JP5410610B2 - 電動車両の無段変速機の速度比制御方法 - Google Patents

電動車両の無段変速機の速度比制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、電動車両の変速機の速度比制御方法に関し、電動車両製造の技術分野に属する。
現在、多くの電動車両に無段変速機（ＣＶＴ）が使用され始めている。無段変速機の速度比が連続的に変化することで、車両は、動力系出力トルク及び回転数を連続的に変化させることができる。これにより、外的な所要動力の変化に適応することができる。従来の手動変速機（ＭＴ）により実現される速度変化と比較して、無段変速機の速度比変化は、完全にスロットルペダルに依存して制御される。具体的には、目標速度比は、スロットルペダル開度及び最良のエンジン性能曲線によって決まる。これにより、無段変速機の実際の速度比を制御することができる。動力系の応答遅れを補償するため、従来技術の無段変速機は、車両の速度に応じて、無段変速機の目標速度比を修正する。すなわち、無段変速機の速度比が変化したか否かは、現在の動作状態でのスロットル開度及び車両速度に依存する。
石油資源の不足が深刻化し、人々の環境意識の向上が高まるにつれ、電動車両（ＥＶ）が年々普及している。現在、一般に、電動車両にはシングルレシオ又はデュアルレシオギアシフト機構が採用されている。このギアシフト機構は、モータの動作域を所望通りに調整することができない。その結果、モータは、常に最も効率的な性能域で安定的に動作することができるわけではない。つまり、モータ性能を向上させるためにも、電動車両に無段変速機が必要となる。しかしながら、従来のＩＣＥ（ガソリン内燃機関）車両の無段変速機の制御方法の参照オブジェクトは、電動車両の参照オブジェクトと異なる。このため、従来のＩＣＥの無段変速機を電動車両に直接適用することができない。
本発明の技術的課題は、電動車両の無段変速機に適用可能な速度比制御方法を提供し、モータ性能を向上させることにある。
本発明に係る電動車両の無段変速機の速度比制御方法は、制御部により、リアルタイムのアクセルペダル開度信号、モータ回転数及び無段変速機の速度比を取得し、前記取得した信号に応じて、前記モータ回転数又は前記無段変速機の速度比を調整し、これにより、車両全体の所要動力を達成しつつ、前記モータを比較的高効率なモータ回転数範囲で動作させる。
各モータは、回転数範囲（以下、高効率モータ回転数範囲又は高効率回転数範囲と称する）内で最も効率的に動作する。モータ回転数がこの範囲内の場合のみ、モータ性能が最高になる。アクセルペダル開度信号は、目標モータ回転数に相当するとともに、運転者の意思を表す。アクセルペダル開度が増加するということは、運転者が車両を加速させようとしているか又はトルクを増加させようとしているということである。アクセルペダル開度及び現在の速度比値に照らして、運転者が必要とする動力又はトルクがわかる。従って、車両全体の所要動力を達成しつつ、速度比及び回転数を包括的に調整することができる。これにより、モータが高効率回転数範囲内で動作することができ、従って、より高いモータ性能が保証される。
本発明の制御方法によれば、前記アクセルペダル開度に対応する目標回転数が前記高効率モータ回転数範囲内の場合、前記制御部により、前記無段変速機の速度比を変更せず維持し、前記現在のモータ回転数を前記目標回転数に調整する。前記アクセルペダル開度に対応する前記目標回転数が前記高効率モータ回転数範囲より大きい場合、前記制御部により、前記目標回転数及び現在の速度比に応じて、必要動力を算出し、算出結果に応じて、前記モータ回転数及び前記無段変速機の速度比を調整し、これにより、前記調整後の出力動力を前記必要動力と等しくし、前記調整後のモータ回転数を前記高効率回転数範囲内又は前記高効率回転数範囲近傍にする。
より具体的には、前記アクセルペダル開度に対応する前記目標回転数が前記高効率モータ回転数範囲より大きい場合、前記制御部により、前記目標回転数及び前記現在の速度比に応じて、前記必要動力を算出し、前記動力回転数（engine speed）を前記高効率モータ回転数範囲に調整し、前記速度比を調整し、これにより、前記調整後の出力動力を前記必要動力と等しくする。前記速度比が限界値に調整されており、且つ、前記所要動力に未だ達していない場合、前記制御部により、前記速度比を前記限界値で維持し、前記調整後の出力動力が前記必要動力と等しくなるまで前記動力回転数（engine speed）を調整し続ける。
