JP2018046701A - 電動車両の制御装置、電動車両の制御システム及び電動車両の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】繰り返し演算を要することなく最終的なトルク指令値を設定可能な電動車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】電力源の電力制限値Ｗｌｉｍに基づいて、電力配分部２０２と電力再配分部２０３で、複数のモータへ電力を供給するときの各モータの電力制限値Ｗｌｉｍｆ２，Ｗｌｉｍｒ２を演算する。各モータの電力制限値に基づいて、第１トルク制限値演算部２０４とトルク制限値選択部２０５で、各モータの正トルク制限値Ｔｐｌｉｍｆ，ｒと負トルク制限値Ｔｎｌｉｍｆ，ｒを演算する。
【選択図】図２
【解決手段】電力源の電力制限値Ｗｌｉｍに基づいて、電力配分部２０２と電力再配分部２０３で、複数のモータへ電力を供給するときの各モータの電力制限値Ｗｌｉｍｆ２，Ｗｌｉｍｒ２を演算する。各モータの電力制限値に基づいて、第１トルク制限値演算部２０４とトルク制限値選択部２０５で、各モータの正トルク制限値Ｔｐｌｉｍｆ，ｒと負トルク制限値Ｔｎｌｉｍｆ，ｒを演算する。
【選択図】図２
Description
本発明は、電動車両の制御装置、制御システム及び制御方法に関する。
従来、特許文献１に記載の電動車両の制御装置では、前輪に動力を出力するモータと後輪に動力を出力するモータとにトルクを配分する際、運転者の要求トルクに基づくトルク指令値がバッテリの電力制限に対応する値を越えた場合は、トルク指令値を所定量ずつ徐々に低下させる。そして、低下させたトルク指令値がバッテリの電力制限に対応する値内に入るか否かの確認を繰り返し、最終的なトルク指令値を設定している。
しかしながら、特許文献１のように、徐々にトルク指令値を低下させて最終的なトルク指令値を決定する方法では、最終的なトルク指令値が得られるまでに繰り返し演算を行う必要があり、演算処理が煩雑となっていた。
本発明の目的は、繰り返し演算を要することなく最終的なトルク指令値を設定可能な電動車両の制御装置を提供することにある。
本発明の目的は、繰り返し演算を要することなく最終的なトルク指令値を設定可能な電動車両の制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明では、電力源の電力制限値に基づいて複数のモータへ電力を供給するときの各モータの電力制限値を演算し、各モータの電力制限値に基づいて、各モータのトルク制限値を演算することとした。
よって、繰り返し演算を行うことなく、複数のモータのトルク指令値を演算できる。
〔実施例１〕
図１は実施例１の電動車両のシステム図である。実施例１の電動車両は、前輪FL,FRがフロントモータ1fにより駆動され、後輪RL,RRがリアモータ1rにより駆動される４輪駆動車である。フロントモータ1fには減速機構2fを介してディファレンシャルギア3fが接続されている。ディファレンシャルギア3fにはドライブシャフト4fが接続されている。ドライブシャフト4fには前輪FL,FRが接続されている。インバータ5fには、フロントモータ1fを制御するモータコントロールユニットMCUfを有する。同様に、リアモータ1rには減速機構2rを介してディファレンシャルギア3rが接続されている。ディファレンシャルギア3rにはドライブシャフト4rが接続されている。ドライブシャフト4rには後輪RL,RRが接続されている。インバータ5rには、リアモータ1rを制御するモータコントロールユニットMCUrを有する。
図１は実施例１の電動車両のシステム図である。実施例１の電動車両は、前輪FL,FRがフロントモータ1fにより駆動され、後輪RL,RRがリアモータ1rにより駆動される４輪駆動車である。フロントモータ1fには減速機構2fを介してディファレンシャルギア3fが接続されている。ディファレンシャルギア3fにはドライブシャフト4fが接続されている。ドライブシャフト4fには前輪FL,FRが接続されている。インバータ5fには、フロントモータ1fを制御するモータコントロールユニットMCUfを有する。同様に、リアモータ1rには減速機構2rを介してディファレンシャルギア3rが接続されている。ディファレンシャルギア3rにはドライブシャフト4rが接続されている。ドライブシャフト4rには後輪RL,RRが接続されている。インバータ5rには、リアモータ1rを制御するモータコントロールユニットMCUrを有する。
高電圧バッテリBATは、供給電力を制御するバッテリコントロールユニットBCUを有する。高電圧バッテリBATは、複数のバッテリを接続したバッテリモジュールであり、バッテリコントロールユニットBCUは、一つのバッテリモジュールから複数のモータ（フロントモータ1f及びリアモータ1r）への供給電力を制御する。
電動車両は、アクセル開度信号を出力するアクセル開度センサ7と、電動モータ1の回転方向を含むモータ回転速度信号を出力するレゾルバ8f，8rと、車両の前後加速度sgを検出する前後加速度センサ12と、を有する。車両コントロールユニットCUは、シフトレバーからのレンジ位置信号と、アクセル開度センサ7からのアクセル開度信号とを受信する。また、車両コントロールユニットCUは、レゾルバ8f，8rからのモータ回転速度信号を、モータコントロールユニットMCUf，MCUrを介して受信する。車両コントロールユニットCUは、アクセル開度等に基づいて電動モータ1の駆動トルク指令値を演算し、駆動トルク指令値に応じてフロントモータ1f，リアモータ1rを駆動する。
ブレーキコントローラ9は、各輪に設けられた車輪速センサ10FL,10FR,10RL,10RR（以下、単に10とも記載する。）と接続され、各輪の回転速度信号を受信する。車輪速センサ10は、電磁バルスの周期から車輪速を検出する。ブレーキコントローラ9は、運転者のブレーキ操作量に基づき、各輪のブレーキユニットに供給するブレーキ液を調整し、各輪の制動トルクを制御する。モータコントロールユニットMCUf，MCUr、車両コントロールユニットCU及びブレーキコントローラ9の情報通信は、CAN通信線11を介して行われる。
図２は、実施例１の電動車両の制御ブロック図である。
運転者要求トルク演算部101は、アクセル開度APO及び車速VSPに基づき運転者の要求トルクTdを演算する。運転者要求トルクTdは、アクセル開度APOが高いほど大きな値が設定される。
回生トルク受け入れ部102は、他の演算部において演算された要求制動トルクに基づく要求回生トルクTrgを受け入れ、運転者要求トルクTdを補正する。
