JP5409877B1 - Motor control device for electric vehicle and motor control method for electric vehicle - Google Patents
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Abstract
【課題】モータ軸の負荷トルクが低下したときのトルクリプルに起因する駆動系の振動や騒音の発生を防止する。
【解決手段】車両情報に基づいて第1のトルク指令を生成するトルク指令生成部(12)と、モータの回転位置および回転速度を検出する位置・速度検出部(11)と、第1のトルク指令と回転位置に基づいて、トルクリプル補償信号を生成するトルクリプル補償部(13)と、第1のトルク指令とトルクリプル補償信号を加算して第2のトルク指令を生成する加算部(14)と、第1のトルク指令に基づいて第2のトルク指令の大きさを制限したトルクを第3のトルク指令として生成するトルク制限部(15)と、回転位置、回転速度、および第3のトルク指令に基づいて、モータに流れるモータ電流を制御する電流制御部(16、17)とを備える。
【選択図】図1[PROBLEMS] To prevent vibration and noise of a drive system due to torque ripple when load torque of a motor shaft is reduced.
A torque command generator (12) that generates a first torque command based on vehicle information, a position / speed detector (11) that detects a rotational position and a rotational speed of a motor, and a first torque A torque ripple compensation unit (13) that generates a torque ripple compensation signal based on the command and the rotational position; an addition unit (14) that adds the first torque command and the torque ripple compensation signal to generate a second torque command; A torque limiter (15) that generates a torque that limits the magnitude of the second torque command based on the first torque command as a third torque command, and a rotational position, a rotational speed, and a third torque command. And a current control unit (16, 17) for controlling the motor current flowing in the motor.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、電動車両を駆動するモータ制御装置に関し、特に、モータのトルクリプルによって生じる電動車両の振動を防止する電動車両のモータ制御装置および電動車両のモータ制御方法に関する。 The present invention relates to a motor control device that drives an electric vehicle, and more particularly to a motor control device for an electric vehicle and a motor control method for the electric vehicle that prevent vibration of the electric vehicle caused by torque ripple of the motor.
従来の電動車両のモータ制御装置では、ドライバのアクセル操作に応じたトルク指令に対して、モータの発生トルクが追従するように、モータ電流を制御することが行われている。 In a conventional motor control device for an electric vehicle, the motor current is controlled so that the torque generated by the motor follows the torque command corresponding to the accelerator operation of the driver.
ここで、電動車両のモータ制御装置では、車両がクリープ走行する際に、モータが発生するトルクリプルにより、車両振動が誘発される。そこで、トルクリプルによる車両振動を防止し、運転者に快適な乗り心地を提供することが求められている。 Here, in the motor control device for an electric vehicle, when the vehicle creeps, vehicle vibration is induced by a torque ripple generated by the motor. Therefore, it is required to prevent vehicle vibration due to torque ripple and provide a comfortable ride for the driver.
このような要求に応えるための従来装置としては、例えば、モータの発生するトルクに応じたトルクリプルの振幅と位相に関するテーブルを作成し、このテーブルを参照してトルクリプルの振幅および位相が抑制されるように、トルク指令値に対応したリプル補償値を算出することで、トルクリプルによって生じるモータ軸振動を抑制するものがある(例えば、特許文献1、2参照)。
As a conventional apparatus for meeting such a requirement, for example, a table relating to the amplitude and phase of torque ripple corresponding to the torque generated by the motor is created, and the amplitude and phase of torque ripple are suppressed with reference to this table. In addition, there is one that suppresses motor shaft vibration caused by torque ripple by calculating a ripple compensation value corresponding to the torque command value (see, for example,
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献1、2に記載された従来のモータ制御装置にあっては、トルク指令、速度情報、電動機の回転位置ごとに関連付けられたトルクリプルの振幅、位相を用いて、トルクリプルを低減している。
However, the prior art has the following problems.
In the conventional motor control devices described in
しかしながら、本発明が対象としている電動車両では、モータ1台ごとに回転位置を検出する検出器に関して、高い精度での位置検出を保証することが困難であり、トルクリプルの補償誤差によるトルクリプルが残ることとなる。 However, in the electric vehicle targeted by the present invention, it is difficult to guarantee position detection with high accuracy for a detector that detects the rotational position of each motor, and torque ripple due to torque ripple compensation error remains. It becomes.
