JP2015139239A - Motor drive device of electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電気自動車のモータ駆動装置に関し、走行駆動用の電動モータを短絡させて制動力を発生させる場合に、適切な車速に減速し得る技術に関する。 The present invention relates to a motor drive device for an electric vehicle, and more particularly to a technique capable of decelerating to an appropriate vehicle speed when an electric motor for driving driving is short-circuited to generate a braking force.
発電ブレーキは、電気動力で駆動される車両や機器におけるブレーキ方式の一種であり、ダイナミック・ブレーキとも呼ばれる。この発電ブレーキは、鉄道車両や産業機器において広く用いられている。発電ブレーキは、電動機への給電を止めて通常の駆動を停止し、ブレーキを掛ける際、電動機を短絡する形で中に抵抗器を接続している回路に設定して、通常の出力側(車両では車輪)の回転により、電動機が起電力(フレミングの右手の法則)を発生する。この起電力が自らの電動機に入力することで、電動機内で通常駆動とは逆の回転抵抗を生じさせ(フレミングの左手の法則が発生して)、電動機に制動力を得る。 The power generation brake is a kind of brake system in vehicles and equipment driven by electric power, and is also called a dynamic brake. This power generation brake is widely used in railway vehicles and industrial equipment. The power generation brake stops the normal driving by stopping the power supply to the motor, and when applying the brake, set the circuit to which the resistor is connected so that the motor is short-circuited, and the normal output side (vehicle In this case, the motor generates an electromotive force (Fleming's right-hand rule) by rotating the wheel. When this electromotive force is input to its own motor, a rotational resistance opposite to that of normal driving is generated in the motor (Fleming's left-hand rule is generated), and a braking force is obtained for the motor.
例えば、下り坂を走行している車両は、重力加速度により、運転者の操作によらずに自然に加速する。このような下り坂の走行時において減速するときには、水平な道の走行時より強くブレーキペダルを踏まなければならない。しかし、路面μが低いとき(例えば、路面凍結時)の下り坂では、強くブレーキペダルを踏むと、車輪がロックし、車体の姿勢が不安定になる。ABS機能が設けられているブレーキであれば、車輪がロックすることを防げるが、ABS機能がある分、コストが掛かる。またABSは、低速域以下の車速では効かないため、所望の制動力を発揮できない場合がある。 For example, a vehicle traveling on a downhill is naturally accelerated by gravity acceleration regardless of the driver's operation. When decelerating during such downhill travel, the brake pedal must be depressed more strongly than when traveling on a horizontal road. However, on a downhill when the road surface μ is low (for example, when the road surface is frozen), if the brake pedal is stepped on strongly, the wheel locks and the posture of the vehicle body becomes unstable. If the brake is provided with an ABS function, the wheel can be prevented from locking, but the cost is increased due to the ABS function. In addition, since ABS does not work at vehicle speeds below the low speed range, it may not be possible to exert a desired braking force.
車両が電気自動車の場合には、応答速度が速い走行駆動用のモータが設けられているので、このモータの回転数を監視しながら回生ブレーキを制御して、車輪がロックすることを防げる。しかし、例えば、バッテリが満充電の場合には、回生ブレーキを使用できない場合がある。 When the vehicle is an electric vehicle, a motor for driving that has a high response speed is provided. Therefore, the regenerative brake is controlled while monitoring the rotation speed of the motor, and the wheels can be prevented from locking. However, for example, when the battery is fully charged, the regenerative brake may not be used.
ABS機能が設けられていない車両において、回生ブレーキを使えないときに発電ブレーキを使用し、車輪がロックされることなく、車両を減速される技術を提案している(特許文献1)。しかし、下り坂とはいえ、車両を減速し過ぎると交通渋滞を起こし、時間を無駄にする。下り坂で減速する場合であっても、安全を確保した上で、適切な速度で走行することが望ましい。 In a vehicle not provided with an ABS function, a technology has been proposed in which a power generation brake is used when a regenerative brake cannot be used, and the vehicle is decelerated without locking wheels (Patent Document 1). However, even on a downhill, decelerating the vehicle too much causes traffic jams and wastes time. Even when decelerating downhill, it is desirable to travel at an appropriate speed while ensuring safety.
