JP5124336B2 - Control device for electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は電動車両の制御装置に関し、より具体的には着磁された2個の回転子を相対回転させて位相を変更する電動機を備えた電動車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an electric vehicle, and more specifically to a control device for an electric vehicle including an electric motor that changes the phase by relatively rotating two magnetized rotors.
着磁された2個の回転子を相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を変更する電動機の例としては、下記の特許文献1記載の技術を挙げることができる。特許文献1記載の技術にあっては、同一の軸線を中心に回転すると共に、磁石片をその長手方向が径方向を向くように配置される第1の回転子と周方向を向くように配置される第2の回転子とからなる回転子の一方に固定される部材と他方に固定される部材とで画成される第1、第2の作動室を備えると共に、第1、第2の作動室に連通される流体路を介して作動流体を給排して第1、第2の回転子を相対回転させて位相を磁石片による合成磁束が強められる位相位置と弱められる位相位置との間で変更するように構成している。
ところで、このような磁石配置を備える電動機は弱め位相位置で安定する特性を備えるため、大きな負荷が予想される場合、第1、第2の作動室に作動流体を給排して予め強め位相位置に固定しておく必要がある。従って、車両に搭載される場合、高負荷低車速時には作動室に大きな流体エネルギを発生させて強め位相位置に固定させることとなり、流体を供給する電動オイルポンプなどの流体供給装置での電力消費量が増加する不都合があった。 By the way, since an electric motor having such a magnet arrangement has a characteristic of being stabilized at a weak phase position, when a large load is expected, the working fluid is supplied to and discharged from the first and second working chambers in advance to increase the phase position. It is necessary to fix to. Therefore, when mounted on a vehicle, a large fluid energy is generated in the working chamber at a high load and a low vehicle speed, and is fixed at a strong phase position, and power consumption in a fluid supply device such as an electric oil pump that supplies fluid is increased. There was an inconvenience of increasing.
従って、この発明の目的は上記した課題を解消することにあり、弱め位相位置で安定する特性を備える電動機を搭載すると共に、流体エネルギを低減することを可能にした電動車両の制御装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the above-described problems, and to provide a control device for an electric vehicle that is equipped with an electric motor having a characteristic that is stable at a weak phase position and that can reduce fluid energy. There is.
上記の目的を達成するために、請求項1にあっては、それぞれに複数の磁石片が設けられると共に、同一の軸線を中心に回転する第1、第2の回転子と、作動流体を供給して前記第1、第2の回転子を前記軸線を中心として相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を前記磁石片による合成磁束が最も強められる位相位置と最も弱められる位相位置との間で変更する位相変更機構とを少なくとも有すると共に、前記作動流体が供給されないとき、前記合成磁束が最も強められる位相位置と最も弱められる位相位置の中間位置あるいは最も弱められる位相位置で安定する特性を備えた電動機と、前記電動機で駆動される車輪とを備えた電動車両の制御装置において、前記電動車両が走行する走行路の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、前記検出された傾斜角で要求される要求クリープトルクを算出する要求クリープトルク算出手段と、前記算出された要求クリープトルクを満足すると共に、前記作動流体の流体圧を最小とするように前記位相の目標値を決定する位相目標値決定手段と、前記決定された目標値となるように前記位相変更機構の動作を制御する制御手段とを備える如く構成した。 In order to achieve the above object, according to claim 1, a plurality of magnet pieces are provided, and first and second rotors that rotate about the same axis and a working fluid are supplied. Then, the first and second rotors are rotated relative to each other about the axis, and the phase indicating the relative rotation angle between the phase position where the combined magnetic flux by the magnet piece is strengthened most and the phase position where it is weakened most. A phase changing mechanism that changes at least between them, and when the working fluid is not supplied, the composite magnetic flux has a characteristic that is stable at a phase position where the combined magnetic flux is strengthened most and an intermediate position between the weakest phase position or the weakest phase position. In a control apparatus for an electric vehicle including an electric motor provided and a wheel driven by the electric motor, an inclination angle detection unit that detects an inclination angle of a travel path on which the electric vehicle travels, and A required creep torque calculating means for calculating a required creep torque required at the tilt angle, and a target of the phase so as to satisfy the calculated required creep torque and minimize the fluid pressure of the working fluid. A phase target value determining means for determining a value and a control means for controlling the operation of the phase changing mechanism so as to be the determined target value are provided.
請求項2に係る電動車両の制御装置にあっては、内燃機関と、乗員の操作自在に設けられ、駆動力性能を重視する運転モードと前記内燃機関の燃費性能を重視する運転モードのいずれかを選択させるスイッチとを備えると共に、前記位相目標値決定手段は、前記燃費性能を重視する運転モードが選択されたとき、前記作動流体の流体圧を最小とするように前記目標値を決定する一方、前記駆動力性能を重視する運転モードが選択されたとき、前記合成磁束が最も強められる位相位置の付近に前記目標値を決定する如く構成した。 In the control apparatus for an electric vehicle according to claim 2, any one of an internal combustion engine and an operation mode in which an occupant can freely operate and places importance on driving force performance and an operation mode that places importance on fuel consumption performance of the internal combustion engine. The phase target value determining means determines the target value so as to minimize the fluid pressure of the working fluid when the operation mode in which the fuel efficiency is emphasized is selected. When the operation mode emphasizing the driving force performance is selected, the target value is determined in the vicinity of the phase position where the combined magnetic flux is most enhanced.
