JP5045572B2 - Control device for vehicle drive motor - Google Patents
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Description
本発明は、車両駆動用モータの制御装置に係り、特に、モータロック状態になったときにモータ出力トルクを低減させる制御を実行する車両駆動用モータの制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle drive motor control device, and more particularly, to a vehicle drive motor control device that executes control to reduce motor output torque when a motor is locked.
従来、車輪を駆動する動力源としてエンジンとモータとを併せ持つハイブリッド車が知られている。このハイブリッド車では、一般に三相交流モータが使用されており、車輪駆動力であるトルクをモータ出力させる場合、バッテリから供給される直流電圧をインバータで交流電圧に変換してモータへ印加される。 Conventionally, a hybrid vehicle having both an engine and a motor as a power source for driving wheels is known. In this hybrid vehicle, a three-phase AC motor is generally used, and when a torque that is a wheel driving force is output to a motor, a DC voltage supplied from a battery is converted into an AC voltage by an inverter and applied to the motor.
上記ハイブリッド車において、例えば車輪が路上の窪みや側溝に嵌り込んで回転できない状態に陥ったとき、車輪とモータとは車軸およびギヤ列等を介して連結されているため、ユーザである運転者がアクセルを踏み込んでもモータのロータも同様に回転できない状態になる。このような状態が「モータロック状態」と称される。 In the hybrid vehicle, for example, when a wheel is fitted into a depression or a side groove on the road and cannot be rotated, the wheel and the motor are connected via an axle, a gear train, etc. Even if the accelerator is depressed, the motor rotor cannot be rotated in the same manner. Such a state is referred to as a “motor lock state”.
モータロック状態になって、なおユーザのアクセル操作による大きなトルク要求があるとき、三相交流モータのステータに配置されているU相、V相およびW相のコイルのうち特定相のコイルに高電流が一相集中して流れる可能性がある。このような状態が継続すると、上記特定相のコイルやこれに対応するインバータ内のスイッチング素子が過熱により焼損するおそれがある。 When the motor is locked and there is a large torque demand by the user's accelerator operation, a high current is applied to a specific phase coil among the U-phase, V-phase, and W-phase coils arranged in the stator of the three-phase AC motor. May flow in a single phase. If such a state continues, the coil of the specific phase and the switching element in the inverter corresponding thereto may be burned out due to overheating.
このようにモータコイル等が焼損する事態を回避するために、モータロック状態が検知されるとモータへの印加電圧を低減してモータトルクを低下させる制御が実行されるのが好ましく、この場合に急激なトルク低下は運転者に大きな違和感を与えることになるため、例えば特許文献1に開示される電気自動車の過負荷防止装置ではモータトルクを略階段状に漸減させることが記載されている。 In order to avoid the situation where the motor coil or the like is burned out in this way, it is preferable to execute control to reduce the motor torque by reducing the applied voltage to the motor when the motor lock state is detected. Since a sudden torque drop gives a driver a great sense of incongruity, for example, in the overload prevention device for an electric vehicle disclosed in Patent Document 1, it is described that the motor torque is gradually reduced in a substantially step shape.
ところで、ハイブリッド車では、モータのステータに設置される例えばサーミスタ等の温度センサによってモータ温度を検出し、この検出温度が所定上限値に達するとモータ出力を抑える制御を実行して、モータの熱的損傷を防止している。この場合、U相、V相、W相の各相コイルに対応して3つの温度センサを設置して各相コイル温度をそれぞれ検出する構成はコスト高や制御の複雑化につながるため、特定相コイルに対応して1つの温度センサを配置し、この特定相のコイル温度から他の2つの相のコイル温度を推定して上記モータ出力制限に用いることが簡便で実際的な構成であるといえる。 By the way, in a hybrid vehicle, a motor temperature is detected by a temperature sensor such as a thermistor installed in a motor stator, and when the detected temperature reaches a predetermined upper limit value, control for suppressing the motor output is executed to Prevents damage. In this case, a configuration in which three temperature sensors are installed corresponding to the U-phase, V-phase, and W-phase coils to detect the temperature of each phase coil leads to high costs and complicated control. It can be said that a simple and practical configuration is to arrange one temperature sensor corresponding to the coil and estimate the coil temperature of the other two phases from the coil temperature of the specific phase and use it for the motor output limitation. .
しかしながら、特定相コイルだけに温度センサを設けるとした場合、上述したようなモータロック状態で特定相コイルには電流が殆ど又は全く流れていなくて他相のコイルに集中的に高電流が流れているときには、上記他相コイルの熱的損傷や焼損を防止できない場合も想定される。 However, if a temperature sensor is provided only in a specific phase coil, little or no current flows through the specific phase coil in the motor lock state as described above, and a high current flows intensively through the other phase coils. It is also assumed that thermal damage and burnout of the other phase coil cannot be prevented.
本発明の目的は、特定相コイルに対応して1つの温度センサを設けた三相交流モータにおいてモータロック状態になったときに前記特定相以外の他相コイルを熱的損傷および焼損等から保護することができる車両駆動用モータの制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to protect other phase coils other than the specific phase from thermal damage and burnout when the motor is locked in a three-phase AC motor provided with one temperature sensor corresponding to the specific phase coil. An object of the present invention is to provide a control device for a vehicle drive motor that can be used.