この発明の目的は、コスト低減を図ったうえで、車輪がロックされることなく車両を減速することができ、且つ、適切な速度で走行することができる電気自動車のモータ駆動装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a motor drive device for an electric vehicle capable of decelerating the vehicle without locking the wheels and traveling at an appropriate speed after reducing the cost. It is.
この発明の電気自動車のモータ駆動装置は、駆動輪7を回転駆動する電動モータ3と、複数の駆動素子17a,17bにオンオフ指令を与えて前記電動モータ3をPWM制御する駆動制御部23とを備えた電気自動車のモータ駆動装置において、
前記駆動制御部23による制御に代えて前記複数の駆動素子17a,17bにオンオフ指令を与えることにより、前記電動モータ3のモータコイル19を短絡させて制動力を発生させる発電ブレーキ制御部24を設け、
この発電ブレーキ制御部24は、
前記駆動制御部23から前記発電ブレーキ制御部24に制御を切り換えるスイッチ4と、
前記駆動輪7の回転数を検出する駆動輪回転数検出手段26と、
従動輪6の回転数を検出する従動輪回転数検出手段27と、
この従動輪回転数検出手段27で検出される前記従動輪6の現在の回転数と、設定された理想のスリップ率とから、定められた規則に従って、前記駆動輪7の参考回転数を算出する駆動輪参考回転数算出手段28と、
前記駆動輪回転数検出手段26で検出される前記駆動輪7の回転数を、前記参考回転数に追従させるように、前記発電ブレーキ制御部24をPWM制御してブレーキ作動時間の全体に対する短絡させる時間の割合であるデューティ比を制御するデューティ比制御手段29とを有することを特徴とする。
前記設定された理想のスリップ率は、例えば、乾燥しているアスファフト路面、濡れているアスファフト路面、凍結している路面等の各路面において、車輪のグリップ力が最大となるスリップ率(例えば0.1〜0.2)が設定される。
前記定められた規則は、実験やシミュレーション等により設定される。
The motor drive device for an electric vehicle according to the present invention includes an
In place of the control by the
This power generation
A
Drive wheel rotation speed detection means 26 for detecting the rotation speed of the
Driven wheel rotational speed detection means 27 for detecting the rotational speed of the driven
From the current rotational speed of the driven
The power generation
The set ideal slip ratio is, for example, a slip ratio (for example, 0. 0) that maximizes the grip force of the wheel on each road surface such as a dry asphalt road surface, a wet asphalt road surface, and a frozen road surface. 1 to 0.2) is set.
The predetermined rule is set by experiment, simulation, or the like.
この構成によると、通常走行時において、駆動制御部23が電動モータ3をPWM制御することで、駆動輪7を回転駆動する。駆動輪回転数検出手段26、従動輪回転数検出手段27は、それぞれ駆動輪7、従動輪6の回転数を検出している。
下り坂走行時に運転者がスイッチ4をオンにすると、駆動制御部23から発電ブレーキ制御部24に制御が切り換えられる。発電ブレーキ制御部24における駆動輪参考回転数算出手段28は、検出される従動輪6の現在の回転数と、設定された理想のスリップ率とから、駆動輪7の参考回転数を算出する。
According to this configuration, during normal travel, the
When the driver turns on the
デューティ比制御手段29は、駆動輪回転数検出手段26で検出される駆動輪7の回転数を、前記参考回転数に追従させるように、デューティ比を制御する。このデューティ比は、発電ブレーキ制御部24の作動時間全体に対する短絡させる時間の割合である。前記デューティ比を自律制御することで、駆動輪7の回転数を調整する。下り坂走行時においても、車両を減速し過ぎることなく、発電ブレーキ制御部24により電動モータ3のモータコイル19を短絡させて制動力を発生させる。この場合、ABS等を用いて車両を減速するよりもコスト低減を図れる。したがって、コスト低減を図ったうえで、車輪がロックされることなく車両を減速することができ、且つ、適切な速度で走行することができる。また発電ブレーキ制御部24によると、低速域以下の車速でも所望の制動力を発揮することができる。
The duty ratio control means 29 controls the duty ratio so that the rotation speed of the
前記スイッチ4により、前記発電ブレーキ制御部24に制御が切り換えられると、前記発電ブレーキ制御部24の上位制御手段1は、アクセル指令を無効にする制御を行うようにしても良い。例えば、発電ブレーキ制御部24に制御が切り換えられたときに、アクセル指令を有効にすると、車輪のグリップ力が不所望に低減するおそれがある。この場合、発電ブレーキ制御部24に制御が切り換えられると、上位制御手段1がアクセル指令を無効にする制御を行うことで、フェールセーフを実現することができる。
前記電動モータ3は、インホイールモータ駆動装置11を構成するものとしても良い。
