KR20190021347A - 토크 제어 방법 및 토크 제어 장치 - Google Patents

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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

모터의 토크를 제어하는 토크 제어 방법에 있어서, 센서를 사용하여, 드라이버로부터의 속도 제어의 요구를 검출하고, 당해 요구에 기초하여 요구 토크를 연산하고, 요구 토크에 기초하여 모터에서 발생하는 토크를 제어하고, 요구 토크가 소정의 토크 임계값보다 작은 경우에, 요구 토크를 제로로 설정하고, 설정된 요구 토크에 기초하여 모터를 제어하는 타성 주행 제어를 실행한다.

Description

토크 제어 방법 및 토크 제어 장치
본 발명은, 토크 제어 방법 및 토크 제어 장치에 관한 것이다.
종래부터 주행용 전동기를 구비한 전기 주행차는, 액셀러레이터 센서와, 차속 센서와, 주행용 전동기의 토크를 제어하는 컨트롤러를 구비하고 있다. 컨트롤러는, 액셀러레이터 센서에 의해 검출된 액셀러레이터 조작량으로부터 평균 액셀러레이터 양을 연산하고, 차속, 액셀러레이터 조작량, 및 구동용 맵으로부터, 구동륜의 목표 구동력을 연산하고, 목표 구동력과 CVT의 변속기로부터, 주행용 전동기의 목표 토크를 산출한다. 그리고, 컨트롤러는, 주행용 전동기로부터 목표 구동 토크를 발생시키도록, 주행용 전동기를 제어한다(특허문헌 1).
일본 특허공개 평05-168108호 공보
그러나, 상기 전기 주행차에 있어서, 드라이버로부터의 요구 토크가 작은 상태에서, 모터의 출력 토크가 요구 토크로 되도록 모터를 제어한 경우에는, 차량의 운전 효율이 낮다는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 모터의 운전 효율을 높인 토크 제어 방법 및 토크 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 모터의 요구 토크를 연산하고, 요구 토크에 기초하여 모터에 의해 발생하는 토크를 제어하고, 요구 토크가 소정의 토크 임계값보다 작은 경우에, 요구 토크를 제로로 설정하고, 설정된 요구 토크에 기초하여 모터를 제어함으로써 상기 과제를 해결한다.
본 발명에 따르면, 모터의 운전 효율을 높일 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 본 실시 형태의 토크 제어 장치를 갖는 차량 시스템의 블록도이다.
도 2는, 구동력 맵의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 실시 형태에 따른 토크 제어 방법의 제어 플로우를 나타내는 흐름도이다.
도 4는, 도 2에 도시한 구동력 맵 중, 영역 A의 주변 부분을 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 2에 도시한 구동력 맵 상에 있어서, 스텝별 토크 및 차속의 추이를 나타내는 도면이다.
도 6은, 타성 주행 제어의 온, 오프의 타임차트 및 토크 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은, 타성 주행 제어의 온, 오프의 타임차트 및 토크 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8은, 노멀 모드에 있어서의 토크 특성을 나타내는 그래프이다.
도 9는, 노멀 모드에 있어서의 토크 특성 및 에코 모드에 있어서의 토크 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10은, 모터 회전수에 대한 손실 전력의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11은, 모터 회전수에 대한 효율의 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 토크 제어 장치를 구비한 차량 시스템의 블록도이다. 본 실시 형태에 따른 토크 제어 장치는, 차량에 포함되는 구동 기구의 출력 토크를 제어하는 장치이며, 차량에 마련되어 있다. 이하의 설명에서는, 토크 제어 장치를 전기 자동차에 탑재한 경우를 일례로서 설명하고 있다. 토크 제어 장치는, 반드시 전기 자동차에 탑재될 필요는 없으며, 하이브리드 차량 등의 다른 차량 시스템, 또는 차량 이외의 구동 시스템에 탑재되어도 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 차량 시스템은, 구동륜(1), 차동 기어(2), 발전기(MG: 모터)(3), 회전수 센서(4), 인버터(INV)(5), 배터리(6), 모터 컨트롤러(7), 배터리 컨트롤러(8), 액셀러레이터 개방도 센서(9), 차량 컨트롤러(10), 메모리(11)를 구비하고 있다.
구동륜(1)은, 발전기(3)로부터 출력되는 파워에 의해 회전한다. 차동 기어(2)는, 발전기(3)의 파워를 좌우의 구동율에 전달한다. 발전기(3)는, 차량 시스템의 구동원이며, 배터리의 전력에 의해 구동한다. 발전기(3)의 회전축은 차축에 연결되어 있다. 발전기(3)의 역행 시에는, 발전기(3)에서 발생하는 토크는, 차축을 통해 구동륜(1)에 전달된다. 발전기(3)의 회생 시에는, 발전기(3)는 구동륜(1)의 회전력을 이용하여 발전하고, 발전된 전력에 의해 배터리(6)를 충전한다.
회전수 센서(4)는 모터(3)의 회전수를 검출한다. 회전수 센서(4)는, 검출값을 모터 컨트롤러(7)로 출력한다.
인버터(5)는, 발전기(3)와 삼상 배선에 의해 접속되고, 배터리(6)와 전력 라인으로 접속되어 있다. 인버터(5)는 배터리(6)의 출력 전력을 교류 전력으로 변환하고, 교류 전력을 발전기(3)로 출력한다. 또한, 인버터(5)는, 발전기(3)의 발전 전력을 직류 전력으로 변환하고, 직류 전력을 배터리(6)로 출력한다. 인버터(5)는, IGBT 등의 스위칭 소자(파워 모듈)를 브리지 형상으로 접속한 회로 등을 갖고 있다.
배터리(6)는, 리튬 이온 전지 등의 이차 전지에 의해 구성되어 있다. 배터리(6)는, 차량 시스템의 동력원으로서 기능한다.
모터 컨트롤러(7)는, 발전기(3)를 제어하기 위한 컨트롤러이다. 모터 컨트롤러(7)는, 차량 컨트롤러(10)로부터 출력되는 요구 토크와 회전수 센서(4)의 검출값에 기초하여, 발전기(3)를 제어한다. 모터 컨트롤러(7)는, 회전수 센서(4)를 사용해서 발전기(3)의 회전 속도를 연산한다. 모터 컨트롤러(7)는, 발전기(3)의 현재의 회전 속도에 있어서, 발전기(3)의 출력 토크를 토크 명령값과 일치시키기 위해서 명령값을 연산한다. 명령값은, 전류 명령값 등으로 표시된다. 모터 컨트롤러(7)는, 발전기(3)의 출력 토크와 토크 명령값을 일치시키기 위해서, 전류 센서 (도시생략)의 검출값을 피드백시켜, PI 제어에 의해 명령값을 연산한다. 모터 컨트롤러(7)는, 연산된 명령값과 캐리어의 비교에 의해 스위칭 신호를 생성하고, 당해 스위칭 신호를 인버터(5)로 출력한다. 스위칭 신호는, 인버터(5)에 포함되는 스위칭 소자의 온, 오프를 전환하기 위한 신호이다. 이에 의해, 모터 컨트롤러(7)는, 차량 컨트롤러(10)로부터 출력되는 요구 토크(제어용 요구 토크)에 기초하여, 발전기(3)에서 발생하는 토크를 제어한다.
배터리 컨트롤러(8)는, 배터리(6)의 상태를 관리하기 위한 컨트롤러이다. 배터리 컨트롤러(8)는, 배터리(6)에 접속된 전압 센서(도시생략)를 사용해서 SOC(State of Charge)를 연산함으로써, 배터리(6)를 관리한다. 배터리 컨트롤러(8)는, 배터리(6)의 상태를 나타내는 신호를 차량 컨트롤러(10)로 출력한다.
