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JP3804667B2 - 電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法 - Google Patents

電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法に関するものである。
従来、電動車両、例えば、電気自動車においては、車両駆動装置に駆動モータが電動機械として搭載され、駆動モータから出力された回転を駆動輪に伝達して駆動力を発生させるようにしている。
また、例えば、ハイブリッド型車両においては、車両駆動装置にエンジンが搭載されるほかに、発電機が第1の電動機械として、駆動モータが第2の電動機械として搭載され、エンジンのトルクであるエンジントルクの一部を発電機に、残りを駆動輪に伝達することができるようになっている。そのために、前記車両駆動装置に、サンギヤ、リングギヤ及びキャリヤを備えたプラネタリギヤユニットが配設され、前記サンギヤと発電機とを連結し、リングギヤ及び駆動モータと駆動輪とを連結し、キャリヤとエンジンとを連結し、前記リングギヤ及び駆動モータから出力された回転を駆動輪に伝達して駆動力を発生させるようにしている。
ところで、前記電気自動車においては、前記駆動モータを駆動するためにインバータが配設される。該インバータは、駆動モータに加わる負荷が大きくなると、駆動部温度としての温度が高くなり、温度が過剰に高くなるとインバータの耐久性が低下してしまう。そこで、温度が設定値より高くなると、駆動モータのトルクである駆動モータトルクの目標値を表す駆動モータ目標トルク等を制限するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平7−194094号公報
しかしながら、前記従来の電気自動車においては、駆動モータ目標トルク等が制限されるのに伴って、駆動力が変化し、走行フィーリングが低下してしまう。そして、駆動モータ目標トルク等を制限したにもかかわらず、温度が更に高くなると電気自動車の走行が不可能になってしまう。
本発明は、前記従来の電動車両の問題点を解決して、インバータの耐久性が低下することがなく、電動車両の走行フィーリングが低下するのを抑制することができ、更にインバータの温度が高くなっても電動車両の走行を維持することができる電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法を提供することを目的とする。
そのために、本発明の電動車両駆動制御装置においては、電動機械と、該電動機械のトルクの目標値に基づいて作動させられ、直流電圧に基づいて交流の電流を発生させ、該交流の電流を電動機械に供給し、該電動機械を駆動するインバータと、前記電動機械のインバータの温度を検出する駆動部温度検出部と、前記インバータの温度に基づいて制限率を算出する制限率算出処理手段と、前記制限率に基づいて前記目標値を変更するトルク変更処理手段とを有する。
そして、前記制限率は、前記インバータの温度が制限開始温度以上になると、インバータの温度が高くなるのに伴って徐々に小さくされ、前記インバータの温度が前記制限開始温度より高い制限率クランプ温度以上になると、インバータの温度の変化に対する前記制限率の変化を表す勾(こう)配が小さくされる。
本発明の他の電動車両駆動制御装置においては、さらに、前記制限率は、インバータの温度が前記制限率クランプ温度以上になると一定の値にされる。
本発明の更に他の電動車両駆動制御装置においては、さらに、前記一定の値は、インバータの温度が高くならない程度の電流に対応した値にされる。
本発明の更に他の電動車両駆動制御装置においては、さらに、前記制限率は、インバータの温度が最大制限温度以上になると零にされる。
本発明の更に他の電動車両駆動制御装置においては、さらに、前記直流電圧及び電動機械の回転速度に基づいて前記電動機械のトルクの最大値を決定する最大トルク決定処理手段と、前記最大値に基づいて前記目標値を補正するトルク補正処理手段とを有する。
そして、前記トルク変更処理手段は、補正された目標値を変更する。
本発明の電動車両駆動制御方法においては、電動機械のトルクの目標値に基づいてインバータを作動させ、直流電圧に基づいて交流の電流を発生させ、該交流の電流を電動機械に供給し、該電動機械を駆動し、電動機械のインバータの温度を検出し、該インバータの温度に基づいて制限率を算出し、該制限率に基づいて前記目標値を変更する。
そして、前記制限率は、前記インバータの温度が制限開始温度以上になると、インバータの温度が高くなるのに伴って徐々に小さくされ、前記インバータの温度が前記制限開始温度より高い制限率クランプ温度以上になると、インバータの温度の変化に対する前記制限率の変化を表す勾配が小さくされる。
本発明によれば、電動車両駆動制御装置においては、電動機械と、該電動機械のトルクの目標値に基づいて作動させられ、直流電圧に基づいて交流の電流を発生させ、該交流の電流を電動機械に供給し、該電動機械を駆動するインバータと、前記電動機械のインバータの温度を検出する駆動部温度検出部と、前記インバータの温度に基づいて制限率を算出する制限率算出処理手段と、前記制限率に基づいて前記目標値を変更するトルク変更処理手段とを有する。
そして、前記制限率は、前記インバータの温度が制限開始温度以上になると、インバータの温度が高くなるのに伴って徐々に小さくされ、前記インバータの温度が前記制限開始温度より高い制限率クランプ温度以上になると、インバータの温度の変化に対する前記制限率の変化を表す勾配が小さくされる。
この場合、インバータの温度が検出され、該インバータの温度に基づいて制限率が算出され、該制限率に基づいて電動機械のトルクの目標値が変更されるので、インバータの耐久性が低下することがない。しかも、インバータの温度に基づいて制限率が算出され、該制限率は、前記インバータの温度が制限開始温度以上になると、インバータの温度が高くなるのに伴って徐々に小さくされ、前記インバータの温度が前記制限開始温度より高い制限率クランプ温度以上になると、インバータの温度の変化に対する前記制限率の変化を表す勾配が小さくされるので、電動車両の走行フィーリングが低下するのを抑制することができる。また、インバータの温度が高くなっても電動機械のトルクを維持することができるので、電動車両の走行を維持することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この場合、電動車両としてのハイブリッド型車両について説明する。
図1は本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置の機能ブロック図である。
図において、25は電動機械としての駆動モータ、29は、該駆動モータ25のトルクである駆動モータトルクTMの目標値を表す駆動モータ目標トルクTM* に基づいて作動させられ、直流電圧に基づいて交流の電流を発生させ、該交流の電流を駆動モータ25に供給し、該駆動モータ25を駆動するインバータ、71は前記駆動モータ25の駆動部温度である温度tmMIを検出する駆動部温度検出部として第2のインバータ温度センサ、91は前記温度tmMIに基づいて制限率ρを算出する制限率算出処理手段、92は前記制限率ρに基づいて前記駆動モータ目標トルクTM* を変更するトルク変更処理手段である。
次に、ハイブリッド型車両について説明する。
図2は本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。
図において、11は第1の軸線上に配設された駆動源としてのエンジン(E/G)、12は前記第1の軸線上に配設され、前記エンジン11を駆動することによって発生させられた回転を出力する出力軸、13は、前記第1の軸線上に配設され、前記出力軸12を介して入力された回転に対して変速を行う差動回転装置としてのプラネタリギヤユニット、14は、前記第1の軸線上に配設され、前記プラネタリギヤユニット13における変速後の回転が出力される出力軸、15は該出力軸14に固定された出力ギヤとしての第1のカウンタドライブギヤ、16は、前記第1の軸線上に配設され、伝達軸17を介して前記プラネタリギヤユニット13と連結され、更にエンジン11と差動回転自在に、かつ、機械的に連結された第1の電動機械としての発電機(G)である。また、該発電機16は、車輪としての駆動輪37と機械的に連結される。
前記出力軸12上にダンパ装置Dが配設され、該ダンパ装置Dは、前記出力軸12におけるエンジン11側の入力部12aと、プラネタリギヤユニット13側の出力部12bとの間に接続され、前記入力部12aに取り付けられた図示されないドライブ部材、出力部12bに取り付けられた図示されないドリブン部材、及びドライブ部材とドリブン部材との間に配設された付勢部材としての図示されないスプリングを備える。そして、前記入力部12aを介してドライブ部材に伝達されたエンジントルクTEは、スプリングに伝達され、該スプリングにおいて急激な変動が吸収された後、ドリブン部材に伝達され、出力部12bに対して出力される。
