JP6142845B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の各車輪の駆動力を、それぞれ個別の駆動用モータによって発生する車両に適用される車両制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device that is applied to a vehicle that generates a driving force of each wheel of the vehicle by an individual driving motor.
例えば、特許文献1には、車輪を個々のモータによって独立に駆動する車両に適用される駆動力制御装置が開示されている。この駆動力制御装置は、走行中に、一部の車輪が駆動不能に陥った場合、他の正常な車輪を用いて、運転状態に対応した車両の走行状態を維持するようにしている。 For example, Patent Literature 1 discloses a driving force control device applied to a vehicle in which wheels are independently driven by individual motors. This driving force control device is configured to maintain the traveling state of the vehicle corresponding to the driving state by using other normal wheels when some of the wheels become unable to be driven during traveling.
具体的には、特許文献1の駆動力制御装置では、モータコイルの断線を検出したとき、モータ駆動不能とみなす。そして、モータが駆動不能に陥る前後で、左側の車輪の駆動力の合計と、右側の車輪の駆動力の合計との比が変化せず、かつ補正後の目標駆動力の合計がアクセル開度に対応する駆動力となるように、正常な車輪の目標駆動力を補正する。 Specifically, in the driving force control device of Patent Document 1, when disconnection of the motor coil is detected, it is considered that the motor cannot be driven. The ratio of the total driving force of the left wheel and the total driving force of the right wheel does not change before and after the motor becomes incapable of driving, and the corrected target driving force is the accelerator opening. The target driving force of a normal wheel is corrected so that the driving force corresponds to
しかしながら、特許文献1に記載のように、一部の車輪のモータを駆動せず、他の車輪のモータによってその分の駆動力を補おうとすると、他の車輪のモータの負荷が過剰になりやすくなるとともに、車両の走行安定性を低下させる可能性があることは否定できない。従って、モータに異常が生じた場合であっても、極力、そのモータの制御を継続できるような手段を講じることが望ましい。 However, as described in Patent Document 1, if the motors of some wheels are not driven and the driving force of the other wheels is supplemented by the motors of other wheels, the load on the motors of the other wheels tends to be excessive. In addition, it cannot be denied that there is a possibility of lowering the running stability of the vehicle. Therefore, it is desirable to take measures to continue the control of the motor as much as possible even when an abnormality occurs in the motor.
ここで、モータを正常に制御できなくなる状況は、モータコイルの断線が生じたときに限られる訳ではなく、種々の要因で起こりえる。例えば、モータの回転を検出するセンサや、モータに通電される電流を検出するセンサに異常が生じた場合にも、モータは異常な挙動を示すことになる。ただし、この場合、センサの検出信号に基づいて、制御装置から与えられる制御信号が異常となって、モータは異常な挙動を示すのであり、モータそのものは正常に作動可能である。 Here, the situation in which the motor cannot be controlled normally is not limited to when the motor coil is disconnected, but may be caused by various factors. For example, even when an abnormality occurs in a sensor that detects the rotation of the motor or a sensor that detects a current supplied to the motor, the motor behaves abnormally. However, in this case, the control signal supplied from the control device becomes abnormal based on the detection signal of the sensor, and the motor behaves abnormally, and the motor itself can operate normally.
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、駆動用モータの制御に異常が生じた場合に、その異常の原因が、駆動用モータの制御を継続可能なものであるか否かを判別するとともに、駆動用モータの制御が継続可能と判別した場合に、その異常の原因を取り除きつつ、駆動用モータの制御を実行することが可能な車両用制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and when an abnormality occurs in the control of the driving motor, whether or not the cause of the abnormality is capable of continuing the control of the driving motor. And a vehicle control device capable of controlling the drive motor while removing the cause of the abnormality when it is determined that the control of the drive motor can be continued. To do.
上記目的を達成するために、本発明による車両制御装置は、
車両の各車輪(1〜4)にそれぞれ設けられ、対応する車輪に駆動力を与える複数の駆動用モータ(5〜8)と
各車輪の駆動用モータに対応して設けられ、該当する駆動用モータの動作に関連する物理量を検出するための複数の検出手段(16a、16b、17)と、
検出手段の検出信号から得られる駆動用モータの動作に関連する物理量に基づいて、各車輪の駆動用モータを制御する制御手段(10)と、
駆動用モータの制御に異常が生じた場合に、その異常の原因を判定する原因判定手段(S110〜S140)と、
原因判定手段により、駆動用モータの制御の異常の原因が、検出手段の故障にあると判定された場合、検出手段の検出信号から得られるはずの駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値を求める推定手段(26、27)と、を備え、
制御手段は、検出手段が故障し、推定手段によって駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値が求められたとき、その物理量の推定値に基づいて、駆動用モータを制御するものであり、
推定手段は、1つの車輪の駆動用モータに対応する検出手段が故障した場合に、その故障した検出手段の検出信号から得られるはずの物理量を、少なくとも、1つの車輪以外の残りの車輪の駆動用モータに対応する検出手段から出力される検出信号を用いて推定するものであり、
制御手段は、1つの車輪の駆動用モータに対応する検出手段が故障した場合、推定手段によって求められる推定値に基づいて駆動用モータの制御を継続し、2つ以上の車輪の駆動用モータに対応する検出手段が故障した場合、全ての前記駆動用モータの制御を停止することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a vehicle control apparatus according to the present invention provides:
A plurality of drive motors (5 to 8) that are provided on the respective wheels (1 to 4) of the vehicle and apply driving force to the corresponding wheels, and are provided corresponding to the drive motors of the respective wheels, and corresponding driving A plurality of detection means (16a, 16b, 17) for detecting a physical quantity related to the operation of the motor;
Control means (10) for controlling the drive motor of each wheel based on the physical quantity related to the operation of the drive motor obtained from the detection signal of the detection means;
Cause determination means (S110 to S140) for determining the cause of an abnormality when an abnormality occurs in the control of the drive motor;
When the cause determining means determines that the cause of the control abnormality of the driving motor is due to the failure of the detecting means, the estimated value of the physical quantity related to the operation of the driving motor that should be obtained from the detection signal of the detecting means Estimating means (26, 27) for obtaining
The control means controls the driving motor based on the estimated value of the physical quantity when the detecting means fails and the estimated value of the physical quantity related to the operation of the driving motor is obtained by the estimating means.
