JP3766019B2 - 電気自動車のモータトルク制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気自動車のモータトルク制御装置に関し、特に、ストール状態脱出時のモータトルク制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータを駆動源として走行する電気自動車は、エネルギーストレージ（バッテリーやキャパシタ等）やインバータ等からなるパワードライブユニット（以下、ＰＤＵと略す）によって走行用モータが制御される。この場合に、ＰＤＵの過熱保護を目的としてトルク制限を設けることがある。
この電気自動車では、ストール時のモータトルク制御を最適化することによりＰＤＵの小型化が可能となる。つまり、ストール時においてモータに高トルクで連続出力可能にすると、放熱性などの関係からＰＤＵが大型化してしまうので、高トルクでの出力時間を制限する時間定格を設けるとともに、高トルクを有効に使用するトルク制御を行うようにすると、ＰＤＵの小型化が可能となる。
ここで、電気自動車におけるストールとは、車両停止状態でモータに電力が供給されている状態を言い、例えば、ブレーキを作動させた車両停止状態でアクセルペダルを踏み込んでいる時や、登坂路において車両がずり下がる力とモータの駆動力により車両が登坂路を登ろうとする力が平衡している時などは、代表的なストール状態である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、登坂路においてパーキングブレーキ（あるいはブレーキ）とアクセルペダルを併用（両踏み）して坂道発進を行う場合、運転者は通常、アクセルペダルを踏み込んでからパーキングブレーキを開放する（または、ブレーキを離す）操作を行う。しかし、このブレーキ開放までの間に、モータは高トルクを連続して出力してしまうときがあり、その場合にＰＤＵの小型化に伴い高トルク時の時間定格が設定されていると、この時間定格は極めて短いので、パーキングブレーキを解除した（あるいはブレーキを離した）時点では、ＰＤＵの過熱保護を目的とするトルク制限が働いてしまい、その結果、電気自動車は充分な駆動力を得られずに登坂できない場合がある。
そこで、この発明は、ＰＤＵおよびモータの過熱防止を図りつつ、スムーズな坂道発進を可能とする電気自動車のモータトルク制御装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、モータ（例えば、後述する実施の形態におけるモータ１）によって駆動され走行する電気自動車に設けられ、該電気自動車がストール状態のときに、アクセル開度に基づき決定される前記モータの目標トルク（例えば、後述する実施の形態におけるターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２））と、前記電気自動車が登坂可能な最大勾配において停止保持可能な第１のトルク値（例えば、後述する実施の形態における最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬ）と、前記電気自動車が登坂可能な最大勾配において登坂開始可能な前記第１のトルク値より大きな第２のトルク値（例えば、後述する実施の形態における最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ）と、前記電気自動車のブレーキ作動時に発生可能な前記第２のトルク値より大きな第３のトルク値（例えば、後述する実施の形態におけるブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫ）と、を比較し、前記目標トルクが前記第１のトルク値を越えてから前記第２のトルク値に達するまでは前記モータに対する指令トルク（例えば、後述する実施の形態におけるターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３））を前記第１のトルク値に補正し、前記目標トルクが前記第３のトルク値以上になってから前記ブレーキの作動が解除されるまでは前記モータに対する指令トルクを前記第３のトルク値に補正する目標トルク補正手段（例えば、後述する実施の形態における目標トルク補正手段２３）、を備えることを特徴とする電気自動車のモータトルク制御装置である。
このように構成することにより、目標トルクが第１のトルク値から第２のトルク値の間にある場合にはモータに対する指令トルクが第１のトルク値に補正され、目標トルクが第３のトルク値を越えてブレーキが解除されるまではモータに対する指令トルクが第３のトルク値に補正されるので、坂道発進時に、モータやこれを駆動するパワードライブユニットが過熱するのを防止することが可能になり、また、ブレーキが解除された後、スムーズに坂道発進を行うことが可能になる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記目標トルクが前記第３のトルク値以上になってから所定時間が経過した場合は、前記モータに対する指令トルクを前記第１のトルク値に補正することを特徴とする。
このように構成することにより、長時間に亘る第３のトルク値でのモータ駆動によるモータやパワードライブユニットの過熱を防止することが可能になる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記モータは燃料電池からの電力によって駆動することを特徴とする。
このように構成することにより、パワードライブユニットの小型化により燃料電池自動車への搭載性が向上するとともに、坂道発進時における電力消費を抑えることが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る電気自動車のモータトルク制御装置の一実施の形態を図１から図８の図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係るモータトルク制御装置を備えた電気自動車の概略構成図である。この電気自動車においては、交流の走行用モータ１が駆動輪２に接続されていて、モータ１の駆動力が駆動輪２に伝達され車両は走行する。燃料電池からなるエネルギーストレージ３の直流はインバータ４によって交流に変換されモータ１に供給され、モータ１の出力は、モータＥＣＵ（以下、ＭＯＴ−ＥＣＵと略す）６からの指令に基づき、インバータ４によって制御される。なお、この実施の形態において、エネルギーストレージ３、インバータ４、ＭＯＴ−ＥＣＵ６はパワードライブユニット（ＰＤＵ）を構成する。
【００１１】
ＭＯＴ−ＥＣＵ６には、モータ１の回転数を検出する回転数検出手段１１からの信号と、ブレーキ油圧を検出するブレーキ油圧検出手段１２からの信号と、サイドブレーキの作動・非作動を検出するサイドブレーキ検出手段１３からの信号と、アクセル開度（すなわち、車両に対する負荷要求）を検出するアクセル開度検出手段１４からの信号と、車両のシフト位置を検出するシフト位置検出手段１５からの信号と、モータ１の実回転方向を検出する実回転方向検出手段１６からの信号と、モータ１の相電流を検出する相電流検出手段１７からの信号と、インバータ４の出力電圧を検出するインバータ電圧検出手段１８からの信号、が入力される。
【００１２】
図２のブロック図に示すように、ＭＯＴ−ＥＣＵ６は、モード判定手段２１と、目標トルク算出手段２２と、目標トルク補正手段２３と、モータトルク制御手段２４を備えている。
モード判定手段２１は、回転数検出手段１１の検出信号と、シフト位置検出手段１５の検出信号と、実回転方向検出手段１６の検出信号から、現時点のモードを判定する。
目標トルク算出手段２２は、モード判定手段２１の判定信号と、回転数検出手段１１の検出信号と、アクセル開度検出手段１４の検出信号から、モータ１の目標トルクを算出する。この目標トルクは、後述するターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）に対応する。
目標トルク補正手段２３は、目標トルク算出手段２２の目標トルク信号と、回転数検出手段１１の検出信号と、ブレーキ油圧検出手段１２の検出信号と、サイドブレーキ検出手段１３の検出信号から、必要に応じて目標トルクの補正を行う。
モータトルク制御手段２４は、目標トルク補正手段２３の補正後目標トルク信号と、相電流検出手段１７の検出信号と、インバータ電圧検出手段１８の検出信号に基づいて、インバータ４への指令値を算出する。
【００１３】
この電気自動車を坂道で停止させてストール状態にした後、車両を発進させる時に、目標トルク補正手段２３によって以下に詳述するモータトルク制御が実行される。
この実施の形態におけるストール時のモータトルク制御について、図３および図４のフローチャートと、図５および図６のタイムチャートに従って詳述する。図３および図４に示すフローチャートは、モータトルク制御ルーチンを示すものであり、このモータトルク制御ルーチンは、ＭＯＴ−ＥＣＵ６によって一定時間（例えば、１０ｍｓ）毎に繰り返し実行される。
【００１４】
