JP2000013904A - 電気自動車のトルク制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリに回生電力を効果的に回収し、航続
距離を延ばす。 【解決手段】 車両の減速時に、ドライバが車両を停止
させようとする意図が明らかである場合、つまり、アク
セル開度が０でありかつブレーキスイッチ５がオンであ
る場合には、駆動モータ７の回転数が０になるまで当該
駆動モータを回生制御する。一方、車両の減速時でも、
ドライバが釣合い車速まで減速することによって、クリ
ープトルクだけで徐行しようという意図が明らかな場
合、つまり、ブレーキスイッチ５がオフであり、アクセ
ル開度のみが０である場合には、駆動モータの回転数が
予め設定された所定値になるまで当該駆動モータを回生
制御する。これによって、ドライバが車両を停止させよ
うとする意図が明らかな場合には車両の停止直前まで駆
動モータの回生運転を行うことにより回生電力をバッテ
リに有効に回収して１充電当たりの航続距離を延ばす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車のトル
ク制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車に搭載されている駆動モータ
は、バッテリの直流電力を電源とし、インバータによっ
て変換された交流電力によって駆動される交流モータで
ある。そして駆動モータによる走行特性をエンジン自動
車の運転性と同様のものにするために、従来から、特に
低速走行時にクリープトルクを発生させ、またある程度
の車速（モータ回転数に対応する。以下、同じ）におい
て走行抵抗と釣合う設定にしている。

【０００３】図５には従来の電気自動車のトルク特性を
示している。つまり、従来の電気自動車のトルク制御装
置では、車速の減速時（したがって、駆動モータの回転
数の減速時）には、ブレーキ操作によりブレーキスイッ
チがオンしていれば同図の特性曲線Ａに従うトルク特性
に基づくトルク制御を行い、多くの回生エネルギをバッ
テリに回収する。またブレーキペダルが踏まれず、単に
アクセルペダルから足が離され、走行抵抗だけで減速さ
せているような場合、つまりアクセル開度が０％で、ブ
レーキスイッチがオフの場合には、特性曲線Ｂに従うト
ルク特性に基づくトルク制御を行うようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の電気自動車のトルク制御装置では、トルク特性曲
線を、エンジン自動車に近い運転性を得るために低速時
にはクリープトルクＣをを発生させ、またある程度の車
速Ｄでモータトルクが走行抵抗Ｅと釣合う設定にしてい
るので、次のような問題点があった。すなわち、減速時
にブレーキスイッチがオンしている場合にも、ブレーキ
が踏まれず、単にアクセル開度が０％になっているだけ
の場合にも、車速がある程度（図５におけるＦ点）以下
になれば正のトルク指令を発生するようになり、回生運
転が十分低速まで継続できず、それだけ電力回収率が悪
化し、バッテリ１回充電当たりの航続距離が延びない問
題点があった。

【０００５】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、ドライバが車両を停止させようとして
いる意図が明らかな場合にはほぼ停止するまで回生運転
を行うことによってバッテリへの電力回収率が高め、航
続距離を延ばすことができる電気自動車のトルク制御装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の電気自
動車のトルク制御装置は、アクセル開度の検出手段と、
駆動モータの回転数検出手段と、ブレーキスイッチのオ
ン／オフ検出手段と、（１）前記駆動モータの減速時
に、前記アクセル開度が０かつ前記ブレーキスイッチが
オンであれば、前記駆動モータの回転数が０になるまで
当該駆動モータを回生制御し、（２）前記駆動モータの
減速時に、前記アクセル開度が０かつ前記ブレーキスイ
ッチがオフであれば、前記駆動モータの回転数が予め設
定された所定値になるまで当該駆動モータを回生制御す
るモータ駆動制御手段とを備えたものである。

【０００７】請求項１の発明の電気自動車のトルク制御
装置では、車両の減速時に、ドライバが車両を停止させ
ようとする意図が明らかである場合、つまり、アクセル
開度が０でありかつブレーキスイッチがオンである場合
には、駆動モータの回転数が０になるまで当該駆動モー
タを回生制御する。一方、車両の減速時でも、ドライバ
が釣合い車速まで減速することによって、クリープトル
クだけで徐行しようという意図が明らかな場合、つま
り、ブレーキスイッチがオフであり、アクセル開度のみ
が０である場合には、駆動モータの回転数が予め設定さ
れた所定値になるまで当該駆動モータを回生制御する。

