JP2014027822A - 車両駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車において、アクセル開度に対する加速フィーリングとエンブレ相当回生トルクの減速フィーリングとを、任意重量によらず一定にする。
【解決手段】車両に搭載され車軸に連結されるモータ１６と、車両に積載された積載重量を検知する積載重量検出装置（車重センサ１１）と、モータ１６の最大トルク値を定めるトルクラインの範囲内でモータ１６のトルク制御を行うモータ制御装置（ＥＣＵ１３とモータ駆動制御回路１５）とを備え、当該モータ制御装置は、予め定められた車両重量と積載重量検出装置で検出した積載重量とを加算した第１重量値と、車両重量と予め定められた車両への積載可能重量とを加算した第２重量値とを算出し、第１重量値を第２重量値で除した補正値を用いてトルクラインを補正する車両駆動力制御装置を用いて、アクセル開度に対する加速フィーリング、またはエンブレ相当回生トルクの減速フィーリングを一定にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両駆動力制御装置に関する。

現在、電気自動車においては、走行安定性を向上させるために様々な発明が提案されている。例えば、下記特許文献１は、走行モータのトルクを車両の走行路面に応じて可変に制御することにより、アクセル開度（アクセルペダル踏み込み量）を一定にしたまま路面変化に追従したトルク制御が可能となるというものである。

特開平９−３２７１０２号公報

しかし上述以外にも、電気自動車の走行安定性を向上させる上で改善するべき点は数多くある。特に、車両走行時に、運転者がアクセルを踏み込む、即ちアクセル開度を上げると加速するが、その際、車両内の搭乗者の重量や積載重量によって加速フィーリングが変化してしまう。

また、アクセルペダルを離した際に発生するエンジンブレーキ相当の回生トルク（以下、エンブレ相当回生トルクと記載）も同様に、車両内の搭乗者や積載重量によって減速フィーリングが変化してしまう。これらの問題点は上述のような提案では解決することができない。

そこで本発明では、全搭乗者の合計体重を含めた積載重量と予め定められた車両重量との合計の重量である任意重量を算出して、モータの最大出力及びトルクラインを制限する、またはエンブレ相当回生トルクを調整することにより、任意重量の値によらず、アクセル開度に対する加速フィーリング、またはエンブレ相当回生トルクの減速フィーリングを、一定にすることを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る車両駆動力制御装置は、
車両に搭載され車軸に連結されるモータと、
前記車両に積載された積載重量を検知する積載重量検出装置と、
前記モータの最大トルク値を定めるトルクラインの範囲内で前記モータのトルク制御を行うモータ制御装置と、を備え、
前記モータ制御装置は、予め定められた車両重量と前記積載重量検出装置で検出した積載重量とを加算した第１重量値と、前記車両重量と予め定められた前記車両への積載可能重量とを加算した第２重量値とを算出し、前記第１重量値を前記第２重量値で除した補正値を用いて前記トルクラインを補正することを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る車両駆動力制御装置は、
上記第１の発明に係る車両駆動力制御装置において、
前記車両のアクセル開度を検出するアクセル開度検出装置を更に備え、
前記トルクラインは、車速または前記モータの回転数に応じて最大力行トルク値を定める力行トルクラインを具備し、
前記モータ制御装置は、前記アクセル開度検出装置で検出したアクセル開度が０より大きい場合、前記補正値を用いて前記力行トルクラインを補正することを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る車両駆動力制御装置は、
上記第２の発明に係る車両駆動力制御装置において、
前記トルクラインは、車速または前記モータの回転数に応じて最大回生トルク値を定める回生トルクラインをさらに具備し、
前記モータ制御装置は、前記アクセル開度検出装置で検出したアクセル開度が０の場合、前記補正値を用いて前記回生トルクラインを補正することを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る車両駆動力制御装置は、
上記第１から３の何れか一つの発明に係る車両駆動力制御装置において、
前記第２重量値には、前記車両の予め定められた車両総重量を用いることを特徴とする。

