(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却水温度センサが故障してもインバータ内のスイッチング素子を過熱から保護でき、車両も継続して走行可能な電動車両の制御装置を提供する。【解決手段】ＥＶ−ＥＣＵ１４は、バッテリ７からの電力を変換してモータ４を駆動し、また、発電機２からの電力を変換してバッテリに蓄えるパワードライブユニット６の各インバータ６ａ、６ｂを冷却水で冷却しながら、各インバータのスイッチング素子のためのスイッチング素子温度センサ、冷却水のための冷却水温度センサ１２を含む電動車両に搭載されたセンサ群からの検出値に従ってＥＶ走行モードと発電走行モードを切り替えて電動車両の制御を行い、冷却水温度センサからの検出値で冷却水温度センサの故障を検出し、ＥＶ走行モード時に冷却水温度センサの故障が検出された場合に、発電機用インバータのスイッチング素子のスイッチング素子温度センサで検出した検出値を、冷却水の温度の検出値とする。【選択図】図１
2017163649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ用インバータおよび発電機用インバータを有し、バッテリからの電力を変換してモータを駆動しまた発電機からの電力を変換して前記バッテリに蓄えるパワードライブユニットと、
前記各インバータを冷却水で冷却するインバータ冷却装置と、
前記各インバータのスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子温度センサ、前記冷却水の温度を検出する冷却水温度センサを含む、電動車両に搭載されたセンサ群と、
前記電動車両の制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記センサ群からの検出値に従ってＥＶ走行モードと発電走行モードを切り替えて前記電動車両の制御を行う電動車両制御部を有し、
前記電動車両制御部が、
前記冷却水温度センサからの検出値に従って前記冷却水温度センサの故障を検出する冷却水温度センサ故障検出部と、
前記ＥＶ走行モードのときに、前記冷却水温度センサの故障が検出された場合に、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値を前記冷却水の温度の検出値とする冷却水温度センサ故障時検出値読み替え部と、
を含む、電動車両の制御装置。
【請求項２】
前記制御部が、
記憶部を有し、
前記電動車両制御部が、
モータ最大出力トルク抑制部と、
を含み、
前記冷却水温度センサ故障検出部が、前記冷却水温度センサの検出値を時系列で前記記憶部に記憶し、
前記電動車両制御部が、前記発電走行モードのときに、前記冷却水温度センサの故障が検出された場合に、前記発電機の駆動を停止し、
前記モータ最大出力トルク抑制部が、前記冷却水温度センサからの検出値に従ってモータの最大出力トルクを抑制し、前記故障を検出する前の前記冷却水温度の検出値と、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値との差が設定値より大きい場合は、前記モータの最大出力トルクを抑制し、
前記設定値以内の場合は、前記冷却水温度センサ故障時検出値読み替え部が、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値を、前記冷却水の温度の検出値とする、
請求項１に記載の電動車両の制御装置。
【請求項３】
前記各インバータに前記スイッチング素子温度センサが複数設けられ、
前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値を、前記発電機用インバータの複数の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値の平均値とする、請求項１または２に記載の電動車両の制御装置。
【請求項４】
モータ用インバータおよび発電機用インバータを有し、バッテリからの電力を変換してモータを駆動しまた発電機からの電力を変換して前記バッテリに蓄えるパワードライブユニットの前記各インバータを冷却水で冷却しながら、
前記各インバータのスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子温度センサ、前記冷却水の温度を検出する冷却水温度センサを含む、電動車両に搭載されたセンサ群からの検出値に従ってＥＶ走行モードと発電走行モードを切り替えて電動車両の制御し、
前記冷却水温度センサからの検出値に従って前記冷却水温度センサの故障を検出し、
前記ＥＶ走行モードのときに、前記冷却水温度センサの故障が検出された場合に、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値を前記冷却水の温度の検出値とする、電動車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＥＶ(electric vehicle)、ＨＥＶ(hybrid electric vehicle)を含む電動車両の制御装置および制御方法、特に冷却水温度センサが故障に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーや環境を考慮した車両としてハイブリッド車や電気自動車が注目されている。ハイブリッド車は従来のエンジンに加えモータを動力源とし、電気自動車はモータを動力源としている。
【０００３】
ハイブリッド車と電気自動車は共に、バッテリに蓄電された直流電力をインバータ回路で交流電力に変換し、モータを駆動し、走行する。
上述のインバータ回路は、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)やＦＥＴ(Field effect transistor)等のスイッチング素子で構成され、スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御して直流電力を交流電力に変換している。
