JP2008295120A

JP2008295120A - モータ回転数推定装置

Info

Publication number: JP2008295120A
Application number: JP2007135186A
Authority: JP
Inventors: Hideshi Yoshida; 英志吉田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2007-05-22
Publication date: 2008-12-04

Abstract

【課題】モータ回転数を推定する際、モータの通電状態に関わらずモータ回転数を推定可能なモータ回転数推定装置を提供すること。
【解決手段】バッテリとモータとの通電・非通電を切り替える切替手段と、前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記モータの端子間電圧を検出するモータ端子間電圧検出手段と、前記モータへの非通電時に、前記モータ端子間電圧に基づいて前記モータの回転数を推定する第１モータ回転数推定手段と、前記モータへの通電時に、少なくとも検出された前記バッテリ電圧と前記モータ端子間電圧とに基づいて前記モータの回転数を推定する第２モータ回転数推定手段とを備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータ回転数を推定するモータ回転数推定装置に関する。

従来、モータ回転数を推定する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。この公報に記載の技術では、ポンプモータの非通電時に発生するモータの逆起電圧によりモータの回転数を推定するものである。具体的には、モータの逆起電圧が大きくなるほどモータ回転数が線形的に増大する比例関係を利用して推定するものである。
特開平８−１６９３２７号公報

しかしながら、上記従来技術では、モータ回転数推定時に一時的にモータへの通電を停止するため、ブレーキシステムの急制動要求時のようにモータの通電を継続する必要がある状況において、モータ回転数を推定する目的でモータの通電を停止すると、所望のポンプ吐出量が得られず、また、頻繁なスイッチングにより回路の寿命が低下するおそれがあった。

本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、モータ回転数を推定する際、モータの通電状態に関わらずモータ回転数を推定可能なモータ回転数推定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願発明のモータ回転数推定装置では、バッテリとモータとの通電・非通電を切り替える切替手段と、前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記モータの端子間電圧を検出するモータ端子間電圧検出手段と、前記モータへの非通電時に前記モータ端子間電圧に基づいて前記モータの回転数を推定する第１モータ回転数推定手段と、前記モータへの通電時に少なくとも検出された前記バッテリ電圧と前記モータ端子間電圧とに基づいて前記モータの回転数を推定する第２モータ回転数推定手段と、を備えたことを特徴とする。

よって、モータの通電状態に関わらず常にモータ回転数を推定することができる。

以下に、本発明を実施する最良の形態を実施例として図面に基づいて説明する。

図１は車両用のブレーキ制御装置（液圧ブレーキユニット）の一輪モデルを表す概略図である。ＡＢＳ制御は、各輪毎に行われるため、図１に示す構成が各輪に設けられているものとする。

まず構成について説明する。ブレーキペダル１には、運転者の踏力に応じたブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダＭ／Ｃが設けられている。マスタシリンダＭ／Ｃには、主通路１０を介して増圧回路１１及び還流回路１４が接続されている。増圧回路１１上にはノーマルオープン型の増圧制御バルブ２が設けられている。増圧回路１１には、制動力を発生させるホイルシリンダＷ／Ｃに接続されたホイルシリンダ回路１２と、ホイルシリンダＷ／Ｃから減圧時にブレーキ液を流出させる減圧回路１３が接続されている。減圧回路１３上にはノーマルクローズ型の減圧制御バルブ３が設けられている。減圧回路１３には、ホイルシリンダＷ／Ｃから流出したブレーキ液を一時的に貯留するリザーバ４が設けられている。また、減圧回路１３には、ポンプモータ５ａにより駆動するポンプ５及びポンプ５からの流れのみ許容するチェック弁６を介して還流回路１４が接続されている。

ブレーキ制御装置には、各車輪の車輪速を検出する車輪速センサ２１と、ポンプモータ５ａの端子間電圧を検出するモータ端子間電圧センサ２２（モータ端子間電圧検出手段に相当）と、増圧制御バルブ２，減圧制御バルブ３等の全ての制御バルブの端子間電圧を検出する全バルブ端子間電圧センサ２３（バッテリ電圧検出手段に相当）が設けられている。

