JP2013006509A - 車両用回転電機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載された発電用の回転電機の過熱を防止しつつ走行用の回転電機の所望の出力を確保する。
【解決手段】車両用回転電機制御装置１０は、ハイブリッド車両１の走行駆動力を発生する走行用モータ１１と、内燃機関１２の動力によって発電する発電用モータ１３および該発電用モータ１３の通電制御を行なう第２ＰＤＵ１５と、走行用モータ１１および発電用モータ１３と電気エネルギーの授受を行うバッテリ１７と、発電用モータ１３の状態と、バッテリ１７の状態とに基づいて、バッテリ１７の充電量および放電量を制御するＭＧＥＣＵ１８と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両用回転電機制御装置に関する。

従来、例えば、パルス幅変調によるインバータによって制御されるモータの鉄損に起因する過熱を防止するために、キャリア周波数とコイル温度とに応じて磁石温度を取得し、コイル温度と磁石温度とに応じてモータの出力制限を行なう制御システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−４１８６９号公報

ところで、上記従来技術に係る制御システムによってシリーズ型のハイブリッド車両の発電用モータを制御すると、この発電用モータに連結された内燃機関の運転状態（例えば、ＢＳＦＣ（正味燃料消費率：Brake Specific Fuel Consumption）が最良となる運転状態など）に応じて発電用モータの温度（例えば、磁石温度）が上昇するときに、過熱状態に到ることを防止するために発電用モータの出力制限が行なわれることになる。
このとき、シリーズ型のハイブリッド車両の走行用モータに対して発電用モータから電力供給を行っている状態であると、発電用モータの出力制限に伴って走行用モータの出力も制限されてしまい、ハイブリッド車両の走行挙動が変化してしまう虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両に搭載された発電用の回転電機の過熱を防止しつつ走行用の回転電機の所望の出力を確保することが可能な車両用回転電機制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の請求項１に係る車両用回転電機制御装置は、車両の走行駆動力を発生する走行用回転電機（例えば、実施の形態での走行用モータ１１）と、内燃機関（例えば、実施の形態での内燃機関１２）の動力によって発電する発電用回転電機（例えば、実施の形態での発電用モータ１３）と、前記走行用回転電機および前記発電用回転電機と電気エネルギーの授受を行う蓄電装置（例えば、実施の形態でのバッテリ１７）と、前記発電用回転電機の状態と、前記蓄電装置の状態とに基づいて、前記蓄電装置の充電量および放電量を制御する制御手段（例えば、実施の形態でのＭＧＥＣＵ１８）と、を備える。

さらに、本発明の請求項２に係る車両用回転電機制御装置は、前記発電用回転電機の通電制御を行なう通電制御手段（例えば、実施の形態での第２ＰＤＵ１５）と、前記発電用回転電機の温度および前記通電制御手段の温度により前記発電用回転電機および前記通電制御手段の運転を許容する上限温度に対する温度余裕度（例えば、実施の形態での磁石余裕温度ΔＴ１とチップ余裕温度ΔＴ２との和である発電機余裕温度ΔＴ）を算出する温度余裕度算出手段（例えば、実施の形態での温度判定部２４）とを備え、前記制御手段は、前記温度余裕度に基づいて前記蓄電装置の充電量および放電量を制御する

さらに、本発明の請求項３に係る車両用回転電機制御装置は、前記車両の運転状態を検出する運転状態検出手段（例えば、実施の形態での車速センサ３２、回転数検出部３４、トルク検出部３５）と、前記運転状態検出手段により検出された前記運転状態は所定の連続運転可能領域内であるか否かを判定する運転状態判定手段（例えば、実施の形態での主制御部２６）と、を備え、前記制御手段は、前記運転状態判定手段により前記運転状態は前記連続運転可能領域外であると判定された場合には、前記発電用回転電機の温度を所定の減磁防止温度以下に維持するように前記蓄電装置の充電量および放電量を制御し、前記運転状態判定手段により前記運転状態は前記連続運転可能領域内であると判定された場合には、前記減磁防止温度にかかわらずに前記蓄電装置の充電量および放電量を制御する。

さらに、本発明の請求項４に係る車両用回転電機制御装置では、前記通電制御手段は、前記発電用回転電機の状態と、前記蓄電装置の充電量および放電量とに基づき、前記発電用回転電機の出力を制御する。

