JP3629793B2

JP3629793B2 - 電気自動車の補機駆動装置

Info

Publication number: JP3629793B2
Application number: JP01010096A
Authority: JP
Inventors: 剛麻生; 弘之平野; 雄太郎金子; 真一郎北田; 俊雄菊池
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2016-01-24
Also published as: JPH09205701A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車の補機駆動装置に関し、特に一般補機を電気自動車の駆動輪用電動機で駆動する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気自動車では、パワーステアリングポンプ、ブレーキの操作力を倍力するために用いられる負圧ポンプ、エアコンディショナ用コンプレッサ等の補機は専用のモータで駆動されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の電気自動車の補機駆動装置では、夫々の補機に小型の補機専用の電動機が用いられているため、高価なシステムとなる。
さらに、従来の電気自動車では、専用の新設部品を使用しているため、これがコスト高の要因となっている。
【０００４】
そこで、駆動輪用の電動機と駆動輪との間にクラッチを設けて、駆動輪用電動機で補機を駆動することが考えられるが、従来のガソリン等で走行する自動車の構成のまま、補機を駆動すると、停車時には駆動輪用電動機が停止するため、補機の作動も停止してしまう。
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたものであって、補機の駆動源を統合し、コストを低減することが可能であり、さらに車両停止中でも補機を駆動することが可能な電気自動車の補機駆動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明にかかる装置は、駆動輪へ動力を伝達する電動機を備えた電気自動車において、該電動機の動力が常時伝達される補機と、前記電動機の動力を駆動輪に伝達する動力伝達経路に介装され、該電動機から駆動輪への動力の切り離し及び該動力の伝達力の可変制御が可能な動力断接手段と、前記電気自動車の車両速度を検出する車両速度検出手段と、電気自動車に要求されるトルク指令値を検出するトルク指令値検出手段と、前記電気自動車の走行方向の勾配を検出する勾配検出手段と、検出された車両速度、トルク指令値、及び勾配に応じて平坦路で停止させる車両停止モード、車両を勾配のある路面で停止させるヒルホールドモード、車両を低速で走行させる低速走行モード、車両を通常に走行させる通常走行モードを判定する走行モード判定手段と、を設ける一方、前記走行モード判定手段により判定された走行モードに応じて、前記電動機と前記動力段接手段との制御を切り替えつつ、前記電動機で前記補機を常時駆動するようにした。ここで、前記電気自動車の車両速度を検出する車両速度検出手段と、電気自動車に要求されるトルク指令値を検出するトルク指令値検出手段と、前記電気自動車の走行方向の勾配を検出する勾配検出手段と、により電気自動車の運転状態が検出されるとともに、走行モード判定手段によって、検出された車両速度、トルク指令値、及び勾配に応じて平坦路で停止させる車両停止モード、車両を勾配のある路面で停止させるヒルホールドモード、車両を低速で走行させる低速走行モード、車両を通常に走行させる通常走行モードを判定する（図１参照）。
【０００６】
かかる構成によれば、判定された走行モードに応じて、電動機と動力断接手段が制御され、補機が電気自動車の運転状態に関わらず駆動輪の動力源である電動機により常時駆動されるので、補機の駆動源を統合することが可能となり、コストが低減される。
【０００７】
請求項２の発明にかかる装置では、前記トルク指令値に従って前記電動機のトルクを制御する電動機トルク制御手段と、前記電動機の回転速度を所定回転速度となるように制御する回転速度制御手段と、前記トルク指令値に従って前記動力断接手段による動力伝達力を制御する第１の動力伝達力制御手段と、車両速度が零となるように動力断接手段による動力伝達力を制御する第２の動力伝達力制御手段と、前記走行モード判定手段により車両停止モードと判定されたときは、電動機の制御及び動力断接手段による動力伝達力の制御を、夫々、回転速度制御手段及び第２の動力伝達力制御手段による切り離し制御に切り替える車両停止時切り替え手段と、前記走行モード判定手段によりヒルホールドモードと判定されたときは、電動機の制御及び動力断接手段による動力伝達力の制御を、夫々、回転速度制御手段及び第２の動力伝達力制御手段による可変制御に切り替えるヒルホールド時切り替え手段と、前記走行モード判定手段により低速走行モードと判定されたときは、電動機の制御及び動力断接手段による動力伝達力の制御を、夫々、回転速度制御手段及び第１の動力伝達力制御手段による制御に切り替える低速走行時切り替え手段と、前記走行モード判定手段により通常走行モードと判定されたときは、電動機の制御及び動力断接手段による動力伝達力の制御を、夫々、電動機トルク制御手段及び第１の動力伝達力制御手段による制御に切り替える通常走行時切り替え手段と、を備えて構成している。
