JP2010215144A - 四輪駆動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発電機の発電電力が所望の目標値となるように制御することが可能な四輪駆動制御装置を提供する。
【解決手段】四輪駆動制御装置1は、副駆動輪18に必要とされる目標トルクからモータ15に必要な電力を演算し、演算結果に基づき、発電機13が出力するべき目標電力W*を演算するマップ検索部41と、発電機13が実際に出力する実出力電力Wを演算するDC電力演算部43と、マップ検索部41により演算された目標電力W*が、DC電力演算部42により演算された実出力電力Wよりも小さい場合に、損失電流であるd軸電流指令値Id*を減少させ、マップ検索部41により演算された目標電力W*が、DC電力演算部42により演算された実出力電力Wよりも大きい場合に、損失電流であるd軸電流指令値Id*を増加させるPI制御部43とを備える。
【選択図】図3
【解決手段】四輪駆動制御装置1は、副駆動輪18に必要とされる目標トルクからモータ15に必要な電力を演算し、演算結果に基づき、発電機13が出力するべき目標電力W*を演算するマップ検索部41と、発電機13が実際に出力する実出力電力Wを演算するDC電力演算部43と、マップ検索部41により演算された目標電力W*が、DC電力演算部42により演算された実出力電力Wよりも小さい場合に、損失電流であるd軸電流指令値Id*を減少させ、マップ検索部41により演算された目標電力W*が、DC電力演算部42により演算された実出力電力Wよりも大きい場合に、損失電流であるd軸電流指令値Id*を増加させるPI制御部43とを備える。
【選択図】図3
Description
本発明は、四輪駆動制御装置に関する。
従来、モータがロック状態の場合に、インバータの発熱を抑えつつモータトルクの低下を抑える車両の駆動力制御装置が知られている(特許文献1参照)。
しかしながら、従来の車両の駆動力制御装置において、発電機の発電電力が所望の目標値とならない場合がある。このような場合、バッテリレスの4WDシステムにおいては回生電力によってコンデンサ電圧が跳ね上がったり、発電力過多となってエンジン負荷増大によるエンストの発生があったりする。このため、発電機の発電電力が所望の目標値となるように制御することが肝要である。
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、発電機の発電電力が所望の目標値となるように制御することが可能な四輪駆動制御装置を提供することにある。
本発明の四輪駆動制御装置は、車両の主駆動輪を駆動するエンジンと、前記エンジンからの駆動力を動力源として発電する発電機と、前記発電機の発電電力が、インバータを介して供給されることにより、副駆動輪の駆動力を発生するモータと、前記副駆動輪に必要とされる目標トルクから前記モータに必要な電力を演算する必要電力演算手段と、前記必要電力演算手段の演算結果に基づき、前記発電機が出力するべき目標電力を演算する目標電力演算手段と、前記発電機が実際に出力する実出力電力を演算する実出力電力演算手段と、前記目標電力演算手段により演算された目標電力が、前記実出力電力演算手段により演算された実出力電力よりも小さい場合に、損失電流を減少させ、前記目標電力演算手段により演算された目標電力が、前記実出力電力演算手段により演算された実出力電力よりも大きい場合に、損失電流を増加させる損失電流調整手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、目標電力が実出力電力よりも小さい場合に損失電流を減少させ、目標電力が実出力電力よりも大きい場合に損失電流を増加させるため、目標電力と実出力電力との偏差を少なくすることとなり、発電機の発電電力が所望の目標値となるように制御することが可能な四輪駆動制御装置を提供することができる。
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る四輪駆動制御装置を備えたモータ4WDシステムの概略構成図であり、図2は、本発明の実施形態に係る四輪駆動制御装置の要部構成図である。図1に示すように、四輪駆動制御装置10は、バッテリレスのモータ4WD(4−Wheel
