JP2018113746A - モータトルク制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバの意思に対応して、低速領域におけるクリープトルクの大きさを調整可能とし、低速時にも回生ブレーキを働かせることを可能としたモータトルク制御装置を提供する。【解決手段】アクセルオフのときに駆動用モータ２１のモータトルクをマイナスの値に働かせることで低速回生トルクを発生させ、アクセルオフかつ車両の速度が所定値以下の低速領域のときに前記モータトルクをプラスの値に働かせることでクリープトルクを発生させる電動車両であって、アクセルオフかつ前記速度が前記低速領域であるときの前記モータトルクの大きさを、ドライバの操作により任意に設定可能なモータトルク設定部１１と、モータトルク設定部１１の設定状態に対応して、前記モータトルクの大きさを制御するトルク制御部１９と、を有し、モータトルク設定部１１は、前記モータトルクの大きさをプラスからマイナスの値まで設定できるモータトルク制御装置を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータトルクの大きさを制御するモータトルク制御装置に関する。

バッテリに充電された電力によって車両駆動用のモータを駆動する電気自動車、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車などは、図５に示すように、通常走行時（例えば、１５ｋｍ／時以上での走行時）の制動時に、モータの回生動作によって回生電力を回収する一方で、低速時（例えば、１０ｋｍ／時以下での走行時）に、モータでクリープトルクを発生させて、ガソリン車などと同様の運転フィーリングを与えている。

ところが、ドライバによっては、明らかに停車する意思を有しているとき（例えば、ブレーキを踏んでいるとき）は、低速時のクリープトルクは小さくてよい、または、不要と考える場合がある。そこで、例えば、特許文献１に記載の車両の制御装置では、ドライバがアクセルをオフするとともに、ブレーキペダルを踏んでいる場合、そのブレーキ踏力の大きさに対応して、クリープトルクの大きさを変化させる制御を行なっている（特許文献１の段落００２６など参照）。このように制御することによって、ドライバの停車意思とモータのクリープトルクの大きさとの整合を図っている。

また、特許文献２に係るトルク制御装置においては、駆動モータの減速時にブレーキスイッチがオンであれば、駆動モータの回転数が０になるまで駆動モータを回生制御する一方で、ブレーキスイッチがオフであれば、駆動モータの回転数が予め設定された所定の回転数となるまで駆動モータを回生制御する（特許文献２の段落０００６等参照）。このように制御することによって、できるだけ低速の速度範囲まで回生電力の回収を行って、航続距離の延長を図っている。

特開２００８−１５４３９４号公報 特開２０００−１３９０４号公報

特許文献１、２に係る構成においては、モータトルク（クリープトルク、回生トルク）の大きさは、ドライバのブレーキペダル操作に基づいて決定される。つまり、停車する際のモータトルクを制御している。しかし、ドライバによってはクリープトルクによって走行する際のトルクを変更したい、または、クリープトルクが発生する低速時にも回生ブレーキを働かせたいと考えることがある。

そこで、この発明は、ドライバの意思に対応して、低速領域におけるクリープトルクの大きさを調整可能とするとともに、低速時にも回生ブレーキを働かせることを可能とすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明においては、アクセルオフのときに駆動用モータのモータトルクをマイナスの値に働かせることで回生トルクを発生させ、アクセルオフかつ車両の速度が所定値以下の低速領域のときに前記モータトルクをプラスの値に働かせることでクリープトルクを発生させる電動車両であって、アクセルオフかつ前記車両の速度が前記低速領域であるときの前記モータトルクの大きさを、ドライバの操作により任意に設定可能なモータトルク設定部と、前記モータトルク設定部の設定状態に対応して、前記モータトルクの大きさを制御するトルク制御部と、を有し、前記モータトルク設定部は、前記モータトルクの大きさをプラスの値からマイナスの値まで設定できるモータトルク制御装置を構成した。

前記構成においては、前記トルク制御部は、前記低速領域での前記モータトルクを、前記車速が大きくなるにつれてトルクが小さくなるよう制御し、前記低速領域での前記モータトルクが、前記クリープトルクもしくは前記回生トルクが発生する状態とトルクゼロの状態との間で切り換わる車速閾値を備え、前記車速閾値は、前記モータトルク設定部の設定が小さいトルクに設定されているほど低車速側に変更される構成とすることができる。

