JP5371855B2 - Electric vehicle control device and electric vehicle control method - Google Patents
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Description
本発明は、車輪を駆動するための動力源として電動機を備える自動車の制御に関し、特に、電動機による駆動や回生制動を車両状態や道路状況に応じて制御する電動車両制御装置および電動車両制御方法に関する。 The present invention relates to control of an automobile including an electric motor as a power source for driving wheels, and more particularly to an electric vehicle control device and an electric vehicle control method for controlling driving by an electric motor and regenerative braking in accordance with a vehicle state and road conditions. .
内燃機関や油圧ブレーキに比べて、電動機による制動や駆動は、その制駆動力の出力調整および検出が容易である。このため、動力源として電動機を備える自動車においては、ドライバの運転負荷低減を図る種々の制御方法が考案されてきた(例えば、特許文献1、2参照)。このような従来の制御方法における運転負荷低減は、特に、外乱と称される意図しない環境の変化を打ち消すものが多い。
Compared to internal combustion engines and hydraulic brakes, braking and driving by an electric motor is easier to adjust and detect the output of braking / driving force. For this reason, various control methods for reducing the driving load on the driver have been devised in an automobile including an electric motor as a power source (see, for example,
特許文献1では、自動車の走行路面における縦断勾配を、打ち消されるべき外乱の主対象としている。具体的な制御方法としては、この勾配を推定することで、勾配による斜面分力に相当する制動力を付与する制御を実施し、縦断勾配という外乱の影響を打ち消している。これにより、ドライバは、勾配のある坂道を走行する場合においても、平坦な路面を走行している場合と同じ加減速特性を得ることができ、坂道走行時の運転負荷が軽減される。
In
また、特許文献2では、外乱の主対象として、追い風や向かい風や車重の増加を具体例とし、さらには想定外の外乱も考慮している。具体的な制御方法としては、平坦で外乱のない路面を走行する場合の仮想的な目標加速度を定め、実際の加速度をこの仮想的な目標加速度に一致するようにフィードバック制御系を構成することで、あらゆる外乱を打ち消している。
Moreover, in
さらに、この特許文献2は、坂道を走行する場合においては、この勾配による斜面分力の全てを相殺すると、かえって逆にドライバに違和感を与えることを指摘している。この点を考慮して、特許文献2では、勾配のみを別途推定し、全てを打ち消すのではなく、その影響の一部のみを打ち消すようにしている。
Furthermore, this
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
外乱の相殺によるドライバの運転負荷軽減技術と、その逆効果として、ドライバに与える違和感とについて考察を進めた結果、ドライバによっては、次の状況においても違和感を持つ場合があることをつきとめた。その状況とは、荷物の積載量や乗車人員が増減した場合において、この重量増加分の全てを打ち消す場合である。言い換えると、車重が重い場合には、アクセルの踏込みに対する加速感が、ある程度ゆっくりとしたものである方が、ドライバに自然な感じを与えるということである。
However, the prior art has the following problems.
As a result of studying the driver's driving load reduction technology by canceling out disturbances and the uncomfortable feeling given to the driver as a reverse effect, we found that some drivers may feel uncomfortable even in the following situations. The situation is when all of the weight increase is canceled when the load capacity of the luggage and the number of passengers increase or decrease. In other words, when the vehicle weight is heavy, the driver feels a natural feeling when the acceleration feeling when the accelerator is depressed is somewhat slow.
従って、特許文献2に開示されているように、車重の変化による加減速の変化を全て打ち消した場合においては、ドライバによっては、逆に違和感を覚える場合がある。
Therefore, as disclosed in
一方で、特許文献1に開示されているように、車重の変化に対する加減速の変化をなんら抑制しない場合においては、車重の変化に対して、アクセルやブレーキの踏込み量の調整をするドライバの運転負荷をなんら軽減できないことになる。
On the other hand, as disclosed in
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、外乱の相殺によるドライバの運転負荷の軽減を図ることと、自然な運転感覚を残しドライバに与える違和感の軽減を図ることの両立を図った電動車両制御装置および電動車両制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and aims to reduce the driver's driving load by canceling out disturbances, and to reduce the uncomfortable feeling given to the driver while leaving a natural driving feeling. An object of the present invention is to obtain an electric vehicle control device and an electric vehicle control method that achieve both of the above.
