DE102007015236A1

DE102007015236A1 - Steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor

Info

Publication number: DE102007015236A1
Application number: DE102007015236A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Kitamura; Yoshihito Asao
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: DE102007015236B4; CN101056004A; JP4161081B2; CN101056004B; FR2916586B1; US7538523B2; JP2007282463A; US20070240662A1; FR2916586A1

Abstract

Der steuervorrichtungsintegrierte Generator-Motor hat: einen Generator-Motor; und eine Steuervorrichtung, die durch einen Wechselrichter, eine Steuerschaltung, einen Temperatursensor etc. gebildet wird. Die Steuerschaltung bestimmt, ob eine Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur überschreiten wird oder nicht, wenn ein Befehl für eine automatische Motorstoppoperation ausgegeben wird. Falls bestimmt wird, dass die maximal zulässige Temperatur überschritten wird, wird dann eine erzeugte Ausgabe des Generator-Motors unmittelbar vor der automatischen Motorstoppoperation auf eine derartige Weise reduziert, dass die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur nicht überschreiten wird. Der Motor wird anschließend automatisch gestoppt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motor, der in einem Fahrzeug montiert ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren wird nach Reduzierung von CO₂-Emissionen gesucht, um globale Erwärmung zu verhindern. Reduzierung von CO₂ in Automobilen bedeutet eine Verbesserung vom Kraftstoffverbrauchsleistungsverhalten, und Beispiele vorgeschlagener Lösungen enthalten Leerlaufstopp, wenn Fahrzeuge stationär sind, Energiewiedergewinnung während Abbremsung etc. Um dies zu erreichen, wurden Fahrzeug-Generator-Motoren vorgeschlagen, in denen ein Startermotor und ein Ladegenerator integriert sind. Mit diesen konventionellen Fahrzeug-Generator-Motoren kann ein Fahrzeugmotor durch den Generator-Motor, der mit einem Wechselrichter verbunden ist, nach einem automatischen Leerlaufstopp neu gestartet werden.
Außerdem wurde eine Technik vorgeschlagen, die eine Generator-Motor-Leerlaufstoppsteuerung betrifft, worin eine automa tische Motorstoppoperation verhindert wird und Motorlauf fortgesetzt wird, selbst wenn Bedingungen zum Durchführen der automatischen Motorstoppoperation erfüllt wurden, falls ermittelt wird, dass Temperaturen in jeweiligen Schaltelementen in einem Wechselrichter einen zulässigen Temperaturpegel wegen einer Motorneustartoperation nach der automatischen Motorstoppoperation überschreiten können (siehe z.B. Patentliteraturstelle 1). In dieser konventionellen Technik wird verhindert, dass die Schaltelemente einen unzulässigen hohen Temperaturzustand während der Motorneustartoperation erreichen, da die anschließende Motorneustartoperation vermieden wird, falls der Verdacht besteht, dass die Temperaturen in den jeweiligen Schaltelementen in dem Wechselrichter den zulässigen Temperaturpegel wegen der Motorneustartoperation nach der automatischen Motorstoppoperation überschreiten können.

Patentliteraturstelle 1: japanisches Patent Offenlegung Nr. 2004-156589 (Gazette)

Verhindern der Motorstoppoperation und Fortsetzen des Motorlaufs, selbst falls Bedingungen zum Durchführen der automatischen Motorstoppoperation erfüllt wurden, falls ermittelt wird, dass die Temperaturen in den jeweiligen Schaltelementen in dem Wechselrichter einen zulässigen Temperaturpegel überschreiten können, wie in der oben erwähnten konventionellen Technik, bedeutet jedoch mindestens, dass Kraftstoffverbrauch schlecht ist, während die automatische Motorstoppoperation verhindert wird. Es gibt eine Möglichkeit, dass derartige Bedingungen im Sommer häufig auftreten können, und ein Problem war, dass Verschlechterung vom Kraftstoffverbrauch und Erhöhung von Abgasen in nicht geringem Maß auftreten können.
In einem steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motor, in dem ein Wechselrichter etc. ganzheitlich in einer axialen Endfläche oder einer äußeren Peripherie des Generator-Motors angeordnet ist, tritt auch eine einzigartige Erscheinung auf, wodurch die Temperaturen der Schaltelemente des Wechselrichters unmittelbar während der automatischen Motorstoppoperation während Leerlaufstopp unmittelbar beginnen sich zu erhöhen, da Wärme während einer Leistungserzeugungsoperation vor der automatischen Motorstoppoperation wegen thermischer Leitung etc. von einer Ankerwicklung aufgenommen wird, die allgemein die höchste Temperatur hat, und da eine erzwungene Kühlungsaktion durch Lüfter in dem Generator-Motor während der automatischen Motorstoppoperation fehlt. Somit war es schwierig zu bestimmen, ob die Temperatur der Schaltelemente den zulässigen Temperaturpegel wegen der Motorneustartoperation nach der automatischen Motorstoppoperation überschreiten wird oder nicht, wenn die obige konventionelle Technik auf steuervorrichtungsintegrierte Generator-Motoren angewendet wird, da es einzigartige Temperaturerhöhungen in diesem Schaltelementen gibt. Selbst wenn die obige Bestimmung möglich würde, würde sich die Häufigkeit, mit der die automatische Motorstoppoperation verhindert wird, erhöhen, da sich die Häufigkeit, mit der die Temperatur der Schaltelemente bestimmt wird, über dem zulässigen Temperaturpegel zu sein, ohne Zweifel erhöhen würde, und am Ende würde das Problem bleiben, dass Probleme, wie etwa Verschlechterung vom Kraftstoffverbrauch und Erhöhung von Abgasen weiter erschwert werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Probleme zu lösen und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motor vorzusehen, der Erhöhungen in der Häufigkeit unterdrückt, mit der Leerlaufstopp verhindert wird, und Verbesserungen im Kraftstoffverbrauch, Verringerung von Abgasen etc. unterstützt, indem ein Strom begrenzt wird, der Schaltelementen zugeführt wird, um so fixiert und eingestellt zu sein, oder um so gesteuert zu werden, um so während Leistungsausgabe in einer Leistungserzeugungsoperation oder während einer Neustartoperation reduziert zu werden, um so zu verhindern, dass Schaltelementtemperaturen eine maximal zulässige Temperatur während einer Neustartoperation nach einer automatischen Motorstoppoperation während Leerlaufstopp überschreiten.
Um das obige Ziel zu erreichen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor vorgesehen, der enthält: einen Generator-Motor, der aufweist einen Anker, der eine Ankerwicklung hat; und einen Rotor, wobei der Generator-Motor Leistungstransfer mit einem Motor durchführt; und eine Steuervorrichtung, die aufweist: einen Wechselrichter, der an einer äußeren Peripherie oder einer axialen Endfläche des Generator-Motors ganzheitlich montiert ist, und der eine Vielzahl von Schaltelementen hat; und eine Steuerschaltung, die den Wechselrichter durch ein Befehlssignal von einem Leerlaufstopp-Steuerabschnitt in einem Fahrzeug steuert, wobei die Steuervorrichtung eine Motorstartoperation und eine Batterieladeoperation durchführt, in dem eine Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlung von elektrischer Leistung in zwei Richtungen zwischen dem Generator-Motor und einer Batterie durchgeführt wird.
