WO2016052234A1 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

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WO2016052234A1
WO2016052234A1 PCT/JP2015/076511 JP2015076511W WO2016052234A1 WO 2016052234 A1 WO2016052234 A1 WO 2016052234A1 JP 2015076511 W JP2015076511 W JP 2015076511W WO 2016052234 A1 WO2016052234 A1 WO 2016052234A1
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motor
control unit
unit
control
electric vehicle
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PCT/JP2015/076511
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国棟 李
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Ntn株式会社
国棟 李
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K28/00—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions
    • B60K28/10—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the vehicle 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an electric vehicle, for example, to a technology capable of suppressing the backward movement of the vehicle when the vehicle is temporarily stopped on an uphill road.
  • the vehicle When the electric vehicle stops on the uphill road, the vehicle may move backward. Therefore, in order to keep the vehicle stopped without moving backward, it is necessary to continue to step on the brake pedal. However, there is a possibility that the vehicle will move backward while switching from the brake pedal to the accelerator pedal. For example, it may be possible to approach the following vehicle.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a rollback state when a conventional electric vehicle is climbing a hill.
  • the brake operation unit is turned on in the “D” range, which is the normal travel position, and the vehicle is stopped, and the brake operation unit is turned off.
  • the gravity is g
  • the slope of the uphill road with respect to the horizontal direction is ⁇
  • the creep force in the “D” range is F
  • Prior art 2 In a standby type four-wheel drive vehicle in which a front wheel, which is a main drive wheel, is driven by an engine, that is, an internal combustion engine, and a rear wheel is auxiliary driven by an electric motor, a rollback is detected using a vehicle speed signal.
  • An engine that is, an internal combustion engine
  • a rear wheel is auxiliary driven by an electric motor
  • Patent Document 2 A vehicle driving technique that increases the driving force in the vehicle traveling direction when detecting the rollback is disclosed (Patent Document 2) than when the rollback is not detected.
  • An object of the present invention is to provide a control device for an electric vehicle that can quickly suppress vehicle movement in the direction opposite to the vehicle traveling direction without causing wheel slip or the like.
  • the control device for an electric vehicle is a control device that controls the electric vehicle that drives the wheels 2 by the motor 6, and according to the torque command generated according to the operation of the accelerator operation unit 16 and the brake operation unit 17,
  • a control device for an electric vehicle including a normal control unit 33 for controlling torque of the motor 6,
  • a movement suppression control unit 34 that suppresses vehicle movement in a direction opposite to the vehicle traveling direction determined by the shift operation lever SL while turning on the accelerator operation unit 16 after turning off the brake operation unit 17;
  • a rotation angle sensor 36 for detecting the rotation angle of the rotor 6a of the motor 6, Shift operation lever position detection means Sc for detecting the position of the shift operation lever SL;
  • a brake sensor 17b for detecting on / off of the brake operation unit 17, An accelerator sensor 16b for detecting on / off of the accelerator operation unit 16;
  • the movement suppression control unit 34 After the brake operation unit 17 is detected to be off by the brake sensor 17b, the shift operation lever position detection unit Sc detects that the shift operation lever SL has been turned on while
  • the position of the rotation angle of the rotor 6a of the motor 6 is controlled to move the vehicle. Suppress.
  • the predetermined position one position (for example, “D” range which is a normal travel position) is selected from a plurality of travel mode positions by the operator of the vehicle.
  • the change in the determined signal is determined by a result of, for example, a test or simulation.
  • the normal control unit 33 torque-controls the motor 6 in accordance with a torque command generated according to the operation of the accelerator operation unit 16 and the brake operation unit 17.
  • the movement suppression control unit 34 suppresses vehicle movement in the direction opposite to the vehicle traveling direction while turning on the accelerator operation unit 16 after turning off the brake operation unit 17.
  • the vehicle traveling direction is determined by the shift operation lever SL.
  • the shift operation lever SL is set at a predetermined position (for example, D range) among the travel mode positions. , And if there is a change in the signal determined from the rotation angle sensor 36, the position of the rotation angle of the rotor 6a of the motor 6 is controlled to suppress vehicle movement.
  • the change of the signal from the rotation angle sensor 36 is detected and the position of the rotation angle of the motor rotor 6a is controlled, it is possible to prevent the wheels 2 from slipping. Further, by directly controlling the rotation angle of the motor rotor 6a, the vehicle movement in the direction opposite to the vehicle traveling direction can be suppressed more quickly than the above-described conventional technique for detecting a vehicle speed signal or the like.
  • the movement suppression control unit 34 While the control is being performed by the movement suppression control unit 34, when the accelerator sensor 16b detects that the accelerator operation unit 16 is turned on, the movement suppression control unit 34 may be switched to torque control by the normal control unit 33. . In this case, switching from the movement suppression control unit 34 to the normal control unit 33 can be simplified, the processing load of the control device can be reduced, and switching from the movement suppression control unit 34 to the normal control unit 33 can be performed smoothly without delay. It can be carried out.
  • the normal control unit 33 torque-controls the motor 6 according to a torque command map that defines a relationship between a torque command and a current command of the motor 6.
  • a current sensor Sb for detecting a current applied to the motor 6 is provided; While the control is being performed by the movement suppression control unit 34, when the current value extracted from the torque command map by the accelerator signal from the accelerator sensor 16b exceeds the current detected by the current sensor Sb, the movement suppression control Switching from the unit 34 to the torque control by the normal control unit 33 may be used.
  • the movement suppression control unit 34 is switched to the normal control unit 33. Therefore, at the time of this switching, the vehicle moves in the direction opposite to the vehicle traveling direction. Undesirable movement can be more reliably prevented.
  • the movement suppression control unit 34 performs position control so that the rotation angle first acquired from the rotation angle sensor 36 is set as a target angle, and the difference from the rotation angle acquired next from the rotation angle sensor 36 is zero. Also good. In this case, since the drive current flowing into the motor 6 can be automatically adjusted, the rotational angle of the motor rotor 6a can be accurately controlled.
  • An ECU 21 for generating and outputting the torque command;
  • An inverter device 22 having a power circuit unit 28 including an inverter 31 for converting DC power into AC power, and a motor control unit 29 for controlling torque of the motor 6 via the power circuit unit 28 according to a torque command given from the ECU 21.
  • the motor control unit 29 may be provided with a normal control unit 33 and a movement suppression control unit 34.
  • the normal control unit 33 and the movement suppression control unit 34 are provided in the motor control unit 29, switching between the movement suppression control unit 34 and the normal control unit 33 can be performed quickly.
  • the motor 6 is a motor constituting the in-wheel motor driving device 8, and the motor 6 may be provided for one or both of the left and right front wheels and the left and right rear wheels.
  • FIG. 1 is a block diagram of a conceptual configuration showing an electric vehicle according to an embodiment of the present invention in a plan view. It is sectional drawing of the in-wheel motor drive device of the same electric vehicle. It is a block diagram of conceptual composition, such as an inverter device of the electric vehicle.
