JP2016063587A - Drive control device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両の前輪2輪および後輪2輪のいずれか一方、またはその両方4輪を駆動する車両の駆動制御装置に関し、例えば、インホイール電気自動車、またはオンボード電気自動車に適用される技術に関する。 The present invention relates to a drive control device for a vehicle that drives one of two front wheels, two rear wheels, or both of them, and is applied to, for example, an in-wheel electric vehicle or an on-board electric vehicle. Regarding technology.
電動モータにより車輪を駆動する電気自動車、他の原動機と電動モータとを組み合わせたハイブリッド型の電気自動車が実用に供されている。このような電気自動車では、車両駆動のためのモータの性能低下や異常が車両の走行安定性に大きく影響する。電気自動車において、モータの性能低下等に起因する車両の走行安定性の低下を抑制する技術が提案されている。 Electric vehicles that drive wheels by an electric motor and hybrid electric vehicles that combine other motors and electric motors are put into practical use. In such an electric vehicle, a decrease in performance or abnormality of the motor for driving the vehicle greatly affects the running stability of the vehicle. In an electric vehicle, a technique for suppressing a decrease in running stability of a vehicle due to a decrease in performance of a motor or the like has been proposed.
従来技術1(特許文献1)
電気自動車に利用されるモータの温度上昇を抑制する技術である。具体的には、モータのコイル温度の上昇を観察し、所定の温度を超えた場合にモータの出力を制限し始め、モータの温度の上昇を抑制する。モータの出力が制限される割合は以下の式で表される。
式:1−{(信号値−基準値)/(限界値−基準値)}
Prior art 1 (Patent Document 1)
This technology suppresses the temperature rise of motors used in electric vehicles. Specifically, the increase in the coil temperature of the motor is observed, and when the temperature exceeds a predetermined temperature, the output of the motor starts to be limited, and the increase in the temperature of the motor is suppressed. The rate at which the motor output is limited is expressed by the following equation.
Formula: 1-{(signal value−reference value) / (limit value−reference value)}
この式によると、モータ温度である信号値が基準値と同一の値である場合、上記式で求められる値は「1」であり、モータ出力は何ら制限されない。
信号値が基準値よりも大きくなる程、上記式で求められる値は小さくなり、信号値が限界値と同一の値になった場合、すなわちモータ温度が限界値で表される温度となったときには、上記式で求められる値は「0」となり、モータ出力は完全に「0」になる。
According to this equation, when the signal value that is the motor temperature is the same value as the reference value, the value obtained by the above equation is “1”, and the motor output is not limited at all.
As the signal value becomes larger than the reference value, the value obtained by the above formula becomes smaller, and when the signal value becomes the same value as the limit value, that is, when the motor temperature becomes the temperature represented by the limit value. The value obtained by the above formula is “0”, and the motor output is completely “0”.
従来技術2(特許文献2)
左右のモータの温度差が所定値以上のとき、その温度差を小さくする方向にオイル供給量を調節する左右温度差低減制御を実施する。
Prior art 2 (Patent Document 2)
When the temperature difference between the left and right motors is equal to or greater than a predetermined value, left / right temperature difference reduction control is performed to adjust the oil supply amount in a direction to reduce the temperature difference.
従来技術1では、左右モータの温度差が生じ、モータ温度が上記所定の温度に達していないとき、左右のモータの温度差による駆動トルク差が生じてしまう。これにより車両の走行安定性の低下が懸念される。
例えば、車両の旋回時には、左右輪のうち旋回内側輪に比べて旋回外側輪の方が高負荷・高回転となるため、旋回外側輪のモータの発熱量が多くなる。モータ効率にも左右の差が生じる。したがって、旋回直後の直進走行時において、左右のモータに等しい電力を供給しても、駆動力には比較的大きな差が生じてバランスが崩れてしまい、走行安定性の低下が懸念される。
In the
For example, when the vehicle is turning, the turning outer wheel of the left and right wheels has a higher load and higher rotation than the turning inner wheel, and therefore the amount of heat generated by the motor of the turning outer wheel increases. There is also a difference between the left and right motor efficiency. Therefore, even when the same power is supplied to the left and right motors during straight running immediately after turning, a relatively large difference is generated in the driving force, and the balance is lost.
従来技術2では、オイル供給量を調節するための調節装置が必要となり、高コストとなる。
In the
この発明の目的は、左右の駆動輪を個別に駆動する左右のモータを備える車両において、左右のモータの温度差に起因する走行安定性の低下を抑制し、またコスト低減を図ることができる車両の駆動制御装置を提供することである。 An object of the present invention is a vehicle including left and right motors that individually drive left and right drive wheels, and a vehicle capable of suppressing a decrease in running stability caused by a temperature difference between the left and right motors and reducing costs. The drive control device is provided.
