JP7109271B2 - vehicle power assist system - Google Patents

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Description

この発明は、車両動力補助システムに関し、車両の高速走行時等において、電動発電機から想定しない駆動力または制動力が発生することを防止する技術に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle power assist system, and more particularly to a technique for preventing unexpected driving force or braking force from being generated from a motor-generator when the vehicle is running at high speed.

従来の補助動力システムとして、従動輪に電動発電機を接続し、駆動アシストおよび回生を行う技術が提案されている（特許文献１）。この構成は、例えば、従動輪が、この従動輪から動力を伝達する機械的な連結部材であるドライブシャフトと、ディファレンシャルギヤと、機械的な接続と切断を切り替えるためのクラッチとを介して電動発電機と連結している。 As a conventional auxiliary power system, a technique has been proposed in which a motor generator is connected to a driven wheel to perform drive assist and regeneration (Patent Document 1). In this configuration, for example, the driven wheels generate electric power through a drive shaft, which is a mechanical connection member that transmits power from the driven wheels, a differential gear, and a clutch for switching between mechanical connection and disconnection. connected to the machine.

特開２０１６－２５７８９号公報JP 2016-25789 A 特許第３１４６７９１号公報Japanese Patent No. 3146791 特開２００９－２２０７０５号公報JP 2009-220705 A 特開平１０－１５５２６２号公報JP-A-10-155262 特許第５３４３４８０号公報Japanese Patent No. 5343480

特許文献１では、従動輪と電動発電機を連結するための機械的なドライブシャフト、ディファレンシャルギヤおよびクラッチを設置することで、従動輪の足回りに設置する構造体が増え、車両の重量が増加する問題があった。その対策として、二つの駆動輪または従動輪にそれぞれ電動発電機を準備し、駆動輪または従動輪の車輪用軸受で支持した位置に電動発電機を設置して駆動輪または従動輪を前記構造体を介在させることなく駆動するダイレクトドライブ形式とすることで、前記ドライブシャフト、ディファレンシャルギヤおよびクラッチなどの構造体を減らすことができる。 In Patent Document 1, by installing a mechanical drive shaft, a differential gear, and a clutch for connecting the driven wheels and a motor generator, the number of structures installed around the driven wheels increases, and the weight of the vehicle increases. there was a problem with As a countermeasure, a motor-generator is prepared for each of the two drive wheels or driven wheels, and the motor-generator is installed at a position where the drive wheels or driven wheels are supported by the wheel bearings so that the drive wheels or driven wheels are connected to the structure. By adopting a direct drive type that drives without intervening the drive shaft, the differential gear, the clutch, and other structures can be reduced.

しかしながら、上記対策に対しても次のような課題がある。
車輪用軸受とホイールの間に電動発電機を設置するには、取付スペースに制限があるため、電動発電機のサイズを小さくし、さらに、減速機を無くすあるいは小さく減速機を使用する必要があった。この制限は、電動発電機による駆動力を減少するものであり、駆動力を上げるためには強い磁力を持った永久磁石を使用した電動発電機を使用する必要がある。電動発電機で発生する誘起電圧は、電動発電機の回転数と永久磁石の磁束に比例することが知られており、強い磁力を持った電動発電機は誘起電圧が大きくなる。 However, even the above countermeasures have the following problems.
In order to install a motor-generator between the wheel bearing and the wheel, it is necessary to reduce the size of the motor-generator and eliminate the reduction gear or use a smaller reduction gear due to the limited mounting space. rice field. This restriction reduces the driving force of the motor generator, and in order to increase the driving force, it is necessary to use a motor generator using permanent magnets with strong magnetic force. It is known that the induced voltage generated by a motor-generator is proportional to the rotation speed of the motor-generator and the magnetic flux of the permanent magnet, and the induced voltage increases for a motor-generator with strong magnetic force.

車両の速度が高速となると、車軸の回転速度も増加することから、電動発電機で発生する誘起電圧も増加する。誘起電圧が増大すると電力が強制的に回生され、電動発電機でブレーキ力が発生する問題が生じる。例えば、電動発電機が三相交流電動発電機であれば、直流電力を三相交流の電力に変換するインバータを使用して電動発電機を駆動あるいは回生するのが一般的である。電動発電機に過大な誘起電圧が発生すると、電動発電機からインバータを経由して直流電源側へ電力が流れ込む。このため、電動発電機が負荷となり、電動発電機からブレーキ力が発生し、車両にブレーキが掛かる状態となる問題があった。 As the speed of the vehicle increases, the rotation speed of the axle also increases, so the induced voltage generated by the motor generator also increases. When the induced voltage increases, electric power is forcibly regenerated, causing a problem of generating braking force in the motor generator. For example, if the motor-generator is a three-phase AC motor-generator, it is common to drive or regenerate the motor-generator using an inverter that converts DC power into three-phase AC power. When excessive induced voltage is generated in the motor generator, electric power flows from the motor generator to the DC power supply side via the inverter. For this reason, the electric motor-generator becomes a load, and a braking force is generated from the electric motor-generator, resulting in a state in which the vehicle is braked.

この発明の目的は、駆動アシストまたは回生制動が行えて、車両の重量が増大することを抑えると共に、電動発電機から想定しない制動力等が発生することを防止する車両動力補助システムを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vehicle power assist system that can perform drive assist or regenerative braking to suppress an increase in the weight of a vehicle and prevent unexpected braking force or the like from being generated from a motor generator. is.

この発明の車両動力補助システムは、車両に搭載された直流電源１０と、
前記車両の車輪４，５を回転支持する車輪用軸受３１に支持され、前記直流電源１０から電力を供給することで前記車輪４，５を回転駆動可能な駆動アシスト力、または前記直流電源１０へ電力を回生する回生制動力を発生させる電動発電機１４と、
この電動発電機１４を制御する制御装置３９と、を備え、
前記制御装置３９は、
前記直流電源１０からの直流電力を交流電力に変換する電力変換回路１２と、
この電力変換回路１２を制御する制御回路１６と、
前記直流電源１０と前記電力変換回路１２との間、または前記電力変換回路１２と前記電動発電機１４との間に設けられ、電気的に接続と遮断を切り替え可能な開放回路１１，１３と、を有し、
前記制御回路１６は、
前記電動発電機１４が回転することにより発生する誘起電圧と前記直流電源１０の電源電圧とを比較し、前記誘起電圧が前記電源電圧を超えるとき、前記開放回路１１，１３により前記電動発電機１４と前記直流電源１０とを電気的に切り離す。 The vehicle power assist system of the present invention includes a DC power supply 10 mounted on a vehicle,
Drive assist force that is supported by the wheel bearings 31 that rotationally support the wheels 4 and 5 of the vehicle and that can rotate the wheels 4 and 5 by supplying power from the DC power supply 10, or to the DC power supply 10 A motor generator 14 that generates a regenerative braking force that regenerates electric power;
A control device 39 that controls the motor generator 14,
The control device 39 is
a power conversion circuit 12 that converts the DC power from the DC power supply 10 into AC power;
a control circuit 16 that controls the power conversion circuit 12;
Open circuits 11 and 13 provided between the DC power supply 10 and the power conversion circuit 12 or between the power conversion circuit 12 and the motor generator 14, and capable of electrically switching between connection and disconnection; has
The control circuit 16 is
The induced voltage generated by the rotation of the motor generator 14 is compared with the power supply voltage of the DC power supply 10, and when the induced voltage exceeds the power supply voltage, the open circuits 11 and 13 cause the motor generator 14 to and the DC power supply 10 are electrically separated.

この構成によると、車輪４，５を回転支持する車輪用軸受３１に電動発電機１４が支持されるため、ドライブシャフト、ディファレンシャルギヤおよびクラッチなどが不要であり、駆動アシスト力を与えるための構成が簡易で済み、前記構造体を備えた従来例よりも、車両の重量が増大することを抑えることができる。
車両の運転時において、制御回路１６は、電動発電機１４が回転することにより発生する誘起電圧と直流電源の電源電圧とを比較する。車両の走行速度が高速となり誘起電圧が電源電圧を超えるとき、開放回路１１，１３により電動発電機１４と直流電源１０とを電気的に切り離す。これにより、電動発電機１４から電力変換回路１２等を経由して直流電源１０側へ電力が流れ込むことを防止する。したがって、電動発電機１４から想定しない制動力が発生することを防止することができる。 According to this configuration, since the motor-generator 14 is supported by the wheel bearings 31 that rotatably support the wheels 4 and 5, there is no need for a drive shaft, a differential gear, a clutch, or the like. It is simple, and it is possible to suppress an increase in the weight of the vehicle as compared with the conventional example provided with the structure.
During operation of the vehicle, the control circuit 16 compares the induced voltage generated by the rotation of the motor generator 14 with the power supply voltage of the DC power supply. When the running speed of the vehicle becomes high and the induced voltage exceeds the power supply voltage, the open circuits 11 and 13 electrically disconnect the motor generator 14 and the DC power supply 10 . This prevents electric power from flowing into the DC power supply 10 side from the motor generator 14 via the power conversion circuit 12 and the like. Therefore, it is possible to prevent the motor generator 14 from generating an unexpected braking force.

前記車輪用軸受３１が、前記車両の主駆動源１と機械的に非連結の車輪５である従動輪５を支持する軸受であってもよい。
この場合、電動発電機１４が簡易で省スペースで済む構成であるため、車体の足回りの構造等を変更することなく、この電動発電機１４を従動輪５に簡単に設置することができる。 The wheel bearing 31 may be a bearing that supports a driven wheel 5 that is a wheel 5 mechanically disconnected from the main drive source 1 of the vehicle.
In this case, since the motor-generator 14 has a simple and space-saving configuration, the motor-generator 14 can be easily installed on the driven wheels 5 without changing the structure of the undercarriage of the vehicle body.

前記車輪用軸受３１が、前記車両の主駆動源１と機械的に連結された車輪４である駆動輪４を支持する軸受であってもよい。
前述のように、電動発電機１４の部品点数が少なく構成が簡易で省スペースで済むことから、車体の足回りの構造等を変更することなく、この電動発電機１４を駆動輪４に簡単に設置することができる。 The wheel bearing 31 may be a bearing that supports a drive wheel 4 that is a wheel 4 mechanically connected to the main drive source 1 of the vehicle.
As described above, the number of parts of the motor generator 14 is small, the configuration is simple, and the space can be saved. can be installed.

前記開放回路は、前記直流電源１０と前記電力変換回路１２との間に、スイッチング手段２０で構成された母線開放回路１１を備え、
前記制御回路１６は、前記誘起電圧が前記電源電圧を超えるとき、前記母線開放回路１１を使用して前記直流電源１０と前記電力変換回路１２とを電気的に切り離してもよい。
この構成によると、直流電源１０と電力変換回路１２との間の母線開放回路１１は、例えば、相開放回路の構成に比べて、スイッチング素子の個数を少なくできコスト低減を図れる。 The open circuit includes a bus open circuit 11 composed of switching means 20 between the DC power supply 10 and the power conversion circuit 12,
The control circuit 16 may electrically disconnect the DC power supply 10 and the power conversion circuit 12 using the open bus circuit 11 when the induced voltage exceeds the power supply voltage.
According to this configuration, the bus line open circuit 11 between the DC power supply 10 and the power conversion circuit 12 can reduce the number of switching elements compared to, for example, the configuration of the phase open circuit, thereby reducing the cost.

前記開放回路は、前記電力変換回路１２と前記電動発電機１４との間に、スイッチング手段２３で構成された相開放回路１３を備え、
前記制御回路１６は、前記誘起電圧が前記電源電圧を超えるとき、前記相開放回路１３を使用して前記電力変換回路１２と前記電動発電機１４とを電気的に切り離してもよい。 この構成によると、電力変換回路１２の異常発生時に、電動発電機１４と電力変換回路１２とを電気的に切り離すことができるので、電動発電機１４から想定しない駆動力または制動力が発生することを防止することが可能となる。 The open circuit includes a phase open circuit 13 composed of switching means 23 between the power conversion circuit 12 and the motor generator 14,
The control circuit 16 may electrically disconnect the power conversion circuit 12 and the motor-generator 14 using the phase open circuit 13 when the induced voltage exceeds the power supply voltage. According to this configuration, when an abnormality occurs in the power conversion circuit 12, the motor generator 14 and the power conversion circuit 12 can be electrically disconnected, so that the motor generator 14 does not generate an unexpected driving force or braking force. can be prevented.

