JP5249089B2

JP5249089B2 - 電動車両のモータ制御方法および電動車両用駆動装置

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Publication number: JP5249089B2
Application number: JP2009049346A
Authority: JP
Inventors: 博史胡本; 宣英瀬尾; 敬米盛; 龍一郎天野; 英則原; 進也森本; 健二山田
Original assignee: Mazda Motor Corp; Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp; Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: JP2010206924A

Description

本発明は、車両の駆動輪を回転駆動する電動モータの出力特性を、所定の切替回転速度を境に、低回転寄りの運転領域に対応する低速モードと、これよりも高回転寄りの運転領域まで対応可能な高速モードとの間で切り替える電動車両のモータ制御方法等に関する。

従来から、自動車の分野では、エミッション性や燃費性能等のさらなる向上を目的として、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関を用いた従来の自動車に代えて、電動モータを動力源としたいわゆる電気自動車や、内燃機関と併用して電動モータを用いるいわゆるハイブリッド自動車等が開発されてきたのは周知の通りである。

このように、動力源の少なくとも一部として電動モータを用いた車両（以下、このような車両のことを電動車両という）では、車両の様々な走行シーンに電動モータの出力特性を対応させるために、比較的幅広い範囲の回転速度をカバーできるように電動モータを制御することが望まれる。

例えば、下記特許文献１では、電動モータの回転速度が所定の閾値を越えること等の条件が成立すると、電動モータの巻線の結線状態を切り替えたり、界磁制御方式を切り替えたりすることにより、電動モータの出力特性をより高回転寄りの領域まで対応可能な特性に変化させることが行われている。

特開平６−２２５５８８号公報

ところで、上記のような結線の切り替え等に応じて、電動モータの出力特性が、低回転寄りの運転領域に対応した出力特性と、高回転寄りの運転領域に対応した出力特性との間で切り替わる際には、切替わりの前後で要求トルクが同じであるにもかかわらず実際の出力トルクがばらつくことにより、車両の駆動輪に伝達されるトルクが一時的に変動すると考えられる。このとき、車両のギヤトレインにおけるモータ側ギアと車両側ギアとのギア噛みが瞬間的に離れると、このギアが再度噛み合う際に車両に大きなショックが発生して乗員の快適性が損なわれるため、上記のようなトルクの変動を軽減して車両に発生するショックをできるだけ緩和することが望まれる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、車両の駆動輪を回転駆動する電動モータの出力特性が切り替わる際に発生するショックを低減して乗員の快適性を良好に維持することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、車両の駆動輪を回転駆動する電動モータの出力特性を、所定の切替回転速度を境に、低回転寄りの運転領域に対応する低速モードと、これよりも高回転寄りの運転領域まで対応可能な高速モードとの間で切り替える電動車両のモータ制御方法であって、前記出力特性の切り替え時に車両に発生するショックを切替ショックとして計測する計測ステップと、前記計測された切替ショックが所定値以上と判定されると、次回の出力特性の切り替え時に、前記電動モータの目標電流値を増大方向に変更する変更ステップとを含むことを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、電動モータの出力特性を切り替える際に切替ショックを計測し、その値が所定値以上であると、電動モータの目標電流値を増大方向に変更するようにしたため、切替ショックを小さいレベルに抑えることができ、出力特性の切り替え時に乗員に伝わるショックを低減して乗員の快適性を良好に維持できるという利点がある。

また、モータ個々に出力のばらつきがあった場合でも、切替ショックの実際の計測値に基づく学習により目標電流値を変更することで、個体毎に目標電流値を最適化して切替ショックを効果的に低減できるという利点がある。

本発明において、好ましくは、前記変更ステップによる目標電流値の変更前と変更後の切替ショックを比較する比較ステップを含み、この比較ステップでの比較の結果、前記目標電流値の増大方向への変更により前記切替ショックが前回よりも小さくなったことが確認された場合には、前記目標電流値の増大方向への変更を、前記切替ショックが所定値を下回るまで繰り返す（請求項２）。

このようにすれば、例えば乗員が違和感を覚えない程度のレベルに切替ショックが低減するまで上記制御パラメータを繰り返し変更することにより、乗員の快適性を確実に向上させることができるという利点がある。

前記比較ステップでの比較の結果、前記目標電流値の増大方向への変更により前記切替ショックが前回よりも大きくなったことが確認された場合には、それ以降における目標電流値の増大方向への変更を禁止することが好ましい（請求項３）。

このようにすれば、切替ショックが所定値未満にならない場合でも、可能な範囲で最小限の切替ショックに抑えることができ、それ以上の目標電流値の変更に伴う切替ショックの増大を抑制できるという利点がある。

この場合において、前記比較ステップでの比較の結果、前記目標電流値の増大方向への変更により前記切替ショックが前回よりも大きくなったことが確認された場合には、上記切替回転速度の値を変更することが好ましい（請求項４）。

