WO2016052233A1 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

Abstract

　この電気自動車の制御装置におけるモータコントロール部（２９）は、加減速指令となるトルク指令とモータ（６）の電流指令との関係を定めたトルク指令マップに従って、モータ（６）をベクトル制御でトルク制御する。モータ（６）の温度を検出するモータ温度検出手段（Ｓｃ）と、モータ（６）を冷却する油の温度を検出する油温検出手段（Ｓｄ）と、これら検出手段で検出される温度によって、定められた規則に従いトルク指令マップを切り換えるトルク指令マップ自動切換部（３４）とを設ける。トルク指令マップ自動切換部（３４）で切り換えられるトルク指令マップは、モータ（６）の温度および油の温度のいずれか一方または両方の温度が低いもの程、ベクトル制御におけるｄ軸電流が増えるマップとしている。

Description

電気自動車の制御装置 関連出願

　本願は、日本国で２０１４年９月２９日に出願した特願２０１４－１９８１６５の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。

　この発明は、電気自動車の制御装置に関し、低温時、車輪を駆動する電動モータを制御することで、迅速に油温を温めることができる技術に関する。

　従来技術１．
 冬季等で変速機内部の油温度が低い時に油の粘度が高くなるために、変速機内の運動部分の抵抗となり、車両用駆動装置の摩擦損失を増大させる。したがって、早期に変速機の暖機を行なうことにより、車両用駆動装置の効率向上を図ることが重要である。
　従来、内燃機関のアイドル回転数を利用し、オイルまたはＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）油温を暖める技術が開示されている（特許文献１）。

　従来技術２．
　その他、油の温度が所定温度以下のとき、電気自動車の始動前に、零トルクとなるコイル電流進角を制御し、油温度を暖める技術が開示されている（特許文献２）。

特開２００５－２９９７６７号公報 特開２０１１－８９６２５号公報

　従来技術１の課題
　内燃機関のアイドル回転数を利用して油温を暖めるには、切換え用バルブやバイパス配管が必要となり、車両スペースが増大する問題がある。
　従来技術２の課題
　電気自動車の始動時間が短い場合、油温度の上昇が不十分な場合があると考えられる。

　この発明の目的は、車両への設置スペースを増大させることなく、低温時、油温度を迅速に且つ十分に暖めることができる電気自動車の制御装置を提供することである。

　この発明の電気自動車の制御装置は、永久磁石を有する同期型のモータ６により車輪２を駆動する電気自動車を制御する制御装置であって、
　操作部１６，１７の操作に応じて加減速指令を生成し出力するＥＣＵ２１と、
　直流電力を交流電力に変換するインバータ３１を含むパワー回路部２８、および、前記ＥＣＵ２１から与えられる前記加減速指令に従って前記パワー回路部２８を介し前記モータ６をトルク制御するモータコントロール部２９を有するインバータ装置２２と、
を備え、
　前記モータコントロール部２９は、前記加減速指令となるトルク指令と前記モータ６の電流指令との関係を定めたトルク指令マップに従って、前記モータ６をベクトル制御でトルク制御するものであり、
　前記モータ６の温度を検出するモータ温度検出手段Ｓｃと、
　前記モータ６を冷却する油の温度を検出する油温検出手段Ｓｄと、
　前記モータ温度検出手段Ｓｃおよび前記油温検出手段Ｓｄで検出される温度によって、前記モータ６の温度の限界を超えない定められた規則に従い前記トルク指令マップを切り換えるトルク指令マップ自動切換部３４と、
を設け、
　前記トルク指令マップ自動切換部３４で切り換えられる前記トルク指令マップは、前記モータ６の温度および油の温度のいずれか一方または両方の温度が低いもの程、前記ベクトル制御におけるトルク生成電流ｑ軸電流と磁束生成電流ｄ軸電流のうちトルクを発生しないｄ軸電流が増えるマップとしている。
　前記定められた規則は、例えば、試験やシミュレーション等の結果により定められる。

