(57)【要約】【課題】自動車の車輪を駆動するためのモータと該モータに電力を供給する電力供給装置を制御するためのモータトルク目標値算出手段と界磁電流目標値算出手段を備える制御装置において、モータの発熱を最小限に抑えつつ所望のモータトルクを素早く発生することにある。【解決手段】モータ電機子電流とその目標値との偏差が所定の値を超える場合、又は、車輪のスリップを判定した場合、前記モータの界磁を一時的に減少させ、モータ電機子電流がその目標値に略追随すると、前記モータの界磁を増加させる。【選択図】図１
2008061406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の車輪を駆動するためのモータと該モータに電力を供給する電力供給装置を制御するためのモータトルク目標値算出手段と界磁電流目標値算出手段を備える制御装置において、
該制御手段は、モータ電機子電流とその目標値との偏差が所定の値を超えると、前記モータの界磁を一時的に減少させ、モータ電機子電流がその目標値に略追随すると、前記モータの界磁を増加させることを特徴とする自動車の駆動制御装置。
【請求項２】
自動車の車輪を駆動するためのモータと該モータに電力を供給する電力供給装置を制御するためのモータトルク目標値算出手段と界磁電流目標値算出手段を備える制御装置において、
該制御手段は、車輪のスリップを判定した場合、前記モータの界磁を一時的に減少させ、モータ電機子電流がその目標値に略追随すると、前記モータの界磁を増加させることを特徴とする自動車の駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の駆動制御装置において、前記界磁電流目標値算出手段はモータ電流目標値算出手段を備え、該モータ電流目標値算出手段は、モータ界磁電流の異なる目標値を出力する複数の手段とモータ界磁電流制御モード判定器とモータ界磁電流目標値切替器を備えて、
該モータ界磁電流制御モード判定器の判定結果に応じて、該モータ界磁電流目標値切替器がモータ界磁電流目標値を切替えることを特徴とする自動車の駆動制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動制御装置において、前記複数の手段は、前記モータの回転数、前記モータの電機子電流、モータトルク目標値、供給電圧及びモータ界磁電流目標前回値の中から選択された入力に基づいてモータ界磁電流の複数の目標値を出力することを特徴とする自動車の駆動制御装置。
【請求項５】
請求項３に記載の駆動制御装置において、前記複数の手段は、
前記モータの回転数に基づいてモータ界磁電流第１目標値を出力する手段と、
モータトルク目標値とモータ電機子電流に基づいてモータ界磁電流第２目標値を出力する手段と、
モータ電機子電流とモータ回転数と供給電圧に基づいてモータ界磁電流第３目標値を出力する手段と、
モータ界磁電流目標前回値に基づいてモータ界磁電流第４目標値を出力する手段と、
を含むことを特徴とする自動車の駆動制御装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の駆動制御装置において、前記モータの界磁増加速度を供給電力の変化速度以下にすることを特徴とする自動車の駆動制御装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の駆動制御装置において、前記電力供給装置は発電機であり、前記供給電圧は発電電圧であることを特徴とする自動車の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車輪を駆動するためのモータと、モータの界磁を制御するモータ界磁制御手段と、モータに電力を供給する電力供給装置と、電力供給装置の供給電力を制御する供給電力制御手段を備える制御装置に関し、特にモータ界磁制御手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪を駆動するためのモータと、モータの界磁を制御するモータ界磁制御手段と、モータに電力を供給する電力供給装置と、電力供給装置の供給電力を制御する供給電力制御手段を備える制御装置において、従来のモータ界磁制御手段としては、例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３に示されている方法がある。