要求トルク受け入れ部103では、他の演算部において演算された要求駆動トルクTofを受け入れ、運転者要求トルクTdを補正する。これら、運転者要求トルク演算部101，回生トルク受け入れ部102及び要求トルク受け入れ部103の各指令値から得られるフロントモータ1f及びリアモータ1rの合計軸トルク指令値を、車両の要求トルクTtとして出力する。
運転者要求トルク演算部101は、アクセル開度APO及び車速VSPに基づき運転者の要求トルクTdを演算する。運転者要求トルクTdは、アクセル開度APOが高いほど大きな値が設定される。
回生トルク受け入れ部102は、他の演算部において演算された要求制動トルクに基づく要求回生トルクTrgを受け入れ、運転者要求トルクTdを補正する。
要求トルク受け入れ部103では、他の演算部において演算された要求駆動トルクTofを受け入れ、運転者要求トルクTdを補正する。これら、運転者要求トルク演算部101，回生トルク受け入れ部102及び要求トルク受け入れ部103の各指令値から得られるフロントモータ1f及びリアモータ1rの合計軸トルク指令値を、車両の要求トルクTtとして出力する。
配分比調停部104では、駆動力配分比指令Std及び回生制動力配分比指令Strgに基づいて、要求トルクTtをフロントモータ1fとリアモータ1rとに配分する際の配分比Stを決定する。駆動力配分比指令とは、図外の駆動力配分比演算部において、走行状態に応じて、前輪と後輪の駆動力配分比を演算し、出力された指令である。回生制動力配分比指令とは、図外の回生制動力配分比演算部において、前輪と後輪の回生制動力配分比を演算し、出力された指令である。配分比調停部104では、これら各配分比と、現在の走行状態に基づいて配分比Stを決定する。
トルク配分部105では、要求トルクTtと配分比Stに基づいて基準フロントモータトルク指令値Ttfと、基準リアモータトルク指令値Ttrを演算する。
トルク制限部106では、後述するトルク制限値選択部205により選択された正トルク制限値Tplimf,Tplimr及び負トルク制限値Tnlimf,Tnlimr（以下、これら制限値をトルク制限値Tlimと記載する。）によって制限された第１フロントモータトルク指令値Ttf1と、第１リアモータトルク指令値Ttr1（以下、これら指令値を第１トルク指令値Tt1と記載する。）を演算する。言い換えると、基準モータトルク指令値がトルク制限値Tlim内となるように補正される。
トルク制限部106では、後述するトルク制限値選択部205により選択された正トルク制限値Tplimf,Tplimr及び負トルク制限値Tnlimf,Tnlimr（以下、これら制限値をトルク制限値Tlimと記載する。）によって制限された第１フロントモータトルク指令値Ttf1と、第１リアモータトルク指令値Ttr1（以下、これら指令値を第１トルク指令値Tt1と記載する。）を演算する。言い換えると、基準モータトルク指令値がトルク制限値Tlim内となるように補正される。
トルク再配分部107では、各モータの第１トルク指令値Tt1の合計が要求トルクTt未満のときは、第１トルク指令値Tt1がトルク制限値Tlimよりも低いモータに、各モータの第１トルク指令値Tt1の合計が要求トルクTtを越えない範囲でトルクを再配分した第2フロントモータトルク指令値Ttf2と、第２リアモータトルク指令値Ttr2（以下、これら指令値を第２トルク指令値Tt2と記載する。）を演算する。
スリップ制御部108では、車輪速svと、前後加速度sgと、後述する温度保護部302f，302rの制限値に基づいて、車輪にスリップが発生しているか否かを判断し、スリップ（駆動スリップ、制動スリップの両方を含む）しているときは、スリップが生じている車輪と接続されたモータトルクへのトルク制限量を演算する。
最終トルク制限部109では、第２トルク指令値Tt2に対し、スリップ制御部108で演算されたトルク制限量に基づいて決定された最終トルク指令値Tt3を各モータ1f，1rに出力する。
最終トルク制限部109では、第２トルク指令値Tt2に対し、スリップ制御部108で演算されたトルク制限量に基づいて決定された最終トルク指令値Tt3を各モータ1f，1rに出力する。
最大トルク制限値演算部201では、フロントモータ1fの回転速度Vmfと、リアモータ1rの回転速度Vmrとに基づいて、各モータの正トルク制限値Tplimtf,Tplimtr及び負トルク制限値Tnlimtf,Tnlimtr（以下、Tplimtf,Tplimtr,Tnlimtf,Tnlimtrを最大トルク制限値Tlimaxとも記載する。）を演算する。これは、モータの回転数に対するトルク特性が予め定められており、ある回転速度に対して最大限出力可能なトルク値をマップ等から設定する。
電力配分部202では、高電圧バッテリBATから供給する電力の上限値であるバッテリ電力制限値Wlimと、配分比Stとに基づいて、フロントモータ1fの第１電力制限値Wlimf1及びリアモータ1rの第１電力制限値Wlimr1（以下、Wlimf1及びWlimr1を第１電力制限値Wlim1とも記載する。）を演算する。すなわち、一つの高電圧バッテリBATから複数のモータに電力を供給する際、各モータの消費電力が個別的に決定されると、トータルの消費電力がバッテリ電力制限値Wlimを超えるおそれがある。また、各モータの消費電力を個別的に決定後、消費電力がバッテリ電力制限値Wlimを超えないように各モータのトルクを修正することも考えられるが、繰り返し演算が必要となる。これに対し、実施例１では、予め電力配分を行い、この電力配分に基づく各モータの第１電力制限値Wlim1を設定することで、バッテリ電力制限値Wlimを超えることなく、効果的に各モータトルクを制御できる。
電力再配分部203では、各モータのうち、あるモータの第１電力制限値Wlim1から実際の消費電力Wx（x=f,r）を除いた余剰電力を他のモータの電力制限値Wlim1に配分したフロントモータ1fの第２電力制限値Wlimf2及びリアモータ1rの第２電力制限値Wlimr2（以下、Wlimf2及びWlimr2を第２電力制限値Wlim2とも記載する。）を演算する。
第１トルク制限値演算部204では、高電圧バッテリBATのバッテリ電位Vbatと、回転速度Vmf,Vmrと、第２電力制限値Wlim2に応じた正トルク制限値Tplimw及び負トルク制限値Tnlimw（以下、Tplimw,Tnlimwを第１トルク制限値Tlimwとも記載する。）を演算する。図３は、実施例１の第１トルク制限値演算部の構成を表す制御ブロック図である。第１トルク制限値演算部204は、トルクマップ204aと、象限判定処理部204bとを有する。トルクマップ204aは、電力制限値Wlim1に対応した各モータの回転速度と最大トルクとの関係が設定されている。これにより、第１トルク制限値Tlimwを演算する。また、バッテリ電位Vbatが低いときは、バッテリ電力制限値Wlimを低めに補正する。そして、象限判定処理部204bでは、モータの回転方向に基づいて第１トルク制限値Tlimwが属する象限を判定し、正トルク制限値Tplimw及び負トルク制限値Tnlimwを演算する。