請求項3に係る電動車両の制御装置にあっては、前記位相目標値決定手段は、前記車両の走行速度が微小車速未満のクリープ状態にあるとき、前記目標値を決定する如く構成した。 In the control apparatus for an electric vehicle according to a third aspect, the phase target value determining means is configured to determine the target value when the traveling speed of the vehicle is in a creep state less than a minute vehicle speed.
請求項4に係る電動車両の制御装置にあっては、前記位相目標値決定手段は、前走車との車間距離が所定値未満の渋滞状態にあるとき、前記目標値を決定する如く構成した。 In the control apparatus for an electric vehicle according to claim 4, the phase target value determining means is configured to determine the target value when the inter-vehicle distance from the preceding vehicle is in a traffic jam state less than a predetermined value. .
請求項1にあっては、作動流体を供給して着磁された第1、第2の回転子を相対回転させて位相を磁石片による合成磁束が最も強められる位相位置と最も弱められる位相位置との間で変更する位相変更機構を少なくとも有すると共に、作動流体が供給されないとき、合成磁束が最も強められる位相位置と最も弱められる位相位置の中間位置あるいは最も弱められる位相位置で安定する特性を備えた電動機で駆動される電動車両の制御装置において、走行路の傾斜角を検出し、検出された傾斜角で要求される要求クリープトルクを算出し、それを満足すると共に、作動流体の流体圧を最小とするように位相の目標値を決定し、決定された目標値となるように位相変更機構の動作を制御する如く構成したので、走行路の傾斜角を検出して算出される要求クリープトルクを満足する最小の流体圧となるように位相を制御することで、流体エネルギをその分だけ低減することができる。 According to claim 1, the first and second rotors magnetized by supplying the working fluid are rotated relative to each other, and the phase position is the phase position where the combined magnetic flux by the magnet piece is most strengthened and the phase position where it is most weakened. And a characteristic that the combined magnetic flux is stable at the intermediate position between the weakest phase position and the weakest phase position or when the working fluid is not supplied. In the control device for an electric vehicle driven by an electric motor, the inclination angle of the traveling path is detected, the required creep torque required by the detected inclination angle is calculated, and the required creep torque is satisfied and the fluid pressure of the working fluid is reduced. Since the target value of the phase is determined so as to be minimized, and the operation of the phase change mechanism is controlled so as to be the determined target value, it is calculated by detecting the inclination angle of the traveling road. By controlling the phase so as to minimize the fluid pressure that satisfies the required creep torque, it is possible to reduce the fluid energy correspondingly.
請求項2に係る電動車両の制御装置にあっては、内燃機関と、乗員の操作自在に設けられ、駆動力性能を重視する運転モードと内燃機関の燃費性能を重視する運転モードのいずれかを選択させるスイッチとを備えると共に、燃費性能を重視する運転モードが選択されたとき、作動流体の流体圧を最小とするように目標値を決定する一方、駆動力性能を重視する運転モードが選択されたとき、合成磁束が最も強められる位相位置の付近に前記目標値を決定する如く構成したので、上記した効果に加え、乗員の意図に良く応えることができる。 In the control apparatus for an electric vehicle according to claim 2, any one of an internal combustion engine and an operation mode that is provided so as to be freely operated by an occupant and places importance on driving force performance and an operation mode that emphasizes fuel consumption performance of the internal combustion engine. When an operation mode that emphasizes fuel efficiency is selected, a target value is determined so as to minimize the fluid pressure of the working fluid, while an operation mode that emphasizes driving force performance is selected. In this case, since the target value is determined in the vicinity of the phase position where the combined magnetic flux is most strengthened, in addition to the effects described above, the passenger's intention can be well met.
請求項3に係る電動車両の制御装置にあっては、車両の走行速度が微小車速未満のクリープ状態にあるとき、目標値を決定する如く構成したので、上記した効果に加え、登坂走行にあるときも、必要な駆動力を確保することができる。 In the control device for an electric vehicle according to claim 3, since the target value is determined when the traveling speed of the vehicle is in a creep state less than the minute vehicle speed, in addition to the above effect, the vehicle is in an uphill traveling. Sometimes, the necessary driving force can be ensured.
請求項4に係る電動車両の制御装置にあっては、前走車との車間距離が所定値未満の渋滞状態にあるとき、目標値を決定する如く構成したので、上記した効果に加え、急加速が予想し得ない渋滞走行時のみ上記した制御を行うことで、加速時の応答性も確保することができる。 In the control device for an electric vehicle according to the fourth aspect, the target value is determined when the inter-vehicle distance from the preceding vehicle is in a congested state that is less than a predetermined value. Responsiveness at the time of acceleration can be ensured by performing the above-described control only when traveling in a traffic jam where acceleration cannot be predicted.