【０００３】
特許文献１の方法では、モータ回転数に基づいて、モータの回転数がある所定値から上昇するに連れてモータの界磁電流を順次減少させる弱め界磁制御を行うことで、モータに発生する逆起電圧を抑えてモータが高回転時でもモータトルクを出力できる。
【０００４】
特許文献２の方法では、変速比に基づいて発電機が発電不足状態になると判断したときにモータの界磁電流をモータで発生する逆起電圧が少なくなるように減少補正するので、発電機の発電不足を解消して、必要とする駆動トルクを発生することができる。
【０００５】
特許文献３の方法では、モータのトルクを低減するのに合わせてモータの界磁電流を低減する際に、発電限界量が小さい程、界磁電流の低減率を大きくすることで、モータ逆起電圧を抑えて目標モータトルクを得る電流を流すための有効な電圧差を確保でき、目標モータトルクを出力することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１８６７５６号公報
【特許文献２】特許第３６１０９７２号公報
【特許文献３】特許第３５９４０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では、モータ回転数の増加による逆起電圧の増加にのみ着目しており、発電不足については考慮していない。そのため、発電不足によって所望のモータトルクを出力できなくなるという課題がある。
【０００８】
また、特許文献２および特許文献３の方法では、いずれも発電不足のみに着目してモータの逆起電圧を下げており、モータの発熱について考慮していない。そのため、発電量が回復してもモータの逆起電圧を下げたままとなり、モータの電機子電流が大きい状態が継続するので、モータが発熱して最悪の場合はモータが壊れる危険性がある。
【０００９】
また、特許文献１、特許文献２および特許文献３の方法では、いずれも発電量変化の遅れについて考慮していない。そのため、例えばモータ駆動輪がスリップした場合、モータトルクを低下させるのが遅れて、スリップを素早く抑えられないという課題がある。また、変速時に発電機の回転数が低下して一時的に発電不足となる場合、モータトルクが一時的に下がってしまうという課題もある。
【００１０】
本発明の目的は、モータの発熱を最小限に抑えつつ所望のモータトルクを素早く発生する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】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明に係る自動車の駆動制御装置は、自動車の車輪を駆動するためのモータと該モータに電力を供給する電力供給装置を制御するためのモータトルク目標値算出手段と界磁電流目標値算出手段を備える制御装置において、該制御手段は、モータ電機子電流とその目標値との偏差が所定の値を超えると、前記モータの界磁を一時的に減少させ、モータ電機子電流がその目標値に略追随すると、前記モータの界磁を増加させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る自動車の駆動制御装置は、自動車の車輪を駆動するためのモータと該モータに電力を供給する電力供給装置を制御するためのモータトルク目標値算出手段と界磁電流目標値算出手段を備える制御装置において、該制御手段は、車輪のスリップを判定した場合、前記モータの界磁を一時的に減少させ、モータ電機子電流がその目標値に略追随すると、前記モータの界磁を増加させることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、本発明に係る自動車の駆動制御装置は、前記界磁電流目標値算出手段はモータ電流目標値算出手段を備え、該モータ電流目標値算出手段は、モータ界磁電流の異なる目標値を出力する複数の手段、モータ界磁電流制御モード