(57)【要約】【課題】  電動モータに供給されている電流値を検出する電流センサ等が故障した場合であっても、運転者の要求する駆動力に応じた電流を電動モータに供給することができる車両用電動モータの制御装置を提供する。【解決手段】  制御装置１は、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの電流値検出機能の失陥を検出する機能失陥検出部２０Ｂと、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの機能失陥が検出された場合に、ステアリング２１の操舵角δ等に基づいて車輪１０ＦＲ〜１０ＲＬの前後力Ｆを求める前後力算出部２０Ｄと、車輪１０ＦＲ〜１０ＲＬの前後力Ｆに基づいて電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給されている電流値を推定する電流値推定部２０Ｅと、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの機能失陥が検出された場合、推定電流値Ｉｆと目標電流値Ｉｔとが一致するように、電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給される電流値を調節する制御部２０Ｃとを備える。【選択図】  図２
2005239006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の要求する駆動力に応じて電動モータに供給する目標電流値を設定する目標電流値設定手段と、前記電動モータに供給される電流値を検出する電流値検出手段と、前記電流値検出手段により検出された電流値と前記目標電流値とが一致するように、前記電動モータに供給される電流値を調節する制御手段とを備える車両用電動モータの制御装置において、
前記電流値検出手段の電流値検出機能の失陥を検出する機能失陥検出手段と、
前記電流値検出手段の機能失陥が検出された場合に、前記車両の運転状態に基づいて車輪の前後力を求める前後力算出手段と、
前記車輪の前後力に基づいて前記電動モータに供給されている電流値を推定する電流値推定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電流値検出手段の機能失陥が検出された場合、前記電流値推定手段により推定された電流値と前記目標電流値とが一致するように、前記電動モータに供給される電流値を調節することを特徴とする車両用電動モータの制御装置。
【請求項２】
操舵装置の操舵量を検出する操舵量検出手段を備え、
前記前後力算出手段は、前記操舵量に基づいて算出される前記車両のヨーレートから前記車輪の前後力を求めることを特徴とする請求項１に記載の車両用電動モータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電動モータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電流指令値と実電流値との偏差がゼロになるように、電動モータに供給される電流値を調節する車両用電動モータの制御装置が知られている（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１記載の制御装置によれば、電動モータに供給される三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが電流センサにより検出され、三相（ｕｖｗ軸）とｄｑ軸との間で座標変換されることによりｄｑ軸上の実電流値Ｉｄ，Ｉｑに変換される。電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と実電流値Ｉｄ，Ｉｑとの偏差ΔＩｄ，ΔＩｑが入力されたＰＩ制御器では、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑがゼロになるように比例制御及び積分制御が行われ、制御電圧Ｖｄ，Ｖｑが出力される。これらの制御電圧Ｖｄ，Ｖｑは、座標変換器によりｄｑ軸と三相（ｕｖｗ軸）との間で座標変換され、三相電圧に変換されてインバータに入力される。インバータは、入力された三相電圧に応じて電動モータに三相電流を供給する。
【特許文献１】特開平１１−３３２００２号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記制御装置では、三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する電流センサが故障した場合、ＰＩ制御器による制御が破綻し、電流指令値に応じた適切な電流を電動モータに供給することができなくなる恐れがある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、電動モータに供給されている電流値を検出する電流センサ等が故障した場合であっても、運転者の要求する駆動力に応じた電流を電動モータに供給することができる車両用電動モータの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る車両用電動モータの制御装置は、運転者の要求する駆動力に応じて電動モータに供給する目標電流値を設定する目標電流値設定手段と、電動モータに供給される電流値を検出する電流値検出手段と、電流検出手段により検出された電流値と目標電流値とが一致するように、電動モータに供給される電流値を調節する制御手段とを備える車両用電動モータの制御装置において、電流値検出手段の電流値検出機能の失陥を検出する機能失陥検出手段と、電流値検出手段の機能失陥が検出された場合に、車両の運転状態に基づいて車輪の前後力を求める前後力算出手段と、車輪の前後力に基づいて電動モータに供給されている電流値を推定する電流値推定手段とを備え、制御手段が、電流値検出手段の機能失陥が検出された場合、電流値推定手段により推定された電流値と目標電流値とが一致するように、電動モータに供給される電流値を調節することを特徴とする。
