JP2010226880A - Navigation apparatus, drive motor control system of electric vehicle, and control method of drive motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車の駆動用モータを制御するモータ制御装置との通信が可能なナビゲーション装置,及び前記モータ制御装置と前記ナビゲーション装置とで構成される電気自動車の駆動用モータ制御システム,並びに駆動用モータの制御方法に関する。 The present invention relates to a navigation device capable of communicating with a motor control device that controls a drive motor for an electric vehicle, a drive motor control system for an electric vehicle composed of the motor control device and the navigation device, and a drive. The present invention relates to a motor control method.
特許文献1には、4輪のそれぞれに対し、駆動用モータを個別に配置した構成の電気自動車について、走行状態に応じて各車輪を駆動輪,回生制動輪に切り換えるようにした駆動装置が開示されている。
斯様な構成の電気自動車では、駆動輪として選択される車輪が切り替わるが、同じ車輪が駆動輪に選択される期間が長くなると、その車輪に配置されている駆動用モータの発熱温度が高くなる。すると、モータの効率が低下して所期の駆動力が得られなかったり、自動車の挙動がおかしくなることが想定される。具体的には、例えば右カーブを曲がる場合に、車両の左側に配置されている駆動用モータの効率が低下すると、カーブを曲がり切れずにアンダーステアが発生する。このため、運転者が意図した通りの走行ができなくなるおそれがある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特定の駆動用モータが過剰に発熱することを回避できるように電気自動車を走行させることにある。
In the electric vehicle having such a configuration, the wheel selected as the drive wheel is switched. However, if the period during which the same wheel is selected as the drive wheel becomes longer, the heat generation temperature of the drive motor disposed on the wheel becomes higher. . Then, it is assumed that the efficiency of the motor is lowered and the desired driving force cannot be obtained, or the behavior of the automobile becomes strange. Specifically, for example, when turning a right curve, if the efficiency of the drive motor disposed on the left side of the vehicle decreases, understeer occurs without turning the curve. For this reason, there is a possibility that the driver cannot travel as intended.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to drive an electric vehicle so that a specific driving motor can avoid excessive heat generation.
請求項1記載のナビゲーション装置によれば、使用計画生成手段は、設定された目的地までの案内経路を探索すると、その案内経路について、電気自動車が走行する際に各駆動用モータの温度上昇レベルが上限値を超えないように、各駆動用モータの個別の使用計画を生成する。したがって、電気自動車が複数の駆動用モータを用いて走行する場合に、モータ制御装置が前記使用計画に従って駆動用モータを制御すれば、各駆動用モータにかかる負荷を分散するなどして温度の上昇を抑制し、高い効率を維持した状態で電気自動車を走行させることが可能となる。 According to the navigation device of the first aspect, when the use plan generation unit searches for the guide route to the set destination, the temperature increase level of each drive motor when the electric vehicle travels on the guide route. In order to prevent the upper limit from being exceeded, an individual usage plan for each drive motor is generated. Therefore, when an electric vehicle travels using a plurality of drive motors, if the motor control device controls the drive motors according to the use plan, the temperature rises by distributing the load applied to each drive motor. Thus, it is possible to drive the electric vehicle while maintaining high efficiency.
請求項2記載のナビゲーション装置によれば、使用計画生成手段は、駆動用モータを連続的に使用した期間に発生する熱量と、前記使用を停止した期間に失われる熱量とを考慮して使用計画を生成する。したがって、モータ制御装置が、上記使用計画に基づき各駆動用モータの使用期間と使用停止期間とを切り換えれば、各モータの温度が過剰に上昇しないように制御できる。
According to the navigation device of
請求項3記載のナビゲーション装置によれば、使用計画生成手段は、電気自動車が走行する際に必要な駆動トルクを、複数の駆動用モータの1つ以上に分担させるように使用計画を生成する。すなわち、複数の駆動用モータの間で駆動トルクを分担させれば、分担率が低い,若しくは「0」となるモータの温度上昇を抑制できるので、モータ制御装置が前記使用計画に従って駆動用モータを制御すれば、特定のモータの温度が過剰に上昇しないように制御できる。 According to the navigation device of the third aspect, the use plan generating means generates the use plan so that the drive torque required when the electric vehicle travels is shared by one or more of the plurality of drive motors. That is, if the drive torque is shared among a plurality of drive motors, the motor controller can reduce the drive motor according to the use plan because the share rate is low or the temperature rise of the motor that becomes “0” can be suppressed. By controlling, it is possible to control so that the temperature of the specific motor does not rise excessively.
請求項4記載のナビゲーション装置によれば、使用計画生成手段は、複数の駆動用モータのそれぞれが分担する駆動トルクの分担率を均等化するように使用計画を生成する。したがって、モータ制御装置が前記使用計画に従って駆動用モータを制御すれば、案内経路を走行している間に複数の駆動用モータの駆動トルク分担率が均等になることで、各モータの温度上昇度合いが同程度となるように制御できる。 According to the navigation device of the fourth aspect, the use plan generating means generates the use plan so as to equalize the sharing ratio of the drive torque shared by each of the plurality of drive motors. Therefore, if the motor control device controls the driving motor according to the use plan, the driving torque sharing ratio of the plurality of driving motors becomes uniform while traveling along the guide route, so that the degree of temperature rise of each motor Can be controlled to be comparable.
請求項5記載のナビゲーション装置によれば、使用計画生成手段は、電気自動車の過去の走行履歴に応じて変化する駆動用モータの温度データを記憶し、その温度データに基づいて駆動用モータの温度特性を抽出すると、抽出した温度特性に基づいて使用計画を生成する。したがって、実際の駆動用モータの温度特性に応じて、最適な使用計画を生成できる。 According to the navigation device of the fifth aspect, the use plan generating means stores the temperature data of the driving motor that changes according to the past travel history of the electric vehicle, and the temperature of the driving motor is based on the temperature data. When the characteristics are extracted, a usage plan is generated based on the extracted temperature characteristics. Therefore, an optimal use plan can be generated according to the actual temperature characteristics of the drive motor.