【０００８】
かかる構成によれば、走行モード判定手段により車両停止モードと判定されたときは、電動機の制御及び動力断接手段による動力伝達力の制御が、夫々、回転速度制御手段及び第２の動力伝達力制御手段による切り離し制御に切り替えられるので、電動機は所定回転速度で回転し、動力断接手段により電動機の動力が駆動輪から切り離され、車両停止中でも補機は電動機により駆動される。
【０００９】
また、ヒルホールドモードと判定されたときは、電動機の回転速度は所定回転速度で回転し、車両速度が零となるように動力断接手段による動力伝達力が可変制御されるので、勾配のある路面で停車しているときでも、車両は停止状態が保たれ、かつ補機が電動機により駆動される。
また、低速走行モードと判定されたときは、電動機は所定回転速度で回転し、動力断接手段の動力伝達力はトルク制御される。従って、車両の発進を含めた低速走行時、車両はトルク指令値に従って走行し、かつ補機が電動機により駆動される。
【００１０】
また、通常走行モードと判定されたときは、電動機はトルク指令値に従って駆動され、動力断接手段により電動機の動力が駆動輪に完全に伝達され、補機も電動機により駆動される
このようにして補機は電気自動車のどのような運転状態に関わらず常時電動機で駆動される。
【００１１】
請求項３の発明にかかる装置では、前記回転速度制御手段によって制御される所定回転速度は、補機の性能が維持される回転速度である。
かかる構成によれば、電動機は補機の性能が維持される回転速度で回転する。
請求項４の発明にかかる装置では、図１の破線で示すように、前記走行モード判定手段は、前記車両速度、トルク指令値、及び勾配が検出されなかったときは車両停止モードと判定する車両停止モード判定手段と、前記勾配が検出され、車両速度及び車両を発進させるだけのトルク指令値が検出されなかったときはヒルホールドモードと判定するヒルホールドモード判定手段と、前記車両停止モードで車両を発進させるだけのトルク指令値が検出されたときに所定値未満の車両速度が検出されたとき、又はトルク指令値が検出されないときに車両速度が所定値未満となったときは低速走行モードと判定する低速走行モード判定手段と、所定値以上の車両速度が検出されたときは通常走行モードと判定する通常走行モード判定手段と、を備えて構成されている。
【００１２】
かかる構成によれば、走行モード判定手段により各走行モードを判定することが可能となる。
請求項５の発明にかかる装置では、前記車両速度の所定値は、前記電動機の所定回転速度に相当する値である。
かかる構成によれば、補機の性能が維持される。
【００１３】
請求項６の発明にかかる装置では、前記勾配検出手段は、車両の傾斜角度を検出するように構成されたものである。
かかる構成によれば、車両の傾斜角度が直接検出される。
請求項７の発明にかかる装置では、シフトポジションを検出するシフトポジション検出手段を備える一方、前記ヒルホールドモード判定手段は、電気自動車の走行方向の勾配を検出する代わりに、前記検出されたシフトポジションに基づいて期待される車両の進行方向とは逆方向の車両速度が検出されたときにヒルホールドモードと判定するように構成されている。
【００１４】
かかる構成によれば、傾斜角度を検出するセンサを備えなくても、ヒルホールドモードの判定を行うことが可能となる。
請求項８の発明にかかる装置では、前記動力断接手段は、湿式多板クラッチである。
かかる構成によれば、電動機から駆動輪への動力の切り離しが可能となり、かつ動力の伝達力を任意に可変することが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、２の発明にかかる装置によれば、補機の駆動源を統合してコストを低減することができるとともに、駆動輪には、運転者の操作に従って電動機の動力を伝達することができるとともに、運転者の操作による電気自動車の運転状態（走行モード）に関わらず、補機を電動機で常時駆動することができる。
【００１６】
請求項３の発明にかかる装置によれば、補機の性能を維持することができる。
請求項４の発明にかかる装置によれば、車両速度、トルク指令値、及び車両走行方向の勾配に基づいて、夫々、車両停止モード、ヒルホールドモード、通常走行モード、低速走行モードを判定することができる。
【００１７】
請求項５の発明にかかる装置によれば、補機の性能を維持することができる。
請求項６の発明にかかる装置によれば、車両の傾斜角度を直接検出することができる。
請求項７の発明にかかる装置によれば、傾斜角度を検出するセンサを備えなくても、ヒルホールドモードの判定を行うことができる。
【００１８】
請求項８の発明にかかる装置によれば、湿式多板クラッチにより電動機から駆動輪への動力を切り離したり、かつ動力の伝達力を任意に可変したりすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図２〜図７に基づいて説明する。
本実施の形態を示す図２において、電気自動車の車両１に搭載された電動機２は、インバータ３に制御されて駆動輪４を駆動する電気自動車の駆動源である。
尚、本実施の形態では、電動機２に永久磁石型同期電動機を使用するものとするが、これに限らず、例えば誘導電動機にも適用できる。
【００２０】