前記スイッチング手段と並列にサージ保護部品（例えばコンデンサ、バリスタ、トランジェントボルテージサプレッサーダイオード（略称：TVSダイオード））を接続してもよい。
例えば、相開放回路１３を使用して電力変換回路１２と電動発電機１４とを電気的に切り離す場合、電動発電機１４の巻線コイルが誘導性負荷となるため、大きな電流が流れている状態でスイッチング素子を切断するとスパイク状の高電圧の誘起電圧が発生し、スイッチング素子の耐電圧を超えるとスイッチング素子に異常が発生する課題がある。
そこで、スイッチング手段と並列にコンデンサまたはバリスタを接続することで、スイッチング素子から成るスイッチング手段に、耐電圧を超える高電圧が発生することを未然に防止することができる。 A surge protection component (for example, a capacitor, a varistor, a transient voltage suppressor diode (abbreviation: TVS diode)) may be connected in parallel with the switching means.
For example, when the power conversion circuit 12 and the motor-generator 14 are electrically separated by using the phase open circuit 13, the winding coil of the motor-generator 14 becomes an inductive load, so a large current is flowing. If the switching element is disconnected at , a spike-like high-voltage induced voltage is generated, and if the withstand voltage of the switching element is exceeded, an abnormality occurs in the switching element.
Therefore, by connecting a capacitor or a varistor in parallel with the switching means, it is possible to prevent a high voltage exceeding the withstand voltage from occurring in the switching means composed of switching elements.

前記スイッチング手段を流れる電流を検出する検出手段を備え、前記制御回路は、前記誘起電圧が前記電源電圧を超え、且つ、前記検出手段で検出される電流がゼロのとき、前記スイッチング手段をオフにして前記電動発電機と前記直流電源とを電気的に切り離してもよい。
前記電流がゼロとは、電流が略ゼロの十分小さな電流の状態も含む。前記十分小さな電流は、電流を遮断したときに発生する逆起電圧が、スイッチング手段の耐電圧を超えない範囲の微小な電流であり、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により定められる。 detecting means for detecting a current flowing through the switching means, wherein the control circuit turns off the switching means when the induced voltage exceeds the power supply voltage and the current detected by the detecting means is zero; may be used to electrically disconnect the motor generator and the DC power supply.
The zero current also includes a sufficiently small current state in which the current is substantially zero. The sufficiently small current is such a minute current that the back electromotive voltage generated when the current is interrupted does not exceed the withstand voltage of the switching means, and is determined by either one or both of tests and simulations, for example.

この構成によると、検出手段で検出される電流がゼロのとき、スイッチング手段をオフにすると、スパイク状の高電圧の誘起電圧が発生せず、スイッチング素子から成るスイッチング手段に、耐電圧を超える高電圧が発生することを未然に防止することができる。 According to this configuration, when the current detected by the detection means is zero and the switching means is turned off, no spike-like high-voltage induced voltage is generated, and the switching means consisting of the switching element has a high voltage exceeding the withstand voltage. It is possible to prevent voltage from occurring.

前記制御装置は、前記車両の高速走行時に定められた条件を充足するとき、前記スイッチング手段をオフにして前記電動発電機と前記直流電源とを電気的に切り離し、前記定められた条件を充足しないとき、前記スイッチング手段をオンにし且つ弱め磁束制御を行いながら駆動アシストまたは回生制御を行ってもよい。
前記定められた条件は、設計等によって任意に定める条件であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な条件を求めて定められる。 The control device turns off the switching means to electrically disconnect the motor generator and the DC power supply when a predetermined condition is satisfied while the vehicle is running at high speed, and the predetermined condition is not satisfied. In this case, drive assist or regenerative control may be performed while turning on the switching means and performing flux-weakening control.
The predetermined conditions are conditions that are arbitrarily determined by design or the like, and are determined, for example, by obtaining appropriate conditions by either one or both of tests and simulations.

この構成によると、制御装置は、例えば車両の高速走行時に平坦路を加速するとき（定められた条件を充足しないとき）、スイッチング手段をオンにし且つ弱め磁束制御により誘起電圧を抑制しながら電動発電機により駆動アシスト力を発生させる。制御装置は、車両の加速が完了すればスイッチング手段をオフにして前記電動発電機と前記直流電源とを電気的に切り離す。逆に、例えば平坦路を減速時（定められた条件を充足しないとき）には、制御装置は、スイッチング手段をオンにし且つ弱め磁束制御により誘起電圧を抑制しながら回生し電力を直流電源に回収し、減速が完了すればスイッチング手段をオフにして前記電動発電機と前記直流電源とを電気的に切り離す。このように、トルクに関係しない電流を電動発電機に流し続けることがなく、無駄な電力消費を抑え、電動発電機の発熱を低減することができる。 According to this configuration, the control device turns on the switching means and suppresses the induced voltage by the flux-weakening control when the vehicle accelerates on a flat road while the vehicle is traveling at high speed (when the prescribed conditions are not satisfied), and the electric motor is generated while suppressing the induced voltage. A driving assist force is generated by the machine. When the acceleration of the vehicle is completed, the control device turns off the switching means to electrically disconnect the motor generator and the DC power supply. Conversely, for example, when decelerating on a flat road (when the specified conditions are not satisfied), the control device turns on the switching means and regenerates power while suppressing the induced voltage by flux-weakening control, and recovers power to the DC power supply. Then, when deceleration is completed, the switching means is turned off to electrically disconnect the motor generator and the DC power supply. In this way, the electric current unrelated to the torque does not continue to flow through the motor-generator, so that wasteful power consumption can be suppressed and heat generation of the motor-generator can be reduced.

この発明の車両動力補助システムは、車両に搭載された直流電源と、前記車両の車輪を回転支持する車輪用軸受に支持され、前記直流電源から電力を供給することで前記車輪を回転駆動可能な駆動アシスト力、または前記直流電源へ電力を回生する回生制動力を発生させる電動発電機と、この電動発電機を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記直流電源からの直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、この電力変換回路を制御する制御回路と、前記直流電源と前記電力変換回路との間、または前記電力変換回路と前記電動発電機との間に設けられ、電気的に接続と遮断を切り替え可能な開放回路と、を有し、前記制御回路は、前記電動発電機が回転することにより発生する誘起電圧と前記直流電源の電源電圧とを比較し、前記誘起電圧が前記電源電圧を超えるとき、前記開放回路により前記電動発電機と前記直流電源とを電気的に切り離す。このため、駆動アシストまたは回生制動が行えて、車両の重量が増大することを抑えると共に、電動発電機から想定しない制動力等が発生することを防止することができる。 The vehicle power assist system of the present invention is supported by a DC power supply mounted on a vehicle and wheel bearings that rotatably support the wheels of the vehicle, and is capable of rotationally driving the wheels by supplying power from the DC power supply. A motor-generator that generates a drive assist force or a regenerative braking force that regenerates power to the DC power supply, and a control device that controls the motor-generator, wherein the control device receives the DC power from the DC power supply. to AC power, a control circuit for controlling this power conversion circuit, and between the DC power supply and the power conversion circuit, or between the power conversion circuit and the motor generator and an open circuit capable of electrically switching between connection and disconnection, wherein the control circuit compares an induced voltage generated by the rotation of the motor-generator with the power supply voltage of the DC power supply, When the induced voltage exceeds the power supply voltage, the open circuit electrically separates the motor-generator from the DC power supply. Therefore, driving assistance or regenerative braking can be performed, and an increase in the weight of the vehicle can be suppressed, and an unexpected braking force or the like from the motor generator can be prevented.

この発明の実施形態に係る車両動力補助システムにおける車両内の電動発電機の搭載箇所を示す図である。1 is a diagram showing a mounting location of a motor-generator in a vehicle in the vehicle power assist system according to the embodiment of the invention; FIG. 同車両動力補助システムの制御装置等を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a control device and the like of the vehicle power assistance system; FIG. 同電動発電機を搭載した従動輪およびその足回り部を示す断面図である。It is a cross-sectional view showing a driven wheel equipped with the same motor-generator and its undercarriage. 同電動発電機等を切断した箇所を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the location which cut|disconnected the motor generator etc. FIG. 同車両動力補助システムの概念構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conceptual structure of the same vehicle power assistance system. 同車両動力補助システムを搭載した車両の一例となる電源系統図である。It is a power system diagram which is an example of a vehicle equipped with the vehicle power assistance system. 同制御装置における制御回路のブロック図である。It is a block diagram of a control circuit in the same control device. 同制御装置の電力変換回路および相開放回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the power inverter circuit and phase open circuit of the same control apparatus. 同制御回路が相開放回路に信号を出力する過程を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing the process of the same control circuit outputting a signal to the phase open circuit; この発明の他の実施形態に係る制御装置の電力変換回路および母線開放回路を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a power conversion circuit and a bus open circuit of a control device according to another embodiment of the present invention; この発明のさらに他の実施形態に係る車両動力補助システムにおける車両内の電動発電機の搭載箇所を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a mounting location of a motor-generator in a vehicle in a vehicle power assist system according to still another embodiment of the present invention; この発明のさらに他の実施形態に係る車両動力補助システムにおける弱め磁束制御を概念的に示す図である。FIG. 9 is a diagram conceptually showing flux-weakening control in a vehicle power assistance system according to still another embodiment of the present invention; この発明のさらに他の実施形態に係り、スイッチング手段と並列にコンデンサまたはバリスタを接続した例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example in which a capacitor or a varistor is connected in parallel with switching means according to still another embodiment of the present invention; この発明のさらに他の実施形態に係る車両動力補助システムの制御装置等を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control device and the like of a vehicle power assist system according to still another embodiment of the present invention; この発明のさらに他の実施形態に係る車両動力補助システムの制御装置等を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control device and the like of a vehicle power assist system according to still another embodiment of the present invention; この発明のさらに他の実施形態に係る車両動力補助システムの制御装置等を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control device and the like of a vehicle power assist system according to still another embodiment of the present invention; この発明のさらに他の実施形態に係る車両動力補助システムの制御装置等を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control device and the like of a vehicle power assist system according to still another embodiment of the present invention; この発明のさらに他の実施形態に係る車両動力補助システムの制御装置等を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control device and the like of a vehicle power assist system according to still another embodiment of the present invention; この発明のさらに他の実施形態に係る車両動力補助システムの制御装置等を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control device and the like of a vehicle power assist system according to still another embodiment of the present invention; この発明のさらに他の実施形態に係る車両動力補助システムの制御装置等を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control device and the like of a vehicle power assist system according to still another embodiment of the present invention; この発明のさらに他の実施形態に係る車両動力補助システムの制御装置等を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control device and the like of a vehicle power assist system according to still another embodiment of the present invention;

この発明の実施形態に係る車両動力補助システムを図１ないし図９と共に説明する。
＜電動発電機の搭載箇所について＞
図１に示すように、この車両動力補助システムは、例えば、駆動輪の走行駆動を行う主駆動源１と機械的に非連結である従動輪を持つ車両に搭載される。図１の例では、車両は、前側の車輪４が駆動輪、後側の車輪５が従動輪となる前輪駆動車であり、主駆動源１が、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。この内燃機関は、クラッチ２、トランスミッション３等を介して前側の車輪（駆動輪）４に機械的に接続している。後側の左右の車輪（従動輪）５，５にそれぞれ電動発電機１４，１４を搭載している。各電動発電機１４は、変速機を用いないダイレクトドライブモータであり、電力を供給することで駆動アシスト力を発生し、また、車両の運動エネルギーを電力に変換することで発電する。 A vehicle power assist system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. FIG.
<Regarding the mounting location of the motor generator>
As shown in FIG. 1, this vehicle power assist system is mounted, for example, on a vehicle having driven wheels that are mechanically disconnected from a main drive source 1 that drives the driving wheels. In the example of FIG. 1, the vehicle is a front wheel drive vehicle in which the front wheels 4 are driving wheels and the rear wheels 5 are driven wheels, and the main drive source 1 is an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine. . This internal combustion engine is mechanically connected to front wheels (driving wheels) 4 via a clutch 2, a transmission 3, and the like. Motor generators 14, 14 are mounted on the rear left and right wheels (driven wheels) 5, 5, respectively. Each electric motor-generator 14 is a direct drive motor that does not use a transmission, and generates drive assist force by supplying electric power, and also generates electric power by converting kinetic energy of the vehicle into electric power.

図２に示すように、この車両動力補助システムは、車両に搭載された直流電源１０と、車輪５を回転支持する車輪用軸受３１（図３）に支持された電動発電機１４と、この電動発電機１４を制御する制御装置３９とを備える。
＜車輪用軸受について＞
図３および図４に示すように、車輪用軸受３１は、固定輪である外輪３２と、複列の転動体３４と、回転輪である内輪３３とを有する。外輪３２に複列の転動体３４を介して内輪３３が回転自在に支持されている。内外輪３３，３４間の軸受空間には、グリースが封入されている。内輪３３は、外輪３２よりも軸方向のアウトボード側に突出した箇所にハブフランジ３３ａを有する。外輪３２は、インボード側の端部において、ナックル等の足回りフレーム部品Ｎｋに図示外のボルトで取付けられている。なおこの明細書において、車両動力補助システムが車両に搭載された状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。 As shown in FIG. 2, this vehicle power assist system includes a DC power supply 10 mounted on a vehicle, a motor generator 14 supported by wheel bearings 31 (FIG. 3) for rotating and supporting wheels 5, and and a control device 39 that controls the generator 14 .
<Regarding wheel bearings>
As shown in FIGS. 3 and 4, the wheel bearing 31 has an outer ring 32 that is a fixed ring, double-row rolling elements 34, and an inner ring 33 that is a rotating ring. An inner ring 33 is rotatably supported by the outer ring 32 via double rows of rolling elements 34 . A bearing space between the inner and outer rings 33 and 34 is filled with grease. The inner ring 33 has a hub flange 33a at a portion that protrudes further toward the outboard side in the axial direction than the outer ring 32 . The outer ring 32 is attached to an underbody frame part Nk such as a knuckle with bolts (not shown) at its inboard-side end. In this specification, when the vehicle power assist system is mounted on the vehicle, the side that is closer to the outside in the vehicle width direction of the vehicle is called the outboard side, and the side that is closer to the center in the vehicle width direction is called the inboard side. called side.

