JPH10304508A - 電気自動車のモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回生制動中にアクセルを操作すると、モータ
トルクが回生トルクから力行トルクに瞬時に移行し、運
転者が違和感を受ける。 【解決手段】 通常時は、アクセル操作量に応じて、力
行トルクを発生させる。アクセルオフまたはブレーキオ
ン時には、回生制動制御を行って車両を減速させる。回
生制動中にアクセルが操作されたときは、現状の回生ト
ルクから、アクセル操作量に対応する力行トルクまで、
モータトルクを連続的に変化させる力行移行制御が行わ
れる。この制御では、例えば、アクセル操作量θに応じ
て、０＜θ≦θａでは回生トルクを、θａ＜θ＜θｂで
は力行トルクを発生させる。θ≧θｂになると、従来通
りにトルク指令値を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車のモー
タ制御装置に関し、特に、回生制動制御から力行制御へ
の移行時のモータトルクの制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気自動車に搭載されたモータを
回生制動制御して、車両を減速させるとともに、バッテ
リを充電することが周知である。この種のモータ制御装
置は、アクセルが操作されているとき、アクセル操作量
に応じたモータトルクを発生させる。そして、アクセル
がオフされたとき、またはブレーキがオンされたとき、
モータを発電機として動作させる回生制動制御が行われ
る。これにより、モータに負のトルク（駆動時と反対方
向のトルク）が発生し、車両が減速する。このとき、従
来のエンジン搭載車におけるエンジンブレーキ状態に相
当する減速が行われる。運転者は、エンジンブレーキを
利用するのと同様の感覚で、車両を減速させることがで
きる。また、回生制動によって得られた電気エネルギが
バッテリに蓄えられ、エネルギ効率の向上が図られる。
この種のモータ制御装置は、例えば、特開平５−１２２
８０５号公報や特開平７−９９７０４号公報に記載され
ている。

【０００３】図１は、回生制動制御を行う従来一般的な
モータ制御に用いられるモータトルク特性を示してお
り、モータ回転数およびアクセル操作量に応じたモータ
トルクが示されている。モータ制御装置は、モータ回転
数およびアクセル操作量の検出値に基づき、図１に従っ
てモータトルク指令値を決定し、決定された指令値相当
のトルクが発生するように、モータを制御する。図１に
示すように、アクセルが操作されているときは、モータ
トルク指令値は正の値であり、このときに発生するモー
タトルクは力行トルクといわれる。アクセル操作量に応
じ、トルク指令値が変更され、力行トルクが増減する。
アクセル操作量が１００％になるのは、例えばアクセル
ペダルが最大ストロークまで踏み込まれたときである。
一方、アクセルがオフのとき（アクセル操作量０％）、
モータトルク指令値は負の値に設定される。このときの
モータトルクは回生トルクといわれ、力行トルクと反対
方向である。アクセルがオフにされると、図１のアクセ
ル操作量０％の特性に従った回生制動制御により回生ト
ルクが発生し、モータが制動される。なお、モータ回転
数が低いときには、アクセル操作量が０％であっても、
トルク指令値が正となる。これは、従来のエンジンおよ
び自動変速機を搭載した車両におけるクリープトルクに
相当する力行トルクを、停車および徐行時に発生させる
ための設定である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】運転者が、降り坂など
において、アクセル操作量を０にして、回生制動による
ブレーキ（回生ブレーキ）を効かせて走行しているとす
る。このとき、図１において、モータ回転数はＮ１、回
生トルクはＴ１であったとする。減速度が少し大きくな
りすぎたために、減速度を少し下げるように微調整する
必要が生じ、運転者がアクセルを少し操作し、アクセル
操作量が２０％になったとする。このとき、モータトル
クは、回生側のＴ１（負）から力行側のＴ２（正）へ急
激に変化する。

【０００５】図２は、上記の具体例におけるモータトル
クの時間変化を示している。時刻ｔ０の直前では、アク
セル操作量が０％、モータ回転数はＮ１であり、回生ト
ルクはＴ１である。時刻ｔ０にて、回生ブレーキの効き
具合の調整のため、アクセルがオンされ、操作量が２０
％になる。このとき、トルク指令値は、回生トルクＴ１
（負）から力行トルクＴ２（正）へ急変化する。図示の
ように、回生トルクが突如として無くなり、代わりに力
行トルクが発生し、アクセル操作前後にトルクの大きな
ギャップができる。

【０００６】上記の状況は、例えば、降り坂の走行中に
典型的に発生する。従来のエンジンブレーキと同様に回
生ブレーキを利用しているときに、勾配の変化などの状
況変化に応じて減速度を調整する必要が生じる。

【０００７】このように、従来は、回生制動中に減速度
微調整のためのアクセル操作が行われたとき、回生トル
クが急になくなって力行トルクが発生し、両トルクのギ
ャップが大きい。アクセルを操作した瞬間に、それまで
の減速が急に終わり、運転者は、車両が前に飛び出すよ
うな感覚を受ける。運転者が自らの意志でフル加速のた
めにアクセルを強く踏み込んだときとは異なり、減速度
の微調整を試みたのに車両挙動が急変するので、運転者
は違和感を受ける。

【０００８】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、回生制動から力行への移行時の違和
感の発生を防止し、運転者が回生制動を利用した運転を
快適に行えるモータ制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のモータ制御装置は、アクセル操作量に応じ
た力行トルクをモータに発生させるとともに、アクセル
オフまたはブレーキオン時にモータを回生制動制御して
車速を低下させる。そして、本装置は、回生制動制御中
にアクセルが操作されたとき、現状の回生トルクから、
アクセル操作量に対応する力行トルクまで、モータトル
クを連続的に増大させる力行移行制御を行う。