インバータ３には、スイッチング素子が内蔵されている。このスイッチング素子に交流電圧指令としてＰＷＭ（ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のゲートパルス信号が入力される。このゲートパルス信号に基づいて主バッテリ５の直流電力がインバータ３により交流電力に変換され、電動機２に印加される。尚、本実施の形態では、電動機２に供給する交流電流を、例えば対称３相交流とする。
【００２１】
この電動機２と駆動輪４との間には、所定減速比で電動機２の回転速度を減速する減速機６とクラッチ７とが介装されている。
クラッチ７は、電動機２の動力の伝達・切り離しを行う動力断接手段である。このクラッチ７には、油圧により締結力を自在に制御することが可能な湿式多板クラッチを用いる。
【００２２】
油圧制御装置８は、このクラッチ７の油圧を制御する。
油圧ポンプ９、負圧ポンプ１０、オルタネータ１１、空調装置用のコンプレッサ１２等の補機は、夫々、連結され、電動機２の動力は、ベルト１３を介して常時、これらの補機に伝達される。
尚、常時駆動する必要のないコンプレッサ１２については、電動機２で駆動してもよいが、他の補機との間に駆動力遮断機構１４を設けておき、コンプレッサ１２には補助バッテリ１５からこの電力を供給するようにしてもよい。
【００２３】
油圧ポンプ９は油圧を発生させ、油圧制御装置８は、この油圧ポンプ９からの油圧を制御してクラッチ７の伝達力を可変する。
この電気自動車には、種々のセンサが備えられている。
まず、駆動輪４近傍には、車両速度を検出する車両速度検出手段としての車両速度検出センサ（以後、「車速センサ」と記す）２１が備えられている。
【００２４】
アクセルペダルには、運転者のアクセルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出センサ（以後、「アクセルセンサ」と記す）２２が備えられている。このアクセルセンサ２２がトルク指令値検出手段に相当する。尚、このアクセルセンサ２２の代わりに、アクセル開度の全閉を検出するアイドルスイッチを用いてもよい。
【００２５】
ブレーキペダルには、運転者のブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ２３が備えられている。
シフトレバーには、シフトポジションを検出するシフトポジション検出手段としてのシフトポジションセンサ２４が備えられている。
また、図４に示すように、油圧制御装置８とクラッチ７との間には、クラッチ７に加えられた油圧を検出する油圧センサ２５が備えられている。
【００２６】
車両１には、車両１の前後方向の傾斜角度を検出する勾配検出手段としての傾斜角センサ２６が取り付けられている。尚、この傾斜角センサ２６には、加速度センサ方式、光ジャイロ方式、機械式ジャイロ方式、流体傾斜センサ方式等（日産技法第３７号４９項「路面勾配計測装置の開発」等参考）のものが考えられるが、本実施の形態では、平坦路か否か、あるいは車両１が自然に動き出す勾配か否かの判定ができればよく、傾斜角センサ２６の方式を問わない。
【００２７】
主バッテリ５には、主バッテリ５の状態を検出する状態検出センサ２７と、直流電流を検出する電流センサ２８と、が備えられている。
インバータ３と電動機２との間には、交流電流を検出する電流センサ２９が備えられている。前述のように本実施の形態では、電動機２に供給する交流電流を対称３相交流としているため、電流センサ２９には、電動機２の３相交流電流のうち、２相のみの電流を検出するセンサを用いるものとする。但し、これに限られるものではなく、３相全ての電流を検出するセンサを用いてもよい。
【００２８】
電動機２には、磁極位置を検出する磁極位置センサ３０が備えられている。
これらのセンサ信号は、制御装置３１に入力される。
制御装置３１には、電動機２を制御する図３に示すような電動機制御装置３２と、クラッチ７の伝達力を制御する図４に示すようなクラッチ伝達力制御装置３３と、が備えられ、図示しないが、さらにマイクロコンピュータ、ＲＡＭ，ＲＯＭ等が内蔵されている。
【００２９】
次に、この電動機制御装置３２の構成について説明する。
本実施の形態では、同期電動機の回転子である永久磁石が作り出す磁束と同期して回転する回転座標系において、磁束方向の座標軸をｄ軸とし、これと直交する方向の座標軸をｑ軸とするｄ−ｑ座標系を考える。
３相／２相変換器４１は、電動機２の３相交流電流のうち、検出された相電流検出値ｉｕ、ｉｗと磁極位置センサ３０によって検出された磁極位置信号とに基づいて、前記ｄ−ｑ座標系の成分である直流電流Ｉｄ、Ｉｑに変換する変換器である。
【００３０】
微分演算器４２は、磁極位置センサ３０からの磁極位置信号の時間変化率を算出するものであり、この時間変化率が電動機２の回転速度Ｎに相当する。
尚、電動機２に回転速度検出センサを設けて電動機２の回転速度Ｎを検出し、このセンサの信号を利用してもよい。
加算器４３には、補機を電動機２で駆動する際、各補機の性能を維持するために最低限必要なアイドル回転速度指令値Ｎ_０＊と、微分演算器４２から電動機２の回転速度Ｎと、が入力される。加算器４３は、このアイドル回転速度指令値Ｎ_０＊と電動機２の回転速度Ｎとの偏差を作成する。
【００３１】
尚、アイドル回転速度指令値Ｎ_０＊は、予め設定された一定値としてもよいし、補機の状態に応じて可変する値であってもよい。
