JP4203873B2 - Electric vehicle motor control device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、電動車両における駆動用モータの制御を行う電動車両のモータ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、変速機をもたないゴルフカートなどの電動車両にあっては、アクセル開度と車両の現在速度とを検出し、それらの各検出結果にもとづいて、予め速度をパラメータとしてアクセル開度に対する目標トルクの特性が設定されているテーブルを用いて、そのときの目標トルクを決定し、その決定された目標トルクに応じて駆動用モータのトルク制御を行わせるようにしている。
【0003】
このような電動車両におけるモータの一般的なトルク特性は、図3に示すように、最大印加電圧および最大許容電流などにより、実用回転速度領域においてフラットではない場合が多い。
【0004】
その場合、アクセル開度100%で最大トルクが出力されるような特性に設定すると、低速域で過大なトルクが発生して加速むらをきたすなどしてドライブフィーリングが悪くなってしまう。それを避けるために、図中点線で示すように、低速域ではモータのトルクを一定以下に抑えるようなリミッタ制御を行わせると、スムーズな加速を行わせることができてドライブフィーリングは改善するが、モータの有するトルク性能を充分に発揮させることができず、登坂能力などが低下してしまう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、アクセルの操作量と車両の現在速度との各検出結果にもとづいて、予め速度をパラメータとしてアクセル開度に対する目標トルクの特性が設定されているテーブルを用いてそのときの目標トルクを決定し、その決定された目標トルクに応じて電動車両の駆動用モータのトルク制御を行うに際して、低速域でモータの出力トルクを抑えてスムーズな加速を行わせることができるような特性をもって目標トルクをテーブル設定するのでは、モータのトルク性能を充分に発揮させることができずに、登坂能力などが低下してしまうことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の現在の運転状態に応じてそのときの目標トルクを決定し、その決定された目標トルクに応じてモータのトルク制御を行う電動車両のモータ制御装置にあって、スムーズな加速性能と充分な登坂能力を発揮できるように車両の走行状態にみあったモータのトルク制御を行わせるようにするべく、車両重量および走行抵抗の各設定値と前述のようにして決定された目標トルクとを用いた所定の演算処理によって目標速度を求める手段と、その求められた目標速度と現在速度との偏差にもとづいて所定の演算処理によって補助トルクを求める手段と、目標トルクにその補助トルクを加えることによって目標トルクの補正を行わせる手段とを設けて、その補正された目標トルクに応じてモータのトルク制御を行わせるようにしている。
【0007】
【実施例】
図1は、本発明を実施するための電動車両のモータ制御装置の構成例を示している。
【0008】
その電動車両のモータ制御装置は、アクセル開度を検出するアクセル開度検出器1と、車両駆動用のモータ6の回転数を検出する回転検出器2と、その検出されたモータ6の回転数からそのときの車両の現在速度を求めて、検出されたアクセル開度と現在速度とにもとづいて予め速度をパラメータとしてアクセル開度に対する目標トルクの特性が設定されているテーブルからそのときの目標トルクをわり出すとともに、そのわり出された目標トルクにしたがってモータ駆動の制御量を求める演算処理部3と、その求められた制御量に応じてインバータ5を介してモータ6の駆動制御を行うモータ制御部4とによって構成されている。
【0009】
演算処理部3およびモータ制御部4は、具体的にはECUによって構成される。モータ6には、トルク制御が可能な、例えば3相の磁石同期型電動機が用いられる。
【0010】
テーブルには、低速域でモータの出力トルクを抑えてスムーズな加速を行わせることができるような特性をもって目標トルクが設定されている。
【0011】
本発明は、このように構成されたものにあって、特に、車両重量および走行抵抗の各設定値と前述のようにして決定された目標トルクとを用いた所定の演算処理によって目標速度を求める手段と、その求められた目標速度と現在速度との偏差にもとづいて所定の演算処理によって補助トルクを求める手段と、目標トルクにその補助トルクを加えることによって目標トルクの補正を行わせる手段とを設けて、その補正された目標トルクに応じてモータのトルク制御を行わせるようにしている。
【0012】
具体的には、それらの各手段は演算処理部3において実行されることになる。
【0013】
図2は、それらの各手段を実行する際における処理のフローを示している。
【0014】
以下、本発明を図2に示す処理のフローとともに説明する。
【0015】
まず、所定の制御周期ΔTをもって、アクセル開度および現在速度の検出が行われ(ステップS1)、その各検出結果にもとづいてテーブルからそのときの基準となる目標トルクに応じた推進力F1が求められる(ステップS2)。
【0016】
モータトルクに応じた車両の推進力F1は、平坦路であれば、車両重量をM、車両の固有の走行抵抗をμ、現在速度をV、車両に加わる加速度をAとしたとき、F1=M×A+μ×Vの運動方程式によって近似される。
【0017】
この近似式にしたがい、予め設定されている車両重量M、走行抵抗μの各値を用いて、そのとき求められている現在速度Vおよび目標トルクに応じた車両の推進力F1にしたがう目標加速度Aが次式(1)により算出される(ステップS3)。
【0018】
A=(F1−μ×V)/M …(1)
【0019】
そして、その算出された目標加速度Aを時間積分することによって基準となる目標速度Voが、次式(2)に示されるように、更新的に求められる(ステップS4)。
【0020】
Vo=Vo+ΔT×A …(2)
【0021】
次いで、その求められた目標速度Voと現在速度Vとの偏差Errが求められ(ステップS5)、そのときの偏差Errが予め設定されたしきい値αよりも小さいか否かの判定を行う(ステップS6)。