【００１０】本発明によれば、回生制御中にアクセルが
操作されたとき、モータトルクが、現状の回生トルクか
ら力行トルクへと、連続的に変化する。従って、モータ
トルクの時間変化を見たときに、従来の如く回生トルク
から力行トルクへ瞬時に入れ替わるといったトルクのギ
ャップは発生しない。アクセルを操作したときに減速度
が徐々に変化するので、車両の挙動が急変せず、運転者
に対する違和感の発生が回避される。従って、運転者
は、回生制動を利用した運転を快適に行うことができ
る。

【００１１】本発明の一態様において、力行移行制御で
は、回生トルクから力行トルクまでトルク指令値がアク
セル操作量に応じて連続的に変化するように設定された
力行移行時トルク特性に従ってモータトルクが制御され
る。通常は、従来同様に、アクセル操作量に応じて力行
トルクを発生させるトルク特性が適用される。しかし、
力行移行制御時には、力行移行時トルク特性が適用され
る。すなわち、運転者のアクセル操作量に応じて、力行
移行時トルク特性に従い、トルク指令値が回生トルクか
ら力行トルクまでの範囲の値に決定される。この態様で
は、運転者は、通常はアクセル操作によって力行トルク
を調整できるとともに、回生制動中には、アクセル操作
によって、減速度を所望の大きさに調整できる。そし
て、運転者は、アクセルをある程度以上操作することに
より、回生側から力行側へスムーズにモータトルクを移
行させることができる。従って、力行移行時に、予期せ
ぬ車両挙動が発生せず、運転者の意志に沿った制御が行
われる。

【００１２】また、本発明の別の態様においては、モー
タトルクを変化させる時のなまし量を、通常制御時と、
力行移行制御による回生側から力行側への移行時とで変
更する可変なまし制御が行われる。

【００１３】なまし制御自体は、モータ制御を円滑に行
うべく、トルク指令値の変更を段階的に行う周知の制御
である。アクセル操作量が変更されたとき、あるトルク
指令値から、他のトルク指令値まで、指令値が複数段階
に分けて変更される。なまし量が大きいほど、トルク指
令の変更にかかる時間が長くなるものとする。なまし量
は、例えば、トルク指令値を何段階で変化させるかの分
割数によって定義される。従来のなまし制御では、アク
セル操作に対するトルク応答を速くするため、なまし量
ができるだけ小さく設定されている。そのため、回生制
動中にアクセルが操作されたときには、トルク指令値の
大幅な変更が要求される結果、通常のなまし制御ではト
ルク指令値の変化が急激となり、アクセル操作前後にト
ルクのギャップが生じる。運転者は、このときの車両挙
動を予期していないため、違和感を受ける。

【００１４】本発明による可変なまし制御では、回生制
動から力行への移行時、トルク指令値が連続的に変化す
るように、なまし量が変更される。回生制動制御中にア
クセルが操作された時には、なまし量が通常制御時より
も大きな値に変更される。従って、通常のアクセル操作
量変更時には、なまし量を小さくして、アクセル操作に
対するトルク応答性を確保できるとともに、回生制動中
のアクセル操作時には、なまし量を大きくすることによ
り、モータトルクの急変化をなくし、運転者に対する違
和感発生を回避できる。

【００１５】また、本発明の別の態様において、モータ
回転数およびアクセル操作量とモータトルクを対応づけ
たモータトルク特性を用いてモータが制御され、このモ
ータトルク特性は、モータ回転数が高く、アクセル操作
量が小さい領域において回生トルクが発生するように設
定される。前述の態様では、通常時のモータトルク特性
と、力行移行制御用の力行移行時トルク特性とが使い分
けられていた。一方、この態様では、上記のような使い
分けは行われない。従って、より簡単な制御により、力
行移行時の違和感発生を回避できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

「実施形態１」以下、本発明の好適な実施の形態（以
下、実施形態という）について、図面を参照し説明す
る。図３は、本発明のモータ制御装置を備えた電気自動
車の駆動システムを示す。車両推進力を発生するモータ
１は、減速機３、車輪５と順次連結されている。モータ
１が発生した力行トルクは、減速機３や差動歯車装置
（図示せず）等を介して車輪５へ伝達される。また、モ
ータ１は、インバータ７を介して、バッテリ９と接続さ
れている。インバータ７は、複数のスイッチング素子を
備え、モータ１への供給電流を調整する電流調整手段で
ある。モータ１は、インバータ７から供給される電流に
よって駆動される。

【００１７】モータＥＣＵ１１は、インバータ７にスイ
ッチング信号を供給することにより、モータ１を制御す
る装置である。モータＥＣＵ１１には、モータ１に備え
られた回転センサ１３より、モータ回転数Ｎが入力さ
れ、また、電流センサ１５より、モータ１への供給電流
の電流値Ｉが入力される。さらに、モータＥＣＵ１１に
は、アクセルペダルセンサ１７から、アクセル操作量θ
が入力される。アクセルがオフのとき、θ＝０％であ
り、アクセル全開のとき（アクセルペダルがストローク
いっぱいまで踏み込まれたとき）、θ＝１００％であ
る。また、モータＥＣＵ１１には、ブレーキペダルセン
サ１９から、ブレーキペダルのオン、オフを示す情報が
入力される。ブレーキペダルが踏み込まれているときが
ブレーキ・オンであり、ブレーキペダルが踏まれていな
いときがブレーキ・オフである。また、モータＥＣＵ１
１には、減速機３に取り付けられた車速センサ２１よ
り、車速Ｖを示す情報が入力される。車速センサ２１
は、減速機３の回転数を検出している。モータＥＣＵ１
１は、周知のベクトル制御部やＰＷＭ制御部が設けられ
ており、入力情報に基づき、スイッチング信号を生成し
てインバータ７に供給する。

