JP4228695B2

JP4228695B2 - 電動車両駆動制御装置、電動車両駆動制御方法及びプログラム

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Publication number: JP4228695B2
Application number: JP2002378399A
Authority: JP
Inventors: 雅美石川; 新一大竹
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP2004215317A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動車両駆動制御装置、電動車両駆動制御方法及びプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両、例えば、電気自動車、ハイブリッド型車両等の電動車両には電動駆動装置が配設され、該電動駆動装置は、回転自在に配設され、磁極対を備えたロータ、及び該ロータより径方向外方に配設され、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイルを備えたステータから成る電動機械としての駆動モータ、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流を発生させ、各相の電流を前記各ステータコイルに供給するインバータ、該インバータを駆動するドライブ回路等を備える（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図２は従来の電動駆動装置のブロック図である。
【０００４】
図において、４５は駆動モータ制御装置、３１は駆動モータ（Ｍ）であり、該駆動モータ３１は、回転自在に配設された図示されないロータ、及び該ロータより径方向外方に配設された図示されないステータを備える。前記ロータは、図示されないシャフトに図示されないハブを介して取り付けられたロータコア、及び該ロータコアの円周方向における複数箇所に配設された永久磁石を備え、該永久磁石のＳ極及びＮ極によって磁極対が構成される。また、前記ステータは、円周方向における複数箇所に、径方向内方に向けて突出させてティースが形成されたステータコア、並びに前記ティースに巻装されたＵ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイルを備える。
【０００５】
そして、前記駆動モータ３１を駆動して、例えば、電気自動車を走行させるために、駆動用のバッテリとしての主バッテリ１４からの直流の電流がインバータ４０によって相電流、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに変換され、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗはそれぞれ各ステータコイルに供給される。そのために、前記主バッテリ１４は、インバータ４０に接続され、例えば、４２〔Ｖ〕のバッテリ電圧ＶＢ１をインバータ４０に印加する。
【０００６】
そして、前記インバータ４０は、６個のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６、及び各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６と並列に配設されたダイオードＤ１〜Ｄ６を備え、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をスイッチング（オン・オフ）することによって、前記各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させることができるようになっている。なお、１７はインバータ４０と主バッテリ１４との間に配設された平滑用のコンデンサである。
【０００７】
前記駆動モータ制御装置４５が、前記駆動モータ３１を駆動するために、所定のパルス幅を有する各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、ドライブ回路５１に送ると、該ドライブ回路５１は、前記各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを受けて、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を駆動するための６個の駆動用のゲート信号をそれぞれ発生させ、該ゲート信号をインバータ４０に送る。該インバータ４０は、前記ゲート信号を受けてトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をスイッチングし、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させ、該各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを前記各ステータコイルに供給する。したがって、駆動モータ３１が駆動され、電気自動車を走行させることができる。
【０００８】
