WO2012132188A1 - 車両の制御装置及び制御方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control apparatus that performs deceleration regeneration by maintaining a connection between a vehicle driving motor and wheels at all times and operating the motor as a generator during deceleration.
  • the battery can be charged by regenerative power generated by the motor operating as a generator during deceleration regeneration, and the motor is resistant to wheel rotation.
  • the motor can be used as a regenerative brake.
  • a three-phase motor is generally used as a drive motor for an electric vehicle, and this three-phase motor is supplied by electric power supplied from a battery and converted into AC by an inverter. Driven. During deceleration regeneration, the inverter functions as a converter, and regenerative power generated by the motor is converted into direct current and supplied to the battery.
  • a three-phase motor used as a travel drive source for an electric vehicle includes a first winding and a second winding connected in series in each phase.
  • This three-phase motor has two types of energization modes: a high-speed mode in which only the first winding of each phase is energized and a low-speed mode in which both the first and second windings of each phase are energized. May be used while switching.
  • the inverter controls the braking force by the regenerative brake and the motor to the battery.
  • the regenerative power supplied is controlled.
  • the vehicle may decelerate with the shift range set to the neutral range. In this case, it is not necessary to perform decelerating regeneration. Control by is not performed.
  • the driver feels uncomfortable that the regenerative brake is activated even though the neutral range is selected.
  • the induced voltage generated in the motor is higher than the voltage of the battery, a current may flow from the motor to the battery via the inverter diode.
  • the current not controlled by the inverter flows to the battery from the viewpoint of protecting the inverter, the battery, and peripheral components.
  • the present invention provides an operation for unexpected regenerative braking operation when deceleration is performed in a state where the shift range is set to the neutral range in a vehicle in which the connection between the driving motor and the wheels is always maintained. It is an object of the present invention to provide a vehicle control device that can reduce an uncomfortable feeling of a person and can effectively protect an inverter, a battery, and peripheral components.
  • the vehicle control apparatus is configured as follows.
  • the present invention includes a battery, a motor for driving a vehicle, which has at least a first winding and a second winding connected in series with each other, and is provided so as to be always connected to wheels. And an inverter that is provided between the battery and the motor and that electrically connects the battery and the motor.
  • the control device includes an inverter control means for controlling the inverter, an energization mode of the motor, a low speed mode for energizing at least the first winding and the second winding, and a high speed mode for energizing only the first winding.
  • Energization mode switching means for switching between, a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the motor, a range detection means for detecting a shift range selected by the driver, and a shift range detected by the range detection means Is the travel range, and when the rotational speed detected by the rotational speed detection means is less than a predetermined threshold, the energization mode switching means is controlled so that the energization mode becomes the low speed mode, When the rotational speed detected by the rotational speed detection means is equal to or greater than the predetermined threshold, the energization mode is set to the high speed mode so that the communication mode is changed to the high speed mode. Comprising a switching control means for controlling the mode switching means.
  • the inverter control means is for stopping the control of the inverter when the neutral range is detected by the range detection means, and the switching control means is configured such that when the neutral range is detected by the range detection means, Regenerative suppression control for switching the energization mode to the high-speed mode is executed not only in the high-speed rotation region where the rotational speed of the motor is equal to or greater than the predetermined threshold value but also in at least a part of the low-speed rotation region.
  • the present invention also provides a motor for driving a vehicle, which has a battery, at least a first winding and a second winding connected in series with each other, and is always connected to a wheel. And an inverter that is provided between the battery and the motor and electrically connects the battery and the motor.
  • a first step of detecting the rotation speed of the motor a second step of detecting a shift range selected by the driver, and a shift range detected in the second step are determined as a travel range.
  • the motor energization mode is set to a low speed for energizing at least the first winding and the second winding.
  • a third step of switching the energization mode of the motor to a high speed mode in which only the first winding is energized When the shift range detected in the second step is a neutral range, the control of the inverter is stopped, and the rotation speed of the motor is used as regeneration suppression control.
  • the predetermined well speed range equal to or larger than the threshold and becomes the high speed side, and a fourth step of switching the conduction mode even at least a portion of the rotation range of the low-speed side to the high-speed mode than that.
  • the present invention in a vehicle in which the connection between the driving motor and the wheels is always maintained, when the vehicle is decelerated in a state where the shift range is set to the neutral range, the driving for an unexpected regenerative brake operation is performed. It is possible to reduce the user's uncomfortable feeling and effectively protect the inverter, the battery and the peripheral components. Therefore, the present invention may be suitably used in the industrial field of manufacturing a vehicle in which the connection between the driving motor and the wheels is always maintained.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram showing a power transmission system of an electric vehicle equipped with a vehicle control device according to a first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the electric circuit which connects the motor for driving
  • a vehicle control apparatus according to a first embodiment of the present invention is mounted on an electric vehicle 1 including a power transmission system 2 shown in FIG.
  • an electric vehicle 1 includes an electric motor 4 (hereinafter simply referred to as a motor 4) as a travel drive source, and an output shaft 6 of the motor 4 and an input shaft 10 of a speed reducer 8 are coaxial. Are connected to each other.
  • the output shaft 14 of the speed reducer 8 is disposed in parallel to the input shaft 10, and has a drive gear 12 provided on the input shaft 10 and a diameter larger than that of the drive gear 12 and provided on the output shaft 14.
  • the driven gear 16 is meshed. Thereby, the speed reducer 8 decelerates the rotation of the input shaft 10 and transmits it to the output shaft 14.
  • an output gear 18 is provided on the output shaft 14 of the speed reducer 8, and the output gear 18 is meshed with an input gear 22 of a differential device 20 having a larger diameter than the output gear 18.
  • the motor 4 is a three-phase motor driven by an alternating current, and has a first winding 61 and a second winding 62 connected in series with each other in each phase.
  • the motor 4 (more specifically, the first winding 61 of each phase of the motor 4) is electrically connected to the battery 42 via the inverter 44.
  • the inverter 44 includes, as semiconductor elements, a plurality of switching elements 46 made of, for example, IGBT and a plurality of rectifying elements 48 made of, for example, a diode.
  • the inverter 44 converts power supplied from the battery 42 to the motor 4 from direct current to alternating current, and regenerative power from the motor 4 to the battery 42 is converted from alternating current to direct current. Control of the inverter 44 is executed by a control unit 40 described later.
  • An energization mode switching unit 50 (energization mode switching means) is connected to the motor 4, and the energization mode of the motor 4 is energized to the first winding 61 and the second winding 62 by the energization mode switching unit 50.
  • the low-speed mode is switched to the high-speed mode in which only the first winding 61 is energized.
  • the energization mode switching operation by the energization mode switching unit 50 is controlled by the control unit 40 described later.
  • the energization mode switching unit 50 includes a high-speed side energization unit 52 connected to each phase of the motor 4 in a portion between the first winding 61 and the second winding 62, and the first winding in the second winding 62.
  • 61 has a low-speed energization section 54 connected to each phase of the motor 4 at the end opposite to 61.
  • Each of these energization parts 52 and 54 has, as a semiconductor element, a plurality of switching elements 55 and 57 made of, for example, IGBT and a plurality of rectifying elements 56 and 58 made of, for example, a diode for each phase.
  • the high speed side energization unit 52 is turned on and the low speed side energization unit 54 is turned off, so that only the high speed side energization unit 52 is energized in the energization mode switching unit 50. Only the wire 61 is energized.
  • the low speed mode the high speed side energization unit 52 is turned off and the low speed side energization unit 54 is turned on, so that only the low speed side energization unit 54 is energized in the energization mode switching unit 50.
  • the first winding 61 and the second winding 62 are energized.
  • the number of turns of the entire energized portion in each phase of the motor 4 is reduced, and the induced voltage generated in the motor 4 is reduced.
  • current easily flows from the battery 42 to the motor 4, and the motor 4 can be rotated at high speed.
  • the low speed mode the number of turns of the entire energized portion in each phase of the motor 4 increases, and the induced voltage generated in the motor 4 increases, so that the current flow from the battery 42 to the motor 4 is suppressed, The motor 4 rotates at a relatively low speed.
  • the control unit 40 shown in FIG. 3 controls the inverter 44 and the energization mode switching unit 50. That is, the control unit 40 has both a function as inverter control means for controlling the inverter 44 and a function as switching control means for controlling the energization mode switching unit 50 (energization mode switching means).
  • the control unit 40 includes a vehicle speed sensor 70 that detects the traveling speed of the electric vehicle 1, an accelerator amount sensor 72 that detects the amount of depression of the accelerator pedal, and a brake that detects the amount of depression of the brake pedal. Signals output from the sensor 74, a motor rotation speed sensor 76 (rotation speed detection means) that detects the rotation speed of the motor 4, and a range sensor 78 (range detection means) that detects the shift range selected by the driver. Is entered.
  • a battery voltage sensor 80 for detecting the voltage of the battery 42 and a battery temperature for detecting the temperature of the battery 42 are used.
  • the sensor 82 battery temperature detection means
  • the sensor 82 is shown by a two-dot chain line, these sensors are used in other embodiments described later, and are not necessarily required in this embodiment.
  • the control unit 40 performs arithmetic processing based on the signal sent from the sensor and outputs a control signal to the inverter 44 and the energization mode switching unit 50.
