JP2016064755A - Vehicle control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両制御装置に係り、特に、内燃機関及び回転電機を用いて走行する車両の車両制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device, and more particularly to a vehicle control device for a vehicle that travels using an internal combustion engine and a rotating electrical machine.
内燃機関及び回転電機を用いて走行するハイブリッド自動車では、例えば特許文献1に示されるように、2つの回転電機と1つのエンジン(内燃機関)とを備えるものがある。第一回転電機の回転子はエンジンの出力軸に連結され、第二回転電機の回転子は車両の車輪軸の差動装置に連結されている。そして、第二回転電機は、エンジン及び第一回転電機に連結されていない。第一回転電機は、エンジンの駆動により発電する発電機としての機能を有する。第二回転電機は、車輪を回転駆動する電動機としての機能を有する。 Some hybrid vehicles that run using an internal combustion engine and a rotating electrical machine include, for example, two rotating electrical machines and one engine (internal combustion engine) as disclosed in Patent Document 1. The rotor of the first rotating electrical machine is connected to the output shaft of the engine, and the rotor of the second rotating electrical machine is connected to the differential device of the vehicle wheel shaft. The second rotating electrical machine is not connected to the engine and the first rotating electrical machine. The first rotating electrical machine has a function as a generator that generates electric power by driving the engine. The second rotating electrical machine has a function as an electric motor that rotationally drives the wheels.
また、近年、上記の第一回転電機及び第二回転電機を一体化して1つの回転電機とした二重ロータ型の回転電機が、省スペース化をもたらすため、上述のようなハイブリッド自動車に採用されている。
二重ロータ型の回転電機は、エンジンの出力軸が連結される回転子であり且つ最も内側に配置される内ロータと、内ロータの径方向外側に配置され且つ差動装置に連結される外ロータと、外ロータの径方向外側に配置されてケーシング等に固定されたステータとを有している。例えば、内ロータ及びステータには三相巻線が巻回され、外ロータには永久磁石が設けられている。三相巻線は、インバータに電気的に接続されており、インバータを介して電力の供給を受けること及び発生した電力をインバータに送ることができる。
内ロータ及び外ロータは1つの内側回転電機を構成し、外ロータ及びステータは1つの外側回転電機を構成する。
In recent years, a double rotor type rotating electric machine that integrates the first rotating electric machine and the second rotating electric machine into a single rotating electric machine has been adopted in the hybrid vehicle as described above in order to save space. ing.
The double rotor type rotating electrical machine is a rotor to which an output shaft of an engine is connected and an inner rotor arranged at the innermost side, and an outer arranged at the radially outer side of the inner rotor and connected to a differential device. A rotor and a stator that is disposed on the outer side in the radial direction of the outer rotor and is fixed to a casing or the like. For example, a three-phase winding is wound around the inner rotor and the stator, and a permanent magnet is provided on the outer rotor. The three-phase winding is electrically connected to the inverter, can receive power supply through the inverter, and can transmit the generated power to the inverter.
The inner rotor and the outer rotor constitute one inner rotating electric machine, and the outer rotor and the stator constitute one outer rotating electric machine.
二重ロータ型の回転電機では、例えば車両に高速状態での加速が必要な場合、ステータに電力を供給することで三相巻線から発生する回転磁界の作用により外側回転電機を回転駆動する回転トルクに加え、内側回転電機を回転駆動する回転トルクが必要になる。この2つの回転トルクが協調して高い回転トルクを車両に与えることができる。このとき、内側回転電機では、高い回転トルクを得るために、内ロータに電力が供給されると共に内ロータがエンジンによって回転駆動される。その結果、内ロータの三相巻線が生じる回転磁界の磁束と、ステータの三相巻線が生じる回転磁界の磁束とが、干渉し合い、内側回転電機及び外側回転電機の回転トルクを低下させることがある。この回転トルクの低下を補うためには、内ロータ及びステータの三相巻線に供給する電流を増加させる必要があり、二重ロータ型の回転電機での運転効率が低下するという問題がある。 In a double rotor type rotating electric machine, for example, when acceleration in a high speed state is required for a vehicle, rotation to drive the outer rotating electric machine by the action of a rotating magnetic field generated from a three-phase winding by supplying electric power to the stator In addition to torque, rotational torque for rotationally driving the inner rotating electrical machine is required. The two rotational torques can cooperate to give a high rotational torque to the vehicle. At this time, in the inner rotating electrical machine, power is supplied to the inner rotor and the inner rotor is rotationally driven by the engine in order to obtain a high rotational torque. As a result, the magnetic flux of the rotating magnetic field generated by the three-phase winding of the inner rotor and the magnetic flux of the rotating magnetic field generated by the three-phase winding of the stator interfere with each other, reducing the rotational torque of the inner rotating electric machine and the outer rotating electric machine. Sometimes. In order to compensate for the decrease in the rotational torque, it is necessary to increase the current supplied to the three-phase windings of the inner rotor and the stator, and there is a problem that the operating efficiency of the double rotor type rotating electrical machine decreases.
この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、二重ロータ型の回転電機において磁束干渉が生じた場合の回転電機の効率の低下を抑える車両制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a vehicle control device that suppresses a decrease in efficiency of a rotating electrical machine when magnetic flux interference occurs in a double rotor type rotating electrical machine. Objective.
上記の課題を解決するために、この発明に係る車両制御装置は、内燃機関と、回転可能な第一回転子、第一回転子に対して回転半径方向外側で相対回転可能に設けられる第二回転子、及び第二回転子の回転半径方向外側で固定配設される固定子を含む回転電機と、回転電機及び内燃機関の動作を制御する制御手段とを備え、第一回転子及び第二回転子のうちの一方が、内燃機関に一体回転可能に機械的に連結されると共に、第一回転子及び第二回転子のうちの他方が、車両駆動機構に機械的に連結され、回転電機は、第一回転子及び第二回転子によって構成される第一回転電機部と、第二回転子及び固定子によって構成される第二回転電機部とを含み、第一回転電機部は、電流が供給されて回転磁界を発生することによって第一回転子又は第二回転子を第二回転子又は第一回転子に対して相対的に回転駆動することが可能であり、第一回転子及び第二回転子が相対的に回転することによって誘導電流を発生して発電することが可能であり、第二回転電機部は、電流が供給されて回転磁界を発生することによって第二回転子を固定子に対して回転駆動することが可能であり、第二回転子が固定子に対して相対的に回転することによって誘導電流を発生して発電することが可能であり、制御手段は、第一回転電機部及び第二回転電機部のそれぞれに回転磁界又は誘導電流による磁界が発生して、互いの間で磁束干渉が生じるとき、第一回転電機部及び第二回転電機部が発生するトルクの和を維持しつつ、回転電機の効率の低下を抑えるように第一回転電機部及び第二回転電機部を流れる電流を制御する。 In order to solve the above-described problems, a vehicle control device according to the present invention is provided with an internal combustion engine, a rotatable first rotor, and a second rotor that is relatively rotatable on the outer side in the rotational radial direction with respect to the first rotor. A rotating electric machine including a rotor and a stator fixedly arranged on the outer side in the radial direction of rotation of the second rotor, and a control means for controlling operations of the rotating electric machine and the internal combustion engine, the first rotor and the second rotor One of the rotors is mechanically coupled to the internal combustion engine so as to be integrally rotatable, and the other of the first rotor and the second rotor is mechanically coupled to the vehicle drive mechanism. Includes a first rotating electrical machine part constituted by a first rotor and a second rotor, and a second rotating electrical machine part constituted by a second rotor and a stator. Is supplied to generate a rotating magnetic field, thereby The rotor can be driven to rotate relative to the second rotor or the first rotor, and an induction current is generated by the relative rotation of the first rotor and the second rotor. It is possible to generate electric power, and the second rotating electrical machine unit can rotate the second rotor with respect to the stator by generating a rotating magnetic field when electric current is supplied. Can generate electric power by generating an induced current by rotating relative to the stator, and the control means can generate a rotating magnetic field or an induced current in each of the first rotating electrical machine part and the second rotating electrical machine part. When the magnetic field due to the above occurs and magnetic flux interference occurs between each other, the first rotating electrical machine unit and the second rotating electrical machine unit maintain the sum of the torques generated and suppress the decrease in the efficiency of the rotating electrical machine. Flows through the first rotating electrical machine part and the second rotating electrical machine part To control the flow.
