JP6555148B2 - vehicle - Google Patents
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Description
この発明は、車両に関し、より特定的には、ロータに永久磁石が設けられた回転電機を搭載する車両に関する。 The present invention relates to a vehicle, and more particularly to a vehicle on which a rotating electrical machine having a rotor provided with a permanent magnet is mounted.
特開2010−93934号公報(特許文献1)には、電動機を搭載した車両での衝突発生時に安全性向上を図るための技術として、車両衝突発生の検出時に、当該電動機を駆動制御するためのインバータの蓄積電荷を放電する制御が記載されている。特許文献1では、ハイブリッド車を想定して、走行モータに対して交流電圧を供給するためのPCUが、放電制御の対象となるインバータと並列に接続されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2010-93934 (Patent Document 1) discloses a technique for driving and controlling a motor when a vehicle collision is detected as a technique for improving safety when a collision occurs in a vehicle equipped with an electric motor. Control for discharging the stored charge of the inverter is described. In Patent Document 1, assuming a hybrid vehicle, a PCU for supplying an AC voltage to a traveling motor is connected in parallel with an inverter that is subject to discharge control.
また、特開2015−186429号公報(特許文献2)には、エンジン、モータ、および、エンジン動力によって発電する発電機を搭載したハイブリッド車両において、界磁磁束を可変とする可変界磁型の回転電機を用いて発電機を構成することが記載されている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2015-186429 (Patent Document 2) discloses a variable field type rotation in which a field magnetic flux is variable in a hybrid vehicle equipped with an engine, a motor, and a generator that generates electric power using engine power. It describes that an electric machine is used to constitute a generator.
ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両駆動用電動機を搭載した車両では、当該電動機に、出力特性に優れた永久磁石モータが適用される傾向にある。永久磁石モータでは、無トルク状態での従動回転時にも、ロータに設けられた永久磁石が回転することによって、逆起電力が発生する。 In a vehicle equipped with a vehicle driving motor such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, a permanent magnet motor excellent in output characteristics tends to be applied to the motor. In a permanent magnet motor, a counter electromotive force is generated by rotating a permanent magnet provided in a rotor even during a driven rotation in a torqueless state.
したがって、永久磁石モータが搭載された車両では、車両衝突発生後に牽引された場合に、車輪の回転に伴って当該永久磁石モータが従動回転することによって、逆起電力による電流が発生する虞がある。このため、特許文献1において、走行モータが永久磁石モータで構成されている場合には、車両衝突時に放電が正常に完了できなくなることが懸念される。また、逆起電力の発生に伴う負トルクの発生によって、車両の牽引が妨げられることも懸念される。 Therefore, in a vehicle equipped with a permanent magnet motor, when it is pulled after a vehicle collision occurs, there is a possibility that a current due to a counter electromotive force is generated by the driven rotation of the permanent magnet motor as the wheels rotate. . For this reason, in patent document 1, when a traveling motor is comprised with the permanent magnet motor, we are anxious about discharge becoming impossible to complete normally at the time of a vehicle collision. In addition, there is a concern that traction of the vehicle may be hindered by the generation of negative torque accompanying the generation of counter electromotive force.
この発明はこのような問題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、永久磁石型の回転電機を走行用電動機として搭載した車両において、車両衝突後の被牽引時に走行用電動機で生じる逆起電力を抑制することである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to drive a vehicle equipped with a permanent magnet type rotating electrical machine as a traveling motor when the vehicle is towed after a vehicle collision. This is to suppress the counter electromotive force generated in the electric motor.
この発明のある局面では、車両は、回転電機と、動力伝達経路と、検出器と、制御装置とを備える。回転電機は、永久磁石が設けられたロータと、ロータが発生する界磁磁束を変化させる可変界磁機構とを含む。動力伝達経路は、車輪およびロータの間を機械的に連結する。検出器は、車両の衝突を検出する。制御装置は、検出器による車両衝突の検出に応じて可変界磁機構を制御する。制御装置は、車両衝突の検出時には、車両衝突の検出前と比較して、界磁磁束が減少するように可変界磁機構を制御する。 In one aspect of the present invention, a vehicle includes a rotating electrical machine, a power transmission path, a detector, and a control device. The rotating electrical machine includes a rotor provided with a permanent magnet and a variable field mechanism that changes a field magnetic flux generated by the rotor. The power transmission path mechanically connects between the wheel and the rotor. The detector detects a vehicle collision. The control device controls the variable field mechanism according to the detection of the vehicle collision by the detector. The control device controls the variable field mechanism so that the field magnetic flux is reduced when a vehicle collision is detected as compared to before the vehicle collision is detected.
上記車両によれば、車両衝突の発生後には、界磁可変機構によって回転電機の界磁磁束を減少させることができる。したがって、衝突発生後に車両が牽引される際に、車輪の空転に伴って回転電機で生じる逆起電力を抑制することができる。 According to the vehicle, the field magnetic flux of the rotating electrical machine can be reduced by the field variable mechanism after the occurrence of the vehicle collision. Therefore, when the vehicle is towed after the occurrence of the collision, it is possible to suppress the counter electromotive force generated in the rotating electrical machine due to the idling of the wheels.
