JP7176360B2

JP7176360B2 - 電動車両

Info

Publication number: JP7176360B2
Application number: JP2018209189A
Authority: JP
Inventors: 達也金子
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2022-11-22
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: JP2020078136A; US20200139822A1; US11052768B2; CN111137139B; CN111137139A

Description

本発明は、電動車両に関し、詳しくは、走行用のモータを備える電動車両に関する。

従来、この種の電動車両としては、走行用のモータと、油圧制動力を車両に作用させるブレーキアクチュエータと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電動車両では、ブレーキが操作されると、ブレーキ踏力に基づいて要求制動力を設定し、旋回中に直進中に比して小さくなるように目標回生制動力を設定してモータを制御すると共に、要求制動力と目標回生制動力との差分を目標油圧制動力に設定してブレーキアクチュエータを制御する。

特開平１０－２０３３５１号公報

こうした電動車両では、旋回中には直進中に比して大きい横方向の加速度が車両に生じ、車両の姿勢が不安定になりやすい。このため、アクセルオンからアクセルオフされ、ブレーキアクチュエータを作動させることなくモータのトルクにより車両トルクを制動側の要求トルクに向けて変化させる際に、直進中か旋回中かに拘わらずに車両トルクを一律に変化させると、旋回中のときには直進中のときに比して運転者のドライバビリティ（乗り心地）が悪化する可能性がある。

本発明の電動車両は、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときに、運転者のドライバビリティが悪化するのを抑制することを主目的とする。

本発明の電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動車両は、
走行用のモータと、
アクセルオンからアクセルオフされると、旋回中のときには直進中のときに比して車両トルクが制動側の要求トルクに向かって緩やかに変化するように前記モータを制御する制御装置と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の電動車両では、アクセルオンからアクセルオフされると、旋回中のときには直進中のときに比して車両トルクが制動側の要求トルクに向かって緩やかに変化するようにモータを制御する。これにより、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときに、運転者のドライバビリティが悪化するのを抑制することができる。

本発明の電動車両において、前記制御装置は、アクセルオンからアクセルオフされると、レート値を用いたレート処理を前記要求トルクに施して過渡トルクを設定し、前記過渡トルクが前記車両に作用するように前記モータを制御し、更に、前記制御装置は、アクセルオンからアクセルオフされると、旋回中のときには直進中のときに比して小さくなるように前記レート値を設定するものとしてもよい。こうすれば、アクセルオンからアクセルオフされたときにおいて、旋回中のときには直進中のときに比して、過渡トルクを制動側の要求トルクに向けて緩やかに変化させることにより、車両トルクを要求トルクに向けて緩やかに変化させることができる。

本発明の電動車両において、前記制御装置は、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされると、操舵角の絶対値または前記車両の横方向の加速度が大きいときには小さいときに比して小さくなるように前記レート値を設定するものとしてもよい。操舵角の絶対値や車両の横方向の加速度が大きいほど車両の姿勢が不安定になりやすいものの、このようにレート値を設定することにより、操舵角の絶対値または車両の横方向の加速度が大きいときには小さいときに比して緩やかに過渡トルク（車両トルク）を制動側の要求トルクに向けて変化させることができる。この結果、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときに、運転者のドライバビリティが悪化するのをより適切に抑制することができる。

本発明の電動車両において、前記制御装置は、アクセルオンからアクセルオフされると、前記要求トルクが制動側に大きいときには小さいときに比して小さくなるように、または、前記要求トルクに基づく車両の要求減速度が大きいときには小さいときに比して小さくなるように、前記レート値を設定するものとしてもよい。こうすれば、要求トルクが制動側に大きいときには小さいときに比して緩やかに、または、車両の要求減速度が大きいときには小さいときに比して緩やかに、過渡トルク（車両トルク）を制動側の要求トルクに向けて変化させることができる。この結果、要求トルクが制動側に大きいときや要求減速度が大きいときに、運転者に与えるショックを抑制することができる。

本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。電子制御ユニット５０により実行されるレート値設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。要求減速度αｔａｇと値Ｒｔ１，Ｒｔ２との関係の一例を示す説明図である。アクセルオンからアクセルオフされたときの要求トルクＴｄｔａｇおよび車両トルクの様子の一例を示す説明図である。要求減速度αｔａｇと値Ｒｔ２との関係の一例を示す説明図である。ハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。ハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、モータ３２と、インバータ３４と、蓄電装置としてのバッテリ３６と、電子制御ユニット５０と、を備える。

