(57)【要約】【課題】走行に係る消費電力をより低減可能な電気自動車の制御装置、及び、電気自動車の制御方法を提供する。【解決手段】モータから伝達される駆動力により走行する電気自動車の制御装置であって、電気自動車の加速時のアクセル開度に基づいて算出される駆動トルクを、車両重量に基づいて加速度が所定値となるように補正する。モータは、このように補正された駆動トルクを出力するように制御される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータから伝達される駆動力により走行する電気自動車の制御装置であって、
前記電気自動車が加速する場合にドライバーにより操作されるアクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセル開度検出部と、
前記アクセル開度検出部により検出された前記アクセル開度に基づいて、前記アクセル開度に対応する駆動トルクを算出する駆動トルク算出部と、
前記電気自動車の車両重量を検出する車両重量検出部と、
前記車両重量検出部によって検出された前記車両重量に基づいて、前記電気自動車の加速度が所定値となるように、前記駆動トルク算出部によって算出された前記駆動トルクを補正するトルク補正部と、
前記トルク補正部によって補正された前記駆動トルクを出力するように、前記モータを制御するモータ制御部と、
を含む、電気自動車の制御装置。
【請求項２】
前記トルク補正部は、前記電気自動車の走行路の勾配も考慮して前記駆動トルクの補正値を決定する、請求項１に記載の電気自動車の制御装置。
【請求項３】
前記所定値は、前記車両重量を有する前記電気自動車の消費電力が基準値となる範囲として規定される、請求項１又は２に記載の電気自動車の制御装置。
【請求項４】
前記電気自動車に搭載されたウインカーが作動している場合に、前記トルク補正部による補正が中断される、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気自動車の制御装置。
【請求項５】
前記アクセル開度検出部により検出される単位時間あたりのアクセル開度が所定値以上である場合、前記トルク補正部による補正が中断される、請求項１から４のいずれか一項に記載の電気自動車の制御装置。
【請求項６】
単位時間あたりのステアリングの操作量が所定値以上である場合、前記トルク補正部による補正が中断される、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気自動車の制御装置。
【請求項７】
前記電気自動車は、荷台を有するトラック車両である、請求項１から６のいずれか一項に記載の電気自動車の制御装置。
【請求項８】
モータから伝達される駆動力により走行する電気自動車の制御方法であって、
前記電気自動車が加速する場合にドライバーにより操作されるアクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセル開度検出工程と、
前記検出された前記アクセル開度に基づいて、前記アクセル開度に対応する駆動トルクを算出する駆動トルク算出工程と、
前記電気自動車の車両重量を検出する車両重量検出工程と、
前記検出された前記車両重量に基づいて、前記電気自動車の加速度が所定値となるように、前記算出された前記駆動トルクを補正するトルク補正工程と、
前記補正された前記駆動トルクを出力するように、前記モータを制御するモータ制御工程と、
を含む、電気自動車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を消費して走行する電気自動車の制御装置、及び、制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されたバッテリに充電された電力を消費してモータを駆動させることで、走行用の駆動力を得る電気自動車が知られている。この種の電気自動車では、バッテリに充電された限られた電力を使用して走行が行われるため、その航続距離を延ばすことが要求されており、電気自動車の重要なスペックの一つとなっている。
【０００３】
電気自動車は乗用車を中心に普及が進んでいるが、近年では、トラック等を含めた商用車においても開発及び研究が進められている。特許文献１には、電動商用車の一例として、電気トラック及びハイブリッド電気トラックが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１２３９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動商用車においても航続距離は重要な仕様の一つである。今後普及が期待される電動商用車では、走行に係る消費電力を低減することで航続距離を長距離化することは、様々な物流事業者への導入の鍵となっている。特に市街地を走行する配送用トラックはストップ＆ゴーを多く含む走行パターンが想定されるため、車両が加速する機会が多く、走行距離に対して消費電力が増えやすい。
【０００６】