모터 컨트롤러(7)와 차량 컨트롤러(10)의 사이, 및 모터 컨트롤러(7)와 차량 컨트롤러(10)의 사이는, CAN 버스로 접속되어 있다. CAN 버스는, 차량에 탑재된 각 컨트롤러 간을 접속하는 통신망이다.
액셀러레이터 개방도 센서(9)는, 액셀러레이터의 개방도를 검출한다. 드라이버는, 차량을 가속하기 위해서 액셀러레이터를 답입한다. 액셀러레이터의 답입량은, 드라이버가 요구하고 있는 가속의 크기에 상당한다. 즉, 액셀러레이터 개방도는, 드라이버로부터의 속도 제어의 요구값을 나타내고 있다. 액셀러레이터 개방도 센서(9)는, 검출된 액셀러레이터 개방도를, 차량 컨트롤러(10)로 출력한다.
차량 컨트롤러(10)는, 차량 시스템 전체를 제어하기 위한 컨트롤러이다. 차량 컨트롤러(10)는, 센서 등의 하드웨어를 사용하여, 액셀러레이터 정보, 주행 모드 정보를 취득한다. 차량 컨트롤러(10)는, 액셀러레이터 개방도 센서(9)를 사용해서 액셀러레이터 개방도를 검출함으로써, 액셀러레이터 정보를 취득한다.
주행 모드는, 차량 시스템의 제어 방법을 나타낸다. 주행 모드는, 차량에 있어서의 에너지 소비율에 대응하여 복수의 모드로 구분되어 있으며, 주행 모드에 의해, 액셀러레이터 개방도에 대한 에너지의 소비량이 상이하다. 전기 자동차에 있어서, 에너지 소비량은 배터리(6)의 소비 전력에 상당한다. 본 실시 형태에 있어서, 주행 모드는 에코 모드, 노멀 모드, 스포츠 모드로 나뉜다. 또한, 드라이버는, 차 실내의 스위치를 전환함으로써, 주행 모드를 선택한다. 에코 모드에서는, 액셀러레이터 개방도에 대한 에너지의 소비량이 가장 억제된다. 스포츠 모드에서는, 액셀러레이터 개방도에 대한 에너지의 소비량이 가장 커지게 되어 가속 조작성도 높아진다. 노멀 모드는, 가속도 성능과, 에너지 소비량의 삭감을 양립시키고 있다. 드라이버의 가속 요구에 대해서 발전기(3)의 발생 토크의 크기 또는 변화율은, 에코 모드에서 가장 작아지게 되고, 스포츠 모드에서 가장 커지게 된다. 차량 컨트롤러(10)는, 주행 모드 선택용 스위치의 상태를 검출함으로써, 주행 모드의 정보를 취득한다.
차량 컨트롤러(10)는, 배터리 컨트롤러(8)로부터 배터리(6)의 정보를 취득하고, 모터 컨트롤러(7)로부터 차량의 주행 상태를 나타내는 정보를 취득한다. 차량의 주행 상태를 나타내는 정보는, 예를 들어 차속 정보이다.
차량 컨트롤러(10)는, 액셀러레이터 개방도 센서(9)를 사용해서 드라이버로부터의 속도 제어의 요구를 검출하고, 검출된 요구와 차량의 상태에 기초하여 요구 토크를 연산한다. 요구 토크는, 드라이버로부터의 속도 제어의 요구를, 발전기(3)의 발생 토크의 크기로 나타낸 값이다. 차량 컨트롤러(10)는, 메모리(11)에 기억된 구동력 맵을 사용하여, 요구 토크를 연산한다.
도 2는, 구동력 맵을 설명하기 위한 그래프이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 구동력 맵은, 차속, 액셀러레이터 개방도(APO), 및 요구 토크의 대응 관계를 나타낸다. 도 2에 있어서, 실선으로 표시되는 그래프는, 차속에 대한 요구 토크의 특성을 나타내고 있으며, 각 특성은 액셀러레이터 개방도별로 상이하다. 차량이 어떤 차속으로 주행하고 있는 상태에서, 드라이버로부터 차량 제어의 요구(액셀러레이터 조작)가 있는 경우에는, 액셀러레이터 개방도에 대응하는 그래프가 선택되고, 선택된 그래프상에서, 현재의 차속에 대응하는 요구 토크가, 발전기(3)에 대해서 요구된 구동력으로 된다. 도 2에 있어서, 구동력의 플러스 값은 역행측의 출력 토크(발전기(3)의 구동력)를 나타내고 있으며, 구동력의 마이너스 값은 회생측의 입력 토크(발전기(3)의 제동력)를 나타내고 있다.
도 2에 있어서, 영역 A, B는, 타성 주행 제어를 실행하는 영역을 나타내고 있다. 그래프 R은, 주행 저항선(R/L선)의 특성을 나타낸다. 주행 저항선은, 일정 차속을 유지하기 위해서 필요한 토크를 나타내고 있으며, 실험적으로 요구된다. T1 _ON, T2_ON, T1_OFF 및 T2_OFF는, 통상 제어와 타성 주행 제어의 사이에서 제어 모드를 전환하는 타이밍을 토크로 나타낸 임계값이며, 미리 설정되어 있다. T1 _ON 및 T2_ ON은, 통상 제어로부터 타성 주행 제어로 전환하기 위한 임계값을 나타내고 있다. T1 _OFF 및 T2_OFF는, 타성 주행 제어로부터 통상 제어로 전환하기 위한 임계값을 나타내고 있다. T1_ON 및 T1_OFF는 역행측의 임계값을 나타내고, T2_ON 및 T2_OFF는 회생측의 임계값을 나타낸다. 또한, 통상 제어, 타성 주행 제어, 및 토크 임계값(T1_ON, T2_ON, T1_OFF, T2_OFF)에 대해서는 후술한다.
차량 컨트롤러(10)는, 모터 컨트롤러(7)로부터 모터 회전수를 취득하고, 차속(제어용 차속)을 연산한다. 차속은, 모터 회전수, 기어비, 및 구동륜(1)의 차륜 반경으로부터 연산된다. 즉, 제어용 차속은, 모터 회전수와 대응한다. 그리고, 차량 컨트롤러(10)는, 상술한 구동력 맵을 참조하면서, 액셀러레이터 개방도와 차속에 대응하는 토크를, 드라이버로부터의 요구 토크로서 연산한다. 차량 컨트롤러(10)는, 연산된 요구 토크를 모터 컨트롤러(7)로 출력한다. 후술하는 바와 같이, 통상 제어에서는, 차량 컨트롤러(10)는, 구동력 맵에 표시된 토크를 보정하지 않고, 제어용 요구 토크로서 모터 컨트롤러(7)로 출력한다. 한편, 타성 주행 제어에서는, 차량 컨트롤러(10)는, 구동력 맵에 표시된 토크를 제로로 보정한 다음에, 보정 후의 토크(제로 토크)를, 제어용 요구 토크로서 모터 컨트롤러(7)로 출력한다.
다음으로, 도 3을 이용하여, 본 실시 형태에 따른 토크 제어 장치에 의한 토크 제어의 방법을 설명한다. 도 3은, 모터 컨트롤러(7) 및 차량 컨트롤러(10)의 제어 플로우를 나타내는 흐름도이다. 드라이버에 의해 메인 스위치가 온이 되면, 도 3에 도시한 제어 플로우가 개시한다. 메인 스위치는, 차량 시스템의 온, 오프를 전환한다.
스텝 S1에서, 차량 컨트롤러(10)는, 액셀러레이터 개방도 센서(9)를 사용하여, 현재의 액셀러레이터 개방도를 검출한다. 차량 컨트롤러(10)는, 모터 컨트롤러(7)를 통하여, 회전수 센서(4)의 검출값을 취득함으로써 모터 회전수를 취득하고, 취득된 모터 회전수에 기초하여 차속을 연산한다. 이에 의해, 차량 컨트롤러(10)는, 차속을 검출한다.