When the detection means corresponding to the drive motor for one wheel fails, the estimation means calculates the physical quantity that should be obtained from the detection signal of the failed detection means, at least for driving the remaining wheels other than one wheel. It is estimated using the detection signal output from the detection means corresponding to the motor for use,
The control means continues to control the drive motor based on the estimated value obtained by the estimation means when the detection means corresponding to the drive motor for one wheel breaks down. When the corresponding detection means fails, control of all the drive motors is stopped .
検出手段が故障した場合、その検出手段の検出信号に基づく、制御手段による制御内容が異常となって、駆動用モータは異常な挙動を示すのであり、駆動用モータそのものは正常に動作可能である。そのため、本発明による車両制御装置では、駆動用モータの制御に異常が生じたとき、原因判定手段が、その異常の原因を判定する。そして、原因判定手段が、駆動用モータの制御の異常の原因が、検出手段の故障にあると判定すると、推定手段によって、駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値を求め、制御手段は、検出手段による検出信号から得られる物理量ではなく、その物理量の推定値に基づいて、駆動用モータを制御する。これにより、検出手段に故障が生じたとき、駆動用モータの制御の異常の原因を取り除きつつ、駆動用モータの制御を継続することが可能になる。 When the detection means fails, the control content by the control means based on the detection signal of the detection means becomes abnormal, and the drive motor behaves abnormally, and the drive motor itself can operate normally. . Therefore, in the vehicle control device according to the present invention, when an abnormality occurs in the control of the drive motor, the cause determining means determines the cause of the abnormality. Then, when the cause determining means determines that the cause of the abnormality in the control of the driving motor is a failure of the detecting means, the estimating means obtains an estimated value of the physical quantity related to the operation of the driving motor, and the control means The drive motor is controlled based on the estimated value of the physical quantity, not the physical quantity obtained from the detection signal from the detection means. Thereby, when a failure occurs in the detection means, it becomes possible to continue the control of the drive motor while removing the cause of the abnormality in the control of the drive motor.
上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。 The reference numerals in the parentheses merely show an example of a correspondence relationship with a specific configuration in an embodiment described later in order to facilitate understanding of the present invention, and are intended to limit the scope of the present invention. Not intended.
また、上述した特徴以外の、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。 Further, the technical features described in the claims of the claims other than the features described above will become apparent from the description of embodiments and the accompanying drawings described later.
以下、本発明に係る車両用制御装置の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。本実施形態による車両用制御装置は、各車輪の駆動力を、それぞれ個別の駆動用モータによって発生する車両に適用される。そこで、まず、車両用制御装置が適用される車両及び車両用制御装置の概略構成について、図1に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of a vehicle control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The vehicle control device according to the present embodiment is applied to a vehicle that generates the driving force of each wheel by an individual driving motor. First, a schematic configuration of a vehicle to which the vehicle control device is applied and the vehicle control device will be described with reference to FIG.
図1に示すように、車両100は、左右の前輪1,2および左右の後輪3,4を有している。前輪1、2及び後輪3、4は、図示しないサスペンション機構等を介して車両100のシャシーに支持されている。
As shown in FIG. 1, the
前輪1、2のホイール内部には、駆動用モータとしての電動機5、6が組み込まれており、後輪3、4のホイール内部には電動機7、8が組み込まれている。これらの電動機5〜8は、対応する車輪1〜4に対して、動力伝達可能に連結されている。すなわち、各電動機5〜8は、いわゆるインホイールモータであり、後述する電子制御装置(ECU)10による制御によって、対応する車輪1〜4に駆動力を与えたり、制動力を与えたりすることが可能となっている。
インホイールモータとしての電動機5〜8は、例えば3相交流同期モータにより構成され、インバータ11を介して、充放電可能なバッテリ12に接続されている。そして、各車輪1〜4に駆動力を与える場合には、バッテリ12の直流電力がインバータ11によって交流電力に変換された後に、各電動機5〜8に供給される。これにより、各電動機5〜8は力行運転され、対応する車輪1〜4に駆動力を与えることができる。一方、各車輪1〜4に制動力を与える場合には、各電動機5〜8が回生運転される。この回生運転時には、各電動機5〜8は、対応する車輪1〜4が持つ運動エネルギーによって回転されて発電を行う。このように、各電動機5〜8は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換することで、対応する車輪1〜4の運動エネルギーを消費し、各車輪1〜4に制動力を与える。回生運転時の各電動機5〜8による発電電力は、インバータ11によって直流に変換された後、バッテリ12に蓄電される。
The
なお、図示していないが、各車輪1〜4には、各電動機5〜8による回生ブレーキと協調して、運転者の要求制動力に見合う制動力を発生させるための、制動トルクを調節可能なブレーキ装置も設けられている。 Although not shown, each wheel 1 to 4 can be adjusted in braking torque to generate a braking force corresponding to the driver's required braking force in cooperation with the regenerative braking by each motor 5-8. A braking device is also provided.
