(57)【要約】【課題】モータ駆動の貨物自動車を対象に、簡易な手法でスイッチング素子の過熱を回避すること。【解決手段】スイッチング素子の過熱は、モータの回転数がゼロである場合に発生しやすい。回転数がゼロの場合、踏み込み量がゼロ％から所定量Ｐ２までは、アクセルペダルの踏み込み量の増大に対し、電流値が単調増加するように定められている。踏み込み量が所定量Ｐ２から１００％までは、踏み込み量に関わらず、電流値は制限値Ithで一定である。【選択図】図５
2019009954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の駆動モータと、
前記駆動モータに交流を流すための複数のスイッチング素子を備えるインバータと、
前記駆動モータに流れる電流値を制御するためのアクセルペダルと、
前記アクセルペダルの踏み込み量と、前記駆動モータの回転数とに応じて、前記インバータに流れる電流値を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記駆動モータの回転数がゼロである場合、前記インバータに流れる電流値を、予め定められた最大値に５０％以上１００％未満の任意の値である所定割合を乗じた値である制限値以下に制御する
貨物自動車。
【請求項２】
走行用の駆動モータと、
前記駆動モータに交流を流すための複数のスイッチング素子を備えるインバータと、
前記駆動モータに流れる電流値を制御するためのアクセルペダルと、
前記アクセルペダルの踏み込み量と、前記駆動モータの回転数とに応じて、前記インバータに流れる電流値を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記踏み込み量が１００％である場合、前記回転数がゼロよりも小さい第１回転数のとき、及び前記回転数がゼロよりも大きい第２回転数のとき、予め定められた最大値に前記電流値を制御し、前記回転数がゼロのとき、前記最大値に５０％以上１００％未満の任意の値である所定割合を乗じた値である制限値に前記電流値を制御する
貨物自動車。
【請求項３】
前記制御装置は、前記スイッチング素子の温度が第１の温度の場合は前記所定割合を第１の値に設定し、前記スイッチング素子の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度の場合は前記所定割合を前記第１の値よりも大きい第２の値に設定する
請求項１から請求項２までの何れか一項に記載の貨物自動車。
【請求項４】
前記制御装置は、前記回転数がゼロである場合、前記踏み込み量が所定量以上のとき、前記電流値を前記制限値に一致させる
請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の貨物自動車。
【請求項５】
走行用の駆動モータと、
前記駆動モータに交流を流すための複数のスイッチング素子を備えるインバータと、
前記駆動モータに流れる電流値を制御するためのアクセルペダルと、
前記アクセルペダルの踏み込み量と、前記駆動モータの回転数とに応じて、前記インバータに流れる電流値を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記回転数がゼロである場合、前記踏み込み量が第１の量であるときは前記電流値を第１の値に制御し、前記踏み込み量が前記第１の量よりも大きい第２の量であるとき、及び前記第２の量よりも大きい第３の量であるときは前記電流値を前記第１の値よりも大きい第２の値に制御する
貨物自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、モータ駆動の貨物自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、三相交流モータに流れる相電流を測定し、フィードバック制御を施して電圧指令を演算することについて開示している。モータの駆動には、インバータが使用される。インバータは、ＰＷＭ変換器からのパルス幅変調制御信号に基づいて複数のスイッチング素子をスイッチングして、直流電力を三相交流電力としてモータに印加する。複数のスイッチング素子のそれぞれは、モータの回転に同期して、電流を流したり遮断したりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３０３２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常は、モータに電流が流れれば、モータは回転するので、複数のスイッチング素子の何れかに電流が流れ続けることは発生しない。但し、モータに電流が流れても、トルクが不足していると、モータは回転しない。この場合、複数のスイッチング素子の何れかに電流が流れ続けることになる。スイッチング素子は、電流が流れ続けると温度が上昇する。スイッチング素子は、温度が高くなり過ぎると故障する。
