(57)【要約】【課題】許容回転速度を超えないようモータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御装置において、モータジェネレータの性能を十分に発揮させることを目的とする。【解決手段】モータジェネレータと、モータジェネレータを制御する制御部と、を備えるモータジェネレータ制御装置において、モータジェネレータの回転子とモータジェネレータの固定子との間の隙間に光を放射する発光部と、発光部から放射された光の強度を測定し測定結果を出力する受光部と、を備え、制御部は、受光部の測定結果に基づいて回転子の許容回転速度を求め、回転子が許容回転速度を超えないようモータジェネレータを制御する。【選択図】図２
2008271754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータジェネレータと、
モータジェネレータを制御する制御部と、
を備えるモータジェネレータ制御装置において、
モータジェネレータの回転子とモータジェネレータの固定子との間の隙間に光を放射する発光部と、
発光部から放射された光の強度を測定し測定結果を出力する受光部と、
を備え、
制御部は、
受光部の測定結果に基づいて回転子の許容回転速度を求め、
回転子が許容回転速度を超えないようモータジェネレータを制御することを特徴とするモータジェネレータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータジェネレータ制御装置において、
モータジェネレータは、
車両に搭載され、
車両の車輪にトルクを与えることを特徴とするモータジェネレータ制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のモータジェネレータ制御装置において、
車両を駆動するエンジンを備え、
モータジェネレータは、
エンジンとの間でトルクの授受を行うことを特徴とするモータジェネレータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、許容回転速度を超えないようモータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータによって駆動されるモータ駆動車両が広く用いられている。モータ駆動車両のモータは、一般に、モータシャフトを軸として回転する回転子と、回転子の周りに固定して配置される固定子とを備える。固定子は回転磁界を発生させ、回転子は回転磁界によって回転する。少ない電力でより大きなトルクを発生させるため、回転子と固定子はこれらの間の隙間が可能な限り狭くなるよう配置される。
【０００３】
回転子が回転すると、その回転径は遠心力によって大きくなる。回転子が固定子に接触することを回避するため、回転子に対しては許容回転速度が定められる。モータを制御する制御部は、回転子が許容回転速度を超えないようモータを制御する。
【０００４】
【特許文献１】特許第２８０１７６９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転子と固定子との間の隙間の幅は温度変化等に伴って変動する。そのため、許容回転速度は、隙間の幅の変動を見込んで低めに設定される。しかし、このように許容回転速度を設定してしまうと、温度条件等によっては、回転子と固定子との間の隙間に十分な余裕があるにもかかわらず回転速度が制限されてしまい、モータの性能を十分に発揮することができないという問題が生じる。
【０００６】
本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、許容回転速度を超えないようモータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御装置において、モータジェネレータの性能を十分に発揮させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、モータジェネレータと、モータジェネレータを制御する制御部と、を備えるモータジェネレータ制御装置において、モータジェネレータの回転子とモータジェネレータの固定子との間の隙間に光を放射する発光部と、発光部から放射された光の強度を測定し測定結果を出力する受光部と、を備え、制御部は、受光部の測定結果に基づいて回転子の許容回転速度を求め、回転子が許容回転速度を超えないようモータジェネレータを制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るモータジェネレータ制御装置においては、モータジェネレータは、車両に搭載され、車両の車輪にトルクを与えることが好適である。
【０００９】
また、本発明に係るモータジェネレータ制御装置においては、車両を駆動するエンジンを備え、モータジェネレータは、エンジンとの間でトルクの授受を行うことが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、許容回転速度を超えないようモータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御装置において、モータジェネレータの性能を十分に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に本発明の実施形態に係る車両駆動システム１００の構成を示す。車両駆動システム１００は車両に搭載され、第１モータジェネレータ１０、第２モータジェネレータ２４、およびエンジン３８によって車両を駆動する。図２（ａ）および（ｂ）に第１モータジェネレータ１０の構成を示す。図２（ａ）は、モータシャフト１４の延伸方向に垂直な方向から第１モータジェネレータ１０の内部を見た図を示し、図２（ｂ）は第１モータジェネレータ１０をモータシャフト１４に垂直な面Ｓで切断し、切断面を左から見た断面図を示す。