ハブフランジ３２ａのアウトボード側の側面には、ブレーキロータ３６と従動輪５のホイール５ａとが軸方向に重なった状態で、ハブボルト６により取り付けられている。ホイール５ａの外周に、車輪５のタイヤ５ｂが取り付けられている。ホイール５ａの軸方向幅内に、車輪用軸受３１全体が収まっている。なお、図示の車輪用軸受３１は、内輪回転タイプの第３世代型への適用例について示しているが、外輪回転タイプ、第１，第２世代型などの車輪用軸受であっても適用可能である。 A brake rotor 36 and the wheel 5a of the driven wheel 5 are attached to the side surface of the hub flange 32a on the outboard side with the hub bolts 6 in a state in which they overlap in the axial direction. A tire 5b of the wheel 5 is attached to the outer periphery of the wheel 5a. The entire wheel bearing 31 is accommodated within the axial width of the wheel 5a. Although the wheel bearing 31 shown in the figure shows an example of application to an inner ring rotation type third generation type, it can also be applied to an outer ring rotation type, first and second generation type wheel bearings, and the like. is.

＜ブレーキ３５について＞
ブレーキ３５は、ディスク式のブレーキロータ３６と、ブレーキキャリパ３７とを備える摩擦ブレーキである。ブレーキロータ３６は、平板状部３６ａと、外周部３６ｂとを有する。平板状部３６ａは、ハブフランジ３３ａに重なる環状で且つ平板状の部材である。外周部３６ｂは、平板状部３６ａから外輪３２の外周側へ延びる。外周部３６ｂは、平板状部３６ａの外周縁部からインボード側に円筒状に延びる円筒状部３６ｂａと、この円筒状部３６ｂａのインボード側端から外径側に平板状に延びる平板部３６ｂｂとを有する。 <Regarding the brake 35>
The brake 35 is a friction brake that includes a disk-type brake rotor 36 and a brake caliper 37 . The brake rotor 36 has a flat portion 36a and an outer peripheral portion 36b. The flat plate-like portion 36a is an annular flat plate-like member that overlaps the hub flange 33a. The outer peripheral portion 36b extends from the flat plate portion 36a to the outer peripheral side of the outer ring 32 . The outer peripheral portion 36b includes a cylindrical portion 36ba that extends cylindrically toward the inboard side from the outer peripheral edge portion of the flat plate portion 36a, and a flat plate portion 36bb that extends in a flat plate shape from the inboard side end of the cylindrical portion 36ba toward the outer diameter side. and

ブレーキキャリパ３７は、ブレーキロータ３６の平板部３６ｂｂを挟み付ける摩擦パッド（図示せず）を有する。ブレーキキャリパ３７は、足回りフレーム部品Ｎｋに取付けられている。ブレーキキャリパ３７は、油圧式および機械式のいずれであってもよく、また電動モータ式であってもよい。 The brake caliper 37 has friction pads (not shown) that sandwich the flat plate portion 36bb of the brake rotor 36 . The brake caliper 37 is attached to the undercarriage frame part Nk. The brake caliper 37 may be of a hydraulic or mechanical type, or may be of an electric motor type.

＜電動発電機１４について＞
この電動発電機１４は、駆動アシスト力および回生制動力を発生させる。電動発電機１４は、外輪３２の外周面に取付けられたステータ４１と、このステータ４１の外周側に位置する環状のロータ４２とを備える。この電動発電機１４は、アウターロータ型のＩＰＭ同期モータである。同期モータにおいて、ステータ４１の巻き線形式として分布巻、集中巻の各形式が採用できる。 <Regarding the motor generator 14>
This motor generator 14 generates drive assist force and regenerative braking force. The motor generator 14 includes a stator 41 attached to the outer peripheral surface of the outer ring 32 and an annular rotor 42 located on the outer peripheral side of the stator 41 . This motor generator 14 is an outer rotor type IPM synchronous motor. In the synchronous motor, each type of distributed winding and concentrated winding can be adopted as the winding type of the stator 41 .

ステータ４１は、コアと、このコアの各ティースに巻回されたコイル（図示せず）とを有する。ロータ４２は、回転ケース７と、この回転ケース７の内周に設けられる磁性体と、この磁性体に内蔵される図示外の永久磁石とを備え、回転ケース７がハブフランジ３３ａに取付けられている。ハブフランジ３３ａの外周面に、例えば、嵌合、溶接、または接着等により、回転ケース７のアウトボード側の内周面が固定されている。 The stator 41 has a core and coils (not shown) wound around teeth of the core. The rotor 42 includes the rotating case 7, a magnetic body provided on the inner periphery of the rotating case 7, and a permanent magnet (not shown) built in the magnetic body. The rotating case 7 is attached to the hub flange 33a. there is The inner peripheral surface of the outboard side of the rotary case 7 is fixed to the outer peripheral surface of the hub flange 33a by, for example, fitting, welding, or adhesion.

電動発電機１４は、その全体が、ブレーキロータ３６の外周部３６ｂよりも小径である。さらに電動発電機１４におけるハブフランジ３３ａへの取付部を除く全体が、車輪用軸受３１のインボード側の車体取付面と、ハブフランジ３３ａとの間の軸方向範囲に位置する。このため、電動発電機１４を車輪用軸受３１に支持する際には、車輪５の周辺の減衰装置などの構造の変更が必要ない。さらに車輪用軸受３１についても、外輪３２以外の、内輪３３などの構成部品は既存品を流用できる。 The motor generator 14 as a whole has a smaller diameter than the outer peripheral portion 36 b of the brake rotor 36 . Furthermore, the entire motor-generator 14 excluding the attachment portion to the hub flange 33a is located in the axial range between the inboard-side vehicle attachment surface of the wheel bearing 31 and the hub flange 33a. Therefore, when the motor generator 14 is supported on the wheel bearing 31, there is no need to change the structure of the damping device around the wheel 5 or the like. Further, regarding the wheel bearing 31 as well, existing components other than the outer ring 32, such as the inner ring 33, can be used.

＜回転角度検出器４５について＞
車輪用軸受３１は、内輪３３のハブフランジ３３ａと外輪３２との間に、ロータ４２の回転角度を検出する回転角度検出器４５を備える。この回転角度検出器４５は、内輪３３に設けられたエンコーダ部４５ａと、外輪３２に取付けられてエンコーダ部４５ａを読み取るセンサ部４５ｂとを有する。この回転角度検出器４５は、レゾルバ、ホール素子、光学式、磁気式など、形式および搭載位置を問わない。回転角度検出器４５で検出された回転角度から、電動発電機１４の回転速度を容易に算出し得る。 <Regarding the rotation angle detector 45>
The wheel bearing 31 includes a rotation angle detector 45 for detecting the rotation angle of the rotor 42 between the hub flange 33 a of the inner ring 33 and the outer ring 32 . The rotation angle detector 45 has an encoder portion 45a provided on the inner ring 33 and a sensor portion 45b attached to the outer ring 32 for reading the encoder portion 45a. The rotation angle detector 45 may be of any type, such as a resolver, Hall element, optical type, or magnetic type, and may be mounted on any position. The rotation speed of the motor generator 14 can be easily calculated from the rotation angle detected by the rotation angle detector 45 .

＜車両動力補助システムについて＞
図５は、この車両動力補助システムＳｍの概念構成を示すブロック図である。同図５に示すように、主駆動源１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、または電動発電機（電動モータ）、または両者を組み合わせたハイブリッド型の駆動源である。前記「電動発電機」は、回転付与による発電が可能な電動モータを称す。図示の例では、車両３０は、前側の車輪４が駆動輪、後側の車輪５が従動輪となる前輪駆動車であって、主駆動源１が内燃機関１ａと駆動輪側の電動発電機１ｂとを有するハイブッリド車（以下、「ＨＥＶ」と称することがある）である。 <About vehicle power assistance system>
FIG. 5 is a block diagram showing the conceptual configuration of this vehicle power assist system Sm. As shown in FIG. 5, the main drive source 1 is an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine, a motor generator (electric motor), or a hybrid drive source combining both. The "motor generator" refers to an electric motor capable of generating power by applying rotation. In the illustrated example, the vehicle 30 is a front wheel drive vehicle in which the front wheels 4 are driving wheels and the rear wheels 5 are driven wheels. 1b (hereinafter sometimes referred to as "HEV").

具体的には、駆動輪側の電動発電機１ｂが４８Ｖ等の中電圧で駆動されるマイルドハイブリッド形式である。ハイブリッドはストロングハイブリッドとマイルドハイブリッドとに大別されるが、マイルドハイブリッドは、主要駆動源が内燃機関であって、発進時や加速時等にモータで走行の補助を主に行う形式を言い、ＥＶ（電気自動車）モードでは通常の走行を暫くは行えても長時間行うことができないことでストロングハイブリッドと区別される。同図の例の内燃機関１ａは、クラッチ２および減速機３を介して駆動輪である車輪４のドライブシャフトに接続され、減速機３に駆動輪側の電動発電機１ｂが接続されている。 Specifically, it is a mild hybrid type in which the motor-generator 1b on the drive wheel side is driven at a medium voltage such as 48V. Hybrids are broadly divided into strong hybrids and mild hybrids. Mild hybrids use an internal combustion engine as the main drive source, and the motor mainly assists driving when starting or accelerating. In the (electric vehicle) mode, it is distinguished from the strong hybrid in that it cannot run for a long time even if it can run normally for a while. The internal combustion engine 1a in the example shown in the figure is connected to the drive shaft of wheels 4, which are driving wheels, via a clutch 2 and a speed reducer 3, and the speed reducer 3 is connected to a motor-generator 1b on the drive wheel side.

この車両動力補助システムＳｍは、従動輪である車輪５の回転駆動を行う走行補助用の電動発電機１４と、この電動発電機１４の制御を行う制御装置３９と、上位ＥＣＵ４０に設けられて制御装置３９に駆動および回生の制御を行わせる指令を出力する個別電動発電機指令手段８とを備える。 The vehicle power assist system Sm includes a motor-generator 14 for assisting travel that rotationally drives the wheels 5 that are driven wheels, a control device 39 that controls the motor-generator 14, and a host ECU 40 provided with a controller. An individual motor/generator command means 8 for outputting a command to drive and regenerate the device 39 is provided.

電動発電機１４は、制御装置３９を介して直流電源１０に電気的に接続されている。直流電源１０は、バッテリー（蓄電池）またはキャパシタ、コンデンサ等を用いることができ、その形式や車両３０への搭載位置は問わない。この実施形態では、車両３０に低電圧バッテリー５０および中電圧バッテリーが搭載され、前記中電圧バッテリーが直流電源１０に適用される。電動発電機１４は、ハブ輪である内輪３３（図３）にロータ４２（図３）が取付けられているため、電動発電機１４に車輪５の回転方向にトルクを発生するように電流を印加すると内輪３３（図３）が回転駆動され、逆に車輪５の回転方向と逆方向にトルクが発生するように電流を印加すると制動され、回生電力が得られる。 Motor generator 14 is electrically connected to DC power supply 10 via control device 39 . A battery (storage battery), a capacitor, a capacitor, or the like can be used as the DC power supply 10, and its type and mounting position on the vehicle 30 are not limited. In this embodiment, a vehicle 30 is equipped with a low-voltage battery 50 and a medium-voltage battery, and the medium-voltage battery is applied to the DC power supply 10 . Since the motor generator 14 has the rotor 42 (FIG. 3) attached to the inner ring 33 (FIG. 3) which is a hub wheel, a current is applied to the motor generator 14 so as to generate torque in the rotation direction of the wheel 5. Then, the inner ring 33 (FIG. 3) is rotationally driven, and conversely, when a current is applied so as to generate torque in the direction opposite to the rotating direction of the wheel 5, it is braked and regenerative electric power is obtained.

