JP3347974B2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents
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Description
モータ回転数に基づいて走行モータの正及び負の指令ト
ルクを算出し、算出した指令トルクに応じて走行モータ
を制御する電気自動車の制御装置に関する。
ルペダルの開閉に対する応答性は内燃機関の回転数の応
答性に比べて高いものであり、そのためにアクセルペダ
ルを急激に踏み込んだときにモータが受ける反力により
車体に振動が発生して乗り心地を損ねる問題があった。
特に、アクセルペダルの踏み込みと戻しとを短い時間間
隔で繰り返し行った場合に、モータと駆動輪間の動力伝
達系に存在するバックラッシュが消滅する際のショック
が車体の固有振動数と共振し、乗り心地を低下させる振
動が発生し易い問題があった。
時間内に車両の加速が検出されたときに、モータの駆動
トルクの増加を抑制して前記バックラッシュが消滅する
際のショックを防止するとともに、それ以外の通常の加
速が検出されたときに、モータの駆動トルクの増加抑制
を中止して加速性能を確保するものが、本出願人により
既に提案されている(特願平8−112755号参
照)。
動トルクを発生する状態から回生トルクを発生する状態
に切り換わったとき、或いは回生トルクを発生する状態
から駆動トルクを発生する状態に切り換わったときに
も、モータのトルクショックにより乗り心地が低下する
問題がある。
で、モータへの指令トルクが正から負に、或いは負から
正に切り換わったときにトルクショックが発生するのを
防止することを目的とする。
に、請求項1に記載された発明は、バッテリの電力によ
り駆動される走行モータと、この走行モータのトルクが
伝達される駆動輪とを有する電気自動車の制御装置にお
いて、アクセル開度及びモータ回転数に基づいて走行モ
ータの正及び負の目標トルクを算出する目標トルク算出
手段と、目標トルクの変化に対して指令トルクを時間遅
れをもって追従させるべく目標トルクをディレー処理し
て走行モータの正及び負の指令トルクを算出する指令ト
ルク算出手段と、指令トルクに基づいて走行モータの駆
動を制御する制御手段とを備え、指令トルク算出手段
は、前記ディレー処理により目標トルクの変化に対して
時間遅れをもって追従する指令トルクの符号が正及び負
の一方から他方に切り換わったときに、指令トルクを所
定時間ゼロに設定し、前記所定時間は、その時間が経過
するまで指令トルクをゼロにすることにより走行モータ
の振動を防止し得る時間として設定されることを特徴と
する。
標トルクの変化に対して時間遅れをもって追従する指令
トルクの符号が正及び負の一方から他方に切り換わった
ときに、指令トルクが所定時間ゼロになり、しかもこの
所定時間は、その時間が経過するまで指令トルクをゼロ
にすることにより走行モータの振動を防止し得る時間で
あるため、走行モータがトルクショックを発生して乗り
心地を損ねることが防止される。
する駆動トルクを意味し、負のトルクとは走行モータが
発生する回生トルクを意味する。また前記所定時間は、
その時間が経過するまで指令トルクをゼロに設定するこ
とにより走行モータの振動を防止し得る時間であって、
実施例では0.3秒乃至0.5秒に設定されるが、その
値は適宜変更可能である。また前記ディレー処理とは、
目標トルクの変化に対して指令トルクを時間遅れをもっ
て追従させる処理をいう。
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
ので、図1は電気自動車の全体構成を示す図、図2は制
御系のブロック図、図3は電子制御ユニットの回路構成
を示すブロック図、図4はメインルーチンのフローチャ
ート、図5〜図8はメインルーチンのステップS3〜S
6のサブルーチンのフローチャート、図9は各モードの
トルク変化を示すグラフ、図10は駆動→回生モードの
トルク変化を示すグラフである。
動車Vは、三相交流モータよりなる走行モータ1のトル
クがトランスミッション2を介して伝達される駆動輪と
しての左右一対の前輪Wf,Wfと、従動輪としての左
右一対の後輪Wr,Wrとを有する。電気自動車Vの後
部に搭載された例えば288ボルトのメインバッテリ3