判定器及びモータ界磁電流目標値切替器を備えて、該モータ界磁電流制御モード判定器の判定結果に応じて、該モータ界磁電流目標値切替器がモータ界磁電流目標値を切替えることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、本発明に係る自動車の駆動制御装置は、前記複数の手段は、前記モータの回転数、前記モータの電機子電流、モータトルク目標値、供給電圧及びモータ界磁電流目標前回値の中から選択された入力に基づいてモータ界磁電流の複数の目標値を出力することを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、本発明に係る自動車の駆動制御装置は、前記複数の手段は、前記モータの回転数に基づいてモータ界磁電流第１目標値を出力する手段と、モータトルク目標値とモータ電機子電流に基づいてモータ界磁電流第２目標値を出力する手段と、モータ電機子電流とモータ回転数と供給電圧に基づいてモータ界磁電流第３目標値を出力する手段と、モータ界磁電流目標前回値に基づいてモータ界磁電流第４目標値を出力する手段と、を含むことを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、本発明に係る自動車の駆動制御装置は、前記モータの界磁増加速度を供給電力の変化速度以下にすることを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、本発明に係る自動車の駆動制御装置は、前記電力供給装置は発電機であり、前記供給電圧は発電電圧であることを特徴とする自動車の駆動制御装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る自動車の駆動制御装置は、発電機などの電力供給装置からの供給電力の不足もしくは車輪のスリップに応じてモータトルクを変化させる時、供給電力変化の遅れが発生する際に、供給電力に応じてモータの界磁を制御し、かつ所望のモータトルクを得ることができる範囲でモータの界磁をできるだけ大きくすることで、モータの発熱を最小限に抑えつつ所望のモータトルクを素早く発生させることができる。これにより、本発明の制御装置は、モータ駆動輪のスリップを小さく抑えることができ、低摩擦路の登坂性能を向上させることができるものであり、また、供給電力が不足した場合でも供給電力に応じた最大のモータトルクを出すことができるものであるから、車両の加速性能を向上させることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の自動車の駆動制御装置の一つの実施形態である実施例１について、図を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明を適用した自動車（ｅ４ＷＤ）の構成例を示す。本発明を適用した自動車はエンジン１と変速機２と発電機３を装備し、エンジン１が発生した動力は変速機２と発電機３に伝えられる。変速機２に伝えられた動力は、走行状態に適した変速をされた後、左右の前輪軸４ａ、４ｂを介してそれぞれ前輪５ａ、５ｂを駆動する。発電機３に伝えられた動力は電力に変換され、電力線６を介してモータ７に供給される。ここで、モータ７は界磁式ＤＣモータであり、供給された電力を使ってトルクを発生し、発生したトルクはリアディファレンシャル８で左右に分配され、後輪軸４ｃ、４ｄを介してそれぞれ後輪５ｃ、５ｄを駆動する。前輪５ａ、５ｂと後輪５ｃ、５ｄにはそれぞれ車輪速センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが取り付けられ、各車輪速センサはそれぞれ各車輪の車輪速を検出する。また、本発明を適用した自動車は４ＷＤコントローラ１００を備え、このコントローラ１００は、車輪速センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄから各車輪の車輪速の信号を受け取り、発電機３とモータ７を制御する。
【００２１】