前記各構成においては、前記モータトルク設定部での前記モータトルクの設定履歴を学習する学習部をさらに備え、前記モータトルク設定部は、前記学習部の学習結果に基づいて前記モータトルクの設定を自動的に行う構成とすることができる。

前記学習部を備えた構成においては、前記車両の周囲の環境情報を取得する環境情報取得部をさらに備え、前記学習部は、前記環境情報取得部が取得した環境情報と前記モータトルク設定部の設定状態とを関連させて学習し、前記モータトルク設定部は、前記環境情報取得部が取得した環境情報と前記学習部の学習結果に基づいて、前記モータトルク設定部による前記モータトルクの設定を自動的に行う構成とすることができる。

前記各構成においては、前記車両が前記低速領域以上の速度で走行中に発生する通常回生トルクの大きさを設定する回生トルク設定部を有し、前記モータトルク設定部は前記回生トルク設定部と兼用となっており、前記車両の速度が前記所定速度以下かつブレーキ操作がされていないときに前記モータトルク設定部を操作した際は、前記クリープトルクの設定を行い、前記車両の速度が前記所定速度以上およびブレーキ操作が行われることの少なくとも一方が成立したときに前記モータトルク設定部を操作した際は、前記通常回生トルクの設定を行う構成とすることができる。

この発明によると、ドライバがモータトルク設定部を操作することによって、車速に対するモータトルクの異なる複数のトルクマップの中から、ドライバの意思に適合した特定のトルクマップが選択される。この特定のトルクマップに基づいてモータトルクを発生させることによって、低速領域におけるクリープトルクの大きさを調整可能とするとともに、低速時にも回生ブレーキを働かせることが可能となる。

この発明に係るモータトルク制御装置のブロック図 モータトルク設定部の一例を示す正面図 トルクマップの一例を示す図 図１に示すモータトルク制御装置の制御フローを示すフローチャート 車速とモータトルクの関係の一例を示す図

この発明に係るモータトルク制御装置のブロック図を図１に示す。このモータトルク制御装置は、車両が例えば１０ｋｍ／時以下の低速領域で走行中に、ドライバがアクセル操作を行っていないときに発生するモータトルク（クリープトルクおよび回生トルク（以下において、低速回生トルクと称する。）を、ドライバの意思に基づいて調整する装置であって、車速センサ１０、モータトルク設定部１１、シフトポジションセンサ１２、ブレーキ踏力センサ１３、および、情報受信演算部１４などを備えている。

車速センサ１０は、車両の走行速度を検出する機能を有する。

モータトルク設定部１１は、低速領域におけるモータトルクの大きさをプラスの値からマイナスの値まで設定するためのものであって、例えば、図２に示すパドルシフト（以下において、モータトルク設定部１１と同じ符号を付する。）を採用することができる。このパドルシフト１１は、運転中にドライバが操作しやすいように、ステアリング１５に設けられている。このパドルシフト１１のパドルを操作（プラス操作またはマイナス操作）することによって、後で説明するパドルシフト１１のポジションが切り替わり、このポジションに対応して、ドライバの好みのモータトルクを得ることができる。このパドルシフト１１のポジションは、プラスの値（クリープトルク）からマイナスの値（低速回生トルク）まで設定することができ、プラスの値では駆動トルクが、マイナスの値では制動トルクが働く。この実施形態に係るパドルシフト１１は、ポジションＰ１〜Ｐ５の５段階で、モータトルクの大きさを設定することができるように構成されている。

このパドルシフト１１は、車両が例えば１５ｋｍ／時以上の車速で走行中にアクセルペダルがオフとなった際に発生する回生トルク（以下において、通常回生トルクと称する。）を設定する回生トルク設定部と兼用になっている。このように、パドルシフト１１（モータトルク設定部）と回生トルク設定部を、兼用とすることにより、部品コストの削減を図ることができる。

モータトルク設定部１１は、必ずしも回生トルク設定部と兼用とする必要はない。モータトルク設定部１１と回生トルク設定部を別々に設けても良いし、通常回生トルクをドライバが設定できない車両に用いても良い。また、モータトルク設定部１１をパドルシフトとせず、別途スイッチを設けても良い。