上記第１の発明に係る車両駆動力制御装置によれば、任意重量ｍを検出して、第１重量値を第２重量値で除した補正値を用いてトルクラインを制御することにより、第１重量値の値によらず運転感覚を一定にすることが可能となる。

上記第２の発明に係る車両駆動力制御装置によれば、第１重量値を第２重量値で除した補正値を用いて、力行トルクラインを制限することにより、第１重量値の値によらず加速フィーリングを一定にすることが可能となり、消費電力の節約を図ることも可能となる。

上記第３の発明に係る車両駆動力制御装置によれば、第１重量値を第２重量値で除した補正値を用いて、エンブレ相当回生トルクを調整することにより、第１重量値の値によらずエンブレ相当回生トルク減速フィーリングを一定にすることが可能となる。

上記第４の発明に係る車両駆動力制御装置によれば、第２重量値として一般的に規定される車両総重量を用いることによって、安全走行を前提とした制御が可能となる。

本発明の実施例１，２に係る車両駆動力制御装置のブロック図である。 本発明の実施例１に係る車両駆動力制御装置を用いたときの、トルクの最大出力ラインを説明するグラフであり、横軸が車速を、縦軸がトルクを表している。（ａ）は最大重量Ｍについて、（ｂ）は任意重量ｍについてのものである。 本発明の実施例２に係る車両駆動力制御装置を用いたときの、トルクの最大回生ラインを説明するグラフであり、横軸が車速を、縦軸がトルクを表している。（ａ）は最大重量Ｍについて、（ｂ）は任意重量ｍについてのものである。 本発明の実施例１に係る車両駆動力制御装置の作動を説明するフローチャートである。 本発明の実施例２に係る車両駆動力制御装置の作動を説明するフローチャートである。

以下、本発明に係る車両駆動力制御装置を実施例にて図面を用いて説明する。

本発明の実施例１に係る車両駆動力制御装置を、図１を用いて詳述する。図１に示すように本装置は、車重センサ１１（積載重量検出装置）、アクセル開度センサ１２、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｕｎｉｔ：電子制御部）１３、モータ駆動制御回路１５及びモータ１６を備える。

上述の車重センサ１１は、全搭乗者の合計体重を含めた積載重量を検出するためのセンサであり、ＥＣＵ１３は車重センサ１１で検出した積載重量と車両重量との合計の重量（第１重量値）（以下、任意重量と記載）ｍを算出する。

上述のアクセル開度センサ１２（アクセル開度検出装置）は、アクセル開度を検出するためのセンサである。

上述のモータ駆動制御回路１５は、電源１４に接続されており、ＥＣＵ１３からの指令に基づいてモータ１６の作動を制御するためのものである。なお、ＥＣＵ１３とモータ駆動制御回路１５とで、本発明でいうモータ制御装置を構成している。モータ制御装置は、モータの最大トルク値を定めるトルクラインの範囲内でモータ１６のトルク制御を行う。

上述のモータ１６は、モータ駆動制御回路１５によって制御され、減速機１７を介してタイヤ１８に接続されている（減速機１７は不要の場合もあり得る）。

上述のＥＣＵ１３には、予め、最大重量Ｍにおいて各アクセル開度に対応した最大出力ライン（最大出力トルクの値を示すライン）が、モータ最大出力ラインとして設定され、また、モータの最大力行トルク値を定める力行トルクライン（車速またはモータの回転数に対するトルクの値を示すライン）が設定される。

