(57)【要約】【課題】車両総重量の変化量が大きい電動車両であっても、最高速度の低下を必要最小限に抑えつつ、より確実にモータの過回転を防止すること。【解決手段】回生制御可能に構成されるモータ２を制御するための車両用モータ制御装置であって、モータ２の回転数情報を取得する回転数情報取得部４１と、モータ２の回転数Ｎが所定閾値Ｎｔｈ以上となった場合、モータ２の回転数Ｎが回転数上限値ＮＵ以下となるようにモータ２の回転数Ｎを制限するインバータ１０と、車両１の車両総重量ＷＧＶＷを取得する車両重量情報取得部４２と、車両総重量ＷＧＶＷが所定重量値Ｗｔｈ以上となった場合、モータ２の回転数制限を開始する所定閾値Ｎｔｈを下方補正し、車両総重量ＷＧＶＷが所定重量値Ｗｔｈ未満となった場合、モータ２の回転数制限を開始する所定閾値Ｎｔｈを上方補正する閾値補正部４３と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転数上限値を有し、車両の駆動輪に連結されることによって回生制御可能に構成されるモータを制御するための車両用モータ制御装置であって、
前記車両の走行中において、前記モータの回転数情報を取得する回転数情報取得部と、  前記回転数情報取得部により取得される前記モータの回転数が所定閾値以上となった場合、前記モータの回転数が前記回転数上限値以下となるように前記モータの回転数を制限するモータ回転数制限部と、
前記車両の車両総重量を取得する車両重量情報取得部と、
前記車両重量情報取得部により取得される前記車両総重量が所定重量値以上となった場合、前記モータ回転数制限部が前記モータの回転数制限を開始する前記所定閾値を下方補正し、前記車両総重量が所定重量値未満となった場合、前記モータ回転数制限部が前記モータの回転数制限を開始する前記所定閾値を上方補正する閾値補正部と、を含む車両用モータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、環境負荷低減の観点に着目し、エンジンに代えて走行用動力源としてモータを利用する電動車両の開発が進んでいる。電動車両においては、当該モータを駆動するために駆動用のバッテリが搭載され、当該バッテリから当該モータへ電力を供給することにより、車両を走行させるために必要となる動力が得られる。例えば、特許文献１には、搭載されたバッテリから駆動用モータへ電力を供給することにより走行する電動トラックが開示されている。
【０００３】
このような電動トラックは、積載状態に起因する車両総重量（ＧＶＷ：Gross Vehicle Weight）が乗用車に比して大きいため、回生ブレーキを動作させながら降坂路を走行する場合に比較的大きな回生トルクを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１１３０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようなモータは、回転数の上昇に伴って回生トルクの上限値が減少してしまうことから、所定回転数以上とならないようにトルクカットや回生トルク印加等の過回転防止制御を実施する必要がある。しかしながら、電動トラックは、積載量が比較的多い場合において、空車時と同様の過回転防止制御を実施しても車両総重量が増加していることからモータ回転を十分に減速させることができず、結果としてモータが破損する虞が生じる。また、電動トラックは、積載量が比較的多い場合を想定して、より低回転で過回転防止制御を実施すると、実際の積載量が比較的少ない場合であっても車両の最高速度を必要以上に低下させてしまう虞を招来する。