JP2006520581A - 適応型クルーズコントロールシステムを備えた電気乗物 - Google Patents

Abstract

変化し得る運転条件のもとで希望の速度を維持するように電気乗物を適応制御するための新規なシステム。このシステムは、乗物の電気モータを制御するための制御信号を発生する制御回路を備えている。制御信号は、希望の速度を達成するのに要求される制御電流に基づいて形成される。制御戦略選択回路は、このシステムにおいて、制御電流の適切な波形プロフィールを与えるモータ制御機構を決定するように構成される。高効率に対して正弦波の波形が使用され、そして高トルクに対して長方形の波形が使用される。

Description

本発明は、電気乗物に係り、より詳細には、運転条件に基づいて適応し得るクルーズコントロールシステムを備えた電気乗物に係る。

本出願は、２００１年４月５日出願のマスロフ氏等の出願中の米国特許出願第０９／８２６，４２３号、２００１年４月５日出願のマスロフ氏等の出願中の米国特許出願第０９／８２６，４２２号、２００１年１０月１日出願のマスロフ氏等の米国特許出願第０９／９６６，１０２号、２００１年１１月２７日出願のピンティコフ氏等の米国特許出願第０９／９９３，５９６号、２００２年６月１９日出願のマスロフ氏等の米国特許出願第１０／１７３，６１０号、２００２年１１月８日出願のマスロフ氏等の米国特許出願第１０／２９０，５３７号、及び２００３年１月２９日出願のマスロフ氏等の米国特許出願（ドケット第５７３５７−０４１号）に関連した要旨を含み、これらは、全て、本出願と共に共通に譲渡されたものである。これら出願の開示は、参考としてここに援用する。

乗物のクルーズコントロールシステムは、変化し得る運転条件のもとで運転者の介在なしに乗物が一定速度を維持できるように自動速度制御を与える。電気乗物の従来のクルーズコントロールシステムは、希望の速度を得るのに必要なトルク値を要求するように乗物の電気モータを制御する。

例えば、米国特許第５，６１５，９３３号は、電気モータ推進システムと、ブレーキシステムと、コントロールユニットとを備え、このコントロールユニットが、推進システムを制御するモータ制御器と、ブレーキシステムを制御するブレーキ制御器とを含むような電気乗物を説明している。モータ推進システムは、乗物の駆動輪に牽引力を与える三相ＡＣ電気モータを備えている。モータ制御器は、電気モータに制御コマンドを与える。より詳細には、モータ制御器は、モータにより車輪に印加されるべきトルクを定義するトルクコマンドを導出する。モータ制御器は、乗物速度センサから乗物速度信号を受信する電子クルーズコントロールシステムを備えている。この乗物速度信号に応答して、モータ制御器は、モータを加速モード又はブレーキモードのいずれかにセットして希望の速度を得るためのコマンドを発生する。加速モードでは、車輪に印加されるトルクを増加して希望の速度に到達するようモータに要求するために、モータ制御器により加速トルクコマンドが発生される。

典型的な運転状態のもとでは、希望の速度を達成するのに必要なトルク値は、長時間予想能力がほとんどない状態では、広範囲な変動を受ける。更に、急な上り坂勾配や重たい乗物荷重等の運転条件は、得られる速度及び加速度に制約を課することがある。

得られるモータ性能により制限される最大トルクにおいてシステムが受け入れられる以上に高い加速度や大きな速度が要求されることがある。より詳細には、希望の速度を得るに必要なトルクを要求するためにモータ制御器が発生する必要のある電圧信号は、供給電圧より高くなることがある。それ故、モータは、必要なトルクを発生できなくなる。

従って、乗物を希望の速度に維持するのに必要な高いトルクを発生するために乗物の電気モータを制御できるクルーズコントロールシステムが要望される。

更に、電力の入手性が搭載の電源に限定される乗物運転環境では、高いトルク出力能力を最小の電力消費で得ることが非常に望ましい。前記出願中の特許出願に説明されたモータ構造構成体は、これらの目的に貢献する。前記特許出願に説明されたように、磁束集中を高めるために環状リングにおける分離型磁気透過構造体として電磁石コアセグメントを構成することができる。電磁石コアセグメントの分離は、磁気コアにおける磁束の個々の集中を許し、他の電磁石部材との相互作用から生じる磁束ロス又は有害な変圧器干渉作用を最小にする。