この発明の車両の駆動制御装置は、左右の駆動輪2,2を個別に駆動する左右のモータ6,6を備える車両において、与えられる指令トルクに応じて前記各モータ6,6のトルクを指令電流により制御するトルク制御手段30を有する車両の駆動制御装置において、
左右のモータ6,6の温度をそれぞれ検出するモータ温度検出手段Scと、
前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段Saと、
前記モータ温度検出手段Scで検出される左右のモータ6,6の温度差が閾値以上で、且つ、前記操舵角検出手段Saで検出される操舵角が設定値以下のとき、前記トルク制御手段30に与えられる指令トルクに対し、左右のモータ6,6からそれぞれ出力される出力トルクが同一トルクとなるように前記指令電流を補正する指令電流補正手段33と、
を備えたことを特徴とする。
前記閾値、前記設定値は、それぞれ試験やシミュレーション等の結果により定められる。
例えば、前記閾値は約10度乃至数十度に定められる。前記設定値として数度に定められる。
According to the vehicle drive control device of the present invention, in a vehicle including left and
Motor temperature detecting means Sc for detecting the temperatures of the left and
Steering angle detection means Sa for detecting the steering angle of the vehicle;
When the temperature difference between the left and
It is provided with.
The threshold value and the set value are determined based on results of tests and simulations, respectively.
For example, the threshold is set to about 10 degrees to several tens of degrees. The set value is set to several degrees.
この構成によると、トルク制御手段30は、上位制御手段等から与えられる指令トルクに応じて、各モータ6のトルクを指令電流により制御する。モータ温度検出手段Scは、左右のモータ6,6の温度をそれぞれ検出する。操舵角検出手段Saは、車両の操舵角を検出する。車両の旋回時には、旋回内側輪に比べて旋回外側輪の方が高負荷・高回転となるため左右輪のバランスが崩れてしまうので、このようなアンバランス状態で車両の略直進走行時に本制御を実行する。この車両が略直進走行時であるか否かを判定するために、操舵角検出手段Saにより車両の操舵角を検出する。指令電流補正手段33は、例えば、検出される左右のモータ6,6の温度差が閾値以上か否かを判定し、閾値以上との判定で検出される操舵角が設定値以下か否かを判定する。
According to this configuration, the torque control means 30 controls the torque of each
操舵角が設定値以下との判定で、指令電流補正手段33は、指令トルクに対し、左右のモータ6,6からの出力トルクが互いに同一トルクとなるように前記指令電流を補正する。ところで、左右のモータ6,6の温度差が無ければ、指令電流とモータの出力トルクとの関係は一義的に定められる。左右のモータの温度差があれば、指令電流とモータ出力トルクとの関係は温度毎つまりモータ毎に異なる。
When it is determined that the steering angle is equal to or less than the set value, the command
そこで、指令電流補正手段33は、左右のモータ6,6からの出力トルクを同一トルクとするために、左右のモータ6,6のうち低温側のモータ6よりも高温側のモータ6への指令電流が相対的に大きくなるように制御する。このように左右のモータ6,6からそれぞれ出力される出力トルクを同一トルクとすることで、左右のモータ6,6の温度差に起因する車両の走行安定性の低下を抑制することができる。またこの制御によると、新たな装置を追加することなく、指令電流を補正するだけで左右のモータ6,6の出力トルクを同一にできるため、前述のオイル供給量を調節するための調節装置を必要とする従来技術等よりコスト低減を図ることができる。
Therefore, the command current correction means 33 instructs the
前記指令電流補正手段33は、左右のモータ6,6の温度差が閾値以上で、且つ、前記操舵角が設定値以下の条件を満足するか否かを判定する補正実施判定部33aを有するものとしても良い。補正実施判定部33aは、前記条件を満足するか否かを常時にまたは間欠的に判定する。
前記指令電流補正手段33により前記指令電流を補正しているとき、前記補正実施判定部33aで前記条件を満足しないと判定されると、前記指令電流補正手段33による前記指令電流の補正を停止し、前記トルク制御手段30による制御のみに切り換えても良い。
このようにトルク制御手段30による制御のみに切り換えると、左右のモータ効率を共に高めて電費の向上を図ることができる。
The command current correction means 33 includes a correction
When the command
By switching to only the control by the torque control means 30 in this way, it is possible to improve both the left and right motor efficiency and improve the power consumption.
