JP4221470B2

JP4221470B2 - 電動車両制御装置及び電動車両制御方法

Info

Publication number: JP4221470B2
Application number: JP2007022589A
Authority: JP
Inventors: 賢樹岡村; 将圭洲濱; 健岩月
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: RU2416532C1; EP2110280A4; US8082073B2; BRPI0806100A2; US20090248229A1; WO2008093687A1; JP2008193762A; CN101568445B; RU2009127535A; EP2110280A1; CN101568445A

Description

本発明は、電動車両制御装置及び電動車両制御方法に係り、特にユーザからの低燃費走行指示を取得する低燃費指示取得手段を有する電動車両の制御装置及び制御方法に関する。

近年、環境にやさしい電気自動車やハイブリッド自動車及び燃料電池自動車等のいわゆる電動車両が注目されている。環境にやさしいという観点からは、燃費の改善などの省エネルギ等を図ることが好ましい。燃費改善を図るには、車両の動力性能の制限や空調の制限等を行うなど、車両の操作性、居住空間の快適性等をやや犠牲にすることがあり、そのために省エネルギの選択を運転者の簡単な操作で行わせることが好ましい。そこで、車両の制御部に低燃費走行指示を与えるスイッチ等が設けられる。このようなスイッチは、例えば「エコモードスイッチ」、あるいは単に「エコスイッチ」等と呼ばれることがある。

例えば、特許文献１には、電気自動車の制御装置において、モード選択スイッチの操作によって、走行モータについて、ノーマリモードとエコモードとを切り換え、ノーマリモードでは１００％の高出力とし、エコモードでは６０％低出力とし、低出力の走行時に出力不足となる登坂時等では、これを９０％まで出力を漸増させることが開示されている。

特開平１０−２４８１０６号公報

このように、低燃費走行指示を与えるスイッチを設け、運転者の選択で燃費を低減させる走行を行わせることができる。特許文献1の例では、エコモードになると、６０％低出力とされ、燃費低減を優先して出力制限がかけられることになる。電動車両には、例えば、バッテリと、昇圧回路及びインバータ回路等の駆動回路と、駆動及び回生を行う回転電機等が備えられるが、出力制限をかけても、これらの損失が増加するようでは、燃費改善につながらないことがある。

本発明の目的は、低燃費走行指示が与えられたときに、燃費改善につながる制御を実行することを可能にする電動車両の制御装置及び制御方法を提供することである。

本発明に係る電動車両制御装置は、回転電機と回転電機に接続される電源装置とを含む駆動部と、駆動部を制御する制御部とを備え、制御部は、ユーザからの低燃費走行指示を取得する低燃費指示取得手段と、駆動部の損失特性データとして、回転電機のトルクと回転数と損失の関係に電源装置の変換効率が重畳された駆動部の総合的損失特性を記憶する記憶手段と、低燃費走行指示を取得したときに、駆動部の損失が同じとなる等損失特性について、予め設定された損失値に対応する等損失特性と、当該回転電機のトルクと回転数の関係であるＴ−Ｎ特性とを記憶手段から参照し、参照された等損失特性と、当該回転電機のＴ−Ｎ特性とを合成した合成特性曲線を生成し、低燃費走行の要求トルクと回転数の条件が合成特性曲線を超える場合に、合成特性曲線を超えないように要求トルクに対するトルク制限を実行する損失低減手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る電動車両制御装置は、回転電機と回転電機に接続される電源装置とを含む駆動部と、駆動部を制御する制御部とを備え、制御部は、ユーザからの低燃費走行指示を取得する低燃費指示取得手段と、予め計算によって求められた駆動部の効率が同じとなる等効率特性を記憶する記憶手段と、低燃費走行指示を取得したときに、予め設定された効率値に対応する等効率特性と、当該回転電機のトルクと回転数の関係であるＴ−Ｎ特性とを記憶手段から参照し、等効率特性と、当該回転電機のＴ−Ｎ特性とを合成した合成特性曲線を生成し、低燃費走行の要求トルクと回転数の条件について、合成特性曲線に乗るように要求トルクを制限し、制限されたトルク値をトルク指令として出力する損失低減手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る電動車両制御装置において、記憶手段は、昇圧比が異なるごとに回転電機のＴ−Ｎ特性を記憶し、損失低減手段は、低燃費走行の要求トルクと回転数に対応する昇圧比と、その昇圧比の下のＴ−Ｎ特性とを記憶装置から検索して求めることが好ましい。

