JP5069330B2 - Electric energy control device for vehicle - Google Patents

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Description

本発明は、車両の駆動軸と動力のやり取りが可能な電動機を含む複数の電動機と蓄電手段を有する電動式の車両などに好ましく用いることができる車両用電気エネルギー制御装置に関するものである。   The present invention relates to an electric energy control device for a vehicle that can be preferably used for an electric vehicle including a plurality of electric motors including an electric motor capable of exchanging power with a drive shaft of the vehicle and an electric storage means.

従来、この種の車両用電気エネルギー制御装置として、例えば駆動軸への動力の出力に影響を与えず、蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーを消費して、蓄電手段の過充電を防止するものが提案されている。この装置では、駆動軸と動力のやり取りが可能な複数の電動機とそれぞれに電力の供給が可能な蓄電手段を備え、複数の電動機のうち少なくとも１つの電動機が駆動していないときに、駆動していない電動機により、蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーの少なくとも一部が駆動軸へのトルクの出力なしに消費されるように制御することで、過充電によるバッテリの破損を防止するものである（特許文献１参照）。   Conventionally, as this type of vehicle electric energy control apparatus, for example, an apparatus that prevents overcharging of the power storage means by consuming electrical energy stored in the power storage means without affecting the output of power to the drive shaft. Proposed. This device includes a plurality of electric motors capable of exchanging power with the drive shaft and power storage means capable of supplying electric power to each, and is driven when at least one of the plurality of electric motors is not driven. The battery is prevented from being damaged by overcharging by controlling so that at least a part of the electric energy stored in the power storage means is consumed without output of torque to the drive shaft by a non-electric motor (patent) Reference 1).

特許第３１７３３９７号公報（第９〜１３頁、図１１、図１２）Japanese Patent No. 317397 (pages 9 to 13, FIGS. 11 and 12)

上記のような従来の車両用電気エネルギー制御装置においては、電気エネルギーを消費するために、駆動軸と動力のやり取りが可能な電動機が複数個必要であり、搭載スペースが増大し、あるいは制約され、重量も増加するという問題があった。   In the conventional vehicle electric energy control apparatus as described above, in order to consume electric energy, a plurality of electric motors capable of exchanging power with the drive shaft are necessary, and the mounting space is increased or restricted, There was a problem that the weight also increased.

本発明は上記のような従来技術の課題を解消するためになされたものであり、搭載スペースの増大や制約、あるいは重量増の心配が無く、回生で発生した電気エネルギーによって、蓄電手段が過充電となって破損することを防止した車両用電気エネルギー制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and there is no concern about an increase in mounting space, restrictions, or an increase in weight, and the electric storage means is overcharged by electric energy generated during regeneration. It is an object of the present invention to provide a vehicular electrical energy control device that is prevented from being damaged.

本発明に係る車両用電気エネルギー制御装置は、車両の駆動軸と動力のやり取りを行う第１の電動機を制御する第１電動機制御回路と、上記駆動軸と動力のやり取りを行わない第２の電動機を制御する第２電動機制御回路と、上記第１電動機制御回路及び上記第２電動機制御回路に接続され、上記第１の電動機及び第２の電動機に電力を供給し得ると共に、上記第１の電動機の回生動作により発生した電気エネルギーの少なくとも一部を蓄える蓄電手段と、この蓄電手段の状態を検出する状態検出手段と、この状態検出手段により検出された上記蓄電手段の残容量が所定値を超えているときに、上記蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーが上記第２の電動機により消費されるように上記第２電動機制御回路を制御する電力消費制御手段とを備え、上記第２の電動機は、上記車両の操舵トルクをアシストする電動パワーステアリング用の操舵アシストモータであって、上記電力消費制御手段は、上記蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーの少なくとも一部を上記操舵アシストモータに対してトルク電流と界磁電流とを組合せて流すように制御するようにしたものである。 A vehicle electric energy control device according to the present invention includes a first motor control circuit that controls a first motor that exchanges power with a drive shaft of a vehicle, and a second motor that does not exchange power with the drive shaft. A second motor control circuit for controlling the first motor, and the first motor control circuit and the second motor control circuit connected to the first motor control circuit and supplying power to the first motor and the second motor. Power storage means for storing at least a part of the electric energy generated by the regenerative operation, state detection means for detecting the state of the power storage means, and the remaining capacity of the power storage means detected by the state detection means exceeds a predetermined value. Power consumption control means for controlling the second motor control circuit so that the electric energy stored in the power storage means is consumed by the second motor when The second motor is a steering assist motor for an electric power steering to assist the steering torque of the vehicle, said power consumption control means, said at least a portion of the electrical energy stored in said storage means The steering assist motor is controlled to flow in combination with torque current and field current .

本発明によれば、蓄電手段の残容量が所定値を超えているときに、蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーの少なくとも一部を、車両の操舵トルクをアシストする電動パワーステアリング用の操舵アシストモータに対しトルク電流と界磁電流とを組合せて流して、操舵アシストモータにより消費させるようにしたので、蓄電手段が満充電の状態を上回って充電されることが回避され、回生で発生した電気エネルギーも、操舵アシストモータにより無理なく消費されるため、過充電によるバッテリの破損を防止できる。また、搭載スペースの増大や制約、あるいは重量増を招くことも無い。
According to the present invention, when the remaining capacity of the power storage means exceeds a predetermined value, the steering assist motor for electric power steering that assists the steering torque of the vehicle with at least a part of the electric energy stored in the power storage means. In contrast, the torque current and the field current are combined and flowed and consumed by the steering assist motor , so that it is avoided that the power storage means is charged beyond the fully charged state, and electric energy generated by regeneration is generated. However, the battery is easily consumed by the steering assist motor, so that damage to the battery due to overcharging can be prevented. Further, there is no increase in mounting space, restrictions, or an increase in weight.

