DE112011105776T5

DE112011105776T5 - Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE112011105776T5
Application number: DE112011105776.8T
Authority: DE
Inventors: Keiichi Enoki; Yasufumi Ogawa; Takuya Tamura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2014-08-07
Also published as: JPWO2013061412A1; US20140156130A1; WO2013061412A1; CN103826899A; US9561738B2; JP5653534B2; CN103826899B

Abstract

Eine Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs steuert ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, enthaltende einen Motor (106), der eine Antriebskraft an Räder überträgt, einen den Motor (106) antreibenden Inverter (102) und eine den Inverter (102) mit Strom versorgende Batterie (103). Die Steuervorrichtung enthält ein Batteriespeicherbetrag-Abschätzmittel (110) zum Abschätzen eines Speicherbetrags der Batterie (103) und ein Rotationsgeschwindigkeits-Erfassungsmittel (109) zum Erfassen einer Rotationsgeschwindigkeit des Motors (106). Ausgangsanschlüsse des Inverters (102) werden kurzgeschlossen, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors (106) eine vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit erreicht oder übersteigt, während der von dem Batteriespeicherbetrag-Abschätzmittel (110) abgeschätzte Speicherbetrag gleich oder größer einem vorbestimmten Betrag ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, die ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug steuert, das einen Motor enthält, der über einen Inverter unter Verwendung einer Batterie als Stromversorgung angetrieben wird, und speziell eine Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, das ein Überladen einer Batterie verhindert.
Stand der Technik
Hybrid-elektrisch angetriebene Fahrzeuge unter Verwendung eines Motors und einer daran angebrachten Verbrennungsmotors oder elektrische Autos, die alleine durch einen Motor angetrieben werden, nehmen zu bei der Bemühung zum Reduzieren von CO₂-Emissionen. Diese elektrisch angetriebenen Fahrzeuge unter Verwendung eines daran angebrachten Verbrennungsmotors enthalten einen Inverter zum Antreiben des Motors und eine Batterie, die als Stromversorgung dient, zusätzlich zu dem Motor.
In diesen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen wird die Batterie geladen durch eine regenerative Stromerzeugung mit dem Ziel zum Verlängern einer Fahrdistanz oder mit dem Ziel einer Unterdrückung eines Anstiegs eines Kraftverbrauchs durch den Verbrennungsmotor zur Stromerzeugung. In der regenerativen Stromerzeugung wird Energie, die anderweitig als beim Bremsen erzeugte Wärme verbraucht wird, als elektrische Energie extrahiert. Die anfallenden Kosten oder der verbrauchte Treibstoff mit dieser Stromerzeugung ist somit Null. Es ist deshalb wünschenswert, den durch die regenerative Stromerzeugung erzeugten Strom in der Batterie soweit wie möglich zu speichern.
Andererseits weisen viele der an dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug befestigten Batterien eine Eigenschaft auf, dass die Lebensdauer kürzer wird, wenn diese mit einem Überstrom geladen werden oder überladen werden. Wenn die Batterien geladen werden, ist somit eine Verarbeitung nötig, um die Batterien vor einer Überladung oder dergleichen zu schützen.
Um diese Probleme zu lösen, offenbart das japanische Patent Nr. 3751736 (PTL 1) eine Technik, gemäß der ein SOC-(Ladungszustand, (Engl.: State of Charge))Erfassungsmittel bereitgestellt wird zum Erfassen eines SOC der Batterie (nachstehend auch als Speichermenge/Speicherbetrag bezeichnet). In einem Bremsmodus, in dem die regenerative Stromerzeugung durchgeführt wird, wird die regenerative Stromerzeugung gestoppt, wenn der SOC der Batterie nahe einer vollen Ladung ist und der Modus wird zu einem Gegenstrombremsen geschaltet. Im Gegensatz zu der regenerativen Stromerzeugung, bei der die Batterie mit von dem Motor erzeugtem Strom geladen wird, wird Batteriestrom durch das Gegenstrombremsen verbraucht, weil der Motor durch Stromversorgung angetrieben wird. somit gibt es kein Risiko einer Überladung der Batterie. Auf diese Weise verhindert die in PTL 1 offenbarte Technik ein Überladen der Batterie durch eine regenerative Stromerzeugung.
Auch JP-A-2003164002 (PTL 2) offenbart eine Technik, gemäß der ein SOC-Erfassungsmittel bereitgestellt wird zum Erfassen eines SOC der Batterie. Falls bestimmt wird, dass die Batterie nicht geladen werden kann (z. B. wenn ein SOC nahe einer vollen Ladung ist), wird ein Drei-Phasen-Kurzschluss durch Kurzschluss-Eingangsanschlüsse des Motors angewandt. Durch Anwendendes Drei-Phasen-Kurzschlusses wird von dem Motor erzeugter Strom in dem Motor verbraucht und wird nicht an die Batterie geladen. Somit gibt es kein Risiko zum Überladen der Batterie. Durch eine Konfiguration auf diese Weise wird ein Überladen der Batterie durch eine regenerative Stromerzeugung verhindert.
Weiterhin offenbart JP-A-9-47055 (PTL 3) eine Technik, gemäß der ein Überladen verhindert wird durch Anwenden eines Drei-Phasen-Kurzschlusses, wenn ein Synchrongenerator in einer Schwachfeldsteuerung ist, das heißt wenn eine von dem Motor erzeugte Induktivspannung groß ist verglichen mit einer Spannung über der Batterie. Falls eine von dem Motor erzeugt Induktivspannung groß ist verglichen mit einer Spannung über der Batterie, kann eine zu erzeugende Strommenge nicht durch den Inverter gesteuert werden. Somit wird ein Überladen verhindert durch Anwenden eines Drei-Phasen-Kurzschlusses.
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: Japanisches Patent Nr. 3751736
PTL 2: JP-A-2003-164002
PTL 3: JP-A-9-47055

Resümee der Erfindung
Technisches Problem
Wenn eine Rotationsgeschwindigkeit des Motors vergrößert wird, wird auch eine Stromerzeugungsspannung (Induktivspannung) des Motors auch proportional vergrößert. Falls der Motor durch eine Stromversorgung angetrieben wird, ist es nötig, eine Spannung anzulegen größer als die Induktivspannung durch den Inverter. Weil eine von dem Inverter anlegbare Spannung durch eine Spannung über der Batterie begrenzt ist, ist eine Rotationsgeschwindigkeit des Motors, die von der Stromversorgung erlaubt wird, jedoch begrenzt.
