JP2014128112A

JP2014128112A - 駆動装置の制御装置および車両

Info

Publication number: JP2014128112A
Application number: JP2012283074A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Endo; 弘樹遠藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-07-07

Abstract

【課題】バッテリの出力電流を検出する出力電流センサからの検出値がバッテリの許容上限電流付近になったときに、より適正に駆動装置をフィードバック制御する。
【解決手段】電流差が所定値Ｉｂｔｈを超えているときには、時定数Ｔを値Ｔ１に設定して通常制御を実行し（ステップＳ１１０〜Ｓ１３０）、電流差が所定値Ｉｂｔｈ以下であるときには、時定数Ｔを値Ｔ１より小さい値Ｔ２に設定すると共に時定数Ｔのなまし処理をバッテリ電流Ｉｂに施して得られる処理後電流Ｉｂｏｐを設定し（ステップＳ１４０）、時定数のなまし処理をバッテリ電流Ｉｂに施して得られる処理後電流Ｉｂｏｐを用いてモータを制御する（ステップＳ１５０）。これにより、出力電流センサからのバッテリ電流Ｉｂが許容上限電流Ｉｂｍａｘ付近になったときに、モータをより適正にフィードバック制御することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動装置の制御装置および車両に関し、詳しくは、バッテリの出力電流を検出する出力電流センサと、バッテリに許容される電流の上限値である許容上限電流から出力電流センサによって検出された出力電流に所定の緩変化処理を施した処理後電流を減じた電流差が所定値以下であるときには、処理後電流が許容上限電流になるよう、バッテリからの動力で駆動する駆動装置を制御する制御手段と、を備える駆動装置の制御装置およびこうした制御装置を搭載した車両に関する。

従来、この種の駆動装置の制御装置としては、電流センサによって検出されるモータの相電流になまし処理を施して得られる制御用電流に基づいてフィードバック制御によりモータを駆動制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、モータの回転数が急変しているときには、モータの回転数が急変していないときより小さい時定数を用いたなまし処理を相電流に施すことにより、モータの回転数が急変しているときの応答性を確保することができる。

特開２０１０−５１０９５号公報

一般に、上述の駆動装置の制御装置では、バッテリの保護の観点から、バッテリの出力電流を検出する出力電流センサからの検出値になまし処理を施している得られる処理後電流がバッテリの許容電流付近になったときには、処理後電流がバッテリの許容上限電流付近になるよう駆動装置をフィードバック制御している。こうした制御において、応答性を重視して、出力電流センサからの検出値に比較的迅速に追従するようなまし処理を施した処理後電流を用いて駆動装置をフィードバック制御すると、バッテリからの出力電流が許容上限電流付近であるときに駆動装置の制御量が短時間で変動する不都合が生じてしまう。こうした不都合を回避させるために、出力電流センサからの検出値に対して処理後電流がゆっくりと追従するようなまし処理を施した処理後電流を用いて駆動装置をフィードバック制御すると、処理後電流と実際のバッテリの出力電流とが乖離して、実際のバッテリの出力電流が許容上限電流を超える不都合が生じてしまう。

本発明の駆動装置の制御装置および車両では、バッテリの出力電流を検出する出力電流センサからの検出値がバッテリの許容上限電流付近になったときに、より適正に駆動装置をフィードバック制御することを主目的とする。

本発明の駆動装置の制御装置および車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の駆動装置の制御装置は、
バッテリの出力電流を検出する出力電流センサと、前記バッテリに許容される電流の上限値である許容上限電流から前記出力電流センサによって検出された出力電流に所定の緩変化処理を施した処理後電流を減じた電流差が所定値以下であるときには、処理後電流が前記許容上限電流になるよう、前記バッテリからの動力で駆動する駆動装置をフィードバック制御する制御手段と、を備える駆動装置の制御装置であって、
前記所定の緩変化処理は、前記電流差が前記所定値以下であるときには、前記電流差が所定値を超えているときより緩やかに前記検出された出力電流を変化させる処理である
ことを要旨とする。