  • the inverter 44 By controlling the inverter 44 by the control unit 40, the current flow between the battery 42 and the motor 4, that is, the supply power from the battery 42 to the motor 4 and the regenerative power from the motor 4 to the battery 42 are generated. It is controlled according to the driving state.
  • the energization mode switching unit 50 is controlled by the control unit 40, whereby the energization mode of the motor 4 is switched between the low speed mode and the high speed mode. Specifically, the energization mode switching unit 50 is detected by the motor rotation speed sensor 76 so that the low-speed mode is set when the rotation speed detected by the motor rotation speed sensor 76 is less than a predetermined threshold value n. When the rotational speed is equal to or greater than the threshold value n, the high speed mode is controlled.
  • the detection of the rotational speed of the motor 4 is not necessarily performed based on the output signal of the motor rotational speed sensor 76, and may be performed based on a control signal from the control unit 40 to the motor 4.
  • the shift range selected by the driver includes a travel range such as a D range and a neutral range (N range).
  • the control unit 40 controls the inverter 44 to supply the motor 4 with a current corresponding to the depression amount of the accelerator pedal. As a result, the motor 4 is driven and the driving force is transmitted to the drive wheels 36 and 38.
  • the control unit 40 stops the control of the inverter 44. That is, the drive of the motor 4 is stopped by stopping the supply of current from the inverter 44 to the motor 4.
  • the N range is not necessarily selected while the vehicle is stopped, but may be selected when the vehicle is decelerated.
  • the power transmission system 2 of the electric vehicle 1 of this embodiment is not provided with a clutch, the connection between the motor 4 and the drive wheels 36 and 38 is always maintained even when the N range is selected. Therefore, even when the control of the inverter 44 is stopped at the time of deceleration in the N range, the motor 4 works to resist the rotation of the drive wheels 36 and 38, and a braking force called a regenerative brake is generated. 4 induces an induced voltage. Then, the driver feels uncomfortable that the regenerative brake is activated even though the N range is selected.
  • the induced voltage generated in the motor 4 is higher than the voltage of the battery 42, a current that is not controlled by the inverter 44 flows from the motor 4 to the battery 42 via the rectifying element of the inverter 44. This is not preferable from the viewpoint of protecting the inverter 44, the battery 42, and peripheral components.
  • the control unit 40 switches the energization mode of the motor 4 to the high speed mode as the regeneration suppression control for suppressing the deceleration regeneration.
  • this regeneration suppression control is executed and the energization mode of the motor 4 is switched to the high speed mode, the motor 4 energizes only the first winding 61, and the number of turns of the entire energized portion in each phase of the motor 4 is increased.
  • the induced voltage in the motor 4 and thus the current flow from the motor 4 to the battery 42 are reduced during deceleration because the current is reduced compared to the case where both the first winding 61 and the second winding 62 are energized. It is suppressed.
  • the induced voltage of the motor 4 is a voltage proportional to the number of turns of the armature winding (the first winding 61 and the second winding 62) when the motor speed is the same. If the first winding 61 and the second winding 62 have the same number of turns, the magnitude of the induced voltage of the motor 4 can be reduced to half that in the low speed mode in the high speed mode, and the speed control range of the motor 4 can be expanded. Can do.
  • the motor 4 is preferably configured such that the induced voltage generated in the motor 4 is always lower than the voltage of the battery 42 when the energization mode is the high-speed mode.
  • the resistance of the motor 4 with respect to the rotation of the drive wheels 36 and 38 and the braking force due to the regenerative brake are suppressed during deceleration in the N range.
  • the driver's discomfort with respect to operation can be reduced.
  • the current flow from the motor 4 to the battery 42 is suppressed without being controlled by the inverter 44, so that the inverter 44, the battery 42, and peripheral components can be effectively protected.
  • step S1 the output values of the motor rotation speed sensor 76 and the range sensor 78 are read based on the input signal to the control unit 40.
  • step S2 it is determined whether or not the shift range is the N range based on the output value of the range sensor 78 read in step S1.
  • step S3 it is determined whether or not the rotational speed of the motor 4 is greater than or equal to a threshold value n based on the output value of the motor rotational speed sensor 76 read in step S1.
  • the energization mode switching unit 50 is controlled so that the energization mode of the motor 4 becomes the high speed mode (step S5). If the number is less than the threshold value n, the energization mode switching unit 50 is controlled so that the energization mode of the motor 4 becomes the low speed mode (step S4).
  • step S2 determines whether the shift range is the N range. If the result of determination in step S2 is that the shift range is the N range, control of the inverter 44 is stopped (step S6) and energization is performed so that the energization mode of the motor 4 becomes the high-speed mode as regeneration suppression control.
  • the mode switching unit 50 is controlled (step S5). That is, in this embodiment, as the regeneration suppression control, the energization mode is set not only in the high-speed rotation region where the rotation speed of the motor 4 is equal to or higher than the predetermined threshold value n but also in the low-speed rotation region where the rotation number is less than the threshold value n. Switch to high-speed mode. Thereby, when the shift range is the N range, the high speed mode is selected in the entire rotation range of the motor 4 (that is, regardless of the rotation speed of the motor 4).
  • step S5 By executing such regeneration suppression control (step S5), when the vehicle 1 decelerates in a state where the N range is selected, the deceleration regeneration is suppressed, so the driver's response to the operation of the regenerative brake A sense of incongruity can be reduced, and current that is not controlled by the inverter 44 can be prevented from flowing from the motor 4 toward the battery 42, thereby effectively protecting the inverter 44, the battery 42, and peripheral components.
  • FIG. 5 shows an example of the change over time of the energization mode of the motor 4 when the control operation shown in FIG. 4 is performed.
  • the automobile 1 In the initial state shown in FIG. 5, the automobile 1 is traveling at a low speed with the D range selected, the energization mode of the motor 4 is the low speed mode, and the control of the inverter 44 is being executed.
  • Step S6 in FIG. 4 the control of the inverter 44 is stopped (step S6 in FIG. 4), and the regeneration suppression control for switching the energization mode of the motor 4 to the high speed mode is executed. (Step S5 in FIG. 4).
  • this regeneration suppression control the flow of current from the motor 4 to the battery 42 is suppressed while the braking force by the regenerative brake is suppressed.
  • step S6 the control of the inverter 44 is stopped (step S6 in FIG. 4), and the energization mode of the motor 4 is maintained in the high speed mode by the regeneration suppression control (FIG. 4 step S5).
  • the rotational speed of the motor 4 gradually decreases and falls below the threshold value n at time t5.
  • the shift range remains at the N range, the energization mode of the motor 4 is maintained in the high speed mode without being switched to the low speed mode by continuing the regeneration suppression control (step S5 in FIG. 4). Thereby, the electric power regeneration from the motor 4 to the battery 42 and the braking force by the regenerative brake can be continuously suppressed.
  • the electric vehicle 1 of the second embodiment is provided with a battery voltage sensor 80 (FIG. 3) that detects the voltage of the battery 42.
  • a battery voltage sensor 80 FIG. 3
  • Other points are basically the same as those of the first embodiment described above.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the contents of energization mode switching control executed while the electric vehicle 1 is traveling in the second embodiment.
  • step S11 the output values of the motor rotation speed sensor 76, the range sensor 78, and the battery voltage sensor 80 are read based on the input signal to the control unit 40.
  • step S12 it is determined whether or not the shift range is the N range based on the output value of the range sensor 78 read in step S11.
  • step S12 If the result of determination in step S12 is that the shift range is not the N range, that is, if the travel range is the D range or the like, normal switching control according to the rotational speed of the motor 4 is executed in steps S13 to S16. .
  • a first threshold value n1 is set as a threshold value n that serves as a reference when the energization mode of the motor 4 is switched.
  • the first threshold n1 may be a fixed value determined in advance, or may be a value that is changed according to the driving state or the like.
  • step S14 it is determined whether or not the rotational speed of the motor 4 is equal to or greater than the first threshold value n1 based on the output value of the motor rotational speed sensor 76 read in step S11. If the result of determination in step S14 is that the rotation speed of the motor 4 is equal to or greater than the first threshold value n1, the energization mode switching unit 50 is controlled so that the energization mode of the motor 4 becomes the high speed mode (step S15). If the rotational speed of 4 is less than the first threshold value n1, the energization mode switching unit 50 is controlled so that the energization mode of the motor 4 becomes the low speed mode (step S16).
  • step S12 determines whether the shift range is the N range. If the result of determination in step S12 is that the shift range is the N range, control of the inverter 44 is stopped (step S17). And regeneration suppression control is performed only when the further conditions are satisfied.
  • the control unit 40 sets the second threshold value n2 as a reference for executing the regeneration suppression control separately from the first threshold value n1 (see step S13).
  • the regeneration suppression control is executed only when the second threshold value n2 is less than the first threshold value n1 (step S18 to step S20). That is, if the second threshold value n2 is less than the first threshold value n1, not only the high-speed rotation region where the rotation speed of the motor 4 is equal to or higher than the first threshold value n1 but also the low-speed rotation region. Even in a part (the rotation range between the second threshold value n2 and the first threshold value n1), the energization mode is switched to the high speed mode, which leads to suppression of deceleration regeneration.
  • the energization mode is not switched to the high speed mode unless the motor rotation speed is equal to or greater than the second threshold value n2.