さらに、本発明の請求項５に係る車両用回転電機制御装置は、前記蓄電装置の残容量を検出する残容量検出手段（例えば、実施の形態でのＳＯＣ検出部３１）を備え、前記制御手段は、前記残容量が所定値以上の場合には前記蓄電装置の放電量を制御し、前記残容量が前記所定値未満の場合には前記蓄電装置の充電量を制御する。

本発明の請求項１に係る車両用回転電機制御装置によれば、発電用回転電機および蓄電装置の状態に基づいて蓄電装置の充電量および放電量を制御することから、発電用回転電機の過熱を防止しつつ走行用回転電機の所望の出力を確保することができる。

本発明の請求項２に係る車両用回転電機制御装置によれば、温度余裕度（例えば、磁石余裕温度ΔＴ１とチップ余裕温度ΔＴ２との和である発電機余裕温度ΔＴ）に基づいて蓄電装置の充電量および放電量を制御する。これにより、発電用回転電機および通電制御手段の過熱（つまり、上限温度を超えてしまうこと）を的確に防止し、発電用回転電機および通電制御手段の温度が上限温度に至らない範囲内において走行用回転電機および内燃機関および発電用回転電機の運転を柔軟に制御して、運転効率を向上させることができる。

本発明の請求項３に係る車両用回転電機制御装置によれば、車両の運転状態が連続運転可能領域外であっても発電用回転電機の減磁が発生することを的確に防止し、車両の運転状態が連続運転可能領域内であれば柔軟な運転制御によって運転効率を向上させることができる。

本発明の請求項４に係る車両用回転電機制御装置によれば、発電用回転電機の過熱を防止しつつ適切に出力を制御することができる。

本発明の請求項５に係る車両用回転電機制御装置によれば、蓄電装置が過放電あるいは過充電となることを防止することができる。

本発明の実施の形態に係る車両用回転電機制御装置の構成図である。 本発明の実施の形態に係る車両用回転電機制御装置の各ＰＤＵＭおよびＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である。 本発明の実施の形態に係る車両用回転電機制御装置のＭＧＥＣＵの構成図である。 本発明の実施の形態に係る車両用回転電機制御装置の発電用モータのトルクおよび回転数と発電機磁石温度との対応関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の速度（車速）および駆動力に応じた運転領域の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用回転電機制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る車両用回転電機制御装置のバッテリのＳＯＣ目標値ＳＯＣｔａｒとバッテリの充電が実行される割合を示す運転比率（充電割合）との対応関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用回転電機制御装置のバッテリの放電モードにおける発電用モータに連結された内燃機関の運転状態の例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用回転電機制御装置のバッテリの充電モードにおける発電用モータに連結された内燃機関の運転状態の例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両用回転電機制御装置について添付図面を参照しながら説明する。

本実施の形態による車両用回転電機制御装置１０は、例えば図１に示すハイブリッド車両１に搭載されており、このハイブリッド車両１は、例えば走行用モータ（ＭＯＴ）１１が駆動輪Ｗに連結され、内燃機関（ＥＮＧ）１２のクランクシャフト１２ａに発電用モータ（ＧＥＮ）１３が連結されたシリーズ型のハイブリッド車両である。

各モータ１１，１３は、例えば３相のＤＣブラシレスモータなどであって、各モータ１１，１３を制御する各パワードライブユニット（ＰＤＵ）１４，１５に接続されている。
各ＰＤＵ１４，１５は、例えばトランジスタなどのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータ１４ａ，１５ａを備えて構成されている。

そして、各ＰＤＵ１４，１５は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介してバッテリ（ＢＡＴＴ）１７に接続されている。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、例えばバッテリ（ＢＡＴＴ）１７の端子間電圧を所定の電圧まで昇圧して各ＰＤＵ１４，１５に印加可能であると共に、各ＰＤＵ１４，１５の端子間電圧（直流側電圧）を所定の電圧まで降圧してバッテリ１７を充電可能である。

各ＰＤＵ１４，１５に具備されるＰＷＭインバータ１４ａ，１５ａは、例えば図２に示すように同一の構成を有し、複数のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）がブリッジ接続されてなる３相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のブリッジ回路４１と、共通の平滑コンデンサ４２とを備えて構成されている。