以下、添付図面に即してこの発明に係る電動機の制御装置を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the motor control device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明の実施例に係る電動車両の制御装置の全体構成を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an electric vehicle control apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1で符号Vは電動車両、具体的にはハイブリッド車両、より具体的にはシリーズ・パラレルハイブリット車両(以下「車両」という)を示す。車両Vはガソリンを燃料とする火花点火式の内燃機関(「ENG」と示し、以下「エンジン」という)10を備える。エンジン10の出力はトルク吸収用のダンパ(フライホイールマス)12を介して変速機14の入力軸14aに接続される。
In FIG. 1, symbol V indicates an electric vehicle, specifically a hybrid vehicle, more specifically a series / parallel hybrid vehicle (hereinafter referred to as “vehicle”). The vehicle V includes a spark ignition type internal combustion engine (hereinafter referred to as “ENG”, hereinafter referred to as “engine”) 10 using gasoline as fuel. The output of the
変速機14の入力軸14aには第1の電動機(モータ)16が連結される。第1の電動機16はブラシレスあるいは交流同期電動機からなる。エンジン10と第1の電動機16は直結され、一方が回転すると、他方も回転させられるように構成される。
A first electric motor (motor) 16 is connected to the
変速機14において入力軸14aは油圧クラッチ14bを介して小径の第1ギヤ14cに接続され、第1ギヤ14cは大径の第2ギヤ14dと噛合する。第2ギヤ14dは一方では小径の第3ギヤ14eに接続されると共に、他方では同様に小径の第4ギヤ14fに噛合する。
In the
第3ギヤ14eはディファレンシャルDに接続され、それを介して車輪Wに接続される。第4ギヤ14fには第2の電動機(モータ)18が連結される。第2の電動機18もブラシレスあるいは交流同期電動機からなる。
The third gear 14e is connected to the differential D and is connected to the wheel W through it. A second electric motor (motor) 18 is connected to the
第1、第2の電動機16,18は、PDU(Power Drive Unit。パワードライブユニット)20を介してバッテリ22に接続される。PDU20はインバータを備え、バッテリ22から供給(放電)される直流(電力)を交流に変換して第1、第2の電動機16,18に供給すると共に、第1、第2の電動機16,18の回生動作によって発電された交流を直流に変換してバッテリ22に供給する。
The first and second
油圧クラッチ14bはオン(係合)されるとき、エンジン10と第1の電動機16の出力を第1ギヤ14cに伝達すると共に、オフ(解離)されるとき、エンジン10と第1の電動機16を第1ギヤ14cから切り離す。第2の電動機18は常に第4ギヤ14fに接続される。
When the hydraulic clutch 14b is turned on (engaged), the output of the
車両Vの走行を説明すると、発進時には油圧クラッチ14bがオフされてエンジン10と第1の電動機16は変速機14から切り離される一方、PDU20を介してバッテリ22から電力を供給されて第2の電動機18が起動される。第2の電動機18の出力は第4ギヤ14fを介して車輪Wを駆動し、車両Vは発進する。
Explaining the travel of the vehicle V, when starting, the hydraulic clutch 14b is turned off and the
車両Vの走行速度がある値に達すると、第1の電動機16はPDU20から電力を供給されて起動され、エンジン10をクランキングして始動する。エンジン10はすると、逆に第1の電動機16を駆動し、第1の電動機16を発電機として動作させる。第2の電動機18はバッテリ22の出力に代え、第1の電動機16が発電する電力で回転を継続する。このように第1の電動機16は主として、電動機としてよりも発電機として機能する。
When the traveling speed of the vehicle V reaches a certain value, the first
車両Vの走行速度がさらに増加すると共に、低負荷領域にあるとき、油圧クラッチ14bがオンされ、エンジン10の出力が第1ギヤ14c、第2ギヤ14dを介して車輪Wに伝達され、車輪Wの駆動を開始する。
When the traveling speed of the vehicle V further increases and the vehicle V is in the low load region, the hydraulic clutch 14b is turned on, and the output of the
エンジン10の起動に伴い、第2の電動機18は停止される。第2の電動機18は停止されても車輪Wの側から駆動され、発電するが、その際に第2の電動機18が可能な限り負荷とならないよう、その位相は弱め位相側にされる。
As the
尚、車両Vが発進した後、第2の電動機18のみでは駆動力が不足するとき、油圧クラッチ14bがオンされ、エンジン10(あるいはそれに加えて第1の電動機16)の出力も車輪Wに接続される。
In addition, after the vehicle V starts, when the driving force is insufficient with only the second
図1において符号24はECU(Electronic Control Unit。電子制御ユニット)を示す。ECU24はマイクロコンピュータからなり、PDU20を介して第1、第2の電動機16,18の動作を制御して車両Vの走行を上記したように制御する。
In FIG. 1,
