(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ（１）の目標電流（ＩCMD ）を算出する目標電流算出手段（１４）と、
モータ（１）の実電流（ＩACT ）を算出する実電流算出手段（１３）と、
前記実電流（ＩACT ）を前記目標電流（ＩCMD ）に一致させるべく、モータ（１）に通電するデューティ値（Duty）を調整するモータ電流フィードバック制御手段（１５）と、
前記デューティ値（Duty）の変動量（ΔDuty）を算出するデューティ値変動量算出手段（１６）と、
モータ回転数の変動を抑制するために前記デューティ値（Duty）の変動量（ΔDuty）に基づいて前記目標電流（ＩCMD ）を補正する目標電流補正手段（１８）と
を備えたことを特徴とする、電動車両におけるモータ駆動制御装置。
【請求項２】
モータ（１）の目標電流（ＩCMD ）を算出する目標電流算出手段（１４）と、
モータ（１）の実電流（ＩACT ）を算出する実電流算出手段（１３）と、
前記実電流（ＩACT ）を前記目標電流（ＩCMD ）に一致させるべく、モータ（１）に通電するデューティ値（Duty）を調整するモータ電流フィードバック制御手段（１５）と、
前記デューティ値（Duty）の平均値（DutyAV）を算出する平均デューティ値算出手段（１６′）と、
モータ回転数の変動を抑制するために前記デューティ値（Duty）及び前記平均デューティ値（DutyAV）の偏差に基づいて前記目標電流（ＩCMD ）を補正する目標電流補正手段（１８）と
を備えたことを特徴とする、電動車両におけるモータ駆動制御装置。
【請求項３】
モータ回転数（Ｎｍ）が所定値未満のとき、前記デューティ値（Duty）の変動量（ΔDuty）に基づいて前記目標電流（ＩCMD ）を補正し、
モータ回転数（Ｎｍ）が所定値以上のとき、モータ回転数変動量（ΔＮｍ）に基づいて前記目標電流（ＩCMD ）を補正することを特徴とする、請求項１に記載の電動車両におけるモータ駆動制御装置。
【請求項４】
モータ回転数（Ｎｍ）が所定値未満のとき、前記平均デューティ値（DutyAV）と前記デューティ値（Duty）との偏差に基づいて前記目標電流（ＩCMD ）を補正し、
モータ回転数（Ｎｍ）が所定値以上のとき、平均モータ回転数（ＮｍAV）と前記モータ回転数（Ｎｍ）との偏差に基づいて前記目標電流（ＩCMD ）を補正することを特徴とする、請求項２に記載の電動車両におけるモータ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの実電流と目標電流との偏差に基づいてモータに通電するデューティ値を調整することにより、前記実電流を前記目標電流に収束させる電動車両におけるモータ駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動車両に使用されるモータは、その構造上の特性から回転数の変動が避けられず、特に低速回転時には前記回転数の変動による振動が大きくなり、且つその振動が駆動系の固有振動数に共振して車体振動の原因となる問題があった。そこでモータ回転数の変動を検出し、その変動に基づいてモータの電流を制御することにより前記振動の発生を抑制するものが、米国特許第５３４９２７８号明細書により提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、モータ回転数の検出に一般的に使用される電磁センサは、高速回転時の検出精度は優れているものの、低速回転時の検出精度が大幅に低下する問題がある。