上述した出願中の特許出願第１０／１７３，６１０号は、個々の位相回路エレメントにおける変動を補償する多相モータ用制御システムを説明している。各相の制御ループがそれに対応する巻線及び構造体に厳密に一致する状態で高度に正確な制御性が得られる。各位相巻線を次々に切り換えて付勢することは、固定子の各位相成分に関連したパラメータに基づいて信号を発生するコントローラにより支配される。効率の高い動作のために、位相巻線は、正弦波電流で付勢される。この制御システムは、トルクコマンド入力に応答して及びそれに正確に追従するように出力電流を変化させる。

この整流戦略で得られる正弦波電流波形プロフィールは、効率的な動作によりバッテリ寿命を延長することができる。しかしながら、乗物の運転操作においては、最も効率的な制御機構から得られる以上のトルク能力を必要とすることがある。通常、電源は、最大放電率、例えば、１０．０アンペアに対して定格が決められる。クルーズコントロールシステムがこの最大電流引き出しに相関するトルクコマンドを要求する場合には、正弦波電流波形プロフィールに対するモータトルク出力が、例えば、上述した構成のモータにおいて約５４．０Ｎｍに制限される。

従って、高い効率で動作できるように電気モータを適応制御できると共に、希望の速度を維持するために要求されたときに高いトルク出力を与えることもできる電気乗物のクルーズコントロールシステムが要望される。

本発明は、得られる運転条件のもとで希望の速度を維持するために電気乗物を適応制御するためのシステムを提供することによりこの要望を満足させる。このシステムは、乗物の電気モータを制御する制御信号を発生するための制御回路を備えている。この制御信号は、希望の速度を達成するのに必要な制御電流に基づいて形成される。制御戦略選択回路は、このシステムにおいて、制御電流の適切な波形プロフィールを与えるモータ制御機構を決定するように構成される。

例えば、この制御戦略選択回路は、モータの動作効率を得るための波形プロフィールを与える高効率制御機構を選択してもよい。或いは又、高効率制御機構が希望の速度を得るのに充分でないときには高いトルクを得るための波形プロフィールを与えるように高トルク制御機構が選択されてもよい。動作効率波形プロフィールは、実質的に正弦波の波形を有してもよく、一方、高トルク波形プロフィールは、実質的に長方形の波形を有してもよい。

モータ制御機構は、乗物の実際の速度、及び希望の速度を得るために要求されるトルクに応答して選択することができる。高効率制御機構は、所与の速度において要求されるトルクがスレッシュホールドレベルを越えないときに選択される。高トルク制御機構は、要求されるトルクがスレッシュホールドレベルを越えるときに選択される。

より詳細には、要求されるトルクを得るための制御信号が、モータを付勢するための電源信号を越えないときには、制御戦略選択回路は、高効率制御機構を選択することができる。しかしながら、要求されるトルクを得るに必要な制御信号が電源信号を越えるときには、制御戦略選択回路は、高トルク制御機構を選択する。

制御戦略選択回路は、乗物の実際の速度、及び希望の速度を得るために要求されるトルクに応答して、選択されたモータ制御機構を表わす制御電流を出力するためのルックアップテーブルを備えてもよい。

本発明は、コアエレメントに形成された位相巻線を各々含む複数の固定子位相コンポーネントと、永久磁石回転子とを有する多相モータ用の制御システムにおいて明らかにすることができる。好ましくは、固定子コアエレメントの各々は、他のコアエレメントとの直接接触から分離された強磁性材料を備え、従って、各固定子位相コンポーネントは、自律的電磁石ユニットを形成する。固定子付勢電流は、コントローラに結合された回路を経て直流電源により供給される。コントローラは、複数の記憶されたモータ制御機構にアクセスして、それに対応する波形プロフィールを有する固定子付勢電流を実現することができる。記憶されたモータ制御機構は、電流波形プロフィールを決定し、これにアクセスしたときに、コントローラの動作に組み込まれる。

