CN1778598A

CN1778598A - 电动汽车及其控制方法

Info

Publication number: CN1778598A
Application number: CNA2004100912225A
Authority: CN
Inventors: 本美明
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2006-05-31

Abstract

本发明涉及电动汽车，该电动汽车能够更可靠地进行打滑的检测并对其进行处理。在由车轮速度传感器检测到的驱动轮的车轮速度Vfr、Vfl和非驱动轮的车轮速度Vrr、Vrl的修正量的学习完成之前，与学习完成后相比，将用于判定打滑的阈值Vref设定得较大，同时车速V越高则将阈值Vref设定得越大(S108，S110)，在从车轮速度Vfr、Vfl的平均值Vf减去车轮速度Vrr、Vrl的平均值V1所得到的车轮速度差ΔV大于设定的阈值Vref时，或者与驱动轮相连的驱动轴的旋转角加速度α大于阈值αref时，判断发生了因驱动轮的空转引起的打滑，限制从电机输出的转矩(S112～S114)。由此能够更可靠地进行打滑的检测而对其进行处理。

Description

电动汽车及其控制方法

技术领域

本申请涉及电动汽车及电动汽车的控制方法，其中，所述电动汽车具备可向与驱动轴相连的驱动轴输出驱动力的电动机。

背景技术

以往，作为这种汽车，提出了一种具备抑止驱动轮的空转的制动牵引控制装置(例如，参见特开平12-344083号公报)的汽车。在这种汽车中，在为了检测驱动轮的空转而测定驱动轮的车速时，推测不同直径轮胎的安装等以修正车轮速度，且在修正后的车轮速度和实际车体速度的差超过阈值而检测出空转时以抑止该空转的方式实施牵引控制。并且，在所述车轮速度的修正还未完成的期间，为了避免牵引控制误起动，以难以进入牵引控制的方式来变更驱动轮的车轮速度和实际车体速度的差的阈值。

发明内容

在作为行驶用的驱动源而具备电动机的电动汽车中，作为非常重要的问题可以列举更可靠地进行因驱动轮的空转而引起的打滑的检测、从而对其进行处理的课题。

本发明的电动汽车及其控制方法的目的即在于解决这样的问题，更可靠地进行因驱动轮的空转而引起的打滑的检测而对其进行处理。

本发明的电动汽车及其控制方法为了实现上述目的，采用了以下方案。

本发明的电动汽车，是具备可向与驱动轮相连接的驱动轴输出驱动力的电动机的电动汽车，其特征在于，具备：检测上述驱动轮的旋转速度的驱动轮旋转速度检测装置；检测与上述驱动轴不同的非驱动轮的旋转速度的非驱动轮旋转速度检测装置；学习上述所检测出的上述驱动轮的旋转速度以及上述非驱动轮的旋转速度中至少一方的修正量的学习装置；根据由上述学习装置进行的学习状态，设定检测因上述驱动轮的空转而引起的打滑的发生时的检测灵敏度的检测灵敏度设定装置；以该所设定的检测灵敏度，根据上述驱动轮的旋转速度和上述非驱动轮的旋转速度的旋转速度差检测上述打滑的发生的打滑检测装置；以及在由该打滑检测装置检测到打滑发生时，以使向上述驱动轴输出的驱动力受到限制的方式驱动控制上述电动机的控制装置。

在本发明的电动汽车中，学习通过驱动轮转速检测装置所检测出的驱动轮的旋转速度或通过非驱动轮转速检测装置所检测出的非驱动轮的旋转速度的修正量，根据该学习状态来设定检测因驱动轮的空转而引起的打滑的发生时的检测灵敏度。并且，以所设定的检测灵敏度、根据驱动轮的转速和非驱动轮的转速的旋转速度差检测打滑的产生，在检测到打滑的发生时，以限制向驱动轴输出的驱动力的方式对电动机进行驱动控制。其结果是，在电动汽车中，能够更准确地进行打滑的检测而对其进行处理。另外，由于对从电动机输出的驱动力进行了控制，因此，与一边从电动机输出驱动力一边进行制动牵引控制的情况相比，能够降低能量损失，进而还能够实现向电动机提供电力的电源的小型化。

