JP6969217B2 - Automotive motor specification setting system - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用モータ諸元設定システムに関する。
The present invention relates to an automobile motor specification setting system .
ハイブリッド車は、内燃機関のみならず、電動モータ(以下、「モータ」と略記)を走行時の動力に用いることにより、車両の燃費の向上を図っている。ハイブリッド車に用いられるモータは、回転子に永久磁石を、固定子に電磁石を用いた三相同期モータの一種であるブラシレスDCモータが用いられる場合が少なくない。ブラシレスDCモータは、固定子を構成する三相(U相、V相、W相)の各電磁石のコイルに、三相交流様の電圧を印加することにより、固定子の磁極が回転状に変化するいわゆる回転磁界を生じさせる。そして、永久磁石で構成された回転子が、固定子の回転磁界に追従して回転することにより、ブラシレスDCモータは車両の動力源として機能する。 Hybrid vehicles use not only internal combustion engines but also electric motors (hereinafter abbreviated as "motors") as power during traveling to improve the fuel efficiency of vehicles. As the motor used in a hybrid vehicle, a brushless DC motor, which is a kind of three-phase synchronous motor using a permanent magnet as a rotor and an electromagnet as a stator, is often used. In a brushless DC motor, the magnetic poles of the stator change in a rotary manner by applying a three-phase AC-like voltage to the coils of the three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) electromagnets that make up the stator. Generates a so-called rotating magnetic field. Then, the rotor composed of permanent magnets rotates following the rotating magnetic field of the stator, so that the brushless DC motor functions as a power source for the vehicle.
ブラシレスDCモータは、各相のコイルに印加する電圧の周波数及び実効電圧を変化させることにより、回転子の回転速度及びトルクを制御可能であるが、ブラシレスDCモータの回転速度とトルクとの関係は二律背反であり、回転速度が低い場合にはトルクが大きく、回転速度が高い場合にはトルクが小さくなる。 The brushless DC motor can control the rotation speed and torque of the rotor by changing the frequency and effective voltage of the voltage applied to the coils of each phase, but the relationship between the rotation speed and torque of the brushless DC motor is It is a trade-off, and when the rotation speed is low, the torque is large, and when the rotation speed is high, the torque is small.
また、ハイブリッド車に限らず車両は、状況に応じて加速及び減速し、車速を変化させる。上り坂では平坦路よりもトルクが要求される。従って、ハイブリッド車で用いられるモータの動作点は一定ではなく、状況に応じて複雑に変化する。さらに、前述のような回転速度とトルクとの二律背反の関係も相まって、ハイブリッド車等の車両の動力源となるモータの最高出力及び最大トルク等の最適な仕様を決定するのは容易ではなく、モータを試作して試行錯誤に近い手法でモータの仕様を決定する場合には、甚大な労力及びコストを要するという問題があった。 In addition, not only hybrid vehicles but also vehicles accelerate and decelerate according to the situation to change the vehicle speed. Uphill requires more torque than flat roads. Therefore, the operating point of the motor used in the hybrid vehicle is not constant and changes in a complicated manner depending on the situation. Furthermore, due to the bilateral relationship between rotational speed and torque as described above, it is not easy to determine the optimum specifications such as the maximum output and maximum torque of the motor that is the power source of the vehicle such as a hybrid vehicle, and the motor. There is a problem that enormous labor and cost are required when the motor specifications are determined by a method close to trial and error.
そこで、特許文献1では、コンピュータシミュレーションを用いてモータの性能評価及びモータ設計を行うハイブリッド自動車用モータの性能解析方法の発明が開示されている。 Therefore, Patent Document 1 discloses an invention of a performance analysis method for a motor for a hybrid vehicle, which evaluates the performance of the motor and designs the motor by using computer simulation.
しかしながら、特許文献1に開示されているハイブリッド自動車用モータの性能解析方法は、多様な走行条件に基づいてハイブリッド車の動力源に最適なモータの仕様を決定するまでの演算量が膨大になるという問題があった。 However, the performance analysis method for a hybrid vehicle motor disclosed in Patent Document 1 enormously requires a huge amount of calculation until the optimum motor specifications for the power source of the hybrid vehicle are determined based on various driving conditions. There was a problem.
本発明は、上記事実を考慮し、演算負荷を抑制しながらハイブリッド車用のモータの仕様を決定できる自動車用モータ諸元設定システムを提供することを目的とする。
In consideration of the above facts, an object of the present invention is to provide an automobile motor specification setting system capable of determining motor specifications for a hybrid vehicle while suppressing a calculation load.
