(57)【要約】【課題】ハイブリッド車または電気自動車において、インバータ回路の熱破壊を防止することのできる駆動制御装置を提供する。【解決手段】車両1が停止する場合、モータＥＵＣ１０は、速度を検出する車速センサ１８と、ブレーキＥＣＵ２０からブレーキトルクの信号との入力により、停止状態になるまでの経過時間を計算し、その計算結果と、駆動電流の電気角を検出する電流検出装置６０の入力とにより停止状態の電気角を予測する。そして、その予測した電気角と、設定電気角とを比較し、設定電気角に車両１が停止することが予測された場合には、ブレーキトルクを制御することで、停止時の駆動電流の電気角が設定電気角以外に制御される。【選択図】図１
2007168680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動輪を駆動する電動機に必要な電力を供給するために、インバータ回路を制御する車両の駆動制御装置において、
電動機の駆動電流の電気角を検出する電気角検出手段と、
この検出した電気角により、車両の停止時における電気角を予測する電気角予測手段と、
この予測した電気角と、設定電気角とを比較する比較手段と、
この予測した電気角が設定電気角以外になるように車両を停止させる停止制御手段と、
を有することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１の駆動制御装置において、
前記停止制御手段は、ブレーキトルクにより車両を停止させること、
を特徴とする駆動制御装置。
【請求項３】
車両の駆動輪を駆動する電動機に必要な電力を供給するために、インバータ回路を制御する車両の駆動制御装置において、
駆動輪がロック状態に陥ったときに、ロック状態を検出するロック検出手段と、
電動機の駆動電流の電気角を検出する電気角検出手段と、
この検出した電気角と、設定電気角とを比較する比較手段と
この検出した電気角と設定電気角とが一致した場合、電動機の駆動力を変更して前記検出した電気角をずらす電気角制御手段と、
を有することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項４】
請求項３の駆動制御装置において、
電気角制御手段は、電動機の駆動力を低減して電気角をずらすこと、
を特徴をする駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動制御装置において、
設定電気角は、少なくとも１相が９０度±５度の範囲及び２７０度±５度の範囲であること、
を特徴とする駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の駆動制御装置、特に電動機に必要な電力を供給するインバータ回路を制御する車両の駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車または電気自動車は、電力で駆動する電動機の出力によって走行することができる。アクセル等からトルク指令を受けた駆動制御装置は、インバータ回路を制御し、必要に応じた駆動電流を電動機へ供給する。そして、前記電流により駆動した電動機から出力されたトルクが駆動輪に伝達されて、駆動輪が回転して、車両が走行する。
【０００３】
車両が登坂時等や車輪が凹部に嵌った場合において、アクセル踏み込み量に応じた電動機の出力トルクよりも登坂の走行抵抗トルクの方が大きくなる場合がある。このとき、電動機及び駆動輪は、回転数が０であるロック状態となる。ロック状態になると、インバータ回路の通電しているスイッチング素子に、大電流が連続的に流れることになり、そのスイッチング素子の温度が上昇する。そして、スイッチング素子が熱破壊を起こす可能性があった。
【０００４】
例えば、下記の特許文献１に記載の電気自動車の制御装置は、ロック状態になった後、その後の経過時間の計測と、インバータ回路の温度センサの計測とによりスイッチング素子の発熱を推定する。そして、その制御装置は、各測定値が設定値を超えた場合、駆動電流を低減させて、インバータ回路の通電しているスイッチング素子を切り替える。これにより、前記制御装置は、インバータ回路のスイッチング素子の発熱を抑制し、熱破壊を防止している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１７７９０５号公報
【特許文献２】特開平１１−２１５６８７号公報
【特許文献３】特開２００５−４５８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の従来技術では、ロック状態の経過時間とインバータ回路内の温度とに基づいて熱破壊を予測する。しかしながら、その予測は、各スイッチング素子自体の発熱を正確に把握するものではない。
【０００７】