ブリッジ回路４１は、例えば相毎に対をなすハイ側およびロー側Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬと、ハイ側およびロー側Ｖ相トランジスタＶＨ，ＶＬと、ハイ側およびロー側Ｗ相トランジスタＷＨ，ＷＬとがブリッジ接続されている。そして、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨはコレクタが正極側の２次側直流側端子Ｐ２に接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬはエミッタが負極側の２次側直流側端子Ｎ２に接続されてローサイドアームを構成している。
そして、相毎に、ハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのエミッタはローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのコレクタに接続され、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、各ダイオードＤＵＨ，ＤＵＬ，ＤＶＨ，ＤＶＬ，ＤＷＨ，ＤＷＬが接続されている。
また、平滑コンデンサ４２は、正極側の２次側直流側端子Ｐ２と負極側の２次側直流側端子Ｎ２との間に接続されている。

そして、各ＰＷＭインバータ１４ａ，１５ａは、ＭＧＥＣＵ１８から出力されてブリッジ回路４１の各トランジスタのゲートに入力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号によって駆動される。
例えば走行用モータ１１の駆動時などには、第１ＰＤＵ１４のＰＷＭインバータ１４ａの相毎に対をなす各トランジスタのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、２次側直流側端子Ｐ２，Ｎ２に印加される直流電力を３相交流電力に変換し、走行用モータ１１の３相の巻線（図示略）への通電を順次転流させることで、各相の巻線に交流のＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。一方、例えば走行用モータ１１の回生時などには、走行用モータ１１から出力される３相交流電力を直流電力に変換して２次側直流側端子Ｐ２，Ｎ２に印加する。

つまり、例えば走行用モータ１１の駆動時には、第１ＰＤＵ１４はＤＣ／ＤＣコンバータ１６または発電用モータ１３の第２ＰＤＵ１５から供給される直流電力を交流電力に変換して、走行用モータ１１に供給する。
また、例えば内燃機関１２の動力により発電用モータ１３が発電する場合には、第２ＰＤＵ１５は発電用モータ１３から出力される交流の発電電力を直流電力に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介してバッテリ１７を充電または走行用モータ１１の第１ＰＤＵ１４に電力供給する。

また、例えばハイブリッド車両１の減速時などにおいて駆動輪Ｗ側から走行用モータ１１側に駆動力が伝達されると、走行用モータ１１は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。この走行用モータ１１の発電時には、第１ＰＤＵ１４は走行用モータ１１から出力される交流の発電（回生）電力を直流電力に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介してバッテリ１７に充電する。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、例えばチョッパ型のＤＣ−ＤＣコンバータであって、複数のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）が接続されてなるスイッチング回路４３と、チョークコイル（リアクトル）４４と、平滑コンデンサ４５とを備えて構成されている。

スイッチング回路４３は、例えば、対をなすハイ側スイッチング素子４３Ｈおよびロー側スイッチング素子４３Ｌが接続されて構成されている。
そして、ハイ側スイッチング素子４３Ｈのコレクタは正極側の２次側直流側端子Ｐ２に接続され、ロー側スイッチング素子４３Ｌのエミッタは負極側の２次側直流側端子Ｎ２に接続され、ハイ側スイッチング素子４３Ｈのエミッタはロー側スイッチング素子４３Ｌのコレクタに接続されている。
そして、ハイ側およびロー側スイッチング素子４３Ｈ，４３Ｌ毎のエミッタ−コレクタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向になるようにしてダイオードが接続されている。

このスイッチング回路４３は、ＭＧＥＣＵ１８から出力されて各スイッチング素子４３Ｈ，４３Ｌのゲートに入力されるパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号（ＰＷＭ信号）によって駆動され、ハイ側スイッチング素子４３Ｈがオンかつロー側スイッチング素子４３Ｌがオフになる状態と、ハイ側スイッチング素子４３Ｈがオフかつロー側スイッチング素子４３Ｌがオンになる状態とが、交互に切り替えられる。

例えばＰＷＭ信号の１周期におけるハイ側スイッチング素子４３Ｈのオン時間ＴＨｏｎとロー側スイッチング素子４３Ｌのオン時間ＴＬｏｎとなどにより定義されるスイッチングデューティーｄｕｔｙ（＝ＴＨｏｎ／（ＴＨｏｎ＋ＴＬｏｎ）など）に応じて、ハイ側およびロー側スイッチング素子４３Ｈ，４３Ｌのオン／オフが切り替えられる。
なお、ハイ側およびロー側スイッチング素子４３Ｈ，４３Ｌは、オン／オフの切り換え時に、同時にオンとなることが禁止され、同時にオフとなる適宜のデッドタイムが設けられている。

