WO2021090885A1 - 車両用制御装置 - Google Patents

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WO2021090885A1
WO2021090885A1 PCT/JP2020/041363 JP2020041363W WO2021090885A1 WO 2021090885 A1 WO2021090885 A1 WO 2021090885A1 JP 2020041363 W JP2020041363 W JP 2020041363W WO 2021090885 A1 WO2021090885 A1 WO 2021090885A1
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storage device
power storage
determined
torque
charging
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PCT/JP2020/041363
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English (en)
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鈴木 勝
泰久 北川
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株式会社デンソー
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    • H02P2205/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
    • H02P2205/05Torque loop, i.e. comparison of the motor torque with a torque reference

Definitions

  • This disclosure relates to a vehicle control device.
  • Patent Document 1 a control device applied to a vehicle equipped with a power storage device, an inverter, and a rotary electric machine is known.
  • a power storage device is electrically connected to the stator winding of the rotary electric machine via an inverter.
  • the rotor of the rotary electric machine is said to be able to transmit power to the drive wheels of the vehicle via the drive shaft.
  • the control device sets the target starting torque by gradually increasing from 0 to a specified torque, and performs switching control of the inverter to control the torque generated by the rotary electric machine to the set target starting torque. ..
  • the control device determines that the charging of the power storage device is restricted in order to protect the power storage device from overcharging, the regenerative torque when the rotary electric machine functions as a generator is not limited. It is more restricted than when it is determined that it is in a state.
  • the drive shaft is twisted due to increasing the torque generated by the rotary electric machine from 0 to the specified torque, and vibration caused by the twist is generated. Then, due to this vibration, the rotation speed of the rotor fluctuates across zero. Therefore, the period in which the rotation speed becomes positive and the period in which the rotation speed becomes negative appear alternately.
  • the rotary electric machine when the target starting torque is set to a positive torque that instructs the vehicle to move forward, the rotary electric machine tries to generate a regenerative torque during the period when the rotation speed becomes negative.
  • the regenerative torque is limited, so that the torque generated by the rotary electric machine is not maintained at the specified torque and is greatly reduced with respect to the specified torque.
  • the rotating electric machine functions as an electric motor, regeneration is not performed and the torque generated by the rotating electric machine does not significantly decrease with respect to the specified torque.
  • the torque generated by the rotating electric machine fluctuates greatly due to the alternating periods in which the rotor rotation speed becomes positive and negative. This torque fluctuation increases the fluctuation of the rotation speed of the rotor caused by the twisting of the drive shaft, and there is a concern that the drivability may be lowered.
  • the main purpose of this disclosure is to provide a vehicle control device capable of suppressing a decrease in drivability.
  • This disclosure describes the power storage device and An inverter electrically connected to the power storage device and A rotary electric machine having a stator winding and a rotor, and the stator winding being electrically connected to an inverter.
  • a vehicle control device applied to a vehicle including a drive shaft that transmits power between the rotor and the drive wheels.
  • a target value setting unit that gradually increases the target starting torque for starting the vehicle from 0 to a specified torque and sets the target value setting unit.
  • a control unit that controls switching of the inverter in order to control the torque generated by the rotary electric machine to the target starting torque.
  • a state determination unit that determines whether or not the charging of the power storage device is restricted or not.
  • the regenerative torque when the rotary electric machine functions as a generator is higher than that when it is determined that the charging of the power storage device is not restricted. Equipped with a regeneration restriction section that also limits When the target value setting unit determines that the charging of the power storage device is restricted, the target value setting unit is from 0 to the specified torque as compared with the case where the charging of the power storage device is not restricted. Decrease the ascending speed of the target starting torque.
  • the target value setting unit of the present disclosure ranges from 0 to a specified torque when it is determined that the charging of the power storage device is restricted, as compared with the case where it is determined that the charging of the power storage device is not restricted. Decrease the ascending speed of the target starting torque. As a result, the vibration generated due to the twisting of the drive shaft can be reduced, and the fluctuation amount of the rotation speed of the rotor can be reduced. As a result, it is possible to suppress a decrease in drivability while protecting the power storage device from overcharging.
  • the target value setting unit of the present disclosure makes the specified torque smaller when it is determined that the charging of the power storage device is restricted than when it is determined that the charging of the power storage device is not restricted. You may.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an in-vehicle system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a time chart showing a variation mode of the rotor rotation speed according to the comparative example.
  • FIG. 3 is a diagram showing an operating area of the rotary electric machine.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the EVACU.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the EVECU according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a time chart showing the processing of the EVECU according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an in-vehicle system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a time chart showing a variation mode of the rotor rotation speed according to the comparative example.
  • FIG. 3 is a diagram showing an operating area of the rotary electric machine.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the EVACU.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the EVECU according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of the EVECU according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is an overall configuration diagram of the in-vehicle system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the processing of the EVECU.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the processing procedure of the EVACU.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a procedure of processing of the EVECU according to the sixth embodiment.
  • the control device of the present embodiment is mounted on a vehicle such as an electric vehicle having only a rotary electric machine as a traveling power source.
  • the vehicle 10 includes a rotary electric machine 20, an inverter 30, and a storage battery 31 as a power storage device.
  • the rotary electric machine 20 has a three-phase stator winding 21 and a rotor 22, and is, for example, a permanent magnet type synchronous machine.
  • the vehicle 10 includes a transmission 23, a drive shaft 24, and drive wheels 25.
  • the rotor 22 of the rotary electric machine 20 is capable of transmitting power to the drive wheels 25 via the transmission 23 and the drive shaft 24. That is, the rotary electric machine 20 serves as a traveling power source for the vehicle 10.
  • the stator winding 21 of the rotary electric machine 20 is electrically connected to the storage battery 31 via the inverter 30.
  • the inverter 30 has switches for the upper and lower arms.
  • the storage battery 31 is an assembled battery composed of a series connection of a plurality of cells, and is a secondary battery such as a lithium ion storage battery or a nickel hydrogen storage battery, for example.
  • the vehicle 10 includes a battery ECU 32 that monitors the storage battery 31 and an EVACU 50.
  • the battery ECU 32 detects the voltage of each cell of the storage battery 31, the battery temperature Tbat, which is the temperature of the storage battery 31, and the like. Based on these detected values, the battery ECU 32 sets the discharge power limit value Wout and the charge power limit value Win of the storage battery 31, and calculates the charge rate (SOC) of the storage battery 31.
  • SOC charge rate
  • Each of the limit values W Brightonut and Win is stored in a memory as a storage unit included in the battery ECU 32 as map information related to the SOC and the battery temperature, for example.
  • the memory is a non-transitional substantive recording medium other than ROM (for example, non-volatile memory other than ROM).
  • the battery ECU 32 transmits the set limit values W Todayut, Win, the calculated SOC, the battery temperature Tbat, and the like to the EV ECU 50.
  • the vehicle 10 includes an accelerator sensor 40, a brake sensor 41, a shift position sensor 42, and a rotation angle sensor 43.
  • the accelerator sensor 40 detects the accelerator stroke Sacc, which is the amount of depression of the accelerator pedal as the accelerator operating member of the driver.
  • the brake sensor 41 detects the brake stroke Sb, which is the amount of depression of the brake pedal as the driver's brake operating member.
  • the shift position sensor 42 detects the operating state of the shift lever, which is the operation target of the driver.
  • the operating state includes a range instructing the vehicle 10 to move forward, a range instructing the vehicle 10 to move backward, and the like. In the present embodiment, the range instructing forward is the D range, and the range instructing backward is the R range.
  • the rotation angle sensor 43 detects the rotation angle (electrical angle) of the rotor 22, and is, for example, a resolver.
  • the detected values of the sensors 40 to 43 are transmitted to the EVECU 50.
  • the EVACU 50 configures the inverter 30 and controls the switching of the lower arm switch based on the detection value of the rotation angle sensor 43 and the like. Specifically, the EVECU 50 performs power running control, which is a switching control that converts the DC power output from the storage battery 31 into AC power and supplies it to the stator winding 21. When this control is performed, the rotary electric machine 20 functions as an electric motor and generates power running torque. Further, the EVECU 50 performs regenerative drive control, which is a switching control that converts the AC power generated by the rotary electric machine 20 into DC power and supplies it to the storage battery 31. When this control is performed, the rotary electric machine 20 functions as a generator and generates regenerative torque.
  • power running control is a switching control that converts the DC power output from the storage battery 31 into AC power and supplies it to the stator winding 21.
