KR101787823B1

KR101787823B1 - 전동 차량

Info

Publication number: KR101787823B1
Application number: KR1020150059577A
Authority: KR
Inventors: 다카시 오타
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2014-05-01
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2017-10-18
Also published as: CN105034837B; KR20150126287A; JP5924367B2; EP2939863B1; EP2939863A1; US10079565B2; US20150318811A1; JP2015213390A; CN105034837A

Abstract

전동 차량(10)은: 배터리(11)와; 상기 배터리에 연결된 유도 모터(14)와; 상기 유도 모터에 연결된 상기 배터리에 연결된 동기 모터(12)와; 상기 배터리의 저온 시에, 전류 변동의 소정 주파수에 기초하여, 상기 유도 모터의 미끄럼 주파수 지령을 변화시킴으로써 상기 전류 변동의 진폭이 커지도록 구성되는 적어도 하나의 전자 제어 장치(50)를 포함하고, 상기 전류 변동은 배터리 전류의 전류 변동, 또는 상기 배터리 전류에 관계되는 배터리 관계 전류의 전류 변동 중 어느 하나이다.

Description

전동 차량{ELECTRICALLY-DRIVEN VEHICLE}

본 발명은 전동 차량에 관한 것으로, 특히 배터리를 승온시킬 때의 제어에 관한 것이다.

전동 차량, 예를 들어 모터에 의해 차량을 구동하는 전기 자동차, 또는 모터와 엔진의 출력에 의해 차량을 구동하는 하이브리드 차량에서는, 전원인 배터리의 직류 전압을, 승압 장치를 통해, 또는 승압 장치를 통하지 않고 인버터에 공급하고, 인버터에서 교류 전력으로 변환하여 차량 구동용의 모터에 공급하는 경우가 있다.

일본 특허 공개 평 7-15804에는, 차량 구동용의 모터로서, 배터리에 공통으로 접속되는 동기 모터 및 유도 모터를 탑재하는 전동 차량이 기재되어 있다. 이 전동 차량에서는, 전륜이 복수의 동기 모터에 의해 구동되고, 후륜이 유도 모터에 의해 구동된다.

전동 차량에서 배터리의 저온 시에는 충방전 전력 제한을 행하여, 배터리 보호를 도모하는 경우가 있다. 충전 전력의 제한이 행해지면, 모터의 회생 토크가 저하되는 것에 의한 운전성의 변화, 또는 회생 전력의 저하에 의한 연비 성능의 악화로 이어질 우려가 있다. 한편, 방전 전력의 제한이 행해지면, 모터 출력의 저하에 의한 차량의 가속 성능의 악화, 또는 하이브리드 차량의 경우에 엔진의 구동 영역의 확대에 의해 연비 성능의 악화로 이어질 우려가 있다. 이와 같은 사정으로부터, 배터리의 저온 시에 배터리의 승온을 촉진하는 것이 요구된다.

본 발명은 전동 차량에 있어서, 배터리의 저온 시에 배터리의 승온을 촉진한다.

본 발명의 전동 차량은, 배터리와, 상기 배터리에 공통으로 접속되는 유도 모터 및 동기 모터와, 상기 배터리의 저온 시에, 배터리 전류의 전류 변동의 소정 주파수에 기초하여 상기 전류 변동의 진폭을 크게 하도록 상기 유도 모터의 미끄럼 주파수 지령을 변화시키는 제어 장치를 포함한다.

본 발명의 전동 차량에 의하면, 배터리의 저온 시에 배터리 전류의 전류 변동의 진폭을 크게 할 수 있으므로, 배터리의 승온을 촉진할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예의 특징과, 이점과, 기술적 및 산업적인 의의는 동등한 부호가 동등한 요소를 나타내는 이하에 첨부하는 도면에 의해 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태의 전동 차량의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 형태의 전동 차량에 사용되는 유도 모터 제너레이터의 토크, 미끄럼 주파수 및 전류의 관계를 나타내는 특성 곡선을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태의 전동 차량의 배터리 승온 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 도 3에 도시한 배터리 승온 제어를 실행하는 경우에 있어서, 본 발명의 실시 형태의 전동 차량에 있어서의 배터리 온도 TB, 배터리 전류 IB, 유도 모터 토크 지령 Tr＊, 미끄럼 주파수 지령 S＊ 및 유도 모터 전류 지령 I＊의 시간 변화와, 배터리 전류 IB의 주파수 분석을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 전동 차량의 배터리 전류 IB와 유도 모터 전류 리플의 인버터의 직류측(컨버터측) 환산값의 시간 변화를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 형태의 전동 차량의 배터리 승온 제어 방법의 다른 예의 제1 예를 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 도 6에 나타낸 배터리 승온 제어를 실행하는 경우에 있어서, 본 발명의 실시 형태의 전동 차량에 있어서의 배터리 전류 IB, 유도 모터 토크 지령 Tr＊, 미끄럼 주파수 지령 S＊ 및 유도 모터 전류 지령 I＊ 및 유도 모터 소비 전력 Pw의 시간 변화를 나타내는 도면.
도 8a, 도 8b는 본 발명의 실시 형태의 전동 차량의 배터리 승온 제어 방법의 다른 예의 제2 예를 설명하기 위한 흐름도.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 이하에 있어서, 복수의 실시 형태 또는 변형예는 적절히, 그들을 조합하여 실시할 수 있다. 이하에서는 모든 도면에 있어서 동등한 요소에는 동일한 부호를 부여하여 설명한다. 또한, 이하에서는 차량 구동용의 동기 모터 및 유도 모터로서, 각각 발전기로서의 기능도 갖는 동기 모터 제너레이터 및 유도 모터 제너레이터를 설명하는데, 각각 단순히 전동 모터의 기능을 갖는 것으로 해도 된다. 또한, 이하에서는, 전동 차량으로서, 전륜 및 후륜을 2개의 모터 제너레이터에 의해 구동하는 차량을 설명하는데, 전동 차량은, 엔진 및 모터 제너레이터를 주행 구동원으로서 갖는 하이브리드 차량이어도 된다. 전동 차량은 전기 자동차 또는 연료 전지차이어도 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 전동 차량(10)은 배터리(11)와, 배터리(11)에 공통으로 접속되는 동기 모터 제너레이터(12) 및 유도 모터 제너레이터(14)와, 전방측 구동 기구(15) 및 전륜(16)과, 후방측 구동 기구(17) 및 후륜(18)과, PCU(30)와, 제어 장치(electronic control unit)(50)를 포함하여 구성된다.

동기 모터 제너레이터(12)는 배터리(11)에 접속되고, 배터리(11)로부터 후술하는 PCU(30)를 통해 공급되는 전력에 의해 구동된다. 동기 모터 제너레이터(12)는 영구 자석이 내장된 로터와 스테이터를 구비하는 3상 동기 전동 발전기로 할 수 있다. 이하에서는, 「동기 모터 제너레이터」는 「동기 MG」라고 기재하고, 「유도 모터 제너레이터」는 「유도 MG」라고 기재한다.

동기 MG(12)의 구동력은, 전방측 구동 기구(15)를 통해 전방측의 차축(21)에 전달되고, 차축(21)에 연결된 전륜(16)이 구동된다. 동기 MG(12)는, 차량 감속 시에 회생 제동을 행하는 경우에 전력 회생용의 발전기로서의 기능도 갖는다. 동기 MG(12)에 의해 발생한 전력은, PCU(30)를 통해 배터리(11)에 공급되고, 배터리(11)가 충전된다. 동기 MG(12)에는, 동기 MG(12)의 회전축의 회전 각도를 검출하는 제1 회전 센서(22)가 설치된다.

