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JP2023081727A - vehicle controller - Google Patents

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JP2023081727A
JP2023081727A JP2021195667A JP2021195667A JP2023081727A JP 2023081727 A JP2023081727 A JP 2023081727A JP 2021195667 A JP2021195667 A JP 2021195667A JP 2021195667 A JP2021195667 A JP 2021195667A JP 2023081727 A JP2023081727 A JP 2023081727A
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JP
Japan
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control
interference
command value
torque
motor
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.)
Pending
Application number
JP2021195667A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
貴司 柏▲崎▼
Takashi Kashiwazaki
真介 青柳
Shinsuke Aoyagi
昌宏 藤本
Masahiro Fujimoto
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.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Soken Inc
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 Toyota Motor Corp, Soken Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2021195667A priority Critical patent/JP2023081727A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

【課題】車輪が機械的に拘束された状態におけるスイッチング素子での発熱を低減しつつ、制御安定性を確保すること。【解決手段】動力伝達機構を介して駆動輪を駆動する回転電機と、スイッチング素子により直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、電力変換装置を制御して、アクセルペダルの踏み込み量に応じて決定されたトルク指令値に応じたトルクを回転電機から出力させる制御部と、回転電機の出力軸が負荷側から機械的に拘束されたロック状態であることを検出するロック検出部と、を備えた車両の制御装置であって、制御部は、ロック検出部によりロック状態が検出された場合には、ロック状態が検出されない場合と比べて電流フィードバック系の非干渉制御を抑制しつつ、トルク指令値を、動力伝達機構のねじれにより吸収される変化量だけ所定周波数で変化させる。【選択図】図5An object of the present invention is to ensure control stability while reducing heat generation in switching elements in a state where wheels are mechanically restrained. A rotary electric machine that drives drive wheels via a power transmission mechanism, a power conversion device that converts DC power into AC power using a switching element, and a power conversion device that is controlled to respond to the amount of depression of an accelerator pedal. a control unit for outputting a torque corresponding to the torque command value determined by the above from the rotating electric machine; When a locked state is detected by the lock detection unit, the control unit suppresses non-interference control of the current feedback system compared to a case where the locked state is not detected, while increasing the torque. The command value is changed at a predetermined frequency by the amount of change that is absorbed by the torsion of the power transmission mechanism. [Selection drawing] Fig. 5

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device.

走行用のモータを搭載した車両では、車輪が機械的に拘束された状態でモータからトルクを出力しようとすると、インバータのスイッチング素子が発熱し温度上昇することが知られている。車輪が機械的に拘束されると、ロータが機械的に拘束されるので、この状態でモータを駆動するための電流をモータに流してもロータは回転できず、複数相のうちの1相のみに電流が集中する。そのため、集中した相のスイッチング素子での発熱が大きくなってしまう。そこで、車輪が機械的に拘束された状態におけるスイッチング素子の発熱を低減するための技術が開発されている。 2. Description of the Related Art It is known that in a vehicle equipped with a driving motor, switching elements of the inverter generate heat and the temperature rises when torque is output from the motor while the wheels are mechanically restrained. When the wheels are mechanically constrained, the rotor is also mechanically constrained. Therefore, even if the current for driving the motor is applied to the motor in this state, the rotor cannot rotate, and only one phase out of the multiple phases can be generated. current concentrates in As a result, the heat generated in the switching elements of the concentrated phases increases. Therefore, techniques have been developed to reduce the heat generated by the switching elements when the wheels are mechanically restrained.

例えば、特許文献1には、スイッチング素子を発熱から保護するために、車輪が機械的に拘束された状態においてドライブシャフトのねじれ共振周波数でモータトルクを変動させる制御を実行することが開示されている。この制御では、モータトルクを正方向と負方向とに交互に振動させてドライブシャフトでのねじれを生じさせる。これにより、車輪が機械的に拘束された状態であってもロータが正方向と負方向とに交互にわずかに回転する。そのため、電流を3相に均等に振り分けることができるため、1相に電流が集中することを防ぐことができる。 For example, Patent Literature 1 discloses that, in order to protect switching elements from heat generation, control is executed to vary the motor torque at the torsional resonance frequency of the drive shaft while the wheels are mechanically restrained. . In this control, the motor torque is alternately oscillated in positive and negative directions to generate torsion in the drive shaft. As a result, the rotor slightly rotates alternately in the positive and negative directions even when the wheels are mechanically restrained. Therefore, since the current can be evenly distributed to the three phases, it is possible to prevent the current from concentrating on one phase.

特許第4655667号公報Japanese Patent No. 4655667

しかしながら、本発明者らが実機検証を行ったところ、特許文献1に記載された制御では、相電流に過電流が発生することが明らかになった。相電流に過電流が発生すると、制御安定性と熱性能とが悪化するという課題がある。 However, when the inventors of the present invention conducted an actual machine verification, it became clear that an overcurrent occurs in the phase current in the control described in Patent Document 1. If an overcurrent occurs in the phase current, there is a problem that control stability and thermal performance deteriorate.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、車輪が機械的に拘束された状態におけるスイッチング素子での発熱を低減しつつ、制御安定性を確保することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a control device for a vehicle that can ensure control stability while reducing heat generation in switching elements in a state where wheels are mechanically restrained. intended to provide

本発明は、動力伝達機構を介して駆動輪を駆動する回転電機と、スイッチング素子により直流電力を交流電力に変換して前記回転電機に供給する電力変換装置と、前記電力変換装置を制御して、アクセルペダルの踏み込み量に応じて決定されたトルク指令値に応じたトルクを前記回転電機から出力させる駆動制御を実行する制御部と、前記回転電機の出力軸が負荷側から機械的に拘束されたロック状態であることを検出するロック検出部と、を備えた車両の制御装置であって、前記制御部は、前記ロック検出部により前記ロック状態が検出された場合には、前記ロック状態が検出されない場合と比べて電流フィードバック系の非干渉制御を抑制しつつ、前記トルク指令値を、前記動力伝達機構のねじれにより吸収される変化量だけ所定周波数で変化させることを特徴とする。 The present invention provides a rotating electrical machine that drives drive wheels via a power transmission mechanism, a power conversion device that converts DC power into AC power using a switching element and supplies the power to the rotating electrical machine, and a power conversion device that controls the power conversion device. a control unit for executing drive control for causing the rotating electric machine to output a torque corresponding to a torque command value determined according to the amount of depression of an accelerator pedal; and a lock detection unit for detecting that the lock state is a locked state, wherein the control unit detects that the lock state is detected by the lock detection unit. The torque command value is changed at a predetermined frequency by the amount of change absorbed by the torsion of the power transmission mechanism while suppressing the non-interference control of the current feedback system compared to the case of no detection.

この構成によれば、トルクを振動させて動力伝達機構のねじれを生じさせる制御の実行時に、電流フィードバック系の非干渉制御を抑制することにより過電流の発生を抑制することができる。これにより、スイッチング素子の発熱を抑えることができる。 According to this configuration, it is possible to suppress the occurrence of overcurrent by suppressing the non-interfering control of the current feedback system when executing the control that oscillates the torque and causes the torsion of the power transmission mechanism. Thereby, heat generation of the switching element can be suppressed.

また、前記所定周波数は、前記動力伝達機構のねじれ共振周波数であってもよい。 Further, the predetermined frequency may be a torsional resonance frequency of the power transmission mechanism.

この構成によれば、トルクの振動を動力伝達機構のねじれ共振周波数にすることにより、小さなトルク変動で大きなねじれ変位量を得ることができる。 According to this configuration, a large torsional displacement amount can be obtained with a small torque fluctuation by setting the torque vibration to the torsional resonance frequency of the power transmission mechanism.

また、前記制御部は、前記非干渉制御を抑制する際に前記非干渉制御を無効にしてもよい。 Further, the control unit may disable the non-interference control when suppressing the non-interference control.

