CN102689604B - 电动车辆的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够提高振动抑制效果的电动车辆的控制装置。本发明的电动车辆具有：电动机(100)，其以经由车轴(106)对左右后轮(RL、RR)赋予转矩的方式连接；变换器(103)，其对电动机(100)供给电流；车辆控制器(111)，其以对左右后轮(RL、RR)赋予预先设定的、对应于加速操作量的转矩指令基准值的方式控制变换器(103)，在该电动车辆的控制装置中，具有计算车速的旋转传感器(101)，车辆控制器(111)在算出的车速处于规定的速度区域时，在使转矩指令基准值增加或减少之后，使其回归到转矩指令基准值。
Description
技术领域
本发明涉及电动车辆的控制装置。
背景技术
在专利文献1中，公开有如下的技术方案，即，推测电动机的干扰转矩，通过反馈给电动机的转矩指令来抑制车辆的振动。
专利文献1：(日本)专利第3995835号公报
但是，在上述现有技术中，为了消除干扰转矩而要求较高的转矩控制性能，故而在转矩控制性能降低的情况下，不能够得到足够的振动抑制效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高振动抑制效果的电动车辆的控制装置。
本发明的电动车辆的控制装置在车速为规定的速度区域时，在使基准转矩增加或减少之后使其回归到基准转矩。
因此，在本发明的电动车辆的控制装置中，能够提高振动抑制效果。
附图说明
图1是适用了实施例1的电动车辆的控制装置的车辆的系统构成图；
图2是计算电动机转矩指令的控制框图；
图3是转矩指令基准值的计算映像；
图4是表示极低速振动抑制转矩计算部202的修正转矩计算处理的流程的流程图；
图5是对应于制动器工作时的车速的修正转矩的计算映像；
图6是对应于制动器不工作时的车速的修正转矩的计算映像；
图7是表示驾驶员踏下制动踏板时的极低速振动抑制作用的时序图；
图8是表示在停车中驾驶员的脚从制动踏板离开并通过模拟滞缓转矩起步时的极低速振动抑制作用的时序图；
图9是表示在驾驶员维持一定的加速踏板操作量的状态下进入到较缓的上坡时的极低速振动抑制作用的时序图；
图10是表示在驾驶员维持一定的加速踏板操作量的状态下进入到较陡的上坡时的极低速振动抑制作用的时序图。
附图标记说明
RL、RR：左右后轮(车轮)
100：电动机
101：旋转传感器(车速计算部)
103：变换器
106：车轴
111：车辆控制器(控制单元)
111a：制动进程传感器(制动操作状态检测部)
111b：加速进程传感器(加速操作状态检测部)
202：极低速振动抑制转矩计算部(基准转矩修正部)
具体实施方式
以下，基于附图所示的实施例对本发明的电动车辆的控制装置的优选实施方式进行说明。
〔实施例1〕
首先，对构成进行说明。
图1是适用了实施例1的电动车辆的控制装置的电动车的系统构成图。
〔系统构成〕
实施例1的电动车具有产生正负转矩的电动电机(以下，称为电动机)100。在电动机100，作为旋转传感器(车速计算部)101而连接有旋转变压器(レゾルバ)，电动机控制器102参照旋转传感器101的信息而向变换器103输出驱动信号。变换器103向电动机100供给对应于驱动信号的电流，对电动机转矩进行控制。
电动机100的输出轴100a与减速器104连接，经由差速齿轮105向车轴106传递转矩。从高电压蓄电池107供给用于驱动电动机100的电力。高电压蓄电池107通过电池控制器108监视充电状态及发热程度。在高电压蓄电池107连接有DC-DC变矩器109，由DC-DC变矩器109使电压降压而能够对低电压蓄电池110充电。
车辆控制器(控制单元)111通过制动进程传感器(制动操作状态检测部)111a以及加速进程传感器(加速操作状态检测部)111b监视未图示的制动踏板以及加速踏板的进程(操作量)，根据进程而将正或负的转矩指令经由车内通信线路112向制动控制装置113传递。制动控制装置113根据来自设于各车辆FL、FR、RL、RR的各车轮速度传感器114a、114b、114c、114d的各车轮速度信息以及电动机控制器102输出的电动机转矩信息，进行牵引力控制(TCS控制)以及刹车防抱死控制(ABS控制)等转矩控制。
