JP2016067147A - 電気自動車制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インバータ電源スイッチのオフ時に、モータの回転や車体の振動を生じることなく平滑コンデンサの電荷を放電できる電気自動車制御装置を提供する。
【解決手段】 インバータ３１を制御するモータコントロール部２９に、インバータ３１の入力部の平滑コンデンサ３９を放電させる放電制御手段３４を設ける。この放電制御手段３４は、インバータ電源スイッチ５０のオフに応答して、モータ６に設けられた回転角度センサ３６から回転角度信号を取り込み、前記モータコントロール部２９に現在のモータ回転角度を維持する制御を行わせながら、インバータ３１のスイッチング素子３７を通電させることにより前記平滑コンデンサ３９の電荷を放電させる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、走行用のモータのインバータ電源スイッチのオフ後におけるインバータの平滑コンデンサの放電を図った電気自動車制御装置に関する。

電気自動車では要求される各種の性能の面から交流モータが用いられることが多く、バッテリの直流電力を交流電力に変換するインバータが用いられる。インバータは、その入力段、すなわちバッテリ側には直流電力を平滑にする平滑コンデンサが一般的に設けられる。電気自動車において、インバータ電源スイッチをオフにした後、前記平滑コンデンサに電荷が蓄えられている場合が多い。平滑コンデンサに電荷が蓄えられていると、保守、点検、修理等が困難になるため、蓄積している電荷を放電させることが好ましい。

従来、インバータ電源スイッチのオフ後に平滑コンデンサの放電を行う装置として、特許文献１が提案されている。この提案例では、インバータ電源スイッチがオフされた後、バッテリとインバータを接続するリレーユニットを遮断させ、励磁電流指令Ｉｄ^＊を所定値、トルク電流指令Ｉｑ^＊を零としたモータ電流制御を実行する（ディスチャージ制御）。トルク電流指令Ｉｑ^＊が零であるため、モータにトルクが付与されることがなく、従って振動も発生しない。励磁電流指令Ｉｄ^＊が零でないためインバータ内部のコンデンサの電荷はモータの巻線により放電される。

この他に、電気自動車ではなく電動パワーステアリング装置に関する発明ではあるが、モータ巻線の抵抗を通して電源リップル吸収用コンデンサに蓄積された電荷を放電させる際に、モータが回転しないようにし、運転者に不快感を与えない技術が提案されている（特許文献２）。この例では、モータに流す駆動電流指令値を、ｄ−ｑ座標系に変換した電流値指令値Ｉｑ^＊、Ｉｑ^＊により付与し、電源リレーが非導通状態に変化した後に、ｄ軸の電流指令値Ｉｑ^＊を所定値とし、ｑ軸の電流指令値Ｉｑ^＊を零とするとともに、モータ回転角センサから検出したモータ回転角θを検出値に固定する。モータ制御信号を生成するモータ制御信号出力部により、電流リップル吸収用のコンデンサに蓄積された電荷をモータの巻線の一部を通して流す。

特開平９−７０１９６号公報 特開２０１２−１５３３５５号公報

しかしながら、特許文献１の放電装置では、モータの初期位相が確定していない場合には、ｄ軸電流（励磁分電流）の他にｑ軸電流（トルク分電流）が流れてしまい、モータに瞬間的にトルクが発生して車体に振動を与えることがある。パーキングロック機構と接触し、音を出してしまったりすることもある。
また、特許文献２のように、モータ回転角センサから検出したモータ回転角θを検出値に固定しても、ｑ軸電流（トルク分電流）を防ぐことができない。そのため、特許文献２の技術を電気自動車に応用しても、瞬間的なトルク発生の課題が残る。

この発明は上記課題を解消するものであり、インバータ電源スイッチのオフ時に、モータの回転や車体の振動を生じることなく平滑コンデンサの電荷を放電できる電気自動車制御装置を提供することを目的とする。