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両総重量の変化量が大きい電動車両であっても、最高速度の低下を必要最小限に抑えつつ、より確実にモータの過回転を防止することができる車両用モータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る車両用モータ制御装置は、所定の回転数上限値を有し、車両の駆動輪に連結されることによって回生制御可能に構成されるモータを制御するための車両用モータ制御装置であって、前記車両の走行中において、前記モータの回転数情報を取得する回転数情報取得部と、前記回転数情報取得部により取得される前記モータの回転数が所定閾値以上となった場合、前記モータの回転数が前記回転数上限値以下となるように前記モータの回転数を制限するモータ回転数制限部と、前記車両の車両総重量を取得する車両重量情報取得部と、前記車両重量情報取得部により取得される前記車両総重量が所定重量値以上となった場合、前記モータ回転数制限部が前記モータの回転数制限を開始する前記所定閾値を下方補正し、前記車両総重量が所定重量値未満となった場合、前記モータ回転数制限部が前記モータの回転数制限を開始する前記所定閾値を上方補正する閾値補正部と、を含む車両用モータ制御装置である。
【０００８】
車両用モータ制御装置は、車両重量情報取得部で取得される車両総重量に基づいて、モータ回転数制限部がモータ回転数制限を開始する所定閾値を調整する。これにより、車両用モータ制御装置は、車両総重量が比較的重い場合には、モータの回転数が低く回生トルクが比較的高い段階でモータ回転数制限を開始することができる。また、車両用モータ制御装置は、車両総重量が比較的軽い場合には、モータの回生トルクが比較的低く回転数が高い段階までモータ回転数制限の開始を保留することができる。従って、本発明に係る車両用モータ制御装置は、車両総重量の変化量が大きい電動車両であっても、最高速度の低下を必要最小限に抑えつつ、より確実にモータの過回転を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る車両用モータ制御装置を備える車両のシステム構成図である。
【図２】本発明に係る回生トルク特性を概念的に示すグラフである。
【図３】本発明に係る車両用モータ制御装置の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
【００１１】
図１は、本発明に係る車両用モータ制御装置を備える車両１のシステム構成図である。車両１は、走行駆動源としてのモータ２を備える電動車両のトラック（すなわち、電動トラック）である。尚、車両１は、トラックタイプに限定されることなく、走行駆動源としてのモータを備えていれば、一般的な乗用自動車、バス、及びその他の自動車のタイプであってもよい。
【００１２】
また、本実施形態に係る車両１は、モータ２、プロペラシャフト３、差動装置４、駆動軸５、駆動輪６、インバータ１０、ＰＤＵ１１、バッテリ１２、補機類１３、アクセルペダル２０、ブレーキペダル２１、アクセルセンサ２２、ブレーキスイッチ２３、加速度センサ３０、及びＶＣＵ４０を備える。尚、車両１は、上記した構成以外にも、従来の電動トラックが備えるコンポーネントを適宜備えている。
【００１３】
モータ２は、例えば永久磁石式同期電動機のように発電機としても作動可能な電動機である。モータ２の出力軸は、プロペラシャフト３を介して差動装置４が連結され、差動装置４には駆動軸５を介して左右の駆動輪６が連結されている。また、モータ２は、インバータ１０及びＰＤＵ１１を介してバッテリ１２及び補機類１３に接続されている。
【００１４】
そして、バッテリ１２からＰＤＵ１１を介して出力される直流電力は、インバータ１０により交流電力に変換されてモータ２に供給され、モータ２が発生させた駆動力は駆動輪６に伝達されて車両１を走行させる（力行制御）。また、例えば車両１の減速時や降坂路での走行時には、駆動輪６側からの逆駆動によりモータ２が発電機として機能する（回生制御）。この場合には、モータ２が発生させた負側の駆動力は制動力として駆動輪６側に伝達されると共に、モータ２が発電させた交流電力がインバータ１０で直流電力に変換されて、ＰＤＵ１１を介してバッテリ１２に充電される。
【００１５】
ここで、インバータ１０は、車両１が例えば降坂路を走行する場合に、モータ２が過回転により破損しないようモータ２の回転数Ｎを制限する「モータ回転数制限部」として機能する。より具体的には、インバータ１０は、モータ２の破損リスクが生じる回転数上限値ＮＵ以下に収まるよう、モータ２の回転数Ｎが所定閾値Ｎｔｈ以上となった段階で回転数Ｎの制限を開始する。モータ２の過回転防止制御については詳細を後述する。また、本実施形態においては、インバータ１０及びＶＣＵ４０により「車両用モータ制御装置」が構成される。