またECU24は油圧機構26のクラッチ制御油圧回路260を介してクラッチ14bのオン・オフを制御すると共に、運転状態などの検出結果に基づいて第1、第2の電動機16,18のトルクを制御すると共に、位相制御油圧回路261を介して位相を制御する。
The
運転状態の検出を説明すると、車両Vのドライブシャフト(図示せず)の付近には車速センサ28が設けられ、ドライブシャフトの回転ごとにパルス信号を出力すると共に、運転席のアクセルペダル(図示せず)の付近にはアクセル開度センサ30が設けられ、アクセル開度(乗員によるアクセルペダル踏み込み量)を示す出力を生じる。
The detection of the driving state will be described. A
また車両Vのブレーキ(図示せず)の付近にはブレーキスイッチ32が設けられ、乗員によってブレーキが踏まれるとき、オン信号を出力すると共に、車両Vの前面にはレーダ装置34が配置され、車両Vの進行方向に向けて電磁波を発信し、前走車などの物体によって反射された反射波を受信して前走車などの物体に対する相対位置(離間距離)と相対速度を検出する。
A
さらに、車両Vの適宜位置には傾斜角センサ36が設けられ、車両Vが走行する走行路(道路)の傾斜角(勾配)を示す出力を生じる。また、車両Vの運転席の付近には運転モード選択スイッチ38が設けられ、乗員の操作によって車両Vの走行として駆動力性能を重視する運転モードと燃費性能を重視する運転モードのいずれかを選択できるように構成される。
Further, an
上記したセンサおよびスイッチ群の出力はECU24に送られ、ECU24はそれらの出力に基づいて第1、第2の電動機16,18のトルクや位相を制御する。
The outputs of the sensors and switch groups described above are sent to the
尚、図1で太線は作動用の高圧油圧系を、細線は潤滑・冷却用の低圧油圧系を、また黒丸は軸受けを示す。第1、第2の電動機16,18の固定子40の巻線40aは作動油を供給されて冷却される。
In FIG. 1, a thick line indicates a high pressure hydraulic system for operation, a thin line indicates a low pressure hydraulic system for lubrication / cooling, and a black circle indicates a bearing. The winding 40a of the
次いで、図2以降を参照して第1、第2の電動機16,18の構造を説明する。尚、以下では第2の電動機18について構造を説明するが、第1の電動機16にもそのまま妥当する。
Next, the structure of the first and second
図2は図1に示す第2の電動機18の要部断面図、図3は図2に示す電動機の位相変更機構を示す分解斜視図、図4は図2に示す回転子の磁石の磁極の向きを示す模式図、および図5は図2に示す電動機の回転子の側面図である。
2 is a cross-sectional view of a main part of the second
図示の如く、第2の電動機18は、円環状の固定子(ステータ)40と、その内側に収容される、同様に円環状の回転子42と、回転軸(回転軸線)44を備える。固定子40は鉄系材料から製作される薄板が積層(あるいは鉄系材料を鋳造)されてなると共に、3相(U,V,W相)の固定子巻線40aが配置されてなる。
As shown in the figure, the second
回転子42は、外周側(第1)の回転子42aと、回転軸(回転軸線)44を中心として相対変位自在な内周側(第2)の回転子42bからなる。回転子42a,42bは例えば焼結金属から製作される鉄心からなると共に、円周側にはそれぞれ複数組、正確には16組の細長い形状の磁石片(永久磁石)46a,46bが相互に僅かな間隔をおいて配置される。
The
より具体的には、図5に示す如く、外周側の回転子42aには16組の磁石片46aが、磁石片46aの長手方向が回転子42aの径方向を向くように配置される一方、内周側の回転子42bには16組の磁石片46bが、磁石片46bの長手方向が回転子42aの円周方向を向き、よって磁石片46aと平面視においてコ字状を呈するように配置される。
More specifically, as shown in FIG. 5, 16 sets of
図3に示す如く、回転子42には位相変更機構50が設けられる。位相変更機構50は、回転軸44にスプライン(図示せず)を介して固定されるベーンロータ52と、内周側の回転子42bの内周面に嵌合されて固定される環状ハウジング54と、ベーンロータ52を外周側の回転子42aにピン56aで固定する、一対のドライブプレート56と、それらに作動油(作動流体、より具体的には油圧)を供給する、前記した油圧機構26からなる。
As shown in FIG. 3, the
ベーンロータ52は中央のボス部から径方向に等間隔をおいて突出する複数個(6個)のベーン(部材)52aが形成されると共に、環状ハウジング54の内部には中心側に等間隔をおいて突出する複数個(6個)の仕切壁(部材)54aが形成される。ベーン52aと仕切壁54aの先端にはそれぞれシール部材52b、54bが配置され、ベーン52aと環状ハウジング54の内壁面および仕切壁54aとベーンロータ52のボス部の外周面の間を液密にシールする。
The
環状ハウジング54は、図2に示す如く、軸方向長さ(幅)が内周側の回転子42bよりも大きく形成され、2枚のドライブプレート56に穿設された環状の溝56b(図3で図示省略)に移動自在に収容され、よって環状ハウジング54と内周側の回転子42bは、外周側の回転子42aと回転軸44に回転自在に支持される。
As shown in FIG. 2, the
2枚のドライブプレート56は環状ハウジング54の両側面に摺動自在に密接させられ、環状ハウジング54の仕切壁54aとベーンロータ52のボス部の外周面との間に密閉空間を複数個(6個)形成する。この密閉空間はベーンロータ52のベーン52aによって二分され、進角側作動室(第1の作動室)54cと遅角側作動室(第2の作動室)54dを形成する。ここで、「進角」(ADV)とは内周側の回転子42bを外周側の回転子42aに対して矢印ADV(図5)で示す第2の電動機18の回転方向と同一の方向に、「遅角」(RTD)とはその逆方向に回転させることを意味する。
The two
進角側作動室54c、遅角側作動室54dには作動流体、具体的には非圧縮性の流体、より具体的には変速機14のATF(Automatic Transmission Fluid)あるいはエンジン10の潤滑油などの作動油が供給される。作動油は、回転軸44からベーンロータ52に形成される2本の油路62,64を介して進角側作動室54c、遅角側作動室54dに供給される。
The advance-
