特許 7554713 車両駆動制御方法及び車両駆動制御システム

(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】

(24)【登録日】2024-09-11

(45)【発行日】2024-09-20

(54)【発明の名称】車両駆動制御方法及び車両駆動制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/024 20160101AFI20240912BHJP

   H02P 29/028 20160101ALI20240912BHJP

   H02P 29/20 20160101ALI20240912BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

H02P25/024

H02P29/028

H02P29/20

B60L15/20 J

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021096054

(22)【出願日】2021-06-08

(65)【公開番号】P2022187848

(43)【公開日】2022-12-20

【審査請求日】2024-02-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井ノ尾 毅

(72)【発明者】

【氏名】吉松 定春

(72)【発明者】

【氏名】水口 尊博

(72)【発明者】

【氏名】中川路 周作

【審査官】池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－１９７３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－６８５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２０７３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２４１１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００９１６０６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２５／０２４

Ｈ０２Ｐ ２９／０２８

Ｈ０２Ｐ ２９／２０

Ｂ６０Ｌ １５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻線界磁型同期電動機として構成される駆動モータを備えた車両の駆動力を制御する車両駆動制御方法であって、
界磁巻線に界磁電流が供給できる場合には、前記駆動モータの駆動点を基本駆動領域に含まれるように調節する基本駆動モードを実行し、
前記界磁巻線に前記界磁電流が供給できない場合には、前記界磁電流を停止するとともに前記駆動点を異常時駆動領域に含まれるように調節する異常時駆動モードを実行し、
前記基本駆動領域は、前記駆動モータの界磁トルク及びリラクタンストルクの和である基本出力トルクによって前記駆動力を生成する前記駆動点の範囲として定められ、
前記異常時駆動領域は、前記駆動モータのリラクタンストルクによって前記駆動力を生成する前記駆動点の範囲として定められる、
車両駆動制御方法。

【請求項2】

請求項１に記載の車両駆動制御方法であって、
前記基本駆動モードでは、基本駆動マップを参照して前記駆動点を設定し、
前記異常時駆動モードでは、異常時駆動マップを参照して前記駆動点を設定し、
前記基本駆動マップは、前記基本駆動領域をモータ回転数に応じてとり得る前記基本出力トルクの範囲として規定したマップであり、
前記異常時駆動マップは、前記異常時駆動領域を前記モータ回転数に応じてとり得る前記リラクタンストルクの範囲として規定したマップである、
車両駆動制御方法。

【請求項3】

請求項１に記載の車両駆動制御方法であって、
前記基本駆動モードでは、
前記駆動点を、前記基本駆動領域に含まれる固定子電流の電流位相角である基本位相角及び前記界磁電流に基づく基本駆動点に設定し、
前記異常時駆動モードでは、
前記異常時駆動領域に含まれる前記駆動点を、前記基本位相角を所定のオフセット角度で補正した補正位相角に基づく補正駆動点として設定し、
前記オフセット角度は、前記補正位相角における前記リラクタンストルクの符号が前記基本位相角における前記基本出力トルクの符号と整合するように定められる、
車両駆動制御方法。

【請求項4】

請求項３に記載の車両駆動制御方法であって、
前記オフセット角度は、９０°から前記基本位相角の最小値である基本最小位相角を減算した値に設定される、
車両駆動制御方法。

【請求項5】

請求項４に記載の車両駆動制御方法であって、
前記基本位相角の最大値である基本最大位相角と前記基本最小位相角との差が９０°以上である場合に、前記基本最小位相角を補正して得られる補正最小位相角に対して９０°以上大きくなる範囲を第１除外範囲として定め、
前記異常時駆動領域は、前記補正位相角がとり得る範囲から前記第１除外範囲を除外した領域に設定される、
車両駆動制御方法。

【請求項6】

請求項３に記載の車両駆動制御方法であって、
前記オフセット角度は、９０°に設定される、
車両駆動制御方法。

【請求項7】

請求項３～６の何れか１項に記載の車両駆動制御方法であって、
さらに、前記補正駆動点に基づく前記リラクタンストルクの符号が前記基本出力トルクの符号と異なる前記補正位相角の範囲を第２除外範囲として定め、
前記異常時駆動領域は、前記補正位相角がとり得る範囲から前記第２除外範囲を除外した領域に設定される、
車両駆動制御方法。

【請求項8】

請求項１～７の何れか１項に記載の車両駆動制御方法であって、
前記異常時駆動モードでは、
前記駆動モータの駆動点を、前記駆動モータの回転数が所定値以下となる範囲に制限する、
車両駆動制御方法。

【請求項9】

巻線界磁型同期電動機として構成される駆動モータを備えた車両の駆動力を制御する車両駆動制御システムであって、
界磁巻線に界磁電流が供給できる場合に、前記駆動モータの駆動点を基本駆動領域に含まれるように調節する基本駆動モード実行部と、
前記界磁巻線に前記界磁電流が供給できない場合に、前記界磁電流を停止するとともに前記駆動点を異常時駆動領域に含まれるように調節する異常時駆動モード実行部と、を備え、
前記基本駆動領域は、前記駆動モータの界磁トルク及びリラクタンストルクの和である基本出力トルクによって前記駆動力を生成する前記駆動点の範囲として定められ、
前記異常時駆動領域は、前記駆動モータのリラクタンストルクによって前記駆動力を生成する前記駆動点の範囲として定められる、
車両駆動制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両駆動制御方法及び車両駆動制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、界磁電流を制御する界磁回路の異常を検出した場合に、直流電源と交流回転電機との間の電力変換を行うブリッジ回路のパワー半導体素子に所定の操作を行い、交流回転電機の発電出力を停止して直流電圧の異常上昇を抑制する界磁巻線式交流回転電機装置が記載されている。特に、この界磁巻線式交流回転電機装置では、ブリッジ回路の全相の上アーム素子または全相の下アーム素子のうち、いずれか一方を全て導通状態とすることで交流回転電機の電気子巻線（固定子巻線）に対する短絡動作を行い、発電出力を停止させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－１８９７７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記界磁巻線式交流回転電機装置で採用されている制御方法は、界磁電流の供給ができないシーンにおいて直流電圧の上昇を抑制すべく、実質的に交流回転電機を停止させるものである。

