JP6243142B2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、インホイールモータ駆動装置を備えた４輪の電気自動車の制御装置に関し、特に、モータのパラメータを考慮した上で、モータの電圧方程式によりオープンループ制御法と電流フィードバック制御法とに基づいてモータを制御する技術に関する。

従来、モータを制御する技術として、例えば、電流フィードバック制御方法、電流オープン制御方法が提案されている。

従来技術１（特許文献１）＜電流フィードバック制御方法＞
車両の操縦者によるアクセルペダルの操作に応じて出力トルクＴの制御目標トルク指令を決定し、次に決定された制御目標トルク指令に基づき、モータの出力トルク方程式Ｔ＝ｐ×｛Ｋｅ×Ｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）×Ｉｄ×Ｉｑ｝を利用し、さらに、実験計測などによりｄ，ｑ各軸インダクタンスを予め得ておき、ｄ，ｑ各軸インダクタンスの値を用い、電流ベクトル（Ｉｄ，Ｉｑ）の制御目標になる電流指令ベクトルを決定する。決定した電流指令ベクトルに基づきモータの一次電流Ｉａをそのｄ，ｑ各軸成分毎に制御する。制御方法としては、ＰＩフィードバック制御により、前記電流指令ベクトルに従い実際のモータの実測電流ベクトル（Ｉｄ，Ｉｑ）の値を一致させる。これにより、前記制御目標トルク指令をモータの実出力トルクＴとして実現する方法が提案されている。

従来技術２（特許文献２）＜電流オープンループ制御方法＞
コスト削減のため、電流センサを全て除去し、モータの回路方程式に従いオープンループ制御（フィードフォワード制御）を行う方法が提案されている。提案制御方法では、トルクＴと電流指令ベクトルを対応するようなアシストマップを予め作成し、電圧回路方程式を用いて駆動電圧を算出する。ｄ，ｑ各軸インダクタンスは既知のパラメータとして扱われる。

特開平１１−１５０９９６号公報 国際公開２００９／０８７９９１

従来技術１では、モータの電流変化などの影響で、ｄ，ｑ各軸インダクタンスが不所望に変化してしまう可能性がある。このため、電流制御において、オーバーシュートなどの問題が発生するため、トルク制御の精度が落ちる。
従来技術２では、モータの電流変化の影響で、ｄ，ｑ各軸インダクタンスが不所望に変化してしまう可能性があるため、オープンループ制御のみではトルク制御の精度が落ちる。

この発明の目的は、電気自動車において、車輪駆動用のモータを精度良くトルク制御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。

前提構成となる電気自動車の制御装置は、車輪２を駆動するモータ６と、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵ２１と、直流電力を前記モータ６の駆動に用いる交流電力に変換するインバータ３１を含むパワー回路部２８および前記ＥＣＵ２１の制御に従って少なくとも前記パワー回路部２８を制御するモータコントロール部２９を有するインバータ装置２２とを備えた電気自動車において、
前記モータコントロール部２９は、
前記モータ６の特性のパラメータを記憶するパラメータマップと、
前記ＥＣＵ２１からのトルク指令に対して、前記パラメータマップに記憶されたパラメータを用い、電圧方程式によりオープンループ制御で制御量を生成するオープンループ制御部３７と、
前記ＥＣＵ２１からのトルク指令に対して前記インバータ内部にて生成された指令電流値の偏差を無くす制御を行う電流フィードバック制御部３８と、
前記オープンループ制御部３７で生成された制御量と、前記電流フィードバック制御部３８で生成された制御量とから生成された制御量により前記モータ６を制御するハイブリッド制御部３９とを有することを特徴とする。

この構成によると、モータコントロール部２９は、例えば、モータ力行および回生制御時、ＥＣＵ２１から与えられるトルク指令等による加速・減速指令に基づき、パワー回路部２８を制御し、モータ６の出力をトルク制御により実施する。モータコントロール部２９におけるオープンループ制御部３７は、ＥＣＵ２１からのトルク指令に対して、パラメータマップに記憶されたパラメータを用い、電圧方程式によりオープンループ制御で制御量を生成する。電流フィードバック制御部３８は、ＥＣＵ２１からのトルク指令に対してインバータ内部にて生成された指令電流値の偏差を無くす制御を行う。

