JP2001103610A - Hybrid vehicle - Google Patents

Hybrid vehicle

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JP2001103610A
JP2001103610A JP27816099A JP27816099A JP2001103610A JP 2001103610 A JP2001103610 A JP 2001103610A JP 27816099 A JP27816099 A JP 27816099A JP 27816099 A JP27816099 A JP 27816099A JP 2001103610 A JP2001103610 A JP 2001103610A
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JP
Japan
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motor generator
battery
permanent magnet
power generation
internal combustion
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JP27816099A
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Japanese (ja)
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Toshiyuki Innami
敏之 印南
Keiichi Masuno
敬一 増野
Ko Yasujima
安嶋  耕
Kazuhiko Yamaguchi
和彦 山口
Kouchiyuu Kin
金  弘中
Daisuke Sato
大輔 佐藤
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Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Car Engineering Co Ltd
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Publication date
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  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problems for a hybrid car on which a battery is mounted, i.e., if a motor-generator is used as a permanent magnet type generator, the efficiency declines due to weakened field control in a high revolution region and if it is used as an induction motor-generator, a power generating performance declines in a high revolution region. SOLUTION: The rotor of the motor-generator of a hybrid car comprises a plurality of secondary conductors and a plurality of permanent magnets, arranged on the inner circumference side of the secondary conductors. The operation of a rotary magnetic field relative to the rotation of the rotor is switched between asynchronous operation and synchronous operation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はハイブリッド車の駆
動,発電を行う電動発電機およびその制御方法に関し、
その中でも界磁磁束を発生させるために、回転子に2次
導体及び永久磁石を配置した永久磁石形誘導同期電動発
電機およびその制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor generator for driving and generating electric power of a hybrid vehicle and a control method thereof.
Among them, the present invention relates to a permanent magnet type induction-synchronous motor generator having a secondary conductor and a permanent magnet arranged in a rotor in order to generate a field magnetic flux, and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ハイブリッド車としては、(1)
内燃機関であるエンジンの回転力で発電機を駆動し電力
を得、この電力で車軸に連結されているモータを駆動
し、モータが発生する駆動力で走行するシリースハイブ
リッド方式と、(2)エンジンの回転力の1部は電力に
変換されるが、その他の回転力は車軸に駆動力として伝
えられており、発電された電力を用いたモータ駆動力と
エンジンの車軸駆動力の両方で走行するパラレルハイブ
リッドがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a hybrid vehicle, (1)
A series hybrid system in which a generator is driven by the rotational force of an engine that is an internal combustion engine to obtain electric power, a motor connected to an axle is driven by the electric power, and the vehicle is driven by a driving force generated by the motor; A part of the rotational force is converted to electric power, but the other rotational force is transmitted to the axle as a driving force, and the vehicle runs with both the motor driving force using the generated electric power and the engine axle driving force. There is a parallel hybrid.

【0003】最近の動向では搭載するモータやバッテリ
の大きさ,コストの面から(2)のパラレルハイブリッ
ド車が注目を浴びており、例えば特開平9−132042 号公
報に記載されるようなエンジン及び2つのモータを遊星
歯車機構の各軸に連結し、エンジン及び各回転電機の負
荷,回転数によって動力を分配するタイプ(以下この方
式を2モータ方式と呼ぶ。)のパラレルハイブリッド車
は既に市販化されている。
In recent trends, parallel hybrid vehicles of the type (2) have attracted attention in view of the size of motors and batteries to be mounted, and the cost. For example, engines such as those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei. A parallel hybrid vehicle of a type in which two motors are connected to each shaft of a planetary gear mechanism and the power is distributed according to the load and the number of revolutions of the engine and each rotating electric machine (hereinafter, this system is referred to as a two-motor system) has already been commercialized. Have been.

【0004】しかしながらこの従来技術は、モータおよ
び前記モータを駆動するインバータ回路が2つ必要なこ
とと、遊星歯車機構を新たに配置しなくてはならず、車
両の大幅な改良が必要であり、それに伴う大幅なコスト
アップは避けられない。
However, this prior art requires two motors and two inverter circuits for driving the motors, and a new planetary gear mechanism must be arranged. Significant cost increase accompanying it is inevitable.

【0005】そこで、特開平7−298696 号公報にあるよ
うにエンジンのクランク軸に回転電機を直結させ、1つ
の回転電機で駆動,発電をモードによって切り分ける方
式(以下この方式を1モータ方式と呼ぶ。)が、コスト
および現在の車両にアドオンできる点が前述した2モー
タ方式と比較して有利である。
Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-298696, a method in which a rotating electric machine is directly connected to a crankshaft of an engine and driving and power generation are separated according to a mode by one rotating electric machine (hereinafter, this method is called a one-motor method). ) Is advantageous compared to the two-motor system described above in that it can be added to the current vehicle and cost.

【0006】1モータ方式および2モータ方式両方と
も、回転電機の形式としては、回転子に永久磁石を配置
した同期磁石形電動発電機、もしくは回転子にアルミニ
ウム合金もしくは銅合金でできた2次導体をかご形に配
置したかご形誘導電動発電機を用いている。
[0006] In both the one-motor system and the two-motor system, the type of rotating electric machine is a synchronous magnet type motor / generator in which permanent magnets are arranged in a rotor, or a secondary conductor made of an aluminum alloy or a copper alloy in a rotor. Squirrel-cage induction motor generator is used.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来技術で述べたよう
に2モータ方式よりもコスト的には1モータ方式の方が
有利であるが、1モータ方式にも次の様な制約が存在す
る。
As described in the prior art, the one-motor system is more advantageous in terms of cost than the two-motor system, but the one-motor system has the following restrictions.

【0008】(1)エンジン始動時等の低回転領域にお
ける高トルク特性と、アイドリング回転数から高回転領
域までにおいて高い発電電流が得られる高出力発電特性
とを両立しなければならない。
(1) It is necessary to achieve both high torque characteristics in a low rotation range such as when the engine is started, and high output power generation characteristics in which a high generated current can be obtained from an idling rotation speed to a high rotation range.

【0009】(2)(1)のエンジン始動時に必要なト
ルク(モータが発生する最大トルク)を発生する回転数
が、エンジンの最大許容回転数時のモータ回転数に対し
て1/10以下である。
(2) The number of revolutions required to generate the necessary torque (maximum torque generated by the motor) at the time of starting the engine in (1) is 1/10 or less of the number of revolutions of the motor at the maximum allowable number of revolutions of the engine. is there.

