JP6519871B2 - 電動車両の制御装置、電動車両の制御システム及び電動車両の制御方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、車輪の回転方向に関わらず振動抑制効果を得ることが可能な電動車両の制御装置を提供することにある。
図1は実施例1の電動車両のシステム図である。実施例1の電動車両は、前輪FL,FRが電動モータ1により駆動される前輪駆動車(二輪駆動車)である。電動モータ1には減速機構2を介してディファレンシャルギア3が接続されている。ディファレンシャルギア3にはドライブシャフト4が接続されている。ドライブシャフト4には前輪FL,FRが接続されている。電動モータ1は、インバータ5を介して図外の高電圧バッテリから電力が供給される。インバータ5の駆動は、車両コントローラ6により制御される。
運転者要求駆動トルク演算部601は、アクセル開度に基づき運転者要求駆動トルクを演算する。運転者要求駆動トルクは、アクセル開度が高いほど大きな値とする。
車体速度推定部602は、後左車輪速センサ(従動輪回転速度演算部)10RLおよび後右車輪速センサ(従動輪回転速度演算部)10RRにより検出された左右従動輪速度から車体速度を推定する。加算部602aは、左右従動輪速度を加算する。除算部602bは、加算部602aの出力を2で除した値、すなわち、左右従動輪速度の平均値を車体速度として出力する。
駆動トルク指令値演算部606は、運転者要求駆動トルク演算部601により演算された運転者要求駆動トルクと、選択部605から出力された制振制御トルクとを加算して駆動トルク指令値を演算する。
電動車両において、急加速時にモータトルクをステップ的に立ち上げると、ドライブシャフトのねじれと解放が繰り返されることに起因してトルク伝達系にねじり振動が生じる。電動モータはエンジンに対してトルク応答性が高いため、ねじり振動がマウントを介して車体に伝達されると、特に車体の共振周波数と重なったとき、乗り心地の低下や振動・騒音レベルの増大を招く。そこで、従来の電動車両では、モータ回転速度と左右駆動輪の平均回転速度(駆動輪速度)との差分をねじり振動の振動成分として抽出し、この振動成分を打ち消すための制振制御トルクを演算して運転者要求駆動トルクを補正している。
しかしながら、モータ回転速度と駆動輪速度との差分から制振制御トルクを求める場合、特に低μ路走行中のねじり振動に対して適切な制振制御トルクを演算できず、十分な振動抑制効果が得られない。以下にその理由を説明する。
ステップS1では、レンジ位置信号がRレンジか否かを判断し、Rレンジが選択されているときは、後退すると判断してステップS2に進む。
ステップS2では、第2制振制御トルクを選択する。
ステップS3では、モータ回転速度Nmが所定回転速度A1未満か否かを判断し、A1未満のときはステップS2に進んで第2制振制御トルクを選択し、A1以上のときはステップS4に進む。ここで、所定回転速度A1は、後退を表す所定速度であり、例えば-100rpmである。ここで、0rpmではなく負の値を設定したのは、停車直後の振動によってモータ回転速度Nmが0rpm付近で負と正との間を行き来する場合があり、第1制振制御トルクと第2制振制御トルクとの切り替えが頻繁に行われる(以下、制御ハンチングと記載する。)ことによる制御性の悪化を回避するためである。
ステップS6では、制振制御トルクを切り替える際に、スムーズに切り替える切り替え制御を実行する。以下、切り替え制御の詳細について説明する。
図6は実施例1の切り替え制御処理を表す制御ブロック図である。図中、(1/Z)で表されるのは、前回値である。切り替えフラグFmmは、第1制振制御トルクから第2制振制御トルクへの切り替えが起こったときはFmm=F12を出力し、第2制振制御トルクから第1制振制御トルクへの切り替えが起こった時はFmm=F21を出力する。
トルク切り替え部700では、切り替えフラグFmmの値に応じた切り替え後制振制御トルクを出力する。言い換えると、Fmm=F12のときは第2制振制御トルクが切り替え後制振制御トルクであり、Fmm=F21のときは第1制振制御トルクが切り替え後制振制御トルクである。
