特許 5722683 車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5722683

(24)【登録日】2015年4月3日

(45)【発行日】2015年5月27日

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 9/18 20060101AFI20150507BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20150507BHJP

【ＦＩ】

   B60L9/18 J

   H02P7/63 Z

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2011-78709(P2011-78709)

(22)【出願日】2011年3月31日

(65)【公開番号】特開2012-213306(P2012-213306A)

(43)【公開日】2012年11月1日

【審査請求日】2014年2月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100083013

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 正明

(72)【発明者】

【氏名】川地 智洋

(72)【発明者】

【氏名】古川 晶博

【審査官】 上野 力

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０８８２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５８２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２７６６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２１７５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３３１８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２５９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８５００６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ ９／１８

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリと、
該バッテリにインバータを介して電気的に接続され、相互に直列接続された第１巻線と第２巻線とを有し、車輪との駆動連結が常に維持されるように設けられた車両駆動用のモータと、
前記インバータを制御するインバータ制御手段と、
前記モータの通電モードを、第１巻線および第２巻線に通電する低速モードと、第１巻線にのみ通電する高速モードとの間で切り換える通電モード切換手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
該回転数検出手段により検出された回転数が所定の閾値未満であるときは低速モードとなるように、且つ、前記回転数検出手段により検出された回転数が前記閾値以上であるときは高速モードとなるように前記通電モード切換手段を制御する切換制御手段と、
運転者により選択されたシフトレンジを検出するレンジ検出手段と、を備え、
前記インバータ制御手段は、前記レンジ検出手段により中立レンジが検出されたときは前記インバータの制御を実行しない車両の制御装置であって、
前記切換制御手段は、
前記通電モード切換手段が高速モードである状態において前記レンジ検出手段により走行レンジから中立レンジへのシフトが検出されたとき、前記回転数検出手段により検出される回転数が前記閾値未満に低下しても、前記通電モード切換手段を高速モードに維持する回生抑制制御
を行うことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項2】

バッテリと、
該バッテリにインバータを介して電気的に接続され、相互に直列接続された第１巻線と第２巻線とを有し、車輪との駆動連結が常に維持されるように設けられた車両駆動用のモータと、
前記インバータを制御するインバータ制御手段と、
前記モータの通電モードを、第１巻線および第２巻線に通電する低速モードと、第１巻線にのみ通電する高速モードとの間で切り換える通電モード切換手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
該回転数検出手段により検出された回転数が所定の閾値未満であるときは低速モードとなるように、且つ、前記回転数検出手段により検出された回転数が前記閾値以上であるときは高速モードとなるように前記通電モード切換手段を制御する切換制御手段と、
運転者により選択されたシフトレンジを検出するレンジ検出手段と、を備え、
前記インバータ制御手段は、前記レンジ検出手段により中立レンジが検出されたときは前記インバータの制御を実行しない車両の制御装置であって、
前記レンジ検出手段により走行レンジから中立レンジへのシフトが検出されたとき、前記閾値よりも低い回生抑制制御用の閾値を設定する回生抑制制御用閾値設定手段を更に備え、
前記切換制御手段は、
前記レンジ検出手段により中立レンジが検出され、且つ、前記回転数検出手段により検出された回転数が前記回生抑制制御用の閾値以上であるとき、前記通電モードを前記高速モードにする回生抑制制御
を行うことを特徴とする車両の制御装置。

【請求項3】

前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を備え、
前記回生抑制制御用閾値設定手段は、前記バッテリ電圧検出手段により検出された電圧が低いほど前記回生抑制制御用の閾値を小さく設定することを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。

【請求項4】

前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を備え、
前記切換制御手段は、前記バッテリ電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧未満であるときに前記回生抑制制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両の制御装置。

【請求項5】

前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段を備え、
前記切換制御手段は、前記バッテリ温度検出手段により検出された温度が所定温度以上であるときに前記回生抑制制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両駆動用のモータと車輪との駆動連結が常に維持され、減速時に前記モータが発電機として作動することにより減速回生を行う車両の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電気モータを走行駆動源とする電気自動車では、減速回生時において、前記モータが発電機として作動することで発生する回生電力によりバッテリを充電することができるとともに、前記モータが車輪の回転に対する抵抗となることにより該モータを回生ブレーキとして利用することができる。

【0003】

例えば特許文献１に開示されているように、電気自動車の駆動用モータとしては三相モータが一般的に使用され、この三相モータは、バッテリから供給されるとともにインバータにより交流に変換されて供給される電力によって駆動される。なお、減速回生時には、インバータがコンバータとして機能し、モータで発生する回生電力を直流に変換してバッテリへ供給する。

【0004】

電気自動車の走行駆動源として使用される三相モータは、各相において直列接続された第１巻線と第２巻線とを備え、モータの通電モードを、各相の第１巻線のみに通電される高速モードと、各相の第１巻線と第２巻線の両方に通電される低速モードとの間で切り換えるように構成されることがある。

