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技術 電気自動車およびその制御方法

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 栢康弘
出願日 2004年7月22日 (16年4ヶ月経過) 出願番号 2004-214684
公開日 2006年2月9日 (14年9ヶ月経過) 公開番号 2006-042416
状態 未査定
技術分野 車両の電気的な推進・制動 車両の電気的な推進・制動
主要キーワード 接続遮断 シフトレバ エネルギロス 両ロータ オンオフ信号 非駆動状態 シンク側 惰行走行
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年2月9日)のものです。
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図面 (5)

課題

電気自動車における走行中の走行抵抗をより正確に測定する。

解決手段

走行抵抗を測定するための惰行走行が指示されたときには、モータ22を駆動するインバータ26をシャットダウンし、車速所定車速Vrefよりも大きいときには、インバータ26とバッテリ24との電気的な接続と遮断を行なうシステムメインリレー30をオフとし、車速が所定車速Vref以下のときには、システムメインリレー30をオンままに維持する。これにより、車速に拘わらずモータ22の回生制動を防止するから、完全な非駆動状態とすることができる。したがって、この非駆動状態で走行抵抗を測定することにより、より正確に走行抵抗を測定することができる。

概要

背景

従来、この種の電気自動車としては、車軸ディファレンシャルギヤを介して接続され、インバータを介してバッテリ電力をやり取りするモータを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この電気自動車では、走行中に非駆動状態が選択されたとき、モータの回転数所定回転数以上のときにはモータから出力されるトルクが値0となるようインバータのスイッチング素子スイッチング制御し、モータの回転数が所定回転数未満となったときにインバータのスイッチング素子を遮断して、モータにバッテリの電圧を超える逆起電圧が生じモータが回生制動されるのを抑制することにより、非駆動状態を確保している。
特開平6−225402号公報

概要

電気自動車における走行中の走行抵抗をより正確に測定する。 走行抵抗を測定するための惰行走行が指示されたときには、モータ22を駆動するインバータ26をシャットダウンし、車速所定車速Vrefよりも大きいときには、インバータ26とバッテリ24との電気的な接続と遮断を行なうシステムメインリレー30をオフとし、車速が所定車速Vref以下のときには、システムメインリレー30をオンままに維持する。これにより、車速に拘わらずモータ22の回生制動を防止するから、完全な非駆動状態とすることができる。したがって、この非駆動状態で走行抵抗を測定することにより、より正確に走行抵抗を測定することができる。

目的

本発明の電気自動車およびその制御方法は、車軸の非駆動状態をより適正に確保することを目的の一つとする。また、本発明の電気自動車およびその制御方法は、車両の走行抵抗をより正確に測定できるようにすることを目的の一つとする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

車軸に接続された電動機を備える電気自動車であって、充放電可能な蓄電手段と、該蓄電手段に接続されると共に前記電動機に接続され、電力調節素子を作動させることにより該電動機を駆動する駆動回路と、前記蓄電手段と前記駆動回路との電気的な接続および遮断が可能な接続遮断手段と、前記接続遮断手段が接続状態にあるときに所定条件による走行が指示されたとき、前記電力調節素子を停止すると共に遮断状態とするよう前記接続遮断手段を制御する制御手段とを備える電気自動車。

請求項2

請求項1記載の電気自動車であって、車速を検出する車速検出手段を備え、前記制御手段は、前記接続遮断手段が接続状態にあって前記検出された車速が所定車速未満のときに前記所定条件による走行が指示されたときには、該接続状態を維持する手段である電気自動車。

請求項3

前記所定条件は、ニュートラルポジションシフト操作されたときに成立する条件である請求項1または2記載の電気自動車。

請求項4

前記所定条件は、車両の走行抵抗を測定する走行抵抗測定モードによる走行が指示されたときに成立する条件である請求項1ないし3いずれか記載の電気自動車。

請求項5

前記電力調節素子は、スイッチング素子である請求項1ないし4いずれか記載の電気自動車。

請求項6

車軸に接続された電動機と、充放電可能な蓄電手段と、該蓄電手段に接続されると共に前記電動機に接続され電力調節素子を作動させることにより前記電動機を駆動する駆動回路と、前記蓄電手段と前記駆動回路との電気的な接続および遮断が可能な接続遮断手段と、を備える電気自動車の制御方法であって、前記接続遮断手段が接続状態にあるときに所定条件による走行が指示されたとき、前記電力調節素子を停止すると共に遮断状態とするよう前記接続遮断手段を制御する電気自動車の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、電気自動車およびその制御方法に関する。

