JP4345593B2 - Control device for vehicle equipped with electric motor - Google Patents
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Description
この発明は、電動機を搭載した車両の制御装置に関し、特に電動機と車輪との間に、その間の動力伝達経路を接続・遮断するクラッチを備えた車両の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a vehicle equipped with an electric motor, and more particularly to a control device for a vehicle provided with a clutch for connecting / disconnecting a power transmission path between the electric motor and wheels.
排ガスの低減および燃費の向上を主目的として、内燃機関に代えてモータなどの電動機を動力源とした電気自動車や、内燃機関に加えてモータ・ジェネレータを動力源として備えたハイブリッド車が開発され、また実用化されている。 For the main purpose of reducing exhaust gas and improving fuel efficiency, electric vehicles using electric motors such as motors as power sources instead of internal combustion engines, and hybrid vehicles equipped with motor generators as power sources in addition to internal combustion engines were developed. It has also been put into practical use.
そのようなモータやモータ・ジェネレータなどの電動機が運転される場合、内部損失により熱が発生して電動機の温度が上昇する。このとき、電動機の温度が上昇しすぎると、電動機を構成している絶縁物を焼損したり、あるいはその劣化を早めたり、あるいは軸受を損傷したりするなどの異常が発生する可能性がある。そこで一般に電動機には、電動機各部の許容最高温度などにより、電動機の上限温度が定められている。そしてその上限温度などを基に、電動機を異常なく運転できることを保証する回転速度である定格回転速度、あるいは許容最高回転数が設定されている。したがって、電動機は、通常、定格回転速度（許容最高回転数）以下、すなわち上限温度まで電動機の温度が上昇する回転速度以下で運転されるように制御されている。 When an electric motor such as a motor or a motor / generator is operated, heat is generated due to internal loss, and the temperature of the electric motor rises. At this time, if the temperature of the electric motor rises too much, there is a possibility that an abnormality such as burning out the insulator constituting the electric motor, accelerating its deterioration, or damaging the bearing may occur. Therefore, in general, the upper limit temperature of an electric motor is determined by the allowable maximum temperature of each part of the electric motor. Based on the upper limit temperature or the like, a rated rotational speed, which is a rotational speed that guarantees that the motor can be operated without any abnormality, or an allowable maximum rotational speed is set. Therefore, the electric motor is normally controlled so as to be operated below the rated rotational speed (allowable maximum rotational speed), that is, below the rotational speed at which the temperature of the electric motor rises to the upper limit temperature.
その一例を挙げると、特許文献１には、主駆動力源（エンジン）と電動モータとを併用する四輪駆動の電気自動車の動力伝達装置であって、電動モータと車輪との間に、その間のトルク伝達を接続・遮断するクラッチが設けられている電気自動車の動力伝達装置が記載されている。この特許文献１に記載されている装置では、例えばエンジンのみによる２輪駆動走行時や惰性走行時、あるいは悪路走行中に車輪が空転してしまうような場合などの、車両の走行状態に応じて前記クラッチの係合・解放が制御される。そのため、車輪の回転を受けて電動モータが回転するいわゆる電動モータの連れ回りを防止し、過回転による電動モータのコイルに対する負担、電動モータの温度上昇、あるいは軸受に対する負担を軽減することができる、とされている。 For example, Patent Document 1 discloses a power transmission device for a four-wheel drive electric vehicle that uses both a main driving force source (engine) and an electric motor, between the electric motor and the wheel. An electric vehicle power transmission device provided with a clutch for connecting / disconnecting torque transmission is described. In the device described in this Patent Document 1, for example, according to the traveling state of the vehicle, such as when the wheel rotates idly during two-wheel drive traveling or coasting traveling using only the engine or traveling on a rough road. Thus, engagement / release of the clutch is controlled. Therefore, the rotation of the electric motor that receives the rotation of the wheel prevents the so-called rotation of the electric motor, and the burden on the coil of the electric motor due to over rotation, the temperature rise of the electric motor, or the burden on the bearing can be reduced. It is said that.