  • the rotary electric machine 20 functions as an electric motor and generates power running torque.
  • regenerative drive control which is a switching control that converts the AC power
  • the EVACU 50 When the generated torque of the rotary electric machine 20 exceeds the limit torque limit, the EVACU 50 performs a process of limiting the generated torque to the limit torque limit. When it is determined that the storage battery 31 is in a fully charged state, the EVECU 50 performs a process (corresponding to a "regeneration limiting unit") in which the limiting torque limit is made smaller than when it is determined that the storage battery 31 is not in a fully charged state. In particular, in the present embodiment, when the EVECU 50 determines that the storage battery 31 is in a fully charged state, the limit torque limit is set to 0.
  • the vehicle 10 is capable of creep running on condition that the brake stroke Sb is equal to or less than the brake threshold value Sth even when the accelerator pedal is not depressed by the driver.
  • the EVEC 50 sets the target creep torque Ttgt (corresponding to the "target starting torque") by gradually increasing from 0 to the specified torque when starting the creep running. Then, the EVACU 50 performs switching control of the inverter 30 in order to control the torque generated by the rotary electric machine 20 to the target creep torque Ttgt.
  • FIG. 2A shows the transition of the brake stroke Sb detected by the brake sensor 41
  • FIG. 2B shows the transition of the rotation speed Nm of the rotor 22
  • FIG. 2C shows the charging power limit.
  • the transition of the value Win is shown
  • FIG. 2D shows the transition of the generated torque Tr and the limiting torque Limit of the rotary electric machine 20.
  • FIG. 2 shows the transition of each waveform when the vehicle 10 is stopped and the shift position is in the D range. Further, FIG. 2 shows the transition of each waveform when the storage battery 31 is in a fully charged state. In the example shown in FIG. 2, the charging power limit value Win is set to 0 because it is in a fully charged state.
  • the target creep torque Ttgt starts to increase from 0 at time t1
  • the generated torque Tr of the rotary electric machine 20 also starts to increase from 0.
  • the drive shaft 24 is twisted due to the increase in the generated torque Tr, and vibration due to the twist is generated. Due to this vibration, the rotation speed Nm of the rotor 22 fluctuates across zero.
  • FIG. 2A shows that the rotation speed Nm starts to fluctuate from a timing slightly before the time t2.
  • the operating region of the rotary electric machine 20 related to the problem caused by the fluctuation of the rotation speed Nm will be described.
  • the operating point of the rotary electric machine 20 determined from the torque Tr and the rotation speed Nm exists in this operating region.
  • the first quadrant is an operating region in which the torque Tr generated by the rotary electric machine 20 is positive and the rotational speed Nm of the rotor 22 is positive.
  • the rotary electric machine 20 functions as an electric motor and generates power running torque.
  • the fourth quadrant is an operating region in which the torque Tr generated by the rotary electric machine 20 is negative and the rotational speed Nm of the rotor 22 is positive.
  • the rotary electric machine 20 functions as a generator and generates regenerative torque.
  • the third quadrant is an operating region in which the torque Tr generated by the rotary electric machine 20 is negative and the rotation speed Nm of the rotor 22 is negative.
  • the rotary electric machine 20 functions as an electric motor and generates power running torque.
  • the second quadrant is an operating region in which the torque Tr generated by the rotary electric machine 20 is positive and the rotational speed Nm of the rotor 22 is negative.
  • the rotary electric machine 20 functions as a generator and generates regenerative torque.
  • the operating point exists in the second quadrant during the period when the rotational speed Nm accompanied by the fluctuation becomes negative, and the rotary electric machine 20 tries to generate the regenerative torque.
  • the storage battery 31 since the storage battery 31 is in a fully charged state, the regenerative torque cannot be generated. Therefore, the generated torque Tr of the rotary electric machine 20 is not maintained at the target creep torque Ttgt, and is significantly reduced with respect to the target creep torque Ttgt.
  • the generated torque of the rotary electric machine 20 is not limited and is controlled to the target creep torque Ttgt.
  • the torque Tr generated by the rotary electric machine 20 fluctuates greatly because the period in which the rotation speed Nm of the rotor 22 becomes positive and the period in which the rotation speed Nm becomes negative appear alternately.
  • This torque fluctuation increases the fluctuation of the rotational speed Nm generated due to the twisting of the drive shaft 24, and the drivability may decrease.
  • a large fluctuation in the rotation speed Nm that occurs while the vehicle is stopped tends to lead to a large decrease in drivability.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of this process.
  • step S10 it is determined whether or not the vehicle 10 is in the starting state.
  • the accelerator pedal is operated by the driver, the first condition that the shift position detected by the shift position sensor 42 is in the D range, the second condition that the brake stroke Sb is equal to or less than the brake threshold value Sth, and the driver.
  • the third condition when it is determined that the accelerator stroke Sacc is 0, it may be determined that the accelerator pedal is not operated.
  • step S10 determines whether or not the SOC of the storage battery 31 acquired from the battery ECU 32 is equal to or higher than the charging threshold value S ⁇ (for example, 95%).
  • the process of step S11 is a process for determining whether or not the storage battery 31 is in a fully charged state. In this embodiment, the process of step S11 corresponds to the state determination unit.
  • step S11 If a negative determination is made in step S11, it is determined that the storage battery 31 is not in a fully charged state, and the process proceeds to step S12.
  • step S12 the execution of the regenerative drive control is permitted.
  • the limit torque limit is set to a value sufficiently larger than 0.
  • step S13 the target creep torque Ttgt is gradually increased from 0 to the first specified torque T ⁇ and set.
  • the target creep torque Ttgt is gradually increased at a constant speed over a predetermined period ⁇ t from 0 to the first specified torque T ⁇ .
  • step S11 determines that the storage battery 31 is in a fully charged state, and the process proceeds to step S14.
  • step S14 the execution of the regenerative drive control is prohibited. In this case, the limit torque limit is set to 0.
  • step S15 the target creep torque Ttgt is gradually increased from 0 to the second specified torque T ⁇ and set.
  • the second specified torque T ⁇ is a value smaller than the first specified torque T ⁇ .
  • the target creep torque Ttgt is gradually increased at a constant speed over the predetermined period ⁇ t from 0 to the second specified torque T ⁇ .
  • steps S15 and S13 it is not essential to set the gradual increase speed of the target creep torque Ttgt to a constant speed. Further, in the present embodiment, the processes of steps S13 and S15 correspond to the target value setting unit.
  • step S15 the ascending speed of the target creep torque Ttgt is lower than that when it is determined that the storage battery 31 is not in the fully charged state.
  • the vibration generated due to the twisting of the drive shaft 24 can be reduced, and the fluctuation amount of the rotation speed Nm of the rotor 22 can be reduced.
  • the target creep torque Ttgt is set to the second specified torque T ⁇ , which is smaller than the first specified torque T ⁇ .
  • ⁇ Modified example of the first embodiment> -Even when the shift position is set to the R range, the problem of reduced drivability may occur as well.
  • the torque generated by the rotary electric machine 20 becomes negative.
  • the operating point exists in the fourth quadrant, and the rotary electric machine 20 tries to generate the regenerative torque.
  • the generated torque Tr of the rotary electric machine 20 is not maintained at the target creep torque Ttgt, and is significantly reduced with respect to the target creep torque Ttgt.
  • the generated torque of the rotary electric machine 20 is not limited and does not significantly decrease with respect to the target creep torque Ttgt.
  • the torque Tr generated by the rotary electric machine 20 fluctuates greatly because the period in which the rotation speed Nm of the rotor 22 becomes positive and the period in which the rotation speed Nm becomes negative appear alternately. Due to this variation, drivability can be reduced.
  • the first condition is set to the condition that the shift position detected by the shift position sensor 42 is in the R range. Just do it.
  • step S15 only one of the ascending speed and the absolute value (specified torque) of the target creep torque Ttgt may be decreased.
  • step S15 when only the absolute value is reduced may be a process of increasing the target creep torque Ttgt from 0 to the second specified torque T ⁇ at the same ascending speed of the target creep torque Ttgt in step S13. ..
  • step S15 in the case of lowering only the ascending speed is a process of increasing the target creep torque Ttgt from 0 to the first specified torque T ⁇ at an ascending speed lower than the ascending speed of the target creep torque Ttgt in step S13. do it.
  • FIG. 5 shows a procedure of processing executed by the EVECU 50.
  • the same processing as that shown in FIG. 4 above is designated by the same reference numerals for convenience.