【０００５】
上記のような故障が発生しないように、通常、スイッチング素子の温度を測定し、測定値が閾値を超えた場合、モータに流す電流値を強制的にゼロにする。電流値を強制的にゼロにすると、トルクがゼロになる。このため、このような強制的な制御は、できるだけ回避するのが好ましい。
【０００６】
上記の強制的な制御を回避するために、スイッチング素子の温度を測定し、測定値が閾値を超えないようにフィードバック制御することが考えられる。但し、この種の制御の応答速度には限界がある。加えて、スイッチング素子は、小さな部品であるため熱容量が小さい。このため、フィードバック制御が作動する前に、スイッチング素子の温度が閾値を超えてしまうことがある。
【０００７】
上記のフィードバック制御を正常に作動させるためには、トルクの不足が起こる場合において、どの程度の値のトルクで発生するのかを推定できることが好ましい。例えば、モータが自動車の走行用に搭載されている場合には、大きな段差を乗り越える場合や、坂道発進の場合にトルクの不足が起こり得る。これらの現象は、車重に影響を受ける。このため、車重の変動が小さい乗用車などであれば、車重の値を固定値と見なし、フィードバック制御に用いることで、スイッチング素子の温度が閾値を超えないようにすることができる。
【０００８】
これに対し、貨物自動車の場合、車重の変化幅が、乗用車に比べると極端に大きい。このため、車重を固定値と見なすことができない。そこで、車重を測定したり推定したりすれば、上記のフィードバック制御を実現することは可能である。しかし、このような測定や推定は、手間が掛かったり、複雑な演算を要したりするので、回避するのが好ましい。
【０００９】
本開示は、上記を踏まえ、モータ駆動の貨物自動車を対象に、簡易な手法で、スイッチング素子の過熱を回避することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一形態は、走行用の駆動モータと；前記駆動モータに交流を流すための複数のスイッチング素子を備えるインバータと；前記駆動モータに流れる電流値を制御するためのアクセルペダルと；前記アクセルペダルの踏み込み量と、前記駆動モータの回転数とに応じて、前記インバータに流れる電流値を制御する制御装置とを備え；前記制御装置は、前記駆動モータの回転数がゼロである場合、前記駆動モータに流れる電流値を、予め定められた最大値に５０％以上１００％未満の任意の値である所定割合を乗じた値である制限値以下に制御する貨物自動車である。この形態によれば、駆動モータの回転数がゼロである場合、インバータに流れる電流値が制限値以下に制御されるので、スイッチング素子の過熱が回避される。この形態の実現には、車重の値は不要であるので、簡易に実現される。
【００１１】
本開示の他の形態は、走行用の駆動モータと；前記駆動モータに交流を流すための複数のスイッチング素子を備えるインバータと；前記駆動モータに流れる電流値を制御するためのアクセルペダルと；前記アクセルペダルの踏み込み量と、前記駆動モータの回転数とに応じて、前記インバータに流れる電流値を制御する制御装置とを備え；前記制御装置は、前記踏み込み量が１００％である場合、前記回転数がゼロよりも小さい第１回転数のとき、及び前記回転数がゼロよりも大きい第２回転数のとき、予め定められた最大値に前記電流値を制御し、前記回転数がゼロのとき、前記最大値に５０％以上１００％未満の任意の値である所定割合を乗じた値である制限値に前記電流値を制御する貨物自動車である。この形態によれば、踏み込み量が１００％である場合に、駆動モータの回転数がゼロであるとき、回転数がゼロでないときに比べて、インバータに流れる電流値が制限値に制御されるので、スイッチング素子の過熱が回避される。この形態の実現には、車重の値は不要であるので、簡易に実現される。
