JP6142845B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の各車輪の駆動力を、それぞれ個別の駆動用モータによって発生する車両に適用される車両制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、車輪を個々のモータによって独立に駆動する車両に適用される駆動力制御装置が開示されている。この駆動力制御装置は、走行中に、一部の車輪が駆動不能に陥った場合、他の正常な車輪を用いて、運転状態に対応した車両の走行状態を維持するようにしている。

具体的には、特許文献１の駆動力制御装置では、モータコイルの断線を検出したとき、モータ駆動不能とみなす。そして、モータが駆動不能に陥る前後で、左側の車輪の駆動力の合計と、右側の車輪の駆動力の合計との比が変化せず、かつ補正後の目標駆動力の合計がアクセル開度に対応する駆動力となるように、正常な車輪の目標駆動力を補正する。

特開２００５−１１９６４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、一部の車輪のモータを駆動せず、他の車輪のモータによってその分の駆動力を補おうとすると、他の車輪のモータの負荷が過剰になりやすくなるとともに、車両の走行安定性を低下させる可能性があることは否定できない。従って、モータに異常が生じた場合であっても、極力、そのモータの制御を継続できるような手段を講じることが望ましい。

ここで、モータを正常に制御できなくなる状況は、モータコイルの断線が生じたときに限られる訳ではなく、種々の要因で起こりえる。例えば、モータの回転を検出するセンサや、モータに通電される電流を検出するセンサに異常が生じた場合にも、モータは異常な挙動を示すことになる。ただし、この場合、センサの検出信号に基づいて、制御装置から与えられる制御信号が異常となって、モータは異常な挙動を示すのであり、モータそのものは正常に作動可能である。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、駆動用モータの制御に異常が生じた場合に、その異常の原因が、駆動用モータの制御を継続可能なものであるか否かを判別するとともに、駆動用モータの制御が継続可能と判別した場合に、その異常の原因を取り除きつつ、駆動用モータの制御を実行することが可能な車両用制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による車両制御装置は、
車両の各車輪（１〜４）にそれぞれ設けられ、対応する車輪に駆動力を与える複数の駆動用モータ（５〜８）と
各車輪の駆動用モータに対応して設けられ、該当する駆動用モータの動作に関連する物理量を検出するための複数の検出手段（１６ａ、１６ｂ、１７）と、
検出手段の検出信号から得られる駆動用モータの動作に関連する物理量に基づいて、各車輪の駆動用モータを制御する制御手段（１０）と、
駆動用モータの制御に異常が生じた場合に、その異常の原因を判定する原因判定手段（Ｓ１１０〜Ｓ１４０）と、
原因判定手段により、駆動用モータの制御の異常の原因が、検出手段の故障にあると判定された場合、検出手段の検出信号から得られるはずの駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値を求める推定手段（２６、２７）と、を備え、
制御手段は、検出手段が故障し、推定手段によって駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値が求められたとき、その物理量の推定値に基づいて、駆動用モータを制御するものであり、
推定手段は、１つの車輪の駆動用モータに対応する検出手段が故障した場合に、その故障した検出手段の検出信号から得られるはずの物理量を、少なくとも、１つの車輪以外の残りの車輪の駆動用モータに対応する検出手段から出力される検出信号を用いて推定するものであり、
制御手段は、１つの車輪の駆動用モータに対応する検出手段が故障した場合、推定手段によって求められる推定値に基づいて駆動用モータの制御を継続し、２つ以上の車輪の駆動用モータに対応する検出手段が故障した場合、全ての前記駆動用モータの制御を停止することを特徴とする。

検出手段が故障した場合、その検出手段の検出信号に基づく、制御手段による制御内容が異常となって、駆動用モータは異常な挙動を示すのであり、駆動用モータそのものは正常に動作可能である。そのため、本発明による車両制御装置では、駆動用モータの制御に異常が生じたとき、原因判定手段が、その異常の原因を判定する。そして、原因判定手段が、駆動用モータの制御の異常の原因が、検出手段の故障にあると判定すると、推定手段によって、駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値を求め、制御手段は、検出手段による検出信号から得られる物理量ではなく、その物理量の推定値に基づいて、駆動用モータを制御する。これにより、検出手段に故障が生じたとき、駆動用モータの制御の異常の原因を取り除きつつ、駆動用モータの制御を継続することが可能になる。

