JP2012060729A - モータ制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】定格出力が異なる２つのモータを全領域で効率よく駆動させる。
【解決手段】モータ制御システム１のＥＣＵ８は、記憶部９とＣＰＵ１０とを有する。記憶部９には、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂの全体のモータ効率に基づいて予め設定された第１〜第４領域の境界を示す境界トルクＴｘ〜Ｔｚが記憶される。ＣＰＵ１０の判定部１２は、要求トルクＴｎと境界トルクＴｘ〜Ｔｚとを比較して、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとが属する領域を判定する。ＣＰＵ１０の制御部１３は、判定された領域が第１領域の場合には、小出力モータ４ａのみを駆動し、第２領域の場合には、小出力モータ４ａが最大トルクＴａｍａｘを出力する状態で２つのモータ４ａ，４ｂを駆動し、第３領域の場合には、大出力モータ４ｂのみを駆動し、第４領域の場合には、小出力モータ４ａが最大トルクＴａｍａｘを出力する状態で２つのモータ４ａ，４ｂを駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される定格出力が互いに異なる２つのモータの駆動を制御するモータ制御装置に関する。

特開平５−７６１０６号公報には、大出力のモータと小出力のモータとを、これら２つのモータの最大トルクと車速を保つのに必要な必要トルクとの差を小さくするように選択的に駆動させ、モータの効率を向上させる電気自動車の駆動装置が記載されている。この駆動装置では、必要トルクが、小出力のモータの最大トルク未満である場合には、小出力のモータのみが駆動され、小出力のモータの最大トルク以上で大出力のモータの最大トルク未満である場合には、大出力のモータのみが駆動され、大出力のモータの最大トルク以上である場合には、大出力のモータでのトルク不足分を小出力のモータが補うように２つのモータが駆動される。

特開平５−７６１０６号公報

２つのモータを適宜駆動する場合の全体のモータ効率は、使用する個々のモータの効率特性によって変わる。このため、上記のように、出力の小さいモータの最大トルク以上で出力の大きいモータの最大トルク未満であるトルク領域において、出力の大きいモータのみを駆動することや、出力の大きいモータの最大トルク以上であるトルク領域において、出力の大きいモータでのトルク不足分を出力の小さいモータが補うように２つのモータを駆動することが、全体のモータ効率の向上に十分寄与しない可能性がある。

そこで、本発明は、車両に搭載される定格出力が互いに異なる２つのモータを、各モータの効率特性に応じて効率よく駆動させることが可能なモータ制御システムの提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様は、定格出力が互いに異なる２つのモータの駆動を制御するモータ制御システムであって、小出力モータ及び大出力モータと記憶手段と制御手段とを備える。

小出力モータ及び大出力モータは、車両の走行に必要な要求トルクを１つの駆動軸に対して出力し、１つの駆動軸を駆動する際のモータ回転数が等しく、且つ定格出力が互いに異なる（小出力モータの定格出力の方が大出力モータの定格出力よりも小さい）モータである。

記憶手段には、モータ回転数とトルクとによって規定される複数の領域として、小出力モータの各モータ回転数に対応する最大トルクを高トルク側の境界とする第１領域と、第１領域の高トルク側に隣接する第２領域と、第２領域の高トルク側に隣接する第３領域とが記憶される。

制御手段は、車両走行時のモータ回転数と要求トルクとが第１領域に属する場合には、要求トルクが全て配分されるように小出力モータを駆動し、第２領域に属する場合には、モータ回転数に対応する小出力モータの最大トルクが小出力モータに配分され、要求トルクから小出力モータの最大トルクを減算したトルクが大出力モータに配分されるように小出力及び大出力モータを駆動し、第３領域に属する場合には、要求トルクが全て配分されるように大出力モータを駆動する。

所望のトルクを１つの駆動軸に対して出力し、１つの駆動軸を駆動する際のモータ回転数が等しく、且つ定格出力が互いに異なる２つのモータの中には、任意の回転数における２つのモータの全体としての効率が、出力トルクが定格出力の小さいモータ（小モータ）の最大トルク以下であるトルク領域では、小モータのみを駆動する場合が高く、小モータの最大トルクを超え定格出力が大きいモータ（大モータ）の最大トルク以下であるトルク領域のうち低トルク側では、小モータが最大トルクを出力する状態で２つのモータを駆動する場合が高く、当該トルク領域のうち高トルク側では、大モータのみを駆動する場合が高くなるという特性を有するものがある。

上記構成では、任意のモータ回転数において、出力トルクが小出力モータの最大トルク以下である第１領域では、小出力モータのみが駆動され、第１領域の高トルク側に隣接する第２領域では、小出力モータが最大トルクを出力する状態で小出力及び大出力モータが駆動され、第２領域の高トルク側に隣接する第３領域では、大出力モータのみが駆動される。このように、小出力及び大出力モータは上述の効率に対応して駆動されるので、小出力及び大出力モータが上述のような効率特性を有する場合に、小出力及び大出力モータの全体としての効率（全体のモータ効率）を向上させることができる。

