電気自動車のトルク制御装置

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【発明の名称】	電気自動車のトルク制御装置
【発明者】	【氏名】谷畑孝二
【要約】	【課題】【解決手段】

【特許請求の範囲】
【請求項１】アクセル開度に応じてトルク指令値を演算するトルク指令値演算手段と、電気自動車のモータに供給する電力を演算したトルク指令値に基づき制御する制御手段と、を備え、モータのトルクをトルク指令値に制御するトルク制御装置において、トルク指令値演算手段が、アクセル開度が低い領域ではアクセル開度の変化に対するトルク指令値の変化量が小さく、アクセル開度が中程度の領域ではアクセル開度の変化に対するトルク指令値の変化量が大きくなるよう、トルク指令値を演算することを特徴とするトルク制御装置。
【請求項２】請求項１記載のトルク制御装置において、トルク指令値演算手段が、アクセル開度に基づき演算されるトルク指令値に時間と共に漸近するよう、なましトルク指令値を演算し、このなましトルク指令値をトルク指令値として制御手段に与えることを特徴とするトルク制御装置。
【請求項３】請求項２記載のトルク制御装置において、トルク指令値演算手段が、アクセル開度に基づき演算されるトルク指令値の変化に比べ緩やかにモータのトルクが変化するよう、従前のトルク指令値に対するトルク指令値の変化量の一部をなまし定数に応じて従前のトルク指令値に加算した値に相当するなましトルク指令値を演算し、このなましトルク指令値をトルク指令値として制御手段に与えることを特徴とするトルク制御装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車のモータに供給する電力をトルク指令値に基づき制御する装置、すなわち電気自動車のトルク制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車は、バッテリ及びモータを搭載し、モータを駆動源とする車両である。図５には、電気自動車の概略構成が示されている。
【０００３】この図において１０で示される主バッテリは、所定の直流電圧をインバータ１２に供給する。インバータ１２は、コントローラ１４の制御の下に、主バッテリ１０からの直流電圧を三相交流電力に変換し、モータ１６に供給する。モータ１６はインバータ１２からの電力の供給を受け回転し、その機械出力をシャフト等を介して駆動輪に供給する。コントローラ１４は、モータ１６の回転数Ｎを回転数センサ１８により検出し、アクセル信号、ブレーキ信号等に応じてインバータ１２の動作を制御する。
【０００４】具体的には、コントローラ１４は、アクセル信号等として入力されるアクセル開度に応じてトルク指令値を決定し、このトルク指令値に基づきインバータ１２を構成する各スイッチング素子のオン／オフ動作を制御することにより、モータ１６のトルクがモータ指令値に制御する。その際、コントローラ１４は、図６に示されるようにアクセル開度に対してリニアとなるようトルク指令値を決定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このようにトルク指令値をアクセル開度に対してリニアに決定する装置においては、アクセル開度が低い領域におけるモータトルクの微調整が困難である。すなわち、アクセル開度の変化に対する実際のモータトルクの変化が操縦者が要求している変化より大きくなることがあり、この結果、ハンチングが生じる可能性がある。
【０００６】また、アクセル開度が中程度の領域では、アクセル開度の変化に対するモータトルクの変化が操縦者の要求より小さいため、操縦者のフィーリングに合致した加速感が得られないことがある。
【０００７】本発明は、このような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、アクセル開度が低い領域におけるハンチング等を防止するとともに中程度の領域における加速感を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成するために、本発明のトルク制御装置は、アクセル開度が低い領域ではアクセル開度の変化に対するトルク指令値の変化が小さく、アクセル開度が中程度の領域ではアクセル開度の変化に対するトルク指令値の変化量が大きくなるよう、トルク指令値を演算することを特徴とする。