特に、モータ回転速度が零付近において、動力伝達系のチェーンやベルトなどのたるみ、減速器のバックラッシュなどに起因して、モータ軸の負荷トルクが低下した際のトルクリプルによる駆動系減速器の振動が顕著となる。さらに、状態が悪い場合には、騒音が生じたり、持続的な車体振動が生じたりするなどの課題があった。 Especially when the motor rotation speed is near zero, the vibration of the drive system decelerator due to torque ripple when the load torque of the motor shaft decreases due to slack in the power transmission chain or belt, backlash of the decelerator, etc. Becomes prominent. Further, when the state is bad, there are problems such as noise and continuous body vibration.
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、モータ軸の負荷トルクが低下したときのトルクリプルに起因する駆動系の振動や騒音の発生を防止することのできる電動車両のモータ制御装置および電動車両のモータ制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is an electric vehicle capable of preventing the generation of vibration and noise of a drive system due to torque ripple when the load torque of the motor shaft is reduced. An object of the present invention is to obtain a motor control device and a motor control method for an electric vehicle.
本発明に係る電動車両のモータ制御装置は、モータを駆動源とする電動車両において、電動車両のアクセル開度、車速を含む車両情報に基づいて第1のトルク指令を生成するトルク指令生成部と、モータの回転位置および回転速度を検出する位置・速度検出部と、トルク指令生成部で生成された第1のトルク指令と、位置・速度検出部で検出された回転位置に基づいて、モータのトルクリプル成分を補償するためのトルクリプル補償信号を生成するトルクリプル補償部と、トルク指令生成部で生成された第1のトルク指令とトルクリプル補償部で生成されたトルクリプル補償信号を加算して第2のトルク指令を生成する加算部と、トルク指令生成部で生成された第1のトルク指令に基づいて、加算部で生成された第2のトルク指令の大きさを制限したトルクを第3のトルク指令として生成するトルク制限部と、位置・速度検出部で検出された回転位置、回転速度、およびトルク制限部で生成された第3のトルク指令に基づいて、モータに流れるモータ電流を制御する電流制御部とを備え、トルク制限部は、第2のトルク指令の符号と第1のトルク指令の符号とが同符号の場合には、第2のトルク指令を第3のトルク指令として設定し、第2のトルク指令の符号と第1のトルク指令の符号とが同符号でない場合には、第3のトルク指令を零に制限して設定するものである。 A motor control device for an electric vehicle according to the present invention includes: a torque command generation unit that generates a first torque command based on vehicle information including an accelerator opening degree and a vehicle speed of the electric vehicle in an electric vehicle using a motor as a drive source; Based on the position / speed detector for detecting the rotational position and rotational speed of the motor, the first torque command generated by the torque command generator, and the rotational position detected by the position / speed detector, A torque ripple compensation unit that generates a torque ripple compensation signal for compensating for the torque ripple component; a first torque command generated by the torque command generation unit; and a torque ripple compensation signal generated by the torque ripple compensation unit. Based on the addition unit that generates the command and the first torque command generated by the torque command generation unit, the magnitude of the second torque command generated by the addition unit is determined. Based on the torque limiting unit that generates the limited torque as the third torque command, the rotational position detected by the position / speed detection unit, the rotational speed, and the third torque command generated by the torque limiting unit. A current control unit that controls a motor current flowing through the first torque command, and the torque limiting unit outputs the second torque command when the second torque command has the same sign as the first torque command. If the sign of the second torque command and the sign of the first torque command are not the same sign, the third torque command is set to be limited to zero.