また、電気自動車を制動するときに、駆動モータ３１を発電機として機能させ、各相のステータコイルに各相の回生電流を発生させることができる。そのために、前記駆動モータ制御装置４５は、所定のパルス幅を有する各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、ドライブ回路５１に送ると、該ドライブ回路５１は、前記各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを受けて、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を駆動するための６個の回生用のゲート信号をそれぞれ発生させ、該ゲート信号をインバータ４０に送る。該インバータ４０は、前記ゲート信号を受けてトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をスイッチングし、各相の回生電流を前記主バッテリ１４に供給する。したがって、主バッテリ１４を充電することができる。
【０００９】
また、前記電気自動車には、図示されないエアコン、音響装置、照明装置等の各補機が配設され、該各補機を作動させるために、補機用のバッテリとしての副バッテリ１８が配設される。そして、該副バッテリ１８は、バッテリ電圧ＶＢ１より低い、例えば、１４〔Ｖ〕のバッテリ電圧ＶＢ２を、各補機に印加し、直流の電流を各補機に供給する。なお、前記副バッテリ１８は車両制御装置、駆動モータ制御装置４５等の制御用の電圧を発生させる図示されない電源部にも電圧を印加する。
【００１０】
ところで、前記副バッテリ１８から各補機に電流が供給されるのに伴って、バッテリ残量が小さくなる。そこで、前記主バッテリ１４と副バッテリ１８とを接続し、主バッテリ１４の電力を副バッテリ１８に供給することができるようになっている。この場合、バッテリ電圧ＶＢ２はバッテリ電圧ＶＢ１より低いので、バッテリ電圧ＶＢ１をバッテリ電圧ＶＢ２に降圧するためにＤＣ／ＤＣコンバータ２４が配設される。
【００１１】
該ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、前記主バッテリ１４及びコンデンサ１７と直列に接続されたトランジスタＴｒ７、Ｔｒ８、該各トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８と並列に接続されたダイオードＤ７、Ｄ８、前記トランジスタＴｒ７及びダイオードＤ７に対して直列に、かつ、前記トランジスタＴｒ８及びダイオードＤ８に対して並列に接続された、コイル２２及び平滑用のコンデンサ２１を備え、該コンデンサ２１と前記副バッテリ１８とが並列に接続される。
【００１２】
また、ＤＣ／ＤＣ制御回路２５が配設され、該ＤＣ／ＤＣ制御回路２５とトランジスタＴｒ７、Ｔｒ８とが接続される。そして、副バッテリ１８のバッテリ残量が少なくなると、前記駆動モータ制御装置４５において発生させされた降圧信号ＳＧ１がＤＣ／ＤＣ制御回路２５に送られ、該ＤＣ／ＤＣ制御回路２５は、降圧信号ＳＧ１を受けて降圧用のゲート信号を発生させ、該ゲート信号に従って前記トランジスタＴｒ７を所定の周波数でスイッチングする。なお、トランジスタＴｒ８はオフにされる。その結果、コイル２２においてスイッチングの周波数に対応する前記バッテリ電圧ＶＢ２と等しい電圧が発生し、所定の電流が副バッテリ１８に供給される。このようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は降圧回路として機能し、バッテリ電圧ＶＢ１をバッテリ電圧ＶＢ２に降圧し、副バッテリ１８を充電する。
【００１３】
なお、主バッテリ１４のバッテリ残量が少なくなった場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ２４によって主バッテリ１４を充電することができる。そのために、主バッテリ１４のバッテリ残量が少なくなると、前記駆動モータ制御装置４５において発生させされた昇圧信号ＳＧ２がＤＣ／ＤＣ制御回路２５に送られ、該ＤＣ／ＤＣ制御回路２５は、昇圧信号ＳＧ２を受けて昇圧用のゲート信号を発生させ、該ゲート信号に従って前記トランジスタＴｒ８を所定の周波数でスイッチングする。なお、トランジスタＴｒ７はオフにされる。その結果、コイル２２においてスイッチングの周波数に対応して前記バッテリ電圧ＶＢ１と等しい電圧が発生し、ダイオードＤ７を介して所定の電流が主バッテリ１４に供給される。このようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は昇圧回路として機能し、バッテリ電圧ＶＢ２をバッテリ電圧ＶＢ１に昇圧し、主バッテリ１４を充電する。
【００１４】
このようにして、主バッテリ１４と副バッテリ１８との間で双方向に電力を交換することができる。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００１−３２０８０７号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電動駆動装置においては、主バッテリ１４のバッテリ残量が小さくなるのに伴って、バッテリ電圧ＶＢ１が低くなり、バッテリ電圧ＶＢ２と等しくなると、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のスイッチングに伴って、副バッテリ１８の電流が、コイル２２及びダイオードＤ７を介してインバータ４０に供給され、駆動モータ３１の駆動用として使用されてしまう。
【００１７】
この場合、前記副バッテリ１８は補機に電圧を印加するためのものであり、バッテリ容量が小さいので、バッテリ残量がなくなると、電気自動車を走行させることができなくなってしまう。
【００１８】