【００１８】モータＥＣＵ１１は、通常、図１のトルク
特性に従ってモータ１を制御する。図１には、モータ回
転数Ｎおよびアクセル操作量θ％と対応づけて、モータ
が発生すべきトルクが規定されている。モータＥＣＵ１
１は、入力された回転数Ｎとアクセル操作量θ％の情報
に基づき、図１に従ってトルク指令値を決定する。モー
タＥＣＵ１１では、モータ回転数Ｎやモータ電流Ｉに基
づき、決定されたトルク指令に応じた電流指令が求めら
れ、さらに、電流指令に応じたスイッチング信号が生成
される。このスイッチング信号がインバータ７に出力さ
れ、インバータ７のスイッチング素子が、スイッチング
信号に従って動作する。これにより、バッテリ９からイ
ンバータ７へ供給される直流電流が、インバータ７にて
交流電流に変換され、モータ１へ供給される。ここに、
スイッチング信号はトルク指令値に基づいて設定されて
いる。従って、モータ１は、インバータ７から供給され
た電流によって駆動されることにより、モータＥＣＵ１
１にて決定された指令値相当のトルクを発生する。

【００１９】図１に示すように、アクセル操作量が０％
になると、トルク指令値が回生側（負）になる。モータ
ＥＣＵ１１は、スイッチング信号をインバータ７に出力
することにより、回生制動制御を行う。このとき、モー
タ１が車輪５の回転力により回転されて発電機として動
作する。発電された電流は、スイッチング信号に従って
動作するインバータ７によって直流電流に変換され、バ
ッテリ９に充電される。モータ１が発生すべき回生トル
クは、図１のアクセル操作量０％のラインに示されてお
り、このライン上の回生トルクが発生するように、モー
タ１が制御される。回生トルクは力行トルクとは反対方
向であり、回生トルクが抵抗となって車両が減速する。

【００２０】ところで、回生制動制御中にアクセルが操
作されると、図２において説明したように、それまでの
回生トルクが急に無くなり、代わって力行トルクが発生
する。アクセルが比較的大きく操作されたときは、運転
者が急加速を求めており、大きな問題はない。しかし、
運転者が回生ブレーキ力の微調整を目的としてアクセル
を少し操作した場合には、回生トルクが急になくなる
と、運転者は車両が急に飛び出したような感覚を持ち、
違和感を感じる。そこで、このような状況に対処するた
めに、モータＥＣＵ１１は、以下のようにトルク指令値
の調整を行う。

【００２１】図４は、本実施形態の特徴的な制御を示し
ており、モータＥＣＵ１１は、図４の処理を所定周期毎
に繰り返し実行する。まず、第２フラグ（Ｆ２）が立っ
ているか否かが判断され（Ｓ１０）、すでに第２フラグ
が立っていれば後述するステップＳ２４に進む。第２フ
ラグがまだ立っていなければ、現在車速Ｖiを、前回の
制御ルーチン時（１制御周期前）の車速Ｖi-1と比較す
る（Ｓ１２）。ＶiがＶi-1以上のとき、車両が減速中で
ないので、第１フラグ、第２フラグをクリヤし（Ｓ１
４）、リターンする。Ｖi＜Ｖi-1のとき、アクセル操作
量θ＝０％であるか否かを判定する（Ｓ１６）。θ≠０
のとき、第１フラグ（Ｆ１）が立っているか否かを判定
し（Ｓ１８）、立っていなければリターンする。第１フ
ラグが立っていれば、ステップＳ２４へ進む。ステップ
Ｓ１６でθ＝０のときは、次のステップＳ２０でθが０
でなくなったか否か（θ＝０からのアクセル踏み込みが
あったか否か）を判定し、ＮＯであれば第１フラグを立
てて（Ｓ２２）、リターンする。ステップＳ２０でアク
セル操作量が検出された場合、ステップＳ２４に進む。

【００２２】ここまでの処理により、減速中であって回
生制動制御中にアクセルが操作されるという状況の発生
が検出される。すなわち、減速中であってもアクセルオ
フとなる前は、ステップＳ１６にてリターンする処理が
継続される。アクセルがオフされると回生制動が始ま
り、このとき、ステップＳ１６からステップＳ２０に進
み、さらにステップＳ２２で第１フラッグが立てられ
る。アクセルオフ（θ＝０）が維持される間は、ステッ
プＳ２０にてリターンする処理が繰り返される。しか
し、この状態からアクセルがオンされると、ステップＳ
１６がＮＯ（θ≠０）、第１フラグがすでに立っている
のでステップＳ１８がＹＥＳとなり、ステップＳ２４に
進む。

