JP3632301B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータ制御装置、特に車両運転者のアクセル操作に基づき、モータに接続された電流調整手段を制御してモータトルクを調整するモータ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より一般に用いられているモータ制御装置は、電流調整手段(例えばインバータ)を制御して、モータとバッテリの間に流れる電流を調整している。この装置の制御により、バッテリの電力がモータへ供給されると、モータは車輪を駆動するための出力トルク(正の値)を発生する。またモータに回生トルク(負の値)が発生する回生制動時には、モータに発生する電力をバッテリに貯蔵する。なお、以下において、モータに発生する出力トルクおよび回生トルクをまとめてモータトルクという。
【0003】
従来の制御装置では、図14(a)に示す如く、アクセル開度A%に応じた出力トルクが発生するようにモータへの供給電流量を制御している。同図において、横軸はアクセル開度A%、縦軸は出力トルクTである。アクセル開度A%は、アクセル操作量が最大限のときに100%、アクセル操作量が0のときに0%となるように設定されている。同図では、アクセル開度が0%のときにモータトルクが0となり、アクセル開度が100%のときに最大トルクTmax が発生する。最大トルクTmax は、モータの仕様に基づいて設定される発生可能な最大のトルクである。図14(a)におけるアクセル開度A%と出力トルクTの関係は次式(1)により表される。
【0004】
【数1】
T=Tmax × A/100 ・・・(1)
また、特開平5−191904号公報には、アクセル操作に基づき出力トルクおよび回生トルクを発生させる制御装置が記載されている。図14(b)に示すように、この制御装置では、アクセル開度が100%のときに最大トルクTmax が発生する点で上記の図14(a)と同様である。そして、基準アクセル開度よりもアクセル開度A%が大きいときには出力トルクが発生し、基準アクセル開度よりもアクセル開度A%が小さいときには回生トルクが発生するように制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図14では、アクセル開度とモータトルクが一対一で対応している。従って、モータと車輪の変速比が一つに固定されている場合には、アクセル開度と車両加減速度も一対一に対応する。(車両加減速度とは車速の微分値であって、正の場合には加速度、負の場合には減速度である。)その結果、走行状況に関わらずアクセル操作に対応して車両が一様な加減速しかしないので、運転者が走行状況に合わせたスムーズな運転をすることは容易でない。例えば、発進加速時や屈曲した勾配路では、アクセル操作量に対する車両加減速度の変化量が大きいことが望まれるが、上記設定ではこのような要求に対応していない。そのため、運転者がアクセル操作量を相当に大きくしなければ所望の加減速度が得られない。また例えば、高速走行時にはアクセル操作量に対する車両加減速度の変化量が小さいことが望まれるが、やはり上記設定ではこのような要求に対応していない。そのため、運転者がアクセル操作を相当に小さくしなければ、要求以上に車両加減速度が変化してギクシャクした走行となる。以上より、アクセル開度と車両加減速度の対応関係を調整可能とすることが望まれる。
【0006】
従来、アクセル操作量と車両加減速度の対応関係を調整可能とするために、前述の特開平5−191904号公報の電気自動車に見られるように、複数ギヤ段式の変速機が設けられている。これにより、ギヤ段に応じて異なる変速比を設定できる。従って、アクセル開度とモータトルクが一対一に対応していても、車輪の駆動トルクを、変速比に応じた異なる値にすることができる。例えば、小さなアクセル開度でも、変速比を大きくして車輪の駆動トルクを大きくすることができる。しかし、変速比を固定していても十分な車速域が得られる場合において、複数ギヤ段式の変速機を設けるのは、車両重量や構造の複雑化などの面から好ましくない。
【0007】
上記では、顕著な例として、変速機における変速比が固定されている場合(ギヤ段が一つ)について説明したが、少数のギヤ段を有する変速機を備えた電気自動車においても同様である。さらに、多数のギヤ段を有する変速機や無段変速機を備えた電気自動車においても、アクセル開度と車両加減速度の対応関係をさらに細かく調整して、車両走行をスムーズにすることが望まれ、また、アクセル開度と車両加減速度の対応関係を運転者の好みに合わせて調整できるようにして運転を容易にすることが望まれる。
【0008】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、走行状況に適応した運転をより容易に行うことができるようにすることにあり、この目的達成のため、アクセル開度と車両加減速度の対応関係を調整するように、モータトルクを制御することが可能なモータ制御装置を提供する。
【0009】
そして本発明は、上記目的を達成するモータ制御装置であって、アクセル開度と車両加減速度の対応関係を運転者が選ぶことが可能な装置を提供することにより、運転者の運転を容易にするものである。
【0010】
さらに本発明は、走行状況を検出して、この走行状況に適応するように、アクセル開度と車両加減速度の対応関係を調整することが可能なモータ制御装置を提供することにより、運転者の操作負担を軽減するものである。
【0011】
また本発明の目的は、さらに下記の利点を有するモータ制御装置を提供することにある;
(1)道路勾配の変化に適応してアクセル操作量を調整するという運転者の操作負担を軽減する
(2)回生トルクが大きくなりすぎて車輪のロックが発生することのないようにアクセル操作量を調整するという運転者の操作負担を軽減する
(3)出力トルクが大きくなりすぎて車輪の空転が発生することのないようにアクセル操作量を調整するという運転者の操作負担を軽減する。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両運転者のアクセル操作に基づき、モータに接続された電流調整手段を制御してモータトルクを調整するモータ制御装置において、アクセル操作量から車両加減速度の要求値を決定するための加減速度関数を複数記憶する加減速度関数記憶手段と、複数の前記加減速度関数から制御用加減速度関数を選択する選択手段と、アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、アクセル操作量の検出値に基づき、前記選択手段にて選択された制御用加減速度関数に従って、車両加減速度の要求値を決定する加減速度決定手段と、車両加減速度を前記加減速度決定手段にて決定した要求値とするために必要なモータトルクが発生するように、前記電流調整手段を制御する制御手段と、車速を検出する車速検出手段とアクセル操作加速度を検出するアクセル操作加速度検出手段と、を含み、前記加減速度関数は、アクセル操作量に対する車両加減速度の要求値の傾きが大きいクイックモード用関数と、アクセル操作量に対する車両加減速度の要求値の傾きが小さいスローモード用関数と、を有し、前記選択手段は、アクセル操作量、車速およびアクセル操作加速度に基づき、低速走行時ほどクイックモード用関数の選択される領域が広く、高速走行時ほどスローモード用関数の選択される領域が広く設定されることを特徴とする。
【0013】
ここで、車両加減速度とは車速の微分値であって、正の場合には加速度、負の場合には減速度である。上記構成によれば、複数の加減速度関数が加減速度関数記憶手段に記憶されていて、この複数の加減速度関数から制御用加減速度関数が選択される。そしてアクセル操作量の検出値に基づき、制御用加減速度関数に従って車両加減速度の要求値が決定され、車両加減速度をこの要求値とするために必要なモータトルクが発生するように、制御手段が電流調整手段を制御する。上記構成では、アクセル操作量に対する車両加減速度が、選択された制御用加減速度関数によって異なる大きさになる。従ってモータと車輪の変速比を変更せずとも、アクセル操作量に対する車両加減速度の大きさを変えることができる。また、この構成では、アクセル操作量、車速およびアクセル操作加速度に基づいて制御用加減速度関数が選択されるので、制御用加速度関数を選択するという運転者の負担が軽減され、運転がより容易となる。
【0016】
さらにまた本発明は、道路勾配を検出する勾配検出手段を含み、前記制御手段は、該勾配検出手段にて検出された道路勾配に基づいて、車両加減速度を前記加減速度決定手段にて決定した要求値とするために必要なモータトルクを決定し、このモータトルクが発生するように前記電流調整手段を制御する。勾配路では、重力が車両を加速あるいは減速させるように作用する。従って車両加減速度の要求値を出すために必要なモータトルクは、重力の作用分だけ異なる。このことを考慮して、上記構成では、車両加減速度を要求値とするために必要なモータトルクの決定に際して道路勾配を加味している。従って、運転者は、異なる道路勾配の道路でも同様のアクセル操作にて運転することができる。
【0017】
さらにまた本発明は、走行条件を検出する走行条件検出手段と、該走行条件に基づいて、車両加減速度の下限値を設定する下限値設定手段とを含み、前記加減速度決定手段は、車両加減速度の要求値を、前記下限値設定手段にて設定された前記下限値以上に決定する。この構成では、例えば雪道走行や雨天走行のような走行状況で、車両加減速度の要求値が低すぎて回生トルクが大きくなりすぎるために車輪がロックしてしまうといった事態が回避されるので、運転がより容易になる。
【0018】
また一方、本発明は、走行条件を検出する走行条件検出手段と、該走行条件に基づいて、車両加減速度の上限値を設定する上限値設定手段とを含み、前記加減速度決定手段は、車両加減速度の要求値を、前記上限値設定手段にて設定された前記上限値以下に決定する。この構成では、例えば発進時の急激なアクセル操作により、車両加減速度が高すぎて出力トルクが大きくなりすぎるために車輪が空転してしまうといった事態が回避されるので、運転がより容易になる。
【0019】
そして、上記発明において、前記走行条件検出手段は、前記走行条件として、ワイパーの作動状態および走行時車重を検出する。この構成では、走行条件として、ワイパーの作動状態に基づいて雨の有無や路面の濡れ具合が判断され、またもう一つの走行条件として走行時車重が判断される。そして、これらの条件に基づいて、車両加減速度の上限値や下限値が設定される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のモータ制御装置について、図面を参照し説明する。
【0021】
「実施形態1」
図1は、本実施形態のモータ制御装置を備えた電気自動車のシステムを示すブロック図である。同図において、モータ1は交流式であり、このモータ1に変速機3が連結され、さらに回転軸、差動歯車等を介して車輪5と連結されている。変速機3は、ギヤ段が一段のみの構成であり、従ってモータ1の出力回転と車輪5の回転の変速比は固定されている。
【0022】
モータ1には、パワーコントロールユニット(PCU)7を介してバッテリ9と接続されている。そしてPCU7には、モード選択スイッチ11、アクセル開度センサ13、車速センサ15、道路勾配センサ17、ワイパースイッチ19および車両重量センサ21が接続されている。
【0023】
