JP5840698B2 - 電動車両のモータ制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電動モータのみを原動機として搭載した電気自動車や、電動モータおよびエンジンを原動機として搭載したハイブリッド車両など、電動モータからの動力を駆動車輪に伝達するモータ伝動系を具えた電動車両のモータ制御装置に関するものである。
電動車両としては従来、例えば特許文献1に記載のごとく、上記のモータ伝動系に自動変速機（無段変速機）を挿置し、この自動変速機（無段変速機）を介して電動モータからの動力を駆動車輪に伝達するようにしたものが知られている。
そして特許文献1には更に、自動変速機（無段変速機）の変速制御を介した電動モータの回転速度制御に際し、電動モータおよびその制御を司るインバータの効率が最高となる態様で、つまり電力消費率（電費）が最も良くなる態様で要求駆動パワーを実現可能な目標モータ回転数を求め、電動モータの実回転数がこの目標モータ回転数に一致する目標変速比へと自動変速機（無段変速機）を変速させるモータ制御技術が開示されている。
しかし、電動車両の走行時における電力損失は、電動モータおよびインバータの損失のみに非ず、自動変速機（無段変速機）の損失によっても被る。
従って、特許文献1所載のモータ制御技術に代表される従来技術のように、電動モータおよびインバータの効率のみを考慮して、要求駆動パワーを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転数を求めるだけでは、以下に説明する問題を生ずる。
従って、特許文献1所載のモータ制御技術に代表される従来技術のように、電動モータおよびインバータの効率のみを考慮して、要求駆動パワーを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転数を求めるだけでは、以下に説明する問題を生ずる。
つまり従来技術は、電動モータおよびインバータの損失以外の損失である自動変速機（無段変速機）の損失について考慮しないまま、要求駆動パワーを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転数を求めるため、この目標モータ回転数が自動変速機（無段変速機）にとっては低効率でのモータ回転数である可能性もあり、自動変速機（無段変速機）を含めたパワートレーン全体として、要求駆動パワーを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転数である保証がない。
従って従来のモータ制御装置では、自動変速機（無段変速機）を含めたパワートレーン全体として（実車上において）、要求駆動パワーを確実に最良電力消費率で実現するようモータを制御することができず、この点に関する改善の余地があった。
本発明は、モータ制御に資する目標モータ回転速度情報を求めるに際し、その決定因子に車速を付加することで、従来のように電動モータおよびインバータの損失を考慮するだけでなく、自動変速機（無段変速機）の損失をも考慮した、要求駆動パワーを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転速度情報を求め得るようになし、これにより上記の問題を解消可能にした電動車両のモータ制御装置を提案することを目的とする。
この目的のため、本発明による電動車両のモータ制御装置は、これを以下のごとくに構成する。
先ず、本発明の前提となるモータ制御装置は、
自動変速機を介して、アクセル操作に応動する電動モータからの動力を駆動車輪に伝達する電動車両に用いられるものである。
先ず、本発明の前提となるモータ制御装置は、
自動変速機を介して、アクセル操作に応動する電動モータからの動力を駆動車輪に伝達する電動車両に用いられるものである。
本発明は、かかる電動車両のモータ制御装置に対し、以下の車速検出手段、要求駆動パワー算出手段、目標モータ回転速度情報演算手段、目標変速比演算手段、変速制御手段、目標モータトルク演算手段、およびモータ駆動力制御手段を設ける。
車速検出手段は車速を検出し、また要求駆動パワー算出手段は車両の要求駆動パワーを算出し、更に目標モータ回転速度情報演算手段は、これら車速および要求駆動パワーに基づき上記電動モータの電力消費効率および上記自動変速機の伝達効率を掛け合わせた効率が最適な効率となるような該電動モータの目標モータ回転速度情報を求めるものである。
目標変速比演算手段は、上記目標モータ回転速度情報および車速から上記自動変速機の目標変速比を演算し、変速制御手段は、該目標変速比演算手段で演算した目標変速比に上記自動変速機の実変速比が向かうよう該自動変速機を変速制御して、上記目標モータ回転速度情報を実現させるものである。
