JP4698063B2 - 電気自動車のモータ制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回生ブレーキの強さを強回生ポジションと通常回生ポジションに切り替え可能な電気自動車のモータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気自動車においては、エネルギー効率を向上させるために減速時にモータを発電機として用い、制動に伴って失われる運動エネルギーを回収する回生ブレーキを採用している。この回生ブレーキは、減速時に失われる運動エネルギーを電気エネルギーとしてバッテリに蓄えることから、バッテリが満充電に近い状態となっている場合には、バッテリが過充電されないように回生ブレーキにより発生する回生トルクを小さくし、発生する電気エネルギー量を少なくしてバッテリの過充電を防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回生ブレーキの強さを切り替え可能な電気自動車では、バッテリが満充電に近い状態でかつ、モータの回転数が高い時に回生ブレーキを通常回生ポジションから強回生ポジションに切り替えることにより回生ブレーキの強さを切り替えると、強さを切り替えたにも関わらず回生ブレーキの強さがあまり変化しない状態が発生しドライバーに違和感を与えていた。即ち、モータの回転数が高い状態においては、バッテリの過充電を防ぐために回生ブレーキにより発生する回生トルクを小さくしているため、強さを切り替えても切り替える前とそれ程差が出なくなってしまうという問題があった。
【０００４】
この発明の課題は、バッテリが満充電に近い状態でかつ、モータの回転数が高い場合に回生ブレーキを通常回生ポジションから強回生ポジションに切り替えた場合であっても、回生ブレーキの強さの差を保つことができる電気自動車のモータ制御装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電気自動車のモータ制御装置は、回生ブレーキの強さを強回生ポジションと通常回生ポジションに切り替え可能な電気自動車のモータ制御装置であって、バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段により検出されたバッテリの電圧が一定の値以上の場合には、回生ブレーキにより発生する回生トルクを抑制してバッテリの過充電を防止する過充電防止手段と、電圧検出手段により検出されたバッテリの電圧が一定の値以上であって、かつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合に、回生ブレーキの強回生ポジションにおいて過充電防止手段により発生が抑制される回生トルクの抑制量を考慮して、回生ブレーキの通常回生ポジションにおいて発生する回生トルクの値を設定する回生トルク設定手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この請求項１記載の電気自動車のモータ制御装置によれば、回生トルク設定手段により、電圧検出手段により検出されたバッテリ電圧が一定の値以上であってかつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合に、回生ブレーキの強回生ポジションにおいて過充電防止手段により発生が抑制される回生トルクの抑制量を考慮して、回生ブレーキの通常回生ポジションにおいて発生する回生トルクを設定するため、バッテリ電圧が一定の値以上であってかつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合においても、回生ブレーキの通常回生ポジションと強回生ポジションのそれぞれにおいて発生する回生トルクの値の差を保つことができる。従って、バッテリ電圧が一定の値以上であってかつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合において、回生ブレーキを通常回生ポジションから強回生ポジションに切り替えた場合に、回生ブレーキが強くならないといった違和感をドライバーに与えるのを防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる電気自動車のモータ制御装置について説明する。ここで、電気自動車には、バッテリのみをエネルギー源としモータを駆動して走行する純粋電気自動車と、内燃機関とバッテリを併用して走行するハイブリッド電気自動車の双方が含まれる。
【０００８】
図１は、この発明の実施の形態にかかる電気自動車のモータ制御を行うモータ制御装置の構成図であり、バッテリ２、電圧計４、インバータ６、モータ８及びコントローラ１０を備えて構成されている。この図に示すように、モータ８は、インバータ６を介しバッテリ２から電力供給を受けて回転する。インバータ６は、コントローラ１０から供給される制御信号に応じてモータ８の回転数を制御する。
【０００９】
