JP2015037375A - 電動車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
一以上の誘導モータを含む誘導モータ群によって駆動する電動車両の制御装置において、
前記電動車両の左右輪をそれぞれ駆動させる前記誘導モータ群の第1回転子及び第2回転子と、
前記第1回転子及び前記第2回転子の外周にそれぞれ配置され、回転磁界を発生させる第1固定子及び第2固定子と、
前記第1回転子及び前記第2回転子のモータトルクを制御するモータ制御ユニットと、を備え、
前記モータ制御ユニットは、
前記電動車両の旋回時において前記第1回転子の前記モータトルクが前記第2回転子の前記モータトルクよりも大となる第1旋回アシストモード、及び前記電動車両の旋回時において前記第2回転子の前記モータトルクが前記第1回転子の前記モータトルクよりも大となる第2旋回アシストモード、のいずれか一方を選択するアシストモード選択部と、
選択された旋回アシストモードに対応するように前記第1回転子の回転速度と前記第1固定子の回転磁界速度との差により決定される第1のすべり及び前記第2回転子の回転速度と前記第2固定子の回転磁界速度との差により決定される第2のすべりを設定するすべり設定部と、
を有している。
前記電動車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記電動車両の実旋回状態を検出する実旋回状態検出手段と、
検出された前記操舵角に基づく目標旋回状態と前記実旋回状態検出手段で検出された実旋回状態とを比較して、前記電動車両がアンダーステア状態にあるか又はオーバーステア状態にあるかを判定するステア状態判定部と、をさらに備え、
前記アシストモード選択部が、
前記電動車両がアンダーステア状態にあると判定された場合には、旋回外輪の方が旋回内輪よりも前記モータトルクが大となるように、前記第1旋回アシストモード又は前記第2旋回アシストモードを選択し、
前記電動車両がオーバーステア状態にあると判定された場合には、旋回内輪の方が旋回外輪よりも前記モータトルクが大となるように、前記第1旋回アシストモード又は前記第2旋回アシストモードを選択するように構成されている。
また、左右輪の回転数差から電動車両の実旋回状態を検出する場合と比べて、路面状況に影響されずに、電動車両の実旋回状態を正確に把握することが可能となる。
前記すべり設定部が、
前記操舵角が閾値未満の場合に、前記第1のすべり及び前記第2のすべりを0.1未満に設定し、
前記操舵角が前記閾値以上の場合に、前記第1のすべり及び前記第2のすべりが0.1以上、且つ前記第1回転子又は前記第2回転子の前記モータトルクが最大となる前記第1のすべり又は前記第2のすべりを設定するように構成されている。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。例えば以下の実施形態の説明では、左輪を回転させる回転子を第1回転子、右輪を回転させる回転子を第2回転子としているが、右輪を回転させる回転子を第1回転子、左輪を回転させる回転子を第2回転子として構成してもよい。
図1に示したように、本発明の一実施形態にかかる電動車両の制御装置2は、電動車両1の車体1aに搭載される。
また、第1回転子12Lの回転数は、第1誘導モータ10Lに取り付けられた第1回転数センサ14Lによって計測される。同様に、第2回転子12Rの回転数は、第2誘導モータ10Rに取り付けられた第2回転数センサ14Rのよって計測される。計測された第1回転子12L及び第2回転子12Rのそれぞれの回転数は、後述するモータ制御ユニット8にリアルタイムで送信される。
モータ制御ユニット8は、図2に示したように、アシストモード選択部8aと、すべり設定部8bと、周波数制御部8cと、を有している。
ここで第1旋回アシストモードとは、電動車両1の旋回時において第1回転子のモータトルクが第2回転子のモータトルクよりも大となる旋回アシストモードを指す。図1に示した右旋回状態を例に説明すると、旋回外輪に当る左輪5Lを回転させる第1回転子12Lのモータトルク(ML)が、旋回内輪に当る右輪5Rを回転させる第2回転子12Rのモータトルク(MR)よりも大となる状態を意味する。
一方、第2旋回アシストモードとは、電動車両1の旋回時において第2回転子のモータトルクが第1回転子のモータトルクよりも大となる旋回アシストモードを指す。図1に示した右旋回状態を例に説明すると、旋回内輪に当る右輪5Rを回転させる第2回転子12Rのモータトルク(MR)が、旋回外輪に当る左輪5Lを回転させる第1回転子12Lのモータトルク(ML)よりも大となる状態を意味する。