上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。

また、上述した特徴以外の、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。

車両及び車両用制御装置の概略構成を示した構成図である。 ＥＣＵが電動機へ通電する電流を制御するために実行する機能を示した機能ブロック図である。 フェイルセーフ制御の基本的な流れを示したフローチャートである。 レゾルバ角推定制御について説明するための、ＥＣＵの機能ブロック図である。 レゾルバ角推定制御について説明するための、車両モデルを示した図である。 ｄｐ座標における電流指令と電流推定値との関係の一例を示す図である。 （ａ）は、電気角の推定値の誤差が相対的に小さいとき、所定時間内の電流指令に対する電流推定値Ｉｅｓｔのブレの範囲の一例を示す図であり、（ｂ）は、電気角の推定値の誤差が相対的に大きいときに、所定時間内の電流指令に対する電流推定値のブレの範囲の一例を示す図である。 電流推定制御について説明するための、ＥＣＵの機能ブロック図である。 ｄｑ座標において、各電動機に流れる電流の関係を示した図である。 バッテリからインバータに供給される電流と、各電動機に供給される電流との関係を示した図である。

以下、本発明に係る車両用制御装置の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。本実施形態による車両用制御装置は、各車輪の駆動力を、それぞれ個別の駆動用モータによって発生する車両に適用される。そこで、まず、車両用制御装置が適用される車両及び車両用制御装置の概略構成について、図１に基づいて説明する。

図１に示すように、車両１００は、左右の前輪１，２および左右の後輪３，４を有している。前輪１、２及び後輪３、４は、図示しないサスペンション機構等を介して車両１００のシャシーに支持されている。

前輪１、２のホイール内部には、駆動用モータとしての電動機５、６が組み込まれており、後輪３、４のホイール内部には電動機７、８が組み込まれている。これらの電動機５〜８は、対応する車輪１〜４に対して、動力伝達可能に連結されている。すなわち、各電動機５〜８は、いわゆるインホイールモータであり、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）１０による制御によって、対応する車輪１〜４に駆動力を与えたり、制動力を与えたりすることが可能となっている。

インホイールモータとしての電動機５〜８は、例えば３相交流同期モータにより構成され、インバータ１１を介して、充放電可能なバッテリ１２に接続されている。そして、各車輪１〜４に駆動力を与える場合には、バッテリ１２の直流電力がインバータ１１によって交流電力に変換された後に、各電動機５〜８に供給される。これにより、各電動機５〜８は力行運転され、対応する車輪１〜４に駆動力を与えることができる。一方、各車輪１〜４に制動力を与える場合には、各電動機５〜８が回生運転される。この回生運転時には、各電動機５〜８は、対応する車輪１〜４が持つ運動エネルギーによって回転されて発電を行う。このように、各電動機５〜８は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換することで、対応する車輪１〜４の運動エネルギーを消費し、各車輪１〜４に制動力を与える。回生運転時の各電動機５〜８による発電電力は、インバータ１１によって直流に変換された後、バッテリ１２に蓄電される。

なお、図示していないが、各車輪１〜４には、各電動機５〜８による回生ブレーキと協調して、運転者の要求制動力に見合う制動力を発生させるための、制動トルクを調節可能なブレーキ装置も設けられている。

前輪１，２の間には、ステアリング装置が設けられている。このステアリング装置は、運転者によって操舵されるステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトを有する。そのステアリングシャフトの先端にはピニオン軸が設けられている。このピニオン軸は、ラックアンドピニオン式のギア機構を介してラック軸１３に連結される。ラック軸１３の両端は、タイロッド１４等を介して左右の前輪１、２にそれぞれ連結されている。従って、ステアリングシャフト（ピニオン軸）の回転運動が、ラック軸１３の直線運動に変換され、そのラック軸１３の直線運動変位に応じた角度だけ、左右の前輪１、２が転舵される。

このステアリング装置には、ステアリングシャフトの操舵角を検出する操舵角センサ１５が設けられている。この操舵角センサ１５による検出信号は、ＥＣＵ１０に入力される。その他にも、ＥＣＵ１０には、運転者の要求駆動力を表すアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ、運転者の要求制動力を表すブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ、車両の走行速度を検出する車速センサ、バッテリ１２からインバータ１１に供給される電流を検出する電流センサなどの各種のセンサからの検出信号が入力されるように構成されている。

さらに、各電動機５〜８には、ロータの回転に応じた検出信号を出力するレゾルバ、３相のステータコイルの内、２相のステータコイルに流れる電流をそれぞれ検出する電流センサ、及び各電動機５〜８の温度を検出する温度センサなどが設けられている。これらのセンサからの検出信号も、ＥＣＵ１０に入力される
ＥＣＵ１０は、運転者によってアクセルペダルが踏込操作されているとき、アクセルセンサによって検出されるアクセルペダルの踏み込み量と、車速センサによって検出される車両の走行速度とに基づいて、各電動機５〜８が発生すべき目標駆動トルクを算出する。また、ＥＣＵ１０は、運転者によってステアリングホイールが操舵されている場合には、車両の旋回状態を安定化させることなどを狙いとして、操舵角センサ１５によって検出される操舵角に基づいて、上記目標駆動トルクを補正する。ＥＣＵ１０は、各電動機５〜８が発生する駆動トルクが、算出、補正した目標駆動トルクとなるように、各電動機５〜９へ通電する電流を制御する。

