JP3440757B2 - 電気自動車のモータトルク制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車におい
て、オートマチックトランスミッション搭載車両のクリ
ープトルクに相当するトルクを発生する電気自動車のモ
ータトルク制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】電気自動車において、アクセルの操作量
が零の場合にモータトルクも零となるようにモータトル
クを制御すると、オートマチックトランスミッション搭
載車両（以下オートマチック車両と呼ぶ）のようなクリ
ープトルクを発生しない。このため、オートマチック車
両の運転になれたドライバにとっては運転操作にとまど
うものである。 【０００３】そこで、従来から、アクセルペダルとブレ
ーキペダルとの両方とも操作されていない場合におい
て、モータにトルクを発生させるモータトルク制御装置
が用いられている。このモータトルク制御装置は、モー
タに一定値のトルクを発生させることによって、オート
マチック車両のクリープトルクに相当するトルクを発生
させている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上述した従来のモータ
トルク制御装置を用いると、発進操作を行なうと車輪に
急にクリープトルクが作用し、車体にショックを生じ
て、乗員の乗り心地などを悪くする可能性があった。ま
た、坂道発進などの登坂時において、アクセルペダルな
どを操作しなければ後退してしまう可能性もあった。 【０００５】従って本発明の目的は、坂道発進などの登
坂時の操作性を向上するとともに、発進時に乗員に与え
るショックを抑制して、乗員の乗り心地を改善する電気
自動車のモータトルク制御装置を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載の電気自動車のモータ
トルク制御装置は、クリープトルク増強手段がクリープ
を立上げる際に、そのゲインを車速により制御しながら
徐々にトルクを増加させ、そのゲインを徐々に増加させ
るゲインの増加割合を道路勾配検出手段が演算した道路
勾配抵抗に対し負の傾きに比例させてゲインを増加させ
る時間が短くなるよう制御して立上げるので、乗員にシ
ョックを与えることもなく車両がスムーズに発進するこ
ととなる。 【０００７】 【０００８】 【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て、図１から図５を参照して説明する。図１に示すよう
に、電気自動車のモータトルク制御装置１は、検出部２
と、制御部３と、出力部４などを備えている。 【０００９】上記検出部２は、道路勾配検出手段５とア
クセル操作検出手段６とブレーキ操作検出手段７と車速
検出手段８とモータ回転数検出手段９などから構成され
ている。上記アクセル操作検出手段６は、アクセルペダ
ルのオン・オフ操作及び操作量を検出し上記制御部３に
向かってアクセルペダル操作信号Ａｃを出力するように
なっている。上記ブレーキ操作検出手段７は、ブレーキ
ペダルのオン・オフ操作及び操作量を検出し上記制御部
３に向かってブレーキペダル操作信号Ｂｒを出力するよ
うになっている。 【００１０】車速検出手段８は、車輪１４の回転などを
検出可能な公知のスピードセンサによって得られ、電気
自動車の車速を検出し上記制御部３に向かって車速信号
Ｖを出力するようになっている。 【００１１】モータ回転数検出手段９は、上記出力部４
の後述するモータ１２の出力軸などに接続しており、モ
ータ１２の回転数を検出し上記制御部３に向かってモー
タ回転数信号Ｍｔを出力するようになっている。 【００１２】また、必要に応じて、電気自動車に変速機
を設けた場合には、変速機のシフト位置を検出し制御部
３に向かってシフト位置信号Ｓｔを出力するシフト位置
検出手段１０を設けるのが望ましい。 【００１３】上記道路勾配検出手段５は、道路上を走行
中の車両に作用する力のうち、この道路に沿いかつ車両
