JP5412845B2 - Vehicle motor control apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド車両のモータを制御する技術に関する。 The present invention relates to a technique for controlling a motor of a hybrid vehicle.
特許文献1では、回転センサレス制御と回転センサ制御とをモータ回転数に応じて切り換えて行うことを開示している。回転センサレス制御では、センサでモータ回転角を検出することなくモータを制御している。また、回転センサ制御では、センサで検出したモータ回転角を基にモータを制御している。ここで、センサとしてクランク角センサを用いている。
しかし、特許文献1のようにクランク角センサを用いたモータ制御(回転センサ制御)では、レゾルバ等の高度な回転センサを用いたモータ制御に比べて制御性が劣るという問題があった。その反面、モータ制御にレゾルバを用いてしまうと、レゾルバが大型のセンサであり高価であるため、モータ制御のシステム全体が、大型化、高コスト化してしまう。
本発明の課題は、簡易なセンサでも最適にモータ制御を行うことである。
However, motor control (rotation sensor control) using a crank angle sensor as in
An object of the present invention is to optimally perform motor control even with a simple sensor.
前記課題を解決するために、本発明は、センサを用いることなくモータの回転角を推定してモータを制御するセンサレス制御とセンサの検出値を用いるモータ制御とをモータの回転状態に応じて切り換えてモータを制御する。そして、本発明は、前記モータ回転状態判定手段が前記モータの回転が過渡変動状態にあるか否かの判定、前記アクセル開度センサが検出した前記アクセル開度が所定値よりも大きいか否かの判定、前記ブレーキ状態センサの検出結果に基づき前記ブレーキペダルが操作状態である又は前記パーキングブレーキが操作状態であるか否かの判定、という少なくとも三つの判定を行う構成であり、前記過渡変動状態にあると判定した場合、前記アクセル開度が所定値よりも大きいと判定した場合、若しくは、前記ブレーキペダルが操作状態である又は前記パーキングブレーキが操作状態であると判定された場合には、センサレス制御からセンサの検出値を用いるモータ制御に切り換えてモータを制御する。さらに、本発明は、前記センサレス制御の制御域と前記センサの検出値を用いるモータ制御の制御域との相互の切り換え領域で、前記センサレス制御で推定したモータの回転角とセンサの検出値から得たモータ回転角とを用いてモータを制御する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention switches between sensorless control for controlling the motor by estimating the rotation angle of the motor without using a sensor and motor control using the detection value of the sensor according to the rotation state of the motor. Control the motor. In the present invention, the motor rotation state determination means determines whether the rotation of the motor is in a transient fluctuation state, and whether the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor is greater than a predetermined value. And determining whether or not the brake pedal is in an operating state or whether the parking brake is in an operating state based on the detection result of the brake state sensor, and the transient variation state If it is determined that the accelerator opening is greater than a predetermined value, or if it is determined that the brake pedal is in an operating state or the parking brake is in an operating state, the sensorless The motor is controlled by switching from control to motor control using the detection value of the sensor. Furthermore, the present invention provides a switching area between the control range of the sensorless control and the control range of the motor control using the detection value of the sensor, and is obtained from the rotation angle of the motor estimated by the sensorless control and the detection value of the sensor. The motor is controlled using the motor rotation angle.
本発明によれば、モータの回転状態に適合させてセンサレス制御とセンサの検出値を用いた制御とを切り換えてモータ制御を行うことで、簡易なセンサでも最適にモータ制御を行うことができる。
また、本発明によれば、センサレス制御の制御域とセンサの検出値を用いるモータ制御の制御域との相互の切り換え領域で、センサレス制御で推定したモータの回転角とセンサの検出値から得たモータ回転角とを用いてモータを制御することで、前記切り換え領域では、適切なモータ回転角を用いてモータを制御できる。
According to the present invention, motor control can be performed optimally even with a simple sensor by switching between sensorless control and control using the detected value of the sensor in accordance with the rotational state of the motor.
Further, according to the present invention, in the switching region between the control range of sensorless control and the control range of motor control using the detection value of the sensor, obtained from the rotation angle of the motor estimated by the sensorless control and the detection value of the sensor. By controlling the motor using the motor rotation angle, the motor can be controlled using an appropriate motor rotation angle in the switching region.
本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
(第1の実施形態)
第1の実施形態は、本発明を適用したモータ制御装置である。
図1は、モータ制御装置を備えた車両を示す。図1に示す車両は、パラレルハイブリッド車の構成例となる。図1に示すように、この車両は、走行駆動力を発生するエンジン1の出力軸に直接的に或いはギア等の動力伝達機能を介してモータ2を連結している。本実施形態では、エンジン1とモータ2とを同軸上で直結し、エンジン1及びモータ2の駆動力をトランスミッション4を経て駆動輪(例えば前輪)5に伝達する。そして、この車両は、高電圧バッテリ3からの電力によって駆動アシスト力をモータ2により発生する。さらに、この車両は、モータ2の回生電力によってバッテリ3を充電する。なお、車両は、エンジン1とモータ2とがギア結合する車両であっても良い。
A mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
The first embodiment is a motor control device to which the present invention is applied.
FIG. 1 shows a vehicle equipped with a motor control device. The vehicle shown in FIG. 1 is a configuration example of a parallel hybrid vehicle. As shown in FIG. 1, this vehicle has a
この車両は、エンジン1及びモータ2を制御するHEV(Hybrid Electric Vehicle)制御系として、エンジン制御手段としてのエンジン制御ユニット(エンジンECU(ElectronicControl Unit))11、トランスミッション制御ユニット(トランスミッションECU)12、モータ制御手段としてのモータ制御ユニット(モータECU)30、バッテリ管理ユニット(バッテリECU)13、及びHEVシステム全体を統括するハイブリッド制御ユニット(HEV_ECU)14を有する。各ECU11,12,13,14,30は、マイクロコンピュータを中心として構成され、各種インターフェースや周辺回路等を有する。
The vehicle includes an HEV (Hybrid Electric Vehicle) control system that controls the
また、この車両は、センサ類として、エンジン1のクランク角を検出するクランク角センサ6、及びカム角を検出するカム角センサ7を有する。各センサ6,7は、検出値をエンジンECU11に出力する。
