JP2011223791A - 車両用回転電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の航続可能距離を延ばし、バッテリの寿命を延ばすとともに、快適性の低下を防止することができる車両用回転電機の制御装置を得る。
【解決手段】車両駆動用のモータ２を制御する車両用回転電機の制御装置であって、車両のアクセル操作量を検出するアクセルセンサ１１と、アクセル操作量に基づいて、モータ２に対する要求トルクを演算する要求トルク演算部２２と、要求トルクの最大値を所定トルクに限定した制限トルクを演算する要求トルク制限部２３と、車両に搭載された補機類の負荷量を演算する補機負荷量演算部２４と、補機類の負荷量が所定値よりも小さい場合に、要求トルクを回転電機に対する駆動指令トルクとして出力するとともに、補機類の負荷量が所定値以上である場合に、制限トルクを駆動指令トルクとして出力する駆動指令トルク選択部２５とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載された車両駆動用の回転電機を制御する車両用回転電機の制御装置に関する。

従来から、走行時には力行運転を行って走行駆動トルクを発生させるとともに、制動時には回生運転を行って回生制動トルクを発生させる回転電機を駆動力源とする電気自動車やハイブリッド自動車（以下、「電気自動車等」と称する）が知られている。

電気自動車等に用いられる回転電機としては、直流モータや交流モータが採用されているが、高効率という観点から、特に三相交流同期モータが主流とされている。このような電気自動車等は、搭載されたバッテリからの直流電流をインバータで所定の交流電流に変換し、この交流電流で三相交流同期モータを駆動して走行している。

なお、一般的に、モータ（電動機）は、電力を駆動力に変換して力行運転を行うものであるが、そのままの構造で駆動力を電力に逆変換し、回生運転を行うこともできる。また、ジェネレータ（発電機）は、駆動力を電力に変換して回生運転を行うものであるが、そのままの構造で電力を駆動力に逆変換し、力行運転を行うこともできる。

すなわち、モータとジェネレータとは、基本的に互いに同一の構造を有しており、何れも力行運転および回生運転を行うことができる。この明細書において、モータとは、電動機および発電機の双方の機能を有する回転電機を指すものとする。

また、電気自動車等に搭載されたバッテリには、回転電機の他に、空調やヘッドライト、電動パワーステアリング等の補機負荷装置が接続されており、バッテリから電力が供給されている。ここで、バッテリの寿命は、最大放電容量が大きくなるほど短くなることが知られている。

そこで、電気自動車等の加速時、登坂時もしくはバッテリ残量低下時、またはドライバの到達希望距離に応じて、補機負荷装置に供給する電力を制限することにより、バッテリの最大放電容量を低減し、バッテリの寿命を延ばす方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

また、電気自動車等の高速走行時に、回転電機の出力トルクを制限することにより、バッテリの最大放電容量を低減し、バッテリの寿命を延ばす方法も提案されている（例えば、特許文献４参照）。

さらに、ドライバが、回転電機の出力トルクを制限して車内の空調機能を維持するモードや、空調性能を制限して回転電機の出力トルクを維持するモード等を切り替えて、回転電機の出力トルクまたは補機負荷装置に供給する電力を制限することにより、バッテリの最大放電容量を低減し、バッテリの寿命を延ばす方法が提案されている（例えば、特許文献５参照）。

特許第３１６３６２２号公報 特開平４−３４７５３６号公報 特開平５−８３８０５号公報 特開２００６−１５８１５４号公報 特開２００８−１２８１９２号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
上記特許文献１〜３に記載された方法では、補機負荷装置に供給する電力は制限されるものの、回転電機の出力トルクは制限されない。ここで、回転電機の出力トルクが制限されず、出力トルクが大きくなると、回転電機に流れる電流が大きくなり、銅損が大きくなって、回転電機の効率が低下する。そのため、電気自動車等の例えば急加速時には、モータ効率が低下する大出力トルク領域を使用することとなり、電気自動車等の航続可能距離が短くなるという問題がある。さらに、空調等の補機負荷装置に供給する電力が制限されることにより、快適性が低下するという問題もある。

また、上記特許文献４に記載された方法では、電気自動車等の高速走行時に回転電機の出力トルクが制限されるものの、低速走行時には、補記負荷装置が稼働している状態でも、回転電機の出力トルクは制限されない。そのため、電気自動車等の例えば低速における急加速時には、モータ効率が低下する大出力トルク領域を使用することとなり、電気自動車等の航続可能距離が短くなるという問題がある。さらに、このとき、バッテリの最大放電容量が大きくなり、バッテリの寿命が短くなるという問題もある。

