JP6534509B2 - Drive control device for a wheel independent drive type vehicle - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、インホイールモータ等を搭載した車輪独立駆動式車両において、一方の駆動輪が出力停止となったときに路肩等への退避走行を可能とした車輪独立駆動式車両の駆動制御装置に関する。 The present invention relates to, for example, in a wheel-independent drive type vehicle equipped with an in-wheel motor etc., drive control of a wheel-independent drive type vehicle capable of retreating to a road shoulder or the like when one of the drive wheels is stopped. It relates to the device.
自動車の旋回時に次のように駆動力を制御する技術が提案されている(特許文献1)。
・旋回方向外輪側の前輪の駆動源が駆動不能に陥ると、旋回方向内輪側の前輪に対する駆動力を徐々に低下させていき、所定時間経過後に駆動力の供給を停止させる。
・旋回方向内輪側の前輪の駆動源が駆動不能に陥ると、旋回方向外輪側の前輪に対する駆動力の供給を直ちに停止させる。
A technology has been proposed for controlling the driving force as follows when turning a car (Patent Document 1).
When the drive source of the front wheel on the outer ring side in the turning direction falls into a non-driveable state, the driving force to the front wheel on the inner ring side in the turning direction is gradually reduced, and the supply of the driving force is stopped after a predetermined time has elapsed.
-If the drive source of the front wheel on the inner ring side in the turning direction is not driven, the supply of driving force to the front wheel on the outer side in the turning direction is immediately stopped.
従来技術の制御では舵角センサが必要であり、制御が複雑かつコストが高くなる。また、一方の駆動源が駆動不能に陥ると、正常な他方の駆動源への駆動力の供給を停止させるため、路肩等への退避走行もできなくなる。
インホイールモータ等を搭載した車輪独立駆動式車両において、例えば、高速で旋回するときにモータやパワーデバイス等の過熱または異常により片輪が出力停止となったときに、車両挙動が不安定にならないような配慮が必要である。また、片輪のモータ等に異常が発生した場合でも路肩等への移動や修理工場等への移動などの退避走行ができるようにしたい。
The prior art control requires a steering angle sensor, which makes the control complex and expensive. Also, if one drive source fails to drive, the normal driving force supply to the other drive source is stopped, and therefore, it is not possible to evacuate to the road shoulder or the like.
In a wheel-independent drive type vehicle equipped with an in-wheel motor or the like, for example, when one wheel stops output due to overheating or abnormality of a motor or power device when turning at high speed, the vehicle behavior does not become unstable Such consideration is necessary. In addition, even if an abnormality occurs in the motor or the like of one wheel, it is desirable to be able to perform evacuation travel such as movement to a road shoulder or movement to a repair shop or the like.
この発明の目的は、左右の駆動輪を個別に駆動する左右のモータを備えた車両の駆動制御装置において、一方の駆動輪が異常状態となったときに路肩等への退避走行を可能とした車両の駆動制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a drive control device for a vehicle provided with left and right motors that individually drive left and right drive wheels, and when one of the drive wheels is in an abnormal state, retreat traveling to a road shoulder or the like is possible. It is providing a drive control device of a vehicle.