【0005】

一方、車両の走行駆動源として機能する駆動モータを巻線界磁型同期電動機によって構成する場合、走行中に界磁電流の供給ができない状況となって駆動モータが停止してしまうと、走行を継続させることができないという問題がある。

【0006】

このような事情に鑑み、本発明の目的は、巻線界磁型同期電動機として構成される駆動モータを備えた車両において、界磁電流の供給ができない状況であっても走行を可能とすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様によれば、巻線界磁型同期電動機として構成される駆動モータを備えた車両の駆動力を制御する車両駆動制御方法が提供される。この車両駆動制御方法では、界磁巻線に界磁電流が供給できる場合には、駆動モータの駆動点を基本駆動領域に含まれるように調節する基本駆動モードを実行する。また、界磁巻線に界磁電流が供給できない場合には、界磁電流を停止するとともに駆動点を異常時駆動領域に含まれるように調節する異常時駆動モードを実行する。

【0008】

特に、基本駆動領域は、駆動モータの界磁トルク及びリラクタンストルクの和である基本出力トルクによって駆動力を生成する前記駆動点の範囲として定められる。一方、異常時駆動領域は、駆動モータのリラクタンストルクによって駆動力を生成する駆動点の範囲として定められる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、巻線界磁型同期電動機として構成される駆動モータを備えた車両において、界磁電流の供給ができない状況であっても走行を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の車両駆動制御方法を実行する車両駆動制御システムの構成の一形態を説明するブロック図である。

【図2】図２は、基本駆動マップ及び異常時駆動マップの一形態を説明する図である。

【図3】図３は、車両駆動制御システムの構成の一形態を説明するブロック図である。

【図4】図４は、電流位相角の補正の一形態を説明する図である。

【図5】図５は、第１除外範囲の設定に関する一形態を説明する図である。

【図6】図６は、電流位相角の補正の一形態を説明する図である。

【図7】図７は、補正電流位相角及び第２除外範囲を設定した場合の効果を説明する図である。

【図8】図８は、異常時駆動モードにおけるモータ回転数に基づく駆動点範囲の制限を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係る各実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0012】

［第１実施形態］
図１は、本実施形態の車両駆動制御方法を実行するための車両駆動制御システム１０の構成を説明するブロック図である。本実施形態の車両駆動制御システム１０は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）、及び燃料電池車両（ＦＣＶ）などの電動モータを走行駆動源として用いる車両に搭載される。

【0013】

図１に示すように、車両駆動制御システム１０は、基本駆動モード実行部１２と、異常時駆動モード実行部１４と、界磁電流供給可否判定部１６と、モータ電力制御部１８と、巻線界磁型同期電動機（ＥＥＳＭ）として構成される駆動モータ２０と、駆動系２２と、を備える。

【0014】

基本駆動モード実行部１２は、トルク指令値Ｔ^＊、回転数検出値ω_c、及び適宜必要なパラメータを入力として、基本駆動マップＭ_１を参照しつつ、駆動モータ２０の駆動点ｄ_ｐを基本駆動領域Ｒ_Ｄ１に含まれるように調節する（基本駆動モード）。

【0015】

ここで、トルク指令値Ｔ^＊は、車両に対する要求駆動力に応じて駆動モータ２０が出力すべきトルク（以下、「出力トルクＴ」とも称する）として定められる。トルク指令値Ｔ^＊は、例えば、乗員によるアクセルペダルの操作量又は図示しない上位コントローラからの指令などに基づいて定められる。

【0016】

また、回転数検出値ω_cは、現在の駆動モータ２０の回転数（以下、「モータ回転数ω」とも称する）の検出値又は推定値に相当する。

【0017】

基本駆動領域Ｒ_Ｄ１は、駆動モータ２０の界磁トルクＴ_ｍ及びリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの和である基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌによって車両の駆動力を生成する駆動点ｄ_ｐの範囲として定められる領域である。

【0018】

基本駆動マップＭ_１は、基本駆動領域Ｒ_Ｄ１を、モータ回転数ωに応じてとり得る基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌの範囲として規定したマップである。なお、基本駆動マップＭ_１は、基本駆動モード実行部１２がアクセス可能な所定の記憶領域に予め記憶させておくことが好ましい。

【0019】

特に、本実施形態の基本駆動モード実行部１２は、駆動点ｄ_ｐが基本駆動領域Ｒ_Ｄ１に含まれる範囲で基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌがトルク指令値Ｔ^＊に近づくように、固定子電流の基本指令値のｄ軸成分（以下、「基本ｄ軸電流指令値ｉ^* _ｄ」とも称する）、ｑ軸成分（以下、「基本ｑ軸電流指令値ｉ^* _ｑ」とも称する）、並びに界磁電流ｉ_ｆの基本指令値（以下、「基本界磁電流指令値ｉ^* _ｆ」とも称する）を定める。