制御手段は、磁束干渉が生じるときの制御の際、第一回転電機部を流れる電流と第一回転電機部の発生トルクと第二回転電機部の発生トルクとの関係を示す第一のマップと、第二回転電機部を流れる電流と第一回転電機部の発生トルクと第二回転電機部の発生トルクとの関係を示す第二のマップとを用いて、第一回転電機部及び第二回転電機部を流れる電流を制御してよい。
制御手段は、磁束干渉が生じるときの制御の際、内燃機関の運転効率、トルク及び回転数の関係を示す内燃機関マップを用いて、内燃機関に連結された第一回転電機部又は第二回転電機部から要求されるトルクを発生しつつ運転効率を高くするように内燃機関を制御してよい。
The control means includes a first map indicating a relationship between a current flowing through the first rotating electrical machine part, a generated torque of the first rotating electrical machine part, and a generated torque of the second rotating electrical machine part during control when magnetic flux interference occurs. , Using the second map showing the relationship between the current flowing through the second rotating electrical machine part, the generated torque of the first rotating electrical machine part, and the generated torque of the second rotating electrical machine part, The current flowing through the electric part may be controlled.
The control means uses the internal combustion engine map indicating the relationship between the operation efficiency of the internal combustion engine, the torque, and the rotation speed during the control when magnetic flux interference occurs, and the first rotating electrical machine portion or the second rotation connected to the internal combustion engine. The internal combustion engine may be controlled so as to increase the operating efficiency while generating the torque required from the electric part.
この発明に係る車両制御装置によれば、磁束干渉が生じた場合の二重ロータ型回転電機の効率の低下を抑えることが可能になる。 According to the vehicle control device of the present invention, it is possible to suppress a decrease in efficiency of the double rotor type rotating electrical machine when magnetic flux interference occurs.
実施の形態
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
まず、この発明の実施の形態に係る車両制御装置101の構成を説明する。なお、本実施の形態では、車両制御装置101は、ハイブリッド自動車に搭載されるものとして説明する。
図1を参照すると、車両制御装置101は、内燃機関であるエンジン10と、三相交流電力によって動作する二重ロータ型モータである回転電機30とをハイブリッド自動車の動力装置として備えている。回転電機30は、回転可能な第一ロータ31、回転可能な第二ロータ32、及び回転電機30の図示しないケーシングに固定して配設されたステータ33とを備えている。
ここで、第一ロータ31は第一回転子を構成し、第二ロータ32は第二回転子を構成し、ステータ33は固定子を構成している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, the configuration of the
Referring to FIG. 1, a
Here, the
第一ロータ31は、第一ロータ31、第二ロータ32及びステータ33の中で最も中心側に配置され、第一ロータ31の回転軸を構成する入力軸40は、エンジン10のエンジン出力軸11に電磁クラッチ41を介して機械的に連結されている。電磁クラッチ41は、入力軸40及びエンジン出力軸11を、動力伝達を可能にする連結状態と動力伝達を遮断する切断状態とにするように選択的に動作する。なお、この機械的に連結されるとは、入力軸40及びエンジン出力軸11が、電磁クラッチ41のみを介して互いに連結される場合、並びに、電磁クラッチ41に加えて、増速機、減速機のような変速機構等を介して連結される場合を含む。
The
第一ロータ31は、入力軸40の外周を囲むように一体回転可能に設けられた円筒状の第一コア31aと、第一コア31a内で周方向に沿って設けられた第一巻線31bとを有している。第一巻線31bは、三相巻線である。
第二ロータ32は、第一ロータ31の外周を囲むように径方向外側に設けられ且つ円筒状をした第二コア32aと、第一コア31aに対向する第二コア32aの内周面近傍に周方向に沿って埋め込まれた第一永久磁石32bと、第二コア32aにおける内周面と反対側の外周面近傍に周方向に沿って埋め込まれた第二永久磁石32cとを有している。つまり、第一永久磁石32bは、第一巻線31bと対向している。第二コア32aは、入力軸40及び第一ロータ31の外周を囲むように設けられ且つ入力軸40によって図示しない軸受を介して回転自在に支持される有底円筒状の支持ハウジング32dによって保持されている。第二コア32a及び支持ハウジング32dは一体となって、入力軸40及び第一ロータ31の周囲を相対的に回転することができる。
The
The
ステータ33は、第二ロータ32の外周を囲むように径方向外側に設けられ且つ円筒状をしたステータコア33aと、ステータコア33aにおける第二コア32aと対向する内周面近傍に周方向に沿って設けられた第二巻線33bとを有している。第二巻線33bは、第二永久磁石32cと対向し、三相巻線である。ステータコア33aは、回転電機30の図示しないケーシングに固定されている。
よって、回転電機30では、第一ロータ31及び第二ロータ32からなり且つ内側に位置する1つのモータであるインナーモータ30aが形成され、第二ロータ32及びステータ33からなり且つ外側に位置する1つのモータであるアウターモータ30bが形成される。ここで、インナーモータ30aは第一回転電機部を構成し、アウターモータ30bは第二回転電機部を構成している。
なお、図1では、第一ロータ31、第二ロータ32及びステータ33の断面が模式的に示されている。
The
Therefore, in the rotating
In FIG. 1, cross sections of the
また、第二ロータ32の支持ハウジング32dには、出力軸50が一体に回転するように機械的に連結され、出力軸50の端部にはピニオンギヤ61が一体に回転するように取り付けられている。ピニオンギヤ61は、ドリブンギヤ62とギヤ係合している。さらに、ドリブンギヤ62は、図示しない車両の車輪にデファレンシャルギヤを介して接続された駆動軸71に一体に回転するように取り付けられている。よって、第二ロータ32及び支持ハウジング32dが共に回転することによって、駆動軸71が回転駆動されて車輪が回転駆動される。なお、第二ロータ32の支持ハウジング32dは、駆動軸71に対して、出力軸50、ピニオンギヤ61及びドリブンギヤ62に加えて、変速機等の機械式の動力伝達機構を介して機械的に連結されていてもよい。
ここで、出力軸50、ピニオンギヤ61、ドリブンギヤ62及び駆動軸71は、車両駆動機構80を構成している。
The
Here, the
また、車両制御装置101は、直流電力を充放電可能なバッテリ23と、バッテリ23に電気的に接続された第一インバータ21及び第二インバータ22とを備えている。第一インバータ21及び第二インバータ22は、バッテリ23から供給された直流電力を三相交流電力に変換することができるほか、三相交流電力を直流電力に変換しバッテリ23に供給することができる。第一インバータ21及び第二インバータ22は、後述するコントロールユニット(以下、ECUと呼ぶ)90によって動作が制御される。
ここで、ECU90は、制御手段を構成している。
Further, the
Here, the
第一インバータ21は、入力軸40の周りに取り付けられたスリップリング機構24に電気的に接続されている。第一インバータ21から出力される三相交流電力は、スリップリング機構24を介して、入力軸40に沿って設けられた図示しない導電体に伝達され、この導電体を通って第一ロータ31の第一巻線31bに供給される。一方、第一巻線31bで交流電流である誘導電流が発生すると、この誘導電流は、導電体及びスリップリング機構24を介して第一インバータ21に供給され、第一インバータ21で直流電流に変換されてバッテリ23に供給される。
The
第二インバータ22は、ステータ33の第二巻線33bに電気的に接続されている。これにより、第二インバータ22から出力される三相交流電力は、第二巻線33bに供給される。一方、第二巻線33bで誘導電流が発生すると、この誘導電流は、第二インバータ22に供給され、第二インバータ22で直流電流に変換されてバッテリ23に供給される。
The second inverter 22 is electrically connected to the second winding 33 b of the
ECU90は、第一インバータ21及び第二インバータ22を制御することによって回転電機30の第一ロータ31の第一巻線31b及びステータ33の第二巻線33bへの電力供給を制御する。
