JP4725419B2 - 電動車両の駆動力制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両の駆動力制御装置の技術分野に属する。
例えば、ショッピングセンターの地下駐車場の出入口等、モータを搭載する車両が登坂路で後退しない程度のモータトルクを与えて停止もしくは極低速走行する際、モータが通電されているにもかかわらず、モータの回転数がほぼゼロとなるため、特定相の巻線のみに電流が流れる状態が発生することがある。このため、従来の電動車両の駆動力制御装置では、このような状態が許容時間を超えて継続した場合、モータに通電する電流を制限している（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−５６１８２号公報
しかしながら、上記従来技術にあっては、モータ電流を制限するのみであり、ドライバにモータが過負荷である状態を知らせることができないため、ドライバはブレーキを踏まずにアクセルを踏み続ける可能性が高い。このため、モータの過熱によって急に駆動トルクが低下する、いわゆるモータロックが発生し、車両が傾斜路をずり下がる等の問題があった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ドライバに対しモータロックの回避操作を促すことができ、駆動力の急な低下を回避することができる電動車両の駆動力制御装置を提供することにある。
上述の目的を達成するため、本発明では、
電動モータを駆動源とする電動車両において、
前記モータの状態に基づいて、モータロックの可能性の有無を判定するモータロック可能性判定手段と、
モータロックの可能性が有ると判定された場合、前記モータの駆動力を増減させ、車両に振動を付与する車両振動制御手段と、
を備え、
前記車両振動制御手段は、モータロックの可能性が高いほど、車両振動の振幅を大きくすることを特徴とする。
本発明の電動車両の駆動力制御装置では、モータロックの可能性が有ると判定された場合、モータの駆動力を増減させ、車両に振動を発生させる。これにより、ドライバにモータロックの可能性を認識させ、モータロックの回避操作を促すことができるため、駆動力の急な低下を回避することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の電動車両の駆動力制御装置を適用したハイブリッド車両の駆動系を示す構成図であり、実施例１の電動車両の駆動力制御装置は、車両の駆動源であるエンジン１および電動モータ（以下、モータ）２と、エンジン１およびモータ２の発生トルクを減速して駆動輪へ伝達する変速機３と、モータ２を駆動する駆動回路であるインバータ４と、エンジン１とクラッチ２との間で駆動力を断接する第１クラッチ５ａと、モータ２と変速機３との間で駆動力を断接する第２クラッチ５ｂと、統合コントローラ６と、バッテリ８と、を備えている。
統合コントローラ６は、アクセル開度、車速、エンジン回転数等に基づいて、目標エンジントルク指令値、目標モータトルク指令値を生成し、エンジン１およびモータ２を駆動制御すると共に、第１クラッチ５ａおよび第２クラッチ５ｂの断接状態を制御する。
実施例１のハイブリッド車両では、発進時や低速走行時、緩やかな坂を下る時など、エンジン効率の悪い領域は燃料をカットして、エンジン１を止めモータ２で走行する。
通常走行時は、エンジン動力を２分割し、一方は車輪を直接駆動する。他方はモータ２を駆動して発電機として作動させ、回生電力を行いバッテリ８に蓄える。
全開加速時には、バッテリ８からもパワーが供給され、さらに駆動力を追加する。
減速・制動時には、車輪がモータ２を駆動し発電機として作動させ、回生電力をバッテリ８に蓄える。
また、実施例１では、統合コントローラ６において、モータの状態（モータ電流、モータ巻線温度等）に基づいて、モータ２の過熱により駆動力が低下するモータロックの可能性の有無を判定し、モータロックの可能性が有る場合、モータ２を駆動して車両を振動させるモータロック回避制御を行う。
統合コントローラ６は、アクセル開度やバッテリSOC等に応じた車両の本来のモータトルク指令値に対し、マニュアルトランスミッションを搭載した車両におけるエンジンストール換算の振動を発生させ得る波形の電流値を加算する。
［モータロック回避制御］
図２は、統合コントローラ６のロック回避制御部７の制御ブロック図であり、ロック回避部７は、ロック可能性判定部（ロック可能性判定手段）７ａと、車両振動制御部（車両振動制御手段）７ｂと、を備えている。
