JP4849421B2 - 発電電動機制御装置およびそれを備える車両システム - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関に軸が連結された発電電動機を制御する発電電動機制御装置及びそれを備える車両システムに関するものである。

従来から車両の燃費向上を目的として、車両の減速時に発電電動機の発電量を増大させ、減速エネルギーを回収することが提案されている。その提案の１つでは、車両減速時に自動変速機のロックアップを行い、その後燃料カットを行った状態で、発電電動機の発電量を通常よりも増大させ効率よく減速エネルギーを回収する（例えば、特許文献１参照）。また、他の提案では、発電電動機の回生発電時にエンジンのスロットル弁を操作することでエンジンのポンピングロスを制御し、回生発電時の発電装置のトルクの増大による車両の減速度を制御する（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−３１０５６６号公報 特開平１１−１０７８０５号公報

しかし、上述の提案では、減速時に定常発電よりも発電量を増やすことで、減速による発電電動機の冷却性能が低下した状態で発電量が増大するため発電電動機の温度が増加し、発電電動機の許容温度を超えてしまうという問題がある。

この発明の目的は、回生時の発電量を増加させると共に過熱による発電電動機の破損を防止することが可能な発電電動機制御装置及びそれを備える車両システムを提供することである。

この発明に係る発電電動機制御装置は、内燃機関を始動するために電力供給装置から供給される電力で該内燃機関に連結する回転軸を回転する駆動モードと、上記内燃機関により上記回転軸が回転されることにより発電する電力を上記電力供給装置に供給する発電モードと、車両減速時に回生発電を行う回生発電モードとに発電電動機を制御する発電電動機制御装置において、上記電力供給装置と上記発電電動機との間で双方向に直交変換を行うインバータ部と、上記発電電動機の界磁電流を制御する界磁制御部とを備え、上記回生発電モードでは、回生発電を開始するとき上記発電電動機の界磁電流を上記発電モードでの界磁電流の最大値を超える上記駆動モードでの最大値と同じとし、その後、上記発電電動機及び自身の各部の温度を測定して、それぞれの部分の温度の少なくとも１つが予め定めた閾値を超えた場合に、界磁電流を下げる。

この発明に係る発電電動機制御装置の効果は、回生発電時間は短時間であり、連続定格以上の発電を実施することが可能であるので、回生発電時に界磁電流を連続定格よりも多く流すことで発電量を多くして、効率よく回生でき、車両の燃費が向上することである。発電電動機において、短時間に高トルクを発生させる必要がある内燃機関の始動を行う駆動モードの界磁電流が上限値となるため、回生時の界磁電流の上限値を駆動モードの界磁電流とすることで、発電電動機の故障が発生しない範囲に界磁電流や発電出力を設定することができる。回生発電時の温度上昇を見込んだ閾値で判定することで発電電動機の破損を防止することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る発電電動機制御装置が付属される発電電動機の断面図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る車両システムの概略構成図である。
なお、この発明の実施の形態１においては発電電動機１と発電電動機制御装置１０１とが一体に構成されているが、分離されていても良い。
この発明の実施の形態１に係る車両システムは、図示しない内燃機関、内燃機関の接続される発電電動機１、発電電動機１を制御する発電電動機制御装置１０１、発電電動機１との間で電力の授受を行う電力供給装置１６、車両システムを制御する車両制御装置１０２、及び車両システムの情報を取得する車両情報取得機器群１０３を備える。電力供給装置１６は、例えばバッテリのような蓄電装置１６１を備える。

この発明の実施の形態１に係る発電電動機１は、界磁巻線２及び界磁巻線２を覆う界磁鉄心３を有する回転子４と、回転子４を回転自在に保持するハウジング７、８と、回転子４を覆って設けられるとともに電機子巻線５を有する固定子６と、図示しない内燃機関と図示しないベルトを介して接続されるとともに回転子４の端部に取り付けられるプーリ１２と、界磁巻線２に接続されるとともに回転子４の他の端部に取り付けられるスリップリング１３と、スリップリング１３上を摺動するブラシ１４を保持するブラシホルダ１５と、を備える。
内燃機関と発電電動機１とはベルトで接続されているので、相互に動力を交換することができる。
車両情報取得機器群１０３には、回転子４の回転速度、電機子巻線５の電機子電流、界磁巻線２の界磁電流、発電電動機１の各部及び発電電動機制御装置１０１の各部の温度を測定するセンサが含まれる。

