JPH08182118A - 電気自動車の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車輪のスリップ状態に応じた確実なモータト
ルク制御を行い、摩擦抵抗の低い路面で操縦安定性を確
保するとともに、運転性能を確保する。 【構成】 車輌コントローラ８で、モータ２の回転数か
ら車輪の加速度を演算し、この加速度と現在のトルク指
令値Ｔとからスリップの有無を判定する。そして、スリ
ップが有るときには、モータ２のトルク指令値をトルク
ダウンさせてモータコントローラ７へ指令し、スリップ
が無いときには、現在のトルク指令値が基本トルク値に
達した後、通常走行制御へ移行する。これにより、摩擦
抵抗の低い道路における走行をスムーズに行なえるよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低摩擦路における操縦
安定性を向上する電気自動車の駆動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電気自動車では、モータの平坦
なトルク特性により滑らかな運転フィーリングが得られ
るが、反面、積雪、凍結などにより路面状態が悪い場合
には、モータの低回転トルクが比較的大きいため、微妙
なアクセル操作が要求され、運転者の負担が増すという
問題があった。

【０００３】このため、例えば、実開平５−９５１１０
号公報には、路面の濡れの有無を検出し、路面が濡れて
いると判断した信号を受けた時に、発進時の出力電流を
制限して電動機軸出力を抑制することにより、電気自動
車が低μ路を発進する際に、タイヤがスリップするのを
防止する技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、路面が
濡れていても、必ずしもタイヤがスリップするわけでは
なく、前記先行技術のように、実際にタイヤのスリップ
を検出せずに一義的に路面状態によってモータ出力を抑
制すると、タイヤがスリップしていないにも拘わらずモ
ータ出力が抑制されて発進性能の低下や運転フィーリン
グの悪化を招いてしまう。

【０００５】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、車輪のスリップ状態に応じた確実なモータトルク制
御を行い、摩擦抵抗の低い路面で操縦安定性を確保する
とともに、運転性能を確保することのできる電気自動車
の駆動制御装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による電気自動車
の駆動制御装置は、走行用モータの回転数から車輪の加
速度を算出し、この車輪の加速度と前記走行用モータの
トルク指令値に基づく車体の加速度とから、車輪のスリ
ップの有無を判定するスリップ検出手段と、前記スリッ
プ検出手段により車輪のスリップ有りと判定された場
合、前記走行用モータへのトルク指令値をトルクダウン
させ、前記スリップ検出手段により車輪のスリップ無し
と判定された場合、前記走行用モータへのトルク指令値
をアクセルペダル踏込量に応じた通常走行の指令値とな
るよう制御するトルク制御手段とを備えたものである。

【０００７】

【作用】本発明による電気自動車の駆動制御装置では、
走行用モータの回転数から算出した車輪の加速度と走行
用モータのトルク指令値に基づく車体の加速度とから車
輪のスリップの有無を判定し、車輪のスリップ有りと判
定した場合、走行用モータへのトルク指令値をトルクダ
ウンさせ、車輪のスリップ無しと判定した場合、走行用
モータへのトルク指令値をアクセルペダル踏込量に応じ
た通常走行の指令値となるよう制御する。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図面は本発明の一実施例に係り、図１はモータ制
御系の回路ブロック図、図２及び図３はモータトルク制
御処理のフローチャート、図４はスリップ検出処理のフ
ローチャート、図５は勾配路における車輌の登坂抵抗を
示す説明図、図６はアクセルペダルスイッチ及びアクセ
ルセンサの出力特性を示す説明図、図７はシフトレバー
及びシフトスイッチを示す説明図、図８はモータの特性
曲線を示す説明図、図９はアクセルペダルストロークと
出力トルクとの関係を示す説明図、図１０はスリップ判
定用マップの説明図である。

【０００９】図１において、符号２は電気自動車に搭載
される走行用のモータであり、本実施例においては、交
流誘導電動機である。このモータ２には、減速機及びデ
ファレンシャルギヤからなるトランスアクスル３がクラ
ッチを介することなく連設されており、このトランスア
クスル３からの駆動力が左右の前輪軸４を介して両前輪
５に伝達されるようになっている。

