JP4986787B2 - Control device for drive system of electric vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両の駆動システムの制御装置および制御方法に関し、特に、複数のモータユニットを備えた電動車両において当該電動車両を駆動する駆動システムで不具合が生じたときに車両の挙動を安定化する適切な制御を行う電動車両の駆動システムの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device and a control method for a drive system of an electric vehicle, and in particular, stabilizes the behavior of a vehicle when a problem occurs in the drive system that drives the electric vehicle in an electric vehicle including a plurality of motor units. It relates to the control equipment of the drive system of an electric vehicle to perform appropriate control of.
複数のモータユニットを備えた電動車両においていずれかのモータユニットが故障したときにも走行安定性を保つ技術が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載された電気自動車では２以上の駆動用車輪の各々にモータユニットを装備している。各モータユニットは、通常、駆動用のモータ（電動機）と、当該駆動モータを駆動する電力用電気機器（パワーデバイス等）と、当該電力用電気機器の動作を制御するコントローラとから構成されている。電力用電気機器とコントローラは、駆動モータに対しては、ドライブユニットを形成している。
A technique for maintaining running stability even when one of the motor units fails in an electric vehicle including a plurality of motor units is known (Patent Document 1). In the electric vehicle described in
特許文献１に記載された電気自動車の駆動制御装置によれば、左右の駆動輪のそれぞれをモータユニット（駆動モータとドライブユニット）によって独立に駆動する電気自動車において、２つのモータユニットのいずれか一方に不具合（または異常）が生じたとき、不具合が生じていない他方のモータユニットにおける駆動モータの出力を低下させるように制御を行う。
上記従来技術の電気自動車の駆動制御装置では、例えば対になった左右の駆動輪の各々の駆動モータのためのドライブユニット等のうちの一方が故障であると判定されたとしても、故障の原因によっては故障している側の駆動モータは一定のトルクを発生して回転し続けている可能性がある。この場合に、他方の故障していない側の駆動モータの出力トルクを例えば０に近い値に低下させると、左右の駆動輪の回転数やトルクが異なってしまうので、車両の挙動が不安定になり、運転者の操作に違和感を与えるおそれがある。 In the drive control device for an electric vehicle according to the prior art described above, even if it is determined that one of the drive units for the drive motors of the paired left and right drive wheels is a failure, depending on the cause of the failure There is a possibility that the drive motor on the failed side continues to rotate by generating a certain torque. In this case, if the output torque of the other non-failed drive motor is reduced to a value close to 0, for example, the rotational speed and torque of the left and right drive wheels will be different, so the behavior of the vehicle becomes unstable. Therefore, the driver's operation may be uncomfortable.
また複数のモータユニットを用いて電動車両を駆動する駆動システムでは、一般的に、車両の挙動（例えばヨーレートセンサ等）、操舵装置からの入力（例えばステアリング舵角等）、他の車両制御ユニット（ＡＢＳやＴＣＳ等）からの入力に応じて、それぞれのモータユニットに適切な出力を指示する車両制御装置を用いる。実際、上記従来技術でも、当該車両制御装置がトルク指示値をモータユニットのドライブユニットへ出力している。すなわち、車両の挙動を決めているのは車両制御装置である。しかしながら、従来技術では、当該車両制御装置の異常時においてどのように対応するかという点については言及されていない。従って、車両制御装置で異常が生じた場合には、車両が安定な状態を保ったまま駆動システムを停止し、運転者の操作良好性を維持し、かつ乗員の安全性を確保することが望まれる。 In a drive system that drives an electric vehicle using a plurality of motor units, generally, the behavior of the vehicle (for example, a yaw rate sensor), input from a steering device (for example, a steering angle), other vehicle control units (for example) In response to input from an ABS, TCS, or the like, a vehicle control device that instructs each motor unit to output appropriately is used. Actually, also in the above prior art, the vehicle control device outputs a torque instruction value to the drive unit of the motor unit. That is, it is the vehicle control device that determines the behavior of the vehicle. However, in the prior art, there is no mention of how to deal with the abnormality of the vehicle control device. Therefore, when an abnormality occurs in the vehicle control device, it is desirable to stop the drive system while maintaining a stable state of the vehicle, maintain the driver's operational goodness, and ensure the safety of the occupant. It is.
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、複数の駆動輪とこれらの駆動輪の動作を独立に制御する複数のモータユニットを備えた電動車両において、当該電動車両を駆動する駆動システムで、１つのモータユニットで異常が生じても、複数の駆動輪の各々の動作状態を一致させて電動車両の挙動を安定化させることができる電動車両の駆動システムの制御装置を提供することにある。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is a drive system that drives an electric vehicle in an electric vehicle including a plurality of drive wheels and a plurality of motor units that independently control operations of the drive wheels. One of the even abnormality occurs in the motor unit is to provide a control equipment of the drive system of an electric vehicle to match the respective operation states of the plurality of driving wheels the behavior of the electric vehicle can be stabilized.
さらに本発明の他の目的は、モータユニットに含まれるコントローラの目標トルク演算部に異常が発生した場合には、目標トルク演算部から出力される目標トルク指令値の今回値を破棄し、目標トルク指令値の前回値に基づいて駆動モータを制御し、電動車両の挙動を安定化させることができる電動車両の駆動システムの制御装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to discard the current value of the target torque command value output from the target torque calculation unit when an abnormality occurs in the target torque calculation unit of the controller included in the motor unit, and based on the previous value of the command value to control the drive motor, it is to provide a control equipment of the drive system of the electric vehicle behavior of the electric vehicle can be stabilized.
本発明に係る電動車両の駆動システムの制御装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。 Control equipment of a drive system for an electric vehicle according to the present invention, in order to achieve the above object, configured as follows.
