JP2012080735A - 電気自動車のトルク制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行レンジから停止レンジにシフトしたときに、車体振動の発生を抑制すると共に安全性を確保する。
【解決手段】モータコントロールユニット８の目標トルク演算手段８ａは、シフトレンジとアクセル踏込量と車速を基に演算したトルク値の目標トルク信号Ｔａを出力する。トルク指示手段８ｂは、走行レンジから停止レンジにシフトされたら、目標トルク信号Ｔａから、時間の経過とともに漸減させていくトルク値となっている指示トルク信号Ｔｄを出力し、指示トルク信号Ｔｄのトルク値が予め決めた判定トルク値未満となったら、それ以降は指示トルク信号Ｔｄのトルク値を０とする。インバータユニット６は、指示トルク信号Ｔｄの値に応じて、駆動モータ２に送る電力を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は電気自動車のトルク制御装置に関し、シフトレバーのシフトレンジを走行レンジから停止レンジ（非シフトレンジ）にシフトした際において、車体振動を低減すると共に、安全性を向上するように工夫したものである。

電気自動車では、クラッチ機構やトランスミッション（変速機構）を備えておらず、駆動モータの出力軸が直接（または最終減速ギヤやディファレンシャルギヤを介して）駆動輪に接続されている。
このようにトランスミッションを備えていない電気自動車であっても、車室内には、シフトレバーが設けられている。シフトポジション（シフトレンジ）としては、Ｐ（パーキング：駐車）レンジ，Ｒ（リバース：後退）レンジ，Ｎ（ニュートラル：中立）レンジ，Ｄ（ドライブ：走行）レンジ，Ｌ（ロー：低速）レンジが設けられている。

このような電気自動車では、ＤレンジやＲレンジなどの走行レンジから、ＮレンジやＰレンジである停止レンジにシフトされた場合には、安全性を確保するために、駆動モータの出力トルクが瞬断されるように制御することが一般的であった。

しかし、走行レンジから停止レンジへのシフト時に出力トルクを瞬断すると、車体振動が発生して搭乗者等に不快感を与える場合があった。
すなわち、クラッチ機構やトランスミッション（変速機構）を備えていない電気自動車では、駆動モータの出力トルクが瞬断された際に、最終減速ギヤ等に付与されていたトルクが瞬時に解放されるため、この反動によって、駆動モータの出力軸が逆回転方向に押し戻され（駆動モータの出力軸が振動され）、車体振動が発生する場合があった。

そこで走行レンジ（ＤレンジやＲレンジか）から停止レンジ（ＮレンジやＰレンジ）にシフトされた際に生じる車体振動を抑制する制御手法が開発された（例えば特許文献１参照）。
具体的には、シフトレンジが走行レンジから停止レンジに切り替えられると、指示トルク信号のトルク値を瞬時に０に切り替えるのではなく、停止レンジに切り替わる直前の指示トルク信号のトルク値を予め設定された減少関数に基づいて設定時間内に徐々に０にまで下げることで、車体振動を抑制するようにしている。

なお、電気自動車では、モータコントロールユニットからインバータユニットに指示トルク信号が送られ、インバータユニットは指示トルク信号が示すトルク値が得られるように、駆動モータに送る電力を制御する。これにより、駆動モータが出力するトルク値が、指示トルク信号で示すトルク値となる。
よって、指示トルク信号のトルク値を０にすると、駆動モータの出力トルクが０になる。

特開２００２−２７１９１５

ところで前述した特許文献１の技術では、シフトポジションが走行レンジから停止レンジに切り替えられると、停止レンジに切り替わる直前の指示トルク信号のトルク値を予め設定された減少関数に基づいて徐々に０にまで下げているため、走行レンジから停止レンジに切り替えられた時点から、指示トルク信号のトルク値が０になる時点までに、比較的長い時間を要していた。このため、安全性が犠牲になっていた。

本発明は、上記従来技術に鑑み、シフトレバーのシフトレンジを走行レンジから停止レンジにシフトした際において、車体振動を低減できると共に、安全性も確保できる、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。

上記課題を解決する本発明の構成は、
算出するトルク値に基づいて駆動モータの出力トルクを制御する電気自動車のトルク制御装置において、
シフトレンジが走行レンジから非シフトレンジにシフト変更されたと判定したら、前記算出するトルク値の絶対値を時間の経過とともに漸減させ、前記トルク値が０に達する前であって、前記シフト変更時点から所定時間が経過したら、前記算出するトルク値を０とすることを特徴とする。

