JP2002142302A - 車両のモータトルク制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の発進時等にアクセル操作に応じた円滑
且つ自然な加速を実現できる車両のモータトルク制御装
置を提供する。 【解決手段】 アクセル操作量に応じて重み付け係数ga
inＣをマップにより設定し、その重み付け係数gainＣに
基づいて、クリープトルクcreepＴ及びアクセルトルクa
psＴから仮モータトルク0-ＭＴを設定する（ステップＳ
６）。これにより発進時にアクセル操作量が増加される
と、重み付け係数gainＣの増加に伴って仮モータトルク
0-ＭＴがクリープトルクcreepＴからアクセルトルクaps
Ｔへと緩やかに増加し、一時的なトルクの落込みや加速
反応の遅れを生じることなく発進可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に動力源とし
て搭載されたモータを制御するモータトルク制御装置に
関するものである。

【０００２】

【関連する背景技術】一般に電気自動車やハイブリッド
車両では駆動源であるモータを任意に停止可能なため、
例えば自動変速機付き内燃機関を備えた車両のような所
謂クリープ現象、即ち、停車時等にトルクコンバータを
介したトルク伝達によって車両が僅かに前進する現象は
基本的に生じない。しかしながら、このクリープ現象
は、渋滞時に車両を容易に微速前進できること、或いは
登坂路での発進の際にブレーキからアクセルに踏み代え
ても後退を防止できること等の利点があるため、運転操
作の面からは好ましい特性とされており、しかも、この
ようなクリープ現象を生ずる車両が広く普及している現
状では、逆にクリープ現象を生じないとユーザに違和感
を抱かれる可能性もある。

【０００３】そこで、このような要望に答えるべく、積
極的にクリープ現象を発生させるようにした電気自動車
やハイブリッド車両が提案されている。即ち、周知のよ
うに、これらの車両でのモータ走行時には、アクセル操
作量より設定した目標モータトルクに基づいてモータを
制御し、もってアクセル操作に応じた駆動力を得ている
ため、アクセル操作量が０付近では目標モータトルクも
０になり、これがクリープ力を得られない原因である。
そこで、アクセル操作量が０付近の領域では、所定のク
リープトルクを目標モータトルクとして設定することで
クリープ力を得ている。

【０００４】上記対策では、車両の発進に伴ってアクセ
ル操作量が０から増加すると、目標モータトルクは、ク
リープトルクから本来のアクセル操作量に応じた値（以
下、アクセルトルクという）に切換えられることになる
が、その切換制御については種々の方法が提案されてい
る。その１例として、アクセル操作量が０から増加した
時点でクリープトルクからアクセルトルクに切換える方
法が挙げられ、又、別の方法として、アクセルトルクが
増加してクリープトルクを上回った時点でクリープトル
クからアクセルトルクに切換える方法が挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前段の
方法では、アクセルを踏み込んだ瞬間のアクセルトルク
が０に限りなく近いことから、アクセル操作したにも拘
わらず目標モータトルクはクリープトルクから一旦０付
近まで落ち込むことになり、平坦路では瞬間的な車速低
下が生じ、登坂路では不用意な後退が生じて、円滑な加
速が望めないという不具合がある。

【０００６】又、後段の方法では、アクセルトルクがク
リープトルクを上回るまでは、目標モータトルクとして
一定値のクリープトルクが設定されることから、アクセ
ル操作に対して加速反応が遅れて不自然な印象を与える
という不具合がある。そこで、本発明の目的は、車両の
発進時等にアクセル操作に応じた円滑且つ自然な加速を
実現することができる車両のモータトルク制御装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、動力源としてモータを備えた
車両のモータトルク制御装置において、車両のクリープ
トルクを設定するクリープトルク設定手段と、運転者の
アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
アクセル操作量に応じたアクセルトルクを設定するアク
セルトルク設定手段と、アクセル操作量が０のときには
クリープトルク側の重み付けを大とし、アクセル操作量
の増加に伴ってクリープトルクに対するアクセルトルク
の重み付けを増加させ、アクセル操作量が所定値以上で
はアクセルトルク側の重み付けを大とする重み付け設定
手段と、重み付け設定手段にて設定された重み付けに従
って、クリープトルク及びアクセルトルクから目標モー
タトルクを設定し、目標モータトルクに基づいてモータ
トルクを制御するモータトルク制御手段とを備えた。

