JP2012060739A - 車両用モータトルク制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリープトルクを発生するためのモータの電力消費を一層抑制させることができるようにした車両用モータトルク制御装置を提供する。
【解決手段】電動モータ２によりクリープトルクを発生させるものにおいて、制御手段１０は、電動モータ２を制御してブレーキ操作がない限りクリープトルクを発生させ、ブレーキ操作があればクリープトルクをカットし、ブレーキ操作の解除時には、車両が後退すると車両が後退しない時よりも速やかにクリープトルクを増加させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド電気自動車の走行に用いられる電動モータでクリープトルクを発生させる際にモータトルクを制御する、車両用モータトルク制御装置に関するものである。

近年、内燃機関（エンジン）を走行駆動源とするガソリン自動車等に替わる自動車として、電動モータ（モータ）を走行駆動源とする電気自動車やハイブリッド電気自動車が開発され実用化されている。電気自動車では、電動モータのトルクを任意に制御可能なため、車両が停止した場合は、消費電力を低減するためモータトルクが発生しないようにすることが可能である。また、ハイブリッド電気自動車でも、車両の停止時には、いわゆるアイドルストップ制御によりエンジンを停止させると共に、消費電力を低減するため、モータトルクも発生させない。

一方、従来のトルクコンバータ付き自動変速機を備えたガソリン自動車等では、低速時にアイドリング回転によるクリープトルクが発生し、このクリープトルクは、アクセル操作をしなくてもブレーキ操作のみで車庫入れや渋滞時に微速走行させることができ、坂道での発進時にブレーキを解除しても車両の後退を抑制することができ、運転操作性を向上させている。現状では、このようにクリープ走行ができる車両が自動車市場の大部分を占めており、クリープ走行は車両の運転上必要な機能となっている。

このため、電気自動車やハイブリッド電気自動車でも、モータを駆動してクリープトルクを発生させる技術が開発されている。この場合、ブレーキを踏んでいる状態でモータトルクを発生させるのは、電力を無駄に消費することになる。電力を無駄に消費しないためには、ブレーキが踏まれている状態ではモータトルクをゼロとすることが最も有効ではあるが、この一方で、クリープトルクの要求に対してはモータトルクを発生させて要求を満たすことが必要になる。

これに関し、特許文献１には、ブレーキの踏み込み状態に応じてモータトルクを発生させる技術が提案されている。この技術は、車速が規定値以下であり、アクセル開度が略ゼロ、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を増加させる方向である場合には、モータトルクを速やかにゼロとし、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向である場合には、ブレーキの踏み込み量に応じてモータトルクを発生させる。これにより、無駄な電力消費を抑えると共に、急な上り坂での発進時は、ブレーキを緩めることによりブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向となるので、ブレーキの踏み込み量に応じてモータトルクを発生させることで車両が後退することを防止できる。

特開２００４−３２０８５０号公報

ところで、特許文献１の技術は、ブレーキの踏み込みが解除されてからモータトルクを発生させたのではモータトルクの発生が間に合わず、登坂路において車両が後退してしまう課題に着目したもので、モータトルクの立ち上がり応答性が高ければかかる課題は解消する。この場合は、クリープトルクのためのモータトルクをより抑えて無駄な電力消費を一層抑制することが可能である。

本発明は、電動モータでクリープトルクを発生させることができるものにおいて、クリープトルクを発生するためのモータの電力消費を一層抑制させることができるようにした、車両用モータトルク制御装置を提供することを目的としている。

本発明の車両用モータトルク制御装置は、電動モータによりクリープトルクを発生させることができる車両のモータトルク制御装置であって、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両のブレーキ操作状態を検出するブレーキ操作検出手段と、前記電動モータを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ブレーキ操作検出手段の検出情報に基づいて、ブレーキ操作がない限り前記クリープトルクを発生させ、ブレーキ操作があれば前記クリープトルクをカットし、ブレーキ操作が解除されたときには前記クリープトルクを増加させ、前記クリープトルクを増加させる際には、前記車速検出手段の検出情報に基づいて前記車両の後退の有無を判断し、前記車両が後退するときには前記車両が後退しないときよりも前記クリープトルクの増加速度を高くすることを特徴としている。

前記制御手段は、前記車両の後退速度が大きいほど前記クリープトルクの増加速度をより高くすることが好ましい。

本発明の車両用モータトルク制御装置によれば、ブレーキ操作がない限りクリープトルクを発生させるので、アクセル操作をしなくてもブレーキ操作のみで車庫入れや渋滞時に微速走行させることができ、また、坂道での発進時にブレーキを解除しても車両の後退を抑制することができ、運転操作性を確保できる。
一方、ブレーキ操作があればクリープトルクをカットするので、モータの電力消費を抑えることができる。しかも、このブレーキ操作が解除されたときには、車両が後退すると車両が後退しないときよりもクリープトルクの増加速度を高くするので、モータの電力消費を抑えつつ車両の後退を規制することができる。