【0020】

なお、固定子電流とは、図示しない駆動モータ２０の固定子（ステータ）に設けられた巻線（固定子巻線）に流れる電流を意味する。また、界磁電流ｉ_ｆとは、回転子（ロータ）に設けられた巻線（界磁巻線）に流れる電流を意味する。

【0021】

そして、基本駆動モード実行部１２は、求めた基本ｄ軸電流指令値ｉ^* _ｄ、基本ｑ軸電流指令値ｉ^* _ｑ、及び基本界磁電流指令値ｉ^* _ｆを界磁電流供給可否判定部１６に出力する。なお、以下では記載の簡略化のため、適宜、これらの電流の基本指令値の成分を包括して「基本電流指令値（ｉ^* _ｄ，ｉ^* _ｑ，ｉ^* _ｆ）」と記載する。

【0022】

一方、異常時駆動モード実行部１４は、トルク指令値Ｔ^＊、モータ回転数ω、及び適宜必要なパラメータを入力として、異常時駆動マップＭ_２を参照しつつ、駆動モータ２０の駆動点ｄ_ｐが異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２に含まれるように調節する（異常時駆動モード）。

【0023】

ここで、異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２は、駆動モータ２０のリラクタンストルクＴ_ｒｅｌによって車両の駆動力を生成する駆動点ｄ_ｐの範囲として定められる領域である。

【0024】

異常時駆動マップＭ_２は、異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２を、モータ回転数ωに応じてとり得るリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの範囲として規定したマップである。なお、異常時駆動マップＭ_２は、本システムがアクセス可能な所定の記憶領域に予め記憶させておくことが好ましい。

【0025】

特に、異常時駆動モード実行部１４は、駆動点ｄ_ｐが異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２に含まれる範囲でリラクタンストルクＴ_ｒｅｌがトルク指令値Ｔ^＊に近い値となるように、固定子電流の指令値のｄ軸成分（以下、「異常時ｄ軸電流指令値ｉ^** _ｄ」とも称する）、ｑ軸成分（以下、「異常時ｑ軸電流指令値ｉ^** _ｑ」とも称する）を定める。さらに、異常時駆動モード実行部１４は、トルク指令値Ｔ^＊及びモータ回転数ωに関わらず、異常時の界磁電流ｉ_ｆの指令値（以下、「異常時ｆ軸電流指令値ｉ^** _ｆ」とも称する）を固定値０に設定する。

【0026】

そして、異常時駆動モード実行部１４は、求めた異常時ｄ軸電流指令値ｉ^** _ｄ、異常時ｑ軸電流指令値ｉ^** _ｑ、及び異常時ｆ軸電流指令値ｉ^** _ｆ（＝０）を界磁電流供給可否判定部１６に出力する。なお、以下では記載の簡略化のため、適宜、これらの電流の基本指令値の成分を包括して「異常時電流指令値（ｉ^** _ｄ，ｉ^** _ｑ，０）」と記載する。

【0027】

界磁電流供給可否判定部１６は、異常状態信号ｆｓを検出したか否かに応じて、基本電流指令値（ｉ^* _ｄ，ｉ^* _ｑ，ｉ^* _ｆ）及び異常時電流指令値（ｉ^** _ｄ，ｉ^** _ｑ，０）の何れか一方をモータ電力制御部１８に出力する。

【0028】

具体的に、界磁電流供給可否判定部１６は、異常状態信号ｆｓを検出していない場合（すなわち、界磁電流ｉ_ｆを界磁巻線に供給できる場合）において、基本電流指令値（ｉ^* _ｄ，ｉ^* _ｑ，ｉ^* _ｆ）をモータ電力制御部１８に出力する。一方、界磁電流供給可否判定部１６は、異常状態信号ｆｓを検出した場合（すなわち、界磁電流ｉ_ｆを界磁巻線に供給できない場合）には、異常時電流指令値（ｉ^** _ｄ，ｉ^** _ｑ，０）をモータ電力制御部１８に出力する。

【0029】

ここで、異常状態信号ｆｓは、回転子巻線に界磁電流ｉ_ｆを供給できない場合に生成される信号である。異常状態信号ｆｓは、例えば、界磁電流ｉ_ｆを供給するための界磁回路（図示せず）において異常を検出した場合（異常電圧や異常電流が生じた場合など）に生成されて、界磁電流供給可否判定部１６に入力される。

【0030】

モータ電力制御部１８は、界磁電流供給可否判定部１６から入力される基本電流指令値（ｉ^* _ｄ，ｉ^* _ｑ，ｉ^* _ｆ）又は異常時電流指令値（ｉ^** _ｄ，ｉ^** _ｑ，０）に応じて駆動モータ２０に供給すべき電力を定め、これを駆動モータ２０に供給する。なお、モータ電力制御部１８は、基本電流指令値（ｉ^* _ｄ，ｉ^* _ｑ，ｉ^* _ｆ）又は異常時電流指令値（ｉ^** _ｄ，ｉ^** _ｑ，０）に応じたｄｑ軸座標系の電圧指令値を三相電圧指令値に変換する座標変換器、当該三相電圧指令値からスイッチング素子の駆動信号を生成するＰＷＭ変換器、及び生成された駆動信号に基づいて所定の直流電源（車載バッテリ）から駆動モータ２０への供給電力を操作するインバータなどにより構成することができる。

【0031】

駆動モータ２０は、界磁巻線（ロータ巻線）を有する回転子と、固定子巻線（ステータ巻線）を有する固定子とを備える巻線界磁型同期モータにより構成される。特に、駆動モータ２０は、モータ電力制御部１８により操作される供給電力に応じた駆動力を駆動系２２に伝達する。

