(57)【要約】【課題】歯打ちによるノイズや振動が発生することを抑制する。【解決手段】車両コントローラ１３が、要求トルクを出力する際にモータ３の出力トルクの符号が変化すると判定した場合、モータ３の出力トルクが変動トルク域内に入った際、変動トルク域内に入る前の変化速度より速い変化速度で出力トルクを変化させる。これにより、トルク変動によってモータ３の角速度変化と前輪２ａ，２ｂの角速度変化との間にズレが発生することを抑制できるので、歯打ちによるノイズや振動が発生することを抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータとモータの出力トルクを車輪に伝達するギヤとを備える電動車両において、
要求トルクを出力する際に前記モータの出力トルクの符号が変化するか否かを判定する判定手段と、
出力トルクの符号が変化しない前記モータの運転範囲を変動トルク域として設定する設定手段と、
前記判定手段が要求トルクを出力する際に前記モータの出力トルクの符号が変化すると判定した場合、前記モータの出力トルクが前記設定手段により設定された変動トルク域内に入った際、変動トルク域内に入る前の変化速度より速い変化速度で出力トルクを変化させる制御手段と
を備えることを特徴とする電動車両。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両において、
前記制御手段は、前記モータの出力トルクの変化量が所定値以上である場合、変動トルク域の上限値又は下限値に出力トルクを所定時間保持した後、出力トルクを変化させることを特徴とする電動車両。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電動車両において、
前記設定手段は、車速に応じて前記変動トルク域の値域を変化させることを特徴とする電動車両。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の電動車両において、
前記制御手段は、車速に応じて前記所定時間を変化させることを特徴とする電動車両。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の電動車両において、
前記制御手段は、前記変動トルク域の上限値に出力トルクを保持している場合、前記車輪を制動するブレーキを制御することにより要求トルクと出力トルクの差分を補うことを特徴とする電動車両。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載の電動車両において、
前記制御手段は、前記モータの出力トルクの変化量に応じて、変動トルク域内における出力トルクの変化速度を変化させることを特徴とする電動車両。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１項に記載の電動車両において、
前記制御手段は、電動車両の運転状態に基づいて前記モータの出力トルクを変化させるタイミングを決定することを特徴とする電動車両。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のうち、いずれか１項に記載の電動車両において、
前記モータを複数有し、前記制御手段は、出力トルクを変化させるタイミングを複数のモータ間で異ならせることを特徴とする電動車両。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のうち、いずれか１項に記載の電動車両において、
前記モータを複数有し、前記制御手段は、複数のモータの出力トルクの合計値が要求トルクと同等になるように各モータを制御することを特徴とする電動車両。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のうち、いずれか１項に記載の電動車両において、
前記モータを４つ以上有し、前記制御装置は、ヨーが発生しないように前記モータの出力トルクの配分を調整することを特徴とする電動車両。
【請求項１１】
モータとモータの出力トルクを車輪に伝達するギヤとを備える電動車両の制御方法において、
要求トルクを出力する際に前記モータの出力トルクの符号が変化するか否かを判定する判定処理と、
出力トルクの符号が変化しない前記モータの運転範囲を変動トルク域として設定する設定処理と、
前記判定処理において要求トルクを出力する際に前記モータの出力トルクの符号が変化すると判定された場合、前記モータの出力トルクが前記設定処理により設定された変動トルク域内に入った際、変動トルク域内に入る前の変化速度より速い変化速度で出力トルクを変化させる制御処理と
