(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（９０）の駆動源である回転電機（３）、および、前記回転電機の駆動を制御する制御ユニット（１０）を有する回転電機駆動システム（１）において、トルク制限が必要なシステム異常が生じているか否かを判定する異常判定手段（Ｓ１０１、Ｓ２０１）と、
前記車両の状態が回避すべき回避状態であるか否かを判定する回避状態判定手段（Ｓ１０３、Ｓ２０３）と、
前記システム異常が生じており、かつ、前記回避状態ではないと判定された場合、前記回転電機から出力される出力トルクを指令トルクより小さい制限トルクとするトルク制限手段（Ｓ１０５、Ｓ２０４）と、
前記システム異常が生じており、かつ、前記回避状態であると判定された場合、前記出力トルクを前記制限トルクより大きい制限緩和トルクとするトルク制限緩和手段（Ｓ２０６、Ｓ２０７）と、
を備え、
前記トルク制限緩和手段は、前記出力トルクを前記制限緩和トルクとする制限緩和期間と、前記出力トルクを前記制限緩和トルクより小さくする緩和中断期間と、を交互に行うことを特徴とする制御装置（５５）。
【請求項２】
前記回避状態判定手段は、前記車両が登坂道にあり、かつ、前記車両の走行速度がゼロである場合、前記回避状態であると判定する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記回避状態判定手段は、前記車両が高速旋回中である場合、前記回避状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記回避状態判定手段は、ナビゲーション装置（６０）から取得される環境情報に基づき、前記回避状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
車両（９０）の駆動源である回転電機（３）、および、前記回転電機の駆動を制御する制御ユニット（１０）を有する回転電機駆動システム（１）において、トルク制限が必要なシステム異常が生じているか否かを判定する異常判定手段（Ｓ１０１、Ｓ２０１）と、
前記車両の状態が回避すべき回避状態であるか否かを判定する回避状態判定手段（Ｓ１０３、Ｓ２０３）と、
前記システム異常が生じており、かつ、前記回避状態ではないと判定された場合、前記回転電機から出力される出力トルクを指令トルクより小さい制限トルクとするトルク制限手段（Ｓ１０５、Ｓ２０４）と、
前記システム異常が生じており、かつ、前記回避状態であると判定された場合、前記出力トルクを前記制限トルクより大きい制限緩和トルクとするトルク制限緩和手段（Ｓ１０６、Ｓ２０６、Ｓ２０７）と、
を備え、
前記回避状態判定手段は、前記車両が高速旋回中である場合、前記回避状態であると判定することを特徴とする制御装置（５５）。
【請求項６】
前記トルク制限緩和手段（Ｓ１０６）は、前記制限緩和トルクを徐々に減少させることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記制御ユニットは、前記回転電機の電力を変換するインバータ部（３０）を含む回路部（２０）を有し、
前記異常判定手段は、前記回路部の温度が判定温度より高い場合、前記システム異常であると判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記異常判定手段は、車両全体の制御を司る車両制御部（５１）との間で通信異常が生じた場合、前記システム異常であると判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項９】
車両（９０）の駆動源である回転電機（３）、および、前記回転電機の駆動を制御する制御ユニット（１０）を有する回転電機駆動システム（１）において、トルク制限が必要なシステム異常が生じているか否かを判定する異常判定手段（Ｓ１０１、Ｓ２０１）と、
前記車両の状態が回避すべき回避状態であるか否かを判定する回避状態判定手段（Ｓ１０３、Ｓ２０３）と、
前記システム異常が生じており、かつ、前記回避状態ではないと判定された場合、前記回転電機から出力される出力トルクを指令トルクより小さい制限トルクとするトルク制限手段（Ｓ１０５、Ｓ２０４）と、
前記システム異常が生じており、かつ、前記回避状態であると判定された場合、前記出力トルクを前記制限トルクより大きい制限緩和トルクとするトルク制限緩和手段（Ｓ１０６、Ｓ２０６、Ｓ２０７）と、
を備え、
前記異常判定手段は、前記回転電機の回転がロックされるロック状態である場合、前記システム異常であると判定し、
前記回避状態判定手段は、前記ロック状態がロック継続期間以上継続した場合、前記回避状態であると判定することを特徴とする制御装置（５５）。
【請求項１０】
前記トルク制限緩和手段（Ｓ２０６、Ｓ２０７）は、前記出力トルクを前記制限緩和トルクとする制限緩和期間と、前記出力トルクを前記制限緩和トルクより小さくする緩和中断期間と、を交互に行うことを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記トルク制限緩和手段（Ｓ１０６）は、前記制限緩和トルクを徐々に減少させることを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記出力トルクを前記制限緩和トルクとする期間は、前記制御ユニットを保護可能な期間である制限緩和継続可能期間以内とすることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータに供給する電力を変換する電力変換装置を制御する制御装置が知られている。例えば特許文献１では、インバータを構成するＩＧＢＴ(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)の温度が限界温度になったとき、指令トルクを制限することで過熱を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９４０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、車両の状況によらずにトルク制限を行っている。例えば、車両が急な坂道や踏切、あるいは、高速旋回中にトルクを制限すると、ドライバの意図とは異なる車両挙動となってしまう虞がある。
