(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用モータの出力状態が、前記走行用モータを駆動する駆動回路の温度上昇特性に基づいて区分した複数の段階のいずれにあるかを判別する出力状態判別手段と、
前記出力状態判別手段で判別した各段階での前記走行用モータの運転時間を計時する計時手段と、
前記計時手段で計時した各段階毎の運転時間を累積した時間に係るパラメータが設定値に達したとき、前記走行用モータの出力を制限する出力制限手段とを備えたことを特徴とする電気自動車のモータ出力制限装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、駆動回路の温度上昇特性を考慮して走行用モータの出力を制限する電気自動車のモータ出力制限装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気自動車のモータの短時間定格（最大トルク及び継続時間）は、モータ駆動回路の温度上昇特性に依存する。すなわち、前記モータの出力トルクが大きくなると、モータ駆動回路のパワー素子の発熱が次第に大きくなって限界温度に達する時間が短縮され、最大定格点が最も短時間の使用可能トルクとして設定される。
【０００３】
このため、従来、例えば、特開昭６２−２１７８０５号公報に開示されているように、モータに流れる電流に対して２段階の設定基準電流レベルを設け、電流センサによって検出したモータ電流が第１の設定基準電流レベルを越えた場合に、モータに流れる電流を低減し、第１の設定基準電流レベルよりも大きい第２の設定基準電流レベルを越えた場合には、モータ電流を遮断する技術や、モータ駆動回路のパワー素子の温度異常を検出してモータ電流を制限する技術が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各種の走行状態が繰り返される実際の走行状態においては、連続運転が可能な領域以外、ある領域での運転によってモータ駆動回路が発熱すると、他の領域での運転可能時間も少なくなってしまい、モータ電流が比較レベルを越えた場合やモータ駆動回路のパワー素子の温度異常を検出した場合に単に電流制限を行なうのみでは、その後の運転におけるモータ駆動回路の過熱を防止することは困難である。
【０００５】
従って、最大電流での過熱を防止するには電流制限値を低く設定せざるを得ず、結果的にモータの最大トルクを有効に利用することができないといった問題がある。また、最大トルクを利用するにしても、時間的制限をどのように設定するかが問題であった。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、モータ駆動回路の温度上昇による運転時間限度を正確に把握し、モータ出力を連続定格から最大定格の間でも有効に利用することのできる電気自動車のモータ出力制限装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、走行用モータの出力状態が、前記走行用モータを駆動する駆動回路の温度上昇特性に基づいて区分した複数の段階のいずれにあるかを判別する出力状態判別手段と、前記出力状態判別手段で判別した各段階での前記走行用モータの運転時間を計時する計時手段と、前記計時手段で計時した各段階毎の運転時間を累積した時間に係るパラメータが設定値に達したとき、前記走行用モータの出力を制限する出力制限手段とを備えたものである。
【０００８】
【作用】
本発明では、走行用モータの運転状態が、走行用モータを駆動する駆動回路の温度上昇特性に基づいて区分した複数の段階のいずれにあるかを判別し、各段階での走行用モータの運転時間を計時する。そして、計時した各段階毎の運転時間を累積した時間に係るパラメータが設定値に達したときには、走行用モータの出力を制限して駆動回路の過熱を防止する。
【０００９】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１〜図４は本発明の第１実施例に係り、図１はモータ制御系の回路ブロック図、図２はトルク制限特性を示す説明図、図３は出力トルク毎の時間定格の例を示す説明図、図４はモータ出力制限処理のフローチャートである。
【００１０】
図１において、符号１は、電気自動車に搭載される走行用モータであり、このモータ１に、走行駆動用の主電源であるメインバッテリ１５からの直流電圧を所定の電圧の高周波に変換するインバータ等からなるモータ駆動回路２が接続されている。
【００１１】
