CN110191818B - 电动车辆的控制方法以及电动车辆的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种电动车辆的控制方法,该电动车辆具有对车辆施加与加速器操作量相应的制动力或者驱动力的电机,在加速器操作量小于规定值时对制动力进行控制,在加速器操作量大于或等于规定值时对驱动力进行控制,其中,对将与加速器操作量相应的制动驱动扭矩输出至所述电机的扭矩目标值进行计算,对作为与路面坡度对应的阻力而作用于电机的外部干扰扭矩进行推定,执行从扭矩目标值将外部干扰扭矩去除的校正,根据校正后的扭矩目标值对电机进行控制。而且,在下坡路时加速器操作量小于规定值、且车速大于规定车速的情况下,减小该校正的校正量。

Description

电动车辆的控制方法以及电动车辆的控制装置
技术领域
本发明涉及电动车辆的控制方法以及电动车辆的控制装置。
背景技术
当前,已知如下技术,即,在车辆的加减速度控制系统中,在加速器操作量小于规定值时,根据加速器操作量对减速度进行控制,在加速器操作量大于或等于规定值时,根据加速器操作量对加速度进行控制(参照JP2000-205015)。根据该加减速度控制系统,能够根据与加速器操作量相应的路面坡度的大小,以将路面坡度的影响抵消的方式设定目标加减速度,因此如果是将目标加减速度设定为0的加速器操作量,则即使是在坡路也能够保持恒定的车速而无需对加速器操作量的调整。
发明内容
这里,在专利文献1所公开的技术中,为了抑制与车辆行驶的路面坡度的变化相应地产生的加减速度以及速度的变化,根据路面坡度的大小而执行将路面坡度的影响抵消的目标加减速度的校正。因此,根据驾驶员的经验可以认为,在下降坡度下,车辆所产生的减速度与平坦路相比更小,与此相对,为了将下降坡度的影响抵消对目标加减速度进行校正而与平坦路同样地产生减速度,因此有时驾驶员会产生不和谐感。
本发明的目的在于提供通过减小下降坡度(下坡路)的坡度校正量而抑制驾驶员所产生的不和谐感的技术。
本发明所涉及的电动车辆的控制方法是如下电动车辆的控制方法,该电动车辆具有对车辆施加与加速器操作量相应的制动力或者驱动力的电机,在加速器操作量小于规定值时对制动力进行控制,在加速器操作量大于或等于规定值时对驱动力进行控制,其中,对将与加速器操作量相应的制动驱动扭矩输出至所述电机的扭矩目标值进行计算,对作为与路面坡度对应的阻力而作用于电机的外部干扰扭矩进行推定,执行从扭矩目标值将外部干扰扭矩去除的校正,根据校正后的扭矩目标值对电机进行控制。而且,在下坡路时加速器操作量小于规定值、且车速大于规定车速的情况下,减小该校正的校正量。
附图说明
图1是表示具有一个实施方式的电动车辆的控制装置的电动汽车的主要结构的框图。
图2是表示由一个实施方式的电动车辆的控制装置所具有的电机控制器进行的电机电流控制的处理流程的流程图。
图3是表示加速器开度-扭矩表的一个例子的图。
图4是用于对一个实施方式的计算第1扭矩目标值的方法进行说明的图。
图5是用于对计算外部干扰扭矩推定值的方法进行说明的图。
图6是将车辆的驱动力传递系统模型化后的图。
图7是用于说明停止控制处理的图。
图8是用于说明基于电机旋转速度对电机旋转速度F/B扭矩Tω进行计算的方法的图。
图9是表示减速度控制处理的流程的流程图。
图10是表示一个实施方式的相对于车速绝对值的坡度校正量减小率的一个例子的图。
图11是表示一个实施方式的相对于车速绝对值的坡度校正量减小率的一个例子的图。
图12是表示一个实施方式的电动车辆的控制装置的控制结果的一个例子的图。
具体实施方式
下面,对本发明所涉及的电动车辆的控制装置应用于以电动机(下面称为电动机、或者简称为电机)为驱动源的电动汽车的例子进行说明。
[一个实施方式]
图1是表示具有一个实施方式的电动车辆的控制装置的电动汽车的主要结构的框图。本发明的电动车辆的控制装置可以应用于具有电动机4作为车辆的驱动源的一部分或者整个驱动源,能够利用电动机的驱动力而行驶的电动车辆。电动车辆中不仅包含电动汽车,而且还包含混合动力汽车、燃料电池汽车。特别是本实施方式的电动车辆的控制装置可以应用于仅通过加速器踏板的操作而对车辆的加减速、停止进行控制的车辆。对于该车辆,驾驶员在加速时踏入加速器踏板,在减速时、停止时减小踏入的加速器踏板的踏入量、或者将加速器踏板的踏入量设为零。此外,还有时在上坡路为了防止车辆的后退而踏入加速器踏板且使之接近停止状态。
车速V、加速器开度θ、电机(三相交流电机)4的转子相位α、电机4的三相交流电流iu、iv、iw等表示车辆状态的信号作为数字信号而输入至电机控制器2。电机控制器2基于输入的信号而生成用于对电机4进行控制的PWM信号。另外,电机控制器2根据生成的PWM信号而对逆变器3的开关元件进行开闭控制。电机控制器2还根据驾驶员的加速器操作量、或者制动器踏板10的操作量而生成摩擦制动量指令值。
逆变器3将每相所具有的2个开关元件(例如IGBT、MOS-FET等功率半导体元件)接通/断开而将从电池1供给的直流电流变换为交流电流,使期望的电流在电机4流通。
电机4利用从逆变器3供给的交流电流而产生驱动力,经由减速器5以及驱动轴8而将驱动力传递至左右的驱动轮9a、9b。另外,在车辆行驶时,在与驱动轮9a、9b联动旋转时,电机4产生再生驱动力,由此将车辆的动能作为电能而回收。在该情况下,逆变器3将电机4再生运转时所产生的交流电流变换为直流电流而供给至电池1。