【００１２】
上記形態において、前記制御装置は、前記スイッチング素子の温度が第１の温度の場合は前記所定割合を第１の値に設定し、前記スイッチング素子の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度の場合は前記所定割合を前記第１の値よりも大きい第２の値に設定してもよい。この形態によれば、スイッチング素子の過熱を回避しつつ、スイッチング素子の温度に応じた制限値を採用することができる。
【００１３】
上記形態において、前記制御装置は、前記回転数がゼロである場合、前記踏み込み量が所定量以上のとき、前記電流値を前記制限値に一致させてもよい。この形態によれば、簡易な手法で、電流値を制限値以下に制限できる。
【００１４】
本開示の他の形態は、走行用の駆動モータと；前記駆動モータに交流を流すための複数のスイッチング素子を備えるインバータと；前記インバータに流れる電流値を制御するためのアクセルペダルと；前記アクセルペダルの踏み込み量と、前記駆動モータの回転数とに応じて、前記駆動モータに流れる電流値を制御する制御装置とを備え；前記制御装置は、前記回転数がゼロである場合、前記踏み込み量が第１の量であるときは前記電流値を第１の値に制御し、前記踏み込み量が前記第１の量よりも大きい第２の量であるとき、及び前記第２の量よりも大きい第３の量であるときは前記電流値を前記第１の値よりも大きい第２の値に制御する貨物自動車である。この形態によれば、踏み込み量が第２の量の状態から、第３の量に増大させても、電流値が変化しないので、スイッチング素子の過熱が回避される。この形態の実現には、車重の値は不要であるので、簡易に実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】貨物自動車を示す図。
【図２】パワーユニットのブロック構成図。
【図３】モータ用インバータの内部構成の一部を示す図。
【図４】トルクと回転数との関係を示すグラフ。
【図５】電流値と、アクセルペダルの踏み込み量との関係を示したグラフ。
【図６】固定相のスイッチング素子の温度の時間変化を示すグラフ。
【図７】トルクの加算値と固定相のスイッチング素子の温度との関係を示すグラフ。
【図８】トルクの実効率と固定相のスイッチング素子の温度との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施形態１を説明する。図１は、貨物自動車１０を示す。貨物自動車１０は、トレーラ１９を牽引する。貨物自動車１０は、２つのパワーユニット２０と、プロペラシャフト２５と、操作系９００とを備える。パワーユニット２０は、後述するように、燃料電池による発電を実施する機能を有する。
【００１７】
操作系９００は、運転者が運転のために操作する機器の総称である。操作系９００は、アクセルペダル９１０、ブレーキペダル９２０、ステアリングホイール（図示しない）等を含む。２つのパワーユニット２０それぞれは、操作系９００に電力を供給する。２つのパワーユニット２０によって発生したトルクは、１本のプロペラシャフト２５を介して、４つの後輪ＲＷに伝わる。
【００１８】
図２は、パワーユニット２０のブロック構成図である。パワーユニット２０は、燃料電池モジュール５０と、電気系６０とを備える。燃料電池モジュール５０は、燃料電池スタック１００と、水素タンク１０５と、燃料電池用コンバータ１１０と、補機類１４０とを備える。電気系６０は、二次電池１２０と、二次電池用コンバータ１３０と、モータ用インバータ１５０と、制御装置１６０と、駆動モータ２２０と、レゾルバ２３０とを備える。
【００１９】
水素タンク１０５は、燃料電池スタック１００に供給するための水素を貯蔵する。燃料電池スタック１００は、燃料電池用コンバータ１１０と電気的に接続されている。燃料電池用コンバータ１１０は、燃料電池スタック１００の出力電圧を目標の電圧まで昇圧する昇圧動作を行う。燃料電池用コンバータ１１０は、高圧直流配線ＤＣＨを介してモータ用インバータ１５０と電気的に接続されている。
【００２０】
二次電池１２０は、チタン酸リチウム二次電池である。二次電池１２０は、低圧直流配線ＤＣＬを介して、二次電池用コンバータ１３０と電気的に接続されている。二次電池１２０は、複数のセルを直列に積層した構造を有する。