【0022】
そのとき、Err<αであれば、速度偏差Errの値をそのままとする。
【0023】
また、そのとき、Err≧αであれば、Err=αとして、そのときの速度偏差Errの値がαを越えることがないように制限したうえで(ステップS7)、目標速度Voを現在速度Vにα値を加えたものに修正する(ステップS8)。
【0024】
しきい値αとしては、Vo=V+αとして、目標速度Voを現在速度Vにα値を加えたものに制限したときに、例えば登坂路においてアクセルペダルが踏み込まれたときに車両が急加速することのない補助推進力F2が得られるような値に設定されている。
【0025】
次いで、速度偏差Errの値が0よりも大きいか否か、すなわち目標速度Voが現在速度Vよりも大きい加速状態にあって補助トルクを必要とするか否かの判定が行われる(ステップS9)。
【0026】
このとき、Err>0であれば、そのErr値から予め設定された値βを差し引いたものを新たなErr値とする(ステップS10)。すなわち、補助トルク出力に際して、制御的な発振を防ぐために、ある値βを越えた場合に速度偏差Errが得られるようにする。
【0027】
βの値としては、Err値が小さすぎるとそのときの目標速度に収束させるためのフィードバック制御が正,負方向に振れて不安定となってしまうので、それを防止するために、補助トルクを発生させる際に、そのときの補助推進力F2が負にならないような値に設定されている。
【0028】
また、このとき、Err≦0であれば、Err値をそのままとする。
【0029】
次いで、そのErr値を用いて、そのときの補助トルクに応じた補助推進力F2が次式(3)にしたがって求められる(ステップS11)。
【0030】
F2=ΣErr×G …(3)
ここで、Gは予め設定された積分制御ゲインの値である。
その新たなErr値を用いて補助推進力F2が計算される(ステップS12)。
【0031】
次いで、補助推進力F2のリミッタ処理が行われる(ステップS13)。このリミッタ処理は、積分制御の場合、偏差が0にならないとトルクが増加し続けてしまうので、アクセル開度に応じて補助推進力F2を制限するものである。具体的には、検出されているアクセル開度または速度偏差Errに補助推進力F2を乗ずることによってリミッタ処理がなされる。
【0032】
そして、最終的に、アクセル開度と現在速度とにもとづいてテーブルからわり出された目標トルクに応じた補助推進力F1に、補助トルクに応じた補助推進力F2を加えることによって目標トルクの補正が行われて(ステップS14)、その補正された目標トルクにしたがってモータの駆動制御が行われる。
【0033】
以上の処理が、一定の周期ΔTごとにくり返して実行される。
【0034】
その際、本発明は、演算処理部3において、例えば登坂路においてアクセルペダルが踏み込まれた場合などのように、目標速度Voと現在速度Vとの偏差Errが予め設定された値を越えたときに、目標トルクに応じた補助推進力F1に補助トルクに応じた補助推進力F2を加えることによって目標トルクの補正を行わせるようにしている。
【0035】
また、本発明は、演算処理部3において、アクセル開度が減方向に変化したことを判定して、そのときのアクセル開度の変化量に応じてそれまで目標トルクに応じた補助推進力F1に加えられていた補助トルクに応じた補助推進力F2を減少させるようにしている。
【0036】
【発明の効果】
以上、本発明は、車両の現在の運転状態に応じてそのときの目標トルクを決定し、その決定された目標トルクに応じてモータのトルク制御を行う電動車両のモータ制御装置にあって、車両重量および走行抵抗の各設定値と目標トルクとを用いた所定の演算処理によって目標速度を求め、その求められた目標速度と現在速度との偏差にもとづいて所定の演算処理によって補助トルクを求めて、目標トルクにその補助トルクを加えることによって目標トルクの補正を行わせるようにしているので、スムーズな加速性能と充分な登坂能力を発揮できるような車両の走行状態にみあったモータのトルク制御を行わせることができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための電動車両のモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図2】本発明の電動車両のモータ制御装置における処理のフローを示す図である。
【図3】電動車両における駆動用モータの一般的なトルク特性を示す図である。
【符号の説明】
1 アクセル開度検出器
2 回転検出器
3 演算処理部
4 モータ制御部
5 インバータ
6 モータ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a motor control device for an electric vehicle that controls a drive motor in the electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an electric vehicle such as a golf cart that does not have a transmission, the accelerator opening and the current speed of the vehicle are detected, and based on the respective detection results, the speed is used as a parameter in advance for the accelerator opening. A target torque at that time is determined using a table in which the characteristics of the target torque are set, and torque control of the drive motor is performed according to the determined target torque.