この本発明の駆動装置の制御装置では、バッテリに許容される電流の上限値である許容上限電流から出力電流センサによって検出された出力電流に所定の緩変化処理を施した処理後電流を減じた電流差が所定値以下であるときには、処理後電流が許容上限電流になるよう、バッテリからの動力で駆動する駆動装置をフィードバック制御するものにおいて、所定の緩変化処理を、前記電流差が前記所定値以下であるときには、前記電流差が所定値を超えているときより緩やかに前記検出された出力電流を変化させる処理であるものとする。これにより、処理後電流が許容上限電流付近であるときには、処理後電流を出力電流センサによって検出された出力電流にゆっくりと追従させることができ、バッテリの実際の出力電流が短時間に変動したときに処理後電流が短時間に変動することを抑制することができる。これにより、より適正に駆動装置をフィードバック制御することができる。

こうした本発明の駆動装置の制御装置において、前記所定の緩変化処理は、前記電流差が前記所定値以下であるときには、前記電流差が前記所定値を超えているときに用いられる時定数より小さい時定数を用いて前記検出された出力電流を変化させる処理であるものとすることもできる。

本発明の車両は、
バッテリからの電力により駆動し走行用の動力を出力するモータを備える駆動装置と、
前記駆動装置を制御する上述したいずれかの態様の本発明の制御装置、すなわち、基本的には、バッテリの出力電流を検出する出力電流センサと、前記バッテリに許容される電流の上限値である許容上限電流から前記出力電流センサによって検出された出力電流に所定の緩変化処理を施した処理後電流を減じた電流差が所定値以下であるときには、処理後電流が前記許容上限電流になるよう、前記バッテリからの動力で駆動する駆動装置をフィードバック制御する制御手段と、を備える駆動装置の制御装置であって、前記所定の緩変化処理は、前記電流差が前記所定値以下であるときには、前記電流差が所定値以上であるときより緩やかに前記検出された出力電流を変化させる処理である
ことを要旨とする。

この本発明の車両では、上述したいずれかの態様の本発明の制御装置を備えているから、本発明の制御装置が奏する効果、例えば、バッテリの出力電流を検出する出力電流センサからの検出値がバッテリの許容上限電流付近になったときに、より適正に駆動装置をフィードバック制御することができる効果などと同様の効果を奏する。

本発明の実施例としての制御装置を搭載した電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。比較例としてのなまし処理の時定数Ｔが比較的大きい値であるときの処理後電流Ｉｂｏｐおよび電気自動車２０の駆動力の時間変化の一例を示す説明図である。比較例としてのなまし処理の時定数Ｔが比較的小さい値であるときの処理後電流Ｉｂｏｐおよび電気自動車２０の駆動力の時間変化の一例を示す説明図である。実施例の処理後電流Ｉｂｏｐおよび電気自動車２０の駆動力の時間変化の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例としての制御装置を搭載した電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、例えば同期発電電動機として構成されて駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２２に動力を入出力するモータ３０と、モータ３０を駆動するインバータ４０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット７０と、を備える。

電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートとを備える。電子制御ユニット７０には、モータ３０を駆動制御するために必要な信号（例えば、モータ３０のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサからの信号など）や、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，バッテリ５０の電流を検出する電流センサ９０からのバッテリ電流Ｉｂなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット７０からは、インバータ４０へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。

こうして構成された実施例の電気自動車２０は、基本的には、電子制御ユニット７０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。電子制御ユニット７０は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸２２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力Ｐが駆動軸２２に出力されるようインバータ４０をスイッチング制御する通常制御を実行する。