また、ECU90は、エンジン10のトルクを検知するエンジントルクセンサ10a及び回転数を検知するエンジン回転数センサ10bに電気的に接続され、検知されたエンジントルク情報及びエンジン回転数情報を取得するように構成されている。さらに、ECU90は、車両の運転席のアクセルの開度を検知するアクセル開度センサ12に電気的に接続され、検知されたアクセル開度情報を取得するように構成され、さらにまた、回転電機30の第二ロータ32の回転数を検知するモータ回転数センサ13に電気的に接続され、検知されたロータ回転数情報を取得するように構成されている。
The
The
ECU90は、アクセル開度センサ12、モータ回転数センサ13、エンジントルクセンサ10a及びエンジン回転数センサ10bから受け取る情報を使用して、インナーモータ30a及びアウターモータ30bのトルク、第二ロータ32及び出力軸50の回転数、エンジントルク並びにエンジン回転数を決定し、第一インバータ21、第二インバータ22、インナーモータ30a、アウターモータ30b及びエンジン10の動作を制御する。
また、ECU90は、電磁クラッチ41に電気的に接続されている。ECU90は、電磁クラッチ41に供給する電力を制御して、電磁クラッチ41の断接動作を制御する。
そして、上述のような車両制御装置101は、エンジン10の駆動力が回転電機30の駆動軸である入力軸40を直接的に駆動するためにのみ用いられるレンジエクステンダー(RE)方式のハイブリッド自動車を構成している。
The
The
The
次に、この発明の実施の形態に係る車両制御装置101の動作を説明する。
図1を参照すると、車両制御装置101は、車両制御装置101を搭載するハイブリッド自動車を、回転電機30の出力軸50からの回転駆動力つまりトルクによって走行させる。このとき、出力軸50からのトルクは、ピニオンギヤ61、ドリブンギヤ62及び駆動軸71を介して図示しない車両の車輪に伝達し、車両を走行させる。なお、出力軸50からのトルクは、回転電機30のインナーモータ30aが発生するトルクとアウターモータ30bの発生するトルクとを合計したものとなる。
Next, the operation of the
Referring to FIG. 1, the
さらに、車両制御装置101は、バッテリ23の電力を使用することのみによって出力軸50を回転駆動し車両を走行させるEVモード走行形態と、エンジン10の動力を使用して入力軸40を回転駆動しつつ車両を走行させるREモード走行形態とを適宜選択して、車両の走行を制御する。なお、REモード走行形態では、バッテリ23の電力を使用する場合も使用しない場合もある。さらに、車両制御装置101は、REモード走行形態において、低速加速走行、低速巡航走行、高速加速走行及び高速巡航走行の4つの走行形態に応じて、その制御を変更する。
以下に、(1)EVモード走行形態、(2)低速加速時のREモード走行形態、(3)低速巡航時のREモード走行形態、(4)高速加速時のREモード走行形態、及び(5)高速巡航時のREモード走行形態の各走行形態における車両制御装置101の制御内容を説明する。
Further, the
(1) EV mode travel mode, (2) RE mode travel mode at low speed acceleration, (3) RE mode travel mode at low speed cruise, (4) RE mode travel mode at high speed acceleration, and (5 ) The control content of the
(1)EVモード走行形態
この走行形態は、バッテリ23の充電率が所定値以上の場合に実施される車両の走行形態である。
ECU90は、モータ回転数センサ13から得られる車速、アクセル開度センサ12から得られるアクセル開度等の情報から車両に要求される走行状態を判定し、回転電機30のインナーモータ30a及びアウターモータ30bに要求される回転数、トルク及び電流値を決定する。なお、インナーモータ30aの回転数は、第一ロータ31及び第二ロータ32の回転数差に相当し、インナーモータ30aのトルクは、エンジン10の発生トルクに相当する。アウターモータ30bの回転数並びにトルクは、第二ロータ32及び出力軸50の回転数並びに第二ロータ32及びステータ33の間で磁界により発生するトルクに相当する。
(1) EV mode travel mode This travel mode is a vehicle travel mode that is performed when the charging rate of the
The
そして、ECU90は、エンジン10を停止させた状態とすると共に、電磁クラッチ41を切断してエンジン10と入力軸40との間の動力伝達を遮断する。さらに、ECU90は、第二インバータ22を制御してバッテリ23の直流電力を三相交流電力に変換し回転電機30のステータ33の第二巻線33bに供給する。このとき、第二巻線33bの三相交流電力が回転磁界を発生し、この回転磁界が第二永久磁石32cに作用して第二ロータ32を支持ハウジング32dと共に回転させる。つまり、回転電機30のアウターモータ30bが駆動する。これにより、出力軸50が回転駆動され、車両が走行する。この走行形態では、バッテリ23の電力を用いたアウターモータ30bによる力行が実施されることになる。
なお、第二ロータ32の回転駆動力が不足する場合には、ECU90は、電磁クラッチ41を接続状態として第一ロータ31を回転方向に固定すると共に、第一インバータ21を介してバッテリ23の電力を回転電機30の第一ロータ31の第一巻線31bにも供給する。これにより、第一巻線31bの三相交流電力が発生する回転磁界が、第二永久磁石32cに作用して第二ロータ32に回転駆動力を付加する。
The
When the rotational driving force of the
(2)低速加速時のREモード走行形態
この走行形態は、バッテリ23の充電率が所定値未満の場合に実施される車両の低速加速走行時の走行形態である。
ECU90は、車速、アクセル開度等の情報から車両に要求される低速加速走行状態を判定し、回転電機30のインナーモータ30a及びアウターモータ30bに要求される回転数、トルク及び電流値を決定する。
(2) RE mode travel mode during low-speed acceleration This travel mode is a travel mode during low-speed acceleration travel of the vehicle that is performed when the charging rate of the
The
そして、ECU90は、エンジン10を稼働させた状態とすると共に、電磁クラッチ41を接続してエンジン10と入力軸40とを動力伝達可能な状態にする。さらに、ECU90は、第二インバータ22を制御してバッテリ23の電力を回転電機30のステータ33に供給する。
このとき、インナーモータ30aでは、エンジン10によって、入力軸40と共に第一ロータ31が回転駆動される。第一ロータ31の第一巻線31bは、第二ロータ32の永久磁石32bが生成する磁場内を移動することによって、誘導電流を内部に発生する。三相交流電流である誘導電流は、第一コア31a及び入力軸40に設けられた導電体を通ってスリップリング機構24に送られ、さらに、スリップリング機構24から第一インバータ21に送られて直流電流に変換された後に、バッテリ23に充電される。また、第二ロータ32の永久磁石32bは、第一巻線31b内の誘導電流が発生する磁場によって引き付けられ、それにより、第二ロータ32は、第一ロータ31と同一の回転方向に引っ張られるようにして連れ回りする。この際、第二ロータ32は、エンジン10の発生トルクに相当する回転力を受けて回転する。
Then, the
At this time, in the
アウターモータ30bでは、ステータ33の第二巻線33bから発生する回転磁界の作用によって、支持ハウジング32dと共に第二ロータ32が第一ロータ31と同方向に回転駆動される。つまり、第二ロータ32は、回転磁界の発生トルクを受けて回転する。
よって、上記のようなインナーモータ30aでの発生トルク及びアウターモータ30bでの発生トルクを受けて第二ロータ32及び出力軸50が回転駆動され、それにより車両が加速走行する。
この走行形態では、エンジン10の動力を用いたインナーモータ30aによる発電とバッテリ23の電力を用いたアウターモータ30bによる力行とが実施されることになる。
In the
Accordingly, the
In this travel mode, power generation by the
(3)低速巡航時のREモード走行形態
この走行形態は、バッテリ23の充電率が所定値未満の場合に実施される車両の低速巡航走行時の走行形態である。
ECU90は、車速、アクセル等の情報から車両に要求される低速巡航状態を判定し、回転電機30のインナーモータ30a及びアウターモータ30bに要求される回転数、トルク及び電流値を決定する。
(3) RE mode travel mode during low-speed cruise This travel mode is a travel mode during low-speed cruise traveling of the vehicle that is performed when the charging rate of the
The
そして、ECU90は、エンジン10を稼働させた状態とする共に電磁クラッチ41を接続状態にするが、バッテリ23の電力を回転電機30のステータ33にも第一ロータ31にも供給しない。このとき、インナーモータ30aでは、エンジン10によって、第一ロータ31が回転駆動される。これにより、第一ロータ31の第一巻線31b内には、誘導電流が発生し、発生した誘導電流は、スリップリング機構24及び第一インバータ21を通って、直流電力に変換されてバッテリ23に充電される。また、第二ロータ32の永久磁石32bが、第一巻線31b内の誘導電流が発生する磁場によって引き付けられるため、第二ロータ32は、第一ロータ31と同一の回転方向にエンジン10の発生トルクに相当する回転力を受けて回転する。
The
さらに、第二ロータ32がステータ33に対して相対的に回転するため、第二ロータ32の永久磁石32cは、ステータ33の第二巻線33bの内側周囲を旋回する磁場を生成する。これにより、第二巻線33b内には、誘導電流が発生し、この誘導電流は、第二インバータ22に送られて直流電流に変換された後に、バッテリ23に充電される。また、第二巻線33b内の誘導電流が発生する磁場が永久磁石32cに作用して、第二ロータ32に回転方向と反対方向の回転トルクを発生させる。
これにより、第二ロータ32は、車両が低速巡航走行状態を維持するように一定回転数での回転動作を継続する。
この走行形態では、エンジン10の動力を用いたインナーモータ30a及びアウターモータ30bによる発電が実施されることになる。
Further, since the
As a result, the
In this travel mode, power generation by the
