JP4372770B2 - モータを備える車両の制御装置 - Google Patents
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Description
さらに、請求項2に記載の発明のモータを備える車両の制御装置によれば、モータの動作状態を迅速に所定目標状態に到達させることができる。
本実施の形態によるモータを備える車両の制御装置10aは、例えば走行駆動源としてモータを備えるハイブリッド車や電動車両等の車両10に搭載され、例えば図1に示す車両10は、モータ11および内燃機関12を駆動源として備えるパラレルハイブリッド車両であり、モータ11と、内燃機関12と、トランスミッションT/Mとは直列に直結され、少なくともモータ11または内燃機関12の駆動力はトランスミッションT/Mを介して車両10の駆動輪Wに伝達されるようになっている。
PDU14は、例えばトランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調(PWM)によるPWMインバータを備え、モータ11と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ15が接続されている。
PDU14は、例えばモータ11の駆動時等において制御部13から入力されるスイッチング指令であるゲート信号(つまり、PWM信号)に基づき、PWMインバータにおいて各相毎に対をなす各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り替えることによって、バッテリ15から供給される直流電力を3相交流電力に変換し、3相のモータ11のステータ巻線への通電を順次転流させることで、各相のステータ巻線に交流のU相電流IuおよびV相電流IvおよびW相電流Iwを通電する。
また、周方向で隣り合う外周側磁石装着部34,34間において第2ロータ鉄心32の外周面32A上には回転軸Oに平行に伸びる凹溝32aが形成されている。
そして、各磁石装着孔33a,34aは回転軸Oに平行な方向に対する断面が、略周方向が長手方向かつ略径方向が短手方向の略長方形状に形成され、各磁石装着孔33a,34aには回転軸Oに平行に伸びる略長方形板状の各永久磁石21a,22aが装着されている。
これにより、内周側回転子21と外周側回転子22との回転軸O周りの相対位置に応じて、モータ11の状態を、内周側回転子21の内周側永久磁石21aと外周側回転子22の外周側永久磁石22aとの同極の磁極同士が対向配置(つまり、内周側永久磁石21aと外周側永久磁石22aとが対極配置)される弱め界磁状態から、内周側回転子21の内周側永久磁石21aと外周側回転子22の外周側永久磁石22aとの異極の磁極同士が対向配置(つまり、内周側永久磁石21aと外周側永久磁石22aとが同極配置)される強め界磁状態に亘る適宜の状態に設定可能とされている。
なお、界磁制御部53は、例えばモータ11の回転数NMの増大に伴う逆起電圧の増大を抑制するためにロータ23の界磁量を等価的に弱めるようにして電流位相を制御する弱め界磁制御の弱め界磁電流に対する目標値をd軸補正電流としてd軸電流偏差算出部52aへ出力する。
また、電力制御部54は、例えばバッテリ15の残容量等に応じた適宜の電力制御に応じてq軸目標電流Iqcを補正するためのq軸補正電流をq軸電流偏差算出部52aへ出力する。
誘起電圧定数算出部61は、位相センサ74から出力される位相θの検出信号に基づき、内周側回転子21と外周側回転子22との相対的な位相θに応じた誘起電圧定数Keを算出する。
例えば位相ロック指令算出部62は、各車輪の車輪速NWから車両10の加速度(前後加速度および横加速度)を算出し、所定期間に亘る加速度の履歴から加速度の平均値を算出する。そして、算出した加速度の平均値が所定値以上である状態において、運転者によるアクセルペダルAPの踏み込み操作量がゼロ(つまり、APOFFの状態)となる場合に、内周側回転子21と外周側回転子22との相対的な位相θを所定位相に固定することを指示する位相ロック指令を出力する。
なお、位相θに対する所定位相は、例えば加速度の平均値が所定値以上である状態において、APOFFの状態となる時点での実際の位相θや、例えば車両10の走行状態あるいは走行状態の履歴等に応じて予測されるトルクおよび回転数に対する予測値を出力可能な位相等である。
誘起電圧定数差分算出部64は、誘起電圧定数指令出力部63から出力される誘起電圧定数指令Kecから、誘起電圧定数算出部61から出力される誘起電圧定数Keを減算して得た誘起電圧定数差分ΔKeを出力する。
位相制御部65は、例えば誘起電圧定数差分算出部64から出力される誘起電圧定数差分ΔKeに応じて、この誘起電圧定数差分ΔKeをゼロとするようにして位相θを制御するための制御指令を出力する。
この判定結果が「YES」の場合には、後述するステップS03に進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS02に進む。
そして、ステップS02においては、例えばトルク指令Tqとモータ11の回転数NMとに応じたモータ11の誘起電圧定数Keに対する指令値(誘起電圧定数指令)Kecを算出し、一連の処理を終了する。
この加速度履歴算出処理では、例えば各車輪の車輪速NWから車両10の加速度(前後加速度および横加速度)を算出し、所定期間に亘る加速度の履歴から加速度の平均値を算出する。
そして、ステップS04においては、加速度履歴算出処理による算出結果(加速度履歴)は所定閾値よりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、上述したステップS02に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS05に進む。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS07に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS06に進む。
そして、ステップS06においては、誘起電圧定数指令Kecに所定上限値KeMAXを設定し、一連の処理を終了する。
