(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより駆動する回転媒体の回転角を検出するためのレゾルバと、
１対の線が３組で構成される６本の線を介して前記レゾルバと接続可能な構成であって、前記レゾルバの検出結果が示された電位差を導出するための前記１対の線のうち一方である３線が前記レゾルバに接続され且つ他方である３線が前記レゾルバに接続されずにグラウンドに接続され、前記レゾルバから前記一方の３線を介して入力された信号から、前記回転角に変換する変換部と、
前記６本の線のうち前記一方の３線で前記レゾルバと前記変換部とを接続し且つ前記他方の３線で前記変換部と前記グラウンドとを接続したことで生じた歪みを補正する補正情報に基づく補正を、前記変換部により変換された前記回転角に対して行う補正部と、
前記補正部により補正された前記回転角に基づいて、前記回転媒体の角速度を算出する角速度演算部と、
前記補正部により補正された前記回転角と、前記角速度演算部により算出された前記角速度と、に基づいて、制御装置の前記モータの制御に基づく遅れに相当する遅れ角を算出する遅れ演算部と、
前記遅れ角に基づいて、前記モータを制御する制御部と、
を備え、
前記遅れ演算部は、前記補正部により補正された前記回転角と、前記角速度と、に基づいて、前記制御装置に基づく前記モータのｄ軸成分の遅れに相当するｄ軸遅れ角と、前記制御装置に基づく前記モータのｑ軸成分の遅れに相当するｑ軸遅れ角と、を算出する、
制御装置。
【請求項２】
前記遅れ演算部により算出された前記ｄ軸遅れ角と、前記ｑ軸遅れ角と、に基づいて、前記モータに出力された３相の電流値から、前記制御部による前記モータの制御にフィードバックするためのｄ軸及びｑ軸のフィードバック電流値に変換し、当該ｄ軸及びｑ軸のフィードバック電流値を前記制御部に出力する第２の変換部を、
さらに備える請求項１に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータを用いて車両の傾きを制御する技術が知られている。その際に、モータにより駆動する回転軸の回転角を回転角センサ（レゾルバ）が検出し、当該検出結果をフィードバックしてモータを制御する技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３６９１３号公報
【特許文献２】特開２００５−１９９７３５号公報
【特許文献３】特開２０１２−２３１６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術においては、回転角センサ（レゾルバ）の検出結果を、Ｒ／Ｄ変換器が回転角に変換するために、回転角センサ（レゾルバ）とＲ／Ｄ変換器との間を多くの線で接続する必要があるが、製造する際に負担が大きい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の制御装置は、一例として、モータにより駆動する回転媒体の回転角を検出するためのレゾルバと、１対の線が３組で構成される６本の線を介して前記レゾルバと接続可能な構成であって、前記レゾルバの検出結果が示された電位差を導出するための前記１対の線のうち一方である３線が前記レゾルバに接続され且つ他方である３線が前記レゾルバに接続されずにグラウンドに接続され、前記レゾルバから前記一方の３線を介して入力された信号から、前記回転角に変換する変換部と、前記６本の線のうち前記一方の３線で前記レゾルバと前記変換部とを接続し且つ前記他方の３線で前記変換部と前記グラウンドとを接続したことで生じた歪みを補正する補正情報に基づく補正を、前記変換部により変換された前記回転角に対して行う補正部と、前記補正部により補正された前記回転角に基づいて、前記回転媒体の角速度を算出する角速度演算部と、前記補正部により補正された前記回転角と、前記角速度演算部により算出された前記角速度と、に基づいて、制御装置の前記モータの制御に基づく遅れに相当する遅れ角を算出する遅れ演算部と、前記遅れ角に基づいて、前記モータを制御する制御部と、を備え、前記遅れ演算部は、前記補正部により補正された前記回転角と、前記角速度と、に基づいて、前記制御装置に基づく前記モータのｄ軸成分の遅れに相当するｄ軸遅れ角と、前記制御装置に基づく前記モータのｑ軸成分の遅れに相当するｑ軸遅れ角と、を算出する。よって、本実施形態によれば、一例としては、回転角検出部と変換部との間で接続する線を低減することで製造負担を軽減すると共に、接続状況に応じた補正を行うことによる従来と同様の性能を実現できる。
【０００８】