そして目標モータトルク演算手段は、上記要求駆動パワーを上記目標モータ回転速度情報で除算することにより、該目標モータ回転速度情報のもとで上記要求駆動パワーを実現するための上記電動モータの目標モータトルクを演算し、モータ駆動力制御手段は、該手段で演算した目標モータトルクに上記電動モータの実モータトルクが向かうよう該電動モータを駆動力制御して、前記目標モータトルクを実現させるものである。
車速検出手段は車速を検出し、また要求駆動パワー算出手段は車両の要求駆動パワーを算出し、更に目標モータ回転速度情報演算手段は、これら車速および要求駆動パワーに基づき上記電動モータの電力消費効率および上記自動変速機の伝達効率を掛け合わせた効率が最適な効率となるような該電動モータの目標モータ回転速度情報を求めるものである。
目標変速比演算手段は、上記目標モータ回転速度情報および車速から上記自動変速機の目標変速比を演算し、変速制御手段は、該目標変速比演算手段で演算した目標変速比に上記自動変速機の実変速比が向かうよう該自動変速機を変速制御して、上記目標モータ回転速度情報を実現させるものである。
そして目標モータトルク演算手段は、上記要求駆動パワーを上記目標モータ回転速度情報で除算することにより、該目標モータ回転速度情報のもとで上記要求駆動パワーを実現するための上記電動モータの目標モータトルクを演算し、モータ駆動力制御手段は、該手段で演算した目標モータトルクに上記電動モータの実モータトルクが向かうよう該電動モータを駆動力制御して、前記目標モータトルクを実現させるものである。
上記した本発明による電動車両のモータ制御装置によれば、
電動モータの制御に資する目標モータ回転速度情報を求めるに際し、車速および要求駆動パワーに基づき電動モータの電力消費効率および自動変速機の伝達効率を掛け合わせた効率が最適な効率となるような電動モータのモータ回転速度情報を目標モータ回転速度情報と定めるため、
この目標モータ回転速度情報が、電動モータに係わる損失は勿論、自動変速機の損失をも考慮しつつ、要求駆動パワーを最良電力消費率で実現可能なモータ回転速度情報となり得る。
電動モータの制御に資する目標モータ回転速度情報を求めるに際し、車速および要求駆動パワーに基づき電動モータの電力消費効率および自動変速機の伝達効率を掛け合わせた効率が最適な効率となるような電動モータのモータ回転速度情報を目標モータ回転速度情報と定めるため、
この目標モータ回転速度情報が、電動モータに係わる損失は勿論、自動変速機の損失をも考慮しつつ、要求駆動パワーを最良電力消費率で実現可能なモータ回転速度情報となり得る。
従って上記の目標モータ回転速度情報が、電動モータおよび自動変速機を含めたパワートレーン全体として、要求駆動パワーを最良電力消費率で実現可能なモータ回転速度情報であるのを保証することができる。
このため、パワートレーン全体として（実車上において）、要求駆動パワーを確実に最良の電力消費率で実現するよう電動モータを制御することができ、電力消費率の向上を確実に実現可能である。
ところで上記目標モータ回転速度情報の実現に際し、目標モータ回転速度情報および車速から自動変速機の目標変速比を演算し、自動変速機を実変速比がこの目標変速比に一致するよう変速制御して、目標モータ回転速度情報を実現することとしたため、現在の車速のもとで確実に目標モータ回転速度情報を達成し得て、上記の効果を一層顕著なものにし得るのに加え、
要求駆動パワーを目標モータ回転速度情報で除算することにより、該目標モータ回転速度情報のもとで要求駆動パワーを実現するための電動モータの目標モータトルクを求め、電動モータを実モータトルクがこの目標モータトルクに一致するよう駆動力制御しつつ目標モータ回転速度情報を実現するよう構成したため、目標モータ回転速度情報（モータ回転数）に何ら影響を与えることなく、要求駆動パワーを実現する目標モータトルクをも同時に達成することができる。
このため、パワートレーン全体として（実車上において）、要求駆動パワーを確実に最良の電力消費率で実現するよう電動モータを制御することができ、電力消費率の向上を確実に実現可能である。
ところで上記目標モータ回転速度情報の実現に際し、目標モータ回転速度情報および車速から自動変速機の目標変速比を演算し、自動変速機を実変速比がこの目標変速比に一致するよう変速制御して、目標モータ回転速度情報を実現することとしたため、現在の車速のもとで確実に目標モータ回転速度情報を達成し得て、上記の効果を一層顕著なものにし得るのに加え、