この発明の実施の形態１に係る発電電動機制御装置１０１は、電機子巻線５に接続されて電機子電流を供給するパワー回路部９、界磁巻線２に接続されて界磁電流を供給する界磁電流制御部１１、及び、発電電動機１の動作を制御する制御回路部１０を備える。
パワー回路部９は、電機子巻線５の各相に接続された上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子から構成される。そして、スイッチング素子を制御することにより発電電動機１と電力供給装置１６との間で双方向に電力を変換する。
界磁電流制御部１１は、回転子４の界磁巻線２に接続されるスイッチング素子１７と還流ダイオード１８からなるレギュレータ回路１９を有し、制御回路部１０からの指令に基づいてスイッチング素子１７をＯＮ−ＯＦＦ制御することで界磁巻線２に流れる界磁電流を制御し、発電電動機１の発電量や駆動トルクを制御する。

制御回路部１０は、車両制御装置１０２から入力される車両情報に基づいて発電電動機１を３つのモードに分けて制御する。３つのモードとは、内燃機関を始動するために電力供給装置１６から供給される電力で内燃機関に連結する回転軸を回転する駆動モードと、車両が定速または加速するときに内燃機関により回転軸が回転されることにより発電する電力を電力供給装置１６に供給する発電モードと、車両が減速するときに回生発電を行う回生発電モードである。

そして、制御回路部１０には、駆動モードと発電モードでの制御の際に流し得る界磁電流の上限値がモード毎に設定されている。そして、駆動モードでの上限値は内燃機関を短時間に始動するために大きな値であり、それに反して発電モードでの上限値は、定常走行時に常に発電するので駆動モードでの上限値よりかなり小さい値である。
制御回路部１０は、回生発電モードのときには界磁電流の上限値として駆動モードでの上限値を採用する。

制御回路部１０には、発電モードおよび回生発電モードで発電するときに、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の各部位が過熱して破損しないように、計測した発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の各部位の温度と比較する許容温度が部位毎に設定されている。そして、制御回路部１０は、計測した発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の各部位の温度が許容温度を超えたときには界磁電流を小さくして発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の各部位の温度が許容温度以下になるよう界磁電流を減らす。

次に、発電電動機１を制御する手順について説明する。図３は、この発明の実施の形態１に係る発電電動機制御装置１０１で実行する回生発電制御ルーチィンの手順を示すフローチャートである。
車両制御装置１０２は、車両の負荷や走行状態を検知して発電電動機制御装置１０１に発電電動機１の制御モードの指示を行う。内燃機関を起動するときには駆動モードの指示を行う。車両が定常走行状態であることを検知したときには発電モードの指示を行う。車両が減速状態であることを検知したときには回生発電モードの指示を行う。
なお、駆動モード及び発電モードの指示を受けたときの発電電動機制御装置１０１での制御は一般的であるので説明は省略する。

回生発電モードの指示を受けると、回生発電制御ルーチィンが開始される。なお、回生発電モードはその前には発電モードでの制御が行われている。
ステップ１０１で、発電モードから回生発電モードに制御を切り替える。
ステップ１０２で、界磁電流として流し得る上限値を発電モードの上限値から駆動モードの上限値に変更する。
ステップ１０３で、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の各部位の温度と、発電電動機１の回転速度とを車両情報取得機器群１０３から取得する。
ステップ１０４で、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の各部位の温度と、発電電動機１の回転速度とから界磁電流を決定し、界磁電流制御部１１を制御して決定した値に界磁電流を制御する。

