JP2017093217A - 回転電機制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】回転電機駆動システムの過熱を保護しつつ、トルク変動を抑制可能な回転電機制御装置を提供する。
【解決手段】MG制御部60は、車両90の駆動源であるモータジェネレータ3の駆動を制御するものである。MG制御部60のトルク制限部62は、システム温度である素子温度Teが制限開始温度Taより高くなった場合、モータジェネレータ3のトルクを制限する。トルク制限部62は、モータジェネレータ3のトルクを制限することで、素子温度Teが上昇から低下に転じた場合、制限継続期間が経過するまでの間、素子温度Teがピーク温度Tpであったときのトルク制限状態を継続する。これにより、MG駆動システム1の過熱を抑制しつつ、トルク変動が抑制される。
【選択図】 図2

Description

本発明は、回転電機制御装置に関する。
従来、モータの駆動を制御するモータ制御装置が公知である。例えば特許文献1では、モータの駆動に係る電子駆動システムが臨界温度に達する前に、温度に応じて最大トルクを減衰させる。
米国特許第8,062,170号明細書
温度に応じてモータのトルクを制限する場合、温度変化に対するトルク感度が高くなる。そのため、温度低下時においても温度に応じて最大トルクを変更すると、高負荷運転時において、温度の変動に伴ってモータのトルクも変動する虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転電機駆動システムの過熱を保護しつつ、トルク変動を抑制可能な回転電機制御装置を提供することにある。
本発明は、車両(90)の駆動源である回転電機(3)の駆動を制御する回転電機制御装置であって、温度演算部(61)と、トルク制限部(62)と、を備える。
温度演算部は、回転電機駆動システム(1)の温度であるシステム温度を演算する。回転電機駆動システムは、回転電機の通電を切り替えるインバータ部(30)を含む回路部(20)および回転電機を含む。
トルク制限部は、システム温度が制限開始温度より高くなった場合、回転電機のトルクを制限する。トルク制限部は、回転電機のトルクを制限することで、システム温度が上昇から低下に転じた場合、制限継続期間が経過するまでの間、システム温度がピーク温度であったときのトルク制限状態を継続する。
これにより、回転電機駆動システムの過熱を抑制しつつ、トルク変動が抑制される。
本発明の一実施形態によるMG駆動システムが適用される車両を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるMG駆動システムを説明するブロック図である。 本発明の一実施形態によるトルク制限係数を説明する説明図である。 本発明の一実施形態によるトルク制限処理を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態による制限開始温度を説明する説明図である。 本発明の一実施形態による制限終了温度を説明する説明図である。 本発明の一実施形態によるトルク制限処理を説明するタイムチャートである。
以下、本発明による回転電機制御装置を図面に基づいて説明する。
(一実施形態)
本発明の一実施形態による回転電機制御装置を図1〜図7に示す。
図1および図2に示すように、回転電機駆動システムであるモータジェネレータ駆動システム1は、車両90に適用される。本実施形態の車両90は、回転電機としてのモータジェネレータ3の駆動力にて走行するEV車両である。以下適宜、モータジェネレータを「MG」と記載する。車両90は、前方にMG駆動システム1が搭載され、前輪95が駆動される前輪駆動車である。
MG駆動システム1は、モータジェネレータ3、および、制御ユニット10等を含む。
モータジェネレータ3は、バッテリ5(図2参照)からの電力で駆動されることによりトルクを発生する電動機としての機能、および、車両90の制動時に駆動されて発電する発電機としての機能を有する。本実施形態のモータジェネレータ3は、永久磁石式同期型の3相交流の回転電機とする。以下、モータジェネレータ3が電動機として機能する場合を中心に説明する。
モータジェネレータ3の駆動力は、駆動軸91に伝達される。駆動軸91に伝達された駆動力は、デファレンシャルギア92および車軸93を介して駆動輪である前輪95を回転させる。図1には図示していないが、モータジェネレータ3とデファレンシャルギア92との間に変速機を設けてもよい。変速機は、無段変速機であってもよいし、多段変速機であってもよい。