ハイブリッド制御部３９は、オープンループ制御部３７で生成された制御量と、電流フィードバック制御部３８で生成された制御量とから生成された新しい制御量によりモータ６を制御する。例えば、電流変化などの外乱の影響により、モータ６のｄ，ｑ各軸インダクタンス、モータ誘起電圧定数実効値Ｋｅが変化してしまう可能性があるため、オープンループ制御方法の場合は、予め決定したマップからのパラメータを使用すると、トルク制御の精度が落ちる可能性がある。その制御精度が落ちた部分を電流フィードバック制御部３８がフィードバック制御で補うこととする。このようにモータ６のトルク制御の精度向上を図ることができる。

この発明における第１の発明の電気自動車の制御装置は、前記前提構成において、前記オープンループ制御部３７で生成される電圧値による制御量のうち、磁石軸であるｄ軸方向の制御量をＶｄｏ，前記ｄ軸方向に直交するｑ軸方向の制御量をＶｑｏとし、
前記電流フィードバック制御部３８で生成される電圧値による制御量のうち、前記ｄ軸方向の制御量をＶｄｃ，前記ｑ軸方向の制御量をＶｑｃとすると、
前記ハイブリッド制御部３９にて生成させる制御量Ｖｄ，Ｖｑは下記方程式により表される。
Ｖｄ＝αｄｏ×Ｖｄｏ＋αｄｃ×Ｖｄｃ
Ｖｑ＝γｑｏ×Ｖｑｏ＋γｑｃ×Ｖｑｃ
（但しα，γは係数、αｄｏ＋αｄｃ＝１，γｑｏ＋γｑｃ＝１とする）

制御パラメータ（αｄｏ，αｄｃ，γｑｏ，γｑｃ）を調整する制御パラメータ調整部３４を設けても良い。制御パラメータ調整部３４は、例えば、時々刻々と変化するモータ回転数およびトルクに応じて、制御パラメータを適宜に調整する。ハイブリッド制御部３９は、前記調整された制御パラメータにより、オープンループ制御と電流フィードバック制御の比率を適正に制御し得る。

前記モータ６の特性のパラメータが定められた高速または高トルク領域にて、前記制御パラメータにおけるαｄｏ、γｑｏの値を、αｄｃ、γｑｃの値より小さく設定し、前記モータ６の特性のパラメータが定められた低速または低トルク領域にて、前記制御パラメータにおけるαｄｏ、γｑｏの値を、αｄｃ、γｑｃの値より大きく設定しても良い。
前記高速または高トルク領域、前記低速または低トルク領域は、それぞれ、台上試験および実車試験による結果に基づき定められる。

この発明における第２の発明の電気自動車の制御装置は、前記前提構成において、前記モータ６の前記パラメータマップは複数のマップからなり、前記オープンループ制御部３７は、前記パラメータマップからパラメータを取得するとき、車両の状況に応じて、各マップからそれぞれパラメータを取得し、これらパラメータの平均値を計算し使用する。
前記車両の状況とは、例えば、前記車両が急加速、急減速の状態、モータ力行または回生制御時、登坂路の走行時か否かなどを指す。
オープンループ制御部３７は、時々刻々と変化する車両の状況に応じて、各マップからそれぞれ取得したパラメータの平均値を例えば補間制御などにより計算する。これにより、マップの記憶領域を確保できると共に、演算処理負荷の軽減を図れる。

前記ハイブリッド制御部３９は、力行制御時または回生制御時に、前記オープンループ制御部３７で生成された制御量と、前記電流フィードバック制御部３８で生成された制御量とから生成された制御量により前記モータ６を制御するものとしても良い。モータ６の力行制御時、回生制御時のいずれにおいても、ハイブリッド制御部３９は、オーバーシュートなどの問題を発生することなくトルク制御の精度の向上を図れる。

