JP6642574B2 - 電動車両の制御装置、および、電動車両の制御方法 - Google Patents

電動車両の制御装置、および、電動車両の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、電動車両の制御装置、および、電動車両の制御方法に関する。
電動車両の減速や停車の際に用いられる制動力は、モータによる回生制動や、ブレーキによる摩擦制動により得られる。回生制動は摩擦制動よりも制動力の制御性が良いため、電動車両を滑らかに停車させるためには、摩擦制動ではなく回生制動により停車することが好ましい。特に、アクセルペダルの開度に応じてモータの駆動と制動を実行する車両では、外乱に応じて制動力を調整することにより停車させる必要があるため、停車間際においては制御性が良い回生制動を実行する方が好ましい。
しかしながら、従来では、バッテリが満充電の状態である場合に回生制動を行ってしまうと、バッテリが過充電されてしまう恐れがあったため、バッテリが満充電の状態である場合には、回生制動ではなく摩擦制動による電動車両の停車が行われていた(JP2012−29461A)。
バッテリが満充電の状態であれば、回生制動を行うとバッテリが過充電されてしまうため、摩擦制動を行わなければならず、してみれば、電動車両が滑らかに停車できないという課題があった。
本発明は、バッテリが満充電の状態である場合に電動車両が滑らかに停車できないという課題を解決する技術を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、アクセルペダルの開度に応じた制動力を発生させることにより電動車両を減速させる電動車両の制御装置であって、電動車両の駆動力又は回生制動力を発生するモータと、制動力を発生する摩擦制動部と、アクセルペダルの開度に応じて、モータ及び摩擦制動部のうちの少なくとも1つを制御するコントローラと、を備える。コントローラは、モータに回生制動を行わせる時にモータにより発生される回生電力の全てが電動車両にて消費されるか否かを判定し、回生電力が電動車両にて消費されると判定した場合に、モータに回生制動を行わせる。
図1は、第1実施形態のモータコントローラを備える電動車両の概略構成図である。 図2Aは、車両モデルを示す図である。 図2Bは、車両モデルを示す図である。 図3は、電動車両の走行制御を示すフローチャートである。 図4は、トルクテーブルの一例を示す図である。 図5は、停止制御処理を示すブロック図である。 図6は、モータ回転速度F/Bトルク設定ブロックにおける処理を示すブロック図である。 図7は、外乱トルク推定ブロックにおける処理を示すブロック図である。 図8は、指令値算出制御を示すフローチャートである。 図9は、充電電流テーブルの一例を示す図である。 図10は、フィルタ処理を示すブロック図である。 図11は、電動車両の走行状況の一例を示すタイムチャートである。 図12は、図11のタイムチャートの電動車両の動作を示した充電電流テーブルである。 図13は、電動車両の走行状況の他の一例を示すタイムチャートである。 図14は、図13のタイムチャートの電動車両の動作を示した充電電流テーブルである。 図15は、第2実施形態のモータコントローラを備える電動車両の概略構成図である。 図16は、停止制御処理を示すブロック図である。 図17は、指令値算出制御を示すフローチャートである。 図18は、電動車両の動作を示した充電電流テーブルである。 図19は、第3実施形態のモータコントローラにより行われる指令値算出制御を示すフローチャートである。 図20は、電動車両の動作を示した充電電流テーブルである。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の制御装置であるモータコントローラ14を備える電動車両100の概略構成図である。
電動車両100には、駆動源の一部または全部となるモータ1が搭載されている。本実施形態においては、電動車両100に搭載されるモータ1は、3相(U、V、W相)で動作するものとする。なお、電動車両100は、電動モータを駆動源とする電気自動車や、電動モータとエンジンを駆動源とするハイブリッド自動車であってもよい。
本実施形態における電動車両100は、アクセルペダルの操作のみで加減速や停止をすることができる。つまりは、モータ1が発生する駆動トルク、回生トルクはアクセルペダルの開度に応じたものとなる。そのため、アクセルペダルの開度が大きくなると、モータ1にて発生する駆動トルクが大きくなり、電動車両100は加速する。また、アクセルペダルの開度が小さくなると、モータ1にて発生する駆動トルクが小さくなり、もしくは、モータ1による回生制動力、及び、摩擦制動部7による摩擦制動力が大きくなり、電動車両100は減速又は停止する。なお、電動車両100はブレーキペダルを備えていてもよいが、ブレーキペダルはアクセルペダルの開度がゼロとなる場合よりも大きな制動力が必要な場合に用いられるものとする。
電動車両100は、モータ1、バッテリ2、インバータ3、減速機4、シャフト5、駆動輪6、摩擦制動部7、電圧センサ8、電流センサ9、回転センサ10、液圧センサ11、摩擦ブレーキコントローラ12、バッテリコントローラ13、及び、モータコントローラ14を備える。
モータ1は、3相電力(U、V、W相)により動作する回転子を備えている。モータ1においては、バッテリ2からインバータ3を経て3相の交流電流iu、iv、iwが流れると、交流電流iu、iv、iwに応じたトルクが発生する。モータ1にて発生するトルクは、減速機4およびシャフト5を介して駆動輪6に伝達される。また、モータ1は、回生制動を行うことにより、電動車両100を減速または停車させることができる。モータ1が回生制動を行うと、回生電力が発生して、その回生電力によりバッテリ2が充電される。なお、モータ1にて発生する回生電力は、交流電力である。
バッテリ2は、リチウム電池などの充放電可能な電池である。バッテリ2により供給される直流の電力は、インバータ3により交流電力に変換され、この交流電力はモータ1に供給される。また、バッテリ2は、充電スタンドにおいて充電されるだけでなく、電動車両100の減速時には、モータ1にて発生する回生電力によっても充電される。また、バッテリ2とインバータ3との間には、電圧センサ8が設けられている。
インバータ3は、モータコントローラ14から出力されるPWM信号Tu、Tv、Twのデューティー比(%)に応じて、バッテリ2から出力される直流電流を3つの交流電流iu、iv、iwに変換する。そして、インバータ3は、変換した交流電流iu、iv、iwをモータ1に供給する。なお、インバータ3は、モータ1が回生電力を発生して交流電流を出力している場合には、その交流電流を直流電流に変換し、変換した直流電流をバッテリ2に出力する。また、インバータ3とモータ1との間には、電流センサ9が設けられている。
インバータ3は、例えば、U、V、W相のそれぞれと対応して備えられた2個のスイッチング素子(不図示)を備えている。インバータ3においては、PWM信号Tu、Tv、Twのデューティー比に応じて、スイッチング素子のオンオフが切り替えられる。スイッチング素子の切り替えによって、バッテリ2から供給される直流電流は、所望の交流電流iu、iv、iwに変換されてモータ1に供給される。
なお、スイッチング素子としては、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)や、MOS−FET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)などのパワー半導体素子がある。
減速機4は、モータ1にて発生したトルクを変換し、変換したトルクをシャフト5に伝達する。モータ1の回転速度がシャフト5の回転速度に変換される比率は、ファイナルギヤ比と称される。すなわち、減速機4は、ファイナルギヤ比に応じて、モータ1の回転速度をシャフト5の回転速度に変換する。
シャフト5は、モータ1から減速機4を介して伝達されたトルクによって回転する。
駆動輪6は、シャフト5の両端に取り付けられており、シャフト5の回転に伴って回転する。このように駆動輪6が回転することにより、電動車両100が走行する。
摩擦制動部7は、摩擦ブレーキであり、駆動輪6と隣接して設けられる。摩擦制動部7と摩擦ブレーキコントローラ12とは、例えばオイルを用いた油路を介して接続されている。摩擦制動部7は、摩擦ブレーキコントローラ12との間の油路の液圧に応じて、摩擦制動力を発生させる。
電流センサ9は、インバータ3からモータ1に供給される3相交流電流iu、iv、iwを測定する。そして、電流センサ9は、測定した3相交流電流iu、iv、iwを、モータコントローラ14に出力する。
回転センサ10は、例えば、レゾルバやエンコーダであり、モータ1の回転子の位相である回転子位相α(rad)を検出する。回転センサ10は、検出した回転子位相αを、モータコントローラ14に出力する。
液圧センサ11は、摩擦制動部7の液圧を測定する。
摩擦ブレーキコントローラ12は、モータコントローラ14からの摩擦トルク指令値Tb*の入力、及び、液圧センサ11からのブレーキ液圧から、液圧指令値を求める。そして、摩擦ブレーキコントローラ12は、求めた液圧指令値に応じて、摩擦制動部7との間の油路の液圧を制御する。
バッテリコントローラ13は、バッテリ2の状態を監視し、バッテリ2の残量を示すSOC(State Of Charge)(%)を求める。バッテリコントローラ13は、バッテリ2のSOCや温度から回生可能電力Pin(W)を求める。バッテリコントローラ13は、求めた回正可能電力Pinを、モータコントローラ14に出力する。なお、回生可能電力Pinは、ゼロもしくは正の値となる。尚、SOCの代わりに、容量に対して放電した割合を示すDOD(Depth Of Discharge)を用いても良い。