本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、走行に係る消費電力をより低減可能な電気自動車の制御装置、及び、電気自動車の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る電気自動車の制御装置は上記課題を解決するために、モータから伝達される駆動力により走行する電気自動車の制御装置であって、前記電気自動車が加速する場合にドライバーにより操作されるアクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセル開度検出部と、前記アクセル開度検出部により検出された前記アクセル開度に基づいて、前記アクセル開度に対応する駆動トルクを算出する駆動トルク算出部と、前記電気自動車の車両重量を検出する車両重量検出部と、前記車両重量検出部によって検出された前記車両重量に基づいて、前記電気自動車の加速度が所定値となるように、前記駆動トルク算出部によって算出された前記駆動トルクを補正するトルク補正部と、前記トルク補正部によって補正された前記駆動トルクを出力するように、前記モータを制御するモータ制御部と、を含む。
【０００８】
上記（１）の構成によれば、ドライバーによるアクセルペダルの操作によってアクセル開度に応じて設定される駆動トルクを、車両重量検出部によって検出された車両重量に基づいて、電気自動車の加速度が予め規定された所定値となるように補正する。一般的に、車両重量が変動すると、同じアクセル開度に対して実際に得られる加速度が変化する。これにより比較的積荷が少なく、車両重量が軽い場合は、車両重量が重い場合と比べてドライバーが不必要な加速をしてしまう虞があり、これにより電費の悪化を招く。
本構成では、車両重量が変動した場合であっても車両重量に応じて駆動トルクが補正されることで、加速度の実質的な変動を抑制できる。そのため、車両重量に影響を受けやすいドライバーのアクセル操作に関わらず、容易に電費を考慮した適切な加速度を得ることができる。このように車両重量を考慮したトルク制御を行うことで、不必要な加速を回避でき、走行に係る消費電力を効果的に低減できる。
特にストップ＆ゴーが多い市街地走行のような走行パターンでは、走行抵抗に占める加速抵抗の割合が大きくなる傾向があることから、このように車両重量に応じたトルク補正を行うことで、より効果的に消費電力を軽減し、航続距離を延ばすことができる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、前記トルク補正部は、前記勾配検出部によって検出された前記勾配も考慮して前記駆動トルクの補正値を決定してもよい。
【００１０】
上記（２）の構成によれば、トルク補正部による補正量は、更に、電気自動車の走行路の勾配を考慮して決定される。これにより、より精度のよい加速度制御が可能となる。このように勾配を考慮したトルク補正を行うことで、より効果的に消費電力を軽減し、航続距離を延ばすことができる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、前記所定値は、前記車両重量を有する前記電気自動車の加速度が所定基準値以下となる範囲として規定してもよい。
【００１２】
上記（３）の構成によれば、トルク補正部によるトルク補正によって、電気自動車の加速度が所定基準値以下となるように駆動トルクが抑制される。これにより、車両重量の変動に伴って車両の加速度が変動してしまう虞がある場合であっても、不必要な加速を防止することができ、消費電力を効率的に節約できる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では上記（１）から（３）のいずれか一構成において、前記電気自動車に搭載されたウインカーが作動している場合に、前記トルク補正部による補正が中断してもよい。
【００１４】
上記（４）の構成によれば、ウインカーの作動状態に基づいて、車線変更時のようにドライバーによる加速操作が優先される状況を検知し、このような状況下では、トルク補正部による駆動トルクの補正を中断することができる。これにより、効果的に消費電力を軽減しつつ、車線変更、右左折、合流等を安全に実行できる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では上記（１）から（４）のいずれか一構成において、前記アクセル開度検出部により検出される単位時間あたりのアクセル開度が所定値以上である場合、前記トルク補正部による補正が中断してもよい。
【００１６】
上記（５）の構成によれば、単位時間あたりのアクセル開度に基づいて、衝突などの危険性があり緊急回避が必要な場合と判断し、このような状況下では、トルク補正部による駆動トルクの補正を中断することができる。これにより、車両の緊急回避操作を妨げることなく、効果的に消費電力を軽減することができる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では上記（１）から（５）のいずれか一構成において、単位時間あたりのステアリングの操作量が所定値以上である場合、前記トルク補正部による補正が中断してもよい。
【００１８】
