JPH07245806A - 電気自動車のモータトルク制御装置 - Google Patents

電気自動車のモータトルク制御装置

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JPH07245806A
JPH07245806A JP6031221A JP3122194A JPH07245806A JP H07245806 A JPH07245806 A JP H07245806A JP 6031221 A JP6031221 A JP 6031221A JP 3122194 A JP3122194 A JP 3122194A JP H07245806 A JPH07245806 A JP H07245806A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2552/00Input parameters relating to infrastructure
    • B60W2552/15Road slope, i.e. the inclination of a road segment in the longitudinal direction

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 複雑な制御系を要することなく、バッテリの
電圧低下によるモータ駆動トルクの低下を補償する。 【構成】 トルク指令値演算部20では、運転者の所望
する走行用交流モータ5のトルク指令値TO をアクセル
開度に基づいて求め、仮想駆動力演算部27では、この
トルク指令値TO によりタイヤから出力される仮想駆動
力Fを求める。一方、走行抵抗演算部26では、定速走
行時の登坂抵抗mg・sinθと転がり抵抗k1 と空気
抵抗k2 V2 とを加算して走行抵抗Rを求める。そし
て、アクセル指令補正部29では、この仮想駆動力Fに
対する走行抵抗Rの上記仮想駆動力Fに対するの減少割
合に応じて上記トルク指令値TO を増加補正して、走行
用交流モータ5を駆動するのモータ駆動回路30に対す
るモータ駆動トルクTを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バッテリの放電により
電圧が低下しても一定のアクセル開度に対して常に一定
のトルクが得られる電気自動車のモータトルク制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、電気自動車においては、走行用
モータの制御に、例えば、特開昭62−217805号
公報に示されるように、走行用交流モータの目標速度と
実際のモータ回転速度とを比較して、目標トルクを設定
し走行用交流モータをトルク制御するようなクローズド
ループ式の制御が多く採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
クローズドループ式制御を採用する電気自動車では、オ
ープンループ式制御を採用する電気自動車に比べて複雑
な制御系を必要とし、システム全体のコストの高騰を招
くばかりでなく、耐久性、信頼性の低下を招く。
【0004】一方、周知のように、直流モータおよび交
流モータでは供給電圧が低下した場合、モータ出力も低
下する。
【0005】すなわち、図6に示すように、電気自動車
のバッテリ端子電圧(V)は満充電時の電圧VO に較
べ、放電末期の電圧V’はΔVの分だけ低下してしまう
ため、バッテリからコンバータ等のコントローラを介し
直流モータに、あるいは、バッテリからインバータ等の
コントローラを介し交流モータに電力が供給される電気
自動車では、一定のモータ駆動トルクを得るために、放
電末期では満充電時に較べてアクセルペダルをより多く
踏込まなければならず、電圧低下によりアクセルフィー
リングが損われ、運転者に違和感を与えてしまうという
問題がある。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、複雑な制御系を要することなく、簡単なシステム
で、バッテリ電圧が低下しても一定のアクセル開度で常
に一定のモータ駆動トルクを得ることができ、耐久性、
信頼性の向上が図れ、しかもシステム全体の低コスト化
を実現することのできる電気自動車のモータトルク制御
装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明による電気自動車のモータトルク制御装置は、車
体に設けた勾配検出手段からの検出値に基づいて道路勾
配を設定する道路勾配演算部と、車速検出手段で検出し
た車速に基づいて車輛の空気抵抗を設定する空気抵抗演