請求項１に係る電動車両の駆動システムの制御装置は、走行用の複数の駆動モータの各々の目標トルク指令値を、運転者操作と車両挙動のうちの少なくとも一方に応じて所定時間毎に演算する目標トルク演算手段と、目標トルク演算手段から出力された複数の目標トルク指令値に基づいて複数の駆動モータの各々を制御するモータ制御手段とを備え、複数の駆動モータの各々の出力を個別に調整して走行する電動車両の駆動システムであり、複数の駆動モータし、一対の左右の駆動モータを含み、一対の左右の駆動モータあるいは一対の左右の駆動モータの駆動経路のうち、少なくともいずれか１つに異常が発生したときに、その異常を検知する異常検知手段と、異常が検知された駆動モータあるいは異常が検知された駆動モータの駆動経路に対応する駆動モータが一対の左右の駆動モータの一方の駆動モータであるとき、該一方の駆動モータに流れる電流を遮断し、一対の左右の駆動モータの他方の駆動モータに対し、一方の駆動モータで電流を遮断したときに発生するコギングトルクと同等の大きさのトルクを、他方の駆動モータの回転方向と反対に出力させる同期制御手段とを備えることを特徴する。
A control device for a drive system for an electric vehicle according to
本発明によれば、次の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
請求項１に係る本発明によれば、異常が発生した駆動モータあるいは異常が発生した駆動経路に対応する駆動モータの動作状態に合わせて他の駆動モータを制御することにより、異常時においても車両の挙動を安定化させることができ、運転者の操作に違和感を与えないという効果が発揮される。
また、駆動輪を駆動するモータを制御するモータ制御部のうち異常が発生した１つのモータ制御部に駆動されるモータの駆動状態に合わせて他のモータを駆動制御する。これにより、異常時においても各駆動輪の駆動状態が一致し、車両の挙動を安定化させることができ、運転者の操作に違和感を与えないという効果が発揮される。
また、電流を遮断することにより、異常が発生した方のモータが異常な挙動を起こすのを防止することができると共に、電流を遮断したときに発生するコギングトルクの位相に正常な方のモータの回転位相を一致させることで、車両の挙動を安定化させることができ、運転者の操作に違和感を与えないという効果が発揮される。
また、異常時においてもコギングトルクを打ち消すことにより車両の前後方向の挙動を安定させることができるため、一層運転者の操作に違和感を与えないという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, by controlling another drive motor in accordance with the operation state of the drive motor in which an abnormality has occurred or the drive motor corresponding to the drive path in which the abnormality has occurred, the vehicle can be operated even in the event of an abnormality. The behavior of the vehicle can be stabilized, and the effect that the driver does not feel uncomfortable is exhibited.
In addition, other motors are driven and controlled in accordance with the driving state of the motor driven by one motor control unit in which an abnormality has occurred among the motor control units that control the motors that drive the drive wheels. As a result, even when there is an abnormality, the driving states of the driving wheels are matched, the behavior of the vehicle can be stabilized, and the effect of not giving the driver a sense of incongruity is exhibited.
Also, by interrupting the current, it is possible to prevent the abnormal motor from causing an abnormal behavior, and the cogging torque generated when the current is interrupted is compared with the normal motor. By matching the rotational phase, the behavior of the vehicle can be stabilized, and the effect of not giving the driver a sense of incongruity is exhibited.
Moreover, since the behavior in the front-rear direction of the vehicle can be stabilized by canceling the cogging torque even in an abnormal state, there is an effect that the driver's operation is not further discomforted.
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments (examples) of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図１に、本発明に係る制御装置が適用される電動車両の駆動システムの模式図を示す。長方形のブロック１１は乗用自動車等の車両を示し、図１中で上側部分１１Ｆが車両前部、下側部分１１Ｒが車両後部である。車両１１の前部１１Ｆ側には左右の前輪１２Ｌ，１２Ｒが設けられ、かつ後部１１Ｒ側には左右の後輪１３Ｌ，１３Ｒが設けられている。この車両１１は、前輪および後輪の駆動装置として、主に電気モータ（電動機）が用いられる電動車両である。本実施形態に係る電動車両の駆動システムは３モータ車両駆動システムである。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a drive system for an electric vehicle to which a control device according to the present invention is applied. A
制御装置２０としては、センタ制御部１、左後輪制御部２−１、右後輪制御部２ー２、前輪制御部２−３が備えられている。電気モータに用いられる制御部としては３つ設けた例を示したが、モータ制御手段の個数は任意の数でもよく、また１つであってもよい。
