(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともアクセル開度（θAP）に基づいてモータ（１）の駆動／回生トルクを決定し、決定された駆動／回生トルクに応じてモータ（１）を制御する電動車両の制御装置において、
アクセル開度（θAP）の変化に基づいて車両の加速／減速を検出する加速／減速検出手段（２８）と、
車両が加速状態あるいは定速状態から減速状態に切り換わったことが検出された後の所定時間内に車両の加速が検出されたときにモータ（１）の駆動トルクの増加を制限するトルク増加制限手段（２９）と、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項２】
前記トルク増加制限手段（２９）は、車両の加速時におけるアクセル開度（θAP）に応じてモータ（１）の駆動トルクの増加を制限する時間を変更することを特徴とする、請求項１記載の電動車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくともアクセル開度に基づいてモータの駆動／回生トルクを決定し、決定された駆動／回生トルクに応じてモータを制御する電動車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動車両に搭載されたモータのアクセルペダルの開閉に対する応答性は内燃機関の回転数の応答性に比べて高いものであり、そのためにアクセルペダルを急激に踏み込んだときにモータが受ける反力により車体に振動が発生して乗り心地を損ねる問題があった。特に、アクセルペダルの踏み込みと戻しとを短い時間間隔で繰り返し行った場合に、モータと駆動輪間の動力伝達系に存在するバックラッシュが消滅する際のショックが車体の固有振動数と共振し、乗り心地を低下させる振動が発生し易い問題があった。
【０００３】
そこで従来の電動車両では、アクセルペダルを急激に踏み込んだときにモータトルクの立ち上がりに遅れを持たせることにより、前記振動の発生を防止していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のようにアクセルペダルを急激に踏み込んだときにモータトルクの立ち上がりに遅れを持たせると、ドライバーが急加速を要求しているときにもモータトルクの立ち上がりが遅れてしまうため、車両の加速性能が低下してしまう問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の加速性能の低下を回避しながら前記振動の発生を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、少なくともアクセル開度に基づいてモータの駆動／回生トルクを決定し、決定された駆動／回生トルクに応じてモータを制御する電動車両の制御装置において、アクセル開度の変化に基づいて車両の加速／減速を検出する加速／減速検出手段と、車両が加速状態あるいは定速状態から減速状態に切り換わったことが検出された後の所定時間内に車両の加速が検出されたときにモータの駆動トルクの増加を制限するトルク増加制限手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また請求項２に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、前記トルク増加制限手段は、車両の加速時におけるアクセル開度に応じてモータの駆動トルクの増加を制限する時間を変更することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１は電動車両の全体構成を示す図、図２は制御系のブロック図、図３は電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図、図４は作用を説明するフローチャート、図５は作用を説明するタイムチャート、図６はモータトルクを制限する手法の説明図である。
【００１０】
図１及び図２に示すように、四輪の電動車両Ｖは、三相交流モータ１のトルクがトランスミッション２を介して伝達される駆動輪としての左右一対の前輪Ｗｆ，Ｗｆと、従動輪としての左右一対の後輪Ｗｒ，Ｗｒとを有する。電動車両Ｖの後部に搭載された例えば２８８ボルトのメインバッテリ３は、コンタクタ４、ジョイントボックス５、コンタクタ４及びパワードライブユニットを構成するインバータ６を介してモータ１に接続される。例えば１２ボルトのサブバッテリ７にメインスイッチ８及びヒューズ９を介して接続された電子制御ユニット１０は、モータ１の駆動トルク及び回生トルクを制御すべくインバータ６に接続される。サブバッテリ７をメインバッテリ３の電力で充電すべく、バッテリチャージャ１１及びＤＣ／ＤＣコンバータ１２が設けられる。
