CN109130882B - 货运汽车及搭载于货运汽车的行驶用驱动马达的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及货运汽车及搭载于货运汽车的行驶用驱动马达的控制方法，在加速踏板的踩下量为0％的情况下，当转速为零时，产生转矩Ta。在坡道起步时发生了后退的情况下，转速减少。若转速减少，则转矩增大。因此，最终后退力和推动力相互平衡。结果，后退最终收敛为匀速运动。在像这样决定转矩时，不需要车重的值。

Description

货运汽车及搭载于货运汽车的行驶用驱动马达的控制方法

本申请基于2017年6月28日申请的申请编号2017－126005的日本专利申请主张优先权，通过参照将其公开的全部内容来引入到本申请。

技术领域

本公开涉及马达驱动的货运汽车。

背景技术

汽车的驾驶员在坡道起步时，会从制动踏板踩踏切换到加速踏板。JP2014－166053A公开了为了防止在上述踩踏切换的期间马达驱动的汽车下坡而后退的情况，产生与坡的坡度相应的转矩。

在上坡路上朝向后退的方向作用的后退力除了受坡的坡度影响以外，还受到车重的影响。但是，上述现有技术文献的公开并未提及车重。可认为这是基于车重大致一定这一前提。在将一般的乘用车作为对象的情况下，即使基于该前提，由于车重的变化幅度也不大，所以没有太大问题。

与此相对，在货运汽车的情况下，会受到装载的货运量的影响，车重的变化幅度与乘用车相比非常大。因此，若采用上述的前提，则转矩可能会产生过大或不足。鉴于此，若测定或推断车重，则可以通过参考车重，来利用上述现有技术文献的方法。但是，由于这样的测定、推断很麻烦或需要复杂的运算，所以最好避免。

发明内容

本公开基于上述问题，其要解决的课题在于：以马达驱动的货运汽车作为对象，通过简单的方法容易地进行坡道起步。

本公开的一个方式涉及一种货运汽车，具备：行驶用的驱动马达；和控制装置，在坡道起步时发生了后退的情况下，使上述驱动马达产生转矩，该转矩是与因上述坡道的坡度而作用于上述驱动马达的转矩相反方向的转矩，且是与因上述坡道的坡度而作用的转矩的绝对值相同的绝对值的转矩。根据该方式，由于后退为匀速运动，所以驾驶员能够冷静地进行驾驶操作，坡道起步变得容易。并且，由于像上述那样决定转矩，所以无需车重的值，因此能够简单地实现。

本公开的另一方式涉及一种货运汽车，具备：行驶用的驱动马达；和控制装置，在坡道起步时发生了后退的情况下，控制上述驱动马达，以使由上述驱动马达产生的推动力与因上述坡道的坡度而产生的后退力相互平衡。根据该方式，能够得到与上述方式相同的效果。

本公开的另一方式涉及一种货运汽车，具备：行驶用的驱动马达；和控制装置，在坡道起步时发生了后退的情况下控制上述驱动马达，以使上述后退成为匀速运动。根据该方式，能够得到与上述方式相同的效果。

在上述方式中，在发生了上述后退的情况下，上述驱动马达的转速的绝对值相对于因上述后退引起的速度的绝对值的增大单调增加；上述控制装置可以随着上述转速从零开始减少而使上述驱动马达产生的转矩增大。根据该方式，不使用速度的值就能够使后退成为匀速运动。

在上述方式中，上述控制装置可以在随着上述转速从零开始减少而使上述转矩增大的情况下，使上述转矩的增量与上述转速的变化成比例。根据该方式，与PI控制等相比，控制简单并且难以产生调速不均。

附图说明

图1是表示货运汽车的概要的图。

图2是动力单元的结构框图。

图3是表示转矩和转速的关系的图表。

图4是表示转矩和转速的关系的图表。

图5是表示坡道起步时的车速的时间变化的图表。

具体实施方式

图1表示货运汽车10。货运汽车10牵引挂车19。货运汽车10具备2个动力单元20、传动轴(propeller shaft)25以及操作系统900。动力单元20如后述那样，具有实施利用燃料电池的发电的功能。

