JP4062072B2 - Electric vehicle control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車の制御装置に関し、特に登坂時の走行制御をする制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開平11−215687号公報
電気自動車において、登坂時にアクセルペダルの踏み込み量不足等のため、電動機がロック状態になるおそれがある。電動機がロック状態になると電動機を駆動するインバータの特定のスイッチング素子に電流が集中し、急激な温度上昇が発生して、このスイッチング素子が熱破壊する可能性がある。
従来このような電動機のロック状態におけるインバータのスイッチング素子の熱破壊を防止するため、スイッチング素子の温度上昇と電動機の回転数などから、電動機のロック状態を検出し、出力電流を制限するか、または出力を停止し、車両のずれ下がりなどを起こさせて、電動機の回転子の回転角をずらすことが考えられている(特許文献1参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術によれば、電動機がロック状態であることを検出した場合に、電動機のトルクを低減して回転子の回転角をずらして位相を変化させ、ロック状態のために加熱状態にあったスイッチング素子から別の加熱状態に無いスイッチング素子に通電をずらすことによって、大きなトルクを発生させロック状態から脱することができる。
しかしながら、加熱状態に無いスイッチング素子を用いて電動機を回転させ始めたとしても、再度加熱状態にあったスイッチング素子でトルクを発生させることになり、過熱状態が継続してしまうという問題があった。
【0004】
本発明は、上記の問題点を解決するために、電動機のロック状態を防止し、スイッチング素子の過熱状態の継続を避けることができる電気自動車の制御装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、車両の駆動力源である電動機と、運転者のアクセル操作量に基づいて前記電動機への要求トルクを算出するトルク算出手段と、前記要求トルクに基づいて前記電動機の発生トルクを制御するトルク制御手段を備えた電気自動車の制御装置において、路面の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、少なくとも路面の傾斜角度と車両重量に基づいて、登坂に必要なトルクである登坂トルクを算出する登坂トルク算出手段とを備え、前記トルク制御手段は、前記要求トルクが前記登坂トルク以下である場合には、前記電動機のトルク発生を禁じるものとした。
【0006】
【発明の効果】
本発明により、登坂トルク算出手段は坂を登るに必要な登坂トルクを算出し、トルク算出手段は電動機への要求トルクを算出し、トルク制御手段が両者を比較し要求トルクが登坂トルク以下の場合は、電動機のトルク発生を禁じるので、電動機がロック状態となることを防止できる。
その結果、電動機電源の特定のスイッチング素子に電流が集中することを防ぐことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を説明する。
図1は電気自動車の制御装置のブロック構成を示す図である。
電動機5の駆動を制御する制御判断部1には、入力としてアクセル開度センサ6、傾斜角センサ7、車速センサ11、リバーススイッチ(リバースSW)12が接続する。
制御判断部1から制御信号がブレーキ制御装置14に出力され、ブレーキ15の作動、解除が行われる。
【0008】
また、制御判断部1から制御信号がインバータ4に出力され、インバータ4が制御判断部1からの制御信号に基づいて電動機5への供給電力を制御することによって電動機5の駆動制御が行われる。
さらにイグニッションスイッチ(イグニッションSW)16が制御判断部1にメインスイッチとして接続している。イグニッションスイッチ16は、図示しないキーシリンダスイッチがイグニッション位置にあるとき、オンされる。
【0009】
制御判断部1の構成とその入出力の関係をさらに詳細に説明する。
制御判断部1は、トルク指令値算出部2、電動機出力制御部3、車両諸元記憶部8、登坂トルク算出部9、登坂制御判断部13を有している。
アクセル開度センサ6は制御判断部1のトルク指令値算出部2に接続し、アクセル開度信号を入力する。
傾斜角センサ7は、登坂路の車体前後方向の傾斜角を検出し、登坂トルク算出部9に入力する。
【0010】
車速センサ11は、タイヤの回転数から車速を計算し、前進時は正、後進時は負で表す車速信号を登坂制御判断部13に入力する。
リバーススイッチ12は、乗員によって操作されるシフトレバーがリバースポジション(後進位置)のときオン状態になるスイッチである。このリバーススイッチ12の状態信号が登坂制御判断部13に入力する。
【0011】
トルク指令値算出部2はアクセル開度からインバータ4が電動機5を駆動するときの要求トルクの指令値を算出して電動機出力制御部3に送出する。
登坂制御判断部13は、車速センサ11からの車速信号に基づき車両の停止、前進、後進などの車両の実際の走行状態を検出し、リバーススイッチ12からのスイッチ信号で運転者が意図した進行方向を検出し、運転者の意図しない走行状態かどうか、つまり登坂制御をするかどうかの判断をし、登坂制御の許可信号を登坂トルク算出部9と電動機出力制御部3に送出する。
【0012】
具体的には、リバーススイッチ12がオフ(前進位置)の状態で、車速センサ11が車両の後進または停止状態を示すとき、登坂制御判断部13は運転者の意図しない走行状態と判断する。同様にリバーススイッチ12がオン(後進位置)の状態で、車速センサ11が車両の前進または停止状態を示すとき、登坂制御判断部13は運転者の意図しない走行状態と判断する。
【0013】
登坂制御判断部13が運転者の意図しない走行状態と判断したとき、登坂トルク算出部9と電動機出力制御部3に対して登坂制御の許可信号を出す。
運転者の意図する走行状態と判断した場合は、両者に登坂制御の許可信号を出さない。
【0014】
車両諸元記憶部8は予め車両重量、減速比、タイヤ径の車両諸元データを記憶する。
登坂トルク算出部9は、登坂制御の許可信号を受けたとき、車両諸元記憶部8から予め記憶された車両諸元データを読み出し、傾斜角センサ7によって検出された傾斜角と車両諸元データに基づき登坂に必要なトルク、すなわち登坂トルクを算出し、電動機出力制御部3に出力する。
【0015】
図2に示すように坂の傾斜角をθとすると登坂トルクは、電動機の軸の出力トルクTmで表すと下式のようになる。
Tm=(Mc×g×sinθ×r)/Gr ・・・(1)
