JP2016220271A - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両駆動用のモータが高負荷状態にあるとき、このモータの温度の上昇を抑制することができ、車両の不所望な急停止を防止することができる電気自動車の制御装置を提供する。【解決手段】 この電気自動車の制御装置における温度上昇抑制制御部４４は、モータ温度とこのモータ温度の変化より求められる温度勾配か限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るか否かを予測する温度上昇予測部３９と、モータが高負荷状態の有無を判断する高負荷状態判断部４０とを有する。温度上昇抑制制御部４４は、高負荷状態判断部４０でモータが高負荷状態と判断され、且つ、温度上昇予測部３９で求められる限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るとき、モータの温度の上昇が抑制されるように定められた条件に従ってモータの電流を制限する電流制限手段３８を有する。【選択図】 図６

Description

この発明は、モータにより車輪を駆動する電気自動車の制御装置に関し、例えば長い登坂路を走行時に、前記モータの温度上昇を抑制可能な技術に関する。

従来技術１として、電気自動車に利用される電気モータの温度上昇を抑制する技術が公開されている（特許文献１）。具体的には、電気モータのコイル温度の上昇を観察し、所定の温度を超えた場合に電気モータの出力を次式に従って制限し始め、モータの温度の上昇を抑制する。
式：１−｛（信号値−基準値）／（限界値−基準値）｝

特開２０００−３２６０２号公報

前記式において、信号値が基準値と同一の値である場合、すなわちモータ温度が基準となる値のときには、前記式の値は「１」であり、モータ出力は何ら制限されない。
信号値が基準値から大きくなる程、前記式の値は小さくなる。信号値が限界値と同一の値になった場合、すなわちモータ温度が限界値で表される温度となったときには、前記式の値は「０」となり、モータ出力は完全に「０」になる。
しかし、モータが高負荷状態になるとき、例えば、長い登坂路を走行するとき、一旦モータ温度が限界値に達した時点で、モータ出力は完全に「０」になるため、車両が急停止する可能性がある。

この発明の目的は、車両駆動用のモータが高負荷状態にあるとき、このモータの温度の上昇を抑制することができ、車両の不所望な急停止を防止することができる電気自動車の制御装置を提供することである。

この発明の電気自動車の制御装置は、モータ６により車輪２を駆動する電気自動車を制御する制御装置において、
操作部１６，１７の操作に応じて加減速指令を生成し出力する指令出力手段２１ａと、
直流電力を交流電力に変換するインバータ３１を含むパワー回路部２８、および、前記指令出力手段２１ａから与えられる前記加減速指令に従って前記パワー回路部２８を介し前記モータ６を制御するモータコントロール部２９を有するインバータ装置２２と、
を備え、
前記モータ６の温度を検出するモータ温度検出手段Ｓｃを設け、
前記モータコントロール部２９に、前記モータ６の温度上昇を抑制する温度上昇抑制制御部４４を設け、
この温度上昇抑制制御部４４は、
前記モータ温度検出手段Ｓｃで検出されるモータ温度とこのモータ温度の変化より求められる温度勾配から定められた限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るか否かを予測する温度上昇予測部３９と、
前記モータ６が高負荷状態にあるか否かを判断する高負荷状態判断部４０と、
この高負荷状態判断部４０で前記モータ６が高負荷状態にあると判断され、且つ、前記温度上昇予測部３９で求められる前記限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るとき、前記モータ６の温度の上昇が抑制されるように定められた条件に従って前記モータ６の電流を制限する電流制限手段３８と、
を有することを特徴とする。
前記定められた限界温度、前記設定時間、前記定められた条件は、それぞれ試験やシミュレーション等の結果により定められる。

この構成によると、モータ温度検出手段Ｓｃはモータ６の温度を検出する。温度上昇予測部３９は、検出されるモータ温度とこのモータ温度の変化より温度勾配を求める。さらに温度上昇予測部３９は、前記温度勾配から定められた限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るか否かを予測する。高負荷状態判断部４０は、モータ６が高負荷状態にあるか否かを判断する。

電流制限手段３８は、モータ６が高負荷状態で、且つ、求められる前記限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るとき、前記モータ６の温度の上昇が抑制されるように定められた条件に従って前記モータ６の電流を制限する。このようにモータ６が高負荷状態にあり、求められる前記限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るときにモータ６の電流を予備的に制限するため、モータ出力が急激に零になることを未然に防止することができる。よって、モータ６が高負荷状態にあるとき、このモータ６の温度の上昇を抑制することができる。したがって、車両が不所望に急停止することを未然に防止することができる。