また、この車両は、アクセル開度センサ(又はアクセルポジションセンサ(APS))17、車輪速センサ18及びブレーキ状態センサ19を有する。アクセル開度センサ17は、アクセルペダルの踏込み量を検出する。車輪速センサ18は、車輪(例えば駆動輪5)の車輪速を検出する。ブレーキ状態センサ19は、ブレーキ状態を検出する。具体的には、ブレーキ状態センサ19は、図示しないブレーキペダルの操作状態を検出する。また、ブレーキ状態センサ19は、パーキングブレーキ(PKB)の操作状態を検出する。各センサ17,18,19は、検出値をモータECU30に出力する。また、アクセルポジションセンサ17は、検出値をHEV_ECU14に出力する。
The vehicle also includes a
The vehicle also includes an accelerator opening sensor (or accelerator position sensor (APS)) 17, a
エンジンECU11は、エンジン1のスロットル開度、点火時期、燃料噴射量等のパラメータを演算する。エンジンECU11は、演算したそれらのパラメータの制御信号を、エンジン1のクランク角センサ6及びカム角センサ7からの情報に基づいて決定した制御タイミングで出力する。これにより、エンジンECU11は、エンジン1の出力を制御する。
The
トランスミッションECU12は、予め設定された変速スケジュールに従ってトランスミッション4の変速段を制御する。
モータECU30は、モータ駆動回路15を介してモータ2を制御する。モータECU30は、状況に応じて、センサで検出したモータ2の回転数を用いてモータ2を制御したり、センサレスでモータ2を制御したりする。モータECU30の構成については、後で詳述する。
The
The
モータ2は、永久磁石型ロータを有する同期モータ、或いは永久磁石無しの突極型ロータを有するレラクタンスモータである。モータ2は、回転磁界を形成する三相のステータコイルがモータ駆動回路15から高圧リレー16を経てバッテリ3に接続される形態をなす。
このモータ2は、モータECU30からの制御信号によってモータ駆動回路15の各相毎のスイッチング素子がON,OFFされ、バッテリ3から供給される電流によって出力軸のロータが回転する(通常の力行動作)。そして、このモータ2は、外力によってロータを強制回転させることで、ステータコイルから起電力を発生する発電機としても動作し、バッテリ3を充電することができる(回生動作)。
The
In the
バッテリECU13は、バッテリ3の充電状態(SOC:State of charge)で示される残存容量、バッテリ3における入出力可能な最大電力で示される入出力可能パワー量、バッテリ3の劣化度等によりバッテリ状態を把握する。バッテリECU13は、把握したバッテリ状態を基に、バッテリ3の冷却や充電の制御、異常検出及び異常検出時の保護動作等を管理する。
The
HEV_ECU14は、アクセル開度センサ17からの信号に対応する要求トルク(ドライバーの要求する車両駆動トルク)を得る。また、HEV_ECU14は、要求トルクに対してエンジン1で分担するトルクとモータ2で分担するトルクとの分配率を決定する。そして、HEV_ECU14は、そのトルク分配率に応じた制御制令をエンジンECU11及びモータECU30に出力する。また、HEV_ECU14は、バッテリ3とモータ駆動回路15との間の電力ラインを開閉する高圧リレー16を開閉制御する。
この車両では、図1中に破線で示すように、各ECU11,12,13,14,30を例えばCAN(Controller Area Network)等の通信ラインを介して双方向通信可能に接続している。これにより、各ECU11,12,13,14,30は、互いの制御情報や制御対象の動作状態に係わるセンシング情報を相互に通信している。
The
In this vehicle, as indicated by broken lines in FIG. 1, the
図2は、エンジン1の回転センサ系の構成を説明するための図である。
図2に示すように、エンジン1は、燃焼室21内の混合気を点火プラグ22からのスパークによって着火・燃焼させ、燃焼に伴うピストン23の往復動をクランクシャフト24の回転運動に変換する通常の火花点火式エンジンである。エンジン1は、出力軸であるクランクシャフト24にクランク角検出用のクランクロータ25を軸着している。
クランクロータ25には、その外周に沿って複数の被検出部を所定間隔で形成している。クランクロータ25の被検出部と所定間隔をもってクランク角センサ6を対向配置している。クランク角センサ6は、例えば電磁ピックアップ式のセンサである。クランク角センサ6は、クランクロータ25の回転に伴う被検出部の通過により、所定クランク角毎のパルス列(例えば、10°CA毎のパルス列)をクランク角信号としてエンジンECU11に出力する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the rotation sensor system of the
As shown in FIG. 2, the
In the
また、エンジン1の上部には、クランクシャフト24に対して1/2回転し、吸気バルブ及び排気バルブを開閉駆動するためのカムシャフト26を配置している。カムシャフト26には、カム角検出用のカムロータ27を軸着している。カムロータ27には、その外周に沿って複数の被検出部を所定間隔で形成している。カムロータ27の被検出部と所定間隔をもってカム角センサ7を対向配置している。
In addition, a
カム角センサ7は、例えば電磁ピックアップ式のセンサである。カム角センサ7は、カムロータ27の回転に伴う被検出部の通過により、クランク角信号に対して規定のタイミングのパルス列をカム角信号としてエンジンECU11に出力する。このカム角信号は、特定気筒の圧縮上死点を含むパルス列(例えば、#1気筒の0°CA,120°CA毎のパルス列)となる。エンジンECU11では、燃料噴射や点火の対象気筒を判別するための気筒判別信号としてカム角信号を用いる。
The
図3は、モータECU(モータ制御部)30の具体的な構成を示す。また、図1に示すモータ駆動回路15は、図3に示すインバータ15aに相当する。
図3に示すように、モータECU30は、電流指令値演算部31、減算器32a,32b、PI演算器33a,33b、3相変換部34、PWM信号発生部35、dq変換部36、モータ回転角推定部37、スイッチ38、モータ回転角演算部39、モータ回転状態判定部40、モータ回転速度演算部41及びモータ回転角補正部42を有する。
FIG. 3 shows a specific configuration of the motor ECU (motor control unit) 30. Further, the
As shown in FIG. 3, the
電流指令値演算部31は、トルク指令値Tm及びモータ回転速度Vmを基に、現在の動作点の最高効率となるようなd軸及びq軸電流指令Id*,Iq*を決定する。トルク指令値Tmは、HEV_ECU14からの出力値である。また、モータ回転速度Vmは、後述のモータ回転速度演算部41からの出力値である。例えば、電流指令値演算部31は、マップを有しており、そのマップを参照して、トルク指令値Tm及びモータ回転速度Vmを基に、d軸及びq軸電流指令Id*,Iq*を決定する。ここで、d軸電流指令Id*は、モータ回転子の磁束方向(d軸)の電流指令である。q軸電流指令Iq*は、モータ回転子の磁束方向に直交する方向(q軸)の電流指令である。電流指令値演算部31は、決定したd軸及びq軸電流指令Id*,Iq*を各減算器32a,32bに出力する。
Based on the torque command value Tm and the motor rotation speed Vm, the current command
減算器32aでは、d軸電流指令Id*と現在のd軸電流Idとの偏差ΔIdを算出する。また、減算器32bでは、q軸電流指令Iq*と現在のq軸電流Iqとの偏差ΔIqを算出する。減算器32a,32bは、算出した偏差ΔId,ΔIqを、対応する各PI演算器33a,33bに出力する。
PI演算器33aは、入力された偏差ΔIdを基に、PI制御演算によりd軸電圧指令Vd*を算出する。また、PI演算器33bは、入力された偏差ΔIqを基に、PI制御演算によりq軸電圧指令Vq*を算出する。PI演算器33a,33bは、算出したd軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*を3相変換部34及びモータ回転角推定部37に出力する。
The
The
3相変換部34は、d軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*を、d軸及びq軸からU,V,Wの3軸に座標変換して三相のモータ駆動電圧指令Vu*,Vv*,Vw*を得る。このとき、3相変換部34は、モータ回転角θを基に座標変換する。3相変換部34は、そのように変換して得たモータ駆動電圧指令Vu*,Vv*,Vw*をPWM信号発生部35に出力する。
The three-
PWM信号発生部35は、モータ駆動電圧指令Vu*,Vv*,Vw*を変換して各相のPWM制御信号Pu,Pv,Pwを得る。この変換は、例えばモータ駆動電圧指令Vu*,Vv*,Vw*を所定周波数の三角波と比較しPWM制御信号のデューティ比を決定することで行う。PWM信号発生部35は、そのように変換して得たPWM制御信号Pu,Pv,Pwをインバータ15a(モータ駆動回路15)に出力する。
The
インバータ15aは、バッテリ3からの直流電圧を正極母線および負極母線間に受け、これを3相の交流電流に変換する。具体的には、インバータ15aは、2つのスイッチング素子の直列接続からなるアームが正極母線と負極母線間に3つ接続された構成であり、各アームの中点が3相の出力になっている。そして、各相のPWM制御信号Pu,Pv,Pwにより各アームの2つのスイッチング素子を相補的にオンすることで、各アームの中点よりモータ駆動電流をモータ2に出力する。モータ2は、このモータ駆動電流が供給されることで出力トルク指令に応じた出力で駆動する。例えば、インバータ15aの正極母線と負極母線間には、バッテリ3からの直流電圧入力側には電圧安定化するためのコンデンサを設けている。
インバータ15aからの各相の出力電流Iu,Iv,Iwを電流センサ51u,51v,51wにより検出する。電流センサ51u,51v,51wは、検出した出力電流Iu,Iv,Iwをdq変換部36に出力する。
dq変換部36は、出力電流Iu,Iv,Iwを変換してd軸及びq軸検出電流(現在のd軸及びq軸電流)Id,Iqに得る。このとき、dq変換部36は、モータ回転角θを基に座標変換する。dq変換部36は、そのように変換して得たd軸及びq軸検出電流Id,Iqを減算器32a,32b及びモータ回転角推定部37に出力する。
Output currents Iu, Iv, Iw of each phase from the
The
モータ回転角推定部37は、dq変換部36からのd軸及びq軸検出電流Id,Iq及びPI演算器33a,33bからのd軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*を基に、モータ回転数を推定する。モータ回転角推定部37は、推定したモータ回転角(回転子位置)θをスイッチ38の第1接点38a及びモータ回転角補正部42に出力する。
