JP2013005590A - 電気自動車のモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両統合制御ユニットから運転指令を受けられなくなったとしても、車両を安全な状態へ移行して危険を回避できるモータ制御装置を提供すること。
【解決手段】車両各部の情報を集約する車両統合制御ユニット（１００）から運転指令を受けてモータ制御する電気自動車のモータ制御装置（１０）において、モータ制御が継続できない状態であるか否かを自己判定し、モータ制御を継続できない状態であると判定した場合にモータ（１１０）を異常停止させるための異常停止モードに切換えるモード切換え機能部（１１ａ）と、モード切換え機能部（１１ａ）によって動作モードが異常停止モードに切換えられると、段階的にトルク制限が厳しくなるようにトルク制限するトルク制限機能部（１１ｂ）と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両統合制御ユニットからトルク指令などの運転指令を受けてモータ制御する電気自動車のモータ制御装置に関する。

車両統合制御ユニット（ＥＶ−ＥＣＵ）へ車両全体の情報を集約して、車両統合制御ユニットから各コンポーネントへ動作を指示し、走行や充電などの車両制御とフェイルセーフを実現する車両制御システムが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

図５は車両統合制御ユニットからモータ制御装置に運転指令を与える車両制御システムの概念図である。車両統合制御ユニット１００がアクセル情報Ｆ１（アクセルの操作量）及びシフトレバー情報Ｆ２（シフトポジション位置）等の情報を収集し、アクセル操作量及びシフトポジション位置等に基づいて出力トルクを演算する。このとき、車両統合制御ユニット１００は、走行用のモータ１１０の温度であるモータ温度情報Ｆ３、モータ用バッテリーの残量を示すバッテリー残量情報Ｆ４、車両の速度情報Ｆ５、ブレーキ情報Ｆ６を収集しているので、これらの情報も加味して出力トルクを演算することができる。モータ制御装置１２０は、車両統合制御ユニット１００から通信機能を介して供給される運転指令に基づいて、指示されたトルク出力となるようにモータ１１０を駆動する。

特開平０８−３１７５０１号公報 特開平１０−２４８１０４号公報 特開２００６−２６２５８７号公報 特開２００７−１６８５６４号公報

しかしながら、上記車両制御システムは、車両統合制御ユニットからモータ制御装置に対して運転指令を与える構成であるので、車両統合制御ユニットとモータ制御装置との間に通信異常が発生した場合、モータ制御装置が運転指令を受けられなくなり、モータ制御装置を介した車両制御に支障を来す問題がある。例えば、車両統合制御ユニットから運転指令を受けられなくなったモータ制御装置が、モータ制御を停止してフリーラン（惰行）状態とすることによりモータによる回生制動が働かなくなったり、安全な場所へ移動前に車両停止してしまったりする問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、車両統合制御ユニットから運転指令を受けられなくなったとしても、車両を安全な状態へ移行して危険を回避できる電気自動車のモータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明の電気自動車のモータ制御装置は、車両各部の情報を集約する車両統合制御ユニットから運転指令を受けてモータ制御する電気自動車のモータ制御装置において、モータ制御が継続できない状態であるか否かを自己判定する判定手段と、前記判定手段がモータ制御を継続できない状態であると判定した場合、モータを異常停止させるための異常停止モードに切換えるモード切換え手段と、前記モード切換え手段によって動作モードが異常停止モードに切換えられると、段階的にトルク制限が厳しくなるようにトルク制限するトルク制限手段と、を具備したことを特徴とする。

この電気自動車のモータ制御装置によれば、自己判定によってモータ制御を継続できない状態であると判定した場合、モータを異常停止させるための異常停止モードに切換え、段階的にトルク制限が厳しくなるようにトルク制限するので、車両統合制御ユニットから運転指令を受けられなくなってモータ制御を継続できない状態になったとしても、車両を安全な状態へ移行することができる。

