(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期モーターと、
スイッチング素子によりバッテリーの直流電力を交流電力に変換して前記同期モーターを駆動する電力変換回路と、
前記電力変換回路による前記同期モーターの駆動を可能な状態にするキースイッチとを備えた電気自動車の駆動制御装置において、
前記同期モーターの回転速度を検出する速度検出器と、
前記同期モーターのコイル温度を検出するコイル温度検出器と、
前記回転速度検出値と前記コイル温度検出値とに基づいて前記同期モーターの誘起電圧を推定する誘起電圧推定回路と、
前記スイッチング素子の温度を検出する素子温度検出器と、
前記素子温度検出値に基づいて前記スイッチング素子の耐圧を推定する耐圧推定回路と、
前記キースイッチが投入された時に、前記速度検出器により回転速度が検出され、且つ、前記誘起電圧推定値が前記スイッチング素子の耐圧推定値以上の場合は前記電力変換回路による前記同期モーターの駆動を禁止する制御回路とを備えることを特徴とする電気自動車の駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気自動車の駆動制御装置において、
前記誘起電圧推定回路は、前記コイル温度検出値に基づいて前記同期モーターのマグネット温度を推定し、前記回転速度検出値と前記マグネット温度推定値とに基づいて前記同期モーターの誘起電圧を推定することを特徴とする電気自動車の駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電気自動車の駆動制御装置において、
前記制御回路は、前記誘起電圧推定値Ｖｍと前記耐圧推定値Ｖｉとが、
Ｖｍ≧Ｖｉ／Ｋ、（ただし、Ｋは定数で、Ｋ＞１）
の関係にある場合に前記電力変換回路による前記同期モーターの駆動を禁止することを特徴とする電気自動車の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気自動車の走行用モーターを駆動制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
バッテリーの直流電力を交流電力に変換して走行用交流モーターを駆動制御する電気自動車の駆動制御装置が知られている。
【０００３】
ところで、交流モーターとして同期モーターを用いる電気自動車では、走行中にキースイッチをＯＦＦにしてインバーターを非作動状態にしても、同期モーターが発電機になって誘起電圧がインバータ主回路に印加される。この誘起電圧はモーター回転数が高いほど高くなる。例えば降坂中のモーター回転数が高い時にキースイッチをＯＮにして再起動すると、インバーターに高い誘起電圧が印加された状態でスイッチング素子が動作するので、耐圧の高いスイッチング素子を選定する必要がある。
【０００４】
本発明の目的は、スイッチング素子の耐圧を超えないようにインバーターを再起動するようにした電気自動車の駆動制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）  請求項１の発明は、同期モーターと、スイッチング素子によりバッテリーの直流電力を交流電力に変換して同期モーターを駆動する電力変換回路と、電力変換回路による同期モーターの駆動を可能な状態にするキースイッチとを備えた電気自動車の駆動制御装置に適用される。
そして、同期モーターの回転速度を検出する速度検出器と、同期モーターのコイル温度を検出するコイル温度検出器と、回転速度検出値とコイル温度検出値とに基づいて同期モーターの誘起電圧を推定する誘起電圧推定回路と、スイッチング素子の温度を検出する素子温度検出器と、素子温度検出値に基づいてスイッチング素子の耐圧を推定する耐圧推定回路と、キースイッチが投入された時に、速度検出器により回転速度が検出され、且つ、誘起電圧推定値がスイッチング素子の耐圧推定値以上の場合は電力変換回路による同期モーターの駆動を禁止する制御回路とを備える。
（２）  請求項２の電気自動車の駆動制御装置は、誘起電圧推定回路によって、コイル温度検出値に基づいて同期モーターのマグネット温度を推定し、回転速度検出値とマグネット温度推定値とに基づいて同期モーターの誘起電圧を推定するようにしたものである。
（３）  請求項３の電気自動車の駆動制御装置は、制御回路によって、誘起電圧推定値Ｖｍと耐圧推定値Ｖｉとが、
Ｖｍ≧Ｖｉ／Ｋ、（ただし、Ｋは定数で、Ｋ＞１）
の関係にある場合に電力変換回路による同期モーターの駆動を禁止するようにしたものである。
【０００６】
【発明の効果】