この発明の電気自動車制御装置は、駆動輪を駆動する電動のモータ６と、バッテリ１９と、スイッチング素子３７のブリッジ回路３８および入力段の平滑コンデンサ３９からなり前記バッテリ１９の直流電力を交流電力に変換して前記モータ６に印加するインバータ３１と、インバータ電源スイッチ５０のオフにより前記バッテリ１９と前記インバータ３１とを遮断する電源遮断手段３５と備えた電気自動車を制御する電気自動車制御装置であって、
前記インバータ３１を制御するモータコントロール部２９に、前記平滑コンデンサ３９を放電させる放電制御手段３４を設け、
この放電制御手段３４は、前記インバータ電源スイッチ５０のオフに応答して、前記モータ６に設けられた回転角度センサ３６から回転角度信号を取り込み、前記モータコントロール部２９に現在のモータ回転角度を維持する制御を行わせながら、前記ブリッジ回路３８の前記スイッチング素子３７を通電させることにより前記平滑コンデンサ３９の電荷を放電させることを特徴とする。

この構成によると、インバータ電源スイッチ５０をオフにし、バッテリ１９とインバータ３１間の電源遮断手段３５を遮断した後、次のようにインバータ３１をある一定時間以上動作させ、モータ６の回転や振動を生じさせずに平滑コンデンサ３９の放電を行う。
前記放電制御手段３４は、インバータ電源スイッチ５０のオフに応答して、前記ブリッジ回路３８の前記スイッチング素子３７を通電させる。このため、前記平滑コンデンサ３９に蓄積している電荷を放電することができる。このとき、前記モータ６に設けられた回転角度センサ３６から回転角度信号を取り込み、前記モータコントロール部２９に現在のモータ回転角度を維持する制御を行わせながら、前記電荷の放電を行う。そのため、モータ６に電流を流すことなく放電でき、モータ６の回転や車体の振動を生じることなく平滑コンデンサ３９の電荷を放電が行える。
具体例で示すと、インバータ装置２２やモータ６の保守、点検、修理等の際には、それに先立ち、バッテリ１９とインバータ３１間のリレー接点３５ａ，３５ｂを開く。その際、インバータ３１の入力段の蓄電手段である平滑コンデンサ３９に電荷がたまっていると作業が困難になるから、前記リレー接点３５ａ，３５ｂを開いた後、この平滑コンデンサ３９から電荷を放電させる必要がある。
従来技術である特許文献１や特許文献2の技術は、放電時、q軸電流(トルク分電流)を防ぐことができないため、モータ６の回転に伝わり、運転者に不快感を与える恐れがある。
この発明では、回転角度信号を取り込み、その回転角度信号を制御目標として制御するため、放電時、モータ６の回転に伝わらず、運転者に不快感を与えない利点がある。

この発明において、前記モータコントロール部２９は、前記モータ６のベクトル制御を行うモータ駆動制御部３３を有し、前記放電制御手段３４は、前記インバータ電源スイッチ５０がオフになった直後、最初に前記回転角度センサ３６から取り込んだ回転角度信号を目標角度とし、次に前記回転角度センサ３６から取り込んだ値との差を零にさせるように前記モータコントロール部２９の前記モータ駆動制御部３３にベクトル制御を行わせるようにしても良い。
この構成の場合、インバータ電源スイッチ５０がオフになった直後、最初に前記回転角度センサ３６から取り込んだ信号を目標角度とし、次に前記回転角度センサ３６から取り込んだ値との差を零にさせて前記モータコントロール部２９の前記モータ駆動制御部３３にベクトル制御を行わせるため、車両停止時に外力によるタイヤの微動を抑えることができる。

この構成の場合に、前記放電制御手段３４は、目標ｄ軸電流と目標ｑ軸電流を共に零に設定し、前記モータ駆動制御部にベクトル制御を行わせるようにしても良い。すなわち、前記インバータ電源スイッチ５０がオフになった直後、最初に前記回転角度センサ３６から取り込んだ回転角度信号を目標角度とし、次に前記回転角度センサ３６から取り込んだ値との差を零にさせるように前記モータコントロール部２９の前記モータ駆動制御部３３にベクトル制御を行わせる制御に加えて、目標ｄ軸電流と目標ｑ軸電流を共に零に設定し、前記モータ駆動制御部３３にベクトル制御を行わせるようにしても良い。

