JP2015174546A - Rotating electrical machine control device and rotating electrical machine control system - Google Patents
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Abstract
【課題】第1回転電機と第2回転電機を備え、いずれか一方のみを動作させる場合の、動作していない他方の回転電機における引きずり損を抑制する。【解決手段】エンジン111と、第1回転電機としてのMG116と、第2回転電機としてのMG125を備える。ECU100は、要求回転数と要求トルクに応じてMG116、125の少なくともいずれかを動作させて駆動力を出力する。MG116及びMG125のうち、動作停止状態にあるMGについては、ステータの鎖交磁束量をゼロないし最小化して引きずり損を低減する。【選択図】図4When a first rotating electrical machine and a second rotating electrical machine are provided and only one of them is operated, drag loss in the other rotating electrical machine that is not operating is suppressed. An engine 111, an MG 116 as a first rotating electrical machine, and an MG 125 as a second rotating electrical machine are provided. ECU 100 operates at least one of MGs 116 and 125 according to the required rotational speed and the required torque, and outputs a driving force. Of the MG 116 and MG 125, the MG in the operation stop state reduces the drag loss by zero or minimizing the amount of flux linkage of the stator. [Selection] Figure 4
Description
本発明は、可変界磁型の回転電機の制御装置及び回転電機制御システムに関する。 The present invention relates to a control device for a variable field type rotating electrical machine and a rotating electrical machine control system.
下記の特許文献1には、内燃エンジンと、発電機と、モータと、発電機に接続された第1歯車、モータに接続された第2歯車、及び内燃エンジンに接続された第3歯車が連結された差動歯車装置が出力軸に連結されたハイブリッド車両が記載されており、内燃エンジンが正方向に回転するときにフリーになり、内燃エンジンが逆方向に回転しようとするときにロックするワンウェイクラッチを備え、発電機の駆動力をハイブリッド車両の走行トルクに加えることでモータの駆動力を小さくすることが記載されている。 Patent Document 1 below includes an internal combustion engine, a generator, a motor, a first gear connected to the generator, a second gear connected to the motor, and a third gear connected to the internal combustion engine. A hybrid vehicle in which a differential gear unit connected to an output shaft is described, and is free when the internal combustion engine rotates in the forward direction and locks when the internal combustion engine tries to rotate in the reverse direction It is described that a clutch is provided to reduce the driving force of the motor by adding the driving force of the generator to the running torque of the hybrid vehicle.
また、車速Vが30km/hより低い場合に、内燃エンジンを停止させて発電機の駆動力によってモータの駆動力を補い、車速Vが30km/h以上である場合に、内燃エンジンの駆動力によってモータの駆動力を補うことが記載されている。さらに、車速Vが30km/hより低い低負荷領域において発電機の駆動力により、高負荷領域においてモータの駆動力によりハイブリッド車両を走行させることが記載されている。 Further, when the vehicle speed V is lower than 30 km / h, the internal combustion engine is stopped and the driving force of the motor is supplemented by the driving force of the generator. When the vehicle speed V is 30 km / h or higher, the driving force of the internal combustion engine is It is described that the driving force of the motor is supplemented. Further, it is described that the hybrid vehicle is driven by a driving force of a generator in a low load region where the vehicle speed V is lower than 30 km / h and by a driving force of a motor in a high load region.
上記従来技術では、車速あるいは負荷状態によっては、発電機が動作してモータが停止する、あるいは発電機が停止してモータが動作する場合が生じるが、停止状態にある発電機あるいはモータにおいてステータの鎖交磁束が存在するため引きずり損(渦電流損)が生じ、効率が低下してしまう問題がある。 In the above-described prior art, depending on the vehicle speed or the load state, the generator may operate and the motor may stop, or the generator may stop and the motor may operate. There is a problem that drag loss (eddy current loss) occurs due to the presence of interlinkage magnetic flux, and efficiency is lowered.
なお、ハイブリッド車両には、シリーズ式、パラレル式、シリーズ式とパラレル式を組み合わせた方式等の各種方式があるが、方式を問わず、少なくとも第1回転電機と第2回転電機を備え、第1回転電機と第2回転電機を出力軸に連結可能であり、第1回転電機及び第2回転電機の少なくともいずれかを駆動するシステムにおいて同様の引きずり損が生じ得る。 There are various types of hybrid vehicles, such as a series type, a parallel type, and a combination of a series type and a parallel type. Regardless of the type, the hybrid vehicle includes at least a first rotating electric machine and a second rotating electric machine. The rotary electric machine and the second rotary electric machine can be connected to the output shaft, and a similar drag loss can occur in a system that drives at least one of the first rotary electric machine and the second rotary electric machine.
そこで、本発明の目的は、第1回転電機と第2回転電機を備え、いずれか一方のみを動作させる場合の、動作していない他方の回転電機における引きずり損を抑制し得る制御装置及び回転電機制御システムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device and a rotating electrical machine that can suppress dragging loss in the other rotating electrical machine that is not operating when only one of the rotating electrical machines is operated. To provide a control system.