また、第１領域では、要求トルクが全て配分されるように小出力モータを駆動するときの方が、要求トルクが全て配分されるように大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高く、第２領域では、モータ回転数に対応する小出力モータの最大トルクが小出力モータに配分され、要求トルクから小出力モータの最大トルクを減算したトルクが大出力モータに配分されるように小出力及び大出力モータを駆動するときの方が、要求トルクが全て配分されるように大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高く、第３領域では、要求トルクが全て配分されるように大出力モータを駆動するときの方が、モータ回転数に対応する小出力モータの最大トルクが小出力モータに配分され要求トルクから小出力モータの最大トルクを減算したトルクが大出力モータに配分されるように小出力及び大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高くてもよい。

上記構成では、小出力モータのみを駆動するトルク配分と、小出力モータが最大トルクを出力する状態で小出力及び大出力モータを駆動するトルク配分と、大出力モータのみを駆動するトルク配分とのうち、第１〜第３領域の各領域において、任意のモータ回転数における全体のモータ効率が最も高くなるトルク配分に小出力及び大出力モータの駆動が制御される。従って、全体のモータ効率を更に向上させることができる。

また、記憶手段に記憶される複数の領域は、第３領域の高トルク側に隣接する第４領域をさらに含んでもよい。第４領域では、モータ回転数に対応する小出力モータの最大トルクが小出力モータに配分され、要求トルクから小出力モータの最大トルクを減算したトルクが大出力モータに配分されるように小出力及び大出力モータを駆動するときの方が、要求トルクが全て配分されるように大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高い。制御手段は、車両走行時のモータ回転数と要求トルクとが第４領域に属する場合には、モータ回転数に対応する小出力モータの最大トルクが小出力モータに配分され、要求トルクから小出力モータの最大トルクを減算したトルクが大出力モータに配分されるように小出力及び大出力モータを駆動する。

上記構成では、任意のモータ回転数において、第３領域の高トルク側に隣接する第４領域では、小出力モータが最大トルクを出力する状態で小出力及び大出力モータが駆動される。第４領域では、小出力モータが最大トルクを出力する状態で小出力及び大出力モータを駆動するトルク配分と、大出力モータのみを駆動するトルク配分とのうち、任意のモータ回転数における全体のモータ効率が高くなるトルク配分に小出力及び大出力モータの駆動が制御される。従って、全体のモータ効率を更に向上させることができる。

本発明の第２の態様は、定格出力が互いに異なる２つのモータの駆動を制御するモータ制御システムであって、小出力モータ及び大出力モータと記憶手段と制御手段とを備える。

小出力モータ及び大出力モータは、車両の走行に必要な要求トルクを１つの駆動軸に対して出力し、１つの駆動軸を駆動する際のモータ回転数が等しく、且つ定格出力が互いに異なる（小出力モータの定格出力の方が大出力モータの定格出力よりも小さい）モータである。

記憶手段には、モータ回転数とトルクとによって規定される複数の領域として、低トルク側の低トルク領域と、低トルク領域の高トルク側に隣接する中トルク領域と、中トルク領域の高トルク側に隣接する高トルク領域とが記憶される。

制御手段は、車両走行時のモータ回転数と要求トルクとが低トルク領域に属する場合には、要求トルクが全て配分されるように小出力モータを駆動し、中トルク領域に属する場合には、要求トルクが全て配分されるように大出力モータを駆動し、高トルク領域に属する場合には、モータ回転数に対応する小出力モータの最大トルクが小出力モータに配分され、要求トルクから小出力モータの最大トルクを減算したトルクが大出力モータに配分されるように小出力及び大出力モータを駆動する。

所望のトルクを１つの駆動軸に対して出力し、１つの駆動軸を駆動する際のモータ回転数が等しく、且つ定格出力が互いに異なる２つのモータの中には、任意の回転数における２つのモータの全体としての効率が、出力トルクが低いトルク領域では、小モータのみを駆動する場合が高く、当該トルク領域の高トルク側に隣接するトルク領域では、大モータのみを駆動する場合が高く、当該トルク領域の高トルク側に隣接するトルク領域では、小モータが最大トルクを出力する状態で２つのモータを駆動する場合が高くなるという特性を有するものがある。

上記構成では、任意のモータ回転数において、出力トルクが低い低トルク領域では、小出力モータのみが駆動され、低トルク領域の高トルク側に隣接する中トルク領域では、大出力モータのみが駆動され、中トルク領域の高トルク側に隣接する高トルク領域では、小出力モータが最大トルクを出力する状態で小出力及び大出力モータが駆動される。このように、小出力及び大出力モータは上述の効率に対応して駆動されるので、小出力及び大出力モータが上述のような効率特性を有する場合に、全体のモータ効率を向上させることができる。

また、低トルク領域では、要求トルクが全て配分されるように小出力モータを駆動するときの方が、要求トルクが全て配分されるように大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高く、中トルク領域では、要求トルクが全て配分されるように大出力モータを駆動するときの方が、要求トルクが全て配分されるように小出力モータを駆動するとき、又はモータ回転数に対応する小出力モータの最大トルクが小出力モータに配分され要求トルクから小出力モータの最大トルクを減算したトルクが大出力モータに配分されるように小出力及び大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高く、高トルク領域では、モータ回転数に対応する小出力モータの最大トルクが小出力モータに配分され、要求トルクから小出力モータの最大トルクを減算したトルクが大出力モータに配分されるように小出力及び大出力モータを駆動するときの方が、要求トルクが全て配分されるように大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高くてもよい。

