JP7044532B2 - Vehicle drive and vehicle control - Google Patents

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Description

本発明は、車両の駆動装置および車両の制御装置に関し、特に、2つのモータのトルクを遊星機構で合流させる車両の駆動装置と制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle drive device and a vehicle control device, and more particularly to a vehicle drive device and a control device for merging the torques of two motors by a planetary mechanism.

2つのモータのトルクを遊星機構で合流させて駆動力を得る車両が知られている。例えば特許文献1には、2つのモータから得られるトルクを遊星歯車機構を介して1つの車両駆動軸に伝達する電動車両と、その電動車両の制御装置が記載されている。特許文献1には、2つのモータのうち、一方のモータのトルクが所定トルクとなるように制御(トルク制御)し、他方のモータの回転数を制御(回転数制御)する電動車両の制御装置が記載されている。 A vehicle is known in which the torques of two motors are combined by a planetary mechanism to obtain a driving force. For example, Patent Document 1 describes an electric vehicle that transmits torque obtained from two motors to one vehicle drive shaft via a planetary gear mechanism, and a control device for the electric vehicle. Patent Document 1 describes a control device for an electric vehicle that controls the torque of one of the two motors so that the torque becomes a predetermined torque (torque control) and controls the rotation speed of the other motor (rotation speed control). Is described.

また、車両を駆動するモータの制御において、様々な外乱の影響があることも知られている。例えば特許文献2には、モータトルクと出力軸回転速度と車輪回転速度から、捩れトルクと走行抵抗トルクを外乱として推定する車両の制御装置が記載されている。 It is also known that there are various disturbance effects on the control of the motor that drives the vehicle. For example, Patent Document 2 describes a vehicle control device that estimates torsional torque and running resistance torque as disturbances from motor torque, output shaft rotation speed, and wheel rotation speed.

特開2007-68301号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-68301 特開2006-50750号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-50750

2つのモータのトルクを遊星機構で合流させて出力トルクを得る車両においては、出力トルクが重要な制御量であり、さらに、2つのモータの回転運動差(回転角速度差など)も重要な制御量となる。そして、その車両では、制御系の遅れやモータ特性の変動などにより2つのモータのトルクが指令値どおりに出力されない制御系における外乱があり、さらに、例えばドライブシャフト等を介して遊星機構の出力側(出力トルク側)から影響を及ぼす外乱(外乱トルク)もある。 In a vehicle where the torques of two motors are merged by a planetary mechanism to obtain the output torque, the output torque is an important control amount, and the rotational motion difference (rotational angular velocity difference, etc.) of the two motors is also an important control amount. It becomes. Then, in that vehicle, there is a disturbance in the control system in which the torques of the two motors are not output according to the command value due to the delay of the control system or the fluctuation of the motor characteristics, and further, the output side of the planetary mechanism via the drive shaft or the like. There is also a disturbance (disturbance torque) that affects from (output torque side).

したがって、何らの対策もなされていなければ、重要な制御量の一つである2つのモータの回転運動差が、制御系における外乱に加えて、出力トルク側からの外乱トルクの影響も受けてしまう。 Therefore, if no measures are taken, the difference in rotational motion between the two motors, which is one of the important control amounts, will be affected by the disturbance torque from the output torque side in addition to the disturbance in the control system. ..

本発明の目的は、2つのモータのトルクを遊星機構で合流させて出力トルクを得るにあたり、2つのモータの回転運動差が出力トルク側からの外乱トルクの影響を受け難いようにすることにある。 An object of the present invention is to prevent the difference in rotational motion between the two motors from being affected by the disturbance torque from the output torque side when the torques of the two motors are merged by the planetary mechanism to obtain the output torque. ..

本発明の具体例である車両の駆動装置は、2つのモータと、前記2つのモータのトルクを合流させて出力トルクを得る遊星機構と、を有し、前記遊星機構は、前記出力トルク側からの外乱トルクの影響を前記2つのモータの回転運動に均等に及ぼすように減速比が設定された歯車機構を備えることを特徴とする。 The vehicle drive device which is a specific example of the present invention has two motors and a planetary mechanism which obtains an output torque by merging the torques of the two motors, and the planetary mechanism is from the output torque side. It is characterized by comprising a gear mechanism in which a reduction ratio is set so as to evenly exert the influence of the disturbance torque of the above two motors on the rotational motion of the two motors.

上記具体例において、遊星機構は2つのモータのトルクを合流させる。例えば、一方のモータから得られるトルクと他方のモータから得られるトルクが遊星機構において加算され、その加算結果に対応した出力トルクが得られる。また、上記具体例における回転運動は、モータの回転に係る運動であり、回転運動の具体例には、例えば回転速度(回転角速度)や回転加速度(回転角加速度)などが含まれる。 In the above specific example, the planetary mechanism merges the torques of the two motors. For example, the torque obtained from one motor and the torque obtained from the other motor are added in the planetary mechanism, and the output torque corresponding to the addition result is obtained. Further, the rotational motion in the above specific example is a motion related to the rotation of the motor, and specific examples of the rotational motion include, for example, rotational speed (rotational angular acceleration) and rotational acceleration (rotational angular acceleration).

そして、上記具体例では、出力トルク側からの外乱トルクの影響が2つのモータの回転運動に均等に及ぼされる。そのため、例えば、2つのモータの回転運動の差をとると外乱トルクの影響が相殺され、2つのモータの回転運動差が外乱トルクの影響を受け難い。望ましくは、2つのモータの回転運動差が外乱トルクの影響を受けなくなる。 Then, in the above specific example, the influence of the disturbance torque from the output torque side is evenly applied to the rotational motion of the two motors. Therefore, for example, if the difference in rotational motion of the two motors is taken, the influence of the disturbance torque is canceled out, and the difference in rotational motion of the two motors is less likely to be affected by the disturbance torque. Desirably, the difference in rotational motion between the two motors is not affected by the disturbance torque.

例えば、前記遊星機構は、前記2つのモータの回転運動差が前記外乱トルクからの影響を受けないように減速比が設定された前記歯車機構を備えてもよい。 For example, the planetary mechanism may include the gear mechanism whose reduction ratio is set so that the difference in rotational motion of the two motors is not affected by the disturbance torque.