また、本発明に係る電動車両のモータ制御方法は、モータを駆動源とする電動車両において、モータ軸の負荷トルクが低下したときにモータで発生するトルクリプルを抑制するための制御装置に適用される電動車両のモータ制御方法であって、電動車両のアクセル開度、車速を含む車両情報に基づいて第1のトルク指令を生成するトルク指令生成ステップと、モータの回転位置および回転速度を検出する位置・速度検出部による検出結果を読み取る位置・速度読み取りステップと、トルク指令生成ステップで生成された第1のトルク指令と、位置・速度読み取りステップで読み取られた回転位置に基づいて、モータのトルクリプル成分を補償するためのトルクリプル補償信号を生成するトルクリプル補償ステップと、トルク指令生成ステップで生成された第1のトルク指令とトルクリプル補償ステップで生成されたトルクリプル補償信号を加算して第2のトルク指令を生成する加算ステップと、トルク指令生成ステップで生成された第1のトルク指令に基づいて、加算ステップで生成された第2のトルク指令の大きさを制限したトルクを第3のトルク指令として生成するトルク制限ステップと、位置・速度読み取りステップで読み取られた回転位置、回転速度、およびトルク制限ステップで生成された第3のトルク指令に基づいて、モータに流れるモータ電流を制御する電流制御ステップとを備え、トルク制限ステップは、第2のトルク指令の符号と第1のトルク指令の符号とが同符号の場合には、第2のトルク指令を第3のトルク指令として設定し、第2のトルク指令の符号と第1のトルク指令の符号とが同符号でない場合には、第3のトルク指令を零に制限して設定するものである。 The motor control method for an electric vehicle according to the present invention is applied to a control device for suppressing torque ripple generated in the motor when the load torque of the motor shaft is reduced in the electric vehicle using the motor as a drive source. A motor control method for an electric vehicle, wherein a torque command generation step for generating a first torque command based on vehicle information including an accelerator opening degree and a vehicle speed of the electric vehicle, and a position for detecting a rotational position and a rotational speed of the motor A torque ripple component of the motor based on the position / speed reading step for reading the detection result by the speed detection unit, the first torque command generated in the torque command generation step, and the rotational position read in the position / speed reading step A torque ripple compensation step for generating a torque ripple compensation signal for compensating the torque, and a torque command generation step Based on the addition step of adding the torque ripple compensation signal generated in the torque ripple compensation signal generated in the first torque command generated and the torque ripple compensation step, and the first torque command generated in the torque command generation step A torque limiting step for generating, as a third torque command, a torque that limits the magnitude of the second torque command generated in the adding step, and the rotational position, rotational speed read in the position / speed reading step, and And a current control step for controlling the motor current flowing through the motor based on the third torque command generated in the torque limiting step, wherein the torque limiting step includes the sign of the second torque command and the first torque command. When the sign is the same sign, the second torque command is set as the third torque command, and the sign of the second torque command is the same as the sign of the second torque command. When the sign of the torque command is not the same sign is used for setting limits the third torque command to zero.
本発明に係る電動車両のモータ制御装置および電動車両のモータ制御方法によれば、モータの回転軸に加わるトルクが正負に切り替わらず、平均トルクを、正または負のいずれかに偏らせることができるトルク制限手段を設けることにより、モータ軸の負荷トルクが低下したときのトルクリプルに起因する駆動系の振動や騒音の発生を防止することのできる電動車両のモータ制御装置および電動車両のモータ制御方法を得ることができる。 According to the motor control device for an electric vehicle and the motor control method for an electric vehicle according to the present invention, the torque applied to the rotating shaft of the motor is not switched between positive and negative, and the average torque can be biased to either positive or negative. There is provided a motor control device for an electric vehicle and a motor control method for an electric vehicle capable of preventing the vibration and noise of the drive system due to torque ripple when the load torque of the motor shaft is reduced by providing torque limiting means. Can be obtained.
以下、本発明の電動車両のモータ制御装置および電動車両のモータ制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of an electric vehicle motor control device and an electric vehicle motor control method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における電動車両のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、電動車両そのものの詳細説明は、ここでは割愛するが、既に周知の構成でよく、例えば、上記特許文献2で説明のものを参照することができる。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a motor control device for an electric vehicle according to
図1における電動車両のモータ制御装置10は、位置・速度検出手段11、トルク指令生成手段12、トルクリプル補償手段13、加算手段14、トルク制限手段15、電流指令生成手段16、および電流制御手段17を備えて構成されている。
The
次に、図1のブロック図中の各構成要素の機能について、詳細に説明する。
位置・速度検出手段11は、モータ1の回転位置θ、回転速度ωを検出する。トルク指令生成手段12は、図示省略するが、アクセル開度、車速などの情報に応じて、あらかじめ設定されたマップや条件式、数式によって関係付けられた第1のトルク指令Tref1を出力する。
Next, the function of each component in the block diagram of FIG. 1 will be described in detail.