また、上記制御装置では、一例として、遅れ演算部により算出されたｄ軸遅れ角と、ｑ軸遅れ角と、に基づいて、モータに出力された３相の電流値から、制御部によるモータの制御にフィードバックするためのｄ軸及びｑ軸のフィードバック電流値に変換し、当該ｄ軸及びｑ軸のフィードバック電流値を制御部に出力する第２の変換部を、さらに備える。よって、一例としては、ｑ軸のフィードバック電流値とｄ軸のフィードバック電流値とに基づいた制御が実現できるので、制御対象としてＳＰＭモータ及びＩＰＭモータのどちらにも対応可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態の一人乗り用の３輪の電気自動車の正面図を示した図である。
【図２】図２は、実施形態の一人乗り用の３輪の電気自動車の側面図を示した図である。
【図３】図３は、実施形態の３輪の電気自動車（車両）の内部構造の例を示した模式図である。
【図４】図４は、実施形態の３輪の電気自動車（車両）が傾斜面上に存在する場合を例示した図である。
【図５】図５は、実施形態の３輪の電気自動車（車両）の左右方向（Ｙ軸方向）の傾きを制御する構成例を示した図である。
【図６】図６は、実施形態の駆動系ＥＣＵの構成例を示したブロック図である。
【図７】図７は、実施形態のＲ／Ｄ変換器の構成例を示した図である。
【図８】図８は、回転軸の回転角と、Ｒ／Ｄ変換器から出力された回転角θsenと、の違いを例示した図である。
【図９】図９は、実施形態の電気角非線形補正部の構成例を示した図である。
【図１０】図１０は、実施形態の６線式―４線式差分補正マップの例を示した図である。
【図１１】図１１は、実施形態の遅れ補償演算部の構成例を示した図である。
【図１２】図１２は、実施形態の駆動系ＥＣＵにおける、電流ＰＩ制御部にフィードバック電流値を出力するまでの処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に示す実施形態では、モータが搭載された車両として３輪の電気自動車を用いて説明するが、モータが搭載される車両を３輪の電気自動車に制限するものではない。
【００１２】
図１は、実施形態の一人乗り用の３輪の電気自動車の正面図を示した図であり、図２は、本実施形態の一人乗り用の３輪の電気自動車（以下、車両１０と称す）の側面図を示した図である。
【００１３】
車両１０は、車体１１と、支持部２１により支持される右前輪２０と、支持部２４により支持される左前輪２３と、支持部２７により支持される後輪２６と、を有している。
【００１４】
車体１１は、支持部２１、２４、２７により支持される。また、車体１１は、乗員Ｍ１が着座するためのシートが設けられている。シートに着座した乗員Ｍ１は、アームレスト１２に設けられた操作装置１３を用いて車両１０を操作する。
【００１５】
操作装置１３は、例えば、操作ボタンや操縦レバー、車両１０の状態を乗員Ｍ１に通知するための表示デバイスから構成されている。操作装置１３が操作されることで、車両１０は、スタートアップ（電源投入）、シャットダウン（電源切断）や、走行・停止その他の動作を行う。
【００１６】
図３は、車両１０の内部構造の例を示した模式図である。図３に示されるように、車体１１の内部には、ギアボックス３１と、ロッド２２、２５、３２と、車両制御装置４０と、が収納されている。そして、ギアボックス３１及び車両制御装置４０は、車体１１の内部に固定されている。
【００１７】
ギアボックス３１は、車両制御装置４０から回転軸４１を介して伝達されたトルクに応じて、Ｘ軸に平行な軸回りにロッド３２を回転させる。ロッド３２は、ロッド２２、２５を回転可能に接続されている。また、ロッド２２は、支持部２１に固定されている。ロッド２５は、支持部２４に固定されている。ロッド２２、２５は、その軸が基準線Ｄｖと平行になるように、移動が規制されている。基準線Ｄｖは、車体１１の上下方向を示す線とする。右前輪２０及び左前輪２３の車体１１に対する高さは、回転軸４１の回転軸に応じて変化する。
【００１８】
車両制御装置４０は、車両１０の姿勢を制御する。本実施形態の車両制御装置４０は、Ｙ−Ｚ平面において、重力に基づいて車両１０に生じる加速度ベクトルＡｖと当該車両１０の上下方向の基準線Ｄｖとのなす傾斜角θｙが‘０’度になるように、回転軸４１を回転させる。  
【００１９】
図４は、車両１０が傾斜面上に存在する場合を例示した図である。図４に示されるように、車両１０が傾斜面上に存在する場合、車両制御装置４０が、傾斜角θｙが‘０’になるように、換言すれば車両１０の上下方向が重力方向と一致するように、回転軸４１を回転させることで、傾斜面によらず、車両１０の姿勢を安定させることができる。
【００２０】