また、アシストモード選択部8aは、左右輪のモータトルクを等しくする通常モードを備え、第1旋回アシストモード、第2旋回アシストモード、通常モードの3つの中から一つのモードを選択するように構成されても良い。通常モードは、直進時に選択されるだけでなく、左右輪のモータトルクが等しい状態で適切に旋回できる場合に選択される。
車両旋回時では、旋回外輪の回転数は旋回内輪の回転数よりも大きくなる。このため、単一のインバータ6から所定周波数(f)の交流電流が第1誘導モータ10L及び第2誘導モータ10Rにそれぞれ供給される場合において、車両旋回時における第1誘導モータ10Lのすべりと第2誘導モータ10Rのすべりとは異なる値となる。
第1誘導モータ10Lは、環状の第1固定子13Lの内周側に第1回転子12Lが回転可能に配置されている。また、第1固定子12Lには複数の巻線15Lが巻回されている。そして、第1固定子13Lに交流電流が流されることで回転磁界が発生し、巻線15Lに誘導電流が流れることで、第1回転子12Lが回転するように構成されている。
S=(Ns−Nr)/Ns ・・・(1)
Ns=120f/P ・・・(2)
[ここに、fは交流電流の周波数(Hz)、Pは極数である。]
同様に、周波数制御部8cは、図3(b)に示したように、第1回転子12LのすべりとしてS4、第2回転子12RのすべりとしてS3、がそれぞれ設定された場合には、上式(1),(2)、並びに第1回転数センサ14L及び第2回転数センサ14Rからリアルタイムで送信される第1回転子12L及び第2回転子12Rの回転数(Nr)から、第1回転子12LのすべりがS4となり且つ第2回転子12RのすべりがS3となる周波数(fb)を算出する。そして、単一のインバータ6から供給される交流電流が算出された周波数(fb)となるように、インバータ6を制御する。
図1に示した実施形態では、操舵角検出手段はステアリング3の操舵角を検出する舵角センサ18からなる。また、実旋回状態検出手段は車体1aに取り付けられ、車体1aのヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ16からなる。そして、舵角センサ18で検出された操舵角、及びヨーレイトセンサ16で検出されたヨーレイトは上述したモータ制御ユニット8に送信される。そして、ステア状態判定部8dにおいて、操舵角に基づく目標旋回状態(例えば目標ヨーレイト)と実際に検出された実ヨーレイトとを比較し、目標ヨーレイト>実ヨーレイトの場合はアンダーステア状態、目標ヨーレイト<実ヨーレイトの場合はオーバーステア状態と判断する。
すなわち、図1に示した右旋回状態の場合を例に説明すると、ステア状態判定部8dにおいて電動車両1がアンダーステア状態にあると判定された場合には、アシストモード選択部8aは、旋回外輪である左輪5Lのモータトルク(ML)の方が旋回内輪である右輪5Rのモータトルク(MR)よりも大きくなるように、上述した実施形態で言うところの第1旋回アシストモードを選択するように構成されている。また、ステア状態判定部8dにおいて電動車両1がオーバーステア状態にあると判定された場合には、アシストモード選択部8aは、旋回内輪である右輪5Rのモータトルク(MR)の方が旋回外輪である左輪5Lのモータトルク(ML)よりも大きくなるように、上述した実施形態で言うところの第2旋回アシストモードを選択するように構成されている。
すなわち、図3(a),(b)に示したように、モータトルクとすべりとの関係を示すトルク−すべり曲線において、上記式(1)で定義されるすべりSが最大値(S=1)から0に近づくにつれてモータトルクが増大し、すべりSがある値(S>0.1)でモータトルクがピークになる。そして、それ以後は0に近づくにつれてモータトルクは減少していく。すなわちトルク−すべり曲線は、すべり1から0に向かって1つのピークを有する山型をなしている。
また、左右輪の回転数差から電動車両1の実旋回状態を検出する場合と比べて、路面状況に影響されずに、電動車両1の実旋回状態を正確に把握することが可能となる。
先ず、運転手がステアリング3を操作すると、ステップ1において舵角センサ18で検出された操舵角が閾値以上か否かが判定される。そして、操舵角が閾値以上の場合は、ステップ2において左旋回か右旋回かが判定される。
幾つかの実施形態では、図6に示したように、モータ制御ユニット8は、左右輪の空転状態を検出する空転状態検出部8eをさらに備えている。空転状態検出部8eでは、例えば車速センサ(不図示)や加速度センサ(不図示)の計測値と、上述した第1回転数センサ14Lおよび第2回転数センサ14Rで計測される左右輪それぞれの回転数とから、左右輪の何れか一方又は両方が空転状態にあるか否かを検出する。そして、空転状態検出部8eによって左右輪の一方が空転状態にあると検出された場合には、空転状態にない左右輪の他方が空転状態にある左右輪の一方よりもモータトルクが大となるように、上述したアシストモード選択部8aが、第1旋回アシストモード又は第2旋回アシストモードを選択するように構成されている。なお、本実施形態においてはモータ制御ユニット8が空転状態検出部8eを備える構成としたが、この構成に限らず、空転状態検出部8eは電動車両の制御装置2に備わっていればどのような構成を取っても良い。