各モータ6の回転速度を検出する回転速度検出手段36を設け、前記指令電流補正手段33は、前記回転速度検出手段36で検出される回転速度および前記指令トルクに応じて、補正した指令電流を記録した指令電流補正マップ33bを有し、前記指令電流補正手段33は、前記補正実施判定部33aで前記条件を満足すると判定したとき、前記指令電流補正マップ33bに記録された補正した指令電流により前記各モータ6を制御しても良い。
前記指令電流補正マップ33bは、試験やシミュレーション等の結果により定められる。
A rotation speed detection means 36 for detecting the rotation speed of each
The command
この場合、指令電流補正手段33は、指令電流補正マップ33bに記録された補正した指令電流に従って各モータ6を制御することで、確実に左右のモータ6,6の出力トルクを同一にできる。よって、左右のモータ6,6の温度差に起因する車両の走行安定性の低下を抑制し得る。
前記指令電流補正マップ33bを用いた制御の代わりに、指令トルクに対し、モータ温度と実際の出力トルクの関係近似式を事前に試験やシミュレーション等により求め、補正時、前記関係近似式から指令電流を補正しても良い。
In this case, the command current correction means 33 controls each
Instead of the control using the command
前記指令電流補正手段33は、アクセル信号を低減する処理をしてから前記指令電流を補正しても良い。このように指令電流を補正する前にアクセル信号を低減する処理を行うことで、モータ6が温度上昇することを抑制することができる。これによりモータ6の負荷を低減することができる。
The command current correction means 33 may correct the command current after performing a process of reducing the accelerator signal. By performing the process of reducing the accelerator signal before correcting the command current in this way, it is possible to suppress the temperature increase of the
前記モータ6は、このモータ6と、前記駆動輪2を回転支持する車輪用軸受4と、前記モータ6の回転を減速して前記車輪用軸受4に伝える減速機7とを含むインホイールモータ駆動装置8を構成しても良い。前記インホイールモータ駆動装置8の場合、例えば、減速機7を介在させないモータ駆動装置よりもモータ6を高速回転する傾向が高まり、左右のモータ6,6の温度差に起因する車両の走行安定性の低下が懸念されるが、このようなモータ6の高速回転時においても左右のモータ6,6の出力トルクを同一トルクとすることで、左右のモータ6,6の温度差に起因する車両の走行安定性の低下を抑制することができる。
前記車両は、前記左右のモータ6,6がそれぞれ車体1に搭載されるオンボード式の車両であっても良い。
The
The vehicle may be an on-board type vehicle in which the left and
この発明の車両の駆動制御装置は、左右の駆動輪を個別に駆動する左右のモータを備える車両において、与えられる指令トルクに応じて前記各モータのトルクを指令電流により制御するトルク制御手段を有する車両の駆動制御装置において、左右のモータの温度をそれぞれ検出するモータ温度検出手段と、前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記モータ温度検出手段で検出される左右のモータの温度差が閾値以上で、且つ、前記操舵角検出手段で検出される操舵角が設定値以下のとき、前記トルク制御手段に与えられる指令トルクに対し、左右のモータからそれぞれ出力される出力トルクが同一トルクとなるように前記指令電流を補正する指令電流補正手段とを備えた。このため、左右の駆動輪を個別に駆動する左右のモータを備える車両において、左右のモータの温度差に起因する走行安定性の低下を抑制し、またコスト低減を図ることができる。 The vehicle drive control device according to the present invention includes a torque control means for controlling the torque of each motor by a command current in accordance with a command torque applied in a vehicle including left and right motors for individually driving left and right drive wheels. In the vehicle drive control device, motor temperature detection means for detecting the temperature of the left and right motors, steering angle detection means for detecting the steering angle of the vehicle, and temperature of the left and right motors detected by the motor temperature detection means When the difference is greater than or equal to a threshold value and the steering angle detected by the steering angle detection means is less than or equal to a set value, the output torque output from the left and right motors is the same as the command torque applied to the torque control means. Command current correcting means for correcting the command current so as to obtain torque is provided. For this reason, in a vehicle including left and right motors that individually drive the left and right drive wheels, it is possible to suppress a decrease in running stability due to a temperature difference between the left and right motors, and to reduce costs.
この発明の実施形態に係る車両の駆動制御装置を図1ないし図11と共に説明する。図1は、前記車両である電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。この電気自動車は、車体1の左右の後輪となる車輪2が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪3が従動輪の操舵輪とされた4輪の自動車である。駆動輪および従動輪となる車輪2,3は、いずれもタイヤを有し、それぞれ車輪用軸受4,5を介して車体1に回転支持されている。
A vehicle drive control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of a conceptual configuration showing the electric vehicle as the vehicle in a plan view. This electric vehicle is a four-wheeled vehicle in which the
車輪用軸受4,5は、図1にてハブベアリングの略称「H/B」を付してある。駆動輪となる左右の車輪2,2は、それぞれ独立の走行用のモータ6,6により駆動される。モータ6の回転は、減速機7および車輪用軸受4を介して車輪2に伝達される。これらモータ6、減速機7、および車輪用軸受4は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ駆動装置8を構成している。各車輪2,3には、電動式または液圧式のブレーキ9,10が設けられている。また左右の前輪となる操舵輪である車輪3,3は、転舵機構11を介して転舵可能であり、ハンドル等の操舵手段12により操舵される。
The
図2は、インホイールモータ駆動装置の断面図である。各インホイールモータ駆動装置8は、それぞれ、モータ6、減速機7、および車輪用軸受4を有し、これらの一部または全体が車輪内に配置される。モータ6の回転は、減速機7および車輪用軸受4を介して駆動輪2に伝達される。車輪用軸受4のハブ輪4aのフランジ部にはブレーキ9を構成するブレーキロータBRが固定され、同ブレーキロータBRは駆動輪2と一体に回転する。モータ6は、例えば、ロータ6aのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータである。このモータ6は、ハウジングHSに固定したステータ6bと、回転出力軸KSに取り付けたロータ6aとの間にラジアルギャップを設けたモータである。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the in-wheel motor drive device. Each in-wheel
図3は、この電気自動車のIPMモータの概念構成図である。
図3(a)に示すように、車輪を駆動するモータがIPMモータつまり埋込磁石型同期モータの場合は、磁石軸であるd軸方向よりそれと直交するq軸方向の磁気抵抗が小さくなるため、突極構造となり、d軸インダクタンスLdよりq軸インダクタンスLqが大きくなる。
この突極性により、磁石トルクTm以外にリラクタンストルクTrが併用でき、高トルクおよび高効率とすることもできる。
磁石トルクTm:回転子の永久磁石による磁界と巻線による回転子磁界と吸引反発して発生するトルクである。
リラクタンストルクTr:巻線による回転磁界に回転子の突極部が吸引されて発生するトルクである。
FIG. 3 is a conceptual configuration diagram of the IPM motor of the electric vehicle.