最大重量Ｍは予め定められた所定の重量（第２重量値）とする。特に、安全走行を前提とした場合に常に任意重量ｍ以上となる所定の重量、または、安全走行を前提とした場合に最大限の重量の積載がなされた車両を仮想したときの積載可能重量と車両重量との合計の重量、または、一般的に規定される車両総重量（車両重量＋平均体重５５ｋｇ×定員数＋ガソリン満タンの重量＋オイル規定量の重量＋冷却水規定量の重量）等とすると良い。常にｍ≦Ｍであれば、制御が単純化できる。但し、ｍ＞Ｍとなるときには、最大出力ライン及び力行トルクラインを高くすることはできないため、Ｍにおいて設定された当該ラインに従うように制御される。

図２（ａ）は、最大重量Ｍにおいて各アクセル開度に対応したモータ最大出力ライン及び力行トルクラインを説明するグラフであり、横軸が車速［ｋｍ／ｈ］を、縦軸がトルク［Ｎ・ｍ］を表している。一点鎖線ａはアクセル開度１／３のモータ最大出力ライン、ｂはアクセル開度２／３のモータ最大出力ライン、ｃはアクセル開度３／３のモータ最大出力ライン、実線Ａはアクセル開度１／３の力行トルクライン、Ｂはアクセル開度２／３の力行トルクライン、Ｃはアクセル開度３／３の力行トルクラインを、それぞれ表している。これを見ればわかるように、力行トルクラインＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれ上限がモータ最大出力ラインａ，ｂ，ｃと一致するように設定される。

最大重量Ｍにおいて各アクセル開度に対応したモータ最大出力ライン及び力行トルクラインが設定されると、車重センサ１１から入力に基づく情報（任意重量ｍの値）を基に、任意重量ｍ／最大重量Ｍを、最大重量Ｍにおいて各アクセル開度に対応したモータ最大出力ライン及び力行トルクラインにかけた値を、任意重量ｍの場合に使用する各アクセル開度に対応したモータ最大出力ライン及び力行トルクラインとして算出する。

図２（ｂ）は、任意重量ｍの場合に使用する各アクセル開度に対応したモータ最大出力ライン及び力行トルクラインを説明するグラフであり、横軸が車速［ｋｍ／ｈ］を、縦軸がトルク［Ｎ・ｍ］を表している。一点鎖線ａ´はアクセル開度１／３のモータ最大出力ライン、ｂ´はアクセル開度２／３のモータ最大出力ライン、ｃ´はアクセル開度３／３のモータ最大出力ライン、実線Ａ´はアクセル開度１／３の力行トルクライン、Ｂ´はアクセル開度２／３の力行トルクライン、Ｃ´はアクセル開度３／３の力行トルクライン、破線は図２（ａ）における実線Ａ，Ｂ，Ｃ（図中の下から順）を、それぞれ表している。図中の白抜き矢印のように、任意重量ｍの場合に使用する各アクセル開度ａ´，ｂ´，ｃ´に対応したモータ最大出力ライン及び力行トルクラインＡ´，Ｂ´，Ｃ´は、最大重量Ｍにおける当該ラインに比べ、一律でｍ／Ｍ倍となるように制御される。

尚、図２（ａ）（ｂ）では、アクセル開度１／３，２／３，３／３のみを例に挙げてモータ最大出力ライン及び力行トルクラインを説明しているが、実際の当該ラインは、アクセル開度０〜１（３／３）の間の値に対して連続的に設定されている。

またＥＣＵ１３は、上述のようなトルク演算を行った後、任意重量ｍの場合に使用する各アクセル開度に対応した力行トルクラインの中から、実際にアクセル開度センサ１２にて検出されたアクセル開度に対応したラインを１つ選定し、当該ラインに従って出力するように、モータ駆動制御回路１５へ指令を送り、当該指令に従って、モータ駆動制御回路１５にてモータ１６の作動を制御する。このようにして、アクセル開度が同じであれば、任意重量ｍの値の増減に関係なく一定の加速度フィーリングを得られる。

以下、本装置の作動の一例を、図４に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１では、ＥＣＵ１３にて、各アクセル開度に対応したモータ最大出力ライン及び力行トルクラインを設定する。