＜車両３０の制御系について＞
上位ＥＣＵ４０は、車両３０の統合制御を行う手段であり、トルク指令生成手段４３を備える。このトルク指令生成手段４３は、アクセルペダル等のアクセル操作手段５６およびブレーキペダル等のブレーキ操作手段５７からそれぞれ入力される操作量の信号及び車速等の車両の情報の信号に従ってトルク指令を生成する。この車両３０は、主駆動源１として内燃機関１ａおよび駆動輪側の電動発電機１ｂを備え、また二つの車輪５，５をそれぞれ駆動する二つの電動発電機１４，１４を備えるため、前記トルク指令を各駆動源１ａ，１ｂ，１４，１４に定められた規則によって分配するトルク指令分配手段４４が上位ＥＣＵ４０に設けられている。 <Regarding the control system of the vehicle 30>
The high-level ECU 40 is means for performing integrated control of the vehicle 30 and includes torque command generation means 43 . The torque command generating means 43 generates a torque command in accordance with signals of operation amounts and vehicle information signals such as vehicle speed which are respectively input from an accelerator operating means 56 such as an accelerator pedal and a brake operating means 57 such as a brake pedal. This vehicle 30 has an internal combustion engine 1a and a motor-generator 1b on the drive wheel side as the main drive source 1, and also has two motor-generators 14, 14 for driving the two wheels 5, 5, respectively. A high-level ECU 40 is provided with a torque command distribution means 44 for distributing a command to each of the drive sources 1a, 1b, 14, 14 according to a predetermined rule.

内燃機関１ａに対するトルク指令は内燃機関制御手段４７に伝達され、内燃機関制御手段４７によるバルブ開度制御等に用いられる。駆動輪側の発電電動機１ｂに対するトルク指令は、駆動輪側電動発電機制御手段４８に伝達されて実行される。従動輪側の発電機１４，１４に対するトルク指令は、制御装置３９，３９に伝達される。トルク指令分配手段４４のうち、制御装置３９，３９へ出力する部分を個別電動発電機指令手段８と称している。この個別電動発電機指令手段８は、ブレーキ操作手段５７の操作量の信号に対して、電動発電機１ｂが回生制動により制動を分担する制動力の指令となるトルク指令を制御装置３９へ与える機能も備える。 A torque command for the internal combustion engine 1a is transmitted to the internal combustion engine control means 47 and used for valve opening control by the internal combustion engine control means 47 and the like. A torque command for the driving wheel side generator motor 1b is transmitted to the driving wheel side motor generator control means 48 and executed. A torque command for the generators 14, 14 on the driven wheel side is transmitted to the control devices 39, 39. FIG. A portion of the torque command distribution means 44 that outputs to the control devices 39 , 39 is called an individual motor/generator command means 8 . The individual motor-generator command means 8 has a function of giving a torque command to the control device 39 in response to the operation amount signal of the brake operation means 57, which is a command of the braking force with which the motor-generator 1b shares the braking by regenerative braking. Also prepare.

図２および図５に示すように、制御装置３９は、電力変換回路１２と制御回路１６と相開放回路１３とを有する。また、制御装置３９には、電動発電機の回転速度を検出する速度検出器１５が電気的に接続されている。電力変換回路１２は、直流電源１０からの直流電力を交流電力に変換する回路であり、直流電源１０に電気的に接続されている。電動発電機１４が三相の交流電動発電機であれば、電力変換回路１２は、直流電力を三相の交流電圧に変換するインバータである。電力変換回路１２と電動発電機１４との間には、相開放回路１３が電気的に接続されている。この相開放回路１３は、電力変換回路１２と電動発電機１４を電気的に接続と遮断を切り替える機能を有する。 As shown in FIGS. 2 and 5 , controller 39 has power conversion circuit 12 , control circuit 16 and phase open circuit 13 . A speed detector 15 for detecting the rotation speed of the motor generator is electrically connected to the control device 39 . The power conversion circuit 12 is a circuit that converts DC power from the DC power supply 10 into AC power, and is electrically connected to the DC power supply 10 . If the motor-generator 14 is a three-phase AC motor-generator, the power conversion circuit 12 is an inverter that converts DC power into three-phase AC voltage. A phase open circuit 13 is electrically connected between the power conversion circuit 12 and the motor generator 14 . This phase open circuit 13 has a function of switching between electrically connecting and disconnecting the power conversion circuit 12 and the motor generator 14 .

速度検出器１５は、回転角度検出器４５（図３）で検出された回転角度を微分等することで電動発電機１４の回転速度を算出する。制御回路１６は、速度検出器１５より電動発電機１４の回転速度を取得し、また電力変換回路１２に指令し電動発電機１４を駆動制御または回生制御し、相開放回路１３に接続または遮断を指令し得る。通常時には、相開放回路１３は接続状態となっている。制御回路１６は、取得した電動発電機１４の回転速度から、電動発電機１４の逆起電圧の大きさを推定し、電動発電機１４の逆起電圧による線間電圧のピーク電圧の大きさが、直流電源１０の電源電圧を超えると推定されたときに、相開放回路１３に切断するように指令を送る。 The speed detector 15 calculates the rotation speed of the motor generator 14 by differentiating the rotation angle detected by the rotation angle detector 45 (FIG. 3). The control circuit 16 acquires the rotation speed of the motor generator 14 from the speed detector 15, and commands the power conversion circuit 12 to drive or regenerate the motor generator 14, and connect or disconnect the phase open circuit 13. can command. Normally, the open phase circuit 13 is in a connected state. The control circuit 16 estimates the magnitude of the counter-electromotive force of the motor-generator 14 from the obtained rotation speed of the motor-generator 14, and the magnitude of the peak voltage of the line voltage due to the counter-electromotive force of the motor-generator 14 is , when it is estimated that the power supply voltage of the DC power supply 10 is exceeded, a command is sent to the phase open circuit 13 to disconnect.

図６は、図５に示した車両動力補助システムを搭載した車両の一例となる電源系統図である。同図の例では、バッテリーとして低電圧バッテリー５０と、中電力バッテリーである直流電源１０とが設けられ、低電圧バッテリー５０，直流電源１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を介して接続されている。電動発電機１４は二つあるが、代表して一つで図示している。図５の駆動輪側の電動発電機１ｂは、図６では図示を省略しているが、従動輪側の電動発電機１４と並列に中電力系統に接続されている。低電圧系統には低電圧負荷５２が接続され、中電圧系統には中電圧負荷５３が接続される。低電圧負荷５２および中電圧負荷５３は、それぞれ複数あるが、代表して一つで示している。 FIG. 6 is a power supply system diagram as an example of a vehicle equipped with the vehicle power assistance system shown in FIG. In the example shown in the figure, a low-voltage battery 50 and a DC power supply 10 that is a medium-power battery are provided, and the low-voltage battery 50 and the DC power supply 10 are connected via a DC/DC converter 51 . Although there are two motor generators 14, only one is illustrated as a representative. Although not shown in FIG. 6, the motor-generator 1b on the drive wheel side in FIG. 5 is connected in parallel with the motor-generator 14 on the driven wheel side to the medium electric power system. A low voltage load 52 is connected to the low voltage system, and a medium voltage load 53 is connected to the medium voltage system. Although there are a plurality of low-voltage loads 52 and medium-voltage loads 53, only one is shown as a representative.

低電圧バッテリー５０は、制御系等の電源として各種の自動車一般に用いられているバッテリーであり、例えば１２Ｖまたは２４Ｖとされる。低電圧負荷５２としては、内燃機関１ａ（図５）のスタータモータ、灯火類、上位ＥＣＵ４０（図５）およびその他のＥＣＵ（図示せず）等の基幹部品がある。低電圧バッテリー５０は電装補機類用補助バッテリーと称し、直流電源１０は電動システム用補助バッテリー等と称しても良い。 The low-voltage battery 50 is a battery generally used in various automobiles as a power source for control systems and the like, and has a voltage of 12V or 24V, for example. The low-voltage load 52 includes basic parts such as a starter motor of the internal combustion engine 1a (FIG. 5), lights, host ECU 40 (FIG. 5) and other ECUs (not shown). The low-voltage battery 50 may be called an auxiliary battery for electrical accessories, and the DC power supply 10 may be called an auxiliary battery for an electric system or the like.

中電圧バッテリーである直流電源１０は、低電圧バッテリー５０よりも電圧が高く、かつストロングハイブリッド車等に用いられる高圧バッテリー（１００Ｖ以上、例えば２００～４００Ｖ程度）よりも低く、かつ作業時に感電による人体への影響が問題とならない程度の電圧であり、近年マイルドハイブリッドに用いられている４８Ｖバッテリーが好ましい。４８Ｖバッテリー等の直流電源１０は、従来の内燃機関を搭載した車両に比較的容易に搭載することができ、マイルドハイブリッドとして電力による動力アシストや回生により、燃費低減することができる。 The DC power supply 10, which is a medium-voltage battery, has a higher voltage than the low-voltage battery 50 and is lower than the high-voltage battery (100 V or more, for example, about 200 to 400 V) used in strong hybrid vehicles and the like. A 48V battery, which is used in mild hybrids in recent years, is preferable because the voltage is such that it does not affect the voltage. The DC power supply 10 such as a 48V battery can be relatively easily installed in a vehicle equipped with a conventional internal combustion engine, and can reduce fuel consumption by power assist and regeneration using electric power as a mild hybrid.

前記４８Ｖ系統の中電圧負荷５３は前記アクセサリー部品であり、前記駆動輪側の発電機である動力アシストモータ、電動ポンプ、電動パワーステアリング、スーパーチャージャ、およびエアーコンプレッサなどである。アクセサリーによる負荷を４８Ｖ系統で構成することで、高電圧（１００Ｖ以上のストロングハイブリッド車など）よりも動力アシストの出力が低くなるものの、乗員やメンテナンス作業者への感電の危険性を低くすることができる。電線の絶縁被膜を薄くすることができるので、電線の重量や体積を減らすことができる。また、１２Ｖよりも小さな電流量で大きな電力量を入出力することができるため、電動機または発電機の体積を小さくすることができる。これらのことから、車両の燃費低減効果に寄与する。 The medium-voltage load 53 of the 48V system is the accessory part, and includes a power assist motor, which is a generator on the drive wheel side, an electric pump, an electric power steering, a supercharger, an air compressor, and the like. By composing the load from the accessory on the 48V system, the output of power assist is lower than that of high voltage (such as strong hybrid vehicles of 100V or more), but it is possible to reduce the risk of electric shock to passengers and maintenance workers. can. Since the insulation coating of the wire can be made thinner, the weight and volume of the wire can be reduced. In addition, since a large amount of electric power can be input/output with a current amount smaller than 12 V, the volume of the motor or generator can be reduced. From these things, it contributes to the fuel consumption reduction effect of a vehicle.

この車両動力補助システムは、こうしたマイルドハイブリッド車のアクセサリー部品に好適であり、動力アシストおよび電力回生部品として適用される。なお、従来よりマイルドハイブリッド車において、ＣＭＧ、ＧＭＧ、ベルト駆動式スタータモータ（いずれも図示せず）などが採用されることがあるが、これらはいずれも、内燃機関または動力装置に対して動力アシストまたは回生するため、伝達装置および減速機などの効率の影響を受ける。 This vehicle power assist system is suitable as an accessory part for such mild hybrid vehicles, and is applied as a power assist and power regeneration part. Conventionally, in mild hybrid vehicles, a CMG, a GMG, a belt-driven starter motor (none of which is shown), etc., may be employed, but any of these are power assist motors for the internal combustion engine or power unit. Or because it regenerates, it is affected by the efficiency of the transmission device and speed reducer.

これに対してこの実施形態の車両動力補助システムは、図５に示すように、従動輪である車輪５に対して搭載されるため、内燃機関１ａ等の主駆動源１とは切り離されており、電力回生の際には車体の運動エネルギーを直接利用することができる。また、ＣＭＧ、ＧＭＧ、ベルト駆動式スタータモータなどを搭載する際には、車両３０の設計段階から考慮して組み込む必要があり、後付けすることが難しいが、車輪５内に収まるこの車両用システムの電動発電機１４は、完成車であっても部品交換と同等の工数で取り付けることができ、内燃機関１ａのみの完成車に対しても４８Ｖのシステムを構成することができる。この実施形態の車両動力補助システムを搭載した車両に、図５の例のように別の補助駆動用の電動発電機１ｂが搭載されていても構わない。その際は車両３０に対する動力アシスト量や回生電力量を増加させることができ、さらに燃費低減に寄与する。 On the other hand, the vehicle power assist system of this embodiment, as shown in FIG. 5, is mounted on the wheels 5 which are the driven wheels, so it is separated from the main drive source 1 such as the internal combustion engine 1a. , the kinetic energy of the vehicle body can be used directly during power regeneration. In addition, when installing a CMG, GMG, belt-driven starter motor, etc., it is necessary to consider it from the design stage of the vehicle 30, and it is difficult to retrofit it. The motor-generator 14 can be installed in a completed vehicle with the same number of man-hours as replacement of parts, and a 48V system can be configured even in a completed vehicle having only the internal combustion engine 1a. A vehicle equipped with the vehicle power assistance system of this embodiment may be equipped with another motor-generator 1b for auxiliary driving as in the example of FIG. In this case, the power assist amount and the regenerated power amount for the vehicle 30 can be increased, further contributing to the reduction of fuel consumption.