电流传感器7对电机4中流通的3相交流电流Iu、Iv、Iw进行检测。其中,3相交流电流Iu、Iv、Iw的和为0,因此可以对任意2相的电流进行检测、且通过运算而求出剩余1相的电流。
旋转传感器6例如为旋转变压器、编码器,对电机4的转子相位α进行检测。
制动器控制器11将产生与由电机控制器2生成的摩擦制动量指令值相应的制动器液压的制动致动器指令值输出至摩擦制动器13。
液压传感器12对摩擦制动器13的制动器液压进行检测,将检测出的制动器液压向制动器控制器11和电机控制器2输出。
摩擦制动器13分别设置于左右的驱动轮9a、9b,根据制动器液压将制动垫按压于制动器转子而使车辆产生制动力。
此外,在最大再生制动扭矩相对于根据加速器操作量和车速等计算出的符合驾驶员的意愿的制动扭矩而不足的情况下,摩擦制动器13的摩擦制动力作为与从电机控制器2输出的摩擦制动量指令值相应地使用的制动力而起作用。另外,即使在符合驾驶员的意愿的制动力小于最大再生制动扭矩的情况下,也在电池1充满电时、通过电机4的加热保护等而限制再生电力,仅以再生制动扭矩无法弥补驾驶员所需的制动力的情况下使用摩擦制动力。并且,不仅在与加速器操作量相应地请求的情况下使用摩擦制动力,还为了根据驾驶员的制动器踏板操作量实现所需的制动力而使用摩擦制动力。
前后G传感器15主要对前后加速度进行检测并将检测值向电机控制器2输出。由此,电机控制器2能够基于前后G传感器检测值而对与作用于电机4的坡度阻力大致一致的外部干扰扭矩分量进行计算。
图2是表示以由电机控制器2执行的方式进行了编程的电机电流控制的处理流程的流程图。
在步骤S201中,将表示车辆状态的信号输入至电机控制器2。这里,将车速V(m/s)、加速器开度θ(%)、电机4的转子相位α(rad)、电机4的旋转速度Nm(rpm)、电机4中流通的三相交流电流iu、iv、iw、电池1和逆变器3之间的直流电压值Vdc(V)、制动器操作量、以及制动器液压输入。
车速V(km/h)例如是在驱动车辆时传递驱动力的车轮(驱动轮9a、9b)的车轮速度。从车轮速传感器11a、11b、未图示的其他控制器通过通信而获取车速V。或者,通过对电机旋转速度ωm乘以轮胎动态半径r、并由末端传动齿轮的传动比除上述乘法运算结果而求出车速v(m/s),通过对车速v(m/s)乘以3600/1000进行单位变换而求出车速V(km/h)。
作为表示基于驾驶员的加速器操作量的指标,从未图示的加速器开度传感器获取加速器开度θ(%),或者从未图示的车辆控制器等其他控制器通过通信而获取加速器开度θ(%)。
从旋转传感器6获取电机4的转子相位α(rad)。由电机4的极对数p除转子角速度ω(电角度)而求出作为电机4的机械角速度的电机旋转速度ωm(rad/s),对求出的电机旋转速度ωm乘以60/(2π)而求出电机4的旋转速度Nm(rpm)。通过对转子相位α进行微分而求出转子角速度ω。
从电流传感器7获取电机4中流通的三相交流电流iu、iv、iw(A)。
根据从在电池1与逆变器3之间的直流电源线设置的电压传感器(未图示)、或者电池控制器(未图示)发送的电源电压值而求出直流电压值Vdc(V)。
根据液压传感器12检测出的制动器液压传感器值而获取制动器制动量。或者,对基于驾驶员的踏板操作的制动器踏板的踏入量进行检测的行程传感器(未图示)等的检测值(制动器操作量),可以作为制动器制动量而使用。
在步骤S202的扭矩目标值计算处理中,电机控制器2设定第1扭矩目标值Tm1*。具体而言,首先,参照表示根据步骤S201中输入的加速器开度θ以及电机旋转速度ωm而计算出的驱动力特性的一个方式的图3所示的加速器开度-扭矩表,设定作为驾驶员请求扭矩的基本扭矩目标值Tm0*(扭矩目标值)。接着,求出与坡度阻力大致一致的外部干扰扭矩推定值Td。而且,将外部干扰扭矩推定值Td作为坡度校正扭矩而与基本扭矩目标值Tm0*相加,由此能够设定与坡度阻力分量抵消的第1扭矩目标值Tm1*。
但是,在本实施方式中,在驾驶员请求减速时,执行根据车速而减小与基本扭矩目标值Tm0*相加的坡度校正扭矩的大小(坡度校正量)的坡度校正量减小处理。后文中对作为本发明的特征性的控制的坡度校正量减小处理的详情进行叙述。
此外,如上所述,本实施方式的电动车辆的控制装置,可以应用于仅通过对加速器踏板的操作而能够控制车辆的加减速、停止的车辆,至少能够通过加速器踏板的完全关闭而使车辆停止。因此,在图3所示的加速器开度-扭矩表中,在加速器开度为0(完全关闭)至1/8时,以使得再生制动力起作用的方式设定负的电机扭矩。此外,图3所示的加速器开度-扭矩表是一个例子,并不限定于此
在步骤S203中,控制器2进行停止控制处理。具体而言,控制器2判定是否即将停车,在并未即将停车的情况下,将步骤S202中计算出的第1扭矩目标值Tm1*设定为电机扭矩指令值Tm*,在即将停车的情况下,将第2扭矩目标值Tm2*设定为电机扭矩指令值Tm*。该第2扭矩目标值Tm2*在电机旋转速度降低的同时向外部干扰扭矩推定值Td收敛,在上坡路为正扭矩,在下坡路为负扭矩,在平坦路大致为零。
另外,在第2扭矩目标值Tm2*设定为电机扭矩指令值Tm*的停止控制处理中,不实施后述的坡度校正量减小处理。即,在停止控制处理中,电机扭矩指令值Tm*向与坡度阻力大致一致的外部干扰扭矩推定值Td收敛,因此无论路面的坡度如何,都能够仅通过加速器操作而顺畅地停车、且维持停车状态。
