JP2018074655A - 電動車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】モータ間の冷却性能に差が生じた場合にも最大駆動力を発揮できる電動車両を提供する。【解決手段】第1モータ及び第2モータの駆動力を駆動輪へ伝達可能な出力軸と、それらモータの出力を制御する制御部と、第1モータの温度を検出する第1温度検出部と、第2モータの温度を検出する第2温度検出部とを備えた電動車両において、制御部が、第1モータの温度が出力制限温度以上の場合は第1モータの出力トルクを上限トルクに制限し、第2モータの温度が出力制限温度以上の場合は第2モータの出力トルクを上限トルクに制限し、第1モータ及び第2モータの温度がともに出力制限温度よりも低い場合に、第1モータと第2モータとのうち、検出された温度の相対的に高い一方のモータの出力トルクが他方のモータの出力トルクよりも小さくなるように第1モータ及び第2モータの出力を制御するように構成されている。【選択図】図4
Description
本発明は、モータの駆動力によって走行する電動車両に関する。
モータの駆動力によって走行する電動車両が普及しており、近年では、大型バスのような大型の車両においても電動車両の開発が進んでいる。大型の電動車両を走行させるには大きな駆動力が必要となるが、そのために、例えば、特許文献1の電動車両では、モータを2つ備え、その2つのモータを同一の出力軸に接続して同時に駆動することで、当該出力軸から、2つのモータの出力を合成した2倍の駆動力を得るようにしている。
ところで、このような電動車両では、通常、要求されるトルクに対して、2つのモータから出力されるトルクが互いに等しくなるようにそれらモータの出力が制御されるが、モータ間の冷却性能に差が生じ、一方のモータの温度が一定の温度を超えて上昇した場合には、モータ保護のために当該一方のモータに対して出力制限を行う必要がある。しかし、出力制限が行われている間は当該一方のモータの駆動力が低下することから、最大駆動力を発揮できる機会が減少させられてしまう。そのため、出力制限が適用される機会をできるだけ減少させることが好ましい。
従って、本発明の目的は、モータ間の冷却性能に差が生じた場合にも、最大駆動力を発揮できる機会を増加させることのできる電動車両を提供することにある。
本発明に係る電動車両は、第1のモータと、第2のモータと、前記第1のモータおよび前記第2のモータが接続され、前記第1のモータおよび前記第2のモータの駆動力を駆動輪へ伝達可能な出力軸と、前記第1のモータおよび前記第2のモータを同時に駆動しつつ、前記第1のモータおよび前記第2のモータの出力を制御する制御部と、を備えた電動車両において、前記第1のモータの温度を検出する第1温度検出部と、前記第2のモータの温度を検出する第2温度検出部と、を更に備えている。そして、前記制御部が、前記第1温度検出部によって検出された前記第1のモータの温度が所定の出力制限温度以上の場合は前記第1のモータの出力トルクを所定の上限トルクに制限し、前記第2温度検出部によって検出された前記第2のモータの温度が前記出力制限温度以上の場合は前記第2のモータの出力トルクを前記上限トルクに制限し、前記第1のモータの温度および前記第2のモータの温度がともに前記出力制限温度よりも低い場合に、前記第1のモータと前記第2のモータとのうち前記検出された温度の相対的に高い一方のモータの出力トルクが他方のモータの出力トルクよりも小さくなるように前記第1のモータおよび前記第2のモータの出力を制御するように構成されている。
本発明の電動車両では、2つのモータの温度がともに出力制限温度よりも低いときには、相対的に温度の高い一方のモータの出力トルクが相対的に温度の低い他方のモータの出力トルクよりも小さくなるように、2つのモータの出力が制御される。
従って、当該一方のモータの温度の上昇を抑制でき、且つ、他方のモータによって駆動力を増大できるので、最大駆動力を発揮できる機会を増加させることができる。また、各モータが出力制限温度に達する機会の発現が抑制されるので、車両の耐久性を向上させることができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明の電動車両を、例えば大型バスに適用した場合の一例を示すものである。
図1は、本実施形態の電動車両の構成を示すブロック図である。同図に示すとおり、電動車両10は、第1駆動装置100と、第2駆動装置200と、動力伝達装置300とを備えている。第1駆動装置100及び第2駆動装置200は、それぞれ、電動車両10の走行に必要な駆動力を生成する。動力伝達装置300は、第1駆動装置100及び第2駆動装置200においてそれぞれ個別に生成される駆動力を合成し、その合成後の駆動力を電動車両10の左右の駆動輪11,12に伝達する。即ち、電動車両10は、第1駆動装置100及び第2駆動装置200により生成される駆動力によって走行する。
