[go: up one dir, main page]

JP2013203117A - Electric vehicle - Google Patents

Electric vehicle Download PDF

Info

Publication number
JP2013203117A
JP2013203117A JP2012071447A JP2012071447A JP2013203117A JP 2013203117 A JP2013203117 A JP 2013203117A JP 2012071447 A JP2012071447 A JP 2012071447A JP 2012071447 A JP2012071447 A JP 2012071447A JP 2013203117 A JP2013203117 A JP 2013203117A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
generator
induction motor
efficiency
phase induction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012071447A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuneo Kumaki
恒夫 熊木
Yoshiaki Akao
義明 赤尾
Mitsuo Hoshino
満夫 星野
Shinichi Sato
伸一 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JPE Co Ltd
Original Assignee
JPE Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JPE Co Ltd filed Critical JPE Co Ltd
Priority to JP2012071447A priority Critical patent/JP2013203117A/en
Publication of JP2013203117A publication Critical patent/JP2013203117A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve an optimal fuel consumption rate as a whole by maximizing the efficiency of an engine, a generator, and a motor of a series hybrid electric vehicle.SOLUTION: A series hybrid electric vehicle includes an engine 5, an AC generator 6 driven by the engine 5, a flow rectifier 7, a variable frequency inverter 3, a three-phase induction motor 1, a wheel 10, and a control device for controlling the engine 5, the AC generator 6, the variable frequency inverter 3, and the three-phase induction motor 1. A generation control means 8 of the control device performs control to drive the engine 5 and the AC generator 6 with maximum efficiency during constant speed traveling other than a time of changing a rotational speed. An induction motor control means 9 of the control device performs control so as to drive, in a region of a rotational speed where efficiency is highest, the three-phase induction motor 1 with optimum slipping, to drive the three-phase induction motor with the slipping of the largest torque in a region of a rotational speed where large torque is necessary, and to drive the three-phase induction motor with intermediate slipping in a region of an intermediate rotational speed.

Description

本発明は、電気自動車に関し、特に、レンジエクステンダー付の電気自動車に関するものである。   The present invention relates to an electric vehicle, and more particularly to an electric vehicle with a range extender.

従来、電気自動車は、バッテリーを電源としているので、航続距離が短い。これが、電気自動車の普及が遅れている理由のひとつである。そこで、エンジンを搭載して、ハイブリッド型電気自動車としている。このうち、エンジンと発電機とバッテリーとモーターを直列に接続したものを、シリーズハイブリッド型電気自動車またはレンジエクステンダー付電気自動車という。搭載される発電システムが"レンジエクステンダー(航続距離延長装置)"である。車両全体では"レンジエクステンデッド電気自動車"または"レンジエクステンダー式電気自動車"と称する。レンジエクステンダーとは、航続距離延長装置という意味で、電気自動車に発電専用エンジンを搭載したもののことである。   Conventionally, an electric vehicle has a short cruising distance because it uses a battery as a power source. This is one of the reasons why the spread of electric vehicles is delayed. Therefore, an engine is installed to form a hybrid electric vehicle. Of these, an engine, a generator, a battery, and a motor connected in series are called a series hybrid electric vehicle or an electric vehicle with a range extender. The power generation system installed is the “range extender”. The entire vehicle is referred to as a “range extended electric vehicle” or a “range extender type electric vehicle”. The range extender means a cruising range extension device, which is an electric vehicle equipped with a power generation engine.

レンジエクステンダーには、一般に内燃エンジンと発電機が用いられる。二次電池に充電された残量が少なくなったとき、エンジンで発電機を回し、発生した電力を駆動モーターに供給して走行することによって、航続距離を確保する。レンジエクステンダーのエンジンには、車格に比して排気量の小さいものが用いられる。小排気量エンジンを使用するのは、機械損失の低減や常用域での効率向上を目的としたものである。初期に充電した電気を使い切った場合でも、定常走行時に充電を行って走行を継続できる。強い加速が必要なときには電池の電力をフルに利用して、車格に見合った加速を得る。   The range extender generally uses an internal combustion engine and a generator. When the remaining amount charged in the secondary battery decreases, the cruising distance is secured by turning the generator with the engine and supplying the generated electric power to the drive motor for running. The engine of the range extender has a smaller displacement than the vehicle size. The small displacement engine is used for the purpose of reducing mechanical loss and improving efficiency in the normal range. Even when the initially charged electricity is used up, it is possible to continue running by charging during steady running. When strong acceleration is required, the battery power is fully utilized to achieve acceleration that is commensurate with the vehicle's character.

基本は電気自動車のため、リチウムイオンなどの大容量バッテリーが搭載される。エンジンは発電専用のため、車格の割に小型のものが搭載される傾向にある。なお、このシステム構成は明確な分類基準が無いため、電気自動車ともシリーズ式(プラグイン)ハイブリッドとも呼ばれる。システム構成はシリーズ式ハイブリッドまったく同じだが、国際的に合意形成された分類基準は存在しない。この型の電気自動車は、エンジンを高効率で駆動できるので、燃料消費率がよい。トルクや回転数を最適制御することにより、さらに効率を高める工夫をしているものもある。   Since it is basically an electric vehicle, a large-capacity battery such as lithium ion is installed. Since the engine is exclusively for power generation, it tends to be mounted with a small one for the car grade. Since this system configuration does not have a clear classification standard, it is also called an electric vehicle or a series (plug-in) hybrid. The system configuration is exactly the same as the series hybrid, but there is no internationally consensus classification standard. Since this type of electric vehicle can drive the engine with high efficiency, the fuel consumption rate is good. Some devices are designed to further increase efficiency by optimally controlling torque and rotation speed.

シリーズハイブリッド型電気自動車は、バッテリーが必須ではないので、バッテリーを搭載しないものもある。しかし、そのままでは回生電力を保存できないので、効率はよくない。そこで、減速時に一旦電気に変換することなく、別のメカニズムを使ってエネルギーを取り込み、加速時の補助にするというものがある。液体と気体を使って機械的にブレーキ時のエネルギーを加速時のエネルギーとして活用する仕組みである。すでに商用のトラックなどで実用化されている。低圧の液体容器と高圧の窒素ガス容器の2つを使う。ブレーキ時にポンプを回して、液体を高圧ガス側へ注入する。ガスは圧縮され、高圧状態になる。加速時には、高圧ガスが液体を押し戻す動作を行い、タイヤの回転を補助するという仕組みである。   Since series hybrid electric vehicles do not require a battery, some vehicles do not have a battery. However, since the regenerative power cannot be stored as it is, the efficiency is not good. Therefore, there is one that uses a different mechanism to take in energy and assist during acceleration without once converting to electricity during deceleration. It is a mechanism that mechanically uses energy during braking as energy during acceleration using liquid and gas. Already in commercial trucks. Use a low-pressure liquid container and a high-pressure nitrogen gas container. The pump is turned during braking to inject liquid into the high pressure gas side. The gas is compressed to a high pressure state. At the time of acceleration, the high pressure gas pushes back the liquid to assist the rotation of the tire.