유도 MG(14)는, 동기 MG(12)와 마찬가지로 배터리(11)에 접속되고, 배터리(11)로부터 PCU(30)를 통해 공급되는 전력에 의해 구동되는 3상 유도 전동 발전기이다. 유도 MG(14)는, 로터 및 스테이터를 포함하고, 로터는 전자기 강판의 적층체와, 적층체를 관통하는 복수의 도체 바와, 적층체의 축방향 양측에 설치되고, 복수의 도체 바의 단부에 접속되는 도체 링을 포함하여 형성되는 바구니형 로터로 해도 된다. 유도 MG(14)의 로터는, 복수의 유도 코일이 설치되는 코일이 설치된 로터로 해도 된다.

유도 MG(14)의 구동력은, 후방측 구동 기구(17)를 통해 후방측의 차축(23)에 전달되고, 차축(23)에 연결된 후륜(18)이 구동된다. 유도 MG(14)도, 차량 감속 시에 회생 제동을 행하는 경우에 전력 회생용의 발전기로서의 기능을 갖고, 유도 MG(14)에 의해 발생한 전력은, PCU(30)를 통해 배터리(11)에 공급되고, 배터리(11)가 충전된다. 유도 MG(14)에는, 유도 MG(14)의 회전축의 회전 각도를 검출하는 제2 회전 센서(24)가 설치된다. 제1 회전 센서(22) 및 제2 회전 센서(24)의 검출값을 나타내는 신호는 제어 장치(50)에 송신된다.

전방측 구동 기구(15) 또는 후방측 구동 기구(17)는 전동 차량(10)이 하이브리드 차량인 경우에, 엔진으로부터의 동력과 모터 제너레이터로부터의 동력 중 적어도 일부를 차축(21) 또는 차축(23)에 출력하도록 구성되는 동력 분할 기구이어도 된다. 동력 분할 기구는, 유성 기어 기구에 의해 형성된다.

PCU(30)는, 동기 MG(12) 및 유도 MG(14)와 배터리(11) 사이에 접속된다. PCU(30)는, 제1 인버터(32) 및 제2 인버터(34)와, 승압 컨버터(36)를 포함하여 구성된다. 승압 컨버터(36)는 제어 장치(50)로부터의 제어 신호에 의해 제어되고, 제1 인버터(32), 제2 인버터(34)는 제어 장치(50)로부터의 제어 신호에 의해 제어된다. 승압 컨버터(36)는 2개 직렬로 접속된 스위칭 소자와, 각 스위칭 소자에 대해 역방향 전류를 흘리도록 병렬로 접속된 2개의 다이오드와, 각 스위칭 소자의 사이에 일단부가 접속된 리액터를 포함한다. 스위칭 소자로서, IGBT 등의 트랜지스터가 사용된다. 승압 컨버터(36)는 배터리(11)와 제1 인버터(32) 사이 및 배터리(11)와 제2 인버터(34) 사이에 접속되고, 제어 장치(50)에 의해 승압 지령으로 제어됨으로써, 배터리(11)로부터 입력된 전압 VL측의 직류 전압을 승압하여, 제1 인버터(32), 제2 인버터(34)에 승압 전압을 출력하는 기능을 갖는다.

승압 컨버터(36)는 제어 장치(50)에 의해 강압 지령으로 제어되는 경우에, 출력측(전압 VH측)의 직류 전압을 강압하여, 배터리(11)에 직류 전압을 출력하는 기능도 갖는다. 이에 의해, 배터리(11)가 충전된다. 승압 컨버터(36)의 입력측의 직류 전압 VL 및 출력측의 직류 전압 VH를 검출하기 위해, 도시하지 않은 전압 센서가 각각 설치되고, 각 전압 센서의 검출값을 나타내는 신호가 제어 장치(50)에 송신된다.

제1 인버터(32)는 승압 컨버터(36)로부터 입력된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 동기 MG(12)에 출력하고, 동기 MG(12)를 구동한다. 제1 인버터(32)는 동기 MG(12)가 회생 발전한 경우에, 그 발전에 의해 얻어진 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 그 직류 전압을 승압 컨버터(36)에 출력하는 기능도 갖는다.

제2 인버터(34)는 승압 컨버터(36)로부터 입력된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 유도 MG(14)에 공급하고, 유도 MG(14)를 구동한다. 제2 인버터(34)는 유도 MG(14)가 회생 발전한 경우에, 그 발전에 의해 얻어진 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 그 직류 전압을 승압 컨버터(36)에 출력하는 기능도 갖는다.

제1 인버터(32) 및 제2 인버터(34)는 각각 U, V, W의 3상의 상부 아암, 하부 아암 각각에 설치되는 스위칭 소자를 포함하고, 각 스위칭 소자의 스위칭이 제어 장치(50)로부터의 제어 신호에 의해 제어된다. 제1 인버터(32)의 U, V, W의 각 상의 상부 아암과 하부 아암 사이와 동기 MG(12)의 각 상의 입력 단자는 동력선으로 접속되어 있고, 각 상의 동력선 중, U상, V상의 동력선에, 모터 전류를 검출하는 전류 센서(26u, 26v)가 설치되어 있다. W상의 동력선에는 전류 센서는 설치되어 있지 않지만, 3상 교류에서는 각 상의 전류의 합계는 제로로 되므로, W상의 전류값은 U상, V상의 전류값으로부터 계산에 의해 구해진다. 제2 인버터(34)와 유도 MG(14)를 접속하는 U상, V상의 동력선에도, 마찬가지로 전류 센서(28u, 28v)가 설치된다. 각 전류 센서(26u, 26v, 28u, 28v)의 검출값을 나타내는 신호는 제어 장치(50)에 송신된다.

배터리(11)는 니켈 수소 전지 또는 리튬 이온 전지 또는 다른 형식의 2차 전지이다. 배터리(11)와 승압 컨버터(36) 사이에 도시하지 않은 시스템 릴레이가 설치되고, 시스템 릴레이는, 제어 장치(50)에 의해 온 오프 동작이 제어된다. 승압 컨버터(36)와 배터리(11) 사이 및 승압 컨버터(36)와 제1 인버터(32), 제2 인버터(34) 사이에, 평활화용의 콘덴서(37, 38)가 각각 접속된다.

배터리(11)에는 배터리 전류이며, 도 1의 화살표 A1 방향의 전류를 정으로 하는 배터리 전류 IB를 검출하는 배터리 전류 센서(11a)가 접속되고, 배터리 전류 센서(11a)의 검출값 IB를 나타내는 신호가 제어 장치(50)에 송신된다. 배터리(11)에는 배터리(11)의 온도 TB를 검출하는 배터리 온도 센서(11b)도 설치되고, 배터리 온도 센서(11b)의 검출값 TB를 나타내는 신호가 제어 장치(50)에 송신된다. 배터리 전류 센서(11a) 대신에, 또는 배터리 전류 센서(11a)와 함께, 승압 컨버터(36)를 구성하는 리액터를 흐르는 전류이며, 배터리 관계 전류인 리액터 전류 IL을 검출하고, 그 검출값 IL을 나타내는 신호를 제어 장치(50)에 송신하는 리액터 전류 센서를 설치해도 된다.