図2に示すように、バッテリ5は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の充放電可能な二次電池により構成される直流電源である。バッテリ5に替えて、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を直流電源として用いてもよい。バッテリ5は、SOC(State Of Charge)が所定の範囲内となるように制御される。
制御ユニット10は、モータジェネレータ3の駆動を制御するものであり、回路部20、および、制御部50等を有する。なお、煩雑になることを避けるため、一部の制御線等は適宜省略した。
回路部20は、リレー16を経由してバッテリ5と接続される。リレー16は、高電位側リレー17および低電位側リレー18を含む。高電位側リレー17および低電位側リレー18は、機械式リレーであってもよいし、半導体リレーであってもよい。リレー16をオンすることで、バッテリ5と回路部20との間の通電が許容される。リレー16をオフすることで、バッテリ5と回路部20との間の通電が遮断される。
回路部20は、昇圧コンバータ21、および、インバータ部30を有する。
昇圧コンバータ21は、リアクトル22、昇圧駆動部23、および、コンデンサ26等を有する。リアクトル22は、リアクトル電流の変化に伴って誘起電圧が発生し、電気エネルギを蓄積する。
昇圧駆動部23は、高電位側スイッチング素子24、および、低電位側スイッチング素子25を有する。以下適宜、「スイッチング素子」を「SW素子」と記載する。高電位側SW素子24および低電位側SW素子25は、いずれもIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。高電位側SW素子24と低電位側SW素子25との接続点には、リアクトル22の出力端が接続される。
SW素子24、25は、制御部50からのコンバータ駆動信号に基づき、交互に、かつ、相補的にオンオフ作動する。高電位側SW素子24がオフ、低電位側SW素子25がオンのとき、リアクトル22にリアクトル電流が流れることにより、リアクトル22にエネルギが蓄積される。また、高電位側SW素子24がオン、低電位側SW素子25がオフのとき、リアクトル22に蓄積されたエネルギが放出されることにより、バッテリ入力電圧に誘起電圧が重畳され昇圧された出力電圧がコンデンサ26に充電される。
コンデンサ26は、インバータ部30と並列に接続される。
インバータ部30は、6つのSW素子31〜36を有する3相インバータである。SW素子31〜36は、いずれもIGBTであり、両面放熱可能に設けられる。インバータ部30は、冷却水が循環する図示しないインバータ冷却器により冷却される。
高電位側に接続されるSW素子31〜33は、コレクタが高電位ライン37に接続され、エミッタがそれぞれ対になる低電位側のSW素子34〜36のコレクタに接続される。低電位側に接続されるSW素子34〜36のエミッタは、低電位ライン38に接続される。対になる高電位側のSW素子31〜33と低電位側のSW素子34〜36との接続点は、それぞれ、モータジェネレータ3の各相巻線の一端に接続される。
対になる高電位側のSW素子31〜33と低電位側のSW素子34〜36とは、制御部50からのインバータ駆動信号に基づき、交互に、かつ、相補的にオンオフ作動する。
インバータ部30には、昇圧コンバータ21により昇圧された出力電圧の直流電力が入力され、SW素子31〜36をオンオフ作動することで、直流電力を3相交流電力に変換し、モータジェネレータ3に出力する。
インバータ温度センサ41は、SW素子31〜36の温度を検出する。本実施形態のインバータ温度センサ41は、各SW素子31〜36に内蔵される感温ダイオードであるが、図2では、便宜上、1つの機能ブロックとして記載した。インバータ温度センサ41の検出値は、MG制御部60に出力される。
制御部50は、車両制御部51、および、回転電機制御装置としてのMG制御部60を有する。車両制御部51およびMG制御部60は、マイコン等を主体として構成される。車両制御部51およびMG制御部60における各処理は、ROM等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
車両制御部51とMG制御部60とは、CAN(Controller Area Network)等を経由して情報伝達可能である。
車両制御部51は、図示しないアクセルセンサ、シフトスイッチ、ブレーキスイッチ、車速センサ等からの信号を取得し、取得されたこれらの信号等に基づき、車両90全体の制御を司る。車両制御部51は、車速V等に基づいてモータジェネレータ3の駆動に係るトルク指令値trq*を演算する。トルク指令値trq*は、MG制御部60に出力される。
また、車両制御部51は、車両90の積算走行距離等の情報をMG制御部60に送信する。
