JP2011166937A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機の温度上昇により車両が走行不能な状態で停止したときに、運転者に不安感を与えるのを抑制する。
【解決手段】モータ温度Ｔｍが車両が走行不能となる所定温度Ｔｓｔｏｐ以上で停車した以降の停車時に、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ未満になるまでは（Ｓ１２０）、モータ温度Ｔｍと所定温度Ｔｓｔｏｐとの差を下降レートΔＴｄで割って得られる時間として車両が走行可能となるまでに必要な時間Ｔｒｅｓｅｔを演算してディスプレイに表示する（Ｓ１３０，Ｓ１４０）。その後にモータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ未満になってからは（Ｓ１２０）、所定温度Ｔｓｔｏｐとモータ温度Ｔｍとの差を上昇レートΔＴｕで割って得られる時間として車両が走行を開始したときに走行を継続可能な時間Ｔｄｒｖを演算してディスプレイに表示する（Ｓ１５０，Ｓ１６０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動車両に関し、詳しくは、走行用の動力を出力可能な電動機と、電動機に電力を供給可能なバッテリと、運転者に情報を表示する情報表示手段と、電動機の温度が予め設定された所定温度以上のときには電動機の温度に基づいて電動機の負荷率を演算すると共に演算した電動機の負荷率により電動機に要求される要求駆動力を制限した駆動力が出力されて走行するよう電動機を制御する駆動制御手段と、を備える電動車両に関する。

従来、この種の電動車両としては、走行用の動力を出力するモータと、モータに電力を供給するバッテリと、過熱警告ランプと、警告ブザーとを備え、モータを駆動するインバータの温度が所定温度以上のときには、モータの出力トルクが通常時よりも低く制限されるようモータの負荷率を演算し、過熱警告ランプを点灯したり警告ブザーから警告音を発するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電動車両では、過熱警告ランプを点灯する時期をモータの負荷率や車速に応じて変更することにより、過熱警告ランプの点灯で運転者に不要な不安感を持たせるのを抑制している。

特開２００８−２２８５１０号公報

しかしながら、上述の電動車両では、モータの温度が車両が走行不能となるまでに上昇して停車したときに、過熱警告ランプが点灯したり警告ブザーが警告音を発するのみであると、運転者は車両が走行可能な状態に復帰できるのか否かを判別することができず、不安に感じてしまう。また、車両が走行可能な状態に復帰できることが分かったとしても、運転者は近隣の販売店や修理工場まで走行できるのか否かや予定時刻までに目的地に到着できるのか否かなどを判別することができないと、不安に感じてしまう。

本発明の電動車両は、電動機の温度上昇により車両が走行不能な状態で停止したときに、運転者に不安感を与えるのを抑制することを主目的とする。

本発明の電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動車両は、
走行用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機に電力を供給可能なバッテリと、運転者に情報を表示する情報表示手段と、前記電動機の温度が予め設定された所定温度以上のときには前記電動機の温度が高いほど小さくなる傾向に前記電動機の負荷率を演算すると共に前記演算した電動機の負荷率により前記電動機に要求される要求駆動力を制限した駆動力が出力されて走行するよう前記電動機を制御する駆動制御手段と、を備える電動車両において、
前記電動機の温度が車両が走行不能となる前記所定温度より高い温度として設定された第２の所定温度以上で停車した以降の停車時に、前記電動機の温度が前記第２の所定温度未満になるまでは前記電動機の温度と前記第２の所定温度との差を駆動停止している前記電動機の温度の単位時間あたりの下降温度として設定された下降レートで割ることにより車両が走行可能となるまでに必要な第１の時間を演算すると共に該演算した第１の時間が表示されるよう前記情報表示手段を制御し、前記電動機の温度が前記第２の所定温度未満になってからは前記第２の所定温度と前記電動機の温度との差を前記停車時に至るまでの所定時間における前記電動機の温度の単位時間あたりの上昇温度として設定された上昇レートで割ることにより車両が走行を開始したときに走行を継続可能な第２の時間を演算すると共に該演算した第２の時間が表示されるよう前記情報表示手段を制御する表示制御手段と、
を備えることを特徴とする。