【００１０】また、前記モータ２には、走行駆動用の主
電源であるメインバッテリ９からの直流電圧を所定の電
圧の高周波に変換するインバータ等からなるモータ駆動
回路６が接続され、このモータ駆動回路６に、モータの
周波数、電圧、電流（すべり）を制御するモータコント
ローラ７が接続され、さらに、このモータコントローラ
７に、トルク指令信号を出力する車輌コントローラ８が
接続されている。

【００１１】前記モータコントローラ７は、例えば、前
記車輌コントローラ８からのトルク指令信号からモータ
の周波数、電圧、電流（すべり）を制御するためのＰＷ
Ｍ（パルス幅変調）信号を出力するＰＷＭコントローラ
等から構成され、前記車輌コントローラ８は、ＣＰＵ、
ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等がバスを介
して接続されたマイクロコンピュータ等から構成されて
いる。

【００１２】そして、前記車輌コントローラ８には、前
記Ｉ／Ｏインターフェースを介して、アクセルペダルス
イッチ１０、アクセルセンサ１１、シフトスイッチ１
２、回転センサ１３ａ，１３ｂ、及び、図示しないブレ
ーキペダルに連設するブレーキペダルスイッチ２０等の
スイッチ・センサ類、及び、前記モータコントローラ７
が接続されており、各スイッチ・センサ類からの信号を
処理し、アクセル踏込量に応じて前記モータ２に対する
トルクを設定して前記モータコントローラ７に出力す
る。

【００１３】前記アクセルペダルスイッチ１０及び前記
アクセルセンサ１１は、図５に示すように、電気自動車
１の運転席の床面に設けたアクセルペダル１４に連設さ
れており、図６に示すように、前記アクセルペダル１４
の踏み始めの微小ストロークで前記アクセルペダルスイ
ッチ１０がＯＮし、また、前記アクセルペダル１４の踏
込量（アクセルペダルストローク）に略比例したアクセ
ル信号が前記アクセルセンサ１１から出力されるように
なっている。

【００１４】また、前記シフトスイッチ１２は、図７に
示すように、シフトレバー１５の基部に連設されてシフ
ト位置を検出するスイッチであり、前記シフトレバー１
５がニュートラルレンジ（Ｎレンジ）、ドライブレンジ
（Ｄレンジ）、リバースレンジ（Ｒレンジ）等の走行レ
ンジの位置にシフトされたときに、そのシフト位置を検
出するようになっている。

【００１５】また、前記回転センサ１３ａ，１３ｂは、
前記モータ２に所定の間隔で取り付けられ、互いに位相
の異なるパルス信号を発生するセンサであり、前記車輌
コントローラ８では、異なる２相のパルス信号を比較す
ることにより前記モータ２の回転数と回転方向とを検出
するようになっている。

【００１６】一方、図１における符号１６は、制御電源
用のサブバッテリであり、このサブバッテリ１６がキー
スイッチ１７を介して前記モータコントローラ７及び前
記車輌コントローラ８に接続され、前記キースイッチ１
７がＯＮされると、前記モータコントローラ７及び前記
車輌コントローラ８に制御用電源が供給される。

【００１７】そして、前記車輌コントローラ８では、後
述するスリップ検出処理のプログラムを実行して車輪の
スリップの有無を判定するスリップ検出手段としての機
能を実現するとともに、後述するモータトルク制御処理
のプログラムを実行して前記モータ２の出力トルクを制
御するトルク制御手段としての機能を実現し、トルクア
ップ、トルクダウンのトルク指令（速度指令）信号を前
記モータコントローラ７に出力する。

【００１８】以下、前記車輌コントローラ８によるモー
タ２の駆動制御処理について、図２〜図４のフローチャ
ートに従って説明する。

【００１９】まず、図２及び図３のモータトルク制御処
理では、ステップS1で車速が無又は微小な状態か否かを
判断し、所定以上の車速で走行中である場合には、ステ
ップS1から通常走行制御へ移行し、車速無又は微小な状
態の場合には、ステップS2へ進んで、シフトスイッチ１
２からの信号により、シフト位置がＤ又はＲレンジであ
るかを判断する。

