JP2009005453A - モータ駆動車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】走行路の路面状態に拘らずに適切な制御商品性を確保する。
【解決手段】モータ制御装置100aを、互いの相対位相を変更可能な外周側回転子と内周側回転子を備えるモータ1と、相対位相に係る通電指令に応じて流体圧を制御する油圧制御装置を具備する位相変更手段と、走行路の路面状態を検知すると共に、路面状態が相対的に低摩擦状態であると検知した場合に、相対位相に係る位相位置を所定の中間位相位置に設定し、路面状態が積雪状態または凍結状態であると検知した場合に、相対位相に係る位相位置を所定の弱め界磁側の位相位置に設定する状態判定制御部とを備えて構成した。
【選択図】図1
【解決手段】モータ制御装置100aを、互いの相対位相を変更可能な外周側回転子と内周側回転子を備えるモータ1と、相対位相に係る通電指令に応じて流体圧を制御する油圧制御装置を具備する位相変更手段と、走行路の路面状態を検知すると共に、路面状態が相対的に低摩擦状態であると検知した場合に、相対位相に係る位相位置を所定の中間位相位置に設定し、路面状態が積雪状態または凍結状態であると検知した場合に、相対位相に係る位相位置を所定の弱め界磁側の位相位置に設定する状態判定制御部とを備えて構成した。
【選択図】図1
Description
本発明は、モータ駆動車両の制御装置に関する。
従来、例えばサーボ圧により互いの位相位置を変更可能な第1永久磁極片および第2永久磁極片を具備し、界磁磁束量を変更可能なモータが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、従来、例えば電動機の回転軸の周囲に同心円状に設けた第1および第2回転子を備え、電動機の回転速度に応じて、あるいは、固定子に発生する回転磁界の速度に応じて第1および第2回転子の周方向の相対位置つまり位相差を制御する永久磁石回転電動機が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開昭55−153300号公報
特開2002−204541号公報
また、従来、例えば電動機の回転軸の周囲に同心円状に設けた第1および第2回転子を備え、電動機の回転速度に応じて、あるいは、固定子に発生する回転磁界の速度に応じて第1および第2回転子の周方向の相対位置つまり位相差を制御する永久磁石回転電動機が知られている(例えば、特許文献2参照)。
ところで、上記従来技術に係るモータを駆動源として搭載する車両では、走行路の路面状態が相対的に低摩擦状態、あるいは、積雪状態または凍結状態である場合に、駆動輪の一方の回転数が他方の回転数に比べて急激に増大してしまう場合がある。この場合、車両の制御商品性が過剰に低下してしまうという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、走行路の路面状態に拘らずに適切な制御商品性を確保することが可能なモータ駆動車両の制御装置を提供することを目的とする。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、走行路の路面状態に拘らずに適切な制御商品性を確保することが可能なモータ駆動車両の制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第1態様に係るモータ駆動車両の制御装置は、互いの相対位相を変更可能な複数のロータ(例えば、実施の形態での外周側回転子5と内周側回転子6)を具備するモータを駆動源として備え、前記相対位相を作動流体の流体圧により変更する位相変更手段(例えば、実施の形態での位相変更手段12)を備えるモータ駆動車両の制御装置であって、走行路の路面状態を検知する路面状態検知手段(例えば、実施の形態での状態判定制御部67)と、前記路面状態検知手段によって前記路面状態が相対的に低摩擦状態であると検知された場合に、前記相対位相に係る位相位置を、所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値に設定する設定手段(例えば、実施の形態での状態判定制御部67が兼ねる)とを備える。
また、本発明の第2態様に係るモータ駆動車両の制御装置は、互いの相対位相を変更可能な複数のロータ(例えば、実施の形態での外周側回転子5と内周側回転子6)を具備するモータを駆動源として備え、前記相対位相を作動流体の流体圧により変更する位相変更手段(例えば、実施の形態での位相変更手段12)を備えるモータ駆動車両の制御装置であって、走行路の路面状態を検知する路面状態検知手段(例えば、実施の形態での状態判定制御部67)と、前記路面状態検知手段によって前記路面状態が積雪状態または凍結状態であると検知された場合に、前記相対位相に係る位相位置を、所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値に設定する設定手段(例えば、実施の形態での状態判定制御部67が兼ねる)とを備える。
また、本発明の第3態様に係るモータ駆動車両の制御装置は、互いの相対位相を変更可能な複数のロータ(例えば、実施の形態での外周側回転子5と内周側回転子6)を具備するモータを駆動源として備え、前記相対位相を作動流体の流体圧により変更する位相変更手段(例えば、実施の形態での位相変更手段12)を備えるモータ駆動車両の制御装置であって、操作者の入力操作に応じて走行路の所定路面状態を検知する路面状態検知手段(例えば、実施の形態での状態判定制御部67)と、前記路面状態検知手段によって前記路面状態が所定路面状態であると検知された場合に、前記相対位相に係る位相位置を、所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値に設定する設定手段(例えば、実施の形態での状態判定制御部67が兼ねる)とを備える。
第1態様に係るモータ駆動車両の制御装置によれば、路面状態検知手段によって路面状態が相対的に低摩擦状態であると検知された場合に、相対位相に係る位相位置を、所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値に設定することにより、車両の駆動輪を介してモータの回転数が急激に増大した場合であっても、所望の制御商品性を確保することができる。
