JP3542255B2

JP3542255B2 - 電気自動車

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Publication number: JP3542255B2
Application number: JP27296597A
Authority: JP
Inventors: 祐介高本; 良三正木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2017-10-06
Also published as: US20020088653A1; JPH11113108A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車に係り、特に、坂道での停止時、電動モータの回転トルクで車体を保持する場合の必要エネルギーを少なくした電気自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気自動車の停止手段としては、駆動モータに制動トルクを発生させて自動車の停止維持を補助させることが知られており、坂道の停止時には、常に、坂道のずりさがりを防止するように前記制動トルクを発生させるようにしてブレーキ手段を補助している。この技術は、坂道で電気自動車が停車する場合、運転者がブレーキ手段によって機械的に制動力を加えておかなければならなかった。
【０００３】
前記点を解決すべく、電気自動車が坂道で停止した時には、自動車の停止した位置を目標位置として位置制御を行い、モータトルクにより停止位置を保持することで、ブレーキによる機械的な制動力をなくても、電気自動車がその停止位置を保持することができる技術が提案されている（特開平５−２６８７０４号公報）。
【０００４】
また、電気自動車において、アクセルペダルとブレーキペダルが共に踏まれていない状態で、車両のずり落ちに対抗するトルクを発生させるように、走行用モータの出力トルクを補正する手段も提案されている（特開平７−３２２４０４号公報）。該手段によれば、勾配路における発進・微速走行を容易に行うことができ、かつ、平地での微速走行時の走行性を向上することができる。
【０００５】
更に、走行用モータに同期モータを用いる電気自動車において、登坂路でドライバーが、アクセル調整により該電気自動車が後退しない程度のモータトルクを与えているような場合に、モータ保護の為のトルク指令値の低減制御を行う際の後退速度を制限すること、及び、ストール状態が許容時間を越えて継続している場合にのみ、トルク低減制御が実行される手段も提案されている（特開平７−３３６８０７号公報）。該手段によれば、走行用モータやその他の電力回路に顕著な局部発熱が生じることを防止することができ、かつ車両の急激な後退をなくすことができるとともに、局部発熱が問題とならない短時間にもかかわらず、トルク低減制御が実行されて、電気自動車が後退することを防ぐことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特開平５−２６８７０４号公報記載の技術は、運転者が坂道停止時にブレーキペダルを踏んでおく必要がなくなり、坂道発進が楽になって電気自動車の使い勝手が向上するが、長時間にわたって、モータトルクにより停止位置を保持した場合、該モータを駆動するための電気エネルギーの消費量が大きくなってしまい、バッテリーの残存容量がそのために低下してしまい、一充電走行距離が短くなると云う問題がある。
【０００７】
また、前記特開平７−３２２４０４号公報記載の技術は、位置制御を行うものでははないが、アクセルペダルとブレーキペダルが共に踏まれていない状態で、車両のずり落ちに対抗するトルクを発生させるので、絶えず運転者がブレーキペダルを踏んでいれば、モータがトルクを出力する必要がないが、運転者のブレーキペダルの踏み方が弱い場合については、考慮されておらず、運転者のブレーキ力が弱い場合には、電気自動車が坂道をずり落ちる可能性があると云う問題点がある。
【０００８】
更に、前記特開平７−３３６８０７号公報記載の技術は、位置制御を行うものではないが、走行用モータに同期モータを使用した場合において、許容時間を越えてストール状態にあるとき、アクセル開度に基づくトルク指令を低減させることで、走行用モータやその他の電力回路に顕著な局部発熱が起こらないようにしているが、該技術は、アクセルを踏んでいてさらにストール状態のときに、トルク指令を低減しようとするものであるので、運転者がアクセルペダルとブレーキペダルを踏んでいないときには、電気自動車がずり落ちてしまうと云う不具合がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その第一の目的とするところは、運転者がブレーキペダルを踏んだ場合において、ブレーキ力が弱い場合においても電気自動車が坂道をずり落ちることがないようにし、位置制御に基づく電気エネルギーの消費を少なくできる電気自動車を提供することにある。