また、本発明に係る電動車両制御装置において、回転電機の逆起電力を打ち消すための電流を流す場合に、その電流による銅損と、昇圧比損失とがバランスする境界線を用い、損失低減手段は、回転電機の要求トルクと回転数の条件が境界線よりも低回転数側にあるときの昇圧比に比べ、境界線よりも高回転数側にあるときの昇圧比を高く設定することが好ましい。
また、本発明に係る車両制御方法は、回転電機と回転電機に接続される電源装置とを有する駆動部と、駆動部の損失特性データとして、回転電機の回転数とトルクと損失との関係に電源装置の変換効率が重畳された駆動部の総合的損失特性を記憶する記憶装置を用いて駆動部を制御する制御部とを備える電動車両の制御方法であって、制御部は、ユーザから低燃費走行指示を取得したかどうかを判断する工程と、低燃費走行指示を取得したときに、走行条件の下の回転電機の回転数を検出して走行条件のパワーに対応する要求トルクを取得する工程と、低燃費走行における駆動部の損失値を設定する工程と、駆動部の損失が同じとなる等損失特性について、設定された損失値に対応する等損失特性と、当該回転電機のトルクと回転数の関係であるＴ−Ｎ特性とを記憶装置から検索する工程と、検索された等損失特性と、当該回転電機のＴ−Ｎ特性とを合成した合成特性曲線を生成する工程と、要求トルクと回転数の条件が、合成特性曲線を超える場合に、合成特性曲線を超えないように要求トルクを制限し、制限されたトルク値をトルク指令として出力する工程と、を実行することを特徴とする。
また、本発明に係る車両制御方法は、回転電機と回転電機に接続される電源装置とを有する駆動部と、予め計算によって求められた駆動部の効率が同じとなる等効率特性を記憶する記憶装置を用いて駆動部を制御する制御部とを備える電動車両の制御方法であって、制御部は、ユーザから低燃費走行指示を取得したかどうかを判断する工程と、低燃費走行指示を取得したときに、走行条件の下の回転電機の回転数を検出して走行条件のパワーに対応する要求トルクを取得する工程と、低燃費走行における駆動部の効率値を設定する工程と、設定された効率値に対応する等効率特性と、当該回転電機のトルクと回転数の関係であるＴ−Ｎ特性とを記憶装置から検索する工程と、検索された等効率特性と、当該回転電機のＴ−Ｎ特性とを合成した合成特性曲線を生成する工程と、要求トルクと回転数の条件について、合成特性曲線に乗るように要求トルクを制限し、制限されたトルク値をトルク指令として出力する工程と、を実行することを特徴とする。

また、本発明に係る電動車両制御は、上記のように、損失低減手段として、駆動部の損失が等損失特性上でトルク制限を実行すること、等効率特性上に乗るようにトルク制限を実行すること、電源装置の昇圧比を制御すること、銅損と昇圧損失とに基づいて昇圧比を決定すること、について、任意の組合せを行うこととしてもよい。

本発明に係る電動車両制御装置及び電動車両制御方法によれば、低燃費走行指示が与えられたときに、駆動部の損失低減を実行するので、燃費改善につながる制御を実行することが可能となる。

以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、電動車両として、蓄電装置とエンジンを備えるハイブリッド車両を説明するが、エンジンを含まない電気自動車や、電源として燃料電池を有する燃料電池自動車であってもよい。また、以下では、モータを発電機としても用いるいわゆるモータ／モータジェネレータを有する車両として説明するが、モータと発電機とを別に有するものとしてもよく、一般的に回転電機と、それに接続される電源回路を有する車両であればよい。また、回転電機は1台でなくてもよく、例えば、２台の回転電機を有する車両であってもよい。

図１は、エンジンとモータ／ジェネレータとを有するハイブリッド車両において、モータ／ジェネレータの部分についての制御装置の構成を示す図である。この電動車両制御装置１０は、駆動部２０と制御部４０とを備えて構成され、駆動部２０はモータ／ジェネレータ２２と、モータ／ジェネレータ２２に接続される電源装置２４とを含み、制御部４０は、ＣＰＵ４２と、後述する損失特性等を記憶する記憶装置４４とを有する。

駆動部２０は、上記のように、車両が力行するときは駆動モータとして機能し、車両が制動するときは発電機として機能するモータ／ジェネレータ２２と、モータ／ジェネレータ２２が駆動モータとして機能するときにこれに電力を供給し、あるいはモータ／ジェネレータ２２が発電機として機能するときは回生電力を受け取って蓄電装置を充電する電源装置２４を含んで構成される。