スイッチ38は、第2接点38bにモータ回転角演算部39を接続している。スイッチ38は、スイッチングにより、第1接点38a及び第2接点38bの何れかと第3接点38cとを接続するようになっている。第3接点38cの出力(モータ回転角θ)は、モータ回転角補正部42に入力される。
モータ回転角演算部39は、クランク角センサ6の検出値を基に、モータ回転角(回転子位置)θを演算(推定)する。例えば、モータ回転角演算部39は、車両構造におけるクランク角センサ6とモータ2との接続関係を基に、モータ回転角θを演算(推定)する。
The motor rotation
The
The motor rotation
具体的には、エンジン1に同軸上で直結されるモータ2に対して特定の位置を基準としてクランク角センサ6を取付けている。例えば、モータ2が永久磁石式型ロータを有する場合には、図4(a)に示すように、クランク角センサ6の特定位置(例えば#1気筒の圧縮上死点前10°CA)と、モータ2のロータに配設された永久磁石2AのN極中心とを合わせて基準位置Rとする。そして、この基準位置Rを共通として、クランク角センサ6の検出位置とモータ2の推定回転位置とを合わせる。また、モータ2が永久磁石無しの突極型ロータを有する場合には、図4(b)に示すように、クランク角センサ6の特定位置(例えば#1気筒の圧縮上死点前10°CA)と、モータ2のロータの突極部2Bの中心とを合わせて基準位置Rとする。そして、この基準位置Rを共通として、クランク角センサ6の検出位置とモータ2の推定回転位置とを合わせる。
Specifically, a
これにより、クランク角センサ6からの回転位置情報とモータ2の推定回転位置情報とを同一基準の回転情報とすることができるため、これを利用し、クランク角センサ6を基に、モータ回転角θを演算(推定)する。モータ回転角演算部39は、算出したモータ回転角θをスイッチ38の第2接点38b及びモータ回転角補正部42に出力する。
モータ回転速度演算部41は、モータ回転角θを基に、モータ回転速度Vmを算出する。具体的には、モータ回転速度演算部41は、モータ回転角θの時間変化率からモータ回転速度Vmを算出する。モータ回転速度演算部41は、算出したモータ回転速度Vmを電流指令値演算部31に出力する。
モータ回転状態判定部40は、モータ回転状態を基に、スイッチ38のスイッチングを制御する。具体的には、モータ回転状態判定部40は、アクセル開度センサ17、車輪速センサ18及びブレーキ状態センサ19の検出値を基に推定されるモータ回転状態に応じてスイッチ38のスイッチングを制御する。
As a result, the rotational position information from the
The motor rotation
The motor rotation
図5は、モータ回転状態判定部40の判定処理の処理手順を示す。図5に示すように、先ずステップS1において、モータ回転状態判定部40は、車輪速センサ17が検出した前輪(駆動輪5)の車輪速Vfが、車輪速センサ17が検出した後輪の車輪速Vrに対し所定値αよりも大きいか否かを判定する。ここで、所定値αは、該判定処理に適した実験値、経験値又は理論値である。モータ回転状態判定部40は、前輪の車輪速Vfが後輪の車輪速Vrに対し所定値αよりも大きい場合(Vf>Vr+α)、モータ2の回転が過渡変動状態にあると判定して、ステップS6に進む。また、モータ回転状態判定部40は、そうでない場合(Vf≦Vr+α)、ステップS2に進む。
FIG. 5 shows a processing procedure of determination processing of the motor rotation
なお、車輪速センサ17が検出した前輪(駆動輪5)の車輪速Vfと車輪速センサ17が検出した後輪の車輪速Vrとの差分(Vf−Vr)の絶対値が所定値αよりも大きいか否かを判定することもできる。この場合、モータ回転状態判定部40は、その差分(Vf−Vr)の絶対値が所定値αよりも大きい場合(|Vf−Vr|>α)、ステップS6に進む。また、モータ回転状態判定部40は、そうでない場合(|Vf−Vr|≦α)、ステップS2に進む。
The absolute value of the difference (Vf−Vr) between the wheel speed Vf of the front wheel (drive wheel 5) detected by the
ステップS2では、モータ回転状態判定部40は、車輪速センサ17が検出した前輪(駆動輪5)の加速度(車輪速加速度)afを算出し、算出した加速度afが所定値(しきい値)βよりも大きいか否かを判定する。ここで、所定値βは、該判定処理に適した実験値、経験値又は理論値である。モータ回転状態判定部40は、前輪の加速度afが所定値βよりも大きい場合(af>β)、モータ2の回転が過渡変動状態にあると判定して、ステップS6に進む。また、モータ回転状態判定部40は、そうでない場合(af≦β)、ステップS3に進む。
In step S2, the motor rotation
ステップS3では、モータ回転状態判定部40は、車輪速センサ17が検出した前輪(駆動輪5)の加速度(車輪速加速度)afが所定値−βよりも小さいか否かを判定する。すなわち、車輪の加速度afの減速度の絶対値が、所定値βの絶対値よりも大きいか否かを判定する。モータ回転状態判定部40は、前輪の加速度afが所定値−βよりも大きい場合(af<−β)、モータ2の回転が過渡変動状態にあると判定して、ステップS6に進む。また、モータ回転状態判定部40は、そうでない場合(af≧−β)、ステップS4に進む。
In step S3, the motor rotation
ステップS4では、モータ回転状態判定部40は、アクセル開度センサ17が検出したアクセル開度ACCが所定値(しきい値)ACCthよりも大きいか否かを判定する。ここで、所定値ACCthは、該判定処理に適した実験値、経験値又は理論値である。モータ回転状態判定部40は、アクセル開度ACCが所定値ACCthよりも大きい場合(ACC>ACCth)、ステップS6に進む。また、モータ回転状態判定部40は、そうでない場合(ACC≦ACCth)、ステップS5に進む。
In step S4, the motor rotation
ステップS5では、モータ回転状態判定部40は、ブレーキ状態センサ19の検出結果を基に、ブレーキペダルがON(操作)されているか、又はパーキングブレーキがON(操作)されているか否かを判定する。モータ回転状態判定部40は、ブレーキペダル及びパーキングブレーキの少なくとも一方がONされている場合、ステップS6に進む。また、モータ回転状態判定部40は、そうでない場合(ブレーキペダル及びパーキングブレーキの何れもOFF)、モータ2の回転が定常状態にあるとして、該図5に示す処理を終了する。
In step S5, the motor rotation
ステップS6では、モータ回転状態判定部40は、スイッチ38をONにする。具体的には、モータ回転状態判定部40は、第2接点38bと第3接点38cとを接続する。なお、通常時(スイッチ38がOFF時)は、第1接点38aと第3接点38cとを接続している(図3に示すスイッチング状態にしている)。
以上のような処理手順により、モータ回転状態判定部40は判定処理を行う。
モータ回転角補正部42は、モータ回転角を補正する。
In step S <b> 6, the motor rotation
The motor rotation
The motor rotation
図6は、モータ回転角補正部42の補正処理の処理手順を示す。図6に示すように、先ずステップS11において、モータ回転角補正部42は、モータ制御が切り換えられたか否かを判定する。具体的には、モータ回転状態判定部40の判定処理でスイッチ38の切り換えがなされたか否かを判定する。すなわち、スイッチ38がOFF(センサレス制御)からON(センサ制御)に切り換わったか、又はスイッチ38がON(センサ制御)からOFF(センサレス制御)に切り換わったか否かを判定する。モータ回転角補正部42は、モータ制御が切り換えられた場合、ステップS12に進む。また、モータ回転角補正部42は、そうでない場合、すなわち、センサレス制御(センサレス制御モード)及びセンサ制御(センサ制御モード)の何れかに維持されている場合、該図6に示す処理を終了する。
FIG. 6 shows the processing procedure of the correction process of the motor rotation
ステップS12では、モータ回転角補正部42は、コンバインモードを実施する。コンバインモードでは、モータ回転角の補正を実施する。
具体的には、センサレス制御モードからセンサ制御モードに切り換わる場合には、センサ制御モードに近づくほど、モータ回転角推定部37が出力するモータ回転角に、モータ回転角演算部39が出力するモータ回転数を徐々に反映させていく。例えば、センサ制御モードに近づくほど、モータ回転角推定部37が出力するモータ回転角の重み付けを小さくするとともに、モータ回転角演算部39が出力するモータ回転角の重み付けを大きくして、モータ回転角を算出する。
In step S12, the motor rotation
Specifically, when the sensorless control mode is switched to the sensor control mode, the motor output by the motor rotation
また、センサ制御モードからセンサレス制御モードに切り換わる場合には、センサレス制御モードに近づくほど、モータ回転角演算部39が出力するモータ回転数に、モータ回転角推定部37が出力するモータ回転角を徐々に反映させていく。例えば、センサレス制御モードに近づくほど、モータ回転角推定部37が出力するモータ回転角の重み付けを大きくするとともに、モータ回転角演算部39が出力するモータ回転角の重み付けを小さくして、モータ回転角を算出する。
In addition, when switching from the sensor control mode to the sensorless control mode, the closer to the sensorless control mode, the motor rotation angle output from the motor rotation
ここで、センサ制御モードとセンサレス制御モードとの間でモードが切り換わる際の一定領域で、コンバインモードを実施する。例えば、時間等の所定条件で規定した一定領域でコンバインモードを実施する。これにより、例えば、センサレス制御モードからセンサ制御モードに切り換わる場合には、時間等の所定条件で規定した一定領域内で、センサ制御モードに近づくほど、モータ回転角推定部37が出力するモータ回転角の重み付けを小さくするとともに、モータ回転角演算部39が出力するモータ回転角の重み付けを大きくして、モータ回転角を算出する。
Here, the combine mode is performed in a certain region when the mode is switched between the sensor control mode and the sensorless control mode. For example, the combine mode is performed in a certain area defined by a predetermined condition such as time. Thereby, for example, when switching from the sensorless control mode to the sensor control mode, the motor rotation output by the motor rotation
