電気自動車
【課題】電動機の制御性が低下するのを抑制する。
【解決手段】制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにモータのトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには（Ｓ１７０，Ｓ１９０）、トルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定すると共に設定したゲインを用いたフィードバック制御によって電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してインバータを制御する（Ｓ２１０〜Ｓ２３０）。また、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータのトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには（Ｓ１７０，Ｓ２４０）、トルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定すると共に設定したゲインを用いたフィードバック制御によって電圧位相指令θ＊を設定してインバータを制御する（Ｓ２６０〜Ｓ２８０）。
【解決手段】制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにモータのトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには（Ｓ１７０，Ｓ１９０）、トルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定すると共に設定したゲインを用いたフィードバック制御によって電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してインバータを制御する（Ｓ２１０〜Ｓ２３０）。また、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータのトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには（Ｓ１７０，Ｓ２４０）、トルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定すると共に設定したゲインを用いたフィードバック制御によって電圧位相指令θ＊を設定してインバータを制御する（Ｓ２６０〜Ｓ２８０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車に関し、詳しくは、走行用の動力を出力可能な電動機と、電動機を駆動するインバータと、インバータを介して電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータとモータを駆動するインバータとを備える装置において、インバータの出力電流が大きいほど小さくなる傾向の比例ゲインおよび積分時定数を用いたフィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸電流設定値とｄ軸，ｑ軸電流検出値との差が打ち消されるよう制御信号を生成し、生成した制御信号を２相−３相変換し、さらにＰＷＭ波形に変換してインバータの各半導体スイッチをスイッチング制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、インバータの出力電流が大きい領域において、モータ定数Ｌｄ，Ｌｑが磁気飽和の影響で小さくなりモータの制御性が不安定になりやすいことを考慮して、比例ゲインおよび積分時定数を小さくすることにより、モータの制御性が不安定になるのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７５３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の装置を搭載する電気自動車では、インバータの各半導体スイッチのスイッチング制御に用いるインバータの出力電流の検出値とその制御タイミングにおけるインバータの出力電流の実際の値とが乖離しやすいとき（例えば、モータから出力すべき目標トルクの急変時など）などに、制御に適した比例ゲインや積分時定数を設定することができずにモータの制御性が低下してしまう場合がある。
【０００５】
本発明の電気自動車は、電動機の制御性が低下するのを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気自動車は、上述の主目的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、
走行用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、前記インバータを介して前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える電気自動車であって、
アクセル操作量，前記電動機から出力すべき目標トルク，前記電動機に通電すべき目標電流のいずれかに基づいてフィードバック制御におけるゲインを設定するゲイン設定手段と、
前記設定されたゲインを用いたフィードバック制御によって前記電動機から出力されるトルクが該電動機から出力すべき目標トルクとなるよう前記インバータ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、アクセル操作量，電動機から出力すべき目標トルク，電動機に通電すべき目標電流のいずれかに基づいてフィードバック制御におけるゲインを設定し、設定したゲインを用いたフィードバック制御によって電動機から出力されるトルクが電動機から出力すべき目標トルクとなるようインバータを制御する。これにより、特に電動機から出力すべき目標トルクの急変時などに、電動機から出力されるトルクや電動機に通電される電流に基づいてゲインを設定するものに比してより適正なゲインが設定可能となり、電動機の制御性が低下するのを抑制することができる。ここで、「ゲイン」は、アクセル開度や電動機から出力すべき目標トルクの大きさ，電動機に通電すべき目標電流の大きさが大きいほど小さくなる傾向に設定される、ものとすることができる。
【０００９】
こうした本発明の電気自動車において、前記ゲイン設定手段は、前記電動機から出力すべき目標トルク又は該電動機に通電すべき目標電流の急変時でないときには、前記電動機から出力されるトルク又は前記電動機に通電される電流に基づいてゲインを設定する手段である、ものとすることができる。ここで、「ゲイン」は、電動機から出力されるトルクの大きさや電動機に通電される電流の大きさが大きいほど小さくなる傾向に設定される、ものとすることができる。
【００１０】
また、本発明の電気自動車において、前記制御手段は、矩形波電圧を用いて前記電動機を駆動する際には、前記電動機から出力すべき目標トルクと該電動機から出力されるトルクとの差分と前記設定されたゲインとを用いたフィードバック制御によって矩形波電圧の目標電圧位相を設定すると共に該設定した目標電圧位相を用いて前記インバータを制御する手段である、ものとすることもできる。また、前記制御手段は、パルス幅変調による擬似的な三相交流電圧を用いて前記電動機を駆動する際には、前記電動機に通電すべき目標電流と該電動機に通電される電流との差分と前記設定されたゲインとを用いたフィードバック制御によって前記電動機に印加すべき目標電圧を設定すると共に該設定した目標電圧を用いて前記インバータを制御する手段である、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例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。
【図２】電子制御ユニット５０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】制御モード設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】目標電流設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図７】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例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、例えば永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを有する同期発電電動機として構成されて駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、モータ３２を駆動するインバータ３４と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ３６と、インバータ３４が接続された電力ライン（以下、高電圧系電力ラインという）４２とバッテリ３６が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）４４とに接続されて電池電圧系電力ライン４４の電力を昇圧して高電圧系電力ライン４２に供給可能な昇圧コンバータ４０と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット５０と、を備える。なお、高電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４６が接続されており、電池電圧系電力ライン４４の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４８が接続されている。
【００１４】
インバータ３４は、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、により構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、高電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータ３２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ３４に電圧が作用している状態でトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を制御することにより、三相コイルに回転磁界を形成でき、モータ３２を回転駆動することができる。
【００１５】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートと、を備える。電子制御ユニット５０には、モータ３２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２のロータの回転位置θｍや、インバータ３４からモータ３２への電力ラインに取り付けられた電流センサ３２Ｕ，３２Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，バッテリ３６の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ３６の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ３６に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度，コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６の電圧（高電圧系電力ライン４２の電圧）ＶＨやコンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８の電圧（電池電圧系電力ライン４４の電圧）ＶＬ，イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号，シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル６３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６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル６５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６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０からは、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ４０のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２のロータの回転位置θｍに基づいてモータ３２の電気角θｅや回転数Ｎｍも演算している。