(4)高速加速時のREモード走行形態
この走行形態は、バッテリ23の充電率が所定値未満の場合に実施される車両の高速加速走行時の走行形態である。
ECU90は、車速、アクセル開度等の情報から車両に要求される高速加速状態を判定し、回転電機30のインナーモータ30a及びアウターモータ30bに要求される回転数、トルク及び電流値を決定する。
(4) RE mode travel mode during high-speed acceleration This travel mode is a travel mode during high-speed acceleration traveling of the vehicle that is performed when the charging rate of the
The
そして、ECU90は、エンジン10を稼働させた状態とすると共に電磁クラッチ41を接続状態にする。さらに、ECU90は、第一インバータ21及び第二インバータ22を制御して、バッテリ23の電力を回転電機30の第一ロータ31の第一巻線31b及びステータ33の第二巻線33bにそれぞれ供給する。
このとき、アウターモータ30bでは、第二巻線33b内を流れる三相交流電流が回転磁界を発生し、この回転磁界は、永久磁石32cに作用して第二ロータ32に回転トルクを与える。
The
At this time, in the
また、インナーモータ30aでは、エンジン10によって回転移動される第一巻線31b内を流れる三相交流電流が、第二ロータ32の内周に沿って旋回する回転磁界を発生し、この旋回する回転磁界は、永久磁石32bに作用してエンジン10の発生トルクを第二ロータ32に伝達する。このとき、回転移動している第一ロータ31の第一巻線31bに回転磁界を発生させることによって、出力軸50を介して高負荷を受ける第二ロータ32に対してでも、高い回転速度で回転させつつ、エンジン10の発生トルクを作用させることができる。
上述のように、インナーモータ30aにおけるエンジン10の回転駆動力及び第一巻線31bから発生する回転磁界とアウターモータ30bにおける第二巻線33bから発生する回転磁界とが協働して作用して第二ロータ32を高速加速状態で回転させ、これにより、高速走行状態の車両がさらに加速するように走行する。
この走行形態では、バッテリ23の電力及びエンジン10の動力を用いたインナーモータ30a及びアウターモータ30bによる力行が実施されることになる。
Further, in the
As described above, the rotational driving force of the
In this travel mode, power running by the
(5)高速巡航時のREモード走行形態
この走行形態は、バッテリ23の充電率が所定値未満の場合に実施される車両の高速巡航走行時の走行形態である。
ECU90は、車速、アクセル開度等の情報から車両に要求される高速巡航状態を判定し、回転電機30のインナーモータ30a及びアウターモータ30bに要求される回転数、トルク及び電流値を決定する。
(5) RE mode travel mode during high-speed cruise This travel mode is a travel mode during high-speed cruise travel of the vehicle that is performed when the charging rate of the
The
そして、ECU90は、エンジン10を稼働させた状態とする共に電磁クラッチ41を接続状態にし、さらに、第一インバータ21を制御してバッテリ23の電力を回転電機30の第一ロータ31に供給する。このとき、インナーモータ30aでは、第一巻線31b内を流れる三相交流電流が回転磁界を発生し、この回転磁界は、永久磁石32bに作用してエンジン10の発生トルクを第二ロータ32に伝達する。これにより、出力軸50を介して高負荷を受ける第二ロータ32に対して、高い回転速度で回転させつつ、エンジン10の発生トルクを作用させることができる。
Then, the
また、第二ロータ32がステータ33に対して相対的に回転するため、ステータ33の第二巻線33b内には誘導電流が発生し、この誘導電流は、第二インバータ22を経由してバッテリ23に充電される。第二巻線33b内の誘導電流が発生する磁場は、永久磁石32cに作用して、第二ロータ32に回転方向と反対方向の回転トルクを発生させる。
よって、第二ロータ32は、インナーモータ30aにおけるエンジン10の回転駆動力及び第一巻線31bから発生する回転磁界と、アウターモータ30bにおける第二巻線33bから発生する磁場とを受けて、車両が高速巡航走行状態を維持するように一定回転数での回転動作を継続する。
この走行形態では、バッテリ23の電力及びエンジン10の動力を用いたインナーモータ30aによる力行及びアウターモータ30bによる発電が実施されることになる。
In addition, since the
Therefore, the
In this travel mode, power running by the
上述のような各走行形態で車両を走行させるためには、回転電機30の出力軸50に所定のトルク(インナーモータ30aのトルク及びアウターモータ30bのトルクの合計)が要求される。そして、ECU90は、エンジン10の回転数、インバータ21及び22を介したインナーモータ30a及びアウターモータ30bへの電流供給量を調節して、インナーモータ30a及びアウターモータ30bの発生トルクを制御し、出力軸50へ出力するトルクを制御する。
In order to drive the vehicle in each of the above-described travel modes, a predetermined torque (total of the torque of the
また、回転電機30の動作時において、第一ロータ31の第一巻線31b及びステータ33の第二巻線33bのいずれにも三相交流電流が流れる場合、第一巻線31b及び第二巻線33bの三相交流電流がそれぞれ回転磁界を発生し、これらの回転磁界が互いに干渉する磁束干渉が生じることがある。磁束干渉が生じると、第一巻線31b及び第二巻線33bを流れる電流量に対応するインナーモータ30a及びアウターモータ30bの発生トルクが変動する。
Further, when a three-phase alternating current flows through both the first winding 31b of the
例えば、図2には、磁束干渉が生じていない場合のインナーモータ30aの第一巻線31bを流れる電流量Aaと、インナーモータ30aの発生トルクTa(縦軸)及びアウターモータ30bの発生トルクTb(横軸)との関係を表すインナーモータ電流マップが示されている。図3には、磁束干渉が生じている場合のインナーモータ30aの第一巻線31bを流れる電流量Aaと、インナーモータ30aの発生トルクTa(縦軸)及びアウターモータ30bの発生トルクTb(横軸)との関係を表すインナーモータ電流マップが示されている。なお、図2及び図3のマップ上には、主に横方向に沿って延在する等電流線が描かれている。
For example, FIG. 2 shows the amount of current Aa flowing through the first winding 31b of the
図4には、磁束干渉が生じていない場合のアウターモータ30bの第二巻線33bを流れる電流量Abと、インナーモータ30aの発生トルクTa(縦軸)及びアウターモータ30bの発生トルクTb(横軸)との関係を表すアウターモータ電流マップが示されている。図5には、磁束干渉が生じている場合のアウターモータ30bの第二巻線33bを流れる電流量Abと、インナーモータ30aの発生トルクTa(縦軸)及びアウターモータ30bの発生トルクTb(横軸)との関係を表すアウターモータ電流マップが示されている。なお、図4及び図5のマップ上には、主に縦方向に沿って延在する等電流線が描かれている。
さらに、図2〜図5のマップにおいて、正の値のトルクは、車両の前進時の出力軸50の回転方向と同じ回転方向に作用するトルクを示し、負の値のトルクは、正の値のトルクと反対の回転方向に作用するトルクを示す。
FIG. 4 shows the amount of current Ab flowing through the second winding 33b of the
Further, in the maps of FIGS. 2 to 5, a positive torque indicates a torque that acts in the same rotational direction as the rotational direction of the
図2と図3とを比較した場合、及び図4と図5とを比較した場合のいずれにおいても、磁束干渉の発生後でインナーモータ30a及びアウターモータ30bの発生トルクを維持しようとしたとき、各巻線を流れる電流量に変化が生じる。そして、場合によっては、巻線に供給する電流量の増加や巻線で発生する発電量の減少が生じ、回転電機30全体の運転効率が低下することがある。
しかしながら、本実施の形態の車両制御装置101のECU90は、磁束干渉の発生の有無にかかわらず、インナーモータ30a及びアウターモータ30bの発生トルクの合計トルクを一定に維持しつつ、回転電機30全体の運転効率の低下を抑制するように制御する。
そして、上述で説明した走行形態(1)〜(5)のいずれにおいても、第一巻線31b及び第二巻線33bに電流が流れる状態があるため、磁束干渉が発生し得る。各走行形態について、磁束干渉が生じる場合のECU90の制御を中心に説明する。
When trying to maintain the torque generated by the
However, the
In any of the travel modes (1) to (5) described above, magnetic flux interference may occur because there is a state in which current flows through the first winding 31b and the second winding 33b. Each travel mode will be described focusing on the control of the
(1)EVモードによる走行形態
図1〜図5をあわせて参照すると、この走行形態において、出力軸50にトルクT1が要求され、バッテリ23の電力によってインナーモータ30a及びアウターモータ30bが駆動される。
そして、ECU90は、第一インバータ21及び第二インバータ22を制御して、第一ロータ31の第一巻線31b及びステータ33の第二巻線33bにバッテリ23の電力を供給する。