図３に戻り、車両１０の姿勢を安定させるための構成について説明する。車両制御装置４０は、モータ４２と、規制ユニット４３と、モータ電気角センサ４４と、加速度センサ４５と、ジャイロセンサ４６と、回転軸角度センサ４７と、統合ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）５０と、駆動系ＥＣＵ５１と、ギア５０１と、を備える。
【００２１】
モータ４２は、例えば三相ブラシレスモータとする。モータ４２は、駆動系ＥＣＵ５１から供給される電力に従って駆動する。
【００２２】
そして、モータ４２は、ギア５０１を介して、回転軸４１と接続されている。そして、モータ４２から出力されるトルクがギア５０１を介して、回転軸４１に伝達されることで、回転軸４１が回転する。
【００２３】
モータ４２は、回転軸４１からギアボックス３１、ロッド２２、２５、３２、支持部２１、２４を介して接続されている右前輪２０及び左前輪２３の上下方向の位置を制御可能とする。つまり、モータ４２は、車両１０に設けられた複数の車輪（右前輪２０及び左前輪２３）を支持する支持機構（ロッド２２、２５、３２）を制御して、車両１０の傾きを調整可能とする。このように、モータ４２は、車両１０の傾きを制御可能とする。これにより、モータ４２は、車両１０の転倒を防止するための一部構成として機能する。
【００２４】
モータ電気角センサ４４は、モータ４２に取り付けられているセンサであって、モータ４２により駆動する回転軸４１（回転媒体）の回転角を検出するための構成とする。本実施形態では、モータ電気角センサ４４としてレゾルバを用いる。モータ電気角センサ４４は、励磁コイルと、互いに直交する２つの検出コイルとで構成され、励磁コイルに振幅/周波数が一定の正弦波信号が入力された場合に、２つの検出コイルから（ｓｉｎθとｃｏｓθに対応する）２つのレゾルバの出力信号が出力される。
【００２５】
レゾルバの出力信号は、モータ４２について、０〜３６０度の範囲で計測可能な信号とする。そして、モータ４２の回転角と、回転軸４１の回転角と、の間に比例関係が存在する。このため、本実施形態のレゾルバの出力信号で示される（モータ４２）回転角の変化量から、回転軸４１の回転角の変化量を、精度良く検出できる。
【００２６】
加速度センサ４５は、例えば静電容量型の３軸加速度センサであって、重力加速度や車両１０の加減速等によって生じる加速度を検出する。例えば、車両１０が停止している場合に、加速度センサ４５は、基準線Ｄｖに対する重力加速度の方向を検出する。そして、加速度センサ４５は、検出の結果を示す加速度信号を、統合ＥＣＵ５０に送信する。
【００２７】
ジャイロセンサ４６は、例えば、振動式のジャイロスコープとする。ジャイロセンサ４６は、車両１０の角速度を検出し、当該検出の結果を示す角速度信号を、統合ＥＣＵ５０に送信する。
【００２８】
回転軸角度センサ４７は、回転軸４１の回転角を計測するためのセンサとする。本実施形態の回転軸角度センサ４７が計測する回転軸４１の回転角は、加速度ベクトルＡｖと当該車両１０の上下方向の基準線Ｄｖとのなす傾斜角θｙと一致する。つまり、回転軸４１の回転角が‘０’度の場合に、水平な平面上に設けられた車両１０の重心の位置が車両１０の中心にくる。また、本実施形態では、回転軸角度センサ４７により計測された回転角を、絶対回転角と称す。
【００２９】
しかしながら、回転軸角度センサ４７が検出する回転角の変化量より、モータ電気角センサ４４に基づく回転軸４１の回転角の変化量の方が高い精度となる。そこで、本実施形態では、回転軸角度センサ４７により起動時に絶対回転角を検出した後、それ以降の回転角の変化量についてはモータ電気角センサ４４からの信号を利用する。
【００３０】
本実施形態の統合ＥＣＵ５０、及び駆動系ＥＣＵ５１は、（図示しない）プロセッサ、不揮発性メモリ、及びＲＡＭ等を備えた構成とし、不揮発性メモリに記憶されたプログラムを実行する。
【００３１】
統合ＥＣＵ５０は、車両１０全体を制御する構成とする。本実施形態にかかる統合ＥＣＵ５０は、加速度センサ４５からの加速度信号、及びジャイロセンサ４６からの角速度信号に基づいて、モータ４２を駆動させる指令を駆動系ＥＣＵ５１に行う。
【００３２】
駆動系ＥＣＵ５１は、統合ＥＣＵ５０からの指令、回転軸角度センサ４７による絶対回転角、及びモータ電気角センサ４４による回転角に基づいて、モータ４２の駆動を制御する。
【００３３】
規制ユニット４３は、駆動系ＥＣＵ５１から送信される信号に従って、回転軸４１を規制する。規制ユニット４３は、所定の規制信号を受信した場合に、回転軸４１と一体となって回転するギアに部材を係合させることで、回転軸４１の回転を抑止させる。また、規制ユニット４３は、回転軸を抑止させた後、所定の解除信号を受信した場合に、部材をギアから離間させることで、回転軸４１の回転の抑止を解除する。なお、回転軸４１の回転を抑止する手法は、ギアに部材を係合させる手法に制限するものではなく、様々な手法を適用して良い。例えば、規制ユニット４３は、いわゆるシフトロック装置やギアロック装置と同様の機構を有しても良い。