制动控制装置113在对摩擦制动转矩进行控制的情况下，根据驾驶员的踏板踏力而使制动控制装置113内的泵动作，通过油压配管115将制动液供给设于各车轮FL、FR、RL、RR的各制动钳116a、116b、116c、116d并产生制动转矩。另一方面，在对电动机转矩进行控制的情况下，通过车内通信线路112对电动机控制器102赋予转矩指令。
在实施例1的电动车轮中，在极低速行驶时且电动机100的驱动转矩小的低速、低转矩区域的情况下，在电动机100至后轮RL、RR的动力消耗部(驱动系统)中产生共振现象而振动，对此，为了缩短向该共振现象产生的速度区域即共振区域的滞留时间，或者避免进入共振区域，而通过以下方法计算驱动电动机100的电动机转矩指令。在此，动力消耗部的共振区域根据车辆的诸因素而不同，但在实施例1中，以2～3km/h为共振区域进行说明。
〔计算电动机转矩指令〕
图2是计算电动机转矩指令的控制框图。
低通滤波器200从电动机转速中将车速的响应频率以上的成分除去。
转矩指令基准值计算部201基于加速踏板操作量和通过低通滤波器200后的电动机转速(以下，称为通过低通滤波器后的电动机转速)，计算转矩指令基准值(基准转矩)。图3是转矩指令基准值的计算映像，表示加速踏板操作量为零的情况。如图3所示，在车速为规定速度Vth1(例如5km/h)以下的停车以及低速区域，为了模拟自动变速车的滞缓转矩，车速越低，使前进转矩(正转矩)越大，在车速为规定速度Vth1以上时，为了模拟发动机制动转矩而赋予后退转矩(负转矩)。另外，在加速踏板操作量不为零的情况下，参照根据其操作量设定的转矩映像来决定转矩指令基准值。加速操作时的转矩映像具有如下特性，即，操作量越大，前进转矩越大(后退时的特性为，操作量越大，后退转矩越大)。
极低速振动抑制转矩计算部(基准转矩修正部)202基于加速踏板操作量、制动踏板操作量、通过低通滤波器后的电动机转速以及档位来计算修正转矩。修正转矩的计算方法在后文中进行说明。在此，实施例1的电动车的档位设定为前进(D)、后退(R)、空档(N)以及停车(P)。
转矩限制部203限制由修正转矩修正后的转矩指令基准值(转矩指令)，以成为不超过由蓄电池控制器108算出的电力限制值的范围的电动机输出。
转矩变化量控制部204为了保护动力消耗部的齿轮不受到电动机转矩急剧变化的破坏，另外，为了不对驾驶员带来伴随于转矩变动的不协调的感觉，进行限制转矩指令急剧变化的处理。
限振控制部205基于电动机转速计算用于抑制伴随电动机100旋转的转矩波动等振动的限振转矩指令值。限振转矩指令值加上转矩变化量限制后的转矩指令，成为最终的电动机转矩指令。电动机转矩指令经由车内通信线路12而向电动机控制器102发送。
〔修正转矩计算处理〕
图4是表示极低速振动抑制转矩计算部202的修正转矩计算处理的流程的流程图，以下，对各步骤进行说明。该处理在车辆的点火至熄火期间，以规定的计算周期反复进行。
在步骤S1中，判定档位是否在N或P，在“是”的情况下，进入步骤S2，在“否”的情况下，进入步骤S3。
在步骤S2中，使修正转矩为零并进入“返回”。
在步骤S3中，基于由制动进程传感器111a检测到的制动踏板操作量，判定驾驶员是否踏下制动踏板(制动器工作或不工作)，在“是”的情况下，进入步骤S4，在“否”的情况下，进入步骤S5。
在步骤S4中，根据图5所示的映像设定制动器工作时的修正转矩。图5是对应于制动器工作时的车速的修正转矩的计算映像，在车速为规定速度Vth2(例如，4km/h)以下的情况下，车速越低，修正转矩越向后退侧增大。在此，规定速度Vth2设定为比共振区域的上限值(例如3km/h)大的车速。
在步骤S5中，根据图6所示的映像设定制动器不工作时的修正转矩。图6是对应于制动器不工作时的车速的修正转矩的计算映像，在车速为规定速度Vth3(例如，7km/h)以下的情况下，在车速处于零至规定速度Vth4的范围的情况下，车速越高，修正转矩越向前进侧增大。在车速处于规定速度Vth4(例如4km/h)至规定速度Vth3的范围的情况下，车速越低，修正转矩越向前进侧增大。在此，规定速度Vth4设定为比共振区域的上限值(例如3km/h)大的车速。
在步骤S6中，判定档位是否为R，“是”的情况下，进入步骤S7，“否”的情况下，进入“返回”。
