JP6838470B2 - Power generation system - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの動力を用いて発電を行う発電システムに関する。 The present invention relates to a power generation system that generates power using the power of an engine.

従来、ハイブリッド車両としては、特許文献1に記載されているものがある。このハイブリッド車両は、エンジンの動力を第1電動機と出力歯車とに分配する動力分配機構、出力歯車に連結される歯車機構、その歯車機構に連結される第2電動機、及び制御部を備える。エンジン及び第2電動機からの動力は、出力歯車に伝達された後に差動歯車装置を介して一対の駆動輪に伝達される。第1電動機は、エンジンの出力で発電する。第1電動機による発電で生成された電気エネルギーは、蓄電装置に蓄電されることができ、第2電動機の駆動に用いられることもできる。 Conventionally, as a hybrid vehicle, there is one described in Patent Document 1. This hybrid vehicle includes a power distribution mechanism that distributes engine power to a first electric motor and an output gear, a gear mechanism that is connected to the output gear, a second electric motor that is connected to the gear mechanism, and a control unit. The power from the engine and the second electric motor is transmitted to the output gear and then to the pair of drive wheels via the differential gear device. The first electric motor generates electricity from the output of the engine. The electric energy generated by the power generation by the first electric motor can be stored in the power storage device and can also be used for driving the second electric motor.

このハイブリッド車両では、制御部が第1発電機の運転状態を制御することで動力分配機構の差動状態を調整する。より詳しくは、制御部が、動力分配機構の冷間時におけるエンジン動作点を、動力分配機構の暖機後におけるエンジン動作点よりも機械的な伝達の伝達効率が向上する側に移動させる。このようにして、動力分配機構の冷間時において、総合効率(装置全体の伝達効率)を増大させ、車両燃費が向上するようにしている。 In this hybrid vehicle, the control unit adjusts the differential state of the power distribution mechanism by controlling the operating state of the first generator. More specifically, the control unit moves the cold engine operating point of the power distribution mechanism to a side where the transmission efficiency of mechanical transmission is improved more than the engine operating point after the power distribution mechanism is warmed up. In this way, when the power distribution mechanism is cold, the total efficiency (transmission efficiency of the entire device) is increased, and the fuel efficiency of the vehicle is improved.

特開2013−67203号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-67203

上記動力分配機構は、減速機として機能し、エンジン側からのトルクと第1発電機側からのトルクを受ける。その結果、動力分配機構には、これら2つのトルクに基づくせん断トルクが作用する。通常、ハイブリッド車両では、動力分配機構のサイズ(剛性)は、エンジンが最大トルクで動作している際に想定される最大のせん断トルクが動力分配機構に作用したとしても強度不足による破壊が生じないサイズに設定される。 The power distribution mechanism functions as a speed reducer and receives torque from the engine side and torque from the first generator side. As a result, a shear torque based on these two torques acts on the power distribution mechanism. Normally, in a hybrid vehicle, the size (rigidity) of the power distribution mechanism does not cause destruction due to insufficient strength even if the maximum shear torque assumed when the engine is operating at the maximum torque acts on the power distribution mechanism. Set to size.

したがって、動力分配機構が大型化し易くなる。また、動力分配機構として磁気歯車変速機のような許容トルクの小さい変速機を用いにくく、動力分配機構の選択の自由度も低くなる。 Therefore, the power distribution mechanism tends to be large. Further, it is difficult to use a transmission having a small allowable torque such as a magnetic gear transmission as the power distribution mechanism, and the degree of freedom in selecting the power distribution mechanism is also reduced.

そこで、本発明の目的は、変速機にかかるトルクを許容トルク以下にでき、変速機のサイズも低減できる発電システムの制御装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for a power generation system capable of reducing the torque applied to the transmission to an allowable torque or less and reducing the size of the transmission.

本発明に係る発電システムは、エンジン、前記エンジンによって駆動される発電機、及び前記エンジンの出力軸の回転動力を前記発電機のロータに伝達する変速機を含む発電装置と、前記発電装置を制御する制御装置と、を備える発電システムであって、前記制御装置は、前記発電装置の状態に基づいて、目標エンジン出力と、目標エンジントルクとを決定するエンジン動作点決定部と、前記エンジンの出力トルクが前記エンジン動作点決定部により決定された前記目標エンジントルクになるように、前記エンジンの燃焼を制御するエンジン燃焼制御部と、を有し、前記エンジンとそれに結合する前記変速機の慣性モーメントをIeとし、前記発電機とそれに結合する前記変速機の慣性モーメントをIgとし、前記エンジンの出力軸の回転数に対する前記発電機のロータの回転数の比として定義される前記変速機の速度比をGとし、前記変速機の許容トルクをTgaとするとき、前記エンジン動作点決定部が、前記目標エンジン出力が同一になるという条件において、前記目標エンジントルクTE *と目標エンジン回転数ωE *を[(1+1/G)TE *−(Ie+GIg)dωE */dt]≦Tgaを満たす値に設定する。 The power generation system according to the present invention controls a power generation device including an engine, a generator driven by the engine, and a transmission for transmitting the rotational power of the output shaft of the engine to the rotor of the generator, and the power generation device. A power generation system including a control device for determining a target engine output, an engine operating point determining unit for determining a target engine torque, and an output of the engine based on the state of the power generation device. It has an engine combustion control unit that controls combustion of the engine so that the torque becomes the target engine torque determined by the engine operating point determination unit, and the inertial moment of the engine and the transmission coupled thereto. Is Ie, the inertial moment of the generator and the transmission coupled thereto is Ig, and the speed ratio of the transmission defined as the ratio of the rotation speed of the rotor of the generator to the rotation speed of the output shaft of the engine. was a G, when the Tga the allowable torque of the transmission, the engine operating point determination unit, wherein in the condition that the target engine output is identical, the target engine torque T E * and the target engine speed omega E * the [(1 + 1 / G) T E * - (Ie + GIg) dω E * / dt] is set to a value that satisfies ≦ Tga.

変速機に生じるエンジン側トルクをTgeとし、変速機に生じる発電機側トルクをTggとし、発電機側トルクの向きをエンジン側トルクの向きと逆向きを正と定義するとき、変速機には、せん断トルク(Tge+Tgg)が生じる。このせん断トルクが変速機の許容トルクTgaを超えると変速機が強度不足で破壊する虞があり機構として成立しない。このような背景において、後で説明するように、エンジンのトルクをTEとし、エンジンの回転数をωEとするとき、(Tge+Tgg)=[(1+1/G)TE−(Ie+GIg)dωE/dt]が成立する。したがって、本発明によれば、目標エンジントルクTE *及び目標エンジン回転数ωE *が[(1+1/G)TE *−(Ie+GIg)dωE */dt]≦Tgaを満たすように設定されるので、変速機に許容トルクを超えるせん断トルクがかかることがなく、変速機が破壊することを抑制できる。また、従来、[(1+1/G)TE−(Ie+GIg)dωE/dt>Tga]が生じる可能性があるために使用できなかった小型の変速機(剛性が小さい変速機)も使用できることになる。よって、変速機のサイズを低減できる。 When the engine side torque generated in the transmission is defined as Tge, the generator side torque generated in the transmission is defined as Tgg, and the direction of the generator side torque is defined as positive as the direction opposite to the direction of the engine side torque, the transmission is defined as positive. Shear torque (Tge + Tgg) is generated. If this shear torque exceeds the allowable torque Tga of the transmission, the transmission may be damaged due to insufficient strength, and the mechanism cannot be established. In such a background, as will be described later, the torque of the engine and T E, when the rotational speed of the engine and ω E, (Tge + Tgg) = [(1 + 1 / G) T E - (Ie + GIg) dω E / Dt] holds. Therefore, according to the present invention, the target engine torque T E * and the target engine speed omega E * is [(1 + 1 / G) T E * - (Ie + GIg) dω E * / dt] is set to satisfy the ≦ Tga Therefore, the shear torque exceeding the allowable torque is not applied to the transmission, and the transmission can be prevented from being destroyed. Further, conventionally, [(1 + 1 / G ) T E - (Ie + GIg) dω E / dt> Tga] there is a possibility small transmission could not be used for the present (stiffness low transmission) also can be used Become. Therefore, the size of the transmission can be reduced.

また、本発明において、前記エンジン動作点決定部は、エンジントルクを一方のパラメータとし、エンジン回転数を他方のパラメータとする2次元平面において、前記目標エンジン出力が一定になる等出力線と、前記エンジンの最適燃費線とが交差する点に基づいて、暫定的なエンジントルクTe及び暫定的なエンジン回転数ωeを決定する暫定トルク決定部と、[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]≦Tgaが成立したとき、前記目標エンジントルクTE *を前記暫定的なエンジントルクTeに設定すると共に、目標エンジン回転数ωE *を前記暫定的なエンジン回転数ωeに設定する一方、[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]>Tgaが成立したときには、前記目標エンジントルクTE *及び前記目標エンジン回転数ωE *を、前記目標エンジン出力が同一になるという条件において、[(1+1/G)Te'−(Ie+GIg)dωe'/dt]≦Tgaを満たす新たなエンジントルクTe'及び新たなエンジン回転数ωe'に設定する目標トルク設定部と、を有してもよい。 Further, in the present invention, the engine operating point determining unit has an equal output line in which the target engine output becomes constant in a two-dimensional plane in which the engine torque is one parameter and the engine rotation speed is the other parameter. A provisional torque determination unit that determines a provisional engine torque Te and a provisional engine speed ωe based on the intersection with the optimum fuel consumption line of the engine, and [(1 + 1 / G) Te- (Ie + GIg) dωe / when dt] ≦ Tga is satisfied, and sets the target engine torque T E * to the provisional engine torque Te, while setting a target engine speed omega E * in the temporary engine speed .omega.e, [(1 + 1 / G) Te- (Ie + GIg) dωe / dt]> when Tga is satisfied, provided that the target engine torque T E * and the target engine speed omega E *, the target engine output becomes the same In, a new engine torque Te'satisfying [(1 + 1 / G) Te'-(Ie + GIg) dωe'/ dt] ≤ Tga and a target torque setting unit for setting a new engine rotation speed ωe'are provided. It is also good.

