(57)【要約】【課題】モータ制御装置に関し、コストパフォーマンス，操作性を改善する。【解決手段】車両１０の乗員に操作されるスイッチ５を設ける。車両１０に搭載されるモータの出力上限値が定格出力以下の範囲で制御される第一制御と、定格出力を超える範囲で出力上限値が制御される第二制御とのいずれかを乗員に選択させる。車両１０がスタック状態にあることを検出する検出部２を設ける。スイッチ５で第二制御が選択され、かつ、検出部２でスタック状態が検出されていることを条件として、第二制御を実施する制御部３を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の乗員に操作され、前記車両に搭載されるモータの出力上限値が定格出力以下の範囲で制御される第一制御と、前記定格出力を超える範囲で前記出力上限値が制御される第二制御とのいずれかを乗員が選択するためのスイッチと、
前記車両がスタック状態にあることを検出する検出部と、
前記スイッチで前記第二制御が選択され、かつ、前記検出部で前記スタック状態が検出されていることを条件として、前記第二制御を実施する制御部と
を備えたことを特徴とする、モータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記車両の発進開始時刻から所定時間内であることを条件として、前記第二制御を実施する
ことを特徴とする、請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御部が、前回の前記第二制御の実施時刻からの経過時間が所定時間以上であることを条件として、今回の前記第二制御を実施する
ことを特徴とする、請求項１または２記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両スタック時におけるモータ出力を制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両に搭載された駆動用モータの出力制御に関して、雪道や悪路で車両がスタックしたときの駆動トルクを適切に制御することで走破性を改善する技術が知られている。例えば、車輪の回転数やモータ回転数に基づいて駆動輪の空転（スリップ）の有無を判断し、空転の発生時にモータ駆動力を減少させることで駆動輪と路面とのグリップを回復させるトラクションコントロール制御が知られている。また、車両のスタック状態におけるモータトルクの上昇を抑制し、減速機の耐久性を改善する制御も知られている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-014404号公報
【特許文献２】特開2006-230130号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動車両に搭載される駆動用モータの出力上限値が比較的低い場合、駆動輪と路面とのグリップを回復させたとしても駆動輪が轍（わだち）を乗り越えられず、スタック状態から脱出できないことがある。これを解決するための簡便な手法としては、モータ出力の大きな駆動用モータを使用することが挙げられる。しかしこの場合、車両の重量やコストが増加する。また、所定のアクセル操作に対する駆動力の大きさが増大することから、電動車両が急発進，急加速するような運転フィーリングとなり操作性が低下する。
【０００５】
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、コストパフォーマンスと操作性とをともに向上させることができるようにしたモータ制御装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）開示のモータ制御装置は、車両の乗員に操作され、前記車両に搭載されるモータの出力上限値が定格出力以下の範囲で制御される第一制御と、前記定格出力を超える範囲で前記出力上限値が制御される第二制御とのいずれかを乗員が選択するためのスイッチを備える。また、前記車両がスタック状態にあることを検出する検出部を備える。また、前記スイッチで前記第二制御が選択され、かつ、前記検出部で前記スタック状態が検出されていることを条件として、前記第二制御を実施する制御部を備える。
【０００７】
（２）前記制御部が、前記車両の発進開始時刻から所定時間内であることを条件として、前記第二制御を実施することが好ましい。
（３）前記制御部が、前回の前記第二制御の実施時刻からの経過時間が所定時間以上であることを条件として、今回の前記第二制御を実施することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