要求駆動パワーを目標モータ回転速度情報で除算することにより、該目標モータ回転速度情報のもとで要求駆動パワーを実現するための電動モータの目標モータトルクを求め、電動モータを実モータトルクがこの目標モータトルクに一致するよう駆動力制御しつつ目標モータ回転速度情報を実現するよう構成したため、目標モータ回転速度情報（モータ回転数）に何ら影響を与えることなく、要求駆動パワーを実現する目標モータトルクをも同時に達成することができる。
1 自動変速機（無段変速機）
2 変速機入力軸
3 電動モータ
4 変速機出力軸
5 終減速歯車組
6 ディファレンシャルギヤ装置
7L,7R 左右駆動車輪
11 コントローラ（変速制御手段,モータ駆動力制御手段）
12 アクセル開度センサ
13 車速センサ
21 要求駆動力演算部（要求駆動パワー算出手段）
22 乗算器（要求駆動パワー算出手段）
23 目標モータ回転数演算部（目標モータ回転速度情報演算手段）
24 除算器（目標モータトルク演算手段）
25 除算器（目標変速比演算手段）
2 変速機入力軸
3 電動モータ
4 変速機出力軸
5 終減速歯車組
6 ディファレンシャルギヤ装置
7L,7R 左右駆動車輪
11 コントローラ（変速制御手段,モータ駆動力制御手段）
12 アクセル開度センサ
13 車速センサ
21 要求駆動力演算部（要求駆動パワー算出手段）
22 乗算器（要求駆動パワー算出手段）
23 目標モータ回転数演算部（目標モータ回転速度情報演算手段）
24 除算器（目標モータトルク演算手段）
25 除算器（目標変速比演算手段）
以下、この発明の実施例を添付の図面に基づいて説明する。
＜構成＞
図１は、本発明の一実施例になるモータ制御装置を具えた電気自動車のパワートレーンを、その制御系と共に略示するもので、1は自動変速機を示す。
本実施例においてはこの自動変速機１を、Ｖベルト式無段変速機やトロイダル型無段変速機などの無段変速機とするが、有段式の自動変速機であっても良い。
図１は、本発明の一実施例になるモータ制御装置を具えた電気自動車のパワートレーンを、その制御系と共に略示するもので、1は自動変速機を示す。
本実施例においてはこの自動変速機１を、Ｖベルト式無段変速機やトロイダル型無段変速機などの無段変速機とするが、有段式の自動変速機であっても良い。
いずれにしても、自動変速機1の入力軸2には電動モータ3を結合し、出力軸4には、終減速歯車組5およびディファレンシャルギヤ装置6を順次介して左右駆動車輪7L,7Rを結合する。
かくして電動モータ3から入力軸2への回転動力は、自動変速機1の変速比に応じて変速され、その後、終減速歯車組5およびディファレンシャルギヤ装置6を順次経て左右駆動車輪7L,7Rに至り、車両の走行に供される。
＜制御システム＞
自動変速機1および電動モータ3はそれぞれ、共通なコントローラ11により制御することとする。
自動変速機1は、実変速比（入力回転数/出力回転数）が、コントローラ11からの目標変速比i（後で詳述する）に追従するよう変速制御されるものとし、また、
電動モータ3は、実モータトルクが、コントローラ11からの目標モータトルクtTm（後で詳述する）に一致するよう駆動力制御されるものとする。
自動変速機1および電動モータ3はそれぞれ、共通なコントローラ11により制御することとする。
自動変速機1は、実変速比（入力回転数/出力回転数）が、コントローラ11からの目標変速比i（後で詳述する）に追従するよう変速制御されるものとし、また、
電動モータ3は、実モータトルクが、コントローラ11からの目標モータトルクtTm（後で詳述する）に一致するよう駆動力制御されるものとする。
コントローラ11は、上記した目標変速比iの演算に際し、後述するように目標モータ回転数（目標モータ回転速度情報）tNmを求め、実モータ回転数をこの目標モータ回転数tNmに一致させるのに必要な変速比を上記の目標変速比iと定める。
従って、目標モータ回転数tNmを実現する電動モータ3の回転速度制御は、自動変速機1の変速制御（目標変速比iの実現制御）によって、これを遂行する。
従って、目標モータ回転数tNmを実現する電動モータ3の回転速度制御は、自動変速機1の変速制御（目標変速比iの実現制御）によって、これを遂行する。
コントローラ11には、上記の目標モータトルクtTm、目標モータ回転数tNmおよび目標変速比iの演算用に、電動モータ3への要求負荷であるアクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ12からの信号と、車速VSPを検出する車速センサ13からの信号とを入力する。
＜モータ制御＞
コントローラ11は、機能別ブロック線図で示すと図2のごとくに表されるもので、詳しくは図3の制御プログラムを実行して、電動モータ3の駆動力制御および回転速度制御を以下のように遂行する。