請求項6記載のナビゲーション装置によれば、駆動用モータが電気自動車の左右にそれぞれ配置され、案内経路に含まれているカーブを走行することで各駆動用モータの使用時間に差が生じる場合、使用計画生成手段は、その案内経路に含まれている直線の経路では使用時間が少ない方の駆動用モータを優先して使用するように使用計画を生成する。したがって、モータ制御装置が前記使用計画に従って駆動用モータを制御すれば、左右それぞれに配置されている駆動用モータの稼働状態をバランスさせて、特定のモータの温度が過剰に上昇することを抑制できる。
According to the navigation device of
請求項7記載のナビゲーション装置によれば、駆動用モータが電気自動車の前後にそれぞれ配置され、案内経路に含まれている坂道を走行することで複数の駆動用モータの使用時間に差が生じる場合、使用計画生成手段は、案内経路に含まれている無勾配の経路では使用時間が少ない方の駆動用モータを優先して使用するように使用計画を生成する。したがって、モータ制御装置が前記使用計画に従って駆動用モータを制御すれば、前後それぞれに配置されている駆動用モータの稼働状態をバランスさせて、特定のモータの温度が過剰に上昇することを抑制できる。 According to the navigation device of the seventh aspect, when the drive motors are respectively disposed before and after the electric vehicle and travel on the slopes included in the guide route, a difference occurs in use times of the plurality of drive motors. The usage plan generation means generates the usage plan so that the driving motor with the shorter usage time is preferentially used in the non-gradient route included in the guide route. Therefore, if the motor control device controls the driving motor in accordance with the use plan, it is possible to balance the operating states of the driving motors arranged at the front and rear, and to prevent the temperature of the specific motor from rising excessively. .
請求項8記載のナビゲーション装置によれば、使用計画生成手段は、電気自動車が案内経路を走行している場合に前方の道路が渋滞していることを検知すると、その時点までの使用時間が短い駆動用モータを使用する。すなわち、渋滞している道路では徐行するケースが多いので駆動用モータの使用時間は短くなる。したがって、モータ制御装置が前記使用計画に従って駆動用モータを制御すれば、使用時間が短い駆動用モータにより車両を駆動させて、各モータの温度上昇を抑制できる。
According to the navigation device of
請求項9記載のナビゲーション装置によれば、使用計画生成手段は、電気自動車が前記案内経路を走行している場合に、外部温度センサにより検知される外気温度,若しくは路面温度に基づいて使用計画を変更する。すなわち、駆動用モータの温度は外気温度等の影響を受けるので、例えば外気温度が比較的高い場合には、駆動用モータの温度上昇を一層抑制するように使用計画を変更して適切に対処する。 According to the navigation device of the ninth aspect, the use plan generating means calculates the use plan based on the outside air temperature detected by the external temperature sensor or the road surface temperature when the electric vehicle is traveling along the guide route. change. In other words, the temperature of the driving motor is affected by the outside air temperature and the like. For example, when the outside air temperature is relatively high, the usage plan is changed so as to further suppress the temperature increase of the driving motor and appropriately dealt with. .
請求項10記載のナビゲーション装置によれば、使用計画生成手段は、目的地までの案内経路が探索されない状態で電気自動車が走行を開始した場合は、地図データに含まれている前方道路の地形情報から駆動用モータの制御情報をリアルタイムで生成する。すなわち、道路の地形を把握すれば、それに応じて複数の駆動用モータをどのように稼働させるべきかを決定できるので、制御情報をリアルタイムで生成する場合でも、モータ制御装置が前記制御情報に基づいて駆動用モータを制御すれば、過剰な温度上昇を抑制できる。 According to the navigation device of claim 10, when the electric vehicle starts running without searching for a guide route to the destination, the use plan generation means includes the topographic information of the road ahead included in the map data. Control information for the drive motor is generated in real time. That is, if the road topography is grasped, it is possible to determine how to operate a plurality of drive motors accordingly, so that even when the control information is generated in real time, the motor control device is based on the control information. By controlling the drive motor, excessive temperature rise can be suppressed.
請求項11記載のナビゲーション装置によれば、複数の駆動用モータに電源を供給するバッテリが個別に配置される場合、使用計画生成手段は、各バッテリについても、電気自動車が走行する際に温度上昇レベルが上限値を超えないように使用計画を生成する。すなわち、バッテリも温度が過剰に上昇すると電源としての効率が悪化するので、モータ制御装置が前記制御情報に基づいて駆動用モータを制御し、当該モータと同様に温度の上昇を抑制すれば、バッテリの効率を良好に維持して電気自動車の走行性能を向上させることが可能となる。 According to the navigation device of the eleventh aspect, when the batteries for supplying power to the plurality of drive motors are individually arranged, the use plan generating means also increases the temperature when the electric vehicle runs for each battery. Generate a usage plan so that the level does not exceed the upper limit. That is, if the temperature of the battery rises excessively, the efficiency as a power source deteriorates. Therefore, if the motor control device controls the drive motor based on the control information and suppresses the temperature rise like the motor, the battery It is possible to improve the running performance of the electric vehicle while maintaining the efficiency of the vehicle.