  • (A), (b) is a conceptual block diagram of the IPM motor of the electric vehicle.
  • FIG. 1 is a block diagram of a conceptual configuration showing the electric vehicle in a plan view.
  • This electric vehicle is a four-wheeled vehicle in which the wheels 2 that are the left and right rear wheels of the vehicle body 1 are driving wheels, and the wheels 3 that are the left and right front wheels are steering wheels of driven wheels.
  • Each of the wheels 2 and 3 serving as the driving wheel and the driven wheel has a tire and is rotatably supported by the vehicle body 1 via wheel bearings 4 and 5, respectively.
  • the wheel bearings 4 and 5 are abbreviated as “H / B” in FIG.
  • the left and right wheels 2, 2 serving as driving wheels are driven by independent traveling motors 6, 6, respectively.
  • the rotation of each motor 6 is transmitted to the wheel 2 via the speed reducer 7 and the wheel bearing 4.
  • the motor 6, the speed reducer 7, and the wheel bearing 4 constitute an in-wheel motor drive device 8 that is one assembly part.
  • Each wheel 2, 3 is provided with an electric or hydraulic brake 9, 10.
  • the wheels 3 and 3 which are the steering wheels which are the left and right front wheels can be steered via the steering mechanism 11 and are steered by a steering means 12 such as a steering wheel.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the in-wheel motor drive device.
  • Each in-wheel motor drive device 8 includes a motor 6, a speed reducer 7, and a wheel bearing 4, and a part or all of these are disposed in the wheel.
  • the rotation of the motor 6 is transmitted to the drive wheel 2 via the speed reducer 7 and the wheel bearing 4.
  • a brake rotor BR constituting the brake 9 is fixed to a flange portion of the hub wheel 4 b of the wheel bearing 4, and the brake rotor BR rotates integrally with the drive wheel 2.
  • the motor 6 is, for example, an embedded magnet type synchronous motor in which a permanent magnet is built in the core portion of the rotor 6a.
  • the motor 6 is a motor in which a radial gap is provided between a stator 6b fixed to the housing HS and a rotor 6a attached to the rotation output shaft KS.
  • FIG. 2 shows a radial gap motor, an axial gap motor may be used.
  • FIG. 3 is a block diagram of a conceptual configuration of the inverter device of the electric vehicle.
  • the electric vehicle includes an ECU 21 that is an electric control unit that controls the entire vehicle, and an inverter device 22 that controls the traveling motor 6 in accordance with an acceleration / deceleration command of the ECU 21.
  • the ECU 21 includes a computer, a program executed by the computer, various electronic circuits, and the like.
  • the ECU 21 includes a torque / rotation speed control command unit 21a and a power running / regeneration control command unit 21b.
  • the torque / rotational speed control command unit 21a is basically means for performing torque control, but the rotational speed command unit (not shown) for performing rotational speed control for emergency treatment when the permanent magnet is demagnetized. )).
  • the torque / rotation speed control command unit 21a is a steering angle sensor that detects an acceleration command (drive) output from the accelerator operation unit 16, a deceleration command (regeneration) output from the brake operation unit 17, and a steering angle of the steering means 12. From the turning command output by Sa, an acceleration / deceleration command to be given to the motors 6 and 6 for driving the left and right wheels is generated as a torque command value and output to the inverter device 22.
  • the torque / rotational speed control command unit 21a outputs an acceleration / deceleration command to be output to a rotation sensor (for example, a wheel bearing 4, 5 (FIG. 1) of each wheel 2, 3 (FIG. 1). You may have the function corrected using the information of the tire rotation speed obtained from (not shown) and the information of each vehicle-mounted sensor.
  • the power running / regenerative control command unit 21b gives a command flag for switching between power running / regeneration to the normal control unit 33 of the motor control unit 29 described later.
  • the accelerator operation unit 16 includes an accelerator pedal 16a and an accelerator sensor 16b that detects the amount of depression of the accelerator pedal 16a.
  • the accelerator sensor 16b also detects whether the accelerator operation unit 16 is on or off.
  • the brake operation unit 17 includes a brake pedal 17a and a brake sensor 17b that detects the depression amount of the brake pedal 17a.
  • the brake sensor 17b also detects on / off of the brake operation unit 17.
  • the inverter device 22 includes a power circuit unit 28 provided for each motor 6 and a motor control unit 29 that controls the power circuit unit 28. Although not shown, the inverter device 22 is provided for each motor.
  • the motor control unit 29 may be provided in common for each power circuit unit 28 or may be provided separately. Even when the motor control unit 29 is provided in common for each power circuit unit 28, the left and right motors 6 and 6 can be controlled independently so that the torques of the motors 6 and 6 are different from each other.
  • the power circuit unit 28 includes an inverter 31 that converts the DC power of the battery 19 into three-phase AC power used for powering and regeneration of the motor 6, and a PWM driver 32 that controls the inverter 31.
  • the motor 6 is a three-phase synchronous motor.
  • the motor 6 is provided with a rotation angle sensor 36 such as a rotary encoder or a resolver that detects a rotation angle as an electrical angle of a rotor of the motor 6.
  • the inverter 31 is composed of a plurality of semiconductor switching elements, and the PWM driver 32 performs pulse width modulation on the input current command and gives an on / off command to each of the semiconductor switching elements.
  • the motor control unit 29 is configured by an electronic circuit such as a computer having a processor, a ROM having a program executed by the processor, and a RAM, and a normal control unit 33 and a movement suppression control unit 34 as basic control units. And storage means 35.
  • the normal control unit 33 is an acceleration / deceleration command based on a torque command given from the torque / rotation speed control command unit 21a in the ECU 21, which is the host control means, and a command flag for power running / regeneration control given from the power running / regeneration control command unit 21b.
  • a command current to the motor 6 is generated using a preset torque command map.
  • the normal control unit 33 includes power running control means 33a and regeneration control means 33b.
  • One of the power running control means 33a and the regeneration control means 33b is selected by the command flag from the power running / regeneration control command section 21b.
  • the power running control means 33a increases the power running command torque as the depression amount of the accelerator pedal 16a increases.
  • the regeneration control unit 33b increases the regeneration command torque as the depression amount of the brake pedal 17a increases.
  • the torque command map defines a current command for each motor rotation speed range with respect to a torque command serving as an acceleration / deceleration command for each of the left and right motors 6.
  • the current command has a primary current Ia that flows to the motor 6 and a current advance angle ⁇ between the rotating magnetic field and the rotor permanent magnet. Further, the torque command map is provided separately for the power running control state and the regenerative control state of the motor 6.
  • the motor control unit 29 torque-controls the motor 6 according to the torque command map set for each of the left and right motors 6 and for each powering control state / regenerative control state.