そして、その第二の目的とするところは、運転者がブレーキペダルを踏んでいないときに電気自動車を停止保持する期間を限定することにより、位置制御に基づく電気エネルギーの消費を少なくできる電気自動車を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る電気自動車は、基本的には、車体を走行駆動する電動モータの回転トルクにより前記車体を停止した位置に保持するものであって、具体的には、電動モータの回転トルクにより前記車体を停止した状態でブレーキペダルが踏まれたとき、前記回転トルクを徐々に減少させるとともに、前記電気自動車のずり下がり量を測定し、前記ずり下がり量が所定量を越えたときに、再度、前記ブレーキペダルの操作量に応じた停止保持を行うための回転トルクを演算し、演算された前記回転トルクで前記車体の停止位置を保持することを特徴としている。
【００１１】
前記の如く構成された本発明の電気自動車は、回転トルクにより車体を停止させた状態でブレーキペダルが踏まれたときに、回転トルクを減少させるようにし、該回転トルクの減少に基づく車体のずり下がり量を測定し、ずり下がり量が所定量を越えたときに、再度、回転トルクにより車体を停止保持するようにしたので、回転トルクの減少によって電気エネルギーの消費を低減することができる。また、本発明に係る電気自動車の他の態様は、該電気自動車が、車体を走行駆動する電動モータの回転トルクにより前記車体を停止した位置に保持するものであって、前記電動モータの回転トルクにより停止保持する期間を、ブレーキペダルがオフされてから所定時間とすることを特徴としている。
【００１２】
更に、本発明の電気自動車の好ましい具体的態様は、前記所定時間が、前記電気自動車を発進させるときに、前記電気自動車の運転者が前記ブレーキペダルからアクセルペダルに踏み替えるのに必要な時間であることを特徴とし、前記所定時間の経過後、前記回転トルクを徐々に減少させていくことを特徴としている。更にまた、本発明の電気自動車の他の具体的態様は、前記回転トルクを減少させていくときには、運転者に注意を促す警告を出すことを特徴としている。
【００１３】
更にまた、本発明の電気自動車の他の態様は、車体を走行駆動する電動モータの回転トルクにより前記車体を停止した位置に保持するものであって、該電気自動車が、電動モータ、制御装置、ブレーキペダル、前記制御装置によって駆動される油圧ブレーキ装置を備え、前記制御装置が、前記ブレーキペダルが踏まれて車体が停止している状態の後、前記ブレーキペダルがオフされた時点から所定時間の間、前記電動モータの回転トルクにより車体を停止した位置に保持し、前記所定時間の経過後、油圧ブレーキ装置により車体を停止した位置に保持することを特徴とている。
【００１４】
前記の如く構成された本発明の他の態様の電気自動車は、電動モータの回転トルクにより停止保持する期間を、ブレーキペダルがオフされてから所定時間とし、所定時間の経過後、回転トルクを減少させていくようにしたので、該回転トルクの減少により、車体がずり下がることで、運転者に注意を促し、再度ブレーキペタルをオンさせるように作動させる結果となることで、前記回転トルクの減少によって電気エネルギーの消費を低減することができる。
【００１５】
また、前記電動モータの回転トルクにより停止保持する期間を、前記電気自動車を発進させるときに、前記電気自動車の運転者が前記ブレーキペダルからアクセルペダルに踏み替えるのに必要な時間としたので、運転者が前記ブレーキペダルからアクセルペダルに踏み替えるのに必要な時間中に、電気自動車がずり下がることがない。
【００１６】
更に、油圧ブレーキにより自動的に車輪をロックするので、坂道で停車している時に、ブレーキペダルを踏むことなく、かつ、エネルギーロスを最小限に抑えながらずり下がりを防止できる。従って、運転車が長時間ブレーキペダルを踏むことがなくなる（サイドブレーキを使用せずに）と共に、電動モータの回転トルクを使用しないので、電気エネルギーを無駄にしないで坂道に停止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の電気自動車の一実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態の電気自動車の車輪駆動部の全体構成を概念的に示したものである。該電気自動車の駆動部は、永久磁石同期モータ１、インバータ２、バッテリー３、駆動輪４、差動機構５、アクセルペダル６、ブレーキペダル７、制御装置８、位置検出器９から成っており、モータ１は、３相のインバータ２により制御され、モータ１から出力されるトルクは、差動機構５を介して駆動輪４に伝達され、該駆動輪４が回転することで、電気自動車の車体を走行させる。