この構成によれば、非干渉制御を無効化することにより過電流の発生をなくすことができる。 According to this configuration, generation of overcurrent can be eliminated by invalidating the non-interference control.

また、前記制御部は、前記非干渉制御を抑制する際に前記ロック状態が検出されない場合と比べて所定割合に減少させて前記非干渉制御を実行してもよい。 In addition, the control unit may perform the non-interference control by reducing the non-interference control by a predetermined ratio compared to when the lock state is not detected when suppressing the non-interference control.

この構成によれば、非干渉制御を一定の割合に減少させることにより過電流を抑えつつモータトルクの制御性を確保することができる。 According to this configuration, it is possible to secure the controllability of the motor torque while suppressing the overcurrent by reducing the non-interference control at a constant rate.

また、前記制御部は、前記非干渉制御を抑制する際に前記非干渉制御の上限値および下限値を制限してもよい。 Further, the control unit may restrict an upper limit value and a lower limit value of the non-interference control when suppressing the non-interference control.

この構成によれば、過電流が発生しないように非干渉制御の上限値および下限値を設けることにより、車輪が機械的に拘束された状態が終了し通常のモータ制御に移行した時の制御性を安定させることができる。 According to this configuration, by setting the upper limit value and the lower limit value of the non-interference control so that overcurrent does not occur, the controllability when the state in which the wheels are mechanically restrained ends and the normal motor control is performed. can be stabilized.

本発明では、トルクを振動させて動力伝達機構のねじれを生じさせる制御の実行時に、電流フィードバック系の非干渉制御を抑制することにより過電流の発生を抑制することができる。これにより、スイッチング素子の発熱を抑えることができる。 In the present invention, it is possible to suppress the occurrence of overcurrent by suppressing the non-interfering control of the current feedback system when executing the control that oscillates the torque and causes the torsion of the power transmission mechanism. Thereby, heat generation of the switching element can be suppressed.

図1は、実施形態における車両の構成を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a vehicle according to an embodiment. 図2は、制御装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control device. 図3は、制御部の構成をより詳細に示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the controller in more detail. 図4は、非干渉制御を抑制する際の処理を示すフローチャート図である。FIG. 4 is a flow chart showing processing when suppressing non-interference control. 図5は、非干渉制御を抑制した際の各波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing waveforms when non-interference control is suppressed. 図6は、比較例における各波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing waveforms in a comparative example.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における車両の制御装置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。 Hereinafter, a vehicle control device according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment described below.

図1は、実施形態における車両の構成を模式的に示す図である。車両1は、直流電源2と、インバータ3と、モータ4と、駆動輪5と、制御装置10と、を備えている。この車両1はモータ4を動力源とする電動車両であり、モータ4により駆動輪5を駆動する。車両1のモータ駆動システムは、直流電源2とインバータ3とモータ4とを含んで構成されている。 FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a vehicle according to an embodiment. A vehicle 1 includes a DC power supply 2 , an inverter 3 , a motor 4 , driving wheels 5 and a control device 10 . This vehicle 1 is an electric vehicle using a motor 4 as a power source, and the motor 4 drives drive wheels 5 . A motor drive system of the vehicle 1 includes a DC power supply 2 , an inverter 3 and a motor 4 .

直流電源2は、モータ4に供給するための電力を蓄えることが可能な蓄電装置である。この直流電源2はニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池により構成されている。 The DC power supply 2 is a power storage device capable of storing power to be supplied to the motor 4 . This DC power supply 2 is composed of a secondary battery such as a nickel-hydrogen battery or a lithium-ion battery.

インバータ3は、直流電源2から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ4に出力する電力変換装置である。このインバータ3は、モータ4の三相コイルに三相の電流を通電できるように、6つのスイッチング素子と、それぞれのスイッチング素子に対して逆方向に並列接続された6つのダイオードと、を備える。各スイッチング素子はIGBTなどにより構成されている。そして、インバータ3は、制御装置10により制御され、相ごと(U相、V相、W相)にスイッチング素子がスイッチング動作をすることにより直流電力を交流電力に変換する。その際、インバータ3は制御装置10からの三相電圧指令に応じた三相電圧をモータ4に印加する。 The inverter 3 is a power conversion device that converts the DC power supplied from the DC power supply 2 into AC power and outputs the AC power to the motor 4 . The inverter 3 includes six switching elements and six diodes connected in parallel in opposite directions to the respective switching elements so that three-phase currents can flow through the three-phase coils of the motor 4 . Each switching element is composed of an IGBT or the like. The inverter 3 is controlled by the control device 10 and converts the DC power into the AC power by the switching operation of the switching element for each phase (U-phase, V-phase, W-phase). At that time, the inverter 3 applies a three-phase voltage to the motor 4 according to the three-phase voltage command from the control device 10 .

モータ4は、走行用の動力源であり、ロータに永久磁石が埋設された三相交流電動機である。モータ4では、各相のコイルに印加された三相電圧に応じて三相電流が流れ、トルクが発生する。このモータ4は駆動輪5に機械的に連結され、車両1を駆動するためのトルクを発生可能である。車両1の制動時、モータ4は車両1の運動エネルギの入力を受けて回生(発電)を行うことも可能である。 The motor 4 is a power source for running, and is a three-phase AC motor with permanent magnets embedded in the rotor. In the motor 4, three-phase currents flow according to the three-phase voltages applied to the coils of each phase, and torque is generated. This motor 4 is mechanically connected to drive wheels 5 and is capable of generating torque for driving the vehicle 1 . When the vehicle 1 is braked, the motor 4 can receive input of kinetic energy of the vehicle 1 and regenerate (generate power).

また、インバータ3によってモータ4に三相電圧が印加されると、モータ4の各相コイルには電流(相電流)が流れる。相電流は、モータ4のU相コイルを流れるU相電流と、モータ4のV相コイルを流れるV相電流と、モータ4のW相コイルを流れるW相電流とを含む。 When the inverter 3 applies a three-phase voltage to the motor 4 , a current (phase current) flows through each phase coil of the motor 4 . The phase current includes a U-phase current flowing through the U-phase coil of the motor 4 , a V-phase current flowing through the V-phase coil of the motor 4 , and a W-phase current flowing through the W-phase coil of the motor 4 .

制御装置10は、インバータ3の動作を制御する電子制御装置である。この電子制御装置は、CPU、RAM、ROM、入出力インターフェースを備えたマイクロコンピュータを含んで構成されている。制御装置10はROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。また、制御装置10には各種センサからの信号が入力される。制御装置10に入力される信号としては、モータ4の相電流を検出する電流センサからの相電流と、モータ4の回転角θを検出する回転角センサ6からの回転角θなどを挙げることができる。そして、制御装置10は各種センサから入力された信号に基づいて各種の制御を実行する。例えば、制御装置10は、回転角センサ6から入力されたモータ4の回転角θに基づいてモータ4の電気角θeと電気角速度ωeと回転数Nmとを演算する。 The control device 10 is an electronic control device that controls the operation of the inverter 3 . This electronic control unit includes a microcomputer having a CPU, a RAM, a ROM, and an input/output interface. The control device 10 performs signal processing according to a program pre-stored in the ROM. Signals from various sensors are input to the control device 10 . Signals input to the control device 10 include a phase current from a current sensor that detects the phase current of the motor 4 and a rotation angle θ from a rotation angle sensor 6 that detects the rotation angle θ of the motor 4. can. The control device 10 executes various controls based on signals input from various sensors. For example, the control device 10 calculates the electrical angle θe, the electrical angular velocity ωe, and the rotation speed Nm of the motor 4 based on the rotation angle θ of the motor 4 input from the rotation angle sensor 6 .