【００３４】
図５は、本実施形態の車両の左右方向（Ｙ軸方向）の傾きを制御する構成例を示した図である。図５に示される統合ＥＣＵ５０、及び駆動系ＥＣＵ５１は、ＩＧ信号（イグニッション信号）に従って、起動制御が行われる。
【００３５】
統合ＥＣＵ５０、及び駆動系ＥＣＵ５１の間は、第１ｃａｎ（Controller  Area  Network）、及び第２ｃａｎで接続されている。第１ｃａｎ、及び第２ｃａｎは、耐ノイズ性を考慮されて設計された、相互接続された機器間で情報を送受信するためのネットワークとする。
【００３６】
これにより、統合ＥＣＵ５０は、駆動系ＥＣＵ５１に対してデータの送受信と指令とを行うことができる。
【００３７】
そして、統合ＥＣＵ５０は、ジャイロセンサ４６及び加速度センサ４５からの信号や、操作装置１３からの操作情報に基づいて、駆動系ＥＣＵ５１に対して、車両１０の姿勢を安定させるための指令を行う。
【００３８】
指令としては、例えばリーントルク指令がある。リーントルク指令は、車両１０のリーン（左右方向）のトルク制御に必要なトルク値でモータ４２を駆動させるように、駆動系ＥＣＵ５１に出力する指令とする。
【００３９】
具体的には、統合ＥＣＵ５０は、ジャイロセンサ４６や加速度センサ４５から送信される信号等に応じて、モータ４２のトルクと負荷トルクとが平衡するようにリーンのトルク制御を行うための、モータ４２のトルク値を算出し、当該トルク値になるようリーントルク指令として、駆動系ＥＣＵ５１に出力する。リーントルク指令は、路面に対する即応性が高いため、悪路走行や、段差の乗り上げ等に用いられ、車両１０の姿勢の制御の際に、乗員の乗り心地を向上させる。
【００４０】
駆動系ＥＣＵ５１は、リーントルク指令に従ってモータ制御を行う。なお、本実施形態は、トルク値に基づいた制御を行う例について説明するが、トルク値に基づいた制御に制限するものではなく、例えば、回転軸４１の目標回転角になるような指令に従ったモータ制御を行っても良い。
【００４１】
駆動系ＥＣＵ５１は、回転軸角度センサ４７により計測された絶対回転角と、モータ電気角センサ４４により検出された回転角と、により、回転軸４１の詳細な回転角を算出し、当該回転角に基づいて、モータ４２の制御を行う。
【００４２】
そして、モータ４２による駆動トルクは、ギア５０１を介して、回転軸４１に伝達される。次に、駆動系ＥＣＵ５１について説明する。
【００４３】
図６は、駆動系ＥＣＵ５１の構成例を示したブロック図である。図６に示されるように、駆動系ＥＣＵ５１は、（図示しない）プロセッサで、不揮発性メモリに格納されているプログラムを実行することで、電力管理制御部６０１と、電流ベクトル演算部６０２と、電流ＰＩ制御部６０３と、２相―３相変換部６０４と、ＰＷＭ制御部６０５と、３相Ｈブリッジ６０６と、Ｒ／Ｄ（レゾルバ／デジタル）変換部６０７と、電気角非線形補正部６０８と、ω演算部６０９と、遅れ補償演算部６１０と、３相―２相変換部６１１と、を実現する。
【００４４】
電力管理制御部６０１は、入力されたリーントルク指令に対して、過剰な電力を供給しないように予め設定された、トルク指令上限値及び下限値の範囲内に収まるように調整し、調整されたトルク指令値を電流ベクトル演算部６０２に出力する。
【００４５】
電流ベクトル演算部６０２は、電力管理制御部６０１により調整された後のトルク指令値から、モータ４２を駆動させるためのｄ軸電流指令値ｉｄと、ｑ軸電流指令値ｉｑと、を算出する。
【００４６】
電流ＰＩ制御部６０３は、電流ベクトル演算部６０２から出力されたｄ軸電流指令値ｉｄと、ｑ軸電流指令値ｉｑと共に、３相―２相変換部６１１から出力されたフィードバック電流値ｉｄａ、ｉｑａを用いて制御を行う。そこで、フィードバック電流値ｉｄａ、ｉｑａを算出するために必要な複数の構成について説明する。
【００４７】
Ｒ／Ｄ（レゾルバ／デジタル）変換器６０７は、モータ電気角センサ４４から入力されたレゾルバの出力信号を、モータ４２の電気角を表すデジタル信号θsenに変換して出力する。図７は、Ｒ／Ｄ変換器６０７の構成例を示した図である。本実施形態のＲ／Ｄ変換器６０７は、ツインＰＬＬ（Phase  Locked  Loop）を用いた例について説明する。
【００４８】