Andererseits gibt es eine Notwendigkeit für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, das von einem Motor angetrieben wird, um den Motor durch Stromversorgung anzutreiben, bis der Motor mit hoher Geschwindigkeit rotiert, und diese Notwendigkeit wird erfüllt durch eine Schwachflussregelung oder einen Heraufsetz-Gleichspannungswandler. Die Schwachflussregelung steuert den anzutreibenden Motor durch eine Stromversorgung, bis er mit hoher Geschwindigkeit rotiert, durch Verkleinern einer Induktivitätsspannung des Motors durch Ändern von Stromverlaufsphasen und der Heraufsetz-Gleichspannungswandler treibt den Motor durch eine Stromversorgung an, bis er mit hoher Geschwindigkeit rotiert durch Heraufsetzen einer Spannung über der Batterie. Wenn auf diese Weise konfiguriert, falls die Schwachflusssteuerung oder Heraufsetzen der Batteriespannung gestoppt wird, während der Motor mit hoher Geschwindigkeit angetrieben wird, wird eine Induktivitätsspannung des Motors hoch hinsichtlich einer elektromotorischen Spannung der Batterie (äquivalent einer Leerlaufspannung der Batterie).
Wie oben beschrieben wurde, wenn eine Rotationsgeschwindigkeit des Motors ansteigt und eine Stromerzeugungsspannung größer wird als eine elektromotorische Spannung der Batterie, wird ein von dem Motor erzeugter Strom an die Batterie geladen durch Durchlaufen einer Kommutationsdiode des Inverters. In einem Bereich, wo eine Stromerzeugungsspannung des Motors größer wird als eine elektromotorische Spannung der Batterie, arbeitet der Inverter äquivalent zu einer Vollwellen-Gleichrichterschaltung und der Motor kann nicht angetrieben werden durch eine Stromversorgung oder eine Regeneration durch Schalten des Inverters (ein Laden der Batterie wird durchgeführt, sogar wenn ein Versuch zum Antreiben durch eine Stromversorgung oder Regeneration gemacht wird). In einem Zustand, in dem der Inverter als Vollwellen-Gleichrichterschaltung arbeitet, und ein Antrieb durchgeführt wird, weder durch Stromversorgung noch durch Regeneration, wie oben beschrieben, gibt es ein Problem, dass das Laden der Batterie von dem Motor durch Anlegen eines Gegenstrombremsens nicht gestoppt werden kann, wie durch die in PTL 1 offenbarte Technik und die Batterie wird überladen.
12 ist eine Ansicht, die einen Zusammenhang zwischen einer Motorrotationsgeschwindigkeit und einem Bremsdrehmoment zeigt, wenn ein Drei-Phasen-Kurzschluss angewandt wird durch Kurzschluss-Eingangsanschlüsse des Motors (in dem Fall eines Drei-Phasen-Motors, werden drei Einganganschlüsse kurzgeschlossen). Wie in 12 gezeigt, ist bekannt, dass das Bremsdrehmoment während einer Drei-Phasen-Kurzschluss kleiner wird in umgekehrter Proportionalität zu der Motorrotationsgeschwindigkeit von einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit oder größer.
Angenommen zum Beispiel der Fall, dass die in PTL 2 offenbarte Technik angewandt wird auf ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, in dem der Motor und die Antriebsräder durch einen einzelnen Geschwindigkeitsreduzierer verbunden sind, wird gemäß der in PTL 2 offenbarten Technik ein Drei-Phasen-Kurzschluss angewandt unabhängig von einer Rotationsgeschwindigkeit des Motors, wenn die Batterie nicht geladen werden kann. Somit verringert sich die Motorrotationsgeschwindigkeit aufgrund des Drei-Phasen-Kurzschlusses und das Bremsdrehmoment des Motors vergrößert sich abrupt als Reaktion auf einen Anstieg der Motorrotationsgeschwindigkeit. Dementsprechend muss der Fahrer einen Herunterdrückbetrag des Bremspedals reduzieren, als Reaktion auf einen Abfall der Motorrotationsgeschwindigkeit. Dies resultiert in einem Problem, dass der Fahrer sich unkomfortabel fühlt.
Angenommen der Fall, dass die in PTL 3 offenbarte Technik angewandt wird, für eine Steuervorrichtung in dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, wird ein Drei-Phasen-Kurzschluss angewandt, während eine Induktivspannung des Motors groß ist im Vergleich mit der Spannung über der Batterie. Sogar wenn der SOC der Batterie niedrig ist und es eine gute Kapazität zum Überladen gibt, wird somit das Laden der Batterie gestoppt. Dies resultiert in einem Problem, dass der regenerative Strom nicht verwendet werden kann.
Die Erfindung wurde im Hinblick die vorangehenden Umstände gemacht, und es ist eine Aufgabe, eine Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereitzustellen, die in der Lage ist zum Verhindern eines Überladens der Batterie, sogar wenn eine Motorrotationsgeschwindigkeit hoch ist und eine Induktivspannung des Motors größer ist als eine Spannung über der Batterie, ohne das Fahren unkomfortabel zu machen.
Lösung des Problems
Um die obigen Probleme zu lösen, ist eine Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs der Erfindung eine Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, die ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug steuert, die enthält einen Motor, der eine Antriebskraft an Räder überträgt, einen Inverter, der den Motor antreibt, und eine Batterie, die Strom an den Inverter liefert. Die Steuervorrichtung enthält ein Batteriespeichermengen-Abschätzmittel zum Abschätzen einer Speichermenge der Batterie und ein Rotationsgeschwindigkeits-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Rotationsgeschwindigkeit des Motors. Ausgangsanschlüsse des Inverters werden kurzgeschlossen, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors eine vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit erreicht oder übersteigt, während die von dem Batteriespeichermengen-Abschätzmittel abgeschätzte Speichermenge gleich oder größer einer vorbestimmten Menge ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs der Erfindung wird es möglich, eine Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereitzustellen, die in der Lage ist zum Verhindern eines Überladens der Batterie, sogar wenn der Motor mit hoher Geschwindigkeit rotiert und eine von dem Motor erzeugte Spannung gleich oder größer einer Spannung über der Batterie wird, so dass die Lebensdauer der Batterie nicht verkürzt wird.
Die vorangehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung offenbar werden, wenn diese in Verbindung mit den angefügten Abbildungen betrachtet wird.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
3 ist eine Abbildung, die einen Zusammenhang zwischen einer Batterietemperatur und einer ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit eines Motors zeigt.
4 ist eine Abbildung, die einen Zusammenhang zwischen einer Statortemperatur und einer Rotortemperatur des Motors zeigt.
5 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs enthält, das die Steuervorrichtung enthält, wenn die Rotortemperatur niedrig ist.
6 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zeigt, das die Steuervorrichtung enthält, wenn die Rotortemperatur hoch ist.
