JP6551667B2 - Climbing start motor controller for electric car - Google Patents

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Description

本発明は、電動自動車の登坂発進モータ制御装置に関する。   The present invention relates to a climbing start motor control apparatus for an electric vehicle.

電気自動車(電動自動車)の多くは、車載バッテリの直流電力をインバータで交流電力に変換して走行用モータ(例えば同期型交流三相モータ)を駆動し、走行用モータの出力をドライブシャフトを介して駆動輪へ伝えている。具体的にはインバータには、スイッチング素子としてU相、V相、W相といった三相のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が用いられる。そして、ECU(制御部)にて、IGBTを走行用モータの状態に応じ制御(スイッチング)し、アクセルペダル操作にしたがい、生成される三相交流(U相、V相、W相)を走行用モータに出力して、走行用モータにトルクを印加させている。   Many electric vehicles (electric vehicles) convert the DC power of an on-board battery into AC power by an inverter to drive a traveling motor (for example, a synchronous AC three-phase motor), and output the traveling motor via a drive shaft Transmission to the drive wheels. Specifically, in the inverter, three-phase IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) such as U-phase, V-phase, and W-phase are used as switching elements. Then, the ECU (control unit) controls (switches) the IGBT according to the state of the traveling motor, and uses the generated three-phase alternating current (U phase, V phase, W phase) for traveling according to the accelerator pedal operation. The torque is output to the motor to apply a torque to the traveling motor.

ところで、電気自動車に搭載されるインバータのIGBTは、発熱しやすい部品である。すなわち、図7(a)に示されるようにIGBTは、走行用モータが高速回転する場合、スイッチングされる周期は短いうえ周波数は高いので、U相、V相、W相のIGBTに流れる電流は早い周期で増減され、IGBTの温度上昇は小さいものの、図7(b)に示されるように走行用モータの回転が低速になるにしたがい、スイッチングされる周期は長く周波数は低下するため、U相、V相、W相のIGBTに流れる電流が遅い周期で増減され、IGBTは温度上昇する傾向が高まる。さらに図7(c)に示されるように走行用モータがロックする状態になる場合、U相、V相、W相に流れるはずの電流が、1相のIGBTに集中して大電流で流れ続けるため、当該1相のIGBTが急激に発熱し、急激なる温度上昇をきたす。   By the way, IGBT of the inverter mounted in an electric vehicle is a component which is easy to generate heat. That is, as shown in FIG. 7A, when the traveling motor rotates at high speed, the switching cycle is short and the frequency is high, so the current flowing in the U-phase, V-phase, and W-phase IGBTs is Although the temperature is increased or decreased at a short cycle and the temperature rise of the IGBT is small, as shown in FIG. 7 (b), as the rotation of the traveling motor becomes slower, the switching cycle becomes longer and the frequency decreases. The current flowing through the V-phase and W-phase IGBTs is increased or decreased in a slow cycle, and the temperature of the IGBT increases. Further, as shown in FIG. 7C, when the traveling motor is in a locked state, the current that should flow in the U phase, V phase, and W phase continues to flow in a large current concentrated in the one phase IGBT Therefore, the one-phase IGBT rapidly generates heat, causing a rapid temperature rise.

このIGBTの特性が電気自動車の登坂路発進時に影響を与える。
すなわち、通常、電気自動車が登坂路を発進する場合、アクセルペダルを踏み込むと、走行用モータの状態に応じた周期の三相交流が走行用モータに出力され、走行用モータにトルクを印加させるが、このとき図8に示されるように平坦路の場合、走行用モータは即、動き始め加速するため、IGBTの温度は上昇しない。また登坂路の場合、図8に示されるように登坂路の勾配が次第に急になるしたがい、走行用モータの回転は上昇しにくくなるため、アクセルペダルの踏込み時は、IGBTの温度が上昇するものの、その後は走行用モータの動き始めにより、IGBTを流れる電流が早い周期で増減されるため、IGBTの温度は下降する。
The characteristics of the IGBT have an influence when the electric vehicle starts uphill.
That is, normally, when the electric vehicle starts uphill, when the accelerator pedal is depressed, three-phase alternating current with a cycle corresponding to the state of the traveling motor is output to the traveling motor to apply torque to the traveling motor. At this time, in the case of a flat road as shown in FIG. 8, the temperature of the IGBT does not rise because the traveling motor immediately starts to move and accelerates. Also, in the case of uphill roads, as shown in FIG. 8, as the slope of the uphill roads becomes steeper, the rotation of the traveling motor becomes difficult to increase, so the temperature of the IGBT rises when the accelerator pedal is depressed. After that, since the current flowing through the IGBT is increased or decreased at an early cycle due to the start of movement of the traveling motor, the temperature of the IGBT decreases.