コントローラ11は、機能別ブロック線図で示すと図2のごとくに表されるもので、詳しくは図3の制御プログラムを実行して、電動モータ3の駆動力制御および回転速度制御を以下のように遂行する。
先ず図2のブロック線図により概略説明すると、要求駆動力演算部21では、アクセル開度APOおよび車速VSPから、つまり現在の運転状態から、運転者が望んでいる要求駆動力（トルク値）Tdを、予め実験などにより求めておいたマップの検索により求める。
乗算器22では、かようにして求めた要求駆動力（トルク値）Tdに車速VSPを乗じて、車両運転状態に応じた要求駆動パワーPdを演算する。
従って要求駆動力演算部21および乗算器22は、本発明における要求駆動パワー算出手段に相当する。
乗算器22では、かようにして求めた要求駆動力（トルク値）Tdに車速VSPを乗じて、車両運転状態に応じた要求駆動パワーPdを演算する。
従って要求駆動力演算部21および乗算器22は、本発明における要求駆動パワー算出手段に相当する。
目標モータ回転数演算部23では、図4に例示するように予め実験などにより求めておいた、要求駆動パワーPdおよび車速VSPの組み合わせと、該組み合わせを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転数tNmとの関係に係わるマップを基に、要求駆動パワーPdおよび車速VSPから、要求駆動パワーPdおよび車速VSPの組み合わせを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転数tNmを検索により求める。
従って目標モータ回転数演算部23は、本発明における目標モータ回転速度情報演算手段に相当する。
従って目標モータ回転数演算部23は、本発明における目標モータ回転速度情報演算手段に相当する。
なお図4には参考のため、車速VSPをパラメータとせず（自動変速機1の損失を考慮せず）、電動モータ3およびその制御を司るインバータ（図示せず）の損失のみを考慮して、要求駆動パワーPdを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転数tNmと、要求駆動パワーPdとの関係を表したモータ・アルファ・ライン（Motor Alpha-Line）を併記した。
ちなみに従来は、このモータ・アルファ・ライン（Motor Alpha-Line）を基に要求駆動パワーPdから、この要求駆動パワーPdを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転数tNmを求めていた。
ちなみに従来は、このモータ・アルファ・ライン（Motor Alpha-Line）を基に要求駆動パワーPdから、この要求駆動パワーPdを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転数tNmを求めていた。
除算器24では、要求駆動パワーPdを目標モータ回転数tNmで除算することにより、目標モータ回転数tNmのもとで要求駆動パワーPdを実現する目標モータトルクtTmを求め、
除算器25では、目標モータ回転数tNmを車速VSPで除算することにより、現在の車速VSPのもとで目標モータ回転数tNmを実現するのに必要な目標変速比iを求める。
従って除算器24は、本発明における目標モータトルク演算手段に相当し、また除算器25は、本発明における目標変速比演算手段に相当する。
除算器25では、目標モータ回転数tNmを車速VSPで除算することにより、現在の車速VSPのもとで目標モータ回転数tNmを実現するのに必要な目標変速比iを求める。
従って除算器24は、本発明における目標モータトルク演算手段に相当し、また除算器25は、本発明における目標変速比演算手段に相当する。
コントローラ11が実行する図2の処理内容を図3のフローチャートにより更に詳述する。
ステップＳ101においては、要求駆動力演算部21につき前述したとおり、予め実験などにより求めておいたマップMapを用いて、アクセル開度APOおよび車速VSPから、運転者が望んでいる要求駆動力（トルク値）Tdを検索により求める。
ステップＳ101においては、要求駆動力演算部21につき前述したとおり、予め実験などにより求めておいたマップMapを用いて、アクセル開度APOおよび車速VSPから、運転者が望んでいる要求駆動力（トルク値）Tdを検索により求める。
次のステップＳ102においては、乗算器22につき前述したとおり、要求駆動力（トルク値）Tdに車速VSPを乗ずる次式の演算により、車両運転状態に応じた要求駆動パワーPdを求める。
Pd＝Td×VSP×1000/3600 ・・・(1)
従ってステップＳ102は、本発明における要求駆動パワー算出手段に相当する。
Pd＝Td×VSP×1000/3600 ・・・(1)