また、この発明において、前記放電制御手段３４は、前記ブリッジ回路３８の前記スイッチング素子３７をＰＷＭ制御のために開閉させるキャリア周波数を、前記平滑コンデンサ３９に蓄積された電荷が多いと高く、前記電荷が少ないと低くするキャリア周波数変更部３４aを有するようにしても良い。
平滑コンデンサ３９に蓄積された電荷が多い間に、キャリア周波数を高くすることで放電を早めることができる。蓄積された電荷が少ない場合は放電を早める必要がないため、キャリア周波数が低くても良い。

この発明において、前記電気自動車が、左右の駆動輪をそれぞれ別のモータ６で駆動する２輪駆動であって、両モータ６のインバータ３１をそれぞれ制御する２つのモータコントロール部２９のいずれか一方または両方に前記放電制御手段３４を設けても良い。
放電制御手段３４を一方のモータコントロール部２９にのみ設ける場合、例えばモード変更により、両モータ６のインバータ３１の平滑コンデンサ３９の放電を、同じ放電制御手段３４で順次行うようにする。これにより、インバータ装置２２の構成が車両全体として簡単になる。

この発明において、前記電気自動車は、前記モータがインホイールモータ駆動装置８を構成するインホイールモータ型の電気自動車であっても良い。インホイールモータ型の電気自動車の場合、コンパクトな構成のインホイールモータ駆動装置８の保守・点検が必要になるため、この発明により平滑コンデンサ３９の放電が行える効果が、より一層効果的となる。

この発明の電気自動車制御装置は、駆動輪を駆動する電動のモータと、バッテリと、スイッチング素子のブリッジ回路および入力段の平滑コンデンサからなり前記バッテリの直流電力を交流電力に変換して前記モータに印加するインバータと、インバータ電源スイッチのオフにより前記バッテリと前記インバータとを遮断する電源遮断手段と備えた電気自動車を制御する電気自動車制御装置であって、前記インバータを制御するモータコントロール部に、前記平滑コンデンサを放電させる放電制御手段を設け、この放電制御手段は、前記インバータ電源スイッチのオフに応答して、前記モータに設けられた回転角度センサから回転角度信号を取り込み、前記モータコントロール部に現在のモータ回転角度を維持する制御を行わせながら、前記ブリッジ回路の前記スイッチング素子を通電させることにより前記平滑コンデンサの電荷を放電させるため、インバータ電源スイッチのオフ時に、モータの回転や車体の振動を生じることなく平滑コンデンサの電荷を放電することができる。

この発明の一実施形態に係る電気自動車制御装置を適用する電気自動車の一例を平面図で示す概念構成のブロック図である。 同電気自動車制御装置の概念構成のブロック図である。 同電気自動車のＩＰＭモータの作用説明図である。 同電気自動車制御装置のインバータ装置のモータコントロール部を主に示すブロック図である。 同電気自動車のインバータとバッテリとを示す配線図である。 同電気自動車制御装置における放電制御手段の処理動作例を示す流れ図である。

この発明の一実施形態に係る電気自動車制御装置を図１ないし図６と共に説明する。図１は、電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。この電気自動車は、車体１の左右の後輪となる車輪２が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪３が従動輪の操舵輪とされた４輪の自動車である。駆動輪および従動輪となる車輪２，３は、いずれもタイヤを有し、それぞれ車輪用軸受４，５を介して車体１に回転支持されている。

車輪用軸受４，５は、図１にてハブベアリングの略称「Ｈ／Ｂ」を付してある。駆動輪となる左右の車輪２，２は、それぞれ独立の走行用のモータ６，６により駆動される。モータ６の回転は、減速機７および車輪用軸受４を介して車輪２に伝達される。これらモータ６、減速機７、および車輪用軸受４は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ駆動装置８を構成しており、インホイールモータ駆動装置８は、一部または全体が車輪２内に配置される。モータ６は、同期型または誘導型の交流モータである。減速機７は例えばサイクロイド減速機からなる。各車輪２，３には、電動式のブレーキ９，１０が設けられている。また左右の前輪となる操舵輪である車輪３，３は、転舵機構１１を介して転舵可能であり、操舵手段１２により操舵される。

