JP7643156B2 - Electric vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両に関する。 The present invention relates to an electric vehicle.
特許文献1には、三相電動機から出力された動力により走行する電動車両において、走行中にインバータの素子の一相が故障した場合、残りの二相により三相電動機を駆動して退避走行することが開示されている。
特許文献1に記載の構成では、退避走行によって停車した後、走行を再開しようとする場合に、残りの二相により三相電動機を駆動することになる。しかしながら、特許文献1に記載の構成では、退避走行時、惰性により電動車両を停車させるため、三相電動機のロータ角度の止まる位置が惰性で決定されてしまう。そのため、停車時の三相電動機のロータ角度によっては、停車状態から二相の駆動により走行を再開する場合に、走行に必要なトルクを出力できない虞がある。
In the configuration described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、退避走行後の停車状態から二相の駆動により走行を再開する場合であっても、走行に必要なトルクを出力することができる電動車両を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide an electric vehicle that can output the torque required for running even when resuming running by two-phase drive from a stopped state after evacuation running.
本発明は、走行用の動力源である三相電動機と、複数のスイッチング素子を有し、前記三相電動機を駆動するインバータと、前記三相電動機を制御する制御装置と、前記三相電動機のロータ角度を検出し、その検出値を前記制御装置に出力するロータ角度センサと、を備えた電動車両であって、前記制御装置は、走行中に前記複数のスイッチング素子のうちのいずれか一相の異常を検出した場合、停車時の前記三相電動機のロータ角度が、残りの二相により駆動する際に所定値以上のトルクを出力可能な目標ロータ角度となるように当該電動車両を停車させる退避走行制御を実行することを特徴とする。 The present invention is an electric vehicle equipped with a three-phase motor as a power source for traveling, an inverter having multiple switching elements and driving the three-phase motor, a control device for controlling the three-phase motor, and a rotor angle sensor that detects the rotor angle of the three-phase motor and outputs the detected value to the control device, and when an abnormality is detected in one phase of the multiple switching elements while traveling, the control device executes evacuation travel control to stop the electric vehicle so that the rotor angle of the three-phase motor when stopped becomes a target rotor angle that can output a torque of a predetermined value or more when driven by the remaining two phases.
この構成によれば、退避走行後の停車状態から再度走行する場合に、残りの二相による駆動であっても走行に必要なトルクを三相電動機から出力することが可能である。そのため、走行再開時の駆動力不足を抑制することができる。 With this configuration, when the vehicle resumes travelling from a stopped state after an evacuation run, the torque required for travelling can be output from the three-phase motor even when driven by the remaining two phases. This makes it possible to prevent a lack of driving force when travelling is resumed.
また、前記退避走行制御は、前記インバータにおける上アームの三相の前記スイッチング素子をオンに制御し、または下アームの三相の前記スイッチング素子をオンに制御して当該電動車両を惰性で減速される惰性走行制御と、前記惰性走行制御を実行中に現在のロータ角度と前記目標ロータ角度との差分を算出する算出制御と、前記差分に基づいて前記三相電動機のトルクを制御し、前記ロータ角度を前記目標ロータ角度で停止させるトルク制御と、を含んでもよい。 The evacuation travel control may also include coasting control for decelerating the electric vehicle by coasting by controlling the switching elements of the three phases of the upper arm of the inverter to ON or controlling the switching elements of the three phases of the lower arm to ON, calculation control for calculating the difference between the current rotor angle and the target rotor angle while the coasting control is being performed, and torque control for controlling the torque of the three-phase motor based on the difference and stopping the rotor angle at the target rotor angle.
この構成によれば、退避走行制御を実行することにより、惰性走行中に現在のロータ角度と目標ロータ角度との差分を算出するとともに、その差分に応じてロータ角度が目標停止位置で停止するように三相電動機のトルクを制御することができる。 According to this configuration, by executing the evacuation control, the difference between the current rotor angle and the target rotor angle during coasting can be calculated, and the torque of the three-phase motor can be controlled according to the difference so that the rotor angle stops at the target stop position.
また、前記制御装置は、前記惰性走行制御において、前記上アームと前記下アームとのうち、異常を検出したスイッチング素子が含まれるアームを対象にして三相の前記スイッチング素子をオンに制御してもよい。 In addition, the control device may control the three-phase switching elements to be on during the coasting control, targeting the arm that includes the switching element in which an abnormality has been detected, out of the upper arm and the lower arm.
この構成によれば、異常が検出されたスイッチング素子を含むアーム側において、全相の素子をONに制御することにより、電動車両を惰性走行させることができる。 With this configuration, the electric vehicle can be made to coast by controlling all phase elements to ON on the arm side that contains the switching element in which an abnormality has been detected.