스텝 S2에서, 차량 컨트롤러(10)는 주행 모드의 정보를 취득한다.
스텝 S3에서, 차량 컨트롤러(10)는, 구동력 맵을 참조하고, 액셀러레이터 개방도 및 차속에 대응하는 요구 토크를 연산한다.
스텝 S4에서, 차량 컨트롤러(10)는, 주행 모드가 에코 모드 또는 노멀 모드 인지 여부를 판정한다. 주행 모드가 에코 모드인 경우, 또는 주행 모드가 에코 모드인 경우에는, 제어 플로우는 스텝 S5로 진행한다. 한편, 주행 모드가 스포츠 모드인 경우에는, 제어 플로우는 스텝 S10으로 진행한다. 즉, 후술하는 타성 주행 제어는, 에코 모드 또는 노멀 모드에서는 실행되지만, 타성 주행 제어는 스포츠 모드에서는 실행되지 않는다.
스텝 S5에서, 차량 컨트롤러(10)는, 연산된 요구 토크와 토크 임계값(T1_ON, T2_ON)을 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 타성 주행 제어를 실행할지 여부를 판정한다. 차량 컨트롤러(10)는, 요구 토크가 영역 A로 표시되는 토크 범위 내에 있는지 여부를 판정한다. 영역 A는, 구동력 맵 상에서, 토크 임계값(T1_ON, T2_ON)으로 둘러싸이는 범위이다. 요구 토크가 영역 A의 범위 내에 있는 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 실행하는 것으로 판정한다. 제어 플로우는 스텝 S6으로 진행한다. 한편, 요구 토크가 영역 A의 범위 외에 있는 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 실행하지 않는 것으로 판정한다. 제어 플로우는 스텝 S11로 진행한다.
요구 토크가 영역 A의 범위 내에 있는지 여부의 판정은, 이하와 같이, 요구 토크와 토크 임계값(T1_ON, T2_ON)의 비교에 의해 행해진다. 연산된 요구 토크가 역행측의 토크이며, 당해 요구 토크가 토크 임계값(T1_ON)보다 작은 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는 타성 주행 제어를 실행하는 것으로 판정한다. 연산된 요구 토크가 역행측의 토크이며, 당해 요구 토크가 토크 임계값(T1_ON) 이상인 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 실행하지 않는 것으로 판정한다. 연산된 요구 토크가 회생측의 토크이며, 당해 요구 토크가 토크 임계값(T2_ON)보다 작은 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 실행하는 것으로 판정한다. 연산된 요구 토크가 회생측의 토크이며, 당해 요구 토크가 토크 임계값(T2_ON) 이상인 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 실행하지 않는 것으로 판정한다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 회생측의 요구 토크를 마이너스로 나타낼 때에는, 토크 임계값(T2_ON)은 마이너스의 토크 값으로 설정되고, 요구 토크>토크 임계값(T2_ON)을 충족시키는 경우에, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 실행하는 것으로 판정한다.
스텝 S6에서, 차량 컨트롤러(10)는 타성 주행 제어를 실행한다. 타성 주행 제어에서는, 드라이버로부터의 요구 토크가 영역 A 내에 있는 경우에, 제어용 요구 토크를 제로로 설정하고, 설정된 요구 토크가 발전기(3)의 발생 토크가 되도록 발전기(3)를 제어한다. 즉, 요구 토크가 토크 임계값(T1_ON, T2_ON)보다 작은 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는, 발전기(3)의 제어에 사용하는 요구 토크(토크 명령값에 상당)를, 드라이버로부터의 실제의 요구보다도 낮게 하여, 발전기(3)를 제어하고 있다.
요구 토크가 작을 때, 드라이버로부터의 요구대로의 토크를 발전기(3)가 발생시킨 경우에는, 인버터(5) 등의 전기계의 소비 전력이 발전기(3)의 구동 전력보다도 상대적으로 커지게 된다. 즉, 드라이버로부터의 요구대로, 발전기(3)를 구동 시킨 경우에는, 운전 효율이 낮아진다. 또한, 요구 토크가 작은 상태에서 주행 시간이 누적되면, 효율이 낮은 상태의 운전 시간이 길어지게 되어, 그 결과로서, 차량의 항속 거리 저하 원인으로도 된다.
본 실시 형태에 있어서의 토크 제어 장치는, 드라이버로부터의 요구 토크가 영역 A 내에 있는 경우에, 제어용 요구 토크를 제로로 설정하고, 설정된 요구 토크가 발전기(3)의 발생 토크가 되도록 발전기(3)를 제어한다. 그 때문에, 발전기(3)의 발생 토크는, 드라이버로부터의 요구대로의 토크보다도 낮아지기 때문에, 발전기(3)가 효율이 낮은 상태에서 구동하는 것을 방지하여, 운전 효율을 높일 수 있다.
스텝 S7에서, 차량 컨트롤러(10)는, 액셀러레이터 개방도 및 차속을 검출한다. 스텝 S8에서, 차량 컨트롤러(10)는 요구 토크를 연산한다. 스텝 S7 및 스텝 S8의 제어 플로우는, 스텝 S1 및 스텝 S3과 마찬가지의 제어 플로우이다. 즉, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어 중에도, 액셀러레이터 개방도 및 차속을 검출하고, 드라이버로부터의 요구 토크를 연산한다.
스텝 S9에서, 차량 컨트롤러(10)는, 연산된 요구 토크와 토크 임계값(T1_OFF, T2_OFF)을 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 타성 주행 제어를 해제할지 여부를 판정한다. 차량 컨트롤러(10)는, 요구 토크가 영역 B로 표시되는 토크 범위 내에 있는지 여부를 판정한다. 영역 B는, 구동력 맵 상에서, 토크 임계값(T1_OFF, T2_OFF)으로 둘러싸이는 범위이다. 요구 토크가 영역 B의 범위 내에 있는 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 계속하는 것으로 판정한다. 제어 플로우는, 스텝 S6으로 되돌아간다. 한편, 요구 토크가 영역 B의 범위 외에 있는 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 해제하는 것으로 판정한다. 제어 플로우는, 스텝 S11로 진행한다.
요구 토크가 영역 B의 범위 내에 있는지 여부의 판정은, 이하와 같이, 요구 토크와 토크 임계값(T1_OFF, T2_OFF)의 비교에 의해 행해진다. 연산된 요구 토크가 역행측의 토크이며, 당해 요구 토크가 토크 임계값(T1_OFF)보다 작은 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는 타성 주행 제어를 해제하지 않는 것으로 판정한다. 연산된 요구 토크가 역행측의 토크이며, 당해 요구 토크가 토크 임계값(T1_OFF) 이상인 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 해제하는 것으로 판정한다. 연산된 요구 토크가 회생측의 토크이며, 당해 요구 토크가 토크 임계값(T2_OFF)보다 작은 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 해제하지 않는 것으로 판정한다. 연산된 요구 토크가 회생측의 토크이며, 당해 요구 토크가 토크 임계값(T2_OFF) 이상인 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 해제하는 것으로 판정한다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 회생측의 요구 토크를 마이너스로 나타낼 때에는, 토크 임계값(T2_OFF)은 마이너스의 토크 값으로 설정되고, 요구 토크>토크 임계값(T2_OFF)을 충족시키는 경우에, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 해제하는 것으로 판정한다.
스텝 S5에 있어서, 타성 주행 제어를 실행하지 않는 것으로 판정된 경우에는, 스텝 S11에서, 차량 컨트롤러(10)는 통상 제어를 실행한다. 통상 제어에서는, 차량 컨트롤러(10)는, 구동력 맵 상에서 연산된 요구 토크가 발전기(3)의 발생 토크가 되도록, 발전기(3)를 제어한다.
