(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に電力変換装置を介して電気的に接続された多相の電機子巻線を有する固定子及び界磁巻線を有する回転子を備え、電動機及び発電機として動作する界磁巻線型の交流回転電機の制御方法において、
前記交流回転電機が電動機として動作する場合と発電機として動作する場合の両動作おいて、前記界磁巻線に流れる電流を制御すると共に、前記電力変換装置の前記多相の電機子巻線に流れる電流を制御し、
前記交流回転電機の回転数に応じて、前記界磁巻線に流れる電流と前記多相の電機子巻線に流れる電流とを協調して制御し、
前記交流回転電機が発電機として動作する場合、
前記交流回転電機の回転数が低回転時には、前記多相の電機子巻線に流れる電流及び前記界磁巻線に流れる電流を高め、
前記交流回転電機の回転数が高まるに連れて、前記多相の電機子巻線に流れる電流を下げ、前記界磁巻線に流れる電流を高めたままとし、
前記交流回転電機の回転数がさらに高まるに連れて、前記界磁巻線に流れる電流を下げ、前記多相の電機子巻線に流れる電流を上げる
ことを特徴とする交流回転電機の制御方法。
【請求項２】
車載電源を有する車両に搭載された車載電機システムにおいて、
回転電機と、
該回転電機を制御する制御装置と
を有し、
前記回転電機は、
界磁巻線型を採用した交流式の交流回転電機であって、
車両の動作状態に応じて電動機及び発電機として動作するものであり、
多相の電機子巻線を有する固定子と、
該固定子に空隙を介して回転可能に設けられた回転子と
を備えており、
前記多相の電機子巻線は、前記制御装置を介して車載電源に電気的に接続されており、
前記回転子は界磁巻線を備えており、
前記制御装置は、前記交流回転電機が電動機として動作する場合と発電機として動作する場合の両動作において、前記多相の電機子巻線に流れる電流を制御すると共に、前記界磁巻線に流れる電流を制御するもので、前記多相の電機子巻線に流れる電流と前記界磁巻線に流れる電流とを協調して制御し、
前記制御装置は、前記交流回転電機が発電機として動作する場合、
前記交流回転電機の回転数が低回転時には、前記多相の電機子巻線に流れる電流及び前記界磁巻線に流れる電流を高める制御をし、
前記交流回転電機の回転数が高まるに連れて、前記多相の電機子巻線に流れる電流を下げ、前記界磁巻線に流れる電流を高めたままとする制御をし、
前記交流回転電機の回転数がさらに高まるに連れて、前記界磁巻線に流れる電流を下げ、前記多相の電機子巻線に流れる電流を上げる制御をする
ことを特徴とする車載電機システム。
【請求項３】
車両の駆動源の１つである内燃機関の回転駆動力を変速機を介して車軸に伝達し、車輪を回転駆動させる車両であって、車載電源として二次電池を備えた車両に搭載される車載電機システムにおいて、
内燃機関に機械的に連結された回転電機と、
該回転電機を制御する制御装置と
を有し、
前記回転電機は、
界磁巻線型を採用した交流式の交流回転電機であって、
車載電源から供給された電力が前記制御装置を介して供給されることにより電動機として動作し、内燃機関から駆動されることにより発電機として動作するモータジェネレータであり、
多相の電機子巻線を有する固定子と、
該固定子に空隙を介して回転可能に設けられた回転子と
を備えており、
前記多相の電機子巻線は、前記制御装置を介して車載電源に電気的に接続されており、
前記回転子は界磁巻線を備えており、
前記制御装置は、車両の動作状態に応じて前記交流回転電機が電動機として動作する場合と発電機として動作する場合の両動作において、前記多相の電機子巻線に流れる電流を制御すると共に、前記界磁巻線に流れる電流を制御するもので、前記交流回転電機の回転数に応じて、前記多相の電機子巻線に流れる電流と前記界磁巻線に流れる電流とを協調して制御し、
前記制御装置は、前記交流回転電機が発電機として動作する場合、
前記交流回転電機の回転数が低回転時には、前記多相の電機子巻線に流れる電流及び前記界磁巻線に流れる電流を高める制御をし、
前記交流回転電機の回転数が高まるに連れて、前記多相の電機子巻線に流れる電流を下げ、前記界磁巻線に流れる電流を高めたままとする制御をし、
前記交流回転電機の回転数がさらに高まるに連れて、前記界磁巻線に流れる電流を下げ、前記多相の電機子巻線に流れる電流を上げる制御をする
ことを特徴とする車載電機システム。
