JP2003070107A

JP2003070107A - 電気自動車のモータ制御装置

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Publication number: JP2003070107A
Application number: JP2001255475A
Authority: JP
Inventors: Sadao Imai; 貞雄今井; Yusuke Horii; 裕介堀井
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-03-07
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: JP3951649B2

Abstract

(57)【要約】【課題】外乱に拘らず安定したクリープトルクが得ら
れるようにする。【解決手段】基準クリープトルク設定手段２１により
車両の運転状態に基づいた基準クリープトルクを設定
し、外乱トルク演算部２４により車両にかかる外乱トル
クを検出し、目標クリープトルク設定手段により基準ク
リープトルクに対して外乱トルクを加味して目標クリー
プトルクを設定し、この目標クリープトルクによりモー
タ１の出力を制御し、外乱、例えば、積載量や道路勾配
に拘らず安定したクリープトルクが得られるようにす
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、電気モータにより
駆動力を得る電気自動車のクリープ走行を制御する電気
自動車のモータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気ガス性状や燃費向上、騒音低下等を
図るために、電気モータにより駆動力を得る電気自動車
が種々開発されている。このなかには、電気モータによ
り駆動力を得、内燃機関（エンジン）により発電機を駆
動して電気モータの電源となる電力を充電する、所謂シ
リーズ式ハイブリッド車や、電気モータとエンジンとを
駆動源とし、両者を走行状態により切り換えて走行す
る、所謂パラレル式ハイブリッド車等も含まれる。いず
れも、モータ走行時には、主にアクセルペダルとブレー
キペダルの操作状況に応じて電気モータの出力をモータ
制御装置により制御して通常車と同等の運転操作を確保
している。

【０００３】ところで、一般的に電気自動車には、停車
中はモータ回転が止められるが、停車中でもトルクコン
バータ式自動変速機を搭載した車両のようなクリープ力
が欲しいとの要望もあり、近年ではこのクリープトルク
を付与する技術も開発されている。そして、クリープ走
行時には、ブレーキペダルの踏み込み量により目標クリ
ープ車速を演算し、これに応じて電気モータを制御する
方法も考えられるが、ブレーキペダルの踏み込み量が一
定値以上の場合には目標クリープ車速を0km/h（クリー
プ禁止領域）とし、クリープトルクを発生させないよう
にすることが好ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
クリープトルク制御では、平坦路と登坂路の判定を行っ
ていないため、平坦路に合わせてＰＩゲインを設定して
おくと、登坂発進でブレーキ解放後にクリープトルクの
立ち上がりが遅くなり、車両の後退量が大きくなってし
まう。逆に、クリープトルクの立ち上げのためのＰＩゲ
インを大きく設定すると、ブレーキ解放後に瞬時に十分
なクリープトルクが得られ、車両の後退を防止すること
ができるものの、平坦路ではブレーキ解放後に急発進す
るようなフィーリングになる虞がある。また、電気自動
車の積載状況によっても平坦路や登坂路でのクリープト
ルクの立ち上がり時に違和感が生じるフィーリングにな
る虞もある。

【０００５】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、路面の勾配状況や積載状況等の外乱に拘らずクリー
プトルクを安定させ、良好なクリープフィーリング及び
これに伴う安定した加速フィーリングが得られる電気自
動車のモータ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】上記目的を達成するため
請求項１に係る本発明では、基準クリープトルク設定手
段により車両の運転状態に基づいた基準クリープトルク
を設定し、外乱トルク検出手段により車両にかかる外乱
トルクを検出し、目標クリープトルク設定手段により基
準クリープトルクに対して外乱トルクを加味して目標ク
リープトルクを設定し、この目標クリープトルクにより
電気モータの出力を制御するようにし、外乱、例えば、
積載量や道路勾配に拘らず安定したクリープトルクが得
られるようにしたものである。

【０００７】基準クリープトルクを設定する車両の運転
状態は、ブレーキペダルの踏み込み量に基づいて目標車
速を求め、目標車速に相当して導出される電気モータの
回転速度もしくは回転加速度が適用されることが好まし
い。

【０００８】そして、請求項２に係る本発明では、外乱
トルク検出手段は、電気モータの回転速度及びイナーシ
ャに基づいて外乱トルクを検出するようにし、簡単な構
成で外乱トルクを検出できるようにしたものである。

【０００９】また、請求項３に係る本発明では、基準ク
リープトルクは、ブレーキの踏み込み量に応じて設定さ
れるようにし、例えば、ブレーキの踏み込み量が大きい
ときにはクリープトルクを発生させずにすみ、無駄な電
力の消費を防止できるようにしたものである。