トルク制限値選択部205では、最大トルク制限値Tlimmaxと第１トルク制限値Tlimwのうち、低いほうの制限値を選択し、トルク制限値Tlimとして出力する。
モータコントロールユニットMCUf及びMCUrには、トルク制限部301f，301rと、温度保護部302f，302rと、制振制御部303f，303rとを有する。トルク制限部301f，301rでは、最終トルク制限部109から出力された最終トルク指令値Tt3と、トルク制限値選択部205から出力されたトルク制限値Tlimとに基づいてモータトルク指令値を演算する。温度保護部302f，302rでは、モータに供給される電流値に基づいて発熱量を演算し、所定の発熱量以下となるようにモータトルク指令値を制限する。制振制御部303f，303rでは、ドライブシャフト4f，4rに生じる振動を抑制する制振トルクを演算し、モータトルク指令値に制振トルクを付与し、最終的にモータトルク制御を実行する。
次に作用を説明する。図４は、比較例としてトルク再配分及び電力再配分を行わない場合の特性図である。横軸を車速VSP、縦軸をトルクと消費電力に設定したものである。尚、フロントモータ1f及びリアモータ1rのいずれにも正トルクが要求されており、配分比Stを１：１、最大トルク制限値の比（Tplimtf:Tplimtr）を２：１、第１電力制限値の比（Wlimf1:Wlimr1）を１：１とし、最大加速を運転者が要求した場合を表す。
要求トルクTdを100％とした場合、フロントモータ1f及びリアモータ1rには、基準フロントモータトルク指令値Ttf及び基準リアモータトルク指令値Ttrとして、それぞれ50％が設定される。ただし、リアモータ1rの最大トルク制限値によって、第１リアモータトルク指令値Ttr1は、約33％に制限されるため、第１フロントモータトルク指令値Ttf1の50％と加算しても、要求トルクTdの83％程度のトルク出力しかできない。
また、車速VSPがVSP0において、フロントモータ1fの消費電力Wfが第１電力制限値Wlimfに到達すると、車速VSPの上昇に伴ってトルク指令値を低下させる必要がある。よって、要求トルクTdに対して実際に発生できる実トルクとは、図４に示す斜線領域Rx1分だけトルクが得られず、要求トルクを満足することができない。
要求トルクTdを100％とした場合、フロントモータ1f及びリアモータ1rには、基準フロントモータトルク指令値Ttf及び基準リアモータトルク指令値Ttrとして、それぞれ50％が設定される。ただし、リアモータ1rの最大トルク制限値によって、第１リアモータトルク指令値Ttr1は、約33％に制限されるため、第１フロントモータトルク指令値Ttf1の50％と加算しても、要求トルクTdの83％程度のトルク出力しかできない。
また、車速VSPがVSP0において、フロントモータ1fの消費電力Wfが第１電力制限値Wlimfに到達すると、車速VSPの上昇に伴ってトルク指令値を低下させる必要がある。よって、要求トルクTdに対して実際に発生できる実トルクとは、図４に示す斜線領域Rx1分だけトルクが得られず、要求トルクを満足することができない。
図５は、比較例としてトルク再配分のみ行い、電力再配分を行わない場合の特性図である。フロントモータ1f及びリアモータ1rのいずれにも正トルクが要求されており、配分比Stを１：１、最大トルク制限値の比（Tplimtf:Tplimtr）を２：１、第１電力制限値の比（Wlimf1:Wlimr1）を１：１とし、最大加速を運転者が要求した場合を表す。
要求トルクTdを100％とした場合、フロントモータ1f及びリアモータ1rには、基準フロントモータトルク指令値Ttf及び基準リアモータトルク指令値Ttrとして、それぞれ50％が設定される。ただし、リアモータ1rの最大トルク制限値によって、第１リアモータトルク指令値Ttr1は、約33％に制限されるため、第１フロントモータトルク指令値Ttf1の50％と加算しても、要求トルクTdの83％程度のトルク出力しかできない。
要求トルクTdを100％とした場合、フロントモータ1f及びリアモータ1rには、基準フロントモータトルク指令値Ttf及び基準リアモータトルク指令値Ttrとして、それぞれ50％が設定される。ただし、リアモータ1rの最大トルク制限値によって、第１リアモータトルク指令値Ttr1は、約33％に制限されるため、第１フロントモータトルク指令値Ttf1の50％と加算しても、要求トルクTdの83％程度のトルク出力しかできない。
ここで、フロントモータ1fの最大トルク制限値Tplimtfは、約66％であるため、フロントモータ1fにはトルク出力を上昇させる余裕がある。そこで、要求トルクTdと（第１フロントモータトルク指令値Ttf1＋第１リアモータトルク指令値Ttr1）との差分である約17％を埋めるために、フロントモータトルク指令値Ttf1を最大トルク制限値Tplimtfの約66％まで再配分する。これにより、当初に設定した配分比Stとは異なるものの、要求トルクTdを満足することができる。
ただし、車速VSPがVSP1において、フロントモータ1fの消費電力Wfが第１電力制限値Wlimfに到達すると、車速VSPの上昇に伴ってトルク指令値を低下させる必要がある。消費電力の勾配は、トルク指令値が大きいほど勾配が大きくなるため、より早期に第１電力制限値Wlimfに到達するため、図５に示す斜線領域Rx2分だけトルクが得られず、要求トルクを満足することができない。
図６は、実施例１のトルク再配分及び電力再配分を行う場合の特性図である。フロントモータ1f及びリアモータ1rのいずれにも正トルクが要求されており、配分比Stを１：１、最大トルク制限値の比（Tplimtf:Tplimtr）を２：１、第１電力制限値の比（Wlimf1:Wlimr1）を１：１とし、最大加速を運転者が要求した場合を表す。
要求トルクTdを100％とした場合、フロントモータ1f及びリアモータ1rには、基準フロントモータトルク指令値Ttf及び基準リアモータトルク指令値Ttrとして、それぞれ50％が設定される。ただし、リアモータ1rの最大トルク制限値によって、第１リアモータトルク指令値Ttr1は、約33％（=100％×1/3）に制限されるため、第１フロントモータトルク指令値Ttf1の50％と加算しても、要求トルクTdの83％程度（=100％×5/6）のトルク出力しかできない。