本発明の回転電機の制御装置は、前記回転電機は、ステータの鎖交磁束量が可変な可変界磁型の第1回転電機及び第2回転電機を含み、要求回転数及び要求トルクに応じて前記第1回転電機と前記第2回転電機の少なくともいずれかを動作状態に制御するとともに、動作停止状態の回転電機の鎖交磁束量が少なくなるように制御する手段を備えることを特徴とする。 In the control device for a rotating electrical machine according to the present invention, the rotating electrical machine includes a variable field type first rotating electrical machine and a second rotating electrical machine in which the amount of flux linkage of the stator is variable, and according to the required rotational speed and the required torque. It is characterized by comprising means for controlling at least one of the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine to be in an operating state and controlling the amount of flux linkage of the rotating electrical machine in a stopped state.
本発明において、第1回転電機及び第2回転電機の少なくともいずれかを動作状態に制御する場合、動作態様として、
(a)第1回転電機を動作させて第2回転電機を動作停止
(b)第2回転電機を動作させて第1回転電機を動作停止
(c)第1回転電機と第2回転電機をともに動作させる
の3つの態様がある。(a)の場合、第2回転電機の鎖交磁束量が少なくなるように制御することで、第1回転電機の動作に伴い生じる第2回転電機の引きずり損が低減される。(b)の場合、第1回転電機の鎖交磁束量が少なくなるように制御することで、第2回転電機の動作に伴い生じる第1回転電機の引きずり損が低減される。
In the present invention, when controlling at least one of the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine to the operating state,
(A) The first rotating electrical machine is operated to stop the operation of the second rotating electrical machine. (B) The second rotating electrical machine is operated to stop the operation of the first rotating electrical machine. (C) Both the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine are operated. There are three modes of operation. In the case of (a), the drag loss of the second rotating electrical machine caused by the operation of the first rotating electrical machine is reduced by controlling the amount of flux linkage of the second rotating electrical machine to be small. In the case of (b), the drag loss of the first rotating electrical machine caused by the operation of the second rotating electrical machine is reduced by controlling the amount of flux linkage of the first rotating electrical machine to be small.
本発明の1つの実施形態では、前記第1回転電機及び前記第2回転電機のうち、動作状態の回転電機の鎖交磁束量を最大化し、動作停止状態の回転電機の鎖交磁束量を最小化することを特徴とする。 In one embodiment of the present invention, among the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine, the amount of flux linkage of the rotating electrical machine in the operating state is maximized, and the amount of flux linkage of the rotating electrical machine in the stopped state is minimized. It is characterized by becoming.
本発明の回転電機制御システムは、ステータの鎖交磁束量が可変な可変界磁型の第1回転電機と、ステータの鎖交磁束量が可変な可変界磁型の第2回転電機と、要求回転数及び要求トルクに応じて前記第1回転電機と前記第2回転電機の少なくともいずれかを動作状態に制御するとともに、動作停止状態の回転電機の鎖交磁束量が少なくなるように制御する制御装置とを備えることを特徴とする。 A rotating electrical machine control system according to the present invention includes a variable field type first rotating electrical machine in which the amount of flux linkage of the stator is variable, a variable field type second rotating electrical machine in which the amount of flux linkage of the stator is variable, Control for controlling at least one of the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine to be in an operating state according to the rotational speed and the required torque, and controlling the amount of interlinkage magnetic flux of the rotating electrical machine in a stopped state. And a device.
本発明の1つの実施形態では、前記制御装置は、前記第1回転電機及び前記第2回転電機のうち、動作状態の回転電機の鎖交磁束量を最大化し、動作停止状態の回転電機の鎖交磁束量を最小化することを特徴とする。 In one embodiment of the present invention, the control device maximizes the amount of magnetic flux linkage of the rotating electric machine in the operating state among the first rotating electric machine and the second rotating electric machine, and the chain of the rotating electric machine in the operation stopped state. It is characterized by minimizing the amount of magnetic flux exchange.
本発明の他の実施形態では、前記制御装置は、前記要求回転数及び前記要求トルクが相対的に小さい場合には前記第1回転電機のみを動作させ、前記要求回転数が相対的に小さく前記要求トルクが相対的に大きい場合には前記第2回転電機のみを動作させ、前記要求トルクが相対的にさらに大きい場合には前記第1回転電機と前記第2回転電機を動作させることを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, the control device operates only the first rotating electrical machine when the required rotational speed and the required torque are relatively small, and the required rotational speed is relatively small. When the required torque is relatively large, only the second rotating electrical machine is operated, and when the required torque is relatively large, the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine are operated. To do.