【0010】(3)本発明は車両に搭載する電動発電機
に関するものであり、電源としてはある一定電圧を中心
とした電圧変化幅内で充放電を行うバッテリを用いてい
る。そのためバッテリの充電電圧を大きく超える電圧で
充電した場合には、最悪バッテリを破損する危険性があ
る。
(3) The present invention relates to a motor generator mounted on a vehicle, and uses, as a power source, a battery that charges and discharges within a voltage variation range centered on a certain constant voltage. Therefore, if the battery is charged with a voltage that greatly exceeds the charging voltage of the battery, there is a risk that the battery may be damaged in the worst case.

【0011】上記の理由により、従来の誘導電動発電機
並びに永久磁石形同期電動発電機の問題点について以下
に説明する。
For the above reasons, the problems of the conventional induction motor generator and the permanent magnet type synchronous motor generator will be described below.

【0012】図9に誘導電動発電機のトルク特性及び発
電特性を示す。横軸には電動発電機回転数、縦軸には電
動発電機の発生トルク及び発電電流を示している。なお
トルク特性の低回転部においてトルクが一定となってい
るのはインバータによりトルク制限を設けているためで
ある。
FIG. 9 shows torque characteristics and power generation characteristics of the induction motor generator. The horizontal axis indicates the number of revolutions of the motor generator, and the vertical axis indicates the generated torque and generated current of the motor generator. The reason why the torque is constant in the low rotation portion of the torque characteristic is that the inverter limits the torque.

【0013】誘導電動発電機の発電時の出力Pは式1の
様に表される。
The output P of the induction motor generator at the time of power generation is expressed by the following equation (1).

【0014】[0014]

【数1】 (Equation 1)

【0015】誘導電動発電機では、発電に必要な界磁は
1次導体に電力を与えることで発生する。つまり、外部
(バッテリ)から電力を1次導体に与えない限り、誘導
電動発電機は発電を行わない。つまり式1中の線間電圧
V1は、インバータがバッテリから電力を得て発生する
交流電圧であり、インバータの指令電圧で決定され、こ
の電圧は電動発電機の回転数によって大きく変化するも
のではない。
In an induction motor generator, a field required for power generation is generated by applying power to a primary conductor. That is, the induction motor generator does not generate electric power unless electric power is supplied to the primary conductor from the outside (battery). That is, the line voltage V1 in Equation 1 is an AC voltage generated by the inverter obtaining electric power from the battery, and is determined by the command voltage of the inverter, and this voltage does not greatly change depending on the rotation speed of the motor generator. .

【0016】誘導電動発電機に与える線間電圧V1が電
動発電機回転数で大きく変化しないという前提から誘導
電動発電機の発電特性は以下の様になる。
On the assumption that the line voltage V1 applied to the induction motor generator does not greatly change with the rotation speed of the motor generator, the power generation characteristics of the induction motor generator are as follows.

【0017】式1から誘導電動発電機の発電出力は、分
母にリアクタンスの項(x1+x2′)が存在するため、電
動発電機の回転角速度ω(回転数)に比例してリアクタ
ンスの項(x1+x2′)が大きくなる。故に誘導電動発
電機の出力は、電動発電機の最大発電回転数Niをピー
クとして発電機の回転数が上昇するに従い発電出力は低
下する。なお前記したように誘導電動発電機の場合、発
電電圧はほぼ一定値であるので、発電出力と発電電流は
比例であり、発電電流も高回転領域では減少する傾向に
なる。
From the equation ( 1 ), since the reactance term (x 1 + x 2 ′) exists in the denominator of the power output of the induction motor generator, the reactance term is proportional to the rotational angular velocity ω (rotation speed) of the motor generator. (X 1 + x 2 ′) increases. Therefore, the output of the induction motor generator peaks at the maximum power generation rotation speed Ni of the motor generator, and the power generation output decreases as the rotation speed of the generator increases. As described above, in the case of the induction motor generator, since the generated voltage is substantially constant, the generated output is proportional to the generated current, and the generated current also tends to decrease in the high rotation region.

【0018】この特性は誘導電動発電機を用いる以上不
可避であり、図9において、低回転領域でエンジンを始
動するためのトルクを発生する様に設計を行うと、高回
転領域(電動発電機の最大発電回転数Ni以上の領域)
では発電電流の低下が生じる。
This characteristic is unavoidable as long as the induction motor generator is used. In FIG. 9, if the design is made to generate a torque for starting the engine in the low rotation region, the characteristic is high. Region where the maximum power generation speed is higher than Ni)
In this case, the generated current decreases.

【0019】また、電動発電機の最大発電回転数をエン
ジンの最高許容回転数Nmax に設定した場合(エンジン
と直結であれば(電動発電機の最大発電回転数)=(エ
ンジンの最高許容回転数)、電動発電機とエンジンがあ
る固定速比を持つ変速機を介して連結されている場合は
(電動発電機の最大発電回転数)=(変速比)×(エン
ジンの最高許容回転数))、設計によっては発電電流の
低下は起こらないが、エンジン始動トルクを発生するた
めには電動発電機が大型化する欠点がある。
When the maximum generator speed of the motor generator is set to the maximum allowable engine speed Nmax (if directly connected to the engine (maximum generator speed of the motor generator) = (maximum allowable engine speed) ), When the motor generator and the engine are connected via a transmission having a fixed speed ratio, (maximum power generation speed of the motor generator) = (speed ratio) × (maximum allowable engine speed)) Although the generated current does not decrease depending on the design, there is a disadvantage that the motor generator is increased in size to generate the engine starting torque.

【0020】次に永久磁石形同期電動発電機について説
明する。
Next, the permanent magnet type synchronous motor generator will be described.

【0021】図10に永久磁石形同期電動発電機のトル
ク特性及び発電特性を示す。図9と同様に横軸には電動
発電機の回転数、縦軸には電動発電機の発生トルク及び
発電電流を示している。なおトルク特性の低回転部にお
いてトルクが一定となっているのは、インバータにより
トルク制限を設けているためである。
FIG. 10 shows the torque characteristics and the power generation characteristics of the permanent magnet type synchronous motor generator. Similar to FIG. 9, the horizontal axis indicates the number of revolutions of the motor generator, and the vertical axis indicates the generated torque and generated current of the motor generator. In addition, the reason why the torque is constant in the low rotation portion of the torque characteristic is that a torque limit is provided by the inverter.

【0022】永久磁石形同期電動発電機の発電時の出力
Pは式2の様に表される。
The output P of the permanent magnet type synchronous motor generator at the time of power generation is expressed by equation (2).