As the
また車両１１において、車体のほぼ中央部にパワープラント５と、前輪側に車両操舵装置６とが装備されている。
Further, in the
左右の前輪１２Ｌ，１２Ｒは転舵輪であると共に駆動輪である。前輪の車軸１４に対しては上記車両操舵装置６が設けられている。車両操舵装置６は、運転者によって操作される図示しないハンドル等（ステアリングホイール等）の作動状態に応じて、左右の前輪１２Ｌ，１２Ｒを転舵させる装置である。また前輪１２Ｌ，１２Ｒに対して、前輪の車軸１４上に、前輪に駆動トルクを与えるモータ１６が配置されている。左右の前輪１２Ｌ，１２Ｒは１台の共通のモータ１６によって回転駆動される構成となっている。なお図１中、モータ１６から前輪１２Ｌ，１２Ｒへ駆動トルクを伝達するギヤ機構の図示は省略されている。
The left and right
左右の後輪１３Ｌ，１３Ｒは駆動輪として機能する。左右の後輪１３Ｌ，１３Ｒの各々には、個別に、駆動用モータ１７Ｌ，１７Ｒが設けられている。モータ１７Ｌ，１７Ｒから出力される駆動トルクは、図示しないギヤ機構を介して左右の後輪１３Ｌ，１３Ｒのそれぞれに与えられる。左右の後輪１３Ｌ，１３Ｒの各々は独立して設けられたモータ１７Ｌ，１７Ｒによって回転駆動されるように構成されている。
The left and right
以下の説明では、前輪駆動用モータ１６のことを「前モータ１６」と記し、左側後輪用モータ１７Ｌのことを「左後モータ１７Ｌ」と記し、右側後輪用モータ１７Ｒのことを「右後モータ１７Ｒ」と記す。
In the following description, the front
上記の車両１１に設けられた３つのモータ１６，１７Ｌ，１７Ｒに対してこれらのモータの動作を制御する制御装置２０が備えられる。制御装置２０は、上記のごとく、センタ制御部１と、前モータ１６用の前輪制御部２−３と、左後モータ１７Ｌ用の左後輪制御部２−１と、右後ろモータ１７Ｒ用の右後輪制御部２−２とから構成されている。これらの制御部１，２−１，２−２，２−３はそれぞれＥＣＵで構成されている。
A
センタ制御部１は、車両操舵装置６から出力される前輪の舵角に係る信号、前輪制御部２−３と左後輪制御部２−１と右後輪制御部２−２から出力される車輪の回転速度に係る信号を入力し、これらの信号に基づいて各制御部へのトルク指示値を演算し、前輪制御部２−３、左後輪制御部２−１、右後輪制御部２−３の各々にトルク指示信号を与える。前輪制御部２−３、左後輪制御部２ー１、右後輪制御部２−３の各々は、与えられたトルク指示値を目標値として、各々に接続されているパワーデバイスユニット（ＰＤＵ）２４ａ，２４ｂ，２４ｃに備えられている電流センサの検出値より相電流を取得し、電流フィードバック制御を行う。
The
車両１１に設けられた３つのモータ１６，１７Ｌ，１７Ｒの各々と対応する各パワーデバイスユニット２４ａ，２４ｂ，２４ｃとを接続する電力線（３相線）には、後述するような構成に基づき接点（コンタクタ）が設けられている。
A power line (three-phase line) that connects each of the three
また前モータ１６、左後モータ１７Ｌ、右後モータ１７Ｒの各々には、回転角を検出する回転角センサ（レゾルバ等）が内蔵されており、各モータの制御部２−１，２−１，２−３は当該回転角センサでモータの回転角の計測し、回転角情報を取得している。制御部２−１，２−２，２−３は、一定時間における回転角の変化によりモータの回転角を取得している。
Each of the
また図１に示したパワープラント５は、車両１１を動かすエネルギーを貯蔵または生成する装置であり、例えば電池や燃料電池等の電力供給装置である。パワープラント５の出力する電力は直流である。パワープラント５は、３つのパワーデバイスユニット２４ａ，２４ｂ，２４ｃの各々に対して電力線を経由して所要の直流電流を供給する。またパワープラント５は、パワーデバイスユニット２４ａ，２４ｂ，２４ｃの各々との間の電力線で流れる直流電流の電流値および電圧値を電流センサおよび電圧センサで検出し、センタ制御部２１に提供するように構成されている。
The
上記構造を有する電動車両１１の駆動システムおよびその制御装置２０において、前モータ１６と前輪制御部２−３とパワーデバイスユニット２４ａの組合せ、左後モータ１７Ｌと左後輪制御部２−１とパワーデバイスユニット２４ｂの組合せ、右後モータ１７Ｒと右後輪制御部２−２とパワーデバイス２４ｃの組合せは、それぞれ、「モータユニット」を構成する。
In the drive system of the
次に、図２を参照して上記制御装置２０での信号の送受関係（入力／出力の信号関係：以下「Ｉ／Ｏ」と記す）について説明する。ここでのＩ／Ｏの関係は、センタ制御部１と、前輪制御部２−３、左後輪制御部２−１、右後輪制御部２−２、パワープラント５、車両操舵装置６の各々との間の関係である。
Next, a signal transmission / reception relationship (input / output signal relationship: hereinafter referred to as “I / O”) in the
センタ制御部１は、通常、車両１１の挙動制御を行っている。このとき、例えば左後輪制御部２−１に関する入力信号２−１および出力信号２−１の内容は下記の（表１）に示され、パワープラント５に関する入力信号５および出力信号５の内容は（表２）に示され、車両操舵装置６に関する入力信号６に関する入力信号６の内容は（表３）に示される。右後輪制御２−２および前輪制御部２−３に関する入力信号２−２，２−３、および出力信号２−２，２−３については（表１）で示された内容と同じである。
The
上記の（表１）〜（表３）の各々において「信号の分類」と「信号名」と「説明」が記載されている。センタ制御部１は、例えば（表３）に示すごとく車両操舵装置６よりステアリング装置の舵角（信号名６−ｉ）を入力し、さらに左後輪制御部２−１、右後輪制御部２−２、前輪制御部２−３からモータ回転速（２−１−ｉ等）を入力し、各モータユニットに対して適切なトルク指示値を与える。
In each of the above (Table 1) to (Table 3), “signal classification”, “signal name”, and “description” are described. For example, as shown in (Table 3), the
また上記の表から明らかなように、左後輪制御部２−１、右後輪制御部２−２、前輪制御部２−３、パワープラント５、車両操舵装置６のうちの何かのユニットで異常を検出した場合には、センタ制御部１は、異常を起こしたユニットから「異常通知」を入力し、当該異常を他のユニットに知らせるという機能を有している。
Further, as is apparent from the above table, any unit of the left rear wheel control unit 2-1, the right rear wheel control unit 2-2, the front wheel control unit 2-3, the
次に、前述した「モータユニット」について詳述する。 Next, the above-described “motor unit” will be described in detail.
