JPH10210602A - 電気自動車用モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気自動車用モータ制御装置に関し、走行用
モータとして誘導電動機を用いたものにおいてモータ消
費電力を抑制しながら発進時等におけるトルク応答を速
やかなものにする。 【解決手段】 誘導電動機で構成された走行用モータ１
を制御する電気自動車用モータ制御装置において、モー
タ回転数検出手段１１，アクセル操作量検出手段１２，
回生ブレーキ検出手段１３の検出結果に基づいて、モー
タ１の励磁電流を制御する励磁電流制御手段５をそな
え、励磁電流制御手段５により、アクセル操作がされず
且つ回生ブレーキが作動していない状態でモータ回転数
が設定値以上の場合には、該励磁電流を停止させ、アク
セル操作がされておらず且つ該回生ブレーキが作動して
いない状態で該モータ回転数が該設定値以下の場合に
は、該モータ回転数に応じた励磁電流値となるように該
励磁電流を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機で構成
された走行用モータを制御する電気自動車用モータ制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、空気汚染や騒音の防止や抑制のた
めに、電動機により走行する電気自動車が注目されてい
るが、かかる電気自動車には、電動機として誘導電動機
を用いたものがある。このような誘導電動機は、その制
御は複雑であり、例えば可変電圧・可変周波数インバー
タにより駆動される方式のものがある。このような方式
のものをはじめとして、誘導電動機は、保守が簡単であ
り、堅牢性に優れている上、電動機の高出力化，小型軽
量化，省エネルギ化に有利であり、信頼性も高いという
特徴がある。

【０００３】こうした誘導電動機を電気自動車に用いる
場合、誘導電動機が常に最大効率で作動するような制御
（最大効率制御）により、誘導電動機に供給する電力の
電圧や周波数等を制御するが、電動機（以下、モータと
もいう）の出力トルクを０にする場合、モータの消費電
力を低減するためには、モータ回転数に係わらずモータ
の励磁電流を０にするのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出力ト
ルク０の場合に励磁電流を０にしてしまうと、モータ固
定子のリアクタンスの影響により、励磁電流の立ち上げ
（この立ち上げ時には、周波数０にて電圧を加える）に
時間がかかり、特に、発進時にトルクの応答遅れが発生
して、自動車の発進フィーリングを低下させてしまう。
なお、走行中には、車両のもつ慣性によって応答遅れは
ほとんど感じないので問題ない。

【０００５】このような課題を解決する手段として、誘
導電動機の最大効率制御において、モータの出力トルク
の低い領域ではトルクの応答遅れの防止や制御の安定化
のために、励磁電流をある設定値以下にならないように
制御を行なうことも考えられている。もちろん、ここで
与える励磁電流は走行トルク出力よりも小さいものとす
る。

【０００６】しかしながら、この技術では、低トルク領
域で、走行トルク出力よりも小さいもののモータに常に
ある設定値以上の励磁電流を与えるため、低トルク領域
でのモータ消費電力が大きくなり、エネルギ効率が低下
するという課題が生じる。なお、特開平３−２５１００
２号公報には、ブレーキスイッチがブレーキオンを検出
すると、インバータからモータへの励磁電流を停止し
て、モータ消費電力低減する技術が開示されているが、
この技術では、車両の停止時におけるモータ消費電力を
低減することができるものの発進時におけるトルクの応
答遅れは何ら改善されない。

【０００７】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、走行用モータとして誘導電動機を用いた電気自動
車において、モータ消費電力を抑制しながら発進時等に
おけるトルク応答を速やかなものにして発進フィーリン
グを向上させることができるようにした、電気自動車用
モータ制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の電気自動車用モータ制御装置は、誘導電動機
で構成された走行用モータを制御する電気自動車用モー
タ制御装置において、該モータの回転数を検出するモー
タ回転数検出手段と、アクセル操作量を検出するアクセ
ル操作量検出手段と、回生ブレーキが作動しているか否
かを検出する回生ブレーキ検出手段と、上記のモータ回
転数検出手段，アクセル操作量検出手段，回生ブレーキ
検出手段の検出結果に基づいて、該モータの励磁電流を
制御する励磁電流制御手段とをそなえ、該励磁電流制御
手段が、アクセル操作がされておらず且つ該回生ブレー
キが作動していない状態で該モータ回転数が設定値以上
の場合には、該励磁電流を停止させ、アクセル操作がさ
れておらず且つ該回生ブレーキが作動していない状態で
該モータ回転数が該設定値以下の場合には、該モータの
回転数に応じた励磁電流値となるように該励磁電流を制
御することを特徴としている。