上記構成によれば、[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]>Tgaが成立した場合のみ、目標エンジントルクTE *及び目標回転数ωE *が、[(1+1/G)Te'−(Ie+GIg)dωe'/dt]≦Tgaは満たすが最適燃費は実現しないTe'及びω'に設定される。したがって、燃費の増加をできるだけ抑制しつつ、せん断トルクを許容範囲に収めることができる。 According to the configuration, [(1 + 1 / G ) Te- (Ie + GIg) dωe / dt]> If Tga is established only, the target engine torque T E * and target rotation speed ω E *, [(1 + 1 / G) Te'-(Ie + GIg) dωe'/ dt] ≤ Tga is satisfied, but optimum fuel consumption is not realized. Te'and ω'are set. Therefore, the shear torque can be kept within the allowable range while suppressing the increase in fuel consumption as much as possible.

また、本発明において、前記発電機のトルクを制御する発電機制御部を備え、前記発電機制御部は、前記目標エンジントルクと前記速度比に基づいて目標発電機トルクを決定し、前記発電機のトルクが、前記目標発電機トルクに一致するように前記発電機を制御してもよい。 Further, in the present invention, the generator control unit for controlling the torque of the generator is provided, and the generator control unit determines the target generator torque based on the target engine torque and the speed ratio, and the generator. The generator may be controlled so that the torque of the above matches the target generator torque.

上記構成によれば、エンジン側でのトルク制御に加えて、発電機側でもトルク制御が実行されるので、トルク制御の精度が高くなる。 According to the above configuration, in addition to the torque control on the engine side, the torque control is also executed on the generator side, so that the accuracy of the torque control is improved.

また、本発明に係る発電システムは、エンジン、前記エンジンによって駆動される発電機、及び前記エンジンの出力軸の回転動力を前記発電機のロータに伝達する変速機を含む発電装置と、前記発電装置を制御する制御装置と、を備える発電システムであって、前記発電装置は、前記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出部を有し、前記制御装置は、前記発電装置の状態に基づいて決定される暫定エンジントルクと、前記クランク角とに基づいて、エンジントルクを推定するエンジントルク推定部と、前記エンジントルク推定部が推定した前記エンジントルクと、前記暫定エンジントルクとに基づいて、前記変速機に作用するトルクが前記変速機の許容トルクを超えないような発電機トルクを算出する発電機トルク算出部と、を有する。 Further, the power generation system according to the present invention includes a power generation device including an engine, a generator driven by the engine, and a transmission for transmitting the rotational power of the output shaft of the engine to the rotor of the generator, and the power generation device. A power generation system including a control device for controlling the above, wherein the power generation device has a crank angle detection unit for detecting the crank angle of the engine, and the control device determines based on the state of the power generation device. The speed change is based on the engine torque estimation unit that estimates the engine torque based on the provisional engine torque and the crank angle, the engine torque estimated by the engine torque estimation unit, and the provisional engine torque. It has a generator torque calculation unit that calculates a generator torque so that the torque acting on the machine does not exceed the allowable torque of the transmission.

本発明によれば、発電機のトルクを、発電機トルク算出部が算出した発電機トルクに制御することで、変速機がその許容トルクを超えることを防止でき、変速機に加わるトルクが許容トルクを超える可能性があるために使用できなかった小型の変速機も使用できる。 According to the present invention, by controlling the torque of the generator to the generator torque calculated by the generator torque calculation unit, it is possible to prevent the transmission from exceeding the allowable torque, and the torque applied to the transmission is the allowable torque. Small transmissions that could not be used due to the possibility of exceeding the above can also be used.

また、本発明において、前記発電機のロータ回転数を検出するロータ回転数検出部と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出部と、を備え、前記発電機トルク算出部は、前記エンジン及びそれに結合する前記変速機の慣性モーメントと、前記エンジン回転数と、前記エンジントルクとに基づいて、前記変速機のエンジン側トルクTgeを算出するエンジン側トルク算出部と、前記暫定エンジントルクに基づいて前記変速機の暫定的な発電機側トルクTgg’を決定する暫定発電機側トルク設定部と、前記変速機の許容トルクをTgとしたとき、(Tge−Tgg’)≦Tgaが成立した場合に、発電機側トルクTggを、前記暫定的な発電機側トルクTgg’に設定する一方、(Tge−Tgg’)>Tgaが成立した場合に、前記発電機側トルクTggを、Tgg’’≧(Tge−Tga)を満たす新たな発電機側トルクTgg’’に設定する発電機側トルク設定部と、を有してもよい。 Further, in the present invention, the rotor rotation speed detection unit for detecting the rotor rotation speed of the generator and the engine rotation speed detection unit for detecting the engine rotation speed are provided, and the generator torque calculation unit is the engine and the engine. Based on the engine side torque calculation unit that calculates the engine side torque Tge of the transmission based on the inertial moment of the transmission coupled to it, the engine rotation speed, and the engine torque, and the provisional engine torque. the tentative generator side torque TGG transmission 'and provisional generator side torque setting unit that determines a when the allowable torque of the transmission and the Tg a, (Tge-Tgg' ) if ≦ Tga is satisfied The generator side torque Tgg is set to the provisional generator side torque Tgg', while when (Tge-Tgg')> Tga is established, the generator side torque Tgg is set to Tgg''≧. It may have a generator-side torque setting unit for setting a new generator-side torque Tgg'' that satisfies (Tge-Tga).

上記構成によれば、(Tge−Tgg')>Tgaが成立した場合のみ、発電機側トルクTggを、Tgg''≧(Tge−Tga)は満たすが最適燃費は実現しないTgg''に設定する。したがって、燃費の増加をできるだけ抑制しつつ、せん断トルクを許容範囲に収めることができる。 According to the above configuration, only when (Tge-Tgg')> Tga is satisfied, the generator side torque Tgg is set to Tgg'' which satisfies Tgg''≧ (Tge-Tga) but does not realize the optimum fuel consumption. .. Therefore, the shear torque can be kept within the allowable range while suppressing the increase in fuel consumption as much as possible.

また、本発明において、前記エンジン側トルクに脈動成分が含まれ、前記発電機側トルクに前記脈動成分が含まれてもよい。 Further, in the present invention, the engine side torque may include the pulsating component, and the generator side torque may include the pulsating component.

エンジンが燃焼する際、燃焼タイミングに相関がある脈動トルクがエンジンで生成され、その脈動トルクがNVの発生の一因になることがある。上記構成によれば、発電機側トルクの脈動成分でエンジン側トルクの脈動成分を相殺できるので、変速機に加わるせん断トルクに脈動成分が含まれることがなく、NVの発生を抑制できる。 When the engine burns, pulsating torque that correlates with the combustion timing is generated by the engine, and the pulsating torque may contribute to the generation of NV. According to the above configuration, since the pulsating component of the torque on the generator side can cancel the pulsating component of the torque on the engine side, the shear torque applied to the transmission does not include the pulsating component, and the generation of NV can be suppressed.

また、本発明において、前記エンジントルク推定部は、前記クランク角と、クランク角とエンジントルクを対応づけたマップと、に基づいて前記エンジントルクを推定してもよい。 Further, in the present invention, the engine torque estimation unit may estimate the engine torque based on the crank angle and a map in which the crank angle and the engine torque are associated with each other.

上記構成によれば、簡易な制御でエンジントルクを推定できる。 According to the above configuration, the engine torque can be estimated by simple control.

また、本発明において、前記エンジンの燃焼室の筒内圧力を検出する筒内圧力検出部を備え、前記エンジントルク推定部は、前記クランク角と、前記筒内圧力とに基づいて前記エンジントルクを推定してもよい。 Further, in the present invention, the in-cylinder pressure detecting unit for detecting the in-cylinder pressure in the combustion chamber of the engine is provided, and the engine torque estimating unit calculates the engine torque based on the crank angle and the in-cylinder pressure. You may estimate.

上記構成によれば、マップを用いた場合との比較で、より正確なエンジントルクを推定できる。 According to the above configuration, a more accurate engine torque can be estimated by comparison with the case where the map is used.

また、本発明において、前記エンジンの燃焼室に噴射された燃料噴射量を特定可能な燃料特定部と、前記燃焼室内の燃料に点火する点火装置と、前記点火装置の点火タイミングを特定可能な点火タイミング特定部と、を備え、前記エンジントルク推定部は、前記クランク角と、前記燃料噴射量と、前記点火タイミングとに基づいて前記エンジントルクを推定してもよい。 Further, in the present invention, a fuel specifying unit capable of specifying the fuel injection amount injected into the combustion chamber of the engine, an ignition device for igniting the fuel in the combustion chamber, and ignition capable of specifying the ignition timing of the ignition device. The engine torque estimation unit may estimate the engine torque based on the crank angle, the fuel injection amount, and the ignition timing.

上記構成によれば、マップを用いた場合との比較で、より正確なエンジントルクを推定できる。 According to the above configuration, a more accurate engine torque can be estimated by comparison with the case where the map is used.

また、本発明において、前記変速機は、磁気歯車変速機であってもよい。 Further, in the present invention, the transmission may be a magnetic gear transmission.

上記構成によれば、物理的な接触部分が存在しない。したがって、歯面同士が直接接触する歯車を用いた変速機で生じる問題、例えば、歯車の摩耗、歯車の接触による振動や異音の発生、歯車の噛合に基づく粉塵・埃の発生等が生じることがない。 According to the above configuration, there is no physical contact portion. Therefore, problems that occur in transmissions that use gears in which the tooth surfaces come into direct contact with each other, such as wear of the gears, generation of vibration and abnormal noise due to the contact of the gears, generation of dust and dirt due to meshing of the gears, etc. occur. There is no.

本発明に係る発電システムによれば、変速機にかかるトルクを許容トルク以下にでき、変速機のサイズも低減できる。 According to the power generation system according to the present invention, the torque applied to the transmission can be made equal to or less than the allowable torque, and the size of the transmission can also be reduced.