モード選択スイッチ11には、ノーマルモード、スローモード、クイックモードの3つのモードに対応するポジションが設定されている。運転者がスイッチ操作してこの3つのモードのいずれかを選択すると、選択されたモードを示す選択指示信号がPCU7へ出力される。また、アクセル開度センサ13は、運転者のアクセル操作量としてアクセル開度A(%)を検出しPCU7へ出力している。前述のように、アクセル開度は、アクセル操作量が最大限のときに100%、アクセル操作量が0のときに0%となるように設定されている。また、車速センサ15は、車両走行速度(車速)を検出してPCU7へ出力している。本実施形態では、車速センサ15は車輪5の回転数を検出するように設けられている。また、道路勾配センサ17は、走行路の道路勾配を検出してPCU7に出力している。また、ワイパースイッチ19からPCU7へは、運転者の操作によるスイッチのポジションが出力される。本実施形態では、ワイパースイッチ19には、OFF、ON(LOW)、ON(HI)の3つのポジションが設けられている。また、車両重量センサ21は、走行時の車両重量を検出してPCU7へ出力する。車両重量は、乗車人数、荷物の重量および燃料残量によって変動する。車両重量センサ21は、車両重量を「軽」「標準」「重」の3つのランクのいずれかとして検出するように設けられている。
【0024】
PCU7は、入力情報を基に、モータ1とバッテリ9の間に流れる電流を制御しており、モータ1に出力トルクを発生させるときにはバッテリ9からの直流電流を交流電流に変換してモータ1に供給し、またモータ1に回生トルクが発生する回生制動時には、モータ1からの交流電流を直流電流に変換してバッテリ9に貯蔵する。PCU7は、電子制御装置(ECU)31とインバータ33を備え、さらにECU31は、図2に示すように、加減速度関数記憶手段35、選択手段37、加減速度決定手段39、下限値設定手段41、上限値設定手段43および制御手段45を備えている。
【0025】
加減速度関数記憶手段35には、3種類の加減速度関数が記憶されている。この加減速度関数は、運転者のアクセル操作に基づいて、車両加減速度の要求値を決定するための関数である。ここで、車両加減速度の要求値は本制御装置の制御目標となる値であり、すなわち本制御装置は車両の実際の加減速度が上記の要求値となるようにモータ1を制御する。以下では、この車両加減速度の要求値を 「加減速度要求値」といい、また、実際の車両加減速度を「実加減速度」という。そして、上記3種類の加減速度関数は、ノーマルモード用関数、クイックモード用関数、スローモード用関数とからなり、それぞれモード選択スイッチ11にて指定される各モードと対応している。図3には、それぞれの関数が好適に使用される走行状況が示されている。
【0026】
図4は、横軸にアクセル開度、縦軸に加減速度要求値をとってノーマルモード用関数を示している。同図において、車速が0の時には基準アクセル開度が0であって、アクセル開度と加減速度要求値が比例する直線である。ここで、基準アクセル開度とは、車両加減速度が0となるアクセル開度をいう。そして、車速が増えるに従って、基準アクセル開度が大きくなる。ノーマルモード用関数は、次式(2)により表される;
【数2】
a = 0.04 × ( A−kV) ・・・(2)
式(2)において、0.04は図4の直線の傾きに相当し、単位は(m/s)/%である(%はアクセル開度)。またVは車速(km/hr)である。kは、単位が%/(km/s)の定数であり、V=50km/hrにてkV=50%、V=0にてkV=0となるように設定されている。このノーマルモード関数に従った運転では、例えば運転者が停車状態からアクセル開度を50%にして発進し、このアクセル開度を維持した場合、発進時の加減速度要求値は2m/sである。そして、車速30km/hrにて加減速度要求値0.8m/sとなり、車速50km/hrにて0m/sとなり、その後は車速50km/hrにて定速走行する。この状態から、アクセル開度を50%より大きくすると加減速度要求値が正(加速)になり、アクセル開度を50%より小さくすると加減速度要求値が負(減速)になる。
【0027】
図5は、上記のノーマルモード用関数(実線)とともに、スローモード用関数(一点鎖線)とクイックモード用関数(点線)を示している。同図に示すように、同じアクセル開度であっても、モード毎に加減速度要求値が異なっている。スローモード用関数は次式(3)により表され、クイックモード用関数は次式(4)により表される。
【0028】
【数3】
a = 0.06 × ( A−kV) ・・・(3)
【数4】
a = 0.03 × ( A−kV) ・・・(4)
選択手段37は、モード選択スイッチ11からの入力された選択指示信号に基づき、加減速度関数記憶手段35に記憶された上記の3種類の加減速度関数から、運転者が選択したモードに対応する加減速度関数を、実際の制御に使用する関数として選択する。
【0029】
加減速度決定手段39は、選択手段37にて選択された加減速度関数を用いて、加減速度要求値を決定する。すなわち、例えばノーマルモード用関数が選択されている場合であって、アクセル開度センサ13からアクセル開度50%が入力され、車速センサ15から車速30km/hrが入力された時は、両検出値を式(1)に代入して車両加減速度0.8m/sを得る。なお、このような演算を行わずに、アクセル開度と車速から加減速度要求値を求めるマップを設定しておいてもよい。
【0030】
下限値設定手段41は、PCU7に接続された最大車両減速度自動設定用マップ51を用いて、加減速度要求値の下限値として最大車両減速度を設定する。このマップは図6に示されており、ワイパーの作動状態と車両重量に対応して、最大車両減速度が定められている。ここで、最大車両減速度を設定する目的は、車両減速度が大きくなりすぎることにより車輪のロックが発生するのを防止することにある。そこで、図6のマップでは、車輪がロックしやすくなる状況ほど最大車両減速度を小さく設定している。すなわち、ワイパーの作動状態から雨天走行であり路面が濡れて滑りやすいと推定される状況では最大車両減速度を小さく設定し、また、車両重量が軽いときほど最大車両減速度を小さく設定している。
【0031】
下限値設定手段41における最大車両減速度の設定は、ワイパースイッチ19および車両重量センサ21からの入力に基づき図6のマップに従って行われる。そして加減速度決定手段39は、下限値設定手段41にて設定された最大車両減速度を反映し、加減速度要求値を、この最大車両減速度以上の値に決定する。例えば、ワイパースイッチ19のポジションがON(LOW)であり、車両重量のランクが「重」の場合、図6に示すように、最大車両減速度は−1m/sに設定される。そして図7において、本来、点線で示すように加減速度要求値が−1m/sよりも低くなるところを(最低値−3m/s)、一点鎖線で示すように最低値を−1m/sとする。
【0032】
また、上限値設定手段43は、PCU7に接続された最大車両加速度自動設定用マップ53を用いて加減速度要求値の上限値として最大車両加速度を設定する。このマップは図8に示されており、図6と同様に、ワイパーの作動状態と車両重量に対応して、最大車両加速度が定められている。ここで、最大車両加速度を設定する目的は、車両加速度が大きくなりすぎることにより車輪の空転が発生するのを防止することにある。そこで、図8のマップでは、車輪が空転しやすくなる状況ほど最大車両加速度を小さく設定している。すなわち、ワイパーの作動状態から路面が濡れて滑りやすいと推定される状況では最大車両加速度を小さく設定し、また、車両重量が軽いときほど最大車両加速度を小さく設定している。
【0033】
上限値設定手段43における最大車両加速度の設定は、ワイパースイッチ19および車両重量センサ21からの入力に基づき図8のマップに従って行われる。そして加減速度決定手段39は、上限値設定手段43にて設定された最大車両加速度を反映し、車両加減速度の要求値を、この最大車両加速度以下の値に決定する。例えば、ワイパースイッチ19のポジションがON(HI)であり、車両重量のランクが「軽」の場合、図8に示すように、最大車両減速度は2m/sに設定される。そして図7において、本来、点線で示すように車両加減速度が2m/sよりも高くなるところを(最高値4m/s)、実線で示すように最高値を2m/sとする。
【0034】
なお、最大車両減速度自動設定用マップ51および最大車両加速度自動設定用マップ53は、適宜ECU31の内部に設けてもよい。
【0035】
制御手段45は、加減速度決定手段39にて決定された加減速度要求値に基づいて、この要求値を達成するために必要なモータトルクが発生するように、インバータ33を制御する。
【0036】
制御手段45は、まず加減速度決定手段39にて決定された加減速度要求値に、道路勾配θに関する補正値として、g×sin θを加える。ここで、道路勾配θは、水平面に対する路面の角度であって、平坦路にて0、登坂路にて正、降坂路にて負であり、道路勾配θは道路勾配センサ17から入力される。またgは重力加速度である。上記補正により以下の利点が得られる。勾配路では重力の影響により、実加減速度が道路勾配に応じて増減する。従って、重力の影響を考慮せずに加速度要求値からモータトルクを決定すると、加減速度要求値と実加減速度がずれてしまう。これに対し、上記の補正により、重力の影響が排除される結果、運転者のアクセル操作に対する実加減速度が、平坦路でも勾配路でも同じとなる。運転者としては、道路勾配に注意した運転を行う必要がなくなる。
【0037】
さらに制御手段45は、上記補正後の加減速度要求値に対して車両重量、タイヤ半径、変速比の逆数をかける。これにより、実加減速度を上記要求値(補正後)とするために必要なモータトルクが算出される。そして、ここで得られたモータトルクを発生させるようなスイッチング信号を生成してインバータ33に出力する。すなわち、モータトルクの算出値が正の場合には、この値をトルク指令値とするベクトル制御・PWM制御により、モータ1への供給電流量が上記モータトルク算出値に対応する値となるようなスイッチング信号を生成して出力する。同様にモータトルクの算出値が負の場合には、この算出値の回生トルクがモータ1に発生するようなスイッチング信号を生成する。
【0038】
インバータ33は複数のスイッチング素子を備えており、制御手段45からのスイッチング信号に従ってインバータ33がスイッチング動作することにより、モータ1とバッテリ9の間に流れる電流が調整される。その結果、モータトルクが制御手段45にて算出された値となり、そして、加減速度決定手段39にて決定された加減速度要求値が達成される。
【0039】
以上に本実施形態のモータ制御装置の構成について説明した。次に、図9のフローチャートを用いて同モータ制御装置の動作を説明する。この制御装置は、運転者のキー操作によりスタートし、まずPCU7に前述の各種入力データが入力される(S1)。そして、選択手段37にてクイック、ノーマル、スローのいずれのモード用の加減速度関数を選択するかが判断され(S3)、選択された制御用の関数に従って、加減速度決定手段39にて加減速度要求値が決定される(S5〜S9)。さらに、下限値設定手段41にて設定された最大車両減速度を用いて、加減速度決定手段39が加減速度要求値を調整する(S11)。さらにまた、上限値設定手段43にて設定された最大車両加速度を用いて、加減速度決定手段39が加減速度要求値を調整する(S13)。そして、加減速度決定手段39にて最終的に決定された加減速度要求値に基づいて、制御手段45がインバータ33にスイッチング信号を出力してモータ1を制御する(S15)。ここでは、前述のように道路勾配の影響が考慮される。ステップS15の後はステップS1に戻り同様の制御を繰り返す。
【0040】
以上に説明した本実施形態のモータ制御装置によれば、運転者は車両の走行状況や自分の好みに応じてノーマル、クイック、スローのいずれかのモードを選択することができる。そして、例えば発進加速時にクイックモード、高速走行中にスローモードとしたり、また例えば勾配のある屈曲路にてクイックモード、渋滞路にてスローモードとすることができる。このように、走行状況に応じ、アクセル操作量に対して最も適切な車両加減速度が得られるモードを選択できるので、運転が容易となる。