上記（６）の構成によれば、単位時間あたりのステアリングの操作量に基づいて、衝突などの危険性があり緊急回避が必要な場合と判断し、このような状況下では、トルク補正部による駆動トルクの補正を中断することができる。これにより、車両の緊急回避操作を妨げることなく、効果的に消費電力を軽減することができる。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では上記（１）から（６）のいずれか一構成において、前記電気自動車は、荷台を有するトラック車両である。
【００２０】
上記（７）の構成によれば、上記構成を荷台への積載量によって車両重量が大きく変動するトラック車両に適用することで、上記効果をより大きく享受できる。  
【００２１】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る電気自動車の制御方法は上記課題を解決するために、モータから伝達される駆動力により走行する電気自動車の制御方法であって、前記電気自動車が加速する場合にドライバーにより操作されるアクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセル開度検出工程と、前記検出された前記アクセル開度に基づいて、前記アクセル開度に対応する駆動トルクを算出する駆動トルク算出工程と、前記電気自動車の車両重量を検出する車両重量検出工程と、前記検出された前記車両重量に基づいて、前記電気自動車の加速度が所定値となるように、前記算出された前記駆動トルクを補正するトルク補正工程と、前記補正された前記駆動トルクを出力するように、前記モータを制御するモータ制御工程と、を含む。
【００２２】
上記方法は、上述の電気自動車の制御装置（上記各種態様を含む）によって好適に実施可能である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、走行に係る消費電力をより低減可能な電気自動車の制御装置、及び、電気自動車の制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の少なくとも一実施形態に係る電気自動車１の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１のＶＣＵの内部構成を機能的に示すブロック図である。
【図３】図２のＶＣＵで実施される制御方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図４】市街地走行時の電気自動車に作用する走行抵抗の典型的な内訳を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２６】
図１は本発明の少なくとも一実施形態に係る電気自動車１の全体構成を示すブロック図である。電気自動車１は、走行用動力源としてモータ（電動機）２を有する。モータ２は、バッテリ４に充電された電力を消費して走行用動力を発生させる電動機であり、例えば、永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備えた同期発電電動機である。バッテリ４に充電された直流電力は、インバータからなる電力変換装置６によって所定の交流電力に変換されてモータ２に供給される。
尚、電気自動車１はシャーシフレーム上に、キャブ及び荷台を有するトラック車両である。荷台には必要に応じて荷物を積載可能であり、これにより電気自動車１の車両車重ｍが可変に構成されている。
【００２７】
モータ２の出力は、プロペラシャフト８から差動装置１０に伝達され、差動装置１０からドライブシャフト１２を介して左右の駆動輪１４に伝達される。尚、図１ではモータ２の出力側がプロペラシャフト８を介して差動装置１０に接続された場合が示されているが、プロペラシャフト８を備えずに、モータ２の出力側が差動装置１０に直接的に接続されていてもよい。
【００２８】
また電気自動車１の減速時や降坂路での走行時には、モータ２は、発電機として回生することにより発電可能に構成されている。モータ２の回生によって発生した交流電力は、電力変換装置６によって整流され、直流電力としてバッテリ４に充電される。このような電力変換装置６の動作は、電力変換ＥＣＵ１１によって管理されている。
【００２９】
バッテリ４は例えばリチウムイオン二次電池等の蓄電池である。バッテリ４の充放電状態（例えばＳＯＣの上限量や下限値、バッテリ温度など）は、バッテリ４の制御ユニットであるバッテリＥＣＵ１６によって管理されている。バッテリＥＣＵ１６はバッテリ４の充放電状態を監視し、監視結果を後述のＶＣＵ１００と共有することより、車両制御に関与する。
【００３０】
また電気自動車１には各種状態を検出するためのセンサ類が設置されている。例えば、アクセル開度センサ１８は、運転席にてドライバーによってアクセル操作時に使用されるアクセルペダル２０のアクセル開度θａｃｃを検出する。車速センサ２２は電気自動車１の車速Ｖを検出する。車両重量センサ２４は電気自動車１の車両重量ｍを検出する。これらセンサ類の検出結果は、電気的信号として後述のＶＣＵ１００に送られ、各種制御に用いられる。
【００３１】
ＶＣＵ（車両制御ユニット）１００は、電気自動車１を統合制御するための制御ユニットであり、電子演算装置から構成される。ＶＣＵ１００は図示しない記憶装置に予め制御プログラムがインストールされており、当該プログラムに従った車両制御が実施される。