インバータ２は、バッテリー３のエネルギーを制御装置８からのＰＷＭ信号により、３相交流電圧に変換してモータ１を駆動するが、モータ１は、誘導モータであってもよい。また、図示してないが、４つの車輪には、油圧によるブレーキ装置があり、ブレーキペダル７を踏むことによって、車輪にブレーキ力を発生させることができる。
【００１８】
制御装置８は、トルク指令計算部１０、ベクトル制御部（電流指令計算部）１１、電流制御部１２、速度検出部１３、位置検出部１４からなっており、トルク指令計算部１０は、モータ１のトルク指令を計算する。ベクトル制御部１１は、モータ速度に対して効率が最高となり、かつ、モータの発生するトルクがトルク指令値になるような電流指令を計算するか、あるいは、予め用意されたテーブル参照することにより求める。電流制御部１２は、モータ電流をフィードバックして、電流制御演算を行う。電流制御演算によって得られた電圧指令値とキャリア信号とを比較してＰＷＭ信号を得る。
【００１９】
位置検出部１４は、モータ１に取り付けられた位置検出器９の信号からモータ１の位置（角度）を検出する。位置検出器９は、磁極位置およびモータ角度を検出することができるように信号を出力している。位置検出部１４は、位置検出器９からの信号によって、モータ位置を検出する。速度検出部１３は、時間あたりのモータ位置の変化からモータ速度を検出する。電気自動車は、流体のトルク伝達機構を使用していないので、モータ１が停止しているときには、駆動輪４も停止している。
【００２０】
図２は、前記制御装置８のトルク指令計算部１０の制御ブロック図を示したものである。トルク指令計算部１０は、アクセルペダルの開度を示すアクセル信号、ブレーキペダルのオン・オフを示すブレーキ信号、モータ位置信号、モータ速度信号を入力信号としている。トルク指令計算部１０は、アクセル信号を入力するトルク指令計算部２０、位置指令計算部２１、位置制御部２２、速度制御部２３、位置制御選択部２４、トルク減少部２５、トルク指令切り替え部２６から成っている。
【００２１】
トルク指令計算部１０は、運転者がアクセルペダルを踏んで通常に走行するときには、アクセル信号からトルク指令を計算する。アクセル信号からのトルク指令計算部２０では、アクセル信号に対して比例するトルク指令を計算している。電気自動車が坂道で停車して位置制御を行うときには、次のようにしてトルク指令を計算する。
【００２２】
まず、位置制御選択部２４において、電気自動車が停止したことを判断して、さらにそのときのアクセルペダル・ブレーキペダルの踏まれ方によって、位置制御に入るかどうかの判断を行う。位置制御に入るときには、位置指令計算部２１は、その時点のモータ位置を位置指令として出力する。次に、位置制御部２２において、この位置指令と現在のモータ位置とを突き合わせて、位置制御を演算し、速度指令を出力する。さらに、速度制御部２３において速度指令と、現在のモータ速度の突き合わせを行って速度制御を演算し、トルク指令を出力する。
【００２３】
トルク指令切り替え部２６は、位置制御が選択されているときには、速度制御演算２３によるトルク指令を出力する。この位置制御方式を使用すると、運転者が坂道で停止して、ブレーキペダルから足をはずした（ブレーキペダルをオフにした）時には次のような動作を示す。即ち、電気自動車が上り坂で停車したときは、その時点のモータ位置を位置指令として記憶する。運転者がブレーキペダルをオフすることによって、電気自動車の速度が負となり、車体がずり下がる。位置制御部２２では、モータ位置が位置指令よりも小さくなったことから正の速度指令を演算し、速度制御部２３ではモータ速度が速度指令と一致するように、正のトルク指令を出力する。この結果、電気自動車は、前に進むようになり、元の位置に戻ると速度指令が０となり、その場所に停止する。
【００２４】
本実施形態の特徴としては、ブレーキペダルの操作に応じて位置制御を行うときには、出力するトルク指令値を減少させることができ、トルク減少部２５は、ブレーキ信号（ブレーキペダルのオンオフ信号）により、ブレーキペダルが踏まれているかどうかを判断して、速度制御部２３が演算するトルク指令を減少させる。更に、トルクを減少させる時には、運転者に対して警告を出すようになっている。
【００２５】
図３は、トルク指令計算部１０の処理のフローチャートを示すものであり、該フローチャートは、一定サンプリング時間毎に繰り返し演算されるものである。トルク指令計算処理は、まず、ステップ３０１で位置制御中かどうかを判断し、位置制御中でないときには、ステップ３０２に進み、現在位置制御に入る条件かどうかを判断する。例えば、シフトポジションがＤ（ドライブ）レンジにあるときには、車速（またはモータ速度）が０以下であること、更にアクセルがオフされていることによって、ステップ３０３の位置制御に入り、ステップ３０４で、現在のモータ位置の位置指令を決定する。Ｄレンジで車速（またはモータ速度）が０以下のとき位置制御に入るという条件は、Ｒ（リバース）レンジで車速（またはモータ速度）が０以上のときにも位置制御に入れるようにしてもよいし、Ｄ、Ｒレンジにおいて、車速（またはモータ速度）が０になったときに位置制御に入るようにしてもよい。