モータコントローラ14には、車速センサ(不図示)からの電動車両100の車速V、アクセルペダルの踏み込み量を測定するアクセル開度センサ(不図示)からのアクセル開度θ、電圧センサ8からの直流電圧値Vdc、電流センサ9からの3相交流電流Iu、Iv、Iw、回転センサ10からのモータ1の回転子位相α、液圧センサ11からのブレーキ液圧、バッテリコントローラ13からのSOC及び回生可能電力Pinが入力される。そして、モータコントローラ14は、これらの入力をもとに、ドライブ回路を介してインバータ3へPWM信号Tu、Tv、Twを出力するとともに、摩擦ブレーキコントローラ12へ摩擦トルク指令値Tb*を出力する。モータコントローラ14の詳細な動作については後述する。なお、モータコントローラ14は、モータ1による回生制動、及び、摩擦制動部7による摩擦制動の応答性を考慮して、トルク指令値を制御する。
次に、モータコントローラ14における処理にて用いられる、電動車両100の駆動伝達系をモデル化した車両モデルにおける伝達関数について説明する。モータコントローラ14の処理においては、Gp(s)、Gb(s)、Gpa(s)、Gba(s)の伝達関数が用いられる。
伝達関数Gp(s)は、モータ1にて発生するモータトルクTmの入力からモータ1の回転速度であるモータ回転速度ωmの出力までの伝達特性を示す。
伝達関数Gb(s)は、摩擦制動部7にて発生する摩擦トルクTbの入力からモータ回転速度ωmの出力までの伝達特性を示す。
伝達関数Gpa(s)は、モータトルクTmの入力から電動車両100の加速度aの出力までの伝達特性を示す。
伝達関数Gba(s)は、摩擦トルクTbの入力から電動車両100の加速度aの出力までの伝達特性を示す。
これらの伝達関数について、図2A、2Bを用いて説明する。
図2A、2Bは、電動車両100の駆動力伝達系をモデル化した車両モデルを示す図である。これらの図における各パラメータは、以下のとおりである。
Jm:モータ1のイナーシャ
Jw:駆動輪6のイナーシャ
M:電動車両100の重量
KD:駆動系の捻り剛性
Kt:タイヤと路面との間の摩擦係数
N:オーバーオールギヤ比
r:タイヤの動半径
ωm:モータ1のモータ回転速度
Tm:モータトルク
TD:駆動輪6のトルク
F:電動車両100に加えられる力
V:電動車両100の速度
ωw:駆動輪6の角速度
Tb:摩擦制動部7にて発生する摩擦制動量(モータ軸換算トルク)
図2A、図2Bから、式(1)〜(5)の運動方程式を導くことができる。なお、式(1)〜(3)における右上にアスタリスク(*)が付されたパラメータは、そのパラメータが時間微分された値であること表している。
Figure 0006642574
Figure 0006642574
Figure 0006642574
Figure 0006642574
Figure 0006642574
ここで、駆動輪6の角速度ωwがゼロよりも大きい(ωw>0)すなわち電動車両100が前進している場合には、摩擦制動量Tbは正となる(Tb>0)。駆動輪6の角速度ωwがゼロよりも小さい(ωw<0)すなわち電動車両100がバックしている場合には、摩擦制動量Tbは負となる(Tb<0)。また、駆動輪6の角速度ωwがゼロ(ωw=0)すなわち電動車両100が停車している場合には、摩擦制動量Tbはゼロとなる(Tb=0)。
式(1)〜(5)の運動方程式から、伝達関数Gp(s)は式(6)として求められる。また、伝達関数Gb(s)は式(7)として求められる。
Figure 0006642574
Figure 0006642574
ただし、式(6)、(7)における各パラメータは、次のように表される。
Figure 0006642574
式(6)に示した伝達関数の極と零点を調べると、次の式(8)の伝達関数に近似でき、1つの極と1つの零点は極めて近い値を示す。これは、式(8)のαとβが極めて近い値を示すことに相当する。
Figure 0006642574
従って、式(8)における極零相殺(α=βと近似する)を行うことにより、次の式(9)に示すように、(2次)/(3次)の伝達特性Gp(s)を構成する。
Figure 0006642574
また、式(1)〜(5)の運動方程式から、伝達関数Gpa(s)は式(10)として求められ、伝達関数Gba(s)は式(11)して求められる。
Figure 0006642574
Figure 0006642574
ただし、式(10)、(11)における各パラメータは、次の式で表される。
Figure 0006642574
このように、伝達関数Gp(s)、Gb(s)、Gpa(s)、Gba(s)を求めることができる。
次に、モータコントローラ14による制御について説明する。
図3は、モータコントローラ14による電動車両100の走行制御を示すフローチャートである。この走行制御は、所定のタイミングで繰り返し行われる。
S301においては、モータコントローラ14への入力処理が行われる。図1に示されたように、モータコントローラ14には、直流電圧値Vdc(V)、回生可能電力Pin(W)、摩擦制動量Tb、車速V(m/s)、アクセル開度θ(%)、回転子位相α(rad)、3相交流電流iu、iv、iw(A)が入力される。
直流電圧値Vdcは、電圧センサ8からモータコントローラ14に入力される。
回生可能電力Pinは、バッテリコントローラ13からモータコントローラ14に入力される。そして、この回生可能電力Pinが0でない場合は、バッテリ2が空き容量を有している場合で、空き容量が多いほど、回生可能電力Pinが大きくなる。
回転子位相αは、回転センサ10からモータコントローラ14に入力される。
アクセル開度θは、アクセル開度センサや、他のコントローラから通信手段を介して入力される。本実施形態においては、アクセル開度θは、1/4(25%)刻みの値であるものとする。すなわち、アクセル開度θは、0/4(0%)、1/4(25%)、2/4(50%)、3/4(75%)、4/4(100%)の5段階で示される。アクセル開度θが0/4(0%)である場合には、アクセルペダルは全閉、すなわち、アクセルペダルは全く踏み込まれない状態である。また、アクセル開度θが4/4(100%)である場合には、アクセルペダルは全開、すなわち、アクセルペダルは完全に踏み込まれている状態である。なお、アクセル開度θは、1/4(25%)刻みの値でなく、例えば、1%刻みの値であってもよい。
3相電流iu、iv、iwは、電流センサ9からモータコントローラ14に入力される。なお、3相交流電流iu、iv、iwの和は0になるという特徴があるため、電流センサ9が任意の2相の電流を検出し、モータコントローラ14が残りの1相の電流を演算により求めてもよい。
車速Vは、車速センサからモータコントローラ14に入力される。また、車速Vは、摩擦ブレーキコントローラ12などの他のコントローラから、通信手段を介して入力されてもよい。
また、車速Vは、回転センサ10により測定されるモータ1の回転子位相αを用いて求めてもよい。具体的には、電気角である回転子位相αを微分することにより、モータ1の回転子の電気角の角速度ω(rad/s)が求められる。回転子の電気角の角速度ωをモータ1が備える磁極対の数である極対数で割ることにより、機械角であるモータ回転速度ωm(rad/s)が求められる。モータ回転速度ωmを駆動輪6の動半径r(m)で乗算し、減速機4のファイナルギヤ比で除算することによって、車速v(m/s)が求められる。そして、車速v(m/s)に単位変換係数である(3600/1000)を乗ずることにより、車速V(km/h)が求められる。なお、モータ回転速度ωm(rad/s)に単位変換係数である(60/2π)を乗ずることにより、モータ1の回転速度Nm(rpm)を求めることができる。
ステップS302においては、モータコントローラ14は、第1のトルク目標値Tm1 *の算出処理を行う。第1のトルク目標値Tm1 *は、運転者によるアクセル操作と現在の電動車両100の速度とから求められ、電動車両100が所望の速度となるようなトルクをモータ1に発生させる指令値である。S302においては、図4に示したトルクテーブルが用いられる。
図4は、アクセル開度ごとのトルクテーブルの一例を示す図である。このトルクテーブルによって、電動車両100の走行状況に応じたモータ回転速度、及び、運転者の操作に応じたアクセル開度から、所望の速度が得られるようなトルク目標値が求められる。図4においては、アクセル開度が0/4(0%)、1/4(25%)、2/4(50%)、3/4(75%)、4/4(100%)のそれぞれの場合について、モータ回転速度ωmとトルク目標値Tmとの関係が示されている。
モータコントローラ14は、微分した回転子位相αを極対数で割ることによりモータ回転速度ωmを求める。そして、モータコントローラ14は、図4のトルクテーブルを用いて、S301にて入力されたアクセル開度θ、及び、求めたモータ回転速度ωmによりトルク目標値Tmを参照して、第1のトルク目標値Tm1 *を求める。
なお、電動車両100は、アクセルペダルの操作のみで車両の加減速や停止を行うため、アクセルペダルが全閉である場合には減速する。なお、上述のように電動車両100がブレーキペダルを備えていることもあるが、ブレーキペダルが踏み込まれなくても、アクセルペダルの操作のみで電動車両100は減速し停車することができる。したがって、図4においては、アクセル開度が0/4(全閉)の場合には、主に、トルク目標値Tmに負の値が設定されている。なお、トルクテーブルは、図4以外の他のテーブルを用いてもよい。
再び、図3を参照して、S302より後の処理について説明する。
ステップS303においては、モータコントローラ14は、停止制御処理を行う。停止制御処理においては、モータコントローラ14は、停車間際を判断し、停車間際以前は、S302にて算出した第1のトルク目標値Tm1 *を第3のトルク目標値Tm3 *に設定し、停車間際以降は、モータ回転速度の低下とともに外乱トルク推定手段で決まる外乱トルク推定値Tdに収束する第2のトルク目標値Tm1 *を第3のトルク目標値Tm3 *に設定する。そして、第3のトルク目標値Tm3 *に基づき、モータトルク指令値Tm*と摩擦制動量指令値Tb*を算出する。なお、停止制御処理の詳細については、図5〜10を用いて後に説明する。
ステップS304においては、モータコントローラ14は、S303にて算出したモータトルク指令値Tm*を用いて、インバータ3に出力されるPWM信号Tu、Tv、Twを求める。なお、モータ1の制御に用いるPWM信号の算出においては、d軸とq軸とにより構成される同期回転座標が用いられる。
