KR101842808B1 - 전동 차량의 제어 장치 및 전동 차량의 제어 방법 - Google Patents

전동 차량의 제어 장치 및 전동 차량의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동 억제를 적절히 행하는 것이 가능한 전동 차량의 제어 장치 및 전동 차량의 제어 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 전동 차량의 제어 장치에서는, 감속 기구 및 그것에 결합되는 드라이브 샤프트를 통해 구동륜을 제구동하는 토크를 발생시키는 모터의 발생 토크를 제어할 때, 운전자의 액셀 조작 또는 브레이크 조작에 기초한 회전 토크 지령값과, 차량의 공진에 의한 진동 성분을 억제하는 제진 제어 토크 지령값에 기초하여 모터가 발생시키는 토크를 제어한다. 그리고, 미리 정해진 조건이 성립되면, 모터의 발생 토크를 저감시키는 것으로 한다.

Description

전동 차량의 제어 장치 및 전동 차량의 제어 방법{CONTROL DEVICE FOR ELECTRIC VEHICLE AND CONTROL METHOD FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전동 차량의 제어 장치에 관한 것이다.
종래, 전동 차량의 제어 장치로서 특허문헌 1에 기재된 기술이 알려져 있다. 이 차량에서는, 차량의 공진을 수반하는 진동 성분을 억제하는 진동 성분 억제 토크를 산출하고, 그 진동 성분 억제 토크에 미리 정해진 제한을 가함으로써, 회전수에 노이즈가 중첩되어 특이한 값을 나타냈다고 해도, 제어의 안정화를 도모하고 있다.
일본 특허 공개 제2000-125410호 공보
그러나, 상기한 바와 같이 제한을 가할 때, 모터의 회전 변동에 대해 제진(制振) 제어 토크를 항상 부여하기 때문에, 토크 제로 부근에서 백래시에 의한 진동이 발생하는 경우, 적절한 제진 토크를 부여할 수 없고, 오히려 진동을 조장해 버릴 우려가 있었다. 또한, 차량이 정지중이어서 토크를 제로로 하는 장면에서도, 모터가 진동을 계속해 버릴 우려가 있었다. 본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 진동 억제를 적절히 행하는 것이 가능한 전동 차량의 제어 장치 및 전동 차량의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 전동 차량의 제어 장치에서는, 감속 기구 및 그것에 결합되는 드라이브 샤프트를 통해 구동륜을 제구동(制驅動)하는 토크를 발생시키는 모터의 발생 토크를 제어할 때, 운전자의 액셀 조작 또는 브레이크 조작에 기초한 회전 토크 지령값과, 차량의 공진에 의한 진동 성분을 억제하는 제진 제어 토크 지령값에 기초하여 모터가 발생시키는 토크를 제어한다. 그리고, 미리 정해진 조건이 성립되면, 모터의 발생 토크를 저감시킨다.
도 1은 실시예 1의 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템도이다.
도 2는 실시예 1의 각종 컨트롤러의 접속 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3은 비교예의 각종 컨트롤러의 접속 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 실시예 1의 각 컨트롤러로 송수신되는 정보의 내용을 나타내는 제어 블록도이다.
도 5는 실시예 1의 차량 컨트롤러와 브레이크 컨트롤러 내에 설치된 트랙션 제어의 요구와, 모터 컨트롤러에 의해 실행되는 제어 내용을 나타내는 제어 블록도이다.
도 6은 실시예 1의 지령값 선택 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 실시예 1의 제진 제어 토크 지령값 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다.
도 8은 실시예 1의 트랙션 제어부에 있어서 실행되는 슬립 제어를 나타내는 제어 블록도이다.
도 9는 실시예 1의 목표 구동륜 속도 기준값 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다.
도 10은 실시예 1의 목표 구동륜 속도 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다.
도 11은 실시예 1의 가속 슬립 제어 토크 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다.
도 12는 실시예 1의 슬립 제어 토크 지령값 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다.
도 13은 실시예 1의 가속 슬립 제어 개시 속도 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다.
도 14는 실시예 1의 가속 슬립 제어 종료 속도 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다.
도 15는 실시예 1의 가속 슬립 제어 플래그 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다.
도 16은 구동 슬립 제어를 행한 경우의 회전수와 토크의 관계를 나타내는 타임차트이다.
도 17은 실시예 1의 제진 제어 제한값 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다.
도 18은 실시예 1의 제진 제어 토크 제한값의 설정값을 나타내는 표이다.
도 19는 실시예 1의 전동 차량에 있어서, 시프트 레인지를 D레인지로부터 P레인지로 전환했을 때의 과제를 나타내는 개략 설명도이다.
도 20은 실시예 1의 제진 제어 게인 산출부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 21은 실시예 1의 제진 제어 게인(k) 산출부에서의 게인 제어 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 22는 실시예 1의 제진 제어 게인(g) 산출부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 23은 실시예 1의 전동 차량에 있어서, D레인지로부터 P레인지로 전환한 경우의 게인, 회전수 및 토크의 관계를 나타내는 타임차트이다.
도 24는 실시예 1의 전동 차량에 있어서, P레인지로부터 D레인지로 전환한 경우의 게인, 회전수 및 토크의 관계를 나타내는 타임차트이다.
도 25는 다른 실시예의 제진 제어 게인(k) 산출부에서의 게인 제어 처리를 나타내는 흐름도이다.
[실시예 1] 도 1은 실시예 1의 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템도이다. 전동 차량은 전륜 구동 차량이며, 구동륜인 전륜(FR, FL)과, 종동륜인 후륜(RR, RL)을 갖는다. 각 바퀴에는, 타이어와 일체로 회전하는 브레이크 로터에 브레이크 패드를 밀어붙여 마찰 제동력을 발생시키는 휠 실린더[W/C(FR), W/C(FL), W/C(RR), W/C(RL)](간단히 W/C라고도 기재함)와, 각 바퀴의 차륜 속도를 검출하는 차륜 속도 센서[9(FR), 9(FL), 9(RR), 9(RL)](간단히 9라고도 기재함)가 설치되어 있다. 휠 실린더(W/C)에는 액압 배관(5a)을 통해 액압 유닛(5)이 접속되어 있다.
액압 유닛(5)은, 복수의 전자(電磁) 밸브와, 리저버와, 펌프용 모터와, 브레이크 컨트롤러(50)를 구비하고, 브레이크 컨트롤러(50)로부터의 지령에 기초하여, 각종 전자 밸브 및 펌프용 모터의 구동 상태를 제어하여, 각 바퀴의 휠 실린더 액압을 제어한다. 한편, 액압 유닛(5)은, 주지의 브레이크 바이 와이어 유닛이어도 좋고, 비이클 스태빌리티 컨트롤(vehicle stability control)을 실행할 수 있는 액압 회로를 구비한 브레이크 유닛이어도 좋으며, 특별히 한정하지 않는다.
구동원인 전동 모터(1)에는, 모터 회전각을 검출하는 리졸버(2)가 설치되어 있다. 전동 모터(1)에는, 감속 기구(3a)를 통해 디퍼렌셜 기어(differential gear; 3)가 접속되고, 디퍼렌셜 기어(3)에 접속된 드라이브 샤프트(4)에는, 전륜(FR, FL)이 접속되어 있다. 차량의 후방에는, 전동 모터(1)에 구동용의 전력을 공급하거나, 혹은 회생 전력을 회수하는 고전압 배터리(6)와, 고전압 배터리(6)의 배터리 상태를 감시 및 제어하는 배터리 컨트롤러(60)가 탑재되어 있다. 고전압 배터리(6)와 전동 모터(1) 사이에 개재된 인버터(10)는, 모터 컨트롤러(100)에 의해 제어된다. 또한, 고전압 배터리(6)에는 DC-DC 컨버터(7)(컴포넌트)를 통해 보조 기계용 배터리(8)가 접속되고, 이 보조 기계용 배터리(8)는 액압 유닛(5)의 구동용 전원으로서 기능한다.
실시예 1의 전동 차량에는, 차량에 탑재된 복수의 컨트롤러가 접속된 차내 통신 라인인 CAN 통신선이 설치되고, 브레이크 컨트롤러(50)나, 차량 컨트롤러(110), 배터리 컨트롤러(60) 등이 서로 정보 통신 가능하게 접속되어 있다. 한편, 도 1에는 도시되어 있지 않으나, 드라이버의 스티어링 조작을 어시스트하는 파워 스티어링 장치를 제어하는 파워 스티어링 컨트롤러(20)와, 차속 표시를 행하는 속도 미터를 제어하는 미터 컨트롤러(22)는, CAN 통신선에 접속되어 있다. 또한, 파워 스티어링 컨트롤러(20)에는, 스티어링 휠의 조타각을 검출하는 조타각 센서(21)가 설치되어 있다.
도 2는 실시예 1의 각종 컨트롤러의 접속 상태를 나타내는 개략도이다. 실시예 1의 전동 차량 내에는, 구동륜과 노면 사이에 작용하는 토크 상태를 제어하는 배터리 컨트롤러(60), 모터 컨트롤러(100), DC-DC 컨버터(7) 및 브레이크 컨트롤러(50)를 파워 트레인계로서 통합하여 제1 CAN 버스(CAN1)(제1 통신 장치)에 접속하고 있다. 또한, 파워 스티어링 컨트롤러(20) 및 미터 컨트롤러(22)와 같은 섀시계는, 제2 CAN 버스(CAN2)(제2 통신 장치)에 접속되어 있다.
제1 CAN 버스(CAN1)와 제2 CAN 버스(CAN2)는 접속 버스(CAN3)에 의해 접속되어 있다. 접속 버스(CAN3)에는 차량 컨트롤러(110)가 설치되고, 제1 CAN 버스(CAN1) 내에서 송수신되는 정보는, 접속 버스(CAN3) 상의 차량 컨트롤러(110)에 의해 수신된 후, 제2 CAN 버스(CAN2)에 출력된다. 마찬가지로, 제2 CAN 버스(CAN2) 내에서 송수신되는 정보는, 접속 버스(CAN3) 상의 차량 컨트롤러(110)에 의해 수신된 후, 제1 CAN 버스(CAN1)에 출력된다.
(컨트롤러의 접속 구성에 대해) 여기서, 상기 컨트롤러의 접속 관계를 구성한 이유에 대해, 비교예의 접속 상태를 나타내는 개략도와 대비하여 설명한다. 도 3은 비교예의 각종 컨트롤러의 접속 상태를 나타내는 개략도이다. 종래, 차량의 제어계를 구성할 때, 브레이크 컨트롤러(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 제2 CAN 버스(CAN2)에 접속되어 있었다. 이것은, 종래부터 브레이크계의 제어는 섀시계의 제어이며, 파워 트레인계의 제어라고 하는 위치 부여는 아니었던 것에 의한다. 예컨대, 차량 개발의 효율화라고 하는 관점에서, 파워 트레인 계통, 브레이크 계통, 스티어링 계통, 서스펜션 계통과 같은 각 시스템은, 각각 개별의 시스템으로서 개발되는 경우가 많다. 그리고, 이들 개별적으로 개발된 시스템을 차량 전체 시스템으로서 통합할 때, CAN 통신선에 접속함으로써 통합한다. CAN 통신선은, 접속 가능한 컨트롤러수에 상한이 있으나, 복수의 컨트롤러를 용이하게 접속하여 그룹화할 수 있기 때문에, 섀시계를 통합하여 접속하는 그룹과, 파워 트레인계를 통합하여 접속하는 그룹으로 나누고, 각각의 그룹 사이를 접속하는 접속 버스에, 차량 컨트롤러를 설치하여 전체를 컨트롤하고 있었던 것이 종래의 시스템이다.