ここで、車両重量をMc、重力加速度をg、総減速比をGr、タイヤ半径をrとする。
【0016】
電動機出力制御部3は、登坂制御判断部13から登坂制御の許可信号を受けて、登坂トルク算出部9からの登坂トルクとトルク指令値算出部2からの要求トルクの指令値を比較する。
比較した結果、登坂トルク≧要求トルク指令値の場合、ブレーキ制御装置14へブレーキ作動を指令するとともに、インバータ4へ電動機駆動出力目標値をゼロとして出力する。
逆に登坂トルク<要求トルク指令値の場合、ブレーキ制御装置14へブレーキ解除を指令するとともに、インバータ4へ要求トルクの指令値に対応する電動機駆動出力目標値を出力する。
【0017】
電動機出力制御部3は、登坂制御判断部13から登坂制御の許可信号を受けていないときは、ブレーキ制御装置14へブレーキ解除を指令し、またインバータ4へ要求トルクの指令値に対応する電動機駆動出力目標値を出力する。
また、電動機出力制御部3は、リバーススイッチ12のオン/オフ信号に基づいて電動機5の回転方向(正転/逆転)を決定し、電動機出力目標値とともに回転方向の信号を出力する。
【0018】
インバータ4はスイッチング素子を備え、電動機出力制御部3からの電動機駆動出力目標値の信号と回転方向の信号により、図示しない電源バッテリからの電流、電圧をスイッチング素子で通電制御して、電動機5を逆転/正転の制御および入力された電動機駆動出力目標値に対応した出力になるように制御駆動する。
なお、制御判断部1は、マイクロコンピュータで構成される。
【0019】
本実施の形態の作用を以下に説明する。図3は制御判断部1の動作を表すフローチャートである。
イグニッションスイッチ16がオンで本制御を開始し、運転者によるアクセル操作がなされると、トルク指令値算出部2と電動機出力制御部3によるインバータ4を介した電動機5の駆動が開始される。
ステップ101では、トルク指令値算出部2は、アクセル開度センサ6からの信号に対応した要求トルクの指令値を算出する。
ステップ102では、登坂制御判断部13はリバーススイッチ12の状態を読み込み、運転者の意図が前進または後進であるかを検出する。
ステップ103では、登坂制御判断部13は車速センサ11から車速を読み込む。
【0020】
ステップ104では、登坂制御判断部13はステップ102、103の検出結果から、車両は運転者が意図した走行状態かどうかを判断する。
すなわち、リバーススイッチ12がオフの状態で(つまり前進を意図した状態で)、車速センサ11による車速信号が0または負(車両の走行状態が停止または後進)の場合は、運転者の意図しない走行状態と判断する。
また、リバーススイッチ12がオンの状態で(つまり後進を意図した状態で)、車速センサ11による車速信号が0または正(車両の走行状態が停止または前進)の場合も同様である。
【0021】
意図する走行状態と判断した場合(リバーススイッチ12がオフで前進状態、またはリバーススイッチ12がオンで後進状態である場合)はステップ114に進み、意図しない走行状態と判断した場合はステップ105に進む。
ステップ105では、登坂制御判断部13は登坂トルク算出部9と電動機出力制御部3に登坂制御の許可信号を出力する。
【0022】
ステップ106では、登坂トルク算出部9は登坂制御の許可信号を受けて、傾斜角センサ7から傾斜角を読み込む。
ステップ107では、登坂トルク算出部9は車両諸元記憶部8のデータと傾斜角θから式(1)にしたがって登坂トルクを算出し、電動機出力制御部3に出力する。
ステップ107の後はステップ108に進む。
【0023】
ステップ108では、電動機出力制御部3は、要求トルクの指令値が登坂トルクを上回るかどうかをチェックする。上回る場合はステップ112へ、等しいか下回る場合はステップ109に進む。
ステップ109では、電動機出力制御部3はブレーキ制御装置14にブレーキ作動信号を出力し、ブレーキ15により車両を制動させる。
【0024】
ステップ110では、電動機出力制御部3は電動機駆動出力目標値をゼロとして出力する(電動機出力不許可)。つまり電動機の駆動を禁ずる。
ステップ111では、トルク指令値算出部2は、アクセル開度センサ6からの信号に対応した要求トルクの指令値を算出する。
ステップ111の後、ステップ108に戻る。
つまり、運転者が、アクセルペダルをさらに踏み込み、増大した要求トルクの指令値を電動機出力制御部3に入力して、登坂トルクを上回るまでこのステップ108からステップ111のループを繰り返す。
【0025】
ステップ112では、電動機出力制御部3はブレーキ制御装置14にブレーキ解除信号を出力し、ブレーキ15を開放する。
ステップ113では、電動機出力制御部3は要求トルクの指令値に対応した電動機駆動出力目標値をインバータ4に出力する(電動機出力許可)。
ステップ113の後ステップ115に進む。
これより、次のステップ115では、インバータ4が電動機駆動出力目標値に追随して、電動機5を駆動する。
【0026】
一方、ステップ104のチェックで運転者の意図する走行状態と判断したときには、ステップ114では、電動機出力制御部3はインバータ4に要求トルクの指令値に対応した電動機駆動出力目標値を出力する(電動機出力許可)。ステップ114の後ステップ115に進む。
これにより一連の制御のフローが終了し最初に戻る。
【0027】
本実施の形態のトルク指令値算出部2は本発明のトルク算出手段を構成する。また、上記フローにおけるステップ102は選択走行方向検出手段を、ステップ103は走行状態検出手段を、ステップ104と105は走行判断手段を、ステップ106は傾斜角度検出手段を、ステップ107は登坂トルク算出手段を、ステップ108、110とステップ113、114および115はトルク制御手段を、ステップ109と112は制動手段を構成する。
【0028】
以上のように本実施の形態によれば、登坂制御判断部13は、運転者が選択した走行方向を示すリバーススイッチ12の信号と車速センサ11からの信号に基づき、実際の車両走行状態が運転者の意図する方向への走行状態かどうかを判断し、意図しない走行状態と判断された場合は、電動機出力制御部3は、アクセル開度に対応した要求トルクの指令値と、坂道の傾斜角と車両重量に基づき算出された登坂トルクとを比較し、要求トルクの指令値が登坂トルク以下の場合、ブレーキを作動させ、電動機5への駆動出力をゼロとする。
【0029】
その結果、電動機のロック状態は継続せず、インバータのスイッチング素子の過熱による破損を防止できる。
また、アクセルをさらに踏み込んで要求トルクの指令値が登坂トルクを上回ると、電動機出力制御部3はブレーキを解除し電動機へ出力するので、坂道発進時の車両のずり下がりの防止を可能としている。
【0030】