Ein elektrischer Strom, der zu den Schaltelementen fließt, wird während mindestens einer von einer Leistungserzeugungsoperation oder einer Motorneustartoperation des Generator-Motors auf einen begrenzten Wert gesetzt, um zu verhindern, dass eine Temperatur der Schaltelemente einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, selbst wenn die Schaltelemente Gegenstand eines Temperaturanstiegs sind, der aus der Wärme resultiert, die von einem Hochtemperaturabschnitt des Generator-Motors aufgenommen wird nach einer automatischen Mo torstoppoperation und einer anschließenden Temperaturerhöhung während der Motorneustartoperation.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor vorgesehen, der enthält: einen Generator-Motor, der einen Anker hat, der eine Ankerwicklung hat; und einen Rotor, wobei der Generator-Motor Leistungstransfer mit einem Motor durchführt; und eine Steuervorrichtung, die aufweist: einen Wechselrichter, der auf eine äußeren Peripherie oder eine axiale Endfläche des Generator-Motors ganzheitlich montiert ist, und der eine Vielzahl von Schaltelementen hat; eine Steuerschaltung, die den Wechselrichter durch ein Befehlssignal von einem Leerlaufstopp-Steuerabschnitt in einem Fahrzeug steuert; und ein Schaltelementtemperaturerfassungsmittel, das eine Temperatur der Schaltelemente erfasst, wobei die Steuervorrichtung eine Motorstartoperation und eine Batterieladeoperation durch Durchführen einer Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlung elektrischer Leistung in zwei Richtungen zwischen dem Generator-Motor und einer Batterie durchführt.
Jederzeit während einer Leistungserzeugungsoperation des Generator-Motors bestimmt die Steuerschaltung, ob die Temperatur der Schaltelemente einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten wird oder nicht, da die Schaltelemente Gegenstand einer Temperaturerhöhung, die aus Wärme resultiert, die von einem Hochtemperaturabschnitt des Generator-Motors nach einer automatischen Motorstoppoperation aufgenommen wird und einer anschließenden Temperaturerhöhung während einer Motorneustartoperation sind unter einer Annahme, dass die automatische Motorstoppoperation in einem beliebigen Moment durchgeführt werden kann, und steuert eine erzeugte Ausgabe von dem Generator-Motor so, um reduziert zu werden, derart, dass verhindert wird, dass die Temperatur der Schaltelemente den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, falls die Steuer schaltung bestimmt, dass der vorbestimmte Schwellwert überschritten wird.
Die Steuerschaltung kann auch die Temperatur der Schaltelemente mittels des Schaltelementtemperaturerfassungsmittels erfassen, bevor eine Motorneustartoperation ausgeführt wird, nachdem eine automatische Motorstoppoperation ausgeführt wurde, bestimmen, ob die Temperatur der Schaltelemente einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten wird oder nicht, falls die Temperaturerhöhung während der Motorneustartoperation zu der erfassten Temperatur der Schaltelemente hinzugefügt wird, und einen elektrischen Strom steuern, der zu den Schaltelementen während der Motorneustartoperation fließt, um reduziert zu werden, derart, dass verhindert wird, dass die Temperatur der Schaltelemente den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, falls die Steuerschaltung bestimmt, dass der vorbestimmte Schwellwert überschritten wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird verhindert, dass die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur während der Neustartoperation nach der automatischen Motorstoppoperation während Leerlaufstopp überschreitet, wobei das Auftreten von Schaden an den Schaltelementen verhindert wird. Außerdem werden Erhöhungen in der Häufigkeit, mit der Leerlaufstopp verhindert wird, unterdrückt, was Verbesserungen im Kraftstoffverbrauch und Reduzierungen vom Abgas unterstützt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht eines steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm einer allgemeinen Schaltung des steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Operation des steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Operation eines steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motors gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert;
5A bis 5C sind Zeitsteuerungsdiagramme, die Änderungen in einer Rotationsfrequenz eines Motors, eines Stroms, der zu Schaltelementen fließt, und Schaltelement-Temperaturerhöhungen in einer Leerlaufstoppoperation gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigen;
6 ist eine Abbildung zum Finden von Schaltelement-Temperaturerhöhungen nach einer automatischen Motorstoppoperation, die einen erzeugten Strom als einen Parameter verwendet, und eine Grafik, die eine Schaltelement-Temperaturverteilung vor der automatischen Motorstoppoperation zeigt;
7 ist eine erläuternde Grafik zum Finden einer oberen Grenze eines erzeugten Stroms während einer Leistungserzeugungsoperation derart, dass eine Schaltelementtemperatur eine maximal zulässige Temperatur während einer Neustartoperation nicht überschreiten wird; und
8 ist eine Grafik von Temperaturänderungen in Schaltelementen und einer Ankerwicklung nach einer automatischen Motorstoppoperation in einem steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motor.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
1 ist eine Querschnittsansicht eines steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
In 1 enthält ein Generator-Motor 1: ein Gehäuse, das durch eine Vorderklammer 2 und eine Hinterklammer 3 gebildet wird; eine Welle 5, die in dem Gehäuse mittels stützender Lager 4a und 4b drehbar angeordnet ist; einen Rotor 6, der mit der Welle 5 fixiert ist und der eine Feldwicklung 7 hat; einen Anker 8, der mit dem Gehäuse fixiert ist, der so angeordnet ist, um den Rotor 6 zu umgeben, und der eine Ankerwicklung 9 und einen Ankerkern 10 hat; Flügel 11, die an zwei axialen Endflächen des Rotors 6 fixiert sind; eine Riemenscheibe 12, die an einem Endabschnitt eines vorderen Endes der Welle 5 fixiert ist; einen Bürstenhalter 13, der an der Hinterklammer 3 so montiert ist, um in einer äußeren Peripherie in einem hinteren Ende der Welle 5 positioniert zu sein; ein Paar von Bürsten 14, die innerhalb des Bürstenhalters 13 so angeordnet sind, um in Kontakt mit einem Paar von Gleitringen 15 zu gleiten, die an dem hinteren Ende der Welle 5 montiert sind; und einen Rotationspositionserfassungssensor (Drehmelder etc.) 16, der in einem Endabschnitt eines hinteren Endes der Welle 5 angeordnet ist. Der Generator-Motor 1 ist mit einer rotierenden Welle (nicht gezeigt) eines Motors mittels der Riemenscheibe 12 und einem Riemen (nicht gezeigt) verknüpft. Ein Signal, das von dem Rotationspositionserfassungssensor 16 ausgegeben wird, wird zu einem Leerlaufstopp-Steuerabschnitt 48 mittels einer Steuerschaltung 44 gesendet, die nachstehend beschrieben wird, um in einer Rotationspositionserfassung des Rotors 6 verwendet zu werden, und um als Steuerinformation während einer Leistungserzeugungsoperation und einer Motorstartoperation des Generator-Motors 1 verwendet zu werden.
Es sind eine Vielzahl von ersten und zweiten Schaltelementen 41a und 41b, die einen Wechselrichter 20 bilden, und eine innere Wärmesenke 50 und eine äußere Wärmesenke 51, die mit jedem der Schaltelemente 41a und 41b verbunden sind, an einer Außenwandfläche der Hinterklammer 3 mittels eines isolierenden Materials 52 und einer Montagenabe 53 in einem Raum zwischen der Hinterklammer 3 und einer Abdeckung 17, die in einem hinteren Ende der Hinterklammer 3 angeordnet ist, fixiert. Eine Steuerschaltungsplatine 44a, in der eine Steuerschaltung 44 montiert ist, die Ein-Aus-Steuerung der jeweiligen Schaltelemente 41a und 41b durchführt, ist in einer äußeren Endfläche der Abdeckung 17 angeordnet. Obwohl nicht gezeigt, ist ein Temperatursensor 18, der als ein Schaltelementtemperaturerfassungsmittel funktioniert, in einer Nachbarschaft der Schaltelemente 41a und 41b in engem Kontakt mit der inneren Wärmesenke 50 und der äußeren Wärmesenke 51 angeordnet.
Somit ist ein steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor 100 konfiguriert, in dem eine Steuervorrichtung 60, die durch den Wechselrichter 20, die Steuerschaltung 44 etc. gebildet wird, in einer axialen Endfläche des Generator-Motors 1 ganzheitlich angeordnet.