前記出力軸14は、スリーブ状の形状を有し、前記出力軸12を包囲して配設される。また、前記第1のカウンタドライブギヤ15はプラネタリギヤユニット13よりエンジン11側に配設される。
前記プラネタリギヤユニット13は、少なくとも、第1の差動要素としてのサンギヤS、該サンギヤSと噛(し)合するピニオンP、該ピニオンPと噛合する第2の差動要素としてのリングギヤR、及び前記ピニオンPを回転自在に支持する第3の差動要素としてのキャリヤCRを備え、前記サンギヤSは前記伝達軸17を介して発電機16と、リングギヤRは、出力軸14及び所定のギヤ列を介して、前記第1の軸線と平行な第2の軸線上に配設され、前記エンジン11及び発電機16と差動回転自在に、かつ、機械的に連結された第2の電動機械としての駆動モータ(M)25及び駆動輪37と、キャリヤCRは出力軸12を介してエンジン11と連結される。そして、前記駆動モータ25は駆動輪37と機械的に連結される。また、前記キャリヤCRと車両駆動装置のケース10との間にワンウェイクラッチFが配設され、該ワンウェイクラッチFは、エンジン11から正方向の回転がキャリヤCRに伝達されたときにフリーになり、発電機16又は駆動モータ25から逆方向の回転がキャリヤCRに伝達されたときにロックされ、エンジン11の回転を停止させ、逆方向の回転がエンジン11に伝達されないようにする。したがって、エンジン11の駆動を停止させた状態で発電機16を駆動すると、前記ワンウェイクラッチFによって、発電機16から伝達されるトルクに対して反力が加えられる。なお、ワンウェイクラッチFに代えて、前記キャリヤCRとケース10との間に停止手段としての図示されないブレーキを配設することもできる。
そして、前記発電機16は、前記伝達軸17に固定され、回転自在に配設されたロータ21、該ロータ21の周囲に配設されたステータ22、及び該ステータ22に巻装されたコイル23から成り、伝達軸17を介して伝達される回転によって電力を発生させる。そのために、前記コイル23は、図示されないバッテリに接続され、該バッテリに直流の電流を供給する。また、前記ロータ21と前記ケース10との間に発電機ブレーキBが配設され、該発電機ブレーキBを係合させることによってロータ21を固定し、発電機16の回転を機械的に停止させることができる。
26は、前記第2の軸線上に配設され、前記駆動モータ25の回転が出力される出力軸、27は該出力軸26に固定された出力ギヤとしての第2のカウンタドライブギヤである。前記駆動モータ25は、前記出力軸26に固定され、回転自在に配設されたロータ40、該ロータ40の周囲に配設されたステータ41、及び該ステータ41に巻装されたコイル42から成る。
前記駆動モータ25は、コイル42に供給される交流の電流であるU相、V相及びW相の電流によって駆動モータトルクTMを発生させる。そのために、前記コイル42は前記バッテリに接続され、該バッテリからの直流の電流が各相の電流に変換されて前記コイル42に供給されるようになっている。
そして、前記駆動輪37をエンジン11の回転と同じ方向に回転させるために、前記第1、第2の軸線と平行な第3の軸線上にカウンタシャフト30が配設され、該カウンタシャフト30に、第1のカウンタドリブンギヤ31、及び該第1のカウンタドリブンギヤ31より歯数が多い第2のカウンタドリブンギヤ32が固定される。前記第1のカウンタドリブンギヤ31と前記第1のカウンタドライブギヤ15とが、また、前記第2のカウンタドリブンギヤ32と前記第2のカウンタドライブギヤ27とが噛合させられ、前記第1のカウンタドライブギヤ15の回転が反転されて第1のカウンタドリブンギヤ31に、前記第2のカウンタドライブギヤ27の回転が反転されて第2のカウンタドリブンギヤ32に伝達されるようになっている。
さらに、前記カウンタシャフト30には、前記第1のカウンタドリブンギヤ31より歯数が少ないデフピニオンギヤ33が固定される。
そして、前記第1〜第3の軸線と平行な第4の軸線上にディファレンシャル装置36が配設され、該ディファレンシャル装置36のデフリングギヤ35と前記デフピニオンギヤ33とが噛合させられる。したがって、デフリングギヤ35に伝達された回転が前記ディファレンシャル装置36によって分配され、駆動輪37に伝達される。
このように、エンジン11によって発生させられた回転を第1のカウンタドリブンギヤ31に伝達することができるだけでなく、駆動モータ25によって発生させられた回転を第2のカウンタドリブンギヤ32に伝達することができるので、エンジン11及び駆動モータ25を駆動することによってハイブリッド型車両を走行させることができる。
前記構成のハイブリッド型車両においては、変速操作部材としての図示されないシフトレバーを操作し、前進レンジ、後進レンジ、ニュートラルレンジ及びパーキングレンジのうちの所定のレンジを選択すると、図示されないシフト位置判別装置が、選択されたレンジを判別し、レンジ位置信号を発生させて図示されない車両制御装置に送る。
なお、38はロータ21の位置である磁極位置θGを検出する第1の磁極位置検出部としてのレゾルバ等の位置センサ、39はロータ40の位置である磁極位置θMを検出する第2の磁極位置検出部としてのレゾルバ等の位置センサである。そして、検出された磁極位置θGは、前記車両制御装置及び図示されない発電機制御装置に、磁極位置θMは、車両制御装置及び図示されない駆動モータ制御装置に送られる。また、50は前記ディファレンシャル装置36の出力軸としての駆動軸、52はエンジン11の回転速度であるエンジン回転速度NEを検出するエンジン回転速度検出部としてのエンジン回転速度センサであり、検出されたエンジン回転速度NEは、車両制御装置及び図示されないエンジン制御装置に送られる。そして、前記エンジン11、プラネタリギヤユニット13、発電機16、駆動モータ25、カウンタシャフト30、ディファレンシャル装置36等によって車両駆動装置が構成される。
次に、前記プラネタリギヤユニット13の動作について説明する。
図3は本発明の実施の形態におけるプラネタリギヤユニットの動作説明図、図4は本発明の実施の形態における通常走行時の車速線図、図5は本発明の実施の形態における通常走行時のトルク線図である。
前記プラネタリギヤユニット13(図2)においては、キャリヤCRがエンジン11と、サンギヤSが発電機16と、リングギヤRが出力軸14及び所定のギヤ列を介して前記駆動モータ25及び駆動輪37とそれぞれ連結されるので、リングギヤRの回転速度であるリングギヤ回転速度NRと、出力軸14に出力される回転速度である出力軸回転速度とが等しく、キャリヤCRの回転速度とエンジン回転速度NEとが等しく、サンギヤSの回転速度と発電機16の回転速度である発電機回転速度NGとが等しくなる。そして、リングギヤRの歯数がサンギヤSの歯数のρ倍(本実施の形態においては2倍)にされると、
(ρ+1)・NE=1・NG+ρ・NR
の関係が成立する。したがって、リングギヤ回転速度NR及び発電機回転速度NGに基づいてエンジン回転速度NE
NE=(1・NG+ρ・NR)/(ρ+1) ……(1)
を算出することができる。なお、前記式(1)によって、プラネタリギヤユニット13の回転速度関係式が構成される。
また、エンジントルクTE、リングギヤRのトルクであるリングギヤトルクTR、及び発電機16のトルクである発電機トルクTGは、
TE:TR:TG=(ρ+1):ρ:1 ……(2)
の関係になり、互いに反力を受け合う。なお、前記式(2)によって、プラネタリギヤユニット13のトルク関係式が構成される。
そして、ハイブリッド型車両の通常走行時において、リングギヤR、キャリヤCR及びサンギヤSはいずれも正方向に回転させられ、図4に示されるように、リングギヤ回転速度NR、エンジン回転速度NE及び発電機回転速度NGは、いずれも正の値を採る。また、前記リングギヤトルクTR及び発電機トルクTGは、プラネタリギヤユニット13の歯数によって決定されるトルク比でエンジントルクTEを按(あん)分することによって得られるので、図5に示されるトルク線図上において、リングギヤトルクTRと発電機トルクTGとを加算した値がエンジントルクTEになる。
次に、前記車両駆動装置の制御を行う電動車両駆動制御装置について説明する。
図6は本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置の概念図である。
