JP6701496B2 - 電動車両の制御装置、電動車両の制御システム及び電動車両の制御方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、繰り返し演算を要することなく最終的なトルク指令値を設定可能な電動車両の制御装置を提供することにある。
図1は実施例1の電動車両のシステム図である。実施例1の電動車両は、前輪FL,FRがフロントモータ1fにより駆動され、後輪RL,RRがリアモータ1rにより駆動される4輪駆動車である。フロントモータ1fには減速機構2fを介してディファレンシャルギア3fが接続されている。ディファレンシャルギア3fにはドライブシャフト4fが接続されている。ドライブシャフト4fには前輪FL,FRが接続されている。インバータ5fには、フロントモータ1fを制御するモータコントロールユニットMCUfを有する。同様に、リアモータ1rには減速機構2rを介してディファレンシャルギア3rが接続されている。ディファレンシャルギア3rにはドライブシャフト4rが接続されている。ドライブシャフト4rには後輪RL,RRが接続されている。インバータ5rには、リアモータ1rを制御するモータコントロールユニットMCUrを有する。
運転者要求トルク演算部101は、アクセル開度APO及び車速VSPに基づき運転者の要求トルクTdを演算する。運転者要求トルクTdは、アクセル開度APOが高いほど大きな値が設定される。
回生トルク受け入れ部102は、他の演算部において演算された要求制動トルクに基づく要求回生トルクTrgを受け入れ、運転者要求トルクTdを補正する。
要求トルク受け入れ部103では、他の演算部において演算された要求駆動トルクTofを受け入れ、運転者要求トルクTdを補正する。これら、運転者要求トルク演算部101,回生トルク受け入れ部102及び要求トルク受け入れ部103の各指令値から得られるフロントモータ1f及びリアモータ1rの合計軸トルク指令値を、車両の要求トルクTtとして出力する。
トルク制限部106では、後述するトルク制限値選択部205により選択された正トルク制限値Tplimf,Tplimr及び負トルク制限値Tnlimf,Tnlimr(以下、これら制限値をトルク制限値Tlimと記載する。)によって制限された第1フロントモータトルク指令値Ttf1と、第1リアモータトルク指令値Ttr1(以下、これら指令値を第1トルク指令値Tt1と記載する。)を演算する。言い換えると、基準モータトルク指令値がトルク制限値Tlim内となるように補正される。
最終トルク制限部109では、第2トルク指令値Tt2に対し、スリップ制御部108で演算されたトルク制限量に基づいて決定された最終トルク指令値Tt3を各モータ1f,1rに出力する。
要求トルクTdを100%とした場合、フロントモータ1f及びリアモータ1rには、基準フロントモータトルク指令値Ttf及び基準リアモータトルク指令値Ttrとして、それぞれ50%が設定される。ただし、リアモータ1rの最大トルク制限値によって、第1リアモータトルク指令値Ttr1は、約33%に制限されるため、第1フロントモータトルク指令値Ttf1の50%と加算しても、要求トルクTdの83%程度のトルク出力しかできない。
また、車速VSPがVSP0において、フロントモータ1fの消費電力Wfが第1電力制限値Wlimfに到達すると、車速VSPの上昇に伴ってトルク指令値を低下させる必要がある。よって、要求トルクTdに対して実際に発生できる実トルクとは、図4に示す斜線領域Rx1分だけトルクが得られず、要求トルクを満足することができない。
要求トルクTdを100%とした場合、フロントモータ1f及びリアモータ1rには、基準フロントモータトルク指令値Ttf及び基準リアモータトルク指令値Ttrとして、それぞれ50%が設定される。ただし、リアモータ1rの最大トルク制限値によって、第1リアモータトルク指令値Ttr1は、約33%に制限されるため、第1フロントモータトルク指令値Ttf1の50%と加算しても、要求トルクTdの83%程度のトルク出力しかできない。
要求トルクTdを100%とした場合、フロントモータ1f及びリアモータ1rには、基準フロントモータトルク指令値Ttf及び基準リアモータトルク指令値Ttrとして、それぞれ50%が設定される。ただし、リアモータ1rの最大トルク制限値によって、第1リアモータトルク指令値Ttr1は、約33%(=100%×1/3)に制限されるため、第1フロントモータトルク指令値Ttf1の50%と加算しても、要求トルクTdの83%程度(=100%×5/6)のトルク出力しかできない。
(1)高電圧バッテリBAT(電力源)から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与するフロントモータ1f及びリアモータ1r(複数のモータ)を有する電動車両の制御装置であって、高電圧バッテリBATの電力制限値Wlimに基づいて、フロントモータ1f及びリアモータ1rへ供給するときの各モータの電力制限値Wlimf1,Wlimr1を演算する電力配分部202(第1電力制限値演算部)と、各モータの電力制限値Wlimf1,Wlimr1に基づいて、各モータのトルク制限値である第1トルク制限値Tlimwを演算する第1トルク制限値演算部204と、を備えた。
よって、繰り返し演算を行うことなく、複数のモータの最終的なトルク指令値を演算できる。
よって、配分比Stにより制限されたトルクを再配分することで、要求トルクに応じたトルクを出力できる。
(3)各モータのうち、あるモータの第1電力制限値Wlim1から実際の消費電力Wxを除いた余剰電力を他のモータの第1電力制限値Wlim1に配分した第2電力制限値Wlim2(第2の電力制限値)を演算する電力再配分部203(第2電力制限値演算部)を有する。
よって、電力制限によるトルク制限を抑制することができ、要求トルクに応じたトルクを出力できる。
よって、モータの定格に基づくトルク制限に加えて、電力配分に基づくトルク制限を行うことで、安定したモータ制御を実現できる。
(5)スリップ制御部108(スリップ制御トルク演算部)は、複数のモータの温度保護を考慮してスリップ制御トルクを演算する。
よって、スリップ制御に加えて、トルクダウンによるモータの温度保護を達成できる。
(6)複数のモータは、車両の前車軸にトルクを発生させるフロントモータと1f、車両の後車軸にトルクを発生させるリアモータ1rである。
よって、前後輪へのトルク再配分を行うことで、配分比Stが変更されたとしても安定した走行を実現できる。
次に、実施例2について説明する。基本的な構成は実施例1と同じであるため、異なる点について説明する。図8は、実施例2の電動車両の制御ブロック図である。実施例1では、最終トルク制限部109から出力された最終トルク指令値Tt3を各モータコントロールユニットMCUf,MCUrに出力した。これに対し、実施例2では、最終トルク指令値Tt3を改めてトルク再配分する最終トルク指令再配分部301を有する点が異なる。
