JP2014042451A - 電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置とその制御方法を提供する。
【解決手段】電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置１０は、車両停止後にブレーキを解除したとき、走行路の坂道角を感知する坂道角センサーの検出情報を利用してモータ位置制御又はクリープトルク制御への進入可否を判定する坂道判断部４０と、モータ位置を維持するためのモータトルクを計算して、モータの位置を維持させるモータ位置制御部２０と、モータのクリープトルクを時間遅延を通して発生させると同時にモータ速度を一定にする水準で制御するクリープトルク制御部３０と、を含めて構成される。
【選択図】図５

Description

本発明は電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置とこれを制御するための方法に関する。

一般的なガソリンエンジン車両は、走行中にアクセルペダルとブレーキペダルを踏まない状況でもエンジンのアイドリングトルクがトルクコンバーター及び変速機に伝達されるため、車両が徐々に小さい速度を維持しながら走行するクリープ走行がなされる。

図１３に図示するように、坂道走行状況にある車両は転がり抵抗だけでなく、ｍｇｓｉｎθほどの傾斜抵抗を受け、このような傾斜抵抗により、運転手のブレーキペダル操作による摩擦制動力により坂道で車両が止まった後、ブレーキペダルを解除すると車両が後ろに下がってしまう。

車両が後ろに下がる状況を避けるために、運転手は再びブレーキペダルを踏んだり、アクセルペダルを操作するなど車両の後退防止のための操作を行う。

このように坂道走行で後退するのを防止するための操作の不便さをなくすために、アクセルペダル及びブレーキペダルを印加しない状況でも一定量の摩擦ブレーキを維持して後退を防止し、再び運転手がアクセルペダルを印加すると、摩擦ブレーキを解除して正常な運転状況に転換するクリープ制御技術が導入されている。

反面、燃料電池が搭載された電気自動車は別のエンジンがなくてもモータ駆動システム（モータ、減速機、タイヤ）の構成のみで走行するため、車両停止時にモータによるアイドリングトルクが自動発生することなく、ガソリンエンジン車両のようにクリープが発生しない。

そこで、電気自動車にガソリンエンジン車両のクリープ機能を具備させるために、モータトルク制御を通してクリープ機能を具現しなければならない。即ち、燃料電池自動車をはじめとするモータで駆動する純粋電気自動車は、一般のガソリン量産車と同一な走行感を満足させるために、エンジンアイドリングトルクと類似するトルクを生成するためのクリープ制御アルゴリズムが必要であり、クリープ運転時の走行感向上ためのクリープ制御アルゴリズムの開発と合せて、坂道での停止後の再出発時の後退を防止する技術もまた研究されている。

もちろん、燃料電池及び電気自動車のようにモータのみで駆動する車両では、追加的な別途のシステムの導入をしなくてもモータ駆動力の制御（例えば、坂道であることを判断してモータ駆動トルクを増大させる方法）を通して簡単に坂道での後退防止を具現することができる。

即ち、図１２に図示するように、燃料電池及び電気自動車に坂道角センサー又は後退判断アルゴリズムを適用して坂道であることを判断し、判断された結果によってモータトルクを増加させる方法を具現することができ、この方法はモータ駆動力を直接制御することが容易であるため、簡単に具現することができる。

しかし、追加的に必要なモータトルク量を計算する部分が必要であり、その計算量が坂道角、搭乗者数など様々な変数によって異なり得るため、多くの誤差及び実験が必要であるという問題点がある。

特に、既存クリープトルク制御ロジックを維持して坂道であることが判断された場合、クリープトルク指令を増加させる方法は増加される追加モータトルクの量を正確に計算することが容易ではなく、正確に車両位置を維持するのに困難があり、更に、搭乗者数や坂道の角度など与えられた環境が変化すると、トルク量を再び計算してこそ車両位置が維持され、そうでない場合、車両が下がったり、過度に前に突進する状況が発生するという問題点がある。

本発明は前述した点を勘案してなされたものであって、本発明の目的は、平地及び坂道に関係なく、走行中に車両が停止した後、モータ位置制御モードで進入して、バックラッシュ補正が行われるようにした後、ブレーキ解除時に停止した位置を維持するためのモータの位置制御及びモータ位置安定化のチェックが行われ、クリープトルク制御が行われるようにすることで、ブレーキペダル及びアクセルペダルなどの操作をしなくても坂道での後退を最小に維持すると同時に、多様な坂道、搭乗者数などの変化に関係なく車両の原位置を維持できるようにした電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置とその制御方法を提供することにある（第１の目的）。

本発明の別の目的は、走行中に車両が停止した状態でブレーキを解除すると、まず坂道測定情報を基盤に停止した位置を維持するためのモータ位置制御又はクリープトルク制御が行われるようにすることで、ブレーキペダル及びアクセルペダルなどの操作をしなくても坂道での後退を最小に維持すると同時に、多様な坂道、搭乗者数などの変化に関係なく車両の原位置を維持することができ、その後クリープトルクモードに自然に転換されるようにした電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置とその制御方法を提供することにある（第２の目的）。

本発明のまた別の目的は、走行中に坂道などで車両が停止した後、ブレーキを解除すると、後退判断ロジックが実行されて停止した位置を維持するためのモータの位置制御又はクリープトルク制御が行われ、モータ位置制御時に停止した位置でのモータ位置安定化をチェックした後、クリープトルク制御が行われるようにすることで、ブレーキペダル及びアクセルペダルなどの操作をしなくても坂道での後退を最小に維持すると同時に、多様な坂道、搭乗者数などの変化に関係なく車両の原位置を維持することができ、その後クリープトルクモードに自然に転換されるようにした電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置とその制御方法を提供することにある（第３の目的）。

前述した第２の目的を達成するための本発明による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置は、車両停止後にブレーキ解除時、走行路の坂道を感知する坂道角センサーの検出情報を利用してモータ位置制御又はクリープトルク制御への進入可否を判定する坂道判断部と、モータ位置を維持するためのモータトルクを計算して、モータの位置を維持させるモータ位置制御部と、モータのクリープトルクを時間遅延を通して発生させると同時に、モータ速度を一定にする水準で制御するクリープトルク制御部と、を含めて構成されることを特徴とする。