在步骤S7中，将步骤S4中设定的修正转矩的符号在前轮侧和后轮侧颠倒后的转矩作为修正转矩并进入“返回”。在档位为R的情况下，由于驾驶员意图下的行进方向是反向的，故而需要也使修正转矩反转。
接着，对作用进行说明。
〔极低速振动抑制作用〕
在专利文献1中公开有如下的技术，即，将实际电动机转矩与由模型求出的推测转矩的差设定为推测干扰转矩，将推测干扰转矩乘以增益后的控制转矩反馈给电动机的转矩指令，由此，抑制动力消耗部的振动。在该现有技术中，为了得到充分的振动抑制效果，需要根据通过反馈修正后的转矩指令控制电动机转矩，要求高的转矩控制性能。
在此，转矩控制性能依赖于驱动电动机的变换器的控制性，但变换器在极低速行驶时且电动机的驱动转矩小的低速、低转矩区域，转矩控制性能降低，不能得到足够的振动抑制效果。这是由于，用于振动抑制的控制转矩相对于电动机的驱动转矩(例如数百A)是微小的(例如，数A左右)，故而在变换器的控制性下降的情况下，微小的转矩控制变得困难。
因此，在上述现有技术中，在车速处于低速、低转矩区域时，具有不能够充分地抑制伴随电动机至车轮的动力消耗部的共振现象，振动程度变大的问题。
对此，在实施例1中，在驾驶员踏下制动踏板的情况下，在车速为规定的速度区域0～Vth2时，求出通过修正转矩使转矩指令基准值减少后的电动机转矩指令，驱动电动机100。此时，由于车速越低，修正转矩越向后退侧增大，故而车速的减少斜率即车辆的减速度与以转矩指令基准值作为电动机转矩指令的情况相比，是变大的。
即，在驾驶员具有使车辆停止的意图时，通过使车辆以比对应于驾驶员的制动操作量的车辆减速度大的减速度停止，能够缩短停车时车速通过动力消耗部的共振区域(2～3km/h)的时间，能够降低振动程度。此时，虽然车辆的减速度相对于驾驶员的要求减速度是变大的，但是由于是驾驶员希望车辆停止，故而不会产生不协调的感觉。
另外，在实施例1中，在驾驶员未踏下制动踏板及加速踏板的情况下，在车速为规定的速度区域0～Vth3时，求出通过修正转矩使转矩指令基准值增加后的电动机转矩指令，驱动电动机100。此时，由于直到车速达到规定速度Vth4为止，车速越大，修正转矩越向驱动侧增大，故而车速的上升斜率即车辆的加速度与以转矩指令基准值作为电动机转矩指令的情况相比，是变大的。
即，在驾驶员使用滞缓转矩使车辆起步时，通过产生比滞缓转矩换算大的转矩而使车辆加速，能够缩短起步时车速通过动力消耗部的共振区域(2～3km/h)的时间，能够降低振动程度。此时，虽然车辆的加速度比与驾驶员预计的滞缓转矩相当的加速度大，但由于是驾驶员希望车辆起步，故而不会产生不协调的感觉。
起步时的修正转矩在车速为规定速度Vth4时为峰值，之后，根据车速的上升而逐渐减小，在规定速度Vth3时变为零，故而电动机转矩指令收敛在转矩指令基准值。由此，能够避免修正转矩为零时转矩急剧的变动。
如以上说明，在实施例1中，通过缩短车速滞留在动力消耗部的共振区域的时间，实现振动程度的降低，故而在变换器103的控制性下降的低速、低转矩区域，不论转矩控制性能如何，都能够得到足够的振动抑制效果。另外，用于修正转矩指令基准值的修正转矩由从电动机转速求出的车速，参照映像而能够简单地求出，故而与使用动力消耗部的相反模型推测干扰转矩并反馈给转矩指令的现有技术相比，能够实现系统的简单化，并且能够大幅度降低成本。
以下，例举具体的行驶情况对实施例1的极低速振动抑制作用进行说明。
图7是表示驾驶员踏下制动踏板时的极低速振动抑制作用的时序图。
在时刻t1，由于驾驶员开始踏下制动踏板，故而车辆开始减速。在图4的流程图中，反复进行步骤S1→步骤S3→步骤S4→步骤S6的流程。此时，由于车速比规定速度Vth2高，故而在步骤S4中，由图5的映像算出的修正转矩为零。
在时刻t2，由于车速降低到规定速度Vth1，故而转矩指令基准值从模拟发动机制动的后退侧的转矩向模拟滞缓转矩的前进侧的转矩切换。
在时刻t3，由于车速降低到规定速度Vth2，故而修正转矩随着车速的降低而逐渐向后退侧增大。因此，电动机转矩指令成为随着车速的降低而比转矩指令基准值小的值。
在时刻t4，车辆停止。