この発明によれば、永久磁石型の回転電機を搭載した車両において、車両衝突後の被牽引時に走行用電動機で生じる逆起電力を抑制することができる。 According to the present invention, in a vehicle equipped with a permanent magnet type rotating electrical machine, it is possible to suppress the back electromotive force generated by the traveling motor when towed after a vehicle collision.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
図1は、本発明の実施の形態に係る車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。
図1を参照して、車両1は、エンジン100と、モータジェネレータ10,20と、遊星歯車装置30と、駆動輪350と、駆動輪350に対して機械的に接続された出力軸650と、バッテリ150と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)160と、電力制御ユニット(PCU:Power Control Unit)200と、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)300とを備える。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an overall configuration of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, vehicle 1 includes an
車両1は、エンジン100とモータジェネレータ20との少なくとも一方の動力を用いて走行する。車両1は、エンジン100の動力を用いずにモータジェネレータ20の動力を用いる電気自動車走行(EV走行)と、エンジン100およびモータジェネレータ20の両方の動力を用いるハイブリッド自動車走行(HV走行)との間で車両1の走行態様を切り替えることができる。
The vehicle 1 travels using the power of at least one of the
エンジン100は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン100は、ECU300からの制御信号に応じて車両1が走行するための動力を発生する。エンジン100により発生した動力は遊星歯車装置30に出力される。
The
モータジェネレータ10,20の各々は、たとえば、三相交流永久磁石型同期モータである。モータジェネレータ(第1のモータジェネレータ:MG1)10は、ロータ610およびステータ618を有する。ロータ610は、遊星歯車装置30のサンギヤSの回転に伴って回転するサンギヤ軸62と機械的に連結される。モータジェネレータ(第2のモータジェネレータ:MG2)20は、ロータ620およびステータ628を有する。ロータ620は、出力軸650に対して機械的に接続される。なお、図1の例では、モータジェネレータ20のロータ620が出力軸650と直接連結されているが、当該ロータは、変速機(減速機)を経由して、出力軸650と機械的に接続されてもよい。
Each of
遊星歯車装置30は、エンジン100、モータジェネレータ10および出力軸650を機械的に連結し、エンジン100、モータジェネレータ10および出力軸650の間でトルクを伝達可能に構成されている。具体的には、遊星歯車装置30は、回転要素としてサンギヤSと、リングギヤRと、キャリアCAと、ピニオンギヤPとを含む。サンギヤSは、サンギヤ軸62を経由して、モータジェネレータ10のロータ610と連結される。リングギヤRは、出力軸650に連結される。ピニオンギヤPは、サンギヤSとリングギヤRとに噛合する。キャリアCAは、エンジン100のクランクシャフト110に連結されるとともに、ピニオンギヤPが自転かつ公転できるようにピニオンギヤPを保持する。このように、モータジェネレータ10,20は、遊星歯車装置30および/または出力軸650を含んで形成される「動力伝達経路」によって、車輪(駆動輪350)に対して機械的に連結される。すなわち、モータジェネレータ10,20の各々は、「回転電機」の一実施例に対応する。
The
バッテリ150は、再充電が可能に構成された「蓄電装置」の代表例として示される。バッテリ150は、代表的にはニッケル水素二次電池もしくはリチウムイオン二次電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置としては、電気二重層キャパシタなどのキャパシタを用いることも可能である。バッテリ150の電圧は、たとえば200V程度である。
The
SMR160は、バッテリ150とPCU200との間の電力線に介挿接続されている。SMR160は、ECU300からの制御信号に応じて、バッテリ150とPCU200との導通状態(オン)および遮断状態(オフ)を切り替える。
The
PCU200は、バッテリ150に蓄えられた直流電力を昇圧し、昇圧された電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ10およびモータジェネレータ20に供給する。また、PCU200は、モータジェネレータ10およびモータジェネレータ20により発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ150に供給する。PCU200の構成については図2にて詳細に説明する。
PCU 200 boosts the DC power stored in
このように、PCU200による直流/交流電力変換を通じて、モータジェネレータ10,20の出力(トルク、回転数)は制御される。モータジェネレータ10は、エンジン100を始動させる際にはバッテリ150の電力を用いてエンジン100のクランクシャフト110を回転させるように制御される。また、モータジェネレータ10は、エンジン100の動力を用いて発電するように制御することも可能である。モータジェネレータ10によって発電された交流電力は、PCU200により直流電力に変換されてバッテリ150に充電される。また、モータジェネレータ10によって発電された交流電力がモータジェネレータ20に供給される場合もある。
