(57)【要約】【課題】  駆動機構の摩擦係合要素を加熱手段として利用することでコスト的・スペース的に有利な装置としながら、回転電機の駆動要求時、不可逆減磁のない安全で本来の回転電機性能を発揮できる状態により、駆動要求に応えることができる駆動システムの回転電機保護制御装置を提供すること。【解決手段】  ロータ２６に温度が低下すると減磁する特性を持つフェライト磁石２５を有する第２モータジェネレータMG2と、滑り締結制御が可能なハイクラッチHCを有する駆動機構と、を備えた駆動システムにおいて、前記第２モータジェネレータMG2のロータ２６の近傍位置に、前記駆動機構のハイクラッチHCを配置し、前記第２モータジェネレータMG2の駆動要求があったとき、第２モータジェネレータMG2を駆動する前に前記ハイクラッチHCの滑り締結制御を実行する回転電機保護制御手段を設けた。【選択図】        図６
2005127406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータに温度が低下すると減磁する特性を持つ永久磁石を有する回転電機と、
滑り締結制御が可能な摩擦係合要素を有する駆動機構と、
を備えた駆動システムにおいて、
前記回転電機のロータ近傍位置に、前記駆動機構の摩擦係合要素を配置し、
前記回転電機の駆動要求があったとき、回転電機を駆動する前に前記摩擦係合要素の滑り締結制御を実行する回転電機保護制御手段を設けたことを特徴とする駆動システムの回転電機保護制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された駆動システムの回転電機保護制御装置において、
前記永久磁石の温度を検出する永久磁石温度検出手段を設け、
前記回転電機保護制御手段は、永久磁石温度が残留磁束密度−保磁力特性でクニック点に達してしまう温度を第１設定温度とし、該第１設定温度より低い温度を第２設定温度とした場合、回転電機の駆動要求から永久磁石温度が第２設定温度となるまでは、前記摩擦係合要素の滑り量を大きくした第１滑り締結制御を行い、永久磁石温度が第２設定温度から第１設定温度となるまでは、前記摩擦係合要素の滑り量を第１滑り締結制御より小さくした第２滑り締結制御を行うことを特徴とする駆動システムの回転電機保護制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載された駆動システムの回転電機保護制御装置において、
前記回転電機保護制御手段は、永久磁石温度が第１設定温度以上になると、前記摩擦係合要素を完全締結して、前記回転電機の駆動を開始することを特徴とする駆動システムの回転電機保護制御装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載された駆動システムの回転電機保護制御装置において、
前記駆動機構は、摩擦係合要素として、ロータと外部駆動部とを連結する多板摩擦クラッチを有し、
前記回転電機は、ケースに固定されたステータコアに対しコイルを複数回巻き付けたステータを有し、
前記ステータのコイルに発生する誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段と、前記ロータの回転数を検出する回転数センサを設け、
前記永久磁石温度検出手段を、誘起電圧をロータ回転数で除した誘起電圧係数を求める手段としたことを特徴とする駆動システムの回転電機保護制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載された駆動システムの回転電機保護制御装置において、
前記駆動機構は、遊星歯車列と、複数の走行モードを選択する摩擦係合要素と、を有する差動歯車変速機によるハイブリッド変速機であり、
前記回転電機は、前記ハイブリッド変速機の動力源としてエンジンと共に設けられたモータジェネレータであり、
前記回転電機保護制御手段は、前記モータジェネレータを停止している走行モードから前記モータジェネレータを駆動する走行モードへとモード遷移制御を行う場合、前記モータジェネレータのロータ近傍位置に配置されたハイブリッド変速機の摩擦係合要素を滑り締結することを特徴とする駆動システムの回転電機保護制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータに温度が低下すると減磁する特性を持つ永久磁石を有する回転電機と、滑り締結制御が可能な摩擦係合要素を有する駆動機構と、を備えたハイブリッド車や電気自動車等の駆動システムの回転電機保護制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石式回転子（永久磁石付きロータ）の冷却性能向上を実現するため、補強部材より熱伝導度の高いリング状部材６を設け、永久磁石やシャフトに過電流による発熱が生じても、前記リング状部材６を介して放熱を行うことで、冷却性能を向上させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１３４８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の回転電機にあっては、ロータに温度が高温になると減磁する特性を持つネオジウム磁石等を対象とするものであるため、ロータに温度が低下すると減磁する特性を持つフェライト系磁石をロータに有する回転電機の場合には、低温状態でステータコイルによる逆磁界が大きくなると、磁石動作点が残留磁束密度−保磁力特性（減磁曲線であり、以下、Ｂ−Ｈ特性という。）でクニック点（屈曲点）を超えてしまい、不可逆減磁してしまう。
