JP6433728B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、車両制御装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a vehicle control device.
従来から、車両に設けられた車輪の上下方向の位置を調整することで、車両の傾きを制御する車両の姿勢制御の技術が知られている。このような車両の姿勢制御の従来技術としては、車両の転倒しやすさを定量的に評価して、車両の転倒を抑止するように、車体に対する車輪の高さを、複数のモータを用いて調整する技術がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle attitude control technique for controlling the inclination of a vehicle by adjusting the vertical position of wheels provided on the vehicle is known. As a conventional technique for controlling the attitude of such a vehicle, the height of the wheel relative to the vehicle body is determined by using a plurality of motors so as to quantitatively evaluate the ease of the vehicle falling and to prevent the vehicle from falling. There is a technology to adjust.
複数のモータを制御する技術としては、一つの外部位置検出器からの位置情報により、複数のモータ動作を制御可能とするモータ制御システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a technique for controlling a plurality of motors, a motor control system capable of controlling a plurality of motor operations based on position information from one external position detector is known (see, for example, Patent Document 1).
また、2つのモータを同期制御する場合において、モータの回転速度の速度制御および相対位置の位置制御でそれぞれのモータ速度と位置とを加算して加算値を1/2として、2つのモータを同期制御するモータ制御装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。 When two motors are controlled synchronously, the motor speed and position are added to each other by the speed control of the motor rotation speed and the relative position control, and the added value is halved to synchronize the two motors. A motor control device for controlling is known (for example, see Patent Document 2).
また、複数のモータを同期運転する同期制御システムにおいて、いずれか一つをマスタ、マスタ以外の駆動装置をスレーブとして、複数のモータを同期運転する技術が知られている(例えば、特許文献3参照)。 Further, in a synchronous control system that operates a plurality of motors synchronously, a technique is known in which any one is a master and a driving device other than the master is a slave, and the plurality of motors are operated synchronously (see, for example, Patent Document 3). ).
また、複数のモータで一つの被駆動体を駆動するためのモータ制御装置において、速度制御部の各々の積分要素の出力を同一にすることで、積分要素の積分値の偏りをなくす技術が知られている(例えば、特許文献4参照)。 In addition, in a motor control apparatus for driving one driven body with a plurality of motors, a technique for eliminating the bias of the integral value of the integral element by making the output of each integral element of the speed control unit the same is known. (For example, see Patent Document 4).
さらに、モータ位置制御方法において、二重冗長系の巻線を有する各速度ループのうち、一方のみに補償手段を設けることで、他方の速度ループの誤差も同時に防止する技術が知られている(例えば、特許文献5参照)。 Furthermore, in the motor position control method, a technique is known in which a compensation means is provided only in one of the speed loops having double redundant windings, thereby simultaneously preventing an error in the other speed loop ( For example, see Patent Document 5).
これらの従来技術において、複数のモータに対する制御を均等かつ安定に行いつつ、フェール時の対応をより十分に行うことが望まれている。 In these prior arts, it is desired to more fully cope with a failure while performing control on a plurality of motors equally and stably.
実施形態の車両制御装置は、車両に設けられた複数の車輪を駆動する駆動軸を制御して、前記車両の位置を調整可能な第1モータおよび第2モータと、前記第1モータの第1電気角を検出する第1電気角センサと、前記第2モータの第2電気角を検出する第2電気角センサと、前記駆動軸の絶対回転角を検出する絶対角センサと、前記第1モータに対して、前記車両の姿勢を安定させるための制御を行う第1制御部と、前記第2モータに対して、前記車両の姿勢を安定させるための制御を行う第2制御部と、を備え、前記第1制御部は、第1位置比例制御部と第1速度比例積分制御部とを備え、前記車両の姿勢を安定させるための位置制御を行い、前記第2制御部は、第2位置比例制御部と第2速度比例積分制御部とを備え、前記車両の姿勢を安定させるための位置制御を行い、前記第1位置比例制御部は、初期動作時に、前記絶対角センサで検知された絶対回転角と前記第1電気角センサで検知された第1電気角とに基づいて第1プリセット値を算出し、前記第1プリセット値と前記第1電気角とから算出した実角を前記第2位置比例制御部に送出し、初期動作以降の動作時において前記第1電気角センサで検知された第1電気角と前記第1プリセット値とから実角を算出し、入力される位置指令と前記実角とに基づいて比例制御を行い、前記第2位置比例制御部は、前記初期動作時に、前記第1位置比例制御部から取得した前記実角と前記第2電気角センサで検知された第2電気角とに基づいて第2プリセット値を算出し、初期動作以降の動作時において前記第2電気角センサで検知された第2電気角と前記第2プリセット値とから実角を算出し、入力される位置指令と前記実角とに基づいて比例制御を行う。 A vehicle control device according to an embodiment controls a drive shaft that drives a plurality of wheels provided in a vehicle to adjust a position of the vehicle, and a first motor and a first motor of the first motor. A first electric angle sensor for detecting an electric angle; a second electric angle sensor for detecting a second electric angle of the second motor; an absolute angle sensor for detecting an absolute rotation angle of the drive shaft; and the first motor. A first control unit that performs control for stabilizing the posture of the vehicle, and a second control unit that performs control for stabilizing the posture of the vehicle with respect to the second motor. The first control unit includes a first position proportional control unit and a first speed proportional integration control unit, and performs position control for stabilizing the posture of the vehicle. The second control unit A posture of the vehicle, comprising a proportional control unit and a second speed proportional integral control unit; Position control for stabilization is performed, and the first position proportional control unit is configured to convert an absolute rotation angle detected by the absolute angle sensor and a first electrical angle detected by the first electrical angle sensor during initial operation. A first preset value is calculated based on the first preset value and the actual angle calculated from the first electrical angle is sent to the second position proportional control unit; An actual angle is calculated from the first electrical angle detected by the angle sensor and the first preset value, and proportional control is performed based on the input position command and the actual angle, and the second position proportional control unit is In the initial operation, a second preset value is calculated based on the actual angle acquired from the first position proportional control unit and the second electrical angle detected by the second electrical angle sensor. The second electrical angle sensor during operation Calculates the actual angular and a second electrical angle is detected that the second preset value, performs proportional control on the basis of said real angular and position command input.
当該構成により、一例として、初期動作時にはスムーズな位置制御、速度制御、トルク制御を行うことができるとともに、初期動作以降は、第1モータ、第2モータに対する制御を均等かつ安定に行いつつ、フェール時の対応をより十分に行うことができる。 With this configuration, as an example, smooth position control, speed control, and torque control can be performed during the initial operation, and after the initial operation, the first motor and the second motor are controlled equally and stably while failing. It is possible to deal with time more fully.