【００１６】
ＰＤＵ１１は、車両１に搭載された各種電気機器と接続される配電ユニット(Power Distribution Unit)であり、バッテリ１２から供給される高電圧の電力をモータ２や補機類１３に対して分配する。尚、ＰＤＵ１１は、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して低電圧バッテリ（いずれも図示せず）が接続されていてもよく、これにより例えば後述するＶＣＵ４０等の低電圧で駆動する装置に対しても適切な電力供給が可能になる。
【００１７】
バッテリ１２は、主に車両１を走行させるためのエネルギー源として電力を供給する二次電池であり、例えばリチウムイオン電池である。また、補機類１３は、例えばエアコンやパワーステアリング装置等の電気機器であり、ＰＤＵ１１を介して高圧電力が供給されることで動作する。
【００１８】
アクセルペダル２０及びブレーキペダル２１は、車両１の運転席に設けられ、ドライバが加速操作及び減速操作をそれぞれ行うための操作機構である。車両１のドライバがアクセルペダル２０を踏込み操作すると、アクセルセンサ２２は、アクセルペダル２０の操作量を検出し、アクセル開度Ａｃを後述するＶＣＵ４０へ伝達する。また、車両１のドライバがブレーキペダル２１を踏込み操作すると、ブレーキスイッチ２３は、ブレーキペダル２１の操作量を検出してＶＣＵ４０へ伝達する。
【００１９】
加速度センサ３０は、車両１のイグニションがＯＮである期間において、随時、車両１の加速度を検出してＶＣＵ４０へ伝達する。
【００２０】
ＶＣＵ４０は、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなど（いずれも図示せず）を備え、車両１に搭載される各種コンポーネントの状態監視及び制御を行うことによって車両１の全体を統括制御するための車両制御ユニット(Vehicle Control Unit)である。
【００２１】
より具体的には、ＶＣＵ４０は、アクセルセンサ２２から伝達されるアクセル開度Ａｃ等の情報に基づいて必要な要求トルクを算出し、モータ２のトルクＴ及び回転数Ｎを制御することにより、ドライバのアクセルペダル２０に対する踏込み操作に応じた加速度で車両１を加速させる。また、ＶＣＵ４０は、ブレーキ操作量等に基づいてモータ２を回生制御することにより、また必要に応じて図示しないブレーキ機構を併せて制御し、ドライバのブレーキペダル２１に対する踏込み操作に応じた負の加速度で車両１を減速させる。更に、ＶＣＵ４０は、ＰＤＵ１１を介した電力制御を行うことにより、力行制御及び回生制御によるバッテリ１２の充放電を管理する。
【００２２】
そして、特に本実施形態に係るＶＣＵ４０は、モータ２に対する回生制御を行うための機構として、回転数情報取得部４１、車両重量情報取得部４２、及び閾値補正部４３を含む。
【００２３】
回転数情報取得部４１は、モータ２に設けられる図示しない回転数センサを介して、車両１の走行中におけるモータ２の回転数情報を取得する。回転数情報取得部４１により取得されるモータ２の回転数Ｎが所定閾値Ｎｔｈ以上となった場合に、後述するモータ回転数制限が開始される。
【００２４】
車両重量情報取得部４２は、加速度センサ３０や、モータ２のトルクＴ及び回転数Ｎに基づいて、車両１における荷役の積載状態や乗車人員等によって変化する車両１の重量を推定する。より具体的には、車両重量情報取得部４２は、上記したモータ２の各情報や、車両１が走行する道路の勾配データ等を用いて車両１に作用する力を算出すると共に、加速度センサ３０で得られる加速度情報を用いることにより、車両１についての運動方程式を通して車両１の車両総重量ＷＧＶＷを算出する。ここで、本願における「車両総重量」とは、車両１の車体重量、積載物及び乗車人員等の全ての重量を含めた総重量について、その状態によって変化する変数値を意味する。
【００２５】
閾値補正部４３は、モータ２の回転数Ｎが所定閾値Ｎｔｈ以上となった時点で回転数Ｎの制限を開始するインバータ１０の過回転防止制御において、詳細を後述するように、車両総重量ＷＧＶＷの大きさに基づいて回転数制限を開始するタイミングを調整する。
