JP5830449B2 - 電動車駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、回生協調ブレーキ制御を行う電動車両に搭載される電動車駆動システムに関する。

回転電機の駆動力を利用して車輪を駆動するハイブリット自動車や電気自動車などの電動車では、車両速度を制御する際や車両を制動する際に、回転電機を回生動作させて制動力を発生し、そのときの回生電力をバッテリに戻して充電することで、車両運動エネルギを有効に活用するようにしている。なお、以下では、モータ、ジェネレータ、及びモータジェネレータを総称して回転電機と呼ぶことにする。

すなわち、従来の車両では、制動時に車両の運動エネルギは摩擦ブレーキにより摩擦熱となって捨てられていたが、回生協調ブレーキ装置の設けられた電動車では、ドライバ要求制動力を摩擦ブレーキ力と回生ブレーキ力に按分して、車両の運動エネルギの一部を回生電力として回収しバッテリを充電している。しかし、制動力の一部が回転電機の回生ブレーキ力に按分されているために、回生協調ブレーキ動作中にバッテリフェイルが発生して充放電禁止となった場合、ただちに回転電機の回生動作を停止してしまうと制動力が不足し、車両走行が不安定となったりドライバに不安感を与えたりする。

例えば、バッテリへの電力受け入れが制限されている場合の制御としては、電流の位相を変化させて発電効率を下げ、回転電機のトルクを変化させずに発電量を低下させるようにする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１５２４０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載には、回生協調ブレーキ動作中の回生動作停止に伴う車両走行の不安定という課題に関しては、好適な方法は示されていない。

請求項１の発明は、回生協調ブレーキ制御装置を備える電動車両に搭載され、電動車両に搭載されたバッテリの状態を監視するバッテリ監視部と、電動車両の回転電機を制御する回転電機制御部と、を備える電動車駆動システムであって、バッテリ監視部は、回生協調ブレーキ制御中に前記バッテリの状態が充電不可状態であることを検出するとバッテリが充電可能か否かを診断し、診断の開始とともに予告信号を出力し、診断結果から充電不可と判断すると充電不可信号を出力し、診断結果から充電可能と判断すると予告解除信号を出力し、回転電機制御部は、回生協調ブレーキ制御中に予告信号を受信すると、回転電機のトルクを回生ブレーキ力に相当する回生トルクに保持しつつ、回転電機の内部損失を増大させて回生ブレーキによる回生電力を減少させる損失増大制御を実行し、予告信号の受信後に予告解除信号を受信すると損失増大制御を中止し、予告信号の受信後に充電不可信号を受信すると損失増大制御を継続することを特徴とする。

本発明によれば、回生協調ブレーキ動作中に回生電力を減少させる損失増大制御を行うことにより、回生協調ブレーキ動作中の回生動作停止時において、車両走行の安定性向上を図ることができる。

図１は、電動車駆動システムを適用した電動車１の構成を表す図である。 図２は、電動車両１の要部を示すブロック図である。 図３は、電力変換装置２００の構成を示す図である。 図４は、回転電機制御部２１０を示す図である。 図５は、電流マップの一例を示す図である。 図６は、回生協調ブレーキ動作中における摩擦ブレーキと回生ブレーキの按分状態の変化を示す図である。 図７は、回生協調ブレーキ動作中における電動車１の速度を示す図である。 図８は、回生協調ブレーキ動作中の摩擦ブレーキと回生ブレーキと切り替え処理を示す図である。 図９は、バッテリ制御部３１０およびバッテリ３００を示す図である。 図１０は、バッテリ異常の一例を示す図である。 図１１は、中止動作を瞬時に行った場合の摩擦ブレーキ力と回生ブレーキ力とを示す図である。 図１２は、本実施の形態における回生協調ブレーキ中止処理を示す図である。 図１３は、本実施の形態におけるバッテリ制御部３１０のバッテリ診断過程を示す図である。 図１４は、Fail予告信号およびFail信号が出力される場合のバッテリ状態を示す図である。 図１５は、Fail予告信号およびFail解除信号が出力される場合のバッテリ状態を示す図である。 図１６は、回生トルクと電流位相との関係を示す図である。 図１７は、点Ｐｈ１の電流位相におけるｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑのベクトル図である。 図１８は、点Ｐｊ１の電流位相におけるｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑをベクトル図である。 図１９は、図４に示した電流指令演算部２２０における電流マップ２２０ａをより詳細に示す図である。 図２０は、保護動作の第１の例を示す図である。 図２１は、第１の例においてFail解除が行われず、バッテリFailが確定した場合を示す図である。 図２２は、保護動作の第２の例を示す図である。 図２３は、保護動作の第３の例を示す図である。 図２４は、第３の例における電流マップを説明する図である。 図２５は、複数の損失増大電流マップを設ける場合の回生トルクと電流位相との関係を示す図である。 図２６は、第２の実施の形態を説明する図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
−第１の実施形態−
図１は、本実施形態の電動車駆動システムを適用した電動車１の構成を表す図である。なお、図１に示す電動車１は電気自動車（以下「ＥＶ」と記述する）を例に示しているが、ハイブリッド自動車（以下「ＨＥＶ」と記述する）等の電動車にも同様に適用することができる。

回転電機９００は車両の走行用トルクを発生する。また、回転電機９００は、回転トルクを発生する機能だけでなく、逆に、車両の走行運動エネルギが車輪１０の回転トルクとして加えられたときに、走行運動エネルギを電力に変換する機能（回生機能）を有する。回転電機９００は、例えば交流同期機あるいは交流誘導機であり、ステータとロータを備え（不図示）、ステータは例えばＵ相Ｖ相Ｗ相の３相分のステータコイルを備えている。回転電機９００は、上述のごとく、運転方法によりモータとしても発電機としても動作する。

回転電機９００を自動車に搭載する場合には、小型で高出力を得ることが望ましく、ロータ（不図示）にネオジウムなどの磁石を使用した永久磁石型の同期電動機が適している。また、永久磁石型の同期電動機は誘導電動機に比べて回転子の発熱が少なく、この観点でも自動車用として優れている。本実施の形態では、回転電機９００を永久磁石型の３相交流同期電動機として説明する。

電動車１は、左右の前輪１０ＦＲ，１０ＦＬと左右後輪１０ＲＲ，１０ＲＬを備える。回転電機９００の出力トルクは、トランスミッション４０及びデファレンシャルギヤ３０Ｆを介して左右の前輪１０ＦＲ，１０ＦＬに伝達される。本実施形態では、電動車１は前輪駆動のＥＶを例に説明しているが、他に後輪駆動や四輪駆動のＥＶやＨＥＶでも構わない。

一方、回生ブレーキ運転時には、車輪から回転トルクが回転電機９００に伝達され、回転電機９００は、供給されてきた回転トルクに基づいて交流電力（回生電力）を発生する。発生した交流電力は、後述するように電力変換装置２００により直流電力に変換され、バッテリ３００の充電に用いられる。充電された電力は再び走行エネルギとして使用される。尚、回転電機９００に設けられた回転センサ９２０および温度センサ９３０の信号は、信号線２９０を介して電力変換装置２００の回転電機制御部２１０に取り込まれている。