図において、10はケース、11はエンジン(E/G)、13はプラネタリギヤユニット、16は発電機(G)、Bは発電機ブレーキ、Dはダンパ装置、25は駆動モータ(M)、28は前記発電機16を駆動するための発電機16用のインバータ、29は前記駆動モータ25を駆動するための駆動モータ25用のインバータ、37は駆動輪、38、39は位置センサ、43はバッテリである。前記インバータ28、29は電源スイッチSWを介してバッテリ43に接続され、該バッテリ43は前記電源スイッチSWがオンのときに直流の電流を前記インバータ28、29に供給する。該各インバータ28、29は、いずれも、複数の、例えば、6個のスイッチング素子としてのトランジスタを備え、該各トランジスタは、一対ずつユニット化されて各相のトランジスタモジュールを構成する。本実施の形態においては、各インバータ28、29はトランジスタによって形成されるようになっているが、トランジスタに代えて、IGBT、IPM等な使用することができる。
そして、前記インバータ28の入口側に、インバータ28に印加される直流の電圧であるインバータ電圧VGを検出するために第1の直流電圧検出部としてのインバータ電圧センサ75、及びインバータ28に供給される直流の電流であるインバータ電流IGを検出するために第1の直流電流検出部としてのインバータ電流センサ77が配設される。また、前記インバータ29の入口側に、インバータ29に印加される直流の電圧であるインバータ電圧VMを検出するために第2の直流電圧検出部としてのインバータ電圧センサ76、及びインバータ29に供給される直流の電流であるインバータ電流IMを検出するために第2の直流電流検出部としてのインバータ電流センサ78が配設される。そして、前記インバータ電圧VG及びインバータ電流IGは車両制御装置51及び発電機制御装置47に、インバータ電圧VM及びインバータ電流IMは車両制御装置51及び駆動モータ制御装置49に送られる。なお、前記バッテリ43とインバータ28、29との間に平滑用のコンデンサCが接続される。
また、前記車両制御装置51は、図示されないCPU、記録装置等から成り、車両駆動装置の全体の制御を行い、所定のプログラム、データ等に従ってコンピュータとして機能する。前記車両制御装置51に、エンジン制御装置46、発電機制御装置47及び駆動モータ制御装置49が接続される。そして、前記エンジン制御装置46は、図示されないCPU、記録装置等から成り、エンジン11の制御を行うために、スロットル開度θ、バルブタイミング等の指示信号をエンジン11及び車両制御装置51に送る。また、前記発電機制御装置47は、図示されないCPU、記録装置等から成り、前記発電機16の制御を行うために、駆動信号SG1をインバータ28に送る。そして、駆動モータ制御装置49は、図示されないCPU、記録装置等から成り、前記駆動モータ25の制御を行うために、駆動信号SG2をインバータ29に送る。なお、前記エンジン制御装置46、発電機制御装置47及び駆動モータ制御装置49によって車両制御装置51より下位に位置する第1の制御装置が、前記車両制御装置51によって、エンジン制御装置46、発電機制御装置47及び駆動モータ制御装置49より上位に位置する第2の制御装置が構成される。また、前記エンジン制御装置46、発電機制御装置47及び駆動モータ制御装置49も、所定のプログラム、データ等に従ってコンピュータとして機能する。
前記インバータ28は、駆動信号SG1に従って駆動され、力行時にバッテリ43から直流の電流を受けて、交流の電流である各相の電流IGU、IGV、IGWを発生させ、該各相の電流IGU、IGV、IGWを発電機16に供給し、回生時に発電機16から各相の電流IGU、IGV、IGWを受けて、直流の電流を発生させ、バッテリ43に供給する。
前記インバータ29は、駆動信号SG2に従って駆動され、力行時にバッテリ43から直流の電流を受けて、交流の電流である各相の電流IMU、IMV、IMWを発生させ、該各相の電流IMU、IMV、IMWを駆動モータ25に供給し、回生時に駆動モータ25から各相の電流IMU、IMV、IMWを受けて、直流の電流を発生させ、バッテリ43に供給する。
そして、44は前記バッテリ43の状態であるバッテリ状態としてのバッテリ残量SOCを検出するバッテリ残量検出装置、52はエンジン回転速度NEを検出するエンジン回転速度センサ、53はシフトポジションSPを検出するシフトポジションセンサ、54はアクセルペダル、55は該アクセルペダル54の位置(踏込量)であるアクセルペダル位置APを検出するアクセル操作検出部としてのアクセルスイッチ、61はブレーキペダル、62は該ブレーキペダル61の位置(踏込量)であるブレーキペダル位置BPを検出するブレーキ操作検出部としてのブレーキスイッチ、63はエンジン11の温度tmEを検出するエンジン温度センサ、64は発電機16の温度、例えば、コイル23の温度tmGを検出する発電機温度センサ、65は駆動モータ25の温度、例えば、コイル42の温度tmMを検出する駆動モータ温度センサ、70はインバータ28の温度tmGIを検出する第1のインバータ温度センサ、71はインバータ29の温度tmMIを検出する第2のインバータ温度センサである。なお、温度tmEはエンジン制御装置46に、温度tmG、tmGIは発電機制御装置47に、温度tmM、tmMIは駆動モータ制御装置49に送られる。また、発電機温度センサ64及び第1のインバータ温度センサ70によって、発電機16の駆動部温度検出部が、駆動モータ温度センサ65及び第2のインバータ温度センサ71によって、駆動モータ25の駆動部温度検出部が構成され、前記温度tmG、tmGI、tmM、tmMIによって駆動部温度が構成される。
さらに、66〜69はそれぞれ各相の電流IGU、IGV、IMU、IMVを検出する交流電流検出部としての電流センサ、72は前記バッテリ状態としてのバッテリ電圧VBを検出するバッテリ43用の電圧検出部としてのバッテリ電圧センサである。前記バッテリ電圧VB及びバッテリ残量SOCは、発電機制御装置47、駆動モータ制御装置49及び車両制御装置51に送られる。また、バッテリ状態として、バッテリ電流、バッテリ温度等を検出することもできる。なお、バッテリ残量検出装置44、バッテリ電圧センサ72、図示されないバッテリ電流センサ、図示されないバッテリ温度センサ等によってバッテリ状態検出部が構成される。また、電流IGU、IGVは発電機制御装置47及び車両制御装置51に、電流IMU、IMVは駆動モータ制御装置49及び車両制御装置51に供給される。
該車両制御装置51は、前記エンジン制御装置46にエンジン制御信号を送り、エンジン制御装置46によってエンジン11の始動・停止を設定させる。
また、前記発電機制御装置47の図示されない発電機回転速度算出処理手段は、発電機回転速度算出処理を行い、前記磁極位置θGを読み込み、該磁極位置θGを微分することによって変化率δθGを算出し、該変化率δθGを発電機16の角速度ωGとするとともに、発電機回転速度NGとする。
そして、前記駆動モータ制御装置49の図示されない駆動モータ回転速度算出処理手段は、駆動モータ回転速度算出処理を行い、前記磁極位置θMを読み込み、該磁極位置θMを微分することによって変化率δθMを算出し、該変化率δθMを駆動モータ25の角速度ωMとするとともに、駆動モータ25の回転速度である駆動モータ回転速度NMとする。
さらに、前記車両制御装置51の図示されない車速算出処理手段は、車速算出処理を行い、前記変化率δθMを読み込み、該変化率δθM、及び前記出力軸26から駆動輪37までのトルク伝達系におけるギヤ比γVに基づいて車速Vを算出する。
そして、車両制御装置51は、エンジン回転速度NEの目標値を表すエンジン目標回転速度NE* 、発電機回転速度NGの目標値を表す発電機目標回転速度NG* 、発電機16のトルクである発電機トルクTGの目標値を表す発電機目標トルクTG* 、及び駆動モータトルクTMの目標値を表す駆動モータ目標トルクTM* を設定する。なお、前記エンジン目標回転速度NE* 、発電機目標回転速度NG* 、発電機目標トルクTG* 、駆動モータ目標トルクTM* 等によって制御指令値が構成される。
また、前記磁極位置θGと発電機回転速度NGとは互いに比例し、磁極位置θMと駆動モータ回転速度NMと車速Vとは互いに比例するので、位置センサ38及び前記発電機回転速度算出処理手段を、発電機回転速度NGを検出する発電機回転速度検出部として機能させたり、位置センサ39及び前記駆動モータ回転速度算出処理手段を、駆動モータ回転速度NMを検出する駆動モータ回転速度検出部として機能させたり、位置センサ39及び前記車速算出処理手段を、車速Vを検出する車速検出部として機能させたりすることもできる。
本実施の形態においては、前記エンジン回転速度センサ52によってエンジン回転速度NEを検出するようになっているが、エンジン回転速度NEをエンジン制御装置46において算出することができる。また、本実施の形態において、車速Vは、前記車速算出処理手段によって磁極位置θMに基づいて算出されるようになっているが、リングギヤ回転速度NRを検出し、該リングギヤ回転速度NRに基づいて車速Vを算出したり、駆動輪37の回転速度である駆動輪回転速度に基づいて車速Vを算出したりすることもできる。その場合、車速検出部として、リングギヤ回転速度センサ、駆動輪回転速度センサ等が配設される。
