特表-18123141IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2018年7月5日
【発行日】2018年12月27日
(54)【発明の名称】駆動システムおよび駆動制御方法
(51)【国際特許分類】
   B60W 20/00 20160101AFI20181130BHJP
   B60K 6/26 20071001ALI20181130BHJP
   B60K 6/46 20071001ALI20181130BHJP
   B60W 10/00 20060101ALI20181130BHJP
   B60W 10/06 20060101ALI20181130BHJP
   B60W 10/08 20060101ALI20181130BHJP
   B60L 11/12 20060101ALI20181130BHJP
   B60L 9/18 20060101ALI20181130BHJP
【FI】
   B60W20/00
   B60K6/26ZHV
   B60K6/46
   B60W10/00 900
   B60W10/06 900
   B60W10/08 900
   B60L11/12
   B60L9/18 J
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】25
【出願番号】特願2018-506357(P2018-506357)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2017年8月30日
(11)【特許番号】特許第6403922号(P6403922)
(45)【特許公報発行日】2018年10月10日
(31)【優先権主張番号】特願2016-254886(P2016-254886)
(32)【優先日】2016年12月28日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110423
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道治
(74)【代理人】
【識別番号】100111648
【弁理士】
【氏名又は名称】梶並 順
(74)【代理人】
【識別番号】100122437
【弁理士】
【氏名又は名称】大宅 一宏
(74)【代理人】
【識別番号】100147566
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100161171
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 潤一郎
(72)【発明者】
【氏名】丹 陽平
(72)【発明者】
【氏名】深山 義浩
(72)【発明者】
【氏名】原田 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】家澤 雅宏
【テーマコード(参考)】
3D202
5H125
【Fターム(参考)】
3D202AA07
3D202BB00
3D202BB01
3D202BB11
3D202CC02
3D202CC04
3D202DD01
3D202DD18
3D202DD24
3D202DD26
3D202DD28
3D202DD47
3D202EE00
3D202EE02
5H125AA01
5H125AC08
5H125AC12
5H125BD17
5H125EE08
5H125EE09
5H125EE23
5H125EE68
(57)【要約】
バッテリと、エンジンのシャフトに取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替スイッチを含む切替装置と、前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、を備え、前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記切替装置を直列接続と並列接続とを交互に切り替えながら、直列接続および並列接続のいずれか一方に固定する、駆動システム。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッテリと、
エンジンのシャフトに取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、
被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替スイッチを含む切替装置と、
前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、
前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記切替装置を直列接続と並列接続とを交互に切り替えながら、直列接続および並列接続のいずれか一方に固定する、駆動システム。
【請求項2】
バッテリと、
エンジンのシャフトに取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、
被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替スイッチを含む切替装置と、
前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、
前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記発電装置の直流電圧を予め設定されたしきい値以下となるように制御した後、前記切替装置を直列接続および並列接続のいずれか一方に固定する、駆動システム。
【請求項3】
前記切替装置は、少なくとも3つの前記切替スイッチを有する、請求項1に記載の駆動システム。
【請求項4】
前記切替装置は、少なくとも3つの前記切替スイッチを有する、請求項2に記載の駆動システム。
【請求項5】
前記制御部が、前記モータに要求される回転数およびトルクと、前記バッテリのバッテリ電圧に応じて前記エンジンのエンジン回転数を変化させる、請求項1から4までのいずれか1項に記載の駆動システム。
【請求項6】
前記制御部が、前記バッテリと前記発電装置が直列接続された際に、前記バッテリ電圧(VB)が低下した場合に、前記発電装置の直流電圧を上昇させる、請求項5に記載の駆動システム。
【請求項7】
前記制御部が、前記バッテリと前記発電装置が並列接続された際に、前記バッテリ電圧が低下した場合に、前記発電装置の直流電圧を上昇させる、請求項5に記載の駆動システム。
【請求項8】
前記制御部が、前記バッテリと前記発電装置が直列接続された際に、前記被駆動部の速度が低下した場合に、前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換する前記インバータの動作を停止させて、前記インバータは停止のまま、前記切替装置を直流接続と並列接続とを交互に切り替えながら、並列接続に固定する、請求項1または3に記載の駆動システム。