本発明に係る車両駆動用モータの制御装置は、直流電圧を交流電圧に変換して車輪駆動トルクを出力可能な三相交流モータに印加する電圧変換手段と、三相交流モータのステータの三相コイルに流れる交流電流を検出する電流検出手段と、三相交流モータのロータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記三相コイルのうち特定相のコイルの温度を検出するコイル温度検出手段と、ユーザ要求トルクに応じて電圧変換手段から出力される交流電圧を制御する制御手段と、を備える車両駆動用モータの制御装置であって、制御手段は、ユーザ要求トルクおよび回転数に基いてモータロック状態であると判定されるとき、三相交流モータのトルクを所定のトルク低下目標値まで低下させてから所定のトルク増加目標値まで増加させるトルク低減制御を実行し、このトルク低減制御を実行したときの平均トルクが、前記特定相コイルのコイル温度に基いて他相コイルについての温度補償可能なトルク閾値以下になるように、前記トルク低下目標値および前記トルク増加目標値を設定することを特徴とする。 The vehicle drive motor control device according to the present invention includes a voltage conversion means for converting a DC voltage into an AC voltage and applying a wheel drive torque to a three-phase AC motor capable of outputting the wheel drive torque, and a three-phase stator of the three-phase AC motor. Current detection means for detecting AC current flowing in the coil, rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the rotor of the three-phase AC motor, and coil temperature detection means for detecting the temperature of a specific phase coil among the three-phase coils And a control means for controlling the AC voltage output from the voltage conversion means according to the user request torque, the control means for the vehicle drive motor, the control means based on the user request torque and the rotation speed when it is determined that the motor lock state, the torque reduced to increase the torque of the three-phase AC motor, and thus reduce to a predetermined torque decrease target value until a predetermined torque increase target value Run the control, the average torque when running this torque reduction control, the based on the coil temperature of the particular phase coil to be less than the temperature capable of compensating torque threshold value for the other phase coil, the torque reduction target value The torque increase target value is set .
本発明に係る車両駆動用モータの制御装置において、制御手段は、モータロック状態が解消されるまで前記トルク低減制御を繰り返し実行してもよい。 In the vehicle drive motor control apparatus according to the present invention, the control means may repeatedly execute the torque reduction control until the motor lock state is eliminated.
また、本発明に係る車両駆動用モータの制御装置において、制御手段は、前記トルク低減制御における前記トルク低下目標値を連続可能最大トルクに設定してもよい。 Further, in the vehicle drive motor control device according to the present invention, the control means may set the torque reduction target value in the torque reduction control to a maximum continuous torque.
また、本発明に係る車両駆動用モータの制御装置において、制御手段は、前記トルク低減制御で、モータ回転数が所定値以上になったときにトルク増加へと転換してもよい。この場合、制御手段は、車両のアクセル開度に応じてモータ回転数の所定値を変更してもよい。 Further, in the vehicle drive motor control apparatus according to the present invention, the control means may convert the torque to increase when the motor rotational speed becomes a predetermined value or more in the torque reduction control. In this case, the control means may change the predetermined value of the motor rotation speed in accordance with the accelerator opening of the vehicle.
本発明に係る車両駆動用モータの制御装置によれば、モータロック状態になるとトルク低減制御を実行し、このトルク低減制御ではモータの平均トルクが、特定相コイルのコイル温度に基いて他相コイルについての温度補償可能なトルク閾値以下になるように上記トルク低減制御におけるトルク低下目標値およびトルク増加目標値が設定される。これにより、モータロック状態に陥ったとしても、温度検出手段によって検出される特定相コイルの温度に基いて他相コイルを熱的損傷等から保護するための温度補償制御すなわちモータトルク制御を有効に行うことができる。
According to the vehicle drive motor control device of the present invention, when the motor is locked, torque reduction control is executed. In this torque reduction control, the average torque of the motor is determined based on the coil temperature of the specific phase coil. The torque reduction target value and the torque increase target value in the torque reduction control are set so as to be equal to or lower than the temperature threshold value for which temperature compensation is possible. As a result, even if the motor is locked, temperature compensation control, that is, motor torque control for protecting the other phase coil from thermal damage or the like based on the temperature of the specific phase coil detected by the temperature detecting means is effective. It can be carried out.
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、下記においては、ハイブリッド車を例に説明するが、本発明はモータのみを動力源とする電気自動車にも適用可能である。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating the understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the application, purpose, specification, and the like. In the following, a hybrid vehicle will be described as an example, but the present invention is also applicable to an electric vehicle using only a motor as a power source.