請求項1に記載の自動車用モータ諸元設定システムは、地図データ、車両の諸元を定めた車両モデル及び走行ルートの外部環境モデルに基づいて、前記車両モデルの走行状態を算出する第1演算部と、前記第1演算部が算出した前記車両モデルの走行状態と、統合データサーバに予め格納された実車両が実際に走行した際の走行データと、を比較し、実車両の走行データに近似する複数の走行状態を抽出する第1抽出部と、前記複数の走行状態から前記実車両の走行予定ルート及び外部環境モデルサーバに予め格納された前記実車両が実際に走行した際の外部環境データに対応する走行状態を抽出する第2抽出部と、前記第2抽出部が抽出した走行状態から、前記外部環境モデルサーバに予め格納された前記実車両が実際に走行した際の外部環境データに適合した一の走行状態を抽出すると共に、該一の走行状態から前記実車両の動力であるモータが動作可能な回転数及びトルクである前記モータの諸元を算出する第2演算部と、を含んでいる。
The automobile motor specification setting system according to claim 1 is a first calculation for calculating the traveling state of the vehicle model based on map data, a vehicle model in which vehicle specifications are defined, and an external environment model of a traveling route. The unit, the traveling state of the vehicle model calculated by the first calculation unit , and the traveling data when the actual vehicle actually traveled stored in advance in the integrated data server are compared, and the traveling data of the actual vehicle is obtained. The first extraction unit that extracts a plurality of similar traveling states, the planned traveling route of the actual vehicle from the plurality of traveling states, and the external environment when the actual vehicle actually stored in the external environment model server is actually traveled. External environment data when the actual vehicle actually travels, which is stored in advance in the external environment model server, from the second extraction unit that extracts the driving state corresponding to the data and the driving state extracted by the second extraction unit. A second calculation unit that extracts one running state suitable for the above and calculates the specifications of the motor, which is the number of revolutions and torque that the motor that is the power of the actual vehicle can operate, from the one running state. Includes.
請求項1に記載の自動車用モータ諸元設定システムは、第1演算部が出力した膨大なデータから実走行に対応した高精度なデータを段階的に選抜することにより、演算負荷を抑制しながらハイブリッド車用のモータの仕様を決定できる。
The automobile motor specification setting system according to claim 1 suppresses the calculation load by stepwise selecting high-precision data corresponding to actual driving from the enormous amount of data output by the first calculation unit. The specifications of the motor for hybrid vehicles can be determined.
請求項1に記載の自動車用モータ諸元設定システムによれば、膨大なシミュレーションのデータから実走行に対応した高精度なデータを段階的に選抜することにより、演算負荷を抑制しながらハイブリッド車用のモータの仕様を決定できるという効果を奏する。
According to the automobile motor specification setting system according to claim 1, for hybrid vehicles while suppressing the calculation load by sequentially selecting high-precision data corresponding to actual driving from a huge amount of simulation data. It has the effect of being able to determine the specifications of the motor.
以下、図1〜図3を用いて、本実施の形態に係る自動車用モータ諸元設定システム100について説明する。図1に示したように、自動車用モータ諸元設定システム100は、コンピュータネットワークをベースとしたコンピュータ資源の利用形態であるクラウド10と、車両30と、を含み、車両の動力であるモータ、電源であるバッテリ、バッテリの電力を変調してモータに印加する電圧を生成するインバータ及び車両30の空調等の挙動を、入力された諸元値に応じて算出可能なモデルである。
Hereinafter, the automobile motor specification setting