また、車両1では、モータ4から出力された動力が動力伝達機構20を介して駆動輪5に伝達される。動力伝達機構20はモータ4と駆動輪5との間に配置され、その間の動力伝達経路を形成する。動力伝達機構20には、モータ4の出力軸に連結された回転軸21と、デファレンシャルギヤ機構22と、ドライブシャフト23とが含まれる。そして、モータ4は動力伝達機構20を介して駆動輪5を駆動する。さらに、モータ4と駆動輪5とが動力伝達可能に接続された状態では、モータ4の出力軸に負荷が機械的に接続されている。この負荷には動力伝達機構20に加えてダイナモが含まれてもよい。 In the vehicle 1 , power output from the motor 4 is transmitted to the drive wheels 5 via the power transmission mechanism 20 . A power transmission mechanism 20 is arranged between the motor 4 and the drive wheels 5 to form a power transmission path therebetween. The power transmission mechanism 20 includes a rotating shaft 21 connected to the output shaft of the motor 4 , a differential gear mechanism 22 and a drive shaft 23 . The motor 4 drives the drive wheels 5 through the power transmission mechanism 20 . Furthermore, a load is mechanically connected to the output shaft of the motor 4 while the motor 4 and the drive wheels 5 are connected so as to be able to transmit power. This load may include a dynamo in addition to the power transmission mechanism 20 .

モータ4により駆動輪5を駆動する際、制御装置10は、トルク指令値Trに応じたトルクがモータ4から出力されるように駆動制御を実行する。トルク指令値Trは、アクセル開度と車速とに基づいて設定される。このトルク指令値Trは、制御装置10とは別の電子制御装置、例えば車両コントローラなどの上位ECUにより演算される。車両コントローラには、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサからのアクセル開度信号と、車両1の車速を検出する車速センサからの車速信号とが入力される。そして、車両コントローラはアクセル開度と車速とに基づいて要求駆動力を算出し、その要求駆動力に応じた要求トルクを算出する。さらに、車両コントローラは要求トルクをモータ4のトルク指令値Trに設定し、そのトルク指令値Trを制御装置10に出力する。そのため、アクセルペダルの踏み込み量に応じて決定されたトルク指令値Trが制御装置10に入力される。 When the drive wheels 5 are driven by the motor 4 , the control device 10 performs drive control so that the motor 4 outputs torque corresponding to the torque command value Tr * . The torque command value Tr * is set based on the accelerator opening and the vehicle speed. This torque command value Tr * is calculated by an electronic control device other than the control device 10, for example, a host ECU such as a vehicle controller. The vehicle controller receives an accelerator opening signal from an accelerator opening sensor that detects the depression amount of an accelerator pedal and a vehicle speed signal from a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed of the vehicle 1 . Then, the vehicle controller calculates the required driving force based on the accelerator opening and the vehicle speed, and calculates the required torque according to the required driving force. Further, the vehicle controller sets the required torque to the torque command value Tr * of the motor 4 and outputs the torque command value Tr * to the control device 10 . Therefore, a torque command value Tr * determined according to the depression amount of the accelerator pedal is input to the control device 10 .

そして、制御装置10は、トルク指令値Trに応じたトルクがモータ4から出力されるようにインバータ3を制御してモータ4に印加する電圧および電流を制御する。その際、制御装置10はインバータ3の各スイッチング素子の動作を制御することによりモータ4の出力トルクを制御する。要するに、制御装置10は、トルク指令値Trに応じたスイッチング信号Gを生成してインバータ3に出力し、インバータ3の各スイッチング素子の動作を制御するスイッチング制御を実行する。インバータ3の各スイッチング素子はスイッチング信号Gに応じてONとOFFとの切り替え動作を行う。 The control device 10 controls the voltage and current applied to the motor 4 by controlling the inverter 3 so that the motor 4 outputs a torque corresponding to the torque command value Tr * . At that time, the control device 10 controls the output torque of the motor 4 by controlling the operation of each switching element of the inverter 3 . In short, the control device 10 generates a switching signal G according to the torque command value Tr * , outputs it to the inverter 3, and executes switching control for controlling the operation of each switching element of the inverter 3. FIG. Each switching element of the inverter 3 performs a switching operation between ON and OFF according to the switching signal G. FIG.

また、制御装置10は、モータ4の出力軸が負荷側から機械的に拘束された状態(以下、ロック状態という)において、インバータ3のスイッチング素子の発熱を抑制するように構成されている。モータ4がロック状態になると、相電流が1相のみに集中してしまい、その相のスイッチング素子が過温度になる虞がある。そこで、制御装置10は、モータ4がロック状態であることを検出した場合に、インバータ3のスイッチング素子での発熱を抑制するための制御として、電流分散制御を実行する。 Further, the control device 10 is configured to suppress heat generation of the switching elements of the inverter 3 in a state where the output shaft of the motor 4 is mechanically restrained from the load side (hereinafter referred to as a locked state). When the motor 4 is locked, the phase current is concentrated in only one phase, and the switching element of that phase may become overheated. Therefore, when control device 10 detects that motor 4 is in the locked state, control device 10 executes current distribution control as control for suppressing heat generation in the switching elements of inverter 3 .

電流分散制御は、動力伝達機構20のねじり共振周波数でモータトルクを振動させる制御である。制御装置10が電流分散制御を実行することにより、ロック状態でありながらも、動力伝達機構20がねじれてモータ4のロータが回転する。 Current distribution control is control that vibrates the motor torque at the torsional resonance frequency of the power transmission mechanism 20 . By executing the current dispersion control by the control device 10, the power transmission mechanism 20 is twisted and the rotor of the motor 4 rotates even in the locked state.

より詳細には、車両1は、動力伝達機構20のねじりに起因する共振特性を持っている。ねじれ共振周波数は、モータ4のイナーシャと動力伝達機構20のねじれ剛性とにより決まる。例えば、ドライブシャフト23のねじれ共振周波数はモータ4のイナーシャとドライブシャフト23のねじれ剛性とにより決まる。そして、制御装置10は電流分散制御を実行し、実用上誤差範囲程度のわずかなトルク変動を発生させ、すなわちモータ4の出力トルクを正方向と負方向とに交互にわずかに振動させ、モータ4のロータを正方向と負方向とに交互にわずかに回転させる。モータ4のロータが正負交互にわずかに回転することより、相電流が3相に分散して流れるようになる。これにより、1相に集中する虞がある電流を3相にほぼ均等に振り分けることができ、インバータ3のスイッチング素子の発熱を抑制することができる。 More specifically, the vehicle 1 has resonance characteristics due to torsion of the power transmission mechanism 20 . The torsional resonance frequency is determined by the inertia of motor 4 and the torsional rigidity of power transmission mechanism 20 . For example, the torsional resonance frequency of drive shaft 23 is determined by the inertia of motor 4 and the torsional rigidity of drive shaft 23 . Then, the control device 10 executes current dispersion control to generate a slight torque fluctuation within a practical error range, that is, slightly oscillate the output torque of the motor 4 alternately in the positive direction and the negative direction, so that the motor 4 Rotate the rotor slightly alternately in the positive and negative directions. As the rotor of the motor 4 alternately rotates positively and negatively slightly, the phase currents flow in three phases in a dispersed manner. As a result, the current, which may be concentrated in one phase, can be distributed substantially evenly to the three phases, and heat generation of the switching elements of the inverter 3 can be suppressed.