また、例えば、前記2つのモータのトルクと前記外乱トルクから前記2つのモータの回転運動差を得る運動モデルにおける前記外乱トルクに対応した係数がゼロとなるように、前記歯車機構の減速比が設定されてもよい。 Further, for example, the reduction ratio of the gear mechanism is set so that the coefficient corresponding to the disturbance torque in the motion model for obtaining the rotational motion difference between the two motors from the torques of the two motors and the disturbance torque becomes zero. May be done.

また、本発明の具体例である車両の制御装置は、上記具体例に対応した駆動装置を備えた車両を制御する制御装置であって、前記2つのモータのトルク指令値を導出する指令値導出部と、前記2つのモータの補正トルク値を導出する補正値導出部と、を有し、前記トルク指令値に対する前記補正トルク値に基づく補正により得られる補正後のトルク指令値により前記2つのモータの回転運動差を制御することを特徴とする。 Further, the vehicle control device which is a specific example of the present invention is a control device that controls a vehicle provided with a drive device corresponding to the above specific example, and is a command value derivation that derives torque command values of the two motors. It has a unit and a correction value derivation unit for deriving the correction torque values of the two motors, and the two motors are based on the corrected torque command value obtained by the correction based on the correction torque value for the torque command value. It is characterized by controlling the difference in rotational motion of.

例えば、前記補正値導出部は、前記2つのモータのトルクと前記2つのモータの回転運動差との対応関係を示す運動モデルを利用した演算により、前記2つのモータの補正トルク値を導出してもよい。 For example, the correction value derivation unit derives the correction torque values of the two motors by calculation using a motion model showing the correspondence between the torques of the two motors and the rotational motion difference of the two motors. May be good.

また、例えば、前記補正値導出部は、前記2つのモータの回転運動差の実測値を前記運動モデルに適用して得られる前記対応関係と、前記指令値導出部において導出された前記2つのモータのトルク指令値を前記運動モデルに適用して得られる前記対応関係と、を比較することにより、前記2つのモータの補正トルク値を導出してもよい。 Further, for example, the correction value derivation unit has the correspondence relationship obtained by applying the measured value of the rotational motion difference of the two motors to the motion model, and the two motors derived by the command value derivation section. The corrected torque values of the two motors may be derived by comparing the corresponding relationship obtained by applying the torque command value of the above to the motion model.

また、例えば、前記補正値導出部は、前記遊星機構の出力回転速度が前記トルク指令値に対する補正により変化しない条件を適用して、前記2つのモータの各々に対応した補正トルク値を導出してもよい。 Further, for example, the correction value derivation unit derives a correction torque value corresponding to each of the two motors by applying a condition that the output rotation speed of the planetary mechanism does not change due to the correction with respect to the torque command value. May be good.

本発明により、2つのモータのトルクを遊星機構で合流させて出力トルクを得るにあたり、2つのモータの回転運動差が出力トルク側からの外乱トルクの影響を受け難くなる。例えば、本発明の具体例によれば、出力トルク側からの外乱トルクの影響が2つのモータの回転運動に均等に及ぼされ、これにより、2つのモータの回転運動の差をとると外乱トルクの影響が相殺され、2つのモータの回転運動差が外乱トルクの影響を受け難くなる。 According to the present invention, when the torques of the two motors are merged by the planetary mechanism to obtain the output torque, the difference in rotational motion of the two motors is less likely to be affected by the disturbance torque from the output torque side. For example, according to a specific example of the present invention, the influence of the disturbance torque from the output torque side is evenly applied to the rotational motion of the two motors, so that the difference between the rotational motions of the two motors is taken as the disturbance torque. The influence is canceled out, and the difference in rotational motion between the two motors becomes less susceptible to the disturbance torque.

本発明の実施において好適な車両の駆動装置と制御装置の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the drive device and the control device of a vehicle suitable for carrying out this invention. 遊星機構の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a planetary mechanism. 運動モデルの変数とパラメータを示す図である。It is a figure which shows the variable and parameter of a motion model. 補正トルク値導出部における処理の具体例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a specific example of processing in a correction torque value derivation part. 図4の具体例に対応したフローチャートである。It is a flowchart corresponding to the specific example of FIG. 図1に例示する車両の制御装置による制御結果の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the control result by the control device of the vehicle illustrated in FIG. 比較例による制御結果を示す図である。It is a figure which shows the control result by the comparative example.

図1は、本発明の実施において好適な車両の駆動装置と制御装置の具体例を示す図である。図1には、制御装置10と駆動装置20を備えた車両の具体例が図示されている。図1に示す具体例において、車両の制御装置10は、トルク指令値導出部12と補正トルク値導出部14を備えており、車両の駆動装置20は、第1モータ21と第2モータ22と遊星機構24を備えている。 FIG. 1 is a diagram showing specific examples of a vehicle drive device and a control device suitable for carrying out the present invention. FIG. 1 illustrates a specific example of a vehicle provided with a control device 10 and a drive device 20. In the specific example shown in FIG. 1, the vehicle control device 10 includes a torque command value derivation unit 12 and a correction torque value derivation unit 14, and the vehicle drive device 20 includes a first motor 21 and a second motor 22. It is equipped with a planetary mechanism 24.

トルク指令値導出部12は、第1モータ21のトルク指令値τM1と第2モータ22のトルク指令値τM2を導出する。トルク指令値導出部12は、例えば出力トルクτが目標値となるように、トルク指令値τM1とトルク指令値τM2を導出する。出力トルクτの目標値は、例えば車両の運転者により操作されるアクセルの開度などに応じて決定される。 The torque command value derivation unit 12 derives the torque command value τ M1 of the first motor 21 and the torque command value τ M2 of the second motor 22. The torque command value derivation unit 12 derives the torque command value τ M1 and the torque command value τ M2 so that the output torque τ c becomes the target value, for example. The target value of the output torque τc is determined according to, for example, the opening degree of the accelerator operated by the driver of the vehicle.