前輪1,2の間には、ステアリング装置が設けられている。このステアリング装置は、運転者によって操舵されるステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトを有する。そのステアリングシャフトの先端にはピニオン軸が設けられている。このピニオン軸は、ラックアンドピニオン式のギア機構を介してラック軸13に連結される。ラック軸13の両端は、タイロッド14等を介して左右の前輪1、2にそれぞれ連結されている。従って、ステアリングシャフト(ピニオン軸)の回転運動が、ラック軸13の直線運動に変換され、そのラック軸13の直線運動変位に応じた角度だけ、左右の前輪1、2が転舵される。
A steering device is provided between the front wheels 1 and 2. This steering device has a steering shaft coupled to a steering wheel that is steered by a driver. A pinion shaft is provided at the tip of the steering shaft. The pinion shaft is coupled to the
このステアリング装置には、ステアリングシャフトの操舵角を検出する操舵角センサ15が設けられている。この操舵角センサ15による検出信号は、ECU10に入力される。その他にも、ECU10には、運転者の要求駆動力を表すアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ、運転者の要求制動力を表すブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ、車両の走行速度を検出する車速センサ、バッテリ12からインバータ11に供給される電流を検出する電流センサなどの各種のセンサからの検出信号が入力されるように構成されている。
This steering device is provided with a
さらに、各電動機5〜8には、ロータの回転に応じた検出信号を出力するレゾルバ、3相のステータコイルの内、2相のステータコイルに流れる電流をそれぞれ検出する電流センサ、及び各電動機5〜8の温度を検出する温度センサなどが設けられている。これらのセンサからの検出信号も、ECU10に入力される
ECU10は、運転者によってアクセルペダルが踏込操作されているとき、アクセルセンサによって検出されるアクセルペダルの踏み込み量と、車速センサによって検出される車両の走行速度とに基づいて、各電動機5〜8が発生すべき目標駆動トルクを算出する。また、ECU10は、運転者によってステアリングホイールが操舵されている場合には、車両の旋回状態を安定化させることなどを狙いとして、操舵角センサ15によって検出される操舵角に基づいて、上記目標駆動トルクを補正する。ECU10は、各電動機5〜8が発生する駆動トルクが、算出、補正した目標駆動トルクとなるように、各電動機5〜9へ通電する電流を制御する。
Further, each of the
図2は、各電動機5〜8が発生する駆動トルクが目標駆動トルクとなるように、ECU10が各電動機5〜8へ通電する電流を制御するために実行する機能を機能ブロック図として記載したものである。なお、図2には、1つの電動機5に対して電流制御するための機能ブロックが示されているが、ECU10は、他の電動機6〜8に対しても、同様の制御を行う。
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating functions executed by the
以下、この図2に基づき、ECU10が実行する機能について説明する。なお、ECU10は、図2に示す各ブロックによる機能を実行する専用の演算器によって構成することも可能であるし、マイコンにおいて実行される各種のプログラムにより、図2の各ブロックの機能を実現することも可能である。
Hereinafter, functions executed by the
図2に示すように、電流センサとして、3相のステータコイル(U相、V相、W相)の内、2相のステータコイル(例えば、V相、W相)に流れる電流をそれぞれ検出する電流センサ(V相電流センサ、W相電流センサ)16a、16bが設けられている。本実施形態では、後述する電流座標変換部23において、3相のステータコイルの電流値は、αβ座標におけるα軸電流値iαとβ軸電流値iβに変換される。この変換は、2相のステータコイルの電流を検出すれば可能なため、2相のステータコイルに対してV相電流センサ及びW相電流センサ16a、16bが設けられている。V相電流センサ及びW相電流センサ16a、16bによって検出された電流値は、それぞれ、対応するA/D変換部20a、20bによってデジタル値に変換された上で、電流座標変換部23に入力される。
As shown in FIG. 2, as current sensors, currents flowing through two-phase stator coils (for example, V-phase and W-phase) among three-phase stator coils (U-phase, V-phase, W-phase) are detected Current sensors (V-phase current sensor, W-phase current sensor) 16a and 16b are provided. In the present embodiment, in a current coordinate
また、レゾルバ17による検出信号は、電気角演算部21及び回転数演算部22に入力される。電気角演算部21は、レゾルバ17からの位相のずれた2相の正弦波状及び余弦波状の検出信号に基づき、電動機5の電気角θeを演算する。回転数演算部22は、レゾルバ17からの検出信号に基づき、電動機5のロータの回転数ω1を演算する。なお、回転数演算部22において演算されるロータの回転数ω1には、回転方向を示す情報が付加される。
The detection signal from the
電流座標変換部23は、V相電流センサ及びW相電流センサ16a、16bによって検出された電流値を、αβ座標におけるα軸電流値iαとβ軸電流値iβに変換する(クラーク変換)。さらに、電流座標変換部23は、電気角演算部21によって演算された電気角θeに基づき、α軸電流値iα及びβ軸電流値iβを、dq座標におけるd軸電流値id及びq軸電流値iqに変換する(パーク変換)。
The current coordinate
ここで、公知のように、dq座標は、例えば、ロータのS極からN極に向かう方向をd軸とし、そのd軸に垂直なq軸によって定義される回転座標であり、αβ座標は、ロータの回転軸を原点として、相互に直交するα軸及びβ軸によって定義される静止座標である。これらdq回転座標とαβ静止座標との間では、電動機5〜8の電気角θeにより、dq回転座標とαβ静止座標との相対的な位相関係が特定できるので、相互に座標変換を行うことができる。