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、車両状況に応じて適切に回転電機のトルクを制御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】
【０００５】
本発明の制御装置は、異常判定手段と、回避状態判定手段と、トルク制限手段と、トルク制限緩和手段と、を備える。異常判定手段は、回転電機駆動システムにおいて、トルク制限が必要なシステム異常が生じているか否かを判定する。回転電機駆動システムは、車両の駆動源である回転電機、および、回転電機の駆動を制御する制御ユニットを有する。
【０００６】
回避状態判定手段は、車両の状態が回避すべき回避状態であるか否かを判定する。
トルク制限手段は、システム異常が生じており、かつ、回避状態ではないと判断された場合、回転電機から出力される出力トルクを指令トルクより小さい制限トルクとする。
トルク制限緩和手段は、システム異常が生じており、かつ、回避状態であると判定された場合、出力トルクを制限トルクより大きい制限緩和トルクとする。
第１の態様では、トルク制限緩和手段は、出力トルクを制限緩和トルクとする制限緩和期間と、出力トルクを制限緩和トルクより小さくする緩和中断期間と、を交互に行う。
第２の態様では、回避状態判定手段は、車両が高速旋回中である場合、回避状態であると判定する。
第３の態様では、異常判定手段は、回転電機の回転がロックされるロック状態である場合、システム異常であると判定し、回避状態判定手段は、ロック状態がロック継続期間以上継続した場合、回避状態であると判定する。
【０００７】
これにより、車両の状態に応じ、回転電機のトルクを適切に制御することができる。詳細には、例えばスイッチング素子の温度上昇や通信異常等、トルク制限が必要なシステム異常が生じている場合、トルク制限を行うことにより、回転電機駆動システムを保護することができる。
また、坂道発進時、モータロック時、または、高速旋回時等、車両の状態が回避状態である場合、一時的にトルク制限を緩和することにより、回避状態から通常状態へ適切に復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態によるＭＧ駆動システムが適用される車両を説明する説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるＭＧ駆動システムを説明するブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるトルク制限緩和処理を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態による素子温度とトルク制限係数との関係を説明する説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるトルク制限緩和処理を説明するタイムチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態によるトルク制限緩和処理を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態によるトルク制限緩和処理を説明するタイムチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態によるトルク制限緩和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】
【０００９】
以下、本発明による制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による制御装置を図１〜図５に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図１および図２に示すように、回転電機駆動システムとしてのモータジェネレータ駆動システム１は、車両９０に適用される。本実施形態の車両９０は、回転電機としてのモータジェネレータ３の駆動力にて走行するＥＶ車両である。以下適宜、モータジェネレータを「ＭＧ」と記載する。車両９０は、前方にＭＧ駆動システム１が搭載され、前輪９５が駆動される、いわゆるＦＦ２ＷＤ車両である。なお、車両９０は、後輪９６が駆動されるＦＲ２ＷＤ車両であってもよいし、前輪９５および後輪９６が駆動される４ＷＤ車両としてもよい。
【００１０】
ＭＧ駆動システム１は、モータジェネレータ３、および、制御ユニット１０を備える。
モータジェネレータ３は、バッテリ５（図２参照。）からの電力で駆動されることによりトルクを発生する電動機としての機能、および、車両９０の制動時に駆動されて発電する発電機としての機能を有する。本実施形態のモータジェネレータ３は、永久磁石式同期型の３相交流の回転機とする。以下、モータジェネレータ３が電動機として機能する場合を中心に説明する。
モータジェネレータ３の駆動力は、駆動軸９１に伝達される。駆動軸９１に伝達された駆動力は、デファレンシャルギア９２および車軸９３を介して駆動輪である前輪９５を回転させる。
【００１１】
図２に示すように、バッテリ５は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の充放電可能な二次電池により構成される直流電源である。バッテリ５に替えて、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を直流電源として用いてもよい。バッテリ５は、充電状態としてのＳＯＣ（State Of Charge）が所定の範囲内となるように制御される。
【００１２】