【0023】[0023]

【数2】 (Equation 2)

【0024】誘導電動発電機と永久磁石形同期電動発電
機の最大の違いは、誘導電動発電機では界磁を発生させ
るために与える電圧がバッテリから供給されるのに対
し、永久磁石形同期電動発電機においては、誘起電圧は
回転子に配置されている永久磁石が発生する一定磁束と
電動発電機の回転数によって決定される点である。つま
り図11に示す様に、電動発電機の回転角速度ω(回転
数)が上昇すると、電動発電機の端子電圧(誘起電圧)
は比例して上昇する。しかし、車両に搭載する上で必須
の条件として、バッテリへの充電があげられる。バッテ
リに充電するためにはバッテリを破損しない様に、電動
発電機が発生する電圧をバッテリ充電電圧以下に抑えな
ければならない。そのため永久磁石形同期電動発電機で
は、ある回転数以上の領域では永久磁石が発生する磁束
を減らすためのベクトル制御、いわゆる弱め界磁制御を
行わなくてはならない。誘起電圧が回転に比例して上昇
するため、弱め界磁制御の電流も大きくしなければなら
ない故に、1次導体であるコイルに大電流を流す必要が
あり、おのずとコイルの発生する熱が増大する。そのた
め、高回転領域における電動発電機としての効率の低
下,冷却能力を超えた発熱による永久磁石の減磁、最終
的には電動発電機の焼損等が起こりうる可能性がある。
The biggest difference between the induction motor generator and the permanent magnet type synchronous motor generator is that, in the induction motor generator, the voltage applied to generate the field is supplied from the battery, whereas the permanent magnet type synchronous motor generator is supplied with the voltage. In a generator, the induced voltage is determined by a constant magnetic flux generated by a permanent magnet arranged in a rotor and the number of revolutions of the motor generator. That is, as shown in FIG. 11, when the rotational angular velocity ω (rotational speed) of the motor generator increases, the terminal voltage (induced voltage) of the motor generator
Rises proportionally. However, charging the battery is an essential condition for mounting on a vehicle. In order to charge the battery, the voltage generated by the motor generator must be kept below the battery charging voltage so as not to damage the battery. Therefore, in the permanent magnet type synchronous motor generator, vector control for reducing the magnetic flux generated by the permanent magnet, that is, so-called field-weakening control must be performed in a region where the number of rotations is equal to or higher than a certain value. Since the induced voltage increases in proportion to the rotation, the current of the field-weakening control must also be increased. Therefore, a large current must be supplied to the coil, which is the primary conductor, and the heat generated by the coil naturally increases. Therefore, there is a possibility that the efficiency of the motor generator in the high rotation region is reduced, the permanent magnet is demagnetized due to heat generation exceeding the cooling capacity, and finally the motor generator is burned.

【0025】また、回転子に2次導体と永久磁石を両方
備えた永久磁石形誘導同期電動機については特開平10−
336927号公報があげられる。この永久磁石形誘導同期電
動機は、始動時は誘導電動機として始動し、定格運転時
には同期機として運転を行うもので、発電については記
載されていない。また電源についても特に記載はない。
Further, a permanent magnet type induction synchronous motor having both a secondary conductor and a permanent magnet in a rotor is disclosed in
No. 336927 is cited. This permanent magnet type induction synchronous motor starts as an induction motor at the time of starting and operates as a synchronous machine at the time of rated operation, and does not describe power generation. There is no particular description about the power supply.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明は、車両を駆動す
る内燃機関と、電力の充放電を行うバッテリと、前記内
燃機関のクランク軸と機械的に連結されていて前記バッ
テリから供給される電力によって前記内燃機関を始動す
ると共に前記内燃機関からの回転によって発電を行い前
記バッテリを充電する電動発電機と、前記電動発電機の
駆動又は発電を制御するインバータと、前記インバータ
を制御するコントローラと、前記内燃機関もしくは前記
回転電機の回転数を検出する回転数検出手段を備えたハ
イブリッド車において、前記電動発電機は、固定子には
1次導体が巻装されており、回転子には複数個の2次導
体が配置されていると共に、前記2次導体の内周側に
は、複数個の永久磁石を配置している。
According to the present invention, there is provided an internal combustion engine for driving a vehicle, a battery for charging and discharging electric power, and a mechanically connected crankshaft of the internal combustion engine and supplied from the battery. A motor generator that starts the internal combustion engine with electric power and generates power by rotation from the internal combustion engine to charge the battery, an inverter that controls driving or power generation of the motor generator, and a controller that controls the inverter A hybrid vehicle provided with a rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of the internal combustion engine or the rotating electric machine, wherein the motor generator has a stator in which a primary conductor is wound; The secondary conductors are arranged, and a plurality of permanent magnets are arranged on the inner peripheral side of the secondary conductor.

【0027】また、発電時に前記電動発電機の1次導体
に交流を流すことで発生する回転磁界が、前記内燃機関
もしくは前記電動発電機の回転数をしきい値にして、前
記電動発電機の回転子と同期して回転する同期運転制御
と、回転子の回転とあるすべりを持って回転する非同期
運転制御とを切替える制御を行う。
In addition, a rotating magnetic field generated by passing an alternating current through the primary conductor of the motor generator at the time of power generation sets the rotation speed of the internal combustion engine or the motor generator as a threshold value, and Control is performed to switch between synchronous operation control that rotates in synchronization with the rotor and asynchronous operation control that rotates with a certain rotation and rotation of the rotor.

【0028】また、前記電動発電機の制御として、同期
運転制御と非同期運転制御の切替えは、前記電動発電機
が前記内燃機関の回転によって駆動されて前記バッテリ
に充電を行う発電時に行われ、しきい値より低い回転数
では非同期運転制御を行い、しきい値より高い回転数で
は同期運転制御を行っている。
As the control of the motor generator, switching between synchronous operation control and asynchronous operation control is performed at the time of power generation in which the motor generator is driven by the rotation of the internal combustion engine to charge the battery. Asynchronous operation control is performed at a rotation speed lower than the threshold value, and synchronous operation control is performed at a rotation speed higher than the threshold value.