比例・積分（ＰＩ）調節器４４は、加算器４３から出力された偏差を零になるように調節動作する。このようにして回転速度制御用のトルク値Ｔ_２＊が比例・積分調節器４４から出力される。
【００３２】
この加算器４３と比例・積分調節器４４とが、検出された電動機回転速度Ｎをアイドル回転速度指令値Ｎ_０＊に追従させるように動作する回転速度制御系を構成している。
スイッチ４５は、運転者からのトルク指令値Ｔ_１＊が駆動輪４に伝達されるトルク制御系と前記回転速度制御系との切り替えスイッチである。
【００３３】
スイッチ４５がＳ_１側に接続されているときは、運転者の操作や車両１の状態に応じて求められたトルク指令値Ｔ_１＊が選択され、Ｓ_２側に接続されているときは、回転速度制御系の出力値Ｔ_２＊が選択される。このスイッチ４５の切り替えは、後述する手順で判断される車両走行モードに応じて行われる。
ｑ軸電流指令値演算器４６は、スイッチ４５を介して入力したトルク指令値Ｔ_１＊又はＴ_２＊にトルク係数の逆数ＫＴ−１を乗算してｑ軸電流指令値Ｉｑを作成するものである。
【００３４】
加算器４７は、ｑ軸電流指令値演算器４６から入力されたｑ軸電流指令値Ｉｑと、３相／２相変換器４１から入力された直流電流Ｉｑと、の偏差を算出する。
比例・積分調節器４８は、加算器４７から出力された偏差が零になるように調節動作する。このようにして比例・積分調節器４８からｑ軸電圧指令値が出力される。
ここに加算器４７と比例・積分調節器４８とが、電流検出値を電流指令値に追従させるように動作する電流制御系を構成している。
【００３５】
２相／３相変換器４９は、比例・積分調節器４８から出力されたｑ軸電圧指令値を、図示しないｄ軸電圧指令値と共に磁極位置信号θを用いて３相交流電圧指令に変換する。
ＰＷＭ演算器５０は、２相／３相変換器４９から出力された３相交流電圧指令に基づいてゲートパルス信号を作成し、インバータ３内のスイッチング素子に出力する。
【００３６】
尚、スイッチ４５がＳ_１側に接続されたときの電動機制御装置３２が電動機トルク制御手段に相当し、スイッチ４５がＳ_２側に接続されたときの電動機制御装置３２が回転速度制御手段に相当する。
次に、クラッチ伝達力制御装置３３の構成について説明する。
加算器５１には、車両速度指令値Ｖ_＊と、車速センサ２１によって検出された車両速度Ｖと、が入力される。加算器５１は、この入力された車両速度指令値Ｖ_＊と車両速度Ｖとの偏差を算出する。
【００３７】
比例・積分調節器５２は、加算器５１から出力された偏差が零になるように調節動作する。このようにして比例・積分調節器５２からトルク指令値Ｔ_３＊が出力される。ここで加算器５１と比例・積分調節器５２とが、検出された車両速度Ｖを車両速度指令値Ｖ_＊に追従させるように動作する車両速度制御系を構成している。
スイッチ５３は、運転者からのトルク指令値Ｔ_１＊が駆動輪４に伝達されるトルク制御系と前記車両速度制御系とを切り替える切り替えスイッチである。
【００３８】
スイッチ５３がＳ_３側に接続されているときは、運転者のトルク指令値Ｔ_１＊が入力され、Ｓ_４側に接続されているときは、車両速度指令値に基づくトルク指令値Ｔ_３＊が入力される。このスイッチ５３の切り替えは、後述する手順で判断される車両走行モードに応じて行われる。
尚、本実施の形態では、トルク指令比較器５４が設けられ、車両速度制御系からのトルク指令値Ｔ_３＊と運転者からのトルク指令値Ｔ_１＊との大小の比較判定が可能な構成となっている。
【００３９】
油圧指令作成器は、選択されたトルク指令値に油圧係数Ｋの逆数を乗算し、トルク指令値を油圧指令値に変換する。
加算器５６は、油圧センサ２５から入力した油圧とトルク指令値との偏差を算出し、比例・積分調節器５７は、加算器５６により作成された偏差が零になるように調節動作する。ここで加算器５６と比例・積分調節器５７とが、油圧センサ２５により検出された油圧検出値を油圧指令値に追従させるように動作する油圧制御系を構成している。
【００４０】
尚、スイッチ５３がＳ_３側に接続されたときのクラッチ伝達力制御装置３３が第１の動力伝達力制御手段に相当し、スイッチ５３がＳ_４側に接続されたときのクラッチ伝達力制御装置３３が第２の動力伝達力制御手段に相当する。
次に図５のフローチャートに基づいて動作を説明する。
まず、電気自動車の車両走行モードを判定する。
【００４１】
本実施の形態では、車両走行モードを以下の４つに分類する。
まず、第１のモードは勾配のない平坦路に車両１が停止している車両停止モードであり、このモードでは、駆動輪４に駆動力を与えなければ車両１は動かない。
第２のモードは、勾配のある坂道等で車両１が停止しているヒルホールドモードであり、このモードでは、停止しているときには、駆動輪４に駆動力や制動力を与えなくとも自然に車両１が動き始めてしまい、また、いわゆる坂道発進時、制動力を解除してから駆動輪４に駆動力がかかるまでに時間的間隔が開いたときには、車両１が降坂してしまうおそれがある。したがって、このモードでは、停止した状態を保つことが運転性向上の面から望まれる。
【００４２】
第３のモードは、クラッチ７を完全に締結して車両１が所定速度以上で走行している通常走行モードである。