また、コントローラ１０には、電圧計４により検出されるバッテリ２の電圧信号、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量を示すアクセル信号及び回生ブレーキの強さを選択するシフトレバー（図示せず）の位置を示すシフトポジション信号が入力される。コントローラ１０は、インバータ６に対して回生ブレーキを作動させた場合に回生ブレーキにより発生させる回生トルクの値を示す回生トルク指令を出力しモータ８の回転を制御する。
【００１０】
図２は、回生ブレーキにより発生する回生トルクの値とバッテリ２の電圧との関係を示す図である。この図に示すように、回生ブレーキにより発生させる回生トルクは、バッテリ２の電圧がＶ１以上の場合には、電圧値に反比例して小さくなるように設定されている。即ち、回生ブレーキは、モータ８を減速時に発電機として作用させ発生する電気エネルギーを回生電力としてバッテリ２に送り電力の回生を行うものである。従って、バッテリ２がほぼ満充電に近い状態となっている場合には、強回生電力を受け入れるとバッテリ２が過充電の状態になってしまい、バッテリ２の故障又は劣化を早める原因となる。そのため、バッテリ２の電圧を電圧計４により検出し、電圧が所定の値以上になっている場合には、強い回生ブレーキをかけることにより、強い回生トルクが発生してバッテリ２が過充電されないように回生トルクが低くなるようにしてバッテリ２の過充電を防止している。
【００１１】
図３は、回生ブレーキの各ポジションにおけるモータ８の回転数と回生ブレーキによる回生トルクの値との関係を示す図である。ここで、回生ブレーキの強さは、シフトポジション、即ち通常回生ポジション（Ｄレンジ）と強回生ポジション（Ｂレンジ）を選択することによって切り替えることができる。
【００１２】
ここで、Ｄレンジは通常の回生ブレーキの強さを選択するポジションであるため、回生ブレーキの作動時に発生する回生トルクがＢレンジに比較して小さく設定されておりかつ、モータ８が高速回転している場合であっても回生トルクの抑制制御（バッテリの過充電防止のための回生トルクの抑制制御）の影響を受けない値が設定されている。一方、Ｂレンジは、強い回生ブレーキの強さを選択するポジションであるため、回生ブレーキの作動時に発生する回生トルクがＤレンジに比較して大きく設定されている。
【００１３】
次に、回生ブレーキの強さをシフトポジションで切り替え可能な電気自動車において、回生ブレーキを作動させる際のモータ制御について説明する。まず、コントローラ１０において、アクセルを踏まない状態又は緩めた状態になったことをアクセル信号に基づいて検出する。その時、回生ブレーキの強さとしてＤレンジとＢレンジのどちらが選択されているかをシフトレバーの位置を示すシフトポジション信号に基づいて検出する。更に、バッテリ２の電圧を電圧計４からの電圧信号により検出する。
【００１４】
次に、コントローラ１０は、電圧信号、アクセル信号及びシフトポジション信号に基づいて回生トルク値を決定し、この回生トルク値を示すトルク指令をインバータ６に対して出力する。インバータ６は、インバータの出力周波数をトルク指令により示される回生トルクを発生させることができる出力周波数とする。これによりモータ８を発電機として作動させて電気エネルギーを得ると共に制動力を得る。
【００１５】
ここで、バッテリ２の電圧が所定値以下、即ち満充電に近い状態でない場合には、Ｄレンジ、Ｂレンジの何れの場合においても予め設定されている値の回生トルク（図３参照）を発生させるように、コントローラ１０からインバータ６に対してトルク指令が出力される。
【００１６】
一方、バッテリ２の電圧が満充電に近い状態となっている場合には、図４に示す値の回生トルクを発生させるように、コントローラ１０からインバータ６に対してトルク指令が出力される。即ち、バッテリ２の電圧が一定の値以上の場合には、バッテリの過充電を保護するために発生する回生トルクを抑制する制御が働く。その結果、回生ブレーキのＢレンジが選択されている場合においては、バッテリ２が満充電に近い状態であってかつ、モータ８の回転数が高い場合に、図４に示すような回生トルクの値が設定されている。また、バッテリ２が満充電に近い状態でかつ、モータ８の回転数が高い場合において、Ｄレンジが選択されている場合には、回生トルクの値を図４に示すような値（図３に示すＤレンジの場合の回生トルクよりも低い値）に設定することによりＢレンジを選択している場合との差を確保している。
【００１７】
即ち、バッテリ２が満充電に近い状態であってかつ、モータ８が高速回転している場合に、Ｄレンジで回生ブレーキを作動させ、シフトレバーを操作して回生ブレーキをＤレンジからＢレンジへ変更した時に回生ブレーキの強さに差が出るように予めＤレンジの回生トルクの値を低く設定している。
【００１８】
この発明の実施の形態によれば、回生ブレーキの強さを切り替えることができる電気自動車において、バッテリ２が満充電に近くかつ、モータ８が高回転数の場合には、回生ブレーキのＢレンジにおいて過充電防止手段により発生が抑制される回生トルクの抑制量を考慮して、回生ブレーキのＤレンジにおいて発生する回生トルクを設定している。そのため、回生ブレーキの強さをＤレンジからＢレンジに切り替えた場合に、ドライバーに回生ブレーキが強くならないといった違和感を与えることを防止することができる。