また、実施形態の車両制御装置において、前記第1位置比例制御部は、初期動作時に、前記第1プリセット値として、前記絶対角センサで検知された絶対回転角と前記第1電気角センサで検知された第1電気角との第1差分を算出し、初期動作以降の動作時において前記第1電気角センサで検知された第1電気角と前記第1差分とを加算して実角を算出し、前記第2位置比例制御部は、前記初期動作時に、前記第2プリセット値として、前記第1位置比例制御部から取得した前記実角と前記第2電気角センサで検知された第2電気角との第2差分を算出し、初期動作以降の動作時において前記第2電気角センサで検知された第2電気角と前記第2差分とを加算して実角を算出する。 In the vehicle control device according to the embodiment, the first position proportional control unit detects the absolute rotation angle detected by the absolute angle sensor and the first electric angle sensor as the first preset value during the initial operation. The first difference from the first electrical angle is calculated, and the actual angle is calculated by adding the first electrical angle detected by the first electrical angle sensor during the operation after the initial operation and the first difference. The second position proportional control unit, during the initial operation, as the second preset value, the actual angle acquired from the first position proportional control unit and the second electrical angle sensor detected by the second electrical angle sensor. A second difference from the angle is calculated, and the second electrical angle detected by the second electrical angle sensor during the operation after the initial operation is added to the second difference to calculate an actual angle.
当該構成により、一例として、より精度良く実角を算出することができ、位置制御の精度をより向上させることができる。 With this configuration, as an example, the actual angle can be calculated with higher accuracy, and the accuracy of position control can be further improved.
また、実施形態の車両制御装置において、前記第1制御部および前記第2制御部は、前記第1位置比例制御部および前記第2位置比例制御部からの出力である回転速度と、前記第1電気角または前記第2電気角とを入力して、前記回転速度と前記第1電気角または前記第2電気角とに基づいて制御を行って電流指令を出力する速度比例積分制御部、をさらに備え、前記速度比例積分制御部は、前記第1制御部または前記第2制御部が正常動作時においては比例制御を行い、前記第1制御部または前記第2制御部に異常が発生した場合、比例積分制御を行う。 In the vehicle control device according to the embodiment, the first control unit and the second control unit may include a rotation speed that is an output from the first position proportional control unit and the second position proportional control unit, and the first control unit. A speed proportional integral control unit that inputs an electrical angle or the second electrical angle, performs a control based on the rotational speed and the first electrical angle or the second electrical angle, and outputs a current command; The speed proportional integral control unit performs proportional control when the first control unit or the second control unit is operating normally, and an abnormality occurs in the first control unit or the second control unit, Proportional integral control is performed.
当該構成により、一例として、第1モータ、第2モータの駆動時における積分要素によるA/D変換および演算量子干渉を回避して、位置精度の向上を図ることができる。 With this configuration, as an example, it is possible to avoid the A / D conversion and the arithmetic quantum interference due to the integration element when driving the first motor and the second motor, and to improve the position accuracy.
また、実施形態の車両制御装置において、前記速度比例積分制御部は、前記第1制御部または前記第2制御部が正常動作時においては、積分要素を0に設定することにより前記比例制御を行い、前記第1制御部または前記第2制御部に異常が発生した場合、前記積分要素を0以外の値に設定することにより前記比例積分制御を行う。 In the vehicle control device of the embodiment, the speed proportional integral control unit performs the proportional control by setting an integral element to 0 when the first control unit or the second control unit is operating normally. When an abnormality occurs in the first control unit or the second control unit, the proportional integral control is performed by setting the integral element to a value other than zero.
当該構成により、一例として、第1モータ、第2モータの駆動時における積分要素によるA/D変換および演算量子干渉を回避して、位置精度の向上を図ることができる。 With this configuration, as an example, it is possible to avoid the A / D conversion and the arithmetic quantum interference due to the integration element when driving the first motor and the second motor, and to improve the position accuracy.
また、実施形態の車両制御装置において、前記速度比例積分制御部は、前記第1制御部または前記第2制御部が正常動作時においては、トルク値に対する補償処理を行う。 In the vehicle control device of the embodiment, the speed proportional integration control unit performs a compensation process on the torque value when the first control unit or the second control unit is operating normally.
当該構成により、一例として、モータディテントトルク付近(位置偏差が0の付近)でのドライバに制御不感帯が感じられることを防止するとともに、停止位置での位置制御の精度を向上することができる。 As an example, this configuration can prevent the driver from feeling a control dead zone near the motor detent torque (position deviation is near 0) and improve the accuracy of position control at the stop position.
また、実施形態の車両制御装置において、前記速度比例積分制御部は、前記第1制御部または前記第2制御部が異常発生時においては、トルク値に対する制限値を増加する。 In the vehicle control apparatus of the embodiment, the speed proportional integration control unit increases a limit value for the torque value when the first control unit or the second control unit is abnormal .
当該構成により、一例として、異常時においてもより安全な動作を継続することができる。 With this configuration, as an example, safer operation can be continued even during an abnormality.
以下の実施形態では、車両制御装置が搭載された3輪の電気自動車の例について説明する。しかしながら、以下に示す実施形態は、車両制御装置の搭載先を3輪の電気自動車に制限するものではなく、どのような車両に搭載しても良い。 In the following embodiment, an example of a three-wheel electric vehicle equipped with a vehicle control device will be described. However, the embodiment described below does not limit the mounting destination of the vehicle control device to a three-wheeled electric vehicle, and may be mounted on any vehicle.