ステップ３０１において、位置制御中のときには、まず、ステップ３０５で、アクセルペダルが踏まれているかどうか判断する。アクセルペダルが踏まれているときには、ステップ３０６で位置制御によって演算されるトルク指令と、アクセル信号から計算されるトルク指令値の大きさの比較を行う。ステップ３０６で、アクセル信号から計算されるトルク指令の方が大きい場合には、運転者が電気自動車を走行させようとしていると判断されるので、ステップ３０７で位置制御を終了する。
【００２６】
ステップ３０５において、アクセルペダルが踏まれていないと判断されたときには、ステップ３０８に進み、ブレーキペダルが踏まれているかどうかを判断する。ブレーキペダルが踏まれているときには、ステップ３０９に進み、該ステップ３０９でトルク減少処理（ずり下がり防止処理付）を行う。ブレーキペダルが踏まれていると判断されたときには、位置制御のための回転トルクを小さくしても電気自動車がずり下がることがないと考えられるため、ステップ３０９のトルク減少処理において、位置制御で計算するトルク指令値を徐々に小さくしていく。ずり下がり防止処理は、トルクを減少させていくとき、電気自動車がずり下がった場合に、再度トルク指令値を大きくして、電気自動車の停止保持ができる処理である。
これは、運転者のブレーキペダルの踏み方が弱いときには、位置制御によって出力するモータトルクが小さくなりすぎると、電気自動車がずり下がるため、このずり下がりを防止しようとするものである。
【００２７】
ステップ３０８で、ブレーキ信号がオフと判断されたときには、ステップ３１０に進み、これまで行ってきたトルクを減少させる処理を停止して、モータの回転トルクにより電気自動車を停止保持する。
次に、ステップ３１１では、アクセル信号によるトルク指令を計算し（Ｋａは定数であらかじめ決めておく）、ステップ３１２に進む。該ステップ３１２で位置制御中と判断されたときは、ステップ３１３で位置制御の演算を行うと共に、ステップ３１４で速度制御の演算を行ってトルク指令を計算する。位置制御中では速度制御演算によるトルク指令が優先される。
【００２８】
図４は、図３に示したフローチャートに基づいて制御されたときの電気自動車の動作を示したものである。電気自動車が登坂路を前進している（モータ速度が正）場合に、ブレーキペダルを踏むことによって電気自動車が停止し、該停止によって位置制御が開始する。この場合、図示していないが、アクセルペダルは踏んでいないとすると、運転者がブレーキペダルをしっかり踏んでいるので、モータ位置は変化せず、モータトルクは出力されない。ブレーキペダルをオフすると、モータ位置が変化するので、位置制御によりモータトルクを演算して出力する。この場合、モータ位置やモータ速度の変化は、ごく小さいので図示していない。
運転者が再度ブレーキペダルをオンすると、位置制御はモータトルクを徐々に減少させる。この例では、運転者がブレーキペダルを強く踏んでいるため、モータトルクを減少させても電気自動車は後退しない。
【００２９】
図５は、図４と同様な電気自動車の動作を示したものであり、電気自動車が走行中に運転者がブレーキペダルを踏むことにより、電気自動車が停止（モータ速度が零）し、その時点で位置制御を開始する。運転者がブレーキペダルをオフすることで、位置制御によって計算されるモータトルクが出力される。再度、運転者がブレーキペダルを踏むと、モータトルクを減少させ始める。ブレーキペダルの踏み方が十分でない場合に、モータトルクを減少させたことにより電気自動車がずり下がり始める。このとき、モータ位置からずり下がり量を検出し、ずり下がり量が許容できる範囲（例えば、自動車のずり下がり量に換算して５ｃｍ程度）を越えた場合に、モータトルク減少処理を停止して、その場所に停止するように再度、位置制御を行う。
【００３０】
その結果、電気自動車は停止し、そのときに必要なモータトルクは、運転者がブレーキペダルを踏んでいないときよりも小さなトルクでよい。この例では、電気自動車のずり下がり量が許容範囲を越えた後、ずり下がった後の位置に停止保持するようにしたが（位置指令を変更することにより可能）、ずり下がる前の位置（最初に停止した位置）に停止保持するようにしても良い。この方式により、運転者がブレーキペダルを踏んでいるときの、エネルギーの消費を抑えることが可能になった。
【００３１】
