JP5060659B1 - 効率マップ生成装置、効率マップ生成方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
(効率マップ生成装置の構成)
図1は、実施の形態1にかかる効率マップ生成装置の機能的構成を示すブロック図である。実施の形態1にかかる効率マップ生成装置100は、移動体を走行させながら複数の駆動輪に対するトルク配分を制御し、駆動輪を駆動するモータの効率マップを生成(および更新)する。効率マップの情報は、モータの回転速度に対するトルクの特性である。
図2は、効率マップ生成装置による効率マップ生成処理の手順を示すフローチャートである。はじめに、全トルク指令値検出部111により、駆動輪にそれぞれ設けられた複数個のモータM1〜Mnを駆動するためにアクセルペダルから入力された全トルク指令値Tを検出する(ステップS201)。
1.移動体は一定速度で走行させる。
2.移動体の重心まわりのモーメントを0にする。
以上の2つを条件とする。
以下に、本発明の実施例1について説明する。本実施例1では、4つの駆動輪にそれぞれ組み込まれ、独立して駆動されるインホイール型のモータを搭載した車両等の移動体に効率マップ生成装置を適用した場合の一例について説明する。この場合、モータMの個数は、M1〜M4の4個を用いる。モータMとしては、三相交流モータやDCモータを用いることができる。以下の実施例では4つの駆動輪に同一のモータを用いる。なお、後述のように、駆動輪は、4つに限られず、2つ、3つ、あるいは5つ以上にも本発明を適用することが可能である。
図3は、移動体の構成を示す概要図である。移動体300は、左右の前駆動輪FL,FRと、左右の後駆動輪RL,RRを有する4輪駆動車である。これら4つの各駆動輪FL,FR,RL,RRには、それぞれインホイール型のモータM1〜M4が設けられ、独立に駆動される。
つぎに、効率マップ生成装置400のハードウェア構成について説明する。図4は、効率マップ生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図4において、効率マップ生成装置400は、CPU401、ROM402、RAM403、通信I/F415、GPSユニット416、各種センサ417を備えている。各構成部401〜417は、バス420によってそれぞれ接続されている。
1.加速度センサの出力を積分
2.非駆動輪の回転速度から算出
3.光学的な位置センサから算出
1.加速度センサ出力から重心位置のずれを求めて、前輪と後輪の荷重バランスを算出
2.角速度センサ出力から重心位置のずれを求めて、右輪と左輪の荷重バランスを算出
3.傾斜センサ(ジャイロ)出力から重心位置のずれを求めて、前輪と後輪および右輪と左輪の荷重バランスを算出
つぎに、モータ効率マップ生成の概要について説明する。図6は、4輪駆動の移動体モデルを示す説明図である。タイヤ有効半径r=0.22m、最大モータトルク=100Nm、車両中心軸と前輪との距離(WF)=0.60m、車両中心軸と後輪との距離(WR)=0.40m、トレッド幅前後比ρ=WF/WR=1.5である。
F1+F2+F3+F4=F
車両にかかる重心まわりのヨーモーメントが0であれば、
W1×F1+W2×F2+W3×F3+W4×F4=0となる。
T1+T2+T3+T4=r×F …(方程式1.1)
W1×T1+W2×T2+W3×T3+W4×T4=0 …(方程式1.2)
(W1−W4)×T1+(W2−W4)×T2+(W3−W4)×T3+r×F×W4=0
ここで、W1=+WF、W2=−WF、W3=+WR、W4=−WRとすると、
(1+WF/WR)×T1+(1−WF/WR)×T2+2×T3=r×F
(1+ρ)×T1+(1−ρ)×T2+2×T3=r×F …平面A
0<T1<100、0<T2<100、0<T3<100、0<T4<100
T1+T2+T3=r×F …平面C
T1+T2+T3=r×F−100 …平面D
図12は、実施例1による効率マップ生成処理を示すフローチャートである。本実施例の効率マップ生成装置400による効率マップ生成処理について説明する。下記の処理は効率マップ生成装置400のCPU401(図3のコントローラ301)が実行処理する。
本実施例2では、効率マップの生成をより効率的に行う構成である。上記図10に示したように、モータはトルクに対する力行の特性(効率曲線)の変化が急であったり、穏やかであったりする。このため、変化が穏やかな箇所では、離散の間隔を粗くし、変化が急な箇所では離散の間隔を密にし、離散の間隔を効率曲線の変化に応じて変更する構成とする。この際、離散化された隣接する一対のモータの効率の差異が所定未満であるか否か所定の閾値を用いて判断する。
図17は、実施例2による効率マップ生成処理を示すフローチャートである。本実施例の効率マップ生成装置400による効率マップ生成処理について説明する。下記の処理は効率マップ生成装置400のCPU401(図3のコントローラ301)が実行処理する。
つぎに、本発明の実施の形態2について説明する。実施の形態2は、モータ効率マップの高トルク領域の生成に関するものである。高トルク領域のデータを取得するために、回生輪で制動させながら駆動輪で駆動する構成とする。これにより、アクセルペダル操作による全トルク指令値以上のトルクを駆動輪に与えることができるため、高トルク領域のデータを得ることができるようになる。
つぎに、回生分を含めたモータ効率マップ生成の概要について説明する。図20は、4輪駆動の移動体モデルを示す説明図である。タイヤ有効半径r=0.22m、最大モータ力行トルク=100Nm、最大モータ回生トルク=70Nm、車両中心軸と前輪との距離(WF)=0.60m、車両中心軸との距離(WR)=0.40m、トレッド幅前後比ρ=WF/WR=1.5である。