チョークコイル４４は、一端がスイッチング回路４３のハイ側およびロー側スイッチング素子４３Ｈ，４３Ｌのエミッタ−コレクタ間に接続され、他端が正極側の１次側直流側端子Ｐ１に接続されている。
また、平滑コンデンサ４５は、正極側の１次側直流側端子Ｐ１と負極側の１次側直流側端子Ｎ１との間に接続されている。
なお、負極側の１次側直流側端子Ｎ１と２次側直流側端子Ｎ２とは互いに接続された共通端子である。

このＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、低電圧側（１次側）から高電圧側（２次側）への昇圧動作時には、先ず、ハイ側スイッチング素子４３Ｈがオフかつロー側スイッチング素子４３Ｌがオンとされ、低電圧側端子４３Ｌから入力される電流によってチョークコイル４４が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。
次に、ハイ側スイッチング素子４３Ｈがオンかつロー側スイッチング素子４３Ｌがオフとされ、チョークコイル４４に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてチョークコイル４４の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。
これに伴い、チョークコイル４４に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧が低電圧側の入力電圧に上積みされて低電圧側の入力電圧よりも高い昇圧電圧が高電圧側に印加される。
この切替動作に伴って発生する電圧変動は平滑コンデンサ４２，４５により平滑化され、昇圧電圧が正極側の２次側直流側端子Ｐ２から出力される。

なお、高電圧側から低電圧側への降圧動作時には、先ず、ハイ側スイッチング素子４３Ｈがオフかつロー側スイッチング素子４３Ｌがオンとされ、高電圧側から入力される電流によってチョークコイル４４が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。
次に、ハイ側スイッチング素子４３Ｈがオンかつロー側スイッチング素子４３Ｌがオフとされ、チョークコイル４４に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてチョークコイル４４の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。
このチョークコイル４４に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧は、スイッチングデューティーｄｕｔｙに応じて高電圧側の入力電圧が降圧された降圧電圧となり、降圧電圧が低電圧側（つまり、正極側の１次側直流側端子Ｐ１）に印加される。

さらに、車両用回転電機制御装置１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの電子回路により構成されるＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）として、ハイブリッド車両１を統合的に制御するＭＧＥＣＵ１８を備えている。

ＭＧＥＣＵ１８は、例えば図３に示すように、メモリ２１およびタイマ２２と、ＳＯＣ判定部２３と、温度判定部２４と、駆動力算出部２５と、主制御部２６と、動力指示部２７とを備えて構成されている。

そして、ＭＧＥＣＵ１８には、例えば、バッテリ１７の残容量（例えば、満充電状態に対する電気量（あるいは電力量など）の割合を示すＳＯＣ：State Of Charge）を検出するＳＯＣ検出部３１から出力される検出信号が入力されている。

さらに、ＭＧＥＣＵ１８には、例えば、ハイブリッド車両１の速度（車速）を検出する車速センサ３２から出力される検出信号と、バッテリ１７の温度を検出するバッテリ温度センサ３３から出力される検出信号と、各モータ１１，１３の回転数を検出する回転数検出部３４から出力される検出信号と、各モータ１１，１３のトルクを検出するトルク検出部３５から出力される検出信号と、が入力されている。

さらに、ＭＧＥＣＵ１８には、例えば、第１および第２ＰＤＵ１４，１５を構成する各ＰＷＭインバータ１４ａ，１５ａなどのチップ（図示略）の温度を検出する各チップ温度検出部３６，３７から出力される検出信号と、各モータ１１，１３を構成する永久磁石（図示略）の温度を検出する各磁石温度検出部３８，３９から出力される検出信号と、各モータ１１，１３に通電される相電流を検出する相電流センサ４０から出力される検出信号と、が入力されている。

ＳＯＣ判定部２３は、例えば、バッテリ１７の残容量（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣ検出部３１から出力される検出信号に基づき、バッテリ１７の残容量を取得する。