In diesem steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motor 100 sind ventilierende Öffnungen 17a und 17b in der Abdeckung 17 angeordnet, und es wird ein Kühlungsluftstromweg derart gebildet, dass ein kühlender Luftstrom, der durch Pfeil F in 1 angezeigt wird, durch Drehung der Flügel 11 an dem Rotor 6 generiert wird. Der kühlende Luftstrom, der entlang dieses Kühlungsluftstromweges strömt, strömt zuerst in die Abdeckung 17 durch die ventilierenden Öffnungen 17a und 17b, die in der Endfläche der Abdeckung 17 angeordnet sind, und kühlt die Steuerschaltung 44, und kühlt dann jeweils die innere Wärmesenke 50, die äußere Wärmesenke 51 etc. Als Nächstes strömt der kühlende Luftstrom in das Gehäuse durch die Lufteinlassöffnungen 3a, die in einer Endfläche der Hinterklammer 3 angeordnet sind, wird durch die Flügel 11 radial abgelenkt und kühlt die Ankerwicklung 9, und wird schließlich durch die Luftauslassöffnungen 3b ausgestoßen, die in einer Seitenfläche der Hinterklammer 3 angeordnet sind.
Als Nächstes wird ein steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor 100, der auf diese Art und Weise konfiguriert ist, mit Bezug auf 2 erläutert. 2 ist ein Blockdiagramm einer allgemeinen Systemkonfiguration, die durch den steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und einen Leerlaufstopp-Steuerabschnitt in einem Fahrzeug gebildet wird.
In 2 wird die Ankerwicklung 9 des Generator-Motors 1 durch Y-Verbindung (Sternverbindung) von drei Phasen einer Spule (d.h. eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase) konfiguriert. Der Wechselrichter 20 enthält: ein Wechselrichtermodul 40, das durch die Vielzahl von Schaltelementen 41a und 41b und Dioden 42 gebildet wird, die mit jedem der Schaltelemente 41a und 41b parallel verbunden sind; und einen Kondensator 43, der mit dem Wechselrichtermodul 40 parallel verbunden ist.
In dem Wechselrichtermodul 40 sind ein erstes Schaltelement 41a und eine Diode 42, die einen oberen Arm 46 bilden, und ein zweites Schaltelement 41b und eine Diode 42, die einen unteren Arm 47 bilden, in Reihe verbunden, um eine einzelne Gruppe zu bilden, und drei derartige Gruppen sind parallel angeordnet.
Ein Endabschnitt von jeder der Phasen der Y-Verbindung in der Ankerwicklung 9 ist mittels einer Wechselstromverdrahtung 21 mit einem jeweiligen Zwischenpunkt zwischen den Schaltelementen 41b in dem oberen Arm 46 und den Schaltelementen 41a in dem unteren Arm 47, die in Reihe angeordnet sind, elektrisch verbunden. Ein positiver Anschluss und ein negativer Anschluss einer Batterie 19 sind mittels einer Gleichstromverdrahtung 22 mit einer positiven Elektrodenseite bzw. einer negativen Elektrodenseite des Wechselrichtermoduls 40 elektrisch verbunden.
In dem Wechselrichtermodul 40 werden Schaltoperationen der jeweiligen Schaltelemente 41a und 41b durch Befehle von der Steuerschaltung 44 gesteuert. Die Steuerschaltung 44 steuert auch eine Feldstrom-Steuerschaltung 45 so, um einen Feldstrom abzustimmen, der der Feldwicklung 7 des Rotors 6 zugeführt wird.
Der Leerlaufstopp-Steuerabschnitt 48 ist eine elektronische Steuereinrichtung für eine automatische Motorstoppoperation und eine Neustartoperation, die einen Befehl sendet, um die automatische Stoppoperation oder die Neustartoperation des Motors 49 zu initiieren. Der Leerlaufstopp-Steuerabschnitt 48 bestimmt, ob Leerlaufstoppoperationen (die automatische Stoppoperation des Motors 49 und die Neustartoperation des Motors 49) durchgeführt werden sollten oder nicht basierend auf Fahrzeuginformation, wie etwa z.B. Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation, Bremsinformation etc., und einem Temperatursignal für die Schaltelemente 41a und 41b von dem Temperatursensor 18 etc., und gibt Leerlaufstopp-Operationsbefehle (einen automatischen Stoppoperationsbefehl für den Motor 49 und einen Neustartoperationsbefehl für den Motor 49) zu dem steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motor 100 aus, falls bestimmt wird, dass die Leerlaufstoppoperation durchgeführt werden sollte.
In einem steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motor 100 dieser Art wird während einer Startoperation des Motors 49 Gleichstromleistung von der Batterie 19 zu dem Wechselrichter 20 mittels der Gleichstromverdrahtung 22 zugeführt, und die Steuerschaltung 44 führt Ein-Aus-Steuerung von jedem der Schaltelemente 41a und 41b des Wechselrichtermoduls 40 so durch, um die Gleichstromleistung in eine dreiphasige Wechselstromleistung zu wandeln. Die dreiphasige Wechselstromleistung wird der Ankerwicklung 9 des Generator-Motors 1 mittels der Wechselstromverdrahtung 21 zugeführt. Somit wird ein rotierendes Magnetfeld um die Feldwicklung 7 des Rotors 6 herum übermittelt, wozu ein Feldstrom durch die Feldstrom-Steuerschaltung 45 zugeführt wird, was den Rotor 6 ansteuert zu rotieren und die Startoperation auf den Motor 49 mittels der Riemenscheibe 12, des Riemens, einer Kurbelscheibe etc. anwendet.
Sobald die Startoperation in dem Motor 49 durchgeführt wurde, wird dann Rotationsleistung von dem Motor 49 zu dem steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motor 100 mittels der Kurbelscheibe, des Riemens und der Riemenscheibe 12 übertragen. Somit wird der Rotor 6 angesteuert zu rotieren, wobei eine dreiphasige Wechselspannung in der Ankerwicklung 9 induziert wird. Dann führt die Steuerschaltung 44 Ein-Aus-Steuerung der jeweiligen Schaltelemente 41a und 41b so durch, um die dreiphasige Wechselstromleistung, die in der Ankerwicklung 9 induziert wurde, in Gleichstromleistung zu wandeln und die Batterie 19 zu laden.
Als Nächstes wird ein Fall, in dem die Steuerschaltung 44, als Reaktion auf einen Befehl von dem Leerlaufstopp-Steuerabschnitt 48 in dem Fahrzeug, Leerlaufstoppsteuerung auf eine derartige Weise durchführt, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b des Wechselrichters 20 die maximal zu lässige Temperatur nicht überschreitet, mit Bezug auf das in 3 gezeigte Flussdiagramm erläutert. Der Einfachheit halber wurden Schritte 100 bis 113 durch S100 bis 113 in 3 dargestellt.
Wenn der Fahrzeugmotor 49 in einer Rotationsoperation und der steuervorrichtungsintegrierte Generator-Motor 100 (der Generator-Motor 1) in der Leistungserzeugungsoperation sind, nimmt die Steuerschaltung 44 zuerst die Ausgabe von dem Temperatursensor 18 auf und misst eine Temperatur T der Schaltelemente 41a und 41b (Schritt 100). Als Nächstes wird zu Schritt 101 weitergegangen und die Temperaturerhöhung ΔT1 in den Schaltelementen 41a und 41b nach der automatischen Stoppoperation des Motors 49 wird kalkuliert, und dann wird zu Schritt 102 weitergegangen und die Temperaturerhöhung ΔT2 in den Schaltelementen 41a und 41b während der Neustartoperation des Motors 49 wird kalkuliert. Dann wird zu Schritt 103 weitergegangen und bestimmt, ob die Temperatur (T + ΔT1 + ΔT2) der Schaltelemente 41a und 41b eine maximal zulässige Temperatur Tmax für die Schaltelemente 41a und 41b während der Neustartoperation überschritten wird oder nicht.
