JP2011229326A - Control device of an electric motor in electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータからの動力で電気走行するのみの電気自動車や、エンジンからの動力だけでなく電動モータからの動力によっても走行可能なハイブリッド車両などの電動車両における電動モータの制御装置、特に発進加速を含む加速時における電動モータのトルクブースト制御技術に関するものである。 The present invention relates to a control device for an electric motor in an electric vehicle such as an electric vehicle that only travels electrically with power from an electric motor, and a hybrid vehicle that can travel not only with power from an engine but also with power from an electric motor. The present invention relates to a torque boost control technique for an electric motor during acceleration including start acceleration.
電動車両としては、駆動力の少なくとも一部を電動モータで賄うことにより目標駆動力での走行が可能であるほか、同じ目標駆動力の基でも電動モータの駆動トルクの嵩上げにより駆動力を増大させるトルクブーストも可能なものが、例えば特許文献1に記載のように知られている。
As an electric vehicle, it is possible to travel with the target driving force by covering at least a part of the driving force with the electric motor, and to increase the driving force by raising the driving torque of the electric motor even under the same target driving force. A device capable of torque boost is known as described in
この特許文献1に記載の電動車両は、アクセル開度や車速などから算出される電動モータの駆動トルク要求値に対し、電動モータ制御用パワー素子（パワー半導体素子：例えばIGBT等のスイッチング素子）の温度上昇時定数と同じか、それよりも小さい時定数を持った位相進み補償を施して、電動モータの上記駆動トルク要求値よりも大きな駆動トルク目標値を算出し（所謂トルクブーストを行い）、この増大した駆動トルク目標値に電動モータの出力トルクが一致するようモータ駆動電流を制御するものである。
In the electric vehicle described in
かかるトルクブーストが可能な電動車両にあっては、加速要求操作による駆動トルク要求値の増加時に、上記の位相進み補償で一時的にこの駆動トルク要求値よりも大きくされた駆動トルク目標値に基づき電動モータが制御されることとなって、
電動モータの出力トルクが一時的に嵩上げされるトルクブーストにより、車両の加速レスポンスと加速性能を向上させることができる。
In an electric vehicle capable of such torque boost, when the drive torque request value is increased by the acceleration request operation, based on the drive torque target value that is temporarily made larger than the drive torque request value by the phase advance compensation described above. The electric motor will be controlled,
With the torque boost that temporarily increases the output torque of the electric motor, the acceleration response and acceleration performance of the vehicle can be improved.
更に、上記位相進み補償器の時定数を電動モータ制御用パワー素子の温度上昇時定数以下にすることで、
パワー素子のジャンクション温度が、位相進み補償を施さない場合に定常で飽和する温度を超えることのないようにすることができる。
特に、パワー素子が耐熱温度（最大ジャンクション温度Tjmax）を超えることのないようにしつつ、過渡的に定格以上のモータトルクを出力させることで、車両の加速性能を向上させることができる。
Furthermore, by making the time constant of the phase advance compensator below the temperature rise time constant of the electric motor control power element,
It is possible to prevent the junction temperature of the power element from exceeding a steady saturation temperature when phase lead compensation is not performed.
In particular, the acceleration performance of the vehicle can be improved by transiently outputting a motor torque exceeding the rating while preventing the power element from exceeding the heat resistant temperature (maximum junction temperature Tjmax).
ところで電動車両の電動モータとしては、インバータ駆動の多相電動モータを用いるのが一般的である。
しかしこの種の電動モータにあっては、モータ回転数が0rpm付近となるモータロック時に、インバータおよび電動モータの特定の1相のみに電流が流れ続けることになり、
所定速度で回転していて各相に周期的に電流が振り分けられる非モータロック状態である場合に比べ、パワー素子のジャンクション温度が著しく上昇し、熱破壊に至る可能性が高い。
By the way, as an electric motor of an electric vehicle, it is common to use a multiphase electric motor driven by an inverter.
However, in this type of electric motor, when the motor is locked at a motor rotation speed of around 0 rpm, the current continues to flow through only one specific phase of the inverter and the electric motor.
Compared to a non-motor-locked state where the motor rotates at a predetermined speed and current is periodically distributed to each phase, the junction temperature of the power element is significantly increased, and there is a high possibility of thermal destruction.
かように電動モータの回転数がモータロック領域の回転数である時に上記した特許文献1所載のトルクブーストを行うと、パワー素子のジャンクション温度の上昇が更に加速され、耐熱温度を超えて熱破壊に至る虞が高くなったり、早期に熱破壊に至るという問題を生ずる。
しかし従来は、電動モータがモータロック領域の回転数である時におけるトルクブーストについて何らの問題提起をしておらず、
電動モータがモータロック領域の回転数である時に電動モータをトルクブーストすることがあり、上記問題の発生を避けられない。
Thus, when the torque boost described in
However, in the past, no problem has been raised about torque boost when the electric motor is at the rotation speed of the motor lock region.
When the electric motor has a rotation speed in the motor lock region, the electric motor may be torque boosted, and the occurrence of the above problem cannot be avoided.
本発明は、電動モータがモータロック状態である時、電動モータのトルクブーストを行わせないようにすることにより、この間のトルクブーストでパワー素子のジャンクション温度の上昇が加速されるのを防止し、パワー素子が耐熱温度を超えて熱破壊に至る虞を緩和したり、パワー素子が早期に熱破壊に至るという問題を緩和し得るようにした、電動車両における電動モータの制御装置を提案することを目的とする。 The present invention prevents an increase in the junction temperature of the power element from being accelerated by the torque boost during this time by preventing the torque boost of the electric motor from being performed when the electric motor is in the motor lock state. Proposing a control device for an electric motor in an electric vehicle that can alleviate the risk that the power element will exceed the heat-resistant temperature and cause thermal destruction, or that the power element may cause thermal destruction early. Objective.
この目的のため、本発明による電動車両における電動モータの制御装置は、以下のごとくにこれを構成する。
先ず、本発明の前提となる電動車両を説明するに、これは、
駆動力の少なくとも一部を電動モータで賄うことにより目標駆動力での走行が可能であると共に、同じ目標駆動力の基でも上記電動モータの駆動トルクの嵩上げにより駆動力を増大させるトルクブーストも可能なものである。
For this purpose, the control device for the electric motor in the electric vehicle according to the present invention comprises the following.
First, to explain the electric vehicle that is the premise of the present invention,
It is possible to run with the target driving force by covering at least part of the driving force with the electric motor, and also possible to boost the driving force by increasing the driving torque of the electric motor even under the same target driving force It is a thing.
本発明は、かかる電動車両に対し、
上記電動モータのモータロック状態を判定するためのモータロック判定手段と、
この手段によりモータロック状態であると判定されるとき上記のトルクブーストを禁止するトルクブースト禁止手段と
を設けた電動モータの制御装置に特徴づけられる。
The present invention relates to such an electric vehicle.
Motor lock determination means for determining the motor lock state of the electric motor;
This means is characterized by an electric motor control device provided with torque boost prohibiting means for prohibiting the above-described torque boost when it is determined that the motor is locked.
かかる本発明による電動モータの制御装置によれば、電動モータがモータロック状態である時は、電動モータのトルクブーストを禁止するため、
電動モータがモータロック状態である時、電動モータのトルクブーストを行わせないこととなり、この間のトルクブーストで電動モータ制御用パワー素子のジャンクション温度の上昇が加速されるのを防止することができ、
パワー素子が耐熱温度を超えて熱破壊に至る虞を緩和したり、パワー素子が早期に熱破壊に至るという問題を緩和し得る。
According to the control device for an electric motor according to the present invention, when the electric motor is in the motor lock state, the torque boost of the electric motor is prohibited.
When the electric motor is in the motor lock state, the torque boost of the electric motor is not performed, and the increase in the junction temperature of the electric motor control power element can be prevented from being accelerated by the torque boost during this period.
It is possible to alleviate the problem that the power element exceeds the heat-resistant temperature and causes thermal destruction, or the problem that the power element causes thermal destruction early.
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
＜電動車両の駆動系およびその制御系＞
図１は、本発明を適用可能な電動車両の駆動系およびその制御系を示し、1L,1Rはそれぞれ左右駆動輪である。
図1の電動車両は、これら左右駆動輪1L,1Rを電動モータ2により減速機（ディファレンシャルギヤ装置を含む）3を介して駆動することで走行可能なものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
<Drive system and control system of electric vehicle>
FIG. 1 shows a drive system and a control system of an electric vehicle to which the present invention can be applied. 1L and 1R are left and right drive wheels, respectively.
The electric vehicle shown in FIG. 1 can travel by driving these left and
電動モータ2の駆動制御に際しては、電動モータコントローラ4が、電源であるバッテリ5の電力をインバータ6により直流−交流変換して、またこの交流電力をインバータ6による制御下で電動モータ2へ供給することで、電動モータ2のトルクを電動モータコントローラ4での演算結果（目標モータトルク）に一致させるよう、当該電動モータ2の制御を行うものとする。
In driving control of the
なお、電動モータコントローラ4での演算結果（目標モータトルク）が、電動モータ2に回生制動作用を要求する負極性のものである場合、電動モータコントローラ4はインバータ6を介し電動モータ2に発電負荷を与え、
このとき電動モータ2が回生制動作用により発電した電力を、インバータ6により交流−直流変換してバッテリ5に充電するものとする。
In addition, when the calculation result (target motor torque) in the electric motor controller 4 has a negative polarity that requires the
At this time, it is assumed that the electric power generated by the
電動モータコントローラ4には、上記の目標モータトルクを演算するための情報として、
電動車両の対地速度である車速V、運転操作に応じたアクセル開度θ、回転センサ（レゾルバやエンコーダ）7で検出した電動モータ2の回転子位相α、電流センサ8で検出した電動モータ2の電流（図1ではU相、V相、W相よりなる三相交流であるから電流iu,iv,iw）などの各種車両変数信号をデジタル信号化して入力する。
In the electric motor controller 4, as information for calculating the above target motor torque,
The vehicle speed V, which is the ground speed of the electric vehicle, the accelerator opening θ corresponding to the driving operation, the rotor phase α of the
電動モータコントローラ4は、これら入力情報に応じて電動モータ2を制御するPWM信号を生成し、このPWM信号に応じドライブ回路を通じてインバータ6の駆動信号を生成する。
インバータ6は、例えば各相ごとに2個のスイッチング素子（例えばIGBT等のパワー半導体素子）からなり、駆動信号に応じてスイッチング素子をON/OFFすることにより、バッテリ5から供給される直流の電流を交流に変換・逆変換し、電動モータ2に所望の電流を供給する。
The electric motor controller 4 generates a PWM signal for controlling the
The inverter 6 is composed of, for example, two switching elements (for example, power semiconductor elements such as IGBT) for each phase, and the DC current supplied from the
電動モータ2は、インバータ6より供給される交流電流により駆動力を発生し、減速機3を通して左右駆動輪1L,1Rに駆動力を伝達する。
また車両走行中、電動モータ2が左右駆動輪1L,1Rに連れ回される所謂逆駆動時は、電動モータ2に発電負荷を与えて電動モータ2が回生制動作用を行わせることで、車両の運動エネルギーを回生してバッテリ5に蓄電する。
The
Further, during the so-called reverse drive in which the
＜電動モータの駆動制御＞
電動モータコントローラ4は、図2に示す制御プログラム（メインルーチン）を実行して、電動モータ2の駆動制御を以下のごとくに行う。
ステップＳ201においては、このステップ以降における制御演算に必要な信号を、各種センサからの入力情報として、または他のコントローラから通信により取得する。
<Drive control of electric motor>
The electric motor controller 4 executes the control program (main routine) shown in FIG. 2 and performs drive control of the
In step S201, signals necessary for the control calculation after this step are acquired as input information from various sensors or from other controllers by communication.
