JP6157829B2 - 電気自動車のロールバック抑制制御装置 - Google Patents
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Description
負方向:電動モータを回生するとき、ローラクラッチが締結している方向とする。
前記ロールバック抑制制御手段67は、前記電動モータ3の回転方向を反時計方向から順時計方向へ切換後、アクセル信号指令が定められた一定値を超えた場合、アクセル信号指令により前記電動モータ3を制御するものとしても良い。
前記電気自動車は、車両の前後輪1,2のいずれか一方をエンジンEにて駆動し、前後輪1,2のいずれか他方を前記電動モータ3で駆動するものであっても良い。
図2は、左右一対の前輪1をエンジンEによって駆動される主駆動輪として、左右一対の後輪2を車両用モータ駆動装置Aで駆動される補助駆動輪としたハイブリッド自動車HVを示す。ハイブリッド自動車HVには、エンジンEの回転を変速するトランスミッションTと、トランスミッションTから出力された回転を左右の前輪1に分配するディファレンシャルDとが設けられている。この実施形態のロールバック抑制制御装置およびロールバック抑制制御方法は、図1,図2の車両用モータ駆動装置Aに適用される。
変速ECU61は、次の各機能(1)〜(7)を備える。
(1)車速度センサ94および加速度センサ95から、車速と車両の加減速度の検出信号を受け、統合ECU60からアクセル開度信号を受け取り、自動変速の判断を行う。
(2)急ブレーキと判断した場合は、新たな自動変速と手動変速両方を行わない。
(3)急ハンドルと判断した場合は、新たな自動変速と手動変速両方を行わない。
(4)統合ECU60からシフトレバー93の位置信号を受け取り、電動モータのクリープ制御を実施する。
(7)インバータ装置62にトルク指令または回転数指令と変速指令を送信する機能、および変速機5に付けられた変速切換アクチュエータ47を駆動する機能を備える。
電動モータ3は、3相の通電により、転流を行っている。電動モータ3を駆動するためには大電流が必要である。
電力変換部62aは、PWMデューティVu,Vv,Vwに従ってインバータ71をPWM制御し、電動モータ3を駆動する。
速度指令部106は、インバータ制御回路72に対して速度指令を与える手段であり、変速ECU61に設けられている。速度指令部106は、変速時の車速と選択された目標変速段の変速比に基づき、電動モータ3の目標回転数を算出する。算出した目標回転数は、速度指令としてインバータ装置62のインバータ制御回路72に指示される。
回転数制御では、電動モータ3の目標回転数は一定の時間間隔で計算され、変速中に車速が急に変化しても、変速の目標回転数は車速の変化を追及できる特徴をもつ。それによって、変速ショックを低減することができる。
トルク制御部74は、インバータ制御回路72のうち、トルク制御により電動モータ3の制御の機能を果たす部分であり、電流指令部101、電流PI制御部102、2相・3相変化部103、3相・2相変化部104、速度計算部108、および予測部111を含む。
速度制御部73は、インバータ制御回路72のうち、速度制御により電動モータ3の制御の機能を果たす部分であって、比較部109と、制御部107とを有し、トルク制御部74の電流制御部101へトルク指令を与え、その後の制御をトルク制御部74で行わせる。
このロールバック抑制制御装置64は、車輪を電動モータ3により駆動する電気自動車において、車両が発進時に進行方向と逆に動くロールバックを抑制する装置である。ロールバック抑制制御装置64は、回転角度センサ66と、シフトポジションを検出するレバー位置センサ93aと、ロールバック状態検出手段65と、ロールバック抑制制御手段67とを有する。
回転角度センサ信号を取得するサンプリング時間をΔtとし、回転角度センサ信号の変化量をΔthとし、例えば、軸倍角を6Xとすると、電動モータ3の回転数rot[rpm]は次のように求められる。
この図9は、電動モータ3の回転方向がこの電動モータ3の出力軸側から見てCCW(反時計方向)で回転数rot2>rot1>rot3の場合に応じた回転角度センサ信号の変化状況を表している。電動モータ3の回転数が早い程、一定時間内で出力された回転角度センサ66ののこぎり波の数が多くなる。逆に、電動モータ3の回転数が遅い程、一定時間内で出力された回転角度センサ66ののこぎり波の数が少なくなる。
この図11は、電動モータ3の回転方向がこの電動モータ3の出力軸側から見てCW(順時計方向)で回転数rot2>rot1>rot3の場合に応じた回転角度センサ信号の変化状況を表している。電動モータ3の回転数が早い程、一定時間内で出力された回転角度センサ66ののこぎり波の数が多くなる。逆に、電動モータ3の回転数が遅い程、一定時間内で出力された回転角度センサ66ののこぎり波の数が少なくなる。