【0029】また、発電時の同期運転制御時に、前記バ
ッテリと接続されている前記インバータ端子電圧が、前
記バッテリ充電電圧を上回り、前記バッテリを破損する
恐れが生じた時は、前記電動発電機の回転子に配置され
た複数の永久磁石が発生する磁界を打ち消すために前記
回転電機の1次導体に流れる交流の位相を変化させる弱
め界磁制御を行っている。
In the synchronous operation control at the time of power generation, when the voltage of the inverter terminal connected to the battery exceeds the charge voltage of the battery and the battery may be damaged, Field-weakening control is performed to change the phase of alternating current flowing through the primary conductor of the rotating electric machine in order to cancel magnetic fields generated by a plurality of permanent magnets disposed on the rotor.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例である永久
磁石形誘導同期電動発電機である。固定子であるステー
タコア101には1次導体であるステータコイル(図示
せず)がスロット109内に巻装されており、内部に冷
却水が流れる冷却水流路103をもったハウジング10
2にヤキバメされている。ステータコア101とハウジ
ング102との締結方法は、ヤキバメでなく圧入でもよ
い。回転子104は外周側にアルミニウムもしくは銅,
真鍮等でできた複数の2次導体105が配置されてお
り、また回転子104の2次導体105の内側には複数
の永久磁石106が配置され、その内周側でシャフト1
07と締結されている。複数の2次導体105は回転子
104の両端面で電気的結合がなされており、いわゆる
かご形の回転子を形成している。各2次導体105は、
棒状のものを回転子104に差込み、両端面で別の導体
部材(図示せず)をロウ付けして電気的結合をしても良
いが、回転子104にダイキャストで鋳込んでも良い。
また2次導体105はスキューをしても良い。また、永
久磁石106の配置個数は、本実施例の永久磁石形誘導
同期電動発電機の極数と同数としている。そのため、隣
接する永久磁石106の着磁されている方向は逆向きと
なっている。例えば、1つの永久磁石の外周側がN極で
あればその隣接する永久磁石の外周側はS極としてい
る。本実施例では6極の構造としている。また永久磁石
106の配置は、永久磁石形誘導同期電動発電機の極数
の1/2としても良い。その場合隣接する永久磁石10
6は360°を極数の1/2で割った角度で配置され、
隣接されている永久磁石の着磁方向は同じ向きとなって
いる。例えば、1つの永久磁石の外周側がN極であれば
その隣接する永久磁石の外周側もN極とすればよい。ま
た、隣接する永久磁石の間にはエアギャップ108が存
在している。このエアギャップ108は、永久磁石10
6の発生する磁束が2次導体105のコアバック、つま
り永久磁石106と2次導体105の間の鉄心部分を磁
路とするのではなく、固定子である1次導体まで磁束が
通るように配慮したものである。本実施例では永久磁石
106は同芯円弧のアーク型をしているが、平板の磁石
で構成しても良く、また円弧の中心が回転子104の外
周側にある逆アーク型でもよい。
FIG. 1 shows a permanent magnet induction synchronous motor generator according to an embodiment of the present invention. A stator coil (not shown), which is a primary conductor, is wound around a stator core 101, which is a stator, in a slot 109, and a housing 10 having a cooling water flow path 103 in which cooling water flows.
It has been fried in two. The fastening method between the stator core 101 and the housing 102 may be press-fitting instead of snapping. The rotor 104 is made of aluminum or copper on the outer peripheral side,
A plurality of secondary conductors 105 made of brass or the like are arranged, and a plurality of permanent magnets 106 are arranged inside the secondary conductor 105 of the rotor 104.
07. The plurality of secondary conductors 105 are electrically coupled at both end surfaces of the rotor 104 to form a so-called cage-shaped rotor. Each secondary conductor 105
A rod-shaped member may be inserted into the rotor 104, and another conductor member (not shown) may be brazed at both end surfaces for electrical connection. Alternatively, the rod may be die-cast.
The secondary conductor 105 may be skewed. The number of the permanent magnets 106 is the same as the number of poles of the permanent magnet induction synchronous motor generator of this embodiment. Therefore, the direction in which the adjacent permanent magnets 106 are magnetized is opposite. For example, if the outer peripheral side of one permanent magnet is the N pole, the outer peripheral side of the adjacent permanent magnet is the S pole. In this embodiment, the structure has six poles. Further, the arrangement of the permanent magnet 106 may be 1 / of the number of poles of the permanent magnet induction synchronous motor generator. In that case, the adjacent permanent magnet 10
6 is arranged at an angle obtained by dividing 360 ° by の of the number of poles,
The magnetizing directions of the adjacent permanent magnets are the same. For example, if the outer peripheral side of one permanent magnet is the N pole, the outer peripheral side of the adjacent permanent magnet may be the N pole. Further, an air gap 108 exists between the adjacent permanent magnets. This air gap 108 is
The magnetic flux generated by 6 does not use the core back of the secondary conductor 105, that is, the core between the permanent magnet 106 and the secondary conductor 105 as a magnetic path, but the magnetic flux passes to the primary conductor as a stator. It is considered. In the present embodiment, the permanent magnet 106 has a concentric arc shape, but may be a flat magnet, or an inverted arc type in which the center of the arc is on the outer peripheral side of the rotor 104.