ここで、図1に示すように、第1駆動装置100と第2駆動装置200との構成は互いに同一となっている。そのため図1においては、第1駆動装置100の構成要素には100番台の符号を付し、それに対応する第2駆動装置200の構成要素には200番台の符号を付している。さらに互いに対応する構成要素の符号は下2桁を同一としている。そして以下の説明においては、第1駆動装置100の構成について主に説明することとし、第2駆動装置200の構成については説明を適宜省略する。
第1駆動装置100は、燃料電池装置110と、蓄電装置120と、インバータ130と、モータジェネレータ(MG)140(本発明の第1のモータに相当。以下、第1モータという場合もある。)とを備えている。
燃料電池装置110は、燃料タンク111と、燃料電池スタック112と、昇圧コンバータ113とを有している。燃料タンク111には、水素等のガス燃料が高圧の状態で貯蔵されている。燃料タンク111は、貯蔵されたガス燃料を減圧して燃料電池スタック112に供給する。燃料電池スタック112は、固体酸化物形燃料電池セルを複数接続して重ね合わせた積層構造の燃料電池である。燃料電池スタック112は、燃料タンク111から供給されるガス燃料とブロア(不図示)から供給される空気(外気)との化学反応によって発電する。昇圧コンバータ113は、燃料電池スタック112によって発電される直流電力をインバータ130への供給に適した電圧に変換(昇圧)し、その昇圧後の直流電力をインバータ130に入力する。
蓄電装置120は、再充電可能なバッテリ121と、昇圧コンバータ122とを有している。昇圧コンバータ122は、昇圧と降圧の両方に対応したDC/DCコンバータである。昇圧コンバータ122は、リレー等で構成されるスイッチング回路(不図示)を有している。当該回路が駆動されることで、昇圧コンバータ122では、バッテリ121の充電時と放電時の通電経路の切替えが行われる。昇圧コンバータ122は、放電時の通電経路に切替えられている場合、バッテリ121から供給(放電)される直流電力をインバータ130への供給に適した電圧に変換(昇圧)し、その昇圧後の直流電力をインバータ130に入力する。また、昇圧コンバータ122は、充電時の通電経路に切替えられている場合、燃料電池装置110からその昇圧コンバータ113を介して供給される直流電力をバッテリ121への供給に適した電圧に変換(降圧)し、その降圧後の直流電力をバッテリ121に供給する。これにより、バッテリ121の充電が行われて、燃料電池装置110で発電された電力のうちのモータジェネレータ140で消費されなかった余剰の電力がバッテリ121に蓄えられる。バッテリ121は、例えばニッケル・水素蓄電池などから構成されている。
インバータ130は、燃料電池装置110からその昇圧コンバータ113を介して、あるいは蓄電装置120からその昇圧コンバータ122を介して供給される直流電力を交流電力(例えば、三相交流電力)に変換してモータジェネレータ140に供給する。この供給により、モータジェネレータ140が駆動力を発生させるようになる。また、インバータ130は、モータジェネレータ140からの回生電力(交流電力)を直流電力に変換して蓄電装置120に供給する。このとき、蓄電装置120の昇圧コンバータ122は、インバータ130から供給される直流電力をバッテリ121への供給に適した電圧に変換(降圧)し、その降圧後の直流電力をバッテリ121に供給する。これにより、バッテリ121の充電が行われて、回生電力がバッテリ121に蓄えられる。
モータジェネレータ140は、交流電力の供給を受けて駆動力を発生させる回転電機である。かかる駆動力は、動力伝達装置300によって電動車両10の走行のための推進力に変換される。また、モータジェネレータ140では、電動車両10の減速時に回生電力が発生する。回生電力は、上記のように蓄電装置120のバッテリ121に蓄えられて、後に電動車両10の走行などのために利用される。
また、モータジェネレータ140には、そのモータハウジング内に収容されたステータやロータなどを冷却するための冷却回路が設けられている(何れも不図示)。冷却回路は、モータハウジングを含む冷却経路内にモータ冷却用のオイルを供給して循環させるオイルポンプ、モータハウジングから排出されたモータ冷却後のオイルを冷却用温度に冷やすオイルクーラー、冷却用温度に冷やされたオイルを貯留するリザーバタンク、及びそれらを接続する配管などから構成されている。この冷却回路では、モータ冷却用のオイルが、オイルポンプによってその冷却経路内を循環させられることで、モータジェネレータ140のステータやロータなどが冷却されるようになっている。オイルポンプは、機械式ギヤポンプや電動オイルポンプなどである。
