JP6209469B2

JP6209469B2 - Rotating electrical machine control device and rotating electrical machine control system

Info

Publication number: JP6209469B2
Application number: JP2014052415A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　嘉昭; 嘉昭伊藤; 平本　健二; 健二平本; 雅史難波; 中井　英雄; 英雄中井; 守屋　一成; 一成守屋; 三浦　徹也; 徹也三浦; 山田　堅滋; 堅滋山田
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: JP2015177645A

Description

本発明は、可変界磁型の回転電機の制御装置及び回転電機制御システムに関する。 The present invention relates to a control device for a variable field type rotating electrical machine and a rotating electrical machine control system.

下記の特許文献１には、永久磁石を有する内周側回転子と、永久磁石を有し内周側回転子の外側に相対回転可能に配置された外周側回転子とでモータジェネレータの回転子を構成し、両回転子の回転位相を操作して誘起電圧定数を変更し得る構成が記載されている。誘起電圧定数の変更に応じてエンジン駆動目標トルクを変更して発電トルクと出力トルクをバランスさせるとしている。 In Patent Document 1 below, a rotor of a motor generator includes an inner rotor having a permanent magnet and an outer rotor having a permanent magnet and arranged to be relatively rotatable outside the inner rotor. And the induced voltage constant can be changed by manipulating the rotational phase of both rotors. The engine drive target torque is changed according to the change of the induced voltage constant to balance the power generation torque and the output torque.

特開２００８−９４１８２号公報JP 2008-94182 A

しかしながら、従来技術では発電機において生じる損失について十分考慮されておらず、発電効率が必ずしも高くない問題がある。例えば、一般的なシリーズハイブリッドの構成のようにエンジンと発電機が直結している場合、エンジン停止時には必ず発電機も停止するためエンジン停止時の引きずり損を考慮する必要がないが、後述する図１に示すような構成のハイブリッド自動車等ではエンジンが停止した状態で走行する場合に発電機が連れ回される。このため、エンジン停止状態では発電機の引きずり損を抑制し、発電機でエンジンをクランキングして始動する時には発電機をモータとして機能させてそのトルクを増大させ、エンジン運転中にはエンジンの運転状況に応じて発電機のトルクを時々刻々制御するために誘起電圧定数を動的に変更する必要があるところ、従来技術ではこれら種々の状況において発電効率向上の観点からの誘起電圧定数変更については考慮されていない。 However, the conventional technology does not sufficiently consider the loss generated in the generator, and there is a problem that the power generation efficiency is not necessarily high. For example, when the engine and the generator are directly connected as in a general series hybrid configuration, the generator is always stopped when the engine is stopped, so there is no need to consider drag loss when the engine is stopped. In a hybrid vehicle or the like having a configuration as shown in FIG. 1, a generator is driven when the vehicle travels with the engine stopped. For this reason, when the engine is stopped, the dragging loss of the generator is suppressed, and when the engine is cranked and started by the generator, the generator functions as a motor to increase its torque. In order to control the generator torque from moment to moment according to the situation, it is necessary to dynamically change the induced voltage constant. Not considered.

本発明の目的は、回転電機の発電効率を一層向上させることができる回転電機の制御装置及び回転電機制御システムを提供することにある。 The objective of this invention is providing the control apparatus and rotary electric machine control system of a rotary electric machine which can further improve the electric power generation efficiency of a rotary electric machine.

本発明は、可変界磁型の回転電機を制御する制御装置であって、前記回転電機は、ステータと、前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータとを備えて構成され、前記回転電機の少なくとも角速度、要求トルク、及び前記回転電機が搭載される車両の運転状況としてのエンジンの停止、クランキング、運転の状態を入力する入力手段と、前記角速度、要求トルク及び運転状況に基づき、発電効率を最大化するように前記回転電機の目標界磁磁束を演算する演算手段と、前記目標界磁磁束に基づき、前記第１ロータ要素に対する前記第２ロータ要素の位相角を制御するための制御指令を出力する制御手段とを備えることを特徴とする。 The present invention relates to a control device for controlling a variable field type rotating electrical machine, wherein the rotating electrical machine is arranged to face a stator, the stator, and to face each other in the rotation axis direction. And a second rotor element, wherein the second rotor element includes a rotor that can rotate relative to the first rotor element, and at least the angular velocity, the required torque of the rotating electric machine, and the rotating electric machine are mounted. Input means for inputting the engine stop, cranking, and driving state as the driving state of the vehicle to be driven, and the target field of the rotating electric machine so as to maximize the power generation efficiency based on the angular velocity, the required torque and the driving state. Based on the target field magnetic flux and a calculation means for calculating a magnetic flux, a control command for outputting a control command for controlling a phase angle of the second rotor element with respect to the first rotor element. Characterized in that it comprises a means.

本発明の１つの実施形態では、前記演算手段は、前記回転電機の発電量Ｗのモデル
Ｗ＝Ｔ（φ，ω）ω−Ｑ（Ｔ(φ，ω)，φ，ω）
但し、Ｔ：要求トルク
φ：界磁磁束
ω：角速度
Ｑ：損失
に基づき前記目標界磁磁束を演算することを特徴とする。 In one embodiment of the present invention, the computing means is a model of the power generation amount W of the rotating electrical machine W = T (φ, ω) ω−Q (T (φ, ω), φ, ω)
However, T: required torque φ: field magnetic flux ω: angular velocity Q: the target field magnetic flux is calculated based on loss.

本発明の他の実施形態では、前記回転電機はエンジンのクランク軸に連結され、前記エンジンの動力により発電するものであり、前記演算手段は、前記エンジンの停止状態では最小界磁磁束を前記目標界磁磁束として演算し、前記エンジンの運転状態では前記エンジンのトルクに応じた界磁磁束を前記目標界磁磁束として演算することを特徴とする。 In another embodiment of the present invention, the rotating electrical machine is connected to a crankshaft of an engine and generates electric power by the power of the engine, and the calculation means generates a minimum field magnetic flux when the engine is stopped. It is calculated as a field magnetic flux, and in the operating state of the engine, a field magnetic flux corresponding to the engine torque is calculated as the target field magnetic flux.

本発明のさらに他の実施形態では、前記演算手段は、前記エンジンのクランキング状態では前記クランキングに必要な界磁磁束を前記目標界磁磁束として演算することを特徴とする。 In still another embodiment of the present invention, the calculating means calculates a field magnetic flux required for the cranking as the target field magnetic flux in the cranking state of the engine.