在这样的本发明的电动汽车中，还可以设定为上述检测灵敏度设定装置是以在由上述学习装置进行的学习未完成时，比上述学习完成时更难以检测出上述打滑的发生的方式设定上述检测灵敏度的装置。这样，能够防止打滑的误检测。

另外，在本发明的电动汽车，还可以设定为上述检测灵敏度设定装置是设定阈值而作为上述检测灵敏度的装置；上述打滑检测装置，是在上述旋转速度差大于或等于该所设定的阈值时检测为发生了上述打滑的装置。另外，还可以设定为具备检测车速的车速检测装置；上述检测灵敏度设定装置，进而还是根据上述所检测出的车速设定上述阈值的装置。这样，无论车速如何，都能够更准确地检测因驱动轮的空转引起的打滑。在这种情况下，上述检测灵敏度设定装置还可以是以上述车速越大则使其越大的倾向设定上述阈值的装置。

在本发明的电动汽车中，还可以设定为具备在上述电动机的驱动控制中所应用的、检测该电动机的旋转轴的旋转位置的旋转位置检测装置；上述打滑检测装置，是根据利用由上述所检测出的旋转位置所计算出的驱动轮的旋转速度和由上述驱动轮旋转速度检测装置所检测出的驱动轮的旋转速度而导出的驱动轮的旋转速度、与由上述非驱动轮旋转速度检测装置所检测出的非驱动轮的旋转速度的旋转速度差，来检测上述打滑的装置。这样能够更准确地检测因驱动轮的空转而引起的打滑。

或者，在本发明的电动汽车，还可以设定为具备内燃机，以及通过电力和动力的输入输出、将从上述内燃机输出的动力中的至少一部分传递给上述驱动轴的电力动力输入输出装置。

在上述各种形式的本发明的电动汽车中，均具备检测上述驱动轴的旋转角加速度的旋转角加速度检测装置，且上述打滑检测装置进而是根据上述所检测出的旋转角加速度来检测上述打滑的装置。

另外，除了上述电动汽车以外，本发明还提供了控制电动汽车的控制方法的实施形式。

附图说明

图1是简要表示作为本发明一个实施例的电动汽车20的结构的结构图。

图2是表示由实施例的电动汽车20的电子控制单元50执行的驱动控制程序的一个例子的流程图。

图3是表示加速开度Acc、车速V以及电机转矩Tm^*的关系的图表。

图4是表示车速V与打滑的判定阈值Vref的关系的图表。

图5是简要表示变形例的电动汽车120的结构的结构图。

图6是简要表示变形例的电动汽车220的结构的结构图。

图7是简要表示变形例的电动汽车320的结构的结构图。

具体实施方式

下面，利用实施例说明本发明的具体实施方式。图1是简要表示作为本发明一个实施例的电动汽车20的结构的结构图。实施例的电动汽车20如图所示，是作为两轮驱动(2WD)的汽车而构成的，具备：电机22，其能够利用经由转换电路23而由蓄电池24提供的电力，而向与驱动轮28a、28b相连结的驱动轴26输出转矩；作为检测驱动轴26的旋转位置θm的旋转位置检测传感器的解析器(解算装置)32；检测驱动轮28a、28b(前轮)的车轮速度的车轮速度传感器34a、34b；检测非驱动轮29a、29b(后轮)的车轮速度的车轮速度传感器36a、36b；以及对整个车体进行控制的电子控制单元50。

电机22，例如是作为既可起到电动机的功能又可起到发电机的功能的众所周知的同期发电电动机而构成的。另外，转换电路23由将来自蓄电池24的电力转换为适于电机22的驱动的电力的多个开关元件构成。

电子控制单元50，是作为以CPU52为中心的微处理器而构成的，除了微处理器52以外，还具有存储有处理程序的ROM54、暂时存储数据的RAM56、以及输入输出端口(未示出)。通过输入输出端口向该电子控制单元50中输入来自解析器32的驱动轴26的旋转位置θm、来自车轮速度传感器34a、34b、36a、36b的各个车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl、来自检测变速杆41的位置的变速杆位置传感器42的变速杆位置SP、来自检测加速踏板43的踩下状态的加速踏板位置传感器44的加速开度Acc、来自检测制动踏板45的踩下状态的制动踏板位置传感器46的制动踏板位置BP、来自车速传感器48的车速V等。另外，从电子控制单元50，经由输出端口输出向转换电路23的开关元件输送的开关控制信号等。