の後方に指向した力、いわゆる勾配抵抗Ｋｒを演算し上
記制御部３に向かって出力する機能を有している。な
お、この道路勾配検出手段５が演算する勾配抵抗Ｋｒ
は、勾配を有する上り坂においては、重力加速度により
発生する力と、路面からの摩擦などによる力とを合わせ
たものとなっている。勾配抵抗Ｋｒは本明細書に記した
道路勾配を示している。 【００１４】道路勾配検出手段５は、上記モータ１２が
出力するトルクなどから求められるタイヤ駆動力Ｆと、
走行中に車両に作用する加速抵抗Ｒａと走行抵抗との和
とがほぼ等しいことから導き出される式１を用いて、上
記勾配抵抗Ｋｒを演算するようになっている。 【００１５】 Ｗ×ｓｉｎθ＝Ｆ−Ｒａ−Ｗ×μｒ−μｃ×Ｓ×Ｖ² −Ｒｃ……式１ 但し、Ｗ×ｓｉｎθ：勾配抵抗 Ｗ ：車両総重量 θ ：勾配度合 Ｆ ：タイヤ駆動力もしくはタイヤ制動力 Ｒａ ：加速抵抗 μｒ ：転がり抵抗係数 μｃ ：空気抵抗係数 Ｓ ：車両前面投影面積 Ｖ ：車速 Ｒｃ ：旋回抵抗 なお、上記道路勾配検出手段５は、車両総重量Ｗなどの
走行前にあらかじめ明確となる数値を記憶しているとと
もに、車速Ｖなどの走行中に検出する必要がある数値に
関しては上記車速検出手段８などから供給されるように
なっている。このように、道路勾配検出手段５は車両の
走行に関する力の釣合いに基づいて演算して、道路勾配
を推定するようになっている。 【００１６】上記出力部４は、電力変換回路１１から構
成されている。上記電力変換回路１１には、モータ１２
およびバッテリ１３が接続している。電力変換回路１１
は、インバータ等であり、上記制御部３から出力される
後述する最終指令トルクＴＴに従って、バッテリ１３か
ら供給されかつモータ１２に印加する電圧の周波数等を
変更することによりモータ１２の力行トルクを制御する
機能を有している。また、電力変換回路１１は、モータ
１２が強制回転させられることにより発生する電力をバ
ッテリ１３に蓄積する回生トルクを制御する機能を有し
ている。 【００１７】上記モータ１２は、その出力軸に車輪１４
と上記モータ回転数検出手段９等が接続している。モー
タ１２は、バッテリ１３から供給させる電圧が上記電力
変換回路１１を介して印加させることによって、上記車
輪１４を駆動する力行トルクを発生するとともに、上記
車輪１４によって強制回転させられることによって電力
を発生する。 【００１８】上記制御部３は、記憶手段１５と判定手段
１６と演算手段１７と指示手段１８とから構成されてい
る。この制御部３は、上記検出部２から出力される信号
Ｋｒ，Ａｃ，Ｂｒ，Ｖ，Ｓｔ，Ｍｔに基づいて、最終指
令トルクＴＴを演算し電力変換回路１１に向かって出力
するようになっている。 【００１９】上記記憶手段１５は、第１の記憶部１９と
第２の記憶部２０と第３の記憶部２１と第４の記憶部２
２と第５の記憶部２３と第６の記憶部２４とを備えてい
る。第１の記憶部１９は、モータ１２の最大トルクなど
から求められる第１の所定トルクを上限とし、かつ上記
道路勾配検出手段５が出力した演算勾配抵抗Ｋｒに比例
した第１の指令クリープトルクＫＴ１を演算する第１の
マップを記憶している。上記第２の記憶部２０は、上記
車速検出手段８が出力する車速信号Ｖ（車速）が早くな
るのにしたがってゲインが小さくなる第２のマップを記
憶している。 【００２０】この第２のマップは、車速信号Ｖ（車速）
が演算手段１７の後述する第３の演算部３１が演算する
目標車速ＶＬより早い場合には、ゲインを車速信号Ｖに
対し反比例させて徐々に小さくしている。上記車速信号
Ｖが、上記目標車速ＶＬと第１の所定車速との和を超え
るとゲインは０となっている。上記第１の所定車速は例
えば５ｋｍ／ｈなどの比較的低速な速度とするのが望ま
しい。 【００２１】また、第２のマップは、上記車速信号Ｖ
（車速）が０より早くかつ上記目標車速ＶＬより遅い場
合には、第１の所定ゲインを維持するようになってい
る。上記車速信号Ｖが負の場合つまり後退している場合
には、車速が遅くなるのにしたがってつまり後退車速の