なお、本実施の形態においては、傾斜角センサ7によって登坂路の傾斜角を検出する構成としたが、傾斜角センサ7の代わりにカーナビゲーションの地図情報から登坂路の傾斜角を検出する構成としてもよい。
さらに、要求トルクの指令値が登坂トルク以下である場合には、ブレーキに代えてオートマチックトランスミッションを「駐車位置(パーキングポジション)」に切り替えて車両を停止させておく構成としてもよい。
【0031】
登坂トルクの算出は車両諸元記憶部8に予め記憶された車両重量に基づいて算出するようにしたが、例えばイグニッションスイッチをオンした時のサスペンションのストローク量から車両重量を検出する車重検出手段によって検出した値を用いてもよい。
このような車両重量検出方法では、乗員および積載荷物の重量が適切に車両重量に反映されるので、登坂トルク算出の精度が向上する。
【0032】
また、本実施の形態では、リバーススイッチ12の信号を制御判断部1に入力し、前進/後進を切り替える構成としたが、図示しないトランスミッションの後進位置を検出してリバーススイッチ12をオンとし、トランスミッション側で後進操作を行い、制御判断部1では正転/逆転の制御をしない構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の構成を示す図である。
【図2】登坂トルクを求める方法を示す図である。
【図3】本発明の作用を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
1 制御判断部
2 トルク指令値算出部
3 電動機出力制御部
4 インバータ
5 電動機
6 アクセル開度センサ
7 傾斜角センサ
8 車両諸元記憶部
9 登坂トルク算出部
11 車速センサ
12 リバーススイッチ
13 登坂制御判断部
14 ブレーキ制御装置
15 ブレーキ
16 イグニッションスイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an electric vehicle, and more particularly to a control device that performs traveling control during climbing.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
JP, 11-215687, A In an electric vehicle, there is a possibility that the electric motor may be locked due to an insufficient amount of depression of an accelerator pedal during climbing. When the electric motor is locked, the current concentrates on a specific switching element of the inverter that drives the electric motor, and a sudden temperature rise may occur, which may cause thermal destruction of the switching element.
Conventionally, in order to prevent thermal destruction of the switching element of the inverter in such a locked state of the motor, the locked state of the motor is detected from the temperature rise of the switching element and the rotation speed of the motor, or the output current is limited, or It has been considered to shift the rotation angle of the rotor of the electric motor by stopping the output and causing the vehicle to move down (see Patent Document 1).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
According to this prior art, when it is detected that the electric motor is in a locked state, the torque of the electric motor is reduced, the rotation angle of the rotor is shifted, the phase is changed, and the heated state is obtained due to the locked state. By shifting energization from the switching element to another switching element that is not in a heated state, a large torque can be generated and the locked state can be released.
However, even if the electric motor is started to rotate using a switching element that is not in a heating state, torque is generated by the switching element that is in a heating state again, and there is a problem that the overheating state continues.
[0004]