여기서, 상기 비교예의 구성에서는, 충분한 주행 성능을 확보하는 것이 곤란한 장면이 발생해 왔다. 예컨대, 차량 발진시에 있어서, 운전자가 액셀 페달을 크게 밟아, 구동륜에 큰 토크가 출력되면, 구동 슬립이 발생하는 경우가 있다. 이것을 억제하기 위해서, 브레이크 컨트롤러(50)는 슬립 상태를 억제하도록 차량 컨트롤러(110)에 요구한다. 그러면, 차량 컨트롤러(110)에서는, 브레이크 컨트롤러(50)로부터 수신된 요구에 기초하여 모터 컨트롤러(100)에 토크 다운 등의 요구를 출력한다.
그러나, 제2 CAN 버스(CAN2) 내에 흐른 정보를 차량 컨트롤러(110)에 의해 일단 수신한 후, 제1 CAN 버스(CAN1) 내에 흘린다고 하는 처리가 행해지기 때문에, 브레이크 컨트롤러(50)로부터 출력된 브레이크 요구는, 통신 타이밍으로서는 1회 지연되어서 모터 컨트롤러(100)에 출력되게 되고, 지연이 발생하여 구동 슬립을 효과적으로 억제할 수 없는 장면이 나타났다. 특히, 구동륜이 슬립한 경우, 구동륜의 관성(inertia)은 차량의 관성에 비해 매우 작으며, 그만큼 회전 상태가 급변하기 쉽다. 또한, 제어 게인이나 통신 속도를 상승시키는 것도 고려되지만, CAN 통신선은, 여러 가지 시스템을 후에 용이하게 접속할 수 있도록 설계되어 있고, 브레이크 컨트롤러만이 제어 게인이나 제어 주기를 상승시켜도, CAN 통신선 내에서의 통신 속도로 제한되기 때문에, 충분한 응답성을 확보하는 것은 곤란하다.
그래서, 실시예 1에서는, 브레이크 컨트롤러(50)는 구동륜과 노면 사이의 토크를 제어하는 시스템이라고 하는 관점에서, 파워 트레인계로 위치 부여하는 것으로 하여, 제1 CAN 버스(CAN1)에 접속하는 것으로 하였다. 이 경우, 브레이크 컨트롤러(50)가 출력하고 있던 차속 정보 등은, 제2 CAN 버스(CAN2) 내에 송신되는 타이밍이 약간 지연되게 되지만, 차속은 차량의 관성의 크기로 보아 급변하는 것이 아니어서, 아무런 문제는 없다.
(전동 차량 특유의 과제에 대해) 다음으로, 전동 차량 특유의 과제에 대해 설명한다. 종래부터 차륜 속도 데이터를 이용하여 내연 기관을 갖는 파워 트레인계의 제어를 행하는 차량 시스템에 있어서는, 차륜 속도 데이터나 토크 다운 요구를 브레이크 컨트롤러(50)로부터 수신하여 이용하고 있는 경우가 많다. 이것은 내연 기관의 제어를 궁리해도, 실제로 출력 토크에 반영시키기까지의 응답성에 한계가 있기 때문에, 파워 트레인의 개발에 있어서 요구되는 응답성의 보틀넥(bottleneck)으로서, CAN 통신선의 응답성이 문제가 되는 것과 같은 장면이 적기 때문이다. 따라서, 파워 트레인의 개발에서 토크 다운 요구나 차륜 속도 데이터를 사용하는 경우에는, 브레이크 시스템의 개발에서 길러진 차륜 속도 검출 성능을 그대로 이용하여 제어하는 경우가 많았다. 이 기본적인 설계 사상은, 전동 차량을 개발하는 데 있어서도 답습되는 경우가 많은 것이 실정이다.
한편, 구동륜에 전동 모터(1)를 접속한 전동 차량의 경우에는, 내연 기관보다 훨씬 토크 제어의 응답성이 양호해져, 보다 정밀도가 높은 구동륜 슬립 제어를 행하는 것이 가능해지고 있다. 이 전동 모터(1)의 양호한 응답성을 살린 제어를 달성하기 위해서는, CAN 통신선의 응답성이 문제가 되어 왔다. 이러한 배경들로부터, 전동 모터(1)의 높은 응답성을 살린 시스템을 구축하기 위해서는, 차륜 속도 데이터를 브레이크 컨트롤러(50)로부터 이차 정보로서 수신하는 것이 아니라, 일차 정보로서 수신하여 제어량을 산출하는 것과 같은 시스템 구축이 요구된다.
또한, 차량 전체를 컨트롤하는 차량 컨트롤러(110)가 전체를 감시하여 제어하는 것은 중요하긴 하지만, 모든 정보를 수집하고 나서 각 컨트롤러에 모든 지령을 출력하는 것과 같은 중앙 집권화를 지나치게 진행시키면, 차량 컨트롤러(110)의 연산 부하가 증대되어, 매우 고가의 컨트롤러가 필요해진다. 또한, 차량 컨트롤러(110)는, 낮은 통신 속도의 정보도 고려한 후에 지령을 출력하게 되어, 얼마만큼 고가의 차량 컨트롤러(110)를 채용해도, 응답성이 양호한 차량 시스템은 구축할 수 없다. 또한, 모든 정보를 신속히 송수신하는 것도 고려되지만, 통신 속도의 상승은, 이 통신선에 접속되는 다른 컨트롤러 모두에 영향을 주는 사양 변경이 되어, 전체의 통신 속도를 올리는 것은 복잡한 시스템 내에서는 매우 곤란하다.
그래서, 실시예 1에서는, CAN 통신선의 구성을 제1 CAN 버스(CAN1)와 제2 CAN 버스(CAN2)로 나누는 것에 더하여, 차량 컨트롤러(110)가 모든 지령을 출력하는 것이 아니라, 차량 컨트롤러(110)보다 하위의 컨트롤러가 어느 정도의 판단을 행하여 제어하는 구성을 구축하였다. 구체적으로는, 모터 컨트롤러(100)에 있어서 차량 컨트롤러(110)보다 먼저 최종적인 모터 토크 지령값의 판단을 가능하게 하기 위해서, 브레이크 컨트롤러(50)로부터 출력된 브레이크 요구를 직접 모터 컨트롤러(100)에 송신 가능하게 구성한다. 또한, 모터 컨트롤러(100)에서는, 통상의 차량 컨트롤러(110)로부터의 토크 요구에 더하여, 브레이크 컨트롤러(50)로부터의 브레이크 요구를 읽어들이고, 주행 상태에 따른 최종적인 모터 토크 지령값을 출력할 수 있는 구성으로 하였다.
(컨트롤러로 송수신하는 정보에 대해) 도 4는 실시예 1의 각 컨트롤러로 송수신되는 정보의 내용을 나타내는 제어 블록도이다. 차량 컨트롤러(110)는, 액셀 페달 위치 정보나, 시프트 위치 정보를 입력받아, 기본적인 운전자 요구 토크나 다른 제어 처리의 결과에 기초한 제1 토크 지령값을 산출하고, 모터 컨트롤러(100) 및 브레이크 컨트롤러(50)에 제1 토크 지령값을 출력한다. 브레이크 컨트롤러(50)는, 브레이크 페달 조작 상태를 나타내는 브레이크 스위치의 ON·OFF 상태나, 각 바퀴의 차륜 속도 신호를 입력받아, 예컨대 트랙션 제어의 요구에 기초한 제2 토크 지령값이나, 액압 유닛(5)이나 브레이크 컨트롤러(50)가 정상 작동중인지의 여부를 나타내는 브레이크 장치 상태, 운전자 요구에 대해 토크를 증가하고 싶은지, 저감하고 싶은지, 혹은 증감하지 않을지와 같은 토크 증감 요구를 출력한다.
모터 컨트롤러(100)에서는, 브레이크 장치 상태가 정상이고, 또한, 제1 토크 지령값과 제2 토크 지령값을 비교하여, 토크 증감 요구와 일치하고 있으면, 브레이크 컨트롤러(50)로부터의 제2 토크 지령값을 채용하고, 이들 조건을 만족시키지 않는 경우에는 제1 토크 지령값을 채용한다. 이들 판단에 의해, 만일 통신 장해 등의 문제가 발생해도, 운전자나 브레이크 컨트롤러(50)의 의도에 반하여 모터 컨트롤러(100)가 동작하는 것을 방지할 수 있다.
(컨트롤러 내에서의 제어의 상세에 대해) 도 5는 실시예 1의 차량 컨트롤러와 브레이크 컨트롤러 내에 설치된 트랙션 제어의 요구와, 모터 컨트롤러에 의해 실행되는 제어 내용을 나타내는 제어 블록도이다. 도 5에서는 트랙션 제어의 내용에 특화하여 설명한다. 차량 컨트롤러(110) 내의 운전자 요구 토크 지령값 산출부(111)에서는, 액셀 페달 개방도와 시프트 위치에 기초하여 운전자 요구 토크(제1 토크 지령값)를 산출해서, 모터 컨트롤러(100)에 출력한다. 브레이크 컨트롤러(50) 내의 트랙션 제어부(51)에서는, 차륜 속도 센서(9)로부터의 차륜 속도 정보와, 조타각 센서로부터의 조타각 정보와, 전동 모터(1)가 출력하고 있는 실제 모터 토크를 입력받는다. 그리고, 구동륜이 구동 슬립 상태인지의 여부를 판단하여, 구동 슬립일 때에는 구동 슬립을 억제하는 트랙션 제어 토크(제2 토크 지령값)를 출력하고, 브레이크 컨트롤러(50) 내에서 실행되고 있는 제어 내용을 나타내는 제어 플래그를 모터 컨트롤러(100)에 출력한다.
모터 컨트롤러(100) 내에는, 운전자 요구 토크와 트랙션 제어 토크 중, 어느 쪽의 지령값을 선택할지를 제어 플래그에 기초하여 전환하는 전환 스위치(101)와, 전환된 토크 지령값(TMCIN*)에 후술하는 제진 제어 토크를 가산하여 최종 토크 지령값을 출력하는 토크 가산부(102)와, 최종 토크 지령값에 기초하여 전동 모터(1)에 공급하는 전류를 제어하기 위해서, 인버터(10)에 인버터 구동 신호를 출력하는 모터 전류 제어부(105)와, 파워 트레인계에 발생하는 구동계의 진동을 억제하기 위한 제진 제어 게인 및 제진 제어 제한값을 산출하는 제진 제어 정보 산출부(103)와, 산출된 제진 제어 정보 및 모터 회전 속도에 하이 패스 필터 처리를 실시하여 고주파수 성분을 검출하고, 검출한 고주파수 성분에 기초하여, 파워 트레인계의 진동을 억제하는 제진 제어 토크를 산출하는 제진 제어부(104)를 갖는다. 한편, 실시예 1에서는 하이 패스 필터를 채용하였으나, 옵서버를 이용하여 추정해도 좋다.