この本発明の電動車両では、電動機の温度が車両が走行不能となる所定温度より高い温度として設定された第２の所定温度以上で停車した以降の停車時に、電動機の温度が第２の所定温度未満になるまでは、電動機の温度と第２の所定温度との差を駆動停止している電動機の温度の単位時間あたりの下降温度として設定された下降レートで割ることにより車両が走行可能となるまでに必要な第１の時間を演算すると共に演算した第１の時間が表示されるよう情報表示手段を制御する。これにより、電動機の温度上昇により車両が走行不能な状態で停車した以降に、車両が走行可能となるまでに必要な時間を運転者に知らせることができる。そして、電動機の温度が第２の所定温度未満になってからは、第２の所定温度と電動機の温度との差を停車時に至るまでの所定時間における電動機の温度の単位時間あたりの上昇温度として設定された上昇レートで割ることにより車両が走行を開始したときに走行を継続可能な第２の時間を演算すると共に演算した第２の時間が表示されるよう情報表示手段を制御する。これにより、電動機の温度上昇により車両が走行不能な状態で停車した以降に車両が走行可能となってからは、車両が走行を継続可能な時間を運転者に知らせることができる。これらの結果、電動機の温度上昇により車両が走行不能な状態で停止したときに、運転者に不安感を与えるのを抑制することができる。

本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 負荷率設定用マップの一例を示す説明図である。 実施例の電子制御ユニット４０により実行される負荷率制限停車時表示制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電気自動車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、例えば同期発電電動機などの三相交流電動機として構成されて回転子が駆動輪３０ａ，３０ｂにデファレンシャルギヤ３１を介して連結された駆動軸３２に接続されたモータ２２と、モータ２２を駆動するためのインバータ２４と、例えば二次電池として構成されてインバータ２４を介してモータ２２と電力をやりとりするバッテリ２６と、モータ２２の温度を検出する温度センサ２３からのモータ温度Ｔｍやモータ２２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの回転位置などのモータ２２やインバータ２４の状態を検出する種々のセンサからの信号，バッテリ２６の状態を検出する種々のセンサからの信号，イグニッションスイッチ５０からのイグニッション信号，シフトレバーのポジション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，アクセルペダル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，ブレーキペダル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からのブレーキポジション，車速センサ５８からの車速などを入力すると共に、乗員室内の運転席から視認可能な位置にそれぞれ設けられた警告灯６０への点灯信号やディスプレイ６２への表示信号などを出力し且つインバータ２４の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによりモータ２２を駆動制御して車両全体を制御する電子制御ユニット４０と、を備える。

実施例の電気自動車２０は、基本的には、電子制御ユニット４０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。電子制御ユニット４０では、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と車速センサ５８からの車速とに応じて走行のために駆動軸３２即ちモータ２２に要求される要求トルクを設定し、温度センサ２３からのモータ温度Ｔｍに基づいてモータ２２の負荷率を設定し、設定した負荷率およびバッテリ２６を充放電することができる最大電力としての入出力制限の範囲内で要求トルクを制限したものをモータ２２のトルク指令に設定し、モータ２２が設定したトルク指令で駆動されるようインバータ２４のスイッチング素子をスイッチング制御する。ここで、モータ２２の負荷率は、実施例では、モータ温度Ｔｍと負荷率との関係をモータ２２の過熱が抑制されるよう予め実験などにより定めて図示しないＲＯＭに記憶した負荷率設定用マップを用いて設定するものとした。図２に負荷率設定用マップの一例を示す。図示するように、モータ２２の負荷率は、モータ温度Ｔｍが第１温度Ｔ１（例えば、１４０℃や１５０℃など）未満では１００％となり、モータ温度Ｔｍが第１温度Ｔ１以上の範囲で高いほど小さくなり、モータ温度Ｔｍが第２温度Ｔ２（例えば、１６０℃や１７０℃など）以上では値０となるように定められている。図中、第１温度Ｔ１より高く第２温度Ｔ２より低い所定温度Ｔｓｔｏｐについては後述する。また、モータ２２の負荷率による要求トルクの制限は、実施例では、モータ温度Ｔｍに基づく定格トルクに負荷率を乗じて得られるトルクと要求トルクとのうち小さい方をモータ２２のトルク指令に設定することにより行なわれるものとし、こうしてモータ２２の負荷率による制限が行なわれている間には、警告灯６０が点灯されるものとした。実施例の電気自動車２０は、こうした制御により、モータ２２の負荷率およびバッテリ２６の入出力制限の範囲内でアクセル開度に応じた要求トルクを駆動軸３２に出力して走行する。