本発明の実施の形態１に係る車両用電気エネルギー制御装置を用いた電動式の車両の要部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the principal part structure of the electrically driven vehicle using the electric energy control apparatus for vehicles which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１に示されたステアリング機構を模式的に示す構成図。The block diagram which shows typically the steering mechanism shown by FIG. 図１に示された第１、第２の電動機、第１、第２電動機制御回路、及び蓄電手段の接続関係を模式的に示す図。The figure which shows typically the connection relation of the 1st, 2nd electric motor shown by FIG. 1, a 1st, 2nd electric motor control circuit, and an electrical storage means. 図１に示された車両用電気エネルギー制御装置の制御処理を示すフロー図。The flowchart which shows the control processing of the electric energy control apparatus for vehicles shown by FIG. 図１に示された第２の電動機としての操舵アシストモータのｄ軸電流指令値を決定するマップを示す図。The figure which shows the map which determines the d-axis current command value of the steering assist motor as a 2nd electric motor shown by FIG. 本発明の実施の形態２に係る車両用電気エネルギー制御装置を用いた電動式の車両の要部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the principal part structure of the electrically driven vehicle using the electric energy control apparatus for vehicles which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図６に示された第１、第２の電動機、第１、第２電動機制御回路、及び蓄電手段の接続関係を模式的に示す図。The figure which shows typically the connection relation of the 1st, 2nd electric motor shown by FIG. 6, a 1st, 2nd electric motor control circuit, and an electrical storage means. 図６に示された車両用電気エネルギー制御装置の制御処理を示すフロー図。The flowchart which shows the control processing of the electric energy control apparatus for vehicles shown by FIG. 図６に示された第２の電動機としての電動コンプレッサの電流指令値決定方法を示すブロック図。The block diagram which shows the electric current command value determination method of the electric compressor as a 2nd electric motor shown by FIG. 図６に示された切換器の切換割合の決定方法を示すブロック図。The block diagram which shows the determination method of the switching ratio of the switch shown by FIG.

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る車両用電気エネルギー制御装置について図１〜図５を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る車両用電気エネルギー制御装置を用いた電動式の車両の要部構成を示すブロック図である。図において、いわゆる電気自動車などの車両１には、駆動と偏向を行う前輪２と従動車輪である後輪３、前輪２を駆動する駆動軸４、前輪２の偏向を行うためのステアリング機構５が搭載されている。 Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a vehicle electric energy control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an electric vehicle using the vehicle electrical energy control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, a vehicle 1 such as a so-called electric vehicle has a front wheel 2 that drives and deflects, a rear wheel 3 that is a driven wheel, a drive shaft 4 that drives the front wheel 2, and a steering mechanism 5 that deflects the front wheel 2. It is installed.

そして、駆動軸４に接続され、駆動軸４と動力のやり取りを行う駆動用の第１の電動機である駆動モータ６と、駆動モータ６を制御する第１電動機制御回路７と、ステアリング機構５の操舵トルクをアシストする第２の電動機としての操舵アシストモータ８と、操舵アシストモータ８を制御する電動パワーステアリング制御器からなる第２電動機制御回路９と、駆動モータ６や操舵アシストモータ８に電気エネルギーを供給する蓄電手段であるバッテリ１０と、ネットワークバス１１などを備えている。   A drive motor 6 that is a first electric motor for driving that is connected to the drive shaft 4 and exchanges power with the drive shaft 4, a first motor control circuit 7 that controls the drive motor 6, and a steering mechanism 5 Electric energy is supplied to a steering assist motor 8 as a second electric motor for assisting the steering torque, a second electric motor control circuit 9 including an electric power steering controller for controlling the steering assist motor 8, and the drive motor 6 and the steering assist motor 8. A battery 10 which is a power storage means for supplying power, a network bus 11 and the like.

なお、上記駆動モータ６と操舵アシストモータ８は何れも同期電動機として構成されており、何れも図示省略しているモータケースに固定されたステータに巻回された三相コイルによって回転磁界を形成する。一方、同じく図示省略しているロータの外周面には複数の永久磁石が設けられており、この永久磁石による磁界と上記三相コイルが形成する磁界との相互作用により、ロータが回転するものである。   The drive motor 6 and the steering assist motor 8 are both configured as a synchronous motor, and both form a rotating magnetic field by a three-phase coil wound around a stator fixed to a motor case (not shown). . On the other hand, a plurality of permanent magnets are provided on the outer peripheral surface of the rotor, not shown, and the rotor rotates due to the interaction between the magnetic field generated by the permanent magnets and the magnetic field formed by the three-phase coil. is there.

また、上記第１電動機制御回路７と第２電動器制御回路９はそれぞれトランジスタインバータとして構成されており、対象となる駆動モータ６または操舵アシストモータ８の各コイルに流れる電流を、制御ＣＰＵによって対をなすトランジスタのオン時間を順次制御するＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波を生成し、三相コイルを付勢することで回転磁界を形成する。なお、ＰＷＭ制御についても従来技術によるものを特別な制限なく用いることができる部分であるので、詳細説明及び図示を省略する。なお、第１電動機制御回路７により駆動モータ６から電力を回生するように制御すると、駆動輪である前輪２の回転により駆動モータ６のロータとステータとの間の滑りが発生し三相コイルに回生電流が流れる。   The first motor control circuit 7 and the second motor control circuit 9 are each configured as a transistor inverter, and a current flowing through each coil of the target drive motor 6 or steering assist motor 8 is controlled by the control CPU. A pseudo sine wave is generated by PWM control that sequentially controls the on-time of the transistors that form the following, and a rotating magnetic field is formed by energizing the three-phase coil. Since PWM control is a part that can be used without any particular limitation, the detailed description and illustration are omitted. If the first motor control circuit 7 controls the drive motor 6 to regenerate electric power, slippage between the rotor of the drive motor 6 and the stator occurs due to the rotation of the front wheel 2 that is the drive wheel, and the three-phase coil Regenerative current flows.