When the control is switched to the power generation
The
この発明の電気自動車のモータ駆動装置は、駆動輪を回転駆動する電動モータと、複数の駆動素子にオンオフ指令を与えて前記電動モータをPWM制御する駆動制御部とを備えた電気自動車のモータ駆動装置において、前記駆動制御部による制御に代えて前記複数の駆動素子にオンオフ指令を与えることにより、前記電動モータのモータコイルを短絡させて制動力を発生させる発電ブレーキ制御部を設け、この発電ブレーキ制御部は、前記駆動制御部から前記発電ブレーキ制御部に制御を切り換えるスイッチと、前記駆動輪の回転数を検出する駆動輪回転数検出手段と、従動輪の回転数を検出する従動輪回転数検出手段と、この従動輪回転数検出手段で検出される前記従動輪の現在の回転数と、設定された理想のスリップ率とから、定められた規則に従って、前記駆動輪の参考回転数を算出する駆動輪参考回転数算出手段と、前記駆動輪回転数検出手段で検出される前記駆動輪の回転数を、前記参考回転数に追従させるように、前記発電ブレーキ制御部の作動時間全体に対する短絡させる時間の割合であるデューティ比を制御するデューティ比制御手段とを有する。このため、コスト低減を図ったうえで、車輪がロックされることなく車両を減速することができ、且つ、適切な速度で走行することができる。 An electric vehicle motor driving apparatus according to the present invention includes: an electric motor that rotationally drives driving wheels; and a motor drive for the electric vehicle that includes a drive control unit that applies an on / off command to a plurality of driving elements to perform PWM control of the electric motor. In the apparatus, a power generation brake control unit that generates a braking force by short-circuiting a motor coil of the electric motor by giving an on / off command to the plurality of drive elements instead of the control by the drive control unit is provided. The control unit includes a switch for switching control from the drive control unit to the power generation brake control unit, drive wheel rotation number detection means for detecting the rotation number of the drive wheel, and driven wheel rotation number for detecting the rotation number of the driven wheel. It is determined from the detection means, the current rotation speed of the driven wheel detected by the driven wheel rotation speed detection means, and the set ideal slip ratio. In accordance with the rules, the drive wheel reference rotation speed calculation means for calculating the reference rotation speed of the drive wheel and the rotation speed of the drive wheel detected by the drive wheel rotation speed detection means are made to follow the reference rotation speed. And a duty ratio control means for controlling a duty ratio which is a ratio of a time for short-circuiting with respect to an entire operation time of the power generation brake control unit. For this reason, it is possible to decelerate the vehicle without locking the wheels and to travel at an appropriate speed after reducing the cost.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図8と共に説明する。図1は、この実施形態に係る電気自動車のモータ駆動装置の概念構成のブロック図である。このモータ駆動装置は、VCU(車両制御ユニット)1と、インバータ装置2と、電動モータ3と、スイッチ4とを有する。VCU1は、車両の全体の統合制御,協調制御をするコンピュータ式の電気制御ユニットであり、「ECU」とも呼ばれる。インバータ装置2は、VCU1から送られた駆動指令に応じ、走行駆動用の各電動モータ3に駆動電流を与える。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of a conceptual configuration of a motor drive device for an electric vehicle according to this embodiment. The motor drive device includes a VCU (vehicle control unit) 1, an