[0003]
The general torque characteristics of a motor in such an electric vehicle are often not flat in the practical rotational speed region due to the maximum applied voltage and the maximum allowable current, as shown in FIG.
[0004]
In such a case, if the characteristic is set such that the maximum torque is output at the accelerator opening of 100%, excessive torque is generated in the low speed region, resulting in uneven acceleration, resulting in poor drive feeling. To avoid this, as shown by the dotted line in the figure, when the limiter control is performed to keep the motor torque below a certain level in the low speed range, smooth acceleration can be achieved and drive feeling is improved. However, the torque performance of the motor cannot be fully exhibited, and the climbing ability and the like are reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved is based on the detection results of the accelerator operation amount and the current vehicle speed, using a table in which the target torque characteristics for the accelerator opening are set in advance using the speed as a parameter. When the target torque is determined and the torque control of the drive motor of the electric vehicle is performed according to the determined target torque, the motor output torque can be suppressed in the low speed range so that smooth acceleration can be performed. If the target torque is set in a table with characteristics, the torque performance of the motor cannot be fully exhibited, and the climbing ability and the like are reduced.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a motor controller for an electric vehicle that determines a target torque at that time according to the current driving state of the vehicle and performs torque control of the motor according to the determined target torque. Each set value of the vehicle weight and running resistance and the target determined as described above in order to perform motor torque control suitable for the running state of the vehicle so that the performance and sufficient climbing ability can be exhibited. Means for obtaining a target speed by a predetermined calculation process using torque, means for obtaining an auxiliary torque by a predetermined calculation process based on a deviation between the obtained target speed and the current speed, and the auxiliary torque as a target torque Means for correcting the target torque by adding a torque to the motor, and the torque control of the motor is performed in accordance with the corrected target torque.
[0007]
【Example】
FIG. 1 shows a configuration example of a motor control device for an electric vehicle for carrying out the present invention.
[0008]
The motor control device for the electric vehicle includes an accelerator opening detector 1 that detects the accelerator opening, a
[0009]
The arithmetic processing unit 3 and the
[0010]
In the table, the target torque is set with such characteristics that the motor output torque can be suppressed and smooth acceleration can be performed in the low speed range.
[0011]
The present invention is configured as described above. In particular, the target speed is obtained by a predetermined calculation process using the set values of the vehicle weight and the running resistance and the target torque determined as described above. Means, means for obtaining an auxiliary torque by a predetermined calculation process based on a deviation between the obtained target speed and the current speed, and means for correcting the target torque by adding the auxiliary torque to the target torque. The torque control of the motor is performed according to the corrected target torque.
[0012]
Specifically, each of those means is executed in the arithmetic processing unit 3.
[0013]
FIG. 2 shows a processing flow when executing each of these means.
[0014]
Hereinafter, the present invention will be described together with the processing flow shown in FIG.
[0015]
First, the accelerator opening and the current speed are detected with a predetermined control period ΔT (step S1), and a propulsive force F1 corresponding to the target torque serving as a reference at that time is obtained from the table based on each detection result. (Step S2).
[0016]
When the vehicle propulsive force F1 according to the motor torque is a flat road, the vehicle weight is M, the inherent running resistance of the vehicle is μ, the current speed is V, and the acceleration applied to the vehicle is A, F1 = M It is approximated by the equation of motion of × A + μ × V.