また、特許文献２には、モータ温度が高くなるほど、モータのみを駆動するモータ駆動モードから、エンジンを駆動するとともにモータも駆動するエンジン・モータ駆動モード、あるいはエンジンのみを駆動するエンジン駆動モードへの切換アクセル踏込量および切換車速の値が小さく設定されるように構成されたハイブリッド型車両が記載されている。この特許文献２に記載されているハイブリッド型車両によると、モータ温度が高い場合は、モータ駆動モードでの走行領域が縮小され、エンジン・モータ駆動モードあるいはエンジン駆動モードでの走行領域が拡大される。そのため、モータ温度が上昇すると、エンジン駆動モードあるいはエンジン・モータ駆動モードの走行領域が低速側に拡大されるので、モータ温度が上昇した場合でもモータの発熱が抑制され、コイルなどの焼損を防止できる、とされている。
Further, in
さらに、特許文献３には、車速および走行必要負荷およびモータ温度に基づいて、エンジンと発電機モータおよび電気モータ（すなわちモータ・ジェネレータ）とが選択的に駆動されるように構成されたハイブリッド型車両が記載されている。この特許文献３に記載されているハイブリッド型車両によると、モータ温度が上昇するほど電気モータの駆動力が小さくされる。そのため、モータ温度の上昇が抑制され、電気モータの効率が低くなったり、過熱により故障したりすることを回避できる、とされている。
上記の特許文献１に記載されている装置では、電動機に車輪からの駆動力が伝達されることにより電動機が過回転の状態となって電動機回転数がその許容最高回転数を超えることのないように、すなわち電動機の温度がその上限温度をこえないように、車両の走行状態に基づいて電動機と車輪との間に設けられたクラッチの係合・解放状態が制御される。また、上記の特許文献２および３に記載されている装置では、モータ温度センサなどにより検出される電動機の温度に基づいて、その電動機の温度が上限温度を超えないように、電動機が駆動される走行領域の設定状態、あるいは電動機の駆動力が制御される。
In the device described in Patent Document 1, the driving force from the wheels is transmitted to the electric motor, so that the electric motor is not over-rotated so that the electric motor rotation speed does not exceed the maximum allowable rotation speed. In other words, the engagement / release state of the clutch provided between the motor and the wheels is controlled based on the running state of the vehicle so that the temperature of the motor does not exceed the upper limit temperature. In the devices described in
ところで、一般に電動機の温度上昇と許容最高回転数との関係は一定ではない。すなわち、上述したように電動機の温度上昇は、内部損失による発熱に起因しているため、電動機の温度が低い場合は、電動機の内部損失が少なく電動機の効率が良いので、電動機の温度が高い場合と比較して許容最高回転数を高く設定できる。したがって、電動機の温度が上限温度以下である場合は、その上限温度に基づいて定められた電動機の許容最高回転数以上の回転速度で電動機を回転させることが可能である。 By the way, in general, the relationship between the temperature rise of the electric motor and the allowable maximum rotational speed is not constant. That is, as described above, the temperature rise of the motor is caused by heat generation due to internal loss. Therefore, when the temperature of the motor is low, the internal loss of the motor is small and the efficiency of the motor is good. The maximum allowable speed can be set higher than Therefore, when the temperature of the electric motor is equal to or lower than the upper limit temperature, it is possible to rotate the electric motor at a rotational speed that is equal to or higher than the maximum allowable rotational speed of the electric motor determined based on the upper limit temperature.
しかしながら、上記の特許文献１ないし３に記載されている装置のように、電動機の上限温度を基に、その時点の電動機の温度を考慮せずに一律に設定された許容最高回転数（例えば、図３の直線（点線）Ｍで示される電動機の温度を考慮していない許容最高回転数）に基づいて電動機が制御されると、本来はその一律に設定された許容最高回転数以上で電動機を回転させることが可能な低温時においても、その一律に設定された最高許容回転数で電動機の回転速度の上限が制限されてしまう。すなわち、従来の電気自動車の動力伝達装置あるいはハイブリッド車では、低温時に電動機の許容最高回転数を上昇させて車両の動力性能、あるいは燃費性能の向上を図ることについては考慮されておらず、この点に関して未だ改良の余地があった。 However, like the devices described in the above-mentioned Patent Documents 1 to 3, based on the upper limit temperature of the electric motor, the allowable maximum rotational speed (for example, for example) set uniformly without considering the temperature of the electric motor at that time When the motor is controlled on the basis of the maximum allowable number of revolutions that does not take into consideration the temperature of the motor indicated by the straight line (dotted line) M in FIG. Even at a low temperature at which the motor can be rotated, the upper limit of the rotational speed of the electric motor is limited by the uniform maximum allowable rotational speed. In other words, the conventional power transmission device for an electric vehicle or a hybrid vehicle is not considered to improve the power performance or fuel consumption performance of the vehicle by increasing the allowable maximum rotational speed of the motor at low temperatures. There was still room for improvement.
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、電動機の上限回転数を電動機の温度に応じて設定することにより、電動機の稼働範囲を拡大し、もしくは適正化して、車両の動力性能および燃費性能を向上することのできる電動機を搭載した車両の制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and by setting the upper limit rotation speed of the motor according to the temperature of the motor, the operating range of the motor is expanded or optimized, and the vehicle An object of the present invention is to provide a vehicle control device equipped with an electric motor capable of improving power performance and fuel consumption performance.
