JP2023160105A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸の回転数が互いに拘束された複数のモータの出力の不一致を抑制することが可能となる電動車両を提供する。【解決手段】電動車両は、第１及び第２モータと、第１及び第２モータの出力軸の回転数が互いに拘束された状態で第１及び第２モータの駆動力を合流させる駆動力合流部と、第１モータの回転数を検出する第１回転数センサ１３と、目標回転数に基づいて回転数指令信号を生成する主制御部と、第１及び第２モータのそれぞれに対応させて設けられた第１及び第２モータドライバ２０，３０と、を備える。主制御部は、第１モータドライバ２０に回転数指令信号を送信し、第２モータドライバ３０には回転数指令信号を送信しない。第２モータドライバ３０は、第１モータドライバ２０で受信された回転数指令信号の処理結果に基づいて、第２モータに送信するための第２モータ指令信号を生成する。【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両に関する。

従来、電動車両に関する技術として、例えば特許文献１に記載の車両が知られている。特許文献１の車両は、バッテリ駆動の車両であって、バッテリの出力電圧を交流電圧に変換する直交変換回路と、バッテリに対して並列に接続され、直交変換回路から電圧が供給される２個の交流モータと、２個の交流モータの出力軸と係合し、２個の交流モータから得られる駆動力を車輪に伝達する駆動力伝達部材と、を備えている。直交変換回路は、２個の交流モータのそれぞれに対応させて設けられている。交流モータの少なくとも一方に、交流モータの回転数を検出する検出手段が設けられている。

特開２００１－３２７００４号公報

上記従来技術では、制御手段は、２個の交流モータの回転数が目標速度となるような共通の回転数制御信号を生成する。制御手段は、生成した共通の回転数制御信号を、２つの直交変換回路それぞれに入力する。ここで、回転数制御処理の際に生じ得る微小な遅延、又は、制御手段と直交変換回路との通信遅延の影響により、２個の交流モータの実際に出力される出力が一致しないことがあり得る。２個の交流モータの出力が一致しない場合、２個の交流モータが駆動力伝達部材により連結されているため、出力の小さい方の交流モータが出力の大きい方の交流モータの負荷となる。その結果、余分な発熱が生じ、交流モータの効率が悪化するおそれがある。

本発明は、出力軸の回転数が互いに拘束された複数のモータの出力の不一致を抑制することが可能となる電動車両を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電動車両は、複数のモータと、複数のモータの出力軸の回転数が互いに拘束された状態で複数のモータの駆動力を合流させる駆動力合流部と、複数のモータのうちの何れか１つである対象モータの回転数を検出する回転検出部と、目標回転数に基づいて回転数指令信号を生成する主制御部と、複数のモータのそれぞれに対応させて設けられ、対応するモータにモータ指令信号を送信する複数の指令部と、を備え、主制御部は、対象モータに対応する指令部である第１指令部に回転数指令信号を送信し、対象モータ以外のモータに対応する指令部である第２指令部には回転数指令信号を送信せず、第２指令部は、第１指令部で受信された回転数指令信号の処理結果に基づいて、当該第２指令部に対応するモータに送信するための第２モータ指令信号を生成する。

本発明の一態様に係る電動車両では、第１指令部には、主制御部から回転数指令信号が送信される一方、第２指令部には、主制御部から回転数指令信号が送信されない。ここで、仮に、第１指令部と第２指令部とにそれぞれ別個独立に主制御部から回転数指令信号が送信されて、それぞれ別個独立に回転数指令信号の処理を行うと、回転数指令信号の処理結果が得られるまでに演算誤差が蓄積することがある。このような場合と比べて、第２指令部は、第１指令部で受信された回転数指令信号の処理結果に基づいて第２モータ指令信号を生成するため、演算誤差の影響を受けて複数のモータの出力が一致しなくなることを回避することができる。したがって、本発明の一態様に係る電動車両によれば、出力軸の回転数が互いに拘束された複数のモータの出力の不一致を抑制することが可能となる。

一実施形態において、第１指令部は、受信した回転数指令信号に基づいてトルク指令信号を生成し、生成したトルク指令信号に基づいて、対象モータに送信するための第１モータ指令信号を生成し、生成したトルク指令信号を第２指令部に送信し、第２指令部は、第１指令部から受信したトルク指令信号に基づいて、第２モータ指令信号を生成してもよい。この場合、複数のモータによって出力されるトルクが等しくなるように、第１モータ指令信号と第２モータ指令信号とを生成することができる。