前記電気自動車は、この電気自動車の傾きを計測するジャイロセンサＳｄを備え、前記高負荷状態判断部４０は、前記ジャイロセンサＳｄで計測される傾きが定められた角度以上で一定時間以上続くとき、前記モータ６が高負荷状態にあると判断しても良い。
前記定められた角度、前記一定時間は、それぞれ試験やシミュレーション等の結果により定められる。なおジャイロセンサＳｄは車両の重心に設けることが望ましい。
ジャイロセンサＳｄで計測される傾きが定められた角度以上で一定時間以上続くとき、この電気自動車は、例えば、連続する長い登坂路を走行しているとみなされる。このとき高負荷状態判断部４０は、モータ６が高負荷状態にあると判断する。

前記温度上昇予測部３９は、前記モータ温度検出手段Ｓｃで検出される現在および現在よりも前のモータ温度の変化より前記温度勾配を求めるものとしても良い。前記現在よりも前のモータ温度は、現在のモータ温度に対し一つ時刻前のモータ温度であっても良い。
このように異なる時刻のモータ温度の変化より温度勾配を正確に求めることができる。

前記電流制限手段３８は、前記定められた条件として、前記モータ６の電流を定められた時間間隔で低減し、前記温度上昇予測部３９で求められる前記限界温度に達するまでの時間が設定時間外になると、前記モータ６の電流制限を停止するようにしても良い。
前記定められた時間間隔は、試験やシミュレーション等の結果により定められる。
この場合、電流制限手段３８がモータ６の電流を定められた時間間隔で低減することから、モータ出力が急激に低減することを防止し得る。また温度抑制制御を起動中であっても、前記限界温度に達するまでの時間が設定時間外になると、前記モータ６の電流制限を停止することから、木目細かく温度抑制制御を実施することができる。したがってドライバビリティの向上を図ることができる。

前記電気自動車は、前後輪３，２のいずれか一方または両方の左右の各輪３，３、（２，２）に駆動力をそれぞれ個別に与えるモータ６，６を備え、前記温度上昇抑制制御部４４は、左右のいずれか一方の輪３、（２）に対応するモータ６の電流を電流制限手段３８により制限するとき、同時に、前記一方の輪３、（２）の左右逆側の他方の輪３、（２）に対応するモータ６の電流を電流制限手段３８により制限するようにしても良い。左右のいずれか一方の輪３、（２）に対応するモータ６の電流を電流制限手段３８により制限するとき、同時に、前記一方の輪３、（２）の左右逆側の他方の輪３、（２）に対応するモータ６の電流を電流制限手段３８により制限する。これにより、左右の車輪３，３、（２，２）に対応するモータ６，６が限界温度まで達する時間が異なる場合であっても、左右の車輪３，３、（２，２）にそれぞれ対応するモータ６，６の電流は略同時に制限される。よって車両姿勢の安定化を図ることができる。

前記モータ６は、一部または全体が車輪内に配置されて前記モータ６と、前記車輪を支持する車輪用軸受４と、前記モータ６の回転を減速して前記車輪用軸受４における回転輪に伝える減速機７とを含むインホイールモータ駆動装置８を構成するものであっても良い。
前記電気自動車は、前記モータ６を車体１に設けたオンボードタイプの電気自動車であっても良い。

この発明の電気自動車の制御装置は、モータにより車輪を駆動する電気自動車を制御する制御装置において、操作部の操作に応じて加減速指令を生成し出力する指令出力手段と、直流電力を交流電力に変換するインバータを含むパワー回路部、および、前記指令出力手段から与えられる前記加減速指令に従って前記パワー回路部を介し前記モータを制御するモータコントロール部を有するインバータ装置とを備え、前記モータの温度を検出するモータ温度検出手段を設け、前記モータコントロール部に、前記モータの温度上昇を抑制する温度上昇抑制制御部を設け、この温度上昇抑制制御部は、前記モータ温度検出手段で検出されるモータ温度とこのモータ温度の変化より求められる温度勾配から定められた限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るか否かを予測する温度上昇予測部と、前記モータが高負荷状態にあるか否かを判断する高負荷状態判断部と、この高負荷状態判断部で前記モータが高負荷状態にあると判断され、且つ、前記温度上昇予測部で求められる前記限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るとき、前記モータの温度の上昇が抑制されるように定められた条件に従って前記モータの電流を制限する電流制限手段とを有する。このため、車両駆動用のモータが高負荷状態にあるとき、このモータの温度の上昇を抑制することができ、車両の不所望な急停止を防止することができる。

