JP5953782B2 - 電動車両のモータトルク制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は電動車両のモータトルク制御方法に関し、更に詳しくは、アクセルオフ時のトルクショックを従来よりも低減することができる電動車両のモータトルク制御方法に関する。
エンジンからの動力だけでなくモータからの動力によっても走行可能なハイブリッド自動車や、モータからの動力のみで走行する電気自動車などの電動車両においては、モータの回転数とアクセル開度とからマップデータを参照することで、走行中にモータから出力されるトルクの指示値を決定する制御が一般的に行われている（例えば、特許文献１を参照）。
このような電動車両では、走行中にアクセルオフになると、モータの回転数に応じた回生トルクを発生させてバッテリーへの充電を行うようになっているが、その一方でモータの応答速さ、車両重量やトルクの走行値と指示値のギャップなどにより、トルクの指示値が階段状に急激に変化するトルクショックが生じることがある。このようなトルクショックが発生すると、図５に示すように、モータの回転数が大きく変動するため、トルクの指示値を決定する制御に影響が及び、結果として電動車両の走行安定性やフィーリングの悪化を招くことになる。
このような問題を解決するために、トルクの指示値をローパスフィルタで処理して変化を滑らかすることが行われている。しかし、ローパスフィルタで処理すると、図６に示すように、アクセルオン時のトルクの立ち上がりは滑らかになるが、アクセルオフ時のトルクの立ち下がりでは階段状の変化の頂部であるエッジの形状が残存してしまうため、トルクショックの発生を低減するには不十分であった。
特開２０１１−２０５６０号公報
本発明の目的は、アクセルオフ時のトルクショックの発生を従来よりも低減することができる電動車両のモータトルク制御方法を提供することにある。
上記の目的を達成する本発明の電動車両のモータトルク制御方法は、駆動軸に連結するモータの回転数とアクセル開度とに基づいて前記モータが出力するトルクの指示値を決定し、前記決定された指示値をローパスフィルタで処理し、前記処理された指示値に基づいて前記モータを駆動させる電動車両におけるモータトルク制御方法において、前記アクセル開度が減少したときから所定時間τの間は、前記ローパスフィルタのフィルタ特性を変化させることにより、前記モータが出力するトルクの変化をアクセル開度が増加するときの前記モータが出力するトルクの変化よりも遅らせ、前記所定時間τの経過後は、前記ローパスフィルタのフィルタ特性を変化させることにより、前記モータが出力するトルクの変化を前記所定時間τの間の前記モータが出力するトルクの変化よりも早めることを特徴とするものである。
本発明の電動車両のモータトルク制御方法によれば、モータが出力するトルクの指示値における立ち下がりのエッジが抑制されて変化が滑らかになるので、アクセルオフ時のトルクショックの発生を従来よりも低減することができる。
本発明の電動車両のモータトルク制御方法を実施する電動車両の例を示す構成図である。 本発明の電動車両のモータトルク制御方法を実施する電動車両の別の例を示す構成図である。 本発明の電動車両のモータトルク制御方法の実施形態を説明するフロー図である。 本発明の電動車両のモータトルク制御方法におけるトルクの変化を示すグラフである。 アクセルオフ時のトルクショックの発生を示すグラフである。 従来におけるトルクの変化を示すグラフである。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の電動車両のモータトルク制御方法を実施する電動車両の構成例を示す。
図１に示す電動車両は電気自動車であり、駆動輪１を回転させる駆動軸２に連結するモータ３と、そのモータ３に対してインバータなどから構成されるＰＤＵ（Power Drive Unit）４を通じて充放電を行うバッテリ５と、アクセルペダルの開度を検知するアクセル開度センサ６と、モータ３を制御する制御装置７とを備えている。
制御装置７は、記憶部を備えたＣＰＵ（中央演算処理装置）及びローパスフィルタ８を有しており、ＰＤＵ４、アクセル開度センサ６及びモータ回転センサ９に信号線を通じて接続している。記憶部には、モータ３の回転数とアクセル開度とモータ３の出力するトルクとの関係が書き込まれたマップが格納されている。制御装置７は、モータ３の回転数とアクセル開度とを入力し、マップを参照してトルクの指示値を決定し、その指示値をローパスフィルタ８（フィルタ係数Ｋ≒０．９）で処理する。そして、アクセルオン時にはＰＤＵ４を通じて、出力トルクが処理後の指示値となるようにバッテリ５からモータ３へ電力を供給（放電）してモータ３を駆動し、アクセルオフ時にはモータ３の回生エネルギーにより発電された電力によりバッテリ５を充電するように制御する。
図２に示す電動車両はハイブリッド自動車であり、駆動輪１を回転させる駆動軸２に変速機１０を介して連結するエンジン１１と、そのエンジン１１を制御するＥＣＵ１２とを、図１の構成に加えて新たに備えている。モータ３は変速機１０を通じて駆動軸２に連結しており、アクセル開度センサ６はＥＣＵ１２を通じて制御装置７に接続している。なお、図２では制御装置７とＥＣＵ１２を別体にしているが、両者を一体として構成することも可能である。