【0041】
なお、本実施形態では、ワイパースイッチ19および車両重量センサ21からの入力情報に基づいて、下限値設定手段41が最大車両減速度を設定している。これに対し、路面の湿度や温度を測定するセンサを設け、このセンサの検出値に基づいて路面のぬれ具合を推定したりタイヤのロックを検知するように構成してもよい。
【0042】
同様に、上限値設定手段43についても、路面の湿度や温度を測定するセンサを設けて路面のぬれ具合を推定するように構成してもよい。また、駆動輪と従動輪に回転センサを設け、両者の検出回転数の違いに基づいて駆動輪の空転を検知するように構成してもよい。
【0043】
また、本実施形態では、図4、図5に示すように、加減速度関数は直線で規定されている。これに対し、加減速度関数を直線ではなく、任意の曲線で規定してもよい。また、基準アクセル開度の設定も上記と異なっていてもよく、例えば基準アクセル開度を0%に固定した設定としてもよい。この場合には、アクセル操作に対する加減速度要求値が常に正となる。
【0044】
さらにまた、本実施形態では加減速度関数記憶手段に3種類の加減速度関数のみを記憶するように構成されているが、加減速度関数の種類数を変更してもよい。またモード選択スイッチ11を無段階式のスイッチとして、このスイッチの操作量に応じて加減速度関数がなめらかに変化するように構成してもよい。
【0045】
さらにまた、本実施形態ではギヤ段が一段のみの変速機を備えた電気自動車に本発明のモータ制御装置を適用した場合について説明したが、複数のギヤ段の変速機や無段変速機を備えた電気自動車にも適用可能なことはもちろんである。また、本実施形態のモータ制御装置は、ハイブリッド自動車(原動機としてエンジンとモータを搭載した自動車)のモータ制御用としても適用できる。以上のような各種の変形は、下記の実施形態2についても同様に可能でる。
【0046】
「実施形態2」
実施形態1では、運転者がモード選択スイッチ11にて制御用の加減速度関数を選択するように構成されており、従って運転者はマニュアル変速機を備えた車両と似たような操作にて運転する。これに対し、実施形態2では、制御用の加減速度関数が運転者の操作によらずに自動的に選択され、オートマチック変速機を備えた車両と似たような操作にて運転が行われる。
【0047】
図10は、実施形態2のモータ制御装置を備えた電気自動車のシステムを示すブロック図である。実施形態1との相違点として、モード選択スイッチ11は設けられておらず、アクセル開閉加速度センサ23が接続されている。アクセル開閉加速度センサ23は、アクセル操作加速度としてアクセル開閉加速度を検出しPCU7に出力している。アクセル開閉加速度とは、アクセル開閉速度の微分値であって、単位は%/sである。
【0048】
その他、実施形態2は、前述の実施形態1に対して、PCU7のECU31に設けられた選択手段37の構成が異なっている。選択手段37は、図11〜図13に示すように、加減速度関数記憶手段35に記憶された3種類の加減速度関数から制御用の関数を選択するためのマップを備えている。各マップにおいて、横軸はアクセル開度、縦軸はアクセル開き加速度である。図11〜図13のマップのうち、図11は低速走行時に、図12は中速走行時に、図13は高速走行時に用いられる。そして、選択手段37は、車速センサ15、アクセル開度センサ13およびアクセル開閉加速度センサ23からそれぞれ入力された車速、アクセル開度、アクセル開閉加速度に基づき、対応するマップに従って、ノーマルモード用関数、スローモード用関数、クイックモード用関数のいずれかを選択する。
【0049】
すなわち、低速走行時(図11)、アクセル開度が50%以下、アクセル開閉加速度が−100〜100%/sの領域ではスローモード用関数が選択され、また、アクセル開度が50%以上、アクセル開閉加速度が200%/s以上あるいは−200%/s以下の領域ではクイックモード用関数が選択され、その他の領域ではノーマルモード用関数が選択される。
【0050】
また、中速走行時(図12)、アクセル開度が65%以下、アクセル開閉加速度が−200〜150%/sの領域ではスローモード用関数が選択され、また、アクセル開度が65%以上、アクセル開閉加速度が250%/s以上あるいは−300%/s以下の領域ではクイックモード用関数が選択され、その他の領域ではノーマルモード用関数が選択される。
【0051】
また、高速走行時(図13)、アクセル開度が80%以下、アクセル開閉加速度が−250〜200%/sの領域ではスローモード用関数が選択され、その他の領域ではノーマルモード用関数が選択される。
【0052】
図11〜図13より明らかなように、低速走行時ほどクイックモード用関数の選択される領域が広く、高速走行時ほどスローモード関数の選択される領域が広く設定されている。
【0053】
実施形態2のその他の構成については、実施形態1と同様であるので説明を省略する。以下、実施形態2の動作を、具体例を用いて説明する。
【0054】
例えば、発進時に運転者がアクセル開度を60%としてこのアクセル開度を維持した場合、アクセル開閉加速度は0となる。そして発進から低速走行中は、選択手段37が図11に従いノーマルモード用関数を選択し、このノーマルモード用関数を用いての制御が行われる。そして中速域に達すると、図12に従いスローモード用関数が選択され、高速域でもスローモード用関数が選択される。このように実施形態2では、車速が高くなるとノーマルモードからスローモードに移行する。すなわち、車速が高くなるほど、アクセル開度に対する加減速度の絶対値が小さくなる。従って、車速に応じて変速比を小さくするオートマチック変速機を備えた車両と似たような走行が行われる。
【0055】
また例えば、低速走行時に運転者がアクセルを踏み込んで、アクセル開度80%、かつアクセル開閉加速度100%/sとした場合には、ノーマルモード用関数が選択される。一方、同じアクセル開度80%であって、アクセル開閉加速度を300%/sとした場合にはクイックモード用関数が選択される。このように、アクセル開閉加速度が大きいときにクイックモード用関数が選択される。従ってアクセルを踏み込む強さにより車両加減速度を調整することが可能となる。すなわち運転者はアクセルを強く踏み込むことによりアクセル開閉加速度を大きくして車両加減速度を大きく変化させ(クイックモード)、またアクセルを弱く踏み込むことにより車両加減速度を小さく変化させる(スローモード)。上記のような運転では、運転者が加減速度の大きさに対する要求を制御に反映させることが容易であるので、運転がより容易となる。
【0056】
さらにまた、高速走行時には、上記のアクセル開度80%、アクセル開閉加速度300%/sであってもノーマルモード用関数が選択される。すなわち、アクセル開閉加速度が同じであっても、高速走行時よりも低速走行時のほうがクイックなモードが選択される。アクセルを踏み込む強さに対する車両加減速度の変化量は、高速走行時に低速走行時よりも大きい方が好ましい。すなわち、低速走行時にはアクセルを強く踏み込んだときにクイックモードで大きな加速度を得ることが望まれるが、高速走行時にはこのような大加速度が望まれない。図11〜図13のマップは上記の点を反映した設定となっている。
【0057】
【発明の効果】
本発明のモータ制御装置によれば、加減速度関数記憶手段に記憶された複数の加減速度関数から制御用加減速度関数が選択されるので、選択された加減速度関数によって車両加減速度が異なる大きさになる。すなわちモータと車輪の変速比を変更せずともアクセル操作量に対する車両加減速度の大きさを調整することができる。その結果、走行状況に適応した運転を容易に行うことができる。
【0058】
また本発明では、運転者が入力手段を用いて制御用の加減速度関数を自ら指定するように構成することにより、運転者は走行状況や好みに応じて加減速度関数を選べるので運転が容易となる。
【0059】
また本発明では、選択手段がアクセル操作量、車速およびアクセル操作加速度に基づいて制御用加減速度関数を選択するように構成することにより、運転者が手動にて制御用加減速度関数を選択する必要がない。従って走行状況に適した加減速度関数を選択するという運転者の負担が軽減され、運転がより容易になる。
【0060】
また本発明では、制御手段が、道路勾配に基づいて、車両加減速度を加減速度決定手段にて決定した要求値とするために必要なモータトルクを決定し、このモータトルクが発生するように電流調整手段を制御する。従って、道路勾配が異なる場合でも、重力による加減速度の増減が考慮され、車両加減速度の要求値を達成するようにモータトルクが制御される。運転者は、道路勾配の異なる道路でもアクセル操作に対して同じ車両加減速度を得ることができるので、道路勾配に適応してアクセル操作量を調整するという運転者の負担が軽減され、運転がより容易になる。
【0061】
また本発明では、車両加減速度の要求値を、下限値設定手段にて設定された下限値以上に決定するので、車両加減速度の要求値が低すぎて回生トルクが大きくなりすぎるために車輪がロックしてしまうといった事態が回避される。従って、車輪がロックしないようにアクセル操作量に配慮する運転者の負担が軽減され、運転がより容易になる。
【0062】
また本発明では、車両加減速度の要求値を、上限値設定手段にて設定された上限値以下に決定するので、車両加減速度の要求値が高すぎて出力トルクが大きくなりすぎるために車輪が空転してしまうといった事態が回避される。従って、車輪が空転しないようにアクセル操作量に配慮する運転者の負担が軽減され、運転がより容易になる。
【0063】
また本発明では、走行条件検出手段が走行条件としてワイパーの作動状態および走行時車重を検出するように構成することにより、車輪のロックや空転の発生しやすい状況を容易に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のモータ制御装置を備えた電気自動車のシステムを示すブロック図である。
【図2】図1のモータ制御装置のECUの構成を示すブロック図である。
【図3】加減速度関数記憶手段に記憶された各加減速度関数に適した走行状況を示す説明図である。
【図4】加減速度関数記憶手段に記憶されたノーマルモード用関数を示す説明図である。
【図5】ノーマルモード用関数、クイックモード用関数、スローモード用関数を示す説明図である。
【図6】最大車両減速度自動設定用マップの内容を示す説明図である。
【図7】最大車両減速度および最大車両加速度の設定に従って調整された車両加減速度の要求値を示す説明図である。
【図8】最大車両加速度自動設定用マップの内容を示す説明図である。
【図9】図1のモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図10】本発明の第2実施形態のモータ制御装置を備えた電気自動車のシステムを示すブロック図である。
【図11】加減速度関数記憶手段に記憶された加減速度関数から制御用の関数を選択するために、低速走行時に用いられるマップを示す説明図である。
【図12】加減速度関数記憶手段に記憶された加減速度関数から制御用の関数を選択するために、中速走行時に用いられるマップを示す説明図である。
【図13】加減速度関数記憶手段に記憶された加減速度関数から制御用の関数を選択するために、高速走行時に用いられるマップを示す説明図である。
【図14】従来のモータ制御装置において、アクセル開度に対応するモータトルクの制御値を示す説明図である。
【符号の説明】