As shown in FIG. 3A, when the motor driving the wheel is an IPM motor, that is, an embedded magnet type synchronous motor, the magnetic resistance in the q-axis direction orthogonal to the d-axis direction, which is the magnet axis, is smaller. Thus, a salient pole structure is formed, and the q-axis inductance Lq is larger than the d-axis inductance Ld.
Due to this saliency, reluctance torque Tr can be used in addition to magnet torque Tm, and high torque and high efficiency can be achieved.
Magnet torque Tm: Torque generated by attracting and repelling the magnetic field generated by the permanent magnet of the rotor and the rotor magnetic field generated by the winding.
Reluctance torque Tr: A torque generated when a salient pole portion of a rotor is attracted to a rotating magnetic field by a winding.
モータが発生する総トルクは下記のようになる。
T=p×{Ke×Iq+(Ld−Lq)×Id×Iq}=Tm+Tr
p:極対数
Ld:モータのd軸インダクタンス
Lq:モータのq軸インダクタンス
Ke:モータ誘起電圧定数実効値
The total torque generated by the motor is as follows.
T = p × {Ke × Iq + (Ld−Lq) × Id × Iq} = Tm + Tr
p: number of pole pairs Ld: d-axis inductance of motor Lq: q-axis inductance of motor Ke: effective value of motor induced voltage constant
図3(b)に示すように、IPMモータに流す1次電流Iaを、トルク生成電流q軸電流Iqと、磁束生成電流d軸電流Idとに分離し、それぞれ独立に制御できるベクトル制御手法が周知である。
Id=−Ia×sinβ
Iq=Ia×cosβ
β:電流進角
ここでモータ電圧方程式は、次のように表される。
As shown in FIG. 3 (b), there is a vector control method in which the primary current Ia flowing through the IPM motor is separated into a torque generation current q-axis current Iq and a magnetic flux generation current d-axis current Id and can be controlled independently. It is well known.
Id = −Ia × sin β
Iq = Ia × cosβ
β: Current advance angle Here, the motor voltage equation is expressed as follows.
ω:モータ角速度
Ke:誘起電圧定数
Id:d軸電流
Iq:q軸電流
Ld:d軸インダクタンス
Lq:q軸インダクタンス
R:電機子抵抗
p:微分演算子
ω: motor angular velocity Ke: induced voltage constant Id: d-axis current Iq: q-axis current Ld: d-axis inductance Lq: q-axis inductance R: armature resistance p: differential operator
永久磁石モータの3相コイルの各相に流れる3相モータ電流Iu,Iv,Iwを回転角度センサΘを用いてd軸およびq軸に流れる実際電流Id,Iqに変換する。
図4は、この電気自動車のインバータ装置等の概念構成のブロック図である。以後、図1も適宜参照しつつ説明する。この電気自動車は、自動車全般の制御を行う電気制御ユニットであるECU21と、このECU21の加減速指令に従って走行用のモータ6の制御を行うインバータ装置22とを有する。ECU21は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。
FIG. 4 is a block diagram of a conceptual configuration of the inverter device and the like of this electric vehicle. Hereinafter, description will be made with reference to FIG. 1 as appropriate. The electric vehicle includes an
ECU21は、機能別に大別すると一般制御部21aと力行・回生制御指令部21bとに分けられる。力行・回生制御指令部21bは、アクセル操作部16の出力する加速指令(駆動)と、ブレーキ操作部17の出力する減速指令(回生)と、操舵角センサSa(操舵角検出手段)の出力する旋回指令とから、左右輪2,2の走行用のモータ6,6に与える加速・減速指令を指令トルクとして生成し、インバータ装置22へ出力する。
The
力行・回生制御指令部21bは、前記の他に、出力する加速・減速指令を、各車輪2,3(図1)の例えば車輪用軸受4,5(図1)に設けられた回転センサ4a、5a(図1)から得られるタイヤ回転数の情報や、車載の各センサの情報を用いて補正する機能を有していても良い。
力行・回生制御指令部21bは、力行・回生の切換えを行うための指令フラグを、モータコントロール部29のトルク制御手段30に与える。
In addition to the above, the power running / regenerative