要求トルクTdを100％とした場合、フロントモータ1f及びリアモータ1rには、基準フロントモータトルク指令値Ttf及び基準リアモータトルク指令値Ttrとして、それぞれ50％が設定される。ただし、リアモータ1rの最大トルク制限値によって、第１リアモータトルク指令値Ttr1は、約33％（=100％×1/3）に制限されるため、第１フロントモータトルク指令値Ttf1の50％と加算しても、要求トルクTdの83％程度（=100％×5/6）のトルク出力しかできない。
ここで、フロントモータ1fの最大トルク制限値Tplimtfは、約66％（=100％×2/3）であるため、フロントモータ1fにはトルク出力を上昇させる余裕がある。そこで、要求トルクTdと（第１フロントモータトルク指令値Ttf1＋第１リアモータトルク指令値Ttr1）との差分である約17％（=100％×1/6）を埋めるために、フロントモータトルク指令値Ttf1を最大トルク制限値Tplimtfの約66％（=100％×2/3）まで再配分する。これにより、当初に設定した配分比Stとは異なるものの、要求トルクTdを満足することができる。
ここで、各モータのトルク指令値が決定されると、消費電力Wf,Wrの勾配が決定されるため、リアモータ1rの消費電力Wrに着目し、（VSP，Wr）＝(0,0)の原点をP1、（VSP，Wr）＝(0,Wlimr1)をP2、（VSP，Wr）＝(0,Wlim)をP3、（VSP，Wr）＝(VSP1,Wlimf1)をP4、（VSP，Wr）＝(VSP2,Wlimr1)をP6と定義する。リアモータ1rの消費電力Wrに対し、第１電力制限値Wlimr1との間には、車速VSP２まで余裕がある。実施例１の電動車両は、一つのバッテリモジュールから二つのモータに電力を供給する際の電力配分を決定している。よって、一方のモータが、配分した電力よりも小さい電力しか消費しないことが明らかであれば、余剰に配分した電力を他方のモータの電力として再配分することができる。
そこで、実施例１では、P1,P2,P6で囲まれる三角形の領域を、リアモータ1rの余剰電力として扱い、フロントモータ1fに配分された電力に加算することで、フロントモータ1fの第１電力制限値Wlimf1を第２電力制限値Wlimf2へと上昇させることとした。これにより、フロントモータ1fの第２電力制限値Wlimf2の範囲は、P1,P2,P6で規定される面積をWlimf1に加算し、P2,P3,P6で規定される面積分だけ増大することができる。尚、フロントモータ1fに着目した場合も同様であり、P1,P2,P4で規定される面積をWlimr1に加算し、P2,P3,P4で規定される面積分だけ増大することができる。
よって、車速VSPがVSP1に到達し、フロントモータ1fの消費電力Wfが第１電力制限値Wlimf1に到達したとしても、制限を受けることなくモータトルクの出力を継続できる。そして、P5において、Wfが第２電力制限値Wlimf2に到達すると、それ以後は、第２電力制限値Wlimf2に制限される。よって、すべての車速域で要求トルクTdを満足することができる。
図７は、実施例１のトルク再配分及び電力再配分を行う場合の特性図である。フロントモータ1f及びリアモータ1rのいずれにも正トルクが要求されており、配分比Stを１：１、最大トルク制限値の比（Tplimtf:Tplimtr）を２：１、第１電力制限値の比（Wlimf1:Wlimr1）を２：１とし、最大加速を運転者が要求した場合を表す。この場合も、P1,P2,P3で囲まれる三角形の領域を、リアモータ1rの余剰電力として扱い、フロントモータ1fに配分された電力に加算する。これにより、フロントモータ1fの第２電力制限値Wlimf2の範囲は、P4,P5,P6で囲まれた面積分だけ増大することができる。同様に、フロントモータ1fに着目した場合も同様であり、P1,P4,P6で規定される面積をWlimr1に加算することで、リアモータ1rの第２電力制限値Wlimr2をP1,P5,P6で規定される面積分だけ増大することができる。
以上説明したように、実施例１にあっては、以下の作用効果を奏する。
（１）高電圧バッテリBAT（電力源）から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与するフロントモータ1f及びリアモータ1r（複数のモータ）を有する電動車両の制御装置であって、高電圧バッテリBATの電力制限値Wlimに基づいて、フロントモータ1f及びリアモータ1rへ供給するときの各モータの電力制限値Wlimf1,Wlimr1を演算する電力配分部202（第１電力制限値演算部）と、各モータの電力制限値Wlimf1,Wlimr1に基づいて、各モータのトルク制限値である第１トルク制限値Tlimwを演算する第１トルク制限値演算部204と、を備えた。
よって、繰り返し演算を行うことなく、複数のモータの最終的なトルク指令値を演算できる。
（１）高電圧バッテリBAT（電力源）から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与するフロントモータ1f及びリアモータ1r（複数のモータ）を有する電動車両の制御装置であって、高電圧バッテリBATの電力制限値Wlimに基づいて、フロントモータ1f及びリアモータ1rへ供給するときの各モータの電力制限値Wlimf1,Wlimr1を演算する電力配分部202（第１電力制限値演算部）と、各モータの電力制限値Wlimf1,Wlimr1に基づいて、各モータのトルク制限値である第１トルク制限値Tlimwを演算する第１トルク制限値演算部204と、を備えた。
よって、繰り返し演算を行うことなく、複数のモータの最終的なトルク指令値を演算できる。
（２）車両の要求トルクTdを演算する要求トルク演算部101と、要求トルクTdを各車軸に配分する配分比Stを演算する要求トルク配分比演算部104と、第１トルク制限値Tlimw以下であって、配分比Stを満たす各モータの第１トルク指令値Tt1を演算するトルク制限部106（第１トルク指令値演算部）と、各モータの第１トルク指令値Tt1の合計が要求トルクTd未満のときは、第１トルク指令値Tt1が第１トルク制限値Tlimwよりも低いモータに、各モータの第１トルク指令値Tt1の合計が要求トルクTdを越えない範囲でトルクを再配分した第２トルク指令値Tt2を演算するトルク再配分部107（第２トルク指令値演算部）と、を備えた。
よって、配分比Stにより制限されたトルクを再配分することで、要求トルクに応じたトルクを出力できる。
（３）各モータのうち、あるモータの第１電力制限値Wlim1から実際の消費電力Wxを除いた余剰電力を他のモータの第１電力制限値Wlim1に配分した第２電力制限値Wlim2（第２の電力制限値）を演算する電力再配分部２０３（第２電力制限値演算部）を有する。