스텝 S11에서, 차량 컨트롤러(10)는, 메인 스위치가 오프 상태인지 여부를 판정한다. 메인 스위치가 ON 상태인 경우에는, 제어 플로우는 스텝 S1로 되돌아간다. 메인 스위치가 OFF 상태인 경우에는, 제어 플로우는 종료한다.
요구 토크와 타성 주행 제어의 관계에 대하여, 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4는, 도 2에 도시한 구동력 맵 중, 영역 A의 주변 부분을 나타낸 그래프이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 차량의 차속이 클수록, 역행측의 토크 임계값(T1_ON)은 커지게 된다. 한편, 회생측의 토크 임계값(T2_ON)은, 차속의 크기에 관계없이, 거의 일정값이다. 즉, 영역 A 내의 임의의 차속(Va1, Va2, Va3: 단, Va1<Va2<Va3으로 함)에 있어서의 토크 차를 ΔTr1, ΔTr2, ΔTr3으로 한 경우에, 각 토크 차(ΔTr1, ΔTr2, ΔTr3)는, ΔTr3이 가장 커지고, ΔTr1이 가장 작아진다. 토크 차(ΔTr1, ΔTr2, ΔTr3)는, 어떤 차속에 대해서, 타성 주행 제어를 실행하는 범위를 나타내고 있다. 즉, 차속이 클수록, 타성 주행 제어의 실행 범위는 넓어진다.
모터 회전수가 작은 경우와 비교하여, 모터 회전수가 큰 경우에는, 인버터(5) 등의 전기계의 소비 전력이, 발전기(3)를 구동시키기 위해서 필요한 소비 전력에 비해서 커지게 된다. 일반적으로, 모터 회전수가 큰 경우에는, 발전기(3)에서 발생하는 역기전력을 억제하기 위해서, 인버터(5)는, 약계자 제어 방식으로 제어된다. 그러나, 약계자 제어 방식으로 인버터를 제어한 경우에는, 통상의 인버터 제어보다도, 인버터의 소비 전력이 커진다. 본 실시 형태에서는, 차속이 클수록, 타성 주행 제어의 실행 범위가 넓어지도록, 토크 임계값이 설정되어 있다. 모터 회전수가 큰 상태에서, 드라이버로부터의 요구 토크가 작은 경우에는, 타성 주행 제어가 실행되기 때문에, 발전기(3)가 고회전하에서 토크를 출력시키는 구동 제어를 회피할 수 있다. 그 결과로서, 발전기(3)의 비효율적인 구동을 억제할 수 있다.
또한, 회생측의 토크 임계값(T2_ON)은, 차속의 크기에 관계없이, 거의 일정값으로 설정되어 있다. 본 실시 형태와는 달리, 회생측의 토크 임계값(T2_ON)이 차속의 크기에 따라서 변화한 경우에는, 회생 토크가 차속에 따라서 바뀌게 되기 때문에, 차량의 감속도가 차속에 따라서 바뀌게 된다. 즉, 차량이 고속으로 주행하고 있을 때에 액셀러레이터 개방도가 제로가 된 경우의 감속도와, 차량이 저속으로 주행하고 있을 때에 액셀러레이터 개방도가 제로가 된 경우의 감속도가 상이하게 된다. 그리고, 감속도가 상이함으로써, 드라이버는, 현재의 차량 상태에 대해서, 감속도가 어느 정도의 크기로 되는 것인지 예측할 수 없어, 운전하기 어려운 상태로 되어버린다. 본 실시 형태에서는, 회생측의 토크 임계값(T2_ON)을 차속의 크기에 관계없이 일정값으로 설정하고 있기 때문에, 드라이버에 대한 위화감을 억제할 수 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 영역 A는, 차량이 적어도 하한값 VL 이상으로 되는 범위로 설정되어 있다. 즉, 차속이 하한값 VL 이상인 경우에는, 타성 주행 제어는, 요구 토크의 크기에 따라서 실행된다. 한편, 차속이 하한값 VL 미만인 경우에는, 타성 주행 제어는, 요구 토크의 크기와는 관계없이 실행되지 않는다. 즉, 차속이 하한값 VL 미만으로 되는 운전 영역에서는, 예를 들어 주차 스페이스에 주차를 멈추는 경우 등, 작은 토크가 요구되는 장면이 많아진다. 그 때문에, 본 실시 형태에 있어서, 차량 컨트롤러(10)는, 모터 회전수가 소정의 회전수 임계값보다 작은 경우에는, 타성 주행 제어를 실행하지 않는다. 이에 의해, 작은 토크가 요구되는 주행 장면에 있어서, 드라이버로부터의 요구대로의 토크를 출력할 수 있다. 또한, 소정의 회전수 임계값은, 차속의 하한값(VL)에 대응하는 임계값이다.
또한 도 2에 도시한 바와 같이, 토크 임계값(T1_OFF)은 토크 임계값(T1_ON)보다 큰 값으로 설정되어 있다. 또한 토크 임계값(T2_OFF)은 토크 임계값(T2_ON)보다 큰 값(마이너스측에 큰 값)으로 설정되어 있다. 이에 의해, 통상 제어와 타성 주행 제어의 사이에서, 제어 모드가 빈번히 전환되는 현상(헌팅)을 방지할 수 있다.
또한 도 2에 도시한 바와 같이, 토크 임계값(T1_ON)은, 주행 저항선(R/L선)의 특성으로 표시되는 토크보다도 낮은 값으로 설정되어 있다. 주행 저항선(R/L선)의 특성으로 표시되는 토크는 일정한 차속을 유지하기 위해서 필요한 토크이다. 예를 들어, 도 2에 도시한 맵에 있어서, 차량이 멈춰 있는 상태로부터, 드라이버가 액셀러레이터를 답입하고, 액셀러레이터 개방도 20퍼센트로 차량이 가속하였다고 하자. 액셀러레이터 개방도 20퍼센트의 상태를 유지하면서 차속이 올라가면, 요구 토크는, 구동력 맵으로 액셀러레이터 개방도 20퍼센트의 그래프를 따라 내려간다. 그리고, 요구 토크가 교점 Q에 도달하면, 구동력과 주행 저항이 균형을 이루는 상태로 되어, 차속이 일정한 속도(Vq)가 된다. 교점 Q는, 액셀러레이터 개방도 20퍼센트의 그래프와 주행 저항선(R/L선)의 교차하는 점이다. 속도 Vq에 대응하는 토크 임계값(T1_ON)은, 교점 Q로 표시되는 토크보다도 낮은 값으로 설정되어 있다. 또한, 속도 Vq로 한정되지 않고 다른 속도에 있어서도, 토크 임계값(T1_ON)은 주행 저항선(R/L선)의 특성으로 표시되는 토크보다도 낮은 값으로 설정되어 있다.
차속을 올리고자 하는 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는 통상 제어를 실행하게 되고, 제어용 요구 토크는, 드라이버로부터의 요구 토크(가속 요구 시의 토크)와 일치한다. 한편, 요구 토크를 작게 함으로써, 차속을 내리고자 하는 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는 타성 주행 제어를 실행하게 되고, 제어용 요구 토크는 제로로 설정된다. 이에 의해, 드라이버로부터의 가속 요구에 대답하면서, 요구 토크를 작게 해서 차속을 내리고자 하는 경우에는, 발전기(3)가 효율이 낮은 상태에서 구동하는 것을 방지하여, 운전 효율을 높일 수 있다.
다음으로, 도 5를 이용하여, 실제의 차량 조작예를 들면서, 통상 제어와 타성 주행 제어 사이의 전환 방법에 대하여 설명한다. 도 5는, 도 2에 도시한 구동력 맵 중, 영역 A의 주변 부분을 나타낸 그래프이다. 또한, 설명을 용이하게 하기 위해서, 토크 임계값(T1_ON)과 토크 임계값(T1_OFF)을 동일한 값으로 한다. 또한, 도 5에 도시한 「S1」 내지 「S5」는, 이하의 설명에 있어서의 스텝 S1 내지 스텝 S5에 각각 대응하고 있다.