この所定上限値KeMAXでは、例えば図4および図5(a)に示すように、モータ11は相対的に高トルク領域および低回転領域にて運転可能となる。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS10に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS08に進む。
そして、ステップS08においては、モータ11から出力されるトルクおよび回転数に対する指令値である目標トルクTcmdおよび目標回転数Ncmdに対し、目標トルクTcmdは所定の第1トルクT1よりも大きいか否か、または、目標回転数Ncmdは所定の第1回転数N1よりも大きいか否かを判定する。
ステップS08の判定結果が「YES」の場合には、例えば位相ロックの実行中であれば、この位相ロックを解除して、上述したステップS02に進む。
一方、ステップS08の判定結果が「NO」の場合には、ステップS09に進む。
そして、ステップS09においては、誘起電圧定数指令Kecに所定中間値KeMIDを設定し、一連の処理を終了する。
この所定中間値KeMIDでは、例えば図4および図5(b)に示すように、モータ11は相対的に中トルク領域および中回転領域にて運転可能となる。
この判定結果が「YES」の場合には、例えば位相ロックの実行中であれば、この位相ロックを解除して、ステップS11に進み、このステップS11においては、例えばトルク指令Tqとモータ11の回転数NMとに応じたモータ11の誘起電圧定数Keに対する指令値(誘起電圧定数指令)Kecを算出し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS12に進む。
そして、ステップS12においては、誘起電圧定数指令Kecに所定下限値KeMINを設定し、一連の処理を終了する。
この所定下限値KeMINでは、例えば図4および図5(c)に示すように、モータ11は相対的に低トルク領域および高回転領域にて運転可能となる。
しかも、モータ11の位相θが所定位相に固定された状態ではモータ11が要求トルクまたは要求回転数を確保することができないと判定された場合に、位相θの固定を解除することから、例えば実際にモータ11の動作状態が所定目標状態に到達しない場合に位相θの固定を解除する場合に比べて、モータ11の動作状態を迅速に所定目標状態に到達させることができる。
例えば図6に示すように、上述した実施の形態の第1変形例に係るモータを備える車両の制御装置10aの動作においては、上述した実施の形態でのステップS04の判定結果が「YES」の場合には、ステップS21に進む。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS05に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS06に進む。
例えば図7に示すように、上述した実施の形態の第2変形例に係るモータを備える車両の制御装置10aの動作においては、上述した実施の形態でのステップS04の判定結果が「YES」の場合には、ステップS31に進む。
そして、ステップS32においては、この誘起電圧定数指令Kecに応じたモータ11の出力可能トルクおよび出力可能回転数を、例えば予め設定した所定マップに対するマップ検索等により推定あるいは予測する。
なお、所定マップは、例えば図8に示すように、誘起電圧定数Keに対する所定下限値KeMINおよび所定中間値KeMIDおよび所定上限値KeMAXと、モータ11の出力可能なトルクおよび回転数との対応を示し、各値KeMIN,KeMID,KeMAXに対する出力可能なトルクおよび回転数の範囲は、所定の余裕分だけ小さな範囲となるように設定されている。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS02に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS34に進む。
そして、ステップS34においては、要求回転数が出力可能回転数未満であるか否かを判定する。
ステップS34の判定結果が「NO」の場合には、ステップS02に進む。
一方、ステップS34の判定結果が「YES」の場合には、一連の処理を終了する。
例えば図9に示すように、上述した実施の形態の第3変形例に係るモータを備える車両の制御装置10aの動作においては、上述した実施の形態でのステップS04の判定結果が「YES」の場合には、ステップS41に進む。
そして、ステップS41においては、誘起電圧定数指令Kecとして、所定中間値KeMIDを設定し、一連の処理を終了する。
21 内周側回転子(第1ロータ)
22 外周側回転子(第2ロータ)
24 固定子(ステータ)
25 位相制御装置(位相変更手段)
62 位相ロック指令算出部(位相固定手段)
75 車輪速センサ(検出手段)
ステップS02、ステップS11 解除手段
ステップS33、ステップS34 判定手段
Claims (3)
- 蓄電装置の電源供給により駆動され、車両を走行駆動あるいは内燃機関による車両の走行駆動を補助するモータを備える車両の制御装置であって、
前記モータは、各磁石片を具備すると共に互いの回転軸が同軸に配置された第1ロータおよび第2ロータと、該第1ロータおよび第2ロータの外周側または内周側に配置されたステータと、前記第1ロータと前記第2ロータとの相対的な位相を変更可能な位相変更手段とを備え、
車両の加速度状態量を検出する検出手段と、
前記加速度状態量が所定値以上である場合に、前記位相を所定位相に固定する位相固定手段とを備えることを特徴とするモータを備える車両の制御装置。 - 前記位相固定手段により前記位相が所定位相に固定された状態において、前記モータの動作状態が所定目標状態に到達可能か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果において、前記モータの動作状態が所定目標状態に到達できないと判定された場合に、前記位相の固定を解除する解除手段と
を備えることを特徴とする請求項1に記載のモータを備える車両の制御装置。 - 運転者のアクセル操作に係るアクセル開度を検出するアクセル開度センサを備え、
前記位相固定手段は、前記アクセル開度がゼロである場合に、前記位相を所定位相に固定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータを備える車両の制御装置。
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