また、第2態様に係るモータ駆動車両の制御装置によれば、路面状態検知手段によって路面状態が積雪状態または凍結状態であると検知された場合に、相対位相に係る位相位置を、所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値に設定することにより、車両の駆動輪を介してモータの回転数が急激に増大した場合であっても、所望の制御商品性を確保することができる。
また、第3態様に係るモータ駆動車両の制御装置によれば、路面状態検知手段によって操作者の入力操作に応じて路面状態が所定路面状態であると検知された場合に、相対位相に係る位相位置を、所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値に設定することにより、車両の駆動輪を介してモータの回転数が急激に増大した場合であっても、所望の制御商品性を確保することができる。
以下、本発明のモータ駆動車両の制御装置の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施の形態によるモータ駆動車両の制御装置は、走行駆動源としてモータを備える電動車両等の車両に搭載されている。具体的には、図1に示すように、車両100は、モータ(Mot)1を走行駆動源として備える電動車両であり、モータ1と、ディファレンシャルギアを具備するトランスミッションT/Mとは直列に直結され、モータ1の駆動力はトランスミッションT/Mを介して車両100の前輪Wfに伝達されるようになっている。
この実施の形態によるモータ駆動車両の制御装置は、走行駆動源としてモータを備える電動車両等の車両に搭載されている。具体的には、図1に示すように、車両100は、モータ(Mot)1を走行駆動源として備える電動車両であり、モータ1と、ディファレンシャルギアを具備するトランスミッションT/Mとは直列に直結され、モータ1の駆動力はトランスミッションT/Mを介して車両100の前輪Wfに伝達されるようになっている。
そして、この車両100の減速時に前輪Wf側からモータ1に駆動力が伝達されると、モータ1は発電機として機能して、いわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー(回生エネルギー)として回収する。
ここで、制御装置100aが設けられた車両100には、アクセルペダル開度センサ(以下、単にAP開度センサという)s1、ブレーキペダルスイッチセンサ(以下、単にBrkSWセンサという)s2、傾斜センサs3、前輪Wf、後輪Wrに設けられた車輪速センサ75、トランスミッションT/Mの油温を検出する油温センサs4などの各種センサが設けられており、制御装置100aはこれら各種センサの検出結果に基づいて、モータ1、トランスミッションT/Mのそれぞれの制御系に対して制御指令を出力する。
ここで、制御装置100aが設けられた車両100には、アクセルペダル開度センサ(以下、単にAP開度センサという)s1、ブレーキペダルスイッチセンサ(以下、単にBrkSWセンサという)s2、傾斜センサs3、前輪Wf、後輪Wrに設けられた車輪速センサ75、トランスミッションT/Mの油温を検出する油温センサs4などの各種センサが設けられており、制御装置100aはこれら各種センサの検出結果に基づいて、モータ1、トランスミッションT/Mのそれぞれの制御系に対して制御指令を出力する。
モータ1は、例えば図2〜図5に示すように、円環状の固定子2の内周側に回転子ユニット3が配置されたインナロータ型のブラシレスモータとされている。
固定子2は複数相の固定子巻線2aを有し、回転子ユニット3は軸芯部に回転軸4を有している。モータ1の回転力はクラッチCおよびトランスミッションT/Mを介して駆動輪Wに伝達される。
固定子2は複数相の固定子巻線2aを有し、回転子ユニット3は軸芯部に回転軸4を有している。モータ1の回転力はクラッチCおよびトランスミッションT/Mを介して駆動輪Wに伝達される。
回転子ユニット3は、例えば円環状の外周側回転子5と、この外周側回転子5の内側に同軸に配置される円環状の内周側回転子6を備え、外周側回転子5と内周側回転子6とが所定の設定角度の範囲で相対的に回動可能とされている。
外周側回転子5と内周側回転子6は、各回転子本体である円環状のロータ鉄心7,8が例えば焼結金属によって形成され、その各ロータ鉄心7,8の外周側に偏寄した位置に、複数の磁石装着スロット7a,8aが円周方向等間隔に形成されている。各磁石装着スロット7a,8aには、厚み方向に磁化された2つの平板状の永久磁石9,9が並列に並んで装着されている。同じ磁石装着スロット7a,8a内に装着される2つの永久磁石9,9は同方向に磁化され、各隣接する磁石装着スロット7a,7a、及び、8a,8aに装着される永久磁石9の対同士は磁極の向きが逆向きになるように設定されている。即ち、各回転子5,6においては、外周側がN極とされた永久磁石9の対と、S極とされた永久磁石9の対が円周方向に交互に並んで配置されている。なお、各回転子5,6の外周面の隣接する磁石装着スロット7a,7a、及び、8a,8aの各間には、永久磁石9の磁束の流れを制御(例えば、磁路短絡の抑制等)するための切欠き部10が回転子5,6の軸方向に沿って形成されている。
外周側回転子5と内周側回転子6の磁石装着スロット7a,8aは夫々同数設けられ、両回転子5,6の永久磁石9,…,9が夫々1対1で対応するようになっている。したがって、外周側回転子5と内周側回転子6の各磁石装着スロット7a,8a内の永久磁石9の対を互いに同極同士で対向させる(異極配置にする)ことにより、回転子ユニット3全体の界磁が最も弱められる弱め界磁の状態(例えば、図5,図6(b)参照)を得ることができるとともに、外周側回転子5と内周側回転子6の各磁石装着スロット7a,8a内の永久磁石9の対を互いに異極同士で対向させる(同極配置にする)ことにより、回転子ユニット3全体の界磁が最も強められる強め界磁の状態(例えば、図3,図6(a)参照)を得ることができる。