ところが、通常、IGBTは、過度な温度上昇から保護されるよう(過度な温度なると、IGBTは破損)、保護用の許容温度が設定されている。すなわち、例えば図8中のa1のようなIGBTの温度がIGBTの許容範囲の上限値tを越えるような登坂路の勾配を発進する場合、上限値にまで過熱されるIGBTを護るため、通電を停止させるという、走行用モータに印加されるトルクを抑制させる制御が働く(トルク抑制)。   However, normally, the allowable temperature for protection is set so that the IGBT is protected from an excessive temperature rise (the IGBT is broken when the temperature becomes excessive). That is, for example, when starting the slope of an uphill road where the IGBT temperature such as a1 in FIG. A control to suppress the torque applied to the drive motor works to stop the motor (torque suppression).

IGBTは、「ms」という時間単位で温度が変化する部品なので、上記のようにトルク抑制(通電停止)が行われると、即、IGBTの温度が上限値を下回る。
しかし、IGBTは、上限値を下回ると、再びスイッチングが行われ、三相交流が走行用モータに出力されて、トルクを走行用モータに印加するが、登坂路の勾配は変わらないので、再びIGBTの温度が許容範囲の上限値を越えるまで上昇する。つまり、電気自動車は、IGBTの過度な温度上昇を生じさせるような急勾配の登坂路の場合、IGBTの保護機能により、走行用モータにトルクを印加したり、同トルクを抑制したりすることが繰り返されるだけで、電気自動車は、登坂路上を止まり、発進できなくなる。
Since the IGBT is a component whose temperature changes in units of time of “ms”, the temperature of the IGBT immediately falls below the upper limit value when torque suppression (energization stop) is performed as described above.
However, when the IGBT falls below the upper limit value, switching is performed again, and a three-phase alternating current is output to the traveling motor to apply torque to the traveling motor, but the slope of the uphill does not change. The temperature rises until the upper limit of the allowable range is exceeded. That is, in the case of a steep slope that causes an excessive temperature rise of the IGBT, the electric vehicle may apply torque to the traveling motor or suppress the torque by the protection function of the IGBT. Just by repeating, the electric vehicle stops on the uphill road and cannot start.

一方、電気自動車の登坂路を発進させる制御には、特許文献1に示される予め登坂可能な最大勾配において登坂開始可能なトルク値を設定して、登坂路を発進させるような制御が開示されているだけで、過度なIGBTの温度上昇をもたらす勾配からの発進をうながすような技術は見られない。   On the other hand, in the control for starting the uphill road of the electric vehicle, a control is disclosed that starts the uphill road by setting a torque value that can start climbing on the maximum slope that can be climbed in advance. However, there is no technology that prompts a start from a gradient that causes an excessive temperature rise of the IGBT.

特開2003−199205号JP 2003-199205

このため、電気自動車は、IGBTの過度な温度上昇を抑制する保護機能が障害となって、登坂性能の限界を越える登坂路発進性能を確保することは難しい。
そこで、本発明の目的は、スイッチング素子の許容温度の上限値を障害に発進が困難とされる登坂路の勾配でも、登坂路発進を可能にした電動自動車の登坂発進モータ制御装置を提供する。
For this reason, it is difficult for the electric vehicle to ensure the uphill road start performance exceeding the limit of the uphill performance because the protection function for suppressing the excessive temperature rise of the IGBT becomes an obstacle.
Therefore, an object of the present invention is to provide an uphill start motor control apparatus for an electric automobile that enables uphill start even when the slope of the uphill road is considered to be difficult due to the upper limit of the allowable temperature of the switching element.

本発明の態様は、直流電力を交流電力に変換する複数のスイッチング素子を有するインバータと、インバータに接続された走行用モータと、走行用モータの出力を駆動輪に伝えるドライブシャフトと、アクセルペダル操作によりスイッチング素子から交流を出力し走行用モータにトルクを印加させる制御部とを備え、電気自動車の登坂路の発進時、スイッチング素子の温度が許容温度の上限値に上昇したとき、走行用モータに印加されたトルクを抑える電気自動車の登坂発進モータ制御装置であって、制御部は、電動自動車の登坂路発進時でのトルクの抑制直後、ドライブシャフトに発生するドライブシャフトの反駆動方向および正駆動回転方向へ交互に振動する減衰振動の周期を検出する振動周期検出部と、検出したドライブシャフトの減衰振動の周期に合わせて、走行用モータにトルクを印加させる再トルク印加部とを有するものとした。   According to an aspect of the present invention, an inverter having a plurality of switching elements for converting direct current power to alternating current power, a traveling motor connected to the inverter, a drive shaft for transmitting the output of the traveling motor to drive wheels, and accelerator pedal operation And a control unit for outputting alternating current from the switching element to apply torque to the traveling motor, and when starting the uphill road of the electric vehicle, when the temperature of the switching element rises to the upper limit value of the allowable temperature, An uphill start motor control apparatus for an electric vehicle that reduces applied torque, wherein the control unit is configured to drive the drive shaft in the opposite direction and forward drive of the drive shaft generated on the drive shaft immediately after suppressing the torque when starting uphill on the electric vehicle. A vibration period detector that detects the period of the damped vibration that alternately vibrates in the rotation direction, and the number of detected drive shafts In accordance with the vibration cycle it was assumed to have a re-torque applying unit for applying a torque to the traction motor.