【0005】

つまり、第１巻線のみに通電されると、各相における通電部分全体の巻数が比較的少なくなるため、モータに生じる誘起電圧が比較的低くなる。そのため、バッテリからモータへ電流が流れやすくなり、モータの高速回転が可能になる。一方、第１巻線と第２巻線とに通電されると、各相における通電部分全体の巻数は比較的多くなるため、モータに生じる誘起電圧は比較的高くなる。そのため、バッテリからモータへの電流の流れが抑制されて、モータは比較的低速で回転する。

【0006】

ところで、この種の三相モータを走行駆動源として搭載した電気自動車では、シフトレンジが走行レンジに設定された状態で減速するとき、インバータの制御により、回生ブレーキによる制動力と、モータからバッテリに供給される回生電力とが制御される。

【0007】

一方、運転者が回生ブレーキを作動させたくないときなどは、シフトレンジが中立レンジに設定された状態で車両が減速することがあり、この場合、減速回生を行う必要がないため、通常、インバータによる制御は実行されない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平６−２２５５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、走行駆動用のモータと車輪とがクラッチを介することなく連結された構成の電気自動車においては、両者の駆動連結は常に維持されるため、中立レンジでの減速時において、インバータによる制御が実行されていなくても、車輪の回転に対する抵抗がモータに発生する。これにより、回生ブレーキによる制動力が発生するとともに、モータで誘起電圧が発生する。

【0010】

そうすると、運転者は、中立レンジを選択しているにも拘わらず回生ブレーキが作動することに違和感を覚える。また、このとき、モータで発生する誘起電圧がバッテリの電圧よりも高ければ、モータからインバータのダイオードを経由してバッテリへ電流が流れることがある。このようにインバータにより制御されない電流がバッテリへ流れることは、インバータ、バッテリ及び周辺部品を保護する観点から好ましくない。

【0011】

そこで、本発明は、走行駆動用のモータと車輪との駆動連結が常に維持される車両において、シフトレンジが中立レンジに設定された状態で減速が行われるときに、予期しない回生ブレーキの作動に対する運転者の違和感を軽減するとともに、インバータ、バッテリ及び周辺部品を効果的に保護することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記課題を解決するため、本発明に係る車両の制御装置は、次のように構成したことを特徴とする。

【0013】

まず、本願の請求項１に記載の発明は、
バッテリと、
該バッテリにインバータを介して電気的に接続され、相互に直列接続された第１巻線と第２巻線とを有し、車輪との駆動連結が常に維持されるように設けられた車両駆動用のモータと、
前記インバータを制御するインバータ制御手段と、
前記モータの通電モードを、第１巻線および第２巻線に通電する低速モードと、第１巻線にのみ通電する高速モードとの間で切り換える通電モード切換手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
該回転数検出手段により検出された回転数が所定の閾値未満であるときは低速モードとなるように、且つ、前記回転数検出手段により検出された回転数が前記閾値以上であるときは高速モードとなるように前記通電モード切換手段を制御する切換制御手段と、
運転者により選択されたシフトレンジを検出するレンジ検出手段と、を備え、
該インバータ制御手段は、前記レンジ検出手段により中立レンジが検出されたときは前記インバータの制御を実行しない車両の制御装置であって、
前記切換制御手段は、
前記通電モード切換手段が高速モードである状態において前記レンジ検出手段により走行レンジから中立レンジへのシフトが検出されたとき、前記回転数検出手段により検出される回転数が前記閾値未満に低下しても、前記通電モード切換手段を高速モードに維持する回生抑制制御
を行うことを特徴とする。

【0015】

さらに、請求項２に記載の発明は、
バッテリと、
該バッテリにインバータを介して電気的に接続され、相互に直列接続された第１巻線と第２巻線とを有し、車輪との駆動連結が常に維持されるように設けられた車両駆動用のモータと、
前記インバータを制御するインバータ制御手段と、
前記モータの通電モードを、第１巻線および第２巻線に通電する低速モードと、第１巻線にのみ通電する高速モードとの間で切り換える通電モード切換手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
該回転数検出手段により検出された回転数が所定の閾値未満であるときは低速モードとなるように、且つ、前記回転数検出手段により検出された回転数が前記閾値以上であるときは高速モードとなるように前記通電モード切換手段を制御する切換制御手段と、
運転者により選択されたシフトレンジを検出するレンジ検出手段と、を備え、
前記インバータ制御手段は、前記レンジ検出手段により中立レンジが検出されたときは前記インバータの制御を実行しない車両の制御装置であって、
前記レンジ検出手段により走行レンジから中立レンジへのシフトが検出されたとき、前記閾値よりも低い回生抑制制御用の閾値を設定する回生抑制制御用閾値設定手段を更に備え、
前記切換制御手段は、
前記レンジ検出手段により中立レンジが検出され、且つ、前記回転数検出手段により検出された回転数が前記回生抑制制御用の閾値以上であるとき、前記通電モードを前記高速モードにする回生抑制制御
を行うことを特徴とする。