前記モータ６は、一部または全体が車輪内に配置されて前記モータ６と車輪用軸受４と減速機７とを含むインホイールモータ駆動装置８を構成するものとしても良い。

この発明における第１の発明の電気自動車の制御装置は、車輪を駆動するモータと、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵと、直流電力を前記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の制御に従って少なくとも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た電気自動車において、前記モータコントロール部は、前記モータの特性のパラメータを記憶するパラメータマップと、前記ＥＣＵからのトルク指令に対して、前記パラメータマップに記憶されたパラメータを用い、電圧方程式によりオープンループ制御で制御量を生成するオープンループ制御部と、前記ＥＣＵからのトルク指令に対して前記インバータ内部にて生成された指令電流値の偏差を無くす制御を行う電流フィードバック制御部と、前記オープンループ制御部で生成された制御量と、前記電流フィードバック制御部で生成された制御量とから生成された制御量により前記モータを制御するハイブリッド制御部とを有し、前記オープンループ制御部で生成される電圧値による制御量のうち、磁石軸であるｄ軸方向の制御量をＶｄｏ，前記ｄ軸方向に直交するｑ軸方向の制御量をＶｑｏとし、前記電流フィードバック制御部で生成される電圧値による制御量のうち、前記ｄ軸方向の制御量をＶｄｃ，前記ｑ軸方向の制御量をＶｑｃとすると、前記ハイブリッド制御部にて生成させる制御量Ｖｄ，Ｖｑは下記方程式により表される、
Ｖｄ＝αｄｏ×Ｖｄｏ＋αｄｃ×Ｖｄｃ
Ｖｑ＝γｑｏ×Ｖｑｏ＋γｑｃ×Ｖｑｃ
（但しα，γは係数、αｄｏ＋αｄｃ＝１，γｑｏ＋γｑｃ＝１とする）
ため、電気自動車において、車輪駆動用のモータを精度良くトルク制御することができる。
この発明における第２の発明の電気自動車の制御装置は、前記前提構成において、前記モータの前記パラメータマップは複数のマップからなり、前記オープンループ制御部は、前記パラメータマップからパラメータを取得するとき、車両の状況に応じて、各マップからそれぞれパラメータを取得し、これらパラメータの平均値を計算し使用するため、電気自動車において、車輪駆動用のモータを精度良くトルク制御することができる。

この発明の第１の実施形態に係る電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。 同電気自動車のインバータ装置等の概念構成のブロック図である。 同電気自動車のＩＰＭモータの概念構成図である。 同電気自動車のモータコントロール部のトルク制御系のブロック図である。 同電気自動車の制御装置のモータパラメータマップを概略示す図である。 同電気自動車の制御装置の制御パラメータマップを概略示す図である。 同電気自動車におけるモータのＮ-Ｔ線図である。

この発明の第１の実施形態に係る電気自動車の制御装置を図１ないし図７と共に説明する。なお以下の説明は電気自動車の制御方法についての説明をも含む。図１は、この実施形態に係る電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。同図１に示すように、この電気自動車は、車体１の左右の後輪となる車輪２が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪３が従動輪の操舵輪とされた４輪の自動車である。駆動輪および従動輪となる車輪２，３は、いずれもタイヤを有し、それぞれ車輪用軸受４，５を介して車体１に支持されている。

車輪用軸受４，５は、図１にてハブベアリングの略称「Ｈ／Ｂ」を付してある。駆動輪となる左右の車輪２，２は、それぞれ独立の走行用のモータ６，６により駆動される。モータ６の回転は、減速機７および車輪用軸受４を介して車輪２に伝達される。これらモータ６、減速機７、および車輪用軸受４は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ駆動装置８を構成しており、インホイールモータ駆動装置８は、一部または全体が車輪２内に配置される。減速機７は例えばサイクロイド減速機からなる。各車輪２，３には、電動式のブレーキ９，１０が設けられている。また左右の前輪となる操舵輪である車輪３，３は、転舵機構１１を介して転舵可能であり、操舵手段１２により操舵される。

