(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定速走行が選択されたとき、車速が設定速度に一致するよう走行用モータのトルクを制御する電気自動車の速度制御装置において、
上記一定速走行の制御下で、上記走行用モータのトルク変化量を算出する手段と、
上記走行用モータのトルク変化量を予め設定される正，負の設定値と比較する手段と、
上記走行用モータのトルク変化量が上記正の設定値以上のときは、上記走行用モータのトルクを設定値増加すると共に車速を一定に保つための上記設定速度を設定量低下する手段と、
上記走行用モータのトルク変化量が上記負の設定値以下のときは、上記走行用モータのトルクを設定値減少すると共に上記設定速度を設定量上昇する手段とを備えたことを特徴とする電気自動車の速度制御装置。
【請求項２】
上記各設定値及び設定量の少なくとも一つは、運転条件に応じて設定されることを特徴とする請求項１記載の電気自動車の速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、走行用モータの出力トルクを制御して定速走行での速度制御を行う電気自動車の速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、運転者が希望する速度をセットすると、その速度を記憶し、アクセルペダル等を操作しなくても、車両を自動的に一定速度で走行させることのできる定速走行（オートクルーズ）装置を搭載した車両が多くなっている。
【０００３】
上記定速走行装置は、例えば、ガソリンエンジン車では、車速センサ等からの車速信号に基づき、設定車速（運転車が希望し設定した車速）を維持するようにスロットルバルブの開度を制御して定速走行を行えるようにしたものがある。このようなガソリンエンジン車の走行制御では、燃料噴射量や筒内吸気流量などにより決まる出力トルクを精度良く制御することは難しい。
【０００４】
一方、電気自動車では、例えば、特開昭５７−１４２１０４号公報に示されるように、設定車速を一定に保つように走行用モータの出力トルクを変化させ定速走行を行えるようにしたものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に、自動車の高速道路等における定速走行装置は、道路が空いていれば有効であるが、道路が混んでくると使用することができなくなってしまうといった問題がある。
【０００６】
これは、定速走行装置を搭載していない車両が、道路の僅かな勾配や風などの走行抵抗の増減の影響で遅くなったり速くなったりするためである。すなわち、定速走行装置を搭載して定速走行を行っている車両は、速度制御が行われ定速走行を行おうとするが、定速走行装置を搭載していない車両は、アクセル一定（出力一定）に近い速度での走行となっているため、走行抵抗が変動すると、定速走行装置搭載車と定速走行装置未搭載車との間で相対的に速度差が生じることによる。
【０００７】
また、電気自動車では、負荷（走行抵抗）が変動しても一定速走行をすることは、出力変動が多く、バッテリ等が長持ちしないといった問題を生じる。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、一定速制御状態においても、道路勾配や強風等により走行抵抗の変動が生じた際は、この走行抵抗に応じた速度に制御し、自然の交通の流れにのった走行を可能とするとともに、バッテリ等を経済的に、かつ長持ちさせることのできる電気自動車の速度制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、一定速走行が選択されたとき、車速が設定速度に一致するよう走行用モータのトルクを制御する電気自動車の速度制御装置において、上記一定速走行の制御下で、上記走行用モータのトルク変化量を算出する手段と、上記走行用モータのトルク変化量を予め設定される正，負の設定値と比較する手段と、上記走行用モータのトルク変化量が上記正の設定値以上のときは、上記走行用モータのトルクを設定値増加すると共に車速を一定に保つための上記設定速度を設定量低下する手段と、上記走行用モータのトルク変化量が上記負の設定値以下のときは、上記走行用モータのトルクを設定値減少すると共に上記設定速度を設定量上昇する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記各設定値及び設定量の少なくとも一つは、運転条件に応じて設定されることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
