JP3946648B2 - Control device for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の駆動源として、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、エンジンを駆動させる燃料の節約や、燃料の燃焼により発生する排気ガスの低減等を目的として、エンジンと発電可能なモータとを動力源としたハイブリッド車両が開発されている。
この種のハイブリッド車両では、車両の減速時に車輪から入力される動力を前記モータに伝達し、該モータにより回生動作を行って減速エネルギーを回生エネルギーに変換して、電気エネルギーとして蓄電装置に充電することが多用されている。
【0003】
ところで、前記モータには永久磁石が搭載されており、前記モータに要求される性能上その磁力は非常に強力である。従って、前記モータから磁石を取り外す処理を行う場合等には、磁石の磁力がその処理の障害となってしまうため、磁力を減磁する減磁処理を行うことが望ましい。
このような磁石を減磁する技術として、モータの巻線の端子間に高周波電圧を印加して、磁石を減磁する装置が提案されている(特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−346364号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術においては、減磁処理を行うに際し、減磁装置の着脱作業が必要となるため作業負担が増すとともに、減磁装置を設けるための作業スペースが必要となるため、減磁処理を行える場所が制限されてしまう。また、高周波電圧を印加するための電力源に車両の蓄電装置を用いると、車両起動時に必要な電力が蓄電装置から消費される虞があるという問題があった。
また、磁石を減磁する方法としては、磁石を所定温度(キュリー温度)まで加熱することで減磁する方法もあるが、モータ全体を加熱すると、モータが備える固定子巻線に損傷を与える虞があるため好ましくないという問題があった。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、外部装置を必要とせず、発電電動機が備える固定子巻線を保護しつつ減磁処理を行うことができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項1に記載した発明は、車両(例えば、後述する実施の形態における車両1)の駆動軸(例えば、後述する実施の形態における駆動軸8)を駆動して推進力を出力するエンジン(例えば、後述する実施の形態におけるエンジン2)と、車両の運転状態に応じて、前記駆動軸を回転駆動させると共に、車両の減速時の回生作動による回生エネルギー及び前記エンジンの出力による発電エネルギーを発生する永久磁石式ロータ(例えば、後述する実施の形態におけるロータ15)を有する発電電動機(例えば、後述する実施の形態におけるモータ3)と、前記発電エネルギー及び前記回生エネルギーを蓄電すると共に前記発電電動機に電気エネルギーを供給する蓄電装置(例えば、後述する実施の形態におけるバッテリ7)と、前記蓄電装置から前記発電電動機へ供給される前記電気エネルギーの供給量を調整するインバータ(例えば、後述する実施の形態におけるインバータ6)を備えたハイブリッド車両の制御装置において、エンジンの回転数を所定回転数以上に維持しつつ発電電動機の出力トルクを零またはその近傍の負の値になるように制御する減磁運転モードを備え、さらに、前記減磁運転モード時に前記エンジン駆動軸から変速機を非連結状態に保持する手段を備えたことを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、前記ロータの備える磁石の減磁処理を行う際に、前記減磁運転モードに切り換えてエンジンを高回転に保持しつつ発電電動機の出力トルクを抑制することで、エンジンから伝達される回転エネルギーが熱エネルギーに変換されるため、前記磁石が加熱されてその磁力が減磁される。また、前記減磁運転モードにおいては、前記回転エネルギーは大部分が熱エネルギーに変換され、発電エネルギーには殆ど変換されないため、発電に伴う固定子巻線の温度上昇を抑制することができ、固定子巻線を保護しつつ減磁処理を行うことが可能となる。また、エンジンの駆動力により減磁処理を行うため、減磁装置を用いる必要がなくなり、減磁装置の着脱作業が不要となるとともに、減磁装置の設置スペースも不要となるため、作業負担を低減できるとともに作業スペースを低減することができる。
【0009】
また、前記発電電動機の出力トルクが負になる領域に前記減磁運転モードを設定すれば、発電電動機から回生エネルギーが若干ながら発生するため、蓄電装置にその電力を供給することができ、蓄電装置の蓄電量が低い場合であっても減磁処理を行うことができる。
【0010】
また、変速機をエンジン駆動軸から非連結状態に保持することで、エンジンの駆動力が車輪に伝達されなくなるため、その分駆動力を発電電動機の減磁処理に有効に使うことができ、減磁処理の効率を高めることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるハイブリッド車両の制御装置を図面と共に説明する。
図1は本発明の実施の形態におけるハイブリッド車両の制御装置を示す平面図である。本実施の形態によるハイブリッド車両は、例えば、ガソリンを燃焼させることによって駆動力を発生させる内燃エンジン2と、前記エンジン2の出力をアシスト又は単独で駆動力を発生可能なモータ3と、フライホイールを含むクラッチ機構4と、前記内燃エンジン2やモータ3が発生する駆動力を駆動軸(クランク軸)に伝達するトランスミッション5とを備える。
【0012】
前記モータ3は、3相交流式の同期モータ3であり、加速時等にエンジン2の出力をアシストし、車両の減速中は回生制動機能を発揮してバッテリ7を充電する。インバータ6は、バッテリ7の出力電圧(直流)を交流電圧に変換して前記交流モータ3の各相へ供給する。
