(57)【要約】【課題】  電気自動車の走行用のモータにおいて、このモータの急加速時または急減速時の制御タイミングの遅れがなく、同モータを制御よく制御することができる電気自動車の制御装置を提供する。【解決手段】  電気自動車の制御装置は、ＥＣＵ２１と、モータコントロール部２９を有するインバータ装置２２とを備える。モータ６の回転角度を検出する回転角度センサ３６を設け、モータコントロール部２９に、回転角度センサ３６により検出される回転角度である電気角の角速度、および、この電気角の角速度の微分値を用いて、ベクトル制御に用いるモータ６のローターの回転角度を補正する回転角度補正部３８を設けた。【選択図】      図２
2015002567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵと、直流電力を走行用のモータの駆動に用いる交流電力に変換するインバータを含むパワー回路部、および前記ＥＣＵからのトルク指令に従って前記パワー回路部を制御するモータコントロール部を有するインバータ装置とを備え、
前記モータの回転角度を検出する回転角度センサを設け、前記モータコントロール部は、前記モータのローターの回転角度を前記回転角度センサから得てベクトル制御を行う電気自動車の制御装置において、
前記モータコントロール部に、
前記回転角度センサにより検出される回転角度である電気角の角速度、および、この電気角の角速度の微分値を用いて、前記回転角度センサで検出され前記ベクトル制御に用いる前記モータのローターの回転角度を補正する回転角度補正部を設けたことを特徴とする電気自動車の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の電気自動車の制御装置において、前記モータの電流を検出するモータ電流検出手段を設け、
前記モータコントロール部は、前記モータ電流検出手段で検出される電流および前記回転角度センサで検出される前記モータの回転角度から、前記モータに流す３相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を２相電流（Ｉｄ，Ｉｑ）に変換する３相・２相変換部を有し、この３相・２相変換部における、３相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）から２相電流（Ｉｄ，Ｉｑ）への座標変換式を下記の座標変換式とした電気自動車の制御装置。
Ｉｄ＝√２×［Ｉｖ×ｓｉｎΘ−Ｉｕ×ｓｉｎ（Θ−２π／３）］
Ｉｑ＝√２×［Ｉｖ×ｃｏｓΘ−Ｉｕ×ｃｏｓ（Θ−２π／３）］
ここで、Θ＝Θ＿Ａ＝Θ＿Ｂ−ω×（ｔ＿Ｂ−ｔ＿Ａ）−１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｂ−ｔ＿Ａ）＾２
【請求項３】
請求項２記載の電気自動車の制御装置において、前記モータコントロール部は、前記モータを力行制御する力行制御手段と、前記モータを回生制御する回生制御手段とを有し、前記回転角度補正部は、前記力行制御手段で前記モータを力行制御するとき、前記角速度の微分値ｄω／ｄｔの値を正とし、前記座標変換式における１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｂ−ｔ＿Ａ）＾２を、加速の原因で進行した角度成分とし、前記回生制御手段で前記モータを回生制御するとき、前記角速度の微分値ｄω／ｄｔの値を負とし、前記座標変換式における１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｂ−ｔ＿Ａ）＾２を、減速の原因で遅延した角度成分とした電気自動車の制御装置。
【請求項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、前記モータコントロール部は、２相指令電圧（Ｖｄ，Ｖｑ）を３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）に変換する２相・３相変換部を有し、この２相・３相変換部における、２相指令電圧（Ｖｄ，Ｖｑ）から３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）への座標変換式を下記の座標変換式とした電気自動車の制御装置。
Ｖｕ＝√（２／３）×［Ｖｄ×ｃｏｓΘ−Ｖｑ×ｓｉｎΘ］
Ｖｖ＝√（２／３）×［Ｖｄ×ｃｏｓ（Θ−２π／３）−Ｖｑ×ｓｉｎ（Θ−２π／３）］
Ｖｗ＝−（Ｖｕ＋Ｖｖ）
ここで、Θ＝Θ＿Ｃ＝Θ＿Ｂ＋ω×（ｔ＿Ｃ−ｔ＿Ｂ）＋１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｃ−ｔ＿Ｂ）＾２
【請求項５】