図２は、４ＷＤコントローラのシステムブロック図を示す。４ＷＤコントローラ１００はモータトルク目標値算出手段１１０と界磁電流目標値算出手段１２０を備えている。４ＷＤコントローラは車輪速センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄから車輪速信号、発電機３から発電機回転数信号と発電電圧信号、モータ７からモータ回転数信号とモータ電圧信号を入力信号として受け取る。ただし、発電電圧信号とモータ電圧信号はそれぞれ発電機３とモータ７の電機子電圧の信号である。また、４ＷＤコントローラは発電機３へ発電機界磁電流制御信号を、モータ７へモータ界磁電流制御信号を出力する。一般に、モータトルクはモータの界磁によって決まるモータトルク定数とモータに流れる電機子電流の積として計算できるものであり、界磁式モータは界磁を調節することでモータトルク定数を制御することができる。すなわち、４ＷＤコントローラ１００は、発電機界磁電流制御信号を出力して、その信号により発電機３の発電量を制御すると共に、モータ界磁電流制御信号を出力して、その信号によりモータ７の界磁を制御してモータ７のトルクを制御する。
【００２２】
モータトルク目標値算出手段１１０は、左右前輪速の平均値ＶＷＦと左右後輪速の平均値ＶＷＲの差に応じて、モータトルク目標値ＭＴｔを決定する。すなわち、左右前輪速の平均値ＶＷＦから左右後輪速の平均値ＶＷＲを引いた値が大きいほど、モータトルク目標値ＭＴｔを大きくする。また、モータトルク目標値算出手段１１０は、後輪スリップ検出手段を備え、後輪スリップが発生した場合は後輪スリップフラグＲ＿ＳＬＩＰを立て、後輪スリップが収まった場合には後輪スリップフラグＲ＿ＳＬＩＰを下げる。
【００２３】
図３は、図２に示された界磁電流目標値算出手段１２０の構成を示すブロック図である。
【００２４】
界磁電流目標値算出手段１２０は、発電電圧ＧＨＶ等から発電量変化の遅れや発電不足を判定し、応答の速いモータ７の界磁を制御してモータ７のモータトルク定数と逆起電圧Ｅｍを調節することにより、発電量変化の遅れや発電不足があった場合でもモータ７がモータトルク目標値ＭＴｔに適合するモータトルクＴｍを出力できるように、発電機界磁電流Ｉｇとモータ界磁電流Ｉｆを制御する。
【００２５】
図３が示すように、界磁電流目標値算出手段１２０はモータ電流目標値算出手段１３０と発電機界磁電流目標値算出手段１４０とサンプルディレイＢ１を備えている。モータ電流目標値算出手段１３０はモータトルク目標値ＭＴｔ、モータ回転数Ｎｍ、発電電圧ＧＨＶ、モータ電圧ＭＨＶ、後輪スリップフラグＲ＿ＳＬＩＰ、発電機界磁電流目標前回値Ｉｇｔ＿ｚからモータ電機子電流目標値Ｉａｔとモータ界磁電流目標値Ｉｆｔを算出する。モータ電流目標値算出手段１３０の構成については後述する。発電機界磁電流目標値算出手段１４０は発電機回転数Ｎｇとモータ電機子電流目標値Ｉａｔからマップを用いて発電機界磁電流目標値Ｉｇｔを算出する。サンプルディレイＢ１は、その入力に発電機界磁電流目標値Ｉｇｔを受け取り、１サンプリング時間後に発電機界磁電流目標前回値Ｉｇｔ＿ｚを出力する。
【００２６】
図４は、図３に示されたモータ電流目標値算出手段１３０の構成を示すブロック図である。
【００２７】
図４が示すように、モータ電流目標値算出手段１３０は、電機子電流目標値算出手段１３１、電機子電流算出手段１３２、微分器１３３、界磁最大化制御器１３４、トルク適正化制御器１３５、トルク最大化制御器１３６、モータ界磁電流増加制御器１３７を備え、更にモータ界磁電流制御モード判定器１５０、モータ界磁電流目標値切替器１３８、サンプルディレイＢ２を備えている。
【００２８】
電機子電流目標値算出手段１３１は、モータ界磁電流目標前回値Ｉｆｔ＿ｚとモータトルク目標値ＭＴｔからマップを用いてモータ電機子電流目標値Ｉａｔを算出する。これに対し、電機子電流算出手段１３２は、モータ電圧ＭＨＶと発電電圧ＧＨＶから数１の数式を用いてモータ電機子電流Ｉａを算出する。Ｒ１は発電機３からモータ７までの抵抗値を示す。
【００２９】
【数１】
2008061406.tif 000003
【００３０】
微分器１３３は、発電電圧ＧＨＶの微分値ＧＨＶ＿ｄを算出する。