Falls in Schritt 103 bestimmt wird, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur Tmax für die Schaltelemente 41a und 41b während der Neustartoperation des Motors 49 nicht überschritten wird, wird zu Schritt 104 weitergegangen. In Schritt 104 bestimmt der Leerlaufstopp-Steuerabschnitt 48, ob die Leerlaufstoppbedingungen erfüllt wurden oder nicht basierend auf dem bestimmten Ergebnis von Schritt 103 und anderer Eingabeinformation zum Bestimmen, ob die Leerlaufstoppbedingungen erfüllt sind oder nicht. Falls die Leerlaufstoppbedingungen erfüllt wurden, wird der Motor 49 durch Ausgeben eines Befehls für die automatische Stoppoperation des Motors 49 (Schritt 105) gestoppt, und steht in Bereitschaft, bis Neustartbedingungen für den Motor 49 erfüllt sind (Schritt 106). Wenn die Neustartbedingungen für den Motor 49 erfüllt sind, wird ein Befehl zu der Steuerschaltung 44 für die Startoperation des Generator-Motors 1 ausgegeben (Schritt 107).
Falls aus einer eingegebenen Rotationsgeschwindigkeit des Motors 49 etc. bestimmt wird, dass die Startoperation abgeschlossen wurde (Schritt 108), wird dann als Nächstes zu der Leistungserzeugungsoperation durch Ausgeben eines Befehls zu der Steuerschaltung 44 umgeschaltet, um die Neustartoperation des Motors 49 abzuschließen (Schritt 109). Nach Umschalten zu der Leistungserzeugungsoperation wird dann bestimmt, ob Leerlaufstoppsteuerung von Schritt 100 bis zu Schritt 109 unverzüglich fortgesetzt wird oder nicht (Schritt 110), und falls fortgesetzt wird, wird zu dem ersten Schritt 100 zurückgekehrt. Falls nicht fortgesetzt wird, wird andererseits die Leerlaufstoppsteuerung gestoppt (Schritt 111).
Falls in Schritt 103 bestimmt wird, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur Tmax für die Schaltelemente 41a und 41b während der Neustartoperation des Motors 49 überschreiten wird, dann wird zu Schritt 112 fortgefahren. Als Nächstes kalkuliert die Steuerschaltung 44 einen Wert, auf den eine Leistungsausgabe reduziert werden sollte, und reduziert die Leistungsausgabe auf diesen Wert (Schritt 112), und steht dann für eine vorbestimmte Zeitdauer in Bereitschaft (Schritt 113). Wenn die vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist, wird dann zu dem ersten Schritt 100 zurückgekehrt.
Falls in Schritt 104 bestimmt wird, dass die Leerlaufstoppbedingungen nicht erfüllt wurden, dann wird auch in diesem Fall zu dem ersten Schritt 100 zurückgekehrt.
Als Nächstes wird Verhalten, wie etwa die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b, erzeugter Strom etc. in dieser Leerlaufstoppsteuerung mit Bezug auf 5A bis 5C erläutert. 5A bis 5C sind Zeitsteuerungsdiagramme, die Änderungen in einer Rotationsgeschwindigkeit eines Motors, eines Stroms, der zu Schaltelementen fließt, und einer Temperatur in den Schaltelementen in einer Leerlaufstoppoperation gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigen. 5A stellt Änderungen in der Motorgeschwindigkeit dar, 5B stellt Änderungen in dem Strom dar, der zu den Schaltelementen während der Leistungserzeugungsoperation (Batterieladung) und der Startoperation (Batterieentladung) fließt, und 5C stellt Änderungen in der Schaltelementtemperatur dar. Außerdem stellen in 5A bis 5C durchgehende Linien einen Fall dar, in dem die vorliegende Erfindung implementiert wurde, und unterbrochene Linien stellen ein vergleichendes Beispiel dar. Hier stellt das vergleichende Beispiel einen Fall dar, in dem eine Steuerung wie etwa die der vorliegenden Erfindung nicht implementiert wurde.
Zuerst ist das vergleichende Beispiel, wie durch die unterbrochenen Linien in 5 angezeigt, ein Fall, in dem eine Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie etwa durch die durchgehenden Linien angezeigt, nicht in einem beliebigen Zeitpunkt t implementiert ist, wenn der Generator-Motor 1 in der Leistungserzeugungsoperation vor Zeitpunkt t1 ist, in dem der Motor 49 automatisch gestoppt wird, und die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b darin wegen Wärmetransfer von der Ankerwicklung 9 nach der automatischen Stoppoperation (t1) des Motors 49 ansteigt und die Temperatur wegen einem großen Startoperationsstrom auch rasch ansteigt, der während der Neustartoperation (t2) fließt. Somit entstehen Umstände, in denen die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente 41a und 41b, selbst wenn es nur gering ist, überschreitet, was be trächtliche widrige Auswirkungen auf die Dienstlebensdauer der Schaltelemente 41a und 41b hat.
Nach der Neustartoperation wird dann eine Umschaltung zu der Leistungserzeugungsoperation durchgeführt und die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b verringert sich rasch, während sich die Motorgeschwindigkeit erhöht und die Kühlaktion der Flügel 11 beginnt, sich gegenüber der Leistungsausgabe durchzusetzen. Als Nächstes erhöht sich die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b erneut auf eine ähnliche Art und Weise zu der, die oben beschrieben wird, wenn eine automatische Stoppoperation des Motors 49 in Zeitpunkt t3 durchgeführt wird. Dann erhöht sich die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b während der Neustartoperation in Zeitpunkt t4 wegen dem großen Startoperationsstrom rasch. In diesem Fall überschreitet die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente 41a und 41b stark.
In Ausführungsform 1 wird andererseits in einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt t vor Zeitpunkt t1, in dem der Motor 49 automatisch gestoppt wird, eine Bestimmung bezüglich dessen durchgeführt, ob die Temperatur (T + ΔT1 + ΔT2) der Schaltelemente 41a und 41b nach der Neustartoperation die maximal zulässige Temperatur Tmax für die Schaltelemente 41a und 41b überschreiten wird oder nicht durch Addieren von ΔT1, den Betrag, um den sich die Temperatur wegen Wärmetransfer von der Ankerwicklung 9 nach der automatischen Stoppoperation des Motors 49 erhöhen wird, und ΔT2, den Betrag, um den sich die Temperatur wegen dem großen Startoperationsstrom erhöhen wird, der während der Neustartoperation fließt, zu der Temperatur T der Schaltelemente 41a und 41b, unter der Annahme, dass die automatische Stoppoperation des Motors 49 in einem beliebigen Moment nach Zeitpunkt t durchgeführt werden kann, falls die Leerlaufstoppbedingungen erfüllt wurden.
Da sich der erzeugte Strom auf einen geeigneten Wert unmittelbar nach Zeitpunkt t absenkt, falls bestimmt wird, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur Tmax überschreiten wird, wird dann die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b in der automatischen Stoppoperation (t1) des Motors 49 nach Zeitpunkt t und vor der Neustartoperation (t2) des Motors 49 im Vergleich zu dem vergleichende Beispiel reduziert, wie durch die durchgehenden Linien in 5C angezeigt wird. Selbst wenn sich die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b wegen dem großen Startoperationsstrom rasch erhöht, der während der Neustartoperation (t2) fließt, kann somit verhindert werden, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente 41a und 41b überschreitet.