請求項４記載の電気自動車の制御装置において、前記モータコントロール部は、前記モータを力行制御する力行制御手段と、前記モータを回生制御する回生制御手段とを有し、前記回転角度補正部は、前記力行制御手段で前記モータを力行制御するとき、前記角速度の微分値ｄω／ｄｔの値を正とし、前記座標変換式における１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｃ−ｔ＿Ｂ）＾２を、加速の原因で進行した角度成分とし、前記回生制御手段で前記モータを回生制御するとき、前記角速度の微分値ｄω／ｄｔの値を負とし、前記座標変換式における１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｃ−ｔ＿Ｂ）＾２を、減速の原因で遅延した角度成分とした電気自動車の制御装置。
【請求項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、車両の前輪および後輪のいずれか一方、または両方を駆動し、前記モータと車輪用軸受と減速機とを含むインホイールモータ駆動装置を構成する電気自動車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車の制御装置に関し、例えば、モータの力行制御時および回生制御時において、指令トルクに応じて、ローター電気角の角速度および電気角の角速度の微分を用い、ベクトル制御の演算時におけるローター位相（電気角）を補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車において、駆動輪となる左右の車輪が、それぞれ独立の走行用のモータにより駆動される自動車が公知である（特許文献１）。前記モータの回転は、減速機および車輪用軸受を介して車輪に伝達される。前記モータとして、例えば、ＩＰＭモータ（埋込磁石型同期モータ）が適用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１７８９１９号公報
【特許文献２】特開２００４−４０９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＩＰＭモータの制御方法に関して、ＣＰＵの割込み関数にて、モータ回転角度センサにより回転角度を検出し、この検出される回転角度に基づき、ＩＰＭモータに３相電流を供給することで、モータを制御する。しかし、３相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を検出する時（ｔ＿Ａ）のローターの回転角度と、ローターの回転角度（電気角）を検出する時（ｔ＿Ｂ）のローターの回転角度との間に、取り込む時刻の違いによる回転角度のずれが発生する。上記の２つの回転角度のずれにより、モータの制御を精度良く行うことができない問題がある。この問題を下記にて詳細に説明する。
【０００５】
まず、ｔ＿Ａ，ｔ＿Ｂ，ｔ＿ＣとΘ＿Ａ，Θ＿Ｂ，Θ＿Ｃを定義する。
ｔ＿Ａ：３相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の検出時刻である。
ｔ＿Ｂ：ローターの回転角度（電気角）を取得する時刻である。
ｔ＿Ｃ：３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）をモータへ印加する時刻である。
Θ＿Ａ：３相検出電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）時のローター位相（電気角）である。
Θ＿Ｂ：ローターの回転角度（電気角）を取得する時刻である。
Θ＿Ｃ：３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）をモータへ印加する時のローター位相（電気角）である。
（ｔ＿Ａ，ｔ＿Ｂ，ｔ＿Ｃ：ＣＰＵの演算時刻であり、予め計測して設定した時刻である。）
【０００６】
そして、ＣＰＵの割込み関数にて、ｔ＿Ａ時に３相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）とｔ＿Ｂ時にローターの回転角度（電気角）を検出し、その検出値に基づき、３相検出電流から２相電流へ変換する。
しかし、３相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）とローターの回転角度（電気角）をＣＰＵの割込み関数にて同一時刻で検出できない特性があり、そのため、３相検出電流から２相へ変換する時のローター角度は、ｔ＿Ａ時の角度ではない。
【０００７】
また、得られた２相電流をＰＩ制御にて２相指令電圧を生成し、生成した２相指令電圧から３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）への座標変換を行う。その後、ｔ＿Ｃ時に生成された３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）をモータへ印加する。ｔ＿Ｃ時のローターの回転角度（電気角）はｔ＿Ｂ時に取得した回転角度を使用する問題があり、そのため、モータの制御を精度良く行うことができない。
【０００８】