界磁最大化制御器１３４は、モータ回転数Ｎｍからマップを用いてモータ界磁電流第１目標値Ｉｆｔ１を算出する。界磁最大化制御器１３４で用いるマップは、前記の特許文献１に記載された弱め界磁制御を行うためのものである。
【００３１】
トルク適正化制御器１３５は、モータ電機子電流Ｉａとモータトルク目標値ＭＴｔから数２の数式を用いてモータトルク定数目標値ＫＩｆ２を求める。
【００３２】
【数２】
2008061406.tif 000004
【００３３】
そして、トルク適正化制御器１３５は、モータ電機子電流Ｉａとモータトルク定数目標値ＫＩｆ２からマップを用いて補正前モータ界磁電流第２目標値Ｉｆｔ２ｐ（図示せず）を算出し、モータの発熱を避けるため、補正前モータ界磁電流第２目標値Ｉｆｔ２ｐに所定値ｃ＿Ｉｆｔ２（図示せず）を加えた値をモータ界磁電流第２目標値Ｉｆｔ２として出力する。ただし、モータ３の界磁電流の増加に供給電力の変化が十分追従できるように、予め所定値ｃ＿Ｉｆｔ２を設定しておく。
【００３４】
トルク最大化制御器１３６は、モータ回転数Ｎｍと発電電圧ＧＨＶから数３の数式を用いてモータトルク定数目標値ＫＩｆ３を求める。係数Ｃは、モータ７の逆起電力Ｅｍを、回転数Ｎｍとモータの界磁によって決定されるモータトルク定数で割った値で、測定によって予め求めておく定数である。
【００３５】
【数３】
2008061406.tif 000005
【００３６】
そして、トルク最大化制御器１３６は、モータ電機子電流Ｉａとモータトルク定数目標値ＫＩｆ３からマップを用いてモータ界磁電流第３目標値Ｉｆｔ３を算出する。
【００３７】
モータ界磁電流増加制御器１３７はモータ界磁電流目標前回値Ｉｆｔ＿ｚに所定値ｃ＿Ｉｆｔ４を加えた値をモータ界磁電流第４目標値Ｉｆｔ４として出力する。ただし、モータ３の界磁電流の増加に供給電力の変化が十分追従できるようにあらかじめ所定値ｃ＿Ｉｆｔ４を設定しておく。
【００３８】
モータ界磁電流制御モード判定器１５０は、後輪スリップフラグＲ＿ＳＬＩＰ、発電機界磁電流目標前回値Ｉｇｔ＿ｚ、モータ界磁電流目標前回値Ｉｆｔ＿ｚ、モータ電機子電流目標値Ｉａｔ、モータ電機子電流Ｉａ、発電電圧微分値ＧＨＶ＿ｄ、モータ界磁電流第１目標値Ｉｆｔ１から制御モードを決定する。モータ界磁電流制御モード判定器１５０のモード切替条件については後述する。
【００３９】
モータ界磁電流目標値切替器１３８は、モータ界磁電流制御モード判定器１５０が決定した制御モードに従って、モータ界磁電流第１目標値Ｉｆｔ１、モータ界磁電流第２目標値Ｉｆｔ２、モータ界磁電流第３目標値Ｉｆｔ３、モータ界磁電流第４目標値Ｉｆｔ４の何れか一つをモータ界磁電流目標値Ｉｆｔとして出力する。また、モータ界磁電流目標値が急激に大きく変化しないように、例えば、モータ界磁電流第３目標値Ｉｆｔ３からモータ界磁電流第２目標値Ｉｆｔ２に切り替わる場合、ローパスフィルタを用いてモータ界磁電流目標値Ｉｆｔの変化を滑らかにしてもよいし、所定の変化速度以下となるようにレートリミッターを用いてもよい。
【００４０】
サンプルディレイＢ２は、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔを受け取って、１サンプリング時間後にモータ界磁電流目標前回値Ｉｆｔ＿ｚとして出力する。
【００４１】
以上の手順により、モータ電流目標値算出手段１３０は、モータ電機子電流目標値Ｉａｔとモータ界磁電流目標値Ｉｆｔを算出する。
【００４２】
図５は、モータ界磁電流制御モード判定器１５０のモード遷移図を示す。制御モードは、後輪グリップモード１５１と後輪スリップモード１５２に大別され、後輪グリップモード１５１は通常モード１５３と発電不足モード１５４を、後輪スリップモード１５２は界磁増加モード１５７と界磁減少モード１５８を備えている。さらに、発電不足モード１５４は発電遅れモード１５５と発電限界モード１５６を備えている。
【００４３】
