(57)【要約】【課題】モータの発熱を抑えてモータの連続動作可能時間を延ばすことができるモータ駆動車両の制御装置を提供する。【解決手段】主駆動輪をエンジンにより従動輪をモータにより駆動するモータ駆動車両の制御装置において、モータの界磁電流Ｉｆを、モータの回転数Ｎｍと、モータに電力を供給するジェネレータの回転数Ｎｇの両方により決定する。また、モータの界磁電流Ｉｆを、モータを駆動するための電流を発電するジェネレータの温度Ｔｇと、モータの温度Ｔｍの両方により決定する。【選択図】図１
2007230313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主駆動輪をエンジンにより従動輪をモータにより駆動するモータ駆動車両の制御装置において、
前記モータの界磁電流を、前記モータの回転数と、前記モータに電力を供給するジェネレータの回転数の両方により決定するモータ駆動車両の制御装置。
【請求項２】
前記ジェネレータの回転数が大きいとき、前記モータの界磁電流を上げて前記モータの電機子電流を抑える請求項１に記載のモータ駆動車両の制御装置。
【請求項３】
主駆動輪をエンジンにより従動輪をモータにより駆動するモータ駆動車両の制御装置において、
前記モータの界磁電流を、前記モータを駆動するための電流を発電するジェネレータの温度と、前記モータの温度の両方により決定するモータ駆動車両の制御装置。
【請求項４】
前記ジェネレータが発熱したとき、前記モータの界磁電流を下げて前記モータの電機子電流を上げる制御を行い、前記モータが発熱したとき、前記モータの界磁電流を上げて前記モータの電機子電流を下げる制御を行う請求項３に記載のモータ駆動車両の制御装置。
【請求項５】
前記モータの界磁電流を大きくして弱め界磁を弱める請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ駆動車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ駆動車両の制御装置に関し、特に、主駆動輪をエンジン、従動輪をモータで駆動するモータ駆動車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前輪をエンジンで駆動し、発進時に前輪がスリップすると後輪をモータで駆動して発進をアシストする「前後輪駆動車両」（特許文献１参照）が知られている。
このような、主駆動輪をエンジン、従動輪をモータで駆動する電動式（モータ）駆動車両において、後輪トルクが必要な上り坂での走行状況では、モータ回転数が高いためにモータ誘起電圧が高くなることから、ジェネレータで発電した電流をモータに流すことができなくなるので、モータ界磁電流値を小さくする制御をしている。
【特許文献１】特開２０００−３１８４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の電動式駆動車両におけるモータ界磁電流値を小さくする制御では、回転数に応じてモータの界磁電流が決まっており、その値は、登坂時等の高車速時にモータ誘起電圧が高くならないように、モータ回転数が大きい程、小さく設定している。このため、トルクを出すためには、モータ電機子電流を大きくする必要があるが、それによりモータが発熱するので、連続動作ができなくなってしまう。
この発明の目的は、モータの発熱を抑えてモータの連続動作可能時間を延ばすことができるモータ駆動車両の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、この発明に係るモータ駆動車両の制御装置は、主駆動輪をエンジンにより従動輪をモータにより駆動するモータ駆動車両の制御装置において、前記モータの界磁電流を、前記モータの回転数と、前記モータに電力を供給するジェネレータの回転数の両方により決定している。また、前記モータの界磁電流を、前記モータを駆動するための電流を発電するジェネレータの温度と、前記モータの温度の両方により決定している。