ストール状態から坂道発進する場合、（１）踏み込んでいたブレーキペダル（あるいは、パーキングブレーキ）を開放した後に、アクセルペダルを踏み込んでいく操作方法（以下、「ブレーキ・アクセル踏み替え発進」と称す）と、（２）ブレーキペダルを踏み込んだまま（あるいは、パーキングブレーキを作動させたまま）アクセルペダルを踏み込んでいき、その後ブレーキペダル（あるいは、パーキングブレーキ）を開放していく操作方法（以下、「ブレーキ・アクセル両踏み発進」と称す）、の２つの操作方法が考えられる。図３および図４に示すフローチャートには、これら２つの操作方法による坂道発進時のモータトルク制御が記載されているが、説明の都合上、それぞれの操作方法の場合に分けて説明していく。なお、以下の説明では、パーキングブレーキを用いずにブレーキペダルを踏み込んで車両を登坂路に停止させたのち、発進させる場合を想定している。
【００１５】
また、以下の説明において、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）は、アクセル開度から決定されるモータ１の目標トルクであり、ターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）は、実際にＭＯＴ−ＥＣＵ６からインバータ４を介してモータ１に指令される指令トルク（換言すれば、補正後目標トルク）である。
図７は、トルク制限が行われない場合におけるストール時のアクセル開度とモータトルクの関係を示しており、アクセル開度が全閉でクリープトルクが発生し、所定開度に達するまでアクセル開度の増大にしたがってモータトルクが一次関数的に増大していき、前記所定開度に達した後は最大トルクで一定となる。
【００１６】
＜ブレーキ・アクセル踏み替え発進の場合＞
初めに、ブレーキ・アクセル踏み替え発進の場合のモータトルク制御について説明する。ここでは、図５のタイムチャートに示すように、時刻ｔ１でブレーキペダルを開放した後、時刻ｔ２からアクセルペダルを一定速度で徐々に踏み込んでいく場合を想定する。この場合、時刻ｔ１でブレーキを開放すると車両のずり下がりが発生し、その結果、モータ１の回転方向は後転方向となり、時刻ｔ２においてアクセルペダルが踏み込まれるまでの間、後転方向のモータ回転数が増大していく。そして、時刻ｔ２においてアクセルペダルが踏み込まれると、それ以後は徐々に後転方向のモータ回転数が減少していく。
【００１７】
まず、ステップＳ１０１において、モータ移動平均回転数ＮＭＡＶＥがストール補正回転数値＃ＮＭＱＳＴＬ以上か否かを判定する。ここで、モータ移動平均回転数ＮＭＡＶＥとは、車両が一定距離移動する間のモータの平均回転数であり、モータ移動平均回転数ＮＭＡＶＥが、予め設定されたストール補正回転数値＃ＮＭＱＳＴＬよりも小さい場合にはストール状態であると判断することができ、ストール補正回転数値＃ＮＭＱＳＴＬ以上の場合には車両が十分に前進しているのでストールではないと判断することができる。
【００１８】
ステップＳ１０１における判定結果が「ＮＯ」（ＮＭＡＶＥ＜＃ＮＭＱＳＴＬ）である場合は、ストール状態であるとして、ステップＳ１０２に進み、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ（第２のトルク値）以上か否かを判定する。ここで、最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨとは、登坂可能な最大勾配において登坂開始可能なトルク値である。
ステップＳ１０２における判定結果が「ＮＯ」（ＱＴＭＡＰ２＜＃ＱＳＴＬＨ）である場合は、ステップＳ１０３に進み、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬ（第１のトルク値）より大きいか否かを判定する。ここで、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬとは、登坂可能な最大勾配において車両停止保持（ホールド）可能なトルク値であり、この最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬは、インバータ４を過熱させることなく連続出力可能なトルク値である。
【００１９】
ステップＳ１０３における判定結果が「ＮＯ」（ＱＴＭＡＰ２≦＃ＱＳＴＬＬ）である場合は、ホールド前のずり下がり状態（時刻ｔ１〜ｔ３）であるので、ステップＳ１０４に進んで、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）をターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とする。これにより、アクセルペダルの踏み込みを開始してから時刻ｔ３に至るまで（ｔ２〜ｔ３）は、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）を指令トルクとしてトルク制御が実行される。
ステップＳ１０４の処理を実行した後、ステップＳ１０５に進み、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬがストールトルクＬｏ時間値＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＬ以上か否かを判定する。
ステップＳ１０５における判定結果が「ＮＯ」（ｃｔＱＳＴＬＢＬ＜＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＬ）である場合は、ステップＳ１０６に進み、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬを加算して、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００２０】
一方、ステップＳ１０３における判定結果が「ＹＥＳ」である場合、すなわち、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬより大きい（ＱＴＭＡＰ２＞＃ＱＳＴＬＬ）場合は、図４のステップＳ１０７に進み、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬをターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）として、ステップＳ１０５に進む。これにより、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬを越えた後は、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬを指令トルクとしてトルク制御が実行される。
【００２１】
そして、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ以上になると、ステップＳ１０２における判定結果が「ＹＥＳ」（ＱＴＭＡＰ２≧＃ＱＳＴＬＨ）となるので、ステップＳ１０８に進み、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨがストールトルクＨｉ経過時間＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨ以上か否かを判定する。
ステップＳ１０８における判定結果が「ＮＯ」（ｃｔＱＳＴＬＢＨ＜＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨ）である場合は、ステップＳ１０９に進んで、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨを加算する。
さらに、ステップＳ１１０に進み、ブレーキ油圧ＰＢＲＫがブレーキＯＦＦ範囲か否かを判定する。ブレーキ・アクセル踏み替え発進の場合には、時刻ｔ１におおいて既にブレーキをＯＦＦにしているので、ステップＳ１１０における判定結果は「ＹＥＳ」（ブレーキＯＦＦ）となり、その結果、ステップＳ１１１に進む。
【００２２】
ステップＳ１１１ではターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）をターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とし、次に、ステップＳ１１２に進んで、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬをクリアして本ルーチンの実行を一旦終了する。この結果、時刻ｔ４以後は、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）を指令トルクとしてモータ１のトルク制御が実行される。
その後、モータ移動平均回転数ＮＭＡＶＥがストール補正回転数値＃ＮＭＱＳＴＬ以上になってストール状態から脱出すると、ステップＳ１０１における判定結果が「ＹＥＳ」となるので、ステップＳ１１３に進み、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨをクリアして、その後、ステップＳ１１１、ステップＳ１１２の処理を実行して、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００２３】