【請求項４】
内燃機関を車両の１つの駆動源として、複数の車輪うちの１つの車輪の駆動軸を内燃機関の回転駆動力で駆動し、複数の車輪のうちの他の１つの車輪の駆動軸を電動力で駆動する車両であって、電動力で駆動される駆動軸に動力伝達機構が設けられ、かつ車載電源として二次電池及び内燃機関によって駆動される発電機を備えた車両に搭載される車載電機システムにおいて、
動力伝達機構に機械的に連結された回転電機と、
該回転電機を制御する制御装置と
を有し、
前記回転電機は、
界磁巻線型を採用した交流式の交流回転電機であって、
二次電池又は発電機から供給された電力が前記制御装置を介して供給されることにより電動機として動作し、車両の運動エネルギーで駆動されることにより発電機として動作するモータジェネレータであり、
多相の電機子巻線を有する固定子と、
該固定子に空隙を介して回転可能に設けられた回転子と
を備えており、
前記多相の電機子巻線は、前記制御装置を介して車載電源に電気的に接続されており、
前記回転子は界磁巻線を備えており、
前記制御装置は、車両の動作状態に応じて前記交流回転電機が電動機として動作する場合と発電機として動作する場合の両動作において、前記多相の電機子巻線に流れる電流を制御すると共に、前記界磁巻線に流れる電流を制御するもので、前記交流回転電機の回転数や上位制御装置からのトルク指令値に応じて、前記多相の電機子巻線に流れる電流と前記界磁巻線に流れる電流とを協調して制御し、
前記制御装置は、前記交流回転電機が発電機として動作する場合、
前記交流回転電機の回転数が低回転時には、前記多相の電機子巻線に流れる電流及び前記界磁巻線に流れる電流を高める制御をし、
前記交流回転電機の回転数が高まるに連れて、前記多相の電機子巻線に流れる電流を下げ、前記界磁巻線に流れる電流を高めたままとする制御をし、
前記交流回転電機の回転数がさらに高まるに連れて、前記界磁巻線に流れる電流を下げ、前記多相の電機子巻線に流れる電流を上げる制御をする
ことを特徴とする車載電機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、界磁巻線型の交流回転電機の制御方法及び界磁巻線型の交流回転電機を備えた車載電機システム並びにその車載電機システムを備えた移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体、例えば自動車の車載電機システムには、エンジンの始動、加速ブースト、発動、ブレーキ回生、アイドルストップ時の車載機器の駆動などの各種機能を実現するために、界磁巻線型の交流回転電機が用いられている。この交流回転電機としては、従来より、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
【特許文献１】特開２００４−７９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
自動車に搭載される車載電機システムには、燃費の向上、車載電機負荷の増加による電気量の増加への対応などの観点から、さらなる高効率化が求められている。このため、車載電機システムを構成する界磁巻線型の交流回転電機には、さらなる損失の低減が望まれている。
【０００４】
また、車載電機システムには、交流回転電機を制御するための電力変換装置が備えられている。電力変換装置を構成するスイッチング素子には、車載電源と電力変換装置とを電気的に接続する電力線が断線する或いは車載電源から電力線が外れるなどの原因によって、車載電源と電力変換装置との間の電気的な接続が遮断された時に生じる電圧上昇に耐え得るように、高耐圧の半導体素子が用いられている。しかし、車載電機システムのさらなる高効率化及び低コスト化を図る上では、半導体素子の耐圧を適正化することが望ましい。
【０００５】
本発明は、車載電機システムの高効率化を図ることができる交流回転電機の制御方法を提供する。また、本発明は、高効率な車載電機システムを提供する。さらに、本発明は、高効率な車載電機システムを備えた移動体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の基本的な特徴は、交流回転電機の界磁巻線に流れる電流を制御し、電力変換装置を制御して交流回転電機の多相の電機子巻線に流れる電流を制御することにある。
【０００７】