【0032】

駆動系２２は、駆動モータ２０で生成された駆動力を車両の走行駆動力に変換するための各種の機械要素により実現される。駆動系２２は、例えば、駆動モータ２０と車輪との間の回転駆動力の伝達を行う各種のギア機構及び駆動シャフトなどにより構成することができる。

【0033】

上記の車両駆動制御システム１０の構成によれば、制御モードとして基本駆動モードが選択されている場合（界磁電流ｉ_ｆの供給が可能な通常時）には、基本電流指令値（ｉ^* _ｄ，ｉ^* _ｑ，ｉ^* _ｆ）に基づいて駆動モータ２０の電流を制御することで、駆動点ｄ_ｐが基本駆動領域Ｒ_Ｄ１に含まれるように調節されることとなる。

【0034】

一方、制御モードとして異常時駆動モードが選択されている場合（界磁電流ｉ_ｆの供給ができない異常時）には、異常時電流指令値（ｉ^** _ｄ，ｉ^** _ｑ，０）に基づいて駆動モータ２０の電流を制御することで、駆動点ｄ_ｐが異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２に含まれるように調節されることとなる。以下では、この制御方法による技術的意義について説明する。

【0035】

先ず、巻線界磁型同期モータの出力トルクＴは、下記の式（１）のように表すことができる。

【0036】

【数1】

【0037】

なお、式（１）に含まれる各パラメータは既に説明したものも含めて、以下のように定義される。
ｉ_ｄ： ｄ軸電流
ｉ_ｑ： ｑ軸電流
ｉ_ｆ： ｆ軸電流（界磁電流）
Ｌ_ｄ： ｄ軸インダクタンス
Ｌ_ｑ： ｑ軸インダクタンス
Ｌ_ｆ： ｆ軸インダクタンス（界磁巻線のインダクタンス）
Ｍ： 固定子と回転子の間の相互インダクタンス
ｐ： 極対数
Ｔ： 出力トルク

【0038】

式（１）において、右辺第１項が界磁トルクＴ_ｍに相当し、右辺第２項がリラクタンストルクＴ_ｒｅｌに相当する。

【0039】

したがって、上述のように、界磁電流ｉ_ｆの供給が可能であるシーンで実行される基本駆動モードにおいて、出力トルクＴが基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌ（＝Ｔ_ｍ＋Ｔ_ｅｌ）に一致することを前提として駆動点ｄ_ｐの調節（基本駆動領域Ｒ_Ｄ１内における調節）を行うことで、現実の駆動モータ２０の通常時の挙動に合致した制御を実現することができる。一方、界磁電流ｉ_ｆの供給が可能ではないシーンで実行される異常時駆動モードにおいて、界磁電流ｉ_ｆが０に設定され且つ出力トルクＴがリラクタンストルクＴ_ｒｅｌに一致することを前提として駆動点ｄ_ｐの調節（異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２内における調節）を行うことで、現実の駆動モータ２０の異常時の挙動に合致した制御を実現することができる。

【0040】

すなわち、界磁電流ｉ_ｆの供給が可能であるときには、駆動モータ２０の設計などに応じて定まる通常の出力特性に基づいた駆動点ｄ_ｐの範囲で車両の駆動力を制御することができる。一方で、界磁電流ｉ_ｆの供給ができないときには、駆動モータ２０の出力トルクＴがリラクタンストルクＴ_ｒｅｌに一致することを前提とした駆動点ｄ_ｐの範囲で車両の駆動力を制御することができる。

【0041】

このため、界磁電流ｉ_ｆの供給が可能であるシーンでは既存の制御と同様に駆動モータ２０を駆動して車両を走行させることができ、さらに界磁電流ｉ_ｆの供給ができないシーンにおいても、駆動モータ２０を駆動させて車両を走行させることができる。

【0042】

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）には、それぞれ、基本駆動マップＭ_１及び異常時駆動マップＭ_２の一例を示す。

【0043】

図の例において、基本駆動マップＭ_１は、モータ回転数ωに応じて出力トルクＴ（＝Ｔ_ｍ＋Ｔ_ｅｌ）が理論上とり得る値の全範囲を基本駆動領域Ｒ_Ｄ１として規定している。また、異常時駆動マップＭ_２は、界磁電流ｉ_ｆの供給ができないことを前提として場合に、モータ回転数ωに応じて出力トルクＴ（Ｔ_ｅｌ）が理論上とり得る値の全範囲を異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２として規定している。

【0044】

これらのマップを用いて駆動点ｄ_ｐを調節することで、界磁電流ｉ_ｆの供給ができるときには、駆動モータ２０のトルクの上限内において、車両を走行させることができる。その一方で、界磁電流ｉ_ｆの供給ができないときには、リラクタンストルクＴ_ｒｅｌの上限内において、車両を走行させることができる。

【0045】

特に、車両の走行中に何らかの理由で界磁電流ｉ_ｆが供給できくなるシーンにおいても、制御モードが基本駆動モードから異常時駆動モードに切り替わることで（使用するマップが基本駆動マップＭ_１から異常時駆動マップＭ_２に切り替わることで）、駆動力の供給を停止せずに車両の走行を継続させることができる。