図２は、ステアリング機構５の構成を模式的に示す図である。ステアリング機構５は、運転者が操作するステアリングホイール（以下、単にハンドルという）５ａと、ハンドル５ａの回動角に応じて前輪２を偏向させるラックアンドピニオン機構５ｂを備え、更に、操舵力を軽快にするための機構として、トルクセンサ５ｃ、操舵アシストモータ８、操舵アシストモータ８のトルクをステアリング軸５ｄに伝えるモータギア５ｅ、操舵に対する路面からの反力トルクを検出する路面反力トルク検出器５ｆ、操舵アシストモータ８を制御する第２電動機制御回路９、及びこれらを接続するケーブルなどが具備されている。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the configuration of the steering mechanism 5. The steering mechanism 5 includes a steering wheel (hereinafter simply referred to as a handle) 5a operated by the driver, and a rack and pinion mechanism 5b that deflects the front wheel 2 in accordance with the rotation angle of the handle 5a, and further reduces the steering force. As a mechanism for achieving this, a torque sensor 5c, a steering assist motor 8, a motor gear 5e that transmits the torque of the steering assist motor 8 to the steering shaft 5d, a road surface reaction force torque detector 5f that detects a reaction force torque from the road surface with respect to steering, A second motor control circuit 9 for controlling the steering assist motor 8 and a cable for connecting them are provided.

図２において、ハンドル５ａには運転者による操舵トルクが加えられ、トルクセンサ５ｃは操舵トルクに応じた操舵トルク検出信号を発生する。操舵アシストモータ８は、モータギア５ｅを介してステアリング軸５ｄに結合され、操舵トルクをアシストするアシストトルクをステアリング軸５ｄに与える。ステアリング軸５ｄに与えられる操舵トルクとアシストトルクとを加え合わせた合成トルクが、ラックアンドピニオン機構５ｂを通じて、前輪２を偏向する。   In FIG. 2, a steering torque from the driver is applied to the handle 5a, and the torque sensor 5c generates a steering torque detection signal corresponding to the steering torque. The steering assist motor 8 is coupled to the steering shaft 5d via the motor gear 5e, and applies assist torque to assist the steering torque to the steering shaft 5d. A combined torque obtained by adding the steering torque and the assist torque applied to the steering shaft 5d deflects the front wheels 2 through the rack and pinion mechanism 5b.

図３は、図１に示された駆動モータ６と第１電動機制御回路７、操舵アシストモータ８と第２電動機制御回路９、及び蓄電手段であるバッテリ１０の接続関係を模式的に示している。第１電動機制御回路７と電動パワーステアリング制御器である第２電動機制御回路９は、バッテリ１０及びネットワークバス１１を介して各々接続され、相互に通信と電力のやりとりが可能である。なお、第１電動機制御回路７には、ブレーキ操作時に駆動モータ６を回生動作させ、回生電力が生じたときに、その回生電力をバッテリ１０に蓄える機能も具備されている。なお、バッテリ１０の種類等は特に限定されるものではないが、例えばリチウムイオン電池などは好ましく用いることができる。また、蓄電手段は、急速充電が可能なコンデンサを併用したものであっても良い。   FIG. 3 schematically shows a connection relationship between the drive motor 6 and the first electric motor control circuit 7, the steering assist motor 8 and the second electric motor control circuit 9, and the battery 10, which are power storage means, shown in FIG. 1. . The first motor control circuit 7 and the second motor control circuit 9 which is an electric power steering controller are connected to each other via a battery 10 and a network bus 11, and can communicate and exchange power with each other. The first motor control circuit 7 also has a function of causing the drive motor 6 to perform a regenerative operation during brake operation and storing the regenerative power in the battery 10 when regenerative power is generated. In addition, although the kind etc. of the battery 10 are not specifically limited, For example, a lithium ion battery etc. can be used preferably. Further, the power storage means may be a combination of a capacitor capable of rapid charging.

一方、駆動制御器である第１電動機制御回路７はバッテリ１０の充電状態を図示省略している状態検出手段により常時監視可能な構成となっており、バッテリ１０の残量や温度を常時監視している。また、第１電動機制御回路７と第２電動機制御回路９はネットワークバス１１により相互に通信可能に構成されている。そして、本発明の典型的な特徴部分である電力消費制御手段は、上記状態検出手段により検出されたバッテリ１０の残容量が所定値を超えているときに、バッテリ１０に蓄えられた電気エネルギーが第２の電動機である操舵アシストモータ８により消費されるように上記第２電動機制御回路９を制御するものである。該電力消費制御手段はこの例では第１電動機制御回路７に設けられている（図示省略）。なお、その他の構成は従来のものと同様なので、図示及び説明を省略する。   On the other hand, the first motor control circuit 7 that is a drive controller is configured to be able to constantly monitor the state of charge of the battery 10 by means of state detection means not shown, and constantly monitors the remaining amount and temperature of the battery 10. ing. The first motor control circuit 7 and the second motor control circuit 9 are configured to be able to communicate with each other via a network bus 11. The power consumption control means, which is a typical characteristic part of the present invention, is that the electric energy stored in the battery 10 is stored when the remaining capacity of the battery 10 detected by the state detection means exceeds a predetermined value. The second motor control circuit 9 is controlled so as to be consumed by the steering assist motor 8 which is the second motor. In this example, the power consumption control means is provided in the first motor control circuit 7 (not shown). In addition, since the other structure is the same as that of a conventional one, illustration and description are omitted.

次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について、図４に示すフローチャートを参照して、電力消費制御手段がバッテリ１０を満充電とならないように制御する動作を中心に説明する。なお、図４に示すルーチンは、車両の例えば運転スイッチのＯＮと共に実行され、予め設定された所定時間毎、例えば１０ｍｓｅｃ毎にサイクリックに実行される。   Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 4 focusing on the operation in which the power consumption control means controls the battery 10 so as not to be fully charged. . Note that the routine shown in FIG. 4 is executed when the driving switch of the vehicle is turned on, for example, and is cyclically executed every predetermined time, for example, every 10 msec.