【００２１】
二次電池用コンバータ１３０は、高圧直流配線ＤＣＨを介して、燃料電池用コンバータ１１０とモータ用インバータ１５０と電気的に接続されている。二次電池用コンバータ１３０は、モータ用インバータ１５０の入力電圧である高圧直流配線ＤＣＨにおける電圧を調整し、二次電池１２０の充放電を制御する。
【００２２】
二次電池用コンバータ１３０は、燃料電池用コンバータ１１０からの出力電力が目標出力電力に対して不足する場合には、二次電池１２０による給電を実現する。燃料電池用コンバータ１１０からの出力電力が目標出力電力に対して不足する場合のことを、本実施形態では、過渡状態と呼ぶ。
【００２３】
二次電池用コンバータ１３０は、駆動モータ２２０において回生電力が発生する場合には、当該回生電力を変換して低圧直流配線ＤＣＬ側に出力する。
【００２４】
二次電池用コンバータ１３０は、燃料電池スタック１００の出力電力を変換して低圧直流配線ＤＣＬ側に出力することができる。これを利用して、制御装置１６０は、燃料電池用コンバータ１１０から出力可能な電力が目標出力電力を上回る場合に、二次電池１２０のＳＯＣを上昇させる制御を実施することができる。
【００２５】
補機類１４０は、燃料電池スタック１００の運転に使用される補機類の総称である。補機類１４０は、エアコンプレッサ、水素循環ポンプ、ウォータポンプ等を含む。補機類１４０は、低圧直流配線ＤＣＬまたは高圧直流配線ＤＣＨに電気的に接続されている。
【００２６】
モータ用インバータ１５０は、高圧直流配線ＤＣＨを介して直流で供給される電力を三相交流の電力に変換する。モータ用インバータ１５０は、駆動モータ２２０と電気的に接続し、三相交流電力を駆動モータ２２０に供給する。モータ用インバータ１５０は、駆動モータ２２０において発生する回生電力を直流電力に変換して高圧直流配線ＤＣＨに出力する。
【００２７】
レゾルバ２３０は、駆動モータ２２０に含まれるロータの回転角を検出し、検出結果を制御装置１６０に入力する。
【００２８】
制御装置１６０は、複数のＥＣＵによって構成される。制御装置１６０は、上記した内容を含め、パワーユニット２０の各部の動作を制御する。例えば、制御装置１６０は、燃料電池用コンバータ１１０及び二次電池用コンバータ１３０を制御することによって、モータ用インバータ１５０に流れる電流値を制御する。モータ用インバータ１５０に流れる電流値の制御は、駆動モータ２２０を流れる電流値の制御、ひいては駆動モータ２２０が発生するトルクの制御のために実行される。
【００２９】
図３は、モータ用インバータ１５０の内部構成の一部を示す。モータ用インバータ１５０は、Ｕ相アーム１５２と、Ｖ相アーム１５４と、Ｗ相アーム１５６とから構成される。Ｕ相アーム１５２、Ｖ相アーム１５４及びＷ相アーム１５６は、並列に接続されている。
【００３０】
Ｕ相アーム１５２は、スイッチング素子Ｑ３と、スイッチング素子Ｑ４と、ダイオード素子Ｄ３と、ダイオード素子Ｄ４とを有する。スイッチング素子Ｑ３及びスイッチング素子Ｑ４は、直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ３のコレクタとエミッタとの間には、エミッタ側からコレクタ側に電流が流れるようにダイオード素子Ｄ３が接続される。スイッチング素子Ｑ４のコレクタとエミッタとの間には、エミッタ側からコレクタ側に電流が流れるようにダイオード素子Ｄ４が接続される。
【００３１】
Ｖ相アーム１５４は、スイッチング素子Ｑ５と、スイッチング素子Ｑ６と、ダイオード素子Ｄ５と、ダイオード素子Ｄ６とを有する。スイッチング素子Ｑ５及びスイッチング素子Ｑ６は、直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ５のコレクタとエミッタとの間には、エミッタ側からコレクタ側に電流が流れるようにダイオード素子Ｄ５が接続される。スイッチング素子Ｑ６のコレクタとエミッタとの間には、エミッタ側からコレクタ側に電流が流れるようにダイオード素子Ｄ６が接続される。
【００３２】