このようにすれば、目標電流値の変更により十分な切替ショックの低減効果が得られない場合でも、切替ショックを確実に所定値未満に抑えて乗員の快適性を十分に確保できるという利点がある。

また、本発明は、車両の駆動輪を回転駆動する電動モータと、この電動モータの出力特性を、所定の切替回転速度を境に、低回転寄りの運転領域に対応する低速モードと、これよりも高回転寄りの運転領域まで対応可能な高速モードとの間で切り替える制御手段とを備えた電動車両用駆動装置であって、前記制御手段は、前記出力特性の切り替え時に車両に発生するショックを切替ショックとして計測する計測手段と、前記計測された切替ショックが所定値以上と判定されると、次回の出力特性の切り替え時に、前記電動モータの目標電流値を増大方向に変更する変更手段とを備えることを特徴とするものである（請求項５）。

本発明による場合でも、上述したモータ制御方法による場合と同様の作用効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、車両の駆動輪を回転駆動する電動モータの出力特性が切り替わる際に発生するショックを低減して乗員の快適性を良好に維持することができる。

本発明の一実施形態にかかるモータ制御方法が適用される電動車両用駆動装置の全体構成を示す概略平面図である。上記電動車両用駆動装置の制御系を示すブロック図である。上記電動車両用駆動装置における電動モータやインバータ等の電気的な構成を示す回路図である。上記電動モータの出力特性を説明するための図である。低速モードから高速モードへの切り替え時における要求トルクと実際の出力トルクとの関係の一例を示す図である。上記切り替え時に要求トルクを変更した場合の実際の出力トルクの変化を示す図である。上記切り替え時の目標電流値の変化を示す図である。上記電動モータの駆動中に行われる制御動作の内容を示すフローチャートである。上記目標電流値の変更に伴い切替ショックが変化する様子を説明するためのグラフであり、（ａ）が切替ショック、（ｂ）が目標電流値を示している。

図１は、本発明の一実施形態にかかるモータ制御方法が適用される電動車両用駆動装置の全体構成を示す概略平面図、図２は、電動車両用駆動装置の制御系を示すブロック図である。これらの図に示される電動車両用駆動装置は、ハイブリッド型自動車からなる電動車両１（以下、単に車両１という）を駆動するための駆動装置として構成されている。具体的に、この電動車両用駆動装置は、発電用の動力源として設けられたガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等からなるエンジン２と、必要時にエンジン２を始動するとともに、エンジン２から駆動力を得て発電を行うジェネレータ３と、このジェネレータ３で発電された電力を蓄える蓄電装置としてのバッテリ９と、走行用の動力源として設けられ、上記バッテリ９から電力の供給を受けて車両１を駆動する電動モータ５と、上記バッテリ９からの供給電力を交流に変換して上記ジェネレータ３および電動モータ５を駆動する第１インバータ１１および第２インバータ１２と、これら各部を統括的に制御するコントローラ１５（本発明にかかる制御手段に相当）とを備えている。

上記電動モータ５は、ギヤトレイン６および差動装置７を介してドライブシャフト８と連動連結されており、これらギヤトレイン６、差動装置７、およびドライブシャフト８を含む動力伝達経路を経由することにより、上記電動モータ５の駆動力が、上記ドライブシャフト８に連結された左右一対の駆動輪１６に伝達されるようになっている。なお、当実施形態の車両１では、その前後左右に備わる４つの車輪のうち２つが駆動輪１６であり、残りの車輪は従動輪１７である。

上記電動モータ５は、例えば３相の交流同期モータ等からなり、必要時にバッテリ９から第２インバータ１２を介して電力の供給を受けることにより、上記ギヤトレイン６等を介してドライブシャフト８および駆動輪１６を駆動する一方、減速時や下り坂走行時等には、上記ドライブシャフト８から駆動力を得て発電を行い、その発電電力を上記バッテリ９に蓄電するように構成されている。

上記ジェネレータ３は、エンジン２の始動時にバッテリ９から第１インバータ１１を介して電力の供給を受けることにより、エンジン２のクランク軸を強制回転させてエンジン２を始動するスタータとしての機能、および、エンジン２のクランク軸から駆動力を得て発電するオルタネータとしての機能の両方を兼ね備えたものである。

上記コントローラ１５は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、およびＩ／Ｏ（入出力インターフェース）等からなり、このうちＲＯＭには、車両１の運転に必要な各種制御プログラム等があらかじめ格納されている。なお、ＲＡＭには制御プログラムの実行に必要な種々のワークメモリが格納されている。