Drive)システム1に備えられている。モータ4WDシステム1は、四輪駆動制御装置10と共に、エンジン12、発電機(ジェネレータ)13、モータ(交流モータ)14、及び減速機15を有しており、エンジン12により主駆動軸16に取り付けられた前輪(主駆動輪)17を駆動し、モータ14により副駆動軸18に取り付けられた後輪(副駆動輪)19を駆動する。
Drive)システム1に備えられている。モータ4WDシステム1は、四輪駆動制御装置10と共に、エンジン12、発電機(ジェネレータ)13、モータ(交流モータ)14、及び減速機15を有しており、エンジン12により主駆動軸16に取り付けられた前輪(主駆動輪)17を駆動し、モータ14により副駆動軸18に取り付けられた後輪(副駆動輪)19を駆動する。
四輪駆動制御装置10は、4WD制御部20及びモータ制御部21を有しており、4WD制御部20には4WDスイッチ情報が入力し、4WD制御部20からは警告灯情報が出力される。この四輪駆動制御装置10は、4WD制御部20及びモータ制御部21によりジェネレータ制御及びよりインバータ制御を行う。
図2に示すように、四輪駆動制御装置10は、電圧指令値演算部30とジェネレータ制御部31とインバータ制御部32とを備えている。
電圧指令値演算部30は、ジェネレータ回転数Ng及びトルク指令値Trqcmdの情報を入力し、発電機13の回転数に従ってDC電圧指令値Vdc*を演算し、電圧指令値Vdc*の情報をジェネレータ制御部31に送信する。
ジェネレータ制御部31は、ジェネレータ回転数Ng及びトルク指令値Trqcmdの情報と、DC電圧指令値Vdc*の情報とを入力する。また、モータ4WDシステム1は発電機13の発電電圧を検出する電圧センサ33を備えており、電圧センサ33により検出された実DC電圧Vdcの情報はジェネレータ制御部31に入力される。ジェネレータ制御部31は、DC電圧指令値Vdc*の情報と実DC電圧Vdcの情報とを入力し、DC電圧指令値Vdc*と実DC電圧Vdcとの偏差に対し、発電機13の界磁電流指令値を制御し、界磁電圧PWMDuty比信号を界磁コイル13aに出力する。
インバータ制御部32は、トルク指令値Trqcmdから決まるd軸電流指令値及びq軸電流指令値、及び、電力補正から決まるd軸電流補正量に基づいて、電流制御を行うものである。このインバータ制御部32は、電流制御を行うにあたり、3相パワー素子のスイッチング制御信号をインバータ33に出力する。なお、このインバータ制御部32は、モータレゾルバ35からモータ回転数Nm及びモータ回転位置θの情報を入力すると共に、電流センサ36から3相交流電流Iu,Iv,Iwの情報を入力する。また、インバータ制御部32は、モータ14の界磁コイル14aに対してモータ界磁電流を出力する。
図3は、本実施形態に係る四輪駆動制御装置10のインバータ制御部32を示す概略ブロック図である。図3に示すように、インバータ制御部32は、マップ検索部41と、DC電力演算部42と、PI制御部43と、上下限リミッタ部44と、PWM電流制御部4
5と、減算器46と、加算器47とを備えている。
5と、減算器46と、加算器47とを備えている。
マップ検索部41は、副駆動輪19に必要とされる目標トルクからモータ15に必要な電力を演算するものである。このマップ検索部41は、トルク指令値Trqcmdとモータ回転数Nmとの情報を入力し、これらから目標トルクを求め、目標トルクから必要な電力を演算する。さらに、マップ検索部41は、必要な電力の演算結果に基づき、発電機13が出力するべき目標電力W*を演算する。
加えて、マップ検索部41は、入力情報に基づいてq軸電流指令値Iq*と、仮d軸電流指令値Id*’’とを求め、q軸電流指令値Iq*についてはPWM電流制御部45に出力し、仮d軸電流指令値Id*’’については加算器47に出力する。なお、マップ検索部41は、目標電力W*、q軸電流指令値Iq*、及び仮d軸電流指令値Id*’’をマップに基づいて算出する。
DC電力演算部42は、実DC電圧Vdcと実DC電流Idcとの情報を入力し、発電機13が実際に出力する実出力電力Wを演算するものである。また、DC電力演算部42は、演算した実出力電力Wを減算器46に出力する。