この時、スイッチング素子をＯＮして電流が流れることにより、スイッチング素子の温度が上昇する。そのため、スイッチング素子温度を計測する温度センサを設け、スイッチング素子温度が限界を超えないようにスイッチング素子に流れる電流を制限し、スイッチング素子が破壊されないように保護を行っている。
【０００４】
上記の一例として、下記特許文献１では、インバータＥＣＵ(Electronic Control Unit)によりインバータを制御してモータを駆動し、インバータＥＣＵはインバータ温度センサからの入力に基づきインバータ温度を検出する。そしてインバータ温度が急激に上昇するような場合においては、インバータＥＣＵはインバータへのトルク指令値を調整、つまりモータの出力トルクを抑制し、スイッチング素子の発熱量を小さくすることにより、スイッチング素子を保護する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２１０７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に記載された技術は、冷却水温度センサが故障した場合を想定していない。従って、冷却水温度センサが故障し、実際の冷却水温度が不明となった場合は、冷却系統が正常だと問題ないが、冷却水の漏れや、ウォータポンプの故障などで冷却系統が異常状態になると、冷却水温度が異常に上昇し、スイッチング素子の発熱を冷却水によって吸熱することが困難となる。その結果、モータの出力トルクを冷却系統が正常である場合、すなわち冷却水温度が正常値である場合、を想定して設定されたモータの出力トルク抑制では、スイッチング素子を保護できず破損させてしまう可能性がある。
また、冷却水温度センサの故障を検知すると、ただちにモータ駆動を停止し、スイッチング素子を保護する方法も考えられるが、これでは冷却系統に異常がない場合には無駄に車両が走行不能になってしまう問題がある。
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、冷却水温度センサが故障しても、インバータ内のスイッチング素子を過熱から確実に保護できるとともに、車両を継続して走行させ続けることができる電動車両の制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、モータ用インバータおよび発電機用インバータを有し、バッテリからの電力を変換してモータを駆動しまた発電機からの電力を変換して前記バッテリに蓄えるパワードライブユニットと、前記各インバータを冷却水で冷却するインバータ冷却装置と、前記各インバータのスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子温度センサ、前記冷却水の温度を検出する冷却水温度センサを含む、電動車両に搭載されたセンサ群と、前記電動車両の制御を行う制御部と、を備え、前記制御部が、前記センサ群からの検出値に従ってＥＶ走行モードと発電走行モードを切り替えて前記電動車両の制御を行う電動車両制御部を有し、前記電動車両制御部が、前記冷却水温度センサからの検出値に従って前記冷却水温度センサの故障を検出する冷却水温度センサ故障検出部と、前記ＥＶ走行モードのときに、前記冷却水温度センサの故障が検出された場合に、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値を前記冷却水の温度の検出値とする冷却水温度センサ故障時検出値読み替え部と、を含む、電動車両の制御装置等にある。
【発明の効果】
【０００９】
この発明では、冷却水温度センサが故障しても、インバータ内のスイッチング素子を過熱から確実に保護できるとともに、車両を継続して走行させ続けることができる電動車両の制御装置および制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の一実施の形態に係る電動車両の制御装置の概略構成図である。
【図２】図１のＰＤＵの電気回路部の概略回路構成図である。
【図３】図１のＰＤＵにおけるウォータジャケットの概略構造を説明する部分拡大図である。
【図４】この発明の一実施の形態に係る電動車両の制御装置で使用されるモータ最大出力トルク抑制マップの一例を示す図である。
【図５】この発明の一実施の形態に係る電動車両の制御装置の水温センサ故障時における電動車両の制御の一例の動作フローチャートである。
【図６】この発明の一実施の形態に係る電動車両の制御装置のＥＶモードにおいて冷却水温度センサが故障した場合の車両動作を説明するタイミングチャートである。
【図７】この発明の一実施の形態に係る電動車両の制御装置の発電走行モードにおいて冷却水温度センサが故障した場合の車両動作を説明するタイミングチャートである。
【図８】図１のＥＶ−ＥＣＵをコンピュータで構成した場合の概略的なハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明による電動車両の制御装置および制御方法では、インバータの冷却水温度を検出する冷却水温度センサが故障した場合でも、インバータ内部のスイッチング素子を保護しながら、モータ駆動を継続する。
【００１２】
この発明に係る電動車両の制御装置および制御方法によれば、
インバータのスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子温度センサと、
冷却水の温度を検出する冷却水温度センサと、
冷却水温度センサの故障を検出する冷却水温度センサ故障検出部とを設け、
ＥＶ(Electric Vehicle)走行モードのときに、冷却水温度センサ故障検出部により冷却水温度センサの故障を検出した場合には、
発電機用インバータのスイッチング素子温度センサで検出したスイッチング素子温度検出値を、冷却水温度として認識し、読み替えることにより、
冷却水温度センサが故障しても、正しい冷却水温度が認識できるので、車両運転を継続しながらモータ用インバータのスイッチング素子を過熱から保護することができる。
【００１３】
この発明に係る電動車両の制御装置および制御方法によれば、
冷却水温度に応じてモータの最大出力トルクを抑制するモータ最大出力トルク抑制部をさらに設け、
発電走行モードのときに、冷却水温度センサ故障検出部により冷却水温度センサの故障を検出した場合には、