前述した第２の目的を達成するための本発明による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法は、ブレーキ解除時、走行路の坂道角を測定して車両が後ろに下がる程度の坂道角であるかを判断してモータ位置制御又はクリープトルク制御への進入可否を判断する坂道判断段階と、坂道角が坂道判断基準傾斜角より小さい場合、クリープトルク制御段階に進入し、坂道角が坂道判断基準傾斜角より大きい場合、モータ位置を維持するためにモータトルクを増大させるモータ位置制御段階と、モータ位置制御進入後、一定時間後、モータ位置を継続維持するか又はクリープトルク制御段階に進入するかを判断するモータ位置安定化チェック段階と、モータトルクがモータ位置の維持のための安定化トルクを出発点として最大クリープトルクまで一定に増加してからなるクリープトルク制御段階と、を含むことを特徴とする。

前述した第３の目的を達成するための本発明による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置は、車両停止後にブレーキ解除時、車両が後ろに下がる状況を感知する後退判断部と、モータ位置を維持するためのモータトルクを計算して、モータの位置を維持させるモータ位置制御部と、モータのクリープトルクを時間遅延を通して発生させると同時に、モータ速度を一定にする水準で制御するクリープトルク制御部と、を含めて構成されることを特徴とする。

前述した第３の目的を達成するための本発明による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法は、、ブレーキ解除時、車両が後ろに下がるのを判断するために行われる後退判断段階と、車両が後退しない場合はクリープトルク制御段階に進入し、車両が後退していると判断するとモータ位置を維持するためにモータトルクを増大させるモータ位置制御段階と、一定時間後、モータ位置を継続維持するか又はクリープトルク制御段階に進入するかを判断するモータ位置安定化チェック段階と、モータトルクがモータ位置の維持のための安定化トルクを出発点として最大クリープトルクまで一定に増加してからなるクリープトルク制御段階と、を含むことを特徴とする。

本発明の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置とその制御方法によると、モータ駆動のみで走行する電気自動車の停止後にブレーキ解除時、停止した位置を維持するためのモータの位置制御が先行され、停止した位置でのモータ位置安定化をチェックした後、クリープトルク制御が行われるようにすることで、ブレーキペダル及びアクセルペダルなどを操作することなく、そして多様な坂道角及び搭乗者数などの変化に関係なく、坂道で車両の原位置を維持すると同時に後退又は急発進のような現象を防止するため、走行安定性を向上させることができる。

そして、モータ駆動のみで走行する電気自動車を提示し、バックラッシュ補償トルクを印加するショック防止モードが遂行されると共に坂道判断ロジックが実行され、ブレーキ解除時に停止した位置を維持するためのモータの位置制御が先行したり、クリープトルク制御が行われるようにした後、ブレーキペダルの解除後にも停止した位置でのモータ位置安定化をチェックしてクリープトルク制御が行われるようにすることで、ブレーキペダル及びアクセルペダルなどを操作することなく、そして多様な坂道角及び搭乗者数などの変化に関係なく、坂道角で車両の原位置を維持すると同時に後退又は急発進のような現象を防止するため、走行安定性を向上させることができる。

更に、坂道角センサーの検出及びこれを利用した坂道角判断ロジックを通して、車両が後退するためにモータ位置の維持のためのモータトルクを印加するモータ位置制御を実施するが、坂道角で計算された坂道負荷に該当するトルクをモータトルクに更に印加して、モータ位置の維持のための安定化がより早く行われるという長所を提供する。

また、モータ駆動のみで走行する電気自動車の停止時、バックラッシュ補償トルクを印加するショック防止モードが遂行されると共に後退判断ロジックが実行され、ブレーキ解除時に停止した位置を維持するためのモータの位置制御が先行されたり、クリープトルク制御が行われるようにした後、ブレーキペダルの解除後にも停止した位置でのモータ位置安定化をチェックしてクリープトルク制御が行われるようにすることで、ブレーキペダル及びアクセルペダルなどを操作することなく、そして多様な坂道角及び搭乗者数などの変化に関係なく、坂道で車両の原位置を維持すると同時に後退又は急発進のような現象を防止するため、走行安定性を向上させることができる。

本発明とは別の第１参考例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置を示す制御構成図である。 本発明とは別の第１参考例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法を説明する順序図である。 本発明とは別の第１参考例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法を説明する順序図である。 本発明とは別の第１参考例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法を制御モード別に示した制御ブロック図である。 本発明の第２実施例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置を示す制御構成図である。 本発明の第２実施例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法を説明する順序図である。 本発明の第２実施例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法を制御モード別に示した制御ブロック図である。 本発明の第３実施例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置を示す制御構成図である。 本発明の第３実施例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法を説明する順序図である。 本発明の第３実施例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法を説明する順序図である。 本発明の第３実施例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法を制御モード別に示した制御ブロック図である。 既存の電気自動車で坂道角センサー又は後退判断アルゴリズムを使用する例を説明する概略図である。 坂道走行時に車両が傾斜抵抗を受ける状況を説明する概略図である。

以下、本発明の好ましい実施例及び本発明とは別の参考例を添付図面を参照して詳しく説明する。まず、本発明とは別の第１参考例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置とその制御方法について説明する。

図１は第１参考例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御を示す制御構成図である。

第１参考例は、既存のモータトルク開ループ制御の短所を補完しつつ、坂道走行時にモータの位置（モータの回転子位置）を維持するために、モータ位置閉ループ制御方式を提供し、ブレーキペダル印加後、車両停止時に自動で位置制御モードに転換し、モータの現在位置のフィードバックを得てＰＩＤ、ＰＤ制御などの適切な制御を通して現在位置を維持するためのモータトルクを自動計算して車両の位置を維持するために使用する。