制御ユニット１０は、モータジェネレータ３の駆動を制御するものであり、回路部２０、および、制御部５０を有する。
回路部２０は、リレー６を経由してバッテリ５と接続される。リレー６は、高電位側リレー７および低電位側リレー８から構成される。高電位側リレー７および低電位側リレー８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６をオンすることにより、バッテリ５と回路部２０との間の通電が許容される。リレー６をオフすることにより、バッテリ５と回路部２０との間の通電が遮断される。
【００１３】
回路部２０は、昇圧コンバータ２１、および、インバータ部３０を有する。
昇圧コンバータ２１は、リアクトル２２、昇圧駆動部２３、および、コンデンサ２６等を有する。リアクトル２２は、リアクトル電流ＩＬの変化に伴って誘起電圧が発生し、電気エネルギを蓄積する。
【００１４】
昇圧駆動部２３は、高電位側スイッチング素子（以下、スイッチング素子を「ＳＷ素子」という。）２４および低電位側ＳＷ素子２５を有する。高電位側ＳＷ素子２４および低電位側ＳＷ素子２５は、いずれもＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。高電位側ＳＷ素子２４は、コレクタがインバータ部３０の高電位ライン３７に接続され、エミッタが低電位側ＳＷ素子２５のコレクタと接続される。低電位側ＳＷ素子２５のエミッタは、インバータ部３０の低電位ライン３８に接続される。高電位側ＳＷ素子２４と低電位側ＳＷ素子２５との接続点には、リアクトル２２の出力端が接続される。
【００１５】
ＳＷ素子２４、２５は、制御部５０からのコンバータ駆動信号に基づき、交互に、かつ、相補的にオンオフ作動する。高電位側ＳＷ素子２４がオフ、低電位側ＳＷ素子２５がオンのとき、リアクトル２２にリアクトル電流ＩＬが流れることにより、リアクトル２２にエネルギが蓄積される。また、高電位側ＳＷ素子２４がオン、低電位側ＳＷ素子２５がオフのとき、リアクトル２２に蓄積されたエネルギが放出されることにより、バッテリ入力電圧Ｖｉｎに誘起電圧が重畳され昇圧された出力電圧がコンデンサ２６に充電される。
コンデンサ２６は、インバータ部３０と並列に接続される。
【００１６】
インバータ部３０は、６つのＳＷ素子３１〜３６を有する３相インバータであり、図示しないパワーカードにより、両面放熱可能に構成される。本実施形態のＳＷ素子３１〜３６は、いずれもＩＧＢＴであり、高電位側ＳＷ素子３１〜３３が高電位側に配置され、低電位側ＳＷ素子３４〜３６が低電位側に配置される。
【００１７】
高電位側ＳＷ素子３１〜３３は、コレクタが高電位ライン３７に接続される。高電位側ＳＷ素子３１のエミッタは低電位側ＳＷ素子３４のコレクタと接続され、高電位側ＳＷ素子３２のエミッタは低電位側ＳＷ素子３５のコレクタと接続され、高電位側ＳＷ素子３３のエミッタは低電位側ＳＷ素子３６のコレクタと接続される。低電位側ＳＷ素子３４〜３６のエミッタは、低電位ライン３８と接続される。
高電位側ＳＷ素子３１〜３３と低電位側ＳＷ素子３４〜３６との接続点は、それぞれモータジェネレータ３の各相巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の一端に接続される。
【００１８】
対になる高電位側ＳＷ素子３１〜３３と低電位側ＳＷ素子３４〜３６とは、制御部５０からのインバータ駆動信号に基づき、交互に、かつ、相補的にオンオフ作動する。
インバータ部３０には、昇圧コンバータ２１により昇圧された出力電圧の直流電力が入力され、ＳＷ素子３１〜３６をオンオフ作動することにより直流電力を３相交流電力に変換し、モータジェネレータ３に出力する。
【００１９】
制御部５０は、車両制御部（図中、「ＥＶ−ＥＣＵ」と記載する。）５１、および、制御装置としてのＭＧ制御部（図中、「ＭＧ−ＥＣＵ」と記載する。）５５を有する。
車両制御部５１およびＭＧ制御部５５は、いずれもＣＰＵ、ＲＯＭ、および、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムを実行することで各種制御を実施する。制御部５０における各処理は、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。
【００２０】
車両制御部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が入力され、取得されたこれらの信号等に基づき、車両９０全体の制御を司る。
ＭＧ制御部５５は、車両９０の駆動要求に応じた指令トルクｔｒｑ*、車両９０の走行速度（以下、「車速」という。）Ｖおよび横加速度Ｇを含む車両情報、および、後述の環境情報を、車両制御部５１から取得し、モータジェネレータ３の駆動を制御する。また、ＭＧ制御部５５は、モータジェネレータ３の実トルクｔｒｑ＿ｅや回転数Ｎを車両制御部５１へ送信する。本実施形態では、車両制御部５１とＭＧ制御部５５との情報伝達は、ＣＡＮ（Controller Area Network）により行われるが、他の通信方法であってもよい。
また、ＭＧ制御部５５は、図示しない温度センサからＳＷ素子３１〜３６の温度に係る温度情報を取得する。素子温度Ｔは、ＳＷ素子３１〜３６の一部または全部の温度そのものとしてもよいし、平均値等としてもよい。本実施形態では、素子温度Ｔを「回路部の温度」とする。
【００２１】
ナビゲーション装置６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、図示しない現在位置検出部が検出する車両９０の現在位置と地図データとに基づき、地図上における車両９０の位置をディスプレイに表示するとともに、目的地までのルートを探索する。
本実施形態では、車両９０の現在位置および地図データに基づき、車両９０の現在位置の環境情報を車両制御部５１へ送信する。
【００２２】
本実施形態では、ＭＧ駆動システム１に異常がある場合、モータジェネレータ３から出力されるトルクを制限する。