在接下来的步骤S204中,控制器2进行电流指令值计算处理。具体而言,在步骤S203中计算出的电机扭矩指令值Tm*的基础上,基于电机旋转速度ωm、直流电压值Vdc而求出d轴电流目标值id*、q轴电流目标值iq*。例如,预先准备规定扭矩指令值、电机旋转速度以及直流电压值、和d轴电流目标值以及q轴电流目标值之间的关系的表,参照该表而求出d轴电流目标值id*以及q轴电流目标值iq*。
在步骤S205中,进行用于使d轴电流id以及q轴电流iq分别与步骤S204中求出的d轴电流目标值id*以及q轴电流目标值iq*一致的电流控制。因此,首先,基于步骤S201中输入的三相交流电流iu、iv、iw、以及电机4的转子相位α而求出d轴电流id以及q轴电流iq。接着,根据d轴、q轴电流指令值id*、iq*、和d轴、q轴电流id、iq的偏差而计算出d轴、q轴电压指令值vd、vq。此外,可以对计算出的d轴、q轴电压指令值vd、vq加上为了将d-q正交坐标轴间的干涉电压抵消所需的非干涉电压。
而且,根据d轴、q轴电压指令值vd、vq、以及电机4的转子相位α而求出三相交流电压指令值vu、vv、vw。根据求出的三相交流电压指令值vu、vv、vw和直流电压值Vdc而求出PWM信号tu(%)、tv(%)、tw(%)。利用这样求出的PWM信号tu、tv、tw对逆变器3的开关元件进行开闭,由此能够利用由电机扭矩指令值Tm*指示的所需的扭矩对电机4进行驱动。
利用图4对图2的步骤S202中进行的处理、即设定第1扭矩目标值Tm1*的方法的详情进行说明。
基本扭矩目标值设定器401基于加速器开度以及电机旋转速度ωm,参照图3所示的加速器开度-扭矩表而设定基本扭矩目标值Tm0*。
外部干扰扭矩推定器402基于电机扭矩指令值Tm*、电机旋转速度ωm以及制动器制动量B而求出外部干扰扭矩推定值Td。
图5是表示外部干扰扭矩推定器402的详细结构的框图。外部干扰扭矩推定器402具有控制模块501、控制模块502、制动器扭矩推定器503、加减运算器504以及控制模块505。
控制模块501担负作为具有H(s)/Gp(s)这样的传递特性的滤波器的功能,将电机旋转速度ωm输入而进行滤波处理,由此对第1电机扭矩推定值进行计算。Gp(s)是电机扭矩Tm至电机旋转速度ωm的传递特性,后文中进行详细叙述。H(s)是具有如下传递特性的低通滤波器,即,分母次数与分子次数的差值大于或等于传递特性Gp(s)的分母次数与分子次数的差值。
控制模块502担负作为具有H(s)这样的传递特性的低通滤波器的功能,将电机扭矩指令值Tm*输入而进行滤波处理,由此计算出第2电机扭矩推定值。
制动器扭矩推定器503基于制动器制动量B以及车速V而对制动器扭矩推定值进行计算。在制动器扭矩推定器503中,考虑用于根据制动器制动量B进行电机轴的扭矩换算的乘法运算处理、由液压传感器12检测出的液压传感器值至实际制动力的响应性等而对制动器扭矩推定值进行计算。
此外,在车辆的前进时、后退时均在减速方向上作用有基于摩擦制动器13的制动力,因此需要根据车辆前后速度(车体速度、车轮速度、电机旋转速度、驱动轴旋转速度、或者其他与车速成正比的速度参数)的符号而使制动器扭矩推定值的符号反转。因此,对于制动器扭矩推定值的符号,根据输入的车速V,如果车辆前进,则制动器扭矩推定器503将其设定为负号,如果车辆后退,则制动器扭矩推定器503将其设定为正号。
加减运算器504从第2电机扭矩推定值减去第1电机扭矩推定值,并且加上制动器扭矩推定值。在加减运算器504中,加上具有相对于车辆的行进方向为负的符号的制动器扭矩校正值,由此能够在后段计算出将因制动器制动量B而引起的制动器扭矩抵消的外部干扰扭矩推定值Td。将计算出的值向控制模块505输出。
控制模块505是具有Hz(s)这样的传递特性的滤波器,针对加减运算器504的输出进行滤波处理,由此计算出外部干扰扭矩推定值Td并输出至图4所示的坡度校正量调整器403。后文中对Hz(s)的详情进行叙述。
返回至图4继续进行说明。如果是现有技术,则将由外部干扰扭矩推定器402计算出的外部干扰扭矩推定值Td输入至加法运算器404并与基本扭矩目标值Tm0*相加。由此,针对基本扭矩目标值Tm0*执行基于外部干扰扭矩推定值Td的坡度校正,通过加上作为相当于坡度阻力分量的坡度校正扭矩的外部干扰扭矩推定值,计算出将该坡度阻力分量抵消的第1扭矩目标值Tm1*。
然而,如果通过这种坡度校正而将坡度阻力分量对加减速的影响完全排除,则有时驾驶员不会感受到期待的坡度对加减速的影响,导致产生不和谐感。例如,在下坡路(下降坡度)行驶时,在加速器开度小于规定值时,如果通过坡度校正对减速度(制动力)进行增加校正,则有时无论下降坡度如何车辆都产生较大的减速度。此时,在下坡路行驶中的驾驶员根据坡度而使得车辆呈现出加速趋势,在感觉上期待减速度减小,因此对于违背期待而增加的减速度会感受到不和谐感。另外,车速越快,增加校正的减速度相对越大,因此车速越快则驾驶员所产生的不和谐感也越容易增强。
在本实施方式中,根据驾驶感的观点,为了抑制驾驶员在下坡路请求减速时有可能产生的不和谐感,执行根据车速而减小坡度校正扭矩的大小(坡度校正量)的坡度校正量减小处理。下面,对执行坡度校正量减小处理的结构进行说明。