本発明によれば、界磁巻線に流れる電流と、多相の電機子巻線に流れる電流の両方を制御するので、交流回転電機の損失を適正化することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、交流回転電機の損失を適正化することができるので、車載電機システムの高効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本実施例の車載電機システムの構成を示す。
【００１０】
図１（ａ）（ｂ）は、ハイブリッド自動車に適用されるモータ・ジェネレータシステムを示す。図１（ｃ）は、４輪駆動車に適用される電動４輪駆システムを示す。
【００１１】
図１（ａ）のモータ・ジェネレータシステムが適用される車両は、内燃機関であるエンジン２を動力源としたエンジンパワートレインと、交流回転電機１を動力源としたエレクトリックパワートレインの両方を備えたハイブリッド自動車である。エンジンパワートレインは主として自動車の駆動源を構成する。エレクトリックパワートレインは主としてエンジン２の始動源，エンジン２のアシスト源及び自動車の電力源として用いられる。従って、この自動車においては、イグニションキースイッチがオン状態にあって、信号待ちなどの停車時にエンジン２を停止させ、発車時にエンジン２を再始動する、いわゆるアイドルストップを行うことができる。
【００１２】
エンジン２の回転駆動力はトランスミッション４によって変速され、図示省略したデファレンシャルギアに伝達される。デファレンシャルギアは差動機構であり、トランスミッション４を介して伝達されたエンジン２の回転駆動力を左右の前輪車軸に分配する。これにより、エンジン２の回転駆動力によって前輪車軸の端部に設けられた前輪が回動し、車両が駆動される。尚、本実施例では、前輪駆動方式を採用した場合を例に挙げ説明したが、後輪駆動方式を採用して車両を駆動させてもよい。
【００１３】
交流回転電機１は、後述する界磁巻線型のモータ・ジェネレータであり、エンジン２に機械的に連結されている。これにより、交流回転電機１の回転駆動力がエンジン２に、エンジン２の回転駆動力が交流回転電機１にそれぞれ伝達できるようになっている。交流回転電機１とエンジン２は、エンジン２のクランクシャフトに設けられたプーリと交流回転電機１の回転軸に設けられたプーリとの間にベルト３を掛けることによって機械的に連結されている。尚、図１（ｂ）に示すモータ・ジェネレータシステムでは、交流回転電機１がトランスミッション４の内部に内臓されており、その状態で交流回転電機１とエンジン２が機械的に連結されている。この他の構成は、図１（ａ）に示すモータ・ジェネレータシステムと同様である。
【００１４】
交流回転電機１には、インバータ５を介してバッテリ６が電気的に接続されている。インバータ５は電力変換装置であり、バッテリ６から供給された直流電力を３相交流電力に変換し、交流回転電機１に供給している。また、インバータ５は、交流回転電機から供給された三相交流電力を直流電力に変換し、バッテリ６に供給している。バッテリ６は、自動車の高電圧（４２ｖ）系電源を構成する高圧のものであり、交流回転電機１の駆動用電源として用いられている。この他にバッテリ６は、エンジン２に供給される燃料の量を制御するインジェクタ（燃料噴射弁）のアクチュエータ用電源、エンジン２に供給される空気量を制御するスロットバルブ（絞り弁）のアクチュエータ用電源としても用いられている。バッテリ６としては、例えばバッテリ電圧３６ｖのリチウムイオンバッテリを用いている。
【００１５】
バッテリ６には、図示省略したＤＣ−ＤＣコンバータを介して、図示省略したバッテリが電気的に接続されている。図示省略したバッテリは、バッテリ６よりも低いバッテリ電圧のものであって、自動車の低電圧（１４ｖ）系電源を構成するものであり、エンジン２を始動させるスタータ，ラジオ，ライトなどの電源に用いられている。図示省略したバッテリには、バッテリ６の直流電力が、図示省略したＤＣ−ＤＣコンバータによって降圧されて供給されている。図示省略したバッテリは、図示省略したＤＣ−ＤＣコンバータによって降圧された直流電力を充電する。尚、図示省略したバッテリとしては、例えばバッテリ電圧１２ｖの鉛バッテリを用いている。
【００１６】