この発明の実施形態に係る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。 同電気自動車のインホイールモータ駆動装置の断面図である。 同電気自動車のインバータ装置等の概念構成のブロック図である。 同電気自動車のＩＰＭモータの概念構成図である。 同制御装置のモータコントロール部の主要構成等を示すブロック図である。 同モータコントロール部の電流指令部の構成を示すブロック図である。 同電流指令部の温度上昇抑制制御部における温度上昇予測を示す図である。 同温度上昇抑制制御部の起動判定を示すフローチャートである。 この発明の他の実施形態に係る電気自動車のインバータ装置等の概念構成のブロック図である。 この発明の他の実施形態に係る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。

この発明の実施形態に係る電気自動車の制御装置を図１ないし図８と共に説明する。図１は、この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を構成している。各車輪２，３には、電動式または液圧式のブレーキ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、ハンドル等の操舵手段１２により操舵される。

図２は、インホイールモータ駆動装置の断面図である。各インホイールモータ駆動装置８は、それぞれ、モータ６、減速機７、車輪用軸受４、および図示外の給油機構を有し、これらの一部または全体が車輪内に配置される。インホイールモータ駆動装置８はインホイールモータユニットとも称される。モータ６の回転は、減速機７および車輪用軸受４を介して駆動輪２に伝達される。車輪用軸受４のハブ輪４ａのフランジ部にはブレーキ９を構成するブレーキロータＢＲが固定され、同ブレーキロータＢＲは駆動輪２と一体に回転する。

モータ６は、例えば、ロータ６ａのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータである。このモータ６は、ハウジングＨＳに固定したステータ６ｂと、回転出力軸ＫＳに取り付けたロータ６ａとの間にラジアルギャップを設けたモータである。
前記給油機構は、例えば、インホイールモータ駆動装置８内の潤滑油貯留部（図示せず）に貯留された油を、図示外のオイルポンプにより吸い上げて、モータ６および減速機７に循環させる。この循環される油により、ステータ６ｂのコイルが冷却されると共に、減速機７が潤滑に供される。なお、上述の説明では潤滑機構はオイルポンプを用いた給油潤滑方式を説明したが、オイルポンプを用いない油浴潤滑方式でもよい。

図３は、この電気自動車のインバータ装置等の概念構成のブロック図である。
この電気自動車は、ＥＣＵ２１と、インバータ装置２２とを有する。ＥＣＵ２１は、自動車全般の制御を行う電気制御ユニットであり、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。このＥＣＵ２１は、指令出力手段であるトルク／回転数制御指令部２１ａと、力行・回生制御指令部２１ｂとを有する。

トルク／回転数制御指令部２１ａは、基本的には、トルク制御を行う手段であるが、永久磁石が減磁した場合の応急処置用の回転数制御を行うための回転数指令部（図示せず）を有する。トルク／回転数制御指令部２１ａは、アクセル操作部１６の出力する加速指令（駆動）と、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令（回生）と、操舵手段１２（図１）の操舵角を検出する操舵角センサＳａの出力する旋回指令とから、左右輪２，２（図１）の走行用のモータ６，６（図１）に与える加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。

トルク／回転数制御指令部２１ａは、前記の他に、各車輪２，３（図１）の例えば車輪用軸受４，５（図１）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等を用いて、出力する加減速指令を補正する機能を有していても良い。
力行・回生制御指令部２１ｂは、力行・回生の切換えを行うための指令フラグを、後述するモータコントロール部２９のモータ力行・回生制御部３３に与える。

アクセル操作部１６は、アクセルペダル１６ａと、このアクセルペダル１６ａの踏込み量を検出するアクセル開度センサ１６ｂとを有する。ブレーキ操作部１７は、ブレーキペダル１７ａと、このブレーキペダル１７ａの踏込み量を検出するブレーキセンサ１７ｂとを有する。

インバータ装置２２は、指令出力手段であるトルク／回転数制御指令部２１ａの加減速指令に従って、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。インバータ装置２２は、図示しないが、各モータ６毎にそれぞれ設けられている。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。

