Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7585772B2 - Vehicle control device and electric motor control method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7585772B2 - Vehicle control device and electric motor control method - Google Patents

Vehicle control device and electric motor control method Download PDF

Info

Publication number
JP7585772B2
JP7585772B2 JP2020213391A JP2020213391A JP7585772B2 JP 7585772 B2 JP7585772 B2 JP 7585772B2 JP 2020213391 A JP2020213391 A JP 2020213391A JP 2020213391 A JP2020213391 A JP 2020213391A JP 7585772 B2 JP7585772 B2 JP 7585772B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
rotor
rotation angle
circuit control
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020213391A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022099561A (en
Inventor
充則 中出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JTEKT Corp filed Critical JTEKT Corp
Priority to JP2020213391A priority Critical patent/JP7585772B2/en
Publication of JP2022099561A publication Critical patent/JP2022099561A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7585772B2 publication Critical patent/JP7585772B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

本発明は、車両の駆動源として用いられる電動モータを制御する車両用制御装置、及び電動モータの制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle control device that controls an electric motor used as a drive source for a vehicle, and a method for controlling an electric motor.

近年、複数のスイッチング素子が三相ブリッジ接続されたインバータから供給される三相交流によってトルクを発生させる電動モータが、車両の駆動源として広く用いられるようになってきている。車両の駆動源として用いられる電動モータは、発進時や加速時には力行により駆動力を発生させる一方、制動時には回生電力を発生させ、発生した回生電力がリチウムイオンバッテリ等の二次電池からなる直流電源に蓄電される。このような電動モータを制御する制御装置として、特許文献1に記載されたものが知られている。 In recent years, electric motors that generate torque using three-phase AC supplied from an inverter in which multiple switching elements are connected in a three-phase bridge have come to be widely used as a drive source for vehicles. Electric motors used as drive sources for vehicles generate drive force by powering when starting or accelerating, and generate regenerative power when braking, which is stored in a DC power source consisting of a secondary battery such as a lithium-ion battery. A control device for controlling such an electric motor is described in Patent Document 1.

特許文献1に記載の電動モータ制御装置は、回生電力を直流電源に回生不可である電源側異常状態であると判定された場合に、d軸電流検出値Id、q軸電流検出値Iq、及び電気角θeに基づいて三相短絡実行指令を生成し、三相短絡処理を実行する。ここで、三相短絡処理は、インバータの上段側スイッチング素子の全て、又は下段側スイッチング素子の全てをオンする制御である。また、電気角θeは、電動モータの固定子に対する回転子の回転角を検出するレゾルバやエンコーダ等の回転角センサの検出値であるロータ回転角θm(機械角)を電動モータの永久磁石の極対数を基に電気角に換算したものであり、U相電流Iu、V相電流Iv、及びW相電流Iwの座標変換によりd軸電流検出値Id及びq軸電流検出値Iqを求めるため等に用いられる。 When it is determined that the power supply side is in an abnormal state in which regenerative power cannot be regenerated to the DC power supply, the electric motor control device described in Patent Document 1 generates a three-phase short circuit execution command based on the d-axis current detection value Id, the q-axis current detection value Iq, and the electrical angle θe, and executes three-phase short circuit processing. Here, the three-phase short circuit processing is a control that turns on all of the upper-stage switching elements of the inverter or all of the lower-stage switching elements. In addition, the electrical angle θe is the rotor rotation angle θm (mechanical angle), which is the detection value of a rotation angle sensor such as a resolver or encoder that detects the rotation angle of the rotor relative to the stator of the electric motor, converted into an electrical angle based on the number of pole pairs of the permanent magnet of the electric motor, and is used to obtain the d-axis current detection value Id and the q-axis current detection value Iq by coordinate conversion of the U-phase current Iu, the V-phase current Iv, and the W-phase current Iw.

また、特許文献1に記載の電動モータ制御装置は、三相短絡処理実行後の相電流が、三相短絡前に流れていた電流と、三相短絡後に電動モータの誘起電圧によって流れる短絡電流との和となり、インバータのスイッチング素子や電動モータが破壊されるおそれがあるという問題点に鑑みて、三相短絡処理を実行する際には、三相短絡処理後の相電流絶対値の最大値が最小となるタイミングで同処理を開始するように構成されている。具体的には、d-q軸座標系上でのd軸電流及びq軸電流に基づいて相電流絶対値の最大値が最小となる回転角度を設定し、この回転角度に回転角センサの検出値に基づく電気角θeが一致したときに三相短絡処理を開始する。 In addition, the electric motor control device described in Patent Document 1 is configured to start three-phase short-circuit processing at the timing when the maximum absolute value of the phase current after the three-phase short-circuit processing is minimized, in consideration of the problem that the phase current after the three-phase short-circuit processing is the sum of the current flowing before the three-phase short-circuit and the short-circuit current flowing due to the induced voltage of the electric motor after the three-phase short-circuit processing, which may destroy the switching elements of the inverter and the electric motor. Specifically, the rotation angle at which the maximum absolute value of the phase current is minimized is set based on the d-axis current and q-axis current on the d-q axis coordinate system, and the three-phase short-circuit processing is started when the electrical angle θe based on the detection value of the rotation angle sensor matches this rotation angle.

特開2017-184448号公報(請求項1乃至5、明細書段落[0017]、[0037]、[0053]-[0057]、[0065]参照)JP 2017-184448 A (see claims 1 to 5, paragraphs [0017], [0037], [0053]-[0057], and [0065] of the specification)

ところで、車両の車載装置には、車両走行時の振動等に起因して、様々な故障が発生し得る。駆動源として用いられる電動モータにおいて回転角を検出する回転角検出器の故障もその一つである。回転角検出器の故障が発生した場合には、電動モータを正常に制御することができないため、上記の三相短絡処理を実行することが考えられる。 However, various types of failures can occur in on-board devices of a vehicle due to vibrations while the vehicle is traveling, etc. One such failure is a failure of a rotation angle detector that detects the rotation angle of an electric motor used as a drive source. When a failure occurs in the rotation angle detector, the electric motor cannot be controlled normally, so it is considered to execute the above-mentioned three-phase short circuit processing.

しかし、特許文献1に記載の電動モータ制御装置では、回転角の検出値から求めた電気角に基づいて、三相短絡処理後の相電流絶対値の最大値が最小となるタイミングで同処理を開始するように構成されているので、回転角の検出値を正常に取得できない場合には、このようなタイミングで三相短絡処理を開始することができないという問題がある。 However, the electric motor control device described in Patent Document 1 is configured to start the three-phase short-circuit process at the timing when the maximum absolute value of the phase current after the three-phase short-circuit process is minimized, based on the electrical angle calculated from the detected value of the rotation angle. This creates a problem in that if the detected value of the rotation angle cannot be obtained correctly, the three-phase short-circuit process cannot be started at such a timing.

そこで、本発明は、車両の駆動源として用いられる電動モータの回転角の検出結果を正常に取得できない異常が発生した場合でも、三相短絡制御の開始直後における相電流の最大値が抑えられるタイミングで三相短絡制御を開始することが可能な車両用制御装置及び電動モータの制御方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a vehicle control device and an electric motor control method that can start three-phase short-circuit control at a timing that suppresses the maximum value of the phase current immediately after the start of three-phase short-circuit control, even if an abnormality occurs that prevents normal acquisition of the detection results of the rotation angle of an electric motor used as a drive source for a vehicle.

本発明は、上記の目的を達成するため、U相、V相、W相からなる三相の巻線が鉄心に巻き回された固定子と、前記鉄心に向かい合う複数の永久磁石を有する回転子と、前記固定子に対する前記回転子の回転角を検出する回転角検出器とを備え、前記回転子の回転によって車両の車輪を駆動する電動モータを制御する車両用制御装置であって、それぞれが上段側のスイッチング素子と下段側のスイッチング素子とを直列に接続してなるU相、V相、及びW相のアームを有すると共に、前記上段側のスイッチング素子及び前記下段側のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続された還流ダイオードを有し、前記電動モータに三相交流電流を供給するインバータと、複数の前記スイッチング素子のそれぞれをオン又はオフさせるオンオフ信号を出力する制御部とを備え、前記制御部は、前記回転角検出器による前記回転角の検出結果を取得する回転角取得手段と、前記回転角取得手段により前記回転角の検出結果を正常に取得できない異常が発生したときに前記U相、V相、及びW相のアームのそれぞれの前記上段側及び前記下段側のうち一方側のスイッチング素子を全てオンすると共に他方側のスイッチング素子を全てオフする三相短絡制御を実行する三相短絡制御手段とを有し、前記三相短絡制御手段は、前記回転角取得手段により前記検出結果を正常に取得できていたときの前記回転角、及び前記回転子の回転速度の推定値に基づいて、前記三相短絡制御の開始直後に前記三相の巻線のそれぞれに流れる電流の最大値が抑えられるタイミングで前記三相短絡制御を開始前記三相短絡制御手段が前記三相短絡制御を開始するタイミングは、下記(1)乃至(3)の各ピーク値を避けるタイミングである、車両用制御装置を提供する。(1)前記U相の前記巻線に発生している磁束によって同巻線に流れる過渡電流の向きと前記回転子の回転により同巻線に誘起される誘起電流の向きが等しい場合の同誘起電流のピーク値(2)前記V相の前記巻線に発生している磁束によって同巻線に流れる過渡電流の向きと前記回転子の回転により同巻線に誘起される誘起電流の向きが等しい場合の同誘起電流のピーク値(3)前記W相の前記巻線に発生している磁束によって同巻線に流れる過渡電流の向きと前記回転子の回転により同巻線に誘起される誘起電流の向きが等しい場合の同誘起電流のピーク値
In order to achieve the above object, the present invention provides a vehicle control device that includes a stator having a three-phase winding consisting of U-phase, V-phase, and W-phase wound around an iron core, a rotor having a plurality of permanent magnets facing the iron core, and a rotation angle detector that detects a rotation angle of the rotor relative to the stator, and controls an electric motor that drives wheels of the vehicle by rotation of the rotor, the vehicle control device including an inverter having U-phase, V-phase, and W-phase arms each formed by connecting an upper-stage switching element and a lower-stage switching element in series, and having free wheel diodes connected in parallel to each of the upper-stage switching elements and the lower-stage switching elements, and supplies a three-phase AC current to the electric motor, and a control unit that outputs an on/off signal for turning on or off each of the plurality of switching elements, the control unit detecting the rotation angle detected by the rotation angle detector, and three-phase short-circuit control means for executing three-phase short-circuit control for turning on all switching elements on one of the upper and lower sides of each of the U-phase, V-phase, and W-phase arms and turning off all switching elements on the other side when an abnormality occurs that prevents the rotation angle detection result from being normally acquired by the rotation angle acquisition means, wherein the three-phase short-circuit control means starts the three-phase short-circuit control at a timing at which a maximum value of a current flowing through each of the three phase windings is suppressed immediately after start of the three-phase short-circuit control, based on an estimated value of the rotation angle and a rotation speed of the rotor when the detection result was normally acquired by the rotation angle acquisition means, and the timing at which the three-phase short-circuit control means starts the three-phase short-circuit control is a timing that avoids each of the peak values of (1) to (3) below . (1) The peak value of the induced current when the direction of the transient current flowing in the U-phase winding due to the magnetic flux generated in the U-phase winding is equal to the direction of the induced current induced in the U-phase winding due to the rotation of the rotor. (2) The peak value of the induced current when the direction of the transient current flowing in the V-phase winding due to the magnetic flux generated in the V-phase winding is equal to the direction of the induced current induced in the V-phase winding due to the rotation of the rotor. (3) The peak value of the induced current when the direction of the transient current flowing in the W-phase winding due to the magnetic flux generated in the W-phase winding is equal to the direction of the induced current induced in the W-phase winding due to the rotation of the rotor.