【0013】
図2はハイブリッド車両が備えるモータのステータを示す概略斜視図である。
ステータ10は、所定円周上に所定間隔をおいて放射状に配置された複数のティース鉄心11と、隣合うティース鉄心11、11間に配置されたコアバック鉄心12とを備えている。前記ティース鉄心11、前記コアバック鉄心12は、珪素鋼鈑等の方向性を有する電磁鋼鈑が積層されてなる。前記ティース鉄心11間の内周側の側面には、固定子巻線13が巻装されている。
【0014】
図3はハイブリッド車両が備えるモータのロータを示す概略斜視図である。
ロータ15の鉄心は複数の例えば鋼板製のプレートを積層して構成され、円周方向に亘って複数の磁石16が所定間隔ごとに介装されている。
【0015】
図4は本発明の実施の形態におけるステータ10を備えた電動機をエンジンに取り付けた状態を示す説明図である。同図に示したように、モータ3のステータ10は外周保持リング9を介してエンジン2に取り付けられる。また、ロータ15は、前記ステータ10に径方向で対向した状態で、前記エンジン2のクランクシャフト21とトランスミッション5との間に設けられるドライブプレートの外周部に磁石16を装着して形成されている。なお、このステータ10の取り付け位置は一例であり、他の位置に取り付けてもよいことはもちろんである。
【0016】
図5は図1のハイブリッド車両における減磁制御を示すフローチャートである。まず、ステップS12で、ロータ15の磁石16の交換が必要な場合等、磁石16の減磁が必要な減磁モードか否かを判定し、判定結果がYESならステップS14の処理に進み、判定結果がNOならば本判定処理を再度行う。従って、減磁モードと判定されなければ、以下の一連の処理は行われない。
【0017】
減磁モードと判定された場合には、ステップS14で、エンジン2の高回転制御を開始する。ここで、モータ3とエンジン2とを分離可能なハイブリッド車両の場合には、モータ3とエンジン2を係合させて、エンジン2の駆動力をモータ3に伝達可能な状態にする。
【0018】
次に、ステップS16で、エンジン2の回転速度(単位時間当たりの回転数)が所定回転数Nrefよりも大きいかどうかを判定し、判定結果がYESの場合にはステップS18に進み、判定結果がNOの場合にはステップS14の処理を再度行う。本実施の形態においては、エンジン2とモータ3のロータ15とは直結されているため、エンジン2の回転数がモータ3の回転数(ロータ15の回転数)となる。
【0019】
図6はモータ3(ロータ15)のトルクと回転数の関係を示すグラフである。同図に示すように、ロータ15の回転数Nと出力トルクTqとは略反比例の関係にあるため、ロータ15の回転数を所定回転数Nrefより大きくすることで、出力されるトルクTqの大きさを所定範囲内に抑制することができる。
【0020】
そして、ステップS18では、減磁処理の時間を計測するタイマーをスタートさせて、ステップS20に進む。ステップS20では、前記ロータ15の回転数NおよびトルクTqが領域Aの範囲内に維持されるように、前記ロータ15を制御する。すなわち、ロータ15の回転数を所定回転数(例えば、Nref)以上に維持しつつ、出力トルクTqが0またはその近傍の負の値になるように制御(0トルク制御)する。
このように制御すると、エンジン2から伝達される回転エネルギーの大部分が熱エネルギーに変換されるため、前記磁石16が加熱される。
【0021】
このとき、前記ロータ15の回転数を高回転(Nref以上)に設定して減磁処理を行っているため、モータ3の固定子巻線13を保護しつつ磁石16の減磁を行うことができる。これについて図7と図8とを用いて説明する。
図7、図8は、ロータ15の回転数が高回転(Nref以上)と低回転(Nref未満)の場合における、磁石16と固定子巻線13の温度変化をそれぞれ示すグラフである。また、これらの図において、Tcは磁石16が十分に減磁される温度(キュリー温度)、Slmtは固定子巻線13の耐久可能温度をそれぞれ示している。
【0022】
ロータ15の回転数が低い場合には、出力されるトルクTqが大きくなるため(図6参照)、この時にはエンジン2から伝達される回転エネルギーが電気エネルギーに殆ど変換されてしまい、磁石16に伝達される熱エネルギーが損なわれてしまう。従って、図8に示したように、磁石16の温度J2の上昇が抑制されるとともに、固定子巻線13は電気エネルギーの伝達に伴い発熱するため、その温度S2が上昇していく。そして、前記固定子巻線13の温度S2が耐久可能温度Slmtを超えると、固定子巻線13の信頼性を損なう虞がある。
【0023】
一方、ロータ15の回転数が高い場合には、出力されるトルクTqが小さくなるため(図6参照)、この時にはエンジン2から伝達される回転エネルギーが電気エネルギーに殆ど変換されなくなるため、前記回転エネルギーの大部分を磁石16に熱エネルギーとして伝達することができる。従って、図7に示したように、前記磁石16の温度J1は、前記伝達される熱エネルギーにより上昇していく。従って、0トルク制御を継続することで前記磁石16の温度J1が前記キュリー温度Tc以上になるまで加熱することができ、これによりその磁力を減磁することができる。
【0024】
また、前記回転エネルギーは発電エネルギーには殆ど変換されないため、発電に伴う固定子巻線13の温度S2の上昇を抑制することができ、その温度S2を耐久可能温度Slmt以内に抑えることができる。従って、固定子巻線13を保護しつつ、前記磁石16の減磁処理を行うことができる。
【0025】
そして、ステップS22で、減磁処理に必要な時間が経過したか(タイマーが終了したか)否かを判定し、判定結果がYESの場合にはステップS24に進み、判定結果がNOの場合にはステップS20に戻って0トルク制御を継続する。