図２は、同電気自動車のインバータ装置等の概念構成のブロック図である。
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。

トルク配分手段２１ａは、アクセル操作手段１６の出力する加速指令と、ブレーキ操作手段１７の出力する減速指令と、操舵手段１２からの旋回指令とから、左右輪の走行用のモータ６，６に与える加速・減速指令をトルク指令値として生成し、インバータ装置２２へ出力する。トルク配分手段２１ａは、ブレーキ操作手段１７の出力する減速指令があったときに、モータ６を回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値と、前記電動式のブレーキ９，１０を動作させる制動トルク指令値とに配分する機能を持つ。回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値は、前記左右輪のモータ６，６に与える加速・減速指令をトルク指令値に反映させる。ブレーキ９，１０を動作させる制動トルク指令値は、ブレーキコントローラ２３へ出力する。
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。

インバータ装置２２は、各モータ６に対して設けられたパワー回路部２８と、このパワー回路部２８を制御するモータコントロール部２９とを有する。パワー回路部２８は、バッテリ１９の直流電力をモータ６の力行および回生に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３１と、このインバータ３１を制御するＰＷＭドライバ３２とを有する。モータ６は、３相の同期モータ等からなる。このモータ６には、同モータのロータの電気角としての回転角度を検出する回転角度センサ３６が設けられている。インバータ３１は、複数の半導体スイッチング素子で構成され、ＰＷＭドライバ３２は、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。

モータコントロール部２９は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部としてモータ力行（駆動）・回生制御部３３と、制御パラメータ調整部３４とを有する。モータ力行・回生制御部３３は、上位制御手段であるＥＣＵ２１から与えられるトルク指令等による加速（力行）・減速（回生）指令に従い、電流指令に変換して、パワー回路部２８のＰＷＭドライバ３２に電流指令を与える手段である。加速（力行）・減速（回生）の切換は、ＥＣＵ２１の力行・回生制御指令部２１ｂからの指令フラグにより行う。モータ力行・回生制御部３３は、力行制御手段３３ａと、回生制御手段３３ｂとを有し、力行・回生制御指令部２１ｂからの指令フラグにより力行制御手段３３ａおよび回生制御手段３３ｂのいずれか一方が選択的に用いられる。

モータ力行・回生制御部３３は、ＥＣＵ２１から与えられるトルク指令、および力行・回生制御指令部２１ｂからの指令フラグにより、インバータ内部に予め設定したトルクマップを用い、モータ６に指令電流値を生成する。モータ力行・回生制御部３３は、この指令電流値の生成に伴い、モータ６の特性のパラメータマップからパラメータ（Ｒ，Ｌｄ，Ｌｑ，Ｋｅ）も生成する。
Ｒ：モータ抵抗
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
そこで制御パラメータ調整部３４により、２種類の制御方法の割合で電流制御を行うこととする。前記２種類の制御方法は、電圧方程式によるオープンループ制御方法と、電流フィードバック制御方法である。モータコントロール部２９は、制御パラメータ調整部３４で制御パラメータ（αｄｏ，αｄｃ，γｑｏ，γｑｃ）を調整することで、オープンループ制御と電流フィードバック制御との比率を制御し得る。なお前記電流フィードバック制御方法では、モータ６のロータの回転角を回転角度センサ３６から得て、ベクトル制御等の回転角に応じた制御を行う。

力行制御手段３３ａおよび回生制御手段３３ｂは、それぞれオープンループ制御部３７と、電流フィードバック制御部３８と、ハイブリッド制御部３９とを有する。オープンループ制御部３７は、ＥＣＵ２１からのトルク指令に対して、モータ６の前記パラメータマップに記憶されたパラメータ（Ｒ，Ｌｄ，Ｌｑ，Ｋｅ）を用い、前記電圧方程式によりオープンループ制御で制御量を生成する。電流フィードバック制御部３８は、ＥＣＵ２１からのトルク指令に対してインバータ内部にて生成された指令電流値の偏差を無くす制御を行う。ハイブリッド制御部３９は、オープンループ制御部３７で生成された制御量と、電流フィードバック制御部３８で生成された制御量とから生成された新しい制御量によりモータ６を制御する。
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者間の信号転送は、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は、この電気自動車のＩＰＭモータの概念構成図である。
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。