請求項12記載の電気自動車の駆動用モータ制御システムによれば、モータ制御装置は、請求項1乃至11の何れか1項に記載のナビゲーション装置が生成した使用計画に基づいて駆動用モータを制御する。したがって、電気自動車が複数の駆動用モータを用いて走行する場合に、各駆動用モータにかかる負荷を分散するなどして温度の上昇を抑制し、高い効率を維持した状態で電気自動車を走行させることが可能となる。
According to the drive motor control system for an electric vehicle according to
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図1は、駆動用モータ制御システム全体の構成を示すものである。電気自動車1は、4つの車輪2(FL,FR,RL,RR)ごとに駆動用モータ3(FL,FR,RL,RR)がそれぞれ配置されており、各車輪2の駆動力を個別に制御可能となっている。各駆動用モータ3には、独立したバッテリ4(FL,FR,RL,RR)から駆動用電源が供給され、駆動用モータ3は、後述するモータ制御装置35(図3参照)を内蔵しており、そのモータ制御装置35が備えている駆動回路を介して駆動される。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the entire drive motor control system. In the
電気自動車1に搭載されるナビゲーション装置11は、モータ制御方法決定装置5との通信が可能であり、後述するようにモータ制御方法決定装置5に対して、駆動用モータ3の制御情報を送信する。モータ制御方法決定装置5は、前記制御情報に基づいて各駆動用モータ3の制御方法を決定するとその制御方法に応じた制御指令を生成し、後述する各モータ制御装置に出力する。また、モータ制御方法決定装置5は、各駆動用モータ3に配置されている温度計6(FL,FR,RL,RR,温度センサ)より出力される温度情報を得るようになっている。モータ制御方法決定装置5は、各バッテリ4についても、出力電圧や出力電流を監視したり、図示しない温度計によって温度を監視する。
The
図2は、ナビゲーション装置11の電気的構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置11は、マイコンを主体として構成された情報処理装置(使用計画生成手段)12、車両の現在位置を検出するためのGPS(Global Positioning System)13、地図データベース(DB)14、操作部15、外部通信装置16、例えばTFT(Thin Film Transistor)を用いたカラー液晶ディスプレイ等からなる表示装置(報知手段)17、スピーカ(報知手段)18、車内センサ部19,車外センサ部20及び車内通信装置21などを備えて構成されている。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the
前記情報処理装置12は、CPU12a、ROM12b、RAM12c、フラッシュメモリ12d、タイマ12eなどを備えている。GPS13は、人工衛星からの送信電波に基づいて車両の現在位置を検出(測位)するGPS(Global Positioning System)のための受信機である。車内センサ部19は、図示しないが車速センサや車両のピッチ角を検出するためのGセンサ、車両のロール角を検出するためのジャイロスコープ、車両の走行距離を検出する距離センサなどである。更に、車内センサ部19には、その他ステアリングの回転センサや各駆動輪の車輪センサ等を用いてもよい。情報処理装置12は、GPS13及び車内センサ部19からの信号に基づいて、車両の現在位置、進行方向、速度、走行距離、現在時刻等を高精度で検出するようになっている。
The
地図データベース14は、道路地図データ、目印データ、マップマッチング用データ、目的地データ(施設データベース)、交通情報を道路データに変換するためのテーブルデータなどの各種データを記録した地図データ記録メディアからデータを読み出すためのドライブ装置により構成されている。地図データ記録メディアには、DVD等の大容量記憶媒体を用いるのが一般的であるが、メモリカード、ハードディスク装置等の媒体を用いてもよい。
The
上記道路地図データは、道路形状、道路状況(転がり抵抗、勾配抵抗)、道路幅、道路名、信号、踏切、建造物、各種施設、地名、地形等のデータを含むとともに、その道路地図を表示装置17の画面上に表示するためのデータを含んでいる。また、目的地データは、駅等の交通機関、レジャー施設、宿泊施設、公共施設等の施設や、小売店、デパート、レストラン等の各種の店舗、住居やマンション、地名などに関する情報からなり、このデータにはそれらの電話番号や住所、緯度および経度等のデータが含まれるとともに、施設を示すランドマーク等を、表示装置17の画面上に道路地図に重ね合せて表示するためのデータを含んで構成されている。
The above road map data includes data such as road shape, road condition (rolling resistance, slope resistance), road width, road name, signal, railroad crossing, building, various facilities, place name, topography, etc., and the road map is displayed. Data to be displayed on the screen of the
操作部15は、詳しく図示はしないが、表示装置17の画面の近傍に設けられたメカニカルスイッチや、表示装置17の画面上に設けられるタッチパネル、リモコンスイッチを含んで構成されている。利用者(ドライバ)は、この操作部5を用いて、目的地、目的地の検索に必要な情報の入力、および表示装置17の画面や表示態様の切り替え等を行う各種のコマンドの入力を行うようになっている。
Although not shown in detail, the
外部通信装置16は、外部の例えばVICS(登録商標)やテレマチックスなど種々の交通情報センタ22等との間で無線通信によりデータの受信を行うものであり、渋滞情報などを取得可能である。表示装置17は報知手段に相当するものであり、その画面には、車両の位置周辺の地図が各種縮尺で表示されるとともに、その表示に重ね合わせて、車両の現在位置と進行方向とを示す現在地マーク(ポインタ)が表示されるようになっている。また、目的地までのルート探索時には、探索された複数ルートを同時に表示するようになっている。この目的地までのルート案内の実行時には、ルート案内用の画面が表示されるようになっている。さらに、表示装置17には、利用者が目的地の検索に必要な情報等を入力したり、目的地の検索や設定を行うための入力用の画面や、各種のメッセージ等も表示されるようになっている。スピーカ18は、ルート案内時のメッセージを音声で出力する他、種々の音声報知を行なう。
The
ここで、情報処理装置12におけるルート探索手段としての機能は、車両の出発地(現在位置)から目的地までの推奨する走行ルートを自動計算するものであり、その手法としては、例えばダイクストラ法が用いられている。
車外センサ部20は、主として自車両の道路交通状況をリアルタイムで検知するためのセンサであり、例えばレーダセンサ,レーザセンサ,カメラユニットなどからなる。情報処理装置12は、これらにより自車両の前方に位置している車両の存在の有無や距離などを検知することで、交通渋滞の程度を把握する。