車両のスタック時に出力上限値を超える範囲でモータの出力上限値を制御する第二制御を実施することで、スタック状態からの脱出が容易となり、車両の利便性を向上させることができる。一方、スタック状態でない通常時にはモータの出力上限値が定格出力以下の範囲で制御されるため、定格出力の大きな駆動用モータを用意する必要がなく、コストを削減することができる。また、第一制御，第二制御を切り替えるためのスイッチを設けることで、特定の状況下のみで乗員が第二制御を選択することができ、利便性を向上させることができる。さらに、第二制御の実施条件にはスイッチの選択状態だけでなく車両のスタック状態が含まれているため、車両の意図しない急加速を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】モータ制御装置が適用された車両の側面図である。
【図２】モータ制御装置のトルクと回転数との関係を示すグラフである。
【図３】モータの出力上限値の制御内容を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して実施形態としてのモータ制御装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【００１１】
［１．装置構成］
図１は、本実施形態のモータ制御装置が適用された車両１０を示す図である。この車両１０は、フロントモータ１１とリヤモータ１２とを搭載した電気自動車（またはハイブリッド自動車）である。これらのモータ１１，１２はともに同期型電動機であり、車載バッテリ１５の電力で作動する。車載バッテリ１５は、リチウムイオン二次電池，ニッケル水素電池などの二次電池である。フロントモータ１１は前輪を駆動し、リヤモータ１２は後輪を駆動する。フロントモータ１１はフロントインバータ１３を介して車載バッテリ１５に接続され、リヤモータ１２はリヤインバータ１４を介して車載バッテリ１５に接続される。
【００１２】
インバータ１３，１４は、車載バッテリ１５の直流電力を交流電力に変換してモータ１１，１２に供給する変換器（DC-ACインバータ）である。それぞれのインバータ１３，１４には、複数のスイッチング素子を含む三相ブリッジ回路が内蔵される。交流電力は、各スイッチング素子の接続状態を断続的に切り替えることで生成される。また、スイッチング周波数や出力電圧を制御することで、各モータ１１，１２の出力（トルクや回転数）が調節される。モータ１１，１２及びインバータ１３，１４の作動状態は、制御装置１で制御される。
【００１３】
モータ１１，１２によって駆動される各車輪の近傍には、車速センサ６が設けられる。車速センサ６は、車両１０の走行速度に対応する車輪速を計測するセンサである。各車輪で計測された車輪速の情報は制御装置１に伝達される。各車輪速がほぼ同一であるとき、それらの平均値は車両１０の走行速度（車速）に相当する。また、駆動輪のいずれかがスリップ状態になると、スリップしていない車輪の車輪速と比較して、スリップした車輪の車輪速が急上昇する。したがって、それぞれの車輪速の経時変動を観察することで、車両１０のスタック状態やスリップしている車輪を特定することができる。
【００１４】
車室内には、車両１０の乗員（運転者）がモータ１１，１２の出力トルクを一時的に上昇させるためのスイッチ５が設けられる。スイッチ５の配設位置は、例えばステアリングやシフトレバー（セレクタレバー）などに設定される。スイッチ５には、二つの操作位置が設けられる。第一の操作位置は、通常の駆動力が得られるようにインバータ１３，１４が制御される第一制御の位置であり、第二の位置は、第一制御よりも短時間ながら高トルクが得られるようにインバータ１３，１４が制御される第二制御の位置である。第一制御では、モータ１１，１２のトルク上限値が定格トルクX以下の範囲で制御される。一方、第二制御では、モータ１１，１２のトルク上限値が定格トルクXを超える範囲で制御される。
【００１５】
各モータ１１，１２におけるトルクと回転数との関係を図２に例示する。定格トルクXとは、所定の運転条件でモータ１１，１２を安定的に連続使用することが保証されるトルクの最大値である。定格時間（連続使用が可能な時間）は、例えば数時間〜数十時間である。定格トルクXの値は、各モータ１１，１２の発熱量や冷却特性に応じてあらかじめ設定される。また、点Ａと点Ｂとを繋ぐ曲線は、モータ出力が定格出力であるときのトルクと回転数との対応関係を示すグラフである。定格トルクXは、点Ａに対応する回転数よりも小さい回転数領域のみにおいて設定されうる。
【００１６】