また、車両の後退速度が大きいほど前記クリープトルクの増加速度をより高くすることにより、車両の後退を確実に規制することができる。

本発明の一実施形態にかかる車両の駆動系と共にモータトルク制御装置を示す構成図である。 本発明の一実施形態にかかるモータトルク制御のクリープトルク特性を説明する図である。 本発明の一実施形態にかかるモータトルク制御装置による制御を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態にかかるモータトルク制御装置による制御を説明するタイムチャートである。

以下、図面を用いて本発明の一実施形態について説明する。
図１〜図４は本発明の一実施形態を説明するもので、図１はその車両の駆動系と共にモータトルク制御装置を示す構成図、図２はそのモータトルク制御のクリープトルク特性図、図３はその制御を説明するフローチャート、図４はその制御を説明するタイムチャートである。

図１に示すように、本実施形態にかかる車両は、電動モータ（以下、モータともいう）２により発生する回転トルクをモータ回転軸若しくは動力伝達軸８ａからディファレンシャル８ｂ及び駆動軸８ｃを介して左右の駆動輪８Ｌ，８Ｒに伝達して車両を走行駆動する。
モータ２は、モータ及びジェネレータとして機能し、インバータ回路４によって作動を制御され、インバータ回路４は、力行時にはバッテリ６からの電力をモータ２に供給してモータ２が要求される駆動トルクを発生するようにモータとして作動させ、回生時にはモータ２が要求される回生制動トルクを発生するようにモータ２をジェネレータとして作動させ、発電した電力でバッテリ６を充電する。

このようなモータ２を制御するために、制御手段として電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が備えられている。このＥＣＵ１０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えて構成される。
ＥＣＵ１０は、上述のようなモータ２への要求駆動トルクや要求回生制動トルクを、ドライバの運転操作や車両の走行状態に応じて設定し、この設定に応じた信号をインバータ回路４に送る。さらに、ＥＣＵ１０は、クリープトルク条件が成立しているか否かを判定し、クリープトルク条件が成立している場合には、種々の条件に応じてモータ２にクリープトルクを発生させる。

このため、ＥＣＵ１０は、車両の速度を検出する車速センサ（車速検出手段）２４，アクセルペダルの操作量（開度）を検出するアクセル開度センサ（アクセル操作量検出手段）２６の検出情報に基づいて、クリープトルク条件が成立しているかを判定する機能（クリープトルク条件判定部）１２と、このクリープトルク条件判定の成立時に、ブレーキペダルの操作の有無を検出するブレーキセンサ（ブレーキ操作検出手段）２２の検出情報に基づいて、クリープトルク（クリープカットも含む）を設定する機能（クリープトルク設定部）１４と、を備えている。

なお、車速センサ（車速検出手段）２４としては、例えば従動輪等の車輪の回転速度（車輪速）を検出する車輪速センサや、この車輪速と相関するモータ２の回転速度を検出するモータ回転速度センサを適用することができる。
また、本実施形態では、ブレーキ操作検出手段としてブレーキペダル操作量を検出するブレーキセンサを用いて、ブレーキペダル操作量が所定値以上ならブレーキペダル操作がされている（ブレーキペダル操作あり）とし、ブレーキペダル操作量が所定値未満ならブレーキペダル操作がされていない（ブレーキペダル操作なし）としているが、これに替えてブレーキペダルの操作の有無（所定以上捜査されたか否か）を検知するブレーキスイッチや、ブレーキ操作に応じて変化する作動流体圧（例えば、ブレーキ油圧）を検出するセンサを用いて、作動流体圧がブレーキ作動の圧力状態になったらブレーキ操作ありとするものでもよい。

上記のクリープトルク条件とは、車速が低車速状態（停止近傍の状態）で且つアクセル操作がされていないことである。クリープトルク条件判定部１２は、車速センサ２４の検出値から車速が予め設定された所定車速以下であるか否かによって低車速状態（低止近傍の状態）あるかを判定し、アクセル開度が０又は略０であるか否かによってアクセル操作がされていないかを判定し、両条件が成立するとクリープトルク条件判定が成立したと判定する。

クリープトルク設定部１４では、クリープトルク条件が成立している場合には、ブレーキ操作状態に応じてクリープトルクを発生又はカット（発生停止）させる。つまり、クリープトルク設定部１４では、ブレーキ操作がないこと（ブレーキペダルの操作量が０又は略０）を条件に、モータ２にクリープトルクを発生させる。また、クリープトルク設定部１４では、ブレーキ操作があると、クリープトルクをカット（発生停止）する。