本発明は、上記電気自動車のモータ制御装置において、前記モード切換え手段は、モータ温度情報を取り込んでモータ温度を監視し、モータ温度が警報温度を超えたならば動作モードを異常回避モードに切換え、異常回避モードにおいてモータ温度が警報温度よりも高い異常温度を超えたならば動作モードを異常停止モードに切換え、前記トルク制限手段は、異常回避モードにおいてモータ回転数の上限リミッタ値を下げて上限リミッタ値を超えないようにトルク制限することを特徴とする。

この電気自動車のモータ制御装置によれば、モータ温度が警報温度を超えたならば動作モードを異常回避モードに切換え、モータ回転数の上限リミッタ値を下げて上限リミッタ値を超えないようにトルク制限するので、モータ温度を下げる異常回避動作をとることができる。

本発明は、上記電気自動車のモータ制御装置において、前記モード切換え手段は、モータのバッテリーのバッテリー残量情報を取り込んで目的地到着までにバッテリー容量が不足するか否か監視し、バッテリー容量不足が発生すると判定したならば動作モードを異常回避モードに切換え、前記トルク制限手段は、異常回避モードにおいて出力トルクの上昇幅を抑えるようにトルク制限することを特徴とする。

この電気自動車のモータ制御装置によれば、目的地到着までにバッテリー容量不足が発生すると判定したならば動作モードを異常回避モードに切換え、出力トルクの上昇幅を抑えるようにトルク制限するので、バッテリー消費を抑える異常回避動作をとることができる。

本発明は、上記電気自動車のモータ制御装置において、前記モード切換え手段に対して緊急移動指令信号を直接入力するための緊急移動スイッチを備え、前記モード切換え手段は、車両停止状態において前記緊急移動スイッチから緊急移動指令信号が与えられると、動作モードを緊急移動モードに切換え、前記トルク制限手段は、緊急移動モードにおいて、一時的に徐行レベルの走行が可能な出力トルクとなるようにトルク制限することを特徴とする。

この電気自動車のモータ制御装置によれば、緊急移動スイッチから緊急移動指令信号が与えられると、動作モードを緊急移動モードに切換え、一時的に徐行レベルの走行が可能な出力トルクとなるようにトルク制限するので、一時的な徐行によって車両を所定位置まで緊急移動することができる。

本発明によれば、車両統合制御ユニットから運転指令を受けられなくなったとしても、車両を安全な状態へ移行して危険を回避できる。

一実施の形態に係る電気自動車のモータ制御装置を備えた車両制御システムの概念図である。 図１に示すモータ制御装置の機能部の構成を示す機能ブロック図である。 一実施の形態におけるモータ制御装置の動作モードの遷移図である。 モータ温度と警報温度、異常温度及び復旧温度の関係を示す図である。 従来の車両制御システムの概念図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態に係る電気自動車のモータ制御装置は、通常運用モードでは車両統合制御ユニットから運転指令を受けてトルク制御を実行し、車両統合制御ユニットから運転指令を受けられなくなったとしてもモータ制御装置自体の自己判定で運転動作モードを切換えて危険を回避するものでる。

図１は、本実施の形態に係る電気自動車のモータ制御装置を備えた車両制御システムの概念図である。モータ制御装置１０は、自己判定で運転動作モードを切り換えるモード切換え機能部１１ａ、運転動作モードに応じてトルク制限するトルク制限機能部１１ｂ及びモータ制御を実行するモータ制御機能部１１ｃを備える。モータ温度情報Ｆ３、バッテリー残量情報Ｆ４及び速度情報Ｆ５は、モータ制御装置１０及び車両統合制御ユニット１００へ並列に入力される。モータ制御装置１０には、車両に搭載したナビゲーションシステムから目的地（次の充電ポイントを含む）までの距離を表す距離情報Ｆ７が入力されると共に、車両に設けられた後述する緊急移動スイッチ１１から緊急移動指令信号が入力されるように構成されている。なお、車両統合制御ユニット１００は図５に示すものと同一機能を備えており、アクセル情報Ｆ１及びシフトレバー情報Ｆ２等の情報を収集し、アクセル操作量及びシフトポジション位置等に基づいて出力トルクを演算し、出力トルク演算結果に応じた運転指令をモータ制御装置１０へ出力する。