【００１６】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される駆動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、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。なお、電子制御ユニット５０は、このルーチンと並行して、モータ３２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊とモータ３２の回転数Ｎｍとからなる目標駆動点でモータ３２を駆動できる電圧を高電圧系電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊に設定すると共に高電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ４０のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【００１７】
駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ６８からの車速Ｖ，モータ３２の回転数Ｎｍ，電気角θｅ，電流センサ３２Ｕ，３２Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータ３２の回転数Ｎｍや電気角θｅは、回転位置検出センサ３２ａにより検出されたモータ３２のロータの回転位置θｍに基づいて演算されてＲＡＭ５６に書き込まれたものを読み込むことによりそれぞれ入力するものとした。
【００１８】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸２２に出力すべき要求トルクＴｄ＊を設定すると共に（ステップＳ１１０）、設定した要求トルクＴｄ＊をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定する（ステップＳ１２０）。ここで、要求トルクＴｄ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｄ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。
【００１９】
続いて、設定したモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとに基づいてインバータ３４の制御モードＣｍを設定する（ステップＳ１３０）。ここで、制御モードＣｍは、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍと制御モードＣｍとの関係を予め定めて制御モード設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとが与えられると記憶したマップから対応する制御モードＣｍを導出して設定するものとした。図４に制御モード設定用マップの一例を示す。インバータ３４の制御モードＣｍは、モータ３２の電圧指令と三角波電圧との比較によってトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）制御において三角波電圧の振幅以下の振幅の正弦波状の電圧指令を変換して得られる擬似的三相交流電圧としてのＰＷＭ信号を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する正弦波制御モード，パルス幅変調制御において三角波電圧の振幅より大きな振幅の正弦波状の電圧指令を変換して得られる過変調電圧としてのＰＷＭ信号を用いてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する過変調制御モード，矩形波電圧を用いてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する矩形波制御モードがあり、図４に示すように、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や回転数Ｎｍが小さい側から順に正弦波制御モード，過変調制御モード，矩形波制御モードが設定されている。
【００２０】
そして、モータ３２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和を値０として電気角θｅを用いて相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに次式（１）により座標変換（３相−２相変換）すると共に（ステップＳ１４０）、座標変換によって得られたｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいてモータ３２から出力されていると推定される推定出力トルクＴｍｅｓｔを設定する（ステップＳ１５０）。ここで、ｄ軸はモータ３２のロータに埋め込まれた永久磁石によって形成される磁束の方向であり、ｑ軸はｄ軸に対してモータ３２の正回転方向にπ／２だけ電気角θｅが進角した方向である。また、推定出力トルクＴｍｅｓｔは、実施例では、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑと推定出力トルクＴｍｅｓｔとの関係を予め実験や解析などによって定めて推定出力トルク設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑが与えられると記憶したマップから対応する推定出力トルクＴｍｅｓｔを導出して設定するものとした。
【００２１】
【数１】
【００２２】
次に、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているか否か示すトルク指令急変フラグＦを設定する（ステップＳ１６０）。ここで、トルク指令急変フラグＦは、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と前回に本ルーチンが実行されたときに設定されたモータ３２のトルク指令（前回Ｔｍ＊）との差分としてのトルク指令変化量ΔＴｍを予め定められた判定用閾値ΔＴｍｒｅｆと比較し、トルク指令変化量ΔＴｍが判定用閾値ΔＴｍｒｅｆ未満のときには値０を設定し、トルク指令変化量ΔＴｍが判定用閾値ΔＴｍｒｅｆ以上のときには値１を設定するものとした。なお、トルク指令変化量ΔＴｍに代えて、過去Ｎ回（Ｎは２以上の整数、例えば、５や１０など）のトルク指令変化量ΔＴｍの平均などを用いるものとしてもよい。
【００２３】
次に、制御モードＣｍを調べ（ステップＳ１７０）、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する（ステップＳ１８０）。ここで、ｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊は、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との関係（例えば、目標電流Ｉｄ＊の二乗と目標電流ｑ＊の二乗との和の平方根（以下、目標電流大きさＩｒｅという）を比較的小さくしてモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に対応するトルクをモータ３２から出力できる関係）を予め定めて電流指令設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が与えられると記憶したマップから対応するｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を導出して設定するものとした。目標電流設定用マップの一例を図５に示す。図５の例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊がトルクＴ３のときにこのトルク指令Ｔｍ＊に対応するｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する際の様子を示している。なお、図５には、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の他に、目標電流大きさＩｒｅと、三相コイルに通電される電流によってステータに形成される磁界の方向（ステータ磁界の方向）のｑ軸に対する角度としての目標電流角度θｒｅと、についても図示した。
【００２４】
続いて、トルク指令急変フラグＦの値を調べ（ステップＳ１９０）、トルク指令急変フラグＦが値０のときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊は急変していないと判断し、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいてフィードバック制御に用いる比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定すると共に（ステップＳ２００）、設定した比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２とｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ＊、Ｉｑと目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とを用いて次式（２）および式（３）によりｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を計算し（ステップＳ２２０）、計算したｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に基づくＰＷＭ信号を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。ここで、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に基づくＰＷＭ信号は、実施例では、電気角θｅを用いてｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をモータ３２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に次式（４）および式（５）により座標変換（２相−３相変換）し、座標変換した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチングするためのＰＷＭ信号に変換して設定するものとした。また、比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２は、実施例では、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔの大きさが大きいほど小さくなる傾向に設定するものとした。これは、以下の理由による。モータ３２から出力されるトルクの大きさやモータ３２に通電される電流の大きさが比較的大きい領域（高トルク領域）では、モータ定数のｄ軸，ｑ軸のインダクタンスＬｄ，Ｌｑが磁気飽和の影響で小さくなるため、比較的大きな比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御すると、モータ３２の制御性が低下しやすい。一方、これを抑制するために、比較的小さな比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御すると、モータ３２から出力されるトルクのトルク指令Ｔｍ＊に対する追従性（応答性）が低下する。したがって、実施例では、両者を踏まえて、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔの大きさが大きいほど小さくなる傾向に比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとした。このようにモータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに応じた比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を用いたフィードバック制御によって電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御することにより、モータ３２をより適正に駆動制御することができる。
【００２５】
【数２】
【００２６】
