KR20190001908A - 화물 자동차 및 화물 자동차에 탑재되어 있는 주행용의 구동 모터의 제어 방법 - Google Patents

화물 자동차 및 화물 자동차에 탑재되어 있는 주행용의 구동 모터의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

스위칭 소자의 과열은, 모터의 회전수가 제로인 경우에 발생하기 쉽다. 회전수가 제로인 경우, 답입량이 제로％부터 소정량 P2까지는, 액셀러레이터 페달의 답입량의 증대에 대하여, 전류값이 단조 증가되도록 정해져 있다. 답입량이 소정량 P2부터 100％까지는, 답입량에 관계없이, 전류값은 제한값 Ith로 일정하다.

Description

화물 자동차 및 화물 자동차에 탑재되어 있는 주행용의 구동 모터의 제어 방법{TRUCK AND METHOD OF CONTROLLING ELECTRIC DRIVE MOTOR FOR DRIVING MOUNTED ON TRUCK}
<관련 출원의 상호 참조>
본원은, 2017년 6월 28일에 출원된 출원 번호 제2017-125997호의 일본 특허 출원에 기초하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 모두가 참조에 의해 본원에 포함된다.
본 개시는, 모터 구동의 화물 자동차에 관한 것이다.
JP2009-303283A는, 삼상 교류 모터에 흐르는 상전류를 측정하고, 피드백 제어를 실시하여 전압 명령을 연산하는 것에 대하여 개시하고 있다. 모터의 구동에는 인버터가 사용된다. 인버터는, PWM 변환기로부터의 펄스폭 변조 제어 신호에 기초하여 복수의 스위칭 소자를 스위칭하고, 직류 전력을 삼상 교류 전력으로 하여 모터에 인가한다. 복수의 스위칭 소자 각각은, 모터의 회전에 동기하여, 전류를 흐르게 하거나 차단하거나 한다.
통상은, 모터에 전류가 흐르면, 모터는 회전하므로, 복수의 스위칭 소자의 어느 것에 전류가 계속 흐르는 것은 발생하지 않는다. 단, 모터에 전류가 흘러도, 토크가 부족하면, 모터는 회전하지 않는다. 이 경우, 복수의 스위칭 소자의 어느 것에 전류가 계속 흐르게 된다. 스위칭 소자는, 전류가 계속 흐르면 온도가 상승한다. 스위칭 소자는, 온도가 너무 높아지면 고장난다.
상기와 같은 고장이 발생하지 않도록, 통상, 스위칭 소자의 온도를 측정하여, 측정값이 역치를 초과한 경우, 모터에 흐르게 하는 전류값을 강제적으로 제로로 한다. 전류값을 강제적으로 제로로 하면, 토크가 제로가 된다. 이로 인해, 이러한 강제적인 제어는, 가능한 한 회피하는 것이 바람직하다.
상기한 강제적인 제어를 회피하기 위하여, 스위칭 소자의 온도를 측정하여, 측정값이 역치를 초과하지 않도록 피드백 제어하는 것을 생각할 수 있다. 단, 이러한 종류의 제어의 응답 속도에는 한계가 있다. 그 외에도, 스위칭 소자는, 작은 부품이기 때문에 열 용량이 작다. 이로 인해, 피드백 제어가 작동하기 전에, 스위칭 소자의 온도가 역치를 초과해 버리는 경우가 있다.
상기한 피드백 제어를 정상적으로 작동시키기 위해서는, 토크의 부족이 일어나는 경우에 있어서, 어느 정도의 값의 토크에서 발생하는 것인지를 추정할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 모터가 자동차의 주행용에 탑재되어 있는 경우에는, 큰 단차를 타고 넘는 경우나, 언덕길 발진의 경우에 토크의 부족이 일어날 수 있다. 이들 현상은, 차중에 영향을 받는다. 이로 인해, 차중의 변동이 작은 승용차 등이면, 차중의 값을 고정값이라고 간주하여, 피드백 제어에 사용함으로써 스위칭 소자의 온도가 역치를 초과하지 않도록 할 수 있다.
이에 반하여, 화물 자동차의 경우, 차중의 변화폭이, 승용차에 비하면 극단적으로 크다. 이로 인해, 차중을 고정값이라고 간주할 수 없다. 그래서, 차중을 측정하거나 추정하거나 하면, 상기한 피드백 제어를 실현하는 것은 가능하다. 그러나, 이와 같은 측정이나 추정은, 수고스럽거나, 복잡한 연산을 요하거나 하므로, 회피하는 것이 바람직하다.
본 개시는, 상기를 근거로 하여, 모터 구동의 화물 자동차를 대상으로, 간이한 방법으로, 스위칭 소자의 과열을 회피하는 것을 해결 과제로 한다.
