WO2015056706A1 - 車両制御装置 - Google Patents

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WO2015056706A1
WO2015056706A1 PCT/JP2014/077424 JP2014077424W WO2015056706A1 WO 2015056706 A1 WO2015056706 A1 WO 2015056706A1 JP 2014077424 W JP2014077424 W JP 2014077424W WO 2015056706 A1 WO2015056706 A1 WO 2015056706A1
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WO
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rotor
engine
electrical machine
rotating electrical
internal combustion
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Application number
PCT/JP2014/077424
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English (en)
French (fr)
Inventor
康二 吉原
久保　秀人
林　裕人
清 上辻
祥平 松本
修士 湯本
弘文 藤原
渡辺　隆男
浅海　周
Original Assignee
株式会社豊田自動織機
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Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/266—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators with two coaxial motors or generators
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02N2200/023—Engine temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
    • F02N2200/046—Energy or power necessary for starting
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device, and more particularly to a vehicle control device for a vehicle driven using an internal combustion engine and a rotating electric machine.
  • a double rotor type rotating electrical machine having two rotors that are doubled inside and outside.
  • the rotating electrical machine described in Patent Document 1 is connected to an input shaft to which the driving force of the engine is transmitted and is disposed on the innermost side, and is disposed on the radially outer side of the input side rotor and the output shaft is coupled.
  • the input-side rotor has a rotor core provided with a rotor winding along its circumferential direction
  • the stator also has a stator core provided with a stator winding along its circumferential direction
  • the output-side rotor includes a rotor core, a permanent magnet disposed on the inner peripheral portion of the rotor core so as to face the rotor core of the input-side rotor, and a permanent magnet disposed on the outer peripheral portion of the rotor core so as to face the stator core.
  • the inverter supplies power from the power storage device to the stator winding of the stator to generate a rotating magnetic field, and this rotating magnetic field and the output-side rotor are made permanent.
  • the output side rotor is driven to rotate together with the output shaft by the rotational torque generated by the action of the magnet, and the vehicle travels.
  • the input side rotor is rotationally driven by the engine and the rotational speed of the input side rotor has a difference from the rotational speed of the output side rotor, induction is induced in the rotor winding of the input side rotor.
  • Rotational driving force is applied to the output side rotor and the output shaft by the rotational torque generated by the action of the rotating magnetic field generated by the generated electromotive force and the permanent magnet of the output side rotor.
  • the induced electromotive force generated in the rotor winding of the input side rotor is taken out via a slip ring mechanism provided on the input shaft and stored in the power storage device.
  • the starting torque of the engine increases as the temperature decreases.
  • the rotational speed of the rotating electrical machine increases, the generated torque decreases.
  • the rotating electrical machine is configured to generate torque that can start the engine regardless of the level of the rotational speed and the temperature change of the engine, there is a problem that the rotating electrical machine has high output and large size. Arise.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and is a vehicle control that suppresses an increase in the output of a rotating electrical machine while allowing the engine (internal combustion engine) to start in response to a change in engine temperature by the rotating electrical machine.
  • An object is to provide an apparatus.
  • a vehicle control device is provided with an internal combustion engine, a rotatable first rotor, and a second rotor that is relatively rotatable on the outer side in the rotational radial direction with respect to the first rotor.
  • a rotary electric machine including a rotor and a stator fixedly arranged on the outer side in the radial direction of rotation of the second rotor, a control unit that controls supply and demand of electric power to the rotary electric machine, and a temperature estimation unit that estimates the temperature of the internal combustion engine A field in which one of the first rotor and the second rotor has a conductor capable of generating a rotating magnetic field, and the other of the first rotor and the second rotor is disposed to face the conductor.
  • One of the first rotor and the second rotor is mechanically connected to the internal combustion engine, and the other of the first rotor and the second rotor is mechanically connected to the vehicle drive mechanism.
  • the control unit supplies power to the rotating electrical machine to operate the rotating electrical machine.
  • the internal combustion engine is started in accordance with the temperature of the internal combustion engine estimated by the temperature estimation unit, and the rotation of the rotary electric machine that can start the internal combustion engine is caused by the rotation speed difference between the second rotor and the first rotor. Sets the motor speed state.
  • the vehicle control apparatus of the present invention it is possible to suppress the increase in the output of the rotating electrical machine while enabling the internal combustion engine to be started in response to the change in the internal combustion engine temperature by the rotating electrical machine.
  • a vehicle control apparatus 101 includes an engine 10 that is an internal combustion engine and a rotating electrical machine 30 that is a double rotor type motor that operates by three-phase AC power as a power source of a hybrid vehicle.
  • the rotating electrical machine 30 includes a first rotor 31, a second rotor 32, a stator 33, and a casing 34 that accommodates them.
  • the first rotor 31 constitutes a first rotor
  • the second rotor 32 constitutes a second rotor
  • the stator 33 constitutes a stator.
  • the first rotor 31 is disposed on the most central side among the first rotor 31, the second rotor 32, and the stator 33, and is mechanically connected to the engine 10 by the input shaft 40.
  • the mechanical connection means that the first rotor 31 is directly connected to the engine 10 via the input shaft 40 and that the first rotor 31 is added to the input shaft 40 and the speed increaser. And a case where it is indirectly connected to the engine 10 via a speed change mechanism such as a speed reducer, a mechanical power transmission mechanism, or the like.
  • the first rotor 31 includes a first core 31a that is connected to the input shaft 40 and has a cylindrical shape, and a first winding 31b that is provided in the vicinity of the outer peripheral surface of the first core 31a along the circumferential direction.
  • the first core 31a is made of a magnetic material such as iron. Further, the first rotor 31 can rotate integrally with the input shaft 40 around the input shaft 40. That is, the first rotor 31 is mechanically coupled to the engine 10 that is an internal combustion engine so as to be integrally rotatable.
  • the first winding 31b constitutes a conductor.
  • the second rotor 32 is provided on the outer side in the radial direction so as to surround the outer periphery of the first rotor 31, and in the vicinity of the inner peripheral surface of the cylindrical second core 32a and the second core 32a facing the first core 31a. It has the 1st permanent magnet 32b embedded along the circumferential direction, and the 2nd permanent magnet 32c embedded along the circumferential direction near the outer peripheral surface on the opposite side to the internal peripheral surface in the 2nd core 32a. . That is, the first permanent magnet 32b faces the first winding 31b.
  • the second core 32a is made of a magnetic material such as iron. Further, the second rotor 32 can rotate relative to the first rotor 31 along the outer periphery of the first rotor 31. Therefore, in the rotating electrical machine 30, an inner motor 30a that is one motor including the first rotor 31 and the second rotor 32 is formed by the first winding 31b and the first permanent magnet 32b.