従ってステップＳ102は、本発明における要求駆動パワー算出手段に相当する。
次のステップＳ103においては、目標モータ回転数演算部23につき前述したとおり、図4に例示する、要求駆動パワーPdおよび車速VSPの組み合わせと、該組み合わせを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転数tNmとの関係に係わるマップMapを基に、要求駆動パワーPdおよび車速VSPから目標モータ回転数tNmを検索する。
従ってステップＳ103は、本発明における目標モータ回転速度情報演算手段に相当する。
従ってステップＳ103は、本発明における目標モータ回転速度情報演算手段に相当する。
ステップＳ104においては、除算器24につき前述したとおり、目標モータ回転数tNmを要求駆動パワーPdで除算する次式の演算により、目標モータトルクtTmを算出する。
tTm＝Pd/tNm×60×(2×π) ・・・(2)
従ってステップＳ104は、本発明における目標モータトルク演算手段に相当する。
tTm＝Pd/tNm×60×(2×π) ・・・(2)
従ってステップＳ104は、本発明における目標モータトルク演算手段に相当する。
ステップＳ104においては更にコントローラ11が、上記のようにして求めた目標モータトルクtTmを、図1に示すごとく電動モータ3の駆動力制御用に出力し、電動モータ3をその出力トルクが目標モータトルクtTmに一致するよう駆動力制御する。
従ってコントローラ11は、本発明におけるモータ駆動力制御手段を構成する。
従ってコントローラ11は、本発明におけるモータ駆動力制御手段を構成する。
ステップＳ105においては、除算器25につき前述したとおり、目標モータ回転数tNmを車速VSPで除算する次式（Rは、駆動輪7L,7Rの動半径、FDは、終減速歯車組5の減速比）の演算により、現在の車速VSPのもとで目標モータ回転数tNmを実現するのに必要な目標変速比iを求める。
i＝2×π×R×60×tNm/FD/VSP×1000/3600 ・・・(3)
従ってステップＳ105は、本発明における目標変速比演算手段に相当する。
i＝2×π×R×60×tNm/FD/VSP×1000/3600 ・・・(3)
従ってステップＳ105は、本発明における目標変速比演算手段に相当する。
ステップＳ105においては更にコントローラ11が、上記のようにして求めた目標変速比iを、図1に示すごとく自動変速機1の変速制御用に出力し、自動変速機1をその実変速比（入力回転数/出力回転数）が目標変速比iに一致するよう変速制御する。
従ってコントローラ11は、本発明における変速制御手段を構成する。
従ってコントローラ11は、本発明における変速制御手段を構成する。
ところで当該自動変速機1の変速制御は、目標変速比iが現在の車速VSPのもとで目標モータ回転数tNmを実現するのに必要なためのものであることから、電動モータ3をその回転数が目標モータ回転数tNmに一致するよう回転速度制御することに通じ、
目標モータ回転数tNmを実現する電動モータ3の回転速度制御は、自動変速機1の上記変速制御（目標変速比iの実現制御）によって遂行する。
目標モータ回転数tNmを実現する電動モータ3の回転速度制御は、自動変速機1の上記変速制御（目標変速比iの実現制御）によって遂行する。
図4に例示した、要求駆動パワーPdおよび車速VSPの組み合わせと、該組み合わせを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転数tNmとの関係に係わるマップMapの算出方法を以下に詳細に述べる。
図5は、図4に例示した要求駆動パワーPdおよび車速VSPの組み合わせのうち、或る要求駆動パワーPd＝Ap（kW）および車速VSP＝Av（km/h）の組み合わせを例にとって、つまり或る車速VSP＝Av（km/h）での走行下において或る要求駆動パワーPd＝Ap（kW）を発生させる場合を例にとって、モータの電力消費効率ηMG（%）および変速機の伝達効率ηCVT（%）のモータ回転数Nm(rpm)に対する変化特性をそれぞれ示したものである。
図5は、図4に例示した要求駆動パワーPdおよび車速VSPの組み合わせのうち、或る要求駆動パワーPd＝Ap（kW）および車速VSP＝Av（km/h）の組み合わせを例にとって、つまり或る車速VSP＝Av（km/h）での走行下において或る要求駆動パワーPd＝Ap（kW）を発生させる場合を例にとって、モータの電力消費効率ηMG（%）および変速機の伝達効率ηCVT（%）のモータ回転数Nm(rpm)に対する変化特性をそれぞれ示したものである。