一実施形態において、複数のモータには、回転検出部がそれぞれ設けられており、主制御部は、対象モータの回転検出部が故障した場合、故障した回転検出部が設けられていない複数のモータのうちの何れか１つを新たな対象モータとし、当該新たな対象モータに対応する新たな第１指令部に回転数指令信号を送信し、当該新たな対象モータ以外のモータに対応する新たな第２指令部には回転数指令信号を送信しなくてもよい。この場合、対象モータとしていたモータの回転検出部が故障したとしても、引き続き、複数のモータの出力が一致しなくなることを回避することができる。

本発明によれば、出力軸の回転数が互いに拘束された複数のモータの出力の不一致を抑制することが可能となる。

一実施形態に係る電動車両を示す概略構成図である。 図１の各モータドライバの機能的構成を示すブロック図である。 図１の第１モータドライバの処理の一例を示すフローチャートである。 図１の第２モータドライバの処理の一例を示すフローチャートである。 比較例に係る電動車両の各モータドライバの機能的構成を示す概略構成図である。 図５の電動車両の動作シミュレーションを例示する図である。 図６の立ち上がり部分の拡大図である。 図２から対象モータを異ならせた変形例を示すブロック図である。 図２の第２モータドライバの変形例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

図１は、一実施形態に係る電動車両を示す概略構成図である。電動車両１０は、例えばフォークリフト等の産業車両である。電動車両１０は、第１モータ１及び第２モータ２を備えている。第１モータ１及び第２モータ２は、例えば、三相交流で動作する誘導モータである。第１モータ１及び第２モータ２は、例えば同じ種類のモータである。

第１モータ１及び第２モータ２では、出力軸３，４の回転数が互いに拘束された状態とされている。具体的には、図１に示されるように、第１モータ１の出力軸３に取り付けられた歯車５と、第２モータ２の出力軸４に取り付けられた歯車６とは、共通の歯車７に噛み合っている。歯車５，６の歯数は等しい。第１モータ１及び第２モータ２の駆動力は、歯車５，６及び歯車７によって合流し、伝達軸８を介して走行負荷Ｌ（例えば電動車両１０の車輪）に伝達される。出力軸３，４、歯車５，６、歯車７及び伝達軸８は、駆動力合流部９を構成する。駆動力合流部９は、第１モータ１及び第２モータ２の出力軸３，４の回転数が互いに拘束された状態で第１モータ１及び第２モータ２の駆動力を合流させる。駆動力合流部９は、例えばギアボックスである。このように、第１モータ１及び第２モータ２は、物理的には、歯車７を介して等しい回転数となるように構成されている。第１モータ１及び第２モータ２は、いわゆる直結状態である。

図２は、図１の各モータドライバの機能的構成を示すブロック図である。図１及び図２に示されるように、電動車両１０は、バッテリ１１と、主制御部１２と、第１回転数センサ（回転検出部）１３と、第２回転数センサ（回転検出部）１４と、第１モータドライバ（指令部）２０と、第２モータドライバ（指令部）３０と、を備えている。

バッテリ１１は、第１モータ１及び第２モータ２を駆動させる直流電源である。バッテリ１１は、例えば鉛蓄電池であってもよく、リチウム電池であってもよい。バッテリ１１の出力端子には、第１モータドライバ２０及び第２モータドライバ３０が並列に接続されている。第１モータ１及び第２モータ２は、バッテリ１１に対して並列に接続されている。

主制御部１２は、例えばマイクロコンピュータを含んで構成されるコントローラであり、電動車両１０を統括的に制御する。主制御部１２は、例えば、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。主制御部１２では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。主制御部１２は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

主制御部１２は、目標回転数を算出する。目標回転数は、電動車両１０の目標車速に対応する第１モータ１及び第２モータ２の回転数である。主制御部１２は、例えば、電動車両１０のアクセルペダル（不図示）の操作量に応じて目標車速を算出する。

主制御部１２は、目標回転数に基づいて回転数指令信号を生成する。回転数指令信号は、第１モータ１及び第２モータ２の回転数を目標回転数に近付ける回転数制御を行うための第１モータドライバ２０又は第２モータドライバ３０への指令信号である。

主制御部１２は、対象モータに対応する指令部である第１指令部に回転数指令信号を送信し、対象モータ以外のモータに対応する指令部である第２指令部には回転数指令信号を送信しない。対象モータとは、複数のモータ（ここでは第１モータ１及び第２モータ２）のうちの何れか１つであって、主制御部１２からの回転数指令信号を用いて回転数制御が行われるモータである。図２の例では、対象モータは、第１モータ１であり、対象モータに対応する指令部である第１指令部は、第１モータドライバ２０である。対象モータ以外のモータに対応する指令部である第２指令部は、第２モータドライバ３０である。