  • the rotational speed of the motor 4 is less than the second threshold value n2, that is, when the induced voltage generated in the motor 4 is sufficiently lower than the voltage of the battery 42 even when the energization mode of the motor 4 is kept at the low speed mode.
  • the energization mode remains in the low speed mode. Thereby, unnecessary switching to the high-speed mode is avoided, so that the switching frequency of the energization mode can be reduced.
  • the second threshold value n2 is calculated based on the voltage of the battery 42.
  • the second threshold value n2 is calculated so as to decrease as the voltage detected by the battery voltage sensor 80 decreases.
  • the lower the voltage of the battery 42 and the easier the current flows from the motor 4 to the battery 42 the smaller the second threshold value n2 is calculated, and the regeneration suppression control becomes easier to execute.
  • the second threshold value n2 is variably setting according to the voltage of the battery 42, it is possible to achieve a balance between suppression of the switching frequency of the energization mode of the motor 4 and suppression of deceleration regeneration.
  • step S19 whether or not the second threshold value n2 calculated in step S18 is lower than the first threshold value n1, that is, whether or not the second threshold value n2 is an appropriate value as a regeneration suppression threshold value. Is determined.
  • step S19 when the second threshold value n2 is equal to or greater than the first threshold value n1, the second threshold value n2 is inappropriate as a regeneration suppression threshold value. Therefore, as the threshold value n serving as a reference when switching the energization mode, the first threshold value n1 is adopted instead of the second threshold value n2 (step S13), and the energization mode is determined with the first threshold value n1 as a boundary. It is switched (steps S14 to S16). Such control does not correspond to the normal switching control that is executed when the shift range is other than the N range (traveling range such as the D range), and therefore does not correspond to the regeneration suppression control that suppresses deceleration regeneration.
  • the second threshold value n2 is an appropriate value as a regeneration suppression threshold value, and therefore the threshold value n for switching the energization mode As the second threshold value n2, the second threshold value n2 is employed (step S20). Then, after determining whether or not the rotational speed of the motor 4 is equal to or higher than the second threshold value n2 (step S14), only when the rotational speed of the motor 4 is equal to or higher than the second threshold value n2 based on the determination result. The energization mode of the motor 4 is set to the high speed mode (step S15).
  • the second threshold value n2 lower than the first threshold value n1 that is a threshold value at the normal time (when the shift range is the traveling range) is set, and the energization mode is set to a high speed when the threshold value is equal to or higher than the second threshold value n2.
  • Switching to the mode leads to increasing the frequency of the high-speed mode by expanding the rotation range where the energization mode is set to the high-speed mode. Therefore, the control here (control to switch to the high speed mode in step S15) corresponds to regeneration suppression control that suppresses deceleration regeneration.
  • unnecessary regeneration suppression control can be omitted according to the voltage of the battery 42 to suppress the switching frequency of the energization mode of the motor 4, while regeneration suppression control is performed when necessary.
  • the power regeneration from the motor 4 to the battery 42 and the braking force due to the regenerative brake can be suppressed.
  • FIG. 7 shows an example of the change over time of the energization mode of the motor 4 when the control operation shown in FIG. 6 is performed.
  • the automobile 1 In the initial state shown in FIG. 7, the automobile 1 is traveling at a low speed with the D range selected, and the threshold value n for switching the energization mode is set to the first threshold value n1.
  • the energization mode of the motor 4 is the low speed mode, and the control of the inverter 44 is executed.
  • the control of the inverter 44 is stopped (step S17 in FIG. 6), and the threshold value n for switching the energization mode is changed from the first threshold value n1 to the second threshold value.
  • the threshold value n2 ( ⁇ n1) (step S20 in FIG. 6).
  • the energization mode of the motor 4 is maintained in the low speed mode. Thereby, the switching frequency of the energization mode is reduced.
  • the shift range is returned to the D range, and accordingly, the control of the inverter 44 is resumed, and the threshold value for switching the energization mode is returned to the first threshold value n1 (step S13 in FIG. 6). .
  • the rotational speed of the motor 4 increases and exceeds the second threshold value n2, but does not reach the first threshold value n1, so that the energization mode of the motor 4 is maintained in the low speed mode.
  • the shift range is again switched to the N range, and accordingly, the control of the inverter 44 is stopped again (step S17 in FIG. 6), and the threshold value n for switching the energization mode is again set to the second threshold value.
  • n2 is changed (step S20 in FIG. 6).
  • the energization mode of the motor 4 is switched to the high speed mode (step S15 in FIG. 6).
  • the second threshold value n2 lower than the first threshold value n1 set at the normal time is set, and the energization mode is switched to the high-speed mode in the rotation region that is equal to or higher than the second threshold value n2.
  • regeneration suppression control is executed, and power regeneration from the motor 4 to the battery 42 and braking force by regenerative braking are suppressed.
  • the control of the inverter 44 is resumed, and the threshold value n for switching the energization mode is again returned to the first threshold value n1.
  • the energization mode is not switched.
  • the energization mode when the shift range is the N range, as the regeneration suppression control, the energization mode is switched to the high speed mode regardless of the number of rotations of the motor 4 (in all rotation regions), while the second
  • the energization mode when the shift range is the N range, as the regeneration suppression control, the energization mode is switched to the high speed mode only in the rotation region where the rotation speed of the motor 4 is equal to or higher than the second threshold value n2.
  • the regeneration suppression when the condition that the shift range is the N range and the condition that the voltage of the battery 42 detected by the battery voltage sensor 80 is less than a predetermined voltage are both established, the regeneration suppression is performed.
  • Control (control for switching the energization mode to the high speed mode in the entire rotation range of the motor or the rotation range equal to or higher than the second threshold value n2) may be executed.
  • the regeneration suppression control since the voltage of the battery 42 is less than the predetermined voltage, the regeneration suppression control is executed only when the current is likely to flow from the motor 4 to the battery 42, so that switching to an unnecessary high-speed mode is suppressed. Become. Thus, unnecessary power regeneration and regenerative braking can be suppressed by switching to the high speed mode only when necessary according to the voltage of the battery 42.
  • both the condition that the shift range is the N range and the condition that the temperature of the battery 42 detected by the battery temperature sensor 82 (FIG. 3) is equal to or higher than a predetermined temperature are both present.
  • regeneration suppression control may be executed.
  • the regenerative suppression control suppresses charging of the regenerative power to the battery 42.
  • the temperature rise of 42 can be suppressed.
  • the present invention is not limited to an electric vehicle, but can be applied to a hybrid vehicle.
  • the vehicle control device includes a battery (42), at least a first winding (61) and a second winding (62) connected in series with each other, and is connected to the wheels (36, 38).
  • a vehicle driving motor (4) provided to be always maintained, and an inverter (44) provided between the battery (42) and the motor (4) to electrically connect both; Applies to vehicles with The control device energizes at least the first winding (61) and the second winding (62) in an energization mode of the inverter control means (40) for controlling the inverter (44) and the motor (4).
  • the energization mode switching means (50) is controlled so that the energization mode becomes a low speed mode, while the rotational speed detection means (76)
  • the inverter control means (40) stops the control of the inverter (44) when a neutral range is detected by the range detection means (78), and the switching control means (40) When the neutral range is detected by the detection means (78), not only the high-speed rotation range where the rotation speed of the motor (4) is equal to or greater than the predetermined threshold (n), but also the rotation range on the low-speed side. Regeneration suppression control for switching the energization mode to the high speed mode is executed even at least in part.
  • the energization mode of the vehicle drive motor is set to the high-speed mode in a wider rotation range, and the first winding and the second winding connected in series in the motor. Since only the first winding is energized, the number of turns of the entire energized portion of the motor is relatively small. Therefore, when decelerating, the induced voltage in the motor, and thus the current flow from the motor to the battery, is reduced. It is suppressed.
  • the switching control means (40) sets the energization mode as the regeneration suppression control regardless of the rotation speed of the motor (4). Switch to high-speed mode.
  • the energization mode is switched to the high speed mode regardless of the rotation speed of the motor (in the entire rotation range of the motor), the regenerative power charged from the motor to the battery during deceleration in the N range. And the braking force generated by the regenerative braking can be more reliably suppressed.
  • the switching control means (40) is configured such that when the shift from the travel range to the neutral range is detected by the range detection means (78) in a state where the energization mode is the high speed mode, Even if the rotational speed detected by the rotational speed detection means (76) falls below the threshold value (n), the energization mode is maintained in the high speed mode.
  • the energization mode is not changed even if the motor rotation speed decreases below the threshold after the switching. Since the high-speed mode is maintained, it is possible to prevent an induced voltage generated in the motor from increasing, and it is possible to continuously suppress power regeneration from the motor to the battery and braking force by the regenerative brake.
  • the control device when the shift from the travel range to the neutral range is detected by the range detection means (78), a regeneration suppression threshold value (n2) that serves as a reference when performing the regeneration suppression control Threshold setting means (40) is further provided.
  • the switching control means (40) detects the neutral range by the range detection means (78), and the regeneration suppression threshold (n2) set by the threshold setting means (40) is the predetermined threshold ( When it is less than n1), as the regeneration suppression control, the energization mode is switched to the high speed mode in a rotation range where the rotation speed of the motor (4) is equal to or greater than the regeneration suppression threshold (n2).
  • the regeneration suppression threshold is set separately from the energization mode switching threshold (predetermined threshold).