シフトポジションセンサ１２は、ドライバが設定したシフトポジション（パーキング、リバース、ニュートラル、ドライブなど）を検出する機能を有する。

ブレーキ踏力センサ１３は、ドライバによって踏み込まれたブレーキペダルの踏力を検出する機能を有する。この踏力は、ブレーキペダル配管の油圧の値から導出される。

情報受信演算部１４は、パドルシフト１１のポジション設定状態に対応して、車速センサ１０で検出した車速と、モータトルクの大きさとの間を関係付ける複数のトルクマップ１４ａを有している。この情報受信演算部１４は、パドルシフト１１が操作された際、車速が低速（１０ｋｍ／時以下）であって、シフトポジションセンサ１２で検出したシフトポジションが、車両に駆動力を与えることが可能なポジション（すなわち、パーキング、および、ニュートラル以外のポジション）であり、かつ、ブレーキ操作されていないという条件が成立したときに、パドルシフト１１の設定状態についての情報を受信して、複数のトルクマップ１４ａの中から、特定のトルクマップ１４ａを選択する機能を有する。なお、上記の車速（１０ｋｍ／時以下）はこれに限定されるものではないが、通常回生トルクによって回生電力の回収を行う速度領域と重ならないようにするのが好ましい。

トルクマップ１４ａの一例を図３に示す。本図には、パドルシフト１１の各ポジション（ポジションＰ１〜Ｐ５）に対応する複数のトルクマップ１４ａが、１枚のマップ上に重ねて表示されている。ここに示すトルクマップ１４ａによって、車速が１０ｋｍ／時以下の低速領域における、車速とモータトルクとの間が関係付けられる。このモータトルクには、車両に前進のクリープ力を与えるクリープトルクと、回生電力を回収するとともにブレーキとして作用する低速回生トルクがある。なお、車速が低速領域と通常回生トルクが発生する最低速度の間（本実施形態では１０ｋｍ／時〜１５ｋｍ／時）では、クリープトルク、低速回生トルク、および、通常回生トルクのいずれも働かない（図５参照）。

ポジションＰ１およびＰ２に係るトルクマップ１４ａは、いずれも、クリープトルクのみを制御する際に適用される。

ポジションＰ１においては、約９ｋｍ／時以下の車速範囲においてクリープトルクを発生させている。その大きさは、車速の低下に伴って大きくなり、車速が０ｋｍ／時のときに最大値ＣＴ_１となる。このポジションＰ１に係るトルクマップ１４ａは、図５において示した、駆動源にモータを用いた一般的な電気自動車などの車両で採用されるトルクマップ１４ａに近く、この車両と同様の運転フィーリングが与えられる。

ポジションＰ２においては、約７ｋｍ／時以下の車速範囲においてクリープトルクを発生させている。その大きさは、車速の低下に伴って大きくなり、車速が０ｋｍ／時のときに最大値ＣＴ_２となる。ポジションＰ１とＰ２を比較すると、約９ｋｍ／時以下の全ての車速範囲において、ポジションＰ２の方がポジションＰ１よりもクリープトルクは小さい。

ポジションＰ３およびＰ４に係るトルクマップ１４ａは、いずれも、クリープトルクと低速回生トルクの両方を制御する際に適用される。

ポジションＰ３においては、約５〜１０ｋｍ／時の車速範囲において低速回生トルクを発生させる一方で、約４ｋｍ／時以下の車速範囲においてクリープトルクを発生させている。低速回生トルクは約６ｋｍ／時以上の車速範囲で一定値ＲＴ_１となる。クリープトルクは車速の低下に伴って大きくなり、車速が０ｋｍ／時のときに最大値ＣＴ_３となる。約４〜５ｋｍ／時の車速範囲では、モータトルクを０としている。

ポジションＰ４においては、約３〜１０ｋｍ／時の車速範囲において低速回生トルクを発生させる一方で、約２ｋｍ／時以下の車速範囲においてクリープトルクを発生させている。低速回生トルクは約５ｋｍ／時以上の車速範囲で一定値ＲＴ_２となる。クリープトルクは車速の低下に伴って大きくなり、車速が０ｋｍ／時のときに最大値ＣＴ_４となる。約２〜３ｋｍ／時の車速範囲では、モータトルクを０としている。