図７は、この制御装置３９における制御回路１６のブロック図である。
制御回路１６は、直流電源電圧取得手段１６ａ、電動発電機速度取得手段１６ｂ、相開放回路制御手段１６ｃ、電力変換回路制御手段１６ｄおよび切断閾値電圧算出手段１６ｅを有する。直流電源電圧取得手段１６ａは、直流電源１０の直流電圧（電源電圧）に等しい電力変換回路１２の入力電圧を取得する。電動発電機速度取得手段１６ｂは、速度検出器１５より電動発電機１４の回転速度を取得する。 FIG. 7 is a block diagram of the control circuit 16 in this control device 39. As shown in FIG.
The control circuit 16 has DC power supply voltage acquisition means 16a, motor generator speed acquisition means 16b, phase open circuit control means 16c, power conversion circuit control means 16d, and disconnection threshold voltage calculation means 16e. The DC power supply voltage acquisition means 16 a acquires the input voltage of the power conversion circuit 12 that is equal to the DC voltage (power supply voltage) of the DC power supply 10 . The motor-generator speed acquisition means 16 b acquires the rotation speed of the motor-generator 14 from the speed detector 15 .

相開放回路制御手段１６ｃは、相開放回路１３へ切断指令信号または接続指令信号を出力する。相開放回路１３は、指令信号に従い電力変換回路１２と電動発電機１４間を電気的に切断または接続する。
電力変換回路制御手段１６ｄは、車両の状況に合わせて、直流電源１０から電動発電機１４へ電力を供給し駆動する信号、または、電動発電機１４から直流電源１０へ電力を回生し発電する信号を電力変換回路１２へ出力する。切断閾値電圧算出１６ｅは、電動発電機速度取得手段１６ｂから得た回転速度より相開放回路１３を切断する電源電圧（切断閾値電圧）を算出する。 The phase open circuit control means 16 c outputs a disconnection command signal or a connection command signal to the phase open circuit 13 . The phase open circuit 13 electrically disconnects or connects between the power conversion circuit 12 and the motor generator 14 according to the command signal.
The power conversion circuit control means 16d outputs a signal for supplying power from the DC power supply 10 to the motor-generator 14 to drive it, or a signal for regenerating power from the motor-generator 14 to the DC power supply 10 to generate power according to the vehicle situation. to the power conversion circuit 12 . The disconnection threshold voltage calculation 16e calculates a power supply voltage (disconnection threshold voltage) for disconnecting the phase open circuit 13 from the rotational speed obtained from the motor generator speed acquisition means 16b.

図８は、この制御装置３９の電力変換回路１２および相開放回路１３を示すブロック図である。同図は、従動輪片側のみに対応する電力変換回路１２および相開放回路１３を示す。電動発電機１４は、三相の交流電動発電機である。電力変換回路１２は、コンデンサ２１および六個のスイッチング素子２２で構成されている三相のインバータであり、直流電源１０からの直流電力を三相交流電力に変換する。相開放回路１３は、電力変換回路１２と電動発電機１４との間で各相にそれぞれ設けられた三個の半導体スイッチング素子２３から成るスイッチング手段で構成されている。制御回路１６（図７）の指令により三個の半導体スイッチング素子２３を全てオンにすると電力変換回路１２と電動発電機１４が接続され、三個の半導体スイッチング素子２３を全てオフにすると遮断される。この相開放回路１３は、電力変換回路１２の異常発生時に、電力変換回路１２と電動発電機１４とを電気的に切り離すことができるので、電動発電機１４から想定しない駆動力または制動力が発生することを防止し得る。 FIG. 8 is a block diagram showing power conversion circuit 12 and phase open circuit 13 of control device 39. As shown in FIG. The figure shows a power conversion circuit 12 and a phase open circuit 13 corresponding to only one side of the driven wheel. The motor generator 14 is a three-phase AC motor generator. The power conversion circuit 12 is a three-phase inverter composed of a capacitor 21 and six switching elements 22, and converts the DC power from the DC power supply 10 into three-phase AC power. The open-phase circuit 13 is composed of switching means composed of three semiconductor switching elements 23 provided for each phase between the power conversion circuit 12 and the motor-generator 14 . When all three semiconductor switching elements 23 are turned on by a command from the control circuit 16 (FIG. 7), the power conversion circuit 12 and the motor generator 14 are connected, and when all three semiconductor switching elements 23 are turned off, the connection is cut off. . Since the open phase circuit 13 can electrically disconnect the power conversion circuit 12 and the motor generator 14 when an abnormality occurs in the power conversion circuit 12, an unexpected driving force or braking force is generated from the motor generator 14. can prevent you from doing it.

電動発電機１４の回転速度が上昇して電動発電機１４の線間に発生する誘起電圧が大きくなり、その誘起電圧が電源電圧を超えると、電動発電機１４の電力が直流電源１０に流れ込み、電動発電機１４から想定しない制動力が発生する。その制動力が発生する前に、相開放回路１３を使用し、電力変換回路１２と電動発電機１４間を電気的に切断する必要がある。このため、電動発電機１４の誘起電圧を推定した値から切断する閾値電圧を決定し、直流電源１０の電源電圧と比較する。 The rotation speed of the motor generator 14 increases, the induced voltage generated between the lines of the motor generator 14 increases, and when the induced voltage exceeds the power supply voltage, the electric power of the motor generator 14 flows into the DC power supply 10. An unexpected braking force is generated from the motor generator 14 . Before the braking force is generated, it is necessary to use the open phase circuit 13 to electrically disconnect the power conversion circuit 12 and the motor generator 14 . Therefore, a threshold voltage for disconnection is determined from the estimated value of the induced voltage of the motor generator 14 and compared with the power supply voltage of the DC power supply 10 .

誘起電圧の大きさは回転速度に比例するため、回転速度に誘起電圧定数を乗算することで誘起電圧を推定することができる。回転速度と誘起電圧定数との関係は、予め、試験またはシミュレーション等により定められている。実際には、誘起電圧だけでなく、電動発電機１４と直流電源１０間のスイッチング素子２２，２３の電圧降下を考慮し、誘起電圧の推定値にスイッチング素子２２，２３の電圧降下を減算した値を、切断する電源電圧の閾値とする。 Since the magnitude of the induced voltage is proportional to the rotation speed, the induced voltage can be estimated by multiplying the rotation speed by the induced voltage constant. The relationship between the rotational speed and the induced voltage constant is determined in advance by testing, simulation, or the like. In practice, considering not only the induced voltage but also the voltage drop of the switching elements 22 and 23 between the motor generator 14 and the DC power supply 10, the value obtained by subtracting the voltage drop of the switching elements 22 and 23 from the estimated value of the induced voltage is the power supply voltage threshold for disconnection.

＜フローチャート＞
図９は、制御回路が相開放回路に信号を出力する過程を示すフローチャートである。図７も適宜参照しつつ説明する。
本処理開始後、直流電源電圧取得手段１６ａが直流電源１０の直流電圧を取得し（ステップＳ１）、電動発電機速度取得手段１６ｂが電動発電機１４の回転速度を取得する（ステップＳ２）。次に、切断閾値電圧算出１６ｅは、ステップＳ２で取得した回転速度に誘起電圧定数を乗算し、誘起電圧の推定値を算出する。 <Flowchart>
FIG. 9 is a flow chart showing the process by which the control circuit outputs a signal to the phase open circuit. Description will be made with reference to FIG. 7 as appropriate.
After starting this process, the DC power supply voltage acquisition means 16a acquires the DC voltage of the DC power supply 10 (step S1), and the motor generator speed acquisition means 16b acquires the rotation speed of the motor generator 14 (step S2). Next, the cutting threshold voltage calculation 16e calculates an estimated value of the induced voltage by multiplying the rotation speed acquired in step S2 by the induced voltage constant.

また切断閾値電圧算出１６ｅは、誘起電圧の推定値に対し、電動発電機１４と直流電源１０間のスイッチング素子２２，２３（図８）の電圧降下を考慮した値を減算し、ステップＳ４で用いる切断閾値とする。スイッチング素子一個あたりの電圧降下は概ね２Ｖから０Ｖの間でありパワー素子の種類により異なる。切断閾値電圧算出１６ｅは、直流電源１０と電動発電機１４との間にある全てのスイッチング素子２２，２３（図８）の電圧降下を減算する（ステップＳ３）。 In addition, the disconnection threshold voltage calculation 16e subtracts a value considering the voltage drop of the switching elements 22 and 23 (FIG. 8) between the motor generator 14 and the DC power supply 10 from the estimated value of the induced voltage, and uses it in step S4. Threshold for disconnection. The voltage drop per switching element is generally between 2V and 0V and varies depending on the type of power element. The cut-off threshold voltage calculation 16e subtracts voltage drops across all switching elements 22, 23 (FIG. 8) between the DC power supply 10 and the motor generator 14 (step S3).

次に、相開放回路制御手段１６ｃは、ステップＳ１で計測した電源電圧とステップＳ３で算出した切断閾値を比較する（ステップＳ４）。電源電圧が切断閾値よりも小さいとき（ステップＳ３：ＹＥＳ）、相開放回路制御手段１６ｃは、相開放回路１３へ切断指令信号を出力する（ステップＳ５）。電源電圧が切断閾値以上のとき（ステップＳ３：ＮＯ）、相開放回路制御手段１６ｃは、相開放回路１３へ接続指令信号を出力する（ステップＳ６）。その後、ステップＳ１に戻る。 Next, the phase open circuit control means 16c compares the power supply voltage measured in step S1 with the disconnection threshold value calculated in step S3 (step S4). When the power supply voltage is lower than the disconnect threshold (step S3: YES), the phase open circuit control means 16c outputs a disconnect command signal to the phase open circuit 13 (step S5). When the power supply voltage is equal to or higher than the disconnection threshold (step S3: NO), the phase open circuit control means 16c outputs a connection command signal to the phase open circuit 13 (step S6). After that, the process returns to step S1.

＜作用効果＞
以上説明した車両動力補助システムによれば、車輪５を回転支持する車輪用軸受３１に電動発電機１４が支持されるため、ドライブシャフト、ディファレンシャルギヤおよびクラッチなどが不要であり、駆動アシスト力を与えるための構成が簡易で済み、前記構造体を備えた従来例よりも、車両の重量が増大することを抑えることができる。 <Effect>
According to the vehicle power assist system described above, since the motor-generator 14 is supported by the wheel bearings 31 that rotatably support the wheels 5, a drive shaft, a differential gear, a clutch, etc. are not required, and drive assist power is provided. The structure for this purpose is simple, and an increase in the weight of the vehicle can be suppressed as compared with the conventional example provided with the structure.

車両の運転時において、制御回路１６は、電動発電機１４が回転することにより発生する誘起電圧と直流電源１０の電源電圧とを比較する。車両の走行速度が高速となり誘起電圧が電源電圧を超えるとき、相開放回路１３により電動発電機１４と直流電源１０とを電気的に切り離す。これにより、電動発電機１４から電力変換回路１２等を経由して直流電源１０側へ電力が流れ込むことを防止する。したがって、電動発電機１４から想定しない制動力が発生することを防止することができる。 During operation of the vehicle, the control circuit 16 compares the induced voltage generated by the rotation of the motor generator 14 with the power supply voltage of the DC power supply 10 . When the running speed of the vehicle becomes high and the induced voltage exceeds the power supply voltage, the phase open circuit 13 electrically disconnects the motor generator 14 and the DC power supply 10 . This prevents electric power from flowing into the DC power supply 10 side from the motor generator 14 via the power conversion circuit 12 and the like. Therefore, it is possible to prevent the motor generator 14 from generating an unexpected braking force.

＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。 <About other embodiments>
In the following description, the same reference numerals are given to the parts corresponding to the items previously described in each embodiment, and duplicate descriptions are omitted. When only part of the configuration is described, other portions of the configuration are the same as those previously described unless otherwise specified. The same configuration has the same effect. It is possible not only to combine the parts specifically described in each embodiment, but also to partially combine the embodiments if there is no particular problem with the combination.

図１０に示すように、開放回路は、直流電源１０と電力変換回路１２との間に、半導体スイッチング素子２０から成るスイッチング手段で構成された母線開放回路１１を備えたものであってもよい。この場合、制御回路１６（図５）の指令により、半導体スイッチング素子２０をオンまたはオフすることで、電力変換回路１２から直流電源１０への電力供給を許可または遮断し得る。 As shown in FIG. 10, the open circuit may include a bus open circuit 11 configured by switching means composed of semiconductor switching elements 20 between the DC power supply 10 and the power conversion circuit 12. In this case, the power supply from the power conversion circuit 12 to the DC power supply 10 can be permitted or cut off by turning on or off the semiconductor switching element 20 according to a command from the control circuit 16 (FIG. 5).

この構成によると、母線開放回路１１を、直流電源１０の正負に対し制御装置３９を適正な接続方向とは逆に接続することを防止する逆接防止回路として使用できる。また直流電源１０と電力変換回路１２との間の母線開放回路１１は、例えば、図８の相開放回路１３の構成に比べて、半導体スイッチング素子の個数を少なくできコスト低減を図れる。 According to this configuration, the open bus circuit 11 can be used as a reverse connection prevention circuit that prevents the controller 39 from being connected in the opposite direction to the positive and negative terminals of the DC power supply 10 . Also, the open bus circuit 11 between the DC power supply 10 and the power conversion circuit 12 can reduce the number of semiconductor switching elements compared to the configuration of the open phase circuit 13 shown in FIG. 8, thereby reducing the cost.