減算器46は、DC電力演算部42により求められた実出力電力Wから、マップ検索部41により求められた目標電力W*を減算し、PI制御部43に出力するものである。PI制御部43は、減算器46から得られた減算結果が「正」である場合、すなわち目標電力W*が実出力電力Wよりも小さい場合、損失電流であるd軸電流指令値Id*を減少させるd軸電流補正量Id*’を算出する。また、PI制御部43は、減算器46から得られた減算結果が「負」である場合、すなわち目標電力W*が実出力電力Wよりも大きい場合、損失電流であるd軸電流指令値Id*を増加させるd軸電流補正量Id*’を算出する。
なお、PI制御部43により算出されるd軸電流補正量Id*’は、上下限リミッタ44を介して加算器47に出力されるため、上下限リミッタ部44により制限を受けた値として出力される。
加算器47は、マップ検索部41により求められた仮d軸電流指令値Id*’’と、d軸電流補正量Id*’とを加算する。これにより、d軸電流が補正され、加算器47からは補正されたd軸電流指令値Id*が出力される。PWM電流制御部45は、マップ検索部41からのq軸電流指令値Iq*とd軸電流指令値Id*とに基づいて、3相パワー素子のスイッチング制御信号を生成して出力する。
このように、インバータ制御部32は、d軸電流を補正する。このため、3相パワー素子のスイッチング制御信号についても補正された状態となり、モータ回転数Nm等が変化して目標電力W*と実出力電力Wとの偏差を少なくすることとなり、発電機13の発電電力が所望の目標値となるように制御することが可能となる。
このようにして、本実施形態に係る四輪駆動制御装置10によれば、目標電力W*が実出力電力Wよりも小さい場合に損失電流であるd軸電流指令値Id*をを減少させ、目標電力W*が実出力電力Wよりも大きい場合に損失電流であるd軸電流指令値Id*をを増加させるため、目標電力W*と実出力電力Wとの偏差を少なくすることとなり、発電機13の発電電力が所望の目標値となるように制御することが可能な四輪駆動制御装置10を提供することができる。
なお、以下の本実施形態に係る四輪駆動制御装置10のジェネレータ制御と、インバー
タ制御の詳細を説明する。
タ制御の詳細を説明する。
図4は、本実施形態に係る四輪駆動制御装置10のジェネレータ制御部31を示す概略ブロック図である。図4に示すように、ジェネレータ制御部31は、減算器51と、P制御部52と、I制御部53と、FF制御部54と、加算器55と、C1演算部56とを備えている。
減算器51は、DC電圧指令値Vdc*から実DC電圧Vdcを減算し、減算結果をP制御部52とI制御部53とに出力する。P制御部52は、減算器51からの減算結果を入力し、P制御制御量Vpを算出して加算器55へ出力する。すなわち、このP制御部52は、DC電圧指令値Vdcと実DC電圧Vdcとの偏差をとり、その値にゲインをかけ、P制御制御量Vpを算出して出力する。
I制御部53は、エンジン回転数と減算器51からの減算結果を入力し、I制御制御量Viを算出して加算器55へ出力する。すなわち、このI制御部53は、DC電圧指令値Vdcと実DC電圧Vdcとの偏差をとり、その値を積分していく。積分値は上限値及び下限値を有する。I制御部53は、この積分値にゲインをかけ、I制御制御量Viを算出して出力する。
FF制御部54は、DC電圧指令値Vdc*とジェネレータ回転数Ngとトルク指令値Trqcmdとモータ回転数Nmとの情報を入力し、マップによりFF制御制御量Vffを算出して加算器55に出力する。
加算器55は、P制御制御量Vp、I制御制御量Vi、FF制御制御量Vffを入力して加算値Vfを求め、C1演算部56に出力する。C1演算部56は、DC電圧が12Vバッテリ電圧以下の場合、加算値Vfをバッテリ電圧Vbで除算し、DC電圧が12Vバッテリ電圧以上の場合、加算値VfをDC電圧で除算することにより、界磁電圧PWMDuty比信号を算出する。界磁電圧PWMDuty比信号は、図2に示したように、発電機13の界磁コイル13aに出力される。
図5は、本実施形態に係る四輪駆動制御装置10のインバータ制御部32を示す詳細ブロック図であって、DC電圧によってd軸電流補正量Id*’を算出する例を示している。なお、図5に示す構成は、図3に示した構成をより詳細に示したものである。
図5に示すように、インバータ制御部32は、目標電力演算部61と、DC電力演算部62と、減算器63と、PI制御部64と、3相/2相変換部65と、Id,Iq指令値演算部66と、加算器67と、電流F/B制御部68と、Vd,Vq指令値演算部69と、加算器70と、2相/3相変換部71と、PWM演算部72と、界磁電流指令値演算部73とを備えている。