よって、電力制限によるトルク制限を抑制することができ、要求トルクに応じたトルクを出力できる。
よって、配分比Stにより制限されたトルクを再配分することで、要求トルクに応じたトルクを出力できる。
（３）各モータのうち、あるモータの第１電力制限値Wlim1から実際の消費電力Wxを除いた余剰電力を他のモータの第１電力制限値Wlim1に配分した第２電力制限値Wlim2（第２の電力制限値）を演算する電力再配分部２０３（第２電力制限値演算部）を有する。
よって、電力制限によるトルク制限を抑制することができ、要求トルクに応じたトルクを出力できる。
（４）各モータに予め設定された最大トルク制限値Tlimmaxと、第１トルク制限値Tlimwとのうち、低いほうの制限値を選択するトルク制限値選択部205を有し、第１トルク指令値演算部204は、選択された制限値以下であって、配分比Stを満たす各モータの第１トルク指令値Tt1を演算する。
よって、モータの定格に基づくトルク制限に加えて、電力配分に基づくトルク制限を行うことで、安定したモータ制御を実現できる。
（５）スリップ制御部108（スリップ制御トルク演算部）は、複数のモータの温度保護を考慮してスリップ制御トルクを演算する。
よって、スリップ制御に加えて、トルクダウンによるモータの温度保護を達成できる。
（６）複数のモータは、車両の前車軸にトルクを発生させるフロントモータと1f、車両の後車軸にトルクを発生させるリアモータ1rである。
よって、前後輪へのトルク再配分を行うことで、配分比Stが変更されたとしても安定した走行を実現できる。
よって、モータの定格に基づくトルク制限に加えて、電力配分に基づくトルク制限を行うことで、安定したモータ制御を実現できる。
（５）スリップ制御部108（スリップ制御トルク演算部）は、複数のモータの温度保護を考慮してスリップ制御トルクを演算する。
よって、スリップ制御に加えて、トルクダウンによるモータの温度保護を達成できる。
（６）複数のモータは、車両の前車軸にトルクを発生させるフロントモータと1f、車両の後車軸にトルクを発生させるリアモータ1rである。
よって、前後輪へのトルク再配分を行うことで、配分比Stが変更されたとしても安定した走行を実現できる。
〔実施例２〕
次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点について説明する。図８は、実施例２の電動車両の制御ブロック図である。実施例１では、最終トルク制限部109から出力された最終トルク指令値Tt3を各モータコントロールユニットMCUf，MCUrに出力した。これに対し、実施例２では、最終トルク指令値Tt3を改めてトルク再配分する最終トルク指令再配分部301を有する点が異なる。
最終トルク指令再配分部301では、各モータの最終トルク指令値Tt3の合計が要求トルクTt未満のときは、最終トルク指令値Tt3がトルク制限値Tlimよりも低いモータに、各モータの最終トルク指令値Tt3の合計が要求トルクTtを越えない範囲でトルクを再配分した第４フロントモータトルク指令値Ttf4と、第４リアモータトルク指令値Ttr4（以下、これら指令値を第４トルク指令値Tt4と記載する。）を演算する。そして、トルク再配分部107では、第１トルク指令値Tt1に代えて、第４トルク指令値Tt4を用いた演算を行い、更新された第２トルク指令値Tt2を出力する。これにより、スリップ制御等によって一方のモータトルクが制限された場合、他方のモータにトルクを再配分することができ、効果的に要求トルクTdを達成できる。
次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点について説明する。図８は、実施例２の電動車両の制御ブロック図である。実施例１では、最終トルク制限部109から出力された最終トルク指令値Tt3を各モータコントロールユニットMCUf，MCUrに出力した。これに対し、実施例２では、最終トルク指令値Tt3を改めてトルク再配分する最終トルク指令再配分部301を有する点が異なる。
最終トルク指令再配分部301では、各モータの最終トルク指令値Tt3の合計が要求トルクTt未満のときは、最終トルク指令値Tt3がトルク制限値Tlimよりも低いモータに、各モータの最終トルク指令値Tt3の合計が要求トルクTtを越えない範囲でトルクを再配分した第４フロントモータトルク指令値Ttf4と、第４リアモータトルク指令値Ttr4（以下、これら指令値を第４トルク指令値Tt4と記載する。）を演算する。そして、トルク再配分部107では、第１トルク指令値Tt1に代えて、第４トルク指令値Tt4を用いた演算を行い、更新された第２トルク指令値Tt2を出力する。これにより、スリップ制御等によって一方のモータトルクが制限された場合、他方のモータにトルクを再配分することができ、効果的に要求トルクTdを達成できる。
以上、本発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施例では、前輪側のモータと後輪側のモータとを備えた電動車両を例示して説明したが、前後輪に限らず、左右輪に個別のモータを備えていてもよい。また、複数のモータは、それぞれ同一の性能のモータでもよいし、異なる性能（定格が異なるモータ）であってもよい。また、実施例１では、一つのバッテリモジュールから複数のモータに電力を供給する構成を示したが、複数のバッテリモジュールから複数のバッテリに電力を供給する構成としてもよい。
例えば、実施例では、前輪側のモータと後輪側のモータとを備えた電動車両を例示して説明したが、前後輪に限らず、左右輪に個別のモータを備えていてもよい。また、複数のモータは、それぞれ同一の性能のモータでもよいし、異なる性能（定格が異なるモータ）であってもよい。また、実施例１では、一つのバッテリモジュールから複数のモータに電力を供給する構成を示したが、複数のバッテリモジュールから複数のバッテリに電力を供給する構成としてもよい。
以上説明した実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
電動車両の制御装置は、電力源から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与する複数のモータを有する電動車両の制御装置であって、前記電力源の電力制限値に基づいて、前記複数のモータへ供給するときの各モータの電力制限値を演算する第１電力制限値演算部と、前記各モータの電力制限値に基づいて、前記各モータのトルク制限値である第１トルク制限値を演算する第１トルク制限値演算部と、を備える。