The power running / regeneration
アクセル操作部16は、アクセルペダル16aと、このアクセルペダル16aの踏込み量を検出して加速指令を出力するセンサ16bとを有する。ブレーキ操作部17は、ブレーキペダル17aと、このブレーキペダル17aの踏込み量を検出して減速指令を出力するセンサ17bとを有する。
一般制御部21aは、ブレーキ操作部17の出力する減速指令をブレーキコントローラ23へ出力する機能、各種の補機システム31を制御する機能、例えばコンソールの操作パネル等からの入力指令を処理する機能、および表示手段32に表示を行わせる機能等を有する。前記補機システム31は、例えば、エアコン、ライト、ワイパー、GPS,エアバック等である。
The
The
インバータ装置22は、各モータ6に対して設けられたパワー回路部28と、このパワー回路部28を制御するモータコントロール部29とを有する。インバータ装置22は、図示しないが、各モータ6毎にそれぞれ設けられている。モータコントロール部29は、各パワー回路部28に対して共通して設けられていても、別々に設けられていても良い。モータコントロール部29が各パワー回路部28に対して共通して設けられた場合であっても、左右のモータ6,6のトルクが互いに異なるように独立して制御可能なものとされる。モータコントロール部29は、このモータコントロール部29が持つインホイールモータ駆動装置8に関する各検出値や制御値等の各情報をECU21に出力する機能を有する。
The
パワー回路部28は、バッテリ19の直流電力をモータ6の力行および回生に用いる3相の交流電力に変換するインバータ28aと、このインバータ28aを制御するPWMドライバ28bとを有する。
モータ6は、3相の同期モータである。このモータ6には、同モータ6のロータ6a(図2)の電気角としての回転角度を検出する回転角度検出手段36が設けられている。インバータ28aは、複数の半導体スイッチング素子で構成され、PWMドライバ28bは、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。
The
The
モータコントロール部29は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部としてトルク制御手段30を有している。トルク制御手段30は、上位制御手段であるECU21から与えられる指令トルクによる加速(力行)・減速(回生)指令に従い、電流指令に変換して、パワー回路部28のPWMドライバ28bに電流指令を与える。加速・減速の切換えは、ECU21の力行・回生制御指令部21bからの指令フラグにより行う。
The
トルク制御手段30は、力行制御部30aと回生制御部30bとを有し、前記指令フラグにより、力行制御部30aおよび回生制御部30bのいずれか一方が選択される。前記指令フラグにより、力行制御部30aが選択された場合、力行制御部30aは、アクセルペダル16aの踏込み量が大きくなる程、力行指令トルクを増加させる。前記指令フラグにより、回生制御部30bが選択された場合、回生制御部30bは、ブレーキペダル17aの踏込み量が大きくなる程、回生指令トルクを増加させる。
The torque control means 30 has a power
トルク制御手段30は、ECU21から与えられる指令トルクおよび指令フラグにより、予め設定したトルクマップを用いて、モータ6への指令電流を生成する。トルク制御手段30は、モータ6に印加する駆動電流を電流検出手段Sbで得た実際の検出値と、指令電流とを一致させるために、モータ6をPI制御で制御する。
The torque control means 30 generates a command current to the
この電気自動車の駆動制御装置は、モータ温度検出手段Scと、操舵角検出手段である操舵角センサSaと、指令電流補正手段33とを備えている。
モータ温度検出手段Scは、左右のモータ6,6の温度をそれぞれ検出する手段である。図2に示すように、各モータ6のステータ6bにおける、例えば、モータコイルにモータ温度検出手段Scが設けられる。このモータ温度検出手段Scとして、例えば、サーミスタが用いられる。このサーミスタをモータコイルに接触固定することで、モータ6の温度を検出し得る。
The drive control apparatus for an electric vehicle includes motor temperature detection means Sc, steering angle sensor Sa as steering angle detection means, and command current correction means 33.
The motor temperature detection means Sc is a means for detecting the temperatures of the left and
操舵角センサSaは、この電気自動車の操舵角を検出する。この電気自動車の旋回時には、旋回内側輪に比べて旋回外側輪の方が高負荷・高回転となるため、電気自動車の略直進走行時に本制御を実行する。この電気自動車が略直進走行時であるか否かを判定するために、操舵角センサSaにより操舵角を検出する。
指令電流補正手段33は、モータコントロール部29に設けられ、後述する条件を満足するとき、トルク制御手段30に与えられる指令トルクに対し、左右のモータ6,6からそれぞれ出力される出力トルクが同一トルクとなるように指令電流を補正する。
The steering angle sensor Sa detects the steering angle of the electric vehicle. When the electric vehicle is turning, the outer turning wheel has a higher load and higher rotation than the inner turning wheel, so this control is executed when the electric vehicle is traveling substantially straight. In order to determine whether or not the electric vehicle is traveling substantially straight, a steering angle is detected by a steering angle sensor Sa.