【0016】

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の発明において、
前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を備え、
前記回生抑制制御用閾値設定手段は、前記バッテリ電圧検出手段により検出された電圧が低いほど前記回生抑制制御用の閾値を小さく設定することを特徴とする。

【0017】

さらに、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を備え、
前記切換制御手段は、前記バッテリ電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧未満であるときに前記回生抑制制御を行うことを特徴とする。

【0018】

なお、請求項４が請求項３に従属する場合において、請求項３に記載された「バッテリ電圧検出手段」と、請求項４に記載された「バッテリ電圧検出手段」とは同一のものである。

【0019】

さらにまた、請求項５に記載の発明は、前記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明において、
前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段を備え、
前記切換制御手段は、前記バッテリ温度検出手段により検出された温度が所定温度以上であるときに前記回生抑制制御を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

本願の請求項１の発明によれば、シフトレンジが中立レンジであるとき、車両駆動用モータの通電モードが高速モードとされることで、該モータにおいて直列接続された第１巻線および第２巻線のうち第１巻線のみに通電されて、該モータの通電部分全体の巻数が比較的少なくなるため、減速の際、該モータでの誘起電圧、ひいては、モータからバッテリへ向かう電流の流れが抑制される。これにより、中立レンジでの減速時において、車輪の回転に対するモータの抵抗、ひいては回生ブレーキによる制動力が抑制されるため、予期しない回生ブレーキの作動に対する運転者の違和感を軽減することができる。また、このとき、インバータで制御されることなくモータからバッテリへ向かう電流の流れが抑制されることで、インバータ、バッテリ及び周辺部品を効果的に保護することができる。

【0021】

本願の請求項１の発明によれば、通電モード切換手段が高速モードである状態においてシフトレンジが走行レンジから中立レンジへ切り換えられた場合、この切り換え後にモータの回転数が低下して閾値未満となっても、通電モード切換手段は高速モードに維持されるため、モータに生じる誘起電圧が上昇することを防止でき、これにより、モータからバッテリへの電力回生と、回生制動力とを引き続き抑制することができる。

【0022】

本願の請求項２の発明によれば、シフトレンジが走行レンジから中立レンジに切り換えられたとき、通電モード切り換え用の前記閾値とは別に、該閾値よりも低い回生抑制制御用の閾値が設定される。そして、この回生抑制制御用の閾値に比べてモータの回転数が低いとき、すなわち、低速モードである場合にモータで生じる誘起電圧をバッテリの電圧未満とすることができる程度にモータの回転数が低いとき、高速モードへの不要な切換えが回避されることで、通電モードの切り換え頻度を低減することができる。一方、シフトレンジが中立レンジであり、モータの回転数が回生抑制制御用の閾値以上である場合、通電モードが高速モードにされることで、モータからバッテリへの電力回生と、回生制動力とを抑制することができる。

【0023】

本願の請求項３の発明を請求項２の発明に適用すれば、バッテリの電圧が低いときほど、すなわちモータからバッテリへ電流が流れやすいときほど、回生抑制制御用の閾値が低く設定されて、これにより回生抑制制御が実行されやすくなるため、モータからバッテリへの電力回生と、回生制動力とを効果的に抑制することができる。

【0024】

本願の請求項４の発明によれば、シフトレンジが中立レンジである場合において、バッテリの電圧が所定電圧未満であるとき、すなわち、モータからバッテリへ電流が流れやすいときにのみ通電モードが高速モードにされるため、不要な高速モードへの切換制御を抑制しつつ、バッテリの電圧に応じて、必要なときには高速モードへの切換制御が実行されることで、不要な電力回生と回生ブレーキとを抑制することができる。

【0025】

本願の請求項５の発明によれば、シフトレンジが中立レンジである場合において、バッテリの温度が所定温度以上であるとき、すなわち、バッテリの更なる温度上昇を回避する必要があるときに、通電モードが高速モードにされることで回生電力によるバッテリの充電が抑制される。これにより、充電に伴うバッテリ温度上昇によるバッテリ劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を搭載した電気自動車の動力伝達系を示す骨子図である。

【図2】走行駆動用のモータとバッテリとを接続する電気回路を示す図である。

【図3】図１に示す電気自動車の制御系を示すブロック図である。

【図4】走行中におけるモータの通電モードの切換制御に関して、第１の実施形態に係る制御動作の流れを示すフローチャートである。

【図5】図４に示す流れで制御されるモータの通電モードの経時的変化の一例を示すタイムチャートである。

【図6】走行中におけるモータの通電モードの切換制御に関して、第２の実施形態に係る制御動作の流れを示すフローチャートである。

【図7】図６に示す流れで制御されるモータの通電モードの経時的変化の一例を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【0028】