最終トルク指令再配分部301では、各モータの最終トルク指令値Tt3の合計が要求トルクTt未満のときは、最終トルク指令値Tt3がトルク制限値Tlimよりも低いモータに、各モータの最終トルク指令値Tt3の合計が要求トルクTtを越えない範囲でトルクを再配分した第4フロントモータトルク指令値Ttf4と、第4リアモータトルク指令値Ttr4(以下、これら指令値を第4トルク指令値Tt4と記載する。)を演算する。そして、トルク再配分部107では、第1トルク指令値Tt1に代えて、第4トルク指令値Tt4を用いた演算を行い、更新された第2トルク指令値Tt2を出力する。これにより、スリップ制御等によって一方のモータトルクが制限された場合、他方のモータにトルクを再配分することができ、効果的に要求トルクTdを達成できる。
例えば、実施例では、前輪側のモータと後輪側のモータとを備えた電動車両を例示して説明したが、前後輪に限らず、左右輪に個別のモータを備えていてもよい。また、複数のモータは、それぞれ同一の性能のモータでもよいし、異なる性能(定格が異なるモータ)であってもよい。また、実施例1では、一つのバッテリモジュールから複数のモータに電力を供給する構成を示したが、複数のバッテリモジュールから複数のバッテリに電力を供給する構成としてもよい。
電動車両の制御装置は、電力源から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与する複数のモータを有する電動車両の制御装置であって、前記電力源の電力制限値に基づいて、前記複数のモータへ供給するときの各モータの電力制限値を演算する第1電力制限値演算部と、前記各モータの電力制限値に基づいて、前記各モータのトルク制限値である第1トルク制限値を演算する第1トルク制限値演算部と、を備える。
より好ましい態様では、上記態様において、車両の要求トルクを演算する要求トルク演算部と、前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算部と、前記第1トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第1トルク指令値を演算する第1トルク指令値演算部と、前記各モータの第1トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第1トルク指令値が前記第1トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第1トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第2トルク指令値を演算する第2トルク指令値演算部と、を備える。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第2の電力制限値を演算する第2電力制限値演算部を有する。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記各モータに予め設定された最大トルク制限値と、前記第1トルク制限値とのうち、低いほうの制限値を選択するトルク制限値選択部を有し、前記第1トルク指令値演算部は、前記選択された制限値以下であって、前記配分比を満たす各モータの第1トルク指令値を演算する。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、車速と車輪速とに基づいて車輪のスリップを抑制可能なスリップ制御トルクを演算するスリップ制御トルク演算部と、前記第2トルク指令値を前記スリップ制御トルクで制限した最終トルク指令値を演算する最終トルク指令値演算部と、前記各モータの最終トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記最終トルク指令値が前記第1トルク制限値よりも低く、かつ、非スリップ輪にトルクを発生させるモータに、前記各モータの最終トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第3トルク指令値を演算する第3トルク指令値演算部と、を備える。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記スリップ制御トルク演算部は、前記複数のモータの温度保護を考慮して前記スリップ制御トルクを演算するこ。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記複数のモータは、前記車両の前車軸にトルクを発生させるフロントモータと、前記車両の後車軸にトルクを発生させるリアモータと、を有する。
好ましくは、上記態様において、車両の要求トルクを演算する要求トルク演算ステップと、前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算ステップと、前記第1トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第1トルク指令値を演算する第1トルク指令値演算ステップと、前記各モータの第1トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第1トルク指令値が前記第1トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第1トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第2トルク指令値を演算する第2トルク指令値演算ステップと、を備える。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第2の電力制限値を演算する第2電力制限値演算ステップを有する。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記各モータに予め設定された最大トルク制限値と、前記第1トルク制限値とのうち、低いほうの制限値を選択するトルク制限値選択ステップを有し、前記第1トルク指令値演算ステップは、前記選択された制限値以下であって、前記配分比を満たす各モータの第1トルク指令値を演算する。
好ましくは、上記態様において、前記コントロールユニットは、車両の要求トルクを演算する要求トルク演算部と、前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算部と、前記第1トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第1トルク指令値を演算する第1トルク指令値演算部と、前記各モータの第1トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第1トルク指令値が前記第1トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第1トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第2トルク指令値を演算する第2トルク指令値演算部と、を備える。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記コントロールユニットは、前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第2の電力制限値を演算する第2電力制限値演算部を有する。