1a 車体
2 制御装置
3 ステアリング
4 バッテリ
5L 左輪
5R 右輪
6 インバータ
8 モータ制御ユニット(MCU)
8a アシストモード選択部
8b すべり設定部
8c 周波数制御部
8d ステア状態判定部
10 誘導モータ群
10L 第1誘導モータ
10R 第2誘導モータ
12L 第1回転子
13L 第1固定子
14L 第1回転数センサ
14R 第2回転数センサ
16 ヨーレイトセンサ(実旋回状態検出手段)
18 舵角センサ(操舵角検出手段)
Claims (7)
- 一以上の誘導モータを含む誘導モータ群によって駆動する電動車両の制御装置において、
前記電動車両の左右輪をそれぞれ駆動させる前記誘導モータ群の第1回転子及び第2回転子と、
前記第1回転子及び前記第2回転子の外周にそれぞれ配置され、回転磁界を発生させる第1固定子及び第2固定子と、
前記第1回転子及び前記第2回転子のモータトルクを制御するモータ制御ユニットと、を備え、
前記モータ制御ユニットは、
前記電動車両の旋回時において前記第1回転子の前記モータトルクが前記第2回転子の前記モータトルクよりも大となる第1旋回アシストモード、及び前記電動車両の旋回時において前記第2回転子の前記モータトルクが前記第1回転子の前記モータトルクよりも大となる第2旋回アシストモード、のいずれか一方を選択するアシストモード選択部と、
選択された旋回アシストモードに対応するように前記第1回転子の回転速度と前記第1固定子の回転磁界速度との差により決定される第1のすべり及び前記第2回転子の回転速度と前記第2固定子の回転磁界速度との差により決定される第2のすべりを設定するすべり設定部と、
を有する電動車両の制御装置。 - 前記電動車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記電動車両の実旋回状態を検出する実旋回状態検出手段と、
検出された前記操舵角に基づく目標旋回状態と前記実旋回状態検出手段で検出された実旋回状態とを比較して、前記電動車両がアンダーステア状態にあるか又はオーバーステア状態にあるかを判定するステア状態判定部と、をさらに備え、
前記アシストモード選択部が、
前記電動車両がアンダーステア状態にあると判定された場合には、旋回外輪の方が旋回内輪よりも前記モータトルクが大となるように、前記第1旋回アシストモード又は前記第2旋回アシストモードを選択し、
前記電動車両がオーバーステア状態にあると判定された場合には、旋回内輪の方が旋回外輪よりも前記モータトルクが大となるように、前記第1旋回アシストモード又は前記第2旋回アシストモードを選択するように構成されている、
請求項1に記載の電動車両の制御装置。 - 前記実旋回状態検出手段が、前記電動車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサからなる、
請求項2に記載の電動車両の制御装置。 - 前記すべり設定部が、前記電動車両の旋回時において前記第1回転子又は前記第2回転子の前記モータトルクが最大となる前記第1のすべり又は前記第2のすべりを設定するように構成されている、
請求項1から3の何れか1項に記載の電動車両の制御装置。 - 前記すべり設定部が、
前記操舵角が閾値未満の場合に、前記第1のすべり及び前記第2のすべりを0.1未満に設定し、
前記操舵角が前記閾値以上の場合に、前記第1のすべり及び前記第2のすべりが0.1以上、且つ前記第1回転子又は前記第2回転子の前記モータトルクが最大となる前記第1のすべり又は前記第2のすべりを設定するように構成されている、
請求項4に記載の電動車両の制御装置。 - 前記左右輪の空転状態を検出する空転状態検出部をさらに備え、
前記アシストモード選択部が、
前記空転状態検出部によって前記左右輪の一方が空転状態にあると検出された場合には、前記左右輪の他方が前記左右輪の前記一方よりも前記モータトルクが大となるように、前記第1旋回アシストモード又は前記第2旋回アシストモードを選択するように構成されている、
請求項1に記載の電動車両の制御装置。 - 前記誘導モータ群は、前記第1回転子を有する第1誘導モータ、及び前記第2回転子を有する第2誘導モータからなる、
請求項1から6の何れか一項に記載の電動車両の制御装置。
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