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KR20140052047A - 전동 차량의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

전동 차량의 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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KR20140052047A
KR20140052047A KR1020147007389A KR20147007389A KR20140052047A KR 20140052047 A KR20140052047 A KR 20140052047A KR 1020147007389 A KR1020147007389 A KR 1020147007389A KR 20147007389 A KR20147007389 A KR 20147007389A KR 20140052047 A KR20140052047 A KR 20140052047A
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stall state
rotating electric
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Inventor
쥰야 다치카와
Original Assignee
혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 전동 차량의 제어 장치에서는, 제어 수단이, 스톨 상태 검지 수단에 의해 스톨 상태가 검지된 회전 전기의 출력 저하분과, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되지 않은 다른 회전 전기의 출력 증가분을, 동일하게 하여 통전을 전환한다.

Description

전동 차량의 제어 장치 및 제어 방법{CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전동 차량의 제어 장치 및 전동 차량의 제어 방법에 관한 것이다.
본원은, 2011년 12월 12일에 출원된 일본 특허출원 제2011-271158호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용은 본원에 원용된다.
종래, 예컨대, 전동기의 추진력만으로 주행 가능한 하이브리드 차량 등의 차량에 있어서, 등판로에서 액셀 페달을 ON으로 하고 있음에도 불구하고 구배 부하가 크기 때문에 발진할 수 없는, 소위 스톨(stall) 상태가 된 경우에, 인버터의 복수의 스위칭 소자 중 특정한 스위칭 소자에 전류가 계속적으로 흘러 스위칭 소자가 과열 상태로 되는 경우가 있다.
이에 대하여, 스위칭 소자의 온도를 검출하여, 이 스위칭 소자의 온도가 임계치 이상이 된 경우에, 전동기에 의한 추진력을 브레이크 장치에 의한 기계적인 제동력으로 치환함으로써, 스위칭 소자의 온도를 저하시키고, 차량의 후퇴를 방지하는 구동력 제어 장치가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
또한, 종래, 예컨대, 전륜을 내연 기관으로 구동하고, 후륜을 전동기로 구동하는 하이브리드 차량에 있어서, 전동기의 열적 부하를 경감시키기 위해, 후륜이 역회전하고 있는 경우에 브레이크 장치에 의한 기계적인 제동력을 발생시키고, 내연 기관에 의한 구동력을 저감시켜 차량을 정지시키는 하이브리드 차량의 제어 장치가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2009-232485호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 제3923451호 공보
그러나, 상기 종래 기술에 관련된 구동력 제어 장치에 따르면, 예컨대 하프 스로틀의 상태에서 추진력이 제동력으로 치환된 후에, 액셀이 더 밟혀 들어가거나, 액셀이 조금 복귀되고 나서 다시 더 밟혀 들어가는 등의 구동력 요구의 변화가 생기면, 전동기의 출력을 증대시키는 데 요하는 시간의 지연 등에 기인하여, 구동력 요구의 변화에 따른 적정한 응답성 및 원하는 상품성을 확보하는 것이 곤란해진다는 문제가 생긴다.
또한, 상기 종래 기술에 관련된 하이브리드 차량의 제어 장치에 따르면, 차량의 후퇴를 검지하고 나서 브레이크 장치를 작동시키는 점에서, 주행로의 구배가 증대됨에 따라, 차량의 후퇴량이 증대되어 버리는 경우가 있다.
본 발명의 양태는 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 전력 기기의 지나친 발열을 방지하면서, 운전자의 요구에 따른 구동력 응답성을 확보할 수 있는 전동 차량의 제어 장치 및 전동 차량의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 양태에 따른 전동 차량의 제어 장치는, 이하의 구성을 채용했다.
(1) 본 발명의 일 양태에 따른 전동 차량의 제어 장치는, 차량 주행용 동력을 발생하는 복수의 회전 전기(electric machine); 상기 복수의 회전 전기의 각각의 통전을 제어하는 복수의 통전 제어 수단; 상기 복수의 통전 제어 수단의 각각의 온도에 관한 상태량을 파악하는 상태량 파악 수단; 상기 회전 전기의 통전 상태에서 회전 정지 또는 회전 속도가 정해진 속도 이하가 되는 스톨 상태의 유무를 검지하는 스톨 상태 검지 수단; 및 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지된 상기 회전 전기에 대하여 상기 상태량 파악 수단에 의해 파악된 상기 상태량이 정해진 임계치를 초과한 경우에, 상기 스톨 상태가 검지된 상기 회전 전기에 대한 통전을, 상기 복수의 회전 전기 중 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되지 않은 다른 회전 전기에 대한 통전으로 전환하는 제어 수단;을 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지된 상기 회전 전기의 출력 저하분과, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되지 않은 상기 다른 회전 전기의 출력 증가분을, 동일하게 하여 통전을 전환한다.
(2) 상기 (1)의 양태에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되어 있는 경우에, 통전을 반복 전환해도 좋다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)의 양태에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되고, 또한 상기 상태량 파악 수단에 의해 파악된 상기 상태량이 정해진 임계치를 초과한 것에 따라 통전을 정지한 상기 회전 전기에 대하여 통전을 재개할 때에, 전회(前回)의 통전상(通電相)과는 상이한 통전상으로 전환해도 좋다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항의 양태에 있어서, 전동 차량의 제어 장치는, 운전자의 요구 구동력을 검출하는 요구 구동력 검출 수단을 더 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되어 있는 상태에서 상기 요구 구동력 검출 수단에 의해 정해진 값 이상의 상기 요구 구동력이 검출된 경우에는, 상기 복수의 회전 전기 중 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되지 않은 상기 다른 회전 전기로부터 상기 요구 구동력에 따른 동력을 출력시켜도 좋다.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항의 양태에 있어서, 상기 복수의 회전 전기는, 서로의 회전축이 원웨이 클러치에 의해 연결된 제1 회전 전기 및 제2 회전 전기를 포함하고, 상기 제2 회전 전기의 상기 회전축은 구동륜에 연결되며, 상기 원웨이 클러치는, 상기 제1 회전 전기의 정회전시에 상기 제2 회전 전기를 정회전시키는 구동력을 상기 제1 회전 전기로부터 상기 제2 회전 전기에 전달하고, 상기 제1 회전 전기의 역회전시에 상기 제2 회전 전기에 대하여 상기 제1 회전 전기를 공회전시키도록 상기 제1 회전 전기로부터 상기 제2 회전 전기로의 구동력의 전달을 차단하며, 상기 제어 수단은, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되고, 또한 상기 상태량 파악 수단에 의해 파악된 상기 상태량이 정해진 임계치를 초과한 것에 따라 통전을 정지한 상기 제1 회전 전기에 대하여 통전을 재개할 때에, 상기 제1 회전 전기를 역회전시켜 전회의 통전상과는 상이한 통전상으로 전환해도 좋다.
(6) 상기 (5)의 양태에 있어서, 상기 제1 회전 전기의 상기 회전축 및 상기 제2 회전 전기의 상기 회전축은, 동축심에 배치된 내주측 구동축 및 외주측 구동축의 어느 한쪽 및 다른쪽을 이루고, 상기 원웨이 클러치는, 상기 내주측 구동축과 상기 외주측 구동축 사이의 동력 전달 경로 상에서 상기 제1 회전 전기와 상기 제2 회전 전기 사이에 있어서, 상기 제1 회전 전기의 스테이터 및 상기 제2 회전 전기의 스테이터 중 적어도 어느 일부와 축방향에서 오버랩되도록 배치되어도 좋다.
(7) 상기 (5) 또는 (6)의 양태에 있어서, 상기 제1 회전 전기의 상기 회전축은 클러치를 통해 내연 기관의 크랭크축에 연결되고, 상기 제어 수단은, 상기 제1 회전 전기의 역회전에 의한 역행(力行) 운전시에 발생하는 구동력에 의해 상기 내연 기관을 구동하는 경우, 또는, 상기 내연 기관의 운전시에 발생하는 구동력에 의해 상기 제1 회전 전기를 역회전에 의해 구동하는 발전 운전의 경우에는, 상기 클러치를 접속 상태로 하고, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되고, 또한 상기 상태량 파악 수단에 의해 파악된 상기 상태량이 정해진 임계치를 초과한 것에 따라 통전을 정지한 상기 제1 회전 전기에 대하여 통전을 재개할 때에, 상기 제1 회전 전기를 역회전시켜 전회의 통전상과는 상이한 통전상으로 전환하는 경우에는, 상기 클러치를 분리 상태로 해도 좋다.