動力伝達装置300は、ギヤ機構310と、プロペラシャフト320と、差動機構を含む終減速機330とを備えている。
ギヤ機構310は、モータジェネレータ140の回転軸141及びモータジェネレータ240(本発明の第2のモータに相当。以下、第2モータという場合もある。)の回転軸241から出力される駆動力を、当該ギヤ機構310の出力軸を介して、プロペラシャフト320に伝達する。具体的には、図2に示すとおり、ギヤ機構310は、アイドラ軸311と、出力軸312とを備えている。アイドラ軸311には、入力ギヤ311aと出力ギヤ311bとが一体回転するように連結されて固定されている。入力ギヤ311aには、モータジェネレータ140の回転軸141に固定された出力ギヤ141a、及びモータジェネレータ240の回転軸241に固定された出力ギヤ241aが接続されている。また出力ギヤ311bは、出力軸312に固定されたドリブンギヤ312aに接続されている。このような構成により、ギヤ機構310では、第1モータの回転軸141及び第2モータの回転軸241が回転すると、それらの回転によりアイドラギヤ311が回転する。このとき、回転軸141及び回転軸241の回転はアイドラ軸311の回転として合成される。そして、その合成後のアイドラ軸311の回転が出力軸312の回転として出力される。つまり、電動車両10では、モータジェネレータ140及びモータジェネレータ240を備え、それら2つのモータジェネレータを同一の出力軸312に接続することで、2つのモータジェネレータの出力を合成した2倍の駆動力が出力軸312から得られるようになっている。なお、回転軸141及び回転軸241は、アイドラ軸311に歯車結合されているため、一方のみが回転することはできなくなっている。そのため、例えばモータジェネレータ140が駆動されて回転軸141のみが回転する場合であっても、それによるアイドラ軸311の回転に伴って回転軸241が回転することとなる。また、出力軸312にはプロペラシャフト320の一端が連結されている(不図示)。よって、プロペラシャフト320は出力軸312と一体に回転する。
終減速機330は、図1に示すとおり、プロペラシャフト320の他端と接続されている。また、終減速機330には、ドライブシャフト331,332のそれぞれの一端が接続されている。プロペラシャフト320が回転すると、終減速機330の差動機構によって駆動力が分配されて、ドライブシャフト331,332が回転する。ドライブシャフト331,332の他端には左右の駆動輪11,12がそれぞれ接続されている。なお、電動車両10は、左右の2つの駆動輪11,12の他に更に2つの非駆動輪を備えているが、当該非駆動輪については図示を省略している。
このような構成により、電動車両10では、その走行時には、モータジェネレータ140及びモータジェネレータ240から出力される駆動力が、動力伝達装置300を介して駆動輪11,12に伝達されることで、走行のための推進力が得られる。また、電動車両10では、その制動時には、駆動輪11,12の回転が動力伝達装置300を介して回転軸141及び回転軸241に伝達されることで、モータジェネレータ140及びモータジェネレータ240においてそれぞれ回生電力が発生する。
また、電動車両10は、車両を制御するための制御装置400を備えている。
図3は、本実施形態の電動車両10における制御装置400の構成を示すブロック図である。図3に示すとおり、制御装置400(本発明の制御部に相当)は、主制御部401、第1制御部410、及び第2制御部420によって構成されている。これら各制御部401、410、420は、それぞれコンピュータを有する電子制御ユニット(ECU)として構成されている。制御装置400は、主制御部401、第1制御部410、及び第2制御部420により実質的に一つのコンピュータシステムとして構成されている。主制御部401は、電動車両10の全体を統合制御する機能を有している。第1制御部410及び第2制御部420は、それぞれ主制御部401と信号線を介して電気的に接続されている。この接続により、主制御部401と、第1制御部410及び第2制御部420とは、相互に通信することが可能となっている。また、図1に示すとおり、第1制御部410は、第1駆動装置100の一部として組み込まれており、第1駆動装置100の動作を制御するためのサブシステムとなっている。この第1制御部410により、モータジェネレータ140の駆動、燃料電池装置110の発電、蓄電装置120の充放電等が制御される。一方、第2制御部420は、第2駆動装置200の一部として組み込まれており、第2駆動装置200の動作を制御するためのサブシステムとなっている。第2制御部420は、第2駆動装置200の各構成要素に関し、第1制御部410と同様の制御を行う。