【０００４】
また、冷却手段として熱伝導度の高いリング状部材６を新たに加える構成であるため、部品点数増やコスト増や大型化等を招く。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、駆動機構の摩擦係合要素を加熱手段として利用することでコスト的・スペース的に有利な装置としながら、回転電機の駆動要求時、不可逆減磁のない安全で本来の回転電機性能を発揮できる状態により、駆動要求に応えることができる駆動システムの回転電機保護制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の駆動システムの回転電機保護制御装置では、ロータに温度が低下すると減磁する特性を持つ永久磁石を有する回転電機と、滑り締結制御が可能な摩擦係合要素を有する駆動機構と、を備えた駆動システムにおいて、
前記回転電機のロータ近傍位置に、前記駆動機構の摩擦係合要素を配置し、前記回転電機の駆動要求があったとき、回転電機を駆動する前に前記摩擦係合要素の滑り締結制御を実行する回転電機保護制御手段を設けた。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明の駆動システムの回転電機保護制御装置にあっては、回転電機保護制御手段において、回転電機の駆動要求があったとき、回転電機を駆動する前に、回転電機のロータ近傍位置に配置された駆動機構の摩擦係合要素の滑り締結制御が実行され、摩擦係合要素の滑り締結により発生する高い摩擦熱によりロータの永久磁石の温度が上昇する。このように、駆動機構の摩擦係合要素を加熱手段として利用することでコスト的・スペース的に有利な装置としながら、回転電機の駆動要求時、不可逆減磁のない安全で本来の回転電機性能を発揮できる状態により、駆動要求に応えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の駆動システムの回転電機保護制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、構成を説明する。
［ハイブリッド変速機の駆動系］
図１は実施例１の回転電機保護制御装置が適用されたハイブリッド変速機（駆動機構）を示す全体システム図である。実施例１におけるハイブリッド変速機の駆動系は、図１に示すように、動力源として、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1と、第２モータジェネレータMG2（回転電機）と、を有する。これらの動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTとが連結される差動歯車変速機は、第１遊星歯車PG1と、第２遊星歯車PG2と、第３遊星歯車PG3と、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHC（摩擦係合要素）と、ハイローブレーキHLBと、を有する。
【００１０】
前記差動歯車変速機を構成する第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3は、何れもシングルピニオン型遊星歯車である。前記第１遊星歯車PG1は、第１サンギアS1と、第１ピニオンP1を支持する第１ピニオンキャリアPC1と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギアR1と、によって構成されている。前記第２遊星歯車PG2は、第２サンギアS2と、第２ピニオンP2を支持する第２ピニオンキャリアPC2と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギアR2と、によって構成されている。前記第３遊星歯車PG3は、第３サンギアS3と、第３ピニオンP3を支持する第３ピニオンキャリアPC3と、第３ピニオンP3に噛み合う第３リングギアR3と、によって構成されている。
【００１１】
前記第１サンギアS1と前記第２サンギアS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギアR1と第３サンギアS3とは第２回転メンバM2により直結され、前記第２ピニオンキャリアPC2と前記第３リングギアR3とは第３回転メンバM3により直結される。したがって、３組の遊星歯車PG1,PG2,PG3は、第１回転メンバM1と第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギアR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有する。
【００１２】