高速化にしたがって、第２の所定ゲインを上限としかつ
上記第１の所定ゲインからゲインを比例させて増加させ
ている。 【００２２】第３の記憶部２１は、車速信号Ｖからクリ
ープ走行時の目標車速ＶＬを演算する第３のマップを記
憶している。この第３の記憶部２１は、渋滞か否かを判
別する渋滞判定手段を有してもよい。この渋滞判定手段
を備えかつ渋滞ではないと判定した場合には、目標車速
ＶＬを例えば２ｋｍ／ｈなどの極低速とするのが望まし
い。一方、渋滞と判定した場合には、目標車速ＶＬを、
第２の所定車速を上限としかつ例えば３０秒間などの比
較的短い所定時間内の平均車速に比例して速度とするの
が望ましい。 【００２３】なお、上記渋滞判定手段は、例えば３分間
などの比較的長い所定時間内の平均車速と、所定時間と
この所定時間内に実際に走行している時間との比である
走行時間比率とから渋滞か否かを判定するようになって
いる。 【００２４】上記第４の記憶部２２は、図３に示すよう
に、第３の所定ゲインＧ３を上限とし、かつアクセル操
作検出手段６及びブレーキ操作検出手段７がアクセル操
作およびブレーキ操作を検出しなくなってからの経過時
間に比例してゲインを徐々に増加させる第４のマップ２
５を記憶している。第４のマップ２５は、アクセル操作
及びブレーキ操作のいずれか一方または両方とも検出さ
れた場合には、ゲインが０となっている。 【００２５】上記第３の所定ゲインＧ３と上記第４のマ
ップ２５が演算するゲインとが等しくなる第１の所定時
間Ｔ１は、上記演算手段１７の後述する第５の演算部３
３が演算するトルク立上げ時間Ｔｃを用いている。 【００２６】上記第５の記憶部２３は、図４に示すよう
に、第２の所定時間Ｔ２を上限としかつ第３の所定時間
Ｔ３を下限として、上記道路勾配検出手段５が演算した
演算勾配抵抗Ｋｒに対し、トルク立上げ時間Ｔｃを負の
傾きに比例させて徐々に短くする第５のマップ２６を記
憶している。 【００２７】上記第２の所定時間Ｔ２は、平坦な道路上
で乗員に与えるショックを抑制しかつ発進をスムーズに
するために比較的長い時間とするのが望ましい。上記第
３の所定時間Ｔ３は、例えば３３％以上の勾配を有する
急な上り坂において坂道発進をする際に、車両の後退を
抑制するために比較的短い時間とするのが望ましい。 【００２８】このように、トルク立上げ時間Ｔｃは演算
勾配抵抗Ｋｒが大きくなるにしたがって、つまり道路勾
配が急になるのにしたがって短くなっている。なお、上
記第４のマップ２５と第５のマップ２６とで本明細書に
記したクリープトルク増強手段を構成している。 【００２９】上記第６の記憶部２４は、上記判定手段１
６の後述する第２の判定部２８によってモータ１２が過
熱し焼損する恐れがあるモータ過熱条件と判定された場
合において、アクセル操作検出手段６及びブレーキ操作
検出手段７がアクセル操作及びブレーキ操作を検出しな
くなってからの経過時間に対しゲインが徐々に減少する
第６のマップを記憶している。 【００３０】上記判定手段１６は、第１の判定部２７
と、第２の判定部２８とから構成されている。第１の判
定部２７は、図２に示すように、クリープトルクを発生
させるか否か判定する機能を有している。第１の判定部
２７はブレーキペダルが操作された場合にはクリープト
ルクを発生しないようになっており、その他の場合には
クリープトルクを発生させるようになっている。 【００３１】第２の判定部２８は、モータ過熱条件か否
かを判定する機能を有している。第２の判定部２８は、
モータ１２が過熱し易いモータロック状態である回転数
が所定回転数より少なくかつトルクが第２の所定トルク
より大きい場合には、モータ過熱条件と判定する機能を
有している。上記所定回転数及び第２の所定トルクはモ
ータ１２の性能及び仕様などから設定するのが望まし
い。 【００３２】上記演算手段１７は、第１の演算部２９
と、第２の演算部３０と、第３の演算部３１と、第４の
演算部３２と、第５の演算部３３と、第６の演算部３４
とから構成されている。演算手段１７は、図示中の矢印