モータ回転角補正部42は、以上のようにモータ回転角を補正し、補正したモータ回転角(最終的に決定したモータ回転角、最終角度)θを3相変換部34、dq変換部36及びモータ回転速度演算部41に出力する。
また、モータ回転角補正部42は、モータ制御が切り換えられていない場合、すなわち、センサレス制御(センサレス制御モード)及びセンサ制御(センサ制御モード)の何れかが維持されている場合、その制御に応じたモータ回転角を出力する。すなわち、モータ回転角補正部42は、センサレス制御(センサレス制御モード)の場合には、スイッチ38から出力されるモータ回転角推定部37からのモータ回転角(最終的に決定したモータ回転角、最終角度として)を3相変換部34、dq変換部36及びモータ回転速度演算部41に出力する。また、モータ回転角補正部42は、センサ制御(センサ制御モード)の場合には、スイッチ38から出力されるモータ回転角演算部39からのモータ回転角(最終的に決定したモータ回転角、最終角度として)を3相変換部34、dq変換部36及びモータ回転速度演算部41に出力する。
The motor rotation
Further, when the motor control is not switched, that is, when either sensorless control (sensorless control mode) or sensor control (sensor control mode) is maintained, the motor rotation
(動作及び作用)
(1)モータ回転状態判定部40の判定処理により次のようにモータECU30が動作する。
(1−1)図7は、前輪の車輪速Vf及び後輪の車輪速Vr(図7(a))とスイッチ38の状態(図7(b))との関係を示す。
モータECU30は、図7(a)に示すように前輪の車輪速Vfが後輪の車輪速Vrに対し所定値αよりも大きくなると(Vf>Vr+α)、図7(b)に示すようにスイッチ38をONにする。
これにより、モータECU30は、モータ回転角演算部39がクランク角センサ6の検出値を基に算出したモータ回転角θを3相変換部34、dq変換部36及びモータ回転速度演算部41に出力する。3相変換部34、dq変換部36及びモータ回転速度演算部41は、入力されたモータ回転角θを基に、モータ2を駆動制御するための各種処理を行う。すなわち、モータECU30は、センサを使用したモータ制御を行う。
(Operation and action)
(1) The
(1-1) FIG. 7 shows the relationship between the front wheel speed Vf and the rear wheel speed Vr (FIG. 7A) and the state of the switch 38 (FIG. 7B).
When the wheel speed Vf of the front wheel becomes larger than a predetermined value α with respect to the wheel speed Vr of the rear wheel (Vf> Vr + α) as shown in FIG. 7 (a), the
Accordingly, the
また、モータECU30は、図7(a)に示すように前輪の車輪速Vfが後輪の車輪速Vrに対し所定値αよりも大きくないとき(Vf≦Vr+α)、図7(b)に示すようにスイッチ38をOFFにする(OFFを維持する)。
これにより、モータECU30は、モータ回転角推定部37が推定したモータ回転角θを3相変換部34、dq変換部36及びモータ回転速度演算部41に出力する。3相変換部34、dq変換部36及びモータ回転速度演算部41は、入力されたモータ回転角θ(センサを用いずに推定したモータ回転角θ)を基に、モータ2を駆動制御するための各種処理を行う。すなわち、モータECU30は、センサレスのモータ制御(センサレス制御)を行う。
Further, as shown in FIG. 7 (a), the
Thus, the
ここで、前輪の車輪速Vfが後輪の車輪速Vrに対し所定値αよりも大きくなるような場合、モータ2が駆動する前輪がスリップしている可能性が高い。すなわち、モータ2の回転が過渡変動状態になっている可能性が高い。モータECU30は、このような状況下でセンサを使用したモータ制御を行っている。
これにより、モータ2の回転が定常状態である通常時には、センサレス制御によるモータ制御を行い、モータ2の回転が過渡変動状態になっているときには、センサを使用したモータ制御を行うことができ、適切なモータ回転角を基にモータ制御を行うことができる。
Here, when the wheel speed Vf of the front wheel is larger than the predetermined value α with respect to the wheel speed Vr of the rear wheel, there is a high possibility that the front wheel driven by the
As a result, when the rotation of the
例えば、センサレス制御では、モータの回転(モータ回転数)が過渡変動状態にある場合には追従性が悪い。ここで、過渡変動状態にある場合に追従性が悪くなる理由としては、過渡変動状態にある場合にはモータ回転角を推定する際に使用するパラメータが実際の値と乖離してしまうことで、F/Bゲインを上げても発散してしまうため、ゲインを上げることができないこと等がある。なお、現状のセンサレス制御をHEVの駆動モータに適用している例はない。
このようなことから、モータ2の回転が過渡変動状態になっているときには、センサを使用したモータ制御に切り換えることで、適切なモータ回転角を基にモータ制御を行うことができ、適切なモータ制御を行うことができる。
For example, in the sensorless control, the followability is poor when the motor rotation (motor rotation speed) is in a transient fluctuation state. Here, the reason why the followability deteriorates in the transient fluctuation state is that the parameter used when estimating the motor rotation angle in the transient fluctuation state deviates from the actual value. Even if the F / B gain is increased, it diverges, so that the gain cannot be increased. There is no example in which the current sensorless control is applied to an HEV drive motor.
Therefore, when the rotation of the
(1−2)図8は、前輪の加速度af(図8(a))とスイッチ38の状態(図8(b))との関係を示す。
モータECU30は、図8(a)に示すように前輪の加速度afが所定値βよりも大きくなると(af>β)、図8(b)に示すようにスイッチ38をONにする。すなわち、モータECU30は、センサを使用したモータ制御を行う。
また、モータECU30は、図8(a)に示すように前輪の加速度afが所定値β以下であるときには(af≦β、但しaf≧−β)、図8(b)に示すようにスイッチ38をOFFにする(OFFを維持する)。すなわち、モータECU30は、センサレスのモータ制御(センサレス制御)を行う。
(1-2) FIG. 8 shows the relationship between the acceleration af of the front wheels (FIG. 8A) and the state of the switch 38 (FIG. 8B).
When the front wheel acceleration af becomes larger than a predetermined value β (af> β) as shown in FIG. 8A, the
When the front wheel acceleration af is equal to or less than a predetermined value β as shown in FIG. 8A, the
ここで、前輪の加速度afが所定値βよりも大きくなるような場合、モータ2が駆動する前輪がスリップしている可能性が高い。すなわち、モータ2の回転が過渡変動状態になっている可能性が高い。モータECU30は、このような状況下でセンサを使用したモータ制御を行っている。
これにより、モータ2の回転が定常状態である通常時には、センサレス制御によるモータ制御を行い、モータ2の回転が過渡変動状態になっているときには、センサを使用したモータ制御を行うことができ、適切なモータ回転角を基にモータ制御を行うことができる。この結果、モータ2の回転が過渡変動状態になっているときでも、適切なモータ制御を行うことができる。
Here, when the acceleration af of the front wheels is larger than the predetermined value β, there is a high possibility that the front wheels driven by the
As a result, when the rotation of the
(1−3)図9は、前輪の加速度(減速度)af(図9(a))とスイッチ38の状態(図9(b))との関係を示す。
モータECU30は、図9(a)に示すように前輪の加速度(減速度)afが所定値−βよりも小さくなると(af<−β)、図9(b)に示すようにスイッチ38をONにする。すなわち、モータECU30は、センサを使用したモータ制御を行う。
また、モータECU30は、図9(a)に示すように前輪の加速度(減速度)afが所定値−β以上であるときには(af≧−β、但しaf≦β)、図9(b)に示すようにスイッチ38をOFFにする(OFFを維持する)。すなわち、モータECU30は、センサレスのモータ制御(センサレス制御)を行う。
(1-3) FIG. 9 shows the relationship between the acceleration (deceleration) af of the front wheels (FIG. 9A) and the state of the switch 38 (FIG. 9B).