操作系统900是驾驶员为了驾驶而操作的设备的统称。操作系统900包括加速踏板910、制动踏板920、方向盘(未图示)等。2个动力单元20分别向操作系统900供给电力。由2个动力单元20产生的转矩经由1根传动轴25传递至4个后轮RW。

图2是动力单元20的结构框图。动力单元20具备燃料电池模块50和电气系统60。燃料电池模块50具备燃料电池组100、氢罐105、燃料电池用转换器110以及辅机140。电气系统60具备二次电池120、二次电池用转换器130、马达用逆变器150、控制装置160、驱动马达220以及解析器(resolver)230。

氢罐105储藏用于向燃料电池组100供给的氢。燃料电池组100与燃料电池用转换器110电连接。燃料电池用转换器110进行将燃料电池组100的输出电压升压到目标电压的升压动作。燃料电池用转换器110经由高压直流布线DCH与马达用逆变器150电连接。

二次电池120是钛酸锂二次电池。二次电池120经由低压直流布线DCL与二次电池用转换器130电连接。二次电池120具有串联层叠多个电池而成的结构。

二次电池用转换器130经由高压直流布线DCH与燃料电池用转换器110和马达用逆变器150电连接。二次电池用转换器130对马达用逆变器150的输入电压亦即高压直流布线DCH中的电压进行调整，控制二次电池120的充放电。

二次电池用转换器130在来自燃料电池用转换器110的输出电力相对于目标输出电力不足的情况下，使二次电池120放电。

二次电池用转换器130在驱动马达220中产生再生电力的情况下，将该再生电力从交流转换为直流并输出至低压直流布线DCL侧。

二次电池用转换器130能够对燃料电池组100的输出电力进行转换并输出至低压直流布线DCL侧。利用这一点，控制装置160能够在可从燃料电池用转换器110输出的电力超过目标输出电力的情况下，实施使二次电池120的SOC上升的控制。

辅机140是燃料电池组100的运转所使用的辅机的统称。辅机140包括空气压缩机、氢循环泵、水泵等。辅机140与低压直流布线DCL或者高压直流布线DCH电连接。

马达用逆变器150将经由高压直流布线DCH以直流供给的电力转换为三相交流电力。马达用逆变器150与驱动马达220电连接，将三相交流电力供给至驱动马达220。马达用逆变器150将在驱动马达220中产生的再生电力转换为直流电力并输出至高压直流布线DCH。

解析器230检测驱动马达220所包含的转子的旋转角，并将检测结果输入至控制装置160。

控制装置160由多个ECU构成。控制装置160包括上述的内容，控制动力单元20的各部的动作。

图3是表示按加速踏板910的每个踩下量规定的转矩和转速的关系的图表。以下，若仅说踩下量，则意味着加速踏板910的踩下量。图3示有踩下量为0％、10％、20％的情况。实际上，0％～100％的关系以比10％间隔精细的间隔来规定。

在本实施方式中，若仅说转矩，则意味着由驱动马达220产生的转矩。在本实施方式中，若仅说转速，则意味着驱动马达220的转速。控制装置160将该关系存储为映射。控制装置160基于该关系，经由马达用逆变器150来控制驱动马达220。

图3摘取表示转速为0rpm附近。实际上，对于更大的转速，也规定有转矩和转速的关系。如图3所示，在转速为负值的情况下，也规定有转速和转矩的关系。转速为负值的情况下的关系不适用于在驻车时等进行的倒车(back)行驶，而适用于在坡道起步时后退的状况等。即使转速为负值，若转矩的值为正，则转矩也产生朝向使货运汽车10前进的方向的推动力。

