JP5660309B2 - 車両駆動用モータ制御装置 - Google Patents

Description

この発明は車両駆動用モータ制御装置に係り、特に、車両駆動用モータがロック状態のときにアクセル操作からブレーキ操作への移行を運転者に喚起し、モータ内部のコイルの熱破壊を防止した車両駆動用モータ制御装置に関する。

電気自動車やシリーズ型ハイブリッド車など車両駆動用モータにより走行する車両では、一般に三相交流モータが使用されており、例えば登坂路でブレーキを使用せずアクセル操作による車両停止を維持していた場合、モータ内部のコイルの一相のみの通電が続き、通電するコイルの過熱や故障を発生させることがある。
従来の車両駆動用モータ制御装置においては、図５に示すように、登坂路で運転者がアクセル操作して車両を停止状態に維持することで車両駆動用モータがロック状態となり、モータ内部のコイル温度が設定値Ａを超えた場合に、コイルの通電を制限して駆動トルクを低下させることで、コイルの過熱や故障を回避している。しかし、コイル温度が設定値Ａを超えた場合に、コイル温度保護のためコイルの通電を急に制限すると、制限された期間Ｂ内においてはモータの駆動トルク減少でアクセル操作が効かなくなり、ドライバビリティが悪化する。

そこで、従来の車両駆動用モータ制御装置には、車両駆動用モータがロック状態であると判定されたときには、車両駆動用モータの駆動トルクを所定低下比率で低下させてから所定増加比率で増加させるトルク低減制限を実行し、このトルク低減制限実行時の平均トルクが、特定相コイルの温度に基づいて他相コイルについての温度補償可能なトルク閾値になるように、所定低下比率および所定増加比率の少なくとも一方を調整するものがある（特許文献１）。
また、車両駆動用モータ制御装置には、車両駆動用モータがロック状態であると判定されたときに、車両駆動用モータの駆動トルクを一旦低下させて復帰させる第１トルク低減制限を実行し、なおロック状態が解消されない場合には、モータの駆動トルクを第１トルク低減制限よりも低い所定トルクまで低下させる第２トルク低減制限を実行するものがある（特許文献２）。

特開２０１０−１１５４５号公報 特開２０１０−１１５４６号公報

ところが、モータ内部のコイルの過熱度合いから駆動トルクを制限する車両駆動用モータ制御装置では、図５に示すように、一旦コイル温度が設定値Ａを越えて上昇してしまうと、次にコイル温度が設定値Ａ以下に低下するまでの間は駆動トルクの制限を解除することができず、長い間駆動トルクを復帰させることができない状態が続いてしまう。

この発明は、アクセル操作により車両駆動用モータがロック状態のときに、アクセル操作からブレーキ操作への移行を運転者に喚起することができ、モータ内部において通電するコイルを、通電により温度上昇したコイルから他のコイルにすることができる車両駆動用モータ制御装置を実現することを目的とする。

この発明は、直流電圧を交流電圧に変換して車両駆動用モータに供給する電圧変換手段と、車両のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量に基づいて駆動トルク要求値を算出し、この駆動トルク要求値に応じて前記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た車両駆動用モータ制御装置において、前記車両駆動用モータがロック状態か否かを判定するモータロック判定手段を備え、車両のブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段を備え、前記制御手段は、前記モータロック判定手段によりロック状態であると判定された時には、駆動トルク最大値を予め設定された値まで徐々に減少させ、前記ブレーキ操作量検出手段によりブレーキオンが検出されるまで駆動トルク最大値を予め設定された値に制限し、前記ブレーキ操作量検出手段によりブレーキオンが検出されて駆動トルク最大値の制限を解除するのに要する時間を通常ブレーキ操作からアクセル操作に変更するのに要する時間以下とすることを特徴とする。

この発明の車両駆動用モータ制御装置は、アクセル操作により車両駆動用モータがロック状態のときには駆動トルク最大値を減少させることにより車両をゆっくり後退させ、アクセル操作からブレーキ操作への移行を運転者に喚起することができる。
この発明の車両駆動用モータ制御装置は、車両駆動用モータがロック状態のときにモータ内部において通電するコイルを、車両を後退させることで通電により温度上昇したコイルから他のコイルにすることができる。

図１は車両駆動用モータ制御装置のフローチャートである。（実施例） 図２は車両駆動用モータ制御装置のタイミングチャートである。（実施例） 図３は車両駆動用モータで走行する車両のシステム図である。（実施例） 図４は車両駆動用モータ制御装置のブロック図である。（実施例） 図５はコイル温度による駆動トルク制限のタイミングチャートである。（従来例）