また、前記制御装置は、前記算出制御において、現在のロータ角度から前記目標ロータ角度までの距離を算出し、前記トルク制御において、前記目標ロータ角度までの距離に基づいて前記三相電動機のトルクを算出し、前記目標ロータ角度までの距離は、現在のロータ角度から前記目標ロータ角度までの角度差に、前記三相電動機の回転数と360とを積算した値を足し合わせた値であってもよい。 In addition, the control device may calculate the distance from the current rotor angle to the target rotor angle in the calculation control, and calculate the torque of the three-phase motor based on the distance to the target rotor angle in the torque control, and the distance to the target rotor angle may be a value obtained by adding the angular difference from the current rotor angle to the target rotor angle multiplied by the rotation speed of the three-phase motor and 360.
この構成によれば、惰性走行中に、現在のロータ角度から目標ロータ角度までの距離に基づいて、ロータ角度が目標停止位置で停止するように三相電動機のトルクを制御することができる。 With this configuration, during coasting, the torque of the three-phase motor can be controlled so that the rotor angle stops at the target stop position based on the distance from the current rotor angle to the target rotor angle.
また、前記トルク制御は、前記目標ロータ角度までの距離に基づいて算出されたトルクを指令トルクとし、この指令トルクと実際に前記三相電動機から出力された実トルクとの差分を前記指令トルクに加算する補正制御を含んでもよい。 The torque control may also include a correction control in which the torque calculated based on the distance to the target rotor angle is set as a command torque, and the difference between this command torque and the actual torque actually output from the three-phase motor is added to the command torque.
この構成によれば、惰性走行中に、残りの二相による駆動で実際に三相電動機から出力された実トルクと指令トルクとの差分に基づいて指令トルクを補正することができる。 With this configuration, during coasting, the command torque can be corrected based on the difference between the actual torque actually output from the three-phase motor when driven by the remaining two phases and the command torque.
また、前記制御装置は、前記退避走行制御を実行中にブレーキペダルの踏み込み操作を検出した場合、前記目標ロータ角度までの距離を変更してもよい。 The control device may also change the distance to the target rotor angle if depression of the brake pedal is detected while the evacuation drive control is being performed.
この構成によれば、惰性走行中にブレーキ操作を検出した場合には、当初の予定位置よりも手前で電動車両が停車するため、目標ロータ角度までの距離を変更することができる。 With this configuration, if braking is detected during coasting, the electric vehicle stops earlier than the originally planned position, making it possible to change the distance to the target rotor angle.
また、前記三相電動機と前記インバータとを電気的に接続する経路にはヒューズが設けられており、前記制御装置は、前記退避走行制御を実行後に当該電動車両が停車している場合、異常が検出された一相に対応する前記ヒューズを溶断させる溶断制御を実行してもよい。 Fuses may be provided in the path electrically connecting the three-phase motor and the inverter, and the control device may execute melting control to melt the fuse corresponding to the phase in which an abnormality is detected when the electric vehicle is stopped after executing the evacuation drive control.
この構成によれば、退避走行後の停車状態において、ヒューズの溶断制御を実行することにより、異常が検出された相に対応するヒューズを溶断させることができる。これにより、その後の走行再開時に、故障した相に電流が流れることを防止でき、通電に対する安全性が向上する。 According to this configuration, when the vehicle is stopped after evacuation travel, fuse blowing control can be executed to blow the fuse corresponding to the phase in which the abnormality was detected. This makes it possible to prevent current from flowing through the faulty phase when travel is subsequently resumed, improving safety against current flow.
また、前記制御装置は、前記溶断制御を実行後に当該電動車両が走行を再開する場合、前記残りの二相により前記三相電動機を駆動する走行制御を実行してもよい。 The control device may also execute driving control to drive the three-phase motor using the remaining two phases when the electric vehicle resumes driving after executing the meltdown control.
この構成によれば、異常が検出された相に対応するヒューズが溶断されている状態で、残りの二相による駆動によって三相電動機からトルクを出力することができる。 With this configuration, when the fuse corresponding to the phase in which an abnormality has been detected is blown, torque can be output from the three-phase motor by driving it with the remaining two phases.
本発明では、退避走行後の停車状態から再度走行する場合に、残りの二相による駆動であっても走行に必要なトルクを三相電動機から出力することが可能である。そのため、走行再開時の駆動力不足を抑制することができる。 In the present invention, when the vehicle resumes travel from a stopped state after an evacuation run, it is possible for the three-phase motor to output the torque required for travel even when driven by the remaining two phases. This makes it possible to prevent a lack of driving force when travel is resumed.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における電動車両について具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 The following describes an electric vehicle according to an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment described below.
図1は、実施形態の電動車両が走行中にインバータのいずれか一相のスイッチング素子で故障が発生した場合を示す図である。図2は、電動車両に搭載された駆動システムを模式的に示す図である。 Figure 1 is a diagram showing a case where a failure occurs in a switching element of one phase of an inverter while an electric vehicle of an embodiment is running. Figure 2 is a diagram showing a schematic diagram of a drive system mounted on the electric vehicle.