도 6은 실시예 1의 지령값 선택 처리를 나타내는 흐름도이다. 전환 스위치(101)에서는, 이하의 판단 처리가 행해짐으로써, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)과 슬립 제어 토크 지령값(TESC*) 중 어느 하나를 토크 지령값(TMCIN*)으로서 출력한다. 한편, 브레이크 컨트롤러(50) 내에서는, 트랙션 제어부(51) 내에서 슬립 제어 상태를 나타내는 가속 슬립 제어 플래그(FA) 및 감속 슬립 제어 플래그(FD)가 마련되고, 또한 액압 유닛(5)이나 브레이크 컨트롤러(50) 자체의 이상 상태를 나타내는 ESC 상태 플래그(FH)가 마련되어 있다. 단계 S1011에서는, ESC 상태 플래그(FH)가 이상 없음 상태를 나타내고 있는지의 여부를 판단하여, 이상이 없는 경우에는 단계 S1012로 진행하고, 이상이 있는 경우에는 단계 S1020으로 진행하여 브레이크 컨트롤러(50)로부터의 지령은 선택하지 않고, 토크 지령값(TMCIN*)을 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)으로 전환한다.
단계 S1012에서는, 가속 슬립 제어 플래그(FA)가 제어중을 나타내고 있는지의 여부를 판단하여, 제어중인 경우에는 단계 S1013으로 진행하고, 비제어중인 경우에는 단계 S1016으로 진행한다. 단계 S1013에서는, 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)이 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*) 이하인지의 여부를 판단하여, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*) 이하인 경우에는 단계 S1014로 진행하여 토크 지령값(TMCIN*)을 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)으로 전환한다. 즉, 가속 슬립 제어중에는 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)에 대해 토크 다운이 행해질 것이고, 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)이 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*) 이하이면, 보다 낮은 토크를 선택하여 슬립을 억제할 필요가 있기 때문이다. 한편, 가속 슬립 제어중임에도 불구하고 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)이 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*) 이상인 경우에는, 가속 슬립이 조장되는 방향이며, 이 경우에는 단계 S1015로 진행하여 토크 지령값(TMCIN*)을 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)으로 전환한다.
단계 S1016에서는, 감속 슬립 제어 플래그(FD)가 제어중을 나타내고 있는지의 여부를 판단하여, 제어중인 경우에는 단계 S1017로 진행하고, 비제어중인 경우에는 단계 S1020으로 진행한다. 단계 S1017에서는, 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)이 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*) 이상인지의 여부를 판단하여, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*) 이상인 경우에는 단계 S1018로 진행하여 토크 지령값(TMCIN*)을 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)으로 전환한다. 즉, 감속 슬립 제어중에는 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)으로서 회생 토크가 발생함으로써 슬립이 발생하고 있고, 이 슬립을 해소하기 위해서 토크 업하기 때문에, 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)은 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*) 이상이면 적정한 제어가 실시되고 있다고 생각되기 때문이다. 한편, 감속 슬립 제어중임에도 불구하고 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)이 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*) 이하인 경우에는, 감속 슬립이 조장되는 방향이며, 이 경우에는 단계 S1019로 진행하여 토크 지령값(TMCIN*)을 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)으로 전환한다.
도 7은 실시예 1의 제진 제어 토크 지령값 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다. 제진 제어부(104)는, 모터 회전 속도로부터 진동 성분을 추출하는 진동 성분 추출부(104a)를 갖는다. 진동 성분 추출부(104a)는, 하이 패스 필터로 구성되고, 미리 정해진 고주파수 성분만을 통과시킨다. 게인 승산부(104b)는, 하이 패스 필터를 통과한 진동 성분에 진동 제어 게인을 승산한다. 토크 제한부(104c)에서는, 제진 제어 토크 제한값과 게인 승산 후의 제진 제어 토크의 대소를 비교하여, 작은 쪽의 값을 선택한다. 마이너스값 승산부(104d)에서는, 제진 제어 토크 제한값에 마이너스값을 승산한다. 토크 제한부(104e)에서는, 제진 제어 토크 제한값의 마이너스값과 게인 승산 후의 제진 제어 토크의 대소를 비교하여, 큰 쪽의 값을 선택한다. 이에 의해, 진동 성분에 따른 제진 제어 토크를 연산하고, 지나친 제진 제어 토크의 발생을 억제한다.
(슬립 제어에 대해) 도 8은 실시예 1의 트랙션 제어부에 있어서 실행되는 슬립 제어를 나타내는 제어 블록도이다. 구동륜 속도 산출부(511)에서는, 검출된 차륜 속도(VW)에 기초하여 구동륜 속도(VD)를 산출한다. 차체 속도 추정부(512)에서는, 차륜 속도(VW)에 기초하여 추정 차체 속도(VC)를 연산한다. 예컨대 종동륜의 각 바퀴의 차륜 속도로부터 산출한 차체 속도의 평균값에 기초하여 차체 속도를 추정해도 좋고, 4륜의 각 바퀴의 차륜 속도로부터 산출한 차체 속도의 평균값이어도 좋으며, 종동륜과 구동륜의 셀렉트 로우(select low)(종동륜과 구동륜의 차륜 속도 중 낮은 쪽을 선택하여 차체 속도를 구함) 등이어도 좋고, 특별히 한정하지 않는다. 또한, 차체 가속도(GC)를 검출하는 차체 가속도 검출부를 갖는다. 이 검출부는, 전후 가속도를 검출하는 G센서나, 추정 차체 속도(VC)의 미분값을 이용하여 차체 가속도(GC)로 해도 좋고, 특별히 한정하지 않는다.
(목표 구동륜 속도 기준값 산출 처리) 목표 구동륜 속도 기준값 산출부(513)에서는, 차량 가속도(GC)와 조타 각도(Astr)와, 추정 차체 속도(VC)에 기초하여 각 구동륜의 목표가 되는 속도인 목표 구동륜 속도 기준값(VDbase*)을 산출한다. 도 9는 실시예 1의 목표 구동륜 속도 기준값 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다. 가속도용 목표 슬립률 게인 산출부(513a)에는, 가속도용 목표 슬립률 게인 맵이 마련되어 있고, 검출된 가속도(GC)가 클수록, 큰 가속도용 목표 슬립률 게인을 산출하도록 설정되어 있다. 즉, 큰 가속도가 얻어지고 있으면, 어느 정도의 슬립률을 허용해도 노면과의 사이에서 마찰력을 확보할 수 있다고 생각되기 때문이다. 조타각용 목표 슬립률 게인 산출부(513b)에서는, 조타각용 목표 슬립률 게인 맵이 마련되어 있고, 검출된 조타각이 중립 위치 부근에서는 큰 조타각용 목표 슬립률 게인을 산출하고, 조타각이 조타 상태를 나타낼수록 작은 조타각용 목표 슬립률 게인이 산출된다. 이것은, 직진 상태이면, 그다지 코너링 포스(cornering force)를 필요로 하지 않기 때문에, 타이어의 마찰원(摩擦圓; friction circle)의 전후 방향으로 크게 힘을 사용하게 하고, 조타 상태이면, 코너링 포스가 필요해지기 때문에, 타이어의 마찰원의 전후 방향으로 그다지 크게 힘을 사용하지 않고, 좌우 방향의 힘을 확보한다.
슬립률 산출부(513c)에서는, 가속도용 목표 슬립률 게인과 조타각용 목표 슬립률 게인을 승산하여, 양자의 상태를 고려한 목표 슬립률을 산출한다. 목표 슬립량 산출부(513d)에서는, 산출된 목표 슬립률에 추정 차체 속도(VC)를 승산하여, 목표 슬립량을 산출한다. 리미터 처리부(513e)에서는, 목표 슬립량에 리미트 처리를 실시하여, 목표값의 급변을 억제한다. 가산부(513f)에서는, 추정 차체 속도(VC)에 목표 슬립량을 가산하여 목표 구동륜 속도(VD*)를 산출한다. 리미터 처리부(513g)에서는, 목표 구동륜 속도(VD*)에 리미터 처리를 실시하여, 목표 구동륜 속도 기준값(VDbase*)을 산출한다. 한편, 요 레이트 센서를 구비하고 있는 경우에는, 요 레이트 센서값과, 조타각과 추정 차체 속도(VC)로부터 산출되는 추정 요 레이트를 비교하여, 괴리가 큰 경우에는 목표 슬립률이나 토크 지령값을 수정함으로써 요 레이트 센서값과 추정 요 레이트와의 괴리를 억제하도록 제어해도 좋다.
(가속 슬립 제어 개시 속도 산출 처리) 가속 슬립 제어 개시 속도 산출부(514)에서는, 추정 차체 속도(VC)에 기초하여 제어 개시 속도(VS)를 산출한다. 도 13은 실시예 1의 가속 슬립 제어 개시 속도 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다. 제어 개시용 슬립량 맵(514a)에서는, 추정 차체 속도(VC)가 높을수록 큰 슬립량이 산출된다. 이것은 슬립률로 생각했을 때에 제어 개시 슬립률이 대략 일정하게 되도록 하기 위함이다. 단, 발진시를 포함하는 저차속시에는 슬립률의 산출이 곤란해지기 때문에 맵(514a)은 일정한 슬립량을 설정한다. 그리고, 가산부(514b)에서는, 추정 차체 속도(VC)에 제어 개시용 슬립량 맵(514a)으로부터 산출된 슬립량을 가산하여, 제어 개시 속도(VS)를 산출한다.
(가속 슬립 제어 종료 속도 산출 처리) 가속 슬립 제어 종료 속도 산출부(515)에서는, 추정 차체 속도(VC)에 기초하여 제어 종료 속도(VF)를 산출한다. 도 14는 실시예 1의 가속 슬립 제어 종료 속도 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다. 제어 종료용 슬립량 맵(515a)에서는, 추정 차체 속도(VC)가 높을수록 큰 슬립량이 산출된다. 한편, 제어 종료 속도(VF)를 설정할 때에, 제어 헌팅을 회피하는 관점에서, 동일한 추정 차체 속도(VC)에서 비교한 경우, 제어 종료용 슬립량 맵(515a)에 설정되는 슬립량은, 제어 개시용 슬립량 맵(514a)에 설정되는 슬립량보다 작게 설정된다. 다음으로, 가산부(515b)에서는, 추정 차체 속도(VC)에 제어 종료용 슬립량 맵(515a)으로부터 산출된 슬립량을 가산하여, 제어 종료 속도 연산값을 산출한다. 다음으로, 제1 선택부(515c)에서는, 제어 종료 속도 연산값과 목표 구동륜 속도 기준값(VDbase*) 중, 작은 쪽의 값을 선택함으로써, 제어 종료 속도(VF)를 목표 구동륜 속도 기준값(VDbase*)보다 추정 차체 속도(VC)측으로 설정하여, 헌팅을 방지한다. 마찬가지로, 제2 선택부(515d)에서는, 제1 선택부(515c)에서 선택된 값과 제어 개시 속도(VS) 중, 작은 쪽의 값을 선택함으로써, 제어 종료 속도(VF)를 제어 개시 속도(VS)보다 추정 차체 속도(VC)측으로 설정하여, 헌팅을 방지한다. 그리고, 최종적으로 선택된 값을 제어 종료 속도(VF)로서 출력한다.