In this way, the output (torque, rotation speed) of the
モータジェネレータ20は、バッテリ150からの供給電力およびモータジェネレータ10による発電電力の少なくとも一方を用いて出力軸650を回転させる。また、モータジェネレータ20は、回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ20によって発電された交流電力は、PCU200により直流電力に変換されてバッテリ150に充電される。
本実施の形態において、モータジェネレータ10および20は、ロータ610および620に永久磁石(図示せず)が設けられた、いわゆる、永久磁石モータである。永久磁石は、ロータに埋設された構造によって設けられてもよく、ロータ表面に装着される構造によって設けられてもよい。
In the present embodiment,
さらに、ロータ610および620のそれぞれに対して、永久磁石から出力される界磁磁束を変化させるための可変界磁機構615および625が設けられる。可変界磁機構615は、ECU300からの制御信号Sm1に応じて、ロータ610からの界磁磁束を変化させるように構成される。同様に、可変界磁機構625は、ECU300からの制御信号Sm2に応じて、ロータ620からの界磁磁束を変化させるように構成される。
Furthermore,
ECU300は、いずれも図示しないが、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、入出力バッファ等とを含んで構成される。ECU300は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、車両1が所望の走行状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)により処理することも可能である。なお、本実施の形態では、1つに統合されたECU300によって車両1に含まれる各機器を制御するものとして説明するが、複数のECUを組み合わせて車両1に含まれる各機器を制御するようにしてもよい。
Although not shown,
より具体的には、ECU300には、クランク角センサ478、レゾルバ12,22、車速センサ652、アクセル開度センサ310、および衝突検出センサ320などが接続されている。
More specifically, the
クランク角センサ478は、クランクシャフト110の回転数(エンジン回転数)Neを検出する。レゾルバ12は、モータジェネレータ10の回転数(MG1回転速度)Nm1を検出する。レゾルバ22は、モータジェネレータ20の回転数(MG2回転数)Nm2を検出する。各センサは、その検出結果を示す信号をECU300に出力する。
The
車速センサ652は、出力軸650の回転数Npを検出して、その検出結果を示す信号をECU300に出力する。ECU300は、車速センサ652からの信号に基づいて車速Vを算出する。
アクセル開度センサ310は、アクセルペダル(図示せず)の開度(アクセル開度)Accを検出して、その検出結果を示す信号をECU300に出力する。ECU300は、アクセル開度Accおよび車速Vに基づいて、エンジン100への要求出力を設定する。ECU300は、車両1の走行状況に応じて、エンジン100が設定された要求出力を発生するための動作点(エンジン回転速度とエンジントルクとの組合せ)で動作するように、エンジン100の吸入空気量、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量等を制御する。
衝突検出センサ320は、たとえば、Gセンサ(加速度センサ)によって構成されて、車両1に所定の閾値を超える加速度が作用したことを検知すると、衝突検出信号ScrをECU300に出力する。
The
ECU300は、衝突検出センサ320からの衝突検出信号Scrを受けると、SMR160を開放することによりバッテリ150を車両1の電気系統(図2参照)から電気的に切り離すとともに、PCU200内に蓄えられた電荷の放電処理を実行する。
Upon receiving the collision detection signal Scr from the
図2は、車両1の電気系統の構成例を説明するための回路ブロック図である。図1および図2を参照して、車両1の電気系統は、バッテリ150と、SMR160と、コンデンサC1と、PCU200とを備える。PCU200は、コンバータ205と、コンデンサC2と、インバータ210と、インバータ220とを含む。
FIG. 2 is a circuit block diagram for explaining a configuration example of the electric system of the vehicle 1. Referring to FIGS. 1 and 2, the electric system of vehicle 1 includes a
コンデンサC1は、正極線PL1と接地線GLとの間に接続されている。正極線PL1は、バッテリ150の正極に電気的に接続されている。接地線GLは、バッテリ150の負極に電気的に接続されている。コンデンサC1は、正極線PL1と接地線GLとの間の電圧変動の交流成分を平滑化する。
Capacitor C1 is connected between positive line PL1 and ground line GL. Positive line PL1 is electrically connected to the positive electrode of
昇圧動作時には、コンバータ205は、コンデンサC1を介してバッテリ150から供給された電圧VB(コンデンサC1の両端の電圧)を昇圧してインバータ210,220に供給する。一方、降圧動作時には、コンバータ205は、コンデンサC2を介してインバータ210,220から供給された電圧を降圧してバッテリ150を充電する。
During the boosting operation,
コンバータ205は、いわゆる、昇圧チョッパ回路によって構成されて、トランジスタQ1,Q2、ダイオードD1,D2、および、リアクトルLを有する。トランジスタQ1,Q2は、正極線PL2および接地線GLの間に直列に接続されている。ダイオードD1,D2は、トランジスタQ1,Q2にそれぞれ逆並列に接続されている。各トランジスタQ1,Q2のオン/オフは、ECU300からのスイッチング制御信号によって制御される。リアクトルLは、トランジスタQ2のエミッタおよびコレクタの間に、バッテリ150と電気的に直列接続される。