[0017]
In accordance with this approximate expression, the target acceleration A according to the propulsive force F1 of the vehicle corresponding to the current speed V and the target torque obtained at that time using the preset values of the vehicle weight M and the running resistance μ. Is calculated by the following equation (1) (step S3).
[0018]
A = (F1−μ × V) / M (1)
[0019]
Then, by integrating the calculated target acceleration A over time, a reference target speed Vo is obtained in an update manner as shown in the following equation (2) (step S4).
[0020]
Vo = Vo + ΔT × A (2)
[0021]
Next, a deviation Err between the obtained target speed Vo and the current speed V is obtained (step S5), and it is determined whether or not the deviation Err at that time is smaller than a preset threshold value α (step S5). Step S6).
[0022]
At this time, if Err <α, the value of the speed deviation Err is left as it is.
[0023]
At that time, if Err ≧ α, Err = α is set so that the value of the speed deviation Err at that time does not exceed α (step S7), and the target speed Vo is set to the current speed V Is corrected by adding an α value to (step S8).
[0024]
As the threshold value α, when Vo = V + α and the target speed Vo is limited to the current speed V plus an α value, for example, when the accelerator pedal is depressed on an uphill road, the vehicle accelerates rapidly. It is set to such a value that an auxiliary propulsive force F <b> 2 can be obtained.
[0025]
Next, it is determined whether or not the value of the speed deviation Err is greater than 0, that is, whether or not the target speed Vo is in an acceleration state in which the target speed Vo is greater than the current speed V and an auxiliary torque is required (step S9). .
[0026]
At this time, if Err> 0, a value obtained by subtracting a preset value β from the Err value is set as a new Err value (step S10). That is, when the auxiliary torque is output, in order to prevent control oscillation, the speed deviation Err is obtained when a certain value β is exceeded.
[0027]
As the value of β, if the Err value is too small, the feedback control for converging to the target speed at that time will swing in the positive and negative directions and become unstable. When generating, the auxiliary propulsive force F2 at that time is set to a value that does not become negative.
[0028]
At this time, if Err ≦ 0, the Err value is left as it is.
[0029]
Next, using the Err value, an auxiliary propulsive force F2 corresponding to the auxiliary torque at that time is obtained according to the following equation (3) (step S11).
[0030]
F2 = ΣErr × G (3)
Here, G is a preset integral control gain value.
The auxiliary propulsive force F2 is calculated using the new Err value (step S12).
[0031]
Next, a limiter process for the auxiliary propulsive force F2 is performed (step S13). In the case of integral control, the limiter process limits the auxiliary propulsive force F2 in accordance with the accelerator opening because the torque continues to increase unless the deviation becomes zero. Specifically, the limiter process is performed by multiplying the detected accelerator opening or speed deviation Err by the auxiliary propulsive force F2.
[0032]
Finally, the target torque is corrected by adding the auxiliary propulsive force F2 corresponding to the auxiliary torque to the auxiliary propulsive force F1 corresponding to the target torque derived from the table based on the accelerator opening and the current speed. (Step S14), and drive control of the motor is performed according to the corrected target torque.
[0033]
The above process is repeatedly executed at regular intervals ΔT.
[0034]
At this time, the present invention is such that when the deviation Err between the target speed Vo and the current speed V exceeds a preset value, such as when the accelerator pedal is depressed on an uphill road, for example, in the arithmetic processing unit 3. Further, the target torque is corrected by adding the auxiliary propulsive force F2 corresponding to the auxiliary torque to the auxiliary propulsive force F1 corresponding to the target torque.
[0035]
Further, according to the present invention, the arithmetic processing unit 3 determines that the accelerator opening has changed in the decreasing direction, and the auxiliary propulsive force F1 according to the target torque until then according to the amount of change in the accelerator opening at that time. The auxiliary propulsive force F2 corresponding to the auxiliary torque applied to is reduced.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a motor control device for an electric vehicle that determines a target torque at that time according to the current driving state of the vehicle and performs torque control of the motor according to the determined target torque. The target speed is obtained by a predetermined calculation process using each set value of the weight and running resistance and the target torque, and the auxiliary torque is obtained by a predetermined calculation process based on a deviation between the obtained target speed and the current speed. Because the target torque is corrected by adding the auxiliary torque to the target torque, the torque control of the motor in accordance with the running state of the vehicle that can exhibit smooth acceleration performance and sufficient climbing ability It has the advantage that can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a motor control device for an electric vehicle for carrying out the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a processing flow in a motor control device for an electric vehicle according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing general torque characteristics of a drive motor in an electric vehicle.
[Explanation of symbols]
1
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