この電気自動車制御装置は、上記構成の電気自動車に装備され、自動車全般の制御を行う電気制御ユニットであるメインのＥＣＵ２１と、このＥＣＵ２１の指令に従って走行用のモータ６の制御を行うインバータ装置２２とを有する。この他に、前記ブレーキ９，１０を制御する専用のＥＣＵであるブレーキコントローラ２３を備えている。これらＥＣＵ２１、インバータ装置２２、ブレーキコントローラ２３、操舵手段１２との四者間の信号送受は、コントローラー・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）通信で行われる。

図２は、同電気自動車の制御系の概念構成を示すブロック図である。インバータ装置２２については、片方のモータ６の制御用のものだけを図示している。ＥＣＵ２１は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。ＥＣＵ２１は、機能別に大別すると力行・回生制御部２１ｂと一般制御部２１ａとに分けられる。力行・回生制御部２１ｂは、アクセル操作手段１６の出力する加速指令（駆動）と、ブレーキ操作手段１７の出力する減速指令（回生）と、操舵手段１２の操舵角センサ（図示せず）からの旋回指令とから、左右輪の走行用のモータ６，６に与える加速・減速指令をトルク指令値として生成し、インバータ装置２２へ出力する。力行・回生制御部２１ｂは、上記の他に、出力する加速・減速指令を、各車輪２，３の車輪用軸受４，５に設けられた回転センサ（図示せず）から得られるタイヤ回転数の情報や、車載の各センサの情報を用いて補正する機能を有していても良い。

アクセル操作手段１６は、アクセルペダル１６ａと、このアクセルペダル１６ａの踏込み量を検出して前記加速指令を出力するセンサ１６ｂとを有する。ブレーキ操作手段１７は、ブレーキペダル１７ａと、このブレーキペダル１７ａの踏込み量を検出して前記減速指令を出力するセンサ１７ｂとを有する。

ＥＣＵ２１の一般制御部２１ａは、前記ブレーキ操作手段１７の出力する減速指令をブレーキコントローラ２３へ出力する機能と、図１に示すように、各種の補機システムを制御する機能、コンソールの操作パネルからの入力指令を処理する機能、表示手段に表示を行う機能などを有する。その一つとして、一般制御部２１ａは、インバータ電源スイッチ５０の操作に応答する処理を行う。インバータ電源スイッチ５０は、オフと、２段階のオンのモードがあり、一般制御部２１ａは、第１段階のオンモードとされると、補機システムをオンとし、第２段階のオンモードとされると、走行用のモータ６とバッテリ１９（図５）との接続をオンにする。すなわち、図２に示すバッテリ１９とモータ駆動用のインバータ３１との間を接続する電源遮断手段３５をオン状態とする。電源遮断手段３５のオンオフは、ＥＣＵ２１からインバータ装置２２を介して行われる。インバータ電源スイッチ５０がオフにされると、一般制御部２１ａは電源遮断手段３５および補機システムをオフにする。図１に記載のように、前記補機システムは、例えば、エアコン、ライト、ワイパー、GPS 、エアバッグ等であり、ここでは代表して一つのブロックとして示す。

インバータ装置２２は、各モータ６に対して設けられたパワー回路部２８と、このパワー回路部２８を制御するモータコントロール部２９とを有する。モータコントロール部２９は、各パワー回路部２８に対して共通して設けられていても、別々に設けられていても良いが、共通して設けられた場合であっても、各パワー回路部２８を、例えば互いにモータトルクが異なるように独立して制御可能なものとされる。モータコントロール部２９は、このモータコントロール部２９が持つインホイールモータ駆動装置８に関する各検出値や制御値等の各情報（「ＩＷＭシステム情報」と称す）をＥＣＵ２１に出力する機能を有する。

図２において、インバータ装置２２のパワー回路部２８は、バッテリ１９の直流電力をモータ６の力行および回生に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３１と、このインバータ３１を制御するＰＷＭドライバ３２とを有する。