  • step S14 After the processing in step S14 is completed, the process proceeds to step S16, and the higher the SOC of the storage battery 31, the smaller the second specified torque T ⁇ . After the process of step S16 is completed, the process proceeds to step S15.
  • step S16 the higher the SOC, the smaller the value of the second specified torque T ⁇ , and the lower the rate of increase of the target creep torque Ttgt. As a result, it is possible to further suppress a decrease in drivability when the storage battery 31 is in a fully charged state.
  • the parameter to be changed according to the SOC may be any one of the rising speed of the target creep torque Ttgt and the absolute value (specified torque).
  • the third embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment.
  • the timing at which the target creep torque Ttgt starts to increase from 0 is higher than when it is determined that the storage battery 31 is not in a fully charged state. To speed up.
  • FIG. 6A shows the transition of the brake stroke Sb
  • FIG. 6B shows the transition of the target creep torque Ttgt.
  • the alternate long and short dash line is the transition when it is determined that the storage battery 31 is not in the fully charged state
  • the solid line is the transition when it is determined that the storage battery 31 is not in the fully charged state.
  • step S11 of FIG. 4 When a negative determination is made in step S11 of FIG. 4, the EVACU 50 sets the brake threshold value Sth to the first threshold value S1, and when a negative determination is made in step S11, the brake threshold value Sth is set to a second threshold value S2 larger than the first threshold value S1. Set to. Therefore, as shown in FIG. 6, the timing t1 that is positively determined in step S10 when the battery is fully charged is earlier than the timing t2 that is positively determined in step S10 when the battery is not fully charged. As a result, deterioration of drivability can be suppressed.
  • the target creep torque Ttgt is gradually increased from 0 to a specified torque when the creep running of the vehicle 10 is started.
  • the target torque Trq * (corresponding to the "target starting torque") is gradually increased from 0 to the specified torque.
  • the specified torque is calculated based on the accelerator stroke Sacc.
  • the EVECU 50 performs switching control of the inverter 30 in order to control the torque generated by the rotary electric machine 20 to the target torque Trq *.
  • the EVECU 50 executes the process shown in FIG. 7 in order to suppress a decrease in drivability when the vehicle 10 starts.
  • step S20 when the vehicle 10 is stopped, it is determined whether or not the accelerator pedal is operated (that is, the accelerator pedal is depressed).
  • the accelerator pedal is depressed.
  • step S20 If an affirmative judgment is made in step S20, the process proceeds to step S21, and similarly to step S11, it is determined whether or not the SOC of the storage battery 31 acquired from the battery ECU 32 is equal to or higher than the charging threshold value S ⁇ .
  • step S21 If a negative determination is made in step S21, the process proceeds to step S22, and the execution of regenerative drive control is permitted in the same manner as in step S12.
  • step S23 the target torque Trq * is gradually increased from 0 to the first specified torque TA and set.
  • the target torque Trq * is gradually increased at a constant speed over a predetermined period ⁇ t from 0 to the first specified torque TA.
  • the first specified torque TA is calculated based on the accelerator stroke Sacc.
  • the length of the predetermined period ⁇ t of the present embodiment may be the same as or different from the length of the predetermined period ⁇ t of the first embodiment.
  • step S21 if an affirmative decision is made in step S21, the process proceeds to step S24. Similar to step S14, the execution of regenerative drive control is prohibited.
  • step S25 the target torque Trq * is gradually increased from 0 to the second specified torque TB and set.
  • the second specified torque TB is a value smaller than the first specified torque TA.
  • the target torque Trq * is gradually increased at a constant speed from 0 to the second specified torque TB over the predetermined period ⁇ t.
  • steps S25 and S23 it is not essential to set the gradual increase speed of the target torque Trq * to a constant speed. Further, in the present embodiment, the processes of steps S23 and S25 correspond to the target value setting unit.
  • the rate of increase of the target torque Trq * is lower than when it is determined that the storage battery 31 is not in the fully charged state.
  • the vibration generated due to the twisting of the drive shaft 24 can be reduced, and the fluctuation amount of the rotation speed Nm of the rotor 22 can be reduced.
  • the target torque Trq * is set to the second specified torque TB, which is smaller than the first specified torque TA.
  • a process for setting the second specified torque TB to be smaller as the SOC of the storage battery 31 is higher may be added between steps S24 and S25 in FIG. 7.
  • FIG. 8 shows a procedure of processing executed by the EVECU 50.
  • the same processing as that shown in FIG. 5 above is designated by the same reference numerals for convenience.
  • step S17 it is determined whether or not the battery temperature Tbat acquired from the battery ECU 32 is equal to or higher than the temperature threshold value Tth.
  • the process of step S17 is a process for determining whether or not the charging of the storage battery 31 is restricted. That is, in the high temperature region where the temperature of the storage battery 31 is equal to or higher than a predetermined temperature, the higher the temperature of the storage battery 31, the smaller the charging power limit value Win tends to be.
  • the temperature threshold Tth is set to a value higher than the predetermined temperature.
  • the process of step S17 corresponds to the state determination unit.
  • step S17 If it is determined in step S17 that the battery temperature Tbat is lower than the temperature threshold value Tth, it is determined that the charging of the storage battery 31 is not restricted, and the process proceeds to step S12.
  • step S17 when it is determined in step S17 that the battery temperature Tbat is equal to or higher than the temperature threshold value Tth, it is determined that the charging of the storage battery 31 is restricted, and the process proceeds to step S14.
  • step S18 the higher the battery temperature Tbat, the smaller the second specified torque T ⁇ . After the process of step S18 is completed, the process proceeds to step S15.
  • step S18 the higher the battery temperature Tbat, the smaller the value of the second specified torque T ⁇ , and the lower the rate of increase of the target creep torque Ttgt. As a result, it is possible to further suppress a decrease in drivability when charging of the storage battery 31 is restricted.
  • the parameter that is variable according to the battery temperature Tbat may be any one of the rising speed of the target creep torque Ttgt and the absolute value (specified torque).
  • step S18 may be a process of reducing the second specified torque TB as the battery temperature Tbat increases.
  • the EVECU 50 when the EVACU 50 determines that the battery temperature Tbat is equal to or higher than the temperature threshold Tth, the EVECU 50 sets the target creep torque Ttgt to 0 as compared with the case where the battery temperature Tbat determines that the battery temperature Tbat is less than the temperature threshold Tth.
  • the timing to start raising from may be earlier.
  • FIG. 9 shows the overall configuration of the in-vehicle system according to this embodiment.
  • the same components as those shown in FIG. 1 above are designated by the same reference numerals for convenience.
  • the vehicle 10 is provided with a current sensor 44.
  • the current sensor 44 detects the current (phase current) flowing through the stator winding 21.
  • the detected value of the current sensor 44 is input to the EVE C50.
  • FIG. 10 shows a block diagram of the processing performed by the EVECU 50.
  • the filter unit 61 filters the first specified torque T ⁇ (target creep torque Ttgt) and calculates the torque Tf after filtering.
  • the first specified torque T ⁇ is started, for example, in a step shape when the creep running is started.
  • the filter unit 61 will be described in detail later.
  • the target current setting unit 62 sets the d-axis target current Idtgt and the q-axis target current Iqtgt to be passed through the stator winding 21 based on the calculated after-filter torque Tf.
  • the target currents Idtgt and Iqtgt may be set based on, for example, map information in which the post-filter torque Tf and the target currents Idtgt and Iqtgt are related to each other.
  • the current control unit 63 calculates the d-axis voltage Vdtgt applied to the stator winding 21 as an operation amount for feedback-controlling the d-axis current Idr flowing through the stator winding 21 to the d-axis target current Idtgt.
  • Kp is a proportional gain
  • Ki is an integral gain.
  • the d-axis current Idr may be calculated based on the detection value of the current sensor 44 and the electric angle ⁇ e detected by the rotation angle sensor 43.
  • the three-phase conversion unit 64 sets the d, q-axis voltage Vdtgt, Vqtgt in the rotating coordinate system (dq coordinate system) in the fixed coordinate system (UVW) based on the calculated d, q-axis voltage Vdtgt, Vqtgt and the electric angle ⁇ e. Convert to U, V, W phase voltage Vu, Vv, Vw in the coordinate system).
  • the EVECU 50 controls the torque generated by the rotary electric machine 20 to the first specified torque T ⁇ by performing switching control of the inverter 30 based on the calculated U, V, W phase voltages Vu, Vv, Vw.
  • the filter transmission characteristic I (s) of the filter unit 61 is represented by the following equation (eq1).
