(57)【要約】車両は、モータとモータのトルクを制御する制御装置を備えている。制御装置は、電流位相θに基づいて検出される各相温度のうちいずれか一つを選択し（ステップ２００〜２１８）、車両がストール状態であり、かつ、選択された温度が制限温度以上となった場合には、モータのトルクを低減するように制御する。
2005025923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動するモータのトルクを制御するトルク制御手段と、
前記車両のストール状態を検出するストール検出手段と、
前記モータの複数相の交流電流を供給する各巻線の温度をそれぞれ検出する温度検出手段と、
前記モータの電流位相を検出する電流位相検出手段と、
該電流位相検出手段によって検出された電流位相に基づいて前記温度検出手段によって検出される各温度のうちいずれか一つを選択する温度選択手段と、
前記ストール検出手段によって車両がストール状態であると検出され、かつ、前記温度選択手段によって選択された温度が制限温度以上となった場合には、前記トルク制御手段は前記モータのトルクを低減するように制御することを特徴とする車両を駆動するモータの制御装置。
【請求項２】
前記温度選択手段は、前記電流位相検出手段によって検出された電流位相が所定の一相に最大電流が流れる所定範囲内である場合には同所定の一相の温度を選択することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両を駆動するモータの制御装置。
【請求項３】
前記電流位相は前記モータの回転角度に基づいて算出されることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の車両を駆動するモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、車両を駆動するモータの制御装置に関する。
【背景技術】  この種の車両を駆動するモータの制御装置としては、車両を駆動するモータのトルクを制御するトルク制御手段と、車両のストール状態を検出するストール検出手段とを備えてなり、このストール検出手段によって車両のストール状態が検出された場合には、トルク制御手段がモータのトルクを低減するように制御するものが知られている。
このような装置の一形式として、ストール状態が検出された場合に、車両の後退速度又は加速度が所定速度以下となるように走行用モータのトルクを低減制御し、さらにストール状態の継続に関する許容時間を走行用モータに付与されているトルクに基づき設定し、この設定された許容時間を越えてストール状態が継続している場合にのみ上記低減制御を実行するものがある（特許文献１参照）。これにより、低減制御によって車両が後退しこれに伴ってモータのロータが回転して通電相が切り替わることにより、通電相が特定の一相に集中するのを防止している。
また、他の一形式として、モータ５がロック状態（ストール状態）にあると判定された場合には（ステップＳ１１，１２）、インバータ回路のスイッチング素子の接合温度最大値ＴＪＭＡＸに対応する制限トルクτｒを演算し（ステップＳ２７）、制限トルクτｒがモータトルク指定値τｃより小さく、かつ、位相領域が前回と同じ場合には、制限トルクτｒから変位トルクΔτを減算して、リミットトルクＴＬをΔτずつ低減し（ステップＳ２９〜Ｓ３７）、これにより位相領域を変化させ、ロック状態を解除しているものがある（特許文献２参照）。
特許文献１は、特開平７−３３６８０７号公報（段落番号００１５〜００２１、図１）であり、特許文献２は、特開平１１−２１５６８７号公報（段落番号００２０〜００２９、図２）である。
上記前半の制御装置においては、モータのトルク低減処理によって通電相が特定の一相に集中するのを防止することができる。しかしながら、各相の温度とは関係なくトルク指令値の大きさとその継続時間に基づいてモータトルクを低減してしまうため、トルク低減処理によって電流の集中する通電相が温度の上昇していない相に変化したとしても、モータトルクを低減し続けることになり、車両の走行性能が低下してしまう。
また、後半の制御装置においては、電流の集中する通電相が変化したことによってモータトルクの低減制御を止めることができるものの、検出した温度の最大値に基づいて低減制御を行っているため、電流の集中する通電相が変化したとしても、通電され温度が上昇した相の温度によってモータトルクの低減が行われることとなる。したがって、電流の集中した通電相に比べて温度上昇の少ない他の２相に切り換ったとしてもモータトルクが制限されてしまい、車両の走行性能が低下してしまう。
そこで本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、モータの電流位相に基づいて選択された特定の相の温度を利用してモータのトルクを低減することにより、ストール状態の車両の走行性能、走行フィールを向上することを目的とする。
