JPH118908A - 電気自動車のモータトルク制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ドライバに違和感を与えることもなく、低速走
行時及び坂道発進時の操作性を向上する電気自動車のモ
ータトルク制御装置を提供する。 【解決手段】モータトルク制御装置１は検出部２と制御
部３と出力部４とを備えている。検出部２は道路勾配検
出手段５とアクセル操作検出手段６とブレーキ操作検出
手段７等を備えている。制御部３は記憶手段１５と判定
手段１６と演算手段１７と指示手段１８とから構成され
ている。記憶手段１５は第１ないし第５の記憶部１９〜
２３を備えている。判定手段１６は第１の判定部２６と
第２の判定部２７とを備えている。演算手段１７は第１
ないし第５の演算部２８〜３２を備えている。第２の判
定部２７はモータ１２の過熱を予測する。第５の演算部
３２は時間経過とともにクリープトルクを徐々に減少さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車におい
て、オートマチックトランスミッション搭載車両のクリ
ープトルクに相当するトルクを発生する電気自動車のモ
ータトルク制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車において、アクセルの操作量
が零の場合にモータトルクも零となるようにモータトル
クを制御すると、オートマチックトランスミッション搭
載車両（以下オートマチック車両と呼ぶ）のようなクリ
ープトルクを発生しない。このため、オートマチック車
両の運転になれたドライバにとっては運転操作にとまど
うものである。

【０００３】そこで、従来から、アクセルペダルとブレ
ーキペダルとの両方とも操作されていない場合におい
て、モータにトルクを発生させるモータトルク制御装置
が用いられている。このモータトルク制御装置は、モー
タに一定値のトルクを発生させることによって、オート
マチック車両のクリープトルクに相当するトルクを発生
させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した一定値のクリ
ープトルクを発生させるモータトルク制御装置を用いる
と、登坂時にアクセルペダルなどを操作しなければ、車
両は前進しにくく、後退する可能性があって好ましくな
い。

【０００５】そこで、登坂時の操作性を向上させるため
に、モータトルク制御装置を道路勾配に応じてクリープ
トルクが増加するように構成すると、登坂時にモータが
回転数の比較的少なくかつトルクの比較的大きいモータ
ロック状態となってしまい、モータなどの信頼性を低下
させる要因となる。従って本発明の目的は、登坂時など
の操作性を向上するともに、モータの信頼性を確保する
電気自動車のモータトルク制御装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の電気自動車のモータトルク制
御装置は、モータ過熱予測手段がモータの過熱を予測し
た場合に、モータ過熱防止手段がモータの発生するクリ
ープトルクを徐々に減少させる。このためモータがモー
タロック状態となることを回避することとなるので、モ
ータなどの信頼性を確保することとなる。

【０００７】また、モータ過熱防止手段がクリープトル
クを徐々に減少させるため、坂道発進などの登坂時にお
いてアクセル及びブレーキ操作をしなくても車両の後退
を極力抑制することとなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て、図１から図４を参照して説明する。図１に示すよう
に、電気自動車のモータトルク制御装置１は、検出部２
と、制御部３と、出力部４などを備えている。

【０００９】上記検出部２は、道路勾配検出手段５とア
クセル操作検出手段６とブレーキ操作検出手段７と車速
検出手段８とモータ回転数検出手段９などから構成され
ている。上記アクセル操作検出手段６は、アクセルペダ
ルのオン・オフ操作及び操作量を検出し上記制御部３に
向かってアクセルペダル操作信号Ａｃを出力するように
なっている。上記ブレーキ操作検出手段７は、ブレーキ
ペダルのオン・オフ操作及び操作量を検出し上記制御部
３に向かってブレーキペダル操作信号Ｂｒを出力するよ
うになっている。

【００１０】車速検出手段８は、車輪１４の回転などを
検出可能な公知のスピードセンサによって得られ、電気
自動車の車速を検出し上記制御部３に向かって車速信号
Ｖを出力するようになっている。

【００１１】モータ回転数検出手段９は、上記出力部４
の後述するモータ１２の出力軸などに接続しており、モ
ータ１２の回転数を検出し上記制御部３に向かってモー
タ回転数信号Ｍｔを出力するようになっている。

【００１２】また、必要に応じて、電気自動車に変速機
を設けた場合には、変速機のシフト位置を検出し制御部
３に向かってシフト位置信号Ｓｔを出力するシフト位置
検出手段１０を設けるのが望ましい。