モータユニットは、制御部（モータ制御ＥＣＵ）を備えたモータ制御ユニットである。図３はモータユニットの一構成例を示している。図３で、ブロック（２−ｘ）はモータ制御ＥＣＵであって「ｘ＝１，２，３」であり、前述した左後輪制御部２−１、右後輪制御部２−２、前輪制御部２−３のうちのいずれか１つに相当する。またブロック（３−ｘ−１）はパワーモジュールを意味し、ブロック（４−ｘ）はモータを意味している。パワーモジュール（３−ｘ−１）は前述したパワーデバイスユニット２４ａ，２４ｂ，２４ｃのうちのいずれか１つに相当し、モータ（４−ｘ）は前述したモータ１６，１７Ｌ，１７Ｒのうちのいずれか１つに相当する。モータ（４−ｘ）は例えば３相同期モータである。モータ制御ＥＣＵ（２−ｘ）は、モータ（４−ｘ）に対して制御信号（ＰＷＭ信号）を与える。パワーモジュール（３−ｘ−１）とモータ（４−ｘ）との間には、相電流センサ（３−ｘ−２）とコンタクタ（３−ｘ−３）が配置されている。コンタクタ（３−ｘ−３）はＵ相とＶ相のラインに配置されている。
The motor unit is a motor control unit including a control unit (motor control ECU). FIG. 3 shows a configuration example of the motor unit. In FIG. 3, a block (2-x) is a motor control ECU, and “x = 1, 2, 3”, and the left rear wheel control unit 2-1, right rear wheel control unit 2-2, front wheel described above. It corresponds to any one of the control units 2-3. The block (3-x-1) means a power module, and the block (4-x) means a motor. The power module (3-x-1) corresponds to any one of the
図３に示されたモータユニットの構成例では、電流フィードバック制御によりモータを駆動制御している。モータ制御ＥＣＵ（２−ｘ）には入力信号４−ｘ，３−ｘ−３，３−ｘ−２が入力され、モータ制御ＥＣＵ（２−ｘ）からコンタクタ（３−ｘ−３）に対して出力信号３−ｘ−３が出力される。またモータ制御ＥＣＵ（２−ｘ）とパワーモジュール（３−ｘ−１）との間には入力信号３−ｘ−１と出力信号３−ｘ−１が送受される。 In the configuration example of the motor unit shown in FIG. 3, the motor is driven and controlled by current feedback control. Input signals 4-x, 3-x-3, 3-x-2 are input to the motor control ECU (2-x), and the contactor (3-x-3) is input from the motor control ECU (2-x). Output signal 3-x-3. An input signal 3-x-1 and an output signal 3-x-1 are transmitted and received between the motor control ECU (2-x) and the power module (3-x-1).
入力信号３−ｘ−１と出力信号３−ｘ−１の内容は下記の（表４）に示され、入力信号３−ｘ−２の内容は（表５）に示され、入力信号３−ｘ−３と出力信号３−ｘ−３の内容は（表６）に示され、入力信号４−ｘの内容は（表７）に示されている。 The contents of the input signal 3-x-1 and the output signal 3-x-1 are shown in (Table 4) below, and the contents of the input signal 3-x-2 are shown in (Table 5). The contents of x-3 and the output signal 3-x-3 are shown in (Table 6), and the contents of the input signal 4-x are shown in (Table 7).
モータ電流ＥＣＵ（２−ｘ）は、相電流（３−ｘ−２−ｉ，３−ｘ−２−ii，３−ｘ−３−iii）を相電流センサから入力し、ロータの位相（４−ｘ−ｉを基にモータ制御ＥＣＵ（２−ｘ）で求める）を回転角センサから入力し、ＰＷＭ信号（３−ｘ−１−iii）をパワーモジュール（３−ｘ−１）に出力する。パワーモジュール（３−ｘ−１）は、ＰＷＭ信号に基づきパワープラント５から得た直流を交流に変換して相電流を出力する。パワーモジュール（３−ｘ−１）は、自己の異常診断も行っており、異常が発生したときモータ制御ＥＣＵ（２−ｘ）に通知（３−ｘ−１−ｉ）する。また相電流が流れる電線のうちＵ相、Ｖ相にはコンタクタ（３−ｘ−３）が挿入されていて、任意にモータ制御ＥＣＵ（２−ｘ）により任意に切断することが可能である。
The motor current ECU (2-x) inputs the phase current (3-x-2-i, 3-x-2-ii, 3-x-3-iii) from the phase current sensor, and the rotor phase (4 Obtained from the motor control ECU (2-x) based on -xi) from the rotation angle sensor, and outputs the PWM signal (3-x-1-iii) to the power module (3-x-1) . The power module (3-x-1) converts a direct current obtained from the
ここで、以上に説明した車両１１の駆動システムにおいて、これを構成するユニットの異常がどのように車両１１の挙動に問題を生じるについて説明する。
Here, in the drive system of the
下記の（表８）は、ユニット（前述した数字１，２−１，２−２，２−３，３−１，３−２，３−３，４−１，４−２，４−３，５で示された構成要素）で異常が生じたときの車両１１の挙動を示している。車両１１の挙動は、「通常走行時に対して異なったヨーが発生するか否か」という観点（Ｙａｗ）と、「ブレーキをかけたときと同様な挙動を示すか」という観点（Ｂｒｅａｋ）で示されている。表８において、記号「○」は影響大を意味し、記号「×」は影響小を意味し、記号「△」は「どちらとも言える」を意味している。
Table 8 below shows units (
上記の（表８）に従えば、車両１１の挙動に関する問題（第１の課題）として次の点を指摘できる。
According to the above (Table 8), the following point can be pointed out as a problem (first problem) related to the behavior of the
（１）車両制御装置は車両の挙動を制御するユニットであるため、これが故障を起こすと、車両挙動に影響が生じる。
（２）後輪を駆動するモータユニットの片側が異常になると、重心周りに予期しないモーメントが発生しヨーが変化する。
（３）前輪を駆動するモータユニットが故障すると、前輪のみでブレーキをかけることと同等の車両挙動を示す。直進時は、車両に対して進行方向と同軸に力が働き、旋回時は加えてヨーにも影響が出る。
（４）パワープラントが異常になると、すぐに電力の供給を停止する。そのため、ブレーキをかけたのと同等の挙動を示す。
(1) Since the vehicle control device is a unit that controls the behavior of the vehicle, if this causes a failure, the vehicle behavior is affected.
(2) If one side of the motor unit that drives the rear wheels becomes abnormal, an unexpected moment is generated around the center of gravity and the yaw changes.
(3) When the motor unit that drives the front wheels breaks down, the vehicle behavior is equivalent to braking the front wheels alone. When going straight, a force acts on the vehicle coaxially with the direction of travel, and when turning, it also affects the yaw.
(4) When the power plant becomes abnormal, the power supply is immediately stopped. Therefore, it shows the same behavior as when the brake is applied.