【請求項9】
前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータが、ダイオードで構成される、請求項1から8までのいずれか1項に記載の駆動システム。
【請求項10】
バッテリと、
エンジンが接続された発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、
被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する切替装置と、
前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、
を備えた駆動システムにおいて、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記切替装置を直列接続と並列接続とを交互に切り替えながら、直列接続および並列接続のいずれか一方に固定する、駆動制御方法。
【請求項11】
前記バッテリと前記発電装置が直列接続された際に、前記被駆動部の速度が低下した場合に、前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータの動作を停止して、前記インバータは停止のまま、前記切替装置を直流接続と並列接続とを交互に切り替えながら、並列接続に固定する、請求項10に記載の駆動制御方法。
【請求項12】
バッテリと、
エンジンが接続された発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、
被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する切替装置と、
前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、
を備えた駆動システムにおいて、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記発電装置の直流電圧を予め設定されたしきい値以下となるように制御した後、前記切替装置を直列接続および並列接続のいずれか一方に固定する、駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、例えば電動車両およびハイブリッド車両の駆動機構に適用される、駆動装置と発電装置との駆動制御を行う駆動システムおよび駆動制御方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば下記特許文献1に記載の従来の電動車両の駆動システムでは、バッテリとモータの間に昇圧コンバータを配置することで、バッテリの直列セル数を増やすことなく小型のモータで必要な駆動領域をまかなうシステムが提案されている。
また、下記特許文献2では、複数のバッテリの直並列接続を切り替える時にトルク判定値を設けることで、バッテリの直並列接続の切り替え回数を低減させて、コンデンサの寿命を延ばすシステムの制御方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第2008/062590号パンフレット
【特許文献2】特開2010−183768号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1のような電動車両においては、新たな部品である昇圧コンバータが必要となる。昇圧コンバータはモータ、インバータと同等の出力が要求されるため、モータが小型化された効果が昇圧コンバータを追加したことで相殺される。そのため、駆動システムとしての小型化効果が低くなる。また、昇圧コンバータはパワー半導体スイッチの常時スイッチング動作と昇圧リアクトルとを必要とし、これら常時スイッチング動作および昇圧リアクトルの両方で損失を生じるためモータ、インバータと同等の冷却が必要となる。
【0005】
一方、特許文献2には、バッテリの直並列接続の切り替えにより、モータの動作範囲を拡大する方法が記載されている。この方法では、パワー半導体スイッチのオンオフ切り替えで発生するコンデンサへの突入電流を抑制するために、リアクトルが大型化するという課題があった。また、バッテリを直列に接続する状態は1つの高電圧なバッテリを使用するのと同じであるため、このような構成の装置ではモータの動作範囲を拡大することができないという課題があった。
【0006】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、昇圧コンバータを使用することなく、また複数のバッテリの直並列接続の切替えを行うことなく、より簡素な構成で小型化が可能な駆動システムおよび駆動制御方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明は、バッテリと、エンジンのシャフトに取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替スイッチを含む切替装置と、前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、を備え、前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記切替装置を直列接続と並列接続とを交互に切り替えながら、直列接続および並列接続のいずれか一方に固定する、駆動システム等にある。
【発明の効果】
【0008】
この発明では、駆動装置から見たバッテリと発電装置との接続関係を、直列接続および並列接続のいずれか一方に制御することにより、バッテリの容量および直列セル数の少なくとも一方を増やすことなくモータを小型化することができる、簡素な構成で小型化が可能な駆動システムおよび駆動制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】この発明の実施の形態1、2における車両用駆動システムの一例の構成図である。
図2】この発明における図1の駆動装置の一例の構成図である。
図3】この発明における図1の発電装置の一例の構成図である。
図4】この発明における図1の車両用駆動システムの並列接続の回路状態を示した図である。
図5】この発明における図1の車両用駆動システムの直列接続の回路状態を示した図である。
図6】この発明の実施の形態1、2による車両用駆動システムの制御部周辺の機能ブロック図である。
図7】この発明の実施の形態1、2による車両用駆動システムの制御部のハードウェア構成の一例を示す概略図である。
図8】この発明の実施の形態1による車両用駆動システムにおける各車両状態情報を模式的に示したタイムチャートである。
図9】この発明の実施の形態2による車両用駆動システムにおける各車両状態情報を模式的に示したタイムチャートである。