本発明の一実施形態に係る車両の制御装置は、図１に示す動力伝達系２を備えた電気自動車１に搭載される。

【0029】

図１に示すように、電気自動車１は、走行駆動源としての電気モータ４を備え、このモータ４の出力軸６と減速機８の入力軸１０とが同軸上に配置されて相互に連結されている。減速機８の出力軸１４は、入力軸１０に平行に配置されており、入力軸１０に設けられた駆動ギヤ１２と、該駆動ギヤ１２よりも大径であるとともに出力軸１４に設けられた従動ギヤ１６とが噛合されている。これにより、減速機８は、入力軸１０の回転を減速して出力軸１４に伝達するようになっている。

【0030】

また、減速機８の出力軸１４には出力ギヤ１８が設けられており、この出力ギヤ１８は、該出力ギヤ１８よりも大径である差動装置２０の入力ギヤ２２に噛合されている。これにより、減速機８の出力軸１４の回転は、さらに減速されて差動装置２０に入力された後、この差動装置２０から左右に延びる車軸３２，３４を介して駆動輪３６，３８に伝達されるようになっている。

【0031】

このように、動力伝達系２では、モータ４と駆動輪３６，３８とがクラッチを介することなく駆動連結されているため、この駆動連結が常に維持されるようになっている。

【0032】

図２に示すように、モータ４は、交流電流により駆動される三相モータであり、各相において、相互に直列接続された第１巻線６１と第２巻線６２とを有する。

【0033】

モータ４、具体的に、該モータ４の各相の第１巻線６１は、インバータ４４を介してバッテリ４２に電気的に接続されている。

【0034】

インバータ４４は複数の半導体素子、具体的には、例えばＩＧＢＴ等の複数のスイッチング素子４６と、例えばダイオード等の複数の整流素子４８とを備えている。このインバータ４４により、バッテリ４２からモータ４への供給電力は直流から交流に変換され、モータ４からバッテリ４２への回生電力は交流から直流に変換される。インバータ４４の制御は、後述のコントロールユニット４０により実行される。

【0035】

モータ４には通電モード切換ユニット５０が接続されており、この通電モード切換ユニット５０により、モータ４の通電モードは、第１巻線６１と第２巻線６２とに通電する低速モードと、第１巻線６１にのみ通電する高速モードとの間で切り換えられる。かかる通電モード切換ユニット５０による通電モードの切り替え動作は、後述のコントロールユニット４０により制御される。

【0036】

通電モード切換ユニット５０は、第１巻線６１と第２巻線６２との間の部分においてモータ４の各相に接続された高速側通電部５２と、第２巻線６２における第１巻線６１とは反対側の端部においてモータ４の各相に接続された低速側通電部５４とを有する。これらの各通電部５２，５４は半導体素子、具体的には、例えばＩＧＢＴ等の複数のスイッチング素子５５，５７と、例えばダイオード等の複数の整流素子５６，５８とを相毎に有する。

【0037】

高速モードのとき、高速側通電部５２はオン、低速側通電部５４はオフにされることで、通電モード切換ユニット５０では高速側通電部５２にのみ通電されるため、モータ４では第１巻線６１にのみ通電される。一方、低速モードのとき、高速側通電部５２はオフ、低速側通電部５４はオンにされることで、通電モード切換ユニット５０では低速側通電部５４にのみ通電されるため、モータ４では第１巻線６１と第２巻線６２とに通電される。

【0038】

そのため、高速モードでは、低速モードに比べて、モータ４の各相における通電部分全体の巻数が少なくなり、モータ４に生じる誘起電圧が低くなるため、バッテリ４２からモータ４へ電流が流れやすくなり、モータ４の高速回転が可能になる。これに対して、低速モードでは、モータ４の各相における通電部分全体の巻数が比較的多くなり、モータ４に生じる誘起電圧が比較的高くなるため、バッテリ４２からモータ４への電流の流れが抑制されて、モータ４は比較的低速で回転する。

【0039】

図３に示すコントロールユニット４０は、インバータ４４と通電モード切換ユニット５０を制御する。即ち、コントロールユニット４０はインバータ制御手段と切換制御手段とを備えている。図３に示すように、コントロールユニット４０は、電気自動車１の走行速度を検出する車速センサ７０、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル量センサ７２、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ７４、モータ４の回転数を検出するモータ回転数センサ７６、運転者により選択されたシフトレンジを検出するレンジセンサ７８とから出力される信号を入力可能に設けられている。なお、別の実施形態において、コントロールユニット４０は、前記のセンサ７０，７２，７４，７６，７８に加えて、バッテリ４２の電圧を検出するバッテリ電圧センサ８０、及び／又は、バッテリ４２の温度を検出するバッテリ温度センサ８２から出力される信号を入力可能に設けてもよい。

