JP2004350422A - 動力出力装置およびその制御方法並びに自動車 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アクセル開度と車速とに基づいて設定された要求トルクT*がモータを連続運転することができる連続運転可能トルクTconより大きいときには、モータを駆動するインバータの冷却水温度に基づいて設定されるカウントアップ量ΔUPとモータのトルクに基づいて設定されるカウントダウン量ΔDWNとによりカウンタCNTを計算すると共にこのカウンタCNTの変化に基づいて制限トルクTlimにモータの最大トルクTmaxと連続運転可能トルクTconとを繰り返し設定し、制限トルクTlimで要求トルクT*を制限してモータのトルク指令に設定する。この結果、インバータの過熱を抑制することができると共にモータからできる限り要求トルクT*を出力することができる。
【選択図】 図7
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびその制御方法並びにこうした動力出力装置を搭載する自動車に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、電動機を駆動するインバータの素子温度とその時間的な変化率とに基づいて電動機のトルク指令を制限するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、インバータの素子温度が高く、素子温度の時間的な変化率が大きいときには、電動機のトルク指令を小さく調整することにより、電動機の出力トルクを小さくして素子の発熱量を抑え、素子の過熱を防止している。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−210790号公報(図4)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように、電動機を駆動するインバータの素子温度の過熱を抑制することは電動機を備える動力出力装置において課題の一つとして考えられている。また、こうした動力出力装置では、駆動軸に要求される動力をできる限り電動機から出力することも課題の一つとして考えられている。特にこの動力出力装置を搭載する自動車では、運転者の要求する動力に応じた動力が出力されることは重要な課題である。
【0005】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、電動機の駆動回路の過熱を抑止することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、駆動軸に要求動力に応じた動力を出力することを目的の一つとする。
【0006】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【0007】
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
該電動機を駆動する駆動回路と、
操作者の操作に基づいて前記電動機から出力すべき要求トルクを該電動機から出力可能な最大トルクの範囲内で設定する要求トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクが前記最大トルクを上限とする所定トルク範囲を下回るトルクのときには該電動機から該要求トルクが出力されるよう前記駆動回路を介して前記電動機を駆動制御し、前記設定された要求トルクが前記所定トルク範囲内のときには該要求トルクの出力の最中に該要求トルクを該所定トルク範囲内で制限した制限トルクが所定時間範囲内で繰り返し該電動機から出力されるよう前記駆動回路を介して該電動機を駆動制御する電動機制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【0008】
この本発明の動力出力装置では、操作者の操作に基づいて駆動軸に動力を出力可能な電動機から出力すべき要求トルクをこの電動機から出力可能な最大トルクの範囲内で設定し、この設定した要求トルクが最大トルクを上限とする所定トルク範囲を下回るトルクのときには電動機から要求トルクが出力されるよう駆動回路を介して電動機を駆動制御し、設定した要求トルクが所定トルク範囲内のときには要求トルクの出力の最中に要求トルクを所定トルク範囲内で制限した制限トルクが所定時間範囲内で繰り返し電動機から出力されるよう駆動回路を介して電動機を駆動制御する。したがって、要求トルクが所定トルク範囲内のときには、要求トルクの出力の最中に制限トルクが繰り返し出力するのである。この結果、要求トルクを連続して出力するものに比して、駆動回路の発熱を抑止することができる。また、要求トルクと制限トルクとが繰り返し出力されることになるから、要求トルクを制限したトルクを出力するものに比して、要求トルクに応じたトルクを出力することができる。ここで、「最大トルク」には、電動機の各回転数における定格最大トルクを意味する場合が含まれる。
【0009】