（１）  請求項１の発明によれば、同期モーターの回転速度検出値とコイル温度検出値とに基づいて同期モーターの誘起電圧を推定するとともに、スイッチング素子の温度を検出してスイッチング素子の耐圧を推定し、キースイッチ投入時にモーター回転速度が検出され且つモーター誘起電圧推定値が電力変換回路のスイッチング素子の耐圧推定値以上の場合は、電力変換回路による同期モーターの駆動を禁止するようにしたので、スイッチング素子の温度に応じた正確なスイッチング素子耐圧を用いて電力変換回路の作動可否判定をより正確に行うことができ、電力変換回路のスイッチング素子の耐圧を上げることなく、スイッチング耐圧を超えないようにして電力変換回路による回転中の同期モーターの駆動を再開できる。
（２）  請求項２の発明によれば、モーターコイル温度検出値に基づいてモーターのマグネット温度を推定し、モーターマグネット温度推定値とモーター回転速度検出値とに基づいて同期モーターの誘起電圧を推定するようにしたので、正確な誘起電圧を推定でき、電力変換回路の作動可否判定をより正確に行なうことができる。
（３）  請求項３の発明によれば、誘起電圧推定値Ｖｍとスイッチング素子の耐圧推定値ＶｉとがＶｍ≧Ｖｉ／Ｋ（ただし、Ｋは定数で、Ｋ＞１）の関係にある場合に電力変換回路の作動を禁止するようにしたので、電力変換回路の作動可否判定が余裕をもって行なわれ、装置の信頼性を向上させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は発明の一実施の形態の構成を示す図である。
バッテリー１はインバーターリレー２およびＤＣリンクコンデンサ３を介してインバーター主回路４に直流電力を供給し、インバーター主回路４はこの直流電力を交流電力に変換して三相同期モーター６に印加する。インバーター主回路４にはスイッチング素子であるＩＧＢＴの温度Ｔｉ［℃］を検出する温度センサー５が設けられ、またモーター６にはコイル温度Ｔｍ［℃］を検出する温度センサー７が設けられる。なお、検出されたモーターコイル温度に基づいてモーター６のマグネット温度Ｔｍ’［℃］を推定する。さらに、モーター６にはその回転速度Ｎｍ［ｒ／ｍ］を検出するための速度センサー８が設けられる。
【０００８】
モーターコントローラー９はマイクロコンピュータとその周辺部品から構成され、インバーター主回路４とインバーターリレー２を制御する。このモーターコントローラー９には温度センサー５、７および速度センサー８が接続され、ＩＧＢＴ温度Ｔｉ、モーターコイル温度Ｔｍおよび回転速度Ｎｍが入力される。
【０００９】
車両コントローラー１０はマイクロコンピュータとその周辺部品から構成され、モーター回転数Ｎｍ、アクセル信号、シフト信号およびブレーキ信号に基づいてトルク指令値Ｔｅ*を演算し、モーターコントローラー９へ出力する。
【００１０】
モーターコントローラー９および車両コントローラー１０には、キーがＯＮまたはＳＴＡＲＴ位置にある時に閉路するキースイッチ１１が接続される。なお、電気自動車のキーは内燃機関自動車のイグニッションキーに相当する。電気自動車のキーのＯＮ位置およびＳＴＡＲＴ位置は内燃機関自動車のＯＮ位置およびＳＴＡＲＴ位置に対応し、ＯＮ位置は電気自動車が走行可能な位置、ＳＴＡＲＴ位置はモーター駆動を可能な状態にする位置である。キーをＳＴＡＲＴ位置まで回すと、数秒後に走行可能表示灯が点灯するのでキーから手を離すと自動的にキーがＯＮ位置に戻り、電気自動車が走行可能な状態になる。
【００１１】
図２はキースイッチＯＮ時の処理を示すフローチャートである。このフローチャートにより、実施の形態の動作を説明する。
ステップ１において、キーがＯＮまたはＳＴＡＲＴ位置に設定されキースイッチ１１が閉路すると、モーターコントローラー９はステップ２以降の処理を行なう。ステップ２で速度センサー８により回転速度Ｎｍを検出し、続くステップ３で回転速度の絶対値｜Ｎｍ｜が０よりも大きいか、すなわちモーター６が回転しているか否かを判定する。モーター６が回転している場合は、モーター６の誘起電圧Ｖｍ［ｖ］とＩＧＢＴのスイッチング耐圧Ｖｉ［ｖ］を推定してインバーター主回路４の作動を許可するか否かを判定する。一方、モーター６が回転していない場合は、誘起電圧Ｖｍは０であるからＩＧＢＴのスイッチング耐圧Ｖｉを超えることはなく、ステップ１０へ進んでインバーター主回路４の作動を許可する。これにより、モーターコントローラー９はインバーター主回路４のＩＧＢＴを制御して電力変換動作を行なう。
【００１２】
キー投入時にすでにモーター６が回転している場合は、ステップ４でふたたび速度センサー８により回転速度Ｎｍを検出し、続くステップ５で温度センサー７によりモーターコイル温度Ｔｍを検出してモーターマグネット温度Ｔｍ’を推定する。また、ステップ６で温度センサー５によりＩＧＢＴ温度Ｔｉを検出する。ステップ７において、モーター回転速度Ｎｍとモーターマグネット温度Ｔｍ’によりモーター誘起電圧Ｖｍを推定する。モーター６の誘起電圧特性は図３に示すように予め測定され、モーターコントローラー９のメモリに記憶されている。この特性図とモーター回転数Ｎｍおよびモーターマグネット温度Ｔｍ’によりモーター誘起電圧Ｖｍを推定する。