  • predetermined threshold the energization mode switching threshold
  • the regeneration suppression threshold is less than the predetermined threshold and the rotation speed of the motor is less than the regeneration suppression threshold
  • the induced voltage generated in the motor is higher than the battery voltage even when the energization mode is kept at the low speed mode.
  • Expected to be lower by leaving the energization mode at the low speed mode, unnecessary switching to the high speed mode can be avoided and the frequency of switching the energization mode can be reduced.
  • the energization mode is set to the high speed mode, so that power regeneration from the motor to the battery and regenerative braking Power can be suppressed.
  • the control device includes battery voltage detection means (80) for detecting the voltage of the battery (42), and the threshold setting means (40) is the battery voltage detection means (80).
  • the regeneration suppression threshold value (n2) is set to be smaller as the voltage detected by (1) is lower.
  • control device includes battery voltage detection means (80) for detecting the voltage of the battery (42).
  • the switching control means (40) is configured to suppress the regeneration when a neutral range is detected by the range detection means (78) and the voltage detected by the battery voltage detection means (80) is less than a predetermined voltage. Execute control.
  • the regeneration suppression control is executed only when the current from the motor tends to flow from the motor to the battery because the battery voltage is less than the predetermined voltage. While switching to the mode is suppressed, switching to the high speed mode is executed when necessary according to the voltage of the battery, so that unnecessary power regeneration and regenerative braking can be suppressed.
  • control device includes battery temperature detection means (82) for detecting the temperature of the battery.
  • the switching control means (40) is configured to suppress the regeneration when a neutral range is detected by the range detection means (78) and the temperature detected by the battery temperature detection means (82) is equal to or higher than a predetermined temperature. Execute control.

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Abstract

　車両駆動用のモータ４は、インバータ４４を介してバッテリ４２に電気的に接続され、且つ車輪３６，３８との連結が常に維持されるように設けられている。シフトレンジが走行レンジである場合、モータ４の通電モードは、モータ４の回転数が所定の閾値ｎ未満であるときに、第１巻線６１および第２巻線６２に通電する低速モードとされ、モータ４の回転数が閾値ｎ以上であるときに、第１巻線６１にのみ通電する高速モードとされる。一方、シフトレンジが中立レンジである場合は、インバータ４４の制御が停止されるとともに、回生抑制制御として、モータ４の回転数が閾値ｎ以上となる高速側の回転域だけでなく、それよりも低速側の回転域の少なくとも一部でも通電モードが高速モードに切り換えられる。

Description

車両の制御装置及び制御方法
　本発明は、車両駆動用のモータと車輪との連結が常に維持され、減速時に前記モータが発電機として作動することにより減速回生を行う車両の制御装置に関する。
　電気モータを走行駆動源とする電気自動車では、減速回生時において、前記モータが発電機として作動することで発生する回生電力によりバッテリを充電することができるとともに、前記モータが車輪の回転に対する抵抗となることにより該モータを回生ブレーキとして利用することができる。
　例えば特許文献１に開示されているように、電気自動車の駆動用モータとしては三相モータが一般的に使用され、この三相モータは、バッテリから供給されてインバータにより交流に変換された電力によって駆動される。なお、減速回生時には、インバータがコンバータとして機能し、モータで発生する回生電力を直流に変換してバッテリへ供給する。
　電気自動車の走行駆動源として使用される三相モータは、各相において直列接続された第１巻線と第２巻線とを備える。この三相モータは、各相の第１巻線のみに通電される高速モードと、各相の第１巻線と第２巻線の両方に通電される低速モードという２種類の通電モードの間で切り換えながら使用されることがある。
　つまり、第１巻線のみに通電されると、各相における通電部分全体の巻数が少なくなるため、モータに生じる誘起電圧が比較的低くなる。そのため、バッテリからモータへ電流が流れやすくなり、モータの高速回転が可能になる。一方、第１巻線と第２巻線とに通電されると、各相における通電部分全体の巻数が多くなるため、モータに生じる誘起電圧は比較的高くなる。そのため、バッテリからモータへの電流の流れが抑制されて、モータは比較的低速で回転する。
　ところで、この種の三相モータを走行駆動源として搭載した電気自動車では、シフトレンジが走行レンジに設定された状態で減速するとき、インバータの制御により、回生ブレーキによる制動力と、モータからバッテリに供給される回生電力とが制御される。
　一方、運転者が回生ブレーキを作動させたくないときなどは、シフトレンジが中立レンジに設定された状態で車両が減速することがあり、この場合、減速回生を行う必要がないため、通常、インバータによる制御は実行されない。
特開平６－２２５５８８号公報
　しかしながら、走行駆動用のモータと車輪とがクラッチを介することなく連結された構成の電気自動車においては、両者の連結は常に維持されるため、中立レンジでの減速時において、インバータによる制御が実行されていなくても、車輪の回転に対する抵抗がモータに発生する。これにより、回生ブレーキによる制動力が発生するとともに、モータで誘起電圧が発生する。
　そうすると、運転者は、中立レンジを選択しているにも拘わらず回生ブレーキが作動することに違和感を覚える。また、このとき、モータで発生する誘起電圧がバッテリの電圧よりも高ければ、モータからインバータのダイオードを経由してバッテリへ電流が流れることがある。このようにインバータにより制御されない電流がバッテリへ流れることは、インバータ、バッテリ及び周辺部品を保護する観点から好ましくない。
　そこで、本発明は、走行駆動用のモータと車輪との連結が常に維持される車両において、シフトレンジが中立レンジに設定された状態で減速が行われるときに、予期しない回生ブレーキの作動に対する運転者の違和感を軽減するとともに、インバータ、バッテリ及び周辺部品を効果的に保護することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するため、本発明に係る車両の制御装置は、次のように構成したことを特徴とする。