The position / speed detection means 11 detects the rotational position θ and the rotational speed ω of the
トルクリプル補償手段13は、トルク指令生成手段12で生成された第1のトルク指令Tref1と、位置・速度検出手段11により検出された回転位置θとに基づいて、モータ1のトルクリプル成分を補償するトルクリプル補償トルクTcを演算する。
The torque
本実施の形態1では、モータトルクリプル補償トルクTcは、例えば、特許文献1と同様に、モータのトルクリプルを正弦波の重ね合わせでモデル化した次式(1)を用いてトルクリプルの値を計算される。
In the first embodiment, for example, the torque ripple compensation torque Tc is calculated using the following equation (1) in which the torque ripple of the motor is modeled by superposition of sine waves, as in
ここで、上式(1)の各符号は、以下の内容を意味している。
n:トルクリプル次数
Tn:n次トルクリプル振幅
αn:n次トルクリプル位相差
θ:回転位置(電気角)
Here, each code | symbol of the above Formula (1) means the following contents.
n: Torque ripple order Tn: nth order torque ripple amplitude αn: nth order torque ripple phase difference θ: rotational position (electrical angle)
トルクリプル補償トルクTcの振幅、位相は、特許文献1に示されているような振幅、位相のデータテーブルあるいは関数、または、モータ1のトルクリプルが小さくなるように設定された振幅の固定値、位相の固定値を用いればよい。
The amplitude and phase of the torque ripple compensation torque Tc are the amplitude and phase data table or function as shown in
なお、トルクリプル補償トルクTcは、モータ1の回転速度ωに応じて、第1のトルク指令Tref1に加算する比率を変えてもよく、例えば、上式(1)は、下式(2)としてもよい。
The torque ripple compensation torque Tc may be changed in the ratio added to the first torque command Tref1 according to the rotational speed ω of the
ここで、上式(2)の各符号は、以下の内容を意味している。
ωc:正の定数
ω:位置・速度検出手段11からの回転速度
m:補正倍率(0〜1)
Here, each code | symbol of the above Formula (2) means the following contents.
ωc: positive constant ω: rotational speed from position / velocity detecting means 11 m: correction magnification (0 to 1)
次に、加算手段14は、下式(3)に示すように、トルク指令生成手段12で生成された第1のトルク指令Tref1と、トルクリプル補償手段13で算出されたトルクリプル補償トルクTcとを加算することで、第2のトルク指令Tref2を算出し、出力する。
Next, the adding
トルク制限手段15は、トルク指令生成手段12で生成された第1のトルク指令Tref1、および加算手段14から出力された第2のトルク指令Tref2に基づいて、トルクを制限したトルク指令Tref3を生成する。
Based on the first torque command Tref1 generated by the torque
電流指令生成手段16は、トルク制限手段15で生成された第3のトルク指令Tref3と、位置・速度検出手段11により検出される回転位置θ、回転速度ωに基づいて、電流指令Irefを出力する。
The
さらに、電流制御手段17は、電流指令生成手段16で生成された電流指令Irefと、位置・速度検出手段11により検出される回転位置θ、回転速度ωに基づいて、モータ1に与える電圧値Vrefを生成する。
Further, the current control means 17 generates a voltage value Vref applied to the
このような構成を備えたモータ制御装置10の制御対象であるモータ1の回転軸には、モータ側減速器2、車両側減速器3が接続されている。図2は、本発明の実施の形態1におけるモータ側減速器2と車両側減速器3との噛み合わせ状態の説明図である。モータ側減速器2、車両側減速器3は、例えば、この図2に示すように、バックラッシュを有する歯車で構成されている。
The motor-
さらに、車両側減速器3の先には、車両のドライブシャフト、クラッチなどの駆動系(図示省略)が接続されている。そして、電動車両のモータ制御装置10内の電流制御手段17がモータ1に与える電圧指令Vrefを出力してモータ1を制御することで、モータ1から車両に駆動力が伝達される。
Further, a drive system (not shown) such as a drive shaft and a clutch of the vehicle is connected to the tip of the vehicle-
本願発明は、トルク制限手段15を有していることを技術的特徴としている。そこで、このトルク制限手段15の演算処理の詳細を、フローチャートを用いて説明する。
The present invention has a technical feature that the
図3は、本発明の実施の形態1におけるトルク制限手段15による一連の演算処理を示したフローチャートである。まず始めに、トルク制限手段15は、ステップS301において、トルク指令生成手段12から出力された第1のトルク指令Tref1、および加算手段14から出力された第2のトルク指令Tref2を読み込む。
FIG. 3 is a flowchart showing a series of arithmetic processing by the torque limiting means 15 in the first embodiment of the present invention. First, in step S301, the
次に、トルク制限手段15は、ステップS302において、第1のトルク指令Tref1の符号と第2のトルク指令Tref2の符号が同じであるか否かを判定する。そして、両符号が同じであると判定した場合には、トルク制限手段15は、ステップS303に進み、第3のトルク指令Tref3として、第2のトルク指令Tref2を設定する
Next, the
一方、ステップS302において、第1のトルク指令Tref1の符号と第2のトルク指令Tref2の符号が異なっていると判定した場合には、トルク制限手段15は、ステップS304に進み、第3のトルク指令Tref3として、零を設定する。 On the other hand, when it is determined in step S302 that the sign of the first torque command Tref1 and the sign of the second torque command Tref2 are different, the torque limiting means 15 proceeds to step S304, and the third torque command Zero is set as Tref3.