モータコントロール部２９が各パワー回路部２８に対して共通して設けられた場合であっても、左右のモータ６，６（図１）のトルクが互いに異なるように独立して制御可能なものとされる。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相の同期モータである。このモータ６には、同モータ６のロータ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、複数の半導体スイッチング素子で構成され、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にオンオフ指令を与える。

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・回生制御部３３と、後述する電流指令部３４と、記憶手段３５とを有する。モータ力行・回生制御部３３は、上位制御手段であるＥＣＵ２１におけるトルク／回転数制御指令部２１ａから与えられるトルク指令による加減速指令、および、力行・回生制御指令部２１ｂから与えられる力行・回生制御の指令フラグにより、予め設定したトルクマップを用いて、モータ６への指令電流を生成する。

モータ力行・回生制御部３３は、力行制御手段３３ａと、回生制御手段３３ｂとを有する。力行・回生制御指令部２１ｂからの指令フラグにより、力行制御手段３３ａおよび回生制御手段３３ｂのいずれか一方が選択される。前記指令フラグにより、力行制御手段３３ａが選択された場合において、この力行制御手段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。前記指令フラグにより、回生制御手段３３ｂが選択された場合において、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。

前記トルクマップは、例えば、モータコントロール部２９内の記憶手段３５に書換え可能に記憶されている。記憶手段３５として、例えば、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ等）が適用される。なお、記憶手段３５は、インバータ装置２２内の他の箇所に設けても良いし、インバータ装置２２外に設けることも可能である。モータ力行・回生制御部３３は、モータ６に印加する駆動電流を電流センサＳｂで得た実際の検出値と、指令電流とを一致させるために、モータ６をＰＩ制御で制御する。

ここで図４は、この電気自動車のＩＰＭモータの概念構成図である。
図４（ｃ）に示すように、車輪を駆動するモータがＩＰＭモータつまり埋込磁石型同期モータの場合、ロータ側の永久磁石とステータの相互作用で発生する磁石トルクＴｍと、ロータ側のコア部と前記ステータの間の吸引力に起因するリラクタンストルクＴｒとが発生し、２種類のトルクＴｍ，Ｔｒで回転する。磁石トルクＴｍは、電流に比例し、回転磁界とロータ永久磁石間の電流進角βである位相が零のときに最大となる。一方、リラクタンストルクＴｒは、電流の２乗に比例し、前記位相が４５°で最大となる。そのため、埋込磁石型同期モータでは、通常、両トルクＴｍ，Ｔｒの和（Ｔｍ＋Ｔｒ）が最大となる電流印加条件で駆動する。

図４（ａ）に示すように、車輪を駆動するモータが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：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：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４（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）

図５は、モータコントロール部２９の主要構成等を示すブロック図である。図３も参照しつつ説明する。
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、電流指令部３４を含む。この電流指令部３４は、モータ６に印加する駆動電流を電流センサＳｂで検出した検出値と、ＥＣＵ２１のトルク／回転数制御指令部２１ａから与えられる加減速指令によるトルク指令を、前記トルクマップを用い、相応の指令電流を生成する。指令電流の方向は、力行・回生制御指令部２１ｂから与えられる前記指令フラグにより切換えられる。

図３，図６に示すように、電流指令部３４は、相電流変換部３７、ｑ軸・ｄ軸電流変換部３８、温度上昇予測部３９、および、高負荷状態判断部４０を有する。相電流変換部３７は、アクセル開度センサ１６ｂからのアクセル信号により与えられるトルク指令値と、モータ６に設けられる回転角度センサ３６から求められるモータ６の回転速度ωとに応じて、最大トルク制御テーブルから、必要な相電流Ｉｍを算出する。ｑ軸・ｄ軸電流変換部３８は、通常時には、算出された相電流Ｉｍおよびモータ６の回転速度ωを用いて、ｄ軸電流Ｉｄ^＊とｑ軸電流Ｉｑ^＊の二つの指令電流を生成する。前記最大トルク制御テーブルは記憶手段３５に記憶される。

図５に示すように、電流ＰＩ制御部４１は、電流指令部３４から出力されたｄ軸電流Ｉｄ^＊、ｑ軸電流Ｉｑ^＊の値と、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。前記２相電流Ｉｄ，Ｉｑは、モータ電流および回転子角度から３相・２相変換部４２で計算される。この３相・２相変換部４２では、電流センサＳｂ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２相電流Ｉｄ，Ｉｑ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４３は、入力された２相の制御量Ｖｄ，Ｖｑと、回転角度センサ３６から取得する回転子角度とから、３相のＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。電力変換部であるパワー回路部２８は、３相のＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってインバータ３１（図３参照）をＰＷＭ制御し、モータ６を駆動する。