上記構成では、小出力モータのみを駆動するトルク配分と、小出力モータが最大トルクを出力する状態で小出力及び大出力モータを駆動するトルク配分と、大出力モータのみを駆動するトルク配分とのうち、低トルク領域、中トルク領域及び高トルク領域の各領域において、任意のモータ回転数における全体のモータ効率が最も高くなるトルク配分に小出力及び大出力モータの駆動が制御される。従って、全体のモータ効率を更に向上させることができる。

本発明によれば、車両に搭載される定格出力が互いに異なる２つのモータを、各モータの効率特性に応じて効率よく駆動させることができる。

第１実施形態のモータ制御システム１を模式的に示すブロック構成図である。 小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂの全体としてのモータ効率を示す図である。 任意のモータ回転数に対応する境界トルクＴｘ〜Ｔｚ及び第１〜第４領域を示す図である。 モータ制御処理を示すフローチャートである。 第１及び第２モータの全体としてのモータ効率を示す図である。

以下、本発明の第１実施形態のモータ制御システムについて図面を参照して説明する。

図１に示すように、モータ制御システム１は、２つのモータの駆動を制御するものであり、小出力モータ４ａ及び大出力モータ４ｂとともに車両に搭載される。モータ制御システム１は、バッテリ２と、第１インバータ３ａ及び第２インバータ３ｂと、小出力モータ４ａ及び大出力モータ４ｂと、アクセル開度センサ６と、回転数検出センサ７と、ＥＣＵ（Electric Control Unit）８とを備える。

バッテリ２には、充電スタンド等で充電された電力や小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂが減速時等に発電する電力が蓄電される。第１インバータ３ａ及び第２インバータ３ｂは、後述するＥＣＵ８からの制御信号に応じてバッテリ２から小出力モータ４ａ及び大出力モータ４ｂへ供給する電力を調節する。

小出力モータ４ａ及び大出力モータ４ｂは、発電手段と電動手段との双方として機能するモータジェネレータであり、回転軸を有するロータとコイルを有するステータとを備える。小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂは、定格出力が互いに異なり、小出力モータ４ａの最大トルクＴａｍａｘは、例えば回転数が０のとき１００Ｎ・ｍであり、大出力モータ４ｂの最大トルクＴｂｍａｘは、例えば回転数が０のとき５００Ｎ・ｍである。なお、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂの定格出力は、これら２つのモータ４ａ，４ｂを搭載する車両の走行頻度の高い負荷領域と、これら２つのモータ４ａ，４ｂのうち一方の効率が高い領域とが一致するように選定している。

小出力モータ４ａ及び大出力モータ４ｂは並列状態に配置され、一端が動力継手部５に連結される。動力継手部５は、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂの各回転軸にそれぞれ取り付けられた駆動ギアと、これら２つの駆動ギアに駆動されプロペラシャフト１４に連結する被駆動ギアとを有し、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂは等しい回転数で駆動される。小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂは、車両の走行に必要な要求トルクＴｎを適宜分担して出力する。小出力モータ４ａは、バッテリ２から第１インバータ３ａを介して供給される電力によって駆動し、分担トルクＴａを出力する。大出力モータ４ｂは、バッテリ２から第２インバータ３ｂを介して供給される電力によって駆動し、分担トルクＴｂを出力する。小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂが出力する分担トルクＴａ，Ｔｂは、動力継手部５を介してプロペラシャフト１４に伝達される。プロペラシャフト１４は、ディファレンシャルギア１５及びアクスルシャフト１６ａ，１６ｂを介して駆動輪１７ａ，１７ｂに連結されており、駆動輪１７ａ，１７ｂは、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂから出力された要求トルクＴｎ（Ｔｎ＝Ｔａ＋Ｔｂ）によって回転し、車両が走行する。

アクセル開度検出センサ６は、所定時間毎に、車両の運転手が操作したアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）Ａを検出する。

回転数検出センサ７は、所定時間毎に、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂの回転数（モータ回転数）Ｎを検出する。

ＥＣＵ（Electric Control Unit）８は、記憶部９とＣＰＵ（Central Processing Unit）１０とを有する。

記憶部９は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）などの記録媒体によって構成され、ＣＰＵ１０がモータ制御処理を実行するためのモータ制御処理実行プログラムを含む各種プログラムや各種データが記憶される。モータ制御処理実行プログラムには、境界トルクマップと回転数−トルク特性マップとトルク配分情報とが含まれる。境界トルクマップには、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂのモータ回転数と出力トルクとによって規定される第１〜第４領域（複数の領域）の各境界を示す境界トルクＴｘ〜Ｔｚが記憶される。回転数−トルク特性マップには、小出力モータ４ａの任意のモータ回転数に対応する最大トルクＴａｍａｘが記憶される。トルク配分情報には、各領域における小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂの分担トルクＴａ，Ｔｂを算出する所定の演算式が記憶される。また、これら２つのマップやトルク配分情報は、モータ制御処理実行プログラムとは別に記憶部９に記憶されてもよい。