例えば、下記の従来技術では、制御タイミングの遅れを補正し、精度よくモータを制御し得る技術が提案されている（特許文献２）。この従来技術における電気自動車では、駆動源として永久磁石式同期電動機（ＰＭ）モータが採用されており、そのＰＭモータの回転駆動制御をするために、ベクトル制御装置が使用されている。この制御方法は、トルク指令Ｔからモータ電流の電流指令値Ｏ＿Ｉｄ、Ｏ＿Ｉｑ（２相の電流指令値）を算出し、実際の電流を検出し、指令電流と一致させるために、モータに３相電流を印加する。制御の流れは下記のようになる。
【０００９】
（１）モータ電流検出処理（ローター位相θ１）
（２）位相検出処理（ローター位相θ２）
（３）検出電流の座標変換処理（３相→２相）
（４）電流制御ＰＩ演算処理
（５）指令電圧の座標変換処理（２相→３相）
（６）指令電圧のモータへの印加（ロータ位相θ６）
【００１０】
上記のローター位相θ１とローター位相θ６は、検出したローター位相θ２、演算時間差およびその時のモータの回転数から演算することで、モータを精度よく制御できる方法である。
しかし、この従来技術では、モータの急加速時または急減速時において制御タイミングの遅れを補正する値の誤差が大きくなり、モータを精度よく制御できない問題が生じる。
【００１１】
この発明の目的は、電気自動車の走行用のモータにおいて、このモータの急加速時または急減速時の制御タイミングの遅れがなく、同モータを精度よく制御することができる電気自動車の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の電気自動車の制御装置は、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵ２１と、直流電力を走行用のモータ６の駆動に用いる交流電力に変換するインバータ３１を含むパワー回路部２８、および前記ＥＣＵ２１からのトルク指令に従って前記パワー回路部２８を制御するモータコントロール部２９を有するインバータ装置２２とを備え、
前記モータ６の回転角度を検出する回転角度センサ３６を設け、前記モータコントロール部２９は、前記モータ６のローターの回転角度を前記回転角度センサ３６から得てベクトル制御を行う電気自動車の制御装置において、
前記モータコントロール部２９に、
前記回転角度センサ３６により検出される回転角度である電気角の角速度ω、および、この電気角の角速度の微分値ｄω／ｄｔを用いて、前記回転角度センサで検出され前記ベクトル制御に用いる前記モータ６のローターの回転角度を補正する回転角度補正部３８を設けたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によると、モータコントロール部２９は、ＥＣＵ２１から与えられるトルク指令等による加速・減速指令に基づき、パワー回路部２８を制御し、モータ６の出力をトルク制御により実施する。モータ６の回転角度は、回転角度センサ３６により検出され、ベクトル制御に用いられる。モータコントロール部２９における回転角度補正部３８は、ＥＣＵ２１からのトルク指令に応じて、回転角度センサ３６により検出される回転角度である電気角の角速度ω、および、この電気角の角速度の微分値ｄω／ｄｔを用いて、モータ６のローターの回転角度を補正する。
【００１４】
従来技術のように、検出されるモータの回転角度である電気角の角速度のみを用いて、モータの回転角度を補正する場合、モータの急加速時または急減速時において制御タイミングの遅れを補正する値の誤差が大きくなり、モータを精度よく制御できない。
この発明では、電気角の角速度ωだけでなく、この電気角の角速度の微分値ｄω／ｄｔを用いて、モータ６のローターの回転角度を補正することで、モータ６の急加速時または急減速時においても制御タイミングの遅れがなく、モータ６を精度よく制御することができる。なおモータ６が定回転で回転している場合、回転角度補正部３８は、電気角の角速度の微分値ｄω／ｄｔを加味することなくつまり電気角の角速度のみを用いて、モータ６の回転角度を精度よく制御し得る。
【００１５】
前記モータ６の電流を検出するモータ電流検出手段４３を設け、
前記モータコントロール部２９は、前記モータ電流検出手段４３で検出される電流および前記回転角度センサ３６で検出される前記モータ６の回転角度から、前記モータ６に流す３相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を２相電流（Ｉｄ，Ｉｑ）に変換する３相・２相変換部４２を有し、この３相・２相変換部４２における、３相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）から２相電流（Ｉｄ，Ｉｑ）への座標変換式を下記の座標変換式としても良い。
Ｉｄ＝√２×［Ｉｖ×ｓｉｎΘ−Ｉｕ×ｓｉｎ（Θ−２π／３）］
Ｉｑ＝√２×［Ｉｖ×ｃｏｓΘ−Ｉｕ×ｃｏｓ（Θ−２π／３）］
ここで、Θ＝Θ＿Ａ＝Θ＿Ｂ−ω×（ｔ＿Ｂ−ｔ＿Ａ）−１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｂ−ｔ＿Ａ）＾２
【００１６】
またこの発明において、以下の定義とする。