MG制御部60は、機能ブロックとして、温度演算部61、トルク制限部62、および、信号生成部65等を有する。
温度演算部61は、インバータ温度センサ41の検出値に基づき、素子温度Teを演算する。本実施形態では、6つのSW素子31〜36の温度の平均値を素子温度Teとする。本実施形態では、素子温度Teを「システム温度」とする。
トルク制限部62は、素子温度Teに基づき、トルク指令値trq*を制限し、制限後トルク指令値trq*_aを演算する。本実施形態では、トルク指令値trq*にトルク制限係数kを乗じることで、制限後トルク指令値trq*_aを演算する。トルク制限係数は、0≦k≦1とする。トルク制限係数kを1未満とすることで、モータジェネレータ3のトルクが制限される。また、トルク制限係数kが1の場合、制限後トルク指令値trq*_aは、トルク指令値trq*と一致し、モータジェネレータ3のトルクが制限されない。
モータジェネレータ3のトルクが制限されると、トルク制限部62は、トルクが制限されていることを示す情報を、インスツルメントパネルやナビゲーション装置等の報知部に出力する。これにより、ウォーニングランプの点灯や警告表示、音声案内等により、トルクが制限されていることを運転者に報知可能である。
信号生成部65は、制限後トルク指令値trq*_a、および、図示しない回転角センサから取得されるモータジェネレータ3の回転角θ等に基づき、SW素子31〜36のオンオフ作動を制御するインバータ駆動信号を生成し、回路部20に出力する。また、信号生成部65は、SW素子24、25のオンオフ作動を制御するコンバータ駆動信号を生成し、回路部20に出力する。
以下、モータジェネレータ3のトルク制限について説明する。
トルク制限部62は、素子温度Teが制限開始温度Taより高くなった場合、モータジェネレータ3のトルクを制限する。具体的には、図3に実線で示すように、素子温度Teが制限開始温度Ta以下である場合、トルク制限係数kを1とし、トルク制限を行わない。また、素子温度Teが制限開始温度Taより高く、かつ、素子温度Teが上昇している場合、素子温度Teに応じてトルク制限係数kが小さくなるようにしている。これにより、MG駆動システム1の過熱を防ぐことができる。
モータジェネレータ3のトルクを制限することで素子温度Teが低下するとき、素子温度Teの上昇時と同様に素子温度Teに応じてトルク制限係数kを変更した場合、トルク制限係数kを増加させることで、素子温度Teが再度上昇に転じる等、温度変動が生じる虞がある。また、素子温度Teの変動に伴ってトルク制限係数kが変動すると、モータジェネレータ3のトルクが変動し、ドライバビリティが悪化する虞がある。
そこで本実施形態では、ピーク温度Tpにて、素子温度Teが上昇から低下に転じた場合、図3中に一点鎖線で示すように、ピーク温度Tpにおけるピーク時制限係数kpを保持する(矢印Y1参照)。また、素子温度Teが制限終了温度Tb以下となった場合、トルク制限を解除する。本実施形態では、トルクの急変を防ぐべく、ピーク時制限係数kpから徐々に1に近づけるように、トルク制限係数kを徐々に変更する(矢印Y2参照)。
本実施形態のトルク制限処理を、図4に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、トルク制限部62にて、所定の周期で実行される。
最初のステップS101では、トルク制限部62は、温度演算部61から素子温度Teを読み込む。以下、ステップS101の「ステップ」を省略し、単に記号「S」と記す。他のステップも同様とする。
S102では、トルク制限部62は、後述の低下判定フラグFlgDがセットされているか否かを判断する。図中では、各フラグがセットされている状態を「1」、セットされていない状態を「0」と記す。低下判定フラグFlgDがセットされていると判断された場合(S102:YES)、S111へ移行する。低下判定フラグFlgDがセットされていないと判断された場合(S102:NO)、S103へ移行する。
S103では、トルク制限部62は、後述のトルク制限フラグFlgRがセットされているか否かを判断する。トルク制限フラグFlgRがセットされていると判断された場合(S103:YES)、S107へ移行する。トルク制限フラグFlgRがセットされていないと判断された場合(S103:NO)、S104へ移行する。
S104では、トルク制限部62は、モータジェネレータ3の駆動状態、MG駆動システム1の冷却性能、および、MG駆動システム1の劣化状態に応じて、制限開始温度Taを設定する。本実施形態では、モータジェネレータ3の駆動状態をMG負荷、MG駆動システム1の冷却性能をインバータ冷却器における冷却水流速である冷却水量、MG駆動システム1の劣化状態を車両90の積算走行距離とする。