ここで、第１〜第４領域について、図２及び図３を参照して説明する。第１〜第４領域は、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂのモータ回転数と出力トルクとによって規定され、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂの全体としてのモータ効率（全体のモータ効率）が全領域で向上するように、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂを異なる２つの駆動状態で駆動させた場合の全体のモータ効率を比較して予め設定される。小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂの２つの駆動状態とは、任意のモータ回転数において、小出力モータ４ａの最大トルクＴａｍａｘ以下のトルク領域では小出力モータ４ａのみを駆動し、最大トルクＴａｍａｘを超えるトルク領域では小出力モータ４ａが最大トルクＴａｍａｘを出力する状態で小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂを駆動する第１の駆動状態と、小出力モータ４ａの最大トルクＴａｍａｘに関わらず大出力モータ４ｂのみを駆動する第２の駆動状態とである。図２は、全体のモータ効率を示す図である。図２の曲線Ｌ１は、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂを２０００ｒｐｍで第１の駆動状態で駆動する場合の全体のモータ効率を示し、曲線Ｌ２は、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂを２０００ｒｐｍで第２の駆動状態で駆動する場合の全体のモータ効率を示す。図３は、任意のモータ回転数に対応する境界トルクＴｘ〜Ｔｚ及び第１〜第４領域を示す図である。

図２に示すように、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂを、そのモータ回転数Ｎを２０００ｒｐｍに設定し、第１及び第２の駆動状態で駆動する場合、全体のモータ効率は、境界トルクＴｙ以下のトルク領域では、第１の駆動状態（曲線Ｌ１）の方が高く、境界トルクＴｙ〜Ｔｚのトルク領域では、第２の駆動状態（曲線Ｌ２）の方が高く、境界トルクＴｚを超えるトルク領域では第１の駆動状態（曲線Ｌ１）の方が高くなる。このため、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂは、境界トルクＴｘ〜Ｔｚで駆動状態を切り替え、境界トルクＴｘ以下のトルク領域（第１領域）では、小出力モータ４ａのみを駆動し、境界トルクＴｘ〜Ｔｙのトルク領域（第２領域）では、小出力モータ４ａが最大トルクＴａｍａｘを出力する状態で小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂを駆動し、境界トルクＴｙ〜Ｔｚのトルク領域（第３領域）では、大出力モータ４ｂのみを駆動し、境界トルクＴｚを超えるトルク領域（第４領域）では、小出力モータ４ａが最大トルクＴａｍａｘを出力する状態で小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂを駆動することによって、全領域で効率よく駆動される。従って、第１〜第４領域は、境界トルクＴｘ〜Ｔｚで区画される領域として設定され、境界トルクＴｘ〜Ｔｚは境界トルクマップに記憶される。また、これら４つの領域は、その詳細な説明は省略するが、２０００ｒｐｍ以外の任意のモータ回転数についてもそれぞれ設定され、境界トルクマップに記憶される。なお、任意のモータ回転数に対応する境界トルクＴｘ〜Ｔｚ及び４つの領域は図３に示すとおりである。

モータ制御処理を実行するＣＰＵ１０は、演算部１１、判定部１２及び制御部１３として機能する。

演算部１１には、第１演算部と第２演算部とが含まれる。第１演算部は、アクセル開度検出センサ６が検出したアクセル開度Ａを所定の演算式に代入して、車両の走行に必要な要求トルクＴｎを演算する。第２演算部は、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂが分担トルクＴａ，Ｔｂを出力するために必要な電力を演算する。

判定部１２は、回転数検出センサ７が検出したモータ回転数Ｎと演算部１１（第１演算部）が演算した要求トルクＴｎとが第１〜第４領域のうち何れの領域に属するかを判定する。具体的には、判定部１２は、記憶部９に記憶された境界トルクマップを参照して、回転数検出センサ７が検出したモータ回転数Ｎに対応する境界トルクＴｘ〜Ｔｚを決定し、決定した境界トルクＴｘ〜Ｔｚと演算部１１（第１演算部）が演算した要求トルクＴｎとを比較して判定する。判定部１２は、要求トルクＴｎと境界トルクＴｘとを比較し、要求トルクＴｎが境界トルクＴｘ以下である場合には、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとは第１領域に属すると判定する。要求トルクＴｎが境界トルクＴｘを超える場合には、判定部１２は、要求トルクＴｎと境界トルクＴｙとを比較し、要求トルクＴｎが境界トルクＴｙ以下である場合には、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとは第２領域に属すると判定する。要求トルクＴｎが境界トルクＴｙを超える場合には、判定部１２は、要求トルクＴｎと境界トルクＴｚとを比較し、要求トルクＴｎが境界トルクＴｚ以下である場合は、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとは第３領域に属すると判定し、要求トルクＴｎが境界トルクＴｚを超える場合には、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとは第４領域に属すると判定する。