  • the torque command map is stored in the storage means 35 in the motor control unit 29 so as to be rewritable.
  • the storage means 35 for example, a nonvolatile memory (EEPROM or the like) is applied.
  • the storage unit 35 may be provided at another location in the inverter device 22 or may be provided outside the inverter device 22.
  • the normal control unit 33 controls the motor 6 by PI control so that the actual detection value obtained by the current sensor Sb for the drive current applied to the motor 6 matches the command current.
  • the movement suppression control unit 34 is a control unit that suppresses vehicle movement in the direction opposite to the vehicle traveling direction determined by the vehicle shift operation lever SL.
  • One position (for example, “D” range, which is a normal travel position) of shift operation lever SL is determined by a vehicle operator from among a plurality of travel mode positions.
  • the position of the shift operation lever SL is detected by shift operation lever position detecting means Sc such as a magnetic sensor or a shift position sensor.
  • shift operation lever position detecting means Sc such as a magnetic sensor or a shift position sensor.
  • the movement suppression control unit 34 detects that the brake operation unit 17 is turned off by the brake sensor 17b, and then the accelerator operation unit 16 by the accelerator sensor 16b.
  • the position of the rotation angle of the rotor 6a of the motor 6 is controlled by the signal of the rotation angle sensor 36 while the on-state is detected.
  • the movement suppression control unit 34 includes a determination unit 34a and a position control unit 34b.
  • the determination unit 34a detects the shift operation lever SL by the shift operation lever position detection means Sc while detecting that the accelerator operation unit 16 is turned on by the accelerator sensor 16b after the brake sensor 17b detects the brake operation unit 17 being turned off. It is detected whether or not the position is set. Further, the determination unit 34a determines whether or not there is a change in a signal determined from the rotation angle sensor 36 (described later in FIG. 6).
  • the shift operation lever SL is at a position where the accelerator operation unit 16 is detected to be on, and the determination unit 34a determines that the signal determined from the rotation angle sensor 36 has changed. Then, the position controller 34b controls the position of the rotation angle of the motor rotor 6a by vector control. The position control unit 34b performs position control so that the rotation angle first acquired from the rotation angle sensor 36 is set as a target angle, and the difference from the rotation angle acquired next from the rotation angle sensor 36 is zero. At this time, the position control unit 34 b performs vector control on the rotation angle of the rotor 6 a of the motor 6 via the normal control unit 33.
  • the movement suppression controller 34 switches to torque control by the normal controller 33.
  • the determination unit 34a determines that the current value extracted from the torque command map by the accelerator signal from the accelerator sensor 16b exceeds the current detected by the current sensor Sb while the movement suppression control unit 34 is executing control. Then, the movement suppression control unit 34 is switched to the torque control by the normal control unit 33.
  • FIG. 4 is a conceptual configuration diagram of the IPM motor of the electric vehicle.
  • the motor driving the wheel is an IPM motor, that is, an embedded magnet type synchronous motor
  • the magnetic resistance in the q-axis direction perpendicular to the d-axis direction, which is the magnet axis is smaller.
  • a salient pole structure is formed, and the q-axis inductance Lq is larger than the d-axis inductance Ld. Due to this saliency, reluctance torque Tr can be used in addition to magnet torque Tm, and high torque and high efficiency can be achieved.
  • Magnet torque Tm Torque generated by attracting and repelling the magnetic field generated by the permanent magnet of the rotor and the rotor magnetic field generated by the winding.
  • Reluctance torque Tr A torque generated when a salient pole portion of a rotor is attracted to a rotating magnetic field by a winding.
  • Ld d-axis inductance of motor
  • Lq q-axis inductance of motor
  • Ke effective value of motor induced voltage constant
  • FIG. 5 is a block diagram showing a main configuration and the like of the motor control unit 29.
  • the motor control unit 29 is a means for controlling the motor drive current, and includes a torque command unit 37.
  • the torque command unit 37 is provided in the normal control unit 33 (FIG. 3) in the motor control unit 29.
  • the torque command unit 37 displays a torque command based on a detected value obtained by detecting the drive current applied to the motor 6 with the current sensor Sb and an acceleration / deceleration command given from the torque / rotation speed control command unit 21a in the ECU 21, using the torque command map. Used to generate a corresponding command current.
  • the direction of the command current is switched by the command flag given from the power running / regenerative control command unit 21b in the ECU 21.
  • the normal control unit 33 (FIG. 3) performs PI feedback control for eliminating the deviation of the command current value generated in the inverter according to the torque command value.
  • the normal control unit 33 obtains the rotation angle of the rotor 6a (FIG. 2) of the motor 6 from the rotation angle sensor 36 and performs vector control.
  • the motors 6 and 6 provided on the left and right rear wheels 2 and 2 (FIG. 1) of the vehicle body have different torque generation directions during power running and during regeneration.
  • the left rear wheel driving motor 6 When the motor 6 is viewed from the direction of the output shaft, the left rear wheel driving motor 6 generates torque in the CW direction, and the right rear wheel driving motor 6 generates torque in the CCW direction (left The right side is determined by the direction seen from the rear of the vehicle). Torques generated by the left and right motors 6 and 6 are transmitted to the tire by reversing the torque direction via the speed reducer 7 and the wheel bearing 4. Further, the direction of torque generation during regeneration in the motor 6 for the left and right tires is different from the direction of torque generation during power running.
  • a corresponding torque command value is calculated from the maximum torque control table according to the accelerator signal and the motor rotation speed.
  • the torque command unit 37 generates a primary current (Ia) and a current advance angle ( ⁇ ) of the motor 6 based on the calculated torque command value. Based on the values of the primary current (Ia) and the current advance angle ( ⁇ ), the torque command unit 37 generates two command currents, a d-axis current (field component) O_Id and a q-axis current (torque component) O_Iq. Generate.
  • the current PI control unit 38 is a two-phase current calculated by the three-phase / two-phase conversion unit 39 from the values of the d-axis current O_Id and q-axis current O_Iq output from the torque command unit 37 and the motor current and the rotor angle. Control amounts Vd and Vq based on voltage values by PI control are calculated from Id and Iq.
  • Iv ⁇ (Iu + Iw)
  • a phase current (Iv) is calculated and converted from a three-phase current of Iu, Iv, and Iw to a two-phase current of Id and Iq.
  • the rotor angle of the motor 6 used for this conversion is acquired from the rotation angle sensor 36.
  • the two-phase / three-phase converter 40 converts the input two-phase control amounts Vd, Vq and the rotor angle into three-phase PWM duties Vu, Vv, Vw.
  • the power converter 41 performs PWM control of the inverter according to the PWM duties Vu, Vv, and Vw, and drives the motor 6.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating changes in the motor rotation sensor signal when the electric vehicle moves forward, stop, and reverse. This will be described with reference to FIG.
  • the determination unit 34 a of the movement suppression control unit 34 determines whether or not there is a change in the following predetermined signal from the rotation angle sensor 36.