また本発明の構成は、
前記所定時間とは、前記トルク値の絶対値が予め決めた判定トルク値に達するまでの時間であることを特徴とする。

本発明によれば、走行レンジから停止レンジにシフトされると、指示トルク信号のトルク値を、時間の経過とともに漸減しているため、車体振動の発生を抑制することができる。
また、指示トルク信号のトルク値が判定トルク値未満となるか、または、走行レンジから停止レンジにシフトされた時点から判定時間が経過した場合には、それ以降の時間では、指示トルク信号のトルク値を０にしているため、単にトルク値を漸減させる場合に比べて指示トルク信号のトルク値が早めに０となり、安全性を確保することができる。

本発明に係るトルク制御装置を適用した電気自動車のシステム構成を示す構成図。 本発明において、走行レンジから停止レンジにシフトしたときの、指示トルク信号の変化状態を示す特性図。 本発明において、走行レンジから停止レンジにシフトしたときの、指示トルク信号の変化状態を示す特性図。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明にかかるトルク制御装置を適用した電気自動車のシステム構成図である。同図に示すように、電気自動車１には、駆動モータ（交流モータ）２が搭載されている。駆動モータ２の出力軸２ａには、最終減速ギヤ及びディファレンシャルギヤが一体に収容されたトランスアクスル３が連設され、トランスアクスル３から延設された左右の駆動軸４には駆動輪５が連結されている。

インバータユニット６には、走行駆動用の主電源であるバッテリ７が接続されている。インバータユニット６はバッテリ７からの直流電力を交流電力に変換して駆動モータ２に供給する。これにより駆動モータ２が駆動して駆動輪５が回転駆動することにより、電気自動車１が走行する。
このとき、モータコントロールユニット８から送出される指示トルク信号Ｔｄに応じて、インバータユニット６の動作が制御され、インバータユニット６から駆動モータ２に供給される周波数，電圧，電流が制御され、駆動モータ２の出力トルク値が、指示トルク信号Ｔｄで示すトルク値となる。

モータコントロールユニット８は、目標トルク演算手段８ａとトルク指示手段８ｂを有している。このモータコントロールユニット８には、シフトレンジセンサ９と、アクセルセンサ１０と、車速センサ１１が接続されている。

シフトレンジセンサ９は、シフトレンジがＰレンジであるか、Ｒレンジであるか、Ｎレンジであるか、Ｄレンジであるか、Ｌレンジであるかを示すシフトレンジ信号Ｓ１を出力する。
アクセルセンサ１０は、アクセル踏込量を示すアクセル信号Ｓ２を出力する。
車速センサ１１は、モータ回転数を基に求めた車速を示す車速信号Ｓ３を出力する。

モータコントロールユニット８の目標トルク演算手段８ａは、シフトレンジ信号Ｓ１、アクセル信号Ｓ２、車速信号Ｓ３を基に、演算をして目標トルク信号Ｔａを出力する。
具体的には、次のような演算処理をして、目標トルク信号Ｔａを出力する。
（１）シフトレンジ信号Ｓ１により、シフトレンジがＮレンジ、または、Ｐレンジであることを判定したら、トルク値を０とした目標トルク信号Ｔａを出力する。
（２）シフトレンジ信号Ｓ１により、シフトレンジがＤレンジ、または、Ｌレンジであることを判定したら、アクセル信号Ｓ２で示すアクセル踏込量と、車速信号Ｓ３で示す車速をパラメータとするマップを基にマップ演算をして、このマップ演算により求めた正のトルク値となっている目標トルク信号Ｔａを出力する。
（３）シフトレンジ信号Ｓ１により、シフトレンジがＲレンジであることを判定したら、アクセル信号Ｓ２で示すアクセル踏込量と、車速信号Ｓ３で示す車速をパラメータとするマップを基にマップ演算をして、このマップ演算により求めた負のトルク値となっている目標トルク信号Ｔａを出力する。

モータコントロールユニット８のトルク指示手段８ｂには、予め決めた正のトルク値となっている判定トルク値Ｔｊと、予め決めた時間となっている判定時間ｔｊが設定されている（図２、図３参照）。
判定トルク値Ｔｊは、シフトレンジが走行レンジになっているときに目標トルク演算手段８ａにより求められた目標トルク信号Ｔａのトルク値の絶対値よりも、小さくなっている。
判定時間ｔｊは、走行レンジから停止レンジにシフトされた際に、安全性を確保する観点から決めた時間である。つまり、走行レンジから停止レンジにシフトされた時点から、駆動モータの出力トルクを０にするまでの時点までの最大時間は、安全性を確保するために限定されており、判定時間ｔｊは前記の最大時間よりも短い時間として設定している。

