(57)【要約】【課題】駆動輪に連結された駆動軸にロータが接続されたモータを備える車両において、車両のずり下がりによる移動距離を低減する。【解決手段】車両がずり下がりを生じていると判定されたときに（Ｓ１５０）、要求トルクＴｄ＊の絶対値が車重Ｍと路面勾配αとに基づく車重分力Ｆｍの絶対値以下のときには、（Ｓ１８０，Ｓ１９０）、回転制限処理用回転位置θｅｓｔを用いてモータのステータに形成される磁界の向きが固定されるようモータを制御する（Ｓ２３０）。これにより、ロータが回転しないようにすることができ、車両を停止させることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪に連結された駆動軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
走行方向を設定する走行方向設定手段と、
前記設定された走行方向とは逆方向の走行である逆方向走行を検出または予測する逆方向走行検出予測手段と、
前記逆方向走行検出予測手段により前記逆方向走行が検出または予測された逆方向走行検出予測時には、前記電動機の固定子の磁界の向きを固定することにより前記駆動軸の回転が制限されるよう前記電動機を制御する制御手段と、
を備える車両。
【請求項２】
請求項１記載の車両であって、
路面勾配を検出する勾配検出手段を備え、
前記制御手段は、前記逆方向走行検出予測時には、前記検出された路面勾配に基づいて前記電動機の制御に用いるための制御用駆動力を設定すると共に該設定した制御用駆動力の大きさ以下の大きさで前記駆動軸に作用する駆動力に対して該駆動軸の回転が制限されるよう該設定した制御用駆動力を用いて前記電動機を制御する手段である
車両。
【請求項３】
前記制御手段は、前記検出された路面勾配が大きいほど大きさが大きくなる傾向に前記制御用駆動力を設定する手段である請求項２記載の車両。
【請求項４】
請求項１記載の車両であって、
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記制御手段は、前記逆方向走行検出予測時には、前記検出された車速に基づいて前記電動機の制御に用いるための制御用駆動力を設定すると共に該設定した制御用駆動力の大きさ以下の大きさで前記駆動軸に作用する駆動力に対して該駆動軸の回転が制限されるよう該設定した制御用駆動力を用いて前記電動機を制御する手段である
車両。
【請求項５】
前記制御手段は、前記検出された車速の大きさが大きいほど大きくなる傾向に前記制御用駆動力を設定する手段である請求項４記載の車両。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか記載の車両であって、
前記電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記検出された回転位置に基づいて基準回転位置を設定する基準回転位置設定手段と、
を備え、
前記電動機は、３相交流電動機であり、
前記制御手段は、前記設定された基準回転位置を用いて前記電動機の各相に通電される電流を３相−２相変換してｄ軸およびｑ軸の電流を計算し、前記制御用駆動力に基づいて前記基準回転位置におけるｄ軸の目標電流を設定すると共に該基準回転位置におけるｑ軸の目標電流に値０を設定し、該設定したｄ軸およびｑ軸の目標電流と該計算したｄ軸およびｑ軸の電流とに基づいて前記駆動軸の回転が制限されるよう前記電動機を制御する手段である
車両。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか記載の車両であって、
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記逆方向走行検出予測手段は、前記検出された車速に基づいて前記逆方向走行を検出する手段である
車両。
【請求項８】
請求項１ないし７記載の車両であって、
路面勾配を検出する勾配検出手段を備え、
前記逆方向走行検出予測手段は、停車中であって前記検出された路面勾配が所定勾配以上のとき、前記逆方向走行を予測する手段である
車両。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれか記載の車両であって、
前記逆方向走行検出予測時に、運転者による操作に基づいて前記逆方向走行の解消を予測する解消予測手段を備え、
前記制御手段は、前記逆方向走行検出予測時には、前記解消予測手段により前記逆方向走行の解消が予測されるまでは前記駆動軸の回転が制限されるよう前記電動機を制御し、前記解消予測手段により前記逆方向走行の解消が予測された以降は前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を制御する手段である
車両。
【請求項１０】
請求項９記載の車両であって、
前記運転者による操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を備え、
前記解消予測手段は、前記設定された要求駆動力が車重の車両前後方向の分力である車重分力より大きく該車重分力とは逆方向の駆動力であるときに前記逆方向走行の解消を予測する手段である
車両。
【請求項１１】
前記解消予測手段は、アクセル操作量が所定操作量以上のときに前記逆方向走行の解消を予測する手段である請求項９記載の車両。
【請求項１２】
請求項１ないし１１いずれか記載の車両であって、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と該出力軸に対して独立に回転可能な前記駆動軸とに接続され、電力の入出力と前記出力軸および前記駆動軸への駆動力の入出力とを伴って前記駆動軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な回転調整手段と、
を備える車両。
【請求項１３】
前記回転調整手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段である請求項１２記載の車両。
【請求項１４】