従って、かかるモータ回転数センサを用いて検出したモータ回転数に基づいてモータの電流を制御しても、その検出値自体の精度が低いためにモータ回転数の変動を効果的に抑制することができず、特に低速回転時における振動の発生を防止することが難しいという問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、低速回転時に検出精度が低下するモータ回転数センサを用いることなく、モータ回転数の変動を効果的に抑制することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された電動車両におけるモータ駆動制御装置は、モータの目標電流を算出する目標電流算出手段と、モータの実電流を算出する実電流算出手段と、前記実電流を前記目標電流に一致させるべく、モータに通電するデューティ値を調整するモータ電流フィードバック制御手段と、前記デューティ値の変動量を算出するデューティ値変動量算出手段と、モータ回転数の変動を抑制するために前記デューティ値の変動量に基づいて前記目標電流を補正する目標電流補正手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
また請求項２に記載された電動車両におけるモータ駆動制御装置は、モータの目標電流を算出する目標電流算出手段と、モータの実電流を算出する実電流算出手段と、前記実電流を前記目標電流に一致させるべく、モータに通電するデューティ値を調整するモータ電流フィードバック制御手段と、前記デューティ値の平均値を算出する平均デューティ値算出手段と、モータ回転数の変動を抑制するために前記デューティ値及び前記平均デューティ値の偏差に基づいて前記目標電流を補正する目標電流補正手段とを備えたことを特徴とする。
また請求項３に記載された電動車両におけるモータ駆動制御装置は、請求項１の構成に加えて、モータ回転数が所定値未満のとき、前記デューティ値の変動量に基づいて前記目標電流を補正し、モータ回転数が所定値以上のとき、モータ回転数変動量に基づいて前記目標電流を補正する特徴とする。
また請求項４に記載された電動車両におけるモータ駆動制御装置は、請求項２の構成に加えて、モータ回転数が所定値未満のとき、前記平均デューティ値と前記デューティ値との偏差に基づいて前記目標電流を補正し、モータ回転数が所定値以上のとき、平均モータ回転数と前記モータ回転数との偏差に基づいて前記目標電流を補正する特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００８】
図１〜図５は本発明の第１実施例を示すもので、図１は電動車両の全体構成を示す図、図２は制御系のブロック図、図３は作用を説明するフローチャート、図４はモータ駆動回路の等価回路を示す図、図５はゲインの設定手法を説明するグラフである。
【０００９】
図１に示すように、四輪の電動車両Ｖは、三相交流モータ１のトルクがトランスミッション２を介して伝達される駆動輪としての左右一対の前輪Ｗｆ，Ｗｆと、従動輪としての左右一対の後輪Ｗｒ，Ｗｒとを有する。電動車両Ｖの後部に搭載された例えば２８８ボルトのメインバッテリ３は、コンタクタ４、ジョイントボックス５、コンタクタ４及びパワードライブユニットを構成するインバータ６を介してモータ１に接続される。例えば１２ボルトのサブバッテリ７にメインスイッチ８及びヒューズ９を介して接続された電子制御ユニット１０は、モータ１の駆動トルク及び回生トルクを制御すべくインバータ６に接続される。サブバッテリ７をメインバッテリ３の電力で充電すべく、バッテリチャージャ１１及びＤＣ／ＤＣコンバータ１２が設けられる。
【００１０】
図２に示すように、モータ１とインバータ６とを接続する交流回路には電流センサＳ1 …が設けられており、その出力信号が入力される実電流算出手段１３はモータ１の実電流ＩACT を算出する。一方、アクセル開度センサＳ2 で検出したアクセル開度θAPと、モータ回転数センサＳ3 で検出したモータ回転数Ｎｍと、シフトポジションセンサＳ4 で検出したシフトポジションＰとが目標電流算出手段１４に入力される。目標電流算出手段１４は、アクセル開度θAP、モータ回転数Ｎｍ及びポジションＰに基づいてドライバーがモータ１に発生させようとしているトルク指令値を例えばマップ検索によって算出するとともに、そのトルク指令値及びモータ回転数Ｎｍに基づいてモータ１に供給すべき、或いは回生によりモータ１から取り出すべき目標電流ＩCMD を算出する。