電源装置２４は、２次電池である蓄電装置２６と、蓄電装置側の平滑コンデンサ２８と、リアクトル３２を有する電圧変換器３０と、昇圧側の平滑コンデンサ３４と、インバータ回路３６とを含んで構成される。

蓄電装置２６としては、例えば、約２００Ｖから約３００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池あるいはニッケル水素組電池、またはキャパシタ等を用いることができる。

電圧変換器３０は、蓄電装置２６側の電圧をリアクトル３２のエネルギ蓄積作用を利用して例えば約６００Ｖに昇圧する機能を有する回路である。電圧変換器３０は双方向機能を有し、インバータ回路３６側からの電力を蓄電装置２６側に充電電力として供給するときには、インバータ回路３６側の高圧を蓄電装置２６に適した電圧に降圧する作用も有する。

インバータ回路３６は、高圧直流電力を交流三相駆動電力に変換しモータ／ジェネレータ２２に供給する機能と、逆にモータ／ジェネレータ２２からの交流三相回生電力を高圧直流充電電力に変換する機能とを有する回路である。

制御部４０は、図示されていない車両制御部からの指令を受けて、駆動部２０の各要素の動作を制御する機能を有し、ここでは特に、エコスイッチ４８がオンされたときに、要求トルク４６に応じて、低燃費を実現するトルク指令等を駆動部２０に与える機能を有する。

ここでエコスイッチ４８とは、ユーザが任意に操作できる操作子で、これをオンにするときは、ユーザが低燃費走行を望んでいることを示す低燃費走行指示信号を出力する機能を有するスイッチである。エコスイッチ４８は、例えば、運転席の適当な位置に設けることができる。

要求トルク４６は、図示されていない車両制御部から出力される指令信号で、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフト装置等の状態から、モータ／ジェネレータ２２に要求されるトルクの内容を示す情報信号である。要求トルク４６の内容には、力行トルク、すなわち車両を駆動するトルクか、回生トルク、すなわち車両を制動するトルクかを区別する符号と、トルクの大きさを示すトルク量とが含まれるが、以下では、符号が正の場合、すなわち車両を力行する駆動トルクの場合について説明する。

制御部４０は、ＣＰＵ４２と記憶装置４４とを含み、上記のように駆動部２０の各要素の状態を監視しながら、各要素の動作を制御する機能を有する。駆動部２０の各要素の状態の監視としては、例えばモータ／ジェネレータ２２の回転数Ｎ、蓄電装置２６の端子電圧及び出力電流、モータ／ジェネレータ２２の出力トルク等が挙げられる。これらの状態信号は、制御部４０に入力される。かかる制御部４０は、車両搭載に適したコンピュータで構成することができる。制御部４０は独立のコンピュータとして構成できるほか、制御部４０の機能を車両に搭載される他のコンピュータの機能に含ませることもできる。例えば、車両全体を制御する全体制御部、あるいはハイブリッドＣＰＵ等が搭載されている場合に、これらの機能の一部に、制御部４０の機能を含ませるものとできる。

ＣＰＵ４２は、一般的な駆動部２０の制御、すなわち、要求トルク４６に応じて電圧変換器３０を作動させ、インバータ回路３６を制御して、適切な交流三相駆動信号を生成させてモータ／ジェネレータ２２に供給される機能等を有する。ここでは特に、エコスイッチ４８のオン・オフ状態を取得する低燃費走行指示取得モジュール５０と、エコスイッチ４８がオンであることを取得したときに、駆動部２０の損失を低減させながら、エコスイッチ４８がオフのときに比較して抑制されたトルク指令を出力する損失低減モジュール５２を含んで構成される。これらの機能は、ソフトウェアの実行によって実現され、具体的には、対応する電動車両制御プログラムの実行によって実現される。機能の一部をハードウェアで実現するものとすることもできる。

記憶装置４４は、制御部４０の動作のために必要な制御プログラム等を記憶する他に、ここでは特に、駆動部２０の損失特性に関するマップ等を記憶する機能を有する。損失特性に関するマップ等とは、回転電機のトルクＴと回転数Ｎの関係を、損失との関係で示す３次元的マップである。損失には、電圧変換器３０の変換効率及びその損失特性、インバータ回路３６の損失特性、モータ／ジェネレータ２２の電機・機械変換効率及び銅損等の損失特性を含む。電圧変換器３０及びインバータ回路３６の変換効率等には、例えば動作周波数による損失特性等が含まれる。