【０００８】これによって、ドライバが車両を停止させ
ようとする意図が明らかな場合には車両の停止直前まで
駆動モータの回生運転を行うことにより回生電力をバッ
テリに有効に回収して１充電当たりの航続距離を延ば
し、またドライバが車両を釣合い車速まで減速させよう
とする意図が明らかな場合にはその釣合い車速付近の所
定値になるまで回生運転を行うことによってドライバの
意図通りの釣合い車速による徐行運転を可能とする。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の電気自動車
のトルク制御装置において、前記モータ駆動制御手段
が、前記アクセル開度が０かつ前記ブレーキスイッチが
オフの状態で、前記駆動モータのトルクと車両の走行抵
抗とが釣合った回転数で前記駆動モータが回転している
場合には、前記駆動モータの回転数に対するトルク指令
の勾配を緩やかに制御するようにしたものであり、これ
によって、クリープトルクによって釣合い車速で車両が
徐行している状態では、走行抵抗の変化に対して車速を
スムーズに変化させることができる。

【００１０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ドライバが車
両を停止させようとする意図が明らかな場合には車両の
停止直前まで駆動モータの回生運転を行うことにより回
生電力をバッテリに有効に回収して１充電当たりの航続
距離を延ばすことができ、またドライバが車両を釣合い
車速まで減速させようとする意図が明らかな場合にはそ
の釣合い車速付近の所定値になるまで回生運転を行うこ
とによってドライバの意図通りの釣合い車速による徐行
運転が可能である。

【００１１】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、クリープトルクによって釣合い車速で
車両が徐行している状態では、走行抵抗の変化に対して
車速をスムーズに変化させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は本発明の１つの実施の形態の
構成を示しており、この実施の形態の電気自動車のトル
ク制御装置は、トルクコントロールユニット１、モータ
コントロールユニット２を備えている。トルクコントロ
ールユニット１は、ドライバの運転操作の意図を推定す
るための情報を得るために、シフトポジションスイッチ
３からシフトレバーのシフトポジションを示す信号を入
力し、スロットルポジションセンサ４からアクセル開度
を示す信号を入力し、ブレーキスイッチ５からフットブ
レーキの操作有り無しを示す信号を入力し、さらに車速
情報として回転数センサ６から駆動モータ７の回転数を
入力し、これらの入力情報を用い、内蔵するトルク特性
データに基づいてトルク指令を演算して出力する。

【００１３】またモータコントロールユニット２はシフ
トポジションスイッチ３の入力とスロットルポジション
センサ４の入力、そしてトルクコントロールユニット１
の決定したトルク指令とに基づき、駆動モータ７の回転
数を決定し、インバータユニット８のゲート制御を行
う。

【００１４】インバータユニット８はバッテリ９の直流
電力を所定の周波数及び電圧の交流電力に変換して駆動
モータ７に供給する。

【００１５】次に、上記構成の電気自動車のトルク制御
装置の動作を説明する。トルクコントロールユニット１
はトルク−回転数特性マップデータを内蔵し、回転数セ
ンサ６の信号によって加速／減速状態を判断し、加速運
転時には従来と同様のトルク−回転数特性マップデータ
を参照して、シフトポジションスイッチ３によるシフト
レバーのポジション、スロットルポジションセンサ４に
よるアクセル開度に基づきトルク指令を演算してモータ
コントローラユニット２に与える。

【００１６】モータコントロールユニット２は、シフト
ポジションスイッチ３によるシフトポジション、スロッ
トルポジションセンサ４によるアクセル開度により速度
指令を演算し、またトルクコントロールユニット１から
トルク指令を入力し、これらに基づいて駆動モータ７の
回転数指令を演算し、さらに回転数センサ６から駆動モ
ータ７の回転数フィードバック信号を入力して回転数指
令と比較して駆動モータ７の所要加減速量を演算し、こ
れをゲート指令に反映させてインバータユニット８に与
えてそのゲート制御を行う。