発電機の駆動を停止し、
冷却水温度センサ故障検出部により冷却水温度センサの故障を検出する前の冷却水温度検出値と、発電機用インバータのスイッチング素子温度センサで検出したスイッチング素子温度検出値との差が所定値より大きい場合は、
モータ最大出力トルク抑制部によりモータの最大出力トルクを抑制し、
所定値以下の場合は、
発電機用インバータのスイッチング素子温度センサで検出したスイッチング素子温度検出値を、冷却水温度として認識するので、
冷却水温度センサが故障しても、正しい冷却水温度を検知できるようになるまでは、冷却水温度が、例えば１１０℃である最高水温、の場合を想定したモータ最大出力トルク抑制マップでモータ最大出力トルクを抑制することにより、モータ用インバータのスイッチング素子を保護し、正しい冷却水温度を認識できるようになってからは、トルク抑制することなく、車両運転を継続することができるので、運転者が感じる、トルクの落ち込み等を含む違和感、を最小限にしながらスイッチング素子を過熱から保護することができる。
【００１４】
以下、この発明による電動車両の制御装置および制御方法を実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各図において、同一もしくは相当部分は同一符号で示す。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の一実施の形態に係る電動車両の制御装置の概略構成図である。図１において、電源であるバッテリ７とモータ４、バッテリ７と発電機２の間には、バッテリ７の直流電圧を交流電圧に変換するＰＤＵ(パワードライブユニット)６が備えられている。ＰＤＵ６には、バッテリ７の直流電圧を交流電圧に変換してモータ４、発電機２にそれぞれ供給可能なモータ用インバータ６ａと発電機用インバータ６ｂとを備えている。
【００１６】
ＥＶ走行モードでは、エンジン１は停止しており、発電機２は発電していないため、バッテリ７に蓄電された直流電力をモータ用インバータ６ａが３相の交流電力に変換してモータ４に供給することでモータ４を駆動し、さらにタイヤ５を駆動し、車両を走行させる。
また、車両の減速時などはタイヤ５によりモータ４が回され、モータ４が回生発電を行い、そこで発電された電力はモータ用インバータ６ａを介してバッテリ７に充電される。
【００１７】
発電走行モードでは、エンジン１は駆動しており、発電機２は発電しているため、その発電された電力は発電機用インバータ６ｂを経由して、バッテリ７に充電される。
そして、発電機２が発電した電力、またはバッテリ７に蓄電された直流電力をモータ用インバータ６ａが交流電力に変換してモータ４に供給することでモータ４を駆動し、さらにタイヤ５を駆動し、車両を走行させる。
また、車両の減速時などはタイヤ５によりモータ４が回され、モータ４が回生発電を行い、回生発電で発電された電力はモータ用インバータ６ａを介してバッテリ７に充電される。
また、発電機用インバータ６ｂがバッテリ７に蓄電された直流電力を交流電力に変換して発電機２を駆動し、エンジン１を始動することも行う。
また、クラッチ３を結合することにより、エンジン１の駆動力を、モータ４を介してタイヤ５に伝えることで、車両を走行させることもできる。
【００１８】
以下では図１に示す、上述したようなシリーズ式ハイブリッド車を例に挙げて説明するが、パラレル式ハイブリッド車であってもよい。
シリーズ式は、エンジンを発電のみに使用し、モータを車軸の駆動と回生のみに使用する方式である。パラレル式は、搭載している複数の動力源すなわちエンジンとモータを車輪の駆動に使用する方式である。図１ではクラッチ３を開放した状態ではシリーズ式、結合した状態ではパラレル式の構成となる。
また、上記のように発電機２とモータ４は、駆動と発電を兼ね備えるモータ・ジェネレータＭＧであってもよい。
また、バッテリ７とインバータ６ａ，６ｂの間に電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ(図示省略)等を有するものであってもよい。
【００１９】
図２は、ＰＤＵ６の電気回路部の概略回路構成図である。ＰＤＵ６は、モータ４と発電機２とバッテリ７と、バッテリ７に蓄電された直流電力を交流電力に変換してモータ４を駆動制御するモータ用インバータ６ａと、発電機２で発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリ７に蓄電する発電機用インバータ６ｂで構成される。
【００２０】
モータ用インバータ６ａはＵ相スイッチング回路１０５ａ、Ｖ相スイッチング回路１０６ａ、Ｗ相スイッチング回路１０７ａからなる。
Ｕ相スイッチング回路１０５ａは、上アーム１０９ａ側の上アーム側スイッチング回路１０５Ｈａと下アーム１１０ａ側の下アーム側スイッチング回路１０５Ｌａと、からなる。
Ｖ相スイッチング回路１０６ａは、上アーム１０９ａ側の上アーム側スイッチング回路１０６Ｈａと下アーム１１０ａ側の下アーム側スイッチング回路１０６Ｌａと、からなる。
Ｗ相スイッチング回路１０７ａは、上アーム１０９ａ側の上アーム側スイッチング回路１０７Ｈａと下アーム１１０ａ側の下アーム側スイッチング回路１０７Ｌａと、からなる。
【００２１】
また、スイッチング回路１０５Ｈａ−１０７Ｈａ、１０５Ｌａ−１０７Ｌａは、ＩＧＢＴやＦＥＴ等のスイッチング素子と還流ダイオードから成っており、後述するＥＶ−ＥＣＵ１４によって制御される。
図２の例では、上アーム１０９ａ側に、スイッチング回路１０５Ｈａ−１０７Ｈａのスイッチング素子温度を計測する、スイッチング素子温度センサ１０５ＨａＵ、１０６ＨａＶ、１０７ＨａＷを有する。下アーム１１０ａ側に、スイッチング回路１０５Ｌａ−１０７Ｌａのスイッチング素子温度を計測する、スイッチング素子温度センサ１０５ＬａＵ、１０６ＬａＶ、１０７ＬａＷを有する。ＥＶ−ＥＣＵ１４は各スイッチング回路のスイッチング素子温度を取得し、限界温度を超えないように電流すなわち出力トルクを制限して、スイッチング素子が破壊されないように保護する。
【００２２】
発電機用インバータ６ｂはＵ相スイッチング回路１０５ｂ、Ｖ相スイッチング回路１０６ｂ、Ｗ相スイッチング回路１０７ｂとからなる。
