JP6731010B2 - 電動車両 - Google Patents
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Description
<A−1.本実施の形態の構成>
[A−1−1.全体構成]
図1は、第1の実施の形態に係る電動車両(以下、第1電動車両10Aと記す)の概略構成図である。第1電動車両10Aは、いわゆるハイブリッド車両である。第1電動車両10Aは、エンジン20と、第1回転電機22と、第2回転電機24(駆動モータ)と、第1インバータ26と、第2インバータ28と、第1クラッチ30と、第2クラッチ32と、第3クラッチ34と、車輪36と、高電圧バッテリ38と、車速センサ40と、SOCセンサ42と、AP操作量センサ44と、BP操作量センサ46と、回転速度センサ48a、48bと、トルクセンサ50と、電流センサ52a、52bと、降圧コンバータ54と、低電圧バッテリ56と、電動補機類58と、電子制御装置60(以下「ECU60」という。)とを有する。
エンジン20は、第1電動車両10Aの走行用の第1駆動源として動力Fengを生成して車輪36(駆動輪)側に供給する。また、エンジン20は、動力Fengにより第1回転電機22を作動させて電力を発生させる。以下では、エンジン20に関連するパラメータに「ENG」又は「eng」を付す。また、図1等では、エンジン20を「ENG」で示す。
第1回転電機22は、3相交流ブラシレス式であり、エンジン20からの動力Fengにより発電するジェネレータとして機能する。第1回転電機22が発電した電力Pgenは、第1インバータ26を介して高電圧バッテリ38(以下「バッテリ38」又は「BAT38」ともいう。)又は第2回転電機24若しくは電動補機類58に供給される。第1回転電機22は、埋込磁石型同期モータ(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor:IPMSM)である。第1回転電機22は、図示しないステータ及びロータを有する。
第2回転電機24は、3相交流ブラシレス式であり、第1電動車両10Aの走行用の第2駆動源として動力Ftrcを生成して車輪36(駆動輪)側に供給する。すなわち、第2回転電機24は、高電圧バッテリ38からの電力Pbat及びジェネレータ22からの電力Pgenの一方又は両方により駆動する走行モータとして機能する。また、第2回転電機24は、第1電動車両10Aの制動時に回生を行い、図示しない第2インバータを介して回生電力Pregをバッテリ38に供給する。回生電力Pregは、電動補機類58(以下「補機類58」ともいう。)に供給されてもよい。ジェネレータ22と同様、第2回転電機24は、埋込磁石型同期モータ(IPMSM)である。第2回転電機24は、図示しないステータ及びロータを有する。以下では、第2回転電機24を走行モータ24又はTRCモータ24とも呼ぶ。
第1インバータ26及び第2インバータ28は、3相フルブリッジ型の構成とされて、直流/交流変換を行う。すなわち、第1インバータ26及び第2インバータ28は、高電圧バッテリ38からの直流を3相の交流に変換して第1回転電機22及び第2回転電機24に供給する。また、第1インバータ26及び第2インバータ28は、第1回転電機22及び第2回転電機24の発電動作(又は回生動作)に伴う交流/直流変換後の直流をバッテリ38に供給する。
第1クラッチ30(第1切替装置)は、第1伝達経路90上に配置され、エンジン20と車輪36との接続状態及び非接続状態を、ECU60からの指令に基づいて切り替える。以下では、第1クラッチ30をENGクラッチ30又はCOMクラッチ30ともいう。ここでの「COM」は、エンジン20及びジェネレータ22に「共通」(common)のクラッチであることを意味する。
高電圧バッテリ38は、複数のバッテリセルを含み高電圧(数百ボルト)を出力可能な蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えば、リチウムイオン2次電池、ニッケル水素2次電池、全固体電池等を利用することができる。バッテリ38の代わりに又はこれに加えて、キャパシタ等の蓄電装置を用いることも可能である。