相開放回路１３、母線開放回路１１のスイッチング手段は、開閉接点、例えばリレーの接点部であってもよい。前記リレーのコイル部は、例えば、制御回路１６（図５）に設けられ、この制御回路１６（図５）の指令により前記コイル部に電圧を印加し前記接点部をオンにすることで、電動発電機、直流電源間の電力供給を許可する。制御回路１６（図５）の指令により前記接点部をオフにすることで、電動発電機、直流電源間の電力供給を遮断する。
各車両動力補助システムは、電動発電機１４が駆動アシスト力および回生制動力を発生させる構成であるが、回生制動力のみ発生させるシステムとしてもよい。 The switching means of the open-phase circuit 13 and the open-bus circuit 11 may be switching contacts, for example, contact portions of relays. The coil portion of the relay is provided, for example, in a control circuit 16 (FIG. 5). Allow power supply between generator and DC power supply. By turning off the contact portion according to a command from the control circuit 16 (FIG. 5), the power supply between the motor generator and the DC power supply is interrupted.
Each vehicle power assist system is configured such that the motor generator 14 generates drive assist force and regenerative braking force, but may be a system that generates only regenerative braking force.

図１１に示すように、駆動輪である車輪４を回転支持する車輪用軸受に電動発電機１４を設け、この電動発電機１４を前述の制御装置３９（図２等）により制御する車両動力補助システムとしてもよい。その他、駆動輪である車輪４を回転支持する車輪用軸受のみに電動発電機１４を設けた車両動力補助システムとしてもよい。 As shown in FIG. 11, a motor-generator 14 is provided in a wheel bearing that supports the wheels 4, which are driving wheels, and the motor-generator 14 is controlled by the control device 39 (FIG. 2, etc.). It may be a system. In addition, a vehicle power assist system may be provided in which the motor-generator 14 is provided only in the wheel bearings that rotatably support the wheels 4 that are driving wheels.

電動発電機の回転速度が増加したときに電動発電機の巻線コイルを通過する磁束の量を減少させることで誘起電圧を減少させる制御（特許文献２）が知られており、この制御といずれかの実施形態の車両動力補助システムを併用してもよい。この磁束の量を減少させる制御はいくつかある。例えば、永久磁石を減磁する方向に巻線コイルに電流を流すことで、磁束の量を減らす弱め磁束制御と言われる制御がある。 There is a known control (Patent Document 2) that reduces the induced voltage by reducing the amount of magnetic flux that passes through the winding coil of the motor generator when the rotational speed of the motor generator increases. The vehicle power assist system of either embodiment may be used together. There are several controls that reduce the amount of this magnetic flux. For example, there is a control called flux-weakening control that reduces the amount of magnetic flux by passing a current through a winding coil in a direction that demagnetizes a permanent magnet.

図１２に示すように、インナーロータ、極数二の三相同期モータの場合を例にして具体的に説明する。図１２（ａ）に示すように、Ｎ極とＳ極の永久磁石５８が三つの巻線コイルに対向しており、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相とする。図１２（ｂ）に示すように、それぞれの巻線コイルに電流を流すと、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線コイルより、磁束φｕ，φｖ，φｗがそれぞれ発生する。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相は、隣り合う相間で１２０度の角度があるので、同期モータの中心を原点とした磁束ベクトルで考えると、磁束ベクトルの和が巻線コイルの合成磁束φｕｖｗとなる。 As shown in FIG. 12, the case of a three-phase synchronous motor with an inner rotor and two poles will be described in detail. As shown in FIG. 12(a), the N pole and S pole permanent magnets 58 face three winding coils, which are U-phase, V-phase and W-phase, respectively. As shown in FIG. 12(b), when a current is passed through each winding coil, magnetic fluxes φu, φv, and φw are generated from the U-phase, V-phase, and W-phase winding coils, respectively. Since the U-phase, V-phase, and W-phase have an angle of 120 degrees between the adjacent phases, considering the magnetic flux vector with the center of the synchronous motor as the origin, the sum of the magnetic flux vectors is the combined magnetic flux φuvw of the winding coil. .

図１２（ｃ）に示すように、永久磁石の磁束をφｍとする。ロータは回転するので、ロータに取り付けられた永久磁石５８も回転するため、永久磁石５８の磁束φｍも回転する。永久磁石５８の磁束と同じ向きであるｄ軸、このｄ軸と直角向きのｑ軸とするｄｑ軸座標系を考え、巻線コイルの合成磁束φｕｖｗのｄ軸成分φｄとｑ軸成分φｑに分解する。このときのマグネットトルク（永久磁石により発生するトルク）を考えると、φｑはマグネットトルクと比例し、φｄはマグネットトルクに関係しない。 As shown in FIG. 12(c), the magnetic flux of the permanent magnet is φm. Since the rotor rotates, the permanent magnet 58 attached to the rotor also rotates, so the magnetic flux φm of the permanent magnet 58 also rotates. Considering a dq-axis coordinate system in which the d-axis is in the same direction as the magnetic flux of the permanent magnet 58 and the q-axis is perpendicular to the d-axis, the composite magnetic flux φuvw of the winding coil is resolved into the d-axis component φd and the q-axis component φq. do. Considering the magnet torque (torque generated by the permanent magnet) at this time, φq is proportional to the magnet torque, and φd is not related to the magnet torque.

なぜなら、φｑとφｍはモータの回転方向に対して引力あるいは斥力を発生することで電動発電機にトルクを発生するのに対して、φｄとφｍは同じ向きなので引力あるいは斥力が発生してもモータの回転方向に対して直角方向にトルクが発生するためである。電動発電機の回転速度が上昇したときに、回転速度およびφｍに比例した誘起電圧が発生するが、φｄとφｍは同じ向きなのでφｍを打ち消すようにφｄを－φｍに近づければ、磁束の量を減らすことができ誘起電圧を減少することができる。 This is because φq and φm generate attraction or repulsion in the rotational direction of the motor, thereby generating torque in the motor-generator. This is because torque is generated in a direction perpendicular to the direction of rotation of the motor. When the rotation speed of the motor-generator increases, an induced voltage proportional to the rotation speed and φm is generated. can reduce the induced voltage.

上記の弱め磁束制御を数式にて説明する。
正弦着磁されたＹ型結線の三相同期モータの電圧と電流の関係を表す回路方程式は下式となる。 The above-mentioned flux-weakening control will be explained using mathematical expressions.
The circuit equation representing the relationship between the voltage and current of a sine-magnetized Y-connected three-phase synchronous motor is as follows.

Figure 0007109271000001
Figure 0007109271000001

ただし、Ｒ１は相抵抗、Ｌ１は自己インダクタンス、ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、それぞれＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流、ｖｕ，ｖｖ，ｖｗはそれぞれＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧、θは電気角、Ｍ１は各相間の相互インダクタンス、φ´は電気子鎖交磁束、ｓはラプラス演算子である。
上式をｄｑ軸座標系に変換すると下式になる。 where R1 is phase resistance, L1 is self-inductance, iu, iv , and iw are U -phase current, V-phase current, and W -phase current, respectively, and vu , vv , and vw are U-phase voltage, respectively. , V-phase voltage, W-phase voltage, θ is the electrical angle, M1 is the mutual inductance between each phase, φ′ is the armature flux linkage, and s is the Laplace operator.
Converting the above equation into the dq axis coordinate system yields the following equation.

Figure 0007109271000002
Figure 0007109271000002

上式は、電気角速度ω２ｎが一定値の場合、ｄ軸電流ｉｄとｑ軸電流ｉｑのグラフを描画すると、楕円の内側となる。電気角速度が大きくなると前記楕円の径は小さくなる。このとき、ｄ軸電流ｉｄを－φ／Ｌｄの値に近づければ上式の第二項が小さくなることがわかる。Ｌｄｉｄは巻線コイルで発生するｄ軸の磁束を意味しており、ｄ軸の磁束を－φに近づけることと同義である。 When the electrical angular velocity ω2n is a constant value, the above equation is inside the ellipse when the graph of the d -axis current id and the q -axis current iq is drawn. As the electrical angular velocity increases, the diameter of the ellipse decreases. At this time, it can be seen that the second term in the above equation becomes smaller if the d-axis current i d is brought closer to the value of -φ/L d . L d i d means the d-axis magnetic flux generated by the winding coil, and is synonymous with bringing the d-axis magnetic flux closer to -φ.

ｄ軸の磁束を－φに単純に一致させるのはよくない。なぜなら、ｄ軸に電流を流すと全体の電流が増加し、電動発電機の銅損が増加するためである。よって、電動発電機の回転速度の増加に合わせて徐々にｄ軸の磁束を－φに近づけることが望ましい。また、上記の式は理想的なモデルに対して計算した結果であり、実際の電動発電機は単純ではない。例えば、温度または回転速度などによりφ、Ｌｄ、Ｌｑは変動することが知られている。ｄ軸電流をどのように変化させるかは実際の電動発電機で試験を行い決定するのが一般的である。 It is not good to simply match the d-axis magnetic flux to -φ. This is because when current is passed through the d-axis, the total current increases and the copper loss of the motor generator increases. Therefore, it is desirable to gradually bring the d-axis magnetic flux closer to -φ as the rotational speed of the motor generator increases. Also, the above formula is the result of calculation for an ideal model, and the actual motor-generator is not simple. For example, it is known that φ, L d , and L q fluctuate depending on temperature, rotational speed, or the like. How to change the d-axis current is generally determined by conducting a test with an actual motor generator.

弱め磁束制御により誘起電圧を減少することは可能であるが、トルクに関係しない電流を電動発電機に流し続ける必要があるため、無駄に電力を消費し電動発電機の発熱が大きくなる課題がある。よって、いずれかの実施形態のインバータの遮断と併用するのが効果的である。車両が高速で走行中に、相開放回路１３（図８）あるいは母線開放回路１１（図１０）にて電動発電機、直流電源間が切断状態にあるとき、制御装置３９（図８，図１０）は、駆動アシストするときスイッチング手段をオンにして接続状態に切り替えると同時に、弱め磁束制御により誘起電圧を抑制しながら電動発電機により駆動アシスト力を発生させる。制御装置３９（図８，図１０）は、駆動アシストが完了すればスイッチング手段をオフにして電動発電機と前記直流電源とを電気的に切り離す。 Although it is possible to reduce the induced voltage by flux-weakening control, it is necessary to continue to flow a current that is not related to torque to the motor-generator. . Therefore, it is effective to use it together with the shutdown of the inverter in any of the embodiments. While the vehicle is traveling at high speed, when the phase open circuit 13 (FIG. 8) or the bus line open circuit 11 (FIG. 10) is in a disconnection state between the motor generator and the DC power supply, the controller 39 (FIGS. 8 and 10) ) turns on the switching means to switch to the connected state when assisting the drive, and at the same time suppresses the induced voltage by the flux-weakening control to generate the drive assist force by the motor generator. When the drive assistance is completed, the control device 39 (FIGS. 8 and 10) turns off the switching means to electrically disconnect the motor-generator from the DC power supply.

逆に、回生時には、制御装置３９（図８，図１０）は、相開放回路１３（図８）あるいは母線開放回路１１（図１０）を接続状態にすると同時に弱め磁束制御により誘起電圧を抑制しながら回生し電力を直流電源に回収し、回生が完了すればスイッチング手段をオフにして前記電動発電機と前記直流電源とを電気的に切り離す。このように、トルクに関係しない電流を電動発電機に流し続けることがなく、無駄な電力消費を抑え、電動発電機の発熱を低減することができる。 Conversely, during regeneration, the control device 39 (FIGS. 8 and 10) connects the phase open circuit 13 (FIG. 8) or the bus line open circuit 11 (FIG. 10) and simultaneously suppresses the induced voltage by flux-weakening control. When the regeneration is completed, the switching means is turned off to electrically disconnect the motor-generator from the DC power supply. In this way, the electric current unrelated to the torque does not continue to flow through the motor-generator, so that wasteful power consumption can be suppressed and heat generation of the motor-generator can be reduced.

弱め磁束制御といずれかの実施形態に係る車両動力補助システムとを併用する場合、駆動アシストまたは回生をしていない状態でも誘起電圧を抑制するため、電流を流し続ける必要がある。図８の相開放回路１３を使用して電力変換回路１２と電動発電機１４の間を切断する場合、電動発電機１４の巻線コイルが誘導性負荷となるため、大きな電流が流れている状態でスイッチング素子２３を切断するとスパイク状の高電圧の逆起電圧が発生し、スイッチング素子２３の耐電圧を超えるとスイッチング素子２３に異常が発生する課題がある。 When the flux-weakening control and the vehicle power assist system according to any of the embodiments are used together, it is necessary to keep the current flowing in order to suppress the induced voltage even when the driving assistance or regeneration is not performed. When the phase open circuit 13 of FIG. 8 is used to disconnect the power conversion circuit 12 and the motor generator 14, the winding coil of the motor generator 14 becomes an inductive load, so a large current is flowing. If the switching element 23 is disconnected at , a spike-like high-voltage counter-electromotive voltage is generated, and if the withstand voltage of the switching element 23 is exceeded, an abnormality occurs in the switching element 23 .