스텝 S1에서, 차량이 멈춰 있는 상태로부터, 브레이크 페달이 오프 상태가 되면, 크리프 주행이 개시된다.
스텝 S2에서, 드라이버가 액셀러레이터 페달을 답입하고, 액셀러레이터 개방도 30퍼센트의 상태에서 가속이 개시된다.
스텝 S3에서, 액셀러레이터 페달이 답입되어, 여유 구동력이 발생함으로써 가속이 계속된다. 구동력과 주행 저항이 균형을 이루면, 차속이 일정한 속도가 된다.
스텝 S4에서, 구동력과 주행 저항이 균형을 이루는 상태로부터, 드라이버로부터의 감속 요구로서, 드라이버가 액셀러레이터를 조금 풀어 액셀러레이터 개방도가 30퍼센트로부터 20퍼센트로 변화한다. 이 액셀러레이터를 푸는 타이밍(액셀러레이터 릴리즈 타이밍)에서, 드라이버로부터의 요구 토크가 토크 임계값(T1_ON)보다 작아지기 때문에, 발전기(3)의 제어 모드는, 통상 제어로부터 타성 주행 제어로 전환된다. 그리고, 타성 주행 제어의 개시에 의해, 제어용 요구 토크는 제로로 설정된다.
스텝 S5에서, 액셀러레이터 개방도가 20퍼센트로 유지되면, 구동력 맵 상에서 연산되는 요구 토크는, 토크 임계값(T1_OFF) 이상이 되기 때문에, 발전기(3)의 제어 모드는, 타성 주행 제어로부터 통상 제어로 전환된다. 또한, 요구 토크는, 액셀러레이터 개방도 20퍼센트 상의 그래프를 따라 변화하고, 구동력과 주행 저항이 균형을 이루면, 차속이 일정한 속도가 된다.
상기한 바와 같이 제어 모드가 통상 제어로부터 타성 주행 제어로 전환되면, 제어용 요구 토크는, 구동력 맵 상에서 연산된 토크값부터 제로로 변화한다. 이때, 제어용 요구 토크를 불연속으로 변화시킨 경우에는, 구동력(회생 시는 제동력)의 변화가 커지기 때문에, 드라이버에 대해서 위화감을 줄 가능성이 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 이러한 위화감을 방지하기 위해서 토크 레이트 리미터를 설정하고 있다.
이하, 토크 레이트 리미터에 대하여, 도 6 및 도 7을 이용하여 설명한다. 도 6 및 도 7은, 타성 주행 제어의 온, 오프의 타임차트 및 토크 특성을 나타내는 그래프이다. 도 6은 역행측의 특성을 나타내고, 도 7은 회생측의 특성을 나타낸다. 도 6, 7에 있어서, 그래프 а는, 구동력 맵을 사용해서 연산된 요구 토크를 나타내고, 그래프 b는, 제어용 요구 토크를 나타낸다. 또한, 그래프 а로 나타내는 토크 변화는 액셀러레이터 조작에 대응하고 있다.
시간 0부터 시간 t1의 사이에서, 요구 토크는 액셀러레이터 조작에 의해 토크 임계값(T1_ON)보다 큰 영역에서 변화하고 있기 때문에, 발전기(3)의 제어 모드는 통상 제어로 된다.
차량 주행 중, 시간 t1에서, 드라이버가 액셀러레이터를 푸는 조작을 하면, 요구 토크가 내려간다. 발전기(3)의 구동력은, 드라이버로부터의 요구 토크와 일치하도록, 내려간다.
시간 t2에서, 드라이버로부터의 요구 토크가 토크 임계값(T1_ON)보다 작아지게 되어, 발전기(3)의 제어 모드가 통상 제어로부터 타성 주행 제어로 전환된다. 이때, 구동력이 제로가 되도록 발전기(3)를 제어하면, 급격한 토크 변동이 발생하기 때문에, 드라이버에 대해서 위화감(운전성에 대한 반동)을 부여하게 된다. 그 때문에, 시간 t2부터 시간 t3의 사이에서, 토크 레이트 리미터를 유효하게 하여, 토크 변화량을 억제하고 있다.
시간 t2부터 시간 t3의 사이에서, 차량 컨트롤러(10)는, 액셀러레이터 개방도의 변화량을 연산하고, 연산된 액셀러레이터 개방도의 변화량에 따라서, 토크의 변화량을 설정한다. 토크의 변화량은, 시간 t2에 있어서의 제어용 요구 토크가 제로로 변화할 때까지의 변화량이다. 차량 컨트롤러(10)는, 액셀러레이터 개방도의 변화량(액셀러레이터 조작량에 상당)이 클수록, 토크 변화량이 커지도록, 토크 변화량을 연산한다. 차량 컨트롤러(10)는, 제어용 요구 토크가 연산된 토크 변화량으로 변화되도록, 제어용 요구 토크를 보정하고, 모터 컨트롤러(7)로 출력한다. 이에 의해, 토크의 변화량이 클수록 토크 변화 시간은 짧아지고, 토크의 변화량이 작을수록 토크 변화 시간은 길어진다. 토크 변화 시간은, 구동력이 구동력 맵 상의 요구 토크의 값으로부터 제로로 변화할 때까지의 시간이며, 도 2에 도시한 시간 t2부터 시간 t3까지의 시간이다.
시간 t3에서, 제어용 토크가 토크 임계값(TL1_OFF)보다 작아지면, 차량 컨트롤러(10)는, 토크 레이트 리미터를 해제한다. 토크 임계값(TL1_OFF)은, 토크 레이트 리미터의 무효 영역의 상한값을 나타내고 있다. 토크 레이트 리미터의 무효 영역은, 토크 변화에 제한을 두지 않고 제어용 토크를 제로로 하는 범위를 나타내고 있다. 무효 영역은, 제로 토크를 포함하면서, 상한값(TL1_OFF)과 하한값(TL2_OFF) 사이의 범위이다. 구동력이 0 부근이 된 경우에는, 제어용 토크를 제로로 변화시켜도, 가속도의 변화량이 작기 때문에 운전에 대한 영향은 적다. 그 때문에, 제어용 토크가 토크 임계값(TL1_OFF)보다 작은 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는, 토크 변화의 제한을 벗어나서, 제어용 토크를 제로로 한다. 이에 의해, 타성 주행 시간을 길게 할 수 있다. 타성 주행 시간은, 구동력(또는 제동력)이 제로가 되는 시간이며, 도 2에 도시한 시간 t3부터 시간 t4까지의 시간이다.
드라이버로부터의 요구 토크가 커지게 되어, 시간 t4에서, 요구 토크가 토크 임계값(T1_OFF)보다 커지면, 발전기(3)의 제어 모드가 타성 주행 제어로부터 통상 제어로 전환된다. 제어용 토크가 토크 임계값(TL1_OFF)보다 커지면, 차량 컨트롤러(10)는, 토크 레이트 리미터를 유효하게 한다.
시간 t4부터 시간 t5의 사이에서, 차량 컨트롤러(10)는, 액셀러레이터 개방도의 변화량을 연산하고, 연산된 액셀러레이터 개방도의 변화량에 따라서 토크의 변화량을 설정한다. 차량 컨트롤러(10)는, 제어용 요구 토크가 설정된 토크 변화량으로 변화되도록, 제어용 요구 토크를 보정하고, 모터 컨트롤러(7)로 출력한다. 그리고, 시간 t5에서, 드라이버로부터의 요구 토크와 제어용 요구 토크가 일치한다.
