JP2018064343A - 車両制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロック状態から脱したときの車両の飛び出しやずり下がりを防止可能な回転電機制御装置を提供することにある。
ロック判定部は、車両(90)がロック状態か否かを判断する。
モータ駆動制御部は、車両の駆動源である主機モータ(3)の回転数に係る回転数指令値を演算する回転数指令演算部(571)を有する。
モータ駆動制御部は、車両がロック状態である場合、周期的に変更される回転数指令値を用いた制御である回転数制御により、主機モータの駆動を制御する。
(一実施形態)
本発明の一実施形態を図1〜図9に示す。
図1および図2に示すように、車両制御装置としての制御装置50は、車両90に適用される。本実施形態の車両90は、主機モータ3の駆動力にて走行するEV車両である。本実施形態の主機モータ3は、永久磁石式同期型の3相交流の回転電機であって、電動機としての機能と発電機としての機能を併せ持つ、いわゆる「モータジェネレータ」である。以下適宜、主機モータ3を「MG」とし、主機モータ3が電動機として機能する場合を中心に説明する。また、主機モータ3の各相に通電される電流を相電流Iu、Iv、Iwとする。
主機モータ3には、回転角を検出する回転角センサ4が設けられる。
クラッチ81は、主機モータ3と変速機82との間に設けられ、主機モータ3と変速機82とを断続可能に構成される。
変速機82は、無段階に変速可能な無段変速機(CVT)である。
リレー部15は、主機バッテリ10と主機モータ3との導通または遮断を切り替える。リレー部15をオンすることで、主機バッテリ10と主機モータ3とが導通し、オフすることで、主機バッテリ10と主機モータ3を遮断する。
ドライブ回路21は、6つのスイッチング素子211〜216を有する3相インバータを含む。スイッチング素子211〜216は、いずれもIGBTであり、両面放熱可能に設けられる。ドライブ回路21は、冷却水が循環する図示しないインバータ冷却器により冷却される。
ドライブ回路21とリレー部15との間には、図示しない昇圧コンバータが設けられ、ドライブ回路21には、昇圧コンバータにより昇圧された電圧が印加される。
コンデンサ25は、ドライブ回路21に並列に接続される。
車両制御ユニット51、MG制御ユニット52、および、ブレーキ制御ユニット59は、CAN(Controller Area Network)等の車両通信網60を介して接続されており、情報を授受可能である。
ブレーキ制御ユニット59は、ブレーキ97を制御する。本実施形態では、ブレーキ制御ユニット59が「ブレーキ制御部」に対応する。
回転数演算部53は、回転角センサ4の検出値に基づき、主機モータ3の回転数であるMG回転数ωを演算する。
トルク制限部55は、トルク指令値trq*がトルク制限値trq_lim以下の場合、トルク指令値trq*をそのまま制限後トルク指令値trq_a*とする。トルク制限部55は、トルク指令値trq*がトルク制限値trq_limより大きい場合、トルク制限値trq_limを制限後トルク指令値trq_a*とする。
図4に示すように、冷却水温Wtが第1閾値Wt1以下の場合、トルク制限値trq_limをロック時最大制限値trq_maxとする。冷却水温Wtが第1閾値Wt1より高く、第2閾値Wt2以下の場合、冷却水温Wtが高くなるほどトルク制限値trq_limが小さくなるようにする。図4では、トルク制限値trq_limが線形的に小さくなるように記載しているが、トルク制限値trq_limが非線形的に小さくなるようにしてもよい。冷却水温Wtが第2閾値Wt2より高い場合、トルク制限値trq_limを最小制限値trq_minとする。最小制限値trq_minは、退避走行可能な程度に設定される。
回転数制御部57は、回転数指令演算部571、減算器572、制御器573、および、加算器574を有する。
減算器572は、回転数指令値ω*からMG回転数ωを減算し、回転数偏差Δωを演算する。
制御器573は、回転数偏差Δωを0にすべく、PI演算等により、変動分トルク指令値trq*_fを演算する。