図10】この発明の実施の形態2による車両用駆動システムの接続状態を示した図である。
図11】この発明の実施の形態3による発電装置の一例の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
この発明によれば、駆動装置から見たバッテリと発電装置の接続関係を、直列接続および並列接続のいずれか一方に制御することにより、バッテリの容量および直列セル数の少なくとも一方を増やすことなくモータを小型化することができる。
また、切替装置の切り替え動作中のみ、切替装置を構成するパワー半導体スイッチがスイッチング動作をするため、パワー半導体スイッチのスイッチング損失およびリアクトルの鉄損を低減することができ、冷却器のサイズを小型化することができる。
さらに、コンデンサの印加電圧を制御することで、突入電流を抑制できるため、リアクトルを小型化できる。
このように、システムとして小型化できるという顕著な効果を奏する。
【0011】
この発明に係る駆動システムおよび駆動制御方法の適用範囲は自動車に限られることはなく、例えば電車、さらにはより広義には、バッテリと発電装置が接続された駆動装置により被駆動部を駆動させる駆動−発電機構を有する装置に適用することができる。
以下、この発明による駆動システムおよび動制御方法を、代表的なものとして電動車両またはハイブリッド車両に適用した場合を例に挙げて、各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【0012】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1、2における車両用駆動システムの構成を示す図である。また図2図1の駆動装置100の構成の一例を示す図、図3図1の発電装置101の構成の一例を示す図である。図1の車両用駆動システム1において、バッテリ2は、リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ等を用いた直流の蓄電デバイスである。バッテリ2の一方の端子はコンデンサ9の一方の端子に、バッテリ2の他方の端子はコンデンサ9の他方の端子にそれぞれ接続される。
【0013】
切替装置6は、それぞれ半導体スイッチSと還流ダイオードDとが並列接続されてなる3つのパワー半導体スイッチ6a、6b、6cから構成される。パワー半導体スイッチ6aのコレクタ端子は、図3に示すインバータ105を構成するコンデンサ105gの一方の端子101aと、図2に示すインバータ103を構成するコンデンサ103gの一方の端子100aとに接続される。パワー半導体スイッチ6aのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ6bのコレクタ端子が接続される。パワー半導体スイッチ6bのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ6cのコレクタ端子が接続され、この接続点とインバータ105を構成するコンデンサ105gの他方の端子101bとが接続される。パワー半導体スイッチ6cのエミッタ端子は、コンデンサ9の他方の端子と、インバータ103を構成するコンデンサ103gの他方の端子100bとに接続される。
【0014】
駆動装置100は、切替装置6を介してバッテリ2に接続される。この駆動装置100は、直流電力から交流電力への変換および交流電力から直流電力への変換を相互に行うインバータ103(INV2)と、電動機、より詳細には発電電動機であるモータ3(M)と、を有する。モータ3は、交流電力を機械エネルギーに変換して車両の駆動輪8を回転駆動させ、また車両の駆動輪8の回転エネルギーを直流電力に変換してバッテリ2へ供給するように構成されている。駆動輪8は自動車の駆動システムの場合の被駆動部となる。また自動車以外のその他の一般的な被駆動部を、破線により象徴的に被駆動部80で示した。
【0015】
発電装置101は、エンジン4と、エンジンシャフトに取り付けられ機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機であるジェネレータ5(G)と、切替装置6を介してバッテリ2に接続され、交流電力を直流電力に変換するインバータ105(INV1)と、を有する。
モータ3およびジェネレータ5は、ロータに永久磁石を内蔵した埋め込み磁石型三相同期モータであるが、誘導モータ、シンクロナスリラクタンスモータ等を用いてもよい。
【0016】
エンジン4はジェネレータ5に接続されるが、車両の駆動輪8には接続されることはない。
【0017】
リアクトル7の一方の端子はコンデンサ9の一方の端子に接続され、リアクトル7の他方の端子はパワー半導体スイッチ6aのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ6bのコレクタ端子との接続点に接続される。
【0018】
図2の駆動装置100において、インバータ103内では、パワー半導体スイッチ103aのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ103bのコレクタ端子とが接続され、パワー半導体スイッチ103cのエミッタ端子とパワー半導体103dのコレクタ端子とが接続され、パワー半導体スイッチ103eのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ103fのコレクタ端子とが接続される。パワー半導体スイッチ103aのコレクタ端子とパワー半導体スイッチ103cのコレクタ端子とパワー半導体スイッチ103eのコレクタ端子とが接続され、さらにこれらのコレクタ端子がコンデンサ103gの一方の端子に接続される。パワー半導体スイッチ103bのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ103dのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ103fのエミッタ端子とが接続され、さらにこれらのエミッタ端子がコンデンサ103gの他方の端子に接続される。
【0019】
モータ3の3相のうち1相のコイルの端子3aは、パワー半導体スイッチ103aのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ103bのコレクタ端子との接続点に接続される。他の2相のコイルの端子3bおよび3cは、パワー半導体スイッチ103cのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ103dのコレクタ端子との接続点、パワー半導体スイッチ103eのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ103fのコレクタ端子との接続点にそれぞれ接続される。
【0020】