磁束干渉がない場合、ECU90は、車速等の情報に基づき、インナーモータ30aにインナーモータトルクTa1を発生させ、アウターモータ30bにアウターモータトルクTb1を発生させるように制御する。なお、T1=Ta1+Tb1の関係(図2〜図5における直線L1の関係)が成立する。さらに、トルクTa1及びTb1はいずれも、正の値をとる。
(1) Travel Mode in EV Mode Referring also to FIGS. 1 to 5, in this travel mode, torque T1 is required for the
Then, the
When there is no magnetic flux interference, the
そして、ECU90は、図2のマップを使用して、インナーモータトルクTa1及びアウターモータトルクTb1となるマップ上の点P1の電流値Aa1を求め、第一ロータ31の第一巻線31bに電流値Aa1の電流を供給するように制御を行う。また、ECU90は、図4のマップを使用し、インナーモータトルクTa1及びアウターモータトルクTb1となる点P1の電流値Ab1を求め、ステータ33の第二巻線33bに電流値Ab1の電流を供給するように制御を行う。なお、ECU90は、バッテリ23の充電率等に基づき、トルクTa1及びTb1がT1=Ta+Tbの関係である直線L1上に沿う関係を満たすようにしつつ、電流値Aa及びAbを変化させ得る。
Then, the
一方、磁束干渉が発生する場合、インナーモータトルクTa1及びアウターモータトルクTb1を維持するためには、インナーモータ30aでは図3のマップから点P1での電流値Aa1’(Aa1’≒Aa1)の供給電流が必要になり、アウターモータ30bでは図5のマップから点P1での電流値Ab1’(Ab1’>Ab1)の供給電流が必要になる。
そこで、ECU90は、出力軸50へのトルクT1を維持しつつ、アウターモータ30bにおける電流値Ab1’を電流値Abaに低下させるように制御する。このとき、ECU90は、図5のマップの直線L1上で電流値Abaとなる点P1aを選定する。これにより、インナーモータトルクを上昇させ且つアウターモータトルクを低下させることになる。
On the other hand, when magnetic flux interference occurs, in order to maintain the inner motor torque Ta1 and the outer motor torque Tb1, the
Therefore, the
なお、ECU90は、点P1aの選定の際、磁束干渉が発生する場合に電流値Aaaでインナーモータ30aが稼働し且つ電流値Abaでアウターモータ30bが稼働したときの回転電機30全体の運転効率が、磁束干渉が発生する場合に電流値Aa1’でインナーモータ30aが稼働し且つ電流値Ab1’でアウターモータ30bが稼働したときの回転電機30全体の運転効率以上となるようにする。さらに、ECU90による点P1aの選定では、磁束干渉が発生する場合に電流値Aaaでインナーモータ30aが稼働し且つ電流値Abaでアウターモータ30bが稼働したときの回転電機30全体の運転効率が、磁束干渉が発生しない場合に電流値Aa1でインナーモータ30aが稼働し且つ電流値Ab1でアウターモータ30bが稼働したときの回転電機30全体の運転効率を下回らない或いは下回る場合にはこの運転効率にできるだけ近くなるように行われる。ちなみに、回転電機30全体の運転効率を構成する要素として、インナーモータ30aの消費電力、アウターモータ30bの消費電力、出力軸50のピニオンギヤ61とドリブンギヤ62との間のギヤ係合部における損失、第一ロータ31及び第二ロータ32等の軸受における損失、第一インバータ21及び第二インバータ22における損失などが含まれ、回転電機30全体の運転効率は、これらの要素を合わせたものである。
In addition, when selecting the point P1a, the
よって、ECU90は、磁束干渉が生じる場合にインナーモータ30a及びアウターモータ30bにそれぞれ、電流値Aaa及びAbaを供給し、出力軸50からの出力トルクをT1に維持する。これにより、磁束干渉が生じる場合でも、回転電機30全体の運転効率の低下が抑えられつつ、出力軸50へのトルクT1が維持される。
Therefore, the
(2)REモードによる低速加速時の走行形態
図1〜図6をあわせて参照すると、この走行形態において出力軸50にトルクT2(T2<T1)が要求される。
そして、ECU90は、エンジン10によって第一ロータ31を回転駆動すると共に、ステータ33の第二巻線33bにバッテリ23の電力を供給する。
磁束干渉がない場合、ECU90は、車速、エンジン回転数等の情報に基づき、インナーモータ30aにインナーモータトルクTa2を発生させ、アウターモータ30bにアウターモータトルクTb2を発生させるように制御する。なお、T2=Ta2+Tb2の関係(図2〜図5における直線L2の関係)が成立する。さらに、トルクT2a及びT2bはいずれも、正の値をとる。
(2) Travel Mode during Low-Speed Acceleration in RE Mode Referring also to FIGS. 1 to 6, torque T2 (T2 <T1) is required for the
The
When there is no magnetic flux interference, the
そして、ECU90は、インナーモータ30aのトルク発生源であるエンジン10に対してトルクTa2を発生するように動作させる。このとき、ECU90は、図6に示すエンジン効率マップを使用して、所望のトルクTa2に対して運転効率の高いエンジン回転数R2を選択して、エンジン10の動作を制御する。なお、図6は、エンジン10の運転効率と、エンジントルク(縦軸)及びエンジン回転数(横軸)との関係を表すエンジン効率マップである。
Then, the
また、ECU90は、図4のマップを使用して、インナーモータトルクTa2及びアウターモータトルクTb2となるマップ上の点P2の電流値Ab2を求め、ステータ33の第二巻線33bに電流値Ab2の電流を供給するように制御を行う。
このとき、インナーモータ30aでは、エンジン10によって回転駆動される第一ロータ31の第一巻線31bに誘導電流が発生し、この誘導電流は、図2のマップでのインナーモータトルクTa2及びアウターモータトルクTb2となる点P2の電流値Aa2となる。
なお、ECU90は、バッテリ23の充電率に基づき、トルクTa2及びTb2がT2=Ta+Tbの関係である直線L2上に沿う関係を満たすようにしつつ、電流値Aa及びAbを変化させ得る。
Further, the
At this time, in the
Note that the
一方、磁束干渉が発生する場合、インナーモータトルクTa2及びアウターモータトルクTb2を維持するためには、力行するアウターモータ30bに関する図5のマップから、点P2での電流値Ab2’(Ab2’>Ab2)の供給電流が必要になる。そこで、ECU90は、出力軸50へのトルクT2を維持しつつ、アウターモータ30bへの供給電流値Ab2’を電流値Ab2に低下させるように制御する。このとき、ECU90は、図5のマップの直線L2上で電流値Ab2となる点P2aを選定する。これにより、アウターモータトルクを低下させ且つインナーモータトルクを上昇させることになる。なお、図5のマップの直線L2上において、点P2aでは、インナーモータトルクTa2a及びアウターモータトルクTb2aとなる。
On the other hand, when magnetic flux interference occurs, in order to maintain the inner motor torque Ta2 and the outer motor torque Tb2, the current value Ab2 ′ (Ab2 ′> Ab2 at the point P2 is determined from the map of FIG. ) Supply current is required. Therefore, the
このとき、ECU90による点P2aの選定では、磁束干渉が発生した場合の点P2aの状態の回転電機30の運転効率が、磁束干渉が発生した場合の点P2の状態の運転効率以上となるように行われる。さらに、ECU90による点P2aの選定では、磁束干渉が発生した場合の点P2aの状態の回転電機30の運転効率が、磁束干渉が発生しない場合の点P2の状態の運転効率を下回らない或いは下回る場合にはこの運転効率にできるだけ近くなるように行われる。
At this time, when the point P2a is selected by the
さらに、ECU90は、図6のマップを使用して、エンジン回転数R2であり且つトルクTa2a以上でありながら、エンジン回転数R2であり且つトルクTa2aである状態よりもエンジン10の運転効率を低下させないようなエンジントルクTa2bを選定する。なお、図6から、エンジントルクTa2bとして、トルクTa2aを選定できる。
さらにまた、ECU90は、図5のマップの直線L2上で、インナーモータトルクTa2bとなる点P2bにおけるアウターモータトルクTb2b及び電流値Ab2bを求める。なお、本ケースの場合、点P2bは点P2aと同一となり、アウターモータトルクTb2b及び電流値Ab2bはそれぞれ、アウターモータトルクTb2a及び電流値Ab2となる。
Furthermore, using the map of FIG. 6, the
Furthermore, the
よって、ECU90は、磁束干渉が生じる場合に、アウターモータ30bの第二巻線33bに電流値Ab2の電流を供給し、エンジン10に回転数R2及びエンジントルクTa2aで駆動させるように制御する。これにより、磁束干渉が生じる場合でも、アウターモータ30bへの供給電流の増加を抑えて回転電機30全体の運転効率の低下を抑えつつ、エンジン10の運転効率を低下させずに、出力軸50へのトルクT2が維持される。また、上述の制御では、図2及び図3から、インナーモータ30aの第一巻線31bに生じる誘導電流の電流値が上昇し、発電量が増加する。
Therefore, when the magnetic flux interference occurs, the
(3)REモードによる低速巡航時の走行形態
図1〜図6をあわせて参照すると、この走行形態において出力軸50にトルクT3(T3<T2)が要求される。
そして、ECU90は、エンジン10によって第一ロータ31を回転駆動する。
磁束干渉がない場合、ECU90は、車速、エンジン回転数等の情報に基づき、インナーモータ30aにインナーモータトルクTa3を発生させ、アウターモータ30bにアウターモータトルクTb3を発生させるように制御する。なお、T3=Ta3+Tb3の関係(図2〜図5における直線L3の関係)が成立している。