加算器574は、制限後トルク指令値trq*_aに、変動分トルク指令値trq*_fを加算し、回転数制御時トルク指令値trq_ω*を演算する。
本実施形態の回転数制御は、フィードバックされるMG回転数ωと回転数指令値ω*に基づく制御であり、回転数フィードバック制御である、といえる。
そこで本実施形態では、ロック状態において、MG回転数ωを制御する回転数制御により主機モータ3を制御することで、特定相への電流集中を回避するとともに、ロック状態から脱したときの車両90の飛び出しやずり下がりを抑制する。
最初のS101では、MG制御ユニット52は、車両制御ユニット51からトルク指令値trq*を取得する。
S104では、MG制御ユニット52は、冷却水温Wtが回転数制御閾値Wt_rより高いか否かを判断する。本実施形態では、回転数制御閾値Wt_rを第2閾値Wt2とするが、第2閾値Wt2とは異なる値であってもよい。冷却水温Wtが回転数制御閾値Wt_r以下であると判断された場合(S104:NO)、S111へ移行する。すなわち冷却水温Wtが回転数制御閾値Wt_r以下の場合、冷却水温Wtに応じたパワーセーブは行うが、回転数制御は行わない。冷却水温Wtが回転数制御閾値Wt_rより高いと判断された場合(S104:YES)、S105へ移行する。
S106では、MG制御ユニット52は、車両90が登り勾配か否かを判断する。車両90が登り勾配か否かは、車両制御ユニット51から取得されるGセンサ等の検出値に基づいてMG制御ユニット52の内部で判断してもよいし、車両制御ユニット51にて車両90の傾斜状態を判断した判断結果に基づくフラグ等の情報に基づいて判断してもよい。
車両90が登り勾配であると判断された場合(S106:YES)、S107へ移行する。車両90が登り勾配ではないと判断された場合(S106:NO)、S108へ移行する。
S108では、回転数指令演算部571は、回転数指令値ω*として、非登坂時回転数指令値ωL*を演算する。
冷却水温Wtが回転数制御閾値Wt_r以下である場合(S104:NO)、または、S110に続いて移行するS111では、駆動制御部56は、回転数制御は行わず、トルク制御により駆動信号を生成する。詳細には、制限後トルク指令値trq_a*に基づいて、駆動信号を生成する。
本実施形態の主機モータ3は3相モータであるので、図6に示すように、電気角で120°以上回転させることで、少なくとも2相の電流が一度は0になるとともに、電流が最大となる相が入れ替わる。なお、相電流Iu、Iv、Iwの正負は、通電方向に対応するので、「電流が最大となる相」は、相電流Iu、Iv、Iwの絶対値が最も大きい相である。
本実施形態では、切替周期PL、PCの間に、主機モータ3が電気角で120°以上回転するように、回転数指令値ω*を設定する。
図7(a)に示すように、車両90が非登坂ロック状態である場合、切替周期PLの1周期における前半期間を正転期間とし、非登坂時回転数指令値ωL*を第1指令値ωL1*とする。また、切替周期PLの1周期における後半期間を逆転期間とし、非登坂時回転数指令値ωL*を第2指令値ωL2*とする。
これにより、図7(b)に示すように、MG回転数ωが周期的に変化する。
主機モータ3の回転量がギアバックラッシュの範囲内である場合、車軸93は回転しない。換言すると、主機モータ3がギアバックラッシュの範囲内で回転している状態であれば、ロック状態が継続される。
図10に示すように、時刻x91にてMG回転数ωが0となり、MGトルクtrqがトルク判定閾値trq_thより大きい状態が継続判定時間Xthに亘って継続すると、時刻x92にてロック判定される。また、ロック状態となることで、スイッチング素子の温度上昇に伴って冷却水温Wtが上昇すると、トルク指令値trq*が制限され、MGトルクtrqが制限される。なお、図10では、冷却水温Wtの記載を省略した。
そして、時刻x93にて、スイッチング素子212の温度が過熱異常判定値TmpHを超えると、フェイル判定され、主機モータ3の駆動を継続することができない。