図２に示すように、上記コントローラ１５には、車両１の各部に設けられた種々のセンサ類が電気的に接続されている。具体的に、コントローラ１５には、車両１の走行速度（車速）を検出する車速センサ３０と、ドライバーにより踏み込み操作される図外のアクセルペダルの開度ＴＶＯを検出するアクセル開度センサ３１と、エンジン２のクランク軸の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ３２と、ジェネレータ３の軸回転速度を検出するジェネレータ回転速度センサ３３と、バッテリ９からジェネレータ３に入力される入力電流またはジェネレータ３で発電されてバッテリ９に出力される出力電流を検出するジェネレータ電流センサ３４と、電動モータ５の軸回転速度Ｎを検出するモータ回転速度センサ３５と、電動モータ５の入出力電流を検出するモータ電流センサ３６と、バッテリ９の残容量を検出するバッテリセンサ３７と、車両１に作用する加減速度αを検出するＧセンサ３８とがそれぞれ接続されており、これら各センサ３０〜３８により検出された各種制御情報が上記コントローラ１５に電気信号として入力されるようになっている。

そして、上記コントローラ１５は、上記各センサ３０〜３８からの入力情報に基づいて種々の演算を実行し、その結果に基づいて上記エンジン２、ジェネレータ３、電動モータ５、およびインバータ１１，１２等の動作を統括的に制御する。そして、このようにコントローラ１５によって各部が制御されることにより、当実施形態の車両１では、ドライバーのアクセル操作等に基づき電動モータ５が駆動制御されて車両１の走行速度等が調節されるとともに、例えばバッテリ９の残容量が少なくなったとき等に、エンジン２の始動およびジェネレータ３による発電が行われ、その発電電力がバッテリ９に補充されるように構成されている。

図３は、上記ジェネレータ３、電動モータ５、およびインバータ１１，１２の回路図である。本図に示すように、上記電動モータ５の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）には、直列に接続された第１巻線Ｌ１および第２巻線Ｌ２からなる２つの巻線がそれぞれ設けられており、これら各相の巻線Ｌ１，Ｌ２に流れる電流の経路を切り替える手段として、上記第２インバータ１２には、スイッチング素子Ｓｗが設けられている。そして、このスイッチング素子Ｓｗによるスイッチング動作に応じて、上記第２インバータ１２からの電流Ｉｍが上記第１および第２巻線Ｌ１，Ｌ２の両方を流れる状態と、このうちの第１巻線Ｌ１のみに電流Ｉｍが流れる状態との間で電流経路が切り替わるようになっている。

図４は、電動モータ５の出力特性を示す図である。この図４において、太線で示す特性線Ａ１は、上記第１および第２巻線Ｌ１，Ｌ２の両方に電流を流したときの出力特性を、細線で示す特性線Ａ２は、上記第１巻線Ｌ１のみに電流を流したときの出力特性を、それぞれ示している。本図に示すように、第１巻線Ｌ１のみに電流を流した場合（特性線Ａ２の場合）には、両巻線Ｌ１，Ｌ２に電流を流した場合（特性線Ａ１の場合）と比べて、電動モータ５の軸トルクＴは低下するものの、より高い回転速度まで電動モータ５を駆動できるようになる。これは、以下の理由による。

すなわち、電動モータ５の第１および第２の巻線Ｌ１，Ｌ２に電流が流れているとき、この電動モータ５には、図３に示すように、モータ回転速度Ｎに応じた誘起電圧Ｖａが発生するが、この誘起電圧Ｖａがインバータ１２側の電圧Ｖｄｃよりも小さい間は、その電位差によりインバータ１２側から電動モータ５へと電流Ｉｍが流れる。ただし、この状態からさらにモータ回転速度Ｎが上昇し、上記誘起電圧Ｖａがインバータ側の電圧Ｖｄｃと略等しくなると、電動モータ５に電流Ｉｍが流れなくなり、図４の特性線Ａ１の限界ラインＡＬに示すように、電動モータ５のトルクＴが急低下する。そこで、電流Ｉｍが流れなくなる前に、上記スイッチング素子Ｓｗにより電流経路を切り替えて、電流Ｉｍが第２巻線Ｌ２を迂回して第１巻線Ｌ１にのみ流れるようにすれば、その分だけ電動モータ５の誘起電圧Ｖａが低下するため、上記限界ラインＡＬよりも高回転側の領域においても、インバータ１２と電動モータ５の間に電位差を生じさせることができ、より高回転まで電動モータ５を駆動できるようになる。

このように、当実施形態では、直列に接続された複数の巻線Ｌ１，Ｌ２を電動モータ５の各相に設け、これら複数の巻線Ｌ１，Ｌ２の全部または一部に電流が流れるようにその経路を切り替えることにより、電動モータ５の出力特性を、低回転寄りの運転領域に対応する特性（図４の特性線Ａ１）と、高回転寄りの運転領域に対応する特性（特性線Ａ２）との間で適宜切り替えるようにしている。なお、以下では、上記第１および第２の巻線Ｌ１，Ｌ２の両方に電流を流すことにより、特性線Ａ１のような出力特性が得られるように電動モータ５を制御した状態を低速モード、上記第１巻線Ｌ１のみに電流を流すことにより、特性線Ａ２のような出力特性が得られるように電動モータ５を制御した状態を高速モードと称する。