VCU1とインバータ装置2とはコントローラエリアネットワーク(略称:CAN)通信等によって相互に信号伝達可能に接続されている。同図は、左右2輪をそれぞれ電動モータ3で駆動する車両に適用した例である。電動モータ3は、3相の同期モータ、例えば、埋込磁石型同期モータ等からなる。通常走行時には、アクセル操作センサ5から出力されたアクセル操作量を示すトルク指令が、VCU1に入力され、このVCU1から各電動モータ3,3に対するインバータ装置2,2に分配して与えられる。下り坂走行時等において、運転者がスイッチ4をオンにすると、各インバータ装置2は、各電動モータ3のモータコイルを短絡させて制動力を発生させる。
The
図2は、このモータ駆動装置を搭載した電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。この電気自動車は、車体の左右の後輪となる車輪7が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪6が従動輪とされた4輪の自動車である。前輪となる車輪6,6は操舵輪とされている。駆動輪となる車輪7,7は、それぞれ独立の電動モータ3により駆動される。電動モータ3の回転は、減速機10および車輪用軸受9を介して車輪7に伝達される。
FIG. 2 is a block diagram of a conceptual configuration showing, in plan view, an electric vehicle equipped with this motor drive device. This electric vehicle is a four-wheeled vehicle in which the
これら電動モータ3、減速機10、および車輪用軸受9は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ駆動装置11を構成している。インホイールモータ駆動装置11は、電動モータ3が車輪7に近接して設置され、一部または全体が車輪7内に配置される。各車輪6,7には、例えば、電動式または液圧式のブレーキ(図示せず)がそれぞれ設けられている。これら電動式または液圧式のブレーキは、前記モータコイルを短絡させて制動力を発生させる発電ブレーキとは、独立して制動可能に構成される。
The
VCU1はトルク配分手段1aを有する。このトルク配分手段1aは、アクセル操作手段12の出力するアクセル開度の信号と、ブレーキ操作手段13の出力する減速指令と、操舵手段14の出力する旋回指令とから、左右の車輪の電動モータ3,3に与える加速・減速指令をトルク指令値として生成し、各インバータ装置2へ出力する。トルク配分手段1aは、ブレーキ操作手段13の出力する減速指令があったときに、電動モータ3を回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値と、前記ブレーキを動作させる制動トルク指令値とに配分する機能を有する。
The
前記回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値は、例えば、各電動モータ3,3に与える加速・減速指令のトルク指令値を負の指令値として与える。アクセル操作手段12は、アクセルペダルと、このアクセルペダルの動作量を検出するアクセル操作センサ12aとを含む。ブレーキ操作手段13は、ブレーキペダルと、このブレーキペダルの動作量を検出するセンサ13aとを含む。
As the braking torque command value to function as the regenerative brake, for example, the torque command value of the acceleration / deceleration command given to each of the
図3は、この電気自動車のインバータ装置2の概念構成を示すブロック図である。インバータ装置2は、各電動モータ3に対して設けられた電力変換回路部であるパワー回路部15と、このパワー回路部15を制御するモータコントロール部16とを有する。モータコントロール部16は、前記インホイールモータ駆動装置11(図2)に関する各検出値や制御値等の情報をVCU1に出力する機能を有する。
FIG. 3 is a block diagram showing a conceptual configuration of the
パワー回路部15は、バッテリ8の直流電力を電動モータ3の駆動に用いる3相の交流電力に変換するインバータ17と、このインバータ17を制御する手段であるPWMドライバ18とを有する。
インバータ17は、半導体スイッチング素子である複数の駆動素子17a,17bで構成され、これら駆動素子17a,17bのオンオフの組み合わせにより、電動モータ3の3相(U,V,W相)の各相の駆動電流をパルス波形で出力する。
The
The inverter 17 is composed of a plurality of
インバータ17の各駆動素子17a,17bは、バッテリ8に接続された正電圧側回路部と負電圧側回路部との間に並列に接続された3本の各相回路部に、2個ずつ直列に接続されており、各相回路部における2個の駆動素子17a,17b間の部分が、電動モータ3の各相のモータコイル19に接続される。各駆動素子17a,17bには、ダイオードが並列に接続されている。なお、前記正電圧側回路部と前記負電圧側回路部との間には、平滑用のコンデンサによる平滑回路20が設けられている。
Two
PWMドライバ18は、入力された電流指令をパルス幅変調し、各駆動素子17a,17bにオンオフ指令を与える。前記パルス幅変調は、例えば、正弦波駆動する電流出力が得られるように行う。パワー回路部15の弱電回路部であるPWMドライバ18と前記モータコントロール部16とで、インバータ装置2における弱電回路部分である演算部21が構成される。演算部21は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成される。
The PWM driver 18 performs pulse width modulation on the input current command and gives an on / off command to each of the