図1は、本発明の一実施形態である車両駆動用モータの制御装置を含むハイブリッド車10の概略構成を示す図である。図1において、動力伝達系は実線で、電力ラインは一点鎖線で、信号ラインは点線でそれぞれ示されている。ハイブリッド車10は、走行用の動力を出力可能なエンジン12と、2つの3相交流同期型モータジェネレータ(以下、単に「モータ」という。)MG1,MG2と、動力分配統合機構14とを備える。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
エンジン12は、ガソリンや軽油等を燃料とする内燃機関である。エンジン12は、エンジン用ECU(Electronic Control Unit)(以下、「エンジンECU」という。)16と電気的に接続されており、エンジンECU16からの制御信号を受けて燃料噴射、点火、吸引空気量等が調節されることで作動制御されるようになっている。エンジン12の回転数Neは、エンジン12からの動力を出力する出力軸13に近接して設けられた回転位置センサ11から入力される検出値に基づいてエンジンECU16において算出される。
The
動力分配統合機構14は、中心部に配置されるサンギヤ18と、サンギヤ18と同心上に配置され円環内周部に内歯を有するリングギヤ20と、サンギヤ18とリングギヤ20の両方に噛合する複数のプラネタリギヤ22とを含んで構成される遊星歯車機構からなっている。複数のプラネタリギヤ22は、キャリア26の端部にそれぞれ回転可能に取り付けられている。
The power distribution and
動力分配統合機構14において、キャリア26にはトルク衝撃緩和用のダンパ24を介してエンジン12の出力軸13が連結され、サンギヤ18にはモータMG1のロータ29に接続される回転軸30が連結され、リングギヤ20にはリングギヤ軸32を介して減速機34が連結されている。これにより、動力分配統合機構14では、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア26から入力されるエンジン12からの動力がサンギヤ18側とリングギヤ20側とにそのギヤ比に応じて分配され、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア26から入力されるエンジン12の動力とサンギヤ18から入力されるMG1からの動力が統合されてリングギヤ20からリングギヤ軸32を介して所定減速比のギヤ列を含む減速機34へ入力されるようになっている。
In the power distribution and
モータMG2のロータ36に接続される回転軸38もまた減速機34に接続されており、モータMG2が電動機として機能するときにはモータMG2からの動力が減速機34へ入力されるようになっている。
A
リングギヤ軸32およびMG2の回転軸38の少なくとも一方から入力される動力は、減速機34を介して車軸40へ伝達され、これにより車輪42が回転駆動される。一方、回生時に車輪42および車軸40から減速機34を介して回転軸38に動力が入力されるとき、MG2は発電機として機能する。ここで、回生時は、運転者がブレーキ操作を行って車両速度を減速した場合に限らず、運転者がアクセルペダルの踏み込みを解除して車両加速を中止した場合や、車両が下り坂を重力作用によって走行している場合等を含む。
The power input from at least one of the
モータMG1,MG2は、それぞれ対応するインバータ44,46に電気的にそれぞれ接続され、各インバータ44,46は、DC/DCコンバータ(以下、単に「コンバータ」という。)48を介してバッテリ50に電気的に接続されている。バッテリ50は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池が好適に用いられる。
Motors MG 1 and MG 2 are electrically connected to
モータMG1,MG2が電動機として機能するとき、バッテリ50から平滑コンデンサ52を介して供給される直流電圧Vbをコンバータ48で出力電圧Vcに昇圧してから、平滑コンデンサ54を介してインバータ44,46へ入力し(コンバータ出力電圧Vcはインバータ入力電圧およびシステム電圧VHに相当する。以下に同じ。)、インバータ44,46で交流電圧に変換してモータMG1,MG2に入力される。
When motors MG1 and MG2 function as electric motors, DC voltage Vb supplied from
逆に、モータMG1,MG2が発電機として機能するとき、MG1,MG2から出力される交流電圧をインバータ44,46で直流変換した後、コンバータ48で降圧してバッテリ50に充電する。また、インバータ44,46は、コンバータ48に接続される電力ライン56および接地ライン58を共通にしていることから、モータMG1,MG2のうち一方のモータで発電した電力をコンバータ48を介さずに他方のモータに供給して回転駆動させることもできる。
Conversely, when the motors MG1 and MG2 function as generators, the AC voltage output from the MG1 and MG2 is converted into DC by the
インバータ44,46は、モータ用ECU(以下、「モータECU」という。)60にそれぞれ電気的に接続されており、モータECU60から送信される制御信号に基づいて作動制御される。また、モータMG1,MG2には、各ロータ29,36の回転角を検出する回転角センサ31,37が設けられている。各回転角センサ31,37による検出値は、モータECU60に入力されて各モータ回転数Nm1,Nm2を算出するために用いられる。
モータECU60は、後述する制御プログラムを実行するCPU、制御プログラムや制御用マップ等を格納するROM、各種検出値を随時に読み出しおよび書換え可能に記憶するRAM等から構成されている。上記ROMに記憶されるマップには、コイル温度上限値到達時間マップが含まれる。このコイル温度上限値到達時間マップは、温度センサで検出される特定相(例えばW相)のコイル温度から、推定される他相(例えばU相、V相)のコイル温度が上限値まで上昇するのに要する時間をコイル電流値との関連で導出するために参照されるマップである。
The
バッテリ50には、充電状態または残容量(SOC)を検出するためのSOCセンサ62が設けられている。SOCセンサ62は、バッテリ50の充放電電流を検出する電流センサで構成されることができる。SOCセンサ62による検出値は、バッテリ用ECU(以下、「バッテリECU」という。)64に入力される。また、バッテリECU62には、電圧センサで検出されるバッテリ電圧Vbや、図示しない温度センサによって検出されるバッテリ温度等が入力されるようになっている。バッテリECU64は、SOCセンサ62により検出される充放電電流の積算値に基づいてバッテリ残容量SOCが適正範囲に維持されるように監視しており、満充電状態では入力制限信号を、適正範囲下限近傍では出力制限および充電要求の信号を後述するハイブリッド用ECUへ出力する。