(가속 슬립 제어 플래그 산출 처리) 가속 슬립 제어 플래그 산출부(516)에서는, 구동륜의 상태에 기초하여 가속 슬립 제어를 실행할지의 여부를 판단하여, 실행하는 경우에는 가속 슬립 제어 플래그(FA)를 ON으로서 출력하고, 실행하지 않는 경우에는 OFF로서 출력한다. 도 15는 실시예 1의 가속 슬립 제어 플래그 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다. 한편, 도 15는 시프트 레버가 D레인지인 경우를 나타내지만, 다른 시프트 레인지여도 기본적으로는 동일한 처리를 행한다.
제어 종료 판단부(516a)에서는, 구동륜 속도(VD)와 제어 종료 속도(VF)를 비교하여, 구동륜 속도(VD)가 제어 종료 속도(VF) 이하일 때에는 종료측 제1 스위치(516b)에 전환 신호를 출력한다. 종료측 제1 스위치(516b)는, 0과 전회값 출력부(516c) 및 카운트업부(516d)로 구성되는 카운터값을 전환하는 스위치이며, 구동 슬립 제어중에 0이 선택되어 있는 상태에서, 제어 종료 판단부(516a)로부터 전환 신호를 수신하면, 전회값 출력부(516c) 및 카운트업부(516d)에 의해 카운트업을 개시하여 제어 종료 지연 판단부(516f)에 출력한다. 제어 종료 지연 판단부(516f)에서는, 종료측 제1 스위치(516b)로부터 출력된 값이 미리 설정된 타이머값(TimeF) 이상일 때에는 AND 조건 판단부(516k)에 제어 종료 조건 중 하나가 성립되고 있는 것을 나타내는 신호를 출력한다. 바꿔 말하면, 구동륜 속도(VD)가 제어 종료 속도(VF) 이하가 되고 나서 TimeF 이상의 시간이 경과했는지의 여부를 판단하여, 경과했을 때에는 제어 종료 조건 중 하나가 성립되고 있는 것을 나타내는 신호를 출력한다.
토크 편차 연산부(516g)에서는, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)과 전동 모터(1)에의 최종 토크 지령값(TFB)의 토크 편차를 산출하고, 절대값 처리부(516h)에서 절대값화한 값을 토크 상태 판단부(516j)에 출력한다. 토크 상태 판단부(516j)에서는, 토크 편차가 미리 설정된 소정 토크값(TrpF) 이하로 되어 있을 때에는 제어 종료 조건 중 하나가 성립되고 있다는 신호를 출력한다.
AND 조건 판단부(516k)에서는, 구동륜 속도(VD)에 기초한 종료 판단 및 지연 처리의 조건이 성립되고, 또한, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)이 전동 모터(1)에 지령되어 있는 토크와 거의 일치하고 있는 조건이 성립된 경우에는, OR 조건 판단부(516m)에 제어 종료 조건 성립 신호를 출력한다. 또한, 마이너스값 판단부(516l)에서는, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)이 0 이하일 때에는 제어 종료 조건 성립 신호를 출력한다. OR 조건 판단부(516m)에서는, AND 조건 판단부(516k) 혹은 마이너스값 판단부(516l) 중 어느 한쪽이 제어 종료 조건 성립 신호를 출력한 경우에는, 제어 플래그 스위치(516s)에 전환 신호를 출력한다.
제어 개시 판단부(516n)에서는, 구동륜 속도(VD)와 제어 개시 속도(VS)를 비교하여, 구동륜 속도(VD)가 제어 개시 속도(VS) 이상일 때에는 개시측 스위치(516q)에 전환 신호를 출력하여 1을 출력한다. 제어 개시 판단의 장면에서는, 구동륜의 슬립이 증대하고 있는 상태이기 때문에, 신속히 제어를 개시할 필요가 있다. 따라서, 지연 시간 등은 마련하지 않고 신속히 슬립 제어를 개시한다. 개시측 스위치(516q)는, 제어 플래그 스위치(516s)의 전회값인 제어 플래그 전회값 출력부(516p)의 신호가 입력되고, 제어 개시 판단부(516n)로부터의 전환 신호에 의해 1을 출력할 때에, 제어 개시 판단부(516n)의 조건이 성립되지 않은 경우, 1로부터 제어 플래그 전회값으로 전환된다. 이때, OR 조건 판단부(516m)로부터 제어 종료 조건 성립 신호가 출력되고 있지 않으면, 제어 플래그 스위치(516s)로부터는 계속적으로 1이 출력되게 되기 때문에, 제어 플래그는 ON 상태가 된다.
(목표 구동륜 속도 산출 처리) 목표 구동륜 속도 산출부(517)에서는, 목표 구동륜 속도 기준값(VDbase*)에 기초하여 목표 구동륜 속도(VD*)를 산출한다. 도 10은 실시예 1의 목표 구동륜 속도 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다. 한편, 슬립 제어를 개시하기 전의 상태에서는, 목표 구동륜 속도(VD*)로서 구동륜 속도(VD)를 초기값으로서 설정한다. 목표값 편차 연산부(517a)에서는, 목표 구동륜 속도 기준값(VDbase*)과 목표 구동륜 속도 전회값 산출부(517g)에서 산출된 전회의 목표 구동륜 속도(VD*)의 목표값 편차를 연산한다. 리미터(517b)에서는, 매끄러운 토크 변화를 달성시키기 위해서, 편차에 제한을 가하는 리미트 처리를 행하여, 제1 가산부(517e)에 출력한다. 또한, 변화량 연산부(517d)에서는, 목표 구동륜 속도 기준값(VDbase*)의 전회값을 출력하는 전회값 출력부(517c)로부터 출력된 전회의 목표 구동륜 속도 기준값(VDbase*)과 이번의 목표 구동륜 속도 기준값(VDbase*)의 차분으로부터 변화량을 산출하여, 제1 가산부(517e)에 출력한다.
제1 가산부(517e)에서는, 목표값 편차와 목표 구동륜 속도 기준값(VDbase*)의 변화량을 가산하여, 이번의 제어로 변화시켜야 할 구동륜 속도의 변화량을 산출한다. 이에 의해 슬립 제어 개시 후에 목표 구동륜 속도 기준값(VDbase*)이 리미터(517b)의 제한을 초과하는 변화를 했다고 해도 목표 구동륜 속도(VD*)는 목표 구동륜 속도 기준값(VDbase*)에 추종할 수 있다. 제2 가산부(517f)에서는, 전회의 목표 구동륜 속도(VD*)에 제1 가산부(517e)로부터 출력된 값을 가산하여 일차 목표 구동륜 속도를 산출해서, 목표 구동륜 속도 전환 스위치(517h)에 출력한다. 목표 구동륜 속도 전환 스위치(517h)에서는, 가속 슬립 제어 플래그(FA)가 0일 때에는, 구동륜 속도(VD)를 최종적인 목표 구동륜 속도(VD*)로서 출력하고, 가속 슬립 제어 플래그(FA)가 1일 때에는, 일차 목표 구동륜 속도를 최종적인 목표 구동륜 속도(VD*)로서 출력한다.
(가속 슬립 제어 토크 지령값 산출 처리) 가속 슬립 제어 토크 지령값 산출부(518)에서는, 구동륜 속도(VD)와 목표 구동륜 속도(VD*)의 편차에 기초하여 가속 슬립 제어 토크 지령값을 산출한다. 도 11은 실시예 1의 가속 슬립 제어 토크 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다. 속도 편차 연산부(518a)에서는, 목표 구동륜 속도(VD*)와 구동륜 속도(VD)의 속도 편차를 연산한다. 비례 게인 승산부(518b)에서는, 속도 편차에 비례 게인(Kp)을 승산하여 비례 성분을 출력한다. 적분 게인 승산부(518c)에서는, 속도 편차에 적분 게인(Ki)을 승산한다. 적분부(518d)에서는, 최종 토크 지령값(TFB)을 초기값으로서 적분한 값과, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*) 중 작은 쪽의 값을 적분 성분으로서 출력한다. PI 제어량 연산부(518e)에서는, 비례 성분과 적분 성분을 가산하여 PI 제어 토크 지령값을 출력한다. 가속 슬립 제어 토크 지령 결정부(518f)에서는, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)과 PI 제어 토크 지령값 중 작은 쪽의 값을 최종적인 가속 슬립 제어 토크 지령값(TA*)으로서 출력한다. 한편, 목표 구동륜 속도(VD*)의 초기값은 구동륜 속도(VD)이기 때문에, 비례 성분은 제로가 되고, 적분 성분도 최종 토크 지령값(TFB)이 설정되는 것이며, 제어 개시 직후에 편차가 발생하지 않기 때문에, 토크 변동을 초래하는 일이 없다.
(슬립 제어 토크 지령값 산출 처리) 슬립 제어 토크 지령값 산출부(519)에서는, 가속 슬립 제어 플래그(FA) 및 감속 슬립 제어 플래그(FD) 등의 신호에 기초하여, 슬립 제어 토크 지령값(TA*)과 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*) 중 어느 하나를 선택해서, 최종적인 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)을 출력한다. 도 12는 실시예 1의 슬립 제어 토크 지령값 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다. 가속 슬립 제어 실시 허가 플래그(FAExecOK) 및 감속 슬립 제어 실시 허가 플래그(FDExecOK)는, 각각 슬립 제어의 실시 허가 플래그이며, 회생 금지 상태나 슬립 제어 오프 스위치가 눌려진 경우, 혹은 어떠한 이상(예컨대 차륜 속도 센서 이상)을 검출한 경우에는 실시가 금지되고, 그 이외의 경우에는 허가된다. 가속측 AND 판단부(519a)에서는, 가속 슬립 제어 플래그(FA) 및 가속 슬립 제어 실시 허가 플래그(FAExecOK)가 모두 조건을 만족시키고 있을 때에는, 가속 슬립 제어 토크 지령값 전환 스위치(519c) 및 NAND 판단부(519e)에 전환 신호를 출력한다. 마찬가지로, 감속측 AND 판단부(519b)에서는, 감속 슬립 제어 플래그(FD) 및 감속 슬립 제어 실시 허가 플래그(FDExecOK)가 모두 조건을 만족시키고 있을 때에는, 감속 슬립 제어 토크 지령값 전환 스위치(519d) 및 NAND 판단부(519e)에 전환 신호를 출력한다. 한편, NAND 판단부(519e)는, 가속 슬립 제어 플래그(FA)와 감속 슬립 제어 플래그(FD)가 동시에 성립된 경우에 이상이라고 판단하여, 슬립 제어 요구에 따르지 않고 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)을 출력하도록 처리하는 구성이다.
제1 토크 지령값 전환 스위치(519c)에서는, 가속측 AND 판단부(519a)로부터 가속 슬립 제어 요구가 출력되고 있는 경우에는, 제2 토크 지령값 전환 스위치(519d)로부터 출력된 신호(TD* 또는 TDRV*)로부터, 가속 슬립 제어 토크 지령값(TA*)으로 전환하여 슬립 제어 토크 지령값 산출부(519f)에 출력하고, 가속 슬립 제어 요구가 출력되고 있지 않은 경우에는, 제2 토크 지령값 전환 스위치(519d)로부터 출력된 신호를 출력한다. 제2 토크 지령값 전환 스위치(519d)에서는, 감속측 AND 판단부(519b)로부터 감속 슬립 제어 요구가 출력되고 있는 경우에는, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)으로부터 감속 슬립 제어 토크 지령값(TD*)으로 전환하여 제1 토크 지령값 전환 스위치(519c)에 출력하고, 감속 슬립 제어 요구가 출력되고 있지 않은 경우에는, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)을 제1 토크 지령값 전환 스위치(519c)에 출력한다. 슬립 제어 토크 지령값 산출부(519f)는, NAND 판단부(510e)에 의해 이상 판단이 이루어진 경우에는 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)을 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)으로서 출력하고, 이상 판단이 이루어지고 있지 않은 경우에는 제1 토크 지령값 전환 스위치(519c)로부터 출력된 신호를 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)으로서 출력한다.