Nach der Neustartoperation wird dann eine Umschaltung zu der Leistungserzeugungsoperation durchgeführt und die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b verringert sich rasch, während sich die Motorgeschwindigkeit erhöht und die Kühlaktion der Flügel 49 beginnt, sich gegenüber der Leistungsausgabe durchzusetzen. Es kann fortgesetzt werden, eine Steuerung, die den erzeugten Strom auf einen geeigneten Wert reduziert, unter der Annahme durchzuführen, dass die automatische Stoppoperation des Motors 49 in einem beliebigen Moment selbst während der Leistungserzeugungsoperation durchgeführt werden kann, zu der nach der Neustartoperation umgeschaltet wird, um so zu verhindern, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente 41a und 41b überschreitet, selbst wenn sie Gegenstand für die Temperaturerhöhung ΔT1 nach der automatischen Stoppoperation des Motors 49 und die Temperaturerhöhung ΔT2 während der Neustartoperation sind.
Folglich wird verhindert, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente 41a und 41b überschreitet, selbst wenn die automatische Stoppoperation des Motors 49 in Zeitpunkt t3 durchgeführt wird und auch die Neustartoperation in Zeitpunkt t4 durchgeführt wird, wobei dadurch verhindert wird, dass die Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur überschreiten und beschädigt werden.
Da gemäß Ausführungsform 1 angenommen wird, dass die automatische Stoppoperation vom Leerlaufstopp in einem beliebigen Moment durchgeführt werden kann und auch die Motorneustartoperation nach dieser automatischen Motorstoppoperation durchgeführt werden kann, wann immer der Generator-Motor 1 (der steuervorrichtungsintegrierte Generator-Motor 100) die Leistungserzeugungsoperation während Leerlaufstoppoperation durchführt, und eine Bestimmung bezüglich dessen durchgeführt wird, ob die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente in diesem Fall überschreiten wird oder nicht, da sie Gegenstand für Temperaturerhöhungen nach der automatischen Motorstoppoperation und Temperaturerhöhungen während der Neustartoperation sind, und der erzeugte Strom auf einen geeigneten Wert abgesenkt wird, falls bestimmt wird, dass die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente überschritten wird, kann somit verhindert werden, dass die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente während der Neustartoperation nach der automatischen Motorstoppoperation überschreitet. Folglich ist es nicht länger notwendig, eine Anwendung vom Leerlaufstopp zu unterdrücken, um zu verhindern, dass die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur überschreitet, wobei eine Unterstützung von Verbesserungen im Kraftstoffverbrauch, Reduzierungen vom Abgas etc. ermöglicht wird.
Da verhindert werden kann, dass die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur während der Neustartoperation nach der automatischen Motorstoppoperation überschreitet, kann auch Zuverlässigkeit verbessert werden.
Da eine Leistungsausgabe so gesteuert wird, um abhängig von der Motorgeschwindigkeit reduziert zu werden, wenn sich die Motorgeschwindigkeit wegen Umschalten zu der Leistungserzeugungsoperation nach der Neustartoperation erhöht, wird die Leistungsausgabe reduziert, während ein Ausgleich mit Kühlung erlaubt wird. Mit anderen Worten kann maximale Leistungsausgabe innerhalb von Grenzen extrahiert werden, die einen Ausgleich mit Kühlung beständig unterhalten, wobei eine unzureichende Batterieladung verhindert wird.
Da ein Schwellwert, der ein Bestimmungskriterium bildet, als die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente gesetzt ist, kann der Strom, der den Schaltelementen zugeführt wird, maximal erhöht werden, wobei ermöglicht wird, dass die Leistungsausgabe im maximalen Drehmoment während der Neustartoperation und während der Leistungserzeugungsoperation größer eingestellt wird. Da der Temperatursensor in einer Nachbarschaft der Schaltelemente in engem Kontakt mit der Wärmesenke angeordnet ist, kann die Schaltelementtemperatur genau gemessen werden.
Der Wechselrichter ist stromaufwärts in dem kühlenden Luftstromweg positioniert, und die Ankerwicklung ist stromabwärts in dem kühlenden Luftstromweg positioniert. Somit wird der kühlende Luftstrom, der durch Kühlen des Wechselrichters erwärmt wurde, zugeführt, um die Ankerwicklung zu kühlen. Die Temperaturdifferenz zwischen den Schaltelementen und der Ankerwicklung wird dadurch erhöht, wobei verursacht wird, dass die Schaltelemente durch die Wärme von der Ankerwicklung wahrscheinlicher beeinflusst werden. Folglich hat dieser steuervorrichtungsintegrierte Generator-Motor einen Aufbau, der optimal ist, wenn die vorliegende Erfindung angewendet wird, die Schaltelementtemperaturerhöhungen nach der automatischen Motorstoppoperation schätzt.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Kalkulieren der Erhöhung in der Schaltelementtemperatur ΔT1 nach der automatischen Motorstoppoperation erläutert.
Hier ist die Grafik in der oberen Hälfte von 6 ein Beispiel einer Abbildung zum Finden der Schaltelementtemperaturerhöhung nach der automatischen Motorstoppoperation (wenn die Umgebungstemperatur 80 Grad Celsius ist), und verwendet einen erzeugten Strom während der Leistungserzeugungsoperation als einen Parameter, um Beziehungen zwischen einer Motorgeschwindigkeit, während dieser erzeugte Strom ausgegeben wird, und einer Schaltelementtemperaturerhöhung ΔT1 nach der automatischen Motorstoppoperation zu zeigen. Es ist z.B. eine Vielzahl derartiger Abbildungen, die unterschiedlichen Umgebungstemperaturen entsprechen, in einem Speicherabschnitt (nicht gezeigt) der Steuerschaltung 44 gespeichert.
Die Grafik in der unteren Hälfte von 6 ist ein Beispiel einer Verteilung der Schaltelementtemperatur T vor der automatischen Motorstoppoperation, und verwendet einen erzeugten Strom während der Leistungserzeugungsoperation als einen Parameter, um Beziehungen zwischen einer Motorgeschwindigkeit, während dieser erzeugte Strom ausgegeben wird, und einer Schaltelementtemperatur in dieser Zeit zu zeigen, und ist zusammen mit der Grafik in der oberen Hälfte von 6 angeordnet, um das Verfahren zum Finden des geeigneten Wertes eines erzeugten Stroms während der Leistungserzeugungsoperation zu erläutern, derart, dass die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur nicht überschreiten wird. In der Praxis muss die Schaltelementtemperatur T während der Leis tungserzeugungsoperation vor der automatischen Motorstoppoperation nur durch den Temperatursensor herausgefunden werden.
Hier empfängt die Steuerschaltung 44 die Umgebungstemperatur und Motorgeschwindigkeitsinformationssignale von dem Leerlaufstopp-Steuerabschnitt 48, und erfasst auch den erzeugten Strom während der Leistungserzeugungsoperation, und kalkuliert die Temperaturerhöhung ΔT1 in den Schaltelementen 41a und 41b nach der automatischen Stoppoperation des Motors 49 aus der Abbildung, die in der oberen Hälfte von 6 gezeigt wird. Folglich kann die Temperaturerhöhung ΔT1 in den Schaltelementen 41a und 41b leicht geschätzt werden. Außerdem können auch ein Annäherungsausdruck für die Kurven, die in der oberen Hälfte von 6 gezeigt werden, in dem Speicherabschnitt gespeichert werden, und die Umgebungstemperatur, der erzeugte Strom und die Motorgeschwindigkeit während der Leistungserzeugungsoperation in den Annäherungsausdruck eingesetzt werden, um die Temperaturerhöhung ΔT1 in den Schaltelementen 41a und 41b zu kalkulieren. Die Temperaturerhöhung ΔT2 in den Schaltelementen 41a und 41b während der Neustartoperation kann aus dem Startoperationsstrom kalkuliert werden. Der Startoperationsstrom kann aus einem Startdrehmoment-Befehlswert kalkuliert werden.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Kalkulieren eines geeigneten Wertes erläutert, auf den eine Leistungsausgabe während der Leistungserzeugungsoperation reduziert werden sollte, falls bestimmt wird, dass die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente während der Neustartoperation überschreiten wird. 7 ist eine erläuternde Grafik für ein Verfahren zum Finden eines geeigneten Wertes für einen erzeugten Strom während der Leistungserzeugungsoperation, für den die Schaltelementtemperatur eine maximal zulässige Temperatur während der Neustartoperation nicht überschreiten wird.