なお電流センサ8から取得した電動モータ2の三相電流iu、iv、iwは、三者の合計が0になることから、例えばiwはセンサ入力せず、iuとivの値から計算で求めても良い。
回転センサ7から取得した電動モータ2の回転子位相α（電気角）[rad]は、これを微分することで、電動モータ2の回転子角速度ω（電気角）[rad/s]を求めるのに用い得る。
Note that the three-phase currents iu, iv, iw of the
The rotor phase α (electrical angle) [rad] of the
また、この回転子角速度ω（電気角）を電動モータ2の極対数で割り、電動モータ2の機械的な角速度である回転子機械角速度ωm[rad/s]を求めた後、[rad/s]から[rpm]への単位変換係数（60/2π）を掛けることによりモータ回転数Nm[rpm]を求める。
Further, the rotor angular velocity ω (electric angle) is divided by the number of pole pairs of the
車速V[km/h]は、スピードメータや、ブレーキコントローラ等の他のコントローラより通信にて取得するか、回転子機械角速度ωmにタイヤ動半径Rを掛け、ファイナルギヤ比で割ることにより車両速度v[m/s]を求め、[m/s]から[km/h]への単位変換係数（3600/1000）を施すことで求める。 The vehicle speed V [km / h] is obtained by communication from other controllers such as a speedometer and a brake controller, or the vehicle speed is obtained by multiplying the rotor mechanical angular velocity ωm by the tire dynamic radius R and dividing by the final gear ratio. v [m / s] is obtained and the unit conversion coefficient (3600/1000) from [m / s] to [km / h] is applied.
アクセル開度θ[%]は、図示せざるアクセル開度センサにより直接取得する。
直流電圧値Vdc[V]は、直流電源ラインに備え付けられた電圧センサ、またはバッテリコントローラより送信される電源電圧値により求める。
The accelerator opening degree θ [%] is directly acquired by an accelerator opening sensor (not shown).
The DC voltage value Vdc [V] is obtained from a power supply voltage value transmitted from a voltage sensor provided in the DC power supply line or a battery controller.
ステップＳ202においては、電動モータ2の基本的な目標トルクを算出する処理を行う。
この基本目標トルク算出処理では、アクセル開度θおよび車速V（回転数）に基づき、図3に示す予定のアクセル開度-トルクテーブルより、第1のトルク指令値である基本目標トルク指令値Tm*を設定する。
In step S202, processing for calculating a basic target torque of the
In this basic target torque calculation process, the basic target torque command value Tm that is the first torque command value based on the accelerator opening-torque table shown in FIG. Set *.
ステップＳ203においては、加速レスポンス向上補償用に電動モータ2のトルクブーストを行う。
このトルクブースト処理は、上記の基本目標トルク指令値Tm*に対し、加速レスポンスを向上させるための補償演算を行い、第2のトルク指令値であるレスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'を算出するものである。
しかし本実施例においては、このトルクブースト処理に対し、回転子角速度ωまたはモータ回転数Nmを用いて、モータロック時の対策をも行うため、本トルクブースト処理については後で詳述する。
In step S203, torque boost of the
In this torque boost process, compensation calculation for improving the acceleration response is performed on the basic target torque command value Tm * described above, and the second torque command value after response improvement compensation / torque command value Tm * 'is obtained. Is to be calculated.
However, in this embodiment, since this torque boost process is also taken as a countermeasure at the time of motor lock using the rotor angular velocity ω or the motor rotation speed Nm, the torque boost process will be described in detail later.
ステップＳ204においては、レスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'に対する車輪駆動系のねじり振動による影響を抑制する制振制御を行う。
この制振制御では、レスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'と回転子角速度ωとを入力し、駆動軸トルク（車両前後加速度）の応答を犠牲にすることなく、車輪駆動系のねじり振動による影響を抑制した第3のトルク指令値である制振制御後・トルク指令値Tm*"を算出する。
制振制御の詳細説明は、特許文献1に記載されていると同様なものであることから、省略する。
In step S204, vibration suppression control is performed to suppress the influence of the torsional vibration of the wheel drive system on the post-response improvement compensation / torque command value Tm * ′.
In this vibration suppression control, after response improvement compensation, the torque command value Tm * 'and the rotor angular velocity ω are input, and the torsional vibration of the wheel drive system without sacrificing the response of the drive shaft torque (vehicle longitudinal acceleration) The post-vibration control / torque command value Tm * ", which is the third torque command value that suppresses the influence of, is calculated.
Since the detailed description of the vibration suppression control is the same as that described in
ステップＳ205においては、電動モータ2への電流指令値を算出する。
この電流指令値算出処理では、ステップＳ204で算出した制振制御後・トルク指令値Tm*"と、電動モータ2の回転子速度ωおよび直流電圧値Vdcから、dq軸電流目標値id*、iq*をテーブルより検索して求める。
In step S205, a current command value for the
In this current command value calculation processing, the dq-axis current target value id *, iq is calculated from the post-vibration control / torque command value Tm * "calculated in step S204, the rotor speed ω of the
ステップＳ206においては、電動モータ2への電流を制御する。
この電流制御では、まず三相電流値iu、iv、iwと、電動モータ2の回転子位相αとからdq軸電流値id、iqを演算する。
次に、ステップＳ205で算出したdq軸電流目標値id*、iq*と、dq軸電流id、iqとの偏差からdq軸電圧指令値vd、vqを演算する。
なお、この部分には非干渉制御を加えることもできる。
In step S206, the current to the
In this current control, first, dq-axis current values id and iq are calculated from the three-phase current values iu, iv and iw and the rotor phase α of the
Next, dq axis voltage command values vd and vq are calculated from the deviation between the dq axis current target values id * and iq * calculated in step S205 and the dq axis currents id and iq.
It should be noted that non-interference control can be added to this portion.
その後、dq軸電圧指令値vd、vqと、電動モータ2の回転子位相αとから三相電圧指令値vu、vv、vwを演算する。
この三相電圧指令値vu、vv、vwと、直流電圧VdcとからPWM信号（on duty）tu[%]、tv[%]、tw[%]を演算する。
このようにして求めたPWM信号によりインバータ6のスイッチング素子を開閉制御することにより、電動モータ2をトルク指令値で指示された所望のトルクで駆動させることができる。
Thereafter, three-phase voltage command values vu, vv, vw are calculated from the dq-axis voltage command values vd, vq and the rotor phase α of the
PWM signals (on duty) tu [%], tv [%], tw [%] are calculated from the three-phase voltage command values vu, vv, vw and the DC voltage Vdc.
By controlling opening and closing of the switching element of the inverter 6 with the PWM signal thus obtained, the
＜トルクブースト制御＞
図2のメインルーチンにおけるステップＳ203で行うレスポンス向上補償（トルクブースト処理）を以下に詳述する。
このレスポンス向上補償（トルクブースト処理）は、車両の加速時に所定時間中、電動モータ2のトルク指令値を嵩上げしてモータ駆動電流を増大させる処理で、例えば図4に機能別ブロック線図で示すごとくに当該処理を遂行する。
<Torque boost control>
The response improvement compensation (torque boost process) performed in step S203 in the main routine of FIG. 2 will be described in detail below.
This response improvement compensation (torque boost process) is a process of increasing the torque command value of the
レスポンス向上補償器401は、図2のステップＳ202で求めた基本目標トルク指令値Tm*に対するレスポンス向上分を算出するため、
( τ2-1 ) s / ( τ1s + 1 ) ・・・(1)
で表される、一次遅れ特性と一次進み特性とを有したフィルタを用いて、レスポンス向上補償トルクTm*1を求める。
ここで上式における(τ2-1)は、（τ2−τ1）を省略した表記であり、正確に表記すると式(1)は次式のように表される。
( τ2 - τ1 ) s / ( τ1s + 1 ) ・・・(2)
なお、τ2およびτ1の値は特許文献1に記載されている通りのもので、τ１はトルク指令値の減衰特性を決める時定数、τ２は、トルク指令値の立上りを決める時定数である。
The
(τ 2-1 ) s / (τ 1 s + 1) (1)
The response improvement compensation torque Tm * 1 is obtained using a filter having first-order lag characteristics and first-order advance characteristics represented by
Here, (τ 2-1 ) in the above equation is a notation in which (τ 2 −τ 1 ) is omitted, and when expressed correctly, equation (1) is expressed as the following equation.
(τ 2 -τ 1 ) s / (τ 1 s + 1) (2)
The values of τ 2 and τ 1 are as described in
リミッタ402は、レスポンス向上補償トルクTm*1に対し、これが正の値である場合は制限を行わず、これが負の値である場合のみTm*1＝0に制限するリミッタ処理を施して、リミット補償トルクTm*2を算出する。
The
トルクブースト禁止判定部403は、電動モータ回転数Nmと、パワー素子の温度Tjと、基本目標トルク指令値Tm*とに応じて、後で詳述するトルクブースト禁止判定処理を実施し、ブースト許可係数Kbstを算出する。
ブースト許可係数Kbstは、トルクブースト処理を許可する際は1、トルクブースト処理を禁止する際は0になるものとし、更にトルクブースト処理を部分的に許可する場合は、0〜1の間の値になるものとする。
The torque boost
The boost permission coefficient K bst is assumed to be 1 when the torque boost process is permitted, 0 when the torque boost process is prohibited, and between 0 and 1 when the torque boost process is partially permitted. It shall be a value.
乗算器404は、リミッタ402からのリミット補償トルクTm*2と、トルクブースト禁止判定部403からのブースト許可係数Kbstとを掛け合わせることにより、トルクブースト禁止判定後トルクTm*3を算出する。
従って、当該トルクブースト禁止判定後トルクTm*3（＝Kbst×Tm*2 ）は、トルクブースト禁止時は0となり、トルクブースト許可時はTm*2となる。
Therefore, the torque Tm * 3 (= K bst × Tm * 2 ) after the torque boost prohibition determination is 0 when the torque boost is prohibited and Tm * 2 when the torque boost is permitted.
加算器405は、基本目標トルク指令値Tm*に、乗算器404からのトルクブースト禁止判定後トルクTm*3を加算することにより、レスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'を算出する。
The
図4の機能別ブロック線図につき上述したようにして求めたレスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'は、加速時に、パワー素子の熱上昇を限界温度未満に抑えつつ、電動モータ2の出力トルクを過渡的に上昇させ得て、加速レスポンスと加速性能を向上させることができる。
After response improvement compensation and the torque command value Tm * 'obtained as described above with respect to the functional block diagram of FIG. 4, the output of the
図4におけるトルクブースト禁止判定部403を、図5の機能別ブロック線図に基づき以下に詳述する。
モータロック対応トルクブースト許可係数算出部501は、詳細を後述するが、電動モータ2がモータロック状態である時にトルクブーストを禁止するためのモータロック対応トルクブースト許可係数Klockを算出する。
The torque boost
The motor lock corresponding torque boost permission
ねじり振動に基づくブースト許可判定部502は、詳細を後述するが、実測した電動モータ2の回転数Nmを基に車輪ドライブシャフトのねじり振動の有無を判定し、ドライブシャフトのねじり振動の有無に応じてトルクブーストを禁止するか否かを決定すべく、ねじり振動によるブースト許可フラグf1を、
ねじり振動非検知の場合、f1 = 0 （トルクブースト禁止）
ねじり振動検知の場合、 f1 = 1 （トルクブースト許可）
のように設定する。
The boost
F1 = 0 (torque boost prohibited) when torsional vibration is not detected
F1 = 1 (torque boost allowed) for torsional vibration detection
Set as follows.
パワー素子温度に基づくブースト許可判定部503は、パワー素子の温度Tjと設定温度Tj_thとの比較結果に応じて、パワー素子温度によるブースト許可フラグf2を、
Tj ≧ Tj_thの場合、f2 = 0 （トルクブースト禁止）
Tj < Tj_thの場合、f2 = 1 （トルクブースト許可）
のように設定する。
なお上記の設定温度Tj_thは、パワー素子の温度が熱破壊に至る限界温度、または熱制限を施す限界温度まで、容易に達することのない程度に低い温度とする。
よってパワー素子温度に基づくブースト許可判定部503は、本発明におけるパワー素子温度判定手段に相当する。
The boost
When Tj ≥ Tj_th, f2 = 0 (torque boost prohibited)
When Tj <Tj_th, f2 = 1 (torque boost enabled)
Set as follows.
Note that the set temperature Tj_th is set to a temperature that does not easily reach the limit temperature at which the temperature of the power element reaches the thermal breakdown or the limit temperature at which thermal limitation is performed.