特に、この制御装置では、モータコントロール部２９にモータ６の温度上昇を抑制する温度上昇抑制制御部４４を設けている。

図６に示すように、温度上昇抑制制御部４４は、モータ６（図３）の温度上昇を抑制する制御部であって、温度上昇予測部３９と、高負荷状態判断部４０と、電流制限手段であるｑ軸・ｄ軸電流変換部３８とを有する。温度上昇予測部３９は、温度勾配算出部３９ａと予測判定部３９ｂとを有する。温度勾配算出部３９ａは、モータ温度検出手段Ｓｃで検出されるモータ温度とこのモータ温度の変化より、温度勾配ΔＴを求める。モータ温度検出手段Ｓｃは、左右のモータ６，６（図１）の温度をそれぞれ検出する手段である。図２に示すように、各モータ６のステータ６ｂにおける、例えば、モータコイルにモータ温度検出手段Ｓｃが設けられる。このモータ温度検出手段Ｓｃとして例えばサーミスタが適用される。サーミスタをモータコイルに接触固定することで、モータ６の温度を検出し得る。

図６に示すように、予測判定部３９ｂは、温度勾配算出部３９ａで求められる温度勾配ΔＴから定められた限界温度に達するまでの時間が一定の設定時間に入るか否かを予測する。ここで図７は、この温度上昇抑制制御部４４（図６）における温度上昇予測を示す図である。図６および図７に示すように、温度勾配算出部３９ａは、現在（ｔ１）のモータ温度Ｔ１および現在よりも前（ｔ０）のモータ温度Ｔ０（この例では一時刻前に取り込んだモータ温度Ｔ０）の変化より、
温度勾配ΔＴ（ΔＴ＝（Ｔ１−Ｔ０）／（ｔ１−ｔ０））を求める。なおモータ温度Ｔ０は、記憶手段３５（図３）に一時的に記憶され、温度勾配算出部３９ａによる演算時に記憶手段３５（図３）から読み出される。

予測判定部３９ｂは、次の予測式に従って、定められた限界温度Ｔ２に達するまでの時間が設定時間（例えば、３ｓｅｃ）に入るか否かを予測する。
予測式：Δｔ＝（Ｔ２−Ｔ１）／ΔＴ
但し、Ｔ１は現在のモータの温度、ΔｔはΔＴになるこれからの時間である。

図６に示すように、高負荷状態判断部４０は、モータ６が高負荷状態にあるか否かを判断する。具体的には、この電気自動車の例えば重心に、同電気自動車の前後方向の傾きを計測するジャイロセンサＳｄを備え、高負荷状態判断部４０は、ジャイロセンサＳｄで計測される傾きが定められた角度（例えば、＋１０度）以上で一定時間以上続くとき、モータ６が高負荷状態にあると判断する。ジャイロセンサＳｄで計測される傾きが定められた角度以上で一定時間以上続くとき、この電気自動車は、例えば、連続する長い登坂路を走行しているとみなされる。このとき高負荷状態判断部４０は、モータ６が高負荷状態にあると判断する。

ｑ軸・ｄ軸電流変換部３８は、前述のように、通常時には、算出された相電流Ｉｍおよびモータ６の回転速度を用いて、ｄ軸電流Ｉｄ^＊とｑ軸電流Ｉｑ^＊を生成する。
ｑ軸・ｄ軸電流変換部３８は、「非通常時」には、相電流Ｉｍおよびモータ６の回転速度ωを用いつつ、モータ６の温度の上昇が抑制されるようにモータ６の電流、つまりｄ軸電流Ｉｄ^＊とｑ軸電流Ｉｑ^＊を制限する。前記「非通常時」とは、高負荷状態判断部４０でモータ６が高負荷状態にあると判断され、且つ、温度上昇予測部３９で求められる限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るときである。

ｑ軸・ｄ軸電流変換部３８は、前記非通常時には、例えば、相電流変換部３７で算出された相電流Ｉｍに定められた係数（例えば０．５乃至０．９）を乗じた値、および、モータ６の回転速度ωから、ｄ軸電流Ｉｄ^＊とｑ軸電流Ｉｑ^＊を生成する。前記定められた係数は、試験やシミュレーション等の結果により定められる。この係数は、モータ温度等によらず一定値としても良いし、モータ温度に応じて可変としても良い。