7 verwendet einen erzeugten Strom während der Leistungserzeugungsoperation als einen Parameter, um Beziehungen zwischen einer Motorgeschwindigkeit in dieser erzeugten Stromausgabe und einer Schaltelementtemperatur (T + ΔT1) gerade vor der Neustartoperation nach der automatischen Motorstoppoperation zu zeigen. Falls wir z.B. annehmen, dass die maximal zulässige Temperatur Tmax für die Schaltelemente 41a und 41b 125 Grad Celsius war und die Temperaturerhöhung ΔT2 während der Neustartoperation des Motors 49 konstante 15 Grad Celsius war, wäre somit die zulässige obere Grenztemperatur (T + ΔT1) für die Schaltelemente 41a und 41b gerade vor der Neustartoperation nach der automatischen Stoppoperation des Motors 49 110 Grad Celsius (= Tmax – ΔT2 = 125°C – 15°C). Mit anderen Worten wären erzeugte Stromwerte, in denen die Temperatur (T + ΔT1) der Schaltelemente 41a und 41b während der Leistungserzeugungsoperation gerade vor der Neustartoperation kleiner oder gleich diesen 110 Grad Celsius für jede jeweilige Motorgeschwindigkeit ist, geeignete Werte für den erzeugten Strom um zu verhindern, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur Tmax während der Neustartoperation überschreitet. In 7 sind obere Grenzen dieser geeigneten Werte für den erzeugten Strom durch schwarze Punkte für jede jeweilige Motorgeschwindigkeit angezeigt.
Es wird nun die Erscheinung erläutert, wodurch sich die Temperatur der Schaltelemente nach der automatischen Motorstoppoperation erhöht.
Anders als ein Generator-Motor, in dem ein Wechselrichter 20 als ein getrennter Teil angeordnet ist, ist in einem steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motor 100, in dem der Wechselrichter 20 ganzheitlich in einer axialen Endfläche eines Gehäuses angeordnet ist, ein Aufbau, der vollständig blo ckiert, dass Wärme von der Ankerwicklung 9 zu dem Wechselrichter 20 transferiert wird, schwierig zu erreichen, da die Ankerwicklung 9, die die höchsten Temperaturen in dem Generator-Motor 1 erreicht, in enger Nähe zu dem Wechselrichter 20 auf einer entgegengesetzten Seite der Hinterklammer 3 angeordnet ist. Da erzwungene Kühlung des Wechselrichters 20 durch die Flügel 11 nach der automatischen Stoppoperation des Motors 49 fehlt, wird somit Wärme, wie durch Pfeil H in 1 angezeigt, von der Ankerwicklung 9 mit hoher Temperatur durch einen Wärmeleitungsweg, der den Ankerkern 10, die Hinterklammer 3, die Montagenabe 53, das Isolationsmaterial 52 und die Wärmesenken 50 und 51 enthält, zu den Schaltelementen 41a und 41b transferiert. Als ein Ergebnis entsteht die Erscheinung, wodurch sich die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b nach der automatischen Stoppoperation des Motors 49 erhöht.
8 ist eine Grafik von Temperaturänderungen in Schaltelementen und einer Ankerwicklung nach einer automatischen Motorstoppoperation in einem steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motor 100.
Aus 8 kann gesehen werden, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b beginnt, sich unmittelbar nach der automatischen Stoppoperation des Motors 49 zu erhöhen, und sich allmählich der Temperatur der Ankerwicklung 9 annähert, die sich im Gegensatz dazu verringert. Mit anderen Worten erhöht sich Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b so, um sich der Temperatur der Ankerwicklung 9 wegen Wärme, die von der Ankerwicklung 9 zu den Schaltelementen 41a und 41b transferiert wird, anzunähern.
Ein Leerlaufstopp-Steuerverfahren gemäß Ausführungsform 1 ist für eine Leerlaufstoppsteuerung in steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motoren 100 optimal, worin diese einzigar tige Erscheinung, wodurch sich die Temperatur der Schaltelemente nach der automatischen Motorstoppoperation erhöht, auftritt, da eine Bestimmung bezüglich dessen durchgeführt wird, ob die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente nach der Neustartoperation überschreiten wird oder nicht, während eine Schaltelement-Temperaturerhöhung ΔT1 nach der automatischen Motorstoppoperation erlaubt wird.
Ausführungsform 2
4 ist ein Abschnitt eines Flussdiagramm einer Leerlaufstoppsteuerung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, und kann zwischen Punkte A und B zwischen Schritt 105 und Schritt 106 in dem Flussdiagramm für Ausführungsform 1 eingefügt werden, das in 3 gezeigt wird.
In Ausführungsform 2 wird Leerlaufstoppsteuerung noch zuverlässiger auf eine derartige Weise implementiert, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b des Wechselrichters 20 die maximal zulässige Temperatur nicht überschreiten wird als in der Leerlaufstoppsteuerung, die in Ausführungsform 1 erwähnt wurde, indem eine Steuerung hinzugefügt wird, die auf dem Flussdiagramm basiert, das in 4 gezeigt wird.
Nun wird in dem Fall der obigen Ausführungsform 1 die automatische Stoppoperation des Motors 49 in Schritt 105 durchgeführt, falls z.B. in Schritt 103 in 3 bestimmt wird, dass die Temperatur (T + ΔT1 + ΔT2) der Schaltelemente 41a und 41b während der Neustartoperation des Motors 49 die maximal zulässige Temperatur Tmax nicht überschreiten wird und auch die Leerlaufstoppbedingungen in Schritt 104 erfüllt sind. Es gibt jedoch eine Möglichkeit, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b dennoch die maximal zulässige Temperatur während der Neustartoperation des Motors 49 über schreiten kann, falls die Umgebungstemperatur nach der automatischen Stoppoperation des Motors 49 wegen irgend einem externen Faktor plötzlich ansteigen würde.
Somit stellt Ausführungsform 2 eine Steuerung bereit, die verwendet werden kann um zu verhindern, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur Tmax überschreitet, falls bestimmt wird, dass sie dies während der Neustartoperation des Motors 49 nach Ausführung der automatischen Stoppoperation des Motors 49 wegen Faktoren tun würden, wie etwa das oben beschriebene, die schwierig vorherzusagen sind, selbst wenn in Schritt 103 in 3 bestimmt wurde, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b während der Neustartoperation des Motors 49 die maximal zulässige Temperatur Tmax nicht überschreiten würde. Leerlaufstoppsteuerung gemäß Ausführungsform 2 wird nachstehend mit Bezug auf das Flussdiagramm erläutert, das in 4 gezeigt wird. Der Einfachheit halber wurden außerdem Schritte 120 bis 123 durch S120 bis 123 in 4 dargestellt.
Da in Ausführungsform 2 Schritte 100 bis 113 in 3 dem Inhalt entsprechen, der in Ausführungsform 1 erläutert wurde, wird eine Erläuterung davon weggelassen, und es wird das in 4 gezeigte Flussdiagramm, das zwischen Schritt 105 und Schritt 106 eingefügt werden kann, erläutert.