クラウド10は、車両30が走行する地域の地図データを格納した地図データサーバ12と、車両30の諸元を格納した車両モデルサーバ14と、車両30が走行する地域の気温及び降水量等のデータを格納した外部環境モデルサーバ16と、一の車両モデルの諸元について任意の走行ルート上の各地点での車両30の走行状態(走行ルートの勾配、気温、降水量、モータの回転数、モータのトルク、バッテリの電圧及びバッテリの温度等)を算出する走行シミュレータ18と、走行シミュレータ18が算出した車両30の走行状態及び車両30(複数)が実際に走行した際の実績データを格納した統合データサーバと、を含む。
The
車両30は、上空にあるGPS(Global Positioning System)衛星から受信した測位のための信号に基づいて車両30の現在位置を算出するナビゲーションシステム(以下、「ナビ」と略記)32と、走行ルートの勾配、気温(外気温)及び日時等の情報並びに車両30のモータとインバータの電流、インバータの温度、バッテリの電圧及びバッテリの温度等の情報を取得するセンサ34と、車両30のモータ、インバータ、バッテリ及び空調等を制御するECU(Electronic Control Unit)36と、走行シミュレータ18が算出した車両30の走行状態、ナビ32から入力された走行予定ルート及びセンサ34で検出した事項に基づいて、各地点(緯度、経度)での車両30の状態を算出する車載シミュレータ38と、走行ルート上の各地点での車両30の走行状態(走行ルートの勾配、降水量、モータの回転数、モータのトルク、バッテリの電圧及びバッテリの温度等)、気温、日時等のデータを記憶した履歴データ記憶部40と、を含む。
The
図2は、本実施の形態に係る自動車用モータ諸元設定システム100の処理の一例を示したデータフローである。S100〜S106の処理は、クラウド10内の走行シミュレータ18での処理である。S100で地図データサーバ12に格納された地図データが、S102で車両モデルサーバ14に格納された車両30の諸元が、S104で外部環境モデルサーバ16に格納された車両30が走行するルートの気温及び降水量等のデータが、各々、走行シミュレータ18に入力される。そして、S106では、走行シミュレータ18により、任意の走行ルート上の各地点での車両30の走行状態(走行ルートの勾配、気温、降水量、モータの回転数、モータのトルク、バッテリの電圧及びバッテリの温度等)を算出する走行シミュレーションが実行される。
FIG. 2 is a data flow showing an example of processing of the automobile motor
S200〜S206の処理は、クラウド10内の統合データサーバ20内での処理である。S200では、走行シミュレータ18で算出した走行ルート上の各地点における車両30の走行状態の出力を行う。S202では、各車両(複数の車両30)が実際に走行した際のデータ(走行ルートの勾配、気温、降水量、モータの回転数、モータのトルク、バッテリの電圧及びバッテリの温度等)を入力する。そして、S204では、走行シミュレータ18で算出した車両30の走行状態と、各車両が実際に走行した際のデータ(実走行データ)と、を比較し、S206で走行シミュレータ18により算出した車両30の走行状態から実走行データに近似する精度の高い走行状態を複数個抽出(選抜)する。近似する範囲は、自動車用モータ諸元設定システム100の演算処理能力に余裕がある場合には広く設定してもよいが、本実施の形態では、システム全体の演算負荷を低減させるために、実走行データに近い走行状態のデータを限定的に抽出する。
The processes of S200 to S206 are processes in the integrated
S300〜S306の処理は、主としてクラウド10内に存在する構成によって行われる処理である。一例として、走行シミュレータ18で行ってもよいし、走行シミュレータ18以外のクラウド10内の構成で行ってもよい。S300では、車両30側からナビ32を介して走行予定ルートが入力され、S302では、車両30のセンサ34が検出した実際のルート上の気温及び降水量等の外部環境データが入力される。そして、S304では、S206で選抜した高精度なデータのうち、車両30側から入力された走行予定ルート及び車両30の実際の外部環境データに近いデータを抽出し、S306で車両30に送信する車両送信用データとして出力する。
The processes of S300 to S306 are mainly performed by the configuration existing in the
S400〜S404の処理は、車両30側で行われる処理である。S400では、ECU36から車両30のモデルが出力され、S402では、車載シミュレータ38で車両30に最適なパラメータが決定され、S404で最適パラメータとして出力する。
The processes of S400 to S404 are processes performed on the
図3は、本実施の形態に係る自動車用モータ諸元設定システム100の最適パラメータ出力に係る説明図であり、(A)はX軸に走行距離、Y軸に所要時間、Z軸にモータの性能を設定したコンター図の一例であり、(B)は横軸に走行距離、縦軸に所要時間、コンター図で示した性能を色別で示したグラフの一例である。
FIG. 3 is an explanatory diagram relating to the optimum parameter output of the automobile motor
図3(A)には、性能が最も高い点50から最も低い点まで62まで、点50、52、54、56、58、60、62、64がプロットされている。しかしながら、図3(A)のコンター図は、X軸に走行距離、Y軸に所要時間、Z軸にモータの性能を設定した三次元図であるので、最適な要素(点)を抽出するには、演算処理の負荷が大きくなる。
In FIG. 3A, points 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64 are plotted from the
本実施の形態は、計算結果の点群70を、図3(B)に示したような2次元図にすることにより、車両30が走行可能な推奨設定の抽出を容易にする。図3(B)において、点群70は、その名の通り点で構成されるが、図3(B)では、便宜上、色別の領域として表現している。
In this embodiment, the
図3(B)において、点60は現状の設定での目的地までの距離及び所要時間を示している。本実施の形態では、点群70の中から目的地までの距離に対して所要時間が最適となる点を抽出し、抽出した点に対応するモータの諸元(モータの回転数及びモータのトルク)を決定する。かかる点の抽出及びモータの諸元の決定は、図2のS402での車載シミュレータ38による処理に相当する。
In FIG. 3B,