ステップＳ２では、車重センサ１１にて検出した値に基づき任意重量ｍを算出する。

ステップＳ３では、ＥＣＵ１３にて、最大重量Ｍにおいて各アクセル開度に対応したモータ最大出力ライン及び力行トルクラインを、一律でｍ／Ｍ倍し、任意重量ｍの場合に使用する各アクセル開度に対応したモータ最大出力及び力行トルクラインとする。

ステップＳ４では、アクセル開度センサ１２にてアクセル開度を検出する。

ステップＳ５では、ＥＣＵ１３にて、任意重量ｍの場合に使用する各アクセル開度に対応したモータ最大出力及び力行トルクラインの中から、実際にアクセル開度センサ１２にて検出されたアクセル開度に対応したラインを１つ選定し、当該ラインに従って出力するように、モータ駆動制御回路１５へ指令を送る。

ステップＳ６では、ＥＣＵ１３の指令に従って、モータ駆動制御回路１５にてモータ１１６の作動を制御する。

上述のように、任意重量ｍを検出して、モータ１６の最大出力及び力行トルクラインを制限することにより、任意重量ｍの値によらずアクセル開度に対する加速フィーリングを一定にすることが可能となり、また、消費電力の節約を図ることも可能となる。

本装置では、任意重量ｍを検出するのに車重センサ１１を用いたが、車重センサ１１の代わりに、車両加速度を検出する車両加速度センサを用いて、検出された車両加速度から任意重量ｍを算出するものとしても良い。

以上、実施例１に係る車両駆動量制御装置について詳述したが、換言すれば、本装置は、車両に搭載され車軸に連結されるモータ１６と、車両に積載された積載重量を検知する積載重量検出装置（車重センサ１１）と、モータ１６の最大トルク値を定めるトルクラインの範囲内でモータ１６のトルク制御を行うモータ制御装置（ＥＣＵ１３とモータ駆動制御回路１５）とを備え、当該モータ制御装置は、予め定められた車両重量と積載重量検出装置で検出した積載重量とを加算した第１重量値と、車両重量と予め定められた車両への積載可能重量とを加算した第２重量値とを算出し、第１重量値を第２重量値で除した補正値を用いてトルクラインを補正するものであり、更には、車両のアクセル開度を検出するアクセル開度検出装置（アクセル開度センサ１２）を備え、上記トルクラインは、車速またはモータ１６の回転数に応じて最大力行トルク値を定める力行トルクラインを具備し、上記モータ制御装置は、アクセル開度検出装置で検出したアクセル開度が０より大きい場合、補正値を用いて力行トルクラインを補正するというものである。

本発明の実施例２に係る車両駆動力制御装置は、任意重量ｍの値によるエンブレ相当回生トルクの減速感覚の違いに着目したものである。ここでのエンブレ相当回生トルクとは、電気自動車において、アクセルペダルを離した際に発生する、エンジンブレーキ相当の回生トルクのことである。

本装置は、実施例１に係る車両駆動力制御装置と同様、図１に示すように、車重センサ１１、アクセル開度センサ１２、ＥＣＵ１３、モータ駆動制御回路１５及びモータ１６を備える。

上述の車重センサ１１、アクセル開度センサ１２、モータ駆動制御回路１５及びモータ１６については、実施例１に係る車両駆動力制御装置と同一であるため、説明は省略する。

上述のＥＣＵ１３には、予め、最大重量Ｍにおける最大回生ライン（最大回生トルクの値を示すライン）が、モータ最大回生ラインとして設定され、また、回生トルクライン（車速またはモータの回転数に対する回生トルクの値を示すライン）が設定される。