　すなわち、本発明は、バッテリと、相互に直列接続された少なくとも第１巻線と第２巻線とを有し、且つ車輪との連結が常に維持されるように設けられた車両駆動用のモータと、前記バッテリと前記モータとの間に設けられて両者を電気的に接続するインバータと、を備えた車両を制御する装置を対象としている。この制御装置は、前記インバータを制御するインバータ制御手段と、前記モータの通電モードを、少なくとも第１巻線および第２巻線に通電する低速モードと、第１巻線にのみ通電する高速モードとの間で切り換える通電モード切換手段と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、運転者により選択されたシフトレンジを検出するレンジ検出手段と、前記レンジ検出手段により検出されたシフトレンジが走行レンジである場合において、前記回転数検出手段により検出された回転数が所定の閾値未満であるときは、前記通電モードが低速モードとなるように前記通電モード切換手段を制御する一方、前記回転数検出手段により検出された回転数が前記所定の閾値以上であるときは、前記通電モードが高速モードとなるように前記通電モード切換手段を制御する切換制御手段と、を備える。前記インバータ制御手段は、前記レンジ検出手段により中立レンジが検出されたときは前記インバータの制御を停止するものであり、前記切換制御手段は、前記レンジ検出手段により中立レンジが検出されたとき、前記モータの回転数が前記所定の閾値以上となる高速側の回転域だけでなく、それよりも低速側の回転域の少なくとも一部でも前記通電モードを前記高速モードに切り換える回生抑制制御を実行する。
　また、本発明は、バッテリと、相互に直列接続された少なくとも第１巻線と第２巻線とを有し、且つ車輪との連結が常に維持されるように設けられた車両駆動用のモータと、前記バッテリとモータとの間に設けられて両者を電気的に接続するインバータと、を備えた車両を制御する方法を対象としている。この制御方法は、前記モータの回転数を検出する第１のステップと、運転者により選択されたシフトレンジを検出する第２のステップと、前記第２のステップで検出されたシフトレンジが走行レンジである場合において、前記第１のステップで検出されたモータの回転数が所定の閾値未満であるときは、前記モータの通電モードを、少なくとも前記第１巻線および第２巻線に通電する低速モードとする一方、前記検出されたモータの回転数が前記所定の閾値以上であるときは、前記モータの通電モードを、前記第１巻線にのみ通電する高速モードに切り換える第３のステップと、前記第２のステップで検出されたシフトレンジが中立レンジである場合に、前記インバータの制御を停止するとともに、回生抑制制御として、前記モータの回転数が前記所定の閾値以上となる高速側の回転域だけでなく、それよりも低速側の回転域の少なくとも一部でも前記通電モードを前記高速モードに切り換える第４のステップと、を含む。
　本発明によれば、走行駆動用のモータと車輪との連結が常に維持される車両において、シフトレンジが中立レンジに設定された状態で減速が行われるときに、予期しない回生ブレーキの作動に対する運転者の違和感を軽減するとともに、インバータ、バッテリ及び周辺部品を効果的に保護することが可能となる。したがって、走行駆動用のモータと車輪との連結が常に維持される車両を製造する産業分野において、本発明は好適に利用される可能性がある。
本発明の第１の実施形態に係る車両の制御装置を搭載した電気自動車の動力伝達系を示す骨子図である。 上記電気自動車に備わる走行駆動用のモータとバッテリとを接続する電気回路を示す図である。 上記電気自動車の制御系を示すブロック図である。 上記電気自動車の走行中に実行されるモータの通電モードの切換制御での制御の流れを示すフローチャートである。 図４に示す流れで制御されるモータの通電モードの経時的変化の一例を示すタイムチャートである。 本発明の第２の実施形態を説明するための図であり、電気自動車の走行中に実行されるモータの通電モードの切換制御における制御の流れを示すフローチャートである。 図６に示す流れで制御されるモータの通電モードの経時的変化の一例を示すタイムチャートである。
　以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１の実施形態］
　本発明の第１の実施形態に係る車両の制御装置は、図１に示す動力伝達系２を備えた電気自動車１に搭載される。
　図１に示すように、電気自動車１は、走行駆動源としての電気モータ４（以下、単にモータ４という）を備え、このモータ４の出力軸６と減速機８の入力軸１０とが同軸上に配置されて相互に連結されている。減速機８の出力軸１４は、入力軸１０に平行に配置されており、入力軸１０に設けられた駆動ギヤ１２と、該駆動ギヤ１２よりも大径であるとともに出力軸１４に設けられた従動ギヤ１６とが噛合されている。これにより、減速機８は、入力軸１０の回転を減速して出力軸１４に伝達するようになっている。
　また、減速機８の出力軸１４には出力ギヤ１８が設けられており、この出力ギヤ１８は、該出力ギヤ１８よりも大径である差動装置２０の入力ギヤ２２に噛合されている。これにより、減速機８の出力軸１４の回転は、さらに減速されて差動装置２０に入力された後、この差動装置２０から左右に延びる車軸３２，３４を介して駆動輪３６，３８に伝達されるようになっている。
　このように、動力伝達系２では、モータ４と駆動輪３６，３８とがクラッチを介することなく連結されているため、両者の連結が常に維持されるようになっている。
　図２に示すように、モータ４は、交流電流により駆動される三相モータであり、各相において、相互に直列接続された第１巻線６１と第２巻線６２とを有する。
　モータ４（より具体的にはモータ４の各相の第１巻線６１）は、インバータ４４を介してバッテリ４２に電気的に接続されている。
　インバータ４４は、半導体素子として、例えばＩＧＢＴ等からなる複数のスイッチング素子４６と、例えばダイオード等からなる複数の整流素子４８とを備えている。このインバータ４４により、バッテリ４２からモータ４への供給電力は直流から交流に変換され、モータ４からバッテリ４２への回生電力は交流から直流に変換される。インバータ４４の制御は、後述のコントロールユニット４０により実行される。
　モータ４には通電モード切換ユニット５０（通電モード切換手段）が接続されており、この通電モード切換ユニット５０により、モータ４の通電モードは、第１巻線６１と第２巻線６２とに通電する低速モードと、第１巻線６１にのみ通電する高速モードとの間で切り換えられる。かかる通電モード切換ユニット５０による通電モードの切り替え動作は、後述のコントロールユニット４０により制御される。
　通電モード切換ユニット５０は、第１巻線６１と第２巻線６２との間の部分においてモータ４の各相に接続された高速側通電部５２と、第２巻線６２における第１巻線６１とは反対側の端部においてモータ４の各相に接続された低速側通電部５４とを有する。これらの各通電部５２，５４は、半導体素子として、例えばＩＧＢＴ等からなる複数のスイッチング素子５５，５７と、例えばダイオード等からなる複数の整流素子５６，５８とを、相毎に有する。
　高速モードのとき、高速側通電部５２はオン、低速側通電部５４はオフにされることで、通電モード切換ユニット５０では高速側通電部５２にのみ通電されるため、モータ４では第１巻線６１にのみ通電される。一方、低速モードのとき、高速側通電部５２はオフ、低速側通電部５４はオンにされることで、通電モード切換ユニット５０では低速側通電部５４にのみ通電されるため、モータ４では第１巻線６１と第２巻線６２とに通電される。
　そのため、高速モードでは、低速モードに比べて、モータ４の各相における通電部分全体の巻数が少なくなり、モータ４に生じる誘起電圧が低くなる。これにより、バッテリ４２からモータ４へ電流が流れやすくなり、モータ４の高速回転が可能になる。これに対して、低速モードでは、モータ４の各相における通電部分全体の巻数が多くなり、モータ４に生じる誘起電圧が高くなるため、バッテリ４２からモータ４への電流の流れが抑制されて、モータ４は比較的低速で回転する。
　図３に示すコントロールユニット４０は、インバータ４４と通電モード切換ユニット５０とを制御する。即ち、コントロールユニット４０は、インバータ４４を制御するインバータ制御手段としての機能と、通電モード切換ユニット５０（通電モード切換手段）を制御する切換制御手段としての機能とを兼ね備えている。
　図３に示すように、コントロールユニット４０には、電気自動車１の走行速度を検出する車速センサ７０と、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル量センサ７２と、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ７４と、モータ４の回転数を検出するモータ回転数センサ７６（回転数検出手段）と、運転者により選択されたシフトレンジを検出するレンジセンサ７８（レンジ検出手段）とから出力される信号が入力される。
　なお、図３では、前記のセンサ７０，７２，７４，７６，７８に加えて、バッテリ４２の電圧を検出するバッテリ電圧センサ８０（バッテリ電圧検出手段）と、バッテリ４２の温度を検出するバッテリ温度センサ８２（バッテリ温度検出手段）とが２点鎖線で図示されているが、これらのセンサは、後述する他の実施形態で用いられるものであり、本実施形態では必ずしも必要ではない。
　コントロールユニット４０は、上記のセンサから送られる信号に基づいて演算処理を行い、インバータ４４及び通電モード切換ユニット５０へ制御信号を出力する。
　このコントロールユニット４０によりインバータ４４が制御されることで、バッテリ４２とモータ４との間の電流の流れ、すなわち、バッテリ４２からモータ４への供給電力や、モータ４からバッテリ４２への回生電力が、運転状態等に応じて制御される。
　また、コントロールユニット４０により通電モード切換ユニット５０が制御されることで、モータ４の通電モードは低速モードと高速モードとの間で切り換えられる。具体的に、通電モード切換ユニット５０は、モータ回転数センサ７６により検出された回転数が所定の閾値ｎ未満でありときは低速モードとなるように、且つ、モータ回転数センサ７６により検出された回転数が前記閾値ｎ以上であるときは高速モードとなるように制御される。
　ただし、モータ４の回転数の検出は、必ずしもモータ回転数センサ７６の出力信号に基づいて行う必要はなく、コントロールユニット４０からモータ４への制御信号に基づいて行うようにしてもよい。
　運転者により選択されるシフトレンジとしては、Ｄレンジ等の走行レンジと、中立レンジ（Ｎレンジ）とがある。走行レンジが選択されているとき、コントロールユニット４０は、インバータ４４を制御することにより、アクセルペダルの踏み込み量に応じた電流をインバータ４４からモータ４に供給させる。これにより、モータ４が駆動されるとともに、その駆動力が駆動輪３６，３８に伝達される。一方、Ｎレンジが選択されているとき、コントロールユニット４０は、インバータ４４の制御を停止する。つまり、インバータ４４からモータ４への電流の供給を停止することにより、モータ４の駆動を停止する。