The
図2に示すように、コンバータ48は、システムメインリレーSMR1,SMR2を介してバッテリ50に接続されている。システムメインリレーSMR1,SMR2は、モータECU60からのスイッチング信号S1,S2を受けてオン・オフ制御される。コンバータ48は、リアクトルLと、電力用スイッチング素子(以下、単に「スイッチング素子」という)E1,E2と、ダイオードD1,D2とを含む。スイッチング素子E1,E2は、電力ライン56および接地ライン58間に直列に接続される。スイッチング素子E1,E2としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ、または電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。ダイオードD1,D2は、各スイッチング素子E1,E2に対して、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すようにそれぞれ並列接続されている。リアクトルLは、一端がスイッチング素子E1,E2間の接続ライン74に接続され、他端がシステムメインリレーSMR1を介してバッテリ50の正極に接続されている。
As shown in FIG. 2,
コンバータ48とインバータ46との間に配置される平滑コンデンサ54の端子間電圧すなわちシステム電圧VHは、電圧センサ55によって検出されてモータECU60へ入力されるようになっている。
The voltage across the smoothing
インバータ46は、電力ライン56および接地ライン58との間に互いに並列に設けられる、U相アーム78、V相アーム80、およびW相アーム82を含む。各相アーム78〜82は、電力ライン56および接地ライン58間に直列接続された2つのスイッチング素子と、各スイッチング素子に対して逆並列にそれぞれ接続された2つのダイオードとからそれぞれ構成される。詳細には、U相アーム78はスイッチング素子E3,E4およびダイオードD3,D4からなり、V相アーム80はスイッチング素子E5,E6およびダイオードD5,D6からなり、W相アーム82はスイッチング素子E7,E8およびダイオードD7,D8からなっている。各スイッチング素子E3〜E8には、例えばIGBT等を用いることができる。スイッチング素子E3〜E8は、モータECU60からのスイッチング信号S3〜S8によってオン・オフ制御される。
各相アーム78,80,82の中間点は、モータMG2のU相、V相およびW相(以下、単に「三相」という)の各相コイルの各一端にそれぞれ接続されている。各相コイルの各他端は、モータMG2内の中性点Nに共通接続されている。また、各相コイルに流れる電流は、電流センサ84によってそれぞれ検出されてモータECU60へ入力されるようになっている。なお、1つの電流センサを省略し、省略された相のコイル電流は他の2相のコイル電流との総和がゼロになる関係から算出されてもよい。
An intermediate point of each
モータMG2のステータの外周部には、W相コイルの温度を検出するための例えばサーミスタ等の温度センサ72が配置されている。温度センサ72により検出されたW相コイル温度Tmwは、モータECU60へ入力されるようになっている。モータECU60は、W相コイル温度Tmwに基いてU相コイル温度TmuおよびV相コイル温度Tmvを推定することができる。この温度推定は、モータMG2の特性や温度センサ72の位置等に応じて最適に選択される定数Ku,Kvを用いて行われる。
A
エンジンECU16、モータECU60およびバッテリECU64は、ハイブリッド用ECU(以下、「ハイブリッドECU」という。)66に電気的に接続されている。ハイブリッドECU66は、エンジン12およびモータMG1,MG2を統括的に作動制御すると共にバッテリ50を管理する機能を有する。
Engine ECU 16,
ハイブリッドECU66は、エンジンECU16との間で、必要に応じてエンジン制御信号を送信し、必要に応じてエンジン作動状態に関するデータ(例えばエンジン回転数Ne等)を受信する。また、ハイブリッドECU66は、モータECU60との間で、必要に応じて要求トルク指令Tr*を送信し、必要に応じてモータ作動状態に関するデータ(例えばモータ回転数Nm1,Nm2、モータ電流等)を受信する。さらに、ハイブリッドECU66は、バッテリECU64からバッテリ残容量SOC、バッテリ電圧、バッテリ温度、入出力制限信号等のバッテリ管理に必要なデータを受信する。
The
ハイブリッドECU66には、また、車速センサ68およびアクセル開度センサ70が電気的に接続されており、ハイブリッド車10の走行速度である車速Svと、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Acとがそれぞれ入力される。
Further, a
上記構成からなるハイブリッド車10では、ハイブリッドECU66によって次のようにエンジン12およびモータMG1,MG2が作動制御される。
In
例えば、ハイブリッド車10の始動時、モータMG1をいわゆるセルモータとして利用してエンジン12を始動する。このエンジン始動時、モータMG1は、バッテリ50からコンバータ48およびインバータ44を介して供給される電力によって駆動される。ただし、これに続く車両発進時にモータMG2から出力される動力だけで発進する場合、ここでのエンジン始動は暖機運転のためだけのものとなる。
For example, when the
ハイブリッド車10が停車状態から発進するとき、通常は、バッテリ50からコンバータ48およびインバータ46を介してモータMG2に電力供給して駆動し、モータMG2だけから動力を出力させて発進する。ただし、このときバッテリ50の残容量SOCが低下していてバッテリECU64からの充電要求があるときには、エンジン12から出力されて動力分配統合機構14で分配された動力をモータMG1の回転軸30に入力して発電し、発電された電力をバッテリ50に充電する。
When the
例えば、ハイブリッド車10が低速走行しているときや坂を下っているとき等の比較的軽負荷走行時には、低中回転領域での効率が比較的良くないエンジン12から動力を出力させると燃費が悪化するため、エンジン12を停止する一方で、バッテリ50の残容量SOCを監視しながらモータMG2だけからの動力で走行する。このとき、バッテリ残容量SOCが低下してくると、バッテリECU64からの充電要求に応じてエンジン12を適宜に間欠作動させ、エンジン動力によりモータMG1で発電してバッテリ50に充電する。
For example, when the
例えば、ハイブリッド車10がほぼ一定の安定した速度で走行している通常走行時には、中高速回転領域で効率が比較的良好になるエンジン12から動力を出力させて走行する。このとき、必要に応じて、例えばアクセルが一時的に大きく踏み込まれて急加速するとき等には、エンジン動力の分配を受けて発電状態にあるモータMG1またはバッテリ50から電力供給してモータMG2からも動力を出力させ、エンジン12の動力をアシストする。また、バッテリ残容量SOC低下している場合には、エンジン12の出力を上昇させてモータMG1へ分配される動力を大きくし、モータMG1により発電される電力の一部をバッテリ50に充電する。
