(57)【要約】【課題】ロック状態から脱したときの車両の飛び出しやずり下がりを防止可能な回転電機制御装置を提供する。【解決手段】制御装置５０のロック判定部５４は、車両９０がロック状態か否かを判定する。駆動制御部５６は、車両の駆動源である主機モータ３の回転数を制御する回転数指令値ω*を演算する回転数指令演算部５７１を有する。駆動制御部５６は、車両がロック状態である場合、周期的に変更される回転数指令値ω*を用いた制御である回転数制御により、主機モータ３の駆動を制御する。車両がロック状態のとき、ＭＧ回転数ωを周期的に変更することで、特定の相に電流が集中するのを防ぐことができ、発熱の偏りを低減することができる。また、車両ロック時にＭＧ回転数ωを制御しておくことで、ロック状態から脱したときの車両の飛び出しやずり下がりを防ぐことができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（９０）がロック状態か否かを判定するロック判定部（５４）と、
前記車両の駆動源である主機モータ（３）の回転数の制御に係る回転数指令値を演算する回転数指令演算部（５７１）を有するモータ駆動制御部（５６）と、
を備え、
前記モータ駆動制御部は、前記車両がロック状態である場合、周期的に変更される前記回転数指令値を用いた制御である回転数制御により、前記主機モータの駆動を制御する車両制御装置。
【請求項２】
前記回転数指令演算部は、前記回転数指令値として、第１指令値と第２指令値とを交互に切り替える請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記主機モータを正転方向に回転させる前記回転数指令値を正、逆転方向に回転させる前記回転数指令値を負とすると、
前記回転数指令演算部は、
前記車両が登り勾配にてロック状態となる登坂ロック状態のとき、前記第１指令値を正の値、前記第２指令値を０または前記第１指令値とは異なる正の値とし、
前記車両が登り勾配以外にてロック状態となる非登坂ロック状態のとき、前記第１指令値を正の値、前記第２指令値を負の値とする請求項２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記主機モータと駆動輪（９５）との間には、ギアバックラッシュが存在しており、
前記回転数指令演算部は、前記非登坂ロック状態のとき、前記主機モータの駆動範囲が前記ギアバックラッシュの範囲内となるように前記第１指令値および前記第２指令値を決定する請求項３に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記回転数指令演算部は、前記第１指令値と前記第２指令値を切り替える切替周期の１周期にて、前記主機モータが電気角１２０°以上回転するように、前記第１指令値および前記第２指令値を決定する請求項２〜４のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項６】
前記ロック判定部は、前記主機モータの回転数がロック判定閾値より小さく、かつ、前記主機モータのトルクがトルク判定閾値より大きい状態が所定の継続判定時間に亘って継続した場合、前記車両がロック状態であると判定する請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項７】
前記モータ駆動制御部は、前記車両がロック状態であって、かつ、前記主機モータに供給される電力を変換するインバータ（２０）を冷却する冷却水の温度が回転数制御閾値より高い場合、前記回転数制御を行う請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項８】
前記車両がロック状態の場合、前記主機モータに供給される電力を変換するインバータ（２０）を冷却する冷却水の温度に基づき、前記主機モータから出力されるトルクを制限するトルク制限部（５５）を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項９】
前記主機モータと駆動軸（９１）との間に設けられるクラッチ（８１）を制御するクラッチ制御部（５１）を備え、
前記クラッチ制御部は、前記回転数制御を行うとき、前記クラッチの係合状態を、完全係合状態と完全離間状態との間の半クラッチ状態に制御する請求項１〜８のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項１０】
前記車両がロック状態であって、前記車両の移動量がずり下がり判定閾値より大きいと判定された場合、ブレーキ（９７）を制御して前記車両を停止させるブレーキ制御部（５９）を備える請求項１〜９のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の駆動源として電動機を用いる車両駆動システムが知られている。例えば特許文献１では、電動機のロック時に、インバータに対して周期的にトルク指令値を出力することによって電動機を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３９２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、トルク指令値に基づいて電動機を制御する場合、回転数は成り行きとなる。そのため、ロックされた状態から脱する際に、車両の飛び出しや、ずり下がりが生じる虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロック状態から脱したときの車両の飛び出しやずり下がりを防止可能な回転電機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】
