JP3542198B2

JP3542198B2 - 電動車両の制御装置

Info

Publication number: JP3542198B2
Application number: JP10543595A
Authority: JP
Inventors: 克之草野; 寿弘伊藤; 智之伊藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: US5801498A; JPH08308004A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、バッテリ及びモータ間に設けたインバータを介してモータの駆動／回生制御を行う電動車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にエンジンを駆動源とする車両では、エンジンの出力制御や自動変速機の変速制御を司る電子制御ユニットは互いに独立した２系統の電源回路を備えており、第１の電源回路は電子制御ユニットの作動用とされ、第２の電源回路は各種情報の記憶保持用とされている。第１の電源回路はイグニッションスイッチの操作によりＯＮ／ＯＦＦされ、また第２の電源回路は記憶保持のために常時ＯＮしている。
【０００３】
また、一般にモータを駆動源とする電動車両においては、モータ回転数が高い領域において弱め界磁制御を行うことにより、モータが発生する逆起電力を低下させてモータの回転可能領域をより高回転側に拡大している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のものは、第１の電源回路及び第２の電源回路が独立していて相互に補完し合う構造になっていないため、何れか一方の電源回路が故障すると電子制御ユニット自体の機能や記憶された情報が失われてしまうことになる。
【０００５】
また、モータを駆動源とする電動車両において、モータを高速回転させての走行中に例えばメインスイッチが開成すると、前記第１の電源回路から電源が供給されなくなってモータを制御する電子制御ユニットが機能を停止するため、弱め界磁制御によってモータの逆起電力を低下させることができなくなり、その逆起電力によってインバータに悪影響が及ぶ可能性がある。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、電動車両においてモータ制御手段の電源回路のバックアップを確実に行うことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１記載に記載された電動車両の制御装置は、バッテリ及びモータ間に配置され、モータの駆動時にバッテリの直流電力を交流電力に変換して該モータに供給するとともに、モータの回生時に該モータが発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリに供給するインバータと、インバータを介してモータを駆動／回生制御するモータ制御手段と、運転者により操作される電源スイッチの閉成によりモータ制御手段に電力を供給する第１の電源回路と、モータ回転数を検出するモータ回転数センサと、モータ回転数センサで検出したモータ回転数が所定値以上のときにモータ制御手段に電力を供給する第２の電源回路とを備え、前記電源スイッチが開成状態にあるとき、モータ制御手段はモータの駆動トルクをゼロにすることを特徴とする。
【０００８】
また請求項２に記載された電動車両の制御装置は、バッテリ及びモータ間に配置され、モータの駆動時にバッテリの直流電力を交流電力に変換して該モータに供給するとともに、モータの回生時に該モータが発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリに供給するインバータと、インバータを介してモータを駆動／回生制御するモータ制御手段と、モータ制御手段に電力を供給すべく運転者により操作される電源スイッチと、モータ回転数を検出するモータ回転数センサと、電源スイッチが閉成状態にあるとき、或いはモータ回転数センサで検出したモータ回転数が所定値以上のときにモータ制御手段に電力を供給する電源回路とを備え、前記電源スイッチが開成状態にあるとき、モータ制御手段はモータの駆動トルクをゼロにすることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