請求項１記載の発明は、一定速走行の選択により車速が設定速度に一致するよう走行用モータのトルクを制御する一定速走行制御において、走行用モータのトルク変化量を算出する。そして、走行用モータのトルク変化量を予め設定される正，負の設定値と比較して、走行用モータのトルク変化量が正の設定値以上のときは、走行用モータのトルクを設定値増加すると共に車速を一定に保つための設定速度を設定量低下し、一方、走行用モータのトルク変化量が負の設定値以下のときは、走行用モータのトルクを設定値減少すると共に設定速度を設定量上昇する。
【００１３】
また、請求項２記載の発明のように、上記各設定値及び設定量の少なくとも一つは、運転条件に応じて設定されることが望ましい。
【００１５】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１〜図４は本発明の一実施例を示し、図１はモータ制御系の回路ブロック図、図２は変則オートクルーズ制御のフローチャート、図３は制御の一例を車両の走行性能線図に示した説明図、図４は図３を車両の位置で表した概略説明図である。
【００１６】
図１において、符号１は電気自動車に搭載される走行用のモータであり、本実施例においては、交流誘導電動機である。このモータ１には、図示しないトランスアクスルが連設され、このトランスアクスルからの駆動力が、例えば、左右の前輪軸を介して両前輪（いずれも図示せず）に伝達されるようになっている。
【００１７】
また、上記モータ１は、コントローラ２と接続されており、このコントローラ２のインバータ３を介し、走行駆動用の主電源であるメインバッテリ４と接続されている。
【００１８】
上記コントローラ２は、ＣＰＵ５、ＲＯＭ６、ＲＡＭ７、Ｉ／Ｏインターフェース８がバスを介して接続されたマイクロコンピュータ９を有し、上記Ｉ／Ｏインターフェース８の出力ポートには、駆動回路１０を介し、上記インバータ３が接続されている。
【００１９】
そして、上記モータ１のトルク制御は、上記マイクロコンピュータ９の上記ＣＰＵ５で演算された目標トルクに対して上記駆動回路１０で回転数に応じた電流指令におきかえ、上記インバータ３に指令して、上記メインバッテリ４からの直流電圧が、上記インバータ３により所定の電圧の高周波に変換されることにより行われるようになっている。
【００２０】
また、上記モータ１と上記インバータ３との間の結線ラインには、上記モータ１の駆動電流を検出する電流センサ１１が設けられており、この電流センサ１１は、上記マイクロコンピュータ９に上記Ｉ／Ｏインターフェース８を介して接続されている。
【００２１】
さらに、上記モータ１のモータロータの回転数を検出する回転数センサ１２、車速センサ１３、通常・変則オートクルーズスイッチ１４、アクセルペダルスイッチ１５、ブレーキペダルスイッチ１６等のセンサ・スイッチ類が、上記マイクロコンピュータ９に上記Ｉ／Ｏインターフェース８を介し接続されている。
【００２２】
上記通常・変則オートクルーズスイッチ１４は、「通常オートクルーズモード」（一定速走行制御モード；走行抵抗が変動しても速度を一定に保つモード），「変則オートクルーズモード」（略出力一定制御のモード；走行抵抗に応じた速度に制御するモード），「ＯＦＦモード」（通常のマニュアル走行のモード）の３つのモードに切替えるスイッチである。
【００２３】
また、上記アクセルペダルスイッチ１５は、電気自動車の運転席の床面に設けたアクセルペダルに連設されており、アクセルペダルの踏み始めの微小ストロークでＯＮするスイッチである。