【０００５】
本発明の車両制御装置は、ロック判定部（５４）と、モータ駆動制御部（５６）と、を備える。
ロック判定部は、車両（９０）がロック状態か否かを判断する。
モータ駆動制御部は、車両の駆動源である主機モータ（３）の回転数に係る回転数指令値を演算する回転数指令演算部（５７１）を有する。
モータ駆動制御部は、車両がロック状態である場合、周期的に変更される回転数指令値を用いた制御である回転数制御により、主機モータの駆動を制御する。
【０００６】
車両がロック状態のとき、主機モータの回転数を周期的に変更することで、特定の相に電流が集中するのを防ぐことができ、発熱の偏りを低減することができる。また、車両ロック時に主機モータの回転数を制御しておくことで、ロック状態から脱したときの車両の飛び出しやずり下がりを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態による車両の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による制御装置を説明する説明図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＭＧ制御部を説明するブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態によるトルク制限値を説明する説明図である。
【図５】本発明の一実施形態によるモータ制御処理を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による相電流を説明する説明図である。
【図７】本発明の一実施形態において、車両が非登坂ロック状態であるときの（ａ）回転数指令値、（ｂ）ＭＧ回転数を説明するタイムチャートである。
【図８】本発明の一実施形態によるモータ制御処理を説明するタイムチャートである。
【図９】本発明の一実施形態において、車両が登坂ロック状態であるときの（ａ）回転数指令値、（ｂ）ＭＧ回転数を説明するタイムチャートである。
【図１０】参考例によるモータ制御処理を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明による車両制御装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態を図１〜図９に示す。
図１および図２に示すように、車両制御装置としての制御装置５０は、車両９０に適用される。本実施形態の車両９０は、主機モータ３の駆動力にて走行するＥＶ車両である。本実施形態の主機モータ３は、永久磁石式同期型の３相交流の回転電機であって、電動機としての機能と発電機としての機能を併せ持つ、いわゆる「モータジェネレータ」である。以下適宜、主機モータ３を「ＭＧ」とし、主機モータ３が電動機として機能する場合を中心に説明する。また、主機モータ３の各相に通電される電流を相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗとする。
主機モータ３には、回転角を検出する回転角センサ４が設けられる。
【０００９】
主機モータ３の駆動力は、クラッチ８１および変速機８２を介して駆動軸９１に伝達される。駆動軸９１に伝達された駆動力は、ギア９２および車軸９３を介して駆動輪９５を回転させる。主機モータ３の回転方向は、車両９０を前進させる方向を正転方向、後進させる方向を逆転方向とする。
クラッチ８１は、主機モータ３と変速機８２との間に設けられ、主機モータ３と変速機８２とを断続可能に構成される。
変速機８２は、無段階に変速可能な無段変速機（ＣＶＴ）である。
【００１０】
駆動輪９５には、ブレーキ９７が設けられる。ブレーキ９７は、例えばディスクブレーキ等の摩擦式の制動装置である。本実施形態では、主機モータ３の回生ブレーキ、および、ブレーキ９７の摩擦力により、車両９０を制動させる。駆動輪９５以外の図示しない車輪がある場合、ブレーキ９７は、当該車輪にも設けられる。
【００１１】
主機バッテリ１０は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池であり、充放電可能に構成される。主機バッテリ１０は、ＳＯＣ（State of charge）が所定の範囲となるように充放電される。なお、主機バッテリ１０は、電気二重層キャパシタ等で構成してもよい。
【００１２】
図２に示すように、リレー部１５は、主機バッテリ１０とインバータ２０との間に設けられる。リレー部１５は、高電位側配線１１に設けられる高電位側リレー１６、および、低電位側配線１２に設けられる低電位側リレー１７を含む。高電位側リレー１６および低電位側リレー１７は、機械式リレーであってもよいし、半導体リレーであってもよい。