モータ６は、３相の同期モータ等からなる。このモータ６には、同モータ６のローターの電気角としての回転角度を検出する回転角度センサ３６が設けられている。インバータ３１は、図５に示すように、複数の半導体スイッチング素子３７（Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎ）のブリッジ回路３８および入力段の平滑コンデンサ３９で構成され、ブリッジ回路３８はバッテリ１９と接続されている。半導体スイッチング素子３７には、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等が用いられる。バッテリ１９とブリッジ回路３８との間には、前記電源遮断手段３５を構成するリレー接点３５ａ，３５ｂが、高電位側およびアース側の両配線にそれぞれ介在させてある。

ＰＷＭドライバ３２は、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子３７にオンオフ指令を与える。

図２において、モータコントロール部２９は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部としてモータ力行（駆動）・回生制御部となるモータ駆動制御部３３を有している。このモータ駆動制御部３３は、上位制御手段であるＥＣＵ２１から与えられるトルク指令または回転数指令等による加速（力行）・減速（回生）指令に従い、電流指令に変換して、パワー回路部２８のＰＷＭドライバ３２に電流指令を与える手段である。モータ駆動制御部３３は、後述のようにベクトル制御を行う。

加速（力行）・減速（回生）の切換は、ＥＣＵ２１の力行・回生制御指令部２１ｂからの指令フラグにより行う。モータ駆動制御部３３は、力行制御手段３３ａと、回生制御手段３３ｂとを有する。力行制御手段３３ａは、アクセルペダル１６ａの踏込み量が大きくなる程、力行指令トルクを増加させる。回生制御手段３３ｂは、ブレーキペダル１７ａの踏込み量が大きくなる程、回生指令トルクを増加させる。前記各踏み込み量は、ＥＣＵ２１の力行・回生制御指令部２１ｂからのトルク指令等として与えられる。力行制御手段３３ａおよび回生制御手段３３ｂのいずれを用いるかは、ＥＣＵ２１の力行・回生制御指令部２１ｂからの指令フラグにより選択し切換える。なお、力行制御手段３３ａと回生制御手段３３ｂとは、概念的に別の手段として説明したが、具体的には制御に用いるトルクマップ（図示せず）が異なる他は、互いに共通の各手段で構成される。

モータ駆動制御部３３は、ＥＣＵ２１から与えられるトルク指令および前記指令フラグにより、インバータ装置２２の内部の例えばＲＯＭ（図示せず）に予め設定したトルクマップを用い、モータ６に指令電流値を生成する。このときモータ６に実際に流れる電流を検出し、この電流を指令電流と一致させるために、モータ６をＰＩ制御で制御する。

この実施形態の電気自動車制御装置は、このような構成において、前記モータコントロール部３３に、インバータ電源スイッチ５０のオフの後、前記平滑コンデンサ３９を放電させる放電制御手段３４を設けたものである。この放電制御手段３４については、後に説明する。

図３は、この電気自動車の前記モータ６であるＩＰＭモータの概念構成図である。図３（ａ）に示すように、車輪を駆動するモータ６がＩＰＭモータつまり埋込磁石型同期モータの場合は、磁石軸であるｄ軸方向よりそれと直交するｑ軸方向の磁気抵抗が小さくなるため、突極構造となり、ｄ軸インダクタンスＬｄよりｑ軸インダクタンスＬｑが大きくなる。この突極性により、磁石トルクＴｍ以外にリラクタンストルクＴｒが併用でき、高トルクおよび高効率とすることもできる。磁石トルクＴｍは、回転子の永久磁石による磁界と巻線による回転子磁界と吸引反発して発生するトルクである。リラクタンストルクＴｒは、巻線による回転磁界に回転子の突極部が吸引されて発生するトルクである。

モータが発生する総トルクは下記のようになる。
Ｔ＝ｐ×｛Ｋｅ×Ｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）×Ｉｄ×Ｉｑ｝＝Ｔｍ＋Ｔｒ
ｐ：極対数
Ｌｄ：モータのｄ軸インダクタンス
Ｌｑ：モータのｑ軸インダクタンス
Ｋｅ：モータ誘起電圧定数実効値

図３（ｂ）に示すように、ＩＰＭモータに流す１次電流Ｉａを、トルク生成電流ｑ軸電流Ｉｑと、磁束生成電流ｄ軸電流Ｉｄとに分離し、それぞれ独立に制御できるベクトル制御手法が周知である。
Ｉｄ＝−Ｉａ×ｓｉｎβ
Ｉｑ＝Ｉａ×ｃｏｓβ
β：電流進角