本発明の第1実施形態に係る発電システムのブロック図である。It is a block diagram of the power generation system which concerns on 1st Embodiment of this invention. エンジントルクを一方のパラメータとし、エンジン回転数を他方のパラメータとする2次元平面において、目標エンジン出力が一定になる等出力線と、エンジンの最適燃費線との関係を表すマップを示す図である。It is a figure which shows the map which shows the relationship between the equi-output line which makes a target engine output constant, and the optimum fuel consumption line of an engine in a two-dimensional plane which has engine torque as one parameter and engine speed as the other parameter. .. 本発明の第2実施形態に係る発電システムのブロック図である。It is a block diagram of the power generation system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 発電機側トルク設定部が目標の発電機側トルクを決定する手順について説明する図であり、発電機側トルクを、暫定的な発電機側トルクに設定した場合でも、磁気歯車変速機に作用するせん断トルクが許容トルク内に収まる場合について説明する図である。It is a figure explaining the procedure which the generator side torque setting part determines the target generator side torque, and even if the generator side torque is set to the provisional generator side torque, it acts on a magnetic gear transmission. It is a figure explaining the case where the shear torque is within the permissible torque. 発電機側トルク設定部が目標の発電機側トルクを決定する手順について説明する図であり、発電機側トルクを、暫定的な発電機側トルクに設定した場合、一部のクランク角領域(エンジンの動作周期のうちの一部期間)で磁気歯車変速機に作用するせん断トルクが許容トルクを超える場合について説明する図である。It is a figure explaining the procedure which the generator side torque setting part determines the target generator side torque, and when the generator side torque is set to the provisional generator side torque, a part of the crank angle region (engine). It is a figure explaining the case where the shear torque acting on a magnetic gear transmission exceeds an allowable torque in (a part of the operation cycle of).

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下で説明する各物理量の単位としては、MKS単位系の単位が統一して採用されてもよく、それ以外の単位系が統一して採用されてもよい。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, when a plurality of embodiments and modifications are included in the following, it is assumed from the beginning that a new embodiment is constructed by appropriately combining the characteristic portions thereof. Further, as the unit of each physical quantity described below, the unit of the MKS unit system may be uniformly adopted, or other unit systems may be adopted uniformly.

図1は、本発明の第1実施形態に係る発電システム1のブロック図である。なお、第1実施形態では、発電システム1が、ハイブリッド車(以下、単に車両という)に搭載される例について説明するが、発電システムは、ハイブリッド車以外の乗物に搭載されてもよく、又は乗物に無関係な設備、機械に搭載されてもよい。図1に示すように、発電システム1は、発電装置10、及び制御装置60を備える。 FIG. 1 is a block diagram of a power generation system 1 according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, an example in which the power generation system 1 is mounted on a hybrid vehicle (hereinafter, simply referred to as a vehicle) will be described, but the power generation system may be mounted on a vehicle other than the hybrid vehicle, or the vehicle. It may be mounted on equipment or machines unrelated to the above. As shown in FIG. 1, the power generation system 1 includes a power generation device 10 and a control device 60.

発電装置10は、エンジン20と、変速機の一例としての磁気歯車変速機40と、発電機50とを含む。磁気歯車変速機40は、ケース(図示せず)に固定されることで回転が止められたリング磁気歯車(図示せず)と、リング磁気歯車の内側(径方向内側)に配置された入力側磁気歯車としてのサン磁気歯車41と、リング磁気歯車の周方向に沿って互いに間隔をおいて(等間隔で)並べられ、リング磁気歯車とサン磁気歯車41との間に配置された出力側磁気歯車としての複数の遊星磁気歯車42と、各遊星磁気歯車42を回転自在に支持するキャリアとして機能する出力軸43と、を含む。リング磁気歯車とサン磁気歯車41の中心軸は一致している。各遊星磁気歯車42の中心軸は、リング磁気歯車及びサン磁気歯車41の中心軸に対して平行になっている。磁気歯車変速機40は、物理的な接触(機械的な接触)を用いずにエンジン20の回転動力を発電機50に伝達する。磁気歯車変速機40は、エンジン20の出力トルクを変動させ、変動させたトルクを発電機50のロータ51に伝達する。 The power generation device 10 includes an engine 20, a magnetic gear transmission 40 as an example of a transmission, and a generator 50. The magnetic gear transmission 40 includes a ring magnetic gear (not shown) whose rotation is stopped by being fixed to a case (not shown) and an input side arranged inside the ring magnetic gear (inside in the radial direction). The sun magnetic gear 41 as a magnetic gear and the output side magnetism arranged between the ring magnetic gear and the sun magnetic gear 41 at intervals (equal intervals) along the circumferential direction of the ring magnetic gear. It includes a plurality of planetary magnetic gears 42 as gears and an output shaft 43 that functions as a carrier that rotatably supports each planetary magnetic gear 42. The central axes of the ring magnetic gear and the sun magnetic gear 41 are aligned. The central axis of each planetary magnetic gear 42 is parallel to the central axes of the ring magnetic gear and the sun magnetic gear 41. The magnetic gear transmission 40 transmits the rotational power of the engine 20 to the generator 50 without using physical contact (mechanical contact). The magnetic gear transmission 40 fluctuates the output torque of the engine 20 and transmits the fluctuated torque to the rotor 51 of the generator 50.

制御装置60は、発電装置10を制御する。制御装置60は、エンジン20を制御するエンジン制御部70と、発電機50を制御する発電機制御部80とを含む。制御装置60は、磁気歯車変速機40に加わるせん断トルクが磁気歯車変速機40の許容トルク以下になるように、発電装置10を制御する。 The control device 60 controls the power generation device 10. The control device 60 includes an engine control unit 70 that controls the engine 20 and a generator control unit 80 that controls the generator 50. The control device 60 controls the power generation device 10 so that the shear torque applied to the magnetic gear transmission 40 is equal to or less than the allowable torque of the magnetic gear transmission 40.

詳しくは、エンジントルクをTE、エンジン回転数をωE、発電機50のトルクをTG、発電機50のロータ51の回転数をωG、エンジン20とそれに結合する磁気歯車変速機40の慣性モーメントをIe、発電機50とそれに結合する磁気歯車変速機40の慣性モーメントをIgとし、磁気歯車変速機40の速度比(エンジン20の出力軸の回転数に対する発電機50のロータ51の回転数の比)をGとしたとき、磁気歯車変速機40のエンジン側に加わるエンジン側トルクTgeは、次の式(1)で表され、磁気歯車変速機40の発電機側に加わる発電機側トルクTgg(発電機側トルクの向きはエンジン側トルクの向きと逆向きを正と定義する)は、次の式(2)で表される。また、磁気歯車変速機40に作用するせん断トルクは(Tge+Tgg)で表される。 Specifically, the engine torque is TE , the engine rotation speed is ω E , the torque of the generator 50 is TG , the rotation speed of the rotor 51 of the generator 50 is ω G , and the engine 20 and the magnetic gear transmission 40 coupled thereto The inertial moment is Ie, the inertial moment of the generator 50 and the magnetic gear transmission 40 coupled to it is Ig, and the speed ratio of the magnetic gear transmission 40 (the rotation of the rotor 51 of the generator 50 with respect to the rotation speed of the output shaft of the engine 20). When G is the ratio of numbers), the engine side torque Tge applied to the engine side of the magnetic gear transmission 40 is represented by the following equation (1), and the generator side applied to the generator side of the magnetic gear transmission 40. The torque Tgg (the direction of the torque on the generator side is defined as positive in the direction opposite to the direction of the torque on the engine side) is expressed by the following equation (2). The shear torque acting on the magnetic gear transmission 40 is represented by (Tge + Tgg).

したがって、せん断トルクが磁気歯車変速機40の許容トルクTga以下になる必要があるので、式(3)が成立し、上記(1)式〜(3)式から、下記の(4)式が成立し、更に、速度比Gに関する下記の(5)式及び(6)式も成立する。したがって、(5)式及び(6)式を用いて、(4)式からTG及びωGを消去すると(7)式が成立する。よって、[(1+1/G)TE−(Ie+GIg)dωE/dt]が許容トルクTga以下であれば、磁気歯車変速機40に許容トルクを超えるせん断トルクが作用することがなく、磁気歯車変速機40の脱調が抑制される。制御装置60は、磁気歯車変速機40の許容トルクをTgaとしたとき、下記の(7)式が成立するように発電装置10を制御する。

Figure 0006838470
Therefore, since the shear torque needs to be equal to or less than the allowable torque Tga of the magnetic gear transmission 40, the equation (3) is established, and the following equation (4) is established from the above equations (1) to (3). Further, the following equations (5) and (6) regarding the speed ratio G also hold. Therefore, when Eqs. (5) and (6) are used to eliminate TG and ω G from Eq. (4), Eq. (7) is established. Thus, - if [(1 + 1 / G) T E (Ie + GIg) dω E / dt] is allowable torque Tga less, without shearing torque exceeding the allowable torque on the magnetic gear transmission 40 is applied, magnetic gear transmission The step-out of the machine 40 is suppressed. The control device 60 controls the power generation device 10 so that the following equation (7) holds when the allowable torque of the magnetic gear transmission 40 is Tga.
Figure 0006838470

エンジン制御部70は、エンジン動作点決定部71と、エンジン燃焼制御部77とを有し、エンジン動作点決定部71は、暫定トルク決定部72と、目標トルク設定部73とを含む。暫定トルク決定部72は、車両のアクセル開度センサ11からのアクセル開度を表す信号と、車速センサ12からの車速を表す信号とに基づいて、目標エンジン出力を算出する。アクセル開度センサ11及び車速センサ12としては、公知のセンサを採用でき、車速センサ12は、例えば、ホール素子やコイルを含んで車軸等に取り付けられ、車軸の回転数に比例する数のパルス信号を出力する。暫定トルク決定部72は、マップに基づいて目標エンジン出力を算出する。係るマップは、エンジン出力及び車速と、目標エンジン出力とを関連づける。例えば、制御装置60には記憶部が内蔵され、マップは、記憶部に予め記憶される。しかし、記憶部は、制御装置外に配置され、当該マップが、制御装置外の記憶部に記憶されてもよい。 The engine control unit 70 includes an engine operating point determination unit 71 and an engine combustion control unit 77, and the engine operating point determination unit 71 includes a provisional torque determination unit 72 and a target torque setting unit 73. The provisional torque determination unit 72 calculates the target engine output based on the signal indicating the accelerator opening degree from the accelerator opening degree sensor 11 of the vehicle and the signal indicating the vehicle speed from the vehicle speed sensor 12. Known sensors can be adopted as the accelerator opening sensor 11 and the vehicle speed sensor 12, and the vehicle speed sensor 12 is attached to an axle or the like including, for example, a Hall element or a coil, and has a number of pulse signals proportional to the rotation speed of the axle. Is output. The provisional torque determination unit 72 calculates the target engine output based on the map. Such a map correlates engine output and vehicle speed with target engine output. For example, the control device 60 has a built-in storage unit, and the map is stored in the storage unit in advance. However, the storage unit may be arranged outside the control device, and the map may be stored in the storage unit outside the control device.