また、バッテリ23から電力が供給されないアウターモータ30bの第二巻線33bには、第一ロータ31と連れ回りする第二ロータ32の永久磁石32cによって誘導電流が発生し、この誘導電流が生じる磁界は、永久磁石32cに作用して第二ロータ32に負の値のトルクTb3を与える。
よって、インナーモータトルクTa3は正の値をとり、アウターモータトルクTb3は負の値をとる。
(3) Travel Mode at Low Speed Cruise in RE Mode Referring also to FIGS. 1 to 6, torque T3 (T3 <T2) is required for the
Then, the
When there is no magnetic flux interference, the
In addition, an induced current is generated in the second winding 33b of the
Therefore, the inner motor torque Ta3 takes a positive value, and the outer motor torque Tb3 takes a negative value.
そして、ECU90は、図6のマップを使用して、トルクTa3を発生し且つ運転効率の高いエンジン回転数R3を選択し、エンジン10を動作させる。
この制御によってエンジン回転数が変わるため、第一ロータ31及び第一ロータ31に連れ回りする第二ロータ32の回転数が変化する。このため、アウターモータトルクTb3が変化し、それに伴いインナーモータトルクTa3も変化する。そして、ECU90は、変化したトルクと図6のマップとを使用して上述のようなエンジン回転数の選択動作を繰り返し実施して、最適な運転効率のエンジン回転数を求め、このエンジン回転数でエンジン10を動作させるように制御する。
Then, the
Since the engine speed changes by this control, the rotation speed of the
求められた最適なエンジン回転数R3oのとき、インナーモータトルクTa3o及びアウターモータトルクTb3oとなる。この場合、図2及び図4のマップから、インナーモータ30aでは、インナーモータトルクTa3o及びアウターモータトルクTb3oとなる点P3における電流値Aa3が発生し、アウターモータ30bでは、点P3における電流値Ab3が発生することになる。
At the obtained optimum engine speed R3o, the inner motor torque Ta3o and the outer motor torque Tb3o are obtained. In this case, from the maps of FIG. 2 and FIG. 4, the
一方、磁束干渉が発生する場合、インナーモータ30aにおける点P3での電流値は、図3のマップによると電流値Aa3’(Aa3’≒ Aa3)となり、アウターモータ30bにおける点P3での電流値は、図5のマップによると電流値Ab3’(Ab3’< Ab3)となる。なお、電流値Ab3’の絶対値>電流値Ab3の絶対値となる。よって、インナーモータ30aへの電力供給量はほとんど変わらず、アウターモータ30bでの発電量が増加する。回転電機30全体の運転効率が低下しないため、ECU90は、磁束緩衝がない場合の制御を継続する。
On the other hand, when magnetic flux interference occurs, the current value at the point P3 in the
従って、本走行形態では、磁束干渉が生じる場合に回転電機30全体の運転効率が低下しないため、ECU90は、磁束干渉が生じる前の制御を磁束干渉が生じた後も継続する。
Therefore, in this traveling mode, when magnetic flux interference occurs, the operation efficiency of the rotating
(4)REモードでの高速加速時の走行形態
図1〜図6をあわせて参照すると、この走行形態において出力軸50にトルクT4(T1<T4)が要求される。
そして、ECU90は、エンジン10によって第一ロータ31を回転駆動すると共に、バッテリ23の電力を第一ロータ31の第一巻線31b及びステータ33の第二巻線33bに供給する。これにより、第一巻線31bが発生する回転磁界を介して伝達されるエンジン10の回転駆動力(発生トルク)及び第二巻線33bで発生する回転磁界によって第二ロータ32が回転駆動される。
(4) Travel Mode at High Speed Acceleration in RE Mode Referring also to FIGS. 1 to 6, torque T4 (T1 <T4) is required for the
The
磁束干渉がない場合、ECU90は、車速、エンジン回転数等の情報に基づき、インナーモータ30aにインナーモータトルクTa4を発生させ、アウターモータ30bにアウターモータトルクTb4を発生させるように制御する。T4=Ta4+Tb4の関係が成立する。インナーモータトルクTa4は、エンジントルクと同等であり、アウターモータトルクTb4は、第二巻線33bからの回転磁界による界磁トルクである。よって、トルクTa4及びTb4はいずれも正の値をとる。
When there is no magnetic flux interference, the
そして、ECU90は、図6のマップを使用して、エンジントルクTa4を発生し且つ運転効率の高いエンジン回転数R4を選択し、エンジン10を動作させる。
さらに、ECU90は、図2のマップを使用し、T4=Ta+Tbの関係を満たす直線L4上で、インナーモータトルクがTa4となりアウターモータトルクがTb4となる点P4での電流値Aa4を求め、この電流値Aa4の電流をインナーモータ30aの第一巻線31bに供給するように制御を行う。また、ECU90は、図4のマップにおいて、直線L4上で、インナーモータトルクがTa4となりアウターモータトルクがTb4となる点P4での電流値Ab4を求め、この電流値Ab4の電流をアウターモータ30bの第二巻線33bに供給するように制御を行う。
Then, the
Further, the
一方、磁束干渉が発生する場合、図3のマップによると、点P4での電流値は、電流値Aa4’(Aa4’> Aa4)となり、図5のマップによると、点P4での電流値は、電流値Ab4’(Ab4’> Ab4)となる。よって、第一巻線31b及び第二巻線33bへの電力供給量が増加する、つまり力行するインナーモータ30a及びアウターモータ30bへの電力供給量が増加する。
そこで、ECU90は、出力軸50へのトルクT4を維持しつつ、電流供給量の増加量が大きい方であるアウターモータ30bへの供給電流を、電流値Ab4’から電流値Ab4’’に低下させるように制御する。
On the other hand, when magnetic flux interference occurs, according to the map of FIG. 3, the current value at the point P4 becomes the current value Aa4 ′ (Aa4 ′> Aa4), and according to the map of FIG. 5, the current value at the point P4 is The current value Ab4 ′ (Ab4 ′> Ab4). Accordingly, the amount of power supplied to the first winding 31b and the second winding 33b increases, that is, the amount of power supplied to the
Therefore, the
このとき、図5のマップによると、各トルクは、直線L4上で電流値Ab4’’となる点P4aでのインナーモータトルクTa4a(Ta4a>Ta4)及びアウターモータトルクTb4a(Tb4a<Tb4)となる。図6によると、エンジントルクがトルクTa4aとなると、エンジン回転数R4のままではエンジン効率が低下するため、ECU90は、エンジン回転数をR4aに僅かに低下させてエンジン効率を向上させる。
さらに、図3のマップによると、点P4aでの電流値は、Aa4’’(Aa4’’> Aa4’)となる。このため、ECU90は、磁束干渉が発生する場合に電流値Aa4’’でインナーモータ30aが稼働し且つ電流値Ab4’’でアウターモータ30bが稼働したときの回転電機30全体の運転効率が、磁束干渉が発生する場合に電流値Aa4’でインナーモータ30aが稼働し且つ電流値Ab4’でアウターモータ30bが稼働したときの回転電機30全体の運転効率以上となるように、電流値Aa4’’及び電流値Ab4’’つまり点P4aを選定する。さらにまた、ECU90による点P4aの選定では、磁束干渉が発生する場合に電流値Aa4’’でインナーモータ30aが稼働し且つ電流値Ab4’’でアウターモータ30bが稼働したときの回転電機30全体の運転効率が、磁束干渉が発生しない場合に電流値Aa4でインナーモータ30aが稼働し且つ電流値Ab4でアウターモータ30bが稼働したときの回転電機30全体の運転効率を下回らない或いは下回る場合にはこの運転効率にできるだけ近くなるように行われる。
よって、ECU90は、磁束干渉が生じた場合でも、出力軸50へのトルクT4を維持しながら良好な運転効率でエンジン10を駆動させつつ、回転電機30全体の運転効率の低下を抑える。
At this time, according to the map of FIG. 5, each torque becomes the inner motor torque Ta4a (Ta4a> Ta4) and the outer motor torque Tb4a (Tb4a <Tb4) at the point P4a where the current value Ab4 ″ is on the straight line L4. . According to FIG. 6, when the engine torque becomes the torque Ta4a, the engine efficiency is lowered when the engine speed R4 remains unchanged. Therefore, the
Furthermore, according to the map of FIG. 3, the current value at the point P4a is Aa4 ″ (Aa4 ″> Aa4 ′). For this reason, when the magnetic flux interference occurs, the