図1および図2に示すように、車両1は、走行用の動力源としてモータ2を搭載した電動車両である。この車両1は、例えばモータ2から出力した動力によって前方左輪と前方右輪とを駆動する前輪駆動車である。モータ2は変速機やデファレンシャルギヤ機構などの動力伝達装置を介して左右の駆動輪と動力伝達可能に接続されている。車両1は、走行に必要なトルクを制御するための駆動システム10を備えている。
As shown in Figures 1 and 2,
図2に示すように、駆動システム10は、モータ2と、インバータ3と、バッテリ4と、制御部5と、を備える。
As shown in FIG. 2, the
駆動システム10では、バッテリ4から出力される直流電力をインバータ3で交流電力に変換し、この交流電力をインバータ3からモータ2に供給することによってモータ2が駆動する。その際、制御部5からインバータ3に出力される指令信号によってモータ2の駆動が制御される。制御部5は、インバータ3とモータ2とを制御するものである。なお、駆動システム10には平滑コンデンサCが設けられている。また、車両1の制御装置は、少なくとも制御部5を含んで構成されている。
In the
モータ2は、インバータ3を介してバッテリ4と電気的に接続されており、バッテリ4から供給される電力によって駆動する。モータ2とインバータ3とは三相のコイル(U相,V相,W相)を介して電気的に接続されている。各相のコイルに電流が流れることによってモータ2が駆動して、モータ2からトルクが出力される。このモータ2は、三相モータであるとともに、電動機および発電機として機能することが可能なモータ・ジェネレータ(MG)である。
The
インバータ3は、モータ2を駆動する電力変換装置である。このインバータ3は、三相の電流をモータ2のコイルに流すことができるように、六つのスイッチング素子T1~T6を備えたインバータ回路により構成されている。インバータ回路は、相ごとにスイッチング素子とダイオードとを備え、スイッチング素子のスイッチング動作によって直流電力を交流電力に変換する。スイッチング動作とは、スイッチング素子のONとOFFとが切り替わる動作のことである。各スイッチング素子T1~T6は、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタにより構成されている。このインバータ3は、図2に示すように、各相(U相,V相,W相)の上下アーム11,12,13を有し、各上下アーム11,12,13はそれぞれに二つのスイッチング素子と二つのダイオードとを備える。
The
U相の上下アーム11は、スイッチング素子T1とダイオードD1とが並列に接続された上アーム11aと、スイッチング素子T2とダイオードD2とが並列に接続された下アーム11bとを有し、上アーム11aと下アーム11bとが直列接続されている。V相の上下アーム12は、スイッチング素子T3とダイオードD3とが並列に接続された上アーム12aと、スイッチング素子T4とダイオードD4とが並列に接続された下アーム12bとを有し、上アーム12aと下アーム12bとが直列接続されている。W相の上下アーム13は、スイッチング素子T5とダイオードD5とが並列に接続された上アーム13aと、スイッチング素子T6とダイオードD6とが並列に接続された下アーム13bとを有し、上アーム13aと下アーム13bとが直列接続されている。
The upper and
また、駆動システム10では、インバータ3とモータ2とを電気的に接続する経路に、ヒューズ6が設けられている。ヒューズ6は、各相のコイルに対応する経路上に配置され、所定の大きさ以上の電流が流れると溶断する。このヒューズ6は、U相に対応する第1ヒューズ6aと、V相に対応する第2ヒューズ6bと、W相に対応する第3ヒューズ6cとを含んで構成されている。
In addition, in the
第1ヒューズ6aは、U相の上アーム11aと下アーム11bとの接続点とモータ2のU相のコイルとの間に配置されている。U相の電流が所定値よりも大きくなると第1ヒューズ6aは溶断する。第2ヒューズ6bは、V相の上アーム12aと下アーム12bとの接続点とモータ2のV相のコイルとの間に配置されている。V相の電流が所定値よりも大きくなると第2ヒューズ6bは溶断する。第3ヒューズ6cは、W相の上アーム13aと下アーム13bとの接続点とモータ2のW相のコイルとの間に配置されている。W相の電流が所定値よりも大きくなると第3ヒューズ6cは溶断する。
The
制御部5は、モータ2を駆動制御する電子制御装置(ECU)によって構成されている。この制御部5は、CPU、RAM、ROM、入出力インターフェースなどを有するマイクロコンピュータを含んで構成されている。また、制御部5には各種のセンサからの信号が入力される。車両1には、モータ2のロータ角度を検出するロータ角度センサ7が搭載されている。ロータ角度センサ7から制御部5に信号が入力される。制御部5は、その入力された信号に基づいてモータ2の回転数(以下、モータ回転数という)を演算するなど、モータ制御のための演算処理を行う。
The control unit 5 is composed of an electronic control unit (ECU) that drives and controls the
そして、演算の結果、インバータ3を制御するための指令信号が制御部5からインバータ3に出力される。インバータ3への指令信号には、複数のスイッチング素子T1~T6のうち、スイッチング動作の制御対象となるスイッチング素子を切り替えるための信号が含まれる。このように、制御部5はインバータ3を制御することによってモータ2に印加する電圧と電流とを制御する。
As a result of the calculation, a command signal for controlling the
また、制御部5は、図1に示すように、走行中にインバータ3のいずれか一相のスイッチング素子で故障(例えば短絡故障)が発生した場合、退避走行制御を実行する。退避走行制御は、インバータ3での素子故障に対するフェールセーフとして実行される制御であり、走行中の車両1を安全に停車させるための制御である。そのため、車両1には、インバータ3のスイッチング素子T1~T6においてON故障が発生したことを検出する素子故障検出器(ON故障検出器)が設けられている。つまり、駆動システム10には、インバータ3のスイッチング素子T1~T6がON故障したことを検知する素子故障検出器が設けられている。そして、インバータ3に異常が発生すると素子故障検出器から検出信号が出力され、その信号が制御部5に入力される。このように、制御部5は素子故障検出器からの検出信号に基づいてインバータ3で素子故障が発生したか否かを判定することができる。ここで、制御部5が実行する車両制御の一例を図3に示す。