【００２６】
図２は、本発明に係る回生トルク特性を概念的に示すグラフである。図２においては、横軸をモータ２の回転数Ｎとし、縦軸をモータ２の回生トルクＴとした場合の、最大回生トルク曲線である。すなわち、図２の最大回生トルク曲線は、モータ２の回転数に応じて設定し得る最大の回生トルク値の変化を表し、回転数が上昇するほど回生トルクの上限値が減少する様子を表している。
【００２７】
ここで、車両１が降坂路を走行する場合に回生制御により回収されるエネルギー量の回生トルク値への換算値をＴＬとし、そのときのモータ２の回転数Ｎを回転数上限値ＮＵとする。このとき、モータ２の回転数Ｎが回転数上限値ＮＵ以上になった場合には、モータ２は、回生ブレーキにより車両１を減速させることができなくなってしまう。このため、インバータ１０は、モータ２の回転数Ｎが回転数上限値ＮＵに達しないよう、回転数Ｎが所定閾値Ｎｔｈ以上となった段階で過回転防止制御を開始する。
【００２８】
より具体的には、所定閾値Ｎｔｈは、車両重量情報取得部４２が取得する車両１の車両総重量ＷＧＶＷが、予め任意に設定される所定重量値Ｗｔｈよりも重いか否かに応じて設定される。本実施形態においては、所定閾値Ｎｔｈは、相対的に車両総重量ＷＧＶＷが軽い場合に対応した第１回転数Ｎ１、又は相対的に車両総重量ＷＧＶＷが重い場合に対応した第２回転数Ｎ２のいずれかに設定される。
【００２９】
つまり、車両１の車両総重量ＷＧＶＷが比較的軽い場合には、モータ２の回転数Ｎが第１回転数Ｎ１に達した段階で過回転防止制御を開始したとしても、これに対応した第１回生トルク値Ｔ１でモータ２の回転数Ｎの上昇を抑制することができ、回転数上限値ＮＵに達しないよう制御することができる。また、車両１の車両総重量ＷＧＶＷが比較的重い場合には、モータ２の回転数Ｎが第２回転数Ｎ２に達した段階で過回転防止制御を開始することにより、これに対応した第２回生トルク値Ｔ２でモータ２の回転数Ｎの上昇を抑制することができ、回転数上限値ＮＵに達しないよう制御することができる。
【００３０】
尚、インバータ１０における過回転防止制御は、上記の回生トルク印加による方法に限られるものではなく、トルクカットや三相短絡制御などの種々の制御方法を適用することができる。
【００３１】
続いて、ＶＣＵ４０及びインバータ１０がモータ２の過回転防止制御を行う手順について説明する。図３は、本発明に係る車両用モータ制御装置の制御手順を示すフローチャートである。ＶＣＵ４０は、車両１の図示しないイグニションがＯＦＦからＯＮに切り替えられて起動することにより、図３のフローチャートによる制御手順を開始する。
【００３２】
ＶＣＵ４０が起動すると、閾値補正部４３は、モータ２の回転数制御を開始するための所定閾値Ｎｔｈを第２回転数Ｎ２に設定して初期値とする（ステップＳ１）。すなわち、車両１の車両総重量ＷＧＶＷが取得されていない段階での走行においては、車両総重量ＷＧＶＷが所定重量値Ｗｔｈ以上であるものと仮定して、減速時に比較的大きな回生トルクにより減速することができるよう所定閾値Ｎｔｈを第２回転数Ｎ２に設定して走行を開始する。
【００３３】
また、車両重量情報取得部４２は、上記の方法により車両１の車両総重量ＷＧＶＷの推定を開始する（ステップＳ２）。ただし、車両総重量ＷＧＶＷに対する推定精度を確保するためには、走行状態において得られる情報を蓄積しながら車両１の車両総重量ＷＧＶＷを算出する必要があることから、重量推定が完了するまでにはある程度の時間を要することになる。すなわち、重量推定は、車両１の走行に伴う加速度を利用して基本的には逐次連続的に車両総重量ＷＧＶＷを算出し続けるが、重量推定を開始してから最初の推定値を算出するまでには例えば１〜２分程度の走行時間が必要となる。
【００３４】
そのため、ＶＣＵ４０は、ステップＳ２において車両１の車両総重量ＷＧＶＷが取得されたか否かを判定する（ステップＳ３）。また、車両重量情報取得部４２は、車両総重量ＷＧＶＷが取得されるまではステップＳ２の重量推定を継続する（ステップＳ３でＮｏ）。
【００３５】