油路62,64はほぼ平行しており、図2と図5に示す如く、回転軸44の軸方向に穿設された油路62a,64aと、それに連続して回転軸44の外周面に穿設された油路62b,64bと、それに連続してベーンロータ52のボス部に放射状に穿設された油路62c,64cからなる。油路62は進角側作動室54cに、油路64は遅角側作動室54dに接続され、後述するリザーバとの間で作動油を給排される。
The
進角側作動室54cと遅角側作動室54dは作動油を給排されて伸縮し、よって外周側の回転子42aに固定されたベーン52aに対して仕切壁54aと一体にされた内周側の回転子42bが回転軸(回転軸線)44を中心として相対回転させられることで、外周側の回転子42aと内周側の回転子42bの間の相対変位角を示す位相が0度から180度の間で変更され、それに応じて第2の電動機18の誘起電圧が変更される。
The advance-
図5に最進角位置にあるときの進角側作動室54cと遅角側作動室54dを示す。進角位置にあるとき、進角側作動室54cは作動油が供給される一方、遅角側作動室54dからは作動油が排出されるが、最進角位置では進角側作動室54cは最大限度まで膨張する一方、遅角側作動室54dは最大限度まで収縮する。
FIG. 5 shows the advance
この実施例に係る第2の電動機18(および第1の電動機16)にあっては、図4(a)に示すように、外周側の回転子42aの磁石片46aと内周側の回転子42bの磁石片46bは同極同士が対向する同極配置となる位相にあるとき、両者の合成磁束が強められる強め界磁(界磁が増加)となる(換言すれば、強め位相位置にある)。他方、図4(b)に示すように、外周側の回転子42aの磁石片46aと内周側の回転子42bの磁石片46bは異極同士が対向する対極配置となる位相にあるとき、両者の合成磁束が弱められる弱め界磁(界磁が減少)となる(換言すれば、弱め位相位置にある)。
In the second electric motor 18 (and the first electric motor 16) according to this embodiment, as shown in FIG. 4A, the
外周側の回転子42aと内周側の回転子42bの位相は、所望の合成磁束が得られるように電気角において0度から180度の間において変更可能であり、そのうち0度側を遅角側、180度側を進角側とする。図4(a)は0度のとき(最遅角位置)の磁石片46aと46bの同極配置を示し、このとき界磁が最も強められる。他方、図4(b)は180度のとき(最進角位置)の磁石片46aと46bの対極配置を示し、このとき界磁が最も弱められる。
The phase of the
それにより第2の電動機18の誘起電圧定数Keが変更され、第2の電動機18の特性が変更される。即ち、強め界磁によって誘起電圧定数Keが増加すると、第2の電動機18の運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルクは増大し、逆に弱め界磁によって誘起電圧定数Keが減少すると、出力可能な最大トルクは減少し、許容回転速度は上昇する。
Thereby, the induced voltage constant Ke of the second
尚、第2の電動機18(および第1の電動機16)は、内周側の回転子42bが外周側の回転子42aに対して最進角位置(位相180度)あるいは最遅角位置(位相0度)と最新角位置の中間位置(90度)にあるとき、換言すれば弱め位相位置側にあるときに安定する。即ち、油圧を供給されないとき、回転子42は最進角位置に向けて自ら相対変位する。
In the second electric motor 18 (and the first electric motor 16), the
図6は、油路62,64を介して進角側作動室54c、遅角側作動室54dに作動油を供給する、前記した油圧機構26の位相制御油圧回路261を詳細に示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing in detail the phase control
図示の如く、油圧機構26は、リザーバ(タンク。作動油の貯留源)26aからフィルタ26bを介して作動油を汲み上げて高圧化してライン圧として油路26cに出力する油圧ポンプ26dと、油路26cを前記した油路62,64を介して進角側作動室54cと遅角側作動室54dのいずれかに切り換え自在に接続する切換弁26eと、油路26cに介挿され、切換弁26eを介して進角側作動室54cと遅角側作動室54dに供給される作動油の流量を調整する流量調整弁26fを備える。それらの動作は、前記したECU24によって制御される。
As shown in the figure, the
切換弁26eは4ポート弁(方向切換弁)からなる。切換弁26eには、そのポートを切り換えるリニアソレノイド弁26gが接続される。リニアソレノイド弁26gは油路26cにおいて油圧ポンプ26dと切換弁26eの間に介挿され、電磁ソレノイド26g1を備え、電磁ソレノイド26g1を励磁・消磁されることで、そのスプール(弁体)は、作動油、より具体的には油圧を切換弁26eのスプール(図示せず)に作用させる第1位置と、その作動油をドレンする第2位置の間で切り換え自在である。尚、破線はレリーフバルブ系を示す。
The switching
切換弁26eは、そのスプール(弁体)が、リニアソレノイド弁26gにより、油路26cを油路62を介して進角側作動室54cに接続して作動油を供給する一方、遅角側作動室54dをドレン側に接続して作動油を排出させる第1位置と、油路26cを油路64を介して遅角側作動室54dに接続して作動油を供給する一方、進角側作動室54cをドレン側に接続して作動油をドレン(排出)させる第2位置と、その間にあって4つのポートを閉鎖して作動油を保持する中間(中立)位置からなる3つの位置の間で切り替え自在に構成される。スプールは、スプリング26e1で第2位置に付勢される。
The switching
流量調整弁26fもリニアソレノイド弁からなり、電磁ソレノイド26f1を備えると共に、電磁ソレノイド26f1をPWM制御されることで、そのスプールは作動油が切換弁26eを介して進角側作動室54cなどに供給される第1位置と、作動油がドレンされる第2位置の間の任意な位置の間を切り換え自在に構成され、切り換えられた位置に応じた流量の作動油を油路26cに出力することで、作動油の流量を調整する。破線はレリーフバルブ系を示す。
The flow
流量調整弁26fで流量が調整された油路26cの作動油は、切換弁26eを介して進角側作動室54cあるいは遅角側作動室54dに供給される。前記した如く、進角側作動室54cは、作動油を供給されるとき、その流量に応じて膨張し、位相を最進角位置(180度)と中間位置(90度)の間の任意の位置に変更すると共に、遅角側作動室54dも、作動油を供給されるとき、その流量に応じて膨張し、位相を中間位置(90度)と最遅角位置(0度)の間の任意の位置に変更する。
The hydraulic oil in the