このような一連処理により、トルク制限手段15は、第1のトルク指令Tref1の符号と第2のトルク指令Tref2の符号の状態に応じて、第3のトルク指令Tref3の設定値を切り替えて設定している。 Through such a series of processing, the torque limiting means 15 switches and sets the set value of the third torque command Tref3 according to the state of the sign of the first torque command Tref1 and the sign of the second torque command Tref2. ing.
次に、本実施の形態1におけるトルク制限手段15の働きによる効果をより明確にするために、本願発明と従来技術とを対比させながら説明する。
Next, in order to clarify the effect of the function of the
図4は、従来技術における電動車両のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。この従来技術に係る図4の構成は、本実施の形態1に係る図1の構成からトルク制限手段15を省き、加算手段14の出力である第2のトルク指令Tref2を、電流指令生成手段16の入力としたものに相当する。図4は、トルク制限手段15が存在していない以外は、図1と同様の構成要素を用いて構成されており、同一の符号を付し、その詳細な説明は、省略する。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a motor control device for an electric vehicle in the prior art. The configuration of FIG. 4 according to this prior art omits the torque limiting means 15 from the configuration of FIG. 1 according to the first embodiment, and the second torque command Tref2 as the output of the adding means 14 is replaced with the current command generation means 16. Corresponds to the input. FIG. 4 is configured using the same components as those in FIG. 1 except that the
このような図1と図4の構成の違いによる具体的な制御応答の比較について、図を用いて説明する。図5は、従来技術である図4の構成を用いたときの、回転位置とモータ1の回転軸に加わるトルクとの関係を示した例示図である。図5における縦軸は、モータ1の回転軸に加わるトルクであり、トルクリプル補償トルクTcの絶対値の最大振幅を1として記載したものである。また、図5における横軸は、モータ1の回転位置を示しており、モータ1回転につきトルクの波として6山が発生している状況を示している。
A specific comparison of control responses due to the difference in configuration between FIG. 1 and FIG. 4 will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is an exemplary diagram showing the relationship between the rotational position and the torque applied to the rotating shaft of the
また、図5(a)において、実線は、トルクリプル補償トルクTcを加えないときのモータ1の回転軸に加わるトルクであり、破線は、トルクリプル補償トルクTcを含めた第2のトルク指令Tref2である。
In FIG. 5A, the solid line is the torque applied to the rotating shaft of the
また、図5(b)は、トルクリプル補償トルクTcを含めた第2のトルク指令Tref2を与えたときのモータ1の回転軸に加わるトルクであり、図5(a)の実線のトルクと破線のトルクとの差に相当する。
FIG. 5B shows the torque applied to the rotating shaft of the
モータのトルクリプルは、厳密な正弦波ではなく、また、モータごとのばらつき、回転位置の検出誤差などにより、上式(2)のトルクリプル補償トルクTcをモータ1のトルクリプルに完全に一致させることは難しい。このことから、本例では、ずれがあることを想定して、第2のトルク指令Tref2が、モータ1の回転軸に加わるトルクよりも大きくなるようにしている。このとき、図4の構成では、モータ1の回転軸に加わるトルクが正負に切り替わることがわかる。
The torque ripple of the motor is not a strict sine wave, and it is difficult to completely match the torque ripple compensation torque Tc of the above equation (2) with the torque ripple of the
モータ1の回転始動時や減速時の極低速状態、あるいはモータ回転速度がほぼ零の状態では、先の図2に示したように、モータ側減速器2と車両側減速器3とのバックラッシュによって、車両側減速器3からモータ側減速器2にかかる負荷トルクが軽くなる。図6は、従来技術である図4の構成において、減速から停止に至るまでの極低速状態のモータ回転速度の時間変化の一例を示す図である。図5(b)のトルクの正負の変化によって、モータ1の回転速度ωが、零付近で速度振動を生じていることがわかる。