こうした本発明の動力出力装置において、前記所定トルク範囲は、前記電動機から連続して出力したときに該電動機が適正温度範囲内で保持されると共に前記駆動回路が適正温度範囲内で保持される連続出力可能トルクを下限値とする範囲であるものとすることもできる。こうすれば、要求トルクが電動機から連続して出力したときに電動機が適正温度範囲内で保持されない範囲や駆動回路が適正温度範囲内で保持されない範囲にあるときにだけ、制限トルクと要求トルクとを繰り返して出力することができる。即ち、電動機から連続して出力することができるトルクより大きなトルクの場合に対処することができるのである。この態様の本発明の動力出力装置において、前記電動機制御手段は、前記設定された要求トルクが前記所定トルク範囲内のときには前記連続出力可能トルクを前記制限トルクとして該制限トルクと前記要求トルクとが交互に繰り返して出力されるよう制御する手段であるものとすることもできる。
【0010】
また、本発明の動力出力装置において、前記駆動回路の温度または該駆動回路の反映する媒体の温度を検出する温度検出手段と、該検出した温度に基づいて上限トルクを設定する上限トルク設定手段と、を備え、前記電動機制御手段は、前記設定された要求トルクが前記所定トルク範囲内にある場合、前記設定した上限トルクが前記要求トルク以上のときには該要求トルクが前記電動機から出力されるよう制御し、前記設定した上限トルクが前記要求トルク未満で前記所定トルク範囲内のときには該上限トルクが前記制限トルクとして前記電動機から出力されるよう制御し、前記設定した上限トルクが前記所定トルク範囲を下回るときには該所定トルク範囲の下限値が前記制限トルクとして前記電動機から出力されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動回路が過熱されるのを抑止することができる。
【0011】
この上限トルクを設定して電動機を制御する態様の本発明の動力出力装置において、前記上限トルク設定手段は、前記電動機から出力しているトルクに基づいて前記上限トルクを設定する手段であるものとすることもできる。電動機から出力しているトルクは、その大きさに応じて電動機の温度を上昇させるから、電動機から出力しているトルクに基づいて上限トルクを設定することにより、電動機の温度に応じて電動機を制御することができる。
【0012】
また、上限トルクを設定して電動機を制御する態様の本発明の動力出力装置において、前記上限トルク設定手段は、前記設定した上限トルクが前記所定トルク範囲を第1の時間に亘って連続して下回るときには前記最大トルク以上のトルクを第2の時間に亘って連続して前記上限トルクとして設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、要求トルクが第1の時間を大幅に超えて出力されない状態を回避することができると共に少なくとも第2の時間に亘って要求トルクを出力することができる。
【0013】
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、該電動機を駆動する駆動回路と、操作者の操作に基づいて前記電動機から出力すべき要求トルクを該電動機から出力可能な最大トルクの範囲内で設定する要求トルク設定手段と、前記設定された要求トルクが前記最大トルクを上限とする所定トルク範囲を下回るトルクのときには該電動機から該要求トルクが出力されるよう前記駆動回路を介して前記電動機を駆動制御し、前記設定された要求トルクが前記所定トルク範囲内のときには該要求トルクの出力の最中に該要求トルクを該所定トルク範囲内で制限した制限トルクが所定時間範囲内で繰り返し該電動機から出力されるよう前記駆動回路を介して該電動機を駆動制御する電動機制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。
【0014】
この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、要求トルクを連続して出力するものに比して駆動回路の発熱を抑止することができる効果や要求トルクを制限したトルクを出力するものに比して要求トルクに応じたトルクを出力することができる効果などと同様な効果を奏することができる。
【0015】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な電動機と、該電動機を駆動する駆動回路と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
操作者の操作に基づいて前記電動機から出力すべき要求トルクを該電動機から出力可能な最大トルクの範囲内で設定し、
前記設定した要求トルクが前記最大トルクを上限とする所定トルク範囲を下回るトルクのときには該電動機から該要求トルクが出力されるよう前記駆動回路を介して前記電動機を駆動制御し、前記設定した要求トルクが前記所定トルク範囲内のときには該要求トルクの出力の最中に該要求トルクを該所定トルク範囲内で制限した制限トルクが所定時間範囲内で繰り返し該電動機から出力されるよう前記駆動回路を介して該電動機を駆動制御する
ことを要旨とする。
【0016】