続いて、こうした構成された電気自動車２０の動作、特に、バッテリ５０の電流センサ９０からのバッテリ電流Ｉｂになまし処理を施した処理後電流Ｉｂｏｐがバッテリ５０の保護の観点からバッテリ５０に許容される電流の上限値である上限電流Ｉｂｍａｘ付近にあるときの動作について説明する。図２は、電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓ毎）に電子制御ユニット７０により実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０は、今回入力された電流センサ９０からのバッテリ電流Ｉｂと前回本ルーチンを実行したときに入力された電流センサ９０からのバッテリ電流Ｉｂｐｒｅを用いて、次式（１）により、電流センサ９０からのバッテリ電流Ｉｂに時定数Ｔのなまし処理を用いて処理後電流Ｉｂｏｐを計算する（ステップＳ１００）。実施例では、説明のため、時定数Ｔは、処理後電流Ｉｂｏｐをバッテリ電流Ｉｂに迅速に追従させるものとして予め定めた値Ｔ１が設定されているものとする。

Ibop=Ibpre+T・(Ib-Ibpre) ・・・（１）

続いて、処理後電流Ｉｂｏｐとバッテリ５０の保護の観点からバッテリ５０に許容される電流の上限値である許容上限電流Ｉｂｍａｘとの電流差ｄＩｂ（Ｉｂｏｐ−Ｉｂｍａｘ）が所定値Ｉｂｔｈ以下にあるかどうか調べる（ステップＳ１１０）。所定値Ｉｂｔｈは、通常の制御における電流センサ９０からのバッテリ電流Ｉｂの増加量を考慮して、処理後電流Ｉｂｏｐが増加しても処理後電流Ｉｂｏｐが許容上限電流Ｉｂｍａｘを超えない程度の電流差として予め定めた値を用いるものとした。したがって、ステップＳ１１０の処理は、通常制御を行なうと処理後電流Ｉｂｏｐが許容上限電流Ｉｂｍａｘを超えることが想定されるか否かを判断する処理となる。

電流差ｄＩｂが所定値Ｉｂｔｈを超えているときには（ステップＳ１１０）、上述した通常制御を行なってもバッテリ電流Ｉｂが許容上限電流Ｉｂｍａｘを超えることがないと判断して、時定数Ｔに値Ｔ１を設定し（ステップＳ１２０）、通常制御を実行して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。こうした処理により、電気自動車２０を要求動力Ｐで走行させることができる。

電流差ｄＩｂが所定値Ｉｂｔｈ以下であるときには（ステップＳ１１０）、時定数Ｔに値Ｔ１より小さい値Ｔ２を設定し、今回入力された電流センサ９０からのバッテリ電流Ｉｂと前回本ルーチンを実行したときに入力された電流センサ９０からのバッテリ電流Ｉｂｐｒｅを用いて、上述した式（１）により、処理後電流Ｉｂｏｐを再計算する（ステップＳ１３０）。こうした処理により、バッテリ電流Ｉｂに値Ｔ１の時定数Ｔのなまし処理を施した場合と比較して、処理後電流Ｉｂｏｐをバッテリ電流Ｉｂに対してゆっくり変化させることができる。

こうして処理後電流Ｉｂｏｐを設定したら、処理後電流Ｉｂｏｐが許容上限電流Ｉｂｍａｘになるようモータ３０を制御して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。こうした制御により、バッテリ電流Ｉｂを許容上限電流Ｉｂｍａｘ付近にしながら電気自動車２０を走行させることができ、バッテリ５０の保護を図ることができる。なお、こうした制御を実行している最中に、要求動力Ｐが所定値以上変動した場合には、通常制御を実行する。