ステップ1:変速ECUは、先ず、CAN通信から送ってきた回転角度センサの値の和th_sumを読み込む(S1a)。ここでth_sum信号は、図13に示されたA部とB部の処理済の信号である。次に、th_sumの増量 d_th_sum を計算する(S1b)。計算式:d_th_sum = th_sum- old_th_sum この計算されたth_sumの増量 d_th_sumは、変速ECUのメモリに一時的に記録される(S1c)。その後、ステップ2へ移行する。
判断式: d_th_sum > 0 ?(S2a)
YES:電動モータの回転方向を dir = CCW とする(S2b)。ステップ3aへ移行する。
NO:電動モータの回転方向を dir = CW とする(S2c)。ステップ3bへ移行する。
ステップ3:
レバー操作レンジの判断を行う(分岐(1),(2))。
現在のシフトポジションが、ドライブレンジか2速レンジか1速レンジかを判断する。
判断式:現在 D or 2 or 1レンジ?(S3a)
YES:リターンする。
NO:現在のシフトポジションがRレンジが否かを判断する(S3aa)。
ここで現在Rレンジであるとの判断で(S3aa;YES)、変速ECUのロールバック状態検出手段は、後退レンジでのロールバック状態であることを検出する(S3ab)。次に、ロールバック抑制制御手段は、後述するロールバック抑制制御(図15の時間t1〜の制御)を実施する(S3ac)。その後本処理を終了する。ステップ3aaにて現在Rレンジではないとの判断で(S3aa;NO)、リターンする。
現在のシフトポジションが、ドライブレンジか2速レンジか1速レンジかを判断する。
判断式:現在 D or 2 or 1レンジ?(S3b)
ここで現在ドライブレンジか2速レンジか1速レンジであるとの判断で(S3b;YES)、変速ECUのロールバック状態検出手段は、前進レンジでのロールバック状態であることを検出する(S3ba)。次に、ロールバック抑制制御手段は、後述するロールバック抑制制御(図15の時間t1〜の制御)を実施する(S3bb)。その後本処理を終了する。
ステップ3bにて現在前進レンジではないとの判断で(S3b;NO)、リターンする。
タイムチャートの概要説明;
t0→t1間:シフトポジションが、ドライブレンジか2速レンジか1速レンジ等の前進レンジにある状態。
車速:0km/h
回転角度信号波形:電動モータが停止状態であり、回転角度センサの出力信号が一定の電位に止まっている。
ブレーキ状態:ブレーキONの状態(ブレーキペダルを踏んでいる状態<半開あるいは全開>
アクセル状態:アクセルOFFの状態(アクセルペダルを踏んでいない状態)
クリープ制御状態:クリープ制御動作中、電動モータは一定のトルク値を出力している。
t1:ブレーキを抜く、つまりブレーキをONの状態からOFFの状態にする。
車速:車両が徐々に後退している状態である。
回転角度信号波形:電動モータのローターがCW(順時計方向)で徐々に回転している。回転角度センサの値が設定値から0まで減少し、0に達したら、また設定値に戻して、再び設定値から0まで減少するような繰り返し動作である。
クリープ制御状態:クリープ制御動作中、電動モータのトルクTは下式にて計算される。
T=駆動クリープ閾値+f(Δth_sum)
上式において、(Δth_sum)は、回転角度センサの値の増量。但し、Δth_sum < 0とする。f(Δth_sum):回転角度センサの値の増量に応じて、関数値(トルク)が変化する(1次線形関数とする)。
回転角度センサの値の増量の絶対値が大きければ大きい程、電動モータが発生するトルクが大きい。一方、回転角度センサの値の増量の絶対値が小さければ小さい程、電動モータが発生するトルクが小さい。
t1→t2過程の動作と同様である。
アクセルペダルを踏んでいる状態で、車速が0km/hから徐々に加速していく状態。
車速:車両が0km/hから徐々に加速していく。
回転角度信号波形:t3からも電動モータのローターがCCW(反時計方向)で徐々に回転し始める。
ブレーキ状態:ブレーキOFFの状態(全閉)
アクセル状態:アクセルONの状態(アクセルペダルを踏んでいる状態)
クリープ制御状態:クリープ制御を動作中、電動モータは一定のトルク値を出力している。
車速:車両が0km/hから徐々に加速していく。
回転角度信号波形:電動モータのローターがCCW(反時計方向)で回転している。
ブレーキ状態:ブレーキOFFの状態(全閉)
アクセル状態:アクセルONの状態(アクセルペダルを踏んでいる状態)