【００１３】上記道路勾配検出手段５は、道路上を走行
中の車両に作用する力のうち、この道路に沿いかつ車両
の後方に指向した力、いわゆる勾配抵抗Ｋｒを演算し上
記制御部３に向かって出力する機能を有している。な
お、この道路勾配検出手段５が演算する勾配抵抗Ｋｒ
は、勾配を有する上り坂においては、重力加速度により
発生する力と、路面からの摩擦などによる力とを合わせ
たものとなっている。

【００１４】道路勾配検出手段５は、上記モータ１２が
出力するトルクなどから求められるタイヤ駆動力Ｆと、
走行中に車両に作用する加速抵抗Ｒａと走行抵抗との和
とがほぼ等しいことから導き出される式１を用いて、上
記勾配抵抗Ｋｒを演算するようになっている。

【００１５】 Ｗ×ｓｉｎθ＝Ｆ−Ｒａ−Ｗ×μｒ−μｃ×Ｓ×Ｖ² −Ｒｃ……式１ 但し、Ｗ×ｓｉｎθ：勾配抵抗 Ｗ ：車両総重量 θ ：勾配度合 Ｆ ：タイヤ駆動力もしくはタイヤ制動力 Ｒａ ：加速抵抗 μｒ ：転がり抵抗係数 μｃ ：空気抵抗係数 Ｓ ：車両前面投影面積 Ｖ ：車速 Ｒｃ ：旋回抵抗 なお、上記道路勾配検出手段５は、車両総重量Ｗなどの
走行前にあらかじめ明確となる数値を記憶しているとと
もに、車速Ｖなどの走行中に検出する必要がある数値に
関しては上記車速検出手段８などから供給されるように
なっている。このように、道路勾配検出手段５は車両の
走行に関する力の釣合いに基づいて演算して、道路勾配
を推定するようになっている。

【００１６】上記出力部４は、電力変換回路１１から構
成されている。上記電力変換回路１１には、モータ１２
およびバッテリ１３が接続している。電力変換回路１１
は、インバータ等であり、上記制御部３から出力される
後述する最終指令トルクＴＴに従って、バッテリ１３か
ら供給されかつモータ１２に印加する電圧の周波数等を
変更することによりモータ１２の力行トルクを制御する
機能を有している。また、電力変換回路１１は、モータ
１２が強制回転させられることにより発生する電力をバ
ッテリ１３に蓄積する回生トルクを制御する機能を有し
ている。

【００１７】上記モータ１２は、その出力軸に車輪１４
と上記モータ回転数検出手段９等が接続している。モー
タ１２は、バッテリ１３から供給させる電圧が上記電力
変換回路１１を介して印加させることによって、上記車
輪１４を駆動する力行トルクを発生するとともに、上記
車輪１４によって強制回転させられることによって電力
を発生する。

【００１８】上記制御部３は、記憶手段１５と判定手段
１６と演算手段１７と指示手段１８とから構成されてい
る。この制御部３は、上記検出部２から出力される信号
Ｋｒ，Ａｃ，Ｂｒ，Ｖ，Ｓｔ，Ｍｔに基づいて、最終指
令トルクＴＴを演算し電力変換回路１１に向かって出力
するようになっている。

【００１９】上記記憶手段１５は、第１の記憶部１９と
第２の記憶部２０と第３の記憶部２１と第４の記憶部２
２と第５の記憶部２３とを備えている。第１の記憶部１
９はモータ１２の最大トルクなどから求められる第１の
所定トルクを上限とし、かつ上記道路勾配検出手段５が
出力した演算勾配抵抗Ｋｒに比例した第１の指令クリー
プトルクＫＴ１を演算する第１のマップを記憶してい
る。

【００２０】上記第２の記憶部２０は、上記車速検出手
段８が出力する車速信号Ｖ（車速）が早くなるのにした
がってゲインが小さくなる第２のマップを記憶してい
る。この第２のマップは、車速信号Ｖ（車速）が演算手
段１７の後述する第３の演算部３０が演算する目標車速
ＶＬより早い場合には、ゲインを車速信号Ｖに対し反比
例させて徐々に小さくしている。上記車速信号Ｖが、上
記目標車速ＶＬと第１の所定車速との和を超えるとゲイ
ンは０となっている。この第１の所定車速は例えば５ｋ
ｍ／ｈなどの比較的低速な速度とするのが望ましい。

