JP4399842B2

JP4399842B2 - Electric vehicle motor control device

Info

Publication number: JP4399842B2
Application number: JP2000034150A
Authority: JP
Inventors: 久也大岩
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-01-06
Filing date: 2000-01-06
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2020-01-06
Also published as: JP2001197613A

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４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、アクセル開度と現在速度からわり出す目標トルクに応じた推進力と、車両加速度とを用いた所定の演算処理によって車両にかかる推定外力を算出する手段と、その算出された推定外力を打ち消すようなモータトルクを補助トルクとして決定する手段と、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、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たうえで、車両の走行トルクを検出する手段を設けて、算出された車両にかかる推定外力がその検出された走行トルクを越えたときに目標トルクの補正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求められた目標トルクとを用いた所定の演算処理によって車両にかかる推定外力を算出する手段と、その算出された推定外力を打ち消すようなモータトルクを補助トルクとして決定する手段と、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、次式（１）によってあらわされる運動方程式によって近似される。
【００１７】
Ｆ１＝Ｍ×Ａ＋μ×Ｖ …（１）
【００１８】
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にしたがう加速度Ａが次式（２）により算出される（ステップＳ３）。
【００１８】
Ａ＝（Ｆ１−μ×Ｖ）／Ｍ …（２）
【００１９】
この近似式は車両重量Ｍおよび走行抵抗μをもって平坦路を走行しているときに限って成立するものであり、登坂路を走行しているときや前方から強風を受けているときなどには、登坂力や風の抵抗などによる外力が働いて成立しなくなる。その外力をＧとすると、次式（３）でそれを推定することができる。
【００２０】
Ｇ＝Ｆ１−Ｍ×Ａ−μ …（３）
【００２１】
次いで、（３）式にもとづいて推定外力Ｇの算出を行い（ステップＳ４）、その算出された推定外力Ｇに対応する補助トルクに応じた補助推進力Ｆ２を予め設定されたマップからわり出す（ステップＳ５）。
【００２２】
本発明は、基本的には、アクセル開度および現在速度に応じて決定される目標トルクに応じた推進力Ｆ１に、そのわり出された補助推進力Ｆ２を加えることによって目標トルクの補正を行って（ステップＳ８）、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を行わせるようにしている（ステップＳ９）。
【００２３】
その際、推定外力Ｇ分をそのまま補助トルクとして目標トルクに加えてモータ制御を行わせる場合、推定外力Ｇ分が小さいとフィードバックによる制御が正，負方向に振れて不安定になってしまう。
【００２４】
そのため、本発明では、モータのトルク制御を安定に行わせるべく、推定外力Ｇに対応する補助トルクに応じた補助推進力Ｆ２のローパスフィルタ処理を施している（ステップＳ６）。
【００２５】
そして、本発明では、さらに、その補助推進力Ｆ２が予め設定されたしきい値ｆｓよりも大きいか否かの判定を行い（ステップＳ７）、Ｆ２＞ｆｓの場合すなわち推定外力Ｇがある値を越えた場合に限って目標トルクの補正を行わせるようにしている（ステップＳ８）。
【００２６】
図３は、そのときの推定外力Ｇに対する補助推進力Ｆ２の特性を示している。
【００２７】
そのｆｓの値としては、推定外力Ｇ分をそのまま補助トルクとして目標トルクに加えてモータのトルク制御を行わせる場合、フィードバックによる制御が正，負方向に振れて不安定にならないような値に設定される。
【００２８】
また、そのときＦ２≦ｆｓであれば、アクセル開度および現在速度に応じて決定される目標トルクに応じた推進力Ｆ１をもってモータのトルク制御が行われる（ステップＳ１０）。
【００２９】
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。
【００３０】
また、本発明は、車両の走行トルクを検出する手段を設け、算出された車両にかかる推定外力Ｇがその検出された走行トルクを越えたときに目標トルクの補正を行わせるようにすることも可能である。
【００３１】
【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、アクセル開度と現在速度からわり出す目標トルクに応じた推進力と、車両加速度とを用いた所定の演算処理によって車両にかかる推定外力を算出する手段と、その算出された推定外力を打ち消すようなモータトルクを補助トルクとして決定する手段と、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、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たうえで、車両の走行トルクを検出する手段を設けて、算出された車両にかかる推定外力がその検出された走行トルクを越えたときに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】推定外力Ｇがしきい値ｆｓを越えたときに目標トルクの補正を行わせるようにしそのときの推定外力Ｇに対する補助推進力Ｆ２の特性を示す図である。
【図４】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]
As shown in FIG. 4, the general torque characteristics of the 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.
[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. In order to perform motor torque control suitable for the running state of the vehicle so that performance and sufficient climbing ability can be demonstrated, each set value of vehicle weight and running resistance , accelerator opening and current speed are changed. A means for calculating an estimated external force applied to the vehicle by a predetermined calculation process using a propulsive force corresponding to the target torque to be output and a vehicle acceleration, and a motor torque that cancels the calculated estimated external force is determined as an auxiliary torque. Means and means for correcting the target torque by adding the auxiliary torque to the target torque, and according to the corrected target torque, the motor Upon which is adapted to perform the torque control, by providing a means for detecting a running torque of the vehicle, to perform correction of the target torque when the estimated external force according to the calculated vehicle exceeds the detected driving torque I am doing so.
[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 rotation detector 2 that detects the rotation speed of the motor 6 for driving the vehicle, and the rotation speed of the detected motor 6. The current torque of the vehicle at that time is obtained from the table, and the target torque at that time is determined from a table in which the characteristics of the target torque with respect to the accelerator opening are set in advance based on the detected accelerator opening and the current speed. And a calculation processing unit 3 for obtaining a motor drive control amount according to the obtained target torque, and a motor control for performing drive control of the motor 6 via the inverter 5 according to the obtained control amount. Part 4.
[0009]
The arithmetic processing unit 3 and the motor control unit 4 are specifically configured by an ECU. As the motor 6, for example, a three-phase magnet synchronous motor capable of torque control is used.
[0010]
In the table, the target torque is set with such a characteristic 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, and in particular, the estimation applied to the vehicle by a predetermined calculation process using the set values of the vehicle weight and the running resistance and the target torque obtained as described above. Means for calculating an external force, means for determining a motor torque that cancels the calculated estimated external force as an auxiliary torque, 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, when 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, the following equation ( It is approximated by the equation of motion expressed by 1).
[0017]
F1 = M × A + μ × V (1)
[0018]