【００２３】ステップＳ２４では、アクセル操作量が第
１しきい値θａ以下（０＜θ≦θａ）であるか否かが判
定される。アクセル操作量が第１しきい値θａ以下のと
き、モータＥＣＵ１１は、図１のトルク特性に従わず、
モータトルク特性を変更する（Ｓ２６）。このとき、図
５に示すような力行移行時トルク特性に従った制御が行
われる。図５の横軸はアクセル操作量、縦軸はトルク指
令値である。また、図５中の点線は、図１において回転
数がある値であるときのアクセル操作量と力行トルクの
関係を示している。通常の制御時と同様に図１に従った
のであれば、トルク指令値Ｔ＊は、点線で示すように、
Ｔ＊＝θ・Ｔmax／１００と決定される。しかし、力行
移行時トルク特性では、θ＝０のときにＴ＊＝Ｔｘ、θ
＝θａのときにＴ＊＝０と決定される。すなわち、Ｔ＊
＝θ×Ｔｘ／θａ−Ｔｘである。

【００２４】ここで、Ｔｘは、図１中でアクセル操作量
０％のときのトルク指令値であり、モータ回転数の関数
となる。従って、図５の特性ラインは、モータ回転数Ｎ
の変化に応じて上下する。

【００２５】また、第１しきい値θａは、運転者が回生
制動力の微調整を望んでいるか否かを判断するための値
であり、予め標準的な運転者を想定して定められてい
る。この判断のため、第１しきい値は、比較的小さなア
クセル操作量に設定されている。第１しきい値θａを適
当に調整することにより、運転者はアクセル操作によっ
て回生ブレーキの効き具合を所望の大きさに調整でき
る。ただし、θａが大きすぎると、アクセル操作に対す
る応答性が低くなる。θａが小さすぎると、急激なトル
ク変化により運転者が違和感を受ける。このような点を
考慮し、快適な運転フィーリングが得られるように第１
しきい値が設定されている。第１しきい値θａは、実験
に基づいて定めることができる。車両、モータ特性など
により変化はするが、好ましくは、θａは１０〜１５程
度が良い。

【００２６】ステップＳ２６での特性変更後、第２フラ
グを立てて（Ｓ２８）、リターンする。従って、アクセ
ル操作量がθａ以下である間は、ステップＳ１０にてＹ
ＥＳ、ステップＳ２４でＹＥＳと判断されるので、アク
セル操作量に応じて回生トルクを発生させる制御が継続
される。このように、本実施形態では、回生制動中にア
クセルが操作された場合でも、アクセル操作量がθａよ
り小さければ、引き続き、回生制動が行われる。そし
て、アクセル操作前にＴｘであったモータトルクが、θ
＝θａで０となるように、アクセル操作量に応じてモー
タトルクがなめらかに、徐々に変化する。

【００２７】一方、ステップＳ２４にてθ＞θａのと
き、第２フラグが立っているか否かが判断される（Ｓ３
０）。ステップＳ２６の特性変更が行われているとき
に、運転者がアクセルをさらに踏み込んだとする。アク
セル操作量がθａより大きくなった時点で、ステップＳ
３０の判断がＹＥＳとなる。そして、第２の特性変更に
よる力行移行制御が行われる（Ｓ３２）。ここでの特性
変更内容は、前述のステップＳ２６の特性変更に続け
て、図５に示されている。図中の実線で示されるよう
に、θ＝θａでは、Ｔ＊＝０である。そして、θ＝θｂ
にて、Ｔ＊=θb・Ｔmax/100とする。θｂを第２しきい
値と呼ぶ。すなわち、Ｔ＊=(θb・Ｔmax/100)・(θ-θ
b)／(θb-θa)である。従って、第２の特性変更に従っ
た力行側のトルク指令を示す特性ラインｍ２は、θ＝θ
ａにて、前述の第１の特性変更に従った回生側の特性ラ
インｍ１と連続し、また、θ＝θｂにて、通常のトルク
特性ラインｍ３と連続してつながる。なお、Ｔmaxは、
図１に示すように、モータ回転数Ｎの関数である。従っ
て、図５の特性ラインｍ２、ｍ３も、特性ラインｍ１と
同様、回転数に応じて上下する。

【００２８】上記のように、特性ラインｍ２は、回生側
の特性ラインｍ１と、通常制御用の特性ラインｍ３とを
なめらかにつなぐためのものである。第２しきい値θｂ
を適当に調整することにより、力行制御への移行後、通
常のトルク特性までの復帰がなめらかに行われる。第２
しきい値θｂも、標準的な運転者を想定した実験に基づ
いて定めることができる。また、後述するように、第２
しきい値も可変としてもよい。

【００２９】ステップＳ３２での特性変更後、アクセル
操作量θ＝０、またはθ≧θｂであるか否かを判定し
（Ｓ３４）、ＹＥＳであればフラグクリヤし（Ｓ１４）
リターンする。ＮＯ、すなわち、０＜θ＜θｂであれ
ば、ブレーキペダルのオン・オフを判定し（Ｓ３６）、
ブレーキオフであればそのままリターンする。ブレーキ
オンであればフラグクリヤし（Ｓ１４）リターンする。
上記より、アクセルが再びオフされたとき、アクセルが
θｂ以上に踏み込まれたとき、ブレーキが踏まれたとき
は、モータＥＣＵ１１は通常制御に復帰して図１のトル
クマップに従う。アクセル操作量がθｂより小さい間
は、図５に従った特性変更が継続される。この間、０＜
θ≦θａであればステップＳ２６に進んで、回生トルク
を発生させる回生制動制御が行われ、θａ＜θ＜θｂで
あればステップＳ３２に進んで力行制御が行われる。