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、発電機能を有する電動機が係合機構を介して車輪に連結され、前記電動機を力行して前記車輪を駆動するとともに、前記車輪から入力されるトルクによって前記電動機を駆動して回生をおこなう電動機を搭載した車両の制御装置において、前記電動機の温度を判定する温度判定手段と、前記温度判定手段により判定される前記電動機の温度に基づいて前記電動機の稼働範囲の上限回転数を設定する上限回転数設定手段と、前記係合機構が解放されている状態で、現在の車速のもとで前記係合機構が係合されると前記電動機の回転数が前記上限回転数設定手段により設定される前記上限回転数以上となる場合に、前記係合機構の解放状態を維持させるとともに、前記係合機構が係合されている状態で、現在の車速のもとで前記電動機の回転数が前記上限回転数設定手段により設定される前記上限回転数以上となる場合に、前記係合機構を解放させる解放指示手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。 To achieve the above object, the invention of claim 1, an electric motor having a power generation function is connected to the wheels through the engagement mechanism, to drive the wheels by power running the electric motor, from the vehicle wheel In a control apparatus for a vehicle equipped with an electric motor that drives and regenerates the electric motor by input torque, temperature determining means for determining the temperature of the electric motor, and based on the temperature of the electric motor determined by the temperature determining means and the upper limit rotational speed setting means for setting a upper limit rotational speed operating range of the motor Te, in a state in which the engaging mechanism is released and the engagement mechanism under the current vehicle speed is engaged when the rotational speed of the motor is the maximum rotation speed than that set by the upper limit rotational speed setting means, together to maintain the released state of the engagement Organization, the engagement mechanism is engaged In state, when the rotation speed of the motor under the current vehicle speed becomes the upper limit rotation speed than that set by the upper limit rotational speed setting means, and a release instruction means for releasing said engaging mechanism It is the control apparatus characterized by having.
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記温度判定手段は、前記電動機の放熱量と発生熱量とに基づいて前記電動機の温度を推定する手段を含むことを特徴とする制御装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the temperature determining means includes means for estimating a temperature of the electric motor based on a heat dissipation amount and a generated heat amount of the electric motor. Device.
そして、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記温度判定手段は、前記発生熱量を前記電動機の仕事量の積分値に基づいて求める手段を含むことを特徴とする制御装置である。
The invention according to
したがって請求項１の発明によれば、例えば電動機の温度検出値を基に電動機の温度が判定され、その判定された電動機の温度に基づいて電動機の上限回転数すなわち許容最高回転数が設定される。そして電動機の回転数が前記上限回転数以上になると判断されると、電動機と車輪との間に設けられた係合機構が解放されて電動機が無負荷状態となるように制御される。そのため、電動機の温度状態に応じて設定される上限回転数に基づいて電動機を制御することができ、電動機の過回転を防止するとともに、電動機の稼働範囲を拡大し、もしくは適正化して、車両の動力性能および燃費性能の向上を図ることができる。 Therefore, according to the first aspect of the invention, for example, the temperature of the motor is determined based on the detected temperature value of the motor, and the upper limit rotation speed of the motor, that is, the allowable maximum rotation speed is set based on the determined temperature of the motor. . When it is determined that the rotational speed of the electric motor is equal to or higher than the upper limit rotational speed, the engagement mechanism provided between the electric motor and the wheel is released, and the electric motor is controlled to be in a no-load state. Therefore, the electric motor can be controlled based on the upper limit rotational speed set according to the temperature state of the electric motor, preventing over-rotation of the electric motor and expanding or optimizing the operating range of the electric motor. It is possible to improve power performance and fuel consumption performance.
また、請求項２の発明によれば、電動機の放熱量と発熱量とに基づいて電動機の温度が推定され、その電動機の温度推定値を基に電動機の温度が判定される。そのため、特に電動機の温度を検出するための装置・手段を設けることなく、電動機の温度状態に応じて設定される上限回転数に基づいて電動機を制御することができ、装置のコストダウン、あるいは小型・軽量化を図ることができるとともに、電動機の過回転を防止し、また電動機の稼働範囲を拡大し、もしくは適正化して、車両の動力性能および燃費性能の向上を図ることができる。
According to the invention of
そして、請求項３の発明によれば、電動機の発熱量が、電動機の仕事量の積分値に基づいて求められ、その電動機の発熱量と放熱量とに基づいて電動機の温度が推定され、その電動機の温度推定値を基に電動機の温度が判定される。そのため、特に電動機の温度を検出するための装置・手段を設けることなく、容易に電動機の温度を判定することができる。そして、その電動機の温度状態に応じて設定される上限回転数に基づいて電動機を制御することができ、装置のコストダウン、あるいは小型・軽量化を図ることができるとともに、電動機の過回転を防止し、また電動機の稼働範囲を拡大し、もしくは適正化して、車両の動力性能および燃費性能の向上を図ることができる。
According to the invention of
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図５は、この発明の車両の制御装置を、例えば、内燃機関とモータ・ジェネレータとを備えたハイブリッド車に適用した例を模式的に示す図である。そして、ここでのハイブリッド車は、前輪を内燃機関により駆動し、後輪をモータ・ジェネレータにより駆動する四輪駆動のハイブリッド車である。すなわち、図５はそのハイブリッド車の後輪駆動部を示す図であって、その後輪駆動部は、モータ・ジェネレータ１から出力されるトルクが、係合機構（クラッチ）２と歯車機構３とデファレンシャル４とを介して車輪５に伝達されるように構成されている。