以下，对坡道起步进行说明。具体而言，对从在上坡路上驾驶员踩下制动踏板920而停车的状态起驾驶员停止踩下制动踏板920，之后，通过踩下加速踏板910而起步时的货运汽车10的动作进行说明。

若轮胎未产生空转，则转速和车速成比例关系，若转速为零，则车速也为零。并且，若轮胎未发生空转，则转矩和推动车身的力成比例关系。在以下的说明中，以轮胎未产生空转为前提。

图4是对踩下量为0％的情况示出转矩和转速的关系的图表。在转速为零的情况下，产生的转矩的值为转矩Ta。若转速从零开始减少，则转矩在达到转矩Tmax之前以ΔT/ΔR的比例线性增大。换句话说，转速和转矩成比例关系。其中，ΔR被处理为正值。ΔR增大是指ΔR的绝对值增大。另外，在表现为转速从零开始减少的情况下，意味着转速为负值，转速的绝对值增大。

图5是表示坡道起步时的车速的时间变化的图。图5示出车重M1的情况和车重M2的情况。车重M1是挂车19未装载货物的情况下的车重。车重M2是挂车19满载货物的车重，是车重M1的数倍。从时刻A到时刻C1和从时刻A到时刻C2是加速踏板910和制动踏板920都未被踩下的时间(以下，称为踩踏切换时间)。

图4所示的点A对应于图5中的时刻A。对于点B1、B2也相同。如图4所示，在踩下量为0％的情况下，将在时刻A产生的转矩称为转矩Ta，将在时刻B1产生的转矩称为转矩Tb1，将在时刻B2产生的转矩称为转矩Tb2。

点A的时刻是驾驶员停止踩下制动踏板920的时刻。在点A的时刻，如图5所示，车速为零。在点A的时刻，由于踩下量为0％，所以如图4所示，产生与转速为零建立有对应关系的转矩。

在车重M1的情况下，对于在上坡路上朝向后退的方向作用的后退力F1而言，若简化，则通过F1＝M1·g·sinθ1来计算。g是重力加速度。θ1是与车重M1的情况下的坡道的坡度相当的角度。在车重M2的情况下也相同，通过F2＝M2·g·sinθ2来计算。

若假设通过转矩Ta产生的推动力超过后退力F1、F2，则货运汽车10向前方前进。但是，在图5所示的例子中，由于通过转矩Ta产生的推动力低于后退力F1、F2，所以产生朝向后退方向的加速度。

若产生朝向后退方向的加速度，则驱动马达220的转速变为负值。若朝向后退的速度不断增加，则转速的绝对值缓缓地增大。因此，如图4所示，转矩缓缓地增大。

若转矩缓缓地增大，则如图5所示，朝向后退方向的加速度缓缓地变小。而且，在车重M1的情况下，在时刻B1产生的转矩Tb1引起的推动力与后退力F1相互平衡。若推动力和后退力相互平衡，则加速度为零。其结果，后退成为匀速运动。具体而言，如图5所示，后退的速度以速度V1恒定。

车重M2的情况也相同，在时刻B2产生的转矩Tb2引起的推动力与后退力F2相互平衡。其结果，后退的速度以速度V2恒定。

在上述的匀速运动时，驱动马达220产生的转矩的绝对值与由后退力产生的转矩的绝对值相同。

在车重M1的情况下，在时刻C1踩下加速踏板910，产生比踩下量为0％的情况大的转矩。因此，如图5所示，产生朝向前方的加速度，之后，车速变为正值。对于车重M2的情况也相同，在时刻C2踩下加速踏板910，产生朝向前方的加速度。之后，车速变为正值。

若对用于实现上述的控制的信号的流程进行整理，则如下所示。通过解析器230测定旋转角。测定出的旋转角被输入至控制装置160。控制装置160根据被输入的旋转角来计算转速。通过参照映射，控制装置160根据计算出的旋转角来决定转矩。控制装置160将用于实现决定出的转矩的指令发送至马达用逆变器150。马达用逆变器150根据指令，使电流流过驱动马达220。