액셀러레이터 위치 센서(도시하지 않음)는, 액셀러레이터 페달의 액셀러레이터 위치 AP를 검출하고, 액셀러레이터 위치 AP를 나타내는 신호가 제어 장치(50)에 송신된다. 전방측 및 후방측의 차축(21, 23)에는, 차축(21, 23)의 회전 속도로부터 차속을 검출하는 전방측 차속 센서 및 후방측 차속 센서(도시하지 않음)가 각각 설치되고, 전방측, 후방측의 각 차속 센서의 검출값을 나타내는 신호가 제어 장치(50)에 송신된다. 전방측, 후방측의 차속 센서의 양쪽의 검출값에 기초하는 평균값이 차속 검출값으로서 사용된다. 전방측, 후방측의 차속 센서의 한쪽만의 검출값을 사용할 수도 있고, 그 경우, 다른 쪽의 차속 센서는 생략되어도 된다.

제어 장치(50)는 CPU, 메모리를 갖는 마이크로컴퓨터를 포함한다. 도시된 예에서는, 제어 장치(50)로서 1개의 제어 장치(50)만을 도시하고 있지만, 제어 장치(50)는 적절히 복수의 구성 요소로 분할하여, 서로 신호 케이블로 접속하는 구성으로 해도 된다. 제어 장치(50)는 CPU를 포함하는 연산부(52)와, 메모리를 포함하는 기억부(54)와, 도시하지 않은 기기·센서 인터페이스를 포함한다. 기억부(54)의 내부에는, 전동 차량의 제어 데이터 및 제어 프로그램과, 후술하는 배터리 승온 제어 프로그램(56)을 포함한다. 배터리 승온 제어 프로그램(56)은 IB 변동 증대 프로그램(58)을 갖는다. 제어 데이터는, 도 2에 나타내는 유도 MG(14)의 최적 효율 라인 E 및 특성 곡선 a∼e를 포함한다. 승압 컨버터(36) 및 제1 인버터(32), 제2 인버터(34)의 각 스위칭 소자는, 기기·센서 인터페이스를 통하여 제어 장치(50)에 접속되고, 제어 장치(50)의 지령에 의해 동작된다. 전류 센서(26u, 26v, 28u, 28v), 전압 센서, 회전 센서(22, 24) 및 차속 센서의 출력은 기기·센서 인터페이스를 통하여 제어 장치(50)에 입력된다.

상기한 전동 차량(10)의 동작을 설명하기 전에, 도 2를 참조하면서, 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 S에 대한 출력 토크 특성 및 제어를 설명한다.

도 2의 실선 a, 파선 b, 점선 c, 일점쇄선 d, 이점쇄선 e는, 각각 유도 MG(14)에 공급된 전류 I1, I2, I3, I4, I5(I1＞I2＞I3＞I4＞I5)에 있어서의 출력 토크와 미끄럼 주파수 S의 관계를 나타내는 특성 곡선이다. 도 2의 실선 a는 스테이터 코일에 흐르는 전류 I1이 최대 전류인 경우의 특성 곡선이다. 도 2의 선 a∼e에 나타내는 바와 같이, 유도 MG(14)는, 미끄럼 주파수 S가 제로, 즉, 로터의 회전에 의한 로터의 전기 주파수와 스테이터 코일에 흐르는 전류의 전기 주파수의 차가 제로인 경우에는, 출력 토크가 제로이며, 미끄럼 주파수 S가 증가, 즉, 로터의 회전에 의한 로터의 전기 주파수와 스테이터 코일에 흐르는 전류의 전기 주파수의 차가 커지는 것에 따라서, 출력 토크가 커진다. 미끄럼 주파수 S를 증대시켜 가면, 어느 미끄럼 주파수 S에서 출력 토크는 최대로 되고, 그 이상으로 미끄럼 주파수 S를 증대시켜 가면, 미끄럼 주파수 S가 증가하는 것에 따라서, 출력 토크는 감소한다. 또한, 출력 토크는, 스테이터의 코일에 흐르는 전류 I가 클수록 커지고, 전류 I가 작을수록 작아진다.

도 2의 굵은 실선 E는, 상기한 바와 같은 특성을 갖는 유도 MG(14)를 구동할 때에, 어느 출력 토크가 얻어지는 가장 효율적인 전류 I와 미끄럼 주파수 S의 점을 연결한 최적 효율 라인 E이다. 따라서, 유도 MG(14)의 운전점이 최적 효율 라인 E의 상으로부터 벗어나면 유도 MG(14)의 효율이 저하되어, 동일한 출력에 대한 소비 전력량이 증가한다. 통상의 제어에서는, 제어 장치(50)는 요구 토크에 대해 이 최적 효율 라인 E를 따라 스테이터 코일에 공급하는 전류값 I(A)와 미끄럼 주파수 S(㎐)를 결정한다. 그리고, 제어 장치(50)는 제2 회전 센서(24)에 의해 검출된 유도 MG(14)의 로터의 회전수로부터, 로터의 전기 주파수 fr(㎐)을 계산하고, 계산된 전기 주파수 fr(㎐)에 앞서 구한 미끄럼 주파수 S(㎐)를 더한 전기 주파수 FA(㎐)를 계산한다.

제어 장치(50)는 제2 인버터(34)를 동작시키고, 전기 주파수 FA(㎐)로, 전류 I(A)의 교류 전류를 유도 MG(14)의 스테이터 코일에 공급하고, 주행 상태에 따른 토크 및 구동력을 발생시킨다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 토크 지령 Tr이 Tr1인 경우, 도 2에 나타내는 최적 효율 라인 E에 의해 미끄럼 주파수 S는 S1이며, 전류는 파선 b의 특성 곡선의 전류 I2이다. 이에 의해, 제어 장치(50)는 로터의 전기 주파수 fr(㎐)에 미끄럼 주파수 S1(㎐)을 더하여 전기 주파수 FA(㎐)를 계산하고, 인버터(40)를 동작시켜, 전기 주파수 FA(㎐)로, 전류 I2(A)의 교류 전류를 유도 MG(14)의 스테이터 코일에 공급한다.

제어 장치(50)는 전동 차량(10)의 주행 데이터에 기초하여 동기 MG(12) 및 유도 MG(14)의 토크 지령 Tr을 산출하고, 산출된 토크 지령 Tr에 기초하여, 제어 맵으로부터 동기 MG(12) 및 유도 MG(14)의 스테이터 코일에 공급되는 3상 교류 전력의 파형 및 전압을 취득해도 된다. 제어 장치(50)는 제1 인버터(32), 제2 인버터(34) 및 승압 컨버터(36)를 동작시켜, 상기한 파형 및 전압의 3상 교류 전력을 동기 MG(12) 및 유도 MG(14)에 공급하고, 주행 상태에 따라 토크 및 구동력을 발생시킨다.

이 경우, 제어 장치(50)는 액셀러레이터 위치 AP, 또는 차속 및 액셀러레이터 위치 AP에 기초하여, 차축(21, 23)에 출력해야 하는 요구 토크를 산출할 수 있다. 이 경우, 제어 장치(50)는 이 요구 토크에 대응하는 요구 동력이 각 차축(21, 23)에 출력되도록, 동기 MG(12) 및 유도 MG(14)의 요구 토크를 구하여, 요구 토크에 따라 동기 MG(12) 및 유도 MG(14)의 구동을 제어한다. 각 차축(21, 23)에 대해 요구 토크를 분배하는 비율은, 주행 상태 또는 도시하지 않은 스위치의 조작에 의해 미리 정해진다.