【０００９】請求項２記載の本発明の電気自動車用モー
タ制御装置は、請求項１記載の装置において、サイドブ
レーキの作動を検出するサイドブレーキ検出手段をそな
え、該励磁電流制御手段が、該サイドブレーキ検出手段
によりサイドブレーキの作動が検出された場合には該モ
ータ回転数が設定値以下であっても該励磁電流を停止す
るように制御することを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図４は本発明の一実
施形態としての電気自動車用モータ制御装置に関して示
すものであり、これらの図を参照して説明する。まず、
図１（本装置の構成を示すのブロック図）を参照して説
明すると、図１に示すように、本装置をそなえた電気自
動車には、駆動輪１Ａ，１Ｂを駆動する走行用モータ２
がそなえられ、この走行用モータ２には、誘導電動機が
用いられている。ここでは、１つの走行用モータ２で左
右の駆動輪１Ａ，１Ｂを駆動するように記載している
が、走行用モータ２は各駆動輪毎に設けた構成でもよ
く、また、走行用モータ２から変速機を介して駆動輪１
Ａ，１Ｂを駆動するように構成してもよい。

【００１１】このような走行用モータ２は、電力変換回
路３を介してバッテリ４と接続されており、電力変換回
路３は、モータトルク制御手段５によって制御される。
そして、力行モード時には、電力変換回路３を通じてバ
ッテリ４から走行用モータ２に電力が供給され、回生モ
ード時には、車輪１Ａ，１Ｂの回転力が走行用モータ２
で電力に変換されて、この変換された電力が、電力変換
回路３を通じてバッテリ４へ送られてバッテリが充電さ
れるようになっている。

【００１２】力行モード，回生モードのモード選択は、
モータトルク制御手段５で、アクセル操作量（アクセル
開度）に及びブレーキ操作量（ブレーキペダル踏込量）
に応じて行なわれ、アクセル操作量が微小な所定値以上
（即ち、有意なアクセル操作が行なわれた）の場合には
力行モードが選択され、アクセル操作量が微小な所定値
未満（即ち、有意なアクセル操作が行なわれていない）
で且つモータ回転数が所定値よりも大きい場合には回生
モードが選択されるようになっている。

【００１３】なお、回生モードには、エンジンブレーキ
相当の弱回生ブレーキモードと、エンジンブレーキより
も強い強回生ブレーキモードとがあり、回生モード時
に、ブレーキペダルが踏み込まれた場合（例えばブレー
キスイッチオン時）には、強回生ブレーキモードが、そ
うでなければ（ブレーキペダルが踏み込まれていない場
合）には、弱回生ブレーキモードが設定される。

【００１４】ところで、モータトルク制御手段５は、制
御にかかるマップやテーブル等のデータを記憶するため
にＲＡＭ等をそなえて構成された記憶手段６と、この記
憶手段６からの情報と、アクセル操作量検出手段（アク
セル開度センサ）１１，回生ブレーキ検出手段１２，モ
ータ回転数検出手段（モータ回転数センサ）１３，サイ
ドブレーキ検出手段（例えばサイドブレーキスイッチ）
１４等の各センサからの検出情報に基づいて走行用モー
タ２の制御のための判定を行なう機能部（判定手段）７
と、判定手段７による判定結果に基づいて各種の演算を
行なう機能部（演算手段）８と、この演算手段８による
演算結果に基づいて各種の指示を行なう機能部（指示手
段）９とをそなえている。

【００１５】このようなモータトルク制御手段５による
制御モードは、上述のように、力行モード及び回生モー
ドがあり、これらのモードでは、このモータトルク制御
手段５を通じた可変電圧・可変周波数インバータ制御に
よって、電圧や周波数を調整することで力行時のモータ
の出力状態や回生時の回生トルク状態の制御が行なわれ
る。