根据以上说明的实施方式，至少能够得到以下的效果。

由于在踩踏切换时间中，朝向后退方向的加速度缓缓地减小，并最终收敛为匀速运动，所以驾驶员在坡道起步时，能够冷静地从制动踏板920踩踏切换到加速踏板910。

踩踏切换时间中的转矩的决定既不需要车重的值，也不需要坡度的值，也不需要车速的值。因此，安装能够变得简单。能得到该效果的主要原因在于：不是防止后退本身而是允许后退；以及利用了与内燃机不同，对于驱动马达220而言即使转速为负值也能够产生正值的转矩。

在踩踏切换时间中，抑制了转矩发生调速不均的情况。这是因为转速从零开始减少时的转矩的增量为ΔT/ΔR。换句话说，ΔT/ΔR的值被决定为在踩踏切换时间中转矩几乎不会发生调速不均。即，若ΔT/ΔR过大，则在踩踏切换时间中，容易产生转矩发生调速不均而未顺利地收敛为匀速运动的状况。另一方面，若ΔT/ΔR过小，则到收敛为匀速运动为止耗费时间，后退的速度过度增大。在本实施方式中，取两者的平衡来规定ΔT/ΔR的值。

除了上述以外，之所以能抑制转矩发生调速不均还因为使用了简单的比例控制。若使用PI控制、PID控制等，则由于控制参数容易发生调速不均。

本公开并不限于本说明书的实施方式、实施例，能够在不脱离其主旨的范围内以各种结构来实现。例如，为了解决上述课题的一部分或全部、或者为了实现上述效果的一部分或全部，与发明内容一栏所记载的各方式中的技术特征对应的实施方式、实施例中的技术特征能够适当地交换、组合。若该技术特征在本说明书中不是作为必需的特征来说明的，则能够适当地删除。例如，可例示以下的结构。

货运汽车也可以不是牵引挂车的类型。例如，可以是全挂车，也可以是自卸车。

ΔT/ΔR的值也可以增大到转矩可能产生调速不均的程度。在该情况下，能够减小后退的速度。

也可以测定后退速度，并反馈控制驱动马达以使测定值的变化为零。

也可以测定后退的加速度，并反馈控制驱动马达以使测定值的变化为零。

货运汽车也可以不是燃料电池汽车。例如，可以是从商用电源向二次电池充电的电动汽车，也可以将利用内燃机的动力发出的电力提供给驱动马达。

货运汽车也可以是互联汽车(connected car)。互联汽车是搭载通信器，能够通过与云的通信来接受服务的汽车。

用于实现基于匀速运动的后退的控制也可以不是映射控制。例如，也可以是PI控制。通过使用PI控制，能够使ΔT/ΔR即转矩增量梯度变化。具体而言，也可以以如下那样进行。在追加了若后退开始时的加速度超过基准值则使比例控制(P控制)增大的修正项的情况下，该修正项为积分修正(I控制)。积分修正项可以在1次坡道起步中保持为一定值。积分修正项也可以在1次短途中的行驶时逐渐减小。若坡道的坡度为基准值内，则积分修正项也可以为零。若坡度大于基准值，则积分修正项也可以在反复起步时保持。积分修正项也可以在行驶时间长的情况下、或者短途结束的情况下返回到初始值。这样，可抑制调速不均。

Claims (8)

1.一种货运汽车，其中，具备：

行驶用的驱动马达；和

控制装置，在坡道起步时发生了后退的情况下，以在从制动踏板向加速踏板的踩踏切换时间中不发生转矩调速不均、上述后退成为匀速运动的方式使上述驱动马达产生转矩，该转矩是与因坡道的坡度而作用于上述驱动马达的转矩相反方向的转矩，且是与因上述坡道的坡度而作用的转矩的绝对值相同的绝对值的转矩，