ポジションＰ１における９〜１５ｋｍ／時、ポジションＰ２における７〜１５ｋｍ／時、ポジションＰ３における４〜５ｋｍ／時、ポジションＰ４における２〜３ｋｍ／時の車速は、モータトルクがクリープトルク、低速回生トルクが発生している状態からトルクゼロの状態に切り換わる車速閾値である。車速閾値は、ポジションがＰ１からＰ４になるに従って、低速側に移動している。これにより、モータトルク（クリープトルク、低速回生トルク）の大きさを変更するとともに、低速回生トルクが発生する車速領域を広げることができる。

車速閾値は、クリープトルクと低速回生トルク（あるいは通常回生トルク）の間の所定の車速範囲内で、モータトルクが０となる、すなわち、クリープトルク発生状態からトルクゼロ状態に切り換わる車速と、低速回生トルク発生状態からトルクゼロ状態に切り換わる車速を異ならせ、閾値に幅をもたせておくと良い。このようにすることで、車速が変化してモータトルクがクリープトルクと低速回生トルクとの間で切り替わる際のトルク変動ショックを緩和している。

ポジションＰ１からＰ４のクリープトルクの大小関係は、ＣＴ_１＞ＣＴ_２＞ＣＴ_３＞ＣＴ_４（いずれもプラストルク）の順、ポジションＰ３からＰ４の低速回生トルクの大小関係は、ＲＴ_１＞ＲＴ_２（ともにマイナストルク）の順となっており、ポジションＰ１側にいくほどポジションＰ４側より常にモータトルクが大きくなるようになっている。ドライバがパドルシフト１１を操作することによって、これらのポジションを自由に選択し、クリープトルクおよび低速回生トルクを好みの大きさに切り替えることができる。

ポジションＰ５に係るトルクマップ１４ａは、低速回生トルクのみを制御する際に適用される。ポジションＰ５においては、約１〜１０ｋｍ／時の車速範囲において低速回生トルクを発生させている。０〜１ｋｍ／時が車速閾値である。低速回生トルクは、約６ｋｍ／時以上の車速範囲で一定値ＲＴ_３となる。ポジションＰ５の低速回生トルクは、ポジションＰ４の低速回生トルクより小さくなっている（ＲＴ_１＞ＲＴ_２＞ＲＴ_３）。このポジションを選択することで、例えばクリープトルクが必要ないと考えているドライバの好みに対応することができる。また、低速領域でもクリープトルクが発生せず低速回生トルクが発生するので、ブレーキ操作をせずに車両を停車寸前まで減速させることができるとともに、回生電力の回収を停車寸前まで行うことができる。

図３に示したトルクマップ１４ａは、あくまでも例示であって、パドルシフト１１のポジションの数や、各トルクマップ１４ａにおける車速とクリープトルクおよび低速回生トルクの大きさとの関係は適宜変更することができる。また、図３に示したように、車速に対するモータトルクの変化をスロープ状とする代わりに、ステップ状とすることもできる。また、車速により変化せず、常に一定トルクとなるようなマップでも良い。なお、上記のトルクマップ１４ａは、ドライバがアクセル操作を行っていないときにモータトルクを決定するために適用され、ドライバがアクセル操作を行うと、このトルクマップ１４ａに基づく制御は解除されて、アクセル操作量に基づく駆動トルクによって車両は走行する。

車両には、車両の主電源をオン状態（走行開始することが可能なレディ状態）とするためのパワースイッチ１６と、車両の周囲の環境情報を取得するためのセンサ、例えば、路面の傾斜を検出する勾配センサ１７（環境情報取得部）が設けられている。パワースイッチ１６、勾配センサ１７、パドルシフト１１、および、シフトポジションセンサ１２は、情報受信演算部１４および学習部１８に接続されている。