  • Rotation angle signal (sensor signal) currently captured by the determination unit 34a ⁇ 1
  • the position control unit 34b sets the rotation angle signal ⁇ 0 previously acquired from the rotation angle sensor 36 (FIG. 3) as the target angle, and uses the rotation angle sensor. 36 (FIG. 3), position control is performed so that the difference from the next acquired rotation angle ⁇ 1 is zero (the previously acquired rotation angle signal ⁇ 0 is set as the target angle, and ⁇ 0 is regarded as the initial rotation angle sensor signal ⁇ *.
  • the acquired rotation angle ⁇ 1 is acquired and updated at a constant sampling interval).
  • FIG. 7 is a flowchart showing the back suppression control (movement suppression control) of this control device. This will be described with reference to FIG. 3 as appropriate.
  • the shift operation lever SL is located in the “D” range, the brake operation unit 17 is turned off, and the accelerator operation unit 16 is turned on.
  • This control is executed when the signal change of ⁇ 1- ⁇ 0 ⁇ 0 (see FIG. 6), which is the reverse determination condition, is detected from FIG. 6), and the reverse of the vehicle is suppressed.
  • step S1 determines whether or not the brake operation unit 17 has been turned off by the brake sensor 17b (step S1). If NO (step S1: NO), the process returns to step S1.
  • step S2 determines whether the accelerator sensor 16b detects that the accelerator operation unit 16 is turned off (step S2). If NO (step S2: NO), the process returns to step S1.
  • step S3 determines whether or not the shift operation lever SL is in the “D” range by the cyst operation lever position detection means Sc (step S3). If NO (step S3: NO), the process returns to step S1. If it is determined that it is in the “D” range (step S3: YES), the determination unit 34a takes in the initial rotation angle sensor signal ( ⁇ *) from the rotation angle sensor 36 (step S4).
  • the determination unit 34a takes in the second and subsequent rotation angle sensor signals ( ⁇ ) from the rotation angle sensor 36 (step S5).
  • the determination unit 34a determines whether or not the vehicle is about to reverse in accordance with the reverse determination condition from these rotation angle sensor signals (step S6). If NO, the process returns to step S5.
  • the position control unit 34b sets the rotation angle ( ⁇ *) first taken from the rotation angle sensor 36 as a target angle, and then from the rotation angle sensor 36, Position control is performed to make the difference from the fetched rotation angle zero (step S7). Thereafter, this process is terminated.
  • the movement suppression control unit 34 detects the turn-on of the accelerator operation unit 16 after detecting the turn-off of the brake operation unit 17, and the position where the shift operation lever SL is determined.
  • the position of the rotation angle of the rotor 6a of the motor 6 is controlled to suppress vehicle movement.
  • the wheels 2 and 3 can be prevented from slipping. Further, by directly controlling the rotation angle of the rotor 6a of the motor 6, it is possible to suppress the vehicle movement in the direction opposite to the vehicle traveling direction more quickly than the above-described conventional technique for detecting the vehicle speed signal or the like.
  • the movement suppression control unit 34 While control is being performed by the movement suppression control unit 34, when the current value extracted from the torque command map by the accelerator signal from the accelerator sensor 16b exceeds the current detected by the current sensor Sb, the movement suppression control unit 34 normally When switching to torque control by the control unit 33, after confirming that a necessary and sufficient current is flowing in the motor 6, the switching from the movement suppression control unit 34 to the normal control unit 33 is performed. It is possible to more reliably prevent the vehicle from moving undesirably in the direction opposite to the vehicle traveling direction.