本発明の付加的な効果は、当業者であれば、本発明の好ましい実施形態のみを、本発明を実施する最良の態様として単に図示して説明した以下の詳細な説明から容易に明らかであろう。本発明は、他の及び異なる実施をすることもでき、又、その多数の細部は、本発明から逸脱せずに、種々変更し得ることが明らかであろう。従って、添付図面及びそれを参照した説明は、単なる例示に過ぎず、何らそれに限定されるものではない。

以下、同様のエレメントが同じ参照番号で示された添付図面を参照して、本発明を一例として説明する。

本発明は、出願中の特許出願第０９／８２６，４２２号に開示された電気モータにより駆動される乗物に適用できるが、種々の他の永久磁石モータにも使用できる。従って、図１は、参考としてここにその開示を援用する前記特許出願に説明されたモータ１０の回転子及び固定子エレメントを例示する図である。回転子部材２０は、環状リング構造で、永久磁石２１が円筒状のバックプレート２５に沿って実質的に均一に分布されている。永久磁石は、環状リングの内周に沿って磁気極性が交番する回転子磁極である。回転子は、固定子部材３０を取り巻き、回転子及び固定子部材は、環状のラジアルエアギャップで分離されている。固定子３０は、エアギャップに沿って均一に分布された均一構造の複数の電磁石コアセグメントで構成される。各コアセグメントは、エアギャップに向いた表面３２を有する２つの磁極を形成する一般的にＵ字型の磁気構造体３６を備えている。磁極対のレッグは、巻線３８が巻かれているが、コアセグメントは、磁極対をリンクする部分に形成された単一巻線を受け入れるように構成されてもよい。各固定子電磁石コア構造体は、隣接する固定子コアエレメントとは個別で且つそこから磁気的に分離される。固定子エレメント３６は、非磁気透過性支持構造体に固定され、従って、環状リング構成体を形成する。この構成体は、隣接する固定子磁極グループからの漂遊変圧器磁束放射作用を排除する。従って、固定子電磁石は、各固定子位相を含む自律的ユニットである。以下に詳細に述べる本発明の概念は、全ての位相巻線を支持する一体的固定子コアを含む他の永久磁石モータ構造体にも適用できる。

図２は、本発明による適応型クルーズコントロールシステムのブロック図である。多相モータ１０の複数の固定子位相巻線３８（図１）は、直流電源４０からハイブリッド電力ブロック４２を経て供給される駆動電流により切り換え可能に付勢される。電力ブロック４２は、パルス巾変調コンバータ及びゲートドライバを経てコントローラ４４に結合された電子スイッチセットで構成されてもよい。各位相巻線は、コントローラからパルス変調出力電圧を受け取るように接続された制御端子を有するスイッチングブリッジに接続される。或いは又、スイッチングブリッジ及びゲートドライバコンポーネントは、コントローラ出力電圧にリンクされた増幅器に置き換えられてもよい。

回転子位置及び速度センサ４６は、回転子位置及び速度フィードバック信号をコントローラ４４へ供給する。このセンサ４６は、位置信号を良く知られた仕方で速度信号に変換する良く知られた分析器、エンコーダ又はそれと同等のもの、及び速度近似装置を含んでもよい。

コントローラ４４は、マイクロプロセッサ又はそれと同等のマイクロコントローラ、例えば、テキサス・インスツルーメントのデジタル信号プロセッサＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ＡＰＧを含んでもよい。コントローラに結合されるのは、コントローラの動作に使用されるプログラム及びデータを記憶するためのＲＡＭ及びＲＯＭメモリでよい。プロフィールメモリ４８は、本発明の概念を説明するために個別の図示されている。プロフィールメモリ４８は、運転条件に基づいて選択可能なモータ電流波形プロフィールを決定するモータ制御機構データを記憶するためのルックアップテーブルを含んでもよい。

以下に詳細に述べるように、プロフィールメモリ４８に記憶されたモータ制御機構は、トルクコマンドτ_dと、位置／速度センサ４６により決定される乗物の実際の速度ω及び回転子位置θとに基づいて選択される。トルクコマンドτ_dは、クルーズコントロールシステムにより維持される希望の速度ω_dを得るのに必要なトルクを決定する。