さらに、本発明者らの知見により、電流分散制御を実行時に、モータ4の相電流に過電流が発生することが明らかになった。加えて、本発明者らは、電流分散制御時に発生する過電流が、モータ制御における非干渉制御により発生することを明らかにした。つまり、インバータ3のスイッチング素子の発熱を抑制するために電流分散制御を実行しているにも関わらず、電流分散制御を実行中に非干渉制御が実行されることにより、非干渉制御によるスイッチング素子での発熱が生じてしまう。この非干渉制御は、電流フィードバック系の非干渉制御であり、d軸電流指令値Id_cmdおよびq軸電流指令値Iq_cmdに応じた相互干渉成分を打ち消すための制御である。そこで、制御装置10は、電流分散制御の実行時、電流フィードバック系の非干渉制御を抑制する制御(以下、抑制制御という)を実行するように構成されている。そのため、制御装置10は、モータ4がロック状態である場合におけるインバータ3のスイッチング素子での発熱を抑制するための制御として、電流分散制御とともに抑制制御を実行する。 Furthermore, the findings of the present inventors have revealed that an overcurrent occurs in the phase current of the motor 4 when the current distribution control is executed. In addition, the inventors have clarified that the overcurrent that occurs during current distribution control is caused by non-interference control in motor control. In other words, although the current dispersion control is being executed to suppress the heat generation of the switching elements of the inverter 3, the non-interference control is executed while the current dispersion control is being executed. heat generation occurs. This non-interference control is non-interference control of a current feedback system, and is control for canceling mutual interference components according to the d-axis current command value Id_cmd and the q-axis current command value Iq_cmd . Therefore, the control device 10 is configured to perform control for suppressing the non-interference control of the current feedback system (hereinafter referred to as suppression control) when executing the current dispersion control. Therefore, control device 10 executes suppression control as well as current distribution control as control for suppressing heat generation in the switching elements of inverter 3 when motor 4 is in the locked state.

具体的には、制御装置10は、モータ4のロック状態を検出するロック検出部11と、モータ4の出力トルクを制御する制御部12と、を備えている。 Specifically, the control device 10 includes a lock detection section 11 that detects a locked state of the motor 4 and a control section 12 that controls the output torque of the motor 4 .

ロック検出部11は、回転角センサ6からの回転角θに基づいてモータ4がロック状態であることを検出する。このロック検出部11はロック判定条件が成立したときにモータ4がロック状態であると判定する。ロック判定条件は、モータ4の回転数Nmが所定回転数以下でモータ4のトルク指令値Trが所定トルクを超えている状態が所定時間継続したときに成立したと判定される。ロック検出部11は、モータ4がロック状態であると判定した場合に、ロック状態であることを示す信号を制御部12に出力する。 A lock detector 11 detects that the motor 4 is locked based on the rotation angle θ from the rotation angle sensor 6 . The lock detector 11 determines that the motor 4 is in the locked state when the lock determination condition is satisfied. The lock determination condition is determined to be satisfied when the state in which the rotation speed Nm of the motor 4 is equal to or less than a predetermined rotation speed and the torque command value Tr * of the motor 4 exceeds a predetermined torque continues for a predetermined time. When the lock detector 11 determines that the motor 4 is in the locked state, the lock detector 11 outputs a signal indicating the locked state to the controller 12 .

制御部12は、インバータ3を制御してトルク指令値Trに応じたトルクをモータ4から出力させる。この制御部12は、トルク指令値Trに応じたスイッチング信号Gを生成してインバータ3に出力する。また、制御部12はロック検出部11からの信号に基づいてロック状態であることを検出することができる。そして、モータ4がロック状態である場合に制御部12はインバータ3のスイッチング素子での発熱を抑制するために電流分散制御および抑制制御を実行する。 The control unit 12 controls the inverter 3 to cause the motor 4 to output torque corresponding to the torque command value Tr * . The control unit 12 generates a switching signal G according to the torque command value Tr * and outputs it to the inverter 3 . Further, the control section 12 can detect the locked state based on the signal from the lock detection section 11 . Then, when the motor 4 is in the locked state, the control unit 12 executes current distribution control and suppression control to suppress heat generation in the switching elements of the inverter 3 .

図2は、制御部の構成を示すブロック図である。制御部12は、電流分散制御部12aと、トルク制御部12bとを備える。車両コントローラから制御装置10に入力されたトルク指令値Trは、電流分散制御部12aを介してトルク制御部12bに供給される。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control unit. The control unit 12 includes a current distribution control unit 12a and a torque control unit 12b. A torque command value Tr * input from the vehicle controller to the control device 10 is supplied to the torque control section 12b via the current distribution control section 12a.

電流分散制御部12aは、ロック状態である場合に電流分散制御を実行する。電流分散制御部12aは、トルク変動発生器31と、スイッチ32と、加算器33とを有する。 The current distribution control unit 12a executes current distribution control in the locked state. The current distribution control unit 12a has a torque fluctuation generator 31, a switch 32, and an adder 33.

トルク変動発生器31は、動力伝達機構20のねじれ共振周波数で変化する変動トルクΔTrを出力する。変動トルクΔTrは、モータ4のロータを正方向と負方向と交互に回転させて、1相に集中する電流を3相に均等に振り分けることができるだけの電気角変化をロータに生じさせることが可能な大きさに設定されている。加えて、変動トルクΔTrは、動力伝達機構20のねじれにより吸収され、駆動輪5まで伝達されないトルクである。なお、変動トルクΔTrはねじれ共振周波数の近傍の周波数で変化してもよい。 Torque fluctuation generator 31 outputs fluctuation torque ΔTr that changes at the torsional resonance frequency of power transmission mechanism 20 . The fluctuating torque ΔTr rotates the rotor of the motor 4 alternately in the positive direction and the negative direction, and can cause the rotor to change the electrical angle enough to distribute the current concentrated in one phase evenly among the three phases. is set to a suitable size. In addition, the fluctuating torque ΔTr is torque that is absorbed by the torsion of the power transmission mechanism 20 and is not transmitted to the driving wheels 5 . Note that the fluctuating torque ΔTr may change at a frequency near the torsional resonance frequency.

スイッチ32は、トルク変動発生器31からの変動トルクΔTrを加算器33に出力するオン状態(閉状態)と出力しないオフ状態(開状態)とに切り替わる。このスイッチ32は、ロック状態である場合にオン状態となり、ロック状態ではない場合にオフ状態となる。ロック検出部11によりロック状態であることが検出された場合、スイッチ32はオン状態となり、変動トルクΔTrが加算器33に出力される。ロック状態であることが検出されない場合には、スイッチ32はオフ状態となり、変動トルクΔTrは加算器33に出力されない。 The switch 32 switches between an ON state (closed state) in which the torque fluctuation ΔTr from the torque fluctuation generator 31 is output to the adder 33 and an OFF state (open state) in which the torque is not output. This switch 32 is turned on when it is in the locked state, and is turned off when it is not in the locked state. When the lock detector 11 detects the locked state, the switch 32 is turned on and the fluctuating torque ΔTr is output to the adder 33 . If the locked state is not detected, the switch 32 is turned off and the fluctuating torque ΔTr is not output to the adder 33 .

加算器33は、トルク指令値Trに変動トルクΔTrを加算する。ロック状態である場合に、加算器33はトルク指令値Trに変動トルクΔTrを加算してトルク制御部12bに出力する。ロック状態ではない場合に、加算器33はトルク指令値Trに変動トルクΔTrを加算せずにそのままトルク制御部12bに出力する。 The adder 33 adds the fluctuation torque ΔTr to the torque command value Tr * . In the locked state, the adder 33 adds the fluctuation torque ΔTr to the torque command value Tr * and outputs the result to the torque control section 12b. If it is not in the locked state, the adder 33 outputs the torque command value Tr * directly to the torque control section 12b without adding the fluctuation torque ΔTr.

トルク制御部12bは、電流分散制御部12aから入力されたトルク指令値Trに応じて駆動制御を実行する。トルク制御部12bは、電流指令生成部41と、3相/dq軸変換部42と、PI制御部43と、非干渉制御器44と、抑制部45,46と、減算器47,48と、dq軸/3相変換部49と、PWM信号変換部50とを有する。 The torque control unit 12b executes drive control according to the torque command value Tr * input from the current dispersion control unit 12a. The torque control unit 12b includes a current command generation unit 41, a three-phase/dq-axis conversion unit 42, a PI control unit 43, a non-interference controller 44, suppression units 45 and 46, subtractors 47 and 48, It has a dq axis/three-phase converter 49 and a PWM signal converter 50 .