ステップS24では、エンジン2の高回転制御を停止して、ステップS26に進む。ステップS26ではモータ3の0トルク制御を停止して、一連の減磁処理を終了する。
【0026】
このように、固定子巻線13を保護しつつ磁石16の減磁処理を行うことが可能となる。また、エンジン2の駆動力により減磁処理を行うため、減磁装置を用いる必要がなくなり、減磁装置の着脱作業が不要となるとともに、減磁装置の設置スペースも不要となるため、作業負担を低減できるとともに作業スペースを低減することができる。
【0027】
また、本実施の形態においては、前記ロータ15の出力トルクが負になる領域に前記減磁運転モードを設定しているため、モータ3から回生エネルギーが若干ながら発生し、これにより、バッテリ7にその電力を供給することができ、バッテリ7の蓄電量が低い場合であっても減磁処理を行うことができる。
【0028】
また、前記減磁処理を行う際に、トランスミッション5をエンジン駆動軸8から非連結状態に保持することで、エンジン2の駆動力が車輪に伝達されなくなるため、その分駆動力をロータ15の減磁処理に有効に使うことができ、減磁処理の効率を高めることができる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載した発明によれば、減磁装置を用いる必要がなくなり、減磁装置の着脱作業が不要となるとともに、減磁装置の設置スペースも不要となるため、作業負担を低減できるとともに作業スペースを低減することができる。発電電動機が備える固定子巻線を保護しつつ減磁処理を行うことが可能となる。
【0030】
また、変速機をエンジン駆動軸から非連結状態に保持することで、エンジンの駆動力が車輪に伝達されなくなるため、その分駆動力を発電電動機の減磁処理に有効に使うことができ、減磁処理の効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態におけるハイブリッド車両制御装置を適用したハイブリッド車両の概略を示す説明図である。
【図2】 図1のハイブリッド車両が備えるモータのステータを示す概略斜視図である。
【図3】 図1のハイブリッド車両が備えるモータのロータを示す概略斜視図である。
【図4】 図1のハイブリッド車両のモータをエンジンに取り付けた状態を示す説明図である。
【図5】 図1のハイブリッド車両における減磁制御を示すフローチャートである。
【図6】 図1のモータのトルクと回転数の関係を示すグラフである。
【図7】 ロータの回転数が高回転の場合における、磁石と固定子巻線の温度変化を示すグラフである。
【図8】 ロータの回転数が高回転の場合における、磁石と固定子巻線の温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 ハイブリッド車両
2 エンジン
3 モータ
5 トランスミッション
6 インバータ
7 バッテリ
10 ステータ
16 磁石[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle including an engine and a motor as a vehicle drive source.
[0002]
[Prior art]
In recent years, hybrid vehicles using an engine and a motor capable of generating electric power as power sources have been developed for the purpose of saving fuel for driving the engine and reducing exhaust gas generated by fuel combustion.
In this type of hybrid vehicle, the power input from the wheels when the vehicle is decelerated is transmitted to the motor, the regenerative operation is performed by the motor, the deceleration energy is converted into regenerative energy, and the power storage device is charged as electrical energy. That is often used.
[0003]
By the way, a permanent magnet is mounted on the motor, and its magnetic force is very strong in terms of performance required for the motor. Accordingly, when performing the process of removing the magnet from the motor, etc., it is desirable to perform a demagnetization process that demagnetizes the magnetic force because the magnetic force of the magnet becomes an obstacle to the process.
As a technique for demagnetizing such a magnet, there has been proposed a device for demagnetizing a magnet by applying a high-frequency voltage between terminals of a motor winding (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-346364