ここでマップ等とは、トルクＴ、回転数Ｎを入力して損失を出力する機能を有するものを広く指し、いわゆる変換マップ、ルックアップテーブルのほか、計算式等を含む。

図２は、代表的な損失特性マップの例を示す図である。図２（ａ）には、トルクと回転数の２次元表示に損失を加えた３次元マップが示されている。図２（ａ）の底面図はトルクと回転数の関係を示し、側面図はトルクと損失の関係を示し、正面図は、回転数と損失の関係を示す。

図２（ｂ）は、トルクと損失の関係を示す図で、図２（ａ）の側面図に相当する。一般的に、モータ／ジェネレータ２２と電源装置２４とを含む駆動部２０の損失を、モータ／ジェネレータ２２のトルクＴに注目して考えると、トルクはモータ／ジェネレータ２２の電流に比例し、モータ／ジェネレータ２２の損失は電流をＩとし、モータ抵抗をＲとしてＩ²Ｒで示される。したがって、駆動部２０の損失は、トルクの２乗に比例するものとできる。図２（ｂ）は、この２乗特性の損失の様子が示されている。一方、図２（ｃ）は、回転数と損失の関係を示す図で、図２（ａ）の正面図に相当する。一般的に、損失は回転数に比例する。

したがって、トルクと回転数と損失の関係である損失特性は、回転数の１乗に比例する成分と、トルクの２乗に比例する成分の複合した特性となる。この基本的特性に、電圧変換器３０の変換効率、インバータ回路３６の変換効率等が重畳されたものが、駆動部２０の総合的損失特性であり、これら各種の損失特性のデータが記憶装置４４に記憶される。記憶装置４４には、上記のように、モータ／ジェネレータ２２のトルク、回転数等を検索キーとして損失量が関連付けられて格納されている。そのほかに、例えば、電圧変換器３０の昇圧比を検索キーとして、変換効率及び損失量を関連付けて格納することができ、また、電圧変換器３０、インバータ回路３６の動作周波数を検索キーとして、これらの変換効率及び損失を関連付けて格納することもできる。

上記構成の電動車両制御装置１０の作用、特に制御部４０のＣＰＵ４２における損失低減モジュール５２の機能のいくつかの種類につき、図３以下を用いて以下に詳細に説明する。なお、以下では、図１の符号を用いて説明する。

図３は、損失低減モジュール５２の第１の機能を説明する図である。損失低減モジュール５２の第１の機能は、通常走行から低燃費走行に移行する際に、損失特性を参照し、駆動部２０の損失が同じとなる等損失特性上でトルク制限を実行するものである。ここで、図３（ａ）は、等損失特性の様子を示す図である。上記のように、駆動部２０の損失特性は、トルクＴに対し２乗特性、回転数Ｎに対し１乗特性を示すので、損失量がＰ₁、Ｐ₂、Ｐ₃のときの等損失特性は、図３（ａ）にそれぞれ示すように、３次元的に表される。ここで、制御部４０が、損失量を増大させないように等損失の状態を維持しながら、要求トルクに対し、トルク制限を行って駆動部２０を制御する様子が図３（ｂ）に示される。

図３（ｂ）には、モータ／ジェネレータ２２のトルクＴと回転数Ｎに関するＴ−Ｎ特性６０と、損失量をＰ₂としたときの等損失特性７０とが示されている。Ｔ−Ｎ特性６０は、一般的には、パワー＝Ｔ×Ｎの関係からパワー一定の場合のトルクＴと回転数Ｎとの関係を示す図であるが、トルクＴが大きい領域では、インバータ回路３６の電流制限により一定トルク６２とされ、回転数Ｎが大きい領域では、車両の最高速度の制限から制限回転数６４とされている。また、等損失特性７０は、図３（ａ）で説明した損失Ｐ₂の３次元表示を、Ｔ−Ｎ平面に投影したものとして示されている。

損失低減モジュール５２は、エコスイッチ４８がオンのときに、要求トルク４６が等損失特性７０を超える場合に、等損失特性７０を超えないようにトルク制限を実行して、トルク指令を出す機能を有する。図３（ｂ）では、等損失特性７０を超える要求トルクＸが入力されると、等損失特性７０の上の点Ｙに、トルク制限が加えられる様子が示されている。したがって、トルク指令は、等損失特性７０と、Ｔ−Ｎ特性６０とで合成された特性曲線７２よりも抑制されたトルクとして出力されることになる。つまりトルク指令の上限が特性曲線７２によって制限される。合成された特性曲線７２は、図３（ｂ）において太線で示されている。