When the
これに対して、図7は、本発明の実施の形態1における図1の構成を用いたときの、回転位置とモータ1の回転軸に加わるトルクとの関係を示した例示図である。先の図5と同様に、図7における縦軸は、モータ1の回転軸に加わるトルクであり、トルクリプル補償トルクTcの絶対値の最大振幅を1として記載したものである。また、図7における横軸は、モータ1の回転位置を示しており、モータ1回転につきトルクの波として6山が発生している状況を示している。
On the other hand, FIG. 7 is an exemplary diagram showing the relationship between the rotational position and the torque applied to the rotating shaft of the
また、図7(a)において、実線は、トルクリプル補償トルクTcを加えないときのモータ1の回転軸に加わるトルクであり、破線は、トルクリプル補償トルクTcを含めた第3のトルク指令Tref3である。なお、先の図5と同様に、この図7においても、第2のトルク指令Tref2がモータ1の回転軸に加わるトルクよりも大きくなるようにしている。
In FIG. 7A, the solid line is the torque applied to the rotating shaft of the
また、図7(b)は、トルクリプル補償トルクTcを含めた第3のトルク指令Tref3を与えたときのモータ1の回転軸に加わるトルクであり、図7(a)の実線のトルクと破線のトルクとの差に相当する。
FIG. 7B shows the torque applied to the rotating shaft of the
図5(b)と図7(b)との比較から、トルク制限手段15を備えた本実施の形態1における図1の構成では、モータ1の回転軸に加わるトルクが正負に切り替わらず、平均トルクを、正または負のいずれかに偏らせることができることがわかる。
From the comparison between FIG. 5B and FIG. 7B, the torque applied to the rotating shaft of the
一般的に、モータ側減速器2とモータ1の回転部とを含めた慣性モーメントは、車両側減速器3と車体を含めた慣性モーメントよりも小さい。このため、平均トルクを正、または負に偏らせることで、モータ1の回転始動時や減速停止時の極低速状態、あるいはモータ回転速度がほぼ零の状態においても、モータ側減速器2を、車両側減速器3とできるだけ接触状態が保たれるように動作させることができる。
In general, the moment of inertia including the motor-
図8は、本発明の実施の形態1の図1の構成において、減速から停止に至るまでの極低速状態のモータ回転速度の時間変化の一例を示す図である。図1の構成では、トルク制限手段15の働きにより、モータ1の回転軸に加わるトルクが正負に切り替わらず、平均トルクを、正または負のいずれかに偏らせることができる。このため、モータ1の回転速度ωは、零付近においても速度振動が抑えられていることがわかる。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the motor rotation speed in the extremely low speed state from the deceleration to the stop in the configuration of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention. In the configuration of FIG. 1, the torque applied to the rotating shaft of the
なお、以上の説明では、減速から停止に至るまでの極低速状態における効果を示した。しかしながら、本発明の効果は、このような極低速状態に限定されることはない。トルク制限手段15を備えた図1の構成であれば、停止状態から発進する状態においても、モータ側減速器2を、車両側減速器3とできるだけ接触状態が保たれるように動作させることができるため、速度振動が抑えられることは容易にわかる。
In the above description, the effect in the extremely low speed state from the deceleration to the stop is shown. However, the effect of the present invention is not limited to such an extremely low speed state. With the configuration of FIG. 1 provided with the torque limiting means 15, the motor-
また、従来のモータ制御装置にあっては、モータ静止中においてもトルクリプルを補償しているため、非走行時においても電力消費量が増加するといった課題があった。 Further, in the conventional motor control device, since the torque ripple is compensated even when the motor is stationary, there is a problem that the power consumption increases even when the vehicle is not running.