また、異常の状態の可観測性に関する問題（第２の課題）も提起される。本実施形態に基づく対象とする各輪の出力を任意に可変にできる駆動システムの構成では、モータユニットでなく、親装置として機能するセンタ制御部１に異常が生じると、それに対する安全策を講じることが難しいという問題がある。
In addition, a problem (second problem) related to the observability of abnormal states is also raised. In the configuration of the drive system that can arbitrarily vary the output of each target wheel based on the present embodiment, when an abnormality occurs in the
そこで、本実施形態に係る車両の駆動システムにおける制御装置２０では、前述した３組のモータユニットの各制御部、すなわち左後輪制御部２−１と右後輪制御部２−２と前輪制御部２−３の各々の制御ロジックを以下のごとくし、上記の第１の課題を解決している。
Therefore, in the
図４〜図６を参照して上記制御ロジックを説明する。
ここで、図４は左後輪制御部２−１の制御ロジックを示し、左後モータ１７Ｌのトルクの制御を示すフローチャートである。図５は右後輪制御部２−２の制御ロジックを示し、右後モータ１７Ｒのトルクの制御を示すフローチャートである。図６は前輪制御部２−３の制御ロジックを示し、前モータ１６のトルクの制御を示すフローチャートである。
The control logic will be described with reference to FIGS.
Here, FIG. 4 is a flowchart showing the control logic of the left rear wheel control section 2-1, and showing the control of the torque of the left
なお、上記で図４のフローチャートと図５のフローチャートは、左右の後輪用の違いだけであって、制御ロジックそのものは同じである。 In the above, the flowchart of FIG. 4 and the flowchart of FIG. 5 are only the differences for the left and right rear wheels, and the control logic itself is the same.
図４に示した左後輪制御部２−１に関する制御ロジックを説明する。この制御ロジックの説明では、第１に「異常を検出した場合」、第２に「他のユニットの異常通知を取得した場合」を、それぞれ、基本的な処理の手順に即して説明する。 The control logic regarding the left rear wheel control part 2-1 shown in FIG. 4 is demonstrated. In the description of the control logic, firstly, “when an abnormality is detected” and secondly “when an abnormality notification of another unit is acquired” will be described according to the basic processing procedure.
［異常を検出した場合］
手順（１）：
左後輪制御部２−１が異常（故障情報）を検出した場合には（ステップＳ１０１）には、異常の種類を判定しかつ異常に合わせて異常の情報を他のモータユニットに通知し（ステップＳ１１２）、各モータユニットの出力トルクを変化させる。
手順（２）：
左後輪制御部２−１が相電流センサ異常を検出した場合には、相コンタクタをＯＦＦし（ステップＳ１１３）、電流センサ異常を他のモータユニットに通知する（ステップＳ１１４）。この場合、後輪車軸にかかるトルクは相コンタクタをＯＦＦする直前に対して左後モータ１７Ｌのコギングトルクと同等の大きさ分減じる。
手順（３）：
左後輪制御部２−１が過電流を検出した場合には、各相を流れる電流を０にし（ステップＳ１１５）、他のモータユニットに過電流異常を通知する（ステップＳ１１６）。各相に流れる電流を０にすることにより、左後モータ１７Ｌの出力トルクは０になる。
手順（４）：
左後輪制御部２−１が電源電圧の低下を検出した場合には、電源電圧の低下を他のモータユニットに通知し（ステップＳ１１７）、トルク係数マップＲＬに沿って出力トルクを減少させ（ステップＳ１０９）、その出力トルクを他のモータユニットに通知する（ステップＳ１１０）。
手順（５）：
左後輪制御部２−１が自身とセンタ制御部１（車両制御装置）との間に通信異常を検出したか、またはセンタ制御部１の異常を検出した場合には、時間Ｔ_Jdg待った後に（ステップＳ１１８）、トルク係数マップＲＬに沿って出力を減少させる（ステップＳ１０９）。ここで、時間Ｔ_Jdg待つ理由は、他のモータユニットと整合をとるためである。なお、この処理手順では、タイマＴ_RL2を加算するステップＳ１１９が設けられている。
[When an abnormality is detected]
Procedure (1):
If the left rear wheel control unit 2-1 detects an abnormality (failure information) (step S101), it determines the type of abnormality and notifies other motor units of the abnormality information in accordance with the abnormality ( Step S112), changing the output torque of each motor unit.
Procedure (2):
When the left rear wheel control unit 2-1 detects a phase current sensor abnormality, the phase contactor is turned off (step S113), and the current sensor abnormality is notified to another motor unit (step S114). In this case, the torque applied to the rear wheel axle is reduced by an amount equivalent to the cogging torque of the left
Procedure (3):
When the left rear wheel control unit 2-1 detects an overcurrent, the current flowing through each phase is set to 0 (step S115), and an overcurrent abnormality is notified to other motor units (step S116). By setting the current flowing through each phase to 0, the output torque of the left
Procedure (4):
When the left rear wheel control unit 2-1 detects a decrease in the power supply voltage, it notifies the other motor unit of the decrease in the power supply voltage (step S117), and decreases the output torque along the torque coefficient map RL ( In step S109, the output torque is notified to another motor unit (step S110).