ＭＧ駆動システム１の異常（以下適宜、単に「システム異常」という。）として、ＳＷ素子３１〜３６の温度上昇が例示される。ＳＷ素子３１〜３６が劣化すると、熱抵抗が大きくなるため、ＳＷ素子３１〜３６の温度上昇速度が大きくなる。そのため、ＳＷ素子３１〜３６の温度が判定温度である制限開始温度Ｔｓ以上になった場合、システム異常であると判定し、モータジェネレータ３から出力される出力トルクｔｒｑを制限する。これにより、ＳＷ素子３１〜３６の更なる温度上昇を抑制し、ＳＷ素子３１〜３６の熱破壊を防ぐ。
【００２３】
また、システム異常には、ＳＷ素子３１〜３６の温度上昇の他に、昇圧コンバータ２１を構成する各電子部品の温度上昇、ＣＡＮ通信異常、および、回転角センサ等の各種センサの異常が含まれる。また、前輪９５が段差等にはまり、前輪９５が回転しないタイヤロック状態となると、指令トルクｔｒｑ*がゼロでなくてもモータジェネレータ３が回転しないモータロック状態となる。タイヤロックおよびモータロックが生じている状態を「ロック状態」とし、当該ロック状態もシステム異常に含む。
【００２４】
本実施形態の車両９０は、ＥＶ車両である。そのため、例えば登坂道での発進時に出力トルクｔｒｑが制限されると、車両９０がずり下がる虞がある。また例えば、踏切内の段差に前輪９５がはまり、ロック状態となったときに出力トルクｔｒｑが制限されると、踏切内から脱出できなくなる虞がある。さらにまた例えば、高速旋回時に急に出力トルクｔｒｑが制限されると、車両９０がスピンする虞がある。
そこで本実施形態では、登坂道での発進（以下「坂道発進」という。）、ロック状態の継続、および、高速旋回時等を、回避すべき「回避状態」とし、回避状態を終了させるべく、一時的にトルク制限を緩和する。回避状態でない状態を、通常状態とする。
【００２５】
本実施形態のトルク制限緩和処理を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、車両９０がレディオン（Ready On）されているときに、ＭＧ制御部５５にて所定の間隔で実行される。
最初のステップＳ１０１では、システム異常が生じているか否かを判断する。システム異常が生じていると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、システム異常フラグＦｌｇＥをセットし、Ｓ１０３へ移行する。すでにシステム異常フラグＦｌｇＥがセットされている場合は、セットされている状態を継続する。システム異常が生じていないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０２へ移行する。システム異常フラグＦｌｇＥがセットされている場合にはリセットする。
Ｓ１０２では、モータジェネレータ３の出力トルクｔｒｑを制限しない。詳細には、出力トルクｔｒｑが指令トルクｔｒｑ*となるように制御する。
【００２６】
システム異常が生じていると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）に移行するＳ１０３では、車両９０が回避状態にあるか否かを判断する。回避状態には、坂道発進、ロック状態、および、高速旋回中等が含まれる。また、回避状態か否かは、車速センサ、ヨーレートセンサ等の検出値に基づく車両状態、および、ナビゲーション装置６０から取得される車両９０の環境情報に基づいて判断される。車両９０が回避状態ではないと判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、回避状態判定フラグＦｌｇＡがセットされている場合にはリセットし、Ｓ１０５へ移行する。車両９０が回避状態であると判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、回避状態判定フラグＦｌｇＡをセットし、Ｓ１０４へ移行する。すでに回避状態判定フラグＦｌｇＡがセットされている場合には、セットされている状態を継続する。
【００２７】
Ｓ１０４では、トルク制限を緩和している期間が継続期間内か否かを判断する。継続期間は、制御ユニット１０を保護可能な期間であって、制御ユニット１０、特にインバータ部３０を構成するＳＷ素子３１〜３６が破損に至らない程度に設定される。トルク制限を緩和している期間が継続期間を超えていると判断された場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０５へ移行する。トルク制限を緩和している期間が継続期間内であると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行する。
【００２８】
Ｓ１０５では、モータジェネレータ３の出力トルクｔｒｑを制限し、出力トルクｔｒｑを制限トルクｔｒｑ＿ｒとする。制限トルクｔｒｑ＿ｒは、指令トルクｔｒｑ*より小さい値とする。すなわち、ｔｒｑ＿ｒ＜ｔｒｑ*である。
制限トルクｔｒｑ＿ｒは、所定値（例えばゼロ）としてもよいし、指令トルクｔｒｑ*に１より小さい所定のトルク制限係数Ｋｔを乗じた値としてもよい。リレー６をオフすることにより、出力トルクｔｒｑをゼロとしてもよい。
【００２９】
また、システム異常が素子温度Ｔの上昇である場合、制限トルクは、図４に示す制限係数マップに基づいて素子温度Ｔに応じて設定されるトルク制限係数Ｋｔを指令トルクｔｒｑ*に乗じた値としてもよい。
詳細には、図４に示すように、素子温度Ｔが制限開始温度Ｔｓより高くなったときのトルク制限係数Ｋｔが１未満となるように、素子温度Ｔとトルク制限係数Ｋｔとが関連づけられたマップがＭＧ制御部５５に記憶されている。図４では、１つのマップを示しているが、ＳＷ素子３１〜３６の劣化状態に応じ、制限開始温度Ｔｓおよびトルク制限係数Ｋｔの傾きの少なくとも一方が異なる複数のマップを記憶させておいてもよい。
【００３０】