본 개시의 일 형태는, 주행용의 구동 모터와; 상기 구동 모터에 교류를 흐르게 하기 위한 복수의 스위칭 소자를 구비하는 인버터와; 상기 구동 모터에 흐르는 전류값을 제어하기 위한 액셀러레이터 페달과; 상기 액셀러레이터 페달의 답입량과, 상기 구동 모터의 회전수에 따라, 상기 인버터에 흐르는 전류값을 제어하는 제어 장치를 구비하고; 상기 제어 장치는, 상기 구동 모터의 회전수가 제로인 경우, 상기 구동 모터에 흐르는 전류값을, 미리 정해진 최댓값에 50％ 이상 100％ 미만의 임의의 값인 소정 비율을 곱한 값인 제한값 이하로 제어하는 화물 자동차이다. 이 형태에 의하면, 구동 모터의 회전수가 제로인 경우, 인버터에 흐르는 전류값이 제한값 이하로 제어되므로, 스위칭 소자의 과열이 방지된다. 이 형태의 실현에는, 차중의 값은 불필요하므로, 간이하게 실현된다.
본 개시의 다른 형태는, 주행용의 구동 모터와; 상기 구동 모터에 교류를 흐르게 하기 위한 복수의 스위칭 소자를 구비하는 인버터와; 상기 구동 모터에 흐르는 전류값을 제어하기 위한 액셀러레이터 페달과; 상기 액셀러레이터 페달의 답입량과, 상기 구동 모터의 회전수에 따라, 상기 인버터에 흐르는 전류값을 제어하는 제어 장치를 구비하고; 상기 제어 장치는, 상기 답입량이 100％인 경우, 상기 회전수가 제로보다도 작은 제1 회전수일 때 및 상기 회전수가 제로보다도 큰 제2 회전수일 때, 미리 정해진 최댓값으로 상기 전류값을 제어하고, 상기 회전수가 제로일 때, 상기 최댓값에 50％ 이상 100％ 미만의 임의의 값인 소정 비율을 곱한 값인 제한값으로 상기 전류값을 제어하는 화물 자동차이다. 이 형태에 의하면, 답입량이 100％인 경우에, 구동 모터의 회전수가 제로일 때, 회전수가 제로가 아닐 때에 비하여, 인버터에 흐르는 전류값이 제한값으로 제어되므로, 스위칭 소자의 과열이 방지된다. 이 형태의 실현에는, 차중의 값은 불필요하므로, 간이하게 실현된다.
상기 형태에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 스위칭 소자의 온도가 제1 온도인 경우는 상기 소정 비율을 제1 값으로 설정하고, 상기 스위칭 소자의 온도가 상기 제1 온도보다도 낮은 제2 온도인 경우는 상기 소정 비율을 상기 제1 값보다도 큰 제2 값으로 설정해도 된다. 이 형태에 의하면, 스위칭 소자의 과열을 회피하면서, 스위칭 소자의 온도에 따른 제한값을 채용할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 회전수가 제로인 경우, 상기 답입량이 소정량 이상일 때, 상기 전류값을 상기 제한값에 일치시켜도 된다. 이 형태에 의하면, 간이한 방법으로, 전류값을 제한값 이하로 제한할 수 있다.
본 개시의 다른 형태는, 주행용의 구동 모터와; 상기 구동 모터에 교류를 흐르게 하기 위한 복수의 스위칭 소자를 구비하는 인버터와; 상기 인버터에 흐르는 전류값을 제어하기 위한 액셀러레이터 페달과; 상기 액셀러레이터 페달의 답입량과, 상기 구동 모터의 회전수에 따라, 상기 구동 모터에 흐르는 전류값을 제어하는 제어 장치를 구비하고; 상기 제어 장치는, 상기 회전수가 제로인 경우, 상기 답입량이 제1 양일 때는 상기 전류값을 제1 값으로 제어하고, 상기 답입량이 상기 제1 양보다도 큰 제2 양일 때 및 상기 제2 양보다도 큰 제3 양일 때는 상기 전류값을 상기 제1 값보다도 큰 제2 값으로 제어하는 화물 자동차이다. 이 형태에 의하면, 답입량이 제2 양의 상태로부터, 제3 양으로 증대되어도, 전류값이 변화하지 않으므로, 스위칭 소자의 과열이 방지된다. 이 형태의 실현에는, 차중의 값은 불필요하므로, 간이하게 실현된다.
도 1은 화물 자동차를 도시하는 도면.
도 2는 파워 유닛의 블록 구성도.
도 3은 모터용 인버터의 내부 구성의 일부를 도시하는 도면.
도 4는 토크와 회전수의 관계를 나타내는 그래프.
도 5는 전류값과, 액셀러레이터 페달의 답입량의 관계를 나타낸 그래프.
도 6은 고정상의 스위칭 소자의 온도의 시간 변화를 나타내는 그래프.
도 7은 토크의 가산값과 고정상의 스위칭 소자의 온도의 관계를 나타내는 그래프.
도 8은 토크의 실효율과 고정상의 스위칭 소자의 온도의 관계를 나타내는 그래프.
실시 형태 1을 설명한다. 도 1은 화물 자동차(10)를 도시한다. 화물 자동차(10)는, 트레일러(19)를 견인한다. 화물 자동차(10)는, 2개의 파워 유닛(20)과, 프로펠러 샤프트(25)와, 조작계(900)를 구비한다. 파워 유닛(20)은, 후술하는 바와 같이, 연료 전지에 의한 발전을 실시하는 기능을 갖는다.