第１モータ１には、第１回転数センサ１３が取り付けられている。第１モータ１及び第１モータドライバ２０のインバータには、温度センサ（不図示）が取り付けられていてもよい。第１モータ１の第１回転数センサ１３は、第１モータドライバ２０に接続されており、検出信号を第１モータドライバ２０に送信する。第２モータ２には、第２回転数センサ１４が取り付けられている。第２モータ２及び第２モータドライバ３０のインバータには、温度センサ（不図示）が取り付けられていてもよい。第２モータ２の第２回転数センサ１４は、第２モータドライバ３０に接続されており、検出信号を第２モータドライバ３０に送信する。第１回転数センサ１３及び第２回転数センサ１４としては、例えば、光学式のエンコーダ、磁気センサを使用した回転数計等の公知のセンサを用いることができる。

第１モータドライバ２０及び第２モータドライバ３０は、例えばマイクロコンピュータを含んで構成されるコントローラ、及び、第１モータ１及び第２モータ２をそれぞれ駆動するインバータを含む。第１モータドライバ２０の出力端子には第１モータ１の電源端子が接続されている（例えばＵ，Ｖ，Ｗ端子）。第１モータドライバ２０は、第１モータ１に対応させて設けられており、第１モータ１にモータ指令信号を送信する。第２モータドライバ３０の出力端子には第２モータ２の電源端子が接続されている。第２モータドライバ３０は、第２モータ２に対応させて設けられており、第２モータ２にモータ指令信号を送信する。すなわち、第１モータドライバ２０及び第２モータドライバ３０は、対応する第１モータ１及び第２モータ２にモータ指令信号を送信する複数の指令部である。

本実施形態では、第１モータ１及び第２モータ２のうち一方の回転数（図２の例では、第１回転数センサ１３で検出した第１モータ１の回転数）を用いて、検出した回転数を目標回転数に近付ける回転数制御が行われる。図２の例では、第１モータ１が対象モータであり、第１回転数センサ１３が対象モータの回転数を検出する回転検出部として機能する。図２の例では、第１モータ１については回転数制御を行い、第２モータ２については出力トルクを第１モータ１と等しくするトルク制御が組み合わせられる（詳しくは後述）。

第１モータドライバ２０は、機能的構成として、第１回転数制御部２１、第１電流算出部２２、第１出力制限部２３、及び、第１電圧出力部２４を含む。第２モータドライバ３０は、機能的構成として、第２回転数制御部３１、第２電流算出部３２、第２出力制限部３３、及び、第２電圧出力部３４を含む。

第１回転数制御部２１は、例えば、主制御部１２からＣＡＮ通信回路を介して回転数指令を受信する。第１回転数制御部２１は、第１回転数センサ１３の検出結果に基づいて、第１回転数を取得する。

第１回転数制御部２１は、受信した回転数指令信号に基づいてトルク指令信号を生成する。ここでのトルク指令信号は、回転数制御によって生成される出力指令を意味し、トルク値として算出される。第１回転数制御部２１は、第１回転数センサ１３で検出した第１モータ１（ここでの対象モータ）の第１回転数を目標回転数に近付ける回転数制御を行うように、例えば、第１回転数と目標回転数との偏差に応じた出力に相当する出力指令を算出する。なお、図２の例では、第２モータドライバ３０には、主制御部１２から回転数指令は送信されていない。そのため、第２回転数制御部３１は、第１回転数制御部２１と同様の機能を有しているが、出力指令を算出しない。

第１電流算出部２２は、第１回転数制御部２１で生成したトルク指令信号に基づいて、電流指令を算出する。第１電流算出部２２は、例えば、出力指令に対応するトルクを第１モータ１に出力させるように、第１回転数制御部２１で算出された出力指令に相当する電流値に換算し、電流指令を算出する。なお、図２の例では、第２モータドライバ３０では、第２回転数制御部３１で出力指令が生成されていない。第２電流算出部３２は、第１電流算出部２２と同様の機能を有しているが、電流指令を算出しない。

第１出力制限部２３は、第１モータ１の温度センサの検出結果に基づいて、第１モータ１を保護するための第１出力制限を実施してもよい。第１出力制限部２３は、例えば、第１モータ１又はインバータが過熱状態である場合には第１出力制限として所定の制限電流値で制限した電流指令を出力する。第１出力制限部２３は、例えば、第１モータ１が過熱状態ではない場合には電流指令を制限せずそのまま出力する。

第１電圧出力部２４は、第１モータ１（ここでの対象モータ）に送信するための第１モータ指令信号を生成する。第１モータ指令信号は、第１モータ１を力行するための第１電圧の指令信号である。第１電圧出力部２４は、第１モータ指令信号として、例えば、第１出力制限部２３からの電流指令と第１回転数とに基づいて、例えばインバータの複数のＭＯＳＦＥＴをオン又はオフすることで、三相交流の正弦波として所定の位相を有する第１電圧を算出する。第１電圧出力部２４は、算出した第１電圧を第１モータ１に出力指令する。