本発明の目的は、各スイッチング素子の状況を正確に把握して、インバータ回路の熱破壊を防止することができる車両の駆動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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の駆動制御装置は、車両の駆動輪を駆動する電動機に必要な電力を供給するために、インバータ回路を制御するものであり、電動機の駆動電流の電気角を検出する電気角検出手段と、この検出した電気角により車両の停止時における電気角を予測する電気角予測手段と、この予測した電気角と設定電気角とを比較する比較手段と、この予測した電気角が設定電気角以外になるように車両を停止させる停止制御手段と、を有することを特徴とする駆動制御装置である。
【０００９】
また、前記駆動制御装置の停止制御手段は、ブレーキトルクにより車両を停止させることもできる。
【００１０】
また、本発明の別の駆動制御装置は、車両の駆動輪を駆動する電動機に必要な電力を供給するために、インバータ回路を制御するものであり、車両がロック状態に陥ったときに、ロック状態を検出するロック検出手段と、電動機の駆動電流の電気角を検出する電気角検出手段と、この検出した電気角と設定電気角とを比較する比較手段と、この検出した電気角と設定電気角とが一致した場合、電動機の駆動力を変更して前記検出した電気角をずらす電気角制御手段とを有することを特徴とする駆動制御装置である。
【００１１】
さらに、前記駆動制御装置の電気角制御手段は、電動機の駆動力を低減して電気角をずらすこともできる。
【００１２】
また、本発明の駆動制御装置の設定電気角は、少なくとも１相が９０度±５度の範囲及び２７０度±５度の範囲とすることもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、駆動電流の電気角の検出結果に基づき、設定電気角以外に車両を停止させる制御ができる。これにより、車両が発進時にロック状態に陥っても、少なくとも１相のスイッチング素子に最大電流が集中することはなく、インバータ回路の熱破壊を防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明の別の発明によれば、駆動電流の電気角の検出結果が設定電気角と一致した場合、設定電気角からずらすために駆動力を変更する制御ができる。これにより、車両が不意にロック状態に陥っても、少なくとも１相のスイッチング素子に最大電流が集中することはなく、インバータ回路の熱破壊を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を用いて説明する。本実施形態においては、一例として、車両の動力源に、電動機を有する態様について説明する。しかし、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、車両の動力源に、エンジンと電動機とを有するハイブリッド車両にも適用することができる。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る車両の概略構成を示す構成図である。車両１は、動力源として、電動機４０（以下、モータ４０と記す）を有している。モータ４０は、供給された電力に基づき、出力軸に駆動力となる回転トルクを発生する。
【００１７】
また、車両１は、前記回転トルクを駆動輪８０（以下、タイヤ８０と記す）へ伝達するために、車両駆動系７０を有している。車両駆動系７０は、モータ４０から入力された回転を減速しトルクを増大させて出力する変速装置７２と、変速装置７２からの入力を左右のタイヤ４０に作動可能に伝達する差動装置７４を有している。これにより、車両駆動系７０は、モータ４０からの回転トルクをタイヤ４０に伝達することができる。
【００１８】
また、車両１は、バッテリ３０からの電力をモータ４０に供給しているインバータ回路５０を有している。インバータ回路５０は、後述する駆動制御装置１０（以下、モータＥＣＵ１０と記す）に制御され、バッテリ３０から供給される直流電力を所望の交流電力に変換してモータ４０へ供給する。
【００１９】
インバータ回路５０について、図２を用いて説明する。図２は、バッテリとインバータ回路と電動機とを結ぶ電気回路図である。インバータ回路５０は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体スイッチング素子５０ａ〜５０ｆにより構成されている。インバータ回路５０は、バッテリ３０に接続される正極母線と負極母線との間に、入力電圧を安定させるためのコンデンサー５１を接続し、２個の半導体スイッチング素子を直列接続したアームを３相分接続している。そして、その直列に接続された２個の半導体スイッチング素子（各アーム）の中間からそれぞれ３相分のモータへの出力が取り出される。
【００２０】