そして、モータ界磁電流目標値切替器１３８は、通常モード１５３ではモータ界磁電流第１目標値Ｉｆｔ１を、発電遅れモード１５５と界磁減少モード１５８ではモータ界磁電流第２目標値Ｉｆｔ２を、発電限界モード１５６ではモータ界磁電流第３目標値Ｉｆｔ３を、界磁増加モード１５７ではモータ界磁電流第４目標値Ｉｆｔ４を、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔとする。
【００４４】
図６は、制御モードのモード遷移を判定する条件を示す。最初は通常モード１５３からスタートする。通常モード１５３で、モータ電機子電流目標値Ｉａｔとモータ電機子電流Ｉａの差があらかじめ設定した閾値ｔ＿Ｉａｔ１以上、かつ、発電機界磁電流目標値Ｉｇｔがあらかじめ設定した閾値ｔ＿Ｉｇｔ１以下であれば、発電遅れ判定として発電遅れモード１５５に遷移する。また、通常モード１５３で、発電電圧微分値ＧＨＶ＿ｄがあらかじめ設定した閾値ｔ＿ＧＨＶ＿ｄ以下、または、モータ電機子電流目標値Ｉａｔとモータ電機子電流Ｉａの差があらかじめ設定した閾値ｔ＿Ｉａｔ２以上、かつ、発電機界磁電流目標値Ｉｇｔがあらかじめ設定した閾値ｔ＿Ｉｇｔ２以上であれば、発電限界判定とし、発電限界モード１５６へ遷移する。ただし、閾値ｔ＿Ｉａｔ２は閾値ｔ＿Ｉａｔ１よりも大きな値で、閾値ｔ＿Ｉｇｔ２は閾値ｔ＿Ｉｇｔ１よりも大きな値である。
【００４５】
発電遅れモード１５５で、発電限界の判定となると発電限界モード１５６に遷移する。発電限界モード１５６で、モータ電機子電流目標値Ｉａｔとモータ電機子電流Ｉａの差があらかじめ設定した閾値ｔ＿Ｉａｔ３よりも小さくなると発電回復の判定として発電遅れモード１５５に遷移する。発電不足モード１５４において、モータ電機子電流Ｉａがモータ電機子電流目標値Ｉａｔ以上、かつ、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔがモータ界磁電流第１目標値Ｉｆｔ１以上であれば、発電適正判定として通常モード１５３に遷移する。
【００４６】
後輪スリップフラグＲ＿ＳＬＩＰが立てられると、後輪グリップモード１５１から後輪スリップモード１５２の界磁減少モード１５８に遷移する。界磁減少モード１５８において、モータ電機子電流Ｉａとモータ電機子電流目標値Ｉａｔの差があらかじめ設定した閾値ｔ＿Ｉａｔ４以下になると、発電低下判定として界磁増加モード１５７に遷移する。界磁増加モード１５７において、モータ電機子電流Ｉａとモータ電機子電流目標値Ｉａｔの差が予め設定した閾値ｔ＿Ｉａｔ５以上になると、発電過剰判定として界磁減少モード１５８に遷移する。また、界磁増加モード１５７において、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔがモータ界磁電流第１目標値Ｉｆｔ１以上、かつ、後輪スリップフラグＲ＿ＳＬＩＰが下がっている（＝０）場合には、界磁回復判定として通常モード１５３に遷移する。
【００４７】
以上のように制御モードを切り替えて、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔを決定する。
図７から図１０を用いて本発明の効果を説明する。
図７と図８は低摩擦登坂路の走行シミュレーションの結果を示すもので、図７は特許文献１記載の制御装置を適用した車両の走行シミュレーション結果を、図８は本発明の制御装置を適用した車両の走行シミュレーション結果を示す。後輪速ＶＷＲをみると、路面の摩擦係数が低いため、モータ駆動輪である後輪がスリップすることが示されている。後輪がスリップするとスリップを抑制するため、モータトルク目標値ＭＴｔが下がり、発電量を低下させて発電電圧ＧＨＶが下がる状態が示されている。発電電圧ＧＨＶが下がることにより、電機子電流Ｉａが減少してモータトルクＴｍが低下する。
【００４８】
図７では、発電電圧の低下が遅れているため、モータトルクＴｍの低下も遅れている。これに対し、図８では、モータ界磁電流Ｉｆを大きく下げることによって、モータトルク目標値ＭＴｔに遅れることなくモータトルクＴｍを低下させ、結果としてスリップを小さく抑えることができている。また、発電電圧が十分下がるとモータ界磁電流Ｉｆを増加して、電機子電流Ｉａの過流を防ぎ、モータの発熱を予防している。図７においてもスリップ時にモータ界磁電流Ｉｆが少し下がっているが、これはスリップによってモータ回転数Ｎｍが上昇したため、特許文献１記載の弱め界磁制御によってモータ界磁電流Ｉｆが下がっているだけで、モータトルクＴｍをモータトルク目標値ＭＴｔに追従させるには到っていない。