【００１１】
メインバッテリ３とインバータ６とを接続する高圧回路、即ちインバータ６の直流部には、その電流ＩPDU を検出する電流センサＳ1 と、電圧ＶPDU を検出する電圧センサＳ2 とが設けられており、電流センサＳ1 で検出したインバータ６の直流部の電流ＩPDU 及び電圧センサＳ2 で検出したインバータ６の直流部の電圧ＶPDU は電子制御ユニット１０に入力される。また、モータ回転数センサＳ3 で検出したモータ回転数Ｎｍと、アクセル開度センサＳ4 で検出したアクセル開度θAPと、シフトポジションセンサＳ5 で検出したシフトポジションＰとが電子制御ユニット１０に入力される。
【００１２】
インバータ６は複数のスイッチング素子を備えおり、電子制御ユニット１０から各スイッチィング素子にスイッチング信号を入力することにより、モータ１の駆動時にはメインバッテリ３の直流電力を三相交流電力に変換して該モータ１に供給し、モータ１の被駆動時（回生時）には該モータ１が発電した三相交流電力を直流電力に変換してメインバッテリ３に供給する。
【００１３】
電子制御ユニット１０からインバータ６のスイッチング素子に入力されるスイッチング信号は、ＰＷＭ（パルス幅変調）により制御される。また、モータ１の高回転領域でＰＷＭ制御のデューティ率が１００％に達した後に、弱め界磁制御が行われる。弱め界磁制御とは、モータ１の永久磁石が発生している界磁と逆方向の界磁が発生するように、モータ１に供給する一次電流に界磁電流成分を持たせるもので、全体の界磁を弱めてモータ１の回転数を高回転数側に延ばすものである。
【００１４】
次に、図３に基づいて電子制御ユニット１０の回路構成及び作用の概略を説明する。
【００１５】
電子制御ユニット１０は、トルク指令値算出手段２１、目標電力算出手段２２、実電力算出手段２３、比較手段２４、トルク制御手段２５、加速／減速検出手段２８及びトルク増加制限手段２９を備えており、比較手段２４及びトルク制御手段２５はフィードバック制御手段２７を構成する。
【００１６】
トルク指令値算出手段２１は、モータ回転数センサＳ3 で検出したモータ回転数Ｎｍと、アクセル開度センサＳ4 で検出したアクセル開度θAPと、シフトポジションセンサＳ5 で検出したシフトポジションＰとに基づいて、ドライバーがモータ１に発生させようとしているトルク指令値を、例えばマップ検索によって算出する。加速／減速検出手段２８はアクセル開度θAPの変化に基づいて車両が加速状態にあるか減速状態にあるかを検出し、トルク増加制限手段２９は前記加速／減速検出手段２８が車両の減速を検出した後の所定時間内に車両の加速を検出したときに、モータ１のトルク指令値の立ち上がりを制限すべく前記トルク指令値算出手段２１に信号を出力する。
【００１７】
目標電力算出手段２２は、トルク指令値算出手段２１で算出したトルク指令値とモータ回転数センサＳ3 で検出したモータ回転数Ｎｍとを乗算し、これを変換効率で除算することにより、モータ１に供給すべき、或いは回生によりモータ１から取り出すべき目標電力を算出する。目標電力は正値の場合と負値の場合とがあり、正の目標電力はモータ１が駆動トルクを発生する場合に対応し、負の目標電力はモータ１が回生トルクを発生する場合に対応する。
【００１８】
一方、実電力算出手段２３は、電流センサＳ1 で検出したインバータ６の直流部の電流ＩPDU と、電圧センサＳ2 で検出したインバータ６の直流部の電圧ＶPDU とを乗算することにより、インバータ６に入力される実電力を算出する。目標電力と同様に、実電力にも正値の場合と負値の場合とがあり、正の実電力はモータ１が駆動トルクを発生する場合に対応し、負の実電力はモータ１が回生トルクを発生する場合に対応する。
【００１９】
目標電力算出手段２２で算出した目標電力と実電力算出手段２３で算出した実電力とはフィードバック制御手段２７の比較手段２４に入力され、そこで算出された目標電力と実電力との偏差に基づいてトルク制御手段２５がインバータ６に入力するスイッチング信号のパルス幅を制御する。その結果、実電力を目標電力に一致させるべくモータ１の運転状態がフィードバック制御される。
【００２０】
次に、図４のフローチャートを参照しながら本発明の実施例の作用について説明する。
【００２１】
先ず、ステップＳ１でアクセル開度センサＳ4 で検出したアクセル開度θAPを読み込み、続くステップＳ２でアクセル開度θAPの時間当たりの変化量、即ちアクセル開度の今回値（θAP）N から前回値（θAP）N-1 を減算したアクセル開度変化量ΔθAP＝（θAP）N −（θAP）N-1 を算出する。その結果、ステップＳ３でアクセル開度変化量ΔθAPがΔθAP＜０であれば、即ちアクセル開度θAPが減少して車両が減速状態にあれば、ステップＳ４で後述するトルク増加制限フラグＦが「１」にセットされるとともに、ステップＳ５で後述するタイマーがクリアされる。