図２は、各電動機５〜８が発生する駆動トルクが目標駆動トルクとなるように、ＥＣＵ１０が各電動機５〜８へ通電する電流を制御するために実行する機能を機能ブロック図として記載したものである。なお、図２には、１つの電動機５に対して電流制御するための機能ブロックが示されているが、ＥＣＵ１０は、他の電動機６〜８に対しても、同様の制御を行う。

以下、この図２に基づき、ＥＣＵ１０が実行する機能について説明する。なお、ＥＣＵ１０は、図２に示す各ブロックによる機能を実行する専用の演算器によって構成することも可能であるし、マイコンにおいて実行される各種のプログラムにより、図２の各ブロックの機能を実現することも可能である。

図２に示すように、電流センサとして、３相のステータコイル（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の内、２相のステータコイル（例えば、Ｖ相、Ｗ相）に流れる電流をそれぞれ検出する電流センサ（Ｖ相電流センサ、Ｗ相電流センサ）１６ａ、１６ｂが設けられている。本実施形態では、後述する電流座標変換部２３において、３相のステータコイルの電流値は、αβ座標におけるα軸電流値ｉαとβ軸電流値ｉβに変換される。この変換は、２相のステータコイルの電流を検出すれば可能なため、２相のステータコイルに対してＶ相電流センサ及びＷ相電流センサ１６ａ、１６ｂが設けられている。Ｖ相電流センサ及びＷ相電流センサ１６ａ、１６ｂによって検出された電流値は、それぞれ、対応するＡ／Ｄ変換部２０ａ、２０ｂによってデジタル値に変換された上で、電流座標変換部２３に入力される。

また、レゾルバ１７による検出信号は、電気角演算部２１及び回転数演算部２２に入力される。電気角演算部２１は、レゾルバ１７からの位相のずれた２相の正弦波状及び余弦波状の検出信号に基づき、電動機５の電気角θｅを演算する。回転数演算部２２は、レゾルバ１７からの検出信号に基づき、電動機５のロータの回転数ω１を演算する。なお、回転数演算部２２において演算されるロータの回転数ω１には、回転方向を示す情報が付加される。

電流座標変換部２３は、Ｖ相電流センサ及びＷ相電流センサ１６ａ、１６ｂによって検出された電流値を、αβ座標におけるα軸電流値ｉαとβ軸電流値ｉβに変換する（クラーク変換）。さらに、電流座標変換部２３は、電気角演算部２１によって演算された電気角θｅに基づき、α軸電流値ｉα及びβ軸電流値ｉβを、ｄｑ座標におけるｄ軸電流値ｉｄ及びｑ軸電流値ｉｑに変換する（パーク変換）。

ここで、公知のように、ｄｑ座標は、例えば、ロータのＳ極からＮ極に向かう方向をｄ軸とし、そのｄ軸に垂直なｑ軸によって定義される回転座標であり、αβ座標は、ロータの回転軸を原点として、相互に直交するα軸及びβ軸によって定義される静止座標である。これらｄｑ回転座標とαβ静止座標との間では、電動機５〜８の電気角θｅにより、ｄｑ回転座標とαβ静止座標との相対的な位相関係が特定できるので、相互に座標変換を行うことができる。

このようにして、ｄ軸電流値ｉｄ及びｑ軸電流値ｉｑが求められると、電流座標変換部２３は、さらに、ｄ軸電流値ｉｄとｑ軸電流値ｉｑとを合成した電流ベクトルの電流位相と電流振幅とを求める。電流位相は、例えばｄ軸を基準とした場合、ｄ軸と電流ベクトルとがなす角度として求められる。また、電流振幅は、電流ベクトルの長さとして求められる。求めた電流位相及び電流振幅は、トルク推定部２４に出力される。

トルク推定部２４は、ｄｑ座標における電流ベクトルの電流位相と電流振幅とに基づき、回転数演算部２２により与えられる回転方向を示す情報を考慮して、電動機５が実際に発生している駆動トルクの推定値を算出する。なお、電流位相及び電流振幅の算出は、トルク推定部２４において行うようにしても良い。トルク推定部２４において算出された駆動トルクの推定値は、電流制御部２５に出力される。