本発明によれば、電動自動車の登坂路発進時、急勾配により、スイッチング素子の温度が許容温度の上限値に達し、スイッチング素子の保護のため走行用モータに印加されるトルクが抑えられたとき、その直後に発生するドライブシャフトの反駆動方向、駆動方向に振動する減衰振動の周期に合わせて、走行用モータにトルクが印加されるから、走行用モータは、ドライブシャフトの減衰振動がもたらすねじりトルクの支援を受けて動き始める。   According to the present invention, the temperature of the switching element reaches the upper limit value of the allowable temperature due to the steep slope at the start of the uphill road of the electric vehicle, and the torque applied to the traveling motor is suppressed to protect the switching element. Immediately after that, torque is applied to the drive motor according to the opposite drive direction of the drive shaft and the cycle of the damped vibration that vibrates in the drive direction, so that the drive motor is twisted due to the damped vibration of the drive shaft. It starts to move with the support of torque.

したがって、電動自動車は、減衰振動がもたらすドライブシャフトのねじりトルクの助けにより、今まで許容温度の上限値を障害に発進が困難とされる勾配からの登坂路発進が可能となり、電動自動車に、限界を越える登坂路の発進性能を与えることができる。   Therefore, the electric motor vehicle can start uphill from a slope which is considered to be difficult to start due to the upper limit of the allowable temperature, with the help of the torsional torque of the drive shaft brought about by damping vibration. It is possible to give the starting performance of the uphill road exceeding.

本発明の第1の実施形態の登坂発進モータ制御装置の各部を、電気自動車(電動自動車)の主要部と共に示すブロック図。The block diagram which shows each part of the uphill starting motor control apparatus of the 1st Embodiment of this invention with the principal part of an electric vehicle (electric vehicle). 登坂発進モータ制御装置で行われる制御のフローチャート。The flowchart of the control performed with a slope start motor control apparatus. 電気自動車がIGBT上限値の制限を受けトルク抑制されたとき、ドライブシャフトに発生する減衰振動を説明するためのタイムチャート。The time chart for demonstrating the damped vibration which generate | occur | produces in a drive shaft, when an electric vehicle receives the restriction | limiting of IGBT upper limit and the torque is suppressed. 減衰振動の周期に合わせて走行用モータにトルクを印加するときを説明するためのタイムチャート。The time chart for demonstrating when applying a torque to a driving motor according to the period of damping vibration. 走行用モータのトルクに、減衰振動がもたらすドライブシャフトのねじりトルクが合わさり駆動輪へ伝わるのを説明する斜視図。The perspective view explaining that the torsion torque of the drive shaft brought about by the damped vibration is combined with the torque of the traveling motor and transmitted to the drive wheels. 本発明の第2の実施形態の要部となる異なる減衰振動周期に合わせたトルクの印加制御を示すフローチャート。The flowchart which shows application control of the torque according to the different damping oscillation period which becomes the principal part of the 2nd Embodiment of this invention. 走行用モータの回転速度に応じ変化するIGBTの温度上昇特性を説明するタイムチャート。The time chart explaining the temperature rise characteristic of IGBT which changes according to the revolving speed of the motor for run. 同走行用モータの回転速度に基づく登坂路を発進するときにおけるIGBTの温度上昇の変化を説明するための線図。The diagram for demonstrating the change of the temperature rise of IGBT when starting the uphill road based on the rotational speed of the motor for the said driving | running | working.

以下、本発明を図1から図5に示す第1の実施形態にもとづいて説明する。
図1は電気自動車(電動自動車)の概略構成を示している。この電気自動車の主要部を説明すると、図1中1は電気自動車の車体、3は同車体1の前部に配置された前輪、5は車体1の後部に配置された後輪(駆動輪に相当)、7は走行用モータ(例えば同期型交流三相モータで構成される)、9はバッテリ、11は、U相,V相,W相といった複数相のIGBT11a(スイッチング素子に相当)を有して構成されるインバータ、13はECU(マイクロコンピュータで構成:制御部に相当))を示している。走行用モータ7の出力部は、ドライブシャフト15(鋼製のシャフト部材でなる)を介して後輪5に接続される。
Hereinafter, the present invention will be described based on a first embodiment shown in FIGS.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an electric vehicle (electric vehicle). The main parts of the electric vehicle will be described. In FIG. 1, 1 is a vehicle body of the electric vehicle, 3 is a front wheel disposed at the front of the vehicle body 1, 5 is a rear wheel disposed at the rear of the vehicle 7) has a traveling motor (for example, composed of a synchronous AC three-phase motor), 9 has a battery, and 11 has multiple phase IGBTs 11a (corresponding to switching elements) such as U phase, V phase and W phase An inverter 13 is configured by an ECU (composed of a microcomputer: corresponding to a control unit). An output portion of the traveling motor 7 is connected to the rear wheel 5 via a drive shaft 15 (made of a steel shaft member).