また、フライホイールを利用するものもある。バッテリーを使用する通常のハイブリッド車とは異なり、フライホイール発電機が、モーターに電源を供給する。このフライホイール発電機は、フライホイール(回転する円盤のはずみ車)とモーター兼発電機、電気制御回路を組み合わせたものである。最高回転数40000rpmで回転して、運動エネルギーを蓄える。ブレーキング時にはフロントアクスルの2基のモーターが発電機として作動して、フライホイール発電機を回転させ、エネルギーを蓄える。そして強力な加速が必要なコーナー脱出時や追い越しなどの際に、蓄えたエネルギーを使う。フライホイールは発電機モードになり、電気機械的に減速されて運動エネルギーを電気に変換して、前輪の2基のモーターに最大120kWの出力を供給する。このパワーブーストは、ドライビングコンディションによって異なるが、約6〜8秒間使用できる。これまで、ブレーキの摩擦熱として無駄に捨てていた運動エネルギーを、高い効率で駆動力をブーストする電気エネルギーに変換するシステムである。このハイブリッドシステムでより大きなパワーを得られるだけでなく、燃費も向上する。以下に、シリーズハイブリッド型電気自動車に関連する従来技術の例をあげる。   Some use a flywheel. Unlike ordinary hybrid vehicles that use batteries, flywheel generators supply power to the motor. This flywheel generator is a combination of a flywheel (a spinning disk flywheel), a motor / generator, and an electric control circuit. Rotates at a maximum speed of 40000rpm and stores kinetic energy. During braking, the two motors on the front axle act as generators, rotate the flywheel generator and store energy. The stored energy is used when exiting or overtaking corners that require powerful acceleration. The flywheel enters the generator mode and is electromechanically decelerated to convert kinetic energy into electricity, providing up to 120kW of power to the two front wheel motors. This power boost can be used for about 6-8 seconds, depending on the driving conditions. This is a system that converts kinetic energy that has been wasted as frictional heat of the brake into electrical energy that boosts driving power with high efficiency. This hybrid system not only provides greater power, but also improves fuel efficiency. The following are examples of prior art related to series hybrid electric vehicles.

特許文献1に開示された「電気推進式移動電源車」は、車両を軽量化し、機器の使用効率を向上させたものである。図6(a)に示すように、移動電源車に搭載される発電装置は、ディーゼル発電装置と三相平衡装置から構成される。ディーゼル発電装置は、電子ガバナ、発電用エンジン、発電機からなる。三相平衡装置は、インバーター回路、制御回路、フィルタから構成される。インバーター回路には、車両駆動制御装置のインバーター装置が並列接続される。インバーター装置は、制御回路で制御され、得られた交流出力で駆動電動機が駆動される。   The “electric propulsion type mobile power supply vehicle” disclosed in Patent Document 1 is a vehicle that is reduced in weight and improved in device use efficiency. As shown to Fig.6 (a), the electric power generating apparatus mounted in a mobile power source vehicle is comprised from the diesel electric power generating apparatus and the three-phase balance apparatus. The diesel power generator includes an electronic governor, a power generation engine, and a generator. The three-phase balancing device is composed of an inverter circuit, a control circuit, and a filter. An inverter device of a vehicle drive control device is connected in parallel to the inverter circuit. The inverter device is controlled by a control circuit, and the drive motor is driven by the obtained AC output.

特許文献2に開示された「電気自動車用エンジン駆動発電機の制御装置」は、ドライバーのフィーリングにあった運転環境を作るものである。図6(b)に示すように、ECUは、モーターの回転数によって車速を認識する。車速に応じて、発電機コントローラは、界磁コイルに供給する界磁電流のチョッピング周波数を変更する。こうして車速に応じた騒音を、発電の効率に悪影響を与えずに発生することができる。また、車速に応じてエンジン回転数を変更することもできる。この場合、エンジンの発電効率がほとんど変わらない高効率領域内で、エンジン回転数を変更する。このため、発電には何等悪影響を及ぼさず、騒音を車速に応じて変更することができる。   The “control device for an engine-driven generator for an electric vehicle” disclosed in Patent Document 2 creates an operating environment suitable for the feeling of the driver. As shown in FIG. 6B, the ECU recognizes the vehicle speed based on the number of rotations of the motor. Depending on the vehicle speed, the generator controller changes the chopping frequency of the field current supplied to the field coil. Thus, noise corresponding to the vehicle speed can be generated without adversely affecting the efficiency of power generation. Further, the engine speed can be changed according to the vehicle speed. In this case, the engine speed is changed within a high efficiency region where the power generation efficiency of the engine hardly changes. For this reason, the power generation is not adversely affected, and the noise can be changed according to the vehicle speed.

特許文献3に開示された「自動車のための駆動装置」は、内燃機関により駆動される発電機から給電される電動機により自動車を駆動する装置である。図6(c)に示すように、内燃機関は、調整駆動装置により、出力やトルクや回転数が制御される。発電機は、内燃機関の出力軸に接続されている。電動機は、発電機から給電されて自動車を駆動する。電子制御装置は、調整駆動装置を制御し、発電機により発生される電力や、電動機により受取られる電力を、アクセルペダルの調整位置に依存して制御する。また、内燃機関と、これに接続されている発電機の実際値回転数を、電子制御装置で検出する。さらに、発電機により発生される実際値電力と、電動機により受取られる実際値電力を、電子制御装置で検出する。電子制御装置には、実際値回転数の時間平均値を所定目標値回転数に保持する回転数閉ループ制御回路と、実際値電力の時間平均値を所定目標値電力に保持する電力閉ループ制御器が接続されている。電子制御装置には、目標値電力のためのデータと目標値回転数のためのデータとの組合せのための特性曲線群データや、調整駆動装置の調整のためのデータが記憶されているデータメモリが割り当てられている。電子制御装置は、発電時でも駆動時でも、発電機の電流に依存してトルク変化についてクランク軸角度位置を変数として検出し、トルク変化に依存して作動障害や電動機状態を診断する。   The “driving device for an automobile” disclosed in Patent Document 3 is an apparatus that drives an automobile by an electric motor fed from a generator driven by an internal combustion engine. As shown in FIG. 6C, the output, torque, and rotation speed of the internal combustion engine are controlled by the adjustment drive device. The generator is connected to the output shaft of the internal combustion engine. The electric motor is powered by the generator and drives the automobile. The electronic control unit controls the adjustment driving device, and controls the electric power generated by the generator and the electric power received by the electric motor depending on the adjustment position of the accelerator pedal. Moreover, the actual value rotation speed of the internal combustion engine and the generator connected thereto is detected by an electronic control unit. Furthermore, the actual value power generated by the generator and the actual value power received by the motor are detected by the electronic control unit. The electronic control device includes a rotation speed closed loop control circuit that holds the time average value of the actual value rotation speed at the predetermined target value rotation speed, and a power closed loop controller that holds the time average value of the actual value power at the predetermined target value power. It is connected. In the electronic control unit, a data memory storing characteristic curve group data for a combination of data for target value power and data for target value rotation speed, and data for adjustment of the adjustment drive unit Is assigned. The electronic control unit detects the crankshaft angle position as a variable for torque change depending on the current of the generator during power generation and driving, and diagnoses an operation failure and a motor state depending on the torque change.

特許文献4に開示された「ハイブリッド車の電源回路」は、エンジンを最高効率点近傍で駆動して排気ガスを低下するとともに、バッテリーの劣化を防止するものである。図6(d)に示すように、制御部は、センサ部から供給される車速信号やシフトポジション信号から、車両の走行停止状態を検出する。このとき、バッテリー充電量が所定値以下であれば、エンジンを最高効率点近傍で駆動させて、発電装置で発電を行い、キャパシタが所定充電値(ほぼ満充電の状態)になるまで充電する。キャパシタが所定充電値以上まで充電された場合、または走行停止状態が終了した場合、制御部はエンジンの駆動を停止する。次いで、制御部はスイッチを接続して、キャパシタからバッテリーへの充電を行う。充電が終了すると、制御部はスイッチを元の状態に戻す。   The “power supply circuit for a hybrid vehicle” disclosed in Patent Document 4 drives the engine near the maximum efficiency point to lower exhaust gas and prevent deterioration of the battery. As shown in FIG. 6D, the control unit detects the traveling stop state of the vehicle from the vehicle speed signal and the shift position signal supplied from the sensor unit. At this time, if the battery charge amount is equal to or less than a predetermined value, the engine is driven near the maximum efficiency point, power is generated by the power generation device, and the capacitor is charged until it reaches a predetermined charge value (almost fully charged). When the capacitor is charged to a predetermined charge value or more, or when the travel stop state ends, the control unit stops driving the engine. Next, the control unit connects the switch to charge the battery from the capacitor. When charging is completed, the control unit returns the switch to the original state.