7 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
8 ist ein Blockdiagramm eines Ladungsstrom-Abschätzmittels, das in der Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
9 ist ein Blockdiagramm eines Ladestromgrenzwert-Einstellmittels, das in der Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
11 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zeigt, das die Steuervorrichtung enthält.
12 ist eine Ansicht, die einen Zusammenhang zwischen einer Motorrotationsgeschwindigkeit und einem Bremsdrehmoment zeigt, wenn ein Drei-Phasen-Kurzschluss angewandt wird.
Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs der ersten Ausführungsform zeigt.
Mit Bezug auf 1 berechnet eine Steuervorrichtung 101 ein Antriebsdrehmoment eines Motors auf Basis von Information, zum Beispiel eines Herunterdrückbetrags auf ein nicht dargestelltes Beschleunigungspedal und eines Bremspedals, und treibt einen Inverter (Wechselrichter) 102 an, um den Motor mit dem berechneten Antriebsdrehmoment anzutreiben. Eine Batterie 103 liefert Strom an einen Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104 und den Inverter 102. Der Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104 liefert einen Strom an den Inverter 102 durch Heraufsetzen einer Spannung über der Batterie 103. Eine Verbindungsvorrichtung (nachstehend als Kontaktor bezeichnet) 105, das aus einem Kontaktor oder einer Weiterleitungsvorrichtung gebildet wird, wird zwischen der Batterie 103 und dem Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104 bereitgestellt. Es ist so konfiguriert, dass die Batterie 103 von dem Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104 und dem Inverter 102 getrennt wird, wenn der Kontaktor 105 ausgeschaltet wird.
Der Inverter 102 wird aus sechs Schaltelementen gebildet, zum Beispiel IGBTs (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) und wandelt Gleichstrom, der von dem Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104 ausgegeben wird, in Drei-Phasen-Wechselstrom.
Referenzzeichen 106 bezeichnet einen Motor. Eine Ausgangswelle des Motors 106 greift in ein Endantriebszahnrad (nicht gezeigt) ein, so dass eine Antriebskraft an die Räder übertragen wird.
Eine Konfiguration der Steuervorrichtung 101 wird nun beschrieben. Die Steuervorrichtung 101 enthält einen Mikrocomputer 107, Steuermittel 108, Motorrotationsgeschwindigkeits-Erfassungsmittel 109, Batteriespeichermengen-Abschätzmittel 110, Kontaktor Betriebsmittel 111, Batterietemperatur-Messmittel 112 und Temperaturabschätzmittel 113.
Der Mikrocomputer 107 bestimmt ein Drehmoment, mit dem der Motor 106 angetrieben wird, auf der Basis von Information über das nicht gezeigte Beschleunigungspedal und ein Bremspedal, und gibt einen Befehl an das Invertersteuermittel 108. Das Invertersteuermittel 108 bestimmt einen Betrieb der Schaltelemente des Inverters 102, um einem von dem Mikrocomputer 107 spezifizierten Motordrehmoment zu folgen.
Das Motorrotationsgeschwindigkeits-Erfassungsmittel 109 berechnet eine Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106 durch Differenzieren einer Winkelinformation, die von einem Winkelsensor, zum Beispiel einem Drehmelder, erhalten wird.
Das Batteriespeicherbetrag-Abschätzmittel 110 schätzt einen Speicherbetrag (Speichermenge) der Batterie 103 ab. Das Batteriespeichermengen-Abschätzmittel 110 stellt im Voraus einen Anfangswert des Speicherbetrags ein durch Messen einer Leerlaufspannung (OCV, engl.: open circuit voltage) der Batterie 103, während der Kontaktor 105 ausgeschaltet ist, und erfasst dann einen Speicherbetrag durch Aufsummieren eines Stromwerts, der in die Batterie 103 eingegeben wird und von der Batterie 103 ausgegeben wird.
Das Kontaktor-Betriebsmittel 111 schaltet den Kontaktor 105 aus, falls es einen AUS-Befehl für den Kontaktor 105 von dem Mikrocomputer 107 gibt.
Das Batterietemperatur-Messmittel 112 misst eine Temperatur der Batterie 103. Ein Temperatursensor, wie zum Beispiel ein Thermistor, wird für jede Zelle bereitgestellt und ein Maximalwert unter diesen Temperatursensor wird als Batterietemperatur verwendet.
Das Rotortemperatur-Abschätzmittel 113 schätzt eine Rotortemperatur des Motors 103 ab. Ein Temperatursensor, wie zum Beispiel ein Thermistor, wird zum Beispiel innerhalb einer Statorwicklung des Motors 106 bereitgestellt und das Rotortemperatur-Abschätzmittel 113 kann die Rotortemperatur abschätzen unter Verwendung eines Wertes der Temperatur durch Bezugnahme auf eine Abbildung oder durch Anwenden eines Filters auf einen Wert des Temperatursensors.
Das Motorrotationsgeschwindigkeits-Erfassungsmittel 109, das Invertersteuermittel 108, das Batteriespeichermengen-Abschätzmittel 110, das Kontaktor-Betriebsmittel 111, das Batterietemperatur-Messmittel 112 und das Rotortemperatur-Abschätzmittel 113 sind getrennt von dem Mikrocomputer 107 gezeigt. Diese Mittel können eine interne Verarbeitung des Mikrocomputers 107 sein.
Die Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs der ersten Ausführungsform ist konfiguriert wie oben beschrieben und dessen Betrieb wird als Nächstes beschrieben. 2 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs der ersten Ausführungsform zeigt. Eine in diesem Flussdiagramm gezeigte Verarbeitung wird von dem Mikrocomputer 107 mit einer konstanten Periode von zum Beispiel 10 ms durchgeführt.
Zunächst wird in Schritt 201 bestimmt, ob ein Speicherbetrag der Batterie 103, der von dem Batteriespeichermengen-Abschätzmittel 110 abgeschätzt wird, gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Speicherbetrag (Speichermenge). Wenn der Speicherbetrag der Batterie 103 gleich oder größer ist als der vorbestimmte Speicherbetrag, wird zu Schritt 202 fortgeschritten, ansonsten wird zu Schritt 212 fortgeschritten. Der in dieser Bestimmung verwendete Speicherbetrag ist ein Speicherbetrag kurz unterhalb einer Überladung auf 80% eingestellt. Es ist wünschenswert, einen zweiten vorbestimmten Speicherbetrag von zum Beispiel ungefähr 75% zu haben, so dass diese Bestimmung eine Bestimmung mit Hysterese ist.
