JP2013539530A - 電動機の回転トルクを求める方法 - Google Patents
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Abstract
Description
電動機は、種々異なる技術的応用に使用される。例えば電動車両またはハイブリッド車両では、電動機は自動車を駆動するために使用される。自動車における電動機の使用に対しては、自動車の望ましくない加速または減速を回避できるようにするため、この電動機によって形成される回転トルクを常時かつ正確に検出する必要がある。このため、電動機の電磁石の測定した相電流および電動機のロータの回転角から、機械モデルによって回転トルクを求める。この機械モデルには、コストをかけて適合しなければならないパラメタ、例えばロータおよびステータの温度またはロータ磁束などの動作に依存するパラメタが含まれている。この機械モデルの計算経路における誤差または不正確さは、求める回転トルクの誤りに結び付き、これらの回転トルクの誤りは、この自動車に対して安全に関連する結果を生じ得る。このような理由から、上記の機械モデルによって計算した回転トルクの妥当性を、電圧および電流の測定値から検査する種々の手法があり、したがってこの機械モデルは、不利なことにもこれらの測定値に対するセンサの精度および機能に依存してしまうのである。
発明の利点
自動車における電動機の回転トルクを求める本発明の方法はつぎの複数のステップを有し、ここでこの電動機のロータによって回転トルクが形成され、またこの回転トルクがドライブトレインによって少なくとも1つの駆動ホイールに伝達される。すなわちこの方法は、電動機のロータの回転角を測定するステップと、このロータによって形成される回転トルクを求めるステップとを有しており、ロータによって駆動される少なくとも1つの駆動ホイールを固定し、静止しているロータは回転トルクを形成せず、静止しているロータの第1の回転角を測定し、引き続いてこのロータによって上記のドライブトレインに回転トルクを加えて、このロータが、ドライブトレインの有限の剛性に起因して回転運動を行うようにし、引き続き、ロータによって形成される回転トルクと、ドライブトレインの反回転トルクとの間の平衡状態においてこのロータの第2の回転角を測定し、ロータの第1回転角および第2回転角の測定値から、ロータによって形成される回転トルクおよび/またはドライブトレインの全体剛性を求める。これにより、有利にも上記の電動機の回転トルクを求めることができ、この際に電動機の電流または電圧に対する測定値は不要であるため、上記の測定値用のセンサの精度または機能が欠けていることに起因する誤差は発生しないのである。
別の実施形態では、上記の物理モデルに対して第1質量体の回転慣性モーメントおよび第2質量体の等価回転慣性モーメントを求める。
図1にはハイブリッド駆動装置10として構成された、自動車11用の駆動装置9が示されている。自動車11用のハイブリッド駆動装置10には、自動車11を駆動するための内燃機関13ならびに電動機1が含まれている。内燃機関13および電動機1は、ドライブシャフト14によって互いに接続されている。内燃機関13と電動機1との間の機械的な連結は、クラッチ15によって形成および解除することができる。さらに内燃機関13と電動機1とを互いに連結するドライブシャフト14には弾性体16が配置されている。電動機1は、差動装置21に機械的に連結されている。電動機1と差動装置21とを互いに接続するドライブシャフト14には、変換器17および変速機18が配置されている。差動装置21を用いてハーフシャフト19により、駆動ホイール20が駆動される。2つの駆動ホイール20は、1つずつの駐車ブレーキ25によって制動ないしは固定することができるため、自動車11の停止状態および駐車ブレーキ25が操作されている状態において、また電動機11によって回転トルクが発生している状態においても、駆動ホイール25は(回転)運動できず、したがって駆動ホイール25は不動である。これとは異なり、変速機18と差動装置21との間のドライブシャフト14にただ1つの駐車ブレーキ25だけを配置することも可能である(図示せず)。
JR*φ''R=Mem−c/u*(φR/u−φF)−d/u*(φ'R/u−φ'F)(1a)
JF*φ''F=c/u*(φR/u−φF)+d/u*(φ'R/u−φ'F)−ML(1b)
ここでφRは、第1質量体6ないしはロータ2の回転角であり、φ'R=dφR/dtは第1質量体の角速度であり、φ"R=dφ'R/dtは、第1質量体6の角加速度である。同様にφFは第2質量体7の回転角であり、φ'F=dφF/dtは第2質量体の角速度であり、φ"F=dφ'F/dtは第2質量体7の角加速度である。トーションバースプリング8は、全体剛性cおよび全体減衰dを有しており、これは電動機1と2つの駐車ブレーキ25との間のドライブトレイン12の全体減衰dおよび全体剛性cに相当する。
Mem=c/u*(φR/u−φF) (2)
である。
Mem=(c/u2)*(φR2−φR1) (3)
が得られる。
Claims (10)
- 自動車(11)における電動機(1)の回転トルクを求める方法であって、
