JP5200991B2 - Motor control method and apparatus for electric vehicle - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両のモータ制御方法及びその装置に関する技術分野に属し、特にモータの回生制動時の制御に関する。   The present invention belongs to a technical field related to a motor control method and apparatus for an electric vehicle, and more particularly to control during regenerative braking of a motor.

従来より、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両においては、バッテリや発電機から電力の供給を受けて車両（車輪）を駆動するモータが設けられており、車両減速時には、このモータを発電作動（回生制動）させて、その発電電力をバッテリに充電させるようにすることが知られている。しかし、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が満充電状態、及び、それに近い状態の場合には、過充電によるバッテリの劣化や、端子電圧の過剰な上昇を防止するために、発電した電力をバッテリ充電以外の方法で消費させたいニーズが存在する。このバッテリ充電以外の方法で消費させたい電力のことを、以下では余剰電力という。この場合、例えば特許文献１では、エンジンにより駆動される発電機であってエンジン始動用モータを兼用する発電機を、上記余剰電力でもってモータとして作動させてエンジンを強制回転させるようにすることが提案されている。   Conventionally, in an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, a motor for driving a vehicle (wheel) by receiving power supply from a battery or a generator is provided. It is known that regenerative braking is performed so that the generated power is charged in a battery. However, when the state of charge (SOC) of the battery is in a fully charged state or a state close thereto, the generated power is charged to the battery in order to prevent deterioration of the battery due to overcharging and excessive increase in terminal voltage. There is a need to be consumed by other methods. The power that is desired to be consumed by a method other than battery charging is hereinafter referred to as surplus power. In this case, for example, in Patent Document 1, a generator that is driven by an engine and also serves as an engine starter motor is operated as a motor with the surplus electric power to forcibly rotate the engine. Proposed.

一方、例えば特許文献２では、余剰電力が生じる場合に、モータの電流位相角を、モータの効率が最大となる最大効率角度から、モータ効率が低下するような角度、つまり銅損が増大するような角度（最大効率角度よりも大きい角度）に変更して余剰電力を消費するようにしている。そして、このように銅損を大きくすると、モータのコイルの発熱量が多くなることによりコイル温度が上昇し過ぎてモータの信頼性が低下する可能性があるため、特許文献２では、モータ温度が所定温度以上であるときには、電流位相角を最大効率角度に設定するようにしている。
特開平７−１３１９０５号公報 特開２００７−１５１３３６号公報 On the other hand, in Patent Document 2, for example, when surplus power is generated, the motor current phase angle is changed from the maximum efficiency angle at which the motor efficiency is maximized to an angle at which the motor efficiency decreases, that is, the copper loss increases. The angle is changed to a large angle (an angle larger than the maximum efficiency angle) so that surplus power is consumed. If the copper loss is increased in this way, the coil temperature may increase excessively due to an increase in the amount of heat generated by the motor coil, and the reliability of the motor may be reduced. When the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the current phase angle is set to the maximum efficiency angle.
JP-A-7-131905 JP 2007-151336 A

ところで、上記特許文献１のように、エンジンにより駆動される発電機を備えた車両において、車両駆動用モータ（第１のモータ）に電力を発電させたときに、余剰電力が生じる場合に、該余剰電力でもって上記発電機を第２のモータとして作動させてエンジンを駆動させるようにすれば、簡単な構成で、余剰電力を消費する（廃電する）ことが可能になる。   By the way, in the case of a vehicle including a generator driven by an engine as in Patent Document 1, when surplus power is generated when power is generated by a vehicle driving motor (first motor), If the generator is operated as the second motor with surplus power to drive the engine, surplus power can be consumed (waste power) with a simple configuration.

そして、上記余剰電力が上記第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合には、上記特許文献２の如く、第１又は第２のモータの銅損を大きくしてモータ効率を低下させ、その銅損を大きくするモータのコイル温度が所定温度以上であるときには、そのモータの電流位相角を最大効率角度に設定するようにすることが考えられる。   When the surplus power is larger than the engine driving power by the second motor, as described in Patent Document 2, the copper loss of the first or second motor is increased to reduce the motor efficiency, When the coil temperature of the motor that increases the copper loss is equal to or higher than a predetermined temperature, it is conceivable to set the current phase angle of the motor to the maximum efficiency angle.

しかし、モータのコイル温度が所定温度以上であるときに、モータの電流位相角を最大効率角度に設定したのでは、モータのコイルの発熱による信頼性の低下は防止できても、余剰電力を十分に消費することができなくなってしまう。   However, if the motor current phase angle is set to the maximum efficiency angle when the motor coil temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, it is possible to prevent a decrease in reliability due to heat generation of the motor coil, but sufficient surplus power is sufficient. Can no longer be consumed.

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、第１のモータの発電電力のうち、バッテリの過充電防止のためにバッテリに充電させたくない余剰電力でもって、第２のモータにエンジンを駆動させる際、第１又は第２のモータの発熱による信頼性の低下を防止しつつ、上記余剰電力を十分に消費できるようにすることにある。   The present invention has been made in view of such a point, and the object of the present invention is surplus power that is not desired to be charged in the battery in order to prevent overcharging of the battery from the generated power of the first motor. Therefore, when the engine is driven by the second motor, the surplus power can be sufficiently consumed while preventing a decrease in reliability due to heat generation of the first or second motor.

上記の目的を達成するために、第１の発明では、電動車両のモータ制御方法を対象として、電力の供給を受けて車両を駆動する第１のモータに、車両減速時に電力を発電させる発電ステップと、上記第１のモータの発電電力をバッテリに充電させる充電ステップと、上記第１のモータの発電電力において余剰電力が生じる場合に、該余剰電力でもって第２のモータにエンジンを駆動させるエンジン駆動ステップと、上記第２のモータのコイル温度を入力する第２のモータ・コイル温度入力ステップとを備え、上記エンジン駆動ステップは、上記余剰電力が、上記第２のモータの電流位相角を該第２のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの該第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第２のモータ・コイル温度入力ステップで入力した上記第２のモータのコイル温度が所定温度よりも低いときには、上記第２のモータの電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する一方、上記第２のモータのコイル温度が上記所定温度以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度に設定する第２のモータ・電流位相角設定ステップを有するものとする。   In order to achieve the above object, in the first invention, a power generation step for generating electric power at the time of deceleration of a vehicle in a motor control method for an electric vehicle by causing a first motor that receives the supply of electric power to drive the vehicle. A charging step for charging the generated power of the first motor to the battery, and an engine for causing the second motor to drive the engine with the surplus power when surplus power is generated in the generated power of the first motor. A driving step and a second motor coil temperature input step for inputting the coil temperature of the second motor, wherein the engine driving step is configured such that the surplus electric power determines the current phase angle of the second motor. When the second motor is larger than the engine driving power when the second motor is set to the maximum efficiency angle at which the efficiency of the second motor is maximized, the second mode is set. When the coil temperature of the second motor input in the coil temperature input step is lower than a predetermined temperature, the current phase angle of the second motor is set to an angle at which the copper loss is larger than the maximum efficiency angle. On the other hand, when the coil temperature of the second motor is equal to or higher than the predetermined temperature, a second motor / current phase angle setting step is set in which the iron loss is set larger than the maximum efficiency angle.

このことにより、車両減速時（乗員がフットブレーキ操作したときの制動時や、フットブレーキ操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることによる減速時を含む）には、車両を駆動する第１のモータが回生制動により電力を発電し、この発電電力がバッテリに充電される。このとき、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）によっては、余剰電力が生じる。また、上記発電電力の電流として瞬間的に大きい電流（バッテリに充電可能な最大電流値よりも大きい電流）が生じる場合も、余剰電力が生じることになる。このような余剰電力は、第２のモータ（エンジンにより駆動される発電機を兼用することが好ましい）がエンジンを駆動することにより消費（廃電）される。   Thus, when the vehicle is decelerated (including when braking when the occupant operates the foot brake or when the driver does not operate the foot brake but decelerates by turning off the accelerator pedal while traveling), the first driving the vehicle is performed. Motor generates electric power by regenerative braking, and this generated electric power is charged in the battery. At this time, surplus power is generated depending on the state of charge (SOC) of the battery. Further, surplus power is also generated when an instantaneously large current (current larger than the maximum current value that can be charged in the battery) is generated as the current of the generated power. Such surplus power is consumed (waste power) when the second motor (which preferably serves also as a generator driven by the engine) drives the engine.

そして、上記余剰電力が最大効率時の第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合には、第２のモータの効率を低下させる。すなわち、第２のモータのコイル温度が所定温度よりも低いときには、第２のモータの電流位相角を、該第２のモータの効率が最大となる最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度（最大効率角度よりも大きい角度）に設定する一方、上記第２のモータのコイル温度が上記所定温度以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度（最大効率角度よりも小さい角度）に設定する。これにより、コイル温度が所定温度よりも低いときには、銅損を大きくして、モータ効率を大きく低下させることができ、よって、第２のモータにより余剰電力を十分に消費することができるようになる。   And when the said surplus electric power is larger than the engine drive electric power by the 2nd motor at the time of maximum efficiency, the efficiency of a 2nd motor is reduced. That is, when the coil temperature of the second motor is lower than the predetermined temperature, the current phase angle of the second motor is set to an angle (the copper loss is larger than the maximum efficiency angle at which the efficiency of the second motor is maximized). On the other hand, when the coil temperature of the second motor is equal to or higher than the predetermined temperature, the angle at which the iron loss becomes larger than the maximum efficiency angle (the angle smaller than the maximum efficiency angle). ). As a result, when the coil temperature is lower than the predetermined temperature, the copper loss can be increased and the motor efficiency can be greatly reduced, so that the second motor can sufficiently consume the surplus power. .

ここで、銅損を大きくすると、コイルの発熱量が多くなるためにコイル温度が上昇し過ぎてモータの信頼性が低下する可能性がある。しかし、本発明では、第２のモータのコイル温度が上記所定温度以上であるときには、鉄損を大きくする。このように鉄損を大きくすれば、銅損を大きくする場合に比べてモータ効率を大きく低下させることはできないが、第２のモータにより余剰電力を出来る限り消費することができるようになる。また、鉄損を大きくすれば、銅損を大きくする場合に比べて発熱量は低くなり、第２のモータの信頼性が低下するのを防止することができる。   Here, when the copper loss is increased, the amount of heat generated by the coil increases, so that the coil temperature increases excessively and the reliability of the motor may be reduced. However, in the present invention, when the coil temperature of the second motor is equal to or higher than the predetermined temperature, the iron loss is increased. When the iron loss is increased in this way, the motor efficiency cannot be greatly reduced as compared with the case where the copper loss is increased, but the second motor can consume as much surplus power as possible. Further, if the iron loss is increased, the amount of heat generated is lower than that in the case of increasing the copper loss, and it is possible to prevent the reliability of the second motor from being lowered.

よって、第２のモータの発熱による信頼性の低下を防止しつつ、第２のモータにより余剰電力を十分に消費することができるようになる。   Therefore, it is possible to sufficiently consume the surplus power by the second motor while preventing a decrease in reliability due to heat generated by the second motor.