【0031】次に本実施例の永久磁石形誘導同期電動発
電機の配置構造について説明する。図2は本実施例の永
久磁石形誘導同期電動発電機の配置レイアウトを示した
ものである。車両の駆動力を発生する内燃機関であるエ
ンジン1と車両のトランスミッション3との間に本実施
例の永久磁石形誘導同期電動発電機2を配置した構造と
なっている。エンジン1のクランク軸(図示せず)と永
久磁石形誘導同期電動発電機2の回転子のシャフト(図
1内の107)とは直結もしくは遊星歯車減速機構など
で構成される変速機を介して機械的に連結されている。
また永久磁石形誘導同期電動発電機2の回転子のシャフ
ト(図1内の107)とトランスミッション3の入力軸
とは、動力を遮断するクラッチ(図示せず)もしくは流
体カップリングであるトルクコンバータ(図示せず)を
介して直結されている。この様な構成とすることで、ク
ラッチもしくはトルクコンバータを作用させることで、
本実施例の永久磁石形誘導同期電動発電機2はエンジン
1を始動することができる。エンジン1始動後は、クラ
ッチ及びトルクコンバータを作用させることで、エンジ
ン1の駆動力をトランスミッション3の入力軸に伝達さ
せることができると共に、本実施例の永久磁石形誘導同
期電動発電機2をモータとすることで、トランスミッシ
ョン3の入力軸にエンジン1+永久磁石形誘導同期電動
発電機2の駆動力を伝えることができる。また、永久磁
石形誘導同期電動発電機2はバッテリ5とインバータ4
を介して電気的に接続されており、エンジン1を始動も
しくはアシストする際は、インバータ4によりバッテリ
から永久磁石形誘導同期電動発電機2に電力をすること
で永久磁石形誘導同期電動発電機2をモータとして用い
る。また、発電時においては、永久磁石形誘導同期電動
発電機2で発生した電力をインバータ4で直流に変換
し、バッテリ5を充電する。
Next, the arrangement of the permanent magnet type induction synchronous motor generator of this embodiment will be described. FIG. 2 shows an arrangement layout of the permanent magnet type induction synchronous motor generator of this embodiment. The permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 of the present embodiment is arranged between an engine 1 which is an internal combustion engine for generating a driving force of a vehicle and a transmission 3 of the vehicle. A crankshaft (not shown) of the engine 1 and a shaft (107 in FIG. 1) of a rotor of the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 are directly connected to each other or via a transmission configured by a planetary gear reduction mechanism or the like. Mechanically connected.
A shaft (107 in FIG. 1) of a rotor of the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 and an input shaft of the transmission 3 are connected to a torque converter (not shown) or a torque converter (fluid coupling) for shutting off power. (Not shown). With such a configuration, by operating the clutch or the torque converter,
The permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 of this embodiment can start the engine 1. After the engine 1 is started, the drive force of the engine 1 can be transmitted to the input shaft of the transmission 3 by operating the clutch and the torque converter, and the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 of the present embodiment can be driven by the motor. Thus, the driving force of the engine 1 and the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 can be transmitted to the input shaft of the transmission 3. Further, the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 includes a battery 5 and an inverter 4
When the engine 1 is started or assisted, power is supplied from a battery to the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 by the inverter 4 so that the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 Is used as a motor. At the time of power generation, the power generated by the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 is converted into DC by the inverter 4, and the battery 5 is charged.

【0032】図3は本実施例の永久磁石形誘導同期電動
発電機2をエンジン1の横に配置した例である。エンジ
ン1と永久磁石形誘導同期電動発電機2はクランクプー
リ6と永久磁石形誘導同期電動発電機2のシャフトに結
合されたプーリ8の間を金属ベルト7で連結されてい
る。クランクプーリ6とプーリ8とを連結するものは金
属ベルトでなくチェーンや歯付ベルトであっても良い。
図3の様な構成とすることでの利点はエンジン1と永久
磁石形誘導同期電動発電機2との間に介在するクランク
プーリ6,金属ベルト7,プーリ8によって、エンジン
1と永久磁石形誘導同期電動発電機2の間にある速比を
もった変速機構を有することである。例えばクランクプ
ーリ6とプーリ8の半径比を2:1とすることで、永久
磁石形誘導同期電動発電機2はエンジン1の2倍の速度
で回転することになる。これに伴い、エンジン1の始動
時においては、永久磁石形誘導同期電動発電機2はエン
ジン1始動時に必要なトルクの1/2を発生すれば良
い。そのため、永久磁石形誘導同期電動発電機2は小形
にすることができる。その他の電気的な接続,役割は図
2で述べた通りである。
FIG. 3 shows an example in which the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 of this embodiment is arranged beside the engine 1. The engine 1 and the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 are connected by a metal belt 7 between a crank pulley 6 and a pulley 8 connected to a shaft of the permanent magnet induction synchronous motor generator 2. What connects the crank pulley 6 and the pulley 8 may be a chain or a toothed belt instead of a metal belt.
An advantage of the configuration shown in FIG. 3 is that the engine 1 and the permanent magnet type induction motor are driven by the crank pulley 6, the metal belt 7, and the pulley 8 interposed between the engine 1 and the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2. The point is to have a transmission mechanism having a speed ratio between the synchronous motor generators 2. For example, by setting the radius ratio between the crank pulley 6 and the pulley 8 to 2: 1, the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 rotates at twice the speed of the engine 1. Accordingly, when the engine 1 is started, the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 only needs to generate 1 / of the torque required at the time of starting the engine 1. Therefore, the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 can be downsized. Other electrical connections and roles are as described in FIG.

【0033】図4に本実施例に示す電動発電機の電源系
統図を示す。
FIG. 4 shows a power supply system diagram of the motor generator shown in this embodiment.

【0034】エンジン1に機械的に連結されている永久
磁石形誘導同期電動発電機2の3相の端子はインバータ
4と電気的に接続されており、インバータ4の直流側端
子はバッテリ5及びその他高電圧系統に接続されてい
る。また本実施例では高電圧系統の他にヘッドランプ,
オーディオ等のために低電圧系統を設けている。低電圧
系統への電力の供給は、高電圧系統からDC−DCコン
バータ10を介して降圧し、低電圧バッテリ9およびそ
の他の低電圧駆動デバイス(ヘッドランプ,オーディオ
等)へ行っている。車両の運転モードによって、永久磁
石形誘導同期電動発電機2は駆動,発電を切替えるが、
モード切替えおよび永久磁石形誘導同期電動発電機2へ
の指令値はコントローラ11で判断,計算を行い、イン
バータ4に指令値を出力することで、永久磁石形誘導同
期電動発電機2を制御する。また、コントローラ11は
インバータ4に出力する指令値を、エンジンのスロット
ル開度,燃料噴射量を制御しているエンジンコントロー
ラ12と通信もしくはダイレクトメモリアクセス等で共
有することにより、永久磁石形誘導同期電動発電機2と
エンジン1との協調制御を行っている。
The three-phase terminals of the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 mechanically connected to the engine 1 are electrically connected to the inverter 4, and the DC side terminals of the inverter 4 are the battery 5 and other components. Connected to high voltage system. In this embodiment, in addition to the high-voltage system, a headlamp,
A low-voltage system is provided for audio and the like. The power supply to the low-voltage system is stepped down from the high-voltage system via the DC-DC converter 10 and is performed to the low-voltage battery 9 and other low-voltage driving devices (head lamps, audio, etc.). Depending on the operation mode of the vehicle, the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 switches between driving and power generation.
The controller 11 determines and calculates a command value for the mode switching and the permanent magnet induction synchronous motor generator 2, and outputs the command value to the inverter 4 to control the permanent magnet induction synchronous motor generator 2. Further, the controller 11 shares the command value output to the inverter 4 with the engine controller 12 which controls the throttle opening of the engine and the fuel injection amount by communication or direct memory access, etc. The cooperative control between the generator 2 and the engine 1 is performed.

【0035】次にコントローラ11内で行われている制
御について説明する。
Next, control performed in the controller 11 will be described.