图4所示的坡度校正量调整器403是用于执行坡度校正量减小处理的结构,将由外部干扰扭矩推定器402推定出的外部干扰扭矩推定值Td、以及车速输入而计算出实施了坡度校正量减小处理后的坡度校正扭矩。更具体而言,坡度校正量调整器403首先根据基于外部干扰扭矩推定值Td而能够检测到的路面的坡度、以及作为表示车速的速度参数的电机旋转速度,对根据驾驶感的观点在感官方面也最优化的坡度校正减小率进行计算。而且,对输入的外部干扰扭矩推定值Td乘以计算出的坡度校正减小率而计算出坡度校正扭矩。由此,对调整为不会给驾驶员带来不和谐感的程度的坡度校正量的坡度校正扭矩进行计算。此外,作为检测车速的指标而使用的电机旋转速度是一个例子,只要是车轮速度、驱动轴的旋转速度等与车速成正比的速度参数即可,可以适当地选择。后文中对坡度校正扭矩计算所涉及的坡度校正减小率的设定方法的详情进行叙述。
加法运算器404通过将由基本扭矩目标值设定器401计算出的作为驾驶员请求扭矩的基本扭矩目标值Tm0*、和由坡度校正量调整器403计算出的坡度校正扭矩相加,从而计算出第1扭矩目标值Tm1*。
根据这样计算出的第1扭矩目标值Tm1*,特别是根据在下坡路不会带来不和谐感的坡度校正量而能够减小驾驶员的加速器操作量(行程量),因此能够提高在坡路行驶时的驾驶感。
这里,在说明坡度校正量减小处理之前,对本实施方式的电动车辆的控制装置的电机扭矩Tm至电机旋转速度ωm的传递特性Gp(s)进行说明。在对外部干扰扭矩推定值进行计算时,使用传递特性Gp(s)作为用于使车辆的驱动力传递系统实现模型化的车辆模型。
图6是将车辆的驱动力传递系统模型化后的图,该图中的各参数如下所示。
Jm:电动机的惯量
Jw:驱动轮的惯量
M:车辆的重量
Kd:驱动系统的扭转刚性
Kt:关于轮胎和路面的摩擦的系数
N:总传动比
r:轮胎的载荷半径
ωm:电机旋转速度
Tm:扭矩目标值Tm*
Td:驱动轮的扭矩
F:施加于车辆的力
V:车辆的速度
ωw:驱动轮的角速度
而且,能够根据图6而导出下面的运动方程式。
[算式1]
Jm·ωm *=Tm-Td/N…(1)
[算式2]
2Jw·ωw *=Td-rF…(2)
[算式3]
M·V*=F…(3)
[算式4]
Td=Kd·∫(ωm/N-ωw)dt…(4)
[算式5]
F=Kt·(rωw-V)…(5)
其中,式(1)~式(3)中的符号的右上方标注的星号(*)表示时间微分。
如果基于式(1)~式(5)所示的运动方程式求解电机4的电机扭矩Tm至电机旋转速度ωm的传递特性Gp(s),则由下式(6)表示。
[算式6]
Figure BDA0002122189510000111
其中,式(6)中的各参数由下式(7)表示。
[算式7]
Figure BDA0002122189510000112
如果研究式(6)所示的传递函数的极值点和零值点,则能够向下式(8)的传递函数近似,1个极值点和1个零值点表示极其近似的值。这相当于下式(8)中的α和β表示极其近似的值。
[算式8]
Figure BDA0002122189510000113
因此,通过进行式(8)中的极值点和零值点的抵消(向α=β近似),如下式(9)所示,Gp(s)构成(2次)/(3次)的传递特性。
[算式9]
Figure BDA0002122189510000114
接着,参照图7、8对步骤S203中执行的停止控制处理的详情进行说明。
图7是用于实现停止控制处理的框图。利用电机旋转速度F/B扭矩设定器701、加法运算器702以及扭矩比较器703而进行停止控制处理。
电机旋转速度F/B扭矩设定器701基于检测出的电机旋转速度ωm而对电机旋转速度反馈扭矩(下面称为电机旋转速度F/B扭矩Tω)进行计算。参照图8进行详细说明。
图8是用于说明基于电机旋转速度ωm而对电机旋转速度F/B扭矩Tω进行计算的方法的图。电机旋转速度F/B扭矩设定器701具有乘法运算器801,通过对电机旋转速度ωm乘以增益Kvref而计算出电机旋转速度F/B扭矩Tω。其中,Kvref是在电动车辆即将停止时使电动车辆停止所需的负(minus)值,例如根据实验数据等而适当地设定。电机旋转速度ωm越大,将电机旋转速度F/B扭矩Tω设定为能够获得越大的制动力的扭矩。
此外,对如下情况进行了说明,即,电机旋转速度F/B扭矩设定器701对电机旋转速度ωm乘以增益Kvref而计算出电机旋转速度F/B扭矩Tω,但也可以利用规定针对电机旋转速度ωm的再生扭矩的再生扭矩表、预先存储有电机旋转速度ωm的衰减率的衰减率表等而计算出电机旋转速度F/B扭矩Tω。
返回至图7继续进行说明。加法运算器702将由电机旋转速度F/B扭矩设定器701计算出的电机旋转速度F/B扭矩Tω、和上述坡度校正量调整器403中对外部干扰扭矩推定值Td乘以坡度校正量减小率而计算出的坡度校正扭矩相加,由此计算出第2扭矩目标值Tm2*。
这里,关于外部干扰扭矩推定值Td,对图5所示的控制模块505的详情进行说明。控制模块505是具有Hz(s)这样的传递特性的滤波器,将加减运算器504的输出输入而进行滤波处理,由此计算出外部干扰扭矩推定值Td。
对传递特性Hz(s)进行说明。如果改写式(9),则能够获得下式(10)。其中,式(10)中的ζz、ωz、ζp、ωp分别由式(11)表示。
[算式10]
Figure BDA0002122189510000121
[算式11]
Figure BDA0002122189510000131
如上,由下式(12)表示Hz(s)。其中,设为ζc>ζz。另外,例如为了提高伴随着齿轮的背隙的减速场景的振动抑制效果而设为ζc>1。
[算式12]
Figure BDA0002122189510000132