ステップＳ１９０でトルク指令急変フラグＦが値１のときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していると判断し、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてフィードバック制御に用いる比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定すると共に（ステップＳ２１０）、設定した比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２とｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ＊、Ｉｑと目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とを用いて上述の式（２）および式（３）によりｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を計算し（ステップＳ２２０）、計算したｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に基づくＰＷＭ信号でインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。この場合の比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２は、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊の大きさが大きいほど小さくなる傾向に設定するものとした。これは、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するステップＳ２００の処理と同様の理由に基づく。モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とモータ３２から実際に出力されるトルクＴｍａｃｔとの乖離やインバータ３４の制御に用いる電流センサ３２Ｕ，３２Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖとその制御タイミングの実際の相電流との乖離などが大きくなりやすいため、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定する場合、モータ３２の駆動制御に適した値を設定することができずにモータ３２の制御性が低下してしまう場合がある。これに対して、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定すると共に設定した比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を用いたフィードバック制御によって電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御することにより、より適正な比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定することができ、モータ３２の制御性が低下するのを抑制することができる。なお、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していないときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とモータ３２から実際に出力されるトルクＴｍａｃｔとの乖離やインバータ３４の制御に用いる電流センサ３２Ｕ，３２Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖとその制御タイミングの実際の相電流との乖離などが大きくなる可能性が低いため、実施例では、従来の電気自動車と同様に実際の出力に応じて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとするために、推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとした。
【００２７】
ステップＳ１７０で制御モードＣｍが矩形波制御モードのときには、トルク指令急変フラグＦの値を調べ（ステップＳ２４０）、トルク指令急変フラグＦが値０のときには、推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいてフィードバック制御に用いる比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定し（ステップＳ２５０）、トルク指令急変フラグＦが値１のときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてフィードバック制御に用いる比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定し（ステップＳ２６０）、設定した比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３とモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と推定出力トルクＴｍｅｓｔとを用いて式（６）により電圧位相指令θ＊を計算し（ステップＳ２７０）、計算した電圧位相指令θ＊に基づく矩形波電圧がモータ３２に印加されるよう矩形波信号でインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御して（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了する。ここで、比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３は、実施例では、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔの大きさやトルク指令Ｔｍ＊の大きさが大きいほど小さくなる傾向に設定するものとした。これは、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔやトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するステップＳ２００，Ｓ２１０の処理と同様の理由に基づく。このように、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していないときには、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに応じた比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を用いたフィードバック制御によって電圧位相指令θ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御することにより、実際の出力に応じた比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御することができる。また、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に応じた比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を用いたフィードバック制御によって電圧位相指令θ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御することにより、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものに比して、より適正な比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定することができ、モータ３２の制御性が低下するのを抑制することができる。しかも、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときには、正弦波制御モードや過変調制御モードのときに比して、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング周期が長くなり、モータ３２の出力応答性や制御性が低下しやすく、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とモータ３２から実際に出力されるトルクＴｍａｃｔとの乖離やインバータ３４の制御に用いる電流センサ３２Ｕ，３２Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖとその制御タイミングの実際の相電流との乖離などがより大きくなりやすいため、制御モードＣｍが矩形波制御モードでモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときに、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔではなく、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定することの意義は特に大きい。
【００２８】
θ*=Kp3・(Tm*-Tmest)+Ki3・Σ(Tm*-Tmest) (6)
【００２９】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に応じた比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を用いたフィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と電流Ｉｄ，Ｉｑとの差が打ち消されるよう電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御し、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に応じた比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を用いたフィードバック制御によってモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と推定出力トルクＴｍｅｓｔとの差が打ち消されるよう電圧位相指令θ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御するから、推定出力トルクＴｍｅｓｔに応じたゲインを用いるものに比してより適正なゲインを設定することができ、モータ３２の制御性が低下するのを抑制することができる。
【００３０】
実施例の電気自動車２０では、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにおいて、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していないときには、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定し、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたが、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているか否かに拘わらず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしてもよい。また、実施例の電気自動車２０では、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにおいて、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していないときには、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定し、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしたが、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているか否かに拘わらず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしてもよい。
【００３１】
実施例の電気自動車２０は、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたが、アクセル開度Ａｃｃに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたり、ｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたりしてもよい。これらの場合、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するときと同様に、アクセル開度Ａｃｃやｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の大きさが大きいほど小さくなる傾向に比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定すればよい。また、実施例の電気自動車２０では、制御モードＣｍが正弦波モードや過変調制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していないときには、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたが、相電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたり、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたりしてもよい。これらの場合、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するときと同様に、相電流Ｉｕ，Ｉｖの実効値または振幅やｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑの大きさが大きいほど小さくなる傾向に比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定すればよい。