本発明のさらに他の実施形態では、前記第1回転電機及び前記第2回転電機は、ステータと、前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第1ロータ要素及び第2ロータ要素を含み、前記第2ロータ要素は前記第1ロータ要素に対して相対回転可能なロータとを備え、前記制御装置は、前記第2ロータ要素を相対回転させることで前記ステータの鎖交磁束量を可変することを特徴とする。 In still another embodiment of the present invention, the first rotating electric machine and the second rotating electric machine are a stator, a first rotor element and a first rotor element that are arranged to face the stator and to face each other in the rotation axis direction. And the second rotor element includes a rotor rotatable relative to the first rotor element, and the control device rotates the second rotor element relative to each other to link the stator. The magnetic flux amount is variable.
本発明の回転電機制御システムは、ハイブリッド自動車等の車両に適用され得る。 The rotating electrical machine control system of the present invention can be applied to a vehicle such as a hybrid vehicle.
本発明によれば、第1回転電機と第2回転電機を備え、いずれか一方のみを動作させる場合の、動作していない他方の回転電機における引きずり損を抑制して効率向上を図ることができる。 According to the present invention, when the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine are provided and only one of them is operated, drag loss in the other rotating electrical machine that is not operating can be suppressed to improve efficiency. .
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<回転電機の基本構成>
図1及び図2に、本実施形態における回転電機の基本構成を示す。図1は、回転電機の回転軸方向と直交する方向から見た断面図を示し、図2は図1のA−A断面に相当する図を示す。
<Basic configuration of rotating electrical machine>
1 and 2 show a basic configuration of the rotating electrical machine in the present embodiment. FIG. 1 shows a cross-sectional view as viewed from a direction orthogonal to the rotation axis direction of the rotating electrical machine, and FIG. 2 shows a view corresponding to the AA cross section of FIG.
回転電機は、ケーシングに固定されたステータ24と、径方向においてステータ24と所定のギャップを空けて対向し、ステータ24に対して相対回転可能なロータ28を備える。図1の例では、ロータ28がステータ24の内周側の位置でステータ24と対向配置される。
The rotating electrical machine includes a
ステータ24は、ステータコア36と、ステータコア36にその周方向に沿って配設された複数相であるU相、V相、W相の3相のステータコイル38u,38v,38wを含む。3相のステータコイル38u,38v,38wに3相の交流電流が流れることで、ステータ周方向に回転する回転磁界が生じる。
The
ロータ28は、回転軸方向に隣接した状態でステータ24と径方向に対向配置された主ロータ(第1ロータ要素)40と副ロータ(第2ロータ要素)42を含む。主ロータ40と副ロータ42は、回転軸方向にギャップを空けて対向配置される。図1では、主ロータ40が副ロータ42よりも回転軸方向一方側(図の左側)に配置され、主ロータ40がステータコア36の回転軸方向一方側と径方向に対向し、副ロータ42がステータコア36の回転軸方向他方側(図の右側)と径方向に対向する。
The
主ロータ40は、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層された主ロータコア46と、主ロータコア46にその周方向に沿って互いに等間隔で配設された複数の主永久磁石48n,48sを含む。図2では、主ロータ40の主永久磁石48n,48sを透視して示している。図2では、主永久磁石48n,48sは、主ロータコア46の周方向の複数位置に2つを1組としてV字型に埋設されるが、これに限定されない。主永久磁石48nは外周側がN極であり、主永久磁石48sは外周側がS極である。主永久磁石48n,48sが周方向に交互に配置されることで、主永久磁石48n,48sの極性が周方向に交互に異なる。
The
副ロータ42は、複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層された副ロータコア54と、副ロータコア54にその周方向に沿って互いに等間隔で配設された複数の副永久磁石56n,56sを含む。副永久磁石56n,56sは、副ロータコア54の周方向の複数位置に2つを1組としてV字型に埋設されるが、これに限定されない。副永久磁石56nは外周側がN極であり、副永久磁石56sは外周側がS極である。副永久磁石56n,56sが周方向に交互に配置されることで、副永久磁石56n,56sの極性が周方向に交互に異なる。副永久磁石56n,56sの周方向間隔は、主永久磁石48n,48sの周方向間隔に等しい。
The