良く知られたように、希望の速度は、クルーズコントロールシステムに希望の速度をセットするか、又は以前にセットされた希望の速度を再開するようにシステムに指令するセット／再開スイッチ５０により定義される。希望の速度値はラッチ５２へ供給され、このラッチは、クルーズコントロールスイッチ５４を監視して、クルーズコントロールモードがセットされたかどうか決定すると共に、ブレーキペダル５６を監視して、クルーズコントロールモードが解除されたかどうか決定する。減算ユニット５８は、実際の速度と希望の速度との間の差Δωを決定する。この差に基づいて、加速／減速特性ユニット６０は、希望の速度を得るのに必要なトルクコマンドτ_dを決定する。加速／減速特性ユニット６０は、特定の加速及び減速特性に対するトルクを決定するための良く知られたアルゴリズムを使用してトルクを計算する。

図３は、本発明のクルーズコントロールシステムにおけるコントローラ４４の動作を示すブロック図である。希望の位相電流を発生するために、次のような相ごとの電圧制御式を、位相巻線に対してドライバに適用する。
Ｖ_i(ｔ)＝Ｌ_iｄＩ_di／ｄｔ＋Ｒ_iＩ_i＋Ｅ_i＋ｋ_siｅ_i
但し、
Ｖ_i(ｔ)は、位相巻線にまたがる電圧であり、
Ｉ_di(ｔ)は、希望の速度ω_dを達成するのに必要なトルクを得るために発生されるべき希望の位相電流であり、
Ｉ_i(ｔ)は、位相電流であり、
Ｒ_iは、巻線抵抗であり、
Ｅ_i(ｔ)は、逆ＥＭＦであり、
Ｌ_iは、巻線の自己インダクタンスであり、
ｋ_siは、電流ループフィードバック利得であり、そして
ｅ_iは、位相電流エラーである。

図３は、コントローラ４４がこの電圧制御式の成分をリアルタイムに導出する方法を参照番号６０で一般的に示している。以下に詳細に述べるように、希望の位相電流Ｉ_di(ｔ)は、クルーズコントロールシステムにより選択されたモータ制御機構に基づいてプロフィールメモリ４８により与えられる。

希望の位相電流Ｉ_di(ｔ)は、実施される特定のモータ制御機構に基づいて、クルーズコントロールシステムが、システムにより要求されたトルクコマンドに応答して希望の速度を達成する仕方を定義する。本発明の重要な態様は、希望の応答を得るためにクルーズコントロールシステムにより適応式に選択される複数の使用可能なモータ制御機構を設けることである。各制御機構は、他の制御機構に比して、効率、トルク能力、応答能力、電力ロス等に対して独特の特性を有する特定のモータ電流波形プロフィールに作用する。

図３に示すように、回転子位置θ(ｔ)は、コントローラの関数ブロック６４に入力され、このブロックは、回転子の位置、永久磁石磁極対の数（Ｎ_r）、固定子の相数（Ｎ_s）、及び特定相の位相遅延に基づいて励起角度θ_i(ｔ)を表わす出力を発生する。各位相巻線における位相電流Ｉ_i(ｔ)は、コントローラ４４へ出力が与えられるところの複数の電流センサの各１つにより感知される。

コントローラ関数ブロック６６は、プロフィールメモリ４８から受け取られる希望の位相電流Ｉ_di(ｔ)と、位相電流Ｉ_i(ｔ)との間の差を計算して、位相電流トラックエラー信号ｅ_i(ｔ)を出力する。このエラー信号は、コントローラ関数ブロック６８において利得係数ｋ_sが乗算される。電流フィードバック利得の作用は、測定ノイズやモデルパラメータの不正確さによるシステム障害を除去することによりシステムの全体的な健全性を高めることである。ブロック６８の出力は、コントローラ関数ブロック７０へ送り込まれる。このブロック７０は、位相巻線３８の選択的制御付勢のために電力ブロック４２へ経時変化電圧信号Ｖ_i(ｔ)を出力する。この電圧Ｖ_i(ｔ)は、巻線のインダクタンス、誘起される逆ｅｍｆ及び巻線の抵抗の作用を補償する成分を有する。