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図３において、１は電気自動車やシリーズ型ハイブリッド車などの車両である。この車両１は、車両駆動用モータ（以下「モータ」と記す。）２を備えている。モータ２は、モータ軸３を差動装置４に接続している。差動装置４には、車軸５を介して車輪６を接続している。前記モータ２は、電圧変換手段のインバータ７を介して高電圧バッテリ８に接続されている。インバータ７は、高電圧バッテリ８の直流電圧を交流電圧に変換してモータ２に供給する。モータ２は、交流電圧で駆動トルクを発生する。モータ２が発生した駆動トルクは、差動装置４から車軸５を介して車輪６に伝達され、車両１を走行させる。
前記モータ２は、図４に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルＵ、Ｖ、Ｗを有する三相交流モータからなる。インバータ７は、高電圧バッテリ８の直流電圧をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相の交流電圧に変換し、各相のコイルＵ、Ｖ、Ｗに供給する。インバータ７および高電圧バッテリ８は、車両駆動用モータ制御装置９の制御手段１０に接続されている。
車両駆動用モータ制御装置９の制御手段１０は、車両のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段１１と、車両のブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段１２と、モータ回転速度を検出するモータ回転速度検出手段１３と、駆動トルクを検出する駆動トルク検出手段１４と、モータ内部の各コイルＵ、Ｖ、Ｗの温度を検出するコイル温度検出手段１５、１６、１７と、モータ２がロック状態か否かを判定するモータロック判定手段１８とを備えている。
制御手段１０は、アクセル操作量検出手段１１により検出されたアクセル操作量に基づいて駆動トルク要求値を算出し、この駆動トルク要求値に応じてインバータ７から出力される交流電圧を制御し、モータ２を駆動制御する。一方、制御手段１０は、車両１の減速時等において車輪６からの駆動力でモータ２が駆動された場合に、発生した電力を高電圧バッテリ８に回収するようにインバータ７を回生制御する。したがって、モータ２は、電動機として機能するとともに発電機としても機能する発電動機である。

前記車両駆動用モータ制御装置９の制御手段１０は、モータロック判定手段１８によって、モータ回転速度検出手段１３により検出されたモータ回転速度が予め設定された値より小さく、かつ、駆動トルク検出手段１４により検出された駆動トルクが予め設定された値より大きい状態が予め設定された時間継続した時に、モータ２がロック状態であると判定する。
制御手段１０は、モータロック判定手段１８によりモータ２がロック状態であると判定された時に、モータ２の駆動トルク最大値を予め設定された値まで徐々に減少させる。
制御手段１０は、駆動トルク最大値を減少させる場合において、通常の雰囲気温度でモータ２を駆動し続けてもモータ内部の各相のコイルＵ、Ｖ、Ｗが熱破壊しない駆動トルクまで、駆動トルク最大値を減少させる。
また、制御手段１０は、ブレーキ操作量検出手段１２によりブレーキオンが検出されるまで、駆動トルク最大値を予め設定された値に制限する。
制御手段１０は、ブレーキ操作量検出手段１２によりブレーキオンが検出されて駆動トルク最大値の制限を解除するのに要する時間を、通常ブレーキ操作からアクセル操作に変更するのに要する時間以下とする。
さらに、制御手段１０は、モータ内部のコイルＵ、Ｖ、Ｗの温度を検出するコイル温度検出手段１５、１６、１７により検出された各コイルＵ、Ｖ、Ｗのコイル温度が予め設定された値を超えた時には、駆動トルク要求値を０とする。

次に、車両駆動用モータ制御装置９による制御を、図１のフローチャートに従い説明する。なお、車両１には、ブレーキヒルホールド機能を搭載し、車両１の傾き検出の結果により、ブレーキオフ後も機械的なパーキングブレーキを所定時間延長させ、ブレーキ操作状態を維持するものがある。このため、図１においては、ブレーキヒルホールド機能の搭載・非搭載を含めて、車両駆動用モータ制御装置９による制御を説明する。
図１において、登坂路で車両１がアクセル操作により停車して、制御手段１０により制御のプログラムがスタートすると（Ｓ０１）、ヒルホールド条件が成立しているかを判断する（Ｓ０２）。ヒルホールド条件は、車両１がブレーキヒルホールド機能を搭載し、かつブレーキヒルホールド動作中の場合に、成立する。
この判断（Ｓ０２）がＹＥＳの場合は、判断（Ｓ１３）にジャンプする。この判断（Ｓ０２）がＮＯの場合は、モータ２の駆動トルク最大値の制限開始条件が成立するか、または駆動トルク最大値の制限継続中であるかを判断する（Ｓ０３）。制限開始条件は、モータ回転速度が設定値より小さく、かつ、モータ２の駆動トルクが設定値より大きい状態が設定時間継続して、モータ２がロック状態であると判定された場合に、成立する。
前記判断（Ｓ０３）がＮＯの場合は、リターン（Ｓ１５）にジャンプする。この判断（Ｓ０３）がＹＥＳの場合は、モータ２の駆動トルク最大値を予め設定された値まで徐々に減少させ（Ｓ０４）、警告灯の点滅等により運転者に警告を表示する（Ｓ０５）。駆動トルク最大値の減少は、例えば、制限開始時の駆動トルク最大値が１／２の値になるまで設定時間をかけて減少させる。また、この駆動トルク最大値を減少させる場合においては、通常の雰囲気温度でモータ２を駆動し続けてもモータ内部の各相のコイルＵ、Ｖ、Ｗが熱破壊しない駆動トルクまで、駆動トルク最大値を減少させる。