시간 t4의 전후에 있어서의 액셀러레이터 개방도의 변화량은, 시간 t2의 전후에 있어서의 액셀러레이터 개방도의 변화량보다도 작다. 그 때문에, 시간 t4부터 시간 t5의 사이에 연산된 토크 변화량은, 시간 t2부터 시간 t3의 사이에 연산된 토크 변화량보다도 작다. 액셀러레이터 조작량이 작은 경우에는, 드라이버는 작은 토크 변화에 대해서 위화감을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 이러한 위화감을 방지하기 위해서, 토크 변화량을 작게 하고, 토크 변화 시간을 길게 한다.
도 6의 예와는 달리, 시간 t4의 전후에 있어서의 액셀러레이터 개방도의 변화량이, 시간 t2의 전후에 있어서의 액셀러레이터 개방도의 변화량보다 큰 경우에는, 시간 t4부터 시간 t5의 사이에 연산된 토크 변화량은, 시간 t2부터 시간 t3의 사이에 연산된 토크 변화량보다도 크다. 액셀러레이터 조작량이 큰 경우에는, 토크 변화에 대해서 위화감을 갖기 어려워지기 때문에, 토크 변화량을 크게 하여, 토크 변화 시간을 짧게 한다. 이에 의해, 토크 요구부터 토크 출력까지의 응답 시간을 짧게 하고, 액셀러레이터 조작에 대해서 응답의 지연이 발생하지 않도록 제어할 수 있다.
다음으로, 도 7을 이용하여, 회생 시의 토크 레이트 리미터를 설명한다.
시간 0부터 시간 t1의 사이에서, 요구 토크는 토크 임계값(T2_ON)보다 큰 영역에서 변화하고 있기 때문에, 발전기(3)의 제어 모드는 통상 제어가 된다. 시간 t1에서, 회생측의 요구 토크가 내려간다.
시간 t2에서, 드라이버로부터의 요구 토크가 토크 임계값(T2_ON)보다 작아지게 되어, 발전기(3)의 제어 모드가 통상 제어로부터 타성 주행 제어로 전환된다. 이때, 상술한 역행측과 마찬가지로, 차량 컨트롤러(10)는, 토크 레이트 리미터를 유효하게 하여, 제어용 요구 토크를 연산한다.
시간 t2부터 시간 t3의 사이에서, 차량 컨트롤러(10)는, 액셀러레이터 개방도의 변화량을 연산하고, 연산된 액셀러레이터 개방도의 변화량에 따라서, 토크의 변화량을 설정한다. 차량 컨트롤러(10)는, 제어용 요구 토크가 설정된 토크 변화량으로 변화되도록, 제어용 요구 토크를 보정하고, 모터 컨트롤러(7)로 출력한다.
회생측의 요구 토크가 커지게 되어, 시간 t4에서, 요구 토크가 토크 임계값(T1_OFF)보다 커지게 되면, 발전기(3)의 제어 모드가 타성 주행 제어로부터 통상 제어로 전환된다. 제어용 토크가 토크 임계값(TL1_OFF)보다 높아지면, 차량 컨트롤러(10)는, 토크 레이트 리미터를 유효하게 한다.
시간 t4부터 시간 t5의 사이에서, 차량 컨트롤러(10)는, 액셀러레이터 개방도의 변화량을 연산하고, 연산된 액셀러레이터 개방도의 변화량에 따라서 토크의 변화량을 설정한다. 차량 컨트롤러(10)는, 제어용 요구 토크가 설정된 토크 변화량에서 변화되도록, 제어용 요구 토크를 연산하고, 모터 컨트롤러(7)로 출력한다. 그리고, 시간 t5에서, 드라이버로부터의 요구 토크와 제어용 요구 토크가 일치한다.
본 실시 형태에서는, 에너지 소비율을 향상시키기 위해서, 주행 모드에 따라서, 토크 임계값(T1_ON, T1_OFF, T2_ON, T2_OFF)을 전환하고 있다. 이하, 노멀 모드에 있어서의 토크 특성 및 에코 모드에 있어서의 토크 특성을 이용하여, 주행 모드에 따른 토크 임계값의 전환 제어를 설명한다. 도 8은, 노멀 모드에 있어서의 토크 특성을 나타내는 그래프이며, 도 9는, 노멀 모드에 있어서의 토크 특성과, 에코 모드에 있어서의 토크 특성을 각각 나타내는 그래프이다. 도 8에 있어서, 그래프 а는, 구동력 맵을 사용해서 연산된 요구 토크를 나타내고, 그래프 b는, 제어용 요구 토크를 나타낸다. 도 9에 있어서, 그래프 а는, 구동력 맵을 사용해서 연산된 요구 토크를 나타내고, 그래프 bn은, 노멀 모드 시의 제어용 요구 토크를 나타내고, 그래프 be는, 에코 모드 시의 제어용 요구 토크를 나타낸다.
메모리(11)에는, 적어도 2종류의 토크 임계값(T1_ON)이 기억되어 있다. 또한, 적어도 2종류의 토크 임계값(T1_OFF), 적어도 2종류의 토크 임계값(T2_ON), 및 적어도 2종류의 토크 임계값(T2_OFF)이 각각 메모리(11)에 기억되어 있다. 2종류의 토크 임계값 중, 한쪽의 토크 임계값(T1n _ON, T1n _OFF, T2n _ON, T2n _OFF)이, 노멀 모드 시에 선택되는 임계값이다. 2종류의 토크 임계값 중, 다른 쪽의 토크 임계값(T1e _ON, T1e _OFF, T2e_ON, T2e _OFF)이, 에코 모드 시에 선택되는 임계값이다. 토크 임계값(T1e _ON)은 토크 임계값(T1n_ON)보다 크고, 토크 임계값(T1e _OFF)은 토크 임계값(T1n _OFF)보다 크다. 또한, 토크 임계값(T2e _ON)은 토크 임계값(T2n _ON)보다 크고, 토크 임계값(T2e _OFF)은 토크 임계값(T2n_OFF)보다 크다.
주행 모드가 노멀 모드인 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는 노멀 모드용 토크 임계값(T1n_ON, T1n _OFF, T2n _ON, T2n _OFF)을 선택한다. 주행 모드가 에코 모드인 경우에는, 차량 컨트롤러(10)는 에코 모드용 토크 임계값(T1e _ON, T1e _OFF, T2e _ON, T2e _OFF)을 선택한다.
주행 모드가 노멀 모드일 때, 액셀러레이터 조작에 의해 드라이버로부터의 요구 토크가, 도 8의 그래프 а와 같은 특성으로 추이했다고 하자.
시간 t1n에서, 드라이버로부터의 요구 토크가 토크 임계값(T1n _ON)보다 작아지면, 차량 컨트롤러(10)는, 발전기(3)의 제어 모드를, 통상 모드로부터 타성 주행 제어로 전환한다.
시간 t2n에서, 제어용 요구 토크가 토크 임계값(TL1_OFF)보다 작아지면, 차량 컨트롤러(10)는, 토크 레이트 리미트를 해제한다.
시간 t3n에서, 드라이버로부터의 요구 토크가 토크 임계값(T2n _OFF)보다 커지면, 차량 컨트롤러(10)는, 토크 레이트 리미트를 유효하게 하여, 발전기(3)의 제어 모드를, 타성 주행 제어로부터 통상 제어로 전환한다.
시간 t4n에서, 드라이버로부터의 요구 토크가 토크 임계값(T2n _ON)보다 작아지면, 차량 컨트롤러(10)는, 발전기(3)의 제어 모드를, 통상 제어로부터 타성 주행 제어로 전환한다.
시간 t5n에서, 제어용 요구 토크가 토크 임계값(TL2_OFF)보다 작아지면, 차량 컨트롤러(10)는, 토크 레이트 리미트를 해제한다.
시간 t6n에서, 드라이버로부터의 요구 토크가 토크 임계값(T1n _OFF)보다 커지면, 차량 컨트롤러(10)는, 토크 레이트 리미트를 유효하게 하여, 발전기(3)의 제어 모드를, 타성 주행 제어로부터 통상 제어로 전환한다.