以上のように、ブレーキ・アクセル踏み替え発進の場合には、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬから最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨにある間は、モータ１に対する指令トルクを最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬに補正しているので、この間にモータ１やインバータ４などが過熱するのを防止することができ、さらに、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ以上になった時にトルク補正を解除するので、その後、車両はスムーズに坂道発進することができる。
【００２４】
＜ブレーキ・アクセル両踏み発進＞
次に、ブレーキ・アクセル両踏み発進の時のモータトルク制御について説明する。ここでは、図６のタイムチャートに示すように、時刻ｔ１１まではブレーキペダルを踏み込むと同時にアクセルペダルを開放状態にしており、時刻１１からブレーキペダルを踏み込んだままアクセルペダルを一定速度で徐々に踏み込んでいき、時刻ｔ１５でアクセル開度が全開となり、時刻ｔ１６でブレーキペダルを開放する場合を想定する。
【００２５】
この場合には、時刻ｔ１６まではブレーキペダルが踏み込まれたままであるので、その間はアクセルペダルを踏み込んでいてもモータ１の回転数は「０」であり、すなわちモータ１は回転を停止している。
この点を除いて、アクセル・ブレーキ両踏み発進における時刻ｔ１１〜ｔ１３は、アクセル・ブレーキ踏み替え発進におけるｔ２〜ｔ４に対応し、その間の制御ステップは、アクセル・ブレーキ踏み替え発進の場合のステップＳ１０１〜Ｓ１０９と同じである。
【００２６】
まず、ステップＳ１０１において、モータ移動平均回転数ＮＭＡＶＥがストール補正回転数値＃ＮＭＱＳＴＬ以上か否かを判定し、ステップＳ１０１における判定結果が「ＮＯ」（ＮＭＡＶＥ＜＃ＮＭＱＳＴＬ）である場合は、ストール状態であるとして、ステップＳ１０２に進み、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ以上か否かを判定する。
ステップＳ１０２における判定結果が「ＮＯ」（ＱＴＭＡＰ２＜＃ＱＳＴＬＨ）である場合は、ステップＳ１０３に進み、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬより大きいか否かを判定する。
【００２７】
ステップＳ１０３における判定結果が「ＮＯ」（ＱＴＭＡＰ２≦＃ＱＳＴＬＬ）である場合は、ステップＳ１０４に進んで、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）をターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とする。これにより、アクセルペダルの踏み込みを開始（時刻ｔ１１）してから時刻ｔ１２に至るまでは、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）を指令トルクとしてトルク制御が実行される。
ステップＳ１０４の処理を実行した後、ステップＳ１０５に進み、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬがストールトルクＬｏ時間値＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＬ以上か否かを判定する。
ステップＳ１０５における判定結果が「ＮＯ」（ｃｔＱＳＴＬＢＬ＜＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＬ）である場合は、ステップＳ１０６に進み、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬを加算して、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００２８】
一方、ステップＳ１０３における判定結果が「ＹＥＳ」（ＱＴＭＡＰ２＞＃ＱＳＴＬＬ）である場合、ステップＳ１０７に進み、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬをターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）として、ステップＳ１０５に進む。これにより、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬを越えた後は、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬを指令トルクとしてトルク制御が実行される。
【００２９】
そして、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ以上になると、ステップＳ１０２における判定結果が「ＹＥＳ」（ＱＴＭＡＰ２≧＃ＱＳＴＬＨ）となるので、ステップＳ１０８に進み、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨがストールトルクＨｉ経過時間＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨ以上か否かを判定する。
ステップＳ１０８における判定結果が「ＮＯ」（ｃｔＱＳＴＬＢＨ＜＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨ）である場合は、ステップＳ１０９に進んで、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨを加算する。
ここまでは、アクセル・ブレーキ踏み替え発進の場合と同じであり、これ以降がアクセル・ブレーキ両踏み発進の場合に特有のステップとなる。
【００３０】
すなわち、ブレーキ・アクセル両踏み発進の場合には、時刻ｔ１３では未だブレーキペダルの踏み込みを継続しているのでブレーキはＯＮ状態にあり、ステップＳ１１０における判定結果は「ＮＯ」（ブレーキＯＮ）となる。したがって、ステップＳ１１０からステップＳ１１４に進み、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）がブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫ（第３のトルク値）よりも小さいか否かを判定する。ここで、ブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫとは、ブレーキを踏みつつアクセルペダルを踏んでいる際に出力可能なモータトルクの最大値である。
【００３１】
ステップＳ１１４における判定結果が「ＹＥＳ」（ＱＴＭＡＰ２＜＃ＱＳＴＬＢＲＫ）である場合は、ステップＳ１１１に進み、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）をターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とし、さらに、ステップＳ１１２に進んで、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬをクリアして、本ルーチンの実行を一旦終了する。したがって、時刻ｔ１４においてターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）がブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫに達するまでの間（ｔ１３〜ｔ１４）は、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）を指令トルクとしてトルク制御が実行される。
【００３２】
そして、ステップＳ１１４における判定結果が「ＮＯ」である場合、すなわち、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）がブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫ以上である場合（ＱＴＭＡＰ２≧＃ＱＳＴＬＢＲＫ）は、ステップＳ１１５に進み、ブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫをターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とし、さらにステップＳ１１２に進んでストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬをクリアして、本ルーチンの実行を一旦終了する。したがって、時刻ｔ１６においてブレーキペダルが開放されブレーキＯＦＦとなるまでの間（ｔ１４〜ｔ１６）は、ブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫを指令トルクとしてトルク制御が実行される。
【００３３】
そして、ステップＳ１１０における判定結果が「ＹＥＳ」（ブレーキＯＦＦ）である場合は、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）をターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とし、さらに、ステップＳ１１２に進んで、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬをクリアして、本ルーチンの実行を一旦終了する。但し、この場合、既に時刻ｔ１５においてアクセル開度が全開になっているので、時刻ｔ１６以降はモータ１はアクセル全開状態に対応するモータトルクを指令トルクとしてトルク制御される。