【００１１】
目標電流算出手段１４で算出した目標電流ＩCMD と、実電流算出手段１３で案出した実電流ＩACT とはモータ電流フィードバック制御手段１５に入力され、そこで算出された目標電流ＩCMD 及び実電流ＩACT の偏差をゼロに収束させるべくモータ電流フィードバック制御手段１５はインバータ６をデューティ制御する。即ち、インバータ６は複数のスイッチング素子を備えおり、モータ電流フィードバック制御手段１５から各スイッチィング素子にデューティ信号よりなるスイッチング信号を入力することにより、モータ１の駆動時にはメインバッテリ３の直流電力を三相交流電力に変換して該モータ１に供給し、モータ１の被駆動時（回生時）には該モータ１が発電した三相交流電力を直流電力に変換してメインバッテリ３に供給する。
【００１２】
モータ電流フィードバック制御手段１５からインバータ６に入力されるデューティ値Dutyはデューティ値変動量算出手段１６にも入力され、そこでデューティ値Dutyの変動量ΔDutyを算出する。またモータ回転数Ｎｍが入力されるモータ回転数変動量算出手段１７は、モータ回転数Ｎｍの変動量ΔＮｍを算出する。前記デューティ値Dutyの変動量ΔDuty及びモータ回転数Ｎｍの変動量ΔＮｍは目標電流補正手段１８に入力される。目標電流補正手段１８は、モータ１の回転変動を低減すべく、モータ回転数Ｎｍが低いときにはデューティ値変動量ΔDutyに基づいて目標電流算出手段１４が出力する目標電流ＩCMD を補正し、モータ回転数Ｎｍが高いときにはモータ回転数変動量ΔＮｍに基づいて目標電流算出手段１４が出力する目標電流ＩCMD を補正する。
【００１３】
電子制御ユニット１０のうち、実電流算出手段１３及びモータ電流フィードバック制御手段１５は電気回路からなるハードウエアにより構成されており、他の手段は図３のフローチャートに示す機能を有するソフトウエアにより構成されている。
【００１４】
次に、図３のフローチャートに基づいて本発明の作用を更に説明する。
【００１５】
先ず、ステップＳ１で目標電流算出手段１４にアクセル開度θAP、モータ回転数Ｎｍ及びシフトポジションＰを読み込み、ステップＳ２で目標電流ＩCMD を算出する。次にステップＳ３でデューティ値変動量算出手段１６にデューティ値Dutyを読み込み、ステップＳ４でデューティ値変動量ΔDutyを算出する。次にステップＳ５でモータ回転数変動量算出手段１７にモータ回転数Ｎｍを読み込み、ステップＳ６でモータ回転数変動量ΔＮｍを算出する。
【００１６】
続くステップＳ７でモータ回転数Ｎｍが所定値未満であってモータ回転数センサＳ3 の検出精度が低い場合には、ステップＳ８において、目標電流補正手段１８が目標電流算出手段１４の出力する目標電流ＩCMD をデューティ値変動量ΔDutyに基づいて補正する。即ち、ゲインＫ1 とデューティ値変動量ΔDutyとの積であるＫ1 ＊ΔDutyにより補正項を設定し、この補正項Ｋ1 ＊ΔDutyを目標電流算出手段１４の出力する目標電流ＩCMD から減算する。
【００１７】
ＩCMD ←ＩCMD −Ｋ1 ＊ΔDuty                  …（１）
而して、ステップＳ９でモータ電流フィードバック制御手段１５に前記補正後の目標電流ＩCMD を出力することにより、モータ電流フィードバック制御手段１５はモータ１の実電流ＩACT が前記目標電流ＩCMD に一致するようにモータ１をフィードバック制御する。
【００１８】
ところで、モータ１の駆動回路は図４に示す等価回路で置き換えることができる。ここで、モータ１に流れる電流Ｉは、バッテリ電圧Ｖ、モータ１の抵抗Ｒ、モータ１の逆起電力Ｅ及びデューティ値Dutyに基づいて、
Ｉ＝（Ｖ＊Duty−Ｅ）／Ｒ                    …（２）
により表される。
【００１９】