In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide an electric vehicle control apparatus that can prevent a motor from being locked and avoid a continuation of an overheated state of a switching element.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention provides an electric motor that is a driving force source of a vehicle, torque calculating means that calculates a required torque for the electric motor based on an accelerator operation amount of a driver, and generation of the electric motor based on the required torque. In a control apparatus for an electric vehicle provided with torque control means for controlling torque, an inclination angle detecting means for detecting an inclination angle of a road surface, and an uphill that is a torque necessary for the uphill based on at least the road surface inclination angle and the vehicle weight Climbing torque calculating means for calculating torque, and the torque control means prohibits generation of torque of the motor when the required torque is equal to or lower than the climbing torque.
[0006]
【The invention's effect】
According to the present invention, the climbing torque calculating means calculates the climbing torque necessary for climbing the slope, the torque calculating means calculates the required torque to the motor, the torque control means compares both, and the required torque is equal to or lower than the climbing torque. Since the torque generation of the electric motor is prohibited, the electric motor can be prevented from being locked.
As a result, current can be prevented from concentrating on a specific switching element of the electric motor power source.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a block diagram of a control device for an electric vehicle.
An accelerator opening sensor 6, an inclination angle sensor 7, a
A control signal is output from the control determination unit 1 to the
[0008]
In addition, a control signal is output from the control determination unit 1 to the inverter 4, and the inverter 4 controls the power supplied to the
Further, an ignition switch (ignition SW) 16 is connected to the control determination unit 1 as a main switch. The
[0009]
The configuration of the control determination unit 1 and its input / output relationship will be described in more detail.
The control determination unit 1 includes a torque command
The accelerator opening sensor 6 is connected to the torque command
The inclination angle sensor 7 detects the inclination angle of the uphill road in the longitudinal direction of the vehicle body and inputs it to the uphill
[0010]
The
The
[0011]
The torque command
The uphill
[0012]
Specifically, when the
[0013]
When the climbing
If it is determined that the driving state is intended by the driver, the climbing control permission signal is not issued to both.
[0014]
The vehicle specification storage unit 8 stores vehicle specification data of vehicle weight, reduction ratio, and tire diameter in advance.
When the climbing
[0015]
As shown in FIG. 2, when the inclination angle of the slope is θ, the climbing torque is expressed by the following expression when expressed by the output torque Tm of the shaft of the motor.