本発明のさらに他の実施形態では、前記制御手段は前記エンジンのクランキングの開始に先立って前記回転電機の界磁磁束を前記目標界磁磁束に制御することを特徴とする。 In still another embodiment of the present invention, the control means controls the field magnetic flux of the rotating electrical machine to the target field magnetic flux prior to the start of cranking of the engine.

また、本発明は、可変界磁型の回転電機と、前記回転電機を制御する制御装置とを備え、前記回転電機は、ステータと、前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータとを有し、前記制御装置は、前記回転電機の少なくとも角速度、要求トルク、及び前記回転電機が搭載される車両の運転状況としてのエンジンの停止、クランキング、運転の状態を入力する入力手段と、前記角速度、要求トルク及び運転状況に基づき、発電効率を最大化するように前記回転電機の目標界磁磁束を演算する演算手段と、前記目標界磁磁束に基づき、前記第１ロータ要素に対する前記第２ロータ要素の位相角を制御するための制御指令を出力する制御手段とを有することを特徴とする。 In addition, the present invention includes a variable field type rotating electrical machine and a control device that controls the rotating electrical machine, the rotating electrical machine being disposed to face the stator and the stator, and facing each other in the rotation axis direction. A first rotor element and a second rotor element arranged, the second rotor element having a rotor rotatable relative to the first rotor element; and the control device at least the angular velocity of the rotating electrical machine , The required torque and the input means for inputting the engine stop, cranking, and driving status as the driving status of the vehicle on which the rotating electrical machine is mounted, and the power generation efficiency is maximized based on the angular velocity, the required torque and the driving status. And calculating means for calculating a target field magnetic flux of the rotating electrical machine, and controlling a phase angle of the second rotor element with respect to the first rotor element based on the target field magnetic flux. And having a control means for outputting a control command for.

本発明の回転電機制御システムは、エンジンと回転電機で走行するハイブリッド自動車等の車両に搭載され得る。 The rotating electrical machine control system of the present invention can be mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle that runs on an engine and the rotating electrical machine.

本発明によれば、搭載される車両の運転状況に応じ、回転電機の発電効率を一層向上させることができる。これにより、車両の燃費を向上し得る。 According to the present invention, the power generation efficiency of the rotating electrical machine can be further improved according to the driving situation of the mounted vehicle. Thereby, the fuel consumption of the vehicle can be improved.

ハイブリッド自動車のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a hybrid vehicle. 実施形態の発電機の基本構成図である。It is a basic lineblock diagram of the generator of an embodiment. 図２のＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 主ロータと副ロータの位相関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the phase relationship of a main rotor and a subrotor. 実施形態のＥＣＵの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of ECU of embodiment. エンジン回転数、エンジントルク、発電機トルク及び界磁電流のタイミングチャートである。It is a timing chart of engine speed, engine torque, generator torque, and field current. エンジン回転数、エンジントルク、発電機トルク及び界磁電流のタイミングチャートである。It is a timing chart of engine speed, engine torque, generator torque, and field current.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は可変界磁型の回転電機を搭載したハイブリッド自動車の構成を示す。回転電機として発電機２００及びモータ３００が搭載される。発電機２００はエンジン１００のクランク軸にプラネタリギヤを介して連結され、モータ３００もプラネタリギヤに連結する。プラネタリギヤの出力軸はディファレンシャルギヤを介してタイヤ（駆動輪）４００に連結される。発電機２００及びモータ３００はそれぞれ図示しないバッテリに電気的に接続され、電力送受が行われる。発電機２００はエンジン１００の動力により発電するとともに、発電された電力をモータ３００及びバッテリに供給する。モータ３００はバッテリからの電力と発電機からの電力を用いて走行用駆動力を発生してタイヤ４００を駆動する。 FIG. 1 shows the configuration of a hybrid vehicle equipped with a variable field type rotating electrical machine. A generator 200 and a motor 300 are mounted as rotating electric machines. The generator 200 is connected to the crankshaft of the engine 100 via a planetary gear, and the motor 300 is also connected to the planetary gear. The output shaft of the planetary gear is connected to a tire (drive wheel) 400 via a differential gear. The generator 200 and the motor 300 are each electrically connected to a battery (not shown), and power is transmitted and received. The generator 200 generates power using the power of the engine 100 and supplies the generated power to the motor 300 and the battery. The motor 300 uses the power from the battery and the power from the generator to generate a driving force for driving to drive the tire 400.

エンジン１００、発電機２００、モータ３００及びタイヤ４００は動力分配機構により接続され、車両の走行状態に応じてアクセル操作量に対する走行用駆動力の出力特性を変更して、モータ３００のみで駆動力を発生するモード（ＥＶ走行モード）と、モータ３００とエンジン１００の両方で駆動力を発生するモードを選択的に切り替える。 The engine 100, the generator 200, the motor 300, and the tire 400 are connected by a power distribution mechanism, and change the output characteristics of the driving force for driving with respect to the accelerator operation amount in accordance with the driving state of the vehicle. A mode for generating (EV traveling mode) and a mode for generating driving force in both the motor 300 and the engine 100 are selectively switched.

発電機２００は可変界磁型の回転電機であり、界磁磁束（ステータの鎖交磁束）が可変の回転電機である。発電機２００の具体的構成については後述する。 The generator 200 is a variable field type rotating electrical machine, and is a rotating electrical machine with variable field magnetic flux (linkage magnetic flux of the stator). A specific configuration of the generator 200 will be described later.

電子制御装置（ＥＣＵ）５００はマイクロコンピュータで構成され、各種検出信号を入力して発電機２００及びモータ３００を制御する。特に、ＥＣＵ５００はハイブリッド自動車の運転状況、具体的にはエンジン１００の停止、クランキング、運転の各状態に応じて発電機２００での発電効率が最大となるように界磁磁束（ステータの鎖交磁束）を可変する。ＥＣＵ５００はハイブリッド自動車全体を制御するハイブリッド用ＥＣＵと協働で動作する。 The electronic control unit (ECU) 500 is constituted by a microcomputer, and controls the generator 200 and the motor 300 by inputting various detection signals. In particular, the ECU 500 determines the field magnetic flux (stator linkage) so that the power generation efficiency in the generator 200 is maximized in accordance with the driving state of the hybrid vehicle, specifically, the engine 100 stop, cranking, and driving states. Varying the magnetic flux. The ECU 500 operates in cooperation with a hybrid ECU that controls the entire hybrid vehicle.

図２及び図３は本実施形態における回転電機としての発電機２００の基本構成を示す。図２は発電機２００の回転軸方向と直交する方向から見た断面図を示し、図３は図２のＡ−Ａ断面に相当する図を示す。 2 and 3 show a basic configuration of a generator 200 as a rotating electrical machine in the present embodiment. 2 shows a cross-sectional view as viewed from a direction orthogonal to the rotation axis direction of the generator 200, and FIG. 3 shows a view corresponding to the AA cross-section of FIG.