本発明は、前記従来の電動駆動装置の問題点を解決して、副バッテリが電動機械の駆動用として使用されることがない電動車両駆動制御装置、電動車両駆動制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の電動車両駆動制御装置においては、電動機械と、主バッテリと、該主バッテリから供給された電流に基づいて、所定の電流を発生させて電動機械に供給する電流発生装置と、双方向に電力を変換することが可能なＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記主バッテリ及び電流発生装置と接続され、補機に電流を供給する副バッテリと、前記主バッテリの第１のバッテリ電圧指標を検出する第１のバッテリ電圧検出部と、前記副バッテリの第２のバッテリ電圧指標を検出する第２のバッテリ電圧検出部と、検出された第２のバッテリ電圧指標より調整値だけ高い値を前記第１のバッテリ電圧指標の限界値として設定し、検出された第１のバッテリ電圧指標が前記限界値より低いかどうかを判断する電圧判定処理手段と、前記検出された第１のバッテリ電圧指標が前記限界値より低い場合に、前記電流発生装置による電流の発生を停止させる駆動停止処理手段とを有する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、電動車両として電気自動車について説明するが、本発明をハイブリッド型車両に適用することもできる。
【００２６】
図１は本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置の機能ブロック図である。
【００２７】
図において、３１は電動機械としての駆動モータ、１４は主バッテリ、４０は、該主バッテリ１４から供給された電流に基づいて、所定の電流を発生させて駆動モータ３１に供給する電流発生装置としてのインバータ、１８は、前記主バッテリ１４及びインバータ４０と接続され、図示されない補機に電流を供給する副バッテリ、１５は前記主バッテリ１４のバッテリ電圧指標を検出する電圧検出部としてのバッテリ電圧センサ、９１は、検出されたバッテリ電圧指標が限界値より低いかどうかを判断する電圧判定処理手段、９２は、バッテリ電圧指標が限界値より低い場合に、前記インバータ４０による電流の発生を停止させる駆動停止処理手段である。
【００２８】
図３は本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置の概略図、図４は本発明の実施の形態における電動駆動装置のブロック図、図５は本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００２９】
図において、１４は駆動用のバッテリとしての主バッテリ、４５は電動機械制御装置としての駆動モータ制御装置、３１は電動機械としての駆動モータであり、該駆動モータ３１としてＤＣブラシレス駆動モータが使用され、例えば、駆動モータ３１は電気自動車の図示されない駆動軸等に取り付けられる。前記駆動モータ３１は、回転自在に配設された図示されないロータ、及び該ロータより径方向外方に配設された図示されないステータを備える。前記ロータは、ロータコア、及び該ロータコアの円周方向における複数箇所に配設された永久磁石を備え、該永久磁石のＳ極及びＮ極によって磁極対が構成される。また、前記ステータは、円周方向における複数箇所に、径方向内方に向けて突出させてティースが形成されたステータコア、並びに前記ティースに巻装されたＵ相、Ｖ相及びＷ相のコイルとしてのステータコイルを備える。
【００３０】
そして、前記駆動モータ３１を駆動して電気自動車を走行させるために、電流発生装置としてのインバータ４０が配設され、該インバータ４０は前記主バッテリ１４から供給された直流の電流に基づいて、所定の電流、本実施の形態においては、相電流、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させて駆動モータ３１に供給する。そのために、前記インバータ４０は、コンデンサ１７及びＵ相、Ｖ相及びＷ相のアーム３２〜３４を備え、前記アーム３２にスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が、前記アーム３３にトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４が、前記アーム３４にトランジスタＴｒ５、Ｔｒ６がそれぞれ配設されるとともに、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のエミッタ・コレクタ間にそれぞれダイオードＤ１〜Ｄ６が接続される。そして、前記各ステータコイルの中性点と、前記トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の中性点ｐ１、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の中性点ｐ２及びトランジスタＴｒ５、Ｔｒ６の中性点ｐ３とが接続される。
【００３１】