When the front wheel acceleration (deceleration) af becomes smaller than a predetermined value −β (af <−β) as shown in FIG. 9A, the
9A, when the acceleration (deceleration) af of the front wheels is greater than or equal to a predetermined value −β (af ≧ −β, where af ≦ β), the
ここで、前輪の加速度(減速度)afが所定値−βよりも小さくなるような場合、車両が急停止したり、車輪が縁石に乗り上げたりしている等の状況に陥っている可能性が高い。すなわち、モータ2の回転が過渡変動状態になっている可能性が高い。モータECU30は、このような状況下でセンサを使用したモータ制御を行っている。
これにより、モータ2の回転が定常状態である通常時には、センサレス制御によるモータ制御を行い、モータ2の回転が過渡変動状態になっているときには、センサを使用したモータ制御を行うことができ、適切なモータ回転角を基にモータ制御を行うことができる。この結果、モータ2の回転が過渡変動状態になっているときでも、適切なモータ制御を行うことができる。
Here, when the acceleration (deceleration) af of the front wheels is smaller than the predetermined value −β, there is a possibility that the vehicle is suddenly stopped or the wheels are climbing on a curb. high. That is, there is a high possibility that the rotation of the
As a result, when the rotation of the
(1−4)図10は、アクセル開度ACC(図10(a))とスイッチ38の状態(図10(b))との関係を示す。
モータECU30は、図10(a)に示すようにアクセル開度ACCが所定値ACCthよりも大きくなると(ACC>ACCth)、図10(b)に示すようにスイッチ38をONにする。すなわち、モータECU30は、センサを使用したモータ制御を行う。
また、モータECU30は、図10(a)に示すようにアクセル開度ACCが所定値ACCth以下のときには(ACC≦ACCth)、図10(b)に示すようにスイッチ38をOFFにする(OFFを維持する)。すなわち、モータECU30は、センサレスのモータ制御(センサレス制御)を行う。
(1-4) FIG. 10 shows the relationship between the accelerator opening ACC (FIG. 10 (a)) and the state of the switch 38 (FIG. 10 (b)).
When the accelerator opening ACC is larger than a predetermined value ACCth (ACC> ACCth) as shown in FIG. 10A, the
Further, as shown in FIG. 10A, when the accelerator opening degree ACC is equal to or smaller than a predetermined value ACCth (ACC ≦ ACCth), the
ここで、アクセル開度ACCが所定値ACCthよりも大きくなるような場合とは、急加速するような場合である。この場合、モータ2に大きな負荷がかかる等の理由により、モータ2の回転が定常状態から過渡変動状態に遷移する可能性が高い。すなわち、モータ2の回転が過渡変動状態になると予測される。モータECU30は、このような状況下でセンサを使用したモータ制御を行っている。
Here, the case where the accelerator opening ACC is larger than the predetermined value ACCth is a case where rapid acceleration is performed. In this case, there is a high possibility that the rotation of the
これにより、モータ2の回転が定常状態である通常時には、センサレス制御によるモータ制御を行い、モータ2の回転が過渡変動状態になると予測されるときには、センサを使用したモータ制御を行うことができ、適切なモータ回転角を基にモータ制御を行うことができる。この結果、モータ2の回転が過渡変動状態になると予測されるとき、又は過渡変動状態になっても早期に、適切なモータ制御を行うことができる。
Thereby, when the rotation of the
(1−5)図11は、ブレーキ(ブレーキペダル又はパーキングブレーキ)の状態(図11(b))とスイッチ38の状態(図11(c))との関係を示す。
モータECU30は、図11(b)に示すようにブレーキがONになると、図11(c)に示すようにスイッチ38をONにする。すなわち、モータECU30は、センサを使用したモータ制御を行う。
また、モータECU30は、図11(a)に示すようにブレーキがOFFのときには、図11(b)に示すようにスイッチ38をOFFにする(OFFを維持する)。すなわち、モータECU30は、センサレスのモータ制御(センサレス制御)を行う。
(1-5) FIG. 11 shows the relationship between the state of the brake (brake pedal or parking brake) (FIG. 11B) and the state of the switch 38 (FIG. 11C).
When the brake is turned on as shown in FIG. 11 (b), the
When the brake is OFF as shown in FIG. 11A, the
なお、モータECU30は、図11(a)に示すように、車速Vを考慮しスイッチ38をスイッチング制御することもできる。具体的には、モータECU30は、図11(a)に示すように車速Vが所定値(しきい値)Vthよりも大きくなっていること、すなわち車両が巡航中であることを前提に、図11(b)に示すようにスイッチ38をONにする。
The
ここで、車輪速センサ18の検出値を基に、車速Vを算出する。例えば、車輪速センサ18により得た駆動輪5の車輪速と従動輪の車輪速との平均値を基に、車速Vを算出する。
ここで、ブレーキ(ブレーキペダル又はパーキングブレーキ)が操作されるような場合とは、車両を急停車させるような場合である。この場合、モータ2に大きな負荷がかかる等の理由により、モータ2の回転が定常状態から過渡変動状態に遷移する可能性が高い。すなわち、モータ2の回転が過渡変動状態になると予測される。モータECU30は、このような状況下でセンサを使用したモータ制御を行っている。
Here, the vehicle speed V is calculated based on the detection value of the
Here, the case where the brake (the brake pedal or the parking brake) is operated is a case where the vehicle is suddenly stopped. In this case, there is a high possibility that the rotation of the
これにより、モータ2の回転が定常状態である通常時には、センサレス制御によるモータ制御を行い、モータ2の回転が過渡変動状態になると予測されるときには、センサを使用したモータ制御を行うことができ、適切なモータ回転角を基にモータ制御を行うことができる。この結果、モータ2の回転が過渡変動状態になると予測されるとき、又は過渡変動状態になっても早期に、適切なモータ制御を行うことができる。
Thereby, when the rotation of the
なお、前述のように車両が所定の車速で走行していること(車両の巡航中であること)をスイッチ38をONにする条件とすることで、より適切に車両の急停車を検出することができる。
また、ブレーキの操作速度、例えばブレーキペダルの踏み込み速度がある値よりも大きくなっていることをスイッチ38をONにする条件とすることで、より適切に車両の急停車を検出することができる。
As described above, it is possible to detect a sudden stop of the vehicle more appropriately by setting the
Further, by setting the
(2)モータ回転角補正部42の判定処理により次のようにモータECU30が動作する。
図12は、センサレス制御のモータ回転角信号(図12(a))、センサ信号(図12(b))、制御モード(図12(c))及び最終角度(図12(d))の関係を示す。センサレス制御のモータ回転角信号は、モータ回転角推定部37の出力値である。センサ信号は、モータ回転角演算部39の出力値である。制御モードは、センサレス制御モード、センサ制御モード及びコンバインモードの何れかである。最終角度は、モータ回転角補正部42の出力値である。
(2) The
FIG. 12 shows the relationship between the sensor rotation control motor rotation angle signal (FIG. 12A), sensor signal (FIG. 12B), control mode (FIG. 12C), and final angle (FIG. 12D). Indicates. The sensor rotation control motor rotation angle signal is an output value of the motor rotation
(2−1)センサレス制御モード
モータECU30は、モータ2の回転が定常状態であるときには、図12(a)に示すモータ回転角信号を図12(d)に示す最終角度としてモータの制御を行う。すなわち、モータECU30は、図12(c)に示すように、センサレス制御モードによりモータを制御する。
(2-1) Sensorless Control Mode When the rotation of the
(2−2)コンバインモード(センサレス制御モード→センサ制御モード)
また、モータECU30は、モータ2の回転が定常状態から過渡変動状態になったとき、又はモータ2の回転が定常状態から過渡変動状態になると予測したとき、図12(c)に示すようにコンバインモードを実施する。これにより、モータECU30は、図12(a)、図12(b)及び図12(d)に示すように、モータ回転角推定部37が出力するモータ回転角とモータ回転角演算部39が出力するモータ回転数とで相互補正して最終角度を算出し、その算出したモータ回転角を基にモータを制御する。このとき、最終角度は、モータ回転角演算部39が出力するモータ回転数に徐々に移行していく。
(2-2) Combine mode (sensorless control mode → sensor control mode)
Further, when the
(2−3)センサ制御モード
そして、モータECU30は、コンバインモードの実施後に、図12(b)に示すセンサ信号を図12(d)に示す最終角度としてモータの制御を行う。すなわち、モータECU30は、図12(c)に示すように、センサ制御モードによりモータを制御する。
(2−4)コンバインモード(センサ制御モード→センサレス制御モード)
さらに、モータECU30は、モータ2の回転が過渡変動状態から定常状態になったとき、図12(c)に示すようにコンバインモードを実施する。これにより、モータECU30は、図12(a)、図12(b)及び図12(d)に示すように、モータ回転角推定部37が出力するモータ回転角とモータ回転角演算部39が出力するモータ回転数とで相互補正して最終角度を算出し、その算出したモータ回転角を基にモータを制御する。このとき、最終角度は、モータ回転角推定部37が出力するモータ回転数に徐々に移行していく。
(2-3) Sensor Control Mode The
(2-4) Combine mode (sensor control mode → sensorless control mode)
Furthermore, when the rotation of the
(第1の実施形態の変形例)
(1)センサを使用したモータ制御からセンサレス制御によるモータ制御に切り換わったわったとき、その切り換わりの判定に使用したしきい値を異なる値に変更することもできる。ここで、切り換わりの判定に使用したしきい値とは、前記所定値α、β、ACCth等である。
(Modification of the first embodiment)
(1) When the motor control using the sensor is switched to the motor control by the sensorless control, the threshold value used for the determination of the switch can be changed to a different value. Here, the threshold values used for switching determination are the predetermined values α, β, ACCth, and the like.