背景技術

0002

従来、この種の電気自動車としては、車軸ディファレンシャルギヤを介して接続され、インバータを介してバッテリ電力をやり取りするモータを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この電気自動車では、走行中に非駆動状態が選択されたとき、モータの回転数所定回転数以上のときにはモータから出力されるトルクが値0となるようインバータのスイッチング素子スイッチング制御し、モータの回転数が所定回転数未満となったときにインバータのスイッチング素子を遮断して、モータにバッテリの電圧を超える逆起電圧が生じモータが回生制動されるのを抑制することにより、非駆動状態を確保している。
特開平6−225402号公報

発明が解決しようとする課題

0003

電気自動車において走行中に非駆動状態を確保することは重要な問題として考えられている。ここで、非駆動状態を確保する際、モータから出力されるトルクを値0とする際のスイッチング素子のスイッチングによるエネルギロスが生じるのを抑制したりモータから出力されるトルクをより確実に値0とするために、インバータのスイッチング素子は遮断状態とすることが望ましい。

0004

また、このように走行中に非駆動状態を確保することは、車両の走行抵抗を測定する際の正確さを担保する上でも重要である。

0005

本発明の電気自動車およびその制御方法は、車軸の非駆動状態をより適正に確保することを目的の一つとする。また、本発明の電気自動車およびその制御方法は、車両の走行抵抗をより正確に測定できるようにすることを目的の一つとする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の電気自動車およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

0007

本発明の電気自動車は、
車軸に接続された電動機を備える電気自動車であって、
充放電可能な蓄電手段と、
該蓄電手段に接続されると共に前記電動機に接続され、電力調節素子を作動させることにより該電動機を駆動する駆動回路と、
前記蓄電手段と前記駆動回路との電気的な接続および遮断が可能な接続遮断手段と、
前記接続遮断手段が接続状態にあるときに所定条件による走行が指示されたとき、前記電力調節素子を停止すると共に遮断状態とするよう前記接続遮断手段を制御する制御手段と
を備えることを要旨とする。

0008

この本発明の電気自動車では、蓄電手段と電動機を駆動する駆動回路との電気的な接続および遮断が可能な接続遮断手段が接続状態にあるときに所定条件による走行が指示されたとき、電力調節素子を停止すると共に遮断状態とするよう接続遮断手段を制御するから
、車軸の非駆動状態をより適正に確保することができる。また、電力調節素子を作動させて非駆動状態を確保するものに比してエネルギ効率を向上させることができる。ここで、「電力調節素子」には、スイッチング素子が含まれる。

0009

こうした本発明の電気自動車において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記制御手段は、前記接続遮断手段が接続状態にあって前記検出された車速が所定車速未満のときに前記所定条件による走行が指示されたときには、該接続状態を維持する手段であるものとすることもできる。こうすれば、走行中に接続遮断手段が頻繁に遮断されるのを抑制することができる。

0010

また、本発明の電気自動車において、前記所定条件は、ニュートラルポジションシフト操作されたときに成立する条件であるものとすることもできる。こうすれば、ニュートラルポジションに操作されたときに車軸を非駆動状態とすることができる。

0011

さらに、本発明の電気自動車において、前記所定条件は、車両の走行抵抗を測定する走行抵抗測定モードによる走行が指示されたときに成立する条件であるものとすることもできる。こうすれば、車軸の非駆動状態を確保してから走行抵抗を測定できるから、走行抵抗をより正確に測定することができる。

0012

本発明の電気自動車の制御方法は、
車軸に接続された電動機と、充放電可能な蓄電手段と、該蓄電手段に接続されると共に前記電動機に接続され電力調節素子を作動させることにより前記電動機を駆動する駆動回路と、前記蓄電手段と前記駆動回路との電気的な接続および遮断が可能な接続遮断手段と、を備える電気自動車の制御方法であって、
前記接続遮断手段が接続状態にあるときに所定条件による走行が指示されたとき、前記電力調節素子を停止すると共に遮断状態とするよう前記接続遮断手段を制御する
ことを要旨とする。