なお、前記主バッテリ１４の正の極性の電極と、各トランジスタＴｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５のコレクタ、及び各ダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５のカソードとが接続され、主バッテリ１４の負の極性の電極と、各トランジスタＴｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６のエミッタ、及び各ダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６のアノードとが接続され、各トランジスタＴｒ１、Ｔｒ３、Ｔｒ５のエミッタと各トランジスタＴｒ２、Ｔｒ４、Ｔｒ６のコレクタとが各中性点ｐ１〜ｐ３を介して接続され、各ダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５のアノードと各ダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６のカソードとが各中性点ｐ１〜ｐ３を介して接続される。
【００３２】
そして、ドライブ回路５１によって発生させられた駆動用のゲート信号Ｇ１〜Ｇ６を前記各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に送り、該各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をスイッチング（オン・オフ）させると、主バッテリ１４から供給された直流の電流が、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに変換され、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗがそれぞれ各ステータコイルに供給される。そのために、前記主バッテリ１４は、インバータ４０に接続され、例えば、４２〔Ｖ〕のバッテリ電圧ＶＢ１をインバータ４０に印加する。また、主バッテリ１４に第１の電圧検出部としてのバッテリ電圧センサ１５が配設され、該バッテリ電圧センサ１５によって検出されたバッテリ電圧ＶＢ１を第１のバッテリ電圧指標として駆動モータ制御装置４５に送るようになっている。
【００３３】
なお、前記駆動モータ３１、インバータ４０、ドライブ回路５１、図示されない駆動輪等によって電動駆動装置が構成される。また、本実施の形態においては、電流発生装置としてインバータ４０を使用するようになっているが、該インバータ４０に代えて、２〜６個のスイッチング素子を一つのパッケージに組み込むことによって形成されたＩＧＢＴ等のパワーモジュールを使用したり、ＩＧＢＴにドライブ回路等を組み込むことによって形成されたＩＰＭを使用したりすることもできる。
【００３４】
ところで、前記各ステータコイルはスター結線されているので、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを制御するために、例えば、Ｕ相及びＶ相のステータコイルのリード線にＵ相及びＶ相の電流Ｉｕ、Ｉｖを検出する電流検出部としての図示されない電流センサが配設され、該各電流センサは、検出電流ｉｕ、ｉｖを駆動モータ制御装置４５に送り、該駆動モータ制御装置４５は検出電流ｉｕ、ｉｖに基づいて検出電流ｉｗ
ｉｗ＝−ｉｕ−ｉｖ
を算出することによって検出する。また、前記ロータに磁極位置検出部としてのレゾルバ３５が連結され、該レゾルバ３５は、磁極位置を表す磁極位置信号ＳＧθを発生させ、駆動モータ制御装置４５に送る。
【００３５】
該駆動モータ制御装置４５には、コンピュータとして機能する図示されないＣＰＵのほかに、データを記録したり、各種のプログラムを記録したりするためのＲＡＭ、ＲＯＭ等の図示されない記録装置が配設され、前記ＲＯＭはｄ軸用及びｑ軸用の電流指令値マップを備える。また、前記ＲＯＭには、各種のプログラム、データ等が記録されるようになっているが、プログラム、データ等を外部の記録媒体に記録することもできる。その場合、例えば、前記駆動モータ制御装置４５にフラッシュメモリを配設し、前記外部の記録媒体から前記プログラム、データ等を読み出してフラッシュメモリに記録することもできる。したがって、外部の記録媒体を交換することによって、前記プログラム、データ等を更新することもできる。
【００３６】
次に、前記駆動モータ制御装置４５の動作について説明する。
【００３７】
まず、前記駆動モータ制御装置４５の磁極位置算出処理手段としての磁極位置算出部４６は、磁極位置算出処理を行い、前記レゾルバ３５から送られた磁極位置信号ＳＧθを読み込み、磁極位置信号ＳＧθに従って磁極位置θを検出する。また、前記駆動モータ制御装置４５の図示されない駆動モータ回転速度算出処理手段は、駆動モータ回転速度算出処理を行い、前記磁極位置算出処理手段によって算出された磁極位置θに基づいて駆動モータ３１の回転速度、すなわち、駆動モータ回転速度ＮＭ及び角速度ωを算出する。
【００３８】
ところで、前記駆動モータ制御装置４５においては、ロータにおける磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われるようになっている。
【００３９】
そのために、前記駆動モータ制御装置４５は、検出電流ｉｕ、ｉｖを読み込むことによって検出電流ｉｗを算出し、前記駆動モータ制御装置４５の第１の変換処理手段としての三相／二相変換部６１は、第１の変換処理を行い、磁極位置θを読み込み、前記検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ及び磁極位置θに基づいて三相／二相変換を行い、検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをそれぞれｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換する。