前記必要動力は、前記目標回転数を前記現在の速度比で除した商に比例し、前記出力動力は、前記現在の回転数を前記現在の速度比で除した商に比例する。
状況によって、運転者はトルクを増加するためにアクセルペダル開度を増加する。例えば、坂を登るとき、運転者はアクセルペダルを深く踏み下ろす。このようなトルク増加目的を達成するため、前記制御部により、車両速度情報をリアルタイムに取得し、前記目標回転数が前記現在の回転数より大きく、且つ、前記車両速度が調整後所定時間経過後も増加しない場合、前記制御部により、前記無段変速機に前記速度比を増加するよう指示する。このように、運転者がアクセルペダルを深く踏み下ろし続ける限り、モータ回転数は連続的に増加する。しかしながら、負荷が増加するため、車両の速度は増加しない。このような場合、速度比が増加し、これにより出力トルクが増加し、従って、運転要求が満たされる。
運転性を向上させるため、前記目標回転数と前記現在の回転数との差が大きいほど、速度比変位率が高い。前記速度比変位率は、前記速度比の単位時間内の変位値と関連する。速度比変位率を調整することにより、車両の加速時間が変化し、これにより運転性を向上させることができる。
本発明の電動車両の無段変速機の速度比制御方法によれば、速度比を合理的に制御し且つモータ回転数を合理的に調整することにより、無段変速機とモータとの適合性が向上する。さらに、車両全体の所要動力を確保しつつ、モータ性能が最適化される。このように、車両の動力系オペレーションが最適化されるとともに、エネルギー利用効率及び運転性も向上する。
本発明に係る電動車両の無段変速機の速度比制御方法のフローチャートである。 本発明に係る電動車両の無段変速機の制御システムの模式図である。
以下、添付図面及び実施形態を参照し、本発明の技術的解決法を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電動車両の無段変速機の速度比制御方法のフローチャートである。図２は、本発明に係る電動車両の無段変速機の制御システムの模式図である。図２に示すように、制御システムの異なる接続には異なる参照符号が付されており、機械的接続１００、電気的接続２００、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）通信３００及びコントローラエリアネットワーク４００を含んでいる。なお、図２において、ＣＶＴは無段変速機（Continuously Variable Transmission）を表し、ＴＣＵは自動変速機制御ユニット（automatic Transmission Control Unit）を表し、ＭＣＵはモータ制御部（Micro Controller Unit）を表している。
図１及び図２に示すように、本実施形態の電動車両の無段変速機の速度比制御方法は、以下のステップを含む。
Ａ：制御部は、リアルタイムのアクセルペダル開度信号、モータ回転数及び無段変速機の速度比を取得する。
Ｂ：アクセルペダル開度に対応する目標回転数が高効率モータ回転数範囲内の場合、制御部は、無段変速機の速度比を変更せず維持し、現在のモータ回転数を目標回転数に調整する。
Ｃ：アクセルペダル開度に対応する目標回転数が高効率モータ回転数範囲より大きい場合、制御部は、目標回転数及び現在の速度比に応じて、必要動力を算出する。そして、制御部は、以下のステップＣ１又はＣ２を実行する。
Ｃ１：現在のモータ回転数が高効率回転数範囲未満の場合、制御部は、モータ回転数を高効率回転数範囲に増加し、速度比を減少する。その結果、調整後の出力動力が、必要動力と等しくなる。速度比が最小値にまで減少しており、且つ、所要動力に未だ達していない場合、制御部は、速度比を最小値で維持し、調整後の出力動力が必要動力と等しくなるまで動力回転数（engine speed）を増加する。
Ｃ２：現在のモータ回転数が高効率回転数範囲より大きい場合、制御部は、モータ回転数を高効率回転数範囲に減少し、速度比を増加する。その結果、調整後の出力動力が、必要動力と等しくなる。速度比が最大値にまで増加しており、且つ、所要動力に未だ達していない場合、制御部は、速度比を最大値で維持し、調整後の出力動力が必要動力と等しくなるまで動力回転数（engine speed）を減少する。
上記必要動力は、目標回転数を現在の速度比で除した商に比例する。上記出力動力は、現在の回転数を現在の速度比で除した商に比例する。

Claims (6)

  1. 制御部により、リアルタイムのアクセルペダル開度信号、モータ回転数及び無段変速機の速度比を取得し、前記信号に応じて、前記モータ回転数又は前記無段変速機の速度比を調整し、これにより、車両全体の所要動力を達成しつつ、前記モータを比較的高効率なモータ回転数範囲で動作させ、