　この構成によると、ＥＣＵ２１は、操作部１６，１７の操作に応じて加減速指令をトルク指令値として生成しインバータ装置２２へ出力する。インバータ装置２２は、ＥＣＵ２１から与えられる前記加減速指令に従って、モータ６をトルク指令マップによりベクトル制御でトルク制御する。
　モータ温度検出手段Ｓｃは、モータ６の温度を検出する。また油温検出手段Ｓｄは、モータ６を冷却する油の温度を検出する。トルク指令マップ自動切換部３４は、これら検出される温度によって、モータ６の温度（例えばコイル温度）の限界を超えない定められた規則に従い前記トルク指令マップを切り換える。

　このトルク指令マップ自動切換部３４で切り換えられるトルク指令マップは、検出される温度が低いもの程、前記ベクトル制御におけるｄ軸電流が増えるマップとしている。この低温時のトルク指令マップは、例えば常温時におけるトルク指令マップと比べ、同一電流で発生する総トルクは低くなっている。モータ６に同一電流を流して、発生する総トルクが低くなると、余分の電流（つまりトルクを発生しないｄ軸電流Ｉｄ）により銅損が増えることで、モータコイルの発熱が大きくなる。これにより循環する油の温度を迅速に且つ十分に上昇させることができる。また車両への設置スペースを増大させる新たな機器を設ける必要がないため、その分、車両設計の自由度を高めることができ、またコスト低減も図れる。

　前記トルク指令マップ自動切換部３４は、油の温度が定められた間隔毎に電流進角βを調整してそれぞれ作成された複数のトルク指令マップのいずれか１つに切り換えるものとしても良い。
　前記定められた間隔は、例えば、試験やシミュレーション等の結果により定められる。
　油の低温時に定められた間隔毎に複数のトルク指令マップを設定する理由は、モータコイルの温度に限界があるためである。そこで、定められた油温間隔毎にそれぞれ作成された複数のトルク指令マップにより、油温の上昇につれて、同一電流で発生したトルクを増大方向へ調整する。これにより、油温の上昇に従って、コイル温度の限界を超えないようにしつつ、余分の電流が減少していく方向でコイル発熱を減少させることができる。

　前記複数のトルク指令マップは、油の温度が上昇するに従って、同一電流での電流進角βが減少するものとしても良い。この場合、ある低温時にモータ６が発生する最大トルクは、前記低温時よりも高い油温時に発生する最大トルクよりも低くなっている。低温時に迅速に油温を暖めるためである。
　前記トルク指令マップ自動切換部３４は、油の温度が上昇するに従って、定められた間隔で作成された複数のトルク指令マップにおける、発生する最大トルクを減少させるものとしても良い。

　前記モータ６はインホイールモータ駆動装置８を構成するモータ６であって、このモータ６は、左右の前輪および左右の後輪のいずれか一方または両方に対して設けられたものであっても良い。

　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、この発明に含まれる。特に請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、この発明に含まれる。

　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付のクレーム（請求の範囲）によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品符号は同一部分を示す。
この発明の実施形態に係る電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。 同電気自動車のインホイールモータ駆動装置の断面図である。 同電気自動車のインバータ装置等の概念構成のブロック図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、同電気自動車のＩＰＭモータの概念構成図である。 同電気自動車を制御する制御装置のトルク指令マップを示す図である。 同制御装置のモータコントロール部の主要構成等を示すブロック図である。 同トルク指令マップを自動切換するフローチャートである。

　この発明の実施形態に係る電気自動車の制御装置を図１ないし図７と共に説明する。図１は、この電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。この電気自動車は、車体１の左右の後輪となる車輪２が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪３が従動輪の操舵輪とされた４輪の自動車である。駆動輪および従動輪となる車輪２，３は、いずれもタイヤを有し、それぞれ車輪用軸受４，５を介して車体１に回転支持されている。