如上述说明，在驾驶员踏下制动踏板而使车辆停止的情况下，通过修正转矩设定比转矩指令基准值小(在后退侧大)的电动机转矩指令，故而能够快速地通过共振区域而使车辆停止。即，能够缩短产生共振现象的时间，因此能降低振动程度。
图8是表示在停车中驾驶员的脚离开制动踏板并通过模拟滞缓转矩而起步时的极低速振动抑制作用的时序图。
在时刻t1，由于驾驶员的脚离开制动踏板，使制动踏板操作量成为零，故而通过模拟滞缓转矩的转矩指令基准值而使车辆起步。在图4的流程图中，反复进行步骤S1→步骤S3→步骤S5→步骤S6的流程。此时，由于车速为规定速度Vth4以下，故而在步骤S6中，由图6的映像算出的修正转矩随着车速的增加而逐渐增大。因此，电动机转矩指令成为随着车速的增加而比转矩指令基准值大的值。
在时刻t2，由于车速上升到规定速度Vth4，故而修正转矩随着车速的增加而逐渐减小，电动机转矩指令随着车速的增加而逐渐接近转矩指令基准值。
在时刻t3，由于车速达到规定速度Vth3，故而修正转矩为零，电动机转矩指令与转矩指令基准值一致。
如上所述，在使车辆滞缓起步的情况下，通过修正转矩设定比转矩指令基准值大的电动机转矩指令，故而能够快速地通过共振区域。即，能够缩短产生共振现象的时间，因此能降低振动程度。
图9是表示在驾驶员维持一定的加速踏板操作量的状态下进入到较缓的上坡时的极低速振动抑制作用的时序图。
在时刻t1，由于车辆进入上坡，故而车速逐渐下降。在图4的流程图中，反复进行步骤S1→步骤S3→步骤S5→步骤S6的流程。此时，由于车速比规定速度Vth3高，故而在步骤S5中，由图6的映像算出的修正转矩为零。
在时刻t2，由于车速下降到规定速度Vth3，故而修正转矩随着车速的降低而逐渐增加。因此，电动机转矩指令成为随着车速的降低而比转矩指令基准值大的值。
在时刻t3，车速固定。
如上所述，在驾驶员维持一定的加速操作量进行行驶的情况下，通过修正转矩设定比转矩指令基准值大的电动机转矩指令。此时，在对应于电动机转矩指令的车辆的驱动力比上坡时的驱动负荷大的情况下，由于在比共振区域高的车速下，车辆的驱动力和负荷平衡，故而能够避免车速降低到共振区域。
图10是表示在驾驶员维持一定的加速踏板操作量的状态下进入到较陡的上坡时的极低速振动抑制作用的时序图。
在时刻t1，由于车辆进入上坡，故而车速逐渐下降。在图4的流程图中，反复进行步骤S1→步骤S3→步骤S5→步骤S6的流程。此时，由于车速比规定速度Vth3高，故而在步骤S5中，由图6的映像算出的修正转矩为零。
在时刻t2，由于车速下降到规定速度Vth3，故而修正转矩随着车速的降低而逐渐增加。因此，电动机转矩指令成为随着车速的降低而比转矩指令基准值大的值。
在时刻t3，由于车速降低到规定速度Vth4，修正转矩随着车速的降低而逐渐减小。因此，电动机转矩指令随着车速的降低而逐渐接近转矩指令基准值。
在时刻t4，车辆停止。
如以上所述，在对应于电动机转矩指令的车辆的驱动力比上坡时的驱动负荷小的情况下，能够快速地通过共振区域并使车辆停止。即，能够缩短产生共振现象的时间，故而能够降低振动程度。
接着，对效果进行说明。
实施例1的电动车的控制装置中，可得到以下例举的效果。
(1)电动车辆具有：电动机100，其以经由车轴106对左右后轮RL、RR赋予转矩的方式连接；变换器103，其对电动机100供给电流；车辆控制器111，其以对左右后轮RL、RR赋予预先设定的、对应于加速操作量的转矩指令基准值的方式控制变换器103，在该电动车辆的控制装置中，具有计算车速的旋转传感器101，车辆控制器111具有极低速振动抑制转矩计算部202，其在算出的车速处于规定的速度区域时，在使转矩指令基准值增加或减少之后，使其回归到转矩指令基准值。
由此，能够缩短车速滞留在规定的速度区域的时间，故而能够降低在规定的速度区域产生的车辆的振动程度，能够提高振动抑制效果。
(2)车辆控制器111具有：检测驾驶员的制动操作状态的制动进程传感器111a、检测驾驶员的加速操作状态的加速进程传感器111b，极低速振动抑制转矩计算部202在制动进程传感器111a、加速进程传感器111b未检测到操作状态的情况下，使转矩指令基准值增加，并且在制动进程传感器111a检测到制动操作状态的情况下，使转矩指令基准值减少。