(8) 본 발명의 다른 양태에 따른 전동 차량의 제어 방법은, 차량 주행용 동력을 발생하는 복수의 회전 전기; 상기 복수의 회전 전기의 각각의 통전을 제어하는 복수의 통전 제어 수단; 상기 복수의 통전 제어 수단의 각각의 온도에 관한 상태량을 파악하는 상태량 파악 수단; 상기 회전 전기의 통전 상태에서 회전 정지 또는 회전 속도가 정해진 속도 이하가 되는 스톨 상태의 유무를 검지하는 스톨 상태 검지 수단; 및 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지된 상기 회전 전기에 대하여 상기 상태량 파악 수단에 의해 파악된 상기 상태량이 정해진 임계치를 초과한 경우에, 상기 스톨 상태가 검지된 상기 회전 전기에 대한 통전을, 상기 복수의 회전 전기 중 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되지 않은 다른 회전 전기에 대한 통전으로 전환하는 제어 수단;을 포함하는 전동 차량의 제어 방법으로서, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지된 상기 회전 전기의 출력 저하분과, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되지 않은 상기 다른 회전 전기의 출력 증가분을, 동일하게 하여 통전을 전환한다.
상기 (1)의 양태에 따르면, 예컨대 등판로에서 전동 차량의 속도가 제로로 저하된 경우 등에 있어서 통전 상태의 회전 전기의 회전 정지 또는 회전 속도가 정해진 속도 이하가 되는 스톨 상태가 발생한 경우에도, 통전되는 회전 전기(즉, 스톨 상태를 담당하는 회전 전기)가 통전 제어 수단의 온도에 따라 전환된다. 이러한 점에서, 전동 차량을 후퇴시키는 일 없이, 통전 제어 수단 및 회전 전기 등의 전력 기기를 냉각시킬 수 있어, 전력 기기의 온도가 지나치게 상승하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 통전되는 회전 전기가 전환되더라도, 통전이 정지되는 회전 전기의 출력 저하분과 통전이 개시되는 회전 전기의 출력 증대분이 상쇄되도록 하여, 회전 전기 전체로서의 출력은 불변으로 유지된다. 이러한 점에서, 운전자의 요구 구동력이 변화된 경우에도, 이 변화에 따른 적정한 응답성 및 원하는 상품성을 확보할 수 있다.
상기 (2)의 양태에 따르면, 온도에 여유가 있는 통전 제어 수단 및 회전 전기로 통전을 반복 전환함으로써, 스톨 상태를 장시간에 걸쳐 유지할 수 있고, 전력 기기 전체로서의 온도 상승을 억제할 수 있다.
상기 (3)의 양태에 따르면, 통전상을 전환하여 통전을 재개하는 점에서, 하나의 통전상에 통전이 집중하는 것을 방지하여, 통전 제어 수단 및 회전 전기 등의 전력 기기의 온도가 국소적으로 지나치게 상승하는 것을 방지할 수 있다.
상기 (4)의 양태에 따르면, 운전자의 요구 구동력이 정해진 값 이상인 경우에는 스톨 상태의 해소가 요구되고 있는 것으로 판단하고, 스톨 상태를 담당하는 회전 전기의 출력에 다른 회전 전기(즉, 스톨 상태를 담당하는 회전 전기 이외의 회전 전기)의 출력을 부가시키도록 하여, 다른 회전 전기로부터 요구 구동력에 따른 동력을 출력시킨다.
이에 따라, 통전 제어 수단 및 회전 전기 등의 전력 기기의 온도가 지나치게 상승하는 것을 방지하면서, 전동 차량의 운전 상태에 운전자의 의사를 적정히 반영시킬 수 있다.
상기 (5)의 양태에 따르면, 제1 회전 전기는 역회전시에 제2 회전 전기에 대하여 공회전한다. 이러한 점에서, 제1 회전 전기로부터 제2 회전 전기 및 구동륜에 구동력이 전달되는 일 없이, 제1 회전 전기의 통전상을 용이하게 전환할 수 있고, 국소적인 지나친 온도 상승 및 열화를 방지할 수 있다.
상기 (6)의 양태에 따르면, 제1 회전 전기 및 제2 회전 전기와 원웨이 클러치의 배치에 대하여, 축방향에서의 배치 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 (7)의 양태에 따르면, 제1 회전 전기는, 정회전시의 구동륜의 구동에 추가하여, 역회전시의 내연 기관의 구동 또는 내연 기관의 구동력에 의한 발전을 행한다. 이러한 점에서, 전동 차량의 운전 상태를 다양화하면서, 제1 회전 전기의 통전상을 용이하게 전환할 수 있고, 국소적인 지나친 온도 상승을 방지할 수 있다.
상기 (8)의 양태에 따르면, 예컨대 등판로에서 전동 차량의 속도가 제로로 저하된 경우 등에 있어서 통전 상태의 회전 전기의 회전 정지 또는 회전 속도가 정해진 속도 이하가 되는 스톨 상태가 발생한 경우에도, 통전되는 회전 전기(즉, 스톨 상태를 담당하는 회전 전기)가 통전 제어 수단의 온도에 따라 전환된다. 이러한 점에서, 전동 차량을 후퇴시키는 일 없이, 통전 제어 수단 및 회전 전기 등의 전력 기기를 냉각시킬 수 있어, 전력 기기의 온도가 지나치게 상승하는 것을 방지할 수 있다.
더구나, 통전되는 회전 전기가 전환되더라도, 통전이 정지되는 회전 전기의 출력 저하분과 통전이 개시되는 회전 전기의 출력 증대분이 상쇄되도록 하여, 회전 전기 전체로서의 출력은 불변으로 유지된다. 이러한 점에서, 운전자의 요구 구동력이 변화된 경우에도, 이 변화에 따른 적정한 응답성 및 원하는 상품성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 전동 차량의 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 발전용 모터(GEN) 및 주행용 모터(MOT) 및 원웨이 클러치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 발전용 파워 드라이브 유닛(GENPDU) 및 주행용 파워 드라이브 유닛(MOTPDU)의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 제1 EV 모드에서의 동력 전달 경로를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 제2 EV 모드에서의 동력 전달 경로를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 제3 EV 모드에서의 동력 전달 경로를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 내연 기관 시동 모드에서의 동력 전달 경로를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 시리즈 EV 모드에서의 동력 전달 경로를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 통전상 전환 모드에서의 동력 전달 경로를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 따른 전동 차량의 제어 장치의 동작을 도시하는 플로우차트이다.
도 11은 본 발명의 실시형태의 변형예에 따른 전동 차량의 제어 장치의 동작을 도시하는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전동 차량의 제어 장치에 대하여 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.
본 실시형태에 의한 전동 차량의 제어 장치(10)는, 예컨대 도 1에 도시된 하이브리드 차량(1)에 탑재되어 있고, 이 하이브리드 차량(1)은, 예컨대 동력 전달 기구(11)를 통해, 내연 기관(ENG)(12)에 발전용 모터(GEN, 회전 전기, 제1 회전 전기)(13)가 연결되고, 주행용 모터(MOT, 회전 전기, 제2 회전 전기)(14)가 구동륜(W)에 연결된 시리즈형의 하이브리드 차량이다.
동력 전달 기구(11)는, 예컨대, 제1 구동축(21), 제2 구동축(회전축)(22), 제3 구동축(회전축)(23), 제4 구동축(24)과, 드라이브 플레이트(25a) 및 댐퍼(25b)와, 클러치(26)와, 원웨이 클러치(27)와, 디퍼렌셜(28)과, 제1 기어(31), 제2 기어(32), 제3 기어(33), 제4 기어(34), 제5 기어(35)와, 디퍼렌셜 기어(36)를 구비하여 구성되어 있다.
보다 상세하게는, 내연 기관(12)의 크랭크 샤프트(12a)와 제1 구동축(21)은, 드라이브 플레이트(25a) 및 댐퍼(25b)를 사이에 두고 동축심에 배치되며, 서로 일체로 회전하도록 연결되어 있다.
그리고, 제1 구동축(21)에는 제1 기어(31) 및 클러치(26)가 부착되어 있다.