【００２０】そして、シフト位置がＮレンジであるとき
には、モータ２を停止させてプログラムを抜け、シフト
位置がＤ又はＲレンジであるときには、前記ステップS2
からステップS3へ進んで、回転センサ１３ａ，１３ｂか
らの位相の異なる２つのパルスの信号からモータ２の回
転方向を演算し、ステップS4で、シフト位置に対してモ
ータ２の回転方向が反対か否かを調べる。

【００２１】その結果、シフト位置に対しモータ２の回
転方向が同じ方向であるとき、すなわち、Ｄレンジに対
して車輌前進方向にモータ２が回転しているとき、ある
いはＲレンジに対して車輌後退方向にモータ２が回転し
ているときには、前記ステップS4からステップS13以降
へ進み、シフト位置に対しモータ２の回転方向が反対の
ときには、勾配のある道路で車輌がずり落ちている状態
と判断して前記ステップS4からステップS5以降へ進む。

【００２２】まず、勾配のある道路で車輌がずり落ちて
いる状態でのステップS5以降の処理について説明する。
ステップS5では、アクセルペダルスイッチ１０がＯＮし
ているか否か、すなわち、運転者がアクセルペダル１４
に足をかけてアクセルペダルスイッチ１０がＯＮする程
度僅かに踏み込んでいる状態か否かを調べ、運転者がア
クセルペダル１４から足を離しアクセルペダルスイッチ
１０がＯＦＦであるときには、前記ステップS5からステ
ップS6へ進む。

【００２３】ステップS6では、さらに、ブレーキペダル
スイッチ２０がＯＮか否かを調べ、ブレーキペダルスイ
ッチ２０がＯＮのときには、モータ２を停止してプログ
ラムを抜け、ブレーキペダルスイッチ２０がＯＦＦのと
き、すなわち、前記ステップS4で、車輌が勾配路でずり
落ち状態にあることがわかり、アクセルペダルスイッチ
１０及びブレーキペダルスイッチ２０が共にＯＦＦのと
きには、前記ステップS5からステップS7へ進み、ずり落
ち抵抗モードとする。このずり落ち抵抗モードは勾配路
において車輌がずり落ちることを防止するためのモード
であり、予め設定した微小トルクＴS1を発生させるトル
ク指令値Ｔをモータコントローラ７へ出力して前記ステ
ップS5へ戻る。

【００２４】そして、ステップS5からステップS7のルー
プにおいて、前記ずり落ち抵抗モードの微小トルクＴS1
でモータ２を駆動しても傾斜の大きい勾配路で車輌のず
り落ちが発生する場合がある。この場合に、運転者がア
クセルぺダル１４を僅かに踏み込むと、アクセルペダル
スイッチ１０がＯＮとなってステップS5からステップS8
へ進み、アクセルセンサ１１からのアクセル信号が無又
は微小であるかを調べる。

【００２５】前記ステップS8で、アクセル信号が無又は
微小、すなわちアクセルペダル１４に軽く足を乗せた状
態である場合には、前記ステップS8からステップS9へ進
み、モータ２の回転数が無の状態、すなわち、モータ２
のすべりＳがＳ≒１のほぼ拘束停止状態であるか否かを
調べ、拘束停止状態であるとき、前記ステップS5へ戻
り、拘束停止状態でないときには、ステップS10へ進ん
で、モータ２の周波数、電圧及び電流（すべり）を変化
させてモータ２の回転数を０とする方向に単位トルク補
正量Δｔiだけトルクアップ・ダウンさせるトルク指令
値Ｔをモータコントローラ７に出力して前記ステップS5
へ戻る。

【００２６】ここで、電気自動車１の勾配路におけるず
り落ち力（走行抵抗）Ｆは、図５に示すように、電気自
動車１の車輌重量をｍとすると、Ｆ＝ｍｇｓｉｎθであ
り、ずり落ちを防止するためのモータトルクＴSは、タ
イヤ有効半径をＲ、減速比をｉとして、ＴS＝Ｆ・Ｒ／
ｉで与えられる。