　ところで、Ｎレンジは、必ずしも車両の停止中に選択されるとは限らず、車両の減速時に選択されることがある。しかしながら、本実施形態の電気自動車１の動力伝達系２にはクラッチが設けられていないため、Ｎレンジを選択しようとも、モータ４と駆動輪３６，３８との連結は常に維持される。そのため、Ｎレンジでの減速時において、インバータ４４の制御が停止されていても、モータ４が駆動輪３６，３８の回転に抵抗するように働き、回生ブレーキと呼ばれる制動力が発生するとともに、モータ４で誘起電圧が発生する。そうすると、運転者は、Ｎレンジを選択しているにも拘わらず回生ブレーキが作動することに違和感を覚える。また、モータ４で発生する誘起電圧がバッテリ４２の電圧よりも高ければ、インバータ４４により制御されない電流がモータ４からインバータ４４の整流素子を経由してバッテリ４２へ流れてしまう。このことは、インバータ４４、バッテリ４２及び周辺部品を保護する観点から好ましくない。
　このような問題に鑑みて、コントロールユニット４０は、レンジセンサ７８によりＮレンジが検出されたとき、減速回生を抑制するための回生抑制制御として、モータ４の通電モードを高速モードに切り換える。この回生抑制制御が実行されて、モータ４の通電モードが高速モードに切り換えられると、該モータ４では第１巻線６１にのみ通電されて、該モータ４の各相における通電部分全体の巻数が、第１巻線６１と第２巻線６２の両方に通電される場合に比べて少なくなるため、減速の際、モータ４での誘起電圧、ひいては、モータ４からバッテリ４２へ向かう電流の流れが抑制される。モータ４の誘起電圧はモータ速度が同じ状態では電機子巻線（第１巻線６１、第２巻線６２）の巻数に比例した電圧となる。仮に第１巻線６１と第２巻線６２が同じ巻数の場合、高速モードでは、モータ４の誘起電圧の大きさを低速モードのときの半分にでき、モータ４の速度制御範囲を拡大することができる。
　なお、インバータ４４、バッテリ４２及び周辺部品の保護の観点から、回生抑制制御によりモータ４の通電モードを高速モードとしたとき、モータ４からバッテリ４２へ向かう電流の流れを確実になくすことが好ましい。そのため、モータ４は、通電モードが高速モードであるとき、該モータ４に生じる誘起電圧がバッテリ４２の電圧よりも常に低くなるように構成されたものであることが好ましい。
　上記の回生抑制制御が実行されることにより、Ｎレンジでの減速時において、駆動輪３６，３８の回転に対するモータ４の抵抗、ひいては回生ブレーキによる制動力が抑制されるため、予期しない回生ブレーキの作動に対する運転者の違和感を軽減することができる。また、このとき、インバータ４４で制御されることなくモータ４からバッテリ４２へ向かう電流の流れが抑制されることで、インバータ４４、バッテリ４２及び周辺部品を効果的に保護することができる。
　以下、電気自動車１の走行中におけるモータ４の通電モードの切換制御について、図４のフローチャートを用いて具体的に説明する。
　図４に示す制御動作では、先ず、ステップＳ１において、コントロールユニット４０への入力信号に基づいて、モータ回転数センサ７６及びレンジセンサ７８の各出力値が読み込まれる。
　次のステップＳ２では、ステップＳ１で読み込まれたレンジセンサ７８の出力値に基づき、シフトレンジがＮレンジであるか否かが判定される。
　ステップＳ２の判定の結果、シフトレンジがＮレンジでない場合、すなわち、Ｄレンジ等の走行レンジである場合、ステップＳ３～ステップＳ５において、モータ４の回転数に応じた通常の切換制御が実行される。具体的に、ステップＳ３では、ステップＳ１で読み込まれたモータ回転数センサ７６の出力値に基づいてモータ４の回転数が閾値ｎ以上であるか否かが判定される。このステップＳ３の判定の結果、モータ４の回転数が閾値ｎ以上であれば、モータ４の通電モードが高速モードとなるように通電モード切換ユニット５０が制御され（ステップＳ５）、モータ４の回転数が閾値ｎ未満であれば、モータ４の通電モードが低速モードとなるように通電モード切換ユニット５０が制御される（ステップＳ４）。
　一方、ステップＳ２の判定の結果、シフトレンジがＮレンジである場合、インバータ４４の制御が停止されるとともに（ステップＳ６）、回生抑制制御として、モータ４の通電モードが高速モードとなるように通電モード切換ユニット５０が制御される（ステップＳ５）。すなわち、本実施形態では、回生抑制制御として、モータ４の回転数が所定の閾値ｎ以上となる高速側の回転域だけでなく、閾値ｎ未満となる低速側の回転域においても、通電モードが高速モードに切り換えられる。これにより、シフトレンジがＮレンジであるときは、モータ４の全ての回転域で（つまりモータ４の回転数にかかわらず）、高速モードが選択されることになる。
　このような回生抑制制御（ステップＳ５）が実行されることにより、Ｎレンジが選択された状態で自動車１が減速する場合、減速回生が抑制されるため、回生ブレーキが作動することに対する運転者の違和感を軽減することができるとともに、インバータ４４で制御されない電流がモータ４からバッテリ４２に向かって流れることを抑制して、インバータ４４、バッテリ４２及び周辺部品を効果的に保護することができる。
　図５は、図４に示す制御動作を行う場合におけるモータ４の通電モードの経時的変化の一例を示している。
　図５に示す最初の状態において、自動車１は、Ｄレンジが選択された状態で低速走行しており、モータ４の通電モードは低速モードであり、インバータ４４の制御は実行されている。
　その後、時点ｔ１において、シフトレンジがＮレンジに切り換えられると、インバータ４４の制御が停止されるとともに（図４のステップＳ６）、モータ４の通電モードを高速モードに切り換える回生抑制制御が実行される（図４のステップＳ５）。この回生抑制制御により、回生ブレーキによる制動力が抑制されつつ、モータ４からバッテリ４２への電流の流れが抑制される。
　続く時点ｔ２において、シフトレンジがＤレンジに戻されると、インバータ４４の制御が再開されるとともに、回生抑制制御が終了することによりモータ４の通電モードが低速モードに戻される。これにより、モータ４は、通常の制御に従って駆動される。
　その後、モータ４の回転数が上昇して、時点ｔ３において閾値ｎに達すると、通常の切換制御により、モータ４の通電モードは高速モードに切り換えられる（図４のステップＳ５）。
　続く時点ｔ４においてシフトレンジが再びＮレンジに切り換えられると、インバータ４４の制御が停止されるとともに（図４のステップＳ６）、回生抑制制御によりモータ４の通電モードは高速モードに維持される（図４のステップＳ５）。
　その後、モータ４の回転数は徐々に低下して、時点ｔ５において閾値ｎを下回る。しかしながら、シフトレンジはＮレンジのままなので、回生抑制制御が継続されることにより、モータ４の通電モードは低速モードに切り換えられることなく、高速モードに維持される（図４のステップＳ５）。これにより、モータ４からバッテリ４２への電力回生と、回生ブレーキによる制動力とを引き続き抑制することができる。
　時点ｔ６において、シフトレンジがＤレンジに切り換えられると、インバータ４４の制御が再開されるとともに、回生抑制制御が終了することでモータ４の通電モードが低速モードに切り換えられて、モータ４は、通常の制御に従って駆動される。
［第２の実施形態］
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態の電気自動車１には、バッテリ４２の電圧を検出するバッテリ電圧センサ８０（図３）が設けられている。なお、これ以外の点については、上述した第１の実施形態と基本的に同じ構造である。
　図６は、第２の実施形態において、電気自動車１の走行中に実行される通電モードの切換制御の内容を示すフローチャートである。
　図６に示す制御動作では、先ず、ステップＳ１１において、コントロールユニット４０への入力信号に基づいて、モータ回転数センサ７６、レンジセンサ７８及びバッテリ電圧センサ８０の各出力値が読み込まれる。
　次のステップＳ１２では、ステップＳ１１で読み込まれたレンジセンサ７８の出力値に基づき、シフトレンジがＮレンジであるか否かが判定される。
　ステップＳ１２の判定の結果、シフトレンジがＮレンジでない場合、すなわち、Ｄレンジ等の走行レンジである場合、ステップＳ１３～ステップＳ１６において、モータ４の回転数に応じた通常の切換制御が実行される。具体的に、ステップＳ１３では、モータ４の通電モードを切り換える際の基準となる閾値ｎとして、第１の閾値ｎ１が設定される。この第１の閾値ｎ１は予め決められた固定値であってもよいし、運転状態等に応じて変更される値であってもよい。次のステップＳ１４では、ステップＳ１１で読み込まれたモータ回転数センサ７６の出力値に基づいてモータ４の回転数が第１の閾値ｎ１以上であるか否かが判定される。このステップＳ１４の判定の結果、モータ４の回転数が第１の閾値ｎ１以上であれば、モータ４の通電モードが高速モードとなるように通電モード切換ユニット５０が制御され（ステップＳ１５）、モータ４の回転数が第１の閾値ｎ１未満であれば、モータ４の通電モードが低速モードとなるように通電モード切換ユニット５０が制御される（ステップＳ１６）。
　一方、ステップＳ１２の判定の結果、シフトレンジがＮレンジである場合、インバータ４４の制御が停止される（ステップＳ１７）。そして、更なる条件を満たした場合に限り、回生抑制制御が実行される。
　具体的に、第２の実施形態では、コントロールユニット４０により、第１の閾値ｎ１（ステップＳ１３参照）とは別に、第２の閾値ｎ２が、回生抑制制御を実行する際の基準となる閾値（回生抑制用閾値）として設定され（ステップＳ１８～ステップＳ２０）、この第２の閾値ｎ２が第１の閾値ｎ１未満である場合にのみ、回生抑制制御が実行される。つまり、第２の閾値ｎ２が第１の閾値ｎ１未満であれば、モータ４の回転数が第１の閾値ｎ１以上となる高速側の回転域だけでなく、それよりも低速側の回転域の一部（第２の閾値ｎ２から第１の閾値ｎ１までの間の回転域）においても、通電モードが高速モードに切り換えられるため、このことが減速回生の抑制につながる。
　このような第２の実施形態の制御によれば、シフトレンジがＮレンジであっても、モータの回転数が第２の閾値ｎ２以上でなければ通電モードが高速モードに切り換わらない。逆に、モータ４の回転数が第２の閾値ｎ２未満であるとき、すなわち、モータ４の通電モードを低速モードにしたままでもモータ４で生じる誘起電圧がバッテリ４２の電圧よりも十分に低くなると予想されるときには、通電モードは低速モードのままとされる。これにより、高速モードへの不要な切換えが回避されるため、通電モードの切換頻度を低減することができる。