Ｒに示すように、上記記憶手段１５の第１のマップない
し第６のマップをよみこみ自在となっている。 【００３３】上記第１の演算部２９は、図２に示すよう
に、上記第１の記憶部１９の第１のマップを用いて、上
記道路勾配手段５が出力する演算勾配抵抗Ｋｒから第１
の指令クリープトルクＫＴ１を演算し、第２の演算部３
０に出力するようになっている。 【００３４】上記第２の演算部３０は、上記車速検出手
段８が出力する車速信号Ｖと第３の判定部３１が演算し
た目標車速ＶＬと上記第２の記憶部２０の第２のマップ
とを用いて得られたゲインを、上記第１の演算部２９が
演算した第１の指令クリープトルクＫＴ１に乗算し、第
２の指令クリープトルクＫＴ２を第４の演算部３２に向
かって出力するようになっている。 【００３５】上記第３の演算部３１は、上記第３の記憶
部２１の第３のマップを用いて、車速検出手段８が出力
する車速信号Ｖなどから目標車速ＶＬを演算し、上記第
２の演算部３０に向かって出力するようになっている。 【００３６】上記第４の演算部３２は、第５の演算部３
３が演算したトルク立上げ時間Ｔｃと上記第４の記憶部
２２の第４のマップ２５とを用いて得られたゲインを上
記第２の演算部３０が出力した第２の指令クリープトル
クＫＴ２に乗算し、第３の指令クリープトルクＫＴ３を
出力するようになっている。 【００３７】上記第４のマップ２５はアクセル操作及び
ブレーキ操作のいずれか一方または両方とも検出された
場合にゲインが０となっているため、アクセル操作及び
ブレーキ操作のいずれか一方または両方とも検出された
場合には、上記第４の演算部３２はクリープトルクを発
生させないこととなる。 【００３８】上記第５の演算部３３は、上記演算勾配抵
抗Ｋｒから上記第５の記憶部２３の第５のマップ２６に
基づいてトルク立上げ時間Ｔｃを演算し、このトルク立
上げ時間Ｔｃを上記第４の演算部３２に向かって出力し
ている。なお、上記第１の演算部２９と、第４の演算部
３２と、第５の演算部３３と、上記第１の記憶部１９
と、第４の記憶部２２と、第５の記憶部２３とで、本明
細書に記したクリープトルク制御手段を構成している。 【００３９】第５の演算部３３が第５のマップ２６に基
づいてトルク立上げ時間Ｔｃを演算し、かつ第４の演算
部３２がトルク立上げ時間Ｔｃと第４のマップ２５とを
用いて得られたゲインから第３の指令クリープトルクＫ
Ｔ３を演算するので、クリープトルクの増加割合が道路
勾配に応じて制御されることとなる。 【００４０】上記第６の演算部３４は、上記第２の判定
部２８がモータ過熱条件と判定した場合に、上記第６の
記憶部２４の第６のマップを用いて得られたゲインを上
記第４の演算部３２が出力した第３の指令クリープトル
クＫＴ３に乗算し、第４の指令クリープトルクＫＴ４を
出力するようになっている。 【００４１】上記指示手段１８は、図２に示すように、
上記第１の演算部３０ないし第６の演算部３４を通して
得られた第４の指令クリープトルクＫＴ４または、上記
第１の演算部３０ないし第５の演算部３３を通して得ら
れた第３の指令クリープトルクＫＴ３に、回生トルク指
令信号ＢＴと、アクセルペダル３５による力行トルク指
令信号ＡＴとを加算して得られる最終指令トルクＴＴを
演算し、この最終指令トルクＴＴを上記電力変換回路１
１に向かって出力するようになっている。 【００４２】上記制御部３においては、図２に示すよう
に、上記第６の演算部３４と上記指示手段１８との間
に、上記指令クリープトルクＫＴ３，ＫＴ４がモータ１
２の最大トルクを超えないようにするリミッタ部３６を
設けるのが望ましい。 【００４３】また、変速機を設けた場合には、変速機の
シフト位置に応じてクリープトルクを補正するシフト補
償部３７を設けるのが望ましい。なお、図示例において
は上記第１の演算部２９と第２の演算部３０との間に設
けている。 【００４４】前述した構成によれば、図５に示すよう
に、まずステップＳ１でクリープトルクを発生させるか
否かを判定する。このステップＳ１では上記第１の判定
部２７がブレーキペダルが操作されているか否かで判定