また、上記特許文献５に記載された方法では、ドライバがモードを切り替えることで、回転電機の出力トルクまたは補機負荷装置に供給する電力が制限されるものの、モードによっては、回転電機の出力トルクは制限されない。そのため、電気自動車等の例えば急加速時には、モータ効率が低下する大出力トルク領域を使用することとなり、電気自動車等の航続可能距離が短くなるという問題がある。さらに、モードによっては、空調等の補機負荷装置に供給する電力が制限されるので、快適性が低下するという問題もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、車両の航続可能距離を延ばし、バッテリの寿命を延ばすとともに、快適性の低下を防止することができる車両用回転電機の制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係る車両用回転電機の制御装置は、車両駆動用の回転電機を制御する車両用回転電機の制御装置であって、車両のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、アクセル操作量に基づいて、回転電機に対する要求トルクを演算する要求トルク演算手段と、要求トルクの最大値を所定トルクに限定した制限トルクを演算する要求トルク制限手段と、車両に搭載された補機類の負荷量を演算する補機負荷量演算手段と、補機類の負荷量が所定値よりも小さい場合に、要求トルクを回転電機に対する駆動指令トルクとして出力するとともに、補機類の負荷量が所定値以上である場合に、制限トルクを駆動指令トルクとして出力する駆動指令トルク選択手段とを備えたものである。

この発明に係る車両用回転電機の制御装置によれば、駆動指令トルク選択手段は、補機負荷量演算手段で演算された車両の補機類の負荷量が、所定値よりも小さい場合に、車両のアクセル操作量に基づいて要求トルク演算手段で演算された回転電機に対する要求トルクを、回転電機に対する駆動指令トルクとして出力するとともに、補機類の負荷量が所定値以上である場合に、要求トルク制限手段で要求トルクの最大値を所定トルクに限定した制限トルクを、回転電機に対する駆動指令トルクとして出力する。
これにより、空調等の補機負荷装置に供給する電力を制限することなく、モータ効率が低下する大出力トルク領域を使用する頻度を低減し、バッテリの最大放電容量を低減することができる。
そのため、車両の航続可能距離を延ばし、バッテリの寿命を延ばすとともに、快適性の低下を防止することができる。

この発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の制御装置を含む電気自動車のシステムを示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る駆動制御ユニットを示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１に係る駆動制御ユニットの処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る駆動制御ユニットを示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態２に係る駆動制御ユニットの処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係る車両用回転電機の制御装置を含む電気自動車のシステムを示す構成図である。 この発明の実施の形態３に係る駆動制御ユニットを示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態３に係る要求トルク制限部を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態３に係る駆動制御ユニットの処理を示すフローチャートである。

以下、この発明に係る車両用回転電機の制御装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。なお、以下の各実施の形態では、この車両用回転電機の制御装置が、回転電機として三相交流モータを制御する場合について説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用回転電機の制御装置を含む電気自動車１のシステムを示す構成図である。図１において、電気自動車１（車両）は、三相交流モータ２（以下、「モータ２」と略称する）を備えている。

モータ２は、変速機３を介して機械的に接続された車輪４を駆動する。また、モータ２には、インバータ５を介して電気的に接続された電力源であるバッテリ６から電力が供給されている。なお、モータ２には、回転数センサ７（回転数検出手段）が設けられ、回転数センサ７は、モータ２の回転数検出値ωを出力する。

インバータ５は、モータ２が電動機として機能する場合には、バッテリ６から供給される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を任意の周波数の交流電力に変換してモータ２に供給する。また、インバータ５は、モータ２が発電機として機能する場合には、モータ２から出力される交流電力を直流電力に変換してバッテリ６に出力する。

ここで、インバータ５は、モータ制御ユニット８からの制御指令に基づいて動作し、この制御指令により、モータ２の力行運転および回生運転が選択され制御される。また、モータ制御ユニット８は、駆動制御ユニット９からの駆動指令トルクＴｒｅｓに基づいて動作する。なお、モータ制御ユニット８および駆動制御ユニット９の詳細な機能については後述する。

バッテリ６は、モータ２に電力を供給するとともに、電気自動車１に設けられた空調やヘッドライト、電動パワーステアリング等の補機負荷装置１０（補機類）にも電力を供給する。補機負荷装置１０は、補機類の負荷量を演算するための補機負荷情報ｌｏａｄを出力する。

具体的には、補機負荷情報ｌｏａｄには、空調からの車室内温度情報および設定温度情報、ヘッドライトからのハイビームまたはロービームのオンオフ情報、並びに電動パワーステアリングからのモータ電流情報等が含まれる。
また、電気自動車１には、アクセルセンサ１１（アクセル操作量検出手段）が設けられ、アクセルセンサ１１は、アクセル操作量Ａｃｃを出力する。

駆動制御ユニット９は、何れも図示しないＣＰＵ、メモリ、インターフェース等を有する電子制御ユニットである。駆動制御ユニット９には、回転数センサ７からの回転数検出値ω、補機負荷装置１０からの補機負荷情報ｌｏａｄおよびアクセルセンサ１１からのアクセル操作量Ａｃｃが入力される。

駆動制御ユニット９は、回転数検出値ω、補機負荷情報ｌｏａｄおよびアクセル操作量Ａｃｃに基づいて、後述する処理を所定の演算処理周期で実行し、モータ２に対する駆動指令トルクＴｒｅｓを生成して出力する。なお、駆動指令トルクＴｒｅｓは、モータ２の力行運転時には力行指令トルクとなり、モータ２の回生運転時には回生指令トルクとなる。ここで、力行指令トルクを正の値とし、回生指令トルクを負の値とする。