電流指令生成部41は、トルク指令値Trに応じたd軸電流指令値Id_cmdおよびq軸電流指令値Iq_cmdを生成してPI制御部43と非干渉制御器44とに出力する。このトルク指令値Trは、アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルク指令値であって、モータ4がロック状態である場合には変動トルクΔTrが加算されたトルク指令値であり、モータ4がロック状態ではない場合には変動トルクΔTrが加算されていないトルク指令値である。 The current command generation unit 41 generates a d-axis current command value I d_cmd and a q-axis current command value I q_cmd according to the torque command value Tr * , and outputs them to the PI control unit 43 and the non-interference controller 44 . This torque command value Tr * is a torque command value corresponding to the depression amount of the accelerator pedal, and is a torque command value to which the fluctuation torque ΔTr is added when the motor 4 is locked. If it is not in the state, it is a torque command value to which the fluctuating torque ΔTr has not been added.

3相/dq軸変換部42は、V相電流ivおよびW相電流iwを電気角θeに基づいてd軸電流idおよびq軸電流iqに変換してPI制御部43に出力する。3相/dq軸変換部42には、電流センサにより検出されたモータ4のV相電流ivおよびW相電流iwと、回転角センサ6からの回転角θに基づいて演算された電気角θeとが入力される。 Three-phase/dq-axis converter 42 converts V-phase current iv and W-phase current iw into d-axis current id and q-axis current iq based on electrical angle θe, and outputs them to PI controller 43 . The three-phase/dq-axis converter 42 receives the V-phase current iv and W-phase current iw of the motor 4 detected by the current sensor, and the electrical angle θe calculated based on the rotation angle θ from the rotation angle sensor 6. is entered.

PI制御部43は、d軸電流指令値Id_cmdとd軸電流iとの偏差およびq軸電流指令値Iq_cmdとq軸電流iとの偏差に応じて、所定ゲインによるPI演算(比例積分演算)を行ってd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を出力する。このPI制御部43にはフィードバック情報としてd軸電流iおよびq軸電流iが入力される。そして、PI制御部43は電流指令値に対する実測値の偏差を算出して、d軸電圧指令値を減算器47に出力し、q軸電圧指令値を減算器48に出力する。 The PI control unit 43 performs PI calculation ( proportional integral calculation) to output the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value. A d-axis current id and a q-axis current iq are input to the PI control unit 43 as feedback information. Then, the PI control unit 43 calculates the deviation of the measured value from the current command value, outputs the d-axis voltage command value to the subtractor 47 and outputs the q-axis voltage command value to the subtractor 48 .

非干渉制御器44は、非干渉制御を実行するための制御項である。非干渉制御器44はd軸電流指令値Id_cmdおよびq軸電流指令値Iq_cmdに基づいて相互干渉成分を演算して抑制部45,46に出力する。非干渉制御器44には、d軸電流指令値Id_cmd、q軸電流指令値Iq_cmd、d軸インダクタンスL、q軸インダクタンスL、電気角速度ωeが入力される。d軸インダクタンスLとq軸インダクタンスLとはインダクタンスマップに基づいて設定される。トルク制御部12bでは、電流指令生成部41からインダクタンスマップにd軸電流指令値Id_cmdおよびq軸電流指令値Iq_cmdが出力される。インダクタンスマップはd軸電流指令値Id_cmdに対応するd軸インダクタンスLを出力し、かつq軸電流指令値Iq_cmdに対応するq軸インダクタンスLを出力するためのテーブルである。 The non-interference controller 44 is a control term for executing non-interference control. The non-interference controller 44 calculates the mutual interference component based on the d-axis current command value Id_cmd and the q-axis current command value Iq_cmd , and outputs the mutual interference component to the suppression units 45 and 46 . A d-axis current command value I d_cmd , a q-axis current command value I q_cmd , a d-axis inductance L d , a q-axis inductance L q , and an electrical angular velocity ωe are input to the non-interference controller 44 . The d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq are set based on the inductance map. In the torque controller 12b, the current command generator 41 outputs the d-axis current command value Id_cmd and the q-axis current command value Iq_cmd to the inductance map. The inductance map is a table for outputting the d-axis inductance Ld corresponding to the d-axis current command value Id_cmd and the q-axis inductance Lq corresponding to the q-axis current command value Iq_cmd .

抑制部45,46は、非干渉制御を抑制するための制御項である。この抑制部45,46は、非干渉制御器44からの相互干渉成分を選択的に抑制する。制御部12は、非干渉制御を抑制する際に、非干渉制御を無効化する。そのため、ロック状態である場合に非干渉制御が無効化されるため、非干渉制御器44から出力された相互干渉成分は抑制部45,46で遮断され、減算器47,48には入力されない。ロック状態ではない場合には非干渉制御が抑制されないため、非干渉制御器44から出力された相互干渉成分は抑制部45,46を介して減算器47,48に入力される。 The suppression units 45 and 46 are control terms for suppressing non-interference control. The suppression units 45 and 46 selectively suppress mutual interference components from the non-interference controller 44 . The control unit 12 disables the non-interference control when suppressing the non-interference control. Therefore, since the non-interference control is disabled in the locked state, the mutual interference components output from the non-interference controller 44 are blocked by the suppressors 45 and 46 and are not input to the subtractors 47 and 48 . Since the non-interference control is not suppressed when not in the locked state, the mutual interference components output from the non-interference controller 44 are input to the subtractors 47 and 48 via the suppressors 45 and 46 .

ここで、図3を参照して、PI制御部43と非干渉制御器44と抑制部45,46と減算器47,48とをより詳細に説明する。 Here, the PI controller 43, the non-interference controller 44, the suppressors 45 and 46, and the subtractors 47 and 48 will be described in more detail with reference to FIG.

PI制御部43は、減算器43aと、PI制御器43bと、減算器43cと、PI制御器43dとを有する。減算器43aは、d軸電流指令値Id_cmdからd軸電流iを減算して、d軸電流指令値Id_cmdとd軸電流iとの偏差をPI制御器43bに出力する。PI制御器43bは、減算器43aからの出力を所定ゲインでPI演算を行ってd軸電圧指令値を減算器47に出力する。減算器43cは、q軸電流指令値Iq_cmdからq軸電流iを減算して、q軸電流指令値Iq_cmdとq軸電流iとの偏差をPI制御器43dに出力する。PI制御器43dは、減算器43cからの出力を所定ゲインでPI演算を行ってq軸電圧指令値を減算器48に出力する。 The PI controller 43 has a subtractor 43a, a PI controller 43b, a subtractor 43c, and a PI controller 43d. The subtractor 43a subtracts the d-axis current id from the d-axis current command value Id_cmd and outputs the deviation between the d-axis current command value Id_cmd and the d-axis current id to the PI controller 43b. The PI controller 43 b performs a PI calculation on the output from the subtractor 43 a with a predetermined gain and outputs a d-axis voltage command value to the subtractor 47 . The subtractor 43c subtracts the q-axis current iq from the q-axis current command value Iq_cmd and outputs the deviation between the q-axis current command value Iq_cmd and the q-axis current iq to the PI controller 43d. The PI controller 43 d performs PI calculation on the output from the subtractor 43 c with a predetermined gain and outputs the q-axis voltage command value to the subtractor 48 .

非干渉制御器44は、乗算器44a,44b,44cと、加算器44dと、乗算器44eとを有する。非干渉制御器44では、乗算器44aおよび乗算器44bによりd軸干渉成分が算出され、かつ乗算器44cと加算器44dと乗算器44eとによりq軸干渉成分が算出される。 The non-interference controller 44 has multipliers 44a, 44b, 44c, an adder 44d, and a multiplier 44e. In the non-interference controller 44, the d-axis interference component is calculated by the multipliers 44a and 44b, and the q-axis interference component is calculated by the multiplier 44c, the adder 44d and the multiplier 44e.