は、コンタクタ4、ジョイントボックス5、コンタクタ
4及びパワードライブユニットを構成するインバータ6
を介して走行モータ1に接続される。例えば12ボルト
のサブバッテリ7にメインスイッチ8及びヒューズ9を
介して接続された電子制御ユニット10は、走行モータ
1の駆動トルク及び回生トルクを制御すべくインバータ
6に接続される。サブバッテリ7をメインバッテリ3の
電力で充電すべく、バッテリチャージャ11及びDC/
DCコンバータ12が設けられる。
する高圧回路、即ちインバータ6の直流部には、その電
流IPDU を検出する電流センサS1 と、電圧VPDU を検
出する電圧センサS2 とが設けられており、電流センサ
S1 で検出したインバータ6の直流部の電流IPDU 及び
電圧センサS2 で検出したインバータ6の直流部の電圧
VPDU は電子制御ユニット10に入力される。また、モ
ータ回転数センサS3で検出したモータ回転数Nmと、
アクセル開度センサS4 で検出したアクセル開度θ
APと、シフトレンジセンサS5 で検出したシフトレンジ
Rとが電子制御ユニット10に入力される。
備えおり、電子制御ユニット10から各スイッチィング
素子にスイッチング信号を入力することにより、走行モ
ータ1の駆動時にはメインバッテリ3の直流電力を三相
交流電力に変換して該走行モータ1に供給し、走行モー
タ1の被駆動時(回生時)には該走行モータ1が発電し
た三相交流電力を直流電力に変換してメインバッテリ3
に供給する。
スイッチング素子に入力されるスイッチング信号は、P
WM(パルス幅変調)により制御される。また、走行モ
ータ1の高回転領域でPWM制御のデューティ率が10
0%に達した後に、弱め界磁制御が行われる。弱め界磁
制御とは、走行モータ1の永久磁石が発生している界磁
と逆方向の界磁が発生するように、走行モータ1に供給
する一次電流に界磁電流成分を持たせるもので、全体の
界磁を弱めて走行モータ1の回転数を高回転数側に延ば
すものである。
0の回路構成及び作用の概略を説明する。
手段21、指令トルク算出手段26、目標電力算出手段
22、実電力算出手段23、比較手段24及びPWM制
御手段25を備えており、PWM制御手段25は本発明
の制御手段を構成する。
センサS3 で検出したモータ回転数Nmと、アクセル開
度センサS4 で検出したアクセル開度θAPと、シフトレ
ンジセンサS5 で検出したシフトレンジRとに基づい
て、ドライバーが走行モータ1に発生させようとしてい
る目標トルクを、例えばマップ検索によって算出する。
指令トルク算出手段26は、目標トルク算出手段21で
算出した目標トルクに所定のディレー処理を施して指令
トルクを算出するとともに、指令トルクの符号が正から
負に、或いは負から正に切り換わったときに指令トルク
を所定時間ゼロに設定する。目標トルク及び指令トルク
は正値の場合と負値の場合とがあり、正の目標トルク及
び指令トルクは走行モータ1が駆動トルクを発生する場
合に対応し、負の目標トルク及び指令トルクは走行モー
タ1が回生トルクを発生する場合に対応する。
手段26で算出した指令トルクとモータ回転数センサS
3 で検出したモータ回転数Nmとを乗算し、これを変換
効率で除算することにより、走行モータ1に供給すべ
き、或いは回生により走行モータ1から取り出すべき目
標電力を算出する。目標電力は正値の場合と負値の場合
とがあり、正の目標電力は走行モータ1が駆動トルクを
発生する場合に対応し、負の目標電力は走行モータ1が
回生トルクを発生する場合に対応する。
S1 で検出したインバータ6の直流部の電流IPDU と、
電圧センサS2 で検出したインバータ6の直流部の電圧
VPD U とを乗算することにより、インバータ6に入力さ
れる実電力を算出する。目標電力と同様に、実電力にも
正値の場合と負値の場合とがあり、正の実電力は走行モ
ータ1が駆動トルクを発生する場合に対応し、負の実電
力は走行モータ1が回生トルクを発生する場合に対応す
る。
と実電力算出手段23で算出した実電力とは比較手段2
4に入力され、そこで算出された目標電力と実電力との
偏差に基づいてPWM制御手段25がインバータ6に入
力するスイッチング信号のパルス幅を制御する。その結
果、実電力を目標電力に一致させるべく走行モータ1の
運転状態がフィードバック制御される。
しながら本発明の実施例の作用について説明する。
クセル開度θAP、モータ回転数Nm及びシフトレンジR