制御部１３は、判定部１２が判定した領域に応じて、要求トルクＴｎを小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂに配分して、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂの少なくとも一方を駆動する。具体的には、判定部１２が判定した領域が第１領域の場合には、制御部１３は、要求トルクＴｎを小出力モータ４ａのみに配分して、小出力モータ４ａが分担トルクＴａ＝Ｔｎを出力するために必要な電力をバッテリ２から小出力モータ４ａに供給させる制御信号を第１インバータ３ａに出力するとともに、バッテリ２から大出力モータ４ｂへの電力の供給を遮断する制御信号を第２インバータ３ｂに出力する。第２領域の場合には、制御部１３は、記憶部９に記憶された回転数−トルク特性マップを参照して、モータ回転数Ｎに対応する小出力モータ４ａの最大トルクＴａｍａｘを取得し、取得した最大トルクＴａｍａｘを小出力モータ４ａに配分し、要求トルクＴｎに対して不足するトルクＴｎ−Ｔａｍａｘを算出して大出力モータ４ｂに配分する。制御部１３は、小出力モータ４ａが分担トルクＴａ＝Ｔａｍａｘを出力するために必要な電力をバッテリ２から小出力モータ４ａに供給させる制御信号を第１インバータ３ａに出力し、大出力モータ４ｂが分担トルクＴｂ＝Ｔｎ−Ｔａｍａｘを出力するために必要な電力をバッテリ２から大出力モータ４ｂに供給させる制御信号を第２インバータ３ｂに出力する。また、第３領域の場合には、制御部１３は、要求トルクＴｎを大出力モータ４ｂのみに配分して、バッテリ２から小出力モータ４ａへの電力の供給を遮断する制御信号を第１インバータ３ａに出力するとともに、大出力モータ４ｂが分担トルクＴｂ＝Ｔｎを出力するために必要な電力をバッテリ２から大出力モータ４ｂに供給させる制御信号を第２インバータ３ｂに出力する。第４領域の場合には、制御部１３は、記憶部９に記憶された回転数−トルク特性マップを参照して、モータ回転数Ｎに対応する小出力モータ４ａの最大トルクＴａｍａｘを取得し、取得した最大トルクＴａｍａｘを小出力モータ４ａに配分し、要求トルクＴｎに対して不足するトルクＴｎ−Ｔａｍａｘを算出して大出力モータ４ｂに配分する。制御部１３は、小出力モータ４ａが分担トルクＴａ＝Ｔａｍａｘを出力するために必要な電力をバッテリ２から小出力モータ４ａに供給させる制御信号を第１インバータ３ａに出力し、大出力モータ４ｂが分担トルクＴｂ＝Ｔｎ−Ｔａｍａｘを出力するために必要な電力をバッテリ２から大出力モータ４ｂに供給させる制御信号を第２インバータ３ｂに出力する。

これにより、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとが第１領域に属する場合には、小出力モータ４ａのみが駆動され、第２領域に属する場合には、小出力モータ４ａが最大トルクＴａｍａｘを出力する状態で小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂが駆動され、第３領域に属する場合には、大出力モータ４ｂのみが駆動され、第４領域に属する場合には、小出力モータ４ａが最大トルクＴａｍａｘを出力する状態で小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂが駆動され、それぞれ要求トルクＴｎが出力される。

次に、ＣＰＵ１０が実行するモータ制御処理について図４を参照して説明する。図４はモータ制御処理を示すフローチャートである。本処理は、イグニッションキーがＯＮ状態のとき、所定時間毎に繰り返して実行される。

本処理が開始されると、アクセル開度検出センサ６はアクセル開度Ａを検出し、演算部１１は検出されたアクセル開度Ａに基づいて、車両の走行に必要な要求トルクＴｎを演算する（ステップＳ１）。

次に、回転数検出センサ７は、モータ回転数Ｎを検出し、判定部１２は、記憶部９に記憶された境界トルクマップを参照して、回転数検出センサ７が検出したモータ回転数Ｎに対応する境界トルクＴｘ〜Ｔｚを決定する（ステップＳ２）。

判定部１２は、要求トルクＴｎと境界トルクＴｘ〜Ｔｚとを比較して、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとが第１〜第４領域の何れに属するかを判定する。まず、判定部１２は、要求トルクＴｎが境界トルクＴｘ以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。

要求トルクＴｎが境界トルクＴｘ以下であるとき（ステップＳ３：ＹＥＳ）、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとは第１領域に属すると判定部１２は判定し、制御部１３は、小出力モータ４ａのみを駆動する（ステップＳ６）。制御部１３は、要求トルクＴｎを小出力モータ４ａに全て配分し、演算部１１は、小出力モータ４ａが分担トルクＴａ＝Ｔｎを出力するために必要な電力を演算する。制御部１３は、演算部１１が演算した電力をバッテリ２から小出力モータ４ａに供給させる制御信号を第１インバータ３ａに出力するとともに、バッテリ２から大出力モータ４ｂへの電力の供給を遮断する制御信号を第２インバータ３ｂに出力する。これにより、小出力モータ４ａのみが駆動され、要求トルクＴｎが出力される。