  • s indicates the Labrus operator
  • ⁇ p indicates the damping coefficient of the drive system from the rotary electric machine 20 to the drive wheel 25 via the transmission 23 and the drive shaft 24, and ⁇ p indicates the drive.
  • the damping coefficient ⁇ p of the drive system and each resonance frequency ⁇ p are parameters constituting the second-order lag element.
  • the damping coefficient ⁇ p of the drive system is set to a value greater than 0 and less than 1 (for example, 0.1 to 0.3).
  • the filter transmission characteristics of the above formula (eq1) refer to, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-45613.
  • ⁇ m of the above equation (eq1) is referred to as a specified attenuation coefficient.
  • the EVECU 50 changes the specified attenuation coefficient ⁇ m depending on whether or not the charging of the storage battery 31 is restricted.
  • FIG. 11 shows a procedure of processing executed by the EVECU 50.
  • the same processing as that shown in FIG. 5 above is designated by the same reference numerals for convenience.
  • step S30 the defined attenuation coefficient ⁇ m of the filter transmission characteristic I (s) is set to the first attenuation coefficient ⁇ 1.
  • the first damping coefficient ⁇ 1 can be set to a value equal to or higher than, for example, the damping coefficient ⁇ p of the drive system. For example, when the first damping coefficient ⁇ 1 is set to the same value as the damping coefficient ⁇ p of the drive system, the filter transmission characteristic I (s) becomes 1.
  • step S11 determines whether an affirmative determination is made in step S11 or not. If an affirmative determination is made in step S11, the process proceeds to step S31 via step S14.
  • step S31 the defined damping coefficient ⁇ m is set to the second damping coefficient ⁇ 2, which is larger than the first damping coefficient ⁇ 1.
  • the rate of increase in the target creep torque Ttgt is lower than when it is determined that the storage battery 31 is not in a fully charged state. Be squeezed. As a result, the vibration generated due to the twisting of the drive shaft 24 can be reduced, and the fluctuation amount of the rotation speed Nm of the rotor 22 can be reduced. As a result, it is possible to suppress a decrease in drivability while protecting the storage battery 31 from overcharging.
  • step S11 of FIG. 11 may be changed to the process of step S17 of FIG.
  • step S10 in FIG. 11 may be changed to the process of step S20 in FIG.
  • FIG. 12 shows a procedure of processing executed by the EVECU 50.
  • the same processing as that shown in FIG. 11 is designated by the same reference numerals for convenience.
  • step S11 If a negative determination is made in step S11, the process proceeds to step S32 via step S12.
  • step S32 the proportional gain Kp used by the current control unit 63 is set to the first proportional gain K1p, and the integrated gain Ki is set to the first integrated gain K1i.
  • step S11 the process proceeds to step S33 via step S14.
  • step S33 the proportional gain Kp used by the current control unit 63 is set to the second proportional gain K2p smaller than the first proportional gain K1p, and the integral gain Ki is set to the second integral gain Ki2 smaller than the first integral gain Ki1.
  • step S32 of FIG. 12 may be executed together with the process of step S30. Further, in the process shown in FIG. 11, the process of step S33 of FIG. 12 may be executed together with the process of step S31.
  • the accelerator stroke Sacc used for calculating the target torque Trq * is filtered (for example, a filter of a first-order lag element).
  • the time constant of the filter processing is set to the first time constant ⁇ 1
  • the time constant of the filter processing is performed.
  • the constant may be set to the second time constant ⁇ 2, which is larger than the first time constant ⁇ 1.
  • the power storage device is not limited to a storage battery, and may be, for example, a large-capacity capacitor.
  • the inverter 30 and the storage battery 31 may be electrically connected via a DCDC converter.
  • This DCDC converter boosts the output voltage of the storage battery 31 and supplies it to the inverter 30, or steps down the voltage from the inverter 30 and supplies it to the storage battery 31.
  • the vehicle equipped with the control device is not limited to a vehicle equipped with only a rotary electric machine as a traveling power source, and may be a vehicle equipped with an internal combustion engine in addition to the rotating electric machine as a traveling power source.
  • the controls and methods described herein are provided by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. It may be realized. Alternatively, the controls and methods thereof described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and method thereof described in the present disclosure may be a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor composed of one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.