【００２１】また、第２のマップは、上記車速信号Ｖ
（車速）が０より早くかつ上記目標車速ＶＬより遅い場
合には、第１の所定ゲインを維持するようになってい
る。上記車速信号Ｖが負の場合つまり後退している場合
には、車速が遅くなるのにしたがってつまり後退車速の
高速化にしたがって、第２の所定ゲインを上限としかつ
上記第１の所定ゲインからゲインを比例させて増加させ
ている。

【００２２】第３の記憶部２１は、車速信号Ｖからクリ
ープ走行時の目標車速ＶＬを演算する第３のマップを記
憶している。この第３の記憶部２１は、渋滞か否かを判
別する渋滞判定手段を有してもよい。この渋滞判定手段
を備えかつ渋滞ではないと判定した場合には、目標車速
ＶＬを例えば２ｋｍ／ｈなどの極低速とするのが望まし
い。一方、渋滞と判定した場合には、目標車速ＶＬを、
第２の所定車速を上限としかつ例えば３０秒間などの比
較的短い所定時間内の平均車速に比例した速度とするの
が望ましい。

【００２３】なお、上記渋滞判定手段は、例えば３分間
などの比較的長い所定時間内の平均車速と、所定時間と
この所定時間内に実際に走行している時間との比である
走行時間比率とから渋滞か否かを判定するようになって
いる。

【００２４】上記第４の記憶部２２は、第３の所定ゲイ
ンを上限とし、かつ上記アクセル操作検出手段６及びブ
レーキ操作検出手段７がアクセル操作及びブレーキ操作
を検出しなくなってからの経過時間に比例したゲインを
演算する第４のマップを記憶している。第４のマップ
は、アクセル操作及びブレーキ操作のいずれか一方また
は両方とも検出された場合には、ゲインが０となってい
る。

【００２５】上記第３の所定ゲインと上記第４のマップ
が演算するゲインとが等しくなる第１の所定時間は、上
記道路勾配検出手段５が演算する演算勾配抵抗Ｋｒに応
じて演算するのが望ましい。この際、第１の所定時間
は、演算勾配抵抗Ｋｒが大きくなるのにしたがって、つ
まり道路の勾配が急になるのにしたがって短くするのが
望ましい。

【００２６】上記第５の記憶部２３は、図３に示すよう
に、上記判定手段１６の後述する第２の判定部２７によ
ってモータ１２が過熱し焼損する恐れがあるモータ過熱
条件と判定された場合において、アクセル操作検出手段
６及びブレーキ操作検出手段７がアクセル操作及びブレ
ーキ操作を検出しなくなってからの経過時間に対しゲイ
ンが徐々に減少する第５のマップ２４を記憶している。

【００２７】第５のマップ２４は、第４の所定ゲインＧ
４を上限とし、かつゲインが０となる第２の所定時間Ｔ
２を略３等分して第３の所定時間Ｔ３と第４の所定時間
Ｔ４とを設けている。

【００２８】第５のマップ２４において、経過時間が０
から第３の所定時間Ｔ３までにおけるゲインは上記第４
の所定ゲインＧ４を維持し、かつ第４の所定時間Ｔ４に
おけるゲインは上記第４の所定ゲインＧ４の略０．８倍
である第５の所定ゲインＧ５としている。なお、上記第
４の所定ゲインＧ４及び第２の所定時間Ｔ２などは、電
気自動車に用いられるモータ１２の性能及び仕様などか
ら設定するのが望ましい。

【００２９】上記判定手段１６は、第１の判定部２６
と、第２の判定部２７とから構成されている。第１の判
定部２６は、図２に示すように、クリープトルクを発生
させるか否か判定する機能を有している。第１の判定部
２６はブレーキペダルが操作された場合にはクリープト
ルクを発生しないようになっており、その他の場合には
クリープトルクを発生させるようになっている。

【００３０】第２の判定部２７は、モータ過熱条件か否
かを判定する機能を有している。第２の判定部２７は、
モータ１２が過熱し易いモータロック状態である回転数
が所定回転数より少なくかつトルクが第２の所定トルク
より大きい場合には、モータ過熱条件と判定する機能を
有している。上記所定回転数及び第２の所定トルクはモ
ータ１２の性能及び仕様などから設定するのが望まし
い。なお、この第２の判定部２７は本明細書に記したモ
ータ過熱予測手段を構成している。

