JP3110233B2 - 電気自動車制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アクセルポジション
センサの出力に応答してインバータに対する電圧および
周波数を制御し、誘導電動機の力行トルクを制御する電
気自動車制御装置に関し、特に主電池の電圧低下時に誘
導電動機の力行トルクを抑制することにより、主電池電
圧の異常低下を防止して円滑な走行を維持することので
きる電気自動車制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７はインバータおよび誘導電動機を用
いた従来の電気自動車制御装置を示すブロック図であ
り、力行駆動制御系を概略的に示したものである。図に
おいて、１は車両駆動用の力行トルクＴｏを発生する３
相誘導電動機、２は誘導電動機１に印加する電圧および
周波数を制御するための主回路となるインバータ、３は
誘導電動機１およびインバータ２に電力エネルギを供給
する主電池である。

【０００３】４は運転者の意志によって操作されるアク
セルの位置αを電圧信号で検出するアクセルポジション
センサ（以下、ＡＰＳと呼ぶ）である。５はＡＰＳ４の
検出信号α（アクセル開度）に対応してインバータ２を
介して誘導電動機１を制御するインバータ制御装置であ
り、ＡＰＳ４の出力電圧値を変数として、誘導電動機１
が所望の力行トルクＴｏを発生するように、周知のＰＷ
Ｍ信号によりインバータ２に対する電流および周波数を
制御する。

【０００４】ＡＰＳ４は、たとえばポテンションメータ
で構成されており、アクセル開度に応じた電圧を発生す
る。また、インバータ制御装置５は、図８の関数特性に
したがって、アクセル開度に相当するＡＰＳ４の出力電
圧値α［Ｖ］にほぼ比例するように、力行トルクＴｏ
［Ｎ・ｍ］を制御する。

【０００５】一般に、インバータ制御装置５によりイン
バータ２を介して制御される誘導電動機１への印加電圧
および周波数は、印加電圧と駆動周波数との比がほぼ一
定になるように制御される。また、車両としての駆動性
能は図９に示すような特性が要求され、定格値に基づく
誘導電動機１の回転数Ｎｏ［ｒｐｍ］以下では力行トル
クＴｏは一定制御され、定格Ｎｏ以上の高速回転領域で
は、一定出力制御となって力行トルクＴｏは徐々に減少
制御される。

【０００６】したがって、回転数０から最高回転数まで
の広範囲の回転数Ｎにわたって図９のような力行トルク
特性を得るため、インバータ制御装置５は、誘導電動機
１に供給される励磁電流および負荷トルクに対応した電
流をベクトルとして計算し、誘導電動機１から出力され
る力行トルクＴｏをあらゆる運転ゾーンで指令トルクに
一致させる。このようなベクトル制御法による誘導電動
機１の制御技術は、近年導入されて既に実用化されてお
り、広く公知となった技術なので、詳細な動作説明は省
略する。

【０００７】ところで、インバータ２による誘導電動機
１の制御において、アクセル操作量αにほぼ比例した力
行トルクＴｏが誘導電動機１より出力され、主電池３
は、主電池３自身の残存量とは無関係に誘導電動機１を
駆動するための必要電力を供給している。このため、主
電池３の残存量が少ない場合、または主電池３の特性が
劣化した場合など、主電池３の内部抵抗が高い状態で、
アクセル操作により誘導電動機１が高出力を要求された
ときには、主電池３は過度の電圧降下を引き起こすこと
がある。