Step (5):
When the left rear wheel control unit 2-1 detects a communication abnormality between itself and the center control unit 1 (vehicle control device) or detects an abnormality of the
［他のユニットの異常通知を取得した場合］
手順（１１）：
左後輪制御部２−１が他のモータユニットの電流センサ異常の通知を受けた場合（ステップＳ１０２）、通知を出力しているモータユニットを判定する（ステップＳ１０４）。
通知を出しているのが、自身と対になっている後輪のモータユニットからの通知である場合（ステップＳ１０５）、後輪モータのコギングトルクと同等の大きさのトルクをモータの回転方向と反対に出力し（ステップＳ１０６）、自身に対になっているモータユニットが相コンタクタを切断したことにより発生したヨーを減少させる。通知を出しているのが前輪のモータユニットである場合には出力トルクを０にし（ステップＳ１０７）、後輪モータの出力によって車両挙動に影響が出ないようにする。なお代わりに、ブレーキがかかるようにトルクを出力し、車両を意図的にアンダーステア状態にしてもよい。
手順（１２）：
左後輪制御部２−１が他のモータユニットの過電流異常の通知を受けた場合には（ステップＳ１０４）、出力トルクを０にし（ステップＳ１０７）、後輪モータの出力によって車両挙動に影響が出ないようにしている。
手順（１３）：
左後輪制御部２−１が他のモータユニットの通信異常を受けた場合には、時間Ｔ_Jdg待った後に（ステップＳ１０８）、トルク係数マップＲＬに沿って出力を減少させる（ステップＳ１０９）。ここで、時間Ｔ_Jdg待つ理由は、他のモータユニットと整合をとるためである。なお、この処理手順では、タイマＴ_RL1を加算するステップＳ１１１が設けられている。また出力トルクを他のモータユニットに通知するステップＳ１１０を有している。
[When an error notification of another unit is acquired]
Procedure (11):
When the left rear wheel control unit 2-1 receives a notification of an abnormality in the current sensor of another motor unit (step S102), the motor unit that outputs the notification is determined (step S104).
When the notification is issued from the rear wheel motor unit paired with itself (step S105), a torque having a magnitude equivalent to the cogging torque of the rear wheel motor is set as the rotation direction of the motor. On the contrary, it outputs (step S106), and the yaw generated when the motor unit paired with itself cuts the phase contactor is reduced. If it is the front wheel motor unit that issues the notification, the output torque is set to 0 (step S107) so that the vehicle behavior is not affected by the output of the rear wheel motor. Alternatively, torque may be output so that the brake is applied, and the vehicle may be intentionally understeered.
Procedure (12):
When the left rear wheel control unit 2-1 receives notification of an overcurrent abnormality of another motor unit (step S104), the output torque is set to 0 (step S107), and the vehicle behavior is affected by the output of the rear wheel motor. Is prevented from coming out.
Procedure (13):
When the left rear wheel control unit 2-1 receives communication abnormality of another motor unit, after waiting for a time T_Jdg (step S108), the output is decreased along the torque coefficient map RL (step S109). Here, the reason for waiting for the time T_Jdg is to match with other motor units. In this processing procedure, step S111 for adding the timer T_RL1 is provided. Moreover, it has step S110 which notifies an output torque to another motor unit.
上記において、ステップＳ１０２で「通知なし」と判定された場合には通常の処理（ステップＳ１０３）が実行される。 In the above, if it is determined that “no notification” in step S102, normal processing (step S103) is executed.
なお図４で示したフローチャートで、ステップＳ１０７，Ｓ１０９，Ｓ１１０については同じ処理内容に関して複数箇所で用いている。 In the flowchart shown in FIG. 4, steps S107, S109, and S110 are used at a plurality of locations with respect to the same processing content.
図４では左後輪制御部２−１に関する制御ロジックを説明したが、図５に示した右後輪制御部２−２に関する制御ロジックもまったく同じである。図５のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１〜Ｓ２１９は前述のステップＳ１０１〜Ｓ２１９にそれぞれ対応している。 Although the control logic related to the left rear wheel control unit 2-1 has been described with reference to FIG. 4, the control logic related to the right rear wheel control unit 2-2 shown in FIG. 5 is exactly the same. In the flowchart of FIG. 5, steps S201 to S219 correspond to the above-described steps S101 to S219, respectively.
次に、図６を参照して前輪制御部２−３に関する制御ロジックを説明する。この制御ロジックの説明でも、第１に「異常を検出した場合」、第２に「他のユニットの異常通知を取得した場合」を、それぞれ、基本的な処理の手順に即して説明する。 Next, control logic related to the front wheel control unit 2-3 will be described with reference to FIG. In the description of the control logic, first, “when an abnormality is detected” and second, “when an abnormality notification of another unit is acquired” will be described according to the basic processing procedure.
［異常を検出した場合］
手順（３１）：
前輪制御部２−３が異常（故障情報）を検出した場合には（ステップＳ３０１）には、異常の種類を判定しかつ異常に合わせて異常の情報を他のモータユニットに通知し（ステップＳ３１２）、各モータユニットの出力トルクを変化させる。
手順（３２）：
前輪制御部２−３が相電流センサ異常を検出した場合には、相コンタクタをＯＦＦし（ステップＳ３１３）、電流センサ異常を他のモータユニットに通知する（ステップＳ３１４）。この場合、前輪車軸にかかるトルクは相コンタクタをＯＦＦする直前に対して前モータ１６のコギングトルクと同等の大きさ分減じる。
手順（３３）：
前輪制御部２−３が過電流を検出した場合には、各相を流れる電流を０にし（ステップＳ３１５）、他のモータユニットに過電流異常を通知する（ステップＳ３１６）。各相に流れる電流を０にすることにより、前モータ１６の出力トルクは０になる。
手順（３４）：
前輪制御部２−３が電源電圧の低下を検出した場合には、電源電圧の低下を他のモータユニットに通知し（ステップＳ３１７）、トルク係数マップＦＦに沿って出力トルクを減少させ（ステップＳ３０９）、その出力トルクを他のモータユニットに通知する（ステップＳ３１０）。
手順（３５）：
前輪制御部２−３が自身とセンタ制御部１（車両制御装置）との間に通信異常を検出したか、またはセンタ制御部１の異常を検出した場合には、時間Ｔ_Jdg待った後に（ステップＳ３１８）、トルク係数マップＦＦに沿って出力を減少させる（ステップＳ３０９）。ここで、時間Ｔ_Jdg待つ理由は、他のモータユニットと整合をとるためである。なお、この処理手順では、タイマＴ_FF2を加算するステップＳ３１９が設けられている。
[When an abnormality is detected]
Procedure (31):
If the front wheel control unit 2-3 detects an abnormality (failure information) (step S301), it determines the type of abnormality and notifies the other motor units of the abnormality information according to the abnormality (step S312). ), Changing the output torque of each motor unit.