図３（ａ）は、最大重量Ｍにおけるモータ最大回生ライン及び回生トルクラインを説明するグラフであり、横軸が車速［ｋｍ／ｈ］を、縦軸が回生トルク［Ｎ・ｍ］を表している。一点鎖線ｄはモータ最大回生ライン、実線Ｄは回生トルクラインを、それぞれ表している。尚、図３（ａ）中の縦軸のトルクの絶対値が大きいほど（図中の下方向に行くほど）回生トルクが大きいということを意味している。これを見ればわかるように、回生トルクラインＤは、上限がモータ最大回生ラインｄと一致するように設定される。

最大重量Ｍにおけるモータ最大回生ライン及び回生トルクラインが設定されると、車重センサ１１から入力した情報を基に、ｍ／Ｍを、最大重量Ｍおけるモータ最大回生ライン及び回生トルクラインにかけた値を、任意重量ｍの場合に使用するモータ最大回生ライン及び回生トルクラインとして算出する。

図３（ｂ）は、任意重量ｍの場合に使用するモータ最大回生ライン及び回生トルクラインを説明するグラフであり、横軸が車速を、縦軸が回生トルクを表している。一点鎖線ｄ´はモータ最大回生ライン、実線Ｄ´は回生トルクライン、破線は図３（ａ）における実線Ｄを、それぞれ表している。図中の白抜き矢印のように、任意重量ｍの場合に使用するモータ最大回生ラインｄ´及び回生トルクラインＤ´は、最大重量Ｍにおける当該ラインＤ，ｄに比べ、一律でｍ／Ｍ倍となるように制御される。

またＥＣＵ１３は、アクセル開度センサ１２からの情報を基に、アクセルペダルが離されたと判断した場合（アクセル開度が０の場合）に、上述のようなトルク演算を行った後のモータ最大回生ラインと回生トルクラインに従って回生を行うように、モータ駆動制御回路１５へ指令を送り、当該指令に従って、モータ駆動制御回路１５にてモータ１６の作動を制御する。このようにして、任意重量ｍの値の増減に関係なく一定の減速フィーリングを得られる。

以下、本装置の作動の一例を、図５に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１１では、ＥＣＵ１３にて、最大重量Ｍでのモータ最大回生ライン及び回生トルクラインを設定する。

ステップＳ１２では、車重センサ１１にて任意重量ｍを検出する。

ステップＳ１３では、ＥＣＵ１３にて、最大重量Ｍにおけるモータ最大回生ライン及び回生トルクラインを、一律でｍ／Ｍ倍し、任意重量ｍの場合に使用するモータ最大回生ラインｄ´及び回生トルクラインＤ´とする。

ステップＳ１４では、アクセル開度センサ１２にてアクセル開度を検出し、アクセル開度が０であるか否か、即ちアクセルペダルが離されたか否かを判断する。離されたと判断した場合はステップＳ１５へ移行し、そうでない場合はステップＳ１４を繰り返す。

ステップＳ１５では、ＥＣＵ１３の指令に従って、モータ駆動制御回路１５にてモータ１６の作動を制御する。

上述のように、任意重量ｍを検出して、エンブレ相当回生トルクを調整することにより、任意重量ｍによらずエンブレ相当回生トルクの減速フィーリングを一定にすることが可能となる。

尚、車両重量が軽い場合は、エンブレ相当回生力は少なくなってしまうが、少なくなった分をブレーキ回生分として使えるようにすれば（協調回生）、全体の回生力は変わらず、消費電力が一定となる。

本装置では、任意重量ｍを検出するのに車重センサ１１を用いたが、実施例１と同様、車重センサ１１の代わりに、車両加速度を検出する車両加速度センサを用いて、車両加速度から任意重量ｍを算出するものとしても良い。