図６は、トルク指令計算部１０での処理を行うフローチャートを示しており、該フローチャートは、一定サンプリング時間毎に繰り返し演算されるものである。トルク指令計算の処理は、まず、ステップ６０１で位置制御中かどうかを判断し、位置制御中でないときには、ステップ６０２に進み、該ステップ６０２で、現在位置制御に入る条件かどうかを判断する。例えば、シフトポジションがＤレンジにあるときには、車速が０以下であること、アクセルペダルがオフされていること、及び、ブレーキペダルが踏まれていることの３つの条件を満たすときには、ステップ６０３に進み、位置制御を開始する。そして、このとき、ステップ６０４で現在のモータ位置を位置指令とする。Ｄレンジのときだけ位置制御を行うようにしているが、Ｒ（リバース）レンジで車速が０以上のときにも位置制御に入れるようにしてもよい。また、Ｄ、Ｒレンジにおいて車速（またはモータ速度）が０になったときに位置制御に入るようにしてもよい。
【００３２】
ステップ６０１での処理において、位置制御中のときには、ステップ６０５で、まず、アクセルペダルが踏まれているかどうか判断する。アクセルペダルが踏まれているときには、ステップ６０６で、位置制御によって演算されるトルク指令と、アクセル信号から計算されるトルク指令値の大きさの比較を行い、アクセルから計算されるトルク指令の方が大きい場合には、運転者が電気自動車を走行させようとしていると判断されるので、ステップ６０７進み、位置制御を終了する。
【００３３】
ステップ６０５の処理において、アクセルペダルが踏まれていないときには、ステップ６０８に進み、ブレーキペダルが踏まれているかどうか判断する。ブレーキペダルが踏まれているときには、運転者が自分で自動車を停止させることができると判断して、ステップ６０９でモータトルクは出力しないようにする。このとき、ブレーキペダルの踏み方が弱くて電気自動車がずり下がっても、運転者が気づいてブレーキペダルをさらに強く踏んでしまえば、電気自動車がそれ以上ずり下がることはない。ずり下がったことを警告音等で運転者に知らせる処理を設けても良い。ステップ６０８の処理で、ブレーキペダルがオフのときには、ステップ６１０に進み、位置制御を行い、モータの回転トルクにより電気自動車を停止保持する。ここで、モータの回転トルクを出力する時間は、ブレーキペダルをオフした時点から所定の時間とする。この所定時間は、運転者がブレーキペダルを踏んで停止している状態から自動車を発進させようとしてアクセルペダルを踏むときに、ブレーキペダルをオフしてからアクセルペダルをオンするのに必要な時間程度であり、例えば５秒以下とする。
【００３４】
ステップ６１０において、所定時間が過ぎると、トルクを徐々に減少させていく。トルクを減少させるときには、ステップ６１１で、警告音を出してモータの回転トルクを減少させることを運転者に知らせるようにする。警告音の代わりに、音声による注意、運転席前のインジケータの点滅等によって運転者に知らせても良い。音声は、例えば「ブレーキペダルを踏んで下さい」などとする。
次に、ステップ６１２でアクセル信号によるトルク指令を計算し、ステップ６１３に進み、位置制御中と判断されたときには、ステップ６１４で位置制御の演算をし、ステップ６１５で速度制御の演算を行うことによってトルク指令を計算する。
【００３５】
図７は、図６の制御フローチャートで制御したときの電気自動車の動作を示したものである。電気自動車が登坂路を前進している（モータ速度が正）状態において、ブレーキペダルを踏むことによって、電気自動車が停止し、該停止することによって位置制御を開始する。この状態では、アクセルペダルは踏んでいないとする。ここでは、運転者がブレーキペダルを踏んでいるので、モータトルクは出力されない。
【００３６】
ブレーキペダルをオフにすると、位置制御によりモータトルクを出力して、電気自動車を停止保持する。ブレーキペダルをオフしてから所定時間経過すると、位置制御によるモータトルクを徐々に減少させていく。このときには、運転者に対してブレーキペダルを踏むように警告音を出す。図７では、運転者がブレーキペダルを踏んでいないため、モータトルクを減少させることによって電気自動車が後退してしまう。電気自動車がずり下がっても、位置制御はモータの回転トルクを出力しない。運転者がブレーキペダルを踏むことで、電気自動車を停止させている。
【００３７】
図８は、図７と同様な電気自動車の動作例を示したもので、電気自動車が走行中に運転者がブレーキペダルを踏むことにより、電気自動車が停止、その時点で位置制御を開始する。運転者がブレーキペダルをオフすることで、位置制御によって計算されるモータトルクが出力される。所定時間後モータトルクが減少する前に運転者がアクセルペダルを踏み込んでいくと、アクセル信号のトルク指令が、位置制御のトルク指令を越えた時点で位置制御を終了し、アクセル信号のトルク指令による走行に切り替わる。この方式は、モータの回転トルクを出力する時間をブレーキペダルが踏まれてから所定時間に限ることにより、エネルギーの消費する時間を短くすることができる。