【発明の効果】
【０００５】
この発明によれば、主駆動輪をエンジンにより従動輪をモータにより駆動するモータ駆動車両の制御は、モータの界磁電流を、モータの回転数と、モータに電力を供給するジェネレータの回転数の両方により決定することで行われ、また、モータの界磁電流を、モータを駆動するための電流を発電するジェネレータの温度と、モータの温度の両方により決定することで行われる。このため、モータの発熱を抑えてモータの連続動作可能時間を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係るモータ駆動車両の制御装置の処理ステップを示すフローチャートである。ここでは、モータ回転数Ｎｍとジェネレータ回転数Ｎｇによってモータ界磁電流Ｉｆの制御を行ったときの例を示す。
【０００７】
図１に示すように、モータ界磁電流Ｉｆをモータ回転数Ｎｍとジェネレータ回転数Ｎｇによって制御を行う場合、先ず、モータ回転数Ｎｍに応じたモータ界磁電流暫定目標値Ｉｆｍを算出する（ステップＳ１０１）。モータ回転数Ｎｍが高くなった場合には、モータ界磁電流Ｉｆを低くする（弱め界磁）。モータ界磁電流暫定目標値Ｉｆｍの算出後、モータ誘起電圧Ｅｍを算出する（ステップＳ１０２）。モータ誘起電圧Ｅｍは、モータ回転数Ｎｍとモータ界磁電流Ｉｆ（計測値）と定数Ａから、Ｅｍ＝Ｎｍ×Ｉｆ×Ａの式により求める。
【０００８】
次に、発電機の発電電圧Ｅａを算出する（ステップＳ１０３）。発電機の発電電圧Ｅａは、ジェネレータ回転数Ｎｇとモータ電機子電流Ｉａ（計測値）と定数Ｂ，Ｃから、Ｅａ＝Ｉａ×（Ｂ×Ｎｇ＋Ｃ）の式により算出する。発電機の発電電圧Ｅａの算出後、電圧Ｖを求める（ステップＳ１０４）。電圧Ｖは、モータ誘起電圧Ｅｍから、発電電圧Ｅａと余裕代電圧Ｄを足した値を引いた、Ｅｍ−（Ｅａ＋Ｄ）の式により求める。
【０００９】
その後、電圧Ｖが０より大きい（Ｖ＞０）か否かを判断し（ステップＳ１０５）、判断結果から、電圧Ｖが０より大きい（ｙｅｓ）場合、モータ界磁電流暫定目標値Ｉｆｍと電圧Ｖを無次元化したＶと定数Ｅ，Ｆから、Ｉｆｍ×（Ｖ×Ｅ＋Ｆ）の式によりモータ界磁電流目標値Ｉｆｔを求める（ステップＳ１０６）。このモータ界磁電流目標値Ｉｆｔは、モータ界磁電流暫定目標値Ｉｆｍに対し必要な補正等を行った後の最終目標値である。
つまり、電圧Ｖが０より大きい（Ｖ＞０）ときは、モータに電流を十分流すことができる発電状態なので、モータ界磁電流Ｉｆを大きくして弱め界磁を弱めることができる。弱め界磁は、電圧Ｖが大きい方がより大きく弱めることができる。
【００１０】
一方、ステップＳ１０５の判断結果から、電圧Ｖが０より大きくない（ｎｏ）場合、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔをモータ界磁電流暫定目標値Ｉｆｍと等しく（Ｉｆｔ＝Ｉｆｍ）する（ステップＳ１０７）。つまり、電圧Ｖが０より大きくない（Ｖ≦０）ときは、モータに電流を十分流すことができない発電状態なので、モータ界磁電流Ｉｆを変えない。
ステップＳ１０６及びステップＳ１０７でモータ界磁電流目標値Ｉｆｔを求めた後、求めたモータ界磁電流目標値Ｉｆｔとモータトルク目標値Ｔｔから、モータ電機子電流目標値Ｉａｔを算出する（ステップＳ１０８）。
【００１１】