0013

この本発明の電気自動車の制御方法によれば、蓄電手段と電動機を駆動する駆動回路との電気的な接続および遮断が可能な接続遮断手段が接続状態にあるときに所定条件による走行が指示されたとき、電力調節素子を停止すると共に遮断状態とするよう接続遮断手段を制御するから、車軸の非駆動状態をより適正に確保することができる。また、電力調節素子を作動させて非駆動状態を確保するものに比してエネルギ効率を向上させることができる。ここで、「電力調節素子」には、スイッチング素子が含まれる。

発明を実施するための最良の形態

0014

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

0015

図1は、本発明の一実施形態としての電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車20は、図示するように、駆動輪28a,28bに連結された車軸にデファレンシャルギヤ29を介して接続されたモータ22と、モータ22と電力をやり取りするバッテリ24と、バッテリ24の直流電力を所定の交流電力に変換してモータ22に供給するインバータ26と、バッテリ24とインバータ26との間に介在して両者の電気的な接続と遮断とを行なうシステムメインリレー30と、車両全体コントロールする電子制御ユニット40を備える。

0016

モータ22は、外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと、三相コイル巻回されたステータとを備えるPM型同期発電電動機として構成されている。モータ22から出力された動力は、デファレンシャルギヤ29を介して駆動輪28a,28bに出力される。

0017

インバータ26は、6つのトランジスタT1〜T6とこのトランジスタT1〜T6の各々に逆並列接続された6つのダイオードD1〜D6とにより構成されている。インバータ26のトランジスタT1〜T6は、正極母線26aと負極母線26bとに対してソース側とシンク側となるよう2つずつペアで配置され、トランジスタ同士の接続点がモータ22の三相コイル(U相,V相,W相)の各々に接続されている。したがって、トランジスタT1〜T6のスイッチングによりモータ22の三相コイルに三相交流を供給することにより、回転磁界を形成してモータ22を回転駆動することができる。また、モータ22は発電機としても機能するからモータ22に動力を入力すれば、モータ22で生じた三相交流をダイオードD1〜D6により整流してバッテリ24を充電することができる。

0018

電子制御ユニット40は、CPU42を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、CPU42の他に処理プログラムを記憶したROM44と、データを一時的に記憶するRAM46と、図示しない入出力ポートとを備える。この電子制御ユニット40には、シフトレバー50の操作位置を検出するシフトポジションセンサ51からのシフトポジションアクセルペダル52の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ53からのアクセルペダルポジションブレーキペダル54の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ55からのブレーキペダルポジション,車速センサ56からの車速,モータ22の回転子回転位置を検出する回転位置検出センサ58からの回転位置,モータ22の三相コイルの各相に流れる電流を検出する電流センサ59a,59bからの相電流などが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット40からは、インバータ26のトランジスタT1〜T6へのスイッチング制御信号やシステムメインリレー30へのオンオフ信号などが出力ポートを介して出力されている。

0019

こうして構成された実施例の電気自動車20の動作、特に車両の走行抵抗を測定するために惰行走行させた際の動作について説明する。図2は、実施例の電気自動車20の電子制御ユニット40により実行される惰行走行時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、車両の走行抵抗を測定するための惰行走行が指示されたときに実行される。

0020

惰行走行時制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット40のCPU42は、まず、インバータ26をシャットダウン(トランジスタT1〜T6のスイッチングを停止)する(ステップS100)。続いて、車速センサ56からの車速Vを入力し(ステップS110)、車速Vと所定車速Vrefとを比較し(ステップS120)、車速Vが所定車速Vrefよりも大きいと判定されたときにはシステムメインリレー30をオフする(ステップS130)。ここで、所定車速Vrefは、モータ22に生じる逆起電圧がバッテリ24側の電圧よりも高くなる範囲を定めるためのものである。モータ22で生じる逆起電圧がバッテリ24側の電圧よりも高くなるときでもシステムメインリレー30をオフすれば、モータ22が回生制動されることはないから、モータ22に接続された車軸を完全な非駆動状態とすることができる。したがって、この非駆動状態で走行抵抗を測定することにより、より正確な走行抵抗を測定することができる。