また、回転子ユニット3は、外周側回転子5と内周側回転子6を相対回動させるための回動機構11を備えている。この回動機構11は、両回転子5,6の相対位相を任意に変更するための位相変更手段12の一部を構成するものであり、非圧縮性の作動流体である作動液(例えば、トランスミッションT/M用の潤滑油、エンジンオイル等でもよい)の圧力によって操作されるようになっている。
位相変更手段12は、例えば図7に示すように、回動機構11と、この回動機構11に供給する作動液の圧力を制御する油圧制御装置13とを主要な要素として備えて構成されている。
位相変更手段12は、例えば図7に示すように、回動機構11と、この回動機構11に供給する作動液の圧力を制御する油圧制御装置13とを主要な要素として備えて構成されている。
回動機構11は、例えば図2〜図5に示すように、回転軸4の外周に一体回転可能にスプライン嵌合されるベーンロータ14と、ベーンロータ14の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング15とを備え、この環状ハウジング15が内周側回転子6の内周面に一体に嵌合固定されるとともに、ベーンロータ14が、環状ハウジング15と内周側回転子6の両側の側端部を跨ぐ円板状の一対のドライブプレート16,16を介して外周側回転子5に一体に結合されている。したがって、ベーンロータ14は回転軸4と外周側回転子5に一体化され、環状ハウジング15は内周側回転子6に一体化されている。
ベーンロータ14は、回転軸4にスプライン嵌合される円筒状のボス部17の外周に、径方向外側に突出する複数の羽根部18が円周方向等間隔に設けられている。一方、環状ハウジング15は、内周面に円周方向等間隔に複数の凹部19が設けられ、この各凹部19にベーンロータ14の対応する羽根部18が収容配置されるようになっている。各凹部19は、羽根部18の先端部の回転軌道にほぼ合致する円弧面を有する底壁20と、隣接する凹部19,19同士を隔成する略三角形状の断面形状を有する突出部21によって構成され、ベーンロータ14と環状ハウジング15の相対回動時に、羽根部18が隣り合う一方の突出部21と他方の突出部21の間を変位し得るようになっている。
この実施の形態においては、突出部21は羽根部18と当接することにより、ベーンロータ14と環状ハウジング15の相対回動を規制する規制部材としても機能する。なお、各羽根部18の先端部と突出部21の先端部には、軸方向に沿うようにシール部材22が設けられ、これらのシール部材22によって羽根部18と凹部19の底壁20、突出部21とボス部17の外周面の各間が液密にシールされている。
この実施の形態においては、突出部21は羽根部18と当接することにより、ベーンロータ14と環状ハウジング15の相対回動を規制する規制部材としても機能する。なお、各羽根部18の先端部と突出部21の先端部には、軸方向に沿うようにシール部材22が設けられ、これらのシール部材22によって羽根部18と凹部19の底壁20、突出部21とボス部17の外周面の各間が液密にシールされている。
また、内周側回転子6に固定される環状ハウジング15のベース部15aは一定厚みの円筒状に形成されるとともに、例えば図2に示すように、内周側回転子6や突出部21に対して軸方向外側に突出している。このベース部15aの外側に突出した各端部は、ドライブプレート16に形成された環状のガイド溝16aに摺動自在に保持され、環状ハウジング15と内周側回転子6が、外周側回転子5や回転軸4にフローティング状態で支持されるようになっている。
外周側回転子5とベーンロータ14を連結する両側のドライブプレート16,16は、環状ハウジング15の両側面(軸方向の両端面)に摺動自在に密接し、環状ハウジング15の各凹部19の側方を夫々閉塞する。したがって、各凹部19は、ベーンロータ14のボス部17と両側のドライブプレート16,16によって夫々独立した空間部を形成し、この空間部は、作動液が導入される導入空間23となっている。各導入空間23内は、ベーンロータ14の対応する各羽根部18によって夫々2室に隔成され、一方の部屋が進角側作動室24、他方の部屋が遅角側作動室25とされている。
進角側作動室24は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子6を外周側回転子5に対して進角方向に相対回動させ、遅角側作動室25は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子6を外周側回転子5に対して遅角方向に相対回動させる。この場合、「進角」とは、内周側回転子6を外周側回転子5に対して、図3,図5中の矢印Rで示すモータ1の回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側回転子6を外周側回転子5に対して、モータ1の回転方向Rと逆側に進めることを言うものとする。
進角側作動室24は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子6を外周側回転子5に対して進角方向に相対回動させ、遅角側作動室25は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子6を外周側回転子5に対して遅角方向に相対回動させる。この場合、「進角」とは、内周側回転子6を外周側回転子5に対して、図3,図5中の矢印Rで示すモータ1の回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側回転子6を外周側回転子5に対して、モータ1の回転方向Rと逆側に進めることを言うものとする。
また、各進角側作動室24と遅角側作動室25に対する作動液の給排は回転軸4を通して行われるようになっている。具体的には、進角側作動室24は、例えば図7に示す油圧制御装置13の進角側給排通路26に接続され、遅角側作動室25は同油圧制御装置13の遅角側給排通路27に接続されている。さらに、進角側給排通路26と遅角側給排通路27の一部は、例えば図2に示すように、夫々回転軸4に軸方向に沿って形成させた通路孔26a,27aによって構成されている。そして、各通路孔26a,27aの端部は、回転軸4の外周面の軸方向にオフセットした2位置に形成された環状溝26bと環状溝27bに夫々接続され、その各環状溝26b,27bは、ベーンロータ14のボス部17に略半径方向に沿って形成された複数の導通孔26c,…,26c,27c,…,27cに接続されている。進角側給排通路26の各導通孔26cは環状溝26bと各進角側作動室24とを接続し、遅角側給排通路27の各導通孔27cは環状溝27bと各遅角側作動室25とを接続している。