また、本発明は、上記の目的を達成するため、インバータからU相、V相、及びW相の三相交流電流が供給される三相の巻線が鉄心に巻き回された固定子と、前記鉄心に向かい合う複数の永久磁石を有する回転子と、前記固定子に対する前記回転子の回転角を検出する回転角検出器とを備え、前記回転子の回転によって車両の車輪を駆動する電動モータの制御方法であって、前記インバータは、それぞれが上段側のスイッチング素子と下段側のスイッチング素子とを直列に接続してなるU相、V相、及びW相のアームを有すると共に、前記上段側のスイッチング素子及び前記下段側のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続された還流ダイオードを有しており、前記回転角検出器による前記回転角の検出結果を正常に取得できない異常が発生したときに前記U相、V相、及びW相のアームのそれぞれの前記上段側及び前記下段側のうち一方側のスイッチング素子を全てオンすると共に他方側のスイッチング素子を全てオフする三相短絡制御を実行するにあたり、前記検出結果を正常に取得できていたときの前記回転角、及び前記回転子の回転速度の推定値に基づいて、前記三相短絡制御の開始直後に前記三相の巻線のそれぞれに流れる電流の最大値が抑えられるタイミングで前記三相短絡制御を開始前記三相短絡制御を開始するタイミングは、下記(1)乃至(3)の各ピーク値を避けるタイミングである、電動モータの制御方法を提供する。(1)前記U相の前記巻線に発生している磁束によって同巻線に流れる過渡電流の向きと前記回転子の回転により同巻線に誘起される誘起電流の向きが等しい場合の同誘起電流のピーク値(2)前記V相の前記巻線に発生している磁束によって同巻線に流れる過渡電流の向きと前記回転子の回転により同巻線に誘起される誘起電流の向きが等しい場合の同誘起電流のピーク値(3)前記W相の前記巻線に発生している磁束によって同巻線に流れる過渡電流の向きと前記回転子の回転により同巻線に誘起される誘起電流の向きが等しい場合の同誘起電流のピーク値 In order to achieve the above object, the present invention provides a control method for an electric motor that includes a stator having three-phase windings wound around an iron core to which a three-phase AC current of U-phase, V-phase, and W-phase is supplied from an inverter, a rotor having a plurality of permanent magnets facing the iron core, and a rotation angle detector that detects a rotation angle of the rotor relative to the stator, and drives wheels of a vehicle by rotation of the rotor, wherein the inverter has U-phase, V-phase, and W-phase arms each formed by connecting an upper-stage switching element and a lower-stage switching element in series, and has free wheel diodes connected in parallel to each of the upper-stage switching elements and the lower-stage switching elements, Provided is a control method for an electric motor, in which when an abnormality occurs that prevents the detection result of the rotation angle by a detector from being normally acquired, three-phase short-circuit control is performed in which all switching elements on one of the upper and lower sides of each of the U-phase, V-phase, and W-phase arms are turned on and all switching elements on the other side are turned off, the three-phase short-circuit control is started at a timing at which the maximum value of current flowing through each of the three-phase windings immediately after start of the three-phase short-circuit control is suppressed based on estimated values of the rotation angle and the rotational speed of the rotor when the detection result could be normally acquired , and the timing at which the three-phase short-circuit control is started is a timing that avoids each of the peak values of (1) to (3) below . (1) The peak value of the induced current when the direction of the transient current flowing in the U-phase winding due to the magnetic flux generated in the U-phase winding is equal to the direction of the induced current induced in the U-phase winding due to the rotation of the rotor. (2) The peak value of the induced current when the direction of the transient current flowing in the V-phase winding due to the magnetic flux generated in the V-phase winding is equal to the direction of the induced current induced in the V-phase winding due to the rotation of the rotor. (3) The peak value of the induced current when the direction of the transient current flowing in the W-phase winding due to the magnetic flux generated in the W-phase winding is equal to the direction of the induced current induced in the W-phase winding due to the rotation of the rotor.

本発明に係る車両用制御装置及び電動モータの制御方法によれば、車両の駆動源として用いられる電動モータの回転角の検出結果を正常に取得できない異常が発生した場合でも、三相短絡制御の開始直後における相電流の最大値が抑えられるタイミングで三相短絡制御を開始することが可能となる。 The vehicle control device and electric motor control method of the present invention make it possible to start three-phase short-circuit control at a timing that suppresses the maximum value of the phase current immediately after the start of three-phase short-circuit control, even if an abnormality occurs that prevents the detection result of the rotation angle of the electric motor used as the drive source of the vehicle from being obtained normally.

本発明の実施の形態に係る車両用制御装置が搭載された4輪駆動車の構成例を示す概略構成図である。1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a four-wheel drive vehicle equipped with a vehicle control device according to an embodiment of the present invention; 電動モータの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an electric motor. モータコントローラの構成例を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a motor controller. (a)は、三相短絡制御の実行時にU相巻線に流れる過渡電流の時間的な変化の一例を示すグラフである。(b)は、モータ回転速度に変動がない定常状態で三相短絡制御を開始した際にU相巻線に流れる誘起電流の時間的な変化の一例を示すグラフである。図4(c)は、過渡電流と誘起電流とを足し合わせたU相電流の時間的な変化の一例を示すグラフである。4A is a graph showing an example of a change over time in a transient current flowing through a U-phase winding when three-phase short-circuit control is executed, FIG. 4B is a graph showing an example of a change over time in an induced current flowing through a U-phase winding when three-phase short-circuit control is started in a steady state with no fluctuation in the motor rotation speed, and FIG. 4C is a graph showing an example of a change over time in a U-phase current that is the sum of the transient current and the induced current. 電気角θが0°、90°、180°、及び270°のときの固定子と回転子との相対的な位置関係を示す図である。11 is a diagram showing the relative positional relationship between the stator and the rotor when the electrical angle θ is 0°, 90°, 180°, and 270°. FIG. (a)は、電気角θが0°、90°、180°、及び270°のときにモータ回転速度に変動がない定常状態で三相短絡制御を開始した場合にU相巻線に誘起される誘起電流の時間的な変化の一例を示すグラフである。(b)は、誘起電流に過渡電流を加算したU相電流の時間的な変化の一例を示すグラフである。1A is a graph showing an example of a change over time in an induced current induced in a U-phase winding when three-phase short-circuit control is started in a steady state with no fluctuation in the motor rotation speed when the electrical angle θ is 0°, 90°, 180°, and 270°, and FIG. 1B is a graph showing an example of a change over time in a U-phase current obtained by adding a transient current to the induced current. 制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of a process executed by a control unit.

[実施の形態]
本発明の実施の形態について、図1乃至図7を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
[Embodiment]
An embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 1 to 7. Note that the embodiment described below is shown as a preferred specific example for carrying out the present invention, and while there are some parts that specifically exemplify various technical matters that are technically preferable, the technical scope of the present invention is not limited to this specific embodiment.

図1は、本発明の実施の形態に係る車両用制御装置が搭載された4輪駆動車の構成例を示す概略構成図である。この4輪駆動車1は、左右前輪111,112が主駆動源としてのエンジン12によって駆動され、左右後輪113,114が補助駆動源としての電動モータ2によって駆動される。 Figure 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a four-wheel drive vehicle equipped with a vehicle control device according to an embodiment of the present invention. In this four-wheel drive vehicle 1, the left and right front wheels 111, 112 are driven by an engine 12 as a main drive source, and the left and right rear wheels 113, 114 are driven by an electric motor 2 as an auxiliary drive source.

エンジン12の駆動力は、トランスミッション13で変速され、フロントディファレンシャル14のデフケース141に伝達される。フロントディファレンシャル14は、デフケース141と、デフケース141に両端部が支持されたピニオンシャフト142と、ピニオンシャフト142に軸支された一対のピニオンギヤ143,143と、一対のピニオンギヤ143,143にそれぞれギヤ軸を直交させて噛合する左右のサイドギヤ144,145とを有している。左側のサイドギヤ144には、左前輪111に駆動力を伝達するドライブシャフト151が相対回転不能に連結され、右側のサイドギヤ145には、右前輪112に駆動力を伝達するドライブシャフト152が相対回転不能に連結されている。 The driving force of the engine 12 is changed in the transmission 13 and transmitted to a differential case 141 of the front differential 14. The front differential 14 has a differential case 141, a pinion shaft 142 whose both ends are supported by the differential case 141, a pair of pinion gears 143, 143 journaled on the pinion shaft 142, and left and right side gears 144, 145 that mesh with the pair of pinion gears 143, 143 with their gear axes perpendicular to each other. A drive shaft 151 that transmits driving force to the left front wheel 111 is connected to the left side gear 144 so as not to rotate relative to the left side gear 144, and a drive shaft 152 that transmits driving force to the right front wheel 112 is connected to the right side gear 145 so as not to rotate relative to the right side gear 145.