要求トルクＴｎが境界トルクＴｘを超えるとき（ステップＳ３：ＮＯ）、判定部１２は、要求トルクＴｎが境界トルクＴｙ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

要求トルクＴｎが境界トルクＴｙ以下であるとき（ステップＳ４：ＹＥＳ）、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとは第２領域に属すると判定部１２は判定し、制御部１３は、小出力モータ４ａが最大トルクＴａｍａｘを出力する状態で小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂを駆動する（ステップＳ７）。制御部１３は、記憶部９に記憶された回転数−トルク特性マップを参照して、モータ回転数Ｎに対応する小出力モータ４ａの最大トルクＴａｍａｘを取得し、取得した最大トルクＴａｍａｘを小出力モータ４ａに配分し、要求トルクＴｎに対して不足するトルクＴｎ−Ｔａｍａｘを算出して大出力モータ４ｂに配分する。制御部１３は、小出力モータ４ａが分担トルクＴａ＝Ｔａｍａｘを出力するために必要な電力をバッテリ２から小出力モータ４ａに供給させる制御信号を第１インバータ３ａに出力し、大出力モータ４ｂが分担トルクＴｂ＝Ｔｎ−Ｔａｍａｘを出力するために必要な電力をバッテリ２から大出力モータ４ｂに供給させる制御信号を第２インバータ３ｂに出力する。これにより、小出力モータ４ａが最大トルクＴａｍａｘを出力する状態で小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂが駆動され、要求トルクＴｎが出力される。

要求トルクＴｎが境界トルクＴｙを超えるとき（ステップＳ４：ＮＯ）、判定部１２は、要求トルクＴｎが境界トルクＴｚ以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。

要求トルクＴｎが境界トルクＴｚ以下であるとき（ステップＳ５：ＹＥＳ）、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとは第３領域に属すると判定部１２は判定し、制御部１３は、要求トルクＴｎを大出力モータ４ｂのみに配分して、第１及び第２インバータ３ａ，３ｂに制御信号を出力する（ステップＳ８）。これにより、大出力モータ４ｂのみが駆動され、要求トルクＴｎが出力される。

要求トルクＴｎが境界トルクＴｚを超えるとき（ステップＳ５：ＮＯ）、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとは第４領域に属すると判定部１２は判定し、制御部１３は、記憶部９に記憶された回転数−トルク特性マップを参照して取得した小出力モータ４ａの最大トルクＴａｍａｘを小出力モータ４ａに配分し、要求トルクＴｎに対して不足するトルクＴｎ−Ｔａｍａｘを大出力モータ４ｂに配分して、第１及び第２インバータ３ａ，３ｂに制御信号を出力する（ステップＳ７）。これにより、小出力モータ４ａが最大トルクＴａｍａｘを出力する状態で小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂが駆動され、要求トルクＴｎが出力される。

このように、本実施形態のモータ制御システム１によれば、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂは全体のモータ効率に基づいて駆動が切り替えられるので、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂを全領域で効率よく駆動することができる。

なお、本実施形態では小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂを並列状態に配置する構成としたが、１つの回転軸上に直列状態に配置する構成としてもよい。

また、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂを第１及び第２の駆動状態で駆動する場合に全体のモータ効率が逆転する際のトルクを境界トルクＴｙ，Ｔｚとして設定しているが、全体のモータ効率が逆転する際のトルクではなく、当該トルクの近傍のトルクを境界トルクとして設定してもよい。この場合、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂと効率特性が近似する２つのモータの駆動を制御するモータ制御システムについては、同一の境界トルクマップを用いてモータ制御処理を実行することが可能である。

また、領域の境界を示す境界トルクＴｘ〜Ｔｚは、連続的に変化するモータ回転数Ｎに対応して連続的に設定しているが、例えば、０〜３００ｒｐｍに対応する境界トルクＴｘ〜ＴｚはＴｘａ〜Ｔｚａ、３０１〜６００ｒｐｍに対応する境界トルクＴｘ〜ＴｚはＴｘｂ〜Ｔｚｂのように、所定の範囲のモータ回転数Ｎには同一の境界トルクＴｘ〜Ｔｚが対応するように段階的に設定してもよい。このとき、全体のモータ効率は、モータ回転数Ｎの所定の範囲が小さいほど向上し、大きいほど低下する。

また、小出力４ａの最大トルクＴａｍａｘも境界トルクＴｘ〜Ｔｚと同様に、所定の範囲のモータ回転数Ｎには同一の最大トルクＴａｍａｘが対応するように段階的に設定してもよい。

次に、本発明の第２実施形態のモータ制御システムについて図面を参照して説明する。本実施形態は、制御の対象となる２つのモータが、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂとは異なる効率特性を有し、設定される領域（領域間の境界）が異なる場合である。なお、本実施形態のモータ制御システム１の構成は、制御の対象となる２つのモータが、小出力及び大出力モータ４ａ，４ｂから第１及び第２モータになる他は、上記第１実施形態と同様であるためその詳細な説明は省略する。