アクセルオン時には、ＥＣＵ１２はアクセル開度センサ６からの信号に基づいて、エンジン１１に供給される燃料量や点火時期を制御するとともに、エンジン１１にかかる負荷に応じて制御装置７を通じてモータ３を駆動し、エンジン１１の出力を代替又は補助させるように制御する。このときのモータ３の出力トルクは、図１の電気自動車の場合と同様の方法で制御装置７により決定される。また、アクセルオフ時には、モータ３の回生エネルギーやエンジン１１の出力により発電された電力によりバッテリ５を充電する。
これら図１及び図２に示すような電動車両におけるモータトルク制御方法を、制御装置７の機能を示す図３に基づいて以下に説明する。
まず、制御装置７は、モータ回転数センサ９及びアクセル開度センサ６から、モータ３の回転数及びアクセル開度をそれぞれ入力し（Ｓ１０〜Ｓ２０）、マップに基づいてトルクの指示値を決定する（Ｓ３０）。次に、アクセル開度の増減傾向などから、電動車両がアクセルオフの状態であるか否かを判断する（Ｓ４０）。
アクセルオフ時であると判断した場合には、ローパスフィルタ８のフィルタ係数を通常値Ｋよりも大きな値である増加値Ｋ１に設定し（Ｓ５０）、ローパスフィルタ８でトルクの指示値を処理する（Ｓ６０）。このようにフィルタ係数を増加させることで、図４に示すように、トルクの指示値の立ち下がりにおけるエッジが抑制されて変化が滑らかになる。フィルタ係数の増加分（＝Ｋ１−Ｋ）については、エッジが十分に抑制され、かつトルクの低下（収束）速度が過小にならないように、好ましくは０．０２〜０．１の範囲、より好ましくは０．０５〜０．０７の範囲とするのが良い。
次に、アクセルオフと判断したときから所定時間τが経過したか否かを判断する（Ｓ７０）。所定時間τの経過後であれば、ローパスフィルタ８のフィルタ係数を増加値Ｋ１未満の値である減少値Ｋ２に再設定し（Ｓ８０）、ローパスフィルタ８でトルクの指示値を処理する（Ｓ９０）。このようにフィルタ係数を低下させることで、図４に示すように、フィルタ係数がＫ１のときよりもトルクの指示値の収束速度が早くなる。フィルタ係数の減少分（＝Ｋ１−Ｋ２）については、通常値Ｋを用いたときの収束速度より過小にならないように、好ましくは０．１〜０．２の範囲、より好ましくは０．１５〜０．１７の範囲とするのが良い。なお、減少値Ｋ２と通常値Ｋとの関係は特に規定するものではないが、フィルタ係数がＫ１のときに大きくなった収束速度を元に戻すためには、減少値Ｋ２は通常値Ｋよりも小さくする必要がある。
最後に、ローパスフィルタ８で処理後（又は処理前）のトルクの指示値がモータ３の出力トルクとなるように、ＰＤＵ４を通じてモータ３を駆動させる（Ｓ１００）。以上の処理手順は、電動車両の運転中に所定の周期（例えば、１０ミリ秒）で繰り返し行われる。
このように、トルクの指示値を処理するローパスフィルタ８のフィルタ係数を、アクセルオフ時において所定時間τの間は増加させ、その後は減少させるようにすることで、トルクの指示値の立ち下がりのエッジが抑制されて変化が滑らかになるため、トルクショックの発生を従来よりも低減することができるのである。また、フィルタ係数の減少分を適切に設定することで、トルクの指示値の収束速度が従来のものと同程度になるので、電動車両の性能に影響を及ぼさないようにすることができる。
フィルタ係数を増加させる所定時間τについては、実用的な観点から、好ましくは１００〜５００ミリ秒、より好ましくは３００〜４００ミリ秒とするのが適切である。
１ 駆動輪
２ 駆動軸
３ モータ
４ ＰＤＵ
５ バッテリ
６ アクセル開度センサ
７ 制御装置
８ ローパスフィルタ
９ モータ回転センサ
１０ 変速機
１１ エンジン
１２ ＥＣＵ

Claims (3)

  1. 駆動軸に連結するモータの回転数とアクセル開度とに基づいて前記モータが出力するトルクの指示値を決定し、前記決定された指示値をローパスフィルタで処理し、前記処理された指示値に基づいて前記モータを駆動させる電動車両におけるモータトルク制御方法において、
    前記アクセル開度が減少したときから所定時間τの間は、前記ローパスフィルタのフィルタ特性を変化させることにより、前記モータが出力するトルクの変化をアクセル開度が増加するときの前記モータが出力するトルクの変化よりも遅らせ、前記所定時間τの経過後は、前記ローパスフィルタのフィルタ特性を変化させることにより、前記モータが出力するトルクの変化を前記所定時間τの間の前記モータが出力するトルクの変化よりも早めることを特徴とする電動車両のモータトルク制御方法。
  2. 前記決定されたトルクの指示値が目標値になる前に、前記アクセル開度が減少したときから所定時間τの間は、前記ローパスフィルタのフィルタ特性を変化させることにより、前記モータが出力するトルクの変化をアクセル開度が増加するときの前記モータが出力するトルクの変化よりも遅らせ、前記所定時間τの経過後は、前記ローパスフィルタのフィルタ特性を変化させることにより、前記モータが出力するトルクの変化を前記所定時間τの間の前記モータが出力するトルクの変化よりも早める請求項１に記載の電動車両のモータトルク制御方法。
  3. 前記ローパスフィルタのフィルタ特性を、前記ローパスフィルタのフィルタ係数を増加又は減少させることにより変化させる請求項１又は２に記載の電動車両のモータトルク制御方法。
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