目標電力演算部61は、トルク指令値Trqcmdとモータ回転数Nmとの情報を入力し、これらから目標トルクを求め、目標トルクから発電機13が出力するべき目標電力W*を演算する。また、目標電力演算部61は、演算した目標電力W*の情報を減算器63に出力する。
DC電力演算部62は、実DC電圧Vdcと実DC電流Idcとの情報を入力し、発電機13が実際に出力する実出力電力Wを演算するものである。また、DC電力演算部42は、演算した実出力電力Wを減算器63に出力する。
減算器63は、DC電力演算部62により求められた実出力電力Wから、目標電力演算
部61により求められた目標電力W*を減算し、PI制御部64に出力するものである。PI制御部64は、減算器63から得られた減算結果が「正」である場合、すなわち目標電力W*が実出力電力Wよりも小さい場合、損失電流であるd軸電流指令値Id*を減少させるd軸電流補正量Id*’を算出する。また、PI制御部64は、減算器63から得られた減算結果が「負」である場合、すなわち目標電力W*が実出力電力Wよりも大きい場合、損失電流であるd軸電流指令値Id*を増加させるd軸電流補正量Id*’を算出する。そして、PI制御部64は算出されたd軸電流補正量Id*’を加算器67に出力する。
部61により求められた目標電力W*を減算し、PI制御部64に出力するものである。PI制御部64は、減算器63から得られた減算結果が「正」である場合、すなわち目標電力W*が実出力電力Wよりも小さい場合、損失電流であるd軸電流指令値Id*を減少させるd軸電流補正量Id*’を算出する。また、PI制御部64は、減算器63から得られた減算結果が「負」である場合、すなわち目標電力W*が実出力電力Wよりも大きい場合、損失電流であるd軸電流指令値Id*を増加させるd軸電流補正量Id*’を算出する。そして、PI制御部64は算出されたd軸電流補正量Id*’を加算器67に出力する。
3相/2相変換部65は、電流センサ36から3相交流電流Iu,Iv,Iwの情報を入力して2相の直流電流Id,Iqに変換し、電流F/B制御部68に出力する。Id,Iq指令値演算部66は、トルク指令値Trqcmdとモータ回転数Nmとの情報を入力し、これらからマップによりq軸電流指令値Iq*と、仮d軸電流指令値Id*’’とを求める。また、Id,Iq指令値演算部66は、q軸電流指令値Iq*の情報を電流F/B制御部68に出力し、仮d軸電流指令値Id*’’の情報を加算器67に出力する。
加算器67は、Id,Iq指令値演算部66により求められた仮d軸電流指令値Id*’’と、PI制御部64により求められたd軸電流補正量Id*’とを加算する。これにより、d軸電流が補正され、加算器67からは補正されたd軸電流指令値Id*が出力される。
電流F/B制御部68は、3相/2相変換部65からの2相の直流電流Id,Iqと、Id,Iq指令値演算部66からのq軸電流指令値Iq*と、加算器67からのd軸電流指令値Id*との情報を入力し、目標となる指令値Id*,Iq*と、実際の値Id,Iqとの偏差に対してPI制御を行う。これにより、電流F/B制御部68は、第1電圧指令値Vd’*,Vq’*を求め、加算器70に出力する。
Vd,Vq指令値演算部69は、トルク指令値Trqcmdとモータ回転数Nmとの情報を入力し、これらからマップにより、第2電圧指令値Vd’’*,Vq’’*を求め、加算器70に出力する。加算器70は、第1電圧指令値Vd’*,Vq’*と第2電圧指令値Vd’’*,Vq’’*とを加算し、電圧指令値Vd*,Vq*を求め、2相/3相変換部71に出力する。
2相/3相変換部71は、電圧指令値Vd*,Vq*からU相、V相及びW相の3層の正弦波指令値Vu*,Vv*,Vw*に変換し、PWM演算部72に出力する。PWM演算部72は、正弦波指令値Vu*,Vv*,Vw*と三角波とを比較し、PWM指令値を演算し、インバータ34にU相、V相、及びW相のスイッチング信号を出力する。
また、界磁電流指令値演算部73は、モータ回転数Nmの情報を入力し、モータ界磁電流指令値を演算し、この指令値に従って、モータ界磁電流を出力する。