ここでモータ電圧方程式は、次のように表される。

ω：モータ角速度
Ｋｅ：誘起電圧定数
Ｉｄ：ｄ軸電流
Ｉｑ：ｑ軸電流
Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス
Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス
Ｒ：電機子抵抗
ｐ：微分演算子

永久磁石モータの３相コイルの各相に流れる３相モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを回転角度センサΘを用いてｄ軸およびｑ軸に流れる実際電流Ｉｄ，Ｉｑに変換する。

図４は、この電気自動車のモータコントロール部のトルク・回転数制御系のブロック図である。
モータコントロール部２９は、モータ駆動電流を制御する手段であって、トルク指令部４０を含む。このトルク指令部４０は、モータ６に印加する駆動電流を電流検出手段４３で検出して得た検出値と、ＥＣＵ２１の力行・回生制御部２１ｂで生成した加速・減速指令によるトルク指令値とに応じ、前記トルクマップを用い、相応の指令電流を生成する。指令電流の方向および用いるトルクマップは、ＥＣＵ２１の力行・回生制御指令部２１ｂから与えられる指令フラグにより、力行・回生切換手段３３ｃによって行われる。

インバータ装置２２のモータ駆動制御部３３は、モータ６のローターの回転角を回転角度センサ３６から回転角度信号として得て、ベクトル制御を行う。ここで車体の左右の後輪に設けられたモータ６は、力行時と回生時とでトルク発生方向が互いに異なる。つまり前記モータ６をこの出力軸の方向から見ると、左側の後輪駆動用のモータ６はＣＷ方向のトルクを発生し、右側の後輪駆動用のモータ６はＣＣＷ方向のトルクが発生する（左、右側は車両後ろから見る方向で決定される）。左、右側のモータ６でそれぞれ発生したトルクは、減速機７および車輪用軸受４を介して、トルク方向を反転し、タイヤに伝達される（図２参照）。また、左、右タイヤのモータ６における回生時のトルク発生方向は、力行時のトルク発生方向と異なっている特徴を持つ。

前記トルクマップに関しては、アクセル信号とモータ６の回転数とに応じて、最大トルク制御テーブル（図示せず）から、相応なトルク指令値を算出する。トルク指令部４０は、算出された前記トルク指令値に基づき、モータ６の１次電流（Ｉａ）と電流進角（β）を生成する。トルク指令部４０は、これら１次電流（Ｉａ）と電流進角（β）の値に基づき、ｄ軸電流（界磁成分）Ｏ＿Ｉｄと、ｑ軸電流Ｏ＿Ｉｑの二つの指令電流を生成する。

電流ＰＩ制御部４１は、トルク指令部４０から出力されたｄ軸電流Ｏ＿Ｉｄ、ｑ軸電流Ｏ＿Ｉｑの値と、モータ電流および回転子角度から３相・２相変換部４２で計算された２相電流Ｉｄ，Ｉｑとから、ＰＩ制御による電圧値による制御量Ｖｄ，Ｖｑを算出する。３相・２相変換部４２では、電流センサ４３で検出されたモータ６のｕ相電流（Ｉｕ）とｗ相電流（Ｉｗ）の検出値から、次式Ｉｖ＝−（Ｉｕ＋Ｉｗ）で求められるｖ相電流（Ｉｖ）を算出し、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの３相電流からＩｄ，Ｉｑの２相電流に変換する。

この変換に使われるモータ６の回転子角度は、回転角度センサ３６から取得する。２相・３相変換部４４は、入力された２相の制御量Ｖｄ，Ｖｑと、回転子角度とから、３相のＰＷＭデューティーＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。電力変換部４５は、ＰＷＭデューティーＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってインバータ３１をＰＷＭ制御し、モータ６を駆動する。

放電制御手段３４は、前述のように、インバータ電源スイッチ５０のオフの後、前記平滑コンデンサ３９（図５）を放電させる手段であり、図２に示すように、インバータ電源スイッチ５０のオフに応答して、前記モータ６に設けられた回転角度センサ３６から回転角度信号を取り込み、モータコントロール部２９に現在のモータ回転角度を維持する制御を行わせながら、インバータ３１のブリッジ回路３８のスイッチング素子３７を通電させることにより前記平滑コンデンサ３９の電荷を放電させる。