次に、前記構成の電動車両駆動制御装置の動作について説明する。
図7は本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置の動作を示す第1のメインフローチャート、図8は本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置の動作を示す第2のメインフローチャート、図9は本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置の動作を示す第3のメインフローチャート、図10は本発明の実施の形態における第1の車両要求トルクマップを示す図、図11は本発明の実施の形態における第2の車両要求トルクマップを示す図、図12は本発明の実施の形態におけるエンジン目標運転状態マップを示す図、図13は本発明の実施の形態におけるエンジン駆動領域マップを示す図である。なお、図10、11及び13において、横軸に車速Vを、縦軸に車両要求トルクTO* を、図12において、横軸にエンジン回転速度NEを、縦軸にエンジントルクTEを採ってある。
まず、車両制御装置51(図6)の図示されない初期化処理手段は、初期化処理を行って各種の変量を初期値にする。次に、前記車両制御装置51の図示されない車両要求トルク決定処理手段は、アクセルスイッチ55からアクセルペダル位置APを、ブレーキスイッチ62からブレーキペダル位置BPを読み込む。そして、前記車速算出処理手段は、磁極位置θMを読み込み、該磁極位置θMの変化率δθMを算出し、該変化率δθM及び前記ギヤ比γVに基づいて車速Vを算出する。
続いて、前記車両要求トルク決定処理手段は、車両要求トルク決定処理を行い、アクセルペダル54が踏み込まれた場合、前記車両制御装置51の記録装置に記録された図10の第1の車両要求トルクマップを参照し、ブレーキペダル61が踏み込まれた場合、前記記録装置に記録された図11の第2の車両要求トルクマップを参照して、アクセルペダル位置AP、ブレーキペダル位置BP及び車速Vに対応させてあらかじめ設定された、ハイブリッド型車両を走行させるのに必要な車両要求トルクTO* を決定する。
次に、前記車両制御装置51は、車両要求トルクTO* が駆動モータトルクTMの最大値を表す最大トルクTMmaxより大きいかどうかを判断する。車両要求トルクTO* が最大トルクTMmaxより大きい場合、前記車両制御装置51はエンジン11が停止中であるかどうかを判断し、エンジン11が停止中である場合、車両制御装置51の図示されない急加速制御処理手段は、急加速制御処理を行い、駆動モータ25及び発電機16を駆動してハイブリッド型車両を走行させる。
また、車両要求トルクTO* が最大トルクTMmax以下である場合、及び車両要求トルクTO* が最大トルクTMmaxより大きく、かつ、エンジン11が停止中でない場合、前記車両制御装置51の図示されない運転者要求出力算出処理手段は、運転者要求出力算出処理を行い、前記車両要求トルクTO* と車速Vとを乗算することによって、運転者要求出力PD
PD=TO* ・V
を算出する。なお、前記車両要求トルクTO* と最大トルクTMmaxとを比較する場合、実際は、最大トルクTMmaxに出力軸26(図2)から駆動軸50までのギヤ比γMAが乗算され、前記車両要求トルクTO* と乗算値とが比較される。なお、前記ギヤ比γMAをあらかじめ見込んで、前記第1、第2の車両要求トルクマップを作成することもできる。
次に、前記車両制御装置51の図示されないバッテリ充放電要求出力算出処理手段は、バッテリ充放電要求出力算出処理を行い、前記バッテリ残量検出装置44からバッテリ残量SOCを読み込み、該バッテリ残量SOCに基づいてバッテリ充放電要求出力PBを算出する。
続いて、前記車両制御装置51の図示されない車両要求出力算出処理手段は、車両要求出力算出処理を行い、前記運転者要求出力PDとバッテリ充放電要求出力PBとを加算することによって、車両要求出力PO
PO=PD+PB
を算出する。
次に、前記車両制御装置51の図示されないエンジン目標運転状態設定処理手段は、エンジン目標運転状態設定処理を行い、前記車両制御装置51の記録装置に記録された図12のエンジン目標運転状態マップを参照し、前記車両要求出力POを表す線PO1、PO2、…と、各アクセルペダル位置AP1〜AP6におけるエンジン11の効率が最も高くなる最適燃費曲線Lとが交差するポイントA1〜A3、Amを、エンジン目標運転状態であるエンジン11の運転ポイントとして決定し、該運転ポイントにおけるエンジントルクTE1〜TE3、TEmをエンジントルクTEの目標値を表すエンジン目標トルクTE* として決定し、前記運転ポイントにおけるエンジン回転速度NE1〜NE3、NEmをエンジン目標回転速度NE* として決定し、該エンジン目標回転速度NE* をエンジン制御装置46に送る。
そして、該エンジン制御装置46は、エンジン制御装置46の記録装置に記録された図14のエンジン駆動領域マップを参照して、エンジン11が駆動領域AR1に置かれているかどうかを判断する。図13において、AR1はエンジン11が駆動される駆動領域、AR2はエンジン11の駆動が停止させられる停止領域、AR3はヒステリシス領域である。また、LE1は停止させられているエンジン11が駆動されるライン、LE2は駆動されているエンジン11の駆動が停止させられるラインである。なお、前記ラインLE1は、バッテリ残量SOCが大きいほど図13の右方に移動させられて駆動領域AR1が狭くされ、バッテリ残量SOCが小さいほど図13の左方に移動させられて駆動領域AR1が広くされる。
そして、エンジン11が駆動領域AR1に置かれているにもかかわらず、エンジン11が駆動されていない場合、エンジン制御装置46の図示されないエンジン始動制御処理手段は、エンジン始動制御処理を行い、エンジン11を始動する。また、エンジン11が駆動領域AR1に置かれていないにもかかわらず、エンジン11が駆動されている場合、前記エンジン制御装置46の図示されないエンジン停止制御処理手段は、エンジン停止制御処理を行い、エンジン11の駆動を停止させる。そして、エンジン11が駆動領域AR1に置かれておらず、エンジン11が駆動されていない場合、前記車両制御装置51は、前記車両要求トルクTO* を駆動モータ目標トルクTM* として決定し、該駆動モータ目標トルクTM* を駆動モータ制御装置49に送る。該駆動モータ制御装置49の図示されない駆動モータ制御処理手段は、駆動モータ制御処理を行い、駆動モータ25のトルク制御を行う。
また、エンジン11が駆動領域AR1に置かれていて、かつ、エンジン11が駆動されている場合、エンジン制御装置46の図示されないエンジン制御処理手段は、エンジン制御処理を行い、所定の方法でエンジン11の制御を行う。
次に、車両制御装置51の図示されない発電機目標回転速度算出処理手段は、発電機目標回転速度算出処理を行い、具体的には、位置センサ39から磁極位置θMを読み込み、該磁極位置θM、及び出力軸26からリングギヤRまでのギヤ比γRに基づいてリングギヤ回転速度NRを算出するとともに、エンジン目標運転状態設定処理において決定されたエンジン目標回転速度NE* を読み込み、リングギヤ回転速度NR及びエンジン目標回転速度NE* に基づいて、前記回転速度関係式によって、発電機目標回転速度NG* を算出し、決定する。
ところで、前記構成のハイブリッド型車両を駆動モータ25及びエンジン11によって走行させているときに、発電機回転速度NGが低い場合、消費電力が大きくなり、発電機16の発電効率が低くなるとともに、ハイブリッド型車両の燃費がその分悪くなってしまう。そこで、発電機目標回転速度NG* の絶対値|NG* |が所定の回転速度Nth1(例えば、500〔rpm〕)より小さい場合、発電機ブレーキBを係合させ、発電機16を機械的に停止させ、前記燃費を良くするようにしている。
そのために、前記発電機制御装置47は、前記絶対値|NG* |が回転速度Nth1以上であるかどうかを判断する。絶対値|NG* |が回転速度Nth1以上である場合、発電機制御装置47は、発電機ブレーキBが解放されているかどうかを判断する。そして、該発電機ブレーキBが解放されている場合、前記発電機制御装置47の図示されない発電機回転速度制御処理手段は、発電機回転速度制御処理を行い、発電機16を駆動するとともに、発電機16のトルク制御を行う。また、前記発電機ブレーキBが解放されていない場合、前記発電機制御装置47の図示されない発電機ブレーキ解放制御処理手段は、発電機ブレーキ解放制御処理を行い、発電機ブレーキBを解放する。