Therefore, boost
トルク指令値に基づくブースト許可判定部504は、基本目標トルク指令値Tm*と、トルク設定値Tm0との比較結果に応じて、トルク指令値によるブースト許可フラグf3を、
Tm* ≧ Tm0の場合、f3 = 0 （トルクブースト禁止）
Tm* < Tm0の場合、f3 = 1 （トルクブースト許可）
のように設定する。
なお上記のトルク設定値Tm0は、パワー素子の温度が熱破壊に至る限界温度、または熱制限を施す限界温度まで、容易に達することのない程度に低いトルク指令値とする。
従ってトルク指令値に基づくブースト許可判定部504は、本発明における要求モータトルク判定手段に相当する。
The boost
When Tm * ≥ Tm0, f3 = 0 (torque boost prohibited)
When Tm * <Tm0, f3 = 1 (torque boost enabled)
Set as follows.
The torque set value Tm0 is a torque command value that is low enough not to easily reach the limit temperature at which the temperature of the power element reaches thermal destruction or the limit temperature at which thermal limitation is performed.
Therefore, the boost
トルクブースト許可係数算出部505は、算出部501からのモータロック対応トルクブースト許可係数Klockと、判定部502からのねじり振動によるブースト許可フラグf1と、判定部503からのパワー素子温度によるブースト許可フラグf2と、判定部504からのトルク指令値によるブースト許可フラグf3とを基に、図6の制御プログラムを実行してトルクブースト許可係数Kbstを算出する。
Torque boost permission
図6のステップＳ601においては、ねじり振動によるブースト許可フラグf1と、パワー素子温度によるブースト許可フラグf2と、トルク指令値によるブースト許可フラグf3とのAND演算を行い、
フラグf1、f2、f3のいずれか１つでも0である場合は、トルクブースト許可フラグfbstをfbst=0（トルクブースト禁止を含む制限）とし、フラグf1、f2、f3の全てが1である場合に限り、トルクブースト許可フラグfbstをfbst=1（トルクブースト許可）にする。
In step S601 of FIG. 6, an AND operation is performed on the boost permission flag f1 based on torsional vibration, the boost permission flag f2 based on the power element temperature, and the boost permission flag f3 based on the torque command value.
When any one of the flags f1, f2, and f3 is 0, the torque boost permission flag fbst is set to fbst = 0 (limit including torque boost prohibition), and all of the flags f1, f2, and f3 are 1 Only, the torque boost permission flag fbst is set to fbst = 1 (torque boost permission).
ステップＳ602においては、ステップＳ601で上記のごとくに定められたトルクブースト許可フラグfbstに応じ、fbst=1であれば、トルクブースト許可であるから、制御をステップＳ603に進めてトルクブースト許可係数Kbstを1とし、fbst=0であれば、トルクブースト禁止（制限）であるから、制御をステップＳ604に進めてトルクブースト許可係数Kbstに、図5のモータロック対応トルクブースト許可係数算出部501で求めたKlockをセットする。
In step S602, according to the torque boost permission flag fbst determined in step S601 as described above, if fbst = 1, torque boost is permitted. Therefore, the control proceeds to step S603 and the torque boost
＜モータロック対応トルクブースト許可係数の演算＞
図5のモータロック対応トルクブースト許可係数算出部501でモータロック対応トルクブースト許可係数Klockを求める要領を以下に説明する。
本実施例では、図7の機能別ブロック線図に基づき、モータロック対応トルクブースト許可係数Klockを以下のように求める。
トルクブースト禁止判定用モータ回転数算出部701は、後で詳述するが車輪駆動系の振動に伴う問題を解消するため、実測した電動モータ回転数Nmから車輪駆動系の振動による影響を排除したトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'を算出する。
モータロック対応トルクブースト許可係数算出部702は、算出部701で求めたトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'を用いて、モータロック対応トルクブースト許可係数Klockを算出する。
<Calculation of motor lock compatible torque boost permission coefficient>
The procedure for obtaining the motor lock compatible torque boost permission coefficient K lock by the motor lock compatible torque boost permission
In the present embodiment, the torque lock permission coefficient K lock corresponding to motor lock is obtained as follows based on the functional block diagram of FIG.
Torque boost prohibition determination motor rotation
The motor lock compatible torque boost permission
モータロック対応トルクブースト許可係数算出部702がトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'からモータロック対応トルクブースト許可係数Klockを算出する要領は、例えば図8(a)に示すごときものである。
The procedure for the motor lock corresponding torque boost permission
つまり、モータロック対応トルクブースト許可係数算出部702はトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'をモータ回転数として用い、
このモータ回転数Nm'が図8(a)における所定回転数N1以下である時をもって電動モータ2がモータロック状態であるとし、トルクブースト許可係数KlockをKlock＝0に設定することによりトルクブーストを禁止して、モータロックによる急な温度上昇を抑制するようにし、
モータ回転数Nm'が図8(a)における所定回転数N1を越えている時をもって電動モータ2がモータロック状態でないとし、トルクブースト許可係数KlockをKlock＝1に設定することによりトルクブーストを禁止せず、これを許可する。
That is, the motor lock compatible torque boost permission
When the motor rotation speed Nm ′ is equal to or less than the predetermined rotation speed N1 in FIG. 8 (a), the
Torque boost by setting the torque boost permission coefficient K lock to K lock = 1, assuming that the
従ってモータロック対応トルクブースト許可係数算出部702は、本発明におけるモータロック判定手段およびトルクブースト禁止手段に相当する。
Therefore, the motor lock corresponding torque boost permission
但し図8(a)では、モータ回転数Nm'が検出ノイズや路面状況により所定回転数N1の近辺で振動する場合、トルクブースト禁止判定が禁止・許可を繰り返すハンチング現象を生じて制御が不安定になる。
これを防止するために図8(b)に示すごとくヒステリシスを設定し、モータ回転数Nm'が所定回転数N1を越えている時をもって電動モータ2がモータロック状態でないとし、トルクブースト許可係数KlockをKlock＝1に設定し、
モータ回転数Nm'が所定回転数N2（<N1）以下である時をもって電動モータ2がモータロック状態であるとし、トルクブースト許可係数KlockをKlock＝0に設定するのがよい。
However, in Fig. 8 (a), when the motor speed Nm 'vibrates in the vicinity of the predetermined speed N1 due to detection noise or road surface conditions, the hunting phenomenon that repeats prohibition / permission of torque boost prohibition determination occurs and control is unstable. become.
In order to prevent this, hysteresis is set as shown in FIG. 8 (b), and it is assumed that the
When the motor rotation speed Nm ′ is equal to or lower than the predetermined rotation speed N2 (<N1), it is preferable that the
なお図8(a),(b)における所定回転数N1の決定に際しては、所定のモータトルクとなるよう電動モータ2を制御した場合のパワー素子のジャンクション温度の上昇度合いを、モータ回転数ごとに計測し、
パワー素子のジャンクション温度が問題となるほど急な上昇を呈することのないモータ回転数を所定回転数N1と定める。
かように所定回転数N1を定めることで、問題となるほど急な温度上昇を起こすモータ回転領域では、確実にトルクブーストを禁止して、当該急な温度上昇が発生するのを防止することができる。
When determining the predetermined rotational speed N1 in FIGS. 8 (a) and 8 (b), the degree of increase in the junction temperature of the power element when the
The number of motor revolutions that does not exhibit such a rapid rise that the junction temperature of the power element becomes a problem is determined as a predetermined number of revolutions N1.
By setting the predetermined rotation speed N1 in this way, in the motor rotation region where the temperature rises so suddenly that it becomes a problem, it is possible to surely prohibit the torque boost and prevent the sudden temperature rise from occurring. .
また図8(a),(b)における所定回転数N1の決定に際しては、以下のように当該決定を行ってもよい。
つまり、平坦路で停車状態からアクセルペダルの踏み込により電動モータトルクを発生させて行う発進加速において、図8(a),(b)のトルクブースト禁止処理を行った場合と、このトルクブースト禁止処理を行わず従来通りトルクブーストを行った場合とで、車両前後加速度の立ち上がりの差が設定加速度差ΔG1以内の範囲となるモータ回転数を所定回転数N1と定めてもよい。
ここで設定加速度差ΔG1は、実験により一般的な運転者がショックとして感じない加速度変動差とし、例えば0.02G等に設定する。
Further, when determining the predetermined rotation speed N1 in FIGS. 8 (a) and (b), the determination may be performed as follows.
In other words, in the start acceleration performed by generating the electric motor torque by depressing the accelerator pedal from the stop state on a flat road, the torque boost prohibition processing is performed when the torque boost prohibition processing shown in FIGS. 8 (a) and (b) is performed. The motor rotational speed in which the difference in rising of the vehicle longitudinal acceleration is within the set acceleration difference ΔG1 when the torque boost is performed as usual without performing the processing may be determined as the predetermined rotational speed N1.
Here, the set acceleration difference ΔG1 is an acceleration fluctuation difference that a general driver does not feel as a shock through experiments, and is set to 0.02 G, for example.
図8(a),(b)における所定回転数N1の決定に際しては更に、以下のように当該決定を行ってもよい。
つまり、平坦路での発進加速において、電動モータ要求負荷であるアクセル開度が0%の場合は、モータ回転数が第1設定時間t1以内に設定回転数N1に達し、アクセル開度が全開の100%の場合は、モータ回転数が第2設定時間t2内に設定回転数N1に達するようなモータ回転数を設定回転数N1と定めてもよい。
ここで第1設定時間t1および第2設定時間t2は、一般的な運転者がショックとして感じない時間とし、例えばt1=0.8s、t2=0.1s等に設定する。
In determining the predetermined rotational speed N1 in FIGS. 8 (a) and 8 (b), the determination may be further performed as follows.
In other words, when the accelerator opening, which is the required load of the electric motor, is 0% during start acceleration on a flat road, the motor speed reaches the set speed N1 within the first set time t1, and the accelerator opening is fully opened. In the case of 100%, the motor rotational speed at which the motor rotational speed reaches the set rotational speed N1 within the second set time t2 may be determined as the set rotational speed N1.
Here, the first set time t1 and the second set time t2 are times that a general driver does not feel as a shock, and are set to, for example, t1 = 0.8 s, t2 = 0.1 s, and the like.
以上のように所定回転数N1を決定することで、トルクブースト禁止処理の有無に関わらず、発進加速時の加速感に運転者が明確な差を感じることがないため、違和感なしにトルクブーストによる所望の加速レスポンスと加速性能を実現することができる。 By determining the predetermined rotation speed N1 as described above, the driver does not feel a clear difference in acceleration feeling at the time of start acceleration regardless of whether or not torque boost prohibition processing is performed. Desired acceleration response and acceleration performance can be realized.
図7のモータロック対応トルクブースト許可係数算出部702は、図8に代わる図9の要領で、モータ回転数Nm'からモータロック対応トルクブースト許可係数Klockを算出するようにしてもよい。
図9(a)は、図8(a)のようにトルクブースト許可係数Klockを、0＝禁止と、1＝許可との二者択一の値のみにするのではなく、モータ回転数Nm'の変化に応じトルクブースト許可係数Klockに、0〜1の中間値をも設定し得るようにし、これによりトルクブーストを部分的に許可することができるようにしたものである。
The motor lock compatible torque boost permission
In FIG. 9 (a), as shown in FIG. 8 (a), the torque boost permission coefficient K lock is not limited to only two values of 0 = prohibition and 1 = permission, but the motor rotation speed Nm the torque boost authorization factor K lock according to a change in ', also an intermediate value between 0 and 1 and adapted to set, thereby is obtained to be able to allow torque boost partially.
つまり図9(a)に示すごとく、モータ回転数Nm'が所定回転数N3（前記したN1と同様な趣旨により定める）以下である時をもって電動モータ2がモータロック状態であるとし、トルクブースト許可係数KlockをKlock＝0に設定することによりトルクブーストを禁止して、モータロックによる急な温度上昇を抑制するようにし、
モータ回転数Nm'が所定回転数N4（>N3）を越えている時をもって電動モータ2がモータロック状態でないとし、トルクブースト許可係数KlockをKlock＝1に設定することによりトルクブーストを禁止せず、これを許可する。
そして、モータ回転数Nm'が所定回転数N3〜N3の値である時は、モータ回転数Nm'の上昇につれてトルクブースト許可係数Klockを0から1まで連続的に増大させ、これによりトルクブーストを禁止状態から部分的に許可しつつ徐々にトルクブースト完全許可状態に移行するようになす。
That is, as shown in FIG. 9 (a), when the motor speed Nm ′ is equal to or less than a predetermined speed N3 (defined by the same purpose as N1 described above), it is assumed that the
When the motor speed Nm 'exceeds the specified speed N4 (> N3), it is assumed that the
Then, the motor rotational speed Nm 'when is a value predetermined speed N3~N3, the motor rotation speed Nm' continuously increased from 0 to the torque boost authorization factor K lock with increasing up to 1, thereby the torque boost Is gradually allowed to shift to the torque boost complete permission state while partially allowing from the prohibited state.