モータトルク目標値Ｔｔが同じとき、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔが高ければモータ電機子電流目標値Ｉａｔは低くなり、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔが低ければモータ電機子電流目標値Ｉａｔは高くなる。また、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔが同じとき、モータトルク目標値Ｔｔが高ければモータ電機子電流目標値Ｉａｔは高くなり、モータトルク目標値Ｔｔが低ければモータ電機子電流目標値Ｉａｔは低くなる。
そして、モータ電機子電流目標値Ｉａｔの算出後、制御処理を終了する。
【００１２】
図２は、モータ界磁電流をモータ回転数とジェネレータ回転数によって制御を行ったときの各種値の変化をグラフで示す説明図である。図２に示すように、モータ回転数Ｎｍ、ジェネレータ回転数Ｎｇ、モータトルク目標値Ｔｔ、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔ、モータ電機子電流目標値Ｉａｔ、モータ温度Ｔｍ、ジェネレータ発電可能電圧、モータ誘起電圧Ｅｍのそれぞれが、経過時間ｔに伴って変化する。
【００１３】
つまり、モータ界磁電流Ｉｆをモータ回転数Ｎｍとジェネレータ回転数Ｎｇによって制御を行った場合、ジェネレータ回転数Ｎｇが大きいときは、ジェネレータ発電電圧を高くすることができるので、モータ界磁電流Ｉｆを大きくしてモータ誘起電圧Ｅｍを高くするようにしても、モータに電流を流すことができる。
モータ指令トルクが一定のとき、モータ電機子電流Ｉａとモータ界磁電流Ｉｆは、比例関係にあるので、モータ界磁電流Ｉｆを上げると、モータ電機子電流Ｉａが下がる（図２のＩｆｔとＩａｔの関係参照）。モータの発熱は、モータ電機子電流Ｉａによって決まるので、モータの発熱を抑えることができ、その結果、４ＷＤ走行時間をより長くすることができる。
【００１４】
図３は、この発明の他の実施の形態に係るモータ駆動車両の制御装置の処理ステップを示すフローチャートである。ここでは、ジェネレータ温度Ｔｇとモータ温度Ｔｍによってモータ界磁電流Ｉｆの制御を行ったときの例を示す。
【００１５】
図３に示すように、モータ界磁電流Ｉｆをジェネレータ温度Ｔｇとモータ温度Ｔｍによって制御を行う場合、先ず、モータ回転数Ｎｍに応じたモータ界磁電流暫定目標値Ｉｆｍを算出する（ステップＳ２０１）。モータ回転数Ｎｍが高くなった場合には、モータ界磁電流Ｉｆを低くする（弱め界磁）。モータ界磁電流暫定目標値Ｉｆｍの算出後、モータ誘起電圧Ｅｍを算出する（ステップＳ２０２）。モータ誘起電圧Ｅｍは、モータ回転数Ｎｍとモータ界磁電流Ｉｆ（計測値）と定数Ａから、Ｅｍ＝Ｎｍ×Ｉｆ×Ａの式により求める。
【００１６】
次に、発電機の発電電圧Ｅａを算出する（ステップＳ２０３）。発電機の発電電圧Ｅａは、ジェネレータ回転数Ｎｇとモータ電機子電流Ｉａ（計測値）と定数Ｂ，Ｃから、Ｅａ＝Ｉａ×（Ｂ×Ｎｇ＋Ｃ）の式により求める。発電機の発電電圧Ｅａの算出後、電圧Ｖを算出する（ステップＳ２０４）。電圧Ｖは、モータ誘起電圧Ｅｍから、発電電圧Ｅａと余裕代電圧Ｄを足した値を引いた、Ｅｍ−（Ｅａ＋Ｄ）の式により求める。
【００１７】
その後、電圧Ｖが０より大きい（Ｖ＞０）か否かを判断し（ステップＳ２０５）、判断結果から、電圧Ｖが０より大きい（ｙｅｓ）場合、モータ界磁電流暫定目標値Ｉｆｍと電圧Ｖを無次元化したＶと定数β，γから、Ｉｆｍ×（Ｖ×β＋γ）の式によりモータ界磁電流中間目標値Ｉｆｐを求める（ステップＳ２０６）。つまり、電圧Ｖが０より大きい（Ｖ＞０）ときは、モータに電流を十分流すことができる発電状態なので、モータ界磁電流Ｉｆを大きくして弱め界磁を弱めることができる。弱め界磁は、電圧Ｖが大きい方がより大きく弱めることができる。