請求項１３記載の車両であって、
前記発電機は、前記回転軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該回転軸に動力を入出力可能であり、
前記制御手段は、前記逆方向走行検出予測時には、前記電動機の固定子の磁界の向きを固定すると共に前記発電機の固定子の磁界の向きを固定することにより前記駆動軸および前記回転軸の回転が制限されるよう前記電動機と前記発電機とを制御する手段である
車両。
【請求項１５】
駆動輪に連結された駆動軸に回転子が接続され固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該駆動軸に動力を入出力可能な電動機を備える車両の制御方法であって、
走行方向とは逆方向の走行である逆方向走行が検出または予測された逆方向走行検出予測時には、前記電動機の固定子の磁界の向きを固定することにより前記駆動軸の回転が制限されるよう前記電動機を制御する、
車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両としては、駆動輪に動力を出力する電動モータを備え、ブレーキＯＮの状態で車両が停止しているときにブレーキ油圧に応じて制御トルクを設定し、ブレーキ解除時にはその制御トルクに基づいて電動モータを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、ブレーキ解除時に、ブレーキＯＮのときのブレーキ力に対応する制動力と車速に基づく補正値とに応じたトルクが出力されるよう電動モータを制御することにより、坂路での車両のずり下がりを抑制することができるとしている。
【特許文献１】特開平６−２６１４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
こうした車両では、坂路で車両が停止している状態からブレーキが解除されたときに車両のずり下がりを抑制することや、車両のずり下がりが生じたときにそのずり下がりを停止させることが課題の一つとして考えられる。この場合、電動モータからトルクを出力させずにこうした課題を解決するよう望まれることがある。
【０００４】
本発明の車両およびその制御方法は、上述の手法とは異なる手法により、設定された走行方向とは逆方向に車両が走行する逆方向走行するのを抑制することを目的の一つとする。また、本発明の車両およびその制御方法は、上述の手法とは異なる手法により、逆方向走行しているときにその逆方向走行を停止させることを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の車両は、
駆動輪に連結された駆動軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
走行方向を設定する走行方向設定手段と、
前記設定された走行方向とは逆方向の走行である逆方向走行を検出または予測する逆方向走行検出予測手段と、
前記逆方向走行検出予測手段により前記逆方向走行が検出または予測された逆方向走行検出予測時には、前記電動機の固定子の磁界の向きを固定することにより前記駆動軸の回転が制限されるよう前記電動機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の車両では、設定された走行方向とは逆方向に車両が走行する逆方向走行が検出または予測された逆方向走行検出予測時には、電動機の固定子の磁界の向きを固定することにより駆動軸の回転が制限されるよう電動機を制御する。これにより、逆方向走行が検出されたときにはその逆方向走行を停止させることができ、逆方向走行が予測されたときには逆方向走行するのを抑制することができる。
【０００８】
こうした本発明の車両において、路面勾配を検出する勾配検出手段を備え、前記制御手段は、前記逆方向走行検出予測時には、前記検出された路面勾配に基づいて前記電動機の制御に用いるための制御用駆動力を設定すると共に該設定した制御用駆動力の大きさ以下の大きさで前記駆動軸に作用する駆動力に対して該駆動軸の回転が制限されるよう該設定した制御用駆動力を用いて前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、路面勾配に応じた制御用駆動力を用いて駆動軸が回転するのを制限することができる。この場合、前記制御手段は、前記検出された路面勾配が大きいほど大きさが大きくなる傾向に前記制御用駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。これは、路面勾配が大きいほど、車重の車両前後方向の分力である車重分力が大きくなり、駆動軸に作用する駆動力が大きくなることに基づく。
【０００９】
また、本発明の車両において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記制御手段は、前記逆方向走行検出予測時には、前記検出された車速に基づいて前記電動機の制御に用いるための制御用駆動力を設定すると共に該設定した制御用駆動力の大きさ以下の大きさで前記駆動軸に作用する駆動力に対して該駆動軸の回転が制限されるよう該設定した制御用駆動力を用いて前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車速に応じた制御用駆動力を用いて駆動軸が回転するのを抑制することができる。この場合、前記制御手段は、前記検出された車速の大きさが大きいほど大きくなる傾向に前記制御用駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