【０００７】
機能失陥検出手段により電流検出手段の機能失陥が検出された場合、車両の運転状態に基づいて車輪の前後力が前後力算出手段により求められ、求められた車輪の前後力から電動モータに供給されている電流値が電流値推定手段により推定される。そして、制御手段では、電流検出手段により検出された電流値に代えて電流値推定手段により推定された電流値が用いられ、電動モータに供給される電流値が調節される。本発明に係る車両用電動モータの制御装置によれば、電流検出手段の機能失陥時には、車両の運転状態から電動モータに供給されている電流値が推定され、この推定電流値により電動モータが制御されるので、電流値検出手段の機能失陥を補うことができる。
【０００８】
具体的には、本発明に係る車両用電動モータの制御装置は、操舵装置の操舵量を検出する操舵量検出手段を備え、前後力算出手段が、操舵量に基づいて算出される車両のヨーレートから車輪の前後力を求める。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電流値検出手段の電流値検出機能が失陥した場合に、車両の運転状態から電動モータに供給されている電流値が推定され、この推定電流値により電動モータが制御される構成としたので、電動モータに供給されている電流値を検出する電流センサ等が故障した場合であっても、運転者の要求する駆動力に応じた電流を電動モータに供給することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。
【００１１】
まず、図１を用いて、実施形態に係る車両用電動モータの制御装置１の構成について説明する。図１は、車両用電動モータの制御装置１を搭載した車両Ｖの主要な構成を示す図である。なお、本明細書においては、車両が直前進している際の前方方向を「前方」と定め、「前」「後」「左」「右」等の方向を表わす語を用いることとする。
【００１２】
車両Ｖには、車輪１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬが取り付けられている。ここで、車輪１０ＦＲは右前輪、車輪１０ＦＬは左前輪、車輪１０ＲＲは右後輪、車輪１０ＲＬは左後輪を示している。
【００１３】
各車輪１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬには、車輪の回転速度を検出する車輪速センサ１２ＦＲ，１２ＦＬ，１２ＲＲ，１２ＲＬが取り付けられている。各車輪速センサ１２ＦＲ〜１２ＲＬは、後述する電子制御装置（以下「モータＥＣＵ」という）２０に接続されている。
【００１４】
各車輪１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬのホイールの内側には、電動モータ１１ＦＲ，１１ＦＬ，１１ＲＲ，１１ＲＬが組み込まれている。即ち、各電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬは、インホイールモータであり、車輪１０ＦＲ〜１０ＲＬそれぞれを独立して駆動する。
【００１５】
電動モータ１１ＦＲ，１１ＦＬ，１１ＲＲ，１１ＲＬは、交流同期モータであり、インバータ１３から出力される交流電力によって駆動される。また、電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬは、車輪１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬの回転を利用して発電（回生発電）することもできる。
【００１６】
インバータ１３は、モータＥＣＵ２０からの制御信号に基づいて、高電圧バッテリ１４に蓄えられた電力を直流から三相交流に変換して電動モータ１１ＦＲ，１１ＦＬ，１１ＲＲ，１１ＲＬに供給する。また、インバータ１３は、電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬにより回生発電された電力を、交流から直流に変換して高電圧バッテリ１４に蓄える。
【００１７】
インバータ１３と各電動モータ１１ＦＲ，１１ＦＬ，１１ＲＲ，１１ＲＬとは、三相線１６ＦＲ，１６ＦＬ，１６ＲＲ，１６ＲＬにより接続されている。三相線１６ＦＲ〜１６ＲＬには、各相に流れる相電流を検出する電流センサ１５ＦＲ，１５ＦＬ，１５ＲＲ，１５ＲＬが設けられている。電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬにより検出された相電流値から電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給される実電流値が求められる。
【００１８】
ステアリング２１にはロータリーエンコーダ等からなる操舵角センサ２２が設けられている。この操舵角センサ２２は、運転者が入力した操舵角度の方向と大きさに応じた信号を出力するものである。操舵角センサ２２はモータＥＣＵ２０に接続されており、操舵角センサ２２の出力信号はモータＥＣＵ２０に入力される。
【００１９】
車両Ｖには、車両Ｖのヨーレートを検出するヨーレートセンサ２４が取り付けられている。ヨーレートセンサ２４はモータＥＣＵ２０に接続されており、ヨーレートセンサ２４の出力信号はモータＥＣＵ２０に入力される。
【００２０】
モータＥＣＵ２０には、車輪速センサ１２ＦＲ，１２ＦＬ，１２ＲＲ，１２ＲＬ、操舵角センサ２２及びヨーレートセンサ２４以外に、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ２３及び車両Ｖの左右方向の加速度を検出する横加速度センサ２５等が接続されている。
【００２１】
モータＥＣＵ２０は、上記各センサからの入力信号に基づいて各電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬの目標出力を設定すると共に、設定されたモータ出力が電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬから出力されるようインバータ１３にスイッチング制御信号を出力するものである。