ステップ１０５で、車両制御装置１０２から回生発電モードの指示が入力されているか否かを判断し、回生発電モードの指示が入力されていないとき回生発電制御ルーチィンを終了し、回生発電モードの指示が入力されているときステップ１０６に進む。
ステップ１０６で、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の各部位の温度が許容温度以下か否かを判断し、全ての部位の温度が許容温度以下のときステップ１０５に戻り、少なくとも１つの部位の温度が許容温度を超えるときステップ１０７に進む。
ステップ１０７で、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の全ての部位の温度が許容温度以下になるように界磁電流を決定し、界磁電流制御部１１を制御して決定した値に界磁電流を制御してステップ１０５に戻る。

このように発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の全ての部位の温度が許容温度以下に維持されるように回生発電されるので、過熱による発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の破損を防止できる。
また、回生発電において発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の全ての部位の温度が許容温度以下であれば界磁電流を発電モードのときの上限値より大きい上限値まで増やすことができるので、通常の発電モードで発電しているときよりも多く発電することができ、より効果的に減速エネルギーを回生することができる。
また、発電電動機１に流し得る界磁電流の上限値は、大きなトルクを短時間に発生させる必要がある駆動モードで流し得る上限値であるので、回生発電のために駆動モードで流し得る上限値の界磁電流を流しても発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の各部の温度が許容温度を超えない。

また、発電電動機制御装置１０１は低下した発電量を車両制御装置１０２に通知するので、車両制御装置１０２は回生発電の総量を正確に算出できるとともに、発電量の低下を不具合ではなく、通常動作として判断することができる。
また、減速する時間は定常運転している時間に比べると短時間であり、回生発電するときに流す界磁電流を定常運転で発電するときに流す界磁電流よりも大きくして発電量を増しても不具合が発生せずより効果的に回生発電を実施することができる。

なお、許容温度として回生発電終了までの温度上昇を見込んで設定しても良く、そうすることにより発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１をより確実に保護することができる。
また、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１の各部に設定した許容温度を一通りとしているが、発電モードと回生発電モードで変更しても良い。このとき回生発電モードの許容温度を発電モードのそれよりも低くする。回生発電モードでは界磁電流を多く流して発電量を増加させているが、車両が減速するため各部位の冷却性が低下するため、温度上昇値が増加してしまう。そこで許容温度を発電モードよりも低くすることでより確実に各部位の保護を行うことができる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る車両システムの概略構成図である。図５は、この発明の実施の形態２に係る発電電動機制御装置１０１Ｂで実行する回生発電制御ルーチィンの手順を示すフローチャートである。
この発明の実施の形態１に係る発電電動機制御装置１０１では決定した界磁電流に回生発電モードでの界磁電流を急激に増加させているが、この発明の実施の形態２に係る発電電動機制御装置１０１Ｂでは決定した界磁電流に増加するとき所定の変化率で増加することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。

この発明の実施の形態２に係る車両制御装置１０２Ｂは、車両の負荷や走行状態を検知して発電電動機制御装置１０１に発電電動機１の制御モードの指示を行う。内燃機関を起動するときには駆動モードの指示を行う。また、車両が定常走行状態であることを検知したときには発電モードの指示を行う。また、車両が減速状態であることを検知したときには減速度を求め、回生発電モードの指示と減速度の通知を発電電動機制御装置１０１Ｂに行う。
なお、駆動モード及び発電モードの指示を受けたときの発電電動機制御装置１０１Ｂでの制御は一般的であるので説明は省略する。

車両制御装置１０２から回生発電モードの指示を受けると、回生発電制御ルーチィンが開始される。なお、回生発電モードはその前には発電モードでの制御が行われている。
ステップ２０１で、発電モードから回生発電モードに制御を切り替える。
ステップ２０２で、界磁電流として流し得る上限値を発電モードの上限値から駆動モードの上限値に変更する。
ステップ２０３で、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１Ｂの各部位の温度と、発電電動機１の回転速度とを車両情報取得機器群１０３から取得する。
ステップ２０４で、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１Ｂの各部位の温度と、発電電動機１の回転速度とから界磁電流を決定する。
ステップ２０５で、減速度より界磁変化率を求め、先に決定した界磁電流と界磁変化率とから制御開始の界磁電流を決定し、界磁電流制御部１１を制御して決定した値になるように界磁電流を制御する。