  • the first permanent magnet 32b constitutes a field.
  • the stator 33 is provided on the outer side in the radial direction so as to surround the outer periphery of the second rotor 32 and has a cylindrical stator core 33a, and is provided in the vicinity of the inner peripheral surface of the stator core 33a facing the second core 32a along the circumferential direction.
  • Second winding 33b That is, the second winding 33b faces the second permanent magnet 32c.
  • the stator core 33a is made of a magnetic material such as iron. Further, the stator core 33 a is fixed to the casing 34. Therefore, in the rotating electrical machine 30, the second permanent magnet 32c and the second winding 33b form an outer motor 30b that is one motor including the second rotor 32 and the stator 33.
  • FIG. 1 cross sections of the first rotor 31, the second rotor 32, and the stator 33 are schematically shown.
  • the output shaft 50 is mechanically coupled to the second core 32a of the second rotor 32 so as to rotate integrally with the second core 32a, and a pinion gear 61 is attached to the end of the output shaft 50. Yes.
  • the pinion gear 61 is in gear engagement with the driven gear 62.
  • the driven gear 62 is attached so as to rotate integrally with a drive shaft 72 connected to the wheel 71 via a differential gear (not shown). Therefore, the wheel 71 is rotationally driven by the rotation of the second rotor 32.
  • the second rotor 32 is mechanically connected to the drive shaft 72 through a mechanical power transmission mechanism such as a transmission in addition to the output shaft 50, the pinion gear 61, the driven gear 62, and the differential gear. May be.
  • the output shaft 50, the pinion gear 61, the driven gear 62, and the drive shaft 72 constitute a vehicle drive mechanism.
  • the vehicle control device 101 includes a battery 23 that can charge and discharge DC power, and a first inverter 21 and a second inverter 22 that are electrically connected to the battery 23.
  • the first inverter 21 and the second inverter 22 can convert the DC power supplied from the battery 23 into three-phase AC power, and can also convert the three-phase AC power into DC power and supply it to the battery 23.
  • the operations of the first inverter 21 and the second inverter 22 are controlled by a control unit 80 described later.
  • the control unit 80, the first inverter 21 and the second inverter 22 constitute a control unit.
  • the first inverter 21 is electrically connected to the second winding 33b of the stator 33. Thereby, the three-phase AC power output from the first inverter 21 is supplied to the second winding 33b.
  • the induced current is supplied to the first inverter 21, converted into a direct current by the first inverter 21, and supplied to the battery 23.
  • the second inverter 22 is electrically connected to a slip ring mechanism 24 attached around the input shaft 40 via a brush (not shown).
  • the three-phase AC power output from the second inverter 22 is transmitted to a conductor provided along the input shaft 40 via the slip ring mechanism 24, and passes through this conductor to the first winding of the first rotor 31. Supplied to line 31b.
  • this induced current is supplied to the second inverter 22 via the conductor and the slip ring mechanism 24, and is converted into a direct current by the second inverter 22. And supplied to the battery 23.
  • the control unit 80 controls power supply to the second winding 33 b of the stator 33 and the first winding 31 b of the first rotor 31 by controlling the first inverter 21 and the second inverter 22. Further, the control unit 80 controls the operation of the engine 10.
  • the control unit 80 detects the rotation speed (rotation speed) of the first rotor 31 by detecting the rotation speed (rotation speed) of the input shaft 40 with the first rotation detection sensor 41, and the second rotation detection sensor 51. By detecting the rotational speed (rotational speed) of the output shaft 50, the rotational speed (rotational speed) of the second rotor 32 is detected.
  • the control unit 80 is configured to receive the cooling water temperature information from the cooling water temperature sensor 11 that detects the temperature of the cooling water of the engine 10, and also from the outside air temperature detection sensor 12 that detects the outside air temperature. It is configured to receive information.
  • the control unit 80 controls the first inverter 21 to change the DC power of the battery 23 to three-phase alternating current. It is converted into electric power and supplied to the second winding 33 b of the stator 33 of the rotating electrical machine 30. At this time, the three-phase AC power of the second winding 33b generates a rotating magnetic field, and this rotating magnetic field acts on the second permanent magnet 32c to rotate the second rotor 32. That is, the outer motor 30b of the rotating electrical machine 30 is driven.
  • the output shaft 50 is rotationally driven together with the second rotor 32, and the rotational driving force of the output shaft 50 is transmitted to the wheels 71 via the pinion gear 61, the driven gear 62 and the drive shaft 72, and the vehicle travels.
  • the first rotor 31 connected to the stopped engine 10 is assumed to be stopped.
  • control unit 80 measures and stores the engine operation continuation time, which is the time during which the engine 10 that is currently stopped has been operating before stopping, and further stores the engine 10 that is currently stopped.
  • the engine stop continuation time which is the elapsed time from the stop to the present when the stop state continues, is measured and stored. Then, when the charging rate (SOC) of the battery 23 falls below the first predetermined value during the EV mode traveling, the control unit 80 executes control to start the engine 10 and cause the inner motor 30a of the rotating electrical machine 30 to generate power. To do.
  • the control unit 80 includes the latest engine operation continuation time, the latest engine stop continuation time, the temperature information of the cooling water of the engine 10 received from the cooling water temperature sensor 11, and the outside air temperature received from the outside air temperature detection sensor 12. From the information, the temperature ta of the engine 10 is estimated.
  • the control unit 80 constitutes a temperature estimation unit. Referring to FIGS. 2 and 3 together with FIG. 1, the control unit 80 preliminarily displays a curve E1 indicating the relationship between the engine temperature and the engine starting torque in the engine 10 as shown in FIG.
  • the stored engine start torque Tra which is a torque required for starting the engine 10 in the state of the temperature ta, is calculated from the map, table, or mathematical expression of the curve E1.
  • the horizontal axis represents the engine temperature
  • the vertical axis represents the engine starting torque.
  • control unit 80 stores in advance a curve M1 indicating the characteristics of the inner motor 30a in the rotating electrical machine 30 as shown in FIG. 3 as a map, a table, or a mathematical expression.
  • the horizontal axis represents the motor rotation speed of the inner motor 30a, which is the difference in rotation speed between the first rotor 31 and the second rotor 32
  • the vertical axis represents the motor generated torque of the inner motor 30a. Yes.
  • the control unit 80 calculates an upper limit value Ra of the motor speed that can generate a torque equivalent to the engine start torque Tra calculated above from the curve M1 of FIG.
  • the relationship between the motor generated torque Tra and the motor rotational speed Ra on the curve M1 is such that the maximum power that can be supplied to the first winding 31b of the first rotor 31 is the inner motor 30a at the maximum output.