　車輪用軸受４，５は、図１にてハブベアリングの略称「Ｈ／Ｂ」を付してある。駆動輪となる左右の車輪２，２は、それぞれ独立の走行用のモータ６，６により駆動される。モータ６の回転は、減速機７および車輪用軸受４を介して車輪２に伝達される。これらモータ６、減速機７、および車輪用軸受４は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ駆動装置８を構成している。各車輪２，３には、電動式または液圧式のブレーキ９，１０が設けられている。また左右の前輪となる操舵輪である車輪３，３は、転舵機構１１を介して転舵可能であり、ハンドル等の操舵手段１２により操舵される。

　図２は、インホイールモータ駆動装置の断面図である。各インホイールモータ駆動装置８は、それぞれ、モータ６、減速機７、車輪用軸受４、および図示外の給油機構を有し、これらの一部または全体が車輪内に配置される。モータ６の回転は、減速機７および車輪用軸受４を介して駆動輪２に伝達される。車輪用軸受４のハブ輪４ｂのフランジ部にはブレーキ９を構成するブレーキロータＢＲが固定され、同ブレーキロータＢＲは駆動輪２と一体に回転する。

　モータ６は、例えば、ロータ６ａのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータである。このモータ６は、ハウジングＨＳに固定したステータ６ｂと、回転出力軸ＫＳに取り付けたロータ６ａとの間にラジアルギャップを設けたモータである。
　前記給油機構は、例えば、インホイールモータ駆動装置８内の潤滑油貯留部（図示せず）に貯留された油を、図示外のオイルポンプにより吸い上げて、モータ６および減速機７に循環させる。この循環される油により、ステータ６ｂのコイルが冷却されると共に、減速機７が潤滑に供される。なお、上述の説明では潤滑機構はオイルポンプを用いた給油潤滑方式を説明したが、オイルポンプを用いない油浴潤滑方式でもよい。

　図３は、この電気自動車のインバータ装置等の概念構成のブロック図である。
　この電気自動車は、自動車全般の制御を行う電気制御ユニットであるＥＣＵ２１と、このＥＣＵ２１の加減速指令に従って走行用のモータ６の制御を行うインバータ装置２２とを有する。ＥＣＵ２１は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。ＥＣＵ２１は、トルク／回転数制御指令部２１ａと、力行・回生制御指令部２１ｂとを有する。

　トルク／回転数制御指令部２１ａは、基本的には、トルク制御を行う手段であるが、永久磁石が減磁した場合の応急処置用の回転数制御を行うための回転数指令部（図示せず）を有する。トルク／回転数制御指令部２１ａは、アクセル操作部１６の出力する加速指令（駆動）と、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令（回生）と、操舵手段１２の操舵角を検出する操舵角センサＳａの出力する旋回指令とから、左右輪の走行用のモータ６，６に与える加減速指令をトルク指令値として生成し、インバータ装置２２へ出力する。

　トルク／回転数制御指令部２１ａは、前記の他に、出力する加減速指令を、各車輪２，３（図１）の例えば車輪用軸受４，５（図１）に設けられた回転センサ（図示せず）から得られるタイヤ回転数の情報や、車載の各センサの情報を用いて補正する機能を有していても良い。
　力行・回生制御指令部２１ｂは、力行・回生の切換えを行うための指令フラグを、後述するモータコントロール部２９のモータ力行・回生制御部３３に与える。

　アクセル操作部１６は、アクセルペダル１６ａと、このアクセルペダル１６ａの踏込み量を検出するセンサ１６ｂとを有する。ブレーキ操作部１７は、ブレーキペダル１７ａと、このブレーキペダル１７ａの踏込み量を検出するセンサ１７ｂとを有する。

　インバータ装置２２は、各モータ６に対して設けられたパワー回路部２８と、このパワー回路部２８を制御するモータコントロール部２９とを有する。インバータ装置２２は、図示しないが、各モータ毎にそれぞれ設けられている。モータコントロール部２９は、各パワー回路部２８に対して共通して設けられていても、別々に設けられていても良い。モータコントロール部２９が各パワー回路部２８に対して共通して設けられた場合であっても、左右のモータ６，６のトルクが互いに異なるように独立して制御可能なものとされる。パワー回路部２８は、バッテリ１９の直流電力をモータ６の力行および回生に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３１と、このインバータ３１を制御するＰＷＭドライバ３２とを有する。