主ロータシャフト26には、拘束板61,62が溶接等により固定される。拘束板61,62は、回転軸方向に互いに間隔をおいて配置され、拘束板62が拘束板61より回転軸方向一方側に配置され、主ロータ40が回転軸方向に拘束板61,62の間に挟持される。主ロータ40は、主ロータシャフト26とキー溝やスプライン等により係合し、主ロータシャフト26及び拘束板61,62と一体回転する。
副ロータシャフト52には、拘束板63,64が溶接等により固定される。拘束板63,64は、回転軸方向に互いに間隔をおいて配置され、拘束板63が拘束板64より回転軸方向一方側に配置され、副ロータ42が回転軸方向において拘束板63,64の間に挟持される。副ロータ42は、副ロータシャフト52とキー溝やスプライン等により係合し、副ロータシャフト52及び拘束板62,63と一体回転する。副ロータシャフト52は、ベアリング50により主ロータシャフト26に対して相対回転可能に支持され、副ロータ42が主ロータ40に対して相対回転可能である。
本実施形態の回転電機では、主ロータ40と副ロータ42の位相関係が変化することで、ステータ24に作用するロータ28の界磁磁束が変化する。主ロータ40と副ロータ42で同一極性の主永久磁石48nと副永久磁石56n(あるいは主永久磁石48sと副永久磁石56s)が周方向の同位相に配置される同極対向状態の場合、界磁磁束は最大となる。他方、副ロータ42が主ロータ40に対して相対回転し、主永久磁石48nと副永久磁石56n(あるいは主永久磁石48sと副永久磁石56s)が電気角で180度ずれる逆極対向状態の場合、界磁磁束は最小あるいはゼロとなる。
In the rotating electrical machine of the present embodiment, the field magnetic flux of the
図3に、主ロータ40及び副ロータ42のみを取り出した斜視図を示す。図3(a)は、主ロータ40と副ロータ42が同極対向状態であり、位相角をγとすると、γ=0度(deg)の状態である。このとき、ステータ24に作用するロータ28の界磁磁束は最大となる。図3(b)は、主ロータ40と副ロータ42が逆極対向状態であり、γ=180度(deg)の状態である。このとき、ステータ24に作用するロータ28の界磁磁束は最小となる。このように、本実施形態の回転電機は、主ロータ40と副ロータ42の位相関係を変化させる、つまり主ロータ40と副ロータ42を相対回転させて位相角γを変化させることでステータ24に作用するロータ28の界磁磁束を変化させる可変界磁型の回転電機として機能する。
FIG. 3 is a perspective view in which only the
<実施形態のシステム構成>
図4に、本実施形態における回転電機制御システムのシステム構成図を示す。ハイブリッド自動車に搭載した場合のシステム構成である。
<System configuration of the embodiment>
In FIG. 4, the system block diagram of the rotary electric machine control system in this embodiment is shown. This is a system configuration when mounted on a hybrid vehicle.
エンジン111の出力軸112は、プラネタリギヤユニット113に接続される。プラネタリギヤユニット113における変速後の回転は出力軸114に出力され、出力軸114には第1カウンタドライブギヤ115が固定される。出力軸112とケーシング119との間に、出力軸112をケーシングに対して拘束するか回転自在とするかを切り替えるブレーキ装置150が設けられる。
The
プラネタリギヤユニット113は、サンギヤS、サンギヤSと噛合するピニオンP、ピニオンPと噛合するリングギヤR、ピニオンPを回転自在に支持するキャリアCRから構成される。リングギヤRは出力軸114を介して第1カウンタドライブギヤ115に連結され、キャリアCRは出力軸112を介してエンジン111に連結される。
The
第1回転電機としてのMG(モータジェネレータ)116は、主として発電機として機能し、伝達軸117を介してプラネタリギヤユニット113のサンギヤSに連結される。MG116は、図1に示すように、ステータ24とロータ28を備え、ロータ28は回転軸方向に対向配置された主ロータ40及び副ロータ42を含む。副ロータ42は主ロータ40に対して相対回転可能に構成される。MG116は、図示しないバッテリに電気的に接続され、伝達軸117を介して伝達される回転によって電力を発生し、バッテリを充電する。
An MG (motor generator) 116 as a first rotating electrical machine mainly functions as a generator and is connected to the sun gear S of the
第2回転電機としてのMG(モータジェネレータ)125は、主として駆動用モータとして機能し、出力軸126を介して第2カウンタドライブギヤ127に連結される。MG125も、MG116と同様の構成であり、図1に示すようにステータ24とロータ28を備え、ロータ28は回転軸方向に対向配置された主ロータ40及び副ロータ42を含む。副ロータ42は主ロータ40に対して相対回転可能である。MG125も、図示しないバッテリに電気的に接続され、バッテリから電力が供給される。
An MG (motor generator) 125 as a second rotating electrical machine mainly functions as a drive motor and is connected to the second
第1カウンタドライブギヤ115と第2カウンタドライブギヤ127はチェーン130により連結される。また、カウンタシャフト131にはデフピニオンギヤ133が固定される。デフピニオンギヤ133はデフリングギヤ135に噛合し、デフリングギヤ135にディファレンシャル装置136が固定され、駆動力が駆動輪に伝達される。
The first
以上のように、エンジン111の出力軸112のみならず、MG116の伝達軸117及びMG125の出力軸126もカウンタシャフト131に伝達され得るため、エンジン111だけを駆動するモード、MG125だけを駆動するモード、エンジン111とMG125をともに駆動するモードだけでなく、MG116だけを駆動するモードで走行することが可能である。本実施形態では、MG116とMG125の少なくともいずれかで走行し、エンジン111は停止状態にある走行モードをEV走行モードと称する。
As described above, since not only the