【0036】図5は本実施例に示す電動発電機の制御ブ
ロック図を示したものである。
FIG. 5 is a control block diagram of the motor generator shown in this embodiment.

【0037】まず、エンジンコントローラ(図4中1
2)及び単独に設置しているセンサからの情報(バッテ
リ残量,運転モード,スロットル開度etc )、および永
久磁石形誘導同期電動発電機2の回転数を基に、運転判
断部201が永久磁石形誘導同期電動発電機2の運転動
作を判断して電流指令値を出力する。運転判断部201
から出力された電流指令値は、PID補償ブロック20
2を通り、現在の永久磁石形誘導同期電動発電機2の電
流値との差分を非干渉制御等を行っている電流制御ブロ
ック203に入力する。電流制御ブロックからの出力は
3相の交流に変換され、インバータを介して永久磁石形
誘導同期電動発電機2に入力し、永久磁石形誘導同期電
動発電機2は制御される。また永久磁石形誘導同期電動
発電機2の各相の電流(少なくとも2相の電流)および
回転数(エンジン回転数でもよい。また変速機がある場
合はエンジン回転数の逓倍した値を用いても良い。)を
検出し、各相の電流は2軸変換ブロック205で、2軸
電流に変換し、電流指令値にフィードバックしている。
また、回転数は運転判断部201に入力され、運転判断
の判断情報となる。
First, an engine controller (1 in FIG. 4)
2) Based on the information (battery remaining amount, operation mode, throttle opening etc.) from the independently installed sensor and the rotation speed of the permanent magnet induction synchronous motor generator 2, the operation determination unit 201 The operation of the magnet type induction synchronous motor generator 2 is determined and a current command value is output. Driving judgment unit 201
Is output from the PID compensation block 20.
2, the difference from the current value of the current permanent magnet induction synchronous motor generator 2 is input to a current control block 203 which performs non-interference control and the like. The output from the current control block is converted into three-phase alternating current, and is input to the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 via the inverter, and the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 is controlled. In addition, the current of each phase (at least two-phase current) and the number of revolutions (or the number of engine revolutions of the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2). Good) is detected, and the current of each phase is converted into a two-axis current by the two-axis conversion block 205 and fed back to the current command value.
Further, the rotation speed is input to the operation determining unit 201 and becomes the information for determining the operation.

【0038】次に運転判断部201の内部におけるフロ
ーチャートを図6に示す。
Next, FIG. 6 shows a flowchart inside the operation determining unit 201.

【0039】エンジンコントローラ12および各種セン
サからの情報を入力として受け取るブロック301の値
を基に、必要トルク計算ブロック302で永久磁石形誘
導同期電動発電機2に対する必要トルクを計算する。次
にエンジンもしくは永久磁石形誘導同期電動発電機2の
回転数の入力ブロック303からの値と、必要トルクか
ら運転判断ブロック304で同期運転もしくは非同期運
転の判断がなされる。この時の判断基準として回転数の
入力ブロック303からの回転数情報とあるしきい値を
比較して判断する。または頻繁な同期,非同期の切替え
を避けるために同期から非同期,非同期から同期運転の
切替えしきい値にある幅のヒステリシスを持たしても良
い。運転判断部において同期運転だと判断した場合は、
電流マップ(同期)ブロック305に進む。電流マップ
(同期)ブロック305には、本実施例の永久磁石形誘
導同期電動発電機2に配置されている永久磁石が回転に
よって発生する誘起電圧をバッテリ充電電圧に抑え、さ
らに必要トルク(発電の場合は負荷トルク)を満足する
ように2軸の電流が算出される。算出された電流指令値
は電流指令値出力ブロック308より出力される。次に
運転判断ブロック304によって非同期運転と判断され
た場合はすべり量計算ブロック306に移行する。この
すべり量計算ブロック306では、必要トルク及び回転
数からすべり量を計算するだけでなく、回転数の微分値
等で電動発電機もしくはエンジン回転数の変化をもと
め、運転判断ブロック304における運転判断のしきい
値をこえて非同期から同期運転に移るタイミングを予測
し、非同期運転でありながらすべり量を徐々に減じてス
ムースに同期制御に切替われるような制御を行ってい
る。すべり量計算ブロック307の出力値は電流マップ
(非同期)307に入力され、電流指令値として電流指
令値出力ブロック308に出力される。
A required torque calculation block 302 calculates a required torque for the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 based on a value of a block 301 which receives information from the engine controller 12 and various sensors as inputs. Next, the operation determination block 304 determines whether the operation is synchronous operation or asynchronous operation based on the value of the rotation speed of the engine or the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 from the input block 303 and the required torque. At this time, a judgment is made by comparing the rotation speed information from the rotation speed input block 303 with a certain threshold value. Alternatively, in order to avoid frequent synchronous and asynchronous switching, a hysteresis having a width corresponding to a threshold for switching from synchronous to asynchronous or asynchronous to synchronous operation may be provided. If the driving judgment unit determines that the operation is synchronous,
Proceed to current map (synchronous) block 305. In the current map (synchronous) block 305, the induced voltage generated by the rotation of the permanent magnet disposed in the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 of this embodiment due to rotation is suppressed to the battery charging voltage, and the required torque (power generation In this case, the current of the two axes is calculated so as to satisfy the load torque. The calculated current command value is output from the current command value output block 308. Next, when the operation is determined to be the asynchronous operation by the operation determination block 304, the process proceeds to the slip amount calculation block 306. In the slip amount calculation block 306, not only the slip amount is calculated from the required torque and the rotation speed, but also a change in the motor generator or the engine rotation speed is obtained based on a differential value of the rotation speed or the like. The timing at which the operation shifts from asynchronous to synchronous operation beyond the threshold value is predicted, and control is performed such that the slip amount is gradually reduced and the synchronous control is smoothly switched to the asynchronous operation. The output value of the slip amount calculation block 307 is input to the current map (asynchronous) 307 and output to the current command value output block 308 as a current command value.

【0040】図7に本実施例における永久磁石形誘導同
期電動発電機2のトルク特性及び発電特性を示す。横軸
には電動発電機の回転数、縦軸には電動発電機の発生ト
ルク及び発電電流を示している。なおトルク特性の低回
転部においてトルクが一定となっているのはインバータ
によりトルク制限を設けているためである。
FIG. 7 shows torque characteristics and power generation characteristics of the permanent magnet induction synchronous motor generator 2 in this embodiment. The horizontal axis shows the rotation speed of the motor generator, and the vertical axis shows the generated torque and generated current of the motor generator. The reason why the torque is constant in the low rotation portion of the torque characteristic is that the inverter limits the torque.