ｔ＿Ａ，ｔ＿Ｂ，ｔ＿Ｃ：ＣＰＵの演算時刻であり、予め計測して設定した時刻である。
ｔ＿Ａ：３相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の検出時刻である。
ｔ＿Ｂ：ローターの回転角度（電気角）を取得する時刻である。
ｔ＿Ｃ：３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）をモータへ印加する時刻である。
Θ＿Ａ：３相検出電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）時のローター位相（電気角）である。
Θ＿Ｂ：ローターの回転角度（電気角）を取得する時刻である。
Θ＿Ｃ：３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）をモータへ印加する時のローター位相（電気角）である。
【００１７】
この場合、３相・２相変換部４２は、前記座標変換式に基づいて、モータ６に流す３相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を２相電流（Ｉｄ，Ｉｑ）に変換する。前記座標変換式において、電気角の角速度の微分値ｄω／ｄｔを加味した項、つまり１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｂ−ｔ＿Ａ）＾２を入れることにより、モータ６の加速時、減速時にかかわらず、モータ６のローターの電気角の回転角度を精度よく補正することができる。
【００１８】
前記モータコントロール部２９は、前記モータ６を力行制御する力行制御手段３３ａと、前記モータ６を回生制御する回生制御手段３３ｂとを有し、前記回転角度補正部３８は、前記力行制御手段３３ａで前記モータ６を力行制御するとき、前記角速度の微分値ｄω／ｄｔの値を正とし、前記座標変換式における１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｂ−ｔ＿Ａ）＾２を、加速の原因で進行した角度成分とし、前記回生制御手段３３ｂで前記モータ６を回生制御するとき、前記角速度の微分値ｄω／ｄｔの値を負とし、前記座標変換式における１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｂ−ｔ＿Ａ）＾２を、減速の原因で遅延した角度成分としても良い。
【００１９】
前記モータコントロール部２９は、２相指令電圧（Ｖｄ，Ｖｑ）を３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）に変換する２相・３相変換部４４を有し、この２相・３相変換部４４における、２相指令電圧（Ｖｄ，Ｖｑ）から３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）への座標変換式を下記の座標変換式としても良い。
Ｖｕ＝√（２／３）×［Ｖｄ×ｃｏｓΘ−Ｖｑ×ｓｉｎΘ］
Ｖｖ＝√（２／３）×［Ｖｄ×ｃｏｓ（Θ−２π／３）−Ｖｑ×ｓｉｎ（Θ−２π／３）］
Ｖｗ＝−（Ｖｕ＋Ｖｖ）
ここで、Θ＝Θ＿Ｃ＝Θ＿Ｂ＋ω×（ｔ＿Ｃ−ｔ＿Ｂ）＋１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｃ−ｔ＿Ｂ）＾２
【００２０】
この場合、２相・３相変換部４４は、前記座標変換式に基づいて、２相指令電圧（Ｖｄ，Ｖｑ）を３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）に変換する。前記座標変換式において、電気角の角速度の微分値ｄω／ｄｔを加味した項、つまり１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｃ−ｔ＿Ｂ）＾２を入れることにより、モータ６の加速時、減速時にかかわらず、モータ６のローターの電気角の回転角度を精度よく補正することができる。
【００２１】
前記モータコントロール部２９は、前記モータ６を力行制御する力行制御手段３３ａと、前記モータ６を回生制御する回生制御手段３３ｂとを有し、前記回転角度補正部３８は、前記力行制御手段３３ａで前記モータ６を力行制御するとき、前記角速度の微分値ｄω／ｄｔの値を正とし、前記座標変換式における１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｃ−ｔ＿Ｂ）＾２を、加速の原因で進行した角度成分とし、前記回生制御手段３３ｂで前記モータ６を回生制御するとき、前記角速度の微分値ｄω／ｄｔの値を負とし、前記座標変換式における１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｃ−ｔ＿Ｂ）＾２を、減速の原因で遅延した角度成分としても良い。
【００２２】