コンデンサC2は、正極線PL2と接地線GLとの間に接続されている。コンデンサC2は、正極線PL2と接地線GLとの間の直流電圧の交流成分を平滑化する。車両走行時において、コンデンサC2の電圧は、コンバータ205によって、たとえば、200〜600V程度の範囲内で制御される。
Capacitor C2 is connected between positive line PL2 and ground line GL. Capacitor C2 smoothes the AC component of the DC voltage between positive electrode line PL2 and ground line GL. When the vehicle is traveling, the voltage of the capacitor C2 is controlled by the
インバータ210は、車両走行時には、車両走行に要求される駆動力(車両駆動トルク、発電トルク等)を発生するために設定される動作指令値(代表的にはトルク指令値)に従ってモータジェネレータ10が動作するように、モータジェネレータ10の各相コイルの電流または電圧を制御する。
When the vehicle travels, the
インバータ210は、一般的な三相インバータにより構成され、U相アーム210Uと、V相アーム210Vと、W相アーム210Wとを含む。U相アーム210Uは、トランジスタQ3,Q4と、逆並列ダイオードD3,D4とを有する。V相アーム210Vは、トランジスタQ5,Q6と、逆並列ダイオードD5,D6とを有する。W相アーム210Wは、トランジスタQ7,Q8と、逆並列ダイオードD7,D8とを有する。なお、インバータ220は、インバータ210と同様に、トランジスタQ9〜Q14およびダイオードD9〜D14を有する、一般的な三相インバータにより構成される。
インバータ210の各相アーム210U,210V,210Wの中間点は、モータジェネレータ10のステータ618に巻回された、各相(U相,V相,W相)のコイル巻線の一方端と接続される。同様に、インバータ220の各相アーム220U,220V,220Wの中間点は、モータジェネレータ20のステータ628に巻回された、各相(U相,V相,W相)のコイル巻線の一方端と接続される。ステータ618,628の各々において、各相コイル巻線の他方端は、中性点で共通接続される。
An intermediate point of each
ECU300は、アクセル開度Accおよび車速Vと、MG1回転数Nm1およびMG2回転数Nm2とに基づいて、コンバータ205の出力電圧指令と、モータジェネレータ10のトルク指令値と、モータジェネレータ20のトルク指令値を算出する。さらに、ECU300は、レゾルバ12,22(図1)、モータジェネレータ10,20の各相電流を検出するための電流センサ(図示せず)、および、電圧センサ180の検出電圧等に基づいてモータジェネレータ10,20の状態(回転数、通電電流、温度等)を監視するとともに、上記電圧指令値およびトルク指令値に従って、コンバータ205およびインバータ210,220を制御することによってモータジェネレータ10,20の出力を制御する。
Based on accelerator opening Acc and vehicle speed V, and MG1 rotation speed Nm1 and MG2 rotation speed Nm2,
ここで、車両衝突の発生により車両1が走行不能な状態となると、修理工場等へ向けてレッカー車等で牽引されるケースが発生する。以下では、車両1のこのときの走行状態を「被牽引走行」とも称する。 Here, when the vehicle 1 becomes unable to travel due to the occurrence of a vehicle collision, a case of being pulled by a tow truck toward a repair shop or the like occurs. Hereinafter, the traveling state of the vehicle 1 at this time is also referred to as “towed traveling”.
図3には、レッカー車による牽引の態様の一例が示される。図3では、車両1は、前輪が駆動輪350である、前輪駆動(FF)タイプであるものとする。すなわち、車両1の後輪は、非駆動輪351である。
FIG. 3 shows an example of a mode of towing by a tow truck. In FIG. 3, the vehicle 1 is assumed to be a front wheel drive (FF) type in which the front wheels are
図3を参照して、車両1は、被牽引走行において、駆動輪350(前輪)が路面との摩擦力によって空転される。図1に示されるように、駆動輪350は、出力軸650を経由して、モータジェネレータ20のロータ620と機械的に連結される。さらに、モータジェネレータ10のロータ610は、遊星歯車装置30を経由して、出力軸650と機械的に連結される。したがって、モータジェネレータ10および20は、駆動輪350の空転に伴って、従動回転される。
Referring to FIG. 3, in vehicle 1, driving wheel 350 (front wheel) is idled by frictional force with the road surface during towed traveling. As shown in FIG. 1,
図4には、図3の態様の被牽引走行時における車両1の共線図が示される。
図4を参照して、遊星歯車装置30が図1に示したように構成されることにより、サンギヤSの回転数(=MG1回転数Nm1)と、キャリアCAの回転数(=エンジン回転数Ne)と、リングギヤRの回転数(=MG2回転数Nm2)とは、共線図上において直線で結ばれる関係を有する。
FIG. 4 shows a nomographic chart of the vehicle 1 at the time of towed traveling in the mode of FIG.