バッテリ9は、インバータ11を介して走行用モータ7に接続され、バッテリ9の直流出力を交流出力に変換して走行用モータ7へ出力する。これにより、バッテリ9の電力で後輪5の駆動が行われる。
ECU13は、予め設定された制御情報に基づきIGBT11aを、走行用モータ7の状態(モータ回転速度センサ21やモータ回転位相センサ23からの信号)に応じスイッチングしたり、アクセルセンサ17からの信号、すなわちアクセルペダル19のアクセル開度信号にしたがい、生成された交流を走行用モータ7に出力したりする。つまり、ECU13により、走行用モータ7が駆動、すなわち走行用モータ7にトルクが印加される。
The battery 9 is connected to the traveling motor 7 via the inverter 11, converts the direct current output of the battery 9 into an alternating current output, and outputs the alternating current output to the traveling motor 7. As a result, the rear wheels 5 are driven by the power of the battery 9.
The ECU 13 switches the IGBT 11a according to the state of the traveling motor 7 (signals from the motor rotational speed sensor 21 and the motor rotational phase sensor 23) based on preset control information, or a signal from the accelerator sensor 17, ie, The generated alternating current is output to the traveling motor 7 in accordance with the accelerator opening signal of the accelerator pedal 19. That is, the traveling motor 7 is driven by the ECU 13, that is, torque is applied to the traveling motor 7.

この電気自動車に、登坂路発進に関わる制御を行う登坂発進モータ制御装置29が設けられている。登坂発進モータ制御装置29は、例えばECU13に、IGBT11aを過度な温度上昇から保護する機能と、同保護機能で生じる現象を利用して登坂発進性能を高める機能とを有している。
IGBT11aの保護機能(IGBT保護部)は、ECU13に、予めIGBT11aを保護する許容温度を設定しておく。インバータ11に、IGBT11aの温度を検出する温度センサ14を設ける。さらにECU13に、電気自動車の急勾配の登坂路発進時、温度センサ14で検出されるIGBT11aの温度が許容温度の上限値t(図3、図4)に上昇した場合(例えば1相のIGBT11aに電流が集中し、IGBT11aが過熱されるとき)、一旦、IGBT11aの通電を停止する制御機能を設ける。つまり、IGBT11aの通電停止によって、走行用モータ7に印加されるトルクを抑制するものとしている。このトルク抑制により、IGBT11aの温度は低下し、IGBT11aにおける過大な温度上昇は抑えられる。ちなみにIGBT11aの温度低下は、例えば数十msといった極めて短い時間単位で行われる。
This electric vehicle is provided with an uphill starting motor control device 29 that performs control related to starting up an uphill road. The uphill start motor control device 29 has, for example, the ECU 13 of a function of protecting the IGBT 11a from an excessive temperature rise, and a function of enhancing the uphill start performance using a phenomenon generated by the protection function.
The protection function (IGBT protection unit) of the IGBT 11a sets in the ECU 13 an allowable temperature for protecting the IGBT 11a in advance. The inverter 11 is provided with a temperature sensor 14 that detects the temperature of the IGBT 11a. When the temperature of the IGBT 11a detected by the temperature sensor 14 rises to the upper limit value t (FIGS. 3 and 4) of the allowable temperature (for example, 1-phase IGBT 11a). When the current is concentrated and the IGBT 11a is overheated, the control function is provided to temporarily stop the energization of the IGBT 11a. That is, the torque applied to the traveling motor 7 is suppressed by stopping the energization of the IGBT 11a. By this torque suppression, the temperature of the IGBT 11a is lowered, and an excessive temperature rise in the IGBT 11a is suppressed. Incidentally, the temperature drop of the IGBT 11a is performed in an extremely short time unit such as several tens of ms.

電気自動車の発進性能の限界を高める機能は、トルク抑制が行われた直後に発生するドライブシャフト15の減衰振動を利用して行うものである。
すなわち、走行用モータ7のトルク抑制制御の実行直後、ドライブシャフト15は(走行用モータ7:非通電)、図3のモータ回転位相に見られるように当初の正駆動方向へねじれた状態から反駆動方向へねじれ、再び正駆動方向へねじれ、更に反駆動方向へねじれるという、周方向に交互にねじれ振動を繰り返しながら減衰することがわかっている(ms単位の短い周期で減衰)。この振動は減衰振動Sという。
The function of increasing the limit of the starting performance of the electric vehicle is performed by utilizing the damping vibration of the drive shaft 15 generated immediately after the torque suppression is performed.
That is, immediately after the torque suppression control of the traveling motor 7 is executed, the drive shaft 15 (running motor 7: non-energized) is twisted from the initial positive drive direction as seen in the motor rotation phase of FIG. It is known that torsional vibration is alternately repeated in the circumferential direction, that is, it is twisted in the drive direction, twisted in the positive drive direction, and further twisted in the reverse drive direction (damped with a short period of ms). This vibration is called a damped vibration S.

発進性能の限界を高める機能は、この減衰振動の周期に合わせて、走行用モータ7にトルクを印加させる共振制御でなる。具体的には同制御は、トルク抑制直後、ドライブシャフト15に発生する減衰振動Sの周期を検出する検出機能(振動周期検出部に相当)と、この検出した減衰振動Sの周期に合わせて、再度、走行用モータ7にトルクを印加されるようIGBT11aをスイッチングする再トルク印加機能(再トルク印加部に相当)とを有してなる。   The function of increasing the limit of the starting performance is resonance control that applies torque to the traveling motor 7 in accordance with the period of the damped vibration. Specifically, in the same control, a detection function (corresponding to a vibration cycle detection unit) for detecting the cycle of the damped vibration S generated on the drive shaft 15 immediately after torque suppression and the cycle of the detected damped vibration S Again, a re-torque application function (corresponding to a re-torque application unit) for switching the IGBT 11a so that torque is applied to the traveling motor 7 is provided.