ステップ２０６で、車両制御装置１０２Ｂから回生発電モードの指示が入力されているか否かを判断し、回生発電モードの指示が入力されていないとき回生発電制御ルーチィンを終了し、回生発電モードの指示が入力されているときステップ２０７に進む。
ステップ２０７で、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１Ｂの各部位の温度が許容温度以下か否かを判断し、全ての部位の温度が許容温度以下のときステップ２０８に進み、少なくとも１つの部位の温度が許容温度を超えるときステップ２０９に進む。
ステップ２０８で、現在の界磁電流と界磁変化率から新たな界磁電流を決定し、界磁電流制御部１１を制御して決定した値になるように界磁電流を制御しステップ２０６に戻る。
ステップ２０９で、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１Ｂの全ての部位の温度が許容温度以下になるように界磁電流を決定し、界磁電流制御部１１を制御して決定した値になるように界磁電流を制御してステップ２０６に戻る。

減速が始まると同時に界磁電流を急激に増加させてしまうと発電電動機１のトルクが急激に増加し、乗り心地が悪化してしまう。一方、この発明の実施の形態２に係る発電電動機制御装置１０１Ｂのように、車両の減速度に応じて界磁電流を所定の変化率で変化させることで違和感無く、発電電動機１の発電量を増加することができる。

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係る車両システムの概略構成図である。図７は、この発明の実施の形態３に係る発電電動機制御装置１０１Ｃで実行する回生発電制御ルーチィンの手順を示すフローチャートである。
この発明の実施の形態３に係る車両制御装置１０２Ｃは、車両の負荷や走行状態を検知して発電電動機制御装置１０１Ｃに発電電動機１の制御モードの指示を行う。内燃機関を起動するときには駆動モードの指示を行う。また、車両が定常走行状態であることを検知したときには発電モードの指示を行う。また、車両が減速状態であることを検知したときには減速度及び回生発電可能時間を求めて回生発電モードの指示を行うとともに減速度を求め且つ車両に要求される制動力、走行中の路線の情報、渋滞及び信号などの交通情報から回生発電可能時間を通知する。
また、車両制御装置１０２Ｃは、交通情報から渋滞や信号待ちなどでアイドリングストップを実施するか否かを判断し、且つアイドリングストップを実施すると判断したとき交通情報からアイドリングストップが行われる停車時間を推定し、推定したアイドリングストップが行われる停車時間を発電電動機制御装置１０１Ｃに連絡する。
なお、駆動モード及び発電モードの指示を受けたときの発電電動機制御装置１０１Ｃでの制御は一般的であるので説明は省略する。

車両制御装置１０２Ｃから回生発電モードの指示を受けると、回生発電制御ルーチィンが開始される。なお、回生発電モードはその前には発電モードでの制御が行われている。
ステップ３０１で、発電モードから回生発電モードに制御を切り替える。
ステップ３０２で、界磁電流として流し得る上限値を発電モードの上限値から駆動モードの上限値に変更する。
ステップ３０３で、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１Ｃの各部位の温度と、発電電動機１の回転速度とを車両情報取得機器群１０３から取得する。
ステップ３０４で、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１Ｃの各部位の温度と回生発電可能時間とから回生発電中の各部位の最高温度を推定し、少なくとも１つの部位の推定した最高温度が許容温度以下になるように、発電電動機１の回転速度から界磁電流を決定する。
ステップ３０５で、減速度より界磁変化率を求め、先に決定した界磁電流と界磁変化率とから回生発電開始の界磁電流を決定し、界磁電流制御部１１を制御して決定した値になるように界磁電流を制御する。