【００１７】インバータユニット８はモータコントロー
ルユニット２のゲート指令に基づいてＰＷＭ制御によっ
てスイッチング素子のゲート制御を行い、バッテリ９の
直流電力を駆動モータ７が所定の回転数で回転するよう
な周波数、電圧の交流へ電力変換を行い、これによって
駆動モータ７を駆動する。

【００１８】他方、減速運転の場合には、次のように制
御動作する。トルクコントロールユニット１は図３に示
すようなトルク特性マップデータＴ１，Ｔ２，Ｔ３を内
蔵している。トルク特性データＴ１は、減速状態で、ブ
レーキスイッチ５がオン、かつスロットルポジションセ
ンサ４がアクセル開度０％を示している場合に参照する
ものであり、トルク特性データＴ２は、減速状態で、ブ
レーキスイッチ５がオフ、かつスロットルポジションセ
ンサ４がアクセル開度０％を示している場合に参照する
ものであり、さらに、トルク特性データＴ３は、減速状
態にはなく、ブレーキスイッチ５がオフ、かつアクセル
開度が０％の場合に参照するトルク特性データである。

【００１９】（１）ドライバが車両を停止させようとし
ている場合。

【００２０】ドライバが車両を停止させたいと思ってい
る場合の運転操作では、アクセルペダルを離し、ブレー
キペダルを踏込むことによって減速させることになる。
この場合、スロットルポジションセンサ４はアクセル開
度０％、かつブレーキスイッチ５はオンとなり、また回
転数センサ６からの回転数信号の時間微分値あるいは差
分値は減速状態を示す。

【００２１】そこで図２のステップＳ１，Ｓ２に示すよ
うに、このような条件が成立すれば、トルクコントロー
ルユニット１はトルク特性データＴ１を選択して参照し
て、回転数センサ６の回転数信号に対応したトルク指令
を決定し、これをモータコントロールユニット２に出力
し、モータコントロールユニット２は第１の回生制御モ
ードでインバータユニット８を制御し、モータの回転エ
ネルギを電気エネルギとしてバッテリ９に回収する。こ
の第１の回生制御では、トルク特性データＴ１はモータ
回転数がほぼ０になるまで回生運転する特性に設定して
あるので、車両がほぼ停止するまでモータの運動エネル
ギを電気エネルギとしてバッテリ９に回収することがで
き、バッテリ９の１回充電当たりの航続距離を延ばすこ
とができる。

【００２２】（２）ドライバが車両を釣合い車速で走行
させようとしている場合。

【００２３】この場合にはドライバは単にアクセルペダ
ルから足を離すだけで、車両の走行抵抗Ｅによって車速
が減速し、最終的にはクリープトルクと走行抵抗とが釣
合う車速（モータ回転数）で徐行するように制御する。
このために図２のフローチャートにおけるステップＳ
３，Ｓ４に示すように、スロットルポジションセンサ４
がアクセル開度０％、かつブレーキスイッチ５がオフ、
そして回転数センサ６からの回転数信号の時間微分値あ
るいは差分値は減速状態を示していれば、トルクコント
ロールユニット１はトルク特性データＴ２を選択して参
照して、回転数センサ６の回転数信号に対応したトルク
指令を決定し、これをモータコントロールユニット２に
出力し、モータコントロールユニット２は第２の回生制
御モードでインバータユニット８を制御する。

【００２４】この第２の回生制御では、トルク特性デー
タＴ２は釣合い車速Ｄの直前の所定の車速（回転数）Ｇ
までは回生運転し、釣合い車速Ｄの点では走行抵抗Ｅと
釣合うトルク指令を出力する設定である。これによっ
て、通常のエンジン自動車と同様のクリープトルクによ
る徐行運転に円滑に移行することができるようになる。

【００２５】（３）ドライバがクリープトルクだけで走
行させている場合。

【００２６】車両が減速状態になく、釣合い車速で走行
している場合（この場合、アクセルペダルも踏まれず、
ブレーキペダルも踏まれていない状態である）、したが
って、回転数センサ６の信号から定速状態又は加速状態
にあると判断され、かつスロットルポジションセンサ４
はアクセル開度０％、ブレーキスイッチ５はオフ信号を
入力している場合、トルクコントロールユニット１はト
ルクの勾配が緩やかな設定となっているトルク特性デー
タＴ３を選択して参照してモータ回転数に対応したトル
ク指令を算出し、モータコントロールユニット２に出力
する（図２のフローチャートにおけるステップＳ５）。