Ｕ相スイッチング回路１０５ｂは、上アーム１０９ｂ側の上アーム側スイッチング回路１０５Ｈｂと下アーム１１０ｂ側の下アーム側スイッチング回路１０５Ｌｂと、からなる。
Ｖ相スイッチング回路１０６ｂは、上アーム１０９ｂ側の上アーム側スイッチング回路１０６Ｈｂと下アーム１１０ｂ側の下アーム側スイッチング回路１０６Ｌｂと、からなる。
Ｗ相スイッチング回路１０７ｂは、上アーム１０９ｂ側の上アーム側スイッチング回路１０７Ｈｂと下アーム１１０ｂ側の下アーム側スイッチング回路１０７Ｌｂと、からなる。
【００２３】
また、スイッチング回路１０５Ｈｂ−１０７Ｈｂ、１０５Ｌｂ−１０７Ｌｂは、ＩＧＢＴやＦＥＴ等のスイッチング素子と還流ダイオードから成っており、後述するＥＶ−ＥＣＵ１４によって制御される。
図２の例では、上アーム１０９ｂ側に、スイッチング回路１０５Ｈｂ−１０７Ｈｂのスイッチング素子温度を計測する、スイッチング素子温度センサ１０５ＨｂＵ、１０６ＨｂＶ、１０７ＨｂＷを有する。下アーム１１０ｂ側に、スイッチング回路１０５Ｌｂ−１０７Ｌｂのスイッチング素子温度を計測する、スイッチング素子温度センサ１０５ＬｂＵ、１０６ＬｂＶ、１０７ＬｂＷを有する。ＥＶ−ＥＣＵ１４が各スイッチング回路のスイッチング素子温度を取得し、限界温度を超えないように電流すなわち出力トルクを制限して、スイッチング素子が破壊されないように保護する。
【００２４】
図１に戻り、車両は、モータ用インバータ６ａのスイッチング回路１０５Ｈａ−１０７Ｈａ、１０５Ｌａ−１０７Ｌａ及び発電機用インバータ６ｂのスイッチング回路１０５Ｈｂ−１０７Ｈｂ、１０５Ｌｂ−１０７Ｌｂの動作に伴って発生する熱を外部に放熱するために、インバータ冷却装置８を備えている。
インバータ冷却装置８は、スイッチング回路を有するＰＤＵ６を冷却する冷却水が循環する冷却水配管９と、冷却水配管９に冷却水を循環させる電動ウォータポンプ１０と、冷却水を外気と熱交換して冷却するラジエータ１１と、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ１２とを備える。
【００２５】
またＰＤＵ６には、冷却水配管９の両端がそれぞれ接続されており、電動ウォータポンプ１０から圧力をかけて送出された冷却水が、入口部１３ａから流入し、出口部１３ｂからラジエータ１１に排出される。また。モータ用インバータ６ａ、発電機用インバータ６ｂを含むＰＤＵ６ｂの内部における入口部１３ａと出口部１３ｂとの間には、図３に矢印ＣＷＣで示すように冷却水が流通するウォータジャケット１３ｃが配設されている。
モータ用インバータ６ａの上アーム１０９ａおよび下アーム１１０ａ、並びに発電機用インバータ６ｂの上アーム１０９ｂおよび下アーム１１０ｂ、の各スイッチング回路は、十分な放熱性を確保するためにウォータジャケット１３ｃの上に配設されている。これにより、スイッチング回路内のスイッチング素子(図示なし)の発熱がウォータジャケット１３ｃを介して冷却水により吸熱される。スイッチング素子の熱を受けた冷却水は、ラジエータ１１において熱が外部に放出される。これにより各スイッチング回路を過熱から保護することができる。
【００２６】
更に車両は、車両を総合的に制御する制御部である電子制御ユニット(ＥＶ−ＥＣＵ)１４を備え、ＥＶ−ＥＣＵ１４には、
車速を検出する車速センサ１５、
アクセル操作量を検出するアクセル開度センサ１６、
モータ４の回転速度を検出するモータ回転速度センサ１７、
発電機２の回転速度を検出する発電機回転速度センサ１８、
エンジン１の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ１９及び、
冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ１２、
ＰＤＵ６に備えられたスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子温度センサ群(１０５ＨａＵ、１０６ＨａＶ、１０７ＨａＷ、１０５ＬａＵ、１０６ＬａＶ、１０７ＬａＷ及び、１０５ＨｂＵ、１０６ＨｂＶ、１０７ＨｂＷ、１０５ＬｂＵ、１０６ＬｂＶ、１０７ＬｂＷ)、
その他図示しない各種制御に必要なセンサ、
からの検出値を示す検出信号がそれぞれ入力される。
【００２７】
ＥＶ−ＥＣＵ１４は、図１に示すように入力された各センサからの検出値に基づいて、モータ用インバータ６ａ、発電機用インバータ６ｂ、エンジン１、モータ４、発電機２、クラッチ３、電動ポンプ１０を制御する。
【００２８】
また、制御部であるＥＶ−ＥＣＵ１４は、上述のセンサ群(１０５ＨａＵ−１０７ＬｂＷ、１２，１５−１９)からの検出値に従ってＥＶ走行モードと発電走行モードを切り替えて車両の制御を行う電動車両制御部１４ｘと、記憶部Ｍを有する。
電動車両制御部１４ｘは、
冷却水温度センサ１２の故障を検出する冷却水温度センサ故障検出部１４ａと、
センサ群(１０５ＨａＵ−１０７ＬｂＷ、１２，１５−１９)からの検出値に従って走行モードを設定する走行モード決定部１４ｂと、
冷却水温度センサ１２で検出された冷却水温度に応じてモータの最大出力トルクを抑制するモータ最大出力トルク抑制部１４ｃと、
冷却水温度センサ故障時に検出値読み替えを行う冷却水温度センサ故障時検出値読み替え部１４ｄと、
を含む。
【００２９】
ここで、冷却水温度センサ１２が正常に冷却水温度Ｔｗを検出しているときには、冷却水温度に応じて最大出力トルクを抑制するように制御するために、スイッチング素子に流れる電流が調整される。これにより、スイッチング素子の温度が限界温度を超えないようにモータ４を駆動させることが可能である。
【００３０】
図４に示すモータ最大出力トルク抑制マップのように、横軸を冷却水温度、縦軸を最大出力トルク抑制率としたマップを用いて最大出力トルクを抑制する。例えば、
冷却水温度が７０℃となるまでは、最大出力トルクの抑制率を１．０(抑制なし)とし、
冷却水温度が９０℃のときには、抑制率を０．６とし、
冷却水温度が１１０℃のときには、抑制率を０．２とする。
最大出力トルクを抑制することにより、スイッチング素子を過熱から保護しながらモータ４を制御することができる。