これら各制御部401、410、420は、制御プログラムを実行して各種の演算を行うマイクロプロセッサ(CPU)、制御プログラムや各種マップデータ等を記憶するROM、CPUによる演算結果等のデータを一時的に記憶するRAM、及び入出力ポートを備えている(何れも不図示)。
第1制御部410による第1駆動装置100の動作の制御は、CPUが、入出力ポートを介し、第1駆動装置100の制御対象となる構成要素に対して制御信号を出力することによって行う。例えば、CPUが、昇圧コンバータ122に対して制御信号を出力して当該昇圧コンバータ122の駆動を制御することで、第1制御部410は、蓄電装置120からインバータ130に供給される電力を制御する。また、CPUが、燃料電池スタック112及び昇圧コンバータ113に対して制御信号を出力してそれらの駆動を制御することで、第1制御部410は、燃料電池装置110から蓄電装置120及びインバータ130に供給される電力を制御する。また、CPUが、インバータ130に対して制御信号を出力することで、第1制御部410は、当該インバータ130を介して、モータジェネレータ140の駆動を制御する。第2制御部420による第2駆動装置200の動作の制御についても、この第1制御部410による制御と同様の方法で行われる。
また、各制御部401、410、420のCPUには、入出力ポートを介して、電動車両10に設けられた各種のセンサから車両の状態を示す検出信号が入力される。図3に示すとおり、主制御部401には、電動車両10の車速を検出する車速センサ13、運転者により操作される不図示のアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ14、運転者により操作される不図示のブレーキペダルの踏み込み量(ブレーキ操作量)を検出するブレーキペダルセンサ15等が接続されている。また、第1制御部410には、モータジェネレータ140の回転軸141の回転数(回転速度)を検出するMG回転数センサ142、モータジェネレータ140のステータコイル(不図示)の温度を検出するコイル温度センサ143(本発明の第1温度検出部に相当)、バッテリ121のSOC値を検出するSOCセンサ123等が接続されている。SOC(State Of Charge:充電状態)値は、完全放電状態を0%とし、満充電状態を100%と定義した上で、バッテリの充電状態を0%から100%の範囲で表した値である。また、第2制御部420には、モータジェネレータ240の回転軸241の回転数(回転速度)を検出するMG回転数センサ242、モータジェネレータ240のステータコイル(不図示)の温度を検出するコイル温度センサ243(本発明の第2温度検出部に相当)、バッテリ221のSOC値を検出するSOCセンサ223等が接続されている。これらのセンサが接続されることにより、各制御部401、410、420は、車両の状態を判断するために必要な情報を、自己のセンサから、あるいは通信により他の制御部のセンサから取得することができる。なお、MG回転数センサ142,242は、モータジェネレータ140,240に内蔵されたレゾルバ(回転角センサ)や、モータジェネレータの回転軸141,241の近傍に設けられた磁気式回転角センサなどである。コイル温度センサ143,243は、モータジェネレータ140,240のステータコイル(不図示)に設けられている。このコイル温度センサ143,243には、例えば、サーミスタなどが用いられている。
電動車両10が走行する際、制御装置400は、走行に必要な駆動力を出力させるため、2つのモータ(モータジェネレータ140,240)を以下のように駆動する。
先ず、制御装置400の主制御部401は、電動車両10のアクセル開度及び車速の情報をセンサ14,13により取得し、それらの情報と、ROMから取得したマップデータ等とに基づいて、車両に対する要求駆動力を算出する。次に、主制御部401は、算出した要求駆動力に基づいて合計の要求トルクtgrを算出し、この要求トルクtgrに基づいて、モータジェネレータ140が出力すべきトルク(MG1出力トルク)tg1とモータジェネレータ240が出力すべきトルク(MG2出力トルク)tg2とを算出する。そして、主制御部401は、算出したMG1出力トルクtg1に基づくMGトルク指令(値)を第1制御部410に対して送信し、また、算出したMG2出力トルクtg2に基づくMGトルク指令(値)を第2制御部420に対して送信する。