【００３２】
実施例の電気自動車２０では、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしたが、アクセル開度Ａｃｃに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしてもよい。この場合、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するときと同様に、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど小さくなる傾向に比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定すればよい。また、実施例の電気自動車２０では、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していないときには、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしたが、相電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしたり、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしたりしてもよい。これらの場合、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するときと同様に、相電流Ｉｕ，Ｉｖの実効値または振幅やｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑの大きさが大きいほど小さくなる傾向に比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定すればよい。
【００３３】
実施例の電気自動車２０では、フィードバック制御に用いるゲインの設定をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて行なうか推定出力トルクＴｍに基づいて行なうかをモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているか否かに応じて決定するものとしたが、アクセル開度Ａｃｃが急変しているか否かに応じて決定するものとしたり、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊が急変しているか否かに応じて決定するものとしたりしてもよい。
【００３４】
実施例の電気自動車２０では、推定出力トルクＴｍｅｓｔは、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑを推定出力トルク設定用マップに適用して設定するものとしたが、次式（７）などにより計算するものとしてもよい。ここで、式（７）中、「ｐ」は極対数，「Φ」は磁束鎖交数，「Ｌｄ」，「Ｌｑ」はｄ軸，ｑ軸のインダクタンスである。
【００３５】
Tmest=p・[Φ・Iq+(Ld-Lq)・Id・Iq] (7)
【００３６】
実施例の電気自動車２０では、バッテリ３６が接続された電池電圧系電力ライン４４の電力を昇圧してインバータ３４が接続された高電圧系電力ライン４２に供給可能な昇圧コンバータ４０を備えるものとしたが、昇圧コンバータを備えず、バッテリ３６からの電力を昇圧せずにインバータ３４に供給するものとしてもよい。
【００３７】
実施例では、駆動輪２６ａ，２６ｂに接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２とモータ３２を駆動するインバータ３４とインバータ３４を介してモータ３２と電力をやりとりするバッテリ３６とを備える電気自動車２０に適用するものしたが、走行用の動力を出力可能な電動機と電動機を駆動するインバータとインバータを介して電動機と電力のやりとりが可能な二次電池とを備えるものであればよいから、例えば、図６の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、遊星歯車機構１２６を介して駆動軸２２に接続されたエンジン１２２およびモータ１２４と、駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、を備えるハイブリッド自動車１２０に適用するものとしてもよいし、図７の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、駆動軸２２にモータ３２を取り付けると共に、モータ３２の回転軸にクラッチ２２９を介してエンジン１２２を接続する構成とし、エンジン１２２からの動力をモータ３２の回転軸を介して駆動軸２２に出力すると共にモータ３２からの動力を駆動軸２２に出力するハイブリッド自動車２２０に適用するものとしてもよい。
【００３８】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「電動機」に相当し、インバータ３４が「インバータ」に相当し、バッテリ３６が「二次電池」に相当し、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定し、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ２００，Ｓ２１０，Ｓ２５０，Ｓ２６０の処理を実行する電子制御ユニット５０が「ゲイン設定手段」に相当し、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときには、設定した比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２用いたフィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑが目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊となるよう電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御し、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときには、設定した比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を用いたフィードバック制御によってモータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔがトルク指令Ｔｍ＊となるよう電圧位相指令θ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２７０，Ｓ２８０の処理を実行する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。
【００３９】
ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータ３２に限定されるものではなく、走行用の動力を出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「インバータ」としては、インバータ３４に限定されるものではなく、電動機を駆動するものであれば如何なるタイプのインバータであっても構わない。「二次電池」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ３６に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など、如何なるタイプの二次電池であっても構わない。「ゲイン設定手段」としては、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定し、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものに限定されるものではなく、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているか否かに拘わらずにトルク指令Ｔｍ＊に基づいてフィードバック制御の比例項のゲインや積分項のゲインを設定するものや、アクセル開度Ａｃｃに基づいてフィードバック制御に用いる比例項のゲインや積分項のゲインを設定するもの，モータ３２に通電すべき目標電流（例えば、ｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊など）に基づいてフィードバック制御に用いる比例項のゲインや積分項のゲインを設定するものなど、アクセル操作量，電動機から出力すべき目標トルク，電動機に通電すべき目標電流のいずれかに基づいてフィードバック制御におけるゲインを設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときには、設定した比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２用いたフィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑが目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊となるよう電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御し、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときには、設定した比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を用いたフィードバック制御によってモータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔがトルク指令Ｔｍ＊となるよう電圧位相指令θ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御するものに限定されるものではなく、設定されたゲインを用いたフィードバック制御によって電動機から出力されるトルクが電動機から出力すべき目標トルクとなるようインバータを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
【００４０】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４１】
以上、本発明を実施するため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。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、電気自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
２０ 電気自動車、２２ 駆動軸、２４ デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ 駆動輪、３２ モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３２Ｕ，３２Ｖ 電流センサ、３４ インバータ、３６ バッテリ、４０ 昇圧コンバータ、４２ 高電圧系電力ライン、４４ 電池電圧系電力ライン、４６，４８ コンデンサ、４６ａ，４８ａ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、１２０，２２０ ハイブリッド自動車、１２２ エンジン、１２４ モータ、１２６ 遊星歯車機構、２２９ クラッチ、Ｄ１１〜Ｄ１６ ダイオード、Ｔ１１〜Ｔ１６ トランジスタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車に関し、詳しくは、走行用の動力を出力可能な電動機と、電動機を駆動するインバータと、インバータを介して電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータとモータを駆動するインバータとを備える装置において、インバータの出力電流が大きいほど小さくなる傾向の比例ゲインおよび積分時定数を用いたフィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸電流設定値とｄ軸，ｑ軸電流検出値との差が打ち消されるよう制御信号を生成し、生成した制御信号を２相−３相変換し、さらにＰＷＭ波形に変換してインバータの各半導体スイッチをスイッチング制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、インバータの出力電流が大きい領域において、モータ定数Ｌｄ，Ｌｑが磁気飽和の影響で小さくなりモータの制御性が不安定になりやすいことを考慮して、比例ゲインおよび積分時定数を小さくすることにより、モータの制御性が不安定になるのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７５３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の装置を搭載する電気自動車では、インバータの各半導体スイッチのスイッチング制御に用いるインバータの出力電流の検出値とその制御タイミングにおけるインバータの出力電流の実際の値とが乖離しやすいとき（例えば、モータから出力すべき目標トルクの急変時など）などに、制御に適した比例ゲインや積分時定数を設定することができずにモータの制御性が低下してしまう場合がある。