【０００９】また、本発明の請求項２に係るトルク制御装置は、アクセル開度に基づき演算されるトルク指令値に時間とともに漸近するよう、なましトルク指令値を演算し、このなましトルク指令値をトルク指令値として制御手段に与えることを特徴とする。また、本発明の請求項３に係るトルク制御装置は、アクセル開度に基づき演算されるトルク指令値の変化に比べ緩やかにモータのトルクが変化するよう、従前のトルク指令値に対するトルク指令値の変化量の一部をなまし定数に応じて従前のトルク指令値に加算した値に相当するなましトルク指令値を演算し、このなましトルク指令値をトルク指令値として制御手段に与えることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明においては、アクセル開度が低い領域ではトルク指令値の変化量が小さく設定される。従って、トルク指令値をアクセル開度に応じて微調整することが可能となり、ハンチング等が防止される。また、アクセル開度が中程度の領域ではトルク指令値の変化量が大きく設定される。従って、例えばアクセル開度が低い領域に比べアクセル開度に対しトルク指令値が大きく変化することとなるため、加速感が向上する。
【００１１】また、本発明の請求項２及び３においては、トルク指令値に漸近するよう演算されたなましトルク指令値に基づきモータのトルクが制御される。従って、過渡的なモータトルク変動が緩和される。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に基づき説明する。
【００１３】本発明の特徴に係るトルク制御は、例えば図５に示されるような構成を有する電気自動車において実施することができる。図１には、本発明の第１実施例に係るトルク制御を図５に示されるコントローラ１４によって実施した場合の当該コントローラ１４の所定周期毎の動作の流れが示されている。
【００１４】この図に示されるように、本実施例においては、アクセルの踏み込みに応じてモータ１６のトルク制御を行う際、まず、モータ負荷率ＲＭＰが決定される（１００）。すなわち、本実施例においてはコントローラ１４がアクセル開度とモータ負荷率ＲＭＰのマップを搭載しており、コントローラ１４は、アクセル信号として入力されるアクセル開度によりこのマップを参照することにより、モータ負荷率ＲＭＰを求める。コントローラ１４に搭載するマップとしては、例えば図２（ａ）に示されるように、アクセル開度が低い領域におけるモータ負荷率ＲＭＰの変化量を従来より小さくし、中程度の領域における変化量を従来より大きくしたマップを用いることができる。また、アクセル開度が高い領域におけるモータ負荷率ＲＭＰの変化量は低い領域のそれと同程度で足りる。更に、図２（ｂ）に示されるように、アクセル開度が極めて高くなったときにモータ負荷率ＲＭＰをほぼ一定としても構わない。
【００１５】コントローラ１４は、モータ負荷率ＲＭＰを求めた後、このモータ負荷率ＲＭＰに基づきトルク指令値Ｔｃを演算する（１０２）。この演算は、モータ１６の最大トルクＴｍａｘと最小トルクＴｍｉｎによって決定されるトルク範囲をモータ負荷率ＲＭＰで按分する演算である。すなわち、トルク指令値Ｔｃは次の式に基づき演算される。なお、最大トルクＴｍａｘ及び最小トルクＴｍｉｎは、回転数ＮによりＴｍａｘテーブルおよびＴｍｉｎテーブルを参照して求めればよい。コントローラ１４は、これらのテーブルを搭載している。
【００１６】
Ｔｃ＝（Ｔｍａｘ－Ｔｍｉｎ）×ＲＭＰ＋Ｔｍｉｎコントローラ１４は、このようにして演算したトルク指令値Ｔｃに基づきトルク制御を実行する（１０４）。例えば、トルク指令値Ｔｃに応じたパルス幅を有するＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号を用いてインバータ１２のスイッチング素子を制御することにより、モータ１６のトルクを制御する。
【００１７】このような制御が行われると、アクセル開度が低い領域におけるハンチングが防止され、また、中程度の領域における加速感が向上する。すなわち、図２に示されるように、アクセル開度が低い領域におけるモータ負荷率ＲＭＰの変化率が低いため、アクセル開度に応じてモータ負荷率ＲＭＰ、ひいてはトルク指令値Ｔｃを微調整することが可能となり、これによりハンチングが低減される。また、アクセル開度が中程度の領域では、アクセル開度の変化に対するモータ負荷率ＲＭＰの変化量が大きいため、アクセルの踏み込みに比べ高い加速感が得られることとなる。
【００１８】図３（ａ）には、本発明の第２実施例に係るコントローラ１４の動作の流れが示されている。この実施例は、トルク指令値Ｔｃについてなまし制御を行っている点が、図１に示される第１実施例と異なっている。すなわち、この実施例では、ステップ１０２と１０４の間にステップ１０６及び１０８が実行される。