【００２２】
モータＥＣＵ２０は、その内部に、演算を行うマイクロプロセッサ、このマイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ及び図示しない１２Ｖバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ等を有して構成されている。
【００２３】
そして、上記マイクロプロセッサ等により、モータＥＣＵ２０の内部には、アクセルペダル開度等から算出された要求駆動力に応じて電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給する目標電流値を設定する目標電流値設定部２０Ａ、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの電流値検出機能の失陥を検出する機能失陥検出部２０Ｂ、及び、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬにより検出された実電流値又は後述する推定電流値が目標電流値と一致するように電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給される電流値を調節する制御部２０Ｃが構築されている。
【００２４】
また、モータＥＣＵ２０の内部には、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの機能失陥時に、ステアリング２１の操舵角に基づいて車両Ｖのヨーレートを算出すると共に、車両Ｖのヨーレートから車輪１０ＦＲ〜１０ＲＬの前後力を求める前後力算出部２０Ｄ、及び、前後力算出部２０Ｄにより求められた車輪１０ＦＲ〜１０ＲＬの前後力に基づいて電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給されている電流値を推定する電流値推定部２０Ｅ等が構築されている。
【００２５】
目標電流値設定部２０Ａは目標電流値設定手段として機能し、機能失陥検出部２０Ｂは機能失陥検出手段として機能し、制御部２０Ｃは制御手段として機能する。また、前後力算出部２０Ｄは前後力算出手段として機能し、電流値推定部２０Ｅは電流値推定手段として機能する。
【００２６】
次に、図２を参照しながら制御装置１の動作について説明する。図２は、制御装置１のシステム図である。
【００２７】
目標電流値設定部２０Ａでは、まず、アクセル開度等の車両Ｖの運転状態に応じて運転者の要求する要求駆動力が算出される。次に、算出された要求駆動力から電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給する電流の目標値、即ち目標電流値Ｉｔが算出される。算出された目標電流値Ｉｔは、制御部２０Ｃに出力される。
【００２８】
機能失陥検出部２０Ｂでは、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの故障等を検出し、電流値検出機能が失陥したか否かの判断が行われる。例えば、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの出力値が所定時間以上継続して所定値以下である場合、出力値が所定時間以上継続して所低値以上である場合、及び、出力値が所定時間以上継続して変化しない場合等には、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬが故障していると判断される。電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬが故障しているか否かの判断結果は、制御部２０Ｃに出力される。
【００２９】
前後力算出部２０Ｄでは、車輪１０ＦＲ〜１０ＲＬの前後力Ｆが求められる。前後力算出部２０Ｄでは、まず、操舵角センサ２２により検出されたステアリング２１の操舵角δ及び車輪速センサ１２ＦＲ〜１２ＲＬの検出値から算出された車速ｖが読み込まれる。続いて、車両ＶのヨーレートＹｒが次式（１）より算出される。
【００３０】
Ｙｒ＝（ｖ×δ）／｛（１＋Ａ＋ｖ２）×Ｌ｝  ・・・（１）
ここで、Ａは車両に起因する定数であり、Ｌは車両Ｖのホイールベースを示す定数である。
【００３１】
次に、算出されたヨーレートＹｒが次式（２）に代入され、電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬの駆動力によって発生するヨーモーメントＭが求められる。
【００３２】
Ｍ＝｛Ｌ×ｍ×（２Ｃ１×Ｃ２×ｇ２×Ｌ×Ｙｒ−２Ｃ１×Ｃ２×ｇ２×ｖ＋２Ｃ１×ｇ×Ｌ×Ｙｒ×ｓｖ＋２Ｃ２×ｇ×Ｌ×Ｙｒ×ｓｖ−２Ｃ１×ｇ×Ｙｒ×ｖ２＋２Ｃ２×ｇ×Ｙｒ×ｖ２−２Ｃ１×ｇ×ｓｖ２＋２Ｌ×Ｙｒ×ｓ２ｖ２）｝／｛４ｖ×（Ｃ１×ｇ＋Ｃ２×ｇ＋２ｓｖ）｝  ・・・（２）
ここで、Ｃ１は前輪等価Ｃｐ、Ｃ２は後輪等価Ｃｐ、ｇは重力加速度、ｍは車両質量、ｓはラプラス演算子をそれぞれ示す。なお、等価Ｃｐは、タイヤのスリップ角（横滑り角）に対する横加速度の立ち上がり勾配である。
【００３３】
そして、求められたヨーモーメントＭが次式（３）に代入され、車輪１０ＦＲ〜１０ＲＬの前後力Ｆが算出される。
【００３４】
Ｆ＝Ｍ／（Ｔ／２）  ・・・（３）
ここで、Ｔは車両Ｖのトレッドを示す定数である。
【００３５】
前後力算出部２０Ｄで算出された車輪１０ＦＲ〜１０ＲＬの前後力Ｆは、電流値推定部２０Ｅに出力される。
【００３６】