従来、レゾルバ（モータ電気角センサ）と、Ｒ／Ｄ変換器と、の間は、（レゾルバの）励起コイルと接続するための２線と、（レゾルバの）２つの検出コイルと接続するための４線と、による合計６線で接続されていた。  そして、Ｒ／Ｄ変換器が、１対の線（２線）を用いて、レゾルバに励磁信号を出力し、レゾルバの検出コイルに接続された２対の線（４線）から、２つの入力電圧の電位差を表す信号を受け取っていた。Ｒ／Ｄ変換器が、受け取った２つの電位差を表す信号から、電気角を表すデジタル信号に変換し、当該デジタル信号を出力していた。しかしながら、レゾルバとＲ／Ｄ変換器との間を６線で接続すると、構成が煩雑になる上に、作業負担が増大し、コストが増大する。
【００４９】
そこで本実施形態のＲ／Ｄ変換部６０７は、モータ電気角センサ４４の検出コイルの検出結果である電位差を導出するための１対の線（２線）のうち、一方の線をモータ電気角センサ４４の検出コイルに接続され且つ他方がモータ電気角センサ４４に接続されないようにグラウンドに接続する構成とした。
【００５０】
さらに、Ｒ／Ｄ変換部６０７は、モータ電気角センサ４４の励磁コイルに励磁信号を出力するための１対の線（２線）のうち、一方の線をモータ電気角センサ４４の励磁コイルに接続され且つ他方がモータ電気角センサ４４に接続されないようにグラウンドに接続する構成とした。
【００５１】
換言すると、Ｒ／Ｄ変換器６０７は、６線のうち３線（１対の線のうち一方）を、１線にまとめてグラウンドに接続し、残り３線（１対のうち他方）をモータ電気角センサ４４と接続した。つまり、本実施形態のＲ／Ｄ変換器６０７は、グランドに接続する１線と、レゾルバ（モータ電気角センサ４４）に接続する３線と、で構成された４線式を用いた例となる。本実施形態は、図７に示されるように、線Ｓ４と、線Ｓ３と、線Ｒ２と、をグラウンドに接続する。
【００５２】
励磁信号生成部７０９は、励磁信号を生成する。オペアンプ７１０は、励磁信号生成部７０９により生成された励磁信号を増幅して、線Ｒ１、Ｒ２から出力する。
【００５３】
第１の差動アンプ７０１は、線Ｓ２及び線Ｓ４との間の電位差を表すレゾルバの出力信号（例えば、ｓｉｎθ（ｔ）・ｓｉｎωt）を入力する。なお、抵抗７０３、７０４は、負帰還するための構成とする。なお、θ（ｔ）はモータ電気角センサ４４により検出可能な回転角、ωはモータ電気角センサ４４により検出可能な角速度とする。
【００５４】
第２の差動アンプ７０２は、線Ｓ１及び線Ｓ３との間の電位差を表すレゾルバの出力信号（例えば、ｃｏｓθ（ｔ）・ｓｉｎωt）を入力する。なお、抵抗７０５、７０６は、負帰還するための構成とする。なお、θ（ｔ）はモータ電気角センサ４４により検出可能な回転角、ωはモータ電気角センサ４４により検出可能な角速度とする。
【００５５】
そして、アナログ信号処理部７０７と、第１のフィルタ７１１と、第１のＶＣＯ７１２と、第１のカウンタ７１３と、第１のＰＳＧ７１４と、で第１の位相同期回路（ＰＬＬ）７５１を実現する。なお、第１のフィルタ７１１は、ローパスフィルタとする。
【００５６】
同様に、アナログ信号処理部７０７と、第２のフィルタ７２１と、第２のＶＣＯ７２２と、第２のカウンタ７２３と、第２のＰＳＧ７２４と、で第２の位相同期回路（ＰＬＬ）７５２を実現する。第２のフィルタ７２１は、ローパスフィルタとする。
【００５７】
第１の位相同期回路（ＰＬＬ）７５１、及び第２の位相同期回路（ＰＬＬ）７５２は、閉ループ構成による負帰還制御系の一種となり、下記の式（１）で示される制御偏差εを、常に‘０’にすべく機能する。なお、制御偏差εは、アナログ信号処理部７０７により抽出される。
【００５８】
ε＝ｓｉｎ（θ（ｔ）−φ（ｔ））・ωｔ…（１）
【００５９】
ここで制御偏差εを‘０’とすると、θ（ｔ）−φ（ｔ）＝０となり、レゾルバのアナログ角度の一致する位相角を持つＰＬＬ出力を実現できる。第１の位相同期回路（ＰＬＬ）７５１は、第１のカウンタ７１３から遅れ位相角（ωｔ＋φ（ｔ））をレゾルバのアナログ角度と一致するように出力する。第２の位相同期回路（ＰＬＬ）７５２は、第２のカウンタ７２３から進み位相角（ωｔ−φ（ｔ））をレゾルバのアナログ角度と一致するように出力する。そして、デジタル信号処理部７０８が、２つの位相同期回路７５１、７５２の出力結果から、相対位相角φ（ｔ）を求めることで、モータ電気角センサ４４により検出された回転角θsen（＝φ（ｔ））を出力する。
【００６０】
このように本実施形態は、ツインＰＬＬ方式のＲ／Ｄ変換を用いた例について説明したが、Ｒ／Ｄ変換手法としては上述した手法に制限するものではない。
【００６１】
図６に戻り、電気角非線形補正部６０８は、Ｒ／Ｄ（レゾルバ・デジタル）変換器６０７から変換された回転角θsenに対して、モータ電気角センサ４４とＲ／Ｄ（レゾルバ・デジタル）変換器６０７との接続状況に基づく補正処理を行う。従来、モータ電気角センサとＲ／Ｄ（レゾルバ・デジタル）変換器と、の間を６線で接続していた。これに対して、本実施形態では、モータ電気角センサ４４とＲ／Ｄ変換器との間を３線で接続し、他のグラウンドに（換言すれば４線式で）接続することとした。これにより、Ｒ／Ｄ変換部６０７から出力に歪みが生じる。そこで、本実施形態では、電気角非線形補正部６０８が、モータ電気角センサ４４とＲ／Ｄ変換器６０７との間を３線で接続した状況に基づく歪みを補正する。