  • the rotation speed of the motor 30a is Ra, it means that the maximum torque that can be generated by the inner motor 30a is Tra. That is, the motor generation torque and the motor rotation speed on the curve M1 indicate the maximum output state of the inner motor 30a.
  • the curve M1 shows the relationship between each motor rotation speed and the maximum motor generation torque that can be generated by the inner motor 30a at each motor rotation speed. For this reason, the inner motor 30a can generate torque equal to or higher than Tra when the motor rotation speed is equal to or lower than Ra, and can generate torque less than Tra when the motor rotation speed exceeds Ra.
  • control unit 80 calculates the motor rotation speed R1 that is the current rotation speed of the inner motor 30a from the rotation speed information of each rotor received from the first rotation detection sensor 41 and the second rotation detection sensor 51. At this time, since the first rotor 31 is stopped, the rotational speed of the first rotor 31 ⁇ the rotational speed of the second rotor 32.
  • the control unit 80 executes control so as to start the engine 10 because the inner motor 30a can generate a torque greater than or equal to Tra.
  • the control unit 80 controls the second inverter 22 to convert the DC power of the battery 23 into three-phase AC power and supplies it to the first winding 31 b of the first rotor 31.
  • the three-phase AC power of the first winding 31b generates a rotating magnetic field and acts on the first permanent magnet 32b of the second rotor 32, so that the relative rotational torque between the first rotor 31 and the second rotor 32 is increased. Is generated.
  • the first rotor 31 is rotationally driven, the input shaft 40 and the engine 10 are rotationally driven, and the engine 10 is started.
  • the rotational torque generated by the inner motor 30a with respect to the first rotor 31 is equal to or greater than the engine start torque of the engine 10
  • the engine 10 can be started, and if it is less than the engine start torque, the engine 10 is started. Can not.
  • the first rotor 31 When the engine 10 is operated, the first rotor 31 is rotationally driven, and further, the first rotor 31 rotates relative to the second rotor 32, thereby generating a magnetic field generated by the first permanent magnet 32 b.
  • the first winding 31b of the first rotor 31 is relatively moved at a high speed, thereby generating a large induced current in the first winding 31b.
  • the generated induced current flows to the second inverter 22 via the slip ring mechanism 24 and is converted into a direct current, and then stored in the battery 23. That is, when the engine 10 operates, the inner motor 30a functions as a generator.
  • the control unit 80 determines the motor rotation speed if the SOC of the battery 23 is equal to or higher than a second predetermined value lower than the first predetermined value. Wait until R1 becomes equal to or less than the motor speed Ra. When the motor rotation speed R1 becomes equal to or less than the motor rotation speed Ra, the control unit 80 performs control so as to start the engine 10. However, if the SOC of the battery 23 is less than the second predetermined value, the control unit 80 controls the first inverter 21 to reduce the power supplied to the outer motor 30b and to reduce the rotational speed of the second rotor 32. Let As a result, the motor rotation speed of the inner motor 30a decreases. When the motor rotation speed decreases to the motor rotation speed Ra or lower, the control unit 80 executes control to start the engine 10.
  • the control unit 80 starts the engine 10 by performing control according to the characteristics of the inner motor 30a of the rotating electrical machine 30, that is, the characteristics of the inner motor 30a based on the motor rotation speed and the motor generated torque. For example, when the engine temperature is a low temperature tb, the engine starting torque is a high torque Trb, and the upper limit value of the motor rotation speed corresponding to the torque Trb is a motor rotation speed Rb lower than the motor rotation speed Ra. Therefore, the control unit 80 starts the engine 10 when the motor rotation speed of the inner motor 30a is equal to or lower than the low motor rotation speed Rb.
  • the control unit 80 starts the engine 10 when the motor rotation speed of the inner motor 30a is equal to or lower than the high motor rotation speed Rc. That is, when the engine temperature is low, the control unit 80 starts the engine 10 when the motor rotation speed of the inner motor 30a is low.
  • the control unit 80 starts the engine even if the motor rotation speed of the inner motor 30a is high. Control is performed to start 10. For this reason, the inner motor 30a does not need to increase its output regardless of changes in the engine starting torque required when starting the engine 10 at various engine temperatures.
  • the vehicle control apparatus 101 is provided so as to be rotatable relative to the engine 10, the rotatable first rotor 31, and the first rotor 31 on the outer side in the rotational radius direction.
  • the rotating electrical machine 30 including the rotor 32 and the stator 33 fixedly arranged on the outer side in the rotational radius direction of the second rotor 32, the control unit 80 that is a control unit that controls supply and demand of electric power to the rotating electrical machine 30, and the first inverter 21 And a second inverter 22. Further, the control unit 80 estimates the temperature of the engine 10.
  • the first rotor 31 has a first winding 31b capable of generating a rotating magnetic field
  • the second rotor 32 has a first permanent magnet 32b arranged to face the first winding 31b.
  • the rotor 31 is mechanically connected to the engine 10
  • the second rotor 32 is mechanically connected to the output shaft 50, the pinion gear 61, the driven gear 62 and the drive shaft 72.
  • the control unit 80 starts the engine 10 by supplying electric power to the rotating electrical machine 30, specifically, the first winding 31 b to operate the rotating electrical machine 30, and determines the engine according to the estimated temperature of the engine 10. 10 is set as the state of the rotating electrical machine 30 that can start 10, and the rotational speed state of the rotating electrical machine 30 due to the rotational speed difference between the second rotor 32 and the first rotor 31 is set.
  • the control unit 80 sets the rotational speed state of the rotating electrical machine 30 that can start the engine 10 according to the estimated engine temperature, and the rotational speed state of the rotating electrical machine 30 is as described above.
  • the engine 10 is started.
  • the control unit 80 sets the rotational speed state of the rotating electrical machine 30 that can start the engine 10 according to the estimated engine temperature, and the rotational speed state of the rotating electrical machine 30 is as described above.
  • the engine 10 is started.
  • the control unit 80 sets the rotational speed state of the rotating electrical machine 30 that can start the engine 10 according to the estimated engine temperature, and the rotational speed state of the rotating electrical machine 30 is as described above.
  • the vehicle control apparatus 101 can suppress the increase in the output of the rotating electrical machine 30 while enabling the engine 10 to start in response to a change in the engine temperature by the rotating electrical machine 30.
  • the control unit 80 calculates the engine starting torque necessary for starting the engine 10 from the estimated engine temperature, and the rotating electrical machine 30 that can start the engine 10 having the calculated engine starting torque. Set the speed state. Further, the control unit 80 sets the rotational speed state of the rotating electrical machine 30 that can start the engine 10 with the calculated engine starting torque to the upper limit in the rotational speed state of the rotating electrical machine 30 that can start the engine 10 at the estimated engine temperature. Set as the number of revolutions. At this time, the control unit 80 is in the rotational speed state of the rotating electrical machine 30 that can start the engine 10 with the estimated torque at the estimated engine temperature, that is, the rotational speed of the rotating electrical machine 30 that can generate a torque corresponding to the starting torque. The state is set, and the engine 10 is started when the rotating electrical machine 30 is in a state equal to or lower than the set rotational speed.