電動モータ3には、モータロータの角度を検出する角度検出手段22が設けられる。
モータコントロール部16は、前記角度検出手段22で検出される角度に従って、磁極位置に応じた制御を行う駆動制御部23を有する。通常走行時において、駆動制御部23が電動モータ3をPWM制御することで、駆動輪を回転駆動する。この駆動制御部23は、上位制御手段であるVCU1のトルク配分手段1aから与えられるトルク指令値に従い、定められた回路により3相交流の電圧指令値Vu,Vv,Vwを出力する。パワー回路部15は、前記のように駆動制御部23で出力される電圧指令値Vu,Vv,Vwを電力変換してモータ駆動電流Iu,Iv,Iwを出力する。
The
The
この実施形態では、前記駆動制御部23による制御に代えて複数の駆動素子17a,17bにオンオフ指令を与えることにより、電動モータ3のモータコイル19を短絡させて制動力を発生させる発電ブレーキ制御部24を設けている。
図4に示すように、インバータ17が、計6つの駆動素子17a,17bで構成されている場合、正電圧側(図4の上側)の3つの駆動素子17aを全てオフとし、負電圧側(図4の下側)の3つの駆動素子17bを全てオンとすることで、電動モータ3のモータコイル19が短絡した状態となる。なお前記6つの駆動素子17a,17bを全てオフにした場合は、電力の入出は無く、電動モータ3はフリーの状態である。
In this embodiment, instead of the control by the
As shown in FIG. 4, when the inverter 17 is composed of a total of six
図5は、発電ブレーキ制御部24の構成を示すブロック図である。
発電ブレーキ制御部24は、スイッチ4と、短絡電流制御手段25とを有する。スイッチ4は、駆動制御部23から発電ブレーキ制御部24に制御を切り換えるスイッチであり、運転者により切り換え可能である。なお、スイッチ4はジャイロセンサ等で車両姿勢を感知するものによって自動に切り換えるものであっても良い。スイッチ4により前記発電ブレーキ制御部24に制御が切り換えられると、VCU1はアクセル指令を無効にする制御を行う。短絡電流制御手段25は、インバータ17(図4)が短絡接続状態になっている場合の、電動モータ3の短絡電流を制御する手段である。短絡電流制御手段25は、PWM駆動により電流制御するものであり、具体的には、前記駆動制御部23を用いて短絡電流の制御を行う。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the power generation
The power generation
この短絡電流のPWM駆動による電流制御は、インバータ17(図3)の接続形態を、図4の短絡接続形態とし、オン状態とする負電圧側の3つの駆動素子17bを同時にオンオフするようにし、そのオン時間を与えるパルス幅を制御することで行う。
図5に示すように、短絡電流制御手段25は、駆動輪回転数検出手段26と、従動輪回転数検出手段27と、駆動輪参考回転数算出手段28と、デューティ比制御手段29とを有する。
In the current control by PWM driving of the short-circuit current, the connection form of the inverter 17 (FIG. 3) is changed to the short-circuit connection form of FIG. 4, and the three
As shown in FIG. 5, the short-circuit
駆動輪回転数検出手段26は、例えば、角度検出手段22から駆動輪7の回転数を常時検出する。従動輪回転数検出手段27は、従動輪6の回転数を常時検出する。例えば、従動輪6を回転支持する車輪用軸受等に回転センサ30を設け、この回転センサ30の検出値から従動輪6の回転数を検出する。
The drive wheel rotation speed detection means 26 always detects the rotation speed of the
駆動輪参考回転数算出手段28は、従動輪回転数検出手段27で検出される従動輪6の現在の回転数と、設定された理想のスリップ率λminとから、定められた規則に従って、駆動輪7の参考回転数を算出する。
図6は、各種路面のスリップ率と駆動力の関係を示す図である。路面に対する車輪のスリップ率λは、乾燥しているアスファルト路面、濡れているアスファルト路面、および凍結している路面のいずれであっても、λ=0.1〜0.2の間に最小となる値、すなわちグリップ力が最大となる値が存在する。したがって、λ=0.1〜0.2を理想のスリップ率λminとして、駆動輪の参考回転数Nmaxを、次式に従って算出する。
The drive wheel reference rotation speed calculation means 28 is a drive wheel according to a predetermined rule from the current rotation speed of the driven
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the slip ratio of various road surfaces and the driving force. The slip ratio λ of the wheel with respect to the road surface is minimum between λ = 0.1 and 0.2 regardless of whether it is a dry asphalt road surface, a wet asphalt road surface, or a frozen road surface. There is a value, that is, a value that maximizes the gripping force. Accordingly, the reference rotational speed Nmax of the drive wheel is calculated according to the following equation, with λ = 0.1 to 0.2 being an ideal slip ratio λmin.