【００４０】
また、前記駆動モータ制御装置４５の図示されない車速検出処理手段は、車速検出処理を行い、前記磁極位置θに基づいて、前記駆動モータ回転速度ＮＭに対応する車速Ｖを検出し、検出された車速Ｖを、電気自動車の全体の制御を行う図示されない車両制御装置に送る。そして、該車両制御装置の図示されない車両用指令値発生処理手段は、車両用指令値発生処理を行い、前記車速Ｖ及び図示されないアクセル開度検出部において検出されたアクセル開度を読み込み、車速Ｖ及びアクセル開度に基づいて車両要求トルクＴＯ^*を算出し、該車両要求トルクＴＯ^*に対応させて駆動モータトルクＴＭの目標値を表す駆動モータ目標トルク（トルク指令値）ＴＭ^*を発生させ、該駆動モータ目標トルクＴＭ^*を前記駆動モータ制御装置４５に送る。
【００４１】
そして、該駆動モータ制御装置４５の電流指令値算出処理手段としてのトルク指令・電流指令変換部４７は、電流指令値算出処理を行い、バッテリ電圧検出センサ１５によって検出されたバッテリ電圧ＶＢ１を読み込むとともに、駆動モータ回転速度ＮＭを読み込み、前記各電流指令値マップを参照して、前記駆動モータ目標トルクＴＭ^*に対応するｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*を電流指令値として算出する。
【００４２】
このようにして、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑが実電流として算出され、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*が実電流の目標値を表す電流指令値として算出されると、前記ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*に基づいてフィードバック制御が行われる。
【００４３】
そのために、前記ｄ軸電流ｉｄ及びｄ軸電流指令値ｉｄ^*が減算器６２に、ｑ軸電流ｉｑ及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*が減算器６３に供給される。そして、前記減算器６２においてｄ軸電流ｉｄと前記ｄ軸電流指令値ｉｄ^*とのｄ軸電流偏差Δｉｄが算出され、該ｄ軸電流偏差Δｉｄが、駆動モータ制御装置４５の第１の電圧指令値算出処理手段としての電圧指令値発生部６４に送られる。一方、減算器６３においてｑ軸電流ｉｑと前記ｑ軸電流指令値ｉｑ^*とのｑ軸電流偏差Δｉｑが算出され、該ｑ軸電流偏差Δｉｑが駆動モータ制御装置４５の第２の電圧指令値算出処理手段としての電圧指令値発生部６５に送られる。
【００４４】
そして、前記電圧指令値発生部６４、６５は、第１、第２の電圧指令値算出処理を行い、前記ｄ軸電流偏差Δｉｄ及びｑ軸電流偏差Δｉｑが零（０）になるように、２軸上のインバータ出力としてのｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*をそれぞれ算出し、該ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を駆動モータ制御装置４５の第２の変換処理手段としての二相／三相変換部６７に送る。
【００４５】
続いて、前記二相／三相変換部６７は、第２の変換処理を行い、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*及び磁極位置θを読み込み、二相／三相変換を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*をＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に変換し、該電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*を駆動モータ制御装置４５の変調信号発生処理手段としてのＰＷＭ発生部６８に送る。
【００４６】
該ＰＷＭ発生部６８は、変調信号発生処理を行い、前記各相の電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*及び前記バッテリ電圧ＶＢ１に基づいて、前記ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*に対応するパルス幅を有する出力信号としての各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、ドライブ回路５１に送る。
【００４７】
該ドライブ回路５１は、前記各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを受けて、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を駆動するための６個の駆動用のゲート信号Ｇ１〜Ｇ６をそれぞれ発生させ、該ゲート信号Ｇ１〜Ｇ６をインバータ４０に送る。該インバータ４０は、前記ゲート信号Ｇ１〜Ｇ６に従ってトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をスイッチングし、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させ、該各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを前記各ステータコイルに供給する。
【００４８】