  • first permanent magnets 32b embedded in the vicinity of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the second core 32a of the second rotor 32, respectively.
  • the second permanent magnet 32c may be integrated and embedded in a row in the circumferential direction in the second core 32a.
  • the rotating electrical machine 30 includes the first winding 31b, the first permanent magnet 32b, and the second permanent from the radially inner side as shown in the embodiment of FIG.
  • the structure is not limited to the structure in which the magnet 32c and the second winding 33b are provided in this order.
  • a structure as shown in FIGS. 4A to 4C may be employed.
  • the first permanent magnet 231b, the first winding 232b, the second permanent magnet 232c, and the second winding 33b are provided in this order from the radially inner side.
  • FIG. 4A the first permanent magnet 231b, the first winding 232b, the second permanent magnet 232c, and the second winding 33b are provided in this order from the radially inner side.
  • the first permanent magnet 231b, the first winding 332b, the second winding 332c, and the second permanent magnet 333b are provided in this order from the radially inner side.
  • the first winding 31b, the first permanent magnet 432b, the second winding 432c, and the second permanent magnet 333b are provided in this order from the radially inner side.
  • the control unit 80 performs control based on the characteristics of the motor rotational speed and the motor generated torque in the inner motor 30a of the rotating electrical machine 30 shown in FIG.
  • the second winding 33b of the stator 33 generates a rotating magnetic field. Therefore, when three-phase AC power is applied to the first winding 31b of the first rotor 31 to start the engine 10, the magnetic flux of the rotating magnetic field generated from the first winding 31b and the second winding of the stator 33 are used. Magnetic flux interference that interferes with the magnetic flux of the rotating magnetic field generated from 33b occurs.
  • This magnetic flux interference may increase or decrease the magnetic flux intensity of the two rotating magnetic fields as described above, thereby making it impossible to control the operation of the inner motor 30a and the outer motor 30b to a desired rotational speed and torque. Therefore, the control unit 80 determines the influence of magnetic flux interference calculated from the motor speed and applied power of the outer motor 30b and the motor speed and applied power of the inner motor 30a, as shown in FIG. You may add to this relationship. In FIG. 3, the motor generation torque for the same motor rotation speed increases or decreases according to the calculated state of magnetic flux interference.
  • the input shaft 40 is connected to the first rotor 31 and the output shaft 50 is connected to the second rotor 32.
  • the shaft 50 may be connected, and the input shaft 40 may be connected to the second rotor 32.
  • the 1st permanent magnet 32b, 231b, 432b and the 2nd permanent magnet 32c, 232c, 333b were used as a field magnet, it is limited to this. Instead, an electromagnet may be used.
  • the first inverter 21 and the second inverter 22 may be controlled by separate control units.