【０００５】
本発明の電気自動車は、電動機の制御性が低下するのを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気自動車は、上述の主目的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、
走行用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、前記インバータを介して前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える電気自動車であって、
アクセル操作量，前記電動機から出力すべき目標トルク，前記電動機に通電すべき目標電流のいずれかに基づいてフィードバック制御におけるゲインを設定するゲイン設定手段と、
前記設定されたゲインを用いたフィードバック制御によって前記電動機から出力されるトルクが該電動機から出力すべき目標トルクとなるよう前記インバータ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、アクセル操作量，電動機から出力すべき目標トルク，電動機に通電すべき目標電流のいずれかに基づいてフィードバック制御におけるゲインを設定し、設定したゲインを用いたフィードバック制御によって電動機から出力されるトルクが電動機から出力すべき目標トルクとなるようインバータを制御する。これにより、特に電動機から出力すべき目標トルクの急変時などに、電動機から出力されるトルクや電動機に通電される電流に基づいてゲインを設定するものに比してより適正なゲインが設定可能となり、電動機の制御性が低下するのを抑制することができる。ここで、「ゲイン」は、アクセル開度や電動機から出力すべき目標トルクの大きさ，電動機に通電すべき目標電流の大きさが大きいほど小さくなる傾向に設定される、ものとすることができる。
【０００９】
こうした本発明の電気自動車において、前記ゲイン設定手段は、前記電動機から出力すべき目標トルク又は該電動機に通電すべき目標電流の急変時でないときには、前記電動機から出力されるトルク又は前記電動機に通電される電流に基づいてゲインを設定する手段である、ものとすることができる。ここで、「ゲイン」は、電動機から出力されるトルクの大きさや電動機に通電される電流の大きさが大きいほど小さくなる傾向に設定される、ものとすることができる。
【００１０】
また、本発明の電気自動車において、前記制御手段は、矩形波電圧を用いて前記電動機を駆動する際には、前記電動機から出力すべき目標トルクと該電動機から出力されるトルクとの差分と前記設定されたゲインとを用いたフィードバック制御によって矩形波電圧の目標電圧位相を設定すると共に該設定した目標電圧位相を用いて前記インバータを制御する手段である、ものとすることもできる。また、前記制御手段は、パルス幅変調による擬似的な三相交流電圧を用いて前記電動機を駆動する際には、前記電動機に通電すべき目標電流と該電動機に通電される電流との差分と前記設定されたゲインとを用いたフィードバック制御によって前記電動機に印加すべき目標電圧を設定すると共に該設定した目標電圧を用いて前記インバータを制御する手段である、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例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。
【図２】電子制御ユニット５０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】制御モード設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】目標電流設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図７】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例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、例えば永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを有する同期発電電動機として構成されて駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、モータ３２を駆動するインバータ３４と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ３６と、インバータ３４が接続された電力ライン（以下、高電圧系電力ラインという）４２とバッテリ３６が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）４４とに接続されて電池電圧系電力ライン４４の電力を昇圧して高電圧系電力ライン４２に供給可能な昇圧コンバータ４０と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット５０と、を備える。なお、高電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４６が接続されており、電池電圧系電力ライン４４の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ４８が接続されている。
【００１４】
インバータ３４は、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、により構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、高電圧系電力ライン４２の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータ３２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ３４に電圧が作用している状態でトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を制御することにより、三相コイルに回転磁界を形成でき、モータ３２を回転駆動することができる。
【００１５】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートと、を備える。電子制御ユニット５０には、モータ３２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２のロータの回転位置θｍや、インバータ３４からモータ３２への電力ラインに取り付けられた電流センサ３２Ｕ，３２Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，バッテリ３６の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ３６の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ３６に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度，コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６の電圧（高電圧系電力ライン４２の電圧）ＶＨやコンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８の電圧（電池電圧系電力ライン４４の電圧）ＶＬ，イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号，シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル６３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６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル６５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６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０からは、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ４０のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２のロータの回転位置θｍに基づいてモータ３２の電気角θｅや回転数Ｎｍも演算している。
【００１６】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される駆動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、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。なお、電子制御ユニット５０は、このルーチンと並行して、モータ３２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊とモータ３２の回転数Ｎｍとからなる目標駆動点でモータ３２を駆動できる電圧を高電圧系電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊に設定すると共に高電圧系電力ライン４２の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ４０のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【００１７】
駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ６８からの車速Ｖ，モータ３２の回転数Ｎｍ，電気角θｅ，電流センサ３２Ｕ，３２Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータ３２の回転数Ｎｍや電気角θｅは、回転位置検出センサ３２ａにより検出されたモータ３２のロータの回転位置θｍに基づいて演算されてＲＡＭ５６に書き込まれたものを読み込むことによりそれぞれ入力するものとした。
【００１８】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸２２に出力すべき要求トルクＴｄ＊を設定すると共に（ステップＳ１１０）、設定した要求トルクＴｄ＊をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定する（ステップＳ１２０）。ここで、要求トルクＴｄ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｄ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。
【００１９】
続いて、設定したモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとに基づいてインバータ３４の制御モードＣｍを設定する（ステップＳ１３０）。ここで、制御モードＣｍは、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍと制御モードＣｍとの関係を予め定めて制御モード設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と回転数Ｎｍとが与えられると記憶したマップから対応する制御モードＣｍを導出して設定するものとした。図４に制御モード設定用マップの一例を示す。インバータ３４の制御モードＣｍは、モータ３２の電圧指令と三角波電圧との比較によってトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）制御において三角波電圧の振幅以下の振幅の正弦波状の電圧指令を変換して得られる擬似的三相交流電圧としてのＰＷＭ信号を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する正弦波制御モード，パルス幅変調制御において三角波電圧の振幅より大きな振幅の正弦波状の電圧指令を変換して得られる過変調電圧としてのＰＷＭ信号を用いてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する過変調制御モード，矩形波電圧を用いてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する矩形波制御モードがあり、図４に示すように、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や回転数Ｎｍが小さい側から順に正弦波制御モード，過変調制御モード，矩形波制御モードが設定されている。