具体的には、モータコントローラ14は、S301にて入力された直流電圧値Vdc、S302にて求めたモータ回転速度ωm、および、S303にて算出したモータトルク指令値Tm*を用いて、モータ1に供給する電流目標値として、同期回転座標で示したd軸電流目標値id*およびq軸電流目標値iq*を求める。
なお、モータコントローラ14は、直流電圧値Vdc、モータ回転速度ωm、および、モータトルク指令値Tm*と、d軸電流目標値id*およびq軸電流目標値iq*との関係が示されたテーブルを予め記憶している。モータコントローラ14は、このテーブルを参照して、直流電圧値Vdc、モータ回転速度ωm、および、トルク指令値ωmから、d軸電流目標値id*、および、q軸電流目標値iq*を求めることができる。
ステップS305においては、モータコントローラ14は、S304にて求めたd軸電流目標値id*およびq軸電流目標値iq*を用いて、PWM信号Tu、Tv、Twを求める。そして、モータコントローラ14は、PWM信号Tu、Tv、Twをインバータ3に出力するとともに、S303にて求めた摩擦トルク指定値Tb*を摩擦ブレーキコントローラ12に出力する。以下では、モータコントローラ14が、PWM信号Tu、Tv、Twを求める処理について詳細に説明する。
まず、モータコントローラ14は、S301にて入力された3相交流電流値iu、iv、iwを、モータ1の回転子位相αに基づいて、現在のd軸電流量idおよびq軸電流量iqに変換する。そして、モータコントローラ14は、d軸電流指令値id*とd軸電流量idとの偏差からd軸電圧指令値vdを求め、q軸電流指令値iq*とq軸電流量iqとの偏差からq軸電圧指令値vdを求める。
そして、モータコントローラ14は、d軸電圧指令値vd、q軸電圧指令値vq、及び、モータ1の回転子位相αから、3相交流電圧指令値vu、vv、vwを求める。そして、モータコントローラ14は、求めた3相交流電圧指令値vu、vv、vwと、直流電圧値Vdcとから、PWM信号Tu(%)、Tv(%)、Tw(%)を算出する。
次に、図3のS303に示した停止制御処理の詳細について図5〜図10を用いて説明する。
図5は、図3のS303の停止制御処理を説明するためのブロック図である。
図5に示すように、モータコントローラ14が実行する停止制御処理においては、モータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501と、外乱トルク推定ブロック502と、加算器503と、比較器504と、指令値算出ブロック505とによる処理が行われる。
モータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501においては、図3のS301にて算出されたモータ回転速度ωmが入力され、モータ回転速度F/BトルクTωが加算器503に出力される。モータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501における詳細な処理は、図6を用いて後に説明する。
外乱トルク推定ブロック502には、モータ回転速度ωmと、指令値算出ブロック505からのフィードバック入力であるモータトルク指令値Tm*および摩擦トルク指令値Tb*とが入力される。外乱トルク推定ブロック502においては、これらの入力と車両モデルとを用いて、外乱トルク推定値Tdが推定される。そして、外乱トルク推定ブロック502から、外乱トルク推定値Tdが加算器503に出力される。なお、外乱トルク推定ブロック502における詳細な処理は、図7を用いて後に説明する。
加算器503は、モータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501から出力されたモータ回転速度F/BトルクTωと、外乱トルク推定ブロック502から出力された外乱トルク推定値Tdとを加算して、第2のトルク目標値Tm2 *を算出する。そして、加算器503は、第2のトルク目標値Tm2 *を比較器504に出力する。
比較器504は、図3のS302にて算出された第1のトルク目標値Tm1 *と、加算器503から出力された第2のトルク目標値Tm2 *との大きさを比較する。そして、加算器503は、第1のトルク目標値Tm1 *と第2のトルク目標値Tm2 *とのうちの大きい方を、第3のトルク目標値Tm3 *として指令値算出ブロック505に出力する。
指令値算出ブロック505は、指令値算出制御を行っており、モータ回転速度ωmと、比較器504からの第3のトルク目標値Tm3 *と、バッテリコントローラ13からの回生可能電力Pinの入力から、モータトルク指令値Tm*と、摩擦トルク指令値Tb*とを求めて出力する。指令値算出ブロック505における指令値算出制御の詳細な処理については、図8を用いて後に説明する。
次に、図6を参照して、図5に示したモータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501における処理の詳細について説明する。
図6は、モータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501における処理を示すブロック図である。モータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501は、乗算器601により構成されており、モータ回転速度ωmの入力に対してゲインKvrefを乗算した結果を、モータ回転速度F/BトルクTωとして出力する。
なお、Kvrefは、アクセルペダルが全閉(アクセル開度θが0%)の時に電動車両100が減速または停止するように、負の値が設定される。したがって、モータ回転速度ωmが正の大きな値であれば、モータ回転速度F/BトルクTωが負の大きな値となり、制動力が大きくなる。なお、具体的なKvrefの値は、実験データ等に基づいて設定される。
本実施形態においては、モータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501は、モータ回転速度ωmにゲインKvrefを乗算することによりモータ回転速度F/BトルクTωを算出したが、これに限らない。モータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501は、モータ回転速度ωmと回生トルクとを対応させた回生トルクテーブルや、モータ回転速度ωmの減衰率を示す減衰率テーブルなどを用いて、モータ回転速度F/BトルクTωを算出してもよい。
次に、図7を参照して、図5に示した外乱トルク推定ブロック502の処理の詳細について説明する。
図7は、外乱トルク推定ブロック502における処理を示すブロック図である。外乱トルク推定ブロック502においては、モータ回転速度ωm、モータトルク指令値Tm*、及び、摩擦トルク指令値Tb*が入力され、外乱トルク推定値Tdが出力される。
外乱トルク推定ブロック502は、ブロック701〜704、減算器705、706を備える。
ブロック701においては、モータトルクTmとモータ回転速度ωmの伝達特性のモデルGp(s)の分母次数と分子次数の差分以上となるローパスフィルタH(s)を用いたH(s)/Gp(s)によって、モータ回転速度ωmがフィルタリング処理され、第1のモータトルク推定値Tmp1が算出される。
ブロック702においては、ローパスフィルタH(s)にてモータトルク指令値Tm*がフィルタリング処理され、第2のモータトルク推定値Tmp2が算出される。
ブロック703においては、摩擦制動量Tbからモータ回転速度ωmまでの伝達関数Gb(s)にて摩擦トルク指令値Tb*がフィルタリング処理され、摩擦回転速度推定値ωmpが算出される。
ブロック704においては、ブロック701と同様にH(s)/Gp(s)によって、摩擦回転速度ωmpがフィルタリング処理され、摩擦トルク推定値Tbpが算出される。
減算器705は、ブロック702から出力される第2のモータトルク推定値Tmp2から、ブロック704から出力される摩擦トルク推定値Tbpを減算することにより、第3のモータトルク推定値Tmp3を求める。そして、減算器705は、第3のモータトルク推定値Tmp3を減算器706に出力する。
減算器706は、減算器705から出力される第3のモータトルク推定値Tmp3から、ブロック701から出力される第1のモータトルク推定値Tmp1を減算することにより、外乱トルク推定値Tdを算出し、その外乱トルク推定値Tdを出力する。
尚、本実施例では、外乱トルクは、図7に示した通り外乱オブザーバにより推定するが、車両前後Gセンサ等の計測器を使って推定しても良い。
本実施例で対象としている外乱は、空気抵抗、車両質量の変動(乗員数、積載量)によるモデル化誤差、タイヤの転がり抵抗、勾配抵抗等が考えられるが、停車間際で支配的となる外乱要因は勾配抵抗である。外乱要因は、運転条件により異なるが、外乱トルク推定ブロック502では、モータトルク指令値Tm*とモータ回転速度ωmと車両モデルGp(s)とGb(s)と摩擦トルク指令値Tb*に基づき、外乱トルク推定値Tdを算出するため、前記外乱要因を一括して推定することができる。これにより、いかなる運転条件においても、バラツキのない減速からの滑らかな停車を実現できる。
次に、図5を参照して、外乱トルク推定値Tdがその入力の一部となる比較器504の、電動車両100が停車する時の動作について説明する。比較器504には、第1のトルク目標値Tm1 *と、第2のトルク目標値Tm2 *とが入力される。
ここで、第1のトルク目標値Tm1 *は、電動車両100が停車する時には、負の値となる。これは、図4のトルクテーブルにおいては、電動車両100が停車する時、すなわち、アクセル開度θがゼロであり、かつ、モータ回転速度ωmが比較的小さくなる時には、第1のトルク目標値Tm1 *は、負の値であるためである。
再び図5を参照すると、第2のトルク目標値Tm2 *は、電動車両100が停車する時は、勾配に応じた所定の値に収束する。これは、電動車両100が停車する時には、モータ回転速度ωmがゼロに収束することにより乗算器であるモータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501から出力されるモータ回転速度F/BトルクTωがゼロに収束するとともに、外乱トルク推定ブロック502から出力される外乱トルク推定値Tdが勾配に応じた概ね一定の所定の値になるためである。