電力変換装置２００は回転電機制御部２１０を備えたインバータである。回転電機９００を力行動作させるときには、電力変換装置２００は、バッテリ３００からの直流電力を交流電力に変換し、回転電機９００に供給する。回転電機９００を回生動作させるときは、電力変換装置２００は、回転電機９００で生成された交流電力（回生電力）を直流電力に変換してバッテリ３００を充電する。回転電機９００と電力変換装置２００とは、ＡＣハーネス４００（Ｕ相Ｖ相Ｗ相の３相分）で結線されている。電力変換装置２００とバッテリ３００は、ＤＣハーネス４５０Ｐ，４５０Ｎで結線されている。回転電機９００からバッテリ３００へ、または、バッテリ３００から回転電機９００へ、電力変換装置２００を経由して電力が双方向に授受できるようになっている。

バッテリ３００は、例えばＮｉＭＨ（ニッケルメタルハイドライド）電池やＬｉ-ｉｏｎ（リチウムイオン）電池で構成され、バッテリ制御部３１０を備えている。バッテリ３００の構成詳細は後述する。電力変換装置２００とバッテリ３００を結線するＤＣハーネス４５０Ｐ，４５０Ｎにはリレー４５０ａが設けられており、このリレー４５０ａによって電力変換装置２００とバッテリ３００とを機械的に接続および切断することができる。

回生協調ブレーキ装置５００はブレーキ制御部５１０を備えている。回生協調ブレーキ装置５００は、ブレーキペダルの踏込量に基づいてドライバが要求する制動力を演算し、ビークルコントローラ１００に送信する。また、ビークルコントローラ１００の指令に応じた制動力を発生させる。回生協調ブレーキ中は、ドライバが要求する総制動力から回生ブレーキ力を引いた分の制動力を発生する。回生協調ブレーキ動作に関する詳細は後述する。回生協調ブレーキ装置５００は、ブレーキ液圧配管５２０を介して前輪右側キャリパ２０ＦＲ、後輪左側キャリパ２０ＲＬと接続されるとともに、ブレーキ液圧配管５３０を介して前輪左側キャリパ２０ＦＲ、後輪右側キャリパ２０ＲＬと接続されている。制動力は、ブレーキ液圧によって車輪１０ＦＲ、１０ＦＬ、１０ＲＲ、１０ＲＬに伝えられる。

ビークルコントローラ１００は、車両を統合的に管理する最上位の制御装置である。ビークルコントローラ１００とブレーキ制御部５１０とは第１ＣＡＮ１１０により接続されており、また、ビークルコントローラ１００と回転電機制御部２１０およびバッテリ制御部３１０とは第２ＣＡＮ１２０により接続されており、それぞれＣＡＮ通信可能となっている。

次に、本発明の実施形態の電動車１の制御ブロック構成について説明する。図２は電動車両１の要部を示すブロック図であり、ビークルコントローラ１００、電力変換装置２００、バッテリ制御装置３１０、回生協調ブレーキ装置５００および回転電機９００を示す。ドライバがアクセル（不図示）を踏み込む又はブレーキを踏み込むと、ビークルコントローラ１００は電動車１を制御するために、バッテリ制御部３１０から第２ＣＡＮ１２０経由で入手したバッテリ情報（ＳＯＣや総電圧）信号等を参照し、回転電機制御部２１０へ力行または回生のトルク指令Ｔ＊を送信する。

回生協調ブレーキ装置５００には、ドライバがブレーキを踏み込んだときのブレーキ踏込み量を検出するブレーキペダルストロークセンサ５００ａが設けられている。回生協調ブレーキ装置５００のブレーキ制御部５１０には、ブレーキペダルストロークセンサ５００ａの検出結果に基づいて、ドライバが要求する制動力を演算するドライバ要求制動力演算部５１０ａが設けられている。演算されたドライバ要求制動力は、第１ＣＡＮ１１０を経由してビークルコントローラ１００へ送信される。

ビークルコントローラ１００には、回生摩擦制動力分配演算器１００ａが設けられている。回生協調ブレーキ動作時には、ドライバ要求制動力の一部が回生ブレーキ力に按分される。回生摩擦制動力分配演算器１００ａは、受信したドライバ要求制動力に基づいて、電動車１の走行安定性が確保されるとともに、ドライバにブレーキ力切り替えの違和感を与えないような按分量を演算する。ビークルコントローラ１００は、摩擦ブレーキ分の制動力指令を第１ＣＡＮ１１０経由でブレーキ制御部５１０に送信する。また、按分された回生ブレーキ力に関する指令は、トルク指令Ｔ＊として第２ＣＡＮ１２０経由で回転電気制御部２１０へ送信される。なお、ビークルコントローラ１００は、力行、回生に関わらず、回転電機９００を駆動するためのトルク指令Ｔ＊を回転電気制御部２１０へ送信する。

図３は、電力変換装置２００の構成を示す図である。電力変換装置２００には、インバータ回路２０４、回転電機制御部２１０、ドライバ回路２１０ａ、平滑コンデンサ２０５、電流センサ２８０が設けられている。回転電機９００を力行動作させるときは、バッテリ３００からの直流電力がＤＣハーネス４５０Ｐ，４５０Ｎから平滑コンデンサ２０５の正極側２０５Ｐおよび負極側２０５Ｎに送られ、インバータ回路２０４へ供給される。直流電力はインバータ回路２０４により交流電力に変換され、回転電機９００に供給される。一方、回転電機９００を回生するときは、車輪からの回転トルクで回転電機９００が回されることにより交流電力が生成され、その交流電力がインバータ回路２０４によって直流電力に変換される。変換された直流電力は、平滑コンデンサ２０５の正極側２０５Ｐおよび負極側２０５ＮからＤＣハーネス４５０Ｐ，４５０Ｎを経由し、バッテリ３００へ供給され、バッテリ３００が充電される。

図３に示すように、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路２０４は、６つのスイッチング素子２０１Ｕ，２０２Ｕ，２０１Ｖ，２０２Ｖ，２０１Ｗおよび２０２Ｗを備えている。スイッチング素子にはＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等が用いられる。スイッチング素子２０１Ｕのエミッタ電極とスイッチング素子２０２Ｕのコレクタ電極、スイッチング素子２０１Ｕのエミッタ電極とスイッチング素子２０２Ｕのコレクタ電極、スイッチング素子２０１Ｕのエミッタ電極とスイッチング素子２０２Ｕのコレクタ電極はそれぞれ電気的に接続されている。スイッチング素子２０１Ｕ、２０１Ｖ、２０１Ｗのコレクタ電極は、バッテリ３００の正極側とＤＣハーネス４５０Ｐを経由して電気的に接続されている。スイッチング素子２０２Ｕ、２０２Ｖ、２０２Ｗのエミッタ電極は、バッテリ３００の負極側とＤＣハーネス４５０Ｎとで接続されている。

