JPH0739018A - 電動車両の動力制御装置 - Google Patents

電動車両の動力制御装置

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JPH0739018A
JPH0739018A JP5198966A JP19896693A JPH0739018A JP H0739018 A JPH0739018 A JP H0739018A JP 5198966 A JP5198966 A JP 5198966A JP 19896693 A JP19896693 A JP 19896693A JP H0739018 A JPH0739018 A JP H0739018A
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Shinichiro Kitada
眞一郎 北田
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のモータを搭載した電動車両において、
安定して最適な各モータの駆動力配分が行なわれるよう
にする。 【構成】 複数のモータ１ａ、…、１ｂの回転数を検出
する回転数検出手段３と、それぞれの温度を検出する温
度検出手段７ａ、…、７ｂと、駆動電源の電圧を検出す
る電圧検出手段４と、電動車両に要求される駆動力を検
出する要求駆動力検出手段２とが設けられ、演算手段５
において、上記各検出手段の検出値に基づいて総合効率
が最適となるように各モータ１ａ、…、１ｂの駆動力配
分が決定されて、この演算手段からの制御指令により制
御手段６ａ、…、６ｂが各モータの駆動力を制御する。
これにより、運転中に駆動電源の電圧が変動したり、
モータの温度が上昇してもそれに応じて駆動力配分が変
更され、常に安定して電動車両が最適な駆動効率下で駆
動される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、駆動力源として複数の
モータを搭載した電動車両において、これらモータを総
合効率が最適となるよう個別制御する動力制御装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】電動車両を駆動する場合には、その駆動
効率を高めるため、駆動力源としてのモータが複数台搭
載される。これら複数のモータの制御装置として、特開
平２−１３３００５号公報に開示されているような、電
動車両の速度と、この電動車両に要求されている駆動力
とに基づいて電動車両全体としての効率が最適となるよ
うに各モータ毎に駆動力を制御する方式がある。
【０００３】この方式では、電動車両の速度検出値と、
車両に要求される駆動力とに基づいて各モータの駆動力
配分が演算手段により決定される。この演算手段では、
各モータの駆動力配分の演算を、各モータの回転数、ト
ルク、効率の関係を予め適当な区分に区切った回転数範
囲とトルク範囲とに対応させて行なっておき、その結果
として作成される駆動力マップを記憶させてある。実際
の制御においては、この駆動力マップを用いて、まずそ
のとき入力されてきている車両速度の検出値及び要求駆
動力の値がそれぞれこのマップで区切った車両速度範囲
のどこに対応するかを判断し、次にこの交点に記憶され
ている駆動力配分値を読み出す。そして、この駆動力配
分値により各モータを制御することにより、電動車両の
駆動効率を最適にしようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の制御方式においては、要求されるトルクの最
適配分の決定が、予め記憶されたモータの回転速度と駆
動トルクと効率の関係による計算に基づいているため、
モータに加わる電圧の変動があると、上記の効率関係が
変化することになる。そのため、バッテリ電圧が変動す
る一般的な電動車両においては、駆動力が必ずしも最適
な配分とならないという問題点があった。
【０００５】さらに、モータの温度許容値においても、
モータの温度が上昇するにつれて徐々にその効率は悪化
する特性を有するため、従来の制御方式のままでは実用
上最適な駆動力配分の実現は困難である。したがって本
発明は、上記従来の問題点に鑑み、バッテリ電圧の変動
があっても実用上最適な駆動力配分が行なわれる電動車
両の動力制御装置を提供し、さらには、モータの温度に
よる効率の変化も考慮した電動車両の動力制御装置を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の本発明は、図１に示すように、駆動力源として複数