As shown in FIG. 1, the control unit 5 executes evacuation drive control when a failure (e.g., a short circuit failure) occurs in one of the switching elements of the
図3は、車両制御フローを示すフローチャート図である。なお、図3に示す制御は、車両1が走行中に制御部5により繰り返し実行される。
Figure 3 is a flow chart showing the vehicle control flow. Note that the control shown in Figure 3 is repeatedly executed by the control unit 5 while the
制御部5は、走行中にインバータ3のいずれか一相のスイッチング素子でON故障が発生したか否かを判定する(ステップS101)。ステップS101では、インバータ3のスイッチング素子T1~T6のうちのいずれか一相でON故障が発生したか否かが判定される。すなわち、六つのスイッチング素子T1~T6のうち、いずれか一つの素子に異常が発生したか否かが判定される。制御部5は素子故障検出器からの検出信号に基づいて、スイッチング素子のON故障の有無を判別することができる。
The control unit 5 determines whether an ON fault has occurred in one of the switching elements of one phase of the
走行中にインバータ3のスイッチング素子T1~T6がON故障していない場合(ステップS101:No)、この制御ルーチンは終了する。
If the switching elements T1 to T6 of the
走行中にインバータ3のいずれか一相のスイッチング素子でON故障が発生した場合(ステップS101:Yes)、制御部5は、インバータ3の上アームにおける全相のスイッチング素子をONに制御する(ステップS102)。ステップS102において、制御部5は退避走行制御を開始する。
If an ON fault occurs in one of the switching elements of the
ステップS102では、退避走行制御が開始されることにより、図4に示すように、上下アームのうち、故障したスイッチング素子を含む方のアームを対象にして全相のスイッチング素子がONに制御される。この場合、ステップS102において上アームのスイッチング素子を全相ONに制御する前に、故障したスイッチング素子が特定されていることになる。つまり、制御部5はインバータ3の異常を検出した際、故障したスイッチング素子のアーム(以下、故障アームという場合がある)が上アームと下アームのどちらであるのかを判別するとともに、故障したスイッチング素子の相(以下、故障相という場合がある)がU相,V相,W相のうちのどれであるのかを判別する。この判別処理により、六つのスイッチング素子T1~T6のうち、どの素子が故障した素子であるのかを特定することができる。この特定処理(判別処理)は、例えばステップS101の判定処理や、ステップS101で肯定的に判定された後や、ステップS102の処理において実施される。そして、ステップS102において、故障アームを対象に全相のスイッチング素子がONに制御される。すなわち、故障アームのうち、故障相以外の相で素子がONに制御される。このように、制御部5は、ステップS102において退避走行制御を開始し、上アームのスイッチング素子を全相ONに制御することにより、車両1を惰性で減速させる。退避走行制御は、車両1を惰性で減速させる制御(以下、惰性走行制御という)を含む。そのため、ステップS102では惰性走行制御が実行され、車両1は惰性走行することになる。
In step S102, as shown in FIG. 4, the evacuation drive control is started, and the switching elements of all phases of the upper and lower arms, whichever arm includes the faulty switching element, are controlled to be ON. In this case, the faulty switching element is identified before the switching elements of the upper arm are controlled to be ON in all phases in step S102. That is, when the control unit 5 detects an abnormality in the
なお、この制御フローでは、故障素子がスイッチング素子T1である場合を例にして説明する。つまり、インバータ3のいずれか一相のスイッチング素子においてON故障が発生したと判定された場合、U相の上アーム素子が故障素子であると特定される。そのため、制御部5は、故障素子が含まれる上アームを対象に全相のスイッチング素子をONに制御する。
In this control flow, an example will be described in which the faulty element is switching element T1. In other words, when it is determined that an ON fault has occurred in the switching element of one of the phases of