노멀 모드 시의 타성 주행 시간은, 도 8에 도시한 시간 t2n부터 시간 t3n까지의 시간과, 도 8에 도시한 시간 t5n부터 시간 t6n까지의 시간이다.
다음으로, 주행 모드가 에코 모드일 때, 액셀러레이터 조작에 의해 드라이버로부터의 요구 토크가, 도 9의 그래프 а와 같은 특성으로 추이했다고 하자. 도 9의 그래프 а로 나타내는, 드라이버로부터의 요구 토크의 특성은, 도 8의 그래프 а에 나타내는 특성과 동일하다.
시간 t1e부터 시간 t6e까지의 각 시점에서의 제어의 내용은, 시간 t1n부터 시간 t6n까지의 각 시점에서의 제어의 내용과 마찬가지이다. 한편, 선택되는 토크 임계값이, 에코 모드와 노멀 모드의 사이에서 상이하기 때문에, 발전기(3)의 제어 모드를 전환하는 타이밍이 상이하다.
에코 모드 시의 토크 임계값(T1e _ON)은 노멀 모드 시의 토크 임계값(T1n _ON)보다 크다. 그 때문에, 역행에 있어서, 에코 모드 시에 통상 제어로부터 타성 주행 제어로 전환하는 타이밍(시간 t1e)은, 노멀 모드 시에 통상 제어로부터 타성 주행 제어로 전환하는 타이밍(시간 t1n)보다도 빨라진다.
에코 모드 시의 토크 임계값(T2e _OFF)은 노멀 모드 시의 토크 임계값(T2n _OFF)보다 크다. 그 때문에, 회생에 있어서, 에코 모드 시에 타성 주행 제어로부터 통상 제어로 전환하는 타이밍(시간 t3e)은, 노멀 모드 시에 타성 주행 제어로부터 통상 제어로 전환하는 타이밍(시간 t3n)보다도 느려진다. 이에 의해, 역행으로부터 회생으로 전환될 때, 에코 모드 시의 타성 주행 시간은 노멀 모드보다도 길어진다.
또한, 에코 모드 시의 토크 임계값(T2e _ON)은 노멀 모드 시의 토크 임계값(T2n_ON)보다 크다. 그 때문에, 회생에 있어서, 에코 모드 시에 통상 제어로부터 타성 주행 제어로 전환하는 타이밍(시간 t4e)은, 노멀 모드 시에 통상 제어로부터 타성 주행 제어로 전환하는 타이밍(시간 t4n)보다도 빨라진다.
에코 모드 시의 토크 임계값(T1e _OFF)은 노멀 모드 시의 토크 임계값(T1n _OFF)보다 크다. 그 때문에, 역행에 있어서, 에코 모드 시에 타성 주행 제어로부터 통상 제어로 전환하는 타이밍(시간 t6e)은, 노멀 모드 시에 타성 주행 제어로부터 통상 제어로 전환하는 타이밍(시간 t6n)보다도 느려진다. 이에 의해, 회생에서 역행으로 전환될 때, 에코 모드 시의 타성 주행 시간은 노멀 모드보다도 길어진다.
또한, 스포츠 모드가 선택되어 있는 경우에는, 가속 조작성이 중시되기 때문에, 차량 컨트롤러(10)는, 타성 주행 제어를 금지한다.
상기한 바와 같이 본 실시 형태에서는, 액셀러레이터 개방도 센서(9)를 사용해서 드라이버로부터의 속도 제어의 요구를 검출하고, 차량의 상태와 검출된 요구에 기초하여 요구 토크를 연산하고, 당해 요구 토크에 기초하여 발전기(3)에서 발생하는 토크를 제어한다. 연산된 요구 토크가 토크 임계값(T1_ON, T2_ON)보다 작은 경우에는, 요구 토크를 제로로 설정하고, 설정된 요구 토크에 기초하여 발전기(3)를 제어한다. 드라이버로부터의 요구대로 발전기(3)를 구동시키면, 운전 효율이 좋지 않은 구동 영역에서는, 제어용 요구 토크를 제로로 하여 타성 주행 제어를 행한다. 이에 의해, 발전기(3)가 비효율적인 구동을 억제할 수 있기 때문에, 차량의 운전 효율을 높일 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 발전기(3)의 회전수가 소정값보다 큰 경우의 토크 임계값(T1_ON)은 발전기(3)의 회전수가 당해 소정값보다 작은 경우의 토크 임계값(T1_ON)보다 크다. 발전기(3)의 회전수가 클 때에는, 발전기(3)의 회전수가 작을 때와 비교하여, 운전 효율이 나쁘다. 그 때문에, 고회전측의 토크 임계값(T1_ON)을 저회전측의 (T1_ON)보다도 크게 하여, 타성 주행 제어를 실행하는 범위를 고회전측에서 넓힘으로써, 발전기(3)의 비효율적인 구동을 억제할 수 있다.
여기서, 발전기(3)의 손실 및 효율에 대하여, 도 10 및 도 11을 이용하여 설명한다. 도 10은, 발전기(3)의 회전수에 대한 손실 전력의 특성을 나타내는 그래프이다. 도 11은, 발전기(3)의 회전수에 대한 효율의 특성을 나타내는 그래프이다. 도 10 및 도 11의 각 그래프는, 일정한 구동 토크의 크기에 따라서 서로 다른 특성을 나타내고 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 발전기(3)를 일정한 캐리어 주파수에서 구동시킨 경우에, 손실 전력은 회전수 및 구동 토크에 각각 비례해서 상승한다. 발전기(3)의 손실은, 주로 동손, 철손, 및 기계 손실을 더한 것이다. 동손은, 코일의 권취선에 사용되는 구리선의 전기 저항(권취선 저항)에 의해 기인하는 손실이다. 철손은, 코일 철심에 기인하는 손실이며, 주로 히스테리시스 손실과 와전류 손실을 더한 것이다. 기계 손실은, 마찰에 의한 손실과 공기 저항에 의한 손실이다. 마찰은, 발전기(3)의 회전에 의해 베어링부에서 발생한다. 공기 저항은, 회전자의 베어링에서 발생하는 공기 저항과, 회전자의 회전에 의해 발생하는 공기 저항이다.
토크를 일정하게 한 경우에, 손실 전력은, 발전기(3)의 회전수에 대해서 2차 곡선의 궤적으로 증가한다. 한편, 토크를 일정하게 한 경우에, 발전기(3)의 구동 출력은, 발전기(3)의 회전수에 대해서 비례하여 증가한다. 그 때문에, 토크를 일정하게 한 상태에서, 회전수가 클수록, 구동 출력의 증가분에 비하여, 손실 전력의 증가분이 커진다.
즉, 도 11에 도시한 바와 같이, 발전기(3)의 구동 상태가, 고속(고회전수 또는 고차속)이면서 저토크인 경우에, 효율이 나쁜 상태가 된다. 또한, 발전기(3)의 회전수가 중속으로부터 고속의 영역이 되면, 발전기(3)에서 역기전력이 발생한다. 그리고, 이 역기전력을 억제하면서 토크를 출력하기 위해서는, 약계자 제어가 필요하게 되어, 약계자 제어에 의한 손실도, 효율 저하의 원인으로 된다.