電動モータ2の駆動力は、減速機構16、リヤディファレンシャル17、及び左右のドライブシャフト153,154を介して左右後輪113,114に伝達される。減速機構16は、電動モータ2の出力回転軸であるモータシャフト20に固定されたピニオンギヤ161と、ピニオンギヤ161に噛み合う大径ギヤ162と、大径ギヤ162に連結軸163によって連結された小径ギヤ164と、リヤディファレンシャル17のデフケース171に固定されたリングギヤ165とを有している。小径ギヤ164は、大径ギヤ162及びリングギヤ165よりもピッチ円径が小さく、連結軸163によって大径ギヤ162と相対回転不能に連結されている。 The driving force of the electric motor 2 is transmitted to the left and right rear wheels 113, 114 via the reduction mechanism 16, the rear differential 17, and the left and right drive shafts 153, 154. The reduction mechanism 16 has a pinion gear 161 fixed to the motor shaft 20, which is the output rotating shaft of the electric motor 2, a large diameter gear 162 meshing with the pinion gear 161, a small diameter gear 164 connected to the large diameter gear 162 by a connecting shaft 163, and a ring gear 165 fixed to the differential case 171 of the rear differential 17. The small diameter gear 164 has a smaller pitch circle diameter than the large diameter gear 162 and the ring gear 165, and is connected to the large diameter gear 162 by the connecting shaft 163 so as not to rotate relative to it.

リヤディファレンシャル17は、デフケース171と、デフケース171に両端部が支持されたピニオンシャフト172と、ピニオンシャフト172に軸支された一対のピニオンギヤ173,173と、一対のピニオンギヤ173,173にそれぞれギヤ軸を直交させて噛合する左右のサイドギヤ174,175とを有している。左側のサイドギヤ174には、左後輪113に駆動力を伝達するドライブシャフト153が相対回転不能に連結され、右側のサイドギヤ175には、右後輪114に駆動力を伝達するドライブシャフト154が相対回転不能に連結されている。 The rear differential 17 has a differential case 171, a pinion shaft 172 whose both ends are supported by the differential case 171, a pair of pinion gears 173, 173 journaled on the pinion shaft 172, and left and right side gears 174, 175 that mesh with the pair of pinion gears 173, 173 with their gear axes perpendicular to each other. The left side gear 174 is non-rotatably connected to the drive shaft 153 that transmits driving force to the left rear wheel 113, and the right side gear 175 is non-rotatably connected to the drive shaft 154 that transmits driving force to the right rear wheel 114.

左右前輪111,112及び左右後輪113,114には、車輪速を検出するための車輪速センサ181~184がそれぞれ対応して取り付けられている。車輪速センサ181~184は、例えば左右前輪111,112及び左右後輪113,114の回転速度に応じたパルス幅のパルス信号を出力する。 Wheel speed sensors 181-184 for detecting the wheel speed are attached to the left and right front wheels 111, 112 and the left and right rear wheels 113, 114. The wheel speed sensors 181-184 output pulse signals with pulse widths corresponding to the rotational speeds of the left and right front wheels 111, 112 and the left and right rear wheels 113, 114, for example.

また、4輪駆動車1には、統括コントローラ101、エンジン12を制御するエンジンコントローラ102、トランスミッション13を制御するトランスミッションコントローラ103、電動モータ2を制御するモータコントローラ3、及び電動モータ2等の電源として用いられるバッテリー19が搭載されている。バッテリー19は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池であり、充放電が可能である。モータコントローラ3は、本発明の車両用制御装置の一態様である。 Furthermore, the four-wheel drive vehicle 1 is equipped with an overall controller 101, an engine controller 102 that controls the engine 12, a transmission controller 103 that controls the transmission 13, a motor controller 3 that controls the electric motor 2, and a battery 19 that is used as a power source for the electric motor 2 and the like. The battery 19 is a secondary battery, such as a lithium-ion battery, and is capable of being charged and discharged. The motor controller 3 is one aspect of the vehicle control device of the present invention.

統括コントローラ101は、各車輪(左右前輪111,112及び左右後輪113,114)の車輪速や、ステアリングホイールの操舵角、ならびにアクセルペダル及びブレーキペダルの踏み込み量等の各種車両情報を取得可能であり、これらの車両情報に基づいてエンジンコントローラ102、トランスミッションコントローラ103、及びモータコントローラ3を統括的に制御する。 The overall controller 101 can acquire various vehicle information such as the wheel speed of each wheel (left and right front wheels 111, 112 and left and right rear wheels 113, 114), the steering wheel angle, and the amount of depression of the accelerator pedal and brake pedal, and controls the engine controller 102, transmission controller 103, and motor controller 3 in an overall manner based on this vehicle information.

また、統括コントローラ101は、車輪速センサ181~184によって検出された各車輪の車輪速に基づいて4輪駆動車1の車速を求め、車速の情報をエンジンコントローラ102、トランスミッションコントローラ103、及びモータコントローラ3に送信する。なお、車速は、例えば各車輪のうち最も回転速度が低い車輪の車輪速を基準として求めることができる。また、操舵角やヨーレイト及び前後方向の加速度等を考慮して車速を求めてもよい。 The overall controller 101 also determines the vehicle speed of the four-wheel drive vehicle 1 based on the wheel speeds of each wheel detected by the wheel speed sensors 181-184, and transmits the vehicle speed information to the engine controller 102, the transmission controller 103, and the motor controller 3. The vehicle speed can be determined, for example, based on the wheel speed of the wheel with the slowest rotation speed among the wheels. The vehicle speed may also be determined taking into account the steering angle, yaw rate, and longitudinal acceleration, etc.

モータコントローラ3は、複数のスイッチング素子が三相ブリッジ接続されたインバータ4と、インバータ4の複数のスイッチング素子のそれぞれをオン又はオフさせるオンオフ信号を出力する制御部5と、制御部5が出力するオンオフ信号を増幅してインバータ4の複数のスイッチング素子に出力するドライブ回路6とを有している。インバータ4は、バッテリー19の直流電圧をスイッチングし、U相、V相、及びW相からなる三相の交流電流を電動モータ2に供給する。これにより、電動モータ2によって左右後輪113,114が駆動され、4輪駆動車1が4輪駆動状態となる。また、4輪駆動車1の減速時等には、左右後輪113,114の回転によって電動モータ2が回生電力を発生させ、バッテリー19が充電される。この際には、インバータ4がコンバータとして機能する。 The motor controller 3 includes an inverter 4 in which multiple switching elements are connected in a three-phase bridge, a control unit 5 that outputs an on/off signal to turn on or off each of the multiple switching elements of the inverter 4, and a drive circuit 6 that amplifies the on/off signal output by the control unit 5 and outputs it to the multiple switching elements of the inverter 4. The inverter 4 switches the DC voltage of the battery 19 and supplies three-phase AC current consisting of U-phase, V-phase, and W-phase to the electric motor 2. As a result, the left and right rear wheels 113, 114 are driven by the electric motor 2, and the four-wheel drive vehicle 1 is in a four-wheel drive state. In addition, when the four-wheel drive vehicle 1 is decelerating, the electric motor 2 generates regenerative power by the rotation of the left and right rear wheels 113, 114, and the battery 19 is charged. At this time, the inverter 4 functions as a converter.

図2は、電動モータ2の断面図である。電動モータ2は、モータシャフト20と、モータシャフト20と一体に回転する回転子21と、回転子21を囲むように配置された固定子22とを有している。固定子22は、複数のティース220を有する鉄心221と、複数のティース220にそれぞれ巻き回されたU相巻線222、V相巻線223、及びW相巻線224とを有しており、インバータ4から正弦波状の三相交流電流が供給されることにより回転磁界を発生させる。 Figure 2 is a cross-sectional view of the electric motor 2. The electric motor 2 has a motor shaft 20, a rotor 21 that rotates integrally with the motor shaft 20, and a stator 22 arranged to surround the rotor 21. The stator 22 has an iron core 221 with multiple teeth 220, and a U-phase winding 222, a V-phase winding 223, and a W-phase winding 224 wound around each of the multiple teeth 220, and generates a rotating magnetic field when a sinusoidal three-phase AC current is supplied from the inverter 4.

回転子21は、中心部にモータシャフト20が挿通されたロータコア211と、ロータコア211の外周に固定され、鉄心221の複数のティース220に向かい合う複数の永久磁石212とを有している。複数の永久磁石212は、N極が外周側に配置されたN極磁石212NとS極が外周側に配置されたS極磁石212Sとが回転子21の周方向に交互に配置されている。電動モータ2は、固定子22に発生する回転磁界によって回転子21がモータシャフト20と一体に回転することで、左右後輪113,114を駆動する。 The rotor 21 has a rotor core 211 through the center of which the motor shaft 20 is inserted, and a plurality of permanent magnets 212 fixed to the outer periphery of the rotor core 211 and facing the plurality of teeth 220 of the iron core 221. The plurality of permanent magnets 212 are arranged alternately in the circumferential direction of the rotor 21, with N-pole magnets 212N with their N poles arranged on the outer periphery and S-pole magnets 212S with their S poles arranged on the outer periphery. The electric motor 2 drives the left and right rear wheels 113, 114 by rotating the rotor 21 together with the motor shaft 20 due to the rotating magnetic field generated in the stator 22.

また、電動モータ2は、固定子22に対する回転子21の回転角を検出する回転角検出器23(図1に示す)を有している。回転角検出器23は、例えばレゾルバあるいはエンコーダであり、回転角の検出信号をモータコントローラ3の制御部5に出力する。 The electric motor 2 also has a rotation angle detector 23 (shown in FIG. 1) that detects the rotation angle of the rotor 21 relative to the stator 22. The rotation angle detector 23 is, for example, a resolver or an encoder, and outputs a detection signal of the rotation angle to the control unit 5 of the motor controller 3.