発電機２００はケーシングに固定されたステータ２４と、径方向においてステータ２４と所定のギャップを空けて対向し、ステータ２４に対して相対回転可能なロータ２８を備える。図２の例では、ロータ２８がステータ２４の内周側の位置でステータ２４と対向配置される。 The generator 200 includes a rotor 24 that is opposed to the stator 24 that is fixed to the casing with a predetermined gap in the radial direction and that is rotatable relative to the stator 24. In the example of FIG. 2, the rotor 28 is disposed to face the stator 24 at a position on the inner peripheral side of the stator 24.

ステータ２４はステータコア３６と、ステータコア３６にその周方向に沿って配設された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイル３８ｕ，３８ｖ，３８ｗを含む。３相のステータコイル３８ｕ，３８ｖ，３８ｗに３相の交流電流が流れることでステータ周方向に回転する回転磁界が生じる。 The stator 24 includes a stator core 36 and three-phase stator coils 38u, 38v, and 38w of U phase, V phase, and W phase, which are a plurality of phases disposed on the stator core 36 along the circumferential direction thereof. When a three-phase alternating current flows through the three-phase stator coils 38u, 38v, and 38w, a rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction of the stator is generated.

ロータ２８は回転軸方向に隣接した状態でステータ２４と径方向に対向配置された主ロータ（第１ロータ要素）４０と副ロータ（第２ロータ要素）４２を含む。主ロータ４０と副ロータ４２は回転軸方向にギャップを空けて対向配置される。図２では、主ロータ４０が副ロータ４２よりも回転軸方向一方側（図の左側）に配置され、主ロータ４０がステータコア３６の回転軸方向一方側と径方向に対向し、副ロータ４２がステータコア３６の回転軸方向他方側（図の右側）と径方向に対向する。 The rotor 28 includes a main rotor (first rotor element) 40 and a sub-rotor (second rotor element) 42 which are arranged to face the stator 24 in the radial direction in a state adjacent to the rotation axis direction. The main rotor 40 and the sub-rotor 42 are arranged to face each other with a gap in the rotation axis direction. In FIG. 2, the main rotor 40 is disposed on one side (left side in the drawing) in the rotation axis direction from the sub-rotor 42, the main rotor 40 is opposed to one rotation axis direction side of the stator core 36 in the radial direction, It faces the other side (right side in the drawing) of the stator core 36 in the radial direction.

主ロータ４０は複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層された主ロータコア４６と、主ロータコア４６にその周方向に沿って互いに等間隔で配設された複数の主永久磁石４８ｎ，４８ｓを含む。図３では、主ロータ４０の主永久磁石４８ｎ，４８ｓを透視して示している。図３では、主永久磁石４８ｎ，４８ｓは、主ロータコア４６の周方向の複数位置に２つを１組としてＶ字型に埋設されるが、これに限定されない。主永久磁石４８ｎは外周側がＮ極であり、主永久磁石４８ｓは外周側がＳ極である。主永久磁石４８ｎ，４８ｓが周方向に交互に配置されることで、主永久磁石４８ｎ，４８ｓの極性が周方向に交互に異なる。 The main rotor 40 includes a main rotor core 46 in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the rotation axis direction, and a plurality of main permanent magnets 48n and 48s disposed on the main rotor core 46 at equal intervals along the circumferential direction. In FIG. 3, the main permanent magnets 48 n and 48 s of the main rotor 40 are shown through. In FIG. 3, the main permanent magnets 48 n and 48 s are embedded in a V shape as a pair at a plurality of positions in the circumferential direction of the main rotor core 46, but are not limited thereto. The main permanent magnet 48n has an N pole on the outer peripheral side, and the main permanent magnet 48s has an S pole on the outer peripheral side. Since the main permanent magnets 48n and 48s are alternately arranged in the circumferential direction, the polarities of the main permanent magnets 48n and 48s are alternately different in the circumferential direction.

副ロータ４２は複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層された副ロータコア５４と、副ロータコア５４にその周方向に沿って互いに等間隔で配設された複数の副永久磁石５６ｎ，５６ｓを含む。副永久磁石５６ｎ，５６ｓは、副ロータコア５４の周方向の複数位置に２つを１組としてＶ字型に埋設されるが、これに限定されない。副永久磁石５６ｎは外周側がＮ極であり、副永久磁石５６ｓは外周側がＳ極である。副永久磁石５６ｎ，５６ｓが周方向に交互に配置されることで、副永久磁石５６ｎ，５６ｓの極性が周方向に交互に異なる。副永久磁石５６ｎ，５６ｓの周方向間隔は主永久磁石４８ｎ，４８ｓの周方向間隔に等しい。 The sub-rotor 42 includes a sub-rotor core 54 in which a plurality of electromagnetic steel plates are stacked in the rotation axis direction, and a plurality of sub-permanent magnets 56n and 56s disposed on the sub-rotor core 54 at equal intervals along the circumferential direction. The sub permanent magnets 56n and 56s are embedded in a V shape as a pair at a plurality of positions in the circumferential direction of the sub rotor core 54, but are not limited thereto. The auxiliary permanent magnet 56n has an N pole on the outer peripheral side, and the auxiliary permanent magnet 56s has an S pole on the outer peripheral side. Since the secondary permanent magnets 56n and 56s are alternately arranged in the circumferential direction, the polarities of the secondary permanent magnets 56n and 56s are alternately different in the circumferential direction. The circumferential interval between the secondary permanent magnets 56n and 56s is equal to the circumferential interval between the main permanent magnets 48n and 48s.

主ロータシャフト２６には拘束板６１，６２が溶接等により固定される。拘束板６１，６２は、回転軸方向に互いに間隔をおいて配置され、拘束板６２が拘束板６１より回転軸方向一方側に配置され、主ロータ４０が回転軸方向に拘束板６１，６２の間に挟持される。主ロータ４０は、主ロータシャフト２６とキー溝やスプライン等により係合し、主ロータシャフト２６及び拘束板６１，６２と一体回転する。 Restraint plates 61 and 62 are fixed to the main rotor shaft 26 by welding or the like. The restraint plates 61 and 62 are arranged at intervals in the rotational axis direction, the restraint plate 62 is disposed on one side of the restraint plate 61 in the rotational axis direction, and the main rotor 40 is disposed on the restraint plates 61 and 62 in the rotational axis direction. Sandwiched between. The main rotor 40 is engaged with the main rotor shaft 26 by a keyway, a spline, or the like, and rotates integrally with the main rotor shaft 26 and the restraining plates 61 and 62.