Here, as is well known, the dq coordinate is, for example, a rotational coordinate defined by a q-axis perpendicular to the d-axis, where the direction from the S-pole to the N-pole of the rotor is the d-axis, This is a stationary coordinate defined by an α axis and a β axis that are orthogonal to each other with the rotation axis of the rotor as the origin. Between these dq rotation coordinates and αβ stationary coordinates, the relative phase relationship between the dq rotation coordinates and αβ stationary coordinates can be specified by the electrical angle θe of the
このようにして、d軸電流値id及びq軸電流値iqが求められると、電流座標変換部23は、さらに、d軸電流値idとq軸電流値iqとを合成した電流ベクトルの電流位相と電流振幅とを求める。電流位相は、例えばd軸を基準とした場合、d軸と電流ベクトルとがなす角度として求められる。また、電流振幅は、電流ベクトルの長さとして求められる。求めた電流位相及び電流振幅は、トルク推定部24に出力される。
When the d-axis current value id and the q-axis current value iq are obtained in this way, the current coordinate
トルク推定部24は、dq座標における電流ベクトルの電流位相と電流振幅とに基づき、回転数演算部22により与えられる回転方向を示す情報を考慮して、電動機5が実際に発生している駆動トルクの推定値を算出する。なお、電流位相及び電流振幅の算出は、トルク推定部24において行うようにしても良い。トルク推定部24において算出された駆動トルクの推定値は、電流制御部25に出力される。
Based on the current phase and current amplitude of the current vector in the dq coordinate, the
電流制御部25は、目標駆動トルクと、実際に電動機5が発生している駆動トルクの推定値との差異に基づき、その差異を小さくするように、インバータ11を駆動するためのPWM信号のデューティ比を算出する。この算出したデューティ比を持つPWM信号がインバータ11に出力されることにより、電動機5が発生する駆動トルクが目標駆動トルクに一致するように、電動機5の通電電流が制御される。
The
ここで、本実施形態においては、上述したように、前後左右の4つの車輪1〜4毎に、それぞれ電動機5〜8が設けられており、各車輪1〜4に付与する駆動トルクをそれぞれ独立に制御可能となっている。そのため、電動機5〜8のいずれか1つに異常が生じても、残りの3の電動機5〜8により車両100を継続して走行させることが可能である。
Here, in the present embodiment, as described above, the
ただし、異常が生じた1つの電動機5〜8を駆動せず、他の電動機5〜8によってその分の駆動トルク(駆動力)を補おうとすると、他の電動機5〜8の負荷が過剰になりやすくなるとともに、車両100の走行安定性を低下させる可能性があることは否定できない。従って、電動機5〜8に異常が生じた場合であっても、極力、その電動機5〜8の駆動を継続できるようにすることが望ましい。
However, if one motor 5-8 in which an abnormality has occurred is not driven and the other motor 5-8 tries to compensate for the corresponding driving torque (driving force), the load on the other motor 5-8 becomes excessive. It can not be denied that there is a possibility that the traveling stability of the
電動機5〜8を正常に制御できなくなる状況は、種々の要因で起こりえる。例えば、1つの電動機5〜8において、ステータコイルの短絡や、異常温度上昇などの致命的な異常が発生した場合には、安全を期すため、全ての電動機5〜8の制御を中止し、車両を停止させることが好ましい。また、1つの電動機5〜8において、ステータコイルの断線や、インバータ11内のスイッチング素子が故障した場合には、その異常が生じた電動機5〜8は、正常に駆動することができない。そのため、この場合には、従来と同様に、異常が生じた電動機5〜8を制御対象から外し、残りの正常な電動機5〜8により、異常が生じた電動機5〜8の駆動トルクを補いつつ、制御を継続する。
The situation in which the
しかし、電動機5〜8の通電電流を検出する電流センサ16a、16bや、電動機5〜8の回転を検出するレゾルバ17に異常が生じた場合、それらの検出信号に基づいて、ECU10から与えられる制御信号(PWM信号)が異常となって、電動機5〜8は異常な挙動を示すが、電動機5〜8そのものは正常に作動可能である。
However, when an abnormality occurs in the
そこで、本実施形態においては、電動機5〜8の制御に異常が生じたときに、ECU10が、以下に示すフェイルセーフ制御を実行する。このフェイルセーフ制御の概要について述べると、電動機5〜8の制御に異常が生じたとき、ECU10は、最初に、その異常の原因を判定する。そして、電動機5〜8の制御の異常の原因が、電流センサ16a、16bやレゾルバ17の故障にあると判定すると、ECU10は、レゾルバ角推定制御や電流推定制御において、それらのセンサ16a、16b、17によって検出されるはずであった検出値の推定値を求める。そして、ECU10は、異常となったセンサ16a、16b、17の検出結果ではなく、求めた推定値に基づいて、電動機5〜8を制御する。これにより、センサ16a、16b、17に故障が生じたとき、電動機5〜8の制御の異常の原因を取り除きつつ、電動機5〜8の制御を継続することが可能になる。
Therefore, in the present embodiment, when an abnormality occurs in the control of the
以下、フェイルセーフ制御の詳細について、図3のフローチャートなどを参照しつつ、説明する。図3のフローチャートは、フェイルセーフ制御の基本的な流れを説明するためのものであり、このフローチャートで示されるルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。 Hereinafter, details of the fail-safe control will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart in FIG. 3 is for explaining the basic flow of fail-safe control, and the routine shown in this flowchart is repeatedly executed at predetermined time intervals.