また、冷却水温度が高くなるに従い、スイッチング素子から冷却水に放熱できる熱量が減少するため、抑制率は小さくなる。
このようにスイッチング素子を過熱から保護するためのモータ最大出力トルク抑制マップは、冷却水温度に依存するため、正確な冷却水温度を検出することが重要となる。
【００３１】
しかし、冷却水温度センサ１２が故障したときには、冷却水の実水温と冷却水温度センサ検出値との差異が大きくなるので、図４で示したモータ最大出力トルク抑制マップの通り出力トルクを抑制すると、スイッチング素子を過熱から保護できない場合がある。
また冷却水温度センサ１２が故障した際に単にモータ４及び発電機２を停止してしまうと走行不可能になってしまう。
【００３２】
そこでこの実施の形態では、冷却水温度センサ故障時には、ＥＶ−ＥＣＵ１４にて、走行状態、すなわちＥＶ走行モード、発電走行モードに応じて、以下に示す電動車両の制御を行う。
【００３３】
図８には例えばコンピュータで構成されるＥＶ−ＥＣＵ１４の概略的なハードウェア構成の一例を示す。信号の入出力はインタフェース１４１を介して行われる。メモリ１４３には図１のＥＶ−ＥＣＵ１４の中に機能ブロックで示された各種機能のプログラム、および処理に必要な図４のモータ最大出力トルク抑制マップ等を含む情報データ、テーブル、マップ等が予め格納されている。図１のＥＶ−ＥＣＵ１４の中の記憶部Ｍはメモリ１４３に相当する。ＣＰＵ１４２はインタフェース１４１を介して入力された信号に対して、メモリ１４３に格納された各種プログラム、情報データ、テーブル、マップに従って演算処理を行い、処理結果をインタフェース１４１を介して出力する。
【００３４】
図５は、この発明の一実施の形態に係る電動車両の制御装置の水温センサ故障時における電動車両の制御の一例の動作フローチャートを示す。なおこの動作フローチャートは、設定周期で繰り返し実行される。
【００３５】
ＥＶ−ＥＣＵ１４では、電動車両制御部１４ｘが、センサ群(１０５ＨａＵ−１０７ＬｂＷ、１２，１５−１９)からの検出値に従ってＥＶ走行モードと発電走行モードとを切り替えて車両の制御を行う。ＥＶ走行モードと発電走行モードとの切り替えは走行モード決定部１４ｂで行われる。
【００３６】
そしてステップＳ１０１にて、冷却水温度センサ故障検出部１４ａが、冷却水温度センサ１２の故障を判定する。ここでは冷却水温度センサ１２の出力電圧が、予め定められた設定範囲を超えた場合に、冷却水温度センサ１２が故障していると判定する。ここで上記設定範囲は、冷却水温度センサ１２の断線時及び短絡時の出力電圧を考慮して予め設定することが可能である。ステップＳ１０１において冷却水温度センサ１２が故障であると判定した場合はステップＳ１０２へ進み、そうでない場合はステップＳ１０３へ進む。
【００３７】
ステップＳ１０２では、冷却水温度センサ故障検出部１４ａが、冷却水温度センサ故障フラグを「１」にセットし、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０３では冷却水温度センサ故障フラグを「０」にリセットする。
ステップＳ１０４では、冷却水温度センサ故障検出部１４ａが、冷却水温度センサ故障フラグが「０」→「１」に変化したことを検出し、「０」→「１」に変化したことを検出した場合には、ステップＳ１０５へ進み、そうではない場合はステップＳ１０６へ進む。
【００３８】
ステップＳ１０５では、冷却水温度センサ故障検出部１４ａが、冷却水温度センサ１２の故障を検出する前の水温検出値Ｔｗ０を取得する。具体的には、冷却水温度センサ１２の検出値を定期的(例えば１００ｍｓ間隔)に時系列データとして記憶部Ｍに保存していく。冷却水温度センサ故障検出部１４ａが水温センサ故障フラグが「０」→「１」に変化して、冷却水温度センサ１２の故障を検出する前の値を記憶部Ｍから読み出し、これを冷却水温度センサ故障検出前の水温検出値Ｔｗ０とする。
【００３９】
ステップＳ１０６では、走行モード決定部１４ｂが、車速センサ１５で検出された車速及びアクセル開度センサ１６で検出されたアクセル開度に基づいて現在設定されている走行モードが、ＥＶ走行モードであるか、発電走行モードであるかを判断する。走行モードがＥＶ走行モードであると判断された場合にはステップＳ１０８へ進む。発電走行モードであると判断された場合にはステップＳ１０７へ進み、電動車両制御部１４ｘが、発電機の駆動を停止し、これを継続する。これにより発電機用インバータ６ｂには電気が通電されなくなるので、スイッチング回路１０５Ｈｂ−１０７Ｈｂ、１０５Ｌｂ−１０７Ｌｂは発熱しないようになる。
【００４０】
ステップＳ１０８では、モータ最大出力トルク抑制部１４ｃが、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度センサ１０５ＨｂＵ、１０６ＨｂＶ、１０７ＨｂＷ、１０５ＬｂＵ、１０６ＬｂＶ、１０７ＬｂＷで検出されたスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅを取得し、ステップＳ１０９へ進む。
【００４１】
ステップＳ１０９では、モータ最大出力トルク抑制部１４ｃが、ステップＳ１０５で取得した冷却水温度センサ故障検出前の冷却水の水温検出値Ｔｗ０と、ステップＳ１０８で取得した発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅと、の差の絶対値が予め定められた設定差Ｔｄｉｆｆ以内、すなわち|Ｔｗ０−Ｔｓｗｇ＿ａｖｅ|≦Ｔｄｉｆｆであるか否かを判定し、設定差Ｔｄｉｆｆ以内である場合には、実際の冷却水温度と発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅが概ね一致していると判断し、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、冷却水温度センサ故障時検出値読み替え部１４ｄが、冷却水温度Ｔｗを発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅとして認識し、冷却水温度Ｔｗを平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅに設定して本ルーチンを終了する。