モータ３２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。インバータ３４は、モータ３２の駆動に用いられると共に電力ラインを介してバッテリ３６に接続されている。モータ３２は、電子制御ユニット５０によってインバータ３４の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。

電子制御ユニット５０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵに加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートを備える。電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍや、モータ３２の各相の相電流を検出する図示しない電流センサからのモータ３２の各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを挙げることができる。また、バッテリ３６の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからのバッテリ３６の電圧Ｖｂや、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからのバッテリ３６の電流Ｉｂも挙げることができる。さらに、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。車両前後方向および車両横方向の加速度を検出する加速度センサ６９からの前後加速度Ｇｘおよび横加速度Ｇｙ、舵角センサ７０からの操舵角θｓも挙げることができる。電子制御ユニット５０からは、インバータ３４の複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット５０は、電流センサからのバッテリ３６の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣを演算している。

こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、基本的には、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸２６に要求される）要求トルクＴｄｔａｇを設定し、設定した要求トルクＴｄｔａｇが駆動軸２６に出力されるようにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ＊でモータ３２が駆動されるようにインバータ３４の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。ここで、要求トルクＴｄｔａｇは、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄｔａｇとの関係を予め定めて要求トルク設定用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると、このマップから対応する要求トルクＴｄｔａｇを導出して設定するものとした。図２は、要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。

また、電子制御ユニット５０は、アクセルオンからアクセルオフされると、アクセルオフ時の要求トルク（制動側の要求トルク）Ｔｄｔａｇにレート値Ｒｔを用いたレート処理を施して過渡トルクＴｄｔｒａを設定し、過渡トルクＴｄｔｒａが駆動軸２６に出力されるようにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ＊でモータ３２が駆動されるようにインバータ３４の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このようにして、過渡トルクＴｄｔｒａ（車両トルク）をアクセルオフ時の要求トルクＴｄｔａｇに向かって徐々に変化させる。なお、過渡トルクＴｄｔｒａには、式（１）に示すように、前回の過渡トルク（前回Ｔｄｔｒａ）からレート値Ｒｔを減じた値をアクセルオフ時の要求トルクＴｄｔａｇにより下限カードして得られる値が設定される。ここで、アクセルオンからアクセルオフされた直後における前回の過渡トルク（前回Ｔｄｔｒａ）には、その直前（アクセルオンのとき）の要求トルクＴｄｔａｇが設定される。

Tdtra=max(前回Tdtra－Rt,Tdtag) (1)

次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、上述のレート値Ｒｔを設定する際の動作について説明する。図３は、電子制御ユニット５０により実行されるレート値設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、アクセルオンからアクセルオフされたときに実行される。

図３のレート値設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、アクセルオフ時の要求トルク（制動側の要求トルク）Ｔｄｔａｇや、舵角センサ７０からの操舵角θｓを入力し（ステップＳ１００）、入力した要求トルクＴｄｔａｇに基づいて車両の要求減速度αｔａｇを設定する（ステップＳ１１０）。ここで、要求減速度αｔａｇは、実施例では、要求トルクＴｄｔａｇが小さい（制動側に大きい）ほど大きくなる（急減速になる）ように設定するものとした。例えば、要求トルクＴｄｔａｇに換算係数を乗じて「トルク」を「力」に換算して更にそれを車重で除することにより要求減速度αｔａｇを演算することができる。

続いて、操舵角θｓの絶対値を閾値θｓｒｅｆと比較することにより、旋回中か否かを判定する（ステップＳ１２０）。そして、旋回中でないとき（直進中のとき）には、比較的大きい値Ｒｔ１をレート値Ｒｔに設定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。一方、旋回中のときには、値Ｒｔ１よりも小さい値Ｒｔ２をレート値Ｒｔに設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。

ここで、値Ｒｔ１，Ｒｔ２は、実施例では、要求減速度αｔａｇと値Ｒｔ１，Ｒｔ２との関係を予め定めてマップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、要求減速度αｔａｇが与えられると、このマップから対応する値Ｒｔ１，Ｒｔ２を導出して設定するものとした。図４は、要求減速度αｔａｇと値Ｒｔ１，Ｒｔ２との関係の一例を示す説明図である。図示するように、値Ｒｔ１，Ｒｔ２は、要求減速度αｔａｇが大きいほど小さくなるように設定される。この理由については後述する。