【００３８】
図９は、位置制御演算・速度制御演算のフローチャートを示したものである。まず、ステップ９０１で位置指令とモータ位置の差（位置偏差）を求め、ステップ９０２で、この位置偏差に比例ゲインＰをかけて速度指令を求めるが、ここでは、位置制御演算は比例制御にしている。次に、ステップ９０３に進み、速度指令とモータ速度の差（速度偏差）を求め、ステップ９０４で、この速度偏差に比例ゲインＳをかけてトルク指令１を求める。
【００３９】
次に、ステップ９０５で、速度偏差積分値に速度偏差を加え、ステップ９０６に進む、ステップ９０６及びステップ９０７では、速度偏差積分値がその最大値を示す変数ｌｉｍｉｔｅｒを越えたかどうか比較し、越えたときには、ステップ９０８及びステップ９０９で、速度偏差積分値に変数ｌｉｍｉｔｅｒの値を代入する。ステップ９１０で、速度偏差積分値に積分ゲインＳをかけてトルク指令２を計算し、ステップ９１１で、トルク指令１とトルク指令２を加えてトルク指令を計算する。速度制御は、比例・積分制御を行っていて、トルク指令１は、比例制御による項、トルク指令２は、積分制御による項である。ここでは、位置制御演算に比例制御、速度制御演算に比例・制御演算を使用したが、位置制御演算に比例・積分制御演算、速度制御演算に比例制御演算を使用する方法もある。
【００４０】
図１０は、図３の制御フローチャートのステップ３０９のトルク減少処理の詳細な制御フローチャートである。この処理は、ブレーキを踏まれたときに実行される処理であり、モータトルク指令を徐々に減少させるものである。トルクを減少させる手段は、図９に示した速度制御演算部の比例・積分制御のトルク指令をそれぞれ小さくしていくことである。
【００４１】
まず、ステップ１００１で、ずり下がり量が許容範囲（所定値）以下であるか判断し、許容範囲以下のときは、ステップ１００２で比例ゲインＳを０にして、ステップ１００３，ステップ１００４、及び、ステップ１００５で、変数ｌｉｍｉｔｅｒの値が０になるまで変数ｄｅｌｔａｌｍｔ１の値を引き算していく。変数ｄｅｌｔａｌｍｔ１の値は、変数ｌｉｍｉｔｅｒの値が数１００ｍｓ程度で０になるように設計する。運転者がブレーキペダルを踏んでいるので、速くトルクを減少させても電気自動車が急にずり下がることはない。
【００４２】
ステップ１００５で、ずり下がり量が許容範囲を越えたと判断されたときには、ステップ１００６に進み、比例ゲインＳを元の設計値に戻し、ステップ１００７で、変数ｌｉｍｉｔｅｒも最大値を示す値ＭＡＸＬＭＴに戻す。比例ゲインＳの設計値は、速度制御系の応答からあらかじめ決める。ＭＡＸＬＭＴの値は、出力できる最大トルクからあらかじめ決める。この方式により、自動車が登坂路に停止後、運転者がブレーキペダルを踏んでいる状態において、ずり下がり量が許容範囲以下のときには、モータのトルクを徐々に減少していくことができ、ずり下がり量が許容範囲を越えたときには、少ないモータトルクにより、電気自動車の停止保持が可能となる。
【００４３】
図１１は、図６の制御フローリャートのステップ６１０の所定時間トルク出力処理の詳細なフローチャートを示している。これは、運転者がブレーキペダルをオフしてからの所定時間の間は、モータトルクによる停止保持を行い、所定時間を過ぎた場合に、モータトルクを徐々に減少させていくものである。トルクを減少させる手段は、図９に示した速度制御演算部の比例・積分制御のトルク指令をそれぞれ小さくしていくことである。
【００４４】
まず、ステップ１１０１で、ブレーキペダルをオフしてからの時間が設定時間以下であるか否かを判断する。設定時間以下のとき、ステップ１１０２に進み、比例ゲインＳを設計値にし、ステップ１１０３で変数ｌｉｍｉｔｅｒを最大値を示す値ＭＡＸＬＭＴとする。ステップ１１０１で所定時間を越えたと判断されたときは、ステップ１１０４で、比例ゲインＳを０にして、ステップ１１０５、ステップ１１０６、及び、ステップ１１０７で、変数ｌｉｍｉｔｅｒの値が０になるまで、変数ｄｅｌｔａｌｍｔ２の値を引き算していく。変数ｄｅｌｔａｌｍｔ２の値は、変数ｌｉｍｉｔｅｒの値が数秒から数十秒程度で０になるように設計する。
【００４５】
運転者がブレーキペダルを踏んでいない状態で、短時間の間にモータトルクを減少させると電気自動車が急に後退するので危険であるが、前記手段により、自動車が登坂路に停止後、運転者がブレーキペダルを踏んでいる状態からブレーキペダルをオフしたとき、所定時間はモータトルクにより、電気自動車の停止保持を行い、所定時間を越えたときには、モータのトルクを徐々に減少していくことができる。
【００４６】
図１２は、本発明の他の実施形態の電気自動車の全体構成を示したものであり、該電気自動車は、永久磁石同期モータ１２０１、インバータ１２０２、バッテリー１２０３、駆動輪１２０４、差動機構１２０５、アクセル１２０６、ブレーキペダル１２０７、制御装置１２０８、位置検出器１２０９、ブレーキ装置駆動部１２１５、ブレーキ装置１２１６、１２１７、１２１８、１２１９からなっている。