제1 기어(31)는, 제1 구동축(21)에 대하여 회전 가능한 아이들 기어로 되어 있고, 클러치(26)에 의해 제1 구동축(21)에 대하여 접속 또는 분리된다.
즉, 클러치(26)는, 제1 구동축(21)과 제1 기어(31) 사이에서 동력 전달을 가능하게 하는 접속 상태와, 제1 구동축(21)과 제1 기어(31) 사이의 동력 전달을 차단하는 분리 상태를, 선택적으로 전환한다.
또한, 제1 기어(31)는, 제1 구동축(21)에 대하여 평행하게 배치된 제2 구동축(22)에 고정된 제2 기어(32)와 항상 맞물려 있다.
제2 구동축(22)은 발전용 모터(13)의 회전축을 이루고, 주행용 모터(14)의 회전축을 이루는 통 형상의 제3 구동축(23)과 동축심에 배치되어 있다.
즉, 제2 구동축(22)은, 말하자면 내주축으로서 제3 구동축(23)의 내주측에 배치되고, 제3 구동축(23)은, 말하자면 외주축으로서 제2 구동축(22)의 외주측을 둘러싸도록 배치되어 있다.
그리고, 제2 구동축(22) 및 제3 구동축(23)에는, 원웨이 클러치(27)가 부착되어 있다.
원웨이 클러치(27)는, 예컨대, 제2 구동축(22)을 회전축으로 하는 발전용 모터(13)의 정회전 구동시에, 제3 구동축(23)을 회전축으로 하는 주행용 모터(14)를 정회전시키는 구동력을, 제2 구동축(22)으로부터 제3 구동축(23)에 전달하도록 하여, 제2 구동축(22)과 제3 구동축(23)을 접속시킨다.
한편, 제2 구동축(22)을 회전축으로 하는 발전용 모터(13)의 역회전 구동시에는, 제2 구동축(22)을 제3 구동축(23)에 대하여 공회전시킨다.
또한, 원웨이 클러치(27)는, 예컨대 제2 구동축(22)을 회전축으로 하는 발전용 모터(13)의 정지시에 있어서, 제3 구동축(23)을 회전축으로 하는 주행용 모터(14)가 정회전하는 경우에는, 제3 구동축(23)을 제2 구동축(22)에 대하여 공회전시킨다.
한편, 제3 구동축(23)을 회전축으로 하는 주행용 모터(14)의 역회전 구동시에는, 제2 구동축(22)을 회전축으로 하는 발전용 모터(13)를 역회전시키는 구동력을, 제3 구동축(23)으로부터 제2 구동축(22)에 전달하도록 하여, 제2 구동축(22)과 제3 구동축(23)을 접속시킨다.
그리고, 제3 구동축(23)에는 제3 기어(33)가 부착되어 있다.
제3 기어(33)는, 제3 구동축(23)에 고정되고, 제3 구동축(23)에 대하여 평행하게 배치된 제4 구동축(24)에 고정된 제4 기어(34)와 항상 맞물려 있다.
또한, 제4 구동축(24)에는 제5 기어(35)가 부착되어 있다.
제5 기어(35)는, 제4 구동축(24)에 고정되고, 디퍼렌셜 기어(36)와 항상 맞물려 있다.
디퍼렌셜(28)은, 디퍼렌셜 기어(36)에 전달된 구동력을 좌우의 구동륜(W) 사이에서 배분한다.
한편, 원웨이 클러치(27)는, 발전용 모터(13)와 주행용 모터(14) 사이에 있어서, 발전용 모터(13)의 스테이터(13S) 및 주행용 모터(14)의 스테이터(14S) 중, 적어도 어느 일부와 축방향에서 오버랩되도록 배치되어 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 원웨이 클러치(27)는, 발전용 모터(13)와 주행용 모터(14) 사이에 있어서, 발전용 모터(13)의 스테이터(13S)의 스테이터 코어(13SC)에 권취된 코일(13C) 및 주행용 모터(14)의 스테이터(14S)의 스테이터 코어(14SC)에 권취된 코일(14C)과 축방향에서 오버랩되도록 배치되어 있다.
보다 상세하게는, 주행용 모터(14)는, 제3 구동축(23)에 고정된 로터(14R)와, 제1 케이스(41a)에 고정되고 로터(14R)에 대향 배치된 스테이터(14S)를 구비하고, 스테이터(14S)는, 스테이터 코어(14SC)와, 스테이터 코어(14SC)에 권취된 코일(14C)을 구비하고 있다.
또한, 발전용 모터(13)는, 제2 구동축(22)에 고정된 로터(13R)와, 제2 케이스(41b)에 고정되고 로터(13R)에 대향 배치된 스테이터(13S)를 구비하고, 스테이터(13S)는, 스테이터 코어(13SC)와, 스테이터 코어(13SC)에 권취된 코일(13C)을 구비하고 있다.
그리고, 제2 구동축(22) 및 제3 구동축(23)의 축방향에 있어서, 제2 구동축(22)과 제3 구동축(23)의 동력 전달 경로 상에서 발전용 모터(13)의 로터(13R)와 주행용 모터(14)의 로터(14R) 사이에는, 원웨이 클러치(27)를 내부에 수용하는 수용실(42)이 배치되어 있다.
수용실(42)은, 제2 케이스(41b)에 형성된 제1 벽부(43)에 제2 벽부(44)가 볼트(45)로 체결되어 형성되어 있다.
제1 케이스, 제2 케이스, 제3 케이스(41a, 41b, 41c)는, 복수의 볼트(46)에 의해 서로 고정되고, 제1 케이스(41a)는, 댐퍼(25b)를 수용하는 댐퍼 하우징(도시 생략)에 고정되어 있다.
그리고, 주행용 모터(14)의 회전축을 이루는 제3 구동축(23)은, 주행용 모터(14)와 제3 기어(33) 사이에 배치된 베어링(47a)에 의해 제1 케이스(41a)에 회전 가능하게 지지되고, 발전용 모터(13)측의 단부에서, 베어링(47b)에 의해 제2 케이스(41b)에 형성된 수용실(42)의 제1 벽부(43)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
또한, 발전용 모터(13)의 회전축을 이루는 제2 구동축(22)은, 주행용 모터(14)측의 단부에서, 베어링(47c)에 의해 제2 케이스(41b)에 형성된 수용실(42)의 제2 벽부(44)에 회전 가능하게 지지되고, 주행용 모터(14)측의 반대측의 단부에서 베어링(47c)에 의해 제3 케이스(41c)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
발전용 모터(13) 및 주행용 모터(14)는, 예컨대 U상, V상, W상의 3상 DC 브러시리스 모터로서, 역행 운전 및 발전 운전이 가능하게 되어 있다.
예컨대, 발전용 모터(13)는, 각 상의 코일(13C)에 교류의 U상 전류(Iu) 및 V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)가 통전됨으로써 역행 운전을 행하여, 내연 기관(12) 또는 구동륜(W)의 구동을 행하는 것에 추가하여, 내연 기관(12)으로부터 구동력이 전달됨으로써 발전 운전을 행하여, 발전 전력을 출력한다.
또한, 예컨대 주행용 모터(14)는, 각 상의 코일(14C)에 교류의 U상 전류(Iu) 및 V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)가 통전됨으로써 역행 운전을 행하고, 구동륜(W)의 구동을 행하는 것에 추가하여, 하이브리드 차량(1)의 감속시 등에 있어서 구동륜(W)측으로부터 구동력이 전달됨으로써 발전 운전(회생 운전)을 행하여, 발전 전력(회생 전력)을 출력한다.
전동 차량의 제어 장치(10)는, 예컨대, 발전용 모터(13)의 통전을 제어하는 발전용 파워 드라이브 유닛(GENPDU, 통전 제어 수단)(51)과, 주행용 모터(14)의 통전을 제어하는 주행용 파워 드라이브 유닛(MOTPDU, 통전 제어 수단)(52)과, 전압 조정기(VCU : Voltage Control Unit)(53)와, 배터리(BATT)(54)와, CPU(Central Processing Unit) 등의 전자 회로에 의해 구성되는 각종 ECU(Electronic Control Unit : 전자 제어 유닛)로서, GENECU(55)와, MOTECU(56)와, BATTECU(57)와, ENGECU(58)와, BRKECU(59)와, MGECU(상태량 파악 수단, 스톨 상태 검지 수단, 제어 수단, 요구 구동력 검출 수단)(60)와, 브레이크 장치(61)를 구비하고 있다.