図1は、第1の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、第1の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。
FIG. 1 is a front view of a single-seat three-wheeled electric vehicle according to the first embodiment. FIG. 2 is a single-seat three-wheeled electric vehicle according to the first embodiment. FIG. 2 is a side view of the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the internal structure of the
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。
The
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。
The
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。
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the
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、モータ設置部42と、規制ユニット43と、第1電気角センサ44Aと、第2電気角センサ44B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、第1統合ECU(Electronic Control Unit)50Aと、第2統合ECU50Bと、第1駆動系ECU51Aと、第2駆動系ECU51Bと、を備える。
Returning to FIG. 3, a configuration for stabilizing the posture of the
モータ設置部42には、第1モータ42Aと、第2モータ42Bと、が設けられている。第1モータ42A、及び第2モータ42Bは、例えば三相ブラシレスモータとする。第1モータ42Aは、第1駆動系ECU51Aから供給される電力に従って駆動し、第2モータ42Bは、第2駆動系ECU51Bから供給される電力に従って駆動する。
The
そして、第1モータ42A、及び第2モータ42Bは、(図示しない)ギアを介して、回転軸41と接続されている。そして、第1モータ42Aから出力されるトルク、及び第2モータ42Bから出力されるトルクが(図示しない)ギアを介して、回転軸41に伝達されることで、回転軸41が回転する。
The
第1モータ42A、及び第2モータ42B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、第1モータ42A、及び第2モータ42B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の位置を調整可能とする。これにより、第1モータ42A、及び第2モータ42Bは、車両10の傾きを制御可能とする。これにより、第1モータ42A、及び第2モータ42B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。
The
本実施形態では、モータ設置部42に、第1モータ42A及び第2モータ42Bが設けられたことで、第1モータ42A又は第2モータ42Bのうちいずれか一方に故障が生じた場合であっても、故障していない他方のモータの駆動で回転軸41を回転させ、車両10の姿勢制御を可能としている。
In the present embodiment, when the
本実施形態においては、第1モータ42A及び第2モータ42Bに故障が生じていない場合には、第1モータ42A及び第2モータ42Bから出力されるトルクが均等になるように、第1駆動系ECU51A及び第2駆動系ECU51Bが制御を行う。これにより、第1モータ42A及び第2モータ42Bから生じる発熱等を抑え、第1モータ42A及び第2モータ42Bの長寿命化を実現できる。
In the present embodiment, when the
第1電気角センサ44Aは、第1モータ42Aに取り付けられているセンサであって、例えば、レゾルバで構成される。第1電気角センサ44Aは、第1モータ42Aの回転角(電気角)を示すレゾルバ信号を、第1駆動系ECU51Aに送信する。
The first
第2電気角センサ44Bは、第2モータ42Bに取り付けられているセンサであって、例えば、レゾルバで構成される。第2電気角センサ44Bは、第2モータ42Bの回転角(電気角)を示すレゾルバ信号を、第2駆動系ECU51Bに送信する。
The second
レゾルバ信号(レゾルバ値)は、第1モータ42A又は第2モータ42Bについて、0〜360度の範囲で計測可能な信号であり、例えば、0〜4095の値をとる。そして、第1モータ42A又は第2モータ42Bの電気角と、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信号で示される(第1モータ42A又は第2モータ42Bの)電気角の変化量から、回転軸41の回転角の変化量を、精度良く検出できる。
The resolver signal (resolver value) is a signal that can be measured in the range of 0 to 360 degrees with respect to the
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、第1統合ECU51A及び第2統合ECU51Bに送信する。
The
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、第1統合ECU51A及び第2統合ECU51Bに送信する。
The
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。回転角度センサ47は、絶対角センサの一例である。
The rotation
本実施形態の第1統合ECU50A、第2統合ECU50B、第1駆動系ECU51A及び第2駆動系ECU51B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。
The first
第1統合ECU50A、及び第2統合ECU50B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第1統合ECU50A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、第1モータ42Aを駆動させる指令を第1駆動系ECU51Aに行う。なお、図3では簡易にするために省略されているが、第1統合ECU50Aは、第2駆動系ECU51Bに対して第2モータ42Bを駆動させる指令も可能とする。
The first
同様に、第2統合ECU50B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、第2モータ42Bを駆動させる指令を第2駆動系ECU51Bに行う。また、第2統合ECU50Bは、第1駆動系ECU51Aに対して第1モータ42Aを駆動させる指令も可能とする。
Similarly, the second
第1駆動系ECU51Aは、第1統合ECU50A又は第2統合ECU50Bからの指令、回転軸角度センサ47による絶対回転角、及び第1電気角センサ44Aによる回転角に基づいて、第1モータ42Aの駆動を制御する。
The first
第2駆動系ECU51Bは、第1統合ECU50A又は第2統合ECU50Bからの指令、回転軸角度センサ47による絶対回転角、及び第2電気角センサ44Bによる回転角に基づいて、第2モータ42Bの駆動を制御する。なお、第2駆動系ECU51Bは、回転軸角度センサ47による絶対回転角の詳細な角度である実角を、第1駆動系ECU51Aから受信する。
The second
規制ユニット43は、第1駆動系ECU51A及び第2駆動系ECU51B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。
The restriction unit 43 restricts the
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に示される第1統合ECU50A、第2統合ECU50B、第1駆動系ECU51A、及び第2駆動系ECU51B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。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example for controlling the inclination in the left-right direction (Y-axis direction) of the vehicle according to the present embodiment. The first
第1統合ECU50A、第2統合ECU50B、第1駆動系ECU51A、及び第2駆動系ECU51B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。
The first
これにより、第1統合ECU50A、及び第2統合ECU50Bは、第1駆動系ECU51A、及び第2駆動系ECU51Bのいずれに対してもデータの送受信と指令とを行うことができる。 Thereby, 1st integrated ECU50A and 2nd integrated ECU50B can perform transmission / reception of data and instruction | command with respect to both 1st drive-train ECU51A and 2nd drive-train ECU51B.
そして、第1統合ECU50A、及び第2統合ECU50B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、第1駆動系ECU51A、及び第2駆動系ECU51Bのうち少なくとも一つに対して、車両10の姿勢を安定させるための指令を行う。本実施形態では、2種類の指令を用いる。
Then, the first
2種類の指令のうち一方は、リーントルク指令である。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第1モータ42A(又は第2モータ42B)を駆動させるように、第1駆動系ECU51A(又は第2駆動系ECU51B)に出力する指令とする。
One of the two types of commands is a lean torque command. The lean torque command causes the first