この発明の車輪独立駆動式車両の駆動制御装置は、左右の駆動輪2,2を個別に駆動する左右のモータ6,6を備えた車両の駆動制御装置において、
前記左右の駆動輪2,2が異常状態であるかを検出する異常検出手段34と、
この異常検出手段34により前記左右の駆動輪2,2におけるいずれか一方の駆動輪2が前記異常状態にあるとき、その駆動輪の出力を停止すると共に、他方の駆動輪2の出力トルクを、最大トルクに対し設定した割合の出力トルクに制限するトルク制限手段36とを備えたことを特徴とする。
前記異常状態とは、前記駆動輪2のモータ6またはモータ6を駆動するインバータ装置22の異常、モータ6またはモータ6を駆動するインバータ装置22のパワーデバイス等の過熱などにより駆動不能な状態である。
The drive control apparatus for a wheel independent drive type vehicle according to the present invention is a drive control apparatus for a vehicle including left and
Abnormality detection means 34 for detecting whether the left and
When the abnormality detecting means 34 for one of the
The abnormal state refers to a state in which the
この構成によると、異常検出手段34は、左右の駆動輪2,2のいずれか一方の駆動輪2が前記異常状態であるか否かを判定する。
According to this configuration, the abnormality detection means 34 determines whether or not the
異常検出手段34により一方の駆動輪2が前記異常状態にあり、他方の駆動輪2が前記異常状態ではない、すなわち正常状態であると判定したとき、トルク制限手段36は、その異常状態にある駆動輪2の出力を停止させ、他方の正常状態にある駆動輪2の出力トルクを、最大トルクに対し設定した割合の出力トルク(例えば、最大トルクの50%)に制限する。左右の駆動輪2,2の出力トルクに差があり過ぎると、車両の挙動が不安定になるからである。このように片輪が異常状態となったときに、反対側の正常な駆動輪2の出力トルクに制限をかけて車両の挙動を安定化させたうえで、この正常な駆動輪2により路肩等や修理工場等へ退避走行することができる。
When it is determined by the abnormality detection means 34 that one
前記トルク制限手段36は、前記他方の駆動輪2を駆動するモータ6の出力可能な最大トルクが、前記モータ6の回転数によって変化した場合、その変化した最大トルクに対し設定した割合の出力トルクに制限する。一般的にモータでは、ある程度以上の回転数になると、モータ回転数が大きくなるに従ってモータの最大トルクが小さくなる。この構成の場合、トルク制限手段36は、時々刻々と変化するモータ回転数に連動して上記のように変わる最大トルクに対応して出力トルクを制限するため、木目細かな制御を行うことができる。
When the maximum torque that can be output from the
前記モータ6は、このモータ6と、前記駆動輪2を回転支持する車輪用軸受4と、前記モータ6の回転を減速して前記車輪用軸受4に伝える減速機7とを含むインホイールモータ駆動装置IWMを構成しても良い。
The
この発明の車輪独立駆動式車両の駆動制御装置は、左右の駆動輪を個別に駆動する左右のモータを備えた車両の駆動制御装置において、前記左右の駆動輪のいずれか一方が異常状態であるかを検出する異常検出手段と、この異常検出手段により前記左右の駆動輪におけるいずれか一方の駆動輪が前記異常状態にあるとき、その駆動輪の出力を停止すると共に、他方の駆動輪の出力トルクを、最大トルクに対し設定した割合の出力トルクに制限するトルク制限手段とを備え、前記トルク制限手段は、前記他方の駆動輪を駆動するモータの出力可能な最大トルクが、前記モータの回転数によって変化した場合、その変化した最大トルクに対し設定した割合の出力トルクに制限する。このため、左右の駆動輪を個別に駆動する左右のモータを備えた車両の駆動制御装置において、一方の駆動輪が異常状態となったときに路肩等への退避走行を可能とすることができる。
In the drive control device for a wheel independent drive type vehicle according to the present invention, in the drive control device for a vehicle provided with left and right motors for individually driving the left and right drive wheels, one of the left and right drive wheels is abnormal. If any one of the drive wheels of the left and right drive wheels is in the abnormal state by the abnormality detection means for detecting the abnormality and the abnormality detection means, the output of the drive wheel is stopped, and the output of the other drive wheel e Bei and a torque limiting means for limiting the torque, the output torque ratio is set to the maximum torque, the torque limiting means, can be output maximum torque of the motor for driving the other drive wheel, said motor If it changes according to the rotational speed, the output torque is limited to a set ratio to the changed maximum torque. For this reason, in the drive control device of the vehicle provided with the left and right motors for individually driving the left and right drive wheels, it is possible to make retreat traveling to the road shoulder or the like when one of the drive wheels becomes abnormal. .
この発明の実施形態を図1ないし図5と共に説明する。
図1は、この実施形態に係る駆動制御装置を搭載した車両であ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。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が従動輪とされた4輪の自動車である。前輪となる車輪3は操舵輪とされている。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により駆動される。各モータ6は、後述のインホイールモータ駆動装置IWMを構成する。各車輪2,3には、図示外のブレーキが設けられている。
Embodiments of the invention will be described in conjunction with FIGS. 1-5.