乗算器44aは、d軸電流指令値Id_cmdとd軸インダクタンスLとを乗算し、Id_cmd×Lを乗算器44bに出力する。乗算器44bは、乗算器44aからの出力に電気角速度ωeを乗算し、d軸干渉成分であるId_cmd×L×ωeを抑制部46に出力する。 The multiplier 44a multiplies the d-axis current command value Id_cmd by the d-axis inductance Ld , and outputs Id_cmd × Ld to the multiplier 44b. The multiplier 44 b multiplies the output from the multiplier 44 a by the electrical angular velocity ωe, and outputs I d_cmd ×L d ×ωe, which is the d-axis interference component, to the suppression unit 46 .

乗算器44cは、q軸電流指令値Iq_cmdとq軸インダクタンスLとを乗算し、Iq_cmd×Lを加算器44dに出力する。加算器44dは、乗算器44cからの出力に磁束鎖交数φを加算し、Iq_cmd×L+φを乗算器44eに出力する。乗算器44eは、加算器44dからの出力に電気角速度ωeを乗算し、q軸干渉成分である(Iq_cmd×L+φ)ωeを抑制部45に出力する。 The multiplier 44c multiplies the q-axis current command value I q_cmd by the q-axis inductance L q , and outputs I q_cmd ×L q to the adder 44d. The adder 44d adds the flux linkage number φ to the output from the multiplier 44c and outputs I q_cmd ×L q +φ to the multiplier 44e. The multiplier 44 e multiplies the output from the adder 44 d by the electrical angular velocity ωe, and outputs the q-axis interference component (I q_cmd ×L q +φ) ωe to the suppression unit 45 .

抑制部45は、非干渉制御器44からのq軸干渉成分を抑制する。制御部12は、非干渉制御を抑制する際に、非干渉制御を無効化する。つまり、非干渉制御を抑制する場合に、抑制部45は非干渉制御器44からのq軸干渉成分を減算器47に出力しないように機能する。一方、非干渉制御を抑制しない場合には、抑制部45は非干渉制御器44からのq軸干渉成分を減算器47に出力する。 The suppression unit 45 suppresses the q-axis interference component from the non-interference controller 44 . The control unit 12 disables the non-interference control when suppressing the non-interference control. That is, when suppressing the non-interference control, the suppression unit 45 functions so as not to output the q-axis interference component from the non-interference controller 44 to the subtractor 47 . On the other hand, when the non-interference control is not suppressed, the suppression unit 45 outputs the q-axis interference component from the non-interference controller 44 to the subtractor 47 .

抑制部46は、非干渉制御器44からのd軸干渉成分を抑制する。この抑制部46は、抑制部45と同様に機能する。つまり、非干渉制御を抑制する場合に、抑制部46は非干渉制御器44からのd軸干渉成分を減算器48に出力しないように機能する。一方、非干渉制御を抑制しない場合には、抑制部46は非干渉制御器44からのd軸干渉成分を減算器48に出力する。 The suppression unit 46 suppresses the d-axis interference component from the non-interference controller 44 . This suppressor 46 functions similarly to the suppressor 45 . That is, when suppressing the non-interference control, the suppression unit 46 functions so as not to output the d-axis interference component from the non-interference controller 44 to the subtractor 48 . On the other hand, when the non-interference control is not suppressed, the suppression unit 46 outputs the d-axis interference component from the non-interference controller 44 to the subtractor 48 .

減算器47は、PI制御部43からのd軸電圧指令値から抑制部45からのq軸干渉成分を減算して、d軸電圧指令値Vをdq軸/3相変換部49に出力する。非干渉制御を抑制する場合には、抑制部45からの入力がないため、減算器47はPI制御部43からのd軸電圧指令値をそのままd軸電圧指令値Vとして出力する。一方、非干渉制御を抑制しない場合には、抑制部45からの入力があるため、減算器47はPI制御部43からのd軸電圧指令値からq軸干渉成分を減算した値をd軸電圧指令値Vとして出力する。 The subtractor 47 subtracts the q-axis interference component from the suppression unit 45 from the d-axis voltage command value from the PI control unit 43, and outputs the d-axis voltage command value Vd to the dq-axis/three-phase conversion unit 49. . When suppressing the non-interference control, since there is no input from the suppression unit 45, the subtractor 47 outputs the d-axis voltage command value from the PI control unit 43 as it is as the d-axis voltage command value Vd . On the other hand, when the non-interference control is not suppressed, there is an input from the suppression unit 45, so the subtractor 47 subtracts the q-axis interference component from the d-axis voltage command value from the PI control unit 43, and converts the value to the d-axis voltage. Output as command value Vd .

減算器48は、PI制御部43からのq軸電圧指令値から抑制部46からのd軸干渉成分を減算して、q軸電圧指令値Vをdq軸/3相変換部49に出力する。非干渉制御を抑制する場合には、抑制部46からの入力がないため、減算器48はPI制御部43からのq軸電圧指令値をそのままq軸電圧指令値Vとして出力する。一方、非干渉制御を抑制しない場合には、抑制部46からの入力があるため、減算器48はPI制御部43からのq軸電圧指令値からd軸干渉成分を減算した値をq軸電圧指令値Vとして出力する。 The subtractor 48 subtracts the d-axis interference component from the suppression unit 46 from the q-axis voltage command value from the PI control unit 43 and outputs the q-axis voltage command value Vq to the dq-axis/three-phase conversion unit 49. . When suppressing the non-interference control, since there is no input from the suppression unit 46, the subtractor 48 outputs the q-axis voltage command value from the PI control unit 43 as it is as the q-axis voltage command value Vq . On the other hand, when the non-interference control is not suppressed, there is an input from the suppression unit 46, so the subtractor 48 subtracts the d-axis interference component from the q-axis voltage command value from the PI control unit 43, and converts the value to the q-axis voltage. Output as command value V q .

図2に戻る。dq軸/3相変換部49は、d軸電圧指令値Vおよびq軸電圧指令値Vと電気角速度ωeとに基づいて三相の電圧指令値Vu,Vv,Vwを生成してPWM信号変換部50に出力する。 Return to FIG. A dq-axis/three-phase converter 49 generates three-phase voltage command values Vu, Vv, and Vw based on the d-axis voltage command value Vd , the q-axis voltage command value Vq , and the electrical angular velocity ωe, and converts them to PWM signals. Output to the conversion unit 50 .

PWM信号変換部50は、dq軸/3相変換部49から入力された三相の電圧指令値Vu,Vv,Vwに基づいて、インバータ3の各相スイッチング素子におけるスイッチング信号Gu,Gv,Gwを生成する。スイッチング信号Gu,Gv,Gwは、スイッチング素子のオンとオフとを切り替える指令信号である。PWM信号変換部50は各相のスイッチング信号Gu,Gv,Gwをインバータ3に出力する。 The PWM signal converter 50 converts the switching signals Gu, Gv, Gw in the respective phase switching elements of the inverter 3 based on the three-phase voltage command values Vu, Vv, Vw input from the dq-axis/three-phase converter 49. Generate. The switching signals Gu, Gv, and Gw are command signals for switching ON and OFF of the switching elements. The PWM signal converter 50 outputs the switching signals Gu, Gv, Gw of each phase to the inverter 3 .

図4は、非干渉制御を抑制する際の処理を示すフローチャート図である。図4に示す制御は、制御装置10により実施される。 FIG. 4 is a flow chart showing processing when suppressing non-interference control. The control shown in FIG. 4 is performed by the control device 10 .

制御装置10は、モータ4がロック状態であるか否かを判定する(ステップS101)。ステップS101では、ロック検出部11によりモータ4のロック状態を検出したか否かが判定される。 The control device 10 determines whether or not the motor 4 is locked (step S101). In step S101, it is determined whether or not the lock detection unit 11 has detected the locked state of the motor 4 .