図3は、モータコントローラ3の構成例を電動モータ2の模式図と共に示す概略構成図である。電動モータ2の回転子21は、図2に示すように複数(図2の図示例では六つ)の磁極を有しているが、図3では、このうち一対の磁極(一つのN極磁石212Nと一つのS極磁石212S)を模式的に示している。回転角検出器23は、回転子21の機械角を検出する。回転子21の磁極数をPとしたとき、回転子21の電気角は、回転角検出器23によって検出された機械角にP/2を乗じて得ることができる。 Figure 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the motor controller 3 together with a schematic diagram of the electric motor 2. The rotor 21 of the electric motor 2 has multiple magnetic poles as shown in Figure 2 (six in the illustrated example of Figure 2), but Figure 3 shows a pair of magnetic poles (one north pole magnet 212N and one south pole magnet 212S). The rotation angle detector 23 detects the mechanical angle of the rotor 21. When the number of magnetic poles of the rotor 21 is P, the electrical angle of the rotor 21 can be obtained by multiplying the mechanical angle detected by the rotation angle detector 23 by P/2.

インバータ4は、バッテリー19の正極に接続された上側母線401と電気的に接地された下側母線402との間に、三相ブリッジ接続された第1乃至第6のスイッチング素子41~46と、第1乃至第6のスイッチング素子41~46のそれぞれに並列に接続された六つの還流ダイオード40とを有している。第1乃至第6のスイッチング素子41~46のうち、第1乃至第3のスイッチング素子41~43は、上側母線401に接続された上段側のスイッチング素子であり、第4乃至第6のスイッチング素子44~46は、下側母線402に接続された下段側のスイッチング素子である。 The inverter 4 has first to sixth switching elements 41 to 46 connected in a three-phase bridge configuration between an upper bus 401 connected to the positive pole of the battery 19 and a lower bus 402 electrically grounded, and six free wheel diodes 40 connected in parallel to each of the first to sixth switching elements 41 to 46. Of the first to sixth switching elements 41 to 46, the first to third switching elements 41 to 43 are upper-stage switching elements connected to the upper bus 401, and the fourth to sixth switching elements 44 to 46 are lower-stage switching elements connected to the lower bus 402.

第1乃至第6のスイッチング素子41~46は、例えばゲートがオン(正電圧が印加)されたときにコレクタからエミッタに電流が流れるNチャネル型のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。なお、第1乃至第6のスイッチング素子41~46としては、IGBTに限らず、例えばMOS-FET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を用いてもよい。 The first to sixth switching elements 41 to 46 are, for example, N-channel IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) in which a current flows from the collector to the emitter when the gate is turned on (a positive voltage is applied). Note that the first to sixth switching elements 41 to 46 are not limited to IGBTs, and may be, for example, MOS-FETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors).

第1のスイッチング素子41及び第4のスイッチング素子44は、直列に接続されてU相のアーム47を構成し、第1のスイッチング素子41と第4のスイッチング素子44との間の節点471から電動モータ2にU相電流が供給される。第2のスイッチング素子42及び第5のスイッチング素子45は、直列に接続されてV相のアーム48を構成し、第2のスイッチング素子42と第5のスイッチング素子45との間の節点481から電動モータ2にV相電流が供給される。また、第3のスイッチング素子43及び第6のスイッチング素子46は、直列に接続されてW相のアーム49を構成し、第3のスイッチング素子43と第6のスイッチング素子46との間の節点491から電動モータ2にW相電流が供給される。 The first switching element 41 and the fourth switching element 44 are connected in series to form a U-phase arm 47, and a U-phase current is supplied to the electric motor 2 from a node 471 between the first switching element 41 and the fourth switching element 44. The second switching element 42 and the fifth switching element 45 are connected in series to form a V-phase arm 48, and a V-phase current is supplied to the electric motor 2 from a node 481 between the second switching element 42 and the fifth switching element 45. The third switching element 43 and the sixth switching element 46 are connected in series to form a W-phase arm 49, and a W-phase current is supplied to the electric motor 2 from a node 491 between the third switching element 43 and the sixth switching element 46.

また、モータコントローラ3は、U相電流、V相電流、及びW相電流をそれぞれ検出する第1乃至第3の電流センサ71~73を有している。第1乃至第3の電流センサ71~73は、例えばホール素子を有するホール式のものであるが、シャント抵抗を有するシャント式のものであってもよい。なお、U相電流、V相電流、及びW相電流の総和がゼロであることに鑑みて、第1乃至第3の電流センサ71~73のうちの何れかを省略し、電流センサが省略された一つの相の相電流を計算によって求めてもよい。 The motor controller 3 also has first to third current sensors 71 to 73 that detect the U-phase current, V-phase current, and W-phase current, respectively. The first to third current sensors 71 to 73 are, for example, Hall type sensors having Hall elements, but may also be shunt type sensors having shunt resistors. In addition, considering that the sum of the U-phase current, V-phase current, and W-phase current is zero, any of the first to third current sensors 71 to 73 may be omitted, and the phase current of the one phase for which the current sensor is omitted may be found by calculation.

制御部5は、CPU(中央演算処理装置)と、CPUによって実行されるプログラムや各種のデータを記憶するROMやRAMからなる記憶部と、ゲートICやADコンバータ及び送受信IC等のCPUの周辺回路とによって構成されている。また、制御部5は、機能構成として、通常制御手段51と、三相短絡制御手段52と、回転角取得手段53と、相電流取得手段54と、車速情報取得手段55とを有している。 The control unit 5 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a storage unit consisting of ROM and RAM for storing programs executed by the CPU and various data, and peripheral circuits of the CPU such as a gate IC, an AD converter, and a transmission/reception IC. The control unit 5 also has, as its functional components, a normal control means 51, a three-phase short circuit control means 52, a rotation angle acquisition means 53, a phase current acquisition means 54, and a vehicle speed information acquisition means 55.

通常制御手段51及び三相短絡制御手段52は、例えばCPUがプログラムを実行することにより実現される。回転角取得手段53は、電動モータ2の回転角検出器23から回転子21の回転角の検出結果を取得する。相電流取得手段54は、第1乃至第3の電流センサ71~73から検出信号を受信してU相電流、V相電流、及びW相電流の電流値を取得する。車速情報取得手段55は、例えば統括コントローラ101との通信により、4輪駆動車1の車速に関する情報を取得する。 The normal control means 51 and the three-phase short circuit control means 52 are realized, for example, by a CPU executing a program. The rotation angle acquisition means 53 acquires the detection result of the rotation angle of the rotor 21 from the rotation angle detector 23 of the electric motor 2. The phase current acquisition means 54 receives detection signals from the first to third current sensors 71 to 73 and acquires the current values of the U-phase current, V-phase current, and W-phase current. The vehicle speed information acquisition means 55 acquires information regarding the vehicle speed of the four-wheel drive vehicle 1, for example, by communicating with the general controller 101.

通常制御手段51は、例えば統括コントローラ101から指令されたトルクで電動モータ2を回転させるように、回転子21の回転角に基づいてU相電流、V相電流、及びW相電流の指令値を設定し、相電流取得手段54によって取得されたU相電流、V相電流、及びW相電流の実際値との偏差に基づいて電流フィードバック制御を行う。また、通常制御手段51は、第1乃至第6のスイッチング素子41~46のそれぞれをオン又はオフするオンオフ信号を出力する。 The normal control means 51 sets command values for the U-phase current, V-phase current, and W-phase current based on the rotation angle of the rotor 21 so as to rotate the electric motor 2 with a torque commanded by the general controller 101, for example, and performs current feedback control based on the deviation from the actual values of the U-phase current, V-phase current, and W-phase current acquired by the phase current acquisition means 54. The normal control means 51 also outputs on/off signals that turn on or off each of the first to sixth switching elements 41 to 46.

このオンオフ信号は、各制御周期におけるデューティに応じたPWM信号であり、ドライブ回路6のドライブ素子61で増幅され、第1乃至第6のスイッチング素子41~46をオンさせるゲート電圧として第1乃至第6のスイッチング素子41~46のゲートに印加される。また、ドライブ回路6は、第1乃至第3の電流センサ71~73の検出信号に応じて、U相、V相、及びW相の何れかの相電流が閾値以上となった場合には、第1乃至第6のスイッチング素子41~46の保護のため、ゲート電圧の出力を遮断する。 This on/off signal is a PWM signal according to the duty in each control period, is amplified by the drive element 61 of the drive circuit 6, and is applied to the gates of the first to sixth switching elements 41 to 46 as a gate voltage that turns on the first to sixth switching elements 41 to 46. In addition, the drive circuit 6 cuts off the output of the gate voltage to protect the first to sixth switching elements 41 to 46 when the phase current of any of the U phase, V phase, and W phase exceeds a threshold value according to the detection signals of the first to third current sensors 71 to 73.

三相短絡制御手段52は、回転角取得手段53により回転子21の回転角の検出結果を正常に取得できない異常(以下、この異常を「回転角検出異常」という)が発生したときに、U相、V相、及びW相のアーム47,48,49のそれぞれの上段側のスイッチング素子(第1乃至第3のスイッチング素子41~43)及び下段側のスイッチング素子(第4乃至第6のスイッチング素子44~46)のうち、一方側のスイッチング素子を全てオンすると共に他方側のスイッチング素子を全てオフする三相短絡制御を実行する。例えば上段側のスイッチング素子をオンさせる場合には、第1乃至第3のスイッチング素子41~43を全てオンさせ、第4乃至第6のスイッチング素子44~46を全てオフさせるオンオフ信号を出力する。 When an abnormality occurs in which the rotation angle acquisition means 53 cannot normally acquire the detection result of the rotation angle of the rotor 21 (hereinafter, this abnormality is referred to as a "rotation angle detection abnormality"), the three-phase short circuit control means 52 executes three-phase short circuit control to turn on all of the upper switching elements (first to third switching elements 41 to 43) and lower switching elements (fourth to sixth switching elements 44 to 46) of each of the U-phase, V-phase, and W-phase arms 47, 48, 49 on one side and turn off all of the switching elements on the other side. For example, when turning on the upper switching elements, an on/off signal is output to turn on all of the first to third switching elements 41 to 43 and turn off all of the fourth to sixth switching elements 44 to 46.