前記モータ６は、車両の前輪３および後輪２のいずれか一方、または両方を駆動し、前記モータ６と車輪用軸受４と減速機７とを含むインホイールモータ駆動装置８を構成するものとしても良い。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の電気自動車の制御装置は、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵと、直流電力を走行用のモータの駆動に用いる交流電力に変換するインバータを含むパワー回路部、および前記ＥＣＵからのトルク指令に従って前記パワー回路部を制御するモータコントロール部を有するインバータ装置とを備え、前記モータの回転角度を検出する回転角度センサを設け、前記モータコントロール部は、前記モータのローターの回転角度を前記回転角度センサから得てベクトル制御を行う電気自動車の制御装置において、前記モータコントロール部に、前記回転角度センサにより検出される回転角度である電気角の角速度、および、この電気角の角速度の微分値を用いて、前記回転角度センサで検出され前記ベクトル制御に用いる前記モータのローターの回転角度を補正する回転角度補正部を設けたため、電気自動車の走行用のモータにおいて、このモータの急加速時または急減速時の制御タイミングの遅れがなく、同モータを精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。
【図２】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。
【図３】同電気自動車のＩＰＭモータの概念構成図である。
【図４】同電気自動車のモータコントロール部のトルク制御系のブロック図である。
【図５】同モータのローターが角度Ａ０から角度Ｂ０へ向かう場合の計算式を算出するイメージを表す図である。
【図６】同モータのローター回転角度（位相）の調整フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の第１の実施形態に係る電気自動車の制御装置を図１ないし図６と共に説明する。図１は、この実施形態に係る電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。同図１に示すように、この電気自動車は、車体１の左右の後輪となる車輪２が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪３が従動輪の操舵輪とされた４輪の自動車である。駆動輪および従動輪となる車輪２，３は、いずれもタイヤを有し、それぞれ車輪用軸受４，５を介して車体１に支持されている。
【００２６】
車輪用軸受４，５は、図１にてハブベアリングの略称「Ｈ／Ｂ」を付してある。駆動輪となる左右の車輪２，２は、それぞれ独立の走行用のモータ６，６により駆動される。モータ６の回転は、減速機７および車輪用軸受４を介して車輪２に伝達される。これらモータ６、減速機７、および車輪用軸受４は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ駆動装置８を構成しており、インホイールモータ駆動装置８は、一部または全体が車輪２内に配置される。減速機７は例えばサイクロイド減速機からなる。各車輪２，３には、電動式のブレーキ９，１０が設けられている。また左右の前輪となる操舵輪である車輪３，３は、転舵機構１１を介して転舵可能であり、操舵手段１２により操舵される。
【００２７】
図２は、同電気自動車のインバータ装置等の概念構成のブロック図である。
同図２に示すように、この電気自動車は、自動車全般の制御を行う電気制御ユニットであるＥＣＵ２１と、このＥＣＵ２１の指令に従って走行用のモータ６の制御を行うインバータ装置２２とを有する。ＥＣＵ２１は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。ＥＣＵ２１は、トルク配分手段２１ａと、力行・回生制御指令部２１ｂとを有する。
【００２８】
トルク配分手段２１ａは、アクセル操作手段１６の出力する加速指令と、ブレーキ操作手段１７の出力する減速指令と、操舵手段１２からの旋回指令とから、左右輪の走行用のモータ６，６に与える加速・減速指令をトルク指令値として生成し、インバータ装置２２へ出力する。トルク配分手段２１ａは、ブレーキ操作手段１７の出力する減速指令があったときに、モータ６を回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値と、前記電動式のブレーキ９，１０を動作させる制動トルク指令値とに配分する機能を持つ。回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値は、前記左右輪のモータ６，６に与える加速・減速指令をトルク指令値に反映させる。ブレーキ９，１０を動作させる制動トルク指令値は、ブレーキコントローラ２３へ出力する。
力行・回生制御指令部２１ｂは、加速（力行）・減速（回生）の切換えを行うための指令フラグを、後述するモータコントロール部２９のモータ力行・回生制御部３３に与える。
【００２９】