を含むことを特徴とする電動車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンにギヤ結合されたモータにおけるギヤノイズを低減する技術として、エンジンから要求トルクを出力する際に出力トルクの符号が変化する場合、エンジンの出力トルクを緩変化する緩変化許容値をもって要求トルクに向けて増減する値に設定することにより、緩やかに出力トルクを変化させてギヤ結合させる技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０４３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術によれば、低出力の時に緩やかに出力トルクを変化させるために、モータの制御遅れ等に起因するトルク変動によってモータの角速度変化と車輪の角速度変化との間にズレが生じることによって、モータと車輪間に存在するギヤの噛み合い歯面が離れることにより、歯打ちによるノイズや振動が発生することがある。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は歯打ちによるノイズや振動が発生することを抑制可能な電動車両及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電動車両及びその制御方法は、出力トルクの符号が変化しないモータの運転範囲を変動トルク域として設定し、要求トルクを出力する際にモータの出力トルクの符号が変化する場合、モータの出力トルクが設定された変動トルク域内に入った際、変動トルク域内に入る前の変化速度より速い変化速度で出力トルクを変化させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る電動車両及びその制御方法によれば、トルク変動によってモータの角速度変化と車輪の角速度変化との間にズレが発生することを抑制できるので、歯打ちによるノイズや振動が発生することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態となる電動車両の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態となる出力トルク制御処理の流れを示すフローチャート図である。
【図３】モータの変動トルク域の一例を示す図である。
【図４】出力トルクの変化量が（ａ）所定値未満及び（ｂ）所定値以上である場合と（ｃ）ブレーキ制御を行う場合における出力トルク制御処理を説明するための図である。
【図５】図１に示す電動車両の変形例の構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す電動車両において出力トルクの変化量が（ａ）所定値未満及び（ｂ）所定値以上である場合と（ｃ）ブレーキ制御を行う場合における出力トルク制御処理を説明するための図である。
【図７】図１に示す電動車両の変形例の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる電動車両の構成を説明する。
【００１０】
〔電動車両の構成〕
本発明の実施形態となる電動車両１は、図１に示すように、モータ３と、回転軸４を介してモータ３の出力トルクを前輪２ａ，２ｂに伝達するギヤ５と、前輪２ａ，２ｂを制動するディスクブレーキ６と、モータ３の回転数を検出する回転数センサ７と、モータ３の温度を検出する温度センサ８と、電動車両１の走行速度（車速）を検出する車速センサ９と、モータ３に交流電力を供給するインバータ１０とを有する。この電動車両１はさらに、インバータ１０に直流電力を供給するバッテリ１１と、インバータ１０の動作を制御することによりモータ３の出力トルクを制御するモータコントローラ１２と、電動車両１全体の動作を制御する車両コントローラ１３とを有する。車両コントローラ１３は、電動車両１のステアリングの操舵角を検出する舵角センサ１４，電動車両１のアクセルペダルの踏込量を検出するアクセルペダルセンサ１５，電動車両１のブレーキペダルの踏込量を検出するブレーキペダルセンサ１６，電動車両１の制御モードを検出するモードスイッチセンサ１７，電動車両１のヨーレートを検出するヨーレートセンサ１８，電動車両１に加わる横（車幅）方向加速度（横Ｇ）を検出する横Ｇセンサ１９，及び電動車両１に加わる車両前後方向加速度（前後Ｇ）を検出する前後Ｇセンサ２０の検出値に基づいて、モータ３とディスクブレーキ６の動作を独立して制御する。
【００１１】
〔出力トルク制御処理〕
このような構成を有する電動車両１において、要求トルクを出力する際に出力トルクの符号が変化する場合、そのまま要求トルクを出力すると、モータ３の制御遅れ等に起因するトルク変動によって歯打ちによるノイズや振動が発生することがある。そこで本実施形態の電動車両１では、車両コントローラ１３が、以下に示す出力トルク制御処理を実行することにより、歯打ちによるノイズや振動が発生することを抑制する。以下、図２に示すフローチャートを参照して、出力トルク制御処理を実行する際の車両コントローラ１３の動作を説明する。
【００１２】
図２に示すフローチャートは、モータ３の駆動が開始されたタイミングで開始となり、出力トルク制御処理はステップＳ１の処理に進む。
【００１３】
ステップＳ１の処理では、車両コントローラ１３が、回転数センサ７，車速センサ９，アクセルペダルセンサ１５，及びブレーキペダルセンサ１６の検出値を読み込み、読み込まれた検出値を利用して運転者が電動車両１に要求する出力トルク（要求トルク）を算出する。そして車両コントローラ１３は、算出された要求トルクに従ってモータ３の出力トルクを制御する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、出力トルク制御処理はステップＳ２の処理に進む。