第１及び第２モータは、定格出力が互いに異なり、第１モータの最大トルクＴａｍａｘ２は、回転数が０のとき１００Ｎ・ｍであり、第２モータの最大トルクＴｂｍａｘ２は、回転数が０のとき５００Ｎ・ｍである。

記憶部９の境界トルクマップには、第１及び第２モータのモータ回転数と出力トルクとによって規定される低トルク領域、中トルク領域及び高トルク領域の各境界を示す境界トルクＴｘ２，Ｔｙ２が記憶される。回転数−トルク特性マップには、第１モータの任意のモータ回転数に対応する最大トルクＴａｍａｘ２が記憶される。トルク配分情報には、各領域における第１及び第２モータのトルク配分及び第１及び第２モータの分担トルクを算出する所定の演算式が記憶される。

第１及び第２モータを制御の対象とする場合に設定される領域（領域間の境界）について、図５を参照して説明する。図５は、第１及び第２モータの全体のモータ効率を示す図である。図５の曲線Ｌ３は、第１及び第２モータを２０００ｒｐｍで第１モータの最大トルクＴａｍａｘ２以下のトルク領域では第１モータのみを駆動し、第１モータの最大トルクＴａｍａｘ２を超えるトルク領域では第１モータが最大トルクＴａｍａｘ２を出力する状態で第１及び第２モータを駆動する第３の駆動状態での全体のモータ効率を示し、曲線Ｌ４は、第１及び第２モータを２０００ｒｐｍで第１モータの最大トルクＴａｍａｘに関わらず第２モータのみを駆動する第４の駆動状態での全体のモータ効率を示す。

図５に示すように、全体のモータ効率は、境界トルクＴｘ２以下のトルク領域（低トルク領域）では、第３の駆動状態（曲線Ｌ３）の方が高く、境界トルクＴｘ２〜Ｔｙ２のトルク領域（中トルク領域）では、第４の駆動状態（曲線Ｌ４）の方が高く、境界トルクＴｙ２を超えるトルク領域（高トルク領域）では、第３の駆動状態（曲線Ｌ３）の方が高くなる。このため、低トルク領域では、第１モータのみを駆動し、中トルク領域では、第２モータのみを駆動し、高トルク領域では、第１モータが最大トルクＴａｍａｘ２を出力する状態で第１及び第２モータを駆動することによって、全体のモータ効率が高くなる。従って、第１及び第２モータを制御の対象とする場合、領域の境界は境界トルクＴｘ２，Ｔｙ２であり、境界トルクＴｘ２，Ｔｙ２は境界トルクマップに記憶される。

判定部１２は、記憶部９に記憶された境界トルクマップを参照して、モータ回転数Ｎに対応する境界トルクＴｘ２，Ｔｙ２を取得し、取得した境界トルクＴｘ２，Ｔｙ２と演算部１１が演算した要求トルクＴｎとを比較して領域を判定する。判定部１２は、要求トルクＴｎと境界トルクＴｘ２とを比較し、要求トルクＴｎが境界トルクＴｘ２以下である場合には、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとは低トルク領域に属すると判定する。要求トルクＴｎが境界トルクＴｘ２を超える場合には、判定部１２は、要求トルクＴｎと境界トルクＴｙ２とを比較し、要求トルクＴｎが境界トルクＴｙ２以下である場合には、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとは中トルク領域に属すると判定し、要求トルクＴｎが境界トルクＴｙ２を超える場合には、モータ回転数Ｎと要求トルクＴｎとは高トルク領域に属すると判定する。

制御部１３は、判定部１２が判定した領域が低トルク領域の場合には、要求トルクＴｎを第１モータのみに配分して、第１モータのみを駆動し、中トルク領域の場合には、要求トルクＴｎを第２モータのみに配分して、第２モータのみを駆動し、高トルク領域の場合には、第１モータの最大トルクＴａｍａｘ２を第１モータに配分し、要求トルクＴｎに対して不足するトルクＴｎ−Ｔａｍａｘ２を第２モータに配分して、第１モータが最大トルクＴａｍａｘを出力する状態で第１及び第２モータを駆動する。

このように、本実施形態のモータ制御システム１によれば、第１及び第２モータは第１及び第２モータの全体としてのモータ効率に基づいて駆動が切り替えられるので、第１及び第２モータを全領域で効率よく駆動することができる。

上述した実施形態は本発明の一例であり、本発明を逸脱しない範囲において変更可能である。

本発明は、電気自動車やハイブリッド車等の電動車両に広く適用可能である。

１：モータ制御システム
２：バッテリ
３ａ，３ｂ：インバータ
４ａ，４ｂ：モータ
５：動力継手部
６：アクセル開度検出センサ
７：回転数検出センサ
８：ＥＣＵ（Electric Control Unit）
９：記憶部（記憶手段）
１０：ＣＰＵ（Central Processing Unit）
１１：演算部
１２：判定部（判定手段）
１３：制御部（制御手段）
１４：プロペラシャフト
１５：ディファレンシャルギア
１６ａ，１６ｂ：アクスルシャフト
１７ａ，１７ｂ：駆動輪

Claims (5)