  • the determined position of the shift operation lever is not limited to the D range.
  • the reverse (R) range may be used.
  • the determination unit 34a uses the change in the motor rotation sensor signal (FIG. 6) to determine the vehicle forward determination condition ⁇ 1- ⁇ 0> 0.
  • this control moves suppression control
  • the vehicle is suppressed from moving forward.
  • the vehicle may be an on-board vehicle in which left and right motors are mounted on the vehicle body.
  • the left and right motors mounted on the vehicle body are respectively connected to wheel bearings via drive shafts, and transmit the rotation of the motors to the drive wheels.
  • the drive shaft is equipped with constant velocity joints at both ends so that rotation can be transmitted to the drive wheels at a constant velocity even when the vehicle body bounces / rebounds.
  • a two-wheel independent drive vehicle that independently drives the left and right front wheels may be applied.
  • a four-wheel independent drive vehicle that drives the left and right front wheels independently and drives the left and right rear wheels independently may be applied.
  • a cycloid reducer, a planetary reducer, a two-axis parallel reducer, and other reducers can be applied, and even a so-called direct motor type that does not employ a reducer. Good.

Abstract

　この電気自動車の制御装置は、アクセル操作部（１６）およびブレーキ操作部（１７）の操作に応じて生成されるトルク指令に従って、モータ（６）をトルク制御する通常制御部（３３）と、車両進行方向の反対方向への車両移動を抑制する移動抑制制御部（３４）とを有する。移動抑制制御部（３４）は、ブレーキ操作部（１７）のオフを検出した後、アクセル操作部（１６）のオンを検出する間に、シフト操作レバー（ＳＬ）が定められた位置であると検出し、且つ、回転角度センサ（３６）から定められた信号の変化があると、モータロータ（６ａ）の回転角度を位置制御して車両移動を抑制する。

Description

電気自動車の制御装置 関連出願
　本願は、日本国で２０１４年９月２９日に出願した特願２０１４－１９８９２７の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、電気自動車の制御装置に関し、例えば、車両の登坂路での一時停止時に車両の後退を抑制できる技術に関する。
　電気自動車の登坂路での停止時においては、車両が後退してしまうおそれがある。したがって、車両が後退しないで停止した状態を保つためには、ブレーキペダルを踏み続ける必要がある。しかし、ブレーキペダルからアクセルペダルへ踏み換える間に、車両が後退してしまう可能性があり、例えば、後続車へ接近することも考えられる。
　図８は、従来例の電気自動車の登坂時、ロールバック状態を説明する図である。
　上り勾配の登坂路でシフト操作レバーが、例えば、通常走行位置である「Ｄ」レンジでブレーキ操作部をオンにして車両が停止中、ブレーキ操作部をオフにした場合、車両の質量をＭ、重力をｇ、水平方向に対する登坂路の傾きをΘ、前記「Ｄ」レンジでのクリープ力をＦとすると、Ｆ＜ＭｇｓｉｎΘを満たすとき、車両のロールバックが発生する。
　従来技術１．
　登坂路の逆進阻止のため、回転数検出手段の検出信号に基づき、電動モータが逆回転しているか否かを検出し、電動モータの駆動電流を増加調整する技術が提案されている（特許文献１）。
　従来技術２．
　エンジンつまり内燃機関で主駆動輪である前輪を駆動し、電動モータで後輪を補助駆動するようなスタンバイ型の４輪駆動車両において、車速信号を用い、ロールバックを検知する。前記ロールバックを検知した場合、ロールバックを検知していないときよりも、車両進行方向の駆動力を増加させる車両駆動技術が開示されている（特許文献２）。
特開平７－７５２１６号公報 特開２００６－３１１６４４号公報
　上記の二つの従来技術は、いずれも、モータの回転数信号や車速信号を用い、ロールバックを検出する。ロールバックを検出した場合、電流制御またはトルク制御のＯＮ－ＯＦＦ信号にて、電動モータへの駆動力を増加させる。
　上記の二つの従来技術については、回転数信号や車速信号を検出するのは、遅れ時間が生じるため、迅速に車両の後退を抑制できない問題がある。さらに、電流制御またはトルク制御のＯＮ－ＯＦＦ制御だけでは、車輪のスリップ等を招きやすいことが懸念される。
　この発明の目的は、車輪のスリップ等を招くことなく、車両進行方向の反対方向への車両移動を迅速に抑制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。
　この発明の電気自動車の制御装置は、モータ６により車輪２を駆動する電気自動車を制御する制御装置であり、アクセル操作部１６およびブレーキ操作部１７の操作に応じて生成されるトルク指令に従って、前記モータ６をトルク制御する通常制御部３３を備えた電気自動車の制御装置であって、
　前記ブレーキ操作部１７をオフにした後前記アクセル操作部１６をオンにする間に、シフト操作レバーＳＬで決定される車両進行方向の反対方向への車両移動を抑制する移動抑制制御部３４と、
　前記モータ６のロータ６ａの回転角度を検出する回転角度センサ３６と、
　前記シフト操作レバーＳＬの位置を検出するシフト操作レバー位置検出手段Ｓｃと、
　前記ブレーキ操作部１７のオンオフを検出するブレーキセンサ１７ｂと、
　前記アクセル操作部１６のオンオフを検出するアクセルセンサ１６ｂと、
を設け、
　前記移動抑制制御部３４は、
　前記ブレーキセンサ１７ｂにより前記ブレーキ操作部１７のオフを検出した後、前記アクセルセンサ１６ｂにより前記アクセル操作部１６のオンを検出する間に、前記シフト操作レバー位置検出手段Ｓｃにより前記シフト操作レバーＳＬが走行モード位置のうちの定められた位置であると検出し、且つ、前記回転角度センサ３６から定められた信号の変化があると、前記モータ６のロータ６ａの回転角度を位置制御して車両移動を抑制する。
　前記定められた位置は、車両の操作者により、複数の走行モード位置の中から１つの位置（例えば、通常走行位置である「Ｄ」レンジ）が選択される。
　前記定められた信号の変化は、例えば、試験やシミュレーション等の結果により定められる。
　この構成によると、通常制御部３３は、アクセル操作部１６およびブレーキ操作部１７の操作に応じて生成されるトルク指令に従って、モータ６をトルク制御する。移動抑制制御部３４は、ブレーキ操作部１７をオフにした後アクセル操作部１６をオンにする間に、車両進行方向の反対方向への車両移動を抑制する。前記車両進行方向はシフト操作レバーＳＬで決定される。電気自動車が、例えば、登坂路にてブレーキ操作部１７により一時停止した状態で、ブレーキ操作部１７からアクセル操作部１６に踏み換えて車両を再出発させるとき、移動抑制制御部３４は次のような制御を行う。
　移動抑制制御部３４は、ブレーキ操作部１７のオフを検出した後アクセル操作部１６のオンを検出する間に、シフト操作レバーＳＬが走行モード位置のうちの定められた位置（例えば、Ｄレンジ）であると検出し、且つ、回転角度センサ３６から定められた信号の変化があると、モータ６のロータ６ａの回転角度を位置制御して車両移動を抑制する。このように回転角度センサ３６からの信号の変化を検出して、モータロータ６ａの回転角度を位置制御するため、車輪２がスリップすることを防止することができる。また、モータロータ６ａの回転角度を直接制御することで、車速信号等を検出する前述の従来技術よりも、迅速に、車両進行方向の反対方向への車両移動を抑制することができる。