The command current correction means 33 is provided in the
図5はモータコントロール部29の主要構成等を示すブロック図である。
モータコントロール部29は、モータ駆動電流を制御する手段であって、トルク指令部34を含む。このトルク指令部34は、モータコントロール部29におけるトルク制御手段30に設けられる。トルク指令部34は、モータ6に印加する駆動電流を電流検出手段Sbで検出した検出値と、ECU21の力行・回生制御指令部21bで生成した加速・減速指令による指令トルクを前記トルクマップを用い、相応の指令電流を生成する。指令電流の方向は、前記指令フラグにより切換えられる。
FIG. 5 is a block diagram showing a main configuration and the like of the
The
トルク制御手段30は、モータ6のロータ6a(図2)の回転角を回転角度センサ36から得て、ベクトル制御を行う。ここで車体の左右の後輪2,2(図1)に設けられたモータ6,6は、力行時と回生時とでトルク発生方向が互いに異なる。このモータ6をこの出力軸の方向から見ると、左側の後輪駆動用のモータ6はCW方向のトルクを発生し、右側の後輪駆動用のモータ6はCCW方向のトルクが発生する(左、右側は車両後ろから見る方向で決定される)。左、右側のモータ6,6でそれぞれ発生したトルクは、減速機7および車輪用軸受4を介して、トルク方向を反転し、タイヤに伝達される。また、左、右タイヤのモータ6における回生時のトルク発生方向は、力行時のトルク発生方向と異なっている。
The torque control means 30 obtains the rotation angle of the
前記トルクマップに関しては、アクセル信号とモータ回転数とに応じて、最大トルク制御テーブルから、相応な指令トルクを算出する。トルク指令部34は、算出された前記指令トルクに基づき、モータ6の1次電流(Ia)と電流進角(β)を生成する。トルク指令部34は、これら1次電流(Ia)と電流進角(β)の値に基づき、d軸電流(界磁成分)O_Idと、q軸電流O_Iqの二つの指令電流を生成する。
For the torque map, a corresponding command torque is calculated from the maximum torque control table in accordance with the accelerator signal and the motor speed. The
電流PI制御部35は、トルク指令部34から出力されたd軸電流O_Id、q軸電流O_Iqの値と、モータ電流および回転子角度から3相・2相変換部37で計算された2相電流Id,Iqとから、PI制御による電圧値による制御量Vd,Vqを算出する。3相・2相変換部37では、電流検出手段Sbで検出されたモータ6のu相電流(Iu)とw相電流(Iw)の検出値から、次式Iv=−(Iu+Iw)で求められるv相電流(Iv)を算出し、Iu,Iv,Iwの3相電流からId,Iqの2相電流に変換する。
The current
この変換に使われるモータ6の回転子角度は、回転角度センサ36から取得する。2相・3相変換部38は、入力された2相の制御量Vd,Vqと、回転子角度とから、3相のPWMデューティーVu,Vv,Vwに変換する。電力変換部39は、PWMデューティーVu,Vv,Vwに従ってインバータ28a(図4)をPWM制御し、モータ6を駆動する。
The rotor angle of the
指令電流補正手段33は、モータ温度検出手段Scで検出される左右のモータ6,6の温度差ΔTが閾値以上で、且つ、操舵角センサSa(図4)で検出される操舵角が設定値以下の条件を満足するか否かを判定する。指令電流補正手段33は、前記条件を満足するとき、トルク制御手段30に与えられる指令トルクに対し、左右のモータ6,6からそれぞれ出力される出力トルクが同一トルクとなるように指令電流を補正する。
The command current correction means 33 is such that the temperature difference ΔT between the left and
図6は、指令電流補正手段33等を示すブロック図である。指令電流補正手段33は、補正実施判定部33aと、指令電流補正マップ33bとを有する。補正実施判定部33aには、モータ温度検出手段Sc(図4)で検出される左右のモータ6,6(図1)の温度T1,T2が入力され、操舵角センサSa(図4)で検出される操舵角θが入力される。補正実施判定部33aは、入力される温度T1,T2の温度差ΔTが閾値以上で、且つ、操舵角θが設定値以下の条件を満足するか否かを判定する。
FIG. 6 is a block diagram showing the command current correction means 33 and the like. The command
ところで、左右のモータ6,6(図1)の温度差が無ければ、指令電流とモータ6の出力トルクとの関係は一義的に定められる。図7は、モータ電流とモータ出力トルクとの関係をモータ温度毎に示す図である。左右のモータ6,6(図1)の温度差があれば、指令電流とモータ出力トルクとの関係は温度毎つまりモータ毎に異なる。左右のモータ6,6(図1)に同一の指令トルクを与えた場合、モータ温度が上がる程出力トルクが減少する。
By the way, if there is no temperature difference between the left and
すなわちモータ温度が上昇すると、モータ効率が低下する。なぜならば、コイルに電流が流れることによりモータステータが発熱する。また抵抗が大きくなり、消費電力が上昇するためである。
モータ温度が上昇すると、減速機効率が低下する。なぜならば、モータ温度が上昇すると、減速機損失が増加するため減速機伝達効率が低下し、車両の動力性能が低下するからである。
以上の原因により、左右のモータ6,6(図1)に同一の指令トルクを与えた場合、モータ温度が上がる程出力トルクが減少する。
That is, when the motor temperature rises, the motor efficiency decreases. This is because the motor stator generates heat when a current flows through the coil. Further, the resistance increases and the power consumption increases.
When the motor temperature rises, the speed reducer efficiency decreases. This is because when the motor temperature rises, the reduction gear loss increases, the reduction gear transmission efficiency decreases, and the power performance of the vehicle decreases.