本実施形態の検出機能は、ドライブシャフト15の固有振動数に基づき設定された周期時間に基づき、減衰振動Sの周期を検出する手法を用いている。例えばドライブシャフト15の固有振動数が「10Hz」であると、減衰振動Sの1周期は「およそ100ms」であるから、トルク抑制後、同時間まで経過したことを検出することで、ドライブシャフト15の減衰振動の周期検出が行える。   The detection function of the present embodiment uses a method of detecting the cycle of the damped vibration S based on the cycle time set based on the natural frequency of the drive shaft 15. For example, when the natural frequency of the drive shaft 15 is “10 Hz”, one cycle of the damping vibration S is “approximately 100 ms”. Therefore, by detecting that the same time has elapsed after torque suppression, the drive shaft 15 It is possible to detect the period of damping vibration of

また再トルク印加機能は、ドライブシャフト15のねじれが開放したときのねじりトルクが、最も有効に後輪5へ発進トルクとして伝わるよう、図4中のモータ回転位相、モータ回転速度に示される減衰振動Sが反駆動方向へ位相、その後、正駆動方向へ位相するときの戻るタイミング(y)、ここでは「100ms」の半分、例えばトルク抑制後、「50ms」経過したときのタイミングで、再度、走行用モータ7の状態(停止状態)に応じ生成された交流が走行用モータ7に出力させる制御でなる。   Further, the re-torque application function is such that the torsional torque when the twist of the drive shaft 15 is released is most effectively transmitted as the starting torque to the rear wheel 5, and the damped vibration shown by the motor rotation phase and motor rotation speed in FIG. Return timing (y) when S is phased in the counter driving direction and then in the positive driving direction (here, half of “100 ms”, for example, when “50 ms” has elapsed after torque suppression) The AC generated according to the state (stopped state) of the motor 7 is controlled to output to the traveling motor 7.

つまり、許容温度で規制されるような急勾配の登坂路発進時には、走行用モータ7からのトルクと、ドライブシャフト15に生じるねじりトルクとが後輪5に加わる。このねじりトルクによるアシストにより、本来、無理であった走行用モータ7が動き始められるようにしている。むろん、IGBT11aを過熱から護るため、再トルク印加は、IGBT11aの温度が許容温度の上限値を下回るときに実行されるものとしている。   That is, at the start of a steep slope as restricted by the allowable temperature, the torque from the driving motor 7 and the twisting torque generated in the drive shaft 15 are applied to the rear wheel 5. The assist by the torsional torque allows the traveling motor 7 that was originally impossible to start moving. Of course, in order to protect the IGBT 11a from overheating, the retorque application is performed when the temperature of the IGBT 11a falls below the upper limit of the allowable temperature.

つぎに、この登坂発進モータ制御装置29の作用を。図2に示されるフローチャート、図および図4に示されるタイムチャート、図5に示される登坂路上を停止した電気自動車(車両)を模式した斜視図を参照して説明する。
例えば図5に示されるような登坂路を停止している電気自動車が発進するときを例に挙げて説明すると、運転者がサイドブレーキ(図示しない)を解除し、アクセルペダル19を踏み込む。これにより、インバータ11の複数のIGBT11aは、走行用モータ7の状態(停止)に応じスイッチングされ、走行用モータ7に応じた周期の三相交流が生成される。そして、図2のステップS1に示されるようにアクセルペダル19の踏込みにしたがい走行用モータ7に、生成されたトルクが印加される。この印加されたトルクは、図5に示されるようにドライブシャフト15へ伝わり、まずドライブシャフト15を正駆動回転方向へねじる。ドライブシャフト15がねじり終えると、図5中の矢印Aのように後輪5へトルクが伝わり、電気自動車を発進(前進)へさせようとする。
Next, the operation of the uphill starting motor control device 29 will be described. The flow chart shown in FIG. 2, the time chart shown in FIG. 4, and the perspective view schematically showing the electric vehicle (vehicle) stopped on the uphill road shown in FIG. 5 will be described.
For example, when an electric vehicle stopping an uphill road as shown in FIG. 5 starts up as an example, the driver releases the side brake (not shown) and depresses the accelerator pedal 19. As a result, the plurality of IGBTs 11 a of the inverter 11 are switched according to the state (stopped) of the traveling motor 7, and three-phase alternating current with a period corresponding to the traveling motor 7 is generated. Then, as shown in step S1 of FIG. 2, the generated torque is applied to the traveling motor 7 as the accelerator pedal 19 is depressed. The applied torque is transmitted to the drive shaft 15 as shown in FIG. 5, and the drive shaft 15 is first twisted in the positive drive rotational direction. When the drive shaft 15 finishes twisting, torque is transmitted to the rear wheel 5 as indicated by an arrow A in FIG. 5, and the electric vehicle is started (moved forward).