1 モータ、7 パワーコントロールユニット(PCU)、9 バッテリ、11 モード選択スイッチ、13 アクセル開度センサ、15 車速センサ、17道路勾配センサ、19 ワイバースイッチ、21 車両重量センサ、23 アクセル開閉加速度センサ、31 電子制御装置(ECU)、33 インバータ、35 加減速度関数記憶手段、37 選択手段、39 加減速度決定手段、41
下限値設定手段、43 上限値設定手段、45 制御手段。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device, and more particularly to a motor control device that adjusts motor torque by controlling current adjusting means connected to a motor based on an accelerator operation of a vehicle driver.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a motor control device that is generally used controls current adjusting means (for example, an inverter) to adjust the current flowing between a motor and a battery. When the battery power is supplied to the motor by the control of this device, the motor generates an output torque (positive value) for driving the wheels. Further, during regenerative braking in which regenerative torque (negative value) is generated in the motor, the power generated in the motor is stored in the battery. Hereinafter, output torque and regenerative torque generated in the motor are collectively referred to as motor torque.
[0003]
In the conventional control device, as shown in FIG. 14A, the amount of current supplied to the motor is controlled so that an output torque corresponding to the accelerator opening A% is generated. In the figure, the horizontal axis represents the accelerator opening A%, and the vertical axis represents the output torque T. The accelerator opening A% is set to be 100% when the accelerator operation amount is the maximum, and 0% when the accelerator operation amount is 0. In the figure, the motor torque is 0 when the accelerator opening is 0%, and the maximum torque Tmax is generated when the accelerator opening is 100%. The maximum torque Tmax is the maximum torque that can be generated based on the motor specifications. The relationship between the accelerator opening A% and the output torque T in FIG. 14A is expressed by the following equation (1).
[0004]
[Expression 1]
T = Tmax × A / 100 (1)
Japanese Patent Laid-Open No. 5-191904 discloses a control device that generates output torque and regenerative torque based on an accelerator operation. As shown in FIG. 14 (b), this control device is similar to FIG. 14 (a) in that the maximum torque Tmax is generated when the accelerator opening is 100%. The output torque is generated when the accelerator opening A% is larger than the reference accelerator opening, and the regenerative torque is generated when the accelerator opening A% is smaller than the reference accelerator opening.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In FIG. 14, there is a one-to-one correspondence between the accelerator opening and the motor torque. Therefore, when the gear ratio between the motor and the wheels is fixed to one, the accelerator opening and the vehicle acceleration / deceleration also correspond one-to-one. (Vehicle acceleration / deceleration is a differential value of vehicle speed, which is acceleration when positive, and deceleration when negative.) As a result, the vehicle is uniform in response to the accelerator operation regardless of the driving situation. Therefore, it is not easy for the driver to drive smoothly according to the driving situation. For example, it is desirable that the amount of change in the vehicle acceleration / deceleration with respect to the accelerator operation amount is large at the time of starting acceleration or on a curved slope road, but the above setting does not meet such a requirement. Therefore, a desired acceleration / deceleration cannot be obtained unless the driver significantly increases the accelerator operation amount. Further, for example, it is desired that the amount of change in the vehicle acceleration / deceleration with respect to the accelerator operation amount is small when traveling at high speed, but the above setting does not meet such a requirement. Therefore, if the driver does not make the accelerator operation considerably small, the vehicle acceleration / deceleration changes more than required and the driving is jerky. From the above, it is desirable to be able to adjust the correspondence between the accelerator opening and the vehicle acceleration / deceleration.
[0006]
Conventionally, in order to be able to adjust the correspondence between the accelerator operation amount and the vehicle acceleration / deceleration, a multi-gear transmission is provided as seen in the electric vehicle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-191904. . Thereby, a different gear ratio can be set according to the gear stage. Therefore, even if the accelerator opening and the motor torque are in a one-to-one correspondence, the wheel driving torque can be set to different values depending on the gear ratio. For example, even with a small accelerator opening, the gear ratio can be increased to increase the wheel driving torque. However, in the case where a sufficient vehicle speed range can be obtained even when the gear ratio is fixed, it is not preferable to provide a plurality of gear stage type transmissions from the viewpoint of vehicle weight and complexity of the structure.