算部と、少なくとも上記道路勾配と上記空気抵抗とに基
づいて走行抵抗を設定する走行抵抗演算部と、アクセル
開度に応じて与えられるトルク指令値を車輛の固有値で
補正して仮想駆動力を設定する仮想駆動力演算部と、上
記仮想駆動力と上記走行抵抗とを比較しこの走行抵抗の
上記仮想駆動力に対するの減少割合に応じて上記トルク
指令値を増加補正してモータ駆動トルクを設定するアク
セル指令値補正部と、このモータ駆動トルクに応じて走
行用モータへ出力するモータ駆動回路とを備えることを
特徴とする。
【0008】
【作 用】本発明では電気自動車の走行抵抗を道路勾配
と空気抵抗とから算出し、一方、運転者が要求する駆動
力である仮想駆動力を、アクセル開度に応じて与えられ
るトルク指令をモータ回転数、減速比、タイヤ半径など
の車輛の固有値で補正して求める。そして、上記仮想駆
動力に対して上記走行抵抗が小さい場合は、その減少割
合に応じて上記アクセル開度に応じて与えられるトルク
指令値を増加補正する。その結果、バッテリ電圧が低下
しても常に走行抵抗と仮想駆動力とがほぼ等しくなり、
あらゆる走行条件下で一定のアクセル開度に対して一定
のモータ駆動トルクを得ることができる。
【0009】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
【0010】図1〜図5は本発明の一実施例を示し、図
1はモータ制御回路のブロック図、図2は電気自動車の
制御系の概略図、図3は前後加速度センサの断面図、図
4は電気自動車にかかる加速抵抗と登坂抵抗との説明
図、図5は放電深度とアクセル開度との関係を示す特性
図である。
【0011】図2の符号1は電気自動車で、この電気自
動車1の前輪軸2にデファレンシャルギヤ3、減速機4
を介して走行用モータとして走行用交流モータ5が連設
されている。また、この電気自動車1には、運転席の床
面に設けたアクセルペダル6に連設して、このアクセル
ペダル6のアクセル開度を検出するアクセルセンサ7
と、スピードメータ(図示せず)等からの信号で車速V
を検出する車速センサ8が配設され、また、上記走行用
交流モータ5には、モータ回転数Nを検出する回転数セ
ンサ12が併設されている。一方、この電気自動車1の
後部にはバッテリ9が搭載されている。
【0012】さらに、この電気自動車1のホイールベー
スのほぼ中間で、且つトレッドのほぼ中間の位置に、勾
配検出手段の一例である前後加速度センサ10が配設さ
れている。
【0013】図3に示すように、この実施例で採用する
前後加速度センサ10はカンチレバー方式であり、この
カンチレバー10aの先端に重錘10bが固設されてお
り、水平状態の車体に対してこの重錘10bが鉛直方向
へ指向するように配設するとともに、車体前後方向の加
速度Gを感知できる方向に配設されている。
【0014】ところで、電気自動車の走行抵抗Rは、 R=mg・sinθ(登坂抵抗)+mg・a(加速抵抗) +k1 (転がり抵抗)+K2 V2 (空気抵抗)…(1) ここで、m:車輛の総質量、g:重力加速度、sin
θ:道路勾配、a:無次元(図4参照)、k1 :タイヤ
によって決定される定数、k2 :車体の形状によって決
定される定数、V:車速であるため、加速度aがa=0
のとき、すなわち定速走行時の走行抵抗Rは、 R=mg・sinθ+k1 +K2 V2 …(1)’ となる。従って、(1)’式では、道路勾配sinθと
車速Vを検出すれば走行抵抗Rが求められることにな
る。
【0015】一方、上記前後加速度センサ10では、重
錘10bに働く加速抵抗mw ・g・aと、登坂抵抗mw
・g・sinθとの合成成分Aをカンチレバー10aの
歪として感知し、端子10c,10dから電気信号出力
として出力する。
【0016】この合成加速度成分Aは、 A[m/s2 ] =(sinθ+a)・g …(2) である。
【0017】なお、この前後加速度センサ10内にはオ
イル10eが封入されており、このオイル10eにより
上記カンチレバー10aに対する瞬間的な外力、及びそ
の後の振動を減衰することができる。
【0018】また、上記電気自動車1にはモータ制御回
路11が配設されている。このモータ制御回路11は、
図1に示すように、アクセルセンサ7で検出したアクセ
ル開度に対応するトルク指令値TO を設定するトルク指
令値演算部20と、上記前後加速度センサ10から出力
される上記合成成分Aの信号に混入している車体の振動
成分を除去するローパスフィルタ21と、車速センサ8
からの車速Vの信号を微分(ΔV/Δt)して前後方向
の加速度agを算出する前後加速度演算部22と、この
前後加速度演算部22での演算結果に基づいて加速度a