前記モータ駆動回路２には、モータ駆動電流を制御する電流調節器３が接続されており、この電流調節器３に、前記モータ１と前記モータ駆動回路２との間の結線ラインに介装された電磁誘導式の電流センサ４が接続されるとともに、電流指令値を発生する電流指令値発生器５が接続され、さらに、この電流指令値発生器５に、前記モータ１に取り付けられた回転センサ６が接続されるとともに、前記電流指令値発生器５に目標トルク値を指令するトルク指令器７が接続されている。
【００１２】
前記トルク指令器７は、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、タイマ１３、Ｉ／Ｏインターフェース１４がバスを介して接続されたマイクロコンピュータからなり、図示しないアクセルペダルに連設されてアクセルペダル踏み込み量に略比例した信号を出力するアクセルセンサ８、前記モータ駆動回路２内のパワー素子の温度異常を検出する温度センサ９が前記Ｉ／Ｏインターフェース１４を介して接続されている。
【００１３】
そして、前記トルク指令器７で前記アクセルセンサ８からの出力に応じて目標トルク値が演算され、この目標トルク値を指令する信号が前記電流指令値発生器５に出力されると、前記電流指令値発生器５では、前記回転センサ６からのモータ回転数を考慮し、目標トルク値を発生させるための電流指令値を前記電流調節器３に出力する。
【００１４】
前記電流調節器３では、前記電流センサ４で検出したモータ駆動電流と前記電流指令値発生器５からの電流指令値とを比較し、前記モータ駆動回路（インバータ）２の電圧及び周波数を変化させて目標トルクを発生する電流値となるようフィードバック制御する。
【００１５】
この場合、指定トルクでの前記モータ１の運転時間は、主として前記モータ駆動回路２の温度特性に支配され、前記モータ駆動回路２内のパワー素子の発熱が許容値以下となるよう、前記モータ１に通電する電流値及び時間を制限する必要がある。
【００１６】
すなわち、図２に示すように、モータ回転数に対して大部分の領域が略一定トルクとなる前記モータ１のトルク特性において、前記モータ１の出力トルクを大きくすると、許容運転時間が前記モータ駆動回路２内のパワー素子の発熱のために小さくなり、許容運転時間に対して出力トルク値を短時間定格（最大トルク定格）から連続定格まで段階的に区分することができる。
【００１７】
従って、前記トルク指令器７では、出力状態判別手段、計時手段、出力制限手段としての機能を発揮し、前記モータ駆動回路２の過熱を防止する。すなわち、前記モータ駆動回路２の発熱を考慮し、前記モータ１の出力状態（出力トルク値）を、例えば、図３に示すような段階に区分していずれの段階にあるかを判別すると、同一段階での運転時間をタイマ１３によって計時し、さらに、各段階での前記モータ１の運転時間を運転可能時間で除した時間率をカウントする。
【００１８】
前記時間率は、値が”１”になると各段階における運転許容時間が経過したことになるわけであるが、運転状態が変化する実際の走行状態に対しては、走行途中での各段階の時間率を記憶しておき、それぞれの時間率を累積した累積時間率が”１”に達したとき、前記モータ１のトルク制限を行なう。
【００１９】
以下、図４のフローチャートに従い、マイクロコンピュータからなる前記トルク指令器７のＣＰＵ１０にて実行されるモータ出力制限処理について説明する。尚、ここでは、前記モータ１の出力トルクと運転可能時間との関係は、図３に示す値に区分されるものとする。
【００２０】
まず、ステップS1で、アクセルセンサ８からの出力に応じて演算したモータ１のトルク値Ｔｉを読み込むと、ステップS2〜S8で、このトルク値Ｔｉが、各段階の設定トルク値（２２、２０、１８、１６、１４、１３、１２）以上か否かを判別し、その結果、トルク値Ｔｉが各段階での設定値を越えていると判別したステップがあれば、該当するステップから分岐して時間率ｔTをカウントする。
【００２１】
すなわち、ステップS2において、Ｔｉ＞２２であれば、ステップS9に分岐して出力トルク値が２２ｋｇｆ・ｍ以上の段階における運転時間ｔ22を運転可能時間０．５（分）で除した時間率ｔT＝ｔ22／０．５をカウントし、ステップS3において、Ｔi＞２０であれば、ステップS10に分岐し、出力トルク値が２０ｋｇｆ・ｍ以上の段階の運転時間ｔ20を運転可能時間０．８（分）で除した時間率ｔT＝ｔ20／０．８をカウントする。また、同様に、各ステップS11,S12,S13,S1,S15で、それぞれ、ｔ18／１．２５、ｔ16／２．０、ｔ14／５．０、ｔ13／１２．５、ｔ12／６０の各時間率をカウントし、ＲＡＭ１２にストアすると、ステップS16で、各段階での時間率を累積した累積時間率ΣｔTを演算し、同様に、ＲＡＭ１２にストアしてステップS21へ進む。