[0007]
In the above description, the case where the gear ratio in the transmission is fixed (one gear stage) has been described as a prominent example. However, the same applies to an electric vehicle including a transmission having a small number of gear stages. Furthermore, even in an electric vehicle equipped with a transmission having a large number of gears and a continuously variable transmission, it is desired to further adjust the correspondence relationship between the accelerator opening and the vehicle acceleration / deceleration so that the vehicle travels smoothly. In addition, it is desirable to facilitate driving by making it possible to adjust the correspondence between the accelerator opening and the vehicle acceleration / deceleration according to the driver's preference.
[0008]
The present invention has been made to solve the above problems. An object of the present invention is to make it possible to more easily perform a driving adapted to a driving situation, and in order to achieve this object, a motor is used so as to adjust the correspondence between the accelerator opening and the vehicle acceleration / deceleration. A motor control device capable of controlling torque is provided.
[0009]
And this invention is a motor control apparatus which achieves the said objective, Comprising: By providing the apparatus with which a driver | operator can select the correspondence of an accelerator opening degree and vehicle acceleration / deceleration, a driver | operator's driving | operation is made easy. To do.
[0010]
Furthermore, the present invention provides a motor control device capable of detecting the driving situation and adjusting the correspondence between the accelerator opening and the vehicle acceleration / deceleration so as to adapt to the driving situation. This reduces the operational burden.
[0011]
Another object of the present invention is to provide a motor control device having the following advantages;
(1) Reduce the driver's operational burden of adjusting the amount of accelerator operation in response to changes in road slope
(2) Reduces the driver's operation burden of adjusting the amount of accelerator operation so that the regenerative torque does not become too large to lock the wheels.
(3) The driver's operation burden of adjusting the accelerator operation amount is reduced so that the output torque does not become too large and the wheel slips.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a motor control device for adjusting a motor torque by controlling a current adjusting means connected to a motor based on an accelerator operation of a vehicle driver, for determining a required value of a vehicle acceleration / deceleration from an accelerator operation amount. Acceleration / deceleration function storage means for storing a plurality of acceleration / deceleration functions; selection means for selecting a control acceleration / deceleration function from the plurality of acceleration / deceleration functions; accelerator operation amount detection means for detecting an accelerator operation amount; Based on the detected value, the vehicle acceleration / deceleration determining means for determining the vehicle acceleration / deceleration request value according to the control acceleration / deceleration function selected by the selecting means, and the vehicle acceleration / deceleration determining value determined by the acceleration / deceleration determining means. Control means for controlling the current adjusting means so as to generate a motor torque necessary forVehicle speed detecting means for detecting vehicle speed and accelerator operation acceleration detecting means for detecting accelerator operation acceleration; A function for a slow mode in which a slope of a required value of a vehicle acceleration / deceleration with respect to an accelerator operation amount is small, and the selection unit is configured to calculate a quick mode function as the vehicle travels at a low speed based on the accelerator operation amount, the vehicle speed, and the accelerator operation acceleration The area to be selected is wide, and the area for selecting the slow mode function is set wider as the vehicle travels at a higher speed.
[0013]
Here, the vehicle acceleration / deceleration is a differential value of the vehicle speed, which is acceleration when positive and deceleration when negative. According to the above configuration, a plurality of acceleration / deceleration functions are stored in the acceleration / deceleration function storage means, and a control acceleration / deceleration function is selected from the plurality of acceleration / deceleration functions. Based on the detected value of the accelerator operation amount, a control value is determined in accordance with the control acceleration / deceleration function, and the control means generates a motor torque necessary to set the vehicle acceleration / deceleration to the required value. Control the current adjusting means. In the above configuration, the vehicle acceleration / deceleration with respect to the accelerator operation amount becomes different depending on the selected control acceleration / deceleration function. Therefore, the magnitude of the vehicle acceleration / deceleration with respect to the accelerator operation amount can be changed without changing the gear ratio between the motor and the wheels.Further, in this configuration, since the control acceleration / deceleration function is selected based on the accelerator operation amount, the vehicle speed, and the accelerator operation acceleration, the burden on the driver of selecting the control acceleration function is reduced, and driving is easier. Become.
[0016]
Furthermore, the present invention includes a gradient detection means for detecting a road gradient, and the control means determines the vehicle acceleration / deceleration by the acceleration / deceleration determination means based on the road gradient detected by the gradient detection means. The motor torque required to obtain the required value is determined, and the current adjusting means is controlled so that this motor torque is generated. On a ramp, gravity acts to accelerate or decelerate the vehicle. Accordingly, the motor torque required to obtain the required value for vehicle acceleration / deceleration differs by the amount of gravity. In consideration of this, in the above configuration, the road gradient is taken into account when determining the motor torque necessary for setting the vehicle acceleration / deceleration to the required value. Therefore, the driver can drive the same accelerator operation even on roads with different road gradients.
[0017]
Furthermore, the present invention includes a traveling condition detecting unit that detects a traveling condition, and a lower limit value setting unit that sets a lower limit value of the vehicle acceleration / deceleration based on the traveling condition, and the acceleration / deceleration determining unit includes the vehicle acceleration / deceleration unit. A required speed value is determined to be equal to or greater than the lower limit value set by the lower limit value setting means. In this configuration, for example, in a driving situation such as snowy road driving or rainy weather driving, a situation in which the wheel is locked because the required value of the vehicle acceleration / deceleration is too low and the regenerative torque becomes too large is avoided. Driving becomes easier.
[0018]
On the other hand, the present invention includes a traveling condition detecting means for detecting a traveling condition and an upper limit value setting means for setting an upper limit value of the vehicle acceleration / deceleration based on the traveling condition. The requested acceleration / deceleration value is determined to be equal to or less than the upper limit value set by the upper limit value setting means. In this configuration, for example, a sudden acceleration operation at the time of starting avoids a situation in which the wheel is idling because the vehicle acceleration / deceleration is too high and the output torque becomes too large, so that driving becomes easier.
[0019]
In the above invention, the traveling condition detecting means detects an operating state of the wiper and a traveling vehicle weight as the traveling condition. In this configuration, whether the vehicle is wet or the road surface is wet is determined as the driving condition based on the operating state of the wiper, and the vehicle weight during driving is determined as another driving condition. Based on these conditions, an upper limit value and a lower limit value of the vehicle acceleration / deceleration are set.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a motor control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
Embodiment 1”
FIG. 1 is a block diagram showing a system of an electric vehicle provided with the motor control device of the present embodiment. In the figure, a motor 1 is an AC type, and a transmission 3 is connected to the motor 1 and further connected to a wheel 5 via a rotating shaft, a differential gear and the like. The transmission 3 has a configuration with only one gear stage. Therefore, the transmission gear ratio between the output rotation of the motor 1 and the rotation of the wheels 5 is fixed.
[0022]
The motor 1 is connected to a battery 9 via a power control unit (PCU) 7. The PCU 7 is connected with a mode selection switch 11, an accelerator opening sensor 13, a vehicle speed sensor 15, a road gradient sensor 17, a wiper switch 19, and a vehicle weight sensor 21.
[0023]
The mode selection switch 11 has positions corresponding to three modes, a normal mode, a slow mode, and a quick mode. When the driver operates the switch to select one of these three modes, a selection instruction signal indicating the selected mode is output to the PCU 7. Further, the accelerator opening sensor 13 detects the accelerator opening A (%) as the accelerator operation amount of the driver and outputs it to the PCU 7. As described above, the accelerator opening is set to be 100% when the accelerator operation amount is the maximum, and 0% when the accelerator operation amount is 0. The vehicle speed sensor 15 detects the vehicle traveling speed (vehicle speed) and outputs it to the PCU 7. In the present embodiment, the vehicle speed sensor 15 is provided so as to detect the rotational speed of the wheel 5. The road gradient sensor 17 detects the road gradient of the traveling road and outputs it to the PCU 7. Further, the switch position by the driver's operation is output from the wiper switch 19 to the PCU 7. In this embodiment, the wiper switch 19 is provided with three positions of OFF, ON (LOW), and ON (HI). Further, the vehicle weight sensor 21 detects the vehicle weight during traveling and outputs it to the PCU 7. The vehicle weight varies depending on the number of passengers, the weight of the luggage, and the remaining amount of fuel. The vehicle weight sensor 21 is provided so as to detect the vehicle weight as one of three ranks of “light”, “standard”, and “heavy”.
[0024]
The PCU 7 controls the current flowing between the motor 1 and the battery 9 based on the input information. When the motor 1 generates an output torque, the PCU 7 converts the direct current from the battery 9 into an alternating current, At the time of regenerative braking in which regenerative torque is generated in the motor 1, the alternating current from the motor 1 is converted into a direct current and stored in the battery 9. The PCU 7 includes an electronic control unit (ECU) 31 and an inverter 33. The ECU 31 further includes an acceleration / deceleration function storage unit 35, a selection unit 37, an acceleration / deceleration determination unit 39, a lower limit setting unit 41, as shown in FIG. An upper limit setting unit 43 and a control unit 45 are provided.