また、絶対値|NG* |が回転速度Nth1より小さい場合、発電機制御装置47は、発電機ブレーキBが係合させられているかどうかを判断する。そして、発電機ブレーキBが係合させられていない場合、発電機制御装置47の図示されない発電機ブレーキ係合制御処理手段は、発電機ブレーキ係合制御処理を行い、発電機ブレーキBを係合させる。
ところで、前記発電機回転速度制御処理において、発電機目標トルクTG* が決定され、該発電機目標トルクTG* に基づいて発電機16のトルク制御が行われ、所定の発電機トルクTGが発生させられると、前述されたように、エンジントルクTE、リングギヤトルクTR及び発電機トルクTGは互いに反力を受け合うので、発電機トルクTGがリングギヤトルクTRに変換されてリングギヤRから出力される。
そして、リングギヤトルクTRがリングギヤRから出力されるのに伴って、発電機回転速度NGが変動し、前記リングギヤトルクTRが変動すると、変動したリングギヤトルクTRが駆動輪37に伝達され、ハイブリッド型車両の走行フィーリングが低下してしまう。そこで、発電機回転速度NGの変動に伴う発電機16のイナーシャ(ロータ21及びロータ軸のイナーシャ)分のトルクを見込んで、発電機16のトルク制御が行われたときのリングギヤトルクTRを算出し、該リングギヤトルクTRが出力されたときの出力軸26におけるトルクである駆動軸トルクTR/OUTに基づいて駆動モータ目標トルクTM* を算出し、駆動モータ25を駆動するようにしている。
そのために、前記駆動モータ制御装置49の図示されない駆動モータ目標トルク算出処理手段は、駆動モータ目標トルク算出処理を行い、駆動モータ目標トルクTM* を算出する。すなわち、駆動モータ目標トルク算出処理手段は、前記発電機目標トルクTG* を読み込み、該発電機目標トルクTG* 、及びサンギヤSの歯数に対するリングギヤRの歯数の比に基づいて、発電機目標トルクTG* に従って発電機16のトルク制御が行われたときのリングギヤトルクTRを算出する。
すなわち、発電機16のイナーシャをInGとしたとき、サンギヤSに加わるトルクであるサンギヤトルクTSは、発電機目標トルクTG* にイナーシャInG分のトルク等価成分(イナーシャトルク)TGI
TGI=InG・αG
を減算することによって得られ、
TS=TG* −TGI
=TG* −InG・αG ……(3)
になる。なお、エンジン回転速度NEが一定の場合、前記トルク等価成分TGIは、通常、ハイブリッド型車両の加速中は加速方向に対して負の値を、ハイブリッド型車両の減速中は加速方向に対して正の値を採る。
そして、リングギヤRの歯数がサンギヤSの歯数のρ倍であるとすると、リングギヤトルクTRは、サンギヤトルクTSのρ倍であるので、
TR=ρ・TS
=ρ・(TG* −TGI)
=ρ・(TG* −InG・αG) ……(4)
になる。このように、発電機目標トルクTG* 及びトルク等価成分TGIに基づいてリングギヤトルクTRを算出することができる。
次に、前記駆動モータ目標トルク算出処理手段は、前記発電機目標トルクTG* 及びトルク等価成分TGIに基づいて駆動軸トルクTR/OUTを推定する。すなわち、前記駆動モータ目標トルク算出処理手段は、前記リングギヤトルクTR、及びリングギヤRの歯数に対する第2のカウンタドライブギヤ27の歯数の比に基づいて駆動軸トルクTR/OUTを推定し、算出する。
なお、発電機ブレーキBが係合させられる際には、発電機目標トルクTG* は零(0)にされるので、リングギヤトルクTRはエンジントルクTEと比例関係になる。そこで、発電機ブレーキBが係合させられる際に、前記駆動モータ目標トルク算出処理手段は、エンジントルクTEを読み込み、前記トルク関係式によって、エンジントルクTEに基づいてリングギヤトルクTRを算出し、該リングギヤトルクTR、及びリングギヤRの歯数に対する第2のカウンタドライブギヤ27の歯数の比に基づいて前記駆動軸トルクTR/OUTを推定する。
続いて、前記駆動モータ目標トルク算出処理手段は、前記車両要求トルクTO* から、前記駆動軸トルクTR/OUTを減算することによって、駆動軸トルクTR/OUTだけでは不足する分を駆動モータ目標トルクTM* として算出する。そして、前記車両制御装置51は算出された駆動モータ目標トルクTM* を決定し、駆動モータ目標トルクTM* を駆動モータ制御装置49に送る。
該駆動モータ制御装置49の前記駆動モータ制御処理手段は、駆動モータ制御処理を行い、決定された駆動モータ目標トルクTM* に基づいて駆動モータ25のトルク制御を行い、駆動モータトルクTMを制御する。
次に、図7〜9のフローチャートについて説明する。
ステップS1 初期化処理を行う。
ステップS2 アクセルペダル位置AP及びブレーキペダル位置BPを読み込む。
ステップS3 車速Vを算出する。
ステップS4 車両要求トルクTO* を決定する。
ステップS5 車両要求トルクTO* が最大トルクTMmaxより大きいかどうかを判断する。車両要求トルクTO* が最大トルクTMmaxより大きい場合はステップS6に、車両要求トルクTO* が最大トルクTMmax以下である場合はステップS8に進む。
ステップS6 エンジン11が停止中であるかどうかを判断する。エンジン11が停止中である場合はステップS7に、停止中でない場合はステップS8に進む。
ステップS7 急加速制御処理を行う。
ステップS8 運転者要求出力PDを算出する。
ステップS9 バッテリ充放電要求出力PBを算出する。
ステップS10 車両要求出力POを算出する。
ステップS11 エンジン11の運転ポイントを決定する。
ステップS12 エンジン11が駆動領域AR1に置かれているかどうかを判断する。エンジン11が駆動領域AR1に置かれている場合はステップS13に、駆動領域AR1に置かれていない場合はステップS14に進む。
ステップS13 エンジン11が駆動されているかどうかを判断する。エンジン11が駆動されている場合はステップS17に、駆動されていない(停止させられている)場合はステップS15に進む。
ステップS14 エンジン11が駆動されているかどうかを判断する。エンジン11が駆動されている場合はステップS16に、駆動されていない場合はステップS26に進む。
ステップS15 エンジン始動制御処理を行う。
ステップS16 エンジン停止制御処理を行う。
ステップS17 エンジン制御処理を行う。
ステップS18 発電機目標回転速度NG* を決定する。
ステップS19 絶対値|NG* |が回転速度Nth1以上であるかどうかを判断する。絶対値|NG* |が回転速度Nth1以上である場合はステップS20に、絶対値|NG* |が回転速度Nth1より小さい場合はステップS21に進む。
ステップS20 発電機ブレーキBが解放されているかどうかを判断する。発電機ブレーキBが解放されている場合はステップS23に、解放されていない場合はステップS24に進む。
ステップS21 発電機ブレーキBが係合させられているかどうかを判断する。発電機ブレーキBが係合させられている場合は処理を終了し、係合させられていない場合はステップS22に進む。
ステップS22 発電機ブレーキ係合制御処理を行う。
ステップS23 発電機回転速度制御処理を行う。
ステップS24 発電機ブレーキ解放制御処理を行う。
ステップS25 駆動軸トルクTR/OUTを算出する。
ステップS26 駆動モータ目標トルクTM* を決定する。
ステップS27 駆動モータ制御処理を行い、処理を終了する。
次に、図9のステップS23における発電機回転速度制御処理のサブルーチンについて説明する。
図14は本発明の実施の形態における発電機回転速度制御処理のサブルーチンを示す図である。
まず、前記発電機回転速度制御処理手段は、発電機目標回転速度NG* を読み込み、発電機回転速度NGを読み込むとともに、発電機目標回転速度NG* と発電機回転速度NGとの差回転速度ΔNGに基づいてPI制御を行い、発電機目標トルクTG* を算出する。この場合、差回転速度ΔNGが大きいほど、発電機目標トルクTG* は大きくされ、正負も考慮される。
続いて、前記駆動モータ制御装置49の図示されない発電機トルク制御処理手段は、発電機トルク制御処理を行う。
次に、フローチャートについて説明する。
ステップS23−1 発電機目標回転速度NG* を読み込む。
ステップS23−2 発電機回転速度NGを読み込む。
ステップS23−3 発電機目標トルクTG* を算出する。
ステップS23−4 発電機トルク制御処理を行い、リターンする。
次に、図9のステップS27における駆動モータ制御処理のサブルーチンについて説明する。
図15は本発明の第1の実施の形態における駆動モータ制御処理のサブルーチンを示す図である。
まず、駆動モータ制御処理手段は、駆動モータ目標トルクTM* を読み込む。続いて、前記駆動モータ回転速度算出処理手段は、磁極位置θMを読み込み、該磁極位置θMの変化率δθMを算出することによって駆動モータ回転速度NMを算出する。そして、前記駆動モータ制御処理手段は、バッテリ電圧VBを読み込む。