電流制御部２５は、目標駆動トルクと、実際に電動機５が発生している駆動トルクの推定値との差異に基づき、その差異を小さくするように、インバータ１１を駆動するためのＰＷＭ信号のデューティ比を算出する。この算出したデューティ比を持つＰＷＭ信号がインバータ１１に出力されることにより、電動機５が発生する駆動トルクが目標駆動トルクに一致するように、電動機５の通電電流が制御される。

ここで、本実施形態においては、上述したように、前後左右の４つの車輪１〜４毎に、それぞれ電動機５〜８が設けられており、各車輪１〜４に付与する駆動トルクをそれぞれ独立に制御可能となっている。そのため、電動機５〜８のいずれか１つに異常が生じても、残りの３の電動機５〜８により車両１００を継続して走行させることが可能である。

ただし、異常が生じた１つの電動機５〜８を駆動せず、他の電動機５〜８によってその分の駆動トルク（駆動力）を補おうとすると、他の電動機５〜８の負荷が過剰になりやすくなるとともに、車両１００の走行安定性を低下させる可能性があることは否定できない。従って、電動機５〜８に異常が生じた場合であっても、極力、その電動機５〜８の駆動を継続できるようにすることが望ましい。

電動機５〜８を正常に制御できなくなる状況は、種々の要因で起こりえる。例えば、１つの電動機５〜８において、ステータコイルの短絡や、異常温度上昇などの致命的な異常が発生した場合には、安全を期すため、全ての電動機５〜８の制御を中止し、車両を停止させることが好ましい。また、１つの電動機５〜８において、ステータコイルの断線や、インバータ１１内のスイッチング素子が故障した場合には、その異常が生じた電動機５〜８は、正常に駆動することができない。そのため、この場合には、従来と同様に、異常が生じた電動機５〜８を制御対象から外し、残りの正常な電動機５〜８により、異常が生じた電動機５〜８の駆動トルクを補いつつ、制御を継続する。

しかし、電動機５〜８の通電電流を検出する電流センサ１６ａ、１６ｂや、電動機５〜８の回転を検出するレゾルバ１７に異常が生じた場合、それらの検出信号に基づいて、ＥＣＵ１０から与えられる制御信号（ＰＷＭ信号）が異常となって、電動機５〜８は異常な挙動を示すが、電動機５〜８そのものは正常に作動可能である。

そこで、本実施形態においては、電動機５〜８の制御に異常が生じたときに、ＥＣＵ１０が、以下に示すフェイルセーフ制御を実行する。このフェイルセーフ制御の概要について述べると、電動機５〜８の制御に異常が生じたとき、ＥＣＵ１０は、最初に、その異常の原因を判定する。そして、電動機５〜８の制御の異常の原因が、電流センサ１６ａ、１６ｂやレゾルバ１７の故障にあると判定すると、ＥＣＵ１０は、レゾルバ角推定制御や電流推定制御において、それらのセンサ１６ａ、１６ｂ、１７によって検出されるはずであった検出値の推定値を求める。そして、ＥＣＵ１０は、異常となったセンサ１６ａ、１６ｂ、１７の検出結果ではなく、求めた推定値に基づいて、電動機５〜８を制御する。これにより、センサ１６ａ、１６ｂ、１７に故障が生じたとき、電動機５〜８の制御の異常の原因を取り除きつつ、電動機５〜８の制御を継続することが可能になる。

以下、フェイルセーフ制御の詳細について、図３のフローチャートなどを参照しつつ、説明する。図３のフローチャートは、フェイルセーフ制御の基本的な流れを説明するためのものであり、このフローチャートで示されるルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１００では、電動機５〜８の制御に何らかの異常を生じさせるフェイルが発生したか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ１０の故障、インバータ１１の故障、電動機５〜８の通電経路における断線や過電流、バッテリ電圧の低下、電流センサ１６ａ、１６ｂやレゾルバ１７の故障などが、電動機５〜８の制御に異常を生じさせるフェイルとして検出される。ステップＳ１００において、フェイルが発生したと判定されるとステップＳ１１０の処理に進む。

ステップＳ１１０では、フェイルが発生したと判定した原因が、致命的なものか否かを判定する。例えば、フェイル発生と判定した原因が、１つ以上の電動機５〜８において、ステータコイルの短絡や、異常温度上昇などである場合、致命的であると判定する。この場合、運転者が意図しない車両の挙動の防止や、電動機５〜８の保護などのため、ステップＳ１８０に進んで、全ての電動機５〜８の制御を中止し、車両を停止させる。