前記電動機(1)のロータ(2)によって回転トルクが形成され、当該回転トルクがドライブトレイン(12)から少なくとも1つの駆動ホイール(20)に伝達され、
− 前記電動機(1)のロータ(2)の回転角を測定するステップと、
− 前記ロータ(2)によって形成される回転トルクを求めるステップとを有する、回転トルクを求める方法において、
− 前記ロータ(2)によって駆動される少なくとも1つの駆動ホイール(20)を固定し、静止しているロータ(2)は回転トルクを形成せず、当該静止しているロータ(2)の第1回転角を測定し、引き続き、
− 前記ロータ(2)によって前記ドライブトレイン(12)に回転トルクを加えて、当該ロータ(2)が、前記ドライブトレイン(12)の有限の剛性に起因して回転運動を行うようにし、引き続き、
− 前記ロータ(2)によって形成される回転トルクと、前記ドライブトレイン(12)の反回転トルクとの間の平衡状態において前記ロータ(2)の第2回転角を測定し、
− 前記ロータ(2)の第1および第2回転角の測定値から、前記ロータ(2)によって形成される回転トルクおよび/または前記ドライブトレイン(12)の全体剛性を求める、
ことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記ロータ(2)によって形成される回転トルクおよび/または前記ドライブトレイン(12)の全体剛性を物理モデルによって求める、
ことを特徴とする方法。 - 請求項2に記載の方法において、
前記物理モデルは、2質量振動系(5)であり、
当該2質量振動系は、
前記電動機(1)の前記ロータ(2)の回転慣性モーメントを有する第1質量体(6)と、
第2等価回転慣性モーメントを有する第2質量体(7)と、
前記第1質量体(6)と前記第2質量体(7)との間のドライブトレイン(12)としてのトーションバースプリング(8)とを有する、
ことを特徴とする方法。 - 請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法において、
前記ドライブトレイン(12)には、変速機(18)および/またはドライブシャフト(14)および/または差動装置(21)および/または変換器(17)が含まれており、これらによって回転トルクが前記電動機(1)から前記少なくとも1つの駆動ホイール(20)に伝達される、
ことを特徴とする方法。 - 請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法において、
前記少なくとも1つの駆動ホイール(20)、殊に全駆動ホイール(20)は、前記ロータ(2)の前記第1回転角および第2回転角の測定時点間に回転運動をしない、
ことを特徴とする方法。 - 請求項3から5までのいずれか1項に記載の方法において、
前記トーションバースプリング(8)の全体剛性を、前記電動機(1)と前記少なくとも1つ駐車ブレーキ(25)との間のドライブトレイン(12)の全体剛性と同一視する、
ことを特徴とする方法。 - 請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法において、
前記ドライブトレイン(12)は、少なくとも1つの駐車ブレーキ(25)が解除されている場合に前記電動機(1)の前記回転トルクを前記電動機(1)から前記少なくとも1つの駆動ホイール(20)に伝達し、
前記ドライブトレイン(12)は、少なくとも1つの駐車ブレーキ(25)が操作される場合に前記電動機(1)の回転トルクを前記電動機(1)から前記少なくとも1つの駐車ブレーキ(25)に伝達する、
ことを特徴とする方法。 - 請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法において、
前記ロータ(2)の前記第2角度を実質的に静止したロータ(2)において平衡状態で測定する、
ことを特徴とする方法。 - 請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法において、
前記ロータ(2)によって形成される前記回転トルクおよび/または前記ドライブトレイン(12)の前記全体剛性を数式によって求め、当該数式は、有利にはMel=(c/u2)*(φR2−φR1)であり、Melは前記電動機(1)の回転トルクであり、cは前記ドライブトレイン(12)の全体剛性であり、uは前記変速機(18)の変換比であり、φR2は前記ロータ(2)の第2回転角であり、φR1は前記ロータ(2)の第1回転角である、
ことを特徴とする方法。 - 自動車(11)用の駆動装置(9)、殊にハイブリッド駆動装置(10)において、
該駆動装置は、
− 電動機(1)のロータ(2)の回転角を検出するセンサ(27)を有する電動機(1)と、
− 有利には内燃機関(13)と、
− ドライブトレイン(12)と、
− 少なくとも1つの駆動ホイール(20)と、
− 前記少なくとも1つの駆動ホイール(20)用の駐車ブレーキ(25)とを有する、駆動装置において、
請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法を実行可能である、
ことを特徴とする駆動装置。
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