さらに、本発明の車両において、前記電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記検出された回転位置に基づいて基準回転位置を設定する基準回転位置設定手段と、を備え、前記電動機は３相交流電動機であり、前記制御手段は、前記設定された基準回転位置を用いて前記電動機の各相に通電される電流を３相−２相変換してｄ軸およびｑ軸の電流を計算し、前記制御用駆動力に基づいて前記基準回転位置におけるｄ軸の目標電流を設定すると共に該基準回転位置におけるｑ軸の目標電流に値０を設定し、該設定したｄ軸およびｑ軸の目標電流と該計算したｄ軸およびｑ軸の電流とに基づいて前記駆動軸の回転が制限されるよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、基準回転位置を用いて駆動軸の回転を制限することができる。
【００１１】
あるいは、本発明の車両において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記逆方向走行検出予測手段は、前記検出された車速に基づいて前記逆方向走行を検出する手段であるものとすることもできる。また、路面勾配を検出する勾配検出手段を備え、前記逆方向走行検出予測手段は、停車中であって前記検出された路面勾配が所定勾配以上のとき、前記逆方向走行を予測する手段であるものとすることもできる。
【００１２】
加えて、本発明の車両において、前記逆方向走行検出予測時に、運転者による操作に基づいて前記逆方向走行の解消を予測する解消予測手段を備え、前記制御手段は、前記逆方向走行検出予測時には、前記解消予測手段により前記逆方向走行の解消が予測されるまでは前記駆動軸の回転が制限されるよう前記電動機を制御し、前記解消予測手段により前記逆方向走行の解消が予測された以降は前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、逆方向走行検出予測時に、運転者の操作に応じた制御を行なうことができる。この場合、前記運転者による操作に基づいて前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を備え、前記解消予測手段は、前記設定された要求駆動力が車重の車両前後方向の分力である車重分力より大きく該車重分力とは逆方向の駆動力であるときに前記逆方向走行の解消を予測する手段であるものとすることもできる。また、前記解消予測手段は、アクセル操作量が所定操作量以上のときに前記逆方向走行の解消を予測する手段であるものとすることもできる。
【００１３】
また、本発明の車両において、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と該出力軸に対して独立に回転可能な前記駆動軸とに接続され、電力の入出力と前記出力軸および前記駆動軸への駆動力の入出力とを伴って前記駆動軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な回転調整手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、前記回転調整手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。この場合、前記発電機は、前記回転軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該回転軸に動力を入出力可能であり、前記制御手段は、前記逆方向走行検出予測時には、前記電動機の固定子の磁界の向きを固定すると共に前記発電機の固定子の磁界の向きを固定することにより前記駆動軸および前記回転軸の回転が制限されるよう前記電動機と前記発電機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機および発電機の固定子の磁界の向きを固定して駆動軸および回転軸の回転を制限することができる。
【００１４】
本発明の車両の制御方法は、
駆動輪に連結された駆動軸に回転子が接続され固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該駆動軸に動力を入出力可能な電動機を備える車両の制御方法であって、
走行方向とは逆方向の走行である逆方向走行が検出または予測された逆方向走行検出予測時には、前記電動機の固定子の磁界の向きを固定することにより前記駆動軸の回転が制限されるよう前記電動機を制御する、
ことを要旨とする。
【００１５】
この本発明の車両の制御方法では、設定された走行方向とは逆方向に車両が走行する逆方向走行が検出または予測された逆方向走行検出予測時には、電動機の固定子の磁界の向きを固定することにより駆動軸の回転が制限されるよう電動機を制御する。これにより、逆方向走行が検出されたときにはその逆方向走行を停止させることができ、逆方向走行が予測されたときには逆方向走行するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、モータ２２やインバータ２４を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図１に示すように、インバータ２４を介してバッテリ２６から供給される電力を用いて駆動輪３０ａ，３０ｂにデファレンシャルギヤ３１を介して連結された駆動軸３２に動力を出力するモータ２２と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。
【００１８】
モータ２２は、図１および図２に示すように、永久磁石が貼り付けられたロータ２２ａと三相コイルが巻回されたステータ２２ｂとを有する周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ２４は、６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６とトランジスタＴ１〜Ｔ６に逆並列接続された６個のダイオードＤ１〜Ｄ６とにより構成されている。６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６は、バッテリ２６の正極が接続された正極母線とバッテリ２６の負極が接続された負極母線とに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつペアで配置され、その接続点にモータ２２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、対をなすトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合を調節することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータ２２を回転駆動することができる。