より好ましい態様では、上記態様において、車両の要求トルクを演算する要求トルク演算部と、前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算部と、前記第１トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第１トルク指令値を演算する第１トルク指令値演算部と、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第１トルク指令値が前記第１トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第２トルク指令値を演算する第２トルク指令値演算部と、を備える。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第２の電力制限値を演算する第２電力制限値演算部を有する。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記各モータに予め設定された最大トルク制限値と、前記第１トルク制限値とのうち、低いほうの制限値を選択するトルク制限値選択部を有し、前記第１トルク指令値演算部は、前記選択された制限値以下であって、前記配分比を満たす各モータの第１トルク指令値を演算する。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、車速と車輪速とに基づいて車輪のスリップを抑制可能なスリップ制御トルクを演算するスリップ制御トルク演算部と、前記第２トルク指令値を前記スリップ制御トルクで制限した最終トルク指令値を演算する最終トルク指令値演算部と、前記各モータの最終トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記最終トルク指令値が前記第１トルク制限値よりも低く、かつ、非スリップ輪にトルクを発生させるモータに、前記各モータの最終トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第３トルク指令値を演算する第３トルク指令値演算部と、を備える。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記スリップ制御トルク演算部は、前記複数のモータの温度保護を考慮して前記スリップ制御トルクを演算するこ。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記複数のモータは、前記車両の前車軸にトルクを発生させるフロントモータと、前記車両の後車軸にトルクを発生させるリアモータと、を有する。
電動車両の制御装置は、電力源から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与する複数のモータを有する電動車両の制御装置であって、前記電力源の電力制限値に基づいて、前記複数のモータへ供給するときの各モータの電力制限値を演算する第１電力制限値演算部と、前記各モータの電力制限値に基づいて、前記各モータのトルク制限値である第１トルク制限値を演算する第１トルク制限値演算部と、を備える。
より好ましい態様では、上記態様において、車両の要求トルクを演算する要求トルク演算部と、前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算部と、前記第１トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第１トルク指令値を演算する第１トルク指令値演算部と、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第１トルク指令値が前記第１トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第２トルク指令値を演算する第２トルク指令値演算部と、を備える。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第２の電力制限値を演算する第２電力制限値演算部を有する。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記各モータに予め設定された最大トルク制限値と、前記第１トルク制限値とのうち、低いほうの制限値を選択するトルク制限値選択部を有し、前記第１トルク指令値演算部は、前記選択された制限値以下であって、前記配分比を満たす各モータの第１トルク指令値を演算する。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、車速と車輪速とに基づいて車輪のスリップを抑制可能なスリップ制御トルクを演算するスリップ制御トルク演算部と、前記第２トルク指令値を前記スリップ制御トルクで制限した最終トルク指令値を演算する最終トルク指令値演算部と、前記各モータの最終トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記最終トルク指令値が前記第１トルク制限値よりも低く、かつ、非スリップ輪にトルクを発生させるモータに、前記各モータの最終トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第３トルク指令値を演算する第３トルク指令値演算部と、を備える。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記スリップ制御トルク演算部は、前記複数のモータの温度保護を考慮して前記スリップ制御トルクを演算するこ。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記複数のモータは、前記車両の前車軸にトルクを発生させるフロントモータと、前記車両の後車軸にトルクを発生させるリアモータと、を有する。
また、他の観点から、電動車両の制御方法は、電力源から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与する複数のモータを有する電動車両の制御方法であって、前記電力源の電力制限値に基づいて、前記複数のモータへ供給するときの各モータの電力制限値を演算する第１電力制限値演算ステップと、前記各モータの電力制限値に基づいて、前記各モータのトルク制限値である第１トルク制限値を演算する第１トルク制限値演算ステップと、を備える。