図9(a)に示すトルクブースト許可係数Klockの決定要領によれば、以下の効果が奏し得られる。
図8(a)に示すトルクブースト許可係数Klockの決定要領では、トルクブースト禁止から許可に切り替わった場合に、トルクブースト許可係数Klockが0から1へとステップ的に変化するため、レスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'がステップ的に増大し、大きなトルク変動によるショックや前後加速度変化を生ずる。
しかし図9(a)に示すトルクブースト許可係数Klockの決定要領では、トルクブースト禁止から許可に切り替わる時におけるトルクブースト許可係数Klockの変化が、モータ回転数Nm'の上昇割合に応じて滑らかに0から1へと徐々に変化するため、レスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'の増大も滑らかで、大きなトルク変動によるショックや前後加速度変化を生ずることがない。
According to the procedure for determining the torque boost permission coefficient K lock shown in FIG. 9 (a), the following effects can be obtained.
In the procedure for determining the torque boost permission coefficient K lock shown in Fig. 8 (a), when the torque boost prohibition is switched to permission, the torque boost permission coefficient K lock changes stepwise from 0 to 1, improving response. After compensation, the torque command value Tm * 'increases stepwise, causing shocks and changes in longitudinal acceleration due to large torque fluctuations.
However, in the procedure for determining the torque boost permission coefficient K lock shown in FIG. 9 (a), the torque boost permission coefficient K lock changes smoothly according to the increase rate of the motor rotation speed Nm ′ when switching from torque boost prohibition to permission. Since it gradually changes from 0 to 1, after the response improvement compensation, the torque command value Tm * 'increases smoothly and does not cause shock or longitudinal acceleration change due to large torque fluctuations.
但し図9(a)でも、モータ回転数Nm'が検出ノイズや路面状況により振動する場合、図8(a)につき前述した制御のハンチングを生じて制御が不安定になる。
これを防止するために図9(b)に示すごとくヒステリシスを設定し、モータ回転数Nm'がN4よりも低い所定回転数N5まで低下した時から、N3よりも低い所定回転数N6まで低下する間、トルクブースト許可係数Klockを、モータ回転数Nm'の低下につれ徐々に1から0へと低下させるようにするのがよい。
However, also in FIG. 9 (a), when the motor rotation speed Nm ′ vibrates due to detection noise or road surface conditions, the control hunting described above with reference to FIG. 8 (a) occurs and the control becomes unstable.
In order to prevent this, hysteresis is set as shown in FIG. 9 (b), and when the motor speed Nm ′ decreases to a predetermined speed N5 lower than N4, it decreases to a predetermined speed N6 lower than N3. Meanwhile, it is preferable that the torque boost permission coefficient K lock is gradually decreased from 1 to 0 as the motor rotational speed Nm ′ decreases.
次に、図7のトルクブースト禁止判定用モータ回転数算出部701が、車輪駆動系の振動に伴う問題を解消するため、実測した電動モータ回転数Nmから車輪駆動系の振動による影響を排除してトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'を算出する要領を説明する。
実測した電動モータ回転数Nmをそのまま電動モータ2のトルクブースト制御に用いると、これが車輪駆動系の振動による影響を受けて制御を不正確にすることから、トルクブースト禁止判定用モータ回転数算出部701による上記の処理が必要である。
Next, the torque boost prohibition determination motor rotation
If the measured electric motor rotation speed Nm is used as it is for the torque boost control of the
先ず、図1のごとく電動モータ2の動力が減速機3や、これから左右方向へ延在するドライブシャフトを介して駆動輪1L,1Rへ伝達される車両において、実測した電動モータ回転数Nmをそのまま電動モータ2のトルクブースト制御に用いた場合における、車輪駆動系の振動による影響を説明する。
First, as shown in FIG. 1, in the vehicle in which the power of the
上記車両の停車状態からの発進加速では、図2の電動モータ駆動制御により電動モータ2のトルクが、アクセルペダルの踏み込み量に応じて立ち上がる。
このとき電動モータ2のトルクの立ち上がりに伴い、減速機3内のギヤやドライブシャフトを含む車輪1L,1Rの駆動系が、ギヤのバックラッシュやドライブシャフトの捩れに起因してねじり振動を生ずる。
そのため、回転センサにより計測した電動モータ2の回転数Nmは、図16(a)の発進加速（スロットル開度θの立ち上がり）瞬時t1の直後に見られるように、一旦上昇することになる。
In starting acceleration from the stop state of the vehicle, the torque of the
At this time, as the torque of the
Therefore, the rotational speed Nm of the
そしてギヤが噛み合い、ドライブシャフトが捩れきった段階で、電動モータ2の実測回転数Nmは、図16(a)の発進加速瞬時t1以降における経時変化をたどって、車速相当の値に落ち着くよう低下する。
その後モータ実測回転数Nmは、車速の上昇に比例して図16(a)に例示するごとくに上昇する。
When the gear is engaged and the drive shaft is fully twisted, the measured rotational speed Nm of the
Thereafter, the motor actual rotation speed Nm increases in proportion to the increase in the vehicle speed as illustrated in FIG. 16 (a).
仮に図7のモータロック対応トルクブースト許可係数算出部702が、かように経時変化する実測した電動モータ回転数Nmをそのまま用い、図8,9に示す要領でトルクブースト許可係数Klockを算出すると、モータ回転数の閾値N1〜N6の設定次第でトルクブースト許可係数Klockが、0（トルクブースト禁止）および1（トルクブースト許可）間で頻繁に切り替わったり、大きな段差を持って急変する。
従って、このトルクブースト許可係数Klockにより前記のごとくに決定されるレスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'が、図16(a)の発進加速瞬時t1の直後に見られるように振動的となり、ショックや、違和感のある前後加速度変動を発生させるという問題がある。
If the torque lock permission
Therefore, after the response improvement compensation determined by the torque boost permission coefficient K lock as described above, the torque command value Tm * ′ becomes oscillating as seen immediately after the start acceleration instant t1 in FIG. There is a problem of generating fluctuations in the longitudinal acceleration with a shock or a sense of incongruity.
そこで図7のトルクブースト禁止判定用モータ回転数算出部701は、実測モータ回転数Nmに代えトルクブースト禁止判定に用いるトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'を、以下の第1の要領、または第2の要領により求めて、同図の算出部702で求めるトルクブースト許可係数Klockの演算（トルクブースト禁止判定）に資する。
Therefore, the torque boost prohibition determination motor rotational
[第1の要領]
図7のトルクブースト禁止判定用モータ回転数算出部701が第1の要領でトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'を演算するに際しては、図10に示す制御プログラムを実行して、実測モータ回転数Nmに対し、その値が低下している時にのみ遅れフィルタ処理を施すことにより、トルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'を演算する。
先ずステップＳ1001において、実測モータ回転数Nmに対し、その値が低下している時にのみ有効な遅れフィルタを用いたフィルタ処理により、遅れフィルタ演算モータ回転数NmLを求める。
[First Step]
When the torque boost prohibition determination motor rotational
First, in step S1001, a delay filter calculation motor rotation speed NmL is obtained by a filtering process using a delay filter that is effective only when the measured motor rotation speed Nm decreases.
この遅れフィルタ処理は、例えば下式で表される遅れフィルタ演算を実施することで求める。
NmL＝T0×(Nm＋Nm_z)/(2τ3＋T0)＋(2τ3−T0)×(NmL_z)/(2τ3＋T0) ・・・(3)
但し、
T0：制御サンプリング時間[s]
τ3：遅れフィルタの時定数[s]
Nm_z：実測モータ回転数Nmの1サンプル前の値
NmL_z：遅れフィルタ演算モータ回転数NmLの1サンプル前の値
であるが、Nm_z、NmL_zは共に、後述のステップＳ1004またはステップＳ1006において設定する。
This delay filter processing is obtained, for example, by performing a delay filter calculation represented by the following equation.
NmL = T 0 × (Nm + Nm_z) / (2τ 3 + T 0 ) + (2τ 3 −T 0 ) × (NmL_z) / (2τ 3 + T 0 ) (3)
However,
T 0 : Control sampling time [s]
τ 3 : Delay filter time constant [s]
Nm_z: Value of the measured motor speed Nm one sample before
NmL_z: A value one sample before the delay filter calculation motor rotation speed NmL, both Nm_z and NmL_z are set in step S1004 or step S1006 described later.
次のステップＳ1002においては、実測モータ回転数Nmと、ステップＳ1001で求めた遅れフィルタ演算モータ回転数NmLとの差分diffNを求める。
diffN ＝ Nm − NmL ・・・(4)
この差分diffNは、実測モータ回転数Nmの上昇時は上記の遅れフィルタ処理を行わず、減少時にのみ上記の遅れフィルタを施して遅れフィルタ演算モータ回転数NmLを求めるために算出する。
なお差分diffNの演算に当たっては、実測モータ回転数Nmの上昇・減少を確実に検出するため、遅れフィルタ演算モータ回転数NmLの代わりに、1サンプル前の値NmL_zを用いても良く、次式の演算により差分diffNを求めてもよい。
diffN ＝ Nm − NmL_z ・・・(5)
In the next step S1002, a difference diffN between the actually measured motor rotation speed Nm and the delay filter calculation motor rotation speed NmL obtained in step S1001 is obtained.
diffN = Nm-NmL (4)
The difference diffN is calculated in order to obtain the delay filter calculation motor rotation speed NmL by performing the delay filter process only when the measured motor rotation speed Nm is increased and applying the delay filter only when the rotation speed is decreasing.
In calculating the difference diffN, the value NmL_z one sample before may be used instead of the delay filter calculation motor rotation speed NmL in order to reliably detect the increase / decrease in the measured motor rotation speed Nm. The difference diffN may be obtained by calculation.
diffN = Nm-NmL_z (5)
次のステップＳ1003においては、ステップＳ1002で算出した差分diffNを基に、実測モータ回転数Nmの上昇・減少を判定する。
ステップＳ1003でdiffN≧0であると判定する場合は、Nm≧NmLであって、少なくとも実測モータ回転数Nmが減少していないことから、上記の遅れフィルタ処理を行わせないで、トルクブースト禁止判定用電動モータ回転数Nm'を電動モータ回転数Nmに一致させる必要があるため、制御を順次ステップＳ1004およびステップＳ1005に進める。
In the next step S1003, an increase / decrease in the measured motor rotation speed Nm is determined based on the difference diffN calculated in step S1002.
If it is determined in step S1003 that diffN ≧ 0, Nm ≧ NmL and at least the measured motor rotational speed Nm has not decreased. Therefore, the torque boost prohibition determination is not performed without performing the delay filter processing described above. Since it is necessary to make the electric motor rotation speed Nm ′ coincide with the electric motor rotation speed Nm, the control proceeds to step S1004 and step S1005 in sequence.
上記の必要に鑑みステップＳ1004においては、式(3)の演算に用いる、実測モータ回転数Nmの1サンプル前の値Nm_z、および遅れフィルタ演算モータ回転数NmLの1サンプル前の値NmL_zをそれぞれ、次式で示すごとくNmに一致させてリセットする。
Nm_z ＝ Nm ・・・(6)
NmL_z ＝ Nm ・・・(6)
またステップＳ1005においては、トルクブースト禁止判定用電動モータ回転数Nm'に次式で表されるように実測モータ回転数Nmをセットする。
Nm'＝ Nm ・・・(7)
In consideration of the above, in step S1004, the value Nm_z one sample before the measured motor rotation speed Nm and the value NmL_z one sample before the delay filter calculation motor rotation speed NmL used in the calculation of Expression (3) are respectively calculated. Reset to match Nm as shown in the following equation.