図6の末尾に示す如く、油圧ポンプ26dは第2の電動機26jに接続され、第3の電動機26jによって駆動される。第3の電動機26jはPDU20のインバータ回路(INV)20aに接続される。このように、油圧ポンプ26dはEOP(Electric Oil Pump。電動オイルポンプ)として構成される。
As shown at the end of FIG. 6, the
ECU24はPDU20のインバータ回路20aを介して第2の電動機18(および第1の電動機16)動作を制御すると共に、第2の電動機18の回転数などから前記した位相変更機構50を介して位相を変更(制御)する。より具体的には、ECU24は、位相センサ26nなどの出力に基づき、リニアソレノイド26gと流量調整弁26fの電磁ソレノイド26g1,26f1を励磁・消磁する。
The
次いで、この実施例に係る車両Vの制御装置、即ち、ECU24の動作を説明する。
Next, the operation of the control device for the vehicle V according to this embodiment, that is, the
図7はその動作を示すフロー・チャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing the operation.
以下説明すると、S10において検出された車速Vがクリープ車速Vcrp、例えば5km/h未満か否か判断する。AT車両ではセレクタレバーがDやRレンジに入れられるとき、アクセルペダルが踏まれなくても、車両が微小速度で前進する、「クリープ」と呼ばれる現象が生じる。 In the following, it is determined whether or not the vehicle speed V detected in S10 is less than the creep vehicle speed Vcrp, for example, 5 km / h. In an AT vehicle, when the selector lever is put in the D or R range, a phenomenon called “creep” occurs in which the vehicle moves forward at a minute speed even if the accelerator pedal is not depressed.
この実施例に係る車両Vの変速機14は自動変速機ではないが、S10における「クリープ」車速も、そのクリープ現象の車速を意味する。従ってS10の処理は、車両Vの走行速度VPが微小車速未満のクリープ状態にあるか否か判断することに相当する。
Although the
S10で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはS12に進み、前走車との車間距離Rが所定値R1未満か否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップする。S12の処理は車両Vが渋滞状態、換言すれば乗員から急加速指示がなされないと予想される運転状態を判定することを目的とするので、所定値R1は例えば5mとする。 When the result in S10 is negative, the subsequent process is skipped. When the result is affirmative, the process proceeds to S12 to determine whether the inter-vehicle distance R with the preceding vehicle is less than the predetermined value R1, and when the result is negative, the subsequent process is performed. Skip processing. The process of S12 is intended to determine the vehicle V is in a traffic jam state, in other words, a driving state in which it is expected that no sudden acceleration instruction will be given from the occupant.
S12で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されて車両Vが渋滞状態にあると判断されるときはS14に進み、傾斜角センサ36で検出された車両Vが走行している走行路の傾斜角(勾配)を読込む。
When the result in S12 is negative, the subsequent processing is skipped. When the result is affirmative and it is determined that the vehicle V is in a traffic jam state, the process proceeds to S14, and the vehicle V detected by the
次いでS16に進み、検出された傾斜角(度)から図8にその特性を示すテーブルを検索して要求クリープトルクTcrp、即ち、検出された傾斜角で車両Vに要求される要求クリープトルクTcrpを算出すると共に、算出された要求クリープトルクTcrpを満足する、最小誘起電圧定数指令値Ke1を算出する。尚、S16で「傾斜角」は、登坂路の傾斜角(登り勾配)を意味する。 Next, in S16, a table showing the characteristics in FIG. 8 is retrieved from the detected inclination angle (degree), and the required creep torque Tcrp, that is, the required creep torque Tcrp required for the vehicle V at the detected inclination angle is obtained. At the same time, a minimum induced voltage constant command value Ke1 that satisfies the calculated required creep torque Tcrp is calculated. In S16, “inclination angle” means the inclination angle (uphill slope) of the uphill road.
図9を参照して上記の処理を説明する。 The above process will be described with reference to FIG.