図１（ａ）（ｂ）に示すモータ・ジェネレータシステムを適用する車両は複数の運転モードを有し、各運転モードに応じてモータ・ジェネレータシステムの駆動を制御している。エンジン２が初期始動モードにある時、すなわちエンジン２が冷えている状態において、イグニションキースイッチをオンにしてエンジン２を始動、すなわちコールド始動させる時には、図示省略した低圧のバッテリから直流電力を、図示省略したスタータに供給し、スタータを回転駆動させ、エンジン２を始動する。
【００１７】
エンジン２が再始動モード（アイドルストップモード）にある時、すなわちエンジン２が温まった状態で、かつイグニションキースイッチがオンの状態において、信号待ちなどの停車時にエンジン２を停止させ、再発車時にエンジン２を再始動（ホット始動）させる時には、交流回転電機１を電動機として動作させ、交流回転電機１の回転駆動力をエンジン２に伝達する。これにより、エンジン２を再始動する。
【００１８】
尚、アイドルストップモードにおいて、バッテリ６の充電量が不足している場合、エンジン２が十分に温まっていない場合など、アイドルストップの条件が揃っていない場合には、エンジン２を停止せず、エンジン２の駆動を継続する。また、アイドルストップモード中においては、エアコンのコンプレッサなど、エンジン２を駆動源としている補機類の駆動源を確保する必要がある。この場合、交流回転電機１を駆動源とし、補機類を駆動する。
【００１９】
加速モード時や高負荷運転モードにある時には、エンジン２に対する負荷が大きくなるので、交流回転電機１を電動機として動作させ、交流回転電機１の回転駆動力をエンジン２に伝達する。これにより、エンジン２による駆動をアシストする。バッテリ６の充電量が所定値よりも低い場合には、エンジン２の空燃比を変えて対応する。
【００２０】
バッテリ６の充電が必要な充電モードにある時（低負荷運転モード）、エンジン２によって交流回転電機１を回転駆動、すなわち交流回転電機１を発電機として動作させ、発電する。これにより、バッテリ６を充電する。車両の制動時や減速時などの回生モードにある時には、車両の運動エネルギーを交流回転電機１に伝達して交流回転電機１を回転駆動させ、発電する。これにより、バッテリ６を充電する。
【００２１】
図１（ｃ）に示す電動４輪駆システムが適用される４輪駆動車は、内燃機関であるエンジン（図示省略）によって前輪を、交流回転電機１によって後輪をそれぞれ駆動するように構成されたものである。尚、本実施例では、エンジンによって前輪を、交流回転電機１によって後輪をそれぞれ駆動する場合について説明するが、エンジンによって後輪を、交流回転電機１によって前輪をそれぞれ駆動するようにしてもよい。
【００２２】
前輪の前輪車軸には、図示省略したデファレンシャルギア及び図示省略したトランスミッションを介して、図示省略したエンジンが機械的に接続され、エンジンの回転駆動力が伝達されるようになっている。エンジンには、図示省略した発電機が機械的に接続されている。後輪の後輪車軸７には、減速機、クラッチ、デファレンシャルギアなどの機構８を介して交流回転電機１が機械的に接続されている。交流回転電機１にはインバータ５を介してバッテリ６が電気的に接続されている。エンジンによって駆動される発電機はインバータ５及びバッテリ６に電気的に接続されている。
【００２３】
４輪駆動車は、４輪駆動モードの時、交流回転電機１の回転駆動力によって後輪を回転駆動し走行する。この場合、交流回転電機１は、発電機或いはバッテリ６を電源として電動機として動作し、回転駆動力を発生する。発生した回転駆動力は機構８を介して後輪車軸７に伝達される。これにより、後輪が回転駆動される。尚、交流回転電機１はフルタイムで後輪を回転駆動してもよいし、車両の発進時から所定の車速までの間或いはスリップ（前輪と後輪に速度差）が生じた時など限定的に後輪を回転駆動してもよい。
【００２４】
４輪駆動車が回生モードにある場合には、車両の運動エネルギーを機構８を介して交流回転電機１に伝達して交流回転電機１を回転駆動させ、発電する。これにより、バッテリ６を充電する。
【００２５】
次に、本実施例の交流回転電機１の構成及び本実施例の車載電機システムの回路構成を説明する。
【００２６】