前記差動歯車変速機の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTとエンジンクラッチECと各係合要素LB,HC,HLBの連結関係について説明する。なお、第２回転メンバM2については、これらの何れにも連結されないフリーの状態であり、残りの５つの回転要素が、下記のように連結される。
【００１３】
前記エンジンＥのエンジン出力軸は、エンジンクラッチECを介して第３回転メンバM3に連結される。つまり、エンジンクラッチECの締結時には、第３回転メンバM3を介して第２ピニオンキャリアPC2と第３リングギアR3をエンジン回転数にする。
【００１４】
前記第１モータジェネレータMG1の第１モータジェネレータ出力軸は、第２リングギアR2に直結される。また、第１モータジェネレータ出力軸と変速機ケースTCとの間には、ハイローブレーキHLBが介装される。つまり、ハイローブレーキHLBの解放時には、第２リングギアR2を第１モータジェネレータMG1の回転数にする。また、ハイローブレーキHLBの締結時には、第２リングギアR2と第１モータジェネレータMG1の回転を停止する。
【００１５】
前記第２モータジェネレータMG2の第２モータジェネレータ出力軸は、第１回転メンバM1に直結される。また、第２モータジェネレータ出力軸と第１ピニオンキャリアPC1との間には、ハイクラッチHCが介装され、第１ピニオンキャリアPC1と変速機ケースTCとの間には、ローブレーキLBが介装される。つまり、ローブレーキLBのみの締結時には、第１ピニオンキャリアPC1を停止し、ハイクラッチHCのみの締結時には、第１サンギアS1と第２サンギアS2と第１ピニオンキャリアPC1とを第２モータジェネレータMG2の回転数にする。さらに、ローブレーキLBとハイクラッチHCの締結時には、第１サンギアS1と第２サンギアS2と第１ピニオンキャリアPC1とを停止する。
【００１６】
前記出力軸OUTは、第３ピニオンキャリアPC3に直結されている。なお、出力軸OUTからは、図外のプロペラシャフトやディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。
【００１７】
これにより、図４及び図５に示すように、共線図上において、第１モータジェネレータMG1(R2)、エンジンＥ(PC2,R3)、出力軸OUT(PC3)、第２モータジェネレータMG2(S1,S2,PC1)の順に配列され、遊星歯車列の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデルを導入することができる。
【００１８】
ここで、「共線図」とは、差動歯車のギア比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸にリングギア、キャリア、サンギア等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギアとリングギアの歯数比（α，β，δ）になるように配置したものである。ちなみに、図４(a)に示す(1)は第１遊星歯車PG1の共線図であり、(2)は第２遊星歯車PG2の共線図であり、(3)は第３遊星歯車PG3の共線図である。
【００１９】
前記エンジンクラッチECは、油圧により締結され、油により冷却される多板摩擦クラッチであり、図４及び図５の共線図上において、エンジンＥとの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりエンジンＥの回転とトルクを差動歯車変速機のエンジン入力回転要素である第３回転メンバM3に入力する。
【００２０】
前記ローブレーキLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図４及び図５の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸より外側位置に配置され、締結により図４の(a),(b)及び図５の(a),(b)に示すようにロー側変速比を分担するロー側変速比モードを実現する。
【００２１】
前記ハイクラッチHCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図４及び図５の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸と一致する位置に配置され、締結により図４の(d),(e)及び図５の(d),(e)に示すようにハイ側変速比を分担するハイ側変速比モードを実現する。
【００２２】
前記ハイローブレーキHLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図３及び図４の共線図上において、第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBと共に締結することにより変速比をアンダードライブ側のロー変速比に固定し、ハイクラッチHCと共に締結することにより変速比をオーバードライブ側のハイ変速比に固定する。
【００２３】
［ハイブリッド変速機の制御系］
実施例１のハイブリッド変速機における制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１（回転数センサ）と、第３リングギア回転数センサ１２と、を有して構成されている。