【００１６】このモータトルク制御手段５による制御モ
ードには、上記の力行モードや回生モードのほかに、走
行用モータ２の出力トルクが０の場合に一定条件下で走
行用モータ２の励磁電流を制御するモード（励磁電流制
御モード）も有している。すなわち、モータトルク制御
手段５は、励磁電流制御手段としても機能するようにな
っている。

【００１７】この励磁電流制御モードは、力行モード時
の一部又は力行モード時のための準備モードと位置づけ
ることができ、本装置では、この励磁電流制御に特徴が
あるので、モータトルク制御手段５の制御のうち、この
励磁電流制御モードと、励磁電流制御モードに関連する
弱回生ブレーキモード（エンジンブレーキ相当の回生ブ
レーキモード）に関して説明する。

【００１８】記憶手段６には、図３に示すようなモータ
回転数と励磁電流とを対応させたマップ（又はテーブ
ル）と、図４に示すようなモータ回転数と弱回生ブレー
キの回生ブレーキトルク（エンジンブレーキ相当の回生
制動量）とを対応させたマップ（又はテーブル）とが記
憶されている。図３に示すように、励磁電流Ｉｄは、モ
ータ回転数Ｎｍが所定回転数ｂ以下の場合にモータ回転
数Ｎｍが低いほど大きな値に設定され、モータ回転数Ｎ
ｍが所定回転数ｂ以上の場合には、０とされている。こ
のような励磁電流Ｉｄの設定は、モータ消費電力を抑制
しながら発進時や加速時におけるトルク応答を速やかな
ものにしようとするものである。

【００１９】つまり、モータの出力トルク応答の遅れが
問題になるのは、特に発進時を中心とした車速が低い場
合であり、車速が高くなるのにしたがって車両の慣性に
よってトルク応答の遅れは問題にならなくなる。つま
り、車速が低いほどモータの出力トルク応答の遅れは問
題となるため、ここでは、車速に対応するモータ回転数
に応じて、モータ回転数が低いほど励磁電流を高めてモ
ータの出力トルク応答を速めるようにしているのであ
る。また、一定の車速以上ではモータの出力トルク応答
の遅れは問題にならないので、このような車速に応じた
モータ回転数ｂ以上では励磁電流を０としているのであ
る。

【００２０】ところで、モータトルク制御手段（励磁電
流制御手段）５では、アクセル操作量検出手段１１，回
生ブレーキ検出手段１２からの検出情報に基づいて、ア
クセル操作がされておらず（即ち、アクセル操作量が微
小な所定値未満）且つエンジンブレーキ相当の回生ブレ
ーキ（弱回生ブレーキ）も作動していない場合（即ち、
ブレーキ操作量が微小な所定値未満）において、励磁電
流制御モードを設定するように構成されている。なお、
回生ブレーキ検出手段１２は、回生ブレーキの作動中に
この旨を出力するもので、指令手段９による回生ブレー
キ指令情報（即ち、回生モードの選択情報）をこの回生
ブレーキ検出情報としてもよい。

【００２１】ただし、アクセル操作もされず且つ弱回生
ブレーキもなされていない状態が一定時間以上継続した
場合や、サイドブレーキ検出手段１４でサイドブレーキ
が作動していることが検出された場合には、車両が一時
停止ではない長期停止（例えば駐車）している場合と考
えられ、このような場合には、励磁電流を与えていては
エネルギロスにつながるので、アクセル操作もされず且
つブレーキペダルが踏み込まれない状態が一定時間以上
継続した場合は、励磁電流制御モードを終了するように
構成されている。このため、図示しないタイマがそなえ
られ、励磁電流制御手段５では、アクセル操作もされず
且つ弱回生ブレーキもなされていない状態となったらタ
イマを起動し、この起動後のタイマから経過時間のカウ
ント情報を得て、上記判定を行なうようになっている。

【００２２】なお、図３では、励磁電流を与える領域及
び励磁電流量がわかるように対応部分に模様を付して示
している。また、図３では、モータ回転数が低下するに
したがって線形に励磁電流を高めているが、この高め方
はこれに限るものではなく、モータ回転数に対して励磁
電流を曲線状や折れ線状に変化させたりしてもよい。