ステップ３０６で、車両制御装置１０２Ｃから回生発電モードの指示が入力されているか否かを判断し、回生発電モードの指示が入力されていないとき回生発電制御ルーチィンを終了し、回生発電モードの指示が入力されているときステップ３０７に進む。
ステップ３０７で、停車時間が零か否かを判断し、停車時間が零でないときステップ３０８に進み、停車時間が零であるときステップ３０９に進む。
ステップ３０８で、アイドリングストップが行われる停車時間に基づいて許容温度を再設定してステップ３０９に進む。
ステップ３０９で、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１Ｃの各部位の温度が許容温度以下か否かを判断し、全ての部位の温度が許容温度以下のときステップ３１０に進み、少なくとも１つの部位の温度が許容温度を超えるときステップ３１１に進む。
ステップ３１０で、現在の界磁電流と界磁変化率から新たな界磁電流を決定し、界磁電流制御部１１を制御して決定した値になるように界磁電流を制御しステップ３０６に戻る。
ステップ３１１で、発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１Ｃの全ての部位の温度が許容温度以下になるように界磁電流を決定し、界磁電流制御部１１を制御して決定した値になるように界磁電流を制御してステップ３０６に戻る。

発電モードでは内燃機関が回転し、それにともない発電電動機１も回転しているため、発電による発熱量は放熱されるが、回生発電モードでは内燃機関の回転が減速により遅くなり、それにともない発電電動機１の回転も遅くなるため、冷却性能が低下する。そこで、界磁電流をパラメータにして回生発電での発熱量を求めるとともに各部位の冷却性能の低下を考慮して各部位の温度を推定し、推定した各部位の温度が許容温度以下である最も大きな界磁電流を決定することにより確実に発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１Ｃの保護を実施することが出来る。これによって発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１Ｃを保護しながら最大限の回生発電量を確保することができる。

発電電動機１が回転している場合、回転子４に設けられたファンによって各部位が冷却されており、また、一般的に発電電動機１では大電流が流れる固定子６の温度が最も高くなる。アイドリングストップ時は内燃機関が停止するためファンが止まって発電電動機１及び発電電動機制御装置１０１Ｃを冷却することができない。このため、全体の温度が均一になるように熱が移動する。一般的には固定子６からの受熱によって固定子６以外の部位の温度が上昇してしまう。そして温度が上昇する部位の中には許容温度が低い部位があり、その部位の温度が許容温度を超えてしまうことがある。ここで予めアイドリングストップが行われる停車時間を推定することで、アイドリングストップが行われている間での各部位の温度変化を推定し、変化する温度が許容温度を超えないように直前の回生発電を制御する。これによってより確実に各部位の温度劣化を防止することができる。

実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４に係る車両システムの概略構成図である。
この発明の実施の形態４に係る車両システムは、この発明の実施の形態１に係る車両システムと電力供給装置１６Ｄが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
この発明の実施の形態４に係る電力供給装置１６Ｄは、この発明の実施の形態１に係る電力供給装置１６に回生電力充電専用蓄電装置１６２を追加したことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。すなわち、この発明の実施の形態４に係る電力供給装置１６Ｄは、通常運転時に使用する蓄電装置１６１及び回生発電時の電力を蓄える回生電力充電専用蓄電装置１６２を備える。
そして、蓄電装置１６１及び回生電力充電専用蓄電装置１６２とパワー回路部９との間にそれぞれスイッチング素子１７１、１７２が介設されている。このスイッチング素子１７１、１７２は、車両制御装置１０２ＤによりＯＮ−ＯＦＦ制御される。

この発明の実施の形態４に係る車両システムでは、通常運転時すなわち発電モードで制御しているときには発電される電力が大きくないので、電力の受入性能の一般的な蓄電装置１６１、例えば通常のバッテリに発電した電力を充電する。一方、減速時すなわち回生発電モードで制御しているときには、通常運転時より多くの動力を電力として回生するために、発電電動機１の界磁電流を増加させて発電量を多くしている。そのため、回生電力充電専用蓄電装置１６２は、大きな電力を受け入れることができる、すなわち充電時のパワー密度の大きな蓄電装置が望ましく、例えばキャパシタなどが良い。