Therefore, even when magnetic flux interference occurs, the
(5)REモードでの高速巡航時の走行形態
図1〜図6をあわせて参照すると、この走行形態において出力軸50にトルクT5(T3<T5<T2)が要求される。
そして、ECU90は、エンジン10によって第一ロータ31を回転駆動すると共に、バッテリ23の電力を第一巻線31bに供給して発生する回転磁界によって第二ロータ32を回転駆動する。このとき、第二ロータ32が回転することによって、ステータの33の第二巻線33bには誘導電流が発生し、この誘導電流が生じる磁界は、第二ロータ32に負の値のトルクを与える。
(5) Traveling mode during high-speed cruise in RE mode Referring also to FIGS. 1 to 6, torque T5 (T3 <T5 <T2) is required for the
The
磁束干渉がない場合、ECU90は、車速、エンジン回転数等の情報に基づき、インナーモータ30aにインナーモータトルクTa5を発生させ、アウターモータ30bにアウターモータトルクTb5を発生させるように制御する。インナーモータトルクTa5は、エンジントルクと同等であり、アウターモータトルクTb5は、第二巻線33bの誘導電流による誘導電流トルクである。そして、T5=Ta5+Tb5の関係が成立する。トルクTa5は正の値をとり、トルクTb5は負の値をとる。
When there is no magnetic flux interference, the
ECU90は、図6のマップを使用して、トルクTa5を発生し且つ運転効率の高いエンジン回転数R5を選択し、エンジン10を動作させる。
さらに、ECU90は、図2のマップを使用して、T5=Ta+Tbの関係を満たす直線L5上で、インナーモータトルクがTa5となりアウターモータトルクがTb5となる点P5での電流値Aa5を求め、この電流値Aa5の電流をインナーモータ30aの第一巻線31bに供給するように制御を行う。また、図4のマップにおいて、インナーモータトルクがTa5となり、アウターモータトルクがTb5となる点P5での電流値Ab5の絶対値が、アウターモータ30bの第二巻線33bに発生する誘導電流の電流値となる。
The
Further, the
しかしながら、磁束干渉が発生する場合、上述の各トルクを維持するためには、インナーモータ30aでは、図3のマップによると点P5での電流値Aa5’(Aa5’≒ Aa5)の供給電流が必要となり、アウターモータ30bでは、図5のマップによると点P5での電流値Ab5’(Ab5’< Ab5)の誘導電流が発生する。よって、インナーモータ30aへの電力供給量はほとんど変わらず、アウターモータ30bでの発電量が増加する。回転電機30全体の運転効率が低下しないため、ECU90は、磁束緩衝がない場合の制御を継続する。
従って、本走行形態では、磁束干渉が生じる場合に回転電機30全体の運転効率が低下しないため、ECU90は、磁束干渉が生じる前の制御を磁束干渉が生じた後も継続する。
However, when magnetic flux interference occurs, in order to maintain the above torques, the
Therefore, in this traveling mode, when magnetic flux interference occurs, the operation efficiency of the rotating
このように、この発明の実施の形態に係る車両制御装置101は、エンジン10と、回転可能な第一ロータ31、第一ロータ31に対して回転半径方向外側で相対回転可能に設けられる第二ロータ32、及び第二ロータ32の回転半径方向外側で固定配設されるステータ33を含む回転電機30と、回転電機30及びエンジン10の動作を制御するECU90とを備える。第一ロータ31が、エンジン10に一体回転可能に機械的に連結されると共に、第二ロータ32が、車両駆動機構80に機械的に連結されている。回転電機30は、第一ロータ31及び第二ロータ32によって構成されるインナーモータ30aと、第二ロータ32及びステータ33によって構成されるアウターモータ30bとを含む。インナーモータ30aは、電流が供給されて回転磁界を発生することによって第二ロータ32を第一ロータ31に対して相対的に回転駆動することが可能であり、第一ロータ31及び第二ロータ32が相対的に回転することによって誘導電流を発生して発電することが可能である。アウターモータ30bは、電流が供給されて回転磁界を発生することによって第二ロータ32をステータ33に対して回転駆動することが可能であり、第二ロータ32がステータ33に対して相対的に回転することによって誘導電流を発生して発電することが可能である。ECU90は、インナーモータ30a及びアウターモータ30bのそれぞれに回転磁界又は誘導電流による磁界が発生して、互いの間で磁束干渉が生じるとき、インナーモータ30a及びアウターモータ30bが発生するトルクの和を維持しつつ、回転電機30の効率の低下を抑えるようにインナーモータ30a及びアウターモータ30bを流れる電流を制御する。
As described above, the
上述の構成によって、磁束干渉が生じた際に、インナーモータ30a及びアウターモータ30bを流れる電流を調節して回転電機30の効率の低下を抑えるように制御されるため、回転電機30の運転効率の低下を抑えることができる。さらに、上述の制御では、インナーモータ30a及びアウターモータ30bが発生するトルクの和を維持するように行われるため、回転電機30の出力は変動しない。よって、車両制御装置101は、磁束干渉が生じた際に、回転電機30の出力を低下させずに、運転効率の低下を抑えることを可能にする。
With the above-described configuration, when magnetic flux interference occurs, the current flowing through the
また、車両制御装置101において、ECU90は、磁束干渉が生じるときの制御の際、インナーモータ30aを流れる電流とインナーモータ30aの発生トルクとアウターモータ30bの発生トルクとの関係を示す第一のマップと、アウターモータ30bを流れる電流とインナーモータ30aの発生トルクとアウターモータ30bの発生トルクとの関係を示す第二のマップとを用いて、供給電流を制御する。この場合、磁束干渉が生じる前後の第一のマップ及び第二のマップを使用することによって、磁束干渉の発生時に回転電機30の運転効率を低下させないようにインナーモータ30a及びアウターモータ30bを流れる電流を制御することが容易且つ確実になる。
In the
また、車両制御装置101において、ECU90は、磁束干渉が生じるときの制御の際、エンジン10の運転効率、トルク及び回転数の関係を示すエンジン効率マップを用いて、エンジン10に連結されたインナーモータ30a又はアウターモータ30bから要求されるトルクを発生しつつ運転効率を高くするようにエンジン10を制御する。これにより、磁束干渉の発生時に、回転電機30の運転効率の低下の抑制だけでなく、回転電機30に関連して動作するエンジン10の運転効率の低下の抑制が可能になる。
Further, in the
また、実施の形態の車両制御装置101において、インナーモータ30aの第一巻線31b及びアウターモータ30bの第二巻線33bのいずれにも電流が流れる場合に磁束干渉が発生し得るとしていた。ECU90は、第一巻線31bを流れる電流の電流値及び電流進角値と、第二巻線33bを流れる電流の電流値及び電流進角値とから、磁束干渉が発生するか否かを判定し、磁束干渉の有無の判定結果に応じた制御を行ってもよい。なお、磁束干渉は、例えば、第一巻線31b及び第二巻線33bを流れる電流の電流値が大きい場合に、生じやすい。
Further, in the
また、実施の形態の車両制御装置101において、ECU90は、インナーモータにおけるインナーモータ電流とインナーモータトルクとアウターモータトルクとの関係を示すマップと、アウターモータにおけるアウターモータ電流とインナーモータトルクとアウターモータトルクとの関係を示すマップとして、インナーモータ30a及びアウターモータ30bの回転数に依存しないものを使用していたが、これに限定されるものでない。ECU90は、それぞれのマップについて、インナーモータ30a及びアウターモータ30bの回転数の様々な組み合わせに対応した回転数毎のマップを使用してもよい。これにより、ECU90は、インナーモータ30a及びアウターモータ30bに対してより精度の高い制御を行うことができる。
In the
また、実施の形態の車両制御装置101において、回転電機30では、第二ロータ32の第二コア32aの内周面近傍及び外周面近傍のそれぞれに埋め込まれていた二列の第一永久磁石32b及び第二永久磁石32cを一体化し、第二コア32a内の周方向に一列に埋め込むようにしてもよい。
In the
また、実施の形態の車両制御装置101において、回転電機30は、上記実施の形態(図1)において示されたような、径方向内側から第一巻線31b、第一永久磁石32b、第二永久磁石32c、第二巻線33bの順に設けられる構造に限定されるものではなく、例えば図7の(a)〜(c)に示されるような構造とすることもできる。図7(a)では、径方向内側から第一永久磁石231b、第一巻線232b、第二永久磁石232c、第二巻線33bの順に設けられている。図7(b)では、径方向内側から第一永久磁石231b、第一巻線332b、第二巻線332c、第二永久磁石333bの順に設けられている。図7(c)では、径方向内側から第一巻線31b、第一永久磁石432b、第二巻線432c、第二永久磁石333bの順に設けられている。
In the
また、実施の形態の車両制御装置101において、回転電機30では、第一ロータ31に入力軸40が連結され、第二ロータ32に出力軸50が連結されていたが、第一ロータ31に出力軸50が連結され、第二ロータ32に入力軸40が連結されてもよい。
また、実施の形態及び変形例の車両制御装置101では、界磁として第一永久磁石32b,231b,432b及び第二永久磁石32c,232c,333bを使用していたが、これに限定されるものでなく、電磁石であってもよい。
In the
Moreover, in the
実施の形態及び変形例の車両制御装置101は、車両への搭載に限定されるものでなく、建設機械、ディーゼル機関車等のガソリンエンジン及びディーゼルエンジンなどの内燃機関と回転電機とを動力装置として備える機械に搭載してもよい。
The