Here, the function as the route search means in the
The vehicle
図3は、モータ制御装置35及びその周辺の構成を示す機能ブロック図である。アクセルセンサ31はアクセルペダルの踏み込み量Accを検出し、車速センサ32は電気自動車の走行速度Vspを検出する。また、ブレーキセンサ33はブレーキペダルの踏み込み量Brを検出する。これらの検出信号はモータ制御方法決定装置5に与えられ、モータ制御方法決定装置5は、各駆動用モータ3(FL,FR,RL,RR)に対応して設けられるモータ出力ON,OFF装置34(FL,FR,RL,RR)を介して、モータ制御部35(FL,FR,RL,RR)に制御指令を出力する。モータ出力ON,OFF装置34は、モータ制御方法決定装置5より与えられる制御指令の内容に応じて、その制御指令をそのままモータ制御装置35に出力するか、制御指令の出力を阻止するかを決定する。
FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the motor control device 35 and its periphery. The
モータ制御装置35において、トルク指令部36は、予め設定されたアクセルペダル踏み込み量、ブレーキペダル踏み込み量および走行速度に対するトルク指令値のテーブルを記憶しており、このテーブルから各センサ31〜33の各検出値Acc、Vsp、Brに対応するトルク指令値Tr*を決定する。電流指令部37は、予め設定されたトルク指令値に対するdq軸電流指令値のテーブルを記憶しており、トルク指令部36からのトルク指令値Tr*に対応するdq軸電流指令値Id*、Iq*を上記テーブルより決定する。
In the motor control device 35, the
電流制御部38は、電流指令部37からのdq軸電流指令値Id*、Iq*と駆動用モータ3に流れる実際のdq軸電流Id、Iqとの偏差を求め、この偏差にPI(比例積分)制御を施し、dq軸電流Id、Iqをそれらの指令値Id*、Iq*に一致させるためのdq軸電圧指令値Vd*、Vq*を演算する。2/3相変換部39は、電流制御部38で演算されたdq軸電圧指令値Vd*、Vq*を3相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*へ変換する。
The
デューティ指令部40は、2/3相変換部39からの3相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*に基づいて各相のPWMデューティ指令値Du*、Dv*、Dw*を演算する。中間波生成部41は、デューティ指令部40で演算されたPWMデューティ指令値Du*、Dv*、Dw*のデューティ比と、後述するしきい値設定部42により設定されるPWMデューティの正負しきい値THU、THLとを比較する。そして、PWMデューティ指令値Du*、Dv*、Dw*のデューティ比が正側しきい値THUより大きい場合はデューティ比を100%とし、負側しきい値THLより小さい場合はデューティ比を0%とし、正側しきい値THU以下で、且つ負側しきい値THL以上の場合はデューティ比を指令値Du*、Dv*、Dw*のデューティ比として、中間波のPWMデューティ指令値Du’、Dv’、Dw’を生成する。
The
インバータ(駆動回路)43は、スイッチング素子を3相ブリッジ接続して構成され、中間波生成部42により生成された中間波のPWMデューティ指令値Du’、Dv’、Dw’にしたがって各相のスイッチング素子によりスイッチング動作を行う。そして、バッテリ4の直流電力より3相交流電圧Vu、Vv、Vwを生成し、駆動用モータ3に印加する。電流センサ44は駆動用モータ3に流れる3相交流電流Iu、Iv、Iwを検出する。回転センサ45は、駆動用モータ3の所定の回転角度ごとにパルス信号を出力する。速度位相演算部46は、回転センサ45からのパルス信号の周期および単位時間当たりのパルス数に基づいて、駆動用モータ3の回転速度ωと位相θとを演算する。
The inverter (drive circuit) 43 is configured by connecting switching elements in a three-phase bridge, and switches each phase in accordance with the PWM duty command values Du ′, Dv ′, Dw ′ of the intermediate wave generated by the
しきい値設定部41は、予め設定されたモータ回転速度とトルク指令値に対するPWMデューティの正負しきい値テーブルを記憶しており、そのテーブルから速度位相演算部46で演算されたモータ回転速度ωとトルク指令部36で生成されたモータトルク指令値Tr*に対応するしきい値THU、THLを決定する。尚、モータ制御装置35のインバータ43及び電流センサ44を除く各機能部は、マイクロコンピュータのソフトウエアにより実現される機能である。そして、モータ制御装置35は、駆動用モータ3に通電する電流を励磁電流成分Idと、トルク電流成分Iqとに分離して制御するベクトル制御を行っている。
The threshold
次に、本実施例の作用について図4乃至図8も参照して説明する。図4に示すように、電気自動車1の連続走行距離が長く、駆動用モータ3の使用時間が継続すると、それに伴い駆動用モータ3の温度は上昇する。一方、駆動用モータ3の温度がある程度上昇した時点で、当該駆動用モータ3の使用を停止すると、その停止時間が長引くのに連れて駆動用モータ3の温度は低下して行く。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 4, when the continuous travel distance of the
したがって、電気自動車1のように駆動輪2及び駆動用モータ3を複数備えており、それらの一部が発生する駆動力によって走行が可能となる場合には、案内経路に設定されている道路の状況に応じて各駆動用モータ3を効率的に使い分けるようにすれば、特定の駆動用モータ3の温度が過剰に上昇することを抑制できる。すなわち、駆動用モータ3を連続的に使用した期間に発生する熱量(図4(a)に対応。例えば、温度と時間との積を演算しても良い)と、その使用を停止した期間に失われる熱量(図4(b)に対応)とを考慮して各駆動用モータ3の使用計画を生成する。以下、その具体的手法について説明する。
Accordingly, when the vehicle has a plurality of
図5は、ナビゲーション装置11の情報処理装置12を中心として実行される制御内容を、本発明の要旨に係る部分について示すフローチャートである。情報処理装置12は、GPS13や車内センサ部19により電気自動車1の現在位置を測位し(ステップS1)、外部通信装置16により案内経路の交通情報を受信する(ステップS2)。そして、既にルート探索済みとなっているか否かを判断し(ステップS3)、未だルート探索が行われていなければ(NO)、ユーザにより設定された目的地があるか否を判断する(ステップS4)。目的地があれば(YES)目的地を決定し(ステップS5)、案内経路を探索する(ルート探索,ステップS6)。