ロック可能性判定部７ａは、アクセル開度の変化量（車速の変化量）と、車速と、モータ電流と、モータ巻線温度と、インバータ温度と、に基づいて、モータロックの可能性の有無を判定し、判定結果に応じた信号を、切り替えスイッチ７ｂ４に出力する。実施例１では、車速が極低速走行しきい値以下、かつ、車速の変化量が所定値以下である場合に、モータ巻線温度またはインバータ温度の少なくとも一方が上昇傾向にあるとき、モータロックの可能性有りと判定する。
車両振動制御部７ｂは、周波数設定部７ｂ１と、振幅設定部７ｂ２と、波形生成部７ｂ３と、切り替えスイッチ７ｂ４と、を備えている。
周波数設定部７ｂ１は、車速に応じて、波形生成部７ｂ３により生成される電流波形の周波数を設定する。図２において、周波数設定部７ｂ１のブロック内には、車速に応じた波形周波数設定マップを示している。図２に示すように、電流波形の周波数は、車速がモータロックの発生しない所定車速を超える場合はゼロであるが、モータロックの発生する可能性のある所定車速以下では、車速が低いほど高くなるように設定されている。この周波数設定部７ｂ１により設定された周波数は、波形生成部７ｂ３へ出力される。
振幅設定部７ｂ２は、モータ電流に応じて、波形生成部７ｂ３により生成される電流波形の振幅を設定する。図２において、振幅設定部７ｂ２のブロック内には、モータ電流に応じた波形振幅設定マップを示している。図２に示すように、電流波形の振幅は、モータロックの発生しない所定電流値未満ではゼロであるが、モータロックの発生する可能性のある所定電流値以上では、モータ電流が高いほど大きくなるように設定されている。この振幅設定部７ｂ２により設定された周波数は、波形生成部７ｂ３ｇへ出力される。
波形生成部７ｂ３は、周波数設定部７ｂ１により設定された周波数と、振幅設定部７ｂ２により設定された振幅とに基づいて、モータトルク指令値に加算する電流値の波形を生成し、切り替えスイッチ７ｂ４へ出力する。
切り替えスイッチ７ｂ４は、ロック可能性判定部７ｂ１からの信号に応じて、２つの接点７ｂ５，７ｂ６を切り替える。この切り替えスイッチ７ｂ４は、ロック可能性判定部７ｂ１からロック可能性無しを示す信号が出力されている場合、第２接点７ｂ６と接している。このとき、モータトルク指令値に加算される電流値はゼロとなる。
一方、ロック可能性判定部７ｂ１からロック可能性有りを示す信号が出力されている場合、切り替えスイッチ７ｂ４は、第１接点７ｂ５と接している。このとき、モータトルク指令値には、波形生成部７ｂ３により生成された電流値がモータトルク指令値に加算する。
次に、作用を説明する。
［モータロックによる駆動力低下について］
勾配の急な場所での渋滞（例えば、ショッピングセンターの地下駐車場の出入口等）では、停止または極低速走行状態で非常に大きな駆動力が継続的に必要となるが、エンジンとモータを駆動源とするハイブリッド車両では、特に低速では効率上の理由などでモータが駆動力の大部分を占める場合が多い。
モータはその特性上、低い回転速度で大きなトルクを出そうとすると、大きな電流が必要となり、これによる発熱で一般に低速大トルクを長時間継続することが難しい。このような停止または極定速走行状態を長時間継続した場合、過熱に伴う部品保護により、モータトルクが出せなくなり（＝モータロック）、勾配路で車両が後退することがあった。
特開平９−５６１８２号公報に記載の技術では、停止または極低速走行状態が長時間継続した場合、モータやインバータ等の電力装置の保護のために、モータ電流を制限しているが、ドライバにモータが過負荷である状態を知らせることはできないため、ドライバがブレーキを踏まずにアクセルを踏み続け、モータ過負荷の状態が継続することで、モータの過熱によって急に駆動トルクが低下する、いわゆるモータロックが発生し、車両が傾斜路をずり下がる等の問題が発生する。
［モータロック予測時のドライバ通知作用］
これに対し、実施例１の電動車両の駆動力制御装置にあっては、アクセル開度と、車速と、モータ電流と、モータ巻線温度と、インバータ温度と、に基づいて、モータロックの可能性の有無を判定し、モータロックの可能性有りと判定した場合、マニュアルトランスミッションを搭載した車両（ＭＴ車）のクラッチ操作中のエンジンストールのように、車両を振動させる。
すなわち、車両挙動としてドライバにモータロックの可能性を知らせることで、回避操作（ブレーキでの停止、または車速を上げる等）を促し、ドライバが自らの操作で急に駆動力が出なくなる事態を回避しようとするものである。