放電制御手段３４は、具体的には、図６に流れ図に示す制御を行う。インバータ電源スイッチ５０がオフがオフになったか否かを常に監視し（ステップＳ０）、インバータ電源スイッチ５０がオフになると、その直後、モード選択（ステップＳ１）の処理の後、前記回転角度センサ３６からの最初の回転角度信号θ^＊を取り込み、その取り込んだ信号を目標角度θ^＊とする（ステップＳ２）。ステップＳ１については後に説明する。ついで、２回目以降の回転角度センサ３６からの回転角度センサ信号θを取り込み（ステップＳ３）、前記最初に取り込んだ値である目標角度θ^＊との差を零にさせるように、モータコントロール部２９のモータ駆動制御部３３にベクトル制御を行わせる（ステップＳ４）。

このとき、インバータ３１がバッテリ１９と電源遮断手段３５で遮断された状態でベクトル制御を行わせることになるため、平滑コンデンサ３９の電荷が放電されることになる。平滑コンデンサ３９の電荷を放電するが、インバータ電源スイッチ５０がオフになった直後の最初の回転角度センサ信号を目標角度θ^＊とし、目標角度θ^＊との差が零になるようにトルク制御を行うため、モータ６に電流が流すことなくインバータ３１の半導体スイッチング素子３７を通電させて放電させることになり、モータ６が回転しない。また、外力によるモータ６の回転も生じない。
このように回転角度信号を取り込み、その取り込んだ回転角度信号を目標角度θ^＊として制御するため、放電時、モータ６の回転に伝わらず、運転者に不快感を与えない利点がある。

この後、平滑コンデンサ３９の蓄電電荷が設定値以下になったか否かを確認する。平滑コンデンサ３９の蓄電電荷は、平滑コンデンサ３９の端子電圧Ｖｃで分かるので、この端子電圧Ｖｃを閾値と比較し（ステップＳ５）、端子電圧Ｖｃが閾値以上であれば、電荷の放電が不十分であるため、放電を続行させる。すなわち、ステップＳ３に戻り、次の回転角度センサ３６からの回転角度信号θを取り込んで、前記と同様に最初に取り込んだ値である目標角度θ^＊との差を零にさせるように、モータコントロール部２９の前記モータ駆動制御部であるモータ駆動制御部３３にベクトル制御を行わせる（ステップＳ４）。

この目標角度θ^＊と現在の検出角度θの差を零にさせる制御は、図４で説明すると、
トルク指令部４０にその差が零となる指令を与えることになる。

ステップＳ４で、端子電圧Ｖｃが閾値未満になっていれば、平滑コンデンサ３９が十分に放電された状態であるので、放電制御手段３４による処理を終了する。前記閾値は適宜設計により定めれば良い。
このように、グニッションスイッチ５０のオフ時に、モータ６の回転や車体の振動を生じることなく平滑コンデンサ３９の電荷を放電させることができる。

なお、この実施形態の制御対象となる電気自動車のように、２輪駆動の場合、片方のインバータ装置２２のみに放電制御手段３４を設け、同じ放電制御手段３４により、左右のモータ６のインバータ３１の平滑コンデンサ３９の放電を順次行わせるようにしても良い。
また、左右両方のモータ６，６のインバータ３１の平滑コンデンサ３９の放電を同時に行うようにしても良い。放電制御手段３４は、このような放電のモードを切換可能としておき、適宜の入力手段（図示せず）により放電モードの切換操作を行うようにしても良い。図６のステップＳ１は、１台のインバータ装置２２で２台のモータ６，６を駆動させる構成の場合に、適用される処理であり、１台のインバータ装置２２で１台のモータ６を駆動する構成の場合は、ステップＳ１は設けない。
両方のインバータ３１の平滑コンデンサ３９の放電を行える構成とした場合に、
片方のみ、両方同時放電のいずれを行うかは、平滑コンデンサ３９の電圧によって、決めれば良い。電圧が高ければ両方放電、低ければ片方放電とする。