補正トルク値導出部14は、第1モータ21の補正トルク値ΔτM1と第2モータ22の補正トルク値ΔτM2を導出する。補正トルク値導出部14は、第1モータ21と第2モータ22の2つのモータのトルクから、2つのモータの回転運動差を得る運動モデルを利用した演算により、補正トルク値ΔτM1と補正トルク値ΔτM2を導出する。 The correction torque value derivation unit 14 derives the correction torque value Δτ M1 of the first motor 21 and the correction torque value Δτ M2 of the second motor 22. The correction torque value derivation unit 14 has a correction torque value Δτ M1 and a correction torque by calculation using a motion model for obtaining the rotational motion difference between the two motors from the torques of the two motors of the first motor 21 and the second motor 22. The value Δτ M2 is derived.

補正トルク値導出部14は、補正トルク値ΔτM1と補正トルク値ΔτM2の導出において回転運動差の実測値を利用する。例えば、第1モータ21に取り付けられたセンサSと第2モータ22に取り付けられたセンサSから得られる2つのモータの回転角速度(実測値)の差である回転角速度差(実測値)が、回転運動差の実測値として補正トルク値導出部14にフィードバックされる。 The correction torque value derivation unit 14 uses the actually measured value of the rotational motion difference in deriving the correction torque value Δτ M1 and the correction torque value Δτ M2 . For example, the rotation angular velocity difference (actual measurement value), which is the difference between the rotation angular velocities (actual measurement value) of the two motors obtained from the sensor S attached to the first motor 21 and the sensor S attached to the second motor 22, rotates. It is fed back to the correction torque value deriving unit 14 as the measured value of the motion difference.

そして、制御装置10は、第1モータ21のトルク指令値τM1に補正トルク値ΔτM1を加算することにより得られる補正後のトルク指令値(τM1+ΔτM1)で第1モータ21を制御し、第2モータ22のトルク指令値τM2に補正トルク値ΔτM2を加算することにより得られる補正後のトルク指令値(τM2+ΔτM2)で第2モータ22を制御する。 Then, the control device 10 controls the first motor 21 with the corrected torque command value (τ M1 + Δτ M1 ) obtained by adding the corrected torque value Δτ M1 to the torque command value τ M1 of the first motor 21. , The second motor 22 is controlled by the corrected torque command value (τ M2 + Δτ M2 ) obtained by adding the corrected torque value Δτ M2 to the torque command value τ M2 of the second motor 22.

なお、制御装置10は、例えばCPUやプロセッサ等のハードウェアを利用して実現することができる。例えばトルク指令値導出部12と補正トルク値導出部14がCPUやプロセッサ等の演算デバイスにより実現される。また、制御装置10の実現において、必要に応じてメモリ等のデバイスや電気電子回路が利用されてもよい。 The control device 10 can be realized by using hardware such as a CPU and a processor. For example, the torque command value derivation unit 12 and the correction torque value derivation unit 14 are realized by an arithmetic device such as a CPU or a processor. Further, in the realization of the control device 10, a device such as a memory or an electric / electronic circuit may be used as needed.

図1に示す具体例において、車両の駆動装置20は、第1モータ21と第2モータ22と遊星機構24を備えている。駆動装置20は、第1モータ21と第2モータ22の2つのモータ(電動機)から得られる動力(トルク)を遊星機構24で合流させて駆動力(出力トルクτ)を得る。 In the specific example shown in FIG. 1, the vehicle drive device 20 includes a first motor 21, a second motor 22, and a planetary mechanism 24. The drive device 20 obtains a driving force (output torque τ c ) by merging the power (torque) obtained from the two motors (motors) of the first motor 21 and the second motor 22 by the planetary mechanism 24.

図1に示す具体例では様々な構造(タイプ)の遊星機構24を利用することができる。そこで、遊星機構24の代表的な構成例を以下に説明する。なお、図1に示す遊星機構24の具体例は、以下に説明する代表的な構成例に限定されない。 In the specific example shown in FIG. 1, a planetary mechanism 24 having various structures (types) can be used. Therefore, a typical configuration example of the planetary mechanism 24 will be described below. The specific example of the planetary mechanism 24 shown in FIG. 1 is not limited to the typical configuration example described below.

図2は、遊星機構24の構成例を示す図である。図2に例示する遊星機構24は、第1モータ21が接続される第1サンギアS1と、第2モータ22が接続される第2サンギアS2を備えている。より具体的には、第1モータ21の出力軸31が入力歯車対34を介して第1サンギアS1の入力軸35に接続されており、第2モータ22の出力軸32が入力歯車対36を介して第2サンギアS2の入力軸37に接続されている。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the planetary mechanism 24. The planetary mechanism 24 illustrated in FIG. 2 includes a first sun gear S1 to which the first motor 21 is connected and a second sun gear S2 to which the second motor 22 is connected. More specifically, the output shaft 31 of the first motor 21 is connected to the input shaft 35 of the first sun gear S1 via the input gear pair 34, and the output shaft 32 of the second motor 22 connects the input gear pair 36. It is connected to the input shaft 37 of the second sun gear S2 via.

なお、第2モータ22から第2サンギアS2までの伝達系には、車両が前進するときの第2サンギアS2の回転を許容し、後進方向の回転を阻止するクラッチ要素の具体例として、入力軸37にワンウェイクラッチ44が設けられている。 The transmission system from the second motor 22 to the second sun gear S2 allows the rotation of the second sun gear S2 when the vehicle moves forward, and as a specific example of the clutch element that prevents the rotation in the reverse direction, the input shaft. A one-way clutch 44 is provided on the 37.

また、図2に例示する遊星機構24は、第1サンギアS1と噛み合う複数の内側ピニオン(内側プラネタリピニオン)Piと、第2サンギアS2と噛み合う複数の外側ピニオン(外側プラネタリピニオン)Poを備えている。なお、対応関係にある各外側ピニオンPoと各内側ピニオンPiも互いに噛み合っている。さらに、図2に示す構成例の遊星機構24は、複数の外側ピニオンPoと複数の内側ピニオンPiを回転可能に支持するキャリア(プラネタリキャリア)Cを備えている。 Further, the planetary mechanism 24 exemplified in FIG. 2 includes a plurality of inner pinions (inner planetary pinions) Pi that mesh with the first sun gear S1 and a plurality of outer pinions (outer planetary pinions) Po that mesh with the second sun gear S2. .. It should be noted that each outer pinion Po and each inner pinion Pi that are in a corresponding relationship also mesh with each other. Further, the planetary mechanism 24 of the configuration example shown in FIG. 2 includes a carrier (planetary carrier) C that rotatably supports a plurality of outer pinion Pos and a plurality of inner pinion Pis.