【００２３】一方、図４に示すように、弱回生ブレーキ
時の回生ブレーキトルクは、モータ回転数Ｎｍが一定の
回転数（ここでは、上記回転数ｂ）に達するまでは０と
している。このようなモータの低回転域（Ｎｍ≦ｂ）で
は、回生電流量が小さく励磁電流の方が大きくなってエ
ネルギ効率上却ってマイナスになってしまうためであ
る。

【００２４】そして、モータ回転数Ｎｍが一定の回転数
ｂに達したら、モータ回転数Ｎｍの増加に応じて回生ブ
レーキトルクを増大させている。これは、モータ回転数
Ｎｍが高いほどエンジンブレーキを効かせて効率よい制
動制御と効率よい回生エネルギの回収とを行なうためで
ある。図３でも、モータ回転数が増加するにしたがって
線形に回生ブレーキトルクを高めているが、励磁電流の
場合と同様に、この高め方はこれに限るものではない。

【００２５】なお、弱回生ブレーキを行なうモータ回転
数領域の下限値を、励磁電流Ｉｄを与えるモータ回転数
の上限値ｂに設定しているが、弱回生ブレーキの作動は
励磁電流Ｉｄの付与と同時に行なわれなければよいの
で、この弱回生ブレーキを行なうモータ回転数領域の下
限値を、励磁電流Ｉｄを与えるモータ回転数の上限値ｂ
よりも大きな値に設定してもよい。

【００２６】本発明の一実施形態としての電気自動車用
モータ制御装置は、上述のように構成されているので、
例えば図２に示すように、走行用モータ（誘導電動機）
２の励磁電流制御が行なわれる。つまり、図２に示すよ
うに、まず、ステップＳ１０で、アクセルペダルがオフ
（アクセル操作量が微小な所定値未満）であり且つ弱回
生ブレーキ（エンジンブレーキ相当の回生ブレーキ）が
オフであるかを、アクセル操作量検出手段１１からの検
出情報及び回生ブレーキ検出手段１２からの回生モード
情報（モータ回転数検出手段１３で検出されたモータ回
転数が所定回転数ｂ以下であるか否かの情報でもよい）
に基づいて判定する。なお、弱回生ブレーキがオフか否
かはモータ回転数検出手段１３で検出されたモータ回転
数Ｎｍが所定回転数ｂ以上であるか否かによっても判定
することができる。

【００２７】アクセルペダルがオフであり且つ弱回生ブ
レーキがオフではなければ、つまり、アクセルペダル及
び弱回生ブレーキの何れかがオフでなければ、力行モー
ド又は回生モードであり、励磁電流制御は行なわない。
アクセルペダルがオフであり且つ弱回生ブレーキがオフ
であれば、励磁電流制御モードとなり、ステップＳ２０
に進み、まず、サイドブレーキ検出手段１４からの情報
に基づいて、サイドブレーキが操作されているか否かを
判定する。

【００２８】ここで、サイドブレーキが操作されていな
ければ、ステップＳ３０に進み、アクセルペダルがオフ
で且つ弱回生ブレーキ（エンジンブレーキ相当の回生ブ
レーキ）がオフとなってからの経過時間ｔが予め設定さ
れた所定時間ａ以下（即ち、ｔ≦ａ）か否かを判定す
る。経過時間ｔが所定時間ａ以下ならば、さらに、ステ
ップＳ４０に進み、モータ回転数検出手段１３からの情
報に基づいて、モータ回転数Ｎｍが所定回転数ｂ以下で
ある（Ｎｍ≦ｂ）か否かが判定される。

【００２９】そして、モータ回転数Ｎｍが所定回転数ｂ
以下であれば、ステップＳ５０に進み、図３に示すよう
な特性により、モータ回転数Ｎｍに応じて励磁電流Ｉｄ
を演算し、ステップＳ６０で、制御用の励磁電流として
この演算した励磁電流Ｉｄを設定する。一方、サイドブ
レーキが操作されている場合や、アクセルペダルがオフ
で且つ弱回生ブレーキがオフとなってからの経過時間ｔ
が予め設定された所定時間ａよりも大きい場合には、車
両が長期停止（例えば駐車）している場合と考えられ、
励磁電流を与えていてはエネルギロスにつながるので、
ステップＳ７０に進み、励磁電流を０に設定する。