对这样构成的电动汽车20的动作、尤其是检测因驱动轮28a、28b的空转而引起的打滑的发生而驱动控制电机22的动作进行说明。图2是表示由实施例的电动汽车20的电子控制单元50执行的驱动控制程序的一个例子的流程图。该程序每隔规定时间(例如，每8msec)重复执行一次。

在运行(运转)控制程序开始执行时，电子控制单元50的CPU52首先进行输入来自加速踏板位置传感器44的加速开度Acc、来自车速传感器48的车速V、根据来自车轮速度传感器34a、34b、36a、36b的车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl计算出的车轮速度Vf、Vr、根据来自解析器32的旋转位置θm计算出的驱动轴26(电机22的旋转轴)的转速Nm等的处理(步骤S100)。在此，对于车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl而言，为了除去因不同直径轮胎的装配或轮胎的气压等引起的误差，而进行其修正量的学习。修正量的学习，在实施例中，按以下方式进行。首先，考虑以车轮速度Vfr为修正对象进行修正的情况。这种情况下的修正量，是通过利用本程序的反复执行而导出多个比率k，然后对它们进行积算而计算出来的，其中所说的比率k，是计算由车轮速度传感器34a、34b、36a、36b检测出的车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl的平均值Vave，将所计算出来的平均值Vave除以来自作为修正对象的车轮速度传感器34a的车轮速度Vfr而得到的。对于车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl而言也是一样的。因此，车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl的修正量的学习，直到完成需要一定程度的时间。另外，车轮速度Vfr、Vfl，由于只要利用由解析器32计算出的驱动轴26的转速Nm即可计算出驱动轮28a、28b的车轮速度，因此，可以利用经该计算所得到的车轮速度，也可以利用对所计算出的车轮速度和来自车轮速度传感器34a、34b的车轮速度Vfr、Vfl进行平均所得到的值。这样的根据车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl计算出的车轮速度Vf和车轮速度Vr，在实施例中设定为通过将各个车轮速度Vfr、Vfl平均并且将车轮速度Vrr、Vrl平均而进行。另外，对于车速V而言，虽然在实施例中利用了由车速传感器48所检测出的值，但是也可以设为根据由车轮速度传感器34a、34b、36a、36b检测出或修正后的车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl来计算。

然后，根据所输入的加速开度Acc和车速V来设定作为应从电机22输出的转矩的电机转矩Tm^*(步骤S102)。在实施例中，设为通过预先求出加速开度Acc、车速V以及电机转矩Tm^*的关系而作成图表预先存储在ROM44中，在给出加速开度Acc和车速V时从图表导出对应的电机转矩Tm^*，由此进行电机转矩Tm^*的设定。

接着，在所输入的驱动轮28a、28b的车轮速度Vf中减去非驱动轮29a、29b的车轮速度Vr而计算出车轮速度差ΔV，并同时在所输入的驱动轴26的转速Nm中减去前次输入的前次转速Nm而计算出驱动轴26的旋转角加速度α(步骤S104)，判定在车轮速度差ΔV的计算中所使用的车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl的修正量的学习是否完成(步骤S106)。然后进行下述处理，即，若判定为车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl的修正量的学习完成，则利用图4中所例示的学习完成时图表、根据车速V来设定在打滑的检测时所用的阈值Vref(步骤S108)，若判定为车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl的修正量的学习未完成，则利用图4中所例示的学习未完成时图表、根据车速V来设定阈值Vref(步骤S110)。如图4所示，以在车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl的修正量的学习完成之前，与学习完成之后相比设定为较大的阈值Vref的方式，设定学习完成时图表以及学习未完成时图表。这是因为，这样能够防止根据由学习完成之前的精度较低的车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl计算出的车轮速度差ΔV，而误检测为驱动轮28a、28b空转、发生了打滑。另外，如图4所示，之所以车速V越高则越设定更大的阈值Vref，是因为车速V越高则因车轮速度差ΔV中所包含的误差而误检测为打滑的可能性越高的缘故。