ここで、第１モータドライバ２０は、生成したトルク指令信号を第２モータドライバ３０に送信する。生成したトルク指令信号は、第１回転数制御部２１の回転数制御の処理結果を意味し、第１回転数制御部２１よりも処理の流れの下流側の指令信号であればよい。図２の例では、第１モータドライバ２０は、第１電流算出部２２により算出された電流指令を第２モータドライバ３０へ送信する。第２モータドライバ３０に送信されるトルク指令信号は、一例として、第１電流算出部２２で算出された電流指令である。

第２出力制限部３３は、第２モータ２の温度センサの検出結果に基づいて、第２モータ２を保護するための第２出力制限を実施してもよい。第２出力制限部３３は、例えば、第２モータ２又はインバータが過熱状態である場合には第２出力制限として所定の制限電流値で制限した電流指令を出力する。第２出力制限部３３は、例えば、第２モータ２が過熱状態ではない場合には電流指令を制限せずそのまま出力する。

第２モータドライバ３０は、主制御部１２から送信され第１モータドライバ２０で受信された回転数指令信号の処理結果に基づいて、当該第２モータドライバ３０に対応する第２モータ２に送信するための第２モータ指令信号を生成する。第２モータドライバ３０は、第１モータドライバ２０から受信したトルク指令信号に基づいて、第２モータ指令信号を生成する。第２モータ指令信号は、第２モータ２を力行するための第２電圧の指令信号である。第２電圧出力部３４は、第２モータ指令信号として、例えば、第２出力制限部３３からの電流指令と第２回転数とに基づいて、例えばインバータの複数のＭＯＳＦＥＴをオン又はオフすることで、三相交流の正弦波として所定の位相を有する第２電圧を算出する。第２電圧出力部３４は、算出した第２電圧を第２モータ２に出力指令する。なお、第２電圧出力部３４は、第２回転数センサ１４の検出結果に基づいて、第２回転数を取得してもよい。

以上のような構成により、第２モータ２については、出力トルクを第１モータ１と等しくするトルク制御が組み合わせられていることとなる。これにより、第１モータ１と第２モータ２との出力の一致が図られ、演算誤差の影響を受けて第１モータ１及び第２モータ２の出力が一致しなくなることが回避される。

［モータドライバの処理の一例］
次に、各モータドライバの処理の一例について説明する。図３は、図１の第１モータドライバの処理の一例を示すフローチャートである。図３に示される処理は、例えば、電動車両１０の運転中において、所定の演算周期ごとに繰り返し実行される。

図３に示されるように、第１モータドライバ２０は、Ｓ１１において、第１回転数制御部２１により、回転数指令の受信を行う。第１回転数制御部２１は、例えば、主制御部１２から送信された回転数指令をＣＡＮ通信回路を介して受信する。ここで、第２モータドライバ３０においては、主制御部１２から回転数指令は送信されない。

第１モータドライバ２０は、Ｓ１２において、第１回転数制御部２１により、第１回転数の取得を行う。第１回転数制御部２１は、第１回転数センサ１３の検出結果に基づいて、第１回転数を取得する。ここで、第２モータドライバ３０においては、第２回転数制御部３１によって第１回転数及び第２回転数は取得されない。

第１モータドライバ２０は、Ｓ１３において、第１回転数制御部２１により、回転数制御による出力指令の算出を行う。第１回転数制御部２１は、第１回転数センサ１３で検出した第１モータ１（ここでの対象モータ）の第１回転数を目標回転数に近付ける回転数制御を行うように、例えば、第１回転数と目標回転数との偏差に応じた出力に相当する出力指令を算出する。

第１モータドライバ２０は、Ｓ１４において、第１電流算出部２２により、電流指令の算出を行う。第１電流算出部２２は、例えば、出力指令に対応するトルクを第１モータ１に出力させるように、第１回転数制御部２１で算出された出力指令に相当する電流値の電流指令を算出する。

第１モータドライバ２０は、Ｓ１５において、第２モータドライバ３０への電流指令の送信を行う。第１モータドライバ２０は、例えば、今回の図３の処理で第１電流算出部２２により算出された最新の電流指令を第２モータドライバ３０へ送信する。

第１モータドライバ２０は、Ｓ１６において、第１出力制限部２３により、第１出力制限の実施を行う。第１出力制限部２３は、例えば、第１モータ１の温度センサの検出結果に基づいて、第１モータ１又はインバータが過熱状態である場合には第１出力制限として所定の制限電流値で制限した電流指令を出力し、第１モータ１が過熱状態ではない場合には電流指令を制限せずそのまま出力する。