回転角検出異常は、例えば回転角検出器23の故障や、回転角検出器23とモータコントローラ3との間の信号線の断線等によって発生し得る。回転角検出異常が発生した際には、通常制御手段51による電動モータ2の制御を継続することができないので、通常制御手段51による制御から三相短絡制御手段52による制御へ切り替える。なお、三相短絡制御を実行することにより、第1乃至第6のスイッチング素子41~46を全てオフする場合に比較して、バッテリー19の過充電や、電動モータ2に発生する回生ブレーキによる左右後輪113,114の制動力の急激な上昇を抑えることができる。 The rotation angle detection abnormality may occur, for example, due to a failure of the rotation angle detector 23 or a break in the signal line between the rotation angle detector 23 and the motor controller 3. When a rotation angle detection abnormality occurs, control of the electric motor 2 by the normal control means 51 cannot be continued, so control by the normal control means 51 is switched to control by the three-phase short-circuit control means 52. By executing the three-phase short-circuit control, it is possible to suppress overcharging of the battery 19 and a sudden increase in the braking force of the left and right rear wheels 113, 114 due to regenerative braking generated in the electric motor 2, compared to when all of the first to sixth switching elements 41 to 46 are turned off.

しかしながら、三相短絡制御を開始した際には、U相巻線222、V相巻線223、及びW相巻線224の残留磁束による過渡電流と、左右後輪113,114の回転に伴い回転子21が回転することによってU相巻線222、V相巻線223、及びW相巻線224に誘起される誘起電流との和に相当する電流が各相の相電流として流れるため、相電流が瞬時的に増大する場合がある。このため、ドライブ回路6において相電流が閾値以上となる過電流異常が検出され、第1乃至第6のスイッチング素子41~46が全てオフされたり、ドライブ回路6が過電流の検出機能を有していない場合には、第1乃至第6のスイッチング素子41~46の何れかを流れる電流あるいは還流ダイオード40を流れる電流が過大となってしまうおそれがある。 However, when the three-phase short circuit control is started, the phase current of each phase may increase instantaneously because the current equivalent to the sum of the transient current due to the residual magnetic flux of the U-phase winding 222, the V-phase winding 223, and the W-phase winding 224 and the induced current induced in the U-phase winding 222, the V-phase winding 223, and the W-phase winding 224 by the rotation of the rotor 21 accompanying the rotation of the left and right rear wheels 113, 114 flows as the phase current of each phase. Therefore, if an overcurrent abnormality is detected in the drive circuit 6 in which the phase current exceeds the threshold value, and all of the first to sixth switching elements 41 to 46 are turned off, or if the drive circuit 6 does not have an overcurrent detection function, the current flowing through any of the first to sixth switching elements 41 to 46 or the current flowing through the freewheel diode 40 may become excessive.

ここで、残留磁束による過渡電流は、三相短絡制御を開始した直後には極大となるものの、その後は所定の時定数で漸減していくため、過渡電流と誘起電流とが重なり合うピーク時を避けて三相短絡制御を開始すれば、ドライブ回路6において過電流異常が検出されたり、第1乃至第6のスイッチング素子41~46の何れか又は還流ダイオード40を流れる電流が過大となってしまうことを回避し得る。 Here, the transient current due to the residual magnetic flux reaches a maximum immediately after the start of the three-phase short circuit control, but then gradually decreases with a predetermined time constant. Therefore, if the three-phase short circuit control is started while avoiding the peak time when the transient current and the induced current overlap, it is possible to prevent an overcurrent abnormality from being detected in the drive circuit 6, or the current flowing through any of the first to sixth switching elements 41 to 46 or the freewheeling diode 40 from becoming excessive.

このため、本実施の形態では、三相短絡制御手段52が、回転角取得手段53により回転角検出器23の検出結果を正常に取得できていたときの回転角、及び回転子21の回転速度の推定値に基づいて、三相短絡制御の開始直後にU相巻線222、V相巻線223、及びW相巻線224のそれぞれに流れる電流の最大値が抑えられるタイミングで三相短絡制御を開始する。 For this reason, in this embodiment, the three-phase short circuit control means 52 starts three-phase short circuit control at a timing when the maximum value of the current flowing through each of the U-phase winding 222, V-phase winding 223, and W-phase winding 224 is suppressed immediately after the start of three-phase short circuit control, based on the rotation angle when the detection result of the rotation angle detector 23 was normally acquired by the rotation angle acquisition means 53 and the estimated value of the rotation speed of the rotor 21.

また、本実施の形態では、車速情報取得手段55によって取得した車速に関する情報に基づいて、回転子21の回転速度の推定値を求める。より詳細には、車速情報取得手段55によって取得した車速を回転子21の回転角速度に換算して得られた回転子21の回転速度の推定値に基づいて、三相短絡制御の開始直後にU相巻線222、V相巻線223、及びW相巻線224のそれぞれに流れる電流の最大値が抑えられるタイミングで三相短絡制御を開始する。車速と回転子21の回転速度とは比例関係にあるので、車速から回転子21の回転速度の推定値を求めることが可能である。 In addition, in this embodiment, an estimate of the rotation speed of the rotor 21 is obtained based on information related to the vehicle speed obtained by the vehicle speed information obtaining means 55. More specifically, based on the estimate of the rotation speed of the rotor 21 obtained by converting the vehicle speed obtained by the vehicle speed information obtaining means 55 into the rotation angular velocity of the rotor 21, the three-phase short-circuit control is started at a timing when the maximum values of the currents flowing through the U-phase winding 222, the V-phase winding 223, and the W-phase winding 224 are suppressed immediately after the start of the three-phase short-circuit control. Since the vehicle speed and the rotation speed of the rotor 21 are proportional to each other, it is possible to obtain an estimate of the rotation speed of the rotor 21 from the vehicle speed.

なお、車速に関する情報としては、統括コントローラ101において求められた車速の情報をそのまま用いてもよいが、左右後輪113,114の回転速度を車速に関する情報として用いてもよい。この場合、左右後輪113,114の平均回転速度に減速機構16の減速比の逆数を乗じて回転子21の回転速度の推定値を求めることができる。また、回転子21の回転によって誘起される電流の時間当たりの変化率に比較して、回転子21の回転速度が変化する場合の時間当たりの変化率が極めて小さいことに鑑みて、回転角検出器23の検出結果を正常に取得できていたときの回転子21の回転速度を、回転角検出異常の発生後の回転子21の回転速度の推定値として用いてもよい。 In addition, the vehicle speed information obtained by the general controller 101 may be used as is as the information on the vehicle speed, but the rotation speeds of the left and right rear wheels 113, 114 may also be used as the information on the vehicle speed. In this case, the average rotation speed of the left and right rear wheels 113, 114 may be multiplied by the inverse of the reduction ratio of the reduction mechanism 16 to obtain an estimate of the rotation speed of the rotor 21. In addition, considering that the rate of change per unit time when the rotation speed of the rotor 21 changes is extremely small compared to the rate of change per unit time of the current induced by the rotation of the rotor 21, the rotation speed of the rotor 21 when the detection result of the rotation angle detector 23 was normally obtained may be used as an estimate of the rotation speed of the rotor 21 after the occurrence of a rotation angle detection abnormality.

本実施の形態において、回転角検出異常が発生した際に三相短絡制御手段52が三相短絡制御を開始するタイミングは、下記(1)乃至(3)の各ピーク値を避けるタイミングである。
(1)U相巻線222に発生している磁束によってU相巻線222に流れる過渡電流の向きと回転子21の回転によりU相巻線222に誘起される誘起電流の向きが等しい場合のU相の誘起電流のピーク値
(2)V相巻線223に発生している磁束によってV相巻線223に流れる過渡電流の向きと回転子21の回転によりV相巻線223に誘起される誘起電流の向きが等しい場合のV相の誘起電流のピーク値
(3)W相巻線224に発生している磁束によってW相巻線224に流れる過渡電流の向きと回転子21の回転によりW相巻線224に誘起される誘起電流の向きが等しい場合のW相の誘起電流のピーク値
In this embodiment, the timing at which the three-phase short circuit control means 52 starts the three-phase short circuit control when a rotation angle detection abnormality occurs is a timing that avoids each of the peak values (1) to (3) below.
(1) The peak value of the U-phase induced current when the direction of the transient current flowing in the U-phase winding 222 due to the magnetic flux generated in the U-phase winding 222 is equal to the direction of the induced current induced in the U-phase winding 222 due to the rotation of the rotor 21. (2) The peak value of the V-phase induced current when the direction of the transient current flowing in the V-phase winding 223 due to the magnetic flux generated in the V-phase winding 223 is equal to the direction of the induced current induced in the V-phase winding 223 due to the rotation of the rotor 21. (3) The peak value of the W-phase induced current when the direction of the transient current flowing in the W-phase winding 224 due to the magnetic flux generated in the W-phase winding 224 is equal to the direction of the induced current induced in the W-phase winding 224 due to the rotation of the rotor 21.

なお、これらのピーク値を避けるタイミングとは、具体的には正弦波状に変化する誘起電流の極大値の例えば90%以上あるいは95%以上(絶対値)を避けるタイミングである。誘起電流の大きさや位相は、回転角検出異常が発生する前の回転子21の回転角、及び回転角検出異常が発生した後の回転子21の回転速度の推定値に基づいて求めることができる。つまり、回転角検出異常が発生した後の回転子21の回転速度の推定値を積分することにより、回転角検出異常が発生してからの回転子21の回転量(推定値)を求めることができるので、回転角検出異常が発生する前の回転子21の回転角にこの回転量を加算することによって各時点での回転子21の回転角を推定することができ、これに基づいて各相の誘起電流の大きさを求めることができる。 The timing to avoid these peak values is specifically the timing to avoid, for example, 90% or more or 95% or more (absolute value) of the maximum value of the induced current that changes in a sinusoidal manner. The magnitude and phase of the induced current can be obtained based on the rotation angle of the rotor 21 before the rotation angle detection abnormality occurs and the estimated value of the rotation speed of the rotor 21 after the rotation angle detection abnormality occurs. In other words, by integrating the estimated value of the rotation speed of the rotor 21 after the rotation angle detection abnormality occurs, the amount of rotation (estimated value) of the rotor 21 after the rotation angle detection abnormality occurs can be obtained. Therefore, by adding this amount of rotation to the rotation angle of the rotor 21 before the rotation angle detection abnormality occurs, the rotation angle of the rotor 21 at each time point can be estimated, and the magnitude of the induced current of each phase can be obtained based on this.