具体的には、エコスイッチ４８がオンか否かを判断し（エコスイッチ条件判断工程）、エコスイッチ４８がオンのときには、そのときの走行条件の下の回転数Ｎを検出して取得し、要求トルク４６を取得する（要求トルク取得工程）。上記の例では、点Ｘの条件が取得される。

そして、低燃費のための等損失特性を設定する（等損失特性設定工程）。上記の例では、損失をＰ₂と設定する。そして、記憶装置４４において、モータ／ジェネレータ２２のＴ−Ｎ特性と、損失＝Ｐ₂を検索キーとして対応する等損失特性を参照検索する（等損失特性検索工程）。上記の例では、Ｔ−Ｎ特性６０と等損失特性７０が検索される。そして、要求トルク取得工程で取得した要求トルクと回転数Ｎの条件が、Ｔ−Ｎ特性６０と等損失特性７０で合成される特性曲線７２よりも大きいか否かが判断され、大きいときは、要求トルクを、特性曲線７２の上の条件となるまでトルク値を低下させるトルク制限をし、制限されたトルク値をトルク指令として出力する（トルク制限工程）。図３の例では、特性曲線７２上の点Ｙまでトルクが抑制されて、その抑制されたトルク値がトルク指令として出力される。

このようにして、通常走行から低燃費走行に移行する際に、損失特性を参照し、駆動部２０の損失が同じとなる等損失特性７０上でトルク制限が実行される。

図４、図５は、損失低減モジュール５２の第２の機能を説明する図である。損失低減モジュール５２の第２の機能は、低燃費走行指示を受け取ったときに、損失特性を参照し、駆動部２０の効率が同じとなる等効率特性上に乗るようにトルク指令を出力するものである。図４は、駆動部２０の効率ηを説明する図である。駆動部２０の効率ηは、蓄電装置２６から電圧変換器３０等に出力されるパワーＰ_INに対するモータ／ジェネレータ２２から出力されるパワーＰ_OUTの比で求められる。すなわち、駆動部２０の効率η＝Ｐ_OUT／Ｐ_INである。

図５は、モータ／ジェネレータ２２における等効率曲線を示す図で、図において、η＝０．７，０．８，０．９の場合の等効率曲線が示されている。等効率曲線は、駆動部２０の構成が定められると、予め計算によって求めることができ、算出された等効率曲線は、記憶装置４４に記憶される。

図５に示されるように、等効率曲線は、必ずしも回転数Ｎ＝０のときを含まない。回転数Ｎ＝０のときの動作点７４は、車両の登坂特性等から定まるトルクである。例えば、車両においてエコスイッチ４８がオンされて、駆動部２０の効率を０．７より低下しないようにトルク指令を与えようとしても、動作点７４とη＝０．７の等効率曲線は離れている。そこで、その間の接続線として、動作点７４からη＝０．７の等効率曲線へ例えば接線が引かれる。そして、この接続線とη＝０．７の等効率曲線とで合成された曲線が等効率特性７６として、低燃費のために、等効率曲線に乗るようにトルク指令を出力するトルク制限特性曲線として用いられる。このように、回転数Ｎ＝０の動作点７４と各等効率曲線とで合成される等効率特性７６は、予め計算し求めることができるので、予め求められた各等効率特性７６は、効率ηを検索キーとして記憶装置４４に記憶されている。

等効率特性を用いてトルク制限を行うには次のような手順を取ることができる。まず、エコスイッチ４８がオンか否かを判断し（エコスイッチ条件判断工程）、エコスイッチ４８がオンのときには、そのときの走行条件の下の回転数Ｎを検出して取得し、要求トルク４６を取得する（要求トルク取得工程）。ここまでは図３で説明した内容と同じである。