図５は、アクセルオンからアクセルオフされたときの要求トルクＴｄｔａｇおよび車両トルクの様子の一例を示す説明図である。図中、実線は、直進中にアクセルオンからアクセルオフされたときの様子を示し、破線は、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときの様子を示す。上述したように、旋回中には直進中に比して小さいレート値Ｒｔを用いるから、図示するように、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときには、直進中にアクセルオンからアクセルオフされたときに比して過渡トルクＴｄｔｒａ（車両トルク）を制動側の要求トルクＴｄｔａｇに向けて緩やかに変化させる。

電気自動車２０では、旋回中には直進中に比して大きい横加速度Ｇｙが車両に生じ、車両の姿勢が不安定になりやすい。このため、アクセルオンからアクセルオフされたときに、直進中か旋回中か否かに拘わらずに、比較的大きい所定値Ｒｔ１をレート値Ｒｔとして用いたレート処理を要求トルクＴｄｔａｇに施して過渡トルクＴｄｔｒａを設定することにより、過渡トルクＴｄｔｒａ（車両トルク）を制動側の要求制動力Ｔｄｔａｇに向けて迅速に変化させると、旋回中のときには直進中のときに比して運転者のドライバビリティ（乗り心地）が悪化する可能性がある。これに対して、実施例では、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときには、直進中にアクセルオンからアクセルオフされたときに比して、小さいレート値Ｒｔを用いたレート処理を要求トルクＴｄｔａｇに施して過渡トルクＴｄｔｒａを設定することにより、過渡トルクＴｄｔｒａ（車両トルク）を制動側の要求トルクＴｄｔａｇに向けて緩やかに変化させる。これにより、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときに、運転者のドライバビリティが悪化するのを抑制することができる。

また、実施例では、直進中のときも旋回中のときも要求減速度αｔａｇが大きいほど小さくなるようにレート値Ｒｔを設定することにより、要求減速度αｔａｇが大きいほど過渡トルクＴｄｔｒａ（車両トルク）を制動側の要求トルクＴｄｔａｇに向けて緩やかに変化させる。これにより、要求減速度αｔａｇが大きいときに、運転者に与えるショックを抑制することができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０では、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときには、直進中にアクセルオンからアクセルオフされたときに比して、小さいレート値Ｒｔを用いたレート処理を要求トルクＴｄｔａｇに施して過渡トルクＴｄｔｒａを設定してモータ３２を制御する。これにより、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときには、直進中にアクセルオンからアクセルオフされたときに比して、過渡トルクＴｄｔｒａ（車両トルク）を制動側の要求トルクＴｄｔａｇに向けて緩やかに変化させることができる。この結果、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときに、運転者のドライバビリティが悪化するのを抑制することができる。

実施例の電気自動車２０では、アクセルオンからアクセルオフされたときには、旋回中か否かの判定を、舵角センサ７０からの操舵角θｓの絶対値を閾値θｓｒｅｆと比較することにより行なうものとしたが、加速度センサ６９からの横加速度Ｇｙの絶対値を閾値Ｇｙｒｅｆと比較することにより行なうものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０では、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときには、レート値Ｒｔの設定に用いる値Ｒｔ２を、操舵角θｓや横加速度Ｇｙを用いずに設定するものとしたが、操舵角θｓまたは横加速度Ｇｙを用いて設定するものとしてもよい。図６は、この場合の要求減速度αｔａｇと値Ｒｔ２との関係の一例を示す説明図である。なお、図６では、参考のために、値Ｒｔ１についても一点鎖線で図示した。図示するように、値Ｒｔ２は、操舵角θｓの絶対値や横加速度Ｇｙの絶対値が大きいほど小さくなるように設定される。操舵角θｓの絶対値や横加速度Ｇｙの絶対値が大きいほど車両の姿勢が不安定になりやすい。したがって、このようにレート値Ｒｔを設定することにより、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときに、運転者のドライバビリティが悪化するのをより適切に抑制することができる。

実施例の電気自動車２０では、アクセルオンからアクセルオフされたときには、レート値Ｒｔの設定に用いる値Ｒｔ１，Ｒｔ２を、要求減速度αｔａｇが大きいほど小さくなるように設定するものとした。しかし、要求減速度αｔａｇは、要求トルクＴｄｔａｇが小さい（制動側に大きい）ほど大きくなる（急減速になる）ように設定されるものであるから、要求減速度αｔａｇを用いずに、要求トルクＴｄｔａｇが小さい（制動側に大きい）ほど小さくなるように値Ｒｔ１，Ｒｔ２を設定するものとしてもよい。