記憶部には、更に、エンジントルクを一方のパラメータとし、エンジン回転数を他方のパラメータとする2次元平面において、目標エンジン出力が一定になる等出力線と、エンジンの最適燃費線との関係を表すマップが記憶されている。図2に、そのようなマップの一例を示す。図2を参照して、暫定トルク決定部72は、算出した目標エンジン出力の等出力線と最適燃費線との交点から、暫定エンジントルクTeと暫定エンジン回転数ωeとを決定する。 In the storage unit, the relationship between the equi-output line in which the target engine output becomes constant and the optimum fuel consumption line of the engine in a two-dimensional plane in which the engine torque is one parameter and the engine speed is the other parameter is further stored. The map to be represented is stored. FIG. 2 shows an example of such a map. With reference to FIG. 2, the provisional torque determination unit 72 determines the provisional engine torque Te and the provisional engine speed ωe from the intersection of the calculated equal output line of the target engine output and the optimum fuel consumption line.

再度、図1を参照して、目標トルク設定部73は、暫定トルク決定部72が決定したTe及びωeが[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]≦Tgaを満たすか否かを判定する。ここで、dωe/dtは、例えば、0.5秒以下の僅かな所定時間を隔てた2点間の暫定エンジン回転数ωeの差分を当該所定時間で割ることで算出され、Teはその2点のうちで大きい方の値が採用される。なお、係る判定は上記僅かな時間毎に実行される。 Again, referring to FIG. 1, the target torque setting unit 73 determines whether or not Te and ωe determined by the provisional torque determination unit 72 satisfy [(1 + 1 / G) Te- (Ie + GIg) dωe / dt] ≤ Tga. To judge. Here, dωe / dt is calculated by, for example, dividing the difference of the provisional engine speed ωe between two points separated by a slight predetermined time of 0.5 seconds or less by the predetermined time, and Te is the two points. The larger value is adopted. The determination is executed every short time.

そして、各所定時間で、[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]≦Tgaが満足される場合には、目標エンジントルクTE *を、暫定的に決定したTeに設定すると共に、目標エンジン回転数ωE *を、暫定的に決定したωeに設定する。 Then, at each predetermined time, when the [(1 + 1 / G) Te- (Ie + GIg) dωe / dt] ≦ Tga is satisfied, the target engine torque T E *, and sets the provisionally determined Te , Set the target engine speed ω E * to the tentatively determined ω e.

一方、いずれかの所定時間で、Teが[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]>Tgaを満たす場合には、その所定時間においては、目標エンジントルクTE *及び目標エンジン回転数ωE *を、[(1+1/G)Te'−(Ie+GIg)dωe'/dt]≦Tgaを満たすTe'及びωe'に設定する。すなわち、[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]>Tgaである場合には、最適燃費の条件を犠牲にしてまでも、目標エンジントルクTE *を、磁気歯車変速機40に作用するせん断トルクが許容トルク以下になるように設定する。 On the other hand, either at a given time, when the Te satisfies [(1 + 1 / G) Te- (Ie + GIg) dωe / dt]> Tga , at the predetermined time, the target engine torque T E * and target engine The number ω E * is set to Te'and ωe' satisfying [(1 + 1 / G) Te'-(Ie + GIg) dωe'/ dt] ≤ Tga. That is, when it is [(1 + 1 / G) Te- (Ie + GIg) dωe / dt]> Tga , even at the expense of the conditions of optimum fuel consumption, the target engine torque T E *, the magnetic gear transmission 40 Set so that the acting shear torque is less than the allowable torque.

図2に示す例では、暫定トルクTeが[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]≦Tgaを満足しないため、目標エンジントルクTE *及び目標エンジン回転数ωE *が、等出力線において太線で示すR1領域に位置するように、目標エンジントルクTE *を、最適燃費を満たす値よりも小さい値に設定する。図2から明らかなように、目標エンジントルクTE *を、最適燃費を満たす値よりも小さな値に設定すると、目標エンジン回転数ωE *は、最適燃費を満たす値よりも大きな値となる。 In the example shown in FIG. 2, since the provisional torque Te [(1 + 1 / G) Te- (Ie + GIg) dωe / dt] does not satisfy ≦ Tga, the target engine torque T E * and the target engine speed omega E * is, like The target engine torque TE * is set to a value smaller than the value that satisfies the optimum fuel consumption so that the output line is located in the R1 region indicated by the thick line. As is clear from FIG. 2, when the target engine torque TE * is set to a value smaller than the value satisfying the optimum fuel consumption, the target engine speed ω E * becomes a value larger than the value satisfying the optimum fuel consumption.

Te'の具体的な決定方法の一例としては、例えば、α≧0を満たす定数トルクを採用し、[(1+1/G)Te'−(Ie+GIg)dωe'/dt]=(Tga−α)によりTe'及びωe'を決定する。ここで、dωe'/dtは、例えば次のように算出する。すなわち、目標トルク設定部73は、エンジン20の出力回転軸に取り付けられたエンジン回転数センサ25(図1参照)からの信号に基づいて、トルクのエンジン回転数ωEを特定し、目標エンジントルクTE *をR1領域内のトルクとしたときに、目標エンジン出力が同一になるという条件から、目標エンジン回転数ωE *を設定する。その結果、僅かな時間(この僅かな時間は、上記所定時間と同じに設定されてもよく、上記所定時間と異なる時間に設定されてもよい)におけるそれら2つの間のエンジン回転数の差ΔωEを算出でき、dωe'/dtを[ΔωE/上記僅かな時間]を計算することで算出できる。エンジン回転数検出部25は、例えば、クランクプーリー、フライホイール、カムシャフト等の回転数を検出する。エンジン回転数検出部25としては、如何なる公知のセンサも採用でき、例えば、磁力を用いた電磁式センサや、光学式センサを使用できる。なお、下記で説明するクランク角検出センサ14からの信号によりエンジン回転数を特定してもよい。 As an example of a specific method for determining Te', for example, a constant torque satisfying α ≧ 0 is adopted, and [(1 + 1 / G) Te'-(Ie + GIg) dωe'/ dt] = (Tga-α) Determine Te'and ωe'. Here, dωe'/ dt is calculated as follows, for example. That is, the target torque setting unit 73 identifies the engine speed ω E of the torque based on the signal from the engine speed sensor 25 (see FIG. 1) attached to the output rotation shaft of the engine 20, and the target engine torque. The target engine speed ω E * is set on the condition that the target engine output is the same when the T E * is the torque in the R1 region. As a result, the difference in engine speed between the two in a short time (this short time may be set to be the same as the predetermined time or may be set to a time different from the predetermined time) Δω E can be calculated, and dωe'/ dt can be calculated by calculating [Δω E / the above-mentioned short time]. The engine speed detection unit 25 detects, for example, the speed of the crank pulley, flywheel, camshaft, and the like. Any known sensor can be used as the engine speed detection unit 25, and for example, an electromagnetic sensor using magnetic force or an optical sensor can be used. The engine speed may be specified by a signal from the crank angle detection sensor 14 described below.

エンジン動作点決定部71は、決定した目標エンジントルクTE *を表す信号と、特定した目標エンジン回転数ωE *を表す信号とをエンジン燃焼制御部77に出力する。また、エンジン動作点決定部71は、決定した目標エンジントルクTE *を表す信号を、後で説明する目標発電機トルク決定部81に出力する。エンジン燃焼制御部77は、目標エンジントルクTE *を表す信号と、目標エンジン回転数ωE *を表す信号と、クランク角検出センサ14からのクランク角θeを表す信号とに基づいて、エンジン回転数ωEが目標エンジン回転数ωE *になり、エンジントルクTEが目標エンジントルクTE *になるように、エンジン20の空燃比や、燃料噴射量や、燃料噴射タイミングや、点火タイミング等を制御する。なお、クランク角検出センサ14としては、公知の如何なるセンサも使用でき、例えば、フォトトランジスターを用いてクランク角を検出する光学式センサや、電磁ピックアップと突起によって電磁力を用いてクランク角を検出する磁気式センサを採用できる。 The engine operating point determination unit 71 outputs a signal representing the determined target engine torque TE * and a signal representing the specified target engine speed ω E * to the engine combustion control unit 77. Further, the engine operating point determination unit 71 outputs a signal representing the determined target engine torque TE * to the target generator torque determination unit 81, which will be described later. The engine combustion control unit 77 rotates the engine based on a signal representing the target engine torque TE * , a signal representing the target engine rotation speed ω E *, and a signal representing the crank angle θe from the crank angle detection sensor 14. The air-fuel ratio of the engine 20, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, etc. so that the number ω E becomes the target engine rotation speed ω E * and the engine torque TE becomes the target engine torque TE *. To control. As the crank angle detection sensor 14, any known sensor can be used. For example, an optical sensor that detects the crank angle using a phototransistor, or an electromagnetic pickup and a protrusion that detect the crank angle using electromagnetic force. A magnetic sensor can be used.

発電機制御部80は、目標発電機トルク決定部81と、制御信号出力部82とを含む。目標発電機トルク決定部81は、例えば、エンジン制御部70が決定した目標エンジントルクTE *と、磁気歯車変速機40の速度比Gから、目標発電機トルクを、TE */Gと算出する。本実施例では、変速機が、磁気歯車変速機40であるので、変速機の機械損失を考慮する必要がないが、変速機が、接触歯車を含む変速機である場合には、目標発電機トルクを、変速機の機械損失を考慮して試験的に決定すると好ましい。なお、この場合でも、目標発電機トルクは、目標エンジントルクTE *のみから決定される。 The generator control unit 80 includes a target generator torque determination unit 81 and a control signal output unit 82. The target generator torque determination unit 81 calculates the target generator torque as TE * / G from, for example, the target engine torque TE * determined by the engine control unit 70 and the speed ratio G of the magnetic gear transmission 40. To do. In this embodiment, since the transmission is the magnetic gear transmission 40, it is not necessary to consider the mechanical loss of the transmission, but when the transmission is a transmission including contact gears, the target generator It is preferable to determine the torque on a trial basis in consideration of the mechanical loss of the transmission. Even in this case, the target generator torque is determined only from the target engine torque TE *.