Ｗ相アーム１５６は、スイッチング素子Ｑ７と、スイッチング素子Ｑ８と、ダイオード素子Ｄ７と、ダイオード素子Ｄ８とを有する。スイッチング素子Ｑ７及びスイッチング素子Ｑ８は、直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ７のコレクタとエミッタとの間には、エミッタ側からコレクタ側に電流が流れるようにダイオード素子Ｄ７が接続される。スイッチング素子Ｑ８のコレクタとエミッタとの間には、エミッタ側からコレクタ側に電流が流れるようにダイオード素子Ｄ８が接続される。
【００３３】
本実施形態におけるスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が用いられている。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のそれぞれには、オン／オフを切り替えるための駆動回路Ｔ３〜Ｔ８が接続されている。
【００３４】
スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との中間点は、駆動モータ２２０のＵ相コイルの一端に接続される。スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６との中間点は、駆動モータ２２０のＶ相コイルの一端に接続される。スイッチング素子Ｑ７とスイッチング素子Ｑ８との中間点は、駆動モータ２２０のＷ相コイルの一端に接続される。Ｕ相コイルの他端、Ｖ相コイルの他端およびＷ相コイルの他端は、駆動モータ２２０内の中間点に接続されている。
【００３５】
電流センサ１５７は、Ｖ相アーム１５４とＶ相コイルとを結ぶ配線に設けられている。電流センサ１５９は、Ｗ相アーム１５６とＷ相コイルとを結ぶ配線に設けられている。電流センサ１５７及び電流センサ１５９は、駆動モータ２２０に流れる電流を測定し、制御装置１６０へ出力する。
【００３６】
温度センサ１５１は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８それぞれの温度を計測する。温度センサ１５１は、具体的には、６つの感温ダイオードである。６つの感温ダイオードは、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に１つずつ内蔵される。図３は、便宜上、温度センサ１５１を、１つの機能ブロックとして示す。温度センサ１５１による計測値は、制御装置１６０に入力される。
【００３７】
図３に示すように、冷却装置２９０が設けられている。冷却装置２９０は、冷却水の循環を利用して、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８を冷却する。
【００３８】
図４は、アクセルペダル９１０の踏み込み量毎に定められたトルクと回転数との関係を示すグラフである。以下、単に踏み込み量と言えば、アクセルペダル９１０の踏み込み量のことを意味する。本実施形態で単にトルクと言えば、駆動モータ２２０が発生するトルクを意味する。本実施形態では単に回転数と言えば、駆動モータ２２０の回転数を意味する。制御装置１６０は、この関係を、マップとして記憶している。制御装置１６０は、この関係に基づき、モータ用インバータ１５０を介して、駆動モータ２２０を制御する。
【００３９】
図４は、回転数がゼロ付近を抜粋して示す。実際には、更に大きい回転数についても、トルクと回転数の関係が定められている。図４に示すように、回転数が負値の場合についても、回転数とトルクとの関係が定められている。回転数が負値である場合の関係は、駐車時などに行うバック走行に適用される訳ではなく、坂道発進の際に後退する状況などに適用される。回転数が負値であっても、トルクの値が正であるならば、トルクは貨物自動車１０を前進させる向きの推進力を発生させる。
【００４０】
図４は、踏み込み量を、１０％間隔で示す。実際には、１０％間隔よりも細かい間隔で定められている。図４に示すように、踏み込み量が４０％〜１００％の場合、回転数が第１回転数Ｒ１（＜０ｒｐｍ）から増大してゼロへと近づくと、所定の回転数を境に急激にトルクが小さくなっていく。回転数がゼロから増大すると、急激にトルクが大きくなる。所定の回転数を境に回転数が増大してもトルクが変化しなくなり、第２回転数Ｒ２に達する。
【００４１】
このように、踏み込み量が４０％〜１００％の場合、トルクは、回転数がゼロにおいて極小値を取る。なお、本実施形態において、回転数がゼロにおいて極小値を取るようにトルクが定められているのは、踏み込み量が所定量Ｐ２（例えば３３％）以上の場合である。なお、所定量Ｐ２は、図５に示されている。