이어서, 전동 차량(10)의 동작을 설명한다. 전동 차량(10)은 배터리(11)에 유도 MG(14)와 공통으로 접속된 동기 MG(12)를 갖는다. 이 경우, 동기 MG(12)에 있어서의 로터의 회전에 의해 토크 리플이 발생하고, 이에 의해, 배터리 전류 IB에 전류 변동인 전류 리플이 발생한다. 배터리(11)와 동기 MG(12) 사이에는 콘덴서(37, 38)가 접속되지만, 콘덴서(37, 38)에서는 다 취하지 못한 전류 리플이 배터리 전류 IB에 발생한다. 전류 리플의 주파수는, 동기 MG(12)에 공급되는 교류 전류의 전기 주파수와 로터 및 스테이터의 극수에 의해 정해지고, 동기 MG(12)에 공급되는 교류 전류의 전기 주파수의 정수배의 주파수로 된다. 예를 들어, 동기 MG(12)에 공급되는 교류 전류의 전기 주파수가 FA1인 경우, 동기 MG(12)에 발생하는 전류 리플의 전기 N차 성분의 주파수는, N×FA1로 된다. 여기서, N＝6의 전기 6차 성분의 주파수는 6×FA1로 된다.

동기 MG(12)에 3상의 제1 인버터(32)가 접속되어 있으므로, 동기 MG(12)의 회전 시에는 배터리 전류 IB의 전류 리플 중, 전기 6차 성분의 진폭이 최대로 되는 것을 알 수 있다. 또한, 동기 MG(12)의 회전 정지 시에 있어서도, 제1 인버터(32)가 스위칭하고 있는 경우, 스위칭 제어에 사용하는 캐리어 주파수에 기초하여 배터리 전류 IB에 전류 리플이 발생한다.

따라서, 제어 장치(50)는 유도 MG(14)에 공급되는 교류 전력의 미끄럼 주파수 지령 S＊을 변화시키고, 유도 MG(14)에 공급되는 교류 전류의 전기 주파수 FA2의 6배의 주파수(6×FA2)가 전류 리플의 주파수 성분 중, 진폭이 최대로 되는 성분의 주파수인 소정 주파수 fa와 일치하도록(6×FA2＝fa), 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 지령 S＊을 변화시킨다. 이에 의해, 후술하는 바와 같이, 출력 토크를 일정하게 하면서, 배터리 전류 IB의 변동을 크게 하여 배터리(11)의 승온을 촉진할 수 있다.

보다 구체적으로는, 제어 장치(50)는 도 1에 도시한 바와 같이, IB 변동 증대 프로그램(58)을 갖는 배터리 승온 제어 프로그램(56)을 실행한다. 배터리 승온 제어 프로그램(56)은 이하에서 설명하는 스텝 S10∼S12, S14∼S20의 처리를 규정하고, IB 변동 증대 프로그램(58)은 스텝 S14∼S18의 처리를 규정한다. 이에 의해, 제어 장치(50)는 도 3의 스텝 S10에 나타내는 바와 같이, 전동 차량(10)의 도시하지 않은 시동 스위치 또는 이그니션 스위치가 온되는 것을 포함하는 소정의 조건이 성립한 경우에, 배터리 온도 센서(11b)에 의해 검출된 배터리 온도 TB의 감시를 개시한다. 이하, 「스텝 S」는 간단히 「S」라고 기재한다.

S11에서는 배터리(11)가 저온 시인지의 여부, 즉 배터리 온도 TB가 미리 설정된 소정 온도 TA(℃) 미만인지의 여부를 판정하고, 소정 온도 TA(℃) 미만인 경우에 S12에서 배터리 승온 제어를 개시한다. 한편, S11에서 배터리 온도 TB가 소정 온도 TA(℃) 이상인 경우, 배터리(11)의 승온의 필요가 없다고 판단하여 S13의 통상 제어를 행한다.

S12에서 배터리 승온 제어가 개시되면, 제어 장치(50)는 배터리 전류 IB의 전류 리플의 소정 주파수에 기초하여, 전류 리플의 진폭을 크게 하도록 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 지령 S＊을 변화시킨다.

보다 구체적으로는, S14에서 배터리 전류 센서(11a)에 의해 배터리 전류 IB를 검출하고, 배터리 전류 IB의 변동 주파수 해석을 행한다. 이 경우, 도 4의 (f)에 나타내는 바와 같이 각 변동 주파수 f1, f2, fa, f3, f4와 그 변동 주파수 f1, f2, fa, f3, f4(㎐)에 있어서의 진폭 WB(A)의 분포를 얻는다. 주파수 해석은 예를 들어, FFT를 포함하는 일반적 방법에 의해 행해도 된다. 그리고, 제어 장치(50)는 도 3의 S15에서, 각 변동 주파수 f1, f2, fa, f3, f4 중, 진폭 WB가 최대로 되어 있는 소정 주파수의 성분을 특정하고, S16에서 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 지령 S＊을 결정한다.

예를 들어, 도 4의 (f)의 경우, 진폭 WB가 최대로 되어 있는 소정 주파수는 fa(㎐)이며, 그 진폭은 미리 설정된 제1 임계값 B1 미만이다. 제어 장치(50)는 도 3의 S17에서, 배터리 전류 리플의 소정 주파수 fa에 기초하여 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 지령 S＊을 변화시킨다. 이하, 배터리 전류 리플의 소정 주파수에 있어서의 성분은 「최대 진폭 성분」이라고 기재하는 경우가 있다.

유도 MG(14)에서는, 동기 MG(12)와 마찬가지로 로터의 회전에 의해 토크 리플이 발생하고, 이에 의해 전류 리플이 발생한다. 전류 리플의 주파수는 유도 MG(14)에 공급되는 교류 전류의 전기 주파수와 로터 및 스테이터의 극수에 의해 결정되지만, 유도 MG(14)에 공급되는 교류 전류의 전기 주파수의 정수배의 주파수로 된다. 여기서, 전류 리플에서는, 전기 6차 성분의 주파수가 최대의 진폭을 갖는 것을 알 수 있다. 이 경우, 유도 MG(14)에 공급되는 교류 전류의 전기 주파수가 FA2인 경우, 유도 MG(14)에 발생하는 전류 리플의 전기 6차 성분의 주파수는, 6×FA2로 된다.

도 4의 (f)에 나타내는 바와 같이, 제1 임계값 B1 미만에서 최대 진폭을 갖는 성분의 주파수가 fa인 경우, 유도 MG(14)의 전류 리플의 6차 성분의 주파수가, 6×FA2＝fa로 되도록 하면 유도 MG(14)에서 발생하는 최대 진폭의 전류 리플의 주파수(6×FA2)와, 배터리 전류 리플의 최대 진폭을 갖는 주파수 fa를 일치시킬 수 있다. 유도 MG(14)의 로터의 회전수(전기 주파수) fr과, 유도 MG(14)의 스테이터에 공급되는 교류 전력의 전기 주파수 FA2의 차가 미끄럼 주파수 S이므로,

[수학식 1]

S＝FA2-fr

이다.

따라서, FA2＝fa/6을 수학식 1에 대입하여,

[수학식 2]

S＝fa/6-fr

로 된다.

따라서, 제2 회전 센서(24)에 의해 검출된 유도 MG(14)의 로터의 전기 주파수가 fr인 경우에, 유도 MG(14)의 스테이터에 공급되는 교류 전력의 미끄럼 주파수 지령 S＊을, 상기한 수학식 2로 계산되는 미끄럼 주파수 S와 같이 변화시킨다.