ステップＳ１１０において、フェイル発生の原因が致命的なものではないと判定した場合には、ステップＳ１２０の処理に進む。ステップＳ１２０では、１つの車輪１〜４に対応する、１つの電動機５〜８だけが異常となっているか否かを判定する。この場合、２つ以上の電動機５〜８が異常となっていると判定されると、フェイル発生の原因が致命的な場合と同様に、ステップＳ１８０に進んで、車両を停止させる。一方、ステップＳ１２０において、１つの電動機５〜８だけが異常になっていると判定すると、ステップＳ１３０の処理に進む。なお、以降の説明では、電動機５が異常になったものと仮定して、説明を進める
ステップＳ１３０では、電動機５のレゾルバ１７に異常が発生しているか否か、すなわち、フェイル発生の原因が１つの電動機５におけるレゾルバ１７の異常であるか否かを判定する。なお、レゾルバ１７の異常としては、例えば、レゾルバ１７が出力すべき検出信号が消失してしまった場合や、正弦波状及び余弦波状の検出信号の振幅異常が生じた場合などが挙げられる。ステップＳ１３０において、レゾルバ１７に異常が発生していると判定した場合、ステップＳ１５０に進んで、レゾルバ角推定制御を実行する。このレゾルバ角推定制御に関しては、後に詳細に説明する。一方、ステップＳ１３０において、レゾルバ１７に異常は発生していないと判定すると、ステップＳ１４０の処理に進む。

ステップＳ１４０では、電動機５の２つの電流センサ１６ａ、１６ｂのいずれか一方に異常が発生しているか否か、すなわち、フェイル発生の原因が、１つの電動機５におけるいずれか一方の電流センサ１６ａ、１６ｂの異常にあるか否かを判定する。なお、電流センサ１６ａ、１６ｂの場合も、レゾルバ１７の場合と同様に、検出信号の消失時や、検出信号の大きさの異常時などに、電流センサ１６ａ、１６ｂの異常とみなすことができる。ステップＳ１４０において、いずれか一方の電流センサ１６ａ、１６ｂに異常が発生していると判定した場合、ステップＳ１６０に進んで、電流推定制御を実行する。この電流推定制御に関しては、後に詳細に説明する。一方、ステップＳ１４０において、いれか一方の電流センサ１６ａ、１６ｂに異常は発生していないと判定すると、ステップＳ１７０の処理に進む。

ステップＳ１７０では、１輪切り離し制御を実行する。ステップＳ１７０の処理が実行されるのは、１つの電動機５のみ異常となるフェイルが発生し、そのフェイル発生の原因が致命的なものではないが、かといって、レゾルバ１７や電流センサ１６ａ、１６ｂなどのセンサ系の異常に起因するものでもない状況である。このような状況は、例えば、１つの電動機５において、ステータコイルの断線が発生した場合や、インバータ１１内のスイッチング素子が故障したような場合に発生する。このような状況では、電動機５を正常に制御することはできない。そのため、上述した１輪切り離し制御により、異常が発生した電動機５を制御対象から外す。これにより、異常が発生した電動機５に対応する車輪１は駆動力を発生することができなくなる。そのため、この場合は、従来と同様に、残りの正常な電動機６〜８により、異常が発生した電動機５が発生すべき駆動トルクを補いつつ、制御を継続する。

次に、図４のブロック図などを参照しつつ、レゾルバ角推定制御について説明する。電動機５のレゾルバ１７に異常が発生した場合、図４に示すように、レゾルバ１７は、正常な検出信号を出力することができなくなる。このため、電気角演算部２１及び回転数演算部２２は、レゾルバ１７から出力される検出信号に基づき、正しい電気角θｅ及び回転数ω１を演算することができない。

そこで、本実施形態では、電気角及び回転数推定部２６において、異常が発生した１つの電動機５以外の正常な電動機６〜８に付随するレゾルバ１７及び操舵角センサ１５の検出信号から、異常が発生した１つの電動機５の電気角θｅ及び回転数ω１を推定演算することとした。以下、推定演算の具体例について説明する。

図５に示すような車両モデルを考えた場合、各車輪１〜４の位置における回転半径Ｒ１〜Ｒ４は、以下の数式１によって表すことができる。

なお、Ｌは前後の車輪軸の軸間距離、Ｔｆは舵取り車輪（前輪）間の距離であり、これらは車両の諸元から既知の数値である。また、αは回転外側車輪の舵取り角度、βは回転内側車輪の舵取り角度であり、操舵角センサ１５が検出する操舵角から求めることが可能である。