Next, the present invention will be described based on specific examples. FIG. 5 is a diagram schematically showing an example in which the vehicle control device of the present invention is applied to, for example, a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a motor / generator. The hybrid vehicle here is a four-wheel drive hybrid vehicle in which front wheels are driven by an internal combustion engine and rear wheels are driven by a motor / generator. That is, FIG. 5 is a diagram showing the rear wheel drive unit of the hybrid vehicle, and the rear wheel drive unit receives torque output from the motor / generator 1 as an engagement mechanism (clutch) 2, a
これらの構成について具体的に説明すると、先ず、モータ・ジェネレータ１は、トルクや回転数を電気的に制御可能であって、かつ発電機としての機能と電動機としての機能とを兼ね備えた電動機であり、例えば永久磁石式の同期電動機などが使用される。このモータ・ジェネレータ１は、車両に固定されるケーシング（図示せず）に収容されていて、そのケーシングの内部には、コイル（図示せず）を備えたステータ１ａと、その内周側にマグネット（図示せず）を備えたロータ１ｂが回転自在に配置されている。また、このモータ・ジェネレータ１は、インバータ（図示せず）を介してバッテリなどの蓄電装置（図示せず）に接続されていて、そのインバータを制御することにより、モータ・ジェネレータ１の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。
Specifically, these configurations will be described. First, the motor / generator 1 is an electric motor that can electrically control the torque and the number of revolutions, and has both a function as a generator and a function as an electric motor. For example, a permanent magnet type synchronous motor or the like is used. The motor / generator 1 is housed in a casing (not shown) fixed to a vehicle. Inside the casing is a
モータ・ジェネレータ１と歯車機構３との間に、その間の動力伝達経路を接続・遮断するクラッチ２が設けられている。このクラッチ２は、クラッチ２に対してモータ・ジェネレータ１側にある入力側駆動軸６ａに連結されている入力側部材２ａと、車輪５側にある車輪側駆動軸６ｂに連結されている車輪側部材２ｂとを備えている。なお、この入力側駆動軸６ａは、モータ・ジェネレータ１のロータ軸（図示せず）に連結されている。したがってモータ・ジェネレータ１と入力側部材２ａとが一体となって回転する。
A
このクラッチ２は、入力側部材２ａと車輪側部材２ｂとが連結されて、入力側駆動軸６ａと車輪側駆動軸６ｂとの間の動力伝達経路が完全に接続される「完全係合状態」と、入力側部材２ａと車輪側部材２ｂとの連結が解除されて、入力側駆動軸６ａと車輪側駆動軸６ｂとの間の動力伝達経路が完全に遮断される「完全解放状態」とに選択的に設定することができるように構成されている。このクラッチ２としては各種の形式のクラッチを採用することができ、特にその形式は問わないが、例えば乾式の摩擦クラッチや電磁クラッチを採用することによって、上記の「完全係合状態」と、「完全解放状態」と、入力側部材２ａと車輪側部材２ｂとが互いに滑りながら、入力側駆動軸６ａと車輪側駆動軸６ｂとの間の動力伝達経路が接続される「滑り係合状態」（いわゆる半クラッチ状態）と、に選択的に設定することができるように構成することもできる。
In the
なお、前述のモータ・ジェネレータ１には、その温度を検出するモータ温度センサ７が設けられていて、このモータ温度センサ７により検出されたモータ・ジェネレータ１の温度に関する情報信号が、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）１３に入力され、その電子制御装置（ＥＣＵ）１３で演算されて出力される指示信号に基づいて、上記のクラッチ２の各係合状態がそれぞれ選択的に設定されるように制御される。
The motor / generator 1 described above is provided with a
また、クラッチ２の車輪側部材２ｂと車輪５とが、歯車機構３およびデファレンシャル４の出力軸８を介して連結されている。この歯車機構３は、互いに一体となって回転する大径ギヤ９と小径ギヤ１０とを備え、これらのギヤ９，１０が、車輪側部材２ｂおよび出力軸８の中心軸線と平行な軸線を中心にして回転するように保持されている。そして、車輪側部材２ｂおよび車輪側駆動軸６ｂと一体回転するギヤ１１が大径ギヤ９に噛合し、デファレンシャル４のリングギヤ１２が小径ギヤ１０に噛合している。すなわちこの歯車機構３は、モータ・ジェネレータ１の出力トルクを増大して出力軸８に伝達する減速歯車機構として構成されている。
Further, the
そして、このようなモータ・ジェネレータ１の回転やクラッチ２の係合・解放などを制御するために電子制御装置（ＥＣＵ）１３が設けられている。このＥＣＵ１３は、例えばマイクロコンピュータなどを主体として構成されていて、例えば、回転数センサ（図示せず）やトルクセンサ（図示せず）などによって検出されたモータ・ジェネレータ１あるいは出力軸８の回転数やトルク、また車速やアクセル開度などの各種のデータが入力され、それらの入力データに基づいて演算をおこない各種の指示信号を出力するように構成されている。
An electronic control unit (ECU) 13 is provided to control such rotation of the motor / generator 1 and engagement / release of the
前述したように、モータ・ジェネレータ１は、そのモータ・ジェネレータ１の温度によって許容される最高回転数すなわち上限回転数が変化する。すなわち、モータ・ジェネレータ１の温度が低い場合は、温度が高い場合と比較して許容最高回転数（上限回転数）を高く設定することが可能である。そこで、この発明に係る制御装置は、モータ・ジェネレータ１の温度に応じて許容最高回転数（上限回転数）を設定し、その許容最高回転数（上限回転数）に基づいてクラッチ２の係合・解放状態を制御することによって、モータ・ジェネレータ１の過回転を防止するとともに、モータ・ジェネレータ１を効率良く制御できるように構成されている。その制御の具体例を以下に説明する。 As described above, the maximum number of revolutions, that is, the upper limit number of revolutions of the motor / generator 1 varies depending on the temperature of the motor / generator 1. That is, when the temperature of the motor / generator 1 is low, the allowable maximum number of rotations (upper limit number of rotations) can be set higher than when the temperature is high. Therefore, the control device according to the present invention sets an allowable maximum rotational speed (upper limit rotational speed) according to the temperature of the motor / generator 1, and engages the clutch 2 based on the allowable maximum rotational speed (upper limit rotational speed). By controlling the release state, the motor / generator 1 is prevented from over-rotation, and the motor / generator 1 can be controlled efficiently. A specific example of the control will be described below.