　モータ６は、３相の同期モータである。このモータ６には、同モータ６のロータの電気角としての回転角度を検出する回転角度センサ３６が設けられている。インバータ３１は、複数の半導体スイッチング素子で構成され、ＰＷＭドライバ３２は、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。

　モータコントロール部２９は、プロセッサを有するコンピュータ、前記プロセッサで実行されるプログラムを有するＲＯＭ、およびＲＡＭなどの電子回路により構成され、その基本となる制御部としてモータ力行・回生制御部３３と、トルク指令マップ自動切換部３４と、記憶手段３５とを有する。モータ力行・回生制御部３３は、上位制御手段であるＥＣＵ２１におけるトルク／回転数制御指令部２１ａから与えられるトルク指令による加減速指令、および、力行・回生制御指令部２１ｂから与えられる力行・回生制御の指令フラグにより、予め設定したトルク指令マップを用いて、モータ６への指令電流を生成する。

　モータ力行・回生制御部３３は、力行制御手段３３ａと、回生制御手段３３ｂとを有する。力行・回生制御指令部２１ｂからの指令フラグにより、力行制御手段３３ａおよび回生制御手段３３ｂのいずれか一方が選択される。前記指令フラグにより、力行制御手段３３ａが選択された場合において、この力行制御手段３３ａは、アクセルペダル１６ａの踏込み量が大きくなる程、力行指令トルクを増加させる。前記指令フラグにより、回生制御手段３３ｂが選択された場合において、回生制御手段３３ｂは、ブレーキペダル１７ａの踏込み量が大きくなる程、回生指令トルクを増加させる。

　前記トルク指令マップは、左右のモータ６毎に、加減速指令となるトルク指令に対して、モータ回転速度範囲毎に電流指令を定めたものである。前記電流指令は、モータ６に流す一次電流Ｉａと、回転磁界とロータ永久磁石間の電流進角βとを有する。さらにトルク指令マップは、モータ６の力行制御状態と回生制御状態とに分けてそれぞれ設けられている。モータコントロール部２９は、左右のモータ６毎で且つ力行制御状態・回生制御状態毎に設定されたトルク指令マップに従って、モータ６をトルク制御する。

　トルク指令マップは、この例では、モータコントロール部２９内の記憶手段３５に書換え可能に記憶されている。トルク指令マップは、後述するように複数設けられている。記憶手段３５として、例えば、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ等）が適用される。なお、記憶手段３５は、インバータ装置２２内の他の箇所に設けても良いし、インバータ装置２２外に設けることも可能である。モータ力行・回生制御部３３は、モータ６に印加する駆動電流を電流センサＳｂで得た実際の検出値と、指令電流とを一致させるために、モータ６をＰＩ制御で制御する。

　トルク指令マップ自動切換部３４は、モータ温度検出手段Ｓｃおよび油温検出手段Ｓｄで検出される温度によって、定められた規則に従いトルク指令マップを切り換える。前記定められた規則は、例えば、試験やシミュレーション等の結果により定められる。またトルク指令マップ自動切換部３４は、油温に対し、例えば、モータ温度が所定の割合で重み付けされるような補正を行っても良いし、油温とモータ温度との関係を予め設定しておき、この関係から所望のトルク指令マップを選択するようにしても良い。

　モータ温度検出手段Ｓｃは、左右のモータ６，６の温度をそれぞれ検出する手段である。図２に示すように、各モータ６のステータ６ｂにおける、例えば、モータコイルにモータ温度検出手段Ｓｃが設けられる。
　油温検出手段Ｓｄは、各モータ６を冷却する油の温度をそれぞれ検出する。この油温検出手段Ｓｄは、例えば、前記潤滑油貯留部に設けられる。これらモータ温度検出手段Ｓｃ、油温検出手段Ｓｄとして、例えば、サーミスタが用いられる。なおサーミスタをモータコイルに接触固定することで、モータ６の温度を検出し得る。