モータ制御ユニット８は、何れも図示しないＣＰＵ、メモリ、インターフェース等を有する電子制御ユニットである。モータ制御ユニット８には、回転数センサ７からの回転数検出値ωおよび駆動制御ユニット９からの駆動指令トルクＴｒｅｓが入力される。

モータ制御ユニット８は、駆動指令トルクＴｒｅｓおよび回転数検出値ωに基づいて、モータ２の出力トルクが駆動指令トルクＴｒｅｓと一致するように、モータ２の電機子巻線の通電電流を演算し、演算された通電電流に応じた制御指令を生成してインバータ５に出力する。これにより、モータ２の出力トルクが駆動指令トルクＴｒｅｓと一致するように制御される。

続いて、図２を参照しながら、駆動制御ユニット９の詳細な機能について説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る駆動制御ユニット９を示すブロック構成図である。図２において、駆動制御ユニット９は、車速演算部２１、要求トルク演算部２２（要求トルク演算手段）、要求トルク制限部２３（要求トルク制限手段）、補機負荷量演算部２４（補機負荷量演算手段）および駆動指令トルク選択部２５（駆動指令トルク選択手段）を有している。

車速演算部２１は、回転数センサ７からの回転数検出値ωに基づいて、車速Ｖｅｌを演算する。
要求トルク演算部２２は、アクセルセンサ１１からのアクセル操作量Ａｃｃおよび車速演算部２１からの車速Ｖｅｌに基づいて、モータ２に対する駆動指令トルクＴｒｅｓの基本要求値である要求トルクＴｄｂｓを演算する。

すなわち、要求トルク演算部２２は、アクセル操作量Ａｃｃと要求トルクＴｄｂｓとの関係を示す要求トルクマップを、車速Ｖｅｌに応じて複数枚あらかじめ記憶しており、車速Ｖｅｌに基づいて１枚の要求トルクマップを選択し、アクセル操作量Ａｃｃに基づいて選択された要求トルクマップから要求トルクＴｄｂｓを演算する。このとき、要求トルクＴｄｂｓは、アクセル操作量Ａｃｃが大きくなるほど、また車速Ｖｅｌが低くなるほど、大きくなるように演算される。

なお、アクセル操作量Ａｃｃおよび車速Ｖｅｌに基づいて要求トルクＴｄｂｓが演算されると説明したが、アクセル操作量Ａｃｃのみに基づいて要求トルクＴｄｂｓが演算されてもよい。また、アクセル操作量Ａｃｃおよび車速Ｖｅｌ以外の車両状態量、例えばブレーキ情報等に基づいて要求トルクＴｄｂｓが演算されてもよい。また、回転数検出値ωに基づいて車速Ｖｅｌが演算されると説明したが、ＡＢＳ等の車輪速センサで検出された車輪速に基づいて車速Ｖｅｌが演算されてもよい。

要求トルク制限部２３は、要求トルク演算部２２からの要求トルクＴｄｂｓの最大値を所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを演算する。車速Ｖｅｌが低く、かつアクセル操作量Ａｃｃが大きい場合、要求トルクＴｄｂｓが大きくなり、モータ２に流れる電流も大きくなる。モータ２に流れる電流が大きくなると、上述したように、銅損が大きくなり、モータ２の効率が低下して、電気自動車１の航続可能距離が短くなる。

また、補機負荷装置１０が高負荷で、かつ要求トルクＴｄｂｓが大きい場合、バッテリ６の最大放電容量が過大となり、バッテリ６の寿命が短くなる。そこで、モータ効率が低下する大出力トルク領域を使用する頻度を低減し、バッテリ６の最大放電容量を低減すべく、要求トルク制限部２３で、要求トルクＴｄｂｓの最大値を所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを演算する。

補機負荷量演算部２４は、補機負荷装置１０からの補機負荷情報ｌｏａｄに基づいて、補機負荷装置１０で必要とされる電力である補機負荷量Ｗｌｏａｄ（補機類の負荷量）を演算する。なお、補機負荷情報ｌｏａｄに基づいて補機負荷量Ｗｌｏａｄが演算されると説明したが、空調やヘッドライト、電動パワーステアリング等の補機負荷装置１０から、負荷量が直接駆動制御ユニット９に入力されてもよい。

駆動指令トルク選択部２５は、補機負荷量演算部２４からの補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値αよりも小さい場合に、要求トルク演算部２２からの要求トルクＴｄｂｓを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力し、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値α以上である場合に、要求トルク制限部２３からの制限トルクＴｌｍｔを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力する。ここで、所定値αは、バッテリ６の寿命を短くすることなく、かつ制限トルクＴｌｍｔによる加速フィーリングに影響を与えない範囲の値であればよい。これにより、電気自動車１の航続可能距離を延ばし、バッテリ６の寿命を延ばすことができる。