好ましくは、上記態様において、車両の要求トルクを演算する要求トルク演算ステップと、前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算ステップと、前記第１トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第１トルク指令値を演算する第１トルク指令値演算ステップと、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第１トルク指令値が前記第１トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第２トルク指令値を演算する第２トルク指令値演算ステップと、を備える。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第２の電力制限値を演算する第２電力制限値演算ステップを有する。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記各モータに予め設定された最大トルク制限値と、前記第１トルク制限値とのうち、低いほうの制限値を選択するトルク制限値選択ステップを有し、前記第１トルク指令値演算ステップは、前記選択された制限値以下であって、前記配分比を満たす各モータの第１トルク指令値を演算する。
好ましくは、上記態様において、車両の要求トルクを演算する要求トルク演算ステップと、前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算ステップと、前記第１トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第１トルク指令値を演算する第１トルク指令値演算ステップと、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第１トルク指令値が前記第１トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第２トルク指令値を演算する第２トルク指令値演算ステップと、を備える。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第２の電力制限値を演算する第２電力制限値演算ステップを有する。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記各モータに予め設定された最大トルク制限値と、前記第１トルク制限値とのうち、低いほうの制限値を選択するトルク制限値選択ステップを有し、前記第１トルク指令値演算ステップは、前記選択された制限値以下であって、前記配分比を満たす各モータの第１トルク指令値を演算する。
さらに、他の観点から、電動車両の制御システムは、電力源と、前記電力源から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与する複数のモータと、前記電力源及び前記複数のモータを制御するコントロールユニットと、有する電動車両の制御システムであって、前記コントロールユニットは、前記電力源の電力制限値に基づいて、前記複数のモータへ供給するときの各モータの電力制限値を演算する第１電力制限値演算部と、前記各モータの電力制限値に基づいて、前記各モータのトルク制限値である第１トルク制限値を演算する第１トルク制限値演算部と、を備える。
好ましくは、上記態様において、前記コントロールユニットは、車両の要求トルクを演算する要求トルク演算部と、前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算部と、前記第１トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第１トルク指令値を演算する第１トルク指令値演算部と、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第１トルク指令値が前記第１トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第２トルク指令値を演算する第２トルク指令値演算部と、を備える。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記コントロールユニットは、前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第２の電力制限値を演算する第２電力制限値演算部を有する。
好ましくは、上記態様において、前記コントロールユニットは、車両の要求トルクを演算する要求トルク演算部と、前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算部と、前記第１トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第１トルク指令値を演算する第１トルク指令値演算部と、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第１トルク指令値が前記第１トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第２トルク指令値を演算する第２トルク指令値演算部と、を備える。
更に別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記コントロールユニットは、前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第２の電力制限値を演算する第２電力制限値演算部を有する。
FL,FR 前輪
RL,RR 後輪
1f フロントモ
1r リアモータ
2f，2r 減速機構
3f，3r ディファレンシャルギア
4f，4r ドライブシャフト
5f，5r インバータ
7 アクセル開度センサ
8f，8r レゾルバ
9 ブレーキコントローラ
10 車輪速センサ
11 CAN通信線（通信装置）
12 前後加速度センサ
CU 車両コントロールユニット
BCU バッテリコントロールユニット
MCUｆ，MCUｒ モータコントロールユニット
RL,RR 後輪
1f フロントモ
1r リアモータ
2f，2r 減速機構
3f，3r ディファレンシャルギア
4f，4r ドライブシャフト
5f，5r インバータ
7 アクセル開度センサ
8f，8r レゾルバ
9 ブレーキコントローラ
10 車輪速センサ
11 CAN通信線（通信装置）
12 前後加速度センサ
CU 車両コントロールユニット
BCU バッテリコントロールユニット
MCUｆ，MCUｒ モータコントロールユニット
Claims (11)