For example, during normal travel in which the
例えば、ブレーキ操作によってハイブリッド車10が減速される回生時には、車輪42から車軸40および減速機34を介して回転軸38に動力が伝達され、モータMG2が発電機として機能する。回生時にモータMG2によって発電された電力は、インバータ46で直流電圧に変換されコンバータ48で降圧されてからバッテリ50に充電される。
For example, during regeneration in which the
なお、上記において、インバータ46が電圧変換手段に相当し、温度センサ72が温度検出手段に相当し、回転角センサ37とモータECU60の一部とが回転数検出手段に相当し、電流センサ84(および必要に応じてモータECU60の一部)が電流検出手段に相当し、モータECU60が制御手段に相当する。
In the above, the
続いて、図3〜図5を参照して、モータMG2のみから車輪駆動力を出力して走行するいわゆるEV走行中にモータロック状態に陥った際のトルク制御について説明する。 Next, with reference to FIG. 3 to FIG. 5, a description will be given of torque control when the motor is locked during a so-called EV traveling that travels by outputting wheel driving force from only the motor MG2.
上記ハイブリッド車10において、例えば車輪42が路上の窪みや側溝に嵌り込んで回転できない状態に陥ったとき、車輪42とモータMG2のロータ36とは車軸40、ギヤ列を含む減速機34、および回転軸38を介して連結されているため、ユーザである運転者がアクセルを踏み込んでもモータMG2のロータ36が回転できないモータロック状態になる。
In the
このようにモータロック状態になって、なおユーザのアクセル操作による大きなトルク要求があるとき、モータMG2のステータに配置されているU相、V相およびW相のコイルのうち特定相のコイルに高電流が一相集中で流れる可能性がある。 Thus, when the motor is locked and there is still a large torque request by the user's accelerator operation, the U-phase, V-phase, and W-phase coils arranged in the stator of the motor MG2 are high in the specific phase coil. Current may flow in a single phase.
上記ハイブリッド車10のモータECU60では、通常(すなわちモータロック時以外)、温度センサ72によって検出されるW相コイル温度Tmw、このW相コイル温度Tmwから定数K値を用いてそれぞれ推定されるU相コイル温度TmuおよびV相コイル温度Tmvが所定上限値を超えないようにモータ出力すなわちモータ電流を制御して、各相コイルを熱的損傷や焼損等から保護するための温度補償制御を行っている。しかし、モータロック状態になると、上記K値推定では追いつかないほど急速にW相コイル温度TmwとU相コイル温度TmuおよびV相コイル温度Tmvとの温度乖離が大きくなって、上記通常時の温度補償制御ではU相コイルおよびV相コイルを熱的損傷等から有効に保護できない事態が発生する。そこで、本実施形態における車両駆動用モータの制御装置では、下記のようなトルク低減制御を実行する。
In the
図3はモータECU60においてモータロック時に実行されるトルク低減制御の処理手順を示すフローチャートであり、図4はこのトルク低減制御によるモータトルクの変化を横軸を時間軸として模式的に示す図であり、図5は図4におけるトルク増加転換部の拡大図である。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of torque reduction control executed by the
図4において、Tr1はトルク低減制御においてトルクを低下させる際の目標値として設定されるポイントを示し、ここでは連続可能最大トルクTrcに一致するものとして例示する。この「連続可能最大トルク」とは、モータロック状態でモータMG2の特定相のコイルに連続通電することが許容される最大電流(直流電流)を流したときのモータの出力トルクである。また、図4において、Tr2はトルク低減制御においてトルクを増加させる際の目標値として設定されるポイントを示し、ここでは上記通常の温度補償制御が有効に機能する上限トルクTrth(以下、適宜に「温度補償可能上限トルク」という。)に一致するものとして例示される。さらに、図4において、Trmeanは、モータトルクをTr1まで低下させた後にTr2まで増加させるトルク低減制御を少なくとも1回以上実行した際の平均トルクを示す。 In FIG. 4, Tr <b> 1 indicates a point set as a target value when the torque is reduced in the torque reduction control, and is illustrated here as being consistent with the maximum continuous torque Trc. This “maximum continuable torque” is the output torque of the motor when a maximum current (DC current) allowed to continuously energize the coil of the specific phase of the motor MG2 in the motor locked state. In FIG. 4, Tr2 indicates a point set as a target value for increasing torque in torque reduction control. Here, upper limit torque Trth (hereinafter referred to as “ “Temperature-compensable upper limit torque”). Further, in FIG. 4, Trmean represents an average torque when the torque reduction control for decreasing the motor torque to Tr1 and increasing it to Tr2 is executed at least once.