また、制御部5は、惰性走行中、目標ロータ角度までの距離を算出する(ステップS103)。目標ロータ角度は、車両1が停車する際のロータ角度の目標停止位置である。制御部5は、走行中に退避走行制御を実行し、車両1を安全に停車させるとともに、停車後に車両1が再度走行することを考慮して、停車時のロータ角度が目標ロータ角度となるようにモータトルクを制御する。つまり、制御部5は、退避走行制御として、上アームの全相の素子をONにする惰性走行制御と、モータ2のトルクを制御してロータ角度の停止位置を制御する停止位置制御とを実行する。すなわち、退避走行制御は停止位置制御を含む。そして、退避走行後の停車状態から走行を再開する場合には、故障していない残りの二相によりモータ2を駆動することになる。そのため、残りの二相によりモータ2を駆動する場合に、所定値以上のトルクを出力可能なロータ角度となるように目標ロータ角度が設定されることになる。この場合、故障相に応じて目標ロータ角度を設定することができる。例えばU相のスイッチング素子がON故障した場合、設定可能な目標ロータ角度の角度範囲は決まっているので、制御部5は故障相を特定した後に、故障相に応じた目標ロータ角度をその範囲内から設定することができる。この目標ロータ角度は、ある程度の角度範囲、例えば20°程度の範囲内から所定値を選択することにより設定可能である。また、ロータ一回転分の0から360の範囲内において、目標ロータ角度に設定可能な候補範囲は複数存在することになる。そのうえで、ステップS103では、停止位置制御が開始され、ロータ角度検出センサからの信号に基づいて現在のロータ角度が特定されるとともに、現在のロータ角度から目標ロータ角度までの距離が算出される。
Also, the control unit 5 calculates the distance to the target rotor angle during coasting (step S103). The target rotor angle is the target stop position of the rotor angle when the
目標ロータ角度までの距離を算出する方法について、図5を参照して説明する。図5には、目標ロータ角度が目標値、現在のロータ角度が現在値と記載されている。制御部5は、図5に示すように、0から360までの範囲内における角度差として、現在のロータ角度と目標ロータ角度との差分(角度差)を算出する。そして、制御部5は、この差分とモータ回転数とに基づいて目標ロータ角度までの距離を算出する。具体的には、「目標ロータ角度までの距離=(目標値と現在値との角度差)+360×N」の式により求めることができる。Nはモータ回転数である。このように、目標ロータ角度までの距離は、0から360の範囲内の値における、現在のロータ角度から目標ロータ角度までの角度差に、モータ回転数と360とを積算した値を足し合わせた値である。ステップS103では、退避走行制御の開始時における目標ロータ角度までの距離が算出される。つまり、ステップS103では、ロータ角度を目標停止位置で停止するための停止位置制御が開始され、目標ロータ角度までの距離が算出される。停止位置制御は、現在のロータ角度と目標ロータ角度との差分を算出する算出制御と、目標ロータ角度までの距離を算出する算出制御とを含む。 A method for calculating the distance to the target rotor angle will be described with reference to FIG. 5. In FIG. 5, the target rotor angle is described as the target value, and the current rotor angle is described as the current value. As shown in FIG. 5, the control unit 5 calculates the difference (angle difference) between the current rotor angle and the target rotor angle as an angle difference within the range of 0 to 360. Then, the control unit 5 calculates the distance to the target rotor angle based on this difference and the motor rotation speed. Specifically, it can be obtained by the formula "distance to the target rotor angle = (angle difference between the target value and the current value) + 360 x N". N is the motor rotation speed. In this way, the distance to the target rotor angle is a value obtained by adding the angle difference from the current rotor angle to the target rotor angle within the range of 0 to 360, the motor rotation speed, and 360. In step S103, the distance to the target rotor angle at the start of the evacuation travel control is calculated. That is, in step S103, the stop position control for stopping the rotor angle at the target stop position is started, and the distance to the target rotor angle is calculated. The stop position control includes a calculation control that calculates the difference between the current rotor angle and the target rotor angle, and a calculation control that calculates the distance to the target rotor angle.