制御装置400の第1制御部410は、MGトルク指令を受信すると、そのMGトルク指令により要求される出力トルク(MG1出力トルクtg1)を目標出力トルクとして設定し、その設定に基づき、インバータ130を介してモータジェネレータ140の駆動を制御する。具体的には、第1制御部410は、インバータ130に対し制御信号を出力して、インバータ130からモータジェネレータ140に供給される電圧をPWM(パルス幅変調)制御することで、設定した目標出力トルクが実際にモータジェネレータ140から出力されるように当該モータジェネレータ140の駆動を制御する。第2制御部420がMGトルク指令を受信した場合に行うモータジェネレータ240の駆動の制御についても、この第1制御部410による制御と同様に行われる。なお、目標出力トルクが正の値に設定されている場合、モータジェネレータは電動機として機能し、駆動輪を回転させるためのトルクを出力する。一方、目標出力トルクが負の値に設定されている場合、モータジェネレータは発電機として機能し、駆動輪から伝達される回転によって回生発電を行う。
ところで、電動車両10では、モータジェネレータ(以下、単に、モータという。)140,240の寿命を等しくする等の観点から、原則として、モータ140,240の出力にできるだけトルク差が生じないように2つのモータ140,240の駆動が制御される。しかし、搭載上の制約によるモータ冷却回路の配管位置等の相違やモータ冷却回路を構成する部品の個体差などの要因によりモータ間の冷却性能に差が生じ、一方のモータの温度が一定の温度を超えて上昇した場合には、モータ保護のために当該一方のモータに対して出力制限を行う必要が生じる。そして、モータの出力制限が行われた場合には、当該一方のモータの出力トルクが低下することから、合計の最大駆動力が低下してしまう。
そこで、この点を改善するため、本実施形態の電動車両10では、モータ140,240が出力制限を必要とする温度にできるだけ達しないように、それらモータ間の温度差を考慮して2つのモータ140,240の出力を制御するようにしている。
以下、本実施形態の電動車両10において行われるこのモータ出力制御について説明する。
図4は、本実施形態の電動車両10で行われるモータ出力制御を説明するためのフローチャートである。なお、図4に示される処理は、電動車両10が、例えば、走行モードに設定された場合に、制御装置400の主制御部401によって所定時間ごとに繰り返し実行されるようになっている。
主制御部401は、フローチャートの処理を開始すると、ステップS1において、車両の状態として、アクセル開度及び車速の情報を、アクセル開度センサ14及び車速センサ13によって取得する。
次に、主制御部401は、ステップS2において、それらアクセル開度及び車速の情報と、ROMから取得したマップデータ等とに基づいて、車両に対する要求駆動力を算出する。具体的には、例えば、マップデータからアクセル開度に対応する駆動力特性線を選択し、その駆動力特性線を車速で検索することにより要求駆動力を算出する。
次に、主制御部401は、ステップS3において、第1モータであるモータ140及び第2モータであるモータ240の温度情報を取得する。具体的には、主制御部401は、第1制御部410及び第2制御部420と通信して、コイル温度センサ143,243からモータ140及びモータ240の温度情報を取得する。
次に、主制御部401は、ステップS4において、ステップS3で取得した温度情報を基にモータ140の温度th1(以下、第1モータ温度th1という場合もある。)が所定の出力制限温度未満であるか否かを判定する。そして、主制御部401は、ステップS4において第1モータ温度th1が所定の出力制限温度未満であると判定した場合には、ステップS5(YES側)へ移行する。一方、主制御部401は、第1モータ温度th1が所定の出力制限温度以上であると判定した場合には、ステップS10(NO側)へ移行する。
ステップS5において、主制御部401は、ステップS3で取得した温度情報を基にモータ240の温度th2(以下、第2モータ温度th2という場合もある。)が所定の出力制限温度未満であるか否かを判定する。そして、主制御部401は、ステップS5において第2モータ温度th2が所定の出力制限温度未満であると判定した場合には、ステップS6(YES側)へ移行する。一方、主制御部401は、第2モータ温度th2が所定の出力制限温度以上であると判定した場合には、ステップS9(NO側)へ移行する。
ステップS6において、主制御部401は、要求駆動力に対する要求トルクtgrを算出する。
次に、ステップS7において、主制御部401は、第1モータ温度th1と第2モータ温度th2とから2つのモータの温度差thdを算出し、この温度差thdに基づいてモータ140,240に対するトルク配分を決定する。