Nm_z = Nm (6)
NmL_z = Nm (6)
In step S1005, the actually measured motor rotational speed Nm is set to the torque boost prohibition determination electric motor rotational speed Nm ′ as represented by the following equation.
Nm '= Nm (7)
ステップＳ1003でdiffN<0であると判定する場合は、Nm<NmLであって、実測モータ回転数Nmが減少していることから、上記の遅れフィルタ処理を行わせて、トルクブースト禁止判定用電動モータ回転数Nm'を、実測モータ回転数Nmの遅れフィルタ処理値に一致させる必要があるため、制御を順次ステップＳ1006およびステップＳ1007に進める。 If it is determined in step S1003 that diffN <0, since Nm <NmL and the measured motor rotation speed Nm has decreased, the delay filter process described above is performed, and the torque boost prohibition determination electric motor Since it is necessary to match the motor rotation speed Nm ′ with the delay filter processing value of the actually measured motor rotation speed Nm, the control is sequentially advanced to step S1006 and step S1007.
上記の必要に鑑みステップＳ1006においては、式(3)の演算に用いる、実測モータ回転数Nmの1サンプル前の値Nm_z、および遅れフィルタ演算モータ回転数NmLの1サンプル前の値NmL_zをそれぞれ、次式で示すごとく現在演算した値Nm,NmLで更新する。
Nm_z ＝ Nm ・・・(8)
NmL_z ＝ NmL ・・・(8)
またステップＳ1007においては、トルクブースト禁止判定用電動モータ回転数Nm'に次式で表されるように、実測モータ回転数Nmの遅れフィルタ処理値である遅れフィルタ演算モータ回転数NmLをセットする。
Nm'＝ NmL ・・・(9)
In consideration of the above, in step S1006, the value Nm_z one sample before the measured motor rotation speed Nm and the value NmL_z one sample before the delay filter calculation motor rotation speed NmL used in the calculation of the equation (3) are respectively calculated. Update with the currently calculated values Nm and NmL as shown in the following equation.
Nm_z = Nm (8)
NmL_z = NmL (8)
In step S1007, a delay filter calculation motor rotation speed NmL, which is a delay filter processing value of the measured motor rotation speed Nm, is set in the torque boost prohibition determination electric motor rotation speed Nm ′ as represented by the following equation.
Nm '= NmL (9)
図7のトルクブースト禁止判定用モータ回転数算出部701が図10による上記した第1の要領でトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'（＝NmL）を演算し、このトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'（＝NmL）を、同図の算出部702で求めるトルクブースト許可係数Klockの演算（トルクブースト禁止判定）に資する場合は、
図16(a)と同じ条件でのタイムチャートである図16(b)に示すように、トルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'（＝NmL）が車輪駆動系の振動による影響を排除されて滑らかになる。
The torque boost prohibition determination motor rotational
As shown in FIG. 16 (b), which is a time chart under the same conditions as in FIG. 16 (a), the torque boost prohibition determination motor rotational speed Nm ′ (= NmL) is excluded from the influence of vibration of the wheel drive system. Smooth.
従って、このトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'（＝NmL）から求めたトルクブースト許可係数Klockにより決定されるレスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'も、図16(b)に実線で示すごとく車輪駆動系の振動による影響を排除され、図16(a)の場合と同じトルク波形である破線波形より滑らかなものとなり、
レスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*' が、振動的となってショックや、違和感のある前後加速度変動を発生させるという問題を回避することができる。
Accordingly, the torque boost inhibition determining motor rotation speed Nm '(= NmL) torque boost allowed coefficients obtained from K after the response enhancement compensator torque command value determined by the lock Tm *' is also a solid line in FIG. 16 (b) As shown in Fig. 16, the influence of vibration of the wheel drive system is eliminated, and it becomes smoother than the broken line waveform that is the same torque waveform as in the case of FIG.
After response improvement compensation, it is possible to avoid the problem that the torque command value Tm * ′ becomes oscillating and generates a shock or a strange fluctuation in the longitudinal acceleration.
なお、前記(3)式による遅れフィルタ演算モータ回転数NmLの演算に際して用いる遅れフィルタの時定数τ3は、パワー素子の温度Tjに応じて図11に示すごとくに変化するものとする。
図11に示した遅れフィルタの時定数τ3は、予め計測しておいたパワー素子の熱時定数よりも小さな時定数に設定する。このようにすることで、例えば停車状態から一度発進した後に、傾斜変化等で再度停車した際のモータロックに対しても、急激な熱上昇の前にトルクブースト処理を禁止することができ、熱上昇を確実に防止することができる。
It should be noted that the delay filter time constant τ 3 used for calculating the delay filter calculation motor rotational speed NmL according to the above equation (3) changes as shown in FIG. 11 according to the temperature Tj of the power element.
The time constant τ 3 of the delay filter shown in FIG. 11 is set to a time constant smaller than the thermal time constant of the power element measured in advance. In this way, for example, even when the motor locks when the vehicle is stopped again due to a change in inclination after starting from the stopped state, the torque boost process can be prohibited before a sudden heat rise. The rise can be surely prevented.
一方で遅れフィルタの時定数τ3は、図11に示すごとく、パワー素子の温度Tjが低い領域では大きな値とし、パワー素子の温度Tjが高い温度領域では小さな値となるように設定する。
このようにすることで、パワー素子の温度Tjが高い領域では、トルクを抑える時間を速くすることができ、急激な熱上昇をより速く緩和することができ、臨界温度までの到達時間を少しでも稼ぐことができる。
On the other hand, as shown in FIG. 11, the time constant τ 3 of the delay filter is set to a large value in the region where the temperature Tj of the power element is low and to a small value in the temperature region where the temperature Tj of the power element is high.
In this way, in the region where the temperature Tj of the power element is high, the time for suppressing the torque can be increased, the rapid heat rise can be mitigated more quickly, and the arrival time to the critical temperature can be reduced even a little. You can earn.
[第2の要領]
図7のトルクブースト禁止判定用モータ回転数算出部701は、上記した第1の要領に代えて以下のような第2の要領でトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'を演算することもできる。
第2の要領では、実測モータ回転数Nmを図12に示すようなノッチフィルタに通してフィルタ処理を行うことにより得られたノッチフィルタ演算モータ回転数NmNを、トルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'となす。
図12におけるノッチフィルタは、実測モータ回転数Nmから車輪駆動系のねじり振動成分を除去してノッチフィルタ演算モータ回転数NmNを求め、これをトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'とするもので、以下のように設定されたものとする。
[Second procedure]
The torque boost prohibition determination motor rotational
In the second procedure, the measured motor rotation speed Nm is passed through a notch filter as shown in FIG. 12, and the notch filter calculation motor rotation speed NmN obtained by performing the filter process is used as the torque boost prohibition determination motor rotation speed Nm. 'Tosu.
The notch filter in FIG. 12 removes the torsional vibration component of the wheel drive system from the measured motor rotation speed Nm to obtain the notch filter calculation motor rotation speed NmN, which is used as the motor boost speed Nm ′ for torque boost prohibition determination. Suppose that it is set as follows.
先ず、車両の駆動トルク入力と、駆動モータ回転速度の伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）について説明する。
図13(a),(b)はそれぞれ、車輪駆動系に係わる駆動ねじり振動系の運動方程式を示す説明用の図であって、図13(a)は車両上方から見て示す平面図、図13(b)は車両の側方から見て示す側面図であり、これら図における各符号は、以下のことを意味するものとする。
Ｊm ：電動モータのイナーシャ
Ｊw ：駆動輪のイナーシャ
Ｍ ：車両の質量
ＫD ：駆動系のねじり剛性
ＫT ：タイヤと路面の摩擦に関する係数
Ｎ ：オーバーオールギヤ比
ｒ ：タイヤの荷重半径
ωm ：電動モータの角速度
Ｔm ：電動モータのトルク
ＴD ：駆動輪のトルク
Ｆ ：車両に加えられる力
Ｖ ：車速
ωw ：駆動輪の角速度
First, the model Gp (s) of the transfer characteristic of the drive torque input of the vehicle and the drive motor rotational speed will be described.
FIGS. 13 (a) and 13 (b) are explanatory diagrams showing the equations of motion of the drive torsional vibration system related to the wheel drive system, respectively, and FIG. 13 (a) is a plan view seen from above the vehicle, FIG. 13 (b) is a side view seen from the side of the vehicle, and the reference numerals in these drawings mean the following.
Jm: Inertia of electric motor Jw: Inertia of driving wheel M: Vehicle mass KD: Torsional rigidity of drive system KT: Coefficient of friction between tire and road surface N: Overall gear ratio r: Tire load radius ωm: Angular speed of electric motor Tm: Torque of the electric motor TD: Torque of the drive wheel F: Force applied to the vehicle V: Vehicle speed ωw: Angular speed of the drive wheel
そして図13より、駆動ねじり振動系の運動方程式を以下のように導くことができる。
Ｊm・ω＊m＝Ｔm−ＴD／Ｎ ・・・(10)
２Ｊw・ω＊w＝ＴD−ｒＦ ・・・(11)
ＭＶ＊＝Ｆ ・・・(12)
ＴD＝ＫD∫（ωm／Ｎ−ωw）dt ・・・(13)
Ｆ＝ＫT（ｒωw−Ｖ） ・・・(14)
なお、符号の右上に付されている「＊」は、時間微分を表す。
上記の運動方程式(10)〜(14)に基づいて、電動モータトルクから電動モータ回転数までの伝達特性Ｇｐ（ｓ）を求めると、以下の式(15)〜(23)に示すごときものとなる。
Ｇｐ（ｓ）＝（ｂ３ｓ３＋ｂ２ｓ２＋ｂ１ｓ＋ｂ０）／ｓ（ａ４ｓ３＋ａ３ｓ２＋ａ２ｓ＋ａ１）
・・・(15)
ａ４＝２Ｊm・Ｊw・Ｍ ・・・(16)
ａ３＝Ｊm（２Ｊw＋Ｍｒ２）ＫT ・・・(17) ・・・ 式(17)
ａ２＝（Ｊm＋２Ｊw／Ｎ２）Ｍ・ＫD ・・・(18) ・・・ 式(18)
ａ１＝（Ｊm＋２Ｊw／Ｎ２＋Ｍｒ２／Ｎ２）ＫD・ＫT ・・・(19) ・・・ 式(19)
ｂ３＝２Ｊw・Ｍ ・・・(20)
ｂ２＝（２Ｊw＋Ｍｒ２）ＫT ・・・(21)
ｂ１＝Ｍ・ＫD ・・・(22)
ｂ０＝ＫD・ＫT ・・・(23)
From FIG. 13, the equation of motion of the drive torsional vibration system can be derived as follows.
Jm · ω * m = Tm-TD / N (10)
2Jw · ω * w = TD-rF (11)
MV * = F (12)
TD = KD∫ (ωm / N−ωw) dt (13)
F = KT (rωw−V) (14)
In addition, "*" attached | subjected to the upper right of the code | symbol represents time differentiation.
When the transfer characteristic Gp (s) from the electric motor torque to the electric motor rotation speed is obtained based on the above equations of motion (10) to (14), the following equations (15) to (23) are obtained. Become.
Gp (s) = (b 3 s 3 + b 2 s 2 + b 1 s + b 0 ) / s (a 4 s 3 + a 3 s 2 + a 2 s + a 1 )
... (15)
a 4 = 2Jm ・ Jw ・ M (16)
a 3 = Jm (2Jw + Mr 2 ) KT (17) (17)
a 2 = (Jm + 2Jw / N 2 ) M · KD (18) (18)
a 1 = (Jm + 2Jw / N 2 + Mr 2 / N 2 ) KD · KT (19) (19)
b 3 = 2Jw · M (20)
b 2 = (2Jw + Mr 2 ) KT (21)
b 1 = M · KD (22)
b 0 = KD · KT (23)
上記(6)式に示す伝達関数の極と零点を調べると、１つの極と１つの零点は極めて近い値を示す。
これは、次式(24)のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。
Ｇｐ（ｓ）＝（ｓ＋β）（ｂ２′ｓ２＋ｂ１′ｓ＋ｂ０′）
／ｓ（ｓ＋α）（ａ３′ｓ２＋ａ２′ｓ＋ａ１′） ・・・(24)
従って、式(24)における極零相殺（α＝βと近似する）を行うことにより、次式(25)に示す如き（２次）／（３次）の伝達特性Ｇｐ（ｓ）を構成することができる。
Ｇｐ（ｓ）＝（ｂ２′ｓ２＋ｂ１′ｓ＋ｂ０′）／ｓ（ａ３′ｓ２＋ａ２′ｓ＋ａ１′）
・・・(25)
ここで、車両の駆動トルク入力と駆動モータ回転速度との伝達特性のモデルＧｐ（ｓ）である式(25)の分母の係数ａ１′とａ3′とを用いると、ねじり共振角速度ωnは次式で表される。
ωn＝（ａ１′／ａ３′）1/2 ・・・(26)
When the poles and zeros of the transfer function shown in the above equation (6) are examined, one pole and one zero show extremely close values.