【００１９】
電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ４２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ４４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ４６と、図示しない入出力ポートとを備える。電子制御ユニット４０には、モータ２２のロータ２２ａの回転位置を検出する回転位置検出センサ２３からのモータ２２のロータ２２ａの回転位置θｍや、モータ２２の三相コイルのＵ相，Ｖ相に流れる相電流を検出する電流センサ２２Ｕ，２２Ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，イグニッションスイッチ５０からのイグニッション信号，シフトレバー５１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル５３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル５５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ５６からのブレーキペダルポジションＢＰ，正負の符号（前進走行のときに正，後進走行のときに負）を伴う車速を検出する車速センサ５８からの車速Ｖ，勾配センサ５９からの路面勾配αなどが入力ポートを介して入力されており、電子制御ユニット４０からは、インバータ２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、実施例の電気自動車２０では、シフトポジションセンサ５２により検出するシフトレバー５１のポジションとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。
【００２０】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、シフトポジションＳＰがＤポジションやＲポジションなどの走行用ポジションで停車している状態からブレーキオフされたときの動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２１】
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、シフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰやアクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度Ａｃｃ，車速センサ８８からの車速Ｖ，回転位置検出センサ２３からのモータ２２のロータ２２ａの回転位置θｍ，勾配センサ８９からの路面勾配αなど制御に必要なデータを入力する処理を実行すると共に（ステップＳ１００）、入力したシフトポジションＳＰを調べ（ステップＳ１１０）、シフトポジションＳＰがＤポジションのときには前進方向を走行方向として設定し（ステップＳ１２０）、シフトポジションＳＰがＲポジションのときには後進方向を走行方向として設定する（ステップＳ１３０）。そして、設定した走行方向とアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動輪３０ａ，３０ｂに連結された駆動軸３２に要求される要求トルク要求トルクＴｄ＊を設定する（ステップＳ１４０）。要求トルクＴｄ＊は、実施例では、走行方向毎にアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ４４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｄ＊を導出して設定するものとした。図４に前進方向が走行方向として設定されているときの要求トルク設定用マップの一例を示す。なお、後進方向が走行方向として設定されているときには、車両が後進走行するためのトルクが要求トルクＴｄ＊としてアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて設定される。
【００２２】
続いて、車両がずり下がりを生じているか否かを判定する（ステップＳ１５０）。車両のずり下がりは、シフトポジションＳＰと車速Ｖとを用いて判定することができる。例えば、前進方向が走行方向として設定されているときには車速Ｖが負の値か否かにより判定することができ、後進方向が走行方向として設定されているときには車速Ｖが正の値か否かにより判定することができる。
【００２３】
車両がずり下がりを生じていないと判定されたときには、要求トルクＴｄ＊が駆動軸３２に出力されるようインバータ２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６のスイッチング制御を行ない（ステップＳ１６０）、回転制限処理実行フラグＦに値０を設定して（ステップＳ１７０）、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、回転制限処理実行フラグＦは、ステータ２２ｂに形成される磁界の向きを固定することによりロータ２２ａの回転を制限する回転制限処理の実行を開始するときに値１が設定されるフラグであり、その詳細は後述する。
【００２４】