第１モータドライバ２０は、Ｓ１７において、第１電圧出力部２４により、第１電圧の出力指令を行う。第１電圧出力部２４は、例えば、第１出力制限部２３からの電流指令と第１回転数とに基づいて、三相交流の正弦波として所定の位相を有する第１電圧を算出する。第１電圧出力部２４は、算出した第１電圧を第１モータ１に出力指令する。その後、第１モータドライバ２０は、図３の処理を終了する。

図４は、図１の第２モータドライバの処理の一例を示すフローチャートである。図４に示される処理は、例えば、電動車両１０の運転中において、所定の演算周期ごとに繰り返し実行される。

図４に示されるように、第２モータドライバ３０は、Ｓ２１において、第１モータドライバ２０からの電流指令の受信を行う。第２モータドライバ３０は、例えば、今回の図３の処理で第１モータドライバ２０の第１電流算出部２２により算出された最新の電流指令を第１モータドライバ２０から受信する。

第２モータドライバ３０は、Ｓ２２において、第２出力制限部３３により、第２出力制限の実施を行う。第２出力制限部３３は、例えば、第２モータ２の温度センサの検出結果に基づいて、第２モータ２又はインバータが過熱状態である場合には第２出力制限として所定の制限電流値で制限した電流指令を出力し、第２モータ２が過熱状態ではない場合には電流指令を制限せずそのまま出力する。

第２モータドライバ３０は、Ｓ２３において、第２電圧出力部３４により、第２回転数の取得を行う。第２電圧出力部３４は、例えば、第２回転数センサ１４の検出結果に基づいて、第２回転数を取得する。

第２モータドライバ３０は、Ｓ２４において、第２電圧出力部３４により、第２電圧の出力指令を行う。第２電圧出力部３４は、例えば、第２出力制限部３３からの電流指令と第２回転数とに基づいて、三相交流の正弦波として所定の位相を有する第２電圧を算出する。第２電圧出力部３４は、算出した第２電圧を第２モータ２に出力指令する。その後、第２モータドライバ３０は、図４の処理を終了する。

［電動車両１０の作用効果］
図５は、比較例に係る電動車両の各モータドライバの機能的構成を示す概略構成図である。図５に示されるように、比較例に係る電動車両では、第１モータドライバ１２０と第２モータドライバ１３０とにそれぞれ別個独立に主制御部１２から回転数指令信号が送信されている。第１モータドライバ１２０は、基本的に第１モータドライバ２０と同様に構成されている。ただし、第１回転数制御部１２１、第１電流算出部１２２、第１出力制限部１２３、及び、第１電圧出力部１２４のいずれかが出力した指令信号を第２モータドライバ１３０に送信しない点で、第１モータドライバ２０と異なっている。第２モータドライバ１３０は、基本的に第２モータドライバ３０と同様に構成されている。ただし、第２回転数制御部１３１が、主制御部１２からＣＡＮ通信回路を介して回転数指令を受信してトルク指令信号を生成する点で、第２モータドライバ３０と異なっている。

第１モータドライバ１２０及び第２モータドライバ１３０は、それぞれ別個独立に回転数指令信号の処理を行う。このような構成の場合、回転数指令信号の処理結果である出力指令が得られるまでに、演算誤差が蓄積することがある。

演算誤差は、各モータドライバが受信する回転数指令を用いた回転数制御処理の際に生じ得る微小な遅延（例えば、主制御部１２からのＣＡＮ通信周期のバラツキに起因する受信するタイミングの遅延）によって生じ得る。演算誤差は、各モータドライバが認識する回転数の微小な違い（例えば、各回転数センサそのもののバラツキに起因する回転数自体の違い、或いは、演算誤差は、演算周期バラツキ等に起因して各回転数センサからのパルス信号をカウントアップする際の積算周期がバラつくことで生じる認識回転数の違い）によって生じ得る。このような内部演算誤差も一因であるため、仮に、第１回転数センサ１３の第１回転数を第１回転数制御部２１及び第２回転数制御部３１に入力したとしても、演算誤差は生じ得る。結果として、演算誤差の蓄積の影響により、第１モータ１及び第２モータ２の実際に出力される出力が一致しないことがあり得る。

第１モータ１及び第２モータ２の実際に出力される出力が一致しない場合、第１モータ１及び第２モータ２では、余分な発熱が生じ、モータの効率が悪化するおそれがある。例えば、第１モータドライバ１２０は、第１モータ１に対する第２モータ２の出力の不一致を外乱として受けながら、第１回転数が目標回転数となるような出力指令を第１回転数制御部１２１によって算出する。第２モータドライバ１３０は、第２モータ２に対する第１モータ１の出力の不一致を外乱として受けながら、第２回転数が目標回転数となるような出力指令を第２回転数制御部１３１によって算出する。つまり、比較例に係る電動車両では、回転数制御は、第１モータ１及び第２モータ２の出力の不一致そのものをフィードバックするようには構成されていない。そのため、第１モータ１及び第２モータ２の出力の不一致そのものが縮小されるのではなく、出力の不一致を維持したままで回転数制御が行われることがあり得る。