第２の発明では、第１の発明において、上記発電ステップは、上記第１のモータの電流位相角を該第１のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの上記余剰電力が、上記第２のモータの電流位相角を該第２のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの該第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第１のモータの電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する第１のモータ・電流位相角設定ステップを有するものとする。   According to a second aspect, in the first aspect, the power generation step is configured such that the surplus power when the current phase angle of the first motor is set to a maximum efficiency angle at which the efficiency of the first motor is maximized. When the current phase angle of the second motor is larger than the engine driving power by the second motor when the maximum efficiency angle at which the efficiency of the second motor is maximized is set, the first motor The first motor / current phase angle setting step is set to set the current phase angle to an angle at which the copper loss is larger than the maximum efficiency angle.

このことで、第２のモータの効率の低下に加えて、第１のモータの効率（回生効率）も低下させることができる。これにより、第１のモータの発電電力自体が減少して、余剰電力が少なくなり、この結果、第２のモータにより余剰電力を十分に消費することができるようになる。   As a result, in addition to the decrease in efficiency of the second motor, the efficiency (regeneration efficiency) of the first motor can also be decreased. As a result, the power generated by the first motor itself is reduced and the surplus power is reduced. As a result, the second motor can sufficiently consume the surplus power.

第３の発明では、第２の発明において、上記第１のモータのコイル温度を入力する第１のモータ・コイル温度入力ステップを備え、上記第１のモータ・電流位相角設定ステップは、上記第１のモータの電流位相角を該第１のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの上記余剰電力が、上記第２のモータの電流位相角を該第２のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの該第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第１のモータ・コイル温度入力ステップで入力した上記第１のモータのコイル温度が基準温度よりも低いときには、上記第１のモータの電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する一方、上記第１のモータのコイル温度が上記基準温度以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度に設定するステップであるものとする。   According to a third invention, in the second invention, the first motor / coil temperature input step for inputting the coil temperature of the first motor is provided, and the first motor / current phase angle setting step includes the first motor / current phase angle setting step. When the current phase angle of one motor is set to the maximum efficiency angle at which the efficiency of the first motor is maximized, the surplus power is the current phase angle of the second motor, and the efficiency of the second motor is The coil temperature of the first motor input in the first motor / coil temperature input step is the reference temperature when the engine driving power by the second motor is larger than the maximum efficiency angle set to the maximum. Is lower than the maximum efficiency angle, the current phase angle of the first motor is set to an angle at which the copper loss is larger than the maximum efficiency angle, while the coil temperature of the first motor is equal to or higher than the reference temperature. The Rutoki assumed to be a step of setting the angle iron loss is greater than the maximum efficiency angle.

このことにより、第２のモータと同様に、第１のモータの発熱による信頼性の低下を防止しつつ、第１のモータの発電電力を減少させることができる。   As a result, similarly to the second motor, it is possible to reduce the generated power of the first motor while preventing a decrease in reliability due to heat generation of the first motor.

第４の発明では、電動車両のモータ制御方法を対象として、電力の供給を受けて車両を駆動する第１のモータに、車両減速時に電力を発電させる発電ステップと、上記第１のモータの発電電力をバッテリに充電させる充電ステップと、上記第１のモータの発電電力において余剰電力が生じる場合に、該余剰電力でもって第２のモータにエンジンを駆動させるエンジン駆動ステップと、上記第１のモータのコイル温度を入力する第１のモータ・コイル温度入力ステップとを備え、上記発電ステップは、上記第１のモータの電流位相角を該第１のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの上記余剰電力が、上記第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第１のモータ・コイル温度入力ステップで入力した上記第１のモータのコイル温度が基準温度よりも低いときには、上記第１のモータの電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する一方、上記第１のモータのコイル温度が上記基準温度以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度に設定する第１のモータ・電流位相角設定ステップを有するものとする。   In a fourth aspect of the invention, for a motor control method for an electric vehicle, a power generation step of generating power when the vehicle decelerates is generated by a first motor that drives the vehicle by receiving power supply, and power generation by the first motor. A charging step for charging the battery with power; an engine driving step for causing the second motor to drive the engine with the surplus power when surplus power is generated in the generated power of the first motor; and the first motor. A first motor coil temperature input step for inputting a coil temperature of the first motor, wherein the power generation step sets the current phase angle of the first motor to a maximum efficiency angle at which the efficiency of the first motor is maximized. In the case where the surplus power at that time is larger than the engine drive power by the second motor, it is input in the first motor coil temperature input step. When the coil temperature of the first motor is lower than the reference temperature, the current phase angle of the first motor is set to an angle at which the copper loss is larger than the maximum efficiency angle, while the first motor When the coil temperature is equal to or higher than the reference temperature, the first motor / current phase angle setting step is set to set the angle at which the iron loss is larger than the maximum efficiency angle.

この発明により、第１の発明と同様に、第１のモータの発電電力がバッテリに充電されるとともに、余剰電力は、第２のモータがエンジンを駆動することにより消費される。そして、第１のモータの回生効率が最大であるときの上記余剰電力が第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合には、第１のモータの効率を低下させる。すなわち、第１の発明の第２のモータと同様に、第１のモータのコイル温度が基準温度よりも低いときには、第１のモータの電流位相角を、該第１のモータの効率が最大となる最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度（最大効率角度よりも大きい角度）に設定する一方、上記第１のモータのコイル温度が上記基準温度以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度（最大効率角度よりも小さい角度）に設定する。これにより、第１のモータの発熱による信頼性の低下を防止しつつ、第１のモータの発電電力を減少させることができて、第２のモータにより余剰電力を十分に消費することができるようになる。   According to the present invention, as in the first invention, the power generated by the first motor is charged in the battery, and surplus power is consumed by driving the engine by the second motor. Then, when the surplus power when the regeneration efficiency of the first motor is maximum is larger than the engine driving power by the second motor, the efficiency of the first motor is reduced. That is, similarly to the second motor of the first invention, when the coil temperature of the first motor is lower than the reference temperature, the current phase angle of the first motor is set to the maximum efficiency of the first motor. When the coil temperature of the first motor is equal to or higher than the reference temperature, the iron efficiency is set higher than the maximum efficiency angle. The angle is set so that the loss becomes large (an angle smaller than the maximum efficiency angle). As a result, it is possible to reduce the generated power of the first motor while preventing a decrease in reliability due to heat generation of the first motor, and to sufficiently consume the surplus power by the second motor. become.

第５の発明では、第１〜第４のいずれか１つの発明において、上記エンジン駆動ステップは、上記余剰電力が上記第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、該第２のモータのエンジン駆動電流に高調波成分を重畳させる高調波重畳ステップを有するものとする。   According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the engine driving step includes the step of the second motor when the surplus power is larger than the engine driving power of the second motor. A harmonic superimposing step for superimposing a harmonic component on the engine drive current is assumed.

このように、第２のモータのエンジン駆動電流に高調波成分を重畳させることによって、第２のモータの鉄損を大きくすることができ、第２のモータの発熱を抑えつつ、第２のモータによる消費電力を大きくすることができる。   In this way, by superimposing the harmonic component on the engine drive current of the second motor, the iron loss of the second motor can be increased, and the second motor can be suppressed while suppressing the heat generation of the second motor. Power consumption due to can be increased.

第６の発明では、第１〜第５のいずれか１つの発明において、上記第１のモータは、低速用巻線と高速用巻線との巻線切替が可能なものであり、上記発電ステップは、上記余剰電力が上記第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第１のモータの低速用巻線と高速用巻線とを連続的に切り替える巻線切替ステップを有するものとする。   In a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the first motor is capable of switching a winding between a low-speed winding and a high-speed winding, and the power generation step Has a winding switching step for continuously switching the low-speed winding and the high-speed winding of the first motor when the surplus power is larger than the engine driving power by the second motor. To do.

このように第１のモータの低速用巻線と高速用巻線とを連続的に切り替えると、電流ループが急激に変化して、その変化が高調波成分となって、鉄損が増大する。これにより、第１のモータの発熱を抑えつつ、第１のモータの発電電力を減少させることができる。   When the low-speed winding and the high-speed winding of the first motor are continuously switched in this way, the current loop changes suddenly, and the change becomes a harmonic component, resulting in an increase in iron loss. Thereby, the generated electric power of the first motor can be reduced while suppressing the heat generation of the first motor.

第７の発明では、第６の発明において、上記巻線切替ステップにおいて上記低速用巻線と高速用巻線との巻線切替を行うためのスイッチの温度を入力するスイッチ温度入力ステップを備え、上記発電ステップは、上記スイッチ温度入力ステップで入力したスイッチ温度が、予め設定された設定温度以上になったときに、上記連続的な巻線切替を禁止する巻線切替禁止ステップを有するものとする。   According to a seventh invention, in the sixth invention, a switch temperature input step for inputting a temperature of a switch for performing winding switching between the low speed winding and the high speed winding in the winding switching step is provided. The power generation step includes a winding switching prohibiting step that prohibits the continuous winding switching when the switch temperature input in the switch temperature input step is equal to or higher than a preset temperature. .

このことにより、スイッチの発熱による信頼性の低下を防止することができる。   As a result, it is possible to prevent a decrease in reliability due to heat generation of the switch.

第８の発明は、電動車両のモータ制御装置の発明であり、この発明では、電力の供給を受けて車両を駆動する第１のモータに、車両減速時に電力を発電させる発電制御部と、上記第１のモータの発電電力をバッテリに充電させる充電制御部と、上記第１のモータの発電電力において余剰電力が生じる場合に、該余剰電力でもって第２のモータにエンジンを駆動させるエンジン駆動制御部と、上記第２のモータのコイル温度を検出する第２のモータ・コイル温度検出手段より該コイル温度を入力する第２のモータ・コイル温度入力部とを備え、上記エンジン駆動制御部は、上記余剰電力が、上記第２のモータの電流位相角を該第２のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの該第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第２のモータ・コイル温度入力部により入力した上記第２のモータのコイル温度が所定温度よりも低いときには、上記第２のモータの電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する一方、上記第２のモータのコイル温度が上記所定温度以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度に設定する第２のモータ・電流位相角設定部を有するものとする。   An eighth invention is an invention of a motor control device for an electric vehicle. In this invention, the first motor that drives the vehicle by receiving the supply of electric power causes the first motor to generate electric power when the vehicle decelerates; A charge control unit that charges the battery with the power generated by the first motor, and an engine drive control that causes the second motor to drive the engine with the surplus power when surplus power is generated in the power generated by the first motor. And a second motor / coil temperature input unit for inputting the coil temperature from a second motor / coil temperature detecting means for detecting the coil temperature of the second motor, and the engine drive control unit comprises: The surplus power is larger than the engine driving power by the second motor when the current phase angle of the second motor is set to the maximum efficiency angle at which the efficiency of the second motor is maximized. In this case, when the coil temperature of the second motor input by the second motor / coil temperature input unit is lower than a predetermined temperature, the current phase angle of the second motor is set to be copper than the maximum efficiency angle. The second motor current phase angle is set to an angle at which the iron loss is larger than the maximum efficiency angle when the coil temperature of the second motor is equal to or higher than the predetermined temperature. It shall have a setting part.