【００４７】
モータ１２０１は、３相のインバータ１２０２により制御され、モータ１２０１から出力されるトルクは、差動機構１２０５を介して駆動輪１２０４に伝達され、該駆動輪１２０４が回転することで、電気自動車の車体を走行させる。インバータ１２０２は、バッテリー１２０３のエネルギーを制御装置１２０８からのＰＷＭ信号により３相交流電圧に変換してモータ１２０１を駆動する。また、図示してないが、駆動輪１２０４を含む４つの車輪には、油圧によるブレーキ装置があり、ブレーキペダル１２０７を踏むことによって車輪にブレーキ力を発生させることができる。
【００４８】
制御装置１２０８は、トルク指令計算部１２１０、ベクトル制御部１２１１（電流指令計算部）、電流制御部１２１２、速度検出部１２１３、位置検出部１２１４から成っている。トルク指令計算部１２１０は、モータのトルク指令を計算する。ベクトル制御部１２１１、電流制御部１２１２、位置検出部１２１４、速度検出部１２１３は、図１に示したベクトル制御部１１、電流制御部１２、位置検出部１４、速度検出部１３とそれぞれ同じ動作をする。
【００４９】
また、ブレーキ装置１２１６、１２１７、１２１８、１２１９は、ブレーキディスクにブレーキパッドを押しつけて摩擦によりブレーキディスクの回転を止める。ブレーキ装置駆動部１２１５は、制御装置１２０８からの信号に基づいてブレーキ装置の油圧を操作して、駆動輪１２０４にブレーキをかけることができる。図１２において、ブレーキ装置は、駆動輪１２０４を停止させることができるものだが、４輪を停止させる装置であっても良い。また、ブレーキペダル１２０７を踏むことによって操作される通常のブレーキ装置を使用しても良い。
【００５０】
図１３は、図１２の制御装置１２０８のトルク指令計算部１２１０の詳細な制御ブロック図を示しめしたものである。トルク指令計算部１２１０は、アクセル開度を示すアクセル信号、ブレーキペダルのオン・オフを示すブレーキ信号、モータ位置信号、及び、モータ速度信号を入力信号とし、該トルク指令計算部１２１０は、アクセル信号によるトルク指令計算部１３００、位置指令計算部１３０１、位置制御部１３０２、速度制御部１３０３、位置制御選択部１３０４、トルク減少部１３０５、トルク指令切り替え部１３０６、ブレーキ駆動信号発生部１３０７から成っている。
【００５１】
トルク指令計算部１２１０は、運転者がアクセルペダルを踏んで通常に走行するときには、アクセル信号からトルク指令を計算する。アクセル信号によるトルク指令計算部１３００では、アクセル信号に対して比例するトルク指令を計算している。電気自動車が坂道で停車して位置制御を行うときには、次のようにしてトルク指令を計算する。まず、位置制御選択部１３０４において、電気自動車が停止したことを判断して、更にそのときアクセルペダルが踏まれていれば、位置制御に入る。位置制御に入るときには、位置指令計算部１３０１は、その時点のモータ位置を位置指令として出力する。
【００５２】
次に、位置制御部１３０２において、この位置指令と現在のモータ位置とを突き合わせて、位置制御を演算し、速度指令を出力する。さらに、速度制御部１３０３において、速度指令と現在のモータ速度の突き合わせを行って速度制御を演算し、トルク指令を出力する。トルク指令切り替え部１３０６は、位置制御が選択されているときには、速度制御演算１３０３によるトルク指令を出力する。トルク減少部１３０５はブレーキ信号（ブレーキスイッチのオンオフ信号）により、ブレーキペダルが踏まれているかどうかを判断して、速度制御部が演算するトルク指令を減少させる。
【００５３】
ブレーキペダルが踏まれているときには、モータトルク指令を０にして、モータがトルクを出力しないようにする。ブレーキペダルがオフされてから所定時間の間だけ、速度制御演算１３０３によるトルク指令値を出力する。ブレーキペダルがオフされてから所定時間を過ぎた場合は、トルク減少部１３０５からブレーキ駆動信号発生部１３０７に駆動指令信号を発生する。これにより、ブレーキ駆動信号発生部１３０７からブレーキ装置駆動信号が出力される。この信号によりブレーキ装置１２１５は、機械的に駆動輪１２０４をロックして停止するようにする。また、運転者がアクセルペダルを踏んで、位置制御を終了するときには、位置制御選択部１３０４からの信号がブレーキ駆動信号発生部１３０７に出力され、ブレーキ装置駆動信号の出力を停止して、ブレーキ装置１２１５による駆動輪１２０４のロックを解除する。
【００５４】