直列接続されたスイッチング素子２０１Ｕ，２０２Ｕの接続点２０３Ｕは、回転電機９００のＵ相コイル９００Ｕの一端に接続されている。同様に、スイッチング素子２０１Ｖ，２０２Ｖの接続点２０３Ｖは、回転電機９００のＶ相コイル９００Ｖの一端に接続され、スイッチング素子２０１Ｗ，２０２Ｗの接続点２０３Ｗは、回転電機９００のＷ相コイル９００Ｗの一端に接続されている。Ｕ相コイル９００Ｕ、Ｖ相コイル９００Ｖ、Ｗ相コイル９００Ｗの他端は、中性点９００Ｎにて接続されている。ドライバ回路２１０ａは、回転電機制御部２１０のゲート制御信号演算部２５０から出力されるゲート制御信号に基づき、スイッチング素子２０１Ｕ，２０１Ｖ，２０１Ｗおよびスイッチング素子２０２Ｕ，２０２Ｖ，２０２Ｗを導通または遮断する駆動信号を生成する。

図２に示す電流センサ２８０は、回転電機９００のＵ相コイル９００Ｕ、Ｖ相コイル９００Ｖ、Ｗ相コイル９００Ｗに流れる３相交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する。検出された電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは回転電機制御部２１０に入力される。回転電機９００には回転センサ９２０および温度センサ９３０が設けられている。回転センサ９２０から出力された回転センサ信号は、回転電機制御部２１０の位置速度演算器２６０に入力される。また、温度センサ９３０は、回転電機９００のステータ（不図示）に設けられたＵ相コイル９００Ｕ、Ｖ相コイル９００Ｖ、Ｗ相コイル９００Ｗの少なくとも一つのコイル温度を検出する。検出されたコイル温度（温度センサ信号）は、モータ制御部２１０の電流指令演算部２２０に入力される。

図４は、回転電機制御部２１０を示す図である。回転電機制御部２１０は、電流指令演算部２２０，電流制御部２３０，２相−３相変換器２４０ａ，３相−２相変換器２４０ｂ，ゲート制御信号演算器２５０および位置速度演算器２６０を備えている。また、電流指令演算部２２０は、電流マップ２２０ａ、実発生トルク算出部２２０ｂ、バッテリ診断判定部２２０ｃおよび電流マップ選定部２２０ｄを備えている。

位置速度演算器２６０は、回転センサ９２０から入力された回転センサ信号に基づいて、回転電機９００のロータ（不図示）の磁極位置θｄと角速度ωｒとを算出する。磁極位置θｄは、ｄｑ軸（２相）系からＵＶＷ（３相）系へ変換する２相−３相変換器２４０ａ、およびＵＶＷ（３相）系からｄｑ軸（２相）系へ変換する３相−２相変換器２４０ｂにそれぞれ入力され、それぞれにおける変換計算に用いられる。また、算出された角速度ωｒは、電流指令演算部２２０に入力される。

３相−２相変換器２４０ｂでは、位置速度演算器２６０から入力された磁極位置θｄに基づいて、電流センサ２８０からから入力された電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄｑ軸電流Ｉｄｃ，Ｉｑｃに変換する。変換されたｄｑ軸電流Ｉｄｃ，Ｉｑｃは、電流制御部２３０に入力される前のｄ軸電流指令Iｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊にフィードバック（負帰還）される。また、ｄｑ軸電流Ｉｄｃ，Ｉｑｃは、実発生トルク算出部２２０ｂにも入力される。実発生トルク算出部２２０ｂは、回転電機９００に実際に流れている電流Ｉｄｃ、Ｉｑｃから実発生トルクＴａを演算する。算出された実発生トルクＴａは、第２ＣＡＮ１２０経由でビークルコントローラ１００へ送信される。

回転電機制御部２１０の電流指令演算部２２０は、位置速度演算器２６０から入力された磁極位置θｄおよびビークルコントローラ１００から入力されるトルク指令Ｔ＊に基づいて、回転電機９００へのｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を、電流マップ２２０ａから検索する。電流マップ２２０ａは、角速度ωｒとトルク指令Ｔ＊とから決まる回転電機９００の各動作点ごとに必要なｄ軸電流指令Iｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を、予めマップ化したものである。なお、電流指令演算部２２０は、温度センサ９３０から入力されたコイル温度に応じて、ビークルコントローラ１００からのトルク指令Ｔ＊に対して、力行または回生時における回転電機９００の出力を０〜１００％の間で制限している。

図５は、電流マップの一例を示す図である。横軸は角速度ωｒ（または、回転数）、縦軸はトルク指令値Ｔ＊である。各動作点は格子状に分割され、それぞれの動作点には、角速度ωｒでトルク指令値Ｔ＊を出すために必要なｄ軸電流指令Iｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊が格納されている。なお、各動作点間のデータは、線形補間などを活用して算出される。

電流指令演算部２２０において電流マップ２２０ａから検索されたｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊は、上述したようにｄｑ軸電流Ｉｄｃ，Ｉｑｃがフィードバック（負帰還）された後、電流制御部２３０に入力される。電流制御部２３０は、入力されたｄｑ軸電流指令を、電圧指令値（ｄ軸電圧指令Ｖｄｃ＊、ｑ軸電圧指令Ｖｑｃ＊）に変換し、それらを２相−３相変換器２４０ａに出力する。２相−３相変換器２４０ａは、磁極位置θｄに基づいて、ｄ軸電圧指令Ｖｄｃ＊、ｑ軸電圧指令Ｖｑｃ＊を３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に変換する。ゲート制御信号演算部２５０は、その３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に基づいて、インバータ回路２０４に設けられたスイッチング素子を導通または遮断するための制御信号を生成する。

（回生協調ブレーキの説明）
次に、通常動作時、すなわち、回生充電に対して、バッテリ３００の充電受け入れに十分余裕がある場合の、回生協調ブレーキ制御について説明する。通常動作時の回生協調ブレーキ制御においては、本実施の形態においても従来と同様の制御が行われる。前述したように、回生協調ブレーキ中は、ドライバが要求する制動力が摩擦ブレーキと回生ブレーキとに按分される。図６は、回生協調ブレーキ動作中における摩擦ブレーキと回生ブレーキの按分状態の変化を示す図である。図６において、縦軸は摩擦ブレーキおよび回生ブレーキのブレーキ力を示し、横軸は時間を示している。ラインＬ１は摩擦ブレーキのブレーキ力を示しており、ラインＬ２は回生ブレーキのブレーキ力を示している。また、一点鎖線で示すラインＬ０はドライバ要求制動力を示している。ラインＬ１上の点Ｂ１〜Ｂ６とラインＬ２上の対応する点Ｇ１〜Ｇ６はそれぞれ同一時刻における点を示している。

また、図７は、図６に示す回生協調ブレーキ動作中における電動車１の速度を示す図である。なお、以下では、ドライバがブレーキペダルを一定の力で踏み込んでいる場合を、すなわち、図６のラインＬ０で示すように要求制動力が一定の場合を例に説明する。

図６の点Ｓでドライバがブレーキを踏み込むと、回生協調ブレーキ装置５００はブレーキ踏込み量に応じて点Ｂ０まで摩擦ブレーキ力を立ち上げ、まずドライバの要求制動力を確保する。点Ｂ１（Ｇ１）までは、摩擦ブレーキ力のみによってドライバの要求制動力が確保される。