第１参考例によるモータ位置及びクリープ制御装置１０は、モータ位置制御決定部、モータ位置制御部２０及びクリープトルク制御部３０とで構成される。

モータ位置制御決定部は、車両停止からブレーキ解除後の一定時間までモータ位置制御を維持する時間を決定する。

モータ位置制御部２０は、モータ位置（モータの回転子位置）を制御する構成であり、車両の停止時、位置制御進入時のモータ位置角度とバックラッシュ補償角度を加えて目標入力角を設定し、位置制御進入時のモータ位置角度と目標入力角の差をＰＤ制御装置に入力して、車両の位置、即ち、モータの位置を維持するためのモータトルクを自動で計算する。

クリープトルク制御部３０は、実際のトルクコンバーターのような油圧形成のためのトルクコンバーター油圧形成モデル部３２とトルクコンバーター正常状態モデル部３４とで構成され、トルクコンバーター油圧形成モデル部３２は、ブレーキペダルを踏んで車両を停止させた状況でブレーキペダルをはずすブレーキ解除時、モータのクリープトルクが時間遅延して生じるようにする。

即ち、トルクコンバーター油圧形成モデル部３２によるトルクコンバーター油圧形成過程により、モータのクリープトルクが時間遅延して生じるようにする。

トルクコンバーター正常状態モデル部３４は、トルクコンバーター油圧形成モデル部の入出力端の速度差が大きくなるに従って、モータトルク伝達力が大きくなるという特性を模写する部分であり、モータの速度を一定速度に維持するために速度の増加に従ってトルクを減らす制御をし、結局モータ速度を一定にする水準でモータクリープトルクを調節する役割をする。

クリープトルク制御部３０の最終トルク出力端には、クリープトルクの変化が急激に変化しないように調節するフィルター３６が追加で連結される。

次に、前述した構成を基盤とする第１参考例のモータ位置及びクリープ制御方法を説明する。

図２及び３は第１参考例による電気自動車のクリープ走行制御方法を説明する順序図であり、図４は第１参考例による電気自動車のクリープ走行制御方法を制御モード別に示した制御ブロック図として、時間による制御モードの変化及びそれに伴うモータ構成トルクの変化様相を示している。

クリープトルク制御部３０とモータ位置制御部２０からなる下記のクリープ走行制御のためのロジックは一つの例示であるだけで、クリープトルク発生モードとモーと位置維持モードを有するという枠の中で多様な制御ロジックを具現することができる。

第１参考例は、モータ位置及びクリープ制御のために車両が停止すると同時に無条件モータ位置制御モードに進入する段階と、バックラッシュを除去するためのバックラッシュ補償制御段階と、ブレーキ解除時にモータ位置を維持するためにモータトルクを増大させるモータ位置制御段階と、モータ位置安定化チェック段階と、クリープトルク制御段階を通して、モータのみで走行する電気自動車でもブレーキペダル及びアクセルペダルなどを操作することなく坂道などで後退又は急発進のような現象を防止できるようにした点に主眼点を置く。

まず、平地又は坂道走行に関係なく、走行中にブレーキペダルを踏むと車両が停止すると同時に無条件モータ位置制御モードに進入する。

モータ位置制御モードでの１番目の制御は、バックラッシュを除去するためのバックラッシュ補償制御段階であり、バックラッシュによるショック防止制御を遂行する。

即ち、モータと減速機、又は減速機と走行タイヤ間にバックラッシュがある状況でモータトルクを突然加えると、減速機側に大きな衝撃が加えられて車体が瞬間ゆれるなどの乗車感が落ちるため、車両の停止状況であらかじめバックラッシュほど補償してやるためのモータ位置制御が遂行される。

従って、モータ回転子と減速機間のバックラッシュによるモータの現在角度と正常状態角度間の誤差を補償するために、モータ位置制御部２０は位置制御進入時のモータ位置角度とバックラッシュ補償角度を加えて目標入力角を設定し、位置制御進入時のモータ位置角度と目標入力角の差をＰＤ制御装置に入力して、車両の位置、即ち、モータの位置を維持するためのモータトルクを自動で計算する。

このようにモータの位置を維持するためのモータトルクを計算するが、計算されたトルク印加時、ショック防止のためにバックラッシュを考慮してモータトルクを計算する。

このとき、ブレーキペダルを踏んだ状態でのバックラッシュによるモータ位置の誤差を補正するためのバックラッシュ解消用モータトルク、即ち、モータ駆動力（図４のＦ１）はバックラッシュを解消できるほどの小さい量だけが必要である。

上述のようなバックラッシュによるショック防止制御を行った状態でブレーキペダルをはずすブレーキ解除時、車両が坂道に止まっている場合、坂道負荷が突然生じるため、この坂道負荷に関係なく車両の停止位置、即ち、モータの原位置を維持するためのモータ位置制御が行われて、モータに原位置を維持するのに必要なトルク、即ち、上記で計算されたトルクを印加する。

そこで、ブレーキ解除時、モータ位置を維持するために計算されたモータトルク（バックラッシュ解消のためのトルクを差し引いたトルク）にてモータ一制御段階が行われる。

このとき、ブレーキペダル解除時に坂道負荷が突然加えられることによって、モータ位置制御モード状況でモータ位置を維持するためのモータトルク、即ち、モータ駆動力（図４のＦ２）が増大されて、車両は坂道などでも継続して停止した状態を維持する。

次いで、上記モータ位置制御決定部でモータ位置制御を維持する時間を決定して、一定時間以上の場合、モータ位置制御が持続的に行わなければならないと判定する。

従って、一定時間後、下記のようにモータ位置安定化チェック段階が行われる。

上記モータ位置安定化チェック段階は、モータトルクの変化量及び位置の変化量が発生されたかを判断して車両の位置、即ち、モータの位置が持続的に原位置を維持するか、クリープトルクに転換しなければならないかを判断する段階である。

モータ位置安定化チェックのために、まずモータのトルク変化量がモータトルク安定化の基準値（図２のＡ）より小さいか、安定化判断カウントを増加させ、安定化判断カウントが安定化判断基準カウント値（図２のＣ）より大きいと、モータ位置が安定的に維持されたと判断する。