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、操作者の操作に基づいて駆動軸に動力を出力可能な電動機から出力すべき要求トルクをこの電動機から出力可能な最大トルクの範囲内で設定し、この設定した要求トルクが最大トルクを上限とする所定トルク範囲を下回るトルクのときには電動機から要求トルクが出力されるよう駆動回路を介して電動機を駆動制御し、設定した要求トルクが所定トルク範囲内のときには要求トルクの出力の最中に要求トルクを所定トルク範囲内で制限した制限トルクが所定時間範囲内で繰り返し電動機から出力されるよう駆動回路を介して電動機を駆動制御するから、要求トルクを連続して出力するものに比して駆動回路の発熱を抑止することができると共に要求トルクを制限したトルクを出力するものに比して要求トルクに応じたトルクを出力することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車20は、図示するように、駆動輪21a,21bにデファレンシャルギヤを介して連結された駆動軸に動力を出力するモータ22と、バッテリ30からの直流電力を三相交流電力に変換してモータ22に供給するインバータ26と、インバータ26を冷却水を用いて冷却する冷却装置28と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット40とを備える。
【0018】
モータ22は、発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ26を介してバッテリ30と電力のやりとりを行なう。
【0019】
電子制御ユニット40は、CPU42を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU42の他に処理プログラムを記憶するROM44と、データを一時的に記憶するRAM46と、図示しない入出力ポートを備える。電子制御ユニット40には、モータ22に取り付けられた位置検出センサ23からのモータ22の回転子の回転位置信号や冷却装置28の冷却水流路のうちインバータ26近傍に取り付けられた温度センサ29からのインバータ冷却水温度Tw,シフトレバー51の操作位置を検出するシフトポジションセンサ52からのシフトポジションSP,アクセルペダル53の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ54からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル55の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ56からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ58からの車速V,インバータ26内に取り付けられた図示しない電流センサから相電流などが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット40からは、インバータ26へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【0020】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車20における動作、特にモータ22のトルク制御における動作について説明する。図2は、実施例の電子制御ユニット40により実行されるトルク制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは所定時間毎(例えば、8msec毎)に繰り返し実行される。
【0021】
トルク制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット40のCPU42は、まず、アクセルペダルポジションセンサ54からのアクセル開度Accや車速センサ58からの車速Vなどの制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。そして、読み込んだアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両が要求するトルク(以下、要求トルクという)T*を設定する(ステップS110)。要求トルクT*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクT*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM44に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクT*を導出して設定するものとした。図3に要求トルク設定用マップの一例を示す。
【0022】
続いて、設定した要求トルクT*をモータ22の連続運転が可能な連続運転可能トルクTconと比較する(ステップS120)。ここで、連続運転可能トルクTconは、モータ22を連続運転したときにモータ22の温度がその許容範囲内に保持することができると共にインバータ26の温度がその許容範囲内に保持することができるトルクとして設定されており、モータ22の性能やインバータ26の性能によって定めることができる。実施例では、モータ22が出力することができる最大トルクTmaxの4分の3程度の値を用いた。したがって、実施例では、モータ22から最大トルクTmaxを連続して出力すると、モータ22の温度が上昇してその許容範囲を超える場合を生じたり、インバータ26の温度が上昇してその許容範囲を超える場合が生じる。ここで、モータ22の最大トルクTmaxとしては、モータ22の各回転数に対する定格最大トルクを用いることができる。
【0023】