このように、駆動モータ目標トルクＴＭ^*に基づいてトルク制御が行われ、駆動モータ３１が駆動されて電気自動車が走行させられる。
【００４９】
また、電気自動車を制動するときに、駆動モータ３１を発電機として機能させ、各相のステータコイルに各相の回生電流を発生させることができる。そのために、前記駆動モータ制御装置４５は、所定のパルス幅を有する各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、ドライブ回路５１に送ると、該ドライブ回路５１は、前記各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを受けて、前記ゲート信号Ｇ１〜Ｇ６をそれぞれ発生させ、該ゲート信号Ｇ１〜Ｇ６をインバータ４０に送る。該インバータ４０は、前記ゲート信号Ｇ１〜Ｇ６に従ってトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をスイッチングし、各相の回生電流を前記主バッテリ１４に供給する。したがって、主バッテリ１４を充電することができる。
【００５０】
また、前記電気自動車には、エアコン、音響装置、照明装置等の各補機が配設され、該各補機を作動させるために、補機用のバッテリとしての副バッテリ１８が配設され、前記主バッテリ１４及びインバータ４０と接続される。そして、該副バッテリ１８は、バッテリ電圧ＶＢ１より低い、例えば、１４〔Ｖ〕のバッテリ電圧ＶＢ２を、各補機に印加し、直流の電流を各補機に供給する。また、副バッテリ１８に第２の電圧検出部としてのバッテリ電圧センサ１９が配設され、該バッテリ電圧センサ１９によって検出されたバッテリ電圧ＶＢ２を第２のバッテリ電圧指標として駆動モータ制御装置４５に送るようになっている。なお、前記副バッテリ１８は、前記車両制御装置、駆動モータ制御装置４５等の制御用の電圧を発生させる図示されない電源部にも電圧を印加する。
【００５１】
ところで、前記副バッテリ１８から各補機に電流が供給されるのに伴って、バッテリ残量が小さくなる。そこで、前記主バッテリ１４と副バッテリ１８とを接続し、主バッテリ１４の電力を副バッテリ１８に供給することができるようになっている。この場合、バッテリ電圧ＶＢ２はバッテリ電圧ＶＢ１より低いので、バッテリ電圧ＶＢ１をバッテリ電圧ＶＢ２に降圧するために副バッテリ１８と主バッテリ１４及びインバータ４０との間に電圧変換部としてのＤＣ／ＤＣコンバータ２４が配設される。
【００５２】
該ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、前記副バッテリ１８及びコンデンサ２１と直列に、かつ、前記アーム３２〜３４と並列に接続され、トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８から成るアーム３７、トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８のエミッタ・コレクタ間にそれぞれ接続されたダイオードＤ７、Ｄ８、前記トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８の中性点とトランジスタＴｒ８のエミッタとの間に接続され、コイル２２及びコンデンサ２１から成るフィルタ回路を備える。そして、前記コンデンサ２１と副バッテリ１８とが並列に接続される。
【００５３】
なお、前記主バッテリ１４の正の極性の電極と、トランジスタＴｒ７のコレクタ及びダイオードＤ７のカソードとが接続され、主バッテリ１４の負の極性の電極とトランジスタＴｒ８のエミッタ及びダイオードＤ８のアノードとが接続され、トランジスタＴｒ７のエミッタと各トランジスタＴｒ８のコレクタとが中性点ｐ４を介して接続され、ダイオードＤ７のアノードとダイオードＤ８のカソードとが中性点ｐ４を介して接続される。
【００５４】
また、ＤＣ／ＤＣ制御回路２５が配設され、該ＤＣ／ＤＣ制御回路２５とトランジスタＴｒ７、Ｔｒ８とが接続される。そして、副バッテリ１８のバッテリ残量が少なくなると、前記駆動モータ制御装置４５において発生させされた降圧信号ＳＧ１がＤＣ／ＤＣ制御回路２５に送られ、該ＤＣ／ＤＣ制御回路２５は、降圧信号ＳＧ１を受けて降圧用のゲート信号Ｇ７を発生させ、該ゲート信号Ｇ７に従って前記トランジスタＴｒ７を所定の周波数でスイッチングする。なお、トランジスタＴｒ８はオフにされる。
【００５５】
ところで、前記トランジスタＴｒ７が、スイッチングに伴ってオンになると、前記主バッテリ１４から送られた直流の電流は、トランジスタＴｒ７及びコイル２２を介してコンデンサ２１に供給され、このとき、コンデンサ２１及びコイル２２に電気エネルギーが蓄えられる。続いて、前記トランジスタＴｒ７がオフになると、コイル２２においてトランジスタＴｒ７のスイッチングの周波数に対応する前記バッテリ電圧ＶＢ２と等しい電圧が発生し、前記コンデンサ２１及びコイル２２に蓄えられていた電気エネルギーが放出され、電流が副バッテリ１８に供給される。このようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は降圧回路として機能し、バッテリ電圧ＶＢ１をバッテリ電圧ＶＢ２に降圧し、副バッテリ１８を充電する。
【００５６】
なお、主バッテリ１４のバッテリ残量が少なくなった場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ２４によって主バッテリ１４を充電することができる。その場合、主バッテリ１４のバッテリ残量が少なくなると、前記駆動モータ制御装置４５において発生させされた昇圧信号ＳＧ２がＤＣ／ＤＣ制御回路２５に送られ、該ＤＣ／ＤＣ制御回路２５は、昇圧信号ＳＧ２を受けて昇圧用のゲート信号Ｇ８を発生させ、該ゲート信号Ｇ８に従って前記トランジスタＴｒ８を所定の周波数でスイッチングする。なお、トランジスタＴｒ７はオフにされる。