【0040】

コントロールユニット４０は、上記のセンサから送られる信号に基づいて演算処理を行い、インバータ４４及び通電モード切換ユニット５０へ制御信号を出力するようになっている。

【0041】

このコントロールユニット４０によりインバータ４４が制御されることで、バッテリ４２とモータ４との間の電流の流れ、すなわち、バッテリ４２からモータ４への供給電力や、モータ４からバッテリ４２への回生電力が、運転状態等に応じて制御される。

【0042】

ただし、走行時において、レンジセンサ７８により中立レンジ（Ｎレンジ）が検出されたとき、コントロールユニット４０はインバータ４４のモータ駆動制御を実行せず、これにより、モータ４を駆動させたり回生ブレーキを作動させたくないという運転者の要求に応えるようになっている。

【0043】

また、コントロールユニット４０により通電モード切換ユニット５０が制御されることで、モータ４の通電モードは低速モードと高速モードとの間で切り換えられる。具体的に、通電モード切換ユニット５０は、モータ回転数センサ７６により検出された回転数が所定の閾値ｎ未満でありときは低速モードとなるように、且つ、モータ回転数センサ７６により検出された回転数が前記閾値ｎ以上であるときは高速モードとなるように制御される。

【0044】

ただし、モータ４の回転数の検出は、必ずしもモータ回転数センサ７６の出力信号に基づいて行う必要はなく、コントロールユニット４０からモータ４への制御信号に基づいて行うようにしてもよい。

【0045】

ところで、電気自動車１の動力伝達系２にはクラッチが設けられていないため、モータ４と駆動輪３６，３８との駆動連結は常に維持される。そのため、Ｎレンジでの減速時において、インバータ４４の制御が実行されていなくても、駆動輪３６，３８の回転に対する抵抗がモータ４に発生し、これにより、回生ブレーキによる制動力が発生するとともに、モータ４で誘起電圧が発生する。そうすると、運転者は、Ｎレンジを選択しているにも拘わらず回生ブレーキが作動することに違和感を覚えるとともに、モータ４で発生する誘起電圧がバッテリ４２の電圧よりも高ければ、インバータ４４により制御されない電流がモータ４からインバータ４４の整流素子を経由してバッテリ４２へ流れてしまい、このことは、インバータ４４、バッテリ４２及び周辺部品を保護する観点から好ましくない。

【0046】

この問題に鑑みて、コントロールユニット４０は、レンジセンサ７８によりＮレンジが検出されたとき、減速回生を抑制するためにモータ４の通電モードを高速モードにする回生抑制制御を実行する。この回生抑制制御が実行されて、モータ４の通電モードが高速モードとされると、該モータ４では第１巻線６１にのみ通電されて、該モータ４の各相における通電部分全体の巻数が、第１巻線６１と第２巻線６２の両方に通電される場合に比べて少なくなるため、減速の際、モータ４での誘起電圧、ひいては、モータ４からバッテリ４２へ向かう電流の流れが抑制される。モータ４の誘起電圧はモータ速度が同じ状態では電機子巻線（第１巻線６１、第２巻線６２）の巻数に比例した電圧となる。仮に第１巻線６１と第２巻線６２が同じ巻数の場合、高速モードの状態ではモータ４の誘起電圧の大きさを低速モードの場合の半分にでき、モータ４の速度制御範囲を拡大することができる。

【0047】

なお、インバータ４４、バッテリ４２及び周辺部品の保護の観点から、回生抑制制御によりモータ４の通電モードを高速モードとしたとき、モータ４からバッテリ４２へ向かう電流の流れを確実に防止することが好ましい。そのため、モータ４は、通電モードが高速モードであるとき、該モータ４に生じる誘起電圧がバッテリ４２の電圧よりも常に低くなるように構成されたものであることが好ましい。

【0048】

上記の回生抑制制御が実行されることにより、Ｎレンジでの減速時において、駆動輪３６，３８の回転に対するモータ４の抵抗、ひいては回生ブレーキによる制動力が抑制されるため、予期しない回生ブレーキの作動に対する運転者の違和感を軽減することができる。また、このとき、インバータ４４で制御されることなくモータ４からバッテリ４２へ向かう電流の流れが抑制されることで、インバータ４４、バッテリ４２及び周辺部品を効果的に保護することができる。

【0049】

以下、電気自動車１の走行中におけるモータ４の通電モードの切換制御について、制御動作の具体例を説明する。

【0050】

［第１の実施形態］
図４は、走行中におけるモータ４の通電モードの切換制御に関して、第１の実施形態に係る制御動作の流れを示すフローチャートである。

【0051】

図４に示す制御動作では、先ず、ステップＳ１において、コントロールユニット４０への入力信号に基づいて、モータ回転数センサ７６及びレンジセンサ７８の各出力値が読み込まれる。