【００２４】
前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（以下、「動作点」とは回転数とトルクにより特定される動作の点をいう。）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。
【００２５】
前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０，１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1の動作点と、第２モータジェネレータMG2の動作点と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。また、第２モータジェネレータMG2のステータコイルに発生する誘起電圧Ｅの情報が統合コントローラ６に対して出力される（誘起電圧検出手段）。
【００２６】
前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2のステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により、それぞれの駆動電流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続されている。
【００２７】
前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。
【００２８】
前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第３リングギア回転数センサ１２からの第３リングギア回転速度ωin等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。
【００２９】
なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４，１５により接続されている。
【００３０】
［走行モード］
実施例１のハイブリッド変速機は、変速機の出力軸OUTをエンジン出力軸と同軸上に一致させることができることから、ＦＦ車（フロントエンジン・フロントドライブ車）に限らず、ＦＲ車（フロントエンジン・リヤドライブ車）に搭載でき、また、無段変速比モードとして１つのモードで常用変速比域をカバーするのではなく、ロー側無段変速比モードとハイ側無段変速比モードとに分担して常用変速比域をカバーするようにしているため、２つのモータジェネレータMG1,MG2の出力分担率は、エンジンＥが発生する出力の約２０％以下に抑えることができるという特徴を持つ。
【００３１】
走行モードとしては、図２に示すように、ロー固定変速比モード（以下、「Lowモード」という。）と、ロー側無段変速比モード（以下、「Low-iVTモード」という。）と、２速固定モード（以下、「2ndモード」という。）と、ハイ側無段変速比モード（以下、「High-iVTモード」という。）と、ハイ固定変速比モード（以下、「Highモード」という。）と、の５つの走行モードを有する。
【００３２】
そして、図２に示すように、前記Lowモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られる。前記Low-iVTモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる。前記2ndモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる。前記High-iVTモードは、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる。前記Highモードは、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られる。
【００３３】
これら５つの走行モードについては、エンジンＥを用いないで両モータージェネレータMG1,MG2のみで走行する電気走行モード（以下、「EVモード」という。）と、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて走行するハイブリッド走行モード（以下、「HEVモード」という。）とに分けられる。よって、図３に示すように、EVモードとHEVモードとを合わせると１０の走行モードが実現されることになる。図４にEVモード関連のEV-Lowモードの共線図、EV-Low-iVTモードの共線図、EV-2ndモードの共線図、EV-High-iVTモードの共線図、EV-Highモードの共線図をそれぞれ示す。図５にHEVモード関連のHEV-Lowモードの共線図、HEV-Low-iVTモードの共線図、HEV-2ndモードの共線図、HEV-High-iVTモードの共線図、HEV-Highモードの共線図をそれぞれ示す。
【００３４】