また、ステップS4において目的地が設定されていない場合(NO)、情報処理装置12は、車内センサ部19により電気自動車1の進行方向を予測し(ステップS11)、その進行方向に沿ったルート探索を行う(道なりルート探索,ステップS12)。
FIG. 5 is a flowchart showing the contents of control executed mainly by the
If the destination is not set in step S4 (NO), the
ステップS6又はS12でルート探索を行うと、続くステップS7においてルートの変更があるか否かを判断する。ステップS6又はS12でルート探索が行われた場合は、変更ありと判断され(YES)、ルート情報を生成すると(ステップS8)、そのルート情報に基づいてモータ使用計画を生成する(ステップS9)。そして、情報処理装置12は、モータ使用計画に基づいたモータ制御情報を、モータ制御方法決定装置5に対して送信する(ステップS10)。尚、「モータ制御情報」には、電気自動車1の現在位置情報も含まれている。また、ステップS7において、ルート変更が行われていない場合は(NO)、ステップS8及びS9をスキップしてステップS10に移行する。
When a route search is performed in step S6 or S12, it is determined whether or not there is a route change in the subsequent step S7. When a route search is performed in step S6 or S12, it is determined that there is a change (YES). When route information is generated (step S8), a motor usage plan is generated based on the route information (step S9). Then, the
図6は、モータ制御方法決定装置5の制御内容を示すフローチャートである。モータ制御方法決定装置5は、ナビゲーション装置11が送信したモータ制御情報を受信すると(ステップS21)、その制御情報に基づいて各駆動用モータ3(FL,FR,RL,RR)の制御方法を決定する(ステップS22)。そして、決定した方法に基づく制御指令を各モータ制御装置35(FL,FR,RL,RR)に送信し、各駆動用モータ3を制御する(ステップS23)。また、各バッテリ4(FL,FR,RL,RR)についても、制御を行う(ステップS24)。ここで、バッテリ4の制御とは、駆動用モータ3と同様にバッテリ4の温度が過剰に上昇することがないように出力電流を抑制することなどである。更に、モータ制御方法決定装置5は、電気自動車1の図示しないステアリングについても、安定走行をさせるために制御する(ステップS25)。
FIG. 6 is a flowchart showing the control contents of the motor control
図7(a)は、ナビゲーション装置11が、目的地までの案内経路に基づいて決定する、各駆動用モータ3(FL,FR,RL,RR)の使用計画の一例を示す。図7(b)は案内経路であり、各ノード間のリンクにはリンクIDと共に、括弧内に各リンクの勾配を示している。また、図中下方が電気自動車1の進行方向(方位180°)となっている。
FIG. 7A shows an example of a usage plan of each driving motor 3 (FL, FR, RL, RR) that the
図7(a)は、モータ使用計画のテーブル(リスト)であり、各リンクIDについて、リンク長(m)、方位(°)、勾配(°)がリストアップされている。これらが、ステップS8の「ルート情報」に対応する。そして、各リンクを走行する場合に、4つの駆動用モータ3(FL「左前」,FR「右前」,RL「左後」,R「右後」,図7(c)参照,但し図1とは前後(上下)が逆)に駆動トルクをどれだけ分担させて電気自動車1を走行させるのかを決定したものが使用計画である。駆動トルクの合計は0〜10の範囲であり、その範囲内において、4つの駆動用モータ3の分担割合を決定する。例えばリンクID62446では、
右前:0 左前:4 右後:2 左後:4
となっている。このリンクID62446〜409666は概ね左→右へのカーブとなっているので、車両左側の駆動用モータ3のトルク負担率をより高く設定する。すなわち、右カーブを走行する際には、車両左側の駆動用モータ3のトルク負担率をより高く設定し、逆に左カーブを走行する際には、車両右側の駆動用モータ3のトルク負担率をより高く設定する。
FIG. 7A is a motor use plan table (list), and for each link ID, the link length (m), direction (°), and gradient (°) are listed. These correspond to the “route information” in step S8. When traveling on each link, four drive motors 3 (FL “front left”, FR “front right”, RL “back left”, R “back right”, see FIG. 7C, provided that FIG. Is a usage plan that determines how much the driving torque is shared in the forward and backward (up and down) directions to drive the
Right front: 0 Left front: 4 Right rear: 2 Left rear: 4
It has become. Since these
また、勾配が(+)となる登り坂のリンクでは、車両後側のトルク負担率をより高く設定する。尚、各駆動用モータ3については、トルク積算値の平均も求める。図8(a),(b)には、各駆動用モータ3の使用率及びトルク平均値の変化を折れ線グラフで示している。
そして、リンクID409666における各駆動用モータ3のトルク平均値は、
右前:0.5 左前:2 右後:1.25 左後:2.25
となり、車両左側の駆動用モータ3の使用率(トルク負担率)が高くなっている。そこで、ほぼ直線から緩やかな左カーブに至るリンクID550778〜438937については車両右側の駆動用モータ3の使用率をより高く設定する。例えばID15072では、
右前:2 左前:0 右後:1 左後:0
となっている。
Further, on the uphill link where the gradient is (+), the torque burden ratio on the rear side of the vehicle is set higher. For each
The average torque value of each driving
Right front: 0.5 Left front: 2 Right rear: 1.25 Left rear: 2.25
Thus, the usage rate (torque burden rate) of the
Front right: 2 Left front: 0 Right rear: 1 Left rear: 0
It has become.