位相巻線内におけるインダクタンスの存在を補償するために、希望の位相電流Ｉ_di(ｔ)の標準的な時間導関数をｄＩ_di／ｄｔとすると、項Ｌ_iｄＩ_di／ｄｔがコントローラ関数ブロック７０に入力されて、位相電圧の計算に加えられる。ブロック７２に示された項Ｌ_iｄＩ_di／ｄｔは、プロフィールメモリ４８のルックアップテーブルにより、τ_d(ｔ)、θ_i(ｔ)及びω(ｔ)の受信入力に基づいて与えられる。

誘起された逆ｅｍｆ電圧を補償するために、項Ｅ_iは、コントローラ関数ブロック７４から関数ブロック７０への入力として位相電圧の計算に加えられる。逆ｅｍｆの補償値は、逆ｅｍｆ係数Ｋ_eiを使用してブロック７４への入力として受け取られた励起角度及び速度から導出される。位相巻線抵抗及び寄生抵抗に起因する電圧降下を補償するために、項Ｒ_iＩ_i(ｔ)がコントローラ関数ブロック７６から関数ブロック７０への入力として位相電圧の計算に加えられる。動作中に、コントローラ４４は、各位相巻線を個々に付勢するために制御信号Ｖ_i(ｔ)を次々に出力する。

図４は、本発明の適応型クルーズコントロールシステムの動作を示すフローチャートである。クルーズコントロールループが開始するまで待機する適当な遅延の後に（ステップ８２）、クルーズコントロールシステムは、クルーズコントロール動作に参加するためのスイッチ５４がオン状態であるかどうかチェックする（ステップ８４）。もしそうであれば、クルーズコントロールシステムは、クルーズコントロール動作に参加した後にブレーキペダル５６が押されたかどうかチェックする（ステップ８６）。もしそうであれば、クルーズコントロール動作が終了となる。しかしながら、ブレーキペダルが押されていなければ、システムは、希望の速度ω_dを維持すべきであると決定する（ステップ８８）。希望の速度は、クルーズコントロールシステムにおいて希望の速度をセットするか又は以前にセットされた希望の速度を再開するようシステムに指令するセット／再開スイッチ５０により良く知られたやり方で定義される。

良く知られたやり方で測定された（ステップ９０）実際の速度ωが希望の速度ω_dと比較され、実際の速度と希望の速度との間の差として速度エラーΔωを計算する（ステップ９２）。希望の速度ω_dを達成するのに必要なトルクを定義するトルクコマンドτ_dは、速度エラー及び希望の加速／減速特性に基づいて決定される（ステップ９４）。例えば、トルクコマンドは、良く知られたアルゴリズムに基づいて直線的又はＳ曲線の加速／減速特性に対して決定することができる。

トルクコマンド、実際の速度及び回転子位置は、プロフィールメモリ４８における予め計算されたモータ制御機構データのルックアップテーブルに入力される。ルックアップテーブルは、異なる動作観点を明らかにする種々の動作モードをサポートするためにモータ制御機構データを記憶することができる。例えば、高効率のモータ制御機構を使用して、高効率動作のために正弦波の波形の電流で位相巻線を付勢することができる。このモータ制御機構で得られる正弦波電流波形のプロフィールは、バッテリ寿命を延長することができる。

コントローラ４４へ供給される希望の位相電流Ｉ_di(ｔ)の正弦波電流軌跡Ｉ_sin(ｔ)は、次の式から発生される。
Ｉ_sin＝Ｉ_mｓｉｎ（Ｎ_rθ_i）
但し、Ｉ_m＝２τ_d／Ｎ_sＫ_τiは、位相電流の大きさを表わし、Ｎ_rは、永久磁石対の数を表わし、θ_iは、測定された相当りの回転子位置信号を表わし、Ｎ_sは、位相巻線の全数を表わし、そしてＫ_τiは、相当りのトルク伝達係数を表わしている。この正弦波電流波形プロフィールは、効率的なモータ動作を与える。