조작계(900)는, 운전자가 운전을 위하여 조작하는 기기의 총칭이다. 조작계(900)는, 액셀러레이터 페달(910), 브레이크 페달(920), 스티어링 휠(도시 생략) 등을 포함한다. 2개의 파워 유닛(20) 각각은, 조작계(900)에 전력을 공급한다. 2개의 파워 유닛(20)에 의해 발생한 토크는, 1개의 프로펠러 샤프트(25)를 통하여, 4개의 후륜 RW에 전달된다.
도 2는 파워 유닛(20)의 블록 구성도이다. 파워 유닛(20)은, 연료 전지 모듈(50)과, 전기계(60)를 구비한다. 연료 전지 모듈(50)은, 연료 전지 스택(100)과, 수소 탱크(105)와, 연료 전지용 컨버터(110)와, 보조 기기류(140)를 구비한다. 전기계(60)는, 이차 전지(120)와, 이차 전지용 컨버터(130)와, 모터용 인버터(150)와, 제어 장치(160)와, 구동 모터(220)와, 리졸버(230)를 구비한다.
수소 탱크(105)는, 연료 전지 스택(100)에 공급하기 위한 수소를 저장한다. 연료 전지 스택(100)은, 연료 전지용 컨버터(110)와 전기적으로 접속되어 있다. 연료 전지용 컨버터(110)는, 연료 전지 스택(100)의 출력 전압을 목표의 전압까지 승압하는 승압 동작을 행한다. 연료 전지용 컨버터(110)는, 고압 직류 배선 DCH를 통하여 모터용 인버터(150)와 전기적으로 접속되어 있다.
이차 전지(120)는, 티타늄산리튬 이차 전지이다. 이차 전지(120)는, 저압 직류 배선 DCL을 통하여, 이차 전지용 컨버터(130)와 전기적으로 접속되어 있다. 이차 전지(120)는, 복수의 셀을 직렬로 적층한 구조를 갖는다.
이차 전지용 컨버터(130)는, 고압 직류 배선 DCH를 통하여, 연료 전지용 컨버터(110)와 모터용 인버터(150)와 전기적으로 접속되어 있다. 이차 전지용 컨버터(130)는, 모터용 인버터(150)의 입력 전압인 고압 직류 배선 DCH에 있어서의 전압을 조정하여, 이차 전지(120)의 충방전을 제어한다.
이차 전지용 컨버터(130)는, 연료 전지용 컨버터(110)로부터의 출력 전력이 목표 출력 전력에 대하여 부족한 경우에는, 이차 전지(120)에 의한 급전을 실현한다. 연료 전지용 컨버터(110)로부터의 출력 전력이 목표 출력 전력에 대하여 부족한 경우를, 본 실시 형태에서는, 과도 상태라고 칭한다.
이차 전지용 컨버터(130)는, 구동 모터(220)에 있어서 회생 전력이 발생하는 경우에는, 당해 회생 전력을 변환하여 저압 직류 배선 DCL측에 출력한다.
이차 전지용 컨버터(130)는, 연료 전지 스택(100)의 출력 전력을 변환하여 저압 직류 배선 DCL측에 출력할 수 있다. 이것을 이용하여, 제어 장치(160)는, 연료 전지용 컨버터(110)로부터 출력 가능한 전력이 목표 출력 전력을 상회하는 경우에, 이차 전지(120)의 SOC를 상승시키는 제어를 실시할 수 있다.
보조 기기류(140)는, 연료 전지 스택(100)의 운전에 사용되는 보조 기기류의 총칭이다. 보조 기기류(140)는, 공기 압축기, 수소 순환 펌프, 워터 펌프 등을 포함한다. 보조 기기류(140)는, 저압 직류 배선 DCL 또는 고압 직류 배선 DCH에 전기적으로 접속되어 있다.
모터용 인버터(150)는, 고압 직류 배선 DCH를 통하여 직류로 공급되는 전력을 삼상 교류의 전력으로 변환한다. 모터용 인버터(150)는, 구동 모터(220)와 전기적으로 접속하여, 삼상 교류 전력을 구동 모터(220)에 공급한다. 모터용 인버터(150)는, 구동 모터(220)에 있어서 발생하는 회생 전력을 직류 전력으로 변환하여 고압 직류 배선 DCH에 출력한다.
리졸버(230)는, 구동 모터(220)에 포함되는 로터의 회전각을 검출하고, 검출 결과를 제어 장치(160)에 입력한다.
제어 장치(160)는, 복수의 ECU에 의해 구성된다. 제어 장치(160)는, 상기한 내용을 포함하여, 파워 유닛(20)의 각 부의 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어 장치(160)는, 연료 전지용 컨버터(110) 및 이차 전지용 컨버터(130)를 제어함으로써, 모터용 인버터(150)에 흐르는 전류값을 제어한다. 모터용 인버터(150)에 흐르는 전류값의 제어는, 구동 모터(220)를 흐르는 전류값의 제어, 나아가서는 구동 모터(220)가 발생하는 토크의 제어를 위하여 실행된다.
