(57)【要約】【課題】電気自動車に搭載されたパワートレーンが基準位置に対して前後に傾くときの振動を効果的に低減する。【解決手段】モータ１１を有するパワートレーン１０を備えた電気自動車１のモータ制御装置２０において、パワートレーン１０の前後方向の傾きが、車両停止状態でのパワートレーン１０の位置である基準位置に対して、前方側へ、あるいは後方側へと切り替わるとき、傾きが切り替わったことを判定する傾き判定部２１と、傾き判定部２１により傾きが切り替わったと判定されるまでは、傾きが切り替わったと判定された後よりも緩やかなトルク増減レートで、モータ１１のトルクを増減させるトルク制御部２２と、を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを有するパワートレーンを備えた電気自動車のモータ制御装置であって、
前記パワートレーンの前後方向の傾きが、車両停止状態での前記パワートレーンの位置である基準位置に対して、前方側へ、あるいは後方側へと切り替わるとき、前記傾きが切り替わったことを判定する傾き判定部と、
前記傾き判定部により前記傾きが切り替わったと判定されるまでは、前記傾きが切り替わったと判定された後よりも緩やかなトルク増減レートで、前記モータのトルクを増減させるトルク制御部と、
を備えることを特徴とする電気自動車のモータ制御装置。
【請求項２】
前記傾き判定部は、前記パワートレーンが前記基準位置を超えてから所定の時点で、前記傾きが切り替わったと判定する請求項１に記載の電気自動車のモータ制御装置。
【請求項３】
前記傾き判定部は、前記パワートレーンの前記傾きを検出する角度センサからの出力に基づいて、前記傾きが切り替わったことを判定する請求項１または２に記載の電気自動車のモータ制御装置。
【請求項４】
前記傾き判定部は、前記パワートレーンの前記傾きが所定角度となったことを検出する位置センサからの出力に基づいて、前記傾きが切り替わったことを判定する請求項１または２に記載の電気自動車のモータ制御装置。
【請求項５】
前記傾き判定部は、アクセル開度の増減状態、および前記モータのトルクがカ行トルクか回生トルクかに基づいて、前記傾きが切り替わったことを判定する請求項１または２に記載の電気自動車のモータ制御装置。
【請求項６】
前記傾き判定部は、前記パワートレーンを保持しているマウントのバネ定数と、前記パワートレーンの慣性重量と、前記モータのトルクとから推定される前記パワートレーンの前記傾きに基づいて、前記傾きが切り替わったことを判定する請求項１または２に記載の電気自動車のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車に搭載されたモータのトルク制御を行うモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータが搭載された電気自動車においては、アクセルペダルの操作に伴ってモータのトルクが変化するとき、車体に振動が発生する。このような振動を低減するため、例えば特許文献１に記載の制御装置では、車両の減速が検出された後の所定時間内に車両の加速が検出されたとき、モータのトルクの増加を制限するトルク制御を行っている。こうすることで、アクセルペダルの踏み込みと戻しとが繰り返し行われる場合に、車体に発生する振動を低減できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０８０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電気自動車には、モータや減速機が一体的に構成されたパワートレーンが搭載されることがあるが、アクセルペダルの操作によりモータのトルクが変化すると、パワートレーン全体が振動し、車体に伝わる振動が大きくなるおそれがある。パワートレーンの振動は、モータのトルクが回生トルクからカ行トルクへと、あるいはカ行トルクから回生トルクへと変化し、パワートレーンが車両停止状態の位置（基準位置）を超えて前後に傾くときに、特に大きくなる。しかしながら、特許文献１のトルク制御は、主に、アクセルペダルの踏み込みおよび戻しを短い時間間隔で繰り返したときの振動低減を意識したものであり、パワートレーンが基準位置に対して前後に傾くときの振動低減を意図したものとはなっていない。