(57)【要約】    【課題】回転数制御からトルク制御に移行する際のトルクショックを低減する。    【解決手段】車両速度検出器７と、電動機回転数検出器２と、アクセルペダル６のアクセル開度等から電動機１へのトルク指令値Ｔｅを演算する車両制御コントローラ５と、電動機１を駆動するインバータ３が発生する交流電流のパルス幅を指令する電動機コントローラ４とで構成され、車両制御コントローラ５内の出力制限回路はＣＰＵの指令に基づき、トルク制御モードでトルクマップから出力されたトルク値に出力制限をかけ、回転数制御モードからトルク制御モードへ切り替わった直後のトルク指令値Ｔｅを、直前の回転数制御モードでのトルク指令値Ｔｅと同じくし、連続的にトルク指令値Ｔｅを切り替え、その後のトルク値を一定比率で出力制限解除を行う。【選択図】    図１
2005117718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動する電動機を備えた電動機駆動車両におけるトルク制御装置において、
一定車両速度で走行させるために設定される第１のトルク値と、運転者の操作に対応して設定される第２のトルク値とのいずれか一方を、前記電動機に出力させる電動機制御手段を具備し、
前記電動機制御手段は、前記電動機の出力を前記第１のトルク値から、前記第２のトルク値へと切り替える時に、前記第１のトルク値から前記第２のトルク値へと連続的に変化させること
、を特徴とする電動機駆動車両におけるトルク制御装置。
【請求項２】
前記電動機の出力を前記第１のトルク値から、前記第２のトルク値へと切り替える時に、前記第２のトルク値を一定の変化率で増減させることを特徴とする請求項１に記載の電動機駆動車両におけるトルク制御装置。
【請求項３】
前記第２のトルク値は、運転者が操作するアクセルペダルの操作量に基づくことを特徴とする請求項１または２に記載の電動機駆動車両におけるトルク制御装置。
【請求項４】
前記第２のトルク値は、前記アクセルペダルの操作量に基づいたトルク値に対して、一定の変化率で増減させることを特徴とする請求項３に記載の電動機駆動車両におけるトルク制御装置。
【請求項５】
前記第１のトルク値による一定車両速度は、前記電動機の回転数を一定の回転数とすることで維持することを特徴とする、請求項１に記載の電動機駆動車両におけるトルク制御装置。
【請求項６】
アクセル開度が０％になったとき、前記第１のトルク値から前記第２のトルク値に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電動機駆動車両におけるトルク制御装置。
【請求項７】
前記第１のトルク値が所定のトルク値以下である状態が所定の継続時間を超えて維持されたとき、前記第１のトルク値から前記第２のトルク値に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電動機駆動車両におけるトルク制御装置。
【請求項８】
車両を駆動する電動機を備えた電動機駆動車両におけるトルク制御方法において、
一定車両速度で走行させるための第１のトルク値と、運転者の操作に対応した第２のトルク値とのいずれか一方を、前記電動機に出力させ、
前記電動機の出力を前記第１のトルク値から、前記第２のトルク値へと切り替える時に、前記第１のトルク値から前記第２のトルク値へと連続的に変化させること
、を特徴とする電動機駆動車両におけるトルク制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機で駆動される車両のトルク制御装置及びトルク制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動機を用いた電動アシスト装置は、車両が段差を乗り越える場合のように、路面状態が変化した場合にも、運転者が設定した速度を維持するように制御していた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７８７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来技術を電動機駆動の車両（電気自動車）に適用した場合、運転者がアクセルペダルを一定で踏んでいる限り、勾配等の道路状況の変化に関係なく、車両は一定速度で進む（回転数制御）ことになり、ガソリン車（トルク制御）と同様の運転感覚を実現する電気自動車に適用した場合、ガソリン車と異なった運転感覚となり、非常に違和感を伴う。