停車した状態においては、第2のトルク目標値Tm2 *の収束値は、第1のトルク目標値Tm1 *の一定の負の値よりも大きい。そのため、電動車両100が停車するまでの間に、第2のトルク目標値Tm2 *は、第1のトルク目標値Tm1 *よりも大きくなる。そこで、第1のトルク目標値Tm1 *よりも第2のトルク目標値Tm2 *が大きくなった状態を、電動車両100が停車間際の状態であるとみなすことにより、比較器504を用いて、電動車両100が停車間際の状態であるかに否かに応じた処理の切り替えを行うことができる。
上述のように、第1のトルク目標値Tm1 *よりも第2のトルク目標値Tm2 *が大きくなった場合、すなわち、電動車両100が停車間際の状態であるとみなされた場合においては、比較器504からは、第2のトルク目標値Tm2 *が出力される。また、第2のトルク目標値Tm2 *は、勾配の影響を抑制するような所定の値に収束する。したがって、モータ1は勾配の影響を抑制するように制御されながら回転速度を減少するため、電動車両100は滑らかに停車することができる。
さらに、電動車両100が停車した状態においてモータ1の制御に用いられる第2のトルク目標値Tm2 *は、主に勾配の影響を抑制するような値であり、登坂路では正のトルク、降坂路では負のトルク、平坦路では概ねゼロのトルクとなる。したがって、モータ1が勾配の影響を抑制するように制御されるため、勾配がある場所においてもブレーキペダルを用いることなく停車状態を維持することができる。
次に、図8を用いて、図5に示した指令値算出ブロック505において行われる指令値算出制御の詳細について説明する。
図8は、指令値算出制御を示すフローチャートである。図8においては、指令値算出制御におけるS801〜S806の処理が示されている。これらの処理のうち、S801及びS803にて制動方法の選択が行われ、S804〜S806にて指令値が求められている。
ステップS801においては、モータコントローラ14は、バッテリコントローラ13から送信される回生可能電力Pinがゼロであるか否かを判定することにより、バッテリ2が回生可能であるか判断する。すなわち、回生可能電力Pinがゼロである場合には(S801:Yes)、モータコントローラ14は、回生制動を行うとバッテリ2が過充電されてしまうおそれがあると判断してS802に進む。一方、回生可能電力Pinがゼロでない場合には(S801:No)、バッテリ2に空き容量があるため、モータコントローラ14は、回生制動を行ってもバッテリ2は適切に充電されると判断して、回生制動を選択してS805に進む。
ステップS802においては、モータコントローラ14は、図5の比較器504から出力された第3のトルク目標値Tm3 *と、図3のS301にて算出されたモータ回転速度ωmとを用いて、充電電流Icを算出する。
ここで、充電電流Icは、回生制動が行われる場合にバッテリ2に流れる電流である。すなわち、モータ1の回生電力の全てが電動車両100によって消費される場合には、充電電流Icは負となる。充電電流Icが負になるのは、停車間際であって、モータ1の回生電力の全てが電動車両100により消費される消費電力以下となるまで車速が低下した状況である。一方、モータ1の回生電力の全てが電動車両100にて消費されずバッテリ2に充電される場合には、充電電流Icは正となる。すなわち、充電電流Icの符号は、モータ1の回生電力と電動車両100の消費電力との大小関係を示している。なお、回生電力とはモータ1にて発電される電力であり、消費電力とはモータ1において回転駆動により消費される電力や、インバータ3や他の電装装置にて消費される電力であるものとする。
図9は、モータトルク指令値Tm*及びモータ回転速度ωmに応じて、充電電流Icが正であるか否かを示す充電電流テーブルである。なお、図9においては、横軸は、モータ回転速度ωmが示されており、縦軸は、モータトルク指令値Tm*が示されている。なお、S802にて用いられる第3のトルク目標値Tm3 *がモータトルク指令値Tm*に相当する。
図9においては、モータ1がωmで回転している状態でモータトルク指令値Tm*に従った駆動・回生を行う場合に、バッテリ2が充電されるか放電されるかが示されている。ここで、モータ回転速度ωmは電動車両100の走行状況を示しており、モータトルク指令値Tm*はアクセル開度に応じて求められる。回生電力と消費電力との大小関係に加え、回生可能電力Pinがゼロか否かにより、バッテリ2が充電されるか放電されるかが決まる。したがって、図9においては、アクセル開度と電動車両100の走行状況とに基づいて、回生電力と消費電力との大小関係を予測した結果が示されていることになる。
具体的には、図9において、ハッチングが付されている領域は放電領域であり、ハッチングが付されていない領域は充電領域である。放電領域においては、回生制動が行われる場合には、モータ1による回生電力が電動車両100の消費電力を下回り、バッテリ2は放電すると予測される。したがって、充電電流Icは負となる。一方、充電領域においては、回生制動が行われる場合には、モータ1による回生電力が電動車両100の消費電力を上回り、バッテリ2が充電されると予測される。したがって、充電電流Icは正となる。なお、図9での参照される場所が放電領域と充電領域との境界である場合には、充電電流Icはゼロである。
再び図8を参照すると、ステップS803においては、モータコントローラ14は、S802にて算出された充電電流Icが正か否かを判定する。充電電流Icが正である場合には(S803:Yes)、回生制動を行うと回生電力が消費電力を上回りバッテリ2が過充電されてしまう。そのため、モータコントローラ14は、回生制動ができないと判断して、摩擦制動を選択してS804に進む。一方、充電電流Icが正でない場合には(S803:No)、回生制動を行っても回生電力が消費電力以下になる。そのため、モータコントローラ14は、回生制動ができると判断して、回生制動を選択してS805に進む。
なお、S802及びS803の変形例として、モータコントローラ14は、図9における第3のトルク目標値Tm3 *とモータ回転速度ωmとにより参照される場所が、充電領域であるか放電領域であるか否かを判定することにより、充電電流Icが正であるか負であるかを判定してもよい。
ステップS804においては、モータコントローラ14は、摩擦制動にて用いられるモータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**、及び、摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**を設定する。
具体的には、モータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**には0が設定される。また、第3のモータトルク指令値Tm3*の絶対値に駆動輪6の角速度ωwの符号と同じ符号を付したものが、摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**として設定される。すなわち、駆動輪6の角速度ωwが正である場合(ωw>0)、すなわち、電動車両100が前進していると場合には、摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**は正となる。駆動輪6の角速度ωwが負である場合(ωw<0)、すなわち、電動車両100が後進していると場合には、摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**は負となる。また、駆動輪6の角速度ωwがゼロである場合(ωw=0)、すなわち、電動車両100が停車している場合には、摩擦制動を行わないため、摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**の符号はゼロとなる。
一方、ステップS805においては、モータコントローラ14は、モータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**として第3のトルク目標値Tm3 *を設定し、摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**としてゼロを設定する。
ステップS806においては、モータコントローラ14は、モータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**及び摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**に対してフィルタ処理を行い、モータトルク指令値Tm*及び摩擦トルク指令値Tb*を算出する。S806におけるフィルタ処理の詳細について、図10を用いて説明する。
図10は、図8に示したS806におけるフィルタ処理を示すブロック図である。
図10に示すように、指令値算出ブロック505は、ブロック1001、1002を備える。
ブロック1001は、フィルタHba(s)であり、入力されたモータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**に対してフィルタ処理を行い、モータトルク指令値Tm*を出力する。なお、フィルタHba(s)は以下の式で示される。
Figure 0006642574
なお、式(12)におけるフィルタHbrk(s)は以下の式で示される。
Figure 0006642574
ただし、式(13)におけるパラメータは、以下の通りである。
ωb:摩擦制動部7におけるアクチュエータ応答を2次振動システムで表した場合の固有振動周波数
フィルタHba(s)は、伝達関数Gba(s)と、Gpa(s)の逆伝達関数である1/Gpa(s)と、フィルタHbk(s)との積である。そのため、伝達関数Gba(s)によって、モータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**の入力から電動車両100の加速度aの出力が求められ、さらに、その加速度aが入力となって逆伝達関数1/Gpa(s)によりモータ1の駆動トルクが求められる。そして、フィルタHbrk(s)によって摩擦制動に好適なフィルタ処理が行われ、モータトルク指令値Tm*が求められる。