図3の発電装置101において、インバータ105内では、パワー半導体スイッチ105aのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ105bのコレクタ端子とが接続され、パワー半導体スイッチ105cのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ105dのコレクタ端子とが接続され、パワー半導体スイッチ105eのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ105fのコレクタ端子とが接続される。パワー半導体スイッチ105aのコレクタ端子とパワー半導体スイッチ105cのコレクタ端子とパワー半導体スイッチ105eのコレクタ端子とが接続され、さらにこれらのコレクタ端子がコンデンサ105gの一方の端子に接続される。パワー半導体スイッチ105bのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ105dのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ105fのエミッタ端子とが接続され、さらにこれらのエミッタ端子がコンデンサ105gの他方の端子に接続される。
【0021】
ジェネレータ5の3相のうち1相のコイルの端子5aは、パワー半導体スイッチ105aのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ105bのコレクタ端子との接続点に接続される。他の2相のコイルの端子5bおよび5cは、パワー半導体スイッチ105cのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ105dのコレクタ端子との接続点、パワー半導体スイッチ105eのエミッタ端子とパワー半導体スイッチ105fのコレクタ端子との接続点にそれぞれ接続される。
【0022】
切替装置6、インバータ103およびインバータ105を構成するパワー半導体スイッチSは絶縁型バイポーラトランジスタ(IGBT)で、還流ダイオードDが並列に接続されている。パワー半導体スイッチとしては、電界効果型トランジスタ(MOSFET)、シリコンカーバイドトランジスタまたはシリコンカーバイドMOSFETを用いてもよい。
【0023】
切替装置6、駆動装置100および発電装置101は各々制御機能を保有している。各々の装置は、各々の装置に動作状態を指令する制御部200の端子200a、端子200b、端子200cと、それぞれ接続される。
【0024】
制御部200は車両状態情報VCIによる車両における諸条件に従って、駆動装置100、発電装置101の制御を行うと共に、切替装置6を構成するパワー半導体スイッチ6a、6b、6cの開閉を制御する。このように切替装置6を構成するパワー半導体スイッチ6a、6b、6cの開閉を制御することにより、制御部200は、駆動装置100から見てバッテリ2と発電装置101とを、直列接続と並列接続とに切り替える。制御部200周辺の機能ブロック図を図6に示す。
【0025】
図6において、制御部200は駆動装置100、発電装置101および切替装置6の制御を行うそれぞれ駆動装置制御部201、発電装置制御部202および切替装置制御部203を含む。そして詳細な図示は省略されているが、車両の各所に設けられた検出器および他の制御部で構成される他の制御部および各種検出器群300からの車両状態情報VCIに従って、制御部200は、駆動装置100、発電装置101および切替装置6を制御する。
【0026】
他の制御部および各種検出器群300からの車両状態情報VCIとしては、各種検出器からのバッテリ2、発電装置101、駆動装置100のそれぞれの直流電圧VB、Vgen、Vbus、他の制御部からの、車速VS、モータ3に必要な電力PR3、回転数RPM3、トルクTR3、電流IR3、エンジン4の回転数RPM4、ジェネレータ5の回転数RPM5等がある。実際にはこれらの情報は各値を示す信号として制御部200へ送られてくる。
【0027】
図7の(a)は例えば図6に示した制御部200の各機能をハードウェアで構成した場合、(b)はソフトウェアで構成した場合の、ハードウェア構成を概略的に示す。
上記各部の機能を図7の(a)に示すハードウェアで構成した場合、処理回路2000は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA等、またはこれらを組み合わせたものが該当する。上記各部の機能それぞれを処理回路で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路で実現してもよい。
【0028】
上記各部の機能を図7の(b)に示すCPUで構成した場合、上記各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア、ファームウェア等はプログラムとして記述され、メモリ2002に格納される。処理回路であるプロセッサ2001は、メモリ2002に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。これらのプログラムは、上記各部の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ2002とは、RAM、ROM、フラッシュメモリー、EPROM、EEPROM等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等が該当する。
【0029】
なお、上記各部の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
【0030】
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
また処理に必要な各種情報は、ハードウェア構成の場合は回路に予め設定され、またソフトウェア構成の場合にはメモリに予め記憶させておく。
【0031】
図4図1の車両用駆動システムの並列接続を説明する図である。切替装置6を構成するパワー半導体スイッチ6aおよび6cをオンすなわち導通状態にし、パワー半導体スイッチ6bをオフすなわち遮断状態にする。その結果、駆動装置100から見てバッテリ2と発電装置101とは並列に接続される。
【0032】
図5図1の車両用駆動システムの直流接続を説明する図である。切替装置6を構成するパワー半導体スイッチ6aおよび6cをオフにし、パワー半導体スイッチ6bをオンにする。その結果、駆動装置100から見てバッテリ2と発電装置101とは直列に接続される。
【0033】
図8はこの発明の実施の形態1による車両用駆動システムにおける各車両状態情報を模式的に示したタイムチャートである。この図8において、(a)は車速VS、(b)は駆動装置100を構成するインバータ103の直流電圧である母線電圧Vbus、(c)は発電装置101を構成するインバータ105の直流電圧である発電電圧Vgen、(d)はバッテリ2の直流電圧VBを示す。ここで「母線」とは、図1で示すように、切替装置6を介してインバータ103とバッテリ2とを接続する端子100a、100bが示された正、負の2本の接続線のことである。