運転中に、2つのモータ140,240に温度差が生じた場合、温度の相対的に高い方のモータの出力トルクを温度の相対的に低い方のモータの出力トルクよりも小さくするように、つまり、モータの出力に温度差と逆のトルク差をもたせるようにして2つのモータの出力を制御すれば、温度の高い一方のモータの温度の上昇を抑制できる。また、それとともに、温度の低い他方のモータによって駆動力を増大できる。
また、このように2つのモータの出力を制御すれば、次第に、温度の高い方のモータの温度は低下し、温度の低い方のモータの温度は上昇するようになる。そして、2つのモータに温度差がなくなったと考えられる時点で、モータから出力されるトルクが等しくなるように2つのモータの出力を制御するようにすれば、2つのモータの温度が均等化されるようになる。この場合、モータが出力制限を必要とする温度に達しない範囲で、2つのモータの温度が均等化されるようになる。そのため、各モータが出力制限温度に達する機会の発現を抑制でき、車両の耐久性を向上できる。
そこで、本実施形態の電動車両10では、モータの温度差と逆のトルク差をもたせるように、2つのモータ140,240間の出力のトルク差を予め定めておき、その定めたデータを例えばマップデータ等として主制御部401のROMに予め記憶させておくようにしている。その一例として、図5に、モータの温度差とトルク差との対応を定めたマップデータのイメージを示す。このマップデータの例では、モータの温度差thd(横軸)の絶対値が所定値thaを超える部分について、2つのモータの出力にトルク差を生じさせるためのトルク差補正係数α(縦軸)が、温度差thdに比例して絶対値で大きくなるように定められている。トルク差補正係数αは、2つのモータ140,240に対する要求トルクtgrの配分割合を補正するためのトルク差の加算分及び減算分の補正値を定めたものである。なお、所定値thaは、熱に対するモータ寿命について、2つのモータ間の寿命に差を与えない温度差の上限値であり、また、制御のハンチングを防止するための閾値でもある。
モータ出力制御では、このようなマップデータを使用して、2つのモータ140,240の出力を制御する。即ち、主制御部401は、ROMからマップデータを取得すると、算出したモータの温度差thd=th1−th2に対応するトルク差補正係数αを当該マップデータから求める。そして、主制御部401は、そのトルク差補正係数αに基づいて2つのモータ140,240に対するトルク配分を決定する。具体的には、例えば、第1モータであるモータ140の温度th1の方が第2モータであるモータ240の温度th2よりも高く、マップデータから求めたトルク差補正係数αが「−0.1」であったとする。この場合、トルク差補正係数αの「−0.1」をモータ数の「2」で除して得た除算値の「−0.05」を、2つモータに対する要求トルクtgrの配分割合、ここではモータが2つであるため「0.5(モータ140):0.5(モータ240)」に対して加減算する。即ち、モータ140の配分割合「0.5」に対しては当該除算値の「−0.05」を加算し、一方、モータ240の配分割合「0.5」に対しては当該除算値の「−0.05」を減算する。この計算によって得られた値が2つのモータに対するトルク配分となる。この場合、「0.5+(−0.05):0.5−(−0.05)」との式を計算することとなり、トルク配分は「0.45(モータ140):0.55(モータ240)」に決定される。
次に、主制御部401は、同ステップS7において、その決定したトルク配分を、ステップS6で算出した要求トルクtgrにそれぞれ乗算することにより、モータ140が出力すべきトルク(MG1出力トルク)tg1及びモータ240が出力すべきトルク(MG2出力トルク)tg2を算出する。
次に、主制御部401は、ステップS8において、そのMG1出力トルクtg1に基づくMGトルク指令(値)を第1制御部410に対し、また、MG2出力トルクtg2に基づくMGトルク指令(値)を第2制御部420に対して送信する。なお、第1制御部410及び第2制御部420がMGトルク指令を受信した場合に行うモータの駆動の制御については既述のとおりである。
上記のようにモータ出力制御を行った後、主制御部401は本ルーチンを終了する。
本実施形態の電動車両10で行われるモータ出力制御では、上記のように、モータ間の温度差を考慮して、温度の高い方のモータの出力トルクが温度の低い方のモータの出力トルクよりも小さくなるように2つのモータの出力が制御される。