（２）式において、電流フィードバック制御によって電流Ｉは一定に保持されるため、バッテリ電圧Ｖ及びモータ１の抵抗Ｒが一定であると仮定すると、デューティ値Dutyと逆起電力Ｅとは比例することになる。そして逆起電力Ｅはモータ回転数Ｎｍに比例するため、デューティ値Dutyはモータ回転数Ｎｍに比例する。つまり、デューティ値変動量ΔDutyを監視すれば、それは実質的にモータ回転数変動量ΔＮｍを監視することになる。而して、目標電流算出手段１４が出力する目標電流ＩCMD をゲインＫ1 とデューティ値変動量ΔDutyとの積である補正項Ｋ1 ＊ΔDutyで補正した補正後の目標電流ＩCMD に基づいてモータ１をフィードバック制御することにより、モータ１の低速回転時に検出精度が大幅に低下するモータ回転数センサＳ3 の出力を用いることなく、モータ１の回転数変動を効果的に抑制して振動の発生を防止することができ、特にモータ回転数Ｎｍが低い車両の発進における振動の発生を効果的に防止することができる。
【００２０】
また、前記ステップＳ７でモータ回転数Ｎｍが所定値以上の場合、即ちモータ回転数センサＳ3 の検出精度が充分に高い場合には、ステップＳ１０において、前記ステップＳ６で算出したモータ回転数変動量ΔＮｍにゲインＫ2 を乗算した補正項Ｋ2 ＊ΔＮｍで目標電流算出手段１４の出力する目標電流ＩCMD を補正する。
【００２１】
ＩCMD ←ＩCMD −Ｋ2 ＊ΔＮｍ                  …（３）
この場合、モータ回転数センサＳ3 の検出精度が充分に高く、しかもモータ回転数変動量ΔＮｍを直接用いていることから、極めて高い精度でモータ１の回転数変動を抑制することができる。
【００２２】
ところで、モータ回転数Ｎｍを増加させて車両を加減速する場合、その加減速に伴ってモータ回転数変動量ΔＮｍが発生するため、そのモータ回転数変動量ΔＮｍの発生をモータ１の通常の回転変動に起因するものであると制御系が誤認し、モータ回転数Ｎｍの変動（即ち、加速及び減速）を抑制する制御を行ってしまう場合がある。特にモータ回転数Ｎｍが高い場合の補正に使用される前記ゲインＫ2 を大きく設定すると、モータ回転数Ｎｍの増加抑制或いは減少抑制が強く働いて車両の加速性能或いは回生制動時における車両の減速性能が阻害されてしまう可能性がある。
【００２３】
そこで、車両の加速時及び減速時におけるモータ回転数変動量ΔＮｍが、通常のモータ回転数変動量ΔＮｍに比べて小さいことに着目し、図５（Ａ）に示すように、モータ回転数変動量ΔＮｍが車両の通常の加減速で発生する範囲内の小さい領域では、ゲインＫ2 をゼロに設定して車両の加速性能及び減速性能の低下を防止しするとともに、モータ回転数変動量ΔＮｍが車両の通常の加減速では発生し得ない程大きい領域では、ゲインＫ2 を所定値に設定して振動の発生を防止している。
【００２４】
尚、図５（Ａ）において、ゲインＫ2 をゼロに設定する領域が加速側で狭く、減速側で広く設定されているが、これは減速側では強い回生制動によって大きなモータ回転数変動量ΔＮｍが発生する可能性があるためである。また、モータ回転数Ｎｍが低い場合の補正に使用される前記ゲインＫ1 は一定に保持されるが、これはモータ回転数Ｎｍが低い領域では急激な加速や減速が実質的に発生しないためである。
【００２５】
図５（Ｂ）には前記ゲインＫ2 を設定する他の手法が示される。即ち、車両の加速時及び減速時におけるモータ回転数Ｎｍの変動周波数は通常のモータ１の回転振動の周波数に比べて極めて小さいため、前記周波数の小さい領域でゲインＫ2 をゼロに設定して車両の加速性能及び減速性能を確保し、前記周波数の大きい領域でゲインＫ2 を所定値に設定してモータ１の回転変動を防止することができる。
【００２６】
次に、図６及び図７に基づいて本発明の第２実施例を説明する。尚、図６及び図７において、第１実施例で説明した構成要素及びフローチャートのステップに対応する構成要素及びステップには、それと同じ符号及びステップ番号が付してある。
【００２７】
第２実施例は、モータ回転数Ｎｍが所定値未満の場合に、目標電流ＩCMD を平均デューティ値DutyAVとデューティ値Dutyとの偏差DutyAV−Dutyに基づいて補正し、且つモータ回転数Ｎｍが所定値以上の場合に、目標電流ＩCMD を平均モータ回転数ＮｍAVとモータ回転数Ｎｍとの偏差ＮｍAV−Ｎｍに基づいて補正するものである。