Referring to FIG. 4, the
図3の態様での被牽引走行では、エンジン100が停止された状態で、駆動輪350(前輪)が負方向に回転する。これに伴い、出力軸650およびリングギヤRも負方向に回転する。これに伴い、MG2回転数Nm2<0の回転が、モータジェネレータ20のロータ620に生じる。一方で、サンギヤSおよびサンギヤ軸62には、正方向の回転力が生じるので、MG1回転数Nm1>0の回転が、モータジェネレータ10のロータ610に生じる。
In the towed traveling in the mode of FIG. 3, the drive wheel 350 (front wheel) rotates in the negative direction while the
再び図2を参照して、ロータ610に装着された永久磁石は包括的に符号PM1で表記され、ロータ620に装着された永久磁石は包括的に符号PM2で示されている。
Referring to FIG. 2 again, the permanent magnet mounted on the
図4に示された共線図から理解されるように、図3の態様の被牽引走行においては、永久磁石PM1およびPM2が回転することとなる。永久磁石PM1,PM2の回転によって、永久磁石PM1,PM2の界磁磁束によるステータ618,628の各相コイル巻線の鎖交磁束数が時間的に変化する。この結果、この磁束変化率に応じた逆起電力が、ステータ618,628に発生する。
As can be understood from the collinear diagram shown in FIG. 4, the permanent magnets PM <b> 1 and PM <b> 2 rotate in the towed traveling of the aspect of FIG. 3. Due to the rotation of the permanent magnets PM1 and PM2, the number of interlinkage magnetic fluxes of the respective phase coil windings of the
被牽引走行時には、インバータ210および220は停止(シャットダウン)状態とされており、各トランジスタQ3〜Q7およびQ9〜Q14はオフ状態とされている。この結果、インバータ210では、ダイオードD3〜D8の導通による電流経路のみが形成可能であり、インバータ220では、ダイオードD9〜D14の導通による電流経路のみが形成可能である。したがって、インバータ210および220の各々で、ダイオードによる三相全波整流経路が形成可能である。
During towed traveling,
この結果、被牽引走行によるロータ610,620の回転時には、ステータ618,628に生じた逆起電圧が、コンデンサC2の電圧よりも高くなると、図2中に点線で表記された経路によって、コンデンサC2に直流電流が発生する。逆起電圧の振幅は、ステータコイルの鎖交磁束数の時間変化率(dΦ/dt)に比例するので、ロータ610,620の回転数が高い程、また、ロータ610,620からの界磁磁束が多い程、大きくなる。
As a result, when the back electromotive force generated in the
このような電流の発生により、特許文献1等に記載されるように、SMR160を遮断してコンデンサC2を放電する放電処理が確実に実行できなくなることが懸念される。また、逆起電力の発生に伴って、回転を妨げる方向のトルクが発生することにより、牽引に対する制動力が、駆動輪350に作用する虞もある。
Due to the generation of such a current, there is a concern that the discharge process for shutting off the
このような現象を確実に防止するためには、図5〜図7に示されるように、駆動輪350の回転を避ける態様での牽引が必要となる。
In order to reliably prevent such a phenomenon, as shown in FIGS. 5 to 7, it is necessary to pull the vehicle in a manner that avoids rotation of the
図5を参照して、図3の牽引態様に対して、駆動輪350に対して特別な補助台車を配置することにより、駆動輪350の回転を回避して車両1を牽引することができる。あるいは、図6を参照して、駆動輪350を固定するようにレッカー車への搭載方向を限定することによっても、駆動輪350の回転を回避した牽引を実現できる。また、図7に示されるように、車両1をレッカー車の荷台上に搭載して固定することによっても、駆動輪350の回転を回避して、衝突後の車両1を移動させることができる。
Referring to FIG. 5, the vehicle 1 can be pulled while avoiding the rotation of the
特に、走行用電動機によって四輪駆動(4WD)を実現する車両、すなわち、前輪および後輪の各々が、走行用電動機と機械的に連結された駆動輪350を構成する車両では、図5の補助台車による態様、または、図7の荷台上に搭載固定された態様にて、車両を移動することが必要となる。
In particular, in a vehicle that realizes four-wheel drive (4WD) by a traveling motor, that is, a vehicle in which each of the front wheels and the rear wheels constitutes a
しかしながら、上記に配慮した車両移動が必須となると、専用の冶具や設備を要する他、作業負荷の増大が懸念される。したがって、本実施の形態に従う車両では、永久磁石がロータに装着されたモータジェネレータ10,20について、界磁可変機構を設けることによって被牽引走行時における逆起電力を抑制することによって、衝突発生後の車両移動の自由度を向上させる。