【００３４】
その後、モータ移動平均回転数ＮＭＡＶＥがストール補正回転数値＃ＮＭＱＳＴＬ以上になってストール状態から脱出すると、ステップＳ１０１における判定結果が「ＹＥＳ」となるので、ステップＳ１１３に進み、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨをクリアして、その後、ステップＳ１１１、ステップＳ１１２の処理を実行して、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００３５】
なお、ステップＳ１０２で「ＹＥＳ」判定され、ステップＳ１０８以降の処理を実行している時に、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨがストールトルクＨｉ経過時間＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨに達したことで、ステップＳ１０８における判定結果が「ＹＥＳ」（ｃｔＱＳＴＬＢＨ≧＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨ）となった場合には、ステップＳ１０７に進み、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬをターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とし、さらにステップＳ１０５以降の処理を実行する。
【００３６】
この場合、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬは既にクリアされているので、ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進み、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬの加算が開始される。そして、次回このルーチンの実行時には、ステップＳ１０１で「ＮＯ」判定、ステップＳ１０２で「ＹＥＳ」判定、ステップＳ１０８で「ＹＥＳ」判定されて、ステップＳ１０７を経て、再びステップＳ１０５に進み、ステップＳ１０５で「ＮＯ」判定されて、ステップＳ１０６でストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬを加算する。
【００３７】
そして、Ｓ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０８→Ｓ１０７→Ｓ１０５→Ｓ１０６の処理を繰り返している間に、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬがストールトルクＬｏ時間値＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＬ以上になると、ステップＳ１０５における判定結果が「ＹＥＳ」となって、ステップＳ１１６に進む。
ステップＳ１１６において、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨをクリアして、本ルーチンの実行を一旦終了する。
その結果、次回このルーチンの実行時に、ステップＳ１０１で「ＮＯ」判定、ステップＳ１０２で「ＹＥＳ」判定されてステップＳ１０８に進むと、前回このルーチン実行時にステップＳ１１６でストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨをクリアしているので、ステップＳ１０８で「ＮＯ」判定されて、再び、ステップＳ１０９以降の処理を実行することとなる。
このようにすることで、ブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫでの長時間に亘るモータ駆動に起因して、モータ１やインバータ４が過熱するのを防止することができるとともに、坂道発進を自動的に再実行することができる。
【００３８】
以上のように、ブレーキ・アクセル両踏み発進の場合にも、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬから最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨにある間は、モータ１に対する指令トルクを最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬに補正しているので、この間にモータ１やインバータ４などが過熱するのを防止することができる。
【００３９】
さらに、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ以上になった時にトルク補正を一旦解除し、その後、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）がブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫ以上になった時にはブレーキが解除されるまでの間、モータ１に対する指令トルクをブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫに補正しているので、この間もモータ１やインバータ４などが過熱するのを防止することができ、その後、ブレーキが解除された時にトルク補正が解除されるので、車両はスムーズに坂道発進することができる。
【００４０】
さらに、モータ１に対する指令トルクをブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫに補正している期間が所定時間（ストールトルクＨｉ経過時間＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨ）を越えた時には、モータに対する指令トルクを一旦、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬに戻すようにしているので、ブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫでの長時間に亘るモータ駆動に起因して、モータ１やインバータ４などが過熱するのを確実に防止することができる。
【００４１】
図８は、登坂可能最大勾配におけるストール時のモータトルクと、モータ１やインバータ４などを過熱させることなく連続出力が可能な時間（出力可能時間）と、該モータトルクでモータ駆動した場合の１秒後の車速の関係を示す図であり、出力可能時間については、モータトルクが小さい方がモータトルクが大きい場合よりも長くなるが、１秒後の車速については、モータトルクが大きい方がモータトルクが小さい場合よりも大きくなる。なお、車速の符号で「＋」（プラス）は前進を意味し、「−」（マイナス）は後退を意味する。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１に記載した発明によれば、パワードライブユニットの小型化を図ることができるとともに、モータやこれを駆動するパワードライブユニットが過熱するのを防止しつつ、スムーズに坂道発進を行うことができるという優れた効果が奏される。
請求項２に記載した発明によれば、長時間に亘る第３のトルク値でのモータ駆動によるモータやパワードライブユニットの過熱を防止することが可能になるという効果がある。
請求項３に記載した発明によれば、パワードライブユニットの小型化により燃料電池自動車への搭載性が向上し、また、坂道発進時における電力消費を抑制することができることから、燃料電池の燃料補給サイクルを長くすることができるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係るモータトルク制御装置を備えた電気自動車の第１の実施の形態における概略構成図である。
【図２】 前記第１の実施の形態におけるモータトルク制御装置のブロック図である。
【図３】 前記第１の実施の形態におけるモータトルク制御のフローチャート（その１）である。
【図４】 前記第１の実施の形態におけるモータトルク制御のフローチャート（その２）である。
【図５】 前記第１の実施の形態におけるブレーキ・アクセル踏み替え発進の場合のタイムチャートである。
【図６】 前記第１の実施の形態におけるブレーキ・アクセル両踏み発進の場合のタイムチャートである。
【図７】 ストール時のアクセル開度とモータトルクの関係を示す図である。
【図８】 登坂可能最大勾配におけるストール時のモータトルクと出力可能時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ モータ
２３ 目標トルク補正手段
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気自動車のモータトルク制御装置に関し、特に、ストール状態脱出時のモータトルク制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータを駆動源として走行する電気自動車は、エネルギーストレージ（バッテリーやキャパシタ等）やインバータ等からなるパワードライブユニット（以下、ＰＤＵと略す）によって走行用モータが制御される。この場合に、ＰＤＵの過熱保護を目的としてトルク制限を設けることがある。