次に各車両状態におけるシステム動作について、図8を用いて説明する。
【0034】
第1の車両状態としては、「モータ始動」の時である。「モータ始動」とは、信号待ちなどで車両が停止している状態から車両の駆動輪8をモータ3によって回転駆動させることである。「モータ始動」状態は、図8の(a)の車速VSの上昇部分の初期に相当する。「モータ始動」状態では、母線電圧を低電圧にするように、図4に示すように駆動装置100から見てバッテリ2と発電装置101とが並列に接続される。バッテリ2と発電装置101との両方から駆動装置100に向けて電力が供給される。
【0035】
この時、エンジン4、ジェネレータ5およびインバータ105の発電効率が最大になるように、例えば図7の(b)のメモリ2002に予め格納しておいた、定められたマップに従い、バッテリ2とジェネレータ5との負担分担を決定する。この時、インバータ105の直流電圧Vgenは、例えばバッテリ2の直流電圧VBと等しい300Vになる。予め定められたマップはこの時のバッテリ2の直流電圧VBで補正されて用いられる。このマップとしては、モータ3の回転数RPM3とトルクTR3に対して、エンジン4の効率とジェネレータ5の効率とインバータ105の効率とが掛け算された効率マップが用いられ、要求される出力の効率が最大となるようにエンジン4の回転数が決定される。すなわち、ここではモータ3に要求される回転数RPM3およびトルクTR3と、バッテリ電圧VBに応じてエンジン4の回転数RPM4とが調整される。
なお、図7の(a)の処理回路2000の場合、上記のマップの機能が回路に予め設定されていて、同様に処理が行われる。説明の便宜上、以下では図7の(b)のソフトウェア構成の場合について説明するが、図7の(a)のハーウェア構成の場合も上記と同様である。
【0036】
「モータ始動」状態において発電装置の発電効率が最大になることで、発電に必要なガソリン量が低減して省エネルギー化を実現できる。
また、母線電圧を低電圧にすることで、モータ始動時に駆動装置100を構成するインバータ103およびモータ3に過大な電流が流れることを防止でき、インバータおよびモータの破損を回避できる。
また、複数のバッテリの直並列接続を切り替える従来システムでは、バッテリを並列接続するために数時間かけてバッテリ電圧のバランス調整を行う。これに対して、本実施の形態1ではバッテリ2の直流電圧VBに合わせて、発電装置101の直流電圧Vgenを数秒で調整することができるので、電圧のバランス調整をシステム動作に追従させることができる。
また、複数のバッテリの直並列接続を切り替える従来システムでは、バッテリ2の直流電圧VBが低下した場合でも要求される動作領域で動作できるように設計するため、モータ3はオーバースペックで設計されている。これに対して、本実施の形態1ではバッテリ2の直流電圧VBを低下させないように、エンジン4の回転数RPM4およびジェネレータ5の回転数RPM5を上げる、すなわち発電装置101の直流電圧Vgenを増加させる。このように直流電圧を補償することでモータ3に要求されるスペックが緩和され、モータ3を小型化することができる。
【0037】
次に、第2の車両状態としては、「モータ加速」の時である。「モータ加速」状態は、図8の(a)の車速VSの上昇部分の初期以降に相当する。「モータ加速」とは、母線電圧Vbusが高くなるように切替装置6と発電装置101とを連携動作させることにより、駆動装置100に高電力を供給することでトルクを発生させることである。「モータ加速」状態では、発電装置101の直流電圧Vgenは、制御部200にてバッテリ2の直流電圧VBと等しくなるように調整されながら、切替装置6によってバッテリ2と発電装置101とは駆動装置100の両端間で並列接続と直列接続とを交互に繰り返しながら直列接続に固定される。より詳細には、バッテリ2と発電装置101の第1のインバータ105とは、駆動装置100の第2のインバータ103の両端間で並列接続と直列接続とを交互に繰り返しながら直列接続に固定される。以下同様。その時の母線電圧Vbusは、例えば300Vから600Vへ増加する。
【0038】
このように、切替装置6の切り替え動作中のみ、切替装置6を構成するパワー半導体スイッチ6a−6cがスイッチング動作をする。その結果、切替装置6の切り替え動作以外は、パワー半導体スイッチ6a−6cのスイッチング損失およびリアクトル7の鉄損が発生しないため、冷却器のサイズを低減することができる。
また、複数のバッテリの直並列接続を切り替える従来システムでは、バッテリの直列接続によるコンデンサへの突入電流を抑制するために、リアクトルを用いていた。これに対して本実施の形態1では母線電圧をランプ状に制御することができるので、リアクトル7を小型化することができる。
このようにして、本実施の形態1では、システムとして小型化できるという顕著な効果を奏する。
【0039】
さらに、第3の車両状態としては、「モータ定速走行」の時である。「モータ定速走行」状態は、図8の(a)の車速VSの上昇部分後の定速部分に相当する。「モータ定速走行」とは、車両の駆動輪8の回転駆動により発生するモータ3の誘起電圧に応じて、一定電圧をモータ3に印加することでモータ3を定速回転駆動させることである。
【0040】
この時、駆動装置100の直流電圧すなわち母線電圧Vbusは、バッテリ2の直流電圧VBと発電装置101の直流電圧Vgenとの合計値、例えば600Vとなる。この際、バッテリ2の直流電圧VBが低下すると、発電装置101の直流電圧Vgenを増加させるために、エンジン4の回転数RPM4およびジェネレータ5の回転数RPM5が上げられる。
【0041】
一般に、バッテリ2のみを直接的な電源として駆動装置100が動作する従来システムにおいては、バッテリ2の直流電圧VBが低下した場合でも要求される動作領域で動作できるように設計するため、モータ3はオーバースペックで設計されている。これに対して、本実施の形態1では、上記のように直流電圧を補償することでモータ3に要求されるスペックが緩和され、モータ3を小型化することができる。
【0042】
次に、第4の車両状態としては、「減速エネルギー回生」の時である。「減速エネルギー回生」状態は、図8の(a)の車速VSの下降部分に相当する。「減速エネルギー回生」とは、駆動装置100の回生エネルギーをバッテリ2に回収させることで、発電に必要なガソリン量を低減させることにより省エネルギー化を実現できる。「減速エネルギー回生」状態では、切替装置6によってバッテリ2および発電装置101は、直列接続と、並列接続と、を交互に繰り返しながら並列接続に固定される。その時の母線電圧Vbusは、例えば600Vから300Vへ減少する。
【0043】