学習部１８は、ドライバによるパドルシフト１１でのモータトルクの設定履歴（ドライバの好み）を学習し、この学習結果に基づいて、パドルシフト１１によるモータトルクの設定を自動的に行う機能を有する。パドルシフト１１の設定履歴を学習することにより、ドライバの好みのモータトルクを、ドライバがパドルシフト１１をその都度操作することなく再現することができ、運転の際の快適性を向上することができる。

具体的には、ドライバが頻繁に使用するポジションを記憶し、車速が低速領域に移行したら、記憶したポジションに対応したモータトルクを発生させる。また、車両には、例えば、勾配センサ１７のように、車両の周囲の環境情報を取得するためのセンサが設けられている。例えば、平坦な道では小さいモータトルクを出力するポジションが選択されていたとしても（例えばＰ４，Ｐ５）、車両が登り坂で停車しているときは、勾配に対応した大きなクリープトルクを発生させる（急勾配だとＰ１、緩やかな勾配だとＰ３など）。この際、ドライバがどのような勾配のとき、どのようなポジションを選択したかを記憶しておき、記憶したポジションに対応したモータトルクを発生させるようにしておくと良い。これにより、周囲の環境を考慮に入れたパドルシフト１１のポジションの学習を行うことができ、その快適性を一層向上することができる。環境情報は路面の傾斜に限られず、路面が濡れているか、凍結しているか、強風が吹いているかなどの種々の情報を考慮するようにしても良い。

情報受信演算部１４で選択されたトルクマップ１４ａに関する情報は、トルク制御部１９および情報送信部２０に送られる。トルク制御部１９は、情報受信演算部１４からの情報（モータトルク設定部１１の設定状態など）に基づいて、車速に対応してモータ２１のトルク制御を行なう機能を有する。パドルシフト１１のポジションは、情報送信部２０に接続されたポジション表示部２２に表示される。このポジション表示部２２は、運転席のインストルメントパネルや、ナビゲーション装置の表示画面と兼用することもできる。

情報受信演算部１４、学習部１８、トルク制御部１９、および、情報送信部２０は、車両全体を制御する制御用電子制御ユニット２３に格納されている。

この発明に係るモータトルク制御装置の制御フローのフローチャートを、図１中の符号を適宜参照しつつ、図４を用いて説明する。

このモータトルク制御装置は、ドライバがパドルシフト１１を操作して、モータトルク変更の意思表示を示したことを制御開始の基準としている。そこで、この制御フローにおいては、まず、パドルシフト１１が操作されたかどうかを検知し（ステップＳ１０）、次いで、シフトポジションセンサ１２によって、シフトレンジが走行ポジション（パーキングまたはニュートラル以外）かどうか検知される（ステップＳ１１）。

シフトレンジが走行ポジションのときは（ステップＳ１１のＹＥＳ側）、車速センサ１０によって、車速が規定値以下かどうか判断される（ステップＳ１２）。その一方で、シフトレンジが走行ポジション以外のときは（ステップＳ１１のＮＯ側）、エンド処理によって一連の制御フローを抜ける（ステップＳ１３）。

車速が規定値以下のときは（Ｓ１２のＹＥＳ側）、ブレーキ踏力センサ１３で検出されたブレーキ油圧（ブレーキ踏力）が規定値以下かどうか判断される（ステップＳ１５）。その一方で、車速が規定値よりも大きいときは（Ｓ１２のＮＯ側）、通常回生トルクがモータトルクとして設定され、この通常回生トルクの大きさに対応してモータ２１が制御される（ステップＳ１４）。通常回生トルクの設定後、エンド処理によって一連の制御フローを抜ける（ステップＳ１３）。この規定値は適宜設定することができるが、低速回生トルクと通常回生トルクの車速領域が重ならないようにするのが好ましく、例えば１０ｋｍ／時とすることができる。

ブレーキ油圧が規定値よりも大きいときは（ステップＳ１５のＮＯ側）、ドライバがブレーキ操作を行っていると判断でき、通常回生トルクがモータトルクとして設定され、このモータトルクの大きさに対応してモータが制御される（ステップＳ１４）。通常回生トルクの設定後、エンド処理によって一連の制御フローを抜ける（ステップＳ１３）。