【0046】

以上説明した本実施形態の車両駆動制御方法の構成及びそれによる作用効果について説明する。

【0047】

本実施形態では、巻線界磁型同期電動機として構成される駆動モータ２０を備えた車両の駆動力を制御する車両駆動制御方法が提供される。この車両駆動制御方法では、界磁巻線に界磁電流ｉ_ｆが供給できる場合には、駆動モータ２０の駆動点ｄ_ｐを基本駆動領域Ｒ_Ｄ１に含まれるように調節する基本駆動モードを実行する。一方、界磁巻線に界磁電流ｉ_ｆが供給できない場合には、界磁電流ｉ_ｆを停止するとともに駆動点ｄ_ｐを異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２に含まれるように調節する異常時駆動モードを実行する。

【0048】

そして、基本駆動領域Ｒ_Ｄ１は、駆動モータ２０の界磁トルクＴ_ｍ及びリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの和である基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌによって駆動力を生成する駆動点ｄ_ｐの範囲として定められる。一方、異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２は、駆動モータ２０のリラクタンストルクＴ_ｒｅｌによって駆動力を生成する駆動点ｄ_ｐの範囲として定められる。

【0049】

これにより、界磁電流ｉ_ｆが供給できないシーンであっても、駆動モータ２０のリラクタンストルクＴ_ｒｅｌにより車両に駆動力を与えて走行させることができる。したがって、車両の走行中に界磁回路が故障するなどの状況に至った場合であっても、制御モードが基本駆動モードから異常時駆動モードに切り替わることで車両への駆動力の供給を停止させずに走行を継続させることができる。

【0050】

特に、本実施形態の基本駆動モードでは、基本駆動マップＭ_１を参照して駆動点ｄ_ｐを設定する。また、異常時駆動モードでは、異常時駆動マップＭ_２を参照して駆動点ｄ_ｐを設定する。

【0051】

これにより、基本駆動モード及び異常時駆動モードにおける駆動点ｄ_ｐの設定を、専用のマップを切り替えるという簡素な処理により行うことができる。

【0052】

さらに、本実施形態では、上記車両駆動制御方法が実行される車両駆動制御システム１０が提供される。

【0053】

この車両駆動制御システム１０は、巻線界磁型同期電動機として構成される駆動モータ２０を備えた車両の駆動力を制御する。

【0054】

より詳細には、車両駆動制御システム１０は、界磁巻線に界磁電流ｉ_ｆが供給できる場合に、駆動モータ２０の駆動点ｄ_ｐを基本駆動領域Ｒ_Ｄ１に含まれるように調節する基本駆動モード実行部１２と、界磁巻線に界磁電流ｉ_ｆが供給できない場合に、界磁電流ｉ_ｆを停止するとともに駆動点ｄ_ｐを異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２に含まれるように調節する異常時駆動モード実行部１４を備える。

【0055】

特に、基本駆動領域Ｒ_Ｄ１は、駆動モータ２０の界磁トルクＴ_ｍ及びリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの和である基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌによって駆動力を生成する駆動点ｄ_ｐの範囲として定められる。一方、異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２は、駆動モータ２０のリラクタンストルクＴ_ｒｅｌによって駆動力を生成する駆動点ｄ_ｐの範囲として定められる。

【0056】

これにより、本実施形態の車両駆動制御方法を実行するための好適なシステム構成が実現される。

【0057】

［第２実施形態］
以下、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0058】

図３は、本実施形態の車両駆動制御方法を実行するための車両駆動制御システム１０の構成を説明するブロック図である。

【0059】

図示のように、本実施形態の基本駆動モード実行部１２は、駆動点ｄ_ｐが基本駆動領域Ｒ_Ｄ１に含まれる範囲で基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌがトルク指令値Ｔ^＊に近づくように、固定子電流に係る電流ノルムＩ_ａの基本指令値（以下、「基本ノルム指令値Ｉ^* _ａ」とも称する）、電流位相角β（以下、「基本位相角β_１」とも称する）の基本指令値（以下、「基本位相角指令値β^*」とも称する）、及び基本界磁電流指令値ｉ^* _ｆを定める。

【0060】

なお、本実施形態の電流ノルムＩ_ａは、回転座標系における固定子電流（ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）の大きさとして定義される。また、電流位相角βは、回転座標系においてｑ軸から固定子電流（ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）への位相の進み量として定義される。すなわち、電流位相角βは、以下の式（２）により定まる。

【0061】

【数2】

【0062】

そして、基本駆動モード実行部１２は、定めた基本ノルム指令値Ｉ^* _ａ、位相角指令値β^*、及び基本界磁電流指令値ｉ^* _ｆを界磁電流供給可否判定部１６に出力する。なお、以下では記載の簡略化のため、適宜、これら制御値を包括して「基本電流制御値（Ｉ^* _ａ，β^*，ｉ^* _ｆ）」と記載する。

【0063】

一方、本実施形態の異常時駆動モード実行部１４は、異常時ｆ軸電流指令値ｉ^** _ｆを０に設定する一方、基本駆動モード実行部１２と同様に基本ノルム指令値Ｉ^* _ａ及び位相角指令値β^*を定める。さらに、異常時駆動モード実行部１４は、下記の式（３）のように、基本位相角指令値β^*に予め定められたオフセット角度Δβを加算して補正位相角指令値β^**を演算する。

【0064】

【数3】

【0065】

すなわち、補正位相角指令値β^**は、基本位相角β_１をオフセット角度Δβの分進めるように補正した電流位相角β（以下、「補正位相角β_２」）の指令値である。オフセット角度Δβは、基本駆動領域Ｒ_Ｄ１に含まれる駆動点ｄ_ｐ（以下、「基本駆動点ｄ_ｐ１」とも称する）を補正した駆動点ｄ_ｐ（以下、「補正駆動点ｄ_ｐ２」とも称する）のリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの符号を、基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌ（＝Ｔ_ｍ＋Ｔ_ｅｌ）の符号と整合させるように定められる。具体的なオフセット角度Δβの設定方法については後述する。