【００６２】
さらに、従来、出力されたパラメータに関する補正を、遅れ補償演算部でまとめて行っていたが、本実施形態では、回転角θsenについて事前に補正する必要があるため、電気角非線形補正部６０８で行うこととした。つまり、本実施形態では、電気角非線形補正部６０８と、遅れ補償演算部６１０と、の２つの構成とした上で、Ｒ／Ｄ変換に関連する補正を行った後に、その他の補正を行うこととした。
【００６３】
また、６線式から４線式に変更したことにより、ノイズが生じやすくなる。そこで本実施形態のＲ／Ｄ変換器６０７では、第１のフィルタ７１１と第２のフィルタ７２１とのフィルタ強度を従来用いていたものより強くする。本実施形態では、例えば、第１のフィルタ７１１と第２のフィルタ７２１のフィルタ強度を、モータ４２の最高回転数を検出可能な程度を目安として設定している。
【００６４】
図８は、実際の回転角と、Ｒ／Ｄ変換器６０７から出力された回転角θsenと、の違いを例示した図である。図８に示される例では、横軸がモータ電気角センサ４４により検出された回転角θであり、縦軸がＲ／Ｄ変換器６０７から出力された回転角θsenとする。そして、本実施形態では、線８０１で例示されるような遷移が行われる。このように、本実施形態のＲ／Ｄ変換器６０７が出力する回転角θsenは、モータ電気角センサ４４により検出された回転角θと比較すると歪んでいる。そこで、本実施形態の電気角非線形補正部６０８が、線８０１として出力される回転角θsenを、線８０２になるように補正を行うこととした。
【００６５】
図９は、本実施形態の電気角非線形補正部６０８の構成例を示した図である。図９に示されるように、電気角非線形補正部６０８は、遅れ補正部９０１と、第１の演算部９０２と、差分補正部９０３と、第２の演算部９０４と、で構成されている。
【００６６】
遅れ補正部９０１は、回転角θsenを補正するための遅延量を算出する。本実施形態の遅れ補正部９０１は、遅延量Ｋｒ・ω・Δｔから算出する。Δｔは、演算周期とする。角速度ωは、ω演算部６０９から入力される。なお、ゲインＫｒは、実施の態様に応じて定められる定数とする。
【００６７】
第１の演算部９０２は、回転角θsenから、遅延量Ｋｒ・ω・Δｔを減算する。
【００６８】
差分補正部９０３は、６線式―４線式差分補正マップ９１１と、第１の演算部９０２による演算結果と、から回転角θsenを補正するための補償量を算出する。図１０は、６線式―４線式差分補正マップの例を示した図である。図１０に示される６線式―４線式差分補正マップは、横軸が回転角であり、縦軸が補償量とする。そして、図１０に示されるように、６線式―４線式差分補正マップは、回転数θsenを補正するためにｓｉｎ波を用いる例とする。６線式―４線式差分補正マップにｓｉｎ波を用いることで、図８で示した線８０１の歪みを補正するように作成されていることを確認できる。なお、図８で例示したｓｉｎ波の振幅は実施の態様に応じて設定されるものとする。そして、差分補正部９０３により算出された補償量は、第２の演算部９０４に出力される。
【００６９】
第２の演算部９０４は、回転角θsenから、差分補正部９０３から出力された補償量を減算し、補正済みの回転角θ’を算出する。
【００７０】
電気角非線形補正部６０８は、上述した構成により補正済みの回転角θ’を出力できる。
【００７１】
ω演算部６０９は、入力される回転角θ’に基づいて、角速度ωを算出する。本実施形態では、ω演算部６０９は、ω＝ｄθ’／ｄｔに基づいて算出する。本実施形態では、１ｍｓ毎に角速度ωを算出する。
【００７２】
本実施形態の遅れ補償演算部６１０は、遅れ補償の主要因の一つであるモータ４２の遅れ補償についてｄ軸とｑ軸とを独立して処理する。そこで、遅れ補償演算部６１０は、補正された回転角θ’と、角速度ωと、に基づいて、ｄ軸及びｑ軸の各々について回転角の遅れ補償を行い、駆動系ＥＣＵ５１によるモータ４２の制御に基づいた、ｄ軸成分の遅れに相当するｄ軸の遅れ角θｄと、ｄ軸成分の遅れに相当するｑ軸の遅れθｑと、を算出する。算出されたｄ軸の遅れ角θｄ及びｑ軸の遅れ角θｑを出力する。
【００７３】
図１１は、本実施形態の遅れ補償演算部６１０の構成例を示した図である。図１１に示されるように、遅れ補償演算部６１０は、ｄ軸遅れ補償演算部１１０１と、ｑ軸遅れ補償演算部１１０２と、第１の加算部１１０３と、第２の加算部１１０４と、を備えている。