図１４は、図１３に示す制御ブロック図を使用したときの電気自動車の動作を示したものである。電気自動車が登坂路を前進している（モータ速度が正）場合に、ブレーキペダルを踏むことによって電気自動車が停止し、位置制御を開始する。ここでは、運転者がブレーキペダルを踏んでいるので、モータトルクは出力されない。ブレーキペダルをオフすると、位置制御によりモータトルクを出力して、電気自動車を停止保持する。ブレーキペダルをオフしてから所定時間経過すると、ブレーキ装置駆動信号により駆動輪にブレーキペダルをかけるとともに、位置制御によるモータトルクを０にする。運転者がアクセルペダルを踏んでアクセル信号のトルク指令が、位置制御を行っていたときのトルク指令を越えたときに、位置制御を終了してアクセル信号のトルク指令による走行に移行する。
【００５５】
ここで、ブレーキ装置を駆動するときの油圧は、位置制御を行うのに必要であったトルク指令値を記憶しておき、その値を基にして決める手段が考えられる。ここで示した手段は、ブレーキペダルを踏んでいる状態からアクセルペダルを踏み込む状態に変化するまでの間は、位置制御を行ってモータトルクにより電気自動車を停止保持するが、それ以後は、機械ブレーキを使用して電気自動車を停止保持する。本実施形態は、新たにブレーキ駆動装置を設ける必要があるが、運転者がブレーキペダルを踏み込む必要もない。ブレーキ駆動装置によりブレーキ力を発生しているときは、モータトルクを発生しないのでエネルギーの消費も少なくなる。
以上、本発明の二つの実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の電気自動車は、該電気自動車が坂道で停止した後、電動モータの回転トルクで車体を保持するときに、運転者がブレーキペダルを踏んだ場合には、回転トルクを減少させ、必要なエネルギーの消費を少なく抑えることができる。また、運転者がブレーキペダルからアクセルペダルに踏み替えるのに必要な時間の間、回転トルクで車体を保持することができるので、坂道発進時のずり下がりを防止できる。
更に、モータの回転トルクを出力する時間をブレーキペダルが踏まれてから所定時間に限ることにより、エネルギーの消費する時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気自動車の第一実施形態を示す全体構成の概念図。
【図２】図１の電気自動車の制御装置のトルク指令計算処理を示す制御ブロック図。
【図３】図２のトルク指令計算処理のフローチャート。
【図４】図１の電気自動車の動作状態を示す図。
【図５】図１の電気自動車の他の作動状態を示す図。
【図６】図２のトルク指令計算処理のフローチャート。
【図７】図１の電気自動車の更に他の作動状態を示す図。
【図８】図１の電気自動車の更に他の作動状態を示す図。
【図９】図２のトルク指令計算処理の内の位置制御演算・速度制御演算処理のフローチャート。
【図１０】図２のトルク指令計算処理の内のトルク減少処理のフローチヤート。
【図１１】図２のトルク指令計算処理の内の所定時間トルク出力処理のフローチヤート。
【図１２】本発明の電気自動車の第２の実施形態を示す全体構成の概念図。
【図１３】図１２の電気自動車の制御装置のトルク指令計算処理を示す制御ブロック図。
【図１４】図１２の電気自動車の作動状態を示す図。
【符号の説明】
１・・・永久磁石同期モータ、２・・・インバータ、３・・・バッテリー、４・・・駆動輪、５・・・差動機構、６・・・アクセルペダル、７・・・ブレーキペダル、８・・・制御装置、９・・・位置検出器、１０・・・トルク指令計算部、１１・・・ベクトル制御部（電流指令計算部）、１２・・・電流制御部、１３・・・速度検出部、１４・・・位置検出部、２０・・・トルク指令計算部（アクセル信号）、２１・・・位置指令計算部、２２・・・位置制御部、２３・・・速度制御部、２４・・・位置制御選択部、２５・・・トルク減少部、２６・・・トルク指令切り替え部

Claims

車体を走行駆動する電動モータの回転トルクにより前記車体を停止した位置に保持する電気自動車において、
前記電動モータの回転トルクにより前記車体を停止した状態でブレーキペダルが踏まれたとき、前記回転トルクを徐々に減少させるとともに、前記電気自動車のずり下がり量を測定し、前記ずり下がり量が所定量を越えたときに、再度、前記ブレーキペダルの操作量に応じた停止保持を行うための回転トルクを演算し、演算された前記回転トルクで前記車体の停止位置を保持することを特徴とする電気自動車。
車体を走行駆動する電動モータの回転トルクにより前記車体を停止した位置に保持する電気自動車において、該電気自動車は、電動モータ、制御装置、ブレーキペダル、前記制御装置によって駆動される油圧ブレーキ装置を備え、前記制御装置は、前記ブレーキペダルが踏まれて車体が停止している状態の後、前記ブレーキペダルがオフされた時点から所定時間の間、前記電動モータの回転トルクにより車体を停止した位置に保持し、前記所定時間の経過後、油圧ブレーキ装置により車体を停止した位置に保持することを特徴とする電気自動車。