【0066】

そして、異常時駆動モード実行部１４は、得られた基本ノルム指令値Ｉ^* _ａ、補正位相角指令値β^**、及び異常時ｆ軸電流指令値ｉ^** _ｆ（＝０）を界磁電流供給可否判定部１６に出力する。なお、以下では記載の簡略化のため、適宜、これら制御値を包括して「異常時電流制御値（Ｉ^* _ａ，β^**，０）」と記載する。

【0067】

なお、界磁電流供給可否判定部１６、モータ電力制御部１８、駆動モータ２０、及び駆動系２２における各処理は、第１実施形態の入力値である「基本電流指令値（ｉ^* _ｄ，ｉ^* _ｑ，ｉ^* _ｆ）」及び「異常時電流指令値（ｉ^** _ｄ，ｉ^** _ｑ，０）」を、それぞれ、「基本電流制御値（Ｉ^* _ａ，β^*，ｉ^* _ｆ）」及び「異常時電流制御値（Ｉ^** _ａ，β^**，０）」に置き換えて同様に実行される。次に、具体的なオフセット角度Δβの設定方法について説明する。

【0068】

図４は、本実施形態に係る電流位相角βの補正を説明するベクトル図である。

【0069】

図４、式（１）、及び式（２）からわかるように、界磁トルクＴ_ｍ（右辺第１項）は電流位相角βが－９０°から９０°の範囲（ｑ軸電流ｉ_ｑが正となる範囲）で正となり、９０°から２７０°（＝－９０°）の範囲（ｑ軸電流ｉ_ｑが負となる範囲）で負となる。すなわち、図４に示すベクトル図上において、界磁トルクＴ_ｍの正負はｑ軸電流ｉ_ｑの正負と一致する。

【0070】

そして、界磁トルクＴ_ｍの大きさがリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの大きさよりも十分に大きいことを考慮すると、基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌの符号は実質的に界磁トルクＴ_ｍの符号にほぼ一致するため、すなわち、基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌの正負もｑ軸電流ｉ_ｑの正負に一致する。

【0071】

一方で、リラクタンストルクＴ_ｒｅｌ（右辺第２項）は、Ｌ_ｄ＞Ｌ_ｑを前提とすると電流位相角βが－９０°～０°の範囲（図の第１象限）及び９０°～１８０°の範囲（第３象限）で正となるが、０°～９０°の範囲（第２象限）及び１８０°～２７０°（＝－９０°）の範囲（第４象限）では負となる。

【0072】

したがって、同一の電流位相角βに対して、異常時駆動モードにおける出力トルクＴ（＝Ｔ_ｅｌ）の正負は、基本駆動モードにおける基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌの正負とは整合しない。

【0073】

この点を考慮して、本実施形態では、制御モードが基本駆動モードから異常時駆動モードに切り替わりの前後で出力トルクＴの符号を整合させるオフセット角度Δβを設定する。

【0074】

より具体的に、オフセット角度Δβは、９０°から基本位相角β_１の最小値である基本最小位相角β_ｍｉｎ１（β_ｍｉｎ１＜０）を減算した値に設定される。すなわち、電流位相角βを基本位相角β_１に対して９０°－β_ｍｉｎ１分進めた値を、補正位相角β_２に設定する。

【0075】

ここで、基本最小位相角β_ｍｉｎ１は、異常時駆動モードにおいて所望のリラクタンストルクＴ_ｒｅｌを実現する観点から定められる最小の電流位相角βである。基本最小位相角β_ｍｉｎ１は特定の数値に限定されるものではいが、－９０°＜β_ｍｉｎ１＜０を満たすように、特に－４５°＜β_ｍｉｎ１＜０を満たすように設定される。なお、基本最小位相角β_ｍｉｎ１は、本システムがアクセス可能な所定の記憶領域に予め記憶させておくことが好ましい。

【0076】

上記のようにオフセット角度Δβを設定することで、補正位相角β_２は、少なくとも、基本最小位相角β_ｍｉｎ１をオフセット角度Δβで補正した電流位相角β（具体的には９０°）よりも大きい範囲（リラクタンストルクＴ_ｒｅｌが正となる範囲）に含まれることとなる。なお、以下では、説明の便宜のため、基本最小位相角β_ｍｉｎ１をオフセット角度Δβで補正した電流位相角βを「補正最小位相角β_ｍｉｎ２」とも称する。すなわち、補正最小位相角β_ｍｉｎ２は、補正位相角β_２の最小値に相当する。

【0077】

したがって、異常時駆動モードにおける駆動点ｄ_ｐを規定する異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２を、上記補正位相角β_２（補正駆動点ｄ_ｐ２）で規定することで、車両の走行中に基本駆動モードから異常時駆動モードに切り替わるタイミング（界磁電流ｉ_ｆの供給ができなくなるタイミング）の前後において、車両の駆動力の方向（出力トルクＴの符号）を維持することができる。すなわち、界磁電流ｉ_ｆの供給ができなくなっても車両の走行を継続させることができる。

【0078】

以上説明した本実施形態の車両駆動制御方法の構成及びそれによる作用効果について説明する。

【0079】

本実施形態の基本駆動モードでは、駆動点ｄ_ｐを、基本駆動領域Ｒ_Ｄ１に含まれる固定子電流（ｉ_ｄ，ｉ_ｑ）の電流位相角βである基本位相角β_１、及び界磁電流ｉ_ｆに基づく基本駆動点ｄ_ｐ１に設定する。一方、異常時駆動モードでは、異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２に含まれる駆動点ｄ_ｐを、基本位相角β_１を所定のオフセット角度Δβで補正した補正位相角β_２に基づく補正駆動点ｄ_ｐ２として設定する。