这样,如图5所示,利用外部干扰监视器对本实施方式中的外部干扰扭矩推定值Td进行推定。其中,可以为了进一步提高精度而基于前后G传感器15的检测值对外部干扰扭矩推定值Td进行校正。另外,可以使用基于前后G传感器15的检测值而计算出的坡度阻力分量的扭矩换算值作为外部干扰扭矩推定值Td。
这里,作为外部干扰而考虑了空气阻力、因乘员数、装载量引起的车辆质量的变动所导致的模型化误差、轮胎的滚动阻力、路面的坡度阻力等,但特别是即将停车时起到支配性作用的外部干扰因素是坡度阻力。外部干扰因素根据驾驶条件而不同,但外部干扰扭矩推定器402基于电机扭矩指令值Tm*、电机旋转速度ωm以及传递特性Gp(s)而计算出外部干扰扭矩推定值Td,因此能够统一对上述外部干扰因素进行推定。由此,无论在任何驾驶条件下都实现起始自减速的顺畅的停车。
返回至图7继续进行说明。加法运算器702通过将利用电机旋转速度F/B扭矩设定器701计算出的电机旋转速度F/B扭矩Tω、和坡度校正扭矩相加而计算出第2扭矩目标值Tm2*。
扭矩比较器703对第1扭矩目标值Tm1*和第2扭矩目标值Tm2*的大小进行比较,将值较大的扭矩目标值设定为电机扭矩指令值Tm*。在车辆行驶过程中,第2扭矩目标值Tm2*小于第1扭矩目标值Tm1*,如果车辆减速而即将停车,则第2扭矩目标值Tm2*大于第1扭矩目标值Tm1*。因此,如果第1扭矩目标值Tm1*大于第2扭矩目标值Tm2*,则扭矩比较器703判断为处于即将停车之前而将第1扭矩目标值Tm1*设定为电机扭矩指令值Tm*。此外,在车速小于或等于预先规定了能够判断为即将停车的电机的旋转速度、或者与电机的旋转速度成正比的速度参数的既定值(停止控制开始车速)的情况下,可以判断为即将停车。
另外,如果第2扭矩目标值Tm2*大于第1扭矩目标值Tm1*,则扭矩比较器703判断为车辆即将停车,将电机扭矩指令值Tm*从第1扭矩目标值Tm1*切换为第2扭矩目标值Tm2*。此时,坡度校正扭矩设定为与外部干扰扭矩推定值Td一致的值。因此,在第2扭矩目标值Tm2*设定为电机扭矩指令值Tm*的期间,不进行后述的减速度控制处理、或者将坡度校正量减小率设定为0%。此外,为了维持停车状态,第2扭矩目标值Tm2*在上坡路设为正扭矩,第2扭矩目标值Tm2*在下坡路设为负扭矩,在平坦路大致收敛为零。
以上对传递特性Gp(s)以及停止控制处理的详情进行了说明。接下来,对图4所示的坡度校正量调整器403中执行的坡度校正量减小率的计算以及基于该坡度校正量减小率的坡度辅助扭矩的计算的详情进行说明。
<坡度校正量减小处理>
图9是表示本实施方式的坡度校正量减小处理流程的流程图。坡度校正量减小处理被编程为,在电机控制器2中以恒定的周期反复执行。
在步骤S901中,电机控制器2对外部干扰扭矩推定值Td进行计算。利用参照图5说明的外部干扰监视器而对外部干扰扭矩推定值Td进行计算。
在接下来的步骤S902中,电机控制器2获取车速V。根据电机旋转速度或车轮速度、或者与它们成正比的速度参数的检测值而获取车速V。在获取到车速V之后,执行接下来的步骤S903的处理。
在步骤S903中,电机控制器2为了检测驾驶员的减速请求而获取作为驾驶员的加速器操作量的加速器开度。如果获取到加速器开度,则执行接下来的步骤S904的处理。
在步骤S904中,电机控制器2基于获取到的加速器开度而判定驾驶员是否请求了减速。加速器开度如参照图3说明的那样,大于或等于规定值的加速器开度变为加速请求从而设定正的电机扭矩(驱动扭矩)。另一方面,小于规定值的加速器开度变为减速请求,以使得再生制动力起作用的方式设定负的电机扭矩(制动扭矩)。因此,在加速器开度小于规定值的情况下能够判定为驾驶员请求了减速。此外,这里的规定值设为设定驱动扭矩的加速器开度的下限值。在判定为驾驶员请求了减速的情况下,为了对作为驾驶员请求的制动扭矩的基本扭矩目标值Tm0*进行计算而执行接下来的步骤S905的处理。
另一方面,如果获取到的加速器开度大于或等于规定值、即为设定驱动扭矩的加速器开度,则判定为驾驶员请求了加速,因此结束本流程所涉及的坡度校正量减小处理。
在步骤S905中,电机控制器2参照图3中作为一个例子而示出的加速器开度-扭矩表,并根据加速器开度θ以及电机旋转速度ωm而对作为驾驶员请求扭矩的基本扭矩目标值Tm0*进行计算。如果计算出基本扭矩目标值Tm0*,则为了判定车辆行驶的路面是否为下坡路而执行接下来的步骤S906的处理。
在步骤S906中,电机控制器2判定路面的坡度(%)是否小于规定值。这里,要判定路面是否为下坡路,因此将该规定值设为0%。此外,如上所述,能够根据外部干扰扭矩推定值Td而获取路面的坡度。而且,外部干扰扭矩推定值Td在上坡路为正扭矩,在下坡路为负扭矩,在平坦路大致为零。因此,在本步骤中,如果外部干扰扭矩推定值Td小于0,则判定为路面是下坡路,执行接下来的步骤S907的处理。如果外部干扰扭矩推定值Td大于或等于0,则判定为路面并非下坡路,执行步骤S909的处理而不执行坡度校正量减小处理。
在步骤S907中,电机控制器2判定车速是否大于规定车速。本步骤是用于在车辆的减速中检测车辆停止以前的定时的处理。因此,这里的规定车速设定为大于或等于能够判断为车辆即将停车的车速(例如2km/h~3km/h)的车速。另外,为了与即将停止之前相比进一步具有富余而提前禁止坡度校正量的减小,例如可以设定为10km/h左右。此外,本实施方式中这里的规定车速设定为3km/h。