第１電動機制御回路７は、先ずバッテリ１０の残容量ＢＲＭを読み込み（ステップＳ１）、読み込んだバッテリ１０の残容量ＢＲＭをしきい値Ｂｒｅｆと比較する（ステップＳ２）。ここで、しきい値Ｂｒｅｆは、バッテリ１０の残容量ＢＲＭの適正な範囲の上限値であり、バッテリ１０の種類や容量、バッテリ１０の使用状況などによって定められる。読み込んだバッテリ１０の残容量ＢＲＭがしきい値Ｂｒｅｆ未満の時、即ちステップＳ２の結果がＮｏのときは、バッテリ１０の残容量は適正な範囲にあると判断されて本ルーチンが終了され、所定時間後に再び本ルーチンが繰り返される。   The first motor control circuit 7 first reads the remaining capacity BRM of the battery 10 (step S1), and compares the read remaining capacity BRM of the battery 10 with a threshold value Bref (step S2). Here, the threshold value Bref is an upper limit value of an appropriate range of the remaining capacity BRM of the battery 10, and is determined by the type and capacity of the battery 10, the usage status of the battery 10, and the like. When the remaining capacity BRM of the read battery 10 is less than the threshold value Bref, that is, when the result of step S2 is No, it is determined that the remaining capacity of the battery 10 is in an appropriate range, and this routine is terminated. This routine is repeated again after a time.

一方、バッテリ１０の残容量ＢＲＭがしきい値Ｂｒｅｆ以上の時、即ちステップＳ２の結果がＹｅｓのときは、バッテリ１０の放電が必要と判断して、ステップＳ３以下の放電処理を行う。ステップＳ３においては、第１電動機制御回路７は、ネットワークバス１１を介して第２電動器制御回路９に電力消費の指示を行う。第２電動器制御回路９は、第１電動機制御回路７からの指示を受け、路面反力トルク検出器５ｆの出力と、図５に示すマップに基づき、操舵アシストモータ８のｄ軸電流指令値を決定する。なお、詳細な説明は省略するが、第２電動器制御回路９は、トルクセンサ５ｃの出力に基づくアシスト電流（即ちｑ軸電流）の指令値も常時決定している。   On the other hand, when the remaining capacity BRM of the battery 10 is greater than or equal to the threshold value Bref, that is, when the result of step S2 is Yes, it is determined that the battery 10 needs to be discharged, and the discharging process after step S3 is performed. In step S <b> 3, the first motor control circuit 7 instructs the second motor control circuit 9 to consume power via the network bus 11. The second motor control circuit 9 receives an instruction from the first motor control circuit 7, and based on the output of the road surface reaction force torque detector 5f and the map shown in FIG. 5, the d-axis current command value of the steering assist motor 8 To decide. Although not described in detail, the second motor control circuit 9 always determines a command value for assist current (ie, q-axis current) based on the output of the torque sensor 5c.

上記設定された値の電流が操舵アシストモータ８の三相コイルに流れるように操舵アシストモータ８の制御を行う（ステップＳ４）。ここで、ｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値は、それぞれ操舵アシストモータ８における界磁電流とトルク電流の指令値である。但し、操舵アシストモータ８は、上述したように同期電動機として構成されているから、ｄ軸電流指令値として設定される電流は、弱め界磁電流として作用するものとなる。このようにｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを設定して操舵アシストモータ８を制御することにより、操舵アシストモータ８は、トルクの発生を抑えつつ、銅損等により電力を消費するように動作する。   The steering assist motor 8 is controlled so that the current having the set value flows through the three-phase coil of the steering assist motor 8 (step S4). Here, the d-axis current command value and the q-axis current command value are the command values of the field current and the torque current in the steering assist motor 8, respectively. However, since the steering assist motor 8 is configured as a synchronous motor as described above, the current set as the d-axis current command value acts as a field weakening current. By controlling the steering assist motor 8 by setting the d-axis current command value and the q-axis current command value in this way, the steering assist motor 8 consumes electric power due to copper loss or the like while suppressing the generation of torque. To work.

上記説明したように、実施の形態１によれば、バッテリ１０に蓄えられた電気エネルギーを駆動軸４と動力のやりとりを行わない第２の電動機である操舵アシストモータ８により消費することができる。また、第１の電動機である駆動モータ６が回生運転され、バッテリ１０に負荷される場合においても、バッテリ１０の残容量ＢＲＭがしきい値Ｂｒｅｆ以上の時には、上記構成で操舵アシストモータ８により回生電流を消費させることができる。この結果、バッテリ１０の残容量ＢＲＭを所定の範囲内に保持することができ、バッテリ１０が満充電となって、回生制動トルクが得られなくなったり、バッテリ１０を過充電して破損させたりする不都合を防止することができる。   As described above, according to the first embodiment, the electric energy stored in the battery 10 can be consumed by the steering assist motor 8 that is the second electric motor that does not exchange power with the drive shaft 4. Further, even when the drive motor 6 that is the first electric motor is regeneratively operated and loaded on the battery 10, when the remaining capacity BRM of the battery 10 is equal to or greater than the threshold value Bref, the regenerative operation is performed by the steering assist motor 8 with the above configuration. Current can be consumed. As a result, the remaining capacity BRM of the battery 10 can be held within a predetermined range, and the battery 10 is fully charged, so that regenerative braking torque cannot be obtained, or the battery 10 is overcharged and damaged. Inconvenience can be prevented.

また、バッテリ１０に蓄えられた電気エネルギーを操舵アシストモータ８で消費させるため、電気的負荷、例えば電力を熱として消費させる抵抗器などを設ける必要がない。さらに、操舵アシストモータ８は車両１の駆動軸４とは切り離された場所に設置されたものであるため、駆動軸４と動力のやり取りを行う電動機は駆動モータ６だけでよく、駆動軸４と動力のやり取りが可能な電動機の数を減らすことができ、搭載スペースの増大を招くことが無く、重量も低減できる。   Moreover, since the electric energy stored in the battery 10 is consumed by the steering assist motor 8, it is not necessary to provide an electrical load, for example, a resistor that consumes electric power as heat. Further, since the steering assist motor 8 is installed at a location separated from the drive shaft 4 of the vehicle 1, the drive motor 6 is the only motor that exchanges power with the drive shaft 4. The number of electric motors capable of exchanging power can be reduced, the mounting space is not increased, and the weight can be reduced.