図9(a)は第2の電動機18の位相(位相角)に対する誘起電圧定数Keの特性を示す。図示の如く、誘起電圧定数Keはトルク定数にほぼ等しく、位相に反比例する。図9(b)は第2の電動機18に一定の電流を通電したときの位相に対するライン圧と磁石反力トルクを示す。
FIG. 9A shows the characteristic of the induced voltage constant Ke with respect to the phase (phase angle) of the second
図6に示す油圧機構26において、EOP26dから吐出されるライン圧は磁石46の反力トルクを打ち消すだけの大きさ、より正確には磁石46の反力トルクに若干の余裕値を加算した値に設定される。ただし、最強め位相(0度)付近では車両Vの発生Gが大きく、ベーン52aのフラツキが発生する恐れがあるため、余裕値が増加される(尚、最弱め位相(180度)側では磁石反力トルクが押し付け方向に働き、安定位相なので、ベーン52aのフラツキが少ない)。
In the
そのため、磁石反力トルクが大きくても、最強め位相よりEOP26dの消費電力の小さな領域があり得ることになる。従って、S16での誘起電圧定数指令値Ke1の算出は、図9(a)の位相区間α、図示例では0度から90度にKe1を絞りこむことを意味する。
Therefore, even if the magnet reaction force torque is large, there may be a region where the power consumption of the
図7フロー・チャートの説明に戻ると、次いでS18に進み、乗員によって運転モード選択スイッチ38を介して選択された運転モードを判断し、駆動力性能を重視する運転モードが選択されたと判断されるときはS20に進み、位相(より正確には位相の目標値)θをθ1とする。
Returning to the description of the flowchart of FIG. 7, the process then proceeds to S18, where the operation mode selected by the occupant via the operation
即ち、図9(b)でθ2から180度の領域ではθ1よりもEOP26dの消費電力は小さいものの、誘起電圧定数Keが小さいため、乗員が駆動力性能を重視していることから、位相(より正確には位相の目標値)θは、S16で算出された誘起電圧定数Ke1の範囲で定数Keが最も大きいときのθ1と決定する。換言すれば、合成磁束が最も強められる位相位置の付近に目標値θを決定する。
That is, in the region from θ2 to 180 degrees in FIG. 9B, the power consumption of the
他方、燃費性能を重視する運転モードが選択されたと判断されるときはS22に進み、S16で算出された誘起電圧定数Ke1に対応する位相θKe1をθ2と比較して位相(より正確には位相の目標値)θを決定する。即ち、位相θを以下の通り決定する。
0<θKe1<θ2のとき、θ1
θKe1≧θ2のとき、θKe1
On the other hand, when it is determined that the operation mode that emphasizes fuel efficiency is selected, the process proceeds to S22, and the phase θKe1 corresponding to the induced voltage constant Ke1 calculated in S16 is compared with θ2, and the phase (more accurately, the phase Target value) θ is determined. That is, the phase θ is determined as follows.
When 0 <θKe1 <θ2, θ1
When θKe1 ≧ θ2, θKe1
即ち、0から180度の中で、EOP26dの消費電力が最小となる位相の目標値を決定する。より具体的には、車両Vの走行速度が微小車速(クリープ車速Vcrp)未満のクリープ状態で、前走車との車間距離Rが所定値R1未満の渋滞状態にあるとき、EOP26dの消費電力が最小となる位相の目標値を決定する。
That is, the target value of the phase that minimizes the power consumption of the
次いでS24に進み、決定された位相(位相の目標値)θから図10にその特性を示すテーブルを検索してEOP26dへの通電指令値を決定する。決定された通電指令値に基づき、図示しないルーチンにおいてEOP26dの動作、即ち、決定された目標値となるように位相変更機構50の動作が制御される。
Next, the process proceeds to S24, and a table indicating the characteristics in FIG. 10 is retrieved from the determined phase (phase target value) θ to determine the energization command value to the
次いでS26に進み、アクセル開度センサ30とブレーキスイッチ32の出力からアクセルペダルが操作されていず、ブレーキペダルも操作されていないか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはS28に進み、第2の電動機18の出力がS16で算出された要求クリープトルク値Tcrpとなるように、第2の電動機18への通電が制御される。
Next, the process proceeds to S26, where it is determined whether the accelerator pedal is not operated and the brake pedal is not operated from the outputs of the
この実施例は上記の如く、それぞれに複数の磁石片46a,46bが設けられると共に、同一の軸線44を中心に回転する第1(外周側)、第2(内周側)の回転子42a,42bと、作動流体(作動油)を供給して前記第1、第2の回転子を前記軸線を中心として相対回転させて両者の相対回転角を示す位相を前記磁石片による合成磁束が最も強められる位相位置(0度側)と最も弱められる位相位置(180度)との間で変更する位相変更機構50とを少なくとも有すると共に、作動流体が供給されないとき、前記合成磁束が最も強められる位相位置(0度)と最も弱められる位相位置(180度)の中間位置(90度)あるいは最も弱められる位相位置で安定する特性を備えた電動機(第2の電動機18)と、前記電動機で駆動される車輪20とを備えた電動車両Vの制御装置(ECU24)において、前記電動車両が走行する走行路の傾斜角を検出する傾斜角検出手段(傾斜角センサ36,S14)と、前記検出された傾斜角で要求される要求クリープトルクTcrpを算出する要求クリープトルク算出手段(S10,S12,S16)と、前記算出された要求クリープトルクTcrpを満足すると共に、前記作動流体の流体圧を最小とするように前記位相の目標値θを決定する位相目標値決定手段(S18からS22)と、前記決定された目標値となるように前記位相変更機構50の動作を制御する制御手段(S24)とを備える如く構成したので、走行路の傾斜角を検出して算出される要求クリープトルクTcrpを満足する最小の流体圧(油圧)となるように位相を制御することで流体エネルギ、より具体的にはEOP26dの消費電力をその分だけ低減することができる。
In this embodiment, as described above, a plurality of
また、内燃機関(エンジン)10と、乗員の操作自在に設けられ、駆動力性能を重視する運転モードと前記内燃機関の燃費性能を重視する運転モードのいずれかを選択させるスイッチ38とを備えると共に、前記位相目標値決定手段は、前記燃費性能を重視する運転モードが選択されたとき、前記作動流体の流体圧を最小とするように前記目標値を決定する一方(S22)、前記駆動力性能を重視する運転モードが選択されたとき、前記合成磁束が最も強められる位相位置の付近に前記目標値を決定する(S20)如く構成したので、上記した効果に加え、乗員の駆動力性能重視あるいは燃費性能重視のいずれかからなる意図に良く応えることができる。
In addition, an internal combustion engine (engine) 10 and a
また、前記位相目標値決定手段は、前記車両Vの走行速度(車速V)が微小車速(クリープ車速Vcrp)未満のクリープ状態にあるとき(S10)、前記目標値を決定する(S20,S22)如く構成したので、上記した効果に加え、車両Vが登坂走行にあるときも、必要な駆動力を確保することができる。 The phase target value determining means determines the target value (S20, S22) when the traveling speed (vehicle speed V) of the vehicle V is in a creep state less than a minute vehicle speed (creep vehicle speed Vcrp) (S10). Since it comprised as mentioned above, in addition to the above-mentioned effect, also when the vehicle V is going uphill driving, a required driving force can be ensured.