この発明により、第１の発明に係る制御方法を容易に実行可能であり、その発明の作用効果が容易に得られる。   According to this invention, the control method according to the first invention can be easily executed, and the operational effects of the invention can be easily obtained.

第９の発明では、電動車両のモータ制御装置を対象として、電力の供給を受けて車両を駆動する第１のモータに、車両減速時に電力を発電させる発電制御部と、上記第１のモータの発電電力をバッテリに充電させる充電制御部と、上記第１のモータの発電電力において余剰電力が生じる場合に、該余剰電力でもって第２のモータにエンジンを駆動させるエンジン駆動制御部と、上記第１のモータのコイル温度を検出する第１のモータ・コイル温度検出手段より該コイル温度を入力する第１のモータ・コイル温度入力部とを備え、上記発電制御部は、上記第１のモータの電流位相角を該第１のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの上記余剰電力が、上記第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第１のモータ・コイル温度入力部により入力した上記第１のモータのコイル温度が基準温度よりも低いときには、上記第１のモータの電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する一方、上記第１のモータのコイル温度が上記基準温度以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度に設定する第１のモータ・電流位相角設定部を有するものとする。   In a ninth aspect of the invention, for a motor control device for an electric vehicle, a power generation control unit that generates electric power when the vehicle decelerates, a first motor that drives the vehicle by receiving power supply, and the first motor A charge controller that charges the battery with generated power; an engine drive controller that causes the second motor to drive the engine with the surplus power when surplus power is generated in the generated power of the first motor; A first motor / coil temperature input unit that inputs the coil temperature from a first motor / coil temperature detection unit that detects a coil temperature of the first motor, and the power generation control unit includes: In the case where the surplus power when the current phase angle is set to the maximum efficiency angle at which the efficiency of the first motor is maximized is larger than the engine driving power by the second motor, When the coil temperature of the first motor input by one motor / coil temperature input unit is lower than the reference temperature, the current phase angle of the first motor is an angle at which the copper loss is larger than the maximum efficiency angle. On the other hand, when the coil temperature of the first motor is equal to or higher than the reference temperature, the first motor / current phase angle setting unit is set so that the iron loss is larger than the maximum efficiency angle. And

この発明により、第４の発明に係る制御方法を容易に実行可能であり、その発明の作用効果が容易に得られる。   According to the present invention, the control method according to the fourth aspect of the invention can be easily executed, and the operational effects of the invention can be easily obtained.

以上説明したように、本発明の電動車両のモータ制御方法及びその装置によると、第１のモータの発電電力における余剰電力が第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、第２のモータ（又は第１のモータ）のコイル温度が所定温度（又は基準温度）よりも低いときには、上記第２のモータ（又は第１のモータ）の電流位相角を、該第２のモータ（又は第１のモータ）の効率が最大となる最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する一方、上記第２のモータ（又は第１のモータ）のコイル温度が上記所定温度（又は上記基準温度）以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度に設定するようにしたことにより、第２のモータ（又は第１のモータ）の発熱による信頼性の低下を防止しつつ、第２のモータにより余剰電力を十分に消費することができるようになる。   As described above, according to the motor control method and apparatus for an electric vehicle of the present invention, when the surplus power in the power generated by the first motor is larger than the engine drive power by the second motor, the second motor When the coil temperature of (or the first motor) is lower than the predetermined temperature (or reference temperature), the current phase angle of the second motor (or the first motor) is set to the second motor (or the first motor). The coil temperature of the second motor (or the first motor) is set to the predetermined temperature (or the reference temperature) while the copper loss is set larger than the maximum efficiency angle at which the efficiency of the motor is maximized. In the above case, the angle at which the iron loss is larger than the maximum efficiency angle is set to prevent the deterioration of reliability due to the heat generation of the second motor (or the first motor). It is possible to consume sufficient surplus power by a second motor.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置を搭載した電動車両としてのハイブリッド自動車１（以下、単に自動車１という）の概略構成を示す。この自動車１は、所謂シリーズ方式のものであって、当該自動車１の左右の車輪２とディファレンシャルギヤ３を介して連結されて該車輪２を駆動する（つまり自動車１を駆動する）電動モータ５（第１のモータに相当）と、エンジン６と、エンジン６に駆動連結されて電力を発生する発電機７（第２のモータに相当）と、第１及び第２インバータ８，９と、該第１及び第２インバータ８，９間に接続された高圧バッテリ１０とを備えている。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a hybrid vehicle 1 (hereinafter simply referred to as a vehicle 1) as an electric vehicle equipped with a motor control device according to an embodiment of the present invention. The automobile 1 is of a so-called series system, and is connected to the left and right wheels 2 of the automobile 1 via a differential gear 3 to drive the wheels 2 (that is, to drive the automobile 1) (that is, to drive the automobile 1). A first motor), an engine 6, a generator 7 connected to the engine 6 to generate electric power (corresponding to a second motor), first and second inverters 8 and 9, And a high voltage battery 10 connected between the first and second inverters 8 and 9.

上記電動モータ５は、第１インバータ８を介してバッテリ１０に接続されているとともに、第１及び第２インバータ８，９を介して発電機７に接続されていて、バッテリ１０が蓄える電力ないし発電機７が発電した電力の供給を受けて作動する。また、電動モータ５は発電作動も可能で、自動車１の減速時（乗員がフットブレーキ操作したときの制動時や、フットブレーキ操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることによる減速時を含む）に車輪２に駆動されて電力を発生するように作動する。この発電電力は第１インバータ８を介してバッテリ１０に充電される。   The electric motor 5 is connected to the battery 10 via the first inverter 8, and is connected to the generator 7 via the first and second inverters 8, 9. The machine 7 operates by receiving the supply of electric power generated. The electric motor 5 can also generate electricity, including when the vehicle 1 decelerates (when braking when the occupant operates the foot brake, or when the driver does not operate the foot brake but decelerates by turning off the accelerator pedal while driving) ) To drive the wheel 2 to generate electric power. This generated power is charged into the battery 10 via the first inverter 8.

上記電動モータ５は、本実施形態では、ＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)型の３相交流モータであり、第１インバータ８は、電源ライン１４及び接地ライン１５間に並列に設けられる３つの相アームを有している。これら各相アームは、直列接続された２つのＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子１６で構成されている。上記電動モータ５のＵ相、Ｖ相及びＷ相の３つのコイル２１が中性点Ｎに共通接続されるとともに、後述の巻線切替スイッチ１７を介して上記各相アームの２つのスイッチング素子１６の中間点にそれぞれ接続されている。そして、上記各スイッチング素子１６のオン／オフが、モータ制御装置としてのコントローラ３０（図３参照）によって制御されて、電動モータ５の出力（モータ回転数及びトルク）が制御される。   In this embodiment, the electric motor 5 is an IPM (Interior Permanent Magnet) type three-phase AC motor, and the first inverter 8 includes three phase arms provided in parallel between the power supply line 14 and the ground line 15. Have. Each of these phase arms includes a switching element 16 such as two IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) connected in series. The three coils 21 of the U-phase, V-phase and W-phase of the electric motor 5 are commonly connected to the neutral point N, and the two switching elements 16 of the respective phase arms are connected via a winding changeover switch 17 which will be described later. Is connected to the middle point of each. And on / off of each said switching element 16 is controlled by the controller 30 (refer FIG. 3) as a motor control apparatus, and the output (motor rotation speed and torque) of the electric motor 5 is controlled.

上記発電機７は、第２インバータ９を介してバッテリ１０に接続されているとともに、第１及び第２インバータ８，９を介して電動モータ５に接続されていて、エンジン６に駆動されて発電した電力を電動モータ５やバッテリ１０に供給する。また、発電機７は、上記電動モータ５の発電電力において余剰電力が生じる場合には、その余剰電力でもって３相交流モータとして作動してエンジン６を強制的に駆動する。さらに、発電機７は、エンジン６の始動時等のように、バッテリ１０から第２インバータ９を介して電力の供給を受ける場合があり、この場合も３相交流モータとして作動してエンジン６を強制的に駆動する。   The generator 7 is connected to the battery 10 via the second inverter 9, and is connected to the electric motor 5 via the first and second inverters 8 and 9, and is driven by the engine 6 to generate power. The supplied electric power is supplied to the electric motor 5 and the battery 10. Further, when surplus power is generated in the power generated by the electric motor 5, the generator 7 operates as a three-phase AC motor with the surplus power to forcibly drive the engine 6. Further, the generator 7 may receive power supply from the battery 10 via the second inverter 9 when the engine 6 is started. In this case, the generator 7 operates as a three-phase AC motor to Force drive.

上記第２インバータ９も、上記第１インバータ８と同様の構成を有していて、第１インバータ８と共通の電源ライン１４及び接地ライン１５間に並列に設けられる３つの相アームを有し、これら各相アームは、直列接続された２つのスイッチング素子１６で構成されている。そして、各スイッチング素子１６のオン／オフが、コントローラ３０によって制御される。   The second inverter 9 has the same configuration as the first inverter 8 and has three phase arms provided in parallel between the power line 14 and the ground line 15 common to the first inverter 8. Each of these phase arms is composed of two switching elements 16 connected in series. Then, on / off of each switching element 16 is controlled by the controller 30.

上記第１及び第２インバータ８，９は、バッテリ１０からの直流電力を交流電力に変換して電動モータ５や発電機７に送出したり、反対に、電動モータ５や発電機７からの交流電力を直流電力に変換してバッテリ１０に送出する。そして、コントローラ３０により制御されて、電動モータ５、バッテリ１０及び発電機７間を伝達する電力の調整を行う。尚、第１及び第２インバータ８，９間における電源ライン１４と接地ライン１５との間には、平滑コンデンサ１３が接続されている。   The first and second inverters 8 and 9 convert DC power from the battery 10 into AC power and send the AC power to the electric motor 5 and the generator 7, and conversely, AC from the electric motor 5 and the generator 7. The electric power is converted into DC power and sent to the battery 10. And it controls by the controller 30 and adjusts the electric power transmitted between the electric motor 5, the battery 10, and the generator 7. FIG. A smoothing capacitor 13 is connected between the power line 14 and the ground line 15 between the first and second inverters 8 and 9.