電子制御装置(ECU)100は、アクセル開度や車速、バッテリの充電状態(SOC)等に基づき、MG116及びMG125の動作を制御する。具体的には、ECU100は、車速と要求トルクに応じてMG116及びMG125の少なくともいずれを動作させるかを決定してその動作を制御するとともに、動作するMGに対してその主ロータ40と副ロータ42の位相角が0度となるように制御してステータ24の鎖交磁束を最大化し、同時に、動作しないMGに対してその主ロータ40と副ロータ42の位相角が180度となるように制御してステータ24の鎖交磁束を最小化する。それぞれのMG116,125の内部には主ロータ40と副ロータ42の位相角を保持するためのロック機構(図示せず)があり、ECU100の指令に基づき保持と解放を切り換える。
Electronic control unit (ECU) 100 controls operations of
図5に、本実施形態におけるEV走行モードを示す。図において、横軸は車速(あるいは回転数)、縦軸は要求トルク(駆動力)を示す。図において、簡略化のため、MG116及びMG125をそれぞれMG1及びMG2と示す。
FIG. 5 shows the EV travel mode in the present embodiment. In the figure, the horizontal axis represents the vehicle speed (or rotation speed), and the vertical axis represents the required torque (driving force). In the figure, for simplification,
車速が閾値Vth2以下の相対的に低車速域では、エンジン111を停止したEV走行モードで走行するのが効率的であるが、走行用モータであるMG2は相対的に小さいトルクで利用すると効率が悪い。そこで、ECU100は、低車速域であって、しかも要求トルクが閾値Tth1以下である場合には、MG1のみを動作させて駆動力を発生し、MG2は停止状態とする(MG1使用領域)。すなわち、ECU100は、ベクトル演算により駆動トルク用電流値を演算し、MG1のステータコイル38u,38v,38wに電流を供給してMG1をモータとして動作させる。このとき、ECU100は、MG1の主ロータ40と副ロータ42の位相角を0度に制御する。すなわち、主ロータ40及び副ロータ42に設けられたレゾルバ等の角度センサで検出された主ロータ40及び副ロータ42の角度に基づき、両ロータの位相角を0度として同極対向状態となるようにアクチュエータに制御信号を出力して副ロータ42を相対回転し、位相角が0度に達したときにロック機構でロックする。また、ECU100は、動作停止状態にあるMG2の主ロータ40と副ロータ42に設けられた角度センサで検出された主ロータ40と副ロータ42の角度に基づき、両ロータの位相角を180度として逆極対向状態となるようにアクチュエータに制御信号を出力して副ロータ42を相対回転し、位相角が180に達したときにロック機構でロックする。すなわち、
MG1:動作状態かつ位相角=0度
MG2:動作停止状態かつ位相角=180度
である。MG2を動作停止状態としても、MG2のロータ28の永久磁石48n,48s,56n,56sによりステータ24には鎖交磁束が生じ、引きずり損が生じるが、MG2の位相角を180度に設定することで鎖交磁束をゼロないし最小化して引きずり損を低減できる。MG1のみで走行中に車両が減速すると、MG1は回生制動により電力を発生し、バッテリを充電する。このように、要求トルクが小さい場合には走行用のMG2ではなく発電用のMG1をモータとして動作させることで効率を向上させるとともに、動作停止状態のMG2の引きずり損を低減することで一層の効率化が図られる。
In a relatively low vehicle speed range where the vehicle speed is equal to or lower than the threshold Vth2, it is efficient to travel in the EV traveling mode in which the
MG1: Operation state and phase angle = 0 degree MG2: Operation stop state and phase angle = 180 degree. Even when MG2 is in the operation stop state, the interlinkage magnetic flux is generated in the
他方、ECU100は、低車速域であって、しかも要求トルクが閾値Tth1を越える場合には、MG1ではなくMG2のみを動作させて駆動力を発生し、MG1は停止状態とする(MG2使用領域)。すなわち、ECU100は、ベクトル演算により駆動トルク用電流値を演算し、MG2のステータコイル38u,38v,38wに電流を供給してMG2をモータとして動作させる。このとき、ECU100は、MG2の主ロータ40と副ロータ42の位相角を0度に制御する。すなわち、主ロータ40及び副ロータ42に設けられたレゾルバ等の角度センサで検出された主ロータ40及び副ロータ42の角度に基づき、両ロータの位相角を0度として同極対向状態となるようにアクチュエータに制御信号を出力して副ロータ42を相対回転し、位相角が0度に達したときにロック機構でロックする。また、ECU100は、動作停止状態にあるMG1の主ロータ40と副ロータ42に設けられた角度センサで検出された主ロータ40と副ロータ42の角度に基づき、両ロータの位相角を180度として逆極対向状態となるようにアクチュエータに制御信号を出力して副ロータ42を相対回転し、位相角が180に達したときにロック機構でロックする。すなわち、
MG1:動作停止状態かつ位相角=180度
MG2:動作状態かつ位相角=0度
である。MG1を動作停止状態としても、MG1のロータ28の永久磁石48n,48s,56n,56sによりステータ24には鎖交磁束が生じ、引きずり損が生じるが、MG1の位相角を180度に設定することで鎖交磁束をゼロないし最小化して引きずり損を低減できる。なお、低車速域であって、所定の速度Vth1以下であればMG1のみで走行するが、低車速域であっても所定の速度Vth1を超える場合にはMG1を動作停止状態としてMG2を動作させ、MG2使用領域で走行する。MG2のみで走行中に車両が減速すると、MG2は回生制動により電力を発生し、バッテリを充電する。
On the other hand, when the required torque exceeds the threshold value Tth1 in the low vehicle speed range,