図6は、本実施形態に係る四輪駆動制御装置10のインバータ制御部32を示す詳細ブロック図であって、AC電圧によってd軸電流補正量Id*’を算出する例を示している。なお、図6に示す構成は、図3に示した構成をより詳細に示したものである。
図6に示すように、インバータ制御部32は、目標電力演算部81と、3相/2相変換部82と、AC電力演算部83と、減算器84と、PI制御部85と、Id,Iq指令値演算部86と、加算器87と、電流F/B制御部88と、Vd,Vq指令値演算部89と、加算器90と、2相/3相変換部91と、PWM演算部92と、界磁電流指令値演算部93とを備えている。
目標電力演算部81は、トルク指令値Trqcmdとモータ回転数Nmとの情報を入力し、これらから目標トルクを求め、目標トルクから発電機13が出力するべき目標電力W*を演算する。また、目標電力演算部81は、演算した目標電力W*の情報を減算器84に出力する。
3相/2相変換部81は、電流センサ36から3相交流電流Iu,Iv,Iwの情報を入力して2相の直流電流Id,Iqに変換し、AC電力演算部83と電流F/B制御部88とに出力する。
AC電力演算部83は、2相の直流電流Id,Iqと、後述の電圧指令値Vd*,Vq*との情報を入力し、発電機13が実際に出力する実出力電力Wを演算するものである。また、AC電力演算部83は、演算した実出力電力Wを減算器84に出力する。
減算器84は、AC電力演算部83により求められた実出力電力Wから、目標電力演算部81により求められた目標電力W*を減算し、PI制御部85に出力するものである。PI制御部85は、減算器84から得られた減算結果が「正」である場合、すなわち目標電力W*が実出力電力Wよりも小さい場合、損失電流であるd軸電流指令値Id*を減少させるd軸電流補正量Id*’を算出する。また、PI制御部85は、減算器84から得られた減算結果が「負」である場合、すなわち目標電力W*が実出力電力Wよりも大きい場合、損失電流であるd軸電流指令値Id*を増加させるd軸電流補正量Id*’を算出する。そして、PI制御部85は算出されたd軸電流補正量Id*’を加算器87に出力する。
Id,Iq指令値演算部86は、トルク指令値Trqcmdとモータ回転数Nmとの情報を入力し、これらからマップによりq軸電流指令値Iq*と、仮d軸電流指令値Id*’’とを求める。また、Id,Iq指令値演算部86は、q軸電流指令値Iq*の情報を電流F/B制御部88に出力し、仮d軸電流指令値Id*’’の情報を加算器87に出力する。
加算器87は、Id,Iq指令値演算部86により求められた仮d軸電流指令値Id*’’と、PI制御部85により求められたd軸電流補正量Id*’とを加算する。これにより、d軸電流が補正され、加算器87からは補正されたd軸電流指令値Id*が出力される。
電流F/B制御部88は、3相/2相変換部82からの2相の直流電流Id,Iqと、Id,Iq指令値演算部86からのq軸電流指令値Iq*と、加算器87からのd軸電流指令値Id*との情報を入力し、目標となる指令値Id*,Iq*と、実際の値Id,Iqとの偏差に対してPI制御を行う。これにより、電流F/B制御部88は、第1電圧指令値Vd’*,Vq’*を求め、加算器90に出力する。
Vd,Vq指令値演算部89は、トルク指令値Trqcmdとモータ回転数Nmとの情報を入力し、これらからマップにより、第2電圧指令値Vd’’*,Vq’’*を求め、加算器90に出力する。加算器90は、第1電圧指令値Vd’*,Vq’*と第2電圧指令値Vd’’*,Vq’’*とを加算し、電圧指令値Vd*,Vq*を求め、AC電力演算部83と2相/3相変換部91とに出力する。
2相/3相変換部91は、電圧指令値Vd*,Vq*からU相、V相及びW相の3層の正弦波指令値Vu*,Vv*,Vw*に変換し、PWM演算部92に出力する。PWM演算部92は、正弦波指令値Vu*,Vv*,Vw*と三角波とを比較し、PWM指令値を
演算し、インバータ34にU相、V相、及びW相のスイッチング信号を出力する。
演算し、インバータ34にU相、V相、及びW相のスイッチング信号を出力する。
また、界磁電流指令値演算部93は、モータ回転数Nmの情報を入力し、モータ界磁電流指令値を演算し、この指令値に従って、モータ界磁電流を出力する。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。
12…エンジン
13…発電機