図5は、縦軸にモータの電力消費効率ηMG（%）および変速機の伝達効率ηCVT（%）をそれぞれ目盛り、横軸にモータの回転数Nm(rpm)を目盛った二次元座標であり、この二次元座標上に上記モータ回転数Nm(rpm)に対するモータ電力消費効率ηMG（%）および変速機伝達効率ηCVT（%）の変化特性を示したものである。
図5におけるモータの電力消費効率ηMG（%）は電動モータ3やインバータの電気的な効率を示し、要求駆動パワーPd＝Ap（kW）を発生するのに要した実消費電力（kw）と、要求駆動パワーPd＝Ap（kW）との比率としてモータ回転数Nm(rpm)ごとにプロットしたものである。
一方、変速機の伝達効率ηCVT（%）は、或る車速VSP＝Av（km/h）において要求駆動パワーPd＝Ap（kW）を伝達する場合の変速機の伝達効率を示し、実際に車輪に伝達された駆動パワーPd（kW）を変速機に入力された駆動パワーで除して得られる比率をモータ回転数Nm(rpm)ごとにプロットしたものである。
ここで変速機の伝達効率ηCVT（%）は変速機の入力回転数に応じて変化する。
車速VSP＝Av（km/h）である場合は、当該車速Av（km/h）になるように入力回転数に応じて変速比が決定されるので入力回転数が変わると変速比も変わり変速機の伝達効率ηCVT（%）も変わることとなる。
車速VSP＝Av（km/h）である場合は、当該車速Av（km/h）になるように入力回転数に応じて変速比が決定されるので入力回転数が変わると変速比も変わり変速機の伝達効率ηCVT（%）も変わることとなる。
例えばＶベルト式無段変速機やトロイダル型無段変速機などの無段変速機では、変速比を変化させる為に変速部材の接触面積が変化することになるので変速機の伝達効率が変化することになる。また一回転あたりに伝達するトルクの大きさによっても変速機の伝達効率が変化する。
その他にも変速機を操作するための油圧ポンプなど多数のパラメータにより効率が変化し、このような効率の変化を予め実験などにより求めてプロットしたものが図5における変速機の伝達効率ηCVT（%）である。
その他にも変速機を操作するための油圧ポンプなど多数のパラメータにより効率が変化し、このような効率の変化を予め実験などにより求めてプロットしたものが図5における変速機の伝達効率ηCVT（%）である。
なお、図5では変速機の入力回転速度を記載することなく、モータの回転速度のみを記載しているが、図１に示した本発明の実施例になるモータ制御装置を具えた電気自動車のパワートレーンの場合、モータの回転速度と変速機の入力回転速度は等しくなるので、図5においてはモータ回転速度＝変速機の入力回転速度とみなしている為である。
さらに図5では、前述のモータの電力消費効率ηMG（%）に変速機の伝達効率ηCVT（%）を掛けたものをパワートレイン全体の効率ηPT（%）としてプロットしている。
パワートレイン全体の効率ηPT（%）を考えた場合、モータの電力消費効率ηMG（%）および変速機の伝達効率ηCVT（%）の各々を最適のものを選択する必要があるが、図5に示すとおり両者の特性は一致しておらず、例えばモータの効率ηMG（%）が良い回転速度では変速機の伝達効率ηCVT（%）が必ずしも高くはなく、パワートレイン全体の効率ηPT（%）は高くならない。
一方で変速機の伝達効率ηCVT（%）の高い領域ではモータの電力消費効率ηMG（%）が必ずしも高くなく、パワートレイン全体の効率ηPT（%）が高くならない。
パワートレイン全体の効率ηPT（%）を考えた場合、モータの電力消費効率ηMG（%）および変速機の伝達効率ηCVT（%）の各々を最適のものを選択する必要があるが、図5に示すとおり両者の特性は一致しておらず、例えばモータの効率ηMG（%）が良い回転速度では変速機の伝達効率ηCVT（%）が必ずしも高くはなく、パワートレイン全体の効率ηPT（%）は高くならない。
一方で変速機の伝達効率ηCVT（%）の高い領域ではモータの電力消費効率ηMG（%）が必ずしも高くなく、パワートレイン全体の効率ηPT（%）が高くならない。
しかしてパワートレイン全体の効率ηPT（%）が最も高くなる場合、モータの電力消費効率ηMG（%）および変速機の伝達効率ηCVT（%）はそれぞれ最大ではないが、パワートレイン全体の効率ηPT（%）の効率が最大となる。
かかる観点から図5の●印のように選択されたモータ回転数では、或る車速VSP＝Av（km/h）において或る要求駆動パワーPd＝Ap（kW）を発生する場合に、パワートレイン全体の効率ηPT（%）が最大となり、車両全体としてみれば最良電力消費率で電動モータ3を運転することとなる。
かかる観点から図5の●印のように選択されたモータ回転数では、或る車速VSP＝Av（km/h）において或る要求駆動パワーPd＝Ap（kW）を発生する場合に、パワートレイン全体の効率ηPT（%）が最大となり、車両全体としてみれば最良電力消費率で電動モータ3を運転することとなる。