これに対して、本願発明は、少なくともモータの回転速度が零、かつ、第1のトルク指令が零の状態において、トルクリプル補償手段13からのトルクリプル補償信号を零、すなわち、上式(1)において、補正倍率mを0とすることで、モータ静止中の消費電力を低減することが可能である。 On the other hand, in the present invention, the torque ripple compensation signal from the torque ripple compensation means 13 is zero, that is, in the above equation (1), at least when the rotational speed of the motor is zero and the first torque command is zero. By setting the correction magnification m to 0, it is possible to reduce power consumption while the motor is stationary.
図9は、本発明の実施の形態1における発進時の第3のトルク指令Tref3の一例を示す図である。図9では、停止時に第3のトルク指令Tref3を零にしており、モータ静止中の消費電力を低減することが可能となる。 FIG. 9 is a diagram showing an example of the third torque command Tref3 at the time of start in the first embodiment of the present invention. In FIG. 9, the third torque command Tref3 is set to zero at the time of stop, and it becomes possible to reduce power consumption while the motor is stationary.
以上のように、実施の形態1によれば、トルク制限手段の働きにより、モータ1の回転軸に加わるトルクが正負に切り替わらず、平均トルクを、正、または負のいずれかに偏らせることができる。この結果、モータ側減速器2をできるだけ車両側減速器3と接触状態が保たれるように動作させることが可能となり、速度振動を抑制することができる。
As described above, according to the first embodiment, the torque applied to the rotating shaft of the
従って、モータ回転速度が零付近の動力伝達系のチェーンやベルトなどのたるみ、減速器のバックラッシュなどに起因して、モータ軸の負荷トルクが低下した際のトルクリプルによる駆動系の振動や騒音の発生を、簡易な構成で容易に防止することのできる電動車両のモータ制御装置および電動車両のモータ制御方法を得ることができる。 Therefore, the vibration and noise of the drive system due to the torque ripple when the load torque of the motor shaft decreases due to slack of the power transmission system chain or belt near the motor rotation speed, backlash of the reducer, etc. It is possible to obtain a motor control device for an electric vehicle and a motor control method for an electric vehicle that can easily prevent occurrence with a simple configuration.
1 モータ、2 モータ側減速器、3 車両側減速器、10 モータ制御装置、11 位置・速度検出手段、12 トルク指令生成手段、13 トルクリプル補償手段、14 加算手段、15 トルク制限手段、16 電流指令生成手段、17 電流制御手段。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記モータの回転位置および回転速度を検出する位置・速度検出部と、
前記トルク指令生成部で生成された前記第1のトルク指令と、前記位置・速度検出部で検出された前記回転位置に基づいて、前記モータのトルクリプル成分を補償するためのトルクリプル補償信号を生成するトルクリプル補償部と、
前記トルク指令生成部で生成された前記第1のトルク指令と前記トルクリプル補償部で生成された前記トルクリプル補償信号を加算して第2のトルク指令を生成する加算部と、
前記トルク指令生成部で生成された前記第1のトルク指令に基づいて、前記加算部で生成された前記第2のトルク指令の大きさを制限したトルクを第3のトルク指令として生成するトルク制限部と、
位置・速度検出部で検出された前記回転位置、前記回転速度、および前記トルク制限部で生成された前記第3のトルク指令に基づいて、前記モータに流れるモータ電流を制御する電流制御部と
を備え、
前記トルク制限部は、前記第2のトルク指令の符号と前記第1のトルク指令の符号とが同符号の場合には、前記第2のトルク指令を前記第3のトルク指令として設定し、前記第2のトルク指令の符号と前記第1のトルク指令の符号とが同符号でない場合には、前記第3のトルク指令を零に制限して設定する
ことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。 In an electric vehicle using a motor as a drive source, a torque command generation unit that generates a first torque command based on vehicle information including an accelerator opening degree and a vehicle speed of the electric vehicle;
A position / speed detector for detecting the rotational position and rotational speed of the motor;
A torque ripple compensation signal for compensating for a torque ripple component of the motor is generated based on the first torque command generated by the torque command generator and the rotational position detected by the position / speed detector. A torque ripple compensator;
An adder that adds the first torque command generated by the torque command generator and the torque ripple compensation signal generated by the torque ripple compensator to generate a second torque command;
Based on the first torque command generated by the torque command generation unit, a torque limit that generates, as a third torque command, a torque that limits the magnitude of the second torque command generated by the addition unit. And
A current control unit configured to control a motor current flowing in the motor based on the rotation position detected by the position / speed detection unit, the rotation speed, and the third torque command generated by the torque limiting unit; Prepared,
When the sign of the second torque command and the sign of the first torque command are the same sign, the torque limiting unit sets the second torque command as the third torque command, When the sign of the second torque command and the sign of the first torque command are not the same sign, the third torque command is set to be limited to zero. .