リレー部１５は、主機バッテリ１０と主機モータ３との導通または遮断を切り替える。リレー部１５をオンすることで、主機バッテリ１０と主機モータ３とが導通し、オフすることで、主機バッテリ１０と主機モータ３を遮断する。
【００１３】
インバータ２０は、ドライブ回路２１、コンデンサ２５、および、ＭＧ制御ユニット５２を有する。図中、「制御ユニット」を「ＥＣＵ」と記載する。
ドライブ回路２１は、６つのスイッチング素子２１１〜２１６を有する３相インバータを含む。スイッチング素子２１１〜２１６は、いずれもＩＧＢＴであり、両面放熱可能に設けられる。ドライブ回路２１は、冷却水が循環する図示しないインバータ冷却器により冷却される。
【００１４】
高電位側に接続されるスイッチング素子２１１〜２１３は、コレクタが高電位側配線１１に接続され、エミッタがそれぞれ対になる低電位側のスイッチング素子２１４〜２１６のコレクタに接続される。低電位側に接続されるスイッチング素子２１４〜２１６のエミッタは、低電位側配線１２に接続される。対になる高電位側のスイッチング素子２１１〜２１３と低電位側のスイッチング素子２１４〜２１６との接続点は、それぞれ、主機モータ３の各相巻線の一端に接続される。
【００１５】
対になる高電位側のスイッチング素子２１１〜２１３と低電位側のスイッチング素子２１４〜２１６とは、ＭＧ制御ユニット５２からの駆動信号に基づき、交互に、かつ、相補的にオンオフ作動される。インバータ２０は、スイッチング素子２１１〜２１６のオンオフ作動を制御することで、直流電力を３相交流電力に変換し、主機モータ３に出力する。
ドライブ回路２１とリレー部１５との間には、図示しない昇圧コンバータが設けられ、ドライブ回路２１には、昇圧コンバータにより昇圧された電圧が印加される。
コンデンサ２５は、ドライブ回路２１に並列に接続される。
【００１６】
制御装置５０は、車両制御ユニット５１、ＭＧ制御ユニット５２、および、ブレーキ制御ユニット５９等を有する。図中、車両制御ユニット５１、ＭＧ制御ユニット５２、および、ブレーキ制御ユニット５９は、いずれもマイコン等を主体として構成される。車両制御ユニット５１、ＭＧ制御ユニット５２、および、ブレーキ制御ユニット５９における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
車両制御ユニット５１、ＭＧ制御ユニット５２、および、ブレーキ制御ユニット５９は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車両通信網６０を介して接続されており、情報を授受可能である。
【００１７】
車両制御ユニット５１は、図示しないアクセルセンサ、シフトスイッチ、ブレーキスイッチ、車速センサ等からの信号を取得し、取得されたこれらの信号に基づき、車両９０全体の制御を司る。車両制御ユニット５１は、アクセル開度および車速等に基づいて主機モータ３の駆動に係るトルク指令値ｔｒｑ*を演算する。トルク指令値ｔｒｑ*は、ＭＧ制御ユニット５２に出力される。
【００１８】
車両制御ユニット５１は、クラッチ８１の係合状態を制御する。以下、クラッチ８１が完全係合している状態と、完全離間している状態との間の中間的な状態を「半クラッチ状態」とする。本実施形態では、車両制御ユニット５１がクラッチ８１を制御しており、「クラッチ制御部」に対応する。
ブレーキ制御ユニット５９は、ブレーキ９７を制御する。本実施形態では、ブレーキ制御ユニット５９が「ブレーキ制御部」に対応する。
【００１９】
ＭＧ制御ユニット５２は、トルク指令値ｔｒｑ*および回転角センサ４の検出値等に基づいてスイッチング素子２１１〜２１６のオンオフ作動を制御することで、主機モータ３の駆動を制御する。本実施形態では、電流フィードバック制御により主機モータ３の駆動を制御する。電流フィードバック制御に替えて、トルクフィードバック制御等であってもよい。
【００２０】
図３に示すように、ＭＧ制御ユニット５２は、回転数演算部５３、ロック判定部５４、トルク制限部５５、および、モータ駆動制御部としての駆動制御部５６等を有する。
回転数演算部５３は、回転角センサ４の検出値に基づき、主機モータ３の回転数であるＭＧ回転数ωを演算する。
【００２１】
ロック判定部５４は、車両９０がロック状態か否かを判断する。車両９０のロック状態とは、アクセルペダルが踏み込まれているにも関わらず、障害物等により車両９０が停止している状態や、車両９０が登り勾配であって、ブレーキ９７を用いずに車両９０の停止を維持するような状態である。「登り勾配」とは、車両前方が後方と比較して鉛直方向上側であって、車両９０が所定の傾斜角度以上で傾斜している状態を意味する。
【００２２】
ロック判定部５４は、ＭＧ回転数ωがロック判定閾値ωｔｈ未満、かつ、ＭＧトルクｔｒｑがトルク判定閾値ｔｒｑ＿ｔｈより大きい状態が所定の継続判定時間Ｘｔｈに亘って継続した場合、車両９０がロック状態であると判断する。ロック判定閾値ωｔｈ、トルク判定閾値ｔｒｑ＿ｔｈおよび継続判定時間Ｘｔｈは、任意に設定可能であり、例えば、ロック判定閾値ωｔｈは５０［ｒｐｍ］、トルク判定閾値ｔｒｑ＿ｔｈは５０［Ｎｍ］、継続判定時間Ｘｔｈは３［ｓ］とする。
【００２３】
トルク制限部５５は、トルク指令値ｔｒｑ*をトルク制限値ｔｒｑ＿ｌｉｍに応じて制限する。