移行速度決定部702では、第1差分演算部702aにおいて、切り替え後制振制御トルクと前回値出力部708において現在出力されている制振制御トルクの前回値(以下、前回制振制御トルクと記載する。)との差分である第1差分を演算する。次に、制限部702bでは、第1差分が予め設定された変化量の最大及び最小の制限値を超えていない場合は、第1差分をそのまま出力し、制限値を超えている場合は制限値を出力する。これにより、制振制御トルクを切り替える際に、一方の制振制御トルクから他方の制振制御トルクへ移行する際の移行速度(移行時の単位時間当たりにおける許容変化量)を設定する。
最終出力判断部707では、移行処理中判断部705の判断結果に基づいて、切り替え後制振制御トルクと移行中制振制御トルクとのうち、いずれかを出力する。
時刻t1において、運転者がシフトレバー12を操作し、RレンジからDレンジにシフト動作を行い、切り替えフラグFmmがF12からF21に切り替わると、移行処理中フラグFtraが0から1に変化する。そして、制振制御トルクは、第2制振制御トルクから第1制振制御トルクへと徐々に漸近した値が出力される。
時刻t2において、制振制御トルクと第1制振制御トルクとが一致すると、移行処理中フラグFtraが1から0に変化し、制振制御トルクとして第1制振制御トルクが出力される。これにより、完全に切り替えが完了する。
このように、制振制御トルクが切り替えられる際、第1制振制御トルクと第2制振制御トルクとに乖離があったとしても、切り替え後の制振制御トルクの変化分を考慮しつつ切り替え後の制振制御トルクに漸近することで、制振性能を確保しつつ運転者に違和感の無い切り替えを実現できる。
(1)電動モータ1により車輪を駆動する電動車両の制御装置であって、電動車両の前進時に車輪速センサ10の信号に基づく第1制振制御トルク演算部603(第1の演算方式)により演算された第1制振制御トルクと、電動車両の後退時に第1制振制御トルク演算部603とは異なる第2制振制御トルク演算部604(第2の演算方式)により演算された第2制振制御トルクとを、選択的に出力する選択部605(制振制御トルク演算部)と、要求された駆動トルクと制振制御トルクとに基づいて電動モータ1を駆動するモータトルク指令を演算する駆動トルク指令値演算部606(モータトルク指令演算部)と、を備えた。
よって、車輪の回転方向に関わらず振動抑制効果を向上できる。
第2制振制御トルク演算部604は、車輪速センサ10の信号を除く他の信号を用いる。よって、車両後退時における振動抑制効果を向上できる。
(3)上記(2)に記載の電動車両の制御装置において、
電動車両のシフトレバー位置(シフト位置)が、Rレンジ(リバース位置)の場合、選択部605は、第2制振制御トルク演算部604により演算された第2制振制御トルクを用いる。
すなわち、Rレンジが選択されているときは、後退する可能性が高いため、後退時を精度よく検出できる。
(4)上記(3)に記載の電動車両の制御装置において、
選択部605は、電動モータ1のモータ回転速度が後退を表す所定回転速度A1(第1の閾値)未満の場合に、第2制振制御トルク選択する。
よって、車両停止直後にモータ振動によって負回転が検出される場合であっても、不要に第2制振制御トルクに切り替えられることがなく、安定した制振制御を実現できる。
(5)上記(4)に記載の電動車両の制御装置において、
選択部605は、第2制振制御トルクを選択しているときに、所定回転速度A1より大きな所定回転速度A2(第2の閾値)以上の場合は、第1制振制御トルクを選択する。
よって、頻繁に制振制御トルクが変更されることがなく、安定した制振制御を実現できる。
(6)上記(5)に記載の電動車両の制御装置において、
車輪速センサ10の信号は、従動輪側の回転速度に基づく。よって、ねじり振動の抑制効果を向上できる。
第1制振制御トルクと第2制振制御トルクとの間の切り替えは、切り替え後の制振制御トルクに徐々に近づくように行う。
よって、制振制御トルクの切り替えに伴う急変を抑制することができる。
(8)上記(7)に記載の電動車両の制御装置において、
切り替え後の制振制御トルクに徐々に近づけるときに、切り替え後の制振制御トルクの変化分を補償しつつ近づける。