15…モータ
41…マップ検索部(必要電力演算手段、目標電力演算手段)
42…DC電力演算部(実出力電力演算手段)
43…PI制御部(損失電流調整手段)
61,81…目標電力演算部(必要電力演算手段、目標電力演算手段)
62…DC電力演算部(実出力電力演算手段)
83…AC電力演算部(実出力電力演算手段)
64,85…PI制御部(損失電流調整手段)
13…発電機
15…モータ
41…マップ検索部(必要電力演算手段、目標電力演算手段)
42…DC電力演算部(実出力電力演算手段)
43…PI制御部(損失電流調整手段)
61,81…目標電力演算部(必要電力演算手段、目標電力演算手段)
62…DC電力演算部(実出力電力演算手段)
83…AC電力演算部(実出力電力演算手段)
64,85…PI制御部(損失電流調整手段)
Claims (3)
- 車両の主駆動輪を駆動するエンジンと、
前記エンジンからの駆動力を動力源として発電する発電機と、
前記発電機の発電電力が、インバータを介して供給されることにより、副駆動輪の駆動力を発生するモータと、
前記副駆動輪に必要とされる目標トルクから前記モータに必要な電力を演算する必要電力演算手段と、
前記必要電力演算手段の演算結果に基づき、前記発電機が出力するべき目標電力を演算する目標電力演算手段と、
前記発電機が実際に出力する実出力電力を演算する実出力電力演算手段と、
前記目標電力演算手段により演算された目標電力が、前記実出力電力演算手段により演算された実出力電力よりも小さい場合に、損失電流を減少させ、前記目標電力演算手段により演算された目標電力が、前記実出力電力演算手段により演算された実出力電力よりも大きい場合に、損失電流を増加させる損失電流調整手段と、
を備えることを特徴とする四輪駆動制御装置。 - 前記実電力演算手段は、DC電力を前記実出力電力として演算する
ことを特徴とする請求項1に記載の四輪駆動制御装置。 - 前記実電力演算手段は、AC電力を前記実出力電力として演算する
ことを特徴とする請求項1に記載の四輪駆動制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009065829A JP2010215144A (ja) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | 四輪駆動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009065829A JP2010215144A (ja) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | 四輪駆動制御装置 |
Publications (1)
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JP (1) | JP2010215144A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014162293A (ja) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Denso Corp | 車両の駆動力制御装置 |
EP3088237A4 (en) * | 2013-12-27 | 2017-09-06 | Honda Motor Co., Ltd. | Vehicle, and vehicle control method |
-
2009
- 2009-03-18 JP JP2009065829A patent/JP2010215144A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014162293A (ja) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Denso Corp | 車両の駆動力制御装置 |
EP3088237A4 (en) * | 2013-12-27 | 2017-09-06 | Honda Motor Co., Ltd. | Vehicle, and vehicle control method |
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