トルク制限部５５は、トルク指令値ｔｒｑ*がトルク制限値ｔｒｑ＿ｌｉｍ以下の場合、トルク指令値ｔｒｑ*をそのまま制限後トルク指令値ｔｒｑ＿ａ*とする。トルク制限部５５は、トルク指令値ｔｒｑ*がトルク制限値ｔｒｑ＿ｌｉｍより大きい場合、トルク制限値ｔｒｑ＿ｌｉｍを制限後トルク指令値ｔｒｑ＿ａ*とする。
【００２４】
トルク制限部５５は、車両９０がロック状態のとき、ドライブ回路２１を冷却する冷却水の温度である冷却水温Ｗｔに基づき、トルク指令値ｔｒｑ*を制限する。
図４に示すように、冷却水温Ｗｔが第１閾値Ｗｔ１以下の場合、トルク制限値ｔｒｑ＿ｌｉｍをロック時最大制限値ｔｒｑ＿ｍａｘとする。冷却水温Ｗｔが第１閾値Ｗｔ１より高く、第２閾値Ｗｔ２以下の場合、冷却水温Ｗｔが高くなるほどトルク制限値ｔｒｑ＿ｌｉｍが小さくなるようにする。図４では、トルク制限値ｔｒｑ＿ｌｉｍが線形的に小さくなるように記載しているが、トルク制限値ｔｒｑ＿ｌｉｍが非線形的に小さくなるようにしてもよい。冷却水温Ｗｔが第２閾値Ｗｔ２より高い場合、トルク制限値ｔｒｑ＿ｌｉｍを最小制限値ｔｒｑ＿ｍｉｎとする。最小制限値ｔｒｑ＿ｍｉｎは、退避走行可能な程度に設定される。
【００２５】
本実施形態では、主機モータ３がロック状態となった場合、ＭＧトルクｔｒｑが最小制限値ｔｒｑ＿ｍｉｎとなるように一律に制限を行うのではなく、冷却水温Ｗｔが低く、冷却性能に余裕がある場合は、冷却水温Ｗｔが高い場合と比較してトルク制限を緩めている、と捉えることもできる。
【００２６】
図４では、ロック判定時における冷却水温Ｗｔに基づくトルク制限を説明したが、ロック判定時以外においても、スイッチング素子２１１〜２１６の温度である素子温度に基づくトルク制限は、別途に行われる。また、素子温度が過熱保護温度を超えると、トルク制限値ｔｒｑ＿ｌｉｍを減少させるとともに、過熱異常判定値ＴｍｐＨを超えると、部品保護のためトルク制限値ｔｒｑ＿ｌｉｍを０とし、主機モータ３の駆動を停止する。
【００２７】
図３に戻り、駆動制御部５６は、スイッチング素子２１１〜２１６のオンオフ作動を制御する駆動信号を生成し、駆動信号に基づいてスイッチング素子２１１〜２１６を制御することで、主機モータ３の駆動を制御する。駆動制御部５６は、回転数制御部５７、および、トルク制御部５８を有する。
回転数制御部５７は、回転数指令演算部５７１、減算器５７２、制御器５７３、および、加算器５７４を有する。
【００２８】
回転数指令演算部５７１は、回転数指令値ω*を演算する。
減算器５７２は、回転数指令値ω*からＭＧ回転数ωを減算し、回転数偏差Δωを演算する。
制御器５７３は、回転数偏差Δωを０にすべく、ＰＩ演算等により、変動分トルク指令値ｔｒｑ*＿ｆを演算する。
加算器５７４は、制限後トルク指令値ｔｒｑ*＿ａに、変動分トルク指令値ｔｒｑ*＿ｆを加算し、回転数制御時トルク指令値ｔｒｑ＿ω*を演算する。
本実施形態の回転数制御は、フィードバックされるＭＧ回転数ωと回転数指令値ω*に基づく制御であり、回転数フィードバック制御である、といえる。
【００２９】
トルク制御部５８は、回転数制御を行う場合、回転数制御時トルク指令値ｔｒｑ＿ω*に基づき、スイッチング素子２１１〜２１６のオンオフ作動を制御する駆動信号を生成する。また、トルク制御部５８は、回転数制御を行わない場合、制限後トルク指令値ｔｒｑ＿ａ*に基づき、駆動信号を生成する。
【００３０】
ところで、障害物や登り坂などで、車両９０の駆動輪９５がロックされるロック状態となることがある。ロック状態のとき、主機モータ３は回転していない、或いは、回転数が小さいため、ロータの位置に応じた特定の相に電流が集中する。特定の相に電流が集中する状態が継続されると、電流集中相のスイッチング素子の温度が上昇する虞がある。また、スイッチング素子の温度が過熱異常判定値ＴｍｐＨを超えると、フェイル判定され、主機モータ３の駆動を継続することができない。
【００３１】
また、ロック状態においては、トルクを制御したとしても、主機モータ３のロータの回転には直接つながらない場合がある。そのため、ロック状態から脱したときに、ＭＧ回転数ωが急変し、車両９０の飛び出しやずり下がりが生じる虞がある。
そこで本実施形態では、ロック状態において、ＭＧ回転数ωを制御する回転数制御により主機モータ３を制御することで、特定相への電流集中を回避するとともに、ロック状態から脱したときの車両９０の飛び出しやずり下がりを抑制する。
【００３２】
本実施形態のモータ制御処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、車両９０の始動スイッチがオンされている期間に、制御装置５０にて所定の間隔（例えば１００「ｍｓ」）で実行される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。
最初のＳ１０１では、ＭＧ制御ユニット５２は、車両制御ユニット５１からトルク指令値ｔｒｑ*を取得する。
【００３３】
Ｓ１０２では、ロック判定部５４は、車両９０がロック状態か否かを判断する。車両９０がロック状態ではないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１１０へ移行する。車両９０がロック状態であると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。