この発明の実施の形態４に係る車両制御装置１０２Ｄは、車両の負荷や走行状態を検知して発電電動機制御装置１０１に発電電動機１の制御モードの指示を行うとともに電力供給装置１６Ｄの蓄電装置１６１または回生電力充電専用蓄電装置１６２を選択する。停車が所定の時間以上に亘った後に内燃機関を起動するときには駆動モードの指示を行うとともにスイッチング素子１７１をＯＮして蓄電装置１６１を選択する。また、停車が所定の時間未満に亘った後に内燃機関を起動するときには駆動モードの指示を行うとともにスイッチング素子１７２をＯＮして回生電力充電専用蓄電装置１６２を選択する。また、車両が定常走行状態であることを検知したときには発電モードの指示を行うとともにスイッチング素子１７１をＯＮして蓄電装置１６１を選択する。また、車両が減速状態であることを検知したときには回生発電モードの指示を行うとともにスイッチング素子１７２をＯＮして回生電力充電専用蓄電装置１６２を選択する。
なお、駆動モード及び発電モードの指示を受けたときの発電電動機制御装置１０１での制御は一般的であるので説明は省略する。

この発明の実施の形態４では電力の受入性能の大きな回生電力充電専用蓄電装置１６２を設けることで確実に回生電力を回収することができる。
また、回生発電時に蓄えた電力をアイドリングストップ終了後の再始動のように短い時間での停車後に使用するので、次の減速時に回生発電される電力を受け入れるための容量を確保することができ、回生発電による電力を確実に回収できる。

実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５に係る車両システムの概略構成図である。
この発明の実施の形態５に係る車両システムは、この発明の実施の形態４に係る車両システムと電力供給装置１６Ｅが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
この発明の実施の形態５に係る電力供給装置１６Ｅは、この発明の実施の形態４に係る電力供給装置１６Ｄに回生電力充電専用蓄電装置１６２から蓄電装置１６１に電力を移す充電回路２０を追加したことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。そして、充電回路２０は車両制御装置１０２Ｅにより制御される。

この発明の実施の形態５に係る車両制御装置１０２Ｅは、車両の負荷や走行状態を検知して発電電動機制御装置１０１に発電電動機１の制御モードの指示を行うとともに電力供給装置１６の蓄電装置１６１または回生電力充電専用蓄電装置１６２を選択する。停車が所定の時間以上に亘った後に内燃機関を起動するときには駆動モードの指示を行うとともにスイッチング素子１７１をＯＮして蓄電装置１６１を選択する。また、停車が所定の時間未満に亘った後に内燃機関を起動するときには駆動モードの指示を行うとともにスイッチング素子１７２をＯＮして回生電力充電専用蓄電装置１６２を選択する。また、車両が定常走行状態であることを検知したときには発電モードの指示を行うとともにスイッチング素子１７１をＯＮして蓄電装置１６１を選択する。また、車両が減速状態であることを検知したときには回生発電モードの指示を行うとともにスイッチング素子１７２をＯＮして回生電力充電専用蓄電装置１６２を選択する。また、停車が所定の時間以上に亘ったことを検知したときには充電回路２０を制御して回生電力充電専用蓄電装置１６２から蓄電装置１６１に電力を移す。

この発明の実施の形態５に係る車両システムでは、電力の受入性能の良い回生電力充電専用蓄電装置１６２は自己放電が大きいために長期間電力をためておくことが不得意ではあるが、車両の駐車後、すなわち停車が所定の時間以上に亘って続いた後に回生電力充電専用蓄電装置１６２に蓄えた電力を通常使用する蓄電装置１６１に充電するので、駐車期間の電力のロスを削減することができる。
また、電力の受入性能がよいことと自己放電が小さいこととを１つの蓄電装置で両立させるためにはコストが掛かってしまうが、役割を分担することにより、車両のコスト削減も実現できる。

この発明の実施の形態１に係る発電電動機の構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両システムの概略構成図である。 この発明の実施の形態１に係る発電電動機制御装置で実行する回生発電制御ルーチィンの手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る車両システムの概略構成図である。 この発明の実施の形態２に係る発電電動機制御装置での回生発電制御のルーチィンを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係る車両システムの概略構成図である。 この発明の実施の形態３に係る発電電動機制御装置での回生発電制御のルーチィンを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態４に係る車両システムの概略構成図である。 この発明の実施の形態５に係る車両システムの概略構成図である。