【００２７】一方、誘導電動機であるモータ２は、固定
子の回転磁界の回転数すなわち同期回転数をｎs、回転
子回転数をｎとすると、すべりＳはＳ＝（ｎs−ｎ）／
ｎsであり、このすべりＳ、モータ電圧Ｖの関数である
２次出力（機械的動力出力）ＰMを、回転子角速度ωで
除した値ＰM／ω（ω＝２πｎ／６０）がモータ２の発
生トルクＴMとなる。そして、図８に示すように、０≦
Ｓ≦１の範囲が通常の電動機の状態、Ｓ＞１の範囲が電
動機運転としての指示トルクと同じ方向のトルクを発生
しながら逆方向に回転している制動機の状態、Ｓ＜０の
範囲が発電機の状態である。

【００２８】従って、磁界周波数ｆ0でのモータ２の発
生トルクＴMがＴM＜ＴSであれば、車輌のずり落ちが発
生し、モータ２の回転子回転数ｎが負となってＳ＞１の
制動運転領域となるため、アクセルペダル１４が僅かに
踏み込まれている状態では、ステップS5〜S10のループ
を繰り返してモータ２に対する周波数、電圧及び電流
（すべり）を補正して最終的にＴM＝ＴSとなるように
し、モータ２の回転子がずり落ち力に抗して静止するＳ
＝１（ｎ＝０）の拘束停止状態で勾配路に車輌を静止さ
せることができるようにするのである。

【００２９】次に、アクセルペダル１４がさらに踏み込
まれ、アクセルペダル１４の踏込量が設定値を越える
と、前記ステップS8からステップS11へ分岐し、シフト
位置に対してモータ２の回転方向が反対か否か、すなわ
ち、車輌がずり落ち状態から抜けてシフト方向へ進んで
いるか否かを調べる。

【００３０】その結果、ずり落ち状態が未だ継続してい
るときには、ステップS12で、モータ２の周波数、電圧
及び電流（すべり）を変化させて単位トルク補正量Δｔ
iだけトルクアップさせるトルク指令値Ｔをモータコン
トローラ７に出力し、前記ステップS5へ戻る。一方、ず
り落ち状態から抜けたときには、ステップS13以降へ進
む。

【００３１】すなわち、坂道発進時には、図９に示すよ
うに、通常走行時のアクセルペダルストローク（アクセ
ルセンサ１１の検出値）に対して予め車輌コントローラ
８内にマップ化されて格納されている基本トルクＴBASE
を、単位トルク補正量Δｔiづつステップ的に増加させ
るようにしてずり落ちを防止している。

【００３２】次に、シフト位置に対しモータ２の回転方
向が反対方向でなくなった場合のステップS13以降につ
いて説明する。

【００３３】ステップS13では、アクセルペダルスイッ
チ１０がＯＮか否かを調べ、アクセルペダルスイッチ１
０がＯＦＦのときには、ステップS14で、さらに、ブレ
ーキペダルスイッチ２０がＯＮか否かを調べる。その結
果、ブレーキペダルスイッチ２０がＯＮのとき、すなわ
ち、運転者がアクセルペダル１４から足を離し、図示し
ないブレーキペダルを踏んでいるときには、車輌停止と
判断してモータ２を停止してプログラムを抜け、ブレー
キペダルスイッチ２０がＯＦＦのとき、すなわち、運転
者がアクセルペダル１４及び図示しないブレーキペダル
のいずれからも足を離しているときには、微速度での走
行と判断して前記ステップS14からステップS15へ進む。

【００３４】ステップS15では、微小トルクＴS2を発生
させる微速モードのトルク指令値Ｔをモータコントロー
ラ７に出力し、前記ステップS2へ戻る。このステップS1
5における微速モードは、流体トルクコンバータを使用
した自動変速機等によるクリープ現象の微速度と同等
か、それ以下の微速度を発生させるモードであり、渋滞
走行等の微速走行において、繁雑な運転操作から運転者
の負担を軽減することができる。