まず、ステップS100では、電動機5〜8の制御に何らかの異常を生じさせるフェイルが発生したか否かを判定する。例えば、ECU10の故障、インバータ11の故障、電動機5〜8の通電経路における断線や過電流、バッテリ電圧の低下、電流センサ16a、16bやレゾルバ17の故障などが、電動機5〜8の制御に異常を生じさせるフェイルとして検出される。ステップS100において、フェイルが発生したと判定されるとステップS110の処理に進む。
First, in step S100, it is determined whether or not a failure that causes some abnormality in the control of the
ステップS110では、フェイルが発生したと判定した原因が、致命的なものか否かを判定する。例えば、フェイル発生と判定した原因が、1つ以上の電動機5〜8において、ステータコイルの短絡や、異常温度上昇などである場合、致命的であると判定する。この場合、運転者が意図しない車両の挙動の防止や、電動機5〜8の保護などのため、ステップS180に進んで、全ての電動機5〜8の制御を中止し、車両を停止させる。
In step S110, it is determined whether or not the cause of determining that the failure has occurred is fatal. For example, in one or more of the
ステップS110において、フェイル発生の原因が致命的なものではないと判定した場合には、ステップS120の処理に進む。ステップS120では、1つの車輪1〜4に対応する、1つの電動機5〜8だけが異常となっているか否かを判定する。この場合、2つ以上の電動機5〜8が異常となっていると判定されると、フェイル発生の原因が致命的な場合と同様に、ステップS180に進んで、車両を停止させる。一方、ステップS120において、1つの電動機5〜8だけが異常になっていると判定すると、ステップS130の処理に進む。なお、以降の説明では、電動機5が異常になったものと仮定して、説明を進める
ステップS130では、電動機5のレゾルバ17に異常が発生しているか否か、すなわち、フェイル発生の原因が1つの電動機5におけるレゾルバ17の異常であるか否かを判定する。なお、レゾルバ17の異常としては、例えば、レゾルバ17が出力すべき検出信号が消失してしまった場合や、正弦波状及び余弦波状の検出信号の振幅異常が生じた場合などが挙げられる。ステップS130において、レゾルバ17に異常が発生していると判定した場合、ステップS150に進んで、レゾルバ角推定制御を実行する。このレゾルバ角推定制御に関しては、後に詳細に説明する。一方、ステップS130において、レゾルバ17に異常は発生していないと判定すると、ステップS140の処理に進む。
If it is determined in step S110 that the cause of the failure is not fatal, the process proceeds to step S120. In step S120, it is determined whether only one motor 5-8 corresponding to one wheel 1-4 is abnormal. In this case, if it is determined that two or more
ステップS140では、電動機5の2つの電流センサ16a、16bのいずれか一方に異常が発生しているか否か、すなわち、フェイル発生の原因が、1つの電動機5におけるいずれか一方の電流センサ16a、16bの異常にあるか否かを判定する。なお、電流センサ16a、16bの場合も、レゾルバ17の場合と同様に、検出信号の消失時や、検出信号の大きさの異常時などに、電流センサ16a、16bの異常とみなすことができる。ステップS140において、いずれか一方の電流センサ16a、16bに異常が発生していると判定した場合、ステップS160に進んで、電流推定制御を実行する。この電流推定制御に関しては、後に詳細に説明する。一方、ステップS140において、いれか一方の電流センサ16a、16bに異常は発生していないと判定すると、ステップS170の処理に進む。
In step S140, whether or not an abnormality has occurred in one of the two
ステップS170では、1輪切り離し制御を実行する。ステップS170の処理が実行されるのは、1つの電動機5のみ異常となるフェイルが発生し、そのフェイル発生の原因が致命的なものではないが、かといって、レゾルバ17や電流センサ16a、16bなどのセンサ系の異常に起因するものでもない状況である。このような状況は、例えば、1つの電動機5において、ステータコイルの断線が発生した場合や、インバータ11内のスイッチング素子が故障したような場合に発生する。このような状況では、電動機5を正常に制御することはできない。そのため、上述した1輪切り離し制御により、異常が発生した電動機5を制御対象から外す。これにより、異常が発生した電動機5に対応する車輪1は駆動力を発生することができなくなる。そのため、この場合は、従来と同様に、残りの正常な電動機6〜8により、異常が発生した電動機5が発生すべき駆動トルクを補いつつ、制御を継続する。
In step S170, one-wheel separation control is executed. The process of step S170 is executed because an abnormal failure occurs only in one
次に、図4のブロック図などを参照しつつ、レゾルバ角推定制御について説明する。電動機5のレゾルバ17に異常が発生した場合、図4に示すように、レゾルバ17は、正常な検出信号を出力することができなくなる。このため、電気角演算部21及び回転数演算部22は、レゾルバ17から出力される検出信号に基づき、正しい電気角θe及び回転数ω1を演算することができない。
Next, the resolver angle estimation control will be described with reference to the block diagram of FIG. When an abnormality occurs in the
そこで、本実施形態では、電気角及び回転数推定部26において、異常が発生した1つの電動機5以外の正常な電動機6〜8に付随するレゾルバ17及び操舵角センサ15の検出信号から、異常が発生した1つの電動機5の電気角θe及び回転数ω1を推定演算することとした。以下、推定演算の具体例について説明する。
Therefore, in the present embodiment, in the electrical angle and rotation
図5に示すような車両モデルを考えた場合、各車輪1〜4の位置における回転半径R1〜R4は、以下の数式1によって表すことができる。
なお、Lは前後の車輪軸の軸間距離、Tfは舵取り車輪(前輪)間の距離であり、これらは車両の諸元から既知の数値である。また、αは回転外側車輪の舵取り角度、βは回転内側車輪の舵取り角度であり、操舵角センサ15が検出する操舵角から求めることが可能である。
Note that L is the distance between the front and rear wheel axles, and Tf is the distance between the steering wheels (front wheels), which are known numerical values from vehicle specifications. Further, α is a steering angle of the rotating outer wheel, β is a steering angle of the rotating inner wheel, and can be obtained from the steering angle detected by the
そして、車輪1〜4の車輪半径をr1〜r4とし、各電動機5〜8、つまり各車輪の回転数(回転速度)をω1〜ω4とし、車輪1〜4の速度をV1〜V4とし、車両の旋回速度をωVとすると、以下の数式2に示す関係が成り立つ。
車輪1に対応する電動機5のレゾルバ17が故障した場合、回転数ω1、ひいては車輪速度V1を算出することはできないが、その他の車輪2〜4に関しては、回転数ω2〜ω4、及び車輪速度V2〜V4を算出することが可能である。
When the
従って、数式2における各車輪2〜4に関する式から、車両旋回速度ωVは、以下の数式3のように表すことができる。
数式3を、数式2の車輪1に関する式に代入することにより、車輪1の回転数ω1は、以下の数式4によって表すことができる。
このようにして、電動機5の回転数に相当する車輪1の回転数ω1を、他の車輪の回転数ω2〜ω4及び操舵角から演算により求めることができる。そして、車輪1の回転数ω1から、以下に説明する演算式を用いて電気角の推定値θe_estを求めることができる。
In this way, the rotational speed ω1 of the wheel 1 corresponding to the rotational speed of the
ただし、演算により求めた電気角の推定値θe_estは、後述するように、車輪の回転数ω1を積分していくことで、推定レゾルバ角θr_estを求め、その推定レゾルバ角θr_estにレゾルバの極対数と軸倍角により定まる変換係数Nを乗じることによって求められる。このため、推定レゾルバ角θr_estに誤差が含まれていると、電気角の推定値θe_estを求める際に、その誤差が累積され、大きな誤差を含むことになる。 However, as will be described later, the estimated electrical angle θe_est obtained by the calculation is obtained by integrating the rotational speed ω1 of the wheel to obtain the estimated resolver angle θr_est, and the estimated resolver angle θr_est is calculated as the pole pair number of the resolver. It is obtained by multiplying the conversion coefficient N determined by the shaft double angle. For this reason, if an error is included in the estimated resolver angle θr_est, when the estimated value θe_est of the electrical angle is obtained, the error is accumulated and includes a large error.