도 3은 모터용 인버터(150)의 내부 구성의 일부를 나타낸다. 모터용 인버터(150)는, U상 암(152)과, V상 암(154)과, W상 암(156)으로 구성된다. U상 암(152), V상 암(154) 및 W상 암(156)은, 병렬로 접속되어 있다.
U상 암(152)은, 스위칭 소자 Q3과, 스위칭 소자 Q4와, 다이오드 소자 D3과, 다이오드 소자 D4를 갖는다. 스위칭 소자 Q3 및 스위칭 소자 Q4는, 직렬로 접속되어 있다. 스위칭 소자 Q3의 콜렉터와 이미터 사이에는, 이미터측으로부터 콜렉터측으로 전류가 흐르도록 다이오드 소자 D3이 접속된다. 스위칭 소자 Q4의 콜렉터와 이미터 사이에는, 이미터측으로부터 콜렉터측으로 전류가 흐르도록 다이오드 소자 D4가 접속된다.
V상 암(154)은, 스위칭 소자 Q5와, 스위칭 소자 Q6과, 다이오드 소자 D5와, 다이오드 소자 D6을 갖는다. 스위칭 소자 Q5 및 스위칭 소자 Q6은, 직렬로 접속되어 있다. 스위칭 소자 Q5의 콜렉터와 이미터 사이에는, 이미터측으로부터 콜렉터측으로 전류가 흐르도록 다이오드 소자 D5가 접속된다. 스위칭 소자 Q6의 콜렉터와 이미터 사이에는, 이미터측으로부터 콜렉터측으로 전류가 흐르도록 다이오드 소자 D6이 접속된다.
W상 암(156)은, 스위칭 소자 Q7과, 스위칭 소자 Q8과, 다이오드 소자 D7과, 다이오드 소자 D8을 갖는다. 스위칭 소자 Q7 및 스위칭 소자 Q8은, 직렬로 접속되어 있다. 스위칭 소자 Q7의 콜렉터와 이미터 사이에는, 이미터측으로부터 콜렉터측으로 전류가 흐르도록 다이오드 소자 D7이 접속된다. 스위칭 소자 Q8의 콜렉터와 이미터 사이에는, 이미터측으로부터 콜렉터측으로 전류가 흐르도록 다이오드 소자 D8이 접속된다.
본 실시 형태에 있어서의 스위칭 소자 Q3 내지 Q8에는, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 사용되고 있다. 스위칭 소자 Q3 내지 Q8 각각에는, 온/오프를 전환하기 위한 구동 회로 T3 내지 T8이 접속되어 있다.
스위칭 소자 Q3과 스위칭 소자 Q4의 중간점은, 구동 모터(220)의 U상 코일의 일단에 접속된다. 스위칭 소자 Q5와 스위칭 소자 Q6의 중간점은, 구동 모터(220)의 V상 코일의 일단에 접속된다. 스위칭 소자 Q7과 스위칭 소자 Q8의 중간점은, 구동 모터(220)의 W상 코일의 일단에 접속된다. U상 코일의 타단, V상 코일의 타단 및 W상 코일의 타단은, 구동 모터(220) 내의 중간점에 접속되어 있다.
전류 센서(157)는, V상 암(154)과 V상 코일을 연결하는 배선에 설치되어 있다. 전류 센서(159)는, W상 암(156)과 W상 코일을 연결하는 배선에 설치되어 있다. 전류 센서(157) 및 전류 센서(159)는, 구동 모터(220)에 흐르는 전류를 측정하여, 제어 장치(160)로 출력한다.
온도 센서(151)는, 스위칭 소자 Q3 내지 Q8 각각의 온도를 계측한다. 온도 센서(151)는, 구체적으로는 6개의 감온 다이오드이다. 6개의 감온 다이오드는, 스위칭 소자 Q3 내지 Q8에 하나씩 내장된다. 도 3은 편의상, 온도 센서(151)를, 하나의 기능 블록으로서 도시한다. 온도 센서(151)에 의한 계측값은, 제어 장치(160)에 입력된다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 냉각 장치(290)가 설치되어 있다. 냉각 장치(290)는, 냉각수의 순환을 이용하여, 스위칭 소자 Q3 내지 Q8을 냉각한다.
도 4는 액셀러레이터 페달(910)의 답입량마다 정해진 토크와 회전수의 관계를 나타내는 그래프이다. 이하, 간단히 답입량이라고 하면, 액셀러레이터 페달(910)의 답입량을 의미한다. 본 실시 형태에서 간단히 토크라고 하면, 구동 모터(220)가 발생하는 토크를 의미한다. 본 실시 형태에서는 간단히 회전수라고 하면, 구동 모터(220)의 회전수를 의미한다. 제어 장치(160)는, 이 관계를, 맵으로서 기억하고 있다. 제어 장치(160)는, 이 관계에 기초하여, 모터용 인버터(150)를 통하여, 구동 모터(220)를 제어한다.