具体的には、図６は、図５の電動車両の動作シミュレーションを例示する図である。図７は、図６の立ち上がり部分の拡大図である。図６及び図７の横軸は時間であり、縦軸は、トルク、電流、及び回転数である。図６及び図７において、「回転数指令」は、主制御部１２からの回転数指令である。「内部回転数指令」は、各モータドライバの回転数制御で処理する際の目標回転数である。内部回転数指令は、例えば、主制御部１２からの受信した回転数指令に所定のフィルタ処理等を施されたものであってもよい。「第１回転数」は、第１回転数センサ１３の検出結果に基づく第１モータ１の回転数である。「第２回転数」は、第２回転数センサ１４の検出結果に基づく第２モータ２の回転数である。「トルク１」は、第１モータ１の出力トルクである。「トルク２」は、第２モータ２の出力トルクである。

図６及び図７は、一点鎖線で示される回転数指令をステップ状に０から増加させ、所定時間経過後にステップ状に０に減少させたときの、第１モータ１及び第２モータ２の出力のシミュレーション結果を示している。上述のような演算誤差の蓄積を模擬するために、このシミュレーションでは、図７に示されるように、回転数指令をステップ状に０から増加させた直後において、第１回転数から一定時間のディレイが第２回転数に意図的に付加されている。一定時間のディレイとは、第１回転数が内部回転数指令に追従して増加しているのに対して、グラフ上の見かけの第２回転数は追従せずに図７の横軸に一致している部分に対応する。一定時間のディレイの期間では、グラフ上の見かけの第２回転数は追従していないが、第１モータ１及び第２モータ２の出力軸の回転数が互いに拘束された状態であるため、物理的な第２モータ２の回転数は、第１モータ１の回転数と一致しているものとする。

このような一定時間のディレイがない第１回転数は、内部回転数指令に追従して増加している。一定時間のディレイある第２回転数は、ディレイ部分において、第１回転数と比べて、内部回転数指令に追従できていない。そのため、トルク２は、内部回転数指令と第２回転数との差分に応じて、トルク１と比べて大きく盛り上がるように増加する。ここで、第１モータ１及び第２モータ２の出力軸の回転数が互いに拘束された状態であるため、第１モータ１の出力軸が第２モータ２のトルク２によって捻られることとなり、トルク１は、このようなトルク２を外乱として抗するように低減される。その結果、トルク２よりも緩やかに増加している。しかし、第１モータ１及び第２モータ２の出力の不一致そのものは縮小されないため、トルク１及びトルク２の不一致は、この大小関係のまま維持されて、図６の状態に至ることとなる。

その結果、図６に示されるように、回転数指令をステップ状に０から増加させた後に第１回転数及び第２回転数が回転数指令に収束していく部分において、トルク１及びトルク２が一致しておらず、横軸（トルク＝０）に関してほぼ線対称となっている。この状態は、第１回転数及び第２回転数が互いに拘束された状態で回転するために要する負荷だけでなく、この負荷にトルク１及びトルク２の不一致分が外乱トルクとして上乗せされた結果、ほぼ線対称となっている。すなわち、トルク１及びトルク２の不一致分に相当する外乱トルク分だけ、第１モータ１及び第２モータ２では、余分な発熱が生じ、モータの効率が悪化していると言える。なお、本来であれば、このような上乗せはなく、第１回転数及び第２回転数が互いに拘束された状態で回転するために要する負荷のみであり、トルク１及びトルク２は同符号となる。

このような比較例に対し、電動車両１０では、第１モータドライバ２０には、主制御部１２から回転数指令信号が送信される一方、第２モータドライバ３０には、主制御部１２から回転数指令信号が送信されない。第２モータドライバ３０は、第１モータドライバ２０で受信された回転数指令信号の処理結果に基づいて第２モータ指令信号を生成する。これにより、演算誤差の影響を受けて第１モータ１及び第２モータ２の出力が一致しなくなることを回避することができる。したがって、電動車両１０によれば、出力軸３，４の回転数である第１回転数及び第２回転数が互いに拘束された第１モータ１及び第２モータ２の出力の不一致を抑制することが可能となる。