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional technology, when performing the demagnetization process, it is necessary to attach and detach the demagnetizing device, which increases the work load and requires a work space for installing the demagnetizing device. The place where magnetic processing can be performed is limited. In addition, when a power storage device of a vehicle is used as a power source for applying a high-frequency voltage, there is a problem that power required for starting the vehicle may be consumed from the power storage device.
Moreover, as a method of demagnetizing the magnet, there is a method of demagnetizing by heating the magnet to a predetermined temperature (Curie temperature). However, if the entire motor is heated, there is a risk of damaging the stator windings provided in the motor. There was a problem that it was not preferable.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a control device for a hybrid vehicle that does not require an external device and can perform demagnetization processing while protecting a stator winding included in a generator motor. The purpose is to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 made to solve the above problems drives a drive shaft (for example, a drive shaft 8 in an embodiment described later) of a vehicle (for example, a vehicle 1 in an embodiment described later). An engine (for example, an
[0008]
According to this invention, when performing the demagnetization process of the magnet included in the rotor, the torque is transmitted from the engine by suppressing the output torque of the generator motor while switching to the demagnetization operation mode and maintaining the engine at a high speed. Since the rotational energy is converted into thermal energy, the magnet is heated and its magnetic force is demagnetized. In the demagnetization operation mode, most of the rotational energy is converted into heat energy and hardly converted into power generation energy, so that the temperature increase of the stator winding accompanying power generation can be suppressed and fixed. It is possible to perform demagnetization while protecting the child winding. In addition, since the demagnetizing process is performed by the driving force of the engine, it is not necessary to use a demagnetizing device, and it is not necessary to attach or remove the demagnetizing device, and the installation space for the demagnetizing device is also unnecessary, so the work load is reduced. It can be reduced and the work space can be reduced.