電気自動車1が平坦な直線道路を走行する場合には、駆動トルクを負担させる駆動用モータ3の選択自由度が高くなる。例えば、何れか1つだけの駆動用モータ3を用いるとしても、周知のステアリング制御技術を適用して走行することが可能である。そこで、そのような走行区間では、それまでのトルク負担率が比較的小さい、若しくは使用時間が比較的短い駆動用モータ3を選択して駆動トルクを負担させるようにする。
When the
最後のリンクID438937における各駆動用モータ3のトルク平均値は、
右前:1.267 左前:1.133 右後:1.133 左後:1.2
となっており、各駆動用モータ3のトルク平均値が近い値となるように調整される(図8(b)参照)。すなわち、電気自動車1が走行する際に各駆動用モータ3の温度上昇レベルが上限値を超えないように駆動用モータ3の個別の使用計画を生成する。
The average torque value of each drive
Right front: 1.267 Left front: 1.133 Right rear: 1.133 Left rear: 1.2
Thus, the torque average value of each drive
尚、使用計画は、案内経路の全体に亘ってバランスを取るように決定する。すなわち、右カーブの走行距離と、左カーブの走行距離との何れの距離が長いかを比較して、右カーブの方が長い場合は、直線道路では専ら車両右側の駆動用モータ3を使用する。その際に、カーブの走行距離カーブの曲率を重みとして乗算することで、負担の大小を判別しても良い。
また、温度上昇を抑制するための補正的な計画編成は、事後的に行うものに限らず、事前に設定しても良い。例えば、上り坂を走行する予定がある場合には、その前に車両前方の駆動モータ3の使用率,又はトルク負担率が高くなるように設定したり、逆に下り坂を走行する予定がある場合には前輪側の負担が高くなるため、その前に車両後方の駆動モータ3の使用率,又はトルク負担率が高くなるように設定しても良い。
Note that the usage plan is determined so as to balance the entire guide route. That is, comparing the distance traveled by the right curve and the distance traveled by the left curve, if the right curve is longer, the driving
Moreover, the corrective plan organization for suppressing the temperature rise is not limited to the one performed after the fact, but may be set in advance. For example, when there is a plan to travel uphill, there is a plan to set the usage rate or the torque burden rate of the
モータ制御方法決定装置5は、ナビゲーション装置11が決定した使用計画が与えられると、その使用計画に応じて、各モータ制御装置35に制御情報を送信する。その際に、駆動トルクの分担率が「0」の駆動用モータ3については、モータ出力ON,OFF装置34において制御情報の出力が遮断される。駆動トルクの分担率が「0」を超える駆動用モータ3に対応するモータ制御装置35は、運転者によるアクセルの操作量に対し、与えられた負担率で駆動トルクを発生させるようベクトル制御を行い、インバータ43を介して駆動用モータ3を駆動する。
When the use plan determined by the
以上のように本実施例によれば、4つの車輪2のそれぞれに駆動用モータ3が配置される電気自動車1に、各駆動用モータ3を個別に制御するモータ制御装置35と、このモータ制御装置35とモータ制御方法決定装置5を介して通信可能なナビゲーション装置11を搭載し、ナビゲーション装置11の情報処理装置12は、設定された目的地までの案内経路を探索すると、その案内経路について、電気自動車1が走行する際に各駆動用モータ3の温度上昇レベルが上限値を超えないように駆動用モータ3の個別の使用計画を生成する。
As described above, according to this embodiment, the
そして、モータ制御方法決定装置5が上記使用計画に基づいて駆動用モータ3の制御方法を決定すると、モータ制御装置35は、上記制御方法に従う制御情報に基づいて各駆動用モータ3を制御する。したがって、電気自動車1が複数の駆動用モータ3を用いて走行する場合に、各駆動用モータ3にかかる負荷を分散するなどして温度の上昇を抑制し、高い効率を維持した状態で電気自動車1を走行させることが可能となる。
この場合、情報処理装置12は、駆動用モータ3を連続的に使用した期間に発生する熱量と、使用を停止した期間に失われる熱量とを考慮して使用計画を生成するので、モータ出力ON,OFF装置34及びモータ制御装置35は、使用計画に基づき各駆動用モータ3の使用期間と使用停止期間とを切り換え、各駆動用モータ3の温度が過剰に上昇しないように制御できる。
When the motor control
In this case, the
また、情報処理装置12は、電気自動車1が走行する際に必要な駆動トルクを、4つの駆動用モータ3の1つ以上に分担させ、それぞれの分担率を均等化するように使用計画を生成する。すなわち、複数の駆動用モータ3の間で駆動トルクを分担させれば、分担率が低い,若しくは「0」となる駆動用モータ3の温度上昇を抑制できるので、特定の駆動用モータ3の温度が過剰に上昇しないように制御できる。そして、電気自動車1が案内経路を走行している間に、各駆動用モータ3の駆動トルク分担率が均等になることで、各モータ3の温度上昇度合いが同程度となるように制御できる。
In addition, the
また、情報処理装置12は、電気自動車1が案内経路に含まれているカーブを走行することで各駆動用3モータの使用時間に差が生じる場合、その案内経路に含まれている直線の経路では使用時間が少ない方の駆動用モータ3を優先して使用するように使用計画を生成する。したがって、左右それぞれに配置されている駆動用モータ3の稼働状態をバランスさせて、特定の駆動用モータ3の温度が過剰に上昇することを抑制できる。
In addition, when the
また、情報処理装置12は、電気自動車1が案内経路に含まれている坂道を走行することで各駆動用モータ3の使用時間の差が生じる場合、案内経路に含まれている無勾配の経路では使用時間が少ない方の駆動用モータ3を優先して使用するように使用計画を生成する。したがって、前後それぞれに配置されている駆動用3モータの稼働状態をバランスさせて、特定の駆動用モータ3の温度が過剰に上昇することを抑制できる。
In addition, when the
更に、情報処理装置12は、目的地までの案内経路が探索されない状態で電気自動車1が走行を開始した場合は、地図データに含まれている前方道路の地形情報から駆動用モータの制御情報をリアルタイムで生成する。すなわち、道路の地形を把握すれば、それに応じて複数の駆動用モータをどのように稼働させるべきかを決定できるので、制御情報をリアルタイムで生成する場合でも、過剰な温度上昇を抑制できる。
加えて、情報処理装置12は、駆動用モータ3に対応する各バッテリ4についても、電気自動車1が走行する際に温度上昇レベルが上限値を超えないように使用計画を生成する。すなわち、バッテリ4も温度が過剰に上昇すると電源としての効率が悪化するので、駆動用モータ3と同様に温度の上昇を抑制すれば、バッテリ4の効率を良好に維持して、電気自動車1の走行性能を向上させることが可能となる。