【００３５】一方、前記ステップS13で、アクセルペダ
ルスイッチ１０がＯＮのときには、前記ステップS13か
らステップS16へ進み、アクセル信号が無又は微小の状
態すなわちアクセルペダル１４に軽く足をのせた状態で
あるかを調べる。そして、アクセルペダル１４に軽く足
を乗せた状態で、アクセル信号が無又は微小のときに
は、ステップS17で、モータ２の回転数が無の拘束停止
状態か否かを調べ、拘束停止状態のときにはステップS1
3へ戻り、拘束停止状態でないときには、ステップS18へ
進んで、モータ２の周波数、電圧及び電流（すべり）を
変化させて単位トルク補正量Δｔiだけモータ２の回転
数を０にする方向にトルクアップ・ダウンさせるトルク
指令値Ｔをモータコントローラ７に出力して、前記ステ
ップS13へ戻る。

【００３６】次に、アクセル信号が無か又は微小でない
程度にアクセルペダル１４が踏み込まれると、前記ステ
ップS16からステップS19へ進み、スリップ検出処理を実
行してスリップの有無を検出する。

【００３７】このスリップ検出処理では、まず、ステッ
プS30でモータ２の回転数Ｎを読み込み、ステップS31
で、この回転数Ｎの時間Δｔにおける変化量ΔＮから加
速度ａを演算する（ΔＮ／Δｔ＝ａ）。この加速度ａ
は、モータ２の回転がクラッチを介さずに車輪に伝達さ
れることから、車輪の加速度となる。

【００３８】次に、ステップS32へ進み、現在のトルク
指令値Ｔを読み込むと、ステップS33で、このトルク指
令値Ｔと前記ステップS31で算出した車輪加速度ａとを
パラメータとしてスリップ判定用マップを参照し、ステ
ップS34で、スリップ領域にあるか否かを調べる。

【００３９】すなわち、車体の加速度ａ’は、タイヤが
スリップすることなく路面を確実にグリップして走行す
る場合には、モータ２の発生トルクに略比例することか
ら、前記スリップ判定用マップは、図１０に示すよう
に、トルク指令値Ｔに対応して予め実験などにより求め
た車体加速度ａ’を境界ラインとして、スリップ領域と
グリップ領域とに分けられており、現在のトルク指令値
Ｔで定まる車体加速度ａ’に対して現在のモータ回転数
から演算された車輪加速度ａがａ＞ａ’の領域にあれ
ば、タイヤが空転して駆動力が完全には路面に伝わらな
い車輪加速度が車体加速度よりも大きいスリップ状態に
あり、現在のトルク指令値Ｔで定まる車体加速度ａ’に
対して現在のモータ回転数から演算された車輪加速度ａ
がａ≦ａ’の領域にあれば、車輪の加速度と車体の加速
度とが一致した状態、あるいは、モータ２の出力トルク
がトルク指令値Ｔに応じた値まで上昇する途上の状態で
あり、タイヤがグリップ状態にあると判断することがで
きる。

【００４０】従って、現在のトルク指令値Ｔで定まる車
体加速度ａ’に対して車輪加速度ａがａ＞ａ’、すなわ
ちスリップ領域にある場合には、前記ステップS34から
ステップS35へ進み、スリップ有りの状態を示すため、
例えばフラグをセットするなどしてルーチンを抜け、ａ
≦ａ’、すなわちグリップ領域にある場合には、前記ス
テップS34からステップS36へ進み、スリップ無しの状態
を示すため、フラグをクリアするなどしてルーチンを抜
ける。

【００４１】尚、前記スリップ判定用マップにおいて
は、加速度がスリップの起こり得ない非常に小さい領域
では、スリップ判定用の境界ライン（車体加速度）を一
定の値（ΔＮ／Δｔ）Lとし、トルク指令値が低い領域
での制御系の安定化を図っている。

【００４２】そして、以上のスリップ検出処理からモー
タトルク制御処理に戻ると、ステップS20でフラグを参
照するなどしてスリップの有無を調べ、スリップが有る
ときにはステップS21へ進んで単位トルク補正量Δｔiだ
けトルクダウンさせた補正後トルク指令値Ｔをモータコ
ントローラ７に出力し、ステップS2へ戻る。