도 4는 회전수가 제로 부근을 발췌하여 도시한다. 실제로는, 더욱 큰 회전수에 대해서도, 토크와 회전수의 관계가 정해져 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 회전수가 부의 값인 경우에 대해서도, 회전수와 토크의 관계가 정해져 있다. 회전수가 부의 값인 경우의 관계는, 주차 시 등에 행하는 백 주행에 적용되는 것은 아니고, 언덕길 발진 시에 후퇴하는 상황 등에 적용된다. 회전수가 부의 값이어도, 토크의 값이 정이면, 토크는 화물 자동차(10)를 전진시키는 방향의 추진력을 발생시킨다.
도 4는 답입량을 10％ 간격으로 도시한다. 실제로는, 10％ 간격보다도 가는 간격으로 정해져 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 답입량이 40％ 내지 100％인 경우, 회전수가 제1 회전수 R1(<0rpm)로부터 증대되어 제로에 가까워지면, 소정의 회전수를 경계로 급격하게 토크가 작아져 간다. 회전수가 제로로부터 증대되면, 급격하게 토크가 커진다. 소정의 회전수를 경계로 회전수가 증대되어도 토크가 변화되지 않게 되어, 제2 회전수 R2에 도달한다.
이와 같이, 답입량이 40％ 내지 100％인 경우, 토크는, 회전수가 제로에 있어서 극소값을 취한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 회전수가 제로에 있어서 극소값을 취하도록 토크가 정해져 있는 것은, 답입량이 소정량 P2(예를 들어 33％) 이상인 경우이다. 또한, 소정량 P2는, 도 5에 도시되어 있다.
답입량이 소정량 P2 이상인 경우, 회전수가 제로일 때는, 답입량에 관계없이, 동일값의 토크가 발생한다. 이 동일값은, 상기한 극소값에 일치한다. 이 극소값은, 도 4에는 토크 TRQth로서 도시되어 있다.
도 4에 도시된 토크 TRQmax는, 본 실시 형태에 있어서, 구동 모터(220)의 최고 토크로서 설계된 값이다. 토크 TRQmax는, 답입량이 100％인 경우에, 회전수가 소정 범위일 때에 출력된다. 소정 범위의 회전수란, 회전수가 대략 -200rpm 이상 1000rpm 이하의 범위이다. 단, 상술한 바와 같이, 제로 부근의 회전수는 제외한다. 제1 회전수 R1은, -200rpm보다도 크고, 제로보다도 작은 값이다. 제2 회전수 R2는 제로보다도 크고, 1000rpm보다도 작은 값이다.
구동 모터(220)가 발생하는 토크의 값은, 구동 모터(220)에 흐르는 전류값과 거의 비례한다. 이로 인해, 도 4에 도시된 토크값을, 구동 모터(220)에 흐르는 전류값으로 변환한 경우, 거의 동일한 파형이 된다.
구동 모터(220)에 흐르는 전류는, 모터용 인버터(150)에 의해 직류로부터 변환된 교류이다. 구동 모터(220)에 흐르는 전류값이란, 실효값을 의미한다. 모터용 인버터(150)에 흐르는 직류의 전류값은, 구동 모터(220)에 흐르는 전류값과 정의 상관 관계가 있다. 더욱 상세히 설명하면, 모터용 인버터(150)에 흐르는 직류의 전류값은, 구동 모터(220)에 흐르는 전류값과 거의 비례 관계에 있다.
그래서, 이하에서는, 구동 모터(220)에 흐르는 전류값 대신에 모터용 인버터(150)에 흐르는 전류값을 사용하여, 액셀러레이터 페달의 답입량 및 구동 모터(220)가 발생하는 토크와의 관계를 설명한다. 이하, 특정함 없이 전류값이라고 하면, 모터용 인버터(150)에 흐르는 직류의 전류값을 의미한다.
도 5는 전류값과, 액셀러레이터 페달의 답입량의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 5는 회전수가 제로인 경우와 제2 회전수 R2인 경우에 대하여 도시한다. 제2 회전수 R2는, 도 4에 도시된 제2 회전수 R2와 동일값이다.
제2 회전수 R2인 경우, 도 4에 도시하는 바와 같이, 답입량의 증대에 대하여, 토크가 단조 증가되도록 정해져 있다. 이로 인해, 도 5에 도시하는 바와 같이, 답입량의 증대에 대하여, 전류값도 단조 증가된다. 제2 회전수 R2인 경우, 답입량이 100％일 때, 전류값은 전류값 Imax에 도달한다. 전류값 Imax는, 토크 TRQmax를 발생시키는 전류값이다.
회전수가 제로인 경우, 답입량이 제로％부터 소정량 P2까지는, 제2 회전수 R2인 경우와 마찬가지로, 답입량의 증대에 대하여, 전류값이 단조 증가되도록 정해져 있다. 예를 들어, 답입량이 P1인 경우, 전류값은 전류값 I1이며, 답입량이 소정량 P2인 경우, 전류값은 제한값 Ith이다. P1은, 소정량 P2보다도 작다. 전류값 I1은, 제한값 Ith보다도 작다.