【００３２】
ここで図２を参照してＶＣＵ１００の構成について説明する。図２は図１のＶＣＵ１００の内部構成を機能的に示すブロック図であり、図３は図２のＶＣＵ１００で実施される制御方法を工程毎に示すフローチャートである。
【００３３】
ＶＣＵ１００は、図２に示されるように、電気自動車１の車速を検出する車速検出部１０２と、アクセルペダル２０のアクセル開度θａｃｃを検出するアクセル開度検出部１０４と、アクセル開度θａｃｃに対応する駆動トルクＴを算出する駆動トルク算出部１０６と、電気自動車１の車両重量ｍを検出する車両重量検出部１０８と、駆動トルク算出部１０６によって算出された駆動トルクＴを補正するトルク補正部１１０と、モータ２を制御するモータ制御部１１２と、を備える。
【００３４】
このような構成を有するＶＣＵ１００は、図３に示されるように、以下の車両制御を実施する。
まずＶＣＵ１００は、電気自動車１が加速状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１）。加速状態であるか否かの判定は、車速検出部１０２で検出される車速Ｖの時間変化に基づいて行われるが、加速度センサが搭載されている場合には、その計測値に基づいて行われてもよい。
【００３５】
電気自動車１が加速状態であると判定された場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、アクセル開度検出部１０４はアクセルペダル２０のアクセル開度θａｃｃを検出する（ステップＳ２）。続いて駆動トルク算出部１０６は、アクセル開度検出部１０４により検出されたアクセル開度θａｃｃに基づいて、アクセル開度θａｃｃに対応する駆動トルクＴを算出する（ステップＳ３）。ここでアクセル開度θａｃｃと駆動トルクＴとの関係は、予めマップとして図示しない記憶手段に記憶されており、駆動トルク算出部１０６は当該マップを参照することで、ステップＳ２で検出されたアクセル開度θａｃｃに対応する駆動トルクＴを算出する。
【００３６】
続いて、車両重量検出部１０８は電気自動車１の車両重量ｍを検出する（ステップＳ４）。車両重量検出部１０８で検出された車両重量ｍは、トルク補正部１１０に送られ、ステップＳ３で算出された駆動トルクＴの補正に用いられる。
また、ステップ４においては、車両重量のみならず、電気自動車１が走行している走行路の道路勾配θを取得してもよい。道路勾配θは、予め車両位置と道路勾配θとを関連付ける地図情報に基づいて得られた値を用いてもよいし（地図情報は、車両に搭載されたメモリ等の記憶手段に予め記憶してもよいし、インターネット等のネットワークを介してアクセス可能なデータベースから取得してもよい）、電気自動車１に搭載されたセンサ類により検出された計測値を用いてもよい。
【００３７】
トルク補正部１１０は、車両重量検出部１０８によって検出された車両重量ｍに基づいて、駆動トルク算出部１０６によって算出された駆動トルクＴを補正する（ステップＳ５）。この駆動トルクＴの補正は、車両重量に関わらず電気自動車１の実際の加速度が所定値となるように行われる。
尚、当該所定値は、ある程度の幅を有する範囲として規定されていてもよい。すなわち、車両重量ｍに対して適切な加速度となる範囲として規定されていてもよい。
また、ステップＳ５においては、車両重量のみならず、走行中の道路勾配θを考慮して駆動トルクＴを補正してもよい。これにより、より精度よく実際の車両の加速度を制御することができる。
【００３８】
ここでステップＳ５における駆動トルクＴの補正制御の内容について詳しく説明する。加速度が所定値となるために必要な駆動トルクＴは、走行中の電気自動車１車両重量を考慮して決定する必要がある。車両重量に応じて所定値である加速度を達成するために必要となる駆動トルクＴは変化する。このため、駆動トルク算出部１０６は、車両重量に対応する駆動トルクマップ等を用いて必要となる駆動トルクＴを決定し、その補正値（制御ゲイン）を算出する。
【００３９】
また、車両が、登坂路など道路勾配がある路面を走行している場合も、所定値である加速度を達成するために必要となる駆動トルクＴは変化する。このため、駆動トルク算出部１０６は、勾配の影響を考慮した車両重量に対応する駆動トルクマップ等を用いて必要となる駆動トルクＴを決定し、その補正値（制御ゲイン）を算出してもよい。これにより、より精度よく当該補正値を算出することができる。
【００４０】
図４は市街地走行時の電気自動車１に作用する走行抵抗の典型的な内訳を示すグラフである。図４では、電気自動車１の一例として、市街地でストップ＆ゴーを繰り返しながら配送を行う小型トラックについて、シミュレーションを実施した結果を示している。この例に示されるように、配送用の小型トラックでは走行抵抗Ｒに占める割合は、加速抵抗Ｒ４、転がり抵抗Ｒ２、勾配抵抗Ｒ３、空気抵抗Ｒ１の順で大きい。特に市街地走行では、ストップ＆ゴーを含む走行パターンが多いことから、加速抵抗Ｒ４が特に大きくなっている。
【００４１】