【００１８】
一方、ステップＳ２０５の判断結果から、電圧Ｖが０より大きくない（ｎｏ）場合、モータ界磁電流中間目標値Ｉｆｐをモータ界磁電流暫定目標値Ｉｆｍと等しく（Ｉｆｐ＝Ｉｆｍ）する（ステップＳ２０７）。つまり、電圧Ｖが０より大きくない（Ｖ≦０）ときは、モータに電流を十分流すことができない発電状態なので、モータ界磁電流Ｉｆを変えない。
【００１９】
ステップＳ２０６及びステップＳ２０７でモータ界磁電流中間目標値Ｉｆｐを求めた後、ジェネレータ温度が閾値Ｔａより小さい（ジェネレータ温度＜Ｔａ）か否かを判断する（ステップＳ２０８）。判断結果から、ジェネレータ温度Ｔｇ℃が閾値Ｔａ℃より小さい（ｙｅｓ）場合、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔをモータ界磁電流中間目標値Ｉｆｐと等しく（Ｉｆｔ＝Ｉｆｐ）する（ステップＳ２０９）。このモータ界磁電流目標値Ｉｆｔは、モータ界磁電流暫定目標値Ｉｆｍに対し必要な補正等を行った後の最終目標値である。
【００２０】
一方、ジェネレータ温度Ｔｇ℃が閾値Ｔａ℃より小さくない（ｎｏ）場合、モータ温度が閾値Ｔｂより小さい（モータ温度＜Ｔｂ）か否かを判断する（ステップＳ２１０）。判断結果から、モータ温度Ｔｍ℃が閾値Ｔｂ℃より小さい（ｙｅｓ）場合、モータ界磁電流中間目標値Ｉｆｐと定数Ｇｂ（Ｇｂ＜１）から、Ｉｆｐ×Ｇｂの式によりモータ界磁電流目標値Ｉｆｔを求める（ステップＳ２１１）。つまり、ジェネレータ温度Ｔｇ＜Ｔａ、且つ、モータ温度Ｔｍ＜Ｔｂのときは、ジェネレータの負担を下げるためにモータ界磁電流目標値Ｉｆｔを低くする（モータ誘起電圧Ｅｍを下げてモータ電機子電流Ｉａを高くする）。
【００２１】
一方、ステップＳ２１０の判断結果から、モータ温度Ｔｍ℃が閾値Ｔｂ℃より小さくない（ｎｏ）場合、４ＷＤ（４−Ｗｈｅｅｌ  Ｄｒｉｖｅ）動作を終了する（ステップＳ２１２）。つまり、ジェネレータ温度Ｔｇ≧Ｔａ、且つ、モータ温度Ｔｍ≧Ｔｂのときは、４ＷＤ動作を終了する（ジェネレータ・モータ共に温度が高いため連続して運転できない）。４ＷＤ動作の終了後、制御処理を終了する。
【００２２】
ステップＳ２０９及びステップＳ２１１でモータ界磁電流目標値Ｉｆｔを求めた後、求めたモータ界磁電流目標値Ｉｆｔとモータトルク目標値Ｔｔから、モータ電機子電流目標値Ｉａｔを算出する（ステップＳ２１３）。モータ電機子電流目標値Ｉａｔの算出は、モータトルク目標値Ｔｔとモータ界磁電流目標値Ｉｆｔのマップにより行う。
【００２３】
モータトルク目標値Ｔｔが同じとき、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔが高ければモータ電機子電流目標値Ｉａｔは低くなり、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔが低ければモータ電機子電流目標値Ｉａｔは高くなる。また、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔが同じとき、モータトルク目標値Ｔｔが高ければモータ電機子電流目標値Ｉａｔは高くなり、モータトルク目標値Ｔｔが低ければモータ電機子電流目標値Ｉａｔは低くなる。
そして、モータ電機子電流目標値Ｉａｔの算出後、制御処理を終了する。
【００２４】
図４は、モータ界磁電流をジェネレータ温度とモータ温度によって制御を行ったときの各種値の変化をグラフで示す説明図である。図４に示すように、モータ回転数Ｎｍ、ジェネレータ回転数Ｎｇ、モータトルク目標値Ｔｔ、モータ温度Ｔｍ、ジェネレータ温度Ｔｇ、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔ、モータ電機子電流目標値Ｉａｔのそれぞれが、経過時間ｔに伴って変化する。