【００７４】
ｄ軸遅れ補償演算部１１０１は、入力される角速度ωに基づいて、ｄ軸成分の時間遅れΔｔｓｄを算出する。本実施形態では、下の式（２）を用いて算出する。
【００７５】
Δｔｓｄ＝τｉ＋τｈ＋τｌｄ…（２）
なお、τｉを電流センサの遅れ、τｈを３相Ｈブリッジ６０６の遅れ、τｌｄをモータ４２のｄ軸インダクタンスＬｄ（ｄ軸成分）の１次遅れとする。
【００７６】
これにより、ｄ軸の遅れω＊（Ｐ／２）＊Δｔｓｄとなる。なお、Ｐをモータ４２の極数とし、例えば、‘１２’が設定される。
【００７７】
そして、第１の加算部１１０３が、回転角θ’に、ｄ軸の遅れ（ω＊（Ｐ／２）＊Δｔｓｄ）を加算することで、ｄ軸の遅れ角θｄを算出する。
【００７８】
ｑ軸遅れ補償演算部１１０２は、入力される角速度ωに基づいてｑ軸の時間遅れΔｔｓｑを算出する。本実施形態では、下の式（３）を用いて算出する。
Δｔｓｑ＝τｉ＋τｈ＋τｌｑ…（３）
なお、τｌｑをモータ４２のｑ軸インダクタンスＬｑ（ｑ軸成分）の１次遅れとする。
【００７９】
これにより、ｑ軸の遅れは、ω＊（Ｐ／２）＊Δｔｓｑとなる。
【００８０】
そして、第２の加算部１１０４が、回転角θ’に、ｑ軸の遅れ（ω＊（Ｐ／２）＊Δｔｓｑ）を加算することで、ｑ軸の遅れ角θｑを算出する。
【００８１】
そして、遅れ補償演算部６１０は、算出されたｑ軸の遅れ角θｑ及びｄ軸の遅れ角θｄを３相−２相変換部６１１に出力する。
【００８２】
３相−２相変換部６１１は、遅れ補償演算部６１０により算出されたｄ軸の遅れ角θｄ及びｑ軸の遅れ角θｑに基づいて、３相Ｈブリッジ６０６により入力されたモータ４２の３相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）の電流値（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）から、２軸（ｑ軸、ｄ軸）のフィードバック電流値（ｉｑａ、ｉｄａ）に変換し、２軸（ｑ軸、ｄ軸）のフィードバック電流値（ｉｑａ、ｉｄａ）を電流ＰＩ制御部６０３に出力する。これにより、電流ＰＩ制御部６０３により、フィードバック電流値を考慮したモータ４２の制御が行われる。
【００８３】
本実施形態では、下の式（４）を用いてフィードバック電流値（ｉｑａ、ｉｄａ）を算出する。なお、下記の式（４）では、遅れ角θｄ、θｑの単位を度数に予め変換しておくものとする。
【００８４】
【数１】
0006489780.tif 000002
【００８５】
本実施形態は、モータ４２として、ＩＰＭモータを適用可能とする。ところで、ＳＰＭモータは、Ｌｄ＝Ｌｑのため、ｄ軸又はｑ軸の電流制御のみで良いが、ＩＰＭモータは、Ｌｄ≠Ｌｑのため、ｄ軸及びｑ軸の電流制御が必要となる。そこで、本実施形態の駆動系ＥＣＵ５１を用いて、ｄ軸及びｑ軸の電流制御を可能とした。しかしながら、ｄ軸及びｑ軸の電流制御を可能ということは、ＩＰＭモータのみならず、ＳＰＭモータの制御も可能である。換言すれば、本実施形態の駆動系ＥＣＵ５１は、ＩＰＭモータ及びＳＰＭモータのいずれについても制御可能である。
【００８６】
電流ＰＩ制御部６０３は、ｄ軸電流指令値ｉｄ及びｑ軸電流指令値ｉｑに、３相―２相変換部６１１から入力されたフィードバック電流値（ｉｑａ、ｉｄａ）を加算すると共に比例補償して、ｄ軸電圧指令値ｖｄ及びｑ軸電圧指令値ｖｑを算出して、２相―３相変換部６０４に出力する。
【００８７】
２相―３相変換部６０４は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ及びｑ軸電圧指令値ｖｑをＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相に変換してＵ相電圧ｖｕ、Ｖ相電圧ｖｖ、Ｗ相電圧ｖｗを算出し、ＰＷＭ制御部６０５に出力する。２相―３相変換部６０４は、変換に際して電気角非線形補正部６０８で補正された回転角θ’を用いる。
【００８８】
ＰＷＭ制御部６０５は、Ｕ相電圧ｖｕ、Ｖ相電圧ｖｖ、Ｗ相電圧ｖｗに基づいてＰＷＭ変調を行い、返答が行われた後のＰＷＭ信号を、３相Ｈブリッジ６０６に対して出力する。
【００８９】
３相Ｈブリッジ６０６は、ＰＷＭ制御部６０５から入力されるｐｗｍｕ信号、ｐｗｍｖ信号、及びｐｗｍｗ信号に基づいて、モータ４２のオン／オフ制御の他に、モータ４２に供給する電圧の向きを制御する。
【００９０】
本実施形態の車両１０は、上述した構成を備えることで、車両の運動状態に応じた制御が可能となる。
【００９１】
次に、本実施形態にかかる駆動系ＥＣＵ５１における、電流ＰＩ制御部６０３にフィードバック電流値を出力するまでの処理について説明する。図１２は、本実施形態にかかる駆動系ＥＣＵ５１における上述した処理の手順を示すフローチャートである。