請求項１の構成によれば、電源スイッチを閉成すると第１の電源回路を介してモータ制御手段に電力が供給される。電源スイッチが開成して第１の電源回路から電力が供給されなくなっても、モータ回転数が所定値以上であれば第２の電源回路を介してモータ制御手段に電力が供給され、モータ回転数が所定値を下回るまでモータの制御が継続される。そして電源スイッチが開成するとモータの駆動トルクがゼロになり、モータの逆起電力によるインバータの損傷を防止する。
【００１０】
請求項２の構成によれば、電源スイッチが閉成しているかモータ回転数が所定値以上であれば電源回路を介してモータ制御手段に電力が供給されるので、モータ回転数が所定値以上の状態で電源スイッチが開成してもモータの制御が継続される。そして電源スイッチが開成するとモータの駆動トルクがゼロになり、モータの逆起電力によるインバータの損傷を防止する。
【００１１】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００１２】
図１〜図６は本発明の第１実施例を示すもので、図１は電動車両の全体構成を示す図、図２は制御系のブロック図、図３は電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図、図４は電源回路を示す図、図５は作用を説明するフローチャート、図６は作用を説明するタイムチャートである。
【００１３】
図１及び図２に示すように、四輪の電動車両Ｖは、三相交流モータ１のトルクがトランスミッション２を介して伝達される駆動輪としての左右一対の前輪Ｗｆ，Ｗｆと、従動輪としての左右一対の後輪Ｗｒ，Ｗｒとを有する。電動車両Ｖの後部に搭載された例えば２２８ボルトのメインバッテリ３は、コンタクタ４，ジョイントボックス５，コンタクタ４及びパワードライブユニットを構成するインバータ６を介してモータ１に接続される。例えば１２ボルトのサブバッテリ７にメインスイッチ８及びヒューズ９を介して接続された電子制御ユニット１０は、モータ１の駆動トルク及び回生トルクを制御すべくインバータ６に接続される。サブバッテリ７をメインバッテリ３の電力で充電すべく、バッテリチャージャ１１及びＤＣ／ＤＣコンバータ１２が設けられる。
【００１４】
メインバッテリ３とインバータ６とを接続する高圧回路、即ちインバータ６の直流部には、その電流Ｉ_PDUを検出する電流センサＳ₁と、電圧Ｖ_PDUを検出する電圧センサＳ₂とが設けられており、電流センサＳ₁で検出したインバータ６の直流部の電流Ｉ_PDU及び電圧センサＳ₂で検出したインバータ６の直流部の電圧Ｖ_PDUは電子制御ユニット１０に入力される。また、モータ回転数センサＳ₃で検出したモータ回転数Ｎｍと、アクセル開度センサＳ₄で検出したアクセル開度θ_APと、シフトポジションセンサＳ₅で検出したシフトポジションＰとが電子制御ユニット１０に入力される。
【００１５】
インバータ６は複数のスイッチング素子を備えおり、電子制御ユニット１０から各スイッチィング素子にスイッチング信号を入力することにより、モータ１の駆動時にはメインバッテリ３の直流電力を三相交流電力に変換して該モータ１に供給し、モータ１の被駆動時（回生時）には該モータ１が発電した三相交流電力を直流電力に変換してメインバッテリ３に供給する。
【００１６】
電子制御ユニット１０からインバータ６のスイッチング素子に入力されるスイッチング信号は、ＰＷＭ（パルス幅変調）により制御される。また、モータ１の高回転領域でＰＷＭ制御のデューティ率が１００％に達した後に、弱め界磁制御が行われる。弱め界磁制御とは、モータ１の永久磁石が発生している界磁と逆方向の界磁が発生するように、モータ１に供給する一次電流に界磁電流成分を持たせるもので、全体の界磁を弱めてモータ１の回転数を高回転数側に延ばすものである。
【００１７】
次に、図３に基づいて電子制御ユニット１０の回路構成及び作用を説明する。
【００１８】
電子制御ユニット１０は、トルク指令値算出手段２１、目標電力算出手段２２、実電力算出手段２３、比較手段２４及びトルク制御手段２５を備えており、比較手段２４及びトルク制御手段２５はフィードバック制御手段２７を構成する。