本実施形態では、上記電動モータ５の各相のコイル２１は、第１及び第２巻線２１ａ，２１ｂが直列に接続されてなり、各相において上記中性点Ｎと反対側の第１巻線２１ａの両端が、各相毎に設けた巻線切替スイッチ１７の第１及び第２端子１７ａ，１７ｂにそれぞれ接続されており、巻線切替スイッチ１７の第３端子１７ｃが上記各相アームの２つのスイッチング素子１６の中間点に接続されている。そして、巻線切替スイッチ１７（合計３つ）は、コントローラ３０により制御されて、第３端子１７ｃを第１端子１７ａに接続する第１状態と、第３端子１７ｃを第２端子１７ｂに接続する第２状態とを切り替えるように構成されており、第１状態では、第１及び第２巻線２１ａ，２１ｂに電流が流れ、第２状態では、第１巻線２１ａをバイパスして第２巻線２１ｂのみに電流が流れる。第１及び第２巻線２１ａ，２１ｂは巻線数が多い低速用巻線に相当し、第２巻線２１ｂは巻線数が少なくて高速で回転させることが可能な高速用巻線に相当する。ここで、例えば或る相が第１状態になれば、他の相も第１状態となり、全ての相で同じ状態になる。尚、巻線切替スイッチ１７は、第１インバータ８と共にユニット化されている（図３では、巻線切替スイッチ１７は、第１インバータ８（ユニット）内にあるように図示している）。   In the present embodiment, the coil 21 of each phase of the electric motor 5 includes first and second windings 21a and 21b connected in series, and the first winding on the opposite side to the neutral point N in each phase. Both ends of the wire 21a are respectively connected to the first and second terminals 17a and 17b of the winding changeover switch 17 provided for each phase, and the third terminal 17c of the winding changeover switch 17 is connected to each phase arm. It is connected to the midpoint between the two switching elements 16. The winding changeover switches 17 (three in total) are controlled by the controller 30 to connect the third terminal 17c to the first terminal 17a and the third terminal 17c to the second terminal 17b. In the first state, current flows through the first and second windings 21a and 21b, and in the second state, the second winding is bypassed by the first winding 21a. A current flows only in the line 21b. The first and second windings 21a and 21b correspond to low speed windings with a large number of windings, and the second winding 21b corresponds to high speed windings with a small number of windings and capable of being rotated at high speed. To do. Here, for example, if a certain phase is in the first state, the other phases are also in the first state, and all phases are in the same state. The winding changeover switch 17 is unitized with the first inverter 8 (in FIG. 3, the winding changeover switch 17 is shown in the first inverter 8 (unit)).

上記巻線切替スイッチ１７により低速用巻線と高速用巻線との巻線切替が可能となる。これにより、電動モータ５の巻線切替を行うための制御マップとして、例えば図４に示すように、低速低トルク領域及び低速高トルク領域を含む低速レンジ運転域Ｌと、高速低トルク領域を含む高速レンジ運転域Ｈ（図４の例では、低速レンジ運転域Ｌと高速レンジ運転域Ｈとの境界である切替ラインは、回転数が一定のラインである）とを設定しておき、このマップに基づいて電動モータ５の巻線切替を行う。すなわち、後述のモータ回転速度センサ３７及びアクセル開度センサ３８からの入力情報に基づいて決定される電動モータ５の回転数及びトルクが低速レンジ運転域Ｌにある場合には低速用巻線とし、高速レンジ運転域Ｈにある場合には高速用巻線とする。尚、低速低トルク領域を低速レンジ運転域Ｌではなくて高速レンジ運転域Ｈに含めて高速用巻線とすることも可能である。この場合、低速レンジ運転域Ｌと高速レンジ運転域Ｈとの境界である切替ラインは、図４に破線で示すラインとなる。   The winding changeover switch 17 enables the winding switching between the low speed winding and the high speed winding. As a result, the control map for switching the winding of the electric motor 5 includes a low speed range operation region L including a low speed low torque region and a low speed high torque region, and a high speed low torque region, for example, as shown in FIG. The high speed range operation area H (in the example of FIG. 4, the switching line that is the boundary between the low speed range operation area L and the high speed range operation area H is a line having a constant rotation speed), and this map Based on the above, the winding of the electric motor 5 is switched. That is, when the rotation speed and torque of the electric motor 5 determined based on input information from a motor rotation speed sensor 37 and an accelerator opening sensor 38, which will be described later, are in the low speed range operation region L, a low speed winding is obtained. When it is in the high speed range operation area H, it is a high speed winding. Note that the low-speed and low-torque region may be included in the high-speed range operation region H instead of the low-speed range operation region L to form a high-speed winding. In this case, a switching line that is a boundary between the low speed range operation region L and the high speed range operation region H is a line indicated by a broken line in FIG.

図２に示すように、上記エンジン６は、エンジン用ラジエータ４１と共に、冷却水が流れる冷却回路４２を構成して、その冷却水によって冷却される。また、電動モータ５、発電機７並びに第１及び第２インバータ８，９は、エンジン用ラジエータ４１の車両後方に配置されたモータ用ラジエータ４５と共に、エンジン６とは別の冷却回路４６を構成して、その冷却回路４６を流れる冷却水によって冷却されるようになっている。   As shown in FIG. 2, the engine 6 together with the engine radiator 41 constitutes a cooling circuit 42 through which cooling water flows, and is cooled by the cooling water. The electric motor 5, the generator 7, and the first and second inverters 8 and 9 together with a motor radiator 45 disposed behind the engine radiator 41 constitute a cooling circuit 46 separate from the engine 6. The cooling water flowing through the cooling circuit 46 is cooled.

また、電動モータ５には第１温度センサ３１が、発電機７には第２温度センサ３２が、第１インバータ８と巻線切替スイッチ１７とのユニットには第３温度センサ３３がそれぞれ配設されている。第１温度センサ３１は、電動モータ５（第１のモータ）のコイル温度を検出する第１のモータ・コイル温度検出手段を構成し、第２温度センサ３２は、発電機７（第２のモータ）のコイル温度を検出する第２のモータ・コイル温度検出手段を構成する。これら第１及び第２温度センサ３１，３２は、コイル温度を直接検出するものである必要はなくて、検出温度がコイル温度と見なせる箇所に配置することができる。第３温度センサ３３は、巻線切替スイッチ１７の温度を検出するものであり、スイッチ温度を直接検出するものである必要はなくて、検出温度がスイッチ温度と見なせる箇所に配置することができる。   The electric motor 5 has a first temperature sensor 31, the generator 7 has a second temperature sensor 32, and the unit of the first inverter 8 and the winding changeover switch 17 has a third temperature sensor 33. Has been. The first temperature sensor 31 constitutes first motor / coil temperature detecting means for detecting the coil temperature of the electric motor 5 (first motor), and the second temperature sensor 32 is constituted by the generator 7 (second motor). ) Of the second motor / coil temperature detecting means for detecting the coil temperature. The first and second temperature sensors 31 and 32 do not need to directly detect the coil temperature, and can be disposed at a place where the detected temperature can be regarded as the coil temperature. The third temperature sensor 33 detects the temperature of the winding changeover switch 17 and does not need to directly detect the switch temperature, and can be disposed at a location where the detected temperature can be regarded as the switch temperature.

上記コントローラ３０は、一般的なＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するものであって、上記エンジン６の運転制御（燃料噴射弁や点火プラグの作動制御）を行うとともに、第１及び第２インバータ８，９並びに巻線切替スイッチ１７を制御し、また、バッテリ１０の電圧を検出するバッテリ電圧センサ３４（図３参照）や、バッテリ１０に対して流出入する電流値を検出するバッテリ電流センサ３５（図３参照）からの入力情報に基づいてバッテリ１０の残容量（ＳＯＣ）を演算しかつバッテリ１０の充放電を制御する。   The controller 30 includes a general CPU, ROM, RAM, and the like, and performs operation control of the engine 6 (operation control of fuel injection valves and spark plugs), as well as the first and second inverters 8, 9 and the winding changeover switch 17, a battery voltage sensor 34 (see FIG. 3) for detecting the voltage of the battery 10, and a battery current sensor 35 (see FIG. 3) for detecting a current value flowing into and out of the battery 10. 3), the remaining capacity (SOC) of the battery 10 is calculated, and the charging / discharging of the battery 10 is controlled.

具体的には、コントローラ３０は、図３に示すように、上記第１〜第３温度センサ３１〜３３、上記バッテリ電圧センサ３４、電動モータ５の回転速度（車速と対応している）を検出するモータ回転速度センサ３７、及び、自動車１のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ３８からの情報を入力するようになっていて、これら入力情報に基づいて、第１及び第２インバータ８，９（スイッチング素子１６）並びに巻線切替スイッチ１７を制御し、これにより電動モータ５及び発電機７の作動を制御する。   Specifically, as shown in FIG. 3, the controller 30 detects the rotation speeds (corresponding to the vehicle speed) of the first to third temperature sensors 31 to 33, the battery voltage sensor 34, and the electric motor 5. Information from the motor rotation speed sensor 37 and the accelerator position sensor 38 that detects the accelerator position of the automobile 1 are input. Based on the input information, the first and second inverters 8, 9 (switching element 16) and winding changeover switch 17 are controlled, whereby the operations of electric motor 5 and generator 7 are controlled.

すなわち、コントローラ３０は、電動モータ５の駆動に必要な電力とバッテリ１０のＳＯＣとに基づいてエンジン６をＯＮ−ＯＦＦ制御し、運転中のエンジン６を停止させたり、停止中のエンジン６を再始動させたりする。上記電動モータ５の駆動に必要な電力は、電動モータ５の出力トルクから決まり、この電動モータ５の出力トルクは、上記モータ回転速度センサ３７からの入力情報と、アクセル開度センサ３８からの入力情報とに基づいて演算する。   That is, the controller 30 performs ON / OFF control of the engine 6 based on the electric power necessary for driving the electric motor 5 and the SOC of the battery 10 to stop the engine 6 that is operating or to restart the engine 6 that is stopped. Start it. The electric power required for driving the electric motor 5 is determined from the output torque of the electric motor 5. The output torque of the electric motor 5 is input information from the motor rotation speed sensor 37 and input from the accelerator opening sensor 38. Calculate based on information.

車両負荷が大きい場合、例えば高速状態で自動車１を走行させるために電動モータ５が高出力状態である場合や、走行中に電気負荷が大量の電力を消費して作動する場合には、バッテリ１０に電力供給不足が生じる虞れがあるので、コントローラ３０は、エンジン６を作動させて発電機７に電力を発生させ、その発生電力を第１及び第２インバータ８，９を介して電動モータ５やバッテリ１０に供給する。   When the vehicle load is large, for example, when the electric motor 5 is in a high output state in order to drive the automobile 1 in a high speed state, or when the electric load consumes a large amount of power during driving and operates, the battery 10 Therefore, the controller 30 operates the engine 6 to generate electric power in the generator 7, and the generated electric power is supplied to the electric motor 5 via the first and second inverters 8 and 9. Or supplied to the battery 10.

また、コントローラ３０は、バッテリ１０のＳＯＣが低い場合でも、バッテリ１０を充電するためにエンジン６を運転させる。すなわち、バッテリ１０の電力のみで十分に走行できる（長時間安定して走行できる）状態であるとき以外はエンジン６が運転される。   Further, the controller 30 operates the engine 6 in order to charge the battery 10 even when the SOC of the battery 10 is low. That is, the engine 6 is operated except when it is in a state in which it can sufficiently travel with only the electric power of the battery 10 (it can travel stably for a long time).

そして、コントローラ３０は、自動車１の減速時にはエンジン６の運転を停止させるとともに、車輪２からの駆動力によって電動モータ５に電力を発電（回生制動）させ、この電動モータ５の発電電力（回生電力）をバッテリ１０に充電させる。このとき、コントローラ３０は、電動モータ５の効率（回生効率）が最大になるように第１インバータ８の各スイッチング素子１６を制御する。   The controller 30 stops the operation of the engine 6 when the automobile 1 is decelerated, and causes the electric motor 5 to generate electric power (regenerative braking) by the driving force from the wheels 2, and the electric power generated by the electric motor 5 (regenerative electric power). ) Is charged to the battery 10. At this time, the controller 30 controls each switching element 16 of the first inverter 8 so that the efficiency (regeneration efficiency) of the electric motor 5 is maximized.