本発明に係る電動車両制御装置は、走行用動力源として電動機を備えた車両の走行制御を行う電動車両制御装置において、電動機の駆動トルクまたは制動トルクをトルク検出値として検出するトルク検出手段と、車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、ドライバによるアクセル操作量およびブレーキ操作量と、走行速度検出手段により検出された走行速度とに基づいて、トルク指示値を生成する制駆動力制御手段と、トルク検出手段により検出されたトルク検出値が制駆動力制御手段で生成されたトルク指示値になるようにフィードバック制御による走行制御を行う電動機制御手段とを備え、制駆動力制御手段は、アクセル操作量およびブレーキ操作量と、走行速度とに基づいて、想定した基本状態に対応したトルク基本値を算出するトルク基本値演算部と、走行速度およびトルク検出値に基づいて、乗車人員数や積載荷重の多寡によって、想定した基本状態から変動する全車重を推定値として算出するとともに、走行速度およびトルク検出値に基づいて、走行路の状態によって変動する道路勾配を推定値としてさらに算出する変動量推定部と、想定した基本状態に相当する全車重に対する変動量推定部で算出された全車重推定値の比率から車重増減量を算出し、算出した車重増減量に所定の車重補正係数を乗算することで車重増減量に起因して変動する加減速度の変動分の一部を打ち消す方向に働く車重補正トルクを算出するとともに、想定した基本状態に相当する平坦な状態からの勾配として変動量推定部で算出された道路勾配推定値に基づいて、道路勾配に起因して変動する加減速度の変動分の一部を打ち消す方向に働く勾配補正トルクを算出し、トルク基本値演算部で算出されたトルク基本値に車重補正トルクおよび勾配補正トルクを加算することでトルク指示値を生成するトルク指示値演算部とを有するものである。 An electric vehicle control device according to the present invention is an electric vehicle control device that performs driving control of a vehicle including an electric motor as a driving power source. Torque detection means that detects a driving torque or a braking torque of the electric motor as a torque detection value; Driving speed detecting means for detecting the traveling speed of the vehicle, braking / driving force control means for generating a torque instruction value based on the accelerator operation amount and the brake operation amount by the driver, and the traveling speed detected by the traveling speed detecting means And an electric motor control means for performing travel control by feedback control so that the torque detection value detected by the torque detection means becomes the torque instruction value generated by the braking / driving force control means, Based on the accelerator operation amount, the brake operation amount, and the traveling speed, the basic torque value corresponding to the assumed basic state is calculated. A torque basic value calculating unit, based on the running speed and the torque detection value, the amount of ride headcount and carrying load, to calculate the all models heavy varying from assumed basic state as the estimated value, the traveling speed and the torque detection value The ratio of the total vehicle weight estimated value calculated by the fluctuation amount estimating unit that further calculates the estimated road gradient according to the condition of the road as an estimated value and the total amount of vehicle weight corresponding to the assumed basic state The vehicle weight increase / decrease amount is calculated from the vehicle weight, and the calculated vehicle weight increase / decrease amount is multiplied by a predetermined vehicle weight correction coefficient to cancel out a part of the acceleration / deceleration fluctuation that varies due to the vehicle weight increase / decrease amount. to calculate the vehicle weight correction torque based on the road gradient estimation value calculated by the fluctuation amount estimation section as the slope from the flat state corresponding to assumed basic state, due to the road grade Calculating a gradient correction torque acting in a direction to cancel the part of the variation in the acceleration of the dynamic torque instruction by adding the vehicle weight correction torque and the gradient correction torque to the torque basic value calculated by the torque basic value calculation unit A torque command value calculation unit for generating a value.
また、本発明に係る電動車両制御方法は、走行用動力源として電動機を備えた車両の走行制御を行う電動車両制御方法において、電動機の駆動トルクまたは制動トルクをトルク検出値として検出するトルク検出ステップと、車両の走行速度を検出する走行速度検出ステップと、ドライバによるアクセル操作量およびブレーキ操作量と、走行速度検出ステップにより検出された走行速度とに基づいて、トルク指示値を生成する制駆動力制御ステップと、トルク検出ステップにより検出されたトルク検出値が制駆動力制御ステップで生成されたトルク指示値になるようにフィードバック制御による走行制御を行う電動機制御ステップとを備え、制駆動力制御ステップは、アクセル操作量およびブレーキ操作量と、走行速度とに基づいて、想定した基本状態に対応したトルク基本値を算出するトルク基本値演算ステップと、走行速度およびトルク検出値に基づいて、乗車人員数や積載荷重の多寡によって、想定した基本状態から変動する全車重を推定値として算出するとともに、走行速度およびトルク検出値に基づいて、走行路の状態によって変動する道路勾配を推定値としてさらに算出する変動量推定ステップと、想定した基本状態に相当する全車重に対する変動量推定ステップで算出された全車重推定値の比率から車重増減量を算出し、算出した車重増減量に所定の車重補正係数を乗算することで車重増減量に起因して変動する加減速度の変動分の一部を打ち消す方向に働く車重補正トルクを算出するとともに、想定した基本状態に相当する平坦な状態からの勾配として変動量推定部で算出された道路勾配推定値に基づいて、道路勾配に起因して変動する加減速度の変動分の一部を打ち消す方向に働く勾配補正トルクを算出し、トルク基本値演算ステップで算出されたトルク基本値に車重補正トルクおよび勾配補正トルクを加算することでトルク指示値を生成するトルク指示値演算ステップとを有するものである。 The electric vehicle control method according to the present invention includes a torque detection step of detecting a drive torque or a braking torque of the electric motor as a torque detection value in an electric vehicle control method for controlling a vehicle equipped with an electric motor as a driving power source. And a braking / driving force that generates a torque instruction value based on a traveling speed detection step for detecting the traveling speed of the vehicle, an accelerator operation amount and a brake operation amount by the driver, and a traveling speed detected by the traveling speed detection step. A control step, and an electric motor control step for performing travel control by feedback control so that the torque detection value detected in the torque detection step becomes the torque instruction value generated in the braking / driving force control step. Was assumed based on the accelerator operation amount, the brake operation amount, and the traveling speed Based on the torque basic value calculation step to calculate the torque basic value corresponding to this state, and the traveling speed and detected torque value, the estimated total vehicle weight that fluctuates from the assumed basic state depending on the number of passengers and the load capacity And a fluctuation amount estimation step for further calculating, as an estimated value, a road gradient that fluctuates depending on the traveling road state based on the traveling speed and the detected torque value, and a fluctuation amount estimation for the total vehicle weight corresponding to the assumed basic state Acceleration / deceleration that fluctuates due to vehicle weight increase / decrease by calculating the vehicle weight increase / decrease amount from the ratio of the total vehicle weight estimated value calculated in step and multiplying the calculated vehicle weight increase / decrease amount by a predetermined vehicle weight correction coefficient to calculate the vehicle weight correction torque acting in a direction to cancel the part of the variation of the fluctuation amount estimation section as the slope from the flat state corresponding to assumed basic state Based on the calculated road gradient estimate torque basics due to road grade calculating the gradient correction torque acting in a direction to cancel the part of the variation in the acceleration and deceleration varying, calculated by the torque basic value calculation step A torque instruction value calculation step of generating a torque instruction value by adding the vehicle weight correction torque and the gradient correction torque to the value.
