JP6211353B2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents
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Description
この発明の他の目的は、左右のモータから同等なモータトルクを出力して車両走行への影響を緩和することができる電気自動車の制御装置を提供することである。
前記モータ6の回転角度を検出する回転角度センサ36を設け、前記モータコントロール部29は、前記モータ6のローターの回転角度を前記回転角度センサ36から得てローター回転角度に応じた制御を行い、かつモータ回転数およびトルクと電流の関係を定めたトルク指令マップに従って制御を行う電気自動車の制御装置において、
前記モータコントロール部29に、車速検出手段から得られる前記車両の速度および前記ECU21からのトルク指令に応じ、前記トルク指令マップ35を定められた規則に従って調整するトルク指令マップ調整部38を備えたことを特徴とする。
前記「調整する」とは、トルク指令マップ内の値を変更することであり、例えば、トルク指令マップ内における1次電流Iaおよび電流進角βのいずれも調整する。
前記「車両走行時」のうち、車両停止状態から発進直後の例えば、時速30km/h以下の低速走行時において、トルク指令マップ調整部38により調整することが好ましい。
前記車速検出手段は、例えば、回転角度センサ36で検出されたモータ6の回転角度を微分することにより車両速度を計算する。
2.トルク指令マップ(Ia,β)の調整方法は、例えば、1次電流Iaと電流進角βを増大方向へ調整する。調整後の1次電流Iaと電流進角βをトルク指令マップ(Ia,β)に記録する。その後、トルク指令マップ35から指令値を取り込み、前記一方のモータ6を制御する。
したがって、モータ6が経年変化等に起因する問題を生じた場合に、モータ6のトルク指令マップ35を調整することで所望のモータトルクを出力し得る。例えば、左右輪のモータトルクの出力値が異なる場合、左右のモータ6から同等なモータトルクを出力して車両走行への影響を緩和することができる。具体的には、車両の直進安定性の向上を図ることができる。
この場合、トルク指令マップ調整部38は、一方のモータ6が一定のモータ回転数で回転する状態で、モータ駆動指令電圧マップ39から一方のモータ6の相指令電圧実効値(例えば、U相指令電圧実効値)を取り込み、このU相指令電圧実効値Vuとが一致するように、モータ駆動指令電圧マップ39と相応するトルク指令マップ(Ia、β)を自動的に調整する。前記U相指令電圧実効値Vuは、例えば、CPUにて瞬時値を記録し、記録データから計算し得る。
同図2に示すように、この電気自動車は、自動車全般の制御を行う電気制御ユニットであるECU21と、このECU21の指令に従って走行用のモータ6の制御を行うインバータ装置22とを有する。ECU21は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。ECU21は、トルク配分手段21aと、力行・回生制御指令部21bとを有する。
力行・回生制御指令部21bは、加速(力行)・減速(回生)の切換えを行うための指令フラグを、後述するモータコントロール部29のモータ力行・回生制御部33に与える。
モータ力行・回生制御部33は、前記指令フラグにより、インバータ内部に予め設定したトルク指令マップ35(図5)を用い、モータ6に指令電流値を生成する。このときモータ6に実際に流れる電流を検出し、この電流を指令電流と一致させるために、モータ6をPI制御で制御する。
なお、ECU21、インバータ装置22、ブレーキコントローラ23、操舵手段12と4者間の信号転走は、コントローラー・エリア・ネットワーク(CAN)通信で行われている。
図3(a)に示すように、車輪を駆動するモータがIPMモータつまり埋込磁石型同期モータの場合は、磁石軸であるd軸方向よりそれと直交するq軸方向の磁気抵抗が小さくなるため、突極構造となり、d軸インダクタンスLdよりq軸インダクタンスLqが大きくなる。
この突極性により、磁石トルクTm以外にリラクタンストルクTrが併用でき、高トルクおよび高効率とすることもできる。
磁石トルクTm:回転子の永久磁石による磁界と巻線による回転子磁界と吸引反発して発生するトルクである。
リラクタンストルクTr:巻線による回転磁界に回転子の突極部が吸引されて発生するトルクである。
T=p×{Ke×Iq+(Ld−Lq)×Id×Iq}
=Tm+Tr
p:極対数
Ld:モータのd軸インダクタンス
Lq:モータのq軸インダクタンス
Ke:モータ誘起電圧定数実効値
Id=−Ia×sinβ
Iq=Ia×cosβ
β:電流進角
モータコントロール部29は、モータ駆動電流を制御する手段であって、電流指令部40を含む。この電流指令部40は、回転角度センサ36で検出された回転子角度に基づき速度計算部(車速検出手段)37で計算される車速と、ECU21のトルク配分手段21aで生成した加速・減速指令によるトルク指令値とから、インバータ装置22のインバータ内部に予め設定したトルク指令マップを用い、相応の指令電流を生成する。つまりECU21からのトルク指令値に応じて、インバータ内部に生成された指令電流値の偏差を無くすためのPIフィードバック制御を行う。前記指令電流の方向は、ECU21の力行・回生制御指令部21bから与えられる指令フラグにより切換えられる。