According to this approximate expression, the 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 is obtained using the preset values of the vehicle weight M and the running resistance μ. It is calculated by the following equation (2) (step S3).
[0018]
A = (F1−μ × V) / M (2)
[0019]
This approximate expression is established only when traveling on a flat road with the vehicle weight M and the traveling resistance μ, and when traveling on an uphill road or receiving a strong wind from the front, The external force due to climbing force or wind resistance works and is not established. If the external force is G, it can be estimated by the following equation (3).
[0020]
G = F1−M × A−μ (3)
[0021]
Next, the estimated external force G is calculated based on the equation (3) (step S4), and the auxiliary propulsive force F2 corresponding to the auxiliary torque corresponding to the calculated estimated external force G is derived from a preset map ( Step S5).
[0022]
The present invention basically corrects the target torque by adding the auxiliary thrust F2 thus generated to the thrust F1 corresponding to the target torque determined according to the accelerator opening and the current speed. (Step S8), the drive control of the motor is performed according to the corrected target torque (step S9).
[0023]
At this time, when the motor control is performed by adding the estimated external force G as it is as the auxiliary torque to the target torque, if the estimated external force G is small, the feedback control is shaken in the positive and negative directions and becomes unstable.
[0024]
Therefore, in the present invention, the low-pass filter process of the auxiliary propulsive force F2 corresponding to the auxiliary torque corresponding to the estimated external force G is performed in order to stably perform the torque control of the motor (step S6).
[0025]
In the present invention, it is further determined whether or not the auxiliary propulsive force F2 is larger than a preset threshold value fs (step S7). If F2> fs, that is, the estimated external force G is a certain value. The target torque is corrected only when it exceeds the limit (step S8).
[0026]
FIG. 3 shows the characteristic of the auxiliary propulsion force F2 with respect to the estimated external force G at that time.
[0027]
The value of fs is set to a value that does not cause the control by feedback to swing in the positive and negative directions when the estimated torque G is added to the target torque as it is as the auxiliary torque and the motor torque control is performed. Is done.
[0028]
If F2 ≦ fs at that time, the torque control of the motor is performed with the propulsive force F1 corresponding to the target torque determined according to the accelerator opening and the current speed (step S10).
[0029]
The above process is repeatedly executed at regular intervals ΔT.
[0030]
The present invention also provides means for detecting the running torque of the vehicle so that the target torque is corrected when the calculated estimated external force G applied to the vehicle exceeds the detected running torque. Is possible.
[0031]
【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. Means for calculating an estimated external force applied to the vehicle by a predetermined calculation process using each set value of weight and running resistance, a propulsive force corresponding to a target torque derived from an accelerator opening and a current speed, and vehicle acceleration ; A means for determining the motor torque that cancels the calculated estimated external force as an auxiliary torque and a means for correcting the target torque by adding the auxiliary torque to the target torque are provided. depending upon which is adapted to perform the torque control of the motor, provided with a means for detecting a running torque of the vehicle, the estimated external force according to the calculated vehicle that Since so as to perform the issued traveling torque correction target torque when exceeded, the motor torque control commensurate with the running state of the vehicle so that it can exert a smooth acceleration performance and sufficient gradeability It has the advantage that it can be done.
[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 a characteristic of auxiliary propulsive force F2 with respect to estimated external force G when correction of target torque is performed when estimated external force G exceeds a threshold value fs.
FIG. 4 is a diagram showing general torque characteristics of a drive motor in an electric vehicle.
[Explanation of symbols]
1 Accelerator opening detector 2 Rotation detector 3 Arithmetic processing unit 4 Motor control unit 5 Inverter 6 Motor

Claims

In 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, each set value of vehicle weight and running resistance And means for calculating an estimated external force applied to the vehicle by a predetermined calculation process using a propulsive force corresponding to the target torque derived from the accelerator opening and the current speed, and the vehicle acceleration, and canceling the calculated estimated external force And a means for correcting the target torque by adding the auxiliary torque to the target torque, and performing motor torque control according to the corrected target torque. In addition, a means for detecting the running torque of the vehicle is provided, and the estimated external force applied to the calculated vehicle is detected. The motor control apparatus for an electric vehicle, characterized in that so as to perform correction of the target torque when exceeded click.

2. The motor control device for an electric vehicle according to claim 1, wherein low-pass filter processing is performed when the auxiliary torque is output.