Im Schritt 202 werden eine erst vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit und eine zweite vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit des Motors bestimmt auf der Basis der von dem Batterietemperatur-Messmittel 112 bestimmten Batterietemperatur. Hierin wird die erste vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit berechnet unter Bezugnahme auf eine in 3 gezeigte Abbildung, die einen Zusammenhang zwischen der Batterietemperatur und der ersten Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106 anzeigt. Die zweite vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit ist ein Wert, der gefunden wird durch Subtrahieren eines vorbestimmten Werts von der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit. Der zu subtrahierende, vorbestimmte Wert wird so eingestellt, dass die Bestimmung eine Bestimmung mit Hysterese ist, um AN- und AUS-Bestimmungen davon abzuhalten, für einen unten beschriebenen Drei-Phasen-Kurzschluss wiederholt zu werden. Es wird zum Schritt 203 fortgeschritten, wenn die erste vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit und die zweite vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106 bestimmt sind.
In Schritt 203 wird bestätigt, ob ein Zustand vorliegt, in dem der Kontaktor 106 AN ist und ein Drei-Phasen-Kurzschluss nicht angewandt wird. Wenn ein Drei-Phasen-Kurzschluss nicht angewandt wird und der Kontaktor AN ist, wird mit Schritt 204 fortgefahren; andererseits wird mit Schritt 206 fortgefahren.
In Schritt 204 wird bestimmt, ob eine Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106 gleich oder größer einer ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit ist. Falls diese Bestimmung wahr ist, das heißt wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106 gleich oder größer ist als die erste vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit, wird mit Schritt 205 fortgefahren. Falls die Bestimmung falsch ist, wird mit Schritt 213 fortgefahren.
In Schritt 205 stoppt der Mikrocomputer 107 einen Drehmomentbefehl gemäß einem Betriebszustand des Fahrers, was eine normale Steuerung ist, und befiehlt dem Invertersteuermittel 108, einen Drei-Phasen-Kurzschluss anzuwenden. Das Invertersteuermittel 108 schaltet dann die Schaltelemente AN oder AUS, so dass die drei Ausgangsanschlüsse des Inverters 102 kurzgeschlossen werden. Wenn die Verarbeitung in Schritt 205 endet, wird zum ENDE fortgefahren.
Durch Anwenden des Drei-Phasen-Kurzschlusses, nur wenn der Motor 106 rotiert mit gleich oder größer der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit, wird ein Drei-Phasen-Kurzschluss nur angewandt, während der Motor 106 mit niedriger Geschwindigkeit rotiert, währenddessen das Bremsdrehmoment groß wird. Somit wird es möglich, eine Steuervorrichtung eines Elektromotors bereitzustellen, die eine Fahrbarkeit nicht unkomfortabel macht.
Nachfolgend wird in Schritt 213 ein Stromversorgungsantrieb erlaubt und eine regenerative Stromerzeugung wird verhindert. In diesem Zustand wird ein Stromversorgungsantrieb durchgeführt, wie der Fahrer wünscht, während das Beschleunigungspedal heruntergedrückt wird und das Fahrzeug stetig beschleunigt oder läuft. Während das Beschleunigungspedal angehoben wird und das Fahrzeug abbremst, werden alle Schaltelemente des Inverters 102 ausgeschaltet und Strom wird nicht durch den Motor 106 erzeugt. Wenn die Verarbeitung in Schritt 213 endet, wird zum ENDE fortgefahren.
In Schritt 206 wird bestimmt, ob die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106 größer ist als die zweite vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit. Falls diese Bestimmung wahr ist, das heißt wenn bestimmt wird, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106 größer ist als die zweite vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit in einem Bereich, in dem der Inverter 102 als Vollweggleichrichter arbeitet, wird zu Schritt 208 fortgefahren; ansonsten wird zu Schritt 207 fortgefahren.
In Schritt 207 wird ein Befehl bereitgestellt zum Stoppen des Drei-Phasen-Kurzschlusses. Weiterhin wird ein Stromversorgungsantrieb erlaubt und eine regenerative Stromerzeugung wird verhindert, wie in Schritt 213. Wenn der Kontaktor 105 AUS ist, wird auch der Kontaktor 105 angeschaltet. Wenn Schritt 207 endet, wird zum Ende fortgefahren.
In Schritt 208 wird bestätigt, ob die von dem Rotortemperatur-Abschätzmittel 113 abgeschätzte Rotortemperatur eine vorbestimmte Temperatur ist. Wenn die Rotortemperatur gleich oder größer einer vorbestimmten Temperatur ist, wird zu Schritt 209 fortgefahren; ansonsten wird zum ENDE fortgefahren. Die vorbestimmte Temperatur, die in dieser Bestimmung verwendet wird, wird auf eine Temperatur eingestellt, um nicht eine irreversible Demagnetisierung der in dem Motor verwendeten Permanentmagneten zu verursachen, wenn der Drei-Phasen-Kurzschluss angewandt wird.
In Schritt 209 wird bestimmt, ob eine Verzögerungszeit seit der Anwendung des Drei-Phasen-Kurzschlusses eine vorbestimmte Zeit übersteigt. Wenn die Verzögerungszeit gleich oder länger ist als die vorbestimmte Zeit, wird mit Schritt 210 fortgefahren, wird zum ENDE fortgefahren. Die vorbestimmte Zeit wird auf eine Zeit eingestellt, die für einen fließenden Strom benötigt wird, um Null zu werden, wenn ein Drei-Phasen-Kurzschluss angewandt wird, während der Strom von dem Inverter 102 zu der Batterie 103 fließt.
In Schritt 210 wird ein AUS-Signal an das Kontaktorsteuermittel 111 ausgegeben, um den Kontaktor 105 auszuschalten. Dann wird mit Schritt 211 fortgefahren. In Schritt 211 wird der Drei-Phasen-Kurzschluss, der angewandt wird, gestoppt und es wird zum ENDE fortgefahren.
Auf diese Weise wird der von dem Inverter 102 zu der Batterie 103 fließende Strom Null nachdem der Drei-Phasen-Kurzschluss angewandt wird. Es wird somit möglich, den Kontaktor 105 auszuschalten, ohne einen Stromstoß zu verursachen, der sonst auftritt, wenn der Kontaktor ausgeschaltet wird.
Durch Ausschalten des Kontaktors 105 in einem Zustand, in dem die Rotortemperatur des Motors 106 hoch ist wird es durch Trennen der Batterie 103 von dem Inverter 102 auch möglich, eine Demagnetisierung des Motors 106 zu verhindern, während das Überladen der Batterie 103 verhindert wird.