点Ｂ１（Ｇ１）〜Ｂ４（Ｇ４）の間は、摩擦ブレーキ分の一部を回生ブレーキ分に切替えるいわゆる回生協調ブレーキの切り替え動作が行われる区間である。この区間においては、式（１）で表されるドライバ要求制動力を維持したまま、図８に示す［動作１］〜［動作４］が繰り返し実行され、摩擦ブレーキ力の一部が回生ブレーキ力へと徐々に切り替えられる。
（ドライバ要求制動力）＝（摩擦ブレーキ力）＋（回生ブレーキ力）・・・（１）

図６の点Ｂ４（Ｇ４）において切替え動作は終了するが、このときの按分量、すなわち、ドライバ要求制動力を摩擦ブレーキ力からどこまで回生ブレーキ力に切替えるかの目標は、ビークルコントローラ１００によって決定される。ビークルコントローラ１００は、電動車１の走行安定性を考慮するとともに、ドライバに違和感を与えないことを考慮して、按分の目標値を決定する。

図７に示すように電動車１の車速が減少すると、ビークルコントローラ１００は、点Ｂ５（Ｇ５）〜Ｂ６（Ｇ６）の間で、ドライバ要求制動力を維持したまま、区間Ｂ１（Ｇ１）〜Ｂ４（Ｇ４）とは逆に、回生ブレーキ力の一部を摩擦ブレーキ力へと徐々に切り替える。この切替え動作も図８の［動作１］〜［動作４］を繰り返すことで達成される。

［動作１］
ドライバがブレーキを踏み込むと、ブレーキ踏込み量が、回生協調ブレーキ装置５００のブレーキペダルストロークセンサ５００ａにより検出される。ブレーキ制御部５１０のドライバ要求制動力演算部５１０ａは、ブレーキペダルストロークセンサ５００ａの検出結果に基づいて、ドライバが要求する制動力を演算する。その演算結果であるドライバ要求制動力は、第１ＣＡＮ１１０を経由してビークルコントローラ１００へ送信される。

［動作２］
ビークルコントローラ１００に設けられた回生摩擦制動力分配演算器１００ａ（図２参照）がドライバ要求制動力を受信すると、回生摩擦制動力分配演算器１００ａは、電動車１の走行安定性を考慮するとともに、ドライバにブレーキ力切り替えの違和感を与えないように、ドライバ要求制動力の一部を回生ブレーキ力に按分する際の按分量を決定する。その按分情報である回生トルク指令Ｔ＊は、第２ＣＡＮ１２０経由で回転電気制御部２１０へ送信される。

［動作３］
回転電気制御部２１０は、受信した回生トルク指令Ｔ＊に従い回転電機９００に回生トルクを発生させる。また、電流演算部２２０に備えられた実発生トルク演算部２２０ｂにおいて、回転電機９００に流れる電流Ｉｄｃ、Ｉｑｃに基づく実発生トルクＴａが演算される。この実発生トルクＴａは、第２ＣＡＮ１２０経由でビークルコントローラ１００へ送信される。実発生トルクＴａは、回転電機９００の極対数をＰｎ、ロータ磁石磁束をψ、３相コイルのｄ軸インダクタンスをＬｄ、ｑ軸インダクタンスをＬｑとすると、以下の式（２）で求められる。
Ｔａ＝Ｐｎ×ψ×Ｉｑｃ＋Ｐｎ×（Ｌｄ−Ｌｑ）×Ｉｄｃ×Ｉｑｃ・・・（２）

［動作４］
ビークルコントローラ１００の回生摩擦制動力按分演算器１００ａは、回転電機９００の実発生トルクＴａを受信すると、実発生トルクＴａによる回生ブレーキ力を演算する。そして、ドライバ要求制動力から回生ブレーキ力を差し引いて得られる摩擦ブレーキ力を、摩擦ブレーキ力指令として第１ＣＡＮ１１０経由でブレーキ制御部５１０に送信する。ブレーキ制御部５１０は、受信した摩擦ブレーキ力指令に従い摩擦ブレーキ力を変化させる。

その後、［動作１］へ戻り、点Ｂ１（Ｇ１）〜Ｂ４（Ｇ４）の切り替え動作区間においては、［動作１］〜［動作４］が繰り返し実行される。この切り替え動作においては、［動作１］でドライバ要求制動力を常に演算しているので、ドライバのブレーキ踏込み力が変化しても追随できる。このように、回生協調ブレーキ制御においては、摩擦ブレーキによって摩擦熱となって捨てられる電動車１の運動エネルギの一部を回転電機９００の回生電力に変換し、その回生電力によってバッテリ３００を充電するようにしているので、電動車１の電費アップに貢献する。

図６に示した制御は、バッテリ３００が正常状態における動作を示したものであり、基本的には従来の回生協調ブレーキ制御と同様のものである。次に、本実施の形態の特徴である、回生協調ブレーキ中にバッテリ３００に異常（Fail）が発生した場合について、詳しく説明する。

（バッテリ診断動作）
まず、バッテリ制御部３１０におけるバッテリ診断について説明する。図９は、バッテリ制御部３１０およびバッテリ３００を示す図である。バッテリ３００の内部には複数のセル（図９ではｎ個）が配置されており、ｎ個のセルが直列又は並列に接続されバッテリ３００の総電圧を作り出している。バッテリ制御部３１０は、バッテリの各種情報、例えば、総電圧、温度、セル電圧等を常に監視しており、異常を検出するとバッテリ診断（例えば、セル電圧診断、総電圧診断等を含む）を開始する。より詳細には、セル電圧診断では、図９のｎ個の各セルの電圧が許容最大電圧と許容最小電圧の閾値内にあるかどうかを監視している。総電圧診断で、ｎ個の各セルの電圧の和である総電圧が許容最大電圧と許容最小電圧の閾値内あるかどうか監視している。特に、ＥＶ（電気自動車）のようにバッテリが大容量化してくると、セルの数量も増加して個々のセル電圧ばらつきも大きくなるため、セル電圧の監視も重要になってくる。

例えば、図１０に示す例では、バッテリ総電圧は正常範囲であるが、ｎ−１番のセル電圧が閾値を超えている。なお、図１０の上側の図はバッテリ３００の総電圧の時間的な変化を示したものであり、下側の図は、上側の図の黒丸の時刻における１番目のセルからｎ番目のセルまでのセル電圧を示したものである。このように、いずれかのセルのセル電圧が閾値を超えている場合には、そのセルを保護するために、従来は、図１１に示すような回生協調ブレーキを中止する処理が実行されている。

ビークルコントローラ１００は、バッテリ３００の診断結果をバッテリ制御部３１０から第２ＣＡＮ１２０により入手する。従来、ビークルコントローラ１００は第２ＣＡＮ１２０を経由してバッテリ制御部３１０からバッテリ３００のFail信号を受信すると、バッテリ３００への充放電を禁止し、回転電機制御部２１０に指令を送り力行回生動作を制限したり、電力変換装置２００のスイッチング動作を中止したり、ＤＣハーネス４５０Ｐ及びＤＣハーネス４５０Ｎに設けられたリレー４５０ａの遮断を行ったりしている。

例えば、回生協調ブレーキ中にバッテリ３００が総電圧異常で充放電禁止となり、診断結果であるFail信号をビークルコントローラ１００が受信すると、ビークルコントローラ１００は直ちに回生動作を停止するために、回生協調ブレーキ中止の動作に入る。