要求トルクT*が連続運転可能トルクTcon以下のときには、要求トルクT*によるモータ22の連続運転は可能であると判断し、要求トルクT*をモータ22のトルク指令Tm*に設定して(ステップS130)、本ルーチンを終了する。電子制御ユニット40は、トルク指令Tm*が設定されると、設定されたトルク指令Tm*に相当するトルクがモータ22から出力されるようインバータ26のスイッチング制御を行なう。
【0024】
一方、要求トルクT*が連続運転可能トルクTconより大きいときには、要求トルクT*によるモータ22の連続運転は不可と判断し、図4に例示する制限トルク設定ルーチンにより設定される制限トルクTlimを入力し(ステップS140)、入力した制限トルクTlimと設定した要求トルクT*とのうち小さい方をモータ22のトルク指令Tm*に設定して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。制限トルクTlimの設定について以下に説明する。
【0025】
図4の制限トルク設定ルーチンでは、電子制御ユニット40は、まず、温度センサ29からのインバータ冷却水温度Twやモータ22のトルクTmなど制限トルクTlimを設定するのに必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS200)。ここで、モータ22のトルクTmについては、実施例では、トルク指令Tm*を用いるものとした。続いて、制限トルクTlimを増減するのに用いるカウンタCNTをカウントアップするカウントアップ量ΔUPをインバータ冷却水温度Twに基づいて設定すると共に(ステップS210)、カウンタCNTをカウントダウンするカウントダウン量ΔDWNをモータ22のトルクTmに基づいて設定する(ステップS220)。後述するが、実施例では、カウンタCNTが値0になったときに制限トルクTlimの値を減少し、カウンタCNTが値0でないときにトルクTmを増加するから、カウントアップ量ΔUPは制限トルクTlimを増加させる方向に作用するものとなり、カウントダウン量ΔDWNは制限トルクTlimを減少させる方向に作用するものとなる。実施例では、カウントアップ量ΔUPをインバータ冷却水温度Twが高いほど小さくなる傾向として設定することにより、インバータ冷却水温度Twが高くなると制限トルクTlimの増加を抑制するようにしている。また、カウントダウン量ΔDWNをモータ22のトルクTmが大きいほど大きくなる傾向として設定することにより、モータ22のトルクTmが大きいときに制限トルクTlimの減少を促進するようにしている。これは、モータ22のトルクTmが大きいときにはモータ22の発熱も大きくなることに基づく。実施例では、カウントアップ量ΔUPの設定はについては、インバータ冷却水温度Twとカウントアップ量ΔUPとの関係を予め設定してカウントアップ量設定用マップとしてROM44に記憶しておき、インバータ冷却水温度Twが与えられるとマップから対応するカウントアップ量ΔUPを導出して行なうものとし、カウントダウン量ΔDWNの設定については、モータ22のトルクTmとカウントダウン量ΔDWNとの関係を予め設定してカウントダウン量設定用マップとしてROM44に記憶しておき、モータ22のトルクTmが与えられるとマップから対応するカウントダウン量ΔDWNを導出して設定するものとした。図5にカウントアップ量設定用マップの一例を示し、図6にカウントダウン量設定用マップの一例を示す。図6に示すように、実施例では、カウントダウン量ΔDWNは連続運転可能トルクTcon以下では値0が設定される。これは、モータ22は連続運転可能トルクTcon以下のトルクであれば連続運転しても、モータ22の温度はその許容範囲内に保持することができると共にインバータ26の温度もその許容範囲内に保持することができるからである。
【0026】
こうしてカウントアップ量ΔUPとカウントダウン量ΔDWNとを設定すると、前回このルーチンが事項されたときに最終的に設定されたカウンタCNTにカウントアップ量ΔUPを加えると共にカウントダウン量ΔDWNを減じてカウンタCNTを計算すると共に(ステップS230)、カウンタCNTの上限値Cmaxによる上限制限と下限値としての値0による下限制限を施してカウンタCNTを設定し(ステップS240,S250)、設定したカウンタCNTが値0であるか否かを判定する(ステップS260)。カウンタCNTは、上限値Cmaxと値0とにより上下限制限されるから、カウンタCNTが値0であるか否かの判定は、カウンタCNTが値0までカウントダウンされたときやこの状態から更にカウントアップ量ΔUPより大きなカウントダウン量ΔDWNが設定されたときを判定することになる。
【0027】
カウンタCNTが値0でないときには、制限トルクTlimを微少量ΔT2だけ増加すると共に(ステップS270)、増加した制限トルクTlimを最大トルクTmaxで制限して制限トルクTlimを設定し(ステップS280)、本ルーチンを終了する。ここで、微少量ΔT2は、制限トルクTlimを微少増量するステップ量であり、この制限トルク設定ルーチンの実行間隔時間やモータ22の最大トルクTmaxによって定めることができる。
【0028】