　第２の閾値ｎ２の設定について具体的に説明すると、先ず、ステップＳ１８において、バッテリ４２の電圧に基づいて第２の閾値ｎ２が算出される。このとき、第２の閾値ｎ２は、バッテリ電圧センサ８０により検出された電圧が低いほど小さくなるように算出される。これにより、バッテリ４２の電圧が低く、モータ４からバッテリ４２へ電流が流れやすいときほど、第２の閾値ｎ２が小さくなるように算出されて、回生抑制制御が実行されやすくなる。このように、バッテリ４２の電圧に応じて第２の閾値ｎ２を可変的に設定することで、モータ４の通電モードの切換頻度の抑制と、減速回生の抑制との均衡を図ることができる。
　続くステップＳ１９では、ステップＳ１８で算出された第２の閾値ｎ２が第１の閾値ｎ１よりも低いか否か、すなわち、第２の閾値ｎ２が回生抑制用閾値として適切な値であるか否かが判定される。
　ステップＳ１９の判定の結果、第２の閾値ｎ２が第１の閾値ｎ１以上である場合、第２の閾値ｎ２は、回生抑制用閾値として不適当である。そこで、通電モードを切り換える際の基準となる閾値ｎとしては、第２の閾値ｎ２ではなく、第１の閾値ｎ１が採用され（ステップＳ１３）、この第１の閾値ｎ１を境にして通電モードが切り換えられる（ステップＳ１４～ステップＳ１６）。このような制御は、シフトレンジがＮレンジ以外（Ｄレンジ等の走行レンジ）のときに実行される通常の切換制御と変わららないため、減速回生を抑制する回生抑制制御には該当しない。
　一方、ステップＳ１９の判定の結果、第２の閾値ｎ２が第１の閾値ｎ１未満である場合、第２の閾値ｎ２は回生抑制用閾値として適当な値であるため、通電モード切換用の閾値ｎとしては、第２の閾値ｎ２が採用される（ステップＳ２０）。そして、モータ４の回転数が第２の閾値ｎ２以上であるか否かが判定された後（ステップＳ１４）、この判定結果により、モータ４の回転数が第２の閾値ｎ２以上であるときのみ、モータ４の通電モードが高速モードとされる（ステップＳ１５）。このように、通常時（シフトレンジが走行レンジのとき）の閾値である第１の閾値ｎ１よりも低い第２の閾値ｎ２を設定し、この第２の閾値ｎ２以上のときに通電モードを高速モードに切り換えることは、通電モードが高速モードに設定される回転域を拡大して高速モードの頻度を増やすことにつながる。したがって、ここでの制御（ステップＳ１５による高速モードへの切換制御）は、減速回生を抑制する回生抑制制御に該当する。
　このように、第２の実施形態では、バッテリ４２の電圧に応じて、不要な回生抑制制御を省略することで、モータ４の通電モードの切換頻度を抑制できる一方、必要なときは回生抑制制御を実行することで、第１の実施形態と同様、モータ４からバッテリ４２への電力回生と、回生ブレーキによる制動力とを抑制することができる。
　図７は、図６に示す制御動作を行う場合におけるモータ４の通電モードの経時的変化の一例を示している。
　図７に示す最初の状態において、自動車１は、Ｄレンジが選択された状態で低速走行しており、通電モード切換用の閾値ｎは第１の閾値ｎ１に設定されている。また、モータ４の通電モードは低速モードであり、インバータ４４の制御は実行されている。
　その後、時点ｔ１において、シフトレンジがＮレンジに切り換えられると、インバータ４４の制御が停止されるとともに（図６のステップＳ１７）、通電モード切換用の閾値ｎが、第１の閾値ｎ１から第２の閾値ｎ２（＜ｎ１）に変更される（図６のステップＳ２０）。ただし、この時点では、モータ４の回転数が第２の閾値ｎ２よりも低いため、モータ４の通電モードは低速モードに維持される。これにより、通電モードの切換頻度が低減される。
　続く時点ｔ２において、シフトレンジはＤレンジに戻され、これに伴い、インバータ４４の制御が再開されるとともに、通電モード切換用の閾値が第１の閾値ｎ１に戻される（図６のステップＳ１３）。
　その後、モータ４の回転数が上昇して第２の閾値ｎ２を超えるが、第１の閾値ｎ１には達しないため、モータ４の通電モードは低速モードに維持される。
　続く時点ｔ３において、シフトレンジは再びＮレンジに切り換えられ、これに伴い、インバータ４４の制御が再び停止されるとともに（図６のステップＳ１７）、通電モード切換用の閾値ｎが再び第２の閾値ｎ２に変更される（図６のステップＳ２０）。このとき、モータ４の回転数は第２の閾値ｎ２よりも高いため、モータ４の通電モードが高速モードに切り換えられる（図６のステップＳ１５）。このように、通常時に設定される第１の閾値ｎ１よりも低い第２の閾値ｎ２が設定され、この第２の閾値ｎ２以上の回転域で通電モードが高速モードに切り換えられるため、上記時点ｔ３以降は、回生抑制制御が実行されたことになり、モータ４からバッテリ４２への電力回生と、回生ブレーキによる制動力とが抑制される。
　その後、モータ４の回転数が低下して、時点ｔ４において第２の閾値ｎ２を下回ると、モータ４の通電モードが低速モードに戻され、回生抑制制御が終了する（図６のステップＳ１６）。
　続く時点ｔ５においてシフトレンジがＤレンジに戻されると、インバータ４４の制御が再開されるとともに、通電モード切換用の閾値ｎが再び第１の閾値ｎ１に戻される。このとき、モータ４の回転数は第１の閾値ｎ１よりも低く、モータ４の通電モードは元々低速モードとされているため、通電モードの切換えは行われない。
　以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
　例えば、第１の実施形態では、シフトレンジがＮレンジであるときに、回生抑制制御として、モータ４の回転数にかかわらず（全ての回転域で）通電モードを高速モードに切り換える一方、第２の実施形態では、シフトレンジがＮレンジであときに、回生抑制制御として、モータ４の回転数が第２の閾値ｎ２以上となる回転域でのみ通電モードを高速モードに切り換えるようにしたが、本発明の別の実施形態では、シフトレンジがＮレンジであるという条件と、バッテリ電圧センサ８０により検出されたバッテリ４２の電圧が所定電圧未満であるという条件とが共に成立したときに、回生抑制制御（モータの全ての回転域もしくは第２の閾値ｎ２以上の回転域で通電モードを高速モードに切り換える制御）を実行するようにしてもよい。この場合、バッテリ４２の電圧が所定電圧未満であるためにモータ４からバッテリ４２へ電流が流れやすいときにのみ回生抑制制御が実行されるため、不要な高速モードへの切り換えが抑制されることになる。このように、バッテリ４２の電圧に応じて、必要なときにのみ高速モードに切り換えることで、不要な電力回生と回生ブレーキとを抑制することができる。
　また、本発明の更に別の実施形態では、シフトレンジがＮレンジであるという条件と、バッテリ温度センサ８２（図３）により検出されたバッテリ４２の温度が所定温度以上であるという条件とが共に成立したときに、回生抑制制御が実行されるようにしてもよい。この場合、バッテリ４２の温度が所定温度以上であるために更なる温度上昇を回避する必要があるときに、回生抑制制御によって回生電力のバッテリ４２への充電が抑制されるため、充電に伴うバッテリ４２の温度上昇を抑制することができる。
　さらに、上述の実施形態では、モータ４の巻線を第１巻線６１と第２巻線６２の２つに分割して構成する場合について説明したが、本発明は、モータ４の巻線を３つ以上に分割して構成する場合にも同様に適用できる。
　さらにまた、本発明は電気自動車に限定されるものではなく、ハイブリッド車においても適用可能である。
　次に、以上のような各実施形態の中で開示された特徴的な構成およびそれに基づく作用効果について説明する。
　車両の制御装置は、バッテリ(42)と、相互に直列接続された少なくとも第１巻線(61)と第２巻線(62)とを有し、且つ車輪(36,38)との連結が常に維持されるように設けられた車両駆動用のモータ(4)と、前記バッテリ(42)と前記モータ(4)との間に設けられて両者を電気的に接続するインバータ(44)と、を備えた車両に適用される。前記制御装置は、前記インバータ(44)を制御するインバータ制御手段(40)と、前記モータ(4)の通電モードを、少なくとも第１巻線(61)および第２巻線(62)に通電する低速モードと、第１巻線(61)にのみ通電する高速モードとの間で切り換える通電モード切換手段(50)と、前記モータ(4)の回転数を検出する回転数検出手段(76)と、運転者により選択されたシフトレンジを検出するレンジ検出手段(78)と、前記レンジ検出手段(78)により検出されたシフトレンジが走行レンジである場合において、前記回転数検出手段(76)により検出された回転数が所定の閾値(n)未満であるときは、前記通電モードが低速モードとなるように前記通電モード切換手段(50)を制御する一方、前記回転数検出手段(76)により検出された回転数が前記所定の閾値(n)以上であるときは、前記通電モードが高速モードとなるように前記通電モード切換手段(50)を制御する切換制御手段(40)と、を備える。前記インバータ制御手段(40)は、前記レンジ検出手段(78)により中立レンジが検出されたときは前記インバータ(44)の制御を停止するものであり、前記切換制御手段(40)は、前記レンジ検出手段(78)により中立レンジが検出されたとき、前記モータ(4)の回転数が前記所定の閾値(n)以上となる高速側の回転域だけでなく、それよりも低速側の回転域の少なくとも一部でも前記通電モードを前記高速モードに切り換える回生抑制制御を実行する。
　この構成によれば、シフトレンジが中立レンジであるとき、車両駆動用モータの通電モードがより幅広い回転域で高速モードとされ、該モータにおいて直列接続された第１巻線および第２巻線のうち第１巻線のみに通電されることにより、該モータの通電部分全体の巻数が比較的少なくなるため、減速の際、該モータでの誘起電圧、ひいては、モータからバッテリへ向かう電流の流れが抑制される。これにより、中立レンジでの減速時において、車輪の回転に対するモータの抵抗、ひいては回生ブレーキによる制動力が抑制されるため、予期しない回生ブレーキの作動に対する運転者の違和感を軽減することができる。また、このとき、インバータで制御されることなくモータからバッテリへ向かう電流の流れが抑制されることで、インバータ、バッテリ及び周辺部品を効果的に保護することができる。
　好ましくは、前記切換制御手段(40)は、前記レンジ検出手段(78)により中立レンジが検出されたとき、前記回生抑制制御として、前記モータ(4)の回転数にかかわらず前記通電モードを前記高速モードに切り換える。