従って、ブレーキ解除後、モータ位置安定化チェック段階を開始して、モータ位置が安定的に維持されていると判断すると、クリープトルク制御段階に転換するかを判断する。

即ち、モータ位置制御が安定化されたと判断すると、モータ位置の維持のための安定化トルクが最大クリープトルクより小さい場合、クリープトルク制御モードに転換して、モータ位置の維持のための安定化トルクを出発点として徐々に最大クリープトルクまで増加しつつクリープトルク制御が行われる。

より詳しくは、モータ位置の維持のための安定化トルクがクリープトルクより小さい場合はクリープトルク制御段階に添加されて、モータ位置の維持のための安定化されたモータトルクを出発点として最大クリープトルクまでモータトルク（図４のＦ３）が上昇すると、車両が徐々に動き、反面、モータ位置の維持のための安定化トルクがクリープトルクより大きい場合はモータ位置は継続して変わらず維持される。

このとき、前述したモータ位置の位置のための制御、そしてクリープトルク制御はアクセルペダルやブレーキペダルを含むと解除される。

このように、モータ駆動のみで走行する電気自動車が坂道を走行するとき、搭乗者数や坂道角に関係なく正確に車両の原位置、即ち、モータの位置を維持した後、クリープトルク制御モードに転換されるようにすることで、坂道に停止した後、再出発をしても後退又は急発進することなく走行することができるため、運転性を大きく向上させることができる。

一方、平地を走行する状況でも無条件に上記のようなモータ位置制御が行われるが、平地では車両負荷がないため、モータ位置安定化時間が早くなり、即時クリープトルク制御モードに転換されるため、別途の制御上の問題は発生しない。

ここで、本発明の第２実施例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置とその制御方法を説明すると次のようである。

図５は本第２実施例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置を示す制御構成図である。

第２実施例は、既存のモータトルク開ループ制御の短所を補完しつつ、坂道走行時にモータの位置（モータの回転子の位置）を維持するためにモータ位置閉ループ制御方式を提供し、ブレーキペダル印加後に車両停止すると、バックラッシュ補償トルクを印加するショック防止モードが行われると同時に坂道判断ロジックが実行され、ブレーキ解除時に自動で位置制御モードに転換されながら、モータの現在位置のフィードバックを受けてＰＩＤ、ＰＤ制御などの適切な制御を通して現在位置を維持するためのモータトルクを自動計算して車両の位置の維持のために使用する。

第２実施例によるモータ位置及びクリープ制御装置１０は、坂道角センサー５０の検出値を基盤に走行路の坂道角度と計算すると共に、モータ位置制御又はクリープトルク制御モードへの進入可否を判定する坂道判断部４０、モータ位置制御部２０及びクリープトルク制御部３０とで構成される。

坂道判断部４０は、車両停止後にブレーキ解除時、車両が走行していた走行路の坂道角によってモータ位置制御又はクリープトルク制御モードへの進入可否を判定する。

即ち、坂道判断部４０は、車両停止後にブレーキ解除時、走行路の坂道角を感知する坂道角センサーの検出情報を利用してモータ位置制御又はクリープトルク制御への進入可否を判定する構成であり、測定された走行路の坂道角が坂道の判断のための基準傾斜角より小さいとクリープトルク制御段階に進入すると判定し、測定された坂道角が坂道の判断のための基準傾斜角より大きいとモータ位置制御段階に進入すると判定する。

モータ位置制御部２０はモータ位置（モータの回転子の位置）を制御する構成であり、モータ位置制御進入時点でモータの現在の角度に正常状態の角度との誤差を補償するためのオフセット角を加えて目標入力角を設定し、現在の角度と目標入力角の差をＰＤ制御装置に入力して車両の位置、即ち、モータの位置を維持するためのモータトルクを自動で計算する。

クリープトルク制御部３０は、実際のトルクコンバーターのような油圧形成のためのトルクコンバーター油圧形成モデル部３２とトルクコンバーター正常状態モデル部３４とで構成されるが、トルクコンバーター油圧形成モデル部３２はブレーキペダルを踏んで車両を停止させた状況でブレーキペダルをはずすブレーキ解除時、モータのクリープトルクが時間遅延を通して発生するようにする。

即ち、トルクコンバーター油圧形成モデル部３２によるトルクコンバーター油圧形成過程により、モータのクリープトルクが時間遅延を通して表れるようにする。

トルクコンバーター正常状態モデル部３４はトルクコンバーター油圧形成モデル部の入出力端の速度差が大きくなるに従って、モータトルク伝達力が大きくなる特性を模写する部分であり、モータの速度を一定な速度に維持するために速度の増加に従ってトルクを減らす制御をし、結局モータ速度を一定にする水準でモータクリープトルクを調節する役割をする。

クリープトルク制御部３０の最終トルク出力端には、クリープトルクの変化が急激に変化しないように調節するフィルター３６が追加で連結される。

ここで前述した構成を基盤として、本発明のモータ位置及びクリープ制御方法を次に説明する。

図６は第２実施例による電気自動車のクリープ走行制御方法を説明する順序図であり、図７は第２実施例による電気自動車のクリープ走行制御方法を制御モード別に示した制御ブロック図であり、時間による制御モードの変化及びそれに伴うモータ駆動トルクの変化様相を示している。

本発明は、ブレーキペダルを印加して車両が停止すると共に、バックラッシュによるショック防止制御のためにバックラッシュを除去するバックラッシュ補償制御段階と、ブレーキ解除時、走行路の坂道角を測定してモータ位置制御又はクリープトルク制御への進入可否を判定する坂道判断段階と、坂道角が坂道判断基準傾斜角より大きい場合、モータ位置を維持するためにモータトルクを増大させるモータ位置制御段階と、モータ位置安定化チェック段階と、クリープトルク制御段階などを通してモータのみで走行する電気自動車でもブレーキペダル及びアクセルペダルなどを操作することなく坂道などで後退又は急発進のような現象を防止できるようにした点に主眼点を置く。

まず、坂道走行状況で、ブレーキペダルを踏むと車両が停止すると共に無条件バックラッシュを除去するためのバックラッシュ補償制御段階として、バックラッシュによるショック防止制御を行う。