よって、完全に切り替え後制振制御トルクに切り替えられる前であっても、切り替え後制振制御トルクの変化分を補償し、制振性能を確保できる。
よって、車輪の回転方向に関わらず振動抑制効果を向上できるシステムを提供できる。
(10)上記(9)に記載の電動車両の制御システムにおいて、
電動車両のシフトレバー位置(シフト位置)が、Rレンジ(リバース位置)の場合、選択部605は、第2制振制御トルク演算部604により演算された第2制振制御トルクを用いる。
すなわち、Rレンジが選択されているときは、後退する可能性が高いため、後退時を精度よく検出できる。
(11)上記(10)に記載の電動車両の制御装置において、
選択部605は、電動モータ1のモータ回転速度が後退を表す所定回転速度A1(第1の閾値)未満の場合に、第2制振制御トルク選択する。
よって、車両停止直後にモータ振動によって負回転が検出される場合であっても、不要に第2制振制御トルクに切り替えられることがなく、安定した制振制御を実現できる。
(12)上記(11)に記載の電動車両の制御装置において、
選択部605は、第2制振制御トルクを選択しているときに、所定回転速度A1より大きな所定回転速度A2(第2の閾値)以上の場合は、第1制振制御トルクを選択する。
よって、頻繁に制振制御トルクが変更されることがなく、安定した制振制御を実現できる。
電動車両に要求される駆動トルクと、制振制御トルクとに基づいて電動モータ1を駆動するモータトルク指令を演算するステップS6(モータトルク指令演算ステップ)と、
を備えた。
よって、車輪の回転方向に関わらず振動抑制効果を向上できる。
(14)上記(13)に記載の電動車両の制御システムにおいて、
ステップS1では、電動車両のシフトレバー位置(シフト位置)が、Rレンジ(リバース位置)の場合、第2制振制御トルク演算部604により演算された第2制振制御トルクを用いる。
すなわち、Rレンジが選択されているときは、後退する可能性が高いため、後退時を精度よく検出できる。
(15)上記(14)に記載の電動車両の制御装置において、
ステップS3では、電動モータ1のモータ回転速度が後退を表す所定回転速度A1(第1の閾値)未満の場合に、第2制振制御トルク選択する。
よって、車両停止直後にモータ振動によって負回転が検出される場合であっても、不要に第2制振制御トルクに切り替えられることがなく、安定した制振制御を実現できる。
(16)上記(15)に記載の電動車両の制御装置において、
ステップS4では、第2制振制御トルクを選択しているときに、所定回転速度A1より大きな所定回転速度A2(第2の閾値)以上の場合は、第1制振制御トルクを選択する。
よって、頻繁に制振制御トルクが変更されることがなく、安定した制振制御を実現できる。
例えば、実施例では、電動車両を例示して説明したが、エンジンと電動モータの両方を備えたハイブリッド車両であっても本発明を適用できる。また、実施例では、第1制振制御トルクを演算する際、従動輪側の回転速度に基づいて演算したが、駆動輪側の回転速度に基づいて演算してもよい。
(17)上記(5)に記載の電動車両の制御装置において、車輪速センサ10の信号は、駆動輪側の回転速度に基づく。この場合、電動モータ1と駆動輪との間の捩じれ振動を効果的に抑制できる。
RL,RR 後輪(従動輪)
1 電動モータ
2 減速機構
3 ディファレンシャルギア
4 ドライブシャフト
5 インバータ
6 車両コントローラ
7 アクセル開度センサ
8 レゾルバ
9 ブレーキコントローラ
10 車輪速センサ
11 CAN通信線(通信装置)
601 運転者要求駆動トルク演算部
602 車体速度推定部
603 第1制振制御トルク演算部
604 第2制振制御トルク演算部
605 選択部
606 駆動トルク指令値演算部
Claims (10)
- 電動モータにより車輪を駆動する電動車両の制御装置であって、
前記電動車両の前進時にパルス信号である車輪速センサの信号と、回転方向を含む前記電動モータの回転速度を検出するモータ回転速度センサの信号との差分に基づく第1の演算方式により演算された制振制御トルクと、前記電動車両の後退時に前記モータ回転速度センサの信号に含まれる振動成分に基づく第2の演算方式により演算された制振制御トルクとを、選択的に出力する制振制御トルク演算部と、