温度判定部２４は、例えば、第１および第２ＰＤＵ１４，１５を構成するＰＷＭインバータなどのチップ（図示略）の温度を検出する各チップ温度検出部３６，３７から出力される検出信号と、各モータ１１，１３を構成する永久磁石（図示略）の温度を検出する各磁石温度検出部３８，３９から出力される検出信号とに基づき、各温度を取得する。
なお、各磁石温度検出部３８，３９は、永久磁石の温度を直接的に検出する代わりに、予め実行される試験などによって得られる所定のマップ（例えば、各モータ１１，１３の冷却媒体の温度と、永久磁石の温度との対応関係を示すマップなど）を参照して、他の温度検出値（例えば、各モータ１１，１３の冷却媒体の温度の検出結果など）に応じて、永久磁石の温度を取得してもよい。

そして、発電用モータ１３および第２ＰＤＵ１５の運転を許容する所定の上限温度と発電用モータ１３の永久磁石の温度との差を磁石余裕温度ΔＴ１とし、所定の上限温度と第２ＰＤＵ１５のチップの温度との差をチップ余裕温度ΔＴ２とし、磁石余裕温度ΔＴ１とチップ余裕温度ΔＴ２との和を発電機余裕温度ΔＴとする。

なお、所定の上限温度を、例えば発電用モータ１３に具備される永久磁石（図示略）の過熱による減磁の発生を防止するために必要とされる上限磁石温度とした場合には、発電用モータ１３に具備される永久磁石の温度（発電機磁石温度）は、例えば図４に示すように、発電用モータ１３のトルクおよび回転数に対して所定の対応関係（例えば、トルクまたは回転数の増大に伴い、増大傾向に変化する関係など）を有する。
これに伴い、温度判定部２４は、発電用モータ１３のトルクおよび回転数に応じて発電機磁石温度を取得し、所定の上限温度（上限磁石温度）と発電機磁石温度との差を発電機余裕温度ΔＴとしてもよい。

駆動力算出部２５は、各モータ１１，１３の回転数を検出する回転数検出部３４から出力される検出信号と、各モータ１１，１３のトルクを検出するトルク検出部３５から出力される検出信号と、に基づき、各モータ１１，１３の出力および駆動力を算出する。

主制御部２６は、メモリ２１に記憶されている各種のデータおよびタイマ２２による計時を参照しつつ、各種検出部３１，３４，３５および各種センサ３２，３３の検出結果に基づき、例えば各モータ１１，１３に通電される相電流を検出する相電流センサ４０の検出結果に応じた電流のフィードバック制御などを行ない、各モータ１１，１３の動作を指示する指令信号を出力する。

また、主制御部２６は、発電用モータ１３の状態とバッテリ１７の状態とに基づいて、バッテリ１７の充電量および放電量を制御する。
そして、発電用モータ１３の状態と、バッテリ１７の充電量および放電量とに基づき、発電用モータ１３の出力を制御する。

例えば、主制御部２６は、ＳＯＣ判定部２３により取得されたバッテリ１７の残容量（ＳＯＣ）と、温度判定部２４により算出された発電機余裕温度ΔＴと、駆動力算出部２５により算出された各モータ１１，１３の出力および駆動力と、バッテリ温度センサ３３により検出されるバッテリ１７の温度と、車速センサ３２により検出されるハイブリッド車両１の速度（車速）とに基づき、バッテリ１７に対する充電量および放電量を算出する。

なお、主制御部２６は、ハイブリッド車両１の運転状態が所定の連続運転可能領域内であるか否かを判定しており、運転状態が連続運転可能領域外であると判定された場合には、発電用モータ１３の温度（例えば、発電機磁石温度）を所定の減磁防止温度（例えば、上限磁石温度）以下に維持するようにバッテリ１７の充電量および放電量を制御し、運転状態が連続運転可能領域内であると判定された場合には、減磁防止温度にかかわらずにバッテリ１７の充電量および放電量を制御する。

所定の連続運転可能領域は、例えば図５に示すように、ハイブリッド車両１の速度（車速）および駆動力に応じた運転領域であって、例えば走行用モータ１１の運転可能範囲Ｂ内に含まれる発電用モータ１３の限界出力Ｃ（つまり、過熱による永久磁石の減磁などの不具合が発生しない状態での発電用モータ１３の最大出力）に相当する領域などとされている。

また、主制御部２６は、各ＰＤＵ１４，１５の直流側電圧（つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の２次側電圧）に対する目標電圧Ｖを設定し、この目標電圧Ｖに応じて各ＰＤＵ１４，１５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１６の電力変換動作を制御する。