【００３０】ところで、前述のステップＳ３０の判断が
ＮＯとなるのは以下のようなケースである。アクセルオ
フの回生制動中に運転者が急加速を試みたとする。運転
者がアクセルを急に大きく踏み込むので、アクセル操作
量がθａより大きい値までいっきに変化する。このとき
は、ステップＳ１６、Ｓ１８、Ｓ２４を経由してステッ
プＳ３０に至る。第２フラッグは立っていないのでＮＯ
と判断され、フラグクリヤ（Ｓ１４）の後、リターンす
る。従って、モータＥＣＵ１１は、ステップＳ２６の特
性変更を行わないで、通常の制御により、図１のマップ
に従った力行トルクを発生させる。この場合は、運転者
が急加速を希望しているので、トルクが急変化しても問
題は特にない。むしろ、トルク応答の速さが要求され
る。このような状況では、上記の処理により、速いトル
ク応答と急加速が実現される。

【００３１】図６は、本実施形態のモータ制御装置を備
えた電気自動車の動作例を示すタイムチャートである。
上段から、アクセル操作量、トルク指令値、車両の加減
速度、車速が示されている。図６において、実線は本実
施形態の動作を示している。一方、点線は、従来の車両
駆動システムの動作であり、図１のトルクマップのみを
使用した場合の制御結果を示す。なお、ここでは、説明
を簡略にするため、車両の走行抵抗が０であるとする。
従って、トルク指令値が正（力行側）であれば加速し、
トルク指令値が負（回生側）であれば減速する。

【００３２】（期間Ａ）時刻ｔａ以前は、アクセル操作
量０％である。この間、図１のトルクマップに従った回
生制動制御が行われる。そして、時間の経過とともに車
両が減速し、モータ回転数が下がるので、回生トルクも
徐々に小さくなる。

【００３３】（期間Ｂ）運転者が、回生ブレーキの効き
を調整するために、時刻ｔａにてアクセルを踏み、時刻
ｔｃでアクセル操作量が第１しきい値θａに達する。こ
のとき、従来であれば、点線で示すように力行トルクが
発生する。そして、減速度がなくなって急に加速度が発
生し、車速も減少から増加に転じる。運転者は車両が飛
び出すような感覚を受ける。しかし、本実施形態では、
図４のステップＳ２６の特性変更処理が行われ、図５に
従い、アクセル操作量に応じて、回生トルクが発生す
る。これに応じて、加減速度も、減速側で推移する。車
速は、時刻ｔａ以前よりもゆるいペースで引き続き低下
する。なお、時刻ｔｃに達する前の時刻ｔｂにて運転者
がアクセルの踏み込み速度を早めたため、トルク指令値
の変化する速度も大きくなっている。

【００３４】（期間Ｃ）時刻ｔｃでアクセル操作量が第
１しきい値θａを越えた後、時刻ｔｄにて操作量がθｃ
に達する。操作量θｃは、第２しきい値θｂよりも少し
小さな値である。ここでは、図４のステップＳ３２の処
理が行われ、図５に従い、θａ＜θ＜θｂの範囲での力
行制御が行われ、車速も増加する。この期間で従来のよ
うに図１のトルクマップを用いようとすると、図中に一
点鎖線ｎで示すように、トルクの急変化が生じる。しか
し、本実施形態では、図示のように、トルクが連続的に
変化する。

【００３５】（期間Ｄ）時刻ｔｄにて運転者は必要なブ
レーキ調整が完了したと判断し、アクセルを緩めてい
く。これにより、アクセル操作量は減っていき、時刻ｔ
ｅにてθ＝θａ、時刻ｔｆにてアクセルオフ（θ＝０）
になる。この期間では、従来の場合、点線のようにトル
ク指令値が変化する。すなわち、アクセルオフになるま
では、トルク指令値が正であり、アクセルオフになった
瞬間に回生トルクが発生する。従って、運転者は、急減
速に伴うショックを感じる。しかし、本実施形態によれ
ば、ｔｄ〜ｔｅでは図４のステップＳ３２の特性変更が
行われ、ｔｅ〜ｔｆでは図４のステップＳ２６の特性変
更が行われる。従って、アクセル操作に応じてトルク指
令値が連続的に低下していく。これに伴い、加減速度も
連続的に変化する。アクセルがオフになると、モータＥ
ＣＵ１１は通常制御に復帰し、トルク指令値は、図１の
操作量０％のライン上の値になる。

【００３６】次に、図７〜図９を用いて、アクセル操作
量のしきい値を可変にする場合の例を説明する。図７に
示すように、車速Ｖが大きいほど、第１しきい値θａ、
第２しきい値θｂをそれぞれ大きくする。図７の各ライ
ンは、車速が大きいときほど、アクセル操作に対するト
ルク変化の応答性を下げたほうが運転しやすいことに基
づいて設定されている。各ラインは、標準的な運転者を
想定した実験に基づいて設定できる。図７の可変設定を
適用することにより、トルク指令値は図８のように決定
される。すなわち、車速Ｖ１のときはθａ１にてＴ＊＝
０になり、θｂ１にて通常の力行トルク制御に復帰す
る。車速が大きいとき（Ｖ３）は、力行側に移行するア
クセル操作量も、通常制御に復帰するアクセル操作量も
大きくなる。

【００３７】図９では、車両の減速度が大きいほど、第
１しきい値θａ、第２しきい値θｂをそれぞれ大きくす
る。減速度は、車速Ｖの検出結果に基づき、モータＥＣ
Ｕ１１にて算出される。図９の各ラインは、急減速時に
はアクセル操作に対するトルク変化の応答性を下げたほ
うが運転しやすいことに基づいて設定されている。上記
と同様に、各ラインは、標準的な運転者を想定した実験
に基づいて設定できる。図９を適用した場合にも、図８
に示したようなトルク指令値の決定が行われる。なお、
図７の車速に応じたしきい値変更と、図８の減速度に応
じたしきい値変更との双方を組み合わせて実行してもよ
い。