FIG. 1 is a block diagram of a conceptual configuration showing a plan view of an electric vehicle that is a vehicle equipped with a drive control device according to this embodiment. This electric vehicle is a four-wheeled vehicle in which the
図2は、この電気自動車におけるインホイールモータ駆動装置IWMの断面図である。各インホイールモータ駆動装置IWM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4aのフランジ部には前記ブレーキを構成するブレーキロータ5が固定され、同ブレーキロータ5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8に固定したステータ6bと、回転出力軸9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。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an in-wheel motor drive IWM in this electric vehicle. Each in-wheel motor drive IWM has a
制御系を説明する。
図1に示すように、車体1には、ECU21と、複数(この例では2つ)のインバータ装置22とを含む駆動制御装置20が搭載されている。ECU21は、自動車全般の統括制御を行い、各インバータ装置22に指令を与える上位制御手段である。各インバータ装置22は、ECU21の指令に従って各走行用のモータ6の制御をそれぞれ行う。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。
The control system will be described.
As shown in FIG. 1, a
ECU21は、指令トルク演算部47を有する。この指令トルク演算部47は、主に、アクセル操作部16の出力するアクセル開度の信号と、ブレーキ操作部17の出力する減速指令とから、左右輪2,2の走行用のモータ6,6に与える加速・減速指令をトルク値として生成する。トルク配分手段48は、指令トルク演算部47で演算された加速・減速指令を、操舵手段15の出力する操舵角の信号とから左右の駆動輪2,2の走行用のモータ6,6へ分配するように各インバータ装置22へ出力する。
The ECU 21 has a command
また、指令トルク演算部47は、ブレーキ操作部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、図示外の制動トルク指令値とに配分する機能を有する。回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値は、各走行用のモータ6,6に与える加速・減速指令のトルク指令値に反映させる。アクセル操作部16およびブレーキ操作部17は、それぞれアクセルペダルおよびブレーキペダル等のペダルと、そのペダルの動作量を検出するセンサとを有する。バッテリ19は、車体1に搭載され、モータ6の駆動、および車両全体の電気系統の電源として用いられる。
Further, the command
図3は、この駆動制御装置の制御系のブロック図である。以後、図1も適宜参照しつつ説明する。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。モータコントロール部29は、このモータコントロール部29が持つインホイールモータ駆動装置IWMに関する各検出値や制御値等の各情報(例えば、ステータス、モータ回転数、制御トルク、モータ温度、後述のインバータの温度、駆動電源電圧、制御電源電圧、異常情報等)をECU21に出力する機能を有する。
FIG. 3 is a block diagram of a control system of this drive control device. Hereinafter, the description will be made with reference to FIG. 1 as appropriate. The
パワー回路部28は、インバータ31と、このインバータ31を駆動するPWMドライバ32とを有する。インバータ31は、バッテリ19(図1)の直流電力をモータ6の駆動に用いる3相の交流電力に変換する。インバータ31は、複数の半導体スイッチング素子(図示せず)で構成され、PWMドライバ32は、オンオフ指令に基づきインバータ31を駆動する。前記半導体スイッチング素子は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)等からなる。
The
モータコントロール部29は、その基本となる制御部としてモータ駆動制御部30を有している。モータ駆動制御部30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・減速指令に従い、電流指令に変換してパルス幅変調し、パワー回路部28のPWMドライバ32にオンオフ指令を与える。モータ駆動制御部30は、インバータ31からモータ6に流すモータ電流を電流検出手段38から得て、電流フィードバック制御を行う。また、モータ駆動制御部30は、モータ6のロータ6a(図2)の回転角を回転角度検出手段33から得て、ベクトル制御を行う。
The
この実施形態では、上記構成のモータコントロール部29に、次の異常検出手段34を設けている。異常検出手段34は、この異常検出手段34を含むインバータ装置22に対応するモータ6により駆動される駆動輪2が、異常状態にあるか否かを判定する。異常状態とは、前記駆動輪2のモータ6またはモータ6を駆動するインバータ装置22の異常、モータ6またはモータ6を駆動するインバータ装置22のパワーデバイス等の過熱などにより駆動不能となる状態である。
In this embodiment, the following abnormality detection means 34 is provided in the
トルク制限手段36は、左右の駆動輪2,2におけるいずれか一方の駆動輪2が前記異常状態にあり、他方の駆動輪2が正常状態であると判断したとき、異常状態の駆動輪2を出力停止すると共に、他方の正常状態にある駆動輪2の出力トルクを、最大トルクに対し設定した割合の出力トルクに制限する。左右の駆動輪2,2の出力トルクに差があり過ぎると、車両の挙動が不安定になるからである。
When it is determined that one of the