図5に示すように、MG制御部60は、MG負荷、冷却水量、または、積算走行距離と、制限開始温度Taに係る仮値Ta1、Ta2、Ta3とが関連づけられたマップを有している。
図5(a)に示すように、MG負荷が大きくなるほど、仮値Ta1が小さくなるように設定される。図5(b)に示すように、冷却水量が大きいほど、仮値Ta2が大きくなるように設定される。図5(c)に示すように、積算走行距離が長くなるほど、仮値Ta3が小さくなるように設定される。なお、図5(a)〜(c)は、各パラメータに応じ、線形的に仮値Ta1、Ta2、Ta3が変化するように記載しているが、各パラメータと仮値Ta1、Ta2、Ta3との関係は、非線形であってもよく、適宜設定可能である。後述の制限終了温度Tbについても同様である。
本実施形態では、仮値Ta1、Ta2、Ta3の最小値を制限開始温度Taとする。
また、トルク制限部62は、設定された制限開始温度Taに応じ、トルク制限マップを設定する。本実施形態では、制限開始温度Taが可変であって、素子温度Teの上限温度Tmaxが固定であるので、トルク制限係数kに係る制限傾きを変更し、設定された制限開始温度Taに応じたトルク制限マップが設定される。すなわち、本実施形態では、設定された制限開始温度Taに応じ、図3の実線部分の傾きが変更される。
図4に戻り、S104に続いて移行するS105では、トルク制限部62は、素子温度Teが制限開始温度Taより高いか否かを判断する。素子温度Teが制限開始温度Taより高いと判断された場合(S105:YES)、トルク制限フラグFlgRをセットし、S108へ移行する。素子温度Teが制限開始温度Ta以下であると判断された場合(S105:NO)、S106へ移行する。
S106では、トルク制限部62は、トルク制限を行わず、トルク制限係数kを1として、制限後トルク指令値trq*_aを演算する。すなわち、本ステップで演算される制限後トルク指令値trq*_aは、トルク指令値trq*と一致する。なお、S106は、トルク制限フラグFlgRおよび低下判定フラグFlgDがいずれもセットされていない場合(すなわちFlgR=0、かつ、FlgD=0)の処理である。
低下判定フラグFlgDがセットされておらず(S102:NO)、かつ、トルク制限フラグFlgRがセットされている場合(S103:YES)に移行するS107では、トルク制限部62は、素子温度Teが上昇から低下に転じたか否かを判断する。温度低下の判定方法は、どのようにしてもよいが、例えば、素子温度Teの前回値と今回値とを比較し、前回値よりも今回値が小さい値であった場合、素子温度Teが上昇から低下に転じたと判断する。また、例えば、所定期間ごとの移動平均を算出し、移動平均値の前回値と今回値との比較により、判断してもよい。素子温度Teが上昇から低下に転じたと判断された場合(S107:YES)、S109へ移行する。素子温度Teが上昇から低下に転じていないと判断された場合(S107:NO)、すなわち素子温度Teが上昇中である場合、S108へ移行する。
素子温度Teが制限開始温度Taより高い場合(S105:YES)、または、素子温度Teが上昇中であると判断された場合(S107:NO)に移行するS108では、トルク制限部62は、素子温度Teに応じたトルク制限を実行する。具体的には、トルク制限部62は、素子温度Teに基づくマップ演算によりトルク制限係数kを演算するとともに、トルク指令値trq*にトルク制限係数kを乗じ、制限後トルク指令値trq*_aを演算する。本ステップでは、トルク制限係数k<1となるので、制限後トルク指令値trq*_aは、トルク指令値trq*未満となり、モータジェネレータ3のトルクが制限される。
なお、S108は、トルク制限フラグFlgRがセットされており、低下判定フラグFlgDがセットされていない場合(すなわちFlgR=1、FlgD=0)のときの処理である。
素子温度Teが上昇から低下に転じたと判断された場合(S107:NO)に移行するS109では、トルク制限部62は、低下判定フラグFlgDをセットする。また、トルク制限部62は、直前の演算時の素子温度Teをピーク温度Tpとし、ピーク温度Tpに基づいて設定されたトルク制限係数kを、ピーク時制限係数kpとして保持する。
S110では、トルク制限部62は、モータジェネレータ3の駆動状態、MG駆動システム1の冷却性能、および、MG駆動システム1の劣化状態に応じて、制限終了温度Tbを設定する。
図6に示すように、MG制御部60は、MG負荷、冷却水量、または、積算走行距離と、制限終了温度Tbに係る仮値Tb1、Tb2、Tb3とが関連づけられたマップを有している。