【００５７】
ところで、前記トランジスタＴｒ８が、スイッチングに伴ってオンになると、前記副バッテリ１８から送られた直流の電流は、コイル２２を介してトランジスタＴｒ８に供給されるほかに、コイル２２及びダイオードＤ７を介してコンデンサ１７に供給され、このとき、コンデンサ１７及びコイル２２に電気エネルギーが蓄えられる。続いて、前記トランジスタＴｒ８がオフになると、コイル２２においてトランジスタＴｒ８のスイッチングの周波数に対応する前記バッテリ電圧ＶＢ１と等しい電圧が発生し、前記コンデンサ１７及びコイル２２に蓄えられていた電気エネルギーが放出され、コイル２２からの電流がダイオードＤ７を介して主バッテリ１４に供給され、コンデンサ１７からの電流が直接主バッテリ１４に供給される。このようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は昇圧回路として機能し、バッテリ電圧ＶＢ１をバッテリ電圧ＶＢ２に昇圧し、主バッテリ１４を充電する。
【００５８】
このようにして、主バッテリ１４と副バッテリ１８との間で双方向に電力を交換することができる。
【００５９】
ところで、主バッテリ１４のバッテリ残量が小さくなるのに伴って、バッテリ電圧ＶＢ１が低くなり、バッテリ電圧ＶＢ２と等しくなったときに、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のスイッチングに伴って、副バッテリ１８の電流が、コイル２２及びダイオードＤ７を介してインバータ４０に供給されると、駆動モータ３１の駆動用として使用されてしまう。
【００６０】
そこで、前記第１の変換処理が終了すると、前記駆動モータ制御装置４５の電圧判定処理手段９１（図１）は、電圧判定処理を行い、バッテリ電圧ＶＢ１、ＶＢ２を読み込み、バッテリ電圧ＶＢ２に調整値α（例えば、５〔Ｖ〕）を加算することによって、バッテリ電圧ＶＢ２に基づく限界値ＶＳ
ＶＳ＝ＶＢ２＋α
を算出して設定し、前記バッテリ電圧ＶＢ１が限界値ＶＳより低いかどうかを判断する。そして、前記バッテリ電圧ＶＢ１が限界値ＶＳより低い場合、バッテリ電圧ＶＢ１が正常な値より低下したと判断し、前記バッテリ電圧ＶＢ１が限界値ＶＳ以上である場合、バッテリ電圧ＶＢ１が正常な値であると判断する。
【００６１】
そして、バッテリ電圧ＶＢ１が正常な値より低下した場合、駆動モータ制御装置４５の駆動停止処理手段９２は、駆動停止処理を行い、パルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗの発生を停止させ、ゲート信号Ｇ１〜Ｇ６をオフにし、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のスイッチングを停止させて、駆動モータ３１のシャットダウンを行う。その結果、インバータ４０による電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの発生が停止させられる。
【００６２】
このように、バッテリ電圧ＶＢ１が限界値ＶＳより低くなると、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のスイッチングが停止させられるので、バッテリ電圧ＶＢ１がバッテリ電圧ＶＢ２と等しくなるのを防止することができる。したがって、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のスイッチングに伴って、副バッテリ１８の電流が、コイル２２及びダイオードＤ７を介してインバータ４０に供給されることがなくなり、駆動モータ３１の駆動用として使用されることがなくなる。
【００６３】
したがって、前記副バッテリ１８のバッテリ残量がなくなるのを防止することができ、電気自動車を継続して走行させることができる。
【００６４】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１磁極位置θを算出する。
ステップＳ２駆動モータ回転速度ＮＭを算出する。
ステップＳ３検出電流ｉｕ、ｉｖを読み込む。
ステップＳ４第１の変換処理を行う。
ステップＳ５電流指令値算出処理を行う。
ステップＳ６電圧指令値算出処理を行う。
ステップＳ７第２の変換処理を行う。
ステップＳ８電圧判定処理を行う。
ステップＳ９バッテリ電圧ＶＢ１が限界値ＶＳより低いかどうかを判断する。バッテリ電圧ＶＢ１が限界値ＶＳより低い場合はステップＳ１０に進み、バッテリ電圧ＶＢ１が限界値ＶＳ以上である場合は処理を終了する。
ステップＳ１０駆動停止処理を行い、処理を終了する。
【００６５】
本実施の形態においては、バッテリ電圧センサ１５によって検出されたバッテリ電圧ＶＢ１を第１のバッテリ電圧指標とし、バッテリ電圧センサ１９によって検出されたバッテリ電圧ＶＢ２を第２のバッテリ電圧指標とするようになっているが、インバータ４０の入口側に図示されない第１の電圧検出部としての第１の直流電圧センサを配設し、第１の直流電圧センサによって検出されたインバータ入口電圧を第１のバッテリ電圧指標とし、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の入口側に図示されない第２の電圧検出部としての第２の直流電圧センサを配設し、第２の直流電圧センサによって検出されたＤＣ／ＤＣコンバータ入口電圧を第２のバッテリ電圧指標とすることもできる。