そこで、図１３に示すように、スイッチング素子２３と並列に、コンデンサ５９（図１３（ａ））、コンデンサ５９および抵抗６０（図１３（ｂ））、またはバリスタ６１を接続することで、スイッチング素子２３に、耐電圧を超える高電圧が発生することを未然に防止することができる。
図１３に示すようにコンデンサ５９等の追加部品を接続する場合、前述の各実施形態よりもコストアップとなる。コンデンサ５９等の追加部品を接続することなく高い電圧に耐えるスイッチング素子を選定することも考えられるが、この場合、スイッチング素子のオン抵抗が大きくなり損失が大きくなる、あるいは、コストアップとなる課題がある。 Therefore, as shown in FIG. 13, by connecting a capacitor 59 (FIG. 13(a)), a capacitor 59 and a resistor 60 (FIG. 13(b)), or a varistor 61 in parallel with the switching element 23, the switching element 23, it is possible to prevent generation of a high voltage exceeding the withstand voltage.
If an additional component such as a capacitor 59 is connected as shown in FIG. 13, the cost is higher than in the above-described embodiments. It is conceivable to select a switching element that can withstand a high voltage without connecting an additional component such as the capacitor 59, but in this case, the on-resistance of the switching element increases, resulting in an increase in loss or an increase in cost. be.

これを解決する技術として、制御回路は、誘起電圧が電源電圧を超え、且つ、後述する検出手段で検出される電流がゼロのとき、スイッチング手段をオフにして電動発電機と直流電源とを電気的に切り離せばよい（特許文献３）。図１４に示すように、電動発電機１４が回転している場合、スイッチング素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃに流れる電流は交流なので、必ず電流がゼロになる点がある。例えば、スイッチング素子２３ａに流れる電流がゼロになったときにこのスイッチング素子２３ａをオフにし、続いてスイッチング素子２３ｂとスイッチング素子２３ｃに流れる電流がゼロもしくは十分に小さい値になったらスイッチング素子２３ｂとスイッチング素子２３ｃをオフにすると、スパイク状の高電圧の逆起電圧が発生しない。上記説明では、スイッチング素子２３ａを最初にオフにしたが、スイッチング素子２３ｂあるいはスイッチング素子２３ｃを最初にオフにしてもよい。 As a technique for solving this, the control circuit turns off the switching means when the induced voltage exceeds the power supply voltage and the current detected by the detection means described later is zero, thereby electrically connecting the motor generator and the DC power supply. can be physically separated (Patent Document 3). As shown in FIG. 14, when the motor-generator 14 is rotating, since the current flowing through the switching elements 23a, 23b, and 23c is alternating current, there is a point where the current always becomes zero. For example, when the current flowing through the switching element 23a becomes zero, the switching element 23a is turned off. When the element 23c is turned off, no spike-like high-voltage back electromotive force is generated. In the above explanation, the switching element 23a is turned off first, but the switching element 23b or the switching element 23c may be turned off first.

図１０の場合、母線開放回路１１は直流なので、スイッチング素子２０を流れる電流がゼロになるとは限らない。そのため、図１０の場合は、意図的に電流ゼロの状態を発生させてからスイッチング素子２０を切断する。具体的には、スイッチング素子２０を流れる電流が電動発電機１４に流れていた場合、回生動作に切り替えると、電流の向きが切り替わる。逆に、スイッチング素子２０を流れる電流が直流電源１０側に流れていた場合、駆動アシスト動作に切り替えることで、電流の向きが切り替わる。スイッチング素子２０を流れる電流の向きが切り替わる瞬間に電流がゼロとなるので、スイッチング素子２０をオフすることが可能となる。 In the case of FIG. 10, since the open bus circuit 11 is direct current, the current flowing through the switching element 20 is not always zero. Therefore, in the case of FIG. 10, the switching element 20 is turned off after intentionally generating a state of zero current. Specifically, when the current flowing through the switching element 20 is flowing through the motor generator 14, the direction of the current is switched when switching to the regenerative operation. Conversely, when the current flowing through the switching element 20 flows to the DC power supply 10 side, the direction of the current is switched by switching to the drive assist operation. Since the current becomes zero at the moment when the direction of the current flowing through the switching element 20 is switched, the switching element 20 can be turned off.

なお、電流がゼロの状態は、電流が完全にゼロの状態でなくても、電流を遮断したときに発生する逆起電圧が、スイッチング素子２３（図８）の耐電圧を超えない範囲の微小な電流であってもよい。「電流ゼロ」と表記した場合、十分小さな電流の状態を含むものとする。
電流ゼロを検出する検出手段として、電流センサを使用してもよい。電流センサは、電流から発生する磁束を検出するホール式電流センサ、あるいは、シャント抵抗を設置し、シャント抵抗の端子間に発生する電圧降下を検出するセンサでもよい。電動発電機の制御に電流を使用する場合、電流センサが設置されるので、この制御に使用する電流センサを使用して電流ゼロを検出するセンサとしてもよい。 Even if the current is not completely zero, the back electromotive force generated when the current is interrupted is very small and does not exceed the withstand voltage of the switching element 23 (FIG. 8). current. The expression "zero current" includes the state of a sufficiently small current.
A current sensor may be used as the detection means for detecting zero current. The current sensor may be a Hall-type current sensor that detects magnetic flux generated from current, or a sensor that installs a shunt resistor and detects a voltage drop that occurs between terminals of the shunt resistor. When current is used to control the motor generator, a current sensor is installed. Therefore, the current sensor used for this control may be used as a sensor for detecting zero current.

＜電流センサ等の設置例＞
図１４に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に電流センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃを設置し、制御回路１６（図７）は、電流センサ２４ａ（２４ｂ，２４ｃ）の電流ゼロを検出した場合スイッチング素子２３ａ（２３ｂ，２３ｃ）の切断が可能と判断することができる。 <Installation example of current sensor, etc.>
As shown in FIG. 14, current sensors 24a, 24b, and 24c are installed in each phase of U, V, and W, and the control circuit 16 (FIG. 7) detects zero current of the current sensors 24a (24b, 24c). In this case, it can be determined that the switching element 23a (23b, 23c) can be disconnected.

図１５に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗのうちのいずれか二相に電流センサ２４ａ，２４ｂを設置してもよい。この場合、前述の電流センサ設置例よりも電流センサの数が減り、コストダウンとなる利点があるが、スイッチング素子２３ｃの電流ゼロの検出に演算が必要となる。スイッチング素子２３ａ，２３ｂの電流ゼロ検出動作は前述（図１４）の説明と同じなので省略する。ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、それぞれＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流とすると、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０の関係があるので、制御回路は、（電流センサ２４ａの電流値）＋（電流センサ２４ｂの電流値）の演算結果がゼロを検出した場合、スイッチング素子２３ｃが切断していると判断することが可能である。 As shown in FIG. 15, current sensors 24a and 24b may be installed in any two phases of U, V and W. In this case, the number of current sensors is reduced compared to the example of current sensor installation described above, which has the advantage of cost reduction. The current zero detection operation of the switching elements 23a and 23b is the same as that described above (FIG. 14), so the description thereof will be omitted. Assuming that i u , iv , and i w are the U-phase current, V-phase current, and W-phase current, respectively, there is a relationship of i u + iv + i w = 0, so the control circuit (current value of current sensor 24a )+(current value of the current sensor 24b) is zero, it can be determined that the switching element 23c is disconnected.

図１６に示すように、スイッチング素子２２ｄ，２２ｅ，２２ｆのグラウンド側に電流センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃを設置してもよい。この場合、図１４の例と比較すると、各電流センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃの片側がグラウンドに設置されるため、電流センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃに印加される電圧が低くなる利点がある。図１６の回路構成の場合、電流センサ２４ａ（２４ｂ，２４ｃ）の値は、対応する電力変換回路１２の下側スイッチング素子２２ｄ（２２ｅ，２２ｆ）に電流が流れているときだけ相電流と一致する電流値を示す。 As shown in FIG. 16, current sensors 24a, 24b and 24c may be installed on the ground side of the switching elements 22d, 22e and 22f. In this case, compared with the example of FIG. 14, one side of each of the current sensors 24a, 24b, 24c is grounded, so there is an advantage that the voltage applied to the current sensors 24a, 24b, 24c is low. In the case of the circuit configuration of FIG. 16, the value of the current sensor 24a (24b, 24c) matches the phase current only when current flows through the corresponding lower switching element 22d (22e, 22f) of the power conversion circuit 12. Indicates current value.

逆に、対応する下側のスイッチング素子２２ｄ（２２ｅ，２２ｆ）に電流が流れないときは、他の電流センサの値から算出できる場合と、算出できない場合がある。通常、相電流の変化量よりスイッチング素子のスイッチング周期が十分に短いので、下側のスイッチング素子２２ｄ（２２ｅ，２２ｆ）がオンする状態のときだけ電流センサ２４ａ（２４ｂ，２４ｃ）の値をサンプリングし、その値がゼロクロスするとき（電流の向きが反転するとき）に、スイッチング素子２３ａ（２３ｂ，２３ｃ）を流れる電流がゼロになったとし、スイッチング素子２３ａ（２３ｂ，２３ｃ）の切断が可能と制御回路が判断することができる。 Conversely, when current does not flow through the corresponding lower switching element 22d (22e, 22f), it may or may not be calculated from the values of other current sensors. Normally, the switching period of the switching element is sufficiently shorter than the amount of change in the phase current, so the value of the current sensor 24a (24b, 24c) is sampled only when the lower switching element 22d (22e, 22f) is turned on. , when the value crosses zero (when the direction of the current is reversed), the current flowing through the switching element 23a (23b, 23c) becomes zero, and the switching element 23a (23b, 23c) can be disconnected. circuit can determine.

図１７に示すように、電力変換回路１２における各相のスイッチング素子のうち、グラウンド側のスイッチング素子のいずれか二つのグラウンド側にそれぞれ電流センサ２４ａ，２４ｂを設置してもよい。この図１７の例では、スイッチング素子２２ｄ，２２ｅのグラウンド側にそれぞれ電流センサ２４ａ，２４ｂを設置している。スイッチング素子２３ａ，２３ｂの電流ゼロ検出動作は前述（図１６）の説明と同じなので省略する。 As shown in FIG. 17, among the switching elements of each phase in the power conversion circuit 12, current sensors 24a and 24b may be installed on the ground side of any two of the switching elements on the ground side. In the example of FIG. 17, current sensors 24a and 24b are installed on the ground side of switching elements 22d and 22e, respectively. The zero current detection operation of the switching elements 23a and 23b is the same as that described above (FIG. 16), so the description thereof will be omitted.

下側のスイッチング素子２２ｄ，２２ｅが同時にオンする状態のときに電流センサ２４ａ，２４ｂの値をサンプリングし、（電流センサ２４ａの電流値）＋（電流センサ２４ｂの電流値）を演算し、演算結果がゼロクロスするとき（電流の向きが反転するとき）に、スイッチング素子２３ｃを流れる電流がゼロになったとし、スイッチング素子２３ｃの切断が可能と制御回路が判断し得る。 When the lower switching elements 22d and 22e are simultaneously turned on, the values of the current sensors 24a and 24b are sampled, and (the current value of the current sensor 24a)+(the current value of the current sensor 24b) is calculated, and the calculation result crosses zero (when the direction of the current is reversed), the current flowing through the switching element 23c becomes zero, and the control circuit can determine that the switching element 23c can be disconnected.

図１８に示すように、電力変換回路１２におけるスイッチング素子のグラウンド側に電流センサ２４を一つ設置してもよい。この場合、前述の例（図１６あるいは図１７）と比較すると、電流センサの数が減りコストダウンとなる。スイッチング素子２３ａを流れる電流は、下側のスイッチング素子２２ｄがオンし、かつ、上側のスイッチング素子２２ｂ，２２ｃの両方がオンしているときに電流センサ２４の値で電流ゼロを検出し、もしくは、上側のスイッチング素子２２ａがオンし、かつ、下側のスイッチング素子２２ｅ，２２ｆの両方がオンしているときに電流センサ２４の値で電流ゼロを検出し得る。 As shown in FIG. 18, one current sensor 24 may be installed on the ground side of the switching element in the power conversion circuit 12 . In this case, the number of current sensors is reduced compared to the above example (FIG. 16 or FIG. 17), resulting in cost reduction. The current flowing through the switching element 23a is detected as zero by the value of the current sensor 24 when the lower switching element 22d is turned on and both the upper switching elements 22b and 22c are turned on, or When the upper switching element 22a is on and both the lower switching elements 22e and 22f are on, the value of the current sensor 24 can detect zero current.