この電気自動車では、ストール時のモータトルク制御を最適化することによりＰＤＵの小型化が可能となる。つまり、ストール時においてモータに高トルクで連続出力可能にすると、放熱性などの関係からＰＤＵが大型化してしまうので、高トルクでの出力時間を制限する時間定格を設けるとともに、高トルクを有効に使用するトルク制御を行うようにすると、ＰＤＵの小型化が可能となる。
ここで、電気自動車におけるストールとは、車両停止状態でモータに電力が供給されている状態を言い、例えば、ブレーキを作動させた車両停止状態でアクセルペダルを踏み込んでいる時や、登坂路において車両がずり下がる力とモータの駆動力により車両が登坂路を登ろうとする力が平衡している時などは、代表的なストール状態である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、登坂路においてパーキングブレーキ（あるいはブレーキ）とアクセルペダルを併用（両踏み）して坂道発進を行う場合、運転者は通常、アクセルペダルを踏み込んでからパーキングブレーキを開放する（または、ブレーキを離す）操作を行う。しかし、このブレーキ開放までの間に、モータは高トルクを連続して出力してしまうときがあり、その場合にＰＤＵの小型化に伴い高トルク時の時間定格が設定されていると、この時間定格は極めて短いので、パーキングブレーキを解除した（あるいはブレーキを離した）時点では、ＰＤＵの過熱保護を目的とするトルク制限が働いてしまい、その結果、電気自動車は充分な駆動力を得られずに登坂できない場合がある。
そこで、この発明は、ＰＤＵおよびモータの過熱防止を図りつつ、スムーズな坂道発進を可能とする電気自動車のモータトルク制御装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、モータ（例えば、後述する実施の形態におけるモータ１）によって駆動され走行する電気自動車に設けられ、該電気自動車がストール状態のときに、アクセル開度に基づき決定される前記モータの目標トルク（例えば、後述する実施の形態におけるターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２））と、前記電気自動車が登坂可能な最大勾配において停止保持可能な第１のトルク値（例えば、後述する実施の形態における最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬ）と、前記電気自動車が登坂可能な最大勾配において登坂開始可能な前記第１のトルク値より大きな第２のトルク値（例えば、後述する実施の形態における最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ）と、前記電気自動車のブレーキ作動時に発生可能な前記第２のトルク値より大きな第３のトルク値（例えば、後述する実施の形態におけるブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫ）と、を比較し、前記目標トルクが前記第１のトルク値を越えてから前記第２のトルク値に達するまでは前記モータに対する指令トルク（例えば、後述する実施の形態におけるターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３））を前記第１のトルク値に補正し、前記目標トルクが前記第３のトルク値以上になってから前記ブレーキの作動が解除されるまでは前記モータに対する指令トルクを前記第３のトルク値に補正する目標トルク補正手段（例えば、後述する実施の形態における目標トルク補正手段２３）、を備えることを特徴とする電気自動車のモータトルク制御装置である。
このように構成することにより、目標トルクが第１のトルク値から第２のトルク値の間にある場合にはモータに対する指令トルクが第１のトルク値に補正され、目標トルクが第３のトルク値を越えてブレーキが解除されるまではモータに対する指令トルクが第３のトルク値に補正されるので、坂道発進時に、モータやこれを駆動するパワードライブユニットが過熱するのを防止することが可能になり、また、ブレーキが解除された後、スムーズに坂道発進を行うことが可能になる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記目標トルクが前記第３のトルク値以上になってから所定時間が経過した場合は、前記モータに対する指令トルクを前記第１のトルク値に補正することを特徴とする。
このように構成することにより、長時間に亘る第３のトルク値でのモータ駆動によるモータやパワードライブユニットの過熱を防止することが可能になる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記モータは燃料電池からの電力によって駆動することを特徴とする。
このように構成することにより、パワードライブユニットの小型化により燃料電池自動車への搭載性が向上するとともに、坂道発進時における電力消費を抑えることが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る電気自動車のモータトルク制御装置の一実施の形態を図１から図８の図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係るモータトルク制御装置を備えた電気自動車の概略構成図である。この電気自動車においては、交流の走行用モータ１が駆動輪２に接続されていて、モータ１の駆動力が駆動輪２に伝達され車両は走行する。燃料電池からなるエネルギーストレージ３の直流はインバータ４によって交流に変換されモータ１に供給され、モータ１の出力は、モータＥＣＵ（以下、ＭＯＴ−ＥＣＵと略す）６からの指令に基づき、インバータ４によって制御される。なお、この実施の形態において、エネルギーストレージ３、インバータ４、ＭＯＴ−ＥＣＵ６はパワードライブユニット（ＰＤＵ）を構成する。
【００１１】
ＭＯＴ−ＥＣＵ６には、モータ１の回転数を検出する回転数検出手段１１からの信号と、ブレーキ油圧を検出するブレーキ油圧検出手段１２からの信号と、サイドブレーキの作動・非作動を検出するサイドブレーキ検出手段１３からの信号と、アクセル開度（すなわち、車両に対する負荷要求）を検出するアクセル開度検出手段１４からの信号と、車両のシフト位置を検出するシフト位置検出手段１５からの信号と、モータ１の実回転方向を検出する実回転方向検出手段１６からの信号と、モータ１の相電流を検出する相電流検出手段１７からの信号と、インバータ４の出力電圧を検出するインバータ電圧検出手段１８からの信号、が入力される。
【００１２】
図２のブロック図に示すように、ＭＯＴ−ＥＣＵ６は、モード判定手段２１と、目標トルク算出手段２２と、目標トルク補正手段２３と、モータトルク制御手段２４を備えている。
モード判定手段２１は、回転数検出手段１１の検出信号と、シフト位置検出手段１５の検出信号と、実回転方向検出手段１６の検出信号から、現時点のモードを判定する。
目標トルク算出手段２２は、モード判定手段２１の判定信号と、回転数検出手段１１の検出信号と、アクセル開度検出手段１４の検出信号から、モータ１の目標トルクを算出する。この目標トルクは、後述するターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）に対応する。
目標トルク補正手段２３は、目標トルク算出手段２２の目標トルク信号と、回転数検出手段１１の検出信号と、ブレーキ油圧検出手段１２の検出信号と、サイドブレーキ検出手段１３の検出信号から、必要に応じて目標トルクの補正を行う。
モータトルク制御手段２４は、目標トルク補正手段２３の補正後目標トルク信号と、相電流検出手段１７の検出信号と、インバータ電圧検出手段１８の検出信号に基づいて、インバータ４への指令値を算出する。
【００１３】
この電気自動車を坂道で停止させてストール状態にした後、車両を発進させる時に、目標トルク補正手段２３によって以下に詳述するモータトルク制御が実行される。
この実施の形態におけるストール時のモータトルク制御について、図３および図４のフローチャートと、図５および図６のタイムチャートに従って詳述する。図３および図４に示すフローチャートは、モータトルク制御ルーチンを示すものであり、このモータトルク制御ルーチンは、ＭＯＴ−ＥＣＵ６によって一定時間（例えば、１０ｍｓ）毎に繰り返し実行される。
【００１４】
ストール状態から坂道発進する場合、（１）踏み込んでいたブレーキペダル（あるいは、パーキングブレーキ）を開放した後に、アクセルペダルを踏み込んでいく操作方法（以下、「ブレーキ・アクセル踏み替え発進」と称す）と、（２）ブレーキペダルを踏み込んだまま（あるいは、パーキングブレーキを作動させたまま）アクセルペダルを踏み込んでいき、その後ブレーキペダル（あるいは、パーキングブレーキ）を開放していく操作方法（以下、「ブレーキ・アクセル両踏み発進」と称す）、の２つの操作方法が考えられる。図３および図４に示すフローチャートには、これら２つの操作方法による坂道発進時のモータトルク制御が記載されているが、説明の都合上、それぞれの操作方法の場合に分けて説明していく。なお、以下の説明では、パーキングブレーキを用いずにブレーキペダルを踏み込んで車両を登坂路に停止させたのち、発進させる場合を想定している。
【００１５】