そして、車輪１〜４の車輪半径をｒ１〜ｒ４とし、各電動機５〜８、つまり各車輪の回転数（回転速度）をω１〜ω４とし、車輪１〜４の速度をＶ１〜Ｖ４とし、車両の旋回速度をωＶとすると、以下の数式２に示す関係が成り立つ。

車輪１に対応する電動機５のレゾルバ１７が故障した場合、回転数ω１、ひいては車輪速度Ｖ１を算出することはできないが、その他の車輪２〜４に関しては、回転数ω２〜ω４、及び車輪速度Ｖ２〜Ｖ４を算出することが可能である。

従って、数式２における各車輪２〜４に関する式から、車両旋回速度ωＶは、以下の数式３のように表すことができる。

数式３を、数式２の車輪１に関する式に代入することにより、車輪１の回転数ω１は、以下の数式４によって表すことができる。

このようにして、電動機５の回転数に相当する車輪１の回転数ω１を、他の車輪の回転数ω２〜ω４及び操舵角から演算により求めることができる。そして、車輪１の回転数ω１から、以下に説明する演算式を用いて電気角の推定値θｅ_ｅｓｔを求めることができる。

ただし、演算により求めた電気角の推定値θｅ_ｅｓｔは、後述するように、車輪の回転数ω１を積分していくことで、推定レゾルバ角θｒ_ｅｓｔを求め、その推定レゾルバ角θｒ_ｅｓｔにレゾルバの極対数と軸倍角により定まる変換係数Ｎを乗じることによって求められる。このため、推定レゾルバ角θｒ_ｅｓｔに誤差が含まれていると、電気角の推定値θｅ_ｅｓｔを求める際に、その誤差が累積され、大きな誤差を含むことになる。

そこで、本実施形態では、推定レゾルバ角θｒ_ｅｓｔの誤差を補正する。具体的には、まず、求めた電気角の推定値θｅ_ｅｓｔから、以下の数式５に従って、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとを求め、その求めたｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとによって決定される電流推定値Ｉｅｓｔの電流位相θＩを、数式６に従って算出する。

上述したように、本実施形態では、電流制御部２５は、電動機５の発生する駆動トルクが目標駆動トルクに一致するように、ＰＷＭ信号を生成する。従って、目標駆動トルクに対応する電流指令Ｉｃｏｍと、上述した電流推定値Ｉｅｓｔとをｄｐ座標において示した場合、電気角の推定値θｅ_ｅｓｔの誤差が小さければ、図６に示すように、電流推定値Ｉｅｓｔは、電流指令Ｉｃｏｍに比較的近い位置となる。

換言すると、電気角の推定値θｅ_ｅｓｔの誤差が相対的に小さいときには、図７（ａ）に示すように、所定時間内の電流指令Ｉｃｏｍに対する電流推定値Ｉｅｓｔのブレは、比較的小さい範囲に収まる。一方、電気角の推定値θｅ_ｅｓｔの誤差が相対的に大きいときには、図７（ｂ）に示すように、所定時間内の電流指令Ｉｃｏｍに対する電流推定値Ｉｅｓｔのブレは、比較的大きな範囲に及ぶ。

この電流指令Ｉｃｏｍに対する電流推定値Ｉｅｓｔのブレの大きさは、電気角の推定値θｅ_ｅｓｔの誤差の大きさに対応している。そのため、本実施形態では、電流指令Ｉｃｏｍに対する電流推定値Ｉｅｓｔのブレの大きさから、以下に示す数式７を用いて、推定レゾルバ角θｒ_ｅｓｔに対する誤差補正値θｒ_ｏｆｆｓｅｔを算出する。より具体的には、電流指令Ｉｃｏｍに対する電流推定値Ｉｅｓｔのブレの大きさは、電流位相を用いて表すことができ、所定時間内における電流推定値Ｉｅｓｔの電流位相θＩの平均値と、電流指令Ｉｃｏｍの電流位相θＩｃｏｍとの差から、誤差補正値θｒ_ｏｆｆｓｅｔを算出する。

なお、Ｔ１、Ｔ２は電流位相θＩの平均値を求める所定時間を規定するものである。

この誤差補正値θｒ_ｏｆｆｓｅｔを用い、以下の数式８に従い、推定レゾルバ角θｒ_ｅｓｔを求める。

なお、θｒ０は、レゾルバ１７の故障が発生した時点におけるレゾルバ角初期値である。

このように、レゾルバ角初期値θｒ０に対して、微小時間ごとに車輪の回転数ω１を積分してレゾルバ角の変化分を求めて加算しつつ、さらに誤差補正値θｒ_ｏｆｆｓｅｔを加えることにより、推定レゾルバ角θｒ_ｅｓｔを求める。