図6(a)に示すように、MG負荷が大きくなるほど、仮値Tb1が小さくなるように設定される。図6(b)に示すように、インバータ冷却水の流速が大きいほど、仮値Tb2が大きくなるように設定される。図6(c)に示すように、積算走行距離が長くなるほど、仮値Tb3が小さくなるように設定される。本実施形態では、仮値Tb1、Tb2、Tb3の最小値を制限終了温度Tbとする。
本実施形態では、制限終了温度Tbは、制限開始温度Taより低くなるように設定される。すなわち、Tb<Taである。
図4に戻り、低下判定フラグFlgDがセットされていると判断された場合(S102:YES)、または、S110に続いて移行するS111では、素子温度Teが制限終了温度Tbより高いか否かを判断する。素子温度Teが制限終了温度Tb以下であると判断された場合(S111:NO)、S113へ移行する。素子温度Teが制限終了温度Tbより高いと判断された場合(S111:YES)、S112へ移行する。
S112では、トルク制限部62は、素子温度Teがピーク温度Tpのときのトルク制限状態を継続する。具体的には、トルク制限部62は、トルク制限係数kをピーク時制限係数kpとし、トルク指令値trq*にピーク時制限係数kpを乗じることで、制限後トルク指令値trq*_aを演算する。なお、ピーク時制限係数kpは、素子温度Teが実際に最高値であったときのトルク制限係数kに限らず、例えば素子温度Teが低下判定される直前の演算における素子温度Teをピーク温度Tpとみなし、前回演算時のトルク制限係数kを、ピーク時制限係数kpとみなしてもよい。
本ステップでは、ピーク時制限係数kp<1であるので、制限後トルク指令値trq*_aは、トルク指令値trq*未満となり、モータジェネレータ3のトルクが制限される。
なお、S112は、トルク制限フラグFlgR=1および低下判定フラグFlgDがともにセットされている場合(すなわちFlgR=1、かつ、FlgD=1)の処理である。
素子温度Teが制限終了温度Tb以下であると判断された場合(S111:NO)に移行するS113では、トルク制限部62は、トルク制限係数kがピーク時制限係数kpから1まで所定の割合で上昇させ、トルク制限を徐々に解除する。
S114では、トルク制限部62は、トルク制限解除が完了したか否かを判断する。トルク制限解除が完了していないと判断された場合(S114:NO)、すなわち、トルク制限係数kが1未満の場合、この判断処理を繰り返す。トルク制限解除が完了したと判断された場合(S114:YES)、S115へ移行する。
S115では、トルク制限部62は、トルク制限フラグFlgRおよび低下判定フラグFlgDをリセットし、本処理を終了する。
本実施形態のトルク制限処理を図7に示すタイムチャートに基づいて説明する。図7は、共通時間軸を横軸とし、(a)がMGトルク、(b)が素子温度Te、(c)がトルク制限フラグFlgR、(d)が低下判定フラグFlgDを示す。また、素子温度低下時においても上昇時と同様に、素子温度Te_cに応じたトルク制限を行う例を参考例とする。すなわち参考例では、素子温度Te_cが低下しているときも、図3の実線で示されるマップにて演算されたトルク制限係数kを用いてトルク制限を行う。参考例におけるトルク制限フラグFlgRCを図7(e)に示す。図7(a)では、トルク指令値trq*を一点鎖線、本実施形態の制限後トルク指令値trq*_aを実線、参考例の制限後トルク指令値trq*_acを破線で示す。また、図7(b)では、本実施形態の素子温度Teを実線、参考例の素子温度Te_cを破線で示す。
図7(a)に示すように、トルク指令値trq*が一定であり、モータジェネレータ3が一定駆動されているものとする。図7(a)、(b)に示すように、モータジェネレータ3の駆動により、素子温度Te、Te_cが上昇し、制限開始温度Taを超えると、トルク制限フラグFlgR、FlgRCがセットされ、素子温度Te、Te_cに応じたトルク制限が実行される。トルク制限により、素子温度Te、Te_cの上昇が抑えられ、時刻x2にて、素子温度Te、Te_cが上昇から低下に転じる。
破線で示すように、参考例では、素子温度Te_cの低下に伴ってトルク制限係数kが大きくなるので、制限後トルク指令値trq*_acがトルク指令値trq*に近づく。また、時刻x12にて、素子温度Te_cが制限開始温度Taより低くなると、トルク制限が解除され、制限後トルク指令値trq*_acは、トルク指令値trq*と一致する。また、素子温度Te_cが上昇に転じ、時刻x13にて制限開始温度Taを超えると、再度、トルク制限が行われる。時刻x13以降も同様であり、図7(e)に示すように、素子温度Te_cが制限開始温度Taより低くなる時刻x14から時刻x15までの期間、および、時刻x16から時刻x17までの比較的短い期間を除き、トルク制限フラグFlgRCがセットされた状態が継続される。また、参考例にように制御すると、場合によっては、素子温度Te_cが制限開始温度Ta以上で推移し、トルク制限が解除されないこともありえる。すなわち、参考例のように制御する場合、モータジェネレータ3のトルクが温度に依存して変化する期間が長く、温度に対するトルクの感度が高い、といえる。