However, if vehicle movement in consideration of the above becomes essential, dedicated jigs and equipment are required and there is a concern about an increase in work load. Therefore, in the vehicle according to the present embodiment, after
図8は、図1に示された可変界磁機構の構成例を説明する概念的な側面図である。図8には、モータジェネレータ20に対する可変界磁機構625の構成例が示される。
FIG. 8 is a conceptual side view for explaining a configuration example of the variable field mechanism shown in FIG. FIG. 8 shows a configuration example of a
図8を参照して、ロータ620は、軸方向に分割された、主ロータユニット621aおよび副ロータユニット621bを有する。主ロータユニット621aは、出力軸650と機械的に結合されて、出力軸650と常時一体的に回転する。これに対して、副ロータユニット621bは、クラッチ機構700を経由して出力軸650に対して装着される。
Referring to FIG. 8,
クラッチ機構700は、通常時は、締結状態とされて、副ロータユニット621bおよび出力軸650の間を機械的に接続する。すなわち、クラッチ機構700の締結時には、副ロータユニット621bは、出力軸650および主ロータユニット621aと一体的に周方向に回転する。
The
一方で、クラッチ機構700は、解放状態に制御されると、副ロータユニット621bおよび出力軸650の間を機械的に切り離す。すなわち、クラッチ機構700の解放時には、副ロータユニット621bは、出力軸650とは独立に、周方向に回転可能である。
On the other hand, when the
クラッチ機構700は、ECU300からの制御信号Sm2に応じて、締結状態および解放状態を選択的に形成するように構成される。たとえば、クラッチ機構700は、通常時には締結状態を形成する一方で、制御信号Sm2の生成期間において、油圧の供給、または、電磁力の作用等によって、解放状態へ切換わるように構成することができる。このように、副ロータユニット621bに対して一体的に装着されたクラッチ機構700によって、可変界磁機構625を構成することができる。
図9および図10は、主ロータユニット621aおよび副ロータユニット621bを軸方向に沿って見た正面図である。
9 and 10 are front views of the
図9および図10を参照して、主ロータユニット621aは、電磁鋼板が積層されたコア622aと、コア622aに装着された永久磁石ユニットPM11a〜PM14aとを有する。同様に、副ロータユニット621bは、電磁鋼板が積層されたコア622bと、コア622bに装着された永久磁石ユニットPM11b〜PM14bとを有する。
Referring to FIGS. 9 and 10,
主ロータユニット621aおよび副ロータユニット621bの各々には、4個に分割された永久磁石ユニットがロータ表面に装着されている。永久磁石ユニットPM11a〜PM14aおよび永久磁石ユニットPM11b〜PM14bの各々は、同一形状で形成されて、周方向に等間隔で装着されている。さらに、主ロータユニット621aおよび副ロータユニット621bの各々において、周方向に隣接する永久磁石ユニット同士は、磁極方向が逆となるように配置されている。
Each of the
図9の状態では、主ロータユニット621aおよび副ロータユニット621bの間で、周方向位置が同じである永久磁石ユニット間で磁極方向が同一となるように、副ロータユニット621bの周方向位置(回転位相)が決められている。このとき、ロータ620に装着された永久磁石全体から出力される磁束数(すなわち、界磁磁束)が最大となることが理解される。以下では、図9の状態を「同極状態」とも称する。
In the state of FIG. 9, the circumferential position (rotation) of the
これに対して、図10の状態では、副ロータユニット621bの周方向位置(位相)は、主ロータユニット621aおよび副ロータユニット621bの間で、周方向位置が同じである永久磁石ユニット間で磁極方向が逆となるように決められる。したがって、ロータ620に装着された永久磁石全体から出力される磁束数(すなわち、界磁磁束)は、最小となり、図9の状態よりも減少することが理解される。以下では、図10の状態を「逆極状態」とも称する。逆極状態(図10)は、同極状態(図9)から、主ロータユニット621aに対する、副ロータユニット621bの周方向位置(位相)を変化させることで形成できる。なお、図9および図10では、永久磁石が表面に装着されるロータを例示したが、永久磁石が埋設されたロータに対して、軸方向に沿って分割された複数のロータユニットの各々に複数の永久磁石ユニットが分割配置された、同様の構造を適用することが可能である。
On the other hand, in the state of FIG. 10, the circumferential position (phase) of the
図11は、本発明の実施の形態に係る車両における可変界磁機構の制御処理を説明するフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart illustrating control processing for the variable field mechanism in the vehicle according to the embodiment of the present invention.