(응답성을 개선한 슬립 제어에 의한 작용에 대해) 다음으로, 상기 제어 구성에 의해 얻어지는 슬립 제어시의 작용에 대해 설명한다. 도 16은 구동 슬립 제어를 행한 경우의 회전수와 토크의 관계를 나타내는 타임차트이다. 도 16의 (a)는 실시예 1의 구성을 채용한 경우이고, 도 16의 (b)는 상기 도 3의 비교예의 구성을 채용하고, 또한, 제어 게인을 높게 한 경우이며, 도 16의 (c)는 상기 도 3의 비교예의 구성을 채용하고, 또한, 제어 게인을 낮게 한 경우이다. 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)을 출력하고 있을 때에 구동 슬립이 발생하면, 가속 슬립 제어 플래그(FA)가 1이 되고, 목표 구동륜 속도(VD*)를 향해 구동륜 속도(VD)가 수속되도록 가속 슬립 제어 토크 지령값(TA*)이 출력된다. 이때, 실시예 1의 구성에서는, 브레이크 컨트롤러(50)의 트랙션 제어부(51)로부터, 차량 컨트롤러(110)를 통하지 않고 모터 컨트롤러(100)에 직접 가속 슬립 제어 토크 지령값(TA*)이 출력되기 때문에, 응답 지연이 없고, 양호하게 목표 구동륜 속도(VD*)에 수속되고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 주행중에 노면이 갑자기 빙결로(氷結路)가 되어, 노면 마찰 계수가 급격히 저하되는 것과 같은 μ체인지가 발생한 경우라도, 역시 양호한 응답성에 의해 매우 수속성이 높은 트랙션 제어가 실현되어 있고, 특히 수속성이 양호하기 때문에 코너링 포스를 확보할 수 있는 점이 특필해야 할 사항이라고 생각된다.
이에 비해, 도 16의 (b)에 도시된 비교예에서는, 구동륜 속도(VD)가 목표 구동륜 속도(VD*)를 초과하고 나서 트랙션 제어를 개시했다고 해도, 응답 지연에 의해 크게 오버슈트되어 버린다. 또한, 이 오버슈트된 회전수를 수속시키기 위해서 모터 토크를 저하시켰다고 해도, 트랙션 제어가 진동적이 되어, 수속될 때까지 시간이 걸린다. 또한, μ체인지가 발생한 경우에도, 역시 진동적인 움직임을 함으로써 수속성이 나쁘다. 도 16의 (b)의 문제를 해결하는 관점에서, 도 16의 (c)에 도시된 바와 같이, 제어 게인을 낮게 설정하여, 진동적인 움직임을 억제하는 것이 고려된다. 이 경우, 제어의 진동적인 움직임은 억제되지만, 구동륜 속도(VD)가 목표 구동륜 속도(VD*)에 수속될 때까지는 시간이 걸리고, 그 동안에는, 슬립량이 큰 상태를 계속하기 때문에, 타이어와 노면 사이에 충분한 트랙션을 전달할 수 없고, 또한, 코너링 포스도 저하 기미가 되며, 차량 안정성도 충분하다고는 말할 수 없다. 즉, 실시예 1과 같이 모터 컨트롤러(100)에 직접 지령함으로써, 매우 큰 수속성의 차이가 발생하고 있다. 이 효과는, 실제로 실시예 1의 차량을 빙결로 등에서 주행시킨 경우에, 책상 검토로부터 상상되는 안정성을 넘어, 운전자에게 지금까지 체감한 적이 없는 안정성을 부여할 수 있다.
(제진 제어 제한값에 대해) 여기서, 제진 제어 토크 제한값에 관한 과제에 대해 설명한다. 전술한 바와 같이, 모터 컨트롤러(100) 내에는, 제진 제어부(104)가 설치되고, 파워 트레인계에 발생하는 고주파 진동을 억제하기 위해서 제진 제어 토크가 부여된다. 여기서, 제진 제어 토크를 부여하는 이유에 대해 설명한다. 통상, 운전자는 발진이나, 가속, 감속과 같은 동작을 의도하여 액셀 페달이나 브레이크 페달을 조작해서, 주행 의도를 표명하면, 그 의도에 따라 전동 모터(1)로부터 토크가 출력되고, 구동륜으로부터 노면에 구동력이 전달되거나, 또는 노면으로부터 구동륜에 제동력이 전달되어 차량이 주행한다. 운전자는 물론 응답성이 좋은 차량 거동을 희망하고 있다고는 해도, 큰 차량 관성이 있기 때문에, 이 차량 관성에 입각한 후의 응답성을 기대하고 있다고 말할 수 있다. 한편, 큰 차량 관성의 고유 진동수에 대응하는 공진 주파수는 저주파수 영역에 속해 있다고 말할 수 있다.
한편, 차량의 파워 트레인계에는 전동 모터(1), 드라이브 샤프트(4) 및 구동륜의 관성(이하, 파워 트레인계의 관성)에 따른 고유 진동수를 가지며, 이 고유 진동수에 대응하는 공진 주파수는 차량의 공진 주파수보다 고주파수 영역에 속하고, 고주파수의 토크 변동은, 운전자에게 불쾌한 진동이나 소리로서 인식되어, 운전성의 악화를 초래한다. 그래서, 제진 제어부(104)에서는, 모터 회전수의 변동 성분에 주목하여, 이 변동 성분의 고주파수 영역에서의 진동 성분을 억제하기 위한 제진 제어 토크를 부여하여 진동을 억제하고 있다.
즉, 구동륜이 그립 상태로 주행하고 있을 때에는, 파워 트레인계에 작용하는 관성은 차량 관성이기 때문에, 진동의 원인이 되는 공진 주파수가 낮아, 그다지 제진 제어 토크를 필요로 하지 않으나, 구동륜이 슬립 상태로 주행하면, 파워 트레인계의 관성이 되기 때문에, 공진 주파수가 높아, 고주파수의 토크 변동을 초래하기 때문에, 큰 제진 제어 토크가 필요해진다.
여기서, 차량 발진시나, 구동륜과 노면 사이의 마찰력(토크)이 급변하는 장면에서는, 그립 상태였다고 해도 급변시의 주파수가 제진 제어를 필요로 하는 고주파수측의 모터 회전수 변동으로서 인식되기 때문에, 이 변동을 억제하기 위한 제진 제어 토크가 부여되어 버린다. 그러면, 실제로는 구동륜과 노면의 관계는 그립 상태이며, 차량 관성이 작용하고 있기 때문에 제진 제어 토크는 필요 없는 장면임에도 불구하고, 큰 제진 제어 토크가 부여되어, 전동 모터(1)의 출력 토크를 과도하게 억제해 버릴 우려가 있다. 이것은, 구동시이면 구동력이 나오기 어려워지고, 제동시이면 제동력이 나오기 어려워지는 것을 의미한다.
그래서, 파워 트레인계의 관성에 기초하여 고려해야 할 주행 상태인지, 혹은 차량 관성에 기초하여 고려해야 할 주행 상태인지라고 하는 조건에 기초하여, 상이한 제진 제어 토크의 부여 방식을 취하기로 하였다. 구체적으로는, 차량 관성에 기초하여 고려해야 할 주행 상태이면, 제진 제어 토크가 산출되었다고 해도 실제로 부여하는 값이 작아지도록 제진 제어 토크 제한값을 작게 하고, 파워 트레인계의 관성으로 고려해야 할 주행 상태이면, 실제로 부여되는 제진 제어 토크가 충분히 부여되도록 제진 제어 토크 제한값을 크게 하는 것으로 하였다.
다음으로, 제진 제어 게인·제한값 산출부(103)에 있어서 실행되는 구체적인 제진 제어 제한값 산출 처리에 대해 설명한다. 도 17은 실시예 1의 제진 제어 제한값 산출 처리를 나타내는 제어 블록도이다. 브레이크 컨트롤러(50) 내에는, 전술한 트랙션 제어부(51)에 더하여, 차륜의 제동 록(lock)을 회피하는 앤티록 브레이크 제어를 행하는 ABS 제어부(52)와, 전후륜의 하중에 따라 제동력 배분을 제어하는 전후륜 제동력 배분 제어부(53)를 갖는다. ABS 제어부(52)에서는, 차륜의 슬립 상태를 감시하여, 미리 정해진 슬립 상태가 되었을 때에는, 휠 실린더압을 감압하여 록을 회피한다. 또한, 전후륜 제동력 배분 제어부(53)에서는, 예컨대 감속시에 전륜측으로 하중이 이동하여, 후륜측의 하중이 낮아지는 경우에는, 전륜측과 후륜측의 차륜 속도의 차가 미리 정해진 범위가 되도록 후륜측의 휠 실린더압을 제어(주로 감압)하여, 후륜측의 록 경향에 따르는 코너링 포스의 저하를 회피하고 있다. 브레이크 컨트롤러(50)는, 상기 각 제어부의 제어 상태를 나타내는 플래그 정보, 차륜의 슬립 상태를 나타내는 그립 정보 및 차체 가속도(GC) 정보 등을 제진 제어 정보 산출부(103)에 출력한다. 이들 정보에 의해, 차량 관성으로서 생각되는 장면인지, 그렇지 않으면 파워 트레인계의 관성으로서 생각하지 않으면 안 되는 장면인지를 판단한다.
제진 제어 정보 산출부(103)에는, 제진 제어 제한값을 산출하는 제진 제어 제한값 산출부(1031)와, 제진 제어 게인을 산출하는 제진 제어 게인 산출부(1032)를 갖는다. 제진 제어 제한값 산출부(1031) 내에는, 구동륜의 그립 상태를 판정하는 그립 판정부(1031a)와, 노면 마찰 계수를 추정하는 μ판정부(1031b)와, 그립 판정부(1031a)에 의한 판정 결과 및 μ판정부(1031b)에 의한 판정 결과에 기초하여 제진 제어 토크 제한값으로서 TL 혹은 TH(>TL)를 결정하는 제한값 설정부(1031c)와, 설정된 제한값에 대해 변화량의 제한을 부여한 후에 최종적인 제진 제어 토크 제한값을 출력하는 변화량 제한부(1031d)를 갖는다.
그립 판정부(1031a)에서는, 브레이크 컨트롤러(50)로부터 수신한 각종 정보에 기초하여 그립 상태를 판정한다. 예컨대, 가속 슬립 제어 플래그(FA)가 ON이면 슬립 상태라고 판정하고, OFF이면 그립 상태라고 판정한다. 한편, 구동륜 속도(VD)와 추정 차체 속도(VC)의 차분을 연산하여, 미리 정해진 값 이상이면 슬립 상태, 미리 정해진 값 미만이면 그립 상태라고 판정해도 좋고, 다른 제어 플래그 정보에 기초하여 판정해도 좋다. μ판정부(1031b)에서는, 현재의 차체 가속도(GC)와 차륜의 슬립 상태의 관계에 기초하여 노면 마찰 계수(μ)를 추정한다. 예컨대, 차체 가속도(GC)가 미리 정해진 값 이상이고 또한 차륜의 슬립률이 미리 정해진 값 미만이면 고μ라고 판정하고, 차체 가속도(GC)가 미리 정해진 값 미만이고 또한 차륜의 슬립률이 미리 정해진 값 이상이면 저μ라고 판정한다. 한편, 브레이크 컨트롤러(50) 내의 각 제어부 내에서 노면 마찰 계수를 추정하고 있는 로직(logic)이 있는 경우에는, 거기서 추정된 노면 마찰 계수에 기초하여 고μ나 저μ를 판정해도 좋다. 또한, 실시예 1에서는, 고μ인지 저μ인지 중 어느 하나로 판정하도록 구성하였으나, 더욱 세세하게 노면 마찰 계수를 추정해도 좋다.