【０００５】
一方、段差乗り越え時などでは車両は一定速度で走行することが望ましいが、段差乗り越え後に回転数制御からトルク制御に移行した場合、トルクショックを生じる可能性があり、乗員に違和感を与える。
【０００６】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、回転数制御からトルク制御に移行する際のトルクショックを低減する電動機駆動車両におけるトルク制御装置及びトルク制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明においては、電動機のトルクを回転数制御時に設定されるトルクからトルク制御時に設定されるトルクへと連続的にトルクを変化させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電動機を回転数制御からトルク制御に移行した場合、トルク制御で指示されるトルク指令値に出力制限をかけることにより、トルクショックを低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１０】
本発明の実施の形態について、図１〜７を用いて説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態の構成図である。この図１を用いて本発明の実施の形態の構成を説明する。本発明の実施の形態は、電動機１により駆動される電気自動車に適用し、車両の速度を検出する車両速度検出器７と、電動機１の回転数を検出する電動機回転数検出器２と、運転者のアクセルペダル６の操作によるアクセル開度（アクセルペダルの操作量）、電動機回転数、車両速度等から電動機１に必要なトルクを指令するトルク指令値Ｔｅを演算する車両制御コントローラ５（電動機制御手段）と、車両制御コントローラ５からのトルク指令値Ｔｅに基づき、電動機１にトルク指令値Ｔｅのトルクを発生させるために、インバータ３が発生する電動機駆動用の交流電流（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のパルス幅（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｅ  Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ）を指令し、ＰＷＭ信号を発生する電動機コントローラ４と、電動機コントローラ４からのＰＷＭ信号に基づき、電動機１にトルク指令値Ｔｅのトルクを発生させるために、電動機１に交流電流（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を供給するインバータ３で構成される。
【００１２】
図２は車両制御コントローラ５の内部構成を示す図であり、図２に沿って、車両制御コントローラ５の構成及び動作を説明する。
【００１３】
アクセル６の操作量によるアクセル開度をＡ／Ｄ変換器２１でデジタル信号に変換し、アクセル開度（以後アナログ値のアクセル開度と、デジタル値のアクセル開度を区別することなく、アクセル開度と称す）をトルクマップ２２あるいは回転数マップ２３に供給する。
【００１４】
通常のトルク制御時（トルク制御モード）では、トルクマップ２２を用いて電動機回転数とアクセル開度に基づき電動機コントローラ４へ出力するトルク値を決定し、出力制限回路２５に出力する。すなわち、第２のトルク値は運転者が操作するアクセルペダルの操作量に基づいている。
【００１５】
出力制限回路２５はＣＰＵ２４の指令に基づき、トルクマップ２２から出力されたトルク値に出力制限をかけ、回転数制御時（回転数制御モード）からトルク制御モードへ切り替わった直後のトルク指令値Ｔｅを、直前の回転数制御モードでのトルク指令値Ｔｅ（第１のトルク値）と同じくし、連続的にトルク指令値Ｔｅを切り替え、その後のトルク値を一定比率で出力制限解除を行い、この出力制限したトルク値（第２のトルク値）を電動機コントローラ４にトルク指令値Ｔｅとして出力する。すなわち、第１のトルク値から第２のトルク値へ切り替える時に、第２のトルク値を第１のトルク値に合わせることにより連続的に変化させ、その後の第２のトルクもアクセルペダルの操作量に基づいたトルク値に対して、一定比率で変化させ出力している。
【００１６】