本実施形態のモータ１１，１２には、定格トルクXよりも大きい値を持つスタック脱出トルクYが設定される。本来、モータトルクを定格トルクXよりも大きくしてしまうとモータ１１，１２やインバータ１３，１４の発熱量が増大し、連続使用が保証されない。一方、極めて短時間かつ低頻度であれば、定格トルクXよりも大きいモータトルクでモータ１１，１２を作動させうる。そこで本実施形態では、車両１０をスタック状態から脱出させる場合に限って第二制御を実施し、モータ１１，１２を定格トルクXよりも大きいモータトルクで作動させる。それ以外の通常時には第一制御を実施し、モータ１１，１２を定格トルクX以下の範囲で作動させる。これらの制御は、制御装置１で実施される。
【００１７】
［２．制御構成］
制御装置１は、車両１０に搭載される電子制御装置〔ECU（Electronic Control Unit）〕の一つであり、プロセッサとメモリとを搭載した電子デバイスである。プロセッサとは、例えばCPU（Central Processing Unit），MPU（Micro Processing Unit）などのマイクロプロセッサであり、メモリとは、例えばROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory），不揮発メモリなどである。制御装置１で実施される制御の内容は、ファームウェアやアプリケーションプログラムとしてメモリに記録，保存されており、プログラムの実行時にはプログラムの内容がメモリ空間内に展開されて、プロセッサによって実行される。
【００１８】
制御装置１には、検出部２，制御部３が設けられる。これらは、制御装置１の機能を便宜的に分類して示したものであり、個々の要素を独立したプログラムとして記述してもよいし、これらの機能を兼ね備えた複合プログラムとして記述してもよい。これらのプログラムは、メモリや補助記憶装置に記憶され、プロセッサによって実行される。あるいは、これらのプログラムが光ディスクや半導体メモリなどの記録媒体（リムーバブルメディア）に記録され、記録媒体ドライブを介してメモリ上に読み込まれた上で実行される。
【００１９】
検出部２は、車両１０がスタック状態にあることを検出するものである。ここでは、車速が極低速の発進時（例えば、5km/h以下）であり、かつ、いずれかの駆動輪の空転が確認された場合に、車両１０がスタック状態にあると判断される。なお、スタック状態の判定に際し、路面勾配や路面の摩擦係数などの推定値を参照してもよい。あるいは、加速度センサやヨーレートセンサなどで検出された情報を併用して、スタック状態を判断してもよい。
【００２０】
制御部３は、車両１０の発進時におけるモータ１１，１２のトルク上限値を制御するものである。ここでは、第一制御，第二制御のいずれか一方が実施される。第一制御では、トルク上限値が定格トルクX以下の範囲で制御される。一方、第二制御では、トルク上限値が、定格トルクXを超える範囲で制御される。本実施形態では、第一制御のトルク上限値が定格トルクXとされ、第二制御のトルク上限値がスタック脱出トルクYとされる。なお、第二制御が実施されるのは車両１０の発進時のみであることから、図２中に破線で示すスタック脱出トルクYのグラフは、低回転数域のみに描線される。
【００２１】
第二制御の実施条件は、以下のすべての条件が成立することである。いずれかの条件が不成立の場合には、第一制御が実施される。制御部３は、これらの条件の成否を判定し、その判定結果に応じて各モータ１１，１２の作動状態を制御する。
条件１．車両１０の発進時である
条件２．車両１０がスタック状態にある
条件３．スイッチ５の操作位置が第二制御の位置である
条件４．前回の第二制御からの経過時間が所定時間以上である
【００２２】
条件１，２は、トルク上限値を通常よりも高める制御が実施される状況を、スタック状態からの脱出時に限定するための条件である。上記の条件１は、例えば車両１０の発進開始時刻（車速が0km/hを超えた時刻）から所定時間内（数秒以内）である場合に成立するものとする。また、条件３は、乗員（運転者）が主体的に第二制御を選択していることを確認するための条件である。条件４は、第二制御が頻繁に実施されることによるモータ１１，１２やインバータ１３，１４の過昇温を防止するための条件である。これらを第二制御の実施条件とすることで、乗員（運転者）の意図しない車両１０の急加速や急発進が防止される。
【００２３】
［３．フローチャート］