This corresponds to the fact that α and β in the following equation (24) show extremely close values.
Gp (s) = (s + β) (b 2 ′ s 2 + b 1 ′ s + b 0 ′)
/ S (s + α) (a 3 ′ s 2 + a 2 ′ s + a 1 ′) (24)
Therefore, by performing pole-zero cancellation (approximate α = β) in equation (24), a (second order) / (third order) transfer characteristic Gp (s) as shown in the following equation (25) is formed. be able to.
Gp (s) = (b 2 '
···(twenty five)
Here, when the denominator coefficients a 1 ′ and a 3 ′ in the equation (25), which is a model Gp (s) of the transfer characteristic between the drive torque input and the drive motor rotational speed of the vehicle, are used, the torsional resonance angular velocity ω n. Is expressed by the following equation.
ω n = (a 1 ′ / a 3 ′) 1/2 (26)
第2の要領では、上記したねじり共振角速度ωnなる周波数成分を電動モータ回転数Nmから除去あるいは低減させため、ノッチフィルタを用いる。
ノッチフィルタの伝達特性は次式で表されるようなものである。次式におけるζは、除去すべき周波数成分の幅を設定するためのパラメータである。
Ｇnotch（ｓ）＝（ｓ２＋ωn ２）／（ｓ２＋２ζωnｓ＋ωn ２） ・・・(27)
この式で表されるノッチフィルタを実測モータ回転数Nmに通して、トルクブースト禁止判定用電動モータ回転数Nm'を、以下のように求める。
NmN ＝ Gnotch(s)・Nm ・・・(28)
Nm'＝ NmN ・・・(29)
In the second procedure, a notch filter is used to remove or reduce the frequency component of the torsional resonance angular velocity ω n described above from the electric motor rotation speed Nm.
The transfer characteristic of the notch filter is expressed by the following equation. Ζ in the following equation is a parameter for setting the width of the frequency component to be removed.
G notch (s) = (s 2 + ω n 2 ) / (s 2 + 2ζω n s + ω n 2 ) (27)
The notch filter represented by this equation is passed through the measured motor rotation speed Nm, and the torque boost prohibition determination electric motor rotation speed Nm ′ is obtained as follows.
NmN = Gnotch (s) ・ Nm (28)
Nm '= NmN (29)
このように構成することで、実測モータ回転数Nmからドライブシャフトのねじり振動成分が除去されるため、図16(a)と同じ条件でのタイムチャートである図16(c)に示すように、トルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'（＝NmN）が車輪駆動系の振動による影響を排除されて滑らかになる。
従って、このトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'（＝NmN）から求めたトルクブースト許可係数Klockにより決定されるレスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'も、図16(c)に実線で示すごとく車輪駆動系の振動による影響を排除され、図16(a)の場合と同じトルク波形である破線波形より滑らかなものとなり、
レスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*' が、振動的となってショックや、違和感のある前後加速度変動を発生させるという問題を回避することができる。
By configuring in this way, the torsional vibration component of the drive shaft is removed from the measured motor rotation speed Nm, so as shown in FIG. 16 (c), which is a time chart under the same conditions as FIG. Torque boost prohibition determination motor rotation speed Nm ′ (= NmN) is smoothed by eliminating the influence of vibration of the wheel drive system.
Accordingly, the torque boost inhibition determining motor rotation speed Nm '(= NmN) torque boost allowed coefficients obtained from K after the response enhancement compensator torque command value determined by the lock Tm *' is also a solid line in FIG. 16 (c) As shown in Fig. 16, the influence of vibration of the wheel drive system is eliminated, and it becomes smoother than the broken line waveform that is the same torque waveform as in the case of FIG.
After response improvement compensation, it is possible to avoid the problem that the torque command value Tm * ′ becomes oscillating and generates a shock or a strange fluctuation in the longitudinal acceleration.
図5のねじり振動に基づくブースト許可判定部502では前述したごとく、ドライブシャフトのねじり振動の有無に応じてトルクブーストを禁止するか否かを決定すべく、ねじり振動によるブースト許可フラグf1を設定するが、
ドライブシャフトのねじり振動の有無の判定、およびこの判定結果に基づくブースト許可フラグf1の設定を、図14,15に従って以下のように行う。
As described above, the boost
The determination of the presence or absence of torsional vibration of the drive shaft and the setting of the boost permission flag f1 based on the determination result are performed as follows according to FIGS.
図14のねじり振動推定値演算部1401では、図15に示すようにして、ドライブシャフトのねじり振動がどの程度発生しているかを示すねじり振動推定値Ntorsを算出する。
図15では、電動モータ2の実測回転数Nm中における、ドライブシャフトのねじり振動周波数以上の周波数成分を通過させるハイパスフィルタを用い、このハイパスフィルタに実測モータ回転数Nmを通して、フィルタ通過成分の大きさを検出するという処理により、ねじり振動推定値Ntorsを求める。
従って、このねじり振動推定値Ntorsは、ねじり振動による回転変化量を表す。
14 calculates a torsional vibration estimated value N tors indicating how much torsional vibration of the drive shaft is generated as shown in FIG.
In FIG. 15, a high-pass filter that passes a frequency component equal to or higher than the torsional vibration frequency of the drive shaft in the measured rotational speed Nm of the
Therefore, the estimated torsional vibration value N tors represents the amount of change in rotation due to torsional vibration.
図15での処理を説明するに、1501は、ドライブシャフトのねじり振動周波数以上の周波数成分を通過させるハイパスフィルタで、このハイパスフィルタ1501に実測モータ回転数Nmを通過させて、ハイパスフィルタ演算モータ回転数NmHを算出する。
絶対値演算部1502では、上記ハイパスフィルタ演算モータ回転数NmH の極性を除いた絶対値｜NmHA｜を求める。
In order to explain the processing in FIG. 15,
The absolute
ハイパスフィルタ演算モータ回転数NmH の絶対値｜NmHA｜を、時定数τ4の遅れフィルタ1503に通して、ドライブシャフトのねじり振動がどの程度発生しているかを示すねじり振動推定値Ntorsを求める。
この遅れフィルタ1503は、図10につき前述したと同様なもの、つまりハイパスフィルタ演算モータ回転数NmH の絶対値｜NmHA｜が減少する時にのみ有効な遅れフィルタであってもよい。
The absolute value | NmHA | of the high-pass filter calculation motor rotational speed NmH is passed through a
The
図14のねじり振動に基づくブースト許可判定部1402においては、演算部1401（図15に示す要領）で求めたねじり振動推定値Ntorsを基に、ねじり振動によるトルクブースト許可フラグf1を以下のごとくに設定する。
この設定に際してはねじり振動推定値Ntorsを、実車ベースで予め実験などにより定めておいたねじり振動判定用の設定値Ntors_th と比較し、
Ntors≧Ntors_thであれば、ねじり振動発生と見なして、トルクブースト許可フラグf1を1 （トルクブースト許可）とし、
Ntors <Ntors_thであれば、ねじり振動が発生していないと見なして、トルクブースト許可フラグf1を0（トルクブースト禁止）とする。
つまり、トルクブースト許可フラグf1を、
Ntors < Ntors_th（ねじり振動非発生）の場合、 f1 = 0 （トルクブースト禁止）
Ntors ≧ Ntors_th（ねじり振動発生）の場合、 f1 = 1 （トルクブースト許可）
に設定する。
従って、ねじり振動推定値演算部1401およびブースト許可判定部1402は、本発明におけるねじり振動検出手段に相当する。
In the boost
Vibration estimate N tors torsion During this setting, compared with a set value Ntors_th for torsional vibration determination had been determined in advance by an experiment or the like in vehicle-based,
If Ntors ≧ Ntors_th, it is considered that torsional vibration has occurred, and the torque boost permission flag f1 is set to 1 (torque boost permission)
If Ntors <Ntors_th, it is assumed that torsional vibration has not occurred, and the torque boost permission flag f1 is set to 0 (torque boost prohibited).
That is, the torque boost permission flag f1
If Ntors <Ntors_th (no torsional vibration), f1 = 0 (torque boost prohibited)
When Ntors ≥ Ntors_th (torsional vibration occurs), f1 = 1 (torque boost allowed)
Set to.
Therefore, the torsional vibration estimated
＜実施例の作用効果＞
上記した図示の実施例においては、電動モータ2の回転数（実施例では、実測回転数Nmではなく、図7の算出部701で車輪駆動系の振動による影響を排除したトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'）がモータロック状態を示す低回転域となった電動モータ2のモータロック状態では、トルクブースト許可係数Kbstを0にして、レスポンス向上補償用に行う電動モータ2のトルクブーストを禁止する。
<Effects of Example>
In the illustrated embodiment described above, the rotation speed of the electric motor 2 (in the embodiment, not the actually measured rotation speed Nm, but the torque boost prohibition determination motor in which the influence of the vibration of the wheel drive system is eliminated by the
このため図示の実施例によれば、電動モータ2がモータロック状態である時、電動モータ2のトルクブーストを行わせないこととなり、この間のトルクブーストで電動モータ制御用パワー素子のジャンクション温度の上昇が加速されるのを防止することができ、
パワー素子が耐熱温度を超えて熱破壊に至る虞を緩和したり、パワー素子が早期に熱破壊に至るという問題を緩和することができる。
For this reason, according to the illustrated embodiment, when the
It is possible to alleviate the problem that the power element exceeds the heat-resistant temperature and causes thermal destruction, or the problem that the power element reaches thermal destruction at an early stage.
また図示例によれば、電動モータ2がモータロック状態であるのを判定するに際し図7の算出部702で、電動モータ2の回転数が、図8につき前述したごとく、電動モータ制御用パワー素子を問題となるほど急速に温度上昇させるような回転数領域である時をもって、当該モータロック状態であると判定するため、
完全にモータ回転数が0rpmにならなくても、トルクブーストの禁止によりパワー素子の急激な熱上昇を抑えることができ、上記の作用効果を一層顕著なものにすることができる。
Further, according to the illustrated example, when determining that the
Even if the motor speed is not completely 0 rpm, the rapid increase in heat of the power element can be suppressed by prohibiting torque boost, and the above-described effects can be made more remarkable.
更に図示例によれば、電動モータ2がモータロック状態であるのを判定するに際し図7の算出部702で、以下のように当該判定を行う。
つまり平坦路発進加速において、上記のトルクブースト禁止処理を行った場合と、この禁止を行わずにトルクブーストを強行した場合とで、車両前後加速度の立ち上がりの差が、図8につき前述した設定加速度差ΔG1以内の範囲となる設定回転数N1以下のモータ回転数である時をもって、モータロック状態であると判定し、
或いは、平坦路発進加速において、運転者による電動モータ要求負荷であるアクセル開度が0%の場合は、モータ回転数が第1設定時間t1以内に上記の設定回転数N1に達し、アクセル開度が全開の100%の場合は、モータ回転数が第2設定時間t2内に上記の設定回転数N1に達するようなモータ回転数である時をもって、モータロック状態であると判定する。
Further, according to the illustrated example, when determining that the
In other words, the difference in the rise of the vehicle longitudinal acceleration between the case where the above-described torque boost prohibition processing is performed in flat road start acceleration and the case where the torque boost is forced without performing this prohibition is the set acceleration described above with reference to FIG. When the motor rotation speed is equal to or less than the set rotation speed N1 within the difference ΔG1, it is determined that the motor is locked.