このとき、図5に示される登坂路の勾配θが急勾配なため、モータロックが生じるとする。すると、IGBT11aの1相に電流が集中して流れ、当該一相のIGBT11aが過大に発熱し、温度センサ14で検出されるIGBT11aの温度が、図3に示されるように許容温度の上限値tに達する。
続く図2のステップS3は、IGBT11aの温度が上限値tか否かの判定を行っている。IGBT温度が上限値tに達すると、ステップS5へ進み、走行用モータ7を過熱から護るIGBT保護制御、すなわち走行用モータ7に印加されるトルクを抑制するトルク抑制制御が行われる。
At this time, it is assumed that the motor lock occurs because the slope θ of the uphill road shown in FIG. 5 is steep. Then, current concentrates in one phase of the IGBT 11a, and the one-phase IGBT 11a generates excessive heat, and the temperature of the IGBT 11a detected by the temperature sensor 14 is the upper limit value t of the allowable temperature as shown in FIG. To reach.
In the following step S3 of FIG. 2, it is determined whether the temperature of the IGBT 11a is the upper limit value t. When the IGBT temperature reaches the upper limit value t, the process proceeds to step S5, where IGBT protection control for protecting the drive motor 7 from overheating, that is, torque suppression control for suppressing the torque applied to the drive motor 7 is performed.

具体的にはIGBT11aの通電を停止する制御が行われる。これにより、図3に示されるようにIGBT11aの温度は低下する。
さらに走行用モータ7はフリーな状態となり、ドライブシャフト15のねじれが開放されるため、ドライブシャフト15には、図3のモータ回転位相(モータ回転位相センサ23の検出信号)、モータ回転速度(モータ回転速度センサ21の信号)に示されるような減衰振動Sが発生する。すなわち、減衰振動Sは、ドライブシャフト15の正駆動方向へねじれた状態から、反駆動方向へねじれ、再び正駆動方向へねじれ、更に反駆動方向へねじれるという、周方向に交互にねじれる周期を繰り返しながら減衰していく振動である(ms単位の短い周期)。
Specifically, control for stopping energization of the IGBT 11a is performed. As a result, the temperature of the IGBT 11a decreases as shown in FIG.
Furthermore, since the traveling motor 7 is free and the twist of the drive shaft 15 is released, the motor rotation phase (detection signal of the motor rotation phase sensor 23) of FIG. A damped vibration S as shown in the signal of the rotation speed sensor 21 occurs. That is, the damping vibration S twists in the positive drive direction of the drive shaft 15, twists in the reverse drive direction, twists again in the positive drive direction, and further twists in the reverse drive direction. However, it is a vibration that attenuates (short period of ms unit).

つぎのステップS7は、この減衰振動Sの周期を検出するために、図4に示されるようにトルク抑制後からの経過時間が、所定時間である、ドライブシャフト15の固有振動数(例えば10Hz)に基づき設定された1周期時間、ここでは「50ms」を経過したか否かを判定している。
「50ms」のタイミングは、図4のモータ回転位相に示されるように反駆動方向へねじれたドライブシャフト15が正駆動方向へ位相するという戻るタイミングである。同タイミング(y)になると、ステップS9へ進み、このタイミングに合わせて、図4のモータトルクに示されるようにIGBT11aで生成された三相交流の出力を、再度、走行用モータ7に加え、走行用モータ7にトルクを印加させる(共振)。
In the next step S7, as shown in FIG. 4, the natural frequency (e.g. 10 Hz) of the drive shaft 15 is a predetermined time which is an elapsed time after the torque suppression as shown in FIG. It is determined whether or not one cycle time set based on the above, “50 ms” has elapsed.
The timing of “50 ms” is a return timing in which the drive shaft 15 twisted in the counter driving direction is phased in the positive driving direction as shown in the motor rotation phase in FIG. At the same timing (y), the process proceeds to step S9, and according to this timing, the three-phase AC output generated by the IGBT 11a is added to the traveling motor 7 again as shown by the motor torque in FIG. Torque is applied to the traveling motor 7 (resonance).

これにより、図5に示されるように後輪5に加わるトルクAは、走行用モータ7からのトルクA1に、減衰振動Sがもたらすドライブシャフト15の正駆動方向のねじりトルクA2が加わった過大なトルクが印加されるので、IGBT11aの過熱が要因に発進できない、すなわち登坂路上を停止し続けることが与儀なくされる状況であっても、走行用モータ7は動き始められる。   As a result, as shown in FIG. 5, the torque A applied to the rear wheel 5 is excessive by adding the torsional torque A2 in the positive drive direction of the drive shaft 15 caused by the damping vibration S to the torque A1 from the traveling motor 7. Since the torque is applied, the traveling motor 7 can start to move even if the vehicle cannot start due to the overheating of the IGBT 11a, that is, it is not allowed to continue to stop on the uphill road.