そこで、本実施形態では、推定レゾルバ角θr_estの誤差を補正する。具体的には、まず、求めた電気角の推定値θe_estから、以下の数式5に従って、d軸電流Idとq軸電流Iqとを求め、その求めたd軸電流Idとq軸電流Iqとによって決定される電流推定値Iestの電流位相θIを、数式6に従って算出する。
上述したように、本実施形態では、電流制御部25は、電動機5の発生する駆動トルクが目標駆動トルクに一致するように、PWM信号を生成する。従って、目標駆動トルクに対応する電流指令Icomと、上述した電流推定値Iestとをdp座標において示した場合、電気角の推定値θe_estの誤差が小さければ、図6に示すように、電流推定値Iestは、電流指令Icomに比較的近い位置となる。
As described above, in the present embodiment, the
換言すると、電気角の推定値θe_estの誤差が相対的に小さいときには、図7(a)に示すように、所定時間内の電流指令Icomに対する電流推定値Iestのブレは、比較的小さい範囲に収まる。一方、電気角の推定値θe_estの誤差が相対的に大きいときには、図7(b)に示すように、所定時間内の電流指令Icomに対する電流推定値Iestのブレは、比較的大きな範囲に及ぶ。 In other words, when the error of the electrical angle estimated value θe_est is relatively small, as shown in FIG. 7A, the fluctuation of the current estimated value Iest with respect to the current command Icom within a predetermined time is within a relatively small range. . On the other hand, when the error of the electrical angle estimated value θe_est is relatively large, as shown in FIG. 7B, the fluctuation of the current estimated value Iest with respect to the current command Icom within a predetermined time spans a relatively large range.
この電流指令Icomに対する電流推定値Iestのブレの大きさは、電気角の推定値θe_estの誤差の大きさに対応している。そのため、本実施形態では、電流指令Icomに対する電流推定値Iestのブレの大きさから、以下に示す数式7を用いて、推定レゾルバ角θr_estに対する誤差補正値θr_offsetを算出する。より具体的には、電流指令Icomに対する電流推定値Iestのブレの大きさは、電流位相を用いて表すことができ、所定時間内における電流推定値Iestの電流位相θIの平均値と、電流指令Icomの電流位相θIcomとの差から、誤差補正値θr_offsetを算出する。
なお、T1、T2は電流位相θIの平均値を求める所定時間を規定するものである。 T1 and T2 define a predetermined time for obtaining the average value of the current phase θI.
この誤差補正値θr_offsetを用い、以下の数式8に従い、推定レゾルバ角θr_estを求める。
なお、θr0は、レゾルバ17の故障が発生した時点におけるレゾルバ角初期値である。
Θr0 is an initial resolver angle value at the time when the
このように、レゾルバ角初期値θr0に対して、微小時間ごとに車輪の回転数ω1を積分してレゾルバ角の変化分を求めて加算しつつ、さらに誤差補正値θr_offsetを加えることにより、推定レゾルバ角θr_estを求める。 Thus, the estimated resolver angle is added to the estimated resolver angle θr0 by adding the error correction value θr_offset to the resolver angle initial value θr0 by integrating the rotational speed ω1 of the wheel every minute time to obtain and add the change in the resolver angle. The angle θr_est is obtained.
そして、レゾルバ17の取り付け時のオフセットoffsetの影響を排除しつつ、レゾルバ角を電気角に変換するため、以下の数式9により、電気角の推定値θe_estを算出する。
なお、Nはレゾルバの極対数と軸倍角により定まる変換係数である。 N is a conversion coefficient determined by the number of pole pairs of the resolver and the shaft angle multiplier.
以上のようにして、ECU10は、レゾルバ17が故障した電動機5の電気角の推定値θe_estを算出すると、この推定値に基づいて、電流座標変換部23が座標変換を行い、トルク推定部24が駆動トルクの推定値を算出する。従って、レゾルバ17が故障した場合であっても、電動機5の制御を継続することができる。
As described above, when the
次に、図8のブロック図などを参照しつつ、電流推定制御について説明する。電動機5の2つの電流センサ16a、16bのいずれか一方に異常が発生した場合、例えば、図8に示すようにV相電流センサ16aが異常となった場合、V相電流センサ16aは、正常な検出信号を出力することができなくなる。このため、電流座標変換部23は、2つの電流センサ16a、16bが検出する電流値から、正しいd軸電流Id、q軸電流Iqを求めることができない。
Next, the current estimation control will be described with reference to the block diagram of FIG. When an abnormality occurs in one of the two
そこで、本実施形態では、電流推定制御を実行し、電流推定部27において、異常となったV相電流センサ16aが検出すべき、V相電流を推定演算することとした。以下、推定演算の具体例について説明する。
Therefore, in this embodiment, the current estimation control is executed, and the current estimation unit 27 estimates and calculates the V-phase current that should be detected by the abnormal V-phase
図9、図10に示すように、各電動機5〜8に流れる電流振幅(電流ベクトルの大きさ)をAI1〜AI4とし、バッテリ12からインバータ11に供給される電流をI5とし、配線やインバータ11での損失をlossとすると、以下の数式10に示す式が成り立つ。
一方、電動機5においては、以下の数式11に示すように、U相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iwの合計はゼロになる。
また、電動機5のU相電流Iuは、電流振幅AI1と電気角θeとを用いて、数式12のように表すことができる。
従って、数式10〜数式12から、V相電流推定値Iv_estは、以下の数式13から求めることができる。
このように、電流推定部27は、2つの電流センサ16a、16bのいずれか一方に異常が生じた場合に、その異常となった電流センサが検出すべき電流の推定値を演算する。このため、一方の電流センサが故障しても、電流座標変換部23において、座標変換により、正しいd軸電流Id、q軸電流Iqを算出することが可能となる。
As described above, when an abnormality occurs in one of the two
1〜4 車輪
5〜8 電動機
10 ECU
11 インバータ
12 バッテリ
20a、20b A/D変換部
21 電気角演算部
22 回転数演算部
23 電流座標変換部
23 トルク推定部
25 電流制御部
26 電気角及び回転数推定部
27 電流推定部
1-4 Wheel 5-8
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記各車輪の駆動用モータに対応して設けられ、該当する駆動用モータの動作に関連する物理量を検出するための複数の検出手段(16a、16b、17)と、
前記検出手段の検出信号から得られる前記駆動用モータの動作に関連する物理量に基づいて、前記各車輪の前記駆動用モータを制御する制御手段(10)と、
前記駆動用モータの制御に異常が生じた場合に、その異常の原因を判定する原因判定手段(S110〜S140)と、
前記原因判定手段により、前記駆動用モータの制御の異常の原因が、前記検出手段の故障にあると判定された場合、前記検出手段の検出信号から得られるはずの前記駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値を求める推定手段(26、27)と、を備え、
前記制御手段は、前記検出手段が故障し、前記推定手段によって前記駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値が求められたとき、その物理量の推定値に基づいて、前記駆動用モータを制御するものであり、
前記推定手段は、1つの車輪の駆動用モータに対応する検出手段が故障した場合に、その故障した検出手段の検出信号から得られるはずの物理量を、少なくとも、前記1つの車輪以外の残りの車輪の駆動用モータに対応する前記検出手段から出力される検出信号を用いて推定するものであり、
前記制御手段は、1つの車輪の駆動用モータに対応する検出手段が故障した場合、前記推定手段によって求められる推定値に基づいて前記駆動用モータの制御を継続し、2つ以上の車輪の駆動用モータに対応する検出手段が故障した場合、全ての前記駆動用モータの制御を停止することを特徴とする車両制御装置。 A plurality of drive motors (5 to 8) , which are respectively provided on the wheels (1 to 4) of the vehicle, and apply driving force to the corresponding wheels ;