具体的には、第1統合ECU50A(又は第2統合ECU50B)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、第1モータ42A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、第1モータ42A(又は第2モータ42B)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、第1駆動系ECU51A(又は第2駆動系ECU51B)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M1の乗り心地を向上させる。
Specifically, the first
2種類の指令のうち他方は、リーン位置指令である。リーン位置指令は、車両10の位置制御で目標とする回転軸41の回転角(回転軸41の位置)にさせるために、第1駆動系ECU51A(又は第2駆動系ECU51B)に出力する指令とする。
The other of the two types of commands is a lean position command. The lean position command is a command that is output to the first
具体的には、第1統合ECU50A(又は第2統合ECU50B)は、車両10の姿勢が安定する回転軸41の目標回転角(換言すれば、車両10の重心の位置が車両10の中心にくるような車両10の傾き)を算出し、当該目標回転角になるようにリーン位置指令として、第1駆動系ECU51A(又は第2駆動系ECU51B)に出力する。リーン位置指令は、リーントルク指令と比べて位置応答性が高く、車両10の姿勢を安定させるために適切な車輪20、23の高さに基づく制御が行われるため、車両運転に対して車両姿勢が急変した場合に素早く、右前輪20又は左前輪23を伸ばして姿勢の安定性を向上させる。また、リーン位置指令は、一系統フェールした場合の位置追従性も高い。
Specifically, the first integrated ECU 50 </ b> A (or the second integrated ECU 50 </ b> B) sets the target rotation angle of the
また、本実施形態では、このようなリーン制御の他、リアステア制御も行われる。リアステア制御では、主として位置制御が行われ、リアステア位置指令が第1駆動系ECUI51A、第2駆動系ECU51Bのそれぞれに入力される。
In the present embodiment, in addition to such lean control, rear steer control is also performed. In the rear steer control, position control is mainly performed, and a rear steer position command is input to each of the first drive
本実施形態の第1統合ECU50A、及び第2統合ECU50Bは、リーン位置指令と、リーントルク指令と、を同時に出力する。
The first
第1駆動系ECU51A及び第2駆動系ECU51Bは、車両10の運動状態に応じて、リーン位置指令及びリーントルク指令のうち、いずれか一方の指令を選択し、当該指令に応じたモータ制御を行う。
The first
また、第1駆動系ECU51Aは、回転軸角度センサ47により計測された絶対回転角と、第1電気角センサ44Aにより検出された電気角(回転角)と、により、回転軸41の詳細な回転角である実角を算出し、当該実角に基づいて、第1モータ42Aの制御を行う。
Further, the first
同様に、第2駆動系ECU51Bも、回転軸角度センサ47により計測された絶対回転角と、第2電気角センサ44Bにより検出された電気角と、により、回転軸41の実角を算出し、当該回転角に基づいて、第2モータ42Bの制御を行う。なお、回転軸角度センサ47により計測された絶対回転角は、第1駆動系ECU51Aから取得する。
Similarly, the second
そして、第1モータ42A、及び第2モータ42B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。
The driving torque by the
次に、第1駆動系ECU51Aについて説明する。図6は、第1駆動系ECU51A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、第1駆動系ECU51A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、位置P制御部601Aと、速度PI制御部602と、q軸電流変換部603と、切替部604と、電流PI制御部605と、変調部606と、PWM出力部607と、を実現する。なお、第2駆動系ECU51Bは、第1駆動系ECU51Aと同様の構成を備えているものとして説明を省略する。
Next, the first
本実施形態では、位置P制御部601Aに、リーン位置指令で目標とされる目標回転角が入力され、q軸電流変換部603に、リーントルク指令に基づくトルク値が入力される。
In the present embodiment, the target rotation angle targeted by the lean position command is input to the position
位置P制御部601Aは、回転軸角度センサ47からの絶対回転角と、第1電気角センサ44Aからの電気角と、から現在の回転軸41の実角を導出する。そして、位置P制御部601Aは、回転角41の実角と、リーン位置指令に基づく目標回転角との差分である位置偏差を算出する。位置偏差は、現在の実角から目標回転角になるために必要な回転角であり、回転角制御量と称する場合もある。そして、位置P制御部601Aは、算出された位置偏差に対して、比例制御(P制御)を行うことで、目標となる回転軸41の回転速度を導出し、算出された回転速度を速度指令として速度PI制御部602に出力する。位置P制御部601Aの詳細については後述する。
The position
速度PI制御部602は、位置P制御部601Aにより導出された回転速度である速度指令と、第1電気角センサ44Aから電気角を入力して、電気角から角速度を求め、回転速度と角速度の差分である速度偏差を算出する。そして、速度PI制御部602は、速度偏差に対して比例積分制御(PI制御)を行うことで、第1モータ42Aを駆動させるためのq軸電流指令値を算出する。速度PI制御部602の詳細については後述する。
The speed
一方、q軸電流変換部603は、リーントルク指令に基づくトルク値から、第1モータ42Aを駆動させるためのq軸電流指令値を算出する。
On the other hand, the q-axis
切替部604は、車両10の状態に応じて、速度PI制御部602から入力されるq軸電流指令値、及びq軸電流変換部603から入力されるq軸電流指令値のうち、いずれか一つを電流PI制御部605に出力する。
The
電流PI制御部605は、q軸電流指令値(d軸電流指令値=0となる)に対して、比例積分制御(PI制御)を行う。この電流PI制御605は、その内部に均等トルク制御部を備え、均等トルク制御部により第1モータ42A,第2モータ42Bとで均等にトルクを配分する均等トルク制御を行っている。
The current
図7は、本実施形態における均等トルク制御部の構成の一例を示すブロック図である。均等トルク制御部608は、図7に示すように、切替部604と、他の駆動系ECUである第2駆動系ECU51Bから、それぞれのq軸電流指令を入力する。そして、均等トルク制御部608は、切替部604から入力したq軸電流指令値を、切替部1401に出力するとともに、切替部604から入力したq軸電流指令値と第2駆動系ECU51Bから入力したq軸電流指令値とを加算して乗算器1402により1/2倍した値を、切替部1401に出力する。切替部1401は、この値と、切替部604から入力したq軸電流指令値とを適宜切替えて、q軸電流指令として出力する。第2駆動系ECU51Bでは、他の駆動系ECUとして第1駆動系ECU51Aからq軸電流指令を入力して、同様の処理が行われる。これにより、第1モータ42Aと第2モータ42Bとで均等トルク制御が行われる。なお、電流PI制御部605では、均等トルク制御部608から出力されるq軸電流指令に対して、比例積分制御を行っている。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of the equal torque control unit in the present embodiment. As shown in FIG. 7, the equal torque control unit 608 receives q-axis current commands from the
図6に戻り、変調部606は、比例積分制御(PI制御)が行われた後のq軸電流指令値(d軸電流指令値)に基づいて、パルス幅変調を行う。
Returning to FIG. 6, the
PWM出力部607は、変調部606によりパルス幅変調が行われた後のPWM信号を、第1モータ42Aに対して出力する。
The
次に、第2駆動系ECU51Bについて説明する。図8は、第2駆動系ECU51Bの構成例を示したブロック図である。図8に示されるように、第2駆動系ECU51B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、位置P制御部601Bと、速度PI制御部602と、q軸電流変換部603と、切替部604と、電流PI制御部605と、変調部606と、PWM出力部607と、を実現する。第2駆動系ECU51Bでは、位置P制御部601Bの構成が第1駆動系ECU51Aと異なっており、その他の構成は第1駆動系ECU51Aと同様であるため、説明を省略する。
Next, the second
位置P制御部601Bは、第1駆動系ECU51Aの位置P制御部601Aから回転軸41の実角を入力し、現在の回転軸41の実角と、リーン位置指令に基づく目標回転角とを差分である位置偏差(回転角制御量)を算出する。そして、位置P制御部601Bは、算出された位置偏差(回転角制御量)に対して比例制御(P制御)を行うことで、目標となる回転軸41の回転速度を導出し、この回転速度を速度指令として速度PI制御部602に出力する。位置P制御部601Bの詳細については後述する。
The position
次に、第1駆動系ECU51Aの位置P制御部601Aの詳細について説明する。図9は、第1駆動系ECU51Aの位置P制御部601Aの構成を示すブロック図である。図9に示すように、第1駆動系ECU51Aは、拡張電気角演算部801と、実角演算部810と、比例要素(Kp)802と、リミッタ803とを備えている。
Next, details of the position
拡張電気角演算部801は、第1電気角センサ44Aにより検知した第1モータ42Aの電気角を拡張電気角に変換する。第1モータ42Aの回転子が1回転(回転子が回転する角度360度)する間に電気信号は極数の分だけ周期が進むため、実角は電気角の範囲を超えることになる。このため、拡張電気角演算部801は、入力される電気角を、位相を考慮して拡張電気角に変換する。
The extended electrical