なお、駆動指令トルク選択部２５は、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値αよりも小さい場合に要求トルクＴｄｂｓを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力し、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値α以上である場合に制限トルクＴｌｍｔを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力すると説明したが、これに限定されない。駆動指令トルク選択部２５は、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値α以下である場合に要求トルクＴｄｂｓを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力し、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値αよりも大きい場合に制限トルクＴｌｍｔを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力してもよい。

次に、図３のフローチャートを参照しながら、駆動制御ユニット９の処理について説明する。
まず、駆動制御ユニット９は、回転数センサ７からの回転数検出値ω、補機負荷装置１０からの補機負荷情報ｌｏａｄおよびアクセルセンサ１１からのアクセル操作量Ａｃｃを読み込む（ステップＳ１）。

続いて、車速演算部２１は、回転数検出値ωに基づいて、車速Ｖｅｌを演算する（ステップＳ２）。
次に、要求トルク演算部２２は、車速Ｖｅｌに基づいて、記憶された複数の要求トルクマップから１枚の要求トルクマップを選択して読み込む（ステップＳ３）。

続いて、要求トルク演算部２２は、アクセル操作量Ａｃｃに基づいて、選択された要求トルクマップから要求トルクＴｄｂｓを演算する（ステップＳ４）。
次に、要求トルク制限部２３は、要求トルクＴｄｂｓの最大値を所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを演算する（ステップＳ５）。

続いて、補機負荷量演算部２４は、補機負荷情報ｌｏａｄに基づいて、補機負荷量Ｗｌｏａｄを演算する（ステップＳ６）。
次に、駆動指令トルク選択部２５は、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値αよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ７）。

ステップＳ７において、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値αよりも小さい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、駆動指令トルク選択部２５は、要求トルクＴｄｂｓを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力し（ステップＳ８）、図３の処理を終了する。
一方、ステップＳ７において、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値α以上である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、駆動指令トルク選択部２５は、制限トルクＴｌｍｔを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力し（ステップＳ９）、図３の処理を終了する。

以上のように、実施の形態１によれば、駆動指令トルク選択手段は、補機負荷量演算手段で演算された車両の補機類の負荷量が、所定値よりも小さい場合に、車両のアクセル操作量に基づいて要求トルク演算手段で演算された回転電機に対する要求トルクを、回転電機に対する駆動指令トルクとして出力するとともに、補機類の負荷量が所定値以上である場合に、要求トルク制限手段で要求トルクの最大値を所定トルクに限定した制限トルクを、回転電機に対する駆動指令トルクとして出力する。
これにより、空調等の補機負荷装置に供給する電力を制限することなく、モータ効率が低下する大出力トルク領域を使用する頻度を低減し、バッテリの最大放電容量を低減することができる。
そのため、車両の航続可能距離を延ばし、バッテリの寿命を延ばすとともに、快適性の低下を防止することができる。

また、要求トルク演算手段は、アクセル操作量に加えて、回転数検出手段で検出された回転電機の回転数から得られる車速に基づいて要求トルクを演算する。
そのため、車速に応じたきめ細かな要求トルクを演算することができる。

なお、上記実施の形態１では、要求トルク制限部２３が、要求トルクＴｄｂｓの最大値を所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを演算すると説明した。このとき、要求トルク制限部２３は、要求トルクＴｄｂｓに対する制限トルクＴｌｍｔの勾配を、要求トルクＴｄｂｓが大きくなるにつれて、徐々に０に近づけるように制限してもよい。
トルク勾配を漸近的に０とすることにより、モータ２の急激な出力トルク制限によるフィーリングの悪化をもたらすことなく、電気自動車１の航続可能距離を延ばし、バッテリ６の寿命を延ばすことができる。

また、駆動指令トルク選択部２５は、要求トルクＴｄｂｓと制限トルクＴｌｍｔとを、補機負荷量Ｗｌｏａｄに応じた比率で加重平均した値を、駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力してもよい。
この場合には、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値α付近で増減しても、駆動指令トルクＴｒｅｓの急変を防止することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、要求トルク制限部２３が、要求トルクＴｄｂｓの最大値を所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを演算すると説明したが、これに限定されない。
以下、要求トルク制限部２３Ａが、補機負荷量Ｗｌｏａｄに応じて要求トルクＴｄｂｓの最大値を変化させて、制限トルクＴｌｍｔを演算する処理について説明する。なお、電気自動車１のシステム構成は、上記実施の形態１の図１と同様なので、説明を省略する。

図４は、この発明の実施の形態２に係る駆動制御ユニット９Ａを示すブロック構成図である。図４において、駆動制御ユニット９Ａは、図２に示した要求トルク制限部２３に代えて、要求トルク制限部２３Ａを有している。なお、その他の構成については、上記図２と同様なので、説明を省略する。

要求トルク制限部２３Ａは、要求トルク演算部２２からの要求トルクＴｄｂｓの最大値を所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを演算する。このとき、要求トルク制限部２３Ａは、補機負荷量演算部２４からの補機負荷量Ｗｌｏａｄが大きくなるにつれて、要求トルクＴｄｂｓの最大値が小さくなるように制限トルクＴｌｍｔを演算する。これにより、過剰なモータ２の出力トルク制限によるフィーリングの悪化をもたらすことなく、電気自動車１の航続可能距離を延ばし、バッテリ６の寿命を延ばすことができる。