【００４２】
踏み込み量が所定量Ｐ２以上の場合、回転数がゼロであるときは、踏み込み量に関わらず、同じ値のトルクが発生する。この同じ値は、上記の極小値に一致する。この極小値は、図４には、トルクTRQthとして示されている。
【００４３】
図４に示されたトルクTRQmaxは、本実施形態に置いて、駆動モータ２２０の最高トルクとして設計された値である。トルクTRQmaxは、踏み込み量が１００％の場合に、回転数が所定範囲のときに出力される。所定範囲の回転数とは、回転数がおおよそ−２００ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下の範囲である。但し、先述したように、ゼロ付近の回転数は除く。第１回転数Ｒ１は、−２００ｒｐｍよりも大きく、ゼロよりも小さい値である。第２回転数Ｒ２は、ゼロよりも大きく、１０００ｒｐｍよりも小さい値である。
【００４４】
駆動モータ２２０が発生するトルクの値は、駆動モータ２２０に流れる電流値とほぼ比例する。このため、図４に示されたトルク値を、駆動モータ２２０に流れる電流値に変換した場合、ほぼ同じ波形になる。
【００４５】
駆動モータ２２０に流れる電流は、モータ用インバータ１５０によって直流から変換された交流である。駆動モータ２２０に流れる電流値とは、実効値のことを意味する。モータ用インバータ１５０に流れる直流の電流値は、駆動モータ２２０に流れる電流値と正の相関関係がある。さらに言えば、モータ用インバータ１５０に流れる直流の電流値は、駆動モータ２２０に流れる電流値とほぼ比例関係にある。
【００４６】
そこで、以下では、駆動モータ２２０に流れる電流値の代わりに、モータ用インバータ１５０に流れる電流値を用いて、アクセルペダルの踏み込み量、及び駆動モータ２２０が発生するトルクとの関係を説明する。以下、断り無く電流値といえば、モータ用インバータ１５０に流れる直流の電流値のことを意味する。
【００４７】
図５は、電流値と、アクセルペダルの踏み込み量との関係を示したグラフである。図５は、回転数がゼロの場合と第２回転数Ｒ２との場合について示す。第２回転数Ｒ２は、図４に示された第２回転数Ｒ２と同じ値である。
【００４８】
第２回転数Ｒ２の場合、図４に示すように、踏み込み量の増大に対し、トルクが単調増加するように定められている。このため、図５に示すように、踏み込み量の増大に対し、電流値も単調増加する。第２回転数Ｒ２の場合、踏み込み量が１００％のとき、電流値は電流値Imaxに達する。電流値Imaxは、トルクTRQmaxを発生させる電流値である。
【００４９】
回転数がゼロの場合、踏み込み量がゼロ％から所定量Ｐ２までは、第２回転数Ｒ２の場合と同様、踏み込み量の増大に対し、電流値が単調増加するように定められている。例えば、踏み込み量がＰ１の場合、電流値は電流値Ｉ１であり、踏み込み量が所定量Ｐ２の場合、電流値は制限値Ithである。Ｐ１は、所定量Ｐ２よりも小さい。は電流値Ｉ１は、制限値Ithよりも小さい。
【００５０】
回転数がゼロの場合、踏み込み量が所定量Ｐ２から１００％までは、踏み込み量に関わらず、電流値は制限値Ithで一定である。これは、図４と共に説明したように、回転数がゼロの場合、踏み込み量が所定量Ｐ２以上の場合、トルクの値をトルクTRQthで一定にするためである。制限値Ithは、トルクTRQthを発生させる電流値である。
【００５１】
なお、本実施形態においては、制限値Ithは電流値Imaxの５０％であり、トルクTRQthはトルクTRQmaxの５０％である。
【００５２】
このように、回転数がゼロである場合、踏み込み量に関わらず、電流値は、制限値Ith以下に制限される。
【００５３】
図６は、固定相のスイッチング素子の温度の時間変化を示すグラフである。図６は、実験によって取得された値を示す。以下、単に温度と言えば、固定相のスイッチング素子の温度のことを意味する。図６は、実施形態の場合を示す曲線Ｊと、比較例の場合を示す曲線Ｈを示す。ここで言う比較例は、回転数がゼロであっても、駆動モータ２２０に流れる電流を制限しない形態のことである。例えば、踏み込み量が１００％の場合、回転数がゼロであっても、トルクTRQmaxが出力されるように、駆動モータ２２０に電流が流れる。
【００５４】