これにより、実施例１の駆動力制御装置では、ショッピングセンターの地下駐車場の出入口等、モータを搭載する車両が登坂路で後退しない程度のモータトルクを与えて停止もしくは極低速走行する際の、駆動力低下に伴う車両のずり下がりを回避することができる。
ここで、実施例１では、モータロックの可能性が高いほど、車両の振動を大きくする。これにより、ドライバはモータロックの可能性を段階的に検知できるようになり、よりきめ細やかな操作が可能となる。
また、実施例１では、駆動力の制御は、本来の駆動力（アクセル開度やバッテリSOC等に応じた駆動力）に対し、矩形波または三角波などの一定波形を重ねるようにし、その振幅と周期をモータロックの可能性の高さに応じて変化させるため、モータロックの可能性の高さに応じたインフォメーションを提供することができる。
図３は、実施例１のモータロック回避作用を示すタイムチャートであり、車両が急勾配の登坂路を登り始め、ドライバのアクセル操作により極低速走行がしばらく継続したシーンを想定している。
時点ｔ１では、車速が極低速走行しきい値以下、かつ、車速の変化量が所定値以下である場合に、モータ巻線温度またはインバータ温度が上昇傾向となったため、モータロックの可能性有りと判定され、緩やかな車両振動を発生するモータロック回避制御が開始される。
時点t2では、ドライバが車両の振動を検知して車速を上げたため、モータ２の過熱が回避され、モータロックに伴う車両のずり下がりが回避される。時点t3では、モータロックの可能性無しと判定され、モータロック回避制御が解除される。
その後、さらに急勾配の登坂路で、車速がゼロとなる間際まで減速された状態がしばらく継続したため、時点t4では、再びモータロックの可能性有りと判定され、モータロック回避制御が開始される。ここで、今回のモータロック回避制御では、時点t2のモータロック回避制御に対し、モータ電流が高く、かつ、車速も低いため、車両に発生する振動は、前回よりもさらに振幅が大きく、かつ、周波数が高いものとなる。
時点t5では、ドライバが車両の振動を検知してブレーキの踏み込みを開始したため、モータ２の過熱が回避され、モータロックに伴う車両のずり下がりが回避される。時点t6では、車両が停止したため、モータロックの可能性無しと判定され、モータロック回避制御が解除される。
次に、効果を説明する。
実施例１の電動車両の駆動力制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
(1) 電動モータ２を駆動源とするハイブリッド車両において、モータ２の状態に基づいて、モータロックの可能性の有無を判定するロック可能性判定部７ａと、モータロックの可能性が有ると判定された場合、モータ２を駆動し、車両を振動させる車両振動制御部７ｂと、を備える。これにより、ドライバにモータロックの可能性を認識させ、モータロックの回避操作を促すことができるため、駆動力の急な低下を回避でき、登坂路での車両のずり下がり等を防止できる。
(2) 車両振動制御部７ｂは、車両の振動がマニュアルトランスミッションを搭載した車両におけるエンジンストール換算となるようにモータ２の駆動力を増減させるため、通常の走行時とは異なる車両挙動によってドライバにモータロックの可能性が有ることを確実に認識させることができ、モータロック回避操作をより促進することができる。
(3) ロック可能性判定部７ａは、車速が極低速走行しきい値以下、かつ、車速の変化量が所定値以下である場合に、モータ２の巻線またはインバータ４の温度が上昇傾向にあるとき、モータロックの可能性有りと判定する。これにより、モータロックの可能性を正確に判定することができる。つまり、ドライバに対する「モータロックの可能性有り」の通知を、実際にモータロックが起きた後ではなく、モータロックとなる手前の段階で確実に実施することができる。
(4) 車両振動制御部７ｂは、モータロックの可能性が高いほど、車両振動の振幅を大きくするため、ドライバは、モータロックの可能性を段階的に検知することができ、よりきめ細かな操作が可能となる。また、ドライバは、モータロックの可能性が高いほど、振動が大きくなることで、ドライバは、モータロックの可能性をより早く検知することができ、モータロック回避の確率をさらに高めることができる。
(5) ロック可能性判定部７ａは、車速が低いほど、モータロックの可能性が高いと判定する。すなわち、モータの負荷トルクは、車速が低いほど大きくなるため、車速が低いほどモータロックの可能性が高いと判定することで、モータロックを確実に回避することができる。
(6) 車両振動制御部７ｂは、矩形波や三角波などの一定波形をモータ駆動力に重ねることにより、車両振動の振幅と周期をモータロックの可能性の高さに応じて変化させるため、ドライバに対し、モータロックの可能性の高さに応じたインフォメーションを提供することができる。