    前記アクセルペダル開度に対応する目標回転数が前記高効率モータ回転数範囲内の場合、前記制御部により、前記無段変速機の速度比を変更せず維持し、前記現在のモータ回転数を前記目標回転数に調整し、
    前記アクセルペダル開度に対応する前記目標回転数が前記高効率モータ回転数範囲より大きい場合、前記制御部により、前記目標回転数及び現在の速度比に応じて、必要動力を算出し、算出結果に応じて、前記モータ回転数及び前記無段変速機の速度比を調整し、これにより、前記調整後の出力動力を前記必要動力と等しくし、前記調整後のモータ回転数を前記高効率回転数範囲内又は前記高効率回転数範囲近傍にする
    ことを特徴とする電動車両の無段変速機の速度比制御方法。
  2. 請求項１に記載の電動車両の無段変速機の速度比制御方法であって、
    前記アクセルペダル開度に対応する前記目標回転数が前記高効率モータ回転数範囲より大きい場合、前記制御部により、前記目標回転数及び前記現在の速度比に応じて、前記必要動力を算出し、前記モータ回転数を前記高効率モータ回転数範囲に調整し、前記速度比を調整し、これにより、前記調整後の出力動力を前記必要動力と等しくし、
    前記速度比が限界値に調整されており、且つ、前記所要動力に未だ達していない場合、前記制御部により、前記速度比を前記限界値で維持し、前記調整後の出力動力が前記必要動力と等しくなるまで前記モータ回転数を調整し続ける
    ことを特徴とする電動車両の無段変速機の速度比制御方法。
  3. 請求項１又は２に記載の電動車両の無段変速機の速度比制御方法であって、
    前記必要動力は、前記目標回転数を前記現在の速度比で除した商に比例し、前記出力動力は、前記現在の回転数を前記現在の速度比で除した商に比例する
    ことを特徴とする電動車両の無段変速機の速度比制御方法。
  4. 請求項２に記載の電動車両の無段変速機の速度比制御方法であって、
    前記制御部により、車両速度情報をリアルタイムに取得し、前記目標回転数が前記現在の回転数より大きく、且つ、前記車両速度が調整後所定時間経過後も増加しない場合、前記制御部により、前記無段変速機に前記速度比を増加するよう指示する
    ことを特徴とする電動車両の無段変速機の速度比制御方法。
  5. 請求項１又は２に記載の電動車両の無段変速機の速度比制御方法であって、
    前記目標回転数と前記現在の回転数との差が大きいほど、速度比変位率が高く、前記速度比変位率は、前記速度比の単位時間内の変位値と関連する
    ことを特徴とする電動車両の無段変速機の速度比制御方法。
  6. 請求項１又は２に記載の電動車両の無段変速機の速度比制御方法であって、
    Ａ：前記制御部により、リアルタイムのアクセルペダル開度信号、前記モータ回転数及び前記無段変速機の速度比を取得し、
    Ｂ：前記アクセルペダル開度に対応する前記目標回転数が前記高効率モータ回転数範囲内の場合、前記制御部により、前記無段変速機の速度比を変更せず維持し、前記現在のモータ回転数を前記目標回転数に調整し、
    Ｃ：前記アクセルペダル開度に対応する前記目標回転数が前記高効率モータ回転数範囲より大きい場合、前記制御部により、前記目標回転数及び前記現在の速度比に応じて前記必要動力を算出し、以下のステップＣ１又はＣ２：
    Ｃ１：前記現在のモータ回転数が前記高効率回転数範囲未満の場合、前記制御部により、前記モータ回転数を前記高効率回転数範囲に増加し、前記速度比を減少し、これにより、前記調整後の出力動力を前記必要動力と等しくし、前記速度比が前記最小値にまで減少しており、且つ、前記所要動力に未だ達していない場合、前記制御部により、前記速度比を前記最小値で維持し、前記調整後の出力動力が前記必要動力と等しくなるまで前記エンジン速度を増加する
    Ｃ２：前記現在のモータ回転数が前記高効率回転数範囲より大きい場合、前記制御部により、前記モータ回転数を比較的高いモータ回転数範囲に減少し、前記速度比を増加し、これにより、前記調整後の出力動力を前記必要動力と等しくし、前記速度比が前記最大値にまで増加しており、且つ、前記所要動力に未だ達していない場合、前記制御部により、前記速度比を前記最大値で維持し、前記調整後の出力動力が前記必要動力と等しくなるまで前記モータ回転数を減少する
    を実行することを特徴とする電動車両の無段変速機の速度比制御方法。
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