도 5의 (a)는 배터리 전류 IB의 전류 리플의 최대 진폭을 갖는 최대 진폭 성분의 시간 변화를 나타내고 있고, 도 5의 (b)는 유도 MG(14)의 전기 6차 성분의 전류 리플의 시간 변화를 나타내고 있다. 상기한 바와 같이 미끄럼 주파수 S를 변화시킴으로써, 도 5의 (a)의 선 a1로 나타내는 배터리 전류 IB의 최대 진폭 성분의 주파수 fa 또는 주기와, 도 5의 (b)의 선 b로 나타내는 유도 MG(14)에 발생하는 전류 리플의 전기 6차 성분의 주파수(6×FA2) 또는 주기가 일치한다.

미끄럼 주파수 지령 S＊을 변화시킬 때에는, 전동 차량(10)에 차량 진동이 발생하지 않도록, 유도 MG(14)의 출력 토크가 일정하게 유지되도록 전류 지령을 선택한다. 예를 들어, 도 2에 나타내는 특성 곡선에서, 최적 효율 라인 E 상에서 토크 지령이 Tr1인 경우에, 미끄럼 주파수 지령 S＊이 S1로부터 S2로 변경되는 경우, 토크 지령이 일정하게 유지되도록 전류 지령이 I2로부터 I3으로 변경되도록 전류 지령을 선택한다.

다음으로 제어 장치(50)는 도 3의 S18에서, 유도 MG(14)의 스테이터에 공급되는 교류 전류의 위상을 조정한다. 이 경우, 제어 장치(50)는 배터리 전류 리플의 진폭 최대의 주파수에 있어서의 진폭 WB가 미리 설정된 소정 범위인 제1 임계값 B1 이상이고 제2 임계값 B2 이하로 유지되도록, 전류 위상을 조정한다. 예를 들어, 도 5의 (a), 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 시점 t1의 최대 진폭 성분의 피크와 유도 MG(14)에 발생하는 전류 리플의 피크가 일치하도록, 스테이터에 공급되는 교류 전력의 위상을 변경한다. 최대 진폭 성분의 피크와 유도 MG(14)에 발생하는 전류 리플의 피크가 일치하면, 도 5의 (a)의 선 a2에 나타내는 바와 같이, 유도 MG(14)에 발생하는 전류 리플의 진동에 의해, 최대 진폭 성분의 진동과 동 위상의 전류 진동이 발생하고, 이 동 위상의 전류 진동에 의해, 배터리 전류 변동의 진폭이 도 5의 (a)의 일점쇄선 a3과 같이 증대한다.

제어 장치(50)는 전류 피드백으로서 배터리 전류 변동을 검출하여 주파수 해석을 행하여, 최대 진폭 성분을 다시 취득하고, 최대 진폭의 주파수에 있어서의 진폭 WB가, 도 4의 (f)에서 나타내는 진폭 B1 이상이고 B2 이하의 소정 범위에 있는지의 여부를 판정한다. 최대 진폭의 주파수에 있어서의 진폭이 소정 범위에 있으면, 전류 위상이 적정하게 조절되었다고 판단하여 S19로 이행한다. 제2 임계값 B2는, 부품의 고장이 발생하지 않도록 미리 설정되는 상한값이다.

최대 진폭 성분의 진폭 WB가 B1 미만인 경우, 최대 진폭 성분의 피크와 유도 MG(14)에 발생하는 전류 리플의 피크의 위상차가 과대하므로, 위상차를 작게 하도록 교류 전류의 위상을 변화시킨다. 한편, 최대 진폭 성분의 진폭 WB가 B2를 상회하는 경우, 최대 진폭 성분의 피크와 유도 MG(14)에 발생하는 전류 리플의 피크의 위상차가 제로, 또는 과소하므로, 위상차를 크게 하도록 교류 전류의 위상을 변화시킨다. 이 경우, 동기 MG(12)의 회전 시에, 동기 MG(12) 및 유도 MG(14)의 위상을 감시함으로써, 동기 MG(12)의 위상에 대해 유도 MG(14)의 위상을 어긋나게 하는 양과 최대 진폭 성분의 진폭 WB의 변동량의 관계를 알 수 있으므로, 이 관계를 사용하여 위상의 어긋남을 적절하게 조절해도 된다.

도 3의 S19에서는, 배터리 온도 TB가 소정 온도 TA 이상인지의 여부를 판정하고, 소정 온도 TA 미만인 경우에는 S14로 되돌아가고, 배터리 온도 TB가 소정 온도 TA 이상인 경우에는 S20으로 이행한다. S19에서, 배터리 온도 TB가 소정 온도 TA 미만인 경우에는 S14로 되돌아가, S14 내지 S18의 처리를 반복한다. S20에서는, 제어 장치(50)는 배터리(11)의 소정 온도 TA 이상으로의 승온이 종료되었다고 판단하여, 미끄럼 주파수 지령 S＊ 및 전류 위상을, 통상 제어를 행하는 경우의 통상값으로 각각 변경하여, S10으로 되돌아간다. 이 경우, S10으로 되돌아가는 일 없이 S13의 통상 제어로 이행해도 된다.

동기 MG(12)에서는, 스테이터 코일에 공급되는 교류 전력의 회전수(전기 주파수)는 로터의 회전수(전기 주파수)와 동기하고 있다. 이에 의해, 로터 및 스테이터의 극수에 따라 스테이터 코일에 공급되는 교류 전력의 주파수의 정수배의 주파수에서 토크 변동이 발생하고, 이 토크 변동에 의한 역기전압의 변동에 의해 배터리 전류 IB의 진동을 유발시키고 있는 경우가 많다. 이 점에서, 도 3의 S18에서는, 유도 MG(14)에 공급되는 교류 전류의 위상을 동기 MG(12)에 공급되는 교류 전류의 위상에 대해 변경해도 된다. 예를 들어, 동 위상의 방향으로 변경하거나, 역 위상의 방향으로 변경하여, 최대 진폭 성분의 진폭 WB가 소정 범위로 되도록, 유도 MG(14)에 공급되는 교류 전류의 위상을 조정해도 된다.

상기한 전동 차량의 구성에 의하면, 배터리(11)의 저온 시에 출력 토크를 일정하게 하면서, 배터리 전류 IB의 변동을 크게 할 수 있으므로, 배터리(11)의 승온을 촉진할 수 있다. 또한, 배터리(11)의 승온으로 인해 배터리 히터와 같은 승온 전용 장치를 설치할 필요가 없으므로, 비용 저감이 도모된다. 또한, 배터리(11)의 저온 시간을 짧게 할 수 있으므로, 배터리(11)의 저온에서 충방전 전력 제한이 행해지는 경우에서도 그 충방전 전력 제한을 완화하여 운전성 및 연비의 향상이 도모된다.

이어서, 도 6, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 형태의 다른 예의 제1 예를 설명한다. 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 부분과 동일한 부분에 대한 설명은 생략 또는 간략화한다. 본 실시 형태에서는, 제어 장치(50)는 소정 주파수로 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 지령을 진동시키도록, 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 지령을 변화시킨다. 「소정 주파수」는 배터리 전류 리플의 주파수 성분 중, 진폭이 최대로 되는 주파수이다.