そして、低燃費のための等効率特性を設定する（等効率特性設定工程）。上記の例では、効率を０．７と設定する。そして、記憶装置４４において、モータ／ジェネレータ２２のＴ−Ｎ特性と、効率η＝０．７を検索キーとして、対応する等効率特性を参照検索する（等効率特性検索工程）。上記の例では、Ｔ−Ｎ特性６０とη＝０．７の等効率特性７６が検索される。そして、要求トルク取得工程で取得した要求トルクと回転数Ｎの条件が、Ｔ−Ｎ特性６０と等効率特性７６で合成される特性曲線７８よりも大きいか否かが判断され、大きいときは、要求トルクを、特性曲線７８の上の条件となるまでトルク値を低下させるトルク制限をし、制限されたトルク値をトルク指令として出力する（トルク制限工程）。つまりトルク指令の上限が特性曲線７８によって制限される。合成された特性曲線７８は、図５において太線で示されている。

このようにして、通常走行から低燃費走行に移行する際に、損失特性を参照し、駆動部２０の効率が同じとなる等効率特性７６上に乗るように、トルク指令が出力される。

図６、図７は、損失低減モジュール５２の第３の機能を説明する図である。損失低減モジュール５２の第３の機能は、損失特性を参照し、低燃費走行時には、車両走行状態に応じて、電源装置２４の昇圧比を通常走行時に比べて低下させるものである。図６は、電源装置２４の損失について、電流と昇圧比との関係を示す図である。ここに示されるように、昇圧比が大きいほど、損失が大きくなる。ここで昇圧比とは、電圧変換器３０の蓄電装置２６側の入力電圧と、インバータ回路３６側の出力電圧の比である。例えば、蓄電装置２６側の入力電圧を３００Ｖとし、インバータ回路３６側の出力電圧を６００Ｖとすると、昇圧比＝２である。

図６に示されるように、昇圧比が大きいほど損失が大きいので、エコスイッチ４８がオンされたとき、車両走行に最低限必要な昇圧比にとどめておくことが低燃費のために好ましい。例えば、上記の例では、昇圧比を１から２の間で適当に設定し、損失を抑制することができる。また、昇圧を行わずに済む場合は、昇圧を行わず、すなわち昇圧比＝１とし、蓄電装置２６の電力でそのままインバータ回路３６を介してモータ／ジェネレータ２２を駆動することが好ましい。

図７は、そのような様子を示す図で、通常走行の場合のＴ−Ｎ特性６０と、昇圧を行わず、蓄電装置２６の電圧の状態で走行する場合の低電圧Ｔ−Ｎ特性８０とが示されている。昇圧比が異なるときのＴ−Ｎ特性は、予め計算で求めることができるので、求められた各Ｔ−Ｎ特性は、昇圧比、または昇圧後の電圧を検索キーとして、記憶装置４４に記憶される。上記の例では、昇圧比＝２、または昇圧電圧＝６００Ｖを検索キーとして、通常走行の場合のＴ−Ｎ特性６０が検索でき、昇圧比＝１、または昇圧電圧＝３００Ｖを検索キーとして、低燃費用の低電圧Ｔ−Ｎ特性８０が検索できる。低電圧Ｔ−Ｎ特性８０は、図７において太線で示されている。

例えば、通常走行の場合は、上記の例で６００Ｖの高電圧供給の下におけるＴ−Ｎ特性６０によってトルク制限が行われ、図７で（Ａ）として示される領域内の条件でトルク指令が出力される。一方、エコスイッチ４８がオンされると、上記の例で３００Ｖの低電圧供給の下における低電圧Ｔ−Ｎ特性８０によってトルク制限が行われ、図７で（Ｂ）として示される領域内の条件でトルク指令が出力される。つまりトルク指令の上限が低電圧Ｔ−Ｎ特性８０によって制限される。

昇圧比の低下によってトルク制限を行うには次のような手順を取ることができる。まず、エコスイッチ４８がオンか否かを判断し（エコスイッチ条件判断工程）、エコスイッチ４８がオンのときには、そのときの走行条件の下の回転数Ｎを検出して取得し、要求トルク４６を取得する（要求トルク取得工程）。ここまでは図３で説明した内容と同じである。そして、要求トルクと回転数Ｎを検索キーとして記憶装置４４を検索し、その条件を満たす昇圧比と、その昇圧比の下のＴ−Ｎ特性を求める（昇圧比設定工程）。例えば、昇圧比＝１．２として求められれば、電圧変換器３０の昇圧比が１．２として設定される。昇圧比が小さくなることで、図６で説明したように、通常走行の場合に比較して損失が少なくなる。

昇圧比＝１よりも小さい昇圧比が求められたときは、昇圧比＝１とする。すなわち、電圧変換器３０を作動させずに、昇圧比＝１とする。このようにして、低燃費走行時には、車両走行状態に応じ、電源装置２４の昇圧比を通常走行時に比べて低下させ、損失を抑制することができる。