0021

ステップS120で車速Vが所定車速Vref以下と判定されたときには、モータ22で生じる逆起電圧がバッテリ24側の電圧以下となっている状態であり、この状態ではシステムメインリレー30をオフとしなくてもモータ22は回生制動されないから、システムメインリレー30をオンのまま維持する。

0022

そして、惰行走行が終了したか否かを判定し(ステップS140)、惰行走行が終了してないと判定されたときにはそのままインバータ26の状態やシステムメインリレー30の状態を保持し、惰行走行が終了したと判定されたときにシステムメインリレー30を接
続する処理を行なって(ステップS150)、本ルーチンを終了する。走行抵抗を測定するための惰行走行が指示されるときは、比較的高車速であるから、通常はシステムメインリレー30はオフとされるが、惰行走行が開始された後に車速が低くなって所定車速Vref以下となってもシステムメインリレー30のオフの状態は保持される。なお、実施例では、走行抵抗を測定するための惰行走行が指示されたときにシステムメインリレー30をオフしたが、走行中にシフトレバー50がニュートラルポジションに操作されて通常の惰行走行が指示されたときにはこうしたシステムメインリレー30のオフは行なわずにインバータ26のシャットダウンのみを行なう。

0023

以上説明した実施例の電気自動車20によれば、走行抵抗を測定するための惰行走行が指示されたときには、インバータ26をシャットダウンすると共にシステムメインリレー30をオフとするから、モータ22が回生制動されるのを防止して、車軸を完全な非駆動状態とすることができる。したがって、この非駆動状態で走行抵抗を測定することにより、より正確に走行抵抗を測定することができる。しかも、車速Vが所定車速Vref以下のときに惰行走行が指示されたときには、インバータ26をシャットダウンするのみでシステムメインリレー30はオンの状態を維持するから、走行中にシステムメインリレー30が頻繁にオンオフされるのを抑制することができる。

0024

実施例の電気自動車20では、惰行走行する際に車速Vが所定車速Vrefよりも大きいときにはシステムメインリレー30をオフとし車速Vが所定車速Vref以下のときにシステムメインリレー30をオンの状態に維持するものとしたが、車速Vに拘わらずシステムメインリレー30をオフするものとしても構わない。

0025

実施例の電気自動車20では、走行抵抗の測定するための惰行走行が指示されたときに図2の惰行走行時制御ルーチンを実行するものとしたが、走行抵抗の測定とは関係なく走行中にシフトレバー50がニュートラルポジションに操作されて惰行走行が指示されたときでも図2のルーチンを実行するものとしても構わない。

0026

実施例の電気自動車20では、エンジンを搭載せずにモータ22からの動力だけで走行する通常の電気自動車に適用して説明したが、車軸にモータが接続されている電気自動車であれば、さらにエンジンを搭載するハイブリッド型の電気自動車にも適用可能である。例えば、図3に例示するように、エンジン121とモータ130とを遊星歯車機構131を介して車軸(駆動輪28a,28bに接続された車軸)に連結された駆動軸に接続したハイブリッド型の電気自動車120に適用するものとしてもよいし、図4に例示するように、エンジン221の出力軸に接続されたインナーロータ232と車軸(駆動輪28a,28bに接続された車軸)に連結された駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し電磁気的な作用により両ロータを相対的に回転させる対ロータ電動機230を備えたハイブリッド型の電気自動車220に適用するものとしてもよい。

0027

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

0028

本発明は、自動車産業利用可能である。

図面の簡単な説明

0029

本発明の一実施形態としての電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。
実施例の電気自動車20の電子制御ユニット40により実行される惰行走行時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
変形例の電気自動車120の構成の概略を示す構成図である。
変形例の電気自動車220の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

0030

20,120,220電気自動車、22モータ、24バッテリ、26インバータ、26a正極母線、26b負極母線、28a,28b駆動輪、29デファレンシャルギヤ、30システムメインリレー、40電子制御ユニット、42 CPU、44 ROM、46 RAM、50シフトレバー、51シフトポジションセンサ、52アクセルペダル、53 アクセルペダルポジションセンサ、54ブレーキペダル、55 ブレーキペダルポジションセンサ、56車速センサ、58回転位置検出センサ、59a,59b電流センサ、121,221エンジン、130 モータ、131遊星歯車機構、230 対ロータ電動機、232インナーロータ、234アウターロータ。

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