し、ブレーキペダルが操作されていない場合にはステッ
プＳ２およびステップＳ３に進む。 【００４５】ステップＳ２では上記第１の演算部２９が
第１の指令クリープトルクＫＴ１を演算してステップＳ
４に進み、かつステップＳ３では上記第３の演算部３１
が目標速度ＶＬを演算してステップＳ４に進む。 【００４６】ステップＳ４では、上記第２の演算部３０
が上記第１の指令クリープトルクＫＴ１に第２のマップ
に基づいたゲインを乗算し第２の指令クリープトルクＫ
Ｔ２を演算して、ステップＳ５及びステップＳ６に進
む。 【００４７】ステップＳ５では、上記第５の演算部３３
が上記第５のマップ２６に基づいてトルク立上げ時間Ｔ
ｃを演算して、ステップＳ６に進む。ステップＳ６で
は、上記第４の演算部３２が、ステップＳ４で演算され
た第２の指令クリープトルクＫＴ２に、第４のマップ２
５に基づいたゲインを乗算し第３の指令クリープトルク
ＫＴ３を演算して、ステップＳ７に進む。 【００４８】ステップＳ７では、上記第２の判定部２８
がモータ過熱状態か否かを判定する。第２の判定部２８
が前述したようにモータ過熱状態と判定するとステップ
Ｓ８に進み、モータ過熱状態ではないと判定するとステ
ップＳ９に進む。 【００４９】ステップＳ８では、ステップＳ６で演算さ
れた第３の指令クリープトルクＫＴ３に、上記第６の演
算部３４が第６のマップに基づいたゲインを乗算し第４
の指令クリープトルクＫＴ４を演算して、ステップＳ９
に進む。 【００５０】ステップＳ９では、上記ステップＳ６で演
算された第３の指令クリープトルクＫＴ３またはステッ
プＳ８で演算された第４の指令クリープトルクＫＴ４
に、上記指示手段１８が回生トルク指令信号ＢＴと力行
トルク指令信号ＡＴとを加算して、最終指令トルクＴＴ
を出力する。 【００５１】こうして得られた最終指令トルクＴＴに応
じて、上記電力変換回路１１がモータ１２に印加する電
圧を制御して、モータ１２が発生するクリープトルクを
制御する。そして、その後はステップＳ１以降の処理を
繰り返す。 【００５２】上記モータトルク制御装置１によれば、第
４の演算部３２が第４のマップ２５を用いて、クリープ
トルクを徐々に増加するため、スムーズに発進すること
となる。このため、発進時に乗員に与えるショックを極
力抑制することとなる。 【００５３】第５の演算部３３が、上記第４の演算部３
２がクリープトルクを徐々に増加させるトルク立上げ時
間Ｔｃを道路勾配に応じて増減するので、クリープトル
クの増加割合が制御されて、平坦な道路においては発進
時に乗員に与えるショックを抑制しかつ坂道発進時にお
いて車両の後退を抑制する。このため、坂道発進などの
登坂時に、アクセル及びブレーキペダルを操作しなくて
も車両の後退を抑制するため、操作性を向上することと
なる。 【００５４】また、第１のマップが、道路勾配検出手段
５が演算する演算勾配抵抗Ｋｒに比例するクリープトル
クを発生させるようになっているので、道路の勾配など
に応じて適切なクリープトルクを発生することとなる。 【００５５】第２のマップが、車速が早くなるにしたが
って、上記クリープトルクを減少させるため、坂道発進
などの登坂時において、略一定の車速で前進できるよう
になって、ドライバの操作性を向上することとなる。さ
らに、車両が後退すると、第２のマップがクリープトル
クを増加させるので、車両の後退を抑制することとな
る。 【００５６】なお、この際に前進する車速は、上記第３
の演算部３１が算出した目標速度ＶＬと、目標車速ＶＬ
と第１の所定車速との和との間の速度となる。またブレ
ーキペダルを操作するとクリープトルクを発生しないた
め、ドライバに違和感を与えることもない。 【００５７】上記第２の判定部２８がモータ過熱状態で
あるか否かを判定し、かつ過熱状態にある場合にはクリ
ープトルクを徐々に減少するようになっているため、モ
ータ１２の過熱を極力抑制してモータ１２などの信頼性
を確保することとなる。 【００５８】さらに、上記道路勾配検出手段５が、重力
加速度による力と路面の摩擦などによる力とを合わせた