【発明の開示】
本発明は、車両を駆動するモータのトルクを制御するトルク制御手段と、車両のストール状態を検出するストール検出手段と、モータの複数相の交流電流を供給する各巻線の温度をそれぞれ検出する温度検出手段と、モータの電流位相を検出する電流位相検出手段と、この電流位相検出手段によって検出された電流位相に基づいて温度検出手段によって検出される各温度のうちいずれか一つを選択する温度選択手段と、ストール検出手段によって車両がストール状態であると検出され、かつ、温度選択手段によって選択された温度が制限温度以上となった場合には、トルク制御手段はモータのトルクを低減するように制御する車両を駆動するモータの制御装置である。
これによれば、登坂路上でストール状態にある車両において、電流の集中している相の温度が制限温度に達してトルクが低減されることにより車両が若干後退することで、電流の集中する通電相が変化する。通電相が変化すると、変化した通電相の温度に基づいてトルク低減処理を行う。したがって、実際に通電されている相の温度に基づいてトルク低減処理を行うため、従来技術のトルク指令値や最高温度に基づいてトルク低減処理を行う場合に比べて、トルク低減処理を減らすことにより、車両の登坂性能を確保することができるので、ストール状態の車両の走行性能、走行フィールを向上することができる。
本発明の車両を駆動するモータの制御装置においては、温度選択手段は、電流位相検出手段によって検出された電流位相が所定の一相に最大電流が流れる所定範囲内である場合には同所定の一相の温度を選択するようにしている。これによれば、簡単な構成にて的確に最大電流が流れる相を特定するようにしている。
本発明の車両を駆動するモータの制御装置においては、電流位相はモータの回転角度に基づいて算出されるようにしている。これによれば、簡単な構成にて電流位相を導出することができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明に係る車両を駆動するモータの制御装置の一実施の形態を示すブロック図であり、第２図は、第１図の制御装置にて実行されるプログラムを表すフローチャートであり、第３図は、第１図の制御装置にて実行されるプログラムを表すフローチャートであり、第４図は、第１図のモータの相電流と電流位相の関係を示す図であり、第５図は、第１図のモータのトルク制限率と相温度の関係を示す図であり、第６図は、第１図のモータの回転数と最大トルクの関係を示す図であり、第７図は、第１図の制御装置にて実行される作動を表すタイムチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明に係る車両を駆動するモータの制御装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。第１図は、この制御装置が適用された車両の構成を示すブロック図である。
この車両は、駆動源としてモータ１０を備えているいわゆる電気自動車であり、モータ１０の駆動によって走行する。このモータ１０は三相交流モータであり、三相すなわちＵ相、Ｖ相およびＷ相へ交流電流を供給する各巻線１１，１２，１３が巻き付けられたステータ（図示省略）を有している。各巻線１１，１２，１３はインバータ回路２１に接続されており、インバータ回路２１は直流電源としてのバッテリ２２から供給される直流電圧を交流電圧に変換して、この交流電圧をＵ相、Ｖ相およびＷ相の各巻線１１，１２，１３へ順次供給している。この各相への交流電流の供給によって、モータ１０が駆動される。
各巻線１１，１２，１３内には、それぞれの温度を測定（実測）するための温度センサ１１ａ，１２ａ，１３ａが埋設されている。各温度センサ１１ａ，１２ａ，１３ａが検出した各巻線１１，１２，１３内の温度すなわちＵ相温度、Ｖ相温度、Ｗ相温度は、制御装置３０に送出されている。
また、このモータ１０において、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相電流とモータ１０の電流位相θとの関係は、第４図に示すようになる。Ｕ相電流は、電流位相θが０°および３６０°のときプラス側の電流値がピークとなり、１８０°のときマイナス側の電流値がピークとなる。Ｖ相電流は、電流位相θが１２０°のときプラス側の電流値がピークとなり、３００°のときマイナス側の電流値がピークとなる。Ｗ相電流は、電流位相θが２４０°のときプラス側の電流値がピークとなり、６０°のときマイナス側の電流値がピークとなる。なお、何れの相も一周期は３６０°である。また、電流位相が０°のときにＵ相のプラス側のピークが来るように設定され、かつ、各相電流は１２０°ずつ位相がずれるように設定されている。このような電流位相θは、モータ１０の回転角度と相関関係があり、この回転角度に基づいて算出される。