時刻ｔ０は、回転数がゼロである場合に、踏み込み量が所定量Ｐ２よりも大きくなり始めた時刻である。具体的には、踏み込み量が所定量Ｐ２未満の値から１００％になった時刻である。回転数がゼロである状態は、グラフに示された時間中、継続される。踏み込み量が１００％になっても回転数がゼロである状態が継続するのは、故障している訳ではなく、トルクの不足によって、貨物自動車１０が前進しないからである。トルクが不足する状況とは、例えば、トレーラ１９に貨物を満載しており、且つ、大きな段差を乗り越えようとしている状況である。
【００５５】
比較例の場合、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで、温度が急激に上昇する。時刻ｔ０から時刻ｔ１までにおいては時間が短すぎるので、制御装置１６０は、温度センサ１５１による測定値に基づき、駆動モータ２２０に流れる電流を制限すべき状況であることを検出できない。
【００５６】
時刻ｔ１になると、制御装置１６０は、駆動モータ２２０に流れる電流を制限すべき状況であることを検出し、電流を制限するためにフィードバック制御を開始する。但し、制限が開始されても、温度の上昇を抑制しきれず、温度は閾値Ｔｔｈに達する。制御装置１６０は、温度が閾値Ｔｔｈに達したことを検出すると、駆動モータ２２０に供給する電流をゼロにする。この結果、駆動モータ２２０が発生するトルクはゼロになる。
【００５７】
これに対し、実施形態の場合、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで温度が上昇するものの、上昇速度は比較例の場合よりも遅い。これは、踏み込み量が１００％であっても、図４に示したマップに従ってトルクを決定することによって、駆動モータ２２０に流れる電流が制限されるからである。
【００５８】
時刻ｔ１になると、制御装置１６０は、駆動モータ２２０に流れる電流を制限すべき状況であることを検出し、上記のフィードバック制御を開始する。実施形態の場合は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までにおける温度の上昇速度が遅いため、フィードバック制御によって、温度を閾値Ｔｔｈ未満に抑制することができる。このため、駆動モータ２２０に供給する電流がゼロになることを回避できる。
【００５９】
本実施形態によれば、駆動モータ２２０の回転数がゼロの場合に、運転者がアクセルペダルを大きく踏み込んでも、トルクをゼロにする制御が作動する可能性は低くなる。
【００６０】
さらに、本実施形態の手法は、車重の値が不要であるので、トレーラ１９が積んでいる貨物の量によって車重が変化しても、その影響を受けることなく、上記効果を得ることができる。
【００６１】
実施形態２を説明する。実施形態２の説明は、実施形態１と異なる点を主な対象にする。特に説明しない内容については、実施形態１と同じである。
【００６２】
図７は、トルクの加算値と、固定相のスイッチング素子の温度との関係を示すグラフである。本実施形態においては、図４に示したマップと、図７に示した関係とを用いて、トルクが決定される。具体的には、トルクは、図４に示したマップから決定される値と、図７に示した関係から決定される加算値とを合計した値に決定される。
【００６３】
トルクの加算値は、図７に示すように、温度に依存する。温度が温度Ｔｘ以上の場合、トルクの加算はゼロである。このため、温度が温度Ｔｘ以上の場合、実質的に実施形態１と同じである。温度が温度Ｔｘ未満の場合、温度に応じて、トルクの加算値は正値になる。概ね、温度が低下するに連れて、トルクの加算値は単調増加する。
【００６４】
このように温度Ｔｘ未満の場合にトルクを加算することは、実質的に、制限値Ithを増大させることになる。
【００６５】
本実施形態によれば、固定相のスイッチング素子の温度が低い場合、トルクの制限を緩和することができる。
【００６６】
なお、固定相のスイッチング素子の温度は、時々刻々変化する。このため、図７に示された温度を、どのタイミングの温度とするかについては種々考えられる。例えば、時々刻々変化する温度を採用し、トルクの加算値を時々刻々変化させてもよい。或いは、踏み込み量が所定量Ｐ２に達した時刻における温度を採用し、トルクの加算値を固定値にしてもよい。トルクの加算値の固定は、任意のタイミングで解除してもよい。例えば、踏み込み量が所定量Ｐ２を下回った場合に解除してもよい。