実施例では、Ｕ相の半導体スイッチング素子は、５０ａ、５０ｂであり、Ｖ相の半導体スイッチング素子は、５０ｃ、５０ｄであり、Ｗ相の半導体スイッチング素子は、５０ｅ、５０ｆである。各半導体スイッチング素子５０ａ〜５０ｆは、モータＥＣＵ１０からのトルク指令に応じてオン／オフする。なお、この実施例では、各半導体スイッチング素子５０ａ〜５０ｆについてＰＷＭ（パルス幅変調）制御をすることで、所望の３相交流電流を出力する。
【００２１】
図１の説明に戻り、車両１は、モータ４０を制御するモータＥＣＵ１０を有している。モータＥＣＵ１０には、アクセルペダル踏み込み量を検出するアクセルセンサ１４と、シフトレバーの操作位置を検出するシフトセンサ１６と、ブレーキペダル踏み込み量を検出するブレーキセンサ１２と、車速センサ１８との各種信号が入力され、これらに基づきモータ４０の出力すべき回転トルクである要求トルクが計算される。そして、モータＥＣＵ１０は、要求トルクと、後述する回転角センサ６２及び電流検出装置６０の検出値と、に基づいてインバータ回路５０における各半導体スイッチング素子５０ａ〜５０ｆのオン／オフを制御する制御信号を出力する。それにより、モータ４０の出力する回転トルクが、要求トルクに見合うように調整される。また、モータＥＣＵ１０は、後述する制動制御装置２０（以下、ブレーキＥＣＵ２０と記す）と通信線を介して接続されており、各種制御信号やデータのやりとりを行うことができる。
【００２２】
また、車両１は、モータ４０に設けられている、例えば、ホール素子等からなる回転角センサ６２と、インバータ回路５０とモータ４０との間の電力線に設けられている電流検出装置６０とを有している。回転角センサ６２は、モータ４０内にある回転子の回転位置を検出し、検出結果をモータＥＣＵ１０へ出力する。電流検出装置６０は、インバータ回路５０からモータ４０へ供給される各相の駆動電流を検出し、検出結果をモータＥＣＵ１０へ出力する。
【００２３】
また、車両１は、ブレーキＥＣＵ２０を有している。ブレーキＥＣＵ２０には、ブレーキペダル踏み込み量を検出するブレーキセンサ１２と、車速センサ１８からの信号が入力され、これらに基づき要求ブレーキトルクが計算される。そして、ブレーキＥＣＵ２０は、要求ブレーキトルクに基づいて、ブレーキ装置９０へ制御信号を出力し、ブレーキ装置９０が要求ブレーキトルクに応じたブレーキトルクをタイヤ８０に付与する。
【００２４】
次に、インバータ回路５０が熱破壊を起こす原因について、図３を用いて説明する。図３は、モータ４０に供給される駆動電流である３相交流電流の波形を示しており、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相はそれぞれ１２０度の位相差がある。また、図３に示す３相交流電流の波形の電気角は、モータ４０の回転子の回転角に応じて決定されるため、両者には一定の関係にある。車両１がロック状態に陥った場合、モータＥＣＵ１０からのトルク指令があるにも係らず、モータ４０及びタイヤ８０の回転数は０になる。このとき、駆動電流の波形は、ある電気角で止まった状態となり、その電気角の電流が継続的に流れることになる。
【００２５】
そして、継続的に流れる電流が大電流であると、その電流が流れている半導体スイッチング素子は、自身の抵抗により発熱をする。特に、駆動電流の電流値が最大のとき、言い換えれば、１相の電気角が９０度及び２７０度のときにロック状態になると、その半導体スイッチング素子は発熱による熱破壊の可能性が高くなる。なお、一般的に、１相の電気角が９０度±５度の範囲、または２７０度±５度の範囲のときには、熱破壊の可能性があり、反対に、前記電気角の範囲以外であれば、ロック状態であっても、半導体スイッチング素子は、発熱による熱破壊を起すことはない。
【００２６】
次に、車両１が走行する場合の、モータＥＣＵ１０の制御動作について説明する。走行中において、モータＥＣＵ１０は、そのときのアクセルセンサ１４と、シフトセンサ１６と、車速センサ１８との信号から、要求トルクを計算する。そして、計算結果に基づいてインバータ回路５０の各半導体スイッチング素子５０ａ〜５０ｆを制御し、必要に応じた駆動電流をモータ４０へ供給する。なお、駆動電流の位相は、回転角センサ６２と、駆動電流の電流検出装置６０の情報に応じて調整される。このようにして、モータＥＣＵ１０の制御動作により発生したモータ４０の回転トルクは、車両駆動系７０を介してタイヤ８０に伝達され、車両１が走行する。
【００２７】