제한값 설정부(1031c)에서는, 구동륜의 그립 상태 및 노면 마찰 계수에 기초하여 제진 제어 토크 제한값을 설정한다. 도 18은 실시예 1의 제진 제어 토크 제한값의 설정값을 나타내는 표이다. 그립 상태라고 판정되고, 또한, 고μ라고 판정된 경우에는, 제한값으로서 작은 값인 TL을 설정한다. 즉, 고μ로(路)의 발진시, 전동 모터(1)의 토크 상승 주파수가, 제진 제어에 의해 억제하려고 하는 고주파수 영역에 포함되어 있어, 단순한 발진시의 토크 상승에 불과하여, 차량의 관성으로서 고려하면 되는 데도 불구하고, 고주파 진동의 발생으로 간주하여 제진 제어 토크를 그대로 출력하면, 지나치게 모터 토크가 억제되어 버려, 발진 성능의 저하를 초래한다. 그래서, 제한값을 TL로 설정하고, 절대값으로 보았을 때에 제진 제어 토크로서 TL보다 큰 토크가 출력되지 않도록 제어함으로써, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)에 대해 지나치게 모터 토크가 가감산되는 것을 제한하여, 양호한 발진 성능을 확보한다.
또한, 그립 상태라도, 저μ로이면, 슬립 상태로 이행할 가능성이 높기 때문에, 이 경우에는 미리 제진 제어 토크 제한값의 설정값을 큰 값인 TH로 설정해 둔다. 즉, 구동륜에 슬립이 발생하여, 가속 슬립 제어 플래그(FA)가 ON이 되면, 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)이 산출되고, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)으로부터 슬립 제어 토크 지령값(TESC*)으로 전환된다. 또한, 제진 제어 토크 제한값은 TL로부터 TH로 미리 정해진 시간을 들여 미리 정해진 변화량에 의해 변경된다. 따라서, 제진 제어 토크 제한값이 급변하는 일이 없고, 지나치게 모터 토크가 변경되는 것을 회피하여, 안정된 주행 상태를 확보한다. 또한, 슬립 상태가 되어 파워 트레인계가 공진하면, 큰 제진 제어 토크가 산출된다. 이때, 제진 제어 토크 제한값은 큰 값인 TH로 변경되어 있어, 충분한 제진 제어 토크를 부여할 수 있다.
(제진 제어 게인의 제어에 대해) 다음으로, 제진 제어의 과제에 대해 설명한다. 도 19는 실시예 1의 전동 차량에 있어서, 시프트 레인지를 D레인지로부터 P레인지로 전환했을 때의 과제를 나타내는 개략 설명도이다. 실시예 1의 전동 차량에 있어서는, 전동 모터(1)로부터 출력된 토크는, 감속 기구(3a)[이하, 감속 기구(3a)의 톱니바퀴를 감속 기어(3a)로서 기재함] 및 디퍼렌셜 기어(3)[이하, 디퍼렌셜 기어의 외주에 설치된 종감속(終減速) 기어(3)로서 기재함]의 맞물림에 의해 전달된 토크가 드라이브 샤프트(4)를 통해 구동륜인 전륜(FL, FR)에 전달된다. 이때, D레인지인 채로 차량 정지하면, 구동륜의 회전수는 0이 되지만, 크리프 토크가 발생하고 있기 때문에 감속 기어(3a)와 종감속 기어(3)는, 도 19의 회전 방향으로 나타내는 바와 같이, 감속 기어(3a)의 톱니면 좌측과 종감속 기어(3)의 톱니면 우측이 접촉하여, 드라이브 샤프트(4)가 비틀어진 상태가 된다.
이 상태에서, 운전자가 시프트 레버를 D레인지로부터 P레인지로 시프트 조작하면, 전동 모터(1)로부터 출력되고 있던 크리프 토크는 감소하기 때문에, 감속 기어(3a)가 종감속 기어(3)의 톱니면 우측을 누르는 힘이 감소한다. 이때, 드라이브 샤프트(4)의 비틀림에 의해 발생하는 토크가 해방되고, 종감속 기어(3)는 도 19에 나타내는 회전 방향과는 반대 방향으로 회전하여 전동 모터(1)를 반전 방향으로 움직이는 힘이 작용하며, 모터 회전 속도에 고주파 진동 성분이 발생한다. 따라서, 제진 제어에서는, 이 모터 회전 속도의 고주파 성분을 검출하고, 모터 회전 속도의 역회전이 발생하지 않는 것과 같은 정회전측 토크인 제진 제어 토크를 부여하게 된다. 그러나, 정회전측의 제진 제어 토크를 부여해도, 감속 기어(3a)와 종감속 기어(3) 사이에는 백래시가 존재하기 때문에, 이 백래시 사이는 감속 기어(3a)에 부하가 발생하지 않으므로, 과도한 회전이 발생한 후에 종감속 기어(3)의 톱니면과 충돌하고, 이 충돌에 따르는 진동이 발생해 버린다. 이와 같이, 전동 모터(1)의 모터 토크를 저감했다고 해도, 백래시의 영향에 의해 제로 토크 부근에서의 제진 제어가 적정히 기능하지 않아, 진동 상태가 계속적으로 발생한다고 하는 문제가 있었다. 그래서, 제진 제어 게인 산출부(1032)에 있어서 주행 상태나 시프트 상태에 따라 제진 제어 게인을 조정하여, 제로 토크 부근에서의 계속적인 진동 상태를 억제하는 것으로 하였다.
도 20은 실시예 1의 제진 제어 게인 산출부의 구성을 나타내는 블록도이다. 제진 제어 게인 산출부(1032) 내에는, 차량 정지중의 제어에 사용되는 게인을 연산하는 제진 제어 게인(k) 산출부(32a)와, 주행중의 제어에 사용되는 게인을 연산하는 제진 제어 게인(g) 산출부(32b)와, 산출된 게인(k) 및 게인(g) 중, 작은 쪽의 게인을 선택하여 최종적인 제진 제어 게인으로서 출력하는 게인 선택부(32c)를 갖는다.
도 21은 실시예 1의 제진 제어 게인(k) 산출부에서의 게인 제어 처리를 나타내는 흐름도이다. 단계 S1에서는, 시프트 변경이 있었는지의 여부를 판단하여, 시프트 변경이 없는 경우에는 단계 S6으로 진행하고, 시프트 변경이 있었던 경우에는 단계 S2로 진행한다. 한편, 시프트 변경의 유무의 판단에 대해서는, 도시 생략된 인히비터(inhibitor) 스위치 등의 시프트 레인지 검출 장치에 의해 검출한다. 단계 S2에서는, 차륜 속도에 기초하여 차량 정지 상태인지의 여부를 판정하여, 차량 정지 상태라고 판정된 경우에는 단계 S3으로 진행하고, 그 이외의 경우에는 단계 S4로 진행한다. 차량 정지 상태이면, 드라이브 샤프트(4)에 비틀림이 축적되어 있어, 제진 제어 토크가 산출된다고 생각되기 때문이다. 단계 S3에서는, 모터 회전 속도에 기초하여 모터 정지 상태인지의 여부를 판정하여, 모터 정지중이라고 판정된 경우에는 단계 S5로 진행하고, 그 이외의 경우에는 단계 S4로 진행한다. 모터 정지중이면, 크리프 토크의 발생에 의해 드라이브 샤프트(4)에 비틀림이 축적되어 있어, 제진 제어 토크가 산출된다고 생각되기 때문이다.
단계 S4에서는, 변경된 시프트 위치가 P레인지 또는 N레인지인지의 여부를 판단하여, P 또는 N레인지인 경우에는 단계 S5로 진행하고, 그 이외의 시프트 위치인 경우에는 단계 S6으로 진행한다. P 또는 N레인지인 경우, 가령 차량이 주행중 혹은 정차 직전의 이동중이었다고 해도, 전동 모터(1)의 모터 토크 지령값은 0으로 내려가고, 이 저하에 의해 제진 제어 토크가 산출된다고 생각된다. 그 이외의 시프트 위치인 경우에는, 주행 의도가 있기 때문에, 모터 토크 지령값은 0으로는 되지 않고, 통상의 주행중 제진 제어 게인(g)을 설정하면 된다.
단계 S5에서는, 타이머의 카운트값(Tc)을 카운트업한다. 단계 S6에서는, 타이머의 카운트값(Tc)을 0으로 세팅한다. 단계 S7에서는, 타이머의 카운트값(Tc)이 미리 정해진 값 이상인지의 여부를 판단하여, 미리 정해진 값 이상일 때에는 단계 S8로 진행하고, 그 이외의 경우에는 단계 S9로 진행한다. 이 미리 정해진 값은, 시프트 전환에 따르는 제진 제어에 의해 충분히 진동이 감쇠되었다고 생각되는 미리 정해진 시간을 나타내는 것이며, 실험 등에 의해 설정되는 값이다.
단계 S8에서는, 목표 제어 게인(k*)을 0으로 세팅한다. 단계 S9에서는, 제진 제어 게인(k)으로서 주행중의 제진 제어 게인(g)을 세팅한다. 단계 S10에서는, 제진 제어 게인(k)을 이하의 식으로부터 산출한다. k=min(k*-k(-1),변화량 제한값)+k(-1) 여기서, k(-1)은, 제진 제어 게인 전회값을 나타낸다. 또한, 변화량 제한값이란 게인을 감소시킬 때의 감소량 최대값을 나타내며, 마이너스의 값으로서 설정된다. 이 변화량 제한값은 고정값이어도 좋으나, 전회값과 목표 제진 제어 게인의 차가 작을수록, 변화량 제한값을 작게 함으로써, 일차 지연과 같은 매끄러운 변화를 하도록 구성해도 좋다.
도 22는 실시예 1의 제진 제어 게인(g) 산출부의 구성을 나타내는 블록도이다. 제진 제어 게인(g) 산출부(32b)는, 최종 토크 지령값을 절대값화하는 절대값 산출부(32b1)와, 산출된 토크 지령 절대값에 따라 제진 제어 게인(g)을 산출하는 제진 제어 게인(g) 맵(32b2)을 갖는다. 제진 제어 게인(g) 맵은, 토크 지령 절대값이 주행중과 같이 어느 정도의 크기가 있으면 큰 게인을 출력한다. 한편, 주행중이어도 제로 토크 부근에서는, 백래시에 의한 진동이 발생하기 때문에, 제진 제어 게인(g)을 작게 한다. 단, 주행중에는, 체인지 마인드 등에 의해 다시 큰 토크 지령이 발생하거나, 외란에 의한 비틀림 진동이 발생할 가능성이 있기 때문에, 가령 토크 지령 절대값이 0이어도 게인(g)을 0으로는 하지 않고, 작은 값을 설정한다.