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施例１では、エンジンと電動モータとを駆動源とするハイブリッド車両に本発明の駆動力制御装置を適用した例を示したが、本発明は、異なる構成のハイブリッド車両や、電動モータのみを車両の駆動源とする電気自動車にも適用可能である。
実施例１の電動車両の駆動力制御装置を適用したハイブリッド車両の駆動系を示す構成図である。 統合コントローラ６のロック回避制御部７の制御ブロック図である。 実施例１のモータロック回避作用を示すタイムチャートである。
符号の説明
１ エンジン
２ 電動モータ
３ 変速機
４ インバータ
５ａ 第１クラッチ
５ｂ 第２クラッチ
６ 統合コントローラ
７ ロック回避制御部
７ａ ロック可能性判定部（ロック可能性判定手段）
７ｂ 車両振動制御部（車両振動制御手段）
７ｂ１ 周波数設定部
７ｂ２ 振幅設定部
７ｂ３ 波形生成部
７ｂ４ 切り替えスイッチ
７ｂ５ 第１接点
７ｂ６ 第２接点
８ バッテリ

Claims (8)

  1. 電動モータを駆動源とする電動車両において、
    前記モータの状態に基づいて、モータロックの可能性の有無を判定するモータロック可能性判定手段と、
    モータロックの可能性が有ると判定された場合、前記モータの駆動力を増減させ、車両に振動を付与する車両振動制御手段と、
    を備え、
    前記車両振動制御手段は、モータロックの可能性が高いほど、車両振動の振幅を大きくすることを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。
  2. 請求項１に記載の電動車両の駆動力制御装置において、
    前記車両振動制御手段は、車両の振動がマニュアルトランスミッションを搭載した車両におけるエンジンストール換算となるように前記モータの駆動力を増減させることを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の電動車両の駆動力制御装置において、
    前記モータロック可能性判定手段は、車速が極低速走行しきい値以下、かつ、車速の変化量が所定値以下である場合に、前記モータの巻線または前記モータを駆動する駆動回路の温度が上昇傾向にあるとき、モータロックの可能性有りと判定することを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。
  4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電動車両の駆動力制御装置において、
    前記モータロック可能性判定手段は、車速が低いほど、モータロックの可能性が高いと判定することを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動車両の駆動力制御装置において、
    前記車両振動制御手段は、矩形波や三角波などの一定波形をモータ駆動力に重ねることにより、車両振動の振幅と周期の少なくとも一方を、モータロックの可能性の高さに応じて変化させることを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の駆動力制御装置において、
    前記車両振動制御手段は、前記モータの駆動力を増減させる際、最初に駆動力を減少させることを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。
  7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の駆動力制御装置において、
    前記車両振動制御手段は、ドライバのアクセル操作に応じたモータトルク指令値を超えないように前記モータの駆動力を増減させることを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。
  8. 車両の駆動源であるモータの状態に基づいて、モータロックの可能性の有無を判定し、
    モータロックの可能性が有る場合、モータロックの可能性が高いほど車両振動の振幅が大きくなるように、前記モータの駆動力を増減して車両に振動を発生させ、ドライバにモータロックの可能性を認識させることを特徴とする電動車両の駆動力制御装置。
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