一方、カウンタCNTが値0のときには、制限トルクTlimを微少量ΔT1だけ減少すると共に(ステップS290)、減少した制限トルクTlimを連続運転可能トルクTconで下限制限して制限トルクTlimを設定する(ステップS300)。ここで、微少量ΔT1は、制限トルクTlimを微少減少するステップ量であり、微少量ΔT2と同様に、この制限トルク設定ルーチンの実行間隔時間やモータ22の最大トルクTmaxによって定めることができる。微少量ΔT1と微少量ΔT2は同一の値としてもよいし、異なる値としてもよい。制限トルクTlimを連続運転可能トルクTconで下限制限するのは、連続運転可能トルクTcon以下ではモータ22を連続運転することができるから、制限トルクTlimを連続運転可能トルクTcon未満の値にする必要がないからである。そして、制限トルクTlimが連続運転可能トルクTconと一致してから所定時間経過しているか否かを判定する(ステップS310)。制限トルクTlimは連続運転可能トルクTconで下限制限されるから、制限トルクTlimが連続運転可能トルクTconに一致している状態は、制限トルクTlimが連続運転可能トルクTcon以下となって下限制限されている状態を意味する。また、制限トルクTlimの微少量ΔT1の減少はカウンタCNTが値0のときに行なわれる。これらのことから、制限トルクTlimが連続運転可能トルクTconと一致してから所定時間経過している状態は、カウンタCNTが値0を継続し、制限トルクTlimが連続運転可能トルクTconまで減少してから所定時間経過した状態を意味する。ここで、所定時間としては、インバータ26の温度が若干冷却される時間として設定されており、インバータ26の特性によって定められる。制限トルクTlimが連続運転可能トルクTconに一致していないときや制限トルクTlimが連続運転可能トルクTconに一致していても所定時間経過していないときには、これで本ルーチンを終了する。制限トルクTlimが連続運転可能トルクTconに一致しており、一致してから所定時間経過したときには、カウンタCNTに上限値Cmaxを設定すると共に(ステップS320)、制限トルクTlimに最大トルクTmaxを設定して(ステップS330)、本ルーチンを終了する。このようにカウンタCNTに上限値Cmaxを設定すると共に制限トルクTlimに最大トルクTmaxを設定することにより、所定時間に亘って連続運転可能トルクTconにより下限制限された制限トルクTlimを最大トルクTmaxとし、その状態、即ち制限トルクTlimに最大トルクTmaxが設定された状態をカウンタCNTが値0にカウントダウンされるまで保持することができる。したがって、上限値CmaxのカウンタCNTを最大値の設定されたカウントダウン量ΔDWNで値0までカウントダウンする時間(実施例では、1秒ないし4秒程度の範囲)以上の時間に亘って最大トルクTmaxを制限トルクTlimに設定することができる。
【0029】
上り坂で停止している状態から、運転者がアクセルペダル53が大きく踏み込んで要求トルクT*に最大トルクTmaxを設定して発進する際の制限トルクTlimとカウンタCNTとカウントアップ量ΔUPとカウントダウン量ΔDWNの時間変化の一例を図7に示す。要求トルクT*に最大トルクTmaxが設定される前までは、カウントダウン量ΔDWNには値0が設定されていると共にカウントアップ量ΔUPにはインバータ冷却水温度Twに基づく値が設定されており、カウンタCNTには上限値Cmaxが設定され、制限トルクTlimには最大トルクTmaxが設定されている。要求トルクT*に最大トルクTmaxが設定されると、カウントダウン量ΔDWNには、モータ22のトルクTmが最大トルクTmaxとなることから最大値が設定され、カウントアップ量ΔUPにはインバータ冷却水温度Twの上昇に伴って減少して値0が設定されるようになる。このため、カウンタCNTはカウントダウン量ΔDWNによってカウントダウンされる。カウンタCNTが値0までカウントダウンされると、制限トルクTlimが微少量ΔT1ずつ減少され、モータ22のトルク指令Tm*がこの制限トルクTlimで制限される。このとき、カウントダウン量ΔDWNもこの減少に伴って減少する。カウンタCNTが値0の状態が継続し、制限トルクTlimが連続運転可能トルクTconまで減少されると、制限トルクTlimはその値を保持する。したがって、モータ22のトルク指令Tm*にも連続運転可能トルクTconが設定される。このとき、インバータ26は若干温度低下するが、冷却水の熱容量は大きいからインバータ冷却水温度Twの変化は微小となり、カウントアップ量ΔUPは値0のまま保持されることになる。制限トルクTlimが連続運転可能トルクTconで制限されると、カウントダウン量ΔDWNには値0が設定されるが、前述したように、カウントアップ量ΔUPにも値0が設定されることから、カウンタCNTは値0を保持する。制限トルクTlimが連続運転可能トルクTconで下限制限された状態で所定時間(図中t1時間)が経過すると、カウンタCNTに上限値Cmaxが設定されると共に制限トルクTlimに最大トルクTmaxが設定されるから、モータ22のトルク指令Tm*に最大トルクTmaxが設定されるようになる。このとき、カウントダウン量ΔDWNには再び最大値が設定され、上限値Cmaxが設定されたカウンタCNTはこのカウントダウン量ΔDWNによってカウントダウンされる。以下、こうした動作を繰り返す。したがって、制限トルクTlimには、最大トルクTmaxと連続運転可能トルクTconとが繰り返しデューティー的に設定されることになり、モータ22のトルク指令Tm*にも最大トルクTmaxと連続運転可能トルクTconとが繰り返しデューティー的に設定されることになる。このように、モータ22のトルク指令Tm*に最大トルクTmaxと連続運転可能トルクTconとを繰り返しデューティー的に設定することにより、インバータ26の温度が許容範囲を超えるのを抑止することができると共にモータ22の加熱を抑制することができ、更に、モータ22からできる限り要求トルクT*を出力することができる。