【0052】

次のステップＳ２では、ステップＳ１で読み込まれたレンジセンサ７８の出力値に基づき、シフトレンジがＮレンジであるか否かが判定される。

【0053】

ステップＳ２の判定の結果、シフトレンジがＮレンジでない場合、すなわち、Ｄレンジ等の走行レンジである場合、ステップＳ３〜ステップＳ５において、モータ４の回転数に応じた通常の切換制御が実行される。具体的に、ステップＳ３では、ステップＳ１で読み込まれたモータ回転数センサ７６の出力値に基づいてモータ４の回転数が閾値ｎ以上であるか否かが判定される。このステップＳ３の判定の結果、モータ４の回転数が閾値ｎ以上であれば、モータ４の通電モードが高速モードとなるように（ステップＳ５）、モータ４の回転数が閾値ｎ未満であれば、モータ４の通電モードが低速モードとなるように（ステップＳ４）、通電モード切換ユニット５０が制御される。

【0054】

一方、ステップＳ２の判定の結果、シフトレンジがＮレンジである場合、インバータ４４の制御がオフにされるとともに（ステップＳ６）、回生抑制制御が実行されて、モータ４の通電モードが高速モードとなるように通電モード切換ユニット５０が制御される（ステップＳ５）。この回生抑制制御（ステップＳ５）が実行されることにより、Ｎレンジが選択された状態で自動車１が減速する場合、減速回生が抑制されるため、回生ブレーキが作動することに対する運転者の違和感を軽減することができるとともに、インバータ４４で制御されない電流がモータ４からバッテリ４２に向かって流れることを抑制して、インバータ４４、バッテリ４２及び周辺部品を効果的に保護することができる。

【0055】

図５は、図４に示す制御動作を行う場合におけるモータ４の通電モードの経時的変化の一例を示している。

【0056】

図５に示す最初の状態において、自動車１は、Ｄレンジが選択された状態で低速走行しており、モータ４の通電モードは低速モードであり、インバータ４４の制御は実行されている。

【0057】

その後、時間ｔ１経過時において、シフトレンジがＮレンジに切り換えられると、インバータ４４の制御がオフにされて（図４のステップＳ６）、回生抑制制御が実行されることによりモータ４の通電モードが高速モードに切り換えられる（図４のステップＳ５）。この回生抑制制御により、回生ブレーキによる制動力が抑制されつつ、モータ４からバッテリ４２への電流の流れが抑制される。

【0058】

続く時間ｔ２経過時において、シフトレンジがＤレンジに戻されると、インバータ４４の制御が再開されるとともに、回生抑制制御が終了することによりモータ４の通電モードが低速モードに戻される。これにより、モータ４は、通常の制御に従って駆動される。

【0059】

その後、モータ４の回転数が上昇して、時間ｔ３経過時において閾値ｎに達すると、通常の切換制御により、モータ４の通電モードは高速モードに切り換えられる（図４のステップＳ５）。

【0060】

続く時間ｔ４経過時においてシフトレンジが再びＮレンジに切り換えられると、インバータ４４の制御がオフにされるとともに（図４のステップＳ６）、回生抑制制御によりモータ４の通電モードは高速モードに維持される（図４のステップＳ５）。

【0061】

その後、モータ４の回転数が低下して、時間ｔ５経過時において閾値ｎを下回っても、回生抑制制御が実行されることにより、モータ４の通電モードは低速モードに切り換えられることなく、高速モードに維持される（図４のステップＳ５）。これにより、モータ４からバッテリ４２への電力回生と、回生制動力とを引き続き抑制することができる。

【0062】

時間ｔ６経過時において、シフトレンジがＤレンジに切り換えられると、インバータ４４の制御が再開されるとともに、回生抑制制御が終了することでモータ４の通電モードが低速モードに切り換えられて、モータ４は、通常の制御に従って駆動される。

【0063】

［第２の実施形態］
図６は、走行中におけるモータ４の通電モードの切換制御に関して、第２の実施形態に係る制御動作の流れを示すフローチャートである。

【0064】

図６に示す制御動作では、先ず、ステップＳ１１において、コントロールユニット４０への入力信号に基づいて、モータ回転数センサ７６、レンジセンサ７８及びバッテリ電圧センサ８０の各出力値が読み込まれる。