図３は、モータ１１，１２の作動状態を制御するためのフローチャート例である。本フローは、モータ１１，１２での走行時に所定周期で繰り返し実施される。まず、スイッチ５の操作位置の情報や車速センサ６で検出された車輪速の情報が制御装置１に読み込まれる（ステップＡ１）。このとき、検出部２では、車両１０がスタック状態にあるか否かが判断される。一方、制御部３では、第二制御の実施条件が成立するか否かが判定される。すなわち、車速が5km/h以下であるか否かが判定され（ステップＡ２）、車両１０がスタック状態にあるか否かが判定され（ステップＡ３）、スイッチ５の操作位置が第二制御の位置であるか否かが判定される（ステップＡ４）。
【００２４】
また、前回の第二制御の実施時刻からの経過時間が所定時間（例えば数時間）以上であるか否かが判定される（ステップＡ５）。ステップＡ２〜Ａ５のすべての条件が成立した場合には、制御部３が第二制御を実施し（ステップＡ６）、モータ１１，１２のトルク上限値をスタック脱出トルクYに設定する。これにより、例えばアクセルペダルが最大まで踏み込まれると、モータトルクが一時的にスタック脱出トルクYとされ、轍（わだち）からの脱出が容易となる。車両１０がスタック状態から脱した後、車速が5km/hを超えると第二制御の実施条件が不成立となり、制御部３が第一制御を実施する（ステップＡ７）。第一制御では、モータ１１，１２のトルク上限値が定格トルクXとされ、通常のモータ出力制御が実施される。
【００２５】
［４．作用，効果］
（１）上記のモータ制御装置には、乗員（運転者）の意思で第一制御と第二制御とを切り替えるためのスイッチ５が設けられる。これらの二種類の制御は、スタック状態におけるスイッチ５の操作位置に応じて切り替えられる。例えば、車両１０がスタック状態であってスイッチ５の操作位置が第二制御の位置である場合には、モータ１１，１２の定格トルクXを超える範囲でトルク上限値が制御される。このような制御により、スタック状態からの脱出が容易となり、車両１０の利便性を向上させることができる。
【００２６】
一方、スタック状態でない通常時にはモータ１１，１２の出力上限値が定格出力以下の範囲で制御されるため、定格出力の大きな駆動用モータを用意する必要がなく、コストを削減することができる。また、第一制御，第二制御を切り替えるためのスイッチ５を設けることで、特定の状況下のみで乗員が第二制御を選択することができ、利便性を向上させることができる。したがって、車両１０のコストパフォーマンスと操作性とをともに向上させることができる。
【００２７】
（２）第二制御の実施条件には、車両１０の発進時であること（車両１０の発進開始時刻から所定時間内であること）が含まれる。このような条件を付加することで、乗員が意図しないトルクブーストを抑制することができ、モータ１１，１２の過昇温や車両１０の急加速を防止することができる。
（３）また、第二制御の実施条件には、前回の第二制御からの経過時間が所定時間以上であることが含まれる。このような条件を付加することで、たとえスタック状態を脱出できなかったとしても、第二制御の反復が防止され、モータ１１，１２が連続的に高トルク状態に制御されることがない。したがって、モータ１１，１２の過昇温を確実に防止することができる。
【００２８】
［５．変形例］
第二制御はスタック状態に限って実施される制御であって、実施頻度が比較的低いことから、第二制御の実施後に乗員がスイッチ５を第一制御の位置へと戻し忘れる可能性がある。そこで、第二制御の終了時にスイッチ５の操作位置を第二位置から第一位置へと自動的に移動させるオートキャンセル機構を設けることが考えられる。これにより、スイッチ５の操作位置が第二制御の位置に操作されたまま放置されることがなくなり、乗員の意図しない急加速，急発進をより確実に防止することができる。
【００２９】
なお、上述の実施形態では、フロントモータ１１とリヤモータ１２とを搭載した車両１０を例示したが、上記のモータ制御装置の適用対象はこれに限定されない。例えば、各車輪を個別のインホイールモータで駆動する車両１０に適用してもよいし、単一の電動機を有する車両１０に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  制御装置
２  検出部
３  制御部
５  スイッチ
６  車速センサ
１０  車両
１１  フロントモータ
１２  リヤモータ
１３  フロントインバータ
１４  リヤインバータ
１５  車載バッテリ
X  定格トルク
Y  スタック脱出トルク
【図１】
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【図２】
2019004618.tif 000004
【図３】
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