特許文献5に開示された「ハイブリッド自動車」は、小型で低コストにしたものである。図7(a)に示すように、ドライバーがアクセルペダルを押すとすぐに、ドライブモータに供給される電力が増大する。ドライブモータに流れる電流は、ドライブモータが最大出力最大速度で回転するときの電流値を決して超過しない。自動車は、電動モーターで駆動される。発電機は、ガソリンエンジンにより駆動される。調整回路は、ガソリンエンジンの回転速度と、電動モーターに供給される電力を、アクセルペダルの位置の関数として調整する。アクセルペダルを踏んで自動車の速度を増大するときに、ガソリンエンジンの回転速度と同時に電力が増大する。   The “hybrid vehicle” disclosed in Patent Document 5 is small and low-cost. As shown in FIG. 7A, as soon as the driver presses the accelerator pedal, the power supplied to the drive motor increases. The current flowing through the drive motor never exceeds the current value when the drive motor rotates at the maximum output maximum speed. The automobile is driven by an electric motor. The generator is driven by a gasoline engine. The adjustment circuit adjusts the rotation speed of the gasoline engine and the electric power supplied to the electric motor as a function of the position of the accelerator pedal. When the accelerator pedal is depressed to increase the speed of the automobile, the electric power increases simultaneously with the rotation speed of the gasoline engine.

特許文献6に開示された「車両駆動装置」は、操作性がよくて燃費がよいものである。図7(b)に示すように、内燃機関により発電機を駆動する。発電機の出力電力を二系統に分配し、各電力を、電力変換器を介してモーターに供給し、モーターにより起動輪を駆動する。そしてアクセルペダルの踏込量に応じて、制御部により発電機の出力を制御するとともに、電力変換器による変換電力を制御する。   The “vehicle drive device” disclosed in Patent Document 6 has good operability and good fuel consumption. As shown in FIG. 7B, the generator is driven by the internal combustion engine. The output power of the generator is distributed to two systems, each power is supplied to the motor via the power converter, and the starting wheel is driven by the motor. And according to the depression amount of an accelerator pedal, while controlling the output of a generator by a control part, the conversion electric power by a power converter is controlled.

特許文献7に開示された「バッテリーなしで運転可能な直列ハイブリッド車」は、バッテリーなしでも、アクセル制御の応答性がよいものである。図7(c)に示すように、交流発電機は、エンジンによって駆動される。電気駆動モーターが、所望トルクで運転するためのインバーターを介して、交流発電機に接続されている。アクセル制御装置をドライバーが操作すると、アクチュエータがエンジンを操作する。最大トルクに達した時に、制御装置がアクチュエータの位置を制御する。車両速度とエンジン速度とエンジン出力からトルクを連続的に計算して、車両の推進トルクを制御する。   The “series hybrid vehicle that can be operated without a battery” disclosed in Patent Document 7 has good accelerator control response even without a battery. As shown in FIG. 7C, the AC generator is driven by the engine. An electric drive motor is connected to the alternator via an inverter for operation at a desired torque. When the driver operates the accelerator control device, the actuator operates the engine. When the maximum torque is reached, the controller controls the position of the actuator. Torque is continuously calculated from the vehicle speed, engine speed and engine output to control the vehicle propulsion torque.

特許文献8に開示された「エンジン発電機搭載型電気自動車」は、交流電源として利用できるエンジン発電機を搭載して、充電して走行距離を大幅に伸ばすことができるものである。図8(a)に示すように、蓄電池の電力によりモーターを駆動させて走行する。電気自動車に搭載されたエンジンにより、一次発電機で三相交流電気を発電する。一次発電機に接続された制御装置で、出力電圧と周波数を変換して、商用交流電流と同じ電流にする。制御装置に接続された差し込みソケットから、作業機器に交流電流を供給する。充電電圧にタップ調整された三相トランスが一次発電機に接続され、三相全波整流器で整流された直流電流を蓄電池に供給する。   The “engine generator-equipped electric vehicle” disclosed in Patent Document 8 is equipped with an engine generator that can be used as an AC power supply, and can be charged to greatly extend the travel distance. As shown to Fig.8 (a), it drives by driving a motor with the electric power of a storage battery. Three-phase AC electricity is generated by a primary generator using an engine mounted on an electric vehicle. A control device connected to the primary generator converts the output voltage and frequency to the same current as the commercial AC current. AC current is supplied to the work equipment from a socket connected to the control device. A three-phase transformer tapped to the charging voltage is connected to the primary generator, and the direct current rectified by the three-phase full-wave rectifier is supplied to the storage battery.

特許文献9に開示された「シリーズ式ハイブリッド車両の制御装置」は、発電量を一定に制御できるものである。図8(b)に示すように、内燃機関(発電用エンジン)で発電機を駆動する。発電機の出力によって、走行用のバッテリーを充電する。バッテリーから電力が供給される走行用のモーターで車輪を駆動する。ハイブリッド制御手段で、発電機とモーターの制御を行う。機関制御手段で、内燃機関の制御を行う。ハイブリッド制御手段は、アクセル開度に基づき発電機を駆動させる場合には、内燃機関の回転速度を一定にするための要求回転速度を機関制御手段に出力する。   The “series hybrid vehicle control device” disclosed in Patent Document 9 can control the amount of power generation to be constant. As shown in FIG. 8B, the generator is driven by the internal combustion engine (power generation engine). The battery for driving is charged by the output of the generator. The wheels are driven by a motor for running that is powered by a battery. The hybrid control means controls the generator and motor. The internal combustion engine is controlled by the engine control means. When the generator is driven based on the accelerator opening, the hybrid control means outputs a required rotational speed for making the rotational speed of the internal combustion engine constant to the engine control means.

特許文献10に開示された「ハイブリッド電気自動車のパワートレインの制御方法」は、パワートレインの効率を改善し、エンジンのポンピングロスも減らして、燃費を低減する方法である。図8(c)に示すように、エンジンで直接第1回転電機を駆動して発電する。その電力が供給される第2回転電機で車輪を駆動する。第1回転電機へ要求される発電量の変化に応じて、エンジンのトルクや回転数を制御する。エンジンの吸気マニホールドの圧力が実質的に変化しないよう維持する。エンジンの運転効率のみならず、第1回転電機の作動効率も考慮した制御により、オーバオール効率を改善できる。吸気マニホールド圧力を略大気圧に維持すれば、吸気損失が実質的になくなる。   The “powertrain control method for a hybrid electric vehicle” disclosed in Patent Document 10 is a method for improving the powertrain efficiency, reducing the pumping loss of the engine, and reducing fuel consumption. As shown in FIG. 8C, the first rotating electrical machine is directly driven by the engine to generate electric power. The wheel is driven by the second rotating electrical machine to which the electric power is supplied. The engine torque and the number of revolutions are controlled according to the change in the amount of power generation required for the first rotating electrical machine. Maintain the engine intake manifold pressure substantially unchanged. Overall efficiency can be improved by control that takes into account not only the operating efficiency of the engine but also the operating efficiency of the first rotating electrical machine. If the intake manifold pressure is maintained at approximately atmospheric pressure, intake loss is substantially eliminated.