ここで、統合コントローラ６には、アクセル開度APと車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、前記１０の走行モードを割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両の停止時や走行時には、アクセル開度APと車速VSPとバッテリS.O.Cの検出値により走行モードマップが検索され、アクセル開度APと車速VSPにより決まる車両の運転点やバッテリ充電量に応じた最適な走行モードマップが選択される。
【００３５】
前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「HEVモード」との間においてモード遷移を行う場合には、エンジン始動やエンジン停止を要することに伴い、エンジンクラッチECの締結制御やエンジンクラッチECの解放制御、あるいは、これに加え、クラッチ・ブレーキ等の係合要素の締結・解放制御が実行される。また、「EVモード」の５つのモード間でのモード遷移や「HEVモード」の５つのモード間でのモード遷移を行う場合には、クラッチ・ブレーキ等の係合要素の締結・解放制御が実行される。これらのモード遷移制御は、動作点の受け渡しが円滑に行われるように、決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。
【００３６】
［第２モータジェネレータ構造］
実施例１の第２モータジェネレータMG2は、図６に示すように、トランスミッションケース２０と、該トランスミッションケース２０に固定された積層鋼鈑によるステータコア２１に対し軸方向にコイル２２を複数回巻き付けたステータ２３と、該ステータ２３に対しエアギャップ２４を介して配置され、内部にフェライト磁石２５（温度が低下すると減磁する特性を持つ永久磁石）を有するロータ２６と、該ロータ２６に設けられた第２モータジェネレータ軸２７と、を備えている。
【００３７】
前記ロータ２６には、第２モータジェネレータ軸２７との間にハイクラッチ装着空間２８を形成し、このハイクラッチ装着空間２８にハイクラッチHCを装着している。このハイクラッチHCは、締結により前記ロータ２６と第１ピニオンキャリア連結部材２９（外部駆動部）とを連結する。すなわち、ロータ２６の近傍位置に、ハイブリッド変速機の摩擦係合要素であるハイクラッチHCを配置している。
【００３８】
前記トランスミッションケース２０には、ステータ２３の外周部に対応する位置に、ステータ２３の冷却性能を確保するウォータージャケット３０が形成されている。また、前記トランスミッションケース２０と前記第１ピニオンキャリア連結部材２９との間には、締結により第１ピニオンキャリア連結部材２９をトランスミッションケース２０に固定するローブレーキLBが介装されている。なお、図６において、３１は第１モータジェネレータ軸、３２はエンジン出力軸である。
【００３９】
次に、作用を説明する。
【００４０】
［第２モータジェネレータ保護制御処理］
図７は実施例１の統合コントローラ６においてモータ駆動要求により開始される第２モータジェネレータ保護制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する（回転電機保護制御手段）。なお、実施例１の場合、例えば、ハイクラッチHCとローブレーキLBを締結する2ndモード（第２モータジェネレータMG2は停止）からローブレーキLBを解放するHigh-iVTモード（第２モータジェネレータMG2を駆動）へモード遷移する場合に、先にローブレーキLBを解放してから開始される。
【００４１】
ステップＳ１では、ハイクラッチHCを締結量Ｃにより滑り締結し、ステップＳ２へ移行する。
ここで、「締結量Ｃ」とは、図９に示すように、クラッチ滑り量が大きな、つまり、摩擦熱の発生が大きな締結量を意味し、後述する「締結量Ｄ」は、締結量Ｃに比べ、クラッチ滑り量が小さな、つまり、摩擦熱の発生が小さい締結量を意味する。
【００４２】
ステップＳ２では、誘起電圧係数が第１設定値Ａ（第１設定温度）未満か否かが判断され、YESの場合はステップＳ３へ移行し、NOの場合はステップＳ６へ移行する。
ここで、「誘起電圧係数」とは、誘起電圧Ｅを第２モータジェネレータ回転数N2（＝ロータ２６の回転数）で除した値で、この誘起電圧係数は、フェライト磁石２５の磁石温度と比例することから、誘起電圧係数により磁石温度を推定でき、誘起電圧係数算出手段は永久磁石温度検出手段に相当する。
また、「第１設定値Ａ」とは、誘起電圧係数（＝永久磁石温度）が、図８に示すＢ−Ｈ特性でクニック点に達してしまう永久磁石温度に相当する誘起電圧係数をいう。
【００４３】
ステップＳ３では、ステップＳ２での誘起電圧係数<Ａとの判断に基づいて、誘起電圧係数が第２設定値Ｂ（第２設定温度）未満か否かが判断され、YESの場合はステップＳ３の判断を繰り返し、NOの場合はステップＳ４へ移行する。
ここで、「第２設定値Ｂ」とは、図９に示すように、クニック点に達してしまう誘起電圧係数をあらわす第１設定値Ａより少し低い誘起電圧係数値である。
【００４４】
ステップＳ４では、ステップＳ３での誘起電圧係数≧Ｂとの判断に基づいて、ハイクラッチHCを締結量Ｄにより滑り締結し、ステップＳ５へ移行する。
【００４５】
ステップＳ５では、ステップＳ２と同様に、誘起電圧係数が第１設定値Ａ未満か否かが判断され、YESの場合はステップＳ５の判断を繰り返し、NOの場合はステップＳ６へ移行する。