図2に例示する遊星機構24の3要素である第1サンギアS1と第2サンギアS2とキャリアCは、共通の回転軸線周りを回転する。図2に示す構成例では、第1サンギアS1と第2サンギアS2が2つの入力要素となり、第1サンギアS1の歯数ZS1と第2サンギアの歯数ZS2の比(ZS1/ZS2)が遊星歯車比λとなる(λ=ZS1/ZS2)。また、出力要素となるキャリアCは出力ギア38を備えており、出力ギア38は被駆動ギア40と最終減速機42を介して駆動輪52に接続されている。 The first sun gear S1, the second sun gear S2, and the carrier C, which are the three elements of the planetary mechanism 24 illustrated in FIG. 2, rotate around a common rotation axis. In the configuration example shown in FIG. 2, the first sun gear S1 and the second sun gear S2 serve as two input elements, and the ratio of the number of teeth Z S1 of the first sun gear S1 to the number of teeth Z S2 of the second sun gear (Z S1 / Z S2 ). ) Is the planetary gear ratio λ (λ = Z S1 / Z S2 ). Further, the carrier C, which is an output element, includes an output gear 38, and the output gear 38 is connected to the drive wheels 52 via the driven gear 40 and the final reducer 42.

そして、図2に例示する遊星機構24を備えた駆動装置20(図1)に対応した運動モデルの変数とパラメータは図3に示すとおりである。そこで、図3に示した運動モデルの変数とパラメータを利用して、駆動装置20内の運動に対応した運動方程式から得られる数学モデルの具体例について説明する。 The variables and parameters of the motion model corresponding to the drive device 20 (FIG. 1) provided with the planetary mechanism 24 exemplified in FIG. 2 are as shown in FIG. Therefore, a specific example of a mathematical model obtained from the equation of motion corresponding to the motion in the drive device 20 will be described using the variables and parameters of the motion model shown in FIG.

図2に例示する遊星機構24を備えた図1の駆動装置20内では、第1モータ21軸上における回転運動と、第2モータ22軸上における回転運動と、キャリアC軸上における回転運動について、次式に示す運動方程式が成立している。 In the drive device 20 of FIG. 1 provided with the planetary mechanism 24 exemplified in FIG. 2, the rotational motion on the first motor 21 axis, the rotational motion on the second motor 22 axis, and the rotational motion on the carrier C axis , The equation of motion shown in the following equation holds.

Figure 0007044532000001
Figure 0007044532000001

また、第1モータ21の回転角速度と第2モータ22の回転角速度との間には、次式に示す回転数拘束条件が成立する。 Further, the rotation speed constraint condition shown in the following equation is satisfied between the rotation angular velocity of the first motor 21 and the rotation angular velocity of the second motor 22.

Figure 0007044532000002
Figure 0007044532000002

そして、数1式の運動方程式と数2式の回転数拘束条件を纏めて整理すると数3式の行列式が得られる。 Then, by arranging the equation of motion of the equation 1 and the rotation number constraint condition of the equation 2 together, the determinant of the equation 3 can be obtained.

Figure 0007044532000003
Figure 0007044532000003

数3式の左辺は、2つのモータに取り付けられたセンサS(図1)から得ることができる計測値(各モータの回転角加速度)である。また、数3式の右辺において行列Dを構成するd11~d23は、数1式の運動方程式と数2式の回転数拘束条件に含まれるパラメータ(図3参照)に基づいて決定される行列要素である。そして、数3式の右辺における第1モータ21のトルクτM1と第2モータ22のトルクτM2と外乱トルクτdsが外乱となる変数である。 The left side of the equation 3 is a measured value (rotational angular acceleration of each motor) that can be obtained from the sensors S (FIG. 1) attached to the two motors. Further, d 11 to d 23 constituting the matrix D on the right side of the equation 3 are determined based on the equation of motion of the equation 1 and the parameters included in the rotation constraint condition of the equation 2 (see FIG. 3). It is a matrix element. The torque τ M1 of the first motor 21, the torque τ M2 of the second motor 22, and the disturbance torque τ ds on the right side of the equation 3 are variables that cause disturbance.

第1モータ21のトルクτM1と第2モータ22のトルクτM2には、例えば、制御系の遅れやモータ特性の変動などにより2つのモータのトルクが指令値どおりに出力されない制御系における外乱が含まれる場合がある。また、外乱トルクτdsは、例えば車両のドライブシャフト等を介して遊星機構24の出力側(出力トルクτ側)から影響を及ぼす外乱である。 The torque τ M1 of the first motor 21 and the torque τ M2 of the second motor 22 are disturbed in the control system in which the torques of the two motors are not output according to the command value due to, for example, a delay in the control system or a fluctuation in the motor characteristics. May be included. Further, the disturbance torque τ ds is a disturbance that affects from the output side (output torque τ c side) of the planetary mechanism 24 via, for example, the drive shaft of the vehicle.

数3式から明らかなように、計測値の個数(2個)よりも変数である外乱の個数(3個)が多いため、このままでは数3式から3つの外乱(変数)の値を解くことができない。 As is clear from Equation 3, the number of disturbances (3) that are variables is larger than the number of measured values (2), so solve the values of 3 disturbances (variables) from Equation 3 as it is. I can't.

そこで、図1に例示する車両の制御において出力トルクτと共に重要な制御量である2つのモータの回転運動差に着目する。数3式において、2つのモータの回転運動差(遊星機構24内において2つのモータの回転運動が合流する箇所における回転角加速度差)を求めると数4式となる。 Therefore, in the control of the vehicle illustrated in FIG. 1, attention is paid to the difference in rotational motion of the two motors, which is an important control amount together with the output torque τc . In Equation 3, the difference in rotational motion of the two motors (difference in rotational angular acceleration at the point where the rotational motions of the two motors meet in the planetary mechanism 24) is obtained in Equation 4.