【００１０】また、請求項４に係る本発明では、基準ク
リープトルクは、ブレーキの踏み込み量に応じて設定さ
れる目標車速と実車速との偏差に応じて比例積分制御に
より設定されるようにし、例えば、外乱トルクが大きい
ときは比例ゲイン、積分ゲイン共大きく設定してトルク
の立ち上がりを早め、逆に、外乱トルクが小さいときは
比例ゲイン、積分ゲイン共に小さく設定してトルクの立
ち上がりを緩やかにできるようにしたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１には本発明の一実施形態例に
係るモータ制御装置を備えた電気自動車の概略構成、図
２にはモータ制御装置のブロック構成、図３にはブレー
キペダル踏み込み量と目標車速との関係、図４には目標
車速と目標回転速度との関係、図５には目標回転速度制
御部の詳細ブロック、図６には外乱トルク演算部のフロ
ーチャート、図７には指令電流値と目標クリープトルク
との関係を示してある。また、図８には目標クリープト
ルクの立ち上がり状況を表すグラフ、図９には目標回転
加速度制御部のブロック構成を示してある。

【００１２】図１に示すように、電気自動車は、車両の
駆動系を駆動するための２台の電気モータ（モータ）１
と、発電専用のエンジン２とを備えたシリーズ式のもの
である。モータ１の駆動力はトランスミッション３から
出力軸４に出力され、出力軸４からデフ５を介して駆動
輪６に駆動力が伝達される。エンジン２には発電機７が
接続され、エンジン２の駆動よって発電機７が発電して
発電機７で発生した電力はバッテリ８に蓄積される。
尚、本願発明は、シリーズ式の電気自動車だけでなくパ
ラレル式の電気自動車にも適用可能である。また、モー
タ１の台数も２台に限らず、１台のモータ１を備えた電
気自動車であってもよい。

【００１３】バッテリ走行時には、エンジン２の駆動に
よる発電機７の発電（エンジン発電）は行わず、バッテ
リ８から供給される電力によりモータ１を駆動してい
る。ハイブリッド走行時には、エンジン発電を行い、こ
の発電電力によってバッテリ８を充電すると同時にモー
タ１を駆動している。また、減速時はモータ１が発電機
として作動して発電（回生発電）し、モータ１側からバ
ッテリ８側へと電力が回生され、この回生電力によって
もバッテリ８が充電される。つまり、バッテリ８ではモ
ータ１への駆動電力の放電と、発電機７の発電電力及び
モータ１の回生電力による充電とが行われる。

【００１４】上述した電気自動車には、アクセルペダル
１０の踏み込み量を検出するアクセル踏み込みセンサ１
１が設けられると共に、ブレーキペダル１２の踏み込み
量（踏み込み状態）を検出するブレーキペダル踏み込み
状態検出手段としての踏み込みセンサ１３が設けられて
いる。また、トランスミッション３の出力軸４には出力
軸４の回転数に基づき車両の車速を検出して車両の停車
状態を検出する車速センサ１４が設けられている。ま
た、モータ１の回転速度を検出する回転速度センサ１８
が設けられ、モータ１の実トルク（実モータトルク：指
令値）を導出する手段が備えられている。尚、車速セン
サ１４の検出値によりモータ１の回転速度を導出するこ
とも可能である。

【００１５】アクセル踏み込みセンサ１１、踏み込みセ
ンサ１３及び車速センサ１４の検出情報は制御装置（Ｅ
ＣＵ）１５に入力され、アクセルペダル１０やブレーキ
ペダル１２の操作状況、及び車速の状況等に応じてモー
タ１の出力が制御され、通常車と同等の運転操作性を確
保している。そして、ＥＣＵ１５のクリープ制御手段１
６によりモータ１の出力を制御することにより、クリー
プ走行を可能としている。即ち、車両の停車状態が検出
され、踏み込みセンサ１３によりブレーキペダル１２の
踏み込みが解除したことが検出されると、車両が設定ク
リープ車速となるようにクリープ制御手段１６によりモ
ータ１の出力が制御されるようになっている。