MG1: Operation stopped state and phase angle = 180 degrees MG2: Operation state and phase angle = 0 degrees. Even when the MG1 is in the operation stop state, the
また、ECU100は、低車速域であって、しかも要求トルクがTth2より大きい場合には、MG2に加えてMG1も併せて動作させて駆動力を発生する(MG1+MG2両方使用領域)。すなわち、ECU100は、ベクトル演算によりトルク電流値を演算し、MG1及びMG2のステータコイル38u,38v,38wに電流を供給してMG1及びMG2をモータとして動作させる。このとき、ECU100は、MG1及びMG2の主ロータ40と副ロータ42の位相角を0度に制御する。すなわち、主ロータ40及び副ロータ42に設けられたレゾルバ等の角度センサで検出された主ロータ40及び副ロータ42の角度に基づき、両ロータの位相角を0度として同極対向状態となるようにアクチュエータに制御信号を出力して副ロータ42を相対回転し、位相角が0度に達したときにロック機構でロックする。
MG1:動作状態かつ位相角=0度
MG2:動作状態かつ位相角=0度
である。なお、MG1及びMG2を動作させている間に、所定の速度Vth1を超える場合にはMG1を動作停止状態としてMG2のみを動作させ、MG2使用領域で走行する。この場合においても、MG1を動作停止状態とする際に、ECU100はMG1の主ロータ40と副ロータ42の位相角を0度に制御して引きずり損を低減する。MG1及びMG2で走行中に車両が減速すると、MG1及びMG2は回生制動により電力を発生し、バッテリを充電する。
Further, when the required torque is higher than Tth2 in the low vehicle speed range,
MG1: Operating state and phase angle = 0 degree MG2: Operating state and phase angle = 0 degree. When the predetermined speed Vth1 is exceeded while MG1 and MG2 are operated, only MG2 is operated with MG1 being in an operation stop state, and the vehicle travels in the MG2 usage region. Even in this case, when the MG1 is brought into the operation stop state, the
本実施形態におけるEV走行可能領域を定義すると、以下の通りである。
(1)MG1使用領域
車速(回転数)が閾値Vth2以下の低車速域であって、閾値Vth1以下(但し、Vth1<Vth2)の場合であり、かつ、要求トルク(駆動力)が閾値Tth1以下
(2)MG2使用領域
車速(回転数)が閾値Vth2以下の低車速域であって、閾値Vth1以下の場合であり、かつ、要求トルクが閾値Tth1を越え閾値Tth2以下(但し、Tth1<Tth2)、あるいは、車速(回転数)が閾値Vth2以下の低車速域であって、閾値Vth1を超える場合
(3)MG1+MG2両方使用領域
車速(回転数)が閾値Vth2以下の低車速域であって、閾値Vth1以下の場合であり、かつ、要求トルクが閾値Tth2を超える場合
The EV travelable area in this embodiment is defined as follows.
(1) MG1 use region This is a case where the vehicle speed (number of revolutions) is a low vehicle speed region where the threshold value is Vth2 or less, the threshold value is Vth1 or less (where Vth1 <Vth2), and the required torque (driving force) is less than the threshold value Tth1. (2) MG2 usage range This is a case where the vehicle speed (the number of revolutions) is a low vehicle speed range below the threshold Vth2 and below the threshold Vth1, and the required torque exceeds the threshold Tth1 and below the threshold Tth2 (where Tth1 <Tth2). Alternatively, when the vehicle speed (number of revolutions) is a low vehicle speed range where the threshold value is Vth2 or less and exceeds the threshold value Vth1, (3) MG1 + MG2 both use region The vehicle speed (number of revolutions) is a low vehicle speed range where the threshold value is Vth2 or less. When Vth1 or less and the required torque exceeds the threshold value Tth2
図5において、車速が閾値Vth2を超える領域、あるいは要求トルクが閾値Tth2を超える領域では、エンジン11を始動してエンジントルクを付加する。 In FIG. 5, in a region where the vehicle speed exceeds the threshold value Vth2 or a required torque exceeds the threshold value Tth2, the engine 11 is started and engine torque is added.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず種々の変形が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, A various deformation | transformation is possible.