(2)モータ回転角推定部37が出力するモータ回転角及びモータ回転角演算部39が出力するモータ回転角を予め補正しておくこともできる。
具体的には、モータ回転角推定部37が出力するモータ回転角とモータ回転角演算部39が出力するモータ回転数とを比較して、基準値(例えば0°)で誤差がある場合、その基準値が合致するようにモータ回転角推定部37が出力するモータ回転角又はモータ回転角演算部39が出力するモータ回転角を補正する。例えば、モータ回転角演算部39が出力するモータ回転角の基準値に合致するように、モータ回転角推定部37が出力するモータ回転角の方を補正する。これにより、モータ回転角推定部37が出力するモータ回転角を補正した値を基に、センサレス制御を行うことができる。
(2) The motor rotation angle output from the motor rotation
Specifically, when the motor rotation angle output from the motor rotation
(3)モータ回転角推定部37が出力するモータ回転角とモータ回転角演算部39が出力するモータ回転角との誤差を、モータ制御に反映させることもできる。
具体的には、センサ制御モード時にモータ回転角推定部37が出力するモータ回転角とモータ回転角演算部39が出力するモータ回転角との誤差を得る。さらに、その誤差からq軸及びd軸のインダクタンスLq,Ldを推定する。そして、センサレス制御モード時に、その推定したq軸及びd軸のインダクタンスLq,Ldを用いてモータ2を制御する。
(3) An error between the motor rotation angle output from the motor rotation
Specifically, an error between the motor rotation angle output from the motor rotation
(4)センサ制御モードでは、センサ信号から最終角度を得ることになる。このとき、図13(a)に示すセンサ信号(位置信号)を微分して図13(b)に示す角速度を算出する。そして、算出した角速度の前回値(0〜2πの値)を今回の角速度として、回転角を算出する。その算出した回転角を、図13(c)に示す最終角度にする。
また、このように角速度の前回値(0〜2πの値)を基に回転角を算出する場合に、その回転角が基準値(例えば0°)に合致しないときには、その回転角をセンサ信号により補正することもできる。
(5)クランク角センサ6に限定されるものではなく、他のセンサを用いることもできる。
(4) In the sensor control mode, the final angle is obtained from the sensor signal. At this time, the angular velocity shown in FIG. 13B is calculated by differentiating the sensor signal (position signal) shown in FIG. Then, the rotation angle is calculated by using the previous value (0 to 2π) of the calculated angular velocity as the current angular velocity. The calculated rotation angle is set to the final angle shown in FIG.
Further, when the rotation angle is calculated based on the previous value (0 to 2π) of the angular velocity in this way, if the rotation angle does not match the reference value (for example, 0 °), the rotation angle is calculated by the sensor signal. It can also be corrected.
(5) It is not limited to the
(6)図14に示すように、輪の車軸に備えた車輪速センサ(ABS(Anti-lock Brake System)センサ)18を用いることもできる。この場合、モータ回転角演算部39は、車輪速センサ18の検出値を基に、モータ回転角θを演算(推定)する。例えば、車両においてモータ2と車軸とが直結又はギア結合している場合に、モータ回転角演算部39は、車両構造における車輪速センサ18とモータ2との接続関係を基に、モータ回転角θを演算(推定)する。例えば、車輪径や車輪速センサ18とモータ2との間に介在するギアの比を考慮してモータ回転角θを演算(推定)する。モータ回転角演算部39は、算出したモータ回転角θをスイッチ38の第2接点38bに出力する。
この場合、図15に示すように、モータ回転状態判定部40がステップS6でスイッチ38をONにすると、モータECU30は、車輪速センサ18を使用したモータ制御を行うこととなる。
(6) As shown in FIG. 14, a wheel speed sensor (ABS (Anti-lock Brake System) sensor) 18 provided on the axle of the wheel may be used. In this case, the motor rotation
In this case, as shown in FIG. 15, when the motor rotation
(7)図16に示すように、クランク角センサ6及び車輪速センサ18を用いることもできる。この場合、モータ回転角演算部39は、クランク角センサ6の検出値を基に、モータ回転角θを演算(推定)する。さらに、モータ回転角演算部39は、車輪速センサ18の検出値を基に、モータ回転角θを演算(推定)する。そして、モータ回転角演算部39は、クランク角センサ6及び車輪速センサ18の検出値を基に算出したそれらモータ回転角θの平均値を算出する。モータ回転角演算部39は、算出したモータ回転角θをスイッチ38の第2接点38bに出力する。
この場合、図17に示すように、モータ回転状態判定部40がステップS6でスイッチ38をONにすると、モータECU30は、クランク角センサ6及び車輪速センサ18を使用したモータ制御を行うこととなる。
(7) As shown in FIG. 16, the
In this case, as shown in FIG. 17, when the motor rotation
(8)図18に示すように、モータ2の回転角を検出するロータリエンコーダ61を用いることもできる。この場合、ロータリエンコーダ61は、モータ2の回転角を検出し、その検出したモータ回転角をスイッチ38の第2接点38bに出力する。
この場合、図19に示すように、モータ回転状態判定部40がステップS6でスイッチ38をONにすると、モータECU30は、ロータリエンコーダ61を使用したモータ制御を行うこととなる。
(9)ホールセンサ(ホール効果を使った磁気センサ)を用いることもできる。
(8) As shown in FIG. 18, a
In this case, as shown in FIG. 19, when the motor rotation
(9) A Hall sensor (a magnetic sensor using the Hall effect) can also be used.
(10)複数のセンサを用いることもできる。
具体的には、センサレス制御の環境に対応した数のホールセンサを用いる。センサレス制御の環境とは、例えば、モータ軸と車輪軸との間のギア比や、モータ軸に結合されているイナーシャの大きさ等である。
また、車両に搭載されるクランク角センサや車輪速センサを考慮し、クランク角センサや車輪速センサの精度に対応した数のホールセンサを用いる。例えば、クランク角センサや車輪速センサの精度が低いほど、ホールセンサの数を多くする。
(10) A plurality of sensors can also be used.
Specifically, the number of hall sensors corresponding to the sensorless control environment is used. The sensorless control environment is, for example, the gear ratio between the motor shaft and the wheel shaft, the size of the inertia coupled to the motor shaft, and the like.
Further, considering the crank angle sensor and wheel speed sensor mounted on the vehicle, the number of hall sensors corresponding to the accuracy of the crank angle sensor and wheel speed sensor is used. For example, the number of hall sensors is increased as the accuracy of the crank angle sensor and the wheel speed sensor is lower.