一方、車両がずり下がりを生じていると判定されたときには、路面勾配αと車重Ｍと重力加速度ｇとを用いて車重Ｍに対する車両前後方向の分力である車重分力Ｆｍ（＝Ｍ・ｇ・ｓｉｎα）を計算すると共に（ステップＳ１８０）、要求トルクＴｄ＊の絶対値を車重分力Ｆｍに換算係数ｋを乗じて得られる駆動軸３２に作用するトルク（以下、このトルクを軸トルクＴａという）の絶対値と比較する（ステップＳ１９０）。ここで、車重Ｍは、１名乗車時の総重量や、予め定められた軽積載時の総重量などを用いることができる。また、換算係数ｋは、車重分力Ｆｍを軸トルクＴａに換算するために用いられる係数である。いま、車両がずり下がりを生じているときを考えているが、要求トルクＴｄ＊の絶対値が軸トルクＴａの絶対値よりも大きいときには、車両は、ずり下がりを停止して走行方向に走行し始めると考えられる。ステップＳ１６０の要求トルクＴｄ＊と軸トルクＴａとの比較は、要求トルクＴｄ＊に応じたトルクを駆動軸３２に出力すれば車両のずり下がりを解消できると予測可能か否かを判定する処理である。
【００２５】
要求トルクＴｄ＊の絶対値が軸トルクＴａ（＝Ｆｍ・ｋ）の絶対値以下のときには、要求トルクＴｄ＊に応じたトルクを駆動軸３２に出力しても車両のずり下がりの解消は予測できないと判断し、回転制限処理実行フラグＦの値を調べ（ステップＳ２００）、回転制限処理実行フラグＦが値０のときには、ステップＳ１００で入力したモータ２２のロータ２２ａの回転位置θｍを回転制限処理の実行に用いる回転制限処理用回転位置θｅｓｅｔとして設定し（ステップＳ２１０）、回転制限処理実行フラグＦに値１を設定し（ステップＳ２２０）、回転制限処理用回転位置θｅｓｅｔを用いて回転制限処理を実行して（ステップＳ２３０）、駆動制御ルーチンを終了する。そして、このルーチンが次回以降に実行されたときに、未だ車両がずり下がりを生じていて要求トルクＴｄ＊の絶対値が軸トルクＴａの絶対値以下のときには（ステップＳ１５０，Ｓ１９０）、ステップＳ２００で回転制限処理実行フラグＦは値１であるから、回転制限処理の実行を開始するときに設定した回転制限処理用回転位置θｅｓｅｔを用いて回転制限処理を実行して（ステップＳ２３０）、駆動制御ルーチンを終了する。以下、図３の駆動制御ルーチンの説明を一旦中断し、まず、回転制限処理を行なったときの様子について図５を用いて説明し、その後、回転制限処理について図６を用いて具体的に説明する。
【００２６】
まず、回転制限処理を行なったときの様子について図５を用いて説明する。図５に示すように、ステータ２２ｂには、電流が通電されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各々で形成される磁界を合成した合成磁界（図中、実線矢印参照）が形成される。回転制限処理では、この合成磁界が回転しないようにモータ２２を制御する。以下、こうした回転しない合成磁界を固定磁界と呼ぶ。固定磁界の向きがモータ２２のロータ２２ａの永久磁石により形成される磁界の向き（ｄ−ｑ座標系におけるｄ軸の向き）と一致するときには、モータ２２から駆動軸３２にトルクは出力されない。しかしながら、車両のずり下がりなどによってロータ２２ａが回転してステータ２２ｂに形成される固定磁界の向きと現在のロータ２２ａのｄ軸の向きとがズレると、ステータ２２ｂに形成される固定磁界の向きと現在のｄ軸の向きとが略一致する方向にロータ２２ａにトルクが作用し（以下、このトルクを吸引トルクという）、軸トルクＴａ（＝Ｆｍ・ｋ）と吸引トルクとが釣り合う位置でロータ２２ａは停止する。ここで、吸引トルクは、固定磁界を形成させるためにステータ２２ｂの三相コイルに通電させる電流値が大きいほど大きくなる。実施例では、車両のずり下がりが生じたときに、このようにしてモータ２２のロータ２２ａ（駆動軸３２）が回転しないようにする、即ち車両のずり下がりを停止させるのである。車両がずり下がりを生じたときには、そのずり下がりを抑制するためのトルクをモータ２２から出力することも考えられるが、この場合、モータ２２から出力されるトルクの調整が完了するまでや調整できないときに、車両の挙動が運転者の予期しないものとなるおそれがある。実施例では、回転制限処理を実行してモータ２２のロータ２２ａが回転しないようにすることにより、こうした不都合を解消することができる。なお、ｄ−ｑ座標系において、ｄ軸はロータ４６ａに貼り付けられた永久磁石により形成される磁界の方向であり、ｑ軸はｄ軸に対して電気角でπ／２だけ進角させた方向である。
【００２７】
次に、回転制限処理について図６を用いて具体的に説明する。回転制限処理では、まず、相電流Ｉｕ，Ｉｖを入力し（ステップＳ３００）、回転制限処理用回転位置θｍｓｅｔを用いて回転制限処理用電気角θｅｓｔを計算し（ステップＳ３１０）、モータＭＧ２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの総和を値０として回転制限処理用電気角θｅｓｅｔを用いて次式（１）により相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸およびｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）する（ステップＳ３２０）。そして、路面勾配αに基づいて回転制限処理用トルクＴｍを設定し（ステップＳ３３０）、回転制限処理用電気角θｅｓｅｔにおけるｄ軸の電流指令Ｉｄ＊を回転制限処理用トルクＴｍの絶対値が大きいほど大きくなる傾向に設定すると共にｑ軸の電流指令Ｉｑ＊に値０を設定する（ステップＳ３４０）。ステップＳ３３０，Ｓ３４０の処理は、回転制限処理用トルクＴｍの大きさ以下の大きさのトルク（トルク（−Ｔｍ）〜トルクＴｍの範囲内のトルク）が駆動軸３２に作用したときに駆動軸３２が回転しないような電流値をｄ軸の電流指令Ｉｄ＊として設定する処理である。回転制限処理用トルクＴｍの設定は、実施例では、路面勾配αと回転制限処理用トルクＴｍとの関係を予め定めて回転制限処理用トルク設定用マップとしてＲＯＭ４４に記憶しておき、路面勾配αが与えられると記憶したマップから対応する回転制限処理用トルクＴｍを導出して設定するものとした。回転制限処理用トルク設定用マップの一例を図７に示す。回転制限処理用トルクＴｍは、図示するように、路面勾配αが大きいほど大きくなる傾向に設定するものとした。