ここで、所定速度とは、電動機２の回転速度と車両速度とが比例関係にあり、補機の機能を維持できる程度の最低回転速度に電動機２のアイドル回転速度を設定したときの車両速度である。このアイドル回転速度は、次式（１）によって算出される。
【００４３】
Ｖ_０＝（Ｎ_０＊／６０）×（２×π×ｒ）／ｇ・・・・・・・・（１）
但し、Ｖ_０：電動機２がアイドル回転速度のときの車両速度（ｍ／ｓ）
Ｎ_０＊：電動機２のアイドル回転速度（ｒｐｍ）
ｒ：タイヤ有効半径（ｍ）
ｇ：ギヤ比
第４のモードは発進を含めて車両速度が前記所定速度より低い速度域においてクラッチ７のトルク伝達力を制御する発進モードである。
【００４４】
これらの車両走行モードの判定は、図５のフローチャートに基づいて行われる。
尚、このプログラムは、制御装置３１内のマイクロコンピュータに記憶され、一定周期毎のタイマ割り込みによって実行される。
ステップ（図中では「Ｓ」と記してあり、以下同様とする）１では、アクセル開度検出手段４からアクセル開度信号を入力し、アクセルが踏まれているか否かを比較する。
【００４５】
アクセルが全く踏み込まれていないとき、即ち、アクセル開度が０％の全閉時には、ステップ２に進む。
尚、前述のようにアクセル開度の全閉を検出するアイドルスイッチが設けられているときには、アクセル開度検出センサ２２の代わりに、このアイドルスイッチで本判定を行ってもよい。このときは、アイドルスイッチの信号がオフのときに、アクセルが全く踏み込まれていないと判定する。
【００４６】
ステップ２では、車速センサ２１からの車両速度信号Ｖを入力し、車両速度が車両速度Ｖ_０以上か否かを判断する。
入力された車両速度信号Ｖが式（１）で算出された車両速度Ｖ_０以上のときは、「通常走行モード」とするステップ１０に進み、車両速度Ｖが車両速度Ｖ_０未満のときは、ステップ３に進む。
【００４７】
ステップ３では、車両１が停止しているか否かを車両速度により判定する。即ち、車両速度Ｖ_０と零とを比較し、車両速度Ｖ_０が零でないときは車両１は停止していないと判定して「発進モード」とするステップ１１に進み、車両速度Ｖ_０が零以下であるときは車両１が停止していると判定し、ステップ４に進む。
ここで、車両速度の正負を、シフトポジシヨンと車両１の進行方向とに基づいて設定する。即ち、シフトポジションがＤレンジであり、車両１が前進のとき、あるいはＲレンジで車両１が後進のときは、車両速度を正とする。また、シフトポジションがＤレンジであり、車両１が後進のとき、あるいはＲレンジで車両１が前進のときを車両速度は負とする。このように、シフトポジシヨンによって定められた方向に車両１が進行しているときを車両速度を正とする。
【００４８】
ステップ４では、傾斜角センサ２６からの傾斜信号を入力し、傾斜信号に基づいて勾配のある路面か否かを判定する。
停止している路面に勾配がないと判定されたときは、「車両停止モード」とするステップ８に進み、勾配があると判定されたときは、「ヒルホールドモード」とするステップ９に進む。
【００４９】
次に、ステップ１において、いくらかでもアクセルが踏まれていると判定されたとき、即ち、アクセル開度が０％ではないときには、ステップ５に進み、現在のモードがヒルホールドモードであるか否かを判定する。
以前にステップ９が実行されて車両走行モードが「ヒルホールドモード」となっているときは、ステップ７へ進む。
【００５０】
このステップ５における判定により、例えば平坦路で停止からの発進なのか、あるいは勾配のある路面でヒルホールド状態からの発進なのかを判定する可能となる。
ステップ７では、運転者により与えられたトルク指令値Ｔ_１＊と、「ヒルホールドモード」で電動機２が車両速度制御系より与えられているトルク指令値Ｔ_３＊と、を比較する。
【００５１】
「ヒルホールドモード」中にアクセルが踏まれても、運転者により与えられたトルク指令値Ｔ_１＊が、車両１を勾配中で車両速度を零に保つ為に必要なトルク指令値Ｔ_３＊未満のときは、ヒルホールドモードとするステップ９に進み、そのまま「ヒルホールドモード」を保つようにする。
これにより「ヒルホールドモード」での坂道発進の際、運転者の操作等により与えられたトルク指令値Ｔ_１＊が発進に必要なトルクＴ_３＊より小さいときは、「ヒルホールドモード」を解除して車両が降坂することが防止される。
【００５２】
また、トルク指令値Ｔ_１＊がトルク指令値Ｔ_３＊以上のときは、ステップ６に進む。
ステップ６では、ステップ２と同様、車両速度Ｖを車両速度Ｖ_０と比較する。
車両速度Ｖが車両速度Ｖ_０以上のときは「通常走行モード」とするステップ１０に進み、車両速度Ｖ_０未満のときは「発進モード」とするステップ１１に進む。
【００５３】
このようにして、各車両走行モードの判定がなされる。
次に、判定された各車両走行モード別にスイッチ４５，５３を切り替えて電動機２及びクラッチ７の制御を行う。
まず、ステップ８において、車両停止モードと判定されたときは、ステップ１２に進み、電動機２については、回転速度指令値をアイドル回転速度Ｎ_０＊として回転速度制御を行い、クラッチ７を切り離し状態に制御する。
【００５４】
即ち、図３に示す電動機制御装置３２では、スイッチ４５をＳ_２側に接続し、回転速度指令値としてアイドル回転速度Ｎ_０＊を加算器４３に入力する。
加算器４３では、このアイドル回転速度Ｎ_０＊と、微分演算器４２により求められた電動機２の回転速度Ｎと、の偏差が作成され、比例・積分調節器４４により、加算器４３によって作成された偏差を零にするトルク値Ｔ_２＊が回転速度制御系から出力される。