　このように、モータの回転数にかかわらず（モータの全ての回転域で）通電モードを高速モードに切り換えるようにした場合には、Ｎレンジでの減速時に、モータからバッテリに充電される回生電力と、回生ブレーキにより生じる制動力とをより確実に抑制することができる。
　前記構成において、より好ましくは、前記切換制御手段(40)は、前記通電モードが高速モードである状態において前記レンジ検出手段(78)により走行レンジから中立レンジへのシフトが検出されたとき、前記回転数検出手段(76)により検出される回転数が前記閾値(n)未満に低下しても、前記通電モードを高速モードに維持する。
　この構成によれば、通電モードが高速モードである状態においてシフトレンジが走行レンジから中立レンジへ切り換えられた場合、この切り換え後にモータの回転数が低下して閾値未満となっても、通電モードは高速モードに維持されるため、モータに生じる誘起電圧が上昇することを防止でき、モータからバッテリへの電力回生と、回生ブレーキによる制動力とを引き続き抑制することができる。
　好ましくは、前記制御装置は、前記レンジ検出手段(78)により走行レンジから中立レンジへのシフトが検出されたときに、前記回生抑制制御を実行する際の基準となる回生抑制用閾値(n2)を設定する閾値設定手段(40)を更に備える。前記切換制御手段(40)は、前記レンジ検出手段(78)により中立レンジが検出され、且つ、前記閾値設定手段(40)により設定された前記回生抑制用閾値(n2)が前記所定の閾値(n1)未満であったときに、前記回生抑制制御として、前記モータ(4)の回転数が前記回生抑制用閾値(n2)以上となる回転域で前記通電モードを前記高速モードに切り換える。
　この構成によれば、シフトレンジが走行レンジから中立レンジに切り換えられたとき、通電モード切り換え用の閾値（所定の閾値）とは別に、回生抑制用閾値が設定される。この回生抑制用閾値が前記所定の閾値未満であり、かつモータの回転数が回生抑制用閾値未満であるときは、通電モードを低速モードにしたままでもモータで生じる誘起電圧がバッテリの電圧よりも低くなると予想される。そこで、このような条件では通電モードを低速モードのままとすることにより、高速モードへの不要な切換えが回避されて、通電モードの切り換え頻度を低減することができる。一方、シフトレンジが中立レンジであり、モータの回転数が回生抑制用閾値以上である場合には、通電モードが高速モードにされることで、モータからバッテリへの電力回生と、回生ブレーキによる制動力とを抑制することができる。
　前記構成において、より好ましくは、前記制御装置は、前記バッテリ(42)の電圧を検出するバッテリ電圧検出手段(80)を備え、前記閾値設定手段(40)は、前記バッテリ電圧検出手段(80)により検出された電圧が低いほど前記回生抑制用閾値(n2)を小さく設定する。
　この構成によれば、バッテリの電圧が低く、モータからバッテリへ電流が流れやすいときほど、回生抑制用閾値が低く設定されて、回生抑制制御が実行されやすくなるため、通電モードの切換頻度の抑制と、減速回生の抑制との均衡を図ることができる。
　好ましくは、前記制御装置は、前記バッテリ(42)の電圧を検出するバッテリ電圧検出手段(80)を備える。前記切換制御手段(40)は、前記レンジ検出手段(78)により中立レンジが検出され、且つ、前記バッテリ電圧検出手段(80)により検出された電圧が所定電圧未満であるときに、前記回生抑制制御を実行する。
　この構成によれば、シフトレンジが中立レンジである場合において、バッテリの電圧が所定電圧未満であるためにモータからバッテリへ電流が流れやすいときにのみ回生抑制制御が実行されるため、不要な高速モードへの切り換えを抑制しつつ、バッテリの電圧に応じて、必要なときには高速モードへの切り換えが実行されることで、不要な電力回生と回生ブレーキとを抑制することができる。
　好ましくは、前記制御装置は、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段(82)を備える。前記切換制御手段(40)は、前記レンジ検出手段(78)により中立レンジが検出され、且つ、前記バッテリ温度検出手段(82)により検出された温度が所定温度以上であるときに、前記回生抑制制御を実行する。
　この構成によれば、バッテリの温度が所定温度以上であるためにバッテリの更なる温度上昇を回避する必要があるときに、回生抑制制御が実行されることで回生電力によるバッテリの充電が抑制される。これにより、充電に伴うバッテリの温度上昇を抑制でき、過度な温度上昇によるバッテリの劣化を抑制することができる。

Claims (8)

  1. 　バッテリと、
    　相互に直列接続された少なくとも第１巻線と第２巻線とを有し、且つ車輪との連結が常に維持されるように設けられた車両駆動用のモータと、
    　前記バッテリと前記モータとの間に設けられて両者を電気的に接続するインバータと、を備えた車両を制御する装置であって、
    　前記インバータを制御するインバータ制御手段と、
    　前記モータの通電モードを、少なくとも第１巻線および第２巻線に通電する低速モードと、第１巻線にのみ通電する高速モードとの間で切り換える通電モード切換手段と、
    　前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
    　運転者により選択されたシフトレンジを検出するレンジ検出手段と、
    　前記レンジ検出手段により検出されたシフトレンジが走行レンジである場合において、前記回転数検出手段により検出された回転数が所定の閾値未満であるときは、前記通電モードが低速モードとなるように前記通電モード切換手段を制御する一方、前記回転数検出手段により検出された回転数が前記所定の閾値以上であるときは、前記通電モードが高速モードとなるように前記通電モード切換手段を制御する切換制御手段と、を備え、
    　前記インバータ制御手段は、前記レンジ検出手段により中立レンジが検出されたときは前記インバータの制御を停止するものであり、
    　前記切換制御手段は、前記レンジ検出手段により中立レンジが検出されたとき、前記モータの回転数が前記所定の閾値以上となる高速側の回転域だけでなく、それよりも低速側の回転域の少なくとも一部でも前記通電モードを前記高速モードに切り換える回生抑制制御を実行することを特徴とする車両の制御装置。
  2. 　前記切換制御手段は、前記レンジ検出手段により中立レンジが検出されたとき、前記回生抑制制御として、前記モータの回転数にかかわらず前記通電モードを前記高速モードに切り換えることを特徴とする請求項１記載の車両の制御装置。
  3. 　前記切換制御手段は、前記通電モードが高速モードである状態において前記レンジ検出手段により走行レンジから中立レンジへのシフトが検出されたとき、前記回転数検出手段により検出される回転数が前記閾値未満に低下しても、前記通電モードを高速モードに維持することを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
  4. 　前記レンジ検出手段により走行レンジから中立レンジへのシフトが検出されたときに、前記回生抑制制御を実行する際の基準となる回生抑制用閾値を設定する閾値設定手段を更に備え、
    　前記切換制御手段は、前記レンジ検出手段により中立レンジが検出され、且つ、前記閾値設定手段により設定された前記回生抑制用閾値が前記所定の閾値未満であったときに、前記回生抑制制御として、前記モータの回転数が前記回生抑制用閾値以上となる回転域で前記通電モードを前記高速モードに切り換えることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
  5. 　前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を備え、
    　前記閾値設定手段は、前記バッテリ電圧検出手段により検出された電圧が低いほど前記回生抑制用閾値を小さく設定することを特徴とする請求項４に記載の車両の制御装置。
  6. 　前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を備え、
    　前記切換制御手段は、前記レンジ検出手段により中立レンジが検出され、且つ、前記バッテリ電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧未満であるときに、前記回生抑制制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
  7. 　前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段を備え、
    　前記切換制御手段は、前記レンジ検出手段により中立レンジが検出され、且つ、前記バッテリ温度検出手段により検出された温度が所定温度以上であるときに、前記回生抑制制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
  8. 　バッテリと、
    　相互に直列接続された少なくとも第１巻線と第２巻線とを有し、且つ車輪との連結が常に維持されるように設けられた車両駆動用のモータと、
    　前記バッテリと前記モータとの間に設けられて両者を電気的に接続するインバータと、を備えた車両を制御する方法であって、
    　前記モータの回転数を検出する第１のステップと、
    　運転者により選択されたシフトレンジを検出する第２のステップと、
    　前記第２のステップで検出されたシフトレンジが走行レンジである場合において、前記第１のステップで検出された前記モータの回転数が所定の閾値未満であるときは、前記モータの通電モードを、少なくとも前記第１巻線および第２巻線に通電する低速モードとする一方、前記検出された前記モータの回転数が前記所定の閾値以上であるときは、前記モータの通電モードを、前記第１巻線にのみ通電する高速モードに切り換える第３のステップと、
    　前記第２のステップで検出されたシフトレンジが中立レンジである場合に、前記インバータの制御を停止するとともに、回生抑制制御として、前記モータの回転数が前記所定の閾値以上となる高速側の回転域だけでなく、それよりも低速側の回転域の少なくとも一部でも前記通電モードを前記高速モードに切り換える第４のステップと、を含むことを特徴とする車両の制御方法。
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