Abstract

車両用制御装置(50)は、車両(10)を発進させるための目標発進トルク(Ttgt,Trq*)を、0から規定トルクまで漸増させて設定する目標値設定部と、回転電機(20)の発生トルクを目標発進トルクに制御すべく、インバータ(30)のスイッチング制御を行う制御部と、蓄電装置(31)の充電が制限される状態であるか制限されない状態であるかを判定する状態判定部と、蓄電装置の充電が制限される状態であると判定された場合、回転電機を発電機として機能させるときの回生トルクを、蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合よりも制限する回生制限部と、を備える、目標値設定部は、蓄電装置の充電が制限される状態であると判定された場合、蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合よりも、0から規定トルクまでの目標発進トルクの上昇速度を低くする。

Description

車両用制御装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2019年11月6日に出願された日本出願番号2019-201488号と、2020年4月28日に出願された日本出願番号2020-079446号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、車両用制御装置に関する。
 従来、例えば特許文献1に見られるように、蓄電装置、インバータ及び回転電機を備える車両に適用される制御装置が知られている。回転電機のステータ巻線には、インバータを介して蓄電装置が電気的に接続される。
特許第6058564号公報
 回転電機のロータは、ドライブシャフトを介して車両の駆動輪と動力伝達可能とされている。このような車両を発進させるために、制御装置は、目標発進トルクを0から規定トルクまで漸増させて設定し、設定した目標発進トルクに回転電機の発生トルクを制御すべくインバータのスイッチング制御を行う。また、制御装置は、蓄電装置を過充電から保護すべく、蓄電装置の充電が制限される状態であると判定した場合、回転電機を発電機として機能させるときの回生トルクを、充電が制限されない状態であると判定する場合よりも制限する。
 ところで、回転電機の発生トルクを0から規定トルクまで上昇させることに起因してドライブシャフトが捻じれ、その捻じれに起因した振動が発生する。そして、この振動に起因して、ロータの回転速度が0を跨いで変動する。このため、回転速度が正になる期間及び負になる期間が交互に出現することとなる。
 ここで、目標発進トルクが、車両の前進を指示する正トルクに設定されている場合、回転速度が負になる期間においては、回転電機が回生トルクを発生しようとする。しかし、蓄電装置の充電が制限される状態である場合、回生トルクが制限されるため、回転電機の発生トルクは、規定トルクに維持されず、規定トルクに対して大きく低下する。一方、回転速度が正になる期間においては、回転電機が電動機として機能するため、回生は実施されず、回転電機の発生トルクは規定トルクに対して大きく低下しない。
 ロータの回転速度が正になる期間及び負になる期間が交互に出現することにより、回転電機の発生トルクが大きく変動する。このトルク変動は、ドライブシャフトの捻じれに起因して発生したロータの回転速度の変動を増長し、ドライバビリティが低下する懸念がある。
 なお、目標発進トルクが、車両の後退を指示する負トルクに設定されている場合においても、ドライバビリティが低下する問題は同様に生じ得る。
 本開示は、ドライバビリティの低下を抑制できる車両用制御装置を提供することを主たる目的とする。
 本開示は、蓄電装置と、
 前記蓄電装置に電気的に接続されるインバータと、
 ステータ巻線及びロータを有し、該ステータ巻線がインバータに電気的に接続される回転電機と、
 前記ロータと駆動輪との間の動力伝達を行うドライブシャフトと、を備える車両に適用される車両用制御装置において、
 前記車両を発進させるための目標発進トルクを、0から規定トルクまで漸増させて設定する目標値設定部と、
 前記回転電機の発生トルクを前記目標発進トルクに制御すべく、前記インバータのスイッチング制御を行う制御部と、
 前記蓄電装置の充電が制限される状態であるか制限されない状態であるかを判定する状態判定部と、
 前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定された場合、前記回転電機を発電機として機能させるときの回生トルクを、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合よりも制限する回生制限部と、を備え、
 前記目標値設定部は、前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定された場合、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合よりも、0から前記規定トルクまでの前記目標発進トルクの上昇速度を低くする。
 本開示の目標値設定部は、蓄電装置の充電が制限される状態であると判定された場合、蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合よりも、0から規定トルクまでの目標発進トルクの上昇速度を低くする。これにより、ドライブシャフトの捻じれに起因して発生する振動を低減でき、ひいてはロータの回転速度の変動量を低減できる。その結果、蓄電装置を過充電から保護しつつ、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
 本開示の目標値設定部は、前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定された場合、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合よりも前記規定トルクを小さくしてもよい。
 この構成によれば、ロータの回転速度が正になる期間及び負になる期間が交互に出現する場合における回転電機の発生トルクの変動量を低減できる。これにより、回転速度の変動量を低減でき、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第1実施形態に係る車載システムの全体構成図であり、 図2は、比較例に係るロータ回転速度の変動態様を示すタイムチャートであり、 図3は、回転電機の動作領域を示す図であり、 図4は、EVECUの処理の手順を示すフローチャートであり、 図5は、第2実施形態に係るEVECUの処理の手順を示すフローチャートであり、 図6は、第3実施形態に係るEVECUの処理を示すタイムチャートであり、 図7は、第3実施形態に係るEVECUの処理の手順を示すフローチャートであり、 図8は、第4実施形態に係るEVECUの処理の手順を示すフローチャートであり、 図9は、第5実施形態に係る車載システムの全体構成図であり、 図10は、EVECUの処理を示すブロック図であり、 図11は、EVECUの処理の手順を示すフローチャートであり、 図12は、第6実施形態に係るEVECUの処理の手順を示すフローチャートである。
 <第1実施形態>
 以下、本開示に係る車両用制御装置を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の制御装置は、走行動力源として回転電機のみを備える電気自動車等の車両に搭載される。
 図1に示すように、車両10は、回転電機20、インバータ30、及び蓄電装置としての蓄電池31を備えている。本実施形態において、回転電機20は、3相のステータ巻線21と、ロータ22とを有し、例えば永久磁石型の同期機である。
 車両10は、変速装置23、ドライブシャフト24及び駆動輪25を備えている。回転電機20のロータ22は、変速装置23及びドライブシャフト24を介して駆動輪25と動力伝達可能とされている。つまり、回転電機20は、車両10の走行動力源となる。
 回転電機20のステータ巻線21は、インバータ30を介して蓄電池31に電気的に接続されている。インバータ30は、上,下アームのスイッチを有している。蓄電池31は、複数のセルの直列接続体からなる組電池であり、例えばリチウムイオン蓄電池又はニッケル水素蓄電池等の2次電池である。
 車両10は、蓄電池31を監視する電池ECU32と、EVECU50とを備えている。電池ECU32は、蓄電池31の各セルの電圧及び蓄電池31の温度である電池温度Tbat等を検出する。電池ECU32は、それら検出値に基づいて、蓄電池31の放電電力制限値Wout及び充電電力制限値Winを設定したり、蓄電池31の充電率(SOC)を算出したりする。各制限値Wоut,Winは、例えば、SOCや電池温度と関係づけられたマップ情報として、電池ECU32が備える記憶部としてのメモリに記憶されている。メモリは、ROM以外の非遷移的実体的記録媒体(例えば、ROM以外の不揮発性メモリ)である。電池ECU32は、設定した各制限値Wоut,Win、算出したSOC及び電池温度Tbat等をEVECU50に送信する。
 車両10は、アクセルセンサ40、ブレーキセンサ41、シフトポジションセンサ42及び回転角センサ43を備えている。アクセルセンサ40は、ドライバのアクセル操作部材としてのアクセルペダルの踏込量であるアクセルストロークSaccを検出する。ブレーキセンサ41は、ドライバのブレーキ操作部材としてのブレーキペダルの踏込量であるブレーキストロークSbを検出する。シフトポジションセンサ42は、ドライバの操作対象となるシフトレバーの操作状態を検出する。操作状態としては、車両10の前進を指示するレンジ、及び車両10の後退を指示するレンジ等がある。本実施形態では、前進を指示するレンジをDレンジとし、後退を指示するレンジをRレンジとする。
 回転角センサ43は、ロータ22の回転角(電気角)を検出し、例えばレゾルバである。各センサ40~43の検出値は、EVECU50に送信される。
 EVECU50は、回転電機20の発生トルクを制御するために、回転角センサ43等の検出値に基づいて、インバータ30を構成する上,下アームスイッチのスイッチング制御を行う。詳しくは、EVECU50は、蓄電池31から出力される直流電力を交流電力に変換してステータ巻線21に供給するスイッチング制御である力行駆動制御を行う。この制御が行われる場合、回転電機20は、電動機として機能し、力行トルクを発生する。また、EVECU50は、回転電機20で発電される交流電力を直流電力に変換して蓄電池31に供給するスイッチング制御である回生駆動制御を行う。この制御が行われる場合、回転電機20は、発電機として機能し、回生トルクを発生する。
 EVECU50は、回転電機20の発生トルクが制限トルクTlimitを超える場合、発生トルクを制限トルクTlimitに制限する処理を行う。EVECU50は、蓄電池31が満充電状態であると判定した場合、満充電状態でないと判定した場合よりも制限トルクTlimitを小さくする処理(「回生制限部」に相当)を行う。特に本実施形態では、EVECU50は、蓄電池31が満充電状態であると判定した場合、制限トルクTlimitを0にする。