回転角検出異常が検出され、三相短絡制御手段52が三相短絡制御を開始しようとした時点が上記(1)乃至(3)のピーク値を避けることができるタイミングであれば、三相短絡制御手段52は直ちに三相短絡制御を開始する。また、三相短絡制御手段52が三相短絡制御を開始しようとした時点が上記(1)乃至(3)の何れかのピーク値と重なる場合には、当該ピーク値の時間帯が過ぎたときに三相短絡制御手段52が三相短絡制御を開始する。 If a rotation angle detection abnormality is detected and the time when the three-phase short circuit control means 52 attempts to start three-phase short circuit control is a timing that can avoid the peak values of (1) to (3) above, the three-phase short circuit control means 52 immediately starts three-phase short circuit control. Also, if the time when the three-phase short circuit control means 52 attempts to start three-phase short circuit control overlaps with any of the peak values of (1) to (3) above, the three-phase short circuit control means 52 starts three-phase short circuit control when the time period of that peak value has passed.

このように、三相短絡制御手段52は、回転角検出異常の発生後の経過時間とこの経過時間中における回転子21の回転速度の推定値とに基づいて回転角の推定値を演算し、この推定値から上記(1)乃至(3)の各ピーク値の発生時期を求め、これらの発生時期を避けて三相短絡制御を開始する。 In this way, the three-phase short circuit control means 52 calculates an estimated value of the rotation angle based on the time that has elapsed since the occurrence of the rotation angle detection abnormality and the estimated value of the rotation speed of the rotor 21 during this elapsed time, and from this estimated value, determines the occurrence times of each of the peak values (1) to (3) above, and starts three-phase short circuit control while avoiding these occurrence times.

図4(a)は、三相短絡制御の実行時にU相巻線222に流れる過渡電流の時間的な変化の一例を示すグラフである。図4(b)は、モータ回転速度に変動がない定常状態で三相短絡制御を開始した際にU相巻線222に流れる誘起電流の時間的な変化の一例を示すグラフである。図4(c)は、図4(a)に示す過渡電流と図4(b)に示す誘起電流とを足し合わせたU相電流の時間的な変化の一例を示すグラフである。図4(a)~(c)に示す各グラフの縦軸及び横軸は、共通のスケールである。なお、図4(b)では、一例として過渡電流が正である場合について示しているが、三相短絡制御を開始するタイミングによっては過渡電流が負の場合もあり得る。 Figure 4(a) is a graph showing an example of the change over time of the transient current flowing through the U-phase winding 222 when three-phase short circuit control is executed. Figure 4(b) is a graph showing an example of the change over time of the induced current flowing through the U-phase winding 222 when three-phase short circuit control is started in a steady state with no fluctuation in the motor rotation speed. Figure 4(c) is a graph showing an example of the change over time of the U-phase current obtained by adding the transient current shown in Figure 4(a) and the induced current shown in Figure 4(b). The vertical and horizontal axes of each graph shown in Figures 4(a) to (c) are on a common scale. Note that while Figure 4(b) shows an example of the case where the transient current is positive, the transient current may be negative depending on the timing of starting the three-phase short circuit control.

図4(a)に示すように、過渡電流は時間の経過と共に指数関数的に減少する。この過渡電流の変化の時定数は、U相巻線222のインダクタンスや直流抵抗によって定まる。また、図4(b)に示すように、回転子21の回転により発生する誘起電流は正弦波状に変化する。このため、三相短絡制御の開始後において過渡電流と誘起電流とが足し合わされた相電流は、過渡電流及び誘起電流が共に正又は負であった場合に誘起電流の振幅よりも絶対値が大きくなる。 As shown in FIG. 4(a), the transient current decreases exponentially over time. The time constant of the change in the transient current is determined by the inductance and DC resistance of the U-phase winding 222. Also, as shown in FIG. 4(b), the induced current generated by the rotation of the rotor 21 changes in a sinusoidal manner. Therefore, after the start of three-phase short-circuit control, the phase current obtained by adding up the transient current and the induced current has an absolute value larger than the amplitude of the induced current when the transient current and the induced current are both positive or negative.

図5は、電気角θが0°、90°、180°、及び270°のときのU相巻線222、V相巻線223、及びW相巻線224と、回転子21のN極磁石212N及びS極磁石212Sとの相対的な位置関係を示す図である。ここでは、U相巻線222にS極磁石212Sが正対するときの電気角θを0°としている。 Figure 5 shows the relative positional relationship between the U-phase winding 222, the V-phase winding 223, and the W-phase winding 224 and the N-pole magnet 212N and S-pole magnet 212S of the rotor 21 when the electrical angle θ is 0°, 90°, 180°, and 270°. Here, the electrical angle θ is set to 0° when the S-pole magnet 212S faces the U-phase winding 222.

図6(a)は、モータ回転速度に変動がない定常状態で回転子21の回転によってU相巻線222に誘起される誘起電流の時間的な変化の一例を示すグラフである。図6(b)は、回転子21の回転によってU相巻線222に誘起される誘起電流に図4(a)に示した過渡電流を加算したU相電流の時間的な変化の一例を示すグラフである。図6(a)及び(b)では、グラフの時間軸の左端部にあたる時刻における電気角θが0°、90°、180°、及び270°のそれぞれの場合について、U相誘起電流及びU相電流の変化を示している。 Figure 6(a) is a graph showing an example of the change over time of the induced current induced in the U-phase winding 222 by the rotation of the rotor 21 in a steady state with no fluctuation in the motor rotation speed. Figure 6(b) is a graph showing an example of the change over time of the U-phase current obtained by adding the transient current shown in Figure 4(a) to the induced current induced in the U-phase winding 222 by the rotation of the rotor 21. Figures 6(a) and (b) show the changes in the U-phase induced current and the U-phase current when the electrical angle θ at the time corresponding to the left end of the time axis of the graph is 0°, 90°, 180°, and 270°, respectively.

図6(b)に示すように、U相巻線222に誘起される誘起電流が正のピーク値となるとき(電気角θ=0°のとき)に三相短絡制御が開始されると、U相の誘起電流と過渡電流とが足し合わされ、U相電流の絶対値が大きくなる。そして、このときのU相電流がドライブ回路6における電流閾値を超えてしまうと、第1乃至第6のスイッチング素子41~46が全てオフとなり、三相短絡制御が行われなくなってしまう。しかし、三相短絡制御を開始する時点における電気角θをずらせば、すなわち三相短絡制御を開始する時刻をU相の誘起電流がピーク値となる時間帯から外せば、三相短絡制御を開始した直後におけるU相電流の最大値が抑えられる。 As shown in FIG. 6B, when the three-phase short circuit control is started when the induced current induced in the U-phase winding 222 reaches a positive peak value (when the electrical angle θ = 0°), the induced current of the U-phase and the transient current are added together, and the absolute value of the U-phase current becomes large. If the U-phase current at this time exceeds the current threshold value in the drive circuit 6, the first to sixth switching elements 41 to 46 are all turned off, and the three-phase short circuit control is no longer performed. However, if the electrical angle θ at the time when the three-phase short circuit control is started is shifted, that is, if the time when the three-phase short circuit control is started is shifted from the time when the induced current of the U-phase reaches its peak value, the maximum value of the U-phase current immediately after the three-phase short circuit control is started can be suppressed.

このことは、U相電流に対して位相が±120°異なるV相電流及びW相電流についても同じである。したがって、回転角検出異常が発生したときに回転子21の回転角の推定値から求められる電気角に応じて三相短絡制御の開始時刻を調整し、三相短絡制御の開始直後におけるU相電流、V相電流、及びW相電流の最大値が抑えられるタイミングで三相短絡制御を開始することにより、各相の相電流がドライブ回路6における電流閾値を超えてしまったり、あるいは第1乃至第6のスイッチング素子41~46又は還流ダイオード40が過電流により破損してしまうことを防ぐことができる。 The same is true for the V-phase current and W-phase current, which are out of phase with the U-phase current by ±120°. Therefore, by adjusting the start time of the three-phase short-circuit control according to the electrical angle calculated from the estimated value of the rotation angle of the rotor 21 when a rotation angle detection abnormality occurs, and starting the three-phase short-circuit control at a timing that suppresses the maximum values of the U-phase current, V-phase current, and W-phase current immediately after the start of the three-phase short-circuit control, it is possible to prevent the phase current of each phase from exceeding the current threshold value in the drive circuit 6, or to prevent the first to sixth switching elements 41 to 46 or the freewheel diode 40 from being damaged by an overcurrent.

なお、三相短絡制御の開始時におけるU相電流、V相電流、及びW相電流の最大値(絶対値)は、必ずしも回転子21の回転速度が高い場合に大きくなるとは限らず、回転子21の回転速度が低い場合に、回転速度が高い場合よりも各相電流の最大値が大きくなることもあり得る。回転子21の回転速度が低い場合には、相電流を誘起させる誘起電圧が低くなるが、Z=jωL(Zはインピーダンス、jは虚数単位、ωは角周波数、Lはインダクタンス)の関係により、U相巻線222、V相巻線223、及びW相巻線224のインダクタンスによるインピーダンスも低くなるためである。 The maximum values (absolute values) of the U-phase current, V-phase current, and W-phase current at the start of three-phase short circuit control are not necessarily larger when the rotation speed of the rotor 21 is high. When the rotation speed of the rotor 21 is low, the maximum value of each phase current may be larger than when the rotation speed is high. When the rotation speed of the rotor 21 is low, the induced voltage that induces the phase current is low, but due to the relationship Z = jωL (Z is impedance, j is the imaginary unit, ω is angular frequency, and L is inductance), the impedance due to the inductance of the U-phase winding 222, V-phase winding 223, and W-phase winding 224 is also low.

図7は、制御部5が実行する処理の一例を示すフローチャートである。制御部5は、このフローチャートに示す処理の所定の制御周期(例えば5ms)ごとに実行する。 Figure 7 is a flowchart showing an example of the process executed by the control unit 5. The control unit 5 executes the process shown in this flowchart at a predetermined control period (e.g., 5 ms).