【００４３】一方、前記ステップS20でスリップが無い
と判断された場合には、ステップS22へ進み、アクセル
ペダル１４の踏み込み（アクセルペダルストロークの増
大）によって基本トルクＴBASEが前記補正後トルク指令
値Ｔにほぼ一致する値に達したか否か、すなわち、Ｔ−
ＴBASE＝ΔＴ≒０を調べる。そして、ΔＴ≒０のときに
はアクセルペダル１４の踏み込みによって前述の車輌コ
ントローラ８内にマップ化されて格納されている基本ト
ルクが補正後トルク指令値に達した状態にあると判断し
て通常走行制御へ移行する。

【００４４】ステップS22で、ΔＴ≒０でないと判断し
た際にはステップS23へ進み、ΔＴ＞０、すなわちアク
セルペダル１４の踏み込みが小さいときはステップS13
に戻り、ΔＴ＜０、すなわちアクセルペダル１４の踏み
込みが大きいときはステップS24へ進み、単位トルク補
正量ΔｔiだけトルクアップさせてステップS13へ戻り、
各々前述の過程をΔＴ≒０になるまで繰り返す。

【００４５】これにより、従来のように運転者の熟練を
要することなく、坂道発進をスムーズに行なうことがで
き、アクセルペダル１４の踏み込み不足によるずり落ち
や、その反動による急発進を回避し、運転者の負担を軽
減することができる。

【００４６】また、道路の摩擦抵抗が低い状態にある場
合、車輪のスリップの有無に応じた確実なトルク制御を
行うことができ、操縦安定性を向上するとともに、スム
ーズな発進を可能として運転フィーリングの悪化を防止
することができる。

【００４７】尚、本実施例においては、走行用のモータ
２が交流誘導電動機である例について説明したが、本発
明はこれに限定されることなく、モータ２は、交流同期
電動機あるいは直流モータでも良い。また、アクセルペ
ダルスイッチ信号は、アクセル信号をもって兼用しても
良い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、走
行用モータの回転数から算出した車輪の加速度と走行用
モータのトルク指令値に基づく車体の加速度とから車輪
のスリップの有無を判定し、車輪のスリップ有りと判定
した場合、走行用モータへのトルク指令値をトルクダウ
ンさせ、車輪のスリップ無しと判定した場合、走行用モ
ータへのトルク指令値をアクセルペダル踏込量に応じた
通常走行の指令値となるよう制御するため、車輪のスリ
ップ状態に応じた確実なモータトルク制御を行うことが
でき、摩擦抵抗の低い路面で操縦安定性を確保するとと
もに、運転性能を確保することができる等優れた効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】モータ制御系の回路ブロック図

【図２】モータトルク制御処理のフローチャート

【図３】モータトルク制御処理のフローチャート（続
き）

【図４】スリップ検出処理のフローチャート

【図５】勾配路における車輌の登坂抵抗を示す説明図

【図６】アクセルペダルスイッチ及びアクセルセンサの
出力特性を示す説明図

【図７】シフトレバー及びシフトスイッチを示す説明図

【図８】モータの特性曲線を示す説明図

【図９】アクセルペダルストロークと出力トルクとの関
係を示す説明図

【図１０】スリップ判定用マップの説明図

【符号の説明】

１ 電気自動車 ２ モータ ８ 車輌コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行用モータの回転数から車輪の加速度
   を算出し、この車輪の加速度と前記走行用モータのトル
   ク指令値に基づく車体の加速度とから、車輪のスリップ
   の有無を判定するスリップ検出手段と、 前記スリップ検出手段により車輪のスリップ有りと判定
   された場合、前記走行用モータへのトルク指令値をトル
   クダウンさせ、前記スリップ検出手段により車輪のスリ
   ップ無しと判定された場合、前記走行用モータへのトル
   ク指令値をアクセルペダル踏込量に応じた通常走行の指
   令値となるよう制御するトルク制御手段とを備えたこと
   を特徴とする電気自動車の駆動制御装置。