また、第２電動器制御回路９が、路面反力トルクに従って図５のように操舵アシストモータ８のアシストトルクを抑えるようにｄ軸電流指令値を設定したため、見かけ上、操舵反力が強まり、曲がりくねった下り坂のような車両の挙動を乱しやすい状況においてハンドルの戻りを早くすることができ、車両を不安定にしにくい操舵となるだけでなく、操舵アシストモータ８で消費する電力分が駆動モータ６の回生制動トルクとなるため、車両を減速させることができ、長い下り坂などにおいてもより安全な走行が可能になる。また、曲がりくねった下り坂を走行する場合、例えば操舵の切り戻しに合わせ、回生で発生した電気エネルギーを操舵アシストモータ８の界磁電流によって消費することで操舵方向のアシスト力を弱め、路面からの反力を使って切り戻しを素早くでき、車両のヨーの発生を最小限に抑え車両を安定化させるといった効果も得られる。   Further, since the second motor control circuit 9 sets the d-axis current command value so as to suppress the assist torque of the steering assist motor 8 as shown in FIG. 5 according to the road surface reaction force torque, the steering reaction force apparently increases, The steering wheel can be returned quickly in situations where the behavior of the vehicle, such as a winding downhill, is likely to be disturbed, and the steering assist motor 8 not only makes steering difficult to make the vehicle unstable but also drives the power consumed by the steering assist motor 8. Since the regenerative braking torque of the motor 6 is used, the vehicle can be decelerated, and safer traveling is possible even on a long downhill. Further, when traveling on a winding downhill, for example, when the steering is switched back, the electric energy generated by regeneration is consumed by the field current of the steering assist motor 8 to weaken the assist force in the steering direction, and from the road surface. The reaction force can be used to quickly switch back, and the effect of stabilizing the vehicle by minimizing the yaw generation of the vehicle can be obtained.

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る車両用電気エネルギー制御装置について図６〜図１０を参照して説明する。図６は本発明の実施の形態２に係る車両用電気エネルギー制御装置を用いた電動式の車両の要部構成を示すブロック図である。なお、各図を通じて同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。車両１には、ブレーキ装置２０、車両１のエアコンの冷媒ガスを吸入・圧縮し、容易に液化するよう加圧する電動コンプレッサ２１、電動コンプレッサ２１で圧縮された高温、高圧のガス状冷媒を冷やして液化させるコンデンサ２２、液化した冷媒を気化させ、その気化熱を利用して周囲から熱を奪い、冷気を得るためのエバポレータ２３、エバポレータ２３で生成された冷気を車室内やブレーキ装置まで導くダクト２４、ダクト２４内の冷気の流路を切り替える切換器２５、及び図示省略している室温センサ、室温設定手段などに基づいて電動コンプレッサ２１、切換器２５、及び図示省略している送風ファンなどを制御するエアコン制御器２６などを備えている。 Embodiment 2. FIG.
Next, a vehicle electric energy control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram showing a main configuration of an electric vehicle using the vehicle electrical energy control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part throughout each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The vehicle 1 includes a brake device 20, an electric compressor 21 that sucks and compresses refrigerant gas from the air conditioner of the vehicle 1 and pressurizes the refrigerant gas for easy liquefaction, and cools the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant compressed by the electric compressor 21. A condenser 22 for liquefying, a refrigerant 24 for vaporizing the liquefied refrigerant, taking heat away from the surroundings to obtain cold air, and a duct 24 for leading the cold air generated by the evaporator 23 to the vehicle interior and the brake device The switch 25 for switching the cool air flow path in the duct 24, the room temperature sensor (not shown), the room temperature setting means, and the like are used to control the electric compressor 21, the switch 25, the blower fan (not shown), and the like. The air conditioner controller 26 is provided.

この実施の形態２では、上記電動コンプレッサ２１の駆動モータ（図示省略）部分が車両１の駆動軸６と動力のやり取りを行わない第２の電動機を構成し、上記エアコン制御器２６が第２電動機制御回路を構成している。なお、ここでは便宜上、電動コンプレッサ２１が第２の電動機を構成するものと看做している。上記の他、同期電動機として構成された駆動モータ６や電動コンプレッサ２１に電気エネルギーを供給する蓄電手段であるバッテリ１０、第１電動機制御回路７、ネットワークバス１１などを備えている点は実施の形態１と同様である。   In the second embodiment, the drive motor (not shown) of the electric compressor 21 constitutes a second electric motor that does not exchange power with the drive shaft 6 of the vehicle 1, and the air conditioner controller 26 is the second electric motor. A control circuit is configured. Here, for convenience, it is considered that the electric compressor 21 constitutes the second electric motor. In addition to the above, the embodiment includes a battery 10, which is a storage means for supplying electric energy to the drive motor 6 and the electric compressor 21 configured as a synchronous motor, a first motor control circuit 7, a network bus 11, and the like. Same as 1.

電動コンプレッサ２１の駆動モータは特に限定されるものではないが、例えば一般的なブラシ付き直流モータとして構成され、モータケースに固定された永久磁石と、回転子に巻回されたコイル、回転するコイルに電気を供給するためのブラシ、ブラシに接触して摺動し、コイルに電気を導くコミュテータから成るものなどは好ましく用いることができる。このブラシ付き直流モータで発生した回転を利用して圧縮機構部に導入した気体が圧縮される。なお、これらは極一般的なものであるので何れも図示を省略している。   Although the drive motor of the electric compressor 21 is not particularly limited, for example, it is configured as a general brushed DC motor, a permanent magnet fixed to the motor case, a coil wound around the rotor, and a rotating coil A brush for supplying electricity to the brush, a commutator that slides in contact with the brush and guides electricity to the coil, and the like can be preferably used. The gas introduced into the compression mechanism is compressed using the rotation generated by the DC motor with brush. In addition, since these are very general things, all are abbreviate | omitting illustration.