制御信号出力部82は、発電機のロータ51の回転角検出センサ15からのロータ51の回転角ωGを表す信号に基づいて発電機50のコイルに流す負荷電流を制御することで、発電機50のトルク制御を実行する。例えば、発電機50が、三相交流発電機である場合、制御信号出力部82が、発電機50のインバータに含まれる複数のスイッチング素子のオンオフ制御等を実行することで、発電機50のトルク制御を実行する。なお、回転角検出センサ15としては、公知の如何なるセンサも使用でき、例えば、磁力を用いた電磁式センサや、光学式センサを使用できる。発電機50に作用する発電機トルクTGと、発電機50が生成する電力とがつり合うと、発電機50のロータ51が等速で回転する。 The control signal output unit 82 controls the load current flowing through the coil of the generator 50 based on the signal representing the rotation angle ω G of the rotor 51 from the rotation angle detection sensor 15 of the rotor 51 of the generator to control the generator. Perform 50 torque controls. For example, when the generator 50 is a three-phase AC generator, the control signal output unit 82 executes on / off control of a plurality of switching elements included in the inverter of the generator 50 to control the torque of the generator 50. Take control. As the rotation angle detection sensor 15, any known sensor can be used, and for example, an electromagnetic sensor using magnetic force or an optical sensor can be used. When the generator torque TG acting on the generator 50 and the electric power generated by the generator 50 are balanced, the rotor 51 of the generator 50 rotates at a constant speed.

上記第1実施形態によれば、エンジン動作点決定部71が、目標エンジン出力が同一になるという条件において、目標エンジントルクTE *及び目標エンジン回転数ωE *を、[(1+1/G)TE *−(Ie+GIg)dωE */dt]≦Tgaを満たす値に設定する。したがって、エンジン等速回転時において、磁気歯車変速機40に許容トルクを超えるせん断トルクがかかることがなく、磁気歯車変速機40が脱調することを抑制でき、[(1+1/G)TE−(Ie+GIg)dωE/dt]>Tgaが生じる可能性があるために使用できなかった小型の変速機も使用できる。 According to the first embodiment, the engine operating point determination unit 71 sets the target engine torque TE * and the target engine speed ω E * to [(1 + 1 / G), provided that the target engine output is the same. T E * - (Ie + GIg ) dω E * / dt] is set to a value that satisfies ≦ Tga. Therefore, when the engine is rotating at a constant speed, the magnetic gear transmission 40 is not subjected to a shear torque exceeding the allowable torque, and the magnetic gear transmission 40 can be suppressed from stepping out. [(1 + 1 / G) TE − A small transmission that could not be used due to the possibility of (Ie + GIg) dω E / dt]> Tga can also be used.

また、エンジン動作点決定部71が、エンジントルクを一方のパラメータとし、エンジン回転数を他方のパラメータとする2次元平面において、当該目標エンジン出力が一定になる等出力線と、エンジンの最適燃費線とが交差する点に基づいて、暫定的なエンジントルクTe及び暫定的なエンジン回転数ωeを決定する。そして、暫定トルク決定部72が、[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]≦Tgaが成立したとき、目標エンジントルクTE *を暫定的なエンジントルクTeに設定すると共に、目標エンジン回転数ωE *を暫定的なエンジン回転数ωeに設定する一方、[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]>Tgaが成立したときには、目標エンジントルクTE *及び前記目標エンジン回転数ωE *を、目標エンジン出力が同一になるという条件において[(1+1/G)Te'−(Ie+GIg)dωe'/dt]≦Tgaを満たす新たなエンジントルクTe'及び新たなエンジン回転数ωe'に設定する。したがって、[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]>Tgaが成立した場合のみ、目標エンジントルクTE *及び目標エンジン回転数ωE *が、[(1+1/G)Te'−(Ie+GIg)dωe'/dt]≦Tgaは満たすが最適燃費は実現しないTe'及びωe'に設定されるので、燃費の増加をできるだけ抑制しつつ、せん断トルクを許容範囲に収めることができる。 Further, in a two-dimensional plane in which the engine operating point determination unit 71 uses the engine torque as one parameter and the engine rotation speed as the other parameter, the equal output line at which the target engine output becomes constant and the optimum fuel consumption line of the engine. The provisional engine torque Te and the provisional engine speed ωe are determined based on the points where and intersect. Then, temporary torque determining section 72, when the [(1 + 1 / G) Te- (Ie + GIg) dωe / dt] ≦ Tga is satisfied, and sets the target engine torque T E * a tentative engine torque Te, the target while setting the engine speed omega E * to provisional engine speed ωe, [(1 + 1 / G) Te- (Ie + GIg) dωe / dt]> when Tga is established, the target engine torque T E * and the target New engine torque Te'and new engine rotation that satisfy [(1 + 1 / G) Te'-(Ie + GIg) dωe'/ dt] ≤ Tga under the condition that the engine speed ω E * is the same as the target engine output. Set to a few ωe'. Therefore, [(1 + 1 / G ) Te- (Ie + GIg) dωe / dt]> If Tga is established only, the target engine torque T E * and the target engine speed ω E *, [(1 + 1 / G) Te'- Since (Ie + GIg) dωe'/ dt] ≤ Tga is set to Te'and ωe', which satisfy the optimum fuel consumption but do not realize the optimum fuel consumption, the shear torque can be kept within the allowable range while suppressing the increase in the fuel consumption as much as possible.

また、発電機制御部80が、目標エンジントルクTE *と、磁気歯車変速機40の速度比Gに基づき、目標発電機トルクを、TE */Gと決定し、発電機50のトルクが当該目標発電機トルクTE */Gになるように発電機50を制御する。よって、エンジン側でのトルク制御に加えて、発電機側でもトルク制御が実行されるので、トルク制御の精度が高くなる。 Further, the generator control unit 80 determines the target generator torque as TE * / G based on the target engine torque TE * and the speed ratio G of the magnetic gear transmission 40, and the torque of the generator 50 is set. The generator 50 is controlled so as to have the target generator torque TE * / G. Therefore, in addition to the torque control on the engine side, the torque control is also executed on the generator side, so that the accuracy of the torque control is improved.

更には、[(1+1/G)TE−(Ie+GIg)dωE/dt]>Tgaが生じる可能性があるために使用できなかった小型の変速機も使用でき、磁気歯車変速機40等の小さい変速機の適用範囲を広げることができる。また、許容トルクが小さい磁気歯車変速機40を使用でき、歯面同士が直接接触する変速機で生じる問題、例えば、歯車の摩耗、歯車の接触による振動や異音の発生、歯車の噛合に基づく粉塵・埃の発生等を抑制できる。 Furthermore, [(1 + 1 / G ) T E - (Ie + GIg) dω E / dt]> Tga compact transmission that could not be used because the may occur can be used, small such as a magnetic gear transmission 40 The applicable range of the transmission can be expanded. Further, a magnetic gear transmission 40 having a small allowable torque can be used, and it is based on problems that occur in a transmission in which tooth surfaces are in direct contact with each other, for example, gear wear, vibration or abnormal noise caused by gear contact, and gear meshing. It is possible to suppress the generation of dust and dirt.

なお、目標エンジン出力を、アクセル開度と車速から特定する場合について説明したが、目標エンジン出力は、エンジンの空燃比や、燃料噴射量や、燃料噴射タイミング、点火タイミング等に基づいて決定されてもよい。目標エンジン出力は、発電装置の状態に基づいて求められればよい。 Although the case where the target engine output is specified from the accelerator opening and the vehicle speed has been described, the target engine output is determined based on the air-fuel ratio of the engine, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, and the like. May be good. The target engine output may be obtained based on the state of the power generation device.

また、変速機が、サン磁気歯車41、リング磁気歯車、及び遊星磁気歯車42を有する遊星歯車機構の磁気歯車変速機である場合について説明した。しかし、磁気歯車変速機は、遊星歯車機構の磁気歯車変速機でなくてもよく、例えば、互いの中心軸が同一直線上に存在するように離間配置された2つの磁気歯車しか有さない構成でもよく、それ以外の如何なる構成でもよい。また、変速機は、機械的に接触する歯車を有する如何なる変速機であってもよい。変速機として、接触歯車を含む遊星歯車機構を用いた場合には、例えば、エンジンの出力軸を、太陽歯車に接続し、内歯車を、発電装置のロータに接続する。また、遊星キャリアを、固定し、内歯車を、太陽歯車と逆方向に回転させる。この場合、エンジンの回転速度が、磁気歯車変速機構で減速され、ロータの回転速度が減速された回転速度に一致する。 Further, a case where the transmission is a magnetic gear transmission of a planetary gear mechanism having a sun magnetic gear 41, a ring magnetic gear, and a planetary magnetic gear 42 has been described. However, the magnetic gear transmission does not have to be a magnetic gear transmission of a planetary gear mechanism, and has, for example, only two magnetic gears that are spaced apart so that their central axes are on the same straight line. However, any other configuration may be used. Further, the transmission may be any transmission having gears that come into contact with each other mechanically. When a planetary gear mechanism including a contact gear is used as the transmission, for example, the output shaft of the engine is connected to the sun gear, and the internal gear is connected to the rotor of the power generation device. Also, the planetary carrier is fixed and the internal gear is rotated in the opposite direction to the sun gear. In this case, the rotation speed of the engine is decelerated by the magnetic gear transmission mechanism, and the rotation speed of the rotor matches the decelerated rotation speed.

また、エンジン制御部70が、磁気歯車変速機40に作用するせん断トルクが、磁気歯車変速機40の許容トルクTgaを超えない制御を実行し、発電機制御部80も、上記せん断トルクが許容トルクTgaを超えない制御を実行する場合について説明した。しかし、発電機制御部80が存在しなくてもよく、発電機50によるトルク制御が実行されなくてもよい。 Further, the engine control unit 70 controls the shear torque acting on the magnetic gear transmission 40 so as not to exceed the allowable torque Tga of the magnetic gear transmission 40, and the generator control unit 80 also controls the shear torque to be the allowable torque. The case of executing the control not exceeding Tga has been described. However, the generator control unit 80 does not have to exist, and the torque control by the generator 50 does not have to be executed.