【０００８】従って、車両の発進時には、重み付けに基
づいて目標モータトルクがクリープトルクからアクセル
トルクへと緩やかに移行するため、前段の従来例のよう
に、クリープトルクからアクセルトルクに移行する際の
一時的なトルクの落込みが未然に防止される。又、発進
時において、アクセル操作量の増加に伴ってアクセルト
ルク側の重み付けが増加すれば、直ちに目標モータトル
クが増加して速やかに車両の加速として反映されるた
め、後段の従来例のように、アクセル操作に対して加速
反応が遅れることが未然に防止される。

【０００９】又、請求項２の発明では、モータトルク制
御手段を、設定した目標モータトルクがアクセルトルク
より小さいときに、目標モータトルクとしてアクセルト
ルクを設定するように構成した。従って、目標モータト
ルクがアクセルトルクより小さいときには、運転者の要
求トルクを意味するアクセルトルクが目標モータトルク
として設定されることから、モータトルクは一時的に落
込むことなく増加し、より運転者の要求に沿った円滑な
発進加速が実現される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明をハイブリッド車両
のモータトルク制御装置に具体化した一実施形態を説明
する。図１は本実施形態のハイブリッド車両のトルク制
御装置を示す全体構成図であり、この図に示すように、
本実施形態のハイブリッド車両は、エンジン１側とモー
タ２側とを駆動系を含めて相互に独立して構成してお
り、前輪３ａをエンジン１により駆動し、後輪３ｂをモ
ータ２により駆動するようになっている。詳述すると、
車両のフロント側に搭載されたガソリンエンジン１には
クラッチ４を介して自動変速機５が連結され、この自動
変速機５及びディファレンシャル６を介してエンジン１
の回転が前輪３ａ側に伝達される。自動変速機５の基本
的な構成は、手動で変速操作する一般的な機械式変速機
と同様であるが、後述するように変速操作、クラッチ操
作、及びエンジン１のスロットル操作を自動化すること
により、自動変速が可能なように構成されている。

【００１１】又、車両のリア側に搭載されたモータ２に
は遊星ギア式の減速機７が接続され、この減速機７及び
ディファレンシャル８を介してモータ２の回転が駆動輪
としての後輪３ｂ側に伝達される。モータ２にはインバ
ータ９を介して走行用バッテリ１０が接続され、インバ
ータ９によりモータ２の回転が制御される。一方、車室
内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御
マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ
等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備
えたＥＣＵ１１（電子制御ユニット）が設置されてい
る。ＥＣＵ１１の入力側には、運転者によるアクセル操
作量ＡＰＳを検出するアクセル操作量検出手段としての
アクセルセンサ１２、エンジン１のスロットル開度ＴＰ
Ｓを検出するスロットルセンサ１３、クラッチ４の出力
側（変速機側）の回転速度Ｎcを検出するクラッチ回転
速度センサ１４（尚、このセンサ１４に代えて、車速Ｖ
からクラッチ回転速度Ｎcを推定してもよい）、ブレー
キの油圧Ｐbkを検出するブレーキ油圧センサ１５、車速
Ｖを検出する車速センサ１６等の各種センサ類が接続さ
れている。又、ＥＣＵ１１の出力側には、自動変速機５
の変速操作を行う変速用アクチュエータ１７、クラッチ
２の断接操作を行うクラッチ用アクチュエータ１８、エ
ンジン１のスロットルバルブを開閉駆動するスロットル
用アクチュエータ１９、及び前記インバータ９等が接続
されている。

【００１２】そして、本実施形態のハイブリッド車両で
は、基本的に発進はモータ２で行い、その後の走行はエ
ンジン１で行う。但し、走行用バッテリ１０の充電量が
所定値以下の場合には、発進もエンジン１で行う。又、
走行用バッテリ１０の充電は、通常の走行時においては
路面を介してエンジン１の駆動力をモータ２側に伝達し
て行い、減速時においてはクラッチ４を遮断してモータ
２を回生させることで行う。