エアコン制御器２６による電動コンプレッサ２１の制御は、対象となる駆動モータのコイルに流れる電流を、制御ＣＰＵによってＰＷＭ制御するものである。一方、第１電動機制御回路７によって駆動モータ６から電力を回生するような制御が行われると、駆動輪である前輪２の回転により駆動モータ６のロータとステータとの間の滑りが発生し、三相コイルに回生電流が流れる点は実施の形態１と同様である。   The control of the electric compressor 21 by the air conditioner controller 26 is for PWM control of the current flowing through the coil of the target drive motor by the control CPU. On the other hand, when the first motor control circuit 7 performs control to regenerate power from the drive motor 6, slippage between the rotor of the drive motor 6 and the stator occurs due to the rotation of the front wheel 2 that is the drive wheel, The point that the regenerative current flows through the three-phase coil is the same as in the first embodiment.

図７は、図６に示された駆動モータ６と第１電動機制御回路７、電動コンプレッサ２１とエアコン制御器２６、及びバッテリ１０の接続関係を模式的に示している。第１電動機制御回路７とエアコン制御器２６は、バッテリ１０及びネットワークバス１１を介して各々接続され、相互に通信と電力のやりとりが可能である。   FIG. 7 schematically shows the connection relationship between the drive motor 6 and the first electric motor control circuit 7, the electric compressor 21, the air conditioner controller 26, and the battery 10 shown in FIG. 6. The first motor control circuit 7 and the air conditioner controller 26 are connected to each other via the battery 10 and the network bus 11, and can communicate and exchange power with each other.

そして、駆動制御器である第１電動機制御回路７はバッテリ１０の残量や温度などの充電状態を図示省略している状態検出手段により常時監視している。また、第１電動機制御回路７と第２電動機制御回路であるエアコン制御器２６はネットワークバス１１により相互に通信可能に構成されている。そして、本発明の典型的な特徴部分である電力消費制御手段は、上記状態検出手段により検出されたバッテリ１０の残容量が所定値を超えているときに、バッテリ１０に蓄えられた電気エネルギーが第２の電動機である電動コンプレッサ２１により消費されるようにエアコン制御器２６を制御する。該電力消費制御手段は、この例では第１電動機制御回路７の付加機能として設けられている（図示省略）。なお、その他は実施の形態１と同様に構成されている。   The first motor control circuit 7 serving as a drive controller constantly monitors the state of charge of the battery 10 such as the remaining amount and temperature by state detection means not shown. The first motor control circuit 7 and the air conditioner controller 26 as the second motor control circuit are configured to communicate with each other via the network bus 11. The power consumption control means, which is a typical characteristic part of the present invention, is that the electric energy stored in the battery 10 is stored when the remaining capacity of the battery 10 detected by the state detection means exceeds a predetermined value. The air conditioner controller 26 is controlled so as to be consumed by the electric compressor 21 which is the second electric motor. In this example, the power consumption control means is provided as an additional function of the first motor control circuit 7 (not shown). The rest of the configuration is the same as in the first embodiment.

次に、上記のように構成された実施の形態２の動作について、図８に示すフローチャートを参照して、電力消費制御手段がバッテリ１０を満充電とならないように制御する動作を中心に説明する。なお、図８に示すルーチンは、車両の例えば運転スイッチのＯＮと共に実行され、予め設定された所定時間毎、例えば１０ｍｓｅｃ毎にサイクリックに実行される。第１電動機制御回路７はまず、バッテリ１０の残容量ＢＲＭを読み込み（ステップＳ２１）、読み込んだバッテリ１０の残容量ＢＲＭをしきい値Ｂｒｅｆと比較する（ステップＳ２２）。ここで、しきい値Ｂｒｅｆは、バッテリ１０の残容量ＢＲＭの適正な範囲の上限値であり、バッテリ１０の種類や容量、バッテリ１０の使用状況などによって定められる。読み込んだバッテリ１０の残容量ＢＲＭがしきい値Ｂｒｅｆ未満の時は、バッテリ１０の残容量は適正な範囲にあるとの判断であり、比較結果がＮｏとなって、本ルーチンは終了される。   Next, the operation of the second embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 8 focusing on the operation in which the power consumption control means controls the battery 10 so as not to be fully charged. . Note that the routine shown in FIG. 8 is executed when the driving switch of the vehicle is turned on, for example, and is cyclically executed every predetermined time, for example, every 10 msec. First, the first motor control circuit 7 reads the remaining capacity BRM of the battery 10 (step S21), and compares the read remaining capacity BRM of the battery 10 with the threshold value Bref (step S22). Here, the threshold value Bref is an upper limit value of an appropriate range of the remaining capacity BRM of the battery 10, and is determined by the type and capacity of the battery 10, the usage status of the battery 10, and the like. If the read remaining capacity BRM of the battery 10 is less than the threshold value Bref, it is determined that the remaining capacity of the battery 10 is in an appropriate range, the comparison result is No, and this routine is terminated.

一方、バッテリ１０の残容量ＢＲＭがしきい値Ｂｒｅｆ以上の時には、バッテリ１０の放電が必要との判断であり、ステップＳ２２の比較結果がＹｅｓとなって、第１電動機制御回路７に対して放電処理を促す信号が伝送される。第１電動機制御回路７は、その信号を受けてネットワークバス１１を介してエアコン制御器２６に電力消費の指示を行う。エアコン制御器２６は、第１電動機制御回路７からの指示を受け、図９に基づく制御ブロックにより、電動コンプレッサ２１への電流指令値を決定する（ステップＳ２３）。   On the other hand, when the remaining capacity BRM of the battery 10 is equal to or greater than the threshold value Bref, it is determined that the battery 10 needs to be discharged. The comparison result in step S22 is Yes, and the first motor control circuit 7 is discharged. A signal that prompts processing is transmitted. The first motor control circuit 7 receives the signal and instructs the air conditioner controller 26 via the network bus 11 to consume power. The air conditioner controller 26 receives an instruction from the first motor control circuit 7 and determines a current command value to the electric compressor 21 by the control block based on FIG. 9 (step S23).