ここで、モータＥＣＵ１０は、車両１が停止状態になったときの電気角が、ロック状態においてインバータ回路５０が熱破壊をしない電気角の範囲、すなわち、１相の電気角が９０度±５度の範囲及び２７０度±５度の範囲（以下、設定電気角と記す）以外になるように制御する必要がある。そこで、モータＥＵＣ１０は、車両１の速度を検出する車速センサ１８と、ブレーキＥＣＵ２０から要求ブレーキトルクの信号を入力し、停止状態になるまでの経過時間を計算する。さらに、その計算結果と、駆動電流の電気角を検出する電流検出装置６０の入力とにより停止状態の電気角を予測する。そして、モータＥＣＵ１０は、その予測した電気角と、設定電気角とを比較し、設定電気角に車両１が停止することが予測された場合には、これを変更することの要求をブレーキＥＣＵ２０に供給する。変更要求が入力された場合の調整パターンを予め用意しており、そのパターンに応じてブレーキトルクを制御することで車両停止時のタイヤ回転角が調整されて、停止時の駆動電流の電気角が設定電気角以外に制御される。パターンとしては、例えば、予め設定した短時間だけ要求ブレーキトルクを若干大きめに変更し、タイヤ回転角をずらす分だけ早めに停止させることより、駆動電流の電気角を設定電気角以外に制御することなどがあげられる。なお、ブレーキ踏み込み量が所定以上の場合には、緊急時と判断し、このような制御を禁止することも好適である。
【００２８】
以上により、車両１が登坂路等の発進時において、ロック状態に陥ったとしても、駆動電流の電気角が設定電気角以外のため、インバータ回路５０の熱破壊を防止できる。
【００２９】
実施例の車両１では、駆動電流の電気角の検出を電流検出装置６０で行っているが、駆動電流の電気角とモータ４０の回転子の回転角とは、一定の関係にあるため、回転角センサ６２で行ってもよい。また、車両１では、設定電気角以外に車両を停止させる一連の制御動作のための処理をモータＥＣＵ１０で行っているが、一部または全てをブレーキＥＣＵ２０で行ってもよい。
【００３０】
次に、車両１が不意にロック状態に陥ったとき、例えば、走行中にタイヤ８０が轍に嵌った状態のとき、駆動電流の電気角が設定電気角である場合の、モータＥＣＵ１０の制御動作について説明する。
【００３１】
モータＥＣＵ１０は、要求トルクの計算結果と、モータ４０の回転状態を検出する回転角センサ６２の出力とによりロック状態を判断する。つまり、モータＥＣＵ１０は、要求トルクがあり、かつ、それに基づきインバータ回路５０に制御信号を出力しているとき、回転角センサ６２の出力が値０である場合、ロック状態と判断する。そして、モータＥＣＵ１０は、駆動電流の電気角と、設定電気角とを比較し、設定電気角に該当すれば、熱破壊を防止する制御を行う。
【００３２】
まず、モータＥＣＵ１０は、駆動電流の電気角を設定電気角から外すため、モータ４０を回転させる必要がある。そこで、モータＥＣＵ１０は、インバータ回路５０へ駆動電流をわずかに変動させる制御信号を出力する。その制御信号によりインバータ回路５０は、駆動電流を変動さるため、モータ４０の回転トルクがわずかに変動する。このとき、タイヤ８０は、轍に固定されているため、回転トルクのわずかな変動では動かない。しかし、回転トルクのわずかな変動は、モータ４０とタイヤ８０との間の車両駆動系７０内のシャフトがひずむこと等で、吸収される。これにより、モータ４０がわずかに回転し、駆動電流の電気角は、設定電気角から外れる。従って、アクセル踏み込み量に変化がなくても、モータ４０の出力が変動されて、電気角を設定電気角以外のものにできる。
【００３３】
以上により、モータＥＣＵ１０は、車両１が不意にロック状態に陥ったとしても、駆動電流の電気角を設定電気角以外に制御するため、インバータ回路５０の熱破壊を防止できる。
【００３４】
実施例の車両１では、回転角センサ６２からのモータ４０の回転状態をロック状態の判断要素としているが、電流検出装置６０からの駆動電流の変化を判断要素としてもよい。また、モータＥＣＵ１０が駆動電流をわずかに変動させる制御を行っているが、駆動電流をわずかに減らし、駆動力をわずかに抜く制御のみを行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る車両の概略構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るバッテリとインバータ回路と電動機とを結ぶ電気回路図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電動機の駆動電流の３相交流波形を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  車両、１０  駆動制御装置（モータＥＣＵ）、１２  ブレーキセンサ、１４  アクセルセンサ、１６  シフトセンサ、１８  車速センサ、２０  ブレーキ制御装置（ブレーキＥＣＵ）、３０  バッテリ、４０  電動機（モータ）、５０  インバータ回路、５０ａ〜５０ｆ  半導体スイッチング素子、５１  コンデンサー、６０  電流検出装置、６２  回転角センサ、７０  車両駆動系、７２  変速装置、７４  差動装置、８０  駆動輪（タイヤ）、９０  ブレーキ装置。
【図１】
2007168680.tif 000003
【図２】
2007168680.tif 000004
【図３】
2007168680.tif 000005