図11を参照して、ECU300は、ステップS100では、クラッチ機構700を締結状態に維持する。このため、車両衝突が検知されていない通常時には、初期状態として、主ロータユニット621aおよび副ロータユニット621bは、図10の状態の周方向位置(回転位相)となるように位置決めされた状態に維持される。すなわち、ロータ620が図9の同極状態(界磁磁束最大)を維持するように、可変界磁機構625が制御される。
Referring to FIG. 11,
ECU300は、ステップS110により、衝突検出センサ320によって車両衝突が検出されたか否かを判定する。たとえば、衝突検出センサ320から衝突検出信号Scrが出力されるのに応じて、ステップS110はYES判定とされる。
In step S110,
ECU300は、車両衝突が検出されていない間(S100のNO判定時)には、ステップS100を実行して、クラッチ機構700を締結状態に維持する。
一方で、ECU300は、車両衝突が検出されると(S110のYES判定時)、ステップS120に処理を進めて、クラッチ機構700を解放状態へ切換える指令を生成するとともに、ステップS130により、クラッチ機構700の解放状態を維持する指令を生成する。
On the other hand, when a vehicle collision is detected (YES in S110),
これに応じて、副ロータユニット621bは、出力軸650から機械的に切り離されるので、主ロータユニット621aに対する周方向位置(回転位相)が変化可能な状態となる。ステップS120の実行時(衝突検出直後)において、出力軸650が回転している場合(走行中)には、回転数が低下して零となったときに、永久磁石ユニットPM11a〜PM14aおよび永久磁石ユニットPM11b〜PM14b間に作用する磁力(斥力および引力)によって、主ロータユニット621aおよび副ロータユニット621bは、逆極状態(図10)で停止する。また、車両停車時に衝突された場合には、出力軸650の回転数がほぼ零の状態で、クラッチ機構700が解放状態に制御されることにより、上記と同様の磁力の作用によって、主ロータユニット621aおよび副ロータユニット621bは、逆極状態(図10)を形成する。この結果、車両衝突の検出時には、車両衝突の非検出時と比較して、ロータ620からの界磁磁束が減少するように、可変界磁機構625を制御することができる。
Accordingly, the
また、ECU300は、出力軸650の回転数が零の状態で、クラッチ機構700の解放状態(S130)が一定期間維持されると、ステップS140により、クラッチ機構700を再び結合状態に切換える指令を生成する。これにより、図11の状態が固定されるように、主ロータユニット621aに対する、副ロータユニット621bの周方向位置(位相)が固定される。
Further,
また、ステップS140では、クラッチ機構700が一旦解放状態とされて、ロータ620が図11の状態(逆極性状態)を形成していることを示すように、フラグFLG=1にセットしてもよい。フラグFLGは、修理工場での修理作業完了後に、FLG=0に初期化される。このようにした場合には、ステップS110による判定について、FLG=1のときには車両衝突が検出されてもNO判定となるように、アレンジすることができる。この場合には、車両衝突の検出により、ロータ620が逆極状態(図10)となった後では、被牽引走行中に再度車両衝突が検知されても、クラッチ機構700は、解放状態とされることなく締結状態に維持されるので、界磁磁束が減少した状態が確実に維持される。
In step S140, the flag FLG = 1 may be set to indicate that the
なお、図8〜図11では、モータジェネレータ20のロータ620に対する可変界磁機構625の構成および制御の例を示したが、モータジェネレータ10のロータ610に対する可変界磁機構615についても、同様に構成および制御することができる。すなわち、制御信号Sm1についても、車両衝突の検出に応じて、クラッチ機構を解放状態とするように生成することができる。
8 to 11 show examples of the configuration and control of the
したがって、本実施の形態に従う車両では、車両衝突の検出に応じて、モータジェネレータ10および20の各々において、ロータ610,620からの界磁磁束を減少するように制御することができる。この結果、車両衝突後の被牽引走行時に、モータジェネレータ10,20と機械的に連結された車輪(駆動輪350)の空転に伴って、モータジェネレータ10,20で生じる逆起電力を抑制することができる。この結果、車両衝突後における車両移動の自由度を向上することができる。
Therefore, in the vehicle according to the present embodiment, it is possible to control so as to reduce the field magnetic flux from
なお、本発明の適用において、車両1のパワートレーンの構成は図1の例示に限定されるものではない。具体的には、ハイブリッド車両に限定されず、車輪に対して機械的に連結されて、被牽引走行時に従動回転される回転電機が搭載された車両であれば、電気自動車等を含む任意の車両に対して、本発明を適用することが可能である。 In the application of the present invention, the configuration of the power train of the vehicle 1 is not limited to the illustration of FIG. Specifically, the vehicle is not limited to a hybrid vehicle, and any vehicle including an electric vehicle or the like may be used as long as the vehicle is equipped with a rotating electrical machine that is mechanically connected to wheels and is driven to rotate during towed traveling. In contrast, the present invention can be applied.
