JP2000059913A - 電動機制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気自動車において、トルクに影響を与える
ことなくジェネレータの温度保護を図る。 【解決手段】 エンジン１０、ジェネレータ２６及びモ
ータ２８を備える。通常走行時は、エンジン１０からの
動力をジェネレータ２６に分配し、ジェネレータ２６で
得られた電力をモータ２８に供給してトルクアシストす
る。ジェネレータ２６の温度を検出し一定温度以上に達
すると、制御ＣＰＵ５６はジェネレータ２６の回転数を
減少制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動機制御装置及び
制御方法、特に電気自動車におけるジェネレータの温度
保護に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、低公害や省エネルギの観点から電
気自動車（エンジンとモータを組み合わせたハイブリッ
ド型を含む）の研究、開発が盛んに行われている。

【０００３】このような電気自動車の例として、エンジ
ンの動力を遊星ギア機構を用いてドライブシャフトとジ
ェネレータに分配するとともにモータをドライブシャフ
トに接続し、低速走行時にはモータトルクによってドラ
イブシャフトを駆動して走行し、通常走行時にはエンジ
ンからのトルクでドライブシャフトを駆動するととも
に、エンジン動力によりジェネレータを作動させて発電
し、得られた電力をモータに供給してモータのトルクで
駆動力をアシストする技術が開発されている。

【０００４】そして、これらモータやジェネレータを確
実に動作させるためには、冷却等の温度管理が不可欠で
あり、例えば特開平６−９８５９０号公報では、モータ
の温度を測定し、得られた温度を基準値と比較してモー
タへの供給電流を減少させる技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電流制御をそのまま上記の電気自動車に適用した場
合、電流に比例してモータのトルクが減少するため車速
の低下や加速度の低下、あるいは登坂力の低下等を招
き、ドライバーにとって走行性の違和感につながる問題
がある。特に、ジェネレータの温度上昇は鉄損が支配的
であり、鉄損は主に回転数の１〜２乗に比例するため、
単に電流値を制御するだけではトルク低下のみならず温
度保護の観点からも効果的でないという動作点があっ
た。

【０００６】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、車両の走行性を低
下させることなく発電用電動機（ジェネレータ）の温度
上昇を確実に防止することができる制御装置及び制御方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、駆動用電動機（モータ）と発電用電
動機（ジェネレータ）を備えた車両の発電用電動機制御
装置であって、前記発電用電動機の温度を検出する温度
検出手段と、検出された前記温度が所定温度以上の場合
に、前記発電用電動機の回転数を減少制御する制御手段
とを有することを特徴とする。

【０００８】また、第２の発明は、駆動用電動機と発電
用電動機を備えた車両の発電用電動機制御方法であっ
て、前記発電用電動機の温度を検出し、検出された前記
温度が所定温度以上である場合に、前記発電用電動機の
回転数を減少させることを特徴とする。

【０００９】このように、本発明では発電用電動機（ジ
ェネレータ）の電流値を減少させることにより温度保護
を行うのではなく、発電用電動機の回転数を減少制御す
ることで温度保護を図っている。上述したように、ジェ
ネレータ等の高回転型電動機では回転数の１〜２乗に比
例して鉄損が生じるので、回転数を減少制御することに
よりトルクに影響を与ることなく鉄損を防ぎ温度保護を
図ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。

【００１１】図１には、本実施形態におけるハイブリッ
ド型電気自動車の構成が示されている。

【００１２】エンジン１０の出力軸１２には、ねじれダ
ンパを介して遊星ギア機構１６のプラネタリギア１８を
支持するプラネタリキャリア２０が接続されている。遊
星ギア機構１６のサンギア２２とリングギア２４は、そ
れぞれ発電用電動機（ジェネレータ）２６と駆動用電動
機（モータ）２８のロータ３０、３２に接続されてい
る。リングギア２４には、さらに動力取り出しギア３４
が接続されている。動力取り出しギア３４は、チェーン
３６、ギア列３８を介してデイファレンシャルギア４０
に接続されている。ディファレンシャルギア４０の出力
側には、図示しない駆動輪が結合されたドライブシャフ
ト４２が接続されている。