一方、回転数制御モードでは、回転数ＭＡＰ２３はアクセル開度から電動機１に要求する回転数（回転数を一定にすることで車両速度を一定に保つ）を比例・積分制御器（ＰＩ制御器）２６に出力する。ＰＩ制御器２６は回転数ＭＡＰ２３から出力された電動機１への要求回転数と、電動機回転数検出器２で検出された電動機回転数が合致するよう比例・積分演算を行い、電動機１への要求回転数と実際の電動機回転数が合致するように、電動機コントローラ４に要求するトルク値を出力する。すなわち、回転数を一定にすることで、一定の車両速度を保つ。このＰＩ制御器２６の出力のトルク値の急激な変化で、運転者に違和感を与えないように、フィルタ２７を通して、ＰＩ制御器２６の出力を電動機コントローラ４にトルク指令値Ｔｅとして出力する。
【００１７】
ＣＰＵ２４は車両速度及びアクセル開度等により、トルク制御モードと回転数制御モードを切り替えるとともに、回転数制御モードからトルク制御モードに切り替わった後のトルクマップ２２からの出力トルク値に、出力制限を加える指示を出力制限回路２５に送る。
【００１８】
次に、車両が段差を乗り越える時など、通常のトルク制御モードから、乗り越え時等の回転数制御モードに切り替わる動作及び、回転数制御モードから、通常のトルク制御モードに切り替わる動作、すなわち本実施の形態の動作、制御方法について、図２、図３のフローチャート、図４のアクセル開度−電動機回転数（設定車両速度）設定値、図５のフローチャート、図６のモード切替時のタイムチャート（段差乗り越え後、加速を行う場合）及び図７のモード切替時のタイムチャート（段差乗り越え後、停止を予定する場合）を用いて説明する。
【００１９】
先ず、通常のトルク制御モードから、段差乗り越え時等の回転数制御モードに切り替わる動作について図３に基づき説明する。
【００２０】
段差等にタイヤが引っかかり、アクセルの踏み増しに対して、車両が進まないこと（図６におけるトルク制御モードａ）を検知するため、先ず車両速度Ｖｖｅを検出する（ステップ３０１）。次に、車両速度Ｖｖｅが例えば２ｋｍ／ｈ未満（ステップ３０２）であり、かつ、このときのアクセル開度Ａａｃ（ステップ３０３）が１０％を超え、４０％未満を維持（ステップ３０４）している時間Ｔ１をカウントするＴ１カウンタの値が０．４秒超えたことを計測した時（ステップ３０５、３０６）、段差乗り越えのための回転数制御モードに切り替えるようＣＰＵ２４で制御する。なお、回転数制御モードに切り替わったことを運転者に知らせるためにランプを点灯する。
【００２１】
一方、車両速度が２ｋｍ／ｈ以上（ステップ３０２）であったり、アクセル開度が１０％以下等（ステップ３０４）である場合は、Ｔ１カウンタをクリア（ステップ３０７）し、初期状態に戻る。
【００２２】
回転数制御モードに切り替わった後は、図４に示すアクセル開度−電動機回転数（車両速度）設定値に基づく回転数マップ２３に従い車両を制御する。車両制御コントローラ５が回転数マップ２３に従いアクセル開度に基づく回転数（車両速度）を設定するため、ＰＩ制御器２６が、それまでのアクセルの踏み増しに対して、電動機１が回転数マップ２３から出力される回転数に達しない（車両が進まない）ことを検知し、アクセル開度に基づく回転数に達するよう（一定車両速度になるよう）大きなトルクを発生し（図６の回転数制御モード）、回転数（車両速度）をアクセル開度に基づく回転数（車両速度）に近づけるが、この時、急激なトルク変動が発生するため、ＰＩ制御器の出力のトルク値をフィルタ２７を通すことにより、トルク値の急激な変動を押さえ、トルク指令値Ｔｅとして電動機コントローラ４に出力する。
【００２３】
大きなトルク指定値Ｔｅにより回転数（車両速度）が回転数マップ２３から出力される回転数に近づき、あるいは一致し、車両が段差乗り越え後は、車両速度は一定のため、運転者はアクセルの踏み込み量を維持するか、あるいは踏み込み量を減少する。
【００２４】
次に、回転数制御モードから通常のトルク制御モードへ復帰する場合について図５のフローチャートを基に説明する。
【００２５】
回転数制御モード（ステップ３０７）でアクセル開度に基づく回転数（目標速度）を設定（ステップ５０２）し、車両が段差を乗り越え、運転者がアクセルを離した場合等のアクセル開度が０％の場合（ステップ５０３）には、無条件にトルク制御モードに復帰する（ステップ５０３）。すなわち、アクセル開度が０％になった時に、第１のトルク値から第２のトルク値に切り替える。