その結果、バッテリ2への過電流を抑制することができるので、バッテリ2の破損を防ぐことができる。
また、バッテリ2と発電装置101とが直列接続された際の、減速エネルギー回生時においては、インバータ105の動作を停止する。その後、インバータ105は停止したまま、切替装置6によってバッテリ2および発電装置101は、直列接続と、並列接続と、を交互に繰り返しながら並列接続に固定される。
その結果、発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータ105の損失を低減することができるので、回生エネルギーを積極的にバッテリ2に回収させることが可能になる。すなわち、発電に必要なガソリン量を更に低減することができ、省エネルギー化を実現できる。
なお、この発明の実施の形態1において、リアクトル7は図1に示すようにコンデンサ9の一方の端子と、パワー半導体スイッチ6aのエミッタ端子およびパワー半導体スイッチ6bのコレクタ端子の接続点との間に接続されると説明した。しかしながら、発電装置101を構成するインバータ105の図3に示すパワー半導体スイッチ105eのコレクタ端子と、駆動装置100を構成する図2に示すコンデンサ103gの一方の端子との間、すなわち図1に破線で示すように発電装置101と駆動装置100との間にリアクトル7aを接続しても同様の効果が得られる。
【0044】
なお、この発明の実施の形態1において、駆動装置100を構成するインバータ103およびモータ3と、発電装置101を構成するインバータ105およびジェネレータ5とは、1組の三相回路方式で説明を行ったが、2組以上の三相回路方式でも同様の効果が得られることはいうまでもない。
【0045】
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2による車両用駆動システムを説明する。この発明の実施の形態2による車両用駆動システムの構成図は、実施の形態1で示した図1と基本的に同じである。異なる点は、車両状態の図8の(a)の車速VSの上昇部分に相当する「モータ加速」および下降部分に相当する「減速エネルギー回生」時の切替装置6および発電装置101の制御が異なる。
図9はこの発明の実施の形態2による車両用駆動システムにおける各車両状態情報を模式的に示したタイムチャートである。この図9において、(a)は車速VS、(b)は駆動装置100を構成するインバータ103の直流電圧である母線電圧Vbus、(c)は発電装置101を構成するインバータ105の直流電圧である発電電圧Vgen、(d)はバッテリ2の直流電圧VBを示す。次に各車両状態における切替装置6および発電装置101の動作について、図9を用いて説明する。
【0046】
実施の形態1では図8の(a)の車速VSの上昇部分の初期以降に相当する「モータ加速」時に、発電装置101の直流電圧Vgenは、制御部200にてバッテリ2の直流電圧VBと等しくなるように調整されながら、切替装置6によってバッテリ2と発電装置101とが並列接続、直列接続、とを交互に繰り返しながら直列接続に固定されていた。
【0047】
本実施の形態2では、切替装置6のオンオフ制御で直列接続に切り替えた時に発生する図2のコンデンサ103gへの突入電流が許容値を超えないように、発電装置101の直流電圧Vgenに対して図9の(c)に示すようにしきい値Vthを設定する。例えば、この実施の形態2では10Vとする。切替装置6は、図4のパワー半導体スイッチ6aおよび6cがオン、パワー半導体スイッチ6bがオフしている状態から、図10に示すパワー半導体スイッチ6aがオン、パワー半導体スイッチ6bおよび6cがオフしている状態に、オンオフ制御で切り替えた後、発電装置101は制御部200によって10Vの電圧になるように制御される。その後、図5に示すパワー半導体スイッチ6aおよび6cがオフ、パワー半導体スイッチ6bがオンしている状態へ、切替装置6はオンオフ制御で切り替えられる。さらに、制御部200は発電装置101の直流電圧Vgenが、10Vから300Vへ増加するように発電装置101を制御する。
【0048】
実施の形態1では図8の(a)の車速VSの下降部分に相当する「減速エネルギー回生」の時に、切替装置6によってバッテリ2および発電装置101は直列接続と、並列接続と、を交互に繰り返しながら並列接続に固定されていた。
本実施の形態2では、切替装置6のオンオフ制御で並列接続に切り替えた時に発生するコンデンサ9への突入電流が許容値を超えないように、図9の(c)に示すように発電装置101の直流電圧Vgenに対して予め設定されたしきい値Vthを設定する。例えば、この実施の形態2では予め設定されたしきい値Vthは10Vとする。発電装置101は、発電装置101の直流電圧Vgenがこのしきい値Vth以下となるように制御部200によって制御される。その後、パワー半導体スイッチ6aおよび6cがオフ、パワー半導体スイッチ6bがオンしている状態から、図10に示すパワー半導体スイッチ6aがオン、パワー半導体スイッチ6bおよび6cがオフしている状態へ、切替装置6はオンオフ制御で切り替える。
【0049】
以上のように、切替装置6の切り替え動作中のみ、切替装置6を構成するパワー半導体スイッチ6a−6cがスイッチング動作をする。その結果、実施の形態2による車両用駆動システムにおいて、切替装置6を構成するパワー半導体スイッチ6a、6b、6cのスイッチング損失とリアクトル7の鉄損とを低減することができるので、車両用駆動システムを小型化することができる。
【0050】
なお、この発明の実施の形態2において、切替装置6、インバータ103およびインバータ105を構成するパワー半導体スイッチSは絶縁型バイポーラトランジスタ(IGBT)で、還流ダイオードDが並列に接続されているもので説明した。しかしながら、電界効果型トランジスタ(MOSFET)、シリコンカーバイドトランジスタまたはシリコンカーバイドMOSFETを用いても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【0051】
なお、この発明の実施の形態2において、リアクトル7の接続はコンデンサ9の一方の端子と、パワー半導体スイッチ6aのエミッタ端子およびパワー半導体スイッチ6bのコレクタ端子の接続点との間に接続されると説明した。しかしながら、発電装置101を構成するインバータ105の図3に示すパワー半導体スイッチ105eのコレクタ端子と、駆動装置100を構成する図2に示すコンデンサ103gの一方の端子との間、すなわち図1に破線で示すように発電装置101と駆動装置100との間にリアクトル7aを接続しても同様の効果が得られる。
【0052】
なお、この発明の実施の形態2においても、駆動装置100を構成するインバータ103およびモータ3と、発電装置101を構成するインバータ105およびジェネレータ5とは、1組の三相回路方式で説明を行ったが、2組以上の三相回路方式でも同様の効果が得られることはいうまでもない。
【0053】
実施の形態3.