電動車両１０では、第１モータドライバ２０は、主制御部１２から受信した回転数指令信号に基づいて、第１回転数制御部２１によりトルク指令信号を生成する。第１モータドライバ２０は、第１回転数制御部２１で生成したトルク指令信号に基づいて、対象モータである第１モータ１に送信するための第１モータ指令信号を第１電圧出力部２４により生成する。第１モータドライバ２０は、第１回転数制御部２１で生成したトルク指令信号を第２モータドライバ３０に送信する。第２モータドライバ３０は、第１モータドライバ２０から受信したトルク指令信号に基づいて、第２モータ指令信号を第２電圧出力部３４により生成する。これにより、第１モータ１及び第２モータ２によって出力されるトルクが等しくなるように、第１モータ指令信号と第２モータ指令信号とを生成することができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

上記実施形態では、図２に示されるように、第１モータ１が対象モータであり、第１回転数センサ１３が対象モータの回転数を検出する回転検出部として機能し、第１モータ１については回転数制御を行い、第２モータ２については出力トルクを第１モータ１と等しくするトルク制御が組み合わせられていたが、これに限定されない。例えば、図２のように、第１モータドライバ２０と第２モータドライバ３０とが同様の機能的構成を有している場合には、第１モータドライバ２０と第２モータドライバ３０とを図２の例とは逆にしてもよい。

図８は、図２から対象モータを異ならせた変形例を示すブロック図である。図８に示されるように、第２モータ２が対象モータであり、第２回転数センサ１４が対象モータの回転数を検出する回転検出部として機能し、第２モータ２については回転数制御を行い、第１モータ１については出力トルクを第２モータ２と等しくするトルク制御が組み合わせられていてもよい。この場合、対象モータに対応する指令部である第１指令部は、第２モータドライバ３０である。対象モータ以外のモータに対応する指令部である第２指令部は、第１モータドライバ２０である。また、第１電圧出力部２４により第１電圧の出力指令を行う際に、第１電圧出力部２４は、第１回転数センサ１３の検出結果に代えて、第２回転数センサ１４の検出結果を取得してもよい。

また、図８の例は、対象モータが第１モータ１であり図２の例の状態で運転しているときに第１回転数センサ１３が故障した場合に、フェールセーフとして切り替えられる態様であってもよい。主制御部１２は、対象モータである第１モータ１の第１回転数センサ１３が故障した場合、故障した第１回転数センサ１３が設けられていない第２モータ２（故障した回転数検出部が設けられていない複数のモータのうちの何れか１つ）を新たな対象モータとしてもよい。この場合、主制御部１２は、当該新たな対象モータである第２モータ２に対応する第２モータドライバ３０（新たな第１指令部）に回転数指令信号を送信する。主制御部１２は、当該新たな対象モータ以外のモータである第１モータ１に対応する第１モータドライバ２０（新たな第２指令部）には回転数指令信号を送信しない。これにより、対象モータとしていた第１モータ１の第１回転数センサ１３が故障したとしても、引き続き、第１モータ１及び第２モータ２の出力が一致しなくなることを回避することができる。

上記実施形態では、図２のように、第１モータドライバ２０が第２モータドライバ３０に送信するトルク指令信号は、第１電流算出部２２と第１出力制限部２３との間の電流指令であったが、これに限定されない。第１回転数制御部２１と第１電流算出部２２との間の出力指令であってもよいし、第１出力制限部２３と第１電圧出力部２４との間の電流指令であってもよいし、第１電圧出力部２４から出力される電圧指令であってもよい。

上記実施形態では、図２のように、第１モータドライバ２０と第２モータドライバ３０とが同様の機能的構成を有していたが、これに限定されない。対象モータ以外のモータである第２モータ２に対応する第２モータドライバ３０の機能的構成の一部が省略されてもよい。例えば、図９は、図２の第２モータドライバの変形例を示すブロック図である。図９に示されるように、例えば、第２回転数制御部３１と第２電流算出部３２とが省略されてもよい。なお、省略される機能的構成は、第１モータドライバ２０が第２モータドライバ３０に送信するトルク指令信号に応じて決められてもよい。例えば、トルク指令信号として、第１回転数制御部２１と第１電流算出部２２との間の出力指令を第１モータドライバ２０が第２モータドライバ３０に送信する場合には、電流指令を算出するために第２電流算出部３２が必要となるため、第２回転数制御部３１のみが省略されてもよい。

上記実施形態では、第２電圧出力部３４は、第２回転数に基づいて、第２モータ指令信号（第２電圧）を算出したが、第１モータ１及び第２モータ２が誘導モータである場合、第１回転数に基づいて第２電圧を算出してもよい。なお、第１モータ１及び第２モータ２が永久磁石モータである場合には、第２電圧出力部３４は、第２回転数に基づいて第２電圧を算出すればよい。