【0041】力行側のトルク特性としては非同期運転を
行い、本実施例の永久磁石形誘導同期電動発電機2は誘
導モータとして作用する。発電側においては、低回転領
域から同期運転−非同期運転の切替え回転数であるしき
い値近辺までは非同期運転を行い、誘導発電機として用
いる。しきい値の前後の回転数ではある幅を持ったヒス
テリシス領域が存在し、しきい値近辺の同期−非同期の
頻繁な切替えを防止している。また、エンジンもしくは
永久磁石形誘導同期電動発電機2の回転数の微分値か
ら、非同期運転から同期運転に切替わるタイミングを予
測して、非同期運転時のすべり量を徐々に減少させるす
べり量減少領域を設けている。図7中の細線で表してい
るのは、本実施例の永久磁石形誘導同期電動発電機2の
誘導発電機の機能のみの場合および永久磁石形同期発電
機の機能のみの場合の発電特性である。本実施例の永久
磁石形誘導同期電動発電機2では、しきい値を基準とし
て非同期運転と同期運転を切替えることにより、太線の
様に全域で良好な発電特性を得ることができた。また、
同期運転時には永久磁石の磁束で発電を行っているが、
永久磁石の磁束と回転数によって生じる誘起電圧がバッ
テリの充電電圧を上回らないと充電を開始できない。そ
のため本実施例では図8に示す様にしきい値の近辺で磁
石の発生する誘起電圧がバッテリ充電電圧を上回るよう
に磁石の量を設定している。そのため一般的な同期発電
機に対して、弱い界磁で良いため、磁石のグレードを下
げコストダウンを図ることができる。また磁束が少なく
ても良いので、従来ハイブリッド車の同期電動発電機に
用いられてきたネオジム磁石に代えて安価で耐熱性の高
いフェライト磁石を用いることができる。また、誘起電
圧がバッテリ充電電圧を上回った際に行う弱め界磁制御
もしきい値と最高回転数までの間で行えばよく、高回転
領域における効率が向上する。
As the torque characteristic on the powering side, the motor is operated asynchronously, and the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 of this embodiment acts as an induction motor. On the power generation side, the asynchronous operation is performed from the low rotation region to the vicinity of the threshold value which is the switching speed between the synchronous operation and the asynchronous operation, and the generator is used as an induction generator. There is a hysteresis region having a certain width at the number of rotations before and after the threshold value, thereby preventing frequent switching between synchronous and asynchronous in the vicinity of the threshold. In addition, a slip amount reduction region for gradually reducing the slip amount during the asynchronous operation by predicting the timing of switching from the asynchronous operation to the synchronous operation from the differential value of the rotation speed of the engine or the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2. Is provided. The thin lines in FIG. 7 indicate the power generation characteristics of the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 of this embodiment in the case of only the function of the induction generator and the case of only the function of the permanent magnet type synchronous generator. is there. In the permanent magnet type induction synchronous motor generator 2 of this embodiment, by switching between the asynchronous operation and the synchronous operation based on the threshold value, good power generation characteristics can be obtained over the entire region as shown by the thick line. Also,
During synchronous operation, power is generated by the magnetic flux of the permanent magnet,
Charging cannot be started unless the induced voltage generated by the magnetic flux and rotation speed of the permanent magnet exceeds the charging voltage of the battery. Therefore, in this embodiment, the amount of the magnet is set so that the induced voltage generated by the magnet near the threshold value exceeds the battery charging voltage as shown in FIG. For this reason, a weaker magnetic field is sufficient for a general synchronous generator, so that it is possible to reduce the grade of the magnet and reduce the cost. Further, since the magnetic flux may be small, an inexpensive and highly heat-resistant ferrite magnet can be used instead of the neodymium magnet conventionally used for the synchronous motor generator of the hybrid vehicle. Also, the field weakening control performed when the induced voltage exceeds the battery charging voltage may be performed between the threshold value and the maximum rotation speed, and the efficiency in the high rotation region is improved.

【0042】このように、しきい値を基準として非同期
運転と同期運転を切替えることにより、一般的な誘導発
電機における高回転領域での発電低下がなく、全回転域
で良好な発電特性を得ることができる。また、一般的な
永久磁石式同期発電機の問題点であるバッテリ充電電圧
を上回る誘起電圧を抑制するために行う弱め界磁制御の
電流量を、本実施例では大幅に減少させる事ができる。
以上のことから全回転域での良好な発電特性と、高回転
域での効率向上を図ることができる。
As described above, by switching between the asynchronous operation and the synchronous operation based on the threshold value, there is no decrease in power generation in a high rotation region in a general induction generator, and good power generation characteristics can be obtained in all rotation regions. be able to. Further, in the present embodiment, the amount of current of the field weakening control performed to suppress the induced voltage exceeding the battery charging voltage, which is a problem of a general permanent magnet type synchronous generator, can be significantly reduced in the present embodiment.
From the above, it is possible to achieve good power generation characteristics in the entire rotation range and improve efficiency in the high rotation range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施例に示す永久磁石形誘導同期電動発電機
の断面図を示す。
FIG. 1 is a sectional view of a permanent magnet type induction synchronous motor generator shown in this embodiment.

【図2】本実施例に示す電動発電機とエンジンとのレイ
アウト図(直結)を示す。
FIG. 2 shows a layout diagram (direct connection) between the motor generator and the engine shown in the present embodiment.

【図3】本実施例に示す電動発電機とエンジンとのレイ
アウト図(横置き)を示す。
FIG. 3 shows a layout diagram (horizontal installation) of the motor generator and the engine shown in the present embodiment.

【図4】本実施例に示す電動発電機の電源系統図を示
す。
FIG. 4 shows a power supply system diagram of the motor generator shown in the present embodiment.

【図5】本実施例に示す電動発電機の制御ブロック図を
示す。
FIG. 5 shows a control block diagram of the motor generator shown in the present embodiment.

【図6】本実施例に示す電動発電機の運転判断ブロック
の詳細を示す。
FIG. 6 shows details of an operation determination block of the motor generator shown in the present embodiment.

【図7】本実施例に示す電動発電機のトルク,発電性能
図を示す。
FIG. 7 is a diagram showing torque and power generation performance of the motor generator shown in this embodiment.

【図8】本実施例に示す電動発電機の発電電圧図を示
す。
FIG. 8 shows a generated voltage diagram of the motor generator shown in the present embodiment.