For the above reasons, when the same command torque is applied to the left and
そこで、図6に示すように、指令電流補正手段33は、補正実施判定部33aで前記条件を満足すると判定したとき、指令電流補正マップ33bに記録された補正した指令電流により各モータ6,6(図1)を制御する。指令電流補正マップ33bには、モータ温度検出手段Scで検出される左右のモータ6,6(図1)の温度T1,T2、ECU21(図4)からの指令トルク、および回転角度センサ36(図4)で検出される各モータ6の回転速度ωがそれぞれ入力される。
Therefore, as shown in FIG. 6, when the command
図8は、指令電流補正マップ33bを示す図である。この指令電流補正マップ33bには、モータ回転速度ω_0,ω_1,…,ω_mおよび指令トルクTrq_0,Trq_1,…,Trq_nに応じて、補正した指令電流が記録されている。またモータ温度一定間隔毎(例えば、5度、10度、…180度)に複数の指令電流補正マップ33bを備えている。
FIG. 8 is a diagram showing a command
図9は、指令電流の補正制御の判定を段階的に示すフローチャートである。以後図5,6も適宜参照しつつ説明する。補正実施判定部33aは、左モータ6の温度T1から右モータ6の温度T2を減じた値の絶対値が、温度閾値A以上か否かを判定する(条件(1):ステップS1)。否との判定(ステップS1:NO)で、補正実施判定部33aは、温度T1から温度T2を減じた値の絶対値が、温度閾値B以下か否かを判定する(ステップS2)。但し、前記温度閾値A>前記温度閾値Bであり、さらに温度閾値Aと温度閾値Bとは、例えば約10度以上の差を有する。
FIG. 9 is a flowchart showing step-by-step determination of command current correction control. Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. The correction
図10は、指令電流の補正制御の実施判定を表す図である。図9,図10に示すように、温度差が温度閾値B以下との判定で(ステップS2:YES)、指令電流補正制御を停止し、トルク制御手段30による制御のみに切り換える。温度差が温度閾値Bより大との判定で(ステップS2:NO)、ステップS1に戻る。このように補正実施判定部33aは、二つの温度閾値A,Bを定めて温度差のヒステリシス特性を持つ指令電流補正制御の実施判定を行っている。
FIG. 10 is a diagram illustrating execution determination of command current correction control. As shown in FIGS. 9 and 10, when it is determined that the temperature difference is equal to or less than the temperature threshold B (step S <b> 2: YES), the command current correction control is stopped and switched to only the control by the torque control means 30. If it is determined that the temperature difference is greater than the temperature threshold B (step S2: NO), the process returns to step S1. As described above, the correction
温度差ΔTが温度閾値A以上である、つまり条件(1)を満足するとの判定(ステップS1:YES)で、補正実施判定部33aは、操舵角センサSa(図4)からの操舵角θが設定値a以下か否かを判定する(条件(2):ステップS3)。この条件(2)に満足しなければ(ステップS3:NO)、指令電流補正制御を停止し、トルク制御手段30による制御のみに切り換える。補正実施判定部33aは、条件(1)および条件(2)を満たすと(ステップS3:YES)、指令電流補正実施を許可する(ステップS4)。その後、ステップ1に戻る。指令電流補正を実施している間、このフォローを継続しており、温度差ΔTの条件(1)または操舵角の条件(2)のいずれかが満たさなくなったらトルク制御30による制御のみを行うようにする。
In the determination that the temperature difference ΔT is equal to or greater than the temperature threshold A, that is, the condition (1) is satisfied (step S1: YES), the correction
図11は、左右モータの指令電流の補正方法を概略説明する図である。
図11(a)に示すように、例えば、左モータの温度が50℃、右モータの温度が50℃のとき、指令電流補正手段33(図6)は、左右のモータ6,6(図1)の温度差が温度閾値B以下と判定し、トルク制御手段30(図6)による制御のみを行う。この場合、トルク制御手段30(図6)は、左右モータ6,6(図1)への指令電流を補正することなくそのまま出力する。
FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a method for correcting the command current of the left and right motors.
As shown in FIG. 11 (a), for example, when the temperature of the left motor is 50 ° C. and the temperature of the right motor is 50 ° C., the command current correction means 33 (FIG. 6) includes the left and
図11(b)に示すように、例えば、左モータの温度が60℃、右モータの温度が90のとき、さらに操舵角が設定値より小さいとき、指令電流補正手段33(図6)は、アクセル信号を低減する処理をしてから指令電流を補正する。前記アクセル信号を低減する処理は、ECU21(図4)に入力される加速・減速指令を変更しないで、ECU21から与えられる指令トルクに対して制限を加える。
As shown in FIG. 11B, for example, when the temperature of the left motor is 60 ° C. and the temperature of the right motor is 90, and when the steering angle is smaller than the set value, the command current correction means 33 (FIG. 6) The command current is corrected after processing to reduce the accelerator signal. In the process of reducing the accelerator signal, the command torque supplied from the
補正方法としては、左右のモータからの出力トルクを同一トルクとするため、温度の高いモータへの指令電流を温度の低いモータへの指令電流よりも大きくする。但し、温度の高いモータのさらなる温度上昇を抑えるため、指令電流補正手段33(図4)は、左右のモータへの指令トルクにそれぞれ制限を加えた後、指令電流を補正する。 As a correction method, in order to make the output torque from the left and right motors the same torque, the command current to the motor having a high temperature is made larger than the command current to the motor having a low temperature. However, in order to suppress further temperature rise of the motor having a high temperature, the command current correction means 33 (FIG. 4) corrects the command current after limiting the command torque to the left and right motors, respectively.