同図5に示すトルク指令マップは、予めモータ台上試験により作成し、インバータ装置におけるCPUのROM46(図2)に書き込む。
マップ詳細:
Rot_0,Rot_1,…Rot_m:各々の回転数
Trq_0,Trq_1,…Trq_n:各々のトルク指令値
Ia:1次電流
β:電流進角
Id=−Ia×sinβ
Iq=Ia×cosβ
トルク指令マップ調整部38(図2)は、モータ指令トルクマップ35(図5)から取り込んだ指令値(Ia,β)に合わせて、相応な指令電圧の実効値をモータ駆動指令電圧マップ39に記録する。例えば、U相の指令電圧の実効値を図6のように記録する。
調整方法を下記に示す。本調整方法は、一定の回転数を元に、一定指令トルク値の条件下で、調整する方法である。調整できる状態は、左側モータの回転数制御と、右側モータのトルク制御とが釣り合っている安定な状態とする。
左側モータのトルク指令マップを調整するとき、右側モータを回転数制御し、左側モータをトルク制御し、前記と同様に調整し得る。
トルク指令マップ調整部38は、車両走行時に外部の操作信号からの入力信号により、車速検出手段37(図4)から得られる車両の速度およびECU21からのトルク指令に応じて、トルク指令マップ35(図5)を調整する。トルク指令マップ調整部38は、例えば、モータ回転数およびトルクに応じた相指令電圧を定めたモータ駆動指令電圧マップ39(図6)から、モータ6の相指令電圧実効値を取り込み、この相指令電圧実効値と同相における相駆動電圧実効値とが一致するように、モータ駆動指令電圧マップ39と相応するトルク指令マップ(Ia,β)を自動的に調整する。
左右のモータ6について、経年変化等に起因する劣化の程度に差がある場合、各モータコントロール部29におけるトルク指令マップ調整部38は、車両走行時左右のモータ6から同等なモータトルクを出力するように、各モータ6のトルク指令マップ35をそれぞれ調整する。したがって、左右のモータトルクの出力値の差異に起因する車両走行への影響を緩和することができる。
ECUとインバータ装置とは、例えば、同一のケーシング内に格納された形態であっても良いし、別々に設けられていても良い。
トルク指令マップを調整するとき、1次電流Iaと電流進角βを低下する方向へ調整しても良い。
図7のステップS7の判定を省略しても良い。
4…車輪用軸受
6…モータ
7…減速機
8…インホイールモータ駆動装置
21…ECU
22…インバータ装置
28…パワー回路部
29…モータコントロール部
31…インバータ
36…回転角度センサ
37…速度計算部(車速検出手段)
38…トルク指令マップ調整部
Claims (3)
- 車両全般を制御する電気制御ユニットであるECUと、直流電力を走行用のモータの駆動に用いる交流電力に変換するインバータを含むパワー回路部、および前記ECUからのトルク指令に従って前記パワー回路部を制御するモータコントロール部を有するインバータ装置とを備え、
前記モータの回転角度を検出する回転角度センサを備え、前記モータコントロール部は、前記モータのローターの回転角度を前記回転角度センサから得てローター回転角度に応じた制御を行い、かつモータ回転数およびトルクと電流の関係を定めたトルク指令マップに従って制御を行う電気自動車の制御装置において、
前記車両は、それぞれ左右の車輪を独立して駆動する複数の前記モータを備え、かつ各モータ毎に前記モータコントロール部を備え、
前記モータコントロール部に、車速検出手段から得られる前記車両の速度および前記ECUからのトルク指令に応じ、前記トルク指令マップを定められた規則に従って調整するトルク指令マップ調整部を備え、
前記トルク指令マップ調整部がいずれか一方のモータにおける前記トルク指令マップを調整するとき、前記モータコントロール部は、前記一方のモータをトルク制御し、他方のモータを回転数制御することを特徴とする電気自動車の制御装置。 - 請求項1記載の電気自動車の制御装置において、前記モータコントロール部に、モータ回転数およびトルクに応じた相指令電圧を定めたモータ駆動指令電圧マップを備え、前記トルク指令マップ調整部は、前記一方のモータが一定のモータ回転数で回転する状態で、前記モータ駆動指令電圧マップから前記一方のモータの相指令電圧を取り込み、この取り込んだ相指令電圧が、対応する相駆動電圧と一致するように、前記トルク指令マップを調整する電気自動車の制御装置。
- 請求項1または請求項2に記載の電気自動車の制御装置において、前記モータは、車両の前輪および後輪のいずれか一方、または両方を駆動し、前記モータと車輪用軸受と減速機とを含むインホイールモータ駆動装置を構成する電気自動車の制御装置。
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