Falls der Drei-Phasen-Kurzschluss angewandt wird, wird in Schritt 212 der Drei-Phasen-Kurzschluss gestoppt und der Mikrocomputer 107 befiehlt dem Invertersteuermittel 108, dass ein dem Betrieb des Fahrers entsprechendes Motordrehmoment ausgegeben werden kann. Wenn der Kontaktor 105 ausgeschaltet wird, wird auch der Kontaktor 105 angeschaltet. Falls ein Drei-Phasen-Kurzschluss nicht angewandt wird, das heißt falls ein Drehmomentsbefehl entsprechend einem Betrieb des Fahrers ausgegeben wird, wird zum ENDE fortgefahren.
3 zeigt eine Abbildung, die einen Zusammenhang zwischen der Batterietemperatur und der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit des Motors anzeigt. In der Abbildung weisen die Batterietemperatur und die erste vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106 einen Zusammenhang auf, der durch eine lineare Funktion ausgedrückt wird. Der Zusammenhang wird jedoch nicht notwendigerweise durch eine lineare Funktion ausgedrückt. Der Zusammenhang wird bestimmt auf der Basis einer elektromagnetischen Spannung (Spannung über den Anschlüssen, wenn die Batterieanschlüsse geöffnet sind, das heißt eine Leerlaufspannung)) und einer induktiven Spannung des Motors 106 in einem Zustand, in dem die Batterie 103 in einem Ausmaß geladen ist, über das die Batterie 103 überladen wird.
Es ist bekannt, dass eine elektromotorische Spannung, bei der die Batterie 103 überladen wird, mit der Batterietemperatur variiert, und es gibt eine Charakteristik, dass die Batterie 103 beschädigt wird, wenn die Batterie 103 geladen wird mit einer hohen Spannung, wenn die Batterietemperatur niedrig ist. Dementsprechend wird die Abbildung der 3 berechnet durch Aufzeichnen einer Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106, bei der eine Induktivspannung des Motors 106 gleich oder größer einer elektromotorischen Spannung wird, bei der die Batterie 103 überladen wird, bei jeder Batterietemperatur. Es ist möglich, ein Verfahren anzuwenden, bei dem die Abbildung im Voraus berechnet wird und die erste vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit berechnet wird auf Basis der Batterietemperatur. Die Berechnungen können jedoch online gemacht werden. Durch Ändern der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit als Reaktion auf die Batterietemperatur ist es wie beschrieben wurde möglich, eine Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereitzustellen, die in der Lage ist zum Verhindern des Überladens auf verlässliche Weise, sogar wenn die Batterietemperatur variiert.
4 zeigt eine Abbildung, die einen Zusammenhang zwischen der Statortemperatur und der Rotortemperatur des Motors 105 anzeigt. In der Abbildung ist der Zusammenhang zwischen der Statortemperatur und der Rotortemperatur ein Zusammenhang, der durch eine lineare Funktion ausgedrückt wird. Der Zusammenhang ist jedoch nicht notwendigerweise der in der Abbildung gezeigte Zusammenhang. Die Abbildung wird erzeugt durch alleiniges Antreiben des Motors im Voraus und Verwenden eines Zusammenhangs zwischen der Rotortemperatur und der Statortemperatur zur Zeit dieses Antreibens.
5 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, das der Steuervorrichtung 101 entspricht, wenn die Rotortemperatur niedrig ist.
Mit Bezug auf 5 ist A eine Abbildung, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs anzeigt. In dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug dieser Ausführungsform, weil der Motor 106 mit den Rädern mit einem Endantriebszahnrad mit einem festen Übersetzungsverhältnis verbunden ist, zeigen die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106 und die Fahrzeuggeschwindigkeit Wellenformen mit einem Verhältnis von 1:1.
B ist eine Abbildung, die die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106 anzeigt und C ist eine Abbildung, die eine Busspannung des Inverters 102 anzeigt. Eine Busspannung des Inverters 102 fluktuiert mit einem Betriebszustand des Heraufsetz-Gleichspannungswandlers 104.
D ist eine Abbildung, die einen Batteriestrom anzeigt. Der Batteriestrom ist ein Strom, der zwischen der Batterie 103 und dem Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104 fließt, die auf der Plusseite gezeigt sind, wenn von der Batterie 103 entladen wird, und auf der Minusseite, wenn die Batterie 103 geladen wird.
E ist eine Abbildung, die einen Motorstromeffektivwert anzeigt, und stellt einen Effektivwert einer Drei-Phasen-Wechselstromwellenform dar, die von dem Inverter 102 zu dem Motor 106 gegeben wird.
F ist eine Abbildung, die einen Speicherbetrag der Batterie 103 anzeigt, die von dem Batteriespeichermengen-Abschätzmittel 110 berechnet wird.
G ist eine Abbildung, die einen Zustand des Kontaktors 105 anzeigt. In dieser Abbildung wird der Kontaktor 105 konstant angeschaltet und deshalb sind die Batterie 103 und der Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104 verbunden.
Mit Bezug auf die Abbildung ist eine Periode von dem Zeitpunkt t0 bis t1 ein Abschnitt, in dem der Motor 106 mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben wird durch Heraufsetzen einer Spannung über der Batterie 103 durch den Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104. In dieser Zeit wird ein Stromversorgungsantrieb durch Extrahieren von Strom aus der Batterie 103 durchgeführt.
Zur Zeit t1 stoppt der Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104 den Heraufsetzbetrieb. Zu dieser Zeit wird der Motor 106 mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben und eine Induktivspannung des Motors 106 ist größer als eine elektromotorische Spannung der Batterie 103.
Eine Periode von Zeiten t1 bis t2 ist ein Abschnitt, in dem eine Induktivspannung des Motors 106 größer ist als eine elektromotorische Spannung der Batterie 103. In diesem Abschnitt arbeitet der Inverter 102 als Vollwellen-Gleichrichterschaltung und lädt die Batterie 103. Ein Speicherbetrag der Batterie 103 vergrößert sich, weil sie geladen wird.
Zur Zeit t2 erreicht ein Speicherbetrag der Batterie 103 einen vorbestimmten Speicherbetrag (z. B. 80%) und ein Drei-Phasen-Kurzschluss wird an dem Inverter 102 angelegt. Ein Drei-Phasen-Kurzschluss kann angelegt werden durch Anschalten der IGBTs auf der niedrigen Seite und Ausschalten der IGBTs auf der Hochseite.
In einem Abschnitt von Zeiten t2 bis t3 ist der Inverter 102 Drei-Phasen-kurzgeschlossen. Während der Inverter 102 Drei-Phasen-kurzgeschlossen ist, stimmt dessen Busspannung C mit einer elektromotorischen Spannung der Batterie 103 überein. Der Basisstrom D wird auch Null und wird nicht an die Batterie 103 geladen.