例えば、本実施形態では、MG1及びMG2のうち、動作状態となるMGについては位相角を0度、動作停止状態となるMGについては位相角を180度とするようにアクチュエータに制御信号を出力して副ロータ42を相対回転しているが、アクチュエータではなくステータ電流で副ロータ42を相対回転してもよい。ECU100は、目標ロータ位相角度、主ロータ40の角度、及び副ロータ42の角度に基づき、現在の主ロータ40及び副ロータ42の位相角度から目標ロータ位相角度に移行するために必要な電流値を演算する。すなわち、主ロータ40及び副ロータ42に対し、互いに逆方向に回転させる方向にトルクを発生させ、ロータ28全体に対しては回転に寄与しないトルクを発生させるようにステータ電流値を演算する。そして、演算したステータ電流値をトルク電流値に重畳してステータコイル38u,38v,38wに出力する。MG1及びMG2ともにアクチュエータ、あるいはステータ電流で位相角を変化させる他、必要に応じてMG1とMG2で位相角を変化させる構造を変えてもよい。
For example, in the present embodiment, a control signal is output to the actuator so that the phase angle is 0 degree for the MG that is in the operation state and the phase angle is 180 degrees for the MG that is in the operation stop state. The sub-rotor 42 is relatively rotated, but the sub-rotor 42 may be relatively rotated by a stator current instead of the actuator. Based on the target rotor phase angle, the angle of the
また、本実施形態では、MG1及びMG2のうち、動作状態となるMGについては位相角を0度とするように制御しているが、動作中は常に位相角を0度にロックしている必要はなく、例えば高速回転動作時に位相角を0度から遷移させてもよい。また、MGの制御について位相角が0度と180度で表現したが、これはその角度近傍であることを意味しており、正確に一致させる必要はない。 In the present embodiment, among MG1 and MG2, the MG that is in the operating state is controlled to have a phase angle of 0 degrees, but the phase angle must always be locked to 0 degrees during the operation. For example, the phase angle may be shifted from 0 degree during the high-speed rotation operation. Further, although the phase angle is expressed by 0 degrees and 180 degrees for MG control, this means that the angle is in the vicinity of the angle, and it is not necessary to make them coincide with each other accurately.
また、本実施形態において、動作停止状態となるMGについては位相角を180度となるように制御しているが、動作停止状態となるMGのステータ24の鎖交磁束量が動作状態のときよりも少なければ引きずり損は低減されるため、位相角は180度ではなく、0度以外の任意の角度、例えば90度であってもよい。勿論、位相角を180度として鎖交磁束量をゼロないし最小化すれば引きずり損の低減効果は最大となる。
In the present embodiment, the MG that is in the operation stop state is controlled to have a phase angle of 180 degrees, but the amount of flux linkage of the
また、本実施形態では、図1に示すように主ロータ40と副ロータ42が回転軸方向に対向配置され、副ロータ42が主ロータ40に対して相対回転することで鎖交磁束量を変化させているが、この構造に限定されるものではなく、他の構造により鎖交磁束量を変化させてもよい。要するに、動作状態のMGについては鎖交磁束量を最大とし、動作停止状態のMGについては動作状態のときよりも鎖交磁束量を少なくし、好適にはゼロないし最小として動作停止状態のMGの引きずり損を低減すればよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
また、本実施形態において、MG1及びMG2がともに動作停止状態となる場合、ECU100は、MG1及びMG2の位相角をいずれも180度に制御すればよい。
In the present embodiment, when both MG1 and MG2 are in the operation stop state, the
さらに、本実施形態では、ハイブリッド自動車に搭載される場合を例にとり説明したが、これに限定されず燃料電池自動車や電気自動車にも適用し得る。この場合、回転電機の数も2個に限定されず、3個以上であってもよい。複数の回転電機が動力分配機構により出力軸に連結され、複数の回転電機の少なくともいずれかを動作させるシステムにおいて、動作停止状態となる回転電機がいずれかのタイミングで存在する場合に広く適用し得る。 Furthermore, in this embodiment, the case where it is mounted on a hybrid vehicle has been described as an example, but the present invention is not limited to this and can be applied to a fuel cell vehicle and an electric vehicle. In this case, the number of rotating electrical machines is not limited to two, and may be three or more. In a system in which a plurality of rotating electrical machines are connected to an output shaft by a power distribution mechanism and operate at least one of the plurality of rotating electrical machines, the present invention can be widely applied when a rotating electrical machine that is in an operation stop state exists at any timing. .