Figure 0007044532000004
Figure 0007044532000004

数4式は、2つのモータのトルクτM1,τM2と外乱トルクτdsから2つのモータの回転運動差(回転角加速度差)を得る運動モデルである。数4式において外乱トルクτdsに対応した係数がゼロであれば、つまり数5式が成立すれば、理論上、2つのモータの回転運動差(回転角加速度差)は外乱トルクτdsの影響を受けないことになる。 Equation 4 is a motion model for obtaining the rotational motion difference (rotation angular acceleration difference) of the two motors from the torques τ M1 and τ M2 of the two motors and the disturbance torque τ ds . If the coefficient corresponding to the disturbance torque τ ds is zero in the equation 4, that is, if the equation 5 holds, the rotational motion difference (rotation angular acceleration difference) of the two motors is theoretically affected by the disturbance torque τ ds . Will not receive.

Figure 0007044532000005
Figure 0007044532000005

そこで、例えば遊星機構24が数5式の関係を満たすように設計製造される。例えば、遊星機構24が備える歯車機構の減速比(第1モータ直後の減速比γM1と第2モータ直後の減速比γM2)が数5式の関係を満たす値に設定される。これにより、出力トルクτ側からの外乱トルクτdsの影響が2つのモータの回転運動に均等に及ぼされることとなり、2つのモータの回転運動の差をとると外乱トルクτdsの影響が相殺され、2つのモータの回転運動差(回転角加速度差)が外乱トルクτdsの影響を受け難くなる。数5式の関係が成立していれば、理論上、2つのモータの回転運動差が外乱トルクτdsの影響を受けなくなる。 Therefore, for example, the planetary mechanism 24 is designed and manufactured so as to satisfy the relationship of the number 5 equations. For example, the reduction ratio of the gear mechanism provided in the planetary mechanism 24 (the reduction ratio γ M1 immediately after the first motor and the reduction ratio γ M2 immediately after the second motor) is set to a value satisfying the relationship of the equation 5. As a result, the influence of the disturbance torque τ ds from the output torque τ c side is evenly applied to the rotational motion of the two motors, and the influence of the disturbance torque τ ds cancels out when the difference between the rotational motions of the two motors is taken. Therefore, the difference in rotational motion (difference in rotational angle acceleration) between the two motors is less likely to be affected by the disturbance torque τ ds . If the relationship of the equation 5 is established, theoretically, the difference in rotational motion between the two motors is not affected by the disturbance torque τ ds .

回転運動差が外乱トルクτdsの影響を受けなければ、回転運動差に影響を与える外乱要因として、2つのモータのトルクτM1,τM2の外乱を推定すればよいことになる。つまり、外乱トルクτdsの影響を受けていないとして、制御系の外乱(モータ特定の変動や制御系の遅れなど)に起因する回転運動差の変動を制御すればよいことになる。 If the rotational motion difference is not affected by the disturbance torque τ ds , it is sufficient to estimate the disturbance of the torques τ M1 and τ M2 of the two motors as the disturbance factor affecting the rotational motion difference. That is, assuming that the disturbance torque τ ds is not affected, it is sufficient to control the fluctuation of the rotational motion difference caused by the disturbance of the control system (motor-specific fluctuation, delay of the control system, etc.).

具体例を説明するために、図1に例示する遊星機構24の出力トルクτに、ドライブシャフトを介して車両相当の慣性モーメントが接続された運動モデルを考える。つまり、数1式と数2式に加えて、数6式を満たす運動モデルを考える。 To explain a specific example, consider a motion model in which a moment of inertia corresponding to a vehicle is connected to the output torque τc of the planetary mechanism 24 illustrated in FIG. 1 via a drive shaft. That is, consider a motion model that satisfies the equation 6 in addition to the equations 1 and 2.

Figure 0007044532000006
Figure 0007044532000006

数6式において、kdsはドライブシャフトの剛性であり、cdsはドライブシャフトの粘性である。また、γはファイナルギア比(例えば図2における出力ギア38から駆動輪52までのギア比)であり、θはタイヤ軸(例えば図2の駆動輪52)の回転数であり、Jは車両相当の慣性モーメントである。なお、数6式を適用する場合には、数1式におけるJには車両慣性が含まれない。 In the equation number 6, k ds is the rigidity of the drive shaft, and c ds is the viscosity of the drive shaft. Further, γ f is the final gear ratio (for example, the gear ratio from the output gear 38 in FIG. 2 to the drive wheel 52), θ o is the rotation speed of the tire shaft (for example, the drive wheel 52 in FIG. 2), and J o . Is the moment of inertia equivalent to the vehicle. When the equation 6 is applied, the vehicle inertia is not included in Jc in the equation 1.

図1に示す具体例において、補正トルク値導出部14は、2つのモータのトルクと2つのモータの回転運動差との対応関係を示す運動モデル(数4式,数5式)を利用した演算により、2つのモータの補正トルク値を導出する。 In the specific example shown in FIG. 1, the correction torque value derivation unit 14 is calculated using a motion model (equation 4 and 5) showing the correspondence between the torque of the two motors and the rotational motion difference of the two motors. To derive the correction torque values of the two motors.

図4は、補正トルク値導出部14における処理の具体例を説明するための図である。補正トルク値導出部14には、2つのモータに取り付けられたセンサS(図1)から得られる2つのモータの回転角速度(実測値)の差である回転角速度差(実測値)がフィードバックされている。 FIG. 4 is a diagram for explaining a specific example of processing in the correction torque value derivation unit 14. A rotation angular velocity difference (actual measurement value), which is a difference between the rotation angular velocities (actual measurement value) of the two motors obtained from the sensors S (FIG. 1) attached to the two motors, is fed back to the correction torque value derivation unit 14. There is.

補正トルク値導出部14は、回転角速度差(実測値)をローパスフィルタ(LPF)で処理してノイズを除去してから微分演算を実行する。これにより、回転角加速度差(実測値)が得られる。 The correction torque value derivation unit 14 processes the rotation angular velocity difference (actual measurement value) with a low-pass filter (LPF) to remove noise, and then executes the differential operation. As a result, the rotation angular acceleration difference (actual measurement value) can be obtained.