【0030】
なお、要求トルクT*に連続運転可能トルクTconより大きなトルクであるが最大トルクTmaxより小さなトルクが設定されたときには、モータ22からは要求トルクT*またはそれを制限トルクTlimで制限したトルクが出力されることになるから、カウントダウン量ΔDWNには最大値より小さな値が設定され、カウンタCNTのカウントダウンの傾きが小さくなる。このため、制限トルクTlimに最大トルクTmaxが設定されている時間は長くなるものの、図7における制限トルクTlimの変化と同様に変化する。したがって、モータ22からは要求トルクT*と連続運転可能トルクTconとが繰り返しデューティー的に出力されることになる。このため、要求トルクT*に最大トルクTmaxが設定されたときと同様にインバータ26の温度が許容範囲を超えるのを抑止することができると共にモータ22の加熱を抑制することができ、更に、モータ22からできる限り要求トルクT*を出力することができる。
【0031】
以上説明した実施例の電気自動車20によれば、要求トルクT*に連続運転可能トルクTconより大きなトルクが設定されたときに、制限トルクTlimに最大トルクTmaxと連続運転可能トルクTconとを繰り返しデューティー的に設定することにより、要求トルクT*に連続運転可能トルクTconより大きなトルクが設定されたときでも、インバータ26の温度が許容範囲を超えるのを抑止することができると共にモータ22の加熱を抑制することができ、更に、モータ22からできる限り要求トルクT*を出力することができる。しかも、カウントダウン量ΔDWNをモータ22のトルクTmが大きいほど大きくなるよう設定することにより、モータ22からできる限り要求トルクT*を出力することができる。また、カウントアップ量ΔUPをインバータ冷却水温度Twが高いほど小さくなる傾向に設定するから、インバータ26の温度が許容範囲を超えるのを抑止することができる。
【0032】
実施例の電気自動車20では、インバータ冷却水温度Twに基づくカウントアップ量ΔUPやモータ22のトルクTmに基づくカウントダウン量ΔDWNを用いてカウンタCNTを計算し、このカウンタCNTの値に基づいて制限トルクTlimを最大トルクTmaxから連続運転可能トルクTconの範囲内となるよう設定し、結果として、制限トルクTlimに最大トルクTmaxと連続運転可能トルクTconとが繰り返し設定されるようにしたが、制限トルクTlimに最大トルクTmaxと連続運転可能トルクTconとを繰り返し設定するパターンを連続運転可能トルクTcon以上の要求トルクT*に対応して複数求めてマップとして記憶しておき、連続運転可能トルクTconより大きな要求トルクT*が与えられるとマップから対応するパターンを導出し、そのパターンの制限トルクTlimを用いて要求トルクT*を制限するものとしてもよい。即ち、連続運転可能トルクTconを超える要求トルクT*が設定されたときには、最大トルクTmaxと連続運転可能トルクTconとを繰り返す制限トルクTlimにより要求トルクT*が制限されるようにすればよいのである。こうした構成としても、実施例と同様の効果を奏することができる。
【0033】
実施例では、本発明を、バッテリ30から供給される電力を用いて駆動するモータ22からの動力により走行する電気自動車20のモータ22の出力に適用するものとしたが、図8に例示するようにエンジン122からの動力をバッテリの充放電を伴って遊星歯車機構124と2つのモータMG1,MG2とによりトルク変換して駆動輪21a,21bに接続された車軸に出力することにより走行するハイブリッド自動車120のモータMG2の出力に適用したり、図9に例示するようにエンジン222からの動力をバッテリの充放電を伴ってインナーロータ232とアウターロータ234からなる対ロータ電動機230とモータMG2とによりトルク変換して駆動輪21a,21bに接続された車軸に出力することにより走行するハイブリッド自動車220のモータMG2の出力に適用するものとしてもよい。
【0034】
また、実施例では、本発明を、電気自動車20に搭載されたモータ22の出力に適用するものとしたが、自動車以外の車両や船舶,航空機などの移動体に搭載された電動機の出力に適用するものとしてもよく、建設機械などの移動体以外の機器に組み込まれた電動機の出力に適用するものとしてもよい。
【0035】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である動力出力装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。
【図2】実施例の電子制御ユニット40により実行されるトルク制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図3】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図4】実施例の電子制御ユニット40により実行される制限トルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図5】カウントアップ量設定用マップの一例を示す説明図である。