24 ステータ、28 ロータ、36 ステータコア、38u,38v,38w ステータコイル、40 主ロータ(第1ロータ要素)、42 副ロータ(第2ロータ要素)、46 主ロータコア、48n,48s 主永久磁石、54 副ロータコア、56n,56s 副永久磁石、100 電子制御装置(ECU)、116 MG(第1回転電機)、125 MG(第2回転電機)。
24 stator, 28 rotor, 36 stator core, 38u, 38v, 38w stator coil, 40 main rotor (first rotor element), 42 sub rotor (second rotor element), 46 main rotor core, 48n, 48s main permanent magnet, 54 sub Rotor core, 56n, 56s sub permanent magnet, 100 electronic control unit (ECU), 116 MG (first rotating electrical machine), 125 MG (second rotating electrical machine).
Claims (7)
前記回転電機は、ステータの鎖交磁束量が可変な可変界磁型の第1回転電機及び第2回転電機を含み、
要求回転数及び要求トルクに応じて前記第1回転電機と前記第2回転電機の少なくともいずれかを動作状態に制御するとともに、動作停止状態の回転電機の鎖交磁束量が少なくなるように制御する手段
を備えることを特徴とする回転電機の制御装置。 A control device for a rotating electrical machine,
The rotating electrical machine includes a variable field type first rotating electrical machine and a second rotating electrical machine in which the amount of flux linkage of the stator is variable,
Control at least one of the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine in an operating state according to a required rotational speed and a required torque, and control the amount of interlinkage magnetic flux of the rotating electrical machine in an operation stopped state to be reduced. A control device for a rotating electrical machine comprising: means.
前記第1回転電機及び前記第2回転電機のうち、動作状態の回転電機の鎖交磁束量を最大化し、動作停止状態の回転電機の鎖交磁束量を最小化する
ことを特徴とする回転電機の制御装置。 The control device according to claim 1,
Among the first rotating electric machine and the second rotating electric machine, the amount of flux linkage of the rotating electric machine in the operating state is maximized, and the amount of magnetic flux linkage of the rotating electric machine in the stopped state is minimized. Control device.
ステータの鎖交磁束量が可変な可変界磁型の第2回転電機と、
要求回転数及び要求トルクに応じて前記第1回転電機と前記第2回転電機の少なくともいずれかを動作状態に制御するとともに、動作停止状態の回転電機の鎖交磁束量が少なくなるように制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする回転電機制御システム。 A variable field type first rotating electrical machine in which the amount of flux linkage of the stator is variable;
A variable field type second rotating electric machine in which the amount of flux linkage of the stator is variable;
Control at least one of the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine in an operating state according to a required rotational speed and a required torque, and control the amount of interlinkage magnetic flux of the rotating electrical machine in an operation stopped state to be reduced. A control device;
A rotating electrical machine control system comprising:
前記制御装置は、前記第1回転電機及び前記第2回転電機のうち、動作状態の回転電機の鎖交磁束量を最大化し、動作停止状態の回転電機の鎖交磁束量を最小化する
ことを特徴とする回転電機制御システム。 The control system according to claim 3, wherein
The control device maximizes the amount of flux linkage of the rotating electrical machine in the operating state and minimizes the amount of flux linkage of the rotating electrical machine in the stopped state of the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine. Features a rotating electrical machine control system.
前記制御装置は、前記要求回転数及び前記要求トルクが相対的に小さい場合には前記第1回転電機のみを動作させ、前記要求回転数が相対的に小さく前記要求トルクが相対的に大きい場合には前記第2回転電機のみを動作させ、前記要求トルクが相対的にさらに大きい場合には前記第1回転電機と前記第2回転電機を動作させる
ことを特徴とする回転電機制御システム。 The control system according to any one of claims 3 and 4,
The control device operates only the first rotating electrical machine when the required rotational speed and the required torque are relatively small, and when the required rotational speed is relatively small and the required torque is relatively large. Operates only the second rotating electric machine, and operates the first rotating electric machine and the second rotating electric machine when the required torque is relatively larger.
前記第1回転電機及び前記第2回転電機は、
ステータと、
前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第1ロータ要素及び第2ロータ要素を含み、前記第2ロータ要素は前記第1ロータ要素に対して相対回転可能なロータと、
を備え、
前記制御装置は、前記第2ロータ要素を相対回転させることで前記ステータの鎖交磁束量を可変することを特徴とする回転電機制御システム。 In the control system according to any one of claims 3 to 5,
The first rotating electric machine and the second rotating electric machine are:
A stator,
A first rotor element and a second rotor element that are arranged to face the stator and are arranged to face each other in the rotation axis direction, the second rotor element being a rotor that is rotatable relative to the first rotor element; ,
With
The rotating electrical machine control system characterized in that the control device varies the amount of flux linkage of the stator by relatively rotating the second rotor element.
A vehicle comprising the rotating electrical machine control system according to claim 3.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2014052408A JP2015174546A (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Rotating electrical machine control device and rotating electrical machine control system |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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- 2014-03-14 JP JP2014052408A patent/JP2015174546A/en active Pending
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