 車両10は、ドライバによりアクセルペダルが踏み込まれていない場合であっても、ブレーキストロークSbがブレーキ閾値Sth以下であることを条件として、クリープ走行が可能になっている。このために、EVECU50は、クリープ走行を開始させるに際し、目標クリープトルクTtgt(「目標発進トルク」に相当)を、0から規定トルクまで漸増させて設定する。そして、EVECU50は、回転電機20の発生トルクを目標クリープトルクTtgtに制御すべく、インバータ30のスイッチング制御を行う。
 ここで、図2を用いて、発生トルクを0から規定トルクまで上昇させ始めることに起因して発生する問題について説明する。図2(a)は、ブレーキセンサ41により検出されたブレーキストロークSbの推移を示し、図2(b)は、ロータ22の回転速度Nmの推移を示し、図2(c)は、充電電力制限値Winの推移を示し、図2(d)は、回転電機20の発生トルクTr及び制限トルクTlimitの推移を示す。
 図2には、車両10が停車中であり、かつ、シフトポジションがDレンジである場合の各波形の推移を示す。また、図2には、蓄電池31が満充電状態である場合の各波形の推移を示す。満充電状態であるため、図2に示す例では、充電電力制限値Winが0に設定されている。
 ブレーキペダルの踏み込み量が徐々に小さくされていくことにより、時刻t1において、目標クリープトルクTtgtが0から上昇し始め、回転電機20の発生トルクTrも0から上昇し始める。ここで、発生トルクTrを上昇させることに起因してドライブシャフト24が捻じれ、その捻じれに起因した振動が発生する。この振動に起因して、ロータ22の回転速度Nmが0を跨いで変動する。図2(a)に、時刻t2よりもやや前のタイミングから回転速度Nmが変動し始めていることを示す。
 ここで、図3を用いて、回転速度Nmの変動に起因して発生する問題と関連する回転電機20の動作領域について説明する。トルクTr及び回転速度Nmから定まる回転電機20の動作点は、この動作領域内に存在する。
 第1象限は、回転電機20の発生トルクTrが正となり、ロータ22の回転速度Nmが正となる動作領域である。動作点が第1象限に存在する場合、回転電機20は、電動機として機能し、力行トルクを発生する。
 第4象限は、回転電機20の発生トルクTrが負となり、ロータ22の回転速度Nmが正となる動作領域である。動作点が第4象限に存在する場合、回転電機20は、発電機として機能し、回生トルクを発生する。
 第3象限は、回転電機20の発生トルクTrが負となり、ロータ22の回転速度Nmが負となる動作領域である。動作点が第3象限に存在する場合、回転電機20は、電動機として機能し、力行トルクを発生する。
 第2象限は、回転電機20の発生トルクTrが正となり、ロータ22の回転速度Nmが負となる動作領域である。動作点が第2象限に存在する場合、回転電機20は、発電機として機能し、回生トルクを発生する。
 図2の説明に戻り、時刻t2以降において、変動を伴う回転速度Nmが負になる期間においては、動作点が第2象限に存在することとなり、回転電機20が回生トルクを発生しようとする。しかし、蓄電池31が満充電状態であるため、回生トルクを発生させることができない。このため、回転電機20の発生トルクTrは、目標クリープトルクTtgtに維持されず、目標クリープトルクTtgtに対して大きく低下してしまう。
 一方、変動を伴う回転速度Nmが正になる期間においては、動作点が第1象限に存在することとなり、回転電機20が電動機として機能する。このため、回転電機20の発生トルクは制限されず、目標クリープトルクTtgtに制御される。
 ロータ22の回転速度Nmが正になる期間及び負になる期間が交互に出現することにより、回転電機20の発生トルクTrが大きく変動する。このトルク変動は、ドライブシャフト24の捻じれに起因して発生した回転速度Nmの変動を増長し、ドライバビリティが低下し得る。特に、停車中に発生する回転速度Nmの大きな変動は、ドライバビリティの大きな低下につながりやすい。
 なお、回転速度Nmの変動量が大きくなると、回転角センサ43の検出値に基づく回転電機20の発生トルクの制御性が低下するといった問題も生じ得る。また、図2では、時刻t3において、目標クリープトルクTtgtを漸減させ始めている。
 ドライバビリティの低下を抑制すべく、本実施形態では、図4に示す処理がEVECU50により実行される。図4は、この処理の手順を示すフローチャートである。
 ステップS10では、車両10が発進状態であるか否かを判定する。本実施形態では、シフトポジションセンサ42により検出されたシフトポジションがDレンジであるとの第1条件、ブレーキストロークSbがブレーキ閾値Sth以下であるとの第2条件、及びドライバによりアクセルペダルが操作されていないとの第3条件全てが成立していると判定した場合、発進状態であると判定する。ここで、第3条件について、アクセルストロークSaccが0であると判定した場合、アクセルペダルが操作されていないと判定すればよい。
 ステップS10において肯定判定した場合には、ステップS11に進み、電池ECU32から取得した蓄電池31のSOCが充電閾値Sα(例えば95%)以上であるか否かを判定する。ステップS11の処理は、蓄電池31が満充電状態であるか否かを判定するための処理である。なお、本実施形態において、ステップS11の処理が状態判定部に相当する。
 ステップS11において否定判定した場合には、蓄電池31が満充電状態でないと判定し、ステップS12に進む。ステップS12では、回生駆動制御の実施を許可する。この場合、制限トルクTlimitを0よりも十分に大きい値に設定する。
 ステップS13では、目標クリープトルクTtgtを、0から第1規定トルクTαまで漸増させて設定する。本実施形態では、0から第1規定トルクTαまで所定期間Δtかけて、目標クリープトルクTtgtを一定速度で漸増させる。
 一方、ステップS11において肯定判定した場合には、蓄電池31が満充電状態であると判定し、ステップS14に進む。ステップS14では、回生駆動制御の実施を禁止する。この場合、制限トルクTlimitを0に設定する。
 ステップS15では、目標クリープトルクTtgtを、0から第2規定トルクTβまで漸増させて設定する。第2規定トルクTβは、第1規定トルクTαよりも小さい値である。本実施形態では、0から第2規定トルクTβまで上記所定期間Δtかけて、目標クリープトルクTtgtを一定速度で漸増させる。なお、ステップS15,S13において、目標クリープトルクTtgtの漸増速度を一定速度とすることは必須ではない。また、本実施形態において、ステップS13,S15の処理が目標値設定部に相当する。
 ステップS15の処理によれば、蓄電池31が満充電状態でないと判定される場合よりも、目標クリープトルクTtgtの上昇速度が低くされる。これにより、ドライブシャフト24の捻じれに起因して発生する振動を低減でき、ひいてはロータ22の回転速度Nmの変動量を低減できる。その結果、蓄電池31を過充電から保護しつつ、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
 また、ステップS15の処理によれば、目標クリープトルクTtgtが、第1規定トルクTαよりも小さい第2規定トルクTβに設定される。これにより、ロータ22の回転速度Nmが正になる期間及び負になる期間が交互に出現する場合における回転電機20の発生トルクTrの変動量を低減できる。その結果、回転速度Nmの変動量を低減でき、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
 <第1実施形態の変形例>
 ・シフトポジションがRレンジにされている場合においても、ドライバビリティが低下する問題が同様に生じ得る。Rレンジにされている場合、回転電機20の発生トルクは負になる。この場合において、変動を伴う回転速度Nmが正になる期間においては、動作点が第4象限に存在することとなり、回転電機20が回生トルクを発生しようとする。しかし、蓄電池31が満充電状態であるため、回生トルクを発生させることができない。このため、回転電機20の発生トルクTrは、目標クリープトルクTtgtに維持されず、目標クリープトルクTtgtに対して大きく低下してしまう。
 一方、変動を伴う回転速度Nmが負になる期間においては、動作点が第3象限に存在することとなり、回転電機20が電動機として機能する。このため、回転電機20の発生トルクは制限されず、目標クリープトルクTtgtに対して大きく低下しない。
 ロータ22の回転速度Nmが正になる期間及び負になる期間が交互に出現することにより、回転電機20の発生トルクTrが大きく変動する。この変動に起因して、ドライバビリティが低下し得る。
 Rレンジの場合に発生し得るドライバビリティの低下を抑制するために、図4のステップS10において、第1条件を、シフトポジションセンサ42により検出されたシフトポジションがRレンジであるとの条件にすればよい。
 ・ステップS15において、目標クリープトルクTtgtの上昇速度及び絶対値(規定トルク)のうち、いずれか1つのみを低下させてもよい。
 絶対値のみを小さくする場合のステップS15の処理は、ステップS13の目標クリープトルクTtgtの上昇速度と同じ上昇速度で、0から第2規定トルクTβまで目標クリープトルクTtgtを上昇させる処理とすればよい。
 また、上昇速度のみを低くする場合のステップS15の処理は、ステップS13の目標クリープトルクTtgtの上昇速度よりも低い上昇速度で、0から第1規定トルクTαまで目標クリープトルクTtgtを上昇させる処理とすればよい。
 <第2実施形態>
 以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、第2規定トルクTβの設定方法を変更する。
 図5を用いて、EVECU50により実行される処理の手順を示す。なお、図5において、先の図4に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
 ステップS14の処理の完了後、ステップS16に進み、蓄電池31のSOCが高いほど第2規定トルクTβを小さくする。ステップS16の処理の完了後、ステップS15に進む。
 ステップS16の処理によれば、SOCが高いほど、第2規定トルクTβの値が小さくされ、また、目標クリープトルクTtgtの上昇速度が低くされる。これにより、蓄電池31が満充電状態である場合のドライバビリティの低下をいっそう抑制することができる。
 なお、ステップS16において、SOCに応じて可変とするパラメータを、目標クリープトルクTtgtの上昇速度及び絶対値(規定トルク)のうちいずれか1つとしてもよい。
 <第3実施形態>
 以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、EVECU50は、図6に示すように、蓄電池31が満充電状態であると判定した場合、満充電状態でないと判定する場合よりも、目標クリープトルクTtgtを0から上昇させ始めるタイミングを早くする。
 図6(a)は、ブレーキストロークSbの推移を示し、図6(b)は、目標クリープトルクTtgtの推移を示す。図6において、一点鎖線は蓄電池31が満充電状態でないと判定された場合の推移であり、実線は満充電状態であると判定された場合の推移である。