制御装置３０には、第１図に示すように、モータ１０の回転角度を検出する回転センサ３１、および車両のアクセル（図示省略）の開度を検出するアクセル開度センサ３２が接続されている。回転センサ３１は検出したモータ１０の回転角度を制御装置３０に送出し、制御装置３０は、回転角度に基づいてモータ１０の回転数を算出する。アクセル開度センサ３２は検出したアクセル開度を制御装置３０に送出する。制御装置３０は、モータ１０の回転数およびアクセル開度に基づいてモータ１０のトルク指令値Ｔａを決定してインバータ回路２１に送出し、インバータ回路２１はトルク指令値Ｔａに応じた交流電流をモータ１０に供給する。
制御装置３０は、マイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、第２図のフローチャートに対応したプログラムを実行して、検出されたモータ１０の電流位相に基づいて三相の温度のうちいずれか一つを選択し、車両がストール状態であると検出され、かつ、選択された相の温度が制限温度以上となった場合には、モータ１０のトルクを低減するように制御するものである。ＲＯＭは、前記プログラム、第４図に示す各相電流とモータ１０の電流位相θとの相関関係を示す曲線（演算式、マップ）、第５図に示すモータ１０のトルク制限率と各相の巻線温度との相関関係を示すマップ、および第６図に示すモータ１０の最大トルクと回転数との相関関係を示すマップを記憶するものである。ＲＡＭは制御に関する演算値を一時的に記憶するものである。
次に、上記のように構成した車両を駆動するモータの制御装置の動作を第２図、第３図のフローチャートに沿って説明する。制御装置３０は、車両のイグニションスイッチ（図示省略）がオン状態にあるとき、上記フローチャートに対応したプログラムを所定の短時間毎に実行する。制御装置３０は、第２図のステップ１００にてプログラムの実行を開始する度に、入力したアクセル開度、および算出したモータ１０の回転数に基づいてトルク指令値Ｔ＊を算出する（ステップ１０２）。
そして、制御装置３０は、車両がストール状態であるか否かを検出する（ステップ１０４）。すなわち、入力した回転角度に基づいて算出したモータ回転数Ｎの絶対値｜Ｎ｜が所定値Ｎ０（例えば１００ｒｐｍ）以下であり、かつ、入力したアクセル開度および算出したモータ１０の回転数Ｎに基づいて算出したトルク指令値Ｔ＊の絶対値｜Ｔ＊｜が所定値Ｔｎ以上である場合には、車両がストール状態であると判定し、それ以外の場合には、車両が非ストール状態であると判定する。
車両が非ストール状態である場合には、制御装置３０は、ステップ１０４にて「ＮＯ」と判定した後、ステップ１０６にて、ステップ１０２によって算出したトルク指令値Ｔ＊をインバータ回路２１に出力して同トルク指令値Ｔ＊に応じたトルクにてモータ１０を制御する。すなわち、制御装置３０は通常のトルク制御を行うことになる。その後、プログラムをステップ１０８に進めて一旦終了する。
次に、車両のストール状態が検出されると、制御装置３０は、ステップ１０４にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップ１１０において、モータ１０の電流位相θに基づいて温度を検出する相を選択する。すなわち、制御装置３０は、第３図に示すサブルーチンを実行する。具体的には、制御装置３０は、ステップ２００にてサブルーチンの実行を開始する度に、回転センサ３１によって検出された回転角度に基づいて電流位相θを算出する（ステップ２０２）。そして、制御装置３０は、算出された電流位相θが所定範囲−θ１≦θ≦θ１、または１８０°−θ１≦θ≦１８０°＋θ１内、すなわちＵ相に最大電流が流れる所定範囲内である場合には、Ｕ相の温度を選択する（ステップ２０４，２０６）。また、電流位相θが所定範囲１２０°−θ１≦θ≦１２０°＋θ１、または３００°−θ１≦θ≦３００°＋θ１内、すなわちＶ相に最大電流が流れる所定範囲内である場合には、Ｖ相の温度を選択する（ステップ２１０，２１２）。また、電流位相θが所定範囲６０°−θ１≦θ≦６０°＋θ１、または２４０°−θ１≦θ≦２４０°＋θ１内、すなわちＷ相に最大電流が流れる所定範囲内である場合にはＷ相の温度を選択する。そして、電流位相θがこれら以外の範囲（第４図にて斜線にて示す範囲）である場合には三層中の最大温度を選択する（ステップ２０４，２１０，２１４，２１８）。なお、θ１は所定範囲を決定する所定値であり、この所定範囲ではほぼ最大電流となるように設定されている。本実施の形態においてはθ１を５°に設定している。