1. 車両の走行に必要な要求トルクを１つの駆動軸に対して出力し、前記１つの駆動軸を駆動する際のモータ回転数が等しく、且つ定格出力が互いに異なる小出力モータ及び大出力モータと、
   前記モータ回転数とトルクとによって規定される複数の領域として、前記小出力モータの各モータ回転数に対応する最大トルクを高トルク側の境界とする第１領域と、前記第１領域の高トルク側に隣接する第２領域と、前記第２領域の高トルク側に隣接する第３領域とが記憶される記憶手段と、
   車両走行時の前記モータ回転数と前記要求トルクとが前記第１領域に属する場合には、前記要求トルクが全て配分されるように前記小出力モータを駆動し、前記第２領域に属する場合には、前記モータ回転数に対応する前記小出力モータの最大トルクが前記小出力モータに配分され、前記要求トルクから前記小出力モータの最大トルクを減算したトルクが前記大出力モータに配分されるように前記小出力及び大出力モータを駆動し、前記第３領域に属する場合には、前記要求トルクが全て配分されるように前記大出力モータを駆動する制御手段と、を備える
   ことを特徴とするモータ制御システム。
2. 請求項１に記載のモータ制御システムであって、
   前記第１領域では、前記要求トルクが全て配分されるように前記小出力モータを駆動するときの方が、前記要求トルクが全て配分されるように前記大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高く、
   前記第２領域では、前記モータ回転数に対応する前記小出力モータの最大トルクが前記小出力モータに配分され、前記要求トルクから前記小出力モータの最大トルクを減算したトルクが前記大出力モータに配分されるように前記小出力及び大出力モータを駆動するときの方が、前記要求トルクが全て配分されるように前記大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高く、
   前記第３領域では、前記要求トルクが全て配分されるように前記大出力モータを駆動するときの方が、前記モータ回転数に対応する前記小出力モータの最大トルクが前記小出力モータに配分され前記要求トルクから前記小出力モータの最大トルクを減算したトルクが前記大出力モータに配分されるように前記小出力及び大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高い
   ことを特徴とするモータ制御システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載のモータ制御システムであって、
   前記記憶手段に記憶される複数の領域は、前記第３領域の高トルク側に隣接する第４領域をさらに含み、
   前記第４領域では、前記モータ回転数に対応する前記小出力モータの最大トルクが前記小出力モータに配分され、前記要求トルクから前記小出力モータの最大トルクを減算したトルクが前記大出力モータに配分されるように前記小出力及び大出力モータを駆動するときの方が、前記要求トルクが全て配分されるように前記大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高く、
   前記制御手段は、車両走行時の前記モータ回転数と前記要求トルクとが前記第４領域に属する場合には、前記モータ回転数に対応する前記小出力モータの最大トルクが前記小出力モータに配分され、前記要求トルクから前記小出力モータの最大トルクを減算したトルクが前記大出力モータに配分されるように前記小出力及び大出力モータを駆動する
   ことを特徴とするモータ制御システム。
4. 車両の走行に必要な要求トルクを１つの駆動軸に対して出力し、前記１つの駆動軸を駆動する際のモータ回転数が等しく、且つ定格出力が互いに異なる小出力モータ及び大出力モータと、
   前記モータ回転数とトルクとによって規定される複数の領域として、低トルク側の低トルク領域と、前記低トルク領域の高トルク側に隣接する中トルク領域と、前記中トルク領域の高トルク側に隣接する高トルク領域とが記憶される記憶手段と、
   車両走行時の前記モータ回転数と前記要求トルクとが前記低トルク領域に属する場合には、前記要求トルクが全て配分されるように前記小出力モータを駆動し、前記中トルク領域に属する場合には、前記要求トルクが全て配分されるように前記大出力モータを駆動し、前記高トルク領域に属する場合には、前記モータ回転数に対応する前記小出力モータの最大トルクが前記小出力モータに配分され、前記要求トルクから前記小出力モータの最大トルクを減算したトルクが前記大出力モータに配分されるように前記小出力及び大出力モータを駆動する制御手段と、を備える
   ことを特徴とするモータ制御システム。
5. 請求項４に記載のモータ制御システムであって、
   前記低トルク領域では、前記要求トルクが全て配分されるように前記小出力モータを駆動するときの方が、前記要求トルクが全て配分されるように前記大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高く、
   前記中トルク領域では、前記要求トルクが全て配分されるように前記大出力モータを駆動するときの方が、前記要求トルクが全て配分されるように前記小出力モータを駆動するとき、又は前記モータ回転数に対応する前記小出力モータの最大トルクが前記小出力モータに配分され前記要求トルクから前記小出力モータの最大トルクを減算したトルクが前記大出力モータに配分されるように前記小出力及び大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高く、
   前記高トルク領域では、前記モータ回転数に対応する前記小出力モータの最大トルクが前記小出力モータに配分され、前記要求トルクから前記小出力モータの最大トルクを減算したトルクが前記大出力モータに配分されるように前記小出力及び大出力モータを駆動するときの方が、前記要求トルクが全て配分されるように前記大出力モータを駆動するときよりもモータ効率が高い
   ことを特徴とするモータ制御システム。

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