に基づいて目標トルクTMAPを算出し、続くステップ
S2において、後から説明するステップS3〜S6で算
出される前回の指令トルクTMOTと、前記ステップS
1で算出された目標トルクTMAPとを比較して制御モ
ードを判定する。ここで、ステップS3〜S6の詳細を
説明する前に、走行モータ1の指令トルクTMOTを算
出する基本的手法であるディレー処理について説明す
る。これはステップS3〜S6の各モードに共通する事
項である。
令トルクの前回値TMOTN-1 との偏差(TMAPN −
TMOTN-1 )の関数であるトルク変化量ΔTを算出
し、指令トルクの前回値TMOTN-1 に前記トルク変化
量ΔTを加算又は減算して指令トルクの今回値TMOT
N を算出する。
MAPがステップ状に急激に減少した場合、その直後は
前記偏差が大きいためにトルク変化量ΔTも大きくな
り、指令トルクTMOTは比較的に急激に減少する。指
令トルクTMOTの減少に伴って前記偏差が減少すると
トルク変化量ΔTも小さくなり、指令トルクTMOTは
比較的に緩やかに減少する。このようにして、目標トル
クTMAPの変化に遅れて指令トルクTMOTが追従す
るディレー処理が行われる。
回値TMOTN-1 と目標トルクの今回値TMAPN とを
比較し、その結果に基づいて4種類のモードに場合分け
する。即ち、指令トルクの前回値TMOTN-1 及び目標
トルクの今回値TMAPN が共に駆動トルクであれば、
ステップS3で駆動→駆動モードを設定し、指令トルク
の前回値TMOTN-1 及び目標トルクの今回値TMAP
N が共に回生トルクであれば、ステップS4で回生→回
生モードを設定する。また指令トルクの前回値TMOT
N-1 が駆動トルクであり目標トルクの今回値TMAPN
が回生トルクであれば、ステップS5で駆動→回生モー
ドを設定し、指令トルクの前回値TMOTN-1 が回生ト
ルクであり目標トルクの今回値TMAPN が駆動トルク
であれば、ステップS6で回生→駆動モードを設定す
る。而して、前記各モード毎に設定された指令トルクT
MOTに基づいて、ステップS7で走行モータ1の駆動
が制御される。
ード)のサブルーチンを示すものである。駆動→駆動モ
ードが選択されたとき、ステップS10で目標トルクT
MAPN 及び指令トルクTMOTN-1 の大小を比較し、
目標トルクTMAPN ≧指令トルクTMOTN-1 であれ
ば、ステップS12で指令トルクの前回値TMOTN- 1
にトルク変化量ΔTを加算して指令トルクを今回値TM
OTN に更新する。一方、目標トルクTMAPN <指令
トルクTMOTN-1 であれば、ステップS13で指令ト
ルクの前回値TMOTN-1 からトルク変化量ΔTを減算
して指令トルクを今回値TMOTN に更新する。図9
(A)は目標トルクTMAPN <指令トルクTMOT
N-1 の例であって、前記ステップS13に対応する。
尚、トルク変化量ΔTは、前述したように目標トルクの
今回値TMAPN と指令トルクの前回値TMOTN-1 と
の偏差(TMAPN −TMOTN-1 )の関数として設定
されるものである。
ード)のサブルーチンを示すものである。図5及び図6
を比較すると明らかなように、回生→回生モードが選択
されたときの制御は、前記駆動→駆動モードが選択され
たときの制御と同一である。図9(B)は回生→回生モ
ードにおける目標トルクTMAPN <指令トルクTMO
TN-1 の例を示すものであって、図6のフローチャート
のステップS13に対応する。
ード)のサブルーチンを示すものである。最初のループ
ではステップS21で後述する指令トルクゼロ制御が行
われていないため、ステップS22に移行して指令トル
クTMOTからトルク変化量ΔTを減算する。尚、前記
駆動→駆動モード及び回生→回生モードでは指令トルク
TMOTにトルク変化量ΔTを加算する場合と減算する
場合とがあったが、この駆動→回生モードでは指令トル
クTMOTからトルク変化量ΔTを減算する場合に限ら
れる。そして、ステップS23で指令トルクTMOTが
正(駆動トルク)から負(回生トルク)に切り換わった
とき、指令トルクゼロ制御を実行すべくステップS24
に移行する。
00rpm未満であればステップS25でタイマーを
0.5秒にセットし、またモータ回転数Nmが1000
rpm以上であれば、ステップS26でタイマーを0.