尚、電動モータ５の効率は、電動モータ５の電流位相角によって決まり、コントローラは、第１インバータ８の各スイッチング素子１６を制御して、電動モータ５の電流位相角を、電動モータ５の効率が最大となる最大効率角度β１ｍに設定する。電動モータ５の電流位相角は、電動モータ５の制御に用いるＩｄ電流及びＩｑ電流によって決まり、図５に示す角度βが電流位相角となる。Ｉｄ及びＩｑは、電動モータ５の各相の電流値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗから、以下の式（１）及び式（２）を用いて導くことができる。式（２）中のθは、電気角である。   The efficiency of the electric motor 5 is determined by the current phase angle of the electric motor 5, and the controller controls each switching element 16 of the first inverter 8 to change the current phase angle of the electric motor 5 to the efficiency of the electric motor 5. Is set to the maximum efficiency angle β1m at which the maximum becomes. The current phase angle of the electric motor 5 is determined by the Id current and Iq current used for control of the electric motor 5, and the angle β shown in FIG. 5 is the current phase angle. Id and Iq can be derived from the current values Iu, Iv, and Iw of each phase of the electric motor 5 using the following equations (1) and (2). Θ in the formula (2) is an electrical angle.

Figure 0005200991
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また、コントローラ３０は、上記発電電力において余剰電力が生じる場合には、該余剰電力でもって発電機７にエンジン６を駆動させる。本実施形態では、バッテリ１０のＳＯＣが所定値より大きい場合に発生した上記発電電力を余剰電力とみなす。また、上記ＳＯＣは、バッテリ電流センサ３５からのバッテリ流出入電流値の積算値、及び、バッテリ１０の最大容量から演算したＳＯＣ値と、バッテリ電圧センサ３４からの電圧情報から推定されるＳＯＣ値とを、それぞれ相互補完することで、導出することができる。本実施形態では、このような相互補完の手法によりバッテリＳＯＣを常時演算し、この演算結果をコントローラ１０内のＲＡＭ領域に随時更新、保存している。また、発電電力の電流として瞬間的に大きい電流（バッテリ１０に充電可能な最大電流値よりも大きい電流）が生じる場合も、発電電力の一部が余剰電力となる。尚、後述のフローチャートでは、瞬間的な大きい電流に起因して余剰電力が生じる場合は省略している。   Further, when surplus power is generated in the generated power, the controller 30 causes the generator 7 to drive the engine 6 with the surplus power. In the present embodiment, the generated power generated when the SOC of the battery 10 is greater than a predetermined value is regarded as surplus power. The SOC is an integrated value of the battery inflow / outflow current value from the battery current sensor 35, an SOC value calculated from the maximum capacity of the battery 10, and an SOC value estimated from voltage information from the battery voltage sensor 34. Can be derived by complementing each other. In this embodiment, the battery SOC is constantly calculated by such a mutual complementing method, and the calculation result is updated and stored in the RAM area in the controller 10 as needed. In addition, even when an instantaneously large current (current larger than the maximum current value that can be charged in the battery 10) is generated as the generated power, a part of the generated power becomes surplus power. It should be noted that in the flowchart described later, the case where surplus power is generated due to an instantaneous large current is omitted.

そして、コントローラ３０は、エンジン６を駆動するときの発電機７の効率（モータ効率）が最大になるように第２インバータ９の各スイッチング素子１６を制御する。この発電機７の効率（モータ効率）も、上記電動モータ５の効率と同様に、電流位相角によって決まり、その電流位相角をモータ効率が最大となる最大効率角度β２ｍに設定する。   And the controller 30 controls each switching element 16 of the 2nd inverter 9 so that the efficiency (motor efficiency) of the generator 7 when driving the engine 6 becomes the maximum. Similarly to the efficiency of the electric motor 5, the efficiency (motor efficiency) of the generator 7 is determined by the current phase angle, and the current phase angle is set to the maximum efficiency angle β2m that maximizes the motor efficiency.

コントローラ３０は、電動モータ５の電流位相角を最大効率角度β１ｍに設定したときの上記余剰電力（つまり電動モータ５の効率最大時の発電電力）が、上記発電機７の電流位相角を上記最大効率角度β２ｍに設定したときの該発電機７によるエンジン駆動電力よりも大きい場合には、発電機７の効率を低下させる。本実施形態では、第２温度センサ３２により検出される発電機７のコイル温度に応じて効率の低下のさせ方が異なる。すなわち、上記発電機７のコイル温度が所定温度よりも低いときには、発電機７の電流位相角を、上記最大効率角度β２ｍよりも銅損が大きくなる角度に設定する一方、上記発電機７のコイル温度が上記所定温度以上であるときには、上記最大効率角度β２ｍよりも鉄損が大きくなる角度に設定する。   The controller 30 determines that the surplus power when the current phase angle of the electric motor 5 is set to the maximum efficiency angle β1m (that is, the generated power at the maximum efficiency of the electric motor 5) is the maximum current phase angle of the generator 7. When the engine driving power is larger than that of the generator 7 when the efficiency angle β2m is set, the efficiency of the generator 7 is lowered. In the present embodiment, the method of reducing the efficiency differs according to the coil temperature of the generator 7 detected by the second temperature sensor 32. That is, when the coil temperature of the generator 7 is lower than a predetermined temperature, the current phase angle of the generator 7 is set to an angle at which the copper loss is larger than the maximum efficiency angle β2m, while the coil of the generator 7 is set. When the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the angle is set such that the iron loss is larger than the maximum efficiency angle β2m.

ここで、３相交流モータの電流位相角と銅損及び鉄損との関係は、通常、図６の如くなり、最大効率角度よりも大きい電流位相角での銅損は、最大効率角度での銅損よりも大きくて、電流位相角が大きいほど銅損が大きくなる一方、最大効率角度よりも小さい電流位相角での鉄損は、最大効率角度での鉄損よりも大きくて、電流位相角が小さいほど鉄損が大きくなる。最大効率角度β２ｍよりも銅損が大きくなる角度は、最大効率角度β２ｍよりも大きい角度となり、最大効率角度β２ｍよりも鉄損が大きくなる角度は、最大効率角度β２ｍよりも小さい角度となる。本実施形態では、上記設定される電流位相角は、モータが確実に作動する範囲で発電機７の効率を出来る限り低くできるような値（β２ｃ、β２ｆ）に予め決められている。   Here, the relationship between the current phase angle of the three-phase AC motor and the copper loss and iron loss is normally as shown in FIG. 6, and the copper loss at the current phase angle larger than the maximum efficiency angle is the maximum efficiency angle. The copper loss increases as the current phase angle is larger than the copper loss, while the iron loss at the current phase angle smaller than the maximum efficiency angle is larger than the iron loss at the maximum efficiency angle and the current phase angle. The smaller the is, the greater the iron loss. The angle at which the copper loss is larger than the maximum efficiency angle β2m is an angle larger than the maximum efficiency angle β2m, and the angle at which the iron loss is larger than the maximum efficiency angle β2m is an angle smaller than the maximum efficiency angle β2m. In the present embodiment, the set current phase angle is determined in advance to values (β2c, β2f) that can reduce the efficiency of the generator 7 as much as possible within a range in which the motor operates reliably.

発電機７の銅損を大きくすると、発電機７の効率を大きく低下させることは可能であるものの、発電機７のコイルの発熱量が多くなり、コイル温度が上昇し過ぎて発電機７の信頼性が低下する。そこで、上記所定温度を、これ以上銅損によるコイルの温度上昇があると信頼性が低下するような温度に設定しておき、コイル温度が上記所定温度以上であるときには、銅損を大きくするのではなくて、鉄損を大きくすることで上記余剰電力を消費するようにする。この場合、銅損を大きくする場合に比べて効率を大きく低下させることはできないが、発電機７により余剰電力を出来る限り消費することができるようになる。また、鉄損を大きくすれば、銅損を大きくする場合に比べて発熱量は低くなり、発電機７の信頼性の低下を防止することができる。   If the copper loss of the generator 7 is increased, the efficiency of the generator 7 can be greatly reduced. However, the amount of heat generated by the coil of the generator 7 increases, the coil temperature rises too much, and the reliability of the generator 7 is increased. Sex is reduced. Therefore, the predetermined temperature is set to a temperature at which the reliability is lowered when the coil temperature is further increased due to copper loss. When the coil temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the copper loss is increased. Instead, the excess power is consumed by increasing the iron loss. In this case, the efficiency cannot be greatly reduced as compared with the case where the copper loss is increased, but the surplus power can be consumed by the generator 7 as much as possible. Further, if the iron loss is increased, the amount of heat generated is lower than that in the case where the copper loss is increased, and a decrease in the reliability of the generator 7 can be prevented.

また、本実施形態では、電動モータ５の電流位相角を最大効率角度β１ｍに設定したときの上記余剰電力が、上記発電機７の電流位相角を最大効率角度β２ｍに設定したときの該発電機７によるエンジン駆動電力よりも大きい場合には、発電機７の効率の低下に加えて、発電している上記電動モータ５の効率（回生効率）も低下させる。この電動モータ５の効率の低下のさせ方も、上記発電機７と同様であり、第１温度センサ３１により検出される電動モータ５のコイル温度が基準温度よりも低いときには、電動モータ５の電流位相角を、上記最大効率角度β１ｍよりも銅損が大きくなる角度（予め決められた角度β１ｃ）に設定する一方、上記電動モータ５のコイル温度が上記基準温度以上であるときには、上記最大効率角度β１ｍよりも鉄損が大きくなる角度（予め決められた角度β１ｆ）に設定する。上記基準温度は、上記所定温度と同様の観点で設定すればよい。尚、電動モータ５のコイル温度が基準温度よりも低いときには、電動モータ５の電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度β１ｃに設定する一方、上記電動モータ５のコイル温度が上記基準温度以上であるときには、上記最大効率角度β１ｍに設定するようにしてもよい。   In the present embodiment, the surplus power when the current phase angle of the electric motor 5 is set to the maximum efficiency angle β1m is equal to the generator when the current phase angle of the generator 7 is set to the maximum efficiency angle β2m. In the case where the engine drive power is larger than the engine drive power by 7, the efficiency (regenerative efficiency) of the electric motor 5 that is generating power is also reduced in addition to the decrease in efficiency of the generator 7. The method of reducing the efficiency of the electric motor 5 is the same as that of the generator 7. When the coil temperature of the electric motor 5 detected by the first temperature sensor 31 is lower than the reference temperature, the current of the electric motor 5 is reduced. When the phase angle is set to an angle at which the copper loss is larger than the maximum efficiency angle β1m (predetermined angle β1c), when the coil temperature of the electric motor 5 is equal to or higher than the reference temperature, the maximum efficiency angle An angle at which the iron loss is larger than β1m (a predetermined angle β1f) is set. The reference temperature may be set from the same viewpoint as the predetermined temperature. When the coil temperature of the electric motor 5 is lower than the reference temperature, the current phase angle of the electric motor 5 is set to an angle β1c at which the copper loss is larger than the maximum efficiency angle, while the coil temperature of the electric motor 5 is set. May be set to the maximum efficiency angle β1m.