회전수가 제로인 경우, 답입량이 소정량 P2부터 100％까지는, 답입량에 관계없이, 전류값은 제한값 Ith로 일정하다. 이것은, 도 4와 함께 설명한 바와 같이, 회전수가 제로인 경우, 답입량이 소정량 P2 이상인 경우, 토크의 값을 토크 TRQth로 일정하게 하기 위해서이다. 제한값 Ith는, 토크 TRQth를 발생시키는 전류값이다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제한값 Ith는 전류값 Imax의 50％이며, 토크 TRQth는 토크 TRQmax의 50％이다.
이와 같이, 회전수가 제로인 경우, 답입량에 관계없이, 전류값은, 제한값 Ith 이하로 제한된다.
도 6은 고정상의 스위칭 소자의 온도의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 도 6은 실험에 의해 취득된 값을 나타낸다. 이하, 간단히 온도라고 하면, 고정상의 스위칭 소자의 온도를 의미한다. 도 6은 실시 형태의 경우를 나타내는 곡선 J와, 비교예의 경우를 나타내는 곡선 H를 나타낸다. 여기에서 말하는 비교예는, 회전수가 제로여도, 구동 모터(220)에 흐르는 전류를 제한하지 않는 형태이다. 예를 들어, 답입량이 100％인 경우, 회전수가 제로여도, 토크 TRQmax가 출력되도록, 구동 모터(220)에 전류가 흐른다.
시각 t0은, 회전수가 제로인 경우에, 답입량이 소정량 P2보다도 커지기 시작한 시각이다. 구체적으로는, 답입량이 소정량 P2 미만의 값부터 100％가 된 시각이다. 회전수가 제로인 상태는, 그래프에 나타낸 시간 중, 계속된다. 답입량이 100％가 되어도 회전수가 제로인 상태가 계속되는 것은, 고장난 것이 아니라, 토크의 부족에 의해, 화물 자동차(10)가 전진하지 않기 때문이다. 토크가 부족한 상황이란, 예를 들어 트레일러(19)에 화물을 만재하고 있으며, 또한 큰 단차를 타고 넘으려는 상황이다.
비교예의 경우, 시각 t0부터 시각 t1까지, 온도가 급격하게 상승한다. 시각 t0부터 시각 t1까지에 있어서는 시간이 너무 짧으므로, 제어 장치(160)는, 온도 센서(151)에 의한 측정값에 기초하여, 구동 모터(220)에 흐르는 전류를 제한해야 할 상황임을 검출할 수 없다.
시각 t1이 되면, 제어 장치(160)는, 구동 모터(220)에 흐르는 전류를 제한해야 할 상황임을 검출하고, 전류를 제한하기 위하여 피드백 제어를 개시한다. 단, 제한이 개시되어도, 온도의 상승을 완전히 억제할 수 없어, 온도는 역치 Tth에 도달한다. 제어 장치(160)는, 온도가 역치 Tth에 도달한 것을 검출하면, 구동 모터(220)에 공급하는 전류를 제로로 한다. 이 결과, 구동 모터(220)가 발생하는 토크는 제로가 된다.
이에 반하여, 실시 형태의 경우, 시각 t0부터 시각 t1까지 온도가 상승되기는 하지만, 상승 속도는 비교예의 경우보다도 느리다. 이것은, 답입량이 100％여도, 도 4에 도시한 맵에 따라 토크를 결정함으로써, 구동 모터(220)에 흐르는 전류가 제한되기 때문이다.
시각 t1이 되면, 제어 장치(160)는, 구동 모터(220)에 흐르는 전류를 제한해야 할 상황임을 검출하고, 상기한 피드백 제어를 개시한다. 실시 형태의 경우는, 시각 t0부터 시각 t1까지에 있어서의 온도의 상승 속도가 느리기 때문에, 피드백 제어에 의해, 온도를 역치 Tth 미만으로 억제할 수 있다. 이로 인해, 구동 모터(220)에 공급하는 전류가 제로가 되는 것을 회피할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 구동 모터(220)의 회전수가 제로인 경우에, 운전자가 액셀러레이터 페달을 크게 답입해도, 토크를 제로로 하는 제어가 작동할 가능성은 낮아진다.
또한, 본 실시 형태의 방법은, 차중의 값이 불필요하므로, 트레일러(19)가 쌓여 있는 화물의 양에 따라 차중이 변화되어도, 그 영향을 받지 않고, 상기 효과를 얻을 수 있다.
실시 형태 2를 설명한다. 실시 형태 2의 설명은, 실시 형태 1과 상이한 점을 주된 대상으로 한다. 특별히 설명하지 않는 내용에 대해서는, 실시 형태 1과 동일하다.
도 7은 토크의 가산값과, 고정상의 스위칭 소자의 온도의 관계를 나타내는 그래프이다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 4에 도시한 맵과, 도 7에 도시한 관계를 사용하여, 토크가 결정된다. 구체적으로는, 토크는, 도 4에 도시한 맵으로부터 결정되는 값과, 도 7에 도시한 관계로부터 결정되는 가산값을 합계한 값으로 결정된다.