次に、モータ２２が負荷率による制限を受けて登坂路などで車両が走行不能な状態で停止した際の動作について説明する。図３は、電子制御ユニット４０により実行される負荷率制限停車時表示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、温度センサ２３からのモータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ以上で車速Ｖが値０になったとき以降に所定時間毎（例えば数秒毎）に繰り返し実行される。所定温度Ｔｓｔｏｐは、実施例では、図示しない勾配センサからの路面勾配をもつ登坂路で車重により降坂方向に作用するトルクとモータ２２の温度に基づく定格トルクに負荷率を乗じて得られるトルクとが釣り合うときのその負荷率に対応するモータ２２の温度として設定されたものを用いるものとした。したがって、所定温度Ｔｓｔｏｐは、車両が登坂路を登坂できなくなる即ち車両が走行不能となる温度となり、平坦路では第２温度Ｔ２が設定される。

負荷率制限停車時表示制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０の図示しないＣＰＵは、まず、車速センサ５８からの車速Ｖや温度センサ２３からのモータ温度Ｔｍなど制御に必要なデータを入力し（ステップＳ１００）、入力した車速Ｖが値０であり且つモータ温度Ｔｍが第１温度Ｔ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。いま、モータ２２が負荷率による制限を受けて停車した直後を考えれば、車速Ｖは値０でモータ温度Ｔｍは第１温度Ｔ１以上であるため、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ以上のときには、モータ２２の負荷率による制限のために車両は走行不能な状態であると判断し、モータ温度Ｔｍから所定温度Ｔｓｔｏｐを減じて得られる温度を下降レートΔＴｄで割ることにより車両が走行可能になるまでに必要な時間Ｔｒｅｓｔを演算し（ステップＳ１３０）、演算した時間Ｔｒｅｓｅｔをディスプレイ６２に表示して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。ここで、下降レートΔＴｄは、駆動停止しているモータ２２の温度の単位時間あたりの低下量（正の値）であり、実施例では、モータ２２の熱容量などに基づいて予め実験などにより求められたものを用いるものとした。なお、モータ２２の温度が所定温度Ｔｓｔｏｐ以上で車両が停止してモータ２２が駆動停止した以降でも、モータ２２やその雰囲気の余熱などにより、モータ２２の温度は暫く上昇すると考えられる。一方、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ未満のときには、モータ２２の負荷率による制限は解除されていなが車両は走行可能な状態であると判断し、所定温度Ｔｓｔｏｐからモータ温度Ｔｍを減じて得られる温度を上昇レートΔＴｕで割ることにより車両が走行を開始したときに走行を継続可能な時間Ｔｄｒｖを演算し（ステップＳ１５０）、演算した時間Ｔｄｒｖをディスプレイ６２に表示して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。ここで、上昇レートΔＴｕは、車両が停止するまでにモータ２２の温度上昇が生じていたときのモータ２２の温度の単位時間あたりの上昇量（正の値）であり、実施例では、所定温度Ｔｓｔｏｐから第１温度Ｔ１を減じて得られる温度を、モータ温度Ｔｍが第１温度Ｔ１から所定温度Ｔｓｔｏｐまで上昇して本ルーチンの実行が開始されるまでに要した時間として図示しないタイマにより計時された時間で割ったものを用いるものとした。したがって、ディスプレイ６２には、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ以上で車両が停止してからモータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ未満になるまでは、車両が走行可能になるまでに必要な時間Ｔｒｅｓｔが表示され、その後にモータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ未満になってからは、車両が走行を開始したときに走行を継続可能な時間Ｔｄｒｖが表示されることになる。ステップＳ１１０で車速Ｖが値０より大きくなったとき又はモータ温度Ｔｍが第１温度Ｔ１未満になったときには、車両が走行を開始したか又はモータ２２の負荷率による制限は解除されたと判断し、ディスプレイ６２に時間Ｔｒｅｓｅｔや時間Ｔｄｒｖが表示されている場合にはその表示をクリアして（ステップＳ１７０）、本ルーチンの実行を停止する。