車両90が登坂ロック状態である場合、切替周期PCの1周期における前半期間の登坂時回転数指令値ωC*を第1指令値ωC1*、後半期間の登坂時回転数指令値ωC*を第2指令値ωC2*とする。
登坂ロック状態にて、主機モータ3を逆回転させると、車両90がずり下がる虞がある。そこで、登坂ロック状態における回転数制御では、第1指令値ωC1*と正の値であって、例えば60[rpm]とする。また、第2指令値ωC2*を0とする。第2指令値ωC2*は、第1指令値ωC1*とは異なる正の値としてもよい。
また、ロック状態において、冷却水温Wtの高温状態が続く場合、ブレーキ制御ユニット59によりブレーキ97を制御することで車両90を制動させて主機モータ3を停止させる。
主機モータ3を停止すれば、素子温度や冷却水温を低下する。
また、ロック状態におけるMG回転数ωを制御しているので、ロック状態を脱したときにも、回転数の急変が生じず、ドライバが予期しない飛び出しやずり下がり等を防ぐことができる。
ロック判定部54は、車両90がロック状態か否かを判定する。
駆動制御部56は、車両90の駆動源である主機モータ3の回転数の制御に係る回転数指令値ω*を演算する回転数指令演算部571を有する。駆動制御部56は、車両90がロック状態である場合、周期的に変更される回転数指令値ω*を用いた制御である回転数制御により、主機モータ3の駆動を制御する。
これにより、回転数指令値ω*を適切に切り替えることができる。
回転数指令演算部571は、車両90が登り勾配にてロック状態となる登坂ロック状態のとき、第1指令値ωC1*を正の値、第2指令値ωC2*を0または第1指令値ωC1*とは異なる正の値とする。これにより、車両90のずり下がりを防ぐことができる。
また、回転数指令演算部571は、車両90が登り勾配以外でロック状態となる非登坂ロック状態のとき、第1指令値ωL1*を正の値、第2指令値ωL2*を負の値とする。これにより、主機モータ3の正転と逆転とを周期的に繰り返すことができる。
回転数指令演算部571は、非登坂ロック状態のとき、主機モータ3の駆動範囲がギアバックラッシュの範囲内となるように、第1指令値ωL1*および第2指令値ωL2*を決定する。ギアバックラッシュの範囲内にて主機モータ3を駆動するので、主機モータ3の駆動は駆動輪95に伝達されない。これにより、ドライバに違和感を与えることなく、MG回転数ωを周期的に切り替えることができる。
これにより、特定相への電流集中を適切に防ぐことができる。
これにより、車両90のロック状態を適切に判定することができる。
これにより、MG回転数ωの変動が駆動輪95側に伝達されにくくなるので、MG回転数ωを変動させることによるドラビリの悪化を抑制することができる。
主機モータ3にて車両90のロック状態を継続できない場合、ブレーキ97を制御することで、車両90のずり下がりを適切に防ぐことができる。
(ア)回転数制御
上記実施形態では、第1指令値と第2指令値とを交互に切り替えることで、回転数指令値を周期的に切り替える。他の実施形態では、3つ以上の値を順次切り替えることで、回転数指令値を周期的に切り替えるようにしてもよい。また、回転数指令値は、どのように周期的に変更されてもよい。
上記実施形態では、車両が登り勾配の場合と登り勾配以外の場合とで、第1指令値および第2指令値を異なる値とする。他の実施形態では、車両の傾斜状態によらず、同一の回転数指令値を用いてもよい。
上記実施形態では、回転数制御を行う際、クラッチを半クラッチ状態に制御する。他の実施形態では、図5中のS105を省略し、半クラッチ制御を行わず、回転数制御時においてもクラッチを完全係合状態としてもよい。また、クラッチを設けなくてもよい。
上記実施形態では、制御装置には、車両制御ユニット、MG制御ユニット、および、ブレーキ制御ユニットの3つの制御ユニットが含まれる。他の実施形態では、制御装置を構成する制御ユニットは、2つ以下、あるいは、4つ以上であってもよい。また、各制御ユニットが通信等にて情報を授受可能であれば、回転数制御等に係る各処理は、いずれの制御ユニットにて実施してもよい。
上記実施形態では、主機モータは、永久磁石式の3相交流の回転電機である。他の実施形態では、主機モータとしてどのようなものを用いてもよい。