【0080】

そして、オフセット角度Δβは、補正位相角β_２におけるリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの符号が基本位相角β_１における基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌ（＝Ｔ_ｍ＋Ｔ_ｅｌ）の符号と整合するように定められる。

【0081】

これにより、異常時駆動モード中（界磁電流ｉ_ｆの供給ができないシーン）であっても、基本駆動モード中（界磁電流ｉ_ｆの供給が可能な駆動モータ２０の通常動作時）における駆動力の方向と同一方向の駆動力を発生させるように、駆動モータ２０の駆動点ｄ_ｐを調節することができる。すなわち、界磁電流ｉ_ｆが供給できなくなっても、車両の走行を継続させる好適な制御ロジックが実現される。

【0082】

特に、本実施形態の車両駆動制御方法では、異常時駆動モードの異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２が、補正位相角β_２（特に補正位相角β_２がとり得る範囲）を用いて規定されている。すなわち、図２で説明したように、基本駆動領域Ｒ_Ｄ１及び異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２のそれぞれを規定するマップを用いずとも、通常時と異常時のそれぞれの駆動点ｄ_ｐを切り分けることができる。したがって、本実施形態では、基本駆動モード及び異常時駆動モードの双方で共通の駆動マップ（図３では基本駆動マップＭ_１）を用いる構成を実現することが可能となっており、制御に係る演算のためのデータ容量を低減することができる。

【0083】

さらに、本実施形態のオフセット角度Δβは、９０°から基本位相角β_１の最小値である基本最小位相角β_ｍｉｎ１を減算した値に設定される。

【0084】

これにより、異常時駆動モード中の駆動点ｄ_ｐが取り得る範囲（異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２）を、基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌとリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの符号が整合しない電流位相角βの範囲（０°＜β＜９０°）を避けて規定するための具体的な演算ロジックが実現されることとなる。

【0085】

［第３実施形態］
以下、第３実施形態について説明する。なお、第１又は第２実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。特に、本実施形態では、異常時駆動モード実行部１４が、異常時駆動モード中に上記オフセット角度Δβ（＝９０°－β_ｍｉｎ１）を用いた補正を実行することを前提として、当該補正を実行しても出力トルクＴが負となり得る駆動点範囲を除外する処理を行う。

【0086】

図５は、本実施形態に係る電流位相角βの補正を説明するベクトル図である。

【0087】

本実施形態の異常時駆動モード実行部１４は、基本位相角β_１の最大値である基本最大位相角β_ｍａｘ１と上記基本最小位相角β_ｍｉｎ１の差が９０°以上である場合に、補正位相角β_２がとり得る範囲から所定の第１除外範囲を除外して異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２を定める。特に、第１除外範囲は、補正最小位相角β_ｍｉｎ２に対して９０°以上大きくなる電流位相角βの範囲の少なくとも一部（すなわち、β＞１８０°の少なくとも一部）として定められる。

【0088】

なお、基本最大位相角β_ｍａｘ１は、駆動モータ２０の動作効率を高める観点から定まる最小のｄ軸電流ｉ_ｄ（＜０）をとるときの駆動点ｄ_ｐにおける電流位相角βである。特に、基本最大位相角β_ｍａｘ１は、いわゆる弱め界磁制御を実行することを想定して、好ましいｄ軸電流ｉ_ｄを得る観点から適切な値に設定される。基本最大位相角β_ｍａｘ１は特定の数値で限定されるものではないが、概ね、０＜β_ｍａｘ１＜９０°を満たすように設定される。

【0089】

なお、第１除外範囲及び基本最大位相角β_ｍａｘ１は、本システムがアクセス可能な所定の記憶領域に予め記憶させておくことが好ましい。

【0090】

上記のように基本最小位相角β_ｍｉｎ１及び基本最大位相角β_ｍａｘ１を定めることで、これらをそれぞれ補正して得られる補正最小位相角β_ｍｉｎ２及び補正最大位相角β_ｍａｘ２は、「９０°＋β_ｍｉｎ１」及び「９０°－β_ｍｉｎ１＋β_ｍａｘ１」となる。すなわち、補正位相角β_２がとり得る範囲は９０°＋β_ｍｉｎ１＜β_２＜９０°－β_ｍｉｎ１＋β_ｍａｘ１となる。

【0091】

このため、基本最大位相角β_ｍａｘ１と基本最小位相角β_ｍｉｎ１との差が９０°以上である場合（すなわち、β_ｍａｘ１－β_ｍｉｎ１＞９０°である場合）とは、補正位相角β_２が１８０°以上となる可能性がある場合に相当する。

【0092】

したがって、本実施形態では、第１除外範囲をβ_ｍｉｎ２＋９０°（＝１８０°）＜β_２、特にβ_ｍｉｎ２＋９０°＜β＜β_ｍａｘ２とする。これにより、異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２から、基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌとリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの符号が整合しない領域をより確実に除外することができる。

【0093】

以上説明した本実施形態の車両駆動制御方法の構成及びそれによる作用効果について説明する。

【0094】

本実施形態の車両駆動制御方法では、基本位相角β_１の最大値である基本最大位相角β_ｍａｘ１と基本最小位相角β_ｍｉｎ１との差が９０°以上である場合に、基本最小位相角β_ｍｉｎ１を補正して得られる補正最小位相角β_ｍｉｎ２に対して９０°以上大きくなる範囲を第１除外範囲（β_ｍｉｎ２＋９０°＜β）として定める。