このように本実施形態では、電動モータ５の電流位相角を最大効率角度β１ｍに設定したときの上記余剰電力が、発電機７の電流位相角を最大効率角度β２ｍに設定したときの該発電機７によるエンジン駆動電力よりも大きい場合に、発電機７及び電動モータ５の両方の効率を低下させるようにしているが、発電機７のみの効率を低下させるだけであってもよく、電動モータ５のみの効率を低下させるだけであってもよい。この場合も、発電機７又は電動モータ５のコイル温度に応じて銅損を大きくしたり鉄損を大きくしたりすればよい。   As described above, in this embodiment, the surplus power when the current phase angle of the electric motor 5 is set to the maximum efficiency angle β1m is equal to the generator when the current phase angle of the generator 7 is set to the maximum efficiency angle β2m. 7, the efficiency of both the generator 7 and the electric motor 5 is reduced. However, only the efficiency of the generator 7 may be reduced. It may only reduce the efficiency. In this case, the copper loss or the iron loss may be increased according to the coil temperature of the generator 7 or the electric motor 5.

上記の如く上記電動モータ５及び発電機７の効率を低下させても、発電機７によるエンジン６の駆動により上記余剰電力を消費し切れない場合には、本実施形態では、コントローラ３０は、第２インバータ９を制御して、発電機７のエンジン駆動電流に高調波成分を重畳させる。すなわち、第２インバータ９のキャリア周波数（波形生成のためのサンプリング周波数）を一定にしないで乱すことで、制御電流波形に高調波成分が重畳するようにする。これにより、発電機７の鉄損が増大して、発電機７による消費電力を大きくすることができる。尚、第２インバータ９のキャリア周波数を乱す代わりに、第１インバータ８のキャリア周波数を乱すようにしてもよく、両方のキャリア周波数を乱すようにしてもよい。   If the surplus power cannot be consumed by driving the engine 6 by the generator 7 even if the efficiency of the electric motor 5 and the generator 7 is reduced as described above, in this embodiment, the controller 30 2 The inverter 9 is controlled to superimpose a harmonic component on the engine drive current of the generator 7. That is, the harmonic component is superimposed on the control current waveform by disturbing the carrier frequency (sampling frequency for waveform generation) of the second inverter 9 without making it constant. Thereby, the iron loss of the generator 7 increases and the power consumption by the generator 7 can be enlarged. Instead of disturbing the carrier frequency of the second inverter 9, the carrier frequency of the first inverter 8 may be disturbed, or both carrier frequencies may be disturbed.

それでも、発電機７によるエンジン６の駆動により上記余剰電力を消費し切れない場合には、巻線切替スイッチ１７による電動モータ５の低速用巻線と高速用巻線との巻線切替を連続的に行う。すなわち、コントローラ３０は、巻線切替スイッチ１７を、電動モータ５の鉄損が増大するような高速の周期で、第１状態と第２状態とを交互に繰り返すように動作させる。これにより、電動モータ５の鉄損が増大して、電動モータ５の発電電力を減少させることができる。   Still, when the surplus power cannot be consumed by driving the engine 6 by the generator 7, the winding changeover switch 17 continuously switches the winding between the low speed winding and the high speed winding. To do. That is, the controller 30 operates the winding changeover switch 17 so as to alternately repeat the first state and the second state at a high speed cycle in which the iron loss of the electric motor 5 increases. Thereby, the iron loss of the electric motor 5 increases and the generated electric power of the electric motor 5 can be decreased.

上記のように巻線切替を連続的に行う場合、巻線切替スイッチ１７が発熱するために信頼性が低下する可能性がある。そこで、本実施形態では、コントローラ３０は、上記第３温度センサ３３により検出される巻線切替スイッチ１７の温度が、予め設定された設定温度以上になったときに、上記連続的な巻線切替を禁止する。これにより、巻線切替スイッチ１７の信頼性の低下を防止することができる。   When the winding switching is continuously performed as described above, the winding switching switch 17 generates heat, which may reduce the reliability. Therefore, in this embodiment, the controller 30 performs the continuous winding switching when the temperature of the winding switching switch 17 detected by the third temperature sensor 33 is equal to or higher than a preset temperature. Is prohibited. Thereby, the fall of the reliability of the coil | winding switch 17 can be prevented.

尚、本実施形態では、電動モータ５及び発電機７の効率を低下させても、発電機７によるエンジン６の駆動により上記余剰電力を消費し切れない場合において、上記高調波成分の重畳を上記巻線切替に対して優先的に行うようにしているが、先に上記巻線切替を行って、それでも上記余剰電力を消費し切れない場合に上記高調波成分の重畳を行うようにしてもよく、両方を同時に行うようにしてもよい。また、電動モータ５及び発電機７の効率を低下させても、発電機７によるエンジン６の駆動により上記余剰電力を消費し切れない場合に、上記高調波成分の重畳及び上記巻線切替のいずれか一方のみを行うだけであってもよく、両方共に行わないようにしてもよい。   In the present embodiment, even when the efficiency of the electric motor 5 and the generator 7 is reduced, the superposition of the harmonic components is performed when the surplus power cannot be consumed by driving the engine 6 by the generator 7. Although priority is given to winding switching, the above-mentioned harmonic components may be superimposed when the winding switching is performed first and the surplus power is still not consumed. Both may be performed simultaneously. If the surplus power cannot be consumed by driving the engine 6 by the generator 7 even if the efficiency of the electric motor 5 and the generator 7 is reduced, either the superposition of the harmonic components or the winding switching is performed. Only one of them may be performed or both may not be performed.

ここで、上記コントローラ３０による、自動車１の減速時（電動モータ５の回生制動時）の制御について、図７のフローチャートに基づいて説明する。   Here, the control by the controller 30 when the vehicle 1 is decelerated (during regenerative braking of the electric motor 5) will be described based on the flowchart of FIG.

最初のステップＳ１では、コントローラ３０のＲＡＭより最新のバッテリ１０のＳＯＣの値であるＢＳ１を入手するとともに、第１温度センサ３３より電動モータ５のコイル温度Ｔ１を、第２温度センサ３２より発電機７のコイル温度Ｔ２を、第３温度センサ３３より巻線切替スイッチ１７の温度Ｔ３をそれぞれ入力する。   In the first step S 1, BS 1 which is the latest SOC value of the battery 10 is obtained from the RAM of the controller 30, the coil temperature T 1 of the electric motor 5 is obtained from the first temperature sensor 33, and the generator is obtained from the second temperature sensor 32. 7 is input from the third temperature sensor 33 and the temperature T3 of the winding changeover switch 17 is input.

次のステップＳ２では、上記ＳＯＣの値ＢＳ１が所定値ＢＳ０よりも大きいか否かを判定する。このステップＳ２の判定がＮＯであるときには、ステップＳ３に進んで、電動モータ５の電流位相角を最大効率角度β１ｍに設定した状態で、該電動モータ５の回生電力をバッテリ１０に充電させ、しかる後にリターンする。   In the next step S2, it is determined whether or not the SOC value BS1 is larger than a predetermined value BS0. When the determination in step S2 is NO, the process proceeds to step S3, and the battery 10 is charged with the regenerative power of the electric motor 5 while the current phase angle of the electric motor 5 is set to the maximum efficiency angle β1m. Return later.

上記ステップＳ２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ４に進んで、電動モータ５の電流位相角を最大効率角度β１ｍに設定した状態で、該電動モータ５の回生電力を全て余剰電力として発電機７に供給してエンジン６を駆動する。   When the determination in step S2 is YES, the process proceeds to step S4, and the generator 7 uses all the regenerative power of the electric motor 5 as surplus power in the state where the current phase angle of the electric motor 5 is set to the maximum efficiency angle β1m. To drive the engine 6.

そして、次のステップＳ５で、電流位相角が最大効率角度β１ｍに設定された上記電動モータ５の回生電力が、発電機７の電流位相角を最大効率角度β２ｍに設定したときの該発電機７によるエンジン駆動電力よりも大きいか否かを判定する。このステップＳ５の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ５の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ６に進む。   Then, in the next step S5, the generator 7 when the regenerative electric power of the electric motor 5 whose current phase angle is set to the maximum efficiency angle β1m sets the current phase angle of the generator 7 to the maximum efficiency angle β2m. It is determined whether or not the engine driving power is greater than If the determination in step S5 is NO, the process returns as it is. If the determination in step S5 is YES, the process proceeds to step S6.

上記ステップＳ６では、上記発電機７のコイル温度Ｔ２が所定温度Ｔａ以上であるか否かを判定する。このステップＳ６の判定がＮＯであるときには、ステップＳ７に進んで、発電機７の電流位相角を、最大効率角度β２ｍよりも銅損が大きくなる角度β２ｃに設定し、しかる後にステップＳ９に進む。   In step S6, it is determined whether or not the coil temperature T2 of the generator 7 is equal to or higher than a predetermined temperature Ta. When the determination in step S6 is NO, the process proceeds to step S7, where the current phase angle of the generator 7 is set to an angle β2c at which the copper loss is greater than the maximum efficiency angle β2m, and then the process proceeds to step S9.

一方、上記ステップＳ６の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ８に進んで、発電機７の電流位相角を、最大効率角度β２ｍよりも鉄損が大きくなる角度β２ｆに設定し、しかる後にステップＳ９に進む。   On the other hand, when the determination in step S6 is YES, the process proceeds to step S8, in which the current phase angle of the generator 7 is set to an angle β2f at which the iron loss is larger than the maximum efficiency angle β2m, and then the process proceeds to step S9. move on.

上記ステップＳ９では、電動モータ５のコイル温度Ｔ１が基準温度Ｔｂ以上であるか否かを判定する。このステップＳ９の判定がＮＯであるときには、ステップＳ１０に進んで、電動モータ５の電流位相角を、最大効率角度β１ｍよりも銅損が大きくなる角度β１ｃに設定し、しかる後にステップＳ１２に進む。   In step S9, it is determined whether or not the coil temperature T1 of the electric motor 5 is equal to or higher than the reference temperature Tb. When the determination in step S9 is NO, the process proceeds to step S10, in which the current phase angle of the electric motor 5 is set to an angle β1c where the copper loss is larger than the maximum efficiency angle β1m, and then the process proceeds to step S12.

一方、上記ステップＳ９の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１１に進んで、電動モータ５の電流位相角を、最大効率角度β１ｍよりも鉄損が大きくなる角度β１ｆに設定し、しかる後にステップＳ１２に進む。   On the other hand, when the determination in step S9 is YES, the process proceeds to step S11, in which the current phase angle of the electric motor 5 is set to an angle β1f at which the iron loss is larger than the maximum efficiency angle β1m, and then the process proceeds to step S12. move on.

