JP4831038B2 - モータトルク制御装置 - Google Patents
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Description
具体的には、バッテリの各セルに温度センサを取り付け、複数の温度センサのうちの何れかが所定値以上に上昇した場合に、モータの目標トルクにゲインを掛けて目標トルクを抑制し、出力トルクを抑制するようになっている。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、バッテリの温度上昇に対して安価な構成でバッテリを保護しながら良好なドライバビリティを確保することができるようにした、モータトルク制御装置を提供することを目的とする。
本発明のモータトルク制御装置は、該予め記憶されたバッテリの温度の時間変化特性は、実際のバッテリの温度の上昇特性よりも温度変化率が大きく設定されていることが好ましい。
また、バッテリの検出温度が所定の時間内で所定回数振動したことが検出されると補正ゲインを用いた目標トルクの補正を実行するようにするため、制御のばたつきを防止することができる。
また、バッテリの温度の時間変化特性をバッテリの最大放電時の特性にすれば、バッテリの最大放電時の温度上昇の速度に対しても、迅速に追従してモータの出力トルクを低減することができ、バッテリの温度をすばやく降下方向へ転換させることができる。
図1〜図3は、本発明の一実施形態のモータトルク制御装置を示す模式的な図であって、図1はそのブロック図、図2はそのトルク抑制のための基本ゲインのマップを示す図、図3は図2の基本ゲインを補正する図である。
電気自動車には、図1に示すように、駆動輪を回転駆動する走行用のモータ1と、モータ1に電力を供給するバッテリ(電池パック)2と、モータ1とバッテリ2との間に介装されたインバータ3と、バッテリ2の各セル(電池)2aに取り付けられ、各セル2aの温度を検出する複数の温度センサ4と、モータ1の出力トルクを制御する制御手段10とが備えられている。
インバータ3は、制御手段10によって制御され、力行モード時にはインバータ3を介してバッテリ2からモータ1に電力が供給され、回生モード時には駆動輪の回転力がモータ1で電力に変換されて、変換された電力がインバータ3を介してバッテリ2へ送られてバッテリ2が充電されるようになっている。
基本目標トルク設定部11は、アクセルペダル開度センサで検出されたアクセル開度及び車速センサで検出された車速に応じてモータ1の基本目標トルクTrqO1を設定し、指示部13へ出力するようになっている。
基本ゲイン設定部12aは、出力トルクを抑制するための基本ゲインG1に係るマップを記憶している。このマップについて詳述すると、図2に示すように、マップにおいて、基本ゲインG1は、最大値が100(%)且つ最小値が0(%)に設定されているとともに、セル2aの上限温度TUと上限温度TUよりも所定の温度(本実施形態では5℃)だけ低温側に設定されたトルク抑制開始温度TSとの間の抑制領域D1において、検出温度Tdetが上昇するにつれ、100から0へと所定の割合で次第に減少するように設定されている。なお、温度センサ4の分解能が1℃であることから、抑制領域D1において、基本ゲインG1は、検出温度Tdetの上昇に応じて1℃毎に段がつく階段状に(不連続に)減少するようになっている。また、基本ゲインG1は、次式で表すことが可能である。
また、上限温度TU及びトルク抑制開始温度TSは、予めその値が設定されており、トルク抑制開始温度TSは特に、前述の従来技術に比べて高い値に(上限温度TUに近い値に)設定されている。トルク抑制開始温度TSをなるべく高く設定するのは、可能な限り出力を下げずにモータ1を駆動したいという要望に応えるためである。
ゲイン補正部12bには、セル2aの温度の時間変化率(時間変化特性)kが予め記憶されており、検出温度Tdetが抑制領域D1にあるとき、ゲイン補正部12bは、基本ゲイン設定部12aから入力された基本ゲインG1を、上記の温度の時間変化率kと経過時間tとに応じて補正し、補正した補正ゲインG2を指示部13へ出力するようになっている。また、ゲイン補正部12bは、検出温度Tdetが抑制領域D1にないときには、基本ゲインG1を補正することなく、基本ゲイン設定部12aで選択設定されたそのままの値を補正ゲインG2として指示部13へ出力するようになっている。
ゲイン補正部12bは、時間をカウントするタイマ12cを有しており、タイマ12cは、検出温度Tdetが抑制領域D1に到達したとき及び抑制領域D1において上昇変化したときにカウントを開始する。そして、ゲイン補正部12bは、図3に示すように、タイマ12cによりカウントされた時間tと温度の時間変化率kとに基づき、時間tが経過するにつれ基本ゲインG1が直線的に(連続的に)減少するように、基本ゲインG1を補正するようになっている。つまり、検出温度Tdetに応じた基本ゲインG1を初期値として、時間経過に伴い基本ゲインG1を漸減させることで補正ゲインG2を設定するようになっている。これは、時間tによって実際のセル2aの温度を分解能以上の精度で推定し、この推定温度に基づいて基本ゲインG1を補正しているとみなすことが可能である。