Tm = (Mc × g × sin θ × r) / Gr (1)
Here, the vehicle weight is Mc, the gravitational acceleration is g, the total reduction ratio is Gr, and the tire radius is r.
[0016]
The motor output control unit 3 receives the climbing control permission signal from the climbing
As a result of the comparison, if the climbing torque is equal to or greater than the required torque command value, the
On the contrary, when the hill-climbing torque is less than the required torque command value, the
[0017]
When the motor output control unit 3 has not received the climbing control permission signal from the climbing
In addition, the motor output control unit 3 determines the rotation direction (forward / reverse rotation) of the
[0018]
The inverter 4 includes a switching element, and the current and voltage from a power source battery (not shown) are energized and controlled by the switching element based on the electric motor drive output target value signal and the rotation direction signal from the electric motor output control unit 3 to control the
The control determination unit 1 is composed of a microcomputer.
[0019]
The operation of this embodiment will be described below. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the control determination unit 1.
When the
In
In
In
[0020]
In
In other words, when the
The same applies to the case where the
[0021]
When it is determined that the travel state is intended (when the
In
[0022]
In
In
After
[0023]
In
In
[0024]
In
In
After
That is, the driver further depresses the accelerator pedal, inputs the command value of the increased required torque to the motor output control unit 3, and repeats the loop from
[0025]
In
In
After
Thus, in the
[0026]
On the other hand, when it is determined in the check in
As a result, a series of control flow ends and the process returns to the beginning.
[0027]
The torque command
[0028]
As described above, according to the present embodiment, the uphill
[0029]
As a result, the locked state of the electric motor does not continue, and damage due to overheating of the switching element of the inverter can be prevented.
Further, when the accelerator is further depressed and the command value of the required torque exceeds the climbing torque, the motor output control unit 3 releases the brake and outputs it to the motor, so that it is possible to prevent the vehicle from sliding down when starting on a slope.
[0030]
In the present embodiment, the inclination angle of the uphill road is detected by the inclination angle sensor 7, but the inclination angle of the uphill road is detected from the map information of the car navigation instead of the inclination angle sensor 7. Also good.
Further, when the command value of the required torque is equal to or lower than the climbing torque, the automatic transmission may be switched to the “parking position (parking position)” instead of the brake and the vehicle may be stopped.
[0031]
The climbing torque is calculated based on the vehicle weight stored in advance in the vehicle specification storage unit 8. For example, the vehicle weight detecting means detects the vehicle weight from the stroke amount of the suspension when the ignition switch is turned on. You may use the value detected by.
In such a vehicle weight detection method, the weight of the occupant and the loaded luggage is appropriately reflected in the vehicle weight, so that the accuracy of climbing torque calculation is improved.
[0032]
In the present embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a method for obtaining a climbing torque.
FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
路面の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、
少なくとも路面の傾斜角度と車両重量に基づいて、登坂に必要なトルクである登坂トルクを算出する登坂トルク算出手段とを備え、
前記トルク制御手段は、前記要求トルクが前記登坂トルク以下である場合には、前記電動機のトルク発生を禁じることを特徴とする電気自動車の制御装置。An electric motor as a driving force source of the vehicle; torque calculating means for calculating a required torque for the electric motor based on a driver's accelerator operation amount; and torque control means for controlling a generated torque of the electric motor based on the required torque In an electric vehicle control device comprising:
An inclination angle detecting means for detecting an inclination angle of the road surface;
A climbing torque calculating means for calculating a climbing torque that is a torque required for climbing based on at least the inclination angle of the road surface and the vehicle weight,
The control device for an electric vehicle, wherein the torque control means prohibits the generation of torque of the electric motor when the required torque is equal to or less than the climbing torque.
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記選択走行方向検出手段の検出した走行方向と、前記走行状態検出手段の検出した車両の実際の走行状態が異なるとき運転者が意図しない走行状態として判断する走行判断手段を備え、
前記制動手段は、前記運転者が意図しない走行状態であるときに、前記制動を行うことを特徴とする請求項2に記載の電気自動車の制御装置。A selected travel direction detection means for detecting a selection state of forward and reverse of the vehicle;
Traveling state detecting means for detecting the traveling state of the vehicle;
A travel determination unit that determines that the driver does not intend the travel state when the travel direction detected by the selected travel direction detection unit is different from the actual travel state of the vehicle detected by the travel state detection unit;
The electric vehicle control device according to claim 2, wherein the braking means performs the braking when the driving state is not intended by the driver.
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