【００４６】
ステップＳ６では、ハイクラッチHCを全締結（＝滑りの無い完全締結）すると共に、第２モータジェネレータMG2の駆動を開始する。
【００４７】
［フェライト磁石温度推定作用］
まず、実施例１では、上記のように、フェライト磁石２５の温度を直接検出せずに、誘起電圧係数を用いたが、その理由について説明する。
【００４８】
結論を先にいうと、温度センサ削減によるコスト低減が目的である。具体的には、フェライト磁石２５はロータ２６に挿入されており、ロータ２６は回転するため、フェライト磁石２５に温度センサを取り付けた場合、センサ信号を外部に出力するためにはスリップリング等の部品が必要になり、コストが増大する。そこで、下記の通り、磁石温度は誘起電圧と相関関係にあるため、この関係を用いて磁石温度を推定することで、スリップリング等の部品を用いる必要がなくなり、不要なコスト増を防止することができる。
【００４９】
次に、磁石温度と誘起電圧係数との関係について述べると、実施例１の場合、ハイクラッチHCの滑り締結によりロータ２６が、第１ピニオンキャリア連結部材２９と共に連れ回りし（第２モータジェネレータMG2の制御は無し）、ステータ２３のコイル２２にフェライト磁石２５の鎖交磁束による誘起電圧Ｅが発生する。一方、フェライト磁石２５は、磁石温度により磁束密度が線形的に変化し、磁石温度と誘起電圧係数とは比例の関係にある。
【００５０】
このため、誘起電圧係数がわかれば、磁石温度が推定できることになる。そして、誘起電圧係数は、上記のように、ロータ２６の連れ回りによりステータ２３のコイル２２に発生する誘起電圧Ｅとロータ２６の回転数（＝第２モータジェネレータ回転数）とに基づき演算可能である。つまり、
Ｔ＝α×Ｋｅ                    …(1)
Ｋｅ＝Ｅ÷Ｎ                    …(2)
但し、Ｔは磁石温度、αは係数、Ｋｅは誘起電圧係数、Ｅは誘起電圧、Ｎはロータ回転数である。
の式で与えられ、磁石温度Ｔは、スリップリング等を用いることなく検出可能な誘起電圧情報とロータ回転数情報を用い、(2)式を(1)式に代入することで推定検出することができる。
【００５１】
［第２モータジェネレータ保護制御作用］
まず、ロータ２６に埋設されている永久磁石であるフェライト磁石２５は、図８のＢ−Ｈ特性（減磁曲線）に示すように、例えば、-40℃や-20℃の低温状態においては、ステータ２３のコイル２２による逆磁界が大きくなると、磁石動作点がＢ−Ｈ特性のクニック点（屈曲点）を超えてしまい、不可逆減磁してしまう。
【００５２】
これに対し、実施例１では、モータ駆動要求時に誘起電圧係数が第２設定値Ｂ未満である場合、つまり、フェライト磁石２５が極低温である場合、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３へと進み、ハイクラッチHCを締結量Ｃによる滑り締結を維持しながら、誘起電圧係数が第２設定値Ｂ未満である限りステップＳ３の判断が繰り返される。
そして、誘起電圧係数が第２設定値Ｂ以上になると、ステップＳ３からステップＳ４→ステップＳ５へと進み、ハイクラッチHCを締結量Ｄによる滑り締結を維持しながら、誘起電圧係数が第１設定値Ａ未満である限りステップＳ５の判断が繰り返される。
そして、誘起電圧係数が第１設定値Ａ以上になると、ステップＳ５からステップＳ６へ進み、ステップＳ６において、ハイクラッチHCが全締結されると共に、第２モータジェネレータMG2の駆動が開始される。
【００５３】
モータ駆動要求時に誘起電圧係数が第２設定値Ｂ以上であるが第１設定値Ａ未満である場合、つまり、フェライト磁石２５が多少低温である場合、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５へと進み、ハイクラッチHCを締結量Ｃから締結量Ｄに変えての滑り締結を維持しながら、誘起電圧係数が第１設定値Ａ未満である限りステップＳ５の判断が繰り返される。
そして、誘起電圧係数が第１設定値Ａ以上になると、ステップＳ５からステップＳ６へ進み、ステップＳ６において、ハイクラッチHCが全締結されると共に、第２モータジェネレータMG2の駆動が開始される。
【００５４】
モータ駆動要求時に誘起電圧係数が第１設定値Ａ以上である場合、つまり、フェライト磁石２５が十分に暖まっている場合、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ６へと進み、ステップＳ６において、ハイクラッチHCが締結量Ｃから直ちに全締結にされると共に、第２モータジェネレータMG2の駆動が開始される。
【００５５】
以上のように、ハイクラッチHCのすべり締結により発生する摩擦熱を利用し、モータ駆動要求時にフェライト磁石２５を有するロータ温度を管理する。つまり、モータ駆動要求時点でのフェライト磁石２５の温度にかかわらず、誘起電圧係数が第１設定値Ａ以上になった時点で第２モータジェネレータMG2の駆動が開始されることで、フェライト磁石２５がＢ−Ｈ特性のクニック点に到達することなく、上記不可逆減磁が防止される。また、誘起電圧係数が第１設定値Ａ以上になると、直ちにハイクラッチHCが滑りのない全締結とされることで、ハイクラッチHCを長時間にわたり滑り締結することでのフェーシング摩耗等を防止し、ハイクラッチHCの耐久信頼性を確保することができる。