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、電気自動車に搭載されたパワートレーンが基準位置に対して前後に傾くときの振動を効果的に低減することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、モータを有するパワートレーンを備えた電気自動車のモータ制御装置であって、前記パワートレーンの前後方向の傾きが、車両停止状態での前記パワートレーンの位置である基準位置に対して、前方側へ、あるいは後方側へと切り替わるとき、前記傾きが切り替わったことを判定する傾き判定部と、前記傾き判定部により前記傾きが切り替わったと判定されるまでは、前記傾きが切り替わったと判定された後よりも緩やかなトルク増減レートで、前記モータのトルクを増減させるトルク制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、パワートレーンの傾きが基準位置に対して前後へ切り替わる場合、当該傾きが切り替わったと判定されるまでは、当該傾きが切り替わったと判定された後よりも緩やかなトルク増減レートで、モータのトルクを増減させる。このため、パワートレーンの傾きが切り替わる時点でのトルク変動を緩やかにすることができ、パワートレーンの振動を低減することができる。したがって、本発明によれば、パワートレーンが基準位置に対して前後に傾くときの振動を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態におけるモータ制御装置を搭載した電気自動車の模式図である。
【図２】パワートレーンの傾きを示す側面図である。
【図３】加速時におけるトルク制御の態様を示すグラフである。
【図４】減速時におけるトルク制御の態様を示すグラフである。
【図５】図３、４のトルク制御を行ったときのトルク変化の一例を示すグラフである。
【図６】第２実施形態におけるモータ制御装置を搭載した電気自動車の模式図である。
【図７】第２実施形態におけるトルク制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
以下、図面を参照しつつ、本発明にかかる電気自動車のモータ制御装置の実施形態について説明する。図１は、第１実施形態におけるモータ制御装置２０を搭載した電気自動車１の模式図である。モータ制御装置２０は、アクセル開度等に基づいて、モータ１１のトルク制御を行う装置である。モータ制御装置２０については、後で詳細に説明することとし、先に電気自動車１に搭載されたパワートレーン１０について説明する。
【００１０】
（パワートレーン）
パワートレーン１０は、主に、電気自動車１の駆動輪（不図示）を駆動するためのモータ１１と、モータ１１のトルクや回転数を変化させるインバータ１２と、パワートレーン１０の前後方向の傾きを検出する角度センサ１３とが一体的に構成されたユニットである。モータ１１の回転軸１１ａは、パワートレーン１０の概ね下部中央に位置する。なお、パワートレーン１０に含まれる機器や部材は上記したものに限定されず、例えば、モータ１１からの出力を調整する減速機等をパワートレーン１０に設けてもよい。
【００１１】
回転軸１１ａの上方には、パワートレーン１０の左右から突出するように一対のマウント１４が設けられており、マウント１４を介してパワートレーン１０は車体（不図示）に取り付けられている。マウント１４はゴム等の弾性部材で構成されており、パワートレーン１０から車体側に伝わる振動を低減する。
【００１２】
このように構成されたパワートレーン１０は、モータ１１のトルクが変化すると、主にモータ１１の回転軸１１ａを中心として、前後方向に振動する。このような振動は、もちろん、マウント１４によりある程度低減されるが、パワートレーン１０の重量が大きい場合やパワートレーン１０が縦長形状の場合には、看過し難いものとなる。
【００１３】
図２は、パワートレーン１０の傾きを示す側面図である。図２のｂ図は車両停止状態でのパワートレーン１０の位置（以下、「基準位置」と称する）を示し、ａ図はパワートレーン１０が基準位置よりも後方側に傾いた状態を示し、ｃ図はパワートレーン１０が基準位置よりも前方側に傾いた状態を示す。以降の説明においては、基準位置におけるパワートレーン１０の傾きを０度とし、パワートレーン１０が基準位置よりも後方側に傾いた場合の傾きをマイナス、パワートレーン１０が基準位置よりも前方側に傾いた場合の傾きをプラスとする。