クリープ制御状態:クリープ制御動作中、電動モータは一定のトルク値を出力している(虚線部は、アクセル信号である)。
t5→:アクセル信号を導入し、電動モータを制御している。
以上説明したロールバック抑制制御装置64によると、ロールバック状態検出手段65は、回転角度センサ66で検出される回転角、およびレバー位置センサ93aで検出されるシフトポジションから、車両のロールバック状態を検出する。ロールバック抑制制御手段67は、ロールバック状態検出手段65により車両がロールバック状態と検出されたとき、車両のロールバックが抑制するように、電動モータ3のトルクを制御する、具体的には、回転角度センサ66の値の増量に応じて電動モータ3のトルクを制御する。この場合、従来技術のように車速に応じて電動モータを制御するのではなく、回転角度センサ66の値の増量に応じて電動モータ3のトルクを制御するため、電動モータ3の応答性が落ちる問題をより確実に解消することができる。このように車両のロールバックを抑制することで、電動モータ3の応答性の向上を図り、且つ車両がロールバック状態から脱出し易くなる。また回転角度センサ66の値の増量に応じて、例えば、電動モータ3のトルクを徐々に増加させる制御を行うことで、変速機5に起因するショックトルクと異音の低減を図ることも可能となる。
ロールバック抑制制御手段67が、電動モータ3の回転方向を切換後、アクセル信号指令が定められた一定値を超えた場合、アクセル信号指令により電動モータ3を制御すると、電動モータ3を応答性良く制御することができる。
2…後輪(車輪)
3…電動モータ
65…ロールバック状態検出手段
66…回転角度センサ
67…ロールバック抑制制御手段
93a…レバー位置センサ(シフトポジション検出センサ)
Claims (6)
- 車輪を電動モータにより駆動する電気自動車において、車両が発進時に進行方向と逆に動くロールバックを抑制するロールバック抑制制御装置であって、
前記電動モータの回転角を検出する回転角度センサと、
車両のシフトポジションを検出するシフトポジション検出センサと、
前記回転角度センサで検出される回転角、および前記シフトポジション検出センサで検出されるシフトポジションから、前記車両のロールバック状態を検出するロールバック状態検出手段と、
前記ロールバック状態検出手段により前記車両がロールバック状態と検出されたとき、前記車両のロールバックを抑制するロールバック抑制制御手段とを有し、
このロールバック抑制制御手段は、前記ロークバック状態検出手段により現在のシフトポジションでのロールバック状態であると検出されたとき、前記電動モータの回転方向を、前記現在のシフトポジションにおける逆回転方向から正回転方向へ切り換え、前記電動モータの回転方向の切換後、前記電動モータのトルクを一定に保つことを特徴とする電気自動車のロールバック抑制制御装置。 - 請求項1に記載の電気自動車のロールバック抑制制御装置において、前記ロールバック抑制制御手段は、前記車両のロールバック状態で、前記回転角度センサの回転角に応じて前記電動モータのトルクを制御する電気自動車のロールバック抑制制御装置。
- 請求項2に記載の電気自動車のロールバック抑制制御装置において、前記ロールバック抑制制御手段は、前記車両のロールバック状態で、前記回転角度センサで検出される回転角から、この回転角よりも定められる時間前の回転角を減じた回転角の増量が大きければ大きい程、前記電動モータのトルクを大きくし、前記回転角の増量が小さければ小さい程、前記電動モータのトルクを小さくする電気自動車のロールバック抑制制御装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の電気自動車のロールバック抑制制御装置において、前記ロールバック抑制制御手段は、前記電動モータの回転方向を反時計方向から順時計方向へ切換後、アクセル信号指令が定められた一定値を超えた場合、アクセル信号指令により前記電動モータを制御する電気自動車のロールバック抑制制御装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の電気自動車のロールバック抑制制御装置において、前記電気自動車は、車両の前後輪のいずれか一方または両方を前記電動モータで駆動する電気自動車のロールバック抑制制御装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の電気自動車のロールバック抑制制御装置において、前記電気自動車は、車両の前後輪のいずれか一方をエンジンにて駆動し、前後輪のいずれか他方を前記電動モータで駆動する電気自動車のロールバック抑制制御装置。
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