【００５６】
［ロータ極低温時の2ndモードからHigh-iVTモードへのモード遷移作用］
例えば、寒冷地での2ndモード発進からHigh-iVTモードへモード遷移する場合で、ロータ２６を極低温状態から不可逆減磁を防止する温度まで上昇させる作用を、図９に示すタイムチャートにより説明する。
【００５７】
まず、時点t0までの2ndモードでは、ハイクラッチHCとローブレーキLBとが共に締結され、第２モータジェネレータMG2のロータ２６がトランスミッションケース２０に固定、つまり、第２モータジェネレータMG2の回転数はゼロ（モータ停止）である。
【００５８】
そして、時点t0でHigh-iVTモードの選択により、モータ駆動要求が出されると、ローブレーキLBは直ちに解放されるが、ハイクラッチHCは、誘起電圧係数が低いことで一定の締結量Ｃにて滑り締結される。このローブレーキLBの解放とハイクラッチHCの滑り締結に対応して第２モータジェネレータ回転数がNEまで上昇し、その回転数を保つ。
【００５９】
一方、ハイクラッチHCは締結量Ｃにて大きな滑り量により締結されていることで、摩擦熱が発生し、ハイクラッチHCの摩擦熱が、ハイクラッチHCと接して配置されているロータ２６に伝達され、フェライト磁石２５の温度を上昇させる。このフェライト磁石２５の温度上昇に応じ、誘起電圧係数が、図９の誘起電圧係数特性に示すように上昇し、t1の時点で第２設定値Ｂに達する。
【００６０】
誘起電圧係数が第２設定値Ｂとなるt1の時点では、ハイクラッチHCが、締結量Ｃから締結量Ｄ（締結量Ｃより滑り量小）に変更される。この締結量の変更により、第２モータジェネレータ回転数がNEからNFに上昇するが、ハイクラッチHCの摩擦熱の発生が抑えられることで、誘起電圧係数は、図９の誘起電圧係数特性に示すように上昇勾配が抑えられる。このため、ハイクラッチHCを締結量Ｃのまま維持する場合のように、フェライト磁石２５の温度上昇がオーバーシュートし、不必要な温度上昇になるのを抑制することができる。
【００６１】
そして、t2の時点で誘起電圧係数が第１設定値Ａになると、ハイクラッチHCを滑りの無い完全締結とし、同時に、第２モータジェネレータMG2のモータ制御を開始してHigh-iVTモードへ移行する。このため、フェライト磁石２５が不可逆減磁しない安全でしかも本来のモータ性能を発揮する状態で第２モータジェネレータMG2を駆動することができると共に、ハイクラッチHCを滑りの無い完全締結とすることで、フェーシングの摩耗を最小限に抑え、ハイクラッチHCの耐久信頼性を確保する。
【００６２】
次に、効果を説明する。
実施例１の駆動システムの回転電機保護制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００６３】
(1) ロータに温度が低下すると減磁する特性を持つ永久磁石を有する回転電機と、滑り締結制御が可能な摩擦係合要素を有する駆動機構と、を備えた駆動システムにおいて、前記回転電機のロータ近傍位置に、前記駆動機構の摩擦係合要素を配置し、前記回転電機の駆動要求があったとき、回転電機を駆動する前に前記摩擦係合要素の滑り締結制御を実行する回転電機保護制御手段を設けたため、駆動機構の摩擦係合要素を加熱手段として利用することでコスト的・スペース的に有利な装置としながら、回転電機の駆動要求時、不可逆減磁のない安全で本来の回転電機性能を発揮できる状態により、駆動要求に応えることができる。
【００６４】
(2) 前記永久磁石の温度を検出する永久磁石温度検出手段を設け、前記回転電機保護制御手段は、永久磁石温度が残留磁束密度−保磁力特性でクニック点に達してしまう温度を第１設定温度とし、該第１設定温度より低い温度を第２設定温度とした場合、回転電機の駆動要求から永久磁石温度が第２設定温度となるまでは、前記摩擦係合要素の滑り量を大きくした第１滑り締結制御を行い、永久磁石温度が第２設定温度から第１設定温度となるまでは、前記摩擦係合要素の滑り量を第１滑り締結制御より小さくした第２滑り締結制御を行うため、永久磁石の温度上昇がオーバーシュートし、不必要な温度上昇を抑制することができると共に、摩擦係合要素の滑り摩耗を防止して耐久性を向上させることができる。
【００６５】
(3) 前記回転電機保護制御手段は、永久磁石温度が第１設定温度以上になると、前記摩擦係合要素を完全締結して、前記回転電機の駆動を開始するため、永久磁石が不可逆減磁しない安全な状態で回転電機を駆動できると共に、摩擦係合要素を完全締結とすることで、摩擦係合要素のフェーシング摩耗を抑制すると共に動力伝達効率を向上させることができる。
【００６６】
(4) 前記駆動機構は、摩擦係合要素として、ロータ２６と第１ピニオンキャリア連結部材２９とを連結するハイクラッチHCを有し、前記回転電機は、トランスミッションケース２０に固定されたステータコア２１に対しコイル２２を複数回巻き付けたステータ２３を有し、前記ステータ２３のコイル２２に発生する誘起電圧Ｅを検出する誘起電圧検出手段と、前記ロータ２６の回転数を検出する第２モータジェネレータ回転数センサ１１を設け、前記永久磁石温度検出手段を、誘起電圧Ｅをロータ回転数Ｎで除した誘起電圧係数を求める手段としたため、直接磁石温度を検出する温度センサを用いる場合に比べ、部品点数の増大がなくコストを低減できる。