【００１３】上記した走行時等において、エンジン１の
スロットル制御は図示しないスロットル制御用マップに
従って行われ、ＥＣＵ１１はアクセル操作量ＡＰＳに基
づいてマップから求めた目標スロットル開度tgtＴＰＳ
を達成するように、スロットル用アクチュエータ１９を
駆動制御する。又、変速制御については図示しない変速
制御用マップに従って行われ、ＥＣＵ１１はアクセル操
作量ＡＰＳ及び車速Ｖに基づいてマップから求めた目標
変速段を達成するように、前記変速用、クラッチ用、ス
ロットル用の各アクチュエータ１７〜１９を駆動制御す
る。

【００１４】次に、このように構成されたハイブリッド
車両のモータトルク制御装置がモータ走行時に行うモー
タトルクの制御状況を説明する。図２は目標モータトル
ク設定ルーチンを示すフローチャートであり、ＥＣＵ１
１はこのルーチンを所定の制御インターバルで実行す
る。まず、ＥＣＵ１１はステップＳ２で下式(1)，(2)よ
りアクセルトルクapsＴを算出する（アクセルトルク設
定手段）。

【００１５】 ＭＴＲ１＝tgtｉ×defｉ／motｉ………(1) apsＴ＝apsＥＴ×ＭＴＲ１………(2) ここで、ＭＴＲ１はエンジン１側のトルクをモータ２側
のトルクに換算するための係数であり、tgtｉは変速制
御で設定される目標変速段のギア比、defｉはデファレ
ンシャル６のギア比、motｉはモータ２側の減速機７及
びディファレンシャル８の総合的なギア比である。又、
apsＥＴはアクセル相当エンジントルクであり、エンジ
ン１の特性から設定されたトルクマップに基づいて、ク
ラッチ回転速度Ｎcとアクセル操作量ＡＰＳとから求め
られる。

【００１６】つまり、トルクマップはエンジン回転速度
とスロットル開度ＴＰＳとで規定されるが、モータ走行
中にはクラッチ遮断によりエンジン１を前輪３ａ側から
切り離して停止させているため、上記のようにエンジン
回転速度に代えてクラッチ回転速度Ｎcを適用してい
る。又、スロットル開度ＴＰＳはスロットル制御用マッ
プを介してアクセル操作量ＡＰＳと相関することから、
この相関関係をトルクマップに反映させた上で、スロッ
トル開度ＴＰＳに代えて直接アクセル操作量ＡＰＳを適
用している。このようにして求めたアクセル相当エンジ
ントルクapsＥＴは、現在のアクセル操作量ＡＰＳによ
りエンジン走行時に達成されるエンジントルクを意味
し、そのエンジントルクにより前輪３ａに発生する駆動
力と同等の駆動力を後輪に発生可能なモータトルクが、
アクセルトルクapsＴとして算出される。

【００１７】続くステップＳ４では下式(3)，(4)よりク
リープトルクcreepＴを算出する（クリープトルク設定
手段）。 ＭＴＲ２＝１／motｉ………(3) creepＴ＝｛［(Ｋ＋ｇ×sinθ)×Ｗ−Ｆbk］×Ｒtyre｝×ＭＴＲ２………(4) ここで、ＭＴＲ２は後輪３ｂのトルクをモータトルクに
換算するための係数、Ｋは平坦路でのクリープ時の目標
加速度、ｇは重力加速度、sinθは車両が走行中の道路
の勾配、Ｗは予め判明している車両重量、Ｆbkは前後輪
３ａ，３ｂに作用するブレーキ力、Ｒtyreはタイヤ半径
である。

【００１８】尚、クリープ時の目標加速度Ｋは図３のマ
ップから求められ、クリープ現象を必要とする所定値以
下の車速Ｖで設定される。又、詳細は説明しないが道路
勾配sinθは、例えば特開平１１−８９１２号公報に記
載のように、車両の駆動力と車両に作用する加速抵抗や
走行抵抗等の各種抵抗との差に基づいて算出される。
又、ブレーキ力Ｆbkは、上記したブレーキ油圧センサ１
５にて検出されたブレーキ油圧Ｐbk（ブレーキ力Ｆbkと
相関する）に基づき、予め設定されたマップから求めら
れる。