図3は、本発明の第2実施形態に係る発電システム101のブロック図である。なお、第2実施形態では、第1実施形態と同一の構成に同一の参照番号を付して説明を省略し、第1実施形態と同一の作用効果、変形例についても説明を省略する。第2実施形態では、トルク制御を主に発電機制御部180で実行する点と、燃焼室内での燃料の燃焼によって生じる脈動トルクを考慮する点とが、第1実施形態と異なる。以下、第1実施形態と異なる構成、作用効果、及び変形例について説明する。 FIG. 3 is a block diagram of the power generation system 101 according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the same configuration as that of the first embodiment is designated by the same reference number, and the description thereof will be omitted, and the description of the same effects and modifications as those of the first embodiment will also be omitted. The second embodiment is different from the first embodiment in that torque control is mainly executed by the generator control unit 180 and that pulsating torque generated by combustion of fuel in the combustion chamber is taken into consideration. Hereinafter, configurations, effects, and modifications different from those of the first embodiment will be described.

図3に示すように、発電システム101は、発電装置110と、発電機制御部180とを含み、発電機制御部180は、エンジントルク推定部181と、発電機トルク算出部182とを有する。エンジントルク推定部181は、エンジン制御部70(図示せず)から暫定エンジントルクを表す信号を受ける。暫定エンジントルクは、エンジン制御部70が第1実施形態で決定した目標エンジントルクに一致する。 As shown in FIG. 3, the power generation system 101 includes a power generation device 110 and a generator control unit 180, and the generator control unit 180 includes an engine torque estimation unit 181 and a generator torque calculation unit 182. The engine torque estimation unit 181 receives a signal representing the provisional engine torque from the engine control unit 70 (not shown). The provisional engine torque matches the target engine torque determined by the engine control unit 70 in the first embodiment.

エンジントルク推定部181は、図示しないエンジン動作点決定部71からの一定の暫定エンジントルクを表す信号と、クランク角検出センサ14からのクランク角θeを表す信号と、マップと、によってエンジントルクを推定する。上記マップは予め試験的に作成される。実際のエンジントルクには、クランク角θeに依存する脈動成分が含まれる。上記マップは、上記暫定エンジントルク及びクランク角θeと、想定される脈動成分を含んだエンジントルクと、を一対一に関連づける。上記マップは、例えば発電機制御部180に内蔵された記憶部160に予め記憶される。 The engine torque estimation unit 181 estimates the engine torque by a signal representing a constant provisional engine torque from an engine operating point determination unit 71 (not shown), a signal representing a crank angle θe from the crank angle detection sensor 14, and a map. To do. The above map is created on a trial basis in advance. The actual engine torque includes a pulsating component that depends on the crank angle θe. The map correlates the provisional engine torque and the crank angle θe with the engine torque including the assumed pulsation component on a one-to-one basis. The map is stored in advance in, for example, a storage unit 160 built in the generator control unit 180.

発電機トルク算出部182は、エンジントルク推定部181が推定したエンジントルクと、暫定エンジントルクとから目標発電機トルクを決定する。発電機トルク算出部182は、エンジン側トルク算出部183、暫定発電機側トルク決定部184、及び発電機側トルク設定部185を含む。エンジン側トルク算出部183は、エンジン及びそれに結合する変速機の慣性モーメントIe(仕様毎に既知)と、エンジン回転数ωEと、エンジントルク推定部181が推定した推定エンジントルクとに基づいて、上記(1)式を用いて磁気歯車変速機40のエンジン側トルクTgeを算出する。係る算出は、エンジントルクTEを、上記推定トルクに設定して実行する。発電装置110には、エンジン回転数検出部125が含まれる。エンジン側トルク算出部183は、エンジン回転数検出部125からの信号に基づいてエンジン回転数ωEを特定する。なお、エンジン回転数検出部125は、例えば、クランクプーリー、フライホイール、カムシャフト等の回転数を検出する。エンジン回転数検出部125としては、如何なる公知のセンサも採用でき、例えば、磁力を用いた電磁式センサや、光学式センサを使用できる。 The generator torque calculation unit 182 determines the target generator torque from the engine torque estimated by the engine torque estimation unit 181 and the provisional engine torque. The generator torque calculation unit 182 includes an engine side torque calculation unit 183, a provisional generator side torque determination unit 184, and a generator side torque setting unit 185. The engine side torque calculation unit 183 is based on the moment of inertia Ie (known for each specification) of the engine and the transmission connected to the engine, the engine speed ω E, and the estimated engine torque estimated by the engine torque estimation unit 181. The engine side torque Tge of the magnetic gear transmission 40 is calculated using the above equation (1). Such calculation is executed by setting the engine torque TE to the above estimated torque. The power generation device 110 includes an engine speed detection unit 125. The engine side torque calculation unit 183 specifies the engine speed ω E based on the signal from the engine speed detection unit 125. The engine speed detection unit 125 detects, for example, the speed of the crank pulley, flywheel, camshaft, and the like. Any known sensor can be used as the engine speed detection unit 125, and for example, an electromagnetic sensor using magnetic force or an optical sensor can be used.

暫定発電機側トルク決定部184は、上記暫定エンジントルクに基づいて磁気歯車変速機40の暫定的な発電機側トルクTgg'を決定する。より詳しくは、暫定発電機側トルク決定部184は、一定のエンジントルクと、磁気歯車変速機40の速度比Gとに基づいて、暫定的な発電機側トルクを決定する。 The provisional generator side torque determination unit 184 determines the provisional generator side torque Tgg'of the magnetic gear transmission 40 based on the provisional engine torque. More specifically, the provisional generator side torque determination unit 184 determines the provisional generator side torque based on the constant engine torque and the speed ratio G of the magnetic gear transmission 40.

次に、図4,図5を用いて、発電機側トルク設定部185が目標の発電機側トルクTggを決定する手順について説明する。図4は、発電機側トルクTggを、暫定的な発電機側トルクTgg'に設定した場合でも、磁気歯車変速機40に作用するせん断トルクが許容トルク内に収まる場合について説明する図である。詳しくは、図4(a)は、発電機側トルクTggを、−a/Gに設定した例を説明する図であり、図4(b)は、発電機側トルクTggを、Tgeに含まれる脈動成分を−a/Gに加えたトルクに設定した例を説明する図である。 Next, a procedure in which the generator-side torque setting unit 185 determines the target generator-side torque Tgg will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the shear torque acting on the magnetic gear transmission 40 is within the allowable torque even when the generator side torque Tgg is set to the provisional generator side torque Tgg'. Specifically, FIG. 4A is a diagram illustrating an example in which the generator side torque Tgg is set to −a / G, and FIG. 4B is a diagram in which the generator side torque Tgg is included in the Tge. It is a figure explaining the example which set the pulsation component to the torque applied to −a / G.

図4(a)に示す例では、エンジントルクに脈動成分が含まれることに起因して、エンジン側トルクTgeが、目標エンジントルクaを中心として脈動する。これに対し、暫定的な発電機側トルクTgg'が、一定の(−a/G)として決定される。 In the example shown in FIG. 4A, the engine side torque Tge pulsates around the target engine torque a due to the inclusion of the pulsating component in the engine torque. On the other hand, the provisional generator-side torque Tgg'is determined to be constant (-a / G).

図4(a)に示す例では、磁気歯車変速機40の許容トルクTgaが、(Tge−Tgg')よりも大きい。よって、目標発電機側トルクTggを、暫定的な発電機側トルクTgg'に設定できる。また、図4(a)に示す例では、Tgeが脈動成分を有するのに対し、Tggが一定となる。したがって、磁気歯車変速機40に作用するせん断トルク(Tge−Tgg)に脈動成分が含まれる。 In the example shown in FIG. 4A, the allowable torque Tga of the magnetic gear transmission 40 is larger than (Tge-Tgg'). Therefore, the target generator-side torque Tgg can be set to the provisional generator-side torque Tgg'. Further, in the example shown in FIG. 4A, Tge has a pulsating component, whereas Tgg is constant. Therefore, the shear torque (Tge-Tgg) acting on the magnetic gear transmission 40 includes a pulsating component.

一方、図4(b)に示す例では、暫定的な発電機側トルクTgg'として、一定の(−a/G)に、エンジン側トルクTgeの脈動成分を加えたトルクが採用される。すなわち、Tgg'として、[−a/G+(Tge−a)] が採用される。 On the other hand, in the example shown in FIG. 4B, as the provisional generator-side torque Tgg', a torque obtained by adding a pulsating component of the engine-side torque Tge to a constant (-a / G) is adopted. That is, [-a / G + (Tge-a)] is adopted as Tgg'.

図4(b)に示す場合でも、許容トルクTgaが、(Tge−Tgg')よりも大きい。したがって、目標の発電機側トルクTggを、暫定的な発電機側トルクTgg'に設定できる。一方、図4(b)に示す場合では、図4(a)に示す場合とは異なり、暫定的な発電機側トルクTgg'にエンジン側トルクTgeの脈動成分が含まれる。よって、磁気歯車変速機40に作用するせん断トルク(Tge−Tgg)は、脈動成分が相殺されて一定になる。その結果、せん断トルク(Tge−Tgg)が、脈動成分を有さないので、NVを抑制できる。 Even in the case shown in FIG. 4B, the allowable torque Tga is larger than (Tge-Tgg'). Therefore, the target generator-side torque Tgg can be set to the provisional generator-side torque Tgg'. On the other hand, in the case shown in FIG. 4B, unlike the case shown in FIG. 4A, the provisional generator-side torque Tgg'includes the pulsating component of the engine-side torque Tge. Therefore, the shear torque (Tge-Tgg) acting on the magnetic gear transmission 40 is constant because the pulsating components are offset. As a result, since the shear torque (Tge-Tgg) does not have a pulsating component, NV can be suppressed.