 EVECU50は、図4のステップS11で否定判定した場合、ブレーキ閾値Sthを第1閾値S1に設定し、ステップS11で否定判定した場合、ブレーキ閾値Sthを、第1閾値S1よりも大きい第2閾値S2に設定する。このため、図6に示すように、満充電状態である場合にステップS10で肯定判定されるタイミングt1は、満充電状態でない場合にステップS10で肯定判定されるタイミングt2よりも早くなる。その結果、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
 <第4実施形態>
 以下、第4実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。第1実施形態では、車両10のクリープ走行を開始させるに際し、目標クリープトルクTtgtを0から規定トルクまで漸増させた。本実施形態では、停車状態の車両10をアクセルペダルの踏み込みにより発進させる場合において、目標トルクTrq*(「目標発進トルク」に相当)を0から規定トルクまで漸増させる。本実施形態において、規定トルクは、アクセルストロークSaccに基づいて算出される。EVECU50は、回転電機20の発生トルクを目標トルクTrq*に制御すべく、インバータ30のスイッチング制御を行う。
 EVECU50は、車両10の発進時におけるドライバビリティの低下を抑制すべく、図7に示す処理を実行する。
 ステップS20では、車両10が停車状態とされている場合において、アクセルペダルが操作されている(つまり、アクセルペダルが踏み込まれている)か否かを判定する。ここでは、アクセルストロークSaccが0よりも大きいと判定した場合、アクセルペダルが操作されていると判定すればよい。
 ステップS20において肯定判定した場合には、ステップS21に進み、ステップS11と同様に、電池ECU32から取得した蓄電池31のSOCが充電閾値Sα以上であるか否かを判定する。
 ステップS21において否定判定した場合には、ステップS22に進み、ステップS12と同様に、回生駆動制御の実施を許可する。
 ステップS23では、目標トルクTrq*を、0から第1規定トルクTAまで漸増させて設定する。本実施形態では、0から第1規定トルクTAまで所定期間Δtかけて、目標トルクTrq*を一定速度で漸増させる。ここで、第1規定トルクTAは、アクセルストロークSaccに基づいて算出される。なお、本実施形態の所定期間Δtの長さは、第1実施形態の所定期間Δtの長さと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
 一方、ステップS21において肯定判定した場合には、ステップS24に進む。ステップS14と同様に、回生駆動制御の実施を禁止する。
 ステップS25では、目標トルクTrq*を、0から第2規定トルクTBまで漸増させて設定する。第2規定トルクTBは、第1規定トルクTAよりも小さい値である。本実施形態では、0から第2規定トルクTBまで上記所定期間Δtかけて、目標トルクTrq*を一定速度で漸増させる。なお、ステップS25,S23において、目標トルクTrq*の漸増速度を一定速度とすることは必須ではない。また、本実施形態において、ステップS23,S25の処理が目標値設定部に相当する。
 ステップS25の処理によれば、蓄電池31が満充電状態でないと判定される場合よりも、目標トルクTrq*の上昇速度が低くされる。これにより、ドライブシャフト24の捻じれに起因して発生する振動を低減でき、ひいてはロータ22の回転速度Nmの変動量を低減できる。その結果、蓄電池31を過充電から保護しつつ、ドライバビリティの低下を抑制することができる。また、ステップS25の処理によれば、目標トルクTrq*が、第1規定トルクTAよりも小さい第2規定トルクTBに設定される。これにより、ロータ22の回転速度Nmが正になる期間及び負になる期間が交互に出現する場合における回転電機20の発生トルクの変動量を低減できる。その結果、回転速度Nmの変動量を低減でき、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
 <第4実施形態の変形例>
 図7のステップS24とステップS25との間に、蓄電池31のSOCが高いほど第2規定トルクTBを小さく設定する処理を追加してもよい。
 <第5実施形態>
 以下、第5実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、蓄電池31の充電状態が制限される状態か否かを、蓄電池31のSOCに代えて、電池温度Tbatで判定する。
 図8に、EVECU50が実行する処理の手順を示す。なお、図8において、先の図5に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
 ステップS10において肯定判定した場合には、ステップS17に進み、電池ECU32から取得した電池温度Tbatが温度閾値Tth以上であるか否かを判定する。ステップS17の処理は、蓄電池31の充電が制限される状態であるか否かを判定するための処理である。つまり、蓄電池31の温度が所定温度以上となる高温領域において、蓄電池31の温度が高いほど、充電電力制限値Winが小さくなる傾向にある。例えば、温度閾値Tthは、上記所定温度よりも高い値に設定される。なお、本実施形態において、ステップS17の処理が状態判定部に相当する。
 ステップS17において電池温度Tbatが温度閾値Tthを下回ると判定した場合には、蓄電池31の充電が制限されない状態であると判定し、ステップS12に進む。
 一方、ステップS17において電池温度Tbatが温度閾値Tth以上であると判定した場合には、蓄電池31の充電が制限される状態であると判定し、ステップS14に進む。
 ステップS14の処理の完了後、ステップS18では、電池温度Tbatが高いほど第2規定トルクTβを小さくする。ステップS18の処理の完了後、ステップS15に進む。
 ステップS18の処理によれば、電池温度Tbatが高いほど、第2規定トルクTβの値が小さくされ、また、目標クリープトルクTtgtの上昇速度が低くされる。これにより、蓄電池31の充電が制限される場合のドライバビリティの低下をいっそう抑制することができる。
 なお、電池温度Tbatに応じて可変とするパラメータを、目標クリープトルクTtgtの上昇速度及び絶対値(規定トルク)のうちいずれか1つとしてもよい。
 以上説明した本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
 <第5実施形態の変形例>
 ・図8のステップS18の処理がなくてもよい。
 ・図8のステップS10,S13,S15の処理に代えて、図7のステップS20,S23,S25の処理が設けられていてもよい。この場合、ステップS18の処理を、電池温度Tbatが高いほど第2規定トルクTBを小さくする処理とすればよい。
 ・第3実施形態と同様に、EVECU50は、電池温度Tbatが温度閾値Tth以上であると判定した場合、電池温度Tbatが温度閾値Tth未満であると判定する場合よりも、目標クリープトルクTtgtを0から上昇させ始めるタイミングを早くしてもよい。
 <第6実施形態>
 以下、第6実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、目標クリープトルクTtgtの上昇速度を低下させる方法を変更する。
 図9に、本実施形態に係る車載システムの全体構成を示す。なお、図9において、先の図1に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
 車両10は、電流センサ44を備えている。電流センサ44は、ステータ巻線21に流れる電流(相電流)を検出する。電流センサ44の検出値は、EVECU50に入力される。
 図10に、EVECU50が行う処理のブロック図を示す。
 フィルタ部61は、第1規定トルクTα(目標クリープトルクTtgt)にフィルタ処理を施し、フィルタ後トルクTfを算出する。本実施形態において、第1規定トルクTαは、クリープ走行の開始とともに、例えばステップ状に立ち上げられる。なお、フィルタ部61については、後に詳述する。
 目標電流設定部62は、算出したフィルタ後トルクTfに基づいて、ステータ巻線21に流すd軸目標電流Idtgt及びq軸目標電流Iqtgtを設定する。なお、各目標電流Idtgt,Iqtgtは、例えば、フィルタ後トルクTfと各目標電流Idtgt,Iqtgtとが関係付けられたマップ情報に基づいて設定されればよい。
 電流制御部63は、ステータ巻線21に流れるd軸電流Idrをd軸目標電流Idtgtにフィードバック制御するための操作量として、ステータ巻線21に印加するd軸電圧Vdtgtを算出する。本実施形態では、上記フィードバック制御として比例積分制御が用いられることとする。このため、電流制御部63は、d軸目標電流Idtgtからd軸電流Idrを減算することによりd軸電流偏差ΔIdを算出し、「Vdtgt=Kp×ΔId+Ki×ΔId」なる関係を用いてd軸電圧Vdtgtを算出する。ここで、Kpは比例ゲインであり、Kiは積分ゲインである。なお、d軸電流Idrは、電流センサ44の検出値及び回転角センサ43により検出された電気角θeに基づいて算出されればよい。
 また、電流制御部63は、ステータ巻線21に流れるq軸電流Iqrをq軸目標電流Iqtgtにフィードバック制御するための操作量として、ステータ巻線21に印加するq軸電圧Vqtgtを算出する。具体的には、電流制御部63は、q軸目標電流Iqtgtからq軸電流Iqrを減算することによりq軸電流偏差ΔIqを算出し、「Vqtgt=Kp×ΔIq+Ki×ΔIq」なる関係を用いてq軸電圧Vqtgtを算出する。なお、q軸電流Iqrは、電流センサ44の検出値及び回転角センサ43により検出された電気角θeに基づいて算出されればよい。
 3相変換部64は、算出されたd,q軸電圧Vdtgt,Vqtgt及び電気角θeに基づいて、回転座標系(dq座標系)におけるd,q軸電圧Vdtgt,Vqtgtを、固定座標系(UVW座標系)におけるU,V,W相電圧Vu,Vv,Vwに変換する。EVECU50は、算出したU,V,W相電圧Vu,Vv,Vwに基づくインバータ30のスイッチング制御を行うことにより、回転電機20の発生トルクを第1規定トルクTαに制御する。
 続いて、フィルタ部61について説明する。本実施形態では、フィルタ部61のフィルタ伝達特性I(s)を下式(eq1)にて示すものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 上式(eq1)において、sはラブラス演算子を示し、ξpは、回転電機20から変速装置23及びドライブシャフト24を介して駆動輪25に至るまでの駆動系の減衰係数を示し、ωpは駆動系の共振角周波数を示す。駆動系の減衰係数ξp及び共振各周波数ωpは、2次遅れ要素を構成するパラメータである。本実施形態において、駆動系の減衰係数ξpは、0よりも大きくてかつ1未満の値(例えば、0.1~0.3)に設定されている。なお、上式(eq1)のフィルタ伝達特性については、例えば特開2001-45613号公報を参照されたい。
 本実施形態では、上式(eq1)のξmを規定減衰係数と称すこととする。EVECU50は、蓄電池31の充電が制限される状態であるか否かに応じて、規定減衰係数ξmを変更する。