なおこの例では、室温と設定温度との差に応じて決められる予め設定された、電動コンプレッサ２１のベース電流に対して、放電処理を行うために必要な放電電流、または回生電流があるときにはその回生電流と重畳された電流値が、電動コンプレッサ２１に対する許容電流を超えないようにリミッタを通した電流値を電動コンプレッサ電流指令値として生成される。エアコン制御器２６は、上記のように生成された電動コンプレッサ電流指令値に対応する電流が電動コンプレッサ２１のコイルに流れるように制御を行う（ステップＳ２４）。   In this example, when there is a discharge current or a regenerative current necessary for performing a discharge process with respect to a preset base current of the electric compressor 21 determined according to the difference between the room temperature and the set temperature, A current value passed through a limiter is generated as an electric compressor current command value so that the current value superimposed on the regenerative current does not exceed the allowable current for the electric compressor 21. The air conditioner controller 26 performs control so that a current corresponding to the electric compressor current command value generated as described above flows through the coil of the electric compressor 21 (step S24).

また、エアコン制御器２６は、図１０に示す制御ブロックによって、電動コンプレッサ２１に入力する上記図９のように設定された電動コンプレッサ電流指令値の電流と、予め設定された、室温と設定温度との差に応じて決められる電動コンプレッサ２１のベース電流から、ダクト２４内の切換器２５の切換割合を算出し、その算出結果に応じて切換器２５の制御を行う（ステップＳ２５）。   Further, the air conditioner controller 26 uses the control block shown in FIG. 10 to input the electric compressor current command value current input to the electric compressor 21 as shown in FIG. 9 and the preset room temperature and set temperature. From the base current of the electric compressor 21 determined according to the difference, the switching ratio of the switch 25 in the duct 24 is calculated, and the switch 25 is controlled according to the calculation result (step S25).

例えば、エアコンを運転していないか、冷房負荷が小さく、電動コンプレッサ２１のベース電流が小さい状態で、上記電動コンプレッサ電流指令値が生成された場合には、冷気を室内側よりもブレーキ側に送る割合が増え、冷房負荷が大きく電動コンプレッサ２１のベース電流が大きい場合には、冷気を室内側に送る割合がそれよりも増えるように動作する。このようにエアコンの電動コンプレッサ２１を制御することにより、バッテリ１０に蓄えられた電気エネルギーや駆動モータ６で発生した回生電力を消費するよう動作する。   For example, when the electric compressor current command value is generated when the air conditioner is not operated or the cooling load is small and the base current of the electric compressor 21 is small, the cool air is sent to the brake side rather than the indoor side. When the ratio increases and the cooling load is large and the base current of the electric compressor 21 is large, the operation is performed so that the ratio of sending the cool air to the indoor side increases more than that. Thus, by controlling the electric compressor 21 of the air conditioner, the electric energy stored in the battery 10 and the regenerative power generated by the drive motor 6 are operated.

上記のように実施の形態２によれば、バッテリ１０に蓄えられた電気エネルギーや駆動モータ６で発生した回生電力を駆動軸４と動力のやり取りを行わない第２の電動機である電動コンプレッサ２１により消費することができる。この結果、バッテリ１０の残容量ＢＲＭを所定の範囲内に保持することができ、バッテリ１０が満充電となって、回生制動トルクが得られなくなったり、バッテリ１０を過充電して破損させたりする不都合を防止することができる。   As described above, according to the second embodiment, the electric energy stored in the battery 10 and the regenerative electric power generated by the drive motor 6 are transferred by the electric compressor 21 that is the second electric motor that does not exchange power with the drive shaft 4. Can be consumed. As a result, the remaining capacity BRM of the battery 10 can be held within a predetermined range, and the battery 10 is fully charged, so that regenerative braking torque cannot be obtained, or the battery 10 is overcharged and damaged. Inconvenience can be prevented.

また、バッテリ１０に蓄えられた電気エネルギーを電動コンプレッサ２１で消費するため、電気的負荷、例えば電力を熱として消費する抵抗器などを設ける必要がない。さらに、電動コンプレッサ２１は車両１の駆動軸４とは切り離された場所に設置されたものであるため、駆動軸４と動力のやり取りを行う電動機は駆動モータ６だけでよく、余分な搭載スペースを確保する必要が無く、重量を低減できる。   Further, since the electric energy stored in the battery 10 is consumed by the electric compressor 21, it is not necessary to provide an electrical load, for example, a resistor that consumes electric power as heat. Furthermore, since the electric compressor 21 is installed at a location separated from the drive shaft 4 of the vehicle 1, the drive motor 6 is the only electric motor that exchanges power with the drive shaft 4, and extra mounting space is required. There is no need to ensure it, and the weight can be reduced.

また、バッテリ１０に蓄えられた所定レベルを超える電気エネルギーに、回生で発生した電気エネルギーを加算して電動コンプレッサ２１を駆動するようにしたため、より強い冷気を生成することができ、回生エネルギーで電動コンプレッサ２１の消費電力を賄え、トータルの電力消費を抑えることができるという効果がある。   Further, since the electric compressor 21 is driven by adding the electric energy generated by regeneration to the electric energy exceeding the predetermined level stored in the battery 10, stronger cold air can be generated, and electric power can be generated using the regenerative energy. The power consumption of the compressor 21 can be covered, and the total power consumption can be suppressed.