特許文献11に開示された「シリーズハイブリッド車両を作動させる方法」は、エンジン効率を最大化する方法である。図8(d)に示すように、シリーズハイブリッド車両の運転者が出力要求をする場合、第2の動力源は、エネルギー貯蔵デバイスに貯蔵された第2のエネルギー、エンジンによって生成された直接入力のエネルギー、または両方、のいずれかが供給される。それは、車両の第2の貯蔵デバイスのみに貯蔵された利用可能な第2のエネルギー量、および車両速度との組合せに依存する。エンジンが第2のエネルギーを生成するために使用される間、エンジンが作動する動力効率レベルはまた、車両速度、車両の第2の貯蔵デバイスのみに貯蔵された利用可能な第2のエネルギー量、および車両速度との組合せに依存する。   The “method for operating a series hybrid vehicle” disclosed in Patent Document 11 is a method for maximizing engine efficiency. As shown in FIG. 8D, when the driver of the series hybrid vehicle makes an output request, the second power source is the second energy stored in the energy storage device, the direct input generated by the engine. Either energy or both are supplied. It depends on the combination of the available second energy amount stored only in the vehicle's second storage device and the vehicle speed. While the engine is used to generate the second energy, the power efficiency level at which the engine operates is also the vehicle speed, the second amount of available energy stored only in the vehicle's second storage device, And depending on the combination with vehicle speed.

特許文献12に開示された「シリーズハイブリッド車両の制御装置」は、直流バス電圧に対応してバッテリーの出力を適切に制御するものである。図9(a)に示すように、バッテリーの目標出力とバッテリーの充電率に基づいて、直流バスに対する直流バス電圧指令値を設定し、バッテリー目標出力に達するように、バッテリーから直流バスに対する出力を制御する。直流バスへのバッテリーからの出力がバッテリー目標出力に達すると、直流バス電圧指令値にコンバータの直流電圧レベルが近づくように、発電機からの電力量を制御する。   The “series hybrid vehicle control device” disclosed in Patent Document 12 appropriately controls the output of the battery in accordance with the DC bus voltage. As shown in FIG. 9A, a DC bus voltage command value for the DC bus is set based on the target output of the battery and the charging rate of the battery, and the output from the battery to the DC bus is set so as to reach the battery target output. Control. When the output from the battery to the DC bus reaches the battery target output, the electric energy from the generator is controlled so that the DC voltage level of the converter approaches the DC bus voltage command value.

特許文献13に開示された「鉄道車両の駆動装置」は、エンジンが最大運転効率となる出力点と回転速度における発電状態を維持するシリーズハイブリッド方式の鉄道車両の駆動装置である。図9(b)に示すように、エンジンと、発電機と、コンバータ装置と、システム統括制御部と、エンジン制御部と、定電力制御器と、PMW制御部を備える。制御器は、統括制御部からのエンジンの出力の指令から燃料噴射量指令を出力して、エンジンを制御する。PMW制御器は、統括制御部からの発電機の負荷量の指令に基づいた発電機の負荷量を発生するスイッチング素子のゲート信号を与える。エンジンの回転速度に対する出力特性は、特定の回転速度よりも増加すると出力を減少させ、減少すると出力が増加するという特性である。コンバータ装置に対する出力指令は、発電機の負荷量を回転速度によらずに一定の負荷量とする定電力発電制御を行う。   The “railway vehicle drive device” disclosed in Patent Document 13 is a series hybrid railroad vehicle drive device that maintains a power generation state at an output point and a rotational speed at which the engine has a maximum operating efficiency. As shown in FIG. 9B, an engine, a generator, a converter device, a system overall control unit, an engine control unit, a constant power controller, and a PMW control unit are provided. The controller outputs the fuel injection amount command from the engine output command from the overall control unit to control the engine. The PMW controller provides a gate signal of a switching element that generates a load amount of the generator based on a command of the load amount of the generator from the overall control unit. The output characteristic with respect to the engine rotational speed is a characteristic that the output is decreased when the engine speed is increased above a specific rotational speed, and the output is increased when the engine speed is decreased. The output command to the converter device performs constant power generation control in which the load amount of the generator is a constant load amount regardless of the rotation speed.

特許文献14に開示された「シリーズハイブリッド車両の制御装置」は、有段変速状態の変速時に、乗員に違和感を与えないように、ドライブフィーリングを向上させるものである。図9(c)に示すように、現在のエンジンの動作点であるポイント「X」から目標のポイント「Y」までの間を、エンジン回転数が一気に変化する破線で示す変速制御ラインZを設定する。この変速制御ラインZをトレースするように、発電機の負荷トルクを制御する。エンジンの回転数変化が高効率ラインL′をトレースする場合よりも、より早く変化するように発電機とエンジンを制御する。   The “series hybrid vehicle control device” disclosed in Patent Document 14 improves drive feeling so as not to give a sense of incongruity to the occupant at the time of gear shifting in the stepped gear shifting state. As shown in FIG. 9C, a shift control line Z indicated by a broken line in which the engine speed changes at a stroke is set between the current engine operating point "X" and the target point "Y". To do. The load torque of the generator is controlled so as to trace this shift control line Z. The generator and the engine are controlled so that the engine speed changes more quickly than when the high-efficiency line L ′ is traced.

特許文献15に開示された「車両の制御装置」は、エンジンの効率特性が変化しても、要求された発電パワーを実現しながら燃料消費率を最小に維持できるものであり、動作点の不必要な変動を抑制し、周辺制御の制御精度を向上させて、発電制御の総合効率を向上させることができるものである。図9(d)に示すように、エンジントルクと発電機回転数を、目標発電パワーを達成するように制御するシリーズ型ハイブリッド車両である。動作点フィードフォワード設定部で、目標発電パワーを達成するためのエンジントルクと目標発電機回転数を演算する。発電パワーフィードバック補償部で、目標発電パワーに実発電パワーが一致するように、目標発電パワーをフィードバック補正する。燃費消費率最小化用フィードバック補償部で、エンジン燃料噴射量と実発電パワーの比率である燃料消費率が最小になるように、仮設定した動作点をフィードバック補正する。   The “vehicle control device” disclosed in Patent Document 15 can maintain the fuel consumption rate to a minimum while realizing the required generated power even if the efficiency characteristics of the engine change. Necessary fluctuations can be suppressed, the control accuracy of the peripheral control can be improved, and the overall efficiency of the power generation control can be improved. As shown in FIG. 9D, the series hybrid vehicle controls the engine torque and the generator rotational speed so as to achieve the target power generation power. The operating point feedforward setting unit calculates an engine torque and a target generator speed for achieving the target power generation power. The generated power feedback compensation unit feedback corrects the target generated power so that the actual generated power matches the target generated power. The fuel consumption rate minimizing feedback compensation unit feedback corrects the temporarily set operating point so that the fuel consumption rate, which is the ratio between the engine fuel injection amount and the actual power generation power, is minimized.

特開平06-269102号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-269102 特開平06-296400号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-296400 特表平06-511134号公報Japanese National Publication No. 06-511134 特開平07-023504号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-023504 特開平07-298408号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-298408 特開平10-051905号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-051905 特開2002-369312号公報JP 2002-369312 A 特開2004-208435号公報JP 2004-208435 JP 特開2006-132391号公報JP 2006-132391 A 特開2008-087758号公報JP 2008-087758 A 特開2011-025923号公報JP 2011-025923 特開2011-168226号公報JP 2011-168226 A 特開2007-195334号公報JP 2007-195334 A 特開2008-207570号公報JP 2008-207570 A 特開2010-173388号公報JP 2010-173388 A

しかし、従来のシリーズハイブリッド型電気自動車には、次のような問題がある。エンジンと発電機の動作効率は考慮しているが、モーターの効率は他の電気自動車と同様の考慮しかしていないので、全体の効率は必ずしも高くはならない。   However, the conventional series hybrid electric vehicle has the following problems. The operating efficiency of the engine and generator is taken into consideration, but the overall efficiency is not necessarily high because the efficiency of the motor is only considered in the same way as other electric vehicles.