【００３１】上記演算手段１７は、第１の演算部２８
と、第２の演算部２９と、第３の演算部３０と、第４の
演算部３１と、第５の演算部３２とから構成されてい
る。演算手段１７は、図１及び図２に示す矢印Ｒのよう
に、上記記憶手段１５の第１のマップないし第５のマッ
プ２４をよみこみ自在となっている。

【００３２】上記第１の演算部２８は、図２に示すよう
に、上記第１の記憶部１９の第１のマップを用いて、上
記道路勾配手段５が出力する演算勾配抵抗Ｋｒから第１
の指令クリープトルクＫＴ１を演算し、第２の演算部２
９に出力するようになっている。

【００３３】上記第２の演算部２９は、上記車速検出手
段８が出力する車速信号Ｖと第３の演算部３０が演算し
た目標車速ＶＬと上記第２の記憶部２０の第２のマップ
とを用いて得られたゲインを、上記第１の演算部２８が
演算した第１の指令クリープトルクＫＴ１に乗算し、第
２の指令クリープトルクＫＴ２を第４の演算部３１に向
かって出力するようになっている。

【００３４】上記第３の演算部３０は、上記第３の記憶
部２１の第３のマップを用いて、車速検出手段８が出力
する車速信号Ｖなどから目標車速ＶＬを演算し、上記第
２の演算部２９に向かって出力するようになっている。

【００３５】上記第４の演算部３１は、上記第４の記憶
部２２の第４のマップを用いて得られたゲインを上記第
２の演算部２９が出力した第２の指令クリープトルクＫ
Ｔ２に乗算し、第３の指令クリープトルクＫＴ３を出力
するようになっている。

【００３６】上記第４のマップは、アクセル操作及びブ
レーキ操作のいずれか一方または両方とも検出された場
合にゲインが０となっているため、アクセル操作及びブ
レーキ操作のいずれか一方または両方とも検出された場
合には、上記第４の演算部３１はクリープトルクを発生
させないこととなる。なお、上記第１の演算部２８と、
上記第１の記憶部１９と、上記第４の演算部３１と、上
記第４の記憶部２２とで本明細書に記したクリープトル
ク制御手段を構成している。

【００３７】上記第５の演算部３２は、上記第２の判定
部２７がモータ過熱条件と判定した場合に、上記第５の
記憶部２３の第５のマップ２４を用いて得られたゲイン
を上記第４の演算部３１が出力した第３の指令クリープ
トルクＫＴ３に乗算し、第４の指令クリープトルクＫＴ
４を出力するようになっている。なお、この第５の演算
部３２と、上記第５の記憶部２３とで、本明細書に記し
たモータ過熱防止手段を構成している。

【００３８】上記指示手段１８は、図２に示すように、
上記第１の演算部２８ないし第５の演算部３２を通して
得られた第４の指令クリープトルクＫＴ４または、上記
第１の演算部２８ないし第４の演算部３１を通して得ら
れた第３の指令クリープトルクＫＴ３に、回生トルク指
令信号ＢＴと、アクセルペダル３３による力行トルク指
令信号ＡＴとを加算して最終指令トルクＴＴを演算し、
この最終指令トルクＴＴを上記電力変換回路１１に向か
って出力するようになっている。

【００３９】上記制御部３においては、図２に示すよう
に、上記第５の演算部３２と上記指示手段１８との間
に、上記指令クリープトルクＫＴ３，ＫＴ４がモータ１
２の最大トルクを超えないようにするリミッタ部３４を
設けるのが望ましい。

【００４０】また、変速機を設けた場合には、変速機の
シフト位置に応じてクリープトルクを補正するシフト補
償部３５を設けるのが望ましい。なお、図示例において
は上記第１の演算部２８と第２の演算部２９との間に設
けている。

【００４１】前述した構成によれば、図４に示すよう
に、まずステップＳ１でクリープトルクを発生させるか
否かを判定する。このステップＳ１では上記第１の判定
部２６がブレーキペダルが操作されているか否かで判定
し、ブレーキペダルが操作されていない場合にはステッ
プＳ２およびステップＳ３に進む。

【００４２】ステップＳ２では上記第１の演算部２８が
第１の指令クリープトルクＫＴ１を演算してステップＳ
４に進み、かつステップＳ３では上記第３の演算部３０
が目標速度ＶＬを演算してステップＳ４に進む。