のモータ１ａ、…、１ｂを搭載した電動車両において、
その電動車両に要求される駆動力を検出する要求駆動力
検出手段２と、モータの回転数を検出する回転数検出手
段３と、モータの駆動電源の電圧を検出する電圧検出手
段４と、電圧検出手段４、回転数検出手段３および要求
駆動力検出手段２の各検出値に基づいて、前記モータの
総合効率が最適となるように各モータ１ａ、…、１ｂの
駆動力配分を決定し制御指令を出力する演算手段５と、
前記制御指令に基づいて前記各モータの駆動力を制御す
る制御手段６ａ、…、６ｂとを有するものとした。
【０００７】また、請求項２に記載の発明は、さらにモ
ータ１ａ、…、１ｂそれぞれの温度を検出する温度検出
手段７ａ、…、７ｂを備え、上記演算手段が各モータの
駆動力配分を決定するために用いる入力パラメータとし
て、要求される駆動力および電圧検出手段と回転数検出
手段の各検出値に加え、温度検出手段の検出値を用いる
ものとした。
【０００８】
【作用】演算手段５において、モータの回転数、駆動電
源の電圧、要求される駆動力とに基づいて総合効率が最
適となる各モータの駆動力配分が決定されるから、運転
中に駆動電源の電圧が変動してもそれに応じて駆動力配
分が変更され、常に安定して電動車両が最適な駆動効率
下で駆動される。さらにモータの温度も駆動力配分決定
のパラメータに加えたときには、さらに精度よくモータ
の実際の効率状態を反映して総合効率の高い駆動力配分
が得られる。
【０００９】
【実施例】図２は、本発明の実施例を示す。 車両駆動
用のモータＰおよびＥが共通の出力軸２０により互いに
結合されるとともに、その駆動力が出力軸２０から減速
機２１を経て車輪の駆動軸２２に伝達される。モータＰ
は例えば３０ＫＷ程度の比較的大出力とされ、モータＥ
は例えば１５ＫＷ程度の比較的小さな出力に構成されて
いる。モータＰ、Ｅの駆動用電源はバッテリ１１から供
給され、それぞれ演算装置１０により制御されるモータ
ドライバ１２、１３によって駆動される。
【００１０】バッテリ１１には電圧検出センサ１５が付
設され、バッテリ１１の出力電圧が検出される。モータ
Ｐには例えばロータリエンコーダで構成された速度セン
サ１６が設けられ、モータＰおよびＥの出力軸の回転数
が検出される。 またモータの温度を得るため、モータ
ＰおよびＥにはそれぞれの巻き線温度の検出を行なう例
えばサーミスタなどからなる温度センサ１７、１８が付
設されている。
【００１１】演算装置１０には、これら速度センサ１
６、電圧検出センサ１５、温度センサ１７、１８からの
各検出信号が入力されるとともに、さらに車両の要求駆
動力として要求トルク値を検出する要求トルク検出装置
１４が接続されている。要求トルク検出装置１４は、例
えばアクセルペダルの踏み込み量を検出して必要な駆動
トルク値を求める。上記演算装置１０では、上記の入力
される各センサ１５〜１８の検出値に応じてモータＰ、
モータＥの最適駆動力配分を演算する。そして、この演
算値に基づく制御指令値を受けるモータドライバ１２、
１３により、モータＰ、モータＥが駆動される。
【００１２】次に、この実施例における最適駆動力配分
について説明する。 図３は、モータ駆動用電源として
のバッテリ１１の電圧が低い場合の大出力のモータＰ
と、小出力のモータＥの効率特性を示す。これに対し
て、図４は、電圧が高い場合の両モータの効率特性を示
す。これらから、同レベルの駆動トルクにおいても、モ
ータＰとモータＥの効率の高低がバッテリ電圧によって
変化することがわかる。すなわち、図３においては、ト
ルク６ｋｇ−ｍ以下でモータＥの方が効率が高く、それ
以上のトルクでは逆にモータＰの方が効率がよくなって
いる。そして、効率のクロスするこのトルク値が、バッ
テリ電圧が高い図４では１３ｋｇ−ｍへ大きく変化して
いる。したがって、バッテリ電圧の変化に応じて駆動力
の配分を変える必要がある。
【００１３】また、モータの巻き線温度が変化した場合
についても、温度の方が高くなると効率カーブは下がっ
てくるから、例えば図５に示すように、モータＥの方の
巻き線温度の方が高くなると、効率カーブが下がって必
然的にモータＰとの効率のクロスポイントが低トルク側
へ移行する。したがってこの場合は、より低い駆動トル
クの点でモータＰに切り替えないと効率が低下すること
になる。例えば、モータＥの巻き線温度が２００°Ｃの
ときは、９ｋｇ−ｍ以上ではモータＰに切り替えた方が
効率がよくなる。また、この切り替えにより、双方のモ