そして、クリープトルク設定部１４では、ブレーキ操作がされている状態からブレーキ操作が解除されると、クリープトルクを発生させるが、この際、つまり、ブレーキ操作の解除時及び解除直後に、車速センサ２４による検出情報から、車両が後退しているか否かを判定し、車両が後退するとクリープトルクを速やかに増加させるように設定し、車両が後退しなければクリープトルクを緩やかに増加させるように設定する。即ち、車両が後退するときには車両が後退しないときよりもクリープトルク増加速度を高く設定する。

なお、クリープトルク設定部１４では、通常、クリープトルクとして、図２に示すように、車速の低下に従って大きくなる基本クリープトルクを採用するが、ブレーキが操作状態から解除状態に変化した過渡時には、この基本クリープトルクを上限としてこれに徐々に近づくようにクリープトルクを設定する。なお、図２には基本クリープトルクが車速の低下に従って線形に大きくなる例を示すが、車速の低下に対する基本クリープトルクの増加態様はこれに限らない。

本発明の一実施形態にかかる車両用モータトルク制御装置は、上述のように構成されるので、例えば図３に示すように、モータ２によるクリープトルクが制御される。なお、図３のフローは、クリープトルク条件が成立していることを前提としている。
まず、ブレーキが操作されている（ブレーキオン）か否かを判定し（ステップＳ１０）、ブレーキオンならば、クリープトルクをカット（発生停止）する（ステップＳ２０）。ブレーキオンでなければ、車両が後退しているか否かを判定し（ステップＳ３０）、車両が後退しているとクリープトルクを速やかに上昇（増加）させる（ステップＳ４０）。一方、車両が後退していなければクリープトルクを緩やかに上昇（増加）させる（ステップＳ５０）。

なお、ステップＳ４０，Ｓ５０では、基本クリープトルクを上限としてこれに近づくようにクリープトルクを設定するので、基本クリープトルクに達すればクリープトルクの増加制御は終了する。
図４は、モータ２によるクリープトルクの制御を説明するタイムチャートであり、図示するように、時点ｔ１でブレーキが操作状態（ブレーキオン）から操作解除状態（ブレーキオフ）になると、車両が後退しなければ、実線で示すようにクリープトルクは緩やかに増加するのでモータの電力消費を抑えることができる。一方、車両が後退すると（この例では時点ｔ１の直後の時点ｔ２）、破線で示すようにクリープトルクは速やかに増加するので車両の後退を規制できる。

したがって、登坂路等での車両の後退を規制しつつ、クリープトルクの発生によるモータの電力消費を抑えることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でかかる実施形態を適宜変更して実施することができる。

例えば、上記の実施形態では、車両の後退時にはクリープトルクは一定の勾配で速やかに増加し、車両の非後退時にはクリープトルクは一定の勾配で緩やかに増加している例を示したが、このクリープトルクの増加は一定の勾配でなくてもよく、車両の後退時には車両の非後退時には緩やかに増加すればよい。
また、クリープトルク条件についても上記実施形態のものに限定されず、少なくともブレーキ操作がないことを条件とすればよい。

また、車両の後退時には、後退速度に応じて後退速度が大きいほど速やかにクリープトルクを増加させることも好ましく、この場合、モータの電力消費を抑制しながら車両の後退を確実に規制することができる。換言すれば、モータの電力消費の抑制と車両の後退の規制とをよりバランスさせることができる。
また、上記の実施形態では、電気自動車を例に説明したが、本発明はハイブリッド電気自動車にも適用しうる。

２ 電動モータ（モータ）
４ インバータ回路
６ バッテリ
８ａ モータ回転軸若しくは動力伝達軸
８ｂ ディファレンシャル
８ｃ 駆動軸
８Ｌ，８Ｒ 駆動輪
１０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ，制御手段）
１２ クリープトルク条件判定部
１４ クリープトルク設定部
２２ ブレーキセンサ（ブレーキ操作検出手段）
２４ 車速センサ（車速検出手段）
２６ アクセル開度センサ（アクセル操作量検出手段）

Claims (2)

1. 電動モータによりクリープトルクを発生させることができる車両のモータトルク制御装置であって、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両のブレーキ操作状態を検出するブレーキ操作検出手段と、
   前記電動モータを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記ブレーキ操作検出手段の検出情報に基づいて、ブレーキ操作がない限り前記クリープトルクを発生させ、ブレーキ操作があれば前記クリープトルクをカットし、ブレーキ操作が解除されたときには前記クリープトルクを増加させ、前記クリープトルクを増加させる際には、前記車速検出手段の検出情報に基づいて前記車両の後退の有無を判断し、前記車両が後退するときには前記車両が後退しないときよりも前記クリープトルク増加速度を高くする
   ことを特徴とする、車両用モータトルク制御装置。
2. 前記制御手段は、前記車両の後退速度が大きいほど前記クリープトルク増加速度をより高くする
   ことを特徴とする、請求項１記載の車両用モータトルク制御装置。

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