  • the vehicle control apparatus 101 according to the embodiment and the modification is not limited to being mounted on a vehicle, but is powered by an internal combustion engine such as a construction machine, a diesel locomotive, and a diesel engine, and a rotating electrical machine. It may be mounted on a machine.

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Abstract

　車両制御装置１０１は、エンジン１０と、第一巻線３１ｂを有し且つエンジン１０に機械的に連結される第一ロータ３１、第一永久磁石３２ｂを有し且つ出力軸５０に機械的に連結される第二ロータ３２、及びステータ３３を含む回転電機３０と、回転電機３０に対する電力の需給を制御するコントロールユニット８０並びにインバータ２１及び２２とを備える。コントロールユニット８０はエンジン１０の温度も推定する。コントロールユニット８０は、回転電機３０に電力を供給して動作させることによってエンジン１０を始動させ、推定したエンジン温度に応じて、エンジン１０を始動可能な回転電機３０の状態として、第二ロータ３２と第一ロータ３１との回転数差による回転電機３０の回転数状態を設定する。

Description

車両制御装置
　この発明は、車両制御装置に係り、特に、内燃機関及び回転電機を用いて駆動される車両の車両制御装置に関する。
　内燃機関であるエンジン及び回転電機であるモータを動力源として備えるハイブリッド自動車では、例えば特許文献１に示されるように、内外に二重に配置された２つのロータを有する二重ロータ型の回転電機を使用したものがある。
　特許文献１に記載の回転電機は、エンジンの駆動力が伝達される入力軸に連結され且つ最も内側に配置される入力側ロータと、入力側ロータの径方向外側に配置され且つ出力軸が連結された出力側ロータと、出力側ロータの径方向外側に配置されてケーシング等に固定されたステータとを有している。入力側ロータは、その周方向に沿ってロータ巻線が設けられたロータコアを有し、ステータも、その周方向に沿ってステータ巻線が設けられたステータコアを有している。出力側ロータは、ロータコアと、ロータコアの内周部に入力側ロータのロータコアと対向して配置された永久磁石と、ロータコアの外周部にステータコアと対向して配置された永久磁石とを有している。
　上記の回転電機を搭載したハイブリッド自動車では、エンジンを停止させている場合、インバータによって蓄電装置からステータのステータ巻線に電力を供給して回転磁界を発生させ、この回転磁界と出力側ロータの永久磁石との作用で発生する回転トルクによって出力側ロータを出力軸と共に回転駆動させ、車両の走行が行われる。また、エンジンを稼働させた場合、エンジンによって入力側ロータが回転駆動され、入力側ロータの回転速度が出力側ロータの回転速度と差異を有するようになると、入力側ロータのロータ巻線に誘導起電力が発生し、誘導起電力が発生する回転磁界と出力側ロータの永久磁石との作用で発生する回転トルクによって、出力側ロータ及び出力軸に回転駆動力が付与される。また、入力側ロータのロータ巻線に発生した誘導起電力は、入力軸に設けられたスリップリング機構を介して取り出され、蓄電装置に蓄電される。
特開２００９－２７４５３６号公報
　特許文献１の回転電機では、エンジンを始動させる際、蓄電装置から入力側ロータのロータ巻線に電力を供給してロータ巻線に回転磁界を発生させ、この回転磁界と出力側ロータの永久磁石との作用で発生する回転トルクによって入力側ロータ及び入力軸を回転駆動させてエンジンを始動させる。このとき、回転電機、具体的には入力側ロータと出力側ロータとから構成される内側モータには、エンジン始動時の内側モータの回転数、すなわち入力側ロータと出力側ロータとの回転数差にエンジンを始動させるための始動トルクを乗じた出力が要求される。さらに、エンジンは、その温度が低くなるほど始動トルクが大きくなる。一方、回転電機は、回転数が大きくなると、発生トルクが低下する。このため、回転電機を、回転数の高低及びエンジンの温度の変化に関係なくエンジンを始動可能なトルクを発生させることができるように構成すると、回転電機が高出力化及び大型化するという問題が生じる。
　この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、回転電機によるエンジン温度の変化に対応したエンジン（内燃機関）の始動を可能にしつつ回転電機の高出力化を抑える車両制御装置を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、この発明に係る車両制御装置は、内燃機関と、回転可能な第一回転子、第一回転子に対して回転半径方向外側で相対回転可能に設けられる第二回転子、及び第二回転子の回転半径方向外側で固定配設される固定子を含む回転電機と、回転電機に対する電力の需給を制御する制御部と、内燃機関の温度を推定する温度推定部とを備え、第一回転子及び第二回転子の一方が、回転磁界を発生可能な導体を有すると共に、第一回転子及び第二回転子の他方が、導体と対向して配置された界磁を有し、第一回転子及び第二回転子の一方が、内燃機関に機械的に連結されると共に、第一回転子及び第二回転子の他方が、車両駆動機構に機械的に連結され、制御部は、回転電機に電力を供給して、回転電機を動作させることによって、内燃機関を始動させ、温度推定部が推定した内燃機関の温度に応じて、内燃機関を始動可能な回転電機の状態として、第二回転子と第一回転子との回転数差による回転電機の回転数状態を設定する。
　この発明に係る車両制御装置によれば、回転電機による内燃機関温度の変化に対応した内燃機関の始動を可能にしつつ回転電機の高出力化を抑えることが可能になる。
この発明の実施の形態に係る車両制御装置の構成を示す模式図である。 エンジンにおけるエンジン温度とエンジン始動トルクとの関係を示す図である。 回転電機の内側モータにおけるモータ回転数とモータ発生トルクとの関係を示す図である。 二重ロータ型モータの変形例を示す模式図である。
実施の形態
　以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
　まず、この発明の実施の形態に係る車両制御装置１０１の構成を説明する。なお、本実施の形態では、車両制御装置１０１は、ハイブリッド自動車に搭載されるものとして説明する。
　図１を参照すると、車両制御装置１０１は、内燃機関であるエンジン１０と、三相交流電力によって動作する二重ロータ型モータである回転電機３０とをハイブリッド自動車の動力源として備えている。回転電機３０は、第一ロータ３１、第二ロータ３２及びステータ３３と、これらを収容するケーシング３４とを備えている。
　ここで、第一ロータ３１は第一回転子を構成し、第二ロータ３２は第二回転子を構成し、ステータ３３は固定子を構成している。
　第一ロータ３１は、第一ロータ３１、第二ロータ３２及びステータ３３の中で最も中心側に配置され、エンジン１０に入力軸４０によって機械的に連結されている。なお、この機械的に連結されるとは、第一ロータ３１が入力軸４０を介してエンジン１０に直接的に連結される場合、並びに、第一ロータ３１が入力軸４０に加えて増速機、減速機のような変速機構、機械式の動力伝達機構等を介してエンジン１０に間接的に連結される場合を含む。