次に、前記駆動モータ制御処理手段の電流指令値算出処理手段は、電流指令値算出処理を行い、駆動モータ目標トルクTM* 、駆動モータ回転速度NM及びバッテリ電圧VBに基づいて、前記駆動モータ制御装置49(図6)の記録装置に記録された駆動モータ制御用の電流指令値マップを参照し、軸電流指令値であるd軸電流指令値IMd* 及びq軸電流指令値IMq* を算出し、決定する。
また、前記駆動モータ制御処理手段は、電流センサ68、69から電流IMU、IMVを読み込むとともに、該電流IMU、IMVに基づいて電流IMW
IMW=−IMU−IMV
を算出する。なお、電流IMWを電流IMU、IMVと同様に電流センサによって検出することもできる。
続いて、前記駆動モータ制御処理手段の第1の相変換処理手段は、第1の相変換処理を行い、3相/2相変換によって、電流IMU、IMV、IMWを、軸電流であるd軸電流IMd及びq軸電流IMqに変換することにより、d軸電流IMd及びq軸電流IMqを算出する。そして、前記駆動モータ制御処理手段の軸電圧指令値算出処理手段は、軸電圧指令値算出処理を行い、前記d軸電流IMd及びq軸電流IMq、並びに前記d軸電流指令値IMd* 及びq軸電流指令値IMq* に基づいて、軸電圧指令値であるd軸電圧指令値VMd* 及びq軸電圧指令値VMq* を算出する。また、前記駆動モータ制御処理手段の第2の相変換処理手段は、第2の相変換処理を行い、2相/3相変換によって、d軸電圧指令値VMd* 及びq軸電圧指令値VMq* を電圧指令値VMU* 、VMV* 、VMW* に変換することにより、該電圧指令値VMU* 、VMV* 、VMW* を算出する。
続いて、前記駆動モータ制御処理手段の変調処理手段は、変調処理を行い、電圧指令値VMU* 、VMV* 、VMW* に基づいてパルス幅変調信号Su、Sv、Swを算出し、該パルス幅変調信号Su、Sv、Swを前記駆動モータ制御装置49の図示されないドライブ処理手段に対して出力する。該ドライブ処理手段は、ドライブ処理を行い、パルス幅変調信号Su、Sv、Swに基づいて駆動信号SG2を発生させ、該駆動信号SG2を前記インバータ29に送る。
ところで、前記駆動モータ25においては、バッテリ電圧VB及び駆動モータ回転速度NMによって発生させることができる最大トルクTMmaxがあらかじめ設定され、駆動モータ25が最大トルクTMmaxより大きい駆動モータ目標トルクTM* で駆動されると、駆動モータ25の耐久性が低くなってしまう。
また、前記温度tmMIは、駆動モータ25に加わる負荷が大きくなると高くなり、温度tmMIが過剰に高くなるとインバータ29の耐久性が低くなってしまう。
そこで、前記駆動モータ制御装置49の図示されない目標トルク制限処理手段は、目標トルク制限処理を行い、駆動モータ目標トルクTM* を制限する。そして、制限された駆動モータ目標トルクTM* に従って前記電流指令値算出処理が行われる。
次に、フローチャートについて説明する。
ステップS27−1 駆動モータ目標トルクTM* を読み込む。
ステップS27−2 磁極位置θMを読み込む。
ステップS27−3 駆動モータ回転速度NMを算出する。
ステップS27−4 バッテリ電圧VBを読み込む。
ステップS27−5 目標トルク制限処理を行う。
ステップS27−6 d軸電流指令値IMd* 及びq軸電流指令値IMq* を算出する。
ステップS27−7 電流IMU、IMVを読み込む。
ステップS27−8 3相/2相変換を行う。
ステップS27−9 d軸電圧指令値VMd* 及びq軸電圧指令値VMq* を算出する。
ステップS27−10 2相/3相変換を行う。
ステップS27−11 パルス幅変調信号Su、Sv、Swを出力し、リターンする。
次に、図14のステップS23−4における発電機トルク制御処理のサブルーチンについて説明する。
図16は本発明の実施の形態における発電機トルク制御処理のサブルーチンを示す図である。
まず、発電機トルク制御処理手段は、発電機目標トルクTG* を読み込む。続いて、前記発電機回転速度算出処理手段は、磁極位置θGを読み込み、該磁極位置θGの変化率δθGを算出することによって発電機回転速度NGを算出する。そして、前記発電機トルク制御処理手段は、バッテリ電圧VBを読み込む。
次に、前記発電機トルク制御処理手段の電流指令値算出処理手段は、電流指令値算出処理を行い、発電機目標トルクTG* 、発電機回転速度NG及びバッテリ電圧VBに基づいて、前記発電機制御装置47(図6)の記録装置に記録された発電機制御用の電流指令値マップを参照し、軸電流指令値であるd軸電流指令値IGd* 及びq軸電流指令値IGq* を算出し、決定する。
また、前記発電機トルク制御処理手段は、電流センサ66、67から電流IGU、IGVを読み込むとともに、電流IGU、IGVに基づいて電流IGW
IGW=−IGU−IGV
を算出する。なお、電流IGWを電流IGU、IGVと同様に電流センサによって検出することもできる。
続いて、前記発電機トルク制御処理手段の第1の相変換処理手段は、第1の相変換処理を行い、3相/2相変換によって、電流IGU、IGV、IGWを、軸電流であるd軸電流IGd及びq軸電流IGqに変換することにより、d軸電流IGd及びq軸電流IGqを算出する。そして、前記発電機トルク制御処理手段の軸電圧指令値算出処理手段は、軸電圧指令値算出処理を行い、前記d軸電流IGd及びq軸電流IGq、並びに前記d軸電流指令値IGd* 及びq軸電流指令値IGq* に基づいて、軸電圧指令値であるd軸電圧指令値VGd* 及びq軸電圧指令値VGq* を算出する。また、前記発電機トルク制御処理手段の第2の相変換処理手段は、第2の相変換処理を行い、2相/3相変換によって、d軸電圧指令値VGd* 及びq軸電圧指令値VGq* を電圧指令値VGU* 、VGV* 、VGW* に変換することにより、該電圧指令値VGU* 、VGV* 、VGW* を算出する。
続いて、前記発電機トルク制御処理手段の変調処理手段は、変調処理を行い、電圧指令値VGU* 、VGV* 、VGW* に基づいてパルス幅変調信号Su、Sv、Swを算出し、該パルス幅変調信号Su、Sv、Swを前記発電機制御装置47の図示されないドライブ処理手段に対して出力する。該ドライブ処理手段は、ドライブ処理を行い、パルス幅変調信号Su、Sv、Swに基づいて駆動信号SG1を発生させ、該駆動信号SG1を前記インバータ29に送る。
ところで、前記発電機16においては、バッテリ電圧VB及び発電機回転速度NGによって発生させることができる発電機トルクTGの最大値、すなわち、最大トルクTGmaxがあらかじめ設定され、発電機16が最大トルクTGmaxより大きい発電機目標トルクTG* で駆動されると、発電機16の耐久性が低くなってしまう。
また、前記温度tmGIは、発電機16に加わる負荷が大きくなると高くなり、温度tmGIが過剰に高くなるとインバータ28の耐久性が低くなってしまう。
そこで、前記発電機制御装置47の図示されない目標トルク制限処理手段は、目標トルク制限処理を行い、発電機目標トルクTG* を制限する。そして、制限された発電機目標トルクTG* に従って前記電流指令値算出処理が行われる。
次に、フローチャートについて説明する。
ステップS23−4−1 発電機目標トルクTG* を読み込む。
ステップS23−4−2 磁極位置θGを読み込む。
ステップS23−4−3 発電機回転速度NGを算出する。
ステップS23−4−4 バッテリ電圧VBを読み込む。
ステップS23−4−5 目標トルク制限処理を行う
ステップS23−4−6 d軸電流指令値IGd* 及びq軸電流指令値IGq* を決定する。
ステップS23−4−7 電流IGU、IGVを読み込む。
ステップS23−4−8 3相/2相変換を行う。
ステップS23−4−9 d軸電圧指令値VGd* 及びq軸電圧指令値VGq* を算出する。
ステップS23−4−10 2相/3相変換を行う。
ステップS23−4−11 パルス幅変調信号Su、Sv、Swを出力し、リターンする。
次に、図15のステップS27−5における目標トルク制限処理のサブルーチンについて説明する。
図17は本発明の実施の形態における目標トルク制限処理の動作を示すサブルーチン、図18は本発明の実施の形態における最大トルクテーブルを示す図、図19は本発明の実施の形態における制限率テーブルを示す図である。なお、図18において、横軸に駆動モータ回転速度NMを、縦軸に最大トルクTMmaxを、図19において、横軸に温度tmMIを、縦軸に制限率ρを採ってある。
駆動モータ制御装置49(図6)において、前記目標トルク制限処理手段は、駆動モータ目標トルクTM* を読み込む。続いて、前記目標トルク制限処理手段の最大トルク決定処理手段は、最大トルク決定処理を行い、バッテリ電圧VB及び駆動モータ回転速度NMを読み込み、駆動モータ制御装置49の記録装置に記録された図18の最大トルクテーブルを参照し、バッテリ電圧VB及び駆動モータ回転速度NMに対応させてあらかじめ設定された最大トルクTMmaxを決定する。なお、図18に示されるように、最大トルクTMmaxは、バッテリ電圧VBが高いほど、また、駆動モータ回転速度NMが低いほど大きく、バッテリ電圧VBが低いほど、また、駆動モータ回転速度NMが高いほど小さくなるように設定される。