以上説明した駆動制御装置によると、指令電流補正手段33は、補正実施判定部33aで条件(1)および条件(2)を満たすと判定されると、指令トルクに対し、左右のモータ6,6からそれぞれ出力される出力トルクが同一トルクとなるように指令電流を補正する制御を行う。このため、左右のモータ6,6の温度差に起因する車両の走行安定性の低下を抑制することができる。
またこの制御によると、新たな装置を追加することなく、指令電流を補正するだけで左右のモータ6,6の出力トルクを同一にできるため、前述のオイル供給量を調節するための調節装置を必要とする従来技術等よりコスト低減を図ることができる。
According to the drive control apparatus described above, the command current correcting
Further, according to this control, the output torque of the left and
指令電流補正手段33により指令電流を補正しているとき、補正実施判定部33aで前記条件を満足しないと判定されると、指令電流補正手段33による前記指令電流の補正を停止し、トルク制御手段30による制御のみに切り換える。このようにトルク制御手段30による制御のみに切り換えると、左右のモータ効率を共に高めて電費の向上を図ることができる。
When the command
指令電流補正手段33は、アクセル信号を低減する処理をしてから指令電流を補正する。このように指令電流を補正する前にアクセル信号を低減する処理を行うことで、モータ6が温度上昇することを抑制することができる。これによりモータ6の負荷を低減することができる。
The command current correction means 33 corrects the command current after performing a process of reducing the accelerator signal. By performing the process of reducing the accelerator signal before correcting the command current in this way, it is possible to suppress the temperature increase of the
他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
図12に示すように、車両は、左右のモータ6,6がそれぞれ車体1に搭載されるオンボード式の車両であっても良い。車体1に搭載された左右のモータ6、6はそれぞれドライブシャフトDFを介して車輪用軸受4に連結されて、モータ6の回転を駆動輪2に伝達する。ドライブシャフトDFは車体1がバウンド/リバウンドしても等速に回転を駆動輪2に伝達できるように、その両端に等速ジョイントを備えている。
Another embodiment will be described.
In the following description, the same reference numerals are given to the portions corresponding to the matters described in the preceding forms in each embodiment, and the overlapping description is omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in advance unless otherwise specified. The same effect is obtained from the same configuration. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.
As shown in FIG. 12, the vehicle may be an on-board vehicle in which left and
車両として、左右の前輪2輪を独立して駆動する2輪独立駆動車を適用しても良い。また車両として、左右の前輪2輪を独立して駆動し、左右の後輪2輪を独立して駆動する4輪独立駆動車を適用しても良い。
インホイールモータ駆動装置においては、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、2軸並行減速機、その他の減速機を適用可能であり、また、減速機を採用しない、所謂ダイレクトモータタイプであってもよい。
As the vehicle, a two-wheel independent drive vehicle that independently drives the left and right front wheels may be applied. Further, as the vehicle, a four-wheel independent drive vehicle that drives the left and right front wheels independently and drives the left and right rear wheels independently may be applied.
In an in-wheel motor drive device, a cycloid reducer, a planetary reducer, a two-axis parallel reducer, and other reducers can be applied, and even a so-called direct motor type that does not employ a reducer. Good.
1…車体
2…車輪(駆動輪)
4…車輪用軸受
6…モータ
7…減速機
8…インホイールモータ駆動装置
30…トルク制御手段
33…指令電流補正手段
33a…補正実施判定部
33b…指令電流補正マップ
Sa…操舵角センサ(操舵角検出手段)
Sc…モータ温度検出手段
1 ...
DESCRIPTION OF
Sc: Motor temperature detection means
Claims (7)
左右のモータの温度をそれぞれ検出するモータ温度検出手段と、
前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記モータ温度検出手段で検出される左右のモータの温度差が閾値以上で、且つ、前記操舵角検出手段で検出される操舵角が設定値以下のとき、前記トルク制御手段に与えられる指令トルクに対し、左右のモータからそれぞれ出力される出力トルクが同一トルクとなるように前記指令電流を補正する指令電流補正手段と、
を備えたことを特徴とする車両の駆動制御装置。 In a vehicle including left and right motors for individually driving left and right drive wheels, a vehicle drive control device having torque control means for controlling the torque of each motor with a command current according to a given command torque,
Motor temperature detection means for respectively detecting the temperature of the left and right motors;
Steering angle detection means for detecting the steering angle of the vehicle;
When the temperature difference between the left and right motors detected by the motor temperature detecting means is not less than a threshold value and the steering angle detected by the steering angle detecting means is not more than a set value, the command torque applied to the torque control means is On the other hand, command current correction means for correcting the command current so that the output torque output from the left and right motors is the same torque,
A vehicle drive control device comprising:
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