副ロータシャフト５２には拘束板６３，６４が溶接等により固定される。拘束板６３，６４は、回転軸方向に互いに間隔をおいて配置され、拘束板６３が拘束板６４より回転軸方向一方側に配置され、副ロータ４２が回転軸方向において拘束板６３，６４の間に挟持される。副ロータ４２は副ロータシャフト５２とキー溝やスプライン等により係合し、副ロータシャフト５２及び拘束板６３，６４と一体回転する。副ロータシャフト５２はベアリング５０により主ロータシャフト２６に対して相対回転可能に支持され、副ロータ４２が主ロータ４０に対して相対回転可能である。 Restraint plates 63 and 64 are fixed to the sub-rotor shaft 52 by welding or the like. The restraint plates 63 and 64 are arranged at a distance from each other in the rotational axis direction, the restraint plate 63 is disposed on one side of the restraint plate 64 in the rotational axis direction, and the auxiliary rotor 42 is disposed on the restraint plates 63 and 64 in the rotational axis direction. Sandwiched between. The sub-rotor 42 is engaged with the sub-rotor shaft 52 by a keyway, a spline or the like, and rotates integrally with the sub-rotor shaft 52 and the restraining plates 63 and 64. The auxiliary rotor shaft 52 is supported by the bearing 50 so as to be rotatable relative to the main rotor shaft 26, and the auxiliary rotor 42 is rotatable relative to the main rotor 40.

本実施形態の回転電機では、主ロータ４０と副ロータ４２の位相関係が変化することで、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束が変化する。主ロータ４０と副ロータ４２で同一極性の主永久磁石４８ｎと副永久磁石５６ｎ（あるいは主永久磁石４８ｓと副永久磁石５６ｓ）が周方向の同位相に配置される同極対向状態の場合、界磁磁束は最大となる。他方、副ロータ４２が主ロータ４０に対して相対回転し、主永久磁石４８ｎと副永久磁石５６ｎ（あるいは主永久磁石４８ｓと副永久磁石５６ｓ）が１８０度ずれる逆極対向状態の場合、界磁磁束は最小あるいはゼロとなる。 In the rotating electrical machine of the present embodiment, the field magnetic flux of the rotor 28 acting on the stator 24 is changed by changing the phase relationship between the main rotor 40 and the sub-rotor 42. When the main rotor 40 and the sub rotor 42 have the same polarity of the main permanent magnet 48n and the sub permanent magnet 56n (or the main permanent magnet 48s and the sub permanent magnet 56s) arranged in the same phase in the circumferential direction, Magnetic flux is maximized. On the other hand, when the sub-rotor 42 is rotated relative to the main rotor 40 and the main permanent magnet 48n and the sub-permanent magnet 56n (or the main permanent magnet 48s and the sub-permanent magnet 56s) are opposed to each other by 180 degrees, Magnetic flux is minimal or zero.

図４は主ロータ４０及び副ロータ４２のみを取り出した斜視図を示す。図４（ａ）は主ロータ４０と副ロータ４２が同極対向状態であり、位相角をγとすると、γ＝０度（ｄｅｇ）の状態である。このとき、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束は最大となる。図４（ｂ）は、主ロータ４０と副ロータ４２が逆極対向状態であり、γ＝１８０度（ｄｅｇ）の状態である。このとき、ステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束は最小となる。このように、本実施形態の発電機２００は主ロータ４０と副ロータ４２の位相関係を変化させる、つまり主ロータ４０と副ロータ４２を相対回転させて位相角γを変化させることでステータ２４に作用するロータ２８の界磁磁束を変化させる可変界磁型の回転電機として機能する。 FIG. 4 is a perspective view showing only the main rotor 40 and the sub-rotor 42 taken out. FIG. 4A shows a state where the main rotor 40 and the sub-rotor 42 are in the same pole facing state, and γ = 0 degrees (deg) when the phase angle is γ. At this time, the field magnetic flux of the rotor 28 acting on the stator 24 is maximized. FIG. 4B shows a state in which the main rotor 40 and the sub-rotor 42 are opposite to each other and γ = 180 degrees (deg). At this time, the field magnetic flux of the rotor 28 acting on the stator 24 is minimized. As described above, the generator 200 according to the present embodiment changes the phase relationship between the main rotor 40 and the sub-rotor 42, that is, changes the phase angle γ by relatively rotating the main rotor 40 and the sub-rotor 42 to the stator 24. It functions as a variable field type rotating electrical machine that changes the field magnetic flux of the acting rotor 28.

図５はＥＣＵ５００の機能ブロック図を示す。発電機２００を制御する機能ブロック図である。 FIG. 5 shows a functional block diagram of ECU 500. 3 is a functional block diagram for controlling a generator 200. FIG.

ＥＣＵ５００は機能ブロックとして、発電機の目標界磁特性設定部５０２、発電機トルク制御部５０６、目標位相角生成部５０８、及び位相角制御部５１０を備える。 ECU 500 includes a target field characteristic setting unit 502, a generator torque control unit 506, a target phase angle generation unit 508, and a phase angle control unit 510 as functional blocks.