A plurality of detection means (16a, 16b, 17) provided corresponding to the driving motors of the wheels, for detecting physical quantities related to the operation of the corresponding driving motors;
Control means (10) for controlling the drive motor of each wheel based on a physical quantity related to the operation of the drive motor obtained from the detection signal of the detection means;
Cause determination means (S110 to S140) for determining the cause of an abnormality when an abnormality occurs in the control of the drive motor;
When the cause determining means determines that the cause of the control abnormality of the driving motor is a failure of the detecting means, it relates to the operation of the driving motor that should be obtained from the detection signal of the detecting means. Estimation means (26, 27) for obtaining an estimated value of the physical quantity to be
The control means controls the driving motor based on the estimated physical quantity when the detecting means fails and the estimated means obtains an estimated value of the physical quantity related to the operation of the driving motor. Is what
When the detection unit corresponding to the driving motor for one wheel fails, the estimation unit calculates a physical quantity that should be obtained from the detection signal of the failed detection unit, at least for the remaining wheels other than the one wheel. Is estimated using a detection signal output from the detection means corresponding to the drive motor of
The control means continues to control the drive motor based on the estimated value obtained by the estimation means when the detection means corresponding to the drive motor for one wheel fails, and drives two or more wheels. A vehicle control device characterized by stopping control of all the drive motors when a detection means corresponding to the motor for use fails .
前記各車輪の駆動用モータに対応して設けられ、該当する駆動用モータの動作に関連する物理量を検出するための複数の検出手段(16a、16b、17)と、
前記検出手段の検出信号から得られる前記駆動用モータの動作に関連する物理量に基づいて、前記各車輪の前記駆動用モータを制御する制御手段(10)と、
前記駆動用モータの制御に異常が生じた場合に、その異常の原因を判定する原因判定手段(S110〜S140)と、
前記原因判定手段により、前記駆動用モータの制御の異常の原因が、前記検出手段の故障にあると判定された場合、前記検出手段の検出信号から得られるはずの前記駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値を求める推定手段(26、27)と、を備え、
前記制御手段は、前記検出手段が故障し、前記推定手段によって前記駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値が求められたとき、その物理量の推定値に基づいて、前記駆動用モータを制御するものであり、
さらに、操舵角を検出する操舵角検出手段(15)を有し、
前記検出手段(17)は、前記駆動用モータによって駆動される車輪の回転に応じた検出信号を出力するものであり、
前記推定手段(26)は、1つの車輪の駆動用モータに対応する前記検出手段が故障したとき、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角と、前記検出手段が故障した前記1つの車輪以外の、残りの車輪の駆動用モータに対応する前記検出手段から出力される検出信号とに基づいて、前記1つの車輪の回転数の推定値を求めることを特徴とする車両制御装置。 A plurality of drive motors (5 to 8), which are respectively provided on the wheels (1 to 4) of the vehicle, and apply driving force to the corresponding wheels;
A plurality of detection means (16a, 16b, 17) provided corresponding to the driving motors of the wheels, for detecting physical quantities related to the operation of the corresponding driving motors;
Control means (10) for controlling the drive motor of each wheel based on a physical quantity related to the operation of the drive motor obtained from the detection signal of the detection means;
Cause determination means (S110 to S140) for determining the cause of an abnormality when an abnormality occurs in the control of the drive motor;
When the cause determining means determines that the cause of the control abnormality of the driving motor is a failure of the detecting means, it relates to the operation of the driving motor that should be obtained from the detection signal of the detecting means. Estimation means (26, 27) for obtaining an estimated value of the physical quantity to be
The control means controls the driving motor based on the estimated physical quantity when the detecting means fails and the estimated means obtains an estimated value of the physical quantity related to the operation of the driving motor. Is what
Furthermore, it has a steering angle detection means (15) for detecting the steering angle,
The detection means (17) outputs a detection signal corresponding to the rotation of a wheel driven by the drive motor,
The estimation means (26) is other than the steering angle detected by the steering angle detection means when the detection means corresponding to the drive motor for one wheel fails, and the one wheel where the detection means has failed. of the remaining based on the detection signal output from said detecting means corresponding to the drive motor of the wheel, said one wheel drive both the controller you and obtains the estimated value of the rotational speed of the.