由此，在驾驶员未操作制动踏板以及加速踏板的情况下，能够使车辆快速地加速而避免车速滞留在规定的速度区域。另一方面，在驾驶员操作制动踏板的情况下，能够使车辆快速停止而缩短车速滞留在规定的速度区域的时间。
(3)由于将规定的速度区域设定为在电动机100至左右后轮RL、RR的动力消耗部产生共振现象的速度区域，故而能够降低或者避免在低速、低转矩区域中的动力消耗部的共振现象引起的振动程度。
〔其他实施例〕
以上，基于实施例对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明的具体构成不限于实施例所示的构成，在不脱离本发明要旨的范围内可进行设计变更等。
在实施例中表示了根据车速确定修正转矩的例子，但也可以例如在车速处于共振区域的情况下，随着时间的经过而增减修正转矩。由此，能够抑制车速滞留在共振区域的情况。
在实施例中，表示了作为检测驾驶员的制动操作状态以及加速操作状态的制动操作状态检测部及加速操作状态检测部，设有制动进程传感器及加速进程传感器的例子，但也可以设置检测制动操作力或制动液压及加速操作力的传感器。此时，在图4的步骤S3中，判定制动操作力的程度(强弱)，在制动操作力强的情况下，判定为制动器工作，在制动操作力弱的情况下，判定为制动器不工作。
通过修正转矩对转矩指令基准值进行修正的车速范围只要至少包含动力消耗部的共振区域即可。
本发明也可适用于混合动力车，此时能够得到与实施例1同样的效果。
在实施例中，表示了将规定的速度区域设定为在动力消耗部产生共振减少的速度区域的例子，但也可以设定为由于其他原因而在动力消耗部或车辆产生振动的速度区域。
Claims (6)
1.一种电动车辆的控制装置，所述电动车辆具有：电动机，其以经由车轴对车轮赋予转矩的方式连接；变换器，其对所述电动机供给电流；控制单元，其以对所述车轮赋予预先设定的、对应于加速操作量的基准转矩的方式控制所述变换器，其特征在于，
所述控制装置具有车速计算部，该车速计算部对具有所述车轮的车辆的速度进行计算，
制动操作状态检测部，该制动操作状态检测部检测驾驶员的制动操作状态，
所述控制单元具有基准转矩修正部，该基准转矩修正部在所述算出的车速处于规定的速度区域时，在使所述基准转矩增加或减少之后，使其回归到所述基准转矩，
所述基准转矩修正部在所述制动操作状态检测部未检测到操作状态的情况下，使所述基准转矩增加，在所述制动操作状态检测部检测到制动操作状态的情况下，使所述基准转矩减少，所述算出的车速越低，所述基准转矩修正部越增大所述基准转矩的减少量。
2.如权利要求1所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
所述控制装置具有加速操作状态检测部，该加速操作状态检测部检测驾驶员的加速操作状态，
所述基准转矩修正部在所述加速操作状态检测部检测到操作状态的情况下，使所述基准转矩增加。
3.如权利要求1所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
所述控制装置具有：制动操作状态检测部，其检测驾驶员的制动操作状态；加速操作状态检测部，其检测驾驶员的加速操作状态，
所述基准转矩修正部在所述制动操作状态检测部和所述加速操作状态检测部未检测到操作状态的情况下，使所述基准转矩增加。
4.如权利要求1所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
在所述算出的车速为第一规定速度以下且比所述第一规定速度小的第二规定速度以下的范围内，所述算出的车速越高，所述基准转矩修正部越增大所述基准转矩的增加量。
5.如权利要求4所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
在所述算出的车速为第一规定速度以下且比所述第一规定速度小的第二规定速度以上的范围内，所述算出的车速越低，所述基准转矩修正部越增大所述基准转矩的增加量。
6.如权利要求1所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
所述规定的速度区域为在从所述电动机至所述车轮的动力消耗部产生共振现象的速度区域。
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