【0095】

そして、異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２は、補正位相角β_２がとり得る範囲（β_ｍｉｎ２＜β＜β_ｍａｘ２）から上記第１除外範囲（β_ｍｉｎ２＋９０°＜β）を除外した領域に設定される。

【0096】

これにより、異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２を、より確実に基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌとリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの符号が整合する駆動点ｄ_ｐの範囲を画定する領域に限定することができる。

【0097】

［第４実施形態］
以下、第４実施形態について説明する。なお、第１～第３実施形態のいずれかと同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。特に、本実施形態の車両駆動制御方法は、オフセット角度Δβを第２実施形態又は第３実施形態で説明した値と異なる値に設定する。

【0098】

図６は、本実施形態に係る電流位相角βの補正を説明するベクトル図である。

【0099】

本実施形態では、オフセット角度Δβが９０°に設定される。すなわち、本実施形態では、オフセット角度Δβを、基本最小位相角β_ｍｉｎ１又は基本最大位相角β_ｍａｘ１とのように駆動モータ２０の設計に応じた変動値に依らない固定値に設定する。これにより、基本最小位相角β_ｍｉｎ１又は基本最大位相角β_ｍａｘ１のような変動値を参照せずに補正を実行できるため、当該補正のために要求されるデータ容量を削減することができる。

【0100】

特に、オフセット角度Δβを９０°とすることで、基本駆動領域Ｒ_Ｄ１に含まれる基本駆動点ｄ_ｐ１の大部分（β＜０の領域に含まれるものを除く）に対する補正駆動点ｄ_ｐ２に関して、基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌとリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの符号を整合させることができる。

【0101】

さらに、本実施形態では、補正駆動点ｄ_ｐ２に基づくリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの符号が、基本駆動点ｄ_ｐ１における基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌの符号が相互に異なる補正位相角β_２の範囲（β_ｍｉｎ２＜β＜９０°）を第２除外範囲として定める。そして、異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２は、補正位相角β_２がとり得る範囲（β_ｍｉｎ２＜β＜β_ｍａｘ２）から第２除外範囲（β_ｍｉｎ２＜β＜９０°）を除外した領域（９０°＜β＜β_ｍａｘ２）に設定される。

【0102】

これにより、異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２を、より確実に基本出力トルクＴ_ｍ＋ｅｌとリラクタンストルクＴ_ｒｅｌの符号が整合する駆動点ｄ_ｐの範囲を画定する領域に限定することができる。

【0103】

図７は、本実施形態の異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２を用いた場合における駆動点ｄ_ｐと出力トルクＴの正負の関係を説明する図である。特に、図７（Ａ）は基本駆動時のモータ特性を示す。図７（Ｂ）は、異常発生時（界磁電流ｉ_ｆができないとき）であって基本駆動時と同様の制御を行った場合のモータ特性を示す。さらに、図７（Ｃ）は電流位相角βの補正が実行された場合のモータ特性を示す。

【0104】

図示のように、基本駆動時では、とり得る駆動点ｄ_ｐの全範囲（すなわち、基本駆動領域Ｒ_Ｄ１）において、出力トルクＴが正となる（図７（Ａ）参照）。これに対して、異常発生時においては、出力トルクＴが実質的にリラクタンストルクＴ_ｒｅｌと一致することとなるため、とり得る駆動点ｄ_ｐの範囲の大部分で出力トルクＴが負となる（図７（Ｂ）参照）。

【0105】

一方で、図７（Ｃ）に示すように、電流位相角βの補正を行うことで、当該駆動点ｄ_ｐの全範囲の大部分の出力トルクＴを正とすることができる。その一方で、電流位相角βの補正を行っても、出力トルクＴが負となる駆動領域（特に、弱め界磁制御が機能しない低回転・低負荷領域）が存在する。これに対して、上述のように当該駆動点ｄ_ｐの全範囲から第２除外範囲を除いて異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２を定めることで、上述の出力トルクＴが負となる駆動領域を避けて駆動点ｄ_ｐを定めることができる。

【0106】

［第５実施形態］
以下、第５実施形態について説明する。なお、第１～第４実施形態のいずれかと同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、第１～第４実施形態のいずれかの車両駆動制御方法を前提とし、さらに以下で説明する処理を実行する。

【0107】

図８は、本実施形態の車両駆動制御方法における異常時駆動モードにおけるモータ回転数ωに基づく駆動点範囲の制限を説明する図である。

【0108】

図示のように、本実施形態では、異常時駆動領域Ｒ_Ｄ２を、モータ回転数ωが所定値ω_lim以下となる範囲に制限する。すなわち、本実施形態では、異常時駆動モードにおいて、モータ回転数ωが所定値ω_lim以下の駆動点ｄ_ｐのみが設定されることとなる。

【0109】

これにより、界磁巻線の断線が生じて異常状態信号ｆｓ（図１又は図３参照）が検出される場合（界磁電流ｉ_ｆが供給できないと判断される場合）において、駆動モータ２０が高回転域で駆動する事態が抑制される。すなわち、異常時駆動モード中における駆動モータ２０への負担を軽減することができる。

【0110】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態で説明した構成は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。また、上記各実施形態は、矛盾しない範囲において相互に組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0111】

１０ 車両駆動制御システム，１２ 基本駆動モード実行部，１４ 異常時駆動モード実行部，１６ 界磁電流供給可否判定部，１８ モータ電力制御部，２０ 駆動モータ，２２ 駆動系

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】