図5のような電動モータ3の電力消費効率ηMG（%）および変速機の伝達効率ηCVT（%）をモータ回転数(rpm)毎に示したマップから求めた電動モータ3の目標回転速度を、或る車速VSPおよび或る要求駆動パワーPd毎に各々求めることで、図4のようなMAPを得ることができる。
なお本実施例ではパワートレイン全体の効率ηPT（%）が最大となるモータ回転数をモータ回転速度情報として選択したが、これに限られるものではなく、例えば効率80%以上、90%以上などの条件に基づいてモータ回転数を設定するものでも良い。
特に無段変速機における変速比の最ロー、最ハイ変速比のごとき機械的な限界や、有段式自動変速機における段歩的な変速に起因して、最大の効率を設定できないものである場合は、最大効率に代えて実現可能な効率を設定することで本発明の上記した着想は摘要可能である。
特に無段変速機における変速比の最ロー、最ハイ変速比のごとき機械的な限界や、有段式自動変速機における段歩的な変速に起因して、最大の効率を設定できないものである場合は、最大効率に代えて実現可能な効率を設定することで本発明の上記した着想は摘要可能である。
＜効果＞
上記した本実施例による電動モータ3の駆動力制御および回転速度制御によれば、
これらのモータ制御に資する目標モータ回転数tNmを求めるに際し、車速VSPおよび要求駆動パワーPdに基づき電動モータ3の電力消費効率ηMG(%)および自動変速機1の伝達効率ηCVT(%)の組み合わせが最良電力消費率となるような電動モータ3のモータ回転速度を目標モータ回転数tNmと定めるため、
この目標モータ回転数tNmが、電動モータ3に係わる損失は勿論、自動変速機1の損失をも考慮しつつ、要求駆動パワーPdを最良電力消費率で実現可能なモータ回転速度情報となり得る。
上記した本実施例による電動モータ3の駆動力制御および回転速度制御によれば、
これらのモータ制御に資する目標モータ回転数tNmを求めるに際し、車速VSPおよび要求駆動パワーPdに基づき電動モータ3の電力消費効率ηMG(%)および自動変速機1の伝達効率ηCVT(%)の組み合わせが最良電力消費率となるような電動モータ3のモータ回転速度を目標モータ回転数tNmと定めるため、
この目標モータ回転数tNmが、電動モータ3に係わる損失は勿論、自動変速機1の損失をも考慮しつつ、要求駆動パワーPdを最良電力消費率で実現可能なモータ回転速度情報となり得る。
従って上記の目標モータ回転数tNmが、電動モータ3および自動変速機1を含めたパワートレーン全体として、要求駆動パワーPdを最良電力消費率で実現可能なモータ回転速度情報であるのを保証することができる。
このため、パワートレーン全体として（実車上において）、要求駆動パワーPdを確実に最良電力消費率で実現するよう電動モータ3を制御することができ、電力消費率の向上を確実に実現可能である。
しかも当該効果は、電動モータ3が力行している間だけでなく、回生制動を行っている間においても、同様に奏し得られる。
このため、パワートレーン全体として（実車上において）、要求駆動パワーPdを確実に最良電力消費率で実現するよう電動モータ3を制御することができ、電力消費率の向上を確実に実現可能である。
しかも当該効果は、電動モータ3が力行している間だけでなく、回生制動を行っている間においても、同様に奏し得られる。
また要求駆動パワーPdおよび車速VSPの組み合わせと、該組み合わせを最良電力消費率で実現可能な目標モータ回転数tNmとの関係に係わる図4に例示したマップを基に、要求駆動パワーPdおよび車速VSPから目標モータ回転数tNmを求めるため、僅かな演算負荷で安価に上記の効果を達成することができる。
更に、アクセル開度APOおよび車速VSPから要求駆動力Tdを求め、この要求駆動力Tdおよび車速VSPから要求駆動パワーPdを演算して、目標モータ回転数tNmの決定に資するため、この点においても演算負荷を低減することができる。
加えて、目標モータ回転数tNmおよび車速VSPから自動変速機1の目標変速比iを演算し、自動変速機3を実変速比がこの目標変速比iに一致するよう変速制御して、目標モータ回転数tNmを実現することとしたため、現在の車速VSPのもとで確実に目標モータ回転数tNmを達成し得て、前記の効果を一層顕著なものにするすることができる。
また、要求駆動パワーPdを目標モータ回転数tNmで除算することにより、目標モータ回転数tNmのもとで要求駆動パワーPdを実現する電動モータ3の目標モータトルクtTmを求め、電動モータ3を実モータトルクがこの目標モータトルクtTmに一致するよう駆動力制御したため、モータ回転数に影響を与えることなく、要求駆動パワーPdを実現する目標モータトルクtTmをも確実に達成し得て、前記の効果を一層顕著なものにするすることができる。