【図9】一般的な誘導電動発電機のトルク,発電性能図
を示す。
FIG. 9 shows a torque and power generation performance diagram of a general induction motor generator.

【図10】一般的な永久磁石形同期電動発電機のトル
ク,発電性能図を示す。
FIG. 10 is a diagram showing torque and power generation performance of a general permanent magnet type synchronous motor generator.

【図11】一般的な永久磁石形同期電動発電機の弱め界
磁の必要性を説明した図を示す。
FIG. 11 is a diagram illustrating the necessity of a field weakening field of a general permanent magnet type synchronous motor generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン、2…電動発電機、4…インバータ、5…
バッテリ、11…コントローラ、101…ステータコ
ア、102…ハウジング、103…冷却水流路、104
…回転子、105…2次導体、106…永久磁石、10
7…シャフト、108…エアギャップ、109…スロッ
ト、201…運転判断部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Motor generator, 4 ... Inverter, 5 ...
Battery, 11 controller, 101 stator core, 102 housing, 103 cooling water flow path, 104
... rotor, 105 ... secondary conductor, 106 ... permanent magnet, 10
7: shaft, 108: air gap, 109: slot, 201: operation determination unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増野 敬一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 安嶋 耕 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 山口 和彦 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 金 弘中 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 佐藤 大輔 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Fターム(参考) 5H115 PG04 PI15 PI16 PI24 PI29 PI30 PU09 PU10 PU24 PU25 PV02 PV09 QA05 QN12 QN22 QN23 QN24 QN25 RB08 RB21 RE01 RE05 SE04 SE05 TB01 TE03 TI02 UI30 UI32 5H590 AA03 CA07 CA23 CB03 CC02 CC09 CD03 CE05 CE08 HA24 HA27 JA06 JA09 JA12 JA13 JA14  ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Keiichi Masuno 2520 Ojitakaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Within the Hitachi, Ltd.Automotive Equipment Group (72) Inventor Koji Yasjima 2477 Takaba, Hitachinaka City, Ibaraki Co., Ltd. Within Hitachi Car Engineering (72) Inventor Kazuhiko Yamaguchi 2520 Address Takada, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Group (72) Inventor Hironaka Kim 7-1-1, Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratories (72) Inventor Daisuke Sato 2520, Ojitakaba, Hitachinaka-shi, Ibaraki F-term within the Hitachi Automotive Systems Group (reference) 5H115 PG04 PI15 PI16 PI24 PI29 PI30 PU09 PU10 PU24 PU25 PV02 PV09 QA05 QN12 QN22 QN23 QN24 QN25 RB08 RB21 RE01 RE05 SE04 SE05 TB 01 TE03 TI02 UI30 UI32 5H590 AA03 CA07 CA23 CB03 CC02 CC09 CD03 CE05 CE08 HA24 HA27 JA06 JA09 JA12 JA13 JA14

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】車両を駆動する内燃機関と、 電力の充放電を行うバッテリと、 前記内燃機関のクランク軸と機械的に連結されていて前
記バッテリから供給される電力によって前記内燃機関を
始動すると共に前記内燃機関からの回転によって発電を
行い前記バッテリを充電する電動発電機と、 前記電動発電機の駆動又は発電を制御するインバータ
と、 前記インバータを制御するコントローラと、 前記内燃機関もしくは前記電動発電機の回転数を検出す
る回転数検出手段と、を有し、 前記電動発電機は、固定子には1次導体が巻装されてお
り、回転子には複数個の2次導体が配置されていると共
に、前記2次導体の内周側には、複数個の永久磁石が配
置されているハイブリッド車。
An internal combustion engine that drives a vehicle, a battery that charges and discharges electric power, and that is mechanically connected to a crankshaft of the internal combustion engine and starts the internal combustion engine with electric power supplied from the battery A motor generator that generates power by rotating the internal combustion engine to charge the battery, an inverter that controls driving or power generation of the motor generator, a controller that controls the inverter, the internal combustion engine or the electric power generation. Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the machine, wherein the motor generator has a stator with a primary conductor wound thereon, and a plurality of secondary conductors arranged on the rotor. A hybrid vehicle in which a plurality of permanent magnets are arranged on the inner peripheral side of the secondary conductor.
【請求項2】請求項1記載において、 発電時に前記電動発電機の1次導体に交流を流すことで
発生する回転磁界が、前記内燃機関もしくは前記電動発
電機の回転数をしきい値にして、前記電動発電機の回転
子と同期して回転する同期運転制御と、回転子の回転と
あるすべりを持って回転する非同期運転制御とを切替え
るハイブリッド車。
2. The motor according to claim 1, wherein a rotating magnetic field generated by passing an alternating current through a primary conductor of the motor generator at the time of electric power generation uses a rotation speed of the internal combustion engine or the motor generator as a threshold value. A hybrid vehicle that switches between synchronous operation control that rotates in synchronization with the rotor of the motor generator and asynchronous operation control that rotates with a certain rotation and rotation of the rotor.
【請求項3】請求項2記載において、 同期運転制御と非同期運転制御の切替えは、前記電動発
電機が前記内燃機関の回転によって駆動されて前記バッ
テリに充電を行う発電時に行われ、しきい値より低い回
転数では非同期運転制御を行い、しきい値より高い回転
数では同期運転制御を行うハイブリッド車。
3. The method according to claim 2, wherein the switching between the synchronous operation control and the asynchronous operation control is performed during power generation in which the motor generator is driven by rotation of the internal combustion engine to charge the battery. A hybrid vehicle that performs asynchronous operation control at lower rotation speeds and performs synchronous operation control at rotation speeds higher than the threshold.
【請求項4】請求項2記載において、 発電時の同期運転制御時に、前記バッテリと接続されて
いる前記インバータ端子電圧が、前記バッテリ充電電圧
を上回り、前記バッテリを破損する恐れが生じた時は、
前記電動発電機の回転子に配置された複数の永久磁石が
発生する磁界を打ち消すために前記回転電機の1次導体
に流れる交流の位相を変化させる弱め界磁制御を行うハ
イブリッド車。
4. The battery according to claim 2, wherein, during the synchronous operation control at the time of power generation, when the voltage of the inverter terminal connected to the battery exceeds the battery charging voltage and the battery may be damaged. ,
A hybrid vehicle performing field-weakening control for changing a phase of an alternating current flowing through a primary conductor of the rotating electric machine in order to cancel a magnetic field generated by a plurality of permanent magnets disposed on a rotor of the motor generator.
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