ここで、電流差ｄＩｂが所定値Ｉｂｔｈ以下であるときに、値Ｔ１より小さい値Ｔ２に設定した時定数Ｔのなまし処理をバッテリ電流Ｉｂに施す理由について説明する。電流差ｄＩｂが所定値Ｉｂｔｈ以下か否かに拘わらず、値Ｔ１の時定数Ｔのなまし処理をバッテリ電流Ｉｂに施して得られる処理後電流Ｉｂｏｐを用いてモータ３０を制御すると、図３に例示するように、処理後電流Ｉｂｏｐがバッテリ電流Ｉｂに応答性よく追従するため、電流差ｄＩｂが所定値Ｉｂｔｈ以下となったときに、処理後電流Ｉｂｏｐが短時間に変動することにより電気自動車２０の駆動力が変動して、振動等が発生することによって乗り心地が悪くなる場合がある。一方、電流差ｄＩｂが所定値Ｉｂｔｈ以下か否かに拘わらず、値Ｔ２に設定した時定数Ｔのなまし処理をバッテリ電流Ｉｂに施して得られる処理後電流Ｉｂｏｐを用いてモータ３０を制御すると、図４に例示するように、処理後電流Ｉｂｏｐがバッテリ電流Ｉｂに応答性よく追従しないため、処理後電流Ｉｂｏｐが許容上限電流Ｉｂｍａｘを超えてていないときにでもバッテリ電流Ｉｂが許容上限電流Ｉｂｍａｘを超えてしまう場合がある。実施例では、電流差ｄＩｂが所定値Ｉｂｔｈ以下であるときに値Ｔ１より小さい値Ｔ２の時定数Ｔのなまし処理をバッテリ電流Ｉｂに施して得られる処理後電流Ｉｂｏｐを用いてモータ３０を制御することにより、図５に例示するように、バッテリ電流Ｉｂが許容上限電流Ｉｂｍａｘを超えるのを抑制することできると共に乗り心地が悪くなるのを抑制することができ、モータ３０を適正に制御することができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、電流差ｄＩｂが所定値Ｉｂｔｈ以下であるときに値Ｔ１より小さい値Ｔ２の時定数Ｔのなまし処理をバッテリ電流Ｉｂに施して得られる処理後電流Ｉｂｏｐを用いてモータ３０を制御することにより、モータ３０を適正に制御することができる。

実施例の電気自動車２０では、ステップＳ１００，Ｓ１４０の処理で、上述した式（１）を用いて時定数Ｔのバッテリ電流Ｉｂになまし処理を施して処理後電流Ｉｂｏｐを設定するものとしたが、処理後電流Ｉｂｏｐをバッテリ電流Ｉｂに対して緩やかに変化するよう設定すればよいから、他の方法で処理後電流Ｉｂｏｐを設定するのとしてもよい。

実施例では、本発明の制御装置を電気自動車２０に適用する場合について、バッテリからの電力で駆動するモータを搭載した他の形態の車両、例えば、エンジンからの動力とモータからの動力とにより走行可能なハイブリッド自動車に適用してもよい。また、バッテリからの電力で駆動する装置であれば如何なるものを制御するものとしても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、電流センサ９０が「出力電流センサ」に相当し、電子制御ユニット７０が「制御手段」に相当し、モータ３０が「駆動装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、駆動装置の制御装置や車両の製造産業などに利用可能である。

２０電気自動車、２２駆動軸、２４デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ駆動輪、３０モータ、４０インバータ、５０バッテリ、７０電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、８０イグニッションスイッチ、８２シフトポジションセンサ、８４アクセルペダルポジションセンサ、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、９０電流センサ。

Claims

バッテリの出力電流を検出する出力電流センサと、前記バッテリに許容される電流の上限値である許容上限電流から前記出力電流センサによって検出された出力電流に所定の緩変化処理を施した処理後電流を減じた電流差が所定値以下であるときには、処理後電流が前記許容上限電流になるよう、前記バッテリからの動力で駆動する駆動装置をフィードバック制御する制御手段と、を備える駆動装置の制御装置であって、
前記所定の緩変化処理は、前記電流差が前記所定値以下であるときには、前記電流差が所定値を超えているときより緩やかに前記検出された出力電流を変化させる処理である
駆動装置の制御装置。
請求項１記載の駆動装置の制御装置であって、
前記所定の緩変化処理は、前記電流差が前記所定値以下であるときには、前記電流差が前記所定値を超えているときに用いられる時定数より小さい時定数を用いて前記検出された出力電流を変化させる処理である
駆動装置の制御装置。
バッテリからの電力により駆動し走行用の動力を出力するモータを備える駆動装置と、
前記駆動装置を制御する請求項１または２記載の制御装置と、
を備える車両。