【００１３】
次にステップ８で、ＩＧＢＴ温度ＴｉによりＩＧＢＴのスイッチング耐圧Ｖｉを推定する。ＩＧＢＴのスイッチング耐圧Ｖｉは、図４に示すようにＩＧＢＴ温度が増加するにつれてわずかに増加する特性がある。このＩＧＢＴのスイッチング耐圧特性は予め測定され、モーターコントローラー９のメモリに記憶されている。この特性図とＩＧＢＴ温度Ｔｉによりスイッチング耐圧Ｖｉを推定する。
【００１４】
ステップ９において、モーター誘起電圧Ｖｍがスイッチング耐圧Ｖｉよりも低いか否かを判定し、誘起電圧Ｖｍがスイッチング耐圧Ｖｉよりも低ければステップ１０へ進んでインバーター主回路４の作動を許可し、誘起電圧Ｖｍがスイッチング耐圧Ｖｉ以上であればステップ１１へ進んでインバーター主回路４の作動を禁止し、ステップ４へ戻って上記処理を繰り返す。
【００１５】
このように、モーターコイル温度検出値Ｔｍに基づいてモーターマグネット温度Ｔｍ’を推定し、モーター回転速度検出値Ｎｍとモーターマグネット温度推定値Ｔｍ’とに基づいて同期モーターの誘起電圧Ｖｍを推定するとともに、ＩＧＢＴの温度Ｔｉを検出してＩＧＢＴの耐圧Ｖｉを推定し、キースイッチ投入時にモーター回転速度Ｎｍが検出され且つモーター誘起電圧推定値Ｖｍがインバーター主回路のＩＧＢＴの耐圧推定値Ｖｉ以上の場合は、インバーター主回路による同期モーターの駆動を禁止するようにしたので、インバーター主回路のＩＧＢＴの耐圧を上げることなく、スイッチング耐圧を超えないようにしてインバーター主回路による回転中の同期モーターの駆動を再開できる。
また、インバーター主回路の作動可否判定にＩＧＢＴの温度に応じた正確なスイッチング耐圧推定値Ｖｉを用いるのでより正確な判定が可能になる。
さらに、モーターコイル温度検出値Ｔｍに基づいてモーターのマグネット温度Ｔｍ’を推定し、モーターマグネット温度推定値Ｔｍ’とモーター回転速度検出値Ｎｍとに基づいて同期モーターの誘起電圧Ｖｍを推定するようにしたので、正確な誘起電圧Ｖｍを推定でき、電力変換回路の作動可否判定をより正確に行なうことができる。
【００１６】
以上の一実施形態の構成において、同期モーター６が同期モーターを、ＩＧＢＴがスイッチング素子を、インバーター主回路４が電力変換回路を、キースイッチ１１がキースイッチを、速度センサー８が速度検出器を、温度センサー７がコイル温度検出器を、モーターコントローラー９が誘起電圧推定回路、制御回路および耐圧推定回路を、温度センサー５が素子温度検出器をそれぞれ構成する。
【００１７】
上述した発明の実施の形態ではＩＧＢＴ温度Ｔｉによりスイッチング耐圧Ｖｉを推定する例を示したが、ＩＧＢＴのスイッチング耐圧ＶｉはＩＧＢＴ温度Ｔｉの変化に対して余り大きく変化しないので、スイッチング耐圧ＶｉをＩＧＢＴ温度Ｔｉに拘わらず一定としてもよい。
【００１８】
また、上記実施の形態ではインバーター主回路のスイッチング素子としてＩＧＢＴを用いた例を示したが、インバーター主回路のスイッチング素子はＩＧＢＴに限定されない。
【００１９】
さらに、上記実施の形態ではモーター誘起電圧Ｖｍがスイッチング耐圧推定値Ｖｉ以上の場合はインバーター主回路の作動を禁止する例を示したが、誘起電圧Ｖｍの変動などを考慮して作動を禁止する誘起電圧Ｖｍをさらに低くしてもよい。すなわち、誘起電圧推定値Ｖｍとスイッチング耐圧推定値Ｖｉとが、
【数１】
Ｖｍ≧Ｖｉ／Ｋ、（Ｋは定数で、Ｋ＞１）
の関係にある場合はインバーター主回路の作動を禁止する。
例えばＫを１．３とすると、６００Ｖのスイッチング耐圧のＩＧＢＴを用いる場合には、６００Ｖよりも低い、約４５０Ｖの誘起電圧以上でインバーター主回路の作動を禁止する。
このようにすれば、電力変換回路の作動可否判定が余裕をもって行なわれ、装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  発明の一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】  キースイッチＯＮ時の処理を示すフローチャートである。
【図３】  モーター回転数およびモーターマグネット温度Ｔｍ’とモーター誘起電圧Ｖｍの関係を示す図である。
【図４】  ＩＧＢＴ温度Ｔｉとスイッチング耐圧Ｖｉの関係を示す図である。
【符号の説明】
１  バッテリー
２  インバーターリレー
３  ＤＣリンクコンデンサー
４  インバーター主回路
５  温度センサー
６  モーター
７  温度センサー
８  速度センサー
９  モーターコントローラー
１０  車両コントローラー
１１  キースイッチ
【図１】
0003787924.tif 000002
【図２】
0003787924.tif 000003
【図３】
0003787924.tif 000004
【図４】
0003787924.tif 000005