即ち、モータと減速機、又は減速機と走行タイヤ間にバックラッシュがある状況でモータトルクを突然加えると、減速機側に大きな衝撃が加えられて車体が瞬間揺れるなど乗車感が落ちるため、車両の停止状況であらかじめバックラッシュほど補償してやるためのモータ位置制御が行われる。

従って、モータ回転子と減速期間のバックラッシュによるモータの現在の角度と正常状態の角度間の誤差を補償するために、即ち、走行中ブレーキ印加時、車両が停止すると共にバックラッシュ除去のために、ショック防止のためにバックラッシュを考慮してモータトルクを計算する過程と、バックラッシュを解消することができる水準のトルクをモータに印加する過程としてバックラッシュ補償制御段階が行われる。

このとき、ブレーキペダルを踏んだ状態でのバックラッシュによるモータ位置の誤差を補正するためのバックラッシュ解消用モータトルク、即ち、モータ駆動力（図７のＦ１）はバックラッシュを解消できるほどの小さい量のみが必要である。

次に、バックラッシュによるショック防止制御を行った状態でブレーキペダルをはずすブレーキ解除時、車両が坂道に止まっている場合、坂道負荷が突然生じるため、車両が後ろに下がるのを防止するための先行段階として坂道判断段階が行われる。

即ち、ブレーキ解除時、走行路の坂道角を感知する坂道角センサーの検出情報を利用してモータ位置制御又はクリープトルク制御への進入可否を判定するが、坂道角が坂道判断のための基準傾斜角より小さい場合、クリープトルク制御段階に進入するようにし、坂道角が坂道判断のための基準傾斜角より大きい場合、モータ位置制御モードに進入されるようにする。

言い換えると、ブレーキペダル解除時、坂道角センサーの傾斜情報を坂道判断部からの入力を受けた後、坂道角が定められた基準傾斜角水準以上である場合は車両が後退するためにあらかじめモータ位置制御モードに進入し、坂道角が定められた基準傾斜角以下である場合、外部負荷ノイズに関係なくモータ位置を維持するためのモータ位置制御が行われ、モータ位置の維持に必要なトルクを発生し、下記のように坂道角の負荷ほどのトルクが追加されるため、モータ位置が早い時間に安定化される。

そこで、モータ位置制御モードとして、モータ位置制御進入時点でモータの現在の角度に正常状態の角度の誤差を補償するためのオフセット角を加えて目標入力角を設定する過程と、現在の角度と目標入力角との差をＰＤ制御装置に入力してモータの位置を維持するためのモータトルクを計算する過程と、計算されたモータトルクが坂道角センサー５０の検出による坂道負荷値ほどのトルクに加えられた最終モータトルクがモータ位置を維持するようにモータに印加する過程が行われる。

従って、車両が坂道で後退する現象を発生させる坂道負荷に関係なく車両の停止した位置、即ち、モータの原位置が維持される。

即ち、ブレーキペダル解除時、坂道負荷が突然加えられることによって、モータ位置制御モード状況でモータ位置を維持するために計算された最終モータトルク、即ち、モータ駆動力（図７のＦ２）が増大するため、車両は坂道などでも継続して停止状態を維持する。

特に、坂道角センサー５０の検出による坂道角、即ち、坂道負荷値（ｍｇｓｉｎθ）がモータ位置制御のためのモータ位置制御部にフィードフォワードの入力として提供されて、モータ位置の維持のための制御時にモータに印加されるモータトルクが坂道負荷値ほどのトルクに加えられるようにすることで、モータ位置の維持が早い時間により安定化される。

一方、パワーフォワード値として入力される坂道負荷値（ｍｇｓｉｎθ）は坂道角と車両の重量で計算され、坂道角は坂道角センサー５０から継続して測定され、重量変化は感知できないが、搭乗者数のような重量変化はモータ位置のフィードバック制御部分で十分に補償することができる。

次に、一定時間後、次のようにモータ位置安定化チェック段階が行われる。

上記モータ位置安定化チェック段階は、モータトルク変化量及び位置変化量が発生されたかを判断して車両の位置、即ち、モータの位置が持続的に原位置を維持するか、クリープトルクに転換するかを判断する段階である。

クリープ位置安定化チェックのために、まずモータのトルク変化量がモータトルク安定化基準値より小さいか、モータの位置変化量がモータ位置安定化基準値より小さい場合、安定化判断カウントを増加させ、安定化判断カウントが安定化判断基準カウント値より大きい場合、モータ位置が安定的に維持されると判断する。

従って、ブレーキ解除後、モータ位置安定化チェック段階を開始して、モータ位置が安定的に維持されると判断すると、クリープトルク制御段階に転換するかを判断する。

即ち、モータ位置制御が安定化されたと判断すると、モータ位置の維持のための安定化トルクが最大クリープトルクより小さい場合、クリープトルク制御モードに転換されて、モータ位置の維持のための安定化トルクを出発点として徐々に最大クリープトルクまで増加しつつクリープトルク制御が行われる。

より詳しくは、モータ位置の維持のための安定化トルクがクリープトルクより小さい場合はクリープトルク制御段階に転換されて、モータ位置の維持のための安定化されたモータトルクを出発点として最大クリープトルクまでモータトルク（図７のＦ３）が上昇すると、車両が徐々に動き、反面、モータ位置の維持のための安定化トルクがクリープトルクより大きい場合はモータ位置は継続して変わらず維持される。

このとき、前述したモータ位置の維持のための制御、そしてクリープトルク制御はアクセルペダルやブレーキペダルを踏むと解除される。

このように、モータ駆動のみで走行する電気自動車が坂道を走行するとき、停止時にバックラッシュの除去を実施し、再びブレーキを解除すると、坂道の判断によるモータ位置制御又はクリープトルク制御が行われるが、搭乗者数や坂道角に関係なく正確に車両の原位置、即ち、モータの位置を維持した後、クリープトルク制御モードに転換されるようにすることで、坂道に停止した後、再出発をしても後退又は急発進なく走行できるため、運転性を大きく向上させることができる。