続いて、前記目標トルク制限処理手段のトルク補正処理手段は、トルク補正処理を行い、前記駆動モータ目標トルクTM* が最大トルクTMmaxより大きい場合に、駆動モータ目標トルクTM* に最大トルクTMmaxをセットすることによって、駆動モータ目標トルクTM* を補正する。
このように、駆動モータ目標トルクTM* が補正されて制限されるので、最大トルクTMmaxより大きい駆動モータ目標トルクTM* で駆動モータ25が駆動されることがない。したがって、駆動モータ25の耐久性を高くすることができる。
次に、前記目標トルク制限処理手段の制限率算出処理手段91(図1)は、制限率算出処理を行い、温度tmMIを読み込み、駆動モータ制御装置49の記録装置に記録された制限率テーブルを参照し、温度tmMIに対応させてあらかじめ設定された制限率ρを算出する。そして、前記目標トルク制限処理手段の制限トルク算出処理手段は、制限トルク算出処理を行い、最大トルクTMmaxを前記制限率ρで変更して、制限トルクTMlim
TMlim=ρ・TMmax
を算出する。
続いて、前記目標トルク制限処理手段のトルク変更処理手段92は、トルク変更処理を行い、前記駆動モータ目標トルクTM* が制限トルクTMlimより大きい場合に、駆動モータ目標トルクTM* に制限トルクTMlimをセットすることによって、前記補正された駆動モータ目標トルクTM* を変更する。
本実施の形態において、温度tmMIが、制限を開始する温度、すなわち、制限開始温度taより低い第1の範囲に収まり、
tmMI<ta
である場合、制限率ρは100〔%〕にされ、温度tmMIが、制限開始温度ta以上であり、制限率ρの低下を停止させる温度、すなわち、制限率クランプ温度tbより低い第2の範囲に収まり、
ta≦tmMI<tb
である場合、制限率ρは徐々に低くされ、温度tmMIが、制限率クランプ温度tb以上であり、上限の温度、すなわち、制限限界温度tcより低い第3の範囲に収まり、
tb≦tmMI<tc
である場合、制限率ρは一定の値、すなわち、所定の最小値ρmin〔%〕にされ、温度tmMIが、最大制限温度である制限限界温度tc以上の第4の範囲になり、
tc≦tmMI
である場合、制限率ρは零〔%〕にされる。
前記第2の範囲において、温度tmMIが高くなるのに伴って、制限率ρは直線状に一定の勾配で小さくされ、第3の範囲において、制限率ρは最小値ρmin〔%〕に固定される。本実施の形態において、最小値ρmin〔%〕で駆動モータ目標トルクTM* を変更したときの制限トルクTMlimが、インバータ29の温度が高くならない程度の電流に対応した値であり、ハイブリッド型車両を少なくとも走行させるのに必要な値になるように、最小値ρmin〔%〕が設定される。このように、前記制限率ρは、温度tmMIが高くなるほど小さくされるとともに、勾配が小さくされる。
本実施の形態において、制限率ρは、第2の範囲において直線状に小さくされるが、段階的に小さくしたり、所定の関数で小さくすることができ、双曲線状に小さくしたり、二次曲線状に小さくしたりすることができる。
ところで、インバータ29の温度tmMIは、駆動モータ目標トルクTM* が変化したり、電流IMU、IMV、IMWが変化したりするのに伴って、容易に変化し、出力されている駆動モータトルクTMに依存するので、インバータ29が正常であれば、制限率ρが最小値ρminになった後、インバータ29の冷却と加熱とがバランスし、温度tmMIが続けて高くなることはないと考えられる。そこで、温度tmMIが制限限界温度tc以上の第4の範囲になると、インバータ29に異常が発生したと判断することができる。したがって、温度tmMIが第4の範囲になると、制限率ρは零〔%〕にされる。
このように、駆動モータ目標トルクTM* が変更されて制限されるので、インバータ29の温度tmMIが高くなるのを防止することができる。したがって、インバータ29の耐久性が低下することがない。しかも、温度tmMIに対応させて制限率ρの勾配が小さくされるので、温度tmMIが上昇しても駆動モータ目標トルクTM* を維持することができる。その結果、ハイブリッド型車両の走行を少なくとも維持することができる。
さらに、前記温度tmMIが高くなるほど制限率ρが徐々に低くされるので、駆動モータ目標トルクTM* の制限が急激に行われることがない。したがって、駆動モータ目標トルクTM* の制限に伴ってショックが発生することがないので、ハイブリッド型車両の走行フィーリングが低下するのを抑制することができる。
また、前記制限率ρに最小値ρminが設定されるので、駆動モータ目標トルクTM* が最も制限された状態でハイブリッド型車両の走行を少なくとも維持することができる。
なお、本実施の形態においては、制限率テーブルを参照することによって制限率ρを算出し、該制限率ρに基づいて制限トルクTMlimが算出されるようになっているが、制限トルクテーブルを設定し、該制限トルクテーブルにおいて、温度tmMIと制限トルクTMlimとを対応させて記録することができる。
次に、フローチャートについて説明する。
ステップS27−5−1 駆動モータ目標トルクTM* を読み込む。
ステップS27−5−2 最大トルクTMmaxを決定する。
ステップS27−5−3 駆動モータ目標トルクTM* が最大トルクTMmaxより大きいかどうかを判断する。駆動モータ目標トルクTM* が最大トルクTMmaxより大きい場合はステップS27−5−4に、駆動モータ目標トルクTM* が最大トルクTMmax以下である場合はステップS27−5−5に進む。
ステップS27−5−4 駆動モータ目標トルクTM* に最大トルクTMmaxをセットする。
ステップS27−5−5 インバータ29の温度tmMIに基づいて制限率ρを算出する。
ステップS27−5−6 制限トルクTMlimを算出する。
ステップS27−5−7 駆動モータ目標トルクTM* が制限トルクTMlimより大きいかどうかを判断する。駆動モータ目標トルクTM* が制限トルクTMlimより大きい場合はステップS27−5−8に進み、駆動モータ目標トルクTM* が制限トルクTMlim以下である場合はリターンする。
ステップS27−5−8 駆動モータ目標トルクTM* に制限トルクTMlimをセットし、リターンする。
なお、発電機制御装置47においても、目標トルク制限処理手段は、前述された方法で発電機目標トルクTG* を補正し、変更して制限する。
すなわち、発電機制御装置47において、前記目標トルク制限処理手段は、発電機目標トルクTG* を読み込む。続いて、前記目標トルク制限処理手段の最大トルク決定処理手段は、最大トルク決定処理を行い、バッテリ電圧VB及び発電機回転速度NGを読み込み、発電機制御装置47の記録装置に記録された最大トルクテーブルを参照し、バッテリ電圧VB及び発電機回転速度NGに対応させてあらかじめ設定された最大トルクTGmaxを決定する。なお、最大トルクTGmaxは、バッテリ電圧VBが高いほど、また、発電機回転速度NGが低いほど大きく、バッテリ電圧VBが低いほど、また、発電機回転速度NGが高いほど小さくなるように設定される。
続いて、前記目標トルク制限処理手段のトルク補正処理手段は、トルク補正処理を行い、前記発電機目標トルクTG* が最大トルクTGmaxより大きい場合に、発電機目標トルクTG* に最大トルクTGmaxをセットすることによって、発電機目標トルクTG* を補正する。
このように、発電機目標トルクTG* が補正されて制限されるので、最大トルクTGmaxより大きい発電機目標トルクTG* で発電機16が駆動されることがない。したがって、発電機16の耐久性が低下することがない。
次に、前記目標トルク制限処理手段の制限率算出処理手段91は、制限率算出処理を行い、温度tmGIを読み込み、発電機制御装置47の記録装置に記録された制限率テーブルを参照し、温度tmGIに対応させてあらかじめ設定された制限率ρを算出する。そして、前記目標トルク制限処理手段の制限トルク算出処理手段は、制限トルク算出処理を行い、最大トルクTGmaxを前記制限率ρで変更して、制限トルクTGlim
TGlim=ρ・TGmax
を算出する。
続いて、前記目標トルク制限処理手段のトルク変更処理手段92は、トルク変更処理を行い、前記発電機目標トルクTG* が制限トルクTGlimより大きい場合に、発電機目標トルクTG* に制限トルクTGlimをセットすることによって、前記補正された発電機目標トルクTG* を変更する。
本実施の形態において、温度tmGIが制限開始温度taより低い第1の範囲に収まり、
tmGI<ta