車両総重量ＷＧＶＷが取得されたと判定された場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、閾値補正部４３は、推定された車両総重量ＷＧＶＷが上記の所定重量値Ｗｔｈ未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００３６】
そして、閾値補正部４３は、車両総重量ＷＧＶＷが所定重量値Ｗｔｈ以上である場合には所定閾値Ｎｔｈを第２回転数Ｎ２に維持し（ステップＳ５）、車両総重量ＷＧＶＷが所定重量値Ｗｔｈ未満である場合には所定閾値Ｎｔｈを第１回転数Ｎ１に設定する（ステップＳ６）。すなわち、閾値補正部４３は、車両１の車両総重量ＷＧＶＷに応じて、減速時に設定する所定閾値Ｎｔｈを選択する。
【００３７】
ここで、車両重量情報取得部４２は、上記したように、車両１の走行に伴う加速度を利用して車両総重量ＷＧＶＷを算出し続けることから、新たに算出された推定値で車両総重量ＷＧＶＷを継続的に更新する（ステップＳ７）。
【００３８】
また、ＶＣＵ４０は、車両１のイグニションがＯＦＦに切り替えられたか否かを判定し（ステップＳ８）、イグニションがＯＦＦとなった場合には車両用モータ制御装置の制御手順を終了する（ステップＳ８でＹｅｓ）。
【００３９】
一方、車両１のイグニションがＯＮである期間においては（ステップＳ８でＮｏ）、ステップＳ４からステップＳ８までのルーチンを継続する。すなわち、閾値補正部４３は、車両重量情報取得部４２において継続して更新される車両総重量ＷＧＶＷに応じて、モータ２の回転数に係る所定閾値Ｎｔｈを調整する。
【００４０】
より詳しくは、車両用モータ制御装置は、車両総重量ＷＧＶＷが所定重量値Ｗｔｈ以上となった場合には、閾値補正部４３による制御に基づいて、インバータ１０がモータ２の回転数制限を開始する所定閾値Ｎｔｈを第１回転数Ｎ１から第２回転数Ｎ２へ下方補正する。また、車両用モータ制御装置は、車両総重量ＷＧＶＷが所定重量値Ｗｔｈ未満となった場合には、閾値補正部４３による制御に基づいて、インバータ１０がモータ２の回転数制限を開始する所定閾値Ｎｔｈを第２回転数Ｎ２から第１回転数Ｎ１へ上方補正する。
【００４１】
以上のように、本発明に係る車両用モータ制御装置は、車両重量情報取得部４２で取得される車両総重量ＷＧＶＷに基づいて、インバータ１０がモータ回転数制限を開始するモータ２の回転数Ｎについての所定閾値Ｎｔｈを調整する。これにより、車両用モータ制御装置は、車両総重量ＷＧＶＷが比較的重い場合には、モータ２の回転数Ｎが低く回生トルクが比較的高い段階でモータ回転数制限を開始することができる。また、車両用モータ制御装置は、車両総重量ＷＧＶＷが比較的軽い場合には、モータ２の回生トルクが比較的低く回転数Ｎが高い段階までモータ回転数制限の開始を保留することができる。従って、本発明に係る車両用モータ制御装置は、車両総重量ＷＧＶＷの変化量が大きい電動車両であっても、最高速度の低下を必要最小限に抑えつつ、より確実にモータの過回転を防止することができる。
【００４２】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、１つの所定重量値Ｗｔｈにより第１回転数Ｎ１又は第２回転数Ｎ２のいずれかを選択する形態を例示したが、例えば２つ以上の閾値により３以上の回転数Ｎの中から選択してもよい。
【００４３】
より具体的には、例えば、車両総重量ＷＧＶＷに対して第１所定重量値Ｗｔｈ１及び第２所定重量値Ｗｔｈ２を設定した場合、ＷＧＶＷ＜Ｗｔｈ１の範囲では第１回転数Ｎ１が選択され、Ｗｔｈ１≦ＷＧＶＷ＜Ｗｔｈ２の範囲では第２回転数Ｎ２が選択され、ＷＧＶＷ≧Ｗｔｈ２の範囲では第３回転数Ｎ３が選択されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  車両
２  モータ
１０  インバータ
３０  加速度センサ
４０  ＶＣＵ
４１  回転数情報取得部
４２  車両重量情報取得部
４３  閾値補正部
ＷＧＶＷ  車両総重量
ＮＵ  回転数上限値
Ｎｔｈ  所定閾値
Ｗｔｈ  所定重量値
【図１】
2020195254.tif 000003
【図２】
2020195254.tif 000004
【図３】
2020195254.tif 000005