【００４９】
図９と図１０は高摩擦平坦路の走行シミュレーションの結果を示すもので、図９は特許文献１記載の制御装置を適用した車両の走行シミュレーションの結果を、図１０は本発明の制御装置を適用した車両の走行シミュレーション結果を示す。ギア位置ＧＰをみると、図９、図１０のいずれにおいても５秒を超えたところで変速を行っている。そのため発電機回転数Ｎｇが低下し、発電量が低下するため発電電圧ＧＨＶが下がっている。図９では、変速後には発電電圧ＧＨＶとモータ逆起電圧Ｅｍの差がなくなって電機子電流Ｉａが流れないため、モータトルクＴｍを出力することができない状態が示されている。これに対し、図１０では、発電電圧ＧＨＶの低下に応じてモータ界磁電流Ｉｆを下げて、モータ逆起電圧Ｅｍを低下させ、結果としてモータトルク目標値ＭＴｔに沿った滑らかなモータトルクＴｍを出力することができている。また、１０秒後からは発電電圧ＧＨＶが増加するのに応じてモータ界磁電流Ｉｆを上げて、電機子電流Ｉａの過流を防いでモータの発熱を予防している。
【００５０】
以上のシミュレーション結果から、本発明の制御装置は、電機子電流の過流によるモータの発熱を避けつつ、所望のモータトルクを素早く出力できるものであることがわかる。
【００５１】
上記した実施例１は、前輪５ａ、５ｂをエンジン１で駆動し、後輪５ｃ、５ｄをモータ７で駆動している場合について説明したが、前輪をモータで駆動し、後輪をエンジン駆動で駆動する実施例としてもよい。
【００５２】
また、実施例１は、４ＷＤコントローラ１００がモータ界磁制御手段と供給電力制御手段を兼ねており、電力供給装置として発電機３を用いたものであるが、電力供給装置として、バッテリ、キャパシタ、燃料電池等を用いてもよい。
【００５３】
また、実施例１は、モータ７を界磁式ＤＣモータとし、発電機からの供給電力を電力線６を介して直接モータ７に供給するが、界磁式ＡＣモータを適用することもできるし、その場合には電力線とモータの間にインバータを備えてモータをインバータ駆動としてもよい。
【００５４】
また、実施例１は、前輪速と後輪速の差に応じてモータ７のトルクを決定するモータトルク目標値算出手段１１０を用いたものであるが、アクセル開度信号を受け取り、アクセル開度に応じてモータ７のトルクを決定するモータトルク目標値決定手段を用いてもよい。
【００５５】
また、実施例１は、発電電圧微分値ＧＨＶ＿ｄ、モータ電機子電流目標値Ｉａｔ、モータ電機子電流Ｉａから発電不足を判定するモータ界磁電流制御モード判定器１５０を用いたが、発電機の回転数から発電不足を判定してもよい。また、エンジン回転数、車輪速、変速機のギア比、フロントディファレンシャル比等から発電機の回転数を算出して、発電不足を判定するようにしてもよい。
【００５６】
また、実施例１は、発電電圧、モータ電機子電流、モータ回転数等から計算によってモータトルク定数目標値を算出し、マップを用いてモータ界磁電流目標値を算出してモータ界磁を制御したが、発電不足と判定すると徐々にモータの界磁を下げるモータ界磁制御手段としてもよいし、発電電圧、モータ電機子電流、モータ回転数、発電機回転数からマップを用いてモータ界磁目標値を算出してモータ界磁を制御するモータ界磁制御手段としてもよい。
【００５７】
また、実施例１は、モータ界磁電流増加制御器で用いる所定値ｃ＿Ｉｆｔ２とｃ＿Ｉｆｔ４について、モータ７の界磁電流の増加に供給電力の変化が十分追従できるようにあらかじめ所定値ｃ＿Ｉｆｔ２とｃ＿Ｉｆｔ４を設定したが、供給電力の変化速度の絶対値に応じて、所定値ｃ＿Ｉｆｔ２とｃ＿Ｉｆｔ４を変化させてもよいし、発電機３の界磁電流が小さいほど所定値ｃ＿Ｉｆｔ２とｃ＿Ｉｆｔ４を大きくするようにしてもよい。
【００５８】