【００１６】クリープ制御手段１６では、車両の運転状
態に基づいて基準クリープトルクが設定され、車両にか
かる外乱トルクが基準クリープトルクに加味されて目標
クリープトルクが設定され（目標クリープトルク設定手
段）、目標クリープトルクに基づいてモータ１の出力が
制御（指令電流値が制御）されてクリープトルクが制御
される。車両の運転状態は、ブレーキペダル１２の踏み
込み量に基づいて目標車速を求め、目標車速に相当して
導出されるモータ１の回転速度もしくは回転加速度が適
用される。車両にかかる外乱トルクは、モータ１の回転
速度と、車両重量をモータ回転部分相当イナーシャに換
算したイナーシャとにより検出される。ここで、外乱
は、道路勾配や積載状況等である。

【００１７】車両にかかる外乱トルクが基準クリープト
ルクに加味されて目標クリープトルクが設定されるた
め、道路勾配や積載状況等の外乱に拘らず安定したクリ
ープトルクが得られる。このため、平坦路、登坂路に拘
らず安定した加速フィーリングが得られる。更に、登坂
路での後退が防止されると共に、平坦路であっても急発
進するようなフィーリングになることがなく、また、積
載状況によりクリープトルクの立ち上がりに違和感が生
じることもない。

【００１８】図２乃至図６に基づいてクリープ制御手段
１６を説明する。

【００１９】図２に示すように、クリープ制御手段１６
には基準クリープトルク設定手段２１が備えられ、基準
クリープトルク設定手段２１は目標車速変換部２０、回
転速度変換部２２及び目標回転速度制御部２３とで構成
されている。また、クリープ制御手段１６には外乱トル
ク検出手段としての外乱トルク演算部２４が設けられて
いる。基準クリープトルク設定手段２１で設定された基
準トルク（設定値）に外乱トルク演算部２４で演算され
た外乱トルク（検出値）が加味されて目標クリープトル
クとされる（目標クリープトルク設定手段）。目標クリ
ープトルクは電流変換部２５で指令電流値に変換されて
インバータ２６に出力され、バッテリ８からの直流電流
が指令電流値に応じた交流電流に変換されてモータ１に
送られる（出力が制御される）。

【００２０】即ち、目標車速変換部２０には踏み込みセ
ンサ１３の情報が入力され、目標車速変換部２０では踏
み込みセンサ１３の情報、即ち、ブレーキペダル１２の
踏み込み量に応じてクリープ走行の目標車速が導出され
る。具体的には、図３に示したように、所定の踏み込み
量まで一定の目標車速が設定され、所定の踏み込み量以
上で目標車速が徐々に減少するように、ブレーキペダル
１２の踏み込み量と目標車速との関係が設定されてマッ
プ化され、マップに応じて目標車速が導出される。

【００２１】目標車速変換部２０で導出された目標車速
は回転速度変換部２２に入力され、回転速度変換部２２
では目標車速がモータ１の目標回転速度に変換される。
具体的には、図４に示したように、目標車速が高くなる
と目標回転速度も高くなるように目標車速と目標回転速
度が比例関係に設定されてマップ化され、マップに応じ
て目標回転速度が導出される。

【００２２】目標回転速度は目標回転速度制御部２３に
入力され、目標回転速度制御部２３では、実際のモータ
１の回転速度（実モータ回転速度）及び比例積分ゲイン
（Ｐゲイン、Ｉゲイン）に基づいて基準クリープトルク
が設定される。Ｐゲイン及びＩゲインは、基準クリープ
トルクが平坦路相当になるように平坦路（外乱トルクが
ない状態）にあわせて設定されている。具体的には、図
５に示したように、目標回転速度（目標車速）と実モー
タ回転速度（実車速）の偏差が演算され、偏差と積分制
御部３１での演算結果が加算され、更に、加算された値
が比例制御部３２で演算される。即ち、偏差に応じて比
例積分制御により基準クリープトルクが演算される。こ
の場合、積分制御部３１及び比例制御部３２の積分ゲイ
ン及び比例ゲインは所定値に設定されている。

【００２３】ここで、基準クリープトルクは、Ｐゲイン
をKP、目標回転速度と実モータ回転速度の偏差をｅ、積
分時間をTiとすると、一般に下式で表すことができる。基準クリープトルク＝KP（ｅ＋１／Ti∫ｅｄｔ）そして、積分ゲインをKiとすると、図５の処理により演
算される。

【００２４】ブレーキペダル１２の踏み込み量に応じて
設定された目標車速から目標回転速度を導出し、目標回
転速度から基準クリープトルクを演算するようにしたの
で、例えば、ブレーキの踏み込み量が大きいときにはク
リープトルクを発生させずにすみ、無駄な電力の消費を
防止できる。