【００１４】
車両を加速させるためアクセルペダルを踏み込む場合には、モータ１１のトルクが回生トルクからカ行トルクへと変化し、パワートレーン１０の傾きは図２の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のように変化する。反対に、車両を減速させるためアクセルペダルを戻す場合には、モータ１１のトルクがカ行トルクから回生トルクへと変化し、パワートレーン１０の傾きは図２の（ｃ）→（ｂ）→（ａ）のように変化する。このように、トルク方向が変化することで、パワートレーン１０の傾きが基準位置に対して後方側から前方側へ、あるいは前方側から後方側へと切り替わるとき、パワートレーン１０の振動は特に大きくなる。モータ制御装置２０は、このときの振動を低減すべく、モータ１１に対するトルク制御を実行するものである。
【００１５】
（モータ制御装置）
図１に戻って説明を続ける。モータ制御装置２０は、傾き判定部２１およびトルク制御部２２を有して構成される。傾き判定部２１は、角度センサ１３からの出力に基づいて、パワートレーン１０の傾きが基準位置に対して後方側（マイナス）から前方側（プラス）へ、あるいは前方側（プラス）から後方側（マイナス）へと切り替わったか否かを判定する機能部である。また、傾き判定部２１は、車両の停止時からの発進において、パワートレーン１０の傾きが基準位置から前方側（プラス）へ、あるいは基準位置から後方側（マイナス）へと変化したか否かも判定可能である。本実施形態においては、パワートレーン１０の前後方向の傾きを検出する角度センサ１３を用いることで、パワートレーン１０の傾きを正確に検出することができる。
【００１６】
トルク制御部２２は、基本的には、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度検出部３０からの出力に基づいて、モータ１１の目標トルクを決定し、その目標トルクをモータ１１に発生させるべくインバータ１２に制御信号を送出する部位である。また、これに加えて、トルク制御部２２は、傾き判定部２１による判定結果に基づいて、モータ１１のトルク増減レートを決定する機能も有する。
【００１７】
なお、モータ制御装置２０が有する各機能部２１、２２の機能は、マイクロプロセッサ等のハードウェアとプログラム等のソフトウェアとが協働することにより実現される。また、各機能部２１、２２は、機能としての分担を示すものであり、必ずしも物理的に独立して構成される必要はない。
【００１８】
（トルク制御）
トルク制御部２２は、アクセル開度が増加している（アクセルペダルが踏み込まれている）場合には、電気自動車１を加速させるべくモータ１１のトルクを増大させる。図３のａ図は、このときのトルク増加レートを示す。傾き判定部２１は、加速時にパワートレーン１０の傾きがマイナスからプラスに変化し、その後傾きがＡ１となった時点で、パワートレーン１０の傾きが切り替わったと判定する。そして、トルク制御部２２は、傾き判定部２１によりパワートレーン１０の傾きが切り替わったと判定されるまでは、通常のトルク増加レートＲｂよりも緩やかな振動低減用のトルク増加レートＲａでモータ１１のトルクを増大させ、上記判定後は、通常のトルク増加レートＲｂでモータ１１のトルクを増加させる。その結果、図３のｂ図に示すように、パワートレーン１０の傾きがＡ１となるまではモータ１１のトルクは緩やかに増加し、傾きがＡ１に達した後は通常のレートで増加することになる。
【００１９】
また、トルク制御部２２は、アクセル開度が減少している（アクセルペダルが戻されている）場合には、電気自動車１を減速させるべくモータ１１のトルクを減少させる。図４のａ図は、このときのトルク減少レートを示す。傾き判定部２１は、減速時にパワートレーン１０の傾きがプラスからマイナスに変化し、その後傾きがＡ２となった時点で、パワートレーン１０の傾きが切り替わったと判定する。そして、トルク制御部２２は、傾き判定部２１によりパワートレーン１０の傾きが切り替わったと判定されるまでは、通常のトルク減少レートＲｄよりも緩やかな振動低減用のトルク減少レートＲｃでモータ１１のトルクを減少させ、上記判定後は、通常のトルク減少レートＲｃでモータ１１のトルクを減少させる。その結果、図４のｂ図に示すように、パワートレーン１０の傾きがＡ２となるまではモータ１１のトルクは緩やかに減少し、傾きがＡ２に達した後は通常のレートで減少することになる。
【００２０】
図５は、図３、４のトルク制御を行ったときのトルク変化の一例を示すグラフである。ここでは、時刻ｔ１にアクセルペダルが踏み込まれることで、時刻ｔ１〜ｔ４の間、アクセル開度が増加し、続く時刻ｔ４〜ｔ５の間、アクセル開度が一定に維持され、その後、時刻ｔ５にアクセルペダルが戻されることで、時刻ｔ５〜ｔ８の間、アクセル開度が減少する場合について説明する。なお、時刻ｔ２、ｔ６はトルクが０（パワートレーン１０の傾きが０度）となる時刻を示し、時刻ｔ３はパワートレーン１０の傾きがＡ１となる時刻を示し、時刻ｔ７はパワートレーン１０の傾きがＡ２となる時刻を示す。
【００２１】
時刻ｔ１でアクセルペダルが踏み込まれると、アクセル開度検出部３０からの出力に基づいて、トルク制御部２２はモータ１１の目標トルクＴａを決定し、目標トルクＴａが達成されるようトルクを増加させる。このとき、傾き判定部２１によりパワートレーン１０の傾きが切り替わったと判定される時刻ｔ３までは、振動低減用のトルク増加レートＲａでトルクを増加させ、時刻ｔ３以降は、通常のトルク増加レートＲｂでトルクを増加させる。
【００２２】
一方、時刻ｔ５でアクセルペダルが戻されると、アクセル開度検出部３０からの出力に基づいて、トルク制御部２２はモータ１１の目標トルクＴｂを決定し、目標トルクＴｂが達成されるようトルクを減少させる。このとき、傾き判定部２１によりパワートレーン１０の傾きが切り替わったと判定される時刻ｔ７までは、振動低減用のトルク減少レートＲｃでトルクを増加させ、時刻ｔ７以降は、通常のトルク減少レートＲｄでトルクを減少させる。
【００２３】
（効果）
時刻ｔ１〜ｔ４の加速時においては、モータ１１のトルク方向が、回生トルク（マイナスのトルク）からカ行トルク（プラスのトルク）へと変化し、パワートレーン１０の傾きが、基準位置に対して後方側から前方側へと変化する時刻ｔ２において、パワートレーン１０の振動が大きくなりやすい。時刻ｔ５〜ｔ８の減速時においても同様に、モータ１１のトルク方向が、カ行トルクから回生トルクへと変化し、パワートレーン１０の傾きが、基準位置に対して前方側から後方側へと変化する時刻ｔ６において、パワートレーン１０の振動が大きくなりやすい。
【００２４】
そこで、本実施形態では、加速時には、パワートレーン１０の傾きがマイナスからプラスへと変化し、その後Ａ１に達する時刻ｔ３までは、振動低減用のトルク増加レートＲａが適用される。同様に、減速時には、パワートレーン１０の傾きがプラスからマイナスへと変化し、その後Ａ２に達する時刻ｔ７までは、振動低減用のトルク減少レートＲｃが適用される。このため、パワートレーン１０の傾きが実際に切り替わる時刻ｔ２、ｔ６におけるトルク変動を緩やかにすることができ、パワートレーン１０の振動を低減することができる。したがって、電気自動車１に搭載されたパワートレーン１０が基準位置に対して前後に傾くときの振動を効果的に低減することができる。しかも、パワートレーン１０の傾きが切り替わったと判定された後は、通常のトルク増減レートが適用されるので、アクセルペダルの操作に対するもたつきを感じさせないスムーズな加減速も同時に実現することができる。また、パワートレーン１０が傾く際に、パワートレーン１０が電気自動車１の車体と当接することによって騒音が発生する場合があるが、上述のようにトルク制御を行うことで、パワートレーン１０が車体に当接する際の衝撃を低減し、ひいては上記騒音を低減することができる。
【００２５】
また、上記実施形態では、傾き判定部２１は、パワートレーン１０が基準位置を超えてから傾きがＡ１やＡ２に達した所定の時点で、パワートレーン１０の傾きが切り替わったと判定するようにしている。このため、傾きがプラスからマイナス、あるいはマイナスからプラスへと変化する時点の前後で、振動低減用のトルク増減レートが適用されることになり、パワートレーン１０の振動をより確実に低減することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、傾き判定部２１は、パワートレーン１０の傾きが基準位置を超えてから所定角度Ａ１、Ａ２に達したか否かで傾きが切り替わったか否かを判定しているが、基準位置を超えてからの経過時間が所定時間となったか否かにより、傾きが切り替わったか否かを判定するようにしてもよい。
【００２７】
（変形例）
上記実施形態では、パワートレーン１０の傾きを検出する角度センサ１３からの出力に基づいて、傾きの切り替わりを判定している。ただし、角度センサ１３を設けることは必須ではなく、角度センサ１３に代わって、例えば、パワートレーン１０の傾きが所定角度Ａ１、Ａ２となったことを検出する位置センサからの出力に基づいて、傾きの切り替わりを判定してもよい。このような位置センサとしては、パワートレーン１０の傾きが所定角度となったことを検知できるものであれば何でもよく、例えば接触式センサ、光学式センサ、振動センサ等から適当なものを採用することができる。
【００２８】
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態におけるモータ制御装置１２０を搭載した電気自動車１０１の模式図である。本実施形態のモータ制御装置１２０は、第１実施形態のモータ制御装置２０と比較して、パワートレーン１０の傾きの切り替わりを判定する方法が異なっている。つまり、モータ制御装置１２０の傾き判定部１２１は、アクセル開度検出部３０からの出力と、トルク制御部１２２からの出力とに基づいて、パワートレーン１０の傾きの切り替わりを推定するよう構成されている。以下、その詳細について、図７のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、その他の点については、基本的に第１実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００２９】
傾き判定部１２１は、まず、アクセル開度検出部３０からの出力に基づいて、モータ１１のトルクが増加しているか否かを判断する（ステップＳ１０１）。トルクが増加している状態とは、図５で言うと、アクセルペダルが踏み込まれている時刻ｔ１〜ｔ４の状態である。トルクが増加していると判断された場合は、次に、トルク制御部１２２からの出力に基づいて、現在のトルクが回生トルクであるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。現在のトルクが回生トルクの場合（図５の時刻ｔ１〜ｔ２の場合）には、パワートレーン１０の傾きがマイナスからプラスへと変化する前であると推定される。したがって、傾き判定部１２１は、パワートレーン１０の傾きが切り替わったとは判定せず、トルク制御部１２２は、振動低減用のトルク増加レートＲａを適用する（ステップＳ１０３）。
【００３０】
一方、ステップＳ１０２にて、現在のトルクが回生トルクでない場合（図５の時刻ｔ２〜ｔ４の場合）には、トルクが回生トルクからカ行トルクに変化した後、所定時間が経過しているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。この所定時間とは、図５における時刻ｔ３と時刻ｔ２の差に相当する。所定時間が経過していない場合には、パワートレーン１０の傾きがマイナスからプラスに変化しているが、所定角度Ａ１には達していないと推定される。したがって、傾き判定部１２１は、パワートレーン１０の傾きが切り替わったとは判定せず、トルク制御部１２２は、振動低減用のトルク増加レートＲａを適用する（ステップＳ１０３）。所定時間が経過している場合には、パワートレーン１０の傾きがマイナスからプラスに変化した後、所定角度Ａ１に達していると推定される。したがって、傾き判定部１２１は、パワートレーン１０の傾きが切り替わったと判定し、トルク制御部１２２は、通常のトルク増加レートＲｂを適用する（ステップＳ１０５）。
【００３１】
ステップＳ１０１に戻って、モータ１１のトルクが増加していない場合には、次にトルクが減少しているか否かを判断する（ステップＳ１０６）。トルクが減少している状態とは、図５で言うと、アクセルペダルが戻されている時刻ｔ５〜ｔ８の状態である。トルクが減少していると判断された場合は、次に、トルク制御部１２２からの出力に基づいて、現在のトルクがカ行トルクであるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。現在のトルクがカ行トルクの場合（図５の時刻ｔ５〜ｔ６の場合）には、パワートレーン１０の傾きがプラスからマイナスへと変化する前であると推定される。したがって、傾き判定部１２１は、パワートレーン１０の傾きが切り替わったとは判定せず、トルク制御部１２２は、振動低減用のトルク減少レートＲｃを適用する（ステップＳ１０８）。
【００３２】
一方、ステップＳ１０７にて、現在のトルクがカ行トルクでない場合（図５の時刻ｔ６〜ｔ８の場合）には、トルクがカ行トルクから回生トルクに変化した後、所定時間が経過しているか否かを判断する（ステップＳ１０９）。この所定時間とは、図５における時刻ｔ７と時刻ｔ６の差に相当する。所定時間が経過していない場合には、パワートレーン１０の傾きがプラスからマイナスに変化しているが、所定角度Ａ２には達していないと推定される。したがって、傾き判定部１２１は、パワートレーン１０の傾きが切り替わったとは判定せず、トルク制御部１２２は、振動低減用のトルク減少レートＲｃを適用する（ステップＳ１０８）。所定時間が経過している場合には、パワートレーン１０の傾きがプラスからマイナスに変化した後、所定角度Ａ２に達していると推定される。したがって、傾き判定部１２１は、パワートレーン１０の傾きが切り替わったと判定し、トルク制御部１２２は、通常のトルク減少レートＲｄを適用する（ステップＳ１１０）。
【００３３】
ステップＳ１０６に戻って、トルクが減少していない場合とは、アクセル開度が一定の状態で維持されている場合である（図５における時刻ｔ４〜ｔ５の状態）。よって、この場合には、トルクを現状のまま維持する（ステップＳ１１１）。
【００３４】
以上のように、第２実施形態によれば、アクセル開度検出部３０からの出力と、トルク制御部１２２からの出力とに基づいて、傾き判定部１２１がパワートレーン１０の傾きの切り替わりを適切に判定することができる。したがって、モータ制御装置１２０の制御によりパワートレーン１０の角度や位置を検出するためのセンサが不要となり、部品点数を削減することが可能となる。
【００３５】
（変形例）
パワートレーン１０の角度や位置を検出するためのセンサを設けない形態の変形例として、次のようにパワートレーン１０の傾きを推定するようにしてもよい。すなわち、パワートレーン１０を保持しているマウント１４のバネ定数と、パワートレーン１０の慣性重量とを用いて、パワートレーン１０のモデルを作成し、このモデルからモータ１１にトルクをかけた場合のパワートレーン１０の傾きを求めるようにしてもよい。この場合、傾き判定部１２１が、トルク制御部１２２からの出力を受けて、随時パワートレーン１０の傾きを求める計算を実行するようにしてもよいし、あらかじめトルクに応じたパワートレーン１０の傾きを計算しておき、その計算結果を例えばマップとして記憶しておくように構成してもよい。
【００３６】
［他の実施形態］
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上記実施形態の要素を適宜組み合わせまたは種々の変更を加えることが可能である。
【００３７】
例えば、上記実施形態では、パワートレーン１０が基準位置を超えてから所定の時点（所定角度Ａ１、Ａ２に達した時点や所定時間経過した時点）で、傾き判定部２１によりパワートレーン１０の傾きが切り替わったと判定するものとした。しかしながら、パワートレーン１０が基準位置を超えた時点、つまりパワートレーン１０の傾き方向が変化した時点で、傾きが切り替わったと判定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１、１０１：電気自動車
１０：パワートレーン
１１：モータ
１３：角度センサ
２０、１２０：モータ制御装置
２１、１２１：傾き判定部
２２、１２２：トルク制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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