　第一ロータ３１は、入力軸４０に連結され且つ円柱状をした第一コア３１ａと、第一コア３１ａの外周面近傍に周方向に沿って設けられた第一巻線３１ｂとを有している。第一コア３１ａは、鉄等の磁性体から形成されている。さらに、第一ロータ３１は、入力軸４０を中心として入力軸４０と一体に回転することができる。すなわち、第一ロータ３１は、内燃機関であるエンジン１０に一体回転可能に機械的に連結されている。
　ここで、第一巻線３１ｂは、導体を構成している。
　第二ロータ３２は、第一ロータ３１の外周を囲むように径方向外側に設けられ且つ円筒状をした第二コア３２ａと、第一コア３１ａに対向する第二コア３２ａの内周面近傍に周方向に沿って埋め込まれた第一永久磁石３２ｂと、第二コア３２ａにおける内周面と反対側の外周面近傍に周方向に沿って埋め込まれた第二永久磁石３２ｃとを有している。つまり、第一永久磁石３２ｂは、第一巻線３１ｂと対向している。第二コア３２ａは、鉄等の磁性体から形成されている。さらに、第二ロータ３２は、第一ロータ３１の外周に沿って、第一ロータ３１に対して相対的に回転することができる。
　よって、回転電機３０では、第一巻線３１ｂと第一永久磁石３２ｂとにより、第一ロータ３１及び第二ロータ３２からなる１つのモータである内側モータ３０ａが形成される。
　ここで、第一永久磁石３２ｂは、界磁を構成している。
　ステータ３３は、第二ロータ３２の外周を囲むように径方向外側に設けられ且つ円筒状をしたステータコア３３ａと、ステータコア３３ａにおける第二コア３２ａと対向する内周面近傍に周方向に沿って設けられた第二巻線３３ｂとを有している。つまり、第二巻線３３ｂは、第二永久磁石３２ｃと対向している。ステータコア３３ａは、鉄等の磁性体から形成されている。さらに、ステータコア３３ａは、ケーシング３４に固定されている。
　よって、回転電機３０では、第二永久磁石３２ｃと第二巻線３３ｂとにより、第二ロータ３２及びステータ３３からなる１つのモータである外側モータ３０ｂが形成される。
　なお、図１では、第一ロータ３１、第二ロータ３２及びステータ３３の断面が模式的に示されている。
　また、第二ロータ３２の第二コア３２ａには、出力軸５０が、第二コア３２ａと一体に回転するように機械的に連結され、出力軸５０の端部にはピニオンギヤ６１が取り付けられている。ピニオンギヤ６１は、ドリブンギヤ６２とギヤ係合している。さらに、ドリブンギヤ６２は、車輪７１に図示しないデファレンシャルギヤを介して接続された駆動軸７２に一体に回転するように取り付けられている。よって、第二ロータ３２が回転することによって、車輪７１が回転駆動される。なお、第二ロータ３２は、駆動軸７２に対して、出力軸５０、ピニオンギヤ６１、ドリブンギヤ６２及びデファレンシャルギヤに加えて、変速機等の機械式の動力伝達機構を介して機械的に連結されていてもよい。
　ここで、出力軸５０、ピニオンギヤ６１、ドリブンギヤ６２及び駆動軸７２は、車両駆動機構を構成している。
　また、車両制御装置１０１は、直流電力を充放電可能なバッテリ２３と、バッテリ２３に電気的に接続された第一インバータ２１及び第二インバータ２２とを備えている。第一インバータ２１及び第二インバータ２２は、バッテリ２３から供給された直流電力を三相交流電力に変換することができるほか、三相交流電力を直流電力に変換しバッテリ２３に供給することができる。第一インバータ２１及び第二インバータ２２は、後述するコントロールユニット８０によって動作が制御される。
　ここで、コントロールユニット８０、第一インバータ２１及び第二インバータ２２は、制御部を構成している。
　第一インバータ２１は、ステータ３３の第二巻線３３ｂに電気的に接続されている。これにより、第一インバータ２１から出力される三相交流電力は、第二巻線３３ｂに供給される。一方、第二巻線３３ｂで交流電流である誘導電流が発生すると、この誘導電流は、第一インバータ２１に供給され、第一インバータ２１で直流電流に変換されてバッテリ２３に供給される。
　第二インバータ２２は、入力軸４０の周りに取り付けられたスリップリング機構２４に図示しないブラシを介して電気的に接続されている。第二インバータ２２から出力される三相交流電力は、スリップリング機構２４を介して入力軸４０に沿って設けられた導電体に伝達され、この導電体を通って第一ロータ３１の第一巻線３１ｂに供給される。一方、第一巻線３１ｂで交流電流である誘導電流が発生すると、この誘導電流は、導電体及びスリップリング機構２４を介して第二インバータ２２に供給され、第二インバータ２２で直流電流に変換されてバッテリ２３に供給される。
　コントロールユニット８０は、第一インバータ２１及び第二インバータ２２を制御することによって回転電機３０のステータ３３の第二巻線３３ｂ及び第一ロータ３１の第一巻線３１ｂへの電力供給を制御する。さらに、コントロールユニット８０は、エンジン１０の運転も制御する。また、コントロールユニット８０は、第一回転検出センサ４１によって入力軸４０の回転数（回転速度）を検出することで第一ロータ３１の回転数（回転速度）を検出し、第二回転検出センサ５１によって出力軸５０の回転数（回転速度）を検出することで第二ロータ３２の回転数（回転速度）を検出する。
　さらに、コントロールユニット８０は、エンジン１０の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ１１から冷却水温度情報を受け取るように構成されていると共に、外気温を検出する外気温検出センサ１２から外気温情報を受け取るように構成されている。
　次に、この発明の実施の形態に係る車両制御装置１０１の動作を説明する。なお、エンジン１０及び回転電機３０の第一ロータ３１が停止した状態でエンジン１０を始動させる際の車両制御装置１０１の動作について主に説明する。
　図１を参照すると、エンジン１０を停止して回転電機３０のみによって車両を走行させるＥＶモード走行の際、コントロールユニット８０は、第一インバータ２１を制御することによってバッテリ２３の直流電力を三相交流電力に変換して回転電機３０のステータ３３の第二巻線３３ｂに供給する。このとき、第二巻線３３ｂの三相交流電力が回転磁界を発生し、この回転磁界が第二永久磁石３２ｃに作用して第二ロータ３２を回転させる。つまり、回転電機３０の外側モータ３０ｂが駆動される。これにより、第二ロータ３２と共に出力軸５０が回転駆動され、出力軸５０の回転駆動力は、ピニオンギヤ６１、ドリブンギヤ６２及び駆動軸７２を介して車輪７１に伝達して、車両が走行する。なお、本実施の形態では、停止状態のエンジン１０に連結された第一ロータ３１は停止しているものとして説明する。
　また、コントロールユニット８０は、現在停止状態にあるエンジン１０が停止する前に稼動を継続していた時間であるエンジン運転継続時間を計測して記憶しており、さらに、現在停止状態にあるエンジン１０が停止してから停止状態を継続している現在までの経過時間であるエンジン停止継続時間を計測して記憶する。
　そして、ＥＶモード走行中にバッテリ２３の充電率（ＳＯＣ）が第一の所定値を下回ると、コントロールユニット８０は、エンジン１０を始動させて回転電機３０の内側モータ３０ａに発電をさせる制御を実行する。