モータが発生する総トルクＴは下記のようになる。
Ｔ＝ｐ×｛Ｋｅ×Ｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）×Ｉｄ×Ｉｑ｝
＝Ｔｍ＋Ｔｒ
ｐ：磁極対
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

図３（ｂ）に示すように、ＩＰＭモータに流す１次電流Ｉａを、トルク生成電流ｑ軸電流Ｉｑと、磁束生成電流ｄ軸電流Ｉｄとに分離し、それぞれ独立に制御できるベクトル制御手法が周知である。
Ｉｄ＝−Ｉａ×ｓｉｎβ
Ｉｑ＝Ｉａ×ｃｏｓβ
β：電流進角

図４は、この電気自動車のモータコントロール部のトルク制御系のブロック図である。図２も参照しつつ説明する。
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、モータ６に印加する駆動電流を回転角度センサ３６で検出した検出値と、ＥＣＵ２１の配分手段２１ａで生成した加速・減速指令によるトルク指令値とから、インバータ内部に予め設定したトルクマップを用い、モータ６を駆動する相応の指令電流値を生成する。電流指令部４０は、前記指令電流値を生成するのに伴い、モータ６のパラメータマップからパラメータ（Ｒ，Ｌｄ，Ｌｑ，Ｋｅ）も生成する。

ハイブリッド制御部３９は、指令電流値に対して、制御パラメータ調整部３４から得られた制御パラメータ（αｄｏ，αｄｃ，γｑｏ，γｑｃ）によりオープンループ制御および電流フィードバック制御の２種類の制御方法の割合で電流制御を行う。制御パラメータ調整部３４は、制御パラメータ（αｄｏ，αｄｃ，γｑｏ，γｑｃ）を調整すると共に、ＰＩ制御のゲインパラメータも調整する。

前記トルクマップに関しては、アクセル信号とモータ６の回転数とに応じて、最大トルク制御マップから、相応なトルク指令値を算出する。電流指令部４０は、算出された前記トルク指令値に基づき、モータ６の１次電流（Ｉａ）と電流位相角（β）の指令値を生成する。電流指令部４０は、これら１次電流（Ｉａ）と電流位相角（β）の値に基づき、ｄ軸電流（界磁成分）Ｏ＿Ｉｄと、ｑ軸電流（トルク成分）Ｏ＿Ｉｑの二つの指令電流を生成する。
そこでハイブリッド制御部３９は、ｄ軸電流Ｏ＿Ｉｄとｑ軸電流Ｏ＿Ｉｑの二つの指令電流に対して、オープンループ制御方法である制御方法１と、電流フィードバック制御方法である制御方法２で得られた制御量の割合でモータ６の実際電流Ｉｄ，Ｉｑを制御する。

制御方法１：オープンループ制御方法である。
オープンループ制御部３７は、モータ６のパラメータマップに記憶されたパラメータ（Ｒ，Ｌｄ，Ｌｑ，Ｋｅ）を用い、下記の電圧方程式により、制御量ＶｄｏとＶｑｏを生成する。
Ｖｄｏ＝Ｒ×Ｏ＿Ｉｄ−ω×Ｌｑ×Ｏ＿Ｉｑ
Ｖｑｏ＝Ｒ×Ｏ＿Ｉｑ＋ω×Ｌｄ×Ｏ＿Ｉｄ＋Ｋｅ×ω
Ｒ：モータ抵抗
ω：モータ角速度（ｒａｄ／ｓ）