【００２２】
前記ステップＳ３でアクセル開度変化量ΔθAPがΔθAP＜０でなくなってステップＳ６に移行したとき、アクセル開度変化量ΔθAPがΔθAP＝０に保持されていればステップＳ７に移行し、そこで第１判定値Ｔ1 がセットされる。或いは、ステップＳ６でアクセル開度変化量ΔθAPがΔθAP＞０であり、且つステップＳ８でそのときのアクセル開度θAPが閾値θREF 未満であれば、やはりステップＳ７に移行して第１判定値Ｔ1 が再セットされる。一方、ステップＳ８でそのときのアクセル開度θAPが閾値θREF 以上であれば、ステップＳ８に移行して第２判定値Ｔ2 がセットされる。
【００２３】
第１判定値Ｔ1 及び第２判定値Ｔ2 は何れもモータ１のトルク増加制限の実行が許可される時間を規定するもので、その長さは第２判定値Ｔ2 が第１判定値Ｔ1 よりも短く設定されている。
【００２４】
而して、車両が減速状態から加速状態に移行したときにはステップＳ１０で既にトルク増加制限フラグＦが「１」がセットされているため（ステップＳ４参照）、ステップＳ１１でトルク増加制限制御が実行される。図６（Ａ）に示すように、車両の通常の加速時（減速終了から所定時間内に開始される加速ではなく、車両の発進時の加速や、減速終了から所定時間経過後に開始される加速）には、実線で示す如く僅かなディレイタイムを以てモータトルクＴＲＱが速やかに増加するが、トルク増加制限制御が実行されているときには、破線で示す如く比較的に大きなディレイタイムを以てモータトルクＴＲＱが緩やかに増加する。
【００２５】
このトルク増加制限制御は、ステップＳ１２で現在カウント中のタイマーをインクリメントし、所定時間の経過後にステップＳ１３でタイマーのカウント値が現在セットされている第１判定値Ｔ1 又は第２判定値Ｔ2 を越えるまで継続する。そしてタイマーのカウント値が第１判定値Ｔ1 又は第２判定値Ｔ2 を越えると、ステップＳ１４でトルク増加制限フラグＦが「０」がリセットされてトルク増加制限制御が終了する。
【００２６】
尚、前記ステップＳ６でアクセル開度変化量ΔθAPがΔθAP＝０であるためにステップＳ７で第１判定値Ｔ1 がセットされたとき、つまり車両が減速状態から定速状態に移行した場合には、そもそも車両が加速することがないため、ステップＳ１１では実質的にトルク増加制限制御は実行されない。そしてステップＳ１３でタイマーのカウント値が第１判定値Ｔ1 を越えれば、ステップＳ１４でそのままトルク増加制限制御は終了する。但し、前記定速状態にある車両がステップＳ６で加速状態に移行すれば、そのときのアクセル開度θAPと閾値θREF との大小関係に応じて第１判定値Ｔ1 或いは第２判定値Ｔ2 が新たにセットされてトルク増加制限制御が実行される。
【００２７】
上記作用を纏めると、車両の減速状態が終了すると比較的に時間の長い第１判定値Ｔ1 がセットされる（ステップＳ７）。タイマーのカウント値が第１判定値Ｔ1 を越える前に車両が閾値θREF 未満のアクセル開度θAPで加速状態に移行すると（ステップＳ８）、前記第１判定値Ｔ1 が再セットされ（ステップＳ７）、モータトルクＴＲＱの増加速度を遅らせるトルク増加制限制御が実行される（ステップＳ１１）。このトルク増加制限制御は、タイマーのカウント値が比較的に時間の長い第１判定値を越えるまで継続する（ステップＳ１３，Ｓ１４）。
【００２８】
また、タイマーのカウント値が第１判定値Ｔ1 を越える前に車両が閾値θREF 以上のアクセル開度θAPで加速状態に移行すると（ステップＳ８）、第２判定値Ｔ2 が新たにセットされ（ステップＳ９）、モータトルクＴＲＱの増加速度を遅らせるトルク増加制限制御が実行される（ステップＳ１１）。このトルク増加制限制御は、タイマーのカウント値が比較的に時間の短い第２判定値Ｔ2 を越えるまで継続する（ステップＳ１３，Ｓ１４）。
【００２９】
更に、車両の減速状態が終了した後に定速状態を保持し、タイマーのカウント値が第１判定値Ｔ1 を越えるまで加速状態に移行しなかった場合には、トルク増加制限制御は実質的に実行されない。
【００３０】
而して、アクセルペダルの踏み込み及び戻しを第１判定値Ｔ1 よりも短い時間間隔で繰り返した場合、アクセルペダルの踏み込み時のモータトルクＴＲＱの増加速度が第１判定値Ｔ1 又は第２判定値Ｔ2 が経過するまで制限される。これにより、減速時に拡大したモータ１と駆動輪Ｗｆ，Ｗｆ間の動力伝達系に存在するバックラッシュが加速時に急激に消滅してショックが発生することが防止され、車体振動による乗り心地の低下が回避される。
【００３１】