【００５５】
出力されたトルク指令値Ｔ_２＊はスイッチ４５を介して電流制御系に入力され、ｑ軸電流指令値演算器４６により、トルク係数の逆数ＫＴ−１が乗算されてｑ軸電流指令値ｌｑ^＊が作成される。
このｑ軸電流指令値ｌｑ^＊と、３相／２相変換器４１からのｑ軸電流検出値ｌｑとの偏差が加算器４７により作成され、比例・積分調節器４８では、この偏差を零にするためのｑ軸電圧指令値Ｖｑが生成され、２相／３相変換器４９に出力される。
【００５６】
一方、２相／３相変換器４９には、ｄ軸電圧指令値Ｖｄも入力され、磁極位置信号θを用い、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ、ｄ軸電圧指令値Ｖｄは、交流成分に変換され、３相交流電圧指令に変換される。ＰＷＭ演算器５０では、この３相交流電圧指令に基づいてゲートパルス信号が生成され、インバータ３内のスイッチング素子に出力される。インバータ３では、このゲートパルス信号に基づいて主バッテリ５からの直流電圧が電圧指令と一致するように交流電圧に変換され、この交流電圧が電動機２に印加され、電動機２は、その回転速度Ｎがアイドル回転速度Ｎ_０＊に追従するように回転する。これにより、電動機２はアイドル回転速度Ｎ_０＊で回転し、補機が電動機２により駆動される。
【００５７】
また、図４のクラッチ伝達力制御装置３３では、スイッチ５３をＳ_３側に接続し、クラッチ制御を運転者によるトルク指令値制御とし、トルク指令値として零を与える。
トルク指令値零が与えられたとき、このトルク指令値零は加算器５１に入力され、油圧センサ２５からの油圧検出信号と油圧指令値との偏差が作成される。比例・積分調節器５２では、この偏差が零になるように調節動作されるが、トルク指令値が零なので、クラッチ７が切り離される。
【００５８】
これにより、電動機２を回転させても駆動輪４にはトルクが伝達されず、また電動機２は回転速度制御系により制御されているので補機駆動に必要なトルクが変化した場合でも、電動機２の回転速度制御系内で適当なトルク指令値Ｔ_２＊が作成され、安定した回転速度を得ることができる。
尚、トルク指令値として、車両走行モードを「車両停止モード」と判断した結果により零を与えてもよく、あるいはこの「車両停止モード」ではアクセル開度が０％であるので、アクセル開度等、運転者の要求するトルク指令値を直接入力しても良い。
【００５９】
次に、ステップ９において、「ヒルホールドモード」と判定されたときは、ステップ１３に進み、電動機２については、指令値をアイドル回転速度Ｎ_０＊とする回転速度制御を行い、クラッチ７については、車両速度を零に保つように所定駆動力を駆動輪４に伝達するように制御する。
即ち、図３の電動機制御装置３２では、スイッチ４５をＳ_２側に接続し、回転速度制御系を構成し、加算器４３に回転速度指令値としてアイドル回転速度Ｎ_０＊を入力する。これにより、電動機２は、その回転速度Ｎがアイドル回転速度Ｎ_０＊となるように制御され、補機は電動機２により駆動される。
【００６０】
このように、電動機２を、トルク制御系により制御するのではなく、回転速度制御系により制御するので、勾配で停止するのに必要なトルクの演算が不要となり、勾配に停止するのに必要なトルクや補機駆動に必要なトルクが変化したときでも、安定した電動機２の回転速度が得られる。
【００６１】
図４のクラッチ伝達力制御装置３３では、スイッチ５３をＳ_４側に接続し、車両速度制御系を構成し、加算器５１に車両速度指令値Ｖ_＊として零を入力する。
これにより、車両速度制御系内では、車両速度を零に保つだけの適当なトルク指令値Ｔ_３＊が演算される。この演算されたトルク指令値Ｔ_３＊は、スイッチ５３を介して油圧指令作成器５５に入力され、「車両停止モード」時と同様に演算され、クラッチ７の伝達力が、与えられたトルク指令値に応じて制御される。
【００６２】
このように、車両速度を零に保つだけの適当なトルクが駆動輪４に伝達されるので、補機を駆動していても、車両１は勾配のある坂道等で降坂することなく停止が保たれる。
次に、ステップ１０において、「通常走行モード」と判定されたときは、ステップ１４に進み、電動機２は運転者のアクセル操作等から決定されるトルク指令値Ｔ_１＊によるトルク制御を行い、クラッチ７が完全に締結された状態となるように制御される。
【００６３】
即ち、「通常走行モード」と判定されたとき、図３の電動機制御装置３２では、スイッチ４５がＳ_１側に接続されてトルク制御系が構成される。そして、トルク指令値として運転者により決定されるトルク指令値Ｔ_１＊が入力される。したがって、電動機２は、このトルク指令値Ｔ_１＊に従ってトルク制御され、補機も電動機２によって駆動される。
【００６４】
また、図４のクラッチ伝達力制御装置３３では、スイッチ５３がＳ_３側に接続され、クラッチ７の制御をトルク指令値制御とし、トルク指令値として伝達可能な伝達力の最大値以上が与えられ、常に締結した状態となるように制御され、電動機２の動力は完全に駆動輪４に伝達される。
次に、ステップ１１において、「発進モード」と判定されたときは、ステップ１５に進み、電動機２については、スイッチ４５をＳ_２側に接続して回転速度制御系を構成する。これにより、加算器４３に回転速度指令値としてアイドル回転速度Ｎ_０＊が入力され、電動機２の回転速度がアイドル回転速度Ｎ_０＊となるように回転速度制御が行われる。したがって、電動機２は安定したアイドル回転速度Ｎ_０＊で回転し、補機は、電動機２により駆動される。