モータECU60は、ユーザのアクセル操作によるユーザ要求トルクTr*とモータ回転数Nm2とに基いてモータMG2がモータロック状態になっているか否かを判定する。ここでの具体例として、ユーザ要求トルクTr*がアクセル開度全開でモータMG2が出力可能な最大トルクTrmaxであって、かつ、モータ回転数Nm2が所定値(例えば100rpm)未満であるときにモータロック状態であると判定することとする。そして、モータロック状態であると判定されると、図3に示す処理が開始される。
The
まず、温度センサ72により検出されるW相コイル温度に基いて、ROMに記憶されているコイル温度上限値到達時間マップを参照することによって、他相であるU相コイルおよびV相コイルが所定の温度上限値に到達すると推定される到達時間を取得する(ステップS10)。このとき、U相コイルとV相コイルとについてそれぞれ取得される推定到達時間が異なる場合、短い方の推定到達時間が選択される。
First, based on the W-phase coil temperature detected by the
そして、設定された到達時間が経過するのを待って(ステップS12)、モータトルクをユーザ要求トルクTrmaxから所定ダウンレートRdで連続可能最大トルクTr1まで低下させる(ステップS14)。この処理は、インバータ46のスイッチング素子E3〜E8を制御してモータ入力電圧を低下させ、必要に応じてコンバータ48のスイッチング素子E1,E2を制御してシステム電圧VHも低下させることで、U相電流およびV相電流を低減させることにより実現される。また、このモータトルクの低下によって、各相電流、特にU相電流およびV相電流も低減されることで、U相コイルおよびV相コイルの発熱が抑えられるとともに放熱や冷媒による積極冷却等によって温度低下し、これにより温度上限値までの若干の余裕代が生じることになり、後述するトルク増加の際に再度のコイル温度上限値到達時間の取得が可能になる。
Then, waiting for the set arrival time to elapse (step S12), the motor torque is reduced from the user request torque Trmax to the maximum continuous torque Tr1 at a predetermined down rate Rd (step S14). In this process, the switching elements E3 to E8 of the
上記ステップS14によるモータトルクの低下は、図4において立ち下り部96で示される。このとき、トルクを瞬時に低下させると(例えば、図4において最大トルクTrmaxから垂直下方に向けてトルク低下)、ユーザである運転者に急激なトルク抜けによる大きな違和感を与えることになるため、上記トルク低下は所定ダウンレートRdをもって実行する。
The reduction in motor torque due to step S14 is indicated by the falling
次に、ユーザ操作によるアクセル開度Acが70%以上か否かを判定する(ステップS16)。アクセル開度Acが70%未満であれば、トルク増加転換を判定するためのモータ回転数の所定閾値を100rpmに設定してモータMG2の回転数が100rpm以上になったか否かを判定し(ステップS18)、一方、アクセル開度Acが70%以上であればトルク増加転換を判定するためのモータ回転数Nm2の所定閾値を50rpmに設定してモータMG2の回転数Nm2が50rpm以上になったか否かを判定する(ステップS20)。 Next, it is determined whether the accelerator opening degree Ac by a user operation is 70% or more (step S16). If the accelerator opening degree Ac is less than 70%, a predetermined threshold value of the motor rotational speed for determining the torque increase conversion is set to 100 rpm, and it is determined whether or not the rotational speed of the motor MG2 is 100 rpm or more (step) S18) On the other hand, if the accelerator opening degree Ac is 70% or more, the predetermined threshold value of the motor rotational speed Nm2 for determining the torque increase conversion is set to 50 rpm, and whether the rotational speed Nm2 of the motor MG2 is 50 rpm or more. Is determined (step S20).