【００２２】
一方、ステップS2〜S8で、トルク値Ｔｉが各段階での設定値を越えていない場合には、ステップS8からステップS17へ進んでタイマ１３のカウントを開始し、ステップS18で、計数値ｔLが設定時間（例えば、５分）を越えたか否かを調べる。そして、計数値ｔLが設定時間を越えていないときには、ステップS19で、モータ１のトルク値Ｔｉが連続定格トルク（１２ｋｇｆ・ｍ）より小さい値の設定値ＴL以下であるか否かを判別する。
【００２３】
その結果、モータ１のトルク値Ｔｉが設定値ＴL以下の場合、前記ステップS17へ戻ってタイマ１３のカウントを継続し、モータ１のトルク値Ｔｉが設定値ＴLより大きい場合には、最初のステップS1へ戻って以上説明した処理を再度繰り返す。
【００２４】
次いで、前記ステップS18において、計数値ｔLが設定時間を越えると、ステップS20へ分岐してＲＡＭ１２にストアされている累積時間率ΣｔTをクリアするためのリセット信号を出力し、ステップS21において、このリセット信号の有無を調べる。
【００２５】
前記ステップS21において、リセット信号が有の場合には、ステップS22で累積時間率ΣｔTをリセットして再び前記ステップS1へ戻り、リセット信号が無の場合、ステップS23で、累積時間率ΣｔTが”１”を越えているか否かを調べる。
【００２６】
そして、累積時間率ΣｔTが”１”を越えている場合には、モータ駆動回路２の発熱が許容限界に近づいているため、前記ステップS23からステップS24へ進んでモータ１の出力トルクＴを前述の設定値ＴL以下に制限してプログラムを抜け、累積時間率ΣｔTが”１”を越えていない場合には、前記ステップS1へ戻って各段階での時間率ｔTのカウントを続ける。
【００２７】
これにより、モータ駆動回路２の限界状態をより正確に予知することができ、パワー素子の過熱による破壊を未然に防止することができ、信頼性を向上することができるとともに、モータ１の能力を最大限に発揮させて走行性能を向上することができるのである。
【００２８】
図５は本発明の第２実施例に係り、モータ制御系の回路ブロック図である。
【００２９】
本実施例は、前述の第１実施例が時間率ｔTを算出する各段階をモータ１の出力トルク値によって区分するものであるに対し、モータ１の電流値によって時間率ｔTを算出する各段階を区分するものである。
【００３０】
すなわち、図５に示すように、本実施例では、電流センサ４の出力を電流調節器３に入力するとともに、マイクロコンピュータかならるトルク指令器７に、Ｉ／Ｏインターフェース１４を介して入力するようになっており、他の構成は前述の第１実施例と同様である。
【００３１】
本実施例におけるモータ出力制限処理は、第１実施例における図４のモータ出力制限処理に対し、モータ１のトルク値を電流値に、各段階の設定トルク値を対応する設定電流値に置き換えれば良いだけであり、同様に、モータ駆動回路２の限界状態をより正確に予知し、パワー素子の過熱による破壊を未然に防止して信頼性を向上することができるとともに、モータ１の能力を最大限に発揮させて走行性能を向上することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、走行用モータの運転状態が、走行用モータを駆動する駆動回路の温度上昇特性に基づいて区分した複数の段階のいずれにあるかを判別し、各段階での走行用モータの運転時間を計時して各段階毎の運転時間を累積した時間に係るパラメータが設定値に達したとき、走行用モータの出力を制限するため、モータ駆動回路の温度上昇による運転時間限度を正確に把握し、モータ出力を連続定格から最大定格の間でも有効に利用することができ、モータ駆動回路の過熱を未然に防止して信頼性を向上するとともに、走行用モータの能力を最大限に発揮させて走行性能を向上することができる等優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１〜図４は本発明の第１実施例に係り、図１はモータ制御系の回路ブロック図
【図２】モータ駆動回路のトルク制限特性を示す説明図
【図３】出力トルク毎の時間定格の例を示す説明図
【図４】モータ出力制限処理のフローチャート
【図５】本発明の第２実施例に係り、モータ制御系の回路ブロック図
【符号の説明】
１     モータ
７     トルク指令器
ｔT    時間率
ΣｔT  累積時間率
【図１】
0003539694.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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