GENPDU(51), MOTPDU(52)는, 예컨대 트랜지스터 등의 스위칭 소자를 복수 이용하여 브리지 접속시켜 이루어지는 브리지 회로(71a)를 구비하는 펄스폭 변조(PWM : Pulse Width Modulation)에 의한 인버터(71)를 구비하여 구성되어 있다.
인버터(71)는, 스위칭 소자(예컨대, IGBT : Insulated Gate Bipolar mode Transistor 등)를 복수 이용하여 브리지 접속시켜 이루어지는 브리지 회로(71a)와, 브리지 회로(71a)의 정극측 단자와 부극측 단자 사이에 접속된 평활 콘덴서(C)를 구비한다.
이 브리지 회로(71a)는, GENECU(55), MOTECU(56)로부터 출력되는 펄스폭 변조된 신호에 의해 구동된다.
브리지 회로(71a)에서는, 예컨대, U상에 관해 쌍을 이루는 하이측 U상 트랜지스터(UH) 및 로우측 U상 트랜지스터(UL)와, V상에 관해 쌍을 이루는 하이측 V상 트랜지스터(VH) 및 로우측 V상 트랜지스터(VL)와, W상에 관해 쌍을 이루는 하이측 W상 트랜지스터(WH) 및 로우측 W상 트랜지스터(WL)가 브리지 접속되어 있다.
하이측 U상 트랜지스터(UH), 하이측 V상 트랜지스터(VH), 하이측 W상 트랜지스터(WH)는, 콜렉터가 정극측 단자에 접속되어 하이 사이드 아암을 구성하고 있다.
로우측 U상 트랜지스터(UL), 로우측 V상 트랜지스터(VL), 로우측 W상 트랜지스터(WL)는, 이미터가 부극측 단자에 접속되어 로우 사이드 아암을 구성하고 있다.
하이측 U상 트랜지스터(UH)의 이미터는, 로우측 U상 트랜지스터(UL)의 콜렉터에 접속되고, 하이측 V상 트랜지스터(VH)의 이미터는, 로우측 V상 트랜지스터(VL)의 콜렉터에 접속되고, 하이측 W상 트랜지스터(WH)의 이미터는, 로우측 W상 트랜지스터(WL)의 콜렉터에 접속되어 있다.
각 트랜지스터(UH, UL, VH, VL, WH, WL)의 콜렉터-이미터 사이에는, 이미터로부터 콜렉터를 향하여 순방향이 되도록 하여, 다이오드(DUH, DUL, DVH, DVL, DWH, DWL)가 각각 접속되어 있다.
그리고, 브리지 회로(71a)의 U상, V상, W상에서의 하이 사이드 아암과 로우 사이드 아암의 접속점은 각각, 발전용 모터(13)의 U상, V상, W상의 코일(13C), 또는 주행용 모터(14)의 U상, V상, W상의 코일(14C)에 접속되어 있다.
인버터(71)는, 예컨대 발전용 모터(13) 또는 주행용 모터(14)의 역행 운전시에 있어서, GENECU(55), MOTECU(56)로부터 출력되어 트랜지스터(UH, VH, WH, UL, VL, WL)의 게이트에 입력되는 스위칭 지령인 게이트 신호(즉, PWM 신호)에 기초하여, U상, V상, W상마다 쌍을 이루는 트랜지스터의 온(도통)/오프(차단) 상태를 전환한다.
이에 따라, 배터리(54)로부터 전압 조정기(53)를 통해 공급되는 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하고, 발전용 모터(13)의 U상, V상, W상의 코일(13C), 또는 주행용 모터(14)의 U상, V상, W상의 코일(14C)에 대한 통전을 순차 전류(轉流)시킴으로써, 교류의 U상 전류(Iu) 및 V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)를 통전한다.
한편, 예컨대 발전용 모터(13) 또는 주행용 모터(14)의 발전 운전시에 있어서, 인버터(71)는, 발전용 모터(13)의 로터(13R) 또는 주행용 모터(14)의 로터(14R)의 회전각에 기초하여 동기가 취해진 게이트 신호에 따라 각 트랜지스터를 온(도통)/오프(차단)시키고, 발전용 모터(13) 또는 주행용 모터(14)로부터 출력되는 교류의 발전 전력을 직류 전력으로 변환한다.
GENPDU(51)는, 전압 조정기(53)를 통해 발전용 모터(13)와 배터리(54) 사이에서 전력의 수수(授受)를 행하고, MOTPDU(52)는, 전압 조정기(53)를 통해 주행용 모터(14)와 배터리(54) 사이에서 전력의 수수를 행한다. 이것에 추가하여, GENPDU(51) 및 MOTPDU(52)는, 발전용 모터(13) 및 주행용 모터(14)의 상호간에 전력의 수수를 가능하게 하여, 예컨대 내연 기관(12)의 동력에 의해 발전용 모터(13)로부터 출력되는 발전 전력을, 역행 운전하는 주행용 모터(14)에 공급 가능하게 한다.
전압 조정기(53)는, 예컨대 DC/DC 컨버터 등을 구비하여 구성되며, GENPDU(51)와 배터리(54) 사이, 및 MOTPDU(52)와 배터리(54) 사이에 접속되고, GENPDU(51)와 배터리(54) 사이, 및 MOTPDU(52)와 배터리(54) 사이의 전력의 수수에 대하여 전압 조정을 행한다.
GENECU(55)는, GENPDU(51)에 구비되는 인버터(71)의 각 트랜지스터(UH, VH, WH, UL, VL, WL)의 게이트에 입력되는 스위칭 지령(게이트 신호)을 출력함으로써, GENPDU(51)를 통해 발전용 모터(13)의 운전(통전)을 제어한다.
MOTECU(56)는, MOTPDU(52)에 구비되는 인버터(71)의 각 트랜지스터(UH, VH, WH, UL, VL, WL)의 게이트에 입력되는 스위칭 지령(게이트 신호)을 출력함으로써, MOTPDU(52)를 통해 주행용 모터(14)의 운전(통전)을 제어한다.
한편, GENECU(55)로부터 GENPDU(51)에 출력되는 스위칭 지령(게이트 신호), 및 MOTECU(56)로부터 GENPDU(52)에 출력되는 스위칭 지령(게이트 신호)은, 인버터(71)의 트랜지스터(UH, VH, WH, UL, VL, WL)를 온/오프 구동시키기 위한 펄스 신호이다. 이 펄스 신호의 듀티, 즉 온/오프의 비율에 의해, 발전용 모터(13), 주행용 모터(14)의 운전(통전)이 제어된다.
BATTECU(57)는, 예컨대 배터리(54)의 감시 및 보호 등의 제어를 행한다.
예컨대, BATTECU(57)는, 배터리(54)의 전압, 전류 및 온도의 검출 신호, 또한 배터리(54)의 사용 시간 등에 기초하여, 배터리(54)의 잔류 용량을 산출한다.
ENGECU(58)는, 예컨대 내연 기관(12)에 대한 연료 공급이나 점화 타이밍 등을 제어한다.
BRKECU(59)는, 예컨대 구동륜(W) 등의 차륜에 설치된 브레이크 장치(61)를 제어한다.
브레이크 장치(61)는, 예컨대 각 차륜과 일체로 회전 가능한 브레이크 디스크에, 브레이크 액압에 의해 브레이크 패드를 압박함으로써 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이에 각 차륜의 제동력이 되는 마찰력을 발생시키는 구조의 것이다.
브레이크 장치(61)는, 예컨대, 브레이크 페달(61a)과, 브레이크 액압 회로(61b)와, 브레이크 모터(61c)를 구비하고 있다.
브레이크 액압 회로(61b)는, 예컨대, 브레이크 페달(61a)의 조작에 연동하는 마스터 실린더, 또는 브레이크 페달(61a)의 조작에 상관없이 브레이크 모터(61c)에 의해 구동되는 모터 실린더에 의해, 각 차륜에 공급하는 브레이크 액압을 생성할 수 있게 구성되어 있다.
MGECU(60)는, 다른 ECU(55∼59)의 관리 및 제어를 행하고, ECU(55∼59)와 협조하여 내연 기관(12) 및 각 모터(13, 14)의 운전 상태와 하이브리드 차량(1)의 상태를 제어한다.