【００２５】一方、外乱トルク演算部２４には実モータ
トルク及び実モータ回転速度が入力され、外乱トルクが
検出（演算）される。即ち、図６に示すように、ステッ
プＳ１で実モータトルクが読み込まれる。また、ステッ
プＳ２で前回の実モータ回転速度ａが読みだされると共
に、ステップＳ３で今回の実モータ回転速度ｂが読みだ
される。ステップＳ４ではモータ加速度（ｂ−ａ／サン
プリング時間）、即ち、回転速度変化率が演算され、ス
テップＳ５で外乱トルクが演算される。外乱トルクは、
以下の式で演算される。外乱トルク＝実モータトルク−（イナーシャ×モータ加
速度）

【００２６】ここで、イナーシャは、前述したように、
車両重量をモータ回転部分相当イナーシャに換算したも
のである。外乱トルクをモータ１のイナーシャ及び回転
速度変化率に基づいて設定したので、簡単な構成で外乱
トルクを検出できる。

【００２７】外乱トルクは加算部３３で基準クリープト
ルクと加算されて目標クリープトルクとされる。目標ク
リープトルクは電流変換部２５に入力され、指令電流値
に変換される。具体的には、図７に示したように、目標
クリープトルクが大きくなると指令電流値が高くなるよ
うに目標クリープトルクと指令電流値が比例関係に設定
されてマップ化され、マップに応じて指令電流値が導出
される。導出された指令電流値はインバータ２６に出力
され、バッテリ８からの直流電流が指令電流値に応じた
交流電流に変換されてモータ１に送られ、モータ１の出
力が制御される。

【００２８】従って、指令値である実モータトルクか
ら、積載の状況や勾配を加味したモータ１の実際の加速
度（イナーシャ×モータ加速度）を減じて外乱トルクと
し、外乱トルクを基準トルクに加算した状態で目標クリ
ープトルクを設定しているので、車両にかかる外乱トル
クが基準クリープトルクに加味されて目標クリープトル
クが設定されることになる。このため、平坦路、登坂路
に拘らず安定した加速フィーリングが得られる。更に、
登坂路での後退が防止されると共に、平坦路であっても
急発進するようなフィーリングになることがなく、ま
た、積載状況によりクリープトルクの立ち上がりに違和
感が生じることもない。

【００２９】上述した実施形態例では、図５において、
Ｐゲイン及びＩゲインを、基準クリープトルクが平坦路
相当になるように固定状態で設定したが、Ｐゲイン及び
Ｉゲインを、基準クリープトルクが平坦路相当になるよ
うに基準値で与え、外乱トルクが発生したとき、つま
り、図６で演算される外乱トルクに応じて、発生した外
乱トルクに合わせてＰゲイン及びＩゲインを変更（大き
く）するようにしてもよい。

【００３０】外乱トルクに応じてＰゲイン及びＩゲイン
を変更するようにしたので、例えば、外乱トルクが大き
いときは比例ゲイン、積分ゲイン共大きく設定してトル
クの立ち上がりを早め、逆に、外乱トルクが小さいとき
は比例ゲイン、積分ゲイン共に小さく設定してトルクの
立ち上がりを緩やかにできるようにしたものである。な
お、ゲインを変更する方法は、外乱トルクを加算する方
法に比べて制御を安定させやすい。

【００３１】この場合、図５で最終的に演算されるのは
目標クリープトルクとなり、図６で演算される外乱トル
クを図５で最終的に演算された目標クリープトルクに加
算する処理は必要なくなる。このため、図８に示したよ
うに、目標クリープトルクの立ち上がり角θを急にする
ことができ、応答性を高めることが可能になる。

【００３２】また、上述した実施形態例では、目標回転
速度制御部２３では、目標回転速度と実モータ回転速度
の偏差により基準クリープトルクが設定されるようにな
っているが、実モータ回転加速度の偏差により基準クリ
ープトルクを設定することも可能である。つまり、図９
に示すように、目標回転速度制御部２３に代えて目標回
転加速度制御部２８を設けてもよい。

【００３３】つまり、図９に示したように、目標回転加
速度制御部２８には実モータ回転速度が入力されると共
に、回転速度変換部２２からの目標回転速度が入力され
る。そして、目標回転加速度制御部２８には目標回転速
度と実モータ回転速度の差に応じた目標回転加速度がマ
ップにより記憶され、目標回転加速度がＰＩ演算部２９
に送られる。一方、ＰＩ演算部２９には実モータ回転加
速度及びＰゲイン及びＩゲイン（外乱トルクがない状態
にあわせて設定されたゲイン）が入力され、目標回転加
速度と実モータ回転加速度の差に応じて比例積分制御に
より基準クリープトルクが演算される。