前記警告表示（Ｓ０５）に続き、モータ軸３の回転角θを、
・θ＝モータ回転速度＊制限開始からの時間積算
の式より算出し（Ｓ０６）、駆動トルク最大値の制限解除条件が成立するかを判断する（Ｓ０７）。制限解除条件は、θが各コイルＵ、Ｖ、Ｗのなす一相分の角度を超え、かつアクセルオフ（アクセル操作無し）でブレーキオン（ブレーキ操作有り）の場合に、成立する。よって、駆動トルク最大値は、ブレーキ操作量検出手段１２によりブレーキオンが検出されるまで、予め設定された値に制限される。
前記判断（Ｓ０７）がＮＯの場合は、リターン（Ｓ１５）にジャンプする。この判断（Ｓ０７）がＹＥＳの場合は、駆動トルク最大値を速やかに復帰させ（Ｓ０８）、運転者への警告を解除する（Ｓ０９）。ブレーキ操作量検出手段１２によりブレーキオンが検出されて駆動トルク最大値の制限を解除するのに要する時間は、通常ブレーキ操作からアクセル操作に変更するのに要する時間（例えば、アクセルペダルからブレーキペダルへの踏み替えに要する時間）以下とする。
前記警告解除（Ｓ０９）に続き、車両１がブレーキヒルホールド機能を搭載しているかを判断する（Ｓ１０）。この判断（Ｓ１０）がＮＯの場合は、リターン（Ｓ１５）にジャンプする。この判断（Ｓ１０）がＹＥＳの場合は、パーキングブレーキの操作状態を保持し（Ｓ１１）、登坂路の傾斜推測値と釣り合う駆動トルクとなるアクセル開度ＡｃｃＴを算出し（Ｓ１２）、アクセル操作によるアクセル開度がアクセル開度ＡｃｃＴを越えたかを判断する（Ｓ１３）。
この判断（Ｓ１３）がＮＯの場合は、リターン（Ｓ１５）にジャンプする。この判断（Ｓ１３）がＹＥＳの場合は、パーキングブレーキの操作を解除し（Ｓ１４）、リターンする（Ｓ１５）。

前記車両駆動用モータ制御装置９による制御を、図２のタイミングチャートに従い説明する。
図２において、コイル温度が設定値Ａに達する程の高い斜度の登坂路で、ブレーキを使用せずアクセル操作による車両１の停止維持を開始し（ｔ０）、モータ回転速度が設定値より小さく、かつ、モータ２の駆動トルクが設定値より大きい状態が設定時間継続し（ｔ１）、モータ２がロック状態であると判定されると、通電しているコイルＵ、Ｖ、Ｗのコイル温度が設定値Ａに達する前であっても、駆動トルク最大値を徐々に減少させ、警告を表示する（ａ）。
駆動トルク最大値の減少（ａ）でアクセルの効きが弱まり、車両１がゆっくり後退することでモータ２が回転し（ｂ）、回転角θが各コイルＵ、Ｖ、Ｗのなす一相分の角度を超えると、通電しているコイルが通電により温度上昇したコイルから他のコイルになり、コイル温度が低下する（ｔ２）。
運転者が車両１の後退を警告により感知して、アクセル操作を止めてブレーキ操作に移行（ｃ）すると（ｔ３）、駆動トルク最大値の制限を解除して、駆動トルクを０とする。車両１は、ブレーキ操作により停止を維持される。車両１が停止維持している状態において、運転者がブレーキ操作を止めてアクセル操作に移行（ｄ）すると（ｔ４）、駆動トルクが直ちに発生される。
なお、コイル温度が設定値Ａに達しない程度の低い斜度の登坂路で、ブレーキを使用せずアクセル操作による車両１の停止維持を開始し（ｔ５）、モータ回転速度が設定値より小さい状態が設定時間継続した場合に（ｔ６）、駆動トルク最大値以下の駆動トルク要求値であれば、通電しているコイルＵ、Ｖ、Ｗのコイル温度が設定値Ａに達することがないので、アクセル操作により車両１の停止と後退速度を変更でき、駆動トルク最大値を減少させる制限を動作しつつ運転者に警告を表示する。運転者がアクセル操作を止めてブレーキ操作に移行すると、駆動トルク最大値の制限を解除して、駆動トルクを０とする。車両１は、ブレーキ操作により停止を維持される。