本発明に係る電動車両制御装置および電動車両制御方法によれば、車速およびトルク検出値から全車重推定値を算出し、算出した推定値に基づいて自動車および走行環境が基本状態であるときのトルク基本値に対して所望の補正を加えたトルク指示値を算出し、電動機のトルク制御を行うことにより、外乱の相殺によるドライバの運転負荷の軽減を図ることと、自然な運転感覚を残しドライバに与える違和感の軽減を図ることとの両立を図った電動車両制御装置および電動車両制御方法を得ることができる。 According to the electric vehicle control device and the electric vehicle control method according to the present invention, the total vehicle weight estimated value is calculated from the vehicle speed and the detected torque value, and the torque when the automobile and the traveling environment are in the basic state based on the calculated estimated value. By calculating the torque instruction value with the desired correction added to the basic value and performing torque control of the motor, the driver's driving load can be reduced by canceling out disturbances, leaving the driver with a natural driving feeling. It is possible to obtain an electric vehicle control device and an electric vehicle control method that are compatible with reducing the sense of discomfort.
以下、本発明の電動車両制御装置および電動車両制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of an electric vehicle control device and an electric vehicle control method of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における電気自動車(以下、単に自動車ということがある)の全体的なシステム構成図であり、電動車両制御装置を含む主要部分を示している。図1に示す全体構成は、制駆動力制御器1、電動機制御回路2、アクセル操作量検出器3、ブレーキ操作量検出器4、車速検出器5、バッテリ6、電動機7、および駆動輪8を示している。
FIG. 1 is an overall system configuration diagram of an electric vehicle (hereinafter sometimes simply referred to as an automobile) in
制駆動力制御器1は、本発明の要所であり、ドライバのアクセル操作量、ブレーキ操作量、および車速に基づいて、電動機7が出力すべきトルクであるトルク指示値を逐次決定する部分であり、詳細は後述する。
The braking /
電動機制御回路2は、いわゆるパワーエレクトロニクス回路であり、トルク指示値に応じて電動機制御回路2中に含まれるスイッチング素子(図示せず)のオン・オフを繰り返すことで、電動機7に流すべき電流量を調整し、電動機から生じるトルク量を制駆動力制御器1から出力されるトルク指示値に一致させるものである。
The
アクセル操作量検出器3は、ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ量に相当するアクセル操作量を検出するための検出器である。また、ブレーキ操作量検出器4は、ドライバがブレーキペダルを踏み込んだ量に相当するブレーキペダル操作量を検出するための検出器である。
The accelerator
車速検出器5は、自動車の走行速度である車速を検出するための検出器である。この車速検出器5は、必ずしもセンサとしての実体を備えるわけではなく、電動機の回転速度から演算した値をもって、当該検出値の代用としてもよい。 The vehicle speed detector 5 is a detector for detecting the vehicle speed that is the traveling speed of the automobile. This vehicle speed detector 5 does not necessarily have a substance as a sensor, and may be a substitute for the detected value having a value calculated from the rotational speed of the electric motor.
バッテリ6は、電動機7の電力源としてエネルギーを蓄える蓄電池であり、電動機制御回路2を通じて電動機7に電力を供給する。また、回生制動中においては、電動機7からの回生電流を、電動機制御回路2を経由して回生電力として収受する。
The battery 6 is a storage battery that stores energy as a power source of the electric motor 7, and supplies electric power to the electric motor 7 through the electric
駆動輪8には、走行用の動力源としての電動機7の発生するトルクが、ドライブシャフト(図示せず)や変速機(図示せず)を通して伝達され、自動車を駆動ないし制動する力が、走行路面との間で発生する。なお、図1においては、駆動輪8が2輪である場合を例示しているが、前輪および後輪の計4輪が駆動輪であってもよい。
Torque generated by the electric motor 7 as a driving power source is transmitted to the
次に、制駆動力制御器1のより詳細な機能について、図2を参照して説明する。図2は、本発明の実施の形態1における制駆動力制御器1の主要な機能的構成を示す図である。これらの機能は、ハードウェアとして実装される必要はなく、同機能をマイコンのソフトウェアプログラムとして実装させることでも実現できる。図2に示す制駆動力制御器1は、トルク基本値演算部11、変動量推定部12、およびトルク指示値演算部13を備えて構成されている。
Next, a more detailed function of the braking /
トルク基本値演算部11は、車速およびドライバのアクセルやブレーキの操作に基づいて、自動車および走行環境が基本状態である場合に電動機7が出力すべきトルク(以下、トルク基本値と呼ぶ)を演算する部分である。 Based on the vehicle speed and the driver's accelerator and brake operations, the torque basic value calculation unit 11 calculates a torque (hereinafter referred to as a torque basic value) to be output by the motor 7 when the vehicle and the driving environment are in the basic state. It is a part to do.