　ここで図４は、この電気自動車のＩＰＭモータの概念構成図である。
　図４（ｃ）に示すように、車輪を駆動するモータがＩＰＭモータつまり埋込磁石型同期モータの場合、ロータ側の永久磁石とステータの相互作用で発生する磁石トルクＴｍと、ロータ側のコア部と前記ステータの間の吸引力に起因するリラクタンストルクＴｒとが発生し、２種類のトルクＴｍ，Ｔｒで回転する。磁石トルクＴｍは、電流に比例し、回転磁界とロータ永久磁石間の電流進角βである位相が零のときに最大となる。一方、リラクタンストルクＴｒは、電流の２乗に比例し、前記位相が４５°で最大となる。そのため、埋込磁石型同期モータでは、通常、両トルクＴｍ，Ｔｒの和（Ｔｍ＋Ｔｒ）が最大となる電流印加条件で駆動する。

　図４（ａ）に示すように、車輪を駆動するモータが埋込磁石型同期モータの場合は、磁石軸であるｄ軸方向よりそれと直交するｑ軸方向の磁気抵抗が小さくなるため、突極構造となり、ｄ軸インダクタンスＬｄよりｑ軸インダクタンスＬｑが大きくなる。この突極性により、磁石トルクＴｍ以外にリラクタンストルクＴｒが併用でき、高トルクおよび高効率とすることもできる。

　磁石トルクＴｍ：回転子の永久磁石による磁界と巻線による回転子磁界と吸引反発して発生するトルクである。
　リラクタンストルクＴｒ：巻線による回転磁界に回転子の突極部が吸引されて発生するトルクである。

　モータが発生する総トルクは下記のようになる。
　Ｔ＝ｐ×｛Ｋｅ×Ｉｑ＋（Ｌｄ－Ｌｑ）×Ｉｄ×Ｉｑ｝＝Ｔｍ＋Ｔｒ
　　ｐ：極対数
　Ｌｄ：モータのｄ軸インダクタンス
　Ｌｑ：モータのｑ軸インダクタンス
　Ｋｅ：モータ誘起電圧定数実効値

　図４（ｂ）に示すように、ＩＰＭモータに流す１次電流Ｉａを、トルク生成電流ｑ軸電流Ｉｑと、磁束生成電流ｄ軸電流Ｉｄとに分離し、それぞれ独立に制御できるベクトル制御手法が周知である。
　Ｉｄ＝－Ｉａ×ｓｉｎβ
　Ｉｑ＝Ｉａ×ｃｏｓβ
　（β：電流進角）

　図５は、この制御装置における低温毎のトルク指令マップを示す図である。図３も参照しつつ説明する。
　車両始動後、油温度を迅速に目標温度まで上昇させるため、トルク指令マップ切換部３４は、通常に定められたトルク指令マップから低温時用のトルク指令マップへ切り換える。
　このトルク指令マップは、予めモータ台上試験により作成し、前記記憶手段３５に書き込む。トルク指令マップは、各々のトルク指令値Ｔｒｑ＿０，Ｔｒｑ＿１，…Ｔｒｑ＿ｎに対して、モータ回転速度範囲Ｒｏｔ＿０，Ｒｏｔ＿１，…Ｒｏｔ＿ｍ毎に、電流指令（１次電流Ｉａ，電流進角β）を定めている。

　モータ６のトルク制御時、アクセル信号に基づき、前記トルク指令マップから相応な１次電流（Ｉａ）と電流進角（β）とを取り出して、モータ６を制御している。また、１次電流（Ｉａ）と電流進角（β）から、トルク生成電流であるｑ軸電流Ｉｑと磁束生成電流であるｄ軸電流Ｉｄを生成し、それぞれ独立に制御できるベクトル制御である。
　Ｉｄ＝－Ｉａ×ｓｉｎβ
　Ｉｑ＝Ｉａ×ｃｏｓβ