モータ６のパラメータマップは、台上試験および実車試験による結果に基づき作成される。パラメータ（Ｒ，Ｌｄ，Ｌｑ，Ｋｅ）は、実測値であって、温度変化、電流変化、モータ回転数変化などの情報を考慮した上での測定値である。パラメータマップを、例えば、インバータ装置２２に設けられた記録手段であるＲＯＭ４６に記録する。記録されたパラメータマップは複数のマップからなり、オープンループ制御部３７は、前記パラメータマップからパラメータを取得するとき、車両の状況に応じて、各マップからそれぞれパラメータを取得し、これらパラメータの平均値を計算し使用する。

前記「車両の状況」とは、例えば、車両が急加速、急減速の状態、モータ力行または回生制御時、登坂路の走行時か否かなどを指す。
オープンループ制御部３７は、時々刻々と変化する車両の状況に応じて、各マップからそれぞれ取得したパラメータの平均値を例えば補間制御などにより計算する。これにより、マップの記憶領域を確保できると共に、演算処理負荷の軽減を図れる。

制御方法２：電流フィードバック制御方法である。
電流ＰＩ制御部（電流フィードバック制御部）３８は、電流指令部４０から出力されたｄ軸電流Ｏ＿Ｉｄ、ｑ軸電流Ｏ＿Ｉｑの値と、モータ電流および回転子角度から３相・２相変換部４２で計算された２相電流Ｉｄ，Ｉｑとから、ＰＩ制御による電圧値による制御量Ｖｄ，Ｖｑを算出する。３相・２相変換部４２では、電流センサ４３で検出されるモータ６のｕ相電流（Ｉｕ）とｗ相電流（Ｉｗ）の検出値から、次式Ｉｖ＝−（Ｉｕ＋Ｉｗ）で求められるｖ相電流（Ｉｖ）を算出し、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの３相電流からＩｄ，Ｉｑの２相電流に変換する。この変換に使われるモータ６の回転子角度は、回転角度センサ３６から取得する。電流フィードバック制御で生成される制御量はＶｄｃとＶｑｃとする。

発明方法：制御方法１，２で生成された制御量の割合で新しい制御量Ｖｄ，Ｖｑを生成する。ハイブリッド制御部３９にて生成された新しい制御量Ｖｄ，Ｖｑによりモータ６を制御する。前記ハイブリッド制御部３９にて生成させる制御量Ｖｄ，Ｖｑは下記方程式により表される。
Ｖｄ＝αｄｏ×Ｖｄｏ＋αｄｃ×Ｖｄｃ
Ｖｑ＝γｑｏ×Ｖｑｏ＋γｑｃ×Ｖｑｃ
（但しα，γは係数、αｄｏ＋αｄｃ＝１，γｑｏ＋γｑｃ＝１とする）

制御パラメータ調整部３４は、制御パラメータ（αｄｏ，αｄｃ，γｑｏ，γｑｃ）およびＰＩ制御ゲイン（比例ゲインと積分ゲイン）を調整する。例えば、電流変化などの外乱の影響により、モータ６のｄ，ｑ各軸インダクタンス、モータ誘起電圧定数実効値Ｋｅが変化してしまう可能性があるため、オープンループ制御方法の場合は、予め決定したマップからのパラメータを使用すると、トルク制御の精度が落ちる可能性がある。その制御精度が落ちた部分を電流フィードバック制御部３８がＰＩフィードバック制御で補うこととする。

台上試験および実車試験による結果に基づき、制御パラメータ（αｄｏ，αｄｃ，γｑｏ，γｑｃ）マップおよびＰＩ制御ゲイン調整用マップを作成することとする。
制御パラメータ調整部３４によるマップの調整方法としては、例えば、モータパラメータマップのモータパラメータ（Ｒ，Ｌｄ，Ｌｑ，Ｋｅ）は高速または高トルク領域において、変動が大きいことに対して、制御パラメータマップの制御パラメータにおけるαｄｏ、γｑｏの値を、αｄｃ、γｑｃの値より小さく設定する。逆に、モータパラメータが低速および低トルク領域では、制御パラメータにおけるαｄｏ、γｑｏの値を、αｄｃ、γｑｃの値より大きく設定する。