また、実施例１は、発電電圧、モータ電機子電流、モータ電機子電流目標値等から発電電圧の変化の遅れや発電不足を判定し、それらの状態が回復するにつれてモータの界磁を増加させてモータの発熱を予防するモータ界磁制御手段を用いたが、モータの温度をセンサで取得し、モータの温度が閾値まで上昇したらモータ界磁を上げてモータの発熱を抑えるモータ界磁制御手段としてもよい。また、モータ電圧とモータ電機子電流から算出したモータ逆起電圧と、モータ回転数とモータ界磁電流から算出したモータ逆起電圧の差が閾値以上になると、発熱によって電気抵抗が増えていると判断してモータの界磁を上げるモータ界磁制御手段としてもよい。また、モータの温度が閾値以上となっている場合、モータの界磁を下げないモータ界磁制御手段としてもよい。
【００５９】
また、実施例１は、図９と図１０に示したとおり、変速によって電力不足となる場合について本発明の作用効果を奏するものであることを説明したが、電力供給装置を補機等のその他の装置と共有している場合において、その他の装置の使用電力が増加して電力不足となる場合についても本発明の制御装置は適用可能であり、その場合、その他の装置の使用電力を抑えたり、電力を優先的にモータに供給する電力分配制御手段を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１を適用した自動車（ｅ４ＷＤ）の構成例である。
【図２】本発明の実施例１に係る４ＷＤコントローラのシステムブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係る４ＷＤコントローラの界磁電流目標値算出手段の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に係る４ＷＤコントローラのモータ電流目標値算出手段の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例１に係る４ＷＤコントローラのモータ界磁電流制御モード判定器のモード遷移図である。
【図６】本発明の実施例１に係る４ＷＤコントローラの制御モードの遷移を判定する条件を示す図である。
【図７】従来の制御装置を適用した車両の低摩擦登坂路の走行シミュレーション結果を示す図である。
【図８】本発明の実施例１の制御装置を適用した車両の低摩擦登坂路の走行シミュレーション結果を示す図である。
【図９】従来の制御装置を適用した車両の高摩擦平坦路の走行シミュレーション結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１の制御装置を適用した車両の高摩擦平坦路の走行シミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…エンジン、２…変速機、３…発電機、４…車軸、５…車輪、６…電力線、７…モータ、８…リアディファレンシャル、９…車輪速センサ、１００…４ＷＤコントローラ、１１０…モータトルク目標値算出手段、１２０…界磁電流目標値算出手段、１３０…モータ電流目標値算出手段、１４０…発電機界磁電流目標値算出手段、Ｂ１…サンプルディレイ、１３１…電機子電流目標値算出手段、１３２…電機子電流算出手段、１３３…微分器、１３４…界磁最大化制御器、１３５…トルク適正化制御器、１３６…トルク最大化制御器、１３７…モータ界磁電流増加制御器、１３８…モータ界磁電流目標値切替器、Ｂ２…サンプルディレイ、１５０…モータ界磁電流制御モード判定器、１５１…後輪グリップモード、１５２…後輪スリップモード、１５３…通常モード、１５４…発電不足モード、１５５…発電遅れモード、１５６…発電限界モード、１５７…界磁増加モード、１５８…界磁減少モード
【図１】
2008061406.tif 000006
【図２】
2008061406.tif 000007
【図３】
2008061406.tif 000008
【図４】
2008061406.tif 000009
【図５】
2008061406.tif 000010
【図６】
2008061406.tif 000011
【図７】
2008061406.tif 000012
【図８】
2008061406.tif 000013
【図９】
2008061406.tif 000014
【図１０】
2008061406.tif 000015