その一方で、ブレーキ油圧が規定値以下のときは（ステップＳ１５のＹＥＳ側）、ドライバがブレーキ操作を行っていないと判断でき、情報受信演算部１４によって、車速とモータトルクの大きさとの間を関係付ける複数のトルクマップ１４ａの中から、パドルシフト１１のポジションに対応する特定のトルクマップ１４ａが選択される（ステップＳ１６）。そして、情報送信部２０からポジション表示部２２に対し、パドルシフト１１のポジションを表示するよう制御信号を送る（ステップＳ１７）。

さらに、トルク制御部１９から、モータ２１に併設されたインバータに、モータ２１に駆動電力を供給するための制御信号を送り、選択したトルクマップ１４ａに基づきモータ２１が制御される（ステップＳ１８）。モータ２１の制御が開始されたら、エンド処理によって一連の制御フローを抜ける（ステップＳ１３）。

上記の実施形態はあくまでも一例であって、ドライバの意思に対応して、低速領域におけるクリープトルクの大きさを調整可能とするとともに、低速時にも回生ブレーキを働かせることを可能とする、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成要素の構成や配置など、あるいは、制御フローを適宜変更することができる。

１０ 車速センサ
１１ モータトルク設定部（パドルシフト）
１２ シフトポジションセンサ
１３ ブレーキ踏力センサ
１４ 情報受信演算部
１４ａ トルクマップ
１５ ステアリング
１６ パワースイッチ
１７ 環境情報取得部（勾配センサ）
１８ 学習部
１９ トルク制御部
２０ 情報送信部
２１ モータ
２２ ポジション表示部
２３ 制御用電子制御ユニット

Claims (5)

1. アクセルオフのときに駆動用モータのモータトルクをマイナスの値に働かせることで回生トルクを発生させ、アクセルオフかつ車両の速度が所定値以下の低速領域のときに前記モータトルクをプラスの値に働かせることでクリープトルクを発生させる電動車両であって、
   アクセルオフかつ前記車両の速度が前記低速領域であるときの前記モータトルクの大きさを、ドライバの操作により任意に設定可能なモータトルク設定部と、
   前記モータトルク設定部の設定状態に対応して、前記モータトルクの大きさを制御するトルク制御部と、
   を有し、
   前記モータトルク設定部は、前記モータトルクの大きさをプラスの値からマイナスの値まで設定できるモータトルク制御装置。
2. 前記トルク制御部は、前記低速領域での前記モータトルクを、前記車速が大きくなるにつれてトルクが小さくなるよう制御し、
   前記低速領域での前記モータトルクが、前記クリープトルクもしくは前記回生トルクが発生する状態とトルクゼロの状態との間で切り換わる車速閾値を備え、
   前記車速閾値は、前記モータトルク設定部の設定が小さいトルクに設定されているほど低車速側に変更される
   請求項１に記載のモータトルク制御装置。
3. 前記モータトルク設定部での前記モータトルクの設定履歴を学習する学習部をさらに備え、
   前記モータトルク設定部は、前記学習部の学習結果に基づいて前記モータトルクの設定を自動的に行う
   請求項１または２に記載のモータトルク制御装置。
4. 前記車両の周囲の環境情報を取得する環境情報取得部をさらに備え、
   前記学習部は、前記環境情報取得部が取得した環境情報と前記モータトルク設定部の設定状態とを関連させて学習し、
   前記モータトルク設定部は、前記環境情報取得部が取得した環境情報と前記学習部の学習結果に基づいて、前記モータトルク設定部による前記モータトルクの設定を自動的に行う
   請求項３に記載のモータトルク制御装置。
5. 前記車両が前記低速領域以上の速度で走行中に発生する通常回生トルクの大きさを設定する回生トルク設定部を有し、
   前記モータトルク設定部は前記回生トルク設定部と兼用となっており、
   前記車両の速度が前記所定速度以下かつブレーキ操作がされていないときに前記モータトルク設定部を操作した際は、前記クリープトルクの設定を行い、前記車両の速度が前記所定速度以上およびブレーキ操作が行われることの少なくとも一方が成立したときに前記モータトルク設定部を操作した際は、前記通常回生トルクの設定を行う
   請求項１から４のいずれか１項に記載のモータトルク制御装置。

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