図１、図２はその実施例を示すフローチャートであり、これらのフローチャートで示すルーチンは、所定の短い時間毎に繰り返し実行される。初めに、図１は、この発明の制御装置による第１の実施例を示していて、この図１において、先ず、モータ温度センサ７によって検出される現時点のモータ・ジェネレータ１のモータ温度Ｔmが読み込まれる（ステップＳ１）。
FIG. 1 and FIG. 2 are flowcharts showing the embodiment, and the routines shown in these flowcharts are repeatedly executed every predetermined short time. First, FIG. 1 shows a first embodiment of the control device of the present invention. In FIG. 1, first, the current motor temperature Tm of the motor generator 1 detected by the
また、その現時点のモータ温度Ｔmに基づいて、現時点のモータ・ジェネレータ１の許容最高回転数Ｎmlが設定される（ステップＳ２）。この許容最高回転数Ｎmlの設定方法としては、例えば、図３（線（実線）Ｌ）に示す予め定められたマップに基づいて、現時点のモータ温度Ｔmに対応する許容最高回転数Ｎmlが求められる。なお、この図３に示すマップでは、モータ温度Ｔmと許容最高回転数Ｎmlとの関係を示す線（実線）Ｌが一次関数的な直線で表された例を示しているが、この図３のマップに示されるモータ温度Ｔmと許容最高回転数Ｎmlとの関係は、理論上、あるいは経験的・実験的に求められる関係式をマップ上に線（実線）Ｌとして示したものであって、その線（実線）Ｌは必ずしも一次関数的な直線だけには限られない。例えば、二次関数あるいは指数関数的な曲線であってもよい。 Further, based on the current motor temperature Tm, the allowable maximum rotational speed Nml of the current motor / generator 1 is set (step S2). As a method for setting the allowable maximum rotational speed Nml, for example, the allowable maximum rotational speed Nml corresponding to the current motor temperature Tm is obtained based on a predetermined map shown in FIG. 3 (line (solid line) L). . The map shown in FIG. 3 shows an example in which a line (solid line) L indicating the relationship between the motor temperature Tm and the allowable maximum rotational speed Nml is represented by a linear function line. The relationship between the motor temperature Tm and the allowable maximum rotational speed Nml shown on the map is the theoretical or empirical / experimental relational expression shown as a line (solid line) L on the map. The line (solid line) L is not necessarily limited to a straight line having a linear function. For example, it may be a quadratic function or an exponential curve.
