JP7460269B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両の制御装置に関する。

たとえば、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）やハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）などの電動車両には、走行用の駆動源としての駆動モータが搭載されている。駆動モータの動力は、デファレンシャルギヤに伝達され、デファレンシャルギヤから左右の駆動輪に伝達される。

駆動モータの動力は、運転者によるアクセル操作などに応じて制御される。この制御では、たとえば、アクセル操作に対する走行フィーリング（加速性）を向上させるために、アクセル操作量（アクセル開度）に対して駆動モータが発生するトルクを線型ではなく大きめに変化させるチューニングが行われる。そのため、運転者によっては、アクセル操作に対して車両の加速が急加速気味であると感じることがある。この場合、運転者にとって不要な加速により、車両の燃費または電費が悪化する傾向となる。

エンジンを駆動源とするコンベンショナルな車両において、運転者によるアクセル操作に基づいて、アクセル操作量に対するスロットル開度の制御特性を変更する技術が提案されている（たとえば、特許文献１，２参照）。

特開平９－１４０２１号公報 特開平１０－９０１２号公報

ところが、エンジンを走行用の駆動源とする車両における技術は、電動車両にそのまま適用できない場合がある。

本発明の目的は、運転者による加速要求に応じた走行フィーリングを発揮できながら、運転者にとって不要な車両の加速を抑えて、電費または燃費の向上を図ることができる、電動車両の制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る電動車両の制御装置は、バッテリと、バッテリから電力の供給を受けて走行用の動力を発生する駆動モータとを搭載した電動車両の制御装置であって、アクセル操作の操作量に対する駆動モータの発生トルクの目標である目標発生トルクの特性を記憶する特性記憶手段と、特性記憶手段に記憶されている特性に従って、アクセル操作の操作量に応じた目標発生トルクを設定し、その設定した目標発生トルクに基づいて、駆動モータを制御するモータ制御手段と、バッテリの充電状態に関する条件を含む学習条件の成立時に、アクセル操作の態様に基づいて、特性記憶手段に記憶されている特性を変更する特性変更手段とを含む。

この構成によれば、アクセル操作の操作量に対する駆動モータの目標発生トルクの特性が定められており、この特性に従って、アクセル操作の操作量に応じた目標発生トルクが設定される。そして、その設定された目標発生トルクに基づいて、駆動モータが制御される。

アクセル操作の態様に基づいて、アクセル操作の操作量に対する目標発生トルクの特性が変更される。たとえば、操作量の大きいアクセル操作が行われる場合には、アクセル操作の操作量に対する目標発生トルクがそれまでよりも大きい値に設定されるように、アクセル操作の操作量に対する目標発生トルクの特性が変更される。この変更により、運転者による加速要求に応じた走行フィーリングを発揮することが可能となる。また、操作量の小さいアクセル操作が行われたり、操作量を戻すアクセル操作が行われたりする場合には、アクセル操作の操作量に対する目標発生トルクがそれまでよりも小さい値に設定されるように、アクセル操作の操作量に対する目標発生トルクの特性が変更される。この変更により、運転者にとって不要な車両の加速を抑えることができる。そして、車両の加速を抑えることにより、電費または燃費の向上を図ることができる。

バッテリの充電量が通常よりも低い状態では、駆動モータに供給される電圧が低いために、駆動モータの発生トルクが小さくなるので、運転者がアクセル操作の操作量を通常よりも必然的に増やす。このときに特性の変更が行われると、バッテリの充電量が通常である状態で、アクセル操作の操作量に対する目標発生トルクが過大となり、運転者の加速要求以上に車両が加速してしまう。かかる課題は、電動車両に特有の課題であり、エンジンの動力により走行するコンベンショナルな車両には存在しない。

かかる課題を解決すべく、アクセル操作の操作量に対する目標発生トルクの特性の変更は、バッテリの充電状態に関する条件を含む学習条件の成立時に行われる。これにより、アクセル操作の操作量に対する目標発生トルクの特性が誤って変更されることを抑制でき、アクセル操作の操作量に対して目標発生トルクが過大に設定されることを抑制できる。その結果、走行フィーリングをさらに向上させることができる。

本発明によれば、運転者による加速要求に応じた走行フィーリングを発揮できながら、運転者にとって不要な車両の加速を抑えて、電費または燃費の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置が備えられた車両の要部構成を示す図である。 アクセル開度に対する目標発生トルクの特性を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の要部構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が備えられた車両１の要部構成を示す図である。

車両１は、たとえば、駆動モータ２を走行用の駆動源として搭載した電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）である。駆動モータ２は、たとえば、回転子に永久磁石を用いた永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ：Permanent Magnet Synchronous Motor）である。

車両１は、バッテリ３およびＰＣＵ（Power Control Unit：パワーコントロールユニット）４を搭載している。バッテリ３は、複数の二次電池を組み合わせた組電池であり、たとえば、直流電圧を出力する。ＰＣＵ４は、インバータを内蔵している。インバータは、２個の半導体スイッチング素子の直列回路を駆動モータ２のＵ相、Ｖ相およびＷ相の各相に対応して設け、それらの直列回路を互いに並列に接続した回路構成を有している。