図３に戻り、システム異常が生じており、かつ、回避状態であり（Ｓ１０１：ＹＥＳ、かつ、Ｓ１０３：ＹＥＳ）、トルク制限を緩和している期間が継続期間内であると判断された場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）に移行するＳ１０６では、モータジェネレータ３のトルク制限を緩和する。詳細には、出力トルクｔｒｑが制限トルクｔｒｑ＿ｒより大きい制限緩和トルクｔｒｑ＿ａとなるように制御する。また、制限緩和トルクｔｒｑ＿ａは、指令トルクｔｒｑ*であってもよい。各値の大小関係を整理しておくと、ｔｒｑ＿ｒ＜ｔｒｑ＿ａ≦ｔｒｑ*である。
【００３１】
本処理を繰り返すことで、回避状態が解除されて通常状態に復帰するまでの期間、一時的にトルク制限が緩和される。回避状態が終了したとき、システム異常が継続していれば、トルク制限を行い、出力トルクｔｒｑが制限トルクｔｒｑ＿ｒとなるように制限される。また、回避状態が終了したとき、システム異常が解消していれば、出力トルクｔｒｑの制限を解消し、出力トルクｔｒｑが指令トルクｔｒｑ*となるように制御される。
【００３２】
本実施形態でのトルク制限緩和処理を図５のタイムチャートに基づいて説明する。図５では、（ａ）がリレー６のオンオフ状態、（ｂ）がアクセルペダルの開度、（ｃ）がシステム異常フラグＦｌｇＥ、（ｄ）がＭＧトルク、（ｅ）が回避状態判定フラグＦｌｇＡ、（ｆ）が車速Ｖを示す。また図５では、フラグがセットされている状態を「１」、セットされていない状態を「０」とする。また、トルク制限処理およびトルク制限緩和処理を行う本実施形態を実線、トルク制限処理を行わない場合を破線、トルク制限処理を行い、トルク制限緩和処理を行わない場合を一点鎖線で示す。なお、説明のため、適宜、遅延処理の省略や、スケール変更を行っている。後述の図７および図８も同様である。
【００３３】
図５では、「システム異常」が素子温度Ｔの上昇であり、「回避状態」が坂道発進の例について説明する。
時刻ｘ１１にてレディオンされることによりリレー６がオンされ、時刻ｘ１２にてアクセルペダルが踏み込まれて車両９０の走行を開始する。時刻ｘ１３にて、素子温度Ｔが制限開始温度Ｔｓより大きくなると、システム異常であると判定され、システム異常フラグＦｌｇＥがセットされる。システム異常フラグＦｌｇＥがセットされた場合、出力トルクｔｒｑが指令トルクにｔｒｑ*に素子温度Ｔに応じたトルク制限係数Ｋｔを乗じた制限トルクｔｒｑ＿ｒとなるように制御される。簡略化のため、図５中では、トルク制限係数Ｋｔが一定として記載する。なお、破線で示すように、トルク制限を行わないと、ＳＷ素子３１〜３６の温度上昇により、ＳＷ素子３１〜３６が熱破損に至る虞がある。
【００３４】
また、時刻ｘ１４にて車両９０が停止する。ここで、車両９０の前後方向の傾斜角度をθｓとし、前方が上向きの場合を正、下向きの場合を負とする。傾斜角度θｓが判定角度θｔｈより大きい場合、登坂道であるとみなす。また、ナビゲーション装置６０から取得される環境情報に基づき、登坂道であるか否かを判定してもよい。
時刻ｘ１４では、車両９０が登坂道にあり、かつ、車速Ｖがゼロであり、坂道発進となるため、回避状態であるとみなし、回避状態判定フラグＦｌｇＡをセットする。
【００３５】
時刻ｘ１５にてブレーキペダルが解除され（不図示）、アクセルペダルが踏み込まれる。このとき、出力トルクｔｒｑが制限されると、後方にずり下がる虞がある。そこで本実施形態では、出力トルクｔｒｑが制限トルクｔｒｑ＿ｒより大きい制限緩和トルクｔｒｑ＿ａとなるように制御する。ここでは、トルク制限係数Ｋｔを１とし、制限緩和トルクｔｒｑ＿ａと指令トルクｔｒｑ*とが等しいものとする。坂道発進時において、一時的にトルク制限を緩和することで、一点鎖線で示すトルク制限処理を行う場合よりも大きなトルクを出力することができるので、車両９０のずり下がりが防止される。
【００３６】
時刻ｘ１６にて、車速Ｖが発進完了速度Ｖｍより大きくなると、回避状態判定フラグＦｌｇＡがリセットされる。このとき、システム異常フラグＦｌｇＥがセットされていれば、出力トルクｔｒｑが制限トルクｔｒｑ＿ｒとなるように制御する。また、図示はしていないが、素子温度Ｔの低下により、システム異常フラグＦｌｇＥがリセットされれば、トルク制限を行わず、出力トルクｔｒｑが指令トルクｔｒｑ*となるように制御する。なお、制限トルクｔｒｑ＿ｒにて走行した場合の車速Ｖと発進完了速度Ｖｍとの大小関係は、トルク制限係数Ｋｔによって逆転することもある。
【００３７】
以上詳述したように、ＭＧ駆動システム１は、車両９０の駆動源であるモータジェネレータ３、および、モータジェネレータ３の駆動を制御する制御ユニット１０を有する。
ＭＧ制御部５５は、以下の処理を行う。
ＭＧ制御部５５は、ＭＧ駆動システム１において、トルク制限が必要なシステム異常が生じているか否かを判定する（図３中のＳ１０１）。ＭＧ制御部５５は、車両９０の状態が回避すべき回避状態であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。
【００３８】
ＭＧ制御部５５は、システム異常が生じており、かつ、回避状態ではないと判定された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ、かつ、Ｓ１０３：ＮＯ）、モータジェネレータ３から出力される出力トルクｔｒｑを指令トルクｔｒｑ*より小さい制限トルクｔｒｑ＿ｒとする（Ｓ１０５）。
また、ＭＧ制御部５５は、システム異常が生じており、かつ、回避状態であると判定された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ、かつ、Ｓ１０３：ＹＥＳ）、出力トルクｔｒｑを制限トルクｔｒｑ＿ｒより大きい制限緩和トルクｔｒｑ＿ａとする（Ｓ１０６）。
【００３９】
これにより、車両９０の状態に応じ、モータジェネレータ３の出力トルクｔｒｑを適切に制御することができる。
詳細には、例えばＳＷ素子３１〜３６の温度上昇やＣＡＮ通信異常等、トルク制限が必要なシステム異常が生じている場合、トルク制限を行うことにより、ＭＧ駆動システム１を保護することができる。
【００４０】