これは、路面勾配αが大きいほど車重分力Ｆｍが大きくなり、駆動軸３２に作用する軸トルクＴａが大きくなるため、この軸トルクＴａが作用したときに駆動軸３２が回転しないようにするためには実施例のように回転制限処理用トルクＴｍを設定する必要があるという理由に基づく。このように回転制限処理用電気角θｅｓｅｔにおけるｄ軸およびｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定することにより、ステータ２２ｂに形成される固定磁界の向き（回転制限処理用電気角θｅｓｅｔにおけるｄ軸の向き）と現在のｄ軸の向き（現在のロータ２２ａの回転位置θｍに応じた電気角におけるｄ軸の向き）とのズレを小さくする方向に作用する吸引トルクによってロータ２２ａが回転するのを抑制することができる。しかも、回転制限処理用トルクＴｍに基づいてｄ軸の電流指令Ｉｄ＊を設定することにより、ｄ軸の電流指令Ｉｄ＊をより適正に設定することができる。
【００２８】
【数１】
2008154307.tif 000003
【００２９】
こうして電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定すると、設定した電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と電流Ｉｄ，Ｉｑとを用いて次式（２）および式（３）によりｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を計算すると共に（ステップＳ３５０）、計算したｄ軸およびｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を回転制限処理用電気角θｅｓｅｔを用いて次式（４）および式（５）によりモータ２２の三相コイルのＵ相，Ｖ相，Ｗ相に印加すべき電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換し（２相−３相変換）し（ステップＳ３６０）、座標変換した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊をインバータ２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６をスイッチングするためのＰＷＭ信号に変換し（ステップＳ３７０）、変換したＰＷＭ信号をインバータ２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６に出力することによりモータ２２を駆動制御して（ステップＳ３８０）、回転制限処理を終了する。ここで、式（２）および式（３）中、「ｋ３」および「ｋ５」は比例係数であり、「ｋ４」および「ｋ６」は積分係数である。実施例では、回転制限処理用トルクＴｍに基づくｄ軸の電流指令Ｉｄ＊を用いてインバータ２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６のスイッチング制御を行なうから、回転制限処理用トルクＴｍに拘わらずｄ軸の電流指令Ｉｄ＊に比較的大きい電流を設定するものに比してモータ２２のステータ２２ｂの三相コイルに通電される電流を抑制してエネルギ消費を抑制することができ、回転制限処理用トルクＴｍに拘わらずｄ軸の電流指令Ｉｄ＊に比較的小さい電流を設定するものに比してより確実に車両のずり下がりを停止させることができる。しかも、実施例では、こうした回転制限処理を実行して車両のずり下がりを停止させるから、軸トルクＴａと逆方向で略同じ大きさのトルクをモータ２２から出力して車両のずり下がりを停止させるものに比して、車両のずり下がりを停止させる際に車両の挙動が運転者の予期しないものとなるのを抑制することができる。
【００３０】
【数２】
2008154307.tif 000004
【００３１】
図３の駆動制御ルーチンの説明に戻る。ステップＳ１５０で要求トルクＴｄ＊の絶対値が軸トルクＴａの絶対値よりも大きいときには、要求トルクＴｄ＊に応じたトルクを駆動軸３２に出力すれば車両のずり下がりを解消できると予測可能であると判断し、要求トルクＴｄ＊が駆動軸３２に出力されるようモータ２２のインバータ２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６のスイッチング制御を行なって（ステップＳ１６０）、駆動制御ルーチンを終了する。これにより、運転者の走行要求に応じて走行することができる。例えば、登坂路で停車している状態から運転者がブレーキペダル５５を離してその後に暫くしてからアクセルペダル５３を踏み込んだ場合を考える。この場合、ブレーキペダル５５を離したときには車重分力Ｆｍによって車両がずり下がりを開始するが、このずり下がりを検出すると回転制限処理の実行により車両は停止する。そして、運転者がアクセルペダル５３を踏み込むと、回転制限処理を終了してモータ２２から駆動軸３２にトルクを出力することにより走行することができる。
【００３２】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、車両がずり下がりを生じているときには、モータ２２のステータ２２ｂに固定磁界を形成することによりロータ２２ａ（駆動軸３２）が回転しないようモータ２２を制御するから、車両のずり下がりを停止させることができる。しかも、路面勾配αが大きいほど大きくなる傾向に設定される回転制限処理用トルクＴｍを用いてステータ２２ｂの三相コイルに電流を通電させて駆動軸３２が回転しないようにするから、路面勾配αに拘わらず比較的大きい回転制限処理用トルクＴｍを用いるものに比して車両のずり下がりを停止させるのに要するエネルギを抑制することができ、路面勾配αに拘わらず比較的小さい回転制限処理用トルクＴｍを用いるものに比してより確実に車両のずり下がりを停止させることができる。
【００３３】
また、実施例の電気自動車２０によれば、車両がずり下がりを生じてるときでも、運転者がシフトポジションＳＰに応じた走行方向への走行を要求しているときには、回転制限処理を実行せずに、要求トルクＴｄ＊に応じたトルクを駆動軸３２に出力するから、運転者の要求に対応することができる。