発電機の目標界磁特性設定部５０２は発電機の要求トルク、電圧、運転状況としてのエンジン状態（エンジンの動作／停止）、及び発電機２００の角速度（回転数）に応じ、要求トルクを出力するために必要な発電機２００の目標界磁特性（目標界磁磁束）を設定する。すなわち、発電機の目標界磁特性設定部５０２は、ハイブリッドＥＣＵから供給された要求トルク、電圧、エンジン状態、角速度に基づき、発電機２００の発電効率が最大となるように界磁特性を設定する。発電機２００の発電量をＷ、発電機２００の要求トルクをＴ、発電機２００の角速度（回転数）をω、界磁磁束（ステータの鎖交磁束）をφとすると、トルクＴは界磁磁束φ及び角速度ωの関数であり、発電機２００の損失Ｑは要求トルクＴ、界磁磁束φ、角速度ωに依存するから、発電モデルは一般に
Ｗ＝Ｔ（φ，ω）ω−Ｑ（Ｔ（φ，ω），φ，ω）
と表すことができ、発電量Ｗが最大となるようなφを演算する。要求トルクＴは車両の駆動力やバッテリの残容量（ＳＯＣ）等に応じて設定される。要求トルクＴ及び角速度ωは入力して与えられるから、上記の発電量モデルを用いてＷが最大となるような界磁磁束φを逆演算するといえる。上記の式において、例えば、エンジンが停止状態にあり要求トルクがゼロである場合には損失Ｑを最小とすべく界磁磁束φを最小とする。また、エンジンが運転状態にあり要求トルクが増大した場合には界磁磁束φを最大とする等である。Ｔ（φ，ω）及びＱ（Ｔ(φ，ω)，φ，ω）は、実験により、あるいはシミュレーション等により予め決定してメモリに記憶しておく。一例として、要求トルク、角速度、エンジン状態と界磁磁束との対応関係をテーブルとしてメモリに記憶しておき、テーブルを参照して発電量Ｗを最大化する界磁磁束を読み出す。発電機の目標界磁特性設定部５０２は設定した目標界磁特性（目標界磁磁束）を目標位相角生成部５０８及び発電機トルク制御部５０６に出力する。 The target field characteristic setting unit 502 of the generator outputs the required torque according to the required torque of the generator, the voltage, the engine state (engine operation / stop) as the operation status, and the angular speed (rotation speed) of the generator 200. The target field characteristics (target field magnetic flux) of the generator 200 necessary for this are set. That is, the generator target field characteristic setting unit 502 sets the field characteristics so that the power generation efficiency of the generator 200 is maximized based on the required torque, voltage, engine state, and angular velocity supplied from the hybrid ECU. . Assuming that the power generation amount of the generator 200 is W, the required torque of the generator 200 is T, the angular velocity (number of rotations) of the generator 200 is ω, and the field magnetic flux (linkage flux of the stator) is φ, the torque T is the field Since the power loss is a function of the magnetic flux φ and the angular velocity ω, and the loss Q of the generator 200 depends on the required torque T, the field magnetic flux φ, and the angular velocity ω, the power generation model is generally W = T (φ, ω) ω−Q (T (Φ, ω), φ, ω)
And φ that maximizes the power generation amount W is calculated. The required torque T is set according to the driving force of the vehicle, the remaining capacity (SOC) of the battery, and the like. Since the required torque T and the angular velocity ω are input and given, it can be said that the field magnetic flux φ that maximizes W is inversely calculated using the power generation amount model. In the above equation, for example, when the engine is stopped and the required torque is zero, the field magnetic flux φ is minimized to minimize the loss Q. Further, when the engine is in an operating state and the required torque increases, the field magnetic flux φ is maximized. T (φ, ω) and Q (T (φ, ω), φ, ω) are determined in advance by experiment or simulation or the like and stored in the memory. As an example, the correspondence relationship between the required torque, the angular velocity, the engine state, and the field magnetic flux is stored in a memory as a table, and the field magnetic flux that maximizes the power generation amount W is read with reference to the table. The target field characteristic setting unit 502 of the generator outputs the set target field characteristic (target field magnetic flux) to the target phase angle generation unit 508 and the generator torque control unit 506.

目標位相角生成部５０８は演算された目標界磁特性（目標界磁磁束）に基づき、目標界磁特性に対応する目標位相角を演算して位相角制御部５１０に出力する。目標界磁磁束が最大であれば目標位相角γとしてγ＝０度に設定し、目標界磁磁束が最小であれば目標位相角γとしてγ＝１８０度に設定し、目標界磁磁束が最小と最大の間であればその値に応じた目標位相角度γ（例えばγ＝９０度）とする。目標位相角生成部５０８は予め界磁磁束と位相角γとの対応関係をテーブルとしてメモリに記憶しておき、このテーブルを参照して目標界磁磁束に対応する目標位相角を設定してもよい。 The target phase angle generation unit 508 calculates a target phase angle corresponding to the target field characteristic based on the calculated target field characteristic (target field magnetic flux) and outputs the target phase angle to the phase angle control unit 510. If the target field magnetic flux is maximum, the target phase angle γ is set to γ = 0 degrees. If the target field magnetic flux is minimum, the target phase angle γ is set to γ = 180 degrees, and the target field magnetic flux is minimum. And the maximum phase angle γ (for example, γ = 90 degrees) corresponding to the value. The target phase angle generation unit 508 stores a correspondence relationship between the field magnetic flux and the phase angle γ in a memory in advance as a table, and sets the target phase angle corresponding to the target field magnetic flux with reference to this table. Good.

位相角制御部５１０は目標位相角、主ロータ４０の角度、副ロータ４２の角度に基づき、現在の主ロータ４０及び副ロータ４２の位相角から目標位相角に移行するために必要な電流値を演算して駆動回路に出力する。駆動回路が副ロータ４２を主ロータ４０に対して機械的に回転させるアクチュエータの場合、当該アクチュエータに対して電流指令を出力する。駆動回路としてアクチュエータを用いることなく、ステータ電流により副ロータ４２を主ロータ４０に対して相対回転させることもできる。この場合、位相角制御部５１０は主ロータ４０及び副ロータ４２に対して互いに逆方向に回転させる方向にトルクを発生させ、ロータ２８全体に対しては回転に寄与しないトルクを発生させるようにステータ電流をベクトル演算する。 Based on the target phase angle, the angle of the main rotor 40, and the angle of the sub-rotor 42, the phase angle control unit 510 calculates a current value necessary for shifting from the current phase angle of the main rotor 40 and the sub-rotor 42 to the target phase angle. Calculate and output to the drive circuit. When the drive circuit is an actuator that mechanically rotates the sub-rotor 42 with respect to the main rotor 40, a current command is output to the actuator. The sub-rotor 42 can be rotated relative to the main rotor 40 by the stator current without using an actuator as a drive circuit. In this case, the phase angle control unit 510 generates torque in a direction in which the main rotor 40 and the sub-rotor 42 are rotated in directions opposite to each other, and generates a torque that does not contribute to rotation for the entire rotor 28. Vector calculation of current.

発電機トルク制御部５０６は要求トルク、角速度（回転数）、ステータ電流及び目標界磁特性に基づき、目標界磁特性を満たしつつ要求トルクを満たす電圧を演算し、発電機２００のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相ステータコイルに３相交流電流を供給するインバータに供給する。目標界磁特性が固定的であれば、発電機トルク制御部５０６は単に要求トルクを満たす電圧を演算してインバータに出力するが、本実施形態では目標界磁特性が変化するため、これに応じてインバータに出力する電圧値も変化する。すなわち、発電効率を最大化するための目標界磁特性に依存して発電機２００で発電するための制御パラメータも適応的に変化する。なお、発電機トルク制御部５０６に目標界磁特性を入力しているが、目標値ではなく測定値（例えば主ロータと副ロータの位相角度を測定して求めた界磁特性）を用いることもできる。 The generator torque control unit 506 calculates a voltage satisfying the required torque while satisfying the target field characteristics based on the required torque, angular velocity (rotation speed), stator current, and target field characteristics. Supplied to an inverter that supplies a three-phase alternating current to a three-phase stator coil of phase and W phase. If the target field characteristic is fixed, the generator torque control unit 506 simply calculates a voltage satisfying the required torque and outputs it to the inverter. In this embodiment, however, the target field characteristic changes. The voltage value output to the inverter also changes. That is, the control parameters for generating power with the generator 200 are adaptively changed depending on the target field characteristics for maximizing the power generation efficiency. Although the target field characteristic is input to the generator torque control unit 506, a measured value (for example, a field characteristic obtained by measuring the phase angle between the main rotor and the sub-rotor) may be used instead of the target value. it can.