Durch Anwenden eines Drei-Phasen-Kurzschlusses in einem Bereich, in dem die Rotationsgeschwindigkeit des Motors hoch ist und dessen Induktivspannung eine elektromotorische Spannung der Batterie 103 übersteigt, wird es auf diese Weise möglich, das Laden der Batterie 103 zu stoppen, was wiederum ein Überladen der Batterie 103 verhindern kann.
Die Drei-Phasen-Kurzschlussspannung wird zur Zeit t3 gestoppt, weil die Motorrotationsgeschwindigkeit B niedriger als die zweite vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit wird. Durch Einstellen der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit und der zweiten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit auf diese Weise, wird es möglich, eine Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereitzustellen, in der ein Drei-Phasen-Kurzschluss nicht angewandt wird und häufig gestoppt wird.
Bei und nach Zeit t3 wird der Motor angetrieben als Reaktion auf einen Betrieb des Fahrers mit dem Beschleunigungspedal oder einem Bremspedal.
6 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zeigt, das die Steuervorrichtung 101 enthält, wenn die Rotortemperatur hoch ist.
Mit Bezug auf 6 entsprechen H bis N jeweils A bis G der 5. P stellt die Rotortemperatur dar, die ein von dem Rotortemperatur-Abschätzmittel 114 abgeschätzter Wert ist. In dem Zeitdiagramm der 6 ist die Rotortemperatur P eine Temperatur größer als die vorbestimmte Temperatur.
Mit Bezug auf die Abbildung sind die Operationen die gleichen wie diejenigen in 5 bis zur Zeit t2. Zur Zeit t3 wird der Kontaktor 105 AUS-geschaltet durch das Kontaktor-Betriebsmittel 111, weil die Verzögerungszeit seit der Anwendung des Drei-Phasen-Kurzschlusses zur Zeit t2 die vorbestimmte Zeit übersteigt.
In dieser Ausführungsform sind der Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104 und der Inverter 102 alleine mit der Batterie 103 verbunden. Falls jedoch Stroma n elektrische Komponenten des Fahrzeugs von einem Heraufsetz-Gleichspannungswandler geliefert wird, ist es bevorzugt, dass der Heraufsetz-Gleichspannungswandler auch ausgeschaltet ist.
Der Drei-Phasen-Kurzschluss wird zur Zeit t4 gestoppt. Der Kontaktor 105 wird ausgeschaltet von Zeiten t4 bis t5 und die Batterie 103 und der Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104 werden getrennt. Somit ist die Inverterbusspannung J Null. Weil der Drei-Phasen-Kurzschluss gestoppt wird, ist zusätzlich der Motorstromeffektivwert auch Null in diesem Bereich.
Durch Ausschalten des Kontaktors 105, nachdem der Batteriestrom K auf Null gesetzt wird durch Anwenden des Drei-Phasen-Kurzschlusses, wird es möglich, eine Beschädigung der Batterie zu verhindern, die verursacht wird durch einen Stoßstrom, der sonst auftritt, wenn der Kontaktor 105 ausgeschaltet wird. Durch Ausschalten des Kontaktors 105 und Stoppen des Drei-Phasen-Kurzschlusses, während die Rotortemperatur P hoch ist, wird es auch möglich, eine Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereitzustellen, die in der Lage ist zum Verhindern eines Überladens der Batterie 103, während eine Demagnetisierung des Fahrzeugs verhindert wird.
Bei und nach Zeit t5 wird der Motor 106 angetrieben als Reaktion auf einen Betrieb des Fahrers auf die gleiche Weise wie bei und nach Zeit t3 der 5.
Zweite Ausführungsform
Eine Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben.
7 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration der Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs der zweiten Ausführungsform zeigt. In der Abbildung sind gleiche oder äquivalente Teile wie diejenigen der 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine Beschreibung wird weggelassen.
Mit Bezug auf 7 ist eine Steuervorrichtung 701 im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie diejenige der ersten Ausführungsform der oben beschriebenen Steuervorrichtung 101, und enthält einen Mikrocomputer 702, Invertersteuermittel 108, Motorrotationsgeschwindigkeits-Erfassungsmittel 109, Batteriespeicherbetrags-Abschätzmittel 110, Kontaktor-Betriebsmittel 111, Batterietemperatur-Messmittel 112 und Rotortemperatur-Abschätzmittel 113. Es sollte beachtet werden, dass der Mikrocomputer 702 verschieden von dem Mikrocomputer 107 der ersten Ausführungsform darin ist, dass er ein Ladestrom-Abschätzmittel 703 und ein Oberer-Grenzwert-Einstellmittel 704 enthält.
Das Ladestrom-Abschätzmittel 703 schätzt einen Ladestrom ab, der an die Batterie 103 zu laden ist, auf Basis des von dem Batteriespeichermengen-Abschätzmittel 110 abgeschätzten Speicherbetrag und der von dem Motorrotationsgeschwindigkeits-Erfassungsmittel 109 erfassten Motorrotationsgeschwindigkeit. Das Oberer-Grenzwert-Einstellmittel 704 stellt einen oberen Grenzwert eine Ladestroms ein auf Basis der von dem Batterietemperatur-Messmittel 112 gemessenen Temperatur der Batterie 103 und dem Speicherbetrag der Batterie 103.
8 ist ein Blockdiagramm des Ladestrom-Abschätzmittels 703. Das Ladestrom-Abschätzmittel 703 enthält ein Induktivspannungs-Berechnungsmittel 801, ein Impedanzberechnungsmittel 802, ein Batterie-elektromotorisches Spannungsberechnungsmittel 803 und ein Ladestromberechnungsmittel 804.
Das Induktivspannungs-Berechnungsmittel 801 berechnet einen Induktivstrom auf der Basis der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106. Weil eine Induktivspannung in einem Permanentmagnet-Synchronmotor berechnet werden kann als: (Rotationsgeschwindigkeit des Motors) × (Permanentmagnetfluss), diese Berechnung wird hierin verwendet. Weil sich auch der permanentmagnetische Fluss mit der Rotortemperatur ändert, wird eine Korrektur gemäß einem Wert des Rotortemperatur-Abschätzmittels 113 durchgeführt.
Das Impedanzberechnungsmittel 802 berechnet eine Impedanz des Inverters 102, des Motors 106 und der Batterie 103. Faktoren, die die Impedanz des Inverters 102, des Motors 106 und der Batterie 103 bestimmen, enthalten einen Widerstand in einem Strom führenden Pfad für den Inverter 102 und eine Widerstandskomponente und eine Induktanzkomponente der Spule für den Motor 106. Die Faktoren enthalten auch einen internen Widerstand der Batterie 103 für die Batterie 103.