これにより電動車両制御部１４ｘは、冷却水温度センサ１２で取得した値ではなく、スイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅを冷却水温度Ｔｗとして、モータ４を制御する。
【００４２】
また、ステップＳ１０５で取得した冷却水温度センサ故障検出前の水温検出値Ｔｗ０と、ステップＳ１０８で取得した発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅの差が設定差Ｔｄｉｆｆを超えている場合は、実際の冷却水温度と発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅが異なると判断し、ステップＳ１１１へ進む。
【００４３】
ステップＳ１１１では、モータ最大出力トルク抑制部１４ｃが、実際の冷却水温度が不明の状態であるため、冷却水温度が最高温度(例えば１１０℃)であると想定してモータの最大出力トルクを抑制する。具体的には、図４で示した通り、冷却水温度が１１０℃のときには最大出力トルク抑制率は０．２となる。
実際の冷却水温度が不明な状態でも、冷却水温度が非常に高く、スイッチング素子温度の冷却が最も効率が悪い状態を想定し、モータ最大出力トルクを抑制するので、スイッチング素子の過熱を防止しながらモータを駆動して車両の走行を継続することができる。
また上述のモータ最大出力トルク抑制率は、実機検証により求めることができ、各冷却水温度(６０℃、７０℃、９０、１１０℃)において、スイッチング素子の耐熱限界温度(例えば１５０℃)を超えないモータ出力トルクを導出し、この結果をもとに図４のモータ最大出力トルク抑制マップを設定して、記憶部Ｍに格納して使用することができる。
【００４４】
図６と図７はこの実施の形態の動作を表すタイムチャートである。
図６は、ＥＶ走行モードにおいて冷却水温度センサ１２が故障した場合に、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅを冷却水温度として認識し、モータ駆動を継続する場合の動作を示したものである。
２０１は、実線は冷却水温度Ｔｗ、破線は発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅを示す。本タイムチャートでは実際の冷却水温度(図示なし)は６０℃一定と仮定する。Ｃは冷却水温度Ｔｗを発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅと読み替える期間を示す。
２０２は、図５のステップＳ１０２−Ｓ１０４に係る、水温センサ故障フラグであり、冷却水温度センサすなわち水温センサの故障を検知した場合に「１」にセットされる。
２０３は、発電機２の駆動状態であり、ＥＶ走行モードでは常時発電停止となる。
２０４は、モータ４の最大出力トルク抑制率であり、図４のモータ最大出力トルク抑制マップから冷却水温度に応じて抑制率が設定される。
【００４５】
続いて図６の動作を説明する。時刻ｔ０から時刻ｔ１では、バッテリ７に蓄電された直流電力をモータ用インバータ６ａが３相の交流電力に変換してモータ４に供給することでモータ４を駆動させるＥＶ走行モード状態である。ＥＶ走行モードでは、発電機２が停止しており、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子は発熱しないので、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度は冷却水温度と一致している。
時刻ｔ１において、冷却水温度センサ１２の故障を検知すると、冷却水温度センサ故障フラグが「１」にセットされ、発電機２の発電停止が継続される。そして、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値(６０℃)を冷却水温度として認識し、モータ駆動を継続する。
また、図４のモータ最大出力トルク抑制マップに示す冷却水温度６０℃の場合のトルク抑制率に従ってモータ最大出力トルク抑制率は１．０、すなわち抑制なし、となる。このように、冷却水温度センサ１２が故障しても、正しい冷却水温度を検知できるので、車両運転を継続しながらインバータのスイッチング素子を過熱から保護することができる。
【００４６】
図７は、発電走行モードにおいて冷却水温度センサ１２が故障した場合に、発電機２の駆動を停止し、モータ最大出力トルクを抑制し、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子の温度が低下するのを待ってから発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅを冷却水温度Ｔｗとして認識し、モータ駆動を継続する場合の動作を示したものである。冷却水温度Ｔｗを読み替えた後は抑制率１．０に戻る。
３０１は、実線は冷却水温度Ｔｗ、破線は発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅを示す。本タイムチャートでは実際の冷却水温度(図示なし)は６０℃一定と仮定する。Ｃは冷却水温度Ｔｗを発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅと読み替える期間を示す。Ｒはモータ最大出力トルクを抑制する期間を示す。
３０２は、図５のステップＳ１０２−Ｓ１０４に係る、水温センサ故障フラグであり、冷却水温度センサすなわち水温センサの故障を検知した場合に「１」にセットされる。
３０３は、発電機２の駆動状態であり、発電走行モードでは発電機２は発電しており、発電した電力をモータ４及びバッテリ７に供給している。
３０４は、モータ４の最大出力トルク抑制率であり、図４のモータ最大出力トルク抑制マップから冷却水温度Ｔｗに応じて抑制率が設定される。
【００４７】