図２において交流回転電機１は、ロータ１１とステータ１２と回転センサ１３を備えて構成されている。ロータ１１は、界磁として機能する部分であって、フィールドコイル１５を巻いたポールコア１４がシャフト１６に嵌合されて構成されている。シャフト１６は、軸受で回転可能に支持されており、ケース１７から露出する部分の前端にプーリ１８を取り付けている。プーリ１８には、前述したベルト３（図１参照）が巻き掛けられている。ロータ１１は、フィールドコイル１５に電流が流されると、一方のポールコア１４がＮ極となり、他方のポールコア１４がＳ極となるように構成されている。ロータ１１の外周側には、空隙を介してステータ１２が対向配置されている。ステータ１２は、ポールコア１４の周囲に配置されるステータコア１９と、そのステータコア１９に巻き付けられてなる３組のステータコイル２０（２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ）とを備えて構成されている。ステータ１２は、ロータ１１の回転に伴い三相交流を発生するように構成されている。
【００２７】
図３において、フィールドコイル１５に流れる電流（フィールドコイル電流（界磁電流））とステータコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗに流れる電流（ステータ電流）は、コントローラ２１により制御されている。コントローラ２１は、特に図示しないが、ＣＰＵやメモリや各種ドライバ等を備えて構成されている。コントローラ２１には、バッテリー電圧、モータ回転数、モータ電流等が入力されるようになっている。コントローラ２１は、フィールドコイル電流（界磁電流）の断続を行うために、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２のスイッチングのタイミングを制御するように構成されている。また、コントローラ２１は、ステータコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗとバッテリ６との間に接続されるインバータ５の６個のＭＯＳ−ＦＥＴ２３ｕ、２３ｖ、２３ｗ、２４ｕ、２４ｖ、２４ｗのスイッチングのタイミングを制御するように構成されている。
【００２８】
フィールドコイル１５の一端子は、バッテリ６に接続されている。また、フィールドコイル１５の他端子は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２２に接続されている。フィールドコイル１５には、フライホイールダイオード２５が接続されている。ＭＯＳ−ＦＥＴ２２のコレクタ、エミッタ間にはフライホイールダイオード２６が接続されている。また、インバータ５のＭＯＳ−ＦＥＴ２３ｕ、２３ｖ、２３ｗ、２４ｕ、２４ｖ、２４ｗの各コレクタ、エミッタ間にもフライホイールダイオード２７ｕ、２７ｖ、２７ｗ、２８ｕ、２８ｖ、２８ｗが接続されている。インバータ５の入力端子は、直流母線２９、３０に接続されている。また、インバータ５の出力端子は、ステータコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗの各一端子に接続されている。ステータコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗの各他端子は、共通に接続されている。直流母線２９、３０は、バッテリ６に接続されている。インバータ５とバッテリ６とに挟まれる位置の直流母線２９、３０間には、電解コンデンサ３１が接続されている。
【００２９】
上記構成において、交流回転電機１は、図４に示す制御フローの各ステップＳ１〜Ｓ４の処理を実行する制御がなされている。
【００３０】
図４において、ステップＳ１では、制御電流の設定処理を行う。具体的には、コントローラ２１に入力される三相電流（ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ）、指令値（回転数、トルク）、実回転数に基づいて、ステータ電流Ｉｄ（ｄ軸電流）、Ｉｑ（ｑ軸電流）の設定と、フィールドコイル電流（界磁電流）ＩＦの設定とを行う。ここで、ステータ電流Ｉｄ、Ｉｑの設定、及びフィールドコイル電流ＩＦの設定に関して補足すると、特に限定するものではないが、ステータ電流Ｉｄ設定用のマップＭＩｄ、ステータ電流Ｉｑ設定用のマップＭＩｑ、フィールドコイル電流ＩＦ設定用のマップＭＩＦを用いて各トルク、回転数に基づく最適な設定値を求める。そして、これを電流値として設定する。
【００３１】