また、以下の説明において、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）は、アクセル開度から決定されるモータ１の目標トルクであり、ターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）は、実際にＭＯＴ−ＥＣＵ６からインバータ４を介してモータ１に指令される指令トルク（換言すれば、補正後目標トルク）である。
図７は、トルク制限が行われない場合におけるストール時のアクセル開度とモータトルクの関係を示しており、アクセル開度が全閉でクリープトルクが発生し、所定開度に達するまでアクセル開度の増大にしたがってモータトルクが一次関数的に増大していき、前記所定開度に達した後は最大トルクで一定となる。
【００１６】
＜ブレーキ・アクセル踏み替え発進の場合＞
初めに、ブレーキ・アクセル踏み替え発進の場合のモータトルク制御について説明する。ここでは、図５のタイムチャートに示すように、時刻ｔ１でブレーキペダルを開放した後、時刻ｔ２からアクセルペダルを一定速度で徐々に踏み込んでいく場合を想定する。この場合、時刻ｔ１でブレーキを開放すると車両のずり下がりが発生し、その結果、モータ１の回転方向は後転方向となり、時刻ｔ２においてアクセルペダルが踏み込まれるまでの間、後転方向のモータ回転数が増大していく。そして、時刻ｔ２においてアクセルペダルが踏み込まれると、それ以後は徐々に後転方向のモータ回転数が減少していく。
【００１７】
まず、ステップＳ１０１において、モータ移動平均回転数ＮＭＡＶＥがストール補正回転数値＃ＮＭＱＳＴＬ以上か否かを判定する。ここで、モータ移動平均回転数ＮＭＡＶＥとは、車両が一定距離移動する間のモータの平均回転数であり、モータ移動平均回転数ＮＭＡＶＥが、予め設定されたストール補正回転数値＃ＮＭＱＳＴＬよりも小さい場合にはストール状態であると判断することができ、ストール補正回転数値＃ＮＭＱＳＴＬ以上の場合には車両が十分に前進しているのでストールではないと判断することができる。
【００１８】
ステップＳ１０１における判定結果が「ＮＯ」（ＮＭＡＶＥ＜＃ＮＭＱＳＴＬ）である場合は、ストール状態であるとして、ステップＳ１０２に進み、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ（第２のトルク値）以上か否かを判定する。ここで、最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨとは、登坂可能な最大勾配において登坂開始可能なトルク値である。
ステップＳ１０２における判定結果が「ＮＯ」（ＱＴＭＡＰ２＜＃ＱＳＴＬＨ）である場合は、ステップＳ１０３に進み、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬ（第１のトルク値）より大きいか否かを判定する。ここで、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬとは、登坂可能な最大勾配において車両停止保持（ホールド）可能なトルク値であり、この最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬは、インバータ４を過熱させることなく連続出力可能なトルク値である。
【００１９】
ステップＳ１０３における判定結果が「ＮＯ」（ＱＴＭＡＰ２≦＃ＱＳＴＬＬ）である場合は、ホールド前のずり下がり状態（時刻ｔ１〜ｔ３）であるので、ステップＳ１０４に進んで、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）をターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とする。これにより、アクセルペダルの踏み込みを開始してから時刻ｔ３に至るまで（ｔ２〜ｔ３）は、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）を指令トルクとしてトルク制御が実行される。
ステップＳ１０４の処理を実行した後、ステップＳ１０５に進み、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬがストールトルクＬｏ時間値＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＬ以上か否かを判定する。
ステップＳ１０５における判定結果が「ＮＯ」（ｃｔＱＳＴＬＢＬ＜＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＬ）である場合は、ステップＳ１０６に進み、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬを加算して、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００２０】
一方、ステップＳ１０３における判定結果が「ＹＥＳ」である場合、すなわち、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬより大きい（ＱＴＭＡＰ２＞＃ＱＳＴＬＬ）場合は、図４のステップＳ１０７に進み、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬをターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）として、ステップＳ１０５に進む。これにより、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬを越えた後は、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬを指令トルクとしてトルク制御が実行される。
【００２１】
そして、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ以上になると、ステップＳ１０２における判定結果が「ＹＥＳ」（ＱＴＭＡＰ２≧＃ＱＳＴＬＨ）となるので、ステップＳ１０８に進み、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨがストールトルクＨｉ経過時間＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨ以上か否かを判定する。
ステップＳ１０８における判定結果が「ＮＯ」（ｃｔＱＳＴＬＢＨ＜＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨ）である場合は、ステップＳ１０９に進んで、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨを加算する。
さらに、ステップＳ１１０に進み、ブレーキ油圧ＰＢＲＫがブレーキＯＦＦ範囲か否かを判定する。ブレーキ・アクセル踏み替え発進の場合には、時刻ｔ１におおいて既にブレーキをＯＦＦにしているので、ステップＳ１１０における判定結果は「ＹＥＳ」（ブレーキＯＦＦ）となり、その結果、ステップＳ１１１に進む。
【００２２】
ステップＳ１１１ではターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）をターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とし、次に、ステップＳ１１２に進んで、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬをクリアして本ルーチンの実行を一旦終了する。この結果、時刻ｔ４以後は、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）を指令トルクとしてモータ１のトルク制御が実行される。
その後、モータ移動平均回転数ＮＭＡＶＥがストール補正回転数値＃ＮＭＱＳＴＬ以上になってストール状態から脱出すると、ステップＳ１０１における判定結果が「ＹＥＳ」となるので、ステップＳ１１３に進み、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨをクリアして、その後、ステップＳ１１１、ステップＳ１１２の処理を実行して、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００２３】
以上のように、ブレーキ・アクセル踏み替え発進の場合には、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬから最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨにある間は、モータ１に対する指令トルクを最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬに補正しているので、この間にモータ１やインバータ４などが過熱するのを防止することができ、さらに、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ以上になった時にトルク補正を解除するので、その後、車両はスムーズに坂道発進することができる。
【００２４】
＜ブレーキ・アクセル両踏み発進＞