また、坂道発進時、モータロック時、または、高速旋回時等、車両９０の状態が回避状態である場合、一時的にトルク制限を緩和することにより、回避状態から通常状態へ適切に復帰させることができる。また、回避状態である場合にトルク制限を緩和することにより、できるだけドライバの意図を反映させることで、回避状態におけるドライバビリティを向上可能であるとともに、車両９０を安全に退避させることができる。
【００４１】
出力トルクｔｒｑを制限緩和トルクｔｒｑ＿ａとする期間は、継続期間以内とする。継続期間は、制御ユニット１０を保護可能な期間である。
回避状態が解消するまでの間、トルク制限の緩和を継続すると、例えばスイッチング素子の熱破壊に至る虞がある場合等、トルク制限の緩和を開始してから所定の緩和継続期間が経過した場合、回避状態が解消していなくても、トルク制限の緩和を中止し、出力トルクが制限トルクとなるように制御する。これにより、トルク制限の緩和による制御ユニット１０、特にＳＷ素子３１〜３６の熱破損を防止することができる。
【００４２】
ＭＧ制御部５５は、回路部２０の温度である素子温度Ｔが制限開始温度Ｔｓより高い場合、システム異常であると判定する。これにより、回路部２０の熱劣化を抑制することができる。
ＭＧ制御部５５は、車両９０が登坂道にあり、かつ、走行速度がゼロである場合、回避状態であると判定する。これにより、坂道発進時にトルク制限されることによる車両９０のずり下がりを防ぐことができる。
ＭＧ制御部５５は、ナビゲーション装置６０から取得される環境情報に基づき、回避状態であるか否かを判定する。これにより、車両９０の回避状態を適切に判定することができる。
【００４３】
本実施形態では、ＭＧ制御部５５が「異常判定手段」、「回避状態判定手段」、「トルク制限手段」、および、「トルク制限緩和手段」を構成する。また、図３中のＳ１０１が「異常判定手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１０３が「回避状態判定手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１０５が「トルク制限手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１０６が「トルク制限緩和手段」の機能としての処理に対応する。
【００４４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６および図７に示す。ＭＧ駆動システム１の構成等は、上記実施形態と同様である。
本実施形態では、「システム異常」がロック状態であり、「回避状態」がロック状態の継続であるものとする。
本発明のトルク制限緩和処理を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ２０１〜Ｓ２０３は、図３中のＳ１０１〜Ｓ１０３と略同様であり、Ｓ２０４は、Ｓ１０５と略同様である。
Ｓ２０１では、指令トルクｔｒｑ*がゼロでなく、かつ、モータジェネレータ３の回転数Ｎがゼロである場合、ロック状態であるとみなし、システム異常が生じていると判断する。なお、センサ誤差等を考慮し、回転数Ｎがゼロに近い判定閾値以下であれば、回転数Ｎがゼロであるとみなす。
また、Ｓ２０１では、アクセルペダルの開度が所定開度以上であり、かつ、車速Ｖがロック判定速度Ｖｒ未満である場合、ロック状態であるとみなし、システム異常が生じていると判断してもよい。
【００４５】
システム異常が生じており、かつ、回避状態であると判断された場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ、かつ、Ｓ２０３：ＹＥＳ）に移行するＳ２０５では、緩和中断期間Ｐｂか否かを判断する。本実施形態では、システム異常が生じており、かつ、回避状態である場合、制限緩和期間Ｐａと、緩和中断期間Ｐｂとを交互に繰り返すことで、断続的にトルク制限を緩和すべく、タイマまたはカウンタ等を用い、緩和中断期間Ｐｄか否かを判断する。制限緩和期間Ｐａおよび緩和中断期間Ｐｂは、例えば数秒とする。緩和中断期間Ｐｂであると判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２０７へ移行する。緩和中断期間Ｐｂでないと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、すなわち制限緩和期間Ｐａである場合、Ｓ２０６へ移行する。
【００４６】
Ｓ２０６では、Ｓ１０５と同様、トルク制限を緩和する。詳細には、出力トルクｔｒｑが制限トルクｔｒｑ＿ｒより大きい制限緩和トルクｔｒｑ＿ａとなるように制御する。
Ｓ２０７では、トルク制限の緩和を中断し、出力トルクｔｒｑを制限する。詳細には、出力トルクｔｒｑが制限緩和トルクｔｒｑ＿ａより小さい中断トルクｔｒｑ＿ｂとなるように制御する。
ここで、各値の大小関係についてまとめておくと、ｔｒｑ＿ｒ≦ｔｒｑ＿ｂ＜ｔｒｑ＿ａ≦ｔｒｑ*である。本実施形態では、中断トルクｔｒｑ＿ｂが制限トルクｔｒｑ＿ｒと等しく、制限緩和トルクｔｒｑ＿ａが指令トルクｔｒｑ*と等しいものとする。
【００４７】
本実施形態のトルク制限緩和処理を図７に示すタイムチャートに基づいて説明する。
時刻ｘ２１にてレディオンされることによりリレー６がオンされ、時刻ｘ２２にてアクセルペダルが踏み込まれて車両９０の走行を開始する。また、時刻ｘ２３にて、踏切手前にて一時停止する。時刻ｘ２４にて踏切内へ進入したところ、段差にはまり、時刻ｘ２５にてロック状態となったとする。
【００４８】
ロック状態になると、特定相への通電が継続されるため、ＳＷ素子３１〜３６の一部のオン状態が継続され、オンであるＳＷ素子３１〜３６が過熱する虞がある。そのため、ロック状態である場合、システム異常であるとみなし、出力トルクｔｒｑを制限する。
このとき、トルク制限を継続すると、ロック状態が解除されず、車速Ｖがゼロの状態が継続する虞がある。また、ロック状態が継続し、車両９０が踏切内に留まっていると危険である。