이 때문에, MGECU(60)에는, 내연 기관(12) 및 발전용 모터(13), 주행용 모터(14) 및 GENPDU(51), MOTPDU(52)의 상태에 관한 상태량을 검출하는 각종 센서로부터 출력되는 검출 신호와, 하이브리드 차량(1)의 주행 상태에 관한 상태량을 검출하는 각종 센서로부터 출력되는 검출 신호와, 각종 스위치로부터 출력되는 신호 등이 입력되어 있다.
예컨대, MGECU(60)에는, 발전용 모터(13), 주행용 모터(14)의 회전각을 검출하는 리졸버 등의 회전 센서(스톨 상태 검지 수단)(13a, 14a)와, GENPDU(51), MOTPDU(52)의 온도에 관한 상태량(예컨대, 통전 횟수, 전압, 전류, 온도 등)을 검출하는 센서(상태량 파악 수단)(51a, 52a)와, 운전자의 요구 구동력에 관련된 액셀 페달의 밟음에 의한 액셀 페달의 스트로크량(액셀 개방도)을 검출하는 액셀 개방도 센서(81)(요구 구동력 검출 수단)와, 하이브리드 차량(1)의 속도를 검출하는 차속 센서 등으로부터 출력되는 검출 신호가 입력되어 있다.
본 실시형태에 따른 전동 차량의 제어 장치(10)는 상기 구성을 구비하고 있고, 다음으로, 전동 차량의 제어 장치(10)의 동작에 대하여 설명한다.
이 실시형태의 MGECU(60)는, 하이브리드 차량(1)의 운전 모드로서, 예컨대, 도 4에 도시된 제1 EV 모드와, 도 5에 도시된 제2 EV 모드와, 도 6에 도시된 제3 EV 모드와, 도 7에 도시된 내연 기관 시동 모드와, 도 8에 도시된 시리즈 EV 모드와, 도 9에 도시된 통전상 전환 모드를 포함하고 있다.
예컨대, 도 4에 도시된 제1 EV 모드는, 배터리(54)로부터 출력되는 전력만으로 주행용 모터(14)를 구동하고, 주행용 모터(14)로부터 출력되는 구동력을 구동륜(W)에 전달하는 운전 모드이다.
이 제1 EV 모드는, 예컨대, 하이브리드 차량(1)에 대한 요구 구동력이 정해진 값 미만인 경우나, 하이브리드 차량(1)의 후퇴시나, 구동륜(W)의 구동에 관련된 다른 운전 모드에 비해 에너지 효율이 높은 경우 등에 선택된다.
한편, 제1 EV 모드에서는, 내연 기관(12)은 정지 상태로서, 클러치(26)는 제1 구동축(21)과 제1 기어(31) 사이의 동력 전달을 차단하는 분리 상태가 된다.
그리고, 주행용 모터(14)의 정회전시에는, 원웨이 클러치(27)에 의해 제2 구동축(22)이 제3 구동축(23)에 대하여 공회전함으로써, 발전용 모터(13)는 정지 상태이다.
한편, 주행용 모터(14)의 역회전시에는, 원웨이 클러치(27)에 의해 제3 구동축(23)으로부터 제2 구동축(22)으로 구동력이 전달되는 점에서, 발전용 모터(13)는 주행용 모터(14)의 구동력에 의해 역회전으로 돌아가게 되는 상태이다.
또한, 예컨대 도 5에 도시된 제2 EV 모드는, 배터리(54)로부터 출력되는 전력만으로 발전용 모터(13) 및 주행용 모터(14)를 구동하고, 발전용 모터(13) 및 주행용 모터(14)로부터 출력되는 구동력을 구동륜(W)에 전달하는 운전 모드이다.
이 제2 EV 모드에서는, 내연 기관(12)은 정지 상태로서, 발전용 모터(13) 및 주행용 모터(14)는 정회전하고, 클러치(26)는 제1 구동축(21)과 제1 기어(31) 사이의 동력 전달을 차단하는 분리 상태가 된다.
또한, 예컨대 도 6에 도시된 제3 EV 모드는, 배터리(54)로부터 출력되는 전력만으로 발전용 모터(13)를 구동하고, 발전용 모터(13)로부터 출력되는 구동력을 구동륜(W)에 전달하는 운전 모드이다.
이 제3 EV 모드는, 예컨대, 구동륜(W)의 구동에 따른 다른 운전 모드에 비해, 발전용 모터(13)의 구동력에 의해 주행용 모터(14)를 돌리는 것에 따른 에너지 손실을 포함시켜, 에너지 효율이 높은 경우 등에 선택된다.
한편, 제3 EV 모드에서는, 내연 기관(12)은 정지 상태로서, 발전용 모터(13)는 정회전하고, 클러치(26)는 제1 구동축(21)과 제1 기어(31) 사이의 동력 전달을 차단하는 분리 상태가 된다.
또한, 발전용 모터(13)의 정회전시에는, 원웨이 클러치(27)에 의해 제2 구동축(22)으로부터 제3 구동축(23)에 구동력이 전달되는 점에서, 주행용 모터(14)는 발전용 모터(13)의 구동력에 의해 정회전으로 돌려지게 되는 상태이다.
또한, 예컨대 도 7에 도시된 내연 기관 시동 모드는, 배터리(54)로부터 출력되는 전력만으로 발전용 모터(13)를 구동하고, 발전용 모터(13)로부터 출력되는 구동력을 내연 기관(12)에 전달하여, 내연 기관(12)을 시동하는 운전 모드이다.
이 내연 기관 시동 모드에서는, 발전용 모터(13)는 역회전하고, 클러치(26)는 제1 구동축(21)과 제1 기어(31) 사이에서 동력 전달을 가능하게 하는 접속 상태가 된다.
또한, 원웨이 클러치(27)에 의해 제2 구동축(22)이 제3 구동축(23)에 대하여 공회전하는 점에서, 발전용 모터(13)로부터 출력되는 구동력은 주행용 모터(14) 및 구동륜(W)에 전달되지 않는 상태이다.
그리고, 하이브리드 차량(1)의 주행이 요구되고 있는 경우에는, 배터리(54)로부터 출력되는 전력만으로 주행용 모터(14)가 구동되고, 주행용 모터(14)로부터 출력되는 구동력이 구동륜(W)에 전달된다.
또한, 예컨대 도 8에 도시된 시리즈 EV 모드는, 내연 기관(12)을 구동하고, 내연 기관(12)으로부터 출력되는 구동력을 발전용 모터(13)에 전달하여, 발전용 모터(13)를 발전 운전하고, 배터리(54)로부터 출력되는 전력 또는 발전용 모터(13)로부터 출력되는 발전 전력으로 주행용 모터(14)를 구동하며, 주행용 모터(14)로부터 출력되는 구동력을 구동륜(W)에 전달하는 운전 모드이다.
이 시리즈 EV 모드에서는, 클러치(26)는 제1 구동축(21)과 제1 기어(31) 사이에서 동력 전달을 가능하게 하는 접속 상태가 되고, 발전용 모터(13)는 역회전하고, 원웨이 클러치(27)에 의해 제2 구동축(22)이 제3 구동축(23)에 대하여 공회전하는 점에서, 발전용 모터(13)로부터 출력되는 구동력은 주행용 모터(14) 및 구동륜(W)에 전달되지 않는 상태이다.
한편, 주행용 모터(14)는 정회전하고, 원웨이 클러치(27)에 의해 제3 구동축(23)이 제2 구동축(22)에 대하여 공회전하는 점에서, 주행용 모터(14)로부터 출력되는 구동력은 구동륜(W)에만 전달된다.
또한, 예컨대 도 9에 도시된 통전상 전환 모드는, 스톨 상태를 담당하는 발전용 모터(13)의 통전 개시(또는 통전 재개)에 앞서, 배터리(54)로부터 출력되는 전력으로 발전용 모터(13)를 구동하여, 통전상을 전환하는 운전 모드이다.
이 통전상 전환 모드에서는, 내연 기관(12)은 정지 상태로서, 발전용 모터(13)는 역회전하고, 클러치(26)는 제1 구동축(21)과 제1 기어(31) 사이의 동력 전달을 차단하는 분리 상태가 된다.