上記実施の形態1および2では、エンジン4、ジェネレータ5およびインバータ105の発電効率が最大になるように、制御している。
【0054】
しかし、上記実施の形態1および2の場合には、パワー半導体スイッチ105a−105fはスイッチング動作をする。この動作により、インバータ105にはスイッチング損失が発生する。また、パワー半導体スイッチはスイッチとダイオードとを備えた構成であるので、インバータ105が大型化する。
【0055】
これに対して、この実施の形態3は、スイッチング損失を低減し、インバータを小型化させるものである。以下、そのための構成と動作について具体的に説明する。車両用駆動システムの構成図は、実施の形態1で示した図1と基本的に同じである。異なる点は、インバータ105がダイオードで構成されたことである。この発明の実施の形態3によるインバータ105を含む発電装置の構成の一例を図11に示す。
【0056】
図11のインバータ105内では、ダイオード105hのアノード端子とダイオード105iのカソード端子とが接続され、ダイオード105jのアノード端子とダイオード105kのカソード端子とが接続され、ダイオード105lのアノード端子とダイオード105mのカソード端子とが各々接続される。ダイオード105hのカソード端子とダイオード105jのカソード端子とダイオード105lのカソード端子とが接続され、さらにこれらのカソード端子がコンデンサ105gの一方の端子に接続される。ダイオード105iのアノード端子とダイオード105kのアノード端子とダイオード105mのアノード端子とが接続され、さらにこれらのアノード端子がコンデンサ105gの他方の端子に接続される。
【0057】
ジェネレータ5の3相のうち1相のコイルの端子5aは、ダイオード105hのアノード端子とダイオード105iのカソード端子との接続点に接続される。他の2相のコイルの端子5bおよび5cは、ダイオード105jのアノード端子とダイオード105kのカソード端子との接続点、ダイオード105lのアノード端子とダイオード105mのカソード端子との接続点にそれぞれ接続される。
【0058】
インバータ105を構成するダイオードは整流用で、シリコンダイオード、シリコンカーバイドトランジスタ等を用いてもよい。
【0059】
モータ3に要求される回転数RPM3およびトルクTR3と、バッテリ電圧VBとに応じて、エンジン4の回転数RPM4を変化させることで、インバータ105の直流電圧Vgenを調整する。この時、インバータ105はダイオード105h−105mによって交流電力を直流電力に整流する。
【0060】
その結果、インバータ105のスイッチング損失が低減し、インバータを小型化することができる。
【0061】
なおこの発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含む。
また、この発明に係る駆動システムおよび駆動制御方法の適用範囲は自動車に限られることはなく、例えば電車、さらにはより広義には、バッテリと発電装置が接続された駆動装置により被駆動部を駆動させる駆動−発電機構を有する装置に適用することができる。
さらに、駆動システムおよび駆動制御方法を広義に、一般的な被駆動部の駆動を行うものとした場合、上述の車両の場合の車速は、被駆動部の速度となる。
【符号の説明】
【0062】
1 車両用駆動システム、2 バッテリ、3 モータ、4 エンジン、5 ジェネレータ、6 切替装置、6a−6c,103a−103f,105a−105f パワー半導体スイッチ、105h−105m ダイオード、7,7a リアクトル、8 駆動輪、9 コンデンサ、80 被駆動部、100 駆動装置、101 発電装置、103,105 インバータ、103g,105g コンデンサ、200 制御部、201 駆動装置制御部、202 発電装置制御部、203 切替装置制御部、300 各種検出器群、2000 処理回路、2001 プロセッサ、2002 メモリ、D 還流ダイオード、S パワー半導体スイッチ。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11

【手続補正書】
【提出日】2018年2月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】
この発明は、バッテリと、エンジンのシャフトに取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替装置と、前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、を備え、前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記切替装置を直列接続と並列接続とを交互に切り替えながら、直列接続および並列接続のいずれか一方に固定し、前記バッテリの電圧、前記モータの回転数、前記モータのトルクに対する、前記エンジンの効率と前記ジェネレータの効率と前記インバータの効率が掛け算された効率が予め定められた効率マップを用いて、前記エンジンの回転数を決定する、駆動システム等にある。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッテリと、
エンジンのシャフトに取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、
被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替装置と、
前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、
前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記切替装置を直列接続と並列接続とを交互に切り替えながら、直列接続および並列接続のいずれか一方に固定し、
前記バッテリの電圧、前記モータの回転数、前記モータのトルクに対する、前記エンジンの効率と前記ジェネレータの効率と前記インバータの効率が掛け算された効率が予め定められた効率マップを用いて、前記エンジンの回転数を決定する、駆動システム。
【請求項2】
バッテリと、
エンジンのシャフトに取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、
被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替スイッチを含む切替装置と、
前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、
前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記発電装置の直流電圧を予め設定されたしきい値以下となるように制御した後、前記切替装置を直列接続および並列接続のいずれか一方に固定する、駆動システム。
【請求項3】
前記切替装置は、少なくとも3つの前記切替スイッチを有する、請求項1に記載の駆動システム。
【請求項4】
前記切替装置は、少なくとも3つの前記切替スイッチを有する、請求項2に記載の駆動システム。
【請求項5】
前記制御部が、前記モータに要求される回転数およびトルクと、前記バッテリのバッテリ電圧に応じて前記エンジンのエンジン回転数を変化させる、請求項1から4までのいずれか1項に記載の駆動システム。
【請求項6】
前記制御部が、前記バッテリと前記発電装置が直列接続された際に、前記バッテリ電圧(VB)が低下した場合に、前記発電装置の直流電圧を上昇させる、請求項5に記載の駆動システム。
【請求項7】
前記制御部が、前記バッテリと前記発電装置が並列接続された際に、前記バッテリ電圧が低下した場合に、前記発電装置の直流電圧を上昇させる、請求項5に記載の駆動システム。
【請求項8】
前記制御部が、前記バッテリと前記発電装置が直列接続された際に、前記被駆動部の速度が低下した場合に、前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換する前記インバータの動作を停止させて、前記インバータは停止のまま、前記切替装置を直流接続と並列接続とを交互に切り替えながら、並列接続に固定する、請求項1または3に記載の駆動システム。
【請求項9】
前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータが、ダイオードで構成される、請求項1から8までのいずれか1項に記載の駆動システム。
【請求項10】
バッテリと、
エンジンのシャフトに取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、
被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替装置と、