【００２４】
上記ブレーキペダルスイッチ１６も同様に、ブレーキペダルの踏み始めの微小ストロークでＯＮするスイッチである。
【００２５】
尚、上記アクセルペダルスイッチ１５と上記ブレーキペダルスイッチ１６は、ＯＮした際に、上記通常・変則オートクルーズスイッチ１４を「ＯＦＦモード」にするオートクルーズキャンセルスイッチとなっており、このようなオートクルーズキャンセルスイッチとして、その他、特に図示しないが、シフトレバーの基部に連設されてシフト位置を検出するシフトスイッチ等が上記マイクロコンピュータ９に上記Ｉ／Ｏインターフェース８を介し接続されている。
【００２６】
次に、通常・変則オートクルーズスイッチ１４を「変則オートクルーズモード」に設定した際に、コントローラ２で行われる速度制御について、図２のフローチャートに従って説明する。
【００２７】
プログラムがスタートすると、まず、ステップS1で、車速センサ１３からの信号により車速Ｖが計測され、ステップS2へ進み、一定速走行の固定車速Ｖc が車速Ｖとして指令（Ｖ＝Ｖc ；Ｖは設定速度となる）された後、ステップS3へ進んで、そのときのモータ１のトルクが、初期トルクＴ0 としてＲＡＭ７に記憶される（Ｔ＝Ｔ0 ；Ｔは設定トルク）。尚、上記モータ１のトルクは、電流センサ１１からの値に基づき、予めＲＯＭ６内にメモリしておいた電流−トルク特性のマップ或いは計算式により求められる。また、マイクロコンピュータ９が駆動回路１０に指令したトルク指示値をそのまま用いても良い。
【００２８】
次いで、ステップS4に進むと、通常・変則オートクルーズスイッチ１４、アクセルペダルスイッチ１５、ブレーキペダルスイッチ１６、その他シフトスイッチ等により、オートクルーズがキャンセルされているか否かの判定が行われ、オートクルーズがキャンセルされていない場合は、ステップS5へ進み、オートクルーズがキャンセルされている場合は、ステップS6へ進んで通常のマニュアル走行制御、すなわち「変則オートクルーズモード」が解除され「ＯＦＦモード」となる。
【００２９】
上記ステップS4で、オートクルーズがキャンセルされていないと判定され、ステップS5へ進むと、そのときのトルク値Ｔi が読込まれ、ステップS7に進む。
【００３０】
このステップS7では、トルク変動（負荷，走行抵抗の変動）が大きいか否か、すなわちＴi −Ｔ≧ΔＴあるいはＴi −Ｔ≦−ΔＴ（｜Ｔi −Ｔ｜≧ΔＴ）となっているか否かの判定が行われる。ここで、ΔＴは、予め実験等によりＲＯＭ６に設定しておいたトルク変化量で、例えば、ΔＴ＝０．５ kgf・m （これに対応する駆動力ΔＦ＝１２．５ kgf）に設定されている。
【００３１】
そして、上記ステップS7で、トルク変動が小さく、Ｔi −Ｔ＜ΔＴあるいはＴi −Ｔ＞−ΔＴ（｜Ｔi −Ｔ｜＜ΔＴ）の場合は、再び上記ステップS4に戻り、トルク変動が大きく、Ｔi −Ｔ≧ΔＴあるいはＴi −Ｔ≦−ΔＴ（｜Ｔi −Ｔ｜≧ΔＴ）の場合は、ステップS8へ進んで、モータ１のトルクを変動する方向に固定指令する。すなわち、上記ステップS7で、Ｔi −Ｔ≧ΔＴの場合は、Ｔ＝Ｔ＋ΔＴとし、Ｔi −Ｔ≦−ΔＴの場合は、Ｔ＝Ｔ−ΔＴとする。
【００３２】
次に、ステップS9に進むと、再び上記ステップS4と同様に、オートクルーズがキャンセルされているか否かの判定が行われ、オートクルーズがキャンセルされていない場合は、ステップS10 へ進み、オートクルーズがキャンセルされている場合は、上記ステップS6へ進んで通常のマニュアル走行制御、すなわち「変則オートクルーズモード」が解除され「ＯＦＦモード」となる。
【００３３】
上記ステップS9で、オートクルーズがキャンセルされていないと判定され、ステップS10 へ進むと、トルク固定指令が解除され、ステップS11 に進んで、固定車速を変更するように指令される。
【００３４】