RL,RR 後輪
1f フロントモ
1r リアモータ
2f,2r 減速機構
3f,3r ディファレンシャルギア
4f,4r ドライブシャフト
5f,5r インバータ
7 アクセル開度センサ
8f,8r レゾルバ
9 ブレーキコントローラ
10 車輪速センサ
11 CAN通信線(通信装置)
12 前後加速度センサ
CU 車両コントロールユニット
BCU バッテリコントロールユニット
MCUf,MCUr モータコントロールユニット
Claims (5)
- 電力源から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与する複数のモータを有する電動車両の制御装置であって、
前記電力源の電力制限値に基づいて、前記複数のモータへ供給するときの各モータの電力制限値を演算する第1電力制限値演算部と、
前記各モータの電力制限値に基づいて、前記各モータのトルク制限値である第1トルク制限値を演算する第1トルク制限値演算部と、
車両の要求トルクを演算する要求トルク演算部と、
前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算部と、
前記第1トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第1トルク指令値を演算する第1トルク指令値演算部と、
前記各モータの第1トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第1トルク指令値が前記第1トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第1トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第2トルク指令値を演算する第2トルク指令値演算部と、
前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第2の電力制限値を演算する第2電力制限値演算部と、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項1に記載の電動車両の制御装置において、
前記各モータに予め設定された最大トルク制限値と、前記第1トルク制限値とのうち、低いほうの制限値を選択するトルク制限値選択部を有し、
前記第1トルク指令値演算部は、前記選択された制限値以下であって、前記配分比を満たす各モータの第1トルク指令値を演算することを特徴とする電動車両の制御装置。 - 電力源から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与する複数のモータを有する電動車両の制御方法であって、
前記電力源の電力制限値に基づいて、前記複数のモータへ供給するときの各モータの電力制限値を演算する第1電力制限値演算ステップと、
前記各モータの電力制限値に基づいて、前記各モータのトルク制限値である第1トルク制限値を演算する第1トルク制限値演算ステップと、
車両の要求トルクを演算する要求トルク演算ステップと、
前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算ステップと、
前記第1トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第1トルク指令値を演算する第1トルク指令値演算ステップと、
前記各モータの第1トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第1トルク指令値が前記第1トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第1トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第2トルク指令値を演算する第2トルク指令値演算ステップと、
前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第2の電力制限値を演算する第2電力制限値演算ステップと、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御方法。 - 請求項3に記載の電動車両の制御方法において、
前記各モータに予め設定された最大トルク制限値と、前記第1トルク制限値とのうち、低いほうの制限値を選択するトルク制限値選択ステップを有し、
前記第1トルク指令値演算ステップは、前記選択された制限値以下であって、前記配分比を満たす各モータの第1トルク指令値を演算することを特徴とする電動車両の制御方法。 - 電力源と、
前記電力源から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与する複数のモータと、
前記電力源及び前記複数のモータを制御するコントロールユニットと、
を有する電動車両の制御システムであって、
前記コントロールユニットは、
前記電力源の電力制限値に基づいて、前記複数のモータへ供給するときの各モータの電力制限値を演算する第1電力制限値演算部と、
前記各モータの電力制限値に基づいて、前記各モータのトルク制限値である第1トルク制限値を演算する第1トルク制限値演算部と、
車両の要求トルクを演算する要求トルク演算部と、
前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算部と、
前記第1トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第1トルク指令値を演算する第1トルク指令値演算部と、
前記各モータの第1トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第1トルク指令値が前記第1トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第1トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第2トルク指令値を演算する第2トルク指令値演算部と、
前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第2の電力制限値を演算する第2電力制限値演算部と、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御システム。
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