要求された駆動トルクと前記制振制御トルクとに基づいて前記電動モータを駆動するモータトルク指令を演算するモータトルク指令演算部と、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項1に記載の電動車両の制御装置において、
前記電動車両のシフト位置がリバース位置の場合、前記制振制御トルク演算部は、前記第2の演算方式を用いることを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項2に記載の電動車両の制御装置において、
前記制振制御トルク演算部は、前記電動モータの回転速度が後退を表す第1の閾値未満のときに、前記第2の演算方式を選択することを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項3に記載の電動車両の制御装置において、
前記制振制御トルク演算部は、前記第2の演算方式を選択しているときに、前記モータ回転速度センサの信号が前記第1の閾値より大きな第2の閾値以上になったときは、前記第1の演算方式を選択することを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項4に記載の電動車両の制御装置において、
前記車輪速センサの信号は、従動輪側の回転速度に基づくことを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項4に記載の電動車両の制御装置において、
前記車輪速センサの信号は、駆動輪側の回転速度に基づくことを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項1に記載の電動車両の制御装置において、
前記第1の演算方式と前記第2の演算方式との間の切り替えは、切り替え後の制振制御トルクに徐々に近づくように行うことを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項7に記載の電動車両の制御装置において、
前記切り替え後の制振制御トルクに徐々に近づけるときに、前記切り替え後の制振制御トルクの変化分を補償しつつ近づけることを特徴とする電動車両の制御装置。 - 電動モータにより車輪を駆動する電動車両の制御システムであって、
パルス信号である車輪速の信号を検出する車輪速センサと、
前記電動車両の前進時に前記車輪速センサの信号と、回転方向を含む前記電動モータの回転速度を検出するモータ回転速度センサの信号との差分に基づく第1の演算方式により演算された制振制御トルクと、前記電動車両の後退時に前記モータ回転速度センサの信号に含まれる振動成分に基づく第2の演算方式により演算された制振制御トルクとを、選択的に出力する制振制御トルク演算部と、
前記電動車両に要求される駆動トルクを演算する要求駆動トルク演算部と、
前記駆動トルクと、前記制振制御トルクとに基づいて前記電動モータを駆動するモータトルク指令を演算するモータトルク指令演算部と、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御システム。 - 電動モータにより車輪を駆動する電動車両の制御方法であって、
前記電動車両の前進時にパルス信号である車輪速センサの信号と、回転方向を含む前記電動モータの回転速度を検出するモータ回転速度センサの信号との差分に基づく第1の演算方式により演算された制振制御トルクと、前記電動車両の後退時に前記モータ回転速度センサの信号に含まれる振動成分に基づく第2の演算方式により演算された制振制御トルクとを、選択的に出力する制振制御トルク演算ステップと、
前記電動車両に要求される駆動トルクと、前記制振制御トルクとに基づいて前記電動モータを駆動するモータトルク指令を演算するモータトルク指令演算ステップと、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御方法。
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