【００２０】
そして、モータ３２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和を値０として電気角θｅを用いて相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに次式（１）により座標変換（３相−２相変換）すると共に（ステップＳ１４０）、座標変換によって得られたｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいてモータ３２から出力されていると推定される推定出力トルクＴｍｅｓｔを設定する（ステップＳ１５０）。ここで、ｄ軸はモータ３２のロータに埋め込まれた永久磁石によって形成される磁束の方向であり、ｑ軸はｄ軸に対してモータ３２の正回転方向にπ／２だけ電気角θｅが進角した方向である。また、推定出力トルクＴｍｅｓｔは、実施例では、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑと推定出力トルクＴｍｅｓｔとの関係を予め実験や解析などによって定めて推定出力トルク設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑが与えられると記憶したマップから対応する推定出力トルクＴｍｅｓｔを導出して設定するものとした。
【００２１】
【数１】
【００２２】
次に、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているか否か示すトルク指令急変フラグＦを設定する（ステップＳ１６０）。ここで、トルク指令急変フラグＦは、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と前回に本ルーチンが実行されたときに設定されたモータ３２のトルク指令（前回Ｔｍ＊）との差分としてのトルク指令変化量ΔＴｍを予め定められた判定用閾値ΔＴｍｒｅｆと比較し、トルク指令変化量ΔＴｍが判定用閾値ΔＴｍｒｅｆ未満のときには値０を設定し、トルク指令変化量ΔＴｍが判定用閾値ΔＴｍｒｅｆ以上のときには値１を設定するものとした。なお、トルク指令変化量ΔＴｍに代えて、過去Ｎ回（Ｎは２以上の整数、例えば、５や１０など）のトルク指令変化量ΔＴｍの平均などを用いるものとしてもよい。
【００２３】
次に、制御モードＣｍを調べ（ステップＳ１７０）、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する（ステップＳ１８０）。ここで、ｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊は、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との関係（例えば、目標電流Ｉｄ＊の二乗と目標電流ｑ＊の二乗との和の平方根（以下、目標電流大きさＩｒｅという）を比較的小さくしてモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に対応するトルクをモータ３２から出力できる関係）を予め定めて電流指令設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が与えられると記憶したマップから対応するｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を導出して設定するものとした。目標電流設定用マップの一例を図５に示す。図５の例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊がトルクＴ３のときにこのトルク指令Ｔｍ＊に対応するｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する際の様子を示している。なお、図５には、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊や目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の他に、目標電流大きさＩｒｅと、三相コイルに通電される電流によってステータに形成される磁界の方向（ステータ磁界の方向）のｑ軸に対する角度としての目標電流角度θｒｅと、についても図示した。
【００２４】
続いて、トルク指令急変フラグＦの値を調べ（ステップＳ１９０）、トルク指令急変フラグＦが値０のときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊は急変していないと判断し、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいてフィードバック制御に用いる比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定すると共に（ステップＳ２００）、設定した比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２とｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ＊、Ｉｑと目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とを用いて次式（２）および式（３）によりｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を計算し（ステップＳ２２０）、計算したｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に基づくＰＷＭ信号を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。ここで、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に基づくＰＷＭ信号は、実施例では、電気角θｅを用いてｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をモータ３２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に次式（４）および式（５）により座標変換（２相−３相変換）し、座標変換した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチングするためのＰＷＭ信号に変換して設定するものとした。また、比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２は、実施例では、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔの大きさが大きいほど小さくなる傾向に設定するものとした。これは、以下の理由による。モータ３２から出力されるトルクの大きさやモータ３２に通電される電流の大きさが比較的大きい領域（高トルク領域）では、モータ定数のｄ軸，ｑ軸のインダクタンスＬｄ，Ｌｑが磁気飽和の影響で小さくなるため、比較的大きな比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御すると、モータ３２の制御性が低下しやすい。一方、これを抑制するために、比較的小さな比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御すると、モータ３２から出力されるトルクのトルク指令Ｔｍ＊に対する追従性（応答性）が低下する。したがって、実施例では、両者を踏まえて、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔの大きさが大きいほど小さくなる傾向に比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとした。このようにモータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに応じた比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を用いたフィードバック制御によって電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御することにより、モータ３２をより適正に駆動制御することができる。
【００２５】
【数２】
【００２６】
ステップＳ１９０でトルク指令急変フラグＦが値１のときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していると判断し、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてフィードバック制御に用いる比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定すると共に（ステップＳ２１０）、設定した比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２とｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ＊、Ｉｑと目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とを用いて上述の式（２）および式（３）によりｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を計算し（ステップＳ２２０）、計算したｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に基づくＰＷＭ信号でインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。この場合の比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２は、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊の大きさが大きいほど小さくなる傾向に設定するものとした。これは、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するステップＳ２００の処理と同様の理由に基づく。モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とモータ３２から実際に出力されるトルクＴｍａｃｔとの乖離やインバータ３４の制御に用いる電流センサ３２Ｕ，３２Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖとその制御タイミングの実際の相電流との乖離などが大きくなりやすいため、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定する場合、モータ３２の駆動制御に適した値を設定することができずにモータ３２の制御性が低下してしまう場合がある。これに対して、実施例では、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定すると共に設定した比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を用いたフィードバック制御によって電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御することにより、より適正な比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定することができ、モータ３２の制御性が低下するのを抑制することができる。なお、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していないときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とモータ３２から実際に出力されるトルクＴｍａｃｔとの乖離やインバータ３４の制御に用いる電流センサ３２Ｕ，３２Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖとその制御タイミングの実際の相電流との乖離などが大きくなる可能性が低いため、実施例では、従来の電気自動車と同様に実際の出力に応じて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとするために、推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとした。
【００２７】