以上、実施例２に係る車両駆動制御装置について詳述したが、換言すれば、本装置は、実施例１と同様、車両に搭載され車軸に連結されるモータ１６と、車両に積載された積載重量を検知する積載重量検出装置（車重センサ１１）と、モータ１６の最大トルク値を定めるトルクラインの範囲内でモータ１６のトルク制御を行うモータ制御装置（ＥＣＵ１３とモータ駆動制御回路１５）とを備え、当該モータ制御装置は、予め定められた車両重量と積載重量検出装置で検出した積載重量とを加算した第１重量値と、車両重量と予め定められた車両への積載可能重量とを加算した第２重量値とを算出し、第１重量値を第２重量値で除した補正値を用いてトルクラインを補正するものである。実施例１と異なる点は、更に、車両のアクセル開度を検出するアクセル開度検出装置（アクセル開度センサ１２）を備え、上記トルクラインは、車速またはモータ１６の回転数に応じて最大回生トルク値を定める回生トルクラインを具備し、上記モータ制御装置は、アクセル開度検出装置で検出したアクセル開度が０の場合、補正値を用いて回生トルクラインを補正するという点である。

実施例１に係る車両駆動力制御装置に備えられるモータ制御装置と、実施例２に係る車両駆動力制御装置に備えられるモータ制御装置とは、積載重量検出装置からの情報に基づき、力行トルクラインまたは回生トルクラインを、補正値（ｍ／Ｍ）を用いて補正する機能を有するという点で共通する。尚、実施例１に係る図２（ａ）（ｂ）の力行トルクラインを説明するグラフ及び実施例２に係る図３（ａ）（ｂ）の回生トルクラインを説明するグラフは、いずれも横軸を車速［ｋｍ／ｈ］としているが、モータの回転数［ｒｐｍ］を横軸として力行トルクラインもしくは回生トルクラインを設定するようにしてもよい。

また、モータの最大トルク値を定めるトルクラインとして、実施例１に係る車両駆動力制御装置では力行トルクラインが設定され、実施例２に係る車両駆動力制御装置では回生トルクラインが設定されるものとしたが、力行トルクラインと回生トルクラインとの両方を設定した車両駆動力制御装置であってもよい。この場合、モータ制御装置は、アクセル開度検出装置で検出したアクセル開度が０より大きい場合は、補正値を用いて力行トルクラインを補正し、アクセル開度検出装置で検出したアクセル開度が０の場合は、補正値を用いて回生トルクラインを補正する。

本発明は、車両駆動力制御装置として好適である。

１１ 車重センサ
１２ アクセル開度センサ
１３ ＥＣＵ
１４ 電源
１５ モータ駆動制御回路
１６ モータ
１７ 減速機
１８ タイヤ

Claims (4)

1. 車両に搭載され車軸に連結されるモータと、
   前記車両に積載された積載重量を検知する積載重量検出装置と、
   前記モータの最大トルク値を定めるトルクラインの範囲内で前記モータのトルク制御を行うモータ制御装置と、を備え、
   前記モータ制御装置は、予め定められた車両重量と前記積載重量検出装置で検出した積載重量とを加算した第１重量値と、前記車両重量と予め定められた前記車両への積載可能重量とを加算した第２重量値とを算出し、前記第１重量値を前記第２重量値で除した補正値を用いて前記トルクラインを補正することを特徴とする車両駆動力制御装置。
2. 前記車両のアクセル開度を検出するアクセル開度検出装置を更に備え、
   前記トルクラインは、車速または前記モータの回転数に応じて最大力行トルク値を定める力行トルクラインを具備し、
   前記モータ制御装置は、前記アクセル開度検出装置で検出したアクセル開度が０より大きい場合、前記補正値を用いて前記力行トルクラインを補正することを特徴とする請求項１に記載の車両駆動力制御装置。
3. 前記トルクラインは、車速または前記モータの回転数に応じて最大回生トルク値を定める回生トルクラインをさらに具備し、
   前記モータ制御装置は、前記アクセル開度検出装置で検出したアクセル開度が０の場合、前記補正値を用いて前記回生トルクラインを補正することを特徴とする請求項２に記載の車両駆動力制御装置。
4. 前記第２重量値には、前記車両の予め定められた車両総重量を用いることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の車両駆動力制御装置。
   

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