すなわち、上記ステップS7でＴi −Ｔ≧ΔＴと判定され、上記ステップS8でＴ＝Ｔ＋ΔＴとした場合には、Ｖ＝Ｖ−ΔＶと固定車速変更指令が行われ、上記ステップS7でＴi −Ｔ≦−ΔＴと判定され、上記ステップS8でＴ＝Ｔ−ΔＴとした場合には、Ｖ＝Ｖ＋ΔＶと固定車速変更指令が行われる。ここで、ΔＶは、予め実験等によりＲＯＭ６に設定しておいた速度変化量で、例えば、ΔＶ＝５km/h（これに対応するモータ１の回転数ΔＮ＝３３３rpm ）に設定されている。
【００３５】
そして、上記ステップS11 を実行した後、再び上記ステップS4に戻り、制御を繰り返す。
【００３６】
次に、「変則オートクルーズモード」の制御の一例を、図３、図４で説明する。図３の走行性能線図において、右下がりの実線で示す曲線は、本実施例の電気自動車の最大駆動力曲線、右下がりの破線で示す曲線は、本実施例の電気自動車の、ある一定の駆動力（出力）曲線、右上がりの実線で示す曲線は、道路勾配ごとの走行抵抗曲線を示す。
【００３７】
尚、駆動力Ｐ(kW)，トルクＴq(kgf ・m)，モータ回転数Ｎ(rpm) の関係は、本実施例においては、例えば、Ｐ＝Ｔq ・Ｎ／９７４の式で与えられ、上記最大駆動力曲線は、６０kWの曲線、上記一定駆動力曲線は、３０kWの曲線となっているものとする。また、道路勾配以外の走行抵抗はないものとする。
【００３８】
図４に示すように、まず、０％勾配（平坦）の位置ｘ1 で速度Ｖ0 で走行している車両は、図３の走行性能線図中Ｐ0 点で示される。
【００３９】
そして、この状態で運転者が、通常・変則オートクルーズスイッチ１４を「変則オートクルーズモード」にセットし、３％勾配の道路の走行となると、車両は速度Ｖ0 を保とうとするため、モータ１のトルクが上昇される。
【００４０】
このトルクの上昇がΔＴ以上となると、上記モータ１のトルクは、ΔＴ増加した値に固定指令され（図３のＰ1 点）、さらに速度がΔＶ低下されて、位置ｘ2 に示すようにＶ1 となり（図３のＰ10点）、上記モータ１のトルク固定指令が解除され、車両は速度Ｖ1 で一定速走行を行うように制御される。
【００４１】
このとき、図３に示すように、速度Ｖ1 で一定速走行を行うために、さらなる、モータ１のトルクの上昇が行われ、このトルクの上昇がΔＴ以上となると、上記モータ１のトルクは、ΔＴ増加した値に固定指令され（図３のＰ2 点）、さらに速度がΔＶ低下されて、位置ｘ3 に示すようにＶ2 となり（図３のＰ20点）、上記モータ１のトルク固定指令が解除され、車両は速度Ｖ2 で一定速走行を行うように制御される。
【００４２】
そして、図３に示すように、速度Ｖ2 で一定速走行を行うために、さらなる、モータ１のトルクの上昇が行われ、このトルクの上昇がΔＴ以上となると、上記モータ１のトルクは、ΔＴ増加した値に固定指令され（図３のＰ3 点）、さらに速度がΔＶ低下されて、位置ｘ4 に示すようにＶ3 となり（図３のＰ30点）、上記モータ１のトルク固定指令が解除され、車両は速度Ｖ3 で一定速走行を行うように制御される。
【００４３】
同様に、図３に示すように、速度Ｖ3 で一定速走行を行うため、さらに、モータ１のトルクの上昇が行われ、このトルクの上昇がΔＴ以上となると、上記モータ１のトルクは、ΔＴ増加した値に固定指令され（図３のＰ4 点）、さらに速度がΔＶ低下されて、位置ｘ5 に示すようにＶ4 となり（図３のＰ40点）、上記モータ１のトルク固定指令が解除され、車両は速度Ｖ4 で一定速走行を行うように制御される。
【００４４】
ここで、３％勾配の道路を走行するのに略適正な駆動力となるため、速度Ｖ4 で一定速走行を行うように制御しても、トルクの大きな変動はなくなる。
【００４５】
そして、この状態から、再び０％勾配（平坦）の道路の走行となると、車両は速度Ｖ4 を保とうとするため、モータ１のトルクが減少される。
【００４６】
このトルクの減少がΔＴ以上となると、上記モータ１のトルクは、ΔＴ減少した値に固定指令され（図３のＰ5 点）、さらに速度がΔＶ上昇されて、位置ｘ6 に示すようにＶ3 となり（図３のＰ30点）、上記モータ１のトルク固定指令が解除され、車両は速度Ｖ3 で一定速走行を行うように制御される。
【００４７】