또한, 원웨이 클러치(27)에 의해 제2 구동축(22)이 제3 구동축(23)에 대하여 공회전하는 점에서, 발전용 모터(13)로부터 출력되는 구동력은 주행용 모터(14) 및 구동륜(W)에 전달되지 않는 상태이다.
한편, 하이브리드 차량(1)에 대한 요구 구동력이 정해진 값 미만으로서, 주행용 모터(14)의 스톨 상태의 유지가 요구되고 있는 경우에는, 주행용 모터(14)는 배터리(54)로부터 출력되는 전력만으로 정회전 방향으로 구동되고, 원웨이 클러치(27)에 의해 제3 구동축(23)이 제2 구동축(22)에 대하여 공회전하는 점에서, 주행용 모터(14)로부터 출력되는 구동력은 구동륜(W)에만 전달된다.
이하에, 예컨대 등판로 등에서 액셀 페달이 온으로 조작되고 있음에도 불구하고 구배 부하가 크기 때문에 하이브리드 차량(1)이 발진할 수 없는, 소위 스톨 상태, 즉 구동륜(W)에 구동력을 전달할 수 있는 주행용 모터(14) 또는 발전용 모터(13)의 통전 상태에서 회전 정지 또는 회전 속도가 정해진 속도 이하가 되는 상태가 발생한 경우의 MGECU(60)의 동작에 대하여 설명한다.
예컨대, 도 4에 도시된 제1 EV 모드의 실행시에 있어서, 주행용 모터(14)의 통전 상태에서 회전 정지 또는 회전 속도가 정해진 속도 이하가 되는 스톨 상태가 발생하면, MOTPDU(52)의 인버터(71)의 각 트랜지스터(UH, VH, WH, UL, VL, WL) 중 특정한 트랜지스터에만 통전이 계속되고, MOTPDU(52)의 온도가 상승한다.
이 때, MGECU(60)는, MOTPDU(52)의 온도에 관한 상태량(예컨대, 통전 횟수, 전압, 전류, 온도 등)을 검출하는 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여, MOTPDU(52)의 인버터(71)의 온도가 정해진 온도보다 높아졌는지의 여부를 판정한다.
그리고, MOTPDU(52)의 인버터(71)의 온도가 정해진 온도보다 높아진 것으로 판정한 경우에는, 하이브리드 차량(1)의 운전 모드를 제1 EV 모드로부터, 예컨대 도 5에 도시된 제2 EV 모드로 전환하여, 발전용 모터(13)에 대한 통전을 개시하고, 주행용 모터(14)에 대한 통전량을 저하시키면서, 발전용 모터(13)에 대한 통전량을 증대시킨다.
이 때, MGECU(60)는, 주행용 모터(14)의 출력 저하분과 발전용 모터(13)의 출력 증가분을 동일하게 하여 통전을 전환하고, 주행용 모터(14) 및 발전용 모터(13)로부터 구동륜(W)에 전달되는 총 구동력이 요구 구동력과 동일해지도록(즉, 요구 구동력이 일정하면, 총 구동력도 일정해지도록) 통전을 제어한다.
그리고, 하이브리드 차량(1)의 운전 모드를 제2 EV 모드로부터, 예컨대 도 6에 도시된 제3 EV 모드로 전환하여, 발전용 모터(13)만을 스톨 상태로 한다.
이에 따라, GENPDU(51)의 인버터(71)의 각 트랜지스터(UH, VH, WH, UL, VL, WL) 중 특정한 트랜지스터에만 통전이 계속되고, GENPDU(51)의 온도가 상승한다.
이 때, MGECU(60)는, GENPDU(51)의 온도에 관한 상태량(예컨대, 통전 횟수, 전압, 전류, 온도 등)을 검출하는 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여, GENPDU(51)의 인버터(71)의 온도가 정해진 온도보다 높아졌는지의 여부를 판정한다.
그리고, GENPDU(51)의 인버터(71)의 온도가 정해진 온도보다 높아진 것으로 판정한 경우에는, 하이브리드 차량(1)의 운전 모드를 제3 EV 모드로부터 제2 EV 모드로 전환하여, 주행용 모터(14)에 대한 통전을 개시하고, 발전용 모터(13)에 대한 통전량을 저하시키면서, 주행용 모터(14)에 대한 통전량을 증대시킨다.
이 때, MGECU(60)는, 발전용 모터(13)의 출력 저하분과 주행용 모터(14)의 출력 증가분을 동일하게 하여 통전을 전환하고, 발전용 모터(13) 및 주행용 모터(14)로부터 구동륜(W)에 전달되는 총 구동력이 요구 구동력과 동일해지도록(즉, 요구 구동력이 일정하면, 총 구동력도 일정해지도록) 통전을 제어한다.
그리고, 하이브리드 차량(1)의 운전 모드를 제2 EV 모드로부터 제1 EV 모드로 전환하여, 주행용 모터(14)만을 스톨 상태로 한다.
그리고, MGECU(60)는, 하이브리드 차량(1)의 스톨 상태가 해소될 때까지, 전술한 동작, 즉 주행용 모터(14)와 발전용 모터(13) 사이에서의 통전의 전환을 반복 실행한다.
이하에, MGECU(60)에 의해 실행되는 처리의 플로우차트에 대하여 설명한다.
우선, 예컨대 도 10에 도시된 스텝 S01에 있어서는, 예컨대 액셀 개방도 센서(81)로부터 출력되는 검출 결과의 신호 등에 기초하는 운전자의 요구 구동력에 따른 요구 토크를 주행용 모터(14)로부터 발생시킨다.
다음으로, 스텝 S02에 있어서는, 주행용 모터(14)의 스톨 상태, 즉 구동륜(W)에 구동력을 전달할 수 있는 주행용 모터(14)의 통전 상태에서 회전 정지 또는 회전 속도가 정해진 속도 이하가 되는 상태인지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 후술하는 스텝 S09로 진행한다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 스텝 S03으로 진행한다.
그리고, 스텝 S03에 있어서는, 주행용 모터(14)의 통전을 제어하는 MOTPDU(52)의 인버터(71)의 온도는 정해진 온도보다 높은지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 전술한 스텝 S02로 되돌아간다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 스텝 S04로 진행한다.
그리고, 스텝 S04에 있어서는, 발전용 모터(13)에 대한 통전을 개시하고, 주행용 모터(14)에 대한 통전량을 저하시키면서, 발전용 모터(13)에 대한 통전량을 증대시키고, 주행용 모터(14)의 출력 저하분과 발전용 모터(13)의 출력 증가분을 동일하게 하여 통전을 전환한다.
다음으로, 스텝 S05에 있어서는, 주행용 모터(14)에 대한 통전을 정지하여, 주행용 모터(14)로부터의 토크 발생을 금지한다.
그리고, 스텝 S06에 있어서는, 발전용 모터(13)의 통전을 제어하는 GENPDU(51)의 인버터(71)의 온도는 정해진 온도보다 높은지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 후술하는 스텝 S11로 진행한다.
한편, 이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 스텝 S07로 진행한다.
그리고, 스텝 S07에 있어서는, 주행용 모터(14)의 통전을 제어하는 MOTPDU(52)의 인버터(71)의 온도는 정해진 온도 이하, 또한 운전자의 요구 구동력에 따른 요구 토크는 증대되었는지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 전술한 스텝 S05로 되돌아간다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 스텝 S08로 진행한다.
다음으로, 스텝 S08에 있어서는, 스톨 상태는 해소되었는지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 전술한 스텝 S05로 되돌아간다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 종료로 진행한다.
또한, 스텝 S09에 있어서는, 발전용 모터(13)의 스톨 상태인지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 종료로 진행한다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 스텝 S10으로 진행한다.
그리고, 스텝 S10에 있어서는, 발전용 모터(13)의 통전을 제어하는 GENPDU(51)의 인버터(71)의 온도는 정해진 온도보다 높은지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 전술한 스텝 S09로 되돌아간다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 스텝 S11로 진행한다.
그리고, 스텝 S11에 있어서는, 주행용 모터(14)에 대한 통전을 개시하고, 발전용 모터(13)에 대한 통전량을 저하시키면서, 주행용 모터(14)에 대한 통전량을 증대시키고, 발전용 모터(13)의 출력 저하분과 주행용 모터(14)의 출력 증가분을 동일하게 하여 통전을 전환한다.
다음으로, 스텝 S12에 있어서는, 발전용 모터(13)에 대한 통전을 정지하여, 발전용 모터(13)로부터의 토크 발생을 금지한다.