次に、図５のフローチャートを参照しながら、駆動制御ユニット９Ａの処理について説明する。
まず、駆動制御ユニット９Ａは、回転数センサ７からの回転数検出値ω、補機負荷装置１０からの補機負荷情報ｌｏａｄおよびアクセルセンサ１１からのアクセル操作量Ａｃｃを読み込む（ステップＳ１）。

続いて、車速演算部２１は、回転数検出値ωに基づいて、車速Ｖｅｌを演算する（ステップＳ２）。
次に、要求トルク演算部２２は、車速Ｖｅｌに基づいて、記憶された複数の要求トルクマップから１枚の要求トルクマップを選択して読み込む（ステップＳ３）。

続いて、要求トルク演算部２２は、アクセル操作量Ａｃｃに基づいて、選択された要求トルクマップから要求トルクＴｄｂｓを演算する（ステップＳ４）。
次に、補機負荷量演算部２４は、補機負荷情報ｌｏａｄに基づいて、補機負荷量Ｗｌｏａｄを演算する（ステップＳ６）。

続いて、要求トルク制限部２３Ａは、要求トルクＴｄｂｓの最大値を、補機負荷量Ｗｌｏａｄが大きくなるにつれて、要求トルクＴｄｂｓの最大値が小さくなるような所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを演算する（ステップＳ１１）。
次に、駆動指令トルク選択部２５は、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値αよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ７）。

ステップＳ７において、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値αよりも小さい（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、駆動指令トルク選択部２５は、要求トルクＴｄｂｓを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力し（ステップＳ８）、図５の処理を終了する。
一方、ステップＳ７において、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値α以上である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、駆動指令トルク選択部２５は、制限トルクＴｌｍｔを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力し（ステップＳ９）、図５の処理を終了する。

以上のように、実施の形態２によれば、要求トルク制限手段は、要求トルクの最大値を、補機類の負荷量が大きくなるにつれて、要求トルクの最大値が小さくなるような所定トルクに制限した制限トルクを演算する。
そのため、上記実施の形態１と同等の効果を得られるとともに、過剰な回転電機の出力トルク制限によるフィーリングの悪化を防止することができる。

なお、上記実施の形態２では、要求トルク制限部２３Ａが、要求トルクＴｄｂｓの最大値を、補機負荷量Ｗｌｏａｄが大きくなるにつれて、要求トルクＴｄｂｓの最大値が小さくなるような所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを演算すると説明した。このとき、要求トルク制限部２３Ａは、要求トルクＴｄｂｓに対する制限トルクＴｌｍｔの勾配を、補機負荷量Ｗｌｏａｄが大きくなるにつれて、要求トルクＴｄｂｓが小さな値から０に近づけるように制限してもよい。
トルク勾配を補機負荷量Ｗｌｏａｄに応じて小さな値から０に近づけることにより、過剰なモータ２の出力トルク制限によるフィーリングの悪化や、モータ２の急激な出力トルク制限によるフィーリングの悪化をもたらすことなく、電気自動車１の航続可能距離を延ばし、バッテリ６の寿命を延ばすことができる。

また、上記実施の形態１、２では、要求トルク制限部２３、２３Ａと駆動指令トルク選択部２５とを互いに別のブロックとして説明したが、これに限定されず、１つの機能ブロックとして統合してもよい。このとき、この統合された機能ブロックは、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値αよりも小さい場合に、例えば要求トルクＴｄｂｓの最大値を、要求トルクＴｄｂｓが取り得る値よりも大きな所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力する。また、この機能ブロックは、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値α以上である場合に、例えば要求トルクＴｄｂｓの最大値を、補機負荷量Ｗｌｏａｄが大きくなるにつれて、要求トルクＴｄｂｓの最大値が小さくなるような所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力する。
この場合も、上記実施の形態１、２と同様の効果をえることができる。

実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、駆動制御ユニット９、９Ａが、回転数検出値ω、補機負荷情報ｌｏａｄおよびアクセル操作量Ａｃｃに基づいて、モータ２に対する駆動指令トルクＴｒｅｓを生成すると説明したが、これに限定されない。
以下、駆動制御ユニット９Ｂが、回転数検出値ω、補機負荷情報ｌｏａｄおよびアクセル操作量Ａｃｃに加えて、バッテリ６Ｂからのバッテリ情報Ｖａｔｔに基づいて、モータ２に対する駆動指令トルクＴｒｅｓを生成する処理について説明する。

図６は、この発明の実施の形態３に係る車両用回転電機の制御装置を含む電気自動車１Ｂのシステムを示す構成図である。図６において、電気自動車１Ｂは、図１に示したバッテリ６および駆動制御ユニット９に代えて、バッテリ６Ｂおよび駆動制御ユニット９Ｂを有している。なお、その他の構成については、上記図１と同様なので、説明を省略する。