さらに、電動コンプレッサ２１によって得られた冷気を車両１の室内とブレーキ装置２０に導くダクト２４と、冷気の流れを室内側とブレーキ側に所望の割合で切替え得る切替器２５を備え、電力消費制御手段が、室温とエアコンの設定温度によって定められた電動コンプレッサ２１のベース電流と、生成された電動コンプレッサ２１に対する電流指令値に応じて切替器２５を制御すようにしたので、回生による制動と協調するため小型のブレーキ装置が搭載される電動式の車両においては、長い下り坂のような状況でブレーキ装置２０の過熱を抑制できるだけでなく、電動コンプレッサ２１で消費する電気エネルギーが、駆動モータ６の回生制動トルクとなるため、摩擦ブレーキを用いる割合を減らして車両を効率的に減速させることができ、ブレーキ装置２０のベーパーロックを防ぎつつより安全な速度での走行が可能になる。   Furthermore, a duct 24 that guides the cool air obtained by the electric compressor 21 to the interior of the vehicle 1 and the brake device 20 and a switch 25 that can switch the flow of cool air between the interior and the brake at a desired ratio are provided. The means controls the switch 25 in accordance with the base current of the electric compressor 21 determined by the room temperature and the set temperature of the air conditioner and the generated current command value for the electric compressor 21, so that the braking and coordination by regeneration are coordinated. Therefore, in an electric vehicle equipped with a small brake device, not only can the overheating of the brake device 20 be suppressed in a long downhill situation, but also the electric energy consumed by the electric compressor 21 can be reduced by the drive motor 6. Since regenerative braking torque is used, the vehicle can be decelerated efficiently by reducing the proportion of friction brakes used. Allows running at safer speeds while preventing vapor lock of the brake device 20.

なお、上記実施の形態１、２ではこの発明を電気自動車などの電動式の車両に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば内燃機関と電動機を併用するハイブリッド車、あるいは燃料電池や太陽電池を用いる車両などにも適用できる。また、第２の電動機として、操舵アシストモータ８と電動コンプレッサ２１の双方を用いるようにすることもできる。その他、後輪３を駆動輪にし、あるいは電力消費制御手段を第１電動機制御回路７以外の制御部に設けるなど、この発明の精神を逸脱しない限りにおいて、種々の変形や変更が可能であることは言うまでもない。   In the first and second embodiments, the case where the present invention is applied to an electric vehicle such as an electric vehicle has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a hybrid vehicle using an internal combustion engine and an electric motor together, Or it can apply also to the vehicle etc. which use a fuel cell or a solar cell. Further, both the steering assist motor 8 and the electric compressor 21 can be used as the second electric motor. In addition, various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention, such as using the rear wheel 3 as a drive wheel or providing a power consumption control means in a control unit other than the first motor control circuit 7. Needless to say.

１ 車両、 ２ 前輪（駆動輪）、 ３ 後輪、 ４ 駆動軸、 ５ ステアリング機構、 ５ａ ハンドル、 ５ｂ ラックアンドピニオン機構、 ５ｃ トルクセンサ、 ５ｄ ステアリング軸、 ５ｅ モータギア、 ５ｆ 路面反力トルク検出器、 ６ 駆動モータ（第１の電動機）、 ７ 第１電動機制御回路、 ８ 操舵アシストモータ（第２の電動機）、 ９ 第２電動機制御回路、 １０ バッテリ（蓄電手段）、 １１ ネットワークバス、 ２０ ブレーキ装置、 ２１ 電動コンプレッサ（第２の電動機）、 ２２ コンデンサ、 ２３ エバポレータ、 ２４ ダクト、 ２５ 切換器、 ２６ エアコン制御器（第２電動機制御回路）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle, 2 Front wheel (drive wheel), 3 Rear wheel, 4 Drive shaft, 5 Steering mechanism, 5a Handle, 5b Rack and pinion mechanism, 5c Torque sensor, 5d Steering shaft, 5e Motor gear, 5f Road surface reaction force torque detector, 6 drive motor (first motor), 7 first motor control circuit, 8 steering assist motor (second motor), 9 second motor control circuit, 10 battery (power storage means), 11 network bus, 20 brake device, 21 electric compressor (second electric motor), 22 condenser, 23 evaporator, 24 duct, 25 switch, 26 air conditioner controller (second electric motor control circuit).

Claims (2)

車両の駆動軸と動力のやり取りを行う第１の電動機を制御する第１電動機制御回路と、上記駆動軸と動力のやり取りを行わない第２の電動機を制御する第２電動機制御回路と、上記第１電動機制御回路及び上記第２電動機制御回路に接続され、上記第１の電動機及び第２の電動機に電力を供給し得ると共に、上記第１の電動機の回生動作により発生した電気エネルギーの少なくとも一部を蓄える蓄電手段と、この蓄電手段の状態を検出する状態検出手段と、この状態検出手段により検出された上記蓄電手段の残容量が所定値を超えているときに、上記蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーが上記第２の電動機により消費されるように上記第２電動機制御回路を制御する電力消費制御手段とを備え、上記第２の電動機は、上記車両の操舵トルクをアシストする電動パワーステアリング用の操舵アシストモータであって、上記電力消費制御手段は、上記蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーの少なくとも一部を上記操舵アシストモータに対してトルク電流と界磁電流とを組合せて流すように制御することを特徴とする車両用電気エネルギー制御装置。 A first motor control circuit that controls a first motor that exchanges power with a drive shaft of the vehicle; a second motor control circuit that controls a second motor that does not exchange power with the drive shaft; and 1 is connected to the first motor control circuit and the second motor control circuit, can supply power to the first motor and the second motor, and at least a part of the electric energy generated by the regenerative operation of the first motor. Stored in the power storage means when the remaining capacity of the power storage means detected by the state detection means exceeds a predetermined value. and a power consumption control means for electrical energy to control the second motor control circuit to be consumed by the second motor, the second motor, the steering torque of the vehicle A steering assist motor for assisting electric power steering, wherein the power consumption control means generates at least a part of electric energy stored in the power storage means as a torque current and a field current to the steering assist motor. An electric energy control device for a vehicle , wherein the control is performed so as to flow in combination . 上記電力消費制御手段は、上記車両の操舵によって偏向輪に生じる路面反力トルクを検出する路面反力トルク検出器を備え、この路面反力トルク検出器の出力に応じて上記界磁電流量を決定することを特徴とする請求項１に記載の車両用電気エネルギー制御装置。 The power consumption control means includes a road surface reaction force torque detector that detects a road surface reaction force torque generated on a deflecting wheel by steering the vehicle, and determines the field current amount according to an output of the road surface reaction force torque detector. The vehicular electrical energy control device according to claim 1 .
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