制御装置３０は、前述したように回転停止している、またはほぼ停止しているモータ１０の電流位相θに基づいて温度を検出する相を選択した後、プログラムをステップ２０８に進めてサブルーチンの処理を一旦終了し、第２図のステップ１１２に進める。制御装置３０は、ステップ１１２にて、選択された相の温度Ｔを検出する。
制御装置３０は、ステップ１１２にて検出された温度Ｔが制限温度Ｔｓ未満であれば、上述したように通常のトルク制御を行う（ステップ１１４，１１６，１０６）。具体的には、ステップ１１４にて、第５図に示すトルク制限率とコイル温度（相温度）との相関関係を示すマップと、検出された相温度とからトルク制限率η（％）を算出し、ステップ１１６にて、第６図から算出するモータ１０の回転数に対する最大トルクＴｍａｘに先に算出したトルク制限率ηを乗算して１００で除算した計算結果（すなわちその温度と回転数で出力可能な最大トルクである制限トルク）と、トルク指令値Ｔ＊とを比較して、トルク指令値Ｔ＊が制限トルク以下であれば、そのトルク指令値Ｔ＊にて通常のトルク制御を行う。
一方、温度Ｔが制限温度Ｔｓ以上となれば、直前まで行っていた通常制御のトルクより低減された低減トルク指令値を算出し、この算出したトルク指令値をインバータ回路２１に出力して低減トルク指令値に応じたトルクにてモータ１０を制御する（ステップ１１４〜１１８、１０６）。すなわち、制御装置３０は低減トルク制御を行うことになる。具体的には、上述したようにトルク制限率η（％）を算出し（ステップ１１４）、制限トルクとトルク指令値Ｔ＊とを比較して（ステップ１１６）、トルク指令値Ｔ＊が制限トルクより大きければ、制限トルクを新たなトルク指令値Ｔ＊に設定する。いずれの場合も、その後、プログラムをステップ１０８に進めて一旦終了する。なお、低減トルク指令値Ｔｂは車両が徐々に後退する程度となるように設定するとよい。
次に、上述した作動を行う制御装置を適用した車両の動作を第７図を参照して説明する。第７図はタイムチャートであり、上から順番にモータ１０の各相の温度、選択された相の温度、車両の位置を表している。
登坂路上の車両が自重による後退とモータ１０のトルクによる前進とのバランスがとれて時刻ｔ０にストール状態になると、温度を検出する相を選択する（ステップ１０２，１１０）。第７図に示す例においては、回転が停止しているモータ１０の電流位相θは−θ１≦θ≦θ１内であるので、Ｕ相温度が選択され、そしてＵ相温度が検出される。ストール直後であるので、Ｕ相温度は制限温度Ｔｓよりかなり低く、Ｕ相温度が制限温度Ｔｓを超えるまで、車両は停止位置Ａに停止したままである。時刻ｔ０以降、電流位相θが−θ１≦θ≦θ１内にあるままでモータ１０の回転が停止しているので、Ｕ相に最も電流が流れて、Ｕ相温度は他の相より高上昇率にて上昇する。
時刻ｔ１にてＵ相温度が制限温度Ｔｓを超えると、制御装置３０は、時刻ｔ１までのトルク指令値より低減されたトルク指令値を算出して（ステップ１１６）、そのトルク指令値にてモータ１０を制御する（ステップ１０６）。したがって、モータ１０のトルクが低減されるので、時刻ｔ１までバランスが取れていた車両は下がってしまう。これにより、車両はストール状態が解除され、非ストール状態であると判定されて通常のトルク制御が行われる（ステップ１０２、１０４）。したがって、車両の後退が徐々に少なくなり、時刻ｔ２にて車両が再びストール状態になり、停止位置Ｂに停止する。
時刻ｔ２にて制御装置３０は、時刻ｔ０のときと同様に、ストール状態であると判定し、温度を検出する相を選択する（ステップ１０２，１１０）。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間に、車両の若干の後退により電流位相θはほぼ６０°進み、この状態にて車両が停止するため、電流位相θは６０°−θ１≦θ≦６０°＋θ１内であるので、Ｗ相温度が選択され、そしてＷ相温度が検出される。時刻ｔ２においてはＷ相温度が三相のうち最小温度であり、ストール状態開始時点（時刻ｔ０）より温度は高くなっているものの、Ｗ相温度は制限温度Ｔｓより低く、Ｗ相温度が制限温度Ｔｓを超えるまで、車両は停止位置Ｂに停止したままである。時刻ｔ２以降、電流位相θが６０°−θ１≦θ≦６０°＋θ１内にあるままでモータ１０の回転が停止しているので、Ｗ相に最も電流が流れて、Ｗ相温度は他の相より高上昇率にて上昇する。
時刻ｔ３にてＷ相温度が制限温度Ｔｓを超えると、制御装置３０は、時刻ｔ１のときと同様に、モータ１０を低減トルク制御するので、時刻ｔ３までバランスが取れていた車両は下がってしまう。その後、車両は通常のトルク制御が行われ、時刻ｔ４にて車両が再びストール状態になり、停止位置Ｃに停止する。