このとき、図３に示すように、速度Ｖ3 で一定速走行を行うために、さらなる、モータ１のトルクの減少が行われ、このトルクの減少がΔＴ以上となると、上記モータ１のトルクは、ΔＴ減少した値に固定指令され（図３のＰ6 点）、さらに速度がΔＶ上昇されて、位置ｘ7 に示すようにＶ2 となり（図３のＰ20点）、上記モータ１のトルク固定指令が解除され、車両は速度Ｖ2 で一定速走行を行うように制御される。
【００４８】
そして、図３に示すように、速度Ｖ2 で一定速走行を行うために、さらなる、モータ１のトルクの減少が行われ、このトルクの減少がΔＴ以上となると、上記モータ１のトルクは、ΔＴ減少した値に固定指令され（図３のＰ7 点）、さらに速度がΔＶ上昇されて、位置ｘ8 に示すようにＶ1 となり（図３のＰ10点）、上記モータ１のトルク固定指令が解除され、車両は速度Ｖ1 で一定速走行を行うように制御される。
【００４９】
同様に、図３に示すように、速度Ｖ1 で一定速走行を行うため、さらに、モータ１のトルクの減少が行われ、このトルクの減少がΔＴ以上となると、上記モータ１のトルクは、ΔＴ減少した値に固定指令され（図３のＰ8 点）、さらに速度がΔＶ上昇されて、位置ｘ9 に示すようにＶ0 となり（図３のＰ0 点）、上記モータ１のトルク固定指令が解除され、車両は速度Ｖ0 で一定速走行を行うように制御される。
【００５０】
ここで、０％勾配の道路を走行するのに略適正な駆動力となるため、速度Ｖ0 で一定速走行を行うように制御しても、トルクの大きな変動はなくなる。
【００５１】
このような制御の結果、図３に示すように、電気自動車の走行は、道路勾配ごとの走行抵抗が０％勾配→３％勾配→０％勾配と変動しても、「変則オートクルーズモード」にセットしたときの略一定の駆動力（破線で示す一定駆動力）で走行することができる。
【００５２】
このため、例えば、運転車両の前方に道路の僅かな勾配や風などの走行抵抗の増減の影響で遅くなったり速くなったりする、アクセル一定（出力一定）に近い速度での走行を行っている車両があるような場合でも、「変則オートクルーズモード」では、同様に速度が変化するため相対的な速度差が生じることなく、自然の交通の流れにのった走行が可能となる。
【００５３】
また、略一定の駆動力（出力）で走行することができるため、ΔＷ＝ｉ2 ・Ｒ（ΔＷ；モータ出力，ｉ；バッテリ電流，Ｒ；抵抗）で与えられるバッテリ電流を、略一定とすることができ、過負荷を防止するとともに、経済走行が可能となり、車両の航続距離の増大とバッテリ寿命を長くすることができる。
【００５４】
尚、本実施例では、図２のフローチャートにおいて、ステップS7で判定するトルク変動の基準値、すなわちトルク変動量と、ステップS8で変更するトルク変化量をΔＴとして予め設定するようにしているが、上昇していくトルク変動の基準値、下降していくトルク変動の基準値、増加させるトルク変化量、減少させるトルク変化量をそれぞれ異なって設定しても良く、また、上昇していくトルク変動の基準値と下降していくトルク変動の基準値を同じ値とし、増加させるトルク変化量、減少させるトルク変化量をそれぞれ異なって設定する等しても良い。
【００５５】
また、上昇していくトルク変動の基準値、下降していくトルク変動の基準値、増加させるトルク変化量、減少させるトルク変化量は固定値とはせず、例えば、車速等の運転条件に応じて可変できるように、予めマップ等で設定しておいても良い。
【００５６】
さらに、本実施例では、ΔＴとして、例えば０．５ kgf・m としているが、この値よりも小さい値（例えば、０．１ kgf・m ）に設定して、より細かいスムーズな制御が行えるようにしても良く、一方、０．５ kgf・m よりも大きな値（例えば、１．０ kgf・m 等）に設定して収束性を向上させても良い。また、このようにΔＴの値を運転状態によって可変させれば（例えば、過渡運転状態ではΔＴを大きな値とし、比較的安定した走行が続いているときはΔＴを小さい値に設定する）、一層、効果的な利用が図れる。
【００５７】