Further, when the
In addition, the
その他、以下のような制御を実行しても良い。
・情報処理装置12が、温度計6が計測した電気自動車1の過去の走行履歴に応じた駆動用モータ3の温度データの変化を記憶し、その温度データに基づいて駆動用モータ3の温度特性を抽出する(例えば、使用時間に対する発熱の変化を曲線で示すものなど)。そして、抽出した温度特性に基づいて使用計画を生成する。この場合、実際の駆動用モータ3の温度特性に応じて、最適な使用計画を生成できる。
・車外センサ部20により、電気自動車1が案内経路を走行している場合に前方の道路が渋滞していることを検知すると、その時点までの使用時間が短い駆動用モータ3を使用する。すなわち、渋滞している道路では徐行するケースが多いので駆動用モータ3の使用時間は短くなる。したがって、使用時間が短い駆動用モータ3により車両を駆動させて、各駆動用モータ3の温度上昇を抑制できる。
・外気温度,若しくは路面温度を検知する温度センサを備える。そして、電気自動車1が案内経路を走行している場合に、温度センサにより検知される外気温度,若しくは路面温度に基づいて使用計画を変更する。すなわち、駆動用モータ3の温度は外気温度等の影響を受けるので、例えば外気温度が比較的高い場合には、駆動用モータ3の温度上昇を一層抑制するように使用計画を変更して適切に対処する。
In addition, the following control may be executed.
The
When the
・ Equipped with a temperature sensor that detects outside temperature or road surface temperature. When the
本発明は、上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
バッテリ4の制御は、必要に応じて実行すれば良い。また、バッテリ4を1つにして、、複数の駆動用モータ3に駆動用電源を供給しても良い。
また、ナビゲーション装置11に目的地が設定されていない場合に、リアルタイムで使用計画を生成する制御も、必要に応じて行えば良い。
モータ制御情報決定装置5,モータON,OFF決定装置34の機能を、モータ制御装置35に取り込んでも良い。
The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The control of the
Moreover, when the destination is not set in the
The functions of the motor control
また、ナビゲーション装置11が使用計画に基づいて駆動用モータの制御方法までを決定し、モータ制御装置35に送信しても良い。
必ずしも、4つの車輪2の全てに対応して駆動用モータ3が設けられているものに限らず、駆動用モータは少なくとも2つあれば良い。例えば2つの前輪(又は後輪)のそれぞれに対応して配置されていたり、2つの前輪,2つの後輪に対応してそれぞれ1つずつ配置されていても良い。
ガソリンエンジンとの組み合わせで構成されるハイブリッドタイプの電気自動車に適用しても良い。
Further, the
The
You may apply to the hybrid type electric vehicle comprised by a combination with a gasoline engine.
図面中、1は電気自動車、2は車輪、3は駆動用モータ、4はバッテリ、5はモータ制御方法決定装置、6は温度計(温度センサ)、11はナビゲーション装置、12は情報処理装置(使用計画生成手段)、35はモータ制御装置を示す。 In the drawings, 1 is an electric vehicle, 2 is a wheel, 3 is a drive motor, 4 is a battery, 5 is a motor control method determining device, 6 is a thermometer (temperature sensor), 11 is a navigation device, and 12 is an information processing device ( (Use plan generating means) 35 denotes a motor control device.
Claims (23)
設定された目的地までの案内経路を探索すると、前記案内経路について、前記電気自動車が走行する際に各駆動用モータの温度上昇レベルが上限値を超えないように前記駆動用モータの個別の使用計画を生成する使用計画生成手段を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。 In a navigation device that is mounted on an electric vehicle in which a drive motor is disposed on two or more of a plurality of wheels and configured to be able to communicate with a motor control device that individually controls the two or more drive motors.
When searching for a guide route to a set destination, when the electric vehicle travels on the guide route, individual use of the drive motor is performed so that the temperature rise level of each drive motor does not exceed the upper limit value. A navigation device comprising use plan generation means for generating a plan.
前記使用計画生成手段は、前記電気自動車の過去の走行履歴に応じて変化する前記駆動用モータの温度データを記憶して、前記温度データに基づいて前記駆動用モータの温度特性を抽出すると、前記温度特性に基づいて前記使用計画を生成することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のナビゲーション装置。 A temperature sensor for detecting the temperature of the drive motor;
The usage plan generation means stores temperature data of the driving motor that changes according to a past travel history of the electric vehicle, and extracts temperature characteristics of the driving motor based on the temperature data. The navigation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the use plan is generated based on a temperature characteristic.