【００３４】
実施例の電気自動車２０では、車両のずり下がりを、前進方向が走行方向として設定されているとき（シフトポジションＳＰがＤポジションのとき）には車速Ｖが負の値か否かにより判定し、後進方向が走行方向として設定されているとき（シフトポジションＳＰがＲポジションのとき）には車速Ｖが正の値か否かにより判定するものとしたが、前進方向が走行方向として設定されているときには負の所定車速（例えば、−２ｋｍ／ｈや−３ｋｍ／ｈ，−５ｋｍ／ｈなど）より小さいか否かにより判定し、後進方向が走行方向として設定されているときには車速Ｖが正の所定車速（例えば、２ｋｍ／ｈや３ｋｍ／ｈ，５ｋｍ／ｈなど）より大きいか否かにより判定するものとしてもよい。
【００３５】
実施例の電気自動車２０では、車両のずり下がりを、シフトポジションＳＰと車速Ｖとを用いて判定するものとしたが、シフトポジションＳＰとモータ２２のロータ２２ａの回転位置θｍとを用いて判定するものとしてもよいし、シフトポジションＳＰと回転位置θｍに基づいて計算されたモータ２２の回転数Ｎｍとを用いて判定するものとしてもよいし、駆動輪３０ａ，３０ｂに車輪速センサを取り付け、シフトポジションＳＰと車輪速センサからの信号により判定するものとしてもよいし、車両の前後加速度Ｇを検出するＧセンサを設け、シフトポジションＳＰとＧセンサからの信号により判定するものとしてもよい。
【００３６】
実施例の電気自動車２０では、車両がずり下がりを生じているときに、回転制限処理を実行するものとしたが、これに限られず、例えば、路面勾配αが所定勾配（例えば、５度や７度，１０度など）以上で停車しているときなど車両のずり下がりが予測されるときにも回転制限処理を実行するものとしてもよい。
【００３７】
実施例の電気自動車２０では、図７に示したように、路面勾配αが大きいほど直線的に大きくなる傾向に回転制限処理用トルクＴｍを設定するものとしたが、路面勾配αが大きいほど曲線的に大きくなる傾向に回転制限処理用トルクＴｍを設定するものとしてもよいし、１段以上の段数をもって段階的に大きくなる傾向に回転制限処理用トルクＴｍを設定するものとしてもよい。また、路面勾配αに拘わらず、固定値を回転制限処理用トルクＴｍとして用いるものとしてもよい。
【００３８】
実施例の電気自動車２０では、路面勾配αを用いて回転制限処理用トルクＴｍを設定するものとしたが、これに代えてまたは加えてモータ２２の回転数Ｎｍや車速Ｖを用いて回転制限処理用トルクＴｍを設定するものとしてもよい。路面勾配αに代えてモータ２２の回転数Ｎｍや車速Ｖを用いる場合、図８の回転制限処理用トルク設定用マップに示すように、モータ２２の回転数Ｎｍや車速Ｖの絶対値が大きいほど即ち車両のずり下がりの速度が大きいほど大きくなる傾向に回転制限処理用トルクＴｍを設定するものとしてもよい。こうすれば、ずり下がりの程度に応じて回転制限処理を実行することができる。
【００３９】
実施例の電気自動車２０では、車両がずり下がりを生じているときに、要求トルクＴｄ＊の絶対値が軸トルクＴａの絶対値よりも大きいときにはモータ２２から駆動軸３２にトルクを出力し、要求トルクＴｄ＊の絶対値が軸トルクＴａの絶対値以下のときには回転制限処理を実行するものとしたが、車両がずり下がりを生じているときには、要求トルクＴｄ＊に拘わらず回転制限処理を実行するものとしてもよい。この場合、回転制限処理の実行により車両のずり下がりが略解消した後にモータ２２から駆動軸３２にトルクを出力するものとしてもよい。
【００４０】
実施例の電気自動車２０では、車両がずり下がりを生じているときに、要求トルクＴｄ＊を用いてモータ２２から駆動軸３２にトルクを出力するか回転制限処理を実行するかを選択してモータ２２を制御するものとしたが、要求トルクＴｄ＊に代えて、アクセル開度Ａｃｃなどを用いるものとしてもよい。この場合、車両がずり下がりを生じていてもアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ（例えば、２０％や３０％，４０％など）以上のときにはモータ２２から駆動軸３２にトルクを出力するものとしてもよい。
【００４１】
実施例では、駆動軸３２に動力を入出力可能なモータ２２を備える電気自動車２０に適用して説明したが、図９の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータ２２の他に、駆動軸３２にリングギヤ１２６ｒが接続された遊星歯車機構１２６と、遊星歯車機構１２６のキャリア１２６ｃに接続されたエンジン１２２と、遊星歯車機構１２６のサンギヤ１２６ｓに接続されモータ２２と同様に回転駆動可能なモータ１２４と、を備える車両に適用するものとしてもよい。この変形例では、モータ１２４は、モータ２２と同様に、永久磁石が貼り付けられたロータ１２４ａと三相コイルが巻回されたステータ１２４ｂとを有する周知の同期発電電動機として構成されており、このモータ１２４を駆動するインバータ１２５は、インバータ２４と同様に、６個のトランジスタ（図示せず）とトランジスタに逆並列接続された６個のダイオード（図示せず）とにより構成されている。また、モータ１２４は、モータ２２と同様に、対をなすトランジスタのオン時間の割合を調節することにより三相コイルに回転磁界を形成させ、回転駆動することできる。こうした車両では、エンジン１２２が停止している状態で車両がずり下がりを生じたときには、モータ１２４とモータ２２との両方で前述の回転制限処理を実行するものとしてもよい。この場合の遊星歯車機構１２６の各回転要素の回転数の関係を図１０に示す。図中、左の１２６ｓ軸はモータ１２４の回転数であるサンギヤ１２６ｓの回転数を示し、１２６ｃ軸はエンジン１２２の回転数であるキャリア１２６ｃの回転数を示し、１２６ｒ軸は駆動軸３２およびモータ２２の回転数Ｎｍであるリングギヤ１２６ｒの回転数を示す。また、図中、破線はシフトポジションＳＰがＤポジションで車両がずり下がりを生じているときを様子を示し、太線は回転制限処理の実行により車両を停止させたときの様子を示す。この場合、図示するように、モータ１２４とモータ２２との両方で回転制限処理を実行することにより、遊星歯車機構１２６の３つの回転要素全ての回転数を略値０にすることができる。なお、この変形例のハイブリッド自動車１２０において、エンジン１２４が運転されているときには、エンストを回避するために、モータ２２だけで回転制限処理を実行することが望ましい。