【００６５】
また、クラッチ７については、スイッチ５３をＳ_３側に接続してトルク制御系を構成する。これにより、加算器５６に運転者の操作等によって決定されるトルク指令値Ｔ_１＊が入力される。そして、運転者のアクセル操作等から決定されるトルク指令値Ｔ_１＊によるトルク制御が行われる。
また、駆動輪４には、運転者の所望するトルクが伝達される一方、電動機２は回転速度制御が行われているので、電動機２に対してはアイドル回転速度を保つだけの適当なトルク指令値Ｔ_２＊が制御系内で作成され、安定した電動機２の回転速度が得られる。
【００６６】
尚、このルーチンにおいて、ステップ８が車両停止モード判定手段、ステップ９がヒルホールドモード判定手段、ステップ１０が通常走行モード判定手段、ステップ１１が低速走行モード判定手段、ステップ１２が車両停止時切り替え手段、ステップ１３がヒルホールド時切り替え手段、ステップ１４が通常走行時切り替え手段、ステップ１５が低速走行時切り替え手段に相当する。
【００６７】
かかる構成によれば、各車両走行モードに応じて電動機２とクラッチ７とを制御するようにしたので、駆動輪４については、トルク指令値に従って電動機２により駆動され、補機については、車両停止中等、車両１のどのような運転状態にも関わらず駆動輪４の動力源である電動機２により常時駆動される。したがって、補機の駆動源が統合されてコストを低減させることができる。
【００６８】
また、電動機２の制御をトルク制御又は回転速度制御への切り替えを可能とし、クラッチ７の伝達力制御系をトルク制御又は車両速度制御への切り替えを可能とし、これらの制御が車両走行モードに応じて適宜切り替えられるので、各車両走行モードにおいて補機の出力を保ちつつ、運転性を向上させることができる。尚、上記実施の形態で用いた比例・積分調節器４４，４８，５２，５７の代わりに、微分動作も含めたＰＩＤ調節器、比例動作のみのＰ調節器を用いてもよい。
【００６９】
次に、第２の実施の形態について説明する。
このものは、「ヒルホールドモード」への移行判断を傾斜角センサ２６を用いずに、車両速度に基づいて行うようにしたものである。
第２の実施の形態の動作を図６のフローチャートに基づいて説明する。このルーチンは、制御装置３１内のマイクロコンピュータにプログラミングされ、一定周期毎のタイマ割り込みによって実行される。
【００７０】
ステップ２１では、シフトポジション検出手段６からのシフトポジション信号を入力する。
ステップ２２では、車速センサ２１からの車両速度信号を入力する。
ステップ２３では、シフトポジションと車両１の進行方向との関係を比較する。
即ち、入力された車速から車両１の進行方向が判定され、Ｄレンジ等の前進を期待するシフトポジションで車両１が後進しているとき、あるいはＲレンジの後進を期待するシフトポジションで車両１が前進しているときのように、運転者の期待する進行方向とは逆方向に車両１が進行しているときには「ヒルホールドモード」に移行すると判断し、ステップ２４に進む。
【００７１】
また、運転者の期待する進行方向とは同方向に車両１が進行している場合には「ヒルホールドモード」に移行する必要無しと判断し、このルーチンを終了させて本判断フローを割り込みで実行する以前に実行していたプログラムへの復帰が行われる。
但し、ステップ２３では、車両速度Ｖは車両１の前進方向を正としている。
【００７２】
「ヒルホールドモード」における制御内容は第１の実施の形態と同様である。
次に、図７のフローチャートに基づいて「ヒルホールドモード」の解除の判定動作について説明する。尚、このルーチンは、運転者によりアクセルが踏まれたことを検出したときに起動されるが、運転者によるアクセルの踏み込みを、アクセルセンサ２２からの信号を入力しアクセル開度が０％ではないことにより判断してもよいし、前述のアイドルスイッチを設け、このアイドルスイッチで判定を行っても良い。即ち、アイドルスイッチの信号を入力し、アイドルスイッチがオンのときは起動せず、アイドルスイッチがオフのときに起動するようにしても良い。
【００７３】
ステップ３１では、運転者からのトルク指令値Ｔ_１＊と、クラッチ伝達力制御装置３３の車両速度制御系内で作成されたトルク指令値Ｔ_３＊と、を比較する。
トルク指令値Ｔ_１＊がトルク指令値Ｔ_３＊以上のときは、「発進モード」とするステップ３２に進み、トルク指令値Ｔ_３＊未満のときは、そのまま「ヒルホールドモード」を保つようにする。
【００７４】
これにより「ヒルホールドモード」での坂道発進の際、運転者の操作等により与えられたトルク指令値が発進に必要なトルクより小さい場合「ヒルホールドモード」を解除しないので、車両１が降坂するのを防止することが可能となる。
かかる第２の実施の形態の構成によれば、傾斜角センサ２６を用いなくてもヒルホールドモードの判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すクレーム対応図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の車両の構成図。
【図３】図２の制御装置内の電動機制御装置の構成を示すブロック図。