この実施の形態のモータ1において、内周側回転子6が外周側回転子5に対して最遅角位置にあるときに、外周側回転子5と内周側回転子6の永久磁石9が異極同士で対向して強め界磁の状態(例えば、図3,図6(a)参照)になり、内周側回転子6が外周側回転子5に対して最進角位置にあるときに、外周側回転子5と内周側回転子6の永久磁石9が同極同士で対向して弱め界磁の状態(例えば、図5,図6(b)参照)になるように設定されている。
なお、このモータ1は、進角側作動室24と遅角側作動室25に対する作動液の給排制御によって、強め界磁の状態と弱め界磁の状態を任意に変更し得るものであるが、このように磁界の強さが変更されると、これに伴って誘起電圧定数Keが変化し、この結果、モータ1の特性が変更される。即ち、強め界磁によって誘起電圧定数Keが大きくなると、モータ1として運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルクは増大し、逆に、弱め界磁によって誘起電圧定数Keが小さくなると、モータ1の出力可能な最大トルクは減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。
なお、このモータ1は、進角側作動室24と遅角側作動室25に対する作動液の給排制御によって、強め界磁の状態と弱め界磁の状態を任意に変更し得るものであるが、このように磁界の強さが変更されると、これに伴って誘起電圧定数Keが変化し、この結果、モータ1の特性が変更される。即ち、強め界磁によって誘起電圧定数Keが大きくなると、モータ1として運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルクは増大し、逆に、弱め界磁によって誘起電圧定数Keが小さくなると、モータ1の出力可能な最大トルクは減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。
油圧制御装置13は、例えば図7に示すように、オイルタンク(図示略)から作動液を吸い上げて通路に吐出する電動のオイルポンプ(EOP)32と、このオイルポンプ32から吐出された作動液の油圧を調整して高圧のライン通路33に導入し、余剰分の作動液を各種機器の潤滑や冷却のための低圧通路34に流出させるレギュレータバルブ35と、ライン通路33に導入された作動液を進角側給排通路26と遅角側給排通路27に振り分けるとともに、進角側給排通路26と遅角側給排通路27で不要な作動液をドレン通路36に排出する流路切換弁37とを備えている。
レギュレータバルブ35は、ライン通路33の圧力を制御圧として受け、反力スプリング38とのバランスによって作動液の振り分けを行う。
また、流路切換弁37は、制御スプール37aを進退操作する電磁ソレノイド37bを有し、この電磁ソレノイド37bが制御装置100aによって制御されるようになっている。
レギュレータバルブ35は、ライン通路33の圧力を制御圧として受け、反力スプリング38とのバランスによって作動液の振り分けを行う。
また、流路切換弁37は、制御スプール37aを進退操作する電磁ソレノイド37bを有し、この電磁ソレノイド37bが制御装置100aによって制御されるようになっている。
制御装置100aは、例えば図1に示すように、モータ制御部40と、PDU(パワードライブユニット)41と、バッテリ42とを備えて構成されている。
PDU41は、例えばトランジスタのスイッチング素子がブリッジ接続されたブリッジ回路を用いてパルス幅変調(PWM)を行うPWMインバータを備え、モータ1と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ42に接続されている。
そして、PWMインバータは、例えばモータ1の駆動時等において、モータ制御部40から入力されるスイッチング指令であるゲート信号(つまり、パルス幅変調信号)に基づき、PWMインバータにおいて各相毎に対を成す各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り換えることによって、バッテリ42から供給される直流電力を3相交流電力に変換し、モータ1の固定子巻線2aへの通電を順次転流させることによって、各相の固定子巻線2aに交流のU相電流Iu、V相電流IvおよびW相電流Iwを通電する。
そして、PWMインバータは、例えばモータ1の駆動時等において、モータ制御部40から入力されるスイッチング指令であるゲート信号(つまり、パルス幅変調信号)に基づき、PWMインバータにおいて各相毎に対を成す各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り換えることによって、バッテリ42から供給される直流電力を3相交流電力に変換し、モータ1の固定子巻線2aへの通電を順次転流させることによって、各相の固定子巻線2aに交流のU相電流Iu、V相電流IvおよびW相電流Iwを通電する。
モータ制御部40は、例えば図8に示すように、回転直交座標をなすdq座標上で電流のフィードバック制御を行うものであり、例えば運転者のアクセル操作に係るアクセル開度を検出するアクセルペダル開度センサの検出結果に基づいて算出されるトルク指令値Tqに基づきd軸目標電流Idc及びq軸目標電流Iqcを演算し、d軸目標電流Idc及びq軸目標電流Iqcに基づいて各相出力電圧Vu,Vv,Vwを算出し、各相出力電圧Vu,Vv,Vwに応じてPDU41へゲート信号であるPWM信号を入力すると共に、実際にPDU41からモータ1に供給される各相電流Iu,Iv,Iwの何れか2つの相電流をdq座標上の電流に変換して得たd軸電流Id及びq軸電流Iqと、d軸目標電流Idc及びq軸目標電流Iqcとの各偏差がゼロとなるように制御を行う。