図5は、発電機側トルクTggを、暫定的な発電機側トルクTgg'に設定した場合、一部のクランク角領域(エンジン20の動作周期のうちの一部期間)で磁気歯車変速機40に作用するせん断トルクが許容トルクを超える場合について説明する図である。詳しくは、図5は、bをエンジン動作点決定部71が決定した一定の暫定エンジントルクとした場合に、発電機側トルクTggを、暫定的な発電機側トルクTgg'である-b/Gに設定すると、Tgeの脈動の半周期に対応する時期においては、せん断トルク(Tge−Tgg')が許容トルクTgaを超える場合について説明する図である。 FIG. 5 shows the magnetic gear transmission 40 in a part of the crank angle region (a part of the operating cycle of the engine 20) when the generator side torque Tgg is set to the provisional generator side torque Tgg'. It is a figure explaining the case where the shear torque acting on is exceeding the permissible torque. Specifically, in FIG. 5, when b is a constant provisional engine torque determined by the engine operating point determination unit 71, the generator side torque Tgg is the provisional generator side torque Tgg'-b / G. When set to, it is a figure explaining the case where the shear torque (Tge-Tgg') exceeds the permissible torque Tga at the time corresponding to the half cycle of the pulsation of Tge.

図5(a)に示す例では、せん断トルク(Tge−Tgg')が許容トルクTgaを超える半周期のタイミング(t1<t<t2, t3<t<t4)において、(Tge−Tgg')において許容トルクTgaを超えたトルク分を暫定的な発電機側トルクTgg'に加えたトルクを、発電機側トルクTggとして採用する。 In the example shown in FIG. 5A, at the half-cycle timing (t1 <t <t2, t3 <t <t4) where the shear torque (Tge-Tgg') exceeds the allowable torque Tga, at (Tge-Tgg'). The torque obtained by adding the torque amount exceeding the allowable torque Tga to the provisional generator side torque Tgg'is adopted as the generator side torque Tgg.

すなわち、暫定的な発電機側トルクをTgg'とするとき、(Tge−Tgg')≦Tgaを満たす(t2≦t≦t3)のタイミングでは、発電機側トルクTggを、Tgg'=-b/Gに設定する。 That is, when the provisional generator side torque is Tgg', the generator side torque Tgg is set to Tgg'= -b / at the timing when (Tge-Tgg') ≤ Tga is satisfied (t2 ≤ t ≤ t3). Set to G.

また、(Tge−Tgg')>Tgaを満たす(t1<t<t2, t3<t<t4)のタイミングでは、発電機側トルクTggを、(Tge−Tgg')において許容トルクTgaを超えたトルク分を暫定的な発電機側トルクTgg'に加えた[Tgg'+(Tga-b)]=[-b/G+(Tga-b)]に設定する。 Further, at the timing of satisfying (Tge-Tgg')> Tga (t1 <t <t2, t3 <t <t4), the generator side torque Tgg is set to the torque exceeding the allowable torque Tga in (Tge-Tgg'). Minutes are set to [Tgg'+ (Tga-b)] = [-b / G + (Tga-b)] added to the provisional generator-side torque Tgg'.

このようにして、磁気歯車変速機に作用するせん断トルクが許容トルクを超えないようにしている。なお、図5(a)に示す例では、(Tge−Tgg')>Tgaを満たす(t1<t<t2, t3<t<t4)のタイミングで、せん断トルク(Tge−Tgg)が、許容トルクTgaに一致する。しかし、(Tge−Tgg')>Tgaを満たすタイミングで、せん断トルク(Tge−Tgg)が、許容トルクTgaよりも小さくなるようにTggを決定してもよい。 In this way, the shear torque acting on the magnetic gear transmission is prevented from exceeding the allowable torque. In the example shown in FIG. 5A, the shear torque (Tge-Tgg) is the allowable torque at the timing of satisfying (Tge-Tgg')> Tga (t1 <t <t2, t3 <t <t4). Matches Tga. However, the Tgg may be determined so that the shear torque (Tge-Tgg) becomes smaller than the allowable torque Tga at the timing when (Tge-Tgg')> Tga is satisfied.

図5(b)に示す例では、磁気歯車変速機40に作用するせん断トルクが許容トルクを超えない(t2≦t≦t3)のタイミングでも、発電機側トルクTggを、暫定的な発電機側トルクTgg'に脈動成分を加えたトルクに設定する。このようにして、せん断トルク(Tge−Tgg)に脈動成分が含まれないようにしている。なお、図5(b)に示す例では、せん断トルク(Tge−Tgg)が許容トルクに一致するようにTggを決定している。しかし、せん断トルク(Tge−Tgg)が、脈動成分を含まず、かつ許容トルクより小さくなるようにTggを決定してもよい。図5(b)に示す例では、図5(a)に示す例との比較において、エンジン動作の周期の全てでせん断トルク(Tge−Tgg)に脈動成分が含まれない。よって、図5(a)に示す例との比較においてNVが生じにくくなって好ましい。 In the example shown in FIG. 5B, the generator side torque Tgg is set to the provisional generator side even at the timing when the shear torque acting on the magnetic gear transmission 40 does not exceed the allowable torque (t2 ≦ t ≦ t3). Set the torque by adding the pulsating component to the torque Tgg'. In this way, the shear torque (Tge-Tgg) is prevented from including the pulsating component. In the example shown in FIG. 5B, Tgg is determined so that the shear torque (Tge-Tgg) matches the allowable torque. However, Tgg may be determined so that the shear torque (Tge-Tgg) does not contain a pulsating component and is smaller than the allowable torque. In the example shown in FIG. 5 (b), in comparison with the example shown in FIG. 5 (a), the shear torque (Tge-Tgg) does not include the pulsating component in the entire engine operation cycle. Therefore, it is preferable that NV is less likely to occur in comparison with the example shown in FIG. 5 (a).

発電機側トルク設定部185が目標の発電機側トルクTggを決定すると、発電機トルク算出部182は、上記(2)式に基づいて、Tggと、ロータ51の回転数ωGとに基づいて目標の発電機トルクTG *を算出する。そして、発電機50のトルクTGが目標の発電機トルクTG *に一致するように発電機50のコイルに供給する電力を制御する。 When the generator side torque setting unit 185 determines the target generator side torque Tgg, the generator torque calculation unit 182 is based on the Tgg and the rotation speed ω G of the rotor 51 based on the above equation (2). Calculate the target generator torque T G *. Then, to control the power supplied to the coil of the generator 50 such that the torque T G of the generator 50 coincides with the target generator torque T G *.

なお、第2実施形態では、エンジントルク推定部181が、クランク角θeと、クランク角とエンジントルクを対応づけたマップと、に基づいて脈動成分を含むエンジントルクTeを推定する場合について説明した。 In the second embodiment, the case where the engine torque estimation unit 181 estimates the engine torque Te including the pulsating component based on the crank angle θe and the map in which the crank angle and the engine torque are associated with each other has been described.

しかし、発電システムが、エンジンの燃焼室の筒内圧力を検出する筒内圧力検出部を更に備え、エンジントルク推定部が、クランク角と、筒内圧力とに基づいてエンジントルクを推定してもよい。 However, even if the power generation system further includes an in-cylinder pressure detection unit that detects the in-cylinder pressure in the combustion chamber of the engine, and the engine torque estimation unit estimates the engine torque based on the crank angle and the in-cylinder pressure. Good.

エンジンの筒内圧力で燃焼室での燃焼の度合を実測できる。よって、筒内圧力とクランク角から、ピストンがいずれの位置にあって、どのように動いているかを特定できる。ピストンの位置から燃焼室の容量が算出できるので、筒内圧力からピストンを押圧する力が特定できる。したがって、ピストンの位置と、ピストンを押圧する力が既知であるので、クランクシャフトに作用するトルクを算出でき、エンジントルクを算出できる。 The degree of combustion in the combustion chamber can be measured by the pressure inside the cylinder of the engine. Therefore, it is possible to identify the position of the piston and how it is moving from the in-cylinder pressure and the crank angle. Since the capacity of the combustion chamber can be calculated from the position of the piston, the force pressing the piston can be specified from the pressure inside the cylinder. Therefore, since the position of the piston and the force for pressing the piston are known, the torque acting on the crankshaft can be calculated, and the engine torque can be calculated.

又は、発電装置が、エンジンの燃焼室に噴射された燃料噴射量を特定可能な燃料特定部と、燃焼室内の燃料に点火する点火装置と、点火装置の点火タイミングを特定可能な点火タイミング特定部と、を備え、エンジントルク推定部が、クランク角と、燃料噴射量と、点火タイミングとに基づいてエンジントルクを推定してもよい。燃料噴射量と点火信号とから筒内圧力を特定できる。したがって、この変形例の構成でも、エンジントルクを算出できる。上記2つの変形例によれば、エンジントルクが実際に算出される。よって、マップを用いた第2実施形態との比較で、エンジントルクをより正確に推定できる。 Alternatively, the power generation device can specify the fuel injection amount injected into the combustion chamber of the engine, the ignition device that ignites the fuel in the combustion chamber, and the ignition timing identification unit that can specify the ignition timing of the ignition device. The engine torque estimation unit may estimate the engine torque based on the crank angle, the fuel injection amount, and the ignition timing. The in-cylinder pressure can be specified from the fuel injection amount and the ignition signal. Therefore, the engine torque can be calculated even with the configuration of this modified example. According to the above two modifications, the engine torque is actually calculated. Therefore, the engine torque can be estimated more accurately by comparison with the second embodiment using the map.

1,101 発電システム、 10,110 発電装置、 20 エンジン、 40 磁気歯車変速機、 50 発電機、 51 発電機のロータ、 60 制御装置、 71 エンジン動作点決定部、 72 暫定トルク決定部、 73 目標トルク設定部、 77 エンジン燃焼制御部、 80,180 発電機制御部、 181 エンジントルク推定部、 182 発電機トルク算出部、 183 エンジン側トルク算出部、 184 暫定発電機側トルク決定部、 185 発電機側トルク設定部。 1,101 generator system, 10,110 generator, 20 engine, 40 magnetic gear transmission, 50 generator, 51 generator rotor, 60 controller, 71 engine operating point determination unit, 72 provisional torque determination unit, 73 target Torque setting unit, 77 engine combustion control unit, 80, 180 generator control unit, 181 engine torque estimation unit, 182 generator torque calculation unit, 183 engine side torque calculation unit, 184 provisional generator side torque determination unit, 185 generator Side torque setting unit.