図８は、温度上昇抑制制御部の起動判定を示すフローチャートである。図３，図６も参照しつつ説明する。例えば、車両の主電源を投入後本処理が開始し、温度上昇予測部３９の温度勾配算出部３９ａは、現在の時刻のモータ温度を取り込み（ステップＳ１）、記憶手段３５から現在よりも前のモータ温度を読み出す（ステップＳ２）。次に、予測判定部３９ｂは、勾配計算で限界温度に達するまでの時間を予測する（ステップＳ３）。

予測判定部３９ｂは、ステップＳ３で予測した時間が設定時間に入ると判定すると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、モータコントロール部２９は温度上昇抑制制御を起動中か否かを判断する（ステップＳ５）。否（ステップＳ５：ＮＯ）との判断で、温度上昇抑制制御部４４のモータ温度の抑制制御を起動する（ステップＳ６）。その後、現時刻のモータ温度を記憶手段３５に記憶し（ステップＳ７）、本処理を終了する。ステップＳ５において温度上昇抑制制御を起動中であると判断されると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ステップＳ７に移行する。

ステップＳ３で予測した時間が設定時間外と判定され（ステップＳ４：ＮＯ）、温度上昇抑制制御を起動中のとき（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ｑ軸・ｄ軸電流変換部３８は、モータ６の電流制限を停止する（ステップＳ９）。ステップＳ３で予測した時間が設定時間外と判定され（ステップＳ４：ＮＯ）、温度上昇抑制制御を起動中でないとき（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ７に移行する。

以上説明した電気自動車の制御装置によると、ｑ軸・ｄ軸電流変換部３８は、モータ６が高負荷状態で、且つ、求められる限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るとき、モータ６の温度の上昇が抑制されるようにモータ６の電流を制限する。このようにモータ６が高負荷状態にあり、限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るときにモータ６の電流を予備的に制限するため、モータ出力が急激に零になることを未然に防止することができる。よって、モータ６が高負荷状態にあるとき、このモータ６の温度の上昇を抑制することができる。したがって、車両が不所望に急停止することを未然に防止することができる。

温度上昇予測部３９は、モータ温度検出手段Ｓｃで検出される現在および現在よりも前のモータ温度の変化より前記温度勾配を求める。このように異なる時刻のモータ温度の変化より温度勾配を正確に求めることができる。ｑ軸・ｄ軸電流変換部３８は、温度抑制制御を起動中であっても、限界温度に達するまでの時間が設定時間外になると、温度抑制制御を停止する、つまりモータ６の電流制限を停止することから、木目細かく温度抑制制御を実施することができる。したがってドライバビリティの向上を図ることができる。

他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図９は、他の実施形態に係る電気自動車のインバータ装置等の概念構成のブロック図である。この例の電気自動車は、左右の後輪または左右の前輪の各輪に駆動力をそれぞれ個別に与えるモータ６，６を備える。温度上昇抑制制御部４４は、左右のいずれか一方の輪に対応するモータ６の電流を制限するとき、同時に、前記一方の輪の左右逆側の他方の輪に対応するモータ６の電流を制限する。

具体的には、各インバータ装置２２のモータコントロール部２９に、温度抑制制御報告手段４５を設け、この温度抑制制御報告手段４５は、いずれかの一方の輪に対応するモータ６につき温度上昇抑制制御を起動中のとき、その情報をＥＣＵ２１に与える。ＥＣＵ２１は、前記情報が与えられると、前記一方の輪の左右逆側の他方の輪に対応するモータ６につきこのモータ用の温度上昇抑制制御部４４に、温度上昇抑制制御を直ちに起動させる。例えば、左後輪に対応するモータ６につき温度上昇抑制制御が起動すれば、右後輪に対応するモータ６についても温度上昇抑制制御を起動させる。

このようにいずれかの輪に対応するモータ６の電流を制限するとき、同時に、前記輪の左右逆側の輪に対応するモータ６の電流を制限する。これにより、左右の車輪２，２（図１）に対応するモータ６が限界温度まで達する時間が異なる場合であっても、左右の車輪２，２（図１）にそれぞれ対応するモータ６，６の電流は略同時に制限される。よって車両姿勢の安定化を図ることができる。