【０００８】電気自動車の場合、主電池３の放電末期を
検出したときに、少なくとも充電設備のある場所まで走
行する必要があるが、上記のような主電池３の異常電圧
降下が発生すると、主電池３の電圧Ｖｂがインバータ制
御装置５の最低動作電圧Ｖｏを下まわり、車両の駆動が
突然に不能となるおそれがある。また、車両の駆動が不
能となった結果、主電池３の供給電流Ｉｂが減少して主
電池３の電圧Ｖｂが上昇し、再度車両を駆動することに
なり、さらに、主電池３の電圧Ｖｂが再度低下して車両
の駆動が不能になるといったハンチング現象を発生し、
良好な走行および加速フィーリングを得ることができな
くなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の電気自動車制御
装置は以上のように、誘導電動機１を駆動するために必
要な電力を主電池３から残存量とは無関係に供給してい
るので、主電池３の残存量が少ない場合や特性が劣化し
た場合などの主電池３の内部抵抗が高い状態で、誘導電
動機１に対して高出力の力行トルクＴｏが要求されたと
きに、主電池３が過度の電圧降下を引き起こして制御装
置５の最低動作電圧Ｖｏを下まわり、車両の駆動が突然
に不能になるうえ車両駆動のハンチング現象を発生し、
充電設備のある場所まで円滑に走行することができない
という問題点があった。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、主電池の電圧低下時に誘導電動
機の力行トルクを抑制することにより、主電池電圧の異
常低下による走行フィーリングの劣化を防止した電気自
動車制御装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電気自動
車制御装置は、車両駆動用の誘導電動機と、誘導電動機
に対する印加電圧および周波数を制御するインバータ
と、誘導電動機及びインバータにエネルギを供給する主
電池と、運転者によって操作されるアクセルの位置を検
出するＡＰＳと、ＡＰＳの出力電圧値を変数として、誘
導電動機から所望の力行トルクを発生させるようにイン
バータを制御するインバータ制御装置と、主電池の電圧
を検出する電圧検出手段と、インバータ制御装置の最低
動作電圧以上の基準電圧を設定する基準電圧設定手段
と、主電池の電圧が基準電圧よりも低くなった場合に誘
導電動機の力行トルクを抑制するようにインバータを制
御するインバータ補助制御手段とを備え、インバータ補
助制御手段は、誘導電動機の力行トルクをある一定時間
毎に徐々に減少させるものである。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【作用】この発明においては、電圧検出手段により検知
された主電池の電圧が低下したときでも、主電池の電圧
がインバータ制御装置の最低動作電圧以下にならないよ
うに誘導電動機の力行トルクを抑制するとともに、誘導
電動機の力行トルクをある一定時間毎に徐々に減少させ
る。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の実施例１を図について説明する。図１
はこの発明の実施例１の構成を示すブロック図であり、
図中、１〜４は前述と同様のものである。また、５Ａは
インバータ制御装置５に対応している。この場合、イン
バータ制御装置５Ａは、後述するように、主電池３の電
圧監視機能及び電動機１の力行トルク抑制機能を有して
いる。

【００２０】６は主電池３の電圧Ｖｂを検出する電圧検
出手段、７はインバータ制御装置５Ａの最低動作電圧Ｖ
ｏ以上の基準電圧Ｖｒを設定する基準電圧設定手段、８
は基準電圧Ｖｒと主電池３の電圧Ｖｂとの大小を比較す
るたとえば比較器を含む演算手段である。

【００２１】９はインバータ制御装置５Ａ内に付加され
たインバータ補助制御手段であり、演算手段８からの演
算出力信号Ｃに応答して、主電池３の電圧Ｖｂが基準電
圧Ｖｒよりも低くなった場合に誘導電動機１の力行トル
クＴｏを抑制するようにインバータ２を制御する。

【００２２】１０はインバータ補助制御手段９による車
両制御状況を運転者に報知するための表示器、１１はイ
ンバータ補助制御手段９の制御状態に応答して表示器１
０を駆動する表示器駆動手段である。表示器１０は、表
示器駆動手段１１の制御下で、誘導電動機１の力行トル
クＴｏが抑制直前の状態であること、誘導電動機１の力
行トルクＴｏが現在抑制中であること、または、主電池
３の電圧Ｖｂが異常低下状態であることを報知する。

【００２３】図２は主電池３の放電電流Ｉｂに対する電
圧Ｖｂの関係を示す特性図であり、実線は主電池３の満
充電時の特性曲線、破線は主電池３の放電末期の特性曲
線である。図２から明らかなように、特に主電池３が末
期放電状態あるいは劣化状態等で内部抵抗が大きくなっ
ている場合に、運転者が過度のアクセル操作を行うと、
主電池３の電圧Ｖｂは放電電流Ｉｂの増加に対応して減
少する（破線参照）。

【００２４】次に、図３のフローチャートを参照しなが
ら、この発明の実施例１の動作について説明する。ま
ず、電圧検出手段６により主電池３の電圧Ｖｂを検知し
（ステップＳ１）、演算手段８において、主電池電圧Ｖ
ｂと基準電圧Ｖｒとを比較して、主電池電圧Ｖｂが基準
電圧Ｖｒ以下であるか否かを判定する（ステップＳ
２）。

【００２５】もし、主電池電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒより
大きい（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、そのままリ
ターンし、主電池電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ以下（すなわ
ち、ＹＥＳ）と判定されれば、演算手段８は、インバー
タ制御装置５Ａ内のインバータ補助制御装置９に対して
異常を示す演算出力信号Ｃを生成する。