Alternatively, in flat road start acceleration, if the accelerator opening, which is the electric motor required load by the driver, is 0%, the motor speed reaches the set speed N1 within the first set time t1, and the accelerator opening Is 100% fully open, it is determined that the motor is locked when the motor rotational speed is such that the motor rotational speed reaches the set rotational speed N1 within the second set time t2.
そのため、上記したごとくパワー素子の急激な温度上昇を回避できるモータ回転数領域をモータロック状態と判定しつつ、運転者がトルクブーストの禁止措置の有無を感じないモータ回転数領域をモータロック状態と判定することとなり、
運転者にトルクブーストの禁止措置の有無を感じない態様で、パワー素子温度の急上昇を抑えながら、運転者に加速性能の向上を体感させることができる。
Therefore, as described above, the motor rotation speed region in which the driver can avoid the sudden temperature rise of the power element is determined as the motor lock state, and the motor rotation speed region where the driver does not feel the presence or absence of the prohibition of torque boost is determined as the motor lock state. Will be judged,
It is possible to allow the driver to experience an improvement in acceleration performance while suppressing a sudden increase in power element temperature in a manner that does not feel the driver whether or not the torque boost is prohibited.
図示例によれば更に、電動モータ2がモータロック状態であるのを判定するに際し図7の算出部702で、モータ回転数が図8(a)における所定回転数N1以下である時をもってモータロック状態であると判定するため、この判定を一層簡単に行うことができる。
Further, according to the illustrated example, when determining that the
また、図9につき前述した要領でモータ回転数からモータロック対応トルクブースト許可係数Klock（トルクブースト許可係数Kbst）を算出し、このモータロック対応トルクブースト許可係数Klock（トルクブースト許可係数Kbst）が、モータ回転数の変化に応じ0〜1の中間値にも設定され得るようにしたため、
トルクブーストの禁止を解除するとき、電動モータ2の駆動トルクの嵩上げによる駆動力増大を、所定の時間変化勾配で徐々に行わせ得ることとなり、車両の前後加速度変化を滑らかにしてショックを抑制することができる。
Further, the torque boost permission coefficient K lock (torque boost permission coefficient Kbst) corresponding to the motor lock is calculated from the motor speed in the manner described above with reference to FIG. 9, and this torque boost permission coefficient K lock (torque boost permission coefficient Kbst) corresponding to the motor lock is calculated. Can be set to an intermediate value between 0 and 1 according to changes in the motor speed.
When canceling the prohibition of torque boost, the driving force increase by increasing the driving torque of the
また図示例では、モータロック状態の判定に用いるモータ回転数として、実測モータ回転数Nmをそのまま用いず、図7の算出部701が図10に示す制御プログラムの実行により求めたトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'を、つまり実測モータ回転数Nmに対し、その低下時にのみ有効な遅れフィルタ処理を施して得られたモータ回転数Nm'（＝NmL）を用いるようにしたため、以下の作用効果を奏し得る。
In the illustrated example, the measured motor rotation speed Nm is not used as it is for determining the motor lock state, and the
つまり図16(b)に基づき前述したごとく、発進加速瞬時t1の直後は車輪駆動系の振動による影響を受けて実測モータ回転数Nmが破線で示すごとくに振動的になり、トルクレスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'も破線で示すごとく振動的になるところながら、遅れフィルタ処理を施して得られたモータ回転数Nm'（＝NmL）は、実線で示すごとく車輪駆動系の振動による影響を排除された滑らかなものとなり、トルクレスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'も実線で示すごとく滑らかなものとなる。 In other words, as described above with reference to FIG. 16 (b), immediately after the start acceleration instant t1, the measured motor speed Nm becomes vibrated as shown by the broken line due to the influence of the vibration of the wheel drive system, and after the torque response improvement compensation・ Although the torque command value Tm * 'is also oscillating as shown by the broken line, the motor rotation speed Nm' (= NmL) obtained by applying the delay filter processing is affected by the vibration of the wheel drive system as shown by the solid line. After the torque response improvement compensation, the torque command value Tm * 'is also smooth as shown by the solid line.
このため、モータロック状態の判定に実測モータ回転数Nmをそのまま用いる場合に生ずる、図16(a)につき前述した問題、つまり実測モータ回転数Nmの振動によりトルクブーストの禁止・許可を繰り返すハンチング現象の問題を回避することができ、かかるハンチングに起因してショックが発生したり、大きな車両前後加速度変動が発生するという問題を回避することができる。
また、電動モータ2が一旦は回転したものの、路面傾斜変化等でモータ回転数＝0の停止状態になる場合、モータ回転数の減少時にのみ有効な遅れフィルタ処理を施したモータ回転数Nm'（＝NmL）は速やかに減少して、トルクブーストの禁止を速やかに行わせることができ、これによりパワー素子の急な温度上昇を抑制することができる。
For this reason, the problem described above with respect to FIG.16 (a), which occurs when the measured motor rotation speed Nm is used as it is for determining the motor lock state, that is, the hunting phenomenon in which torque boost is repeatedly prohibited / permitted due to vibration of the measured motor rotation speed Nm. This problem can be avoided, and a problem that a shock occurs due to such hunting or a large vehicle longitudinal acceleration fluctuation can be avoided.
In addition, when the
なお、上記したモータ回転数の減少時にのみ有効な遅れフィルタの時定数τ３を、本実施例においては図11に示すごとく、電動モータ制御用パワー素子の熱時定数よりも小さな時定数としたため、
車両が一度走り出した後に、路面傾斜変化等で再度停車した際における電動モータ2の停止時に、パワー素子が急に温度上昇する前から、トルクブーストの禁止行わせることができ、これによりパワー素子の急な温度上昇を抑制することができる。
Note that the time constant τ 3 of the delay filter that is effective only when the motor rotational speed is decreased is set to a time constant smaller than the thermal time constant of the power element for controlling the electric motor as shown in FIG. 11 in this embodiment. ,
When the
上記したモータ回転数の減少時にのみ有効な遅れフィルタの時定数τ３を、本実施例においては、パワー素子の温度Tjに応じて図11に示すごとくに変化するものとし、パワー素子の温度Tjが低温域にあるときは遅れフィルタの時定数τ３を大きな時定数とし、パワー素子の温度Tjが高温域にあるときは遅れフィルタの時定数τ３を小さな時定数としたため、
パワー素子の温度がTjが高くてパワー素子が耐熱温度に達し易いときに、小さな時定数でトルクを抑制する時間を速くし得て、パワー素子の急な温度上昇を一層速やかに緩和することができる。
In this embodiment, the time constant τ 3 of the delay filter that is effective only when the motor rotational speed is decreased is changed as shown in FIG. 11 in accordance with the temperature Tj of the power element. When the temperature is in the low temperature range, the time constant τ 3 of the delay filter is set to a large time constant, and when the temperature Tj of the power element is in the high temperature range, the time constant τ 3 of the delay filter is set to a small time constant.
When the temperature of the power element is high and the power element is likely to reach the heat-resistant temperature, the time for suppressing the torque can be increased with a small time constant, and the rapid temperature rise of the power element can be alleviated more quickly. it can.
なお前記したごとく、モータロック状態の判定に用いるモータ回転数として、実測モータ回転数Nmをそのまま用いず、図7の算出部701が図12のつき前述したごとくに求めたトルクブースト禁止判定用モータ回転数Nm'を、つまり実測モータ回転数Nmに対し、車輪駆動系におけるねじり振動の固有振動成分を除去するノッチフィルタ処理を施して得られたモータ回転数Nm'（＝NmN）を用いるようにしたため、以下の作用効果を奏し得る。
As described above, the measured motor rotation speed Nm is not used as it is for determining the motor lock state, and the
つまり図16(c)に基づき前述したごとく、発進加速瞬時t1の直後は車輪駆動系の振動による影響を受けて実測モータ回転数Nmが破線で示すごとくに振動的になり、トルクレスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'も破線で示すごとく振動的になるところながら、ノッチフィルタ処理を施して得られたモータ回転数Nm'（＝NmN）は、実線で示すごとく車輪駆動系の振動による影響を排除された滑らかなものとなり、トルクレスポンス向上補償後・トルク指令値Tm*'も実線で示すごとく滑らかなものとなる。 In other words, as described above with reference to FIG. 16 (c), immediately after the start acceleration instant t1, the measured motor rotational speed Nm becomes vibrated as shown by the broken line due to the influence of the vibration of the wheel drive system, and after the torque response improvement compensation・ Although the torque command value Tm * 'is also oscillating as shown by the broken line, the motor rotation speed Nm' (= NmN) obtained by the notch filter processing is affected by the vibration of the wheel drive system as shown by the solid line. After the torque response improvement compensation, the torque command value Tm * 'is also smooth as shown by the solid line.
このため、モータロック状態の判定に実測モータ回転数Nmをそのまま用いる場合に生ずる、図16(a)につき前述した問題、つまり実測モータ回転数Nmの振動によりトルクブーストの禁止・許可を繰り返すハンチング現象の問題を回避することができ、かかるハンチングに起因してショックが発生したり、大きな車両前後加速度変動が発生するという問題を回避することができる。
また、電動モータ2が一旦は回転したものの、路面傾斜変化等でモータ回転数＝0の停止状態になる場合、モータ回転数の減少に伴い、上記ノッチフィルタ処理を施したモータ回転数Nm'（＝NmN）も速やかに減少して、トルクブーストの禁止を速やかに行わせることができ、これによりパワー素子の急な温度上昇を抑制することができる。
For this reason, the problem described above with respect to FIG.16 (a), which occurs when the measured motor rotation speed Nm is used as it is for determining the motor lock state, that is, the hunting phenomenon in which torque boost is repeatedly prohibited / permitted due to vibration of the measured motor rotation speed Nm. This problem can be avoided, and a problem that a shock occurs due to such hunting or a large vehicle longitudinal acceleration fluctuation can be avoided.
In addition, when the
ところで本実施例においては、図5の判定部502が図14,15に従って、車輪駆動系のねじり振動がどの程度発生しているかを示すねじり振動推定値Ntorsを算出すると共に、このねじり振動推定値Ntorsから車輪駆動系におけるねじり振動の有無を判定し、ねじり振動が検出される場合、トルクブースト許可フラグf1を1 （トルクブースト許可）にして、トルクブーストの禁止を行わないようにしたため、以下の作用効果を奏し得る。
By the way, in this embodiment, the
つまり上記によれば、ねじり振動によるモータ回転の変動がある場合は、このモータ回転数に応じたトルクブーストの禁止が行われないこととなり、この間にトルクブーストの禁止を強行した場合における問題、つまりねじり振動によるモータ回転変動でトルクブーストの禁止・許可が繰り返され、かかるトルクブースト禁止・許可の繰り返しに起因してショックが発生したり、大きな車両前後加速度変動が発生するという問題を回避することができる。 In other words, according to the above, when there is a fluctuation in the motor rotation due to torsional vibration, the prohibition of torque boost according to the motor rotation speed is not performed. It is possible to avoid the problem that torque boost is prohibited / permitted repeatedly due to motor rotation fluctuation due to torsional vibration, and shocks occur due to repeated torque boost prohibition / permission, and large vehicle longitudinal acceleration fluctuations occur. it can.
また本実施例においては、図5の判定部503がパワー素子の温度Tjと、前記のように定めた設定温度Tj_thとを比較し、Tj ≧ Tj_thである場合、パワー素子温度によるブースト許可フラグf2を0にしてトルクブースト禁止制御を実行させ、Tj < Tj_thである場合、パワー素子温度によるブースト許可フラグf2を1にしてトルクブーストを許可するようにしたため、以下の作用効果を奏し得る。
In the present embodiment, the
つまり上記によれば、パワー素子の温度Tjが設定温度Tj_th未満である場合、トルクブーストの禁止を行わせないこととなり、
パワー素子の温度Tjが熱破壊を生ずる耐熱温度に至る可能性が少なく、トルクブースト処理を禁止する必要がない、設定温度Tj_th未満の低温域で、トルクブーストが無駄に禁止されて、トルクブーストによるレスポンス向上補償効果を享受できなくなるという問題を回避することができる。
他方、パワー素子の温度Tjが耐熱温度に至る可能性の高い設定温度Tj_th以上の高温域では、トルクブーストの禁止を行わせることとなり、
かかるトルクブーストの禁止により、パワー素子の温度Tjが耐熱温度に至って熱破壊を生じさせる事態を回避することができる。
That is, according to the above, when the temperature Tj of the power element is lower than the set temperature Tj_th, the torque boost is not prohibited.