F1+F2+F3+F4=F
車両にかかる重心まわりのヨーモーメントが0であれば、
W1×F1+W2×F2+W3×F3+W4×F4=0となる。
T1+T2+T3+T4=r×F …(方程式1.1)
W1×T1+W2×T2+W3×T3+W4×T4=0 …(方程式1.2)
(W1−W4)×T1+(W2−W4)×T2+(W3−W4)×T3+r×F×W4=0
ここで、W1=+WF、W2=−WF、W3=+WR、W4=−WRとすると、
(1+WF/WR)×T1+(1−WF/WR)×T2+2×T3=r×F
(1+ρ)×T1+(1−ρ)×T2+2×T3=r×F …平面A
−70<T1<100、−70<T2<100、−70<T3<100、−70<T4<100
T1+T2+T3=r×F+70 …平面C’
T1+T2+T3=r×F−100 …平面D’
図26は、実施の形態2による効率マップ生成処理を示すフローチャートである。はじめに、効率マップ生成モードへの移行指示があると、効率マップ生成装置400は、効率マップ生成モードに移行してよい状況か判断する(ステップS2601)。たとえば、効率マップ生成に必要なデータを収集するまでの期間、一定速度で走行可能な状態であるかを判断する。より具体的には、地図情報や渋滞情報を取得し、今後の走行経路が所定期間、直線道路である一定速度で走行可能であるかを判断する。効率マップ生成モードに移行してよい状況であれば(ステップS2601:Yes)、ステップS2602以下の処理を実行し、効率マップ生成モードに移行できない状況であれば(ステップS2601:No)、モード移行を中止し、終了する。
1.回生トルク配分による効率マップ生成と同時に回生効率も測定しておく。
2.力行効率マップと回生効率マップは、理想的には、同等のトルク特性を有するため、力行効率マップを反転させて回生効率マップの初期値として使用する。
3.上記2.で得た回生効率マップのうち、上記1.で測定できた範囲を更新する。
4.通常走行時に、回生制動を利用する毎に、回生効率マップを更新していく。
101 トルク配分制御部
102 インバータ回路
103 回転数検出部
104 電圧検出部
105 電流検出部
111 全トルク指令値検出部
112 トルク配分部
113 消費電力検出部
114 効率マップ生成部
115 モータ効率マップ
300 移動体
301 コントローラ
307a〜307d (回転速度)センサ
308a〜308d (垂直抗力)センサ
309 加速度センサ
310 ヨーレートセンサ
312 バッテリ
FL,FR,RL,RR 駆動輪
M(M1〜M4) モータ
INV インバータ回路
Claims (6)
- 移動体の駆動輪に接続された複数個のモータの効率マップを生成する効率マップ生成装置であって、
前記複数個のモータに対して入力された全トルク指令値を検出する全トルク指令値検出手段と、
前記全トルク指令値に基づいて、前記モータに接続された複数の駆動輪のうち一部または全部を選択することにより、前記複数個のモータの各々に対し複数の組み合わせで前記全トルク指令値のトルクを配分するトルク配分手段と、
前記モータの消費電力を検出する消費電力検出手段と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記複数の組み合わせにおける前記トルク、前記消費電力、および前記回転数に基づいて前記効率マップを生成する効率マップ生成手段と、を備え、
前記トルク配分手段は、前記移動体を走行させたときに、前記全トルク指令値が一定であり、前記移動体の重心まわりのヨーモーメントが0である条件下において、前記全トルク指令値のトルク配分を変化させ、
前記効率マップ生成手段は、前記条件下において前記効率マップを生成することを特徴とする効率マップ生成装置。 - 前記効率マップは、前記モータに接続されるインバータも含んだ効率マップであることを特徴とする請求項1に記載の効率マップ生成装置。
- 前記移動体の複数の速度に対して、速度毎に
前記トルク配分手段、前記消費電力検出手段、前記回転数検出手段、及び、前記効率マップ生成手段を繰り返して前記効率マップを生成することを特徴とする請求項1に記載の効率マップ生成装置。 - 前記複数個のモータは同じ種類のモータであり、
前記効率マップ生成手段は、前記複数個のモータの各々に対して生成した前記効率マップを1つの効率マップに合体することを特徴とする請求項1に記載の効率マップ生成装置。 - 移動体の駆動輪に接続された複数個のモータの効率マップを生成する効率マップ生成装置の効率マップ生成方法であって、
前記複数個のモータに対して入力された全トルク指令値を検出する全トルク指令値検出工程と、
前記全トルク指令値に基づいて、前記モータに接続された複数の駆動輪のうち一部または全部を選択することにより、前記複数個のモータの各々に対し複数の組み合わせで前記全トルク指令値のトルクを配分するトルク配分工程と、
前記モータの消費電力を検出する消費電力検出工程と、
前記モータの回転数を検出する回転数検出工程と、
前記複数の組み合わせにおける前記トルク、前記消費電力、および前記回転数に基づいて前記効率マップを生成する効率マップ生成工程と、を含み、
前記トルク配分工程は、前記移動体を走行させたときに、前記全トルク指令値が一定であり、前記移動体の重心まわりのヨーモーメントが0である条件下において、前記全トルク指令値のトルク配分を変化させ、
前記効率マップ生成工程は、前記条件下において前記効率マップを生成することを特徴とする効率マップ生成方法。 - 請求項5に記載の方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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