ステップＳ５では、走行中の電気自動車１に作用する走行抵抗Ｒのうち加速抵抗Ｒ４を低減すべく、所定の加速度となるように駆動トルクＴの補正値が決定される。上述したように、図４のような電気自動車１では加速抵抗Ｒ４の影響が最も大きいことから、加速抵抗Ｒ４を考慮したトルク補正を行うことで、電費に寄与するトルク制御を実施することができる。
【００４２】
一般的に、車両重量ｍが変動すると、同じアクセル開度に対して実際に得られる加速度が変化する。これにより比較的積荷が少なく、車両重量が軽い場合は、車両重量が重い場合と比べてドライバーが不必要な加速をしてしまう虞があり、これにより電費の悪化を招く。本実施形態では、車両重量が変動した場合であっても車両重量に応じて駆動トルクが補正されることで、加速度の実質的な変動を抑制できる。そのため、車両重量に影響を受けやすいドライバーのアクセル操作に関わらず、容易に電費を考慮した適切な加速度を得ることができる。このように車両重量を考慮したトルク制御を行うことで、不必要な加速を回避でき、走行に係る消費電力を効果的に低減できる。特にストップ＆ゴーが多い市街地走行のような走行パターンでは、走行抵抗に占める加速抵抗の割合が大きくなる傾向があることから、このように車両重量に応じたトルク補正を行うことで、より効果的に消費電力を軽減し、航続距離を延ばすことができる。
【００４３】
またステップＳ５の駆動トルクの補正では、トルク補正部による補正量は、更に、電気自動車の走行路の勾配を考慮して決定してもよい。これにより、より精度のよい加速度制御が可能となる。このように勾配を考慮したトルク補正を行うことで、より効果的に消費電力を軽減し、航続距離を延ばすことができる。
【００４４】
続いてモータ制御部１１２は、トルク補正部１１０によって補正された駆動トルクＴを出力するように、モータ２を制御する（ステップＳ６）。これにより、車両重量ｍが変動した場合であっても車両重量に応じて駆動トルクが所定値の加速度を達成するための最適なトルク補正されることで、加速度の実質的な変動を抑制できる。このように車両重量を考慮したトルク制御を行うことで、不必要な加速を回避でき、走行に係る消費電力を効果的に低減できる。
【００４５】
本実施形態に係る電気自動車の制御装置においては、トルク補正部による駆動トルクの補正を中断する手段を備えることができる。
【００４６】
例えば、本実施形態に係る電気自動車の制御装置においては、トルク補正部による駆動トルクの補正を中断するための中止ボタンを備えており、ドライバーが当該ボタンをマニュアル操作することにより、トルク補正部による駆動トルクの補正を中断してもよい。
【００４７】
また、例えば、本実施形態に係る電気自動車の制御装置においては、ウインカーの作動状態に基づいて、車線変更時のようにドライバーによる加速操作が優先される状況を検知し、このような状況下では、トルク補正部による駆動トルクの補正を中断してもよい。これにより、効果的に消費電力を軽減しつつ、車線変更、右左折、合流等を安全に実行できる。
【００４８】
また、例えば、本実施形態に係る電気自動車の制御装置においては、アクセル開度検出部により検出される単位時間あたりのアクセル開度が所定値以上である場合、前記トルク補正部による補正が中断してもよい。これによれば、単位時間あたりのアクセル開度に基づいて、衝突などの危険性があり緊急回避が必要な場合と判断し、このような状況下では、トルク補正部による駆動トルクの補正を中断することができる。これにより、車両の緊急回避操作を妨げることなく、効果的に消費電力を軽減することができる。
【００４９】
また、例えば、本実施形態に係る電気自動車の制御装置においては、単位時間あたりのステアリングの操作量が所定値以上である場合、前記トルク補正部による補正が中断してもよい。これによれば、単位時間あたりのステアリングの操作量に基づいて、衝突などの危険性があり緊急回避が必要な場合と判断し、このような状況下では、トルク補正部による駆動トルクの補正を中断することができる。これにより、車両の緊急回避操作を妨げることなく、効果的に消費電力を軽減することができる。
【００５０】
以上説明したように上述の実施形態によれば、走行に係る消費電力をより低減可能な電気自動車の制御装置、及び、電気自動車の制御方法を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、電力を消費して走行する電気自動車の制御装置、及び、制御方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  電気自動車
２  モータ
４  バッテリ
６  電力変換装置
８  プロペラシャフト
１０  差動装置
１２  ドライブシャフト
１１  電力変換ＥＣＵ
１４  駆動輪
１６  バッテリＥＣＵ
１８  アクセル開度センサ
２０  アクセルペダル
２２  車速センサ
２４  車両重量センサ
１０２  車速検出部
１０４  アクセル開度検出部
１０６  駆動トルク算出部
１０８  車両重量検出部
１１０  トルク補正部
１１２  モータ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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