【００３８】また、本実施形態では、力行移行制御時
に、トルク指令値を直線的に変化させている。これに対
し、図１０の曲線Ｌに示すように、トルク指令値が曲線
Ｌに沿って変化するようなマップを予め設定しておき、
このマップのラインに従ってトルク指令値を決定しても
よい。なお、図１０には、操作量がθａより大きい力行
側のトルク特性（図４のステップＳ３２用）のみが示さ
れているが、θａ以下の回生側についても同様である。
また、曲線Ｌの形状を、車両状況に応じて変更するよう
にしてもよい。例えば、アクセル操作の速度に応じて、
異なる形状の曲線を制御に採用するようにしてもよい。

【００３９】以上、本実施形態について説明した。本実
施形態では、回生制動中にアクセルが操作されたとき、
図５に示したような力行移行制御が行われる。アクセル
操作によって回生トルクの大きさを調整できるので、瞬
時に回生トルクが無くなることによる違和感の発生が回
避される。また、アクセル操作量がθａを越えた後、す
ぐに従来の制御に移行すると、図５に一点鎖線ｎで示す
ように、トルクが急変する。しかし、本実施形態の力行
移行制御では、図５に示すように、操作量θａからθｂ
の間の連続的なトルク変化の後に通常制御に移行するの
で、トルクの急変がない。以上より、本実施形態によれ
ば、回生制御中にアクセルが操作されたとき、モータト
ルクが回生トルクから力行トルクへと連続的にスムーズ
に変化するので、車両挙動が急変化しない。従って、運
転者に対する違和感の発生が回避され、運転者は回生制
動を利用した運転を快適に行える。

【００４０】「実施形態２」次に、本発明の好適な第２
の実施形態を説明する。実施形態１では、力行移行制御
として、トルク指令値を決定するためのトルク特性が変
更された。実施形態２では、下記に説明するように、力
行移行制御として、なまし制御用のなまし量の変更が行
われる。なお、本実施形態のモータ制御装置を備えた車
両駆動システムの構成は、図３と同様であり、ここでの
説明は省略する。

【００４１】まず、図１１を用いて従来周知のなまし制
御を説明する。運転者がアクセル操作量を変更すると、
モータＥＣＵ１１は、図１に従ってモータトルクを変化
させる。このとき、トルク指令値が、ＴｐからＴｑへ変
更されるとする（Ｔｐ＜Ｔｑ）。制御を円滑に行うた
め、トルク指令値は、図１１に示すように段階的に変更
される。この階段状の変更がなまし制御である。なまし
制御では、なまし量として、トルク変化幅（Ｔｑ−Ｔ
ｐ）をいくつに分割するかの数が決められている。図１
１の例では、なまし量は４である。そして、１制御周期
ごとに、（Ｔｑ−Ｔｐ）／４ずつトルク指令値が変更さ
れる。４周期後に、トルク指令値Ｔｑに基づいたスイッ
チング信号が生成される。

【００４２】上記のなまし制御は、従来より、モータＥ
ＣＵ１１において、通常のトルク変更時に実行されてい
る。しかし、なまし量を大きくすると、アクセル操作に
対するモータトルクの応答性が低くなる。そこで、通常
は、モータの円滑な制御が可能な範囲で、なまし量はで
きるだけ小さく設定されている。前述の図２において
も、通常のなまし制御は行われているが、なまし量は小
さい。そのため、モータトルクは、回生トルクＴ１から
力行トルクＴ２へ、実質的に瞬時に変化し、なまし効果
は図面には現れていない。

【００４３】本実施形態では、通常の制御時は、なまし
量を従来通りの小さな値ｄ０とする。これにより、アク
セル操作量の変更に対するトルクの応答性を高くする。
力行移行制御時、すなわち、回生制動制御中にアクセル
が操作されたときは、なまし値を以下の制御によって変
更する。これにより、トルクの急激な変化を回避でき
る。

【００４４】図１２は、本実施形態の特徴的な制御を示
しており、モータＥＣＵ１１は、図１２の処理を所定周
期毎に繰り返し実行する。同図において、ステップＳ１
０〜Ｓ２２の処理は、図４を用いて説明した処理と同様
であり、説明を省略する。これらの処理により、減速中
であって回生制動制御中にアクセルが操作されるという
状況の発生が検出される。

【００４５】ステップＳ４０では、アクセル操作量が第
１しきい値θａ以下（０＜θ≦θａ）であるか否かが判
定される。第１しきい値は、実施形態１と同様に設定さ
れている。θ＞θａのときは、運転者がアクセルを急に
大きく踏み込んで、アクセルオフから、アクセル操作量
がθａより大きい値までいっきに変化した場合である。
このときは、運転者が急加速を望んでいると判断され
る。そこで、通常通りのなまし制御（なまし量ｄ０）を
行って高いトルク応答を実現すべく、フラグクリヤ（Ｓ
１４）の後、リターンする。

【００４６】ステップＳ４０にてアクセル操作量が第１
しきい値θａ以下（０＜θ≦θａ）のとき、モータＥＣ
Ｕ１１はなまし量を変更する（Ｓ４２）。ここでの処理
を図１３、図１４を参照して説明する。図１３は、なま
し量を決定するためのマップであり、モータＥＣＵ１１
が記憶している。図１３において、横軸は、アクセル操
作からの経過時間、縦軸は各時点のなまし量である。図
示のように、ステップＳ４０では、なまし量が通常時の
ｄ０よりも大きくされる。そして、１周期ごとに、順
次、大きく変更される。また、運転者のアクセル操作量
の大きさに応じて、なまし量が異なる値に決定される。
図中では、０＜θ１＜θ２＜θ３＜θａの関係がある。