補正トルク値導出部14は、回転角加速度差(実測値)を、数4式と数5式から得られる運動モデルに適用する。つまり、数7式に対応したトルク推定処理により、第1モータのトルク推定値(実測値に対応した第1モータのトルク)と、第2モータのトルク推定値(実測値に対応した第2モータのトルク)が算出される。 The correction torque value derivation unit 14 applies the rotation angular acceleration difference (actual measurement value) to the motion model obtained from the equations 4 and 5. That is, by the torque estimation process corresponding to the equation 7, the torque estimated value of the first motor (torque of the first motor corresponding to the measured value) and the torque estimated value of the second motor (the second motor corresponding to the measured value) Torque) is calculated.

Figure 0007044532000007
Figure 0007044532000007

また、補正トルク値導出部14は、トルク指令値導出部12において導出された2つのモータのトルク指令値を数4式と数5式から得られる運動モデルに適用する。つまり、数8式に対応した処理により、第1モータのトルク指令値と第2モータのトルク指令値に対応した回転角加速度差が算出される。 Further, the correction torque value derivation unit 14 applies the torque command values of the two motors derived in the torque command value derivation unit 12 to the motion model obtained from the equations 4 and 5. That is, the rotation angular acceleration difference corresponding to the torque command value of the first motor and the torque command value of the second motor is calculated by the process corresponding to the equation (8).

Figure 0007044532000008
Figure 0007044532000008

そして、補正トルク値を算出するために、数7式から数8式を差し引くことにより数9式が得られる。 Then, in order to calculate the correction torque value, the equation 9 is obtained by subtracting the equation 8 from the equation 7.

Figure 0007044532000009
Figure 0007044532000009

補正トルク値導出部14は、例えば数9式により、第1モータ21に対応した補正トルク値ΔτM1と第2モータ22に対応した補正トルク値ΔτM2を導出する。但し、数9式は、2つの未知の補正トルク値に対して関係式が一つなので、数9式のみから、補正トルク値ΔτM1と補正トルク値ΔτM2の各々を一意に決定することができない。 The correction torque value derivation unit 14 derives the correction torque value Δτ M1 corresponding to the first motor 21 and the correction torque value Δτ M2 corresponding to the second motor 22 by, for example, the equation 9. However, since the equation 9 has one relational expression for two unknown correction torque values, it is possible to uniquely determine each of the correction torque value Δτ M1 and the correction torque value Δτ M2 from only the equation 9. Can not.

そこで、補正トルク値導出部14は、以下に説明する拘束条件を適用した配分決定処理により、補正トルク値ΔτM1と補正トルク値ΔτM2を導出する。例えば、数9式を満たす補正トルク値の中で、遊星機構24の出力回転速度(出力回転加速度)が補正トルク値によって変化しない条件を満たす補正トルク値が選択される。出力回転速度(出力回転加速度)が補正トルク値によって変化しなければ、補正トルク値によって例えば車両の乗り心地を悪化させずに済む。出力回転速度(出力回転加速度)とトルクは数10式に示す関係を満たしている。 Therefore, the correction torque value derivation unit 14 derives the correction torque value Δτ M1 and the correction torque value Δτ M2 by the distribution determination process to which the constraint conditions described below are applied. For example, among the correction torque values satisfying the equation 9, a correction torque value satisfying the condition that the output rotation speed (output rotation acceleration) of the planetary mechanism 24 does not change depending on the correction torque value is selected. If the output rotation speed (output rotation acceleration) does not change depending on the corrected torque value, the corrected torque value does not, for example, deteriorate the ride quality of the vehicle. The output rotation speed (output rotation acceleration) and the torque satisfy the relationship shown in the equation tens.

Figure 0007044532000010
Figure 0007044532000010

数10式において、補正トルク値の影響を受けるのは第1モータ21のトルクτM1と第2モータ22のトルクτM2である。そこで、数10式において、外乱トルクτdsに対応した項を省略し、さらに、補正トルク値の項を補正トルク値に書き換えると、数11式が得られる。 In the equation tens, it is the torque τ M1 of the first motor 21 and the torque τ M2 of the second motor 22 that are affected by the correction torque value. Therefore, in the equation tens, the term corresponding to the disturbance torque τ ds is omitted, and the term of the correction torque value is rewritten to the correction torque value to obtain the equation -11.

Figure 0007044532000011
Figure 0007044532000011

そして、数11式に、出力回転速度(出力回転加速度)が補正トルク値によって変化しない拘束条件を適用すると、数12式となる。 Then, when the constraint condition that the output rotation speed (output rotation acceleration) does not change depending on the correction torque value is applied to the equation 11, the equation 12 is obtained.

Figure 0007044532000012
Figure 0007044532000012

さらに、数9式と数12式を纏めて整理すると数13式が得られる。数13式は、2つの補正トルク値を未知数とする2つの連立方程式であるため、2つのトルク補正値の各々を一意に決定することができる。 Further, by arranging the equations 9 and 12 together, the equation 13 can be obtained. Since the equation 13 is two simultaneous equations in which the two correction torque values are unknown, each of the two torque correction values can be uniquely determined.

Figure 0007044532000013
Figure 0007044532000013

こうして、補正トルク値導出部14は、数10式から数13式に対応した配分決定処理により、第1モータ21の補正トルク値ΔτM1と第2モータ22の補正トルク値ΔτM2を導出する。 In this way, the correction torque value derivation unit 14 derives the correction torque value Δτ M1 of the first motor 21 and the correction torque value Δτ M2 of the second motor 22 by the distribution determination process corresponding to the equations 10 to 13.

図5は、補正トルク値導出部14における処理の具体例(図4)に対応したフローチャートである。なお、補正トルク値導出部14による処理に先立って、遊星機構24が数5式の関係を満たすように設計製造される(S0)。 FIG. 5 is a flowchart corresponding to a specific example (FIG. 4) of processing in the correction torque value derivation unit 14. Prior to the processing by the correction torque value derivation unit 14, the planetary mechanism 24 is designed and manufactured so as to satisfy the relationship of the equation 5 (S0).