電流値推定部２０Ｅでは、前後力算出部２０Ｄにおいて算出された車輪１０ＦＲ〜１０ＲＬの前後力に基づいて電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給されている電流値が推定される。電流値推定部２０Ｅでは、まず、前後力Ｆとタイヤ半径とが乗算されて電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬの駆動トルクが算出される。続いて、電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬの駆動トルクに基づいて電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給されている電流値Ｉｆが推定される。推定電流値Ｉｆは、予め設定されたマップや演算式等により求められる。
【００３７】
ここで、マップを用いた場合を例にして、推定電流値Ｉｆの求め方について説明する。モータＥＣＵ２０のＲＯＭには、駆動トルクＦと推定電流値Ｉｆとの関係を定めたマップ（推定電流値マップ）が記憶されており、駆動トルクＦに基づいてこの推定電流値マップが検索されることにより電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給される電流値が求められる。
【００３８】
制御部２０Ｃには、機能失陥検出部２０Ｂで検出された電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの機能失陥情報が入力される。制御部２０Ｃでは、入力された機能失陥情報に基づいて電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの機能が正常であると判断された場合、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬにより検出された実電流値Ｉｓが目標電流値Ｉｔと一致するようにインバータ１３を駆動するスイッチング制御信号が出力される。
【００３９】
一方、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの機能失陥が検出された場合、電流値推定部２０Ｅで求められた推定電流値Ｉｆが目標電流値Ｉｔと一致するようにインバータ１３を駆動するスイッチング制御信号が出力される。
【００４０】
インバータ１３は、モータＥＣＵ２０からのスイッチング制御信号に基づいて、高電圧バッテリ１４に蓄えられた電力を直流から三相交流に変換して電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給する。
【００４１】
上述したように、機能失陥検出部２０Ｂにおいて電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの機能失陥が検出された場合、まず、ステアリング２１の操舵角δ等に基づいて算出される車両ＶのヨーレートＹｒから車輪１０ＦＲ〜１０ＲＬの前後力Ｆが前後力算出部２０Ｄで求められる。次に、求められた前後力Ｆから電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給されている電流値が電流値推定部２０Ｅで推定される。そして、制御部２０Ｃにおいて、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬにより検出された実電流値Ｉｓに代えて電流値推定部２０Ｅにおいて推定された電流値Ｉｆが用いられ、目標電流値Ｉｔと推定電流値Ｉｆとが一致するように電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給される電流値が調節される。
【００４２】
本実施形態に係る制御装置１によれば、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの機能失陥時に、電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給されている電流値が推定され、この推定電流値Ｉｆに基づいて電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給される電流値が制御されるので、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬの機能失陥を補うことができる。したがって、電流センサ１５ＦＲ〜１５ＲＬが故障した場合であっても、運転者の要求する駆動力に応じた電流を電動モータ１１ＦＲ〜１１ＲＬに供給することが可能となる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、車輪１０ＦＲ〜１０ＲＬそれぞれを独立して駆動するインホイールモータ１１ＦＲ〜１１ＲＬを用いたが、左右の車輪それぞれを独立して駆動することができるような構成であればインホイールモータでなくてもよい。例えば、電動モータを車体側に取り付け、電動モータと車輪とをドライブシャフト等により結合させた構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態に係る車両用電動モータの制御装置を搭載した車両の主要な構成を示す図である。
【図２】実施形態に係る車両用電動モータの制御装置のシステム図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…制御装置、１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬ…車輪、１１ＦＲ，１１ＦＬ，１１ＲＲ，１１ＲＬ…電動モータ、１２ＦＲ，１２ＦＬ，１２ＲＲ，１２ＲＬ…車輪速センサ、１３…インバータ、１４…高電圧バッテリ、１５ＦＲ，１５ＦＬ，１５ＲＲ，１５ＲＬ…電流センサ、２０…モータＥＣＵ、２０Ａ…目標電流値設定部、２０Ｂ…機能失陥検出部、２０Ｃ…制御部、２０Ｄ…前後力算出部、２０Ｅ…電流値推定部、２１…ステアリング、２２…操舵角センサ、２３…アクセル開度センサ、２４…ヨーレートセンサ、２５…横加速度センサ、Ｖ…車両。
【図１】
2005239006.tif 000003
【図２】
2005239006.tif 000004