続いて図７の動作を説明する。時刻ｔ０から時刻ｔ１では、エンジン１の駆動力により発電機２が発電した電力、またはバッテリ７に蓄電された直流電力をモータ用インバータ６ａが交流電力に変換してモータ４を駆動させる発電走行モード状態である。この期間は、発電機２が発電しており、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子が発熱するので、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度は冷却水温度Ｔｗと異なっている。
時刻ｔ１において、冷却水温度センサ１２の故障を検知すると、冷却水温度センサ故障フラグが「１」にセットされ、発電機２の発電が停止される。ここで、図４のモータ最大出力トルク抑制マップの最高冷却水温度、すなわち図４のモータ最大出力トルク抑制マップでは１１０℃の場合のトルク抑制率に従ってモータ最大出力トルク抑制率が０．２に設定された状態でモータ駆動が継続される。例えばモータ４の最大出力トルクが１００Ｎｍの場合には、上限トルクを２０Ｎｍに抑制した状態でモータ駆動を継続する。
時刻ｔ１以降では、発電機２が停止しており、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子は発熱しないので、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度(平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅ)は徐々に低下してくる。
【００４８】
そして時刻ｔ２になると、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅと、Ａで示す冷却水温度センサ１２が故障する前の冷却水温度(６０℃)との差が予め定められた設定差Ｔｄｉｆｆ(例えば５℃)以内となり、すなわち平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅが６５℃以下となり、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅは冷却水温度Ｔｗと一致したと判断され、発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度による検出値の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅを冷却水温度Ｔｗとして認識する。この結果、図４のモータ最大出力トルク抑制マップに従って、冷却水温度を発電機用インバータ６ｂのスイッチング素子温度の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅとし、これに応じたモータ最大出力トルク抑制率１．０でモータ駆動が継続される。
【００４９】
このように、冷却水温度センサ１２が故障しても、正しい冷却水温度を検知できるようになるまでは、冷却水温度が最高水温の場合(１１０℃)を想定したモータ最大出力トルク抑制マップで最大出力トルクを抑制し、正しい冷却水温度を検知できるようなってからは、最大出力トルクを抑制することなく、モータでの車両運転を継続することができるので、運転者が感じるトルクの落ち込み等の違和感を最小限にしながらインバータのスイッチング素子を過熱から保護することができる。
【００５０】
なお上述の実施の形態では、モータ用インバータ６ａ、発電機用インバータ６ｂにスイッチング素子温度センサがそれぞれ複数あり、複数のスイッチング素子温度センサの検出値の平均値Ｔｓｗｇ＿ａｖｅを求めていたが、モータ用インバータ６ａ、発電機用インバータ６ｂにスイッチング素子温度センサが１つずつ設けてある場合には、スイッチング素子温度センサの検出値を使用するようにすればよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  エンジン、２  発電機、３  クラッチ、４  モータ、５  タイヤ、
６ａ  モータ用インバータ、６ｂ  発電機用インバータ、７  バッテリ、
８  インバータ冷却装置、９  冷却水配管、１０  電動(ウォータ)ポンプ、
１１  ラジエータ、１２  冷却水温度センサ、１３ａ    入口部、１３ｂ  出口部、
１３ｃ  ウォータジャケット、１４  ＥＶ−ＥＣＵ、
１４ａ  冷却水温度センサ故障検出部、１４ｂ  走行モード決定部、
１４ｃ  モータ最大出力トルク抑制部、
１４ｄ  冷却水温度センサ故障時検出値読み替え部、
１４ｘ  電動車両制御部、１５  車速センサ、１６  アクセル開度センサ、
１７  モータ回転速度センサ、１８  発電機回転速度センサ、
１９  エンジン回転速度センサ、１０５Ｈａ−１０７Ｌｂ  スイッチング回路、
１０５ＨａＵ−１０７ＬｂＷ  スイッチング素子温度センサ、
１０５ａ，１０５ｂ  Ｕ相スイッチング回路、
１０６ａ，１０６ｂ  Ｖ相スイッチング回路、
１０７ａ，１０７ｂ  Ｗ相スイッチング回路、
１０９ａ，１０９ｂ  上アーム、１１０ａ，１１０ｂ  下アーム、
１４１  インタフェース、１４２  ＣＰＵ、１４３  メモリ、Ｍ  記憶部、
ＭＧ  モータ・ジェネレータ。
【図１】
2017163649.tif 000003
【図２】
2017163649.tif 000004
【図３】
2017163649.tif 000005
【図４】
2017163649.tif 000006
【図５】
2017163649.tif 000007
【図６】
2017163649.tif 000008
【図７】
2017163649.tif 000009
【図８】