図２は、モータ制御装置１０の機能部の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、モータ制御装置１０のモード切換え機能部１１ａは、モータ１１０のモータ温度を監視すると共にモード切換えの要否を判定するモータ温度監視部２１と、モータ１１０の電源となるバッテリーの残容量から容量不足を監視すると共にモード切換えの要否を判定するバッテリー容量不足監視部２２と、モータ制御の継続の可否を監視すると共にモード切換えの要否を判定するモータ継続制御不能監視部２３と、車両停止状態における緊急移動指示の有無を監視する緊急移動指示監視部２４とを備える。

モータ温度監視部２１は、モータ温度情報Ｆ３を取り込んでモータ１１０のモータ温度を監視し、モータ温度が警報温度を超えれば異常回避モードへモード切換えを行い、異常回避モードでの運転によってモータ温度が復旧温度まで低下すれば通常運用モードに復帰するように、モード切換えを実行する。

バッテリー容量不足監視部２２は、バッテリー残量情報Ｆ４及び距離情報Ｆ７を取り込んで現在の運転状態を継続すると目的地到着前（又は所定時間内）にバッテリー容量不足が生じると判断すると、節電モードに切換え、バッテリー容量不足が発生する可能性が解消した場合には通常運用モードに復帰するように、モード切換えを実行する。

モータ継続制御不能監視部２３は、通信異常等の何らかの事象によって車両統合制御ユニット１００から運転指令を受け取れない状態が発生した場合は、モータ制御が継続できない状態であると判断して異常停止モードに切換える。

また、モータ継続制御不能監視部２３は、モータ温度情報Ｆ３を取り込んでモータ温度が異常温度に達したと判断した場合、又はバッテリー残量情報Ｆ４を取り込んでバッテリー残量が一定値以下に達したと判断した場合は、モータ制御が継続できない状態であると判断して異常停止モードに切換える。

緊急移動指示監視部２４は、車両停止状態において車両の緊急移動スイッチ１１から緊急移動指令信号が入力されたか否か監視していて、緊急移動指令信号を検出すると緊急移動モードに切換える。

トルク制限機能部１１ｂは、異常回避モード、節電モード、異常停止モード、緊急移動モードのいずれかのモードの場合、車両統合制御ユニット１００の決定した運転指令に拘わらず、モード内容に応じたトルク制限をモータ制御機能部１１ｃへ与える。異常回避モードにおいては、モータ回転数の上限リミッタ値を下げるトルク制限を行う。モータ回転数の上限リミッタ値は、モータ温度変化に応じて動的に変化させる。節電モードにおいては、急加速によるバッテリー容量の消費増加を防ぐために、出力トルクの上昇幅にトルク制限を加える。異常停止モードにおいては、異常停止モードへの移行直前の出力中のトルク量に対して段階的にトルク制限を厳しくして、徐々に出力トルクを下げて回生制動を働かせるようにトルク制限を加える。緊急移動モードにおいては、モータ制御の停止制限を解除し、一時的に徐行レベルの走行が可能なモータトルクが出力されるようにトルク制限を加える。

モータ制御機能部１１ｃは、通常運用モード時に車両統合制御ユニット１００から与えられる運転指令に基づいてモータ１１０のトルク出力を制御する。またモータ制御機能部１１ｃは、異常回避モード、節電モード、異常停止モード、緊急移動モードのいずれかのモード時は、トルク制限機能部１１ｂから与えられるトルク制限の下で、モータ１１０のトルク出力を制御する。

次に、本実施の形態に係るモータ制御装置１０の動作モードの遷移について、図３を参照して説明する。
通常運用モードにおいて、モータ温度監視部２１、バッテリー容量不足監視部２２及びモータ継続制御不能監視部２３が動作モードの切換え要否を自己判定している。例えば、図４に示すモータ温度変化のように、時刻ｔ１においてモータ温度が警報温度を超えると、モータ温度監視部２１が動作モードを異常回避モードに切換える(図３)。上記した通り、異常回避モードではトルク制限機能部１１ｂのトルク制限によってモータ温度を下げるため、モータ回転数の上限リミッタ値が下げられる。モータ回転数の上限リミッタ値を下げることで、モータ回転数の最大値が抑制されモータ温度が下げられる方向に作用する。また、上限リミッタを下げるトルク制限を加えてもモータ温度の上昇が継続する場合は、さらに上限リミッタ値を下げて、より厳しいトルク制限を加える。その結果、例えば図４に示すように時刻ｔ２でモータ温度が復旧温度まで下がったならば、モータ温度監視部２１は動作モードを通常運用モードに切換えて、トルク制限を解除する。