図４に示すように、上記低速モードと高速モードとの間の切り替えは、電動モータ５の回転速度Ｎが、低速モードと高速モードとの重複部分にあらかじめ設定された切替ラインＰを通過したときに実行される。具体的に、この切替ラインＰは、上記電動モータ５の出力特性を低速モードと高速モードとの間で切り替える際の閾値となる切替回転速度Ｎｔを、電動モータ５のトルク値との関係で多点状に定め、各トルク値ごとの切替回転速度Ｎｔを連続的につないで形成したものである。なお、図４では、上記切替ラインＰが若干右上がりに傾斜するように設定されているが、これは電気的な効率を考慮してのものである。

図４の矢印Ｄ１は、回転速度Ｎが上記切替ラインＰよりも低回転側にあるために電動モータ５が低速モードで駆動されている状態で、上記回転速度Ｎが切替ラインＰよりも高回転側の領域まで上昇した状況を示しており、このように切替ラインＰを挟んで低回転側から高回転側へと回転速度Ｎが変化した場合には、電動モータ５の出力特性が低速モードから高速モードへと切り替えられる。一方、上記矢印Ｄ１とは逆に、電動モータ５が高速モードで駆動されている状態で、その回転速度Ｎが上記切替ラインＰよりも低回転側の領域まで低下した場合には、上記電動モータ５の出力特性が高速モードから低速モードに切り替えられる。

上記のように切替ラインＰ（切替回転速度Ｎｔ）を境に、電動モータ５の出力特性を低速モードと高速モードとの間で切り替える際には、その切り替えに応じて車両１にショックが発生することがある。これは、以下の理由による。

図５は低速モードから高速モードへ切り替えた際の実際の出力トルクの一例を示す図である。図中の時点ｔ１は、電動モータ５の出力特性を低速モードから高速モードに切り替えるために、図３に示したスイッチング素子Ｓｗを作動させて第１巻線Ｌ１のみに電流が流れるように電流経路を切り替えた時点を表わしている。この切替時点ｔ１の直前の低速モードと直後の高速モードとで要求されるトルク値は同一であるが、実際の出力トルクは低速モードと高速モードとで全く同一であるとは限らず、ばらついている可能性がある。例えば図５に示されるように、要求トルク（コントローラ１５からの指令トルク）Ｔ1に対して、低速モードにおける実際の出力トルクＴ２が高トルク側にばらつき、高速モードにおける実際の出力トルクＴ３が低トルク側にばらついている場合、その差が大きいと、切替時に車両１のギヤトレインにおけるモータ側ギアと車両側ギアとのギア噛みが瞬間的に離れてしまう。すると、離れたギアが再度噛み合う際に、車両１に比較的大きなショックが発生してこれが乗員に伝わってしまう。したがって、切替直前の低速モードにおける実際の出力トルクと切替直後の高速モードにおける実際の出力トルクとの差を小さくし、上記のギアの噛み合わせが瞬間的に離れることを防ぐことが、車両１に発生するショックを軽減する上で重要である。

そこで、当実施形態では、図６の２点鎖線に示すように、切替時点ｔ１の直後の高速モードの要求トルクＴ１ｂを、切替直前の低速モードの要求トルクＴ1ａよりも所定の補正量をもって大きく設定することにより、切替時点ｔ１で高速モードに切り替わった直後の実際の出力トルクＴ３を増大させる。これにより、切替前の低速モードの実際の出力トルクＴ２との差が小さくなり、車両１に発生するショックが軽減される。

上記トルクの制御は目標電流値Ｉｍａを制御することで実現できる。図７は図６に示す要求トルクに対応した目標電流値の制御を示した図である。切替直前及び直後の同一の要求トルクに対し、切替直前の低速モード目標電流がＩｍａ０、切替直後の高速モードの目標電流がＩｍａ１である場合、両者の実際の出力トルクにばらつきがないか、もしくは同方向に同じ量だけばらついている分にはショックは発生しない。一方で、図５に示されるようにそのばらつきにより切替直前の低速モードにおける実際の出力トルクと切替直後の高速モードにおける実際の出力トルクとの差が大きくなるとシッョクが発生するため、切替直後の高速モードの目標電流をＩｍａ１よりも所定量大きい目標電流値Ｉｍａ２に設定することにより、切替直後の高速モードにおける実際の出力トルクが増大する。これにより、切替直前の低速モードにおける実際の出力トルクとの差が小さくなり、車両１に発生するショックが軽減される。

以上の説明では、電動モータ５の出力特性が低速モードから高速モードに切り替わる際に設定される目標電流値Ｉｍａの動きについて述べたが、上記電動モータ５の出力特性を高速モードから低速モードに切り替える際にも、その切り替え時のショックを軽減するために、上記と同様の目標電流値Ｉｍａの補正が行われる。ただし、高速モードから低速モードへの切り替え時にショックが発生するのは、実際の出力トルクのばらつきにより、切り替わり直前の高速モード時の出力トルクに対し低速モード切り替り直後の出力トルクが下がる場合であり、その際は切り替り直後の低速モードにおける目標電流値Ｉｍａ０を増大方向に補正すればよい。