【００１９】
トルク指令値算出手段２１は、モータ回転数センサＳ₃で検出したモータ回転数Ｎｍと、アクセル開度センサＳ₄で検出したアクセル開度θ_APと、シフトポジションセンサＳ₅で検出したシフトポジションＰとに基づいて、ドライバーがモータ１に発生させようとしているトルク指令値を、例えばマップ検索によって算出する。また、目標電力算出手段２２は、トルク指令値算出手段２１で算出したトルク指令値とモータ回転数センサＳ₃で検出したモータ回転数Ｎｍとを乗算し、これを変換効率で除算することにより、モータ１に供給すべき、或いは回生によりモータ１から取り出すべき目標電力を算出する。目標電力は正値の場合と負値の場合とがあり、正の目標電力はモータ１が駆動トルクを発生する場合に対応し、負の目標電力はモータ１が回生トルクを発生する場合に対応する。
【００２０】
一方、実電力算出手段２３は、電流センサＳ₁で検出したインバータ６の直流部の電流Ｉ_PDUと、電圧センサＳ₂で検出したインバータ６の直流部の電圧Ｖ_PDUとを乗算することにより、インバータ６に入力される実電力を算出する。目標電力と同様に、実電力にも正値の場合と負値の場合とがあり、正の実電力はモータ１が駆動トルクを発生する場合に対応し、負の実電力はモータ１が回生トルクを発生する場合に対応する。
【００２１】
目標電力算出手段２２で算出した目標電力と実電力算出手段２３で算出した実電力とはフィードバック制御手段２７の比較手段２４に入力され、そこで算出された目標電力と実電力との偏差に基づいてトルク制御手段２５がインバータ６に入力するスイッチング信号のパルス幅を制御する。その結果、実電力を目標電力に一致させるべくモータ１の運転状態がフィードバック制御される。
【００２２】
図４に示すように、電子制御ユニット１０のモータ制御手段３０は、中央処理装置３１、モータ制御プログラム等が記憶されているリードオンリーメモリ３２、制御用データを一時的に記憶させるランダムアクセスメモリ３３及びメインスイッチ８を開成した後にも制御用データの学習値や故障診断結果を記憶させるバックアップランダムアクセスメモリ３３′からなる。
【００２３】
サブバッテリ７は、メインスイッチ８、ヒューズ９、第１ダイオード３４及び第１レギュレータ３５を介してモータ制御手段３０の電源端子Ｖ_CCに接続され、中央処理装置３１、リードオンリーメモリ３２及びランダムアクセスメモリ３３に給電する。従って、メインスイッチ８を閉成することによりモータ制御手段３０を機能させることができる。
【００２４】
また、サブバッテリ７は、第２ダイオード３６及び第２レギュレータ３７を介してモータ制御手段３０のバックアップ電源端子Ｖ_BUに接続され、バックアップランダムアクセスメモリ３３′に常時給電する。従って、メインスイッチ８を開成してモータ制御手段３０の機能を停止させた後も、バックアップランダムアクセスメモリ３３′の前記データは保持される。
【００２５】
また、バックアップ電源端子Ｖ_BUは第３ダイオード３９を介して第１レギュレータ３５に接続される。従って、第２レギュレータ３７が故障した場合でも、メインスイッチ８が閉成中であればバックアップランダムアクセスメモリ３３′に給電することができる。
【００２６】
トランジスタ３８のエミッタは第２ダイオード３６と第２レギュレータ３７間のａ点に接続され、コレクタは第１ダイオード３４と第１レギュレータ３５間のｂ点に接続され、ベースはモータ制御手段３０の制御出力端子ＣＯＮに接続される。
【００２７】
モータ回転数センサＳ₃からモータ制御手段３０に入力されるモータ回転数Ｎｍが所定値Ｎｍ_REF以上になると、制御出力端子ＣＯＮからトランジスタ３８のベースに制御信号が出力され、トランジスタ３８がＯＮする。
【００２８】
サブバッテリ７からメインスイッチ８、ヒューズ９、第１ダイオード３４及び第１レギュレータ３５介してモータ制御手段３０に至る回路は第１の電源回路４０を構成し、サブバッテリ７から第２ダイオード３６、トランジスタ３８及び第１レギュレータ３５を介してモータ制御手段３０に至る回路は第２の電源回路４１を構成する。
【００２９】