図20は、3つのホールセンサが出力するセンサ信号(図20(a))と最終角度(図20(b))との関係を示す。
図20(a)に示すような3つのホールセンサに応じた数のセンサ信号を基に、図20(b)に示すように、最終角度を得ることができる。これにより、モータ2の過渡変動状態が激しい場合でも、モータ制御の精度を向上させることができる。
FIG. 20 shows the relationship between the sensor signals (FIG. 20 (a)) output from the three hall sensors and the final angle (FIG. 20 (b)).
Based on the number of sensor signals corresponding to the three hall sensors as shown in FIG. 20 (a), the final angle can be obtained as shown in FIG. 20 (b). Thereby, even when the transient fluctuation state of the
なお、この第1の実施形態では、モータ回転状態判定部40は、モータの回転状態を判定するモータ回転状態判定手段を実現する。また、モータECU30における電流指令値演算部31、3相変換部34、PWM信号発生部35、dq変換部36及びモータ回転速度演算部41等のモータ2の指令値を演算等するための構成は、センサを用いることなく前記モータの回転角を推定してモータを制御するセンサレス制御をする制御手段を実現する。また、この第1の実施形態では、前記制御手段が、前記モータ回転状態判定手段が前記モータの回転が過渡変動状態にあると判定した場合、前記センサレス制御からセンサの検出値を用いるモータ制御に切り換えて前記モータを制御しており、前記制御手段が、前記センサレス制御の制御域と前記センサの検出値を用いるモータ制御の制御域との相互の切り換え領域で、前記センサレス制御で推定したモータの回転角とセンサの検出値から得たモータ回転角とを用いて前記モータを制御することを実現する。
In the first embodiment, the motor rotation
また、この第1の実施形態では、車輪を駆動するモータを制御する車両用モータ制御方法において、センサを用いることなくモータの回転角を推定してモータを制御するセンサレス制御とセンサの検出値を用いるモータ制御とをモータの回転状態に応じて切り換えてモータを制御しており、前記センサレス制御の制御域と前記センサの検出値を用いるモータ制御の制御域との相互の切り換え領域で、前記センサレス制御で推定したモータの回転角とセンサの検出値から得たモータ回転角とを用いて前記モータを制御する車両用モータ制御方法を実現する。 Further, in the first embodiment, in the vehicle motor control method for controlling the motor that drives the wheels, the sensorless control for controlling the motor by estimating the rotation angle of the motor without using the sensor and the detected value of the sensor are used. The motor control to be used is switched according to the rotation state of the motor to control the motor, and the sensorless control is performed in the mutual switching region between the control region of the sensorless control and the control region of the motor control using the detection value of the sensor. A vehicle motor control method for controlling the motor using the rotation angle of the motor estimated by the control and the motor rotation angle obtained from the detection value of the sensor is realized.
(第1の実施形態の効果)
(1)モータECU30は、センサを用いることなくモータの回転角を推定してモータ2を制御するセンサレス制御とセンサの検出値を用いるモータ制御とをモータ2の回転状態に応じて切り換えてモータ2を制御する。そして、モータECU30は、センサレス制御の制御域とセンサの検出値を用いるモータ制御の制御域との相互の切り換え領域で、センサレス制御で推定したモータ2の回転角とセンサの検出値から得たモータ回転角とを用いてモータを制御する。
(Effects of the first embodiment)
(1) The
これにより、モータ2の回転状態に適合させてセンサレス制御とセンサの検出値を用いたモータ制御とを切り換えてモータ制御を行うことで、簡易なセンサでも最適にモータ制御を行うことができる。すなわち、モータ2の回転状態に適合させてセンサレス制御とセンサの検出値を用いたモータ制御とを切り換えることで、最適シーンでセンサレス制御及びセンサの検出値を用いたモータ制御をそれぞれ行うことができる。
Thus, by performing motor control by switching between sensorless control and motor control using the detection value of the sensor in conformity with the rotation state of the
この結果、簡易なセンサでも高い精度でセンシングができて最適にモータ制御を行うことができる。
さらに、センサレス制御の制御域とセンサの検出値を用いるモータ制御の制御域との相互の切り換え領域で、センサレス制御で推定したモータ2の回転角とセンサの検出値から得たモータ回転角とを用いてモータ2を制御することで、前記切り換え領域では、適切なモータ回転角を用いてモータ2を制御できる。例えば、制御切り換え時のモータ回転数変化によるモータの回転ショックを低減してモータ2を制御できる。
As a result, even a simple sensor can perform sensing with high accuracy and optimally perform motor control.
Further, in the mutual switching region between the sensorless control region and the motor control region using the sensor detection value, the rotation angle of the
(2)モータECU30は、前記切り換え領域で、センサレス制御で推定したモータの回転角及びセンサの検出値から得たモータ回転角それぞれを重み付けをしてモータ回転角を得て、その得たモータ回転角を用いてモータ2を制御する。
これにより、前記切り換え領域では、適切なモータ回転角を得ることができる。
(3)モータECU30は、前記切り換え領域でセンサレス制御域側に近づくほど、センサレス制御で推定したモータ2の回転角の重みを大きくし、前記切り換え領域でセンサの検出値を用いるモータ制御域側に近づくほど、センサの検出値から得たモータ回転角の重みを大きくする。
これにより、前記切り換え領域では、適切なモータ回転角を得ることができる。
(2) In the switching area, the
Thereby, an appropriate motor rotation angle can be obtained in the switching region.
(3) The
Thereby, an appropriate motor rotation angle can be obtained in the switching region.
(4)モータECU30は、モータ2の回転が定常状態にあると判定した場合、センサレス制御をしている。そして、モータECU30は、モータ2の回転が定常状態と過渡変動状態とで相互に変化する場合、センサレス制御とセンサの検出値を用いるモータ制御とを相互に切り換えてモータ2を制御する。このとき、モータECU30は、センサレス制御の制御域とセンサの検出値を用いるモータ制御の制御域との相互の切り換え領域で、センサレス制御で推定したモータ2の回転角とセンサの検出値から得たモータ回転角とを用いてモータを制御する。
これにより、モータ2の回転が定常状態にあるときにセンサレス制御を行うことで、最適シーンでセンサレス制御によりモータ制御できる。
(4) When the
Thus, by performing sensorless control when the rotation of the
(5)車輪5がさらにエンジン1で駆動されるものである。そして、センサの検出値を用いるモータ制御の該センサは、エンジン1のクランク角を検出するクランク角センサ6、車輪の車輪速を検出する車輪速センサ18及びモータ2の回転角を検出するロータリエンコーダ61のうちの少なくとも何れかである。
これにより、クランク角センサ6、車輪速センサ18及びロータリエンコーダ61といった簡易なセンサでも高い精度でセンシングができて最適にモータ制御を行うことができる。
(6)複数のセンサ(例えばホールセンサ)を用いることもできる。
これにより、モータ2の過渡変動状態が激しい場合でも、モータ制御の精度を向上させることができる。
(5) The wheel 5 is further driven by the
Thus, even simple sensors such as the
(6) A plurality of sensors (for example, hall sensors) can also be used.
Thereby, even when the transient fluctuation state of the
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、本発明を適用したモータ制御装置である。第2の実施形態における車両の基本的構成は、前記図1及び図2に示した第1の実施形態における車両の構成と同一である。
第2の実施形態では、モータが過渡変動状態にあるときに、モータ制御の指令値を補正又は置き換えている。
図21は、第2の実施形態におけるモータECU30の具体的な構成を示す。図21に示すように、第2の実施形態では、車両はマップ(F/F項マップ)71を有する。モータECU30がマップ71を有する構成とすることもできる。
(Second Embodiment)
The second embodiment is a motor control device to which the present invention is applied. The basic configuration of the vehicle in the second embodiment is the same as the configuration of the vehicle in the first embodiment shown in FIGS.
In the second embodiment, the motor control command value is corrected or replaced when the motor is in a transient fluctuation state.