図4は、モータ回転数と出力トルクとの関係を示す図である。一般的にモータでは、ある程度以上の回転数になると、モータ回転数が大きくなるに従ってモータの最大トルクが小さくなる。図3および図4に示すように、トルク制限手段36は、他方の正常状態にある駆動輪2の出力トルクを、最大トルクに対し設定した割合の出力トルク(例えば、同図4の点線で示す最大トルクの50%)に制限する。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the motor rotational speed and the output torque. Generally, in a motor, when the number of rotations reaches a certain level, the maximum torque of the motor decreases as the number of rotations of the motor increases. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the
具体的には、トルク制限手段36は、トルク配分手段48から前記他方の駆動輪2に出力される指令トルクが、例えば、モータ回転数N1で最大トルクの75%(同図4(P1))のとき、設定した割合の出力トルク(この例では最大トルクの50%)を超えているため、他方の駆動輪2への指令トルクを最大トルクの50%(同図4(P2))に制限する。
Specifically, in the torque limiting means 36, the command torque output from the torque distribution means 48 to the
トルク制限手段36は、トルク配分手段48から与えられる指令トルクが、例えば、モータ回転数N2で最大トルクの40%(同図4(P3))のとき、そのままの指令トルクとする。つまりECU21から他方のインバータ装置22のトルク制限手段36に異常発生情報が与えられても、トルク配分手段48から他方のインバータ装置22に与えられる指令トルクが、設定した割合の出力トルク以下のため、指令トルクを制限しない。
When the command torque given from the torque distribution means 48 is, for example, 40% of the maximum torque at the motor rotation speed N2 (T4 in FIG. 4), the
トルク制限手段36は、左右の駆動輪2,2共に前記異常状態にあると判断したとき、両駆動輪2,2の出力を停止させ車両を停止させるように制御する。
When it is determined that the left and
なお、例えば、回転角度検出手段33や電流検出手段38の断線、ショート故障の場合は、制御自体ができなくなるため、各トルク制御手段36は、それぞれ出力停止しモータ6が駆動不能な状態となるように制御する。モータ6やIGBTの過熱時には、トルク制限手段36は、温度センサで検出される温度が第1の閾値以上で出力トルクの制限を行い、第1の閾値よりも大きい第2の閾値以上で出力トルクを零にして出力停止させる。第1,第2の閾値は、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。ECU21とインバータ装置22との間、インバータ装置22,22同士がコントローラ・エリア・ネットワーク(Controller Area Network:略称:CAN)通信で電気的に接続されている場合に、CAN通信の異常(例えば、断線、ショート等)は指令が来ないため、各トルク制御手段36は両輪を出力停止させる。
For example, in the case of disconnection or short circuit failure of the rotation angle detection means 33 or the current detection means 38, since the control itself can not be performed, the output of each torque control means 36 is stopped and the
図5は、この駆動制御装置の処理を段階的に示すフローチャートである。図3と共に説明する。例えば、車両の電源を投入する条件で本処理が開始し、異常検出手段34は、各駆動輪2が異常状態にあるかを判定する(ステップS1)。両駆動輪共に異常なしとの判定で(ステップS1:No)、本処理を終了する。いずれかの駆動輪2が異常状態であるとの判定で(ステップS1:Yes)、ステップS2に移行する。
FIG. 5 is a flowchart showing the process of this drive control device in stages. Description will be made with reference to FIG. For example, the present process is started under the condition of turning on the power of the vehicle, and the abnormality detection means 34 determines whether each
次に、ECU21は、片輪のみが異常状態にあるか両輪共に異常状態にあるかを判断し(ステップS2)、片輪のみ異常状態にあるとき、トルク制限手段36は、その異常状態の駆動輪2を出力停止すると共に、正常状態にある駆動輪2の出力トルクを、モータ回転数に応じた設定値に制限する(ステップS3)。その後本処理を終了する。
ステップS2で両輪共に異常状態にあると判断されると、各トルク制限手段36は、両駆動輪2の出力をそれぞれ停止して車両を停止させるように制御する(ステップS4)。その後本処理を終了する。
Next, the
If it is determined in step S2 that both wheels are in an abnormal state, each torque limiting means 36 controls the output of both drive
以上説明した車両の駆動制御装置によると、異常検出手段34により一方の駆動輪2が前記異常状態にあり、他方の駆動輪2が正常状態であると判定したとき、トルク制限手段36は、異常状態の駆動輪2を出力停止させ、他方の正常状態にある駆動輪2の出力トルクを、最大トルクに対し設定した割合の出力トルクに制限する。このように片輪が異常状態となったときに、反対側の正常な駆動輪2の出力トルクに制限をかけて車両の挙動を安定化させたうえで、この正常な駆動輪2により路肩等や修理工場等へ退避走行することができる。
According to the drive control device for a vehicle described above, when it is determined by the abnormality detection means 34 that one
トルク制限手段36は、正常な駆動輪2を駆動するモータ6の出力可能な最大トルクが、モータ回転数によって変化した場合、その変化した最大トルクに対し設定した割合の出力トルクに制限する。したがって、トルク制限手段36は、時々刻々と変化するモータ回転数に連動して出力トルクを制限するため、木目細かな制御を行うことができる。