インバータ装置２２は、各モータ６に対して設けられたパワー回路部２８と、このパワー回路部２８を制御するモータコントロール部２９とを有する。パワー回路部２８は、バッテリ１９の直流電力をモータ６の力行および回生に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３１と、このインバータ３１を制御するＰＷＭドライバ３２とを有する。モータ６は、３相の同期モータ等からなる。このモータ６には、同モータのローターの電気角としての回転角度を検出する回転角度センサ３６が設けられている。インバータ３１は、複数の半導体スイッチング素子で構成され、ＰＷＭドライバ３２は、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。
【００３０】
モータコントロール部２９は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部としてモータ力行（駆動）・回生制御部３３を有している。このモータ力行・回生制御部３３は、上位制御手段であるＥＣＵ２１から与えられるトルク指令等による加速（力行）・減速（回生）指令に従い、電流指令に変換して、パワー回路部２８のＰＷＭドライバ３２に電流指令を与える手段である。加速（力行）・減速（回生）の切換は、ＥＣＵ２１の力行・回生制御指令部２１ｂからの指令フラグにより行う。モータ力行・回生制御部３３は、力行制御手段３３ａと、回生制御手段３３ｂとを有し、力行・回生制御指令部２１ｂからの指令フラグにより力行制御手段３３ａおよび回生制御手段３３ｂのいずれか一方が選択的に用いられる。
【００３１】
モータ力行・回生制御部３３は、前記指令フラグにより、インバータ内部に予め設定したトルクマップを用い、モータ６に指令電流値を生成する。このときモータ６に実際に流れる電流値を検出し、この電流値を指令電流と一致させるために、モータ６をＰＩ制御で制御する。
またモータコントロール部２９は、制御パラメータ調整部３４および回転角度（位相）補正部３８を備えている。制御パラメータ調整部３４は、モータ６を制御するときに用いるＰＩ制御ゲインを調整する。一方、回転角度（位相）補正部３８は、モータ６のローターの電気角としての回転角度を、回転角度センサ３６から得て、後述のように補正することで、ベクトル制御を精度よく実現し得る。
なお、ＥＣＵ２１、インバータ装置２２、ブレーキコントローラ２３、操舵手段１２と４者間の信号転走は、コントローラー・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）通信で行われている。
【００３２】
図３は、この電気自動車のＩＰＭモータの概念構成図である。
図３（ａ）に示すように、車輪を駆動するモータがＩＰＭモータつまり埋込磁石型同期モータの場合は、磁石軸であるｄ軸方向よりそれと直交するｑ軸方向の磁気抵抗が小さくなるため、突極構造となり、ｄ軸インダクタンスＬｄよりｑ軸インダクタンスＬｑが大きくなる。
この突極性により、磁石トルクＴｍ以外にリラクタンストルクＴｒが併用でき、高トルクおよび高効率とすることもできる。
磁石トルクＴｍ：回転子の永久磁石による磁界と巻線による回転子磁界と吸引反発して発生するトルクである。
リラクタンストルクＴｒ：巻線による回転磁界に回転子の突極部が吸引されて発生するトルクである。
【００３３】
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
【００３４】
図３（ｂ）に示すように、ＩＰＭモータに流す１次電流Ｉａを、トルク生成電流ｑ軸電流Ｉｑと、磁束生成電流ｄ軸電流Ｉｄとに分離し、それぞれ独立に制御できるベクトル制御手法が周知である。
Ｉｄ＝−Ｉａ×ｓｉｎβ
Ｉｑ＝Ｉａ×ｃｏｓβ
β：電流進角
【００３５】
図４は、この電気自動車のモータコントロール部のトルク制御系のブロック図である。図２も参照しつつ説明する。
モータコントロール部２９は、モータ駆動電流を制御する手段であって、電流指令部４０を含む。この電流指令部４０は、モータ６に印加する駆動電流を回転角度センサ３６で検出した検出値と、ＥＣＵ２１のトルク配分手段２１ａで生成した加速・減速指令によるトルク指令値とから、インバータ装置２２のインバータ内部に予め設定したトルクマップを用い、相応の指令電流を生成する。つまりＥＣＵ２１からの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。前記指令電流の方向は、ＥＣＵ２１の力行・回生制御指令部２１ｂから与えられる指令フラグにより切換えられる。
【００３６】
モータ力行・回生制御部３３は、モータ６のローター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に設けられたモータ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。つまり前記モータ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でそれぞれ発生したトルクは、前記減速機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特徴を持つ。