図１１は、中止動作を瞬時に行った場合の摩擦ブレーキ力と回生ブレーキ力とを示す図である。点Ｂ２（Ｇ２）において、バッテリ制御部３１０からのFail信号を受信すると、ビークルコントローラ１００は、ラインＬ０で示すドライバ要求制動力を維持しながら、瞬時に回生ブレーキ力をゼロにするとともに、摩擦ブレーキ力をドライバ要求制動力まで増加させる。しかしながら、完全に瞬時にかつ同時に切り替えを行うことは現実的には難しく、ドライバにブレーキ力切り替えショックの違和感を与えるだけでなく、電動車１の走行安定性も悪化し、特に路面状態の悪いところでは走行安定性の悪化が顕著に現れる。

そこで、本実施の形態では、図１２に示すような回生協調ブレーキ中止処理を行うようにした。点Ｂ２（Ｇ２）において、バッテリ制御部３１０からのFail信号を受信すると、ビークルコントローラ１００は、ドライバ要求制動力を維持しながら図８に示す動作を繰り返し実行して、回生ブレーキ力を点Ｇ２→Ｇ３とするとともに摩擦ブレーキ力を点Ｂ２→Ｂ３へと変化させ、電動車１の走行安定性を優先しつつ極力早く摩擦ブレーキ力に切り替える。

このような回生協調ブレーキ制御を行うことにより、回生協調ブレーキ中にバッテリFailが発生した場合でもドライバ要求制動力は維持され、安全に電動車１の回生協調ブレーキ動作を中止できる。

ところで、図１２に示した回生協調ブレーキ制御の場合には、点Ｇ２から点Ｇ３に至るまでの間は回生ブレーキ力が残っているため、回転電機９００で生成された回生電力によってバッテリ３００が充電される。そこで、本実施の形態では、図１２に示すような回生協調ブレーキ中止処理を行うとともに、バッテリ保護の観点から、以下に記載のようなバッテリ保護動作を行うようにした。

図１３〜１５は、本実施の形態における診断動作を説明する図である。ここでは、図１４，１５の実線で示すように、バッテリ総電圧異常を検出して診断動作に入る場合を例に説明する。バッテリ制御部３１０は、バッテリ総電圧が図１４に示す最大総電圧閾値Ｖth-maxを超えたことを検出すると、診断を開始するとともに、第２ＣＡＮ１２０にFail予告信号を送信する。このFail予告信号とは、バッテリ状態は未だ異常状態（Fail状態）にはなっていないが、このまま回生ブレーキを使用するとバッテリ異常状態になるので、保護動作が必要であることを知らせる信号である。

バッテリ診断には、上述したようにセル電圧診断、総電圧診断等が含まれており、所定時間間隔で複数回診断が行われる。そして、図１４に示すように、複数回の診断を行ってもバッテリ総電圧異常検出が継続していた場合には、バッテリ制御部３１０は、診断を終了し第２ＣＡＮ１２０にFail信号を送信する。そして、このFail信号が回転電機制御部２１０によって受信されると、図１２のＢ２〜Ｂ３区間およびＧ２〜Ｇ３区間に示すラインのように、ドライバ要求制動力を満足したまま摩擦ブレーキ力および回生ブレーキ力が制御され、最終的には、摩擦ブレーキ力のみとされる。

一方、図１５の実線で示すように、複数回の診断を終了する前にバッテリ総電圧が最大総電圧閾値Ｖth-maxよりも低下した場合には、すなわち、複数回診断中にバッテリ総電圧異常検出が検出されない状態となったならば、バッテリ制御部３１０は診断動作を終了し、第２ＣＡＮ１２０にＦａｉｌ解除信号を送信する。

なお、本発明の実施形態では、図２に示すように、回転電気制御部２１０の電流指令演算部２２０は、バッテリ診断判定部２２０ｃを備えており、バッテリ制御部３１０が第２ＣＡＮ１２０に送信したバッテリ診断情報（Fail予告信号、Fail信号、Fail解除信号等）をビークルコントローラ１００を経由しなくても直接受信できるように構成されている。このように構成することで、ビークルコントローラ１００からの指令を待たなくても、回生協調ブレーキ中のバッテリFailを事前に検出でき、あらかじめ対処できるといった効果がある。

（バッテリ保護動作）
本実施の形態では、電流指令演算部２２０のバッテリ診断判定部２２０ｃは、回生協調ブレーキ動作中にバッテリ制御部３１０が第２ＣＡＮ１２０上に送信したFail予告信号を受信すると、バッテリFailに備えて回転電機９００の内部損失を増大する処理を行う。

前述したように回生協調ブレーキ中は、ドライバ要求制動力を摩擦ブレーキ力と回生ブレーキ力に按分し、従来は全てが摩擦ブレーキの熱となって捨てられていた車両の運動エネルギの一部を、バッテリ３００に戻すようにしている。すなわち、車両の運動エネルギの一部を、回転電機９００により回生電力（交流電力）に変換し、さらに電力変換装置２００で交流電力から直流電力に変換してバッテリ３００を充電している。

ここで、回生電力は全て充電電力となるわけではなく、式（３）に示すように一部が回転電機９００の内部損失として消費されてしまう。式（３）から、回転電機９００の回生トルクを変えずに、回転電機９００の内部損失を増やすことができれば、バッテリ３００への充電電力を減らすことができる。
（回生電力）＝（バッテリ３００への充電電力）＋（回転電機９００の内部損失）
・・・（３）

本実施の形態では、以下に説明するような方法により、回転電機９００の回生トルクを変えずに内部損失を増加させるようにしている。図１６〜１８は回転電機９００のＵ相コイル９００Ｕ、Ｖ相コイル９００Ｖ、Ｗ相コイル９００Ｗに流れる相電流と回生トルクとの関係を説明する図である。

図１６は、回転電機９００のＵ相コイル９００Ｕ、Ｖ相コイル９００Ｖ、Ｗ相コイル９００Ｗに流れる相電流と回生トルクとの関係が、ｄｑ軸上の電流位相でどのように変化するかを示したものである。ラインａは、相電流がａのときの電流位相と回生トルクとの関係を示したものである。同様に、ラインｂ〜ｊは相電流がｂ〜ｊのときの電流位相と回生トルクとの関係を示している。相電流はａ→ｊになるにつれて大きくなり、相電流ｊは回転電機９００に流せる最大の相電流である。図１６に示すように、相電流が同じでも電流位相が異なれば、発生する回生トルクの大きさは変化する。図１６において、白丸印で示した点は相電流の電流位相を変化させたときに最大の回生トルクを発生する点、つまり最高効率点である。

相電流の実効値は、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑを用いて表すと式（４）のようになる。なお、式（４）において、「＾２」は２乗を表している。図１７は、図１６の白丸印で示した最高効率点となる電流位相におけるｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑをベクトル図で表したものである。
相電流＝（√（Ｉｄ＾２＋Ｉｑ＾２））/√３・・・（４）