動力指示部２７は、主制御部２７から出力される指令信号に応じて第１および第２ＰＤＵ１４，１５の電力変換動作を制御するための制御信号を出力し、走行用モータ１１の駆動および発電と、内燃機関１２の動力による発電用モータ１３の発電を制御する。

本実施の形態による車両用回転電機制御装置１０は上記構成を備えており、次に、車両用回転電機制御装置１０の動作、特に、発電用モータ１３を制御する処理について説明する。

先ず、例えば図６に示すステップＳ０１においては、ハイブリッド車両１の速度（車速）および駆動力に基づき、ハイブリッド車両１の運転状態が所定の連続運転可能領域内であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０３に進む。
そして、ステップＳ０２においては、発電用モータ１３の温度（例えば、発電機磁石温度）に対する所定の減磁防止温度（例えば、上限磁石温度）にかかわらずにバッテリ１７の充電量および放電量を制御する通常運転制御の処理を実行し、エンドに進む。

また、ステップＳ０３においては、発電用モータ１３の温度（例えば、発電機磁石温度）を所定の減磁防止温度（例えば、上限磁石温度）以下に維持するようにバッテリ１７の充電量および放電量を制御する減磁防止運転制御の処理を実行する。

次に、ステップＳ０４においては、各種の出力値を取得する。
次に、ステップＳ０５においては、所定の上限温度（上限磁石温度）と発電機磁石温度との差による発電機余裕温度ΔＴを算出する。
次に、ステップＳ０６においては、発電機余裕温度ΔＴはゼロ未満であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０７に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０８に進む。

そして、ステップＳ０７においては、例えば過熱による永久磁石の減磁などの不具合が発生しない状態を維持可能な程度まで発電用モータ１３の出力を低下させるパワーセーブ運転制御を実行し、エンドに進む。
このパワーセーブ運転制御においては、例えば発電用モータ１３に連結された内燃機関１２の運転状態（例えば、ＢＳＦＣ（正味燃料消費率：Brake Specific Fuel Consumptionなど）が最良となる運転状態を維持しつつ、回転数およびトルクを低下させることにより、バッテリ１７の残容量（ＳＯＣ）にかかわらずに発電用モータ１３の出力が低下し、走行用モータ１１の出力も低下する。

また、ステップＳ０８においては、バッテリ１７の残容量（ＳＯＣ）に対する目標値であるＳＯＣ目標値ＳＯＣｔａｒを算出する。
なお、ＳＯＣ目標値ＳＯＣｔａｒは、例えば、発電機余裕温度ΔＴと、バッテリ１７の劣化が少ない状態の残容量などからなるＳＯＣ収束値Ａと、予め実施される試験などにより得られる比例ゲインαとに基づき、例えばＳＯＣｔａｒ＝Ａ×（１＋α×ΔＴ）などにより算出される。

なお、バッテリ１７は、ＳＯＣ目標値ＳＯＣｔａｒに応じて充電あるいは放電が制御され、例えば充電が実行される割合を示す運転比率（充電割合）と、ＳＯＣ目標値ＳＯＣｔａｒとの対応関係では、例えば図７に示すように、ＳＯＣ目標値ＳＯＣｔａｒが所定のロー側閾値（例えば、２５％）以下であれば充電割合が１００％とされ、ＳＯＣ目標値ＳＯＣｔａｒが所定のハイ側閾値（例えば、７５％）以上であれば充電割合が０％とされ、ＳＯＣ目標値ＳＯＣｔａｒが所定のロー側閾値からハイ側閾値に増大することに伴い、充電割合が１００％から０％に低下傾向に変化するように設定されている。

次に、ステップＳ０９においては、ＳＯＣ検出部３１により検出されたバッテリ１７の残容量（ＳＯＣ）が、ＳＯＣ目標値ＳＯＣｔａｒよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１０に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ１２に進む。

そして、ステップＳ１０においては、バッテリ１７の充電量を制御する充電モード制御を実行する。
また、ステップＳ１１においては、バッテリ１７の放電量を制御する放電モード制御を実行する。

次に、ステップＳ１２においては、例えば、ＳＯＣ検出部３１により検出されたバッテリ１７の残容量（ＳＯＣ）と、ＳＯＣ目標値ＳＯＣｔａｒと、発電機余裕温度ΔＴと、比例ゲインαと、バッテリ１７の端子間電圧Ｖと、所定の比例係数Ｉとによる下記数式（１）により、バッテリ１７の充電量または放電量である充放電量ΔＰを算出する。