但是,这里进行比较的规定车速设为至少大于或等于执行上述停止控制处理的车速(停止控制开始车速)的车速。如上所述,如果开始车辆的停止控制,则第2扭矩目标值Tm2*设定为电机扭矩指令值。第2扭矩目标值Tm2*在电机旋转速度降低的同时向作为坡度校正扭矩的外部干扰扭矩推定值Td收敛,在上坡路为正扭矩,在下坡路为负扭矩,在平坦路大致为零。由此,车辆在坡路也能够顺畅地停止并保持停车状态。即,在开始停止控制之后使电机扭矩指令值与坡度外部干扰一致而使得车辆停车。因此,如果在开始停止控制处理之后进行坡度校正,则电机扭矩指令值和坡度外部干扰不一致,变得无法使车辆停车。因此,在车辆停止之前,在至少小于或等于执行使电机扭矩向外部干扰扭矩推定值Td收敛的停止控制的规定车速的区域,不执行坡度校正量减小处理。由此,坡度校正扭矩和外部干扰扭矩推定值Td在车辆停车的情形下一致,因此在坡路,能够通过停止控制而使得车辆顺畅地停车并维持停车。但是,在未执行停止控制处理的情况下,步骤S907中进行比较的规定车速只要为至少大于或等于0km/h的值即可。
接着,在步骤S908中,电机控制器2根据车速而确定减小坡度校正量的比例(坡度校正量减小率)。基于例如图10、图11举例示出的车速的绝对值[km/h](下面称为车速绝对值、或者简称为车速)和坡度校正量减小率[%]的关系,并根据步骤S902中获取到的车速而对坡度校正量减小率进行计算。此外,本步骤是在图4所示的坡度校正量调整器403内执行的处理。
图10及图11是表示车速[km/h]和坡度校正量减小率[%]的关系的一个例子的图。横轴表示车速(km/h)的绝对值,纵轴表示坡度校正量减小率(%)。坡度校正量减小率表示在将与坡度阻力大致一致的外部干扰扭矩推定值Td从基本扭矩目标值Tm0*抵消时的坡度校正量(坡度校正扭矩)设为1(100%)的情况下减小该坡度校正量的比例。因此,如果坡度校正量减小率为0%,则坡度校正量变为1,外部干扰扭矩推定值Td保持原样地设定为坡度校正扭矩。如果坡度校正量减小率为100%,则坡度校正量变为0(0%),坡度校正扭矩设定为0。此外,在本流程中,采用图10所示的坡度校正量减小率。
图10所示的坡度校正量减小率在下坡路的车速的绝对值大于或等于约8km/h的区域设定为100%。而且,与车速从8km/h减速至约3km/h相应地,车速越小,坡度校正量减小率也越小。如果车速小于3km/h,则减小率变为0%,坡度校正量未减小。如图所示,例如如果车速为5km/h,则坡度校正量减小率设定为40%,因此坡度校正量变为0.6(60%)。因此,对外部干扰扭矩推定值Td乘以0.6(60%)所得的值设定为坡度校正扭矩。由此,在确定了与车速相应的坡度校正减小率之后,执行接下来的步骤S909的处理。
此外,图11是表示除了图10以外设想的坡度校正量减小率的一个例子的图。在下坡路的车速的绝对值大于或等于约3km/h的区域,图11所示的坡度校正量减小率设定为70%。而且,与车速从3km/h减速至0km/h相应地,车速越小,坡度校正量减小率也越小,在车速为0km/h时变为0%。此外,假设在本流程中采用图11所示的坡度校正量减小率的情况下,步骤S907中与车速比较的规定值设定为0km/h。
这里,关于坡度校正量减小率的转变,图10、图11中共通的事项如下,即,至少在车速为0km/h的时刻为0%,车速越小设定为越小的值。换言之,如果以在车速为0km/h的时刻为0%、以及车速越小设定为越小的值为前提,则坡度校正量减小率的转变并不限定于图10及图11所示的转变,可以根据驾驶感的观点通过感官试验等而适当地设定。
另外,可以根据当前的电机扭矩和坡度校正扭矩的差值而进一步对坡度校正量减小率进行调整。例如,在当前的电机扭矩接近坡度校正扭矩的情况下,能够判断为车辆接近停车,因此可以向减小的方向进一步对坡度校正量减小率进行调整。
在步骤S909中,电机控制器2对坡度校正扭矩进行计算。更具体而言,对步骤S901中计算出的外部干扰扭矩推定值Td乘以前一步骤中计算出的坡度校正减小率,由此计算出坡度校正扭矩。如参照图10说明的那样,在大于或等于8km/h的速度区域,坡度校正扭矩的坡度校正减小率为100[%],因此坡度校正扭矩变为0。而且,车速从8km/h至3km/h为止,车速越小则坡度校正减小率越小,因此车速越小则坡度校正扭矩越接近外部干扰扭矩推定值Td。而且,在小于车速3km/h的低速区域,坡度校正减小率变为0%,因此坡度校正扭矩与外部干扰扭矩推定值Td一致。
此外,在步骤S906或S907中判定为NO之后执行步骤S909的处理的情况下,将坡度校正减小率设为100%,由此对与外部干扰扭矩推定值Td一致的坡度校正扭矩进行计算。
在步骤S910中,电机控制器2对第1扭矩目标值Tm1*进行计算。更具体而言,如图4所示,将作为驾驶员请求扭矩的基本扭矩目标值Tm0*、和步骤S908中计算出的坡度校正扭矩相加而计算出第1扭矩目标值Tm1*。而且,在并非即将停止的正常行驶时,第1扭矩目标值Tm1*设定为电机扭矩指令值Tm*(参照图7)。
而且,在步骤S911中,电机控制器2利用设定为电机扭矩指令值Tm*的第1扭矩目标值Tm1*对电机4进行控制,由此执行基于驾驶员的减速请求的车辆的制动控制。
参照图12对将以上说明的一个实施方式的电动车辆的控制装置应用于电动汽车时的效果进行说明。
图12是对本实施方式的电动车辆的控制装置的控制结果的一个例子(c)、和现有技术的控制结果(a)以及(b)进行比较的图。控制结果(a)表示无坡度校正模式(正常模式),控制结果(b)表示坡度校正模式。