ここで、点Ｐｈ１に着目する。この点Ｐｈ１から水平に点Ｐｊ１に移行すると、発生する回生トルクは同一で相電流値はｈ→ｊに変化（増大）する。図１８は、点Ｐｊ１の電流位相におけるｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑをベクトル図で表したものである。相電流はｈ＜ｊであり、点Ｐｈ１→点Ｐｊ１への移行により主にｄ軸側の電流が増加している。ｄ軸側の電流は回転電機９００の磁石磁束ψ方向に流れる電流であり、トルクではなくモータの内部損失となる電流である。

図１６において、点Ｐｊ１は回転電機９００に流せる最大の相電流であるにもかかわらず、点Ｐｈ１と同じ回生トルクである。つまり、点Ｐｊ１は最低効率点である。同様に、黒丸印Ｐｊ１、Ｐｊ２、Ｐｊ３、Ｐｊ４、Ｐｊ５で示す点は、最高効率点Ｐｈ１、Ｐｇ２、Ｐｆ３、Ｐｅ４、Ｐｄ５に対応する最低効率点であり、対応するもの同士は同一回生トルクとなっている。

図１９は、図４に示した電流指令演算部２２０における電流マップ２２０ａをより詳細に示したものであり、標準電流マップ２２１ａには、白丸印Ｐｈ１、Ｐｇ２、Ｐｆ３、Ｐｅ４、Ｐｄ５で示した最高効率点となる電流位相に基づいて、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑがマップ化されている。一方、損失増大電流マップ２２１ｅには、黒丸印Ｐｊ１、Ｐｊ２、Ｐｊ３、Ｐｊ４、Ｐｊ５で示した最低効率点となる電流位相に基づいて、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑがマップ化されている。

図１９に示す電流マップ選定部２２０ｄは、状況に応じて標準電流マップ２２１ａおよび損失増大電流マップ２２１ｅのいずれかを選定する。本実施の形態の場合、通常は標準電流マップ２２１ａが選定されており、以下に説明する回生協調ブレーキ動作中の保護動作の場合には、損失増大電流マップ２２１ｅを選定する。

（第１の例）
図２０は、保護動作の第１の例を示す図である。第１の例における保護動作では、回生協調ブレーキ動作中においてバッテリ診断判定部２２０ｃがFail予告信号を受信すると、ビークルコントローラ１００からの指令が無くともバックグラウンドでバッテリ保護のために回転電機９００の内部損失増大の必要性を認識し、電流マップ選定部２２０ｄは電流マップを標準電流マップ２２１ａから損失増大電流マップ２２１ｅに切り替える。回転電機制御部２１０の電流指令演算部２２０は、トルク指令Ｔ＊および角速度ωｒに基づいて、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊を損失増大電流マップ２２１ｅから探索する。

図２０は、図６の点Ｂ１（Ｇ１）から点Ｂ４（Ｇ４）の過程における回生ブレーキに関する部分のラインＬ２を示している。図２０に示す例では、点Ｇ１→Ｇ４の過程において、バッテリ制御部３１０からのFail予告信号をバッテリ診断判定部２２０ｃが受信し、その後、Fail解除信号を受信した場合の処理を示す。これは、図１５のようにバッテリ総電圧が変化した場合に対応している。

バッテリ診断判定部２２０ｃがFail予告信号を受信するまでは、図１９の電流マップ選定部２２０ｄは、最大効率点に基づく標準電流マップ２２１ａを選定している。このとき、式（３）における回転電機９００の内部損失は最も小さい状態となっている。図２０では、この時の回生電力は、ラインＬ２の下側のハッチングを施した領域で表している。Fail予告信号を受信するまでの標準電流マップ２２１ａを使用している状態では、ラインＬ２の下側全体にハッチングが施されている。

第１の例では、バッテリ診断判定部２２０ｃがFail予告信号を受信した場合には、ビークルコントローラ１００からの指令が無くとも、バックグラウンドでバッテリの保護のために回転電機９００の内部損失増大を図る。そのため、Fail予告信号を受信したならば、電流マップ選定部２２０ｄは、電流マップを標準電流マップ２２１ａから損失増大電流マップ２２１ｅに切り替える。その結果、回転電機９００の回生トルクをビークルコントローラ１００からの回生トルク指令Ｔ＊に維持しつつ、かつ、回転電機９００の内部損失を増大させるようなｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊が、図４の電流指令演算部２２０から電流制御部２３０に出力される。

電流マップが標準電流マップ２２１ａから損失増大電流マップ２２１ｅに切り替えられると、回生電力は回転電機９００の損失増加分だけ減少する。そのため、図２０に示すように、回生電力を表しているハッチング領域の面積が、回転電機９００の損失増加分だけ減少する。ラインＬ２の下側の白抜き領域が、回転電機９００の損失増加分を示している。

その後、バッテリ診断判定部２２０ｃによってFail解除信号が受信されると、ビークルコントローラ１００からの指令が無くとも、バックグラウンドでバッテリ保護の必要性は無くなったと判断して、回転電機９００の内部損失増大処理を中止する。そして、電流マップ決定部２２０ｄは、電流マップを損失増大電流マップ２２０ｅから標準電流マップ２２０ａに切り替える。その結果、白抜き領域が無くなって、ラインＬ２の下側の全てが回生電力を表すハッチング領域となる。このようにすることで、ビークルコントローラ１００からの回生トルク指令を維持したまま、回転電機９００の内部損失増大処理が中止され、効率の良い状態のｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊が電流制御部２３０に出力される。

図２０に示すような制御を行うと、Fail予告信号受信後のバッテリ総電圧は、図１５の破線で示すように変化する。Fail予告信号の受信をきっかけに回転電機９００の損失を増大させることで、バッテリ３００に戻される回生電力が減少し、電流マップの切り替えを行わない場合（実線）に比べてバッテリ総電圧が減少している。その結果、バッテリ充電に関して余裕が生じ、図１２のＧ２〜Ｇ３（Ｂ２〜Ｂ３）に示すような切り替え動作があった場合でも、バッテリ充電に対してバッテリ３００を保護することができる。

図２１は、第１の例においてFail解除が行われず、点Ｇ２においてバッテリFailが確定した場合（Fail信号を受信した場合）を示す図である。ここでは、Fail解除の場合と同様に、Fail信号を受信したならば、電流マップは損失増大電流マップ２２１ｅから標準電流マップ２２１ａに切り替えられている。そのため、Ｇ２〜Ｇ３間においては、ラインＬ２の下側は全領域にハッチングが施されており、回生電力によってバッテリ３００が充電される。

しかしながら、Fail予告信号受信からFail確定まで回転電機９００の損失を増大させたことにより、この間の充電量が減少されているので、Fail確定以後のバッテリ充電に対して余裕を持たせることができ、バッテリ３００を保護することができる。このように充電量を減少させるような制御を予め行っておくことで、電動車１の走行安定性を維持しながら、バッテリFail後に点Ｇ２→Ｇ３間で、バッテリ３００に戻る回生電力を余裕を持って受け入れることができる。

（第２の例）
図２２は、保護動作の第２の例を示す図であり、図１４に示すように、Fail予告信号受信後に、さらにFail信号を受信した場合の動作を示したものである。ビークルコントローラ１００がＦａｉｌ信号を受信すると、回生ブレーキ力がラインＬ２のＧ２〜Ｇ３のように減少する回生トルク指令Ｔ＊が、第２ＣＡＮ１２０を介してビークルコントローラ１００から回転電機制御部２１０に送信される。そして、第２の例では、Fail確定以後も、電流マップの選定を損失増大電流マップ２２１ｅに維持したままとする。その結果、Ｇ２〜Ｇ３区間においても回転電機９００の損失が増大し、白抜き領域で示す損失増加分だけ回生電力が減少する。