【００１９】つまり、本実施形態では、クリープ現象を
発生させるために後輪３ｂに作用させるべき本来のクリ
ープトルク（上式(4)の［（Ｋ＋ｇ×sinθ）×Ｗ］×Ｒ
tyre）から、ブレーキ力Ｆbkより求めた制動側のトルク
（Ｆbk×Ｒtyre）を減算している。結果としてブレーキ
操作により消費される無駄なトルクを減算した値が、正
味のクリープトルクcreepＴとして算出される。

【００２０】次いで、ステップＳ６で下式(5)より仮モ
ータトルク0-ＭＴを算出する。 0-ＭＴ＝apsＴ×gainＣ＋creepＴ×（１−gainＣ）………(5) ここで、gainＣは重み付け係数であり、図４のマップに
従ってアクセル操作量ＡＰＳに基づいて設定される（重
み付け設定手段）。図に示すように、アクセル操作量Ａ
ＰＳが小の領域では小さな重み付け係数gainＣ（＜０．
５）が設定されて、アクセルトルクapsＴよりクリープ
トルクcreepＴに近い値が仮モータトルク0-ＭＴとして
算出される。そして、アクセル操作量ＡＰＳの増加に伴
って重み付け係数gainＣも所定の勾配をもって増加し、
それに応じてアクセルトルクapsＴに近い値が仮モータ
トルク0-ＭＴとして算出され、所定値以上のアクセル操
作量ＡＰＳでは重み付け係数gainＣが１．０に設定され
て、アクセルトルクapsＴが仮モータトルク0-ＭＴとし
て算出される。

【００２１】続くステップＳ８ではアクセルトルクaps
Ｔと仮モータトルク0-ＭＴとを比較して、値の大きい方
を目標モータトルクtgtＭＴとして設定し、その後にル
ーチンを終了する。そして、以上のように設定された目
標モータトルクtgtＭＴに基づいて、インバータ９によ
り変速時のモータトルクが制御される（モータトルク制
御手段）。

【００２２】以上の処理により、例えば平坦路での信号
待ち等による停車時には、アクセル操作量ＡＰＳ及び車
速Ｖが共に０であることから、上式(2)によりアクセル
トルクapsＴが０若しくは微小な値に設定される一方、
上式(4)によりクリープトルクcreepＴが最大値に設定さ
れる。そして、上式(5)では小さな重み付け係数gainＣ
が適用されて、クリープトルクcreepＴに近い仮モータ
トルク0-ＭＴが算出され、その仮モータトルク0-ＭＴが
目標モータトルクtgtＭＴとして設定される。従って、
クリープトルクcreepＴに近いモータトルクが発生して
クリープ現象が奏される。

【００２３】一方、この停車状態から車両を発進させる
べくアクセルを踏み込むと、アクセル操作量ＡＰＳの増
加に伴ってアクセルトルクapsＴが増加する一方、車速
Ｖの増加に伴ってクリープトルクcreepＴが減少する。
そして、アクセル操作量ＡＰＳの増加に伴って重み付け
係数gainＣが増加することから、上式(5)で算出される
仮モータトルク0-ＭＴは、次第にクリープトルクcreep
ＴからアクセルトルクapsＴに近い値へと変化する。仮
モータトルク0-ＭＴはアクセル操作量ＡＰＳや車速Ｖ等
によって定まる値に平衡し、例えば発進から定速走行に
移行した後には、アクセル操作量ＡＰＳの増加に伴って
１．０付近の重み付け係数gainＣが設定されて、仮モー
タトルク0-ＭＴはアクセルトルクapsＴに平衡する。こ
のようにしてアクセルトルクapsＴがモータトルクに反
映されて、アクセル操作に応じた発進が実現される。