ステップＳ２では、予め設定した過電圧設定値よりも内部コンデンサ電圧ＶＢが大きく（過電圧設定値≦ＶＢ）なったか否かを判断する処理を行う。過電圧設定値よりも内部コンデンサ電圧ＶＢが大きい場合（ステップＳ２でｙｅｓ）には、ロードダンプ発生、すなわちバッテリ６に断線が生じたものと判断され、ステップＳ３の処理へ移行する。一方、内部コンデンサ電圧ＶＢが過電圧設定値よりも小さい場合（ステップＳ２でｎｏ）には、通常処理としてステップＳ４の処理へ移行する。
【００３２】
ステップＳ３では、ステップＳ１で設定したステータ電流Ｉｄ、Ｉｑ、及びフィールドコイル電流ＩＦをキャンセルして、ステータ電流Ｉｑ及びフィールドコイル電流ＩＦに０アンペアを設定するとともに、ステータ電流Ｉｄに所定の値Ｋアンペアを設定する処理を行う。このステップＳ３の処理は、図５のバッテリー断線時の回路図からも分かるように、断線発生時にベクトル制御によって−ｄ軸成分の電流を増加させてステータコイル２０ｕ、２０ｖ、２０ｗに生じる誘起電圧を抑えるために必要な処理である。−ｄ軸成分の電流を増加させることにより、図５ではＵ相、Ｗ相の電流が減少し、Ｖ相の電流が増大していることが分かる。尚、ステータコイルの時定数は数十μｓであり、この時間は相電流の電流エネルギーの１／２Ｌ・Ｉ２により電圧の上昇となるが電解コンデンサにより吸収され問題はない。このような制御により、電圧の上昇を抑制し、耐圧の適正化を可能とし、高効率、低コストを実現する。ステップＳ３の処理が終了するとステップＳ４の処理へ移行する。
【００３３】
ステップＳ４では、制御電圧の設定処理を行う。具体的には、ＰＷＭ信号の生成のた、めに上記設定電流を電圧に変換することにより相電圧（Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧）の設定と、界磁コイル電圧の設定とを行う。
【００３４】
続いて、定格電力発電時の制御を一例に挙げて説明する。図６（ａ）はフィールドコイル電流のみの制御となる従来の制御に係る説明図であり、図６（ｂ）はステータ電流及びフィールドコイル電流の両方の制御となる本実施例の制御に係る説明図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）を比較すると分かるが、従来の制御と本実施例の制御とに明確な相違点があり、この相違点が本実施例の特徴になっている。
【００３５】
図６（ａ）において、交流回転電機１の発電電力は、交流回転電機１の回転数が上がると上昇し、あるモータ回転数、すなわち図中ではラインＬ１の位置のモータ回転数になると定格電力が出るようになっている。この時のフィールドコイル電流は、電力が上がらないときにＭａｘ値となり、モータ回転数が上がってくるとその分誘起電圧が上がることから、フィールドコイル電流を下げるような制御を行う。位相は、電力が上がらないときに−１８０゜にほぼ近い状態になり、相電流が上がってくるとズレが生じてきて−２６０゜あたりに落ち着いてしまう。従来の場合、フィールドコイル電流のみの制御であり、位相の制御は不能である。相電流は、ラインＬ１の位置で一定となる。相電流は、最大値に達することなく一定になる。
【００３６】
図６（ｂ）において、本実施例の場合は、フィールドコイル電流とステータ電流とを制御するもので、ベクトル制御により制御を行い、位相がモータ効率のよいゾーンをキープするように制御を行う。これは、フィールドコイル電流とステータ電流の両方を制御して損失の最適化を図り従来のものよりも高効率にするためである。もう少し具体的に説明すると、交流回転電機１の回転数が低回転時には、相電流及びフィールドコイル電流を高めて発電電力を確保する。そして、回転数が高まるにつれて相電流を下げ銅損を削減する反面、相電流を下げるかわりにフィールドコイル電流を高めたままとし、発電電力を確保する。その後、回転数がさらに高まるにつれてフィールドコイル電流を下げ鉄損を削減する反面、フィールドコイル電流を下げるかわりに相電流を上げて発電電力を確保する。尚、図中のラインＬ２は、図６（ａ）のラインＬ１と同じ位置に引いてある。フィールドコイル電流とステータ電流は、回転数やトルク、必要に応じては温度や電圧に基づいて、例えばマップを用いながら制御電流の設定が行われ、これによって最適な制御の実現が図られる。
【００３７】