　低温時のトルク指令マップは、モータ台上試験にて、一定の低温間隔で電流進角βを調整しながら、複数のトルク指令マップを作成すれば良い。前記一定の低温間隔としては、例えば、油の温度が－５０℃、－４０℃、－３０℃、－２０℃、－１０℃、０℃までの間隔で作成しても良い。

　また低温時、複数のトルク指令マップにおける電流進角βを、例えば４５度以上に設定する。低温時のトルク指令マップは、通常のトルク指令マップと比べ、同一電流で発生する総トルクが低くなっている。そこで、モータ６に同一電流を流して、発生トルクが低くなると、余分の電流（トルク発生しないｄ軸電流Ｉｄ）により、損失つまり銅損が増えることで、コイルの発熱が大きくなるためである。そのため、モータ６、減速機７間に油を循環させ油温の上昇を図る。

　複数のトルク指令マップを作成するにつき、一定の低温間隔を設定する理由は、コイル温度の限界があるためである。したがって、一定の低温間隔で作成されたトルク指令マップにより、油温の上昇に従って、同一電流で発生したトルクを増大方向へ調整することで、余分の電流が減少していく方向でコイル発熱が減少していく。それは、モータ６のコイル限界温度を超えないための工夫である。

　また、一定の低温間隔で作成されたトルク指令マップは、油の温度上昇に従って、同一電流での電流進角βが減少していく（β－５０＞β－４０＞β－３０）。つまり、油の温度上昇に従って、－５０度時にモータが発生する最大トルクは－４０度時に発生する最大トルクより低くなっている。それは、迅速に油温を暖めるためである。

　図６は、モータコントロール部２９の主要構成等を示すブロック図である。
　モータコントロール部２９は、モータ駆動電流を制御する手段であって、トルク指令部３７を含む。このトルク指令部３７は、モータコントロール部２９におけるモータ力行・回生制御部３３（図３）に設けられる。トルク指令部３７は、モータ６に印加する駆動電流を電流センサＳｂで検出した検出値と、ＥＣＵ２１におけるトルク／回転数制御指令部２１ａから与えられる加減速指令によるトルク指令を、前記トルク指令マップを用い、相応の指令電流を生成する。

　指令電流の方向は、ＥＣＵ２１における力行・回生制御指令部２１ｂから与えられる前記指令フラグにより切換えられる。モータ力行・回生制御部３３（図３）は、トルク指令値に応じて、インバータ内部に生成された指令電流値の偏差を無くすためのＰＩフィードバック制御を行う。

　モータ力行・回生制御部３３（図３）は、モータ６のロータ６ａ（図２）の回転角を回転角度センサ３６から得て、ベクトル制御を行う。ここで車体の左右の後輪２，２（図１）に設けられたモータ６，６は、力行時と回生時とでトルク発生方向が互いに異なる。このモータ６をこの出力軸の方向から見ると、左側の後輪駆動用のモータ６はＣＷ方向のトルクを発生し、右側の後輪駆動用のモータ６はＣＣＷ方向のトルクが発生する（左、右側は車両後ろから見る方向で決定される）。左、右側のモータ６，６でそれぞれ発生したトルクは、減速機７および車輪用軸受４を介して、トルク方向を反転し、タイヤに伝達される。また、左、右タイヤのモータ６における回生時のトルク発生方向は、力行時のトルク発生方向と異なっている。

　前記トルク指令マップに関しては、アクセル信号とモータ回転数とに応じて、最大トルク制御テーブルから、相応なトルク指令値を算出する。トルク指令部３７は、算出された前記トルク指令値に基づき、モータ６の１次電流（Ｉａ）と電流進角（β）を生成する。トルク指令部３７は、これら１次電流（Ｉａ）と電流進角（β）の値に基づき、ｄ軸電流（界磁成分）Ｏ＿Ｉｄと、ｑ軸電流Ｏ＿Ｉｑの二つの指令電流を生成する。