他方、上記ステップS5で第2モータ温度(モータ240の温度)th2が所定の出力制限温度以上であると判定した場合、主制御部401は、ステップS9において、その出力制限温度に対応する出力制限値(本発明の上限トルクに相当)をROMから取得し、その出力制限値(トルク)をそのままMG2出力トルクtg2として算出する。さらに主制御部401は、要求駆動力に基づいてステップS6と同様に要求トルクtgrを算出すると共に、この要求トルクtgrから出力制限値を減じて得られた結果をMG1出力トルクtg1として算出する。そして、主制御部401はステップS8へ移行する。
また、上記ステップS4で第1モータ温度(モータ140の温度)th1が所定の出力制限温度以上であると判定した場合、主制御部401は、ステップS10において、上記ステップS3で取得した温度情報を基にモータ240の温度(第2モータ温度)th2が所定の出力制限温度未満であるか否かを判定する。そして、主制御部401は、ステップS10において第2モータ温度th2が所定の出力制限温度未満であると判定した場合には、ステップS11(YES側)へ移行する。一方、主制御部401は、第2モータ温度th2が所定の出力制限温度以上であると判定した場合には、ステップS12(NO側)へ移行する。
ステップS11において、主制御部401は、出力制限温度に対応する出力制限値をROMから取得し、その出力制限値(トルク)をそのままMG1出力トルクtg1として算出する。さらに主制御部401は、要求駆動力に基づいてステップS6と同様に要求トルクtgrを算出すると共に、この要求トルクtgrから出力制限値を減じて得られた結果をMG2出力トルクtg2として算出する。そして、主制御部401はステップS8へ移行する。
本実施形態の電動車両10で行われるモータ出力制御では、このように、一方のモータの温度が出力制限温度に達してしまった場合には、当該モータの出力トルクが出力制限によって減少させられた分、他方のモータの出力トルクを増大させるように2つのモータの出力が制御される。
また、上記ステップS10でモータ240の温度(第2モータ温度)th2が所定の出力制限温度以上であると判定した場合、主制御部401は、ステップS12において、出力制限温度に対応する出力制限値をROMから取得する。この場合、モータ140及びモータ240の双方に対して出力制限が必要とされる。そのため、主制御部401は、ROMから取得した出力制限値(トルク)をそのままMG1出力トルクtg1及びMG2出力トルクtg2として算出するようにする。そして、主制御部401はステップS8へ移行する。
本実施形態の電動車両10で行われるモータ出力制御では、このように、両モータの温度が出力制限温度に達してしまった場合には、出力制限の範囲内で、出力トルクが等しくなるように2つのモータの出力が制御される。
上記のように、本実施形態の電動車両10で行われるモータ出力制御では、センサにより検出されたアクセル開度及び車速に基づいて車両に対する要求駆動力(ステップS2)及び要求トルクtgr(ステップS6)が算出される。そして、センサにより検出された2つのモータの温度、即ち、第1モータ温度th1及び第2モータ温度th2が何れも出力制限温度よりも低い場合には、2つのモータの温度差thd=th1−th2が算出され、要求トルクtgr及び温度差thdに基づいて、MG1出力トルクtg1及びMG2出力トルクtg2が算出される(ステップS7)。その際、トルク配分は、温度の相対的に高い一方のモータの出力トルクが温度の相対的に低い(即ち、前記一方のモータの温度よりも低い)他方のモータの出力トルクよりも小さくなるように、且つ、温度差thdが大きいほど、出力トルクの差が絶対値で大きくなるように決定される。
本実施形態の電動車両10で行われるモータ出力制御では、このようにして算出されたMG1出力トルクtg1及びMG2出力トルクtg2に基づいて、2つのモータ140,240の出力がそれぞれ制御される。従って、この場合、温度の相対的に高い一方のモータの温度の上昇を抑制でき、且つ、他方のモータによって駆動力を増大できるので、最大駆動力の低下を抑制することができる。また、この場合、各モータが出力制限温度に達する機会の発現が抑制されるので、最大駆動力を発揮できる状況を増加させることができる。また、当該発現が抑制されることにより、熱に対するモータ寿命の低下を抑制できるので、車両の熱寿命の低下が抑えられて車両の耐久性を向上することができる。
なお、本実施形態の電動車両10では、第1モータ(モータ140)の回転軸に固定された出力ギヤと第2モータ(モータ240)の回転軸に固定された出力ギヤとが同じアイドラ軸311の入力ギヤ311aに並列に接続される構成であるとして説明した。しかし、2つのモータの出力を合成した2倍の駆動力が出力軸312から得られる構成である限り、上記以外の構成であってもかまわない。