再び図２に戻って、上記電動モータ５の目標電流値Ｉｍａの設定に関するコントローラ１５の機能について具体的に説明する。本図に示すように、上記コントローラ１５は、その機能要素として、計測手段１５ａ、変更手段１５ｂ、および比較手段１５ｃを有している。

上記計測手段１５ａは、電動モータ５の出力特性が低速モードと高速モードとの間で切り替わったときに、車両１に発生するショックを切替ショックとして計測するものである。具体的に、上記計測手段１５ａは、Ｇセンサ３８（図２）の検出値に基づいて、上記電動モータ５の出力特性が切り替わった時に生じる加減速度αの変化を計測し、この加減速度αの変化を上記切替ショックとして取得する。なおショックの検出はモータの出力軸にトルクセンサを設置したり、車両に磁気式ショックセンサを取り付ける方法もある。その他にショックに起因して信号が変化する電気量を検出するセンサ（例えばインバータ出力電流を検出する電流検出器の電流信号）と連動してショックを検出することもできる。

上記変更手段１５ｂは、上記計測手段１５ａにより計測された切替ショックが所定の閾値以上であると、次回の出力特性の切り替え時に、上記切替ショックに影響する制御パラメータとして、目標電流値Ｉｍａを変更するものである。すなわち、上記変更手段１５ｂは、電流経路の切替時点ｔ１の直後に一時的に設定される目標電流値Ｉｍａを、本来の目標電流値Ｉｍａ１に対し増大方向に変更し、目標電流値Ｉｍａ２に設定するように構成されている（図７参照）。

上記比較手段１５ｃは、上記変更手段１５ｂによって目標電流値が変更される１つ前に計測された切替ショックと、変更された後に計測された切替ショックとを比較するものである。

次に、以上のように構成されたコントローラ１５により行われる制御動作の具体的内容について、図８のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートがスタートすると、コントローラ１５は、まず、アクセル開度センサ３１およびモータ回転速度センサ３５の検出値に基づいて、電動モータ５の回転速度Ｎおよびアクセルペダルの開度ＴＶＯを読み込む制御を実行する（ステップＳ１）。

次いで、コントローラ１５は、第２インバータ１２のスイッチング素子Ｓｗの作動状態に基づいて、現時点での電動モータ５の出力特性が低速モードに設定されているか否かを判定する制御を実行する（ステップＳ２）。すなわち、先にも説明したように、スイッチング素子Ｓｗの作動状態に応じて、電動モータ５の２つの巻線Ｌ１，Ｌ２の両方に電流が流れるように電流経路が設定されていれば、上記電動モータ５の出力特性として低速モードが選択されていることになるため、スイッチング素子Ｓｗが上記のような作動状態にあるときに、電動モータ５が低速モードで駆動されていると判定する。

上記ステップＳ２でＹＥＳと判定されて電動モータ５の出力特性が低速モードに設定されていることが確認された場合、コントローラ１５は、上記ステップＳ１で読み込まれた電動モータ５の回転速度Ｎが、図４に示した切替回転速度Ｎｔ以上であるか否かを判定する制御を実行する（ステップＳ３）。すなわち、上記電動モータ５の回転速度Ｎと、アクセル開度ＴＶＯ等から求まる現時点での要求トルクとに基づいて、現時点での電動モータ５の駆動状態が図４の特性図上でどの位置に相当するかを特定し、その位置が上記切替ラインＰよりも高回転側にあるか否かを判定することにより、モータ回転速度Ｎが上記切替回転速度Ｎｔ以上であるか否かを判定する。

上記ステップＳ３でＹＥＳと判定されてＮ≧Ｎｔであることが確認された場合、コントローラ１５は、上記電動モータ５の出力特性を低速モードから高速モードに切り替えるための準備として、切り替え時に設定すべき目標電流値Ｉｍａを読み出す制御を実行する（ステップＳ４）。具体的に、ここでの目標電流値Ｉｍａは、現時点でのモータ回転速度Ｎと要求トルクとに基づいて基本的に決定されるが、このとき、後述するステップＳ１５，Ｓ１６で変更済みの目標電流値（例えば図７に示したＩｍａ２）が既に存在する場合には、その値が上記目標電流値Ｉｍａとして読み出される一方、存在しない場合には、上記モータ回転速度Ｎおよび要求トルクとの関係であらかじめ設定されたデフォルト値が上記目標電流値Ｉｍａとして読み出される。なお、このデフォルト値は高速モード切り替え後に本来必要な目標電流値であり、図７の例ではＩｍａ１である。