图12所示的是在坡度变化的路面上车辆从减速起直至停止为止的情形下的控制结果,从上按顺序表示坡度、减速度控制量、坡度校正量、车辆减速度以及车速。其中,在本时序图的控制中设为未进行停止控制处理。因此,在本时序图的控制中,在从车辆的正常行驶时起直至停车为止的期间,第1扭矩目标值Tm1*始终设定为电机扭矩指令值Tm*。
关于图示的坡度,正值表示上坡路,负值表示下坡路,绝对值越大,表示越陡的坡度。减速度控制量是驾驶员经由加速器操作而施加给车辆的减速度,相当于小于规定值的加速器开度下的减速时的基本扭矩目标值Tm0*。坡度校正量相当于图4所示的坡度校正扭矩。车辆减速度表示减速控制中的实际的减速度。车速表示减速控制中的实际车速。
<无坡度校正模式(正常模式)>
首先,从附图左端所示的当前控制(无坡度校正模式(a))进行说明。从时刻t1至t3,路面坡度从上坡路变化至下坡路。在该期间,如图所示,驾驶员请求的减速度恒定。此外,在本模式下,驾驶员不具有停止意愿,仅利用驾驶员请求的减速度不会在下坡路使车辆停止。
在无坡度校正模式下,不进行坡度校正。因此,车辆减速度受到坡度阻力的影响,因此时刻t1以前至t2之后为止的车辆减速度相对于恒定的减速度控制量而与上坡路的坡度的减缓相应地不断减小(接近0)。接下来,在时刻t2以后,路面坡度变为下坡路,因此车辆的减速度进一步减小。而且,在时刻t2.5以后,无法以驾驶员请求的减速度使车辆减速,车辆向加速侧转变。即,在未进行坡度校正的情况下,如果减速度控制量不满足能够在下坡路使车辆停车的制动力,则有时车辆违背驾驶员的减速请求而加速。此时,在驾驶员要使车辆减速或停车的情况下,进一步减小加速器开度、或者踏入制动器踏板。
<坡度校正模式>
下面,对附图中央所示的当前控制(坡度校正模式(b))进行说明。如图所示,驾驶员请求的减速度恒定,但在本模式下驾驶员具有停止意愿。另外,针对车速所示的虚线表示基于正常模式(a)的控制中的车速。
在坡度校正模式下进行坡度校正,但不进行其坡度校正量的减小处理。即,本模式下的坡度校正量(坡度校正扭矩)始终与坡度外部干扰(外部干扰扭矩推定值Td)一致。因此,从时刻t0起直至t4以后为止,坡度校正量以与路面坡度的变化一致的方式增减。
于是,就坡度校正模式下的车辆减速度而言,在上坡路以与坡度相应地增加(绝对值增大)的方式进行校正,在下坡路以与坡度相应地减小(绝对值减小)的方式进行校正。因此,无论驾驶员请求的减速度是否恒定,直至车辆在t4停车为止,车辆所产生的减速度都未受到坡度的变化的影响而始终恒定。其结果,即使在驾驶员的加速器操作量恒定的情形下,在路面坡度从上坡路向下坡路变化时,有时也通过坡度校正而使得车速大幅减速。
此时,通常在下坡路期待车辆呈现出加速趋势的驾驶员对于车辆违背期待地大幅减速会感受到控制的不和谐感。
<本实施方式的控制>
下面,对本实施方式的电动车辆的控制装置的控制结果(c)进行说明。本控制结果与无坡度校正调整模式相同地,驾驶员请求的减速度恒定,驾驶员具有停止意愿。另外,针对车速所示的虚线表示基于正常模式(a)的控制中的车速。针对坡度校正量和车速所示的虚线表示基于对坡度阻力进行100%校正的坡度校正模式(b)的控制中的车速。此外,在利用本时序图说明的控制中,根据图11所示的坡度校正量减小率而执行坡度校正量减小处理。
从时刻t0起直至时刻t2为止并非下坡路,因此在本实施方式中也执行对坡度阻力进行100%校正的坡度校正。因此,直至时刻t2为止的控制与上述坡度校正模式(b)相同。
这里,在本实施方式的控制中,处于下坡路的减速控制中,在车速大于0km/h的情况下(参照图11),执行减小坡度校正量的坡度校正量减小处理。该处理中的坡度校正量减小率如利用图11说明的那样,在车速大于3km/h的情况下,一律设定为70%。而且,随着车速从3km/h接近0km/h,坡度校正量减小率也减小,车速为0km/h时的坡度校正量减小率变为0%。
在时刻t2以后处于下坡路的减速控制中,因此执行坡度校正量减小处理。因此,从t2起直至t4以后为止,车速大于3km/h,因此坡度校正量减小70%。其结果,车辆减速度减小,因此通过对坡度阻力进行100%校正的坡度校正模式(b)下的控制而使得车速缓慢地减速。
然后,在时刻t4,车速小于或等于3km/h。在车速小于或等于3km/的情况下,与车速减速至0km/h相应地,本控制中的坡度校正量减小率从70%不断减小,在车速为0km/h的时刻变为0%。因此,坡度校正量随着车速减小而不断增大,在车速变为0的时刻与外部干扰扭矩推定值(虚线)一致。即,在本控制中,与坡度校正模式(b)下的车辆的减速度相比而减缓时刻t2至t5的车辆的减速度,并且在车辆停车的时刻与坡度校正模式(b)同样地使坡度校正量和坡度阻力一致。
由此,能够在直至停车的情形下,减弱因100%坡度校正而产生的驾驶员的不和谐感,并且在车速为0km/h的时刻使得坡度校正量和坡度阻力一致而通过坡度校正使车辆可靠地停车。
如上,一个实施方式的电动车辆的控制装置是实现如下电动车辆的控制方法的装置,即,该电动车辆具有电机4,该电机4对车辆施加与加速器操作量相应的制动力或驱动力,在加速器操作量小于规定值时对制动力进行控制,在加速器操作量大于或等于规定值时对驱动力进行控制。该装置对将与加速器操作量相应的制动驱动扭矩输出至电机4的扭矩目标值(基本扭矩目标值Tm0*)进行计算,作为与路面坡度对应的阻力而对作用于电机4的外部干扰扭矩进行推定,执行从扭矩目标值将外部干扰扭矩去除的校正,根据校正后的扭矩目标值(电机扭矩指令值Tm*)对电机4进行控制。而且,在下坡路时加速器操作量小于规定值、且车速大于规定车速的情况下,减小该校正的校正量(坡度校正量)。