　このとき、コントロールユニット８０は、直近のエンジン運転継続時間と、直近のエンジン停止継続時間と、冷却水温度センサ１１から受け取るエンジン１０の冷却水の温度情報と、外気温検出センサ１２から受け取る外気温情報とから、エンジン１０の温度ｔａを推定する。ここで、コントロールユニット８０は、温度推定部を構成している。
　図２及び図３を図１とあわせて参照すると、コントロールユニット８０は、図２に示すようなエンジン１０におけるエンジン温度とエンジン始動トルクとの関係を示す曲線Ｅ１を、マップ、テーブル又は数式として予め記憶しており、推定した温度ｔａの状態にあるエンジン１０に対して始動に必要なトルクであるエンジン始動トルクＴｒａを、曲線Ｅ１のマップ、テーブル又は数式から算出する。なお、図２では、横軸にエンジン温度をとり、縦軸にエンジン始動トルクをとっている。
　また、コントロールユニット８０は、図３に示すような回転電機３０における内側モータ３０ａの特性を示す曲線Ｍ１を、マップ、テーブル又は数式として予め記憶している。なお、図３では、横軸に、第一ロータ３１と第二ロータ３２との回転数差である内側モータ３０ａのモータ回転数をとり、縦軸に、内側モータ３０ａのモータ発生トルクをとっている。
　コントロールユニット８０は、図３の曲線Ｍ１から、上記で算出したエンジン始動トルクＴｒａと同等のトルクを発生することができるモータ回転数の上限値Ｒａを算出する。
　なお、曲線Ｍ１上におけるモータ発生トルクＴｒａとモータ回転数Ｒａとの関係は、第一ロータ３１の第一巻線３１ｂに供給可能な最大電力が供給される最大出力時の内側モータ３０ａにおいて、内側モータ３０ａの回転数がＲａである場合に、内側モータ３０ａが発生し得る最大トルクがＴｒａであることを意味している。つまり、曲線Ｍ１上のモータ発生トルク及びモータ回転数は、内側モータ３０ａの最大出力状態を示している。言い換えれば、曲線Ｍ１は、各モータ回転数と、各モータ回転数で内側モータ３０ａが発生することができる最大のモータ発生トルクとの関係を示している。このため、内側モータ３０ａは、モータ回転数がＲａ以下である場合、Ｔｒａ以上のトルクを発生することができ、モータ回転数がＲａを超える場合、Ｔｒａ未満のトルクを発生することができる。
　さらに、コントロールユニット８０は、第一回転検出センサ４１及び第二回転検出センサ５１から受け取る各ロータの回転数情報から、内側モータ３０ａの現在の回転数であるモータ回転数Ｒ１を算出する。なお、このとき、第一ロータ３１が停止しているため、第一ロータ３１の回転数＜第二ロータ３２の回転数となっている。
　そして、コントロールユニット８０は、モータ回転数Ｒ１がモータ回転数Ｒａ以下の場合、内側モータ３０ａがＴｒａ以上のトルクを発生可能であるため、エンジン１０を始動させるように制御を実行する。
　具体的には、コントロールユニット８０は、第二インバータ２２を制御して、バッテリ２３の直流電力を三相交流電力に変換して第一ロータ３１の第一巻線３１ｂに供給する。第一巻線３１ｂの三相交流電力は、回転磁界を発生して第二ロータ３２の第一永久磁石３２ｂに作用させ、第一ロータ３１と第二ロータ３２との間に相対的な回転トルクを発生させる。これにより、第一ロータ３１が回転駆動されて入力軸４０及びエンジン１０が回転駆動され、エンジン１０が始動する。このとき、内側モータ３０ａが第一ロータ３１に対して発生する回転トルクは、エンジン１０のエンジン始動トルク以上であればエンジン１０を始動させることができ、エンジン始動トルク未満であればエンジン１０を始動できない。
　そして、エンジン１０が稼動することによって、第一ロータ３１が回転駆動され、さらに、第一ロータ３１が第二ロータ３２に対して相対回転することによって、第一永久磁石３２ｂによって発生する磁界の中を、第一ロータ３１の第一巻線３１ｂが高い速度で相対移動し、それにより第一巻線３１ｂに大きな誘導電流が発生する。発生した誘導電流は、スリップリング機構２４を介して第二インバータ２２に流れて直流電流に変換された後、バッテリ２３に蓄電される。つまり、エンジン１０が稼動することによって、内側モータ３０ａは発電機として機能する。
　一方、コントロールユニット８０は、内側モータ３０ａのモータ回転数Ｒ１がモータ回転数Ｒａを超える場合、バッテリ２３のＳＯＣが第一の所定値よりも低い第二の所定値以上であれば、モータ回転数Ｒ１がモータ回転数Ｒａ以下となるまで待機する。そして、モータ回転数Ｒ１がモータ回転数Ｒａ以下となると、コントロールユニット８０は、エンジン１０を始動させるように制御を実行する。しかしながら、バッテリ２３のＳＯＣが第二の所定値未満であれば、コントロールユニット８０は、第一インバータ２１を制御して外側モータ３０ｂへの供給電力を低下させ、第二ロータ３２の回転数を低下させる。これにより、内側モータ３０ａのモータ回転数が低下するが、このモータ回転数がモータ回転数Ｒａ以下まで低下すると、コントロールユニット８０は、エンジン１０を始動させるように制御を実行する。
　上述より、コントロールユニット８０は、回転電機３０の内側モータ３０ａが備える特性、すなわち内側モータ３０ａのモータ回転数及びモータ発生トルクによる特性に合わせた制御を行って、エンジン１０を始動させている。
　例えば、エンジン温度が低温の温度ｔｂの場合、エンジン始動トルクは高トルクＴｒｂとなり、トルクＴｒｂに対応するモータ回転数の上限値は、モータ回転数Ｒａよりも低いモータ回転数Ｒｂとなる。よって、コントロールユニット８０は、内側モータ３０ａのモータ回転数が低モータ回転数Ｒｂ以下の場合にエンジン１０を始動する。また、エンジン温度が高温の温度ｔｃの場合、エンジン始動トルクは低トルクＴｒｃとなり、トルクＴｒｃ対応するモータ回転数の上限値は、モータ回転数Ｒａよりも高いモータ回転数Ｒｃとなる。よって、コントロールユニット８０は、内側モータ３０ａのモータ回転数が高モータ回転数Ｒｃ以下の場合にエンジン１０を始動する。つまり、コントロールユニット８０は、エンジン温度が低い場合には内側モータ３０ａのモータ回転数が低いときにエンジン１０を始動し、エンジン温度が高い場合には内側モータ３０ａのモータ回転数が高くてもエンジン１０を始動するように、制御を行う。
　このため、内側モータ３０ａは、様々なエンジン温度でエンジン１０を始動する場合に必要となるエンジン始動トルクの変化に関わらず、その出力を増加させる必要がない。
　このように、この発明の実施の形態に係る車両制御装置１０１は、エンジン１０と、回転可能な第一ロータ３１、第一ロータ３１に対して回転半径方向外側で相対回転可能に設けられる第二ロータ３２、及び第二ロータ３２の回転半径方向外側で固定配設されるステータ３３を含む回転電機３０と、回転電機３０に対する電力の需給を制御する制御部であるコントロールユニット８０、第一インバータ２１及び第二インバータ２２とを備える。さらに、コントロールユニット８０は、エンジン１０の温度を推定する。第一ロータ３１が、回転磁界を発生可能な第一巻線３１ｂを有すると共に、第二ロータ３２が、第一巻線３１ｂと対向して配置された第一永久磁石３２ｂを有し、第一ロータ３１が、エンジン１０に機械的に連結されると共に、第二ロータ３２が、出力軸５０、ピニオンギヤ６１、ドリブンギヤ６２及び駆動軸７２に機械的に連結されている。コントロールユニット８０は、回転電機３０、具体的には第一巻線３１ｂに電力を供給して回転電機３０を動作させることによって、エンジン１０を始動させ、推定したエンジン１０の温度に応じて、エンジン１０を始動可能な回転電機３０の状態として、第二ロータ３２と第一ロータ３１との回転数差による回転電機３０の回転数状態を設定する。