２相・３相変換部４４は、ハイブリッド制御部３９で生成され入力された２相の制御量Ｖｄ，Ｖｑと、回転角度センサ３６で得たモータ６の回転子角度θとから、３相のＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。電力変換部４５は、ＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってインバータ３１をＰＷＭ制御し、モータ６を駆動する。

図５は、この電気自動車の制御装置のモータパラメータマップＭａを概略示す図である。同図に示すように、モータの回転数ＮおよびトルクＴに応じて、モータパラメータマップＭａからモータのパラメータを取得し、モータを駆動する。但し、図５において、
Ｒｏｔ＿０，Ｒｏｔ＿１，…，Ｒｏｔ＿ｍ：各々の回転数
Ｔｒｑ＿０，Ｔｒｑ＿１，…，Ｔｒｑ＿ｎ：各々のトルク
である（図６についても同じ）。
図６は、この電気自動車の制御装置の制御パラメータマップＭｂを概略示す図である。同図に示すように、モータの回転数ＮおよびトルクＴに応じて、制御パラメータマップＭｂから制御パラメータを取得し、モータを駆動する。

図７は、この電気自動車におけるモータのＮ-Ｔ線図である。
同図は、モータのＮ-Ｔの第１象限と第４象限とを表す線図である。前記第１象限は、力行制御の実施領域であり、正トルクが発生する。前記第４象限は、回生制御の実施領域であり、負トルクが発生する。

作用効果について説明する。
モータコントロール部２９は、モータ力行および回生制御時、ＥＣＵ２１から与えられるトルク指令等による加速・減速指令に基づき、パワー回路部２８を制御し、モータ６の出力をトルク制御により実施する。力行制御手段３３ａまたは回生制御手段３３ｂにおけるオープンループ制御部３７は、ＥＣＵ２１からのトルク指令に対して、パラメータマップＭａに記憶されたパラメータを用い、電圧方程式によりオープンループ制御で制御量を生成する。電流フィードバック制御部３８は、ＥＣＵ２１からのトルク指令に対してインバータ内部にて生成された指令電流値の偏差を無くす制御を行う。

ハイブリッド制御部３９は、オープンループ制御部３７で生成された制御量と、電流フィードバック制御部３８で生成された制御量とから生成された新しい制御量によりモータ６を制御する。例えば、電流変化などの外乱の影響により、モータ６のｄ，ｑ各軸インダクタンス、モータ誘起電圧定数実効値Ｋｅが変化してしまう可能性があるため、オープンループ制御方法の場合は、予め決定したマップからのパラメータを使用すると、トルク制御の精度が落ちる可能性がある。その制御精度が落ちた部分を電流フィードバック制御部３８がフィードバック制御で補うこととする。このようにモータ６のトルク制御の精度向上を図ることができる。

制御パラメータ調整部３４は、例えば、時々刻々と変化するモータ回転数およびトルクに応じて、制御パラメータを適宜に調整する。ハイブリッド制御部３９は、前記調整された制御パラメータにより、オープンループ制御と電流フィードバック制御の比率を適正に制御し得る。
ハイブリッド制御部３９は、力行制御時または回生制御時に、オープンループ制御部３７で生成された制御量と、電流フィードバック制御部３８で生成された制御量とから生成された新しい制御量によりモータ６を制御し得る。モータ６の力行制御時、回生制御時のいずれにおいても、ハイブリッド制御部３９は、オーバーシュートなどの問題を発生することなくトルク制御の精度の向上を図れる。

他の実施形態として、マップは、例えば、ＥＣＵに設けられた記録手段に記録されても良い。
前記実施形態では、後輪がインホイールモータ装置で駆動される電気自動車に適用した場合につき説明したが、この発明は、車輪２を個別のモータで駆動する形式として、インホイールモータ形式に限らず、オンボード形式等の車輪外のモータで駆動される電気自動車にも適用することができる。さらに、４輪とも個別のモータで駆動される電気自動車や、１台のモータで複数の車輪を走行駆動する電気自動車にも適用することができる。