そして、現時点の車速Ｖにより、クラッチ２が係合された場合、すなわちモータ・ジェネレータ１と車輪５とがいわゆる直結状態に制御された場合のモータ・ジェネレータ１の回転数Ｎmcが算出される（ステップＳ３）。
Then, the rotational speed Nmc of the motor / generator 1 when the
続いて、その直結状態における回転数Ｎmcが、許容最高回転数Ｎmlよりも小さいか否かが判断される（ステップＳ４）。すなわち、クラッチ２が係合されてモータ・ジェネレータ１と車輪５とが直結状態になった場合に、その直結状態における回転数Ｎmcが許容最高回転数Ｎmlまで達することなく、モータ・ジェネレータ１を稼働して力行もしくは回生制御をおこなうことができるか否かが判断される。
Subsequently, it is determined whether or not the rotational speed Nmc in the directly connected state is smaller than the allowable maximum rotational speed Nml (step S4). That is, when the clutch /
直結状態における回転数Ｎmcが、許容最高回転数Ｎmlよりも低いことによって、このステップＳ４で肯定的に判断された場合、すなわちモータ・ジェネレータ１を稼働することができると判断された場合は、ステップＳ５へ進み、クラッチ２が「係合状態」に、すなわちモータ・ジェネレータ１と車輪５とが直結状態に制御される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
If the rotational speed Nmc in the directly connected state is lower than the allowable maximum rotational speed Nml, it is determined affirmative in step S4, that is, if it is determined that the motor generator 1 can be operated, step Proceeding to S5, the
一方、直結状態における回転数Ｎmcが許容最高回転数Ｎml以上であることによって、ステップＳ４で否定的に判断された場合、すなわちモータ・ジェネレータ１を稼働することができないと判断された場合には、ステップＳ６へ進み、クラッチ２が「解放状態」に、すなわちモータ・ジェネレータ１が無負荷の状態（いわゆるモータフリーの状態）に制御される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
On the other hand, if the rotational speed Nmc in the direct connection state is greater than or equal to the allowable maximum rotational speed Nml, a negative determination is made in step S4, that is, if it is determined that the motor generator 1 cannot be operated, Proceeding to step S6, the
上記の図１に示すこの発明の第１の実施例によれば、現時点のモータ・ジェネレータ１のモータ温度Ｔmがモータ温度センサ７で検出されることにより判定され、その判定されたモータ温度Ｔmに対応して、モータ・ジェネレータ１の許容最高回転数Ｎmlが可及的に高い回転数となるように設定される。そしてその許容最高回転数Ｎmlと現時点の車速Ｖとに基づいて、モータ・ジェネレータ１と車輪５との間の動力伝達経路を接続・遮断するクラッチ２の係合・解放状態が制御される。
According to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the motor temperature Tm of the current motor / generator 1 is determined by being detected by the
そのため、従来のように電動機の上限温度を基に一律に設定される許容最高回転数で電動機の稼働範囲が制限される場合と比較して、特にモータ・ジェネレータ１の温度が上限温度以下の低温である場合に、許容最高回転数Ｎmlを引き上げることができ、モータ・ジェネレータ１の稼働範囲を拡大することができる。例えば、車両が始動された直後などのモータ温度Ｔmの低温時において、モータ・ジェネレータ１の許容最高回転数Ｎmlが高温時よりも引き上げられることによって、モータ・ジェネレータ１の稼働範囲が拡大され、モータ・ジェネレータ１からより大きなトルクを出力することができ、あるいはより多くの回生エネルギを発生させることができる。その結果、車両の動力性能を向上させ、あるいは車両の燃費を向上させることができる。 Therefore, compared with the conventional case where the operating range of the electric motor is limited by the maximum allowable number of rotations uniformly set based on the upper limit temperature of the electric motor, the temperature of the motor / generator 1 is particularly lower than the upper limit temperature. In this case, the allowable maximum rotational speed Nml can be increased, and the operating range of the motor / generator 1 can be expanded. For example, when the motor temperature Tm is low, such as immediately after the vehicle is started, the allowable maximum number of rotations Nml of the motor / generator 1 is increased more than when the motor is high, thereby expanding the operating range of the motor / generator 1. A larger torque can be output from the generator 1, or more regenerative energy can be generated. As a result, the power performance of the vehicle can be improved, or the fuel consumption of the vehicle can be improved.
つぎに、図２は、この発明の制御装置による第２の実施例を示している。上記の図１に示す第１の実施例におけるステップＳ１で実行される制御、すなわちモータ温度Ｔmがモータ温度センサ７で検出されることによって判定される制御であるのに対して、この図２に示すルーチンは、モータ温度センサ７を用いずに、例えば車両に搭載されているエアコンの外気温センサなどの既存のセンサ値を利用して、モータ温度Ｔmが推定されることによって判定される制御である。
Next, FIG. 2 shows a second embodiment of the control device of the present invention. In contrast to the control executed in step S1 in the first embodiment shown in FIG. 1, that is, the control determined by detecting the motor temperature Tm by the
なお、この第２の実施例による制御が実施される場合における四輪駆動のハイブリッド車の後輪駆動部に適用した一例を、図６の模式図に示している。すなわち、前述の第１の実施例による制御が実施される場合は、モータ温度Ｔmが、モータ・ジェネレータ１に設けられたモータ温度センサ７により検出されるのに対して、この第２の実施例が実施される場合は、既設の車両用エアコン１４に備えられている外気温センサ（もしくは室温センサ）１５により検出された温度に基づいて、モータ温度Ｔmが推定されるように構成されている。
An example applied to the rear wheel drive unit of a four-wheel drive hybrid vehicle when the control according to the second embodiment is performed is shown in the schematic diagram of FIG. That is, when the control according to the first embodiment is performed, the motor temperature Tm is detected by the
この図２において、先ず、既設の車両用エアコン１４の外気温センサ（室温センサ）１５により検出される外気温もしくは車両始動時の室温が、モータ・ジェネレータ１のモータ初期温度Ｔbaseとして読み込まれる（ステップＳ１１）。
In FIG. 2, first, the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor (room temperature sensor) 15 of the existing
続いて、現時点の時間Ｔrealから所定時間Ｔcalc遡った期間におけるモータ・ジェネレータ１の総仕事量Ｗmotが、その仕事量の絶対値を積分することによって算出される（ステップＳ１２）。具体的には、図４のタイムチャートに示すように、モータ・ジェネレータ１の仕事量の絶対値が、時間Ｔrealと時間「Ｔreal−Ｔcalc」とで区切られる所定期間Ｔcalcの範囲において積分され、モータ・ジェネレータ１の総仕事量Ｗmotが求められる。すなわち、図４のタイムチャートにおいて斜線を付けた部分の面積が、この総仕事量Ｗmotに相当する。 Subsequently, the total work amount Wmot of the motor / generator 1 in a period that is a predetermined time Tcalc after the current time Treal is calculated by integrating the absolute value of the work amount (step S12). Specifically, as shown in the time chart of FIG. 4, the absolute value of the work of the motor / generator 1 is integrated in a range of a predetermined period Tcalc divided by the time Treal and the time “Treal-Tcalc”, and the motor The total work amount Wmot of the generator 1 is obtained. That is, the area of the hatched portion in the time chart of FIG. 4 corresponds to the total work amount Wmot.