【００１４】
ステップＳ２の処理では、車両コントローラ１３が、モータ３の出力トルクが図３に示す変動トルク域内に入ったか否かを判定する。本明細書中における“変動トルク域”とは、図３に示すように、出力トルクの符号が変化しないモータ３の運転範囲を意味し、本実施形態では、図４に示すように、正の上限値Ｔｍａｘと負の下限値Ｔｍｉｎにより規定される。なお車両コントローラ１３は、車速に応じて上限値Ｔｍａｘと下限値Ｔｍｉｎを変更してもよい。このような処理によれば、車速が速い時には応答性が高い出力トルク制御を行うことができる。判定の結果、出力トルクが変動トルク域内に入っていないと判定された場合、車両コントローラ１３はステップＳ３の処理として通常の出力トルク制御処理（図４（ａ），（ｂ）に示す破線の出力トルク制御）を実行した後、出力トルク制御処理をステップＳ１の処理に戻す。一方、出力トルクが変動トルク域内に入ったと判定された場合には、車両コントローラ１３は出力トルク制御処理をステップＳ４の処理に進める。
【００１５】
ステップＳ３の処理では、車両コントローラ１３が、モータ３の出力トルクの変化量が所定値以上であるか否かを判別する。判別の結果、算出された変化量が所定値以上でない場合、換言すれば、出力トルクの変化が図４（ａ）に示すように緩やかである場合、車両コントローラ１３は出力トルク制御処理をステップＳ５の処理に進める。一方、算出された変化量が所定値以上である場合、換言すれば、出力トルクの変化が図４（ｂ）に示すように急峻である場合には、車両コントローラ１３は出力トルク制御処理をステップＳ４の処理に進める。
【００１６】
ステップＳ４の処理では、車両コントローラ１３が、現在の出力トルクが負である場合、変動トルク域の下限値Ｔｍｉｎに出力トルクを保持し、現在の出力トルクが正である場合には、変動トルク域の上限値Ｔｍｉｎ（図４（ｂ）に示す実線参照）に出力トルクを所定時間保持する。なお車両コントローラ１３は、車速に応じて出力トルクを保持する所定時間を変更してもよい。このような処理によれば、車速が速い時には応答性が高い出力トルク制御を行うことができる。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、出力トルク制御処理はステップＳ５の処理に進む。
【００１７】
ステップＳ５の処理では、車両コントローラ１３が、変動トルク域内に入る前より速い変化速度で出力トルクを変化させる。すなわち車両コントローラ１３は、現在の出力トルクが変動トルク域の上限値Ｔｍａｘである場合、図４（ａ），（ｂ）に実線で示すように、変動トルク域内に入る前の変化速度（図４（ａ），（ｂ）に示す破線の傾き）より速い変化速度で出力トルクを上限値Ｔｍａｘから下限値Ｔｍｉｎに変化させる。また同様に、車両コントローラ１３は、現在の出力トルクが変動トルク域の下限値Ｔｍｉｎである場合には、変動トルク域内に入る前の変化速度より速い変化速度で出力トルクを下限値Ｔｍｉｎから上限値Ｔｍａｘに変化させる。
【００１８】
ステップＳ５の処理において、車両コントローラ１３は、図４（ｃ）に破線Ｌで示すようにディスクブレーキ６を制御することにより制動力を発生させることにより、出力トルクと要求トルクの差分をディスクブレーキ６の制動力で補うようにしてもよい。このような処理によれば、電動車両１を要求トルクを出力している時の運転状態と同等の運転状態にすることができる。また車両コントローラ１３は、モータ３の出力トルクの変化量に応じて、変動トルク域内における出力トルクの変化速度を変化させてもよい。また車両コントローラ１３は、電動車両１の運転状態に基づいてモータ３の出力トルクを変化させるタイミングを決定してもよい。このような処理によれば、その後の要求トルクの変化に柔軟に対応することができる。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、出力トルク制御処理はステップＳ６の処理に進む。
【００１９】
ステップＳ６の処理では、車両コントローラ１３が、出力トルクがステップＳ１の処理により算出された要求トルクであるか否かを判別する。そして車両コントローラ１３は、出力トルクが要求トルクになったタイミングで出力トルク制御処理をステップＳ８の処理に進める。
【００２０】
ステップＳ８の処理では、車両コントローラ１３が、出力トルクの値を要求トルクの値に変更する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、出力トルク制御処理はステップＳ１の処理に戻る。
【００２１】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる電動車両１によれば、車両コントローラ１３が、要求トルクを出力する際にモータ３の出力トルクの符号が変化すると判定した場合、モータ３の出力トルクが変動トルク域内に入った際、変動トルク域内に入る前の変化速度より速い変化速度で出力トルクを変化させる。このような構成によれば、トルク変動によってモータ３の角速度変化と前輪２ａ，２ｂの角速度変化との間にズレが発生することを抑制できるので、歯打ちによるノイズや振動が発生することを抑制できる。また加速，減速，前進，後進のどの運転領域においても歯打ちによるノイズや振動が発生することを抑制できる。