【００１３】エンジン１０は、アクセルペダル４４の操
作量や冷却水温、吸気管負圧などの環境条件、さらにジ
ェネレータ２６、モータ２８の運転状態に基づいてエン
ジンＥＣＵ４６によりその出力や回転数が制御される。
ジェネレータ２６及びモータ２８は、制御装置４８によ
り制御される。制御装置４８は、ジェネレータ２６及び
モータ２８に電力を供給し、またこれらからの電力を受
ける電池（二次電池）５０を含んでいる。電池５０とジ
ェネレータ２６及びモータ２８との電力のやりとりは、
それぞれ第１インバータ５２、第２インバータ５４を介
して行われる。２つのインバータ５２、５４の制御は、
制御ＣＰＵ５６が行う。この制御は、エンジンＥＣＵ４
６からのエンジン１０の運転状態の情報、アクセルペダ
ル４４の操作量、ブレーキペダル５８の操作量、シフト
レバー６０で定められるシフトレンジ、電池の蓄電状
態、遊星ギア機構１６のサンギアの回転角、プラネタリ
キャリアの回転角、リングギアの回転角に基づき行われ
るとともに、ジェネレータ２６の温度に基づいても行わ
れる。

【００１４】遊星ギア機構１６の三要素の回転角は、そ
れぞれプラネタリキャリアレゾルバ６２、サンギアレゾ
ルバ６４及びリングギアレゾルバ６６により検出され
る。ジェネレータ２６の温度は、例えばステータ巻線に
温度センサを設けることで検出される。制御ＣＰＵ５６
は、上記の条件やジェネレータ２６及びモータ２８のｕ
相、ｖ相、Ｗ相の電流さらには電池または他方のインバ
ータから供給される、あるいは供給する電流Ｌ１、Ｌ２
に基づき第１及び第２インバータ５２、５４のトランジ
スタＴｒ１〜Ｔｒ６、Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６の開閉を制御
する。

【００１５】本実施形態のハイブリッド型電気自動車の
動作は以下の通りである。まず、発進時や低速時等、エ
ンジン１０の効率が低い領域ではエンジン１０を停止
し、電池５０からの電力をモータ２８に供給してモータ
２８により走行する。そして、通常走行時には、エンジ
ン１０の動力を遊星ギア機構１６を介してサンギア２２
とリングギア２４に分配する。上述したように、リング
ギア２４には動力取り出しギア３４が接続されているの
で、このエンジン１０からの分配動力によりドライブシ
ャフトを駆動する。また、サンギア２２にはジェネレー
タ２６のロータ３０が接続されており、ジェネレータ２
６で発電して得られた電力をモータ２８に供給してトル
クアシストする（リングギア２４にはモータ２８のロー
タ３２が接続されており、モータ２８が作動するとリン
グギア２４を介してモータ２８のトルクがドライブシャ
フトに印加される）。高負荷時には、ジェネレータ２６
からの電力のみならず、電池５０から電力をモータ２８
に供給してさらにトルクアシストを行う。

【００１６】このように、ジェネレータ２６は、通常走
行時にエンジン１０からの分配動力により発電し、得ら
れた電力をモータ２８に供給してトルクアシストしてい
るが、ジェネレータ２６として例えば外周面に複数個の
永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コ
イルが巻回され電磁鋼板の薄板を積層してなるステータ
から構成した場合、鉄損による熱で温度が上昇し、不具
合が生じるおそれがある。そこで、本実施形態では、制
御ＣＰＵ５６がジェネレータ２６の温度をモニタし、ジ
ェネレータ２６の温度が一定値以上となった場合に、ジ
ェネレータ２６の回転数を減少制御することで加熱から
ジェネレータ２６を保護している。