本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、エンジンと発電機とモーターの効率を最大にして、全体として最適な燃料消費率とすることである。   An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and maximize the efficiency of the engine, the generator, and the motor to achieve an optimum fuel consumption rate as a whole.

上記の課題を解決するために、本発明では、エンジンと、エンジンで駆動される交流発電機と、交流発電機に接続された整流器と、整流器に接続された可変周波数インバーターと、可変周波数インバーターに接続された三相誘導電動機と、三相誘導電動機で駆動される車輪と、エンジンと交流発電機と可変周波数インバーターと三相誘導電動機とを制御する制御装置とを具備するシリーズハイブリッド型電気自動車の制御装置に、エンジンと交流発電機を回転数変更時以外の定速運転時では、最大効率で運転するように制御する発電制御手段と、三相誘導電動機を効率が最大となる回転数の領域では最適すべりで駆動し、大きなトルクが必要な回転数の領域では最大トルクとなるすべりで駆動し、中間の回転数の領域では中間のすべりで駆動するように制御する誘導電動機制御手段とを備える構成とした。   In order to solve the above problems, the present invention includes an engine, an AC generator driven by the engine, a rectifier connected to the AC generator, a variable frequency inverter connected to the rectifier, and a variable frequency inverter. A series hybrid electric vehicle comprising a connected three-phase induction motor, wheels driven by the three-phase induction motor, a controller for controlling the engine, an AC generator, a variable frequency inverter, and the three-phase induction motor. The control device has a power generation control means for controlling the engine and the AC generator to operate at maximum efficiency during constant speed operation other than when the rotation speed is changed, and a rotation speed region in which the efficiency of the three-phase induction motor is maximized. Drive at the optimum slip, drive at the maximum torque in the region where the rotational speed requires a large torque, and drive at the intermediate slip in the intermediate region And configured to include an induction motor control means for controlling the so that.

上記のように構成したことにより、ほとんどの時間において誘導電動機を最大効率で駆動でき、加速と減速の際には操作性よく運転できるという効果が得られる。   By configuring as described above, it is possible to drive the induction motor with the maximum efficiency in most of the time, and to obtain an effect that it can be operated with good operability during acceleration and deceleration.

本発明の実施例におけるシリーズハイブリッド型電気自動車の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the series hybrid electric vehicle in the Example of this invention. 本発明の実施例におけるシリーズハイブリッド型電気自動車の誘導電動機のトルクと効率をすべりに対応させて示した図と、誘導電動機の電圧とすべりの対応図である。It is the figure which showed the torque and efficiency of the induction motor of the series hybrid type electric vehicle in the Example of this invention corresponding to the slip, and the correspondence figure of the voltage and slip of the induction motor. 本発明の実施例におけるシリーズハイブリッド型電気自動車の誘導電動機制御手段の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the induction motor control means of the series hybrid electric vehicle in the Example of this invention. 本発明の実施例におけるシリーズハイブリッド型電気自動車の変形例の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the modification of the series hybrid type electric vehicle in the Example of this invention. 本発明の実施例におけるシリーズハイブリッド型電気自動車の変形例の誘導電動機のトルクと効率をすべりに対応させて示した図と、誘導電動機の電圧とすべりの対応図と、状態遷移図である。It is the figure which matched the torque and efficiency of the induction motor of the modification of the series hybrid type electric vehicle in the Example of this invention corresponding to a slip, the corresponding | compatible figure of the voltage and slip of an induction motor, and a state transition diagram. 従来のシリーズハイブリッド型電気自動車の概念図である。It is a conceptual diagram of the conventional series hybrid type electric vehicle. 従来のシリーズハイブリッド型電気自動車の概念図である。It is a conceptual diagram of the conventional series hybrid type electric vehicle. 従来のシリーズハイブリッド型電気自動車の概念図である。It is a conceptual diagram of the conventional series hybrid type electric vehicle. 従来のシリーズハイブリッド型電気自動車の概念図である。It is a conceptual diagram of the conventional series hybrid type electric vehicle.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図1〜図5を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

本発明の実施例は、効率が最大となる回転数の領域では最適すべりで駆動し、大きなトルクが必要な回転数の領域では最大トルクとなるすべりで駆動し、中間の回転数の領域では中間のすべりで駆動するように誘導電動機を制御するシリーズハイブリッド型電気自動車である。   In the embodiment of the present invention, the optimum slip is driven in the region of the rotational speed where the efficiency is maximum, the slip is driven in the region of the rotational speed where a large torque is required, and the intermediate torque is driven in the region of the intermediate rotational speed. This is a series hybrid electric vehicle that controls the induction motor to drive by sliding.

図1に、シリーズハイブリッド型電気自動車の機能ブロック図を示す。図2に、誘導電動機のすべりに対するトルクと効率の関係と、誘導電動機の電圧とすべりの関係を示す。図3に、誘導電動機制御手段の構成を示す。図4に、シリーズハイブリッド型電気自動車の変形例の機能ブロック図を示す。図5に、シリーズハイブリッド型電気自動車の変形例の状態遷移図を示す。   FIG. 1 shows a functional block diagram of a series hybrid electric vehicle. FIG. 2 shows the relationship between the torque and efficiency for the slip of the induction motor, and the relationship between the voltage and the slip of the induction motor. FIG. 3 shows the configuration of the induction motor control means. FIG. 4 shows a functional block diagram of a modification of the series hybrid electric vehicle. FIG. 5 shows a state transition diagram of a modification of the series hybrid electric vehicle.

図1において、三相誘導電動機1は、三相の誘導電動機(交流モーター)である。速度検出器2は、誘導電動機の回転数(周波数)を検出する回転計である。可変周波数インバーター3は、電圧指令と周波数指令に応じて、直流電流を三相交流電流に変換して三相誘導電動機を駆動するインバーターである。蓄電池4は、鉛バッテリーである。エンジン5は、内燃機関である。交流発電機6は、単相または三相の交流発電機である。整流器7は、交流電流を直流電流に変換する装置である。発電制御手段8は、エンジンと交流発電機を制御して効率的に発電するための手段である。誘導電動機制御手段9は、可変周波数インバーターを介して三相誘導電動機を制御する手段である。車輪10は、電気自動車の車輪である。これらの各要素自体の基本的構成は周知のものであるので、詳しい説明は省略する。   In FIG. 1, a three-phase induction motor 1 is a three-phase induction motor (AC motor). The speed detector 2 is a tachometer that detects the number of rotations (frequency) of the induction motor. The variable frequency inverter 3 is an inverter that drives a three-phase induction motor by converting a direct current into a three-phase alternating current according to a voltage command and a frequency command. The storage battery 4 is a lead battery. The engine 5 is an internal combustion engine. The AC generator 6 is a single-phase or three-phase AC generator. The rectifier 7 is a device that converts alternating current into direct current. The power generation control means 8 is means for efficiently generating power by controlling the engine and the AC generator. The induction motor control means 9 is means for controlling the three-phase induction motor via a variable frequency inverter. The wheel 10 is a wheel of an electric vehicle. Since the basic configuration of each of these elements is well known, detailed description is omitted.