도 23은 실시예 1의 전동 차량에 있어서, D레인지로부터 P레인지로 전환한 경우의 게인, 회전수 및 토크의 관계를 나타내는 타임차트이다. D레인지를 선택한 상태에서 차량 정지하고, 파워 트레인에는 크리프 토크가 작용하고 있는 것으로 상정한다. 시각 t1에 있어서, 시프트 레버의 조작에 의해 D레인지로부터 P레인지로 전환되면, 모터 토크는 크리프 토크의 출력을 저하시켜, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)은 0이 된다. 시각 t2에 있어서, 모터 토크가 단숨에 감소되면, 드라이브 샤프트(4)의 비틀림 해소에 따라 모터 회전 속도에 고주파 성분의 회전 변동이 검출된다. 이에 의해, 제진 제어 토크가 산출되고, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)에 제진 제어 토크가 가산되어, 최종 토크 지령값으로서 제진 제어 토크가 가산된 토크가 출력된다. 이때, 제진 제어 게인으로서 게인(g)을 제진 제어 기준 게인으로 하면, 이 제진 제어 기준 게인인 채로 제어를 계속한 경우, 감속 기어(3a)와 종감속 기어(3)와의 백래시의 영향에 의한 계속적인 진동이 야기될 우려가 있다(도 23 중의 점선: 게인 고정의 경우를 참조). 그래서, 시프트 전환 타이밍으로부터 카운트업된 타이머값이 미리 정해진 값 이상이 된 시각 t3에 있어서, 목표 제어 게인(k*)을 0으로 세팅하고, 변화량 제한값의 제한을 가하면서 서서히 제진 제어 게인(k)을 작게 한다. 이에 의해, 제진 제어 게인(k)은 최종적으로 0이 되어, 제진 제어 토크와 백래시에 의한 계속적인 진동의 발생을 억제할 수 있다.
도 24는 실시예 1의 전동 차량에 있어서, P레인지로부터 D레인지로 전환한 경우의 게인, 회전수 및 토크의 관계를 나타내는 타임차트이다. P레인지를 선택한 상태에서 차량 정지하고, 브레이크 페달을 밟은 채로 P레인지로부터 D레인지로 전환되어, 크리프 토크가 출력되는 상태를 나타낸다. 한편, P레인지에서는, 제진 제어 게인은 0이 설정되어 있는 것으로 상정한다. 시각 t11에 있어서, 운전자가 P레인지로부터 D레인지로 시프트 전환을 행하면, 모터 토크가 크리프 토크의 출력을 개시한다. 이때, 단계 S4에서 D레인지가 선택되어 있기 때문에 NO라고 판정되어 타이머 카운트값이 0으로 세팅된다. 따라서, 제진 제어 게인(k)은, 차량 정지중이어도 주행중의 제진 제어 게인(g)이 세팅된다. 모터 회전 속도는 백래시나 드라이브 샤프트(4)의 비틀림에 의해 약간 회전하고, 이 회전수 변화는 고주파 성분으로서 검출된다. 따라서, 시각 t12에 있어서, 주행중과 동일한 제진 제어 토크가 출력되어, 시프트 전환에 따르는 쇼크를 회피할 수 있다.
한편, 상기 실시예 1에서는, 시프트 변경이 검출되고 나서 타이머의 카운트업을 개시하는 구성으로 하였으나, 제진 제어 토크를 충분히 부여하여 큰 진동을 확실히 억제하는 관점에서, 모터 회전 속도의 진폭(ωvib)이 미리 정해진 값 미만이 되고 나서 타이머의 카운트업을 개시하는 구성으로 해도 좋다. 도 25는 다른 실시예의 제진 제어 게인(k) 산출부에서의 게인 제어 처리를 나타내는 흐름도이다. 만일, 시프트 변경이 이루어져, P 또는 N레인지가 선택되어 있었다고 해도, 모터 회전 속도의 진폭(ωvib)이 미리 정해진 값 이상인 경우에는, 확실히 제진 제어 토크를 부여해야 한다고 생각된다. 따라서, 단계 S41에서 ωvib가 미리 정해진 값 이상이라고 판정된 경우에는 단계 S6으로 진행하여 타이머 카운트값을 0으로 세팅하는, 바꿔 말하면, 카운트업을 개시하지 않음으로써, 제진 제어 게인이 제한되는 일이 없어, 확실히 제진 제어 토크를 부여할 수 있다.
[실시예 1의 효과]
이하, 실시예 1에 기재된 전동 차량의 제어 장치가 발휘하는 효과를 열거한다.
(1) 전동 차량의 제어 장치로서, 감속 기구(3a) 및 그것에 결합되는 드라이브 샤프트(4)를 통해 구동륜을 제구동하는 토크를 발생시키는 전동 모터(1)와, 운전자의 액셀 조작 또는 브레이크 조작에 기초하여 전동 모터(1)에의 회전 토크 지령값을 산출하는 운전자 요구 토크 산출부(111)(토크 지령값 산출부)와, 차량의 공진에 의한 진동 성분을 억제하기 위해서 전동 모터(1)에의 제진 제어 토크 지령값을 산출하는 제진 제어부(104)와, 상기 각 지령값에 기초하여 전동 모터(1)가 발생시키는 토크를 제어하는 제진 제어 게인(k) 산출부(32a)(모터 제어부)를 구비하고, 제진 제어 게인(k) 산출부(32a)는, 미리 정해진 조건이 성립되면, 전동 모터(1)의 발생 토크를 저감시키는 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. 따라서, 전동 모터(1)의 발생 토크를 저감시킴으로써, 진동을 조장하는 것을 회피할 수 있다.
(2) 상기 (1)에 기재된 전동 차량의 제어 장치에 있어서, 제진 제어 게인(k) 산출부(32a)는, 미리 정해진 조건이 성립되면, 전동 모터(1)가 발생시키는 토크를 제로로 하는 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. 따라서, 제진 제어 토크가 산출되었다고 해도, 토크가 제로로 되기 때문에, 진동의 조장을 회피할 수 있다.
(3) 상기 (1)에 기재된 전동 차량의 제어 장치에 있어서, 차량 정지 상태를 판정하는 단계 S2(차량 정지 상태 판정부)를 구비하고, 상기 미리 정해진 조건은, 상기 차량 정지 상태 판정부에 의해 차량 정지 상태라고 판정된 것인 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. 차량 정지 상태인 경우, 드라이브 샤프트(4)에 비틀림이 축적되기 쉽고, 백래시의 영향에 의해 진동이 조장되기 쉽기 때문에, 이 경우에는 모터 토크를 저감함으로써, 진동의 조장을 회피할 수 있다.
(4) 상기 (1)에 기재된 전동 차량의 제어 장치에 있어서, 차량의 시프트 레인지를 검출하는 시프트 레인지 검출부를 구비하고, 상기 미리 정해진 조건은, 상기 시프트 레인지 검출부에 의해 검출된 시프트 레인지가 파킹 또는 뉴트럴 레인지가 되었을 때인 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. 이 경우, 모터 토크는 크리프 토크 등의 토크를 출력하고 있는 상태로부터 토크 제로의 상태로 전환되는 장면이며, 제진 제어 토크가 부여되는 장면이다. 이 장면에 있어서 백래시의 영향에 의해 진동이 조장되기 쉽기 때문에, 이 경우에는 모터 토크를 저감함으로써, 진동의 조장을 회피할 수 있다.
(5) 상기 (1)에 기재된 전동 차량의 제어 장치에 있어서, 제진 제어 게인(k) 산출부(32a)는, 상기 미리 정해진 조건이 성립되면 미리 정해진 시간 경과 후에 토크를 제로로 하는 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. 따라서, 미리 정해진 시간 동안에 제진 제어 토크에 의한 진동 억제를 달성하면서, 미리 정해진 시간 경과 후의 계속적인 진동의 조장을 회피할 수 있다.
(6) 상기 (5)에 기재된 전동 차량의 제어 장치에 있어서, 차량의 시프트 레인지를 검출하는 시프트 레인지 검출부를 구비하고, 제진 제어 게인(k) 산출부(32a)는, 상기 미리 정해진 조건 성립 후에, 상기 시프트 레인지 검출부에 의해 뉴트럴 또는 파킹 레인지로부터 다른 레인지로 전환된 것을 검출하면, 토크를 발생시키는 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. 따라서, D레인지 등으로의 전환에 따르는 제진 제어 토크를 발생시킬 수 있어, 시프트 전환에 따르는 쇼크 등을 억제할 수 있다.
(7) 전동 차량의 제어 장치로서, 감속 기구(3a) 및 그것에 결합되는 드라이브 샤프트(4)를 통해 구동륜을 제구동하는 토크를 발생시키는 전동 모터(1)와, 운전자의 액셀 조작 또는 브레이크 조작에 기초하여 전동 모터(1)에의 회전 토크 지령값을 산출하는 운전자 요구 토크 산출부(111)(토크 지령값 산출부)와, 차량의 공진에 의한 진동 성분을 억제하기 위해서 상기 모터에의 제진 제어 토크 지령값을 산출하는 제진 제어부(104)(제진 제어 토크 지령값 산출부)와, 상기 각 지령값에 기초하여 전동 모터(1)를 제어하는 제진 제어 게인(k) 산출부(32a)(모터 제어부)와, 상기 회전 토크 지령값에 기초하여 모터가 발생시키고 있는 토크가 제로가 되었는지의 여부를 판정하는 단계 S4(이하, 제로 토크 판정부라고 기재함)와, 단계 S4에 의해 제로 토크 상태를 판정하면 제진 제어 토크 지령값을 작게 하는 제진 제어 게인(k) 산출부(32a)(제진 제어 토크 지령값 저하부)를 구비한 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. 따라서, 운전자 요구 토크 지령값(TDRV*)이 0이 된 경우에는, 제진 제어 토크가 억제되기 때문에, 진동을 조장하는 것을 회피할 수 있다.
(8) 상기 (7)에 기재된 전동 차량의 제어 장치에 있어서, 운전자 요구 토크 산출부(111)는, 차량이 미리 정해진 상태일 때에 회전 토크 지령값을 제로로 하고, 상기 제로 토크 판정부는, 차량이 미리 정해진 상태일 때에 제로 토크 상태라고 판정하는 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. 차량이 미리 정해진 상태일 때에 제로 토크 상태라고 판정함으로써, 차량의 상태에 따른 제진 제어 토크를 출력할 수 있다.
(9) 상기 (7)에 기재된 전동 차량의 제어 장치에 있어서, 운전자 요구 토크 산출부(111)는, 차량이 정지했다고 판단했을 때에는 회전 토크 지령값을 제로로 하고, 상기 제로 토크 판정부는, 차량이 정지했다고 판정했을 때에 제로 토크 상태라고 판정하는 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. 차량이 정지했다고 판정한 경우에는, 운전자의 의도로서 토크를 바라고 있지 않다고 생각되기 때문에, 제로 토크라고 판정함으로써, 차량의 상태에 따른 제진 제어 토크를 출력할 수 있다.