　電流ＰＩ制御部３８は、トルク指令部３７から出力されたｄ軸電流Ｏ＿Ｉｄ、ｑ軸電流Ｏ＿Ｉｑの値と、モータ電流および回転子角度から３相・２相変換部３９で計算された２相電流Ｉｄ，Ｉｑとから、ＰＩ制御による電圧値による制御量Ｖｄ，Ｖｑを算出する。３相・２相変換部３９では、電流センサＳｂで検出されたモータ６のｕ相電流（Ｉｕ）とｗ相電流（Ｉｗ）の検出値から、次式Ｉｖ＝－（Ｉｕ＋Ｉｗ）で求められるｖ相電流（Ｉｖ）を算出し、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの３相電流からＩｄ，Ｉｑの２相電流に変換する。

　この変換に使われるモータ６の回転子角度は、回転角度センサ３６から取得する。２相・３相変換部４０は、入力された２相の制御量Ｖｄ，Ｖｑと、回転子角度とから、３相のＰＷＭデューティーＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。電力変換部４１は、ＰＷＭデューティーＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってインバータをＰＷＭ制御し、モータ６を駆動する。

　低温時、トルク指令マップ自動切換部３４が起動され、モータ温度検出手段Ｓｃで検出されるモータ温度、油温検出手段Ｓｄで検出される油温、およびアクセル信号に基づき、低温用のトルク指令マップに切換えて、油温度の上昇を図る。

　図７は、トルク指令マップを自動切換するフローチャートである。
　図３も適宜参照しつつ説明する。本処理開始後、トルク指令マップ自動切換部３４は、油温検出手段Ｓｄで検出される温度が所定温度（例えば０℃）未満か否かを判定する。否との判定で（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。
　油温は記憶手段３５に一時的に記憶される。油温が所定温度未満との判定で（ステップＳ１：ＹＥＳ）、モータコントロール部２９は、油温が低温と判断された後一定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２）。前記一定時間は、例えば、試験やシミュレーション等の結果により定められる。一定時間経過していないとき（ステップＳ２：ＮＯ）、ステップＳ１（スタート）に戻る。一定時間経過したとの判定で（ステップＳ２：ＹＥＳ）、トルク指令マップ自動切換部３４は、貯留された油の温度が低温であると判定する（ステップＳ３）。

　次に、トルク指令マップ自動切換部３４は、モータ温度検出手段Ｓｃで検出されるモータ温度、および油温検出手段Ｓｄで検出される油温に基づき、トルク指令マップを切り換える。この場合に、トルク指令マップ自動切換部３４は、油温に対し、例えば、モータ温度が所定の割合で重み付けされるような補正を行っても良いし、油温とモータ温度との関係を予め設定しておき、この関係から所望のトルク指令マップを選択するようにしても良い。

　モータコントロール部２９は、切り換えられたトルク指令マップに従って、モータ６をトルク制御する（ステップＳ４）。その後、モータコントロール部２９は、油温が定められた温度まで上昇したか否かを判定する（ステップＳ５）。前記定められた温度は、例えば、試験やシミュレーション等の結果により定められる。油温が定められた温度まで上昇していないとき（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ４に戻る。

　油温が定められた温度まで上昇したとき（ステップＳ５：ＹＥＳ）、モータコントロール部２９は、油温上昇後一定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ６）。前記一定時間は、例えば、試験やシミュレーション等の結果により定められる。一定時間経過していないとき（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ５に戻る。一定時間経過したとの判定で（ステップＳ６：ＹＥＳ）、本処理を終了する。

　以上説明した電気自動車の制御装置によれば、トルク指令マップ自動切換部３４で切り換えられるトルク指令マップは、検出される温度が低いもの程、ベクトル制御におけるｄ軸電流が増えるマップとしている。この低温時のトルク指令マップは、例えば常温時におけるトルク指令マップと比べ、同一電流で発生する総トルクは低くなっている。モータ６に同一電流を流して、発生する総トルクが低くなると、余分の電流（つまりトルクを発生しないｄ軸電流Ｉｄ）により銅損が増えることで、モータコイルの発熱が大きくなる。これにより循環する油の温度を迅速に且つ十分に上昇させることができる。また車両への設置スペースを増大させる新たな機器を設ける必要がないため、その分、車両設計の自由度を高めることができ、またコスト低減も図れる。