そして、モータ初期温度Ｔbaseと総仕事量Ｗmotとに基づいて、モータ・ジェネレータ１のモータ温度の推定値Ｔ'mが算出される。その推定値Ｔ'mの算出方法としては、モータ・ジェネレータ１の発生熱量による温度上昇が、モータ・ジェネレータ１の仕事量の積分値である総仕事量Ｗmotに比例すると考えてモータ温度の推定値Ｔ'mを算出することができる。すなわち、モータ・ジェネレータ１の温度は、モータ・ジェネレータ１が運転される際の内部損失による発生熱量と、モータ・ジェネレータ１から外部へ放出される放熱量とに基づいて推定することができる。そのため、モータ・ジェネレータ１の発生熱量が、上記のようにモータ・ジェネレータ１の仕事量の積分値である総仕事量Ｗmotに基づいて求められると、例えば、モータ・ジェネレータ１の発生熱量、放熱量、モータ・ジェネレータ１各部の比熱、放熱面積などの関係を考慮して定められる所定の定数をｋとすると、モータ・ジェネレータ１のモータ温度の推定値Ｔ'mは、つぎに示す式で算出することができる。
Ｔ'm＝Ｔbase＋ｋ・Ｗmot
Then, an estimated value T′m of the motor temperature of the motor / generator 1 is calculated based on the initial motor temperature Tbase and the total work amount Wmot. The estimated value T′m is calculated by assuming that the temperature rise due to the amount of heat generated by the motor / generator 1 is proportional to the total work Wmot, which is the integrated value of the work / power of the motor / generator 1. T′m can be calculated. That is, the temperature of the motor / generator 1 can be estimated based on the amount of heat generated due to internal loss when the motor / generator 1 is operated and the amount of heat released from the motor / generator 1 to the outside. Therefore, when the amount of heat generated by the motor / generator 1 is obtained based on the total amount of work Wmot, which is an integral value of the amount of work of the motor / generator 1 as described above, for example, the amount of heat generated and the amount of heat released by the motor / generator 1 are obtained. Assuming that k is a predetermined constant determined in consideration of the specific heat of each part of the motor / generator 1 and the heat radiation area, the estimated motor temperature T′m of the motor / generator 1 is calculated by the following equation. be able to.
T'm = Tbase + k · Wmot
なお、上記に示す例では、モータ・ジェネレータ１の温度上昇がモータ・ジェネレータ１の総仕事量Ｗmotに比例すると仮定して、モータ温度の推定値Ｔ'mを算出しているが、これ以外に、モータ・ジェネレータ１の温度上昇が、例えば各時点のモータ・ジェネレータ１の内部損失の積分値に比例すると仮定して、モータ温度の推定値Ｔ'mを算出することもできる。 In the above example, the estimated motor temperature T′m is calculated on the assumption that the temperature rise of the motor / generator 1 is proportional to the total work Wmot of the motor / generator 1. Assuming that the temperature rise of the motor / generator 1 is proportional to the integral value of the internal loss of the motor / generator 1 at each time point, for example, the estimated value T′m of the motor temperature can be calculated.