図10は、本実施形態の電気角と拡張電気角の関係を示す図である。図10において、符号902が電気角θを示し、符号901が拡張電気角θEを示している。図10の符号902に示すように、電気角θは周期毎に0から360度の範囲を繰り返すため、例えば、電気角902が同じ30度でも1周期目の30度と2周期目の30度の場合がある。このため、拡張電気角演算部801は、入力される電気角のこのような周期の違いを電気角で示した拡張電気角θEを算出している。
FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the electrical angle and the expanded electrical angle of the present embodiment. In FIG. 10,
具体的には、拡張電気角の下位ビットをθEL、拡張電気角の下位ビットをθEUとすると、拡張電気角演算部801は、拡張電気角を以下の(1−1)、(1−2)、(1−3)、(1−4)式で算出する。例えば、電気角θは、レゾルバ信号で0〜4095の値を取る。
θEL=θ ・・・(1−1)
θEU=θEU+1(θt−θt-1<Kcarryのとき) ・・・(1−2)
θEU=θEU−1(θt−θt-1>−Kcarryのとき) ・・・(1−3)
θEL、=θEL+θEL ・・・(1−4)
Specifically, assuming that the lower bit of the extended electrical angle is θ EL and the lower bit of the extended electrical angle is θ EU , the extended electrical
θ EL = θ (1-1)
θ EU = θ EU +1 (when θ t −θ t−1 <Kcarry) (1-2)
θ EU = θ EU −1 (when θ t −θ t−1 > −Kcarry) (1-3)
θ EL , = θ EL + θ EL (1-4)
ここで、Kcarryは2000、3000等の定数であり、リーン制御とリアステア制御とで最大角速度の変化以上の値で異なる値となっている。θtは、時間t時点での第1電気角センサ44Aのレゾルバ値の電気角である。
Here, Kcarry is a constant of 2000, 3000, etc., and has a value that differs between the lean control and the rear steer control by a value greater than the change in the maximum angular velocity. θ t is the electrical angle of the resolver value of the first
図9に戻り、実角演算部810は、車両制御装置40の初期動作時において、拡張電気角演算部801により算出された拡張電気角と、回転軸角度センサ47により計測された絶対回転角とから、回転軸41の回転角の詳細な値である実角を算出する。図11は、本実施形態の実角演算部810の構成を示すブロック図である。
Returning to FIG. 9, the actual
実角演算部810は、車両制御装置40の初期動作時において、絶対回転角と拡張電気角とを入力し、絶対回転角を補正部811、補正テーブル812、判断部813、0点学習値814により補正する。なお、かかる補正の詳細については後述する。
The actual
そして、実角演算部810は、補正後の絶対回転角から拡張電気角を減算して、その減算値をプリセット値(第1プリセット値)としてメモリ815に保存する。そして、実角演算部810は、車両制御装置40の初期動作時において、メモリ815に保存したプリセット値と、入力された拡張電気角とを加算して実角を算出し、算出された実角と目標回転角との差(位置偏差)を比例要素(Kp)802に出力するとともに、算出された実角を第3canを介して第2駆動系ECU51Bの位置P制御部601Bに送信する。これにより、第1モータ42Aと第2モータ42Bとの間の初期位置を統一し、干渉を低減して、より精度良く実角を算出することができ、位置制御の精度をより向上させることができる。
Then, the actual
初期動作後の車両制御装置40の通常動作時においては、実角演算部810には、実角演算部810は入力されず、拡張電気角のみが入力される。この通常動作時には、実角演算部810は、入力された拡張電気角に、メモリ815に保存されている第1プリセット値を加算して実角を算出し、算出された実角を出力する。
During the normal operation of the
図9に戻り、位置P制御部601Aは、入力された位置指令としての目標回転角から、上述のように実角演算部810で算出された実角を減算して位置偏差を求め、この位置偏差に比例要素(Kp)802を乗算することで、比例制御を行う。そして、その後、位置P制御部601Aは、乗算値をリミッタ803で制限値まで制限して回転速度を求め、回転速度を速度指令として出力する。この速度指令(回転速度)は速度PI制御部に入力される。ここで、制限値は、リーン制御、リアステア制御ごとに所定の値に予め定められている。
Returning to FIG. 9, the position
次に、第2駆動系ECU51Bの位置P制御部601Bの詳細について説明する。図12は、本実施形態にかかる第2駆動系ECU51Bの位置P制御部601Bの構成を示すブロック図である。図12に示すように、第2駆動系ECU51Bは、拡張電気角演算部801と、実角演算810と、メモリ1215と、比例要素(Kp)802と、リミッタ803とを備えている。
Next, details of the position
本実施形態では、車両制御装置40の初期動作時において、位置P制御部601Bは、第1駆動系ECU51Aの位置P制御部601Aから第3canを介して送信される実角を受信している。このため、位置P制御部601Bは、実角演算部を備えておらず、この点で位置P制御部601Aと異なっている。
In the present embodiment, during the initial operation of the
位置P制御部601Bは、第2電気角センサ44Bで検知された電気角(第2電気角)を入力し、拡張電気角演算部801が、位置P制御部601Aと同様に、入力された電気角を拡張電気角に変換する。
The position
車両制御装置40の通常動作時においては、位置P制御部601Bは、位置P制御部601Aから受信した実角から、拡張電気角演算部801で演算された拡張電気角を減算して、その減算値をプリセット値(第2プリセット値)としてメモリ1215に保存する。
During normal operation of the
車両制御装置40の初期動作後の通常動作時においては、位置P制御部601Bは、拡張電気角に、メモリ1215に保存されているプリセット値を加算して実角を算出する。位置P制御部601Bは、入力された位置指令としての目標回転角から、実角を減算して位置偏差を求め、この位置偏差に比例要素(Kp)802を乗算することで、比例制御を行う。そして、その後、位置P制御部601Bは、乗算値をリミッタ803で制限値まで制限して回転速度を求め、回転速度を速度指令として出力する。この速度指令(回転速度)は速度PI制御部に入力される。
During normal operation after the initial operation of the
このように、初期動作時には、第1駆動系ECU51Aの位置P制御部601Aで算出した実角を第2駆動系ECU51Bの位置P制御部601Bに送信し、初期動作以降は、第1駆動系ECU51A,第2駆動系ECU51Bで互いに独立にモータ制御を行っている。これにより、第1駆動系ECU51Aと第2駆動系ECU51Bの位置情報(絶対回転角)が初期動作時には一致して、スムーズな位置制御、速度制御、トルク制御を行うことができるとともに、初期動作以降は、第1モータ42A,第2モータ42Bに対する制御を均等かつ安定に行いつつ、フェール時の対応をより十分に行うことができる。
Thus, during the initial operation, the actual angle calculated by the position
次に、第1駆動系ECU51Aの位置P制御部601A内の実角演算部810で実行される絶対回転角の補正について説明する。図11に示す補正値テーブル812は、回転軸角度センサ47で検知された絶対回転角に対する補正値を定めたテーブルである。この補正値が補正後の絶対回転角となる。補正値テーブル812は、HDDやメモリ等の記憶媒体に保存される。
Next, the correction of the absolute rotation angle executed by the actual
図13は、本実施形態にかかる補正値テーブル812の一例を示す図である。図13に示すように、補正値テーブル812には、絶対回転角に補正値が対応付けて登録されている。 FIG. 13 is a diagram showing an example of the correction value table 812 according to the present embodiment. As shown in FIG. 13, in the correction value table 812, correction values are registered in association with absolute rotation angles.
補正値テーブル812における絶対回転角と補正値との一対のデータは、第1モータ42Aの回転子を、MAXから−MAXまでの範囲で5度ごとの角度における絶対回転角と補正値となっている。
The pair of data of the absolute rotation angle and the correction value in the correction value table 812 is the absolute rotation angle and the correction value at an angle of 5 degrees in the range from MAX to -MAX for the rotor of the
補正値テーブル812における絶対回転角は、回転軸角度センサ47で計測された12ビットの絶対回転角を、16ビットにビット拡張されて登録されている。これは、回転軸角度センサ47で計測された12ビットの絶対回転角が第1電気角センサ44Aにより検知される電気角より分解能が低いためである。また、補正値テーブル812における補正値は、電気角に基づいて定められたものである。本実施形態では、補正値として上述の拡張電気角が使用されている。
The absolute rotation angle in the correction value table 812 is registered by extending the 12-bit absolute rotation angle measured by the rotation
このように、絶対回転角を、分解能の高い電気角センサで検知される電気角に基づいて補正することにより、絶対回転角の精度を向上させることが可能となる。 As described above, by correcting the absolute rotation angle based on the electrical angle detected by the high-resolution electrical angle sensor, it is possible to improve the accuracy of the absolute rotation angle.