異なる式を使用して、他の動作観点を明らかにするための異なる電流波形プロフィールを得ることができるが、正弦波形プロフィールで達成される効率をある程度犠牲にする。例えば、高トルク動作については、高トルクモータ制御機構を使用して、コントローラ４４へ供給される希望の位相電流Ｉ_di(ｔ)の方形波電流波形軌跡Ｉ_sq(ｔ)を得ることができる。この方形波電流波形軌跡Ｉ_sq(ｔ)は、次の式を使用して得ることができる。
Ｉ_sq＝Ｉ_mｓｇｎ（ｓｉｎ（Ｎ_rθ_i））
但し、ｓｇｎ（ｘ）は、標準シグナム(signum)関数であり、ｘ＞０の場合に１、ｘ＝０の場合に０、ｘ＜０の場合に−１として定義される。実際に、方形波電流波形軌跡Ｉ_sq(ｔ)は、構成可能な立上り縁及び立下り縁を伴う台形の形状を有している。

プロフィールメモリ４８は、上述した式を満足する電流値を得るためにコントローラ４４により使用されるデータを記憶する。データは、ルックアップテーブルとして記憶することができ、その各エントリーは、対応するモータ制御機構に対するトルクコマンド値及び回転子位置の特定の組合せについて、コントローラ４４へ供給される希望の位相電流Ｉ_di(ｔ)の値を表わす。ルックアップテーブルの別の区分は、選択された希望の位相電流Ｉ_di(ｔ)に対して項Ｌ_iｄＩ_di／ｄｔの対応値を記憶することができる。

正弦波形が発生される制御機構が選択された場合には、それに対応するプロフィールメモリデータがアクセスされる。方形波プロフィールメモリデータは、それに対応する制御機構が選択された場合にアクセスされる。或いは又、プロフィールメモリは、希望の電流Ｉ_di値がコントローラ４４によりリアルタイムで繰り返し計算されるところの各プロフィールに対するデータを記憶してもよい。正弦波及び方形波の波形に対する式は、説明上、上述したが、鋸歯状波等の他の波形プロフィールを異なる動作目的で使用することもできる。

従って、コントローラ４４は、ステップ９６において、プロフィールメモリ４８と相互作用して、現在運転条件に適した制御戦略を決定する。より詳細には、コントローラは、クルーズコントロールシステムが、高効率プロフィールモータ制御機構において、希望の速度を維持するためのトルクコマンド要求を満足する能力を有するかどうか決定する。このような決定は、トルクコマンド及びモータ速度の値から導出される図３のブロック７０の出力からの電圧Ｖ_i(ｔ)の値を参照して行うことができる。

トルク要求は、導出された制御電圧が電源の電圧レベルを越えない場合に満足することができる。この出力の導出されたレベルが、ステップ９６において決定された電源電圧を越えない場合には、コントローラは、トルク追跡のために高効率モータ制御機構により要求される電圧を印加することができる。コントローラは、適切な遅延の後に、ステップ９８において、プロフィールメモリ４８にアクセスして、ルックアップテーブルから高効率モータ機構データを検索する。導出された電圧レベルが電源電圧より高い場合には、電源容量を越えるという決定がステップ９６においてなされる。コントローラは、適当な遅延の後に、ステップ１００において、プロフィールメモリにアクセスして、ルックアップテーブルから高トルクモータ制御機構データを検索する。

正弦波形プロフィールでは、クルーズコントロールシステムが最大電流引き出しに相関したトルクコマンドを要求した場合に、モータ出力は、約５４Ｎｍに制限される。しかしながら、方形波プロフィールは、電源の１０アンペア最大定格を越えずに、６８Ｎｍを発生することができる。しかしながら、方形波プロフィールのトルク発生の増加が、正弦波プロフィールに対して効率を犠牲にして得られる。