上記のように構成された本発明の実施例におけるシリーズハイブリッド型電気自動車の機能と動作を説明する。最初に、図1を参照しながら、シリーズハイブリッド型電気自動車の概要を説明する。シリーズハイブリッド型電気自動車は、エンジン5と、エンジン5で駆動される交流発電機6と、交流発電機6に接続された整流器7と、整流器7に接続された可変周波数インバーター3と、可変周波数インバーター3に接続された三相誘導電動機1と、三相誘導電動機1で駆動される車輪10と、エンジン5と交流発電機6と可変周波数インバーター3と三相誘導電動機1とを制御する制御装置とを具備する。制御装置の発電制御手段8は、回転数変更時以外の定速運転時では、エンジン5と交流発電機6を最大効率で運転するように制御する。制御装置の誘導電動機制御手段9は、三相誘導電動機1を効率が最大となる回転数の領域では最適すべりで駆動し、大きなトルクが必要な回転数の領域では最大トルクとなるすべりで駆動し、中間の回転数の領域では中間のすべりで駆動するように制御する。運転者からの速度指令値は、電圧指令として可変周波数インバーター3に入力される。また、符号付の速度指令値は、誘導電動機制御手段9に入力される。   The function and operation of the series hybrid electric vehicle configured as described above in the embodiment of the present invention will be described. First, an outline of a series hybrid electric vehicle will be described with reference to FIG. The series hybrid electric vehicle includes an engine 5, an AC generator 6 driven by the engine 5, a rectifier 7 connected to the AC generator 6, a variable frequency inverter 3 connected to the rectifier 7, and a variable frequency inverter. 3, a three-phase induction motor 1 connected to 3, a wheel 10 driven by the three-phase induction motor 1, a control device that controls the engine 5, the AC generator 6, the variable frequency inverter 3, and the three-phase induction motor 1; It comprises. The power generation control means 8 of the control device controls the engine 5 and the AC generator 6 to operate at maximum efficiency during constant speed operation other than when the rotational speed is changed. The induction motor control means 9 of the control device drives the three-phase induction motor 1 with the optimum slip in the region of the rotational speed where the efficiency is maximum, and drives with the slip which becomes the maximum torque in the region of the rotational speed where a large torque is required. In the intermediate rotation speed region, control is performed so as to drive with an intermediate slip. The speed command value from the driver is input to the variable frequency inverter 3 as a voltage command. The speed command value with a sign is input to the induction motor control means 9.

この例では、蓄電池を備えていないので、減速時に回生電力を蓄えることができない。そこで、回生電力は、可変周波数インバーター3と整流器7を介して交流発電機6に環流させて、交流発電機6をモーターとして動作させ、エンジン5によりエンジンブレーキをかけるようにする。可変周波数インバーター3と整流器7は、回生電力を環流できるように構成しておく。あるいは、回生電力を抵抗器により熱にすることにより、減速時にブレーキをかけるようにする。交流発電機6を駆動するエンジン5は、走行状態に応じて回転数とトルクを変えて、三相誘導電動機1に必要な電力をリアルタイムに供給しなければならないので、常に最適な条件で駆動することはできない。しかし、三相誘導電動機1を最適に制御することにより、エンジン5のみの場合より、効率と制御性は向上する。   In this example, since no storage battery is provided, regenerative power cannot be stored during deceleration. Therefore, the regenerative power is circulated to the AC generator 6 via the variable frequency inverter 3 and the rectifier 7 so that the AC generator 6 operates as a motor and the engine 5 applies the engine brake. The variable frequency inverter 3 and the rectifier 7 are configured so that regenerative power can be circulated. Alternatively, the regenerative power is heated by a resistor so that the brake is applied during deceleration. The engine 5 that drives the alternator 6 must be driven under optimum conditions at all times because the power required for the three-phase induction motor 1 must be supplied in real time by changing the rotation speed and torque according to the running state. It is not possible. However, by controlling the three-phase induction motor 1 optimally, efficiency and controllability are improved as compared with the case of the engine 5 alone.

次に、図2を参照しながら、すべりと効率とトルクの関係を説明する。図2(a)に示すように、すべりsがSeのとき、効率が最大になる。効率が最大の動作点では、出力やトルクは定格より低い。定格出力のときは、すべりsはSrになる。定格出力を出す場合は、少し効率が下がる。さらに、一時的に大きな出力やトルクを出す必要がある場合があり、その際はさらに効率が下がる。すべりsがSsのとき、トルクが最大(停動トルク)になる。誘導電動機を最大効率でのみ動作させることは、電動機の機能の有効利用という観点からは無駄である。一時的に大きな出力やトルクで動作させる場合は、効率より操作性などを重視することにする。そこで、低速時や巡航時にはs=Seとして最大効率で運転し、加速時にはs=Ssとして最大トルクで運転する。その中間の遷移状態では、中間のすべりで運転する。   Next, the relationship among slip, efficiency, and torque will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, the efficiency is maximized when the slip s is Se. At the operating point with the highest efficiency, the output and torque are lower than rated. At the rated output, the slip s becomes Sr. When the rated output is output, the efficiency is slightly reduced. Furthermore, it may be necessary to temporarily output a large output or torque, and in that case, the efficiency further decreases. When the slip s is Ss, the torque becomes maximum (stop torque). It is useless from the viewpoint of effective use of the function of the motor to operate the induction motor only at the maximum efficiency. When operating with a large output or torque temporarily, the operability and the like are more important than the efficiency. Therefore, at low speed or during cruising, s = Se is operated at maximum efficiency, and at acceleration, s = Ss is operated at maximum torque. In the intermediate transition state, the vehicle operates with an intermediate slip.

次に、図2(b)を参照しながら、シリーズハイブリッド型電気自動車の動作を説明する。図2(b)に示すように、低い印加電圧の場合(0〜Vm)は、最大効率に対応するすべりSeで駆動する。高い印加電圧の場合は、最大トルクに対応するすべりSsで駆動する。その中間では、印加電圧の増加に応じてすべりを増加させるように駆動する。すなわち、低電圧領域では最大効率すべり値を最適すべり値とし、高電圧領域では最大トルクすべり値を最適すべり値とし、中間の電圧領域では、最大効率すべり値と最大トルクすべり値の中間のすべり値を最適すべり値とする。中間のすべり値は、電圧の変化に応じて直線的に変化させる。印加電圧に対応した最適すべり値を求めて、回転数と最適すべり値とから駆動すべり周波数を求めて、周波数指令として可変周波数インバーターに与える。こうすることにより、効率と操作性を両立させて駆動することができる。低電圧領域と高電圧領域を具体的にどの範囲にするかは、三相誘導電動機の特性と効率と操作性のバランスなどに応じて決める。   Next, the operation of the series hybrid electric vehicle will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2B, in the case of a low applied voltage (0 to Vm), driving is performed with a slip Se corresponding to the maximum efficiency. In the case of a high applied voltage, driving is performed with a slip Ss corresponding to the maximum torque. In the middle, the driving is performed so that the slip is increased according to the increase of the applied voltage. That is, the maximum efficiency slip value is the optimum slip value in the low voltage region, the maximum torque slip value is the optimum slip value in the high voltage region, and the intermediate slip value between the maximum efficiency slip value and the maximum torque slip value in the intermediate voltage region. Is the optimal slip value. The intermediate slip value is linearly changed according to the voltage change. An optimum slip value corresponding to the applied voltage is obtained, a drive slip frequency is obtained from the rotation speed and the optimum slip value, and is given to the variable frequency inverter as a frequency command. By doing so, it is possible to drive while achieving both efficiency and operability. The specific range of the low voltage region and the high voltage region is determined according to the balance of characteristics, efficiency, and operability of the three-phase induction motor.