このフローチャートに示す処理において、制御部5はまず、回転角取得手段53により回転子21の回転角の検出結果を取得し(ステップS1)、回転角の検出結果を正常に取得できたか判定する(ステップS2)。回転角の検出結果を正常に取得できた場合(S2:Yes)、ステップS1で取得した回転角の情報を記憶部に記憶し(ステップS3)、通常制御手段51によって電動モータ2を制御する。すなわち、統括コントローラ101から指令されたトルクで電動モータ2を回転させるように、回転子21の回転角や相電流取得手段54によって取得された相電流に基づいてドライブ回路6にオンオフ信号を出力する。 In the process shown in this flowchart, the control unit 5 first acquires the detection result of the rotation angle of the rotor 21 by the rotation angle acquisition means 53 (step S1), and determines whether the detection result of the rotation angle has been acquired normally (step S2). If the detection result of the rotation angle has been acquired normally (S2: Yes), the information of the rotation angle acquired in step S1 is stored in the storage unit (step S3), and the electric motor 2 is controlled by the normal control means 51. That is, an on/off signal is output to the drive circuit 6 based on the rotation angle of the rotor 21 and the phase current acquired by the phase current acquisition means 54 so that the electric motor 2 is rotated with the torque commanded by the overall controller 101.

一方、回転角の検出結果を正常に取得できなかった場合(S2:No)、前回の制御周期においてステップS3で記憶した回転角の情報を記憶部から読み出す(ステップS5)。また、車速情報取得手段55によって車速に関する情報を取得し(ステップS6)、取得した車速に関する情報から回転子21の回転速度の推定値を演算する(ステップS7)。そして、ステップS5及びS7で得られた情報からU相電流、V相電流、及びW相電流のピーク値の発生時期を演算し(ステップS8)、現時点がU相電流、V相電流、及びW相電流の何れかのピーク値の発生時期であれば当該ピーク値の発生時期が過ぎるのを待ち(ステップS9)、三相短絡制御を実行する(ステップS10)。三相短絡制御は、4輪駆動車1の始動スイッチ(イグニッションスイッチ)がオフされるまで継続され、4輪駆動車1がエンジン12のみの駆動力によって2輪駆動状態で走行する。 On the other hand, if the rotation angle detection result could not be obtained normally (S2: No), the rotation angle information stored in step S3 in the previous control cycle is read from the memory unit (step S5). In addition, information about the vehicle speed is obtained by the vehicle speed information acquisition means 55 (step S6), and an estimate of the rotation speed of the rotor 21 is calculated from the obtained information about the vehicle speed (step S7). Then, the occurrence time of the peak values of the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current is calculated from the information obtained in steps S5 and S7 (step S8). If the current time is the occurrence time of the peak value of any of the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current, the occurrence time of the peak value is waited for to pass (step S9), and three-phase short-circuit control is executed (step S10). The three-phase short-circuit control continues until the start switch (ignition switch) of the four-wheel drive vehicle 1 is turned off, and the four-wheel drive vehicle 1 runs in two-wheel drive state by the driving force of the engine 12 only.

なお、回転角の検出結果を正常に取得できなかった場合には、異常の発生を運転者に報知すべき信号を統括コントローラ101に送信してもよい。この異常の発生は、例えば運転席のインスツルメントパネルのランプ表示やメッセージ表示もしくは音声によって運転者に報知され、運転者に修理を促す。 If the rotation angle detection result cannot be obtained normally, a signal to notify the driver of the occurrence of an abnormality may be sent to the general controller 101. The occurrence of this abnormality is notified to the driver, for example, by a lamp display on the instrument panel in the driver's seat, a message display, or a voice, and the driver is prompted to have the repairs performed.

以上説明した本発明の実施の形態によれば、制御部5において電動モータの回転角の検出結果を正常に取得できない異常が発生した場合でも、三相短絡制御の開始直後における相電流の最大値が抑えられるタイミングで三相短絡制御を開始することができ、相電流がドライブ回路6における電流閾値を超えて第1乃至第6のスイッチング素子41~46が全てオフされたり、あるいは第1乃至第6のスイッチング素子41~46又は還流ダイオード40が過電流により破損してしまうことを防ぐことが可能となる。 According to the embodiment of the present invention described above, even if an abnormality occurs in which the control unit 5 cannot normally obtain the detection result of the rotation angle of the electric motor, the three-phase short-circuit control can be started at a timing that suppresses the maximum value of the phase current immediately after the start of the three-phase short-circuit control, and it is possible to prevent the phase current from exceeding the current threshold value in the drive circuit 6, causing all of the first to sixth switching elements 41 to 46 to be turned off, or to prevent the first to sixth switching elements 41 to 46 or the freewheeling diode 40 from being damaged by an overcurrent.

(付記)
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。
(Additional Note)
The present invention has been described above based on the embodiments, but the invention according to the claims is not limited to these embodiments. It should be noted that not all of the combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention. The present invention can be modified as appropriate by omitting some components or adding or replacing components without departing from the spirit of the invention.

また、上記の実施の形態では、一例として、左右前輪111,112が主駆動源としてのエンジン12によって駆動され、左右後輪113,114が補助駆動源としての電動モータ2によって駆動される4輪駆動車の電動モータ2を制御するモータコントローラ3に本発明を適用した場合について説明したが、本発明に係る制御装置及び制御方法が適用される車両の構成はこれに限らず、例えば左右前輪及び左右後輪の一方もしくは両方を電動モータによって駆動する電気自動車あるいはハイブリッド車に本発明を適用してもよく、一つの車輪を駆動する所謂インホイールモータに本発明を適用してもよい。 In the above embodiment, as an example, the present invention has been described as being applied to a motor controller 3 that controls an electric motor 2 of a four-wheel drive vehicle in which the left and right front wheels 111, 112 are driven by an engine 12 as a main drive source, and the left and right rear wheels 113, 114 are driven by an electric motor 2 as an auxiliary drive source. However, the configuration of the vehicle to which the control device and control method of the present invention are applied is not limited to this, and the present invention may be applied to, for example, an electric vehicle or hybrid vehicle in which one or both of the left and right front wheels and the left and right rear wheels are driven by an electric motor, or the present invention may be applied to a so-called in-wheel motor that drives one wheel.

また、上記の実施の形態では、減速機構16の減速比が固定である場合について説明したが、これに限らず、電動モータ2とリヤディファレンシャル17との間に変速機が配置されていてもよい。この場合、変速機の変速比を考慮して、車速に関する情報から回転子21の回転速度の推定値を求める。 In the above embodiment, the reduction ratio of the reduction mechanism 16 is fixed, but this is not limiting and a transmission may be disposed between the electric motor 2 and the rear differential 17. In this case, the estimated rotational speed of the rotor 21 is calculated from information related to the vehicle speed, taking into account the gear ratio of the transmission.

2…電動モータ
21…回転子
22…固定子
222…U相巻線
223…V相巻線
224…W相巻線
23…回転角検出器
3…モータコントローラ(制御装置)
4…インバータ
40…還流ダイオード
41~43…第1乃至第3のスイッチング素子(上段側のスイッチング素子)
44~46…第4乃至第6のスイッチング素子(下段側のスイッチング素子)
47,48,49…U相、V相、及びW相のアーム
5…制御部
52…三相短絡制御手段
53…回転角取得手段
2... Electric motor 21... Rotor 22... Stator 222... U-phase winding 223... V-phase winding 224... W-phase winding 23... Rotation angle detector 3... Motor controller (control device)
4... inverter 40... freewheeling diodes 41 to 43... first to third switching elements (upper stage switching elements)
44 to 46: Fourth to sixth switching elements (lower stage switching elements)
47, 48, 49...U-phase, V-phase, and W-phase arms 5...Control unit 52...Three-phase short-circuit control means 53...Rotation angle acquisition means

Claims (4)