符号の説明

１ 発電電動機、２ 界磁巻線、３ 界磁鉄心、４ 回転子、５ 電機子巻線、６ 固定子、７、８ ハウジング、９ パワー回路部、１０ 制御回路部、１１ 界磁電流制御部、１２ プーリ、１３ スリップリング、１４ ブラシ、１５ ブラシホルダ、１６、１６Ｄ、１６Ｅ 電力供給装置、１７ スイッチング素子、１８ 還流ダイオード、１９ レギュレータ回路、２０ 充電回路、１０１、１０１Ｂ、１０１Ｃ 発電電動機制御装置、１０２、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄ、１０２Ｅ 車両制御装置、１０３ 車両情報取得機器群、１６１ 蓄電装置、１６２ 回生電力充電専用蓄電装置、１７１、１７２ スイッチング素子。

Claims (8)

1. 内燃機関を始動するために電力供給装置から供給される電力で内燃機関に連結する回転軸を回転する駆動モードと、上記内燃機関により上記回転軸が回転されることにより発電する電力を電力供給装置に供給する発電モードと、車両減速時に回生発電を行う回生発電モードを有する発電電動機を制御する発電電動機制御装置において、
   上記電力供給装置と上記発電電動機との間で双方向に直交変換を行うインバータ部と、 上記発電電動機の界磁電流を制御する界磁電流制御部とを備え、
   上記回生発電モードでは、回生発電を開始するとき上記発電電動機の界磁電流を上記発電モードでの界磁電流の上限値を超える上記駆動モードでの上限値と同じとし、その後、上記発電電動機及び自身の各部位の温度を測定して、それぞれの部位の温度の少なくとも１つが予め定めた許容温度を超えた場合に、界磁電流を下げることを特徴とする発電電動機制御装置。
2. 回生発電を開始するときに上記界磁電流を増加させる変化率は車両へ要求される減速度に応じて決定されることを特徴とする請求項１に記載の発電電動機制御装置。
3. 上記発電モードでは上記発電電動機及び自身の各部位の温度を測定して、各部位の温度の少なくとも１つが予め定めた各部位の許容温度を超えた場合に、界磁電流を下げ、
   部位毎の上記発電モードでの許容温度と上記回生発電モードでの許容温度とが異なることを特徴とする請求項１または２に記載の発電電動機制御装置。
4. 減速を開始する時の車速と、車両に要求される制動力と、車外の道路情報及び交通情報から、回生発電可能時間を推定し、上記発電電動機及び上記自身の各部位の温度から回生発電時間中の発熱量によって各部位の許容温度を越えないように界磁電流を決定することを特徴とする請求項１に記載の発電電動機制御装置。
5. アイドリングストップを実施する車両において、車外の道路情報及び交通情報から車両の停車時間を予測し、停車中の上記発電電動機及び上記自身の各部位の温度変化を推定し、温度変化により各部の許容温度を越えないように、回生時の熱量を制限することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発電電動機制御装置。
6. 請求項１乃至５に記載の発電電動機制御装置、発電電動機及び電力供給装置を備えることを特徴とする車両システム。
7. 上記電力供給装置は、回生電力充電専用蓄電装置を含み、
   上記発電電動機制御装置は、回生発電モードにおいて発電される電力を上記回生電力充電専用蓄電装置に優先的に充電し、直後の駆動モードにおいては上記回生電力充電専用蓄電装置から優先的に電力を上記発電電動機に供給することを特徴とする請求項６に記載の車両システム。
8. 上記発電電動機制御装置は、車両停止後、回生電力充電専用蓄電装置の充電量を零または次回の内燃機関の始動に必要な電力量になるまで回生電力充電専用蓄電装置から他の蓄電装置へ充電することを特徴とする請求項６または７に記載の車両システム。

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