上記ステップＳ１２では、電流位相角がβ１ｆ又はβ１ｃに設定された電動モータ５の回生電力が、電流位相角がβ２ｆ又はβ２ｃに設定された発電機７によるエンジン駆動電力よりも大きいか否かを判定する。このステップＳ１２の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ１２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１３に進んで、第２インバータ９のキャリア周波数に高調波成分を重畳させる。   In step S12, it is determined whether or not the regenerative power of the electric motor 5 whose current phase angle is set to β1f or β1c is larger than the engine driving power by the generator 7 whose current phase angle is set to β2f or β2c. To do. If the determination in step S12 is NO, the process returns as it is. If the determination in step S12 is YES, the process proceeds to step S13, and a harmonic component is superimposed on the carrier frequency of the second inverter 9.

次のステップＳ１４では、電流位相角がβ１ｆ又はβ１ｃに設定された電動モータ５の回生電力が、電流位相角がβ２ｆ又はβ２ｃに設定された発電機７（エンジン駆動電流に高調波成分を重畳されている）によるエンジン駆動電力よりも大きいか否かを判定する。このステップＳ１４の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ１４の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１５に進んで、巻線切替スイッチ１７の温度Ｔ３が設定温度Ｔｃ以上であるか否かを判定する。このステップＳ１５の判定がＹＥＳであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ１５の判定がＮＯであるときには、ステップＳ１６に進む。尚、上記ステップＳ１５の判定がＹＥＳであるときにおいて、廃電しきれなかった余剰電力がある場合には、その余剰電力はバッテリ１０に充電されることなる。このため、上記ステップＳ２における判定の閾値である所定値ＢＳ０は、このような廃電しきれなかった多少の余剰電力の充電を許容できる値に設定しておく必要がある。   In the next step S14, the regenerative electric power of the electric motor 5 whose current phase angle is set to β1f or β1c is the generator 7 whose current phase angle is set to β2f or β2c (a harmonic component is superimposed on the engine drive current). It is determined whether or not the engine drive power is greater than If the determination in step S14 is NO, the process returns as it is. If the determination in step S14 is YES, the process proceeds to step S15, and whether or not the temperature T3 of the winding changeover switch 17 is equal to or higher than the set temperature Tc. Determine. When the determination in step S15 is YES, the process returns as it is, while when the determination in step S15 is NO, the process proceeds to step S16. When the determination in step S15 is YES and there is surplus power that could not be exhausted, the surplus power is charged in the battery 10. For this reason, it is necessary to set the predetermined value BS0, which is the threshold value for the determination in step S2, to a value that allows the charging of some surplus power that could not be completely discharged.

上記ステップＳ１６では、巻線切替スイッチ１７による電動モータ５の巻線切替を連続的に行い、しかる後にリターンする。尚、巻線切替を連続的に行っても、廃電しきれなかった余剰電力がある場合には、その余剰電力はバッテリ１０に充電されることになる。   In step S16, the winding switch 17 continuously switches the winding of the electric motor 5, and then returns. If there is surplus power that could not be completely discharged even if the windings are switched continuously, the surplus power is charged in the battery 10.

上記のようにコントローラ３０（モータ制御装置）は、本発明の発電制御部（第１のモータ・電流位相角設定部）、充電制御部、エンジン駆動制御部（第２のモータ・電流位相角設定部）並びに第１及び第２のモータ・コイル温度入力部を備えていることになる。   As described above, the controller 30 (motor control device) includes the power generation control unit (first motor / current phase angle setting unit), the charge control unit, and the engine drive control unit (second motor / current phase angle setting) of the present invention. Part) and the first and second motor coil temperature input parts.

上記コントローラ３０による自動車１の減速時の制御により、電動モータ５の発電電力が余剰電力となった場合には、その発電電力が発電機７に供給されて、この発電機７がモータとしてエンジン６を駆動する。このとき、電動モータ５及び発電機７の電流位相角が最大効率角度β１ｍ，β２ｍに設定される。但し、その最大効率角度β１ｍに設定された電動モータ５の回生電力が、最大効率角度β２ｍに設定された発電機７によるエンジン駆動電力よりも大きい場合には、電動モータ５及び発電機７の電流位相角を変更して効率を低下させる。この発電機７の電流位相角は、発電機７のコイル温度が所定温度よりも低ければ、最大効率角度β２ｍよりも銅損が大きくなる角度β２ｃに設定される一方、所定温度以上であれば、最大効率角度β２ｍよりも鉄損が大きくなる角度β２ｆに設定される。発電機７における電流位相角の変更直前では、通常、発電機７のコイル温度が所定温度よりも低いので、最初は電流位相角がβ２ｃに設定される。そして、発電機７のコイルの発熱量の上昇によりコイル温度が上昇し、やがてコイル温度が所定温度以上となる。このとき、電流位相角がβ２ｆに設定される。これにより、発電機７のコイル温度の上昇が抑えられ、発電機７の信頼性が低下するようなことはない。また、電流位相角がβ２ｆに設定されると、β２ｃに設定される場合よりもモータ効率を大きく低下させることはできないが、最大効率角度β２ｍに設定する場合よりも余剰電力を消費することが可能になる。また、電動モータ５の電流位相角も、発電機７の電流位相角と同様に変更され、電動モータ５の発熱による信頼性の低下を防止しつつ、電動モータ５の発電電力を減少させることができて、発電機７により余剰電力を十分に消費することができるようになる。   When the generated power of the electric motor 5 becomes surplus power by the control of the automobile 1 when the vehicle 1 is decelerated, the generated power is supplied to the generator 7, and the generator 7 serves as the motor for the engine 6. Drive. At this time, the current phase angles of the electric motor 5 and the generator 7 are set to the maximum efficiency angles β1m and β2m. However, if the regenerative power of the electric motor 5 set at the maximum efficiency angle β1m is larger than the engine driving power by the generator 7 set at the maximum efficiency angle β2m, the currents of the electric motor 5 and the generator 7 Change the phase angle to reduce efficiency. The current phase angle of the generator 7 is set to an angle β2c at which the copper loss is larger than the maximum efficiency angle β2m if the coil temperature of the generator 7 is lower than the predetermined temperature. The angle β2f is set such that the iron loss is larger than the maximum efficiency angle β2m. Immediately before the change of the current phase angle in the generator 7, since the coil temperature of the generator 7 is usually lower than a predetermined temperature, the current phase angle is initially set to β2c. And coil temperature rises by the raise of the emitted-heat amount of the coil of the generator 7, and coil temperature will become more than predetermined temperature soon. At this time, the current phase angle is set to β2f. Thereby, the rise of the coil temperature of the generator 7 is suppressed, and the reliability of the generator 7 is not lowered. Further, when the current phase angle is set to β2f, the motor efficiency cannot be greatly reduced as compared with the case where β2c is set, but it is possible to consume surplus power compared to the case where the maximum efficiency angle β2m is set. become. Further, the current phase angle of the electric motor 5 is also changed in the same manner as the current phase angle of the generator 7, and the generated power of the electric motor 5 can be reduced while preventing a decrease in reliability due to heat generation of the electric motor 5. Thus, the surplus power can be sufficiently consumed by the generator 7.

このようにして電動モータ５及び発電機７の効率を低下させても、上記余剰電力を消費し切れない場合には、第２インバータ９のキャリア周波数に高調波成分が重畳され、これにより、発電機７の鉄損が増大して、発電機７による消費電力が増大する。   If the surplus power cannot be consumed even if the efficiency of the electric motor 5 and the generator 7 is reduced in this way, a harmonic component is superimposed on the carrier frequency of the second inverter 9, thereby generating power. The iron loss of the machine 7 increases and the power consumption by the generator 7 increases.

それでも、上記余剰電力を消費し切れない場合には、巻線切替スイッチ１７による電動モータ５の巻線切替が連続的に行われ、これにより、電動モータ５の鉄損が増大して、電動モータ５の発電電力が減少する。但し、巻線切替を連続的に行っていると、巻線切替スイッチ１７の温度が上昇して、やがて設定温度以上になる。このときには、巻線切替の連続動作が禁止されるので、巻線切替スイッチ１７の発熱による信頼性の低下を防止することができる。   Still, when the surplus power cannot be consumed, the winding changeover switch 17 continuously switches the winding of the electric motor 5, thereby increasing the iron loss of the electric motor 5, and the electric motor. The generated power of 5 is reduced. However, if the winding is continuously switched, the temperature of the winding switching switch 17 rises and eventually becomes higher than the set temperature. At this time, since the continuous operation of the winding switching is prohibited, it is possible to prevent a decrease in reliability due to heat generation of the winding switching switch 17.

本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両のモータ制御方法及びモータ制御に有用であり、特にモータの回生制動時に、その発電電力において余剰電力が生じる場合に有用である。   The present invention is useful for a motor control method and motor control of an electric vehicle such as a hybrid vehicle and an electric vehicle, and is particularly useful when surplus power is generated in the generated power during regenerative braking of the motor.

本発明の実施形態に係るモータ制御装置を搭載した電動車両としてのハイブリッド自動車の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the hybrid vehicle as an electric vehicle carrying the motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention. エンジンの冷却系と、電動モータ、発電機並びに第１及び第２インバータの冷却系との構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the cooling system of an engine, the cooling system of an electric motor, a generator, and the 1st and 2nd inverter. モータ制御装置の制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of a motor control apparatus. 電動モータの巻線切替を行うための制御マップの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the control map for performing winding switching of an electric motor. 電流位相角を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a current phase angle. ３相交流モータの電流位相角と銅損及び鉄損との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric current phase angle of a three-phase alternating current motor, copper loss, and iron loss. コントローラによる、自動車減速時の制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control at the time of the vehicle deceleration by a controller.

１ ハイブリッド自動車（電動車両）
５ 電動モータ（第１のモータ）
６ エンジン
７ 発電機（第２のモータ）
１０ バッテリ
１７ 巻線切替スイッチ
３０ コントローラ（モータ制御装置）
３１ 第１温度センサ（第１のモータ・コイル温度検出手段）
３２ 第２温度センサ（第２のモータ・コイル温度検出手段）
３３ 第３温度センサ
３４ バッテリ電圧センサ 1 Hybrid vehicle (electric vehicle)
5 Electric motor (first motor)
6 Engine 7 Generator (second motor)
10 Battery 17 Winding changeover switch 30 Controller (motor control device)
31 1st temperature sensor (1st motor coil temperature detection means)
32 2nd temperature sensor (2nd motor coil temperature detection means)
33 Third temperature sensor 34 Battery voltage sensor

Claims (9)