ここで、「自動車が基本状態である」とは、この自動車を設計した際に想定した乗車人員と積載荷重と自動車自身の車重の総和であるところの、設計時に想定した全車重と、実際の全車重(詳細は後述する)とが等しい状態であることを指す。なお、この設計時に想定した全車重を、「実際の全車重」と対比させて「基本の全車重」と呼ぶこととする。この基本の全車重は、自動車の設計時に定まる値である。 Here, “the automobile is in the basic state” means the total weight assumed at the time of design, which is the sum of the passengers, loading load, and the weight of the automobile itself that were assumed when the automobile was designed. The total vehicle weight (details will be described later) is equal. The total vehicle weight assumed at the time of designing is referred to as “basic total vehicle weight” in comparison with “actual total vehicle weight”. This basic total vehicle weight is a value determined at the time of designing an automobile.
また、「走行環境が基本状態である」とは、追い風、向かい風などがなく、平坦な路面である状態を指す。 In addition, “the driving environment is in a basic state” refers to a state where there is no tailwind or headwind and the road surface is flat.
変動量推定部12は、実際の走行時における変動要素(変動量)を推定する部分であり、自動車の走行する路面の縦断勾配を推定するとともに、「実際の全車重」を推定する。ここで、実際の全車重とは、自動車の実際の車重と、実際の乗車人員と、実際の積載荷重の総和を指す。また、以下では、この変動量推定部12が出力する縦断勾配の推定値および実際の全車重の推定値を、それぞれ勾配推定値、全車重推定値と呼ぶこととする。 The fluctuation amount estimation unit 12 is a part for estimating a fluctuation element (fluctuation amount) during actual traveling, and estimates a longitudinal gradient of a road surface on which the automobile travels and also estimates “actual total vehicle weight”. Here, the actual total vehicle weight refers to the sum of the actual vehicle weight of the automobile, the actual number of passengers, and the actual loaded load. Hereinafter, the estimated value of the longitudinal gradient and the estimated value of the actual total vehicle weight output from the fluctuation amount estimation unit 12 will be referred to as the estimated gradient value and the estimated total vehicle weight, respectively.
トルク指示値演算部13は、トルク基本値演算部11が演算したトルク基本値と、変動量推定部12が推定した勾配推定値および全車重推定値を用いて、トルク指示値を演算する部分である。すなわち、このトルク指示値演算部13は、前述のとおり、自動車が基本状態にある場合に好適なトルクであるトルク基本値を、実際の勾配と実際の全車重を加味して補正することで、実際の走行環境や実際の全車重において好適なトルクであるトルク指示値へと変換する演算をおこなう部分である。 The torque instruction value calculation unit 13 is a part that calculates a torque instruction value using the torque basic value calculated by the torque basic value calculation unit 11, the estimated gradient value and the total vehicle weight estimation value estimated by the fluctuation amount estimation unit 12. is there. That is, as described above, the torque instruction value calculation unit 13 corrects the torque basic value, which is a suitable torque when the automobile is in the basic state, by adding the actual gradient and the actual total vehicle weight, This is a part that performs a calculation to convert to a torque instruction value that is a suitable torque in the actual traveling environment and the actual total vehicle weight.
次に、以上の機能的構成を有する制駆動力制御器1の制御処理を、図3に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。図3は、本発明の実施の形態1における制駆動力制御器1による一連の制御処理を示すフローチャートである。制駆動力制御器1は、所定の演算周期で、この図3に示すフローチャートを実行し、トルク指示値を電動機制御回路へ送信する。以下、制駆動力制御器1によるこの一周期分の一連処理の内容について説明する。
Next, the control process of the braking / driving
制駆動力制御器1内のトルク基本値演算部11は、まず、当該時間周期におけるトルク基本値Tbを求める(ステップS301)。このトルク基本値Tbは、アクセル操作量検出値と、ブレーキ操作量検出値と、車速の3つの検出値によって一意に決まる。具体的には、これら3つの検出値を軸とする3次元マップがマイコン中のメモリにプログラムされており、トルク基本値演算部11は、表引き処理と必要に応じた補間処理によって、トルク基本値Tbを算出する。
The torque basic value calculator 11 in the braking / driving
このマップの設定値は、一般には、アクセル操作量が多いほどトルク基本量が大きくなるように、そして、ブレーキ操作量が多いほどトルク基本量が小さくなるように(通例、負の値であるから、その絶対値は大きくなる)設定されている。ただし、数字の正負については、自動車をその前方へと加速させる駆動側のトルクを正とし、減速させる制動側のトルクを負と定義する。 In general, the setting value of this map is such that the greater the accelerator operation amount, the greater the torque basic amount, and the greater the brake operation amount, the smaller the torque basic amount (usually a negative value). , Its absolute value becomes larger). However, with regard to the positive and negative numbers, the driving torque for accelerating the vehicle forward is defined as positive, and the braking torque for decelerating is defined as negative.