また、補正部811は、補正値を修正して補正値テーブル812へ登録するという学習処理を行う。この学習処理は、車両制御装置40の駆動前に事前に一括して行われる。かかる学習処理を一括学習という。一括学習は、具体的には、ユーザが第1モータ42Aの回転子を、+MAXの角度から−MAXの角度まで5度ずつずらしながら、以下の処理を行う。すなわち、第1モータ42Aの回転子を5度ずらし、その時の回転軸角度センサ47で絶対回転角を計測する。この絶対回転角は、補正部811に入力され、補正部811によって16ビットに拡張される。また、第1電気角センサ44Aで電気角を計算して拡張電気角演算部801で拡張電気角を算出する。この拡張電気角は補正部811に入力される。補正部811は、16ビットに拡張された絶対回転角に、拡張電気角を補正値として対応付けて、補正値テーブル812に登録する。これらの処理を、第1モータ42Aの回転子を、+MAXの角度から−MAXの角度まで5度ずつずらすことにより、補正値テーブル812が生成される。
The
また、このような学習処理を、車両制御装置40の駆動後の通常の動作時に行うように補正部811を構成することができる。ここで、車両制御装置40の動作時に行う学習処理を常時学習という。常時学習では、ユーザは、第1モータ42Aの回転子を、意図的に+MAXの角度から−MAXの角度まで5度ずつずらすことができず、動作状況により回転子の角度が異なってくる。このため、補正値テーブル812の絶対回転角に対してすべての補正値(拡張電気角)が埋まるわけでなく、補正値が未登録の場合もある。
In addition, the
このため、本実施形態では、補正前の絶対回転角と補正後の絶対回転角(すなわち、補正値)の差の絶対値が所定値より大きい場合には、補正値テーブル812の絶対回転角に対する補正値が未登録で異常値が出力された結果、上記差が所定値より大きいと判断し、補正前の絶対回転角を用いる。すなわち、この場合、位置P制御部601Aは、補正前の絶対回転角を用いて実角を算出する。
For this reason, in this embodiment, when the absolute value of the difference between the absolute rotation angle before correction and the corrected absolute rotation angle (that is, the correction value) is larger than a predetermined value, the absolute rotation angle in the correction value table 812 is corrected. As a result of output of an abnormal value with no correction value registered, it is determined that the difference is larger than a predetermined value, and the absolute rotation angle before correction is used. That is, in this case, the position
図14は、本実施形態にかかる補正処理の手順の一例を示すフローチャートである。補正部11は、絶対回転角を入力し(ステップS11)、補正値テーブル812を参照して、絶対回転角に対する補正値を取得し(ステップS12)、補正値を判断部813に出力する。
FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of the procedure of the correction process according to the present embodiment. The
判断部813は、補正前の絶対回転角と補正値(補正後の絶対回転角)との差分を計算し、差分の絶対値が所定値を超えているか否かを判断する(ステップS13)。そして、差分の絶対値が所定値を超えている場合には(ステップS13:Yes)、補正後の絶対回転角を用いず、補正前の絶対回転角を出力する(ステップS14)。 The determination unit 813 calculates the difference between the absolute rotation angle before correction and the correction value (corrected absolute rotation angle), and determines whether or not the absolute value of the difference exceeds a predetermined value (step S13). If the absolute value of the difference exceeds the predetermined value (step S13: Yes), the absolute rotation angle before correction is output without using the corrected absolute rotation angle (step S14).
一方、ステップS13で、差分の絶対値が所定値以下である場合には(ステップS13:No)、補正後の絶対回転角を用い、補正後の絶対回転角を出力する(ステップS15)。 On the other hand, if the absolute value of the difference is equal to or smaller than the predetermined value in step S13 (step S13: No), the corrected absolute rotation angle is output using the corrected absolute rotation angle (step S15).
補正部811に補正値の一括学習を行わせるか、常時学習を行わせるかは、予めユーザが所定のユーザインタフェイスから指定することにより決定される。
Whether the
次に、第1駆動系ECU51Aおよび第2駆動系ECU51Bの速度PI制御部602の詳細について説明する。図15は、本実施形態にかかる速度PI制御部602の構成を示すブロック図である。
Next, details of the speed
速度PI制御部602は、図15に示すように、スケール変換部1301と、比例要素(Kp)1302と、積分器(Σ)1305と、積分要素(Ki)1306と、トルクゲイン1307と、トルクリミッタ1308と、ディテントトルク対応処理部1309とを備えている。
As shown in FIG. 15, the speed
速度PI制御部602は、位置P制御部601A,601Bから速度指令としての回転速度を入力するとともに、第1電気角センサ44Aから第1モータ42Aの電気角、若しくは第2電気角センサ44Bから第2モータ42Bの電気角を入力する。スケール変換部1301は、入力された電気角から第1モータ42A、第2モータ42Bの回転子の回転の角速度を求める。
The speed
速度PI制御部602は、速度指令としての回転速度とスケール変換部1301で算出された角速度の差分である速度偏差を求め、この速度偏差に対して比例積分制御を行う。すなわち、速度偏差は比例要素(Kp)1302に入力されて比例要素(Kp)1302と乗算されるとともに、積分器1305に入力されて積分されて積分要素(Ki)1306と乗算される。
The speed
速度PI制御部602は、偏差と比例要素(Kp)1302との乗算値と、偏差の積分値と積分要素(Ki)1306との乗算値を加算して、その加算値にトルクゲイン1307を乗算してq軸電流指令とし、q軸電流指令をトルクリミッタ1308で制限値を超えないように制限する。そして、ディテントトルク対応処理がオンの場合には、ディテントトルク対応処理部1309がディテントトルク対応処理を行って、q軸電流指令を出力する。ここで、ディテントトルク対応処理がオフの場合にはディテントトルク対応処理部1309によるディテントトルク対応処理は行われない。
The speed
本実施形態では、第1統合ECU50A、第1駆動系ECU51A、第1モータ42Aの第1系統と、第2統合ECU50B、第2駆動系ECU51B、第2モータ42Bの第2系統のいずれもが正常な場合と、いずれかの系統で異常が発生した場合とで、積分要素(Ki)1306の値とディテントトルク対応処理のオンオフを切り替えている。
In the present embodiment, the first
図16は、本実施形態の速度PI制御における切替え処理の手順の一例を示すフローチャートである。まず、速度PI制御部602は、他の系統で異常が発生しているか否かを判断する(ステップS31)。そして、異常が発生していない場合、すなわち正常時には(ステップS31:No)、速度PI制御部602は、積分要素(Ki)1306を0に設定する(ステップS32)。すなわち、このことは、系統において異常が発生していない場合には、速度PI制御部602は、比例積分制御ではなく、比例制御を行うことを意味する。
FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a procedure of switching processing in the speed PI control of the present embodiment. First, the speed
このように正常動作時には、速度PI制御部602は、積分要素(Ki)1306を0に設定して比例制御を行うことにより、第1モータ42A、第2モータ42Bの駆動時における積分要素(Ki)1306によるA/D変換および演算量子干渉を回避することができる。
In this way, during normal operation, the speed
このように、異常が発生していない場合には、積分要素(Ki)1306が0となり比例制御が行われるため、モータディテントトルク付近(位置偏差が0の付近)では、ドライバに制御不感帯が感じられることになり、停止位置での位置制御の精度が低下する。このため、速度PI制御部602は、ディテントトルク対応処理をオンに設定する(ステップS33)。これにより、ディテントトルク対応処理部1309によるディテントトルク対応処理を行うこととし、モータディテントトルク付近(位置偏差が0の付近)でのドライバに制御不感帯が感じられることを防止するとともに、停止位置での位置制御の精度を向上している。
As described above, when no abnormality has occurred, the integral element (K i ) 1306 becomes 0 and proportional control is performed. Therefore, in the vicinity of the motor detent torque (position deviation is near 0), the driver has a control dead zone. As a result, the accuracy of the position control at the stop position decreases. For this reason, the speed