본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이 고회전측의 토크 임계값(T1_ON)을 저회전측의 토크 임계값(T1_ON)보다 큰 값으로 한다. 즉, 발전기(3)의 운전 영역에 있어서, 타성 주행 제어의 실행 범위가, 저 토크 및 고회전에서 넓어지도록, 토크 임계값이 설정되어 있다. 이에 의해, 발전기(3)가 효율이 나쁜 상태가 되어 있는 시간을 짧게 할 수 있어, 발전기(3)의 구동 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 발전기(3)의 회전수가 소정의 회전수 임계값보다 큰 경우에 타성 주행 제어를 실행하고, 발전기(3)의 회전수가 당해 소정의 회전수 임계값보다 작은 경우에 타성 주행 제어를 실행하지 않는다. 소정의 회전수 임계값은, 도 4에 도시한 하한값(VL)을 회전수로 변환한 값이다. 즉, 회전수 임계값보다 작은 운전 영역에서는, 드라이버로부터의 요구 토크가 작은 경우에, 요구 토크대로의 토크를 발전기(3)에서 발생할 수 있다. 이에 의해, 작은 토크가 요구되기 쉬운 주행 장면에 있어서, 드라이버가 요구하는 토크를 발전기(3)로부터 출력할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 요구 토크가 토크 임계값(T1_OFF, T2_OFF)보다 작은 상태로부터 토크 임계값(T1_OFF, T2_OFF)보다 큰 상태로 변화한 경우의 토크 변화율을, 요구 토크의 크기에 따라서 설정한다. 본 실시 형태에서는, 요구 토크가 토크 임계값(T1_ON, T2_ON)보다 큰 상태로부터 토크 임계값(T1_ON, T2_ON)보다 작은 상태로 변화한 경우의 토크 변화율을, 요구 토크의 크기에 따라서 설정한다. 즉, 제어 모드가 타성 주행 제어와 통상 제어의 사이에서 전환할 때, 드라이버로부터의 요구 토크의 크기에 따라서 토크 변화율을 설정한다. 요구 토크가 작은 경우에는, 제어 모드의 변경에 수반하는 토크 변화를 억제할 수 있다. 그 때문에, 토크의 급변을 억제하고, 드라이버에 대해서 자연스러운 승차감을 제공할 수 있다. 또한, 요구 토크가 큰 경우에는, 제어 모드의 변경 시에, 요구 토크의 변동에 대해서 높은 응답성으로, 발전기(3)의 발생 토크를 변동시킨다. 이에 의해, 액셀러레이터 조작에 대해서 응답의 지연이 발생하지 않도록 제어할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 복수의 주행 모드 중에서 주행 모드를 선택하고, 복수의 상기 토크 임계값 중에서 선택된 주행 모드에 따라서 토크 임계값을 선택하고, 요구 토크가 선택된 토크 임계값보다 작은 경우에, 타성 주행 제어를 실행한다. 이에 의해, 에너지 소비율의 서로 다른 주행 모드에 대응하면서, 주행 모드에 맞춘 토크 임계값을 설정할 수 있기 때문에, 차량의 운전 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 변형예로서, 제어 모드의 헌팅을 방지하기 위해서, 요구 토크가 타성 주행 제어의 실행 범위 내에 있는 상태가 일정 시간 이상 계속된 경우에, 통상 제어를 타성 주행 제어로 전환해도 된다. 구체적으로는, 차량 컨트롤러(10)는, 구동 맵을 사용하여, 드라이버로부터의 요구 토크를 연산하고, 연산된 요구 토크가 토크 임계값(T1_ON, T2_ON)보다 작아졌을 때, 시간을 계측한다. 차량 컨트롤러(10)는, 연산된 요구 토크가 토크 임계값(T1_ON, T2_ON)보다 작은 상태가 계속되고 있는 경우에는, 계측을 계속한다. 차량 컨트롤러(10)는, 계측된 시간이 소정의 시간 임계값 이상인 경우에, 타성 주행 제어를 실행한다. 이에 의해, 타성 주행 제어에 의해 제어용 요구 토크를 보정할 주행 장면을 정확하게 파악하면서, 헌팅을 방지할 수 있다. 또한, 상기와 같은 시간에 의해 헌팅을 방지하는 제어를 행하는 경우에, 토크 임계값(T1_ON, T2_ON)과 토크 임계값(T1_OFF, T2_OFF)은 동일한 값이어도 되며, 상이한 값이어도 된다.
1: 구동륜
2: 차동 기어
3: 발전기(MG: 모터)
4: 회전수 센서
5: 인버터
6: 배터리
7: 모터 컨트롤러
8: 배터리 컨트롤러
9: 액셀러레이터 개방도 센서
10: 차량 컨트롤러
11: 메모리

Claims (9)

  1. 모터의 토크를 제어하는 토크 제어 방법에 있어서,
    센서를 사용하여, 드라이버로부터의 속도 제어의 요구를 검출하고,
    상기 요구에 기초하여 요구 토크를 연산하고,
    상기 요구 토크에 기초하여 상기 모터에서 발생하는 토크를 제어하고,
    상기 요구 토크가 소정의 토크 임계값보다 작은 경우에, 상기 요구 토크를 제로로 설정하고, 설정된 요구 토크에 기초하여 상기 모터를 제어하는 타성 주행 제어를 실행하는, 토크 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터의 회전수가 제1 회전수 임계값보다 큰 경우의 상기 소정의 토크 임계값은, 상기 모터의 회전수가 상기 제1 회전수 임계값보다 작은 경우의 상기 소정의 토크 임계값보다 큰, 토크 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소정의 토크 임계값은, 일정한 차속을 유지하기 위해서 필요한 토크보다 낮은, 토크 제어 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 토크 임계값은, 회생측에서 일정값으로 설정되어 있는, 토크 제어 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터의 회전수가 제2 회전수 임계값보다 큰 경우에, 상기 타성 주행 제어를 실행하고,
    상기 모터의 회전수가 상기 제2 회전수 임계값보다 작은 경우에, 상기 타성 주행 제어를 실행하지 않는, 토크 제어 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요구 토크가 상기 소정의 토크 임계값보다 작은 상태로부터 상기 소정의 토크 임계값보다 큰 상태로 변화한 경우의 토크 변화율, 또는 상기 요구 토크가 상기 소정의 토크 임계값보다 큰 상태로부터 상기 소정의 토크 임계값보다 작은 상태로 변화한 경우의 토크 변화율을, 상기 요구 토크의 크기에 따라서 설정하는, 토크 제어 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요구 토크가 상기 소정의 토크 임계값보다 작은 상태가 일정 시간 이상 계속된 경우에, 상기 타성 주행 제어를 실행하는, 토크 제어 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터를 구비한 차량의 주행 모드를, 복수의 주행 모드 중에서 선택하고,
    복수의 상기 토크 임계값 중에서, 선택된 주행 모드에 따라서 상기 토크 임계값을 선택하며,
    상기 요구 토크가 선택된 상기 토크 임계값보다 작은 경우에, 상기 타성 주행 제어를 실행하는, 토크 제어 방법.
  9. 액셀러레이터 개방도를 검출하는 액셀러레이터 개방도 센서와,
    모터의 회전수를 검출하는 회전수 센서와,
    상기 모터의 토크, 상기 회전수, 및 상기 액셀러레이터 개방도의 상대 관계를 나타내는 맵을 기억하는 메모리와,
    상기 모터를 제어하는 컨트롤러
    를 구비하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 맵을 참조하면서, 상기 액셀러레이터 개방도와 상기 회전수에 대응하는 상기 토크를, 드라이버로부터의 요구 토크로서 연산하고,
    상기 요구 토크가 소정의 토크 임계값보다 큰 경우에는, 상기 모터에서 발생하는 발생 토크가 상기 요구 토크와 일치하도록 상기 모터를 제어하고,
    상기 요구 토크가 상기 소정의 토크 임계값보다 작은 경우에는, 상기 요구 토크를 제로로 설정하고, 상기 발생 토크가 제로가 되도록 상기 모터를 제어하는, 토크 제어 장치.
KR1020197001727A 2016-07-15 2016-07-15 토크 제어 방법 및 토크 제어 장치 KR102012159B1 (ko)

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PCT/JP2016/070955 WO2018011968A1 (ja) 2016-07-15 2016-07-15 トルク制御方法及びトルク制御装置

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