ータの巻き線温度が均一化へ向かう。
【００１４】上記に基づいて最も効率の良い最適駆動力
配分を行なうため、演算装置１０は内部にメモリを有
し、各モータについて、巻き線温度ごとに、適当な区分
に区切った回転速度、バッテリ電圧、ならびにトルクに
対応させて効率計算を行なっておき、その結果として作
成された３次元効率マップを記憶させてある。
【００１５】すなわち本実施例では、上述の図３〜図５
に示した特性に基づいて、例えばモータＰについては図
６のように巻き線温度３０°Ｃの場合について、バッテ
リ電圧とトルクに対応する効率マップがモータ回転速度
１０〜８０００ｒｐｍの範囲について適宜間隔で設定さ
れる。図７はそのモータ回転速度２５００ｒｐｍ時のマ
ップを抽出して示すものである。
【００１６】同様にして、モータＰの巻き線温度２００
°Ｃの場合について、またモータＥに関しても巻き線温
度３０°Ｃならびに２００°Ｃの場合について、３次元
効率マップが設定記憶されている。 図８はモータＥに
ついての図７と同様のマップ例を示している。なお、モ
ータの出力範囲を越えた場合には、図８に例示のように
意味の無いデータ（例えば７７７）をセットしてあり、
これを検出することにより実現不可能な駆動力配分指令
が出ることが防止されるようになっている。
【００１７】そして演算装置１０では、上記の効率マッ
プを用いて図９に示す流れにしたがってモータの最適駆
動力配分を決定する。まず、ステップ１０１において、
要求トルク検出装置１４で検出された車両の要求トルク
の検出値Ｔ１が読み込まれ、次いでステップ１０２で、
速度センサ１６からのモータ回転数の検出値Ｎ１が読み
込まれる。ステップ１０３において、そのモータ回転数
Ｎ１を基にモータＰおよびモータＥの機械的フリクショ
ントルクの合計値Ｔｆが計算される。そして、次のステ
ップ１０４で、モータが発生すべきトルクとして、先に
読み込まれた車両の要求トルクＴ１とモータのフリクシ
ョントルクＴｆの和が計算される。
【００１８】ステップ１０５では、電圧検出センサ１５
で検出されたバッテリ電圧の検出値Ｖ１が読み込まれ
る。そしてこのあと、ステップ１０６で、バッテリ電圧
Ｖ１と先のステップ１０２で読み込まれたモータ回転数
Ｎ１とに対応して巻き線温度３０°Ｃにおけるモータ
Ｐ、モータＥの効率データがメモリの効率マップから読
み込まれるとともに、ステップ１０７で、同じく巻き線
温度２００°Ｃにおける各モータの効率データが読み込
まれる。読み込まれたデータは、回転数とバッテリ電圧
が特定されると、図７、図８に太枠で例示したような１
次元配列となり、これらが図１０の（ａ）、（ｂ）のよ
うに抽出されることになる。
【００１９】次にステップ１０８において、温度センサ
１７、１８からの各モータの巻き線温度の検出値が読み
込まれる。そしてステップ１０９で、各モータの実際の
巻き線温度における実効率データが、図１０の（ａ）、
（ｂ）に示される巻き線温度３０°Ｃと２００°Ｃのデ
ータを基に補間計算されてデータ（ｃ）が求められる。
このあと、ステップ１１０において、上に補間計算され
たデータ（ｃ）を用いて、要求トルクに対するモータ
Ｐ、Ｅ間のトルク分割パターンごとの総合効率値が計算
される。すなわち、図１１の（ｄ）には図１０における
データ（ｃ）の具体例が示され、要求トルクが５Ｋｇ−
ｍの場合における分割割合を変えたパターンごとの総合
効率値が（ｅ）に示される。
【００２０】分割パターンごとの総合効率値が得られた
ところで、ステップ１１１において、そのなかで最高効
率を与える分割パターンが最適駆動力配分値として選択
される。そしてステップ１１２で、上記最適駆動力配分
値に基づき、モータＰとモータＥのモータドライバ１
２、１３へ制御指令値が出力される。
【００２１】実施例は以上のように構成され、各モータ
の駆動力配分を決定するに際し、各モータの回転数およ
びトルクに加え、バッテリ電圧ならびに各モータの巻き
線温度をパラメータとしてあらかじめ計算された効率デ
ータのマップをメモリに保有して、上記各パラメータの
実際値に基づいてマップからデータを読み込み、要求ト
ルクに対する各モータの分割パターン毎の総合効率値を
求めその最高効率を与える分割パターンを選択するもの
としたから、複数のモータが搭載された電動車両におい
て車両としての総合効率が最適となるように各モータの
駆動力が配分される。 これにより、モータ自体の軽量
化も可能となり、電動車両の走行距離も増大するという
効果が得られる。
【００２２】なお、図示実施例では２台のモータＰ、Ｅ