[0025]
The acceleration / deceleration function storage unit 35 stores three types of acceleration / deceleration functions. This acceleration / deceleration function is a function for determining a required value of vehicle acceleration / deceleration based on the driver's accelerator operation. Here, the required value of the vehicle acceleration / deceleration is a value that becomes a control target of the present control device, that is, the present control device controls the motor 1 so that the actual acceleration / deceleration of the vehicle becomes the above-mentioned required value. Hereinafter, this vehicle acceleration / deceleration request value is referred to as “acceleration / deceleration request value”, and the actual vehicle acceleration / deceleration is referred to as “actual acceleration / deceleration”. The three types of acceleration / deceleration functions include a normal mode function, a quick mode function, and a slow mode function, and each corresponds to each mode specified by the mode selection switch 11. FIG. 3 shows a driving situation in which each function is preferably used.
[0026]
FIG. 4 shows a normal mode function with the accelerator opening on the horizontal axis and the acceleration / deceleration request value on the vertical axis. In the figure, when the vehicle speed is 0, the reference accelerator opening is 0, and the accelerator opening is a straight line in which the acceleration / deceleration request value is proportional. Here, the reference accelerator opening means an accelerator opening at which the vehicle acceleration / deceleration becomes zero. As the vehicle speed increases, the reference accelerator opening increases. The normal mode function is expressed by the following equation (2);
[Expression 2]
a = 0.04 × (A−kV) (2)
In the formula (2), 0.04 corresponds to the slope of the straight line in FIG. 4, and the unit is (m / s2) /% (% Is the accelerator opening). V is the vehicle speed (km / hr). k is in units of% / (km / s2) And is set such that kV = 50% at V = 50 km / hr and kV = 0 at V = 0. In driving in accordance with the normal mode function, for example, when the driver starts from a stopped state with the accelerator opening set to 50%, and the accelerator opening is maintained, the acceleration / deceleration required value at the start is 2 m / s.2It is. And the required acceleration / deceleration value 0.8 m / s at a vehicle speed of 30 km / hr20m / s at a vehicle speed of 50km / hr2After that, the vehicle runs at a constant speed at a vehicle speed of 50 km / hr. In this state, when the accelerator opening is larger than 50%, the acceleration / deceleration request value becomes positive (acceleration), and when the accelerator opening is smaller than 50%, the acceleration / deceleration request value becomes negative (deceleration).
[0027]
FIG. 5 shows a slow mode function (one-dot chain line) and a quick mode function (dotted line) together with the normal mode function (solid line). As shown in the figure, the acceleration / deceleration request values are different for each mode even at the same accelerator opening. The slow mode function is expressed by the following equation (3), and the quick mode function is expressed by the following equation (4).
[0028]
[Equation 3]
a = 0.06 × (A−kV) (3)
[Expression 4]
a = 0.03 × (A−kV) (4)
Based on the selection instruction signal input from the mode selection switch 11, the selection means 37 is an acceleration / deceleration corresponding to the mode selected by the driver from the above three types of acceleration / deceleration functions stored in the acceleration / deceleration function storage means 35. The speed function is selected as the function used for actual control.
[0029]
The acceleration / deceleration determining means 39 uses the acceleration / deceleration function selected by the selection means 37 to determine the acceleration / deceleration request value. That is, for example, when the normal mode function is selected, when the accelerator opening 50% is input from the accelerator opening sensor 13 and the vehicle speed 30 km is input from the vehicle speed sensor 15, both detection values are obtained. Is substituted into the equation (1), and the vehicle acceleration / deceleration is 0.8 m / s.2Get. In addition, you may set the map which calculates | requires an acceleration / deceleration request value from an accelerator opening and a vehicle speed, without performing such a calculation.
[0030]
The lower limit value setting means 41 sets the maximum vehicle deceleration as the lower limit value of the acceleration / deceleration request value using the maximum vehicle deceleration automatic setting map 51 connected to the PCU 7. This map is shown in FIG. 6, and the maximum vehicle deceleration is determined in accordance with the wiper operating state and the vehicle weight. Here, the purpose of setting the maximum vehicle deceleration is to prevent the wheels from being locked due to the vehicle deceleration becoming too large. Therefore, in the map of FIG. 6, the maximum vehicle deceleration is set smaller as the wheel becomes easier to lock. That is, the maximum vehicle deceleration is set to be smaller in situations where it is estimated that the wiper is in rainy condition and the road surface is wet and slippery, and the maximum vehicle deceleration is set to be smaller as the vehicle weight is lighter. .
[0031]
The setting of the maximum vehicle deceleration in the lower limit value setting means 41 is performed according to the map of FIG. 6 based on inputs from the wiper switch 19 and the vehicle weight sensor 21. The acceleration / deceleration determining means 39 reflects the maximum vehicle deceleration set by the lower limit value setting means 41, and determines the acceleration / deceleration request value to be a value equal to or greater than the maximum vehicle deceleration. For example, when the position of the wiper switch 19 is ON (LOW) and the vehicle weight rank is “heavy”, the maximum vehicle deceleration is −1 m / s as shown in FIG.2Set to In FIG. 7, the acceleration / deceleration request value is originally -1 m / s as indicated by the dotted line.2Lower than (minimum value -3m / s2), As indicated by the alternate long and short dash line, the minimum value is -1 m / s.2And
[0032]
Further, the upper limit value setting means 43 sets the maximum vehicle acceleration as the upper limit value of the acceleration / deceleration request value using the maximum vehicle acceleration automatic setting map 53 connected to the PCU 7. This map is shown in FIG. 8, and the maximum vehicle acceleration is determined corresponding to the operating state of the wiper and the vehicle weight, as in FIG. Here, the purpose of setting the maximum vehicle acceleration is to prevent the wheels from idling due to the vehicle acceleration becoming too large. Therefore, in the map of FIG. 8, the maximum vehicle acceleration is set to be smaller in a situation where the wheels are more likely to idle. That is, the maximum vehicle acceleration is set smaller in a situation where the road surface is estimated to be wet and slippery from the operating state of the wiper, and the maximum vehicle acceleration is set smaller as the vehicle weight is lighter.
[0033]
The setting of the maximum vehicle acceleration in the upper limit value setting means 43 is performed according to the map of FIG. 8 based on inputs from the wiper switch 19 and the vehicle weight sensor 21. Then, the acceleration / deceleration determining means 39 reflects the maximum vehicle acceleration set by the upper limit value setting means 43, and determines the required value of the vehicle acceleration / deceleration to a value equal to or less than the maximum vehicle acceleration. For example, when the position of the wiper switch 19 is ON (HI) and the vehicle weight rank is “light”, the maximum vehicle deceleration is 2 m / s as shown in FIG.2Set to In FIG. 7, the vehicle acceleration / deceleration is originally 2 m / s as indicated by the dotted line.2Higher than (maximum value 4m / s2), The maximum value is 2m / s as shown by the solid line2And
[0034]
The maximum vehicle deceleration automatic setting map 51 and the maximum vehicle acceleration automatic setting map 53 may be provided inside the ECU 31 as appropriate.
[0035]
Based on the acceleration / deceleration required value determined by the acceleration / deceleration determining means 39, the control means 45 controls the inverter 33 so that the motor torque necessary to achieve this required value is generated.
[0036]
The control means 45 first adds g × sin θ to the acceleration / deceleration request value determined by the acceleration / deceleration determination means 39 as a correction value related to the road gradient θ. Here, the road gradient θ is an angle of the road surface with respect to a horizontal plane, and is 0 on a flat road, positive on an uphill road, and negative on a downhill road, and the road gradient θ is input from the road gradient sensor 17. G is the acceleration of gravity. The following advantages are obtained by the above correction. On the slope road, the actual acceleration / deceleration increases or decreases according to the road slope due to the influence of gravity. Therefore, if the motor torque is determined from the acceleration request value without taking the influence of gravity into consideration, the acceleration / deceleration request value and the actual acceleration / deceleration are shifted. On the other hand, as a result of eliminating the influence of gravity by the above correction, the actual acceleration / deceleration of the driver's accelerator operation is the same on a flat road and a slope road. As a driver, it is not necessary to drive while paying attention to the road gradient.
[0037]
Furthermore, the control means 45 multiplies the vehicle speed, the tire radius, and the reciprocal number of the gear ratio with respect to the corrected acceleration / deceleration request value. As a result, the motor torque necessary for setting the actual acceleration / deceleration to the required value (after correction) is calculated. Then, a switching signal for generating the motor torque obtained here is generated and output to the inverter 33. That is, when the calculated value of the motor torque is positive, the amount of current supplied to the motor 1 becomes a value corresponding to the calculated motor torque value by vector control / PWM control using this value as the torque command value. A switching signal is generated and output. Similarly, when the calculated value of the motor torque is negative, a switching signal is generated so that the regenerative torque of this calculated value is generated in the motor 1.
[0038]
The inverter 33 includes a plurality of switching elements, and the current flowing between the motor 1 and the battery 9 is adjusted by the inverter 33 performing a switching operation in accordance with a switching signal from the control means 45. As a result, the motor torque becomes a value calculated by the control means 45, and the acceleration / deceleration request value determined by the acceleration / deceleration determining means 39 is achieved.