図２２を図２１と比較すると分かるように、第２の例の場合には、Fail予告とFail確定との間で回転電機９００の損失が増大しているだけでなく、Ｇ２〜Ｇ３区間においても損失が増大している。その結果、図２１に示す例１の場合に比べて、さらにバッテリ保護効果が向上する。

（第３の例）
図２３は、保護動作の第３の例を示す図である。上述したように回転電機９００の内部損損失を増大させた場合、内部損損失増大分は、主にＵ相コイル９００Ｕ、Ｖ相コイル９００Ｖ、Ｗ相コイル９００Ｗのジュール熱となり、コイル温度が上昇する。この温度上昇は、回転電機９００に設けられたコイル温度センサ９３０によって検出される。その検出結果は、回転電機制御部２１０の電流指令演算部２２０に入力される。

第３の例においては、図２３の下側の図に示すように、回転電機９００のコイル温度に対して２つの閾値Ｔth1，Ｔth2が設けられている。図２３の上側に示した図は図２２と同様の図であるが、Ｇ２〜Ｇ３区間における回転電気９００の損失増大のさせ方が異なっている。ここでは、コイル温度に応じて損失の大きさを変えている。そのため、図２４に示すように、電流指令演算部２２０には複数の損失増大電流マップが設けられている。電流マップ選定部２２０ｄによって、いずれの電流マップを用いるかが選定される。

図２４に示す例では、３つの損失増大電流マップ２２１ｅ，２２１ｆ，２２１ｇが設けられている。内部損失の大きさは、（マップ２２１ｅ）＞（マップ２２１ｆ）＞（マップ２２１ｇ）の順に大きくなっている。例えば、図２５で黒丸印Ｐｊ１、Ｐｊ２、Ｐｊ３は損失増大電流マップ２２１ｅを適用し、黒丸印Ｐｇ４は損失増大電流マップ２２０ｆを適用し、黒丸印Ｐｅ５は損失増大電流マップ２２０ｇを適用した場合である。なお、本発明の実施形態では損失増大電流マップを３種類設けたが、３種類に制限するものではなくもっと多く設けても構わない。

Fail予告信号を回転電機制御部２１０のバッテリ診断判定部２２０ｃが受信した時から、回転電機９００の内部損失増大処理が始まるので、図２３の下側の図に示すようにFail予告信号時からコイル温度も上昇している。このとき、電流マップは、例えば、図２４の損失増大電流マップ２２１ｅが選定されているとする。コイル温度が閾値Ｔth1に達すると、電流指令演算部２２０はコイルのジュール熱を下げるために内部損失量のより少ない損失増大電流マップ２２１ｆまたは２２１ｇに切替える。その結果、図２３の上側の図に示すように、損失増大電流マップが２２１ｅから２２１ｆまたは２２１ｇに切り替わる点Ｇth1から内部損失の割合が小さくなり、回生電力の割合が大きくなっている。また、コイル温度の上昇の度合いが小さくなっている。

さらに、コイル温度が上昇してコイル温度が閾値Ｔｔｈ２を超えた場合には、電流指令演算部２２０は回転電機９００を保護するために内部損失増大処理を中止する。すなわち、電流マップ選定部２２０ｄは標準電流マップ２２０ａを選択する。このため、点Ｇth2から内部損失増加分はゼロとなり、コイル温度は低下傾向となる。このように、第３の例では、回転電機９００のコイル温度を監視しながら内部損失増大制御を行い、コイル温度に応じて損失増大電流マップを切り替えて内部損失増加分を調整しているので、回転電機９００が許容できる内部損失分を有効に活用できるとともに、回転電機９００の破損を防止できるという効果がある。

なお、図２４の構成を用いた場合、Fail予告信号におけるマップの切り替えにおいては、図１９を用いた場合と同様に、標準電流マップ２２１ａから損失の最も大きな損失増大電流マップ２２１ｅに切り替えるようにする。

−第２の実施形態−
上述した第１の実施の形態では、Fail予告信号の受信により回転電機９００の内部損失を増大させて回生電流を減少させる制御を開始することで、回生ブレーキが中止されるまでのＧ２〜Ｇ３区間における充電に備えるようにした。第２の実施の形態では、図２６のように、Fail信号を受信した時に回転電機９００の内部損失を増大させて回生電流を減少させる制御を開始する。このような制御であっても、回生ブレーキが中止されるまでのバッテリ３００の充電量を減少させることができるので、上述した実施の形態に比べて効果は小さいが、同様のバッテリ保護効果を得ることができる。

以上説明した本実施の形態をまとめると、以下のようになる。
まず、本実施形態の電動車両システムは、バッテリ電力によるモータ動作、および車両走行エネルギによる発電動作が選択的に可能な回転電機と、ドライバ要求制動力を摩擦ブレーキ力と回生ブレーキ力とに按分する回生協調ブレーキ制御を行うとともに、回生協調ブレーキ動作中に前記バッテリが充電不可となると、制動力を前記ドライバ要求制動力に保持するように、回生ブレーキ力を減少させるとともに摩擦ブレーキ力を増加させて、回生協調ブレーキ制御を中止する回生協調ブレーキ制御装置と、を有する電動車両に搭載され、電動車両に搭載されたバッテリの状態を監視するバッテリ監視部と、電動車両の回転電機を制御する回転電機制御部と、を備える。

（１）バッテリ監視部としてのバッテリ制御部３１０は、回生協調ブレーキ制御中にバッテリ状態が充電不可状態であることを検出するとバッテリ３００が充電可能か否かを診断し、診断結果から充電不可と判断するとFail信号を出力し、回転電機制御部２１０は、回生協調ブレーキ制御中にFail信号を受信すると、回転電機９００のトルクを回生ブレーキ力に相当する回生トルクに保持しつつ、回転電機９００の内部損失を増大させて回生ブレーキによる回生電力を減少させる損失増大制御を、実行する。

このような制御を行うことにより、回生ブレーキが中止されるまでのバッテリ３００の充電量を減少させることができ、バッテリの過剰な充電を低減することができる。その結果、回生協調ブレーキ制御中に図１２に示すような回生動作停止処理を行うことが可能となり、回生協調ブレーキ制御中の回生動作停止時において、車両走行の安定性向上を図ることができる。

（２）バッテリ制御部３１０は、診断の開始とともにFail予告信号を出力する。そして、回転電機制御部２１０は、回生協調ブレーキ制御中にFail予告信号を受信すると、損失増大制御を実行する。

このように、回転電機９００の内部損失を増大させてバッテリ３００に戻る回生電力を減少させる損失増大制御を、Fail予告信号を受信した時から開始するので、バッテリ３００の受け入れ可能な充電量に余裕が生じ、バッテリ保護効果の更なる向上を図ることができる。