また、制御部5は、ロータ角度の移動量を算出する(ステップS104)。ステップS104では、退避走行制御を開始してからのロータ角度の移動量が算出される。制御部5は、図6に示すように、退避走行制御の開始時(時刻t1)に目標ロータ角度までの距離を設定し、その後(時刻t2)にロータ角度の移動量Aを算出する。その際、時刻t1でのロータ角度の移動量はゼロであり、時刻t1で算出された目標ロータ角度までの距離が目標値に設定される。そして、制御部5は、時刻t2においてロータ角度の移動量Aを算出することにより、目標ロータ角度までの距離(時刻t1で算出された目標値)と移動量A(時刻t2で算出された値)との差分Bを算出することができる。この差分Bは、時刻t2時点における目標ロータ角度までの距離とみなすことができる。つまり、制御部5は、ステップS104において移動量Aに応じた差分Bを算出することにより、現時点での目標ロータ角度までの距離を求めることができる。 The control unit 5 also calculates the amount of movement of the rotor angle (step S104). In step S104, the amount of movement of the rotor angle after the start of the evacuation travel control is calculated. As shown in FIG. 6, the control unit 5 sets the distance to the target rotor angle at the start of the evacuation travel control (time t1), and calculates the amount of movement A of the rotor angle thereafter (time t2). At that time, the amount of movement of the rotor angle at time t1 is zero, and the distance to the target rotor angle calculated at time t1 is set as the target value. Then, the control unit 5 calculates the amount of movement A of the rotor angle at time t2, thereby being able to calculate the difference B between the distance to the target rotor angle (the target value calculated at time t1) and the amount of movement A (the value calculated at time t2). This difference B can be regarded as the distance to the target rotor angle at time t2. In other words, the control unit 5 can obtain the distance to the target rotor angle at the present time by calculating the difference B according to the amount of movement A in step S104.
また、制御部5は、目標ロータ角度までの距離に基づいてモータトルクを算出する(ステップS105)。ステップS105では、現在のロータ角度と目標ロータ角度との差分を用いてモータ2の指令トルクが算出される。制御部5は、図6に示すように、時刻t2において算出された差分Bに基づいてPI制御によりモータトルクを算出する。すなわち、制御部5は、ステップS104で求めた目標ロータ角度までの距離を用いてモータトルクを算出することができる。この場合、制御部5は、目標ロータ角度までの距離に基づいてモータ2の指令トルクを生成し、この指令トルクとなるようにモータ2の出力トルクを制御するトルク制御を実行する。このトルク制御は、ロータ角度を目標停止位置で停止させるための制御である。つまり、停止位置制御は、ロータ角度を目標停止位置で停止させるためにモータトルクを制御するトルク制御を含む。制御部5は、トルク制御を実行し、指令トルクに応じたスイッチング信号をインバータ3に出力する。
The control unit 5 also calculates the motor torque based on the distance to the target rotor angle (step S105). In step S105, the command torque of the
そして、制御部5は、車両1が停車したか否かを判定する(ステップS106)。ステップS106では、各種センサから制御部5に入力される信号に基づいて車両1が停車したか否かが判定される。制御部5は、図6に示すように、時刻t3において車両1が停車したと判断する。また、ステップS102からS106までの間、制御部5により退避走行制御が継続して実行されている。
Then, the control unit 5 determines whether the
車両1が停車していない場合(ステップS106:No)、この制御ルーチンはステップS104にリターンする。このように、ステップS104の処理とステップS105の処理とが繰り返し実施されている間、制御部5により停止位置制御が継続して実行されている。つまり、ステップS102からS105の間、インバータ3は、図4に示すように、上アームの全相の素子がONに制御された状態のままである。
If the
車両1が停車した場合(ステップS106:Yes)、制御部5は、故障相の上アーム素子をONに制御し、それ以外の相は下アーム素子をONに制御する(ステップS107)。車両1が停車した場合に制御部5は退避走行制御を終了する。つまり、惰性走行制御と停止位置制御とが終了する。そして、ステップS107では、制御部5によりヒューズ溶断制御が実行される。
When the
ステップS107では、ヒューズ溶断制御が開始されることにより、図7に示すように、故障相は上アーム素子をONに制御し、正常な相である残りの二相は下アーム素子をONに制御する。これにより、故障相のU相に対応する第1ヒューズ6aに過電流が流れる。要するに、故障したスイッチング素子T1をONに制御し、残りの二相は故障相とは反対のアームを構成するスイッチング素子T4,T6をONに制御する。その結果、故障相違に対応するヒューズ6に過電流を流すことができる。また、ヒューズ溶断制御中の発生トルクは、図5に示す白点でプロットされているように、周期的に正の値と負の値とになるトルクである。
In step S107, fuse blowout control is started, and as shown in FIG. 7, the upper arm element of the faulty phase is controlled to ON, and the lower arm elements of the remaining two normal phases are controlled to ON. This causes an overcurrent to flow through the
制御部5は、故障相のヒューズ6が溶断したか否かを判定する(ステップS108)。ステップS108では、各相にそれぞれ設けられたヒューズ6a,6b,6cのうち、故障相に対応するヒューズ6が溶断したか否かが判定される。この制御フローでは、故障相がU相であるため、U相に対応する第1ヒューズ6aが溶断したか否かが判定される。
The control unit 5 determines whether the
故障相のヒューズ6が溶断していない場合(ステップS108:No)、この制御ルーチンはステップS107にリターンする。
If the
故障相のヒューズ6が溶断した場合(ステップS108:Yes)、制御部5は、故障相以外の二相によりモータ2を駆動する(ステップS109)。ステップS109では、車両1が停車状態から走行状態に移行する際に、制御部5により、モータ2からトルクを出力させる走行制御が実行される。
If the
ステップS109では、走行制御が開始されることにより、図8に示すように、故障相に対応するヒューズ6が溶断された状態で、残りの二相によりモータ2が駆動される。図8に示す例では、U相が故障相であるため、第1ヒューズ6aが溶断された状態で、残りの二相であるV相とW相によりモータ2を駆動することになる。この二相による駆動で発生するトルクは、図5に黒点でプロットされているように、正の値となるトルクである。
このステップS109の処理を実施すると、この制御ルーチンは終了する。
In step S109, the driving control is started, and the
After the process of step S109 is performed, this control routine ends.