上記実施形態では、電動車両１０では、第１モータ１及び第２モータ２には、第１回転数センサ１３及び第２回転数センサ１４がそれぞれ設けられていたが、これに限定されない。例えば対象モータが第１モータ１に固定される場合には、第２回転数センサ１４が省略され、第１回転数センサ１３の検出結果のみが用いられてもよい。

上記実施形態では、第１モータドライバ２０は第１出力制限部２３を有していたが、第１出力制限部２３は必須ではない。第２モータドライバ３０は第２出力制限部３３を有していたが、第２出力制限部３３は必須ではない。

上記実施形態では、出力軸３，４、歯車５，６、歯車７及び伝達軸８は、駆動力合流部９を構成したが、この構成に限定されない。駆動力合流部９は、第１モータ１及び第２モータ２の出力軸３，４の回転数が互いに拘束された状態で第１モータ１及び第２モータ２の駆動力を合流させるものであれば、他の公知の駆動力伝達機構を利用することができる。例えば、遊星歯車を介して第１モータ１及び第２モータ２の出力軸３，４の回転数が互いに拘束された状態となっていてもよいし、歯車の構成が多段であってもよいし、ベルト等により回転力が伝達される構成であってもよい。

上記実施形態では、電動車両１０は、フォークリフト等の産業車両であったが、バッテリ１１を電源としてモータを駆動する車両であれば、その他の車両であってもよい。また、第１モータ１及び第２モータ２は、三相交流モータであったが、これに限定されない。要は、回転数制御の処理結果としての出力指令を同じものとして、複数のモータをトルク制御する形態であれば、二相交流モータであってもよいし、直流モータであってもよい。

１…第１モータ（対象モータ）、２…第２モータ（新たな対象モータ）、３，４…出力軸、９…駆動力合流部、１０…電動車両、１２…主制御部、１３…第１回転数センサ（回転検出部）、１４…第２回転数センサ（回転検出部）、２０…第１モータドライバ（指令部、第１指令部、新たな第２指令部）、３０…第２モータドライバ（指令部、第２指令部、新たな第１指令部）。

このような一定時間のディレイがない第１回転数は、内部回転数指令に追従して増加している。一定時間のディレイがある第２回転数は、ディレイ部分において、第１回転数と比べて、内部回転数指令に追従できていない。そのため、トルク２は、内部回転数指令と第２回転数との差分に応じて、トルク１と比べて大きく盛り上がるように増加する。ここで、第１モータ１及び第２モータ２の出力軸の回転数が互いに拘束された状態であるため、第１モータ１の出力軸が第２モータ２のトルク２によって捻られることとなり、トルク１は、このようなトルク２を外乱として抗するように低減される。その結果、トルク２よりも緩やかに増加している。しかし、第１モータ１及び第２モータ２の出力の不一致そのものは縮小されないため、トルク１及びトルク２の不一致は、この大小関係のまま維持されて、図６の状態に至ることとなる。

Claims (3)

1. 複数のモータと、
   前記複数のモータの出力軸の回転数が互いに拘束された状態で前記複数のモータの駆動力を合流させる駆動力合流部と、
   前記複数のモータのうちの何れか１つである対象モータの回転数を検出する回転検出部と、
   目標回転数に基づいて回転数指令信号を生成する主制御部と、
   前記複数のモータのそれぞれに対応させて設けられ、対応する前記モータにモータ指令信号を送信する複数の指令部と、
   を備え、
   前記主制御部は、前記対象モータに対応する前記指令部である第１指令部に前記回転数指令信号を送信し、前記対象モータ以外の前記モータに対応する前記指令部である第２指令部には前記回転数指令信号を送信せず、
   前記第２指令部は、前記第１指令部で受信された前記回転数指令信号の処理結果に基づいて、当該第２指令部に対応する前記モータに送信するための第２モータ指令信号を生成する、電動車両。
2. 前記第１指令部は、
   受信した前記回転数指令信号に基づいてトルク指令信号を生成し、
   生成した前記トルク指令信号に基づいて、前記対象モータに送信するための第１モータ指令信号を生成し、
   生成した前記トルク指令信号を前記第２指令部に送信し、
   前記第２指令部は、
   前記第１指令部から受信した前記トルク指令信号に基づいて、前記第２モータ指令信号を生成する、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記複数のモータには、前記回転検出部がそれぞれ設けられており、
   前記主制御部は、
   前記対象モータの前記回転検出部が故障した場合、故障した前記回転検出部が設けられていない前記複数のモータのうちの何れか１つを新たな対象モータとし、
   当該新たな対象モータに対応する新たな前記第１指令部に前記回転数指令信号を送信し、当該新たな対象モータ以外の前記モータに対応する新たな前記第２指令部には前記回転数指令信号を送信しない、請求項１又は２に記載の電動車両。

Images