그리고, 스텝 S13에 있어서는, 주행용 모터(14)의 통전을 제어하는 MOTPDU(52)의 인버터(71)의 온도는 정해진 온도보다 높은지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 전술한 스텝 S04로 되돌아간다.
한편, 이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 스텝 S14로 진행한다.
그리고, 스텝 S14에 있어서는, 발전용 모터(13)의 통전을 제어하는 GENPDU(51)의 인버터(71)의 온도는 정해진 온도 이하 또한 운전자의 요구 구동력에 따른 요구 토크는 증대되었는지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 전술한 스텝 S12로 되돌아간다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 스텝 S15로 진행한다.
다음으로, 스텝 S15에 있어서는, 스톨 상태는 해소되었는지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 전술한 스텝 S12로 되돌아간다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 종료로 진행한다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에 의한 전동 차량의 제어 장치(10) 및 전동 차량의 제어 방법에 따르면, 예컨대 등판로에서 하이브리드 차량(1)의 속도가 제로로 저하된 경우 등에 있어서 통전 상태의 주행용 모터(14)의 회전 정지, 또는 회전 속도가 정해진 속도 이하가 되는 스톨 상태가 발생한 경우에도, 통전되는 주행용 모터(14) 또는 발전용 모터(13)(즉, 스톨 상태를 담당하는 모터)가 GENPDU(51), MOTPDU(52)의 온도에 따라 전환된다.
이에 의해, 하이브리드 차량(1)을 후퇴시키는 일 없이, GENPDU(51), MOTPDU(52) 및 발전용 모터(13), 주행용 모터(14) 등의 전력 기기를 냉각시킬 수 있어, 전력 기기의 온도가 지나치게 상승하는 것을 방지할 수 있다.
더구나, 통전이 전환되더라도, 통전이 정지되는 모터[즉, 주행용 모터(14) 및 발전용 모터(13) 중 어느 한쪽)의 출력 저하분과 통전이 개시되는 모터[즉, 주행용 모터(14) 및 발전용 모터(13) 중 어느 다른쪽]의 출력 증대분이 상쇄되도록 제어된다.
이에 따라, 주행용 모터(14) 및 발전용 모터(13) 전체로서의 출력은 변화없이 유지되는 점에서, 운전자의 요구 구동력이 변화된 경우에도, 이 변화에 따른 적정한 응답성 및 원하는 상품성을 확보할 수 있다.
또한, 온도에 여유가 있는 GENPDU(51), MOTPDU(52) 및 발전용 모터(13), 주행용 모터(14)로 통전을 반복 전환함으로써, 스톨 상태를 장시간에 걸쳐 유지할 수 있고, 전력 기기 전체로서의 온도 상승을 억제할 수 있다.
또한, 발전용 모터(13)에 있어서는 통전상을 전환하여 통전을 재개하는 점에서, 하나의 통전상에 통전이 집중하는 것을 방지하여, 발전용 모터(13) 및 GENPDU(51) 등의 전력 기기의 온도가 국소적으로 지나치게 상승하거나, 국소적인 열화가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 운전자의 요구 구동력이 정해진 값 이상인 경우에는 스톨 상태의 해소가 요구되고 있는 것으로 판단하고, 발전용 모터(13), 주행용 모터(14) 중 스톨 상태를 담당하는 모터의 출력에 다른 모터(즉, 스톨 상태를 담당하는 모터 이외의 모터)의 출력을 부가시키도록 하여, 다른 모터로부터 요구 구동력에 따른 동력을 출력시킨다.
이에 따라, GENPDU(51), MOTPDU(52) 및 발전용 모터(13), 주행용 모터(14) 등의 전력 기기의 온도가 지나치게 상승하는 것을 방지하면서, 하이브리드 차량(1)의 운전 상태에 운전자의 의사를 적정히 반영시킬 수 있다.
또한, 발전용 모터(13)는 역회전시에 주행용 모터(14)에 대하여 공회전하는 점에서, 발전용 모터(13)로부터 주행용 모터(14) 및 구동륜(W)에 구동력이 전달되는 일 없이, 발전용 모터(13)의 통전상을 용이하게 전환할 수 있고, 국소적인 지나친 온도 상승을 방지할 수 있다.
또한, 발전용 모터(13) 및 주행용 모터(14)와 원웨이 클러치(27)의 배치에 대하여, 축방향에서의 배치 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발전용 모터(13)는, 정회전시의 구동륜(W)의 구동에 추가하여, 역회전시의 내연 기관(12)의 구동 또는 내연 기관(12)의 구동력에 의한 발전을 행하는 점에서, 하이브리드 차량(1)의 운전 상태를 다양화하면서, 발전용 모터(13)의 통전상을 용이하게 전환할 수 있고, 국소적인 지나친 온도 상승을 방지할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에 있어서는, 예컨대 도 11에 도시된 전술한 실시형태의 변형예와 같이, 기본적으로 발전용 모터(13)에 스톨 상태를 담당하게 하고, 발전용 모터(13)의 통전을 제어하는 GENPDU(51)의 인버터(71)의 온도가 상승했을 때에는, 주행용 모터(14)에 스톨 상태를 담당하게 하고, 이후, GENPDU(51)의 인버터(71)의 온도가 저하된 경우에는, 다시, 발전용 모터(13)에 스톨 상태를 담당하게 해도 좋다.
이 경우, MGECU(60)는, 발전용 모터(13)의 통전 재개에 앞서, 배터리(54)로부터 출력되는 전력으로 발전용 모터(13)를 구동하여, 발전용 모터(13)의 통전상을 전환한다.
이하에, 이 변형예에 있어서 MGECU(60)에 의해 실행되는 처리의 플로우차트에 대하여 설명한다.
우선, 예컨대 도 11에 도시된 스텝 S21에 있어서는, 예컨대 액셀 개방도 센서(81)로부터 출력되는 검출 결과의 신호 등에 기초하는 운전자의 요구 구동력에 따른 요구 토크를 주행용 모터(14)로부터 발생시킨다.
다음으로, 스텝 S22에 있어서는, 주행용 모터(14)의 스톨 상태, 즉 구동륜(W)에 구동력을 전달할 수 있는 주행용 모터(14)의 통전 상태에서 회전 정지, 또는 회전 속도가 정해진 속도 이하가 되는 상태인지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 종료로 진행한다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 스텝 S23으로 진행한다.
그리고, 스텝 S23에 있어서는, 발전용 모터(13)에 대한 통전을 개시하고, 주행용 모터(14)에 대한 통전량을 저하시키면서, 발전용 모터(13)에 대한 통전량을 증대시키고, 주행용 모터(14)의 출력 저하분과 발전용 모터(13)의 출력 증가분을 동일하게 하여 통전을 전환한다.
다음으로, 스텝 S24에 있어서는, 주행용 모터(14)에 대한 통전을 정지하여, 주행용 모터(14)로부터의 토크 발생을 금지한다.
그리고, 스텝 S25에 있어서는, 발전용 모터(13)의 통전을 제어하는 GENPDU(51)의 인버터(71)의 온도는 정해진 제1 온도[즉, 발전용 모터(13)에 대한 통전을 금지하는 온도 영역의 하한 온도]보다 높은지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 후술하는 스텝 S28로 진행한다.
한편, 이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 스텝 S26으로 진행한다.
그리고, 스텝 S26에 있어서는, 주행용 모터(14)의 통전을 제어하는 MOTPDU(52)의 인버터(71)의 온도는 정해진 온도 이하이고, 운전자의 요구 구동력에 따른 요구 토크는 증대되었는지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 전술한 스텝 S24로 되돌아간다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 스텝 S27로 진행한다.
다음으로, 스텝 S27에 있어서는, 스톨 상태는 해소되었는지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 전술한 스텝 S24로 되돌아간다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 종료로 진행한다.
또한, 스텝 S28에 있어서는, 주행용 모터(14)에 대한 통전을 개시하고, 발전용 모터(13)에 대한 통전량을 저하시키면서, 주행용 모터(14)에 대한 통전량을 증대시키고, 발전용 모터(13)의 출력 저하분과 주행용 모터(14)의 출력 증가분을 동일하게 하여 통전을 전환한다.