前記放電制御手段３４は、以上の制御に加えて、目標ｄ軸電流と目標ｑ軸電流を共に零に設定し、前記モータ駆動制御部であるモータ駆動制御部３３にベクトル制御を行わせるようにしても良い。
目標ｄ軸電流と目標ｑ軸電流を共に零に設定しておくことで、平滑コンデンサ３９の放電時にモータ６が回転することを、より一層確実に防止することができる。

また、前記放電制御手段３４は、前記インバータ３１のスイッチング素子３７をＰＷＭ制御のために開閉させるキャリア周波数を、前記平滑コンデンサ３９に蓄積された電荷が多いと高く、前記電荷が少ないと低くするキャリア周波数変更部３４ａを有する構成としても良い。
平滑コンデンサ３９に蓄積された電荷が多い間に、キャリア周波数を高くすることで放電を早めることができる。蓄積された電荷が少ない場合は放電を早める必要がないため、キャリア周波数が低くても良い。

なお、前記実施形態は、制御対象となる電気自動車が２輪駆動のインホイール車である場合につき説明したが、インホイール車に限らず、また４輪駆動車や、１モータ型の電気自動車の制御装置にもこの発明を適用することができる。

２…車輪
４…車輪用軸受
６…モータ
７…減速機
８…インホイールモータ駆動装置
９…バッテリ
２１…ＥＣＵ
２２…インバータ装置
２９…モータコントロール部
３１…インバータ
３３…モータ駆動制御部
３４…放電制御手段
３４ａ…キャリア周波数変更部
３５…電源遮断手段
３６…回転角度センサ
３７…スイッチング素子
３８…ブリッジ回路
３９…平滑コンデンサ
５０…インバータ電源スイッチ

Claims (6)

1. 駆動輪を駆動する電動のモータと、バッテリと、スイッチング素子のブリッジ回路および入力段の平滑コンデンサからなり前記バッテリの直流電力を交流電力に変換して前記モータに印加するインバータと、インバータ電源スイッチのオフにより前記バッテリと前記インバータとを遮断する電源遮断手段と備えた電気自動車を制御する電気自動車制御装置であって、
   前記インバータを制御するモータコントロール部に、前記平滑コンデンサを放電させる放電制御手段を設け、
   この放電制御手段は、前記インバータ電源スイッチのオフに応答して、前記モータに設けられた回転角度センサから回転角度信号を取り込み、前記モータコントロール部に現在のモータ回転角度を維持する制御を行わせながら、前記ブリッジ回路の前記スイッチング素子を通電させることにより前記平滑コンデンサの電荷を放電させることを特徴とする電気自動車制御装置。
2. 請求項１に記載の電気自動車制御装置において、前記モータコントロール部は、前記モータのベクトル制御を行うモータ駆動制御部を有し、前記放電制御手段は、前記インバータ電源スイッチがオフになった直後、最初に前記回転角度センサから取り込んだ回転角度信号を目標角度とし、次に前記回転角度センサから取り込んだ値との差を零にさせるように前記モータコントロール部の前記モータ駆動制御部にベクトル制御を行わせる電気自動車制御装置。
3. 請求項２に記載の電気自動車制御装置において、前記放電制御手段は、目標ｄ軸電流と目標ｑ軸電流を共に零に設定し、前記モータ駆動制御部にベクトル制御を行わせる電気自動車制御装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の電気自動車制御装置において、前記放電制御手段は、前記ブリッジ回路の前記スイッチング素子をＰＷＭ制御のために開閉させるキャリア周波数を、前記平滑コンデンサに蓄積された電荷が多いと高く、前記電荷が少ないと低くするキャリア周波数変更部を有する電気自動車制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電気自動車制御装置において、前記電気自動車が、左右の駆動輪をそれぞれ別のモータで駆動する２輪駆動であって、両モータのインバータをそれぞれ制御する２つのモータコントロール部のいずれか一方または両方に前記放電制御手段を設けた電気自動車制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電気自動車制御装置において、前記電気自動車は、前記モータがインホイールモータ駆動装置を構成するインホイールモータ型の電気自動車である電気自動車制御装置。

Images