また、本実施形態の制御装置400(主制御部401、第1制御部410、及び第2制御部420)の構成は、あくまで一例を示したものであり、上記の構成に限定されない。例えば、主制御部401を省いて、制御装置400を第1制御部410及び第2制御部420によって構成するようにしてもよい。そうした場合、第1制御部410及び第2制御部420を信号線により電気的に接続して相互通信可能とする。また、主制御部401に接続されるセンサ(車速センサ13、アクセル開度センサ14、ブレーキペダルセンサ15など)を第1制御部410及び第2制御部420の一方又は双方に接続するようにする。そして、主制御部401によって実行される上記のモータ出力制御(図4に示される処理)が第1制御部410又は第2制御部420によって実行されるようにするとよい。即ち、第1制御部410又は第2制御部420が主制御部401の代わりとなるようにすればよい。
また、上記では、モータの数が2つ(モータ140,240)であるとして説明したが、モータの数は3つ以上であってもよい。なお、その場合には、例えば、モータの温度を入力値として、各モータの温度差に基づき、温度差と逆のトルク差をもたせるように、モータに対する要求トルクtgrの配分割合(既述)を補正するための補正値を出力する関数などを予め作成しておくようにする。そして、ここで、例えばモータの数が3つであるとし、その3つのモータMG1,MG2,MG3に対する要求トルクtgrの配分割合を、例えば「MG1=0.33:MG2=0.34:MG3=0.33」としたとする。その場合に、各モータの温度が、「MG1=T1,MG2=T2,MG3=T3」であり、これら3つのモータの温度の値を予め作成しておいた関数に入力として与えると、当該関数からは、例えば「MG1=−0.1:MG2=+0.05:MG3=+0.05」とのような配分割合に対する補正値が得られたとする。この場合、その補正値を上記の配分割合に対して加算し、その計算によって得られた値が、要求トルクtgrに対する3つのモータについてのトルク配分となる。つまり、この場合には、トルク配分は「MG1=0.23:MG2=0.39:MG3=0.38」に決定されるので、このトルク配分と要求トルクtgrとに基づき既述の手順によりMG1出力トルク、MG2出力トルク、及びMG3出力トルクを算出し、それらのトルクに基づいて3つのモータの出力をそれぞれ制御するとよい。
また、上記では、モータの出力の制御を「トルク(N・m)」ベースで行うように説明したが、「トルク(N・m)」の代わりに「パワー(W)」ベースでモータの出力の制御を行うようにしてもよい。
10 電動車両、11,12 駆動輪、13 車速センサ、14 アクセル開度センサ、130,230 インバータ、140,240 モータジェネレータ(MG)、141,241 回転軸、143,243 コイル温度センサ、300 動力伝達装置、310 ギヤ機構、311 アイドラ軸、312 出力軸、400 制御装置、401 主制御部、410 第1制御部、420 第2制御部。
Claims (1)
- 第1のモータと、
第2のモータと、
前記第1のモータおよび前記第2のモータが接続され、前記第1のモータおよび前記第2のモータの駆動力を駆動輪へ伝達可能な出力軸と、
前記第1のモータおよび前記第2のモータを同時に駆動しつつ、前記第1のモータおよび前記第2のモータの出力を制御する制御部と、
を備えた電動車両において、
前記第1のモータの温度を検出する第1温度検出部と、
前記第2のモータの温度を検出する第2温度検出部と、を更に備え、
前記制御部は、前記第1温度検出部によって検出された前記第1のモータの温度が所定の出力制限温度以上の場合は前記第1のモータの出力トルクを所定の上限トルクに制限し、前記第2温度検出部によって検出された前記第2のモータの温度が前記出力制限温度以上の場合は前記第2のモータの出力トルクを前記上限トルクに制限し、前記第1のモータの温度および前記第2のモータの温度がともに前記出力制限温度よりも低い場合に、前記第1のモータと前記第2のモータとのうち前記検出された温度の相対的に高い一方のモータの出力トルクが他方のモータの出力トルクよりも小さくなるように前記第1のモータおよび前記第2のモータの出力を制御するように構成されていることを特徴とする電動車両。
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- 2016-10-25 JP JP2016208885A patent/JP2018074655A/ja active Pending
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