Leerlaufstoppbedingungen sind erfüllt (Schritt 104), und die automatische Stoppoperation des Motors 49 wird durchgeführt (Schritt 105). Als Nächstes wird zu Schritt 120 fortgefahren und die Temperatur (T + ΔT1) der Schaltelemente 41a und 41b wird gerade vor der Neustartoperation des Motors 49 gemessen (Schritt 120). Als Nächstes wird zu Schritt 121 fortgefahren und die Temperaturerhöhung ΔT2 der Schaltelemente 41a und 41b während der Neustartoperation des Motors 49 wird kalkuliert (Schritt 121). Dann wird zu Schritt 122 fortgefahren und be stimmt, ob die Temperatur (T + ΔT1 + ΔT2) der Schaltelemente 41a und 41b während der Neustartoperation des Motors 49 die maximal zulässige Temperatur Tmax überschreiten wird oder nicht.
Falls in Schritt 122 bestimmt wird, dass die maximal zulässige Temperatur Tmax nicht überschritten wird, wird zu Schritt 106 fortgefahren und bestimmt, ob Neustartoperationsbedingungen für den Motor 49 erfüllt wurden. Falls die Bedingungen erfüllt wurden, wird dann der Motor unter Verwendung des steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motors 100 gestartet (Schritt 107).
Falls andererseits in Schritt 122 bestimmt wird, dass die maximal zulässige Temperatur Tmax überschritten wird, wird zu Schritt 123 fortgefahren und der Schaltelementstrom (Startstrom) während der Motorstartoperation wird auf einen vorbestimmte Wert reduziert, der innerhalb eines Bereiches ist, der Motorstart auf eine derartige Weise ermöglicht, dass die Temperatur (T + ΔT1 + ΔT2) der Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur Tmax nicht überschreiten wird. Als Nächstes wird zu Schritt 106 fortgefahren und bestimmt, ob Neustartbedingungen für den Motor 49 erfüllt wurden oder nicht.
Falls die Neustartbedingungen für den Motor 49 in Schritt 106 nicht erfüllt wurden, wird zu Punkt A, der Schritt 120 vorausgeht, zurückgekehrt, und erneut von Schritt 120 zu Schritt 123 wiederholt. Falls in Schritt 106 bestimmt wird, dass Neustartbedingungen für den Motor 49 erfüllt wurden, dann wird der Motor unter Verwendung des steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motors 100 gestartet (Schritt 107).
Somit kann in Ausführungsform 2 zuverlässig verhindert werden, dass die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur während der Neustartoperation überschreitet, wobei verhindert wird, dass die Schaltelemente durch Überschreiten der maximal zulässigen Temperatur zerstört werden. Erhöhungen in der Häufigkeit, mit der Leerlaufstopp gesperrt wird, können auch unterdrückt werden, wobei ermöglicht wird, Verbesserungen im Kraftstoffverbrauch und Reduzierungen von Abgas etc. zu unterstützen.
Ausführungsform 3
In der obigen Ausführungsform 1 wird in allen Perioden, in denen ein Generator-Motor eine Leistungserzeugungsoperation durchführt, Leerlaufstoppsteuerung unter der Annahme durchgeführt, dass eine automatischen Motorstoppoperation für Leerlaufstopp in einem beliebigen Moment durchgeführt werden kann, und dass eine Motorneustartoperation nach dieser automatischen Motorstoppoperation durchgeführt werden kann. In dieser Leerlaufstoppsteuerung wird bestimmt, ob die Schaltelementtemperatur eine maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente überschreiten wird oder nicht, da die Schaltelemente Gegenstand einer Temperaturerhöhung nach der automatischen Motorstoppoperation und einer Temperaturerhöhung während der Neustartoperation sind. Falls bestimmt wird, dass die maximal zulässige Temperatur überschritten wird, wird dann ein erzeugter Strom auf einen geeigneten Wert abgesenkt, um die Schaltelementtemperatur so zu steuern, dass die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente während der Neustartoperation nach der automatischen Motorstoppoperation nicht überschritten wird.
In der obigen Ausführungsform 2 wird die Schaltelementtemperatur unmittelbar vor der Motorneustartoperation auch nach der automatischen Motorstoppoperation gemessen, und die Erhöhung in der Schaltelementtemperatur während der Motorneustartoperation wird auch kalkuliert um zu bestimmen, ob die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur während der Motorneustartoperation überschreiten wird oder nicht. Falls bestimmt wird, dass die maximal zulässige Temperatur überschritten wird, wird dann ein Schaltelementstrom (Startoperationsstrom) auf einen vorbestimmten Wert reduziert, der innerhalb eines Bereiches ist, der Motorstart auf eine derartige Weise ermöglicht, um so zu steuern, dass die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente während der Neustartoperation nach der automatischen Motorstoppoperation nicht überschreitet. Dadurch werden Probleme vermieden, wie etwa, dass die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur während der Motorneustartoperation nach der automatischen Motorstoppoperation wegen Faktoren überschreitet, die schwierig vorherzusagen sind, selbst wenn zuvor bestimmt wurde, dass die Schaltelementtemperatur während der Motorneustartoperation die maximal zulässige Temperatur nicht überschreiten würde.
In Ausführungsform 3 wird im Gegensatz dazu eine Steuerung nicht wie in der obigen Ausführungsform 1 durchgeführt, worin die erzeugte Ausgabe während der Leistungserzeugungsoperation innerhalb eines Bereiches maximal ausgegeben wird, worin die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur nicht überschreiten wird, noch wird eine Steuerung wie in der obigen Ausführungsform 2 durchgeführt, worin das Startdrehmoment während der Neustartoperation innerhalb eines Bereiches maximal ausgegeben wird, worin die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur nicht überschreiten wird, sondern stattdessen werden die Leistung, die während der Leistungserzeugungsoperation ausgegeben wird, und der Startoperationsstrom während der Neustartoperation so eingestellt, um für jede jeweilige Motorgeschwindigkeit (oder Rotationsgeschwindigkeit des steuervorrichtungsintegrierten Generator-Motors) konstant zu sein, derart, dass die Schaltelementtem peratur die maximal zulässige Temperatur sogar in den schlechtesten Fällen gegebener Einschränkungen (wie etwa Umgebungstemperatur, minimales erforderliches Drehmoment etc.) nicht überschreiten wird.
Ausführungsform 3 wird mit Bezug auf 7 erläutert.
In 7 stellen schwarze Punkte obere Grenzen des erzeugten Stroms dar, für den die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b die maximal zulässige Temperatur während eines Neustarts des Motors 49 nicht überschreitet, und für jede jeweilige Motorgeschwindigkeit herausgefunden wurden. Außerdem ist die Umgebungstemperatur in diesem Fall 80 Grad Celsius, was der Maximalwert in einem Umgebungstemperaturbereich ist (–30°C bis 80°C), der eine Einschränkung bildet, und der schlechteste Fall für eine Umgebungstemperatur ist.
In dem Fall von Ausführungsform 3 werden im Gegensatz dazu die erzeugten Ströme, die jeder jeweiligen Motorgeschwindigkeit entsprechen, als Erzeugungscharakteristika eingestellt, wie durch die weißen Punkte angezeigt, und sind auf Werte eingestellt, die so begrenzt sind, um ungefähr 0 bis 20 Ampere kleiner als die oberen Grenzen des erzeugten Stroms zu sein, die durch die schwarze Punkte dargestellt werden. Aus diesem Grund ist die Temperatur (T + ΔT1) der Schaltelemente 41a und 41b während der Neustartoperation auch kleiner, um einen Spielraum mit Bezug auf die zulässige obere Grenztemperatur zu belassen.
Selbst wenn die Umgebungstemperatur 80 Grad Celsius ist, wie es in diesem Fall ist, was der schlechtesten Fall für die Einschränkung ist, wird, da die Erzeugungscharakteristika derart eingestellt sind, dass die Temperatur (T + ΔT1) der Schaltelemente 41a und 41b unmittelbar vor der Neustartoperation um einen ausreichenden Spielraum kleiner als die zuläs sige obere Grenztemperatur sein wird, die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b auch die maximal zulässige Temperatur während der Neustartoperation für Umgebungstemperaturen nicht überschreiten, die unter diesen Erzeugungscharakteristika kleiner als 80 Grad Celsius sind.