また、本実施例では、図２のフローチャートにおいて、ステップS11 での速度変化量ΔＶは、速度を上昇する場合と低下させる場合とで同じ値としているが、異なった値に設定しても良く、さらに、例えば、車速等の運転条件に応じて可変できるように、予めマップ等で設定しておいても良い。
【００５８】
また、本実施例では、ΔＶとして、例えば、５km/hに設定しているが、この値に限るものではない。
【００５９】
さらに、本実施例では、車速を車速センサから得るようにしているが、モータ回転数とギヤ比から演算して求めるようにしても良い。
【００６０】
また、本実施例においては、走行用のモータが交流誘導電動機である例について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、モータは、交流同期電動機あるいは直流モータであっても良い。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、一定速制御状態において、道路勾配や強風等により走行抵抗に変動が生じた際は、走行用モータのトルク変化量が増減するため、この走行用モータのトルク変化量により走行抵抗の変動を判断する。そして、走行用モータのトルク変化量を予め設定される正，負の設定値と比較し、走行用モータのトルク変化量が正の設定値以上であって、走行抵抗の増加と判断されるときは、走行用モータのトルクを設定値増加すると共に車速を一定に保つための設定速度を設定量低下する。一方、走行用モータのトルク変化量が負の設定値以下であって、走行抵抗の減少と判断されるときは、走行用モータのトルクを設定値減少すると共に設定速度を設定量上昇するので、一定速制御状態においても、道路勾配や強風等により走行抵抗に変動が生じた際は、この走行抵抗に応じた適正駆動力および車速に制御し、自然の交通の流れにのった走行が可能となる。
また、一定速制御状態において、走行抵抗の増加時は、走行用モータのトルクが増加されるに伴い設定速度を低下して車速を低下させ、走行抵抗の減少時は、走行用モータのトルクが減少されるに伴い設定速度を上昇して車速を上昇させるので、相対的に駆動力の変化が抑制され、換言するならば、略一定の駆動力で走行することができるため、バッテリ電流を略一定とすることができ、過負荷を防止すると共に経済走行が可能となり、バッテリ等を経済的に、かつ長持ちさせることができる。
【００６２】
請求項２記載の発明によれば、上記各設定値及び設定量の少なくとも一つは、運転条件に応じて設定されるので、上記請求項１記載の発明の効果に加え、運転状態に応じた緻密な制御が可能となり、より自然に交通の流れに沿った走行を行うことができ、更に効率の良い走行を行うことができる。
【００６３】
さらに、請求項３記載の発明によれば、運転者が変則一定速走行制御手段により一定速走行を行う際、請求項２による発明の効果に加え、予め設定しておいたトルク変動量、予め設定しておいたトルク変化量、減少して設定する予め設定した速度変化量、増加して設定する予め設定した速度変化量の少なくとも一つを運転状態に応じて可変に設定したので、運転状態に応じた細かな制御が行われて、より自然に交通の流れに沿った走行を行うことができ、また、より効率の良い走行を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるモータ制御系の回路ブロック図
【図２】本発明の一実施例による変則オートクルーズ制御のフローチャート
【図３】本発明の一実施例による制御の一例を車両の走行性能線図に示した説明図
【図４】図３を車両の位置で表した概略説明図
【符号の説明】
１    走行用モータ
２    コントローラ
１４    通常・変則オートクルーズスイッチ
Ｔ    設定トルク
Ｔi   出力トルク
Ｖ    設定速度
ΔＴ    予め設定したトルク変動量（トルク変化量）
ΔＶ    予め設定した速度変化量
【図１】
0003708976.tif 000002
【図２】
0003708976.tif 000003
【図３】
0003708976.tif 000004
【図４】
0003708976.tif 000005