【００６７】
実施形態３を説明する。実施形態３の説明は、実施形態１と異なる点を主な対象にする。特に説明しない内容については、実施形態１と同じである。
【００６８】
図８は、トルクの実効率と、固定相のスイッチング素子の温度との関係を示すグラフである。本実施形態においては、図４に示したマップと、図８に示した関係とを用いて、トルクが決定される。具体的には、トルクは、図４に示したマップから決定される値に、図８に示した関係から決定される実効率を乗じた値に決定される。
【００６９】
トルクの実効率は、図８に示すように、温度に依存する。温度が温度Ｔｙ以下の場合は、トルクの実効率は１であるので、実質的に実施形態１と同じである。温度が温度Ｔｙよりも高くなると、実効率は低下していく。温度が温度Ｔｚ以上の場合、トルクの実効率はゼロである。このため、温度が温度Ｔｚ以上の場合、トルクがゼロになる。このように温度Ｔｙよりも大きい場合にトルクを加算することは、実質的に、制限値Ithを減少させることになる。
【００７０】
温度Ｔｚは、図６に示した閾値Ｔｔｈと同じ値でも異なる温度でもよい。固定相のスイッチング素子の温度のタイミングについては、実施形態２で説明した通りである。
【００７１】
本実施形態によれば、固定相のスイッチング素子の温度が低い場合、トルクの制限を緩和することができる。
【００７２】
本開示は、本明細書の実施形態や実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが例示される。
【００７３】
貨物自動車は、トレーラを牽引するタイプで無くてもよい。例えば、フルトレーラでもよいし、ダンプカーでもよい。
【００７４】
所定割合は、５０％以上１００％未満の任意の値でもよい。所定割合とは、制限値Ithを電流値Imaxで除算して得られる値である。所定割合は、例えば６０％でもよい。所定割合を大きくすれば、回転数がゼロである場合に、発生可能なトルクが大きくなる。所定割合を大きくする場合は、例えば冷却装置２９０による冷却能力を高めることによって、スイッチング素子の過熱を防止することが好ましい。一方で、所定割合を小さくすれば、スイッチング素子の発熱がより抑制されるので、スイッチング素子の保護の度合いが高まる。
【００７５】
踏み込み量が所定量Ｐ２から１００％までにおいて、電流値を制限値Ithに固定しなくてもよい。例えば、踏み込み量が所定量Ｐ２においては、制限値Ithよりも少し小さい電流値にし、踏み込み量が１００％に近づくに連れ、少しずつ電流値を増やし、踏み込み量が１００％に達したら電流値を制限値Ithに一致させてもよい。
【００７６】
貨物自動車は、燃料電池自動車でなくてもよい。例えば、商用電源から二次電池に充電する電気自動車でもよいし、内燃機関の動力によって発電した電力を駆動モータに給電してもよい。
【００７７】
貨物自動車は、コネクテッドカーでもよい。コネクテッドカーとは、通信機を搭載し、クラウドとの通信によってサービスを受けることができる自動車である。
【符号の説明】
【００７８】
１０…貨物自動車
１９…トレーラ
２０…パワーユニット
２５…プロペラシャフト
５０…燃料電池モジュール
６０…電気系
１００…燃料電池スタック
１０５…水素タンク
１１０…燃料電池用コンバータ
１２０…二次電池
１３０…二次電池用コンバータ
１４０…補機類
１５０…モータ用インバータ
１５１…温度センサ
１５２…Ｕ相アーム
１５４…Ｖ相アーム
１５６…Ｗ相アーム
１５７…電流センサ
１５９…電流センサ
１６０…制御装置
２２０…駆動モータ
２３０…レゾルバ
２９０…冷却装置
９００…操作系
９１０…アクセルペダル
９２０…ブレーキペダル
Ｄ３…ダイオード素子
Ｄ４…ダイオード素子
Ｄ５…ダイオード素子
Ｄ６…ダイオード素子
Ｄ７…ダイオード素子
Ｄ８…ダイオード素子
ＤＣＨ…高圧直流配線
ＤＣＬ…低圧直流配線
Ｑ３…スイッチング素子
Ｑ４…スイッチング素子
Ｑ５…スイッチング素子
Ｑ６…スイッチング素子
Ｑ７…スイッチング素子
Ｑ８…スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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