である場合、制限率ρは100〔%〕にされ、温度tmGIが、制限開始温度ta以上であり、制限率クランプ温度tbより低い第2の範囲に収まり、
ta≦tmGI<tb
である場合、制限率ρは徐々に低くされ、温度tmGIが、制限率クランプ温度tb以上であり、制限限界温度tcより低い第3の範囲に収まり、
tb≦tmGI<tc
である場合、制限率ρは所定の最小値ρmin〔%〕にされ、温度tmGIが、制限限界温度tc以上の第4の範囲になり、
tc≦tmGI
である場合、制限率ρは零〔%〕にされる。
前記第2の範囲において、温度tmGIが高くなるのに伴って、制限率ρは直線状に小さくされ、第3の範囲において、制限率ρは最小値ρmin〔%〕に固定される。本実施の形態において、最小値ρmin〔%〕で発電機目標トルクTG* を変更したときの制限トルクTGlimが、ハイブリッド型車両を少なくとも走行させるのに必要な値になるように、最小値ρmin〔%〕が設定される。
本実施の形態において、制限率ρは、第2の範囲において直線状に小さくされるが、段階的に小さくしたり、所定の関数で小さくすることができ、双曲線状に小さくしたり、二次曲線状に小さくしたりすることができる。
ところで、インバータ28の温度tmGIは、発電機目標トルクTG* が変化したり、電流IGU、IGV、IGWが変化したりするのに伴って、容易に変化し、出力されている発電機トルクTGに依存するので、インバータ28が正常であれば、制限率ρが最小値ρminになった後、温度tmGIが続けて高くなることはないと考えられる。そこで、温度tmGIが制限限界温度tc以上の第4の範囲になると、インバータ28に異常が発生したと判断することができる。したがって、温度tmGIが第4の範囲になると、制限率ρは零〔%〕にされる。
このように、発電機目標トルクTG* が変更されて制限されるので、インバータ28の温度tmGIが高くなるのを防止することができる。したがって、インバータ28の耐久性が低下することがない。しかも、温度tmGIに対応させて制限率ρの勾配が小さくされるので、温度tmGIが高くなっても発電機目標トルクTG* を維持することができる。その結果、エンジントルクTEによる走行を維持することができ、また、発電し続けることができるので、バッテリ43が消耗するのを抑制することができる。
さらに、前記温度tmGIが高くなるほど制限率ρが徐々に低くされるので、発電機目標トルクTG* の制限が急激に行われることがない。したがって、発電機目標トルクTG* の制限に伴ってショックが発生することがないので、ハイブリッド型車両の走行フィーリングが低下するのを抑制することができる。
また、前記制限率ρに最小値ρminが設定されるので、発電機目標トルクTG* が最も制限された状態でハイブリッド型車両の走行を少なくとも維持することができる。
なお、本実施の形態においては、制限率テーブルを参照することによって制限率ρを算出し、該制限率ρに基づいて制限トルクTGlimが算出されるようになっているが、制限トルクテーブルを設定し、該制限トルクテーブルにおいて、温度tmGIと制限トルクTGlimとを対応させて記録することができる。
また、本実施の形態においては、インバータ28に隣接させて第1のインバータ温度センサ70が、インバータ29に隣接させて第2のインバータ温度センサ71が配設されるようになっているが、インバータ28と一体に第1のインバータ温度センサを、インバータ29と一体に第2のインバータ温度センサを配設することができる。
ところで、インバータ28、29の温度tmGI、tmMIで知りたいのは、最も温度が高くなるトランジスタの中心部の温度であるが、中心部に第1、第2のインバータ温度センサを埋め込むのは困難であるので、通常は、トランジスタと隣接する箇所に第1、第2のインバータ温度センサを埋め込み、該第1、第2のインバータ温度センサによって検出された温度に基づいてインバータ28、29の温度tmGI、tmMIが推定されて検出される。また、例えば、駆動モータ25がロックするストール状態では、インバータ28、29の温度tmGI、tmMIの上昇速度が高く、第1、第2のインバータ温度センサによって検出された温度では実際のインバータ28、29の温度に追随することができない。そこで、ストール状態では、電流IGU、IGV、IGW、IMU、IMV、IMW等の値に基づいてインバータ28、29の温度が推定されて検出される。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。 本発明の実施の形態におけるプラネタリギヤユニットの動作説明図である。 本発明の実施の形態における通常走行時の車速線図である。 本発明の実施の形態における通常走行時のトルク線図である。 本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置の概念図である。 本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置の動作を示す第1のメインフローチャートである。 本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置の動作を示す第2のメインフローチャートである。 本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置の動作を示す第3のメインフローチャートである。 本発明の実施の形態における第1の車両要求トルクマップを示す図である。 本発明の実施の形態における第2の車両要求トルクマップを示す図である。 本発明の実施の形態におけるエンジン目標運転状態マップを示す図である。 本発明の実施の形態におけるエンジン駆動領域マップを示す図である。 本発明の実施の形態における発電機回転速度制御処理のサブルーチンを示す図である。 本発明の第1の実施の形態における駆動モータ制御処理のサブルーチンを示す図である。 本発明の実施の形態における発電機トルク制御処理のサブルーチンを示す図である。 本発明の実施の形態における目標トルク制限処理の動作を示すサブルーチンである。 本発明の実施の形態における最大トルクテーブルを示す図である。 本発明の実施の形態における制限率テーブルを示す図である。
符号の説明
16 発電機
25 駆動モータ
28、29 インバータ
47 発電機制御装置
49 駆動モータ制御装置
64 発電機温度センサ
65 駆動モータ温度センサ
70、71 第1、第2のインバータ温度センサ
91 制限率算出処理手段
92 トルク変更処理手段

Claims (6)

  1. 電動機械と、該電動機械のトルクの目標値に基づいて作動させられ、直流電圧に基づいて交流の電流を発生させ、該交流の電流を電動機械に供給し、該電動機械を駆動するインバータと、前記電動機械のインバータの温度を検出する駆動部温度検出部と、前記インバータの温度に基づいて制限率を算出する制限率算出処理手段と、前記制限率に基づいて前記目標値を変更するトルク変更処理手段とを有するとともに、前記制限率は、前記インバータの温度が制限開始温度以上になると、インバータの温度が高くなるのに伴って徐々に小さくされ、前記インバータの温度が前記制限開始温度より高い制限率クランプ温度以上になると、インバータの温度の変化に対する前記制限率の変化を表す勾配が小さくされることを特徴とする電動車両駆動制御装置
  2. 記制限率は、インバータの温度が前記制限率クランプ温度以上になると一定の値にされる請求項に記載の電動車両駆動制御装置。
  3. 前記一定の値は、インバータの温度が高くならない程度の電流に対応した値にされる請求項に記載の電動車両駆動制御装置。
  4. 前記制限率は、インバータの温度が最大制限温度以上になると零にされる請求項に記載の電動車両駆動制御装置。
  5. 前記直流電圧及び電動機械の回転速度に基づいて前記電動機械のトルクの最大値を決定する最大トルク決定処理手段と、前記最大値に基づいて前記目標値を補正するトルク補正処理手段とを有するとともに、前記トルク変更処理手段は、補正された目標値を変更する請求項1に記載の電動車両駆動制御装置。
  6. 電動機械のトルクの目標値に基づいてインバータを作動させ、直流電圧に基づいて交流の電流を発生させ、該交流の電流を電動機械に供給し、該電動機械を駆動し、電動機械のインバータの温度を検出し、該インバータの温度に基づいて制限率を算出し、該制限率に基づいて前記目標値を変更するとともに、前記制限率は、前記インバータの温度が制限開始温度以上になると、インバータの温度が高くなるのに伴って徐々に小さくされ、前記インバータの温度が前記制限開始温度より高い制限率クランプ温度以上になると、インバータの温度の変化に対する前記制限率の変化を表す勾配が小さくされることを特徴とする電動車両駆動制御方法。
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