【００６７】
(5) 前記駆動機構は、３つの遊星歯車列PG1,PG2,PG3と、複数の走行モードを選択するハイクラッチHCを有する差動歯車変速機によるハイブリッド変速機であり、前記回転電機は、前記ハイブリッド変速機の動力源としてエンジンＥと共に設けられた第２モータジェネレータMG2であり、前記回転電機保護制御手段は、前記第２モータジェネレータMG2を停止している2ndモードから前記第２モータジェネレータMG2を駆動するHigh-iVTモードへとモード遷移制御を行う場合、前記第２モータジェネレータMG2のロータ近傍位置に配置されたハイブリッド変速機のハイクラッチHCを滑り締結するため、ハイブリッド変速機で2ndモードからHigh-iVTモードへモード遷移制御を行う場合であって、第２モータジェネレータMG2の駆動要求時、不可逆減磁のない安全で本来のモータ性能を発揮できる状態により、駆動要求に応えることができる。
【００６８】
以上、本発明の駆動システムの回転電機保護制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６９】
例えば、実施例１では、永久磁石温度検出手段として、誘起電圧係数により永久磁石温度を推定検出する手段の例を示したが、永久磁石温度を直接温度センサにより検出するようにしても良い。この場合、摩擦係合要素としては、ロータ連れ回りを確保するためにロータと外部駆動部とを連結する多板摩擦クラッチに限定されず、回転電機の駆動要求時に滑り締結により低温の永久磁石を暖める手段となり得る摩擦係合要素であれば、他の多板摩擦クラッチや多板摩擦ブレーキであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の駆動システムの回転電機保護制御装置は、１つのエンジンと２つのモータジェネレータを動力源とし、３つの単純遊星歯車列による差動歯車変速機を持つハイブリッド変速機への適用例を示したが、ロータに温度が低下すると減磁する特性を持つ永久磁石を有する回転電機と、滑り締結制御が可能な摩擦係合要素を有する駆動機構と、を備えた駆動システムであれば、電気自動車やモータ四輪駆動車等の他の駆動システムにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施例１の回転電機保護制御装置が適用されたハイブリッド変速機を示す全体システム図である。
【図２】ハイブリッド変速機において各走行モードでの３つの係合要素の締結・解放状態を示す図である。
【図３】ハイブリッド変速機において電気自動車モードでの５つの走行モードとハイブリッド車モードでの５つの走行モードでのエンジン・エンジンクラッチ・モータジェネレータ・ローブレーキ・ハイクラッチ・ハイローブレーキの各作動表を示す図である。
【図４】ハイブリッド変速機において電気自動車モードでの５つの走行モードを示す共線図である。
【図５】ハイブリッド変速機においてハイブリッド車モードでの５つの走行モードを示す共線図である。
【図６】実施例１の回転電機保護制御装置が適用された第２モータジェネレータを示す概略断面図である。
【図７】実施例１の統合コントローラにおいてモータ駆動要求により開始される第２モータジェネレータ保護制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】第２モータジェネレータのロータに設けられたフェライト磁石の磁石温度をパラメータとする残留磁束密度−保磁力特性図である。
【図９】第２モータジェネレータのロータを極低温状態から不可逆減磁を防止する温度まで上昇させる作用を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
Ｅ  エンジン
MG1  第１モータジェネレータ
MG2  第２モータジェネレータ（回転電機）
OUT  出力軸
PG1  第１遊星歯車
PG2  第２遊星歯車
PG3  第３遊星歯車
EC  エンジンクラッチ
LB  ローブレーキ
HC  ハイクラッチ（摩擦係合要素）
HLB  ハイローブレーキ
２０  トランスミッションケース
２１  ステータコア
２２  コイル
２３  ステータ
２４  エアギャップ
２５  フェライト磁石（永久磁石）
２６  ロータ
２７  第２モータジェネレータ軸
２８  ハイクラッチ装着空間
２９  第１ピニオンキャリア連結部材（外部駆動部）
【図１】
2005127406.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005127406.tif 000006
【図５】
2005127406.tif 000007
【図６】
2005127406.tif 000008
【図７】
2005127406.tif 000009
【図８】
2005127406.tif 000010
【図９】
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