【００２５】
つまり、モータ界磁電流Ｉｆをジェネレータ温度とモータ温度によって制御を行った場合、モータが発熱したときは、モータ界磁電流Ｉｆを上げることによりモータ電機子電流Ｉａを下げて（図４のＩｆｔとＩａｔの関係参照）、モータの発熱を抑えることができる。ジェネレータが発熱したときは、モータ界磁電流Ｉｆを下げてモータ誘起電圧Ｅｍを下げることにより、ジェネレータの発電負荷が低い状態でもモータに電流を流すことができる。上記制御を繰り返すことによって、４ＷＤ走行時間をより長くすることができる。
【００２６】
このように、この発明に係るモータ駆動車両の制御装置により、モータの界磁電流Ｉｆの値を、モータ回転数Ｎｍとジェネレータ回転数Ｎｇの両方から決める。これにより、坂道での走行等、車速が速いときに、ジェネレータ回転数Ｎｇが大きければ、モータ界磁電流値（Ｉｆ）を上げモータ電機子電流値（Ｉａ）を抑えることによって、モータの連続動作による発熱を抑えることができ、連続動作可能時間を延ばすことができる。また、モータの発熱に伴う寿命低下を抑えることができる。
【００２７】
また、ジェネレータが発熱したときは、モータ界磁電流値（Ｉｆ）を下げてモータ電機子電流値（Ｉａ）を上げる制御を行い、また、モータが発熱したときは、モータ界磁電流値（Ｉｆ）を上げてモータ電機子電流値（Ｉａ）を下げる制御を行う。これにより、ジェネレータが発熱したときは、モータ界磁電流Ｉｆを下げてモータ誘起電圧Ｅｍを下げることにより、ジェネレータの発電負荷が低い状態でもモータに電流を流すことができる。また、モータが発熱したときは、モータ界磁電流Ｉｆを上げることによりモータ電機子電流Ｉａを下げ、モータの発熱を抑えることができる。
【００２８】
このように、この発明によれば、主駆動輪をエンジンにより従動輪をモータにより駆動するモータ駆動車両の制御は、モータの界磁電流を、モータの回転数と、モータに電力を供給するジェネレータの回転数の両方により決定することで行われ、また、モータの界磁電流を、モータを駆動するための電流を発電するジェネレータの温度と、モータの温度の両方により決定することで行われるため、モータの発熱を抑えてモータの連続動作可能時間を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の一実施の形態に係るモータ駆動車両の制御装置の処理ステップを示すフローチャートである。
【図２】モータ界磁電流をモータ回転数とジェネレータ回転数によって制御を行ったときの各種値の変化をグラフで示す説明図である。
【図３】この発明の他の実施の形態に係るモータ駆動車両の制御装置の処理ステップを示すフローチャートである。
【図４】モータ界磁電流をジェネレータ温度とモータ温度によって制御を行ったときの各種値の変化をグラフで示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ｄ  余裕代電圧
Ｅａ  発電電圧
Ｅｍ  モータ誘起電圧
Ｉｆ  モータ界磁電流
Ｉｆｍ  モータ界磁電流暫定目標値
Ｉｆｔ  モータ界磁電流目標値
Ｎｇ  ジェネレータ回転数
Ｎｍ  モータ回転数
Ｔｇ  ジェネレータ温度
Ｔｍ  モータ温度
Ｔｔ  モータトルク目標値
Ｖ  電圧
ｔ  経過時間
【図１】
2007230313.tif 000003
【図２】
2007230313.tif 000004
【図３】
2007230313.tif 000005
【図４】
2007230313.tif 000006