電力の供給を受けて車両を駆動する第１のモータに、車両減速時に電力を発電させる発電ステップと、
上記第１のモータの発電電力をバッテリに充電させる充電ステップと、
上記第１のモータの発電電力において余剰電力が生じる場合に、該余剰電力でもって第２のモータにエンジンを駆動させるエンジン駆動ステップと、
上記第２のモータのコイル温度を入力する第２のモータ・コイル温度入力ステップとを備え、
上記エンジン駆動ステップは、上記余剰電力が、上記第２のモータの電流位相角を該第２のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの該第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第２のモータ・コイル温度入力ステップで入力した上記第２のモータのコイル温度が所定温度よりも低いときには、上記第２のモータの電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する一方、上記第２のモータのコイル温度が上記所定温度以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度に設定する第２のモータ・電流位相角設定ステップを有することを特徴とする電動車両のモータ制御方法。 A power generation step of generating power when the vehicle decelerates, in a first motor that drives the vehicle by receiving power supply;
A charging step of charging the battery with the generated electric power of the first motor;
An engine driving step of causing the second motor to drive the engine with the surplus power when surplus power is generated in the generated power of the first motor;
A second motor coil temperature input step for inputting the coil temperature of the second motor,
In the engine driving step, the surplus power is calculated based on the engine driving power by the second motor when the current phase angle of the second motor is set to a maximum efficiency angle at which the efficiency of the second motor is maximized. If the coil temperature of the second motor input in the second motor coil temperature input step is lower than a predetermined temperature, the current phase angle of the second motor is set to be greater than the maximum efficiency angle. Is set to an angle at which the copper loss increases, and when the coil temperature of the second motor is equal to or higher than the predetermined temperature, the second motor current is set to an angle at which the iron loss is larger than the maximum efficiency angle. An electric vehicle motor control method comprising a phase angle setting step. 請求項１記載の電動車両のモータ制御方法において、
上記発電ステップは、上記第１のモータの電流位相角を該第１のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの上記余剰電力が、上記第２のモータの電流位相角を該第２のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの該第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第１のモータの電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する第１のモータ・電流位相角設定ステップを有することを特徴とする電動車両のモータ制御方法。 In the motor control method of the electric vehicle according to claim 1,
In the power generation step, the surplus power when the current phase angle of the first motor is set to a maximum efficiency angle at which the efficiency of the first motor is maximized, the current phase angle of the second motor becomes the current phase angle of the second motor. In the case where the engine driving power by the second motor is set to the maximum efficiency angle at which the efficiency of the second motor is maximized, the current phase angle of the first motor is set to be larger than the maximum efficiency angle. A motor control method for an electric vehicle, comprising: a first motor / current phase angle setting step for setting an angle at which copper loss increases. 請求項２記載の電動車両のモータ制御方法において、
上記第１のモータのコイル温度を入力する第１のモータ・コイル温度入力ステップを備え、
上記第１のモータ・電流位相角設定ステップは、上記第１のモータの電流位相角を該第１のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの上記余剰電力が、上記第２のモータの電流位相角を該第２のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの該第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第１のモータ・コイル温度入力ステップで入力した上記第１のモータのコイル温度が基準温度よりも低いときには、上記第１のモータの電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する一方、上記第１のモータのコイル温度が上記基準温度以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度に設定するステップであることを特徴とする電動車両のモータ制御方法。 In the motor control method of the electric vehicle according to claim 2,
A first motor coil temperature input step for inputting the coil temperature of the first motor;
In the first motor / current phase angle setting step, the surplus power when the current phase angle of the first motor is set to a maximum efficiency angle at which the efficiency of the first motor is maximized is calculated as the second motor / current phase angle setting step. When the current phase angle of the motor is larger than the engine drive power by the second motor when the maximum efficiency angle at which the efficiency of the second motor is maximized is set, the first motor coil temperature input When the coil temperature of the first motor input in step is lower than the reference temperature, the current phase angle of the first motor is set to an angle at which the copper loss is larger than the maximum efficiency angle, When the coil temperature of one motor is equal to or higher than the reference temperature, the motor control method for the electric vehicle is a step of setting the angle at which the iron loss is larger than the maximum efficiency angle. . 電力の供給を受けて車両を駆動する第１のモータに、車両減速時に電力を発電させる発電ステップと、
上記第１のモータの発電電力をバッテリに充電させる充電ステップと、
上記第１のモータの発電電力において余剰電力が生じる場合に、該余剰電力でもって第２のモータにエンジンを駆動させるエンジン駆動ステップと、
上記第１のモータのコイル温度を入力する第１のモータ・コイル温度入力ステップとを備え、
上記発電ステップは、上記第１のモータの電流位相角を該第１のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの上記余剰電力が、上記第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第１のモータ・コイル温度入力ステップで入力した上記第１のモータのコイル温度が基準温度よりも低いときには、上記第１のモータの電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する一方、上記第１のモータのコイル温度が上記基準温度以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度に設定する第１のモータ・電流位相角設定ステップを有することを特徴とする電動車両のモータ制御方法。 A power generation step of generating power when the vehicle decelerates, in a first motor that drives the vehicle by receiving power supply;
A charging step of charging the battery with the generated electric power of the first motor;
An engine driving step of causing the second motor to drive the engine with the surplus power when surplus power is generated in the generated power of the first motor;
A first motor coil temperature input step for inputting the coil temperature of the first motor,
In the power generation step, the surplus power when the current phase angle of the first motor is set to a maximum efficiency angle at which the efficiency of the first motor is maximized is greater than the engine drive power by the second motor. If the coil temperature of the first motor input in the first motor coil temperature input step is lower than a reference temperature, the current phase angle of the first motor is set to be larger than the maximum efficiency angle. The first motor current phase is set to an angle at which the iron loss is larger than the maximum efficiency angle when the coil temperature of the first motor is equal to or higher than the reference temperature. A motor control method for an electric vehicle, comprising an angle setting step. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動車両のモータ制御方法において、
上記エンジン駆動ステップは、上記余剰電力が上記第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、該第２のモータのエンジン駆動電流に高調波成分を重畳させる高調波重畳ステップを有することを特徴とする電動車両のモータ制御方法。 In the motor control method of the electric vehicle according to any one of claims 1 to 4,
The engine driving step includes a harmonic superposition step of superimposing a harmonic component on the engine drive current of the second motor when the surplus power is larger than the engine drive power of the second motor. A motor control method for an electric vehicle. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の電動車両のモータ制御方法において、
上記第１のモータは、低速用巻線と高速用巻線との巻線切替が可能なものであり、
上記発電ステップは、上記余剰電力が上記第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第１のモータの低速用巻線と高速用巻線とを連続的に切り替える巻線切替ステップを有することを特徴とする電動車両のモータ制御方法。 In the motor control method of the electric vehicle according to any one of claims 1 to 5,
The first motor is capable of switching between a low-speed winding and a high-speed winding.
The power generation step includes a winding switching step of continuously switching the low-speed winding and the high-speed winding of the first motor when the surplus power is larger than the engine driving power by the second motor. A motor control method for an electric vehicle, comprising: 請求項６記載の電動車両のモータ制御方法において、
上記巻線切替ステップにおいて上記低速用巻線と高速用巻線との巻線切替を行うためのスイッチの温度を入力するスイッチ温度入力ステップを備え、
上記発電ステップは、上記スイッチ温度入力ステップで入力したスイッチ温度が、予め設定された設定温度以上になったときに、上記連続的な巻線切替を禁止する巻線切替禁止ステップを有することを特徴とする電動車両のモータ制御方法。 In the motor control method of the electric vehicle according to claim 6,
A switch temperature input step for inputting a temperature of a switch for performing winding switching between the low speed winding and the high speed winding in the winding switching step;
The power generation step includes a winding switching prohibiting step that prohibits the continuous winding switching when the switch temperature input in the switch temperature input step is equal to or higher than a preset temperature. A motor control method for an electric vehicle. 電力の供給を受けて車両を駆動する第１のモータに、車両減速時に電力を発電させる発電制御部と、
上記第１のモータの発電電力をバッテリに充電させる充電制御部と、
上記第１のモータの発電電力において余剰電力が生じる場合に、該余剰電力でもって第２のモータにエンジンを駆動させるエンジン駆動制御部と、
上記第２のモータのコイル温度を検出する第２のモータ・コイル温度検出手段より該コイル温度を入力する第２のモータ・コイル温度入力部とを備え、
上記エンジン駆動制御部は、上記余剰電力が、上記第２のモータの電流位相角を該第２のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの該第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第２のモータ・コイル温度入力部により入力した上記第２のモータのコイル温度が所定温度よりも低いときには、上記第２のモータの電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する一方、上記第２のモータのコイル温度が上記所定温度以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度に設定する第２のモータ・電流位相角設定部を有することを特徴とする電動車両のモータ制御装置。 A power generation control unit that generates power when the vehicle decelerates, in a first motor that receives the supply of power and drives the vehicle;
A charge controller for charging the battery with the generated electric power of the first motor;
An engine drive control unit for causing the second motor to drive the engine with the surplus power when surplus power is generated in the generated power of the first motor;
A second motor / coil temperature input unit for inputting the coil temperature from second motor / coil temperature detection means for detecting the coil temperature of the second motor;
The engine drive control unit is configured so that the surplus power is the engine drive power by the second motor when the current phase angle of the second motor is set to the maximum efficiency angle at which the efficiency of the second motor is maximized. When the coil temperature of the second motor input by the second motor / coil temperature input unit is lower than a predetermined temperature, the current phase angle of the second motor is set to the maximum efficiency angle. The second motor is set to an angle at which the iron loss is larger than the maximum efficiency angle when the coil temperature of the second motor is equal to or higher than the predetermined temperature. An electric vehicle motor control device comprising a current phase angle setting unit. 電力の供給を受けて車両を駆動する第１のモータに、車両減速時に電力を発電させる発電制御部と、
上記第１のモータの発電電力をバッテリに充電させる充電制御部と、
上記第１のモータの発電電力において余剰電力が生じる場合に、該余剰電力でもって第２のモータにエンジンを駆動させるエンジン駆動制御部と、
上記第１のモータのコイル温度を検出する第１のモータ・コイル温度検出手段より該コイル温度を入力する第１のモータ・コイル温度入力部とを備え、
上記発電制御部は、上記第１のモータの電流位相角を該第１のモータの効率が最大となる最大効率角度に設定したときの上記余剰電力が、上記第２のモータによるエンジン駆動電力よりも大きい場合において、上記第１のモータ・コイル温度入力部により入力した上記第１のモータのコイル温度が基準温度よりも低いときには、上記第１のモータの電流位相角を、上記最大効率角度よりも銅損が大きくなる角度に設定する一方、上記第１のモータのコイル温度が上記基準温度以上であるときには、上記最大効率角度よりも鉄損が大きくなる角度に設定する第１のモータ・電流位相角設定部を有することを特徴とする電動車両のモータ制御装置。 A power generation control unit that generates power when the vehicle decelerates, in a first motor that receives the supply of power and drives the vehicle;
A charge controller for charging the battery with the generated electric power of the first motor;
An engine drive control unit for causing the second motor to drive the engine with the surplus power when surplus power is generated in the generated power of the first motor;
A first motor / coil temperature input unit for inputting the coil temperature from first motor / coil temperature detection means for detecting the coil temperature of the first motor;
The power generation control unit is configured such that the surplus power when the current phase angle of the first motor is set to a maximum efficiency angle at which the efficiency of the first motor is maximum is greater than engine driving power by the second motor. When the coil temperature of the first motor input by the first motor / coil temperature input unit is lower than a reference temperature, the current phase angle of the first motor is set to be greater than the maximum efficiency angle. Is set to an angle at which the copper loss increases, and when the coil temperature of the first motor is equal to or higher than the reference temperature, the first motor / current is set to an angle at which the iron loss is larger than the maximum efficiency angle. An electric vehicle motor control device comprising a phase angle setting unit.
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