Der Schaltelementstrom (der Startoperationsstrom) während der Neustartoperation des Motors 49 ist auch so eingestellt, um so klein wie möglich zu sein innerhalb eines Bereiches, der Motorstart ermöglicht. Da die Temperaturerhöhung ΔT2 der Schaltelemente 41a und 41b während der Motorstartoperation dadurch gering gehalten wird, kann zuverlässig verhindert werden, dass die Temperatur der Schaltelemente 41a und 41b während der Neustartoperation die maximal zulässige Temperatur überschreitet.
Somit kann in Ausführungsform 3 zuverlässig verhindert werden, dass die Schaltelementtemperatur die maximal zulässige Temperatur während der Neustartoperation überschreitet, wobei verhindert wird, dass die Schaltelemente durch Überschreiten der maximal zulässigen Temperatur zerstört werden. Erhöhungen in der Häufigkeit, mit der Leerlaufstopp gesperrt wird, werden auch beschränkt, wobei ermöglicht wird, dass Verbesserungen im Kraftstoffverbrauch und Reduzierungen im Abgas etc. unterstützt werden.

Claims

Ein steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor, umfassend: einen Generator-Motor (1), umfassend: einen Anker (8), der eine Ankerwicklung (9) hat; und einen Rotor (6), wobei der Generator-Motor Leistungstransfer mit einem Motor (49) durchführt; und: eine Steuervorrichtung (60), umfassend: einen Wechselrichter (20), der auf eine äußere Peripherie oder eine axiale Endfläche des Generator-Motors (1) ganzheitlich montiert ist, und der eine Vielzahl von Schaltelementen (41a, 41b) hat; und eine Steuerschaltung (44), die den Wechselrichter (20) durch ein Befehlssignal von einem Leerlaufstopp-Steuerabschnitt (48) in einem Fahrzeug steuert, wobei die Steuervorrichtung (60) eine Motorstartoperation und eine Batterieladeoperation durch Durchführen von Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlung elektrischer Leistung in zwei Richtungen zwischen dem Generator-Motor (1) und einer Batterie (19) durchführt, gekennzeichnet dadurch, dass ein elektrischer Strom, der zu den Schaltelementen (41a, 41b) fließt, auf einen begrenzten Wert während mindestens einer von einer Leistungserzeugungsoperation oder einer Motorneustartoperation des Generator-Motors (1) eingestellt ist, um zu verhindern, dass eine Temperatur der Schaltelemente (41a, 41b) einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, selbst wenn die Schaltelemente (41a, 41b) Gegenstand einer Temperaturerhöhung, die aus Wärme resultiert, die von einem Hochtemperaturabschnitt des Generator-Motors (1) aufgenommen wird nach einer automatischen Motorstoppoperation, und einer anschließenden Temperaturerhöhung während der Motorneustartoperation sind.
Ein steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor, umfassend einen Generator-Motor (1), umfassend: einen Anker (8), der eine Ankerwicklung (9) hat; und einen Rotor (6), wobei der Generator-Motor Leistungstransfer mit einem Motor (49) durchführt; und eine Steuervorrichtung (60), umfassend: einen Wechselrichter (20), der auf eine äußere Peripherie oder eine axiale Endfläche des Generator-Motors (1) ganzheitlich montiert ist, und der eine Vielzahl von Schaltelementen (41a, 41b) hat; eine Steuerschaltung (44), die den Wechselrichter (20) durch ein Befehlssignal von einem Leerlaufstopp-Steuerabschnitt (48) in einem Fahrzeug steuert; und ein Schaltelementtemperaturerfassungsmittel (18), das eine Temperatur der Schaltelemente (41a, 41b) erfasst, wobei die Steuervorrichtung (60) eine Motorstartoperation und eine Batterieladeoperation durch Durchführen von Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Wandlung elektrischer Leistung in zwei Richtungen zwischen dem Generator-Motor (1) und einer Batterie (19) durchführt, gekennzeichnet dadurch, dass jederzeit während einer Leistungserzeugungsoperation des Generator-Motors (1) die Steuerschaltung (44) bestimmt, ob die Temperatur der Schaltelemente (41a, 41b) einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten wird oder nicht, da die Schaltelemente Gegenstand einer Temperaturerhöhung, die aus Wärme resultiert, die von einem Hochtemperaturabschnitt des Generator-Motors (1) aufgenommen wird nach einer automatischen Motorstoppoperation, und einer anschließenden Temperaturerhöhung während einer Motorneustartoperation sind, unter einer Annahme, dass die automatische Motorstoppoperation in einem beliebigen Moment durchgeführt werden kann, und eine erzeugte Ausgabe von dem Generator-Motor (1) so steuert, um derart reduziert zu werden, dass verhindert wird, dass die Temperatur der Schaltelemente (41a, 41b) den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, selbst wenn die Steuerschaltung (44) bestimmt, dass der vorbestimmte Schwellwert überschritten wird.
Ein steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor nach Anspruch 2, wobei die Steuerschaltung (44) die Temperatur der Schaltelemente (41a, 41b) mittels des Schaltelement temperaturerfassungsmittels (18) erfasst, bevor eine Motorneustartoperation ausgeführt wird, nachdem eine automatische Motorstoppoperation ausgeführt wurde, bestimmt, ob die Temperatur der Schaltelemente (41a, 41b) einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten wird oder nicht, falls die Temperaturerhöhung während der Motorneustartoperation der erfassten Temperatur der Schaltelemente hinzugefügt wird, und einen elektrischen Strom steuert, der zu den Schaltelementen während der Motorneustartoperation fließt, um derart reduziert zu werden, dass verhindert wird, dass die Temperatur der Schaltelemente den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, falls die Steuerschaltung (44) bestimmt, dass der vorbestimmte Schwellwert überschritten wird.
Ein steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor nach einem beliebigen von Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Hochtemperaturabschnitt des Generator-Motors (1) durch die Ankerwicklung (9) und einen Abschnitt in einer Nachbarschaft davon gebildet wird.
Ein steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor nach einem beliebigen von Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Temperaturerhöhung in den Schaltelementen (41a, 41b), die aus Wärme resultiert, die von dem Hochtemperaturabschnitt des Generator-Motors (1) aufgenommen wird, basierend auf einer Rotationsfrequenz des Generator-Motors während der Leistungserzeugungsoperation vor der automatischen Motorstoppoperation und einem ausgegebenen Strom und einer Umgebungstemperatur zu dieser Zeit kalkuliert wird.
Ein steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor nach einem beliebigen von Ansprüchen 1 bis 5, wobei der vorbestimmte Schwellwert eine maximal zulässige Temperatur für die Schaltelemente (41a, 41b) ist.
Ein steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor nach einem beliebigen von Ansprüchen 2 bis 6, wobei das Schaltelementtemperaturerfassungsmittel (18) so angeordnet ist, um in engen Kontakt mit einer ausstrahlenden Wärmesenke platziert zu sein, womit die Schaltelemente (41a, 41b) in engen Kontakt verbunden oder platziert sind.
Ein steuervorrichtungsintegrierter Generator-Motor nach einem beliebigen von Ansprüchen 1 bis 4, wobei der Wechselrichter (20) und der Generator-Motor (1) so konfiguriert sind, um durch einen einzelnen kühlenden Luftstrom gekühlt zu werden, derart, dass der Wechselrichter (20) stromaufwärts in dem kühlenden Luftstrom angeordnet ist und der Generator-Motor (1) stromabwärts angeordnet ist.