【００３４】
Ｓ１０３では、トルク制限部５５は、冷却水温Ｗｔに基づき、制限後トルク指令値ｔｒｑ＿ａ*を演算する。
Ｓ１０４では、ＭＧ制御ユニット５２は、冷却水温Ｗｔが回転数制御閾値Ｗｔ＿ｒより高いか否かを判断する。本実施形態では、回転数制御閾値Ｗｔ＿ｒを第２閾値Ｗｔ２とするが、第２閾値Ｗｔ２とは異なる値であってもよい。冷却水温Ｗｔが回転数制御閾値Ｗｔ＿ｒ以下であると判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１１１へ移行する。すなわち冷却水温Ｗｔが回転数制御閾値Ｗｔ＿ｒ以下の場合、冷却水温Ｗｔに応じたパワーセーブは行うが、回転数制御は行わない。冷却水温Ｗｔが回転数制御閾値Ｗｔ＿ｒより高いと判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０５へ移行する。
【００３５】
Ｓ１０５では、車両制御ユニット５１は、クラッチ８１を半クラッチ状態とする。
Ｓ１０６では、ＭＧ制御ユニット５２は、車両９０が登り勾配か否かを判断する。車両９０が登り勾配か否かは、車両制御ユニット５１から取得されるＧセンサ等の検出値に基づいてＭＧ制御ユニット５２の内部で判断してもよいし、車両制御ユニット５１にて車両９０の傾斜状態を判断した判断結果に基づくフラグ等の情報に基づいて判断してもよい。
車両９０が登り勾配であると判断された場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行する。車両９０が登り勾配ではないと判断された場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１０８へ移行する。
【００３６】
Ｓ１０７では、回転数指令演算部５７１は、回転数指令値ω*として、登坂時回転数指令値ωＣ*を演算する。
Ｓ１０８では、回転数指令演算部５７１は、回転数指令値ω*として、非登坂時回転数指令値ωＬ*を演算する。
【００３７】
Ｓ１０９では、駆動制御部５６は、回転数指令値ω*に基づく回転数制御により、スイッチング素子２１１〜２１６のオンオフ作動を制御する駆動信号を生成する。詳細には、回転数指令値ω*に基づいて演算された回転数制御時トルク指令値ｔｒｑ＿ω*に基づいて、駆動信号を生成する。
【００３８】
車両９０がロック状態ではないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）に移行するＳ１１０では、素子温度等に基づき、制限後トルク指令値ｔｒｑ*＿ａを演算する。
冷却水温Ｗｔが回転数制御閾値Ｗｔ＿ｒ以下である場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、または、Ｓ１１０に続いて移行するＳ１１１では、駆動制御部５６は、回転数制御は行わず、トルク制御により駆動信号を生成する。詳細には、制限後トルク指令値ｔｒｑ＿ａ*に基づいて、駆動信号を生成する。
【００３９】
ここで、回転数指令値ω*について説明する。
本実施形態の主機モータ３は３相モータであるので、図６に示すように、電気角で１２０°以上回転させることで、少なくとも２相の電流が一度は０になるとともに、電流が最大となる相が入れ替わる。なお、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの正負は、通電方向に対応するので、「電流が最大となる相」は、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの絶対値が最も大きい相である。
本実施形態では、切替周期ＰＬ、ＰＣの間に、主機モータ３が電気角で１２０°以上回転するように、回転数指令値ω*を設定する。
【００４０】
車両９０が登り勾配以外であって、例えば障害物等によりロック状態となっている非登坂ロック状態での回転数制御を図７および図８に基づいて説明する。
図７（ａ）に示すように、車両９０が非登坂ロック状態である場合、切替周期ＰＬの１周期における前半期間を正転期間とし、非登坂時回転数指令値ωＬ*を第１指令値ωＬ１*とする。また、切替周期ＰＬの１周期における後半期間を逆転期間とし、非登坂時回転数指令値ωＬ*を第２指令値ωＬ２*とする。
これにより、図７（ｂ）に示すように、ＭＧ回転数ωが周期的に変化する。
【００４１】
本実施形態では、第１指令値ωＬ１*が正、第２指令値ωＬ２*が負であって、絶対値が等しいものとする。また、本実施形態では、切替周期ＰＬにおける正転期間の長さと逆転期間の長さとが等しい。切替周期ＰＬは、任意に設定可能であるが、例えば１５０［ｍｓ］程度である。また、第１指令値ωＬ１*は、例えば３０［ｒｐｍ］であり、第２指令値ωＬ２*は、例えば−３０［ｒｐｍ］とする。第１指令値ωＬ１*および第２指令値ωＬ２*の絶対値は異なっていてもよい。また、正転期間および逆転期間の長さは異なっていてもよい。
【００４２】
第１指令値ωＬ１*および第２指令値ωＬ２*は、正転方向に電気角で６０°以上、逆転方向に電気角で６０°以上回転させ、正逆合わせて電気角で１２０°分以上、回転するよう決定される。例えば、磁極数が４であれば、電気角１２０°分回転させるには、切替周期ＰＬにて、機械角で３０°分、すなわち正方向に機械角で１５°、逆転方向に機械角で１５°分、回転するようにする。