[0009]
Further, if the demagnetization operation mode is set in a region where the output torque of the generator motor is negative, regenerative energy is generated slightly from the generator motor, so that the power can be supplied to the power storage device. The demagnetization process can be performed even when the amount of stored electricity is low.
[0010]
In addition, since the transmission is not transmitted to the wheels by holding the transmission in a disconnected state from the engine drive shaft, the drive force can be effectively used for the demagnetization processing of the generator motor. The efficiency of magnetic processing can be increased.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a control apparatus for a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a control apparatus for a hybrid vehicle in an embodiment of the present invention. The hybrid vehicle according to the present embodiment includes, for example, an
[0012]
The
[0013]
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a stator of a motor provided in the hybrid vehicle.
The
[0014]
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a rotor of a motor provided in the hybrid vehicle.
The iron core of the
[0015]
FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which the electric motor including the
[0016]
FIG. 5 is a flowchart showing demagnetization control in the hybrid vehicle of FIG. First, in step S12, it is determined whether or not the
[0017]
If it is determined that the demagnetization mode is selected, high rotation control of the
[0018]
Next, in step S16, it is determined whether or not the rotational speed of the engine 2 (the number of rotations per unit time) is greater than the predetermined number of rotations Nref. If the determination result is YES, the process proceeds to step S18, where the determination result is If NO, the process of step S14 is performed again. In the present embodiment, since the
[0019]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the torque of the motor 3 (rotor 15) and the rotational speed. As shown in the figure, since the rotational speed N of the
[0020]
In step S18, a timer for measuring the demagnetization time is started, and the process proceeds to step S20. In step S20, the
By controlling in this way, most of the rotational energy transmitted from the
[0021]
At this time, since the demagnetization process is performed by setting the rotation speed of the
FIGS. 7 and 8 are graphs showing temperature changes of the
[0022]
When the rotational speed of the
[0023]
On the other hand, when the rotational speed of the
[0024]
Further, since the rotational energy is hardly converted into generated energy, an increase in the temperature S2 of the stator winding 13 due to power generation can be suppressed, and the temperature S2 can be suppressed within the durable temperature Slmt. Accordingly, the
[0025]
In step S22, it is determined whether the time required for the demagnetization process has elapsed (whether the timer has expired). If the determination result is YES, the process proceeds to step S24, and if the determination result is NO Returns to step S20 and continues zero torque control.
In step S24, the high rotation control of the
[0026]
In this way, it is possible to perform demagnetization processing of the
[0027]
In the present embodiment, since the demagnetization operation mode is set in a region where the output torque of the
[0028]
Further, when the demagnetization process is performed, the
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention described in claim 1, it is not necessary to use a demagnetizing device, and the work for attaching and detaching the demagnetizing device is unnecessary, and the installation space for the demagnetizing device is also unnecessary. The work load can be reduced and the work space can be reduced. The demagnetization process can be performed while protecting the stator windings of the generator motor.
[0030]
In addition, since the transmission is not transmitted to the wheels by holding the transmission in a disconnected state from the engine drive shaft, the drive force can be effectively used for the demagnetization processing of the generator motor. The efficiency of magnetic processing can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a hybrid vehicle to which a hybrid vehicle control device according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a schematic perspective view showing a stator of a motor provided in the hybrid vehicle of FIG. 1. FIG.
3 is a schematic perspective view showing a rotor of a motor provided in the hybrid vehicle of FIG. 1. FIG.
4 is an explanatory diagram showing a state in which the motor of the hybrid vehicle of FIG. 1 is attached to an engine. FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing demagnetization control in the hybrid vehicle of FIG. 1;
6 is a graph showing the relationship between the torque and the rotational speed of the motor of FIG.
FIG. 7 is a graph showing temperature changes of a magnet and a stator winding when the rotation speed of the rotor is high.
FIG. 8 is a graph showing a temperature change of a magnet and a stator winding when the rotational speed of the rotor is high.
[Explanation of symbols]
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