Procedure (32):
When the front wheel controller 2-3 detects a phase current sensor abnormality, the phase contactor is turned off (step S313), and the current sensor abnormality is notified to another motor unit (step S314). In this case, the torque applied to the front wheel axle is reduced by an amount equivalent to the cogging torque of the
Procedure (33):
When the front wheel control unit 2-3 detects an overcurrent, the current flowing through each phase is set to 0 (step S315), and an overcurrent abnormality is notified to other motor units (step S316). By setting the current flowing in each phase to zero, the output torque of the
Procedure (34):
When the front wheel control unit 2-3 detects a decrease in the power supply voltage, it notifies the other motor unit of the decrease in the power supply voltage (step S317), and decreases the output torque along the torque coefficient map FF (step S309). ), And notifies the output torque to the other motor units (step S310).
Procedure (35):
When the front wheel control unit 2-3 detects a communication abnormality between itself and the center control unit 1 (vehicle control device) or detects an abnormality in the
［他のユニットの異常通知を取得した場合］
手順（４１）：
前輪制御部２−３が他のモータユニットの電流センサ異常の通知を受けた場合（ステップＳ３０２、ステップＳ３０４）、出力トルクを０にする（ステップＳ３０７）。これによって前モータ１６の出力によって車両挙動に影響が出ないようにする。なお代わりに、一定時間加速方向にトルクを出力し、車両を意図的にアンダーステア状態にしてもよい。
手順（４２）：
前輪制御部２−３が他のモータユニットの過電流異常の通知を受けた場合には（ステップＳ３０４）、出力トルクを０にし（ステップＳ３０７）、前モータ１６の出力によって車両挙動に影響が出ないようにしている。
手順（４３）：
前輪制御部２−３が他のモータユニットの通信異常を受けた場合には、時間Ｔ_Jdg待った後に（ステップＳ１０８）、トルク係数マップＦＦに沿って出力を減少させる（ステップＳ３０９）。ここで、時間Ｔ_Jdg待つ理由は、他のモータユニットと整合をとるためである。なお、この処理手順では、タイマＴ_FF1を加算するステップＳ３１１が設けられている。また出力トルクを他のモータユニットに通知するステップＳ３１０を有している。
[When an error notification of another unit is acquired]
Procedure (41):
When the front wheel controller 2-3 receives a notification of an abnormality in the current sensor of another motor unit (step S302, step S304), the output torque is set to 0 (step S307). This prevents the vehicle behavior from being affected by the output of the
Procedure (42):
When the front wheel control unit 2-3 receives notification of an overcurrent abnormality of another motor unit (step S304), the output torque is set to 0 (step S307), and the vehicle behavior is affected by the output of the
Procedure (43):
When the front wheel controller 2-3 receives a communication abnormality of another motor unit, after waiting for a time T_Jdg (step S108), the output is reduced along the torque coefficient map FF (step S309). Here, the reason for waiting for the time T_Jdg is to match with other motor units. In this processing procedure, step S311 for adding the timer T_FF1 is provided. In addition, step S310 for notifying other motor units of the output torque is provided.
上記において、ステップＳ３０２で「通知なし」と判定された場合には通常の処理（ステップＳ３０３）が実行される。 In the above, when it is determined that “no notification” in step S302, normal processing (step S303) is executed.
なお図６で示したフローチャートで、ステップＳ３０７，Ｓ３０９，Ｓ３１０については同じ処理内容に関して複数箇所で用いている。 In the flowchart shown in FIG. 6, steps S307, S309, and S310 are used at a plurality of locations with respect to the same processing content.
図４〜図６を参照して説明された上記の各フローチャートに基づく制御ロジックを含む装置の基本的構成を図７に示す。この構成は、電動車両の駆動システムの制御装置を構築している。 FIG. 7 shows a basic configuration of an apparatus including control logic based on each of the flowcharts described with reference to FIGS. This configuration constructs a control device for the drive system of the electric vehicle.
この電動車両の駆動システムの制御装置３０は、走行用の複数の駆動モータ３１の各々の目標トルク指令値を、運転者操作と車両挙動のうちの少なくとも一方に応じて所定時間毎に演算する目標トルク演算手段３２と、この目標トルク演算手段３２から出力された複数の目標トルク指令値に基づいて複数の駆動モータ３１の各々を制御するモータ制御手段３３とを備え、複数の駆動モータ３１の各々の出力を個別に調整して走行する電動車両の駆動システムに適用される。上記の複数の駆動モータ３１は、前述した前モータ１６、左後モータ１７Ｌ、右後モータ１７Ｒを含む。また上記のモータ制御手段３３は、例えば前述した左後輪制御部２−１、右後輪制御部２−２、前輪制御部２−３を含む。さらに制御装置３０は、さらに、複数の駆動モータ３１あるいは複数の駆動モータの駆動経路のうち、少なくともいずれか１つに異常が発生したときに、その異常を検知する異常検知手段３４と、異常検知手段３４により検知された駆動モータあるいは駆動モータの駆動経路に対応する駆動モータの動作状態を判別する動作状態判別手段３５と、動作状態判別手段３５により判別された駆動モータの動作状態に合わせて他の駆動モータの動作状態を制御する同期制御手段３６とを備える。
The
上記において、動作状態判別手段３５で判別しかつ同期制御手段３６で制御する駆動モータ３１の動作状態は、例えば、モータの出力トルク、回転数、回転位相、モータに入力される電流値、電圧値等のいずれかにより定められる。また駆動モータの駆動経路としては、電池や燃料電池等のパワープラント５からの電流供給経路、またパワープラント５からの電流および電圧値を計測するセンサ、モータに出力される電流を検知する電流センサや、モータの回転角を検出する回転角センサ、そしてそれらの情報を伝達する通信線が含まれる。
In the above, the operation state of the
図７に示された構成において、モータ制御手段３３の個数は複数であっても、１つであってもよい。さらに、異常検知手段３４、動作状態判別手段３５、同期制御手段３６は、モータ制御手段３３を構成する装置に含まれてもよく、または各々を独立の装置として設けることもできる。
In the configuration shown in FIG. 7, the number of motor control means 33 may be plural or one. Furthermore, the
次に、図８を参照して、各モータユニットからのウォッチドッグタイマ（ＷＤＴ）を受信したときの処理内容を説明する。この処理内容は、車両制御装置（センタ制御部１等）の異常、通信異常を検出する手法を提供し前述の第２の課題を解決しようとするものである。
Next, with reference to FIG. 8, processing contents when receiving a watchdog timer (WDT) from each motor unit will be described. This processing content is intended to solve the second problem described above by providing a method for detecting an abnormality of a vehicle control device (
図８のフローチャートで、通信異常を検出するロジックは、常に定期的に実行されるため、なるべく簡単な方法が採用される。 In the flowchart of FIG. 8, the logic for detecting a communication abnormality is always executed periodically, and thus a simple method is adopted as much as possible.