【００２２】
本発明の実施形態となる電動車両１によれば、車両コントローラ１３が、モータ３の出力トルクの変化量が所定値以上である場合、変動トルク域の上限値Ｔｍａｘ又は下限値Ｔｍｉｎに出力トルクを所定時間保持した後、出力トルクを変化させる。このような構成によれば、出力トルクの正から負又は負から正への変化量を小さくできるので、歯打ちによるノイズや振動が発生することをより抑制することができる。また本発明の実施形態となる電動車両１によれば、車両コントローラ１３が、車速に応じて出力トルクを保持する所定時間を変化させるので、車速が速い時には応答性が高い出力トルク制御を行うことができる。
【００２３】
本発明の実施形態となる電動車両１によれば、車両コントローラ１３が、車速に応じて変動トルク域の値域を変化させるので、車速が速い時には応答性が高い出力トルク制御を行うことができる。本発明の実施形態となる電動車両１によれば、車両コントローラ１３が、変動トルク域の上限値Ｔｍａｘに出力トルクを保持している場合、ディスクブレーキ６を制御することにより要求トルクと出力トルクの差分を補うので、電動車両１を要求トルクを出力している時の運転状態と同等の運転状態にすることができる。
【００２４】
本発明の実施形態となる電動車両１によれば、車両コントローラ１３が、モータ３の出力トルクの変化量に応じて、変動トルク域内における出力トルクの変化速度を変化させるので、変動トルク域が大きい場合であっても、歯打ちによるノイズや振動が発生することを抑制できる。本発明の実施形態となる電動車両１によれば、車両コントローラ１３が、電動車両１の運転状態に基づいてモータ３の出力トルクを変化させるタイミングを決定するので、その後の要求トルクの変化に柔軟に対応することができる。
【００２５】
本実施形態における電動車両１は、１つのモータ３により前輪２ａ，２ｂを駆動するものであるが、本発明は本実施形態に限定されることはなく、例えば図５に示すような２つのモータ３により前輪２ａ，２ｂと後輪２ｃ，２ｄを独立して駆動する電動車両１にも適用することができる。この場合、車両コントローラ１３は、図６（ａ）〜（ｃ）の実線及び一点破線に示すように、２つのモータ３の出力トルクを別々に制御することが望ましい。これにより、車両の要求トルクを合わせたまま、歯打ちによるノイズや振動が発生することを抑制できる。なお図６（ａ）は出力トルクの変化量が所定値未満である場合の出力トルク制御、図６（ｂ）は出力トルクの変化量が所定値以上である場合の出力トルク制御、図６（ｃ）はブレーキ制御を伴う出力トルク制御を示す。
【００２６】
この場合、車両コントローラ１３は、出力トルクを変化させるタイミングを複数のモータ間で異ならせるとよい。これにより、歯打ちによるノイズや振動が発生した場合であってもその発生タイミングが同期しないので、ロータのイナーシャとモータのトルク変動により変動トルク域を規定することにより、歯打ちによるノイズや振動が発生することをより確実に抑制できる。また車両コントローラ１３は、複数のモータの出力トルクの合計値が要求トルクと同等になるように各モータを制御するとよい。これにより、電動車両１を要求トルクを出力している時の運転状態と同等の運転状態にすることができる。
【００２７】
本発明は、同様にして、図７に示すような４つのモータ３により右前輪２ａ，左前輪２ｂ，右後輪２ｃ，左後輪２ｄを独立して駆動する電動車両１や、後輪を１つのモータで駆動する車両、前輪を１つのモータとエンジンで駆動する車両、前輪を１つのモータとエンジンで駆動し、後輪を１つのモータで駆動する車両、後輪を車輪内に搭載したモータで駆動する車両、前輪を車輪内に搭載したモータで駆動する車両、後輪を車体に搭載したモータで駆動する車両、前輪を車体に搭載したモータで駆動する車両、４つのモータを車体に配置し、４輪を駆動する車両、前輪を１つのモータで駆動し、後輪を車輪内に搭載したモータで駆動する車両等にも適用できる。モータを４つ以上有する場合、車両コントローラ１３は、ヨーが発生しないようにモータの出力トルクの配分を調整することが望ましい。これにより、無駄なトルクを出力することを抑制できる。
【００２８】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００２９】
１：電動車両
２ａ，２ｂ：前輪
２ｃ，２ｄ：後輪
３：モータ
４：回転軸
５：ギヤ
６：ディスクブレーキ
７：回転数センサ
８：温度センサ
９：車速センサ
１０：インバータ
１１：バッテリ
１２：モータコントローラ
１３：車両コントローラ
１４：舵角センサ
１５：アクセルペダルセンサ
１６：ブレーキペダルセンサ
１７：モードスイッチセンサ
１８：ヨーレートセンサ
１９：横Ｇセンサ
２０：前後Ｇセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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