図６は本実施形態のエンジン１００の回転数、エンジン１００のトルク、発電機２００のトルク、発電機２００の界磁磁束のタイミングチャートである。 FIG. 6 is a timing chart of the rotational speed of the engine 100, the torque of the engine 100, the torque of the generator 200, and the field magnetic flux of the generator 200 according to this embodiment.

図６（ａ）はエンジン１００の回転数であり、時間の経過とともにエンジン停止、エンジンクランキング、エンジン運転、及びエンジン停止の各状態に順次遷移する。エンジンクランキング状態ではエンジン回転数が増大し、エンジン運転状態では運転者のアクセル操作やバッテリの残容量（ＳＯＣ）に応じてエンジン回転数が増減する。エンジン停止状態ではエンジン回転数が減少しやがてゼロとなる。 FIG. 6A shows the number of revolutions of the engine 100. The engine 100 sequentially changes to the engine stop, engine cranking, engine operation, and engine stop states as time elapses. In the engine cranking state, the engine speed increases, and in the engine operating state, the engine speed increases or decreases according to the driver's accelerator operation and the remaining battery capacity (SOC). When the engine is stopped, the engine speed decreases and eventually becomes zero.

図６（ｂ）はエンジン１００のトルクであり、エンジン停止及びエンジンクランキングの各状態ではトルクはゼロであり、エンジン運転中は運転者のアクセル操作やバッテリのＳＯＣに応じてエンジントルクが変動する。エンジン停止状態ではトルクは再びゼロとなる。エンジン１００に対する要求トルクはハイブリッド自動車全体を制御するハイブリッド用ＥＣＵで演算される。ハイブリッドＥＣＵはバッテリのＳＯＣ等に基づいて発電が必要と判定すると発電指令をＥＣＵ５００に出力する。 FIG. 6B shows the torque of the engine 100. The torque is zero in each of the engine stop and engine cranking states, and the engine torque varies depending on the driver's accelerator operation and the battery SOC during engine operation. . When the engine is stopped, the torque becomes zero again. The required torque for engine 100 is calculated by a hybrid ECU that controls the entire hybrid vehicle. When the hybrid ECU determines that power generation is necessary based on the SOC of the battery, the hybrid ECU outputs a power generation command to ECU 500.

図６（ｃ）は発電機２００のトルクであり、図６（ｄ）は発電機２００の界磁磁束である。図６（ｃ）の縦軸上方向（正方向）は電動トルクを示し、下方向（負方向）は発電トルクを示す。また、図６（ｄ）の縦軸は界磁磁束の最大値を１００％、最小値を０％としている。エンジン停止状態ではエンジン回転数及びエンジントルクはゼロであり、発電機２００のトルクもゼロである。このとき、発電機２００の界磁磁束は最小値の０％に設定される。これは、ハイブリッド自動車がモータ３００のみで走行する際（ＥＶ走行モード）に発電機２００の界磁磁束を最小として発電機２００での引きずり損失（鉄損）を最小化するためである。 6C shows the torque of the generator 200, and FIG. 6D shows the field magnetic flux of the generator 200. The upward direction (positive direction) of the vertical axis in FIG. 6C indicates electric torque, and the downward direction (negative direction) indicates power generation torque. In addition, the vertical axis of FIG. 6D shows the maximum value of the field magnetic flux as 100% and the minimum value as 0%. When the engine is stopped, the engine speed and the engine torque are zero, and the torque of the generator 200 is also zero. At this time, the field magnetic flux of the generator 200 is set to 0% of the minimum value. This is for minimizing drag loss (iron loss) in the generator 200 by minimizing the field magnetic flux of the generator 200 when the hybrid vehicle runs only with the motor 300 (EV running mode).

エンジン停止状態からエンジンクランキング状態に遷移する場合、エンジン１００のクランク軸に連結された発電機２００をモータとして機能させてエンジン１００をクランキングする。すなわち、ハイブリッドＥＣＵからトルク指令がＥＣＵ５００に出力され、ＥＣＵ５００は発電機２００をモータとして機能させる。このため発電機２００のトルクも電動トルクが増大する。このとき、発電機２００の界磁磁束は増大する。これは、界磁磁束を増大させて発電機２００でのトルク電流を抑制し効率的にモータとして駆動させるためである。より詳細には、発電機２００の要求トルクに応じて第１所定値ａまで界磁磁束を急峻に増大させ、その後比較的穏やかに増大させて第２所定値ｂ（ａ＜ｂ）とする。エンジンクランキングに成功すると、エンジン１００が始動してエンジン回転数及びエンジントルクが増大し始める。エンジンクランキングが終了すると、発電機２００のトルクは再びゼロとなり、発電に備える。 When transitioning from the engine stop state to the engine cranking state, the generator 100 connected to the crankshaft of the engine 100 is caused to function as a motor to crank the engine 100. That is, a torque command is output from the hybrid ECU to the ECU 500, and the ECU 500 causes the generator 200 to function as a motor. For this reason, the electric torque of the generator 200 also increases. At this time, the field magnetic flux of the generator 200 increases. This is because the field magnetic flux is increased to suppress the torque current in the generator 200 and drive efficiently as a motor. More specifically, the field magnetic flux is sharply increased to the first predetermined value a according to the required torque of the generator 200, and then relatively gently increased to the second predetermined value b (a <b). If the engine cranking is successful, the engine 100 starts and the engine speed and engine torque begin to increase. When the engine cranking is completed, the torque of the generator 200 becomes zero again to prepare for power generation.