- 電力源から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与する複数のモータを有する電動車両の制御装置であって、
前記電力源の電力制限値に基づいて、前記複数のモータへ供給するときの各モータの電力制限値を演算する第１電力制限値演算部と、
前記各モータの電力制限値に基づいて、前記各モータのトルク制限値である第１トルク制限値を演算する第１トルク制限値演算部と、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項１に記載の電動車両の制御装置において、
車両の要求トルクを演算する要求トルク演算部と、
前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算部と、
前記第１トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第１トルク指令値を演算する第１トルク指令値演算部と、
前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第１トルク指令値が前記第１トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第２トルク指令値を演算する第２トルク指令値演算部と、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第２の電力制限値を演算する第２電力制限値演算部を有することを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
前記各モータに予め設定された最大トルク制限値と、前記第１トルク制限値とのうち、低いほうの制限値を選択するトルク制限値選択部を有し、
前記第１トルク指令値演算部は、前記選択された制限値以下であって、前記配分比を満たす各モータの第１トルク指令値を演算することを特徴とする電動車両の制御装置。 - 電力源から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与する複数のモータを有する電動車両の制御方法であって、
前記電力源の電力制限値に基づいて、前記複数のモータへ供給するときの各モータの電力制限値を演算する第１電力制限値演算ステップと、
前記各モータの電力制限値に基づいて、前記各モータのトルク制限値である第１トルク制限値を演算する第１トルク制限値演算ステップと、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御方法。 - 請求項５に記載の電動車両の制御方法において、
車両の要求トルクを演算する要求トルク演算ステップと、
前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算ステップと、
前記第１トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第１トルク指令値を演算する第１トルク指令値演算ステップと、
前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第１トルク指令値が前記第１トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第２トルク指令値を演算する第２トルク指令値演算ステップと、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御方法。 - 請求項６に記載の電動車両の制御方法において、
前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第２の電力制限値を演算する第２電力制限値演算ステップを有することを特徴とする電動車両の制御方法。 - 請求項６に記載の電動車両の制御方法において、
前記各モータに予め設定された最大トルク制限値と、前記第１トルク制限値とのうち、低いほうの制限値を選択するトルク制限値選択ステップを有し、
前記第１トルク指令値演算ステップは、前記選択された制限値以下であって、前記配分比を満たす各モータの第１トルク指令値を演算することを特徴とする電動車両の制御方法。 - 電力源と、
前記電力源から電力が供給され、車両の各車軸にトルクを付与する複数のモータと、
前記電力源及び前記複数のモータを制御するコントロールユニットと、
を有する電動車両の制御システムであって、
前記コントロールユニットは、
前記電力源の電力制限値に基づいて、前記複数のモータへ供給するときの各モータの電力制限値を演算する第１電力制限値演算部と、
前記各モータの電力制限値に基づいて、前記各モータのトルク制限値である第１トルク制限値を演算する第１トルク制限値演算部と、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御システム。 - 請求項９に記載の電動車両の制御システムにおいて、
前記コントロールユニットは、
車両の要求トルクを演算する要求トルク演算部と、
前記要求トルクを前記各車軸に配分する配分比を演算する要求トルク配分比演算部と、
前記第１トルク制限値以下であって、前記配分比を満たす前記各モータの第１トルク指令値を演算する第１トルク指令値演算部と、
前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルク未満のときは、前記第１トルク指令値が前記第１トルク制限値よりも低いモータに、前記各モータの第１トルク指令値の合計が前記要求トルクを越えない範囲でトルクを再配分した第２トルク指令値を演算する第２トルク指令値演算部と、
を備えたことを特徴とする電動車両の制御システム。 - 請求項１０に記載の電動車両の制御システムにおいて、
前記コントロールユニットは、
前記各モータのうち、あるモータの前記電力制限値から実際の消費電力を除いた余剰電力を他のモータの前記電力制限値に配分した第２の電力制限値を演算する第２電力制限値演算部を有することを特徴とする電動車両の制御システム。
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- 2017-08-15 US US16/331,775 patent/US11440403B2/en active Active
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- 2017-08-15 EP EP17850610.1A patent/EP3514003B1/en active Active
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