車速センサ40は、第1電動車両10Aの車速V[km/h]を検出してECU60に送信する。SOCセンサ42は、図示しない電流センサ等により構成され、バッテリ38の残量(SOC:State of Charge)を検出してECU60に送信する。
降圧コンバータ54は、バッテリ電圧Vbat、発電電圧Vgen又は回生電圧Vregを降圧して電動補機類58に供給する。バッテリ電圧Vbatは、バッテリ38の出力電圧であり、発電電圧Vgenは、ジェネレータ22の発電時の出力電圧であり、回生電圧Vregは、回生時の走行モータ24の出力電圧である。補機類58には、例えば、灯火類、空調機器、ナビゲーション装置、オーディオ装置等が含まれる。
ECU60は、駆動系80全体を制御する制御装置(又は制御回路)であり、入出力部110と、演算部112と、記憶部114とを有する。入出力部110は、信号線116(通信線)を介して第1電動車両10Aの各部との信号の入出力を行う。入出力部110は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないA/D変換回路を備える。
[A−2−1.概要]
図3は、第1電動車両10Aで用いる走行モードの選択方法を説明する図である。第1電動車両10Aでは、MOT走行モードと、ハイブリッド走行モードと、ENG走行モードと、回生モードとを用いる。図3に示すように、MOT走行モード、ハイブリッド走行モード及びENG走行モードは、主として、車速V及び第1電動車両10Aの走行駆動力Fdに応じて選択される。
MOT走行モードは、主として高電圧バッテリ38の電力により、走行モータ24が第1電動車両10Aを駆動するモードである。図3に示すように、MOT走行モードは、低速又は中速の走行時、惰性(コースティング)走行時(充電あり)及び惰性走行時(充電なし)に用いられる。また、MOT走行モードは、制御パターンPA11、PA12、PA13を含む。
ハイブリッド走行モードは、エンジン20の動力Fengによりジェネレータ22で発電をしつつ、その発電された電力を用いて走行モータ24が第1電動車両10Aを駆動するモードである。図3に示すように、ハイブリッド走行モードは、中速加速時及び高速急加速時に用いられる。ハイブリッド走行モードは、制御パターンPA21(回転電機クルーズ走行モード)を含む。制御パターンPA21では、ENGクラッチ30(COMクラッチ30)をOFFにしつつ、GENクラッチ32及びTRCクラッチ34をONにする。これにより、エンジン20は、ジェネレータ22と連結するが、車輪36からは切り離される。
ENG走行モードは、エンジン20を主たる駆動源として走行するモードである。ENG走行モードは、例えば、高速加速時、高速巡航時及びバッテリ充電時、に用いられる。ENG走行モードは、制御パターンPA31〜PA34を含む。
回生モードは、第1電動車両10Aの減速時に用いるモードである。回生モードは、制御パターンPA41を含む。制御パターンPA41では、ENGクラッチ30及びGENクラッチ32をOFFにしつつ、TRCクラッチ34をONにする。これにより、走行モータ24での回生を行うことで、高電圧バッテリ38の充電等を行うことが可能となる。
そして、第1電動車両10Aは、図1及び図2に示すように、第1伝達経路90のうち、切替装置(例えば第3クラッチ34)と車輪36との間にトルクセンサ50が配置されている。この第1電動車両10Aでは、出力軸260(図2参照)にトルクセンサ50が配置されている。トルクセンサ50は、磁歪式トルクセンサである。具体的には、トルクセンサ50は、出力軸260に形成された複数の磁歪膜(図示せず)と、出力軸260に対向して配置された複数のコイル(図示せず)とを有する。トルクセンサ50の具体的な構成は、例えば特開2009−264812号公報に記載された構成を適用することが可能である。
このように、本実施の形態に係る電動車両は、第2回転電機24と、第2回転電機24が発生した動力を車輪36に伝達する第1伝達経路90と、第1伝達経路90上に配置されて、第2回転電機24と車輪36との接続状態及び非接続状態を切り替える第1クラッチ30と、第2回転電機24、第1クラッチ30を制御するECU60とを備える電動車両であって、第1伝達経路90のうち、第1クラッチ30と車輪36との間にトルクセンサ50が配置されている。