보다 구체적으로는, 도 1을 참조하여, 제어 장치(50)가 갖는 배터리 승온 제어 프로그램(56)은 이하에서 설명하는 S30∼S32, S34∼S40의 처리를 규정하고, IB 변동 증대 프로그램(58)은 S34∼S38의 처리를 규정한다. 도 6의 S30∼S35의 처리는, 도 3의 S10∼S15의 처리와 마찬가지이다.

S36, S37에서는, 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수의 진동 진폭을 결정하고, 유도 MG(14)의 출력 토크를 일정하게 유지하도록 전류 지령을 선택한다.

여기서, 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 S의 진동은, 유도 MG(14)의 출력 토크를 일정하게 유지한 상태에서, 유도 MG(14)의 운전점을 도 2에 나타내는 최적 효율 라인 E로부터 주기적으로 이격하거나 접근함으로써 행한다. 예를 들어, 도 2 상에서 운전점을 점 P1과 점 P4 사이에서 수평 방향으로 왕복 이동함으로써 행한다.

예를 들어, 도 2에 나타내는 바와 같이, 유도 MG(14)는, 출력 토크 Tr1, 미끄럼 주파수 S1, 전류 I2로 최적 효율 라인 E 상의 점 P1에서 운전되어 있다. 주파수 해석의 결과로부터 배터리 전류 리플의 최대 진폭을 갖는 소정 주파수는, 도 4의 (f)의 경우와 마찬가지로, 주파수 fa(㎐)이므로, 제어 장치(50)는 유도 MG(14)의 토크 지령 Tr＊이 일정해지도록, 미끄럼 주파수 지령 S＊을 주파수 fa(㎐) 또는, 주기 1/fa[sec]로 S1과 S4 사이(점 P1과 점 P4 사이)에서 증감시킨다. 여기서, 유도 MG(14)의 출력 토크를 일정하게 하는 것은, 전동 차량(10)에 차량 진동이 발생하는 것을 억제하기 위함이다. 또한, 유도 MG(14)는, 최적 효율 라인 E 상의 점 P1에서 운전되고 있기 때문에, 토크 지령 Tr＊을 일정하게 유지하고, 미끄럼 주파수 지령 S＊을 변화시켜 유도 MG(14)의 소비 전력을 증가시킬 수는 있지만, 유도 MG(14)의 소비 전력을 점 P1에서의 소비 전력보다도 작게 하는 것은 어렵다.

도 7의 (a)는 배터리 전류 IB의 전류 리플의 최대 진폭 성분의 시간 변화를 나타내고 있다. 도 7의 (a)의 선 a에 나타내는 바와 같이, 배터리 전류 IB의 전류 리플의 최대 진폭 성분은 주파수 fa(㎐)로 진동하고 있기 때문에, 도 7의 시점 t1로부터 시점 t5의 사이는 주기 1/fa[sec]로 된다. 이에 의해, 도 7의 시점 t1로부터 시점 t5의 사이에 유도 MG(14)의 운전점을 점 P1과 점 P4 사이에서 왕복시키도록 미끄럼 주파수 지령 S＊을 진동시키고, 유도 MG(14)의 소비 전력을 진동시키면, 이에 의해 배터리 전류의 하측의 피크를 마이너스측으로 크게 변화시키고, 변동의 진폭을 증대할 수 있다. 한편, 도 7의 (a)의 시점 t2로부터 t4의 사이와 같이, 배터리 전류가 소정 전류 Ic보다도 높은 시간대에서는, 유도 MG(14)의 운전점을 P1 이외의 점으로 이동시켜도 유도 MG(14)의 소비 전력을 감소하는 방향으로 이동시킬 수는 없다. 이에 의해, 이 기간에서는, 유도 MG(14)가 도 2에 나타내는 점 P1에서 운전되도록, 미끄럼 주파수 지령 S＊은, 당초의 S1로 일정하게 유지할 필요가 있다.

따라서, 미끄럼 주파수 지령 S＊은, 주기 1/fa[sec]의 1/2의 시간에서 S1과 S4 사이를 왕복시키고, 나머지의 주기 1/fa[sec]의 1/2의 시간에서는, S1에서 일정하게 하고, 피크의 S4의 주기가 주기 1/fa[sec]로 되는 파형으로 할 필요가 있다. 예를 들어, 도 7의 (c)의 선 c에 나타내는 바와 같이, 시점 t0으로부터 t2의 사이, 시점 t4로부터 t6의 사이, 시점 t8로부터 t10의 사이에서 각각 미끄럼 주파수 지령 S＊을 S1과 S4 사이에서 왕복시키고, 시점 t2로부터 시점 t4의 사이, 시점 t6으로부터 t8의 사이에서 미끄럼 주파수 지령 S＊을 S1로 일정하게 하는 파형으로 한다. 이 파형은, 미끄럼 주파수 지령 S＊이 피크인 S4로부터 다음의 피크 S4까지의 시간이, 배터리 전류 변동의 하측의 피크로부터 피크로 되는 시점인 시점 t1로부터 t5, 시점 t5로부터 t9로 되는 파형[도 7의 (c)의 선 c와 같은 파형]으로 한다.

유도 MG(14)의 토크 지령 Tr＊을 일정하게 하고, 시점 t0으로부터 t2의 사이와 같이 미끄럼 주파수 지령 S＊을 S1로부터 S4로 증가시키는 경우, 제어 장치(50)는 유도 MG(14)의 운전점을, 먼저, 도 2에 나타내는 P1로부터 P2로 이동시킨다. 이때, 전류는 점 P1에서의 I2로부터 점 P2의 I3으로 저감할 필요가 있다. 이어서, 유도 MG(14)의 운전점을, 도 2에 나타내는 P2로부터 P3으로 이동시킬 때에는, 전류는 점 P2에서의 I3으로부터 점 P3의 I2로 증가시킬 필요가 있다. 그리고, 유도 MG(14)의 운전점을, 도 2에 나타내는 P3으로부터 P4로 이동시킬 때에는, 전류는 점 P3에서의 I2로부터 점 P1의 I1의 최대 전류로 증가시킬 필요가 있다. 이로 인해, 도 7의 (c)의 선 c와 같이 시점 t0으로부터 t2의 사이와 같이 미끄럼 주파수 지령 S＊을 S1로부터 S4로 증가시키는 경우에는, 유도 MG(14)의 전류 지령 I＊은, 도 7의 (d)의 선 d에 나타내는 바와 같이, 시점 t0으로부터 시점 t2의 사이에, I2로부터 I3으로 일단 저하된 후, 상측의 피크 I1까지 상승하는 지령 파형으로 된다. 미끄럼 주파수 지령 S＊을 S4로부터 S1로 감소시키는 경우에는 이 반대이며, 도 7의 (d)의 선 d에 나타내는 바와 같이, 피크의 I1로부터 I3까지 저하된 후, 당초의 I2로 되돌아가는 지령 파형으로 된다.

이상 설명한 바와 같은 파형에서, 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 지령 S＊,전류 지령 I＊을 변동시키면, 도 7의 (b)의 선 b에 나타내는 바와 같이, 유도 MG(14)의 출력 토크를 Tr1로 일정하게 유지할 수 있고, 도 7의 (e)에 나타내는 선 e와 같이, 유도 MG(14)의 소비 전력 Pw는, 시점 t0으로부터 t2의 사이에서 당초의 P1보다도 증가하여 배터리 전류 변동이 마이너스측으로 크게 변화된다. 또한, 시점 t2로부터 t4의 사이에는 당초의 P1로 유지되고, 소비 전력의 피크 간격인 배터리 전류 변동의 하측의 피크의 시간 간격은, 시점 t1로부터 t5의 사이의 주기 1/fa(sec)로 된다.