Aus diesen Faktoren berechnet das Impedanzberechnungsmittel 802 eine Impedanz Rz in Übereinstimmung mit einer folgenden Gleichung: Rz = √[(R1 + R2 + R3)2 + (WL)]2 wobei R1 der interne Widerstand der Batterie 103 ist, R2 der Widerstand in dem Strom führenden Pfad des Inverters 102 ist, R3 der Spulenwiderstand des Motors 106 ist, L der Spulenwiderstand des Motors ist und W die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106 ist.
Der interne Widerstand R1 der Batterie 103 kann zum Beispiel durch die Schritte (1) bis (4) wie folgt gefunden werden:

(1) Eine elektromotorische Spannung der Batterie 103 wird berechnet auf der Basis des Speicherbetrags der Batterie 103;
(2) ein Betrag eine Stroms, wenn der Strom zu dem Inverter 102 fließt, und eine Spannung über den Anschlüssen der Batterie 103 werden gemessen;
(3) ein Speicherabfallbetrag wird berechnet als eine Differenz zwischen der in (1) berechneten elektromotorischen Spannung und der Spannung über den Anschlüssen der Batterie 103, die in (2) erhalten wird; und
(4) der interne Widerstand wird berechnet durch das Ohm'sche Gesetz unter Verwendung des Betrags eines Stroms der Batterie 103, die in (2) erhalten wird, und des in (3) berechneten Speicherabfallbetrags: (interner Widerstand) = (Spannungsabfallbetrag)/(Stromwert).

Das Batterie-elektromotorische Spannungsberechnungsmittel 803 berechnet eine elektromotorische Spannung der Batterie 103 auf Basis des Speicherbetrags der Batterie 103. Die elektromotorische Spannung der Batterie 103 variiert mit Charakteristiken der Batterie 103. Somit wird eine Abbildung erzeugt durch Messen eines Zusammenhangs zwischen einem Speicherbetrag und einer elektromotorischen Spannung der Batterie 103 im Voraus und eine elektromotorische Spannung an der Batterie 103 wird berechnet durch Bezugnahme auf die Abbildung, wenn die Steuerung durchgeführt wird.
Das Ladestromberechnungsmittel 804 berechnet einen Ladestrom in Übereinstimmung mit einer nachstehenden Gleichung unter Verwendung der von dem Induktivspannungs-Berechnungsmittel 801 berechneten Induktivspannung V1, der von dem Impedanzberechnungsmittel 802 berechneten Impedanz Rz und der von dem Batterie-elektromotorischen Spannungsberechnungsmittel 803 berechneten Batterie-elektromotorischen Spannung V2, und gibt das Berechnungsergebnis als Schätzwert aus. (Ladestrom) = (V1 = V2)/Rz
9 ist ein Blockdiagramm des oberen Oberer-Grenzwert-Einstellmittels 704. Das Oberer-Grenzwert-Einstellmittel 704 wird gebildet aus einem ersten oberen Grenzwert-Berechnungsmittel 901 zum Berechnen eines oberen Ladestromgrenzwerts, der bestimmt wird durch einen Ladebetrag der Batterie 103, ein zweites oberes Grenzwert-Berechnungsmittel 902 zum Berechnen eines oberen Ladestromgrenzwerts, der bestimmt wird durch die Batterietemperatur, und ein Minimalwertberechnungsmittel 903.
Sowohl das erste obere Grenzwert-Berechnungsmittel 901 als auch das zweite obere Grenzwert-Berechnungsmittel 902 berechnen den oberen Ladestromgrenzwert unter Verwendung einer im Voraus erzeugten Abbildung durch Messen zum Beispiel der Charakteristiken der Batterie 103. Das Minimalwert-Berechnungsmittel 903 gibt der von dem ersten oberen Grenzwertberechnungsmittel 901 berechneten oberen Ladestromgrenzwert und/oder den von dem zweiten oberen Grenzwert-Berechnungsmittel 902 berechneten oberen Ladestromgrenzwert aus, welcher auch immer kleiner ist (d. h. welcher auch immer die striktere Begrenzung darstellt).
Diese Ausführungsform nimmt als oberes Ladestrom-Grenzwerteinstellmittel 704 ein Verfahren, durch welches die Grenzwerte berechnet werden auf Basis des Speicherbetrags und der Batterietemperatur der Batterie 103, und welcher auch immer die striktere Begrenzung ist, wird ausgegeben. Alternativ kann der obere Grenzwert berechnet werden unter Verwendung zum Beispiel einer Zweieingangs-Abbildung des Speicherbetrags und einer Batterietemperatur der Batterie 103.
Die Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs der zweiten Ausführungsform ist wie oben beschrieben konfiguriert und ein Betrieb davon wird als Nächstes beschrieben. 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs der zweiten Ausführungsform zeigt.
Zunächst berechnet in Schritt 1001 das Oberer-Grenzwert-Einstellmittel 704 einen oberen Grenzwert des Ladestroms. In Schritt 1002 schätzt das Ladestrom-Abschätzmittel 703 einen Ladestrom ab.
In Schritt 1003 wird bestimmt, ob der abgeschätzte Ladestrom einen Wert gleich oder größer als der obere Grenzwert aufweist. Falls diese Bestimmung wahr ist, das heißt wenn der Ladestrom einen Wert gleich oder größer dem oberen Grenzwert aufweist, wird zu Schritt 1004 fortgeschritten. Falls die Bestimmung falsch ist, wird mit Schritt 1005 fortgefahren.
In Schritt 1004 wird ein Drei-Phasen-Kurzschluss angewandt, weil es eine Möglichkeit gibt, dass der Ladestrom an die Batterie 103 ein Überstrom wird. In Schritt 1005 wird eine regenerative Stromerzeugung erlaubt, ohne einen Drei-Phasen-Kurzschluss anzuwenden, weil der Ladestrom an die Batterie 103 ein Überstrom wird.
11 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zeigt, das eine Steuervorrichtung 701 enthält.
In 11 ist Q eine Abbildung, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt und R ist eine Abbildung, die eine Rotationsgeschwindigkeit des Motors 106 anzeigt. S ist eine Abbildung, die eine Busspannung des Inverters 102 anzeigt. Die Busspannung des Inverters 102 wird groß hinsichtlich einer Spannung über der Batterie 103 durch Heraufsetzen der Spannung der Batterie unter Verwendung des Heraufsetz-Gleichspannungswandlers 104. In der Abbildung stellt eine alternierend lange und kurze gestrichelte Linie eine Induktivitätsspannung des Motors 106 dar und eine gestrichelte Linie stellt eine elektromotive Spannung der Batterie 103 dar.