The torque limiting means 36 limits the output torque that can be output by the
他の実施形態について説明する。
以下の説明において、前述の実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
Another embodiment will be described.
In the following description, parts corresponding to the items described in the above embodiments are given the same reference numerals, and redundant description will be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in the preceding embodiment unless otherwise stated. The same function and effect can be obtained from the same configuration. Not only the combination of the portions specifically described in the embodiments but also the embodiments may be partially combined if any problem does not occur in the combination.
前記実施形態では、2つのインバータ装置が別体に設けられているが、図6に示すように、各モータ6の制御をそれぞれ行うインバータ装置22が一体の構成であっても良い。この場合、トルク制限手段36はインバータ装置22に設けられている。この図6の構成によると、図3の構成よりもケーブル類、コネクタ等の簡素化を図り、コスト低減を図ることができる。
In the embodiment, two inverter devices are separately provided, but as shown in FIG. 6, the
各インバータ装置22の弱電系を、互いに共通のコンピュータや共通の基板上の電子回路で構成しても良い。
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IWM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。
The weak current system of each
As a vehicle, a two-wheel independent drive vehicle may be applied which drives the two left and right front wheels independently. Further, as a vehicle, a four-wheel independent drive vehicle may be applied which drives the left and right two front wheels independently and drives the two left and right rear wheels independently.
The in-wheel motor drive device IWM is a so-called direct motor type that can be applied to a cycloid reducer, a planetary reducer, a 2-axis parallel reducer, and other reducers, and does not adopt a reducer. It is also good.
2…車輪(駆動輪)
4…車輪用軸受
6…モータ
7…減速機
34…異常検出手段
36…トルク制限手段
IWM…インホイールモータ駆動装置
2 ... wheel (drive wheel)
4
Claims (2)
前記左右の駆動輪のいずれか一方が異常状態にあるか否かを判定する異常検出手段と、
この異常検出手段により前記左右の駆動輪におけるいずれか一方の駆動輪が前記異常状態にあるとき、その駆動輪の出力を停止すると共に、他方の駆動輪の出力トルクを、最大トルクに対し設定した割合の出力トルクに制限するトルク制限手段と、を備え、前記トルク制限手段は、前記他方の駆動輪を駆動するモータの出力可能な最大トルクが、前記モータの回転数によって変化した場合、その変化した最大トルクに対し設定した割合の出力トルクに制限する車輪独立駆動式車両の駆動制御装置。 In a drive control device of a vehicle provided with left and right motors for individually driving left and right drive wheels,
Abnormality detection means for determining whether or not any one of the left and right drive wheels is in an abnormal state;
When one of the drive wheels in the left and right drive wheels is in the abnormal state by this abnormality detection means, the output of the drive wheel is stopped and the output torque of the other drive wheel is set with respect to the maximum torque and torque limiting means for limiting the rate of the output torque, Bei example, said torque limiting means, if the output can be the maximum torque of the motor that drives the other driving wheel is varied with the rotational speed of the motor, the A drive control device for a wheel independent drive type vehicle that limits output torque to a set ratio with respect to changed maximum torque .
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