なお、本発明は、上記実施の形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
本実施の形態に係る電動車両は、第2回転電機24からの駆動力を出力軸260に伝達する構成としたが、選択的に、第1回転電機22からの駆動力を出力軸260に伝達する構成を採用してもよい。この場合、GEN制御部124からの第1回転電機22に対するトルク指令を補正するようにしてもよい。
本実施の形態の第1回転電機22及び第2回転電機24は、いずれも3相交流ブラシレス式とした。しかしながら、第1回転電機22又は第2回転電機24に対するトルク指令を補正する観点からすれば、これに限らない。第1回転電機22及び第2回転電機24は、直流式又はブラシ式としてもよい。
本実施の形態では、第1〜第3クラッチ30、32、34を設けた(図1)。しかしながら、例えば、第1回転電機22又は第2回転電機24に対するトルク指令を補正する観点からすれば、これに限らない。例えば、第2クラッチ32又は第3クラッチ34を省略することも可能である。
本実施の形態では、トルクセンサ50を磁歪式とした。しかしながら、例えば、第1回転電機22又は第2回転電機24に対するトルク指令を補正する観点からすれば、これに限らない。例えば、トルクセンサ50は、その他の検出方式とすることが可能である。
10C…第3電動車両 20…エンジン
22…第1回転電機(ジェネレータ)
24…第2回転電機(走行モータ、TRCモータ)
26…第1インバータ 28…第2インバータ
36…車輪 40…車速センサ
50…トルクセンサ 52a、52b…電流センサ
60…電子制御装置(ECU) 80…駆動系
90…第1伝達経路 260…出力軸
300…トルクリップル抑制部 302…トルクリップル成分取得部
304…トルク補正部 310…減算器
312…増幅器 314…加算器
316…トルク−電流変換マップ 318…電流制御器
320…低速域判定部 330…予備トルクリップル抑制部
332…出力選択部 334…マップ
336…回転角センサ
Claims (4)
- 駆動モータと、
前記駆動モータが発生した動力を車輪に伝達する伝達経路と、
前記伝達経路上に配置されて、前記駆動モータと前記車輪との接続状態及び非接続状態を切り替える切替装置と、
前記駆動モータ、前記切替装置を制御する制御装置と
を備える電動車両であって、
前記伝達経路のうち、前記切替装置と前記車輪との間にトルクセンサが配置され、
さらに、トルクリップル抑制手段を有し、
前記トルクリップル抑制手段は、
前記駆動モータに対するトルク指令と前記トルクセンサにて検出されたトルクとに基づいてトルクリップル成分を取得する手段と、
前記トルク指令から前記トルクリップル成分を抑制して、前記駆動モータから発生するトルクを補正する手段とを有し、
前記トルクリップル抑制手段は、さらに、
前記駆動モータの回転角度に応じたトルクリップル成分が登録されたマップと、
前記トルクセンサの正否に基づいて、前記トルクセンサに基づく出力と前記マップに基づく出力とを選択する出力選択手段とを有することを特徴とする電動車両。 - 請求項1記載の電動車両において、
前記トルクリップル抑制手段は、車速が低速域の場合に、作動することを特徴とする電動車両。 - 請求項1記載の電動車両において、
前記トルクリップル抑制手段は、車速に対する前記駆動モータの電気角の整数倍次数波の周波数をFa、前記駆動モータの制御周波数をfとしたとき、
Fa≦f/2
を満足する車速で作動することを特徴とする電動車両。 - 請求項1記載の電動車両において、
前記トルクリップル抑制手段は、さらに、現在の車速が予め設定された低速域であるか否かを判定する低速域判定部を有し、
前記低速域判定部は、前記車速が前記低速域であれば、前記出力選択手段からの出力を選択し、前記車速が前記低速域でなければ、前記駆動モータに対するトルク指令を選択することを特徴とする電動車両。
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