【００４２】
また、図１１の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２２と、エンジン２２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動軸３２に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン２２２の動力の一部を駆動軸３２に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０と、駆動軸３２に動力を入出力可能なモータ２２とを備える車両に適用するものとしてもよい。
【００４３】
ここで、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、駆動輪３０ａ，３０ｂに連結された駆動軸３２にロータ２２ａが接続されステータ２２ｂに形成される回転磁界によりロータ２２ａを回転駆動させて駆動軸３２に動力を入出力するモータ２２が「電動機」に相当し、シフトポジションＳＰがＤポジションのときに前進方向を走行方向として設定しシフトポジションＳＰがＲポジションのときに後進方向を走行方向として設定するＳ１１０〜Ｓ１３０の処理を実行する電子制御ユニット４０が「走行方向設定手段」に相当し、シフトポジションＳＰと車速Ｖとを用いて車両のずり下がりを検出するＳ１５０の処理を実行する電子制御ユニット４０が「逆方向走行検出検出予測手段」に相当し、車両のずり下がりが判定されたときに路面勾配αが大きいほど大きくなる傾向の回転制限処理用トルクＴｍを用いてモータ２２のステータ２２ｂに形成される磁界の向きを固定することによりロータ２２ａ（駆動軸３２）が回転しないようにするＳ２３０（Ｓ３００〜Ｓ３８０）の回転制限処理を実行する電子制御ユニット４０が「制御手段」に相当する。また、変形例では、車両のずり下がりが判定されたときに駆動軸３２の回転数や車速Ｖが大きいほど大きくなる傾向の回転制限処理用トルクＴｍを用いてモータ２２のステータ２２ｂに形成される磁界の向きを固定することによりロータ２２ａ（駆動軸３２）が回転しないようにするＳ２３０（Ｓ３００〜Ｓ３８０）の回転制限処理を実行する電子制御ユニット４０が「制御手段」に相当する。また、エンジン１２２が「内燃機関」に相当し、エンジン１２２にキャリア１２６ｃが接続されると共に駆動軸３２にリングギヤ１２６ｒが接続された遊星歯車機構１２６と遊星歯車機構１２６のサンギヤ１２６ｓにロータ１２４ａが接続されステータ１２４ｂに形成される回転磁界によりロータ１２４ａを回転駆動させてサンギヤ１２６ｓに動力を入出力するモータ１２４とが「回転調整手段」に相当する。なお、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４４】
実施例では、こうした電気自動車の形態として用いるものとしたが、自動車以外の車両の形態としてもよいし、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。
【００４５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】モータ２２やインバータ２４を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。
【図３】実施例の電子制御ユニット４０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】回転制限処理を行なったときの様子を説明するために用いる説明図である。
【図６】回転制限処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】回転制限処理用トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図８】回転制限処理用トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１０】遊星歯車機構１２６の各回転要素の回転数の関係を示す説明図である。
【図１１】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
２０  電気自動車、２２  モータ、２２ａ  ロータ、２２ｂ  ステータ、２２Ｕ，２２Ｖ  電流センサ、２３  回転位置検出センサ、２４  インバータ、２６  バッテリ、３０ａ，３０ｂ  駆動輪、３２  駆動軸、４０  電子制御ユニット、４２  ＣＰＵ、４４  ＲＯＭ、４６  ＲＡＭ、５０  イグニッションスイッチ、５１  シフトレバー、５２  シフトポジションセンサ、５３  アクセルペダル、５４  アクセルペダルポジションセンサ、５５  ブレーキペダル、５６  ブレーキペダルポジションセンサ、５８  車速センサ、５９  勾配センサ、１２０，２２０  ハイブリッド自動車、１２２，２２２  エンジン、１２４  モータ、１２４ａ  ロータ、１２４ｂ  ステータ、１２６  遊星歯車機構、１２６ｓ  サンギヤ、１２６ｃ  キャリア、１２６ｒ  リングギヤ、１２５  インバータ、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ、２３４  アウターロータ、Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード、Ｔ１〜Ｔ６  トランジスタ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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