ステップ９６により表わされたモータ制御機構選択は、リアルタイムベースでトルク容量スレッシュホールドの繰り返し計算により実行できるが、トルク要求及びモータ速度の種々の組合せに対する電圧の計算を、プロフィールメモリ内のルックアップテーブルにおける適当なプロフィールとリンクして、前もって行うことができる。図５は、ここに示す例に基づくトルク及び速度の値に対して高効率モータ制御機構選択の範囲と高トルクモータ制御機構選択の範囲との間の境界をルックアップテーブルにおいて表わす曲線である。このルックアップテーブルは、多数の速度／要求トルクの組合せに対して上述したコントローラ電圧／電源電圧比較を行うことにより形成される。グラフの横座標は速度を表わしそして縦座標は要求トルクを表わす状態で、曲線は両軸に対して漸近線となり、この曲線より上の速度／トルク組合せは、システムが高効率プロフィール動作モードにおいてトルクに追従する容量を越えるものである。コントローラ４４は、このルックアップテーブルにアクセスする際に、曲線より下のポイントで表わされた速度／トルク組合せに対して高効率モータ制御機構を選択し、そして残りのポイントに対して高トルクモータ制御機構を選択する。

コントローラ４４は、コントローラに確立されたシーケンスで各位相巻線を個々に付勢するために電力ブロック４２へ制御信号Ｖ_i(ｔ)を次々に出力する。各次々の制御信号Ｖ_i(ｔ)は、それに対応する位相巻線で感知される特定の電流、直ちに感知される回転子の位置及び速度、並びに各位相に対して特に決定されたモデルパラメータＫ_ei及びＫ_τiに関連している。

希望の位相電流Ｉ_di(ｔ)の選択された波形プロフィールに基づいて、コントローラは、トルクコマンド値と、位相電流センサ、位置センサ及び速度検出器から受け取られた信号とを使用して、電圧Ｖ_i(ｔ)の値をリアルタイムで導出する（ステップ１０２）。図３に示す計算は、リアルタイムで次々に実行される。項Ｌ_iｄＩ_di／ｄｔに加えて、プロフィールメモリ４８のルックアップテーブルは、電圧Ｖ_i(ｔ)の計算に使用される逆ＥＭＦ値Ｅ_iを記憶することができる。この値Ｅ_iは、速度及び回転子位置の組合せに基づいてルックアップテーブルから選択することができる。

次いで、コントローラ４４は、コントローラに確立されたシーケンスで各位相巻線を個々に付勢するために電力ブロック４２へ制御信号Ｖ_i(ｔ)を次々に出力する（ステップ１０４）。各次々の制御信号Ｖ_i(ｔ)は、それに対応する位相巻線で感知される特定の電流、直ちに感知される回転子の位置及び速度、並びに各位相に対して特に決定されたモデルパラメータＫ_ei及びＫ_τiに関連している。

以上、本発明の好ましい実施形態のみを、その多様性の幾つかの例として図示して説明した。本発明は、種々の他の組合せ及び環境において使用することができ、且つここに述べる本発明の概念の範囲内で変更又は修正できることを理解されたい。例えば、異なる電流波形プロフィールを定義する種々の他のモータ制御機構を使用してもよい。従って、プロフィールメモリは、特定のモータ制御機構選択コマンドの受信に応答してコントローラによりアクセスできる複数のモータ制御機構データセットを記憶することができる。コントローラにより適切にプロフィールモードを選択するために、複雑さの異なる種々のルックアップテーブルを形成することができる。

本発明に使用できる構成で回転子及び固定子エレメントを例示する図である。 本発明による適応型クルーズコントロールシステムのブロック図である。 図２のクルーズコントロールシステムに使用するための制御方法を示すブロック図である。 本発明による適応型クルーズコントロールシステムの動作を示すフローチャートである。 本発明によるトルク及び速度の範囲に対するモータ制御機構選択を表わす曲線である。

Claims (24)