本実施形態では、図7(a)、(b)に実線で示すように、時刻x2にて、素子温度Teが上昇から低下に転じると、図7(d)に示すように、低下判定フラグFlgDがセットされる。また、素子温度Teが制限終了温度Tbより低くなる時刻x3までの期間、ピーク時制限係数kpが保持されるので、当該期間において、制限後トルク指令値trq*_aは、素子温度Teに依存しない。すなわち、図7の例では、トルク指令値trq*を一定としているので、制限後トルク指令値trq*_aが一定となり、モータジェネレータ3のトルク変動が抑制される。
時刻x3にて、素子温度Teが制限終了温度Tbより低くなると、トルク制限係数kを、ピーク時制限係数kpから1まで徐変させる。図7(a)では、トルク制限係数kを直線的に増加させることで、制限後トルク指令値trq*_aが直線的に増加しているが、段階的に増加させるようにしてもよい。これにより、モータジェネレータ3のトルクの急変を抑制している。時刻x4にて、トルク制限係数kが1となると、制限後トルク指令値trq*_aはトルク指令値trq*と一致する。また、時刻x4にて、トルク制限フラグFlgRおよび低下判定フラグFlgDがリセットされる。
トルク制限解除後、素子温度Teが再上昇し、時刻x5にて制限開始温度Taとなると、再度、トルクが制限される。時刻x5〜時刻x8の処理は、時刻x1から時刻x4の処理と同様である。
本実施形態では、素子温度Teが制限開始温度Taより高くなると、素子温度Teに応じてモータジェネレータ3のトルクを制限する。ここで、参考例にように、温度低下時においても、上昇時と同様のトルク制限とすると、素子温度Te_cが低下しづらく、素子温度Te_cに応じて制限後トルク指令値trq_acが変動する期間が長く、モータジェネレータ3のトルクが変動しやすくなる。
そこで本実施形態では、素子温度Teが上昇から低下に転じると、制限終了温度Tbとなるまでの間、素子温度Teによらず、ピーク時制限係数kpを保持する。換言すると、素子温度Teの低下時において、素子温度Teに対するトルク感度を下げている、と捉えることもできる。これにより、素子温度Teの変化に伴うトルク変動が抑制される。
また、本実施形態において、制限終了温度Tbは、制限開始温度Taよりも低い。換言すると、本実施形態では、素子温度Teが制限開始温度Taよりも低下してからトルク制限を解除している。そのため、トルク制限解除後に、素子温度Teが再度上昇したとしても、参考例と比較し、素子温度Teが制限開始温度Taとなり、再度トルク制限が実行されるまでの期間を長くすることができる。
これにより、特に、高負荷運転中において、トルク制限が実施される頻度が低減されるので、ドライバビリティが向上する。また、電費が抑制される。さらにまた、トルク制限が実行されていることが運転者に報知される回数を低減可能である。
また、本実施形態では、MG制御部60がトルク制限部62を有しているので、例えば車両制御部51にてトルク制限処理を行う場合と比較し、トルク制限に係る応答性を高めることができる。
以上説明したように、MG制御部60は、車両90の駆動源であるモータジェネレータ3の駆動を制御するものであって、温度演算部61と、トルク制限部62と、を備える。
温度演算部61は、モータジェネレータ3の通電を切り替えるインバータ部30を有する回路部20およびモータジェネレータ3を含むMG駆動システム1の温度であるシステム温度を演算する。本実施形態では、システム温度を素子温度Teとする。
トルク制限部62は、システム温度である素子温度Teが制限開始温度Taより高くなった場合、モータジェネレータ3のトルクを制限する。トルク制限部62は、モータジェネレータ3のトルクを制限することで、素子温度Teが上昇から低下に転じた場合、制限継続期間が経過するまでの間、素子温度Teがピーク温度Tpであったときのトルク制限状態を継続する。本実施形態では、素子温度Teが上昇から低下に転じた場合、ピーク時制限係数kpを用いてトルク制限を行うことで、素子温度Teがピーク時のトルク制限状態を継続する。
これにより、MG駆動システム1の過熱を抑制しつつ、トルク変動が抑制されるので、ドライバビリティが向上する。
トルク制限部62は、素子温度Teが制限終了温度Tb以下となった場合、制限継続期間が経過したとみなす。これにより、温度低下前のトルク制限の保持状態を適切に終了させることができる。