前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、
前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記切替装置を直列接続と並列接続とを交互に切り替えながら、直列接続および並列接続のいずれか一方に固定し、
その後、前記制御部により、前記バッテリの電圧、前記モータの回転数、前記モータのトルクに対する、前記エンジンの効率と前記ジェネレータの効率と前記インバータの効率が掛け算された効率が予め定められた効率マップを用いて、前記エンジンの回転数を決定する、駆動制御方法。
【請求項11】
前記バッテリと前記発電装置が直列接続された際に、前記被駆動部の速度が低下した場合に、前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータの動作を停止して、前記インバータは停止のまま、前記切替装置を直流接続と並列接続とを交互に切り替えながら、並列接続に固定する、請求項10に記載の駆動制御方法。
【請求項12】
バッテリと、
エンジンが接続された発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、
被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する切替装置と、
前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、
を備えた駆動システムにおいて、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記発電装置の直流電圧を予め設定されたしきい値以下となるように制御した後、前記切替装置を直列接続および並列接続のいずれか一方に固定する、駆動制御方法。

【手続補正書】
【提出日】2018年6月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】
この発明は、バッテリと、エンジンのシャフトに取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替スイッチを含む切替装置と、前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、を備え、前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記切替装置を直列接続と並列接続とを交互に切り替えながら、直列接続および並列接続のいずれか一方に固定し、前記モータの回転数、前記モータのトルクに対する、前記エンジンの効率と前記発電機の効率と前記インバータの効率が掛け算された効率が予め定められた効率マップを用い、前記バッテリのバッテリ電圧に応じて前記エンジンの回転数を決定する、駆動システム等にある。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッテリと、
エンジンのシャフトに取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、
被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替スイッチを含む切替装置と、
前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、
前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記切替装置を直列接続と並列接続とを交互に切り替えながら、直列接続および並列接続のいずれか一方に固定し、前記モータの回転数、前記モータのトルクに対する、前記エンジンの効率と前記発電機の効率と前記インバータの効率が掛け算された効率が予め定められた効率マップを用い、前記バッテリのバッテリ電圧に応じて前記エンジンの回転数を決定する、駆動システム。
【請求項2】
バッテリと、
エンジンのシャフトに取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、
被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替スイッチを含む切替装置と、
前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、
前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記発電装置の直流電圧を予め設定されたしきい値以下となるように制御した後、前記切替装置を直列接続および並列接続のいずれか一方に固定する、駆動システム。
【請求項3】
前記切替装置は、少なくとも3つの前記切替スイッチを有する、請求項1に記載の駆動システム。
【請求項4】
前記切替装置は、少なくとも3つの前記切替スイッチを有する、請求項2に記載の駆動システム。
【請求項5】
前記制御部が、前記モータに要求される回転数およびトルクと、前記バッテリ電圧に応じて前記エンジンのエンジン回転数を変化させる、請求項1から4までのいずれか1項に記載の駆動システム。
【請求項6】
前記制御部が、前記バッテリと前記発電装置が直列接続された際に、前記バッテリ電圧(VB)が低下した場合に、前記発電装置の直流電圧を上昇させる、請求項5に記載の駆動システム。
【請求項7】
前記制御部が、前記バッテリと前記発電装置が並列接続された際に、前記バッテリ電圧が低下した場合に、前記発電装置の直流電圧を上昇させる、請求項5に記載の駆動システム。
【請求項8】
前記制御部が、前記バッテリと前記発電装置が直列接続された際に、前記被駆動部の速度が低下した場合に、前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換する前記インバータの動作を停止させて、前記インバータは停止のまま、前記切替装置を直列接続と並列接続とを交互に切り替えながら、並列接続に固定する、請求項1または3に記載の駆動システム。
【請求項9】
前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータが、ダイオードで構成される、請求項1からまでのいずれか1項に記載の駆動システム。
【請求項10】
バッテリと、
エンジンのシャフトに取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、
被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替スイッチを含む切替装置と、
前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、
前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、
を備えた駆動システムにおいて
前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記切替装置を直列接続と並列接続とを交互に切り替えながら、直列接続および並列接続のいずれか一方に固定し、
その後、前記制御部により、前記モータの回転数、前記モータのトルクに対する、前記エンジンの効率と前記発電機の効率と前記インバータの効率が掛け算された効率が予め定められた効率マップを用い、前記バッテリのバッテリ電圧に応じて前記エンジンの回転数を決定する、駆動制御方法。
【請求項11】
前記バッテリと前記発電装置が直列接続された際に、前記被駆動部の速度が低下した場合に、前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータの動作を停止して、前記インバータは停止のまま、前記切替装置を直列接続と並列接続とを交互に切り替えながら、並列接続に固定する、請求項10に記載の駆動制御方法。
【請求項12】
バッテリと、
エンジンのシャフト部に取り付けられた発電機と前記発電機の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む発電装置と、
被駆動部を駆動するモータと前記モータの交流電圧を直流電圧との間で双方向変換するインバータを含む駆動装置と、
前記駆動装置の両端間に前記バッテリと前記発電装置を直列接続と並列接続の間で切り替えて接続する複数の切替スイッチを含む切替装置と、
前記バッテリと前記切替装置との間、前記発電装置と前記駆動装置との間、のいずれか一方に配置されたリアクトルと、
前記切替装置と前記発電装置と前記駆動装置とをそれぞれ制御する制御部と、
を備えた駆動システムにおいて、
前記制御部が、前記被駆動部の速度を変化させている時に、前記発電装置の直流電圧を予め設定されたしきい値以下となるように制御した後、前記切替装置を直列接続および並列接続のいずれか一方に固定する、駆動制御方法。
【国際調査報告】