モータ4がロック状態であると判定された場合(ステップS101:Yes)、制御装置10は、非干渉制御を抑制し(ステップS102)、電流分散制御を実施する(ステップS103)。 When it is determined that the motor 4 is in the locked state (step S101: Yes), the control device 10 suppresses non-interference control (step S102) and implements current dispersion control (step S103).

ステップS102では、d軸電流指令値Id_cmdとq軸電流指令値Iq_cmdとに応じた相互干渉成分が抑制される。制御装置10は非干渉制御を抑制する際に非干渉制御を無効化し、非干渉制御器44により演算された相互干渉成分が抑制部45,46により遮断されるため、減算器47にはq軸干渉成分が入力されず、減算器48にはd軸干渉成分が入力されない。 In step S102, mutual interference components corresponding to the d-axis current command value Id_cmd and the q-axis current command value Iq_cmd are suppressed. When the control device 10 suppresses the non-interference control, it disables the non-interference control, and the mutual interference components calculated by the non-interference controller 44 are blocked by the suppression units 45 and 46. No interference component is input, and no d-axis interference component is input to the subtractor 48 .

ステップS103では、動力伝達機構20のねじり共振周波数でモータトルクを振動させる制御が実行される。つまり、電流分散制御部12aによる変動トルクΔTrをトルク指令値Trに加算する制御が実施される。この場合、スイッチ32がオン状態となりトルク変動発生器31からの変動トルクΔTrが加算器33に入力されるため、アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルク指令値Trに変動トルクΔTrを加算したトルク指令値がトルク制御部12bに入力される。そのため、ステップS103の処理を実施すると、制御部12は動力伝達機構20のねじれを生じさせるようにモータトルクを制御する。そして、ステップS103の処理を実施すると、この制御ルーチンはステップS101にリターンする。 In step S<b>103 , control is executed to oscillate the motor torque at the torsional resonance frequency of the power transmission mechanism 20 . In other words, the control of adding the torque command value Tr* to the torque command value Tr * is performed by the current distribution control unit 12a. In this case, the switch 32 is turned on and the fluctuating torque ΔTr from the torque fluctuation generator 31 is input to the adder 33. Therefore, the torque obtained by adding the fluctuating torque ΔTr to the torque command value Tr * corresponding to the depression amount of the accelerator pedal A command value is input to the torque control unit 12b. Therefore, when the process of step S103 is performed, the control unit 12 controls the motor torque so as to cause the power transmission mechanism 20 to twist. After executing the process of step S103, the control routine returns to step S101.

モータ4がロック状態ではないと判定された場合(ステップS101:No)、制御装置10は、非干渉制御をONにする(ステップS104)。ステップS104では、非干渉制御が抑制されない、あるいは非干渉制御の抑制が解除されるため、非干渉制御器44からの相互干渉成分が減算器47,48に入力される。ステップS104の処理を実施すると、この制御ルーチンは終了する。 When it is determined that the motor 4 is not locked (step S101: No), the control device 10 turns on non-interference control (step S104). In step S104, the mutual interference component from the non-interference controller 44 is input to the subtractors 47 and 48 because the non-interference control is not suppressed or the suppression of the non-interference control is cancelled. After performing the process of step S104, this control routine ends.

図5は、非干渉制御を抑制した際の各波形を示す図である。図6は、比較例における各波形を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing waveforms when non-interference control is suppressed. FIG. 6 is a diagram showing waveforms in a comparative example.

図5に示す各波形は、実施形態の制御を実機検証した結果を示すものである。実機検証では、モータ4、トランスアクスル、ドライブシャフト23、ダイナモ(負荷)を機械的に接続して電流分散制御時の挙動を計測した。図6に示す従来構成では、ロータの正回転時のみ非干渉制御を入れており、正回転時のモータ電気角の急変動により相電流に過電流が発生していることが分かる。図6に示すように、逆回転時は過電流が発生していない。これに対して実施例では、図5に示すように、正回転側も非干渉制御項を無効化したことにより、モータ電気角の急変動が生じても相電流に過電流が発生しないことが分かる。 Each waveform shown in FIG. 5 indicates the result of actual device verification of the control of the embodiment. In the actual machine verification, the motor 4, transaxle, drive shaft 23, and dynamo (load) were mechanically connected to measure the behavior during current distribution control. In the conventional configuration shown in FIG. 6, non-interference control is performed only when the rotor rotates forward, and it can be seen that an overcurrent occurs in the phase current due to sudden fluctuations in the motor electrical angle during forward rotation. As shown in FIG. 6, no overcurrent occurs during reverse rotation. On the other hand, in the embodiment, as shown in FIG. 5, by invalidating the non-interference control term on the forward rotation side as well, even if the motor electrical angle suddenly fluctuates, no overcurrent occurs in the phase current. I understand.

以上説明した通り、実施形態によれば、モータ4がロック状態である場合、モータトルクを振動させて動力伝達機構20のねじれを生じさせる制御時に、電流フィードバック系の非干渉制御を抑制することにより過電流の発生を抑制することができる。これにより、インバータ3のスイッチング素子での発熱を抑えることができる。加えて、制御安定性を確保することができる。そのため、インバータ3のスイッチング素子の素子サイズを小さくすることができる。 As described above, according to the embodiment, when the motor 4 is in the locked state, by suppressing the non-interference control of the current feedback system during the control for vibrating the motor torque and causing the torsion of the power transmission mechanism 20, It is possible to suppress the occurrence of overcurrent. Thereby, heat generation in the switching elements of the inverter 3 can be suppressed. In addition, control stability can be ensured. Therefore, the element size of the switching element of the inverter 3 can be reduced.

また、制御装置10は、非干渉制御を抑制する際に、非干渉制御を無効化する構成に限定されない。つまり、非干渉制御を抑制しない場合に比べて非干渉制御を抑制することができればよく、必ずしも無効化しなくてもよい。この場合、動力伝達機構20がねじれることによってモータ4の回転数Nmが瞬間的に大きくなることを考慮する。非干渉制御は回転数Nm(電気角速度ωe)に比例した補正量(d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値への補正量)を出力するため、PI制御を行うなかで瞬間的に「d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値への補正量」が大きくなってしまう。そこで、ねじれによって回転数Nmが瞬間的に大きくなっても非干渉制御の項が大きくならないように、非干渉制御を所定割合に減少させる構成(第1変形例)や、非干渉制御の上下限を設ける構成(第2変形例)が可能である。 Further, the control device 10 is not limited to a configuration that disables non-interference control when suppressing non-interference control. In other words, as long as the non-interference control can be suppressed compared to the case where the non-interference control is not suppressed, it does not necessarily have to be invalidated. In this case, it is taken into consideration that the rotational speed Nm of the motor 4 momentarily increases due to the twisting of the power transmission mechanism 20 . Since the non-interference control outputs a correction amount (a correction amount to the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value) proportional to the rotation speed Nm (electrical angular velocity ωe), the "d The amount of correction to the axis voltage command value and the q-axis voltage command value” becomes large. Therefore, in order to prevent the non-interference control term from increasing even if the rotation speed Nm increases momentarily due to twisting, a configuration (first modification) that reduces the non-interference control by a predetermined ratio, or the upper and lower limits of the non-interference control is provided (second modification).