続くステップS11は、走行用モータ7が動き始めたか否かを判定していて、走行用モータ7が動き始めると、IGBT11aの過度な温度上昇は生じないと判定され、ステップS13へ進む。これにより、走行用モータ7は、通常のモータ状態に応じたIGBT11aのスイッチングで制御され、電気自動車は、登坂路上を加速しながら発進する。
以上説明したように電動自動車の登坂路発進時、たとえIGBT11aの保護のため走行用モータ7のトルクが抑制されたとしても、走行用モータ7は、ドライブシャフト15の減衰振動Sがもたらすねじりトルクの支援を受けて動き始める。
In the following step S11, it is determined whether or not the traveling motor 7 has started to move. If the traveling motor 7 has started to move, it is determined that an excessive temperature rise of the IGBT 11a does not occur, and the process proceeds to step S13. Thus, the traveling motor 7 is controlled by the switching of the IGBT 11a according to the normal motor state, and the electric vehicle starts while accelerating on the uphill road.
As described above, even when the torque of the traveling motor 7 is suppressed for protection of the IGBT 11a at the start of the uphill road of the electric automobile, the traveling motor 7 generates the torsional torque generated by the damping vibration S of the drive shaft 15. Start moving with support.

それ故、電気自動車は、今まで許容温度の上限値を障害に発進が困難とされる勾配からの発進が可能となり、電動自動車に、限界を越える登坂路の発進性能を与えることができる。特に減衰振動Sが正駆動方向へ位相するときのタイミングで、走行用モータ7へトルクを印加させたので、ドライブシャフト15に生じる減衰振動Sのねじりトルクを、最も有効に走行用モータ7のアシストに利用できる。   Therefore, the electric vehicle can be started from a slope where it is difficult to start due to the upper limit of the allowable temperature until now, and the electric vehicle can be given a start performance on an uphill road exceeding the limit. In particular, since torque is applied to the traveling motor 7 at the timing when the damped vibration S is phased in the positive drive direction, the torsion torque of the damped vibration S generated in the drive shaft 15 is most effectively assisted by the traveling motor 7. Available to

しかも、減衰振動Sの周期の検出には、ドライブシャフト15の固有振動数に基づく周期時間(ここでは50ms)を用いたので、簡単な制御で、ドライブシャフト15の減衰振動Sの振動の周期に合わせて、走行用モータ7にトルクを印加させることができる。
そのうえ、走行用モータ7の再トルク印加は、IGBT11aの温度が許容温度の上限値tを下回るときに実行するので、安定した再トルク印加の制御が約束できる。
Moreover, since the cycle time (50 ms in this case) based on the natural frequency of the drive shaft 15 is used to detect the cycle of the damped vibration S, the cycle of the vibration of the damped vibration S of the drive shaft 15 is simply controlled. In addition, torque can be applied to the traveling motor 7.
Moreover, since the retorque application of the traveling motor 7 is executed when the temperature of the IGBT 11a falls below the upper limit value t of the allowable temperature, stable control of the retorque application can be promised.

図6は、本発明の第2の実施形態を示す。
第1の実施形態のように減衰振動の周期の検出を、ドライブシャフトの固有周波数に基づく周期時間の検出といった間接的な手法で行うのではなく、センサ、例えばモータ回転位相センサ23(あるいはモータ速度センサ線21)を用いて、図4に示されるモータ回転位相から、ドライブシャフト15の減衰振動Sの周期を直接的に検出するようにしたものである。
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention.
The detection of the period of the damped oscillation is not performed by an indirect method such as the detection of the period time based on the natural frequency of the drive shaft as in the first embodiment, but a sensor such as a motor rotational phase sensor 23 (or a motor speed The period of the damped vibration S of the drive shaft 15 is directly detected from the motor rotation phase shown in FIG. 4 using the sensor line 21).

具体的には、図6のフローチャートのように、図2のフローチャート中のステップS7の代わりに(第1の実施形態)、ステップS6として、モータ回転位相センサ23の出力信号から、トルク抑制後に発生するドライブシャフト15の減衰振動Sのうち、図4中の反駆動方向へ戻り始めるときの位相点(x)から、反転して正駆動方向へ向かう位相点(y)までの位相を検出する周期検出処理を設け、つぎのステップS9にて、ステップS6で検出した減衰振動Sの周期に合わせて、走行用モータ7にトルクを印加するようにしたものである。   Specifically, as shown in the flow chart of FIG. 6, instead of step S7 in the flow chart of FIG. 2 (first embodiment), it is generated after torque suppression from the output signal of the motor rotational phase sensor 23 as step S6. Cycle of detecting the phase from the phase point (x) at the time of starting to return in the reverse drive direction in FIG. 4 to the phase point (y) heading in the positive drive direction among the damped vibrations S of the drive shaft 15 A detection process is provided, and in the next step S9, torque is applied to the traveling motor 7 in accordance with the cycle of the damped vibration S detected in step S6.