토크의 가산값은, 도 7에 도시하는 바와 같이 온도에 의존한다. 온도가 온도 Tx 이상인 경우, 토크의 가산값은 제로이다. 이로 인해, 온도가 온도 Tx 이상인 경우, 실질적으로 실시 형태 1과 동일하다. 온도가 온도 Tx 미만인 경우, 온도에 따라, 토크의 가산값은 정의 값이 된다. 대체로 온도가 저하됨에 따라, 토크의 가산값은 단조 증가된다.
이렇게 온도 Tx 미만인 경우에 토크를 가산하는 것은, 실질적으로 제한값 Ith를 증대시키게 된다.
본 실시 형태에 따르면, 고정상의 스위칭 소자의 온도가 낮은 경우, 토크의 제한을 완화시킬 수 있다.
또한, 고정상의 스위칭 소자의 온도는 시시각각 변화한다. 이로 인해, 도 7에 도시된 온도를, 어느 타이밍의 온도로 할지에 대해서는 다양하게 생각할 수 있다. 예를 들어, 시시각각 변화하는 온도를 채용하고, 토크의 가산값을 시시각각 변화시켜도 된다. 혹은, 답입량이 소정량 P2에 도달한 시각에 있어서의 온도를 채용하고, 토크의 가산값을 고정값으로 해도 된다. 토크의 가산값 고정은, 임의의 타이밍에 해제해도 된다. 예를 들어, 답입량이 소정량 P2를 하회한 경우에 해제해도 된다.
실시 형태 3을 설명한다. 실시 형태 3의 설명은, 실시 형태 1과 상이한 점을 주된 대상으로 한다. 특별히 설명하지 않는 내용에 대해서는, 실시 형태 1과 동일하다.
도 8은 토크의 실효율과, 고정상의 스위칭 소자의 온도의 관계를 나타내는 그래프이다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 4에 도시한 맵과, 도 8에 도시한 관계를 사용하여, 토크가 결정된다. 구체적으로는, 토크는, 도 4에 도시한 맵으로부터 결정되는 값에, 도 8에 도시한 관계로부터 결정되는 실효율을 곱한 값으로 결정된다.
토크의 실효율은, 도 8에 도시하는 바와 같이 온도에 의존한다. 온도가 온도 Ty 이하인 경우는, 토크의 실효율은 1이므로, 실질적으로 실시 형태 1과 동일하다. 온도가 온도 Ty보다도 높아지면, 실효율은 저하되어 간다. 온도가 온도 Tz 이상인 경우, 토크의 실효율은 제로이다. 이로 인해, 온도가 온도 Tz 이상인 경우, 토크가 제로가 된다. 이렇게 온도 Ty보다도 큰 경우에 토크에 실효율을 곱하는 것은, 실질적으로 제한값 Ith를 감소시키게 된다.
온도 Tz는, 도 6에 도시한 역치 Tth와 동일값이어도 상이한 온도여도 된다. 고정상의 스위칭 소자의 온도 타이밍에 대해서는, 실시 형태 2에서 설명한 바와 같다.
본 실시 형태에 따르면, 고정상의 스위칭 소자의 온도가 낮은 경우, 토크의 제한을 완화시킬 수 있다.
본 개시는, 본 명세서의 실시 형태나 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 구성으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 발명의 내용의 란에 기재한 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시 형태, 실시예 중의 기술적 특징은, 상술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위하여, 혹은, 상술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위하여, 적절히 바꾸기나, 조합할 수 있다. 그 기술적 특징이 본 명세서 중에 필수적인 것으로서 설명되어 있지 않으면, 적절히 삭제할 수 있다. 예를 들어, 이하의 것이 예시된다.
화물 자동차는, 트레일러를 견인하는 타입이 아니어도 된다. 예를 들어, 풀 트레일러여도 되고, 덤프카여도 된다.
소정 비율은, 50％ 이상 100％ 미만의 임의의 값이어도 된다. 소정 비율이란, 제한값 Ith를 전류값 Imax로 나누어 얻어지는 값이다. 소정 비율은, 예를 들어 60％여도 된다. 소정 비율을 크게 하면, 회전수가 제로인 경우에, 발생 가능한 토크가 커진다. 소정 비율을 크게 하는 경우는, 예를 들어 냉각 장치(290)에 의한 냉각 능력을 높임으로써, 스위칭 소자의 과열을 방지하는 것이 바람직하다. 한편, 소정 비율을 작게 하면, 스위칭 소자의 발열이 보다 억제되므로, 스위칭 소자의 보호의 정도가 높아진다.
답입량이 소정량 P2부터 100％까지에 있어서, 전류값을 제한값 Ith로 고정하지 않아도 된다. 예를 들어, 답입량이 소정량 P2에 있어서는, 제한값 Ith보다도 조금 작은 전류값으로 하고, 답입량이 100％에 가까워짐에 따라, 조금씩 전류값을 증가시키고, 답입량이 100％에 도달하면 전류값을 제한값 Ith에 일치시켜도 된다.
화물 자동차는, 연료 전지 자동차가 아니어도 된다. 예를 들어, 상용 전원으로부터 이차 전지로 충전하는 전기 자동차여도 되고, 내연 기관의 동력에 의해 발전한 전력을 구동 모터에 급전해도 된다.