【００２６】
運転者がまだアクセルを操作している場合（ステップ５０３）にはトルク指令値Ｔｅを監視しているＣＰＵ２４がトルク指令値Ｔｅが例えば５Ｎｍ以下（所定のトルク指定値以下）かどうか判断（ステップ５０４）し、トルク指令値Ｔｅが５Ｎｍ以下を継続している時間（所定の継続時間維持）を計測するＴ２カウンタのカウントをアップ（ステップ５０５）する。一方、トルク指令値Ｔｅが５Ｎｍを超えている場合、Ｔ２カウンタをクリア（ステップ５１２）初期に戻る。
【００２７】
トルク指令値Ｔｅが５Ｎｍ以下を継続し、運転者がアクセルを操作し続けている（ステップ５０６）時間が１秒を超え（所定の継続時間を超えて維持）た（ステップ５０７）場合、回転数制御モードから出力制限付きトルク制御モード（ステップ５０８）に移る。すなわち、第１のトルク値が所定のトルク値以下である状態が所定の継続時間を超えて維持されたとき、前記第１のトルク値から前記第２のトルク値に切り替えている。
【００２８】
この出力制限付きトルク制御モードは回転数制御モードからトルク制御モードに切り替わった際のトルクショックを無くする目的であり、トルク制御モードに切り替わる直前の回転数制御モードで指令されているトルク指令値Ｔｅと、トルク制御モードに切り替わった際に出力されるトルク指令値Ｔｅを一致させるために、トルク制御モードでアクセル開度に対するトルク値をトルクマップ２２から出力するが、ＣＰＵ２４がトルク制御モードに切り替わる直前の回転数制御モードで指令されているトルク指令値Ｔｅとアクセル開度に基づき出力制限を出力制限回路２５に指示し、トルクマップ２２から出力されるトルク値をトルク制御モードに切り替わる直前の回転数制御モードで指令されているトルク指令値Ｔｅと一致させる。その後、出力制限変化率を図６の出力制限解除に示すように一定の変化率で変わるようにＣＰＵ２４で制御し、出力制限を解除していく（図６  トルク制御モードｂ）。
【００２９】
このように段差乗り越え後、回転数制御モードからトルク制御モードモードに切り替わった場合にもトルク変化が無く、その後、加速して走行を続ける場合も出力制限が一定比率で解除されるためスムーズな走行ができる。
【００３０】
また、段差乗り越え後、回転数制御モードからトルク制御モードに切り替わった後に、停止を予定する場合には図７のトルク制御モードｃに示すように、運転者がアクセルから足を離すため、アクセル開度が０％となり、出力制限付きトルク制御モードから、直ちにトルク制御モードに移行するため、出力制限は無くなる。なお、トルク制御モードｃでは、運転者が停止する予定でアクセルから足を離したが、ブレーキを踏まなかったため、車両は慣性で動いており、その後アクセルを踏み加速した様子を示している。
【００３１】
以上説明したように、トルク制御モードから回転数制御モードに切り替えることにより、段差等をスムーズに乗り越えることができ、回転数制御モードからトルク制御モードに切り替えるときには、切り替え直後のトルクを同じくし、切り替え後は変化率一定で出力トルクの制限を解除することにより、運転者または乗員に不快感を与えず、切り替えを行える。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態の電動機駆動車両の構成図。
【図２】車両制御コントローラの内部構成図。
【図３】トルク制御モードから回転数制御モードへの切替の場合のフローチャート。
【図４】アクセル開度−電動機回転数（設定車両速度）設定値。
【図５】回転数制御モードからトルク制御モードへの切替の場合のフローチャート。
【図６】モード切替時のタイムチャート（段差乗り越え後、加速を行う場合）。
【図７】モード切替時のタイムチャート（段差乗り越え後、停止を予定する場合）。
【符号の説明】
【００３３】
１    電動機
５    車両制御コントローラ
６    アクセルペダル
２２    トルクＭＡＰ
２３    回転数ＭＡＰ
２４    ＣＰＵ
２５    出力制限回路
【図１】
2005117718.tif 000003
【図２】
2005117718.tif 000004
【図３】
2005117718.tif 000005
【図４】
2005117718.tif 000006
【図５】
2005117718.tif 000007
【図６】
2005117718.tif 000008
【図７】
2005117718.tif 000009