しかも、前記動力伝達系に存在するバックラッシュに起因するショックが発生する虞がない場合、つまり車両の発進に伴う加速時、或いは減速の終了から第１判定値Ｔ1 よりも長い時間が経過した後の加速時には、トルク増加制限制御が実行されないために車両の加速性能が損なわれることがない。また加速時のアクセル開度θAPが閾値θREF 以上であってドライバーが急加速を要求している場合には、比較的に短い第２判定値Ｔ2 の間だけしかトルク増加制限制御が実行されないため、車両の加速性能の低下を最小限に抑えることができる。
【００３２】
図５はアクセル開度θAPをステップ状に増減させた場合の作用を示すタイムチャートである。時刻ｔ1 においてアクセル開度θAPが減少すると、モータトルクＴＲＱが通常の僅かなディレイタイムを以て目標トルクまで速やかに減少し、これと同時にトルク増加制限フラグＦが「１」にセットされて時間の長い第１判定値Ｔ1 がセットされる。第１判定値Ｔ1 が経過する前に、時刻ｔ2 においてアクセル開度θAPが閾値θREF 未満の値まで増加すると第１判定値Ｔ1 が再セットされ、これと同時にトルクＴＲＱ増加制限制御が開始されてモータトルクＴＲＱが通常よりも大きなディレイタイムを以て緩やかに増加する。そして時刻ｔ3 において第１判定値Ｔ1 が経過すると、トルク増加制限フラグＦが「０」にリセットされてトルク増加制限制御が終了する。尚、第１判定値Ｔ1 が経過した後にアクセル開度θAPが増加した場合には、前記トルク増加制限制御は実行されない。
【００３３】
更に、時刻ｔ4 において再びアクセル開度θAPが減少すると、モータトルクＴＲＱが通常の僅かなディレイタイムを以て目標トルクまで速やかに減少し、これと同時にトルク増加制限フラグＦが「１」にセットされて第１判定値Ｔ1 がセットされる。第１判定値Ｔ1 が経過する以前の時刻ｔ5 においてアクセル開度θAPが閾値θREF 以上の値まで増加すると、時間の短い第２判定値Ｔ2 がセットされると同時に、トルク増加制限制御が開始されてモータトルクＴＲＱが通常よりも大きなディレイタイムを以て緩やかに増加する。そして時刻ｔ6 において第２判定値Ｔ2 が経過すると、トルク増加制限フラグＦが「０」にリセットされるとともに、トルク増加制限制御が終了してモータトルクＴＲＱが通常の僅かなディレイタイムを以て目標トルクまで速やかに増加する。この場合も、第１判定値Ｔ1 が経過した後にアクセル開度θAPが増加した場合には、前記トルク増加制限制御は実行されない。
【００３４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３５】
例えば、実施例では、図６（Ａ）に示す如くモータトルクＴＲＱの増加速度の大きさを変化させることによりトルク増加制限制御を行っているが、図６（Ｂ）に示す如く一時遅れ処理の時定数を変化させることによりトルク増加制限制御を行っても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載された発明によれば、アクセル開度の変化に基づいて車両の加速／減速を検出し、車両が加速状態あるいは定速状態から減速状態に切り換わったことが検出された後の所定時間内に車両の加速が検出されたときにモータの駆動トルクの増加を制限するので、アクセルペダルの踏み込み及び戻しを短い時間間隔で繰り返した場合、アクセルペダルの踏み込み時にモータからの動力伝達系に存在するバックラッシュが急激に消滅してショックが発生することが防止され、乗り心地が向上する。しかも、前記動力伝達系に存在するバックラッシュに起因するショックが発生する虞がない場合、つまり車両の発進に伴う加速時、減速の終了から前記所定時間以上の時間が経過した後の加速時にはトルク増加制限制御が実行されないため、車両の加速性能が損なわれることがない。
【００３７】
また請求項２に記載された発明によれば、車両の加速時におけるアクセル開度に応じてモータの駆動トルクの増加を制限する時間を変更するので、ドライバーの加速要求が大きいときにモータの駆動トルクの増加を制限する時間を短くして加速性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動車両の全体構成を示す図
【図２】制御系のブロック図
【図３】電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図
【図４】作用を説明するフローチャート
【図５】作用を説明するタイムチャート
【図６】モータトルクを制限する手法の説明図
【符号の説明】
１          モータ
２８        加速／減速検出手段
２９        トルク増加制限手段
θAP        アクセル開度
【図１】
0003668553.tif 000002
【図２】
0003668553.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003668553.tif 000007