なお上記では電動車両が、原動機として電動モータ3のみを搭載した電気自動車である場合について説明したが、原動機として電動モータおよびエンジンを搭載したハイブリッド車両である場合にも、またこのハイブリッド車両がシリーズ式であるか、パラレル式であるかに関わりなく、そして自動変速機および電動モータの配列順序に関係なく、本発明の前記した着想は同様に適用可能であり、いずれの場合も前記した効果を同様に奏し得ること勿論である。
更に、本願出願人が「フーガ ハイブリッド」の商品名で実用化して市販中の、所謂1モータ・2クラッチ式ハイブリッド車両においても、本発明の前記した着想は同様に適用可能であり、この場合も前記した効果を同様に奏し得るのは言うまでもない。
特に、原動機として電動モータおよびエンジンを搭載したハイブリッド車両の場合、電動モータのみによる電気走行が有用であって、この電気走行中に上記した本発明の着想を適用することで、当該走行に供するパワートレーン全体の効率を向上させることができ、電動モータおよびエンジンの双方によるハイブリッド走行中は、エンジンの効率を考慮した通常制御に切り替えるのがよい。
Claims (6)
- 自動変速機を介して、アクセル操作に応動する電動モータからの動力を駆動車輪に伝達する電動車両に用いられる電動車両のモータ制御装置において、
車速を検出する車速検出手段と、
車両の要求駆動パワーを算出する要求駆動パワー算出手段と、
前記車速および要求駆動パワーに基づき前記電動モータの電力消費効率および前記自動変速機の伝達効率を掛け合わせた効率が最適な効率となるような前記電動モータの目標モータ回転速度情報を求める目標モータ回転速度情報演算手段と、
前記目標モータ回転速度情報および車速から前記自動変速機の目標変速比を演算する目標変速比演算手段と、
該目標変速比演算手段で演算した目標変速比に前記自動変速機の実変速比が向かうよう該自動変速機を変速制御して、前記目標モータ回転速度情報を実現させる変速制御手段と、
前記要求駆動パワーを前記目標モータ回転速度情報で除算することにより、該目標モータ回転速度情報のもとで前記要求駆動パワーを実現するための前記電動モータの目標モータトルクを演算する目標モータトルク演算手段と、
該手段で演算した目標モータトルクに前記電動モータの実モータトルクが向かうよう該電動モータを駆動力制御して、前記目標モータトルクを実現させるモータ駆動力制御手段とを設けたことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。 - 請求項1に記載された、電動車両のモータ制御装置において、
前記目標モータ回転速度情報演算手段は、前記車速および要求駆動パワーに基づき前記電動モータの電力消費効率および前記自動変速機の伝動効率を掛け合わせた効率が最適な効率となる目標モータ回転速度情報を算出するためのマップを基に、前記目標モータ回転速度情報を求めるものであることを特徴とする電動車両のモータ制御装置。 - 請求項1または2に記載された、電動車両のモータ制御装置において、
前記目標モータ回転速度情報演算手段は、前記アクセル操作の量および車速から要求駆動力を求め、該要求駆動力および車速から前記要求駆動パワーを演算により求めて、前記目標モータ回転速度情報の決定に資するものであることを特徴とする電動車両のモータ制御装置。 - 請求項2に記載された、電動車両のモータ制御装置において、
前記車速および前記要求駆動パワーに基づきモータの電力消費効率および自動変速機の伝達効率を掛け合わせた効率が最適な効率となる目標モータ回転速度情報を算出するマップは、車速毎に所定の要求駆動パワーを実現する際に最適な効率となる目標モータ回転速度が定められていることを特徴とする電動車両のモータ制御装置。 - 請求項4に記載された、電動車両のモータ制御装置において、
車速毎に所定の要求駆動パワーを実現する際に最適な効率となる目標モータ回転速度は、特定の車速におけるモータ回転速度に対応したモータの電力消費効率および自動変速機の伝達効率情報に基づき決定されていることを特徴とする電動車両のモータ制御装置。 - 請求項5に記載された、電動車両のモータ制御装置において、
前記目標モータ回転速度は、特定の車速におけるモータ回転速度に対応したモータの電力消費効率および自動変速機の伝達効率の積が最大となるモータ回転速度を、目標モータ回転速度として決定することを特徴とする電動車両のモータ制御装置。
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