エンジンクランキング状態からエンジン運転状態に遷移する場合、エンジン１００の動力により発電すべく、ＥＣＵ５００は発電機２００のトルクを制御する。具体的には、ハイブリッドＥＣＵはバッテリのＳＯＣに基づきバッテリが充電すべきパワーとしてバッテリ要求パワーを算出し、バッテリ要求パワーと車両の駆動力に基づきエンジン１００から出力すべきエンジン要求パワーを設定する。そして、このエンジン要求パワーに基づきエンジン１００の目標回転数と目標トルクを設定し、エンジン１００の目標回転数に基づき発電機２００の目標回転数を設定する。さらに、発電機２００の目標回転数と現在の回転数に基づき発電機２００の要求トルクを設定する。エンジントルク及び発電機トルクが増大すると、これに応じて界磁磁束を増大させる。また、エンジントルク及び発電機トルクが減少すると、これに応じて界磁磁束を減少させる。エンジントルク及び発電機トルクが最大となる場合、界磁磁束を最大化（１００％）にする。これにより、発電機２００での発電効率を最大化できる。なお、エンジン運転中は常に界磁磁束を最大化してもよいが、この場合には発電機２００に要求されるトルクに比して過剰な界磁磁束となり、発電効率が低下する。従って、発電機２００の要求トルクに応じ、要求トルクに見合うだけの界磁磁束とするのが望ましい。 When transitioning from the engine cranking state to the engine operating state, the ECU 500 controls the torque of the generator 200 in order to generate power using the power of the engine 100. Specifically, the hybrid ECU calculates the battery required power as the power to be charged by the battery based on the SOC of the battery, and sets the engine required power to be output from the engine 100 based on the battery required power and the driving force of the vehicle. Then, the target rotational speed and target torque of engine 100 are set based on the engine required power, and the target rotational speed of generator 200 is set based on the target rotational speed of engine 100. Furthermore, the required torque of the generator 200 is set based on the target rotation speed of the generator 200 and the current rotation speed. When the engine torque and the generator torque are increased, the field magnetic flux is increased accordingly. Further, when the engine torque and the generator torque are reduced, the field magnetic flux is reduced accordingly. When the engine torque and the generator torque are maximized, the field magnetic flux is maximized (100%). Thereby, the power generation efficiency in the generator 200 can be maximized. Note that the field magnetic flux may always be maximized during engine operation. In this case, however, the field magnetic flux becomes excessive as compared with the torque required for the generator 200, and the power generation efficiency decreases. Therefore, it is desirable that the field magnetic flux be sufficient to meet the required torque according to the required torque of the generator 200.

エンジン運転状態から再びエンジン停止状態に遷移する場合、エンジン回転数及びエンジントルクはゼロとなり、発電機２００のトルクもゼロとなる。このとき、発電機２００の界磁磁束を最小として引きずり損を最小化する。 When transitioning from the engine operation state to the engine stop state again, the engine speed and the engine torque become zero, and the torque of the generator 200 also becomes zero. At this time, the drag loss is minimized by minimizing the field magnetic flux of the generator 200.

このように、発電機２００の要求トルク（電動トルク及び発電トルクのいずれも含む）及びエンジン１００の状態に応じ、発電機２００の界磁磁束を適応的に制御して発電効率を最大化することで発電機２００の効率的な運用が可能となり、結果として燃費が向上する。 As described above, the field flux of the generator 200 is adaptively controlled to maximize the power generation efficiency in accordance with the required torque of the generator 200 (including both electric torque and power generation torque) and the state of the engine 100. As a result, the generator 200 can be efficiently operated, and as a result, fuel efficiency is improved.

なお、図６のタイミングチャートでは、図６（ｄ）に示すようにエンジンクランキングの開始と同時に発電機２００の界磁磁束を最小値から増大させているため、エンジン１００の始動に時間を要することになる。このためエンジン１００の始動を早くすべく、発電機２００の界磁磁束をより早めに増大させてもよい。 In the timing chart of FIG. 6, since the field magnetic flux of the generator 200 is increased from the minimum value simultaneously with the start of engine cranking as shown in FIG. 6 (d), it takes time to start the engine 100. It will be. Therefore, the field magnetic flux of the generator 200 may be increased earlier in order to speed up the start of the engine 100.

図７は他のタイミングチャートである。図６と異なるのは、エンジンクランキング状態での界磁磁束の時間変化である。すなわち、図６（ｄ）ではエンジンクランキングの開始と同時に界磁磁束を最小値から増大させているが、図７（ｄ）ではクランキングの開始タイミングより前に界磁磁束を増大させ始め、界磁磁束が十分な値に達した後で発電機トルクを出力してクランキングを行う。要するに、エンジンクランキングの開始と同時に界磁磁束を変化させるのではなく、エンジンクランキングに必要な界磁磁束に達した後にエンジンクランキングを行う。これにより、エンジン１００を迅速に始動できる。 FIG. 7 is another timing chart. What is different from FIG. 6 is the time variation of the field magnetic flux in the engine cranking state. That is, in FIG. 6D, the field magnetic flux is increased from the minimum value simultaneously with the start of engine cranking, but in FIG. 7D, the field magnetic flux starts to increase before the cranking start timing. After the field magnetic flux reaches a sufficient value, cranking is performed by outputting the generator torque. In short, instead of changing the field magnetic flux simultaneously with the start of engine cranking, engine cranking is performed after reaching the field magnetic flux necessary for engine cranking. Thereby, engine 100 can be started quickly.

以上説明したように、発電機２００での発電効率が最大となるように発電機２００の界磁磁束を適応的に可変制御するので、エンジン１００の動力により高効率で発電してバッテリを充電し、あるいはモータ３００に電力を供給できる。特に、エンジン停止状態では界磁磁束を最小として発電機２００での損失を最小化できるとともに、エンジン運転状態では界磁磁束を増大させて発電機２００での発電効率を最大化できる。 As described above, the field magnetic flux of the generator 200 is adaptively variably controlled so that the power generation efficiency of the generator 200 is maximized, so that the battery is charged by generating power with high efficiency by the power of the engine 100. Alternatively, electric power can be supplied to the motor 300. In particular, when the engine is stopped, the field flux can be minimized to minimize the loss in the generator 200, and in the engine operating state, the field flux can be increased to maximize the power generation efficiency of the generator 200.

本実施形態では、図５に示すように、発電機の要求トルク、角速度（回転数）、電圧、運転状況（エンジン状態）に基づき目標界磁特性を設定しているが、より簡易に要求トルク、角速度、運転状況に基づき目標界磁特性を設定してもよく、より高精度に要求トルク、角速度、電圧、運転状況、発電機の温度に基づき目標界磁特性を設定してもよい。この場合、電圧や温度のパラメータはテーブル（あるいはマップ）に反映させてＥＣＵ５００のメモリに記憶しておけばよい。また、運転状況についても、エンジン停止、エンジンクランキング、エンジン運転と識別するのではなく、モータ３００のみの走行モード、エンジン１００及びモータ３００での走行モード、エンジン１００及び発電機２００での発電モード（バッテリの充電モード）等と識別してもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the target field characteristics are set based on the required torque of the generator, the angular speed (rotation speed), the voltage, and the operating condition (engine state). The target field characteristics may be set based on the angular velocity and the operating condition, or the target field characteristics may be set based on the required torque, the angular speed, the voltage, the operating condition, and the temperature of the generator with higher accuracy. In this case, the voltage and temperature parameters may be reflected in a table (or map) and stored in the memory of the ECU 500. In addition, the driving status is not identified as engine stop, engine cranking, and engine operation, but the driving mode of only the motor 300, the driving mode of the engine 100 and the motor 300, and the power generation mode of the engine 100 and the generator 200. (Battery charging mode) or the like.