【００１２】
筐体１２は両端が塞がれた円筒状に形成される。筐体１２の中心軸には、モータシャフト１４がその軸を中心に回転可能となるよう取り付けられる。回転子１６の中心軸にはモータシャフト１４が取り付けられる。回転子１６には、その周りにＮ極およびＳ極の磁極が現れるよう永久磁石が設けられる。筐体１２の内壁には、１２０°間隔で固定子Ｕ，Ｖ，およびＷが設けられる。固定子Ｕ，Ｖ，およびＷは、それぞれ界磁巻線を備える。固定子Ｕ，Ｖ，およびＷの界磁巻線には、電源回路２６から出力された３相交流電圧および回転子１６の回転によって発生した３相誘導起電力に基づく電流が流れる。
【００１３】
固定子Ｕ，Ｖ，およびＷは、界磁巻線に流れる３相交流電流によって筐体１２の内部に回転磁界を発生する。回転子１６は回転磁界によって回転し、モータシャフト１４は回転子１６と共に回転する。回転磁界が発生するよう電源回路２６を制御することで第１モータジェネレータ１０を電動機として用いることができる。
【００１４】
また、回転子１６が回転することによって固定子Ｕ，Ｖ，およびＷの界磁巻線には３相誘導起電力が発生する。３相誘導起電力による電力が電源回路２６に供給されるよう電源回路２６を制御することで、第１モータジェネレータ１０を発電機として用いることができる。
【００１５】
筐体１２の内部には、発光素子１８および受光素子２０が、回転子１６と固定子Ｕとの間の隙間を挟んで配置される。発光素子１８には、回転子１６と固定子Ｕとの間の隙間より幅が広い光を放射するものを用いることが好適である。発光素子１８としては、半導体レーザ素子、発光ダイオード等を用いることができる。受光素子２０としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、Ｃｄｓ素子等を用いることができる。
【００１６】
発光素子１８は、回転子１６と固定子Ｕとの間の隙間に光２２を放射する。受光素子２０は、受光した光２２の強度を測定し、測定結果を光強度測定値として制御部４４に出力する。このような構成によれば、回転子１６と固定子Ｕとの間の隙間の幅が小さくなる程、受光素子２０で受光される光の強度が小さくなり光強度測定値が小さくなる。
【００１７】
第２モータジェネレータ２４には、第１モータジェネレータ１０と同一の構成および機能を有するものを用いる。
【００１８】
第１モータジェネレータ１０は、電源回路２６から供給される電力に基づいて回転し、動力分割機構２８にトルクを与える。また、動力分割機構２８から与えられたトルクによって発電し、発電した電力を電源回路２６に出力する。第１モータジェネレータ１０の回転状態の制御は、電源回路２６を制御することによって行うことができる。
【００１９】
第１レゾルバ３０は第１モータジェネレータ１０に取り付けられる。第１レゾルバ３０は、第１モータジェネレータ１０の回転子１６の回転速度を測定し、測定結果を回転速度測定値として制御部４４に出力する。
【００２０】
第２モータジェネレータ２４は、電源回路２６から供給される電力に基づいて回転し、動力分割機構２８およびトランスミッションギア３２にトルクを与える。また、動力分割機構２８およびトランスミッションギア３２から与えられたトルクによって発電し、発電した電力を電源回路２６に出力する。第２モータジェネレータ２４の回転状態の制御は、電源回路２６が出力する電力を制御することによって行うことができる。
【００２１】
第２レゾルバ３６は第２モータジェネレータ２４に取り付けられる。第２レゾルバ３６は、第２モータジェネレータ２４の回転子１６の回転速度を測定し、測定結果を回転速度測定値として制御部４４に出力する。
【００２２】
エンジン３８は、制御部４４の制御に基づいてトルクを動力分割機構２８に与える。また、制御部４４の制御および動力分割機構２８から伝達されたトルクによってその回転状態が制御される。
【００２３】
動力分割機構２８は、第１モータジェネレータ１０、第２モータジェネレータ２４およびエンジン３８の相互間で授受されるトルクを伝達する。動力分割機構２８は、プラネタリギアユニットを含んで構成することが好適である。
【００２４】
トランスミッションギア３２は、第２モータジェネレータ２４から与えられたトルクを車輪３４に伝達し、車輪３４から与えられたトルクを第２モータジェネレータ２４に伝達する。
【００２５】
テーブル記憶部４０は、第１モータジェネレータ１０の受光素子２０が出力する光強度測定値と、第１モータジェネレータ１０の回転子１６の許容回転速度とを対応付けた第１許容回転速度テーブル、および第２モータジェネレータ２４の受光素子２０が出力する光強度測定値と、第２モータジェネレータ２４の回転子１６の許容回転速度とを対応付けた第２許容回転速度テーブルを記憶する。
【００２６】
第１許容回転速度テーブルおよび第２許容回転速度テーブルは、回転子１６および固定子Ｕが形成する隙間の幅と光強度測定値との間の関係、ならびに、回転子１６および固定子Ｕが形成する隙間と許容回転速度との間の関係を求めることによって作成する。これらの関係は、第１モータジェネレータ１０および第２モータジェネレータ２４の評価実験、動作シミュレーション等によって求めることができる。
【００２７】
操作部４２は、イグニッションキー、アクセルペダル、ブレーキペダル等を含んで構成される。操作部４２は、車両の走行状態を制御するための操作情報を制御部４４に出力する。
【００２８】
制御部４４は、操作部４２が出力する操作情報に基づいて電源回路２６を制御し、第１モータジェネレータ１０および第２モータジェネレータ２４を制御する。また、操作情報に基づいてエンジン３８を制御する。
【００２９】