駆動モータ２を電動機として機能させる力行運転時には、バッテリ３から出力される直流電力がＰＣＵ４のインバータで交流電力に変換され、その交流電力が駆動モータ２に供給される。これにより、駆動モータ２が動力を発生し、その動力がデファレンシャルギヤなどを介して左右の駆動輪５に伝達される。

一方、駆動モータ２を発電機として機能させる回生運転時には、駆動モータ２で駆動輪５からの動力が交流電力に変換される。このとき、駆動モータ２が駆動系の抵抗となり、その抵抗による回生制動力が駆動輪５に作用する。駆動モータ２で発生した交流電力は、ＰＣＵ４のインバータで直流電力に変換されて、バッテリ３に充電される。

車両１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）６が搭載されている。ＥＣＵ６は、マイコン（マイクロコントローラ）を備えている。マイコンには、ＣＰＵ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリおよびＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリが内蔵されている。図１には、１個のＥＣＵ６のみが示されているが、車両１には、各部を制御するため、複数のＥＣＵが搭載されている。ＥＣＵ６を含む複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。

ＥＣＵ６には、制御に必要な各種センサが接続されている。各種センサの１つは、たとえば、アクセルセンサ７である。アクセルセンサ７は、車両１のユーザ（ドライバ）により操作されるアクセルペダルの操作量に応じた検出信号を出力する。

ＥＣＵ６は、アクセルセンサ７の検出信号から、アクセルペダルの最大操作量に対する操作量の割合、つまりアクセルペダルが踏み込まれていないときを０％とし、アクセルペダルが最大に踏み込まれたときを１００％とする百分率であるアクセル開度を求める。

ＥＣＵ６に備えられているマイコンの不揮発性メモリには、アクセル開度に対する駆動モータ２の発生トルクの目標である目標発生トルクの特性がマップの形態でトルク特性マップ８として記憶されている。ＥＣＵ６は、トルク特性マップ８に従って、アクセル開度に応じた目標発生トルクを設定する。そして、ＥＣＵ６は、各種のセンサの検出信号から求めた値や他のＥＣＵから入力されるデータなどに基づいて、目標発生トルクに応じた目標電圧が駆動モータ２に供給されるように、ＰＣＵ４のインバータの動作を制御する。

＜特性変更処理＞
図２は、アクセル開度に対する目標発生トルクの特性を示す図である。

アクセル開度に対する目標発生トルクの特性を示す特性線は、初期状態では、図２に実線で示されるように、アクセル開度が所定未満の範囲で線型特性線を上回り、アクセル開度が所定以上の範囲で線型特性線を下回る。この初期特性によれば、運転者によるアクセルペダルの踏み始めは、駆動モータ２の発生トルクが速やかに立ち上がり、車両１がスムーズに加速する。その後、アクセルペダルがさらに踏み込まれると、アクセルペダルの踏み込みに対して駆動モータ２の発生トルクの上昇が抑制され、車両１が加速し過ぎることが抑制される。

運転者は、アクセルペダルの踏み始めの車両１の加速が急加速気味であると感じると、アクセルペダルを少し戻す（踏み込みを緩める）。したがって、そのようなアクセルペダルの戻し操作が行われた場合、アクセル開度に対して駆動モータ２の発生トルクが過大であると考えられる。また、運転者は、アクセルペダルの踏み込み（アクセル操作）に対して車両１の加速が不足していると感じた場合、アクセルペダルをさらに踏み増す。したがって、そのようなアクセルペダルの踏み増し操作が行われた場合、アクセル開度に対して駆動モータ２の発生トルクが過小であると考えられる。

ＥＣＵ６には、図１に示されるように、マイコンが実行するプログラム処理によってソフトウエア的に実現される機能処理部として、特性変更処理部９が実質的に備えられている。そして、アクセルペダルの踏み始めにアクセルペダルの戻し操作が行われた場合、特性変更処理部９の機能により、たとえば、アクセル開度が所定未満の範囲において、アクセル開度に対する目標発生トルクの特性が線型に近づくように、あるいは、図２に破線で示されるように、線型特性線を下回る特性となるように変更される。また、アクセル開度が所定以上の状態からアクセルペダルの踏み増し操作が行われた場合、特性変更処理部９の機能により、アクセル開度に対する目標発生トルクの特性が線型に近づくように変更される。

かかる特性の変更は、所定の学習条件が成立しているときにのみ行われ、学習条件が成立していないときには行われない。学習条件は、前述のようなアクセルペダルの戻し操作や踏み増し操作がアクセル開度に対する目標発生トルクの特性以外の要因で行われた場合に、その特性が変更されることを抑制されるように設定されている。学習条件には、少なくとも、バッテリ３の充電状態（充電容量に対する充電残量の比率）を示すＳＯＣ（State Of Charge）が所定の閾値（たとえば、５０％）以上であるという条件が含まれる。その他、学習条件には、次の１～４が含まれてもよい。