【００１９】
【発明の効果】
この発明によれば、回生トルク抑制手段により、電圧検出手段により検出されたバッテリ電圧が一定の値以上であってかつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合に、回生ブレーキの強回生ポジションにおいて過充電防止手段により発生が抑制される回生トルクの抑制量を考慮して、回生ブレーキの通常回生ポジションにおいて発生する回生トルクを設定するため、バッテリ電圧が一定の値以上であってかつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合においても、回生ブレーキの通常回生ポジションと強回生ポジションのそれぞれにおいて発生する回生トルクの値の差を保つことができる。従って、バッテリ電圧が一定の値以上であってかつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合において、回生ブレーキを通常回生ポジションから強回生ポジションに切り替えた場合に、回生ブレーキが強くならないといった違和感をドライバーに与えるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる電気自動車のモータ制御を行うモータ制御装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかる回生ブレーキの回生トルクの値とバッテリ電圧との関係を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかる回生ブレーキの各レンジにおける回生トルクの値とモータの回転数の関係を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態にかかる回生ブレーキの各レンジにおける回生トルクの値がバッテリの充電状態により低く設定されていることを説明するための図である。
【符号の説明】
２…バッテリ、４…電圧計、６…インバータ、８…モータ、１０…コントローラ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、回生ブレーキの強さを強回生ポジションと通常回生ポジションに切り替え可能な電気自動車のモータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気自動車においては、エネルギー効率を向上させるために減速時にモータを発電機として用い、制動に伴って失われる運動エネルギーを回収する回生ブレーキを採用している。この回生ブレーキは、減速時に失われる運動エネルギーを電気エネルギーとしてバッテリに蓄えることから、バッテリが満充電に近い状態となっている場合には、バッテリが過充電されないように回生ブレーキにより発生する回生トルクを小さくし、発生する電気エネルギー量を少なくしてバッテリの過充電を防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回生ブレーキの強さを切り替え可能な電気自動車では、バッテリが満充電に近い状態でかつ、モータの回転数が高い時に回生ブレーキを通常回生ポジションから強回生ポジションに切り替えることにより回生ブレーキの強さを切り替えると、強さを切り替えたにも関わらず回生ブレーキの強さがあまり変化しない状態が発生しドライバーに違和感を与えていた。即ち、モータの回転数が高い状態においては、バッテリの過充電を防ぐために回生ブレーキにより発生する回生トルクを小さくしているため、強さを切り替えても切り替える前とそれ程差が出なくなってしまうという問題があった。
【０００４】
この発明の課題は、バッテリが満充電に近い状態でかつ、モータの回転数が高い場合に回生ブレーキを通常回生ポジションから強回生ポジションに切り替えた場合であっても、回生ブレーキの強さの差を保つことができる電気自動車のモータ制御装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電気自動車のモータ制御装置は、回生ブレーキの強さを強回生ポジションと通常回生ポジションに切り替え可能な電気自動車のモータ制御装置であって、バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段により検出されたバッテリの電圧が一定の値以上の場合には、回生ブレーキにより発生する回生トルクを抑制してバッテリの過充電を防止する過充電防止手段と、電圧検出手段により検出されたバッテリの電圧が一定の値以上であって、かつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合に、回生ブレーキの強回生ポジションにおいて過充電防止手段により発生が抑制される回生トルクの抑制量を考慮して、回生ブレーキの通常回生ポジションにおいて発生する回生トルクの値を設定する回生トルク設定手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この請求項１記載の電気自動車のモータ制御装置によれば、回生トルク設定手段により、電圧検出手段により検出されたバッテリ電圧が一定の値以上であってかつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合に、回生ブレーキの強回生ポジションにおいて過充電防止手段により発生が抑制される回生トルクの抑制量を考慮して、回生ブレーキの通常回生ポジションにおいて発生する回生トルクを設定するため、バッテリ電圧が一定の値以上であってかつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合においても、回生ブレーキの通常回生ポジションと強回生ポジションのそれぞれにおいて発生する回生トルクの値の差を保つことができる。