(Nmax−N1)/N1=λmin
ただし、N1:従動輪の回転数
図5に示すように、デューティ比制御手段29は、検出される駆動輪7の回転数を、前記参考回転数に追従させるようにデューティ比を可変制御する。このデューティ比は、発電ブレーキ制御部24の作動時間全体に対する短絡させる時間の割合である。
(Nmax−N1) / N1 = λmin
However, N1: rotational speed of the driven wheel As shown in FIG. 5, the duty ratio control means 29 variably controls the duty ratio so that the detected rotational speed of the
図7は、このモータ駆動装置における駆動制御部および発電ブレーキ制御部の制御ループを示すブロック図である。
通常走行時においては、同図7の下部の制御ループに示すように、アクセル操作量を示すアクセルトルク指令が、VCU1(図1)に入力され、このVCU1(図1)から各インバータ装置2(図1)に与えられる。アクセルトルク指令は各インバータ装置2(図1)にて電流指令に変換される。各インバータ装置2における駆動制御部23(図3)は、PID制御器31aを用いて電動モータに流す電流を電流検出手段から得て電流フィードバック制御を行う。PID制御器31aで演算された電流指令をパルス幅変調し、各駆動素子に、例えば、デューティ比50%でオンオフ指令を与えることで電動モータ3が回転駆動される。よって駆動輪を回転駆動し得る。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a control loop of a drive control unit and a power generation brake control unit in the motor drive device.
During normal travel, as shown in the lower control loop of FIG. 7, an accelerator torque command indicating the accelerator operation amount is input to VCU1 (FIG. 1), and each inverter device 2 ( Is given in FIG. The accelerator torque command is converted into a current command by each inverter device 2 (FIG. 1). The drive control part 23 (FIG. 3) in each
下り坂走行時において、運転者が前記スイッチ4(図5)をオンにすると、図7の点線枠で囲まれた発電ブレーキ制御部による制御ループに切り換えられる。この発電ブレーキ制御ループにおいて、従動輪の回転数を回転センサ30(図5)により検出する。また駆動輪回転数検出手段は、電動モータ3に設けられた角度検出手段22から駆動輪の回転数を常時検出する。
When the driver turns on the switch 4 (FIG. 5) during downhill travel, the control loop is switched to the power generation brake control unit surrounded by the dotted line frame in FIG. In this power generation brake control loop, the rotation speed of the driven wheel is detected by the rotation sensor 30 (FIG. 5). Further, the drive wheel rotation speed detection means always detects the rotation speed of the drive wheel from the angle detection means 22 provided in the
検出された駆動輪の回転数と従動輪の回転数とから現在のスリップ率を計算し、各インバータ装置2(図1)における発電ブレーキ制御部24(図5)は、PID制御器31bを用いて、駆動輪の回転数を前記参考回転数Nmaxに追従させるように(すなわち現在のスリップ率が理想のスリップ率λminに追従するように)、デューティ比を可変制御する。
The current slip ratio is calculated from the detected rotational speed of the driving wheel and the rotational speed of the driven wheel, and the power generation brake control unit 24 (FIG. 5) in each inverter device 2 (FIG. 1) uses the
例えば、下り坂の斜面が急峻な場合には、デューティ比100%で前記負電圧側の駆動素子が全てオンになり、駆動輪の回転数を最大限減速させる。例えば、下り坂の斜面が緩やかな角度の場合、デューティ比0%で前記負電圧側の駆動素子が全てオフになり、電動モータ3はフリーの状態となり、下り坂を走行している車両は、重力加速度により適切な車速で走行する。このように発電ブレーキを用いることで、車両が例えば低μ路の下り坂を走行するときに、車輪がロックすることなく適切な車速で走行し得る。
For example, when the slope of the downhill is steep, all the driving elements on the negative voltage side are turned on with a duty ratio of 100%, and the rotational speed of the driving wheel is reduced to the maximum. For example, when the slope of the downhill is a gentle angle, all the driving elements on the negative voltage side are turned off at a duty ratio of 0%, the