 図11に、EVECU50が実行する処理の手順を示す。なお、図11において、先の図5に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
 ステップS11において否定判定した場合には、ステップS12を経由してステップS30に進む。ステップS30では、フィルタ伝達特性I(s)の規定減衰係数ξmを第1減衰係数ξ1に設定する。ここで、第1減衰係数ξ1を、例えば駆動系の減衰係数ξp以上の値に設定することできる。例えば、第1減衰係数ξ1を駆動系の減衰係数ξpと同じ値に設定する場合、フィルタ伝達特性I(s)は1になる。
 一方、ステップS11において肯定判定した場合には、ステップS14を経由してステップS31に進む。ステップS31では、規定減衰係数ξmを、第1減衰係数ξ1よりも大きい第2減衰係数ξ2に設定する。
 以上説明した減衰係数の設定方法によれば、蓄電池31が満充電状態であると判定された場合、蓄電池31が満充電状態でないと判定される場合よりも、目標クリープトルクTtgtの上昇速度が低くされる。これにより、ドライブシャフト24の捻じれに起因して発生する振動を低減でき、ひいてはロータ22の回転速度Nmの変動量を低減できる。その結果、蓄電池31を過充電から保護しつつ、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
 <第6実施形態の変形例>
 ・図11のステップS11の処理を、図8のステップS17の処理に変更してもよい。
 ・図11のステップS10の処理を、図7のステップS20の処理に変更してもよい。
 <第7実施形態>
 以下、第7実施形態について、第6実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、目標クリープトルクTtgtの上昇速度を低下させる方法を変更する。
 図12に、EVECU50が実行する処理の手順を示す。なお、図12において、先の図11に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
 ステップS11において否定判定した場合には、ステップS12を経由してステップS32に進む。ステップS32では、電流制御部63で用いる比例ゲインKpを第1比例ゲインK1pに設定し、積分ゲインKiを第1積分ゲインK1iに設定する。
 一方、ステップS11において肯定判定した場合には、ステップS14を経由してステップS33に進む。ステップS33では、電流制御部63で用いる比例ゲインKpを、第1比例ゲインK1pよりも小さい第2比例ゲインK2pに設定し、積分ゲインKiを、第1積分ゲインKi1よりも小さい第2積分ゲインKi2に設定する。
 以上説明した本実施形態によれば、第6実施形態と同様の効果を得ることができる。
 <その他の実施形態>
 なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
 ・第5実施形態の図11に示した処理において、ステップS30の処理とともに、図12のステップS32の処理が実行されてもよい。また、図11に示した処理において、ステップS31の処理とともに、図12のステップS33の処理が実行されてもよい。
 ・第4実施形態において、目標トルクTrq*の上昇速度を低下させる方法として、例えば、目標トルクTrq*の算出に用いられるアクセルストロークSaccにフィルタ処理(例えば、1次遅れ要素のフィルタ)が施されてもよい。詳しくは、EVECU50は、蓄電池31が満充電状態でないと判定した場合、フィルタ処理の時定数を第1時定数τ1に設定し、蓄電池31が満充電状態であると判定した場合、フィルタ処理の時定数を、第1時定数τ1よりも大きい第2時定数τ2に設定すればよい。
 ・蓄電装置としては、蓄電池に限らず、例えば大容量のキャパシタであってもよい。
 ・インバータ30と蓄電池31とが、DCDCコンバータを介して電気的に接続されていてもよい。このDCDCコンバータは、蓄電池31の出力電圧を昇圧してインバータ30に供給したり、インバータ30からの電圧を降圧して蓄電池31に供給したりする。
 ・制御装置が搭載される車両としては、走行動力源として回転電機のみを備える車両に限らず、走行動力源として回転電機に加えて内燃機関を備える車両であってもよい。
 ・本開示に記載の制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (13)

  1.  蓄電装置(31)と、
     前記蓄電装置に電気的に接続されるインバータ(30)と、
     ステータ巻線(21)及びロータ(22)を有し、該ステータ巻線がインバータに電気的に接続される回転電機(20)と、
     前記ロータと駆動輪(25)との間の動力伝達を行うドライブシャフト(24)と、を備える車両(10)に適用される車両用制御装置(50)において、
     前記車両を発進させるための目標発進トルク(Ttgt,Trq*)を、0から規定トルクまで漸増させて設定する目標値設定部と、
     前記回転電機の発生トルクを前記目標発進トルクに制御すべく、前記インバータのスイッチング制御を行う制御部と、
     前記蓄電装置の充電が制限される状態であるか制限されない状態であるかを判定する状態判定部と、
     前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定された場合、前記回転電機を発電機として機能させるときの回生トルクを、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合よりも制限する回生制限部と、を備え、
     前記目標値設定部は、前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定された場合、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合よりも、0から前記規定トルクまでの前記目標発進トルクの上昇速度を低くする車両用制御装置。
  2.  前記目標値設定部は、前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定された場合、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合よりも、前記目標発進トルクを0から上昇させ始めるタイミングを早くする請求項1に記載の車両用制御装置。
  3.  前記目標値設定部は、前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定された場合、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合よりも前記規定トルクを小さくする請求項1又は2に記載の車両用制御装置。
  4.  前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定される場合とは、前記蓄電装置が満充電状態であると判定される場合であり、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合とは、前記蓄電装置が満充電状態でないと判定される場合である請求項1~3のいずれか1項に記載の車両用制御装置。
  5.  前記目標値設定部は、前記蓄電装置が満充電状態であると判定された場合において、前記蓄電装置の充電率が高いとき、該充電率が低いときよりも前記上昇速度を低くする請求項4に記載の車両用制御装置。
  6.  前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定される場合とは、前記蓄電装置の温度が温度閾値以上であると判定される場合であり、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合とは、前記蓄電装置の温度が前記温度閾値を下回ると判定される場合である請求項1~3のいずれか1項に記載の車両用制御装置。
  7.  前記目標値設定部は、前記蓄電装置の温度が前記温度閾値以上であると判定された場合において、前記蓄電装置の温度が高いとき、該温度が低いときよりも前記上昇速度を低くする請求項6に記載の車両用制御装置。
  8.  蓄電装置(31)と、
     前記蓄電装置に電気的に接続されるインバータ(30)と、
     ステータ巻線(21)及びロータ(22)を有し、該ステータ巻線がインバータに電気的に接続される回転電機(20)と、
     前記ロータと駆動輪(25)との間の動力伝達を行うドライブシャフト(24)と、を備える車両(10)に適用される車両用制御装置(50)において、
     前記車両を発進させるための目標発進トルク(Ttgt)を、0から規定トルクまで漸増させて設定する目標値設定部と、
     前記回転電機の発生トルクを前記目標発進トルクに制御すべく、前記インバータのスイッチング制御を行う制御部と、
     前記蓄電装置の充電が制限される状態であるか制限されない状態であるかを判定する状態判定部と、
     前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定された場合、前記回転電機を発電機として機能させるときの回生トルクを、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合よりも制限する回生制限部と、を備え、
     前記目標値設定部は、前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定された場合、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合よりも前記規定トルクを小さくする車両用制御装置。
  9.  前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定される場合とは、前記蓄電装置が満充電状態であると判定される場合であり、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合とは、前記蓄電装置が満充電状態でないと判定される場合である請求項8に記載の車両用制御装置。
  10.  前記目標値設定部は、前記蓄電装置が満充電状態であると判定された場合において、前記蓄電装置の充電率が高いとき、該充電率が低いときよりも前記規定トルクを小さくする請求項9に記載の車両用制御装置。
  11.  前記蓄電装置の充電が制限される状態であると判定される場合とは、前記蓄電装置の温度が温度閾値以上であると判定される場合であり、前記蓄電装置の充電が制限されない状態であると判定される場合とは、前記蓄電装置の温度が前記温度閾値を下回ると判定される場合である請求項8に記載の車両用制御装置。
  12.  前記目標値設定部は、前記蓄電装置の温度が前記温度閾値以上であると判定された場合において、前記蓄電装置の温度が高いとき、該温度が低いときよりも前記規定トルクを小さくする請求項11に記載の車両用制御装置。
  13.  前記目標発進トルクは、前記車両をクリープ走行させるための目標クリープトルク(Ttgt)である請求項1~12のいずれか1項に記載の車両用制御装置。
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