ここで、本発明の第３実施例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置とその制御方法を次に説明する。

図８は本第３実施例による電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置を示す制御構成図である。

第３実施例は、既存のモータトルク開ループ制御の短所を補完しつつ、坂道走行時にモータの回転子の位置を維持するためにモータ位置閉ループ制御方式を提供し、ブレーキペダルを印加した後、車両停止時にバックラッシュ補償トルクを印加するショック防止モードが行われると同時に後退判断ロジックが実行され、ブレーキ解除時に自動で位置制御モードに転換しつつ、モータの現在の位置のフィードバックを受けてＰＩＤ、ＰＤ制御などの適切な制御を通して現在の位置を維持するためのモータトルクを自動計算して車両の位置の維持のために使用する。

第３実施例によるモータ位置及びクリープ制御装置１０は、後退判断部６０、モータ位置制御部２０及びクリープトルク制御部３０とで構成される。

後退判断部６０は車両停止後のブレーキ解除時、車両が後ろに下がる状況を感知する構成であり、ギアが前進ギアに位置していることを検出するギア変速段検出部と、タイヤが後進方向に回転していることを感知するタイヤ回転方向検出部とで構成される。

モータ位置制御部２０はモータ位置（モータの回転子の位置）を制御する構成であり、モータ位置制御進入時点でモータの現在の角度と正常状態の角度との誤差を補償するためのオフセット角を加えて目標入力角を設定し、現在の角度と目標入力角の差をＰＤ制御装置に入力して、車両の位置、即ち、モータの位置を維持するためのモータトルクを自動で計算する。

クリープトルク制御部３０は、実際トルクコンバーターのような油圧形成のためのトルクコンバーター油圧形成モデル部３２とトルクコンバーター正常状態モデル部３４とで構成されるが、トルクコンバーター油圧形成モデル部３２はブレーキペダルを踏んで車両を停止させた状況でブレーキペダルをはずすブレーキ解除時、モータのクリープトルクが時間遅延を通して発生するようにする。

即ち、トルクコンバーター油圧形成モデル部３２によるトルクコンバーター油圧形成過程により、モータのクリープトルクが時間遅延を通して表れるようにする。

トルクコンバーター正常状態モデル部３４は、トルクコンバーター油圧形成モデル部の入出力端速度の差が大きくなるに従って、モータトルク伝達力が大きくなる特性を模写する部分であり、モータの速度を一定な速度に維持するために速度の増加に従ってトルクを減らす制御をし、結局モータ速度を一定にする水準でモータクリープトルクを調節する役割をする。

クリープトルク制御部３０の最終トルク出力端には、クリープトルクの変化が急激に変化しないように調節するフィルター３６が更に連結される。

ここで、前述した構成を基盤とする第３実施例のモータ位置及びクリープ制御方法を説明する。

図９及び図１０は第３実施例による電気自動車のクリープ走行制御方法を説明する順序図であり、図１１は第３実施例による電気自動車のクリープ走行制御方法を制御モード別に示した制御ブロック図であり、時間による制御モードの変化及びそれに伴うモータ駆動トルクの変化様相を示している。

クリープトルク制御部３０とモータ位置制御部２０からなる下記のクリープ走行制御のためのロジックは一つの例示だけであり、クリープトルク発生モードとモータ位置維持モードを有するという枠の中で多様な制御ロジックを具現することができる。

第３実施例は、ブレーキペダルを印加して車両が停止すると同時にバックラッシュによるショック防止制御のためにバックラッシュを除去するバックラッシュ補償制御段階と、ブレーキ解除時、車両が後ろに下がっているのを判断するために行われる後退判断段階と、車両の後退ではない場合はクリープトルク制御段階に進入し、車両が下がっていると判断すると、モータ位置を維持するためにモータトルクを増大させるモータ位置制御段階と、モータ位置安定化チェック段階と、クリープトルク制御段階などを通してモータのみで走行する電気自動車でもブレーキペダル及びアクセルペダルなどを操作することなく坂道などで後退又は急発進のような現象を防止できるようにした点に主眼点を置く。

まず、坂道走行状況で、ブレーキペダルを踏むと車両が停止すると同時に、無条件バックラッシュを除去するためのバックラッシュ補償制御段階として、バックラッシュによるショック防止制御を行う。

即ち、モータと減速機、又は減速機と走行タイヤ間にバックラッシュがある状況でモータトルクを突然加えると、減速機側に大きな衝撃が加えられて車体が瞬間揺れるなど乗車感が落ちるため、車両の停止状況であらかじめバックラッシュほど補償するためのモータ位置制御が行われる。

従って、モータ回転子と減速期間のバックラッシュによるモータの現在の角度と正常状態の角度間の誤差を補償するために、即ち、走行中にブレーキ印加時、車両が停止すると同時にバックラッシュ除去のために、ショック防止のためにバックラッシュを考慮してモータトルクを計算する過程と、バックラッシュを解消できる水準のトルクをモータに印加する過程としてバックラッシュ補償制御段階が行われる。

このとき、ブレーキペダルを踏んだ状態でのバックラッシュによるモータ位置の誤差を補正するためのバックラッシュ解消用モータトルク、即ち、モータ駆動力（図１１のＦ１）はバックラッシュを解消できるほどの小さい量だけが必要である。

次に、バックラッシュによるショック防止制御を行った状態でブレーキペダルをはずすブレーキ解除時、車両が坂道にあるとき坂道負荷が突然生じるため、車両が後ろに下がっていることを判断するための後退判断段階が行われる。

即ち、ブレーキペダル解除時、坂道／平地を判断するが、ギア段数とモータ回転方向などを通した後退判断ロジックを行って後退判断可否を具現することができ、後退判断可否によって２種の異なる運転モードに転換し、後退と判定された場合（坂道判定）には、外部負荷ノイズに関係なくモータ位置を維持するための位置制御が行われてモータ位置の維持に必要なモータトルクを発生する。