図8は、このモータ駆動装置の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。図3,図4,図5も適宜参照しつつ説明する。本処理開始後、発電ブレーキ制御部24は、スイッチ4がオンか否かを判断し(ステップS1)、オンではないとの判断で(ステップS1:NO)、アクセル指令を有効にする(ステップS2)。その後リターンする。
スイッチオンとの判断で(ステップS1:YES)、VCU1は、アクセル指令を無効にする制御を行う(ステップS3)。
FIG. 8 is a flowchart showing a control algorithm of the motor drive device. This will be described with reference to FIGS. 3, 4 and 5 as appropriate. After the start of this process, the power generation
If it is determined that the switch is on (step S1: YES), the
次に、インバータ装置2の駆動輪回転数検出手段26が駆動輪7の回転数を検出し(ステップS4)、従動輪回転数検出手段27が従動輪6の回転数を検出する(ステップS5)。発電ブレーキ制御部24は、検出された駆動輪7の回転数と従動輪6の回転数とから現在のスリップ率を計算し(ステップS6)、発電ブレーキ制御部24は、PID制御により、現在のスリップ率が理想のスリップ率λminに追従するように、デューティ比を可変制御する(ステップS7)。その後リターンする。
Next, the drive wheel rotation speed detection means 26 of the
以上説明したモータ駆動装置によると、例えば、下り坂走行時に運転者がスイッチ4をオンにすると、駆動制御部23から発電ブレーキ制御部24に制御が切り換えられる。発電ブレーキ制御部24における駆動輪参考回転数算出手段28は、検出される従動輪6の現在の回転数と、設定された理想のスリップ率λminとから、駆動輪7の参考回転数を算出する。
According to the motor drive apparatus described above, for example, when the driver turns on the
デューティ比制御手段29は、駆動輪回転数検出手段26で検出される駆動輪7の回転数を、前記参考回転数に追従させるように、デューティ比を制御する。このデューティ比は、発電ブレーキ制御部24の作動時間全体に対する短絡させる時間の割合である。前記デューティ比を自律制御することで、駆動輪7の回転数を調整する。下り坂走行時においても、車両を減速し過ぎることなく、発電ブレーキ制御部24により電動モータ3のモータコイル19を短絡させて制動力を発生させる。この場合、ABS等を用いて車両を減速するよりもコスト低減を図れる。したがって、コスト低減を図ったうえで、車輪がロックされることなく車両を減速することができ、且つ、適切な速度で走行することができる。
The duty ratio control means 29 controls the duty ratio so that the rotation speed of the
スイッチ4により、発電ブレーキ制御部24に制御が切り換えられると、発電ブレーキ制御部24の上位制御手段であるVCU1は、アクセル指令を無効にする制御を行う。例えば、発電ブレーキ制御部24に制御が切り換えられたときに、アクセル指令を有効にすると、車輪のグリップ力が不所望に低減するおそれがある。この場合、発電ブレーキ制御部24に制御が切り換えられると、VCU1がアクセル指令を無効にする制御を行うことで、フェールセーフを実現することができる。
When the control is switched to the power generation
この実施形態に係る車輪用駆動装置においては、インホイールモータ駆動装置を採用した例を示したが、これに限ることなく、オンボードタイプであっても良い。また車輪用駆動装置における減速機は、例えば、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、2軸並行減速機、その他の減速機を適用可能であり、また、減速機を採用しない、所謂ダイレクトモータタイプであってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念である。 In the wheel drive device according to this embodiment, an example in which the in-wheel motor drive device is adopted has been shown, but the present invention is not limited to this, and an on-board type may be used. In addition, as the speed reducer in the wheel drive device, for example, a cycloid type speed reducer, a planetary speed reducer, a two-axis parallel speed reducer, and other speed reducers can be applied, and a so-called direct motor type that does not employ a speed reducer. It may be. In the present specification, “electric vehicle” is a concept including all vehicles that obtain driving force from electric power.