【００２６】インバータ補助制御装置９は、電圧異常低
下を示す演算出力信号Ｃに応答して、表示器駆動手段１
１を介して表示器１０を駆動し、主電池３の電圧Ｖｂの
異常低下を警告表示するとともに、誘導電動機１から出
力される力行トルクＴｏを抑制しようとしている状態
（抑制直前状態）であることを予告表示する（ステップ
Ｓ３）。

【００２７】続いて、主電池３の電圧Ｖｂが基準電圧Ｖ
ｒ以下の状態を回避するために、誘導電動機１の力行ト
ルクＴｏを抑制する（ステップＳ４）。すなわち、イン
バータ補助制御手段９は、電気自動車の走行時におい
て、所定のタイミング毎に電圧検出手段６により主電池
３の電圧Ｖｂを検出し、主電池電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ
以下となったときには、表示器１０により運転者に主電
池３の電圧異常低下を警告するとともに、誘導電動機１
の力行トルクＴｏを抑制することを予告したあと、誘導
電動機１の力行トルクＴｏを抑制する。また、表示器１
０は、力行トルクＴｏが抑制制御中であることを表示す
る。

【００２８】以上の力行トルク抑制制御により、誘導電
動機１の力行トルクＴｏが減少し、主電池３の電流Ｉｂ
も減少することになり、主電池３の電圧Ｖｂを常に基準
電圧Ｖｒ以上に制御することができる。したがって、主
電池電圧Ｖｂの低下による車両の突然走行不能等を防止
するとともに、主電池３の電圧Ｖｂをインバータ制御装
置５Ａの最低動作電圧Ｖｏ以上に制御することができ
る。

【００２９】また、主電池３の残存能力を最大限に活用
することにより、走行距離を最大限に延長することがで
きる。さらに、表示器１０により異常状態が表示される
ので、力行トルクＴｏが抑制された状態で充電設備のあ
る場所まで円滑で良好なフィーリングで走行しながら、
運転者が異常回避対策を速やかにとることができる。

【００３０】次に、力行トルク抑制ステップＳ４につい
て具体的に述べる。 具体的には、主電池電圧Ｖｂが基準
電圧Ｖｒ以下となった場合に、一度に大量の力行トルク
抑制を行うと車両にショックが発生する不具合があるた
め、徐々に抑制することになる。

【００３１】図４は車両ショックが発生しないように力
行トルクを抑制するための具体的動作を示すフローチャ
ートであり、Ｓ２は前述と同様のステップであり、Ｓ４
１およびＳ４２は力行トルク抑制ステップＳ４に対応し
ている。

【００３２】この場合、ステップＳ２において主電池電
圧Ｖｂが基準電圧Ｖｒ以下であることを判定すると、所
定のタイミング毎に現行の力行トルクＴｏから車両にシ
ョックが発生しない程度の所定トルク分ΔＴを段階的に
減算（ステップＳ４１）し、所定タイミングを設定用の
タイマ（ステップＳ４２）を介してリターンする。この
ように、所定タイミング毎に徐々に力行トルクＴｏを低
減させることにより、車両走行状態の急変によるショッ
クを回避することができる。

【００３３】ここでは、力行トルクＴｏを所定タイミン
グ毎に所定トルク分ΔＴずつ低減させたが、主電池電圧
Ｖｂと基準電圧Ｖｒとの偏差ΔＶに応じて力行トルクＴ
ｏの抑制率を変化させてもよい。図５は主電池電圧Ｖｂ
と基準電圧Ｖｒとの偏差ΔＶに応じて力行トルク抑制係
数を決定するようにした場合を示すフローチャートであ
る。

【００３４】この場合、演算手段８は、基準電圧Ｖｒと
検出された主電池電圧Ｖｂとの偏差ΔＶを算出する電圧
偏差算出手段を含み、基準電圧Ｖｒから主電池電圧Ｖｂ
を減算して電圧偏差ΔＶとして求め（ステップＳ４
３）、インバータ補助制御手段９に出力する。

【００３５】また、インバータ補助制御手段９は、電圧
偏差ΔＶに対応した抑制係数Ｋを算出する抑制係数算出
手段を含み、電圧偏差ΔＶに応じて抑制係数Ｋ（０＜Ｋ
＜１）を算出し（ステップＳ４４）、続いて、現行の力
行トルクＴｏに抑制係数Ｋを乗算した値を抑制後の力行
トルクＴｏ′とする（ステップＳ４５）。