ステップＳ１７０で制御モードＣｍが矩形波制御モードのときには、トルク指令急変フラグＦの値を調べ（ステップＳ２４０）、トルク指令急変フラグＦが値０のときには、推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいてフィードバック制御に用いる比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定し（ステップＳ２５０）、トルク指令急変フラグＦが値１のときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてフィードバック制御に用いる比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定し（ステップＳ２６０）、設定した比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３とモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と推定出力トルクＴｍｅｓｔとを用いて式（６）により電圧位相指令θ＊を計算し（ステップＳ２７０）、計算した電圧位相指令θ＊に基づく矩形波電圧がモータ３２に印加されるよう矩形波信号でインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御して（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了する。ここで、比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３は、実施例では、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔの大きさやトルク指令Ｔｍ＊の大きさが大きいほど小さくなる傾向に設定するものとした。これは、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔやトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するステップＳ２００，Ｓ２１０の処理と同様の理由に基づく。このように、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していないときには、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに応じた比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を用いたフィードバック制御によって電圧位相指令θ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御することにより、実際の出力に応じた比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御することができる。また、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に応じた比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を用いたフィードバック制御によって電圧位相指令θ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御することにより、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものに比して、より適正な比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定することができ、モータ３２の制御性が低下するのを抑制することができる。しかも、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときには、正弦波制御モードや過変調制御モードのときに比して、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング周期が長くなり、モータ３２の出力応答性や制御性が低下しやすく、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊とモータ３２から実際に出力されるトルクＴｍａｃｔとの乖離やインバータ３４の制御に用いる電流センサ３２Ｕ，３２Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖとその制御タイミングの実際の相電流との乖離などがより大きくなりやすいため、制御モードＣｍが矩形波制御モードでモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときに、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔではなく、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定することの意義は特に大きい。
【００２８】
θ*=Kp3・(Tm*-Tmest)+Ki3・Σ(Tm*-Tmest) (6)
【００２９】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に応じた比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を用いたフィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と電流Ｉｄ，Ｉｑとの差が打ち消されるよう電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御し、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に応じた比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を用いたフィードバック制御によってモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊と推定出力トルクＴｍｅｓｔとの差が打ち消されるよう電圧位相指令θ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御するから、推定出力トルクＴｍｅｓｔに応じたゲインを用いるものに比してより適正なゲインを設定することができ、モータ３２の制御性が低下するのを抑制することができる。
【００３０】
実施例の電気自動車２０では、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにおいて、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していないときには、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定し、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたが、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているか否かに拘わらず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしてもよい。また、実施例の電気自動車２０では、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにおいて、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していないときには、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定し、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしたが、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているか否かに拘わらず、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしてもよい。
【００３１】
実施例の電気自動車２０は、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたが、アクセル開度Ａｃｃに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたり、ｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたりしてもよい。これらの場合、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するときと同様に、アクセル開度Ａｃｃやｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の大きさが大きいほど小さくなる傾向に比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定すればよい。また、実施例の電気自動車２０では、制御モードＣｍが正弦波モードや過変調制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していないときには、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたが、相電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたり、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するものとしたりしてもよい。これらの場合、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定するときと同様に、相電流Ｉｕ，Ｉｖの実効値または振幅やｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑの大きさが大きいほど小さくなる傾向に比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定すればよい。
【００３２】
実施例の電気自動車２０では、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしたが、アクセル開度Ａｃｃに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしてもよい。この場合、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するときと同様に、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど小さくなる傾向に比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定すればよい。また、実施例の電気自動車２０では、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変していないときには、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしたが、相電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしたり、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものとしたりしてもよい。これらの場合、モータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔに基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するときと同様に、相電流Ｉｕ，Ｉｖの実効値または振幅やｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑの大きさが大きいほど小さくなる傾向に比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定すればよい。
【００３３】
実施例の電気自動車２０では、フィードバック制御に用いるゲインの設定をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて行なうか推定出力トルクＴｍに基づいて行なうかをモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているか否かに応じて決定するものとしたが、アクセル開度Ａｃｃが急変しているか否かに応じて決定するものとしたり、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊が急変しているか否かに応じて決定するものとしたりしてもよい。
【００３４】
実施例の電気自動車２０では、推定出力トルクＴｍｅｓｔは、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑを推定出力トルク設定用マップに適用して設定するものとしたが、次式（７）などにより計算するものとしてもよい。ここで、式（７）中、「ｐ」は極対数，「Φ」は磁束鎖交数，「Ｌｄ」，「Ｌｑ」はｄ軸，ｑ軸のインダクタンスである。