以上説明した通り、実施形態によれば、退避走行中、停車後に再度走行する場合を考慮して、ロータ角度の目標値を設定するとともに、その目標値にロータ角度が停止できるようにモータトルクを制御する。その結果、インバータ3のスイッチング素子に異常が発生した場合、車両1を退避走行させる際に、ロータ角度を目標停止位置に停止させることができる。これにより、退避走行後の停車状態から二相の駆動により走行を再開する場合であっても、走行に必要なトルクを出力することができる。
As described above, according to the embodiment, a target value for the rotor angle is set in consideration of the case where the vehicle is driven again after stopping during evacuation driving, and the motor torque is controlled so that the rotor angle can be stopped at the target value. As a result, if an abnormality occurs in the switching element of the
なお、上述した実施形態では、U相の上アーム素子が故障した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。つまり、故障相はU相に限らず、V相、W相であってもよい。さらに、故障アームは上アームに限らず、下アームであってもよい。要するに、惰性走行制御時(ステップS102)において、インバータ3の上アーム素子を全相ONに制御する構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。惰性走行制御時、制御部5は、インバータ3の下アーム素子の全相ONに制御してもよい。例えば、制御部5は、上アームと下アームとのうち、走行中に異常が検出されたスイッチング素子を含むアームを制御対象にして全相の素子をONに制御する。そのため、異常を検出したスイッチング素子が上アームである場合(故障アームを上アームと特定した場合)、制御部5は上アーム素子を全相ONに制御する。または、異常を検出したスイッチング素子が下アームである場合(故障アームを下アームと特定した場合)、制御部5は下アーム素子を全相ONに制御する。このように、制御部5は、惰性走行制御において、上アームの全相のスイッチング素子をONに制御し、または下アームの全相のスイッチング素子をONに制御することができる。
In the above embodiment, the case where the upper arm element of the U phase has failed has been described, but the present invention is not limited to this. In other words, the failed phase is not limited to the U phase, but may be the V phase or the W phase. Furthermore, the failed arm is not limited to the upper arm, but may be the lower arm. In short, the configuration in which the upper arm elements of the
また、車両1は、前輪駆動車に限らず、後輪駆動車であってもよい。さらに、車両1は、運転者による操作なしに自動走行が可能な電動車両であってもよい。
また、上述した実施形態の変形例を構成することができる。 Modifications of the above-described embodiments can also be made.
ここで、図9~図10を参照して、第1変形例における車両1について説明する。第1変形例では、退避走行中、インバータ3の一つのスイッチング素子が故障しているため、モータトルクを算出しても指令トルクの通りにトルクを出力できないことが考慮されている。
Now, referring to Figures 9 and 10, the
図9は、第1変形例における車両制御フローを示すフローチャート図である。なお、図9に示すステップS201~S205,S207~S210は、図4に示すステップS101~S109と同様の処理である。 Figure 9 is a flow chart showing the vehicle control flow in the first modified example. Note that steps S201 to S205 and S207 to S210 shown in Figure 9 are the same processes as steps S101 to S109 shown in Figure 4.