　車両は、左右のモータがそれぞれ車体に搭載されるオンボード式の車両であっても良い。車体に搭載された左右のモータはそれぞれドライブシャフトを介して車輪用軸受に連結されて、モータの回転を駆動輪に伝達する。ドライブシャフトは車体がバウンド/リバウンドしても等速に回転を駆動輪に伝達できるように、その両端に等速ジョイントを備えている。

　車両として、左右の前輪２輪を独立して駆動する２輪独立駆動車を適用しても良い。また車両として、左右の前輪２輪を独立して駆動し、左右の後輪２輪を独立して駆動する４輪独立駆動車を適用しても良い。
　インホイールモータ駆動装置においては、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、２軸並行減速機、その他の減速機を適用可能であり、また、減速機を採用しない、所謂ダイレクトモータタイプであってもよい。

 以上のとおり図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求の範囲から定まるこの発明の範囲内のものと解釈される。

２…車輪
６…モータ
８…インホイールモータ駆動装置
１６…アクセル操作部
１７…ブレーキ操作部
２１…ＥＣＵ
２２…インバータ装置
２８…パワー回路部
２９…モータコントロール部
３１…インバータ
３４…トルク指令マップ自動切換部
Ｓｃ…モータ温度検出手段
Ｓｄ…油温検出手段
 
 

Claims (5)

1. 　永久磁石を有する同期型のモータにより車輪を駆動する電気自動車を制御する制御装置であって、
   　操作部の操作に応じて加減速指令を生成し出力するＥＣＵと、
   　直流電力を交流電力に変換するインバータを含むパワー回路部、および、前記ＥＣＵから与えられる前記加減速指令に従って前記パワー回路部を介し前記モータをトルク制御するモータコントロール部を有するインバータ装置と、
   を備え、
   　前記モータコントロール部は、前記加減速指令となるトルク指令と前記モータの電流指令との関係を定めたトルク指令マップに従って、前記モータをベクトル制御でトルク制御するものであり、
   　前記モータの温度を検出するモータ温度検出手段と、
   　前記モータを冷却する油の温度を検出する油温検出手段と、
   　前記モータ温度検出手段および前記油温検出手段で検出される温度によって、前記モータの温度の限界を超えない定められた規則に従い前記トルク指令マップを切り換えるトルク指令マップ自動切換部と、
   を設け、
   　前記トルク指令マップ自動切換部で切り換えられる前記トルク指令マップは、前記モータの温度および油の温度のいずれか一方または両方の温度が低いもの程、前記ベクトル制御におけるトルク生成電流ｑ軸電流と磁束生成電流ｄ軸電流のうちトルクを発生しないｄ軸電流が増えるマップとした電気自動車の制御装置。
2. 　請求項１に記載の電気自動車の制御装置において、前記トルク指令マップ自動切換部は、油の温度が定められた間隔毎に電流進角βを調整してそれぞれ作成された複数のトルク指令マップのいずれか１つに切り換える電気自動車の制御装置。
3. 　請求項２に記載の電気自動車の制御装置において、前記複数のトルク指令マップは、油の温度が上昇するに従って、同一電流での電流進角βが減少する電気自動車の制御装置。
4. 　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電気自動車の制御装置において、前記トルク指令マップ自動切換部は、油の温度が上昇するに従って、定められた間隔で作成された複数のトルク指令マップにおける、発生する最大トルクを減少させる電気自動車の制御装置。
5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電気自動車の制御装置において、前記モータはインホイールモータ駆動装置を構成するモータであって、このモータは、左右の前輪および左右の後輪のいずれか一方または両方に対して設けられた電気自動車の制御装置。
    
    

Images