バッテリ６Ｂは、モータ２に電力を供給するとともに、補機負荷装置１０にも電力を供給する。また、バッテリ６Ｂは、バッテリ６Ｂの残量を演算するためのバッテリ情報Ｖａｔｔを出力する。具体的には、バッテリ情報Ｖａｔｔには、バッテリ６Ｂの電圧情報および電流情報、並びに外部電源からの充電情報等が含まれる。
駆動制御ユニット９Ｂは、回転数検出値ω、補機負荷情報ｌｏａｄ、アクセル操作量Ａｃｃおよびバッテリ情報Ｖａｔｔに基づいて、モータ２に対する駆動指令トルクＴｒｅｓを生成して出力する。

図７は、この発明の実施の形態３に係る駆動制御ユニット９Ｂを示すブロック構成図である。図７において、駆動制御ユニット９Ｂは、図４に示した駆動制御ユニット９Ａに加えて、バッテリ残量演算部２６（バッテリ残量演算手段）を有している。また、駆動制御ユニット９Ｂは、図４に示した要求トルク制限部２３Ａおよび駆動指令トルク選択部２５に代えて、要求トルク制限部２３Ｂおよび駆動指令トルク選択部２５Ｂを有している。なお、その他の構成については、上記図４と同様なので、説明を省略する。

バッテリ残量演算部２６は、バッテリ６Ｂからのバッテリ情報Ｖａｔｔに基づいて充放電時の電力を積算し、バッテリ残量Ｖｓｏｃを演算する。なお、バッテリ情報Ｖａｔｔに基づいてバッテリ残量Ｖｓｏｃが演算されると説明したが、バッテリ６Ｂに組み込まれたバッテリマネジメント装置（図示せず）がバッテリ６Ｂの残量を演算し、演算されたバッテリ残量がバッテリ情報Ｖａｔｔとして駆動制御ユニット９Ｂに入力されてもよい。

要求トルク制限部２３Ｂは、補機負荷量演算部２４からの補機負荷量Ｗｌｏａｄおよびバッテリ残量演算部２６からのバッテリ残量Ｖｓｏｃに基づいて、要求トルク演算部２２からの要求トルクＴｄｂｓの最大値を所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを演算する。

以下、図８を参照しながら、要求トルク制限部２３Ｂの詳細な機能について説明する。図８は、この発明の実施の形態３に係る要求トルク制限部２３Ｂを示すブロック構成図である。図８において、要求トルク制限部２３Ｂは、第１要求トルク制限部３１（第１要求トルク制限手段）、第２要求トルク制限部３２（第２要求トルク制限手段）および制限トルク選択部３３（制限トルク選択手段）を含んでいる。

第１要求トルク制限部３１は、要求トルク演算部２２からの要求トルクＴｄｂｓの最大値を所定トルクに制限した第１制限トルクＴｌｍｔ１を演算する。このとき、第１要求トルク制限部３１は、補機負荷量演算部２４からの補機負荷量Ｗｌｏａｄが大きくなるにつれて、要求トルクＴｄｂｓの最大値が小さくなるように第１制限トルクＴｌｍｔ１を演算する。

第２要求トルク制限部３２は、要求トルク演算部２２からの要求トルクＴｄｂｓの最大値を所定トルクに制限した第２制限トルクＴｌｍｔ２を演算する。このとき、第２要求トルク制限部３２は、バッテリ残量演算部２６からのバッテリ残量Ｖｓｏｃが小さくなるにつれて、要求トルクＴｄｂｓの最大値が小さくなるように第２制限トルクＴｌｍｔ２を演算する。

制限トルク選択部３３は、第１要求トルク制限部３１からの第１制限トルクＴｌｍｔ１と第２要求トルク制限部３２からの第２制限トルクＴｌｍｔ２とを比較する。また、制限トルク選択部３３は、第１制限トルクＴｌｍｔ１の最大値が第２制限トルクＴｌｍｔ２の最大値よりも小さい場合に第１制限トルクＴｌｍｔ１を制限トルクＴｌｍｔとして出力し、第２制限トルクＴｌｍｔ２の最大値が第１制限トルクＴｌｍｔ１の最大値よりも小さい場合に第２制限トルクＴｌｍｔ２を制限トルクＴｌｍｔとして出力する。

このように、補機負荷量Ｗｌｏａｄが大きくなるにつれて要求トルクＴｄｂｓを大きく制限するだけでなく、バッテリ残量Ｖｓｏｃが小さくなるにつれて要求トルクＴｄｂｓを大きく制限することにより、補機負荷量Ｗｌｏａｄが小さい場合であっても、バッテリ残量Ｖｓｏｃの低下状態に合わせて最大放電容量を極めて細かく制御することができ、電気自動車１の航続可能距離を延ばし、バッテリ６Ｂの寿命を延ばすことができる。