【００３５】
Tmest=p・[Φ・Iq+(Ld-Lq)・Id・Iq] (7)
【００３６】
実施例の電気自動車２０では、バッテリ３６が接続された電池電圧系電力ライン４４の電力を昇圧してインバータ３４が接続された高電圧系電力ライン４２に供給可能な昇圧コンバータ４０を備えるものとしたが、昇圧コンバータを備えず、バッテリ３６からの電力を昇圧せずにインバータ３４に供給するものとしてもよい。
【００３７】
実施例では、駆動輪２６ａ，２６ｂに接続された駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２とモータ３２を駆動するインバータ３４とインバータ３４を介してモータ３２と電力をやりとりするバッテリ３６とを備える電気自動車２０に適用するものしたが、走行用の動力を出力可能な電動機と電動機を駆動するインバータとインバータを介して電動機と電力のやりとりが可能な二次電池とを備えるものであればよいから、例えば、図６の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、遊星歯車機構１２６を介して駆動軸２２に接続されたエンジン１２２およびモータ１２４と、駆動軸２２に動力を入出力可能なモータ３２と、を備えるハイブリッド自動車１２０に適用するものとしてもよいし、図７の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、駆動軸２２にモータ３２を取り付けると共に、モータ３２の回転軸にクラッチ２２９を介してエンジン１２２を接続する構成とし、エンジン１２２からの動力をモータ３２の回転軸を介して駆動軸２２に出力すると共にモータ３２からの動力を駆動軸２２に出力するハイブリッド自動車２２０に適用するものとしてもよい。
【００３８】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「電動機」に相当し、インバータ３４が「インバータ」に相当し、バッテリ３６が「二次電池」に相当し、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定し、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ２００，Ｓ２１０，Ｓ２５０，Ｓ２６０の処理を実行する電子制御ユニット５０が「ゲイン設定手段」に相当し、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときには、設定した比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２用いたフィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑが目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊となるよう電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御し、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときには、設定した比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を用いたフィードバック制御によってモータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔがトルク指令Ｔｍ＊となるよう電圧位相指令θ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２７０，Ｓ２８０の処理を実行する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。
【００３９】
ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータ３２に限定されるものではなく、走行用の動力を出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「インバータ」としては、インバータ３４に限定されるものではなく、電動機を駆動するものであれば如何なるタイプのインバータであっても構わない。「二次電池」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ３６に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など、如何なるタイプの二次電池であっても構わない。「ゲイン設定手段」としては、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２を設定し、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているときには、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を設定するものに限定されるものではなく、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊が急変しているか否かに拘わらずにトルク指令Ｔｍ＊に基づいてフィードバック制御の比例項のゲインや積分項のゲインを設定するものや、アクセル開度Ａｃｃに基づいてフィードバック制御に用いる比例項のゲインや積分項のゲインを設定するもの，モータ３２に通電すべき目標電流（例えば、ｄ軸，ｑ軸の目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊など）に基づいてフィードバック制御に用いる比例項のゲインや積分項のゲインを設定するものなど、アクセル操作量，電動機から出力すべき目標トルク，電動機に通電すべき目標電流のいずれかに基づいてフィードバック制御におけるゲインを設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、制御モードＣｍが正弦波制御モードや過変調制御モードのときには、設定した比例項のゲインＫｐ１，Ｋｐ２や積分項のゲインＫｉ１，Ｋｉ２用いたフィードバック制御によってｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑが目標電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊となるよう電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御し、制御モードＣｍが矩形波制御モードのときには、設定した比例項のゲインＫｐ３や積分項のゲインＫｉ３を用いたフィードバック制御によってモータ３２の推定出力トルクＴｍｅｓｔがトルク指令Ｔｍ＊となるよう電圧位相指令θ＊を設定してインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御するものに限定されるものではなく、設定されたゲインを用いたフィードバック制御によって電動機から出力されるトルクが電動機から出力すべき目標トルクとなるようインバータを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
【００４０】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４１】
以上、本発明を実施するため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。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、電気自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
２０ 電気自動車、２２ 駆動軸、２４ デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ 駆動輪、３２ モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３２Ｕ，３２Ｖ 電流センサ、３４ インバータ、３６ バッテリ、４０ 昇圧コンバータ、４２ 高電圧系電力ライン、４４ 電池電圧系電力ライン、４６，４８ コンデンサ、４６ａ，４８ａ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、１２０，２２０ ハイブリッド自動車、１２２ エンジン、１２４ モータ、１２６ 遊星歯車機構、２２９ クラッチ、Ｄ１１〜Ｄ１６ ダイオード、Ｔ１１〜Ｔ１６ トランジスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、前記インバータを介して前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える電気自動車であって、
アクセル操作量，前記電動機から出力すべき目標トルク，前記電動機に通電すべき目標電流のいずれかに基づいてフィードバック制御におけるゲインを設定するゲイン設定手段と、
前記設定されたゲインを用いたフィードバック制御によって前記電動機から出力されるトルクが該電動機から出力すべき目標トルクとなるよう前記インバータ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、
前記ゲイン設定手段は、前記電動機から出力すべき目標トルク又は該電動機に通電すべき目標電流の急変時でないときには、前記電動機から出力されるトルク又は前記電動機に通電される電流に基づいてゲインを設定する手段である、
電気自動車。
【請求項３】
請求項１または２記載の電気自動車であって、
前記制御手段は、矩形波電圧を用いて前記電動機を駆動する際には、前記電動機から出力すべき目標トルクと該電動機から出力されるトルクとの差分と前記設定されたゲインとを用いたフィードバック制御によって矩形波電圧の目標電圧位相を設定すると共に該設定した目標電圧位相を用いて前記インバータを制御する手段である、
電気自動車。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の電気自動車であって、
前記制御手段は、パルス幅変調による擬似的な三相交流電圧を用いて前記電動機を駆動する際には、前記電動機に通電すべき目標電流と該電動機に通電される電流との差分と前記設定されたゲインとを用いたフィードバック制御によって前記電動機に印加すべき目標電圧を設定すると共に該設定した目標電圧を用いて前記インバータを制御する手段である、
電気自動車。
【請求項１】
走行用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機を駆動するインバータと、前記インバータを介して前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備える電気自動車であって、
アクセル操作量，前記電動機から出力すべき目標トルク，前記電動機に通電すべき目標電流のいずれかに基づいてフィードバック制御におけるゲインを設定するゲイン設定手段と、
前記設定されたゲインを用いたフィードバック制御によって前記電動機から出力されるトルクが該電動機から出力すべき目標トルクとなるよう前記インバータ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、
前記ゲイン設定手段は、前記電動機から出力すべき目標トルク又は該電動機に通電すべき目標電流の急変時でないときには、前記電動機から出力されるトルク又は前記電動機に通電される電流に基づいてゲインを設定する手段である、
電気自動車。
【請求項３】
請求項１または２記載の電気自動車であって、
前記制御手段は、矩形波電圧を用いて前記電動機を駆動する際には、前記電動機から出力すべき目標トルクと該電動機から出力されるトルクとの差分と前記設定されたゲインとを用いたフィードバック制御によって矩形波電圧の目標電圧位相を設定すると共に該設定した目標電圧位相を用いて前記インバータを制御する手段である、
電気自動車。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の電気自動車であって、
前記制御手段は、パルス幅変調による擬似的な三相交流電圧を用いて前記電動機を駆動する際には、前記電動機に通電すべき目標電流と該電動機に通電される電流との差分と前記設定されたゲインとを用いたフィードバック制御によって前記電動機に印加すべき目標電圧を設定すると共に該設定した目標電圧を用いて前記インバータを制御する手段である、
電気自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５２０５１（Ｐ２０１２−１５２０５１Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９５６３（Ｐ２０１１−９５６３）
【出願日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]