次いで、制駆動力制御器1内の変動量推定部12は、当該時間周期における全車重推定値Mestおよび勾配推定値θestを決定する(ステップS302)。なお、変動量推定部12は、これらの推定値を求める具体的な方法としては、公知の手法を用いる。例えば、以下の文献を挙げることができる。
・「シャシー制御システムのための車両質量推定方法」社団法人自動車技術会2008年春季学術講演会前刷集No.57-08
・Vahidi, A.; Druzhinina, M.; Stefanopoulou, A.; Huei Peng, "Simultaneous mass and time-varying grade estimation for heavy-duty vehicles," American Control Conference, 2003. Proceedings of the 2003 , vol.6, no., pp. 4951-4956 vol.6, 4-6 June 2003
Next, the fluctuation amount estimating unit 12 in the braking / driving
・ "Vehicle Mass Estimation Method for Chassis Control System" Japan Society of Automotive Engineers 2008 Spring Academic Lecture Preprint No.57-08
・ Vahidi, A .; Druzhinina, M .; Stefanopoulou, A .; Huei Peng, "Simultaneous mass and time-varying grade estimation for heavy-duty vehicles," American Control Conference, 2003. Proceedings of the 2003, vol.6, no., pp. 4951-4956 vol.6, 4-6 June 2003
次いで、制駆動力制御器1内のトルク指示値演算部13は、当該時間周期におけるトルク指示値Tcを決定する(ステップS303)。このトルク指示値Tcの決定方法の処理内容の主要部分は、車重補正と勾配補正から構成されるので、以下では、この2つに分けて詳細に説明する。
Next, the torque command value calculator 13 in the braking / driving
[車重補正処理について]
トルク指示値演算部13は、この車重補正処理において、まず、車重増減係数Δmを求める。この車重増減係数Δmは、下式(1)によって算出される。
Δm=(全車重推定値Mest)÷(基本の全車重)− 1 (1)
なお、この車重増減係数Δmは、基本の全車重に比して、実際の車重がどの程度増減しているのかを示す割合に相当する。
[About vehicle weight correction processing]
In this vehicle weight correction process, the torque instruction value calculation unit 13 first obtains a vehicle weight increase / decrease coefficient Δm. The vehicle weight increase / decrease coefficient Δm is calculated by the following equation (1).
Δm = (estimated total vehicle weight Mest) / (basic total vehicle weight) −1 (1)
The vehicle weight increase / decrease coefficient Δm corresponds to a ratio indicating how much the actual vehicle weight is increased or decreased compared to the basic total vehicle weight.
次いで、トルク指示値演算部13は、車重補正トルクΔTmを求める。この車重補正トルクΔTmは、下式(2)によって算出される。
ΔTm
=(車重補正係数αm)×(車重増減係数Δm)×(トルク基本値Tb) (2)
Next, the torque instruction value calculation unit 13 obtains the vehicle weight correction torque ΔTm. This vehicle weight correction torque ΔTm is calculated by the following equation (2).
ΔTm
= (Vehicle weight correction coefficient αm) × (vehicle weight increase / decrease coefficient Δm) × (torque basic value Tb) (2)
ここで、車重補正係数αmは、車重補正をどの程度行うかを定量的に示す係数である。この車重補正係数αmの値は、ドライバ自身が好適と感じるようにドライバが設定可能としてもよいし、あるいは、本装置の製造工程段階においてマイコンのフラッシュメモリ中に書き込むなどしてもよく、この係数の設定方法自体は問わない。ただし、車重補正係数αmとしては、通常、0以上1以下の値が設定される。 Here, the vehicle weight correction coefficient αm is a coefficient that quantitatively indicates how much the vehicle weight correction is performed. The value of the vehicle weight correction coefficient αm may be set by the driver so that the driver feels suitable, or may be written in the flash memory of the microcomputer at the manufacturing process stage of the apparatus. The coefficient setting method itself does not matter. However, a value of 0 or more and 1 or less is usually set as the vehicle weight correction coefficient αm.
ドライバが、ある一定の加減速度を得ようと、アクセルやブレーキを操作する状況において、乗車人員数や積載荷重の多寡によって全車重が基本値から変動している場合には、必要となるアクセル操作量やブレーキ操作量も、全車重の変動に応じて変動することとなる。このため、ドライバの運転負荷が大きくなっていた。 When the driver operates the accelerator or brake to obtain a certain acceleration / deceleration, if the total vehicle weight fluctuates from the basic value due to the number of passengers and the load, the required accelerator operation The amount and the brake operation amount also vary according to the variation of the total vehicle weight. For this reason, the driving load of the driver has become large.
これに対して、上式(2)のように車重補正トルクΔTmを求めることで、全車重の推定結果に基づいて、基本の全車重に対する車重変動量を打ち消す方向に電動機の制駆動トルクを補正することができる。この結果、全車重の変動に対するドライバの運転負荷を軽減することができる。 On the other hand, by calculating the vehicle weight correction torque ΔTm as in the above equation (2), based on the estimation result of the total vehicle weight, the braking / driving torque of the motor in the direction to cancel the vehicle weight fluctuation amount with respect to the basic total vehicle weight. Can be corrected. As a result, it is possible to reduce the driving load on the driver with respect to fluctuations in the total vehicle weight.
さらに、車重補正係数αmによる重みを適切に設定することで、全車重の増減量の一部のみを打ち消すような所望の加減速度を付与することができる。言い換えると、車重の変化によってドライバがアクセルやブレーキの踏込み量を調整するという負荷を軽減しつつも、車重が重ければ重いほど加減速が鈍くなる(すなわち、アクセルやブレーキの踏込み量を多くする必要がある)という自然な運転間隔を残すという2点の両立を図ることができる。 Furthermore, by appropriately setting the weight based on the vehicle weight correction coefficient αm, it is possible to give a desired acceleration / deceleration that cancels only a part of the increase / decrease amount of the total vehicle weight. In other words, while the load of the driver adjusting the amount of accelerator or brake depression is reduced by changing the vehicle weight, the heavier the vehicle weight, the slower the acceleration / deceleration (that is, the greater the accelerator or brake depression amount). It is possible to achieve both of the two points of leaving a natural driving interval.
[勾配補正処理について]
トルク指示値演算部13は、この勾配補正処理において、まず、斜面分力のトルク換算値Tgradを求める。このTgradは、下式(3)によって算出される。
[About gradient correction processing]
In this gradient correction process, the torque instruction value calculation unit 13 first obtains a torque converted value Tgrad of the slope component force. This Tgrad is calculated by the following equation (3).