なお、第１要求トルク制限部３１は、要求トルクＴｄｂｓの最大値を、補機負荷量Ｗｌｏａｄが大きくなるにつれて、要求トルクＴｄｂｓの最大値が小さくなるような所定トルクに制限した第１制限トルクＴｌｍｔ１を演算すると説明した。このとき、第１要求トルク制限部３１は、要求トルクＴｄｂｓに対する第１制限トルクＴｌｍｔ１の勾配を、補機負荷量Ｗｌｏａｄが大きくなるにつれて、要求トルクＴｄｂｓが小さな値から０に近づけるように制限してもよい。

トルク勾配を補機負荷量Ｗｌｏａｄに応じて小さな値から０に近づけることにより、過剰なモータ２の出力トルク制限によるフィーリングの悪化や、モータ２の急激な出力トルク制限によるフィーリングの悪化をもたらすことなく、電気自動車１の航続可能距離を延ばし、バッテリ６Ｂの寿命を延ばすことができる。

図７に戻って、駆動指令トルク選択部２５Ｂは、補機負荷量演算部２４からの補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値αよりも小さく、かつバッテリ残量演算部２６からのバッテリ残量Ｖｓｏｃが所定値β以上である場合に、要求トルク演算部２２からの要求トルクＴｄｂｓを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力する。また、駆動指令トルク選択部２５Ｂは、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値α以上か、またはバッテリ残量Ｖｓｏｃが所定値βよりも小さい場合に、要求トルク制限部２３Ｂからの制限トルクＴｌｍｔを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力する。

これにより、補機負荷量Ｗｌｏａｄだけでなく、バッテリ残量Ｖｓｏｃも考慮して駆動指令トルクＴｒｅｓを制限することができ、バッテリ残量Ｖｓｏｃが低下した場合の最大放電容量を低減して、電気自動車１の航続可能距離を延ばし、バッテリ６Ｂの寿命を延ばすことができる。

次に、図９のフローチャートを参照しながら、駆動制御ユニット９Ｂの処理について説明する。
まず、駆動制御ユニット９Ｂは、回転数センサ７からの回転数検出値ω、補機負荷装置１０からの補機負荷情報ｌｏａｄ、アクセルセンサ１１からのアクセル操作量Ａｃｃおよびバッテリ６Ｂからのバッテリ情報Ｖａｔｔを読み込む（ステップＳ２１）。

続いて、車速演算部２１は、回転数検出値ωに基づいて、車速Ｖｅｌを演算する（ステップＳ２）。
次に、要求トルク演算部２２は、車速Ｖｅｌに基づいて、記憶された複数の要求トルクマップから１枚の要求トルクマップを選択して読み込む（ステップＳ３）。

続いて、要求トルク演算部２２は、アクセル操作量Ａｃｃに基づいて、選択された要求トルクマップから要求トルクＴｄｂｓを演算する（ステップＳ４）。
次に、補機負荷量演算部２４は、補機負荷情報ｌｏａｄに基づいて、補機負荷量Ｗｌｏａｄを演算する（ステップＳ６）。

続いて、バッテリ残量演算部２６は、バッテリ情報Ｖａｔｔに基づいてバッテリ残量Ｖｓｏｃを演算する（ステップＳ２２）。
次に、要求トルク制限部２３Ｂは、補機負荷量Ｗｌｏａｄおよびバッテリ残量Ｖｓｏｃに基づいて、要求トルクＴｄｂｓの最大値を所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを演算する（ステップＳ２３）。

続いて、駆動指令トルク選択部２５Ｂは、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値αよりも小さく、かつバッテリ残量Ｖｓｏｃが所定値β以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。

ステップＳ２４において、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値αよりも小さく、かつバッテリ残量Ｖｓｏｃが所定値β以上である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、駆動指令トルク選択部２５Ｂは、要求トルクＴｄｂｓを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力し（ステップＳ８）、図９の処理を終了する。

一方、ステップＳ２４において、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値α以上か、またはバッテリ残量Ｖｓｏｃが所定値βよりも小さい（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、駆動指令トルク選択部２５Ｂは、制限トルクＴｌｍｔを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力し（ステップＳ９）、図９の処理を終了する。

以上のように、実施の形態３によれば、駆動指令トルク選択手段は、補機負荷量演算手段で演算された補機類の負荷量が所定値よりも小さく、かつバッテリ残量演算手段で演算されたバッテリの残量が所定値以上である場合に、アクセル操作量に基づいて要求トルク演算手段で演算された回転電機に対する要求トルクを、回転電機に対する駆動指令トルクとして出力するとともに、補機類の負荷量が所定値以上か、またはバッテリの残量が所定値よりも小さい場合に、要求トルク制限手段で制限された制限トルクを駆動指令トルクとして出力する。
そのため、補機の負荷量だけでなく、バッテリの残量も考慮して駆動指令トルクを制限することができ、バッテリ残量が低下した場合の最大放電容量を低減して、車両の航続可能距離を延ばし、バッテリの寿命を延ばすことができる。