制限終了温度Tbは、制限開始温度Taより低い。制限開始温度Taよりも低い温度である制限終了温度Tbまで素子温度Teを下げてから、温度低下前のトルク制限の保持状態を解除することで、素子温度Teが再度上昇したとしても、制限開始温度Taとなるまでは、モータジェネレータ3のトルクが制限されない。そのため、制限終了温度Tbを制限開始温度Taより低く設定しておくことで、トルク制限の実施頻度をより低減することができる。
トルク制限部62は、素子温度Teが低下に転じてから制限継続期間が経過し、素子温度Teがピーク温度Tpであったときのトルク制限状態を終了するとき、トルク制限に係る制限値であるトルク制限係数kを徐々に変更する。これにより、モータジェネレータ3のトルクの急変を抑制することができる。
制限終了温度Tbは、MG負荷、インバータ冷却水の冷却水量、および、積算走行距離の少なくとも1つに応じて可変である。また、制限開始温度Taは、MG負荷、インバータ冷却水の冷却水量、および、積算走行距離の少なくとも1つに応じて可変である。
制限終了温度Tbおよび制限開始温度Taを可変とすることで、適切にトルク制限を実行可能である。また、できるだけトルク制限をかけないように適合することができる。
(他の実施形態)
(ア)システム温度
上記実施形態では、インバータ部の6つのSW素子の素子温度の平均値をシステム温度とする。他の実施形態では、素子温度の平均値に替えて、最高値や代表値をシステム温度としてもよい。上記実施形態では、SW素子の温度は、内蔵される感温ダイオードにより検出される。他の実施形態では、感温ダイオードは、必ずしも全てのSW素子に設けられる必要はなく、一部の素子において、感温ダイオードを省略してもよい。また、インバータ温度センサは、各SW素子に内蔵される感温ダイオードに限らず、どのようなものを用いてもよい。
他の実施形態では、インバータ部の6つのSW素子に係る素子温度に替えて、昇圧部を構成するSW素子やコンデンサ等の温度や、回転電機の温度をシステム温度としてもよい。また、素子温度または回転電機の温度等のうち、それぞれに対して設定される上限温度により近い方をシステム温度としてトルク制限を行うようにしてもよい。
システム温度は、温度センサ等の検出値に基づく値に限らず、例えば電流値等に基づく推定値としてもよい。この場合、温度検出に係る構成(例えば感温ダイオード等)は省略してもよい。
(イ)トルク制限処理
上記実施形態では、トルク制限係数をトルク指令値に乗じた値を制限後トルク指令値とし、当該制限後トルク指令値に基づいて回転電機を制御することで、トルクを制限する。他の実施形態では、フィードバック制御により回転電機を制御する場合、フィードバックゲインを制限することで、回転電機のトルクを制限するようにしてもよい。なお、回転電機の制御方法は、電流フィードバック制御やトルクフィードバック制御に限らず、フィードフォワード制御等、どのようであってもよい。
上記実施形態では、制限終了温度は、回転電機の駆動状態であるMG負荷、回転電機駆動システムの冷却性能であるインバータ冷却水の冷却水量、および、回転電機駆動システムの劣化状態である積算走行距離に応じて可変である。
上記実施形態では、制限終了温度は、回転電機の駆動状態、回転電機駆動システムの冷却性能、および、回転電機駆動システムの劣化状態ごとに仮値を演算し、演算された仮値のうち最小値を制限終了温度とする。他の実施形態では、制限終了温度は、仮値の最小値に替えて、最大値としてもよいし、平均値等の演算値としてもよい。また他の実施形態では、仮値を用いず、高次元マップ等を用い、転電機の駆動状態、回転電機駆動システムの冷却性能、および、回転電機駆動システムの劣化状態から直接的に制限終了温度を設定するようにしてもよい。
他の実施形態では、制限終了温度の変更に係るパラメータとして、回転電機の駆動状態、回転電機駆動システムの冷却性能、および、回転電機駆動システムの劣化状態の一部を省略してもよい。また、回転電機の駆動状態として、MG負荷に限らず、回転電機の駆動状態を示す他のパラメータを用いてもよい。また、回転電機の冷却性能として、冷却水量に限らず、冷却水の温度等、他のパラメータを用いてもよい。さらにまた、回転電機駆動システムの劣化状態として、積算走行距離に限らず、回転電機駆動システムの劣化状態を示す他のパラメータを用いてもよい。
また、他の実施形態では、制限終了温度を、固定値としてもよい。
制限開始温度についても、同様である。
上記実施形態では、回転電機の駆動状態、回転電機駆動システムの冷却性能、および、回転電機駆動システムの劣化状態に応じた仮値から、制限開始温度を設定する。他の実施形態では、各仮値を「制限開始温度」とみなし、仮値ごとにトルク制限係数の仮値を演算するとともに、トルク制限係数の仮値を乗算することで、制限後トルク指令値の演算に用いるトルク制限係数を求めるようにしてもよい。