3…電動モータ
4…スイッチ
6…従動輪
7…駆動輪
11…インホイールモータ駆動装置
17a,17b…駆動素子
19…モータコイル
23…駆動制御部
24…発電ブレーキ制御部
26…駆動輪回転数検出手段
27…従動輪回転数検出手段
28…駆動輪参考回転数算出手段
29…デューティ比制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記駆動制御部による制御に代えて前記複数の駆動素子にオンオフ指令を与えることにより、前記電動モータのモータコイルを短絡させて制動力を発生させる発電ブレーキ制御部を設け、
この発電ブレーキ制御部は、
前記駆動制御部から前記発電ブレーキ制御部に制御を切り換えるスイッチと、
前記駆動輪の回転数を検出する駆動輪回転数検出手段と、
従動輪の回転数を検出する従動輪回転数検出手段と、
この従動輪回転数検出手段で検出される前記従動輪の現在の回転数と、設定された理想のスリップ率とから、定められた規則に従って、前記駆動輪の参考回転数を算出する駆動輪参考回転数算出手段と、
前記駆動輪回転数検出手段で検出される前記駆動輪の回転数を、前記参考回転数に追従させるように、前記発電ブレーキ制御部をPWM制御してブレーキ作動時間の全体に対する短絡させる時間の割合であるデューティ比を制御するデューティ比制御手段と、
を有することを特徴とする電気自動車のモータ駆動装置。 In an electric vehicle motor drive device comprising: an electric motor that rotationally drives a drive wheel; and a drive control unit that PWM-controls the electric motor by giving an on / off command to a plurality of drive elements.
A power generation brake control unit that generates a braking force by short-circuiting the motor coil of the electric motor by providing an on / off command to the plurality of drive elements instead of the control by the drive control unit,
This power generation brake control unit
A switch for switching control from the drive control unit to the power generation brake control unit;
Drive wheel rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the drive wheel;
Driven wheel rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the driven wheel;
A drive wheel reference that calculates a reference rotation speed of the drive wheel according to a predetermined rule from the current rotation speed of the driven wheel detected by the driven wheel rotation speed detection means and a set ideal slip ratio. A rotation speed calculating means;
Percentage of time for which the power generation brake control unit is PWM-controlled to short-circuit the entire brake operation time so that the rotation speed of the drive wheel detected by the drive wheel rotation speed detection means follows the reference rotation speed Duty ratio control means for controlling the duty ratio,
An electric vehicle motor drive device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014008262A JP2015139239A (en) | 2014-01-21 | 2014-01-21 | Motor drive device of electric vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014008262A JP2015139239A (en) | 2014-01-21 | 2014-01-21 | Motor drive device of electric vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2015139239A true JP2015139239A (en) | 2015-07-30 |
Family
ID=53769928
Family Applications (1)
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JP2014008262A Pending JP2015139239A (en) | 2014-01-21 | 2014-01-21 | Motor drive device of electric vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2015139239A (en) |
-
2014
- 2014-01-21 JP JP2014008262A patent/JP2015139239A/en active Pending
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