【００２７】これによって、例えば、下り坂でブレーキ
を離したような場合、従来のように急激に回生制動が働
いて車速がギクシャクした変化をすることがなく、スム
ーズに変化するようになる。

【００２８】こうして、この実施の形態の電気自動車の
トルク制御装置では、ブレーキペダルを踏込んで車両を
完全に停止させる意図がある場合には車速がほぼ０にな
るまで回生制御を行うことによって車両の運動エネルギ
をバッテリ９に電気エネルギとして可能な限り回収する
ことができ、この結果、１回の充電当たりの航続距離を
延ばすことができ、また従来と同様の運転感覚も維持す
ることができ、さらに釣合い車速で釣合っているときに
道路上の勾配状態により走行抵抗が変化しても車速をス
ムーズに変化させることができる。

【００２９】なお、上記の実施の形態で、トルクコント
ロールユニット１がトルク指令を切換える場合、図４に
示す方法で切換え前後のトルク指令を調整する。

【００３０】（ａ）切換え前トルク指令＜切換え後トル
ク指令 図４（ａ）に示すように、切換え前トルクＴｒ１＜切換
え後トルクＴｒ２である場合には、予め設定した切換え
期間ｔ１はリニアに変化させる。つまり、トルク制御周
期がθである場合、ｉ回目の制御時のトルク指令Ｔｒ
は、 Ｔｒ＝（（Ｔｒ２−Ｔｒ１）／ｔ１）＊ｉ・θ＋Ｔｒ１ として設定する。

【００３１】（ｂ）切換え前トルク指令＞切換え後トル
ク指令 同図（ｂ）に示すように、切換え前トルクＴｒ１＞切換
え後トルクＴｒ２である場合には、予め設定した切換え
期間ｔ２はリニアに変化させる。つまり、トルク制御周
期がθである場合、ｉ回目の制御時のトルク指令Ｔｒ
は、Ｔｒ＝（（Ｔｒ２−Ｔｒ１）／ｔ２）＊ｉ・θ＋Ｔ
ｒ１として設定する。

【００３２】（ｃ）トルク指令がトルク指令０をまたぐ
場合 例えば、回生モードから力行モードに切換える場合、ト
ルクが０付近にある時間を極力減らし、逆トルクになっ
たときには緩やかにトルクを指令値まで変化させる。

【００３３】これによって、トルク切換え時に発生する
衝撃を抑制し、乗り心地の改善を図る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。

【図２】上記の実施の形態によるトルク制御のフローチ
ャート。

【図３】上記の実施の形態によるトルク制御の特性図。

【図４】上記の実施の形態におけるトルク指令の切換え
時の移行制御を示すタイムチャート。

【図５】従来例によるトルク制御の特性図。

【符号の説明】

１ トルクコントロールユニット ２ モータコントロールユニット ３ シフトポジションスイッチ ４ スロットルポジションセンサ ５ ブレーキスイッチ ６ 回転数センサ ７ モータ ８ インバータユニット ９ バッテリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクセル開度の検出手段と、 駆動モータの回転数検出手段と、 ブレーキスイッチのオン／オフ検出手段と、 （１）前記駆動モータの減速時に、前記アクセル開度が
   ０かつ前記ブレーキスイッチがオンであれば、前記駆動
   モータの回転数が０になるまで当該駆動モータを回生制
   御し、（２）前記駆動モータの減速時に、前記アクセル
   開度が０かつ前記ブレーキスイッチがオフであれば、前
   記駆動モータの回転数が予め設定された所定値になるま
   で当該駆動モータを回生制御するモータ駆動制御手段と
   を備えて成る電気自動車のトルク制御装置。
2. 【請求項２】 前記モータ駆動制御手段は、前記アクセ
   ル開度が０かつ前記ブレーキスイッチがオフの状態で、
   前記駆動モータのトルクと車両の走行抵抗とが釣合った
   回転数で前記駆動モータが回転している場合には、前記
   駆動モータの回転数に対するトルク指令の勾配を緩やか
   に制御することを特徴とする請求項１に記載の電気自動
   車のトルク制御装置。