【００３０】また、モータ回転数Ｎｍが所定回転数ｂよ
りも大きい場合は、出力トルク応答の遅れは問題となら
ないので、出力トルク応答の遅れを抑制するための励磁
電流は不要となり、ステップＳ７０に進み、励磁電流を
０に設定する。また、この場合（Ｎｍ＞ｂ）には、本実
施形態では、図４に示すように、弱回生ブレーキが与え
られる。

【００３１】このようにして、本電気自動車用モータ制
御装置では、車速が低いほど（即ち、モータ回転数が低
いほど）出力トルク応答の遅れが問題となるのに対応し
て、車速が低いほど（モータ回転数が低いほど）大きな
励磁電流（もちろん、出力トルクが得られる電流ではな
い）を与えているので、発進時や低車速からの加速時に
おいて、力行モードに移ったら速やかにモータの出力ト
ルクを得られるようになり、発進性能や低車速時の加速
性能を向上させることができ、加速フィーリングも良好
なものになる。

【００３２】しかも、車速が高くなるほど（即ち、モー
タ回転数が高くなるほど）、励磁電流を低下させている
ので、励磁電流を与えてることでのエネルギロスを低減
することができ、上述の発進性能や低車速時の加速性能
の向上を効率よく実現することができる。また、サイド
ブレーキが操作されている場合や、アクセルペダルがオ
フで且つ弱回生ブレーキがオフとなってからの経過時間
ｔが長い場合には、励磁電流を０に設定するので、停車
時（例えば駐車時）等の励磁電流の付与によるエネルギ
ロスを回避することができる利点もある。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の電気自動車用モータ制御装置によれば、走行用モ
ータとして誘導電動機を用いた電気自動車において、走
行用モータに励磁電流を効率よく付与することができ、
励磁電流の付与によるエネルギロスを極力抑制しなが
ら、発進時等におけるトルク応答を速やかなものにして
発進フィーリングを向上させることができる利点があ
る。

【００３４】請求項２記載の本発明の電気自動車用モー
タ制御装置によれば、自動車の停車を的確に把握しなが
ら、停車時の励磁電流の付与によるエネルギロスを確実
に回避することができ、効率よい励磁電流の付与が行な
える利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての電気自動車用モー
タ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態としての電気自動車用モー
タ制御装置の制御を説明するフローチャートである。

【図３】本発明の一実施形態としての電気自動車用モー
タ制御装置による制御を説明する特性図である。

【図４】本発明の一実施形態としての電気自動車用モー
タ制御装置による制御を説明する特性図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ 駆動輪 ２ 走行用モータ ３ 電力変換回路 ４ バッテリ ５ モータトルク制御手段 ６ 記憶手段 ７ 判定手段 ８ 演算手段 ９ 指示手段 １１ アクセル操作量検出手段（アクセル開度センサ） １２ 回生ブレーキ検出手段 １３ モータ回転数検出手段（モータ回転数センサ） １４ サイドブレーキ検出手段（サイドブレーキスイッ
チ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘導電動機で構成された走行用モータを
   制御する電気自動車用モータ制御装置において、 該モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段と、 アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、 回生ブレーキが作動しているか否かを検出する回生ブレ
   ーキ検出手段と、 上記のモータ回転数検出手段，アクセル操作量検出手
   段，回生ブレーキ検出手段の検出結果に基づいて、該モ
   ータの励磁電流を制御する励磁電流制御手段とをそな
   え、 該励磁電流制御手段が、アクセル操作がされておらず且
   つ該回生ブレーキが作動していない状態で該モータ回転
   数が設定値以上の場合には、該励磁電流を停止させ、ア
   クセル操作がされておらず且つ該回生ブレーキが作動し
   ていない状態で該モータ回転数が該設定値以下の場合に
   は、該モータの回転数に応じた励磁電流値となるように
   該励磁電流を制御することを特徴とする、電気自動車用
   モータ制御装置。
2. 【請求項２】 サイドブレーキの作動を検出するサイド
   ブレーキ検出手段をそなえ、該励磁電流制御手段が、該
   サイドブレーキ検出手段によりサイドブレーキの作動が
   検出された場合には該モータ回転数が設定値以下であっ
   ても該励磁電流を停止するように制御することを特徴と
   する、請求項１記載の電気自動車用モータ制御装置。