従って、バッテリ電圧が一定の値以上であってかつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合において、回生ブレーキを通常回生ポジションから強回生ポジションに切り替えた場合に、回生ブレーキが強くならないといった違和感をドライバーに与えるのを防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる電気自動車のモータ制御装置について説明する。ここで、電気自動車には、バッテリのみをエネルギー源としモータを駆動して走行する純粋電気自動車と、内燃機関とバッテリを併用して走行するハイブリッド電気自動車の双方が含まれる。
【０００８】
図１は、この発明の実施の形態にかかる電気自動車のモータ制御を行うモータ制御装置の構成図であり、バッテリ２、電圧計４、インバータ６、モータ８及びコントローラ１０を備えて構成されている。この図に示すように、モータ８は、インバータ６を介しバッテリ２から電力供給を受けて回転する。インバータ６は、コントローラ１０から供給される制御信号に応じてモータ８の回転数を制御する。
【０００９】
また、コントローラ１０には、電圧計４により検出されるバッテリ２の電圧信号、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量を示すアクセル信号及び回生ブレーキの強さを選択するシフトレバー（図示せず）の位置を示すシフトポジション信号が入力される。コントローラ１０は、インバータ６に対して回生ブレーキを作動させた場合に回生ブレーキにより発生させる回生トルクの値を示す回生トルク指令を出力しモータ８の回転を制御する。
【００１０】
図２は、回生ブレーキにより発生する回生トルクの値とバッテリ２の電圧との関係を示す図である。この図に示すように、回生ブレーキにより発生させる回生トルクは、バッテリ２の電圧がＶ１以上の場合には、電圧値に反比例して小さくなるように設定されている。即ち、回生ブレーキは、モータ８を減速時に発電機として作用させ発生する電気エネルギーを回生電力としてバッテリ２に送り電力の回生を行うものである。従って、バッテリ２がほぼ満充電に近い状態となっている場合には、強回生電力を受け入れるとバッテリ２が過充電の状態になってしまい、バッテリ２の故障又は劣化を早める原因となる。そのため、バッテリ２の電圧を電圧計４により検出し、電圧が所定の値以上になっている場合には、強い回生ブレーキをかけることにより、強い回生トルクが発生してバッテリ２が過充電されないように回生トルクが低くなるようにしてバッテリ２の過充電を防止している。
【００１１】
図３は、回生ブレーキの各ポジションにおけるモータ８の回転数と回生ブレーキによる回生トルクの値との関係を示す図である。ここで、回生ブレーキの強さは、シフトポジション、即ち通常回生ポジション（Ｄレンジ）と強回生ポジション（Ｂレンジ）を選択することによって切り替えることができる。
【００１２】
ここで、Ｄレンジは通常の回生ブレーキの強さを選択するポジションであるため、回生ブレーキの作動時に発生する回生トルクがＢレンジに比較して小さく設定されておりかつ、モータ８が高速回転している場合であっても回生トルクの抑制制御（バッテリの過充電防止のための回生トルクの抑制制御）の影響を受けない値が設定されている。一方、Ｂレンジは、強い回生ブレーキの強さを選択するポジションであるため、回生ブレーキの作動時に発生する回生トルクがＤレンジに比較して大きく設定されている。
【００１３】
次に、回生ブレーキの強さをシフトポジションで切り替え可能な電気自動車において、回生ブレーキを作動させる際のモータ制御について説明する。まず、コントローラ１０において、アクセルを踏まない状態又は緩めた状態になったことをアクセル信号に基づいて検出する。その時、回生ブレーキの強さとしてＤレンジとＢレンジのどちらが選択されているかをシフトレバーの位置を示すシフトポジション信号に基づいて検出する。更に、バッテリ２の電圧を電圧計４からの電圧信号により検出する。
【００１４】
次に、コントローラ１０は、電圧信号、アクセル信号及びシフトポジション信号に基づいて回生トルク値を決定し、この回生トルク値を示すトルク指令をインバータ６に対して出力する。インバータ６は、インバータの出力周波数をトルク指令により示される回生トルクを発生させることができる出力周波数とする。これによりモータ８を発電機として作動させて電気エネルギーを得ると共に制動力を得る。
【００１５】