　このとき、コントロールユニット８０は、エンジン１０を始動させる場合、推定したエンジン温度に応じて、エンジン１０を始動可能な回転電機３０の回転数状態を設定し、回転電機３０の回転数状態が上記で設定した回転数状態を満たす場合に、エンジン１０を始動させる。回転電機３０の回転数状態が上記で設定した回転数状態を満たさなくてもエンジン１０を始動させるようにするには、発生トルク等の回転電機３０の能力の不足を補うために回転電機３０の定格出力等を増加させる必要があり、これは、回転電機３０の高出力化及び大型化を招く。しかしながら、車両制御装置１０１では、推定したエンジン温度のエンジン１０に対して、回転電機３０の既存の能力に対応した制御によってエンジン１０の始動を実現するため、回転電機３０の高出力化及び大型化を防ぐことができる。従って、車両制御装置１０１は、回転電機３０によるエンジン温度の変化に対応したエンジン１０の始動を可能にしつつ回転電機３０の高出力化を抑えることができる。
　また、車両制御装置１０１において、コントロールユニット８０は、推定したエンジン温度から、エンジン１０の始動に必要なエンジン始動トルクを算出し、算出したエンジン始動トルクのエンジン１０を始動可能である回転電機３０の回転数状態を設定する。さらに、コントロールユニット８０は、算出したエンジン始動トルクのエンジン１０を始動可能である回転電機３０の回転数状態を、推定したエンジン温度でのエンジン１０を始動可能な回転電機３０の回転数状態における上限回転数の状態として設定する。このとき、コントロールユニット８０は、推定したエンジン温度での始動トルクのエンジン１０を始動可能な回転電機３０の回転数状態、つまり始動トルクに対応するトルクを発生することができる回転電機３０の回転数状態を設定し、さらに、設定した回転数以下の状態に回転電機３０がある場合に、エンジン１０を始動する。
　また、実施の形態の車両制御装置１０１において、回転電機３０では、第二ロータ３２の第二コア３２ａの内周面近傍及び外周面近傍のそれぞれに埋め込まれていた二列の第一永久磁石３２ｂ及び第二永久磁石３２ｃを一体化し、第二コア３２ａ内の周方向に一列に埋め込むようにしてもよい。
　また、実施の形態の車両制御装置１０１において、回転電機３０は、図１の上記実施の形態において示されたような、径方向内側から第一巻線３１ｂ、第一永久磁石３２ｂ、第二永久磁石３２ｃ、第二巻線３３ｂの順に設けられる構造に限定されるものではなく、例えば図４の（ａ）～（ｃ）に示されるような構造とすることもできる。図４（ａ）では、径方向内側から第一永久磁石２３１ｂ、第一巻線２３２ｂ、第二永久磁石２３２ｃ、第二巻線３３ｂの順に設けられている。図４（ｂ）では、径方向内側から第一永久磁石２３１ｂ、第一巻線３３２ｂ、第二巻線３３２ｃ、第二永久磁石３３３ｂの順に設けられている。図４（ｃ）では、径方向内側から第一巻線３１ｂ、第一永久磁石４３２ｂ、第二巻線４３２ｃ、第二永久磁石３３３ｂの順に設けられている。
　また、実施の形態の車両制御装置１０１において、コントロールユニット８０は、図３に示す回転電機３０の内側モータ３０ａにおけるモータ回転数とモータ発生トルクとの特性に基づいた制御を行っていた。しかしながら、外側モータ３０ｂが稼動している場合、ステータ３３の第二巻線３３ｂは回転磁界を発生している。このため、エンジン１０を始動するために第一ロータ３１の第一巻線３１ｂに三相交流電力を印加する場合、第一巻線３１ｂから発生する回転磁界の磁束とステータ３３の第二巻線３３ｂから発生する回転磁界の磁束とが干渉する磁束干渉が生じる。この磁束干渉は、上記の２つの回転磁界の磁束強度を変動させて上昇又は低下させ、内側モータ３０ａ及び外側モータ３０ｂの稼動を所望の回転数及びトルクに制御できなくさせる場合がある。よって、コントロールユニット８０は、外側モータ３０ｂのモータ回転数及び印加電力と内側モータ３０ａのモータ回転数及び印加予定電力とから算出する磁束干渉による影響を、図３のモータ回転数とモータ発生トルクとの関係に加味してもよい。なお、図３では、算出した磁束干渉の状態に応じて、同一のモータ回転数に対するモータ発生トルクが上昇又は低下することになる。
　また、実施の形態の車両制御装置１０１において、回転電機３０では、第一ロータ３１に入力軸４０が連結され、第二ロータ３２に出力軸５０が連結されていたが、第一ロータ３１に出力軸５０が連結され、第二ロータ３２に入力軸４０が連結されてもよい。
　また、実施の形態及び変形例の車両制御装置１０１では、界磁として第一永久磁石３２ｂ，２３１ｂ，４３２ｂ及び第二永久磁石３２ｃ，２３２ｃ，３３３ｂを使用していたが、これに限定されるものでなく、電磁石であってもよい。
　また、第一インバータ２１及び第二インバータ２２は、それぞれ別個のコントロールユニットによって制御されてもよい。
　実施の形態及び変形例の車両制御装置１０１は、車両への搭載に限定されるものでなく、建設機械、ディーゼル機関車等のガソリンエンジン及びディーゼルエンジンなどの内燃機関と回転電機とを動力とする機械に搭載してもよい。
　１０　エンジン（内燃機関）、２１　第一インバータ（制御部）、２２　第二インバータ（制御部）、３０　回転電機、３１　第一ロータ（第一回転子）、３１ｂ，２３２ｂ，３３２ｂ　第一巻線（導体）、３２　第二ロータ（第二回転子）、３２ｂ，２３１ｂ，４３２ｂ　第一永久磁石（界磁）、３３　ステータ（固定子）、４０　入力軸、５０　出力軸（車両駆動機構）、６１　ピニオンギヤ（車両駆動機構）、６２　ドリブンギヤ（車両駆動機構）、７２　駆動軸（車両駆動機構）、８０　コントロールユニット（制御部、温度推定部）、１０１　車両制御装置。

Claims (3)

  1. 　車両制御装置において、
    　内燃機関と、
    　回転可能な第一回転子、前記第一回転子に対して回転半径方向外側で相対回転可能に設けられる第二回転子、及び前記第二回転子の回転半径方向外側で固定配設される固定子を含む回転電機と、
    　前記回転電機に対する電力の需給を制御する制御部と、
    　前記内燃機関の温度を推定する温度推定部と
    を備え、
    　前記第一回転子及び前記第二回転子の一方が、回転磁界を発生可能な導体を有すると共に、前記第一回転子及び前記第二回転子の他方が、前記導体と対向して配置された界磁を有し、
    　前記第一回転子及び前記第二回転子の一方が、前記内燃機関に機械的に連結されると共に、前記第一回転子及び前記第二回転子の他方が、車両駆動機構に機械的に連結され、
    　前記制御部は、
    　前記回転電機に電力を供給して、前記回転電機を動作させることによって、前記内燃機関を始動させ、
    　前記温度推定部が推定した前記内燃機関の温度に応じて、前記内燃機関を始動可能な前記回転電機の状態として、前記第二回転子と前記第一回転子との回転数差による前記回転電機の回転数状態を設定する車両制御装置。
  2. 　前記制御部は、
    　前記温度推定部が推定した前記内燃機関の温度から、前記内燃機関の始動に必要な始動トルクを算出し、
    　前記算出した始動トルクの前記内燃機関を始動可能である前記回転電機の回転数状態を設定する請求項１に記載の車両制御装置。
  3. 　前記制御部は、前記算出した始動トルクの前記内燃機関を始動可能である前記回転電機の回転数状態を、前記推定した内燃機関の温度での前記内燃機関を始動可能な前記回転電機の回転数状態における上限回転数の状態として設定する請求項２に記載の車両制御装置。
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