ヒューズ９と第１ダイオード３４間の接続点は、モータ制御手段３０の電源監視端子ＩＧに接続され、メインスイッチ８が閉成されて第１の電源回路４０からモータ制御手段３０に電力が供給されているか否かが監視される。
【００３０】
次に、図５及び図６を参照しながら第１実施例の作用を説明する。
【００３１】
メインスイッチ８を閉成すると、第１の電源回路４０を介してサブバッテリ７からモータ制御手段３０の電源端子Ｖ_CCに給電され、図５のフローチャートに示す制御プログラムが実行される。
【００３２】
先ず、ステップＳ１において、モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎｍ_REF以上か否かが判断される。前記所定値Ｎｍ_REFは、弱め界磁制御を実行しない場合において、モータ１が発生する逆起電力がメインバッテリ３の電圧と等しくなる回転数よりも若干低めに設定される。
【００３３】
ステップＳ１でモータ回転数Ｎｍが所定値Ｎｍ_REF以上であれば、ステップＳ２でモータ１の高回転状態における第１の電源回路４０からの給電停止に備え、制御端子ＣＯＮを制御してトランジスタ３８をＯＮする。これにより、第１の電源回路４０からの給電が停止したときでも、モータ制御手段３０は第２の電源回路４１からの給電によって作動を継続することができる。
【００３４】
次に、ステップＳ３において、電源監視端子ＩＧの信号を確認することにより、メインスイッチ８が閉成中であってモータ制御手段３０が第１の電源回路４０によって作動中であるか否かが判断される。モータ制御手段３０が第１の電源回路４０によって作動中であれば、ステップＳ４でアクセル開度等により決定される目標電力になるように、前述したモータ１のフィードバック制御が実行され、ＰＷＭ制御及び高回転領域における弱め界磁制御が行われる。
【００３５】
一方、ステップＳ３でモータ制御手段３０が第２の電源回路４１によって作動中であれば、メインスイッチ８の開成やヒューズ９の溶断が発生したと判断し、ステップＳ５で目標電力を０にしてモータ１をフィードバック制御する。これにより、モータ１が発生する駆動トルクはアクセル開度等に関わらず０になる。このとき、モータ１の逆起電力がメインバッテリ３の電圧を越えるようであれば、ステップＳ４における通常のフィードバック制御と同様に、弱め界磁制御が行われてモータ１の逆起電力が抑制される。
【００３６】
その結果、走行中に運転者によってメインスイッチ８が開成された場合やヒューズ９が溶断した場合であっても、インバータ６の損傷を防止するとともに車両を安全に停止させることができる。
【００３７】
前記ステップＳ１でモータ回転数Ｎｍが所定値Ｎｍ_REF未満であれば、ステップＳ６で制御端子ＣＯＮを制御してトランジスタ３８をＯＦＦし、第２の電源回路４１からのモータ制御手段３０への給電を停止する。これは、モータ回転数Ｎｍが小さく逆起電力が充分に低下しているため、仮に第１の電源回路４０からの給電が途絶えてもインバータ６が損傷する虞がないからである。しかも、モータ回転数Ｎｍが低いときに第２の電源回路４１が開放するために、暗電流の増加を最小限に抑えることができる。
【００３８】
ステップＳ７が実行されるのは、モータ制御手段３０が第１の電源回路４０で作動中のときであり、ステップＳ４と同様に前述した通常のモータ１のフィードバック制御が行われる。
【００３９】
次に、図７に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００４０】
第２実施例はサブバッテリ７から電子制御ユニット１０に給電する電源回路４２がリレー回路４３を備えている。リレー回路４３には、モータ回転数センサＳ₃で検出したモータ回転数Ｎｍと、メインスイッチ８の開閉信号とが入力される。またメインスイッチ８の開閉信号は電子制御ユニット１０にも入力される。
【００４１】
而して、メインスイッチ８が閉成しているか、或いはモータ回転数Ｎｍが所定値Ｎｍ_REF以上であれば、リレー回路４３が閉成してサブバッテリ７から電子制御ユニット１０に給電され、モータ１の通常のフィードバック制御が行われる。モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎｍ_REF以上であれば、何らかの理由でメインスイッチ８が開成しても電子制御ユニット１０への給電は継続されるため、電子制御ユニット１０は通常のフィードバック制御を停止してモータ１の出力トルクがゼロになるように制御を行い、これによりモータ１の逆起電力によるインバータの損傷を防止する。