【００３４】尚、ＰＩ演算部２９の比例積分制御は、図
５における実モータ回転速度が実モータ回転加速度に代
わり、目標回転速度が目標回転加速度に代わること以外
は、同じである。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に係る本発明では、基準クリー
プトルク設定手段により車両の運転状態に基づいた基準
クリープトルクを設定し、外乱トルク検出手段により車
両にかかる外乱トルクを検出し、目標クリープトルク設
定手段により基準クリープトルクに対して外乱トルクを
加味して目標クリープトルクを設定し、この目標クリー
プトルクにより電気モータの出力を制御するようにした
ので、積載量や道路勾配に関する外乱に拘らず安定した
クリープトルクが得られるようになる。この結果、加速
フィーリングが安定し、また、クリープトルクの立ち上
がり時に違和感が生じることがなくなる。

【００３６】請求項２に係る本発明では、外乱トルク検
出手段は、電気モータの回転速度及びイナーシャに基づ
いて外乱トルクを検出するようにしたので、簡単な構成
で外乱トルクを検出できる。

【００３７】請求項３に係る本発明では、基準クリープ
トルクは、ブレーキの踏み込み量に応じて設定されるの
で、例えば、ブレーキの踏み込み量が大きいときにはク
リープトルクを発生させずにすみ、無駄な電力の消費を
防止できる。

【００３８】請求項４に係る本発明では、基準クリープ
トルクは、ブレーキの踏み込み量に応じて設定される目
標車速と実車速との偏差に応じて比例積分制御により設
定され、外乱トルクに応じて比例ゲイン及び積分ゲイン
が変更されるので、例えば、外乱トルクが大きいときは
比例ゲイン、積分ゲイン共大きく設定してトルクの立ち
上がりを早め、逆に、外乱トルクが小さいときは比例ゲ
イン、積分ゲイン共に小さく設定してトルクの立ち上が
りを緩やかにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例に係るモータ制御装置を
備えた電気自動車の概略構成図。

【図２】モータ制御装置のブロック構成図。

【図３】ブレーキペダル踏み込み量と目標車速との関係
を表すマップ。

【図４】目標車速と目標回転速度との関係を表すマッ
プ。

【図５】目標回転速度制御部の詳細ブロック図。

【図６】外乱トルク演算部のフローチャート。

【図７】指令電流値と目標クリープトルクとの関係を表
すマップ。

【図８】目標クリープトルクの立ち上がり状況を表すグ
ラフ。

【図９】目標回転加速度制御部のブロック構成図。

【符号の説明】

１電気モータ（モータ）２エンジン７発電機８バッテリ１３踏み込みセンサ１４車速センサ１５制御装置（ＥＣＵ）１６クリープ制御装置２１基準クリープトルク設定手段２２回転速度変換部２３目標回転速度制御部２４外乱トルク演算部２５電流変換部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H115 PA01 PC06 PG04 PI16 PU01 PU25 PV09 QE01 QE02 QE04 QN04 QN06 QN22 QN23 SE03 SF30 TO04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両走行用の電気モータを備えた電気自
動車のモータ制御装置において、上記車両に対しクリー
プトルクを与えるように上記電気モータの出力を制御す
るクリープ制御手段を備え、上記クリープ制御手段は、
上記車両の運転状態に基づいて基準クリープトルクを設
定する基準クリープトルク設定手段と、上記車両にかか
る外乱トルクを検出する外乱トルク検出手段と、上記基
準クリープトルク設定手段の設定値及び上記外乱トルク
検出手段の検出値により目標クリープトルクを設定する
目標クリープトルク設定手段とを有し、同目標クリープ
トルク設定手段からの出力値に応じて上記電気モータの
出力を制御することを特徴とする電気自動車のモータ制
御装置。
【請求項２】請求項１において、上記外乱トルク検出
手段は、上記電気モータの回転速度及びイナーシャに基
づいて外乱トルクを検出することを特徴とする電気自動
車のモータ制御装置。
【請求項３】請求項１において、上記基準クリープト
ルクは、ブレーキの踏み込み量に応じて設定されること
を特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項４】請求項３において、上記基準クリープト
ルクは、上記ブレーキの踏み込み量に応じて設定される
目標車速と実車速との偏差に応じて比例積分制御により
設定されると共に、上記外乱トルクに応じて比例ゲイン
及び積分ゲインが変更されることを特徴とする電気自動
車のモータ制御装置。