次に、ブレーキ・アクセル両踏み発進の時のモータトルク制御について説明する。ここでは、図６のタイムチャートに示すように、時刻ｔ１１まではブレーキペダルを踏み込むと同時にアクセルペダルを開放状態にしており、時刻１１からブレーキペダルを踏み込んだままアクセルペダルを一定速度で徐々に踏み込んでいき、時刻ｔ１５でアクセル開度が全開となり、時刻ｔ１６でブレーキペダルを開放する場合を想定する。
【００２５】
この場合には、時刻ｔ１６まではブレーキペダルが踏み込まれたままであるので、その間はアクセルペダルを踏み込んでいてもモータ１の回転数は「０」であり、すなわちモータ１は回転を停止している。
この点を除いて、アクセル・ブレーキ両踏み発進における時刻ｔ１１〜ｔ１３は、アクセル・ブレーキ踏み替え発進におけるｔ２〜ｔ４に対応し、その間の制御ステップは、アクセル・ブレーキ踏み替え発進の場合のステップＳ１０１〜Ｓ１０９と同じである。
【００２６】
まず、ステップＳ１０１において、モータ移動平均回転数ＮＭＡＶＥがストール補正回転数値＃ＮＭＱＳＴＬ以上か否かを判定し、ステップＳ１０１における判定結果が「ＮＯ」（ＮＭＡＶＥ＜＃ＮＭＱＳＴＬ）である場合は、ストール状態であるとして、ステップＳ１０２に進み、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ以上か否かを判定する。
ステップＳ１０２における判定結果が「ＮＯ」（ＱＴＭＡＰ２＜＃ＱＳＴＬＨ）である場合は、ステップＳ１０３に進み、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬより大きいか否かを判定する。
【００２７】
ステップＳ１０３における判定結果が「ＮＯ」（ＱＴＭＡＰ２≦＃ＱＳＴＬＬ）である場合は、ステップＳ１０４に進んで、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）をターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とする。これにより、アクセルペダルの踏み込みを開始（時刻ｔ１１）してから時刻ｔ１２に至るまでは、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）を指令トルクとしてトルク制御が実行される。
ステップＳ１０４の処理を実行した後、ステップＳ１０５に進み、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬがストールトルクＬｏ時間値＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＬ以上か否かを判定する。
ステップＳ１０５における判定結果が「ＮＯ」（ｃｔＱＳＴＬＢＬ＜＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＬ）である場合は、ステップＳ１０６に進み、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬを加算して、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００２８】
一方、ステップＳ１０３における判定結果が「ＹＥＳ」（ＱＴＭＡＰ２＞＃ＱＳＴＬＬ）である場合、ステップＳ１０７に進み、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬをターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）として、ステップＳ１０５に進む。これにより、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬを越えた後は、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬを指令トルクとしてトルク制御が実行される。
【００２９】
そして、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ以上になると、ステップＳ１０２における判定結果が「ＹＥＳ」（ＱＴＭＡＰ２≧＃ＱＳＴＬＨ）となるので、ステップＳ１０８に進み、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨがストールトルクＨｉ経過時間＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨ以上か否かを判定する。
ステップＳ１０８における判定結果が「ＮＯ」（ｃｔＱＳＴＬＢＨ＜＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨ）である場合は、ステップＳ１０９に進んで、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨを加算する。
ここまでは、アクセル・ブレーキ踏み替え発進の場合と同じであり、これ以降がアクセル・ブレーキ両踏み発進の場合に特有のステップとなる。
【００３０】
すなわち、ブレーキ・アクセル両踏み発進の場合には、時刻ｔ１３では未だブレーキペダルの踏み込みを継続しているのでブレーキはＯＮ状態にあり、ステップＳ１１０における判定結果は「ＮＯ」（ブレーキＯＮ）となる。したがって、ステップＳ１１０からステップＳ１１４に進み、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）がブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫ（第３のトルク値）よりも小さいか否かを判定する。ここで、ブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫとは、ブレーキを踏みつつアクセルペダルを踏んでいる際に出力可能なモータトルクの最大値である。
【００３１】
ステップＳ１１４における判定結果が「ＹＥＳ」（ＱＴＭＡＰ２＜＃ＱＳＴＬＢＲＫ）である場合は、ステップＳ１１１に進み、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）をターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とし、さらに、ステップＳ１１２に進んで、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬをクリアして、本ルーチンの実行を一旦終了する。したがって、時刻ｔ１４においてターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）がブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫに達するまでの間（ｔ１３〜ｔ１４）は、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）を指令トルクとしてトルク制御が実行される。
【００３２】
そして、ステップＳ１１４における判定結果が「ＮＯ」である場合、すなわち、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）がブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫ以上である場合（ＱＴＭＡＰ２≧＃ＱＳＴＬＢＲＫ）は、ステップＳ１１５に進み、ブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫをターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とし、さらにステップＳ１１２に進んでストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬをクリアして、本ルーチンの実行を一旦終了する。したがって、時刻ｔ１６においてブレーキペダルが開放されブレーキＯＦＦとなるまでの間（ｔ１４〜ｔ１６）は、ブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫを指令トルクとしてトルク制御が実行される。
【００３３】
そして、ステップＳ１１０における判定結果が「ＹＥＳ」（ブレーキＯＦＦ）である場合は、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）をターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とし、さらに、ステップＳ１１２に進んで、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬをクリアして、本ルーチンの実行を一旦終了する。但し、この場合、既に時刻ｔ１５においてアクセル開度が全開になっているので、時刻ｔ１６以降はモータ１はアクセル全開状態に対応するモータトルクを指令トルクとしてトルク制御される。
【００３４】
その後、モータ移動平均回転数ＮＭＡＶＥがストール補正回転数値＃ＮＭＱＳＴＬ以上になってストール状態から脱出すると、ステップＳ１０１における判定結果が「ＹＥＳ」となるので、ステップＳ１１３に進み、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨをクリアして、その後、ステップＳ１１１、ステップＳ１１２の処理を実行して、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００３５】