前記制御手段は、前記推定手段が推定した電気角の推定値に基づき、前記駆動用モータを制御するものであって、
前記推定手段は、前記電気角の推定値から前記駆動用モータの通電電流の電流位相を算出し、その算出した電流位相の、目標とする電流位相に対するばらつきの大きさから、前記電気角の推定値に対する補正値を算出し、この補正値により補正した前記電気角の推定値を算出することを特徴とする請求項2に記載の車両制御装置。 The estimation means further calculates an estimated value of the electrical angle of the corresponding drive motor from the estimated value of the rotation speed of the one wheel,
The control means controls the drive motor based on the estimated value of the electrical angle estimated by the estimation means,
The estimation means calculates a current phase of the energization current of the driving motor from the estimated value of the electrical angle, and estimates the electrical angle from the magnitude of variation of the calculated current phase with respect to a target current phase. The vehicle control device according to claim 2 , wherein a correction value for the value is calculated, and an estimated value of the electrical angle corrected by the correction value is calculated.
前記各車輪の駆動用モータに対応して設けられ、該当する駆動用モータの動作に関連する物理量を検出するための複数の検出手段(16a、16b、17)と、
前記検出手段の検出信号から得られる前記駆動用モータの動作に関連する物理量に基づいて、前記各車輪の前記駆動用モータを制御する制御手段(10)と、
前記駆動用モータの制御に異常が生じた場合に、その異常の原因を判定する原因判定手段(S110〜S140)と、
前記原因判定手段により、前記駆動用モータの制御の異常の原因が、前記検出手段の故障にあると判定された場合、前記検出手段の検出信号から得られるはずの前記駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値を求める推定手段(26、27)と、を備え、
前記制御手段は、前記検出手段が故障し、前記推定手段によって前記駆動用モータの動作に関連する物理量の推定値が求められたとき、その物理量の推定値に基づいて、前記駆動用モータを制御するものであり、
さらに、車載バッテリ(12)から、前記複数の駆動用モータにそれぞれ通電される電流を合算した総電流を検出する総電流検出手段を有し、
前記検出手段(16a、16b)は、対応する前記駆動用モータに通電される電流を検出するものであり、
前記推定手段(27)は、1つの車輪の駆動用モータに対応する前記検出手段が故障したとき、前記総電流検出手段によって検出される総電流と、前記検出手段が故障した前記1つの車輪以外の、残りの車輪の駆動用モータに対応する前記検出手段から出力される検出信号とに基づいて、前記1つの車輪の駆動用モータに通電される電流の推定値を求めることを特徴とする車両制御装置。 A plurality of drive motors (5 to 8), which are respectively provided on the wheels (1 to 4) of the vehicle, and apply driving force to the corresponding wheels;
A plurality of detection means (16a, 16b, 17) provided corresponding to the driving motors of the wheels, for detecting physical quantities related to the operation of the corresponding driving motors;
Control means (10) for controlling the drive motor of each wheel based on a physical quantity related to the operation of the drive motor obtained from the detection signal of the detection means;
Cause determination means (S110 to S140) for determining the cause of an abnormality when an abnormality occurs in the control of the drive motor;
When the cause determining means determines that the cause of the control abnormality of the driving motor is a failure of the detecting means, it relates to the operation of the driving motor that should be obtained from the detection signal of the detecting means. Estimation means (26, 27) for obtaining an estimated value of the physical quantity to be
The control means controls the driving motor based on the estimated physical quantity when the detecting means fails and the estimated means obtains an estimated value of the physical quantity related to the operation of the driving motor. Is what
Furthermore, the vehicle-mounted battery (12) has a total current detecting means for detecting a total current obtained by summing currents respectively supplied to the plurality of drive motors,
The detection means (16a, 16b) detects a current supplied to the corresponding drive motor,
The estimation means (27) is other than the total current detected by the total current detection means when the detection means corresponding to the drive motor for one wheel fails, and the one wheel where the detection means has failed. of, on the basis of the detection signal output from said detecting means corresponding to the drive motor of the remaining wheels, you and obtains the estimated value of the current applied to the one of the drive motors of the wheels car both control device.
前記検出手段は、前記駆動用モータの3相の通電相の内、2相の通電相の電流をそれぞれ検出する第1検出手段と第2検出手段とからなり、
前記推定手段は、前記1つの車輪の駆動用モータに対応する前記第1検出手段と前記第2検出手段との一方が故障したとき、前記第1検出手段と前記第2検出手段との他方によって出力される検出信号と、前記総電流検出手段によって検出される総電流と、前記第1検出手段と前記第2検出手段との一方が故障した前記1つの車輪以外の、残りの車輪の駆動用モータに対応する前記検出手段から出力される検出信号とに基づいて、故障した前記第1検出手段と前記第2検出手段との一方によって検出されるべき、前記駆動用モータの1相の通電相の電流の推定値を算出することを特徴とする請求項4に記載の車両制御装置。 The driving motor is a three-phase motor,
The detection means includes a first detection means and a second detection means for detecting currents of the two energized phases among the three energized phases of the drive motor,
When the one of the first detection unit and the second detection unit corresponding to the driving motor for one wheel fails, the estimation unit is operated by the other of the first detection unit and the second detection unit. For driving the remaining wheels other than the one detection wheel in which one of the detection signal to be output, the total current detected by the total current detection unit, and the first detection unit or the second detection unit fails One energization phase of the drive motor to be detected by one of the failed first detection means and second detection means based on the detection signal output from the detection means corresponding to the motor The vehicle control device according to claim 4 , wherein an estimated value of the current is calculated.
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