実施例の電気自動車２０では、アクセルオンからアクセルオフされたときには、レート値Ｒｔを用いたレート処理を要求トルクＴｄｔａｇに施して過渡トルクＴｄｔｒａを設定するものとしたが、時定数τｔを用いたなまし処理を要求トルクＴｄｔａｇに施して過渡トルクＴｄｔｒａを設定するものとしてもよい。この場合、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされたときには、直進中にアクセルオンからアクセルオフされたときに比して、大きい時定数τｔを設定することにより、過渡トルクＴｄｔｒａ（車両トルク）を制動側の要求トルクＴｄｔａｇに向けて緩やかに変化させればよい。

実施例の電気自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ２６を用いるものとしたが、これに代えて、コンデンサを用いるものとしてもよい。

実施例では、駆動輪２２ａ，２２ｂに連結された駆動軸２６にモータ３２を接続すると共にモータ３２に電気的にバッテリ３６を接続する電気自動車２０の構成とした。しかし、図７に示すように、駆動輪２２ａ，２２ｂに連結された駆動軸２６に変速機１３０を介してモータ３２を接続すると共にモータ３２にエンジン１２２を接続し、更に、モータ３２に電気的にバッテリ３６を接続するハイブリッド自動車１２０の構成としてもよい。また、図８に示すように、駆動輪２２ａ，２２ｂに連結された駆動軸２６にモータ３２を接続すると共に駆動軸２６にプラネタリギヤ２３０を介してエンジン２２２およびモータ２２４を接続し、モータ３２，２２４に電気的にバッテリ３６を接続するハイブリッド自動車２２０の構成としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「モータ」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電動車両の製造産業などに利用可能である。

２０電気自動車、２２ａ，２２ｂ駆動輪、２４デファレンシャルギヤ、２６駆動軸、３２，２２４モータ、３２ａ回転位置センサ、３４インバータ、３６バッテリ、５０電子制御ユニット、６０イグニッションスイッチ、６１シフトレバー、６２シフトポジションセンサ、６３アクセルペダル、６４アクセルペダルポジションセンサ、６５ブレーキペダル、６６ブレーキペダルポジションセンサ、６８車速センサ、６９加速度センサ、７０舵角センサ、１２０，２２０ハイブリッド自動車、１２２，２２２エンジン、１３０変速機、２３０プラネタリギヤ。

Claims

走行用のモータと、
アクセルオンからアクセルオフされると、旋回中のときには直進中のときに比して車両トルクが制動側の要求トルクに向かって緩やかに変化するように前記モータを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、アクセルオンからアクセルオフされると、レート値を用いたレート処理を前記要求トルクに施して過渡トルクを設定し、前記過渡トルクが車両に作用するように前記モータを制御し、
更に、前記制御装置は、アクセルオンからアクセルオフされると、旋回中のときには直進中のときに比して小さくなるように前記レート値を設定し、
更に、前記制御装置は、旋回中にアクセルオンからアクセルオフされると、操舵角の絶対値または車両の横方向の加速度が大きいときには小さいときに比して小さくなるように前記レート値を設定する、
電動車両。
請求項１記載の電動車両であって、
前記制御装置は、アクセルオンからアクセルオフされると、前記要求トルクが制動側に大きいときには小さいときに比して小さくなるように、または、前記要求トルクに基づく車両の要求減速度が大きいときには小さいときに比して小さくなるように、前記レート値を設定する、
電動車両。
走行用のモータと、
アクセルオンからアクセルオフされると、旋回中のときには直進中のときに比して車両トルクが制動側の要求トルクに向かって緩やかに変化するように前記モータを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、アクセルオンからアクセルオフされると、レート値を用いたレート処理を前記要求トルクに施して過渡トルクを設定し、前記過渡トルクが車両に作用するように前記モータを制御し、
更に、前記制御装置は、アクセルオンからアクセルオフされると、旋回中のときには直進中のときに比して小さくなるように前記レート値を設定し、
更に、前記制御装置は、アクセルオンからアクセルオフされると、前記要求トルクが制動側に大きいときには小さいときに比して小さくなるように、または、前記要求トルクに基づく車両の要求減速度が大きいときには小さいときに比して小さくなるように、前記レート値を設定する、
電動車両。