値を演算するので、ジャイロなどを用いて検出された車
両の傾斜角に応じたクリープトルクを発生させる場合と
比べて、より適切なクリープトルクを発生させることが
可能となる。 【００５９】 【発明の効果】請求項１の本発明によると、ゲインを車
速により制御しながら徐々にクリープトルクを増加さ
せ、そのゲインを徐々に増加させるゲインの増加割合を
道路勾配検出手段が演算した道路勾配抵抗に対し負の傾
きに比例させてゲインを増加させる時間が短くなるよう
制御するので、乗員にショックを与えるショックを抑制
して、乗り心地を改善することが出来る。しかも、坂道
発進などの登坂時にアクセルペダルなどを操作しなくて
も、車両の後退を抑制することとなる。従って、坂道発
進などのドライバの操作性を向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施形態の電気自動車のモータトル
ク制御装置を示すブロック線図。 【図２】図１に示された実施形態のモータトルク制御装
置の制御部を示すブロック線図。 【図３】図２に示されたモータトルク制御装置の第４の
マップを示す図。 【図４】図２に示されたモータトルク制御装置の第５の
マップを示す図。 【図５】図２に示されたモータトルク制御装置の処理の
手順を示すフローチャート。 【符号の説明】 １…モータトルク制御装置 ５…道路勾配検出手段 ６…アクセル操作検出手段 ７…ブレーキ操作検出手段 １２…モータ １９…第１の記憶部（クリープトルク制御手段） ２２…第４の記憶部（クリープトルク制御手段） ２３…第５の記憶部（クリープトルク制御手段） ２５…第４のマップ（クリープトルク増強手段） ２６…第５のマップ（クリープトルク増強手段） ２９…第１の演算部（クリープトルク制御手段） ３２…第４の演算部（クリープトルク制御手段） ３３…第５の演算部（クリープトルク制御手段） Ｖ…車速信号（車速） Ｔｃ…トルク立上げ時間 Ｋｒ…演算勾配抵抗（道路勾配）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大和田 富治 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−261417（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−261418（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−154905（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 1/00 - 3/12 B60L 7/00 - 13/00 B60L 15/00 - 15/42

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 アクセル操作を検出するアクセル操作検
   出手段と、 ブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手段とを備え
   た電気自動車のモータトルク制御装置において、 前記アクセル操作検出手段と前記操作検出手段とがアク
   セル操作とブレーキ操作とを検出しないクリープ走行の
   場合にモータにクリープトルクを発生させるクリープト
   ルク制御手段と、道路勾配抵抗を演算する 道路勾配検出手段とを備え、 前記クリープトルク制御手段は、前記アクセル操作検出
   手段及び前記ブレーキ操作検出手段がアクセル操作及び
   ブレーキ操作を検出しなくなってから前記クリープトル
   クをそのゲインを車速により制御しながら徐々に増加さ
   せるクリープトルク増強手段を備え、 前記クリープトルク増強手段は、ゲインを徐々に増加さ
   せるゲインの増加割合を前記道路勾配検出手段が演算し
   た道路勾配抵抗に対し負の傾きに比例させて前記ゲイン
   を増加させる時間が短くなるよう制御することを特徴と
   する電気自動車のモータトルク制御装置。