【００４３】
また、図１に示すように、主機モータ３と車軸９３との間には、クラッチ８１、変速機８２、および、ギア９２が設けられている。クラッチ８１、変速機８２およびギア９２には、バックラッシュが存在する。以下、主機モータ３と車軸９３との間に存在するバックラッシュの合計を単に「ギアバックラッシュ」という。
主機モータ３の回転量がギアバックラッシュの範囲内である場合、車軸９３は回転しない。換言すると、主機モータ３がギアバックラッシュの範囲内で回転している状態であれば、ロック状態が継続される。
【００４４】
本実施形態では、非登坂ロック状態において、ギアバックラッシュの範囲内で、主機モータ３の正転、逆転が切り替わるように、非登坂時回転数指令値ωＬ*を決定する。これにより、回転数制御によりＭＧ回転数ωを変化させても、その変化が駆動輪９５に伝達されないので、ドライバビリティ（以下、「ドラビリ」）の悪化を防ぐことができる。
【００４５】
本実施形態のＭＧ制御処理を図８のタイムチャートに基づいて説明する。図８は、車両９０が非登坂ロック状態である場合の例である。図８では、共通時間軸を横軸とし、（ａ）がアクセル開度、（ｂ）が車速、（ｃ）がＭＧ回転数ω、（ｄ）がＭＧトルクｔｒｑ、（ｅ）がロック判定、（ｆ）が冷却水温Ｗｔ、（ｇ）が素子温度、（ｈ）がフェイル判定を示している。図８（ｇ）では、温度が最も高いスイッチング素子の温度を示している。ロック判定は、ロック状態のときを「１」、ロック状態のときを「０」とした。説明のため、図８ではタイムスケール等は適宜変更している。図１０も同様である。
【００４６】
時刻ｘ１１にて、図示しないアクセルペダルが操作され、アクセル開度が０でなくなると、ＭＧトルクｔｒｑが増加する。このとき、車両９０が障害物等によりロック状態となると、主機モータ３は回転しない。時刻ｘ１２にて、ＭＧトルクｔｒｑがトルク判定閾値ｔｒｑ＿ｔｈを超え、この状態が継続判定時間Ｘｔｈに亘って継続すると、時刻ｘ１３にてロック判定される。また、図８（ｆ）に示すように、冷却水温Ｗｔが上昇すると、冷却水温Ｗｔが第１閾値Ｗｔ１を超えた時刻ｘ１４からＭＧトルクｔｒｑが制限され、第２閾値Ｗｔ２を超えた時刻ｘ１５にて、最小制限値ｔｒｑ＿ｍｉｎに制限される。
【００４７】
本実施形態では、回転数制御閾値Ｗｔ＿ｒが第２閾値Ｗｔ２と同じであるので、ロック状態にて冷却水温Ｗｔが第２閾値Ｗｔ２を超えた時刻ｘ１５にて、ＭＧ制御ユニット５２は、主機モータ３の制御を回転数制御に切り替える。詳細には、図７にて説明した通り、非登坂時回転数指令値ωＬ*として、第１指令値ωＬ１*と第２指令値ωＬ２*とを切り替える。換言すると、本実施形態では、車両９０が登り勾配ではない状態でロック状態となった場合、主機モータ３の正転と逆転とを小刻みに切り替えることで、特定の相への電流集中を防いでいる。
【００４８】
特定の相に電流が集中せず、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの偏りが低減されると、電流が集中していた相への通電量が減るため、最も温度が高いスイッチング素子の温度は低下に転じる。また、ロック状態が継続された場合であっても、全ての相の素子温度が過熱異常判定値ＴｍｐＨを超えなければ、フェイル判定されず、主機モータ３の駆動を継続することができる。
【００４９】
図１０は、参考例によるタイムチャートである。図１０では、共通時間軸を横軸とし、（ａ）がＭＧ回転数ω、（ｂ）がＭＧトルクｔｒｑ、（ｃ）がロック判定、（ｄ）が相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、（ｅ）がスイッチング素子２１２の温度、（ｆ）がフェイル判定を示している。図１０では、ロック判定閾値ωｔｈが０として説明する。
図１０に示すように、時刻ｘ９１にてＭＧ回転数ωが０となり、ＭＧトルクｔｒｑがトルク判定閾値ｔｒｑ＿ｔｈより大きい状態が継続判定時間Ｘｔｈに亘って継続すると、時刻ｘ９２にてロック判定される。また、ロック状態となることで、スイッチング素子の温度上昇に伴って冷却水温Ｗｔが上昇すると、トルク指令値ｔｒｑ*が制限され、ＭＧトルクｔｒｑが制限される。なお、図１０では、冷却水温Ｗｔの記載を省略した。
【００５０】
車両９０がロック状態となり、主機モータ３のロータ位置が変化しないと、各相に一定の電流が通電される状態が継続する。図１０の例では、他の２相と比較し、Ｖ相電流Ｉｖが大きい状態が継続する。この状態が継続すると、他の素子と比較し、Ｖ相のスイッチング素子２１２の温度上昇が大きくなる。
そして、時刻ｘ９３にて、スイッチング素子２１２の温度が過熱異常判定値ＴｍｐＨを超えると、フェイル判定され、主機モータ３の駆動を継続することができない。
【００５１】
一方、本実施形態では、車両９０がロック状態となったとき、回転数指令値ω*を周期的に切り替えている。これにより、ロック状態が継続した場合であっても、特定相への電流集中を防ぎ、ファイル判定となるのを回避しているので、ロック状態にて主機モータ３の駆動を継続することができる。
【００５２】
車両９０が登り勾配でロック状態となっている登坂ロック状態での回転数制御を図９に基づいて説明する。