走行用モータ7の再トルク印加は、トルク抑制後の第1回目の周期タイミングではなく、第2回目の周期タイミングで行うようにしてもよい。
但し、図6において図2(第1の実施形態)と同じ部分には、同一符号を付してその説明を省略した。
なお、上述した実施形態における各構成および組合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であることはいうまでもない。また本発明は、上述した実施形態によって限定されることはなく、「特許請求の範囲」によってのみ限定されることはいうまでもない。
The re-torque application of the travel motor 7 may be performed not at the first cycle timing after torque suppression but at the second cycle timing.
However, the same reference numerals as in FIG. 2 (first embodiment) denote the same parts in FIG. 6 and a description thereof will be omitted.
Each configuration, combination, and the like in the embodiment described above is an example, and addition, omission, replacement, and other modifications of the configuration can be made without departing from the spirit of the present invention. Absent. Further, it is needless to say that the present invention is not limited by the above-described embodiment, and is limited only by the claims.

5 後輪(駆動輪)
7 走行用モータ
11 インバータ
11a IGBT(スイッチング素子)
13 ECU(制御部、振動周期検出部、再トルク印加部)
15 ドライブシャフト
A 減衰振動
5 Rear wheels (drive wheels)
7 Traveling motor 11 Inverter 11a IGBT (switching element)
13 ECU (control unit, vibration period detection unit, re-torque application unit)
15 Drive shaft A Damped vibration

Claims (5)

直流電力を交流電力に変換する複数のスイッチング素子を有するインバータと、
前記インバータに接続された走行用モータと、
前記走行用モータの出力を駆動輪に伝えるドライブシャフトと、
アクセルペダル操作により前記スイッチング素子から交流を出力し前記走行用モータにトルクを印加させる制御部とを備え、
電動自動車の登坂路の発進時、前記スイッチング素子の温度が許容温度の上限値に上昇したとき、前記走行用モータに印加されたトルクを抑える電動自動車の登坂発進モータ制御装置であって、
前記制御部は、
前記電動自動車の登坂路発進時での前記トルクの抑制直後、前記ドライブシャフトに発生する前記ドライブシャフトの反駆動方向および正駆動回転方向へ交互に振動する減衰振動の周期を検出する振動周期検出部と、
前記検出したドライブシャフトの減衰振動の周期に合わせて、前記走行用モータにトルクを印加させる再トルク印加部とを有する
ことを特徴とする電動自動車の登坂発進モータ制御装置。
An inverter having a plurality of switching elements that convert DC power into AC power;
A traveling motor connected to the inverter;
A drive shaft for transmitting the output of the traveling motor to drive wheels;
A controller that outputs an alternating current from the switching element by an accelerator pedal operation and applies a torque to the traveling motor;
An uphill start motor control apparatus for an electric automobile, which suppresses the torque applied to the traveling motor when the temperature of the switching element rises to the upper limit value of the allowable temperature at the start of the uphill road of the electric automobile.
The control unit
A vibration cycle detection unit that detects a cycle of damping vibration alternately vibrating in the reverse drive direction and the positive drive rotation direction of the drive shaft generated on the drive shaft immediately after suppression of the torque at the start of the uphill road of the electric vehicle When,
An uphill start motor control apparatus for an electric vehicle, comprising: a retorque application unit that applies a torque to the traveling motor in accordance with the detected period of the damping vibration of the drive shaft.
前記再トルク印加部は、
前記ドライブシャフトの減衰振動が正駆動方向へ位相するときのタイミングで、前記走行用モータへトルクを印加する
ことを特徴とする請求項1に記載の電動自動車の登坂発進モータ制御装置。
The re-torque application unit is
The uphill starting motor control device for an electric vehicle according to claim 1, wherein torque is applied to the traveling motor at a timing when the damped vibration of the drive shaft is phased in the positive driving direction.
前記再トルク印加部での前記走行用モータのトルク印加は、
前記スイッチング素子の温度が許容温度の上限値を下回るときに実行される
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電動自動車の登坂発進モータ制御装置。
The torque application of the traveling motor in the re-torque application unit is
It is performed when the temperature of the said switching element is less than the upper limit of allowable temperature. The climbing start motor control apparatus of the electric vehicle of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned.
前記振動周期検出部での減衰振動の周期検出は、
前記ドライブシャフトの固有振動数にしたがい設定された周期時間に基づくものである
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電動自動車の登坂発進モータ制御装置。
The period detection of the damped vibration in the vibration period detector is
The uphill start motor control apparatus for an electric automobile according to any one of claims 1 to 3, wherein the control system is based on a cycle time set according to the natural frequency of the drive shaft.
前記振動周期検出部での減衰振動の周期検出は、
センサによる位相の検出に基づくものである
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電動自動車の登坂発進モータ制御装置。
The period detection of the damped vibration in the vibration period detector is
The climbing start motor control device for an electric vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the motor control device is based on detection of a phase by a sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010022179A (en) * 2008-07-14 2010-01-28 Toyota Motor Corp Vehicle and control method thereof
JP2012035692A (en) * 2010-08-05 2012-02-23 Toyota Motor Corp Engine start control device for vehicle
JP2012239276A (en) * 2011-05-11 2012-12-06 Toyota Motor Corp Drive system of vehicle and control method thereof
US8862302B1 (en) * 2013-06-04 2014-10-14 Ford Global Technologies, Llc Vehicle and method for controlling an electric machine

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