例えば、点群70で、目的地までの距離に対して所要時間が最短となるのは、点52であるから、点52が示す所要時間で目的地まで走行できるモータの諸元を車載シミュレータ38で決定する。決定したモータの諸元は車両30のECU36に出力される。ECU36は、車載シミュレータ38から入力された諸元(モータの回転数及びモータのトルク)で、車両30の動力であるモータを回転させる制御を行う。ECU36は、センサ34により検出した動作中のモータとインバータの電流、インバータの温度、バッテリの電圧及びバッテリの温度等に基づいて、車両30のモータが、車載シミュレータ38から入力された諸元で動作可能か否かを判定し、動作可能な場合は、当該モータを新たに設定した諸元で制御する。また、ECU38は、センサ34により検出した動作中のモータとインバータの電流、インバータの温度、バッテリの電圧及びバッテリの温度等に基づいて、車両30の車載モータが、車載シミュレータ38から入力された諸元で動作可能ではない場合は、車両30のモータの定格を変更する必要性があることをクラウド10側に送信する。
For example, in the
図3に係るモータの諸元決定は、車両30の車載シミュレータ38で実行したが、クラウド10側で諸元決定を行い、決定した諸元を車両30のECU38に出力してもよい。これにより、より高速な演算が可能になると共に、車両30の消費電力を抑制することができる。
The motor specification determination according to FIG. 3 was executed by the vehicle-mounted
以上説明したように、本実施の形態に係る自動車用モータ諸元設定システム100は、走行シミュレータ18が出力した膨大なデータから実走行に対応した高精度なデータを段階的に選抜することにより、各段階での演算負荷を抑制すると共に、走行シミュレーションからモータの諸元決定までのトータルな演算負荷を低減している。
As described above, the automobile motor
さらに、決定した諸元で車両30のモータを実際に動作させることにより、車両30のモータが現状の仕様でよいか否かを判断できる。現状の仕様でよい場合は、車両30のモータを変更することなく、車両30の走行性能を向上させることが可能であると判断でき、そうでない場合は、車両30のモータの定格をより大きくすることが必要であると判断できる。従って、本実施の形態に係る自動車用モータ諸元設定システム100によれば、演算負荷を抑制しながらハイブリッド車用のモータの仕様を決定できる。
Further, by actually operating the motor of the
なお、特許請求の範囲の構成のうち、第1演算部は走行シミュレータ18に、第1抽出部は統合データサーバ20に、第2抽出部は走行シミュレータ18またはクラウド10側のコンピュータに、第2演算部は車載シミュレータ38に、各々対応する。
In the configuration of the claims, the first calculation unit is for the driving
10 クラウド
12 地図データサーバ
14 車両モデルサーバ
16 外部環境モデルサーバ
18 走行シミュレータ
20 統合データサーバ
30 車両
38 車載シミュレータ
100 自動車用モータ諸元設定システム
10
Claims (1)
前記第1演算部が算出した前記車両モデルの走行状態と、統合データサーバに予め格納された実車両が実際に走行した際の走行データと、を比較し、実車両の走行データに近似する複数の走行状態を抽出する第1抽出部と、
前記複数の走行状態から前記実車両の走行予定ルート及び外部環境モデルサーバに予め格納された前記実車両が実際に走行した際の外部環境データに対応する走行状態を抽出する第2抽出部と、
前記第2抽出部が抽出した走行状態から、前記外部環境モデルサーバに予め格納された前記実車両が実際に走行した際の外部環境データに適合した一の走行状態を抽出すると共に、該一の走行状態から前記実車両の動力であるモータが動作可能な回転数及びトルクである前記モータの諸元を算出する第2演算部と、
を含む自動車用モータ諸元設定システム。
A first calculation unit that calculates the running state of the vehicle model based on map data, a vehicle model that defines the specifications of the vehicle, and an external environment model of the driving route.
A plurality of the first calculation unit compares the traveling state of the vehicle model calculation, and a traveling data when actual vehicle pre-stored in the integrated data server is actually running, to approximate the traveling data of the actual vehicle The first extraction unit that extracts the running state of
A second extraction unit that extracts the traveling state corresponding to the external environment data when the actual vehicle actually travels, which is stored in advance in the planned traveling route of the actual vehicle and the external environment model server, from the plurality of traveling states.
From the running state extracted by the second extraction unit, one running state suitable for the external environment data when the actual vehicle actually traveled, which is stored in advance in the external environment model server, is extracted, and the one A second calculation unit that calculates the specifications of the motor, which is the number of revolutions and torque that the motor, which is the power of the actual vehicle, can operate from the running state, and
Automotive motor specification setting system including .
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