【００２８】
即ち、図６に示すように、第２実施例は、第１実施例のデューティ値変動量算出手段１６に代えて、平均デューティ値算出手段１６′を備え、また第１実施例のモータ回転数変動量算出手段１７に代えて、平均モータ回転数算出手段１７′を備える。平均デューティ値算出手段１６′は、デューティ値Dutyの所定時間に亘る平均値である平均デューティ値DutyAVを算出し、その平均デューティ値DutyAVを目標電流補正手段１８に出力する。また平均モータ回転数算出手段１７′は、モータ回転数Ｎｍの所定時間に亘る平均値である平均モータ回転数ＮｍAVを算出し、その平均モータ回転数ＮｍAVを目標電流補正手段１８に出力する。
【００２９】
而して、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ７でモータ回転数Ｎｍが所定値未満の場合には、ステップＳ８′において、ステップＳ４′で求めた平均デューティ値DutyAVとデューティ値Dutyとの偏差にゲインＫ1 を乗算した補正項により目標電流ＩCMD を補正する。
【００３０】
ＩCMD ←ＩCMD −Ｋ1 ＊（DutyAV−Duty）            …（４）
またステップＳ７でモータ回転数Ｎｍが所定値以上の場合には、ステップＳ１０′において、ステップＳ６′で求めた平均モータ回転数ＮｍAVとモータ回転数Ｎｍとの偏差にゲインＫ2 を乗算した補正項により目標電流ＩCMD を補正する。
【００３１】
ＩCMD ←ＩCMD −Ｋ2 ＊（ＮｍAV−Ｎｍ）            …（５）
而して、この第２実施例は目標電流ＩCMD の補正項の算出手法において第１実施例と異なっているが、第１実施例において説明した作用効果と同様の作用効果を奏することが可能である。
【００３２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、モータの実電流を目標電流に一致させるべくモータに通電するデューティ値を調整するものにおいて、前記デューティ値の変動量に基づいて、或いは前記デューティ値及び平均デューティ値の偏差に基づいて前記目標電流を補正しているので、モータ回転数を直接検出することなくモータ回転数の変動を抑制して振動の発生を防止することができる。これにより、モータ回転数センサの検出精度が低下するモータの低速回転時においても、モータ回転数の変動を効果的に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動車両の全体構成を示す図
【図２】制御系のブロック図
【図３】作用を説明するフローチャート
【図４】モータ駆動回路の等価回路を示す図
【図５】ゲインの設定手法を説明するグラフ
【図６】本発明の第２実施例に係る制御系のブロック図
【図７】本発明の第２実施例に係るフローチャート
【符号の説明】
１          モータ
１３        実電流算出手段
１４        目標電流算出手段
１５        モータ電流フィードバック制御手段
１６        デューティ値変動量算出手段
１６′      平均デューティ値算出手段
１８        目標電流補正手段
Duty        デューティ値
DutyAV      平均デューティ値
ΔDuty      デューティ値変動量
ＩACT       実電流
ＩCMD       目標電流
Ｎｍ モータ回転数
ＮｍAV 平均モータ回転数
ΔＮｍ モータ回転数変動量
【図１】
0003706675.tif 000002
【図２】
0003706675.tif 000003
【図３】
0003706675.tif 000004
【図４】
0003706675.tif 000005
【図５】
0003706675.tif 000006
【図６】
0003706675.tif 000007
【図７】
0003706675.tif 000008