なお、ステップＳ１０２で「ＹＥＳ」判定され、ステップＳ１０８以降の処理を実行している時に、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨがストールトルクＨｉ経過時間＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨに達したことで、ステップＳ１０８における判定結果が「ＹＥＳ」（ｃｔＱＳＴＬＢＨ≧＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨ）となった場合には、ステップＳ１０７に進み、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬをターゲットトルク３（ＱＴＭＡＰ３）とし、さらにステップＳ１０５以降の処理を実行する。
【００３６】
この場合、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬは既にクリアされているので、ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進み、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬの加算が開始される。そして、次回このルーチンの実行時には、ステップＳ１０１で「ＮＯ」判定、ステップＳ１０２で「ＹＥＳ」判定、ステップＳ１０８で「ＹＥＳ」判定されて、ステップＳ１０７を経て、再びステップＳ１０５に進み、ステップＳ１０５で「ＮＯ」判定されて、ステップＳ１０６でストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬを加算する。
【００３７】
そして、Ｓ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０８→Ｓ１０７→Ｓ１０５→Ｓ１０６の処理を繰り返している間に、ストールトルクＬｏ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＬがストールトルクＬｏ時間値＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＬ以上になると、ステップＳ１０５における判定結果が「ＹＥＳ」となって、ステップＳ１１６に進む。
ステップＳ１１６において、ストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨをクリアして、本ルーチンの実行を一旦終了する。
その結果、次回このルーチンの実行時に、ステップＳ１０１で「ＮＯ」判定、ステップＳ１０２で「ＹＥＳ」判定されてステップＳ１０８に進むと、前回このルーチン実行時にステップＳ１１６でストールトルクＨｉ経過カウンタｃｔＱＳＴＬＢＨをクリアしているので、ステップＳ１０８で「ＮＯ」判定されて、再び、ステップＳ１０９以降の処理を実行することとなる。
このようにすることで、ブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫでの長時間に亘るモータ駆動に起因して、モータ１やインバータ４が過熱するのを防止することができるとともに、坂道発進を自動的に再実行することができる。
【００３８】
以上のように、ブレーキ・アクセル両踏み発進の場合にも、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬから最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨにある間は、モータ１に対する指令トルクを最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬに補正しているので、この間にモータ１やインバータ４などが過熱するのを防止することができる。
【００３９】
さらに、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）が最大勾配登坂開始トルク値＃ＱＳＴＬＨ以上になった時にトルク補正を一旦解除し、その後、ターゲットトルク２（ＱＴＭＡＰ２）がブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫ以上になった時にはブレーキが解除されるまでの間、モータ１に対する指令トルクをブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫに補正しているので、この間もモータ１やインバータ４などが過熱するのを防止することができ、その後、ブレーキが解除された時にトルク補正が解除されるので、車両はスムーズに坂道発進することができる。
【００４０】
さらに、モータ１に対する指令トルクをブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫに補正している期間が所定時間（ストールトルクＨｉ経過時間＃ＣＴＱＳＴＬＢＲＫＨ）を越えた時には、モータに対する指令トルクを一旦、最大勾配ホールド可能トルク値＃ＱＳＴＬＬに戻すようにしているので、ブレーキ時許容最大トルク値＃ＱＳＴＬＢＲＫでの長時間に亘るモータ駆動に起因して、モータ１やインバータ４などが過熱するのを確実に防止することができる。
【００４１】
図８は、登坂可能最大勾配におけるストール時のモータトルクと、モータ１やインバータ４などを過熱させることなく連続出力が可能な時間（出力可能時間）と、該モータトルクでモータ駆動した場合の１秒後の車速の関係を示す図であり、出力可能時間については、モータトルクが小さい方がモータトルクが大きい場合よりも長くなるが、１秒後の車速については、モータトルクが大きい方がモータトルクが小さい場合よりも大きくなる。なお、車速の符号で「＋」（プラス）は前進を意味し、「−」（マイナス）は後退を意味する。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１に記載した発明によれば、パワードライブユニットの小型化を図ることができるとともに、モータやこれを駆動するパワードライブユニットが過熱するのを防止しつつ、スムーズに坂道発進を行うことができるという優れた効果が奏される。
請求項２に記載した発明によれば、長時間に亘る第３のトルク値でのモータ駆動によるモータやパワードライブユニットの過熱を防止することが可能になるという効果がある。
請求項３に記載した発明によれば、パワードライブユニットの小型化により燃料電池自動車への搭載性が向上し、また、坂道発進時における電力消費を抑制することができることから、燃料電池の燃料補給サイクルを長くすることができるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係るモータトルク制御装置を備えた電気自動車の第１の実施の形態における概略構成図である。
【図２】 前記第１の実施の形態におけるモータトルク制御装置のブロック図である。
【図３】 前記第１の実施の形態におけるモータトルク制御のフローチャート（その１）である。
【図４】 前記第１の実施の形態におけるモータトルク制御のフローチャート（その２）である。
【図５】 前記第１の実施の形態におけるブレーキ・アクセル踏み替え発進の場合のタイムチャートである。
【図６】 前記第１の実施の形態におけるブレーキ・アクセル両踏み発進の場合のタイムチャートである。
【図７】 ストール時のアクセル開度とモータトルクの関係を示す図である。
【図８】 登坂可能最大勾配におけるストール時のモータトルクと出力可能時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ モータ
２３ 目標トルク補正手段
Claims (3)
- モータによって駆動され走行する電気自動車に設けられ、
該電気自動車がストール状態のときに、アクセル開度に基づき決定される前記モータの目標トルクと、前記電気自動車が登坂可能な最大勾配において停止保持可能な第１のトルク値と、前記電気自動車が登坂可能な最大勾配において登坂開始可能な前記第１のトルク値より大きな第２のトルク値と、前記電気自動車のブレーキ作動時に発生可能な前記第２のトルク値より大きな第３のトルク値と、を比較し、前記目標トルクが前記第１のトルク値を越えてから前記第２のトルク値に達するまでは前記モータに対する指令トルクを前記第１のトルク値に補正し、前記目標トルクが前記第３のトルク値以上になってから前記ブレーキの作動が解除されるまでは前記モータに対する指令トルクを前記第３のトルク値に補正する目標トルク補正手段、
を備えることを特徴とする電気自動車のモータトルク制御装置。 - 前記目標トルクが前記第３のトルク値以上になってから所定時間が経過した場合は、前記モータに対する指令トルクを前記第１のトルク値に補正す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トルク制御装置。
- 前記モータは燃料電池からの電力によって駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気自動車のモータトルク制御装置。
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