まず、2つのモータに取り付けられたセンサS(図1)から得られる2つのモータの回転角速度(実測値)の差である回転角速度差(実測値)が計測され(S1)、補正トルク値導出部14にフィードバックされる。 First, the rotation angular velocity difference (measured value), which is the difference between the rotation angular velocities (measured value) of the two motors obtained from the sensors S (FIG. 1) attached to the two motors, is measured (S1), and the correction torque value is derived. It is fed back to the part 14.

補正トルク値導出部14は、回転角速度差(実測値)をローパスフィルタ(LPF)に適用してノイズを除去してから微分演算を実行する(S2,S3)。これにより、回転角加速度差(実測値)が得られる。 The correction torque value derivation unit 14 applies the rotation angular velocity difference (measured value) to the low-pass filter (LPF) to remove noise, and then executes the differential operation (S2, S3). As a result, the rotation angular acceleration difference (actual measurement value) can be obtained.

また、補正トルク値導出部14は、数7式に対応したトルク推定処理により、第1モータのトルク推定値(実測値に対応した第1モータのトルク)と、第2モータのトルク推定値(実測値に対応した第2モータのトルク)を算出する(S4)。 Further, the correction torque value derivation unit 14 uses the torque estimation process corresponding to the equation 7 to obtain the torque estimation value of the first motor (torque of the first motor corresponding to the measured value) and the torque estimation value of the second motor (the torque estimation value of the second motor). The torque of the second motor corresponding to the measured value) is calculated (S4).

そして、補正トルク値導出部14は、数10式から数13式に対応した配分決定処理により、第1モータ21の補正トルク値ΔτM1と第2モータ22の補正トルク値ΔτM2を導出する(S5)。 Then, the correction torque value derivation unit 14 derives the correction torque value Δτ M1 of the first motor 21 and the correction torque value Δτ M2 of the second motor 22 by the distribution determination process corresponding to the equations 10 to 13. S5).

図6は、図1に例示する車両の制御装置10による制御結果の具体例を示す図である。図6には、数5式の関係を満たす遊星機構24を対象とした制御結果の具体例として、2つのモータの回転角加速度差,外乱トルク,2つのモータのモータトルク,2つのモータの回転速度に関する時間変化を示す波形が図示されている。 FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the control result by the vehicle control device 10 exemplified in FIG. FIG. 6 shows, as specific examples of the control results for the planetary mechanism 24 satisfying the relationship of the equation 5, the rotational angular acceleration difference between the two motors, the disturbance torque, the motor torque of the two motors, and the rotation of the two motors. A waveform showing the change over time with respect to speed is shown.

図6に示す具体例では、時刻1秒の直後から外乱トルクが発生しており、モータ回転速度が外乱トルクの影響を受けている。図6の具体例では、遊星機構24が数5式の関係を満たすように設計されているため、外乱トルクの影響が第1モータ21の回転速度と第2モータの回転速度に均等に及んでいる。図6に示す具体例では、第1モータ21の回転速度の波形(実線)と第2モータ22の回転速度の波形(破線)が重なっている。 In the specific example shown in FIG. 6, the disturbance torque is generated immediately after 1 second of the time, and the motor rotation speed is affected by the disturbance torque. In the specific example of FIG. 6, since the planetary mechanism 24 is designed to satisfy the relationship of the equation 5, the influence of the disturbance torque evenly affects the rotation speed of the first motor 21 and the rotation speed of the second motor. There is. In the specific example shown in FIG. 6, the waveform of the rotation speed of the first motor 21 (solid line) and the waveform of the rotation speed of the second motor 22 (broken line) overlap.

そのため、2つのモータの回転速度差をとると、外乱トルクの影響が相殺され、2つのモータの回転運動差が外乱トルクの影響を受け難い。第1モータ21の回転速度の波形(実線)と第2モータ22の回転速度の波形(破線)が完全に重なっていれば、2つのモータの回転運動差に外乱トルクの影響が及ばない。 Therefore, when the difference in rotational speed between the two motors is taken, the influence of the disturbance torque is canceled out, and the difference in rotational motion of the two motors is less likely to be affected by the disturbance torque. If the waveform of the rotational speed of the first motor 21 (solid line) and the waveform of the rotational speed of the second motor 22 (broken line) completely overlap, the difference in rotational motion of the two motors is not affected by the disturbance torque.

これに対し、図7は、比較例による制御結果を示す図である。図7には、数5式の関係を満たさない遊星機構24を対象とした制御結果の具体例として、2つのモータの回転角加速度差,外乱トルク,2つのモータのモータトルク,2つのモータの回転速度に関する時間変化を示す波形が図示されている。 On the other hand, FIG. 7 is a diagram showing a control result according to a comparative example. FIG. 7 shows, as specific examples of the control results for the planetary mechanism 24 that does not satisfy the relationship of the equation 5, the rotation angular acceleration difference of the two motors, the disturbance torque, the motor torques of the two motors, and the motor torques of the two motors. A waveform showing the time change with respect to the rotation speed is shown.

図7に示す比較例では、図6の具体例と同じ外乱トルクが発生している。つまり、図7に示す比較例においても、時刻1秒の直後から外乱トルクが発生しており、モータ回転速度が外乱トルクの影響を受けている。図6の具体例とは異なり、図7の比較例では、遊星機構24が数5式の関係を満たしていないため、外乱トルクの影響が第1モータ21の回転速度と第2モータの回転速度で均等ではなく、第1モータ21の回転速度の波形(実線)と第2モータ22の回転速度の波形(破線)にずれがある。その結果、図7に示す比較例では、外乱トルクの影響が相殺されず、2つのモータの回転運動差が外乱トルクの影響を受けてしまっている。 In the comparative example shown in FIG. 7, the same disturbance torque as in the specific example of FIG. 6 is generated. That is, even in the comparative example shown in FIG. 7, the disturbance torque is generated immediately after 1 second of the time, and the motor rotation speed is affected by the disturbance torque. Unlike the specific example of FIG. 6, in the comparative example of FIG. 7, since the planetary mechanism 24 does not satisfy the relationship of the equation 5, the influence of the disturbance torque affects the rotation speed of the first motor 21 and the rotation speed of the second motor. The waveform of the rotation speed of the first motor 21 (solid line) and the waveform of the rotation speed of the second motor 22 (broken line) are not uniform. As a result, in the comparative example shown in FIG. 7, the influence of the disturbance torque is not canceled out, and the difference in rotational motion of the two motors is affected by the disturbance torque.