図１０に示すように、モータ駆動装置はインホイールモータ駆動装置に限らず、車体１にモータ６を設け、このモータ６に左右の車輪２，２をジョイントで結合した所謂オンボードタイプとしても良い。なお図１０とは逆に左右の前輪３，３をオンボードタイプのモータで駆動し、左右の後輪２，２を従動輪としても良い。左右の前輪３，３および左右の後輪２，２をそれぞれ独立のモータにより駆動される四輪駆動車としても良い。なお図１０の例では、一個のモータで左右の車輪を駆動しているが、二個のモータで左右の車輪を個別に駆動するいわゆる二モータオンボードタイプとしても良い。

インホイールモータ駆動装置においては、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、２軸並行減速機、その他の減速機を適用可能である。また、減速機を使用しない所謂ダイレクトモータタイプであっても良い。
高負荷状態判断部は、登坂路以外に、例えば、車輪が障害物に遮られてモータを一定時間駆動させても車輪が回転しないような場合に、前記モータが高負荷状態にあると判断しても良い。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

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
１６…アクセル操作部
１７…ブレーキ操作部
２１ａ…トルク／回転数制御指令部（指令出力手段）
２２…インバータ装置
２８…パワー回路部
２９…モータコントロール部
３１…インバータ
３８…ｑ軸・ｄ軸電流変換部（電流制限手段）
３９…温度上昇予測部
４０…高負荷状態判断部
４４…温度上昇抑制制御部
Ｓｃ…モータ温度検出手段
Ｓｄ…ジャイロセンサ

Claims (7)

1. モータにより車輪を駆動する電気自動車を制御する制御装置において、
   操作部の操作に応じて加減速指令を生成し出力する指令出力手段と、
   直流電力を交流電力に変換するインバータを含むパワー回路部、および、前記指令出力手段から与えられる前記加減速指令に従って前記パワー回路部を介し前記モータを制御するモータコントロール部を有するインバータ装置と、
   を備え、
   前記モータの温度を検出するモータ温度検出手段を設け、
   前記モータコントロール部に、前記モータの温度上昇を抑制する温度上昇抑制制御部を設け、
   この温度上昇抑制制御部は、
   前記モータ温度検出手段で検出されるモータ温度とこのモータ温度の変化より求められる温度勾配から定められた限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るか否かを予測する温度上昇予測部と、
   前記モータが高負荷状態にあるか否かを判断する高負荷状態判断部と、
   この高負荷状態判断部で前記モータが高負荷状態にあると判断され、且つ、前記温度上昇予測部で求められる前記限界温度に達するまでの時間が設定時間に入るとき、前記モータの温度の上昇が抑制されるように定められた条件に従って前記モータの電流を制限する電流制限手段と、
   を有することを特徴とする電気自動車の制御装置。
2. 請求項１に記載の電気自動車の制御装置において、前記電気自動車は、この電気自動車の傾きを計測するジャイロセンサを備え、前記高負荷状態判断部は、前記ジャイロセンサで計測される傾きが定められた角度以上で一定時間以上続くとき、前記モータが高負荷状態にあると判断する電気自動車の制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電気自動車の制御装置において、前記温度上昇予測部は、前記モータ温度検出手段で検出される現在および現在よりも前のモータ温度の変化より前記温度勾配を求める電気自動車の制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電気自動車の制御装置において、前記電流制限手段は、前記定められた条件として、前記モータの電流を定められた時間間隔で低減し、前記温度上昇予測部で求められる前記限界温度に達するまでの時間が設定時間外になると、前記モータの電流制限を停止する電気自動車の制御装置。
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の制御装置において、前記電気自動車は、前後輪のいずれか一方または両方の左右の各輪に駆動力をそれぞれ個別に与えるモータを備え、前記温度上昇抑制制御部は、左右のいずれか一方の輪に対応するモータの電流を電流制限手段により制限するとき、同時に、前記一方の輪の左右逆側の他方の輪に対応するモータの電流を電流制限手段により制限する電気自動車の制御装置。
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の制御装置において、前記モータは、一部または全体が車輪内に配置されて前記モータと、前記車輪を支持する車輪用軸受と、前記モータの回転を減速して前記車輪用軸受における回転輪に伝える減速機とを含むインホイールモータ駆動装置を構成する電気自動車の制御装置。
7. 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の制御装置において、前記電気自動車は、前記モータを車体に設けたオンボードタイプの電気自動車である電気自動車の制御装置。

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