　前記移動抑制制御部３４により制御を実行中、前記アクセルセンサ１６ｂにより前記アクセル操作部１６のオンを検出したとき、前記移動抑制制御部３４から前記通常制御部３３によるトルク制御に切り換えるものとしても良い。この場合、移動抑制制御部３４から通常制御部３３への切り換えを簡単化でき、制御装置の処理負荷を軽減し得るうえ、移動抑制制御部３４から通常制御部３３への切り換えを遅滞なくスムーズに行うことができる。
　前記通常制御部３３は、トルク指令と前記モータ６の電流指令との関係を定めたトルク指令マップに従って、前記モータ６をトルク制御するものであり、
　前記モータ６に印加する電流を検出する電流センサＳｂを設け、
　前記移動抑制制御部３４により制御を実行中、前記アクセルセンサ１６ｂからのアクセル信号により前記トルク指令マップから取り出した電流値が、前記電流センサＳｂで検出される電流より上回ったとき、前記移動抑制制御部３４から前記通常制御部３３によるトルク制御に切り換えるものとしても良い。
　この場合、モータ６に必要十分な電流が流れていることを確認したうえで、移動抑制制御部３４から通常制御部３３へ切り換えているため、この切り換え時に、車両進行方向の反対方向へ車両が不所望に移動することをより確実に防止することができる。
　前記移動抑制制御部３４は、前記回転角度センサ３６から最初に取り込んだ回転角度を目標角度とし、前記回転角度センサ３６から次に取り込んだ回転角度との差を零にする位置制御を行うものとしても良い。この場合、モータ６へ流れ込む駆動電流を自動調整し得ることで、モータロータ６ａの回転角度を精度良く位置制御することが可能となる。
　前記トルク指令を生成し出力するＥＣＵ２１と、
　直流電力を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から与えられるトルク指令に従って前記パワー回路部２８を介し前記モータ６をトルク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、
　前記モータコントロール部２９に、通常制御部３３と移動抑制制御部３４とを設けても良い。
　このように、モータコントロール部２９に、通常制御部３３と移動抑制制御部３４とを設けたため、移動抑制制御部３４と通常制御部３３との間の切り換えを迅速に行うことができる。
　前記モータ６はインホイールモータ駆動装置８を構成するモータであって、このモータ６は、左右の前輪および左右の後輪のいずれか一方または両方に対して設けられたものであっても良い。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、この発明に含まれる。特に請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、この発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付のクレーム（請求の範囲）によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品符号は同一部分を示す。
この発明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ホイールモータ駆動装置の断面図である。 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。 （ａ）、（ｂ）は、同電気自動車のＩＰＭモータの概念構成図である。 同電気自動車を制御する制御装置のモータコントロール部の主要構成等を示すブロック図である。 同電気自動車の前進、停止、後退時におけるモータ回転センサ信号の変化を示す図である。 同制御装置のバック抑制制御を示すフローチャートである。 従来例の電気自動車の登坂時、ロールバック状態を説明する図である。
　この発明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。図１は、この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。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に回転支持されている。
　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。各モータ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を構成している。各車輪２，３には、電動式または液圧式のブレーキ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、ハンドル等の操舵手段１２により操舵される。
　図２は、インホイールモータ駆動装置の断面図である。各インホイールモータ駆動装置８は、それぞれ、モータ６、減速機７、および車輪用軸受４を有し、これらの一部または全体が車輪内に配置される。モータ６の回転は、減速機７および車輪用軸受４を介して駆動輪２に伝達される。車輪用軸受４のハブ輪４ｂのフランジ部にはブレーキ９を構成するブレーキロータＢＲが固定され、同ブレーキロータＢＲは駆動輪２と一体に回転する。
　モータ６は、例えば、ロータ６ａのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータである。このモータ６は、ハウジングＨＳに固定したステータ６ｂと、回転出力軸ＫＳに取り付けたロータ６ａとの間にラジアルギャップを設けたモータである。なお、図２ではラジアルギャップのモータを示したが、アキシャルギャップのモータを使用してもよい。
　図３は、この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。
　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の加減速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／回転数制御指令部２１ａと、力行・回生制御指令部２１ｂとを有する。
　トルク／回転数制御指令部２１ａは、基本的には、トルク制御を行う手段であるが、永久磁石が減磁した場合の応急処置用の回転数制御を行うための回転数指令部（図示せず）を有する。トルク／回転数制御指令部２１ａは、アクセル操作部１６の出力する加速指令（駆動）と、ブレーキ操作部１７の出力する減速指令（回生）と、操舵手段１２の操舵角を検出する操舵角センサＳａの出力する旋回指令とから、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／回転数制御指令部２１ａは、前記の他に、出力する加減速指令を、各車輪２，３（図１）の例えば車輪用軸受４，５（図１）に設けられた回転センサ（図示せず）から得られるタイヤ回転数の情報や、車載の各センサの情報を用いて補正する機能を有していても良い。
　力行・回生制御指令部２１ｂは、力行・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の通常制御部３３に与える。
　アクセル操作部１６は、アクセルペダル１６ａと、このアクセルペダル１６ａの踏込み量を検出するアクセルセンサ１６ｂとを有する。このアクセルセンサ１６ｂは、アクセル操作部１６のオンオフも検出する。ブレーキ操作部１７は、ブレーキペダル１７ａと、このブレーキペダル１７ａの踏込み量を検出するブレーキセンサ１７ｂとを有する。このブレーキセンサ１７ｂは、ブレーキ操作部１７のオンオフも検出する。
　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。インバータ装置２２は、図示しないが、各モータ毎にそれぞれ設けられている。モータコントロール部２９は、各パワー回路部２８に対して共通して設けられていても、別々に設けられていても良い。モータコントロール部２９が各パワー回路部２８に対して共通して設けられた場合であっても、左右のモータ６，６のトルクが互いに異なるように独立して制御可能なものとされる。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相の同期モータである。このモータ６には、同モータ６のロータの電気角としての回転角度を検出するロータリーエンコーダやレゾルバのような回転角度センサ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、プロセッサを有するコンピュータ、前記プロセッサで実行されるプログラムを有するＲＯＭ、およびＲＡＭなどの電子回路により構成され、その基本となる制御部として通常制御部３３と、移動抑制制御部３４と、記憶手段３５とを有する。通常制御部３３は、上位制御手段であるＥＣＵ２１におけるトルク／回転数制御指令部２１ａから与えられるトルク指令による加減速指令、および、力行・回生制御指令部２１ｂから与えられる力行・回生制御の指令フラグにより、予め設定したトルク指令マップを用いて、モータ６への指令電流を生成する。