このようにして算出されたモータ温度の推定値Ｔ'mが、モータ・ジェネレータ１の温度として判定され、図１に示すルーチンにおけるステップＳ２へ進み、前述のモータ温度Ｔmの代わりに、このモータ温度の推定値Ｔ'mに基づいてその時点のモータ・ジェネレータ１の許容最高回転数Ｎmlが設定される。そして、そのステップＳ２以降の制御が同様に実行される。
The estimated value T′m of the motor temperature calculated in this way is determined as the temperature of the motor / generator 1, and the process proceeds to step
上記の図２に示すこの発明の第２の実施例によれば、前述したこの発明の第１の実施例において、モータ温度センサ７で検出されることによって判定される現時点のモータ・ジェネレータ１のモータ温度Ｔmの代わりに、例えば既設の車両用エアコン１４に備えられている外気温センサ（室温センサ）１５により検出された温度に基づいて推定されるモータ温度の推定値Ｔ'mが算出される。そして、そのモータ温度の推定値Ｔ'mに対応して、モータ・ジェネレータ１の許容最高回転数Ｎmlが可及的に高い回転数となるように設定され、前述の第１の実施例による制御と同様、許容最高回転数Ｎmlと現時点の車速Ｖとに基づいて、クラッチ２の係合・解放状態が制御される。
According to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2 above, in the first embodiment of the present invention described above, the current motor generator 1 determined by being detected by the
そのため、前述の第１の実施例による制御と同様に、モータ・ジェネレータ１の稼働範囲が拡大されることによって、車両の動力性能を向上させ、あるいは車両の燃費を向上させることができる。また、外気温センサ（室温センサ）１５などの既存のセンサを共用することによって、モータ温度センサ７を新たに設けなくともよいので、装置のコストダウン、あるいは小型・軽量化を図ることができる。
Therefore, similarly to the control according to the first embodiment described above, the operating range of the motor / generator 1 is expanded, so that the power performance of the vehicle can be improved or the fuel consumption of the vehicle can be improved. Further, by sharing an existing sensor such as the outside air temperature sensor (room temperature sensor) 15, it is not necessary to newly provide the
ここで上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述したステップＳ１、およびステップＳ１１ないしＳ１３の機能的手段が、この発明における「温度判定手段」に相当する。そして、ステップＳ２の機能的手段がこの発明における「上限回転数設定手段」に相当し、ステップＳ４およびＳ６の機能的手段が、この発明における「解放指示手段」に相当する。 Here, the relationship between each of the specific examples described above and the present invention will be briefly described. The functional means of steps S1 and S11 to S13 described above correspond to “temperature determination means” in the present invention. The functional means in step S2 corresponds to “upper limit rotational speed setting means” in the present invention, and the functional means in steps S4 and S6 correspond to “release instruction means” in the present invention.
なお、上記の具体例ではこの発明に係る車両の制御装置を、前輪を内燃機関により駆動して後輪をモータ・ジェネレータにより駆動する、四輪駆動のハイブリッド車における後輪駆動部に適用した例を示したが、この発明は、上述した具体例に限定されないのであって、モータにより駆動される電気自動車の駆動部に適用してもよい。要は、この発明に係る車両の制御装置は、ハイブリッド車あるいは電気自動車などにおける、モータ・ジェネレータもしくはモータなどの電動機による駆動部に適用することができる。 In the above specific example, the vehicle control device according to the present invention is applied to a rear wheel drive unit in a four-wheel drive hybrid vehicle in which front wheels are driven by an internal combustion engine and rear wheels are driven by a motor / generator. However, the present invention is not limited to the specific example described above, and may be applied to a drive unit of an electric vehicle driven by a motor. In short, the vehicle control device according to the present invention can be applied to a drive unit using a motor such as a motor / generator or a motor in a hybrid vehicle or an electric vehicle.
１…モータ・ジェネレータ、 ２…係合機構（クラッチ）、 ２ａ…入力側部材、 ２ｂ…車輪側部材、 ３…歯車機構、 ４…デファレンシャル、 ５…車輪、 ７…モータ温度センサ、 １３…電子制御装置（ＥＣＵ）。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor generator, 2 ... Engagement mechanism (clutch), 2a ... Input side member, 2b ... Wheel side member, 3 ... Gear mechanism, 4 ... Differential, 5 ... Wheel, 7 ... Motor temperature sensor, 13 ... Electronic control Device (ECU).
Claims (3)
前記電動機の温度を判定する温度判定手段と、
前記温度判定手段により判定される前記電動機の温度に基づいて前記電動機の稼働範囲の上限回転数を設定する上限回転数設定手段と、
前記係合機構が解放されている状態で、現在の車速のもとで前記係合機構が係合されると前記電動機の回転数が前記上限回転数設定手段により設定される前記上限回転数以上となる場合に、前記係合機構の解放状態を維持させるとともに、前記係合機構が係合されている状態で、現在の車速のもとで前記電動機の回転数が前記上限回転数設定手段により設定される前記上限回転数以上となる場合に、前記係合機構を解放させる解放指示手段と
を備えていることを特徴とする電動機を搭載した車両の制御装置。 Motor having a power generation function is connected to the wheels through the engagement mechanism, to drive the wheels by power running the electric motor, an electric motor to perform regenerative by driving the electric motor by the torque input from the vehicle wheel In the mounted vehicle control device,
Temperature determining means for determining the temperature of the electric motor;
And the upper limit rotational speed setting means for setting a upper limit rotational speed operating range of the motor based on the temperature of the motor is determined by the temperature determination means,
When the engagement mechanism is engaged at the current vehicle speed with the engagement mechanism being released, the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the upper limit rotation speed set by the upper limit rotation speed setting means. when a, together to maintain the released state of the engagement Organization, the engagement mechanism in a state in which is engaged, the rotational speed of the motor under current vehicle speed upper limit rotation speed setting means And a release instructing means for releasing the engagement mechanism when the rotation speed is equal to or higher than the upper limit rotational speed set by the control device for a vehicle equipped with an electric motor.
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