由此,与车速相应地减小下坡路的坡度校正量,因此能够减小下坡路的车辆的减速度、和与驾驶员的加速器操作量相应的减速度的偏离,能够抑制在下坡路驾驶员所产生的不和谐感。
另外,一个实施方式的电动车辆的控制装置在下坡路时加速器操作量小于规定值、且车速的绝对值大于0的情况下,减小坡度校正量。由此,至少车速为0时、即至少车辆停止的定时的坡度校正量不会减小,因此在坡路能够利用坡度校正扭矩而使车辆可靠地停车。
另外,根据一个实施方式的电动车辆的控制装置,在下坡路时加速器操作量小于规定值、且车速大于规定车速的情况下,车速越小,越减小用于减小坡度校正量的比例(坡度校正量减小率)。由此,为了使车辆停车而能够减小坡度校正量,并且能够有效地抑制车速越大则相对越大的控制的不和谐感。
另外,一个实施方式的电动车辆的控制装置以如下方式对电机4进行控制,即,对电机4的旋转速度或者与该旋转速度成正比的速度参数进行检测,如果车速小于或等于停止控制开始车速,则不减小坡度校正量,在电机4的旋转速度或者速度参数减小的同时使电机扭矩向外部干扰扭矩收敛。另外,停止控制开始车速是指在车辆即将停车时电机4的旋转速度或者速度参数小于预先规定的既定值的情况。由此,能够抑制驾驶员在下坡路所产生的不和谐感,并且能够在坡路即将停车以后使车辆顺畅地停车并维持停车状态。
以上对本发明所涉及的一个实施方式的电动车辆的控制装置进行了说明,但上述实施方式不过示出了本发明的一部分而已,其主旨并非将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。例如,在上述说明中,在参照图3说明的小于规定值的加速器开度的情况下判定为驾驶员具有减速意愿(参照图9的步骤S904)。然而,也可以在加速器开度小于部分当量的情况下判定为驾驶员具有减速意愿。此外,这里的部分当量是指实现车辆维持恒定的速度而行驶的状态、即车辆未产生加减速度的状态的加速器开度。但是,部分当量的加速器开度根据图3中说明的加速器开度―扭矩表的设定值而改变,因此如果对加速器开度―扭矩表的设定值进行了变更,则与此相应地变化。
另外,在上述说明中对如下情况进行了说明,即,如果加速器操作量小于或等于规定值、且电动车辆即将停车,则在电动机4的旋转速度降低的同时使电机扭矩指令值Tm*向校正后的外部干扰扭矩推定值Td收敛。然而,车轮速度、车体速度、驱动轴的旋转速度等速度参数相对于电动机4的旋转速度处于正比关系,因此可以在与电动机4的旋转速度成正比的速度参数降低的同时使电机扭矩指令值Tm*向外部干扰扭矩推定值Td收敛。此外,原本在即将停车无需执行上述停止控制,可以删除图2的步骤S203所涉及的停止控制处理。
本申请主张基于2017年1月24日向日本特许厅申请的日本特愿2017-010568的优先权,通过参照的方式将该申请的全部要素都并入本说明书。

Claims (6)

1.一种电动车辆的控制方法,该电动车辆具有对车辆施加与加速器操作量相应的制动力或者驱动力的电机,在所述加速器操作量小于规定值时对所述制动力进行控制,在所述加速器操作量大于或等于所述规定值时对所述驱动力进行控制,其中,
对将与所述加速器操作量相应的制动驱动扭矩输出至所述电机的扭矩目标值进行计算,
对作为与路面坡度对应的阻力而作用于所述电机的外部干扰扭矩进行推定,
执行从所述扭矩目标值将所述外部干扰扭矩去除的校正,
根据所述校正后的所述扭矩目标值对所述电机进行控制,
仅在下坡路时所述加速器操作量小于所述规定值、且车速大于规定车速的情况下,减小所述校正的校正量。
2.根据权利要求1所述的电动车辆的控制方法,其中,
所述规定车速为绝对值大于0的值。
3.根据权利要求1或2所述的电动车辆的控制方法,其中,
在下坡路时所述加速器操作量小于所述规定值、且车速大于所述规定车速的情况下,车速越小,越减小使得所述校正量减小的比例。
4.根据权利要求1或2所述的电动车辆的控制方法,其中,
对所述电机的旋转速度或者与该旋转速度成正比的速度参数进行检测,
以如下方式对所述电机进行控制,即,如果所述车速小于或等于停止控制开始车速,则不减小所述校正量,在所述电机的旋转速度或者所述速度参数降低的同时使电机扭矩向所述外部干扰扭矩收敛。
5.根据权利要求4所述的电动车辆的控制方法,其中,
小于或等于所述停止控制开始车速是指如下情况,即,车辆即将停车、且所述电机的旋转速度或者所述速度参数小于预先规定的既定值。
6.一种电动车辆的控制装置,其应用于具有对车辆施加与加速器操作量相应的制动力或者驱动力的电机的电动车辆,在所述加速器操作量小于规定值时对所述制动力进行控制,在所述加速器操作量大于或等于所述规定值时对所述驱动力进行控制,其中,
对将与加速器操作量相应的制动驱动扭矩输出至所述电机的扭矩目标值进行计算,
对作为与路面坡度对应的阻力而作用于所述电机的外部干扰扭矩进行推定,
执行从所述扭矩目标值将所述外部干扰扭矩去除的校正,
根据所述校正后的所述扭矩目标值对所述电机进行控制,
仅在下坡路时所述加速器操作量小于所述规定值、且车速大于规定车速的情况下,减小所述校正的校正量。
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