このようにして出力特性切り替え時の目標電流値Ｉｍａが決定されると、コントローラ１５は、第２インバータ１２のスイッチング素子Ｓｗを作動させ、電動モータ５の第１および第２巻線Ｌ１，Ｌ２のうち第１巻線Ｌ１のみに電流が流れるように電流経路を切り替えることにより、電動モータ５の出力特性を低速モードから高速モードに切り替える制御を実行する（ステップＳ５）。

一方、上記ステップＳ３でＮＯと判定されてモータ回転速度Ｎが未だ切替回転速度Ｎｔ以上に達していないことが確認された場合には、上記のような切り替え動作を行うことなくリターンし、電動モータ５の出力特性を低速モードのまま維持する。

次に、上記ステップＳ２でＮＯと判定された場合、つまり、現時点での電動モータ５の出力特性が高速モードに設定されている場合の制御動作について説明する。この場合、コントローラ１５は、上記ステップＳ１で読み込まれた電動モータ５の回転速度Ｎが、図４に示した切替回転速度Ｎｔよりも小さいか否かを判定する制御を実行する（ステップＳ６）。

そして、このステップＳ６でＹＥＳと判定されてＮ＜Ｎｔであることが確認されると、コントローラ１５は、上記電動モータ５の出力特性を高速モードから低速モードに切り替えるための準備として、切り替え時に設定すべき目標電流値Ｉｍａを読み出す制御を実行する（ステップＳ７）。このときの目標電流値Ｉｍａは、上記ステップＳ４のときと同様、既に変更済みの目標電流値（ステップＳ１５，Ｓ１６で変更された目標電流値）が存在する場合にはその値に、存在しない場合にはデフォルト値（例えば図７に示したＩｍａ０）に設定される。

このようにして出力特性切り替え時の目標電流値Ｉｍａが決定されると、コントローラ１５は、上記スイッチング素子Ｓｗを作動させて第１・第２巻線Ｌ１，Ｌ２の両方に電流が流れるように電流経路を切り替えることにより、電動モータ５の出力特性を高速モードから低速モードに切り替える制御を実行する（ステップＳ８）。

一方、上記ステップＳ６でＮＯと判定されてモータ回転速度Ｎが未だ切替回転速度Ｎｔ未満に低下していないことが確認された場合には、上記のような切り替え動作を行うことなくリターンし、電動モータ５の出力特性を高速モードのまま維持する。

次に、上記ステップＳ５またはステップＳ８で電動モータ５の出力特性が低速モードから高速モードに、または高速モードから低速モードに切り替えられた後に行われる制御動作について説明する。上記ステップＳ５またはステップＳ８で出力特性を切り替えた後、コントローラ１５は、上記Ｇセンサ３８の検出値に基づいて、上記出力特性の切り替え前と切り替え後の加減速度αの変化を演算してこれを切替ショックとして取得するとともに（ステップ９）、その値があらかじめ定められた閾値以上であるか否かを判定する制御を実行する（ステップＳ１０）。

上記ステップＳ１０でＹＥＳと判定されて切替ショックが閾値以上であることが確認された場合、コントローラ１５は、上記ステップＳ５またはステップＳ８で出力特性を切り替えたときの切替条件と、上記ステップＳ９で計測された切替ショックとを記憶する制御を実行する（ステップＳ１１）。なお、ここでいう切替条件とは、切り替え時の目標電流値Ｉｍａの変更幅を決定する上で考慮すべき条件のことであり、その具体的な要素としては、例えば、出力特性の切替方向（つまり低速モードから高速モードに切り替えるのか、その逆かということ）や、切り替え時の要求トルクおよびモータ回転速度等が考えられる。なお、このうち少なくとも出力特性の切替方向については、切替条件として考慮することが望ましい。

次いで、コントローラ１５は、同じ切替条件の下で計測された切替ショックが既に記憶されているか否かを判定する制御を実行する（ステップＳ１２）。そして、同条件での切替ショックの記憶データが既に存在する場合には、目標電流値Ｉｍａが後述するステップＳ１６で前回の値に戻された値であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。次に、以前にステップＳ１６で戻された値である場合にはリターンし、そうでない場合は、今回記憶された切替ショックが前回記憶された切替ショックよりも小さいか否かを判定する制御を実行する（ステップＳ１４）。

上記ステップＳ１４でＹＥＳと判定されて前回の切替ショックより小さくなったことが確認された場合、コントローラ１５は、目標電流値Ｉｍａを増大方向に変更する制御を実行する（ステップＳ１５）。一方、上記ステップＳ１４でＮＯと判定された場合には目標電流値Ｉｍａを前回の値に戻す。（ステップＳ１６）。

また、上記ステップＳ１２でＮＯと判定された場合、つまり、同じ切替条件下での切替ショックの記憶データが存在しない場合には、ステップＳ１５に移行して目標電流値Ｉｍａを増大方向に変更する制御が実行される。