この場合、前述の例（図１６）と同様に常時電流を検出することができないので検出した値をサンプリングし、検出した電流がゼロクロスするとき（電流の向きが反転するとき）に、スイッチング素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃそれぞれを流れる電流がゼロになった、もしくは十分ゼロに近い値になったとし、スイッチング素子２３ａの切断が可能と制御回路が判断し得る。スイッチング素子２３ｂを流れる電流とスイッチング素子２３ｃを流れる電流の演算方法も同様なので省略する。 In this case, as in the example described above (FIG. 16), the current cannot be detected all the time, so the detected value is sampled, and when the detected current crosses zero (when the direction of the current is reversed), the switching element 23a , 23b, and 23c become zero or sufficiently close to zero, the control circuit can determine that the switching element 23a can be disconnected. The calculation method for the current flowing through the switching element 23b and the current flowing through the switching element 23c is the same, so the description thereof will be omitted.

電流ゼロを検出する検出手段として、電流センサを使用せず、スイッチング素子２３（図８）あるいはスイッチング素子２０（図１０）の端子間電圧を電圧センサで検出し電流ゼロを検出してもよい。スイッチング素子に電流が流れると端子間に電圧が発生するため、スイッチング素子の端子間電圧がゼロもしくは十分ゼロに近い値であれば電流ゼロと判断してもよい。 As a detection means for detecting zero current, a voltage sensor may be used to detect the voltage between terminals of switching element 23 (FIG. 8) or switching element 20 (FIG. 10) instead of using a current sensor to detect zero current. When a current flows through the switching element, a voltage is generated between the terminals. Therefore, if the voltage between the terminals of the switching element is zero or a value sufficiently close to zero, it may be determined that the current is zero.

例えば、図１９に示すように、スイッチング素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃの端子間電圧をそれぞれ検出してもよい。スイッチング素子２３ａ（２３ｂ，２３ｃ）の端子間電圧を検出手段である電圧センサ２５ａ（２５ｂ，２５ｃ）で検出し、電圧センサ２５ａ（２５ｂ，２５ｃ）の値がゼロもしくは十分ゼロに近い値であれば、スイッチング素子２３ａ（２３ｂ，２３ｃ）の切断が可能と制御回路が判断し得る。 For example, as shown in FIG. 19, voltages between terminals of switching elements 23a, 23b, and 23c may be detected. The voltage across the terminals of the switching element 23a (23b, 23c) is detected by the voltage sensor 25a (25b, 25c), which is a detecting means. , the control circuit can determine that the switching element 23a (23b, 23c) can be disconnected.

図２０に示すように、三相のスイッチング素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃのうちいずれか二相のスイッチング素子（この例では２３ａ，２３ｂ）の端子間電圧を検出してもよい。スイッチング素子２３ａ，２３ｂの電流ゼロの検出は前述の通りなので説明を省略する。スイッチング素子２３ｃの電流ゼロの検出は、スイッチング素子２３ａの端子間電圧と、スイッチング素子２３ｂの端子間電圧の和がゼロもしくは十分にゼロに近い値であれば、スイッチング素子２３ｃの切断が可能と制御回路が判断し得る。 As shown in FIG. 20, the terminal voltage of any two-phase switching elements (23a, 23b in this example) among the three-phase switching elements 23a, 23b, and 23c may be detected. The detection of the current zero of the switching elements 23a and 23b is as described above, so the explanation is omitted. The detection of the current zero of the switching element 23c is controlled such that the switching element 23c can be disconnected if the sum of the voltage across the terminals of the switching element 23a and the voltage across the terminals of the switching element 23b is zero or a value sufficiently close to zero. the circuit can decide.

図２１に示すように、電力変換回路１２のスイッチング素子２２ｄ，２２ｅ，２２ｆの端子間電圧をそれぞれ検出してもよい。電圧センサ２５ａ（２５ｂ，２５ｃ）の値は、電力変換回路１２の下側のスイッチング素子２２ｄ（２２ｅ，２２ｆ）がオンのとき有効である。通常、相電流の変化量よりスイッチング素子２２のスイッチング周期が十分に短いので、下側のスイッチング素子２２ｄ（２２ｅ，２２ｆ）がオンする状態のときだけ電圧センサ２５ａ（２５ｂ，２５ｃ）の値をサンプリングし、その値がゼロクロスするとき（電流の向きが反転するとき）に、スイッチング素子２３ａ（２３ｂ，２３ｃ）を流れる電流がゼロになったとし、スイッチング素子２３ａ（２３ｂ，２３ｃ）の切断が可能と制御回路が判断し得る。 As shown in FIG. 21, voltages between terminals of switching elements 22d, 22e, and 22f of the power conversion circuit 12 may be detected. The value of voltage sensor 25a (25b, 25c) is valid when lower switching element 22d (22e, 22f) of power conversion circuit 12 is on. Normally, the switching period of the switching element 22 is sufficiently shorter than the amount of change in the phase current, so the value of the voltage sensor 25a (25b, 25c) is sampled only when the lower switching element 22d (22e, 22f) is on. Then, when the value crosses zero (when the direction of the current is reversed), the current flowing through the switching element 23a (23b, 23c) becomes zero, and the switching element 23a (23b, 23c) can be disconnected. A control circuit may determine.

誘起電圧を減少させる他の技術として、油圧などで部材を移動し、磁路を通過する磁束を減少させる界磁を可変とした機構が知られており、この機構といずれかの実施形態の車両動力補助システムを併用してもよい。界磁を可変とする機構として、例えば、特許文献４の磁石式ブラシレス電動機は、ロータの永久磁石を二列有し、二列の磁極の位相をずらすことで、巻線コイルを通過する鎖交磁束を変化させている。また、特許文献５の油圧界磁制御回転電機では、油圧にて回転子の界磁磁束を変化させる機構を有している。いずれも、低速回転時は磁束を増加させ高トルクの高速回転時は磁束を減少させ高回転運動を両立させている。 As another technique for reducing the induced voltage, a mechanism is known in which a member is moved by hydraulic pressure or the like to reduce the magnetic flux passing through the magnetic path, and the magnetic field is made variable. A power assist system may also be used. As a mechanism for varying the magnetic field, for example, the magnet type brushless motor of Patent Document 4 has two rows of permanent magnets in the rotor, and by shifting the phases of the two rows of magnetic poles, interlinkages passing through the winding coils are performed. changing the magnetic flux. Further, the hydraulic field control rotating electric machine of Patent Document 5 has a mechanism for changing the field magnetic flux of the rotor with hydraulic pressure. In both cases, the magnetic flux increases during low-speed rotation and decreases during high-torque, high-speed rotation to achieve both high rotational motion.

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、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。この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。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated based on embodiment, embodiment disclosed this time is an illustration and is not restrictive at all points. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalents of the scope of the claims.

１…主駆動源
４…車輪（駆動輪）
５…車輪（従動輪）
１０…直流電源
１１…母線開放回路
１２…電力変換回路
１３…相開放回路
１４…電動発電機
１６…制御回路
２０，２３…半導体スイッチング素子
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…電流センサ（検出手段）
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…電圧センサ（検出手段）
３１…車輪用軸受
３９…制御装置
５９…コンデンサ（サージ保護部品）
６１…バリスタ（サージ保護部品）


1... Main drive source 4... Wheel (driving wheel)
5 ... Wheel (driven wheel)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... DC power supply 11... Open-bus circuit 12... Power conversion circuit 13... Open-phase circuit 14... Motor generator 16... Control circuits 20, 23... Semiconductor switching elements 24, 24a, 24b, 24c... Current sensor (detection means)
25a, 25b, 25c... voltage sensors (detection means)
31... Wheel bearing 39... Control device 59... Capacitor (surge protection component)
61 ... varistor (surge protection component)

Claims (8)

車両に搭載された直流電源と、
前記車両の車輪を回転支持する車輪用軸受に支持され、前記直流電源から電力を供給することで前記車輪を回転駆動可能な駆動アシスト力、または前記直流電源へ電力を回生する回生制動力を発生させる電動発電機と、
この電動発電機を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記直流電源からの直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、
この電力変換回路を制御する制御回路と、
前記直流電源と前記電力変換回路との間、または前記電力変換回路と前記電動発電機との間に設けられ、電気的に接続と遮断を切り替え可能な開放回路と、を有し、
前記制御回路は、
前記電動発電機が回転することにより発生する誘起電圧を推定し、推定した前記誘起電圧から切断する閾値電圧を決定し、前記閾値電圧と前記直流電源の電源電圧とを比較し、前記閾値電圧が前記電源電圧を超えるとき、前記開放回路により前記電動発電機と前記直流電源とを電気的に切り離す車両動力補助システム。 a DC power supply installed in the vehicle;
It is supported by wheel bearings that rotatably support the wheels of the vehicle, and by supplying power from the DC power supply, generates a drive assist force capable of rotating the wheels, or a regenerative braking force that regenerates power to the DC power supply. a motor generator that causes
and a control device that controls the motor generator,
The control device is
a power conversion circuit that converts DC power from the DC power supply into AC power;
a control circuit for controlling the power conversion circuit;
an open circuit that is provided between the DC power supply and the power conversion circuit or between the power conversion circuit and the motor generator, and is electrically switchable between connection and disconnection;
The control circuit is
Estimate an induced voltage generated by the rotation of the motor generator, determine a threshold voltage for disconnection from the estimated induced voltage, compare the threshold voltage and the power supply voltage of the DC power supply, and determine the threshold A vehicle power assist system wherein the open circuit electrically disconnects the motor generator and the DC power supply when the voltage exceeds the power supply voltage. 請求項１に記載の車両動力補助システムにおいて、前記車輪用軸受が、前記車両の主駆動源と機械的に非連結の車輪である従動輪を支持する軸受である車両動力補助システム。 2. A vehicle power assist system according to claim 1, wherein said wheel bearing is a bearing for supporting a driven wheel which is a wheel mechanically disconnected from a main drive source of said vehicle. 請求項１に記載の車両動力補助システムにおいて、前記車輪用軸受が、前記車両の主駆動源と機械的に連結された車輪である駆動輪を支持する軸受である車両動力補助システム。 2. A vehicle power assist system according to claim 1, wherein said wheel bearings are bearings supporting drive wheels which are wheels mechanically coupled to a main drive source of said vehicle. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両動力補助システムにおいて、前記開放回路は、前記直流電源と前記電力変換回路との間に、スイッチング手段で構成された母線開放回路を備え、
前記制御回路は、前記誘起電圧が前記電源電圧を超えるとき、前記母線開放回路を使用して前記直流電源と前記電力変換回路とを電気的に切り離す車両動力補助システム。 4. The vehicle power assist system according to any one of claims 1 to 3, wherein said open circuit comprises a bus open circuit composed of switching means between said DC power supply and said power conversion circuit. ,
The vehicle power assist system, wherein the control circuit electrically disconnects the DC power supply and the power conversion circuit using the open bus circuit when the induced voltage exceeds the power supply voltage. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両動力補助システムにおいて、前記開放回路は、前記電力変換回路と前記電動発電機との間に、スイッチング手段で構成された相開放回路を備え、
前記制御回路は、前記誘起電圧が前記電源電圧を超えるとき、前記相開放回路を使用して前記電力変換回路と前記電動発電機とを電気的に切り離す車両動力補助システム。 4. The vehicle power assist system according to any one of claims 1 to 3, wherein said open circuit comprises a phase open circuit composed of switching means between said power conversion circuit and said motor generator. prepared,
The vehicle power assist system, wherein the control circuit electrically disconnects the power conversion circuit and the motor-generator using the phase open circuit when the induced voltage exceeds the power supply voltage. 請求項４または請求項５に記載の車両動力補助システムにおいて、前記スイッチング手段と並列にサージ保護部品を接続した車両動力補助システム。 6. A vehicle power assist system according to claim 4 or 5, wherein a surge protection component is connected in parallel with said switching means. 請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両動力補助システムにおいて、前記スイッチング手段を流れる電流を検出する検出手段を備え、前記制御回路は、前記誘起電圧が前記電源電圧を超え、且つ、前記検出手段で検出される電流がゼロのとき、前記スイッチング手段をオフにして前記電動発電機と前記直流電源とを電気的に切り離す車両動力補助システム。 7. The vehicle power assist system according to any one of claims 4 to 6, further comprising detecting means for detecting a current flowing through said switching means, said control circuit detecting that said induced voltage exceeds said power supply voltage, and a vehicle power assist system that turns off the switching means to electrically disconnect the motor-generator from the DC power supply when the current detected by the detecting means is zero. 請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両動力補助システムにおいて、前記制御装置は、前記車両の高速走行時に定められた条件を充足するとき、前記スイッチング手段をオフにして前記電動発電機と前記直流電源とを電気的に切り離し、前記定められた条件を充足しないとき、前記スイッチング手段をオンにし且つ弱め磁束制御を行いながら駆動アシストまたは回生制御を行う車両動力補助システム。 8. The vehicle power assist system according to any one of claims 4 to 7, wherein the control device turns off the switching means and turns off the electric motor when a predetermined condition is satisfied while the vehicle is running at high speed. A vehicle power assist system that electrically disconnects the generator from the DC power supply, turns on the switching means when the predetermined condition is not satisfied, and performs drive assist or regenerative control while performing flux weakening control.
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