ＡＢＳコントロールユニット２０には、車輪速センサ２１から検出された車輪速VWに基づいて擬似車体速Vを演算する擬似車体速演算部２０ａと、車輪速VWと演算された擬似車体速Vに基づいてスリップ率Sを減少させるように増圧制御バルブ２，減圧制御バルブ３に対し、増圧・減圧・保持指令を出力すると共に、後述するモータ駆動量演算部２０ｅに対し目標モータ回転数を出力するＡＢＳ制御部２０ｂが設けられている。

また、ポンプモータ５ａの駆動時の発電電圧Ｅを推定する発電電圧推定部２０ｃと、モータ端子間電圧もしくは推定された発電電圧に基づいてモータ回転数を推定するモータ回転数推定部２０ｄと、推定されたモータ回転数と目標モータ回転数（ＡＢＳ制御部２０ｂにおいて算出された値）との偏差に基づいてモータ駆動量を演算し、ＡＢＳ制御部２０ｂに出力するモータ駆動量演算部２０ｅが設けられている。尚、ＡＢＳ制御部２０ｂでは、モータ駆動量演算部２０ｅにおいて演算されたモータ駆動量に基づいてポンプモータ５ａに対し、駆動信号を出力する。

ここで、スリップ率Sとは擬似車体速Vに対して車輪速VWが路面に対してどの程度すべっているかを表しており、スリップ率S＝｛(V-VW)/V｝で表される。車輪速VWが擬似車体速Vに一致すればスリップ率は０となり、車輪速VWと擬似車体速Vがかけ離れるほどスリップ率は増大する。

・ＡＢＳ制御について
実施例１のＡＢＳ制御における基本的な制御ロジックを説明する。擬似車体速Vから予め設定された車速V0を差し引いた所（タイヤの摩擦係数特性が最大となる点）に、最適スリップ値Voptを設定し、この値に基づいて最適スリップ率Soptを設定する。スリップ率Sが最適スリップ率Soptを上回ったときには減圧制御に移行し、ロック傾向による車輪速VWの低下、すなわちスリップ率Sの増大を防止する。スリップ率Sの増大が防止されると保持制御に移行し、スリップ率Sを減少させる。スリップ率Sが減少し、最適スリップ率Soptを下回ると増圧制御に移行し、車輪速VWの増大、すなわちスリップ率Sの減少を防止する。

このとき、減圧指令における減圧制御量は、車体減速度等に基づくフィードフォワード量として演算される。最初の減圧制御から次の減圧制御開始までを増減圧制御周期とすると、最初の減圧制御量によっておおむね増減圧制御周期は決定される。

・ＡＢＳ制御時の各アクチュエータの作用
次に、上記ＡＢＳ制御実行時の増圧制御バルブ２，減圧制御バルブ３の作用について説明する。減圧制御時は、増圧制御バルブ２を閉じ、減圧制御バルブ３を開くことでホイルシリンダＷ／Ｃからブレーキ液を減圧回路１３へ流出させ、リザーバ４へ一時的に貯留する。保持制御時は、増圧制御バルブ２及び減圧制御バルブ３の両方を閉じ、ホイルシリンダＷ／Ｃの液圧を保持する。増圧制御時は、減圧制御バルブ３を閉じ、増圧制御バルブ２を開くことでマスタシリンダＭ／Ｃから高圧のブレーキ液を、主通路１０，増圧回路１１及びホイルシリンダ回路１２を介してホイルシリンダＷ／Ｃへ供給する。

リザーバ４に貯留されたブレーキ液（例えば、減圧時間の合計により推定した値）がリザーバ４が満杯になったことを表す所定量以上になると、ポンプモータ５ａに対し駆動指令を出力し、リザーバ４から還流回路１４へブレーキ液をくみ上げ、主通路１０を介してマスタシリンダＭ／Ｃ側に戻すことでブレーキ液量収支を確保している。
尚、ブレーキ液を還流させる際、運転者がブレーキペダルを強く踏み込み、マスタシリンダ圧が高い状態であっても確実にリザーバ４内のブレーキ液を戻す必要がある。そこで、無駄なバッテリ消費を回避しつつマスタシリンダ圧等に応じた適正なモータ駆動量を確保すべく、目標モータ回転数を設定し、この値と一致するように、モータ回転数フィードバック制御が実行されている。