以上のようにして目標電流値Ｉｍａの変更処理が終了すると、コントローラ１５は、この変更後の目標電流値Ｉｍａを記憶する制御を実行し（ステップＳ１７）、リターンする。なお、この目標電流値Ｉｍａの記憶は切替条件ごとに別々の値を持っており、上記ステップＳ４およびステップＳ７ではその切替条件ごとに記憶されている目標電流値を読み出している。

上記ステップＳ１４〜Ｓ１７で説明したように、当実施形態の制御フローでは、切替ショックが発生した場合に目標電流値Ｉｍａが増大方向に変更され、その変更後に新たに計測された切替ショックが前回の切替ショックと比較され、今回の切替ショックが前回の切替ショックよりも小さくなっていれば、上記切替ショックが閾値を下回るまで（ステップＳ１０でＮＯと判定されるまで）上記目標電流値Ｉｍａの変更が繰り返されることにより、切替ショックを閾値未満に低減し得る適切な目標電流値Ｉｍａが学習される。また、上記切替ショックが閾値を下回ることがなく、目標電流値Ｉｍａの変更によりかえってショックが増大した場合には、変更前の目標電流値に戻される。

図９（ａ）（ｂ）は、上述した図８のフローチャートに基づく目標電流値Ｉｍａの変更処理に伴い切替ショックが変化する様子を例示するグラフである。なお、これらの図において、横軸の切替回数とは、同一切替条件下での切替回数を表わしている。

図９（ａ）（ｂ）の例によると、目標電流値Ｉｍａがあらかじめ定められたデフォルト値、つまり本来必要な目標電流値に設定されている初回の切り替え時に、切替ショックが閾値を超えており、このことを受けて、目標電流値Ｉｍａが次回の切り替え時から変更されている。具体的には、まず２回目の切り替えにおいて、目標電流値Ｉｍａが増大方向に変更されているが、図９（ａ）によると、この目標電流値Ｉｍａの増大に伴い切替ショックが低減してはいるものの、閾値未満までは低下していないことから、さらに３回目の切り替えにおいて、目標電流値Ｉｍａが増大方向に変更されており、３回目の切り替えで切替ショックが閾値未満まで低下すると、それ以後は、３回目に設定されたのと同じ値が目標電流値Ｉｍａとして維持される。

以上説明したように、当実施形態の電動車両用駆動装置は、車両１の駆動輪１６を回転駆動する電動モータ５と、この電動モータ５の出力特性を、所定の切替回転速度Ｎｔを境に、低回転寄りの運転領域に対応する低速モードと、これよりも高回転寄りの運転領域まで対応可能な高速モードとの間で切り替えるコントローラ１５（制御手段）とを備えている。そして、当実施形態では、上記電動モータ５に対する制御として、上記出力特性の切り替え時に車両１に発生するショックを切替ショックとして計測するステップ（Ｓ９）と、上記計測された切替ショックが所定の閾値以上と判定されると、次回の出力特性の切り替え時に目標電流値Ｉｍａを増大方向に変更するステップ（Ｓ１５）とが実行されるようになっている。このような構成によれば、電動モータ５の出力特性が切り替わる際に発生するショックを低減して乗員の快適性を良好に維持できるという利点がある。

すなわち、上記実施形態では、電動モータ５の出力特性を切り替える際に切替ショックを計測し、その値が所定の閾値以上であると、切替ショックが小さくなる増大方向に目標電流値Ｉｍａを変更するようにしたため、切替ショックをより小さいレベルに抑えることができ、出力特性の切り替え時に乗員に伝わるショックを低減して乗員の快適性を良好に維持できるという利点がある。

特に、上記実施形態では、目標電流値Ｉｍａを増大方向に変更した後に計測された切替ショックを、変更前の切替ショックと比較し（ステップＳ１４）、その比較の結果、切替ショックが小さくなったことが確認された場合（Ｓ１４でＹＥＳの場合）には、切替ショックが上記閾値を下回るまで目標電流値Ｉｍａの増大方向への変更を繰り返すようにした。このような構成によれば、例えば乗員が違和感を覚えない程度のレベルに切替ショックが低減するまで目標電流値Ｉｍａを繰り返し変更することにより、乗員の快適性を確実に向上させることができるという利点がある。

また、上記実施形態では、上記ステップＳ１４での比較の結果、目標電流値Ｉｍａの増大方向への変更により切替ショックがかえって大きくなったことが確認された場合（Ｓ１４でＮＯの場合）には、目標電流値Ｉｍａを前回の値に戻すことにより、目標電流値Ｉｍａの増大方向への変更を禁止するようにした。このような構成によれば、切替ショックが所定の閾値未満に低下しない場合でも、可能な範囲で最小限の切替ショックに抑えることができ、目標電流値Ｉｍａがむやみに変更されることによる切替ショックの増大を効果的に防止できるという利点がある。