【００４７】図１４は、図１３のマップに基づいて決定
されたなまし量を用いた制御が行われたときの、トルク
指令値の時間変化を示している。図１４は、トルク指令
値変更過程の一部分のみが示されている。図１３に示さ
れるように、なまし量は、一周期ごとに大きくなる。な
まし量が大きいほうが、１ステップ分のトルク指令値変
化幅は小さい。１ステップ分のトルク指令値変化幅は、
全トルク変化幅をなまし量で徐した値だからである。従
って、図１４に示すように、トルク指令値は、全体とし
て上に凸の曲線に沿って変化する。すなわち、トルク指
令値の変化の速さが徐々に小さくなる。

【００４８】ステップＳ４２では、１回の処理（１制御
周期分の処理）につき、図１４の１段分のトルク指令変
更が行われる。次に、なまし制御が終了したか否かが判
定され（Ｓ４４）、終了であれば、フラグクリヤ（Ｓ１
４）の後、リターンする。なまし制御が終了するのは、
実際のアクセル操作量に対応する値まで、トルク指令値
が達したときである。なまし制御が終了していなけれ
ば、第２フラグを立てて、ブレーキペダルのオン・オフ
を判定する（Ｓ４８）、ブレーキオフであればそのまま
リターンし、ブレーキオンであればフラグクリヤし（Ｓ
１４）リターンする。ブレーキが踏まれない状態でなま
し制御が終了するまでは、ステップＳ１０がＹＥＳであ
り、図１３、図１４に示す制御が行われる。

【００４９】図１５は、図２と同様の状況において、実
施形態２の力行移行制御が行われたときの、モータトル
クの時間変化を示している。従来は、回生制動中にアク
セルが操作されたときも、通常のなまし制御が行われる
ので、モータトルクは点線で示すように急激に変化す
る。実施形態２では、このような状況でのなまし量を大
きくした結果、実線で示すように、回生トルクＴ１から
力行トルクＴ２へとモータトルクが連続的に変化する。
また、制御周期ごとになまし量を変更したことにより、
トルク指令値の変化する速さが徐々に小さくなる。従っ
て、なまし制御状態から通常の力行制御状態への移行時
に、モータトルクがなめらかに変化するので、運転フィ
ーリングが一層向上する。

【００５０】以上、本実施形態のモータ制御装置につい
て説明した。本実施形態によれば、通常のアクセル操作
量変更時には、なまし量を小さくして、アクセル操作に
対するトルク応答性を確保できるとともに、回生制動中
のアクセル操作時には、なまし量を大きくすることによ
り、モータトルクの急変化がなくなり、運転者に対する
違和感発生を回避できる。

【００５１】「実施形態３」次に、本発明の好適な第３
の実施形態を説明する。本実施形態のモータ制御装置を
備えた車両駆動システムの構成は、図３と同様であり、
ここでの説明は省略する。

【００５２】実施形態１では、通常制御用のトルク特性
（図１）と、力行移行制御用のトルク特性が使い分けら
れていた。これにより、通常は従来と同様にアクセル操
作に応じた力行トルクを発生させるとともに、力行移行
制御時にはアクセル操作に応じて回生トルクを発生させ
ている。これに対し、実施形態３では、上記のようなト
ルク特性の使い分けは行われない。そして、図１の従来
のトルクマップは使われず、また、図４のフローチャー
トに従った処理も行われない。実施形態３では、図１６
のトルクマップに従ってモータ１が制御される。

【００５３】図１６に示すように、アクセル操作量０％
のときのモータトルクは、車両の徐行に相当する回転数
が低い領域では、クリープトルク発生のために正（力行
側）である。回転数がある程度以上に高くなると、モー
タトルクは負（回生側）となり、回転数に応じて低下す
る。そして、通常のガソリンエンジンのポンピングロス
や摩擦等により生ずる負のトルク相当、又は実験等によ
り決められたトルクまで変化する。

【００５４】アクセル操作量が２０％のとき、従来は図
１に示すように、全回転数域にてモータトルクは正であ
った。一方、実施形態３では、図１６に示すように、回
転数がＮαより大きい領域では、モータトルクが負とな
る。同様に、アクセル操作量が４０％のときは、回転数
Ｎβより大きい領域では、モータトルクが負となる。力
行制御の最高回転数（Ｎγ）以上では、アクセル操作量
８０％、１００％のときにもモータトルクが負となる。

【００５５】モータＥＣＵ１１は、原則として、常時、
図１６のトルク特性に従ってモータ１を制御する。モー
タＥＣＵ１１は、入力された回転数Ｎとアクセル操作量
θ％に基づき、図１６に従ってトルク指令値を決定す
る。そして、このトルク指令値に応じたスイッチング信
号を生成し、インバータ７に出力する。このスイッチン
グ信号に従ってインバータ７が電流調整を行うことによ
り、決定された指令値に応じたトルクがモータ１に発生
する。また、モータトルクが負の領域では、モータＥＣ
Ｕ１１は、スイッチング信号をインバータ７に出力する
ことにより、回生制動制御を行う。このとき、モータ１
が発電機として動作し、図１６に従った回生トルクが発
生する。回生トルクが抵抗となって車両が減速する。