【００３７】
前記トルクマップに関しては、アクセル信号とモータ６の回転数とに応じて、最大トルク制御テーブルから、相応なトルク指令値を算出する。電流指令部４０は、算出された前記トルク指令値に基づき、モータ６の１次電流（Ｉａ）と電流進角（β）の指令値を生成する。電流指令部４０は、これら１次電流（Ｉａ）と電流進角（β）の値に基づき、ｄ軸電流（界磁成分）Ｏ＿Ｉｄと、ｑ軸電流Ｏ＿Ｉｑの二つの指令電流を生成する。
【００３８】
電流ＰＩ制御部４１は、電流指令部４０から出力されたｄ軸電流Ｏ＿Ｉｄ、ｑ軸電流Ｏ＿Ｉｑの値と、モータ電流および回転子角度から３相・２相変換部４２で計算された２相電流Ｉｄ，Ｉｑとから、ＰＩ制御による電圧値による制御量Ｖｄ，Ｖｑを算出する。３相・２相変換部４２では、モータ電流検出手段である電流センサ４３で検出されるモータ６のｕ相電流（Ｉｕ）とｗ相電流（Ｉｗ）の検出値から、次式Ｉｖ＝−（Ｉｕ＋Ｉｗ）で求められるｖ相電流（Ｉｖ）を算出し、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの３相電流からＩｄ，Ｉｑの２相電流に変換する。この変換に使われるモータ６の回転子角度は、回転角度センサ３６から取得する。検出された回転角度の（位相）値は、回転角度（位相）補正部３８により補正され、モータ６を精度よく制御し得る。
【００３９】
２相・３相変換部４４は、入力された２相の制御量Ｖｄ，Ｖｑと、回転角度（位相）補正部３８により補正された値とから、３相のＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。電力変換部４５は、ＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってインバータ３１をＰＷＭ制御し、モータ６を駆動する。
【００４０】
図５は、モータのローターが角度Ａ０（電気角）から角度Ｂ０（電気角）へ向かう場合の計算式を算出するイメージを表す図である。
角度Ａ０（電気角）：Θ＿Ａ０
角度Ｂ０（電気角）：Θ＿Ｂ０
ω：ローター電気角の角速度（ローターが角度Ａ０を始動する時刻での角速度）
ｔ＿Ａ０：ローターが角度Ａ０を始動する時刻
ｔ＿Ｂ０：ローターが角度Ｂ０に到着する時刻
【００４１】
角度Ａ０から角度Ｂ０へ向かう場合、回転状態１、２、３の三つの回転状態に分けることができる。
回転状態１：ローターが等速で回転する場合、角度Ｂ０の計算式は下記のようになる（図示実線）。
角度Ｂ０（電気角）：角度Ａ０（電気角）＋ω×（ｔ＿Ｂ０−ｔ＿Ａ０）
【００４２】
回転状態２：ローターが加速して回転する場合（図示虚線）
角度Ｂ０（電気角）：角度Ａ０（電気角）＋ω×（ｔ＿Ｂ０−ｔ＿Ａ０）＋１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｂ０−ｔ＿Ａ０）＾２
しかしｄω／ｄｔの値は正であるため、＋１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｂ０−ｔ＿Ａ０）＾２は加速の原因で進行した角度成分となる。
【００４３】
回転状態３：ローターが減速して回転する場合（図示点線）
角度Ｂ０（電気角）：前記回転状態２の式と同様
しかしｄω／ｄｔの値は負であるため、＋１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｂ０−ｔ＿Ａ０）＾２は減速の原因で遅延した角度成分となる。
【００４４】
図６は、モータのローター回転角度（位相）の調整フローチャートである。本フローチャートは、一定時間間隔でＣＰＵの割込み関数により実行される。本処理開始後、アクセル信号を取込み、電流指令値を生成する（ステップＳ１）。次に、モータの３相電流の検出処理を行い、このときのローター位相：Θ＿Ａ、処理時刻：ｔ＿Ａとする（ステップＳ２）。次に、ローター回転角度（位相）の検出を行う（ステップＳ３）。ここで、ローター位相：Θ＿Ｂ、処理時刻：ｔ＿Ｂとする。
【００４５】
次に、ステップＳ４に移行し、３相検出電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）から２相電流（Ｉｄ，Ｉｑ）への座標変換を行う。この場合の３相検出電流から２相電流への座標変換式は、下記の座標変換式になる。
Ｉｄ＝√２×［Ｉｖ×ｓｉｎΘ−Ｉｕ×ｓｉｎ（Θ−２π／３）］
Ｉｑ＝√２×［Ｉｖ×ｃｏｓΘ−Ｉｕ×ｃｏｓ（Θ−２π／３）］
ただし、Ｉｗ＝−（Ｉｕ＋Ｉｖ）で換算。
前記Θは、前記回転角度位相補正部３８（図２）にて、次の位相補正式１により算出される。
【００４６】
位相補正式１：
Θ＝Θ＿Ａ＝Θ＿Ｂ−ω×（ｔ＿Ｂ−ｔ＿Ａ）−１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｂ−ｔ＿Ａ）＾２