【００１７】図２には、制御ＣＰＵ５６におけるジェネ
レータ２６の回転数制御の様子が示されている。図にお
いて、横軸は温度センサで検出されたジェネレータ２６
の温度であり、縦軸はジェネレータ２６の回転数の制御
割合である。ここで、制御割合とは、本来の指令値に対
してどの程度減少させるかの度合いを示したものであ
り、制御割合が１００％とは、本来の指令値（要求回転
数）そのままを制御値として第１インバータ５２に出力
することを意味し、制御割合が５０％とは、本来の指令
値の５０％の回転数を制御値として第１インバータ５２
に出力することを意味する。従って、本来の指令回転数
がＮ、制御割合がＡ（％）である場合、出力回転数Ｎｍ
は、

【数１】Ｎｍ＝Ｎ・Ａ／１００ となる。そして、図に示すように、制御割合はある一定
の温度Ｔ１までは１００％であり、温度がＴ１〜Ｔ２の
間は単調に減少し、温度Ｔ２では０％となる。

【００１８】このように、制御ＣＰＵ５６は、温度Ｔ１
までは要求回転数通りにジェネレータ２６を駆動して発
電するが、温度がＴ１を超えると要求回転数を温度に対
して単調に減少させる。既述したように、ジェネレータ
２６の鉄損は回転数の１〜２乗に比例して増大するの
で、従来のように電流値を減少させるのではなく、回転
数を減少させることで効果的に温度上昇を抑制すること
ができる。

【００１９】また、従来のように電流を減少させた場
合、ジェネレータ２６のトルクは電流に比例して減少す
るため、車速の低下や加速の低下などを招いていたが、
本実施形態のように回転数を減少させることで、トルク
低下を防ぎ、走行性を維持することが可能となる。すな
わち、エンジン１０の発生トルクはジェネレータ２６の
トルクと遊星ギア比との積としてドライブシャフトに伝
達されるので、ジェネレータ２６のトルクを一定に維持
することで、駆動力を一定に維持することができる。

【００２０】図３には、参考のためジェネレータ２６の
典型的なトルク曲線を示す。図において、横軸は回転
数、縦軸はトルクである。高回転域までトルクがほぼ一
定であり、ある回転数以上となるとトルクが急減する特
性である。従って、要求回転数がＮ１であり、図２に示
された制御割合に従って回転数をＮ２まで減少させても
トルクはほぼ一定であり、従来のようにトルク低下を招
くことなくジェネレータ２６の温度保護を図ることがで
きる。従来の温度保護においては図中アで示すように電
流値を減少させることでトルクを減少させて温度上昇を
防止していたのであり、本実施形態のようにトルクを維
持しつつ回転数を減少させる技術（図中イで示す）とは
本質的に相違することに注意されたい。

【００２１】なお、モータ２８に関しては、従来技術と
同様に電流値を減少させることで温度上昇を防止しても
よい。

【００２２】また、本実施形態では、図２に示すように
ある一定の温度Ｔ１を超えた場合にジェネレータの回転
数を単調に減少させているが、減少の方法は任意であ
り、例えば放物線等で減少曲線を規定することも可能で
ある。図２の関係は、制御ＣＰＵ５６が関数としてメモ
リに格納してもよく、マップとしてメモリに格納しても
よい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
車両の走行性を低下させることなく発電用電動機（ジェ
ネレータ）の温度上昇を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の構成図である。

【図２】 ジェネレータ温度と制御割合との関係を示す
図である。

【図３】 ジェネレータのトルク特性を示す図である。

【符号の説明】

１０ エンジン、２６ 発電用電動機（ジェネレー
タ）、２８ 駆動用電動機（モータ）、４８ 制御装
置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動用電動機と発電用電動機を備えた車
   両の発電用電動機制御装置であって、 前記発電用電動機の温度を検出する温度検出手段と、 検出された前記温度が所定温度以上の場合に、前記発電
   用電動機の回転数を減少制御する制御手段と、 を有することを特徴とする電動機制御装置。
2. 【請求項２】 駆動用電動機と発電用電動機を備えた車
   両の発電用電動機制御方法であって、 前記発電用電動機の温度を検出し、 検出された前記温度が所定温度以上である場合に、前記
   発電用電動機の回転数を減少させることを特徴とする電
   動機制御方法。