2017163649.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月13日(2017.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明は、モータ用インバータおよび発電機用インバータを有し、バッテリからの電力を変換してモータを駆動しまた発電機からの電力を変換して前記バッテリに蓄えるパワードライブユニットと、前記各インバータを冷却水で冷却するインバータ冷却装置と、前記各インバータのスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子温度センサ、前記冷却水の温度を検出する冷却水温度センサを含む、電動車両に搭載されたセンサ群と、前記電動車両の制御を行う制御部と、を備え、前記制御部が、前記センサ群からの検出値に従ってＥＶ走行モードと発電走行モードを切り替えて前記電動車両の制御を行う電動車両制御部を有し、前記電動車両制御部が、前記冷却水温度センサからの検出値に従って前記冷却水温度センサの故障を検出する冷却水温度センサ故障検出部と、前記ＥＶ走行モードのときに、前記冷却水温度センサの故障が検出された場合に、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値を前記冷却水の温度の検出値とする冷却水温度センサ故障時検出値読み替え部と、を含み、さらに前記制御部が、記憶部を有し、前記電動車両制御部が、モータ最大出力トルク抑制部と、を含み、前記冷却水温度センサ故障検出部が、前記冷却水温度センサの検出値を時系列で前記記憶部に記憶し、前記電動車両制御部が、前記発電走行モードのときに、前記冷却水温度センサの故障が検出された場合に、前記発電機の駆動を停止し、前記モータ最大出力トルク抑制部が、前記冷却水温度センサからの検出値に従ってモータの最大出力トルクを抑制し、前記故障を検出する前の前記冷却水温度の検出値と、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値との差が設定値より大きい場合は、前記モータの最大出力トルクを抑制し、前記設定値以内の場合は、前記冷却水温度センサ故障時検出値読み替え部が、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値を、前記冷却水の温度の検出値とする、電動車両の制御装置等にある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ用インバータおよび発電機用インバータを有し、バッテリからの電力を変換してモータを駆動しまた発電機からの電力を変換して前記バッテリに蓄えるパワードライブユニットと、
前記各インバータを冷却水で冷却するインバータ冷却装置と、
前記各インバータのスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子温度センサ、前記冷却水の温度を検出する冷却水温度センサを含む、電動車両に搭載されたセンサ群と、
前記電動車両の制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部が、前記センサ群からの検出値に従ってＥＶ走行モードと発電走行モードを切り替えて前記電動車両の制御を行う電動車両制御部を有し、
前記電動車両制御部が、
前記冷却水温度センサからの検出値に従って前記冷却水温度センサの故障を検出する冷却水温度センサ故障検出部と、
前記ＥＶ走行モードのときに、前記冷却水温度センサの故障が検出された場合に、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値を前記冷却水の温度の検出値とする冷却水温度センサ故障時検出値読み替え部と、
を含み、
さらに前記制御部が、
記憶部を有し、
前記電動車両制御部が、
モータ最大出力トルク抑制部と、
を含み、
前記冷却水温度センサ故障検出部が、前記冷却水温度センサの検出値を時系列で前記記憶部に記憶し、
前記電動車両制御部が、前記発電走行モードのときに、前記冷却水温度センサの故障が検出された場合に、前記発電機の駆動を停止し、
前記モータ最大出力トルク抑制部が、前記冷却水温度センサからの検出値に従ってモータの最大出力トルクを抑制し、前記故障を検出する前の前記冷却水温度の検出値と、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値との差が設定値より大きい場合は、前記モータの最大出力トルクを抑制し、
前記設定値以内の場合は、前記冷却水温度センサ故障時検出値読み替え部が、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値を、前記冷却水の温度の検出値とする、
電動車両の制御装置。
【請求項２】
前記各インバータに前記スイッチング素子温度センサが複数設けられ、
前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値を、前記発電機用インバータの複数の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値の平均値とする、請求項１に記載の電動車両の制御装置。
【請求項３】
モータ用インバータおよび発電機用インバータを有し、バッテリからの電力を変換してモータを駆動しまた発電機からの電力を変換して前記バッテリに蓄えるパワードライブユニットの前記各インバータを冷却水で冷却しながら、
前記各インバータのスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子温度センサ、前記冷却水の温度を検出する冷却水温度センサを含む、電動車両に搭載されたセンサ群からの検出値に従ってＥＶ走行モードと発電走行モードを切り替えて電動車両の制御し、
前記冷却水温度センサからの検出値に従って前記冷却水温度センサの故障を検出し、
前記ＥＶ走行モードのときに、前記冷却水温度センサの故障が検出された場合に、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値を前記冷却水の温度の検出値とし、
さらに、
前記冷却水温度センサの検出値を時系列で記憶し、
前記発電走行モードのときに、前記冷却水温度センサの故障が検出された場合に、前記発電機の駆動を停止し、
前記冷却水温度センサからの検出値に従ってモータの最大出力トルクを抑制し、前記故障を検出する前の前記冷却水温度の検出値と、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値との差が設定値より大きい場合は、前記モータの最大出力トルクを抑制し、
前記設定値以内の場合は、前記発電機用インバータのスイッチング素子の前記スイッチング素子温度センサで検出した検出値を、前記冷却水の温度の検出値とする、
電動車両の制御方法。