(エ)車両
上記実施形態では、電源システム制御装置が適用される車両は、1つの主機モータの動力を用いて走行するEV車両である。他の実施形態では、主機モータは、複数であってもよい。他の実施形態では、回転電機制御装置が適用される車両は、EV車両に限らず、車両の駆動源として主機モータに加えエンジンを備えるハイブリッド車や、燃料電池車であってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
50・・・制御装置(車両制御装置)
51・・・車両制御ユニット(クラッチ制御部)
52・・・MG制御ユニット
54・・・ロック判定部
56・・・駆動制御部(モータ駆動制御部)
57・・・回転数制御部
571・・・回転数指令演算部
59・・・ブレーキ制御ユニット(ブレーキ制御部)
90・・・車両
Claims (10)
- 車両(90)がロック状態か否かを判定するロック判定部(54)と、
前記車両の駆動源である主機モータ(3)の回転数の制御に係る回転数指令値を演算する回転数指令演算部(571)を有するモータ駆動制御部(56)と、
を備え、
前記モータ駆動制御部は、前記車両がロック状態である場合、周期的に変更される前記回転数指令値を用いた制御である回転数制御により、前記主機モータの駆動を制御する車両制御装置。 - 前記回転数指令演算部は、前記回転数指令値として、第1指令値と第2指令値とを交互に切り替える請求項1に記載の車両制御装置。
- 前記主機モータを正転方向に回転させる前記回転数指令値を正、逆転方向に回転させる前記回転数指令値を負とすると、
前記回転数指令演算部は、
前記車両が登り勾配にてロック状態となる登坂ロック状態のとき、前記第1指令値を正の値、前記第2指令値を0または前記第1指令値とは異なる正の値とし、
前記車両が登り勾配以外にてロック状態となる非登坂ロック状態のとき、前記第1指令値を正の値、前記第2指令値を負の値とする請求項2に記載の車両制御装置。 - 前記主機モータと駆動輪(95)との間には、ギアバックラッシュが存在しており、
前記回転数指令演算部は、前記非登坂ロック状態のとき、前記主機モータの駆動範囲が前記ギアバックラッシュの範囲内となるように前記第1指令値および前記第2指令値を決定する請求項3に記載の車両制御装置。 - 前記回転数指令演算部は、前記第1指令値と前記第2指令値を切り替える切替周期の1周期にて、前記主機モータが電気角120°以上回転するように、前記第1指令値および前記第2指令値を決定する請求項2〜4のいずれか一項に記載の車両制御装置。
- 前記ロック判定部は、前記主機モータの回転数がロック判定閾値より小さく、かつ、前記主機モータのトルクがトルク判定閾値より大きい状態が所定の継続判定時間に亘って継続した場合、前記車両がロック状態であると判定する請求項1〜5のいずれか一項に記載の車両制御装置。
- 前記モータ駆動制御部は、前記車両がロック状態であって、かつ、前記主機モータに供給される電力を変換するインバータ(20)を冷却する冷却水の温度が回転数制御閾値より高い場合、前記回転数制御を行う請求項1〜6のいずれか一項に記載の車両制御装置。
- 前記車両がロック状態の場合、前記主機モータに供給される電力を変換するインバータ(20)を冷却する冷却水の温度に基づき、前記主機モータから出力されるトルクを制限するトルク制限部(55)を備える請求項1〜7のいずれか一項に記載の車両制御装置。
- 前記主機モータと駆動軸(91)との間に設けられるクラッチ(81)を制御するクラッチ制御部(51)を備え、
前記クラッチ制御部は、前記回転数制御を行うとき、前記クラッチの係合状態を、完全係合状態と完全離間状態との間の半クラッチ状態に制御する請求項1〜8のいずれか一項に記載の車両制御装置。 - 前記車両がロック状態であって、前記車両の移動量がずり下がり判定閾値より大きいと判定された場合、ブレーキ(97)を制御して前記車両を停止させるブレーキ制御部(59)を備える請求項1〜9のいずれか一項に記載の車両制御装置。
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