１．車両１が所在する路面の勾配が所定未満である。
２．駆動モータ２の温度が所定範囲内である。
３．バッテリ３の温度が所定範囲内である。
４．ＰＣＵ４（インバータ）の温度が所定範囲内である。

また、次の５，６の場合には、特性の変更が行われなくてもよい。
５．アクセルペダルの踏み始めからの所定時間内のアクセル開度の絶対値が所定以上である。
６．アクセル開度の変化速度（時間微分）が所定以上であって、かつ、アクセルペダルの踏み始めから所定時間内に戻し操作が行われた。

さらに、アクセル開度に対する目標発生トルクの特性は、次の７，８の条件を満たすように変更されてもよい。
７．街中での発進加速や追い越し加速以上の加速がパーシャル（たとえば、アクセル開度３０％）で得られる加速度を下限とする。
８．アクセル開度が７５％のときの加速度を上限とする。

＜作用効果＞
以上のように、アクセル開度に対する駆動モータ２の目標発生トルクの特性が定められており、この特性に従って、アクセル開度に応じた目標発生トルクが設定される。そして、その設定された目標発生トルクに基づいて、駆動モータ２が制御される。

運転者によるアクセル操作の態様に基づいて、アクセル開度に対する目標発生トルクの特性が変更される。たとえば、アクセルペダルの踏み増し操作が多く行われる場合には、アクセル開度に対する目標発生トルクが従前よりも大きい値に設定されるように、アクセル開度に対する目標発生トルクの特性が変更される。この変更により、運転者による加速要求に応じた走行フィーリングを発揮することが可能となる。また、アクセルペダルの戻し操作が多く行われる場合には、アクセル開度に対する目標発生トルクが従前よりも小さい値に設定されるように、アクセル開度に対する目標発生トルクの特性が変更される。この変更により、運転者にとって不要な車両１の加速を抑えることができる。そして、車両１の加速を抑えることにより、電費の向上を図ることができる。

バッテリ３のＳＯＣが所定の閾値よりも低い状態では、駆動モータ２に供給される電圧が低いために、駆動モータ２の発生トルクが小さくなるので、運転者がアクセル開度を通常よりも必然的に増やす。このときに特性の変更が行われると、バッテリ３のＳＯＣが閾値以上である通常状態で、アクセル開度に対する目標発生トルクが過大となり、運転者の加速要求以上に車両１が加速してしまう。そのため、バッテリ３のＳＯＣが所定の閾値よりも低い状態であるなど、学習条件が成立していないときには、アクセル開度に対する目標発生トルクの特性が変更されない。これにより、アクセル開度に対する目標発生トルクの特性が誤って変更されることを抑制でき、アクセル開度に対して目標発生トルクが過大に設定されることを抑制できる。その結果、走行フィーリングをさらに向上させることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、車両１は、駆動モータ２を走行用の駆動源として搭載した電気自動車であるとした。これに限らず、車両１は、駆動モータ２を走行用の駆動源として搭載したハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）であってもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両（電動車両）
２：駆動モータ
３：バッテリ
６：ＥＣＵ（制御装置、特性記憶手段、モータ制御手段、特性変更手段）
８：トルク特性マップ（特性記憶手段）
９：特性変更処理部（特性変更手段）

Claims (1)

1. バッテリと、前記バッテリから電力の供給を受けて走行用の動力を発生する駆動モータとを搭載した電動車両の制御装置であって、
   アクセル操作の操作量に対する前記駆動モータの発生トルクの目標である目標発生トルクの特性を記憶する特性記憶手段と、
   前記特性記憶手段に記憶されている特性に従って、前記アクセル操作の操作量に応じた前記目標発生トルクを設定し、その設定した前記目標発生トルクに基づいて、前記駆動モータを制御するモータ制御手段と、
   所定の条件の成立時に、前記アクセル操作の態様に基づいて、前記特性記憶手段に記憶されている前記特性を変更する特性変更手段と、を含み、
   前記特性変更手段は、前記アクセル操作の操作量が所定未満の状態で操作量を減らす前記アクセル操作が行われた場合、前記アクセル操作の操作量に対する前記目標発生トルクがそれまでよりも小さい値に設定されるように、前記特性記憶手段に記憶されている前記特性を変更し、前記アクセル操作の操作量が所定以上の状態で操作量を増す前記アクセル操作が行われた場合、前記アクセル操作の操作量に対する前記目標発生トルクがそれまでよりも大きい値に設定されるように、前記特性記憶手段に記憶されている前記特性を変更し、
   前記所定の条件は、前記バッテリの充電状態に関する条件を含み、操作量を減らす前記アクセル操作または操作量を増す前記アクセル操作が前記特性記憶手段に記憶されている前記特性以外の要因で行われた場合に、前記特性変更手段により前記特性が変更されることが抑制されるように設定されている条件である、制御装置。

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