【００６６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、電動車両駆動制御装置においては、電動機械と、主バッテリと、該主バッテリから供給された電流に基づいて、所定の電流を発生させて電動機械に供給する電流発生装置と、双方向に電力を変換することが可能なＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記主バッテリ及び電流発生装置と接続され、補機に電流を供給する副バッテリと、前記主バッテリの第１のバッテリ電圧指標を検出する第１のバッテリ電圧検出部と、前記副バッテリの第２のバッテリ電圧指標を検出する第２のバッテリ電圧検出部と、検出された第２のバッテリ電圧指標より調整値だけ高い値を前記第１のバッテリ電圧指標の限界値として設定し、検出された第１のバッテリ電圧指標が前記限界値より低いかどうかを判断する電圧判定処理手段と、前記検出された第１のバッテリ電圧指標が前記限界値より低い場合に、前記電流発生装置による電流の発生を停止させる駆動停止処理手段とを有する。
【００６８】
この場合、前記検出された第１のバッテリ電圧指標が前記限界値より低い場合に、前記電流発生装置による電流の発生が停止させられるので、副バッテリの電流が電流発生装置に供給されることがなくなり、電動機械の駆動用として使用されることがなくなる。
【００６９】
したがって、前記副バッテリのバッテリ残量がなくなるのを防止することができ、電動車両を継続して走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置の機能ブロック図である。
【図２】従来の電動駆動装置のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置の概略図である。
【図４】本発明の実施の形態における電動駆動装置のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態における駆動モータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１４主バッテリ
１５バッテリ電圧検出センサ
１８副バッテリ
２４ＤＣ／ＤＣコンバータ
３１駆動モータ
４０インバータ
４５駆動モータ制御装置
９１電圧判定処理手段
９２駆動停止処理手段
Ｇ１〜Ｇ６ゲート信号

Claims

電動機械と、主バッテリと、該主バッテリから供給された電流に基づいて、所定の電流を発生させて電動機械に供給する電流発生装置と、双方向に電力を変換することが可能なＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記主バッテリ及び電流発生装置と接続され、補機に電流を供給する副バッテリと、前記主バッテリの第１のバッテリ電圧指標を検出する第１のバッテリ電圧検出部と、前記副バッテリの第２のバッテリ電圧指標を検出する第２のバッテリ電圧検出部と、検出された第２のバッテリ電圧指標より調整値だけ高い値を前記第１のバッテリ電圧指標の限界値として設定し、検出された第１のバッテリ電圧指標が前記限界値より低いかどうかを判断する電圧判定処理手段と、前記検出された第１のバッテリ電圧指標が前記限界値より低い場合に、前記電流発生装置による電流の発生を停止させる駆動停止処理手段とを有することを特徴とする電動車両駆動制御装置。
前記副バッテリは電圧変換部を介して電流発生装置に接続される請求項１に記載の電動車両駆動制御装置。
前記駆動停止処理手段は、前記検出された第１のバッテリ電圧指標が前記限界値より低い場合に、電流発生装置に供給されるゲート信号をオフにする請求項１に記載の電動車両駆動制御装置。
主バッテリから供給された電流を発生させて電動機械に供給し、双方向に電力を変換することが可能なＤＣ／ＤＣコンバータを介して主バッテリと接続された副バッテリから補機に電流を供給し、前記主バッテリの第１のバッテリ電圧指標を検出し、副バッテリの第２のバッテリ電圧指標を検出し、検出された第２のバッテリ電圧指標より調整値だけ高い値を第１のバッテリ電圧指標の限界値として設定し、検出された第１のバッテリ電圧指標が前記限界値より低いかどうかを判断し、前記検出された第１のバッテリ電圧指標が限界値より低い場合に、電流発生装置による電流の発生を停止させることを特徴とする電動車両駆動制御方法。
電動機械、主バッテリ、該主バッテリから供給された電流に基づいて、所定の電流を発生させて電動機械に供給する電流発生装置、双方向に電力を変換することが可能なＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記主バッテリ及び電流発生装置と接続され、補機に電流を供給する副バッテリ、前記主バッテリの第１のバッテリ電圧指標を検出する第１のバッテリ電圧検出部、並びに前記副バッテリの第２のバッテリ電圧指標を検出する第２のバッテリ電圧検出部を備えた電動車両駆動制御装置において、コンピュータを、検出された第２のバッテリ電圧指標より調整値だけ高い値を前記第１のバッテリ電圧指標の限界値として設定し、検出された第１のバッテリ電圧指標が前記限界値より低いかどうかを判断する電圧判定処理手段、及び前記検出された第１のバッテリ電圧指標が前記限界値より低い場合に、前記電流発生装置による電流の発生を停止させる駆動停止処理手段として機能させることを特徴とするプログラム。