上記実施形態では、制限終了温度は、制限開始温度よりも低い。他の実施形態では、制限終了温度は、制限開始温度以上であってもよい。
上記実施形態では、システム温度が制限終了温度より低くなったときに、制限継続期間が終了したとみなし、トルク制限を徐々に解除する。例えば、ピーク時制限係数が比較的1に近い場合等、制限継続期間が終了した後、直接的にトルク制限係数を1に戻し、トルクが制限されている状態を速やかに解除してもよい。また、システム温度によらず、制限継続期間を所定期間とし、システム温度が上昇から低下に転じた場合、所定期間、システム温度がピーク時のトルク制限状態を継続した後、トルク制限を解除するようにしてもよい。
(ウ)回転電機制御装置
上記実施形態では、MG制御部が回転電機制御装置を構成する。他の実施形態では、回転電機制御装置の一部または全部の処理をMG制御部以外にて行ってもよい。この場合、温度演算部およびトルク制限部の処理を行う制御部が、「回転電機制御装置」に対応する。回転電機制御装置に対応する制御部は、複数であってもよい。
(エ)回路部
上記実施形態では、SW素子は、IGBTであり、両面放熱可能に設けられる。他の実施形態では、MOSFET等のIGBT以外の素子であってもよい。また、SW素子の放熱構造は、両面放熱に限らず、片面放熱等、どのようであってもよい。
上記実施形態では、回路部は、昇圧コンバータを有する。他の実施形態では、昇圧コンバータを省略してもよい。また、電源と回路部との間にリレーを設けなくてもよい。
(オ)回転電機
上記実施形態では、回転電機は、永久磁石式同期型の3相交流の回転電機である。他の実施形態では、永久磁石式同期型の3相交流以外の回転電機であってもよい。
(カ)車両
上記実施形態では、車両は、前輪駆動車である。他の実施形態では、車両は、後輪駆動車や四輪駆動車であってもよい。
上記実施形態では、車両の駆動源として1つの回転電機を備える1モータの電動車両である。他の実施形態では、車両の駆動源となる回転電機は、複数であってもよい。また、車両は、燃料電池車両や、車両の駆動源として回転電機に加えてエンジンを備える所謂ハイブリッド車両であってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
1・・・MG駆動システム(回転電機駆動システム)
3・・・モータジェネレータ(回転電機)
20・・・回路部
30・・・インバータ部
60・・・MG制御部(回転電機制御装置)
61・・・温度演算部
62・・・トルク制限部

Claims (6)

  1. 車両(90)の駆動源である回転電機(3)の駆動を制御する回転電機制御装置であって、
    前記回転電機の通電を切り替えるインバータ部(30)を有する回路部(20)および前記回転電機を含む回転電機駆動システム(1)の温度であるシステム温度を演算する温度演算部(61)と、
    前記システム温度が制限開始温度より高くなった場合、前記回転電機のトルクを制限するトルク制限部(62)と、
    を備え、
    前記トルク制限部は、前記回転電機のトルクを制限することで、前記システム温度が上昇から低下に転じた場合、制限継続期間が経過するまでの間、前記システム温度がピーク温度であったときのトルク制限状態を継続する回転電機制御装置。
  2. 前記トルク制限部は、前記システム温度が制限終了温度以下となった場合、前記制限継続期間が経過したとみなす請求項1に記載の回転電機制御装置。
  3. 前記制限終了温度は、前記制限開始温度よりも低い請求項2に記載の回転電機制御装置。
  4. 前記制限終了温度は、前記回転電機の駆動状態、前記回転電機駆動システムの冷却性能、および、前記回転電機駆動システムの劣化状態の少なくとも1つに応じて可変である請求項2または3に記載の回転電機制御装置。
  5. 前記トルク制限部は、前記システム温度が低下に転じてから前記制限継続期間が経過し、前記システム温度が前記ピーク温度であったときのトルク制限状態を終了するとき、トルク制限に係る制限値を徐々に変更する請求項1〜4のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
  6. 前記制限開始温度は、前記回転電機の駆動状態、前記回転電機駆動システムの冷却性能、および、前記回転電機駆動システムの劣化状態の少なくとも1つに応じて可変である請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
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