【0065】

次のステップＳ１２では、ステップＳ１１で読み込まれたレンジセンサ７８の出力値に基づき、シフトレンジがＮレンジであるか否かが判定される。

【0066】

ステップＳ１２の判定の結果、シフトレンジがＮレンジでない場合、すなわち、Ｄレンジ等の走行レンジである場合、ステップＳ１３〜ステップＳ１６において、モータ４の回転数に応じた通常の切換制御が実行される。具体的に、ステップＳ１３では、モータ４の通電モードの切換制御に用いる閾値ｎとして第１の閾値ｎ１が設定される。この第１の閾値ｎ１は予め決められた固定値であってもよいし、運転状態等に応じて変更される値であってもよい。次のステップＳ１４では、ステップＳ１１で読み込まれたモータ回転数センサ７６の出力値に基づいてモータ４の回転数が閾値ｎ、すなわち第１の閾値ｎ１以上であるか否かが判定される。このステップＳ１４の判定の結果、モータ４の回転数が閾値ｎ（第１の閾値ｎ１）以上であれば、モータ４の通電モードが高速モードとなるように（ステップＳ１５）、モータ４の回転数が閾値ｎ未満であれば、モータ４の通電モードが低速モードとなるように（ステップＳ１６）、通電モード切換ユニット５０が制御される。

【0067】

一方、ステップＳ１２の判定の結果、シフトレンジがＮレンジである場合、インバータ４４の制御がオフにされるとともに（ステップＳ１７）、第２の実施形態では、更なる所定条件を満たした場合に限り、回生抑制制御が実行される。

【0068】

具体的に、第２の実施形態では、第１の閾値ｎ１（ステップＳ１３参照）よりも低い第２の閾値ｎ２が回生抑制制御用の閾値として設定され（ステップＳ１８〜ステップＳ２０）、モータ４の回転数が第２の閾値ｎ２以上である場合のみ、回生抑制制御が実行されてモータ４の通電モードが高速モードとされる。したがって、第２の実施形態によれば、モータ４の回転数が第２の閾値ｎ２未満であるとき、すなわち、モータ４の回転数が、低速モードであってもモータ４で生じる誘起電圧がバッテリ４２の電圧よりも十分に低くなる程度に低いとき、高速モードへの不要な切換えが回避されるため、通電モードの切換頻度を低減することができる。

【0069】

第２の閾値ｎ２の設定について具体的に説明すると、先ず、ステップＳ１８において、バッテリ４２の電圧に基づいて第２の閾値ｎ２が算出される。このとき、第２の閾値ｎ２は、バッテリ電圧センサ８０により検出された電圧が低いほど小さくなるように算出される。これにより、バッテリ４２の電圧が低く、モータ４からバッテリ４２へ電流が流れやすいときほど、第２の閾値ｎ２が小さくなるように算出されて、これにより回生抑制制御が実行されやすくなる。したがって、バッテリ４２の電圧に応じて、モータ４の通電モードの切換頻度の抑制と、減速回生の抑制との均衡を図ることができる。

【0070】

続くステップＳ１９では、ステップＳ１８で算出された第２の閾値ｎ２が第１の閾値ｎ１よりも低いか否か、すなわち、第２の閾値ｎ２が回生抑制制御用の閾値として適切な値であるか否かが判定される。

【0071】

ステップＳ１９の判定の結果、第２の閾値ｎ２が第１の閾値ｎ１以上である場合、第２の閾値ｎ２は回生抑制制御用の閾値として不適当であるため、通電モード切換制御用の閾値ｎは第１の閾値ｎ１に設定され（ステップＳ１３）、回生抑制制御が実行されることなく、通常の切換制御が実行される（ステップＳ１４〜ステップＳ１６）。

【0072】

一方、ステップＳ１９の判定の結果、第２の閾値ｎ２が第１の閾値ｎ１未満である場合、第２の閾値ｎ２は回生抑制制御用の閾値として適当な値であるため、通電モード切換制御用の閾値ｎが第２の閾値ｎ２に設定されて（ステップＳ２０）、モータ４の回転数が第２の閾値ｎ２以上であるか否かが判定された後（ステップＳ１４）、この判定結果により、モータ４の回転数が第２の閾値ｎ２以上であるときのみ、回生抑制制御が実行されてモータ４の通電モードが高速モードとされる（ステップＳ１５）。

【0073】

このように、第２の実施形態では、バッテリ４２の電圧に応じて、不要な回生抑制制御を省略することで、モータ４の通電モードの切換頻度を抑制しつつ、必要なときは回生抑制制御を実行することで、第１の実施形態と同様、モータ４からバッテリ４２への電力回生と、回生制動力とを抑制することができる。

【0074】

図７は、図６に示す制御動作を行う場合におけるモータ４の通電モードの経時的変化の一例を示している。

【0075】

図７に示す最初の状態において、自動車１は、Ｄレンジが選択された状態で低速走行しており、通電モード切換制御用の閾値ｎは第１の閾値ｎ１に設定されている。また、モータ４の通電モードは低速モードであり、インバータ４４の制御は実行されている。