制御部４４は、第１レゾルバ３０が出力する回転速度測定値に対応付けられた許容回転速度を、第１許容回転速度テーブルを参照することによって求める。そして、第１レゾルバ３０が出力する回転速度測定値によって示される回転速度が、第１許容回転速度テーブルから求められた許容回転速度を超えないよう、第１モータジェネレータ１０を制御する。
【００３０】
また、制御部４４は、第２レゾルバ３６が出力する回転速度測定値に対応付けられた許容回転速度を、第２許容回転速度テーブルを参照することによって求める。そして、第２レゾルバ３６が出力する回転速度測定値によって示される回転速度が、第２許容回転速度テーブルから求められた許容回転速度を超えないよう、第２モータジェネレータ２４を制御する。
【００３１】
次に、車両駆動システム１００が車両を走行させる動作について説明する。車両が停止している状態において、走行を開始する旨の操作情報が操作部４２から制御部４４に出力されると、制御部４４は、第２モータジェネレータ２４がトランスミッションギア３２を介して車輪３４にトルクを与える状態となるよう、電源回路２６を制御する。これによって、車輪３４はトランスミッションギア３２からトルクを得て回転し、車両の走行が開始する。
【００３２】
車両が所定の速度に達すると、制御部４４は、第１モータジェネレータ１０が動力分割機構２８を介してエンジン３８にトルクを与えるよう電源回路２６を制御する。また、第１モータジェネレータ１０からトルクを得て始動するようエンジン３８を制御する。これによって、エンジン３８は始動し、エンジン３８は、動力分割機構２８およびモータシャフト１４を介してトランスミッションギア３２にトルクを与え、車輪３４はトランスミッションギア３２からトルクを得る。
【００３３】
また、車両を制動する旨の操作情報が操作部４２から制御部４４に出力されると、制御部４４は、第２モータジェネレータ２４がトランスミッションギア３２からトルクを得て発電し、それによって生じた電力が回収され充電されるよう、電源回路２６を制御する。これによって、車輪３４はトランスミッションギア３２を介して第２モータジェネレータ２４から制動トルクを受け、車両に対する制動が行われる。
【００３４】
さらに、制御部４４は、操作部４２が出力する操作情報および車両の走行状態に応じて、第１モータジェネレータ１０が発電し、それによって生じた電力が回収され充電されるよう、電源回路２６およびエンジン３８を制御する。
【００３５】
このように車両駆動システム１００が車両を走行させている間、制御部４４は、回転子１６の回転速度が許容回転速度を超えないよう、第１モータジェネレータ１０および第２モータジェネレータ２４を制御する。
【００３６】
本実施形態に係る車両駆動システム１００によれば、回転子と固定子との間の隙間の幅に応じて変化する光強度測定値に応じて、各モータジェネレータが備える回転子の許容回転速度を適応的に決定することができる。これによって、各モータジェネレータの性能を最大限に発揮させることができる。
【００３７】
上述のように、第１モータジェネレータ１０は、エンジン３８を始動し、エンジン３８の回転状態を制御する。したがって、第１モータジェネレータ１０の性能を最大限に発揮させることで、エンジン３８の回転加速度を向上させることができ、車両の加速性能を向上させることができる。また、第２モータジェネレータ２４は、トランスミッションギア３２を介して車輪３４を駆動する。したがって、第２モータジェネレータ２４の性能を最大限に発揮させることで、車両の最高速度を上げることができる。
【００３８】
図３は、このような効果を説明するダイアグラムである。図３の縦軸は回転速度を示す。第１モータジェネレータ１０、エンジン３８、および第２モータジェネレータ２４の各回転速度は、各回転速度を表す３本の縦軸と、その３本の縦軸と交わる直線との交点を以て表される。例えば、第１モータジェネレータ１０に対する許容回転速度が予め固定された固定許容回転速度ＦＸであり、エンジン３８に対する許容回転速度がＥであるものとする。直線Ｌ１で示される状態では、第１モータジェネレータ１０の回転速度は固定許容回転速度ＦＸに達している。この状態では、エンジン３８の回転速度Ｅ１には、Ｅ−Ｅ１だけ許容回転速度Ｅに至るまでの余裕があることとなる。
【００３９】
この状態で、第１モータジェネレータ１０の回転子１６と固定子Ｕとの間に余裕がある場合、本実施形態に係る車両駆動システム１００では、第１モータジェネレータ１０の回転速度を固定許容回転速度ＦＸよりも大きくする。これによって、例えば、直線Ｌ２が示すように第１モータジェネレータ１０の回転速度がＭになった場合には、エンジン３８の回転速度は、先の回転速度Ｅ１よりも許容回転速度Ｅに近いＥ２となる。したがって、第１モータジェネレータ１０の性能を最大限に発揮すると共に、エンジン３８の性能を十分に引き出すことができ、車両の加速性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態に係る車両駆動システム１００の構成を示す図である。
【図２】第１モータジェネレータの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の効果を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  第１モータジェネレータ、１２  筐体、１４  モータシャフト、１６  回転子、１８  発光素子、２０  受光素子、２２  光、２４  第２モータジェネレータ、２６  電源回路、２８  動力分割機構、３０  第１レゾルバ、３２  トランスミッションギア、３４  車輪、３６  第２レゾルバ、３８  エンジン、４０  テーブル記憶部、４２  操作部、４４  制御部、１００  車両駆動システム、Ｕ，Ｖ，Ｗ  固定子。
【図１】
2008271754.tif 000003
【図２】
2008271754.tif 000004
【図３】
2008271754.tif 000005