前記トルクリプル補償部は、前記位置・速度検出部で検出された前記回転速度が零の状態であり、かつ前記トルク指令生成部で生成された前記第1のトルク指令が零の状態である場合には、前記トルクリプル補償信号を零として出力する
ことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。 In the motor control device of the electric vehicle according to claim 1,
The torque ripple compensator is in a state where the rotational speed detected by the position / velocity detector is zero and the first torque command generated by the torque command generator is zero. Outputs the torque ripple compensation signal as zero. A motor control device for an electric vehicle.
前記電動車両のアクセル開度、車速を含む車両情報に基づいて第1のトルク指令を生成するトルク指令生成ステップと、
前記モータの回転位置および回転速度を検出する位置・速度検出部による検出結果を読み取る位置・速度読み取りステップと、
前記トルク指令生成ステップで生成された前記第1のトルク指令と、前記位置・速度読み取りステップで読み取られた前記回転位置に基づいて、前記モータのトルクリプル成分を補償するためのトルクリプル補償信号を生成するトルクリプル補償ステップと、
前記トルク指令生成ステップで生成された前記第1のトルク指令と前記トルクリプル補償ステップで生成された前記トルクリプル補償信号を加算して第2のトルク指令を生成する加算ステップと、
前記トルク指令生成ステップで生成された前記第1のトルク指令に基づいて、前記加算ステップで生成された前記第2のトルク指令の大きさを制限したトルクを第3のトルク指令として生成するトルク制限ステップと、
位置・速度読み取りステップで読み取られた前記回転位置、前記回転速度、および前記トルク制限ステップで生成された前記第3のトルク指令に基づいて、前記モータに流れるモータ電流を制御する電流制御ステップと
を備え、
前記トルク制限ステップは、前記第2のトルク指令の符号と前記第1のトルク指令の符号とが同符号の場合には、前記第2のトルク指令を前記第3のトルク指令として設定し、前記第2のトルク指令の符号と前記第1のトルク指令の符号とが同符号でない場合には、前記第3のトルク指令を零に制限して設定する
ことを特徴とする電動車両のモータ制御方法。 In an electric vehicle using a motor as a drive source, a motor control method for an electric vehicle applied to a control device for suppressing torque ripple generated in the motor when a load torque of a motor shaft decreases.
A torque command generating step for generating a first torque command based on vehicle information including an accelerator opening and a vehicle speed of the electric vehicle;
A position / speed reading step for reading a detection result by a position / speed detection unit for detecting a rotation position and a rotation speed of the motor;
Based on the first torque command generated in the torque command generation step and the rotational position read in the position / speed reading step, a torque ripple compensation signal for compensating for a torque ripple component of the motor is generated. A torque ripple compensation step;
An addition step of adding the first torque command generated in the torque command generation step and the torque ripple compensation signal generated in the torque ripple compensation step to generate a second torque command;
Torque limitation that generates, as a third torque command, a torque obtained by limiting the magnitude of the second torque command generated in the addition step based on the first torque command generated in the torque command generation step. Steps,
A current control step for controlling a motor current flowing in the motor based on the rotation position read in the position / speed reading step, the rotation speed, and the third torque command generated in the torque limiting step; Prepared,
In the torque limiting step, when the sign of the second torque command and the sign of the first torque command are the same sign, the second torque command is set as the third torque command, When the sign of the second torque command and the sign of the first torque command are not the same sign, the third torque command is set to be limited to zero. .
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