【図４】図２の制御装置内のクラッチ伝達力制御装置の構成を示すブロック図。
【図５】図２の車両走行状態を判定するためのフローチャート。
【図６】本発明の第２の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図７】同上フローチャート。
【符号の説明】
１車両
２電動機
４駆動輪
７クラッチ
９油圧ポンプ
１０負圧ポンプ
１１オルタネータ
１２コンプレッサ
１３ベルト
２１車速センサ（車両速度検出センサ）
２２アクセルセンサ（アクセル開度検出センサ）
２３ブレーキセンサ
２６傾斜角センサ
３１制御装置

Claims

駆動輪へ動力を伝達する電動機を備えた電気自動車において、
該電動機の動力が常時伝達される補機と、
前記電動機の動力を駆動輪に伝達する動力伝達経路に介装され、該電動機から駆動輪への動力の切り離し及び該動力の伝達力の可変制御が可能な動力断接手段と、
前記電気自動車の車両速度を検出する車両速度検出手段と、
電気自動車に要求されるトルク指令値を検出するトルク指令値検出手段と、
前記電気自動車の走行方向の勾配を検出する勾配検出手段と、
検出された車両速度、トルク指令値、及び勾配に応じて平坦路で停止させる車両停止モード、車両を勾配のある路面で停止させるヒルホールドモード、車両を低速で走行させる低速走行モード、車両を通常に走行させる通常走行モードを判定する走行モード判定手段と、を設ける一方、
前記走行モード判定手段により判定された走行モードに応じて、前記電動機と前記動力段接手段との制御を切り替えつつ、前記電動機で前記補機を常時駆動するようにしたことを特徴とする電気自動車の補機駆動装置。
前記トルク指令値に従って前記電動機のトルクを制御する電動機トルク制御手段と、
前記電動機の回転速度を所定回転速度となるように制御する回転速度制御手段と、
前記トルク指令値に従って前記動力断接手段による動力伝達力を制御する第１の動力伝達力制御手段と、
車両速度が零となるように動力断接手段による動力伝達力を制御する第２の動力伝達力制御手段と、
前記走行モード判定手段により車両停止モードと判定されたときは、電動機の制御及び動力断接手段による動力伝達力の制御を、夫々、回転速度制御手段及び第２の動力伝達力制御手段による切り離し制御に切り替える車両停止時切り替え手段と、
前記走行モード判定手段によりヒルホールドモードと判定されたときは、電動機の制御及び動力断接手段による動力伝達力の制御を、夫々、回転速度制御手段及び第２の動力伝達力制御手段による可変制御に切り替えるヒルホールド時切り替え手段と、
前記走行モード判定手段により低速走行モードと判定されたときは、電動機の制御及び動力断接手段による動力伝達力の制御を、夫々、回転速度制御手段及び第１の動力伝達力制御手段による制御に切り替える低速走行時切り替え手段と、
前記走行モード判定手段により通常走行モードと判定されたときは、電動機の制御及び動力断接手段による動力伝達力の制御を、夫々、電動機トルク制御手段及び第１の動力伝達力制御手段による制御に切り替える通常走行時切り替え手段と、
を備えて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の補機駆動装置。
前記回転速度制御手段によって制御される所定の回転速度は、補機の性能が維持される回転速度であることを特徴とする請求項２に記載の電気自動車の補機駆動装置。
前記走行モード判定手段は、
前記車両速度、トルク指令値、及び勾配が検出されなかったときは車両停止モードと判定する車両停止モード判定手段と、
前記勾配が検出され、車両速度及び車両を発進させるだけのトルク指令値が検出されなかったときはヒルホールドモードと判定するヒルホールドモード判定手段と、
前記車両停止モードで車両を発進させるだけのトルク指令値が検出されたときに所定値未満の車両速度が検出されたとき、又はトルク指令値が検出されないときに車両速度が所定値未満となったときは低速走行モードと判定する低速走行モード判定手段と、
所定値以上の車両速度が検出されたときは通常走行モードと判定する通常走行モード判定手段と、
を備えて構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気自動車の補機駆動装置。
前記車両速度の所定値は、前記電動機の所定回転速度に相当する値であることを特徴とする請求項４に記載の電気自動車の補機駆動装置。
前記勾配検出手段は、車両の傾斜角度を検出するように構成されたものであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電気自動車の補機駆動装置。
シフトポジションを検出するシフトポジション検出手段を備える一方、
前記ヒルホールドモード判定手段は、電気自動車の走行方向の勾配を検出する代わりに、前記検出されたシフトポジションに基づいて期待される車両の進行方向とは逆方向の車両速度が検出されたときにヒルホールドモードと判定するように構成されたものであることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１つに記載の電気自動車の補機駆動装置。
前記動力断接手段は、湿式多板クラッチであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の電気自動車の補機駆動装置。