なお、上記実施形態において、ステップＳ１４でＮＯと判定された場合、つまり、目標電流値Ｉｍａを増大方向に変更することでかえって切替ショックが増大してしまい、これ以上目標電流値Ｉｍａを変更しても切替ショックの低減が望めないような場合には、上記目標電流値Ｉｍａ以外の制御パラメータとして、例えば図４に示した切替回転速度Ｎｔの値を変更することによって上記切替ショックを低減するようにしてもよい。

すなわち、車両１に発生する切替ショックは、電動モータ５の出力特性を切り替える際の閾値となる上記切替回転速度Ｎｔの値（切替ラインＰの位置）によっても変化すると考えられるため、切り替え時の目標電流値Ｉｍａの変更だけでは切替ショックが十分に低減されない場合には、この目標電流値Ｉｍａの変更に加えて、上記切替回転速度Ｎｔを適宜変更することにより、上記切替ショックのさらなる低減を図るようにしてもよい。これにより、目標電流値Ｉｍａの変更により十分な切替ショックの低減効果が得られない場合でも、切替ショックを確実に閾値未満に抑えて乗員の快適性を十分に確保できるという利点がある。

なお、切替ショックが閾値以上と判定された場合に、上記目標電流値Ｉｍａを変更することなく、いきなり切替回転速度Ｎｔを変更することも考えられる。しかしながら、上記切替回転速度Ｎｔの値は、電動モータ５の効率等を考慮して決定されているため、上記のようにいきなり切替回転速度Ｎｔを変更することは、切替回転速度Ｎｔの大幅な変更につながり、モータ効率等の悪化を招くおそれがある。

このため、切替ショックが閾値以上である場合には、上記切替回転速度Ｎｔを元の値に維持したまま、まずは目標電流値Ｉｍａを変更し、それでも切替ショックが十分に低減されない場合にのみ、上記切替回転速度Ｎｔを変更することが好ましい。すなわち、切替ショックが大きい場合に変更される制御パラメータに、少なくとも電動モータ５の目標電流値Ｉｍａが含まれていれば、まずはこの目標電流値Ｉｍａを変更することにより、電動モータ５の効率等を損なうことなく適正に切替ショックの低減を図ることが可能である。

また、上記実施形態では、エンジン２と電動モータ５とを動力源として併用したハイブリッド型自動車に対して本発明の制御方法を適用した例について説明したが、本発明の制御方法は、電動モータ５を動力源の少なくとも一部として用いた電動車両であれば、特にその種類を問わず適用可能である。

１電動車両（車両）
５電動モータ
１５コントローラ（制御手段）
１５ａ計測手段
１５ｂ変更手段
１５ｃ比較手段
１６駆動輪
Ｎｔ切替回転速度
Ｉｍａ目標電流値

Claims

車両の駆動輪を回転駆動する電動モータの出力特性を、所定の切替回転速度を境に、低回転寄りの運転領域に対応する低速モードと、これよりも高回転寄りの運転領域まで対応可能な高速モードとの間で切り替える電動車両のモータ制御方法であって、
前記出力特性の切り替え時に車両に発生するショックを切替ショックとして計測する計測ステップと、
前記計測された切替ショックが所定値以上と判定されると、次回の出力特性の切り替え時に、前記電動モータの目標電流値を増大方向に変更する変更ステップとを含むことを特徴とする電動車両のモータ制御方法。
請求項１記載の電動車両のモータ制御方法において、
前記変更ステップによる目標電流値の変更前と変更後の切替ショックを比較する比較ステップを含み、
この比較ステップでの比較の結果、前記目標電流値の増大方向への変更により前記切替ショックが前回よりも小さくなったことが確認された場合には、前記目標電流値の増大方向への変更を、前記切替ショックが所定値を下回るまで繰り返すことを特徴とする電動車両のモータ制御方法。
請求項２記載の電動車両のモータ制御方法において、
前記比較ステップでの比較の結果、前記目標電流値の増大方向への変更により前記切替ショックが前回よりも大きくなったことが確認された場合には、それ以降における目標電流値の増大方向への変更を禁止することを特徴とする電動車両のモータ制御方法。
請求項３記載の電動車両のモータ制御方法において、
前記比較ステップでの比較の結果、前記目標電流値の増大方向への変更により前記切替ショックが前回よりも大きくなったことが確認された場合には、前記切替回転速度の値を変更することを特徴とする電動車両のモータ制御方法。
車両の駆動輪を回転駆動する電動モータと、この電動モータの出力特性を、所定の切替回転速度を境に、低回転寄りの運転領域に対応する低速モードと、これよりも高回転寄りの運転領域まで対応可能な高速モードとの間で切り替える制御手段とを備えた電動車両用駆動装置であって、
前記制御手段は、前記出力特性の切り替え時に車両に発生するショックを切替ショックとして計測する計測手段と、前記計測された切替ショックが所定値以上と判定されると、次回の出力特性の切り替え時に、前記電動モータの目標電流値を増大方向に変更する変更手段とを備えることを特徴とする電動車両用駆動装置。