ブロック1002は、フィルタHinv(s)であり、入力された摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**に対してフィルタ処理を行い、摩擦トルク指令値Tb*を出力する。なお、フィルタHinv(s)は、以下で示される。
Figure 0006642574
ただし、式(14)におけるパラメータは、以下の通りである。
ωp:車両モデルにおける固有振動周波数
ζp:車両モデルにおける減衰係数
このようなブロック1001のフィルタHba(s)、及び、ブロック1002のフィルタHinv(s)を用いることにより、モータトルクから加速度の応答性と、摩擦制動量から加速度の応答性とを等しくすることができる。
ここで、モータ1の応答性はほぼ即時的であるのに対して、摩擦制動部7は応答性が遅い液圧制動であるように、回生制動と摩擦制動との間には応答性の違いがある。したがって、例えば回生制動と摩擦制動との切り替えが行われる場合のように、入力値であるモータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**、及び、摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**が急激に変化するような場合であっても、ブロック1001及び1002におけるフィルタ処理が行われることにより、出力値であるモータトルク指令値Tm*及び摩擦トルク指令値Tb*において、液圧制動と回生制動との応答性の違いが考慮されることになる。
このように、S806のフィルタ処理においては、ブロック1001、1002を用いることによりモータ1及び摩擦制動部7への指令値の急激な変化が抑制されることになる。具体的には、モータ1への指令値であるモータトルク指令値Tm*は、摩擦制動部7の応答の遅さが補償されるように急激な変動が抑制されることになる。そのため、摩擦制動部7における応答性の遅さに起因して発生する摩擦制動部7における指令値と応答値との差が、モータ1により補償されることになる。
次に、図11を用いて、電動車両100の走行状況を説明する。
図11は、電動車両100の走行状況を示す図である。図11においては、回生可能電力Pinがゼロであり、電動車両100が停車間際の状態になった(時刻t2)後に摩擦制動から回生制動への切り替えが行われる(時刻tc)場合の、電動車両100の走行状況が示されている。
図11においては、(a)登坂路、(b)平坦路、(c)降坂路における電動車両100の走行状況が示されている。また、図11において、一番上の段の(a1)、(b1)、(c1)には、モータ回転速度ωmが示されている。上から2番目の段の(a2)、(b2)、(c2)には、モータトルク指令値Tm*が実線で示されるとともに、外乱トルク推定値Tdが一点破線で、第3のトルク目標値Tm3 *が二点破線で示されている。上から3番目の段の(a3)、(b3)、(c3)には、摩擦トルク指令値Tb*が示されている。一番下の段の(a4)、(b4)、(c4)には、電動車両100の加速度aが示されている。
図12は、図11の電動車両100の走行状況が示された充電電流テーブルである。また、図12には、電動車両100が(a)登坂路、(b)平坦路、(c)降坂路のそれぞれを走行する場合において、電動車両100が停車するまでの間における充電電流Icの変化が点線で示されている。
まず、図11における各時刻の電動車両100の走行状況について説明する。
時刻t0においては、アクセル開度θが0であり、電動車両100は摩擦制動による減速を開始している。時刻t2においては、電動車両100は停車間際の状態になり、外乱トルク指令値Tdを用いた制動に切り替わる。時刻t2と時刻t5との間の時刻tcにおいては、摩擦制動から回生制動への制動方法の切り替えが行われる。そして、時刻t5においては、電動車両100は停車している。
ここで、登坂路において摩擦制動による減速を開始している時刻t0における電動車両100の走行状況を説明する。
図11(a1)によれば、時刻t0において、電動車両100は停車間際よりも前の状態であり、電動車両100の速度が単調に減少しているため、モータ回転速度ωmは単調に減少している。
図11(a2)によれば、時刻t0において、外乱トルク推定値Tdは、路面の勾配の影響が支配的であるため、登坂路の勾配に応じた正の値である。なお、外乱トルク推定値Tdは、時刻t0以外の時刻においても、路面の勾配の影響が支配的であるため概ね同じ値となる。
第3のトルク目標値Tm3 *は、所定の負の値である。これは、以下のように説明できる。
図5に示された比較器504は、電動車両100が停車間際の状態でないため、第1のトルク目標値Tm1 *を第3のトルク目標値Tm3 *として出力している。ここで、図4のトルクテーブルを参照すると、電動車両100が停車間際の状態である場合、すなわち、アクセル開度θがゼロでありモータ回転速度ωmが小さい場合には、第1のトルク目標値Tm1 *は一定の負の値である。したがって、第3のトルク目標値Tm3 *は、一定の負の値である第1のトルク目標値Tm1 *となる。
モータトルク指令値Tm*は、ゼロである。これは、以下のように説明される。
図8の指令値算出処理を参照すると、回生可能電力Pinがゼロであり(S801:Yes)、S802の処理にて正の値の充電電流Icが算出される。そのため、摩擦制動が選択され(S803:No)、モータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**がゼロとなる(S804)。なお、モータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**は変動していないため、図10のブロック1001を経たモータトルク指定値Tm*もゼロとなる(S806)。
図11(a3)によれば、時刻t0において、摩擦トルク指令値Tb*は、図11(a2)に示された第3のトルク目標値Tm3 *の絶対値に正の符号を付した値が設定されている。これは、上述のように摩擦制動が行われているため、図8の指令値算出処理では、S804において摩擦トルク指令値Tb*に第3のトルク目標値Tm3 *に応じた値が設定されるためである。
図11(a4)によれば、時刻t0において、図11(a1)に示したようにモータ回転速度ωmが単調に減少しているため、加速度aは負の値で一定である。
次に、登坂路において停車間際の状態になる時刻t2における電動車両100の走行状況を説明する。
図11(a1)によれば、時刻t2において、電動車両100が停車間際の状態になり、モータ回転速度F/B制御に切り替わるためモータ回転速度ωmの減少傾きが小さくなる。
図11(a2)によれば、時刻t2において、第3のトルク目標値Tm3 *は大きく変化している。これは、電動車両100が停車間際の状態になるため、時刻t2の前後において第1のトルク目標値Tm1 *と第2のトルク目標値Tm2 *との大小関係が逆になることに起因する。すなわち、図5の比較器504から出力される第3のトルク目標値Tm3 *は、時刻t2より前においては第1のトルク目標値Tm1 *であり、時刻t2よりも後においては第2のトルク目標値Tm2 *である。なお、時刻t2においては、第1のトルク目標値Tm1 *と第2のトルク目標値Tm2 *とは同じ値であるため、図5の比較器504は、第1のトルク目標値Tm1 *と第2のトルク目標値Tm2 *とのいずれかを、第3のトルク目標値Tm3 *として出力する。
また、時刻t2よりも後においては、第2のトルク目標値Tm2 *である第3のトルク目標値Tm3 *は、外乱トルク推定値Tdに収束する。これは、図5を参照すると、モータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501から出力されるモータ回転速度F/BトルクTωがモータ回転速度ωmの減少に伴って減少することにより、加算器503から出力される第2のトルク目標値Tm2 *は、外乱トルク推定ブロック502から出力される外乱推定トルクTdに収束することになるためである。
また、モータトルク指令値Tm*は、ゼロである。これは、時刻t0と同様に、図8に示した指令値算出処理において、回生可能電力がゼロであり(S801:Yes)、図12(a)により時刻t2での充電電流Icが正であるため(S803:Yes)、摩擦制動が行われる(S804、S806)ためである。
図11(a3)によれば、時刻t2において、摩擦トルク指令値Tb*は、上述のように摩擦制動が行われているため、図11(a2)における第3のトルク目標値Tm3 *の絶対値に正の符号を付した値である。なお、時刻t2よりも後においては、摩擦トルク指令値Tb*は、第3のトルク目標値Tm3 *の増加に伴って減少する。なお、時刻t2において、摩擦トルク指令値Tb*の変化は、第3のトルク目標値Tm3 *の変化よりも緩やかである。これは、図8のS806において、図10のブロック1002の処理により変動が抑制されるためである。
図11(a4)によれば、時刻t2以降、電動車両100は停車間際の状態になるため、図11(a2)に示したようにモータ回転速度ωmの減少傾きが小さくなり始めていることにより、加速度aは負の値から徐々に大きくなっている。
次に、登坂路において摩擦制動から回生制動への制動方法の切り替えが行われる時刻tcにおける電動車両100の走行状況を説明する。
図11(a1)によれば、時刻tcにおいて、モータ回転速度ωmは、ゼロに近い値である。これは、上述したように、電動車両100が停車間際の状態となる時刻t2よりも後においては、モータ回転速度ωmがゼロに収束しているためである。
図11(a2)によれば、時刻tcにおいて、第3のトルク目標値Tm3 *は、外乱トルク推定値Tdに近い値である。これは、上述したように、電動車両100が停車間際の状態である時刻t2よりも後においては、第3のトルク目標値Tm3 *が外乱トルク推定値Tdに収束しているためである。
モータトルク指令値Tm*は、時刻tcにおいてゼロであり、時刻tcよりも後において時間の経過とともに第3のトルク目標値Tm3 *に収束する。これは、モータコントローラ14が以下の動作をするためである。