화물 자동차는, 커넥티드 카여도 된다. 커넥티드 카란, 통신기를 탑재하여, 클라우드와의 통신에 의해 서비스를 받을 수 있는 자동차이다.

Claims (8)

  1. 주행용의 구동 모터와,
    상기 구동 모터에 교류를 흐르게 하기 위한 복수의 스위칭 소자를 구비하는 인버터와,
    상기 구동 모터에 흐르는 전류값을 제어하기 위한 액셀러레이터 페달과,
    상기 액셀러레이터 페달의 답입량과, 상기 구동 모터의 회전수에 따라, 상기 인버터에 흐르는 전류값을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 구동 모터의 회전수가 제로인 경우, 상기 인버터에 흐르는 전류값을, 미리 정해진 최댓값에 50％ 이상 100％ 미만의 임의의 값인 소정 비율을 곱한 값인 제한값 이하로 제어하는,
    화물 자동차.
  2. 주행용의 구동 모터와,
    상기 구동 모터에 교류를 흐르게 하기 위한 복수의 스위칭 소자를 구비하는 인버터와,
    상기 구동 모터에 흐르는 전류값을 제어하기 위한 액셀러레이터 페달과,
    상기 액셀러레이터 페달의 답입량과, 상기 구동 모터의 회전수에 따라, 상기 인버터에 흐르는 전류값을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 답입량이 100％인 경우, 상기 회전수가 제로보다도 작은 제1 회전수일 때 및 상기 회전수가 제로보다도 큰 제2 회전수일 때, 미리 정해진 최댓값으로 상기 전류값을 제어하고, 상기 회전수가 제로일 때, 상기 최댓값에 50％ 이상 100％ 미만의 임의의 값인 소정 비율을 곱한 값인 제한값으로 상기 전류값을 제어하는,
    화물 자동차.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 스위칭 소자의 온도가 제1 온도인 경우는 상기 소정 비율을 제1 값으로 설정하고, 상기 스위칭 소자의 온도가 상기 제1 온도보다도 낮은 제2 온도인 경우는 상기 소정 비율을 상기 제1 값보다도 큰 제2 값으로 설정하는
    화물 자동차.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 회전수가 제로인 경우, 상기 답입량이 소정량 이상일 때, 상기 전류값을 상기 제한값에 일치시키는,
    화물 자동차.
  5. 주행용의 구동 모터와,
    상기 구동 모터에 교류를 흐르게 하기 위한 복수의 스위칭 소자를 구비하는 인버터와,
    상기 구동 모터에 흐르는 전류값을 제어하기 위한 액셀러레이터 페달과,
    상기 액셀러레이터 페달의 답입량과, 상기 구동 모터의 회전수에 따라, 상기 인버터에 흐르는 전류값을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 회전수가 제로인 경우, 상기 답입량이 제1 양일 때는 상기 전류값을 제1 값으로 제어하고, 상기 답입량이 상기 제1 양보다도 큰 제2 양일 때 및 상기 제2 양보다도 큰 제3 양일 때는 상기 전류값을 상기 제1 값보다도 큰 제2 값으로 제어하는,
    화물 자동차.
  6. 화물 자동차에 탑재되어 있는 주행용의 구동 모터의 제어 방법이며,
    상기 구동 모터에 흐르는 전류값을 제어하기 위한 액셀러레이터 페달 답입량을 취득하고,
    상기 구동 모터의 회전수를 취득하고,
    상기 구동 모터의 회전수가 제로인 경우, 상기 인버터에 흐르는 전류값을, 미리 정해진 최댓값에 50％ 이상 100％ 미만의 임의의 값인 소정 비율을 곱한 값인 제한값 이하로 제어하는 것을 구비하는, 제어 방법.
  7. 화물 자동차에 탑재되어 있는 주행용의 구동 모터의 제어 방법이며,
    상기 구동 모터에 흐르는 전류값을 제어하기 위한 액셀러레이터 페달 답입량을 취득하고,
    상기 구동 모터의 회전수를 취득하고,
    상기 답입량이 100％인 경우, 상기 회전수가 제로보다도 작은 제1 회전수일 때 및 상기 회전수가 제로보다도 큰 제2 회전수일 때, 미리 정해진 최댓값으로 상기 전류값을 제어하고, 상기 회전수가 제로일 때, 상기 최댓값에 50％ 이상 100％ 미만의 임의의 값인 소정 비율을 곱한 값인 제한값으로 상기 전류값을 제어하는 것을 구비하는, 제어 방법.
  8. 화물 자동차에 탑재되어 있는 주행용의 구동 모터의 제어 방법이며,
    상기 구동 모터에 흐르는 전류값을 제어하기 위한 액셀러레이터 페달 답입량을 취득하고,
    상기 구동 모터의 회전수를 취득하고,
    상기 회전수가 제로인 경우, 상기 답입량이 제1 양일 때는 상기 전류값을 제1 값으로 제어하고, 상기 답입량이 상기 제1 양보다도 큰 제2 양일 때 및 상기 제2 양보다도 큰 제3 양일 때는 상기 전류값을 상기 제1 값보다도 큰 제2 값으로 제어하는 것을 구비하는, 제어 방법.
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