Tgrad=(全車重推定値Mest)
×(重力加速度g)
×(勾配推定値θestの正接値)
×(トランスミッション係数Gtrans) (3)
Tgrad = (Total vehicle weight estimated value Mest)
× (Gravity acceleration g)
X (tangent value of estimated gradient value θest)
× (Transmission coefficient Gtrans) (3)
次いで、トルク指示値演算部13は、勾配補正トルクΔTgを求める。この勾配補正トルクΔTgは、下式(4)によって算出される。
ΔTg=(勾配補正係数αg)×(斜面分力のトルク換算値Tgrad) (4)
Next, the torque instruction value calculation unit 13 obtains the gradient correction torque ΔTg. This gradient correction torque ΔTg is calculated by the following equation (4).
ΔTg = (gradient correction coefficient αg) × (torque component torque converted value Tgrad) (4)
ここで、勾配補正係数αgは、勾配補正をどの程度行うかを定量的に示す係数である。この勾配補正係数αgの値の設定方法は、前述した車重補正係数の設定方法と同様、その設定方法は問わない。また、勾配補正係数αgとしては、通常、0以上1以下の値が設定される。 Here, the gradient correction coefficient αg is a coefficient that quantitatively indicates how much gradient correction is performed. The method for setting the value of the gradient correction coefficient αg does not matter as in the method for setting the vehicle weight correction coefficient described above. Also, as the gradient correction coefficient αg, a value of 0 or more and 1 or less is usually set.
ドライバが、ある一定の加減速度を得ようと、アクセルやブレーキを操作する状況において、平坦で外乱のない路面を走行する状態から道路勾配が変動している場合には、必要となるアクセル操作量やブレーキ操作量も、道路勾配の変動に応じて変動することとなる。このため、ドライバの運転負荷が大きくなっていた。 In the situation where the driver operates the accelerator and brakes to obtain a certain acceleration / deceleration, the amount of accelerator operation required is necessary when the road slope changes from a flat and undisturbed road surface. And the amount of brake operation will also change according to the change of the road gradient. For this reason, the driving load of the driver has become large.
これに対して、上式(4)のように勾配補正トルクΔTgを求めることで、勾配の推定結果に基づいて、走行路の状況に応じた斜面分力の変動量を打ち消す方向に電動機の制駆動トルクを補正することができる。この結果、ドライバが道路勾配に応じてアクセルやブレーキを操作する量を減らすことができ、勾配の変動に対するドライバの運転負荷を軽減することができる。 On the other hand, by obtaining the gradient correction torque ΔTg as shown in the above equation (4), based on the estimation result of the gradient, the motor control is controlled in a direction to cancel the fluctuation amount of the slope component force according to the condition of the traveling road. The driving torque can be corrected. As a result, the amount of the driver's operation of the accelerator and the brake according to the road gradient can be reduced, and the driving load on the driver with respect to the gradient change can be reduced.
さらに、勾配補正係数αgによる重みを適切に設定することで、斜面分力の増減量の一部のみを打ち消すような所望の加減速度を付与することができる。言い換えると、道路勾配の変化によってドライバがアクセルやブレーキの踏込み量を調整するという負荷を軽減しつつも、例えば、上り勾配が急であれば急なほど加速が鈍く、減速が速くなる(すなわち、アクセルやブレーキの踏込み量を多くする、あるいは少なくする必要がある)という自然な運転間隔を残すという2点の両立を図ることができる。 Furthermore, by appropriately setting the weight based on the gradient correction coefficient αg, a desired acceleration / deceleration that cancels only a part of the increase / decrease amount of the slope component force can be given. In other words, while reducing the load that the driver adjusts the amount of depression of the accelerator and brake by changing the road gradient, for example, if the uphill is steep, the suddenly the acceleration becomes dull and the deceleration becomes faster (that is, It is possible to achieve both of the two points of leaving a natural driving interval of increasing or decreasing the amount of depression of the accelerator or the brake.
最終的に、トルク指示値演算部13は、以上のように算出した、車重補正トルクΔTmと、勾配補正トルクΔTgとを、トルク基本値Tbに合算して、トルク指示値Tcとする。
Tc=トルク基本値Tb+車重補正トルクΔTm+勾配補正トルクΔTg (5)
Finally, the torque instruction value calculation unit 13 adds the vehicle weight correction torque ΔTm and the gradient correction torque ΔTg calculated as described above to the torque basic value Tb to obtain the torque instruction value Tc.
Tc = torque basic value Tb + vehicle weight correction torque ΔTm + gradient correction torque ΔTg (5)
以上のように、実施の形態1によれば、車速およびトルク検出値から全車重推定値および勾配推定値を算出し、算出したこれらの推定値に基づいて自動車および走行環境が基本状態であるときのトルク基本値に対して所望の重みで補正を加えたトルク指示値を算出し、電動機のトルク制御を行うことができる。この結果、外乱の相殺によるドライバの運転負荷の軽減を図ることと、自然な運転感覚を残しドライバに与える違和感の軽減を図ることとの両立を図った電動車両制御装置および電動車両制御方法を実現できる。 As described above, according to the first embodiment, the total vehicle weight estimated value and the gradient estimated value are calculated from the vehicle speed and the detected torque value, and the vehicle and the traveling environment are in the basic state based on the calculated estimated values. A torque instruction value obtained by correcting the basic torque value with a desired weight can be calculated to control the torque of the electric motor. As a result, an electric vehicle control device and an electric vehicle control method that achieve both the reduction of the driver's driving load by canceling disturbance and the reduction of the uncomfortable feeling given to the driver while leaving a natural driving feeling are realized. it can.