昇圧比＝１のときは、蓄電装置２６の電圧の下でモータ／ジェネレータ２２を作動させるので、回転数Ｎが比較的高い領域の逆起電力が高くなるところでは、逆起電力を打ち消すための電流を流すことが好ましい。しかしながら、このように逆起電力を打ち消すための電流を流すと、その電流に起因する銅損が増加する。すなわち、昇圧比を下げることで電圧変換器３０の損失を低下させることができるが、その一方で銅損が増加する。したがって、銅損の増加が少ないときには電圧変換器３０の昇圧比を低下させることが全体の損失低下のために好ましいが、銅損が増加してくると、むしろ電圧変換器３０の昇圧比を上げて銅損を低下させた方がよい場合がある。

図８はその様子を示す図で、電圧変換器３０の損失と、逆起電力を打ち消す電流に起因する銅損とがバランスしている境界線８２が示されている。ここで、昇圧比＝１の低電圧Ｔ−Ｎ特性８０が示されているが、この低電圧Ｔ−Ｎ特性８０と境界線８２と仕切られる左側の領域（Ｂ）、つまり回転数Ｎが低い領域では、銅損の増加よりも昇圧比の低下による損失低下の効き方が大きい。したがって、領域（Ｂ）では、昇圧比＝１の設定によって損失を低下させることができる。

一方、低電圧Ｔ−Ｎ特性８０と境界線８２とで仕切られる右側領域（Ｃ）、つまり回転数Ｎが高い領域では、銅損の増加の方が昇圧比の低下による損失低下の効き方よりも大きい。したがって、領域（Ｃ）においては、昇圧比＝１よりも昇圧比を高くし、その分逆起電力のための電流を減少させて銅損を低下させる方が全体的な損失を抑制できる。図８において、特性曲線８４は、昇圧比を少し高くし、その分Ｔ−Ｎ特性は通常走行時のＴ−Ｎ特性６０に近づくが、電圧変換器３０の損失と銅損とがバランスする境界線が高回転数側にシフトする様子を示すものである。

このように、低燃費走行時には、電源装置の昇圧比を通常走行時に比べて低下させる場合において、損失特性を参照し、逆起電力を打ち消す電流による銅損と電源装置の昇圧損失とに基づき、車両走行状態に応じて昇圧比を設定することが好ましい。このような機能も、損失低減モジュール５２の機能に含まれる。

本発明に係る実施の形態の電動車両制御装置の構成を示す図である。本発明に係る実施の形態において、代表的な損失特性マップの例を示す図である。本発明に係る実施の形態において、等損失特性上でトルク制限を実行する様子を説明する図である。本発明に係る実施の形態において、駆動部の効率を説明する図である。本発明に係る実施の形態において、等効率特性上に乗るようにトルク指令を出す様子を説明する図である。本発明に係る実施の形態において、電源装置の損失について、電流と昇圧比との関係を示す図である。本発明に係る実施の形態において、低燃費走行時には、車両走行状態に応じて、電源装置の昇圧比を通常走行時に比べて低下させる様子を説明する図である。本発明に係る実施の形態において、逆起電力を打ち消す電流による銅損と電源装置の昇圧損失とに基づき、車両走行状態に応じて昇圧比を設定する様子を説明する図である。

符号の説明

１０電動車両制御装置、２０駆動部、２２モータ／ジェネレータ、２４電源装置、２６蓄電装置、２８、３４平滑コンデンサ、３０電圧変換器、３２リアクトル、３６インバータ回路、４０制御部、４２ＣＰＵ、４４記憶装置、４６要求トルク、４８エコスイッチ、５０低燃費走行指示取得モジュール、５２損失低減モジュール、６０Ｔ−Ｎ特性、６２一定トルク、６４制限回転数、７０等損失特性、７２，７８，８４特性曲線、７４動作点、７６等効率特性、８０低電圧Ｔ−Ｎ特性、８２境界線。