Claims (10)

エンジン、前記エンジンによって駆動される発電機、及び前記エンジンの出力軸の回転動力を前記発電機のロータに伝達する変速機を含む発電装置と、前記発電装置を制御する制御装置と、を備える発電システムであって、
前記制御装置は、
前記発電装置の状態に基づいて、目標エンジン出力と、目標エンジントルクとを決定するエンジン動作点決定部と、
前記エンジンの出力トルクが前記エンジン動作点決定部により決定された前記目標エンジントルクになるように、前記エンジンの燃焼を制御するエンジン燃焼制御部と、
を有し、
前記エンジンとそれに結合する前記変速機の慣性モーメントをIeとし、前記発電機とそれに結合する前記変速機の慣性モーメントをIgとし、前記エンジンの出力軸の回転数に対する前記発電機のロータの回転数の比として定義される前記変速機の速度比をGとし、前記変速機の許容トルクをTgaとするとき、前記エンジン動作点決定部が、前記目標エンジン出力が同一になるという条件において、前記目標エンジントルクT と目標エンジン回転数ω を[(1+1/G)T −(Ie+GIg)dω /dt]≦Tgaを満たす値に設定する、発電システム。
A power generation device including an engine, a generator driven by the engine, and a transmission for transmitting the rotational power of the output shaft of the engine to the rotor of the generator, and a control device for controlling the power generation device. It ’s a system,
The control device is
An engine operating point determination unit that determines a target engine output and a target engine torque based on the state of the power generation device.
An engine combustion control unit that controls combustion of the engine so that the output torque of the engine becomes the target engine torque determined by the engine operating point determination unit.
Have,
The moment of inertia of the engine and the transmission coupled to it is Ie, the moment of inertia of the generator and the transmission coupled to it is Ig, and the rotation speed of the rotor of the generator with respect to the rotation speed of the output shaft of the engine. When the speed ratio of the transmission defined as the ratio of the above is G and the permissible torque of the transmission is Tga, the target engine operating point determining unit determines the target engine under the condition that the target engine output is the same. A power generation system that sets the engine torque T E * and the target engine speed ω E * to values that satisfy [(1 + 1 / G) T E * -(Ie + GIg) dω E * / dt] ≤ Tga.
請求項1に記載の発電システムにおいて、
前記エンジン動作点決定部は、
エンジントルクを一方のパラメータとし、エンジン回転数を他方のパラメータとする2次元平面において、前記目標エンジン出力が一定になる等出力線と、前記エンジンの最適燃費線とが交差する点に基づいて、暫定的なエンジントルクTe及び暫定的なエンジン回転数ωeを決定する暫定トルク決定部と、
[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]≦Tgaが成立したとき、前記目標エンジントルクT を前記暫定的なエンジントルクTeに設定すると共に、目標エンジン回転数ω を前記暫定的なエンジン回転数ωeに設定する一方、[(1+1/G)Te−(Ie+GIg)dωe/dt]>Tgaが成立したときには、前記目標エンジントルクT 及び前記目標エンジン回転数ω を、前記目標エンジン出力が同一になるという条件において、[(1+1/G)Te’−(Ie+GIg)dωe’/dt]≦Tgaを満たす新たなエンジントルクTe’及び新たなエンジン回転数ωe’に設定する目標トルク設定部と、を有する、発電システム。
In the power generation system according to claim 1,
The engine operating point determination unit
Based on the point where the equi-output line at which the target engine output becomes constant and the optimum fuel consumption line of the engine intersect in a two-dimensional plane in which the engine torque is one parameter and the engine speed is the other parameter. A provisional torque determination unit that determines the provisional engine torque Te and the provisional engine speed ωe,
[(1 + 1 / G) Te- (Ie + GIg) dωe / dt] When ≦ Tga is satisfied, and sets the target engine torque T E * to the provisional engine torque Te, the target engine speed omega E * while set in the temporary engine speed ωe, [(1 + 1 / G) Te- (Ie + GIg) dωe / dt]> when Tga is established, the target engine torque T E * and the target engine speed omega E * , A new engine torque Te'and a new engine speed ωe' satisfying [(1 + 1 / G) Te'-(Ie + GIg) dωe'/ dt] ≤ Tga under the condition that the target engine output is the same. A power generation system that has a target torque setting unit, which is set to.
請求項2に記載の発電システムにおいて、
前記発電機のトルクを制御する発電機制御部を備え、
前記発電機制御部は、前記目標エンジントルクと前記速度比に基づいて目標発電機トルクを決定し、前記発電機のトルクが、前記目標発電機トルクに一致するように前記発電機を制御する、発電システム。
In the power generation system according to claim 2,
A generator control unit that controls the torque of the generator is provided.
The generator control unit determines a target generator torque based on the target engine torque and the speed ratio, and controls the generator so that the torque of the generator matches the target generator torque. Power generation system.
エンジン、前記エンジンによって駆動される発電機、及び前記エンジンの出力軸の回転動力を前記発電機のロータに伝達する変速機を含む発電装置と、前記発電装置を制御する制御装置と、を備える発電システムであって、
前記発電装置は、前記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出部を有し、
前記制御装置は、
前記発電装置の状態に基づいて決定される暫定エンジントルクと、前記クランク角とに基づいて、エンジントルクを推定するエンジントルク推定部と、
前記エンジントルク推定部が推定した前記エンジントルクと、前記暫定エンジントルクとに基づいて、前記変速機に作用するトルクが前記変速機の許容トルクを超えないような発電機トルクを算出する発電機トルク算出部と、
を有する、発電システム。
A power generation device including an engine, a generator driven by the engine, and a transmission for transmitting the rotational power of the output shaft of the engine to the rotor of the generator, and a control device for controlling the power generation device. It ’s a system,
The power generation device has a crank angle detection unit that detects the crank angle of the engine.
The control device is
An engine torque estimation unit that estimates the engine torque based on the provisional engine torque determined based on the state of the power generation device and the crank angle.
A generator torque that calculates a generator torque so that the torque acting on the transmission does not exceed the allowable torque of the transmission based on the engine torque estimated by the engine torque estimation unit and the provisional engine torque. Calculation part and
Has a power generation system.
請求項4に記載の発電システムにおいて、
前記発電機のロータ回転数を検出するロータ回転数検出部と、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出部と、
を備え、
前記発電機トルク算出部は、
前記エンジン及びそれに結合する前記変速機の慣性モーメントと、前記エンジン回転数と、前記エンジントルクとに基づいて、前記変速機のエンジン側トルクTgeを算出するエンジン側トルク算出部と、
前記暫定エンジントルクに基づいて前記変速機の暫定的な発電機側トルクTgg’を決定する暫定発電機側トルク設定部と、
前記変速機の許容トルクをTgとしたとき、(Tge−Tgg’)≦Tgaが成立した場合に、発電機側トルクTggを、前記暫定的な発電機側トルクTgg’に設定する一方、(Tge−Tgg’)>Tgaが成立した場合に、前記発電機側トルクTggを、Tgg’’≧(Tge−Tga)を満たす新たな発電機側トルクTgg’’に設定する発電機側トルク設定部と、を有する、発電システム。
In the power generation system according to claim 4,
A rotor rotation speed detection unit that detects the rotor rotation speed of the generator, and
The engine speed detector that detects the engine speed and the engine speed detector
With
The generator torque calculation unit
An engine-side torque calculation unit that calculates an engine-side torque Tge of the transmission based on the moment of inertia of the engine and the transmission coupled to the engine, the engine speed, and the engine torque.
A provisional generator-side torque setting unit that determines the provisional generator-side torque Tgg'of the transmission based on the provisional engine torque, and
When the allowable torque of the transmission and the Tg a, while set to (Tge-Tgg ') when ≦ Tga is satisfied, the generator side torque TGG, the tentative generator side torque TGG', ( Generator side torque setting unit that sets the generator side torque Tgg to a new generator side torque Tgg'' that satisfies Tgg''≧ (Tge-Tga) when Tge-Tgg')> Tga is established. And, has a power generation system.
請求項5に記載の発電システムにおいて、
前記エンジン側トルクに脈動成分が含まれ、
前記発電機側トルクに前記脈動成分が含まれる、発電システム。
In the power generation system according to claim 5,
The engine side torque contains a pulsating component,
A power generation system in which the pulsating component is included in the torque on the generator side.
請求項4乃至6のいずれか1つに記載の発電システムにおいて、
前記エンジントルク推定部は、前記クランク角と、クランク角とエンジントルクを対応づけたマップと、に基づいて前記エンジントルクを推定する、発電システム。
In the power generation system according to any one of claims 4 to 6.
The engine torque estimation unit is a power generation system that estimates the engine torque based on the crank angle and a map in which the crank angle and the engine torque are associated with each other.
請求項4乃至6のいずれか1つに記載の発電システムにおいて、
前記エンジンの燃焼室の筒内圧力を検出する筒内圧力検出部を備え、
前記エンジントルク推定部は、前記クランク角と、前記筒内圧力とに基づいて前記エンジントルクを推定する、発電システム。
In the power generation system according to any one of claims 4 to 6.
A cylinder pressure detecting unit for detecting the pressure inside the combustion chamber of the engine is provided.
The engine torque estimation unit is a power generation system that estimates the engine torque based on the crank angle and the in-cylinder pressure.
請求項4乃至6のいずれか1つに記載の発電システムにおいて、
前記エンジンの燃焼室に噴射された燃料噴射量を特定可能な燃料特定部と、
前記燃焼室内の燃料に点火する点火装置と、
前記点火装置の点火タイミングを特定可能な点火タイミング特定部と、
を備え、
前記エンジントルク推定部は、前記クランク角と、前記燃料噴射量と、前記点火タイミングとに基づいて前記エンジントルクを推定する、発電システム。
In the power generation system according to any one of claims 4 to 6.
A fuel identification unit that can specify the fuel injection amount injected into the combustion chamber of the engine, and
An ignition device that ignites the fuel in the combustion chamber,
An ignition timing specifying unit capable of specifying the ignition timing of the ignition device,
With
The engine torque estimation unit is a power generation system that estimates the engine torque based on the crank angle, the fuel injection amount, and the ignition timing.
請求項1乃至9のいずれか1つに記載の発電システムにおいて、
前記変速機は、磁気歯車変速機である、発電システム。
In the power generation system according to any one of claims 1 to 9.
The transmission is a power generation system that is a magnetic gear transmission.
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