【００１９】ステップ１０６においては、ステップ１０２において演算されるトルク指令値が前回のトルク指令値に対してどの程度変化したかが演算される。ここに、前回ステップ１０８を実行したときに求めたトルク指令値をＴｃとし、直前のステップ１０２において演算したトルク指令値をＴｃ０とすると、ステップ１０６において求められるトルク指令値変化量ΔＴｃは、ΔＴｃ＝Ｔｃ０－Ｔｃと表される。
【００２０】ステップ１０８においては、このようにして求めたトルク指令値変化量ΔＴｃと、前回のトルク指令値Ｔｃを用いて、新たになましトルク指令値Ｔｃが演算される。すなわち、Ｔｃ＝Ｔｃ＋ΔＴｃ／ｎが演算される。ここに、ｎはなまし定数である。
【００２１】図３（ａ）に示される処理を逐次繰り返し実行した場合、アクセル操作に対するトルク指令値の変化は図３（ｂ）に示されるようなものとなる。この図においてＴｃ０として示されるのは、図３（ａ）のステップ１０２において演算されるトルク指令値であり、アクセルの操作に応じてステップ的に増加又は減少している。また、破線で示されるトルク指令値Ｔｃはステップ１０８において演算されるなましトルク指令値であり、なまし定数ｎにより前回のトルク指令値Ｔｃに対する変化を抑制しているため、トルク指令値Ｔｃ０に対して鈍った変化をしている。
【００２２】従って、本実施例によれば、アクセル操作に伴うトルク変化を緩和することができ、過渡的なモータ１６のトルク変動を抑制できる。この結果、トルクショックが軽減されることとなる。
【００２３】また、このようななまし制御によって、ガソリン車に近いフィーリングを得ることができる。ガソリン車においては、アクセル操作に対する出力トルクの変化が電気自動車におけるモータ１６の出力トルクの変化に対してやや緩いため、本実施例のようにトルク指令値Ｔｃに係るなまし制御を行うことにより、ガソリン車に近いフィーリングが得られる。
【００２４】図４（ａ）には、本発明の第３実施例に係る装置におけるコントローラ１４の動作が示されている。この実施例においては、ステップ１００実行後ステップ１０２実行に先だってステップ１１０及び１１２が実行される。
【００２５】ステップ１１０は、ステップ１００において求められたモータ負荷率に基づきモータ負荷率変化量ΔＲＭＰを演算するステップである。いま、前回ステップ１１２を実行したときに求めたモータ負荷率をＲＭＰ、直前のステップ１００において求めたモータ負荷率をＲＭＰ０とした場合、ステップ１１０において求められるモータ負荷率変化量ΔＲＭＰは次のように表される。
【００２６】ΔＲＭＰ＝ＲＭＰ０－ＲＭＰステップ１１２においては、このようにして求められたモータ負荷率変化量ΔＲＭＰに基づき、モータ負荷率ＲＭＰが演算される。すなわち、ＲＭＰ＝ＲＭＰ＋ΔＲＭＰ／ｎが演算される。このようにして求められるモータ負荷率ＲＭＰは、図４（ｂ）に示されるように、ステップ１００において求められるモータ負荷率ＲＭＰ０に対して鈍った変化を有するモータ負荷率、すなわちなましモータ負荷率である。このようななましモータ負荷率ＲＭＰを用いてステップ１０２によりトルク指令値Ｔｃを演算することにより、図３に示される第２実施例と同様の効果が得られる。
【００２７】なお、第２実施例及び第３実施例におけるなまし定数ｎを、アクセル開度が高まるときと低まるときとで異なる値に設定しても構わない。また、アクセル開度が低い領域と高い領域とでなまし定数ｎを異なる値に設定しても構わない。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、アクセル開度が低い領域でアクセル開度の変化に対するトルク指令値の変化量を小さく、アクセル開度が中程度の領域では大きくなるようトルク指令値を演算するようにしたため、アクセル開度が低い領域におけるハンチングの防止、アクセル開度が中程度の領域における加速感の向上等の効果が得られる。
【００２９】また、本発明の請求項２及び３によれば、アクセル開度に対するトルク指令値をなますようにしたため、過渡的なモータトルク変動が緩和され、機械系のガタ等による過渡的なトルクショックが低減される。

【出願人】	【識別番号】０００００３２０７【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】	平成４年７月３０日（１９９２．７．３０）
【代理人】	【識別番号】１０００７５２５８【弁理士】【氏名又は名称】吉田研二（外２名）
【公開番号】	特開２００２－１９９５１３（Ｐ２００２－１９９５１３Ａ）
【公開日】	平成１４年７月１２日（２００２．７．１２）
【出願番号】	特願２００１－３８７３１７（Ｐ２００１－３８７３１７）