上記ステップS14の処理によってモータトルクが低下していくと、それまで最大トルクTrmaxで釣り合ってモータロック状態になっていた力関係がくずれることで、車輪42が固定されていても減速機34のギヤ列のバックラッシュ等に相当する分だけロータ36が若干逆回転することになる。したがって、上記ステップS18またはS20では、ロータ36の逆回転方向への角移動が回転角センサ37によって検出され、この検出回転角に基いて算出されるモータMG2の回転数Nm2が所定閾値以上になるまで(ステップS18またはS20でNO)、上記ステップS14によるモータトルクの所定ダウンレートRdでの低下を継続する。このとき、モータ回転数Nm2が所定閾値以上になる前にモータトルクが目標値Tr1に到達すると、それ以上のトルク低下を中止して連続可能最大トルクTr1に維持されることになる。
When the motor torque is reduced by the process in step S14, the force relationship that has been balanced with the maximum torque Trmax and in the motor lock state is lost, so that the gear of the
モータMG2の回転数Nm2が所定閾値以上になると(ステップS18またはS20でYES)、一旦低下させたモータトルクを増加へと転換し、設定される目標値Tr2まで所定アップレートRuでモータトルクを増加させる(ステップS22)。このモータトルク増加は、図4中の立ち上がり部98で示されており、インバータ46からのモータ入力電圧を増大させることによって実現される。
When the rotational speed Nm2 of the motor MG2 becomes equal to or greater than a predetermined threshold (YES in step S18 or S20), the motor torque once decreased is converted into an increase, and the motor torque is increased at a predetermined up rate Ru to a set target value Tr2. (Step S22). This increase in motor torque is indicated by a rising
図4において、立ち上がり部98の傾斜である所定アップレートRuは、上記立ち下り部96の傾斜である所定ダウンレートRdに対して絶対値比較で若干小さく(すなわち傾斜が緩やか)に設定されるように図示するが、上記トルク低減制御における平均トルクTrmeanが温度補償可能上限トルクTrth以下になっているという条件を満たす限りにおいて、所定アップレートRuは絶対値比較で所定ダウンレート以上であってもよい。
In FIG. 4, the predetermined up rate Ru that is the inclination of the rising
図5は、上記トルク低減制御において、モータトルクを増加へと転換する部分を拡大して示す。点線で表す立ち上がり部98aは、モータ回転数Nm2が100rpm以上になったときのトルク増加を示し、実線で表す立ち上がり部98bは、モータ回転数Nm2が50rpmになったときのトルク増加を示す。このように、アクセル開度Acが大きいときにトルク増加判定に用いるモータ回転数の閾値を小さく設定することでモータトルクの増加をより早く実行でき、ユーザ要求に応じたレスポンス性能を高めることができる。また、万一にモータロック状態が上り坂で生じている場合を想定すると、モータトルクを大きく低下させた状態を継続する時間が長くなるほど車両の後ずさり距離が大きくなることになるため、より早いタイミングでトルク増加に転換することは上記後ずさり距離を小さくして車両の安全性を担保する意義もある。
FIG. 5 is an enlarged view of a portion where the motor torque is increased in the torque reduction control. A rising
モータトルクを増加させる処理の実行に続いて、モータロック状態が解消されたか否かが判定される(ステップS24)。ここでは、上記ステップS22の処理によりモータトルクを所定目標値Tr2まで増加させた後、モータMG2のロータ36の正方向への回転数Nm2が100rpm以上になったか否かで判定される。そして、モータロック状態が解消された場合には(ステップS24でYES)、そのまま処理を終了する。
Following the execution of the process of increasing the motor torque, it is determined whether or not the motor lock state has been eliminated (step S24). Here, after the motor torque is increased to the predetermined target value Tr2 by the process of step S22, it is determined whether or not the rotational speed Nm2 of the motor MG2 in the positive direction of the
一方、モータロック状態が解消されない場合(ステップS24でNO)、ユーザによるアクセル操作によって上記温度補償可能上限トルクTrthを超えるような大きなトルク要求があるか否かを判定する(ステップS26)。トルク要求がない場合には(ステップS26でNO)、そのまま処理を終了する。一方、トルク要求がある場合には(ステップS26でYES)、上記ステップS10に戻って上述したトルク低減制御が再び実行されることになる。このとき、U相コイルおよびV相コイルの各推定温度が上限値以下になっていない場合、上限値到達時間がゼロに設定されて(ステップS10,S12)、トルクが目標上限値Tr2到達後直ちにステップS14の処理を実行することになる。 On the other hand, if the motor lock state is not resolved (NO in step S24), it is determined whether or not there is a large torque request that exceeds the temperature compensable upper limit torque Trth by the accelerator operation by the user (step S26). If there is no torque request (NO in step S26), the process ends. On the other hand, if there is a torque request (YES in step S26), the process returns to step S10 and the torque reduction control described above is executed again. At this time, if the estimated temperatures of the U-phase coil and the V-phase coil are not less than or equal to the upper limit values, the upper limit value arrival time is set to zero (steps S10 and S12) and immediately after the torque reaches the target upper limit value Tr2. The process of step S14 is executed.