T ist eine Abbildung, die einen Strom der Batterie 103 zeigt. Der Strom der Batterie 103 ist ein Strom, der fließt zwischen der Batterie 103 und dem Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104, der auf der Plusseite gezeigt ist, wenn von der Batterie 103 entladen wird, und auf der Minusseite, wenn die Batterie 103 geladen wird.
U ist eine Abbildung, die den Ladestromwert anzeigt, der von dem Ladestrom-Abschätzwert abgeschätzt wird, und den oberen Ladestromgrenzwert, der von dem oberen Ladestromgrenzwert-Einstellmittel 704 berechnet wird. V ist eine Abbildung, die einen Zustand anzeigt, ob der Drei-Phasen-Kurzschluss angewandt wird oder nicht.
Mit Bezug auf die Abbildung, in einer Periode von Zeiten t0 bis t1, beschleunigt der Motor 105 und die Busspannung des Inverters 102 vergrößert sich hinsichtlich der elektromotorischen Spannung der Batterie 103 durch Heraufsetzen der Spannung der Batterie 103 unter Verwendung des Heraufsetz-Gleichspannungswandlers 104. Zu dieser Zeit wird ein Strom T der Batterie 103 von der Batterie 103 entladen und ein Drei-Phasen-Kurzschluss wird nicht angewandt.
Zur Zeit t1 stoppt der Heraufsetz-Gleichspannungswandler 104 den Betrieb und die Busspannung S des Inverters 102 nimmt einen Wert an im Wesentlichen gleich dem Wert der elektromotorischen Spannung der Batterie 103. Durch Stoppen des Heraufsetz-Gleichspannungswandlers 104 wird die Busspannung des Inverters 102 klein verglichen mit einer Induktivspannung des Motors 106. Der Ladestromschätzwert vergrößert sich zu dieser Zeit in einer Laderichtung und nimmt einen Wert an größer als der obere Ladestromgrenzwert, der eingestellt wird in Übereinstimmung mit einem Zustand der Batterie 103. Spezieller wird ein Drei-Phasen-Kurzschluss zur Zeit t1 angewandt, weil bestimmt wird, dass die Batterie 103 mit einem exzessiv großen Strom geladen wird.
Der Drei-Phasen-Kurzschluss wird an dem Inverter 102 von Zeiten t1 bis t2 angewandt. Somit wird der Strom T der Batterie 103 Null. In diesem Bereich wird auch eine Bremskraft erzeugt aufgrund des Drei-Phasen-Kurzschlusses und die Fahrzeuggeschwindigkeit Q, die Motorrotationsgeschwindigkeit R und die Motorinduktivspannung fallen ab.
Zeit t2 ist ein Zeitpunkt, zu dem der Ladestromschätzwert unter den oberen Ladestromgrenzwert fällt und der Drei-Phasen-Kurzschluss wird zur Zeit t2 gestoppt. Die Batterie 103 wird zur und nach Zeit t2 geladen, weil der Drei-Phasen-Kurzschluss gestoppt wird.
Durch Berechnen des oberen Ladestromgrenzwerts und des Ladestromabschätzwerts und durch Anwenden eines Drei-Phasen-Kurzschlusses nur in einem begrenzten Fall, wo der Ladestromgrenzwert größer wird als der oberen Ladestromgrenzwert, ist es möglich, das Laden zu stoppen, nur wenn die Batterie 103 mit einem exzessiv großen Strom geladen wird. Es ist somit möglich, die Batterie mit regenerativem Strom zu laden, während eine Verschlechterung der Batterie 103 durch das Laden mit einem Überstrom verhindert wird.
Die Ausführungsformen beschreiben einen Fall, in dem das elektrisch angetriebene Fahrzeug ein Elektroauto ist, das von einem Motor alleine angetrieben wird. Die gleichen Vorteile können jedoch erhalten werden, wenn das elektrisch angetriebene Fahrzeug ein Hybridauto ist, das von einer Verbrennungsmaschine und dem Motor angetrieben wird.
Es sollte verstanden werden, dass die jeweiligen Ausführungsformen der oben beschriebenen Erfindung kombiniert werden können, ohne jegliche Beschränkung und die jeweiligen Ausführungsformen modifiziert und weggelassen werden können, wenn eine Notwendigkeit besteht.

Claims

Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, das ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug steuert, das einen Motor, der eine Antriebskraft an Räder überträgt, einen den Motor antreibenden Inverter und eine Batterie, die den Inverter mit Strom versorgt, enthält, wobei die Steuervorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie enthält: ein Batteriespeicherbetrag-Abschätzmittel zum Abschätzen eines Speicherbetrags der Batterie; und ein Motorrotationsgeschwindigkeits-Erfassungsmittel (109) zum Erfassen einer Rotationsgeschwindigkeit des Motors, wobei Ausgangsanschlüsse des Inverters kurzgeschlossen werden, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors eine vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit erreicht oder übersteigt, während der von dem Batteriespeicherbetrag-Abschätzmittel abgeschätzte Speicherbetrag gleich oder größer einem vorbestimmten Betrag ist.
Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung enthält: ein Batterietemperatur-Messmittel zum Messen einer Temperatur der Batterie, wobei die vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit geändert wird als Reaktion auf die Temperatur der Batterie.
Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung enthält: ein Ladestrom-Abschätzmittel zum Abschätzen eines Stromwerts, der an die Batterie zu laden ist, auf Basis der Rotationsgeschwindigkeit des Motors und dem Speicherbetrag der Batterie; ein Batterietemperaturmessmittel zum Messen einer Temperatur der Batterie; und Oberer-Grenzwert-Einstellmittel zum Einstellen eines oberen Grenzwerts des Stroms, der an die Batterie zu laden ist, auf Basis des Speicherbetrags der Batterie und der Temperatur der Batterie, wobei die Ausgangsanschlüsse des Inverters kurzgeschlossen werden, wenn ein von dem Ladestrom-Abschätzmittel abgeschätzter Wert des Ladestroms größer ist als der von dem Oberer-Grenzwert-Einstellmittel eingestellte obere Grenzwert.
Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: die vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit geändert wird als Reaktion auf die Temperatur der Batterie.
Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung enthält: eine Verbindungsvorrichtung, die eine Verbindung der Batterie und des Inverters an- und abschaltet, wobei die Verbindungsvorrichtung abgeschaltet wird, nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit seitdem die Ausgangsanschlüsse des Inverters kurzgeschlossen sind.
Steuervorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung enthält: ein Rotortemperatur-Abschätzmittel zum Abschätzen einer Rotortemperatur des Motors, wobei die Verbindungsvorrichtung abgeschaltet wird, wenn die Rotortemperatur gleich oder größer einer vorbestimmten Temperatur ist.