２…車輪
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
２８…パワー回路部
２９…モータコントロール部
３１…インバータ
３４…制御パラメータ調整部
３７…オープンループ制御部
３８…電流フィードバック制御部
３９…ハイブリッド制御部

Claims (6)

1. 車輪を駆動するモータと、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵと、直流電力を前記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の制御に従って少なくとも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た電気自動車において、
   前記モータコントロール部は、
   前記モータの特性のパラメータを記憶するパラメータマップと、
   前記ＥＣＵからのトルク指令に対して、前記パラメータマップに記憶されたパラメータを用い、電圧方程式によりオープンループ制御で制御量を生成するオープンループ制御部と、
   前記ＥＣＵからのトルク指令に対して前記インバータ内部にて生成された指令電流値の偏差を無くす制御を行う電流フィードバック制御部と、
   前記オープンループ制御部で生成された制御量と、前記電流フィードバック制御部で生成された制御量とから生成された制御量により前記モータを制御するハイブリッド制御部と、を有し、
   前記オープンループ制御部で生成される電圧値による制御量のうち、磁石軸であるｄ軸方向の制御量をＶｄｏ，前記ｄ軸方向に直交するｑ軸方向の制御量をＶｑｏとし、
   前記電流フィードバック制御部で生成される電圧値による制御量のうち、前記ｄ軸方向の制御量をＶｄｃ，前記ｑ軸方向の制御量をＶｑｃとすると、
   前記ハイブリッド制御部にて生成させる制御量Ｖｄ，Ｖｑは下記方程式により表される、電気自動車の制御装置。
   Ｖｄ＝αｄｏ×Ｖｄｏ＋αｄｃ×Ｖｄｃ
   Ｖｑ＝γｑｏ×Ｖｑｏ＋γｑｃ×Ｖｑｃ
   （但しα，γは係数、αｄｏ＋αｄｃ＝１，γｑｏ＋γｑｃ＝１とする）
2. 請求項１記載の電気自動車の制御装置において、制御パラメータ（αｄｏ，αｄｃ，γｑｏ，γｑｃ）を調整する制御パラメータ調整部を設けた電気自動車の制御装置。
3. 請求項２記載の電気自動車の制御装置において、前記モータの特性のパラメータが定められた高速または高トルク領域にて、前記制御パラメータにおけるαｄｏ、γｑｏの値を、αｄｃ、γｑｃの値より小さく設定し、前記モータの特性のパラメータが定められた低速または低トルク領域にて、前記制御パラメータにおけるαｄｏ、γｑｏの値を、αｄｃ、γｑｃの値より大きく設定した電気自動車の制御装置。
4. 車輪を駆動するモータと、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵと、直流電力を前記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の制御に従って少なくとも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た電気自動車において、
   前記モータコントロール部は、
   前記モータの特性のパラメータを記憶するパラメータマップと、
   前記ＥＣＵからのトルク指令に対して、前記パラメータマップに記憶されたパラメータを用い、電圧方程式によりオープンループ制御で制御量を生成するオープンループ制御部と、
   前記ＥＣＵからのトルク指令に対して前記インバータ内部にて生成された指令電流値の偏差を無くす制御を行う電流フィードバック制御部と、
   前記オープンループ制御部で生成された制御量と、前記電流フィードバック制御部で生成された制御量とから生成された制御量により前記モータを制御するハイブリッド制御部と、を有し、前記モータの前記パラメータマップは複数のマップからなり、前記オープンループ制御部は、前記パラメータマップからパラメータを取得するとき、車両の状況に応じて、各マップからそれぞれパラメータを取得し、これらパラメータの平均値を計算し使用する電気自動車の制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電気自動車の制御装置において、
   前記ハイブリッド制御部は、力行制御時または回生制御時に、前記オープンループ制御部で生成された制御量と、前記電流フィードバック制御部で生成された制御量とから生成された制御量により前記モータを制御する電気自動車の制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電気自動車の制御装置において、前記モータは、一部または全体が車輪内に配置されて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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