【００３６】図６はステップＳ４４において抑制係数Ｋ
を決定するために用いられる特性図であり、電圧偏差Δ
Ｖの増加に応じて抑制係数Ｋも増加し、Ｋ＝１と達して
からは、電圧偏差ΔＶの増加によらずＫ＝１で一定とな
る。この場合、電圧偏差ΔＶが小さい場合には力行トル
クＴｏを必要最小限に抑制してショックを最小にすると
ともに、電圧偏差ΔＶが大きい場合には力行トルクＴｏ
を速やかに抑制することができる。

【００３７】

【００３８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、車両駆
動用の誘導電動機と、誘導電動機に対する印加電圧およ
び周波数を制御するインバータと、誘導電動機及びイン
バータにエネルギを供給する主電池と、運転者によって
操作されるアクセルの位置を検出するＡＰＳと、ＡＰＳ
の出力電圧値を変数として、誘導電動機から所望の力行
トルクを発生させるようにインバータを制御するインバ
ータ制御装置と、主電池の電圧を検出する電圧検出手段
と、インバータ制御装置の最低動作電圧以上の基準電圧
を設定する基準電圧設定手段と、主電池の電圧が基準電
圧よりも低くなった場合に誘導電動機の力行トルクを抑
制するようにインバータを制御するインバータ補助制御
手段とを設け、主電池電圧の低下時に誘導電動機の力行
トルクを抑制するようにしたので、主電池の内部抵抗増
大時にアクセル操作量が増大しても電流が抑制され、車
両の突然走行不能やハンチングが生じることがなく、主
電池電圧の異常低下による走行フィーリングの劣化を防
止した電気自動車制御装置が得られる効果がある。ま
た、インバータ補助制御手段は、誘導電動機の力行トル
クをある一定時間毎に徐々に減少させるようにしたの
で、主電池電圧の異常低下による走行フィーリングの劣
化をさらに確実に防止した電気自動車制御装置が得られ
る効果がある。

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１を示すブロック図であ
る。

【図２】 この発明の実施例１における基準電圧を主電
池の電圧とともに示す特性図である。

【図３】 この発明の実施例１の動作を示すフローチャ
ートである。

【図４】 この発明の実施例１による力行トルク抑制動
作を示すフローチャートである。

【図５】 この発明の実施例１の他の例として力行トル
ク抑制動作を示すフローチャートである。

【図６】 この発明の実施例１の他の例としての抑制係
数決定用の電圧偏差と抑制係数との関係を示す特性図で
ある。

【図７】 従来の電気自動車制御装置を示すブロック図
である。

【図８】 一般的な電気自動車制御装置におけるアクセ
ル位置と力行トルクとの関係を示す特性図である。

【図９】 一般的な電気自動車制御装置における回転数
と力行トルクとの関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 誘導電動機、２ インバータ、３ 主電池、４ ア
クセルポジションセンサ、５Ａ インバータ制御装置、
６ 電圧検出手段、７ 基準電圧設定手段、８演算手
段、９ インバータ補助制御手段、１０ 表示器、１１
表示器駆動手段、α アクセル位置、Ｔｏ 力行トル
ク、Ｖｂ 主電池電圧、Ｖｏ 最低動作電圧、Ｖｒ 基
準電圧、ΔＶ 電圧偏差。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 3/00 B60L 9/18 H02P 7/63 302

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両駆動用の誘導電動機と、 前記誘導電動機に対する印加電圧および周波数を制御す
   るインバータと、 前記誘導電動機及び前記インバータにエネルギを供給す
   る主電池と、 運転者によって操作されるアクセルの位置を検出するア
   クセルポジションセンサと、 前記アクセルポジションセンサの出力電圧値を変数とし
   て、前記誘導電動機から所望の力行トルクを発生させる
   ように前記インバータを制御するインバータ制御装置と
   を備えた電気自動車制御装置において、 前記主電池の電圧を検出する電圧検出手段と、 前記インバータ制御装置の最低動作電圧以上の基準電圧
   を設定する基準電圧設定手段と、 前記主電池の電圧が前記基準電圧よりも低くなった場合
   に前記誘導電動機の力行トルクを抑制するように前記イ
   ンバータを制御するインバータ補助制御手段とを設け、 前記インバータ補助制御手段は、前記誘導電動機の力行
   トルクをある一定時間毎に徐々に減少させる ことを特徴
   とする電気自動車制御装置。