このモータ制御部40は、例えば、目標電流設定部51と、電流偏差算出部52と、界磁制御部53と、電力制御部54と、電流制御部55と、dq−3相変換部56と、PWM信号生成部57と、フィルタ処理部58と、3相−dq変換部59と、回転数演算部60と、誘起電圧定数算出部62と、誘起電圧定数指令出力部63と、誘起電圧定数差分算出部64と、位相制御部65と、モードSW66と、状態判定制御部67とを備えて構成されている。
そして、このモータ制御部40には、PDU41からモータ1に出力される3相の各相電流Iu,Iv,Iwのうち、2相のU相電流IuおよびW相電流Iwを検出する各電流センサ81,81から出力される各検出信号Ius,Iwsと、バッテリ42の端子電圧(電源電圧)VBを検出する電圧センサ82から出力される検出信号と、モータ1のロータの回転角θM(つまり、所定の基準回転位置からの回転子ユニット3の磁極の回転角度であって、例えばレゾルバ等により検出される回転軸4と一体回転する外周側回転子5の回転角度)を検出する回転センサ83から出力される検出信号と、内周側回転子6と外周側回転子5との相対位相に係る位相位置θ(例えば、レゾルバ等により検出される内周側回転子6の回転角度に基づき算出される外周側回転子5に対する内周側回転子6の相対位相等)を検出する位相位置センサ84から出力される検出信号と、車両100の各車輪の回転速度(車輪速)を検出する複数の車輪速センサ75から出力される検出信号と、回動機構11の作動液の温度(例えば、油温)を検出する液温センサS4から出力される検出信号と、操作者の入力操作に応じて走行路が所定路面状態であることを示す検知信号を出力するモードスイッチ85から出力される信号等が入力されている。
目標電流設定部51は、例えば外部の制御装置(図示略)から入力されるトルク指令Tq(例えば、運転者によるアクセルペダルAPの踏み込み操作量を検出するアクセルペダル開度センサの出力に応じて必要とされるトルクをモータ1に発生させるための指令値)と、回転数演算部60から入力されるモータ1の回転数NMとに基づき、PDU41からモータ1に供給される各相電流Iu,Iv,Iwを指定するための電流指令を演算しており、この電流指令は、回転する直交座標上でのd軸目標電流Idc及びq軸目標電流Iqcとして電流偏差算出部52へ出力されている。
この回転直交座標をなすdq座標は、例えば回転子ユニット3の外周側回転子5の永久磁石9による界磁極の磁束方向をd軸(界磁軸)とし、このd軸と直交する方向をq軸(トルク軸)としており、モータ1の回転子ユニット3の回転位相に同期して回転している。これにより、PDU41からモータ1の各相に供給される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるd軸目標電流Idcおよびq軸目標電流Iqcを与えるようになっている。
電流偏差算出部52は、界磁制御部53から入力されるd軸補正電流が加算されたd軸目標電流Idcと、d軸電流Idとの偏差ΔIdを算出するd軸電流偏差算出部52aと、電力制御部54から入力されるq軸補正電流が加算されたq軸目標電流Iqcと、q軸電流Iqとの偏差ΔIqを算出するq軸電流偏差算出部52bとを備えて構成されている。
なお、界磁制御部53は、例えばモータ1の回転数NMの増大に伴う逆起電圧の増大を抑制するために回転子ユニット3の界磁量を等価的に弱めるようにして電流位相を制御する弱め界磁制御の弱め界磁電流に対する目標値をd軸補正電流としてd軸電流偏差算出部52aへ出力する。
また、電力制御部54は、例えばバッテリ42の残容量等に応じた適宜の電力制御に応じてq軸目標電流Iqcを補正するためのq軸補正電流をq軸電流偏差算出部52bへ出力する。
なお、界磁制御部53は、例えばモータ1の回転数NMの増大に伴う逆起電圧の増大を抑制するために回転子ユニット3の界磁量を等価的に弱めるようにして電流位相を制御する弱め界磁制御の弱め界磁電流に対する目標値をd軸補正電流としてd軸電流偏差算出部52aへ出力する。
また、電力制御部54は、例えばバッテリ42の残容量等に応じた適宜の電力制御に応じてq軸目標電流Iqcを補正するためのq軸補正電流をq軸電流偏差算出部52bへ出力する。
電流制御部55は、例えばモータ1の回転数NMに応じたPI(比例積分)動作により、偏差ΔIdを制御増幅してd軸電圧指令値Vdを算出し、偏差ΔIqを制御増幅してq軸電圧指令値Vqを算出する。
dq−3相変換部56は、回転数演算部60から入力される回転子ユニット3の回転角θMを用いて、dq座標上でのd軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqを、静止座標である3相交流座標上での電圧指令値であるU相出力電圧VuおよびV相出力電圧VvおよびW相出力電圧Vwに変換する。
PWM信号生成部57は、例えば、正弦波状の各相出力電圧Vu,Vv,Vwと、三角波からなるキャリア信号と、スイッチング周波数とに基づくパルス幅変調により、PDU41のPWMインバータの各スイッチング素子をオン/オフ駆動させる各パルスからなるスイッチング指令であるゲート信号(つまり、PWM信号)を生成する。
フィルタ処理部58は、各電流センサ81,81により検出された各相電流に対する検出信号Ius,Iwsに対して、高周波成分の除去等のフィルタ処理を行い、物理量としての各相電流Iu,Iwを抽出する。
3相−dq変換部59は、フィルタ処理部58により抽出された各相電流Iu,Iwと、回転数演算部60から入力される回転子ユニット3の回転角θMとにより、モータ1の回転位相による回転座標すなわちdq座標上でのd軸電流Idおよびq軸電流Iqを算出する。
回転数演算部60は、回転センサ83から出力される検出信号からモータ1の回転子ユニット3の回転角θMを抽出すると共に、この回転角θMに基づき、モータ1の回転数NMを算出する。
誘起電圧定数算出部62は、位相位置センサ84から出力される位相位置θに基づき、内周側回転子6と外周側回転子5との相対位相に応じた誘起電圧定数Keを算出する。
誘起電圧定数指令出力部63は、例えばトルク指令Tqと、モータ1の回転数NMと、電源電圧VBとに基づき、モータ1の誘起電圧定数Keに対する指令値(誘起電圧定数指令)Kecを出力する。