また、要求トルク制限手段は、補機類の負荷量が大きくなるにつれて、要求トルクの最大値を小さな値で制限する第１要求トルク制限手段からの出力、およびバッテリの残量が小さくなるにつれて、要求トルクの最大値を小さな値で制限する第２要求トルク制限手段からの出力のうち、小さい方を制限トルクとして出力する。
そのため、補機の負荷量が小さい場合であっても、バッテリの残量の低下状態に合わせて最大放電容量を極めて細かく制御することができ、車両の航続可能距離を延ばし、バッテリの寿命を延ばすことができる。

なお、上記実施の形態３では、要求トルク制限部２３Ｂと駆動指令トルク選択部２５Ｂとを互いに別のブロックとして説明したが、これに限定されず、１つの機能ブロックとして統合してもよい。このとき、この統合された機能ブロックは、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値αよりも小さく、かつバッテリ残量Ｖｓｏｃが所定値β以上である場合に、例えば要求トルクＴｄｂｓの最大値を、要求トルクＴｄｂｓが取り得る値よりも大きな所定トルクに制限した制限トルクＴｌｍｔを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力する。また、この機能ブロックは、補機負荷量Ｗｌｏａｄが所定値α以上か、またはバッテリ残量Ｖｓｏｃが所定値βよりも小さい場合に、例えば要求トルクＴｄｂｓの最大値を、補機負荷量Ｗｌｏａｄおよびバッテリ残量Ｖｓｏｃに応じて制限した制限トルクＴｌｍｔを駆動指令トルクＴｒｅｓとして出力する。
この場合も、上記実施の形態３と同様の効果をえることができる。

１、１Ｂ 電気自動車（車両）、２ モータ（回転電機）、６、６Ｂ バッテリ、７ 回転数センサ（回転数検出手段）、８ モータ制御ユニット、９、９Ａ、９Ｂ 駆動制御ユニット、１０ 補機負荷装置、１１ アクセルセンサ（アクセル操作量検出手段）、２１ 車速演算部、２２ 要求トルク演算部（要求トルク演算手段）、２３、２３Ａ、２３Ｂ 要求トルク制限部（要求トルク制限手段）、２４ 補機負荷量演算部（補機負荷量演算手段）、２５、２５Ｂ 駆動指令トルク選択部（駆動指令トルク選択手段）、２６ バッテリ残量演算部（バッテリ残量演算手段）、３１ 第１要求トルク制限部（第１要求トルク制限手段）、３２ 第２要求トルク制限部（第２要求トルク制限手段）、３３ 制限トルク選択部（制限トルク選択手段）。

Claims (7)

1. 車両駆動用の回転電機を制御する車両用回転電機の制御装置であって、
   前記車両のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
   前記アクセル操作量に基づいて、前記回転電機に対する要求トルクを演算する要求トルク演算手段と、
   前記要求トルクの最大値を所定トルクに限定した制限トルクを演算する要求トルク制限手段と、
   前記車両に搭載された補機類の負荷量を演算する補機負荷量演算手段と、
   前記補機類の負荷量が所定値よりも小さい場合に、前記要求トルクを前記回転電機に対する駆動指令トルクとして出力するとともに、前記補機類の負荷量が前記所定値以上である場合に、前記制限トルクを前記駆動指令トルクとして出力する駆動指令トルク選択手段と、
   を備えたことを特徴とする車両用回転電機の制御装置。
2. 前記要求トルク制限手段は、前記要求トルクに対する前記制限トルクの勾配を、前記要求トルクが大きくなるにつれて、徐々に０に近づけるように制限することを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機の制御装置。
3. 前記要求トルク制限手段は、前記要求トルクに対する前記制限トルクの勾配を、前記補機類の負荷量が大きくなるにつれて、前記要求トルクが小さな値から０に近づけるように制限することを特徴とする請求項２に記載の車両用回転電機の制御装置。
4. 前記要求トルク制限手段は、前記補機類の負荷量が大きくなるにつれて、前記要求トルクの最大値が小さくなるように前記制限トルクを演算することを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機の制御装置。
5. 前記回転電機および前記補機類に電力を供給するバッテリの残量を演算するバッテリ残量演算手段を備え、
   前記駆動指令トルク選択手段は、前記補機類の負荷量が所定値よりも小さく、かつ前記バッテリの残量が所定値以上である場合に、前記要求トルクを前記駆動指令トルクとして出力するとともに、前記補機類の負荷量が前記所定値以上か、または前記バッテリの残量が所定値よりも小さい場合に、前記制限トルクを前記駆動指令トルクとして出力する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の車両用回転電機の制御装置。
6. 前記要求トルク制限手段は、
   前記補機類の負荷量が大きくなるにつれて、前記要求トルクの最大値を小さな値で制限する第１要求トルク制限手段と、
   前記バッテリの残量が小さくなるにつれて、前記要求トルクの最大値を小さな値で制限する第２要求トルク制限手段と、
   前記第１要求トルク制限手段からの出力および前記第２要求トルク制限手段からの出力のうち、小さい方を前記制限トルクとして出力する制限トルク選択手段と、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の車両用回転電機の制御装置。
7. 前記回転電機の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
   前記要求トルク演算手段は、前記アクセル操作量および前記回転数に基づいて、前記要求トルクを演算する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の車両用回転電機の制御装置。

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