そこで本実施形態では、ロック状態がロック継続期間Ｐｒ以上継続した場合、回避状態であるとみなし、回避状態判定フラグＦｌｇＡをセットする。なお、ナビゲーション装置６０から取得される情報に基づき、車両９０の現在位置が踏切内であることが分かっている場合、ロック継続期間Ｐｒをゼロとしてもよい。
【００４９】
本実施形態では、実線で示すように、ロック継続期間Ｐｒ経過後の時刻ｘ２６以降、トルク制限を一時的に解除する。本実施形態では、制限緩和期間Ｐａと緩和中断期間Ｐｂとを繰り返すことで断続的にトルク制限を解除する。この例では、制限緩和期間Ｐａにおいて、出力トルクｔｒｑが制限緩和トルクｔｒｑ＿ａ（本実施形態ではｔｒｑ*）となるように制御し、緩和中断期間Ｐｂにおいて、出力トルクｔｒｑが中断トルクｔｒｑ＿ｂ（本実施形態ではｔｒｑ＿ｒ）となるように制御する。制限緩和期間Ｐａにおいて回避状態判定フラグＦｌｇＡをリセットし、緩和中断期間Ｐｂにおいて回避状態判定フラグＦｌｇＡをセットするようにしてもよい。
【００５０】
制限緩和期間Ｐａと緩和中断期間Ｐｂとを交互に繰り返し、断続的にトルク制限を緩和し、車両９０を振り子のように動かすことにより、段差から抜け出しやすくする。車両９０が段差を抜け出し、時刻ｘ２７にて車速Ｖがロック判定速度Ｖｒより大きくなると、ロック状態が解除されたとみなし、システム異常フラグＦｌｇＥおよび回避状態判定フラグＦｌｇＡがリセットされ、トルク制限も解除される。すなわち、時刻ｘ２７以降、出力トルクｔｒｑが指令トルクｔｒｑ*となるように制御される。
本実施形態では、制限緩和期間Ｐａを「継続期間」とみなしてもよいし、回避状態判定フラグＦｌｇＡがセットされてからの期間を「継続期間」とみなしてもよい。
【００５１】
ＭＧ制御部５５は、出力トルクｔｒｑを制限緩和トルクｔｒｑ＿ａとする制限緩和期間Ｐａと、出力トルクｔｒｑを制限緩和トルクｔｒｑ＿ａより小さくする緩和中断期間Ｐｂとを、交互に行う。
これにより、回避状態がモータロック状態である場合、回避状態から通常状態へ適切に復帰させることができる。また、制限緩和期間Ｐａが継続することによるＳＷ素子３１〜３６の温度上昇を抑制することができる。
【００５２】
ＭＧ制御部５５は、モータジェネレータ３の回転がロックされるロック状態である場合、システム異常であると判定する。また、ＭＧ制御部５５は、ロック状態がロック継続期間Ｐｒ以上継続した場合、回避状態であると判定する。これにより、ロック状態が継続した場合、トルク制限が緩和されることにより、ロック状態から通常状態へ適切に復帰させることができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００５３】
本実施形態では、図６中のＳ２０１が「異常判定手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ２０３が「回避状態判定手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ２０４が「トルク制限手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ２０６およびＳ２０７が「トルク制限緩和手段」の機能としての処理に対応する。
【００５４】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図８に示す。ＭＧ駆動システム１の構成は、上記実施形態と同様である。
本実施形態では、「システム異常」がＣＡＮ通信異常であり、「回避状態」が高速旋回中であるものとする。本実施形態では、車両９０のヨーレートが所定値以上である場合、高速旋回中であって、回避状態とみなす。
【００５５】
トルク制限緩和処理のフローチャートは図３と略同様であるが、第１実施形態と異なる点について説明する。本実施形態では、ＣＡＮ通信異常が生じ、かつ、回避状態ではない場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ、かつ、Ｓ１０３：ＮＯ）に移行するＳ１０５では、リレー６をオフし、モータジェネレータ３側への電力供給を遮断することにより、出力トルクｔｒｑをゼロとする。
【００５６】
ＣＡＮ通信異常が生じ、かつ、車両９０が高速旋回中であり（Ｓ１０１：ＹＥＳ、かつ、Ｓ１０３：ＹＥＳ）、継続期間内である場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）に移行するＳ１０６では、リレー６をオフせず、直前の出力トルクｔｒｑに１より小さい徐変係数Ｋｄを乗じた値を今回の制限緩和トルクｔｒｑ＿ａとする。徐変係数Ｋｄは、車両９０の横加速度Ｇの変化量が所定値（例えば０．１Ｇ）以下となるように設定される。
【００５７】
本実施形態のトルク制限緩和処理を図８に示すタイムチャートに基づいて説明する。
時刻ｘ３１にてレディオンされることによりリレー６がオンされ、時刻ｘ３２にて高速旋回となると、回避状態判定フラグＦｌｇＡがセットされる。また、高速旋回中である時刻ｘ３３にてＣＡＮ通信異常が生じ、システム異常フラグＦｌｇＥがセットされる。ここで、一点鎖線に示すように、リレー６をオフすることで出力トルクｔｒｑを制限すると、出力トルクｔｒｑの急変により、車両９０がスピンする虞がある。
【００５８】
そこで本実施形態では、システム異常フラグＦｌｇＥがセットされていても、回避状態判定フラグＦｌｇＡがセットされている間は、リレー６をオフせず、かつ、制限緩和トルクｔｒｑ＿ａが徐々に小さくなるように制御する。
時刻ｘ３４にて高速旋回が終了すると、回避状態判定フラグＦｌｇＡがリセットされると、リレー６がオフされ、モータジェネレータ３への電力供給が遮断される。
【００５９】
本実施形態では、ＭＧ制御部５５は、制限緩和トルクｔｒｑ＿ａを徐々に減少させる。これにより、出力トルクｔｒｑの急変を防ぐことができる。そのため、例えば回避状態が車両９０の高速旋回中である場合、車両９０がスピンするのを防ぐことができる。高速旋回中に限らず、高速走行時等、急減速すると危険な走行状態である急減速禁止状態が回避状態である場合に有効である。