当这样计算车轮速度差ΔV并设定了阈值Vref后，判定所计算出的车轮速度差ΔV是否大于阈值Vref(步骤S112)，同时判定旋转角加速度α是否大于阈值αref(步骤S113)。在判定为车轮速度差ΔV大于阈值Vref时，或者判定为旋转角加速度α大于阈值αref时，则判断为发生了因驱动轮28a、28b的空转而引起的打滑，从而进行限制在步骤S102中所设定的电机转矩Tm^*的处理(步骤S114)。在此，对电机转矩Tm^*的限制，例如，既可以采用在由步骤S102所设定的电机转矩Tm^*中减去规定的值的办法；也可以采用打滑的程度越大、即轮速度差ΔV相对于阈值Vref越大或旋转角加速度α相对于阈值αref越大，则从电机转矩Tm^*中减去越大的值的办法；采用什么样的限制都可以。另外，若判定为车轮速度差ΔV小于或等于阈值Vref且判定为旋转角加速度α小于或等于阈值αref，则判断为没有发生驱动轮28a、28b的空转而是处于抓地牢靠的状态，从而不进行电机转矩Tm^*的限制。

当这样在步骤S102或步骤S114中设定了电机转矩Tm^*后，进行以电机转矩Tm^*驱动控制电机22的处理(步骤S116)，然后结束本程序。电机22的驱动控制，具体来说，是通过以根据由解析器32所检测出的旋转位置θm从电机22输出与电机转矩Tm^*相称的转矩的方式向转换电路23的开关元件输出开关控制信号来进行的。

根据以上所说明的实施例的电动汽车20，学习车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl的修正量，根据该学习是否完成来设定阈值Vref，在根据车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl计算出的车轮速度差ΔV大于所设定的阈值Vref时，就设为检测到了因驱动轮28a、28b的空转而引起的打滑，从而以限制向驱动轴26输出的转矩的方式驱动控制电机22。因此，能够更可靠地检测电动汽车20的打滑以便对其进行处理。并且，由于还进行利用了由来自解析器32的旋转位置θm计算出的旋转角加速度α的打滑的判定，因此，能够在对车轮速度Vfr、Vfl、Vrr、Vrl的修正的学习完成之前，将阈值Vref设定得比较大，即使是在尽管发生了打滑而根据车轮速度差ΔV没有判定为打滑时，也能够根据旋转角加速度α来判定打滑，从而能够防止因过度的打滑而引起的车辆的推进力降低或车辆处于不稳定的状态。

在实施例中的电动汽车20中，虽然在图4例示的学习完成时图表和学习未完成时的图表中，以车速V越高则变得增大的倾向设定了阈值Vref，但是也可以是无论车速V如何都设定一样的阈值Vref。

在实施例中，虽然是适用于具备能够直接向与驱动轮28a、28b相连接的驱动轴输出动力地、机械地连接着的电机22的电动汽车20而进行了说明，但是只要是具有能够向驱动轴输出动力的电动机的电动汽车，适用于任何结构的汽车都可以。例如，也可适用于具备发动机、与发动机的输出轴相连的发电机、和利用来自发电机的发出电力将动力输出给驱动轴的电机的所谓的串联型混合电动汽车。另外，如图5所示，也可适用于具有发动机122、与发动机122相连的行星齿轮126、与行星齿轮126相连的能够发电的电机124、以及同样地与行星齿轮126相连且同时能够向与驱动轮28a、28b相连的驱动轴输出动力地与驱动轴机械地相连的电机22的、所谓的机械分配型混合电动汽车120；如图6所示，还可适用于具备电机224以及能够向驱动轴输出动力地与驱动轴机械地相连的电机22的所谓的电气分配型混合电动汽车220，其中所说的该电机224是具有与发动机222的输出轴相连的内转子224a以及安装在与驱动轮28a、28b相连的驱动轴上的外转子224b，并且通过内转子224a和外转子224b的电磁作用而相对旋转的电机。或者，如图7所示，还可以适用于具备经由变速器324(无级变速器或有级变速器等)而与连接至驱动轮28a、28b的驱动轴相连的电机22、以及经由离合器CL而与电机22的旋转轴相连的发动机322的所谓的混合动力电动汽车320。此时，作为在驱动轮上发生了打滑时的控制，虽然从控制上的输出应答性的速度等来考虑主要对机械地与驱动轴相连的电机进行控制，由此来限制向驱动轴输出的转矩，但是也可以与该电机的控制相协调而对其它的电机进行控制或对发动机进行控制。