１００エンジン、２００回転電機（発電機）、３００回転電機（モータ）、４００タイヤ、５００電子制御装置（ＥＣＵ）。 100 engine, 200 rotating electric machine (generator), 300 rotating electric machine (motor), 400 tire, 500 electronic control unit (ECU).

Claims

可変界磁型の回転電機を制御する制御装置であって、
前記回転電機は、
ステータと、前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータと、
を備えて構成され、
前記回転電機の少なくとも角速度、要求トルク、及び前記回転電機が搭載される車両の運転状況としてのエンジンの停止、クランキング、運転の状態を入力する入力手段と、
前記角速度、要求トルク及び運転状況に基づき、発電効率を最大化するように前記回転電機の目標界磁磁束を演算する演算手段と、
前記目標界磁磁束に基づき、前記第１ロータ要素に対する前記第２ロータ要素の位相角を制御するための制御指令を出力する制御手段と、
を備えることを特徴とする回転電機の制御装置。 A control device for controlling a variable field type rotating electrical machine,
The rotating electric machine is
A stator, and a first rotor element and a second rotor element that are arranged to face the stator and are arranged to face each other in the rotation axis direction, and the second rotor element is rotatable relative to the first rotor element A rotor and
Configured with
An input means for inputting at least the angular velocity of the rotating electrical machine, the required torque, and the engine stop, cranking, and operating states as the driving status of a vehicle in which the rotating electrical machine is mounted;
Based on the angular velocity, the required torque and the operating situation, a calculation means for calculating a target field magnetic flux of the rotating electrical machine so as to maximize the power generation efficiency;
Control means for outputting a control command for controlling a phase angle of the second rotor element with respect to the first rotor element based on the target field magnetic flux;
A control device for a rotating electrical machine comprising:

請求項１記載の回転電機の制御装置において、
前記演算手段は、前記回転電機の発電量Ｗのモデル
Ｗ＝Ｔ（φ，ω）ω−Ｑ（Ｔ(φ，ω)，φ，ω）
但し、Ｔ：要求トルク
φ：界磁磁束
ω：角速度
Ｑ：損失
に基づき前記目標界磁磁束を演算することを特徴とする回転電機の制御装置。 The control apparatus for a rotating electrical machine according to claim 1,
The calculation means is a model of the power generation amount W of the rotating electrical machine W = T (φ, ω) ω−Q (T (φ, ω), φ, ω)
However, T: Required torque φ: Field magnetic flux ω: Angular velocity Q: Loss The target field magnetic flux is calculated based on the following.

請求項１，２のいずれかに記載の回転電機の制御装置において、
前記回転電機はエンジンのクランク軸に連結され、前記エンジンの動力により発電するものであり、
前記演算手段は、前記エンジンの停止状態では最小界磁磁束を前記目標界磁磁束として演算し、前記エンジンの運転状態では前記エンジンのトルクに応じた界磁磁束を前記目標界磁磁束として演算する
ことを特徴とする回転電機の制御装置。 In the control device for the rotating electrical machine according to any one of claims 1 and 2,
The rotating electrical machine is connected to an engine crankshaft and generates electric power by the engine power;
The calculation means calculates a minimum field magnetic flux as the target field magnetic flux when the engine is stopped, and calculates a field magnetic flux according to the engine torque as the target field magnetic flux when the engine is operating. A control device for a rotating electrical machine.

請求項３記載の回転電機の制御装置において、
前記演算手段は、前記エンジンのクランキング状態では前記クランキングに必要な界磁磁束を前記目標界磁磁束として演算する
ことを特徴とする回転電機の制御装置。 The control apparatus for a rotating electrical machine according to claim 3,
The control device for a rotating electrical machine, wherein the calculation means calculates a field magnetic flux required for the cranking as the target field magnetic flux in a cranking state of the engine.

請求項４記載の回転電機の制御装置において、
前記制御手段は前記エンジンのクランキングの開始に先立って前記回転電機の界磁磁束を前記目標界磁磁束に制御する
ことを特徴とする回転電機の制御装置。 The control apparatus for a rotating electrical machine according to claim 4,
The control device of the rotating electrical machine, wherein the control means controls the field magnetic flux of the rotating electrical machine to the target field magnetic flux prior to the start of cranking of the engine.

可変界磁型の回転電機と、
前記回転電機を制御する制御装置と、
を備え、
前記回転電機は、
ステータと、前記ステータと対向配置され、かつ、回転軸方向に互いに対向配置された第１ロータ要素及び第２ロータ要素を含み、前記第２ロータ要素は前記第１ロータ要素に対して相対回転可能なロータと、
を有し、
前記制御装置は、
前記回転電機の少なくとも角速度、要求トルク、及び前記回転電機が搭載される車両の運転状況としてのエンジンの停止、クランキング、運転の状態を入力する入力手段と、
前記角速度、要求トルク及び運転状況に基づき、発電効率を最大化するように前記回転電機の目標界磁磁束を演算する演算手段と、
前記目標界磁磁束に基づき、前記第１ロータ要素に対する前記第２ロータ要素の位相角を制御するための制御指令を出力する制御手段と、
を有することを特徴とする回転電機制御システム。 A variable field type rotating electrical machine,
A control device for controlling the rotating electrical machine;
With
The rotating electric machine is
A stator, and a first rotor element and a second rotor element that are arranged to face the stator and are arranged to face each other in the rotation axis direction, and the second rotor element is rotatable relative to the first rotor element A rotor and
Have
The controller is
An input means for inputting at least the angular velocity of the rotating electrical machine, the required torque, and the engine stop, cranking, and operating states as the driving status of a vehicle in which the rotating electrical machine is mounted;
Based on the angular velocity, the required torque and the operating situation, a calculation means for calculating a target field magnetic flux of the rotating electrical machine so as to maximize the power generation efficiency;
Control means for outputting a control command for controlling a phase angle of the second rotor element with respect to the first rotor element based on the target field magnetic flux;
A rotating electrical machine control system comprising:

請求項６記載の回転電機制御システムを備えた車両。 A vehicle comprising the rotating electrical machine control system according to claim 6.