10 エンジン(内燃機関)、30 回転電機、30a インナーモータ(第一回転電機部)、30b アウターモータ(第二回転電機部)、31 第一ロータ(第一回転子)、32 第二ロータ(第二回転子)、33 ステータ(固定子)、40 入力軸、50 出力軸、80 車両駆動機構、90 コントロールユニット(制御手段)、101 車両制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
内燃機関と、
回転可能な第一回転子、前記第一回転子に対して回転半径方向外側で相対回転可能に設けられる第二回転子、及び前記第二回転子の回転半径方向外側で固定配設される固定子を含む回転電機と、
前記回転電機及び前記内燃機関の動作を制御する制御手段と
を備え、
前記第一回転子及び前記第二回転子のうちの一方が、前記内燃機関に一体回転可能に機械的に連結されると共に、前記第一回転子及び前記第二回転子のうちの他方が、車両駆動機構に機械的に連結され、
前記回転電機は、前記第一回転子及び前記第二回転子によって構成される第一回転電機部と、前記第二回転子及び前記固定子によって構成される第二回転電機部とを含み、
前記第一回転電機部は、電流が供給されて回転磁界を発生することによって前記第一回転子又は前記第二回転子を前記第二回転子又は前記第一回転子に対して相対的に回転駆動することが可能であり、前記第一回転子及び前記第二回転子が相対的に回転することによって誘導電流を発生して発電することが可能であり、
前記第二回転電機部は、電流が供給されて回転磁界を発生することによって前記第二回転子を前記固定子に対して回転駆動することが可能であり、前記第二回転子が前記固定子に対して相対的に回転することによって誘導電流を発生して発電することが可能であり、
前記制御手段は、
前記第一回転電機部及び前記第二回転電機部のそれぞれに前記回転磁界又は前記誘導電流による磁界が発生して、互いの間で磁束干渉が生じるとき、
前記第一回転電機部及び前記第二回転電機部が発生するトルクの和を維持しつつ、前記回転電機の効率の低下を抑えるように前記第一回転電機部及び前記第二回転電機部を流れる電流を制御する、車両制御装置。 In the vehicle control device,
An internal combustion engine;
A rotatable first rotor, a second rotor provided so as to be rotatable relative to the first rotor in a rotational radial direction outside, and a fixed fixedly arranged on the outer side in the rotational radial direction of the second rotor. A rotating electric machine including a child,
Control means for controlling the operation of the rotating electrical machine and the internal combustion engine,
One of the first rotor and the second rotor is mechanically coupled to the internal combustion engine so as to be integrally rotatable, and the other of the first rotor and the second rotor is Mechanically connected to the vehicle drive mechanism,
The rotating electrical machine includes a first rotating electrical machine unit configured by the first rotor and the second rotor, and a second rotating electrical machine unit configured by the second rotor and the stator,
The first rotating electrical machine portion rotates the first rotor or the second rotor relative to the second rotor or the first rotor by generating a rotating magnetic field by being supplied with an electric current. It is possible to drive, and it is possible to generate electric power by generating an induced current by relatively rotating the first rotor and the second rotor,
The second rotating electrical machine unit is capable of rotating the second rotor with respect to the stator by generating a rotating magnetic field when electric current is supplied, and the second rotor is the stator. It is possible to generate electric power by generating an induced current by rotating relative to
The control means includes
When the magnetic field due to the rotating magnetic field or the induced current is generated in each of the first rotating electrical machine part and the second rotating electrical machine part, and magnetic flux interference occurs between each other,
The first rotating electric machine part and the second rotating electric machine part flow so as to suppress a decrease in efficiency of the rotating electric machine while maintaining the sum of torques generated by the first rotating electric machine part and the second rotating electric machine part. A vehicle control device that controls electric current.
前記第一回転電機部を流れる電流と前記第一回転電機部の発生トルクと前記第二回転電機部の発生トルクとの関係を示す第一のマップと、
前記第二回転電機部を流れる電流と前記第一回転電機部の発生トルクと前記第二回転電機部の発生トルクとの関係を示す第二のマップと
を用いて、前記第一回転電機部及び前記第二回転電機部を流れる電流を制御する請求項1に記載の車両制御装置。 The control means, during the control when magnetic flux interference occurs,
A first map showing a relationship between a current flowing through the first rotating electrical machine part, a generated torque of the first rotating electrical machine part, and a generated torque of the second rotating electrical machine part;
Using the second map indicating the relationship between the current flowing through the second rotating electrical machine part, the generated torque of the first rotating electrical machine part, and the generated torque of the second rotating electrical machine part, the first rotating electrical machine part and The vehicle control apparatus of Claim 1 which controls the electric current which flows through said 2nd rotary electric machine part.
前記内燃機関の運転効率、トルク及び回転数の関係を示す内燃機関マップを用いて、
前記内燃機関に連結された前記第一回転電機部又は前記第二回転電機部から要求されるトルクを発生しつつ運転効率を高くするように前記内燃機関を制御する請求項1または2に記載の車両制御装置。 The control means, during the control when magnetic flux interference occurs,
Using an internal combustion engine map showing the relationship between the operating efficiency, torque and rotational speed of the internal combustion engine,
The internal combustion engine is controlled so as to increase operating efficiency while generating torque required from the first rotating electrical machine part or the second rotating electrical machine part connected to the internal combustion engine. Vehicle control device.
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