1. 変化し得る運転条件のもとで希望の速度を維持するように電気乗物を適応制御するシステムにおいて、
   前記乗物の電気モータを制御するための制御信号を発生する制御回路であって、前記制御信号を、前記希望の速度を達成するのに要求される制御電流に基づいて形成するような制御回路と、
   前記制御電流の適切な波形プロフィールを与えるモータ制御機構を決定するための制御戦略選択回路と、
   を備えたシステム。
2. 前記制御戦略選択回路は、前記モータの動作効率を達成するための波形プロフィールを与える高効率制御機構を、該高効率制御機構で前記乗物が前記希望の速度を達成できるときに、選択するように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記制御戦略選択回路は、前記高効率制御機構が前記希望の速度を達成するのに充分でないときには、高いトルクを達成するための波形プロフィールを与える高トルク制御機構を選択するように構成される、請求項２に記載のシステム。
4. 前記動作効率波形プロフィールは実質的に正弦波の波形を有する、請求項３に記載のシステム。
5. 前記高トルク波形プロフィールは実質的に長方形の波形を有する、請求項３に記載のシステム。
6. 前記制御戦略選択回路は、前記乗物の実際の速度、及び前記希望の速度を達成するのに要求されるトルクに応答して、前記モータ制御機構を選択するように構成される、請求項３に記載のシステム。
7. 前記制御戦略選択回路は、前記要求されるトルクがスレッシュホールドレベルを越えないときには前記高効率制御機構を選択するよう構成される、請求項６に記載のシステム。
8. 前記制御戦略選択回路は、前記要求されるトルクがスレッシュホールドレベルを越えるときには前記高トルク制御機構を選択するよう構成される、請求項６に記載のシステム。
9. 前記制御戦略選択回路は、前記要求されるトルクを達成するのに必要な制御信号が、前記モータを付勢するための電源電圧を越えないときには、前記高効率制御機構を選択するように構成される、請求項６に記載のシステム。
10. 前記制御戦略選択回路は、前記要求されるトルクを達成するのに必要な制御信号が前記電源電圧を越えるときには、前記高トルク制御機構を選択するように構成される、請求項９に記載のシステム。
11. 前記制御戦略選択回路は、前記乗物の実際の速度と、前記希望の速度を達成するために要求されるトルクとに応答して、前記選択されたモータ制御機構を表わす制御電流を出力するためのルックアップテーブルを備えた、請求項１に記載のシステム。
12. 前記モータは、複数の位相巻線を伴う固定子を有する多相永久磁石モータである、請求項１に記載のシステム。
13. 前記モータは、前記位相巻線の１つが各々巻かれた複数の強磁性自律的電磁石を含む、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記制御回路は、前記モータの各位相巻線を次々に付勢するための制御信号を発生する、請求項１３に記載のシステム。
15. 変化し得る運転条件のもとで希望の速度を維持するように電気乗物を適応制御する方法において、
    制御電流に基づいて、前記乗物の電気モータを制御するための制御信号を形成するステップと、
    前記制御電流の適切な波形プロフィールを与えるモータ制御機構を選択するステップと、
    を備えた方法。
16. 前記選択ステップは、前記モータの動作効率を達成するための波形プロフィールを与える高効率制御機構を、該高効率制御機構で前記乗物が前記希望の速度を達成できるときに、選択することを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記選択ステップは、前記高効率制御機構が前記希望の速度を達成するのに充分でないときには、高いトルクを達成するための波形プロフィールを与える高トルク制御機構を選択することを含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記動作効率波形プロフィールは実質的に正弦波の波形を有する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記高トルク波形プロフィールは実質的に長方形の波形を有する、請求項１７に記載の方法。
20. 前記モータ制御機構は、前記乗物の実際の速度、及び前記希望の速度を達成するのに要求されるトルクに応答して選択される、請求項１７に記載の方法。
21. 前記高効率制御機構は、前記要求されるトルクがスレッシュホールドレベルを越えないときに選択される、請求項２０に記載の方法。
22. 前記高トルク制御機構は、前記要求されるトルクがスレッシュホールドレベルを越えるときに選択される、請求項２０に記載の方法。
23. 前記高効率制御機構は、前記要求されるトルクを達成するのに必要な制御信号が、前記モータを付勢するための電源電圧を越えないときに選択される、請求項１７に記載の方法。
24. 前記高トルク制御機構は、前記要求されるトルクを達成するのに必要な制御信号が前記電源電圧を越えるときに選択される、請求項２３に記載の方法。

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