【００２４】そして、以上の説明から明らかなように、
車両の発進時には、重み付け係数gainＣに基づいて仮モ
ータトルク0-ＭＴがクリープトルクcreepＴからアクセ
ルトルクapsＴへと緩やかに増加される。従って、前段
の従来例のように、クリープトルクからアクセルトルク
に移行する際に一時的にトルクが落込む虞は一切ない。
又、発進時において、アクセル操作量ＡＰＳの増加に伴
って重み付け係数gainＣが増加すれば、直ちに仮モータ
トルク0-ＭＴが増加して速やかに車両の加速として反映
されるため、後段の従来例のように、アクセル操作に対
して加速反応が遅れる虞は一切ない。その結果、本実施
形態のハイブリッド車両のトルク制御装置によれば、車
両の発進時等にアクセル操作に応じた円滑且つ自然な加
速を実現することができる。

【００２５】一方、アクセル操作量ＡＰＳや車速Ｖ等の
諸条件によっては、仮モータトルク0-ＭＴが過渡的に運
転者のアクセル操作量ＡＰＳより小さな値に設定される
こともあり得る。例えば、車速Ｖの増加によりクリープ
トルクcreepＴが減少すると、仮モータトルク0-ＭＴに
過渡的な落込みが発生する。このときには、ステップＳ
８で運転者の要求トルクを意味するアクセルトルクaps
Ｔが選択されるため、モータトルクは一時的に落込むこ
となく増加する。よって、このステップＳ８の処理を付
加することで、より運転者の要求に沿った円滑な発進加
速を実現することができる。

【００２６】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明
の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば上記実施形態では、前輪３ａをエンジン１で、後輪３
ｂをモータ２で相互に独立して駆動するハイブリッド車
両として具体化したが、車両の構成はこれに限らず、例
えばエンジン１により後輪３ｂを駆動すると共に、その
エンジン１の変速機５にモータ２を連結して、モータ２
でも後輪３ｂを駆動できるようにしたハイブリッド車両
に具体化してもよい。又、ハイブリッド車両に代えて、
電気自動車のモータトルク制御装置として具体化しても
よい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の車両のモー
タトルク制御装置によれば、車両の発進時等にアクセル
操作に応じた円滑且つ自然な加速を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態のハイブリッド車両のトルク制御装置
を示す全体構成図である。

【図２】ＥＣＵが実行する目標モータトルク設定ルーチ
ンを示すフローチャートである。

【図３】クリープ時の目標加速度Ｋを設定するためのマ
ップを示す説明図である。

【図４】重み付け係数gainＣを設定するためのマップを
示す説明図である。

【符号の説明】

２ モータ １１ ＥＣＵ（クリープトルク設定手段、アクセルトル
ク設定手段、重み付け設定手段、モータトルク制御手
段） １２ アクセルセンサ（アクセル操作量検出手段）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H115 PA01 PC06 PG04 PI16 PI24 PO06 PU08 PU22 PU23 PU25 PV09 QE01 QI04 QN03 QN12 RB21 RE06 SE04 SE05 SE08 SE09 TB01 TB10 TE03 TO21 TO26

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動力源としてモータを備えた車両のモー
   タトルク制御装置において、 車両のクリープトルクを設定するクリープトルク設定手
   段と、 運転者のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出
   手段と、 上記アクセル操作量に応じたアクセルトルクを設定する
   アクセルトルク設定手段と、 上記アクセル操作量が０のときには上記クリープトルク
   側の重み付けを大とし、該アクセル操作量の増加に伴っ
   て該クリープトルクに対する上記アクセルトルクの重み
   付けを増加させ、該アクセル操作量が所定値以上ではア
   クセルトルク側の重み付けを大とする重み付け設定手段
   と、 上記重み付け設定手段にて設定された重み付けに従っ
   て、上記クリープトルク及び上記アクセルトルクから目
   標モータトルクを設定し、該目標モータトルクに基づい
   てモータトルクを制御するモータトルク制御手段とを備
   えたことを特徴とする車両のモータトルク制御装置。
2. 【請求項２】 上記モータトルク制御手段は、設定した
   目標モータトルクが上記アクセルトルクより小さいとき
   に、該目標モータトルクとしてアクセルトルクを設定す
   ることを特徴とする請求項１に記載の車両のモータトル
   ク制御装置。