　通常制御部３３は、力行制御手段３３ａと、回生制御手段３３ｂとを有する。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される。前記指令フラグにより、力行制御手段３３ａが選択された場合において、この力行制御手段３３ａは、アクセルペダル１６ａの踏込み量が大きくなる程、力行指令トルクを増加させる。前記指令フラグにより、回生制御手段３３ｂが選択された場合において、回生制御手段３３ｂは、ブレーキペダル１７ａの踏込み量が大きくなる程、回生指令トルクを増加させる。
　前記トルク指令マップは、左右のモータ６毎に、加減速指令となるトルク指令に対して、モータ回転速度範囲毎に電流指令を定めたものである。前記電流指令は、モータ６に流す一次電流Ｉａと、回転磁界とロータ永久磁石間の電流進角βとを有する。さらにトルク指令マップは、モータ６の力行制御状態と回生制御状態とに分けてそれぞれ設けられている。モータコントロール部２９は、左右のモータ６毎で且つ力行制御状態・回生制御状態毎に設定されたトルク指令マップに従って、モータ６をトルク制御する。
　トルク指令マップは、この例では、モータコントロール部２９内の記憶手段３５に書換え可能に記憶されている。記憶手段３５として、例えば、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ等）が適用される。なお、記憶手段３５は、インバータ装置２２内の他の箇所に設けても良いし、インバータ装置２２外に設けることも可能である。通常制御部３３は、モータ６に印加する駆動電流を電流センサＳｂで得た実際の検出値と、指令電流とを一致させるために、モータ６をＰＩ制御で制御する。
　移動抑制制御部３４は、車両のシフト操作レバーＳＬで決定される車両進行方向の反対方向への車両移動を抑制する制御部である。シフト操作レバーＳＬは、車両の操作者によって、複数の走行モード位置の中から１つの位置（例えば、通常走行位置である「Ｄ」レンジ）が決定される。このシフト操作レバーＳＬの位置は、磁気センサやシフトポジションセンサ等のようなシフト操作レバー位置検出手段Ｓｃで検出される。移動抑制制御部３４は、シフト操作レバーＳＬが、例えば、通常走行位置である「Ｄ」レンジのとき、ブレーキセンサ１７ｂによりブレーキ操作部１７のオフを検出した後、アクセルセンサ１６ｂによりアクセル操作部１６のオンを検出する間に、回転角度センサ３６の信号により、モータ６のロータ６ａの回転角度を位置制御する。
　移動抑制制御部３４は、判定部３４ａと、位置制御部３４ｂとを有する。判定部３４ａは、ブレーキセンサ１７ｂによりブレーキ操作部１７のオフを検出した後、アクセルセンサ１６ｂによりアクセル操作部１６のオンを検出する間に、シフト操作レバー位置検出手段Ｓｃによりシフト操作レバーＳＬが定められた位置であるか否かを検出する。さらに判定部３４ａは、回転角度センサ３６から定められた信号の変化（図６にて後述する）があるか否かを判定する。
　ブレーキ操作部１７のオフ検出後、アクセル操作部１６のオン検出間にシフト操作レバーＳＬが定められた位置であり、回転角度センサ３６から定められた信号の変化があったと判定部３４ａで判定されると、位置制御部３４ｂは、モータロータ６ａの回転角度をベクトル制御で位置制御する。この位置制御部３４ｂは、回転角度センサ３６から最初に取り込んだ回転角度を目標角度とし、回転角度センサ３６から次に取り込んだ回転角度との差を零にする位置制御を行う。このとき位置制御部３４ｂは、通常制御部３３を介して、モータ６のロータ６ａの回転角度をベクトル制御する。
　移動抑制制御部３４により制御を実行中、例えば、アクセルセンサ１６ｂによりアクセル操作部１６のオンを判定部３４ａで検出したとき、移動抑制制御部３４から通常制御部３３によるトルク制御に切り換える。または、移動抑制制御部３４により制御を実行中、アクセルセンサ１６ｂからのアクセル信号によりトルク指令マップから取り出した電流値が、電流センサＳｂで検出される電流より上回ったと判定部３４ａで判定されたとき、移動抑制制御部３４から通常制御部３３によるトルク制御に切り換える。
　ここで図４は、この電気自動車のＩＰＭモータの概念構成図である。
　図４（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は下記のようになる。
　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
　図４（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５は、モータコントロール部２９の主要構成等を示すブロック図である。
　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、トルク指令部３７を含む。このトルク指令部３７は、モータコントロール部２９における通常制御部３３（図３）に設けられる。トルク指令部３７は、モータ６に印加する駆動電流を電流センサＳｂで検出した検出値と、ＥＣＵ２１におけるトルク／回転数制御指令部２１ａから与えられる加減速指令によるトルク指令を、前記トルク指令マップを用い、相応の指令電流を生成する。
　指令電流の方向は、ＥＣＵ２１における力行・回生制御指令部２１ｂから与えられる前記指令フラグにより切換えられる。通常制御部３３（図３）は、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。
　通常制御部３３（図３）は、モータ６のロータ６ａ（図２）の回転角を回転角度センサ３６から得て、ベクトル制御を行う。ここで車体の左右の後輪２，２（図１）に設けられたモータ６，６は、力行時と回生時とでトルク発生方向が互いに異なる。このモータ６をこの出力軸の方向から見ると、左側の後輪駆動用のモータ６はＣＷ方向のトルクを発生し、右側の後輪駆動用のモータ６はＣＣＷ方向のトルクが発生する（左、右側は車両後ろから見る方向で決定される）。左、右側のモータ６，６でそれぞれ発生したトルクは、減速機７および車輪用軸受４を介して、トルク方向を反転し、タイヤに伝達される。また、左、右タイヤのモータ６における回生時のトルク発生方向は、力行時のトルク発生方向と異なっている。
　前記トルク指令マップに関しては、アクセル信号とモータ回転数とに応じて、最大トルク制御テーブルから、相応なトルク指令値を算出する。トルク指令部３７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）と電流進角（β）を生成する。トルク指令部３７は、これら１次電流（Ｉａ）と電流進角（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。
　電流ＰＩ制御部３８は、トルク指令部３７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３９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３９では、電流センサＳｂで検出されたモータ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。２相・３相変換部４０は、入力された２相の制御量Ｖｄ，Ｖｑと、回転子角度とから、３相のＰＷＭデューティーＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。電力変換部４１は、ＰＷＭデューティーＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってインバータをＰＷＭ制御し、モータ６を駆動する。
　図６は、電気自動車の前進、停止、後退時におけるモータ回転センサ信号の変化を示す図である。図３と共に説明する。移動抑制制御部３４の判定部３４ａは、回転角度センサ３６から次のような定められた信号の変化があるか否かを判定する。
　判定部３４ａに現在取り込んだ回転角度信号（センサ信号）：Θ１
　判定部３４ａに前回取り込んだ回転角度信号（センサ信号）：Θ０
　車両前進・停止・後退判定条件：
　Θ１－Θ０＞０のとき車両前進
　Θ１－Θ０＝０のとき車両停止
　Θ１－Θ０＜０のとき車両後退
　したがって、シフト操作レバーＳＬが例えば通常走行位置である「Ｄ」レンジのとき、現在取り込んだ回転角度信号Θ１から前回取り込んだ回転角度信号Θ０を除した値が、負であると判定部３４ａ（図３）で判定され、且つ、その他の条件を満足するとき、位置制御部３４ｂ（図３）は、回転角度センサ３６（図３）から前回取り込んだ回転角度信号Θ０を目標角度とし、回転角度センサ３６（図３）から次に取り込んだ回転角度Θ１との差を零にする位置制御を行う(前回取り込んだ回転角度信号Θ０を目標角度とし、Θ０は初期の回転角度センサ信号Θ*と見なす。次に取り込んだ回転角度Θ１は、一定のサンプリング間隔で取り込んで、更新される。)。
　図７は、この制御装置のバック抑制制御（移動抑制制御）を示すフローチャートである。図３も適宜参照しつつ説明する。車両の登坂時、シフト操作レバーＳＬが「Ｄ」レンジに位置し、ブレーキ操作部１７をオフにした後、アクセル操作部１６がオンにする間に、判定部３４ａでモータ回転センサ信号の変化（図６）から後退判定条件であるΘ１－Θ０＜０（図６参照）の信号変化を検出した時点で、本制御が実行され、車両が後退することが抑制される。