【0076】

その後、時間ｔ１経過時において、シフトレンジがＮレンジに切り換えられると、インバータ４４の制御がオフにされて（図６のステップＳ１７）、通電モード切換制御用の閾値ｎが第２の閾値ｎ２に切り換えられるが（図６のステップＳ２０）、モータ４の回転数は第２の閾値ｎ２よりも低いため、回生抑制制御は実行されず、モータ４の通電モードは低速モードに維持される。これにより、不要な回生抑制制御が省略されて、通電モードの切換頻度が低減される。

【0077】

続く時間ｔ２経過時において、シフトレンジはＤレンジに戻され、これに伴い、インバータ４４の制御が再開されるとともに、通電モード切換制御用の閾値が第１の閾値ｎ１に戻される（図６のステップＳ１３）。

【0078】

その後、モータ４の回転数が上昇して第２の閾値ｎ２を超えるが、第１の閾値ｎ１には達しないため、回生抑制制御は実行されることなく、モータ４の通電モードは低速モードに維持される。これにより、不要な回生抑制制御が回避されて、通電モードの切換頻度を抑制することができる。

【0079】

続く時間ｔ３経過時において、シフトレンジは再びＮレンジに切り換えられ、これに伴い、インバータ４４の制御が再びオフにされるとともに（図６のステップＳ１７）、通電モード切換制御用の閾値ｎが再び第２の閾値ｎ２に切り換えられる（図６のステップＳ２０）。このとき、モータ４の回転数は第２の閾値ｎ２よりも高いため、回生抑制制御が実行されてモータ４の通電モードが高速モードに切り換えられる（図６のステップＳ１５）。これにより、モータ４からバッテリ４２への電力回生と、回生制動力とを抑制することができる。

【0080】

その後、モータ４の回転数が低下して、時間ｔ４経過時において第２の閾値ｎ２を下回ると、回生抑制制御が終了することによりモータ４の通電モードが低速モードに戻される（図６のステップＳ１６）。これにより、モータ４は、通常の制御に従って駆動される。

【0081】

続く時間ｔ５経過時においてシフトレンジがＤレンジに戻されると、インバータ４４の制御が再開されるとともに、通電モード切換制御用の閾値ｎが再び第１の閾値ｎ１に戻される。このとき、モータ４の回転数は第１の閾値ｎ１よりも低く、モータ４の通電モードは元々低速モードとされているため、通電モードの切換えは行われない。

【0082】

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

【0083】

例えば、上述の回生抑制制御を実行するための条件は、第１の実施形態では、シフトレンジがＮレンジであることであり、第２の実施形態では、シフトレンジがＮレンジであることと、モータ４の回転数が第２の閾値ｎ２以上であることとであるが、本発明の別の実施形態では、上述の実施形態の条件に加えて、バッテリ電圧センサ８０により検出されたバッテリ４２の電圧が所定電圧未満であることを更なる条件として、回生抑制制御が実行されるようにしてもよい。この場合、バッテリ４２の電圧が所定電圧未満であることにより、モータ４からバッテリ４２へ電流が流れやすいときにのみ回生抑制制御が実行されるため、不要な回生抑制制御の実行を抑制しつつ、バッテリ４２の電圧に応じて、必要なときには回生抑制制御が実行されることで、不要な電力回生と回生ブレーキとを抑制することができる。

【0084】

また、本発明の更に別の実施形態では、上述の実施形態の条件に加えて、バッテリ温度センサ８２により検出されたバッテリ４２の温度が所定温度以上であることを更なる条件として、回生抑制制御が実行されるようにしてもよい。この場合、バッテリ４２の温度が所定温度以上であることにより更なる温度上昇を回避する必要があるときに、回生抑制制御が実行されることで回生電力によるバッテリ４２の充電が抑制されるため、充電に伴うバッテリ４２の温度上昇を抑制することができる。

【0085】

さらに、上述の実施形態では、モータ４の巻線を第１巻線６１と第２巻線６２の２つに分割して構成する場合について説明したが、本発明は、モータ４の巻線を３つ以上に分割して構成する場合にも同様に適用できる。

【0086】

さらにまた、本発明は電気自動車に限定されるものではなく、ハイブリッド車においても適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0087】

以上のように、本発明によれば、走行駆動用のモータと車輪との駆動連結が常に維持される車両において、シフトレンジが中立レンジに設定された状態で減速が行われるときに、予期しない回生ブレーキの作動に対する運転者の違和感を軽減するとともに、インバータ、バッテリ及び周辺部品を効果的に保護することが可能となるから、走行駆動用のモータと車輪との駆動連結が常に維持される車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

【符号の説明】

【0088】

１：電気自動車、４：モータ、３６，３８：車輪、４０：コントロールユニット（切換制御手段、インバータ制御手段）、４２：バッテリ、４４：インバータ、５０：通電モード切換ユニット、６１：第１巻線、６２：第２巻線、７６：モータ回転数センサ、７８：レンジセンサ、８０：バッテリ電圧センサ、８２：バッテリ温度センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】