다음으로, 스텝 S29에 있어서는, 발전용 모터(13)에 대한 통전을 정지하여, 발전용 모터(13)로부터의 토크 발생을 금지한다.
다음으로, 스텝 S30에 있어서는, 배터리(54)로부터 출력되는 전력으로 발전용 모터(13)를 구동하여, 통전상을 전환한다.
그리고, 스텝 S31에 있어서는, 발전용 모터(13)의 통전을 제어하는 GENPDU(51)의 인버터(71)의 온도는 정해진 제1 온도보다 낮은 정해진 제2 온도(즉, 발전용 모터(13)에 대한 통전을 허가하는 온도 영역의 상한 온도) 이하인지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 전술한 스텝 S23으로 되돌아간다.
한편, 이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 스텝 S32로 진행한다.
그리고, 스텝 S32에 있어서는, 발전용 모터(13)의 통전을 제어하는 GENPDU(51)의 인버터(71)의 온도는 정해진 온도 이하 또한 운전자의 요구 구동력에 따른 요구 토크는 증대되었는지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 전술한 스텝 S29로 되돌아간다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 스텝 S33으로 진행한다.
다음으로, 스텝 S33에 있어서는, 스톨 상태는 해소되었는지의 여부를 판정한다.
이 판정 결과가 「NO」인 경우에는, 전술한 스텝 S29로 되돌아간다.
한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우에는, 종료로 진행한다.
한편, 전술한 실시형태에 있어서, 전동 차량의 제어 장치(10)는 하이브리드 차량(1)에 탑재되는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 차량 주행용 동력을 발생하는 복수의 회전 전기를 구비하는 다른 전동 차량에 탑재되어도 좋다.
1 : 하이브리드 차량
10 : 전동 차량의 제어 장치
12 : 내연 기관
13 : 발전용 모터(회전 전기, 제1 회전 전기)
13a : 회전 센서(스톨 상태 검지 수단)
13S : 스테이터
14 : 주행용 모터(회전 전기, 제2 회전 전기)
14a : 회전 센서(스톨 상태 검지 수단)
14S : 스테이터
22 : 제2 구동축(회전축)
23 : 제3 구동축(회전축)
26 : 클러치
51 : GENPDU(통전 제어 수단)
51a : 센서(상태량 파악 수단)
52 : MOTPDU(통전 제어 수단)
52a : 센서(상태량 파악 수단)
54 : 배터리
60 : MGECU(상태량 파악 수단, 스톨 상태 검지 수단, 제어 수단, 요구 구동력 검출 수단)
81 : 액셀 개방도 센서(요구 구동력 검출 수단)

Claims (8)

  1. 차량 주행용 동력을 발생하는 복수의 회전 전기(electric machine)와,
    상기 복수의 회전 전기의 각각의 통전을 제어하는 복수의 통전 제어 수단과,
    상기 복수의 통전 제어 수단의 각각의 온도에 관한 상태량을 파악하는 상태량 파악 수단과,
    상기 회전 전기의 통전 상태에서 회전 정지 또는 회전 속도가 정해진 속도 이하가 되는 스톨(stall) 상태의 유무를 검지하는 스톨 상태 검지 수단, 그리고
    상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지된 상기 회전 전기에 대하여 상기 상태량 파악 수단에 의해 파악된 상기 상태량이 정해진 임계치를 초과한 경우에, 상기 스톨 상태가 검지된 상기 회전 전기에 대한 통전을, 상기 복수의 회전 전기 중 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되지 않은 다른 회전 전기에 대한 통전으로 전환하는 제어 수단
    을 포함하며, 상기 제어 수단은, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지된 상기 회전 전기의 출력 저하분과, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되지 않은 상기 다른 회전 전기의 출력 증가분을, 동일하게 하여 통전을 전환하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되어 있는 경우에, 통전을 반복 전환하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되고, 또한 상기 상태량 파악 수단에 의해 파악된 상기 상태량이 정해진 임계치를 초과한 것에 따라 통전을 정지한 상기 회전 전기에 대하여 통전을 재개할 때에, 전회(前回)의 통전상(通電相)과는 상이한 통전상으로 전환하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 운전자의 요구 구동력을 검출하는 요구 구동력 검출 수단을 더 포함하고,
    상기 제어 수단은, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되어 있는 상태에서 상기 요구 구동력 검출 수단에 의해 정해진 값 이상의 상기 요구 구동력이 검출된 경우에는, 상기 복수의 회전 전기 중 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되지 않은 상기 다른 회전 전기로부터 상기 요구 구동력에 따른 동력을 출력시키는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 제어 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 회전 전기는, 서로의 회전축이 원웨이 클러치에 의해 연결된 제1 회전 전기 및 제2 회전 전기를 포함하며,
    상기 제2 회전 전기의 상기 회전축은 구동륜에 연결되고,
    상기 원웨이 클러치는, 상기 제1 회전 전기의 정회전시에 상기 제2 회전 전기를 정회전시키는 구동력을 상기 제1 회전 전기로부터 상기 제2 회전 전기에 전달하며, 상기 제1 회전 전기의 역회전시에 상기 제2 회전 전기에 대하여 상기 제1 회전 전기를 공회전시키도록 상기 제1 회전 전기로부터 상기 제2 회전 전기로의 구동력의 전달을 차단하고,
    상기 제어 수단은, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되며, 또한 상기 상태량 파악 수단에 의해 파악된 상기 상태량이 정해진 임계치를 초과한 것에 따라 통전을 정지한 상기 제1 회전 전기에 대하여 통전을 재개할 때에, 상기 제1 회전 전기를 역회전시켜 전회의 통전상과는 상이한 통전상으로 전환하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 회전 전기의 상기 회전축 및 상기 제2 회전 전기의 상기 회전축은, 동축심에 배치된 내주측 구동축 및 외주측 구동축의 어느 한쪽 및 다른쪽을 이루고,
    상기 원웨이 클러치는, 상기 내주측 구동축과 상기 외주측 구동축 사이의 동력 전달 경로 상에서 상기 제1 회전 전기와 상기 제2 회전 전기 사이에 있어서, 상기 제1 회전 전기의 스테이터 및 상기 제2 회전 전기의 스테이터 중 적어도 어느 일부와 축방향에서 오버랩되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 제어 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1 회전 전기의 상기 회전축은 클러치를 통해 내연 기관의 크랭크축에 연결되며,
    상기 제어 수단은, 상기 제1 회전 전기의 역회전에 의한 역행(力行) 운전시에 발생하는 구동력에 의해 상기 내연 기관을 구동하는 경우, 또는 상기 내연 기관의 운전시에 발생하는 구동력에 의해 상기 제1 회전 전기를 역회전에 의해 구동하는 발전 운전의 경우에는, 상기 클러치를 접속 상태로 하고,
    상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되며, 또한 상기 상태량 파악 수단에 의해 파악된 상기 상태량이 정해진 임계치를 초과한 것에 따라 통전을 정지한 상기 제1 회전 전기에 대하여 통전을 재개할 때에, 상기 제1 회전 전기를 역회전시켜 전회의 통전상과는 상이한 통전상으로 전환하는 경우에는, 상기 클러치를 분리 상태로 하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 제어 장치.
  8. 차량 주행용 동력을 발생하는 복수의 회전 전기와,
    상기 복수의 회전 전기의 각각의 통전을 제어하는 복수의 통전 제어 수단과,
    상기 복수의 통전 제어 수단의 각각의 온도에 관한 상태량을 파악하는 상태량 파악 수단과,
    상기 회전 전기의 통전 상태에서 회전 정지 또는 회전 속도가 정해진 속도 이하가 되는 스톨 상태의 유무를 검지하는 스톨 상태 검지 수단과, 그리고
    상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지된 상기 회전 전기에 대하여 상기 상태량 파악 수단에 의해 파악된 상기 상태량이 정해진 임계치를 초과한 경우에, 상기 스톨 상태가 검지된 상기 회전 전기에 대한 통전을, 상기 복수의 회전 전기 중 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되지 않은 다른 회전 전기에 대한 통전으로 전환하는 제어 수단
    을 포함하는 전동 차량의 제어 방법으로서,
    상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지된 상기 회전 전기의 출력 저하분과, 상기 스톨 상태 검지 수단에 의해 상기 스톨 상태가 검지되지 않은 상기 다른 회전 전기의 출력 증가분을, 동일하게 하여 통전을 전환하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 제어 방법.
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