また、本実施の形態では、クラッチ機構によって可変界磁機構を構成する例(図8)を説明したが、可変界磁機構については、特許文献2での開示を含めて、公知の任意の構成を適用することが可能である。すなわち、車両衝突の検出後において、当該検出前と比較して、永久磁石モータでの界磁磁束を減少させることが可能であれば、任意の構成を採用することができる。 Further, in the present embodiment, the example (FIG. 8) in which the variable field mechanism is configured by the clutch mechanism has been described. However, the variable field mechanism has any known configuration including disclosure in Patent Document 2. It is possible to apply. That is, any configuration can be adopted as long as it is possible to reduce the field magnetic flux in the permanent magnet motor after detection of the vehicle collision as compared to before detection.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 車両、10,20 モータジェネレータ、12,22 レゾルバ、30 遊星歯車装置、62 サンギヤ軸、100 エンジン、110 クランクシャフト、150 バッテリ、180 電圧センサ、205 コンバータ、210,220 インバータ、210U,210V,210W,220U,220V,220W 各相アーム(インバータ)、310 アクセル開度センサ、320 衝突検出センサ、350 駆動輪、351 非駆動輪、478 クランク角センサ、610,620 ロータ、615,625 可変界磁機構、618,628 ステータ、621a 主ロータユニット、621b 副ロータユニット、622a,622b コア、650 出力軸、652 車速センサ、700 クラッチ機構、2010,2015 特開、Acc アクセル開度、C1,C2 コンデンサ、C キャリア、D1〜D14 ダイオード、GL 接地線、L リアクトル、Ne エンジン回転数、Nm1,Nm2 回転数(モータジェネレータ)、P ピニオンギヤ、PL1,PL2 正極線、PM1,PM2 永久磁石、PM11a〜PM14a,PM11b〜PM14b 永久磁石ユニット、Q1〜Q14 トランジスタ、R リングギヤ、S サンギヤ、Scr 衝突検出信号、Sm1,Sm2 制御信号(可変界磁機構)。 1 vehicle, 10, 20 motor generator, 12, 22 resolver, 30 planetary gear unit, 62 sun gear shaft, 100 engine, 110 crankshaft, 150 battery, 180 voltage sensor, 205 converter, 210, 220 inverter, 210U, 210V, 210W , 220U, 220V, 220W, each phase arm (inverter), 310 accelerator opening sensor, 320 collision detection sensor, 350 drive wheel, 351 non-drive wheel, 478 crank angle sensor, 610, 620 rotor, 615, 625 variable field mechanism , 618, 628 Stator, 621a Main rotor unit, 621b Sub rotor unit, 622a, 622b Core, 650 Output shaft, 652 Vehicle speed sensor, 700 Clutch mechanism, 2010, 2015 JP, Acc Kussel opening, C1, C2 capacitor, C carrier, D1-D14 diode, GL grounding wire, L reactor, Ne engine speed, Nm1, Nm2 speed (motor generator), P pinion gear, PL1, PL2 positive line, PM1, PM2 permanent magnet, PM11a-PM14a, PM11b-PM14b permanent magnet unit, Q1-Q14 transistor, R ring gear, S sun gear, Scr collision detection signal, Sm1, Sm2 control signal (variable field mechanism).
Claims (1)
車輪および前記ロータの間を機械的に連結する動力伝達経路と、
車両の衝突を検出する検出器と、
前記検出器による車両衝突の検出に応じて前記可変界磁機構を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記車両衝突の検出時には、前記車両衝突の検出前と比較して、前記界磁磁束が減少するように前記可変界磁機構を制御し、
前記ロータは、
前記回転電機の出力軸と機械的に接続された第1のロータユニットと、
前記第1のロータユニットと軸方向に分割された第2のロータユニットとを有し、
前記第1および第2のロータユニットの各々は、周方向に等間隔で装着された同一形状の複数の永久磁石ユニットを有し、
前記可変界磁機構は、
前記第2のロータユニットおよび前記出力軸の間を機械的に接続する締結状態、および、前記第2のロータユニットおよび前記出力軸の間を機械的に切離す解放状態の一方に制御されるクラッチ機構を含み、
前記制御装置は、
前記車両衝突の検知時には、前記クラッチ機構を前記締結状態から前記解放状態に制御した後に、再び前記締結状態に制御すると、修理作業の完了が入力されるまでの間、前記車両衝突が再び検知されても前記クラッチ機構を前記締結状態に維持する、車両。 A rotating electrical machine including a rotor provided with a permanent magnet, and a variable field mechanism for changing a field magnetic flux generated by the rotor;
A power transmission path mechanically connecting between the wheel and the rotor;
A detector for detecting a vehicle collision;
A control device that controls the variable field mechanism in response to detection of a vehicle collision by the detector;
The control device controls the variable field mechanism so that the field magnetic flux is reduced when the vehicle collision is detected, compared to before the vehicle collision is detected ,
The rotor is
A first rotor unit mechanically connected to the output shaft of the rotating electrical machine;
The first rotor unit and the second rotor unit divided in the axial direction;
Each of the first and second rotor units has a plurality of permanent magnet units of the same shape mounted at equal intervals in the circumferential direction,
The variable field mechanism is
A clutch controlled to one of a fastening state in which the second rotor unit and the output shaft are mechanically connected, and a release state in which the second rotor unit and the output shaft are mechanically separated. Including the mechanism,
The controller is
When detecting the vehicle collision, if the clutch mechanism is controlled from the engaged state to the released state and then controlled again to the engaged state, the vehicle collision is detected again until the completion of repair work is input. However, the vehicle maintains the clutch mechanism in the engaged state .
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