（３）さらに、バッテリ制御部３１０は、診断結果から充電可能と判断するとFail解除信号を出力する。そして、回転電機制御部２１０は、Fail予告信号受信後にFail解除信号を受信すると損失増大制御を中止し、Fail予告信号受信後にFail信号を受信すると損失増大制御を継続する。Fail解除信号を受信した場合には損失増大制御が中止されるので、エネルギ消費の節約を効果的に行うことができる。また、Fail信号を受信した後も、上述した損失増大制御を継続してバッテリ３００に戻る回生電力を減少させるようにすることで、バッテリ保護をより確実に行うことができる

（４）さらに、回転電機９００の固定子コイル（９００Ｕ〜９００Ｗ）の温度を検出する温度センサ９３０を電動車１に備え、温度センサ９３０の検出温度が低い場合には内部損失量が大きく、検出温度が高い場合には内部損失量が小さくなるように、検出温度に応じて損失増大制御における回転電機の内部損失量を調整するようにしたので、回転電機９００のコイル温度の過度な上昇を防止することができ、バッテリ３００の保護に加えて回転電機９００の保護を図ることができる。

なお、このようにコイル温度に応じた内部損失量を調整は、損失増大制御中であれば、図２３のＧ２〜Ｇ３の区間に限らず、いずれの区間においても実行することができる。

（５）例えば、図２３に示すように、固定子コイル（９００Ｕ〜９００Ｗ）の温度が所定上限温度Ｔth2よりも低く設定された温度閾値Ｔth1以下である場合には、複数の電流マップの内の最も内部損失の大きな最大損失電流マップ２２１ｅを用いて損失増大制御を実行し、コイル温度が温度閾値Ｔth1を超えると、最大損失電流マップ２２１ｅよりも内部損失の小さな電流マップを用いて損失増大制御を実行する。なお、図２３においては、温度の閾値が２つの場合を例に説明したが、３つ以上の閾値を設けて、それぞれにおいて電流マップを切り替えるような構成としても良い。

（６）さらに、コイル温度が所定上限温度Ｔth2に達した場合には、電流マップを最低損失電流マップ（標準電流マップ２２１ａ）に切り替えて損失増大制御を中止するようにしても良い。このような制御を行うことで、コイル発熱が最低となり、コイル温度が所定上限温度Ｔth2を大きく超えるのを防止することができる。

（７）また、電動車１の車速が低いときは、回生協調ブレーキにおける回転電機９００の回生電力も低い。そのため、回転電機９００の回転角速度が小さい場合には内部損失量が小さく、回転角速度が大きい場合には内部損失量が大きくなるように、回転角速度に応じて損失増大制御実行時の内部損失量を調整するようにするのが好ましい。このように回転電機９００の回転角速度を考慮することで、より効果的な損失増大制御を行うことが可能となる。

（８）回転電機制御部２１０は、図２４に示すように、回転電機９００のトルクおよび回転角速度と供給電流との関係を表す電流マップ２２１ａ〜２２１ｇを内部損失の大きさに応じて複数備え、損失増大制御の非実行時には、複数の電流マップ２２１ａ〜２２１ｇの内で最も内部損失の小さな標準電流マップ２２１ａを使用し、損失増大制御の実行時には、他の電流マップ２２１ｅ，２２１ｆ，２２１ｇのいずれかを使用するようにしても良い。このような電流マップを予め用意しておくことで、回転電機制御部２１０における演算負荷増大を抑えることができる。

上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

１：電動車、１００：ビークルコントローラ、１００ａ：回生摩擦制動力分配演算器、１１０：第１ＣＡＮ、１２０：第２ＣＡＮ、２００：電力変換装置、２０４：インバータ回路、２１０：回転電機制御部、２２０：電流指令演算部、２２０ａ：電流マップ、２２１ａ：標準電流マップ、２２０ｃ：バッテリ診断判定部、２２０ｄ：電流マップ選定部、２２１ｅ，２２１ｆ，２２１ｇ：損失増大電流マップ、３００：バッテリ、３１０：バッテリ制御部、５００：回生協調ブレーキ装置、９００：回転電機、９２０：回転センサ、９３０：温度センサ

Claims (6)

1. 回生協調ブレーキ制御装置を備える電動車両に搭載され、前記電動車両に搭載されたバッテリの状態を監視するバッテリ監視部と、前記電動車両の回転電機を制御する回転電機制御部と、を備える電動車駆動システムであって、
   前記バッテリ監視部は、回生協調ブレーキ制御中に前記バッテリの状態が充電不可状態であることを検出すると前記バッテリが充電可能か否かを診断し、前記診断の開始とともに予告信号を出力し、診断結果から充電不可と判断すると充電不可信号を出力し、前記診断結果から充電可能と判断すると予告解除信号を出力し、
   前記回転電機制御部は、前記回生協調ブレーキ制御中に前記予告信号を受信すると、前記回転電機のトルクを回生ブレーキ力に相当する回生トルクに保持しつつ、前記回転電機の内部損失を増大させて回生ブレーキによる回生電力を減少させる損失増大制御を実行し、前記予告信号の受信後に前記予告解除信号を受信すると前記損失増大制御を中止し、前記予告信号の受信後に前記充電不可信号を受信すると前記損失増大制御を継続することを特徴とする電動車駆動システム。
2. 請求項１に記載の電動車駆動システムにおいて、
   前記電動車両は、前記回転電機の固定子コイルの温度を検出する温度センサを備え、
   前記回転電機制御部は、前記温度センサの検出温度が低い場合には内部損失量が大きく、前記検出温度が高い場合には内部損失量が小さくなるように、前記検出温度に応じて前記損失増大制御における前記回転電機の内部損失量を調整することを特徴とする電動車駆動システム。
3. 請求項２に記載の電動車駆動システムにおいて、
   前記回転電機制御部は、
   前記固定子コイルの温度が所定上限温度よりも低く設定された温度閾値以下である場合には、前記回転電機の内部損失量が第１の内部損失量となるように前記損失増大制御を実行し、
   前記固定子コイルの温度が前記温度閾値を超えると、前記回転電機の内部損失量が前記第１の内部損失量よりも小さな第２の内部損失量となるように前記損失増大制御を実行する、ことを特徴とする電動車駆動システム。
4. 請求項３に記載の電動車駆動システムにおいて、
   前記回転電機制御部は、前記固定子コイルの温度が前記所定上限温度に達した場合には、前記損失増大制御を中止することを特徴とする電動車駆動システム。
5. 請求項１に記載の電動車駆動システムにおいて、
   前記回転電機制御部は、前記回転電機の回転角速度が小さい場合には内部損失量が小さくなり、前記回転角速度が大きい場合には内部損失量が大きくなるように、前記回転角速度に応じて前記損失増大制御における前記回転電機の内部損失量を調整することを特徴とする電動車駆動システム。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電動車駆動システムにおいて、
   前記回転電機制御部は、前記回転電機のトルクおよび回転角速度と供給電流との関係を表す電流マップを内部損失の大きさに応じて複数備え、
   前記損失増大制御の非実行時には、前記複数の電流マップの内で内部損失が最も小さい最低内部損失電流マップを使用し、
   前記損失増大制御の実行時には、前記最低内部損失電流マップを除く他の電流マップのいずれかを使用することを特徴とする電動車駆動システム。

Images