時刻ｔ４にて制御装置３０は、時刻ｔ０のときと同様に、ストール状態であると判定し、温度を検出する相を選択する（ステップ１０２，１１０）。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間に、車両の若干の後退により電流位相θはほぼ６０°進み、この状態にて車両が停止するため、電流位相θは１２０°−θ１≦θ≦１２０°＋θ１内であるので、Ｖ相温度が選択され、そしてＶ相温度が検出される。時刻ｔ４においてはＶ相温度が三相のうち最小温度であり、ストール状態開始時点（時刻ｔ０）より温度は高くなっているものの、Ｖ相温度は制限温度Ｔｓより低く、Ｖ相温度が制限温度Ｔｓを超えるまで、車両は停止位置Ｃに停止したままである。時刻ｔ４以降、電流位相θが１２０°−θ１≦θ≦１２０°＋θ１内にあるままでモータ１０の回転が停止しているので、Ｖ相に最も電流が流れて、Ｖ相温度は他の相より高上昇率にて上昇する。
時刻ｔ５にてＶ相温度が制限温度Ｔｓを超えると、制御装置３０は、時刻ｔ１のときと同様に、モータ１０を低減トルク制御するので、時刻ｔ５までバランスが取れていた車両は下がってしまう。
上述した処理は、全相温度が制限温度Ｔｓを超えるまで、繰り返し実行される。そして、全相温度が制限温度Ｔｓを超えると、低減トルク制御を連続して行うため車両は後退をし続ける。
したがって、ストール状態となった車両において、ある相の温度が制限温度Ｔｓに達すると、トルクが低減されて車両が後退するので、電流位相θが切り替わる。そして、車両が再びストール状態となったときに、全相の温度が制限温度ｔｓを超えるまで、制限温度Ｔｓに達していない温度の相を選択し続けることができる。
なお、上述した実施の形態においては、電流位相θが最大電流が流れる所定範囲内となるようにモータ１０の回転が停止する状態を説明したが、電流位相θが所定範囲外（第４図にて斜線にて示す範囲）となるようにモータ１０の回転が停止した場合には、三相のうち最大温度の相を選択し（ステップ２００〜２０４，２１０，２１４，２１８）、その温度を検出して（ステップ１１２）、その検出した温度を制限温度Ｔｓと比較し（ステップ１１４）、比較結果に応じたトルク制御（ステップ１１６，１０４）を行うようにすればよい。
上述した説明から明らかなように、本実施の形態によれば、登坂路上でストール状態にある車両において、ある一相の温度が制限温度Ｔｓに達してトルクが低減されることにより車両が若干後退することによって電流の流れる相が変化し、再びストール状態になった場合には、制御装置３０は、その状態のモータ１０の電流位相θによって選択された特定の一相が制限温度Ｔｓに達していなければ、その相の温度と制限温度Ｔｓとを比較し、また制限温度Ｔｓに達していれば、モータ１０が制限温度Ｔｓ未満の一相にて停止するまで、トルク低減処理を繰り返し実行する。したがって、全相のうちの一相が短時間にてトルク低減制御状態となる従来技術に比べて、全相がトルク低減制御状態となるまでの長時間において車両の登坂性能を確保することができるので、ストール状態の車両の走行性能、走行フィールを向上することができる。
また、制御装置３０は、検出された電流位相θが所定の一相に最大電流が流れる所定範囲内である場合には同所定の一相の温度を選択するようにしたので、簡単な構成にて的確に最大電流が流れる相を特定することができる。また、電流位相θはモータの回転角度に基づいて算出されるので、簡単な構成にて電流位相θを導出することができる。
なお、上述した実施の形態においては、温度検出手段として、３つの巻線の温度をそれぞれ実測する３つの温度センサ１１ａ，１２ａ，１３ａを設けたが、複数の巻線のうちいずれか一の温度を温度センサによって実測し、残りの巻線の温度を実測値に基づいて推定するようにしてもよい。これによれば、簡単な構成にてすべての相の温度をすべて検出することができる。
また、上述した実施の形態においては、モータ１０を三相の交流モータで構成するようにしたが、これに限らず、複数相の交流モータで構成するようにしてもよい。
また、上述した実施の形態において、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各相電流とモータ１０の電流位相θとの関係は、上述した設定に限られるものでなく、各相電流の位相が１２０°ずつずれていれば、各相電流のピークがくる電流位相θは任意の値に設定してもよい。
【産業上の利用可能性】  以上のように、本発明にかかる車両を駆動するモータの制御装置は、モータの電流位相に基づいて選択された特定の相の温度を利用してモータのトルクを低減することにより、ストール状態の車両の走行性能、走行フィールを向上する場合に適している。
【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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【国際調査報告】
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