そして、レゾルバ１７の取り付け時のオフセットｏｆｆｓｅｔの影響を排除しつつ、レゾルバ角を電気角に変換するため、以下の数式９により、電気角の推定値θｅ_ｅｓｔを算出する。

なお、Ｎはレゾルバの極対数と軸倍角により定まる変換係数である。

以上のようにして、ＥＣＵ１０は、レゾルバ１７が故障した電動機５の電気角の推定値θｅ_ｅｓｔを算出すると、この推定値に基づいて、電流座標変換部２３が座標変換を行い、トルク推定部２４が駆動トルクの推定値を算出する。従って、レゾルバ１７が故障した場合であっても、電動機５の制御を継続することができる。

次に、図８のブロック図などを参照しつつ、電流推定制御について説明する。電動機５の２つの電流センサ１６ａ、１６ｂのいずれか一方に異常が発生した場合、例えば、図８に示すようにＶ相電流センサ１６ａが異常となった場合、Ｖ相電流センサ１６ａは、正常な検出信号を出力することができなくなる。このため、電流座標変換部２３は、２つの電流センサ１６ａ、１６ｂが検出する電流値から、正しいｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑを求めることができない。

そこで、本実施形態では、電流推定制御を実行し、電流推定部２７において、異常となったＶ相電流センサ１６ａが検出すべき、Ｖ相電流を推定演算することとした。以下、推定演算の具体例について説明する。

図９、図１０に示すように、各電動機５〜８に流れる電流振幅（電流ベクトルの大きさ）をＡＩ１〜ＡＩ４とし、バッテリ１２からインバータ１１に供給される電流をＩ５とし、配線やインバータ１１での損失をｌｏｓｓとすると、以下の数式１０に示す式が成り立つ。

一方、電動機５においては、以下の数式１１に示すように、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの合計はゼロになる。

また、電動機５のＵ相電流Ｉｕは、電流振幅AＩ１と電気角θｅとを用いて、数式１２のように表すことができる。

従って、数式１０〜数式１２から、Ｖ相電流推定値Ｉｖ_ｅｓｔは、以下の数式１３から求めることができる。

このように、電流推定部２７は、２つの電流センサ１６ａ、１６ｂのいずれか一方に異常が生じた場合に、その異常となった電流センサが検出すべき電流の推定値を演算する。このため、一方の電流センサが故障しても、電流座標変換部２３において、座標変換により、正しいｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑを算出することが可能となる。

１〜４ 車輪
５〜８ 電動機
１０ ＥＣＵ
１１ インバータ
１２ バッテリ
２０ａ、２０ｂ Ａ／Ｄ変換部
２１ 電気角演算部
２２ 回転数演算部
２３ 電流座標変換部
２３ トルク推定部
２５ 電流制御部
２６ 電気角及び回転数推定部
２７ 電流推定部

Claims (5)