各モータユニットはＷＤＴを定期的に他のモータユニットに向けて送信する。従って、他のモータユニットは、ＷＤＴの値を定期的に取得し（ステップＳ４０１）、今回値を前回値と比較する（ステップＳ４０２）。判定ステップＳ４０３ではＷＤＴの値の変化が判定され、変化があれば通信が正常と判断され（ステップＳ４０４）、変化がなければ通信が異常と判定される（ステップＳ４０５）。つまり、ＷＤＴの更新が止まったことを条件にモータユニットが通信異常になっていることを検出する。各モータユニットは、通信異常を検出したとき、前述した通りの処理ステップを実行する。 Each motor unit periodically transmits WDT to other motor units. Accordingly, the other motor units periodically acquire the value of WDT (step S401), and compare the current value with the previous value (step S402). In determination step S403, a change in the value of WDT is determined. If there is a change, it is determined that communication is normal (step S404), and if there is no change, it is determined that communication is abnormal (step S405). That is, it is detected that the motor unit has a communication abnormality on the condition that the update of WDT has stopped. Each motor unit executes the processing steps as described above when it detects a communication abnormality.
前述の実施形態で説明した「トルク係数マップ」は実験的に求められる。決め方の一例は次の通りである。 The “torque coefficient map” described in the above embodiment is obtained experimentally. An example of how to decide is as follows.
第１に、車両挙動の物理値（ヨーなど）の許容できる大きさを決める。第２に、一定条件下で走行中に任意のＭＣＵ（Motor Control Unit）の出力を任意のパターンで減少させる。第３に、物理値が許容範囲内に入っているうち、最もトルクの減少が早いパターンを正規化したものをトルク係数マップとする。 First, an allowable size of a physical value (such as yaw) of the vehicle behavior is determined. Secondly, the output of an arbitrary MCU (Motor Control Unit) is reduced in an arbitrary pattern while traveling under a certain condition. Thirdly, the normalized value of the pattern with the fastest torque decrease while the physical value is within the allowable range is used as the torque coefficient map.
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。 The configurations, shapes, sizes, and arrangement relationships described in the above embodiments are merely shown to the extent that the present invention can be understood and implemented, and the numerical values and the compositions (materials) of the respective configurations are as follows. It is only an example. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.
本発明は、例えば３つのモータを備えて走行駆動される電動乗用自動車等において１つのモータまたはモータ駆動装置が異常状態であっても他のモータの駆動状態を一致させて車両の挙動を安定化させるのに利用される。 The present invention stabilizes the behavior of a vehicle by matching the driving states of other motors even if one motor or the motor driving device is in an abnormal state, for example, in an electric passenger car that is driven and driven with three motors. Used to make it.
１ センタ制御部
２−１，２−２ 後輪制御部
２−３ 前輪制御部
５ パワープラント
１１ 車両（電動車両）
１２Ｌ，１２Ｒ 前輪
１３Ｌ，１３Ｒ 後輪
１５ 車両操舵装置
１６ 前モータ
１７Ｌ，１７Ｒ 後モータ
２４ａ〜２４ｃ パワーデバイスユニット
DESCRIPTION OF
12L,
Claims (1)
前記目標トルク演算手段から出力された複数の前記目標トルク指令値に基づいて前記複数の駆動モータの各々を制御するモータ制御手段とを備え、
前記複数の駆動モータの各々の出力を個別に調整して走行する電動車両の駆動システムにおいて、
前記複数の駆動モータは、一対の左右の駆動モータを含み、
前記一対の左右の駆動モータあるいは前記一対の左右の駆動モータの駆動経路のうち、少なくともいずれか１つに異常が発生したときに、その異常を検知する異常検知手段と、
前記異常が検知された前記駆動モータあるいは前記異常が検知された前記駆動モータの駆動経路に対応する前記駆動モータが前記一対の左右の駆動モータの一方の駆動モータであるとき、該一方の駆動モータに流れる電流を遮断し、前記一対の左右の駆動モータの他方の駆動モータに対し、前記一方の駆動モータで電流を遮断したときに発生するコギングトルクと同等の大きさのトルクを、前記他方の駆動モータの回転方向と反対に出力させる同期制御手段と、
を備えることを特徴する電動車両の駆動システムの制御装置。 Target torque calculation means for calculating a target torque command value of each of the plurality of driving motors for traveling at predetermined time intervals according to at least one of driver operation and vehicle behavior;
Motor control means for controlling each of the plurality of drive motors based on the plurality of target torque command values output from the target torque calculation means;
In the drive system for an electric vehicle that travels by individually adjusting the output of each of the plurality of drive motors,
The plurality of drive motors include a pair of left and right drive motors,
An abnormality detecting means for detecting an abnormality when at least one of the pair of left and right drive motors or the drive path of the pair of left and right drive motors has occurred;
When the drive motor in which the abnormality is detected or the drive motor corresponding to the drive path of the drive motor in which the abnormality is detected is one of the pair of left and right drive motors, the one drive motor And the other drive motor of the pair of left and right drive motors has a torque equivalent to the cogging torque generated when the current is interrupted by the one drive motor. Synchronous control means for outputting in the direction opposite to the rotation direction of the drive motor ;
An apparatus for controlling a drive system of an electric vehicle, comprising:
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