【図6】カウントダウン量設定用マップの一例を示す説明図である。
【図7】要求トルクT*に最大トルクTmaxが設定されたときの制限トルクTlimとカウンタCNTとカウントアップ量ΔUPとカウントダウン量ΔDWNの時間変化の一例を示す説明図である。
【図8】変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。
【図9】変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
20 電気自動車、21a,21b 駆動輪、22 モータ、23 位置検出センサ、26 インバータ、28 冷却装置、29 温度センサ、30 バッテリ、40 電子制御ユニット、42 CPU、44 ROM、46 RAM、51 シフトレバー、52 シフトポジションセンサ、53 アクセルペダル、54 アクセルペダルポジションセンサ、55 ブレーキペダル、56 ブレーキペダルポジションセンサ、58 車速センサ、120,220 ハイブリッド自動車、122,222 エンジン、124 遊星歯車機構、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ、234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。
Claims (8)
- 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
該電動機を駆動する駆動回路と、
操作者の操作に基づいて前記電動機から出力すべき要求トルクを該電動機から出力可能な最大トルクの範囲内で設定する要求トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクが前記最大トルクを上限とする所定トルク範囲を下回るトルクのときには該電動機から該要求トルクが出力されるよう前記駆動回路を介して前記電動機を駆動制御し、前記設定された要求トルクが前記所定トルク範囲内のときには該要求トルクの出力の最中に該要求トルクを該所定トルク範囲内で制限した制限トルクが所定時間範囲内で繰り返し該電動機から出力されるよう前記駆動回路を介して該電動機を駆動制御する電動機制御手段と、
を備える動力出力装置。 - 前記所定トルク範囲は、前記電動機から連続して出力したときに該電動機が適正温度範囲内で保持されると共に前記駆動回路が適正温度範囲内で保持される連続出力可能トルクを下限値とする範囲である請求項1記載の動力出力装置。
- 前記電動機制御手段は、前記設定された要求トルクが前記所定トルク範囲内のときには前記連続出力可能トルクを前記制限トルクとして該制限トルクと前記要求トルクとが交互に繰り返して出力されるよう制御する手段である請求項2記載の動力出力装置。
- 請求項1ないし3いずれか記載の動力出力装置であって、
前記駆動回路の温度または該駆動回路の温度を反映する媒体の温度を検出する温度検出手段と、
該検出した温度に基づいて上限トルクを設定する上限トルク設定手段と、
を備え、
前記電動機制御手段は、前記設定された要求トルクが前記所定トルク範囲内にある場合、前記設定した上限トルクが前記要求トルク以上のときには該要求トルクが前記電動機から出力されるよう制御し、前記設定した上限トルクが前記要求トルク未満で前記所定トルク範囲内のときには該上限トルクが前記制限トルクとして前記電動機から出力されるよう制御し、前記設定した上限トルクが前記所定トルク範囲を下回るときには該所定トルク範囲の下限値が前記制限トルクとして前記電動機から出力されるよう制御する手段である
動力出力装置。 - 前記上限トルク設定手段は、前記電動機から出力しているトルクに基づいて前記上限トルクを設定する手段である請求項4記載の動力出力装置。
- 前記上限トルク設定手段は、前記設定した上限トルクが前記所定トルク範囲を第1の時間に亘って連続して下回るときには前記最大トルク以上のトルクを第2の時間に亘って連続して前記上限トルクとして設定する手段である請求項4または5記載の動力出力装置。
- 請求項1ないし6いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる自動車。
- 駆動軸に動力を出力可能な電動機と、該電動機を駆動する駆動回路と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
操作者の操作に基づいて前記電動機から出力すべき要求トルクを該電動機から出力可能な最大トルクの範囲内で設定し、
前記設定した要求トルクが前記最大トルクを上限とする所定トルク範囲を下回るトルクのときには該電動機から該要求トルクが出力されるよう前記駆動回路を介して前記電動機を駆動制御し、前記設定した要求トルクが前記所定トルク範囲内のときには該要求トルクの出力の最中に該要求トルクを該所定トルク範囲内で制限した制限トルクが所定時間範囲内で繰り返し該電動機から出力されるよう前記駆動回路を介して該電動機を駆動制御する
動力出力装置の制御方法。
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