具体的には、実際の最大放電時の温度変化率k0が1℃/160秒と算出されたとき、温度の時間変化率kは1℃/140秒に設定されている。なお、実際の最大放電時の時間変化率k0の値はセル2aの種類等に左右されるものであるとともに、上記の設定された温度の時間変化率kの値は一例であって、これに限定されるものではない。
なお、本発明のモータトルク制御装置は、温度センサ4と制御手段10とを備えて構成されている。
本発明の一実施形態にかかるモータトルク制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
セル2aの検出温度Tdetがトルク抑制開始温度TS以上に上昇したとき、モータ1の目標トルクを抑制するためのゲインG2が、検出温度Tdetに加えて実温度Trealの時間変化率kにも応じて設定されるので、バッテリ2の出力トルクの抑制を温度変化及び時間変化に対して滑らかに変化させることができる。
したがって、目標トルクを滑らかな変化で抑制することができるので、分解能が低い温度センサ4を用いた場合でも、急激な出力トルクの変化がなく、ドライバビリティの悪化を防止しながら、バッテリ2の温度の上昇を抑えることができる。つまり、高分解能の高価な温度センサを備えることや新たな部品を追加することなく、制御手段10におけるロジックの追加のみで本モータトルク制御装置を構成することが可能であり、コスト増を招くことなく、バッテリ2の温度上昇に対してバッテリ2を保護しながら良好なドライバビリティを確保することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態において、セル2aの温度の時間変化率kとして、最大放電時の温度の時間変化率k0よりも大きく設定された値を用いたが、最大放電時の時間変化率に等しい値を用いても良い。また、上記実施形態において、温度センサ4の分解能は1℃としたが、他の分解能であっても勿論良い。また、上記実施形態において、温度センサ4を各セル2a毎に取り付けたが、数個のセル2aをまとめたモジュール毎に取り付けても良い。
2 バッテリ(電池パック)
2a セル(電池)
2b バッテリケース
3 インバータ
4 温度センサ(温度検出手段)
10 制御手段
11 基本目標トルク設定部
12 ゲイン設定部
12a 基本ゲイン設定部
12b ゲイン補正部
12c タイマ
13 指示部
D1,D5,D6 抑制領域
G1 基本ゲイン
G2 補正ゲイン
Tdet 検出温度
Treal 実温度
TrqO1 基本目標トルク
TrqO2 最終目標トルク
Claims (4)
- バッテリからモータに電力を供給し、該モータを駆動して走行する電気自動車のモータトルク制御装置であって、
所定の分解能で該バッテリの温度を検出する温度検出手段と、
該モータの出力トルクを制御する制御手段とをそなえ、
該制御手段は、
該モータの目標トルクを設定する目標トルク設定部と、
該温度検出手段で検出された該バッテリの温度に応じて該モータの出力トルクを抑制する基本ゲインを設定する基本ゲイン設定部と、
予め記憶された該バッテリの温度の時間変化特性に基づいて該基本ゲイン設定部で設定された該基本ゲインを補正するゲイン補正部と、
該ゲイン補正部で補正された補正ゲインを用いて該目標トルク設定部で設定された該目標トルクを補正し最終指示トルクとして出力する指示部とを有し、
該温度検出手段で検出されたバッテリの温度が所定の時間内で所定回数振動したことが検出されると、該補正ゲインを用いた該目標トルクの補正を実行する
ことを特徴とする、モータトルク制御装置。 - 該基本ゲイン設定部には、予め設定された該バッテリの上限温度と、該上限温度よりも所定温度だけ低温側に設定された目標トルク抑制開始温度とが記憶され、
該ゲイン補正部では、該温度検出手段で検出された該バッテリの温度が該目標トルク抑制開始温度に達すると、該基本ゲイン設定部で設定された該基本ゲインを初期値として時間経過に伴い該基本ゲインを漸減させる
ことを特徴とする、請求項1記載のモータトルク制御装置。 - 該予め記憶されたバッテリの温度の時間変化特性は、該バッテリの最大放電時の特性である
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のモータトルク制御装置。 - 該予め記憶されたバッテリの温度の時間変化特性は、実際のバッテリの温度の上昇特性よりも温度変化率が大きく設定されている
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のモータトルク制御装置。
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