また、通常運用モードにおいて、バッテリー容量不足監視部２２はバッテリー残量情報Ｆ４を取り込むと共に、カーナビゲーションシステムから目的地（又は次の充電ポイント）までの距離情報Ｆ７を所定タイミングで取り込み、目的地到着までにバッテリー容量に不足が発生しないか否か監視している。バッテリー容量不足監視部２２がバッテリー容量に不足が発生すると判定すると、動作モードを節電モードに切換える(図３)。節電モードではトルク制限機能部１１ｂのトルク制限によって、急加速によるバッテリー容量の消費増加を防ぐために、出力トルクの上昇幅が抑えられる。節電モード下で一定時間走行することで、目的地到着までのバッテリー容量不足が解消したと判定すると、動作モードを通常運用モードに切換えて、トルク制限を解除する。

一方、異常回避モードによってもモータ温度が上昇を継続して異常温度を超えた場合は、モータ継続制御不能監視部２３が、車両を安全な状態で停止させる異常停止モードに切換える。異常停止モードにおいては、直後にモータ制御を停止してフリーラン状態とせずに、段階的にトルク制限を厳しくして、徐々に出力トルクを下げるように制御する。そして、速度情報Ｆ５から車両速度が所定速度（徐行速度程度）以下になったことを確認してから、モータ制御を停止して、トルク出力を行わないように制御する。これにより、車両を安全な状態で停止させる過程において回生制動を働かせることができ、所定速度以上においてフリーラン状態となることを防止できる。

なお、異常停止モードにおいて出力トルクを徐々に下げている過程で、異常が復旧した場合（モータ温度が異常温度以下に下がった場合）、徐々に出力トルクの制限を弱めて、車両統合制御ユニット１００からの運転指令（トルク指令値）まで復旧させる。

また、節電モードによってもバッテリー容量不足が解消しないで、バッテリー残量が一定値以下になった場合、モータ継続制御不能監視部２３が、車両を安全な状態で停止させる異常停止モードに切換える。異常停止モードにおける、車両停止までのトルク制限動作は異常回避モードから異常停止モードに切換えたケースと同様である。

また、モータ継続制御不能監視部２３は、通信異常等の何らかの事象によって車両統合制御ユニット１００から運転指令を受け取れない状態が発生した場合にも、モータ制御が継続できない状態であると判断して異常停止モードに切換える。従来システムでは、車両統合制御ユニット１００から運転指令を受け取れない状態が発生した時点で、モータ制御を停止してフリーラン状態となっていた。本実施の形態では、異常停止モードに切換えて、段階的にトルク制限を厳しくして、徐々に出力トルクを下げるように制御するので、所定速度以上においてフリーラン状態となることを防止できる。

上記異常停止モードでは徐々に出力トルクを下げていき最終的にモータ制御を停止することで車両が停止する。この状態が停車モードである（図３）。または、運転スイッチをオフしてエンジン停止した場合も、停車モードに移行する。

停車モードにおける車両停止状態で、緊急移動スイッチ１１がオンされると、緊急移動指令信号が緊急移動指示監視部２４で検出される。緊急移動指示監視部２４は、緊急移動指令信号を検出すると、動作モードを緊急移動モードに切換える（図３）。緊急移動モードでは、トルク制限機能部１１ｂは、モータ制御の停止制限を解除して、一時的に徐行レベル（例えば１０Ｋｍ/ｈ以下）の走行が可能な出力トルクとなるトルク指令をモータ制御機能部１１ｃに与える。これにより、緊急移動モードにおいて一時的に徐行レベルの走行が可能な出力トルクが得られ、車両を所定の場所（安全な位置）まで徐行移動することができる。緊急移動モードにおける徐行走行時間は一定時間に制限され、一定時間経過後に停車モードに切換えられる。