このトルク指示手段８ｂは、目標トルク信号Ｔａとシフトレンジ信号Ｓ１を基に指示トルク信号Ｔｄを出力する。
具体的には次のように、指示トルク信号Ｔｄを出力する。

（１）シフトレンジ信号Ｓ１により、シフトレンジが継続してＮレンジ、または、継続してＰレンジになっていることを判定したら、トルク値が０となっている目標トルク信号Ｔａを、そのまま指示トルク信号Ｔｄとして出力する。つまり、トルク値が０となっている指示トルク信号Ｔｄを出力する。

（２）シフトレンジ信号Ｓ１により、シフトレンジがＤレンジ、または、Ｌレンジであることを判定したら、正のトルク値となっている目標トルク信号Ｔａを、そのまま指示トルク信号Ｔｄとして出力する。つまり、正のトルク値となっている指示トルク信号Ｔｄを出力する。

（３）シフトレンジ信号Ｓ１により、シフトレンジがＲレンジであることを判定したら、負のトルク値となっている目標トルク信号Ｔａを、そのまま指示トルク信号Ｔｄとして出力する。つまり、負のトルク値となっている指示トルク信号Ｔｄを出力する。

（４−１）シフトレンジ信号Ｓ１により、シフトレンジが走行レンジ（ＤレンジやＲレンジか）から停止レンジ（ＮレンジやＰレンジ）にシフトされたことを判定したら、シフト時点（停止レンジにシフトする直前の時点）における目標トルク信号Ｔａのトルク値の絶対値（正のトルク値）を、ソフトウエアフィルターを用いてシフト時点から時間の経過とともに漸減していく。
つまり、走行レンジから停止レンジにシフトされた時点における目標トルク信号Ｔａのトルク値の絶対値を、シフト時点から時間の経過とともに漸減させていく。
このように、走行レンジから停止レンジにシフトされた時点から、時間の経過とともに漸減していくトルク値を、指示トルク信号Ｔｄのトルク値として、指示トルク信号Ｔｄを出力する（図２，図３参照）。

（４−２）このようにして指示トルク信号Ｔｄのトルク値は、走行レンジから停止レンジにシフトされた時点から、時間の経過とともに漸減していくが、次の（ａ）の条件、または、（ｂ）の条件のいずれか一方が成立したら、指示トルク信号Ｔｄのトルク値を直ちに０にする。
（ａ）指示トルク信号Ｔｄのトルク値が、判定トルク値Ｔｊ未満となったこと。
（ｂ）走行レンジから停止レンジにシフトされた時点から、判定時間ｔｊが経過したこと。

上記の（４−１）、（４−２）の処理をすることにより、図２，図３に示すように、指示トルク信号Ｔｄのトルク値は、走行レンジから停止レンジにシフトされた時点から、時間の経過とともに漸減していき、
・指示トルク信号Ｔｄのトルク値が判定トルク値Ｔｊ未満となったら、それ以降は指示トルク信号Ｔｄのトルク値を０とし（図２参照）、
・走行レンジから停止レンジにシフトされた時点から判定時間ｔｊが経過したら、それ以降は指示トルク信号Ｔｄのトルク値を０とする（図３参照）。

図２，図３に示すように、指示トルク信号Ｔｄのトルク値を、走行レンジから停止レンジにシフトされた時点から、時間の経過とともに漸減しているため、車体振動の発生を抑制することができる。
しかも、指示トルク信号Ｔｄのトルク値が判定トルク値Ｔｊ未満となるか、または、走行レンジから停止レンジにシフトされた時点から判定時間ｔｊが経過した場合には、それ以降の時間では、トルク値を０にしているため、単にトルク値を漸減させる場合に比べて指示トルク信号Ｔｄのトルク値が早めに０となり、安全性を確保することができる。

１ 電気自動車
２ 駆動モータ
２ａ 出力軸
３ トランスアクスル
４ 駆動軸
５ 駆動輪
６ インバータユニット
７ バッテリ
８ モータコントロールユニット
８ａ 目標トルク演算手段
８ｂ トルク指示手段
９ シフトレンジセンサ
１０ アクセルセンサ
１１ 車速センサ
Ｔｄ 指示トルク信号
Ｔａ 目標トルク信号
Ｔｊ 判定トルク値
ｔｊ 判定時間
Ｓ１ シフトレンジ信号
Ｓ２ アクセル信号
Ｓ３ 車速信号

Claims (2)

1. 算出するトルク値に基づいて駆動モータの出力トルクを制御する電気自動車のトルク制御装置において、
   シフトレンジが走行レンジから非シフトレンジにシフト変更されたと判定したら、前記算出するトルク値の絶対値を時間の経過とともに漸減させ、前記トルク値が０に達する前であって、前記シフト変更時点から所定時間が経過したら、前記算出するトルク値を０とする、
   ことを特徴とする電気自動車のトルク制御装置。
2. 前記所定時間とは、
   前記トルク値の絶対値が予め決めた判定トルク値に達するまでの時間である
   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。

Images