以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、モータ温度Ｔｍが車両が走行不能となる所定温度Ｔｓｔｏｐ以上で停車した以降の停車時に、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ未満になるまでは、モータ温度Ｔｍと所定温度Ｔｓｔｏｐとの差を下降レートΔＴｄで割って得られる時間として車両が走行可能となるまでに必要な時間Ｔｒｅｓｅｔを演算してディスプレイ６２に表示するから、こうした時間Ｔｒｅｓｅｔを運転者に知らせることができ、その後にモータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ未満になってからは、所定温度Ｔｓｔｏｐとモータ温度Ｔｍとの差を上昇レートΔＴｕで割って得られる時間として車両が走行を開始したときに走行を継続可能な時間Ｔｄｒｖを演算してディスプレイ６２に表示するから、こうした時間Ｔｄｒｖを運転者に知らせることができる。この結果、モータ２２が負荷率による制限を受けて車両が停止し、警告灯６０が点灯しているときなどに、運転者に不安感を与えるのを抑制することができる。

実施例では、駆動軸３２に接続されたモータ２２を備える電気自動車２０に適用して説明したが、モータ２２に加えて駆動軸３２に動力を出力可能なエンジンを備えるものなど、走行用の動力を出力可能なモータおよびエンジンを備えるハイブリッド自動車に適用するものとしても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ２２が「電動機」に相当し、バッテリ２６が「バッテリ」に相当し、ディスプレイ６２が「情報表示手段」に相当し、モータ温度Ｔｍが第１温度Ｔ１以上でモータ温度Ｔｍが高いほど小さくなるモータ２２の負荷率で要求トルクを制限したトルクがモータ２２から出力されるよう制御する電子制御ユニット４０が「駆動制御手段」に相当し、モータ温度Ｔｍが車両が走行不能となる所定温度Ｔｓｔｏｐ以上で停車した以降の停車時に、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ未満になるまではモータ温度Ｔｍと所定温度Ｔｓｔｏｐとの差を下降レートΔＴｄで割って得られる時間として車両が走行可能となるまでに必要な時間Ｔｒｅｓｅｔを演算してディスプレイ６２に表示し、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｓｔｏｐ未満になってからは所定温度Ｔｓｔｏｐとモータ温度Ｔｍとの差を上昇レートΔＴｕで割って得られる時間として車両が走行を開始したときに走行を継続可能な時間Ｔｄｒｖを演算してディスプレイ６２に表示する図３の負荷率制限時表示制御ルーチンを実行する電子制御ユニット４０が「表示制御手段」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するため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。

本発明は、電動車両の製造産業などに利用可能である。

２０ 電気自動車、２２ モータ、２３ 温度センサ、２４ インバータ、２６ バッテリ、３０ａ，３０ｂ 駆動輪、３１ デファレンシャルギヤ、３２ 駆動軸、４０ 電子制御ユニット、５０ イグニッションスイッチ、５２ シフトポジションセンサ、５４ アクセルペダルポジションセンサ、５６ ブレーキペダルポジションセンサ、５８ 車速センサ、６０ 警告灯、６２ ディスプレイ。

Claims (1)

1. 走行用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機に電力を供給可能なバッテリと、運転者に情報を表示する情報表示手段と、前記電動機の温度が予め設定された所定温度以上のときには前記電動機の温度が高いほど小さくなる傾向に前記電動機の負荷率を演算すると共に前記演算した電動機の負荷率により前記電動機に要求される要求駆動力を制限した駆動力が出力されて走行するよう前記電動機を制御する駆動制御手段と、を備える電動車両において、
   前記電動機の温度が車両が走行不能となる前記所定温度より高い温度として設定された第２の所定温度以上で停車した以降の停車時に、前記電動機の温度が前記第２の所定温度未満になるまでは前記電動機の温度と前記第２の所定温度との差を駆動停止している前記電動機の温度の単位時間あたりの下降温度として設定された下降レートで割ることにより車両が走行可能となるまでに必要な第１の時間を演算すると共に該演算した第１の時間が表示されるよう前記情報表示手段を制御し、前記電動機の温度が前記第２の所定温度未満になってからは前記第２の所定温度と前記電動機の温度との差を前記停車時に至るまでの所定時間における前記電動機の温度の単位時間あたりの上昇温度として設定された上昇レートで割ることにより車両が走行を開始したときに走行を継続可能な第２の時間を演算すると共に該演算した第２の時間が表示されるよう前記情報表示手段を制御する表示制御手段と、
   を備えることを特徴とする電動車両。