このとき、車両の後退ではない場合はクリープトルク制御段階に進入し、車両が後退していると判断すると、モータ位置を維持するためにモータトルクを増大させるモータ位置制御段階が行われる。

より詳しくは、上記後退判断段階はギア変速段検出部でギア変速段が前進（Ｄ段）段と検出し、同時にタイヤ回転方向検出部でタイヤが後進方向に回転すると感知すると、後退判断カウントを増加させて後退判断カウントが後退判断基準カウント値より大きい場合、後退と最終判定し、このように車両が後ろに下がっていると判定すると、モータ位置を維持するためにモータトルクを計算された水準まで増大させるモータ位置制御モードが行われる。

このとき、モータ位置を維持するモータトルク計算は、モータ位置制御進入時点でモータの現在の角度に正常状態の角度との誤差を補償するためのオフセット角を加えて目標入力角を設定する過程と、現在の角度と目標入力角の差をＰＤ制御装置に入力してモータの位置を維持するためのモータトルクを計算する過程からなり、このようにモータ位置を維持できる水準まで計算されたトルクがモータに印加されてモータ位置制御が行われる。

一方、車両が後退と判定されない場合、下記のようなクリープトルク制御が行われる。

従って、車両が坂道で後退する現象を発生させる坂道負荷に関係なく車両の停止した位置、即ち、モータの原位置を維持するためのモータ位置制御が行われて、モータの原位置を維持できる水準までモータトルクを増大させるトルク命令を下す。

このとき、ブレーキペダル解除時、坂道負荷が突然加えられることによって、モータ位置制御モード状況でモータ位置を維持するためのモータトルク、即ち、モータ駆動力（図１１のＦ２）が増大されて、車両は坂道などでも継続して停止した状態を維持する。

次いで、一定時間後、下記のようにモータ位置安定化チェック段階が行われる。

上記モータ位置安定化チェック段階は、モータトルク変化量及び位置変化量が発生されたかを判断して車両の位置、即ち、モータの位置が持続的に原位置を維持するか、クリープトルクに転換するかを判断する段階である。

モータ位置安定化チェックのために、まずモータのトルク変化量がモータトルク安定化基準値より小さいか、モータの位置変化量がモータ位置安定化基準値より小さい場合、安定化判断カウントを増加させ、安定化判断カウントが安定化判断基準カウント値より大きい場合、モータ位置が安定的に維持されていると判断する。

従って、ブレーキ解除後にモータ位置安定化チェック段階を開始して、モータ位置が安定的に維持されていると判断されると、クリープトルク制御段階に転換するかを判断する。

即ち、モータ位置制御が安定化されたと判断されると、モータ位置の維持のための安定化トルクが最大クリープトルクより小さい場合、クリープトルク制御モードに転換されて、モータ位置の維持のための安定化トルクを出発点として徐々に最大クリープトルクまで増加すると、クリープトルク制御が行われる。

より詳しくは、モータ位置の維持のための安定化トルクがクリープトルクより小さい場合はクリープトルク制御段階に転換されて、モータ位置の維持のための安定化されたモータトルクを出発点として最大クリープトルクまでモータトルク（図１１のＦ３）が上昇すると、車両が徐々に動き、反面、モータ位置の維持のための安定化トルクがクリープトルクより大きい場合はモータ位置は継続して変わらず維持される。

このとき、前述したモータ位置の維持のための制御、そしてクリープトルク制御はアクセルペダルやブレーキペダルを踏むと解除される。

このように、モータ駆動のみで走行する電気自動車が坂道を走行するとき、停止時にバックラッシュ除去を実施し、再びブレーキ解除時に後退判断可否を判定して搭乗者数や坂道角に関係なく正確に車両の原位置、即ち、モータの位置を維持した後、クリープトルク制御モードに転換されるようにすることで、坂道に停止した後、再出発をしても後退又は急発進なく走行することができるため、運転性を大きく向上させることができる。

１０ モータ位置及びクリープ制御装置
２０ モータ位置制御部
３０ クリープトルク制御部
３２ トルクコンバーター油圧形成モデル部
３４ トルクコンバーター正常状態モデル部
３６ フィルター
４０ 坂道判断部
５０ 坂道角センサー
６０ 後退判断部

Claims (22)