3秒にセットし、続くステップS27で指令トルクTM
OTを強制的にゼロに設定する。次のループではステッ
プS21の答えがYESになってステップS28に移行
し、ステップS28で前記タイマーがタイムアップする
まで、ステップS29で指令トルクTMOTをゼロに保
持する。そしてステップS28で前記タイマーがタイム
アップすると、ステップS30で指令トルクゼロ制御を
終了し、指令トルクTMOTからのトルク変化量ΔTの
減算を開始する。
駆動→回生モードの領域であり、そこでは指令トルクT
MOTが目標トルクTMAPに追従して減少する過程で
ゼロになったとき、そのトルクゼロの状態が所定時間だ
け強制的に保持された後に再び減少を開始する。その結
果、指令トルクTMOTが正から負に急激に移行するこ
とが防止され、トルクショックの発生が回避されて乗り
心地が向上する。尚、前記タイマーの設定時間である
0.5秒或いは0.3秒は実験的に求められたものであ
り、電気自動車Vの機種や諸元により変化する値であ
る。
ード)のサブルーチンを示すものである。図7及び図8
を比較すると明らかなように、図8のフローチャートは
ステップS22′,S23′,S30′が図7のフロー
チャートのステップS22,S23,S30と異なって
おり、同一のステップ番号が付された他のステップの内
容は同一である。その相違点は、回生→駆動モードでは
指令トルクTMOTは増加方向に変化する場合に限られ
るため、ステップS22′,S30′が「指令トルク加
算」となることと、回生→駆動モードでは指令トルクT
MOTが負(回生トルク)から正(駆動トルク)に切り
換わったときに指令トルクゼロ制御が実行されるため、
ステップS24′が「指令トルク>0?」になることで
ある。
た部分として示された回生→駆動モードの領域では、指
令トルクTMOTが目標トルクTMAPに追従して増加
する過程でゼロになったとき、そのトルクゼロの状態が
所定時間だけ強制的に保持された後に再び増加を開始す
る。その結果、指令トルクTMOTが負から正に急激に
移行することが防止され、トルクショックの発生が回避
されて乗り心地が向上する。
トルク及び指令トルクの変化特性の一例を示すものであ
る。
減少を開始するとき、指令トルクが強制的にゼロに設定
されるe部分の前側のa〜d部分及び後側のf〜i部分
で、それぞれトルク変化のカーブがS字状になれば、ト
ルクの急変が防止されてトルクショックが一層効果的に
軽減される。
分では指令トルクが減少する傾きが自動的に小さくな
る。これは目標トルクが減少を開始した直後には、目標
トルク及び指令トルクの偏差が未だ小さいためである。
続いて前記偏差が急激に増加するため、b部分では指令
トルクが減少する傾きが大きくなるが、その後は指令ト
ルクの減少に伴って偏差も減少するため、c部分では指
令トルクが減少する傾きが小さくなる。トルクがゼロに
設定されるe部分に連なるd部分の傾きが大きいとトル
クショックが発生する危惧があるため、(1)式に基づ
いて算出された指令トルクの傾きが大きい場合には、そ
れが小さくなるように補正を行ってd部分をe部分に滑
らかに接続する。
部分を(1)式に基づいて算出すると、その傾きが大き
くなってe部分と滑らかに接続しないため、そのf部分
の傾きが小さくなるように補正が行われる。その後のg
部分〜i部分では偏差が漸減することにより、(1)式
に基づいて算出した指令トルクをそのまま採用するだけ
で、適切なトルク変化のカーブを得ることができる。
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
ら指令トルクTMOTを求めるディレー処理を前記
(1)式に基づいて行っているが、それを一時遅れ処理
により求めても良い。
によれば、指令トルク算出手段は、ディレー処理により
目標トルクの変化に対して時間遅れをもって追従する指
令トルクの符号が正及び負の一方から他方に切り換わっ
たときに、指令トルクを所定時間ゼロに設定し、前記所
定時間は、その時間が経過するまで指令トルクをゼロに
することにより走行モータの振動を防止し得る時間とし
て設定されるので、ディレー処理により目標トルクの変
化に対して時間遅れをもって追従する指令トルクが正か
ら負に、又は負から正に急激に移行することを防止で
き、指令トルクの符号の急激な切り換わりによる走行モ
ータの振動を防止し得るから、走行モータがトルクショ
ックを発生して乗り心地を損ねることが防止される。
のフローチャート
のフローチャート
のフローチャート
のフローチャート
Claims (1)
- 【請求項1】 バッテリ(3)の電力により駆動される
走行モータ(1)と、この走行モータ(1)のトルクが
伝達される駆動輪(Wf)とを有する電気自動車の制御
装置において、 アクセル開度(θAP)及びモータ回転数(Nm)に基づ
いて走行モータ(1)の正及び負の目標トルクを算出す
る目標トルク算出手段(21)と、 目標トルクの変化に対して指令トルクを時間遅れをもっ
て追従させるべく目標トルクをディレー処理して走行モ
ータ(1)の正及び負の指令トルクを算出する指令トル
ク算出手段(26)と、 指令トルクに基づいて走行モータ(1)の駆動を制御す
る制御手段(25)とを備え、 指令トルク算出手段(26)は、前記ディレー処理によ
り目標トルクの変化に対して時間遅れをもって追従する
指令トルクの符号が正及び負の一方から他方に切り換わ
ったときに、指令トルクを所定時間ゼロに設定し、前記
所定時間は、その時間が経過するまで指令トルクをゼロ
にすることにより走行モータ(1)の振動を防止し得る
時間として設定されることを特徴とする、電気自動車の
制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10555397A Expired - Lifetime JP3347974B2 (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 電気自動車の制御装置 |
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- 1997-04-23 JP JP10555397A patent/JP3347974B2/ja not_active Expired - Lifetime
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