そして、モータロック状態が解消されない限り、上記ステップS10〜S26の処理を含む上記トルク低減制御が繰り返し実行されて、モータトルクは図4に示すように目標下限値Tr1と目標上限値Tr2との間でジグザクの形状を描くように制御されることになる。この制御において、上下に振動するモータトルクの平均トルクTrmeanが上記温度補償可能上限トルクTrthを超えないように上記所定ダウンレートRdおよび所定アップレートの少なくとも一方が調整される。これにより、温度センサ72によって検出されるW定相コイルの温度Tmwに基いてU相コイルおよびV相コイルについて温度補償が可能になって熱的損傷や焼損等から保護することができる。
Then, as long as the motor lock state is not eliminated, the torque reduction control including the processing of steps S10 to S26 is repeatedly executed, and the motor torque is between the target lower limit value Tr1 and the target upper limit value Tr2 as shown in FIG. It will be controlled to draw a zigzag shape. In this control, at least one of the predetermined down rate Rd and the predetermined up rate is adjusted so that the average torque Trmean of the motor torque that vibrates up and down does not exceed the temperature compensable upper limit torque Trth. Thereby, based on the temperature Tmw of the W constant-phase coil detected by the
なお、上記トルク低減制御では、トルク低下時の目標下限値Tr1を連続可能最大トルクTrc、トルク増加時の目標上限値Tr2を温度補償可能上限トルクTrthとして説明したが、これに限定されるものではなく、上記所定ダウンレートRdおよび所定アップレートの少なくとも一方が調整されて平均トルクTrmeanが温度補償可能上限トルクTrthを超えないという条件を満たす限りにおいて上記Tr1およびTr2は適宜に設定されることができる。 In the torque reduction control, the target lower limit value Tr1 at the time of torque reduction is described as the maximum continuous torque Trc, and the target upper limit value Tr2 at the time of torque increase is described as the temperature compensateable upper limit torque Trth. However, the present invention is not limited to this. As long as at least one of the predetermined down rate Rd and the predetermined up rate is adjusted so that the average torque Trmean does not exceed the temperature-compensable upper limit torque Trth, the Tr1 and Tr2 can be appropriately set. .
10 ハイブリッド車、11 回転位置センサ、12 エンジン、13 出力軸、14 動力分配統合機構、16 エジンECU、18 サンギヤ、20 リングギヤ、22 プラネタリギヤ、24 ダンパ、26 キャリア、29 ロータ、30 回転軸、31,37 回転角センサ、32 リングギヤ軸、34 減速機、36 ロータ、38 回転軸、40 車軸、42 車輪、44,46 インバータ、48 コンバータ、50 バッテリ、52,54 平滑コンデンサ、55 電圧センサ、56 電力ライン、58 接地ライン、60 モータECU、62 SOCセンサ、64 バッテリECU、66 ハイブリッドECU、68 車速センサ、70 アクセル開度センサ、72 温度センサ、MG1,MG2 三相交流モータ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
制御手段は、ユーザ要求トルクおよび回転数に基いてモータロック状態であると判定されるとき、三相交流モータのトルクを所定のトルク低下目標値まで低下させてから所定のトルク増加目標値まで増加させるトルク低減制御を実行し、このトルク低減制御を実行したときの平均トルクが、前記特定相コイルのコイル温度に基いて他相コイルについての温度補償可能なトルク閾値以下になるように、前記トルク低下目標値および前記トルク増加目標値を設定することを特徴とする車両駆動用モータの制御装置。 A voltage conversion means for converting a DC voltage into an AC voltage and applying a wheel driving torque to a three-phase AC motor, a current detection means for detecting an AC current flowing in a three-phase coil of a stator of the three-phase AC motor, Output from the rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the rotor of the three-phase AC motor, the coil temperature detection means for detecting the temperature of the coil of the specific phase among the three-phase coils, and the voltage conversion means according to the user requested torque A control means for controlling the AC voltage, and a vehicle drive motor control device comprising:
Control means, when it is determined that the motor lock state based on a user requested torque and rotational speed, three-phase AC motor torque prescribed torque increase target value or from lowering to a predetermined torque decrease the target value of The torque reduction control to be increased is executed, and the average torque when the torque reduction control is executed is set to be equal to or less than the torque threshold value that allows temperature compensation for the other phase coil based on the coil temperature of the specific phase coil. A control device for a motor for driving a vehicle, characterized in that a torque decrease target value and the torque increase target value are set .
制御手段は、モータロック状態が解消されるまで前記トルク低減制御を繰り返し実行することを特徴とする車両駆動用モータの制御装置。 The vehicle drive motor control device according to claim 1,
The control means repeatedly performs the torque reduction control until the motor lock state is eliminated.
制御手段は、前記トルク低減制御における前記トルク低下目標値を連続可能最大トルクに設定することを特徴とする車両駆動用モータの制御装置。 The vehicle drive motor control device according to claim 1 or 2,
The control means sets the torque reduction target value in the torque reduction control to a maximum continuous torque , and a vehicle drive motor control device.
制御手段は、前記トルク低減制御で、モータ回転数が所定値以上になったときにトルク増加へと転換することを特徴とする車両駆動用モータの制御装置。 In the control apparatus of the vehicle drive motor of any one of Claim 1 to 3,
The control means is a control device for a vehicle driving motor, wherein the torque reduction control switches to a torque increase when the motor rotation speed exceeds a predetermined value.
制御手段は、車両のアクセル開度に応じてモータ回転数の所定値を変更することを特徴とする車両駆動用モータの制御装置。 The vehicle drive motor control device according to claim 4,
The control means changes the predetermined value of the motor rotation speed in accordance with the accelerator opening of the vehicle.
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