図8に示した指令値算出処理を参照すると、時刻tcよりも前においては、回生可能電力がゼロであり(S801:Yes)、正の充電電流Icが算出され(S802)、摩擦制動が選択され(S803:Yes)、モータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**にゼロが設定される(S804)。一方、時刻tcにおいては、回生可能電力がゼロであり(S801:Yes)、ゼロの充電電流Icが算出され(S802)、回生制動が選択され(S803:No)、モータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**に第3のトルク目標値Tm3 *が設定される(S805)。
したがって、モータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**は、時刻tcよりも前においてはゼロが設定され(S804)、時刻tc以降においては第3のトルク目標値Tm3 *が設定される(S805)。そのため、モータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**は、急激に変動することになる。
しかしながら、S806において図10のブロック1001の処理が行われることにより、フィルタ処理後のモータトルク指令値Tm*における変動が抑制されることになる。そのため、時刻tcにおいてゼロであるモータトルク指令値Tm*は、時間の経過とともに、第3のトルク目標値Tm3 *に収束する。
なお、ブロック1001においては、式(12)に示したように、摩擦制動部7の応答性の遅れが考慮されているため、摩擦制動部7による応答性の遅れに起因する摩擦制動トルクの余剰分が補償されるように、モータトルク指令値Tm*の変化が抑制されることになる。そのため、摩擦制動から回生制動への切り替え時に摩擦制動部7の応答性の遅さに起因する摩擦トルク分が、モータ1の駆動力により補償されることになる。
図11(a3)によれば、摩擦トルク指令値Tb*は、時刻tcにおいては第3のモータトルク指令値Tm3 *の絶対値に正の符号を付した値にフィルタ処理した値であり、時刻tcよりも後において時間の経過とともにゼロに収束する。このような摩擦トルク指令値Tb*の変化は、以下のように説明することができる。
上述のように、図8の指令値算出処理においては、時刻tcよりも前にて摩擦制動が行われ(S804)、時刻tc以降にて回生制動が行われている(S805)。
したがって、摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**は、時刻tcよりも前においては第3のトルク目標値Tm3 *の絶対値に正の符号を付した値が設定され(S804)、時刻tc以降においてはゼロが設定される(S805)。そのため、摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**は、急激に変化することになる。
しかしながら、S806において図10のブロック1002の処理が行われることにより、フィルタ処理後の摩擦トルク指令値Tb*の変動が抑制されることになる。そのため、第3のトルク目標値Tm3 *をフィルタ処理した値である摩擦トルク指令値Tb*は、時間の経過とともに、ゼロに収束することになる。
図11(a4)によれば、時刻tcにおいて、図11(a1)に示したようにモータ回転速度ωmの減少傾きが小さくなっているため、加速度aの変化が徐々に小さくなる。
次に、登坂路において停車状態である時刻t5における電動車両100の走行状況を説明する。
図11(a1)によれば、時刻t5において、電動車両100が停車しているため、モータ回転速度ωmはゼロである。
図11(a2)によれば、時刻t5において、モータトルク指令値Tm*は、第3のトルク目標値Tm3 *と一致している。これは、上述のように、時刻tcよりも後においては、図8に示した指令値算出処理において、回生可能電力がゼロであり(S801:Yes)、S802にて算出される時刻t5での充電電流Icが負であるため(S803:No)、モータ1がトルクを発生させている(S805、S806)ことによる。このようにモータ1がトルクを発生させることで、電動車両100は登坂路において電動車両100がずり落ちるのが防止される。
また、上述のように時刻t2以降においては第3のトルク目標値Tm3 *は外乱トルク推定値Tdに収束するため、時刻t5において電動車両100が停車すると、モータトルク指令値Tm*は、勾配に応じた外乱トルク推定値Tdと一致する。したがって、モータ1が勾配の影響を抑制するような正の駆動トルクを発生させることにより、登坂路において電動車両100は停車状態を保つことができる。
図11(a3)によれば、時刻t5においては、図8の指定値算出処理において回生制動が選択されているため(S803:No)、摩擦トルク指令値Tb*はゼロとなる(S805、S806)。
図11(a4)によれば、時刻t5において、加速度aは、登坂路において電動車両100が停車状態を保つように、正の値となる。これは、図11(a2)に示すように、時刻t5においては、モータ1が、外乱トルク推定値Tdであるモータトルク指令値Tm*に従った駆動トルクを発生させるためである。
このように、(a)登坂路においては各時刻において上述の処理が行われる。なお、(b)平坦路、(c)降坂路においても、(a)登坂路と同じ制御フローが行われる。
ただし、(b)平坦路、及び、(c)降坂路の場合においては、(a)登坂路の場合と比較すると、図5の外乱トルク推定ブロック502にて算出される外乱トルク推定値Tdが異なる。外乱トルク推定値Tdは勾配に応じた値であり、図11(b2)を参照すると(b)平坦路においてはゼロとなり、図11(c2)を参照すると(c)降坂路においては負となる。
次に、図13を用いて、電動車両100の他の動作を説明する。
図13は、電動車両100の走行状況を示す図である。図13においては、図11と比較すると、回生可能電力Pinがゼロである点は同じであり、電動車両100が停車間際の状態になる(時刻t2)前に摩擦制動から回生制動への切り替えが行われる(時刻tc)点が異なる。
なお、図13においては、図11と同様に、(a)登坂路、(b)平坦路、(c)降坂路について示されており、また、それぞれにおいて、上から順に、モータ回転速度ωm、モータトルク指令値Tm*、摩擦トルク指令値Tb*、加速度aが示されている。
図14は、図13の電動車両100の走行状況が示された充電電流テーブルである。図14においては、図12と同様に、電動車両100が(a)登坂路、(b)平坦路、(c)降坂路のそれぞれを走行する場合について示している。
次に、図13における各時刻における電動車両100の動作について説明する。
上述のように、図13においては、図11と比較すると、摩擦制動から回生制動への切り替えが行われた(時刻tc)後に、電動車両100は停車間際の状態になる(時刻t2)点が異なる。そのため、以下では、時刻tc、t2における電動車両100の動作について説明し、他の時刻については説明を省略する。
まず、登坂路において摩擦制動から回生制動への制動方法の切り替えが行われる時刻tcにおける電動車両100の動作について説明する。
図13(a1)によれば、時刻tcにおいて、モータ回転速度ωmは単調に減少しており、減少ペースは変わっていない。これは、時刻tcの前後においては、制動方法の切り替えが行われるだけであり、電動車両100にて発生する制動力は変わらないためである。
詳細に説明すれば、図8の指令値算出処理を参照すると、時刻tcよりも前においては、回生可能電力がゼロであり(S801:Yes)、正の充電電流Icが算出され(S802)、摩擦制動が選択される(S803:Yes)。そして、摩擦トルク指令値Tb*は第3のトルク目標値Tm3 *がフィルタ処理された値となる(S804、S806)。
一方、時刻tcにおいては、回生可能電力がゼロであり(S801:Yes)、ゼロの充電電流Icが算出され(S802)、回生制動が選択される(S803:No)。そして、モータトルク指令値Tm*は第3のトルク目標値Tm3 *がフィルタ処理された値となる(S805、S806)。
すなわち、時刻tcよりも前においては、第3のトルク目標値Tm3 *に基づく摩擦制動が行われ、時刻tc以降においては、第3のトルク目標値Tm3 *に基づく回生制動に除々に切り替わることになる。したがって、時刻tcの前後において、制動方法は異なるが、電動車両100にて発生する制動力は変わらない。したがって、時刻tcにおいて、モータ回転速度ωmの減少傾きは変わらない。
図13(a2)によれば、時刻tcにおいて、第3のトルク目標値Tm3 *は、時刻t0と同様に所定の負の値である。
モータトルク指令値Tm*は、時刻tcにおいてゼロであり、時刻tcよりも後において時間の経過とともに第3のトルク目標値Tm3 *に収束する。
このような、第3のトルク目標値Tm3 *、及び、モータトルク指令値Tm*の変化は、上述した図11(a2)の時刻tcにおける第3のトルク目標値Tm3 *、及び、モータトルク指令値Tm*の変化と同様である。そのため、図11(a2)の説明を援用することで説明することができる。
図13(a3)によれば、摩擦トルク指令値Tb*は、時刻tcにおいて第3のモータトルク指令値Tm3 *に負の符号が付された値であり、時刻tcよりも後において時間の経過とともにゼロに収束する。
このような、摩擦トルク指令値Tb*の変化は、上述した図11(a3)の時刻tcにおける摩擦トルク指令値Tb*の変化と同様である。そのため、図11(a3)の説明を援用することで説明することができる。
図13(a4)によれば、時刻tcにおいて、図13(a1)に示したようにモータ回転速度ωmが単調に減少しているため、加速度aは負の値で一定である。
次に、登坂路において停車間際の状態になる時刻t2における電動車両100の動作を説明する。
図13(a1)によれば、時刻t2において、電動車両100が停車間際の状態となるため、滑らかに停車するようにモータ回転速度ωmの減少ペースが遅くなり始める。