따라서, 제어 장치(50)는 도 6의 S36에서 유도 MG(14)의 출력 토크를 일정하게 유지하여, 미끄럼 주파수 지령 S＊을 주파수 fa(㎐)[주기 1/fa(sec)]로 진동시키도록, 미끄럼 주파수 지령 S＊의 진동 진폭(예를 들어 S1과 S4의 차)을 결정하고, 유도 MG(14)의 전류 지령 I＊을 상기한 바와 같이 선택한다. 그리고 제어 장치(50)는 도 6의 S37에서 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 지령 S＊의 진동을 개시한다.

이어서, 제어 장치(50)는 도 6의 S38에서, 미끄럼 주파수 지령 S＊의 진동의 위상을 조정한다. 이 경우, 제어 장치(50)는 배터리 전류 리플의 최대 진폭의 주파수에 있어서의 진폭 WB가 미리 설정된 소정 범위인 제1 임계값 B1 이상이고 제2 임계값 B2 이하로 유지되도록, 미끄럼 주파수 지령 S＊의 진동의 위상을 조정한다. 진폭 WB를 제2 임계값 B2 이하로 하는 이유는, 도 3의 S18에서 전류 위상을 조정하는 경우와 마찬가지이다.

이와 같이 미끄럼 주파수 지령 S＊의 진동의 개시에 의해, 배터리 전류의 변동이 증대되므로, 배터리(11)의 승온이 촉진된다. 그리고, S39에서 배터리 온도가 소정 온도 TA 이상으로 되었는지의 여부를 판정하고, 소정 온도 TA 이상인 경우에는, S40에서 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 지령 S＊의 진동을 정지하고, S30으로 되돌아가고, S31에서 배터리 온도가 소정 온도 TA 이상이라면 S33의 통상 제어로 이행한다. 한편, S39에서 배터리 온도가 소정 온도 TA 미만인 경우에는, S34로 되돌아가 S34 내지 S38의 처리를 반복한다. 본 예의 구성의 경우도, 배터리(11)의 저온 시에 배터리(11)의 승온을 촉진할 수 있다.

이어서, 도 8a, 도 8b를 참조하면서 본 발명의 실시 형태의 다른 예의 제2 예를 설명한다. 도 6, 도 7을 이용하여 설명한, 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 지령 S＊을 진동시켜 배터리 전류의 변동을 크게 하는 방법에서는, 전동 차량(10)에 진동이 발생하는 것을 억제하도록 미끄럼 주파수 지령 S＊을 진동시키고, 출력 토크를 일정하게 유지하도록 하였다. 그러나, 도 6, 도 7의 제어 방법에서는, 과도 시에 출력 토크가 일정하게 되지 않는 경우가 있다. 특히 저주파수로 미끄럼 주파수 지령 S＊을 진동시킨 경우에는, 과도 시의 출력 토크의 변동이 전동 차량(10)의 차량 진동에 결부되는 경우가 있다. 한편, 고주파로 미끄럼 주파수 지령 S＊을 진동시킨 경우에는, 회전 구동 부분의 관성 모멘트 등으로 인해, 출력 토크가 일정해지지 않는 경우에도, 차량 진동을 발생시키는 실 토크의 변동에 결부되지 않는다. 이에 의해, 도 6, 도 7의 제어 방법에서는, 배터리 전류의 최대 진폭 성분의 소정 주파수 fa가 고주파 영역에서 발생하고 있는 경우에, 보다 효과적으로 차량 진동을 억제하면서 배터리 전류의 변동을 증대할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 5를 이용하여 설명한, 유도 MG(14)에 공급되는 교류 전류의 전기 주파수 FA의 6배의 주파수가 소정 주파수 fa와 일치하도록, 미끄럼 주파수 지령을 변화시키는 방법에서는, 미끄럼 주파수 지령 S＊을 앞서 설명한 수학식 2(이하에 다시 기재함)의 미끄럼 주파수 S로 할 필요가 있다.

[수학식 2]

S＝fa/6-fr

유도 MG(14)에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 미끄럼 주파수 S를 S1로부터 S4까지 증가시키고, 유도 MG(14)의 운전점을 초기의 점 P1로부터 점 P4까지 이동시키는 경우에는, 전류를 변화시킴으로써 출력 토크가 일정해지도록 운전점을 이동시킨다. 이 경우, 도 2에서 운전점을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 그러나, 최대 진폭 성분의 주파수 fa가 높아지면, 상기 수학식 2에 의해 계산되는 미끄럼 주파수 S를 S4 이상으로 할 필요가 발생하는 경우가 있다. 미끄럼 주파수 S가 S4 이상으로 되면 유도 MG(14)의 출력 토크는, 최대 전류 I1의 경우의 특성을 나타내는 선 a를 따라 저하되고, 미끄럼 주파수 S가 S5인 경우에는, 출력 토크는 Tr1로부터 Tr4까지 저하되어 버린다. 이로 인해, 전동 차량(10)의 주행에 필요한 구동력이 부족한 경우가 발생한다. 이에 의해, 도 1 내지 도 5에서 설명한 제어 방법에서는, 배터리 전류의 최대 진폭 성분의 주파수 fa가 저주파 영역에서 발생하고 있는 경우에, 보다 효과적으로 배터리 전류의 변동을 증대할 수 있다.

따라서, 본 예의 제어 방법에서는, 배터리 전류의 최대 진폭 성분의 주파수 fa가, 미리 설정된 소정 값 D 미만인 경우에 도 1 내지 도 5에서 설명한 제어인 제1 처리를 실행하고, 주파수 fa가 소정 값 D 이상인 경우에 도 6, 도 7에서 설명한 제어인 제2 처리를 실행하도록 하였다.

보다 구체적으로는, 도 1을 참조하여, 제어 장치(50)가 갖는 배터리 승온 제어 프로그램(56)은 이하에서 설명하는 S50∼S52, S54∼S60의 처리를 규정하고, IB 변동 증대 프로그램(58)은 S54∼S59, S61∼S63의 처리를 규정한다. 도 8a의 S50∼S55의 처리는, 도 3의 S10∼S15의 처리와 마찬가지이다.

도 8a의 S54, S55에서 제어 장치(50)는 배터리 전류의 변동 주파수 해석을 행한 후, 최대 진폭 성분을 특정하고, S56에서 최대 진폭 성분의 소정 주파수 fa가 소정 값 D 이상인지의 여부를 판정한다. 여기서, 소정 값 D는, 상기한 수학식 2에 있어서, S＝S4의 출력 토크 일정한 최대 미끄럼 주파수로 하였을 때에, 유도 MG(14)의 로터의 회전 전기 주파수 fr과 극수로부터 결정되는 정수 N에 의해 결정되는 값으로 해도 된다. 이 경우, 수학식 3이 성립한다.

[수학식 3]

D＝N×(fr＋S4)

여기서, N은, 유도 MG(14)의 로터의 회전 전기 주파수 fr에 대한 유도 MG(14)에 발생하는 전류 리플의 주파수의 배수 또는, 전기 주파수의 차수이다. 예를 들어 N＝6으로 한다.