【００４２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載された発明によれば、電源スイッチが開成して第１の電源回路からモータ制御手段に電力が供給されなくなっても、モータ回転数が所定値以上であれば第２の電源回路を介してモータ制御手段に電力が供給されるので、モータ回転数が所定値を下回って逆起電力が充分に減少するまでモータの制御を継続してインバータの損傷を回避することができる。しかも電源スイッチが開成するとモータの駆動トルクがゼロになるため、モータの逆起電力を減少させてインバータの損傷を確実に防止することができる。
【００４４】
また請求項２に記載された発明によれば、電源スイッチが閉成しているかモータ回転数が所定値以上であれば電源回路を介してモータ制御手段に電力が供給されるので、モータ回転数が所定値以上の状態で電源スイッチが開成しても、モータ回転数が所定値を下回って逆起電力が充分に減少するまでモータの制御を継続してインバータの損傷を回避することができる。しかも電源スイッチが開成するとモータの駆動トルクがゼロになるため、モータの逆起電力を減少させてインバータの損傷を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動車両の全体構成を示す図
【図２】制御系のブロック図
【図３】電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図
【図４】電源回路を示す図
【図５】作用を説明するフローチャート
【図６】作用を説明するタイムチャート
【図７】第２実施例に係る制御系のブロック図
【符号の説明】
１モータ
３メインバッテリ（バッテリ）
６インバータ
８メインスイッチ（電源スイッチ）
３０モータ制御手段
４０第１の電源回路
４１第２の電源回路
４２電源回路
Ｓ₃ モータ回転数センサ
Ｎｍモータ回転数
Ｎｍ_REF 所定値

Claims

バッテリ（３）及びモータ（１）間に配置され、モータ（１）の駆動時にバッテリ（３）の直流電力を交流電力に変換して該モータ（１）に供給するとともに、モータ（１）の回生時に該モータ（１）が発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリ（３）に供給するインバータ（６）と、
インバータ（６）を介してモータ（１）を駆動／回生制御するモータ制御手段（３０）と、
運転者により操作される電源スイッチ（８）の閉成によりモータ制御手段（３０）に電力を供給する第１の電源回路（４０）と、
モータ回転数（Ｎｍ）を検出するモータ回転数センサ（Ｓ₃）と、
モータ回転数センサ（Ｓ₃）で検出したモータ回転数（Ｎｍ）が所定値（Ｎｍ_REF）以上のときにモータ制御手段（３０）に電力を供給する第２の電源回路（４１）と、
を備え、前記電源スイッチ（８）が開成状態にあるとき、モータ制御手段（３０）はモータ（１）の駆動トルクをゼロにすることを特徴とする電動車両の制御装置。
バッテリ（３）及びモータ（１）間に配置され、モータ（１）の駆動時にバッテリ（３）の直流電力を交流電力に変換して該モータ（１）に供給するとともに、モータ（１）の回生時に該モータ（１）が発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリ（３）に供給するインバータ（６）と、
インバータ（６）を介してモータ（１）を駆動／回生制御するモータ制御手段（３０）と、
モータ制御手段（３０）に電力を供給すべく運転者により操作される電源スイッチ（８）と、
モータ回転数（Ｎｍ）を検出するモータ回転数センサ（Ｓ₃）と、
電源スイッチ（８）が閉成状態にあるとき、或いはモータ回転数センサ（Ｓ₃）で検出したモータ回転数（Ｎｍ）が所定値以上のときにモータ制御手段（３０）に電力を供給する電源回路（４２）と、
を備え、前記電源スイッチ（８）が開成状態にあるとき、モータ制御手段（３０）はモータ（１）の駆動トルクをゼロにすることを特徴とする電動車両の制御装置。