一方、ステップS31において、異常が発生している場合には(ステップS31:Yes)、速度PI制御部602は、積分要素(Ki)1306を0以外の値に設定する(ステップS34)。すなわち、このことは、系統において異常が発生している場合には、速度PI制御部602は、比例積分制御を行うことを意味する。そして、速度PI制御部602は、ディテントトルク対応処理をオフに設定し(ステップS35)、さらにトルクリミッタ1308の制限値(電流制限値)を増加させる(ステップS36)。例えば、速度PI制御部602は、トルクリミッタ1308の制限値を、正常時±40Aから異常時±60Aへ増加する。ただし、この制限値は一例であり、これに限定されるものではない。
On the other hand, when an abnormality has occurred in step S31 (step S31: Yes), the speed
ここで、ディテントトルク対応処理部1309によるディテントトルク対応処理について説明する。ディテントトルク対応処理部1309は、トルクリミッタ1308からの出力であるq軸電流指令Trefinを入力する。そして、ディテントトルク対応処理部1309は、入力されたq軸電流指令Trefinの絶対値(トルク値)が所定値以下の小さい値の場合に、q軸電流指令Trefinの絶対値にゲインKtを乗算する補償処理を行って、q軸電流指令Trefoutを出力することにより、ディテントトルク対応処理を行う。すなわち、ディテントトルク対応処理部1309は、|Trefin|が所定値以下の場合に、次の(2)式により、q軸電流指令Trefoutを算出して出力する。
Here, the detent torque handling processing by the detent torque
Trefout=|Trefout|*Kt ・・・(2) Trefout = | Trefout | * Kt (2)
ゲインKtは、次の(3)式で算出される。
Kt=(2−2*|Trefin|/Kload) ・・・(3)
The gain Kt is calculated by the following equation (3).
Kt = (2-2 * | Trefin | / Kload) (3)
ここで、Kloadは、リーン制御、リアステア制御に応じて予め定められた定数である。 ディテントトルク対応処理の実行のたびに、ゲインKtを(3)式で算出して、(2)式でq軸電流指令TrefinにゲインKtを乗算してq軸電流指令Trefoutを算出するように構成しているが、これに限定されるものではない。 Here, Kload is a constant determined in advance according to lean control and rear steer control. Each time the detent torque handling process is executed, the gain Kt is calculated by the equation (3), and the q-axis current command Trefout is calculated by multiplying the q-axis current command Trefin by the gain Kt by the equation (2). However, the present invention is not limited to this.
例えば、リーン制御とリアステ制御のそれぞれの場合において、q軸電流指令Trefinを複数設定し、このq軸電流指令Trefinの値ごとに、予め(2)式でゲインKt、(2)式でq軸電流指令Trefoutを算出しておき、q軸電流指令Trefinと、q軸電流指令Trefoutとを対応付けたテーブルを作成しておく。そして、ディテントトルク対応処理の実行時に、このテーブルを参照して、入力されたq軸電流指令Trefinに対応するq軸電流指令Trefoutを出力するようにディテントトルク対応処理部1309を構成してもよい。
For example, in each of the lean control and the rear steering control, a plurality of q-axis current commands Trefin are set, and for each value of the q-axis current command Trefin, a gain Kt is obtained in advance by equation (2), and a q-axis is obtained in equation (2). A current command Trefout is calculated, and a table in which the q-axis current command Trefin and the q-axis current command Trefout are associated with each other is created. The detent torque
このように本実施形態では、初期動作時に、第1駆動系ECU51Aの位置P制御部601Aに、回転軸角度センサ47で検知された絶対回転角を入力して、絶対回転角と第1電気角センサ44Aで検知された第1電気角との差分を第1プリセット値としてメモリ815に保持するとともに、実角を第2駆動系ECU51Bの位置P制御部601Bへ送信する。第2駆動系ECU51Bでは第1駆動系ECU51Aから受信した実角と入力される第2電気角との差分を第2プリセット値としてメモリ1215に保持しておく。そして、初期動作以降は、第1駆動系ECU51Aで第1電気角と第1プリセット値により第1モータ42Aを独立に位置制御し、第2駆動系ECU51Bで第2電気角により第2モータ42Bを独立に位置制御する。このため、本実施形態によれば、第1駆動系ECU51Aと第2駆動系ECU51Bの位置情報(絶対回転角)が初期動作時には一致するので、第1モータ42Aと第2モータ42Bとの間の初期位置を統一し、干渉を低減して、より精度良く実角を算出することができ、位置制御の精度をより向上させることができる。これにより、本実施形態によれば、スムーズな位置制御、速度制御、トルク制御を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, during the initial operation, the absolute rotation angle detected by the rotation
また、本実施形態によれば、初期動作以降は、第1駆動系ECU51Aと第2駆動系ECU51Bとが独立な位置制御が行われるため、第1モータ42A,第2モータ42Bに対する制御を均等かつ安定に行いつつ、フェール時の対応をより十分に行うことができる。
Further, according to the present embodiment, after the initial operation, the first
また、本実施形態では、正常動作時には、速度PI制御部602は、積分要素(Ki)1306を0に設定して比例制御を行っているので、第1モータ42A、第2モータ42Bの駆動時における積分要素(Ki)1306によるA/D変換および演算量子干渉を回避して、位置精度の向上を図ることができる。
In the present embodiment, during normal operation, the speed
また、本実施形態では、正常動作時には、速度PI制御部602のディテントトルク対応処理部1309によるディテントトルク対応処理が行われるので、モータディテントトルク付近(位置偏差が0の付近)でのドライバに制御不感帯が感じられることを防止するとともに、停止位置での位置制御の精度を向上することができる。
In the present embodiment, since the detent torque handling processing is performed by the detent torque
また、本実施形態によれば、異常動作時には、速度PI制御部602は、トルクリミッタ1308の制限値を増加させているので、異常時においてもより安全な動作を継続することができる。
Further, according to the present embodiment, the speed
また、本実施形態では、第1駆動系ECU51Aの位置P制御部601Aにおいて、絶対回転角を、分解能の高い電気角に基づき補正しているので、回転軸角度センサ47で計測される絶対回転角の精度を補償して、精度をより向上させることができる。
In the present embodiment, the absolute rotation angle is corrected based on the electrical angle with high resolution in the position
また、本実施形態では、第1駆動系ECU51Aの位置P制御部601Aによる絶対回転角の補正のための補正値の学習処理を、事前に一括して、または、車両制御の駆動時のいずれかに行っているので、適切なタイミングで、補正値の学習処理を行うことができる。
In the present embodiment, the correction value learning process for correcting the absolute rotation angle by the position
また、本実施形態では、第1駆動系ECU51Aの位置P制御部601Aによる絶対回転角の補正のための補正値の学習処理を、事前に一括して行うか、車両制御の駆動時時に常時行うかを選択可能としているので、初期動作時から高精度で行うか、動作段階における学習時間を不要とするかに応じて学習の方法を適切に選択することができ、これにより補正値の学習時間の短縮化を図ることができる。
Further, in the present embodiment, the correction value learning process for correcting the absolute rotation angle by the position
また、本実施形態では、補正後の絶対回転角と補正前の絶対回転角の差の絶対値が所定値より大きい場合に、補正後の絶対回転角を用いずに、補正前の絶対回転角を用いているので、補正値の常時学習において、補正値テーブル812に補正値が登録されなかった場合でも、補正値テーブル812における補正値の欄の当該未登録の値を使用せずに、有効な値の補正値のみを選択して、より精度を向上させることができる。 In the present embodiment, when the absolute value of the difference between the corrected absolute rotation angle and the corrected absolute rotation angle is larger than a predetermined value, the corrected absolute rotation angle is not used and the corrected absolute rotation angle is not used. Therefore, even if the correction value is not registered in the correction value table 812 in the constant learning of the correction value, it is effective without using the unregistered value in the correction value column in the correction value table 812. Only a correct correction value can be selected to improve the accuracy.