なお、上記数式（１）によれば、バッテリ１７の残容量（ＳＯＣ）が少ない場合には充放電量ΔＰ＜０であって、充電モードとなり、充放電量（つまり充電量）ΔＰは、発電機余裕温度ΔＴの増大に伴い増大傾向に変化する。
一方、バッテリ１７の残容量（ＳＯＣ）が多い場合には充放電量ΔＰ＞０であって、放電モードとなり、充放電量（つまり放電量）ΔＰは、発電機余裕温度ΔＴの増大に伴い増大傾向に変化する。

次に、ステップＳ１３においては、充放電量ΔＰと、発電用モータ１３の運転状態（例えば、現在の回転数Ｎｇｅｎ（ｉ）およびトルクＴｇｅｎ（ｉ））とに基づき、発電用モータ１３の新たな運転点（例えば、新たな回転数Ｎｇｅｎ（ｉ＋１）およびトルクＴｇｅｎ（ｉ＋１））を算出し、エンドに進む。
なお、回転数Ｎｇｅｎ（ｉ＋１）＝回転数Ｎｇｅｎ（ｉ）＋回転数変化ΔＮｇｅｎ、かつ、トルクＴｇｅｎ（ｉ＋１）＝トルクＴｇｅｎ（ｉ）＋トルク変化ΔＴｇｅｎ、であって、負荷変化ΔＮｇｅｎ×ΔＴｇｅｎ＝充放電量ΔＰとなるように設定されている。

これにより、例えば発電用モータ１３に連結された内燃機関１２の運転状態（例えば、ＢＳＦＣなど）が最良となる運転状態を維持する状態で回転数およびトルクが低下することに伴う負荷の低下（ΔＮｇｅｎ×ΔＴｇｅｎ）は、放電モードの実行による充放電量（つまり放電量）ΔＰによって相殺され、走行用モータ１１の出力は不変に維持される。

一方、例えば発電用モータ１３に連結された内燃機関１２の運転状態（例えば、ＢＳＦＣなど）が最良となる運転状態を維持する状態で回転数およびトルクが増大することに伴う負荷の増加（ΔＮｇｅｎ×ΔＴｇｅｎ）は、充電モードの実行による充放電量（つまり充電量）ΔＰによって相殺され、走行用モータ１１の出力は不変に維持される。

例えば下記表１および図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、バッテリ１７の残容量（ＳＯＣ）が中程度よりも多い状態（例えば、ＳＯＣが５０％よりも大きい状態など）で放電モードが実行される場合には、例えば発電用モータ１３に連結された内燃機関１２の運転状態（例えば、ＢＳＦＣなど）が最良となる運転状態を維持する状態で回転数が低下する。
この場合、発電機余裕温度ΔＴが大きくなるほど、発電用モータ１３の運転効率の増大を優先するようにして、回転数変化（つまり回転数の低下）ΔＮｇｅｎが小さくなるように制御される。
一方、発電機余裕温度ΔＴが小さくなるほど、発電用モータ１３の温度の低下を優先するようにして、回転数変化（つまり回転数の低下）ΔＮｇｅｎが大きくなるように制御される。

また、例えば下記表１および図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、バッテリ１７の残容量（ＳＯＣ）が中程度よりも少ない状態（例えば、ＳＯＣが５０％よりも小さい状態など）で充電モードが実行される場合には、例えば発電用モータ１３に連結された内燃機関１２の運転状態（例えば、ＢＳＦＣなど）が最良となる運転状態を維持する状態で回転数が増大する。
この場合、発電機余裕温度ΔＴが大きくなるほど、発電用モータ１３の出力増大を優先するようにして、回転数変化（つまり回転数の増大）ΔＮｇｅｎが大きくなるように制御される。
一方、発電機余裕温度ΔＴが小さくなるほど、発電用モータ１３の出力増大を行ないつつ発電用モータ１３の温度が所定の上限温度よりも高くならないように保護することを優先して、回転数変化（つまり回転数の増大）ΔＮｇｅｎが小さくなるように（つまり、充電量が減るように）制御される。