次に、図3を参照しながら、シリーズハイブリッド型電気自動車の誘導電動機制御手段の動作を説明する。予め、最大効率すべり値記憶手段に、図2の特性に従って最大効率すべり値を記憶しておく。最大トルクすべり値記憶手段に、図2の特性に従って最大トルクすべり値を記憶しておく。運転時には、図1の速度検出器2で検出した回転速度と印加電圧に応じて、最大効率すべり値記憶手段や最大トルクすべり値記憶手段を参照し、必要に応じて中間すべり値算出手段を使いながら、最適すべり値算出手段で最適すべり値を求める。最適すべり値と回転速度とから、最適すべり周波数算出手段で最適すべり周波数を求める。回転速度と最適すべり周波数から駆動周波数を求めて、可変周波数インバーターに周波数指令として与える。   Next, the operation of the induction motor control means of the series hybrid electric vehicle will be described with reference to FIG. The maximum efficiency slip value is stored in advance in the maximum efficiency slip value storage means in accordance with the characteristics shown in FIG. The maximum torque slip value storage means stores the maximum torque slip value according to the characteristics shown in FIG. During operation, the maximum efficiency slip value storage means and the maximum torque slip value storage means are referred to according to the rotational speed detected by the speed detector 2 in FIG. 1 and the applied voltage, and the intermediate slip value calculation means is used as necessary. However, the optimum slip value is obtained by the optimum slip value calculating means. From the optimum slip value and the rotation speed, the optimum slip frequency is calculated by the optimum slip frequency calculating means. The drive frequency is obtained from the rotation speed and the optimum slip frequency, and given to the variable frequency inverter as a frequency command.

次に、図4を参照しながら、シリーズハイブリッド型電気自動車の変形例の概要を説明する。この変形例のシリーズハイブリッド型電気自動車の構成は、上記の例と基本的には同じである。整流器7と可変周波数インバーター3とに接続された蓄電池4を備える点が、上記基本例と異なる。それに伴って、誘導電動機制御手段9の機能が若干異なる。予め蓄電池4に充電しておいて、加速時に交流発電機6側と蓄電池4との両方から三相誘導電動機1に電力を供給することができる。また、減速時の回生電力を蓄電池4に蓄えることができるので、効率が高まる。さらに、蓄電池4を利用することで、エンジン5を最大効率で駆動する時間を長くすることができるので、燃料消費率を改善できる。   Next, an outline of a modification of the series hybrid electric vehicle will be described with reference to FIG. The configuration of the series hybrid electric vehicle of this modification is basically the same as the above example. The point provided with the storage battery 4 connected to the rectifier 7 and the variable frequency inverter 3 differs from the said basic example. Accordingly, the function of the induction motor control means 9 is slightly different. The storage battery 4 is charged in advance, and power can be supplied to the three-phase induction motor 1 from both the AC generator 6 side and the storage battery 4 during acceleration. Moreover, since the regenerative electric power at the time of deceleration can be stored in the storage battery 4, efficiency increases. Furthermore, by using the storage battery 4, the time for driving the engine 5 with maximum efficiency can be lengthened, so that the fuel consumption rate can be improved.

次に、図5を参照しながら、すべりと効率とトルクの関係を説明する。力行動作の場合は、上記基本例の場合と同じである。回生動作の場合もそれとほぼ同様な動作をする。図5(a)に示すように、すべりsが−Seのとき、効率が最大になる。効率が最大の動作点では、出力やトルクは定格より低い。定格出力のときは、すべりsは−Srになる。定格出力を出す場合は、少し効率が下がる。すべりsが−Ssのとき、トルクが最大(停動トルク)になる。低速時にはs=−Seとして最大効率で運転し、減速時にはs=−Ssとして最大トルクで運転する。その中間の遷移状態では、中間のすべりで運転する。   Next, the relationship among slip, efficiency, and torque will be described with reference to FIG. The power running operation is the same as that in the basic example. In regenerative operation, the same operation is performed. As shown in FIG. 5A, the efficiency is maximized when the slip s is -Se. At the operating point with the highest efficiency, the output and torque are lower than rated. At the rated output, the slip s becomes -Sr. When the rated output is output, the efficiency is slightly reduced. When the slip s is -Ss, the torque becomes maximum (stop torque). At low speed, s = -Se is operated at maximum efficiency, and at deceleration, s = -Ss is operated at maximum torque. In the intermediate transition state, the vehicle operates with an intermediate slip.

次に、図5(b)を参照しながら、シリーズハイブリッド型電気自動車の動作を説明する。力行動作の場合は、上記基本例の場合と同じである。回生動作の場合もそれとほぼ同様な動作をする。図5(b)に示すように、低い印加電圧の場合(0〜−Vm)は、最大効率に対応するすべり−Seで駆動する。高い印加電圧の場合は、最大トルクに対応するすべり−Ssで駆動する。その中間では、印加電圧の増加に応じてすべりを増加させるように駆動する。すなわち、低電圧領域では最大効率すべり値を最適すべり値とし、高電圧領域では最大トルクすべり値を最適すべり値とし、中間の電圧領域では、最大効率すべり値と最大トルクすべり値の中間のすべり値を最適すべり値とする。中間のすべり値は、電圧の変化に応じて直線的に変化させる。減速時には大きなトルクでブレーキをかけることができる。長い下り坂では、効率よく回生電力を得ることができる。   Next, the operation of the series hybrid electric vehicle will be described with reference to FIG. The power running operation is the same as that in the basic example. In regenerative operation, the same operation is performed. As shown in FIG. 5B, in the case of a low applied voltage (0 to -Vm), driving is performed with a slip -Se corresponding to the maximum efficiency. In the case of a high applied voltage, it is driven with a slip -Ss corresponding to the maximum torque. In the middle, the driving is performed so that the slip is increased according to the increase of the applied voltage. That is, the maximum efficiency slip value is the optimum slip value in the low voltage region, the maximum torque slip value is the optimum slip value in the high voltage region, and the intermediate slip value between the maximum efficiency slip value and the maximum torque slip value in the intermediate voltage region. Is the optimal slip value. The intermediate slip value is linearly changed according to the voltage change. When decelerating, the brake can be applied with a large torque. On long downhills, regenerative power can be obtained efficiently.

次に、図5(c)を参照しながら、シリーズハイブリッド型電気自動車の変形例の状態遷移を説明する。エンジンを起動して交流発電機を回す。エンジンは常に最大効率で運転できるように制御する。停車状態から加速状態を経て、巡航状態に至る。巡航状態では、最大効率のすべりで三相誘導電動機を駆動するので、電力消費は少ない。加速状態では、トルクが最大となるすべりで三相誘導電動機を駆動するので、操作性がよい。減速時の回生電力を蓄電池に蓄えて走行時に利用するので、エネルギー効率もよい。   Next, referring to FIG. 5C, a state transition of a modified example of the series hybrid electric vehicle will be described. Start the engine and turn the alternator. The engine is always controlled to operate at maximum efficiency. From the stop state to the cruise state through the acceleration state. In the cruising state, the three-phase induction motor is driven with the maximum efficiency slip, so the power consumption is low. In the acceleration state, the three-phase induction motor is driven by the slip where the torque is maximum, so that the operability is good. Since the regenerative electric power at the time of deceleration is stored in the storage battery and used during traveling, energy efficiency is also good.

上記のように、本発明の実施例では、シリーズハイブリッド型電気自動車を、効率が最大となる回転数の領域では最適すべりで駆動し、大きなトルクが必要な回転数の領域では最大トルクとなるすべりで駆動し、中間の回転数の領域では中間のすべりで駆動するように誘導電動機を制御する構成としたので、ほとんどの時間においてエンジンを最大効率で駆動でき、誘導電動機もほとんど最大効率で駆動でき、加速と減速の際には操作性よく運転できる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, a series hybrid electric vehicle is driven with an optimum slip in the region of the rotational speed where the efficiency is maximum, and the slip becomes the maximum torque in the region of the rotational speed where a large torque is required. The induction motor is controlled so that it can be driven with an intermediate slip in the intermediate speed range, so that the engine can be driven with maximum efficiency in almost all time, and the induction motor can be driven with almost maximum efficiency. When accelerating and decelerating, it can operate with good operability.