【００９２】
まず、Ｒ／Ｄ変換器６０７が、モータ電気角センサ（レゾルバ）４４からの出力信号に基づいて、補正前の回転角θｓｅｎに変換する（ステップＳ１２０１）。
【００９３】
そして、電気角非線形補正部６０８が、６線式―４線式差分補正マップ、及び角速度ωを用いて、回転角θｓｅｎから回転角θ’を算出する（ステップＳ１２０２）。
【００９４】
次に、ω演算部６０９が、補正された回転角θ’から、角速度ωを算出する（ステップＳ１２０３）。
【００９５】
そして、遅れ補償演算部６１０が、補正された回転角θ’及び角速度ωから、ｑ軸の遅れ角θｑ及びｄ軸の遅れ角θｄを算出する（ステップＳ１２０４）。
【００９６】
次に、３相−２相変換部６１１が、ｑ軸の遅れ角θｑ及びｄ軸の遅れ角θｄと、３相Ｈブリッジ６０６からのモータ４２の３相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）の電流値（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）と、に基づいて、２軸（ｑ軸、ｄ軸）のフィードバック電流値（ｉｑａ、ｉｄａ）を算出し、電流ＰＩ制御部６０３に出力する（ステップＳ１２０５）。
【００９７】
以上説明したとおり、上述した実施形態によれば、モータ電気角センサ４４とＲ／Ｄ変換器６０７との間を通常の６線式から４線式に変更したにも拘わらず、上述した構成を備えることで４線式に変更したことに基づく歪みを補正できるため、従来と略同一性能を実現することで、耐ノイズ性を備えた上で、製造手順を単純化し且つ部品点数を低減することで、製造負担の低減と低コストとを実現できる。
【００９８】
さらには、本実施形態では、ｄ軸の遅れ補償とｑ軸の遅れ補償とを別々に行った上で、ｄ軸の回転角に対応するフィードバック電流値と、ｑ軸の回転角に対応するフィードバック電流値と、を分けて出力することにした。換言すれば、本実施形態の駆動系ＥＣＵ５１は、ｄ軸又はｑ軸の電流制御のみでよいＳＰＭモータと、ｄ軸及びｑ軸の電流制御が必要なＩＰＭモータと、の両方の制御が可能となる。つまり、ＳＰＭモータを制御する装置と、ＩＰＭモータを制御する装置と、に拘わらず、駆動系ＥＣＵ５１を搭載できるため、部品の共通化によるコストダウンを実現できる。
【００９９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１００】
１０…車両、１１…車体、１２…アームレスト、１３…操作装置、２０…右前輪、２１…支持部、２２…ロッド、２３…左前輪、２４…支持部、２５…ロッド、２６…後輪、２７…支持部、３１…ギアボックス、３２…ロッド、４０…車両制御装置、４１…回転軸、４２…モータ、４３…規制ユニット、４４…モータ電気角センサ、４５…加速度センサ、４６…ジャイロセンサ、４７…回転軸角度センサ、５０…統合ＥＣＵ、５１…駆動系ＥＣＵ、５０１…ギア、６０１…電力管理制御部、６０２…電流ベクトル演算部、６０３…電流ＰＩ制御部、６０４…２相―３相変換部、６０５…ＰＷＭ制御部、６０６…３相Ｈブリッジ、６０７…Ｒ／Ｄ変換器、６０８…電気角非線形補正部、６０９…ω演算部、６１０…遅れ補償演算部、６１１…３相―２相変換部、７０１…第１の差動アンプ、７０２…第２の差動アンプ、７０３、７０４、７０５、７０６…抵抗、７０７…アナログ信号処理部、７０８…デジタル信号処理部、７０９…励磁信号生成部、７１０…オペアンプ、７１１…第１のフィルタ、７１２…第１のＶＣＯ、７１３…第１のカウンタ、７１４…第１のＰＳＧ、７２１…第２のフィルタ、７２２…第２のＶＣＯ、７２３…第２のカウンタ、７２４…第２のＰＳＧ、７５１…第１の位相同期回路、７５２…第２の位相同期回路、９０１…遅れ補正部、９０２…第１の演算部、９０３…差分補正部、９０４…第２の演算部、１１０１…ｄ軸遅れ補償演算部、１１０２…ｑ軸遅れ補償演算部、１１０３…第１の加算部、１１０４…第２の加算部。
【図１】
0006489780.tif 000003
【図２】
0006489780.tif 000004
【図３】
0006489780.tif 000005
【図４】
0006489780.tif 000006
【図５】
0006489780.tif 000007
【図６】
0006489780.tif 000008
【図７】
0006489780.tif 000009
【図８】
0006489780.tif 000010
【図９】
0006489780.tif 000011
【図１０】
0006489780.tif 000012
【図１１】
0006489780.tif 000013
【図１２】
0006489780.tif 000014