図２は実施例１におけるポンプモータ５ａ及び増減圧制御バルブ２，３と電源電圧との関係を表す概略回路図である。ポンプモータ５ａ，増減圧制御バルブ２，３はトランジスタSW1，SW2，SW3・・によってON・OFF制御されており（切替手段に相当）、ＡＢＳ制御部２０ｂは各トランジスタに対し、ON・OFF駆動指令を出力する。モータ端子間電圧センサ２２は、ポンプモータ５ａに作用する電圧Vmonを検出してＡＢＳコントロールユニット２０に出力する。また、全バルブ端子間電圧センサ２３は、全ての増減圧制御バルブ２，３に作用する電圧Vvalを検出してＡＢＳコントロールユニット２０に出力する。この全バルブ端子間電圧センサ２３は元々負荷回路の電源異常（断線、ショート等）に用いたものをそのまま流用する。

この概略回路図にはポンプモータ５ａや増減圧制御バルブ２，３が回路内に含まれた状態で記載しているが、実際には、これら負荷類は回路基板の外部に配置されている。それ以外の構成であるトランジスタSW1，SW2・・や、電圧センサ２２，２３はＡＢＳコントロールユニット２０内に配置された回路基板内に構成されている。また、この回路基板には、ＡＢＳ制御やモータ駆動制御に必要な演算処理を行うCPUも組み込まれている。

バッテリ電圧の検出手段として全バルブ端子間電圧を検出することとしたのは、電源ラインにおける全ての抵抗分（バッテリ−ＡＢＳコントロールユニット２０間に接続されたハーネス自体の抵抗分も含む）を考慮してバッテリ電圧を算出する必要があるためである。即ち、単にバッテリの端子に電圧計を接続しただけでは、後述のモータ発電電圧Ｅを求めることができないことに起因している。

次に、発電電圧推定部２０ｃについて説明する。モータ発電電圧をＥ、ポンプモータ５ａ及び全バルブ非駆動時の電圧（バッテリ電圧）をVval、モータ端子間電圧をVmon、モータ抵抗値をRm、ハーネス抵抗とトランジスタ抵抗を含めた抵抗値をRoとしたとき、モータ発電電圧Ｅを下記式より算出する。
Ｅ＝Vval−((Ro＋Rm)/Rm)×Vmon

次に、モータ回転数推定部２０ｄについて説明する。図３はモータ発電電圧Ｅとモータ回転数との関係を表すマップである。モータ発電電圧Ｅとモータ回転数とは比例関係にあり、モータ発電電圧が大きいときは、モータ回転数も大きい。よって、発電電圧推定部２０ｃにおいて推定された発電電圧Ｅ、もしくはモータ端子間電圧Ｅに基づいて図３に示すマップからモータ回転数を推定する。

図４は実施例１のモータ駆動制御処理を表すフローチャートである。
ステップS1では、全バルブ・ポンプモータが非制御状態、すなわち通電されていない状態か否かを判断し、通電されていないときはステップS2に進み、それ以外のときはステップS3へ進む。
ステップS2では、バッテリ電圧を推定する。具体的には、全バルブ端子間電圧センサ２３の検出値がバッテリ電圧推定値となる（第１モータ回転数推定手段に相当）。

ステップS3では、モータ端子間電圧センサ２２によりモータ端子間電圧Vmonを検出する。
ステップS4では、モータ端子間電圧検出時に駆動指令がONか否かを判断し、ONのときはステップS5に進み、それ以外のときはステップS6に進む。

ステップS5では、モータ駆動時であるため、発電電圧推定部２０ｃにより発電電圧Ｅを推定する（第２モータ回転数推定手段に相当）。
ステップS6では、モータ回転数推定部２０ｄによりモータ回転数を推定する。
ステップS7では、モータ駆動量演算部２０ｅにおいて目標モータ回転数と推定されたモータ回転数とからモータ駆動量を演算する。
ステップS8では、演算されたモータ駆動量をＡＢＳ制御部２０ｂに出力する。

図５は、実施例１のモータ駆動制御処理を表すタイムチャートである。モータON/OFFフラグとは、ＡＢＳ制御部２０ｂからポンプモータ５ａに接続されたスイッチング素子SW1にON指令もしくはOFF指令が出力されている状態を表す。