1. 車両停止後にブレーキを解除したとき、走行路の坂道角を感知する坂道角センサーの検出情報を利用してモータ位置制御又はクリープトルク制御への進入可否を判定する坂道判断部と、
   モータ位置を維持するためのモータトルクを計算して、モータの位置を維持させるモータ位置制御部と、
   モータのクリープトルクを時間遅延を通して発生させると同時にモータ速度を一定にする水準で制御するクリープトルク制御部と、を含めて構成されることを特徴とする電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置。
2. 前記モータ位置制御部は、モータ位置制御進入時点でモータの現在の角度に正常状態の角度の誤差を補償するためのオフセット角を加えて目標入力角を設定し、現在の角度と目標入力角の差をＰＤ制御装置に入力してモータ位置を維持するためのトルクを計算することを特徴とする請求項１記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置。
3. 前記クリープトルク制御部は、モータのクリープトルクを時間遅延を通して発生させるトルクコンバーター油圧形成モデル部と、モータのクリープトルクをモータ速度を一定に維持するための水準で制御するトルクコンバーター正常状態モデル部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置。
4. 前記クリープトルク制御部の最終トルク出力端には、クリープトルクの変化が急激に変化しないように調節するフィルターが連結されることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置。
5. ブレーキ解除時、走行路の坂道角を測定して車両が後ろに下がる程度の坂道角であるかを判断してモータ位置制御又はクリープトルク制御への進入可否を判定する坂道判断段階と、
   坂道角が坂道判断基準傾斜角より小さい場合、クリープトルク制御段階に進入するが、坂道角が坂道判断基準傾斜角より大きい場合、モータ位置を維持するためにモータトルクを増大させるモータ位置制御段階と、
   モータ位置制御に進入して一定時間後、モータ位置を継続して維持するか、或いはクリープトルク制御段階に進入しなければならないかを判断するモータ位置安定化チェック段階と、
   モータトルクがモータ位置の維持のための安定化トルクを出発点として最大クリープトルクまで一定に増加してからなるクリープトルク制御段階と、を含むことを特徴とする電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。
6. 走行中にブレーキを印加するとき、車両が停止すると同時にバックラッシュ除去のために、ショック防止のためにバックラッシュを考慮してモータトルクを計算する過程と、バックラッシュを解消できる水準のトルクに印加する過程とからなるバックラッシュ補償制御段階を更に含むことを特徴とする請求項５記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。
7. 前記モータ位置制御段階は、
   モータ位置制御進入時点でモータの現在の角度に正常状態の角度の誤差を補償するためのオフセット角を加えて目標入力角を設定する過程と、
   現在の角度と目標入力角の差をＰＤ制御装置に入力してモータの位置を維持するためのモータトルクを計算する過程と、
   坂道角センサーの検出による坂道負荷値（ｍｇｓｉｎθ）がフィードフォワードの入力として提供されて、坂道負荷値ほどのトルクに計算されたモータトルクが加えられた最終モータトルクがモータ位置を維持するようにモータに印加される過程と、からなることを特徴とする請求項５記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。
8. 前記モータ位置安定化チェック段階は、
   モータのトルク変化量がモータトルク安定化基準値より小さいか、モータの位置変化量がモータ位置安定化基準値より小さい場合、安定化判断カウントを行ってモータ位置が安定的に維持されていると判断する過程と、
   クリープトルク制御段階に転換しなければならないかを判断する過程と、からなることを特徴とする請求項５記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。
9. モータ位置の維持のための安定化トルクが最大クリープトルクより小さい場合、クリープトルク制御モードに転換され、モータ位置の維持のための安定化トルクがクリープトルクより大きい場合は、モータ位置が維持されることを特徴とする請求項８記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。
10. 前記モータ位置制御及びクリープトルク制御は、アクセルペダルやブレーキペダルを踏むと即時に解除されることを特徴とする、請求項５記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。
11. 車両停止後にブレーキを解除したとき、車両が後ろに下がる状況を感知する後退判断部と、
    モータ位置を維持するためのモータトルクを計算して、モータの位置を維持させるモータ位置制御部と、
    モータのクリープトルクを時間遅延を通して発生させると同時にモータ速度を一定にする水準で制御するクリープトルク制御部と、を含めて構成されることを特徴とする電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置。
12. 前記後退判断部は、ギアが前進ギアに位置されていることを検出するギア変速段検出部と、タイヤが後進方向に回転していることを感知するタイヤ回転方向検出部とで構成されることを特徴とする請求項１１記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置
13. 前記モータ位置制御部は、モータ位置制御進入時点でモータの現在の角度に正常状態の角度との誤差を補償するためのオフセット角を加えて目標入力角を設定し、現在の角度と目標入力角の差をＰＤ制御装置に入力してモータ位置を維持するためのトルクを計算することを特徴とする、請求項１１記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置。
14. 前記クリープトルク制御部は、モータのクリープトルクを時間遅延を通して発生させるトルクコンバーター油圧形成モデル部と、モータのクリープトルクをモータ速度を一定に維持するための水準で制御するトルクコンバーター正常状態モデル部とを含むことを特徴とする、請求項１１記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置。
15. 前記クリープトルク制御部の最終トルク出力端には、クリープトルクの変化が急激に変化しないように調節するフィルターが連結されることを特徴とする、請求項１１記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御装置。
16. ブレーキ解除時、車両が後ろに下がることを判断するために行われる後退判断段階と、
    車両が後退していない場合は、クリープトルク制御段階に進入し、車両が後退していると判断されると、モータ位置を維持するためのモータトルクを印加させるモータ位置制御段階と、
    モータ位置制御に進入して一定時間後、モータ位置を継続して維持するか、或いはクリープトルク制御段階に進入しなければならないかを判断するモータ位置安定化チェック段階と、
    モータトルクがモータ位置の維持のための安定化トルクを出発点として最大クリープトルクまで一定に増加してからなるクリープトルク制御段階と、を含むことを特徴とする電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。
17. 走行中にブレーキを印加するとき、車両が停止すると同時にバックラッシュの除去のために、ショック防止のためにバックラッシュを考慮してモータトルクを計算する過程と、バックラッシュを解消できる水準のトルクをモータに印加する過程とからなるバックラッシュ補償制御段階を更に含むことを特徴とする、請求項１６記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。
18. 前記後退判断段階は、
    ギア変速段が前進段（Ｄ段）状態でタイヤが後進方法に回転していることを感知する過程と、
    後退判断カウントを増加させて後退判断カウントが後退判断基準カウント値より大きい場合、後退と判定する過程と、からなることを特徴とする、請求項１６記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。
19. 前記モータ位置制御段階は、
    モータ位置制御進入時点でモータの現在の角度に正常状態の角度との誤差を補償するためのオフセット角を加えて目標入力角を設定する過程と、
    現在の角度と目標入力角の差をＰＤ制御装置に入力してモータの位置を維持するためのモータトルクを計算する過程と、
    モータ位置を維持できる水準まで増大されたトルクをモータに印加する過程と、からなることを特徴とする、請求項１６記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。
20. 前記モータ位置安定化チェック段階は、
    モータのトルク変化量がモータトルク安定化基準値より小さいか、モータの位置変化量がモータ位置安定化基準値より小さい場合、安定化判断カウントを行ってモータ位置が安定的に維持されていると判断する過程と、
    クリープトルク制御段階に添加しなければならないかを判断する過程と、からなることを特徴とする、請求項１６記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。
21. モータ位置の維持のための安定化トルクが最大クリープトルクより小さい場合、クリープトルク制御モードに転換され、モータ位置の維持のための安定化トルクがクリープトルクより大きい場合は、モータ位置が維持されることを特徴とする、請求項２０記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。
22. 前記モータ位置制御及びクリープトルク制御は、アクセルペダルやブレーキペダルを踏むと即時に解除されることを特徴とする、請求項１６記載の電気自動車のモータ位置及びクリープ制御方法。

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