このように本実施の形態によれば、通信異常等の何らかの事象によって車両統合制御ユニット１００から運転指令を受け取れない状態が発生した場合は、自己判定によって異常停止モードに切換え、段階的にトルク制限を厳しくして、徐々に出力トルクを下げるように制御するので、所定速度以上においてフリーラン状態となることを防止でき、安全に車両を停止状態に移行させることができる。

また、本実施の形態によれば、異常停止モードに切換える前に、モータ温度変化を監視して、モータ温度が警報温度を超えた場合には異常回避モードに切換えてモータ回転数の上限リミッタ値を下げるように制御するので、異常回避動作をとることで異常状態を回避することができる。

また、本実施の形態によれば、異常停止モードに切換える前に、バッテリー残量を監視して、バッテリー容量不足の可能性が高ければ動作モードを節電モードに切換え、バッテリー容量の消費増加を防ぐ異常回避動作をとることで異常状態を回避することができる。

また、本実施の形態によれば、車両停止状態で緊急移動スイッチ１１がオンされたならば、動作モードを緊急移動モードに切換え、モータ制御の停止制限を解除して、一時的に徐行レベルの走行が可能にしたので、車両を安全な位置まで徐行移動することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている機能ブロック構成については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。

本発明は、車両統合制御ユニットからモータ制御装置に運転指令が与えられる電気自動車の車両制御システムに利用することができる。

１０ モータ制御装置
１１ 緊急移動スイッチ
１１ａ モード切換え機能部
１１ｂ トルク制限機能部
１１ｃ モータ制御機能部
２１ モータ温度監視部
２２ バッテリー容量不足監視部
２３ モータ継続制御不能監視部
２４ 緊急移動指示監視部
１００ 車両統合制御ユニット
１１０ モータ

Claims (4)

1. 車両各部の情報を集約する車両統合制御ユニットから運転指令を受けてモータ制御する電気自動車のモータ制御装置において、
   モータ制御が継続できない状態であるか否かを自己判定する判定手段と、
   前記判定手段がモータ制御を継続できない状態であると判定した場合、モータを異常停止させるための異常停止モードに切換えるモード切換え手段と、
   前記モード切換え手段によって動作モードが異常停止モードに切換えられると、段階的にトルク制限が厳しくなるようにトルク制限するトルク制限手段と、
   を具備したことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
2. 前記モード切換え手段は、モータ温度情報を取り込んでモータ温度を監視し、モータ温度が警報温度を超えたならば動作モードを異常回避モードに切換え、異常回避モードにおいてモータ温度が警報温度よりも高い異常温度を超えたならば動作モードを異常停止モードに切換え、
   前記トルク制限手段は、異常回避モードにおいてモータ回転数の上限リミッタ値を下げて上限リミッタ値を超えないようにトルク制限することを特徴とする請求項１記載の電気自動車のモータ制御装置。
3. 前記モード切換え手段は、モータのバッテリーのバッテリー残量情報を取り込んで目的地到着までにバッテリー容量が不足するか否か監視し、バッテリー容量不足が発生すると判定したならば動作モードを異常回避モードに切換え、
   前記トルク制限手段は、異常回避モードにおいて出力トルクの上昇幅を抑えるようにトルク制限することを特徴とする請求項１記載の電気自動車のモータ制御装置。
4. 前記モード切換え手段に対して緊急移動指令信号を直接入力するための緊急移動スイッチを備え、
   前記モード切換え手段は、車両停止状態において前記緊急移動スイッチから緊急移動指令信号が与えられると、動作モードを緊急移動モードに切換え、
   前記トルク制限手段は、緊急移動モードにおいて、一時的に徐行レベルの走行が可能な出力トルクとなるようにトルク制限することを特徴とする請求項１記載の電気自動車のモータ制御装置。
   
   

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