これに対し、図6に示す具体例では、つまり図1に例示する制御装置10と駆動装置20によれば、外乱トルクの影響が第1モータ21の回転速度と第2モータの回転速度に均等に及ぶため、2つのモータの回転運動差が外乱トルクの影響を受け難い。そのため、例えば、2つのモータの回転運動差が外乱トルクの影響を受けていないとして、制御系の外乱(モータ特定の変動や制御系の遅れなど)に起因する回転運動差の変動を制御すればよいことになる。 On the other hand, in the specific example shown in FIG. 6, that is, according to the control device 10 and the drive device 20 exemplified in FIG. 1, the influence of the disturbance torque is equal to the rotation speed of the first motor 21 and the rotation speed of the second motor. Therefore, the difference in rotational motion between the two motors is not easily affected by the disturbance torque. Therefore, for example, assuming that the rotational motion difference between the two motors is not affected by the disturbance torque, if the fluctuation of the rotational motion difference due to the disturbance of the control system (motor specific fluctuation, delay of the control system, etc.) is controlled. It will be good.

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples in all respects, and do not limit the scope of the present invention. The present invention includes various modified forms without departing from its essence.

10 制御装置、12 トルク指令値導出部、14 補正トルク値導出部、20 駆動装置、21 第1モータ、22 第2モータ、24 遊星機構。
10 control device, 12 torque command value derivation unit, 14 correction torque value derivation unit, 20 drive device, 21 first motor, 22 second motor, 24 planetary mechanism.

Claims (7)

2つのモータと、
前記2つのモータのトルクを合流させて出力トルクを得る遊星機構と、
を有し、
前記遊星機構は、前記出力トルク側からの外乱トルクの影響を前記2つのモータの回転運動に均等に及ぼすように減速比が設定された歯車機構を備える、
ことを特徴とする車両の駆動装置。
Two motors and
A planetary mechanism that obtains output torque by merging the torques of the two motors,
Have,
The planetary mechanism includes a gear mechanism in which a reduction ratio is set so that the influence of the disturbance torque from the output torque side is evenly exerted on the rotational motion of the two motors.
A vehicle drive that is characterized by that.
請求項1に記載の車両の駆動装置において、
前記遊星機構は、前記2つのモータの回転運動差が前記外乱トルクからの影響を受けないように減速比が設定された前記歯車機構を備える、
ことを特徴とする車両の駆動装置。
In the vehicle drive device according to claim 1,
The planetary mechanism includes the gear mechanism whose reduction ratio is set so that the difference in rotational motion of the two motors is not affected by the disturbance torque.
A vehicle drive that is characterized by that.
請求項1または2に記載の車両の駆動装置において、
前記2つのモータのトルクと前記外乱トルクから前記2つのモータの回転運動差を得る運動モデルにおける前記外乱トルクに対応した係数がゼロとなるように、前記歯車機構の減速比が設定される、
ことを特徴とする車両の駆動装置。
In the vehicle drive device according to claim 1 or 2.
The reduction ratio of the gear mechanism is set so that the coefficient corresponding to the disturbance torque in the motion model for obtaining the rotational motion difference between the two motors from the torques of the two motors and the disturbance torque becomes zero.
A vehicle drive that is characterized by that.
請求項1から3のいずれか1項に記載の駆動装置を備えた車両を制御する制御装置であって、
前記2つのモータのトルク指令値を導出する指令値導出部と、
前記2つのモータの補正トルク値を導出する補正値導出部と、
を有し、
前記トルク指令値に対する前記補正トルク値に基づく補正により得られる補正後のトルク指令値により前記2つのモータの回転運動差を制御する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
A control device for controlling a vehicle provided with the drive device according to any one of claims 1 to 3.
A command value derivation unit that derives the torque command values of the two motors, and a command value derivation unit.
A correction value derivation unit that derives the correction torque values of the two motors,
Have,
The difference in rotational motion of the two motors is controlled by the corrected torque command value obtained by the correction based on the correction torque value with respect to the torque command value.
A vehicle control device characterized by that.
請求項4に記載の車両の制御装置において、
前記補正値導出部は、前記2つのモータのトルクと前記2つのモータの回転運動差との対応関係を示す運動モデルを利用した演算により、前記2つのモータの補正トルク値を導出する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
In the vehicle control device according to claim 4.
The correction value derivation unit derives the correction torque values of the two motors by calculation using a motion model showing the correspondence between the torques of the two motors and the rotational motion difference of the two motors.
A vehicle control device characterized by that.
請求項5に記載の車両の制御装置において、
前記補正値導出部は、前記2つのモータの回転運動差の実測値を前記運動モデルに適用して得られる前記対応関係と、前記指令値導出部において導出された前記2つのモータのトルク指令値を前記運動モデルに適用して得られる前記対応関係と、を比較することにより、前記2つのモータの補正トルク値を導出する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
In the vehicle control device according to claim 5.
The correction value derivation unit has the correspondence relationship obtained by applying the measured value of the rotational motion difference of the two motors to the motion model, and the torque command value of the two motors derived by the command value derivation section. Is compared with the correspondence obtained by applying to the motion model, thereby deriving the correction torque values of the two motors.
A vehicle control device characterized by that.
請求項4から6のいずれか1項に記載の車両の制御装置において、
前記補正値導出部は、前記遊星機構の出力回転速度が前記トルク指令値に対する補正により変化しない条件を適用して、前記2つのモータの各々に対応した補正トルク値を導出する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
In the vehicle control device according to any one of claims 4 to 6.
The correction value derivation unit derives a correction torque value corresponding to each of the two motors by applying a condition that the output rotation speed of the planetary mechanism does not change due to the correction with respect to the torque command value.
A vehicle control device characterized by that.
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