그리고, 제어 장치(50)는 소정 주파수 fa가 소정 값 D 이상인 경우에, 도 8b의 S57∼S59에 나타내는 바와 같이, 제2 처리를 실행한다. 「제2 처리」는, 도 6, 도 7에서 설명한 배터리 승온 제어와 마찬가지이며, 제어 장치(50)는 소정 주파수 fa로 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 지령 S＊을 진동시키도록, 유도 MG(14)의 미끄럼 주파수 지령 S＊을 변화시킨다. S57∼S59의 처리는, 도 6의 S36∼S38과 마찬가지이다.

한편, 제어 장치(50)는 소정 주파수 fa가 소정 값 D 미만인 경우, 도 8b의 S61∼S63에 나타내는 바와 같이, 제1 처리를 실행한다. 「제1 처리」는, 도 1 내지 도 5에서 설명한 배터리 승온 제어와 마찬가지이며, 제어 장치(50)는 유도 MG(14)에 공급되는 교류 전류의 전기 주파수 FA의 6배의 주파수가 소정 주파수 fa와 일치하도록, 유도 MG의 미끄럼 주파수 지령 S＊을 변화시킨다. S61∼S63의 처리는, 도 3의 S16∼S18과 마찬가지이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 예의 제어에서는, 도 1 내지 도 7에서 설명한 2개의 실시 형태의 각 예의 효과에 추가하여, 배터리 전류 변동의 최대 진폭의 주파수 fa의 크기에 따라 보다 효과적인 제어를 실시하므로, 주파수 fa의 넓은 범위에 대응하는 것이 가능하다.

이상 설명한 실시 형태의 각 예의 구성에 있어서, 배터리 전류 센서(11a)에 의해 검출된 배터리 전류 IB를 사용하여 배터리의 승온 제어로 배터리 전류 변동을 증대하도록 하였지만, 앞서 설명한 리액터 전류 센서의 검출값을 사용하여, 배터리(11)의 저온 시에 배터리 전류에 관계되는 배터리 전류인 리액터 전류의 전류 변동을 증대하도록, 유도 MG의 미끄럼 주파수 지령을 변화시켜도 된다. 이에 의해, 간접적으로 배터리 전류 변동을 증대할 수 있으므로, 배터리(11)의 승온을 촉진할 수 있다. 리액터 전류 변동을 증대하도록 유도 MG의 미끄럼 주파수 지령을 변화시키는 경우, 상기한 각 예에 있어서, 배터리 전류 IB 대신에 리액터 전류의 변동의 주파수 해석을 행하는 등, 도 3, 도 6, 도 8a, 도 8b의 제어에서 배터리 전류 대신에 리액터 전류를 사용한다. 배터리 관계 전류는 리액터 전류로 한정되는 것은 아니고, 배터리 전류에 대해 특정한 관계를 갖는 전류라면 된다.

또한, 상기에서는, 유도 MG(14)가 배터리(11)에 승압 컨버터(36)를 통해 접속되는 경우를 설명하였지만, 유도 MG(14)는 배터리(11)에 승압 컨버터(36)를 통하지 않고 접속되어도 된다. 또한, 승압 컨버터를 생략하여 동기 MG(12) 및 유도 MG(14)에 승압 컨버터를 통하지 않고 배터리(11)가 접속되어도 된다.

또한, 상기한 실시 형태에서는, 동기 MG(12)에 의해 전륜(16)을 구동하고, 유도 MG(14)에 의해 후륜(18)을 구동하는 전동 차량(10)을 설명하였지만, 동기 MG(12)에 의해 후륜(18)을 구동하고, 유도 MG(14)에 의해 전륜(16)을 구동하는 전동 차량이어도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 상기한 실시 형태에서는, 동기 MG(12) 및 유도 MG(14)를 각각 1개씩 구비하는 경우를 설명하였지만, 전동 차량(10)은 복수의 동기 MG(12)와 복수의 유도 MG(14)를 구비해도 된다. 예를 들어, 제1 동기 MG 및 제1 유도 MG에 의해 전륜(16)을 구동하고, 제2 동기 MG 및 제2 유도 MG에 의해 후륜(18)을 구동하는 전동 차량(10)이어도 본 발명을 적용할 수 있다. 이와 같이, 복수의 유도 MG를 탑재한 전동 차량(10)에서는, 배터리의 저온 시에, 복수의 유도 MG 중 1개 또는 복수의 유도 MG의 미끄럼 주파수 지령 S＊을 변화시키는 구성으로 해도 된다. 2개 이상의 제어 장치(electronic control unit)를 사용하여, 본 발명을 실시해도 된다.

본 발명은 이상으로 설명한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 의해 규정되어 있는 본 발명의 기술적 범위 또는 본질로부터 일탈하는 일 없는 모든 변경 및 수정을 포함하는 것이다.

Claims

전동 차량(10)이며,
배터리(11)와;
상기 배터리에 연결된 유도 모터(14)와;
상기 유도 모터에 연결된 상기 배터리에 연결된 동기 모터(12)와;
상기 배터리의 저온 시에, 전류 변동의 주파수 성분 중 진폭이 최대로 되는 주파수 성분인 소정 주파수에 기초하여, 상기 유도 모터의 미끄럼 주파수 지령을 변화시켜, 상기 전류 변동의 진폭이 커지도록 구성되는 적어도 하나의 전자 제어 장치(50)를 포함하고,
상기 전류 변동은 배터리 전류의 전류 변동, 또는 상기 배터리 전류에 관계되는 배터리 관계 전류의 전류 변동 중 어느 하나인, 전동 차량.
제1항에 있어서,
상기 전자 제어 장치는, 상기 유도 모터의 미끄럼 주파수 지령을 변화시켜, 상기 유도 모터에 공급되는 교류 전류의 전기 주파수의 6배의 주파수가, 상기 소정 주파수와 일치하도록 구성되는, 전동 차량.
제1항에 있어서,
상기 전자 제어 장치는, 상기 유도 모터의 미끄럼 주파수 지령을 변화시켜, 상기 소정 주파수로 상기 유도 모터의 미끄럼 주파수 지령이 진동하도록 구성되는, 전동 차량.
제1항에 있어서,
상기 전자 제어 장치는,
i) 상기 소정 주파수의 크기에 기초하여, 제1 처리를 행할지, 또는 제2 처리를 행할지를 선택하고,
상기 제1 처리는, 상기 유도 모터의 미끄럼 주파수 지령을 변화시켜, 상기 유도 모터에 공급되는 교류 전류의 전기 주파수의 6배의 주파수가, 상기 소정 주파수와 일치하는 처리이고,
상기 제2 처리는, 상기 유도 모터의 미끄럼 주파수 지령을 변화시켜, 상기 소정 주파수로 상기 유도 모터의 미끄럼 주파수 지령이 진동하는 처리이고,
ii) 상기 소정 주파수가 소정 값 미만인 경우에 상기 제1 처리를 실행하고, 상기 소정 주파수가 상기 소정 값 이상인 경우에 상기 제2 처리를 실행하도록 구성되는, 전동 차량.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 제어 장치는, 상기 유도 모터의 미끄럼 주파수 지령을 변화시키는 경우에 상기 유도 모터의 출력 토크를 일정하게 유지하도록 구성되는, 전동 차량.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 제어 장치는, 전류 위상을 조정하여, 상기 유도 모터의 미끄럼 주파수 지령을 변화시키는 경우에, 배터리 전류의 전류 변동의 진폭이 최대로 될 때의 주파수에 있어서의 진폭이 미리 설정된 소정 범위로 유지되도록 구성되는, 전동 차량.