Claims

回転電機と回転電機に接続される電源装置とを含む駆動部と、駆動部を制御する制御部とを備え、
制御部は、
ユーザからの低燃費走行指示を取得する低燃費指示取得手段と、
駆動部の損失特性データとして、回転電機のトルクと回転数と損失の関係に電源装置の変換効率が重畳された駆動部の総合的損失特性を記憶する記憶手段と、
低燃費走行指示を取得したときに、駆動部の損失が同じとなる等損失特性について、予め設定された損失値に対応する等損失特性と、当該回転電機のトルクと回転数の関係であるＴ−Ｎ特性とを記憶手段から参照し、参照された等損失特性と、当該回転電機のＴ−Ｎ特性とを合成した合成特性曲線を生成し、低燃費走行の要求トルクと回転数の条件が合成特性曲線を超える場合に、合成特性曲線を超えないように要求トルクに対するトルク制限を実行する損失低減手段と、
を有することを特徴とする電動車両制御装置。
回転電機と回転電機に接続される電源装置とを含む駆動部と、駆動部を制御する制御部とを備え、
制御部は、
ユーザからの低燃費走行指示を取得する低燃費指示取得手段と、
予め計算によって求められた駆動部の効率が同じとなる等効率特性を記憶する記憶手段と、
低燃費走行指示を取得したときに、予め設定された効率値に対応する等効率特性と、当該回転電機のトルクと回転数の関係であるＴ−Ｎ特性とを記憶手段から参照し、等効率特性と、当該回転電機のＴ−Ｎ特性とを合成した合成特性曲線を生成し、低燃費走行の要求トルクと回転数の条件について、合成特性曲線に乗るように要求トルクを制限し、制限されたトルク値をトルク指令として出力する損失低減手段と、
を有することを特徴とする電動車両制御装置。
請求項１または請求項２に記載の電動車両制御装置において、
記憶手段は、
昇圧比が異なるごとに回転電機のＴ−Ｎ特性を記憶し、
損失低減手段は、
低燃費走行の要求トルクと回転数に対応する昇圧比と、その昇圧比の下のＴ−Ｎ特性とを記憶装置から検索して求めることを特徴とする電動車両制御装置。
請求項３に記載の電動車両制御装置において、
回転電機の逆起電力を打ち消すための電流を流す場合に、その電流による銅損と、昇圧比損失とがバランスする境界線を用い、
損失低減手段は、
回転電機の要求トルクと回転数の条件が境界線よりも低回転数側にあるときの昇圧比に比べ、境界線よりも高回転数側にあるときの昇圧比を高く設定することを特徴とする電動車両制御装置。
回転電機と回転電機に接続される電源装置とを有する駆動部と、駆動部の損失特性データとして、回転電機の回転数とトルクと損失との関係に電源装置の変換効率が重畳された駆動部の総合的損失特性を記憶する記憶装置を用いて駆動部を制御する制御部とを備える電動車両の制御方法であって、
制御部は、
ユーザから低燃費走行指示を取得したかどうかを判断する工程と、
低燃費走行指示を取得したときに、走行条件の下の回転電機の回転数を検出して走行条件のパワーに対応する要求トルクを取得する工程と、
低燃費走行における駆動部の損失値を設定する工程と、
駆動部の損失が同じとなる等損失特性について、設定された損失値に対応する等損失特性と、当該回転電機のトルクと回転数の関係であるＴ−Ｎ特性とを記憶装置から検索する工程と、
検索された等損失特性と、当該回転電機のＴ−Ｎ特性とを合成した合成特性曲線を生成する工程と、
要求トルクと回転数の条件が、合成特性曲線を超える場合に、合成特性曲線を超えないように要求トルクを制限し、制限されたトルク値をトルク指令として出力する工程と、
を実行することを特徴とする電動車両制御方法。
回転電機と回転電機に接続される電源装置とを有する駆動部と、予め計算によって求められた駆動部の効率が同じとなる等効率特性を記憶する記憶装置を用いて駆動部を制御する制御部とを備える電動車両の制御方法であって、
制御部は、
ユーザから低燃費走行指示を取得したかどうかを判断する工程と、
低燃費走行指示を取得したときに、走行条件の下の回転電機の回転数を検出して走行条件のパワーに対応する要求トルクを取得する工程と、
低燃費走行における駆動部の効率値を設定する工程と、
設定された効率値に対応する等効率特性と、当該回転電機のトルクと回転数の関係であるＴ−Ｎ特性とを記憶装置から検索する工程と、
検索された等効率特性と、当該回転電機のＴ−Ｎ特性とを合成した合成特性曲線を生成する工程と、
要求トルクと回転数の条件について、合成特性曲線に乗るように要求トルクを制限し、制限されたトルク値をトルク指令として出力する工程と、
を実行することを特徴とする電動車両制御方法。