ＭＧ制御部５５は、ＭＧ制御部５５とは異なる装置である車両制御部５１との通信異常が生じた場合、システム異常であると判定する。これにより、通信異常時において、適切にトルク制限を行うことができる。
【００６０】
また、ＭＧ制御部５５は、車両９０が高速旋回中である場合、回避状態であると判定する。これにより、車両９０の高速旋回中に出力トルクｔｒｑが制限されることにより、車両９０がスピンするのを防ぐことができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００６１】
（他の実施形態）
（ア）異常判定手段、回避状態判定手段、トルク制限緩和手段
上記実施形態では、異常判定手段による異常判定後に、回避状態判定手段による回避状態判定を行う。他の実施形態では、回避状態判定手段による回避状態判定後に、異常判定手段による異常判定を行ってもよい。
上記実施形態では、トルク制限を緩和し、出力トルクを制限緩和トルクとする期間を、制御ユニットを保護可能な継続期間以内とする。他の実施形態では、例えば回路部の温度が熱破壊に至る虞がある温度に達した場合にリレーをオフする等、トルク制限緩和処理とは別処理にて回転電機駆動システムを保護するための保護処理を行ってもよく、この場合、図３中のＳ１０４を省略し、トルク制限緩和処理においては、回避状態が解消するまでの間、トルク制限の緩和を継続するようにしてもよい。
【００６２】
第１実施形態では、システム異常が回路部の温度上昇であり、回避状態が坂道発進であるとき、出力トルクが制限緩和トルクとなるように制御する。第２実施形態では、システム異常がロック状態であり、回避状態がロック状態の継続であるとき、断続的にトルク制限緩和を行う。第３実施形態では、システム異常がＣＡＮ通信異常であり、回避状態が高速旋回であるとき、制限緩和トルクを徐々に変化させる。
【００６３】
他の実施形態では、システム異常は、回路部の温度上昇、ロック状態、または、ＣＡＮ通信異常に限らず、過電圧や過電流等、モータジェネレータ駆動システムにおけるどのような異常であってもよい。また、他の実施形態では、回避状態は、出力制限を行うことにより、ドライバの意図する挙動と車両挙動となる虞のあるどのような状態としてもよい。また、ナビゲーション装置から取得される環境情報に基づき、車両の現在位置が踏切や摩擦係数の低い道路にある状態を、回避状態としてもよい。
【００６４】
システム異常の状態と回避状態との組み合わせが上記実施形態と異なる場合においても、トルク制限緩和処理がなされる。システム異常が生じており、かつ、回避状態である場合、制限トルクよりもトルク制限が緩和されていれば（すなわち、制限緩和トルクが制限トルクよりも大きければ）、制限緩和トルクをどのように制御してもよい。
また、第１実施形態では、インバータ部を構成するＳＷ素子の素子温度を回路部の温度とした。他の実施形態では、昇圧コンバータを構成する各種電子部品の温度や、回路部を冷却する冷却水の温度を回路部の温度としてもよい。
【００６５】
（イ）制御装置
上記実施形態では、各手段はＭＧ制御部により構成される。他の実施形態では、各手段の一部または全部を車両制御部により構成してもよいし、例えば図示しないバッテリ制御部等の他の制御部により構成してもよい。また、ＭＧ制御部および車両制御部を１つの制御部として構成してもよい。
また、車両制御部は、ナビゲーション装置からの情報を取得しなくてもよい。この場合、ナビゲーション装置から取得される環境情報を用いず、車両情報に基づいてシステム異常の判定および回避状態の判定を行う。また、車載カメラの画像情報を用いて後続車両の有無を判定する、といった具合に、車載カメラの画像情報に基づいてシステム異常や回避状態を判定してもよい。
【００６６】
（ウ）回路部
上記実施形態では、ＳＷ素子は、ＩＧＢＴにより構成される。他の実施形態では、ＳＷ素子を、ＩＧＢＴ以外の半導体素子等により構成してもよい。上記実施形態では、インバータ部は、パワーカードにより両面放熱可能に構成される。他の実施形態では、放熱構造は、片面放熱であってもよい。また、インバータ部をパワーカード以外で構成してもよい。
上記実施形態では、回路部は、昇圧コンバータを有する。他の実施形態では、昇圧コンバータを省略してもよい。また、電源と回路部との間にリレーを設けなくてもよい。
【００６７】
（エ）回転電機
上記実施形態では、回転電機は、永久磁石式同期型の３相交流の回転機である。他の実施形態では、永久磁石式同期型の３相交流以外の回転機であってもよい。
（オ）車両
上記実施形態では、車両がＥＶ車両である。他の実施形態では、車両は、燃料電池車やハイブリッド車両等、車両の駆動源としてモータを用いるものであれば、どのような車両であってもよい。上記実施形態では、モータジェネレータとデファレンシャルギアとの間に変速機が設けられていない。他の実施形態では、モータジェネレータとデファレンシャルギアとの間に変速機を設けてもよい。変速機は、無段変速機であってもよいし、多段変速機であってもよい。
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】
【００６８】
１・・・ＭＧ駆動システム（回転電機駆動システム）
３・・・モータジェネレータ（回転電機）
１０・・・制御ユニット
２０・・・回路部
３０・・・インバータ部
３１〜３６・・・スイッチング素子
５０・・・制御部
５１・・・車両制御部
５５・・・ＭＧ制御部（制御装置）
【図１】
0006295919.tif 000002
【図２】
0006295919.tif 000003
【図３】
0006295919.tif 000004
【図４】
0006295919.tif 000005
【図５】
0006295919.tif 000006
【図６】
0006295919.tif 000007
【図７】
0006295919.tif 000008
【図８】
0006295919.tif 000009