以上，虽然利用实施例对本发明的实施方式进行了说明，但不言而喻，所述实施例不应对本发明构成任何限定，在不脱离本发明思想的范围内，可以以各种方式实施。

Claims

1.一种电动汽车，它是具备可向与驱动轮相连接的驱动轴输出驱动力的电动机的电动汽车，其特征在于，具备：

检测上述驱动轮的旋转速度的驱动轮旋转速度检测装置；

检测与上述驱动轴不同的非驱动轮的旋转速度的非驱动轮旋转速度检测装置；

学习上述所检测出的上述驱动轮的旋转速度以及上述非驱动轮的旋转速度中至少一方的修正量的学习装置；

根据由上述学习装置进行的学习状态，设定检测因上述驱动轮的空转而引起的打滑的发生时的检测灵敏度的检测灵敏度设定装置；

以该所设定的检测灵敏度，根据上述驱动轮的旋转速度和上述非驱动轮的旋转速度的旋转速度差检测上述打滑的发生的打滑检测装置；以及

在由该打滑检测装置检测到打滑发生时，以使向上述驱动轴输出的驱动力受到限制的方式驱动控制上述电动机的控制装置。

2.根据权利要求1所述的电动汽车，其中，上述检测灵敏度设定装置，是以在由上述学习装置进行的学习未完成时，比上述学习完成时更难以检测出上述打滑的发生的方式设定上述检测灵敏度的装置。

3.根据权利要求1所述的电动汽车，其中，上述检测灵敏度设定装置，是作为上述检测灵敏度而设定阈值的装置；

上述打滑检测装置，是在上述旋转速度差大于或等于该所设定的阈值时检测为发生了上述打滑的装置。

4.根据权利要求3所述的电动汽车，其中，具备检测车速的车速检测装置；

上述检测灵敏度设定装置，进而还是根据上述所检测出的车速设定上述阈值的装置。

5.根据权利要求4所述的电动汽车，其中，上述检测灵敏度设定装置是以上述车速越大则使其越大的倾向设定上述阈值的装置。

6.根据权利要求3～5中的任意一项所述的电动汽车，其中，上述检测灵敏度设定装置，是以在由上述学习装置进行的学习未完成时，比上述学习完成时更难以检测出上述打滑的发生的方式设定上述检测灵敏度的装置。

7.根据权利要求1～5中的任意一项所述的电动汽车，其中，具备在上述电动机的驱动控制中所应用的、检测该电动机的旋转轴的旋转位置的旋转位置检测装置；

上述打滑检测装置，是根据利用由上述所检测出的旋转位置所计算出的驱动轮的旋转速度和由上述驱动轮旋转速度检测装置所检测出的驱动轮的旋转速度而导出的驱动轮的旋转速度、与由上述非驱动轮旋转速度检测装置所检测出的非驱动轮的旋转速度的旋转速度差，来检测上述打滑的装置。

8.根据权利要求1～5中的任意一项所述的电动汽车，其中具备：

内燃机；以及

通过电力和动力的输入输出，将从上述内燃机输出的动力中的至少一部分传递给上述驱动轴的电力动力输入输出装置。

9.一种电动汽车的控制方法，它是具备可向与驱动轮相连接的驱动轴输出驱动力的电动机的电动汽车的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)在检测上述驱动轮的旋转速度的同时，检测非驱动轮的旋转速度的步骤；

(b)学习上述所检测出的上述驱动轮的旋转速度以及上述非驱动轮的旋转速度中的至少一方的修正量的步骤；

(c)根据由上述步骤(b)进行的学习状态，设定检测因上述驱动轮空转而引起的打滑的发生时的检测灵敏度的步骤；

(d)以该所设定的检测灵敏度，根据上述驱动轮的旋转速度与上述非驱动轮的旋转速度的旋转速度差检测上述打滑的发生的步骤；以及

(e)在由该步骤(d)检测到打滑发生时，以使向上述驱动轴输出的驱动力受到限制的方式驱动控制上述电动机的步骤。