なお、上式(5)では、車重補正トルクΔTmと勾配補正トルクΔTgの両方を加算することでトルク指示値Tcを算出していたが、いずれか一方のみを加算することによっても、上述した両立の効果を得ることが可能である。 In the above formula (5), the torque instruction value Tc is calculated by adding both the vehicle weight correction torque ΔTm and the gradient correction torque ΔTg. However, the above-described equation can be obtained by adding only one of them. It is possible to obtain a compatible effect.
また、トルク補正値(車重補正トルクΔTmおよび勾配補正トルクΔTg)を算出するに当たっては、先の図1には図示していない前後加速度検出手段により検出した前後加速度を加味することで、推定精度の向上を図ることができる。 Further, in calculating the torque correction values (vehicle weight correction torque ΔTm and gradient correction torque ΔTg), the estimated accuracy is calculated by taking into account the longitudinal acceleration detected by the longitudinal acceleration detecting means (not shown in FIG. 1). Can be improved.
また、電動機だけで制駆動を行うのではなく、他の制駆動力源も併用している場合(例えば、油圧ブレーキを作動させるような場合)には、他の制駆動力源による制駆動力も考慮して全車重推定値あるいは勾配推定値を算出することで、推定精度の向上を図ることができる。この結果、ドライバの運転負荷をさらに軽減することができる。 In addition, when braking / driving is not performed only by an electric motor but other braking / driving force sources are also used (for example, when operating a hydraulic brake), braking / driving force by other braking / driving force sources is also reduced. By calculating the total vehicle weight estimated value or the gradient estimated value in consideration, it is possible to improve the estimation accuracy. As a result, the driving load on the driver can be further reduced.
1 制駆動力制御器(制駆動力制御手段)、2 電動機制御回路(電動機制御手段)、3 アクセル操作量検出器、4 ブレーキ操作量検出器、5 車速検出器(走行速度検出手段)、6 バッテリ、7 電動機、8 駆動輪、11 トルク基本値演算部、12 変動量推定部、13 トルク指示値演算部。 1 braking / driving force controller (braking / driving force control means), 2 motor control circuit (motor control means), 3 accelerator operation amount detector, 4 brake operation amount detector, 5 vehicle speed detector (traveling speed detection means), 6 Battery, 7 Electric motor, 8 Drive wheel, 11 Torque basic value calculation part, 12 Fluctuation amount estimation part, 13 Torque instruction value calculation part.
Claims (4)
前記電動機の駆動トルクまたは制動トルクをトルク検出値として検出するトルク検出手段と、
車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、
ドライバによるアクセル操作量およびブレーキ操作量と、前記走行速度検出手段により検出された前記走行速度とに基づいて、トルク指示値を生成する制駆動力制御手段と、
前記トルク検出手段により検出された前記トルク検出値が前記制駆動力制御手段で生成された前記トルク指示値になるようにフィードバック制御による走行制御を行う電動機制御手段と
を備え、
前記制駆動力制御手段は、
前記アクセル操作量および前記ブレーキ操作量と、前記走行速度とに基づいて、想定した基本状態に対応したトルク基本値を算出するトルク基本値演算部と、
前記走行速度および前記トルク検出値に基づいて、乗車人員数や積載荷重の多寡によって、想定した前記基本状態から変動する全車重を推定値として算出するとともに、前記走行速度および前記トルク検出値に基づいて、走行路の状態によって変動する道路勾配を推定値としてさらに算出する変動量推定部と、
想定した基本状態に相当する全車重に対する前記変動量推定部で算出された全車重推定値の比率から車重増減量を算出し、算出した前記車重増減量に所定の車重補正係数を乗算することで前記車重増減量に起因して変動する加減速度の変動分の一部を打ち消す方向に働く車重補正トルクを算出するとともに、想定した基本状態に相当する平坦な状態からの勾配として前記変動量推定部で算出された道路勾配推定値に基づいて、道路勾配に起因して変動する加減速度の変動分の一部を打ち消す方向に働く勾配補正トルクを算出し、前記トルク基本値演算部で算出された前記トルク基本値に前記車重補正トルクおよび前記勾配補正トルクを加算することで前記トルク指示値を生成するトルク指示値演算部と
を有することを特徴とする電動車両制御装置。 In the electric vehicle control device that performs the traveling control of the vehicle including the electric motor as the driving power source,
Torque detecting means for detecting the driving torque or braking torque of the electric motor as a torque detection value;
Traveling speed detection means for detecting the traveling speed of the vehicle;
Braking / driving force control means for generating a torque instruction value based on the accelerator operation amount and brake operation amount by the driver, and the travel speed detected by the travel speed detection means;
Electric motor control means for performing travel control by feedback control so that the torque detection value detected by the torque detection means becomes the torque instruction value generated by the braking / driving force control means,
The braking / driving force control means includes:
A basic torque calculation unit that calculates a basic torque value corresponding to an assumed basic state based on the accelerator operation amount, the brake operation amount, and the travel speed;
Based on the travel speed and the detected torque value, the total vehicle weight that fluctuates from the assumed basic state is calculated as an estimated value based on the number of passengers and the loaded load, and based on the travel speed and the detected torque value. A fluctuation amount estimating unit that further calculates a road gradient that fluctuates depending on the state of the traveling road as an estimated value ;
The vehicle weight increase / decrease amount is calculated from the ratio of the total vehicle weight estimated value calculated by the fluctuation amount estimating unit to the total vehicle weight corresponding to the assumed basic state, and the calculated vehicle weight increase / decrease amount is multiplied by a predetermined vehicle weight correction coefficient. As a gradient from the flat state corresponding to the assumed basic state, the vehicle weight correction torque that works in a direction to cancel a part of the fluctuation of the acceleration / deceleration that fluctuates due to the vehicle weight increase / decrease amount is calculated. Based on the estimated road gradient value calculated by the fluctuation amount estimation unit, a gradient correction torque that works in a direction to cancel a part of the acceleration / deceleration fluctuation that varies due to the road gradient is calculated, and the basic torque calculation A torque command value calculation unit that generates the torque command value by adding the vehicle weight correction torque and the gradient correction torque to the basic torque value calculated by a motor. apparatus.