踩踏切换时间中的转矩的决定既不需要车重的值，也不需要坡度的值，也不需要车速的值，

转速从零开始减少时的转矩的增量为ΔT/ΔR，ΔT/ΔR的值被决定为在踩踏切换时间中转矩几乎不会发生调速不均。

2.一种货运汽车，其中，具备：

行驶用的驱动马达；和

控制装置，在坡道起步时发生了后退的情况下控制上述驱动马达，以使在从制动踏板向加速踏板的踩踏切换时间中不发生转矩调速不均、由上述驱动马达产生的推动力与因坡道的坡度而产生的后退力相互平衡、上述后退成为匀速运动，

踩踏切换时间中的转矩的决定既不需要车重的值，也不需要坡度的值，也不需要车速的值，

转速从零开始减少时的转矩的增量为ΔT/ΔR，ΔT/ΔR的值被决定为在踩踏切换时间中转矩几乎不会发生调速不均。

3.一种货运汽车，其中，具备：

行驶用的驱动马达；和

控制装置，在坡道起步时发生了后退的情况下控制上述驱动马达，以使在从制动踏板向加速踏板的踩踏切换时间中不发生转矩调速不均、上述后退成为匀速运动，

踩踏切换时间中的转矩的决定既不需要车重的值，也不需要坡度的值，也不需要车速的值，

转速从零开始减少时的转矩的增量为ΔT/ΔR，ΔT/ΔR的值被决定为在踩踏切换时间中转矩几乎不会发生调速不均。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的货运汽车，其中，

在发生了上述后退的情况下，上述驱动马达的转速的绝对值相对于因上述后退引起的速度的绝对值的增大单调增加，

上述控制装置随着上述转速从零开始减少而使上述驱动马达产生的转矩增大。

5.根据权利要求4所述的货运汽车，其中，

上述控制装置在随着上述转速从零开始减少而使上述转矩增大的情况下，使上述转矩的增量与上述转速的变化成比例。

6.一种控制方法，是搭载于货运汽车的行驶用的驱动马达的控制方法，其中，

检测坡道起步时的后退的发生，

以在从制动踏板向加速踏板的踩踏切换时间中不发生转矩调速不均、上述后退成为匀速运动的方式使上述驱动马达产生转矩，该转矩是与因坡道的坡度而作用于上述驱动马达的转矩相反方向的转矩，且是与因上述坡道的坡度而作用的转矩的绝对值相同的绝对值的转矩，

踩踏切换时间中的转矩的决定既不需要车重的值，也不需要坡度的值，也不需要车速的值，

转速从零开始减少时的转矩的增量为ΔT/ΔR，ΔT/ΔR的值被决定为在踩踏切换时间中转矩几乎不会发生调速不均。

7.一种控制方法，是搭载于货运汽车的行驶用的驱动马达的控制方法，其中，

检测坡道起步时的后退的发生，

控制上述驱动马达，以使在从制动踏板向加速踏板的踩踏切换时间中不发生转矩调速不均、由上述驱动马达产生的推动力与因坡道的坡度而产生的后退力相互平衡、上述后退成为匀速运动，

踩踏切换时间中的转矩的决定既不需要车重的值，也不需要坡度的值，也不需要车速的值，

转速从零开始减少时的转矩的增量为ΔT/ΔR，ΔT/ΔR的值被决定为在踩踏切换时间中转矩几乎不会发生调速不均。

8.一种控制方法，是搭载于货运汽车的行驶用的驱动马达的控制方法，其中，

检测坡道起步时的后退的发生，

控制上述驱动马达，以使在从制动踏板向加速踏板的踩踏切换时间中不发生转矩调速不均、上述后退成为匀速运动，

踩踏切换时间中的转矩的决定既不需要车重的值，也不需要坡度的值，也不需要车速的值，

转速从零开始减少时的转矩的增量为ΔT/ΔR，ΔT/ΔR的值被决定为在踩踏切换时间中转矩几乎不会发生调速不均。

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