第1変形例の制御装置10は、非干渉制御を抑制する際に、非干渉制御を一定の割合に減少して実施する。例えば、非干渉制御の項に係数m(0<m<1)を乗じて減少させる。第1変形例では、非干渉制御の算出結果である「d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値への補正量」を係数mにより所定割合に減少させる。第1変形例の抑制部45,46は非干渉制御による補正量をゼロにはせず、補正量を減少させた状態で減算器47,48に出力し続ける。そして、実施形態のようにロック状態において非干渉制御の無効化して補正量をゼロにすると、ロック状態から通常のモータ制御に切り替わった直後に大きな補正量が突然加わる急変が生じる場合がある。これに対して第1変形例では、ロック状態においても非干渉制御による補正量を出力し続けるため、ロック状態から通常のモータ状態に切り替わった直後の急変を緩和することができる。このように第1変形例では、無効化する方法に比べて、ロック状態から通常のモータ制御に切り替わるときの制御性が安定する。 When suppressing non-interference control, the control device 10 of the first modification reduces the non-interference control to a constant rate. For example, the non-interference control term is multiplied by a coefficient m (0<m<1) to reduce it. In the first modified example, the "correction amount to the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value", which is the calculation result of the non-interference control, is reduced by a predetermined ratio by the coefficient m. The suppression units 45 and 46 of the first modified example do not set the correction amount by the non-interference control to zero, but continue to output the correction amount to the subtractors 47 and 48 in a reduced state. If the non-interference control is disabled and the correction amount is set to zero in the locked state as in the embodiment, a sudden change in which a large correction amount is suddenly applied may occur immediately after switching from the locked state to normal motor control. On the other hand, in the first modified example, since the correction amount by the non-interference control is continuously output even in the locked state, it is possible to alleviate the sudden change immediately after switching from the locked state to the normal motor state. As described above, in the first modified example, controllability is stabilized when switching from the locked state to the normal motor control as compared with the invalidation method.

第2変形例の制御装置10は、非干渉制御を抑制する際に、相電流に過電流が生じないように非干渉制御の上限値および下限値を設ける。第2変形例では、非干渉制御の算出結果である「d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値への補正量」に対して上限値と下限値とを設定する。第2変形例の抑制部45,46は非干渉制御による補正量をゼロにはせず、補正量を上限値から下限値までの範囲で減算器47,48に出力し続ける。この上限値と下限値とは、ロック状態から通常のモータ制御に移行したときに非干渉制御の補正量がそのまま減算器47,48に出力されても制御性が安定する値に設定されている。例えばPI制御部43で計算された補正前のd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値に対して±3%の補正量に制限する。そして、非干渉制御の無効化や所定割合減少をした後に、通常のモータ制御に戻したときには非干渉制御項が不連続的に大きくなり、制御が不安定になる場合がある。これに対して第2変形例では、非干渉制御の補正量の大きさが上限値から下限値までの範囲内に収まっていれば、通常のモータ制御に戻したときに、その補正量がそのまま引き継がれるので制御が不安定にならない。このように第2変形例では、ロック状態から通常のモータ制御に移行するときに非干渉制御項が連続的になるため、無効化や所定割合で減少する方法に比べて、制御性が安定する。 The control device 10 of the second modified example sets the upper limit value and the lower limit value of the non-interference control so that an overcurrent does not occur in the phase current when suppressing the non-interference control. In the second modification, an upper limit value and a lower limit value are set for the "correction amount to the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value" which is the calculation result of the non-interference control. The suppression units 45 and 46 of the second modification do not set the correction amount by the non-interference control to zero, and continue to output the correction amount to the subtractors 47 and 48 within the range from the upper limit value to the lower limit value. The upper limit value and the lower limit value are set to values that stabilize the controllability even if the correction amount of the non-interference control is directly output to the subtractors 47 and 48 when the locked state shifts to the normal motor control. . For example, the correction amount is limited to ±3% with respect to the uncorrected d-axis voltage command value and q-axis voltage command value calculated by the PI control unit 43 . When normal motor control is resumed after disabling non-interference control or reducing it by a predetermined rate, the non-interference control term increases discontinuously, and the control may become unstable. On the other hand, in the second modification, if the magnitude of the correction amount of the non-interference control is within the range from the upper limit value to the lower limit value, when the normal motor control is restored, the correction amount remains unchanged. Since it is inherited, the control does not become unstable. In this way, in the second modification, the non-interference control term becomes continuous when shifting from the locked state to the normal motor control. .

さらに、第2変形例では非干渉制御の上下限について、上限値から下限値までの幅を狭くすることにより非干渉制御による補正量を小さくでき、その幅を広くすれば大きな補正量までを許容する。すなわち、第2変形例の制御装置10は非干渉制御の上限値および下限値を制御することにより、非干渉制御の効果を強めたり弱めたりすることができる。 Furthermore, in the second modified example, regarding the upper and lower limits of the non-interference control, by narrowing the width from the upper limit value to the lower limit value, the correction amount by the non-interaction control can be reduced, and if the width is widened, even a large correction amount is allowed. do. That is, the control device 10 of the second modification can strengthen or weaken the effect of the non-interference control by controlling the upper limit value and the lower limit value of the non-interference control.

1 車両
2 直流電源
3 インバータ
4 モータ
5 駆動輪
6 回転角センサ
10 制御装置
11 ロック検出部
12 制御部
12a 電流分散制御部
12b トルク制御部
20 動力伝達機構
23 ドライブシャフト
REFERENCE SIGNS LIST 1 vehicle 2 DC power supply 3 inverter 4 motor 5 drive wheel 6 rotation angle sensor 10 control device 11 lock detection unit 12 control unit 12a current distribution control unit 12b torque control unit 20 power transmission mechanism 23 drive shaft

Claims (5)

動力伝達機構を介して駆動輪を駆動する回転電機と、
スイッチング素子により直流電力を交流電力に変換して前記回転電機に供給する電力変換装置と、
前記電力変換装置を制御して、アクセルペダルの踏み込み量に応じて決定されたトルク指令値に応じたトルクを前記回転電機から出力させる駆動制御を実行する制御部と、
前記回転電機の出力軸が負荷側から機械的に拘束されたロック状態であることを検出するロック検出部と、
を備えた車両の制御装置であって、
前記制御部は、前記ロック検出部により前記ロック状態が検出された場合には、前記ロック状態が検出されない場合と比べて電流フィードバック系の非干渉制御を抑制しつつ、前記トルク指令値を、前記動力伝達機構のねじれにより吸収される変化量だけ所定周波数で変化させる
ことを特徴とする車両の制御装置。
a rotating electrical machine that drives the drive wheels via a power transmission mechanism;
a power conversion device that converts DC power into AC power using a switching element and supplies the power to the rotating electric machine;
a control unit that controls the electric power conversion device to perform drive control that causes the rotating electrical machine to output a torque corresponding to a torque command value determined according to the amount of depression of an accelerator pedal;
a lock detection unit that detects that the output shaft of the rotating electrical machine is in a locked state in which the output shaft is mechanically restrained from the load side;
A control device for a vehicle comprising
When the locked state is detected by the lock detection unit, the control unit suppresses non-interference control of the current feedback system compared to when the locked state is not detected, and changes the torque command value to the torque command value. A control device for a vehicle, characterized by changing at a predetermined frequency only the amount of change absorbed by torsion of a power transmission mechanism.
前記所定周波数は、前記動力伝達機構のねじれ共振周波数である
ことを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。
The vehicle control device according to claim 1, wherein the predetermined frequency is a torsional resonance frequency of the power transmission mechanism.
前記制御部は、前記非干渉制御を抑制する際に前記非干渉制御を無効にする
ことを特徴とする請求項1または2に記載の車両の制御装置。
The vehicle control device according to claim 1 or 2, wherein the control unit disables the non-interference control when suppressing the non-interference control.
前記制御部は、前記非干渉制御を抑制する際に前記ロック状態が検出されない場合と比べて所定割合に減少させて前記非干渉制御を実行する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の車両の制御装置。
3. The non-interference control according to claim 1, wherein when suppressing the non-interference control, the control unit performs the non-interference control by reducing it by a predetermined ratio compared to when the locked state is not detected. Vehicle controller.
前記制御部は、前記非干渉制御を抑制する際に前記非干渉制御の上限値および下限値を制限する
ことを特徴とする請求項1から4のうちのいずれか一項に記載の車両の制御装置。
The vehicle control according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit limits an upper limit value and a lower limit value of the non-interference control when suppressing the non-interference control. Device.
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