前後加速度を検出する前後加速度検出手段をさらに備え、
前記変動量推定部は、前記前後加速度検出手段により検出された前記前後加速度の情報も利用して前記推定値を算出する
ことを特徴とする電動車両制御装置。 In the electric vehicle control device according to claim 1 ,
It further comprises longitudinal acceleration detection means for detecting longitudinal acceleration,
The electric vehicle control apparatus, wherein the fluctuation amount estimation unit calculates the estimated value using information on the longitudinal acceleration detected by the longitudinal acceleration detecting means.
前記変動量推定部は、他の制駆動力源が備わっており、前記他の制駆動力源が動作状態にある場合には、前記他の制駆動力源による制駆動力も考慮して前記推定値を算出する
ことを特徴とする電動車両制御装置。 In the electric vehicle control device according to claim 1 or 2 ,
The fluctuation amount estimation unit includes another braking / driving force source. When the other braking / driving force source is in an operating state, the estimation is performed in consideration of the braking / driving force by the other braking / driving force source. An electric vehicle control device characterized by calculating a value.
前記電動機の駆動トルクまたは制動トルクをトルク検出値として検出するトルク検出ステップと、
車両の走行速度を検出する走行速度検出ステップと、
ドライバによるアクセル操作量およびブレーキ操作量と、前記走行速度検出ステップにより検出された前記走行速度とに基づいて、トルク指示値を生成する制駆動力制御ステップと、
前記トルク検出ステップにより検出された前記トルク検出値が前記制駆動力制御ステップで生成された前記トルク指示値になるようにフィードバック制御による走行制御を行う電動機制御ステップと
を備え、
前記制駆動力制御ステップは、
前記アクセル操作量および前記ブレーキ操作量と、前記走行速度とに基づいて、想定した基本状態に対応したトルク基本値を算出するトルク基本値演算ステップと、
前記走行速度および前記トルク検出値に基づいて、乗車人員数や積載荷重の多寡によって、想定した前記基本状態から変動する全車重を推定値として算出するとともに、前記走行速度および前記トルク検出値に基づいて、走行路の状態によって変動する道路勾配を推定値としてさらに算出する変動量推定ステップと、
想定した基本状態に相当する全車重に対する前記変動量推定ステップで算出された全車重推定値の比率から車重増減量を算出し、算出した前記車重増減量に所定の車重補正係数を乗算することで前記車重増減量に起因して変動する加減速度の変動分の一部を打ち消す方向に働く車重補正トルクを算出するとともに、想定した基本状態に相当する平坦な状態からの勾配として前記変動量推定部で算出された道路勾配推定値に基づいて、道路勾配に起因して変動する加減速度の変動分の一部を打ち消す方向に働く勾配補正トルクを算出し、前記トルク基本値演算ステップで算出された前記トルク基本値に前記車重補正トルクおよび前記勾配補正トルクを加算することで前記トルク指示値を生成するトルク指示値演算ステップと
を有することを特徴とする電動車両制御方法。 In an electric vehicle control method for performing a travel control of a vehicle equipped with an electric motor as a travel power source,
A torque detection step of detecting the drive torque or braking torque of the electric motor as a torque detection value;
A travel speed detection step for detecting the travel speed of the vehicle;
A braking / driving force control step for generating a torque instruction value based on the accelerator operation amount and the brake operation amount by the driver and the travel speed detected by the travel speed detection step;
An electric motor control step that performs travel control by feedback control so that the torque detection value detected by the torque detection step becomes the torque instruction value generated by the braking / driving force control step, and
The braking / driving force control step includes:
A basic torque calculation step for calculating a basic torque value corresponding to an assumed basic state based on the accelerator operation amount, the brake operation amount, and the travel speed;
Based on the travel speed and the detected torque value, the total vehicle weight that fluctuates from the assumed basic state is calculated as an estimated value based on the number of passengers and the loaded load, and based on the travel speed and the detected torque value. A fluctuation amount estimating step for further calculating a road gradient that fluctuates depending on the state of the traveling road as an estimated value ;
The vehicle weight increase / decrease amount is calculated from the ratio of the total vehicle weight estimated value calculated in the fluctuation amount estimation step to the total vehicle weight corresponding to the assumed basic state, and the calculated vehicle weight increase / decrease amount is multiplied by a predetermined vehicle weight correction coefficient. As a gradient from the flat state corresponding to the assumed basic state, the vehicle weight correction torque that works in a direction to cancel a part of the fluctuation of the acceleration / deceleration that fluctuates due to the vehicle weight increase / decrease amount is calculated. Based on the estimated road gradient value calculated by the fluctuation amount estimation unit, a gradient correction torque that works in a direction to cancel a part of the acceleration / deceleration fluctuation that varies due to the road gradient is calculated, and the basic torque calculation A torque instruction value calculation step of generating the torque instruction value by adding the vehicle weight correction torque and the gradient correction torque to the torque basic value calculated in the step. An electric vehicle control method.
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