【００４３】ステップＳ４では、上記第２の演算部２９
が上記第１の指令クリープトルクＫＴ１に第２のマップ
に基づいたゲインを乗算し第２の指令クリープトルクＫ
Ｔ２を演算して、ステップＳ５に進む。

【００４４】ステップＳ５では、上記第４の演算部３１
が、ステップＳ４で演算された第２の指令クリープトル
クＫＴ２に、第４のマップに基づいたゲインを乗算し第
３の指令クリープトルクＫＴ３を演算して、ステップＳ
６に進む。

【００４５】ステップＳ６では、上記第２の判定部２７
がモータ過熱状態か否かを判定する。第２の判定部２７
が前述したようにモータ過熱状態と判定するとステップ
Ｓ７に進み、モータ過熱状態ではないと判定するとステ
ップＳ８に進む。

【００４６】ステップＳ７では、ステップＳ５で演算さ
れた第３の指令クリープトルクＫＴ３に、上記第５の演
算部３２が第５のマップ２４に基づいたゲインを乗算し
第４の指令クリープトルクＫＴ４を演算して、ステップ
Ｓ８に進む。

【００４７】ステップＳ８では、上記ステップＳ５で演
算された第３の指令クリープトルクＫＴ３またはステッ
プＳ７で演算された第４の指令クリープトルクＫＴ４
に、上記指示手段１８が回生トルク指令信号ＢＴと力行
トルク指令信号ＡＴとを加算して、最終指令トルクＴＴ
を出力する。

【００４８】こうして得られた最終指令トルクＴＴに応
じて、上記電力変換回路１１がモータ１２に印加する電
圧を制御して、モータ１２が発生するクリープトルクを
制御する。そして、その後はステップＳ１以降の処理を
繰り返す。

【００４９】上記実施形態のモータトルク制御装置１に
よれば、上記第２の判定部２７がモータ過熱状態である
か否かを判定し、かつ過熱状態にある場合には、上記第
５の演算部３２がクリープトルクを徐々に減少するよう
になっているため、モータ１２の過熱を極力抑制してモ
ータ１２などの信頼性を確保することとなる。

【００５０】また、第５のマップ２４において、第３の
所定時間Ｔ３までの間は第４の所定ゲインＧ４を維持し
ているため、坂道発進などの登坂時においてアクセル及
びブレーキ操作をしなくても車両の後退を極力抑制する
こととなる。このため、坂道発進などの登坂時における
操作性を向上することとなる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、モータ過熱予測手段が
モータの過熱を予測した場合に、モータ過熱防止手段が
モータの発生するクリープトルクを徐々に減少させる。
このため、モータがモータロック状態となることを回避
することとなる。したがって、モータなどの信頼性を確
保することとなる。また、モータ過熱防止手段がクリー
プトルクを徐々に減少させるため、坂道発進などの登坂
時における操作性を向上することとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の電気自動車のモータトル
ク制御装置を示すブロック線図。

【図２】図１に示された実施形態のモータトルク制御装
置の制御部を示すブロック線図。

【図３】図２に示されたモータトルク制御装置の第５の
マップを示す図。

【図４】図２に示されたモータトルク制御装置の処理の
手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１…モータトルク制御装置 ６…アクセル操作検出手段 ７…ブレーキ操作検出手段 １２…モータ １９…第１の記憶部（クリープトルク制御手段） ２２…第４の記憶部（クリープトルク制御手段） ２３…第５の記憶部（モータ過熱防止手段） ２７…第２の判定部（モータ過熱予測手段） ２８…第１の演算部（クリープトルク制御手段） ３１…第４の演算部（クリープトルク制御手段） ３２…第５の演算部（モータ過熱防止手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大和田 富治 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクセル操作を検出するアクセル操作検出
   手段と、 ブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手段とを備え
   た電気自動車のモータトルク制御装置において、 前記アクセル操作検出手段と前記ブレーキ操作検出手段
   とがアクセル操作とブレーキ操作とを検出しない場合に
   モータにクリープトルクを発生させるクリープトルク制
   御手段と、 前記モータの過熱を予測するモータ過熱予測手段と、 前記モータ過熱予測手段がモータの過熱を予測した場合
   に、時間経過とともにクリープトルクを徐々に減少させ
   るモータ過熱防止手段とを有す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。