さらに、誘起電圧定数指令出力部63は、後述する状態判定制御部67から路面情報が入力された場合には、この路面情報に基づき、誘起電圧定数Keに対する指令値(誘起電圧定数指令)Kecを出力する。
さらに、誘起電圧定数指令出力部63は、後述する状態判定制御部67から路面情報が入力された場合には、この路面情報に基づき、誘起電圧定数Keに対する指令値(誘起電圧定数指令)Kecを出力する。
誘起電圧定数差分算出部64は、誘起電圧定数指令出力部63から出力される誘起電圧定数指令値Kecから、誘起電圧定数算出部62から出力される誘起電圧定数Keを減算して得た誘起電圧定数差分ΔKeを出力する。
位相制御部65は、例えば、誘起電圧定数差分算出部64から出力される誘起電圧定数差分ΔKeに応じて、この誘起電圧定数差分ΔKeをゼロとするようにして相対位相を制御するための制御指令θcを出力する。
さらに、位相制御部65は、後述する状態判定制御部67から位相制御指令が入力された場合には、相対位相を所定位相(例えば、所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値等)に設定するための位相指令θcを出力する。
さらに、位相制御部65は、後述する状態判定制御部67から位相制御指令が入力された場合には、相対位相を所定位相(例えば、所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値等)に設定するための位相指令θcを出力する。
状態判定制御部67は、例えば複数の車輪速センサ75から出力される検出信号等によって走行路の路面状態が相対的に低摩擦状態であるか否か、あるいは、積雪状態または凍結状態であるか否かを判定し、この判定結果を路面情報として出力すると共に、この判定結果に応じて相対位相に係る位相位置を所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値に設定することを指示する位相制御指令を出力する。
また、状態判定制御部67は、例えばモードスイッチ85から走行路が所定路面状態であることを示す検知信号が入力された場合には、この検知信号に応じた路面情報を出力すると共に、この検知信号に応じて相対位相に係る位相位置を所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値に設定することを指示する位相制御指令を出力する。
また、状態判定制御部67は、例えばモードスイッチ85から走行路が所定路面状態であることを示す検知信号が入力された場合には、この検知信号に応じた路面情報を出力すると共に、この検知信号に応じて相対位相に係る位相位置を所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値に設定することを指示する位相制御指令を出力する。
この実施の形態による制御装置100a(つまり、モータ駆動車両の制御装置)は上記構成を備えており、次に、この制御装置100aの動作について説明する。
以下に、路面状態判断の処理について説明する。
先ず、例えば図9に示すステップS01においては、路面状態が積雪状態または凍結状態であることを示す氷上判断フラグのフラグ値が「1」であるか否か、または、路面状態が相対的に低摩擦状態であることを示す低μ判断フラグのフラグ値が「1」であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS04に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS02に進む。
そして、ステップS02においては、少なくとも氷上判断フラグまたは低μ判断フラグのフラグ値に「1」が設定された時点から所定のα時間が経過したか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS03に進む。
そして、ステップS03においては、所定のβ時間に亘るアクセル開度の平均値(平均AP開度)が所定値γ未満であるか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、車両100の運転者が、路面状態が積雪状態または凍結状態、あるいは、低摩擦状態であることを認識していると判断して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、車両100の運転者が、路面状態が積雪状態または凍結状態、あるいは、低摩擦状態であることを認識していないと判断して、ステップS04に進む。
先ず、例えば図9に示すステップS01においては、路面状態が積雪状態または凍結状態であることを示す氷上判断フラグのフラグ値が「1」であるか否か、または、路面状態が相対的に低摩擦状態であることを示す低μ判断フラグのフラグ値が「1」であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS04に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS02に進む。
そして、ステップS02においては、少なくとも氷上判断フラグまたは低μ判断フラグのフラグ値に「1」が設定された時点から所定のα時間が経過したか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS03に進む。
そして、ステップS03においては、所定のβ時間に亘るアクセル開度の平均値(平均AP開度)が所定値γ未満であるか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、車両100の運転者が、路面状態が積雪状態または凍結状態、あるいは、低摩擦状態であることを認識していると判断して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、車両100の運転者が、路面状態が積雪状態または凍結状態、あるいは、低摩擦状態であることを認識していないと判断して、ステップS04に進む。