【００５６】例えば、回転数Ｎ１、アクセル操作量０％
であったとする。この状態で、運転者がアクセルを操作
量２０％まで操作すると、従来は突然に力行トルクが発
生したために運転者は違和感を受けた。これに対し、図
１６に示すように、実施形態３では、アクセルが操作量
２０％まで操作されても、まだモータトルクは負であ
る。アクセル操作量が４０％になると、モータトルクは
正となる。従って、アクセルを踏んでも急に回生トルク
が無くなるといったことはない。運転者は、アクセル操
作によって、回生トルクの大きさを調整できる。

【００５７】図１６の各ラインは、標準的な運転者を想
定して定められている。従来のエンジン搭載車では、ア
クセル操作によってエンジンブレーキの効き具合を調整
できた。本実施形態では、図１６の特性により、同様の
ブレーキ力調整を回生ブレーキにて実現する。そのた
め、アクセル操作量２０％、４０％のラインは、「どの
程度の車速でどの程度のアクセル操作が行われたとき
に、運転者が、エンジンブレーキさながらに回生ブレー
キの効き具合の調整を試みようとしているか」、を基準
に設定されている。回転数Ｎα以上のときには、アクセ
ル操作量２０％であれば、回生ブレーキが効き、回転数
Ｎβ以上のときには、アクセル操作量４０％以下であれ
ば回生ブレーキが効く。回転数ＮαやＮβが大きすぎる
と、運転者はアクセル操作に対する応答性が低いと感じ
る。回転数ＮαやＮβが小さすぎると、急激なトルク変
化により運転者が違和感を受ける。このような点を考慮
し、快適な運転フィーリングが得られるように各ライン
が設定されている。各ラインは、実験に基づいて定める
ことができる。

【００５８】以上、本実施形態のモータ制御装置につい
て説明した。本実施形態によっても、実施形態１と同様
に、回生制動中にアクセルが操作されたとき、モータト
ルクが急変しないので、運転者に対する違和感の発生が
回避される。

【００５９】本実施形態では、回生制動中のアクセル操
作時でなくとも、アクセル操作量が小さくなれば回生制
動制御が行われる。例えば、アクセルを操作量１００％
から下げていったときでも、ある程度以下になると回生
制動がはじまる。この点が実施形態１との動作の相違で
ある。実施形態１では、回生制動中にアクセルが操作さ
れたときのみ、アクセル操作に応じた回生トルクが発生
する。

【００６０】実施形態１の方では、通常はアクセル操作
に応じた力行トルクを発生させ、力行移行制御時のみ、
アクセル操作に応じた回生トルクを発生させるという特
徴がある。実施形態３では、このような特徴はない。し
かし、実施形態３では、図１６のマップを常に使用して
トルク指令値を決定すればよいので、制御が簡単である
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来一般的なモータトルク特性として、回転
数に応じたモータトルクの大きさを示す説明図である。

【図２】 図１のトルク特性に従った制御が行われ、回
生制動中にアクセルが操作されたときの、モータトルク
の変化を示すタイムチャートである。

【図３】 本発明の実施形態１のモータ制御装置を備え
る電気自動車の駆動システムのブロック図である。

【図４】 図３のモータ制御装置の力行移行制御に関す
る動作を示すフローチャートである。

【図５】 図４の制御で使用される力行移行制御用のト
ルク特性を示す説明図である。

【図６】 図３のモータ制御装置およびこれを備えた車
両の動作例を示すタイムチャートである。

【図７】 図４の力行移行制御におけるトルク特性の可
変設定を示す説明図である。

【図８】 図４の力行移行制御におけるトルク特性の可
変設定を示す説明図である。

【図９】 図４の力行移行制御におけるトルク特性の可
変設定を示す説明図である。

【図１０】 図４の力行移行制御におけるトルク特性の
可変設定を示す説明図である。

【図１１】 本発明の実施形態２に関し、従来周知のな
まし制御を示す説明図である。

【図１２】 実施形態２のモータ制御装置の力行移行制
御に関する動作を示すフローチャートである。

【図１３】 実施形態２の可変なまし制御によりなまし
量を決定するためのマップを示す説明図である。

【図１４】 図１３を用いた可変なまし制御を行ったと
きのトルク指令値の推移を示す説明図である。

【図１５】 実施形態２の力行移行制御を実行したとき
のモータトルクの時間変化を示す説明図である。

【図１６】 実施形態３のモータ制御装置に適用される
トルク特性を示す説明図である。

【符号の説明】

１ モータ、３ 減速機、５ 車輪、７ インバータ、
９ バッテリ、１１モータＥＣＵ、１３ 回転センサ、
１５ 電流センサ、１７ アクセルペダルセンサ、１９
ブレーキペダルセンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森口 直樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクセル操作量に応じた力行トルクをモ
   ータに発生させるとともに、アクセルオフまたはブレー
   キオン時にモータを回生制動制御して車速を低下させる
   電気自動車のモータ制御装置において、 回生制動制御中にアクセルが操作されたとき、現状の回
   生トルクから、アクセル操作量に対応する力行トルクま
   で、モータトルクを連続的に増大させる力行移行制御を
   行うことを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 前記力行移行制御では、回生トルクから力行トルクまで
   トルク指令値がアクセル操作量に応じて連続的に変化す
   るように設定された力行移行時トルク特性に従ってモー
   タトルクが制御されることを特徴とする電気自動車のモ
   ータ制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の装置において、 前記力行移行制御中のモータトルクの変化速度が、時間
   経過とともに変化することを特徴とする電気自動車のモ
   ータ制御装置。