U相、V相、W相からなる三相の巻線が鉄心に巻き回された固定子と、前記鉄心に向かい合う複数の永久磁石を有する回転子と、前記固定子に対する前記回転子の回転角を検出する回転角検出器とを備え、前記回転子の回転によって車両の車輪を駆動する電動モータを制御する車両用制御装置であって、
それぞれが上段側のスイッチング素子と下段側のスイッチング素子とを直列に接続してなるU相、V相、及びW相のアームを有すると共に、前記上段側のスイッチング素子及び前記下段側のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続された還流ダイオードを有し、前記電動モータに三相交流電流を供給するインバータと、
複数の前記スイッチング素子のそれぞれをオン又はオフさせるオンオフ信号を出力する制御部とを備え、
前記制御部は、前記回転角検出器による前記回転角の検出結果を取得する回転角取得手段と、前記回転角取得手段により前記回転角の検出結果を正常に取得できない異常が発生したときに前記U相、V相、及びW相のアームのそれぞれの前記上段側及び前記下段側のうち一方側のスイッチング素子を全てオンすると共に他方側のスイッチング素子を全てオフする三相短絡制御を実行する三相短絡制御手段とを有し、
前記三相短絡制御手段は、前記回転角取得手段により前記検出結果を正常に取得できていたときの前記回転角、及び前記回転子の回転速度の推定値に基づいて、前記三相短絡制御の開始直後に前記三相の巻線のそれぞれに流れる電流の最大値が抑えられるタイミングで前記三相短絡制御を開始
前記三相短絡制御手段が前記三相短絡制御を開始するタイミングは、下記(1)乃至(3)の各ピーク値を避けるタイミングである、
車両用制御装置。
(1)前記U相の前記巻線に発生している磁束によって同巻線に流れる過渡電流の向きと前記回転子の回転により同巻線に誘起される誘起電流の向きが等しい場合の同誘起電流のピーク値
(2)前記V相の前記巻線に発生している磁束によって同巻線に流れる過渡電流の向きと前記回転子の回転により同巻線に誘起される誘起電流の向きが等しい場合の同誘起電流のピーク値
(3)前記W相の前記巻線に発生している磁束によって同巻線に流れる過渡電流の向きと前記回転子の回転により同巻線に誘起される誘起電流の向きが等しい場合の同誘起電流のピーク値
A vehicle control device comprising: a stator having a three-phase winding consisting of U-phase, V-phase, and W-phase wound around an iron core; a rotor having a plurality of permanent magnets facing the iron core; and a rotation angle detector for detecting a rotation angle of the rotor relative to the stator, the vehicle control device controlling an electric motor that drives wheels of the vehicle by rotation of the rotor,
an inverter having U-phase, V-phase, and W-phase arms each formed by connecting upper-stage switching elements and lower-stage switching elements in series, and having free wheel diodes connected in parallel to the upper-stage switching elements and the lower-stage switching elements, and supplying a three-phase AC current to the electric motor;
a control unit that outputs an on/off signal that turns on or off each of the plurality of switching elements,
the control unit includes a rotation angle acquisition means for acquiring a detection result of the rotation angle by the rotation angle detector, and a three-phase short circuit control means for executing a three-phase short circuit control in which, when an abnormality occurs that prevents the detection result of the rotation angle from being normally acquired by the rotation angle acquisition means, all switching elements on one side of the upper stage and the lower stage of each of the U-phase, V-phase, and W-phase arms are turned on and all switching elements on the other side are turned off,
the three-phase short circuit control means starts the three-phase short circuit control at a timing at which a maximum value of a current flowing through each of the windings of the three phases is suppressed immediately after the start of the three-phase short circuit control , based on an estimated value of the rotation angle and a rotation speed of the rotor when the detection result was normally acquired by the rotation angle acquisition means;
The timing at which the three-phase short circuit control means starts the three-phase short circuit control is a timing at which each of the peak values (1) to (3) below is avoided.
Vehicle control device.
(1) The peak value of the induced current when the direction of the transient current flowing in the U-phase winding due to the magnetic flux generated in the U-phase winding is equal to the direction of the induced current induced in the U-phase winding due to the rotation of the rotor.
(2) The peak value of the induced current when the direction of the transient current flowing in the V-phase winding due to the magnetic flux generated in the V-phase winding is equal to the direction of the induced current induced in the V-phase winding due to the rotation of the rotor.
(3) A peak value of the induced current when the direction of a transient current flowing in the W-phase winding due to a magnetic flux generated in the W-phase winding is equal to the direction of an induced current induced in the W-phase winding due to the rotation of the rotor.
前記制御部は、車速に関する情報を取得する車速情報取得手段をさらに有し、
前記三相短絡制御手段は、前記回転角取得手段により前記検出結果を正常に取得できていたときの前記回転角、及び前記車速情報取得手段によって取得した車速を前記回転子の回転角速度に換算して得られた前記回転子の回転速度の推定値に基づいて、前記三相短絡制御の開始直後に前記三相の巻線のそれぞれに流れる電流の最大値が抑えられるタイミングで前記三相短絡制御を開始する、
請求項1に記載の車両用制御装置。
The control unit further includes a vehicle speed information acquisition unit for acquiring information regarding a vehicle speed,
the three-phase short circuit control means starts the three-phase short circuit control at a timing at which a maximum value of a current flowing through each of the three phase windings is suppressed immediately after the start of the three-phase short circuit control, based on the rotation angle when the detection result was normally acquired by the rotation angle acquisition means and an estimated value of the rotation speed of the rotor obtained by converting the vehicle speed acquired by the vehicle speed information acquisition means into a rotation angular speed of the rotor.
The vehicle control device according to claim 1 .
前記三相短絡制御手段は、前記異常の発生後の経過時間と前記経過時間中における前記回転子の回転速度の推定値とに基づいて前記回転角の推定値を演算し、同推定値から前記各ピーク値の発生時期を求め、同発生時期を避けて前記三相短絡制御を開始する、
請求項に記載の車両用制御装置。
the three-phase short circuit control means calculates an estimated value of the rotation angle based on the elapsed time after the occurrence of the abnormality and an estimated value of the rotation speed of the rotor during the elapsed time, determines the occurrence times of the peak values from the estimated values, and starts the three-phase short circuit control while avoiding the occurrence times.
The vehicle control device according to claim 1 .
インバータからU相、V相、及びW相の三相交流電流が供給される三相の巻線が鉄心に巻き回された固定子と、前記鉄心に向かい合う複数の永久磁石を有する回転子と、前記固定子に対する前記回転子の回転角を検出する回転角検出器とを備え、前記回転子の回転によって車両の車輪を駆動する電動モータの制御方法であって、
前記インバータは、それぞれが上段側のスイッチング素子と下段側のスイッチング素子とを直列に接続してなるU相、V相、及びW相のアームを有すると共に、前記上段側のスイッチング素子及び前記下段側のスイッチング素子のそれぞれに並列に接続された還流ダイオードを有しており、
前記回転角検出器による前記回転角の検出結果を正常に取得できない異常が発生したときに前記U相、V相、及びW相のアームのそれぞれの前記上段側及び前記下段側のうち一方側のスイッチング素子を全てオンすると共に他方側のスイッチング素子を全てオフする三相短絡制御を実行するにあたり、前記検出結果を正常に取得できていたときの前記回転角、及び前記回転子の回転速度の推定値に基づいて、前記三相短絡制御の開始直後に前記三相の巻線のそれぞれに流れる電流の最大値が抑えられるタイミングで前記三相短絡制御を開始
前記三相短絡制御を開始するタイミングは、下記(1)乃至(3)の各ピーク値を避けるタイミングである、
電動モータの制御方法。
(1)前記U相の前記巻線に発生している磁束によって同巻線に流れる過渡電流の向きと前記回転子の回転により同巻線に誘起される誘起電流の向きが等しい場合の同誘起電流のピーク値
(2)前記V相の前記巻線に発生している磁束によって同巻線に流れる過渡電流の向きと前記回転子の回転により同巻線に誘起される誘起電流の向きが等しい場合の同誘起電流のピーク値
(3)前記W相の前記巻線に発生している磁束によって同巻線に流れる過渡電流の向きと前記回転子の回転により同巻線に誘起される誘起電流の向きが等しい場合の同誘起電流のピーク値
A method for controlling an electric motor that includes a stator having a three-phase winding wound around an iron core to which a three-phase AC current of U-phase, V-phase, and W-phase is supplied from an inverter, a rotor having a plurality of permanent magnets facing the iron core, and a rotation angle detector that detects a rotation angle of the rotor relative to the stator, the method comprising the steps of:
the inverter has U-phase, V-phase, and W-phase arms, each of which is formed by connecting an upper-stage switching element and a lower-stage switching element in series, and has free wheel diodes connected in parallel to the upper-stage switching element and the lower-stage switching element,
when an abnormality occurs that prevents the detection result of the rotation angle by the rotation angle detector from being normally acquired, a three-phase short-circuit control is executed in which all switching elements on one side of the upper stage and the lower stage of each of the U-phase, V-phase, and W-phase arms are turned on and all switching elements on the other side are turned off, the three-phase short-circuit control is started at a timing at which a maximum value of a current flowing through each of the three-phase windings is suppressed immediately after the start of the three-phase short-circuit control , based on an estimated value of the rotation angle and a rotation speed of the rotor when the detection result could be normally acquired;
The timing to start the three-phase short circuit control is a timing to avoid each of the peak values (1) to (3) below.
A method for controlling an electric motor.
(1) The peak value of the induced current when the direction of the transient current flowing in the U-phase winding due to the magnetic flux generated in the U-phase winding is equal to the direction of the induced current induced in the U-phase winding due to the rotation of the rotor.
(2) The peak value of the induced current when the direction of the transient current flowing in the V-phase winding due to the magnetic flux generated in the V-phase winding is equal to the direction of the induced current induced in the V-phase winding due to the rotation of the rotor.
(3) A peak value of the induced current when the direction of a transient current flowing in the W-phase winding due to a magnetic flux generated in the W-phase winding is equal to the direction of an induced current induced in the W-phase winding due to the rotation of the rotor.
JP2020213391A 2020-12-23 2020-12-23 Vehicle control device and electric motor control method Active JP7585772B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020213391A JP7585772B2 (en) 2020-12-23 2020-12-23 Vehicle control device and electric motor control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020213391A JP7585772B2 (en) 2020-12-23 2020-12-23 Vehicle control device and electric motor control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022099561A JP2022099561A (en) 2022-07-05
JP7585772B2 true JP7585772B2 (en) 2024-11-19

Family

ID=82269699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020213391A Active JP7585772B2 (en) 2020-12-23 2020-12-23 Vehicle control device and electric motor control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7585772B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011200030A (en) 2010-03-19 2011-10-06 Denso Wave Inc Controller of production apparatus and stop control method of motor for production apparatus
JP2012130111A (en) 2010-12-14 2012-07-05 Panasonic Corp Electric machine control apparatus
JP2012136064A (en) 2010-12-24 2012-07-19 Toyota Motor Corp Hybrid vehicle and control method thereof
JP2017184448A (en) 2016-03-30 2017-10-05 三菱電機株式会社 Electric motor control apparatus and electric motor control method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011200030A (en) 2010-03-19 2011-10-06 Denso Wave Inc Controller of production apparatus and stop control method of motor for production apparatus
JP2012130111A (en) 2010-12-14 2012-07-05 Panasonic Corp Electric machine control apparatus
JP2012136064A (en) 2010-12-24 2012-07-19 Toyota Motor Corp Hybrid vehicle and control method thereof
JP2017184448A (en) 2016-03-30 2017-10-05 三菱電機株式会社 Electric motor control apparatus and electric motor control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022099561A (en) 2022-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4985956B2 (en) Electric motor control device
EP2034603B1 (en) Control device and control method of boost converter
US8421388B2 (en) Multi-phase rotary machine control apparatus and electric power steering system using the same
US6118247A (en) Drive control apparatus for electric synchronous machine having field winding
US20090033258A1 (en) Motor controller
US7898200B2 (en) Controller of electric motor
US9866107B2 (en) Control system for inverter
EP1981162A2 (en) Controller of electric motor
WO2014097918A1 (en) Method for controlling brushless motor, device for controlling brushless motor, and elec tric power steering device
US12184209B2 (en) Motor control device and steering system
EP1978632A1 (en) Controller for Motor
US7047116B2 (en) Electric drive control apparatus, electric drive control method and program therefor
US9586484B2 (en) Electric-vehicle control device
JP2015104295A (en) Control device for electric automobile
US7728557B2 (en) Electric discharge controller, electric discharge control method and its program
JP5556635B2 (en) Vehicle and current detection device abnormality determination method
JP2022048606A (en) Motor control device, motor unit, and vehicle
US7741792B2 (en) Motor control device
JP2008141868A (en) Electric motor system
WO2016052234A1 (en) Control device for electric vehicle
CN112659913A (en) Vehicle with a steering wheel
JP3985550B2 (en) Electric vehicle drive control device, electric vehicle drive control method, and program thereof
JP7585772B2 (en) Vehicle control device and electric motor control method
JP6663724B2 (en) Electric motor device
JP6137045B2 (en) Vehicle drive motor control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231110

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240702

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240711

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20241008

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241021

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7585772

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150