本発明のシリーズハイブリッド型電気自動車は、家庭用の小型乗用車として最適である。また、バスやトラックなどの営業用の大型車両にも適用できる。   The series hybrid electric vehicle of the present invention is most suitable as a small passenger car for home use. It can also be applied to large commercial vehicles such as buses and trucks.

1 三相誘導電動機
2 速度検出器
3 可変周波数インバーター
4 蓄電池
5 エンジン
6 交流発電機
7 整流器
8 発電制御手段
9 誘導電動機制御手段
10 車輪
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-phase induction motor 2 Speed detector 3 Variable frequency inverter 4 Storage battery 5 Engine 6 Alternator 7 Rectifier 8 Power generation control means 9 Induction motor control means
10 wheels

Claims (2)

エンジンと、前記エンジンで駆動される交流発電機と、前記交流発電機に接続された整流器と、前記整流器に接続された可変周波数インバーターと、前記可変周波数インバーターに接続された三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機で駆動される車輪と、前記エンジンと前記交流発電機と前記可変周波数インバーターと前記三相誘導電動機とを制御する制御装置とを具備するシリーズハイブリッド型電気自動車において、前記制御装置は、前記エンジンと前記交流発電機を回転数変更時以外の定速運転時では、最大効率で運転するように制御する発電制御手段と、前記三相誘導電動機を効率が最大となる回転数の領域では最適すべりで駆動し、大きなトルクが必要な回転数の領域では最大トルクとなるすべりで駆動し、中間の回転数の領域では中間のすべりで駆動するように制御する誘導電動機制御手段とを備えることを特徴とするシリーズハイブリッド型電気自動車。 An engine, an AC generator driven by the engine, a rectifier connected to the AC generator, a variable frequency inverter connected to the rectifier, and a three-phase induction motor connected to the variable frequency inverter; In a series hybrid electric vehicle comprising a wheel driven by the three-phase induction motor, a control device for controlling the engine, the AC generator, the variable frequency inverter, and the three-phase induction motor, the control device Is a power generation control means for controlling the engine and the AC generator to operate at maximum efficiency during constant speed operation other than when the rotational speed is changed, and the rotational speed at which the efficiency of the three-phase induction motor is maximized. Drives at the optimum slip in the region, drives at the maximum torque in the region where the rotation speed requires a large torque, and drives at the intermediate rotation region. Series hybrid electric vehicle, characterized in that it comprises an induction motor control means for driving in the middle of sliding. エンジンと、前記エンジンで駆動される交流発電機と、前記交流発電機に接続された整流器と、前記整流器に接続された可変周波数インバーターと、前記整流器と前記可変周波数インバーターとに接続された蓄電池と、前記可変周波数インバーターに接続された三相誘導電動機と、前記三相誘導電動機で駆動される車輪と、前記エンジンと前記交流発電機と前記可変周波数インバーターと前記三相誘導電動機とを制御する制御装置とを具備するシリーズハイブリッド型電気自動車において、前記制御装置は、前記エンジンと前記交流発電機を回転数変更時以外の定速運転時では、最大効率で運転するように制御する発電制御手段と、前記三相誘導電動機を効率が最大となる回転数の領域では最適すべりで駆動し、大きなトルクが必要な回転数の領域では最大トルクとなるすべりで駆動し、中間の回転数の領域では中間のすべりで駆動するように制御する誘導電動機制御手段とを備えることを特徴とするシリーズハイブリッド型電気自動車。 An engine, an AC generator driven by the engine, a rectifier connected to the AC generator, a variable frequency inverter connected to the rectifier, and a storage battery connected to the rectifier and the variable frequency inverter; Control for controlling a three-phase induction motor connected to the variable frequency inverter, wheels driven by the three-phase induction motor, the engine, the AC generator, the variable frequency inverter, and the three-phase induction motor In a series hybrid electric vehicle comprising a device, the control device controls the engine and the AC generator to operate at maximum efficiency during constant speed operation other than when the rotational speed is changed. The three-phase induction motor is driven at an optimal slip in the range of the rotational speed where the efficiency is maximum, and the rotational speed that requires a large torque Driven by sliding with the maximum torque in the region, the series hybrid electric vehicle, characterized in that it comprises an induction motor control means for driving in the middle of the sliding in the region of the intermediate speed.
JP2012071447A 2012-03-27 2012-03-27 Electric vehicle Pending JP2013203117A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012071447A JP2013203117A (en) 2012-03-27 2012-03-27 Electric vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012071447A JP2013203117A (en) 2012-03-27 2012-03-27 Electric vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013203117A true JP2013203117A (en) 2013-10-07

Family

ID=49522715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012071447A Pending JP2013203117A (en) 2012-03-27 2012-03-27 Electric vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013203117A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015187784A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-10 Innovus Power, Inc. A method and system of tracking the maximum efficiency of a variable speed engine-generator set
CN107521352A (en) * 2017-06-26 2017-12-29 苏州赛帕太阳能科技有限公司 A kind of automobile travel increasing apparatus and automotive powerplant
JP2019127223A (en) * 2018-01-26 2019-08-01 トヨタ自動車株式会社 Control device of hybrid vehicle
CN114665783A (en) * 2022-03-07 2022-06-24 广东威灵电机制造有限公司 Motor control method and control device, motor controller, and storage medium

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015187784A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-10 Innovus Power, Inc. A method and system of tracking the maximum efficiency of a variable speed engine-generator set
CN107521352A (en) * 2017-06-26 2017-12-29 苏州赛帕太阳能科技有限公司 A kind of automobile travel increasing apparatus and automotive powerplant
CN107521352B (en) * 2017-06-26 2024-04-05 苏州赛帕太阳能科技有限公司 Car increases journey ware and car power device
JP2019127223A (en) * 2018-01-26 2019-08-01 トヨタ自動車株式会社 Control device of hybrid vehicle
CN114665783A (en) * 2022-03-07 2022-06-24 广东威灵电机制造有限公司 Motor control method and control device, motor controller, and storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4991555B2 (en) Hybrid vehicle and operation control method of hybrid vehicle
US7822535B2 (en) Internal combustion engine stop controller and stop control method
JP5321660B2 (en) Vehicle control apparatus and control method
CN102076539B (en) hybrid vehicle
US7812555B2 (en) Electric powertrain system having bidirectional DC generator
US7071642B2 (en) Method and apparatus for adaptive control of traction drive units in a hybrid vehicle
AU2011325855B2 (en) AC drive system for a vehicle
JP6617727B2 (en) Hybrid vehicle
US9868448B2 (en) Hybrid vehicle
US10259446B1 (en) Hybrid vehicle
JP2003134602A (en) Regenerative energy control device for hybrid vehicle
GB2470478A (en) Electromechanical hybrid propulsion system for road vehicles
US10483841B2 (en) Motor vehicle
JP2003164002A (en) Regenerative braking apparatus for electric car
CN102763320A (en) Regeneration control system for vehicle
JP2013203117A (en) Electric vehicle
JP5533716B2 (en) Vehicle power generation control system
JP2011073533A (en) Control device for vehicle
JPH11332007A (en) Driver of series-type hybrid car
US10800401B2 (en) Hybrid vehicle
US10814862B2 (en) Hybrid vehicle
JP2013103645A (en) Hybrid vehicle control device
US20190315335A1 (en) Hybrid vehicle and control method therefor
JP5803462B2 (en) Hybrid vehicle and control method thereof
JP2014046870A (en) Hybrid vehicle