図13(a2)によれば、モータトルク指令値Tm*は、第3のトルク目標値Tm3 *と一致している。これは、図8に示した指令値算出処理において、回生可能電力がゼロであり(S801:Yes)、S802にて負の充電電流Icが算出され(S802)、回生制動が選択され(S803:No)、モータトルク指令値Tm*は第3のトルク目標値Tm3 *に応じた値となる(S805、S806)。
図13(a3)によれば、時刻t2において、回生制動が行われているため、摩擦トルク指令値Tb*はゼロとなる(S805、S806)。
図13(a4)によれば、時刻t2において、電動車両100は停車間際の状態になることで、図13(a1)に示したようにモータ回転速度ωmの減少傾きが小さくなるため、加速度aは負の値から徐々に大きくなる。
なお、(a)登坂路においては各時刻において上述の処理が行われるが、(b)平坦路、(c)降坂路においても、(a)登坂路と同じタイミングで同じ動作が行われる。なお、外乱トルク推定値Tdは、勾配に起因する値であり、図13(b2)に示されるように(b)平坦路においてはゼロであり、図13(c2)に示されるように(c)降坂路においては負である。
なお、モータコントローラ14は、モータ1の回生電力および電動車両100の消費電力をモデル化した数式などを用いて充電電流Icの値を予測してもよい。
第1実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
アクセルペダルの開度に応じてモータの駆動と制動を実行する車両では、外乱に応じて制動力を調整することにより停車させる必要がある。しかしながら、本実施形態では、停車間際において、摩擦制動よりも制御性(例えば、制御応答性や制御精度)に優れた回生制動を実行し、外乱に応じた制動を適切に行うことができるため、電動車両100を滑らかに停車させることができる。
また、第1実施形態の電動車両の制御装置は、モータ1と、摩擦制動部7と、モータコントローラ14とを備えており、モータ1は、電動車両100の駆動力又は回生制動力を発生させ、摩擦制動部7は、摩擦制動力を発生させる。モータコントローラ14は、アクセルペダルの開度に応じて、モータ1及び摩擦制動部7のうちの少なくとも1つを制御する。
ここで、図8の指令値算出処理を参照すると、モータコントローラ14は、回生制動が行われる場合にバッテリ2に向かって流れる充電電流Icを算出し(S802)、算出した充電電力Icの正負を判定する(S803)。モータ1のみで制動力を発生させる時に、モータ1により発生される回生電力が電動車両100における消費電力を上回る場合には、充電電流Icが正となる。一方、モータ1により発生される回生電力が電動車両100における消費電力を下回る場合には、充電電流Icが負となる。したがって、充電電力Icの正負を判定する(S803)ことにより、モータ1のみで制動力を発生させる場合にモータ1が発生する回生電力の全てが、電動車両100にて消費されるか否かを判定することができる。
回生可能電力Pinがゼロである場合には(S801:Yes)、回生制動を行うとバッテリ2が過充電されてしまうおそれがある。
しかしながら、回生可能電力Pinがゼロであっても、回生制動が行われる場合にバッテリ2に向かって流れる充電電流Icが負と算出される場合、すなわち、モータ1の回生電力の全てが電動車両100においてモータ1やインバータ3にて消費される場合には(S803:No)、回生制動を行ってもバッテリ2は充電されない。そのため、回生可能電力Pinがゼロの状態であっても、モータコントローラ14は、回生制動を選択して(S805)、モータ1に回生制動を行わせることができる。
ここで、電動車両100が停車する直前においては、車速がゼロに近いため、モータ1の回生電力が小さい。そのため、回生電力の全てが電動車両100にて消費されるため、バッテリ2は放電し、充電電流Icは負になる。このように、電動車両100が停車する直前においては、常に、充電電流Icが負になるため(S803:No)、回生制動を行うことができる。したがって、バッテリ2がどのような残量であっても、回生制動により電動車両100を停車させることができる(S805)。そのため、電動車両100の停車時における加速度振動を抑制することができ、また、電動車両100を滑らかに減速して停車させることができる。
また、第1実施形態の制御装置であるモータコントローラ14により実行されるS802及びS803の変形例として、モータコントローラ14は、充電電流Icの正負を、図9の充電電流テーブルを用いて判定してもよい。充電電流テーブルは、アクセルの操作に応じたモータトルク指令値と、電動車両100の走行状況に応じたモータ回転速度ωmとに基づいて、充電電流Icの正負が示されている。このように、モータトルク指令値Tm*と、モータ回転速度ωmとのみによって、充電電流Icの正負を判定することができるため、モータコントローラ14における演算処理の負荷を低減することができる。
なお、図9の充電電流テーブルを参照すると、モータ回転速度ωmがゼロの近傍の値である場合、すなわち、電動車両100が停車する直前の状態である場合には、モータトルク指令値Tcの大きさによらず放電領域であるため、充電電流Icは負になる。
このように、電動車両100が停車する直前の状態においては、充電電流Icが負であるため(S803:No)、モータコントローラ14は、モータ1に回生制動を行わせる(S805)。したがって、バッテリ2がどのような残量であっても、電動車両100を回生制動により停車することができる。そのため、充電電流テーブルを用いて充電電流Icが負であると判定された場合にモータ1に回生制動を行わせることにより、電動車両100を滑らかに減速して停車させることができる。
また、第1実施形態の制御装置であるモータコントローラ14によれば、図8の指令値算出処理を参照すると、S806においては、S804又はS805にて求められたモータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**、及び、摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**にフィルタ処理が行われ、モータトルク指令値Tm*、及び、摩擦トルク指令値Tb*が求められる。
このフィルタ処理においては、ブロック1001のフィルタHba(s)、及び、ブロック1002のフィルタHinv(s)を用いることにより、モータトルクから加速度の応答性と、摩擦制動量から加速度の応答性とを等しくすることができる。
したがって、ブロック1001を用いることにより、摩擦制動部7の応答性がモータ1の応答性より遅いことが考慮されて、その応答性の遅れを補償するようにモータ1による回生制動力が抑制される。
ここで、図9の充電電流テーブルにおいて充電領域から放電領域に遷移する時刻、すなわち、図11〜14における時刻tcにおける電動車両100の動作を用いて、上述のブロック1001によるフィルタ処理による効果を説明する。この時刻tcにおいて、図8の指令値算出処理において、モータコントローラ14は、摩擦制動(S804)から回生制動(S805)への切り替えを行う。
この時刻tcにおいては、摩擦制動部7への指令値となる摩擦トルク指令値(フィルタ処理前)Tb**は、第3のトルク目標値Tm3(S804)に基づく値から、ゼロ(S805)に大きく変化する。そのため、時刻tcにおいて、摩擦制動部7による摩擦制動トルクはゼロとなることが好ましい。しかしながら、摩擦制動部7による摩擦制動トルクは、摩擦制動部7の応答性の遅さに起因して、指令値よりも大きな値になってしまう。
これに対して、モータ1への指令値となるモータトルク指令値(フィルタ処理前)Tm**は、ゼロ(S804)から、第3のトルク目標値Tm3(S805)に大きく変化する。ここで、S806のフィル処理における図10のブロック1001、すなわち、式(12)の処理を経たモータトルク指令値Tm*においては、摩擦制動部7の応答性の遅さが考慮されて、変動が抑制されている。
そのため、ブロック1001から出力されるモータトルク指令値Tm*の変動が抑制される際には、摩擦制動部7にて発生する応答性の遅さに起因する摩擦制動力が補償されるように、モータ1にて駆動トルクが発生するように制御されることになる。したがって、時刻tcにおいて摩擦制動から回生制動への切り替えが行われる時には、摩擦制動部7の応答性の遅さに起因する加速振動や変動を抑制することができる。
また、第1実施形態の制御装置であるモータコントローラ14によれば、図5の停止制御処理を参照すると、外乱トルク推定ブロック502において、車両モデルを用いて電動車両100に作用する外乱に応じて前記電動車両が停車状態を保持するのに必要な外乱トルク推定値Tdとして求める。そして、電動車両100が停車間際の状態においては、比較器503から出力されるモータトルク指令値Tm*は、モータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501から出力されるモータ回転速度F/BトルクTωと、外乱トルク推定ブロック502から出力される外乱トルク推定値Tdとの和になる。
ここで、電動車両100が停車間際の状態においては、モータ回転速度F/Bトルク設定ブロック501から出力されるモータ回転速度F/BトルクTωがゼロに収束する。したがって、モータトルク指令値Tm*は、外乱トルク推定値Tdに収束することになり、モータ1にて発生するトルクは勾配に応じた値に収束するため、電動車両100を滑らかに停車させることができる。さらに、電動車両100が停車した時には、モータ1は、電動車両100に作用する勾配などの外乱の影響に応じたトルクを発生するため、勾配がある場所においてもブレーキペダルを用いることなく停車状態を維持することができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の制御装置について説明する。本実施形態においては、摩擦制動から回生制動へ制動方法が切り替わるタイミングが、第1実施形態とは異なる場合について説明する。
図15は、第2実施形態の制御装置であるモータコントローラ14を備える電動車両100の構成を示す図である。
図15を参照すると、第2実施形態の電動車両100は、図1に示した第1実施形態の電動車両100と比較すると、バッテリコントローラ13からモータコントローラ14に回生可能電力Pinが出力されていない点が異なる。