モータ駆動指令がONのときのモータ端子間電圧Vmonの値は、ポンプモータ５ａのバッテリからの消費分とモータ発電電圧Ｅに回路の抵抗分（ハーネス抵抗やトランジスタ抵抗）が上乗せされている。よって、ステップS5において、この抵抗分を差し引いた発電電圧Ｅを推定し、この推定された発電電圧Ｅに基づいてモータ回転数を推定することで、ポンプモータ５ａへの通電状態にかかわらずモータ回転数を精度よく推定することができる。
本発明にあっては、下記に列挙する作用効果を得ることができる。
(1)バッテリとモータとの通電・非通電を切り替える切替手段（トランジスタ等のスイッチング素子）と、前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記モータの端子間電圧を検出するモータ端子間電圧検出手段と、前記モータへの非通電時に、前記モータ端子間電圧に基づいて前記モータの回転数を推定する第１モータ回転数推定手段と、前記モータへの通電時に、少なくとも検出された前記バッテリ電圧と前記モータ端子間電圧とに基づいて前記モータの回転数を推定する第２モータ回転数推定手段とを備えたことを特徴とする。
よって、モータの電流の通電を継続しつつ、第２モータ回転数推定手段によりモータの回転数の推定を継続することができる。また、高負荷運転要求時で、モータ連続運転時にモータの通電を中断することなくモータの回転数の推定を行うため、フィードバックループ等にモータ回転数を用いる場合、高負荷運転要求を満たしつつ、精度のよい回転数フィードバック制御を達成できる。
(2)上記(1)に記載のモータ回転数推定装置において、前記モータに加えて他の負荷を有し、前記バッテリ電圧検出手段は、前記モータへの非通電時に前記負荷の端子間電圧を検出する手段であることを特徴とする。
よって、回路中の抵抗分の電圧降下を考慮したモータ逆起電圧の検出を行うことが可能となり、モータ回転数の推定の精度が向上し、モータ回転数制御性能を向上することができる。また、負荷回路の端子間電圧の電圧計は元々負荷回路の電源異常（断線、ショート等）に用いたものをそのままモータの回転数推定に用いるため、別途電圧計を設ける必要が無くなり、コストアップを抑制することができる。
(3)上記(1)または(2)に記載のモータ回転数推定装置において、前記モータは、車両用の液圧ブレーキユニットに搭載された液量還流源であるポンプ用モータであることを特徴とする。よって、急制動等で高液圧を要求する条件下にて、モータの通電を中断することなく液量還流制御が可能になるため、ブレーキシステムの信頼性を向上することができる。尚、急制動等で高液圧を要求する条件とは、例えば、運転者がブレーキペダルを強く踏み込んだ状態で、リザーバに溜まったブレーキ液をマスタシリンダ側に確実に還流させる状態等を表す。

実施例１のブレーキ制御装置の全体構成を表す図である。実施例１におけるポンプモータ及び増減圧制御バルブと電源電圧との関係を表す概略回路図である。実施例１のモータ発電電圧とモータ回転数との関係を表すマップである。実施例１のモータ駆動制御処理を表すフローチャートである。実施例１のモータ駆動制御処理を表すタイムチャートである。

符号の説明

２増圧制御バルブ
３減圧制御バルブ
４リザーバ
５ポンプ
２０ＡＢＳコントロールユニット
２１車輪速センサ

Claims

バッテリとモータとの通電・非通電を切り替える切替手段と、
前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
前記モータの端子間電圧を検出するモータ端子間電圧検出手段と、
前記モータへの非通電時に、前記モータ端子間電圧に基づいて前記モータの回転数を推定する第１モータ回転数推定手段と、
前記モータへの通電時に、少なくとも検出された前記バッテリ電圧と前記モータ端子間電圧とに基づいて前記モータの回転数を推定する第２モータ回転数推定手段と、
を備えたことを特徴とするモータ回転数推定装置。
請求項１に記載のモータ回転数推定装置において、
前記モータに加えて他の負荷を有し、
前記バッテリ電圧検出手段は、前記モータへの非通電時に前記負荷の端子間電圧を検出する手段であることを特徴とするモータ回転数推定装置。
請求項１または２に記載のモータ回転数推定装置において、
前記モータは、車両用の液圧ブレーキユニットに搭載された液量還流源であるポンプ用モータであることを特徴とするモータ回転数推定装置。