また、前記位相目標値決定手段は、前走車との車間距離Rが所定値R1未満の渋滞状態にあるとき(S12)、前記目標値を決定する(S20,S22)如く構成したので、上記した効果に加え、急加速が予想し得ない渋滞走行時のみ上記した制御を行うことで、乗員によって加速意図が示されたときも迅速に応えることができ、よって加速時の応答性も確保することができる。 Further, the phase target value determining means is configured to determine the target value (S20, S22) when the vehicle distance R with the preceding vehicle is in a traffic jam state where the inter-vehicle distance R is less than the predetermined value R1 (S12). In addition to the effects described above, the above-mentioned control is performed only when the vehicle is traveling in a traffic jam where sudden acceleration cannot be predicted, so that it is possible to respond promptly even when the passenger intends to accelerate, thus ensuring responsiveness during acceleration. be able to.
尚、上記において、車両Vが電動車両、より具体的にはシリーズ・パラレルハイブリット車両である場合を例にとってこの発明を説明したが、この発明は、通常のシリーズハイブリッド車、さらには内燃機関を備えない電気自動車にも妥当する。 In the above description, the present invention has been described by taking as an example the case where the vehicle V is an electric vehicle, more specifically, a series / parallel hybrid vehicle. However, the present invention includes a normal series hybrid vehicle and further an internal combustion engine. Not applicable to electric cars.
また、図7のS14において傾斜角センサ36の出力から走行路の傾斜角を検出したが、インターナビなどの外部情報を取得して、あるいは演算で傾斜角を求めても良い。また、前走車との離間距離も視覚センサから求めても良い。
Moreover, although the inclination angle of the traveling road is detected from the output of the
また、第2の回転子42bを回転軸線を中心として相対回転させて両者の相対変位角を示す位相θを変更するように構成したが、第1、第2の回転子の双方を相対回転させて位相を変更するようにしても良い。
In addition, the
さらに、作動流体として作動油を例示したが、その他の流体であっても良い。 Furthermore, although the working oil has been exemplified as the working fluid, other fluids may be used.
V 車両、10 エンジン(内燃機関)、14 変速機、16,18 第1、第2の電動機(モータ)、20 PDU(パワードライブユニット)、22 バッテリ、24 ECU(電子制御ユニット)、26 油圧機構、26d 油圧ポンプ(EOP)、26e 切換弁(4ポート弁)、26g リニアソレノイド弁、28 車速センサ、30 アクセル開度センサ、34 レーダ装置、36 傾斜角センサ、38 運転モード選択スイッチ、40 固定子、42 回転子、42a 外周側(第1)の回転子、42b 内周側(第2)の回転子、44 回転軸(回転軸線)、46a,46b 磁石片、50 位相変更機構、52 ベーンロータ、52a ベーン(部材)、54 環状ハウジング、54a 仕切壁(部材)、54c 進角側作動室(第1の作動室)、54d 遅角側作動室(第2の作動室)、62,64 油路(流体路) V vehicle, 10 engine (internal combustion engine), 14 transmission, 16, 18 first and second electric motors (motors), 20 PDU (power drive unit), 22 battery, 24 ECU (electronic control unit), 26 hydraulic mechanism, 26d hydraulic pump (EOP), 26e switching valve (4 port valve), 26g linear solenoid valve, 28 vehicle speed sensor, 30 accelerator opening sensor, 34 radar device, 36 tilt angle sensor, 38 operation mode selection switch, 40 stator, 42 rotor, 42a outer peripheral side (first) rotor, 42b inner peripheral side (second) rotor, 44 rotary shaft (rotation axis), 46a, 46b magnet piece, 50 phase change mechanism, 52 vane rotor, 52a Vane (member), 54 annular housing, 54a partition wall (member), 54c advance side working chamber (first operation) ), 54d retard side hydraulic chamber (second working chamber), 62 and 64 oil passage (fluid passage)
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