ここで、バッテリ２の電圧が所定値以下、即ち満充電に近い状態でない場合には、Ｄレンジ、Ｂレンジの何れの場合においても予め設定されている値の回生トルク（図３参照）を発生させるように、コントローラ１０からインバータ６に対してトルク指令が出力される。
【００１６】
一方、バッテリ２の電圧が満充電に近い状態となっている場合には、図４に示す値の回生トルクを発生させるように、コントローラ１０からインバータ６に対してトルク指令が出力される。即ち、バッテリ２の電圧が一定の値以上の場合には、バッテリの過充電を保護するために発生する回生トルクを抑制する制御が働く。その結果、回生ブレーキのＢレンジが選択されている場合においては、バッテリ２が満充電に近い状態であってかつ、モータ８の回転数が高い場合に、図４に示すような回生トルクの値が設定されている。また、バッテリ２が満充電に近い状態でかつ、モータ８の回転数が高い場合において、Ｄレンジが選択されている場合には、回生トルクの値を図４に示すような値（図３に示すＤレンジの場合の回生トルクよりも低い値）に設定することによりＢレンジを選択している場合との差を確保している。
【００１７】
即ち、バッテリ２が満充電に近い状態であってかつ、モータ８が高速回転している場合に、Ｄレンジで回生ブレーキを作動させ、シフトレバーを操作して回生ブレーキをＤレンジからＢレンジへ変更した時に回生ブレーキの強さに差が出るように予めＤレンジの回生トルクの値を低く設定している。
【００１８】
この発明の実施の形態によれば、回生ブレーキの強さを切り替えることができる電気自動車において、バッテリ２が満充電に近くかつ、モータ８が高回転数の場合には、回生ブレーキのＢレンジにおいて過充電防止手段により発生が抑制される回生トルクの抑制量を考慮して、回生ブレーキのＤレンジにおいて発生する回生トルクを設定している。そのため、回生ブレーキの強さをＤレンジからＢレンジに切り替えた場合に、ドライバーに回生ブレーキが強くならないといった違和感を与えることを防止することができる。
【００１９】
【発明の効果】
この発明によれば、回生トルク抑制手段により、電圧検出手段により検出されたバッテリ電圧が一定の値以上であってかつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合に、回生ブレーキの強回生ポジションにおいて過充電防止手段により発生が抑制される回生トルクの抑制量を考慮して、回生ブレーキの通常回生ポジションにおいて発生する回生トルクを設定するため、バッテリ電圧が一定の値以上であってかつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合においても、回生ブレーキの通常回生ポジションと強回生ポジションのそれぞれにおいて発生する回生トルクの値の差を保つことができる。従って、バッテリ電圧が一定の値以上であってかつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合において、回生ブレーキを通常回生ポジションから強回生ポジションに切り替えた場合に、回生ブレーキが強くならないといった違和感をドライバーに与えるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる電気自動車のモータ制御を行うモータ制御装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかる回生ブレーキの回生トルクの値とバッテリ電圧との関係を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかる回生ブレーキの各レンジにおける回生トルクの値とモータの回転数の関係を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態にかかる回生ブレーキの各レンジにおける回生トルクの値がバッテリの充電状態により低く設定されていることを説明するための図である。
【符号の説明】
２…バッテリ、４…電圧計、６…インバータ、８…モータ、１０…コントローラ。
Claims (1)
- 回生ブレーキの強さを強回生ポジションと通常回生ポジションに切り替え可能な電気自動車のモータ制御装置であって、
バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された前記バッテリの電圧が一定の値以上の場合には、前記回生ブレーキにより発生する回生トルクを抑制して前記バッテリの過充電を防止する過充電防止手段と、
前記電圧検出手段により検出された前記バッテリの電圧が一定の値以上であって、かつ、モータの回転数が一定の回転数以上の場合に、前記回生ブレーキの前記強回生ポジションにおいて前記過充電防止手段により発生が抑制される回生トルクの抑制量を考慮して、前記回生ブレーキの前記通常回生ポジションにおいて発生する回生トルクの値を設定する回生トルク設定手段と
を備えることを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
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