力行制御を行う場合：ｄω／ｄｔの値は正である。
回生制御を行う場合：ｄω／ｄｔの値は負である。
（ωとｄω／ｄｔは他の割込み関数で演算される。）
【００４７】
次に、電流ＰＩ制御部４１（図４）にて、２相電流制御のＰＩ演算を行い、２相指令電圧（Ｖｄ，Ｖｑ）を生成する（ステップＳ５）。次に、２相指令電圧（Ｖｄ，Ｖｑ）から３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）への座標変換を行う（ステップＳ６）。この場合の２相指令電圧から３相指令電圧への座標変換式は、下記の座標変換式になる。
Ｖｕ＝√（２／３）×［Ｖｄ×ｃｏｓΘ−Ｖｑ×ｓｉｎΘ］
Ｖｖ＝√（２／３）×［Ｖｄ×ｃｏｓ（Θ−２π／３）−Ｖｑ×ｓｉｎ（Θ−２π／３）］
Ｖｗ＝−（Ｖｕ＋Ｖｖ）
（Ｖｄ：ｄ軸電圧、Ｖｑ：ｑ軸電圧）
前記Θは、前記回転角度位相補正部３８（図２）にて、次の位相補正式２により算出される。
【００４８】
位相補正式２：
Θ＝Θ＿Ｃ＝Θ＿Ｂ＋ω×（ｔ＿Ｃ−ｔ＿Ｂ）＋１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｃ−ｔ＿Ｂ）＾２
力行制御を行う場合：ｄω／ｄｔの値は正である。
回生制御を行う場合：ｄω／ｄｔの値は負である。
次に、ステップＳ７に移行し、３相指令電圧をモータへ印加する。このときローター位相：Θ＿Ｃ、処理時刻：ｔ＿Ｃとする。その後本処理を終了する。
【００４９】
作用効果について説明する。
モータコントロール部２９は、ＥＣＵ２１から与えられるトルク指令等による加速・減速指令に基づき、パワー回路部２８を制御し、モータ６の出力をトルク制御する。モータ６の回転角度は、回転角度センサ３６により検出され、ベクトル制御に用いられる。モータコントロール部２９における回転角度補正部３８は、ＥＣＵ２１からのトルク指令に応じて、回転角度センサ３６により検出される回転角度である電気角の角速度ω、および、この電気角の微分値ｄω／ｄｔを用いて、モータ６のローターの回転角度を補正する。
【００５０】
従来技術のように、検出されるモータの回転角度である電気角の角速度のみを用いて、モータの回転角度を補正する場合、モータの急加速時または急減速時において制御タイミングの遅れを補正する値の誤差が大きくなり、モータを精度よく制御できない。
この実施形態では、電気角の角速度ωだけでなく、この電気角の角速度の微分値ｄω／ｄｔを用いて、モータ６の回転角度を補正することで、モータ６の急加速時または急減速時においても制御タイミングの遅れがなく、モータ６を精度よく制御することができる。なおモータ６が定回転で回転している場合、回転角度補正部３８は、電気角の角速度の微分値ｄω／ｄｔを加味することなくつまり電気角の角速度ωのみを用いて、モータ６の回転角度を精度よく制御し得る。
【００５１】
３相・２相変換部４２は、座標変換式に基づいて、モータ６に流す３相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を２相電流（Ｉｄ，Ｉｑ）に変換する。前記座標変換式において、電気角の角速度の微分値ｄω／ｄｔを加味した項、つまり１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｂ−ｔ＿Ａ）＾２を入れることにより、モータ６の加速時、減速時にかかわらず、モータ６のローターの電気角の回転角度を精度よく補正することができる。
【００５２】
２相・３相変換部４４においても、座標変換式に基づいて、２相指令電圧（Ｖｄ，Ｖｑ）を３相指令電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）に変換する。前記座標変換式において、電気角の角速度の微分値ｄω／ｄｔを加味した項、つまり１／２×ｄω／ｄｔ×（ｔ＿Ｃ−ｔ＿Ｂ）＾２を入れることにより、モータ６の加速時、減速時にかかわらず、モータ６のローターの電気角の回転角度を精度よく補正することができる。
【００５３】
この発明は、車輪を個別のモータで駆動する形式として、インホイールモータ形式に限らず、オンボート形式等の車輪外のモータで駆動される電気自動車にも適用することができる。さらに、４輪とも個別のモータで駆動される電気自動車や、１台のモータで複数の車輪を走行駆動する電気自動車にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
２…車輪
４…車輪用軸受
６…モータ
７…減速機
８…インホイールモータ駆動装置
２１…ＥＣＵ
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
３３ａ…力行制御手段
３３ｂ…回生制御手段
３６…回転角度センサ
３８…回転角度補正部
４２…３相・２相変換部
４４…２相・３相変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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