前記使用計画生成手段は、前記案内経路に含まれているカーブを走行することにより、前記複数の駆動用モータの使用時間に差が生じる場合、前記案内経路に含まれている直線の経路については、使用時間が少ない方の駆動用モータを優先して使用するように前記使用計画を生成することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載のナビゲーション装置。 When the drive motors are respectively arranged on the left and right of the electric vehicle,
When the usage plan generating means travels along the curve included in the guide route and there is a difference in use time of the plurality of drive motors, The navigation device according to claim 1, wherein the use plan is generated so that the drive motor with the shorter use time is used with priority.
前記使用計画生成手段は、前記案内経路に含まれている坂道を走行することにより、前記複数の駆動用モータの使用時間の差が生じる場合、前記案内経路に含まれている無勾配の経路については、使用時間が少ない方の駆動用モータを優先して使用するように前記使用計画を生成することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載のナビゲーション装置。 When the drive motors are respectively arranged before and after the electric vehicle,
The use plan generation means is configured to detect a non-gradient route included in the guide route when a difference in use time of the plurality of drive motors occurs due to traveling on the slope included in the guide route. The navigation apparatus according to claim 1, wherein the use plan is generated so that the drive motor with the shorter use time is used with priority.
前記使用計画生成手段は、前記電気自動車が前記案内経路を走行している場合に、渋滞情報取得手段を介して前方の道路が渋滞していることを検知すると、その時点までの使用時間が短い駆動用モータを使用することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載のナビゲーション装置。 Containing traffic information acquisition means for acquiring traffic information about the road ahead of the electric vehicle,
When the use plan generation means detects that the road ahead is congested via the traffic information acquisition means when the electric vehicle is traveling on the guide route, the use time until that point is short. The navigation apparatus according to claim 1, wherein a driving motor is used.
前記使用計画生成手段は、前記電気自動車が前記案内経路を走行している場合に、前記外部温度センサにより検知される温度に基づいて前記使用計画を変更することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載のナビゲーション装置。 It has an external temperature sensor that detects the outside air temperature or road surface temperature,
9. The usage plan generation means changes the usage plan based on a temperature detected by the external temperature sensor when the electric vehicle is traveling on the guide route. The navigation device according to any one of the above.
前記使用計画生成手段は、前記各バッテリについても、前記電気自動車が走行する際に温度上昇レベルが上限値を超えないように前記使用計画を生成することを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載のナビゲーション装置。 When batteries that supply power to the plurality of drive motors are individually arranged,
The said use plan production | generation means produces | generates the said use plan so that a temperature rise level may not exceed an upper limit when the said electric vehicle drive | works also about each said battery. The navigation device according to claim 1.
請求項1乃至11の何れか1項に記載のナビゲーション装置とで構成され、
前記モータ制御装置は、前記ナビゲーション装置が有する使用計画生成手段により生成された使用計画に基づいて、前記駆動用モータを制御することを特徴とする電気自動車の駆動用モータ制御システム。 A motor control device that is mounted on an electric vehicle in which a drive motor is disposed on two or more of the plurality of wheels, and individually controls the two or more drive motors;
It is comprised with the navigation apparatus of any one of Claims 1 thru | or 11,
The motor control device for an electric vehicle according to claim 1, wherein the motor control device controls the drive motor based on a use plan generated by a use plan generating unit included in the navigation device.
設定された目的地までのナビゲーション用案内経路を探索すると、前記案内経路について、前記電気自動車が走行する際に各駆動用モータの温度上昇レベルが上限値を超えないように前記駆動用モータの個別の使用計画を生成し、
前記使用計画に従い生成された前記駆動用モータの制御情報に基づいて、前記駆動用モータを個別に制御することを特徴とする駆動用モータの制御方法。 In an electric vehicle in which a drive motor is arranged on two or more of a plurality of wheels, a method for controlling the drive motor,
When the navigation guide route to the set destination is searched, the temperature of each drive motor does not exceed the upper limit value when the electric vehicle travels for the guide route. Generate usage plans for
A drive motor control method, wherein the drive motor is individually controlled based on control information of the drive motor generated according to the use plan.
前記案内経路に含まれているカーブを走行することにより、前記複数の駆動用モータの使用時間に差が生じる場合、前記案内経路に含まれている直線の経路については、使用時間が少ない方の駆動用モータを優先して使用するように前記使用計画を生成することを特徴とする請求項13乃至17の何れか1項に記載の駆動用モータの制御方法。 The drive motors are respectively arranged on the left and right of the electric vehicle;
When there is a difference in the usage time of the plurality of drive motors by traveling on the curve included in the guide route, the lesser use time is about the straight route included in the guide route. The method for controlling a drive motor according to any one of claims 13 to 17, wherein the use plan is generated so that the drive motor is used preferentially.
前記案内経路に含まれている坂道を走行することにより、前記複数の駆動用モータの使用時間の差が生じる場合、前記案内経路に含まれている無勾配の経路については、使用時間が少ない方の駆動用モータを優先して使用するように前記使用計画を生成することを特徴とする請求項13乃至18の何れか1項に記載の駆動用モータの制御方法。 The drive motors are respectively disposed before and after the electric vehicle;
When a difference in use time of the plurality of drive motors is caused by traveling on the slope included in the guide route, the less use time is given to the non-gradient route included in the guide route. The drive motor control method according to any one of claims 13 to 18, wherein the use plan is generated so as to preferentially use the drive motor.
前記各バッテリについても、前記電気自動車が走行する際に温度上昇レベルが上限値を超えないように前記使用計画を生成することを特徴とする請求項13乃至22の何れか1項に記載の駆動用モータの制御方法。 When batteries that supply power to the plurality of drive motors are individually arranged,
The drive according to any one of claims 13 to 22, wherein for each of the batteries, the use plan is generated so that a temperature rise level does not exceed an upper limit value when the electric vehicle travels. Motor control method.
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