本実施例では、図１（ａ）（ｂ）に示すモータ・ジェネレータシステムが適用された車両のエンジン２の再始動モードの時には、フィールド電流を最大値、ステータ電流のｑ軸電流成分を最大値、ステータ電流のｄ軸電流成分が交流回転電機１の回転数に応じた値になるように、フィールド電流及びステータ電流を制御する。加速モード時や高負荷運転モード時には、フィールド電流を例えば最大値から０、ステータ電流のｑ軸電流成分を例えば最大値から０、ステータ電流のｄ軸電流成分が交流回転電機１の回転数に応じた値になるように、フィールド電流及びステータ電流を制御する。充電モード時や回生モード時には、図６の説明で述べたように、交流回転電機１の回転数に応じてフィールド電流、ステータ電流のｑ軸電流成分、ステータ電流のｄ軸電流成分のそれぞれが、交流回転電機１が最大効率になるような値になるように、フィールド電流及びステータ電流を制御する。
【００３８】
また、図１（ｃ）に示す４輪駆動システムが適用された車両の４輪駆動モード時には、フィールド電流、ステータ電流のｑ軸電流成分、ステータ電流のｄ軸電流成分のそれぞれが、車両の発進時などの低速時に交流回転電機１が最大トルクを出力し、その後、車両の速度が上昇するに従って交流回転電機１のトルクが低下するような値になるように、フィールド電流及びステータ電流を制御する。回生モード時には、図６の説明で述べたように、交流回転電機１の回転数に応じてフィールド電流、ステータ電流のｑ軸電流成分、ステータ電流のｄ軸電流成分のそれぞれが、交流回転電機１が最大効率になるような値になるように、フィールド電流及びステータ電流を制御する。
【００３９】
以上、図１ないし図６を参照しながら説明してきたように、フィールドコイル電流の大きさを制御し、これと同時にステータ電流を、インバータ５のベクトル制御によって制御する本実施例では、車載電機システムの高効率化を実現することができる。尚、コントローラ２１はＰＷＭ（パルス幅変調）信号を出力して両電流を制御している。
【００４０】
本実施例では、バッテリーの断線時にｄ軸電流成分を一方向に増加させて誘起電圧を抑える制御を含むことから、使用する素子の最適化を図ることができ、低コスト化や小型化を実現することができる。すなわちバッテリーの断線時にｄ軸電流成分が一方向に増加（−ｄ軸電流成分が増加）するようなベクトル制御がなされ、その結果、誘起電圧が抑えられる。ステータコイルの時定数は数十μｓであり、この時間は相電流の電流エネルギーの１／２Ｌ・Ｉ２により電圧の上昇となるが電解コンデンサにより吸収される。従って、電圧の上昇が抑制され耐圧の適正化が可能となり、高効率、低コストが実現される。
【００４１】
本実施例の車載電機システムを備えた車両等の移動体では、高効率、低コストを図ることができる。
【００４２】
その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明を適用するシステムの例を示す図であり、（ａ）及び（ｂ）は車両において用いられるモータ・ジェネレータシステムを示す構成図、（ｃ）は車両において用いられるモータ４駆システムを示す構成図である。
【図２】交流回転電機の構成及び構造を説明するための断面図である。
【図３】交流回転電機に係る回路図である。
【図４】制御フローである。
【図５】バッテリ断線時の回路図である。
【図６】（ａ）はフィールドコイル電流のみの制御となる従来の制御に係る説明図、（ｂ）はステータ電流及びフィールドコイル電流両方の制御となる本発明の制御に係る説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…交流回転電機
２…エンジン
３…ベルト
４…トランスミッション
５…インバータ
６…バッテリ
７…後輪
８…機構
１１…ロータ
１２…ステータ
１３…回転センサ
１４…ポールコア
１５…フィールドコイル
１６…シャフト
１７…ケース
１８…プーリ
１９…ステータコア
２０、２０ｕ、２０ｖ、２０ｗ…ステータコイル
２１…コントローラ
２２、２３ｕ、２３ｖ、２３ｗ、２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ…ＭＯＳ−ＦＥＴ
２５、２６…フライホイールダイオード
２７ｕ、２７ｖ、２７ｗ、２８ｕ、２８ｖ、２８ｗ…フライホイールダイオード
２９、３０…直流母線
３１…電解コンデンサ
Ｉｄ、Ｉｑ…ステータ電流
ＩＦ…フィールドコイル電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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