It is unlikely that the temperature Tj of the power element will reach a heat-resistant temperature that causes thermal destruction, and it is not necessary to prohibit the torque boost process. Torque boost is forcibly prohibited in the low temperature range below the set temperature Tj_th. The problem that the response improvement compensation effect cannot be enjoyed can be avoided.
On the other hand, in the high temperature range above the set temperature Tj_th where the temperature Tj of the power element is likely to reach the heat resistance temperature, torque boost is prohibited.
By prohibiting such torque boost, it is possible to avoid a situation where the temperature Tj of the power element reaches the heat resistant temperature and causes thermal destruction.
更に本実施例においては、図5の判定部504が基本目標トルク指令値Tm*と、前記のごとくに定めたトルク設定値Tm0とを比較し、Tm* ≧ Tm0であるの場合、トルク指令値によるブースト許可フラグf3を0にしてトルクブースト禁止制御を実行させ、Tm* < Tm0であるの場合、トルク指令値によるブースト許可フラグf3を1にしてトルクブーストを許可するようにしたため、以下の作用効果を奏し得る。
Further, in this embodiment, the
つまり上記によれば、基本目標トルク指令値Tm*が設定トルクTm0未満である場合、トルクブーストの禁止を行わないこととなり、
パワー素子が熱破壊を生ずる耐熱温度に至る可能性が少なく、トルクブースト処理を禁止する必要がない、Tm*<Tm0の低負荷域で、トルクブーストが無駄に禁止されて、トルクブーストによるレスポンス向上補償効果を享受できなくなるという問題を回避することができる。
他方、パワー素子が耐熱温度に至る可能性の高いTm*≧Tm0の高負荷域では、トルクブーストの禁止を行わせることとなり、
かかるトルクブーストの禁止により、パワー素子が耐熱温度に至って熱破壊を生じさせる事態を回避することができる。
That is, according to the above, when the basic target torque command value Tm * is less than the set torque Tm0, the torque boost is not prohibited.
The power element is less likely to reach a heat-resistant temperature causing thermal breakdown, and there is no need to prohibit torque boost processing. Torque boost is uselessly prohibited in the low load range of Tm * <Tm0, improving response by torque boost The problem that the compensation effect cannot be enjoyed can be avoided.
On the other hand, in the high load range of Tm * ≧ Tm0 where the power element is likely to reach the heat-resistant temperature, torque boost is prohibited.
By prohibiting such torque boost, it is possible to avoid a situation where the power element reaches the heat resistant temperature and causes thermal destruction.
1L,1R 左右駆動輪
2 電動モータ
3 減速機
4 電動モータコントローラ
5 バッテリ
6 インバータ
7 回転センサ
8 電流センサ
401 レスポンス向上補償器
402 リミッタ
403 トルクブースト禁止判定部
404 乗算器
405 加算器
501 モータロック対応トルクブースト許可係数算出部
502 ねじり振動に基づくブースト許可判定部
503 パワー素子温度に基づくブースト許可判定部
504 トルク指令値に基づくブースト許可判定部
505 トルクブースト許可係数算出部
701 トルクブースト禁止判定用モータ回転数算出部
702 モータロック対応トルクブースト許可係数算出部
1401 ねじり振動推定値演算部
1402 ブースト許可判定部
1501 ハイパスフィルタ
1502 絶対値演算部
1503 遅れフィルタ
1L, 1R left and right drive wheels
2 Electric motor
3 Reducer
4 Electric motor controller
5 Battery
6 Inverter
7 Rotation sensor
8 Current sensor
401 Response improvement compensator
402 Limiter
403 Torque boost prohibition determination unit
404 multiplier
405 adder
501 Torque boost permission coefficient calculation unit for motor lock
502 Boost permission judgment unit based on torsional vibration
503 Boost permission determination unit based on power element temperature
504 Boost permission determination unit based on torque command value
505 Torque boost permission coefficient calculation unit
701 Torque boost prohibition determination motor speed calculator
702 Torque boost permission coefficient calculation unit for motor lock
1401 Torsional vibration estimated value calculator
1402 Boost permission judgment part
1501 High pass filter
1502 Absolute value calculator
1503 Delay filter
Claims (12)
前記電動モータのモータロック状態を判定するためのモータロック判定手段と、
該手段によりモータロック状態であると判定されるとき前記トルクブーストを禁止するトルクブースト禁止手段とを具備してなることを特徴とする電動車両における電動モータの制御装置。 Driving with the target driving force is possible by covering at least a part of the driving force with the electric motor, and torque boost that increases the driving force by raising the driving torque of the electric motor is possible even with the same target driving force In an electric vehicle
Motor lock determination means for determining a motor lock state of the electric motor;
A control device for an electric motor in an electric vehicle, comprising: torque boost prohibiting means for prohibiting the torque boost when the means determines that the motor is locked.
前記モータロック判定手段は、前記電動モータの回転数が、電動モータ制御用パワー素子を問題となるほど急速に温度上昇させるような回転数領域である時をもって、前記モータロック状態であると判定するものであることを特徴とする電動車両における電動モータの制御装置。 In the control device for the electric motor in the electric vehicle according to claim 1,
The motor lock determination means determines that the motor lock state is established when the rotation speed of the electric motor is in a rotation speed region where the temperature of the power element for controlling the electric motor is increased so as to cause a problem. A control device for an electric motor in an electric vehicle.
前記モータロック判定手段は、平坦路での発進加速において、前記トルクブーストの禁止を行わない場合と、該トルクブーストの禁止を行った場合とで、車両前後加速度の立ち上がりの加速度差が設定加速度差以下となる設定回転数以下の電動モータ回転数である時をもって、
または平坦路での発進加速において、運転者による電動モータ要求負荷が0%の場合は、前記電動モータの回転数が第1設定時間内に前記設定回転数に達し、電動モータ要求負荷が100%の場合は、前記電動モータの回転数が第2設定時間内に前記設定回転数に達するような電動モータ回転数である時をもって、前記モータロック状態であると判定するものであることを特徴とする電動車両における電動モータの制御装置。 In the control device for the electric motor in the electric vehicle according to claim 1 or 2,
The motor lock determination means determines whether the acceleration difference at the rise of the longitudinal acceleration of the vehicle between the case where the prohibition of the torque boost is not performed and the case where the prohibition of the torque boost is performed in the start acceleration on a flat road. When the electric motor speed is below the set speed,
Alternatively, in the start acceleration on a flat road, when the electric motor required load by the driver is 0%, the rotation speed of the electric motor reaches the set rotation speed within the first set time, and the electric motor required load is 100%. In this case, the motor lock state is determined when the rotation speed of the electric motor is such that the rotation speed of the electric motor reaches the set rotation speed within a second set time. The control apparatus of the electric motor in the electric vehicle which does.
前記モータロック判定手段は、前記電動モータの回転数が所定回転数以下である時をもって、前記モータロック状態であると判定するものであることを特徴とする電動車両における電動モータの制御装置。 In the control device for the electric motor in the electric vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The electric motor control device for an electric vehicle, wherein the motor lock determination means determines that the motor is locked when the rotation speed of the electric motor is equal to or less than a predetermined rotation speed.
前記トルクブースト禁止手段は、前記トルクブーストの禁止を解除するとき、前記電動モータの駆動トルクの嵩上げによる駆動力増大を、所定の時間変化勾配で徐々に行わせるものであることを特徴とする電動車両における電動モータの制御装置。 In the control device for the electric motor in the electric vehicle according to any one of claims 1 to 4,
The torque boost prohibiting means, when canceling the prohibition of the torque boost, gradually increases the driving force by increasing the driving torque of the electric motor with a predetermined time change gradient. A control device for an electric motor in a vehicle.
前記モータロック状態の判定に用いる前記電動モータ回転数の検出値に対し、該電動モータ回転数の低下時にのみ有効な遅れフィルタ処理を施し、該フィルタ処理した電動モータ回転数検出値を前記モータロック状態の判定に資するよう構成したことを特徴とする電動車両における電動モータの制御装置。 In the control device for the electric motor in the electric vehicle according to any one of claims 1 to 5,
The detection value of the electric motor rotation number used for the determination of the motor lock state is subjected to a delay filter process effective only when the electric motor rotation speed decreases, and the filtered electric motor rotation number detection value is applied to the motor lock. An apparatus for controlling an electric motor in an electric vehicle, characterized in that the apparatus is configured to contribute to determination of a state.
前記遅れフィルタの時定数が、前記電動モータ制御用パワー素子の熱時定数よりも小さな時定数であることを特徴とする電動車両における電動モータの制御装置。 In the control device for the electric motor in the electric vehicle according to claim 6,
The time constant of the said delay filter is a time constant smaller than the thermal time constant of the said power element for electric motor control, The control apparatus of the electric motor in the electric vehicle characterized by the above-mentioned.
前記遅れフィルタの時定数が、前記電動モータ制御用パワー素子の低温度域では大きな時定数であり、高温度域では小さな時定数であることを特徴とする電動車両における電動モータの制御装置。 In the control device for the electric motor in the electric vehicle according to claim 6 or 7,
The time constant of the delay filter is a large time constant in the low temperature range of the power element for controlling the electric motor, and a small time constant in the high temperature range.
前記モータロック状態の判定に用いる前記電動モータ回転数の検出値に対し、電動モータから駆動車輪に至る伝動系のねじり振動の固有振動成分を除去するノッチフィルタ処理を施し、該フィルタ処理した電動モータ回転数検出値を前記モータロック状態の判定に資するよう構成したことを特徴とする電動車両における電動モータの制御装置。 In the control device for the electric motor in the electric vehicle according to any one of claims 1 to 5,
The detection value of the electric motor rotation number used for the determination of the motor lock state is subjected to notch filter processing for removing the natural vibration component of the torsional vibration of the transmission system from the electric motor to the drive wheel, and the filtered electric motor An apparatus for controlling an electric motor in an electric vehicle, characterized in that a rotation speed detection value contributes to the determination of the motor lock state.
前記電動モータから駆動車輪に至る伝動系のねじり振動を検出するねじり振動検出手段を設け、
該手段により前記伝動系のねじり振動が検出される場合、前記トルクブースト禁止手段が前記トルクブーストの禁止を行わないよう構成したことを特徴とする電動車両における電動モータの制御装置。 In the control device for the electric motor in the electric vehicle according to any one of claims 1 to 9,
Providing a torsional vibration detecting means for detecting a torsional vibration of the transmission system from the electric motor to the drive wheel;
An apparatus for controlling an electric motor in an electric vehicle, wherein the torque boost prohibiting means does not prohibit the torque boost when the torsional vibration of the transmission system is detected by the means.
電動モータ制御用パワー素子の温度が設定温度未満であるのを判定するパワー素子温度判定手段を設け、
該手段により前記電動モータ制御用パワー素子の温度が設定温度未満であると判定される場合、前記トルクブースト禁止手段が前記トルクブーストの禁止を行わないよう構成したことを特徴とする電動車両における電動モータの制御装置。 In the control device for the electric motor in the electric vehicle according to any one of claims 1 to 10,
Providing a power element temperature determining means for determining that the temperature of the power element for controlling the electric motor is lower than a set temperature;
When the means determines that the temperature of the power element for controlling the electric motor is lower than a set temperature, the torque boost prohibiting means is configured not to prohibit the torque boost. Motor control device.
車両運転状態に応じた電動モータのモータトルク要求値が設定トルク未満であるのを判定する要求モータトルク判定手段を設け、
該手段により前記モータトルク要求値が設定トルク未満であると判定される場合、前記トルクブースト禁止手段が前記トルクブーストの禁止を行わないよう構成したことを特徴とする電動車両における電動モータの制御装置。 In the control device for the electric motor in the electric vehicle according to any one of claims 1 to 11,
A request motor torque determination means for determining that the motor torque request value of the electric motor according to the vehicle driving state is less than the set torque;
When the means determines that the required motor torque value is less than a set torque, the torque boost prohibiting means is configured not to prohibit the torque boost. .
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