このように、車両駆動用モータ制御装置９は、モータ２がロック状態か否かを判定するモータロック判定手段１８によりロック状態であると判定された時には、駆動トルク最大値を予め設定された値まで徐々に減少させる。
これにより、車両駆動用モータ制御装置９は、アクセル操作によりモータ２がロック状態のときには駆動トルク最大値を減少させることで車両１をゆっくり後退させ、アクセル操作からブレーキ操作への移行を運転者に喚起することができる。また、車両駆動用モータ制御装置９は、モータ内部において通電する三相のコイルＵ、Ｖ、Ｗを、車両１を後退させることで通電により温度上昇したコイルから他のコイルにすることができる。
車両駆動用モータ制御装置９は、制御手段１０によって、通常の雰囲気温度でモータ２を駆動し続けてもモータ内部のコイルＵ、Ｖ、Ｗが熱破壊しない駆動トルクまで駆動トルク最大値を減少させることで、モータ内部のコイルＵ、Ｖ、Ｗの熱破壊を避けつつ、緩やかな登坂路であれば、運転者のアクセル操作により車両１の後退速度を調整することができる。
車両駆動用モータ制御装置９は、制御手段１０によって、ブレーキ操作量検出手段１２によりブレーキオンが検出されるまで駆動トルク最大値を予め設定された値に制限することで、運転者がアクセル操作量を増やすことによるモータのロック状態継続を回避することができる。
車両駆動用モータ制御装置９は、制御手段１０によって、ブレーキ操作量検出手段１２によりブレーキオンが検出されて駆動トルク最大値の制限を解除するのに要する時間を、通常ブレーキ操作からアクセル操作に変更するのに要する時間以下とすることで、運転者がブレーキ操作からアクセル操作に移行させている間に駆動トルク最大値を元に戻すため、通常通りの登坂発進が可能となる。
駆動用モータ制御装置９は、制御手段１０によって、モータ回転速度検出手段１３により検出されたモータ回転速度が予め設定された値より小さく、かつ、駆動トルク検出手段１４により検出された駆動トルクが予め設定された値より大きい状態が予め設定された時間継続した時に、モータ２がロック状態であると判定するので、モータ内部のコイルＵ、Ｖ、Ｗが過熱する前に駆動トルクを減少させることができる。
駆動用モータ制御装置９は、制御手段１０によって、モータ内部のコイルＵ、Ｖ、Ｗの温度を検出するコイル温度検出手段１５、１６、１７により検出された各コイルＵ、Ｖ、Ｗのコイル温度が予め設定された値を超えた時には、駆動トルク要求値を０とすることで、モータ内部のコイルＵ、Ｖ、Ｗの限界温度を超えないようにして、コイルＵ、Ｖ、Ｗの熱破壊を避けることができ、また、外気温が高温の場合でもモータ内部のコイルを保護することができる。

この発明は、アクセル操作により車両駆動用モータがロック状態のときにアクセル操作からブレーキ操作への移行を運転者に喚起し、モータ内部において通電により温度上昇したコイルから他のコイルにすることができるものであり、車両駆動用モータを搭載した運送用機器に適用することができる。

１ 車両
２ モータ
３ モータ軸
４ 差動装置
５ 車軸
６ 車輪
７ インバータ
８ 高電圧バッテリ
９ 車両駆動用モータ制御装置
１０ 制御手段
１１ アクセル操作量検出手段
１２ ブレーキ操作量検出手段
１３ モータ回転速度検出手段
１４ 駆動トルク検出手段
１５、１６、１７ コイル温度検出手段
１８ モータロック判定手段

Claims (1)

1. 直流電圧を交流電圧に変換して車両駆動用モータに供給する電圧変換手段と、
   車両のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
   前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量に基づいて駆動トルク要求値を算出し、この駆動トルク要求値に応じて前記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た車両駆動用モータ制御装置において、
   前記車両駆動用モータがロック状態か否かを判定するモータロック判定手段を備え、
   車両のブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記モータロック判定手段によりロック状態であると判定された時には、駆動トルク最大値を予め設定された値まで徐々に減少させ、
   前記ブレーキ操作量検出手段によりブレーキオンが検出されるまで駆動トルク最大値を予め設定された値に制限し、
   前記ブレーキ操作量検出手段によりブレーキオンが検出されて駆動トルク最大値の制限を解除するのに要する時間を通常ブレーキ操作からアクセル操作に変更するのに要する時間以下とすることを特徴とする車両駆動用モータ制御装置。

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