そして、ステップS04においては、車両100の左右の駆動輪(例えば、左右の前輪Wf,Wf)の各車輪速A,Bの差の絶対値|(A−B)|は所定差Naよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS05に進み、このステップS05においては、氷上判断フラグのフラグ値に「1」を設定して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS06に進む。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS05に進み、このステップS05においては、氷上判断フラグのフラグ値に「1」を設定して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS06に進む。
そして、ステップS06においては、車両100の左右の従動輪(例えば、左右の後輪Wr,Wr)の各車輪速C,Dに対して、各車輪速A,Bの差(A−B)と、各車輪速C,Dの差(C−D)との偏差{(A−B)−(C−D)}は所定差Nbよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS07に進み、このステップS07においては、低μ判断フラグのフラグ値に「1」を設定して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS08に進む。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS07に進み、このステップS07においては、低μ判断フラグのフラグ値に「1」を設定して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS08に進む。
そして、ステップS08においては、低μ判断フラグのフラグ値に「0」を設定する。
そして、ステップS09においては、氷上判断フラグのフラグ値に「0」を設定し、一連の処理を終了する。
そして、ステップS09においては、氷上判断フラグのフラグ値に「0」を設定し、一連の処理を終了する。
以下に、路面状態に応じた位相制御の処理について説明する。
先ず、例えば図10に示すステップS11においては、例えば路面状態が積雪状態または凍結状態であることを示すモードスイッチ85が操作者の入力操作によりON状態とされたか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS15に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS12に進む。
先ず、例えば図10に示すステップS11においては、例えば路面状態が積雪状態または凍結状態であることを示すモードスイッチ85が操作者の入力操作によりON状態とされたか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS15に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS12に進む。
そして、ステップS12においては、氷上判断フラグのフラグ値が「1」であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS13に進み、このステップS13においては、制御指令θcとして、相対位相が位相変更手段12による位相可変範囲の所定の中間位相となることを指示する位相指令値を設定し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS14に進み、このステップS14においては、制御指令θcとして、相対位相が位相変更手段12による位相可変範囲の所定の弱め界磁側の位相となることを指示する位相指令値を設定し、一連の処理を終了する。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS13に進み、このステップS13においては、制御指令θcとして、相対位相が位相変更手段12による位相可変範囲の所定の中間位相となることを指示する位相指令値を設定し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS14に進み、このステップS14においては、制御指令θcとして、相対位相が位相変更手段12による位相可変範囲の所定の弱め界磁側の位相となることを指示する位相指令値を設定し、一連の処理を終了する。
また、ステップS15においては、氷上判断フラグのフラグ値が「1」であるか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS16に進み、このステップS16においては、制御指令θcとして、相対位相が位相変更手段12による位相可変範囲の所定の弱め界磁側の位相となることを指示する位相指令値を設定し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS17に進む。
そして、ステップS17においては、低μ判断フラグのフラグ値が「1」であるか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS18に進み、このステップS18においては、制御指令θcとして、相対位相が位相変更手段12による位相可変範囲の所定の中間位相となることを指示する位相指令値を設定し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS19に進み、このステップS19においては、通常制御(例えば、制御指令θcとして、相対位相が位相変更手段12による位相可変範囲の所定の強め界磁側の位相となることを指示する位相指令値を設定する制御)を実行し、一連の処理を終了する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS16に進み、このステップS16においては、制御指令θcとして、相対位相が位相変更手段12による位相可変範囲の所定の弱め界磁側の位相となることを指示する位相指令値を設定し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS17に進む。