　図７のバック抑制制御（移動抑制制御）を示すフローチャートに沿って説明する。本処理開始後、判定部３４ａは、ブレーキセンサ１７ｂによりブレーキ操作部１７のオフを検出したか否かを判定する（ステップＳ１）。否との判定（ステップＳ１：ＮＯ）でステップＳ１に戻る。ブレーキ操作部１７のオフを検出すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、判定部３４ａは、アクセルセンサ１６ｂによりアクセル操作部１６のオフを検出したか否かを判定する（ステップＳ２）。否との判定（ステップＳ２：ＮＯ）でステップＳ１に戻る。
　アクセル操作部１６のオフを検出すると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、判定部３４ａは、シスト操作レバー位置検出手段Ｓｃによりシフト操作レバーＳＬが「Ｄ」レンジか否か判定する（ステップＳ３）。否との判定（ステップＳ３：ＮＯ）でステップＳ１に戻る。「Ｄ」レンジであると判定されると（ステップＳ３：ＹＥＳ）、判定部３４ａは、回転角度センサ３６から初期の回転角度センサ信号（Θ※）を取り込む（ステップＳ４）。
　次に、判定部３４ａは、回転角度センサ３６から２回目以降の回転角度センサ信号（Θ）を取り込む（ステップＳ５）。判定部３４ａは、これら回転角度センサ信号から前記後退判定条件に従って、車両が後退しようとしているか否かを判定する（ステップＳ６）。否との判定でステップＳ５に戻る。車両が後退しようとしているとの判定で（ステップＳ６：ＹＥＳ）、位置制御部３４ｂは、回転角度センサ３６から最初に取り込んだ回転角度（Θ※）を目標角度とし、回転角度センサ３６から次に取り込んだ回転角度との差を零にする位置制御を行う（ステップＳ７）。その後本処理を終了する。
　以上説明した電気自動車の制御装置によれば、移動抑制制御部３４は、ブレーキ操作部１７のオフを検出した後アクセル操作部１６のオンを検出する間に、シフト操作レバーＳＬが定められた位置（例えば、Ｄレンジ）であると検出し、且つ、回転角度センサ３６から定められた信号の変化があると、モータ６のロータ６ａの回転角度を位置制御して車両移動を抑制する。
　このように回転角度センサ３６からの信号の変化を検出して、モータロータ６ａの回転角度を位置制御するため、車輪２，３がスリップすることを防止することができる。また、モータ６のロータ６ａの回転角度を直接制御することで、車速信号等を検出する前述の従来技術よりも、迅速に、車両進行方向の反対方向への車両移動を抑制することができる。
　移動抑制制御部３４により制御を実行中、アクセルセンサ１６ｂによりアクセル操作部１６のオンを検出したとき、移動抑制制御部３４から通常制御部３３によるトルク制御に切り換える場合、移動抑制制御部３４から通常制御部３３への切り換えを簡単化でき、制御装置の処理負荷を軽減し得るうえ、移動抑制制御部３４から通常制御部３３への切り換えを遅滞なくスムーズに行うことができる。
　移動抑制制御部３４により制御を実行中、アクセルセンサ１６ｂからのアクセル信号により前記トルク指令マップから取り出した電流値が、電流センサＳｂで検出される電流より上回ったとき、移動抑制制御部３４から通常制御部３３によるトルク制御に切り換えるものとした場合、モータ６に必要十分な電流が流れていることを確認したうえで、移動抑制制御部３４から通常制御部３３へ切り換えているため、この切り換え時に、車両進行方向の反対方向へ車両が不所望に移動することをより確実に防止することができる。
　他の実施形態について説明する。
　シフト操作レバーの定められた位置は、Ｄレンジに限定されるものではない。例えば、リバース（Ｒ）レンジにしても良い。この場合、ブレーキ操作部１７をオフにした後、アクセル操作部１６がオンにする間に、判定部３４ａでモータ回転センサ信号の変化（図６）から車両前進判定条件であるΘ１－Θ０＞０（図６参照）の信号変化を検出した時点で、本制御（移動抑制制御）が実行され、車両が前進することが抑制される。
　車両は、左右のモータがそれぞれ車体に搭載されるオンボード式の車両であっても良い。車体に搭載された左右のモータはそれぞれドライブシャフトを介して車輪用軸受に連結されて、モータの回転を駆動輪に伝達する。ドライブシャフトは車体がバウンド/リバウンドしても等速に回転を駆動輪に伝達できるように、その両端に等速ジョイントを備えている。
　車両として、左右の前輪２輪を独立して駆動する２輪独立駆動車を適用しても良い。また車両として、左右の前輪２輪を独立して駆動し、左右の後輪２輪を独立して駆動する４輪独立駆動車を適用しても良い。
　インホイールモータ駆動装置においては、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、２軸並行減速機、その他の減速機を適用可能であり、また、減速機を採用しない、所謂ダイレクトモータタイプであってもよい。
　以上のとおり図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求の範囲から定まるこの発明の範囲内のものと解釈される。
２…車輪
６…モータ
８…インホイールモータ駆動装置
１６…アクセル操作部
１６ｂ…アクセルセンサ
１７…ブレーキ操作部
１７ｂ…ブレーキセンサ
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
３３…通常制御部
３４…移動抑制制御部
３６…回転角度センサ
Ｓｂ…電流センサ
Ｓｃ…シフト操作レバー位置検出手段
ＳＬ…シフト操作レバー
 
 
 

Claims (6)

  1. 　モータにより車輪を駆動する電気自動車を制御する制御装置であり、アクセル操作部およびブレーキ操作部の操作に応じて生成されるトルク指令に従って、前記モータをトルク制御する通常制御部を備えた電気自動車の制御装置であって、
    　前記ブレーキ操作部をオフにした後前記アクセル操作部をオンにする間に、シフト操作レバーで決定される車両進行方向の反対方向への車両移動を抑制する移動抑制制御部と、
    　前記モータのロータの回転角度を検出する回転角度センサと、
    　前記シフト操作レバーの位置を検出するシフト操作レバー位置検出手段と、
    　前記ブレーキ操作部のオンオフを検出するブレーキセンサと、
    　前記アクセル操作部のオンオフを検出するアクセルセンサと、
    を設け、
    　前記移動抑制制御部は、
    　前記ブレーキセンサにより前記ブレーキ操作部のオフを検出した後、前記アクセルセンサにより前記アクセル操作部のオンを検出する間に、前記シフト操作レバー位置検出手段により前記シフト操作レバーが走行モード位置のうちの定められた位置であると検出し、且つ、前記回転角度センサから定められた信号の変化があると、前記モータのロータの回転角度を位置制御して車両移動を抑制する電気自動車の制御装置。
  2. 　請求項１に記載の電気自動車の制御装置において、前記移動抑制制御部により制御を実行中、前記アクセルセンサにより前記アクセル操作部のオンを検出したとき、前記移動抑制制御部から前記通常制御部によるトルク制御に切り換える電気自動車の制御装置。
  3. 　請求項１に記載の電気自動車の制御装置において、前記通常制御部は、トルク指令と前記モータの電流指令との関係を定めたトルク指令マップに従って、前記モータをトルク制御するものであり、
    　前記モータに印加する電流を検出する電流センサを設け、
    　前記移動抑制制御部により制御を実行中、前記アクセルセンサからのアクセル信号により前記トルク指令マップから取り出した電流値が、前記電流センサで検出される電流より上回ったとき、前記移動抑制制御部から前記通常制御部によるトルク制御に切り換える電気自動車の制御装置。
  4. 　請求項１ないし請求項３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、
    　前記移動抑制制御部は、前記回転角度センサから最初に取り込んだ回転角度を目標角度とし、前記回転角度センサから次に取り込んだ回転角度との差を零にする位置制御を行う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、前記トルク指令を生成し出力するＥＣＵと、
    　直流電力を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から与えられるトルク指令に従って前記パワー回路部を介し前記モータをトルク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、
    　前記モータコントロール部に、通常制御部と移動抑制制御部とを設けた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、前記モータはインホイールモータ駆動装置を構成するモータであって、このモータは、左右の前輪および左右の後輪のいずれか一方または両方に対して設けられた電気自動車の制御装置。
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