1. 車両の各車輪（１〜４）にそれぞれ設けられ、対応する車輪に駆動力を与える複数の駆動用モータ（５〜８）と、
   前記各車輪の駆動用モータに対応して設けられ、該当する駆動用モータの動作に関連する物理量を検出するための複数の検出手段（１６ａ、１６ｂ、１７）と、
   前記検出手段の検出信号から得られる前記駆動用モータの動作に関連する物理量に基づいて、前記各車輪の前記駆動用モータを制御する制御手段（１０）と、
   前記駆動用モータの制御に異常が生じた場合に、その異常の原因を判定する原因判定手段（Ｓ１１０〜Ｓ１４０）と、
   前記原因判定手段により、前記駆動用モータの制御の異常の原因が、前記検出手段の故障にあると判定された場合、前記検出手段の検出信号から得られるはずの前記駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値を求める推定手段（２６、２７）と、を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段が故障し、前記推定手段によって前記駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値が求められたとき、その物理量の推定値に基づいて、前記駆動用モータを制御するものであり、
   前記推定手段は、１つの車輪の駆動用モータに対応する検出手段が故障した場合に、その故障した検出手段の検出信号から得られるはずの物理量を、少なくとも、前記１つの車輪以外の残りの車輪の駆動用モータに対応する前記検出手段から出力される検出信号を用いて推定するものであり、
   前記制御手段は、１つの車輪の駆動用モータに対応する検出手段が故障した場合、前記推定手段によって求められる推定値に基づいて前記駆動用モータの制御を継続し、２つ以上の車輪の駆動用モータに対応する検出手段が故障した場合、全ての前記駆動用モータの制御を停止することを特徴とする車両制御装置。
2. 車両の各車輪（１〜４）にそれぞれ設けられ、対応する車輪に駆動力を与える複数の駆動用モータ（５〜８）と、
   前記各車輪の駆動用モータに対応して設けられ、該当する駆動用モータの動作に関連する物理量を検出するための複数の検出手段（１６ａ、１６ｂ、１７）と、
   前記検出手段の検出信号から得られる前記駆動用モータの動作に関連する物理量に基づいて、前記各車輪の前記駆動用モータを制御する制御手段（１０）と、
   前記駆動用モータの制御に異常が生じた場合に、その異常の原因を判定する原因判定手段（Ｓ１１０〜Ｓ１４０）と、
   前記原因判定手段により、前記駆動用モータの制御の異常の原因が、前記検出手段の故障にあると判定された場合、前記検出手段の検出信号から得られるはずの前記駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値を求める推定手段（２６、２７）と、を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段が故障し、前記推定手段によって前記駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値が求められたとき、その物理量の推定値に基づいて、前記駆動用モータを制御するものであり、
   さらに、操舵角を検出する操舵角検出手段（１５）を有し、
   前記検出手段（１７）は、前記駆動用モータによって駆動される車輪の回転に応じた検出信号を出力するものであり、
   前記推定手段（２６）は、１つの車輪の駆動用モータに対応する前記検出手段が故障したとき、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角と、前記検出手段が故障した前記１つの車輪以外の、残りの車輪の駆動用モータに対応する前記検出手段から出力される検出信号とに基づいて、前記１つの車輪の回転数の推定値を求めることを特徴とする車両制御装置。
3. 前記推定手段は、さらに、前記１つの車輪の回転数の推定値から、対応する前記駆動用モータの電気角の推定値を算出し、
   前記制御手段は、前記推定手段が推定した電気角の推定値に基づき、前記駆動用モータを制御するものであって、
   前記推定手段は、前記電気角の推定値から前記駆動用モータの通電電流の電流位相を算出し、その算出した電流位相の、目標とする電流位相に対するばらつきの大きさから、前記電気角の推定値に対する補正値を算出し、この補正値により補正した前記電気角の推定値を算出することを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。
4. 車両の各車輪（１〜４）にそれぞれ設けられ、対応する車輪に駆動力を与える複数の駆動用モータ（５〜８）と、
   前記各車輪の駆動用モータに対応して設けられ、該当する駆動用モータの動作に関連する物理量を検出するための複数の検出手段（１６ａ、１６ｂ、１７）と、
   前記検出手段の検出信号から得られる前記駆動用モータの動作に関連する物理量に基づいて、前記各車輪の前記駆動用モータを制御する制御手段（１０）と、
   前記駆動用モータの制御に異常が生じた場合に、その異常の原因を判定する原因判定手段（Ｓ１１０〜Ｓ１４０）と、
   前記原因判定手段により、前記駆動用モータの制御の異常の原因が、前記検出手段の故障にあると判定された場合、前記検出手段の検出信号から得られるはずの前記駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値を求める推定手段（２６、２７）と、を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段が故障し、前記推定手段によって前記駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値が求められたとき、その物理量の推定値に基づいて、前記駆動用モータを制御するものであり、
   さらに、車載バッテリ（１２）から、前記複数の駆動用モータにそれぞれ通電される電流を合算した総電流を検出する総電流検出手段を有し、
   前記検出手段（１６ａ、１６ｂ）は、対応する前記駆動用モータに通電される電流を検出するものであり、
   前記推定手段（２７）は、１つの車輪の駆動用モータに対応する前記検出手段が故障したとき、前記総電流検出手段によって検出される総電流と、前記検出手段が故障した前記１つの車輪以外の、残りの車輪の駆動用モータに対応する前記検出手段から出力される検出信号とに基づいて、前記１つの車輪の駆動用モータに通電される電流の推定値を求めることを特徴とする車両制御装置。
5. 前記駆動用モータは、３相モータであり、
   前記検出手段は、前記駆動用モータの３相の通電相の内、２相の通電相の電流をそれぞれ検出する第１検出手段と第２検出手段とからなり、
   前記推定手段は、前記１つの車輪の駆動用モータに対応する前記第１検出手段と前記第２検出手段との一方が故障したとき、前記第１検出手段と前記第２検出手段との他方によって出力される検出信号と、前記総電流検出手段によって検出される総電流と、前記第１検出手段と前記第２検出手段との一方が故障した前記１つの車輪以外の、残りの車輪の駆動用モータに対応する前記検出手段から出力される検出信号とに基づいて、故障した前記第１検出手段と前記第２検出手段との一方によって検出されるべき、前記駆動用モータの１相の通電相の電流の推定値を算出することを特徴とする請求項４に記載の車両制御装置。

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