(10) 상기 (9)에 기재된 전동 차량의 제어 장치에 있어서, 상기 제진 제어 토크 지령값 저하부는, 차량 정지 상태라고 판정 후, 미리 정해진 시간 경과 후에 상기 제진 제어 토크 지령값을 저하시키는 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. 따라서, 미리 정해진 시간이 경과하기 전까지는 제진 제어 토크를 부여할 수 있고, 미리 정해진 시간 경과 후에는 제진 제어 토크를 저하시킴으로써 계속적인 진동을 억제할 수 있다.
(11) 상기 (10)에 기재된 전동 차량의 제어 장치에 있어서, 차량의 시프트 레인지를 검출하는 시프트 레인지 검출부를 구비하고, 제진 제어 게인(k) 산출부(32a)는, 검출된 시프트 레인지가 파킹 또는 뉴트럴 레인지일 때에 토크 지령값을 제로로 하고, 상기 제로 토크 판정부는, 검출된 시프트 레인지가 파킹 또는 뉴트럴 레인지일 때에 제로 토크 상태라고 판정하는 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. P레인지나 N레인지일 때에는, 운전자에게 발진 의도가 없기 때문에, 제로 토크 상태라고 판정함으로써, 차량의 상태에 따른 제진 제어 토크를 출력할 수 있다.
(12) 상기 (7)에 기재된 전동 차량의 제어 장치에 있어서, 차량의 시프트 레인지를 검출하는 시프트 레인지 검출부를 구비하고, 제진 제어 게인(k) 산출부(32a)는, 검출된 시프트 레인지가 파킹 또는 뉴트럴 레인지일 때에 토크 지령값을 제로로 하고, 상기 제로 토크 판정부는, 검출된 시프트 레인지가 파킹 또는 뉴트럴 레인지일 때에 제로 토크 상태라고 판정하는 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. P레인지나 N레인지일 때에는, 운전자에게 발진 의도가 없기 때문에, 제로 토크 상태라고 판정함으로써, 차량의 상태에 따른 제진 제어 토크를 출력할 수 있다.
(13) 상기 (12)에 기재된 전동 차량의 제어 장치에 있어서, 제진 제어 게인(k) 산출부(32a)는, 검출된 시프트 레인지가 파킹 또는 뉴트럴 레인지라고 검출되고 나서 소요 시간 경과 후에 상기 제진 제어 토크 지령값을 저하시키는 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. 따라서, 미리 정해진 시간이 경과하기까지의 동안에는 제진 제어 토크를 부여할 수 있기 때문에, 효과적인 제진 제어를 실현할 수 있고, 미리 정해진 시간 경과 후에는 제진 제어 토크가 저하되기 때문에, 계속적인 진동을 회피할 수 있다.
(14) 상기 (13)에 기재된 전동 차량의 제어 장치에 있어서, 제진 제어 게인(k) 산출부(32a)는, 차량 정지라고 판단된 후, 상기 시프트 레인지 검출부에 의해 뉴트럴 또는 파킹 레인지로부터 다른 레인지로 전환된 것을 검출하면, 제진 제어 토크 지령값의 저하를 종료하는 전동 차량의 제어 장치를 제공한다. 따라서, 다른 레인지가 예컨대 D레인지와 같이 모터 토크를 발생시킬 때, 토크 상승시의 고주파 진동 성분에 대해 제진 제어 토크를 부여할 수 있어, 안정된 제진 제어를 실현할 수 있다.
(15) 전동 차량의 제어 방법으로서, 상기 전동 차량은, 감속 기구(3a) 및 드라이브 샤프트(4)를 통해 구동륜과 접속하여, 구동륜에 제구동 토크를 발생시키는 전동 모터(1)를 구비하고, 전동 모터(1)를 운전자의 액셀 조작 또는 브레이크 조작에 기초한 회전 토크 지령값과 차량의 공진에 의한 진동 성분을 억제하는 제진 제어 토크 지령값에 기초하여 전동 모터(1)를 제어하며, 차량 정지 판단 또는 시프트 레인지가 뉴트럴 레인지 또는 파킹 레인지로의 전환에 따라 상기 회전 토크 지령값이 저하되면, 제진 제어 토크 지령값을 저하시키는 전동 차량의 제어 방법을 제공한다. 따라서, 회전 토크 지령값의 저하에 의해, 제진 제어 토크가 억제되기 때문에, 진동을 조장하는 것을 회피할 수 있다.
(16) 상기 (15)에 기재된 전동 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 제진 제어 토크 지령값을 저하시킬 때에는, 제로까지 저하시키는 전동 차량의 제어 방법을 제공한다. 따라서, 불필요한 진동의 계속을 완전히 회피할 수 있다.
(17) 상기 (15)에 기재된 전동 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 제진 제어 토크 지령값의 저하는, 차량 정지 상태라고 판정 후, 미리 정해진 시간 경과 후에 저하시키는 전동 차량의 제어 방법을 제공한다. 따라서, 미리 정해진 시간이 경과하기까지의 동안에는 제진 제어 토크를 부여할 수 있기 때문에, 효과적인 제진 제어를 실현할 수 있고, 미리 정해진 시간 경과 후에는 제진 제어 토크가 저하되기 때문에, 계속적인 진동을 회피할 수 있다.
(18) 상기 (15)에 기재된 전동 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 제진 제어 토크 지령값의 저하는, 차량 정지라고 판정된 후에, 상기 시프트 레인지 검출부에 의해 뉴트럴 또는 파킹 레인지로부터 다른 레인지로 전환된 것을 검출하면 제진 제어 토크 지령값의 저하를 종료하는 전동 차량의 제어 방법을 제공한다. 따라서, 다른 레인지가 예컨대 D레인지와 같이 모터 토크를 발생시킬 때, 토크 상승시의 고주파 진동 성분에 대해 제진 제어 토크를 부여할 수 있어, 안정된 제진 제어를 실현할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 모터가 발생시키는 토크를 저감시킴으로써, 진동을 조장하는 것을 회피할 수 있다.
이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태만을 설명하였으나, 본 발명의 신규의 교시나 이점으로부터 실질적으로 벗어나지 않고 예시된 실시형태에, 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있는 것이 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것을 의도한다.
본원은 2013년 9월 24일 출원의 일본 특허 출원 번호 2013-196947호에 기초한 우선권을 주장한다. 2013년 9월 24일 출원의 일본 특허 출원 번호 2013-196947호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 전체로서 본원에 원용된다.
일본 특허 공개 공보 제2000-125410호(특허문헌 1)의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시는, 참조에 의해 전체로서 본원에 원용된다.
1: 전동 모터 2: 리졸버
3: 디퍼렌셜 기어 3a: 감속 기구
4: 드라이브 샤프트 5: 액압 유닛
5a: 액압 배관 6: 고전압 배터리
7: 컨버터 8: 보조 기계용 배터리
9: 차륜 속도 센서 10: 인버터
20: 파워 스티어링 컨트롤러 21: 조타각 센서
22: 미터 컨트롤러 50: 브레이크 컨트롤러
51: 트랙션 제어부 60: 배터리 컨트롤러
100: 모터 컨트롤러 101: 전환 스위치
103: 제진 제어 정보 산출부 104: 제진 제어부
105: 모터 전류 제어부 110: 차량 컨트롤러
110a: 제어계 이상 판정부 111: 운전자 요구 토크 산출부
511: 구동륜 속도 산출부 512: 차체 속도 추정부
513: 목표 구동륜 속도 기준값 산출부
514: 가속 슬립 제어 개시 속도 산출부
515: 가속 슬립 제어 종료 속도 산출부
516: 가속 슬립 제어 플래그 산출부
517: 목표 구동륜 속도 산출부
518: 가속 슬립 제어 토크 지령값 산출부
519: 슬립 제어 토크 지령값 산출부
CAN1: 제1 CAN 버스 CAN2: 제2 CAN 버스
CAN3: 제1 접속 버스 CAN4: 제2 접속 버스
FAExecOK: 가속 슬립 제어 실시 허가 플래그
FA: 가속 슬립 제어 플래그
FDExecOK: 감속 슬립 제어 실시 허가 플래그
FD: 감속 슬립 제어 플래그 FH: ESC 상태 플래그
FTQR: 토크 제어 상태를 나타내는 플래그 W/C: 휠 실린더

Claims (18)

  1. 감속 기구 및 그것에 결합되는 드라이브 샤프트를 통해 구동륜을 제구동(制驅動)하는 토크를 발생시키는 모터를 구비하는 전동 차량의 제어 장치로서,
    운전자의 액셀 조작 또는 브레이크 조작에 기초하여 상기 모터에의 회전 토크 지령값을 산출하는 토크 지령값 산출부와,
    차량의 공진에 의한 진동 성분을 억제하기 위해서 상기 모터의 회전 변동에 기초하여 제진 제어 토크 지령값을 산출하는 제진 제어 토크 산출부와,
    상기 두 지령값에 기초하여 상기 모터가 발생시키는 토크를 제어하는 모터 제어부를 구비하고,
    상기 모터 제어부는, 크리프 토크를 발생하는 주행 레인지에서 차량 정지 상태로 판정되고, 상기 주행 레인지에서 파킹 레인지 또는 뉴트럴 레인지로 시프트 조작되고, 상기 제진 제어 토크를 소정의 시간 동안 부여한 후, 상기 모터의 회전 변동에 관계없이 상기 제진 제어 토크를 저감하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모터 제어부는, 상기 제진 제어 토크를 저감할 때, 상기 제진 제어 토크 지령값을 제로로 하는 것인 전동 차량의 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 감속 기구 및 그것에 결합되는 드라이브 샤프트를 통해 구동륜을 제구동하는 토크를 발생시키는 모터를 구비하는 전동 차량의 제어 장치로서,
    운전자의 액셀 조작 또는 브레이크 조작에 기초하여 상기 모터에의 회전 토크 지령값을 산출하는 토크 지령값 산출부와,
    차량의 공진에 의한 진동 성분을 억제하기 위해서 상기 모터의 회전 변동에 기초하여 제진 제어 토크 지령값을 산출하는 제진 제어 토크 지령값 산출부와,
    상기 두 지령값에 기초하여 상기 모터를 제어하는 모터 제어부와,
    크리프 토크를 발생시키는 주행 레인지에서 차량 정지 후, 상기 주행 레인지에서 파킹 레인지 또는 뉴트럴 레인지로 시프트 조작되고, 상기 회전 토크 지령값에 기초하여 모터가 발생시키는 토크가 제로가 되었는지 여부를 판정하는 제로 토크 판정부와,
    상기 제로 토크 판정부에 의해 제로 토크 상태를 판정하고 소정의 시간이 경과한 후, 상기 모터의 회전 변동에 관계없이 상기 제진 제어 토크 지령값을 작게 하는 제진 제어 토크 지령값 저하부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 제어 장치.
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  15. 감속 기구 및 드라이브 샤프트를 통해 구동륜과 접속하여 구동륜에 제구동 토크를 발생시키는 모터를 구비하는 전동 차량의 제어 방법에 있어서,
    상기 모터를, 운전자의 액셀 조작 또는 브레이크 조작에 기초한 회전 토크 지령값과 차량의 공진에 의한 진동 성분을 억제하는 제진 제어 토크 지령값에 기초하여 제어하며,
    차량 정지 후, 시프트 레인지가 주행 레인지에서 뉴트럴 레인지 또는 파킹 레인지로 전환함에 따라 상기 회전 토크 지령값이 저하되고 소정의 시간이 경과한 후, 상기 제진 제어 토크 지령값을 저하시키는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 제어 방법.
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