また、モータコントローラ14は、予め、摩擦制動と回生制動との切り替えタイミングを求めるのに用いるSOC規定値(SOC0)を記憶している。なお、SOC規定値(SOC0)は、以下のように求めることができる。
まず、電動車両100が停車間際の状態になってからモータ1の回生電力と電動車両100の消費電力とが等しい等電力状態となるまでの期間におけるバッテリ2の充電電力量を、規定充電電力量Ws0として計算または実験により求めておく。なお、等電力状態は、図9の充電電流テーブルにおける充電領域と放電領域との境界に相当する。
ここで、規定充電電力量Ws0は、路面の勾配やモータ1の動作点などにより異なる。そのため、想定されうる勾配やモータ1の動作点などの組み合わせに応じて等電力状態となるまでのバッテリ2の充電電力を実験や計算などで複数算出しておき、これらの算出値のうち最も大きな値を、規定充電電力量Ws0として求めることができる。
そして、規定充電電力量Ws0と、バッテリ2の最大容量Wmaxとを用いて、以下の式(15)によりSOC規定値であるSOC0を求める。
Figure 0006642574
また、モータコントローラ14による処理については、本実施形態と第1実施形態とを比較すると、図3、図6、図7に示された処理は同じであり、図5の停止制御処理、図8の指令値算出処理が異なる。そのため、以下では、停止制御処理、及び、指令値算出処理について説明する。
図16は、第2実施形態の停止制御処理を示すブロック図である。
図16に示した停止制御処理は、図5に示された第1実施形態の停止制御処理と比較すると、指令値算出ブロック505に、回生可能電力PinでなくSOCが入力されている点と、第1のトルク目標値Tm1 *及び第2のトルク目標値Tm2 *がさらに入力される点と、モータ回転速度ωmが入力されていない点とが異なり、それ以外の構成は同じである。
図17は、第2実施形態の指令値算出処理を示すフローチャートである。
図17に示す指令値算出処理は、図8に示した第1実施形態の指令値算出処理と比較すると、S801〜S803が削除され、S1701及びS1702が追加されている。
ステップS1701においては、モータコントローラ14は、第1のトルク目標値Tm1 *と第2のトルク目標値Tm2 *とを比較することにより停車間際の状態であるか否かを判定し、回生制動を開始するかの判断を行う。
第1のトルク目標値Tm1 *が第2のトルク目標値Tm2 *よりも大きい場合には(S1701:Yes)、電動車両100は停車間際の状態になっていないと判定される。このような場合には、モータコントローラ14は、S1702に進む。
一方、第1のトルク目標値Tm1 *が第2のトルク目標値Tm2 *以下である場合には(S1701:No)、電動車両100は停車間際の状態であると判定される。このような場合には、モータコントローラ14は、回生制動を行わせるためにS805に進む。
ステップS1702においては、指令値算出ブロック505は、バッテリコントローラ13から送信されるSOCが、SOC規定値以上であるか否かを判定する。
SOCがSOC規定値以上である場合には(S1702:Yes)、モータコントローラ14は、摩擦制動を選択してS804に進む。
一方、SOCがSOC規定値よりも小さい場合には(S1702:No)、回生制動を選択して、S805に進む。
ここで、S1701、S1702の処理について、電動車両100が停車間際の状態になっていない通常の走行状態の場合と、停車間際の状態の場合とにわけて説明する。
まず、電動車両100が通常の走行状態である場合について説明する。
S1701においては、電動車両100が通常の走行状態であり停車間際の状態でなく、第1のトルク目標値Tm1 *が第2のトルク目標値Tm2 *よりも大きいため(S1701:Yes)、モータコントローラ14は、S1702の処理に進む。
S1702において、SOCがSOC規定値以上である場合には(S1702:Yes)、摩擦制動を選択してS804に進む。一方、SOCがSOC規定値より小さい場合には(S1702:No)、回生制動を選択してS805に進む。
したがって、電動車両100が通常の走行状態である場合には、このような処理を行うことにより、SOCがSOC規定値を上回らない容量までバッテリ2が充電されることになる。したがって、電動車両100が走行状態から停車間際状態になるタイミングにおいては、バッテリ2のSOCは、SOC規定値を上回らず、かつ、SOC規定値に近い値となる。
次に、電動車両100が停車間際の状態の場合である場合について説明する。
S1701においては、電動車両100が停車間際の状態であり、第1のトルク目標値Tm1 *が第2のトルク目標値Tm2 *以下であるため(S1701:No)、モータコントローラ14は、回生制動を選択してS805の処理に進む。
上述のように、停車間際の状態においては、バッテリ2のSOCはSOC規定値を上回っていない。そのため、バッテリ2には、規定充電電力量Ws0以上の空きがある。
したがって、停車間際の状態において(S1701:No)、モータコントローラ134が回生制動を選択する(S805)ことにより、等電力状態となるまでの間にバッテリ2には規定充電電力量Ws0が充電されても、バッテリ2が過充電されることはない。
以上のように、S1701及びS1702において、モータコントローラ14は、電動車両100が停車間際状態となった時点からモータ1による回生制動力を発生させて電動車両100を停車させる停車制御を開始する(S1701:NO、S805)。このような場合には、停止制御を開始してからモータ1による回生電力と電動車両100により消費される消費電力とが等しくなるまでの間に、バッテリ2は規定充電電力量Ws0だけ充電されることになる。そこで、電動車両100が停車間際状態となるまでにおいて、すなわち、停車制御を開始するまでにおいて、バッテリ2の空き容量が規定充電電力量Ws0以上となるように、モータ1による回生制動力の発生を制御する(S1701:Yes、S1702)。
なお、本実施形態においては、第1実施形態における図8のS801〜S803の処理を行っていないが、S801〜S803の処理を行ってもよい。例えば、バッテリ2のSOCがSOC規定値を上回っている時においても、電動車両100が停車間際状態となった場合(S1701:No)に、回生制動が行われる(S805)ことがある。このような場合には、等電力状態となるまでの間にバッテリ2のSOCが100%となってしまいバッテリ2が過充電されてしまうおそれがある。しかしながら、S801〜S803の処理を行うことにより、バッテリ2が満充電となった時には、回生可能電力Pinがゼロであるため(S801)、充電電力Icの大きさに応じて摩擦制動又は回生制動が選択されることにより(S802〜S805)、第1実施形態と同様にバッテリ2が過充電されることを防止することができる。
また、バッテリコントローラ13およびモータコントローラ14は、所定のタイミングより前においては、バッテリ2のSOCがSOC規定値以下となるように、バッテリ2の充電を制御する充電制御手段を有してもよい。例えば、電動車両100が高速道路などを走っており、車速が所定の下限速度よりも速い場合には、充電制御手段は、SOCがSOC規定値を上回らないように回生制動を行う。このようにすることにより、高速車域ではバッテリ2の空き容量は規定充電電力量Ws0以上となるため、回生制動により停車することができることに加えて、バッテリ2の残量をより大きくすることで、電動車両100の走行可能距離を伸ばすことができる。
また、本実施形態においては、第1のトルク目標値Tm1 *が第2のトルク目標値Tm2 *よりも小さくなるタイミングを、電動車両100が停車間際の状態となるタイミングとみなして、回生制動を開始するタイミングとしたが、これに限らない。例えば、電動車両100の速度が所定の速度(例えば、時速20km/s)以下になるタイミングを、電動車両100が低速の状態になったタイミングとみなして、回生制動を開始するタイミングとしてもよい。このような場合には、モータコントローラ14は、規定充電電力量Ws0として、電動車両100の速度が所定の速度以下となってから等電力状態となるまでの間にバッテリ2に充電される電力を予め記憶している。そして、S1701において、電動車両100が所定の速度を上回るか否かが判定される。
第2実施形態による効果を、図18の充電電流テーブルを用いて説明する。
図18は、充電電流テーブルの一例であり、本実施形態における電動車両100の走行状態の変化が点線で示されている。
例えば、時刻t2において、電動車両100が停車間際の状態であると判定され(S1701:No)るものとする。このような場合には、電動車両100が停車間際の状態になってから、回生電力と消費電力が等しくなるまでの間、すなわち、放電領域と充電領域との境界に達するまでの間に、規定充電電力量Ws0だけバッテリ2に充電されることになる。上述のように、電動車両100が停車間際の状態である場合にはSOCがSOC規定値以下である、すなわち、バッテリ2の空き容量が規定充電電力量Ws0以上となるため、モータコントローラ14は、回生制動を開始する(S805)。したがって、本実施形態においては、時刻t2から回生制動が開始される。
一方、第1実施形態においては、例えば図12(b)を参照すると、充電領域から放電領域に遷移した時刻tcから回生制動を開始する。そのため、第2実施形態においては、第1実施形態においてよりも、回生制動を行う時間が長い。したがって、バッテリ2の残量によらず回生制動により停車することができることに加えて、回生制動が行われる機会が多くなるため、停車時の加速振動や変動をさらに抑制することができる。
なお、図17の指令値算出処理において、第1実施形態のS801〜S803の処理をさらに行うことにより、バッテリ2の過充電を防止できる。また、電動車両100が停車間際状態になった後に加えて、図18などに示されるような充電電流テーブルにおける放電領域においても回生制動を行うことができるようになり、さらに、回生制動が行われる機会が多くなるため、停車時の加速振動や変動をさらに抑制することができる。
また、第2実施形態の制御装置であるモータコントローラ14によれば、電動車両100が停車間際の状態となる前においては、