第1変形例の制御部5は、ステップS205においてモータトルクを算出すると、モータ2の指令トルクと実トルクとの差分を算出し、この差分を積分して指令トルクに加算する(ステップS206)。ステップS206では、トルク制御として、実トルクに基づいて指令トルクを補正する補正制御が実施される。つまり、トルク制御は補正制御を含む。制御部5は、図10に一点鎖線で示すよう、指令トルクと実トルクとの差分を積分して加算した補正指令トルクを生成し、この補正指令トルクに基づいてモータ2の出力トルクを制御する。
When the control unit 5 of the first modified example calculates the motor torque in step S205, it calculates the difference between the command torque and the actual torque of the
この第1変形例によれば、一相のスイッチング素子が故障している状態で惰性走行する際、モータ2の実トルクと指令トルクとの差分を指令トルクに加算して、補正後の指令トルクによってモータ2を制御することにより、ロータ角度を目標停止位置に停止させることができる。
According to this first modified example, when coasting with one phase of a switching element failing, the difference between the actual torque and command torque of
また、図11~図12を参照して、第2変形例における車両1について説明する。第2変形例では、第1変形例のさらなる変形例であり、退避走行中、運転者によるブレーキ操作によって停車までの距離が短くなり、目標ロータ角度まで届かずにその手前で停止してしまうことが考慮されている。なお、上述した第1変形例と同様の構成については説明を省略する。
Furthermore, with reference to Figures 11 and 12, a
図11は、第2変形例における車両制御フローを示すフローチャート図である。なお、図11に示すステップS301~S306,S309~S312は、図9に示すステップS201~S210と同様の処理である。 Figure 11 is a flow chart showing the vehicle control flow in the second modified example. Note that steps S301 to S306 and S309 to S312 shown in Figure 11 are the same processes as steps S201 to S210 shown in Figure 9.
第2変形例の制御部5は、ステップS306において指令トルクと実トルクとの差分を指令トルクに加算すると、ブレーキペダルが踏み込まれているか否かを判定する(ステップS307)。ステップS307では、ブレーキストロークセンサからの信号に基づいて、運転者がブレーキペダルを踏み込んでいるか否かが判定される。 In the second modified example, when the control unit 5 adds the difference between the command torque and the actual torque to the command torque in step S306, it determines whether the brake pedal is being depressed (step S307). In step S307, it is determined whether the driver is depressing the brake pedal based on a signal from the brake stroke sensor.
ブレーキペダルが踏み込まれている場合(ステップS307:Yes)、制御部5は、目標ロータ角度を変更する(ステップS308)。ステップS308では、目標ロータ角度までの距離が変更される。制御部5は停止位置制御中にブレーキ操作を検出すると、図12に示すように、モータ2の一回転分だけ目標ロータ角度までの距離を短くするように変更する。すなわち、ブレーキ踏力に応じて目標ロータ角度までの距離が一回転分だけ減少される。
If the brake pedal is depressed (step S307: Yes), the control unit 5 changes the target rotor angle (step S308). In step S308, the distance to the target rotor angle is changed. When the control unit 5 detects a brake operation during stop position control, it changes the distance to the target rotor angle so as to be shorter by one rotation of the
ブレーキペダルが踏み込まれていない場合(ステップS307:No)、この制御ルーチンはステップS308へ進む。 If the brake pedal is not depressed (step S307: No), the control routine proceeds to step S308.
この第2変形例によれば、停止位置制御中にブレーキペダルが踏み込まれた場合、目標ロータ角度までの距離を変更することにより、ロータ角度を目標停止位置で停止させることができる。 According to this second variant, if the brake pedal is depressed during stop position control, the rotor angle can be stopped at the target stop position by changing the distance to the target rotor angle.
1 車両
2 モータ
3 インバータ
4 バッテリ
5 制御部
6 ヒューズ
7 ロータ角度センサ
10 駆動システム
11a,12a,13a 上アーム
11b,12b,13b 下アーム
T1~T6 スイッチング素子
REFERENCE SIGNS
Claims (1)
複数のスイッチング素子を有し、前記三相電動機を駆動するインバータと、
前記三相電動機を制御する制御装置と、
前記三相電動機のロータ角度を検出し、その検出値を前記制御装置に出力するロータ角度センサと、
を備えた電動車両であって、
前記制御装置は、走行中に前記複数のスイッチング素子のうちのいずれか一相の異常を検出した場合、停車時の前記三相電動機のロータ角度が、残りの二相により駆動する際に所定値以上のトルクを出力可能な目標ロータ角度となるように当該電動車両を停車させる退避走行制御を実行する
ことを特徴とする電動車両。 A three-phase motor that is the power source for running the vehicle;
an inverter having a plurality of switching elements and driving the three-phase motor;
A control device for controlling the three-phase motor;
a rotor angle sensor that detects a rotor angle of the three-phase motor and outputs the detected value to the control device;
An electric vehicle comprising:
when an abnormality is detected in one phase of the plurality of switching elements while the vehicle is traveling, the control device executes an evacuation travel control to stop the electric vehicle so that a rotor angle of the three-phase motor when the vehicle is stopped becomes a target rotor angle that can output a torque of a predetermined value or more when driven by the remaining two phases.
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