上述したように、本実施の形態による車両用回転電機制御装置１０によれば、発電用モータ１３およびバッテリ１７の状態に基づいてバッテリ１７の充電量および放電量を制御することから、発電用モータ１３の過熱を防止しつつ走行用モータ１１の所望の出力を確保することができる。

さらに、発電機余裕温度ΔＴに基づいてバッテリ１７の充電量および放電量を制御することから、発電用モータ１３および第２ＰＤＵ１５の過熱（つまり、上限温度を超えてしまうこと）を的確に防止し、発電用モータ１３および第２ＰＤＵ１５の温度が上限温度に至らない範囲内において各モータ１１，１３および内燃機関１２の運転を柔軟に制御して、運転効率を向上させることができる。

さらに、ハイブリッド車両１の運転状態が連続運転可能領域外であっても発電用モータ１３の減磁が発生することを的確に防止し、ハイブリッド車両１の運転状態が連続運転可能領域内であれば柔軟な運転制御によって運転効率を向上させることができる。
さらに、バッテリ１７が過放電あるいは過充電となることを防止することができる。

なお、上述した実施の形態において、温度判定部２４は、発電機余裕温度ΔＴを磁石余裕温度ΔＴ１とチップ余裕温度ΔＴ２の和としたが、さらに、コイル温度を加えてもよい。これにより、電圧変化に伴う弱め界磁電流の影響を考慮することができる。

なお、上述した実施の形態において、ハイブリッド車両１はシリーズ型に限定されず、例えばシリーズ型およびパラレル型の両方の機能を有するハイブリッド車両、あるいはパワースプリット型ハイブリッド車両などであってもよい。
また、車両用回転電機制御装置１０は、ハイブリッド車両１に限定されず、例えば走行用モータ（ＭＯＴ）１１が駆動輪Ｗに連結された電動車両に搭載されてもよい。

１ ハイブリッド車両
１０ 車両用回転電機制御装置
１１ 走行用モータ（走行用回転電機）
１２ 内燃機関
１３ 発電用モータ（発電用回転電機）
１４ 第１ＰＤＵ
１５ 第２ＰＤＵ（通電制御手段）
１７ バッテリ（蓄電装置）
１８ ＭＧＥＣＵ（制御手段）
２４ 温度判定部（温度余裕度算出手段）
２６ 主制御部（運転状態判定手段）
２７ 動力指示部
３１ ＳＯＣ検出部（残容量検出手段）
３２ 車速センサ（運転状態検出手段）
３４ 回転数検出部（運転状態検出手段）
３５ トルク検出部（運転状態検出手段）

Claims (5)

1. 車両の走行駆動力を発生する走行用回転電機と、
   内燃機関の動力によって発電する発電用回転電機と、
   前記走行用回転電機および前記発電用回転電機と電気エネルギーの授受を行う蓄電装置と、
   前記発電用回転電機の状態と、前記蓄電装置の状態とに基づいて、前記蓄電装置の充電量および放電量を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両用回転電機制御装置。
2. 前記発電用回転電機の通電制御を行なう通電制御手段と、
   前記発電用回転電機の温度および前記通電制御手段の温度により前記発電用回転電機および前記通電制御手段の運転を許容する上限温度に対する温度余裕度を算出する温度余裕度算出手段とを備え、
   前記制御手段は、前記温度余裕度に基づいて前記蓄電装置の充電量および放電量を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機制御装置。
3. 前記車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記運転状態検出手段により検出された前記運転状態は所定の連続運転可能領域内であるか否かを判定する運転状態判定手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記運転状態判定手段により前記運転状態は前記連続運転可能領域外であると判定された場合には、前記発電用回転電機の温度を所定の減磁防止温度以下に維持するように前記蓄電装置の充電量および放電量を制御し、
   前記運転状態判定手段により前記運転状態は前記連続運転可能領域内であると判定された場合には、前記減磁防止温度にかかわらずに前記蓄電装置の充電量および放電量を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用回転電機制御装置。
4. 前記通電制御手段は、前記発電用回転電機の状態と、前記蓄電装置の充電量および放電量とに基づき、前記発電用回転電機の出力を制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の車両用回転電機制御装置。
5. 前記蓄電装置の残容量を検出する残容量検出手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記残容量が所定値以上の場合には前記蓄電装置の放電量を制御し、
   前記残容量が前記所定値未満の場合には前記蓄電装置の充電量を制御することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載の車両用回転電機制御装置。

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