FIG. 21 shows a specific configuration of the
マップ71は、モータ2の回転が定常状態にあるときに得られる、モータ2の回転数、モータ加速度及びトルク指令値Tmとd軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*とを対応づけしたマップである。ここで、モータ2の回転数及びモータ加速度は、モータ2の回転が定常状態にあるときに、クランク角センサ6の検出値を基に得た値となる。
そして、マップ71は、モータ2の回転が過渡変動状態にあるときには、そのときの
モータ2の回転数、モータ加速度及びトルク指令値Tmに対応するd軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*を出力する。例えば、マップ71は、モータ回転状態判定部40によるモータ回転状態の判定結果からモータ2の回転が過渡変動状態にあることを判断し、d軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*を出力する。
The
When the rotation of the
これにより、モータECU30は、PI演算器33a,33bが出力するd軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*を、マップ71が出力するd軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*に切り換える又は補正する。
この結果、モータECU30は、モータ2の回転が過渡変動状態にあるときには、マップ71が出力するd軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*を基に、モータ制御するようになる。
Thus, the motor ECU30 is,
As a result, the
(第2の実施形態の変形例)
(1)クランク角センサ6に限定されるものではなく、他のセンサを用いることもできる。例えば、車輪速センサ(前記図14参照)やロータリエンコーダ(前記図18参照)を用いることもできる。
(2)前述のd軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*に対してしたと同様な手順により、d軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*以外の他の制御指令値を切り換え又は補正することもできる。
(Modification of the second embodiment)
(1) It is not limited to the
(2) Switching or correcting control command values other than the d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Vq * by the same procedure as described above for the d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Vq * . You can also
(第2の実施形態の効果)
(1)マップ71により、モータ2の回転が定常状態にあると判定した場合にモータ2の制御に用いる制御指令値(ここではd軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*)を基に、モータ2の回転が過渡変動状態にあると判定した場合にモータ2の制御に用いる制御指令値(ここではd軸及びq軸電圧指令Vd*,Vq*)を補正する。
これにより、モータ2の回転状態が過渡変動状態あるときに適切にモータ2を制御できる。
(Effect of 2nd Embodiment)
(1) Based on the control command values (here, d-axis and q-axis voltage commands Vd * , Vq * ) used for controlling the
Thereby, the
1 エンジン、2 モータ、6 クランク角センサ、17 アクセル開度センサ、18 車輪速センサ、19 ブレーキ状態センサ、61 ロータリエンコーダ、71 マップ 1 engine, 2 motor, 6 crank angle sensor, 17 accelerator opening sensor, 18 wheel speed sensor, 19 brake state sensor, 61 rotary encoder, 71 map
Claims (7)
前記モータの回転状態を判定するモータ回転状態判定手段と、
センサを用いることなく前記モータの回転角を推定してモータを制御するセンサレス制御をする制御手段と、
アクセル開度を検出するアクセル開度センサと、
ブレーキペダルの操作状態及びパーキングブレーキの操作状態の少なくとも一方を検出するブレーキ状態センサと、
を備え、
前記制御手段は、前記モータ回転状態判定手段が前記モータの回転が過渡変動状態にあるか否かの判定、前記アクセル開度センサが検出した前記アクセル開度が所定値よりも大きいか否かの判定、前記ブレーキ状態センサの検出結果に基づき前記ブレーキペダルが操作状態である又は前記パーキングブレーキが操作状態であるか否かの判定、という少なくとも三つの判定を行う構成であり、前記過渡変動状態にあると判定した場合、前記アクセル開度が所定値よりも大きいと判定した場合、若しくは、前記ブレーキペダルが操作状態である又は前記パーキングブレーキが操作状態であると判定された場合には、前記センサレス制御からセンサの検出値を用いるモータ制御に切り換えて前記モータを制御しており、
前記制御手段は、前記センサレス制御の制御域と前記センサの検出値を用いるモータ制御の制御域との相互の切り換え領域で、前記センサレス制御で推定したモータの回転角とセンサの検出値から得たモータ回転角とを用いて前記モータを制御すること
を特徴とする車両用モータ制御装置。 In a vehicle motor control device that controls a motor that drives a wheel,
Motor rotation state determination means for determining the rotation state of the motor;
Control means for sensorless control for controlling the motor by estimating the rotation angle of the motor without using a sensor;
An accelerator opening sensor for detecting the accelerator opening;
A brake state sensor for detecting at least one of an operation state of a brake pedal and an operation state of a parking brake;
With
The control means determines whether or not the motor rotation state determination means determines whether or not the rotation of the motor is in a transient fluctuation state, and whether or not the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor is greater than a predetermined value. It is configured to perform at least three determinations: determination, whether the brake pedal is in an operating state, or whether the parking brake is in an operating state based on a detection result of the brake state sensor, and the transient variation state If it is determined that the accelerator pedal opening is greater than a predetermined value, or if it is determined that the brake pedal is in an operating state or the parking brake is in an operating state, the sensorless The motor is controlled by switching from control to motor control using the detection value of the sensor,
The control means is obtained from the rotation angle of the motor estimated by the sensorless control and the detection value of the sensor in the mutual switching region between the control range of the sensorless control and the control range of the motor control using the detection value of the sensor. A motor controller for a vehicle, wherein the motor is controlled using a motor rotation angle.
前記制御手段は、前記モータ回転状態判定手段の判定結果が前記定常状態と前記過渡変動状態とで相互に変化する場合、前記センサレス制御とセンサの検出値を用いるモータ制御とを相互に切り換えて前記モータを制御し、前記センサレス制御の制御域と前記センサの検出値を用いるモータ制御の制御域との相互の切り換え領域で、前記センサレス制御で推定したモータの回転角とセンサの検出値から得たモータ回転角とを用いて前記モータを制御することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の車両用モータ制御装置。 When the motor rotation state determination unit determines that the rotation of the motor is in a steady state, the control unit performs the sensorless control,
When the determination result of the motor rotation state determination unit changes between the steady state and the transient variation state, the control unit switches between the sensorless control and the motor control using the detection value of the sensor, and Obtained from the rotation angle of the motor estimated by the sensorless control and the detected value of the sensor in the mutual switching range between the control range of the sensorless control and the control range of the motor control using the detected value of the sensor. The vehicle motor control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the motor is controlled using a motor rotation angle.
前記センサの検出値を用いるモータ制御の該センサは、前記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段、前記車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段及び前記モータの回転角を検出するロータリエンコーダのうちの少なくとも何れかであることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の車両用モータ制御装置。 The wheels are further driven by an engine;
The sensor for motor control using the detection value of the sensor includes a crank angle detecting means for detecting a crank angle of the engine, a wheel speed detecting means for detecting a wheel speed of the wheel, and a rotary encoder for detecting a rotation angle of the motor. The vehicle motor control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the vehicle motor control device is any one of the above.
センサを用いることなくモータの回転角を推定してモータを制御するセンサレス制御とセンサの検出値を用いるモータ制御とをモータの回転状態に応じて切り換えてモータを制御しており、
前記モータ回転状態判定手段が前記モータの回転が過渡変動状態にあるか否かの判定、前記アクセル開度センサが検出した前記アクセル開度が所定値よりも大きいか否かの判定、前記ブレーキ状態センサの検出結果に基づき前記ブレーキペダルが操作状態である又は前記パーキングブレーキが操作状態であるか否かの判定、という少なくとも三つの判定を行う構成であり、前記過渡変動状態にあると判定した場合、前記アクセル開度が所定値よりも大きいと判定した場合、若しくは、前記ブレーキペダルが操作状態である又は前記パーキングブレーキが操作状態であると判定された場合には、センサレス制御からセンサの検出値を用いるモータ制御に切り換えてモータを制御し、
前記センサレス制御の制御域と前記センサの検出値を用いるモータ制御の制御域との相互の切り換え領域で、前記センサレス制御で推定したモータの回転角とセンサの検出値から得たモータ回転角とを用いて前記モータを制御すること
を特徴とする車両用モータ制御方法。 In a vehicle motor control method for controlling a motor for driving wheels,
The motor is controlled by switching between sensorless control for controlling the motor by estimating the rotation angle of the motor without using the sensor and motor control using the detection value of the sensor according to the rotation state of the motor.
The motor rotation state determination means determines whether the rotation of the motor is in a transient variation state, determines whether the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor is greater than a predetermined value, the brake state When it is determined that the brake pedal is in an operation state or at least three determinations, that is, whether the parking brake is in an operation state, based on the detection result of the sensor. When it is determined that the accelerator opening is larger than a predetermined value, or when it is determined that the brake pedal is in the operating state or the parking brake is in the operating state, the detected value of the sensor from the sensorless control. Switch to motor control using, and control the motor,
In the switching area between the control range of the sensorless control and the control range of the motor control using the detection value of the sensor, the rotation angle of the motor estimated by the sensorless control and the motor rotation angle obtained from the detection value of the sensor The motor control method for vehicles characterized by using the said motor to control.
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