車両９０が登坂ロック状態である場合、切替周期ＰＣの１周期における前半期間の登坂時回転数指令値ωＣ*を第１指令値ωＣ１*、後半期間の登坂時回転数指令値ωＣ*を第２指令値ωＣ２*とする。
登坂ロック状態にて、主機モータ３を逆回転させると、車両９０がずり下がる虞がある。そこで、登坂ロック状態における回転数制御では、第１指令値ωＣ１*と正の値であって、例えば６０［ｒｐｍ］とする。また、第２指令値ωＣ２*を０とする。第２指令値ωＣ２*は、第１指令値ωＣ１*とは異なる正の値としてもよい。
【００５３】
本実施形態では、切替周期ＰＣ内において、登坂時回転数指令値ωＣ*を、第１指令値ωＣ１*とする期間と第２指令値ωＣ２*とする期間とは等しいが、異なっていてもよい。また、登坂ロック状態の切替周期ＰＣと非登坂ロック状態の切替周期ＰＬとは等しいが、異なっていてもよい。
【００５４】
本実施形態では、車両９０が登坂ロック状態のとき、主機モータ３の正転と停止とを小刻みに切り替えることで、特定の相への電流集中を防いでいる。車両９０が登り勾配の場合、ずり下がりを防ぐべく、主機モータ３を逆転させないので、車両９０は微速前進となる。このとき、ロック状態を脱するか継続されるかは、ＭＧトルクｔｒｑや勾配等による。
【００５５】
また本実施形態では、ロック状態において、車両９０の後方への移動量がずり下がり判定値を超えた場合、車両９０のずり下がりが生じていると判定し、ブレーキ制御ユニット５９がブレーキ９７を制御することで、車両９０のずり下がりを防止する。なお、ブレーキ９７により車両９０が制動された場合、主機モータ３によるロック状態を継続する必要がなければ、主機モータ３を停止する。
また、ロック状態において、冷却水温Ｗｔの高温状態が続く場合、ブレーキ制御ユニット５９によりブレーキ９７を制御することで車両９０を制動させて主機モータ３を停止させる。
主機モータ３を停止すれば、素子温度や冷却水温を低下する。
【００５６】
本実施形態では、車両９０がロック状態となった場合、回転数制御により、ＭＧ回転数ωを周期的に変更する。これにより、特定の相への電流集中を防ぎ、電流集中による特定素子の昇温を防ぐことで、ロック状態での主機モータ３の駆動を継続可能である。
また、ロック状態におけるＭＧ回転数ωを制御しているので、ロック状態を脱したときにも、回転数の急変が生じず、ドライバが予期しない飛び出しやずり下がり等を防ぐことができる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の制御装置５０は、ロック判定部５４と、駆動制御部５６とを備える。
ロック判定部５４は、車両９０がロック状態か否かを判定する。
駆動制御部５６は、車両９０の駆動源である主機モータ３の回転数の制御に係る回転数指令値ω*を演算する回転数指令演算部５７１を有する。駆動制御部５６は、車両９０がロック状態である場合、周期的に変更される回転数指令値ω*を用いた制御である回転数制御により、主機モータ３の駆動を制御する。
【００５８】
車両９０がロック状態のとき、ＭＧ回転数ωを周期的に変更することで、特定の相に電流が集中するのを防ぐことができ、発熱の偏りを低減することができる。また、車両ロック時にＭＧ回転数ωを制御しておくことで、ロック状態から脱したときの車両９０の飛び出しやずり下がりを防ぐことができる。
【００５９】
回転数指令演算部５７１は、回転数指令値ω*として、第１指令値と第２指令値とを交互に切り替える。詳細には、回転数指令演算部５７１は、車両９０が登り勾配のとき、第１指令値ωＣ１*と第２指令値ωＣ２*とを交互に切り替え、車両９０が登り勾配でないとき、第１指令値ωＬ１*と第２指令値ωＬ２*とを交互に切り替える。
これにより、回転数指令値ω*を適切に切り替えることができる。
【００６０】
主機モータ３を正方向に回転させる回転数指令値ω*を正、逆方向に回転させる回転数指令値ω*を負とする。
回転数指令演算部５７１は、車両９０が登り勾配にてロック状態となる登坂ロック状態のとき、第１指令値ωＣ１*を正の値、第２指令値ωＣ２*を０または第１指令値ωＣ１*とは異なる正の値とする。これにより、車両９０のずり下がりを防ぐことができる。
また、回転数指令演算部５７１は、車両９０が登り勾配以外でロック状態となる非登坂ロック状態のとき、第１指令値ωＬ１*を正の値、第２指令値ωＬ２*を負の値とする。これにより、主機モータ３の正転と逆転とを周期的に繰り返すことができる。
【００６１】
主機モータ３と駆動輪９５との間には、ギアバックラッシュが存在している。
回転数指令演算部５７１は、非登坂ロック状態のとき、主機モータ３の駆動範囲がギアバックラッシュの範囲内となるように、第１指令値ωＬ１*および第２指令値ωＬ２*を決定する。ギアバックラッシュの範囲内にて主機モータ３を駆動するので、主機モータ３の駆動は駆動輪９５に伝達されない。これにより、ドライバに違和感を与えることなく、ＭＧ回転数ωを周期的に切り替えることができる。
【００６２】
回転数指令演算部５７１は、第１指令値ωＬ１*と第２指令値ωＬ２*とを切り替える切替周期ＰＬの１周期にて、主機モータ３が電気角１２０°以上回転するように、第１指令値ωＬ１*および第２指令値ωＬ２*を決定する。同様に、回転数指令演算部５７１は、第１指令値ωＣ１*と第２指令値ωＣ２*とを切り替える切替周期ＰＣの１周期にて、主機モータ３が電気角１２０°以上回転するように、第１指令値ωＣ１*および第２指令値ωＣ２*を決定する。