そして、ステップS17においては、低μ判断フラグのフラグ値が「1」であるか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS18に進み、このステップS18においては、制御指令θcとして、相対位相が位相変更手段12による位相可変範囲の所定の中間位相となることを指示する位相指令値を設定し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS19に進み、このステップS19においては、通常制御(例えば、制御指令θcとして、相対位相が位相変更手段12による位相可変範囲の所定の強め界磁側の位相となることを指示する位相指令値を設定する制御)を実行し、一連の処理を終了する。
これにより、例えば図11に示すように、相対位相が強め界磁側の位相(強め位相)に設定される通常制御に対して、モードスイッチ85がON状態かつ氷上判断フラグのフラグ値が「0」である場合には、相対位相が中間位相に設定されることでモータ1の可変作動範囲において到達可能な回転数が増大し、さらに、モードスイッチ85がON状態かつ氷上判断フラグのフラグ値が「1」である場合には、相対位相が弱め界磁側の位相(弱め位相)に設定されることでモータ1の可変作動範囲において到達可能な回転数が、より一層、増大する。
上述したように、この実施の形態によるモータ駆動車両の制御装置によれば、操作者によるモードスイッチ85を介した入力操作と、走行路の路面状態の検知結果とに基づき、相対位相を強め位相から弱め位相に亘る適切な位相に設定することができ、走行路の路面状態に応じて、例えば車両100の駆動輪を介してモータ1の回転数が急激に増大する虞がある場合であっても、所望の制御商品性を確保することができる。
また、氷上判断フラグまたは低μ判断フラグの各フラグ値に「1」が設定された場合には、この状態を所定のα時間に亘って保持することにより、各フラグ値が振動するようにして変動することを防止することができる。しかも、アクセル開度の平均値(平均AP開度)つまり運転者の路面認識状態や運転意思等に応じて、氷上判断フラグまたは低μ判断フラグの各フラグ値に「1」が設定された状態を継続させるか否かを判定することから、適切な制御を実行することができる。
また、氷上判断フラグまたは低μ判断フラグの各フラグ値に「1」が設定された場合には、この状態を所定のα時間に亘って保持することにより、各フラグ値が振動するようにして変動することを防止することができる。しかも、アクセル開度の平均値(平均AP開度)つまり運転者の路面認識状態や運転意思等に応じて、氷上判断フラグまたは低μ判断フラグの各フラグ値に「1」が設定された状態を継続させるか否かを判定することから、適切な制御を実行することができる。
なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、例えば、電動車両以外にハイブリッド車両等に適用してもよい。
1 モータ(回転電機)
5 外周側回転子(ロータ)
6 内周側回転子(ロータ)
12 位相変更手段
67 状態判定制御部(路面状態検知手段、設定手段)
5 外周側回転子(ロータ)
6 内周側回転子(ロータ)
12 位相変更手段
67 状態判定制御部(路面状態検知手段、設定手段)
Claims (3)
- 互いの相対位相を変更可能な複数のロータを具備するモータを駆動源として備え、
前記相対位相を作動流体の流体圧により変更する位相変更手段を備えるモータ駆動車両の制御装置であって、
走行路の路面状態を検知する路面状態検知手段と、
前記路面状態検知手段によって前記路面状態が相対的に低摩擦状態であると検知された場合に、前記相対位相に係る位相位置を、所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値に設定する設定手段とを備えることを特徴とするモータ駆動車両の制御装置。 - 互いの相対位相を変更可能な複数のロータを具備するモータを駆動源として備え、
前記相対位相を作動流体の流体圧により変更する位相変更手段を備えるモータ駆動車両の制御装置であって、
走行路の路面状態を検知する路面状態検知手段と、
前記路面状態検知手段によって前記路面状態が積雪状態または凍結状態であると検知された場合に、前記相対位相に係る位相位置を、所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値に設定する設定手段とを備えることを特徴とするモータ駆動車両の制御装置。 - 互いの相対位相を変更可能な複数のロータを具備するモータを駆動源として備え、
前記相対位相を作動流体の流体圧により変更する位相変更手段を備えるモータ駆動車両の制御装置であって、
操作者の入力操作に応じて走行路の所定路面状態を検知する路面状態検知手段と、
前記路面状態検知手段によって前記路面状態が所定路面状態であると検知された場合に、前記相対位相に係る位相位置を、所定の中間位相位置から弱め界磁側の位相位置までの範囲内の値に設定する設定手段とを備えることを特徴とするモータ駆動車両の制御装置。
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Citations (3)
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JP2000270409A (ja) * | 1999-03-17 | 2000-09-29 | Toyota Motor Corp | 車両用モータの制御装置 |
JP2004064942A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-02-26 | Hitachi Ltd | 回転電機及びそれを搭載した自動車 |
JP2004072978A (ja) * | 2002-08-09 | 2004-03-04 | Equos Research Co Ltd | 電動機 |
-
2007
- 2007-06-20 JP JP2007162517A patent/JP2009005453A/ja active Pending
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