[0039]
The configuration of the motor control device of this embodiment has been described above. Next, the operation of the motor control apparatus will be described using the flowchart of FIG. The control device is started by a driver's key operation, and first, the above-described various input data are input to the PCU 7 (S1). Then, the selection means 37 determines whether the acceleration / deceleration function for the quick, normal or slow mode is selected (S3), and the acceleration / deceleration determining means 39 determines the acceleration / deceleration speed according to the selected control function. A required value is determined (S5 to S9). Further, using the maximum vehicle deceleration set by the lower limit setting means 41, the acceleration / deceleration determining means 39 adjusts the acceleration / deceleration request value (S11). Furthermore, using the maximum vehicle acceleration set by the upper limit value setting means 43, the acceleration / deceleration determining means 39 adjusts the acceleration / deceleration request value (S13). Based on the acceleration / deceleration request value finally determined by the acceleration / deceleration determining means 39, the control means 45 outputs a switching signal to the inverter 33 to control the motor 1 (S15). Here, the influence of the road gradient is considered as described above. After step S15, the process returns to step S1 and the same control is repeated.
[0040]
According to the motor control device of the present embodiment described above, the driver can select one of the normal, quick, and slow modes according to the traveling state of the vehicle and his / her preference. Then, for example, a quick mode can be set during start acceleration, a slow mode can be set during high-speed driving, and a quick mode can be set on a sloping curved road, and a slow mode can be set on a congested road. As described above, since a mode in which the most appropriate vehicle acceleration / deceleration can be obtained with respect to the accelerator operation amount can be selected in accordance with the traveling state, driving becomes easy.
[0041]
In the present embodiment, the lower limit value setting unit 41 sets the maximum vehicle deceleration based on input information from the wiper switch 19 and the vehicle weight sensor 21. On the other hand, a sensor that measures the humidity and temperature of the road surface may be provided, and the wetness of the road surface may be estimated based on the detection value of the sensor, or the tire may be locked.
[0042]
Similarly, the upper limit setting means 43 may be configured to provide a sensor for measuring the humidity and temperature of the road surface to estimate the wetness of the road surface. Further, a rotation sensor may be provided on the driving wheel and the driven wheel, and the idling of the driving wheel may be detected based on the difference between the detected rotational speeds of the two.
[0043]
In the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the acceleration / deceleration function is defined by a straight line. On the other hand, the acceleration / deceleration function may be defined by an arbitrary curve instead of a straight line. Further, the setting of the reference accelerator opening may be different from the above, for example, the reference accelerator opening may be set to 0%. In this case, the acceleration / deceleration request value for the accelerator operation is always positive.
[0044]
Furthermore, in this embodiment, the acceleration / deceleration function storage unit is configured to store only three types of acceleration / deceleration functions, but the number of types of acceleration / deceleration functions may be changed. Further, the mode selection switch 11 may be configured as a stepless switch so that the acceleration / deceleration function changes smoothly according to the operation amount of the switch.
[0045]
Furthermore, in the present embodiment, the case where the motor control device of the present invention is applied to an electric vehicle including a transmission having only one gear stage is described. However, a transmission having a plurality of gear stages and a continuously variable transmission are provided. Of course, it can also be applied to electric vehicles. Further, the motor control device of the present embodiment can also be applied for motor control of a hybrid vehicle (a vehicle equipped with an engine and a motor as a prime mover). Various modifications as described above can be similarly applied to the second embodiment described below.
[0046]
Embodiment 2”
In the first embodiment, the driver selects the control acceleration / deceleration function with the mode selection switch 11, and therefore, the driver can drive with an operation similar to that of a vehicle equipped with a manual transmission. To do. On the other hand, in the second embodiment, the control acceleration / deceleration function is automatically selected regardless of the driver's operation, and the operation is performed by an operation similar to that of a vehicle equipped with an automatic transmission.
[0047]
FIG. 10 is a block diagram illustrating an electric vehicle system including the motor control device according to the second embodiment. As a difference from the first embodiment, the mode selection switch 11 is not provided and an accelerator opening / closing acceleration sensor 23 is connected. The accelerator opening / closing acceleration sensor 23 detects the accelerator opening / closing acceleration as the accelerator operation acceleration and outputs it to the PCU 7. The accelerator opening / closing acceleration is a differential value of the accelerator opening / closing speed, and its unit is% / s.2It is.
[0048]
In addition, the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the selection unit 37 provided in the ECU 31 of the PCU 7. As shown in FIGS. 11 to 13, the selection unit 37 includes a map for selecting a control function from the three types of acceleration / deceleration functions stored in the acceleration / deceleration function storage unit 35. In each map, the horizontal axis represents the accelerator opening, and the vertical axis represents the accelerator opening acceleration. Of the maps of FIGS. 11 to 13, FIG. 11 is used during low speed travel, FIG. 12 is used during medium speed travel, and FIG. 13 is used during high speed travel. Then, the selection means 37 is based on the vehicle speed, the accelerator opening degree, and the accelerator opening / closing acceleration respectively input from the vehicle speed sensor 15, the accelerator opening sensor 13, and the accelerator opening / closing acceleration sensor 23, and according to the corresponding map, Select either the mode function or the quick mode function.
[0049]
That is, when traveling at a low speed (FIG. 11), the accelerator opening is 50% or less, and the accelerator opening / closing acceleration is −100 to 100% / s.2The function for slow mode is selected in the region of, the accelerator opening is 50% or more, and the accelerator opening / closing acceleration is 200% / s.2Or -200% / s2The quick mode function is selected in the following areas, and the normal mode function is selected in the other areas.
[0050]
Further, during medium speed running (FIG. 12), the accelerator opening is 65% or less, and the accelerator opening / closing acceleration is -200 to 150% / s.2The function for slow mode is selected in the region of, the accelerator opening is 65% or more, and the accelerator opening / closing acceleration is 250% / s.2Or -300% / s2The quick mode function is selected in the following areas, and the normal mode function is selected in the other areas.
[0051]
Further, when traveling at high speed (FIG. 13), the accelerator opening is 80% or less, and the accelerator opening / closing acceleration is −250 to 200% / s.2In this area, the slow mode function is selected, and in the other areas, the normal mode function is selected.
[0052]
As apparent from FIGS. 11 to 13, the region for selecting the quick mode function is wider when the vehicle is traveling at a low speed, and the region for selecting the slow mode function is set wider when the vehicle is traveling at a high speed.
[0053]
Since the other configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. Hereinafter, the operation of the second embodiment will be described using a specific example.
[0054]
For example, when the driver maintains the accelerator opening with the accelerator opening being 60% at the start, the accelerator opening / closing acceleration becomes zero. During the low-speed running from the start, the selection means 37 selects the normal mode function according to FIG. 11, and the control using the normal mode function is performed. When the medium speed range is reached, the slow mode function is selected according to FIG. 12, and the slow mode function is also selected in the high speed range. As described above, in the second embodiment, when the vehicle speed increases, the normal mode is shifted to the slow mode. That is, as the vehicle speed increases, the absolute value of the acceleration / deceleration with respect to the accelerator opening decreases. Therefore, traveling similar to that of a vehicle including an automatic transmission that reduces the gear ratio according to the vehicle speed is performed.
[0055]
Further, for example, when the driver depresses the accelerator when traveling at a low speed, the accelerator opening degree is 80% and the accelerator opening / closing acceleration is 100% / s.2In this case, the normal mode function is selected. On the other hand, at the same accelerator opening 80%, the accelerator opening / closing acceleration is 300% / s.2In this case, the quick mode function is selected. As described above, the quick mode function is selected when the accelerator opening / closing acceleration is large. Therefore, the vehicle acceleration / deceleration can be adjusted by the strength of depressing the accelerator. That is, the driver greatly depresses the accelerator to increase the accelerator opening / closing acceleration to greatly change the vehicle acceleration / deceleration (quick mode), and depresses the accelerator weakly to change the vehicle acceleration / deceleration small (slow mode). In the driving as described above, the driver can easily reflect the request for the magnitude of the acceleration / deceleration in the control, so that the driving becomes easier.
[0056]
Furthermore, when traveling at high speed, the accelerator opening is 80% and the accelerator opening / closing acceleration is 300% / s.2Even so, the function for the normal mode is selected. In other words, even when the accelerator opening / closing acceleration is the same, the quicker mode is selected during low speed travel than during high speed travel. The amount of change in the vehicle acceleration / deceleration with respect to the strength to depress the accelerator is preferably larger when traveling at high speed than when traveling at low speed. That is, it is desirable to obtain a large acceleration in the quick mode when the accelerator is stepped on at a low speed, but such a large acceleration is not desired at a high speed. The maps of FIGS. 11 to 13 are set to reflect the above points.
[0057]
【The invention's effect】
According to the motor control device of the present invention, since the control acceleration / deceleration function is selected from the plurality of acceleration / deceleration functions stored in the acceleration / deceleration function storage means, the vehicle acceleration / deceleration varies depending on the selected acceleration / deceleration function. become. That is, the vehicle acceleration / deceleration with respect to the accelerator operation amount can be adjusted without changing the gear ratio between the motor and the wheels. As a result, it is possible to easily perform a driving adapted to the traveling situation.