が搭載された例を示したが、発明はこれに限定されず、
さらに多数のモータが搭載された車両においても同様に
適用される。 また、搭載モータが内部に複数のモータ
部を有する１台のモータユニットである場合にも、その
各モータ部を夫々独立のモータとして最適駆動力配分で
個別に制御して同じ効果を得ることができる。さらにま
た、実施例では２台のモータが互いに共通の出力軸２０
を有するものとなっているが、個別の出力軸を持ってそ
れぞれ駆動軸に連結されているもの、あるいは一方のモ
ータが減速ギアなどを介して連結されているものでもよ
く、互いの回転数に一定の関係があればよい。
【００２３】
【発明の効果】以上のとおり、本発明は、駆動力源とし
て複数のモータを搭載した電動車両において、モータの
回転数、駆動電源の電圧、要求される駆動力とに基づい
て総合効率が最適となる各モータの駆動力配分を決定し
モータを駆動するようにしたから、運転中に駆動電源の
電圧が変動してもそれに応じて駆動力配分が変更され、
常に安定して電動車両が最適な駆動効率下で駆動される
という効果を有する。また上記駆動力配分の決定におい
てさらにモータの温度もパラメータに加えたときには、
さらに精度よくモータの実際の効率状態を反映して、温
度上昇時にも総合効率の高い駆動力配分が得られる。こ
れによりまた、モータ自体の軽量化も可能となり、電動
車両の走行距離も増大するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例を示す図である。
【図３】バッテリ電圧が低い場合のモータの効率特性を
示す図である。
【図４】バッテリ電圧が高い場合のモータの効率特性を
示す図である。
【図５】巻き線温度が変化した場合のモータの効率特性
を示す図である。
【図６】巻き線温度３０°Ｃの場合のモータの３次元効
率マップを示す図である。
【図７】３次元マップから抽出されたモータ回転速度２
５００ｒｐｍ時の効率マップを示す図である。
【図８】３次元マップから抽出された他の効率マップを
示す図である。
【図９】最適駆動力配分決定の流れを示すフローチャー
トである。
【図１０】モータ回転数とバッテリ電圧を特定して抽出
された効率マップを示す図である。
【図１１】要求トルクに対するモータの分割パターンご
との総合効率値を示す図である。
【符号の説明】
１ａ、…、１ｂ モータ ２ 要求駆動力検出手段 ３ 回転数検出手段 ４ 電圧検出手段 ５ 演算手段 ６ａ、…、６ｂ 制御手段 ７ａ、…、７ｂ 温度検出手段 １０ 演算装置 １１ バッテリ １２、１３ モータドライバ １４ 要求トルク検出装置 １５ 電圧検出センサ １６ 速度センサ １７、１８ 温度センサ ２０ 出力軸 ２１ 減速機 ２２ 駆動軸 Ｐ、Ｅ モータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動力源として複数のモータを搭載した
    電動車両において、該電動車両に要求される駆動力を検
    出する要求駆動力検出手段と、 前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記モータの駆動電源の電圧を検出する電圧検出手段
    と、 該電圧検出手段、前記回転数検出手段および要求駆動力
    検出手段の各検出値に基づいて、前記モータの総合効率
    が最適となるように各モータの駆動力配分を決定し制御
    指令を出力する演算手段と、 前記制御指令に基づいて前記各モータの駆動力を制御す
    る制御手段とを有することを特徴とする電動車両の動力
    制御装置。
  2. 【請求項２】 駆動力源として複数のモータを搭載した
    電動車両において、該電動車両に要求される駆動力を検
    出する要求駆動力検出手段と、 前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記モータの駆動電源の電圧を検出する電圧検出手段
    と、 前記モータそれぞれの温度を検出する温度検出手段と、 前記電圧検出手段、回転数検出手段、温度検出手段およ
    び要求駆動力検出手段の各検出値に基づいて、前記モー
    タの総合効率が最適となるように各モータの駆動力配分
    を決定し制御指令を出力する演算手段と、 前記制御指令に基づいて前記各モータの駆動力を制御す
    る制御手段とを有することを特徴とする電動車両の動力
    制御装置。
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