これにより、特定相への電流集中を適切に防ぐことができる。
【００６３】
ロック判定部５４は、主機モータ３の回転数であるＭＧ回転数ωがロック判定閾値ωｔｈより小さく、かつ、主機モータ３のトルクであるＭＧトルクｔｒｑがトルク判定閾値ｔｒｑ＿ｔｈより大きい状態が所定の継続判定時間Ｘｔｈに亘って継続した場合、車両９０がロック状態であると判定する。
これにより、車両９０のロック状態を適切に判定することができる。
【００６４】
駆動制御部５６は、車両９０がロック状態であって、かつ、主機モータ３に供給される電力を変換するインバータ２０を冷却する冷却水の温度である冷却水温Ｗｔが回転数制御閾値Ｗｔ＿ｒより高い場合、回転数制御を行う。冷却水温Ｗｔが高く、素子温度が上昇しやすいときに、回転数制御を行ってＭＧ回転数ωを変動させることで、特定の相への電流集中に伴う特定箇所の昇温を抑制することができる。
【００６５】
制御装置５０は、車両９０がロック状態の場合、冷却水温Ｗｔに基づき、主機モータ３から出力されるトルクを制限するトルク制限部５５を備える。これにより、冷却性能に応じ、適切にトルク制限を行うことができる。
【００６６】
制御装置５０は、主機モータ３と駆動軸９１との間に設けられるクラッチ８１を制御する車両制御ユニット５１が設けられる。車両制御ユニット５１は、回転数制御を行うとき、クラッチ８１の係合状態を、完全係合状態と完全離間状態との間の半クラッチ状態に制御する。
これにより、ＭＧ回転数ωの変動が駆動輪９５側に伝達されにくくなるので、ＭＧ回転数ωを変動させることによるドラビリの悪化を抑制することができる。
【００６７】
制御装置５０は、車両９０がロック状態であって、車両９０の移動量がずり下がり判定閾値より大きいと判定された場合、ブレーキ９７を制御して車両９０を停止させるブレーキ制御ユニット５９を備える。
主機モータ３にて車両９０のロック状態を継続できない場合、ブレーキ９７を制御することで、車両９０のずり下がりを適切に防ぐことができる。
【００６８】
（他の実施形態）
（ア）回転数制御
上記実施形態では、第１指令値と第２指令値とを交互に切り替えることで、回転数指令値を周期的に切り替える。他の実施形態では、３つ以上の値を順次切り替えることで、回転数指令値を周期的に切り替えるようにしてもよい。また、回転数指令値は、どのように周期的に変更されてもよい。
上記実施形態では、車両が登り勾配の場合と登り勾配以外の場合とで、第１指令値および第２指令値を異なる値とする。他の実施形態では、車両の傾斜状態によらず、同一の回転数指令値を用いてもよい。
【００６９】
上記実施形態では、冷却水温が回転数制御閾値より高い場合、回転数制御を行う。他の実施形態では、図５中のＳ１０４を省略し、車両がロック状態のとき、冷却水温によらず、回転数制御を行うようにしてもよい。
上記実施形態では、回転数制御を行う際、クラッチを半クラッチ状態に制御する。他の実施形態では、図５中のＳ１０５を省略し、半クラッチ制御を行わず、回転数制御時においてもクラッチを完全係合状態としてもよい。また、クラッチを設けなくてもよい。
【００７０】
（イ）制御装置
上記実施形態では、制御装置には、車両制御ユニット、ＭＧ制御ユニット、および、ブレーキ制御ユニットの３つの制御ユニットが含まれる。他の実施形態では、制御装置を構成する制御ユニットは、２つ以下、あるいは、４つ以上であってもよい。また、各制御ユニットが通信等にて情報を授受可能であれば、回転数制御等に係る各処理は、いずれの制御ユニットにて実施してもよい。
【００７１】
（ウ）主機モータ
上記実施形態では、主機モータは、永久磁石式の３相交流の回転電機である。他の実施形態では、主機モータとしてどのようなものを用いてもよい。
（エ）車両
上記実施形態では、電源システム制御装置が適用される車両は、１つの主機モータの動力を用いて走行するＥＶ車両である。他の実施形態では、主機モータは、複数であってもよい。他の実施形態では、回転電機制御装置が適用される車両は、ＥＶ車両に限らず、車両の駆動源として主機モータに加えエンジンを備えるハイブリッド車や、燃料電池車であってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７２】
３・・・主機モータ
５０・・・制御装置（車両制御装置）
５１・・・車両制御ユニット（クラッチ制御部）
５２・・・ＭＧ制御ユニット
５４・・・ロック判定部
５６・・・駆動制御部（モータ駆動制御部）
５７・・・回転数制御部
５７１・・・回転数指令演算部
５９・・・ブレーキ制御ユニット（ブレーキ制御部）
９０・・・車両
【図１】
2018064343.tif 000003
【図２】
2018064343.tif 000004
【図３】
2018064343.tif 000005
【図４】
2018064343.tif 000006
【図５】
2018064343.tif 000007
【図６】
2018064343.tif 000008
【図７】
2018064343.tif 000009
【図８】
2018064343.tif 000010
【図９】
2018064343.tif 000011
【図１０】
2018064343.tif 000012