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、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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
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…モータ設置部、42A…第1モータ、42B…第2モータ、43…規制ユニット、44A…第1電気角センサ、44B…第2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、50A…第1統合ECU、50B…第2統合ECU、51A…第1駆動ECU、51B…第2駆動ECU、501…ギア、601A…位置P制御部、601B…位置P制御部、602…速度PI制御部、603…q軸電流変換部、604…切替部、605…電流PI制御部、606…変調部、607…PWM出力部、810…実角演算部、801…拡張電気角演算部、802…比例要素、811…補正部、812…補正値テーブル、1305…積分器、1306…積分要素、1309…ディテントトルク対応処理部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1モータの第1電気角を検出する第1電気角センサと、
前記第2モータの第2電気角を検出する第2電気角センサと、
前記駆動軸の絶対回転角を検出する絶対角センサと、
前記第1モータに対して、前記車両の姿勢を安定させるための制御を行う第1制御部と、
前記第2モータに対して、前記車両の姿勢を安定させるための制御を行う第2制御部と、を備え、
前記第1制御部は、第1位置比例制御部と第1速度比例積分制御部とを備え、前記車両の姿勢を安定させるための位置制御を行い、
前記第2制御部は、第2位置比例制御部と第2速度比例積分制御部とを備え、前記車両の姿勢を安定させるための位置制御を行い、
前記第1位置比例制御部は、初期動作時に、前記絶対角センサで検知された絶対回転角と前記第1電気角センサで検知された第1電気角とに基づいて第1プリセット値を算出し、前記第1プリセット値と前記第1電気角とから算出した実角を前記第2位置比例制御部に送出し、初期動作以降の動作時において前記第1電気角センサで検知された第1電気角と前記第1プリセット値とから実角を算出し、入力される位置指令と前記実角とに基づいて比例制御を行い、
前記第2位置比例制御部は、前記初期動作時に、前記第1位置比例制御部から取得した前記実角と前記第2電気角センサで検知された第2電気角とに基づいて第2プリセット値を算出し、初期動作以降の動作時において前記第2電気角センサで検知された第2電気角と前記第2プリセット値とから実角を算出し、入力される位置指令と前記実角とに基づいて比例制御を行う、
車両制御装置。 A first motor and a second motor capable of adjusting a position of the vehicle by controlling a drive shaft for driving a plurality of wheels provided in the vehicle;
A first electrical angle sensor for detecting a first electrical angle of the first motor;
A second electrical angle sensor for detecting a second electrical angle of the second motor;
An absolute angle sensor for detecting an absolute rotation angle of the drive shaft;
A first control unit that controls the first motor to stabilize the posture of the vehicle;
A second control unit that controls the second motor to stabilize the posture of the vehicle;
The first control unit includes a first position proportional control unit and a first speed proportional integration control unit, and performs position control for stabilizing the posture of the vehicle,
The second control unit includes a second position proportional control unit and a second speed proportional integration control unit, and performs position control for stabilizing the posture of the vehicle,
The first position proportional control unit calculates a first preset value based on an absolute rotation angle detected by the absolute angle sensor and a first electrical angle detected by the first electrical angle sensor during an initial operation. The actual angle calculated from the first preset value and the first electrical angle is sent to the second position proportional control unit, and the first electrical angle sensor detected by the first electrical angle sensor during the operation after the initial operation. An actual angle is calculated from an angle and the first preset value, and proportional control is performed based on the input position command and the actual angle,
The second position proportional control unit is configured to set a second preset value based on the actual angle acquired from the first position proportional control unit and the second electrical angle detected by the second electrical angle sensor during the initial operation. And calculates an actual angle from the second electrical angle detected by the second electrical angle sensor and the second preset value during the operation after the initial operation, and calculates the input position command and the actual angle. Proportional control based on
Vehicle control device.
前記第2位置比例制御部は、前記初期動作時に、前記第2プリセット値として、前記第1位置比例制御部から取得した前記実角と前記第2電気角センサで検知された第2電気角との第2差分を算出し、初期動作以降の動作時において前記第2電気角センサで検知された第2電気角と前記第2差分とを加算して実角を算出する、
請求項1に記載の車両制御装置。 The first position proportional control unit, as the first preset value, during the initial operation, is a first of an absolute rotation angle detected by the absolute angle sensor and a first electrical angle detected by the first electrical angle sensor. A difference is calculated, and an actual angle is calculated by adding the first electrical angle detected by the first electrical angle sensor during the operation after the initial operation and the first difference,
The second position proportional control unit, during the initial operation, as the second preset value, the actual angle acquired from the first position proportional control unit and the second electrical angle detected by the second electrical angle sensor, The second difference is calculated, and the second electrical angle detected by the second electrical angle sensor during the operation after the initial operation is added to the second difference to calculate the actual angle.
The vehicle control device according to claim 1.
前記速度比例積分制御部は、前記第1制御部または前記第2制御部が正常動作時においては比例制御を行い、前記第1制御部または前記第2制御部に異常が発生した場合、比例積分制御を行う、
請求項1または2に記載の車両制御装置。 The first control unit and the second control unit obtain a rotation speed that is an output from the first position proportional control unit and the second position proportional control unit, and the first electrical angle or the second electrical angle. A speed proportional integral control unit that inputs and outputs a current command by performing control based on the rotation speed and the first electrical angle or the second electrical angle;
The speed proportional integration control unit performs proportional control when the first control unit or the second control unit is operating normally, and when an abnormality occurs in the first control unit or the second control unit, the proportional integration is performed. Do control,
The vehicle control device according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の車両制御装置。 The speed proportional integral control unit performs the proportional control by setting an integral element to 0 when the first control unit or the second control unit is operating normally, and the first control unit or the second control unit When an abnormality occurs in the control unit, the proportional integral control is performed by setting the integral element to a value other than 0.
The vehicle control device according to claim 3.
請求項3または4に記載の車両制御装置。 The speed proportional integration control unit performs a compensation process for a torque value when the first control unit or the second control unit is operating normally.
The vehicle control device according to claim 3 or 4.
請求項3〜5のいずれか一つに記載の車両制御装置。 The speed proportional integral control unit increases a limit value for a torque value when the first control unit or the second control unit is abnormal .
The vehicle control device according to any one of claims 3 to 5.
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