[0058]
Further, in the present invention, by configuring the driver to specify the control acceleration / deceleration function by using the input means, the driver can select the acceleration / deceleration function according to the driving situation and preference, so that driving is easy. Become.
[0059]
Further, in the present invention, it is necessary for the driver to manually select the control acceleration / deceleration function by configuring the selection means to select the control acceleration / deceleration function based on the accelerator operation amount, the vehicle speed, and the accelerator operation acceleration. There is no. Therefore, the burden on the driver of selecting an acceleration / deceleration function suitable for the driving situation is reduced, and driving becomes easier.
[0060]
In the present invention, the control means determines the motor torque necessary for setting the vehicle acceleration / deceleration to the required value determined by the acceleration / deceleration determination means based on the road gradient, and the current is generated so that the motor torque is generated. Control the adjusting means. Therefore, even when the road gradient is different, the increase / decrease in acceleration / deceleration due to gravity is taken into consideration, and the motor torque is controlled to achieve the required value of vehicle acceleration / deceleration. The driver can obtain the same vehicle acceleration / deceleration with respect to the accelerator operation even on roads with different road gradients, reducing the driver's burden of adjusting the amount of accelerator operation in accordance with the road gradient, and driving more It becomes easy.
[0061]
Further, in the present invention, the required value of the vehicle acceleration / deceleration is determined to be equal to or higher than the lower limit value set by the lower limit value setting means, so that the required value of the vehicle acceleration / deceleration is too low and the regenerative torque becomes too large. The situation of being locked is avoided. Therefore, the burden on the driver who takes into account the amount of accelerator operation so that the wheels do not lock is reduced, and driving becomes easier.
[0062]
Further, in the present invention, since the required value of the vehicle acceleration / deceleration is determined to be equal to or less than the upper limit value set by the upper limit value setting means, the required value of the vehicle acceleration / deceleration is too high and the output torque becomes too large. The situation of idling is avoided. Therefore, the burden on the driver who considers the amount of accelerator operation so that the wheel does not idle is reduced, and driving becomes easier.
[0063]
In the present invention, the driving condition detecting means is configured to detect the operating state of the wiper and the running vehicle weight as the driving condition, so that it is possible to easily detect a situation in which the wheel is likely to be locked or slipping. It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a system of an electric vehicle equipped with a motor control device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a configuration of an ECU of the motor control device of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing travel conditions suitable for each acceleration / deceleration function stored in the acceleration / deceleration function storage means;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing normal mode functions stored in an acceleration / deceleration function storage means;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a normal mode function, a quick mode function, and a slow mode function.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the contents of a maximum vehicle deceleration automatic setting map.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a required value of vehicle acceleration / deceleration adjusted in accordance with settings of maximum vehicle deceleration and maximum vehicle acceleration.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the contents of a maximum vehicle acceleration automatic setting map.
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the motor control device of FIG. 1;
FIG. 10 is a block diagram showing a system of an electric vehicle including a motor control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a map used during low-speed traveling in order to select a control function from the acceleration / deceleration function stored in the acceleration / deceleration function storage means;
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a map used during medium-speed traveling in order to select a control function from the acceleration / deceleration function stored in the acceleration / deceleration function storage means;
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a map used during high-speed running in order to select a control function from the acceleration / deceleration function stored in the acceleration / deceleration function storage means;
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a control value of a motor torque corresponding to an accelerator opening in a conventional motor control device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor, 7 Power control unit (PCU), 9 Battery, 11 Mode selection switch, 13 Accelerator opening sensor, 15 Vehicle speed sensor, 17 Road gradient sensor, 19 Wiber switch, 21 Vehicle weight sensor, 23 Accelerator opening / closing acceleration sensor, 31 Electronic control unit (ECU), 33 inverter, 35 acceleration / deceleration function storage means, 37 selection means, 39 acceleration / deceleration determination means, 41
Lower limit value setting means, 43 Upper limit value setting means, 45 Control means.

Claims (5)

車両運転者のアクセル操作に基づき、モータに接続された電流調整手段を制御してモータトルクを調整するモータ制御装置において、
アクセル操作量から車両加減速度の要求値を決定するための加減速度関数を複数記憶する加減速度関数記憶手段と、
複数の前記加減速度関数から制御用加減速度関数を選択する選択手段と、
アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
アクセル操作量の検出値に基づき、前記選択手段にて選択された制御用加減速度関数に従って、車両加減速度の要求値を決定する加減速度決定手段と、
車両加減速度を前記加減速度決定手段にて決定した要求値とするために必要なモータトルクが発生するように、前記電流調整手段を制御する制御手段と、
車速を検出する車速検出手段と
アクセル操作加速度を検出するアクセル操作加速度検出手段と、
を含み、
前記加減速度関数は、
アクセル操作量に対する車両加減速度の要求値の傾きが大きいクイックモード用関数と、アクセル操作量に対する車両加減速度の要求値の傾きが小さいスローモード用関数と、を有し、
前記選択手段は、
アクセル操作量、車速およびアクセル操作加速度に基づき、低速走行時ほどクイックモード用関数の選択される領域が広く、高速走行時ほどスローモード用関数の選択される領域が広く設定されることを特徴とするモータ制御装置。
In the motor control device for adjusting the motor torque by controlling the current adjusting means connected to the motor based on the accelerator operation of the vehicle driver,
Acceleration / deceleration function storage means for storing a plurality of acceleration / deceleration functions for determining a vehicle acceleration / deceleration request value from the accelerator operation amount;
Selecting means for selecting a control acceleration / deceleration function from the plurality of acceleration / deceleration functions;
An accelerator operation amount detecting means for detecting an accelerator operation amount;
Acceleration / deceleration determining means for determining a required value of vehicle acceleration / deceleration in accordance with a control acceleration / deceleration function selected by the selection means based on a detected value of an accelerator operation amount;
Control means for controlling the current adjusting means so as to generate a motor torque necessary for setting the vehicle acceleration / deceleration to the required value determined by the acceleration / deceleration determining means;
Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed;
An accelerator operation acceleration detecting means for detecting an accelerator operation acceleration;
Including
The acceleration / deceleration function is
A function for quick mode in which the inclination of the required value of the vehicle acceleration / deceleration with respect to the accelerator operation amount is large, and a function for slow mode in which the inclination of the required value of the vehicle acceleration / deceleration with respect to the accelerator operation amount is small,
The selection means includes
Based on the accelerator operation amount, vehicle speed, and accelerator operation acceleration, the area for selecting the function for quick mode is wider when driving at low speed, and the area for selecting the function for slow mode is set wider when driving at high speed. Motor control device.
請求項1に記載のモータ制御装置において、
道路勾配を検出する勾配検出手段を含み、
前記制御手段は、該勾配検出手段にて検出された道路勾配に基づいて、車両加減速度を前記加減速度決定手段にて決定した要求値とするために必要なモータトルクを決定し、このモータトルクが発生するように前記電流調整手段を制御することを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to claim 1 ,
Including a slope detection means for detecting a road slope;
The control means determines a motor torque necessary for setting the vehicle acceleration / deceleration to the required value determined by the acceleration / deceleration determination means based on the road gradient detected by the gradient detection means, and the motor torque A motor control device that controls the current adjusting means so as to generate the noise.
請求項1又は2に記載のモータ制御装置において、
走行条件を検出する走行条件検出手段と、
該走行条件に基づいて、車両加減速度の下限値を設定する下限値設定手段とを含み、
前記加減速度決定手段は、車両加減速度の要求値を、前記下限値設定手段にて設定された前記下限値以上に決定することを特徴とするモータ制御装置。
In the motor control device according to claim 1 or 2 ,
Traveling condition detecting means for detecting the traveling condition;
Lower limit value setting means for setting a lower limit value of the vehicle acceleration / deceleration based on the running condition,
The motor control device, wherein the acceleration / deceleration determining means determines a required value of vehicle acceleration / deceleration to be equal to or greater than the lower limit value set by the lower limit value setting means.
請求項1〜のいずれか1項に記載のモータ制御装置において、
走行条件を検出する走行条件検出手段と、
該走行条件に基づいて、車両加減速度の上限値を設定する上限値設定手段とを含み、
前記加減速度決定手段は、車両加減速度の要求値を、前記上限値設定手段にて設定された前記上限値以下に決定することを特徴とするモータ制御装置。
The motor control device according to any one of claims 1 to 3
Traveling condition detecting means for detecting the traveling condition;
An upper limit value setting means for setting an upper limit value of the vehicle acceleration / deceleration based on the running condition,
The acceleration / deceleration determining means determines a required value of vehicle acceleration / deceleration to be equal to or less than the upper limit value set by the upper limit value setting means.
請求項3又は4に記載のモータ制御装置において、
前記走行条件検出手段は、前記走行条件として、ワイパーの作動状態および走行時車重を検出することを特徴とするモータ制御装置。
In the motor control device according to claim 3 or 4 ,
The motor control apparatus according to claim 1, wherein the driving condition detecting means detects an operating state of a wiper and a running vehicle weight as the driving condition.
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