の有無を判別する加速度有無判別部23と、上記車速V
に基づいて車体にかかる空気抵抗を求める空気抵抗演算
部24と、加速度agがa=0のとき、すなわち定速走
行時の上記前後加速度センサ10から出力される上記合
成成分Aに基づいて道路勾配sinθを割出す道路勾配
演算部25と、変数である上記道路勾配sinθと空気
抵抗k2 V2 から加速度agがa=0のときの走行抵抗
Rを演算する走行抵抗演算部26と、上記トルク指令値
TO と回転数センサ12で検出したモータ回転数N等か
ら求めた車輛固有の値kT とに基づいてアクセル開度に
対応する仮想駆動力Fを算出する仮想駆動力演算部27
と、この仮想駆動力Fと走行抵抗Rとの比較値F/Rを
求める負荷比較部28と、上記トルク指令値TO を上記
比較値F/Rを補正係数として一時記憶するF/R記憶
部28aと、上記トルク指令値TO を上記比較値F/R
を補正係数として上記F/R記憶部28aに一時記憶さ
せると共にこの補正係数により補正してモータ駆動トル
クTを演算するトルク指令補正部29と、このモータ駆
動トルクTに対応する所定周波数の交流電流を走行用交
流モータ5に出力するモータ駆動回路30とで構成され
ている。
【0019】次に、上記構成によるモータ制御回路11
のモータ駆動トルク制御について説明する。
【0020】アクセルペダル6を踏むと、アクセルセン
サ7からアクセル開度に対応する信号がトルク指令値演
算部20へ出力され、このトルク指令値演算部20で上
記アクセルペダル6のアクセル開度に対応する、すなわ
ち運転者の所望するトルク指令値TO を演算する。そし
て、このトルク指令値TO をトルク指令補正部29及び
仮想駆動力演算部27へ出力する。
【0021】一方、車速センサ8からの車速Vを検出す
る信号は前後加速度演算部22と空気抵抗演算部24へ
出力される。
【0022】前後加速度演算部22では、上記車速Vを
微分して前後加速度ag(a・g=ΔV/Δt[m/s2 ]
)を演算し、加速度有無判別部23で、前後加速度演
算部22で演算した結果に基づいて、現運転状態が過渡
運転状態かどうかを判断する。そして、加速度agがa
=0のときは、非過渡運転状態、すなわち定速走行と判
断する。
【0023】また、上記空気抵抗演算部24では、上記
車速Vの2乗と車体の形状によって決定される定数k2
との積から空気抵抗k2 V2 を演算する。
【0024】また、前後加速度センサ10から出力され
た登坂抵抗mw ・g・sinθと加速抵抗mw ・g・a
との合成成分Aの信号は、ローパスフィルタ21により
車体の振動成分が除去された後、道路勾配演算部25へ
出力される。この道路勾配演算部25では、前述の加速
度有無判別部23の判別結果を受け、加速度aがa=0
のとき、道路勾配sinθを演算する。
【0025】すなわち、上記前後加速度センサ8で検出
する合成成分Aは、前記(2)式に示す通りであり、加
速度agがa=0のときの道路勾配sinθは、 sinθ=A/g …(3) で求めることができる。なお、バッテリ電圧は放電深度
に応じて徐々に低下するため、定速走行時にのみモータ
駆動トルク補正演算制御を行って、F/R記憶部28a
に記憶してある補正係数F/Rを更新しても実質的に影
響はない。
【0026】そして、走行抵抗演算部26で、上記道路
勾配演算部25、上記空気抵抗演算部24の演算結果を
受けて、走行抵抗Rを前記(1)’式から演算する。
【0027】一方、仮想駆動力演算部27では、上記ト
ルク指令値演算部20で演算したトルク指令値TO とモ
ータ回転数Nとを取入れ、このトルク指令値TO を、上
記モータ回転数Nと予め設定されているデファレンシャ
ルギヤ3の終減速比、タイヤ半径等で決定される車輛の
固有値KT で補正して、アクセル踏込み量に対応するタ
イヤからの仮想駆動力F(F=KT ・TO )を演算す
る。
【0028】そして、負荷比較部28で、運転者の所望
する仮想駆動力Fと上記走行抵抗Rとの比較値F/Rを
求める。
【0029】定速走行では、電気自動車1に働く走行抵
抗Rとタイヤから出力される実際の駆動力FO とは逆方
向の同じ力で釣り合っている。従って、運転者の所望す
るアクセル踏込み量に対応したトルク指令値TO 通りの
モータ駆動トルクによって得られる実際の上記駆動力F
O が上記走行用交流モータ5からタイヤに伝達されてい
れば、FO =F=|R|となる。しかし、バッテリ9の
電圧が低下すれば、その分だけ出力が低下するので上記
仮想駆動力Fに対して実際の駆動力FO は、F>FO と
なる。この実際の駆動力FO は、FO =|R|であるた
め、アクセルペダル一定では、上記仮想駆動力Fと走行
抵抗Rとは経時的に、F>|R|の不等関係になる。
【0030】トルク指令補正部29では、このような上
記バッテリ9の電圧低下によるトルクの低下を補償する
ため、運転者の所望する上記トルク指令値TO を上記比
較値F/Rを補正係数として増加補正して、モータ駆動
トルクT(T=TO ・F/R)を算出し、モータ駆動回
路30へ出力することで、定速走行時のタイヤに伝達さ
れる実際の駆動力FO (=−R)と運転者の所望するト
ルク指令値TO に対応して出力する仮想駆動力Fとが等
しくなるように制御する。
【0031】そして、モータ駆動回路30では、上記モ
ータ駆動トルクTO に対応する周波数に基づき、スイッ
チング制御してバッテリ9の電流を所定周波数の三相交
流に変換して走行用交流モータ5へ供給する。
【0032】その結果、アクセル踏込み量に対応したト
ルク指令値TO がバッテリ9の電圧低下に対応して増加
補正され、実線で示すように、バッテリ9の電圧低下に
拘りなく、一定のアクセル開度で常に一定のトルクを得
ることができ、同図に破線で示すようなバッテリ電圧低
下に伴いアクセル開度を相対的に大きくしなければなら
なかった従来のものに比し、極めて良好なアクセルフィ
ーリングを得ることができる。
【0033】なお、本発明は上記実施例に限るものでは
なく、例えば、空気抵抗や仮想駆動力を演算ではなく、
マップ検索により設定するようにしても良い。
【0034】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
道路勾配と車輛の空気抵抗とに基づいて設定した走行抵
抗と、アクセル開度に応じて与えられる運転者が所望す
るトルク指令値を車輛の固有値で補正して設定する仮想
駆動力とを比較して、この走行抵抗の上記仮想駆動力に
対するの減少割合に応じて上記トルク指令値を増加補正
してモータ駆動トルクを設定するようにしたので、バッ
テリ電圧が低下しても、常に一定のアクセル開度に対し
て一定のモータ駆動トルクが得られるため、良好なアク
セルフィーリングを得ることができる。
【0035】また、従来のようにトルク補正のための速
度フィードバック、電流フィードバック、及びバッテリ
電圧低下補正のための電圧フィードバック等複雑なフィ
ードバック制御系が一切不要であるため、システムが簡
単になり、耐久性、信頼性が向上するばかりでなく、シ
ステム全体の低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】モータ制御回路のブロック図
【図2】電気自動車の制御系の概略図
【図3】前後加速度センサの断面図
【図4】電気自動車にかかる加速抵抗と登坂抵抗との説
明図
【図5】放電深度とアクセル開度との関係を示す特性図
【図6】バッテリの放電特性を示す説明図
【符号の説明】
5…走行用駆動モータ 10…勾配検出手段 24…空気抵抗演算部 25…道路勾配演算部 26…走行抵抗演算部 27…加速駆動力演算部 29…アクセル指令補正部 30…モータ駆動回路 F…仮想駆動力 k2 V2 …空気抵抗 R…走行抵抗 sinθ…道路勾配 T…モータ駆動トルク TO …トルク指令値 V…車速

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車体に設けた勾配検出手段(10)から
    の検出値に基づいて道路勾配(sinθ)を設定する道
    路勾配演算部(25)と、 車速検出手段で検出した車速(V)に基づいて車輛の空
    気抵抗(k2 V2 )を設定する空気抵抗演算部(24)
    と、 少なくとも上記道路勾配(sinθ)と上記空気抵抗
    (k2 V2 )とに基づいて走行抵抗(R)を設定する走
    行抵抗演算部(26)と、 アクセル開度に応じて与えられるトルク指令値(To )
    を車輛の固有値で補正して仮想駆動力(F)を設定する
    仮想駆動力演算部(27)と、 上記仮想駆動力(F)と上記走行抵抗(R)とを比較し
    この走行抵抗(R)の上記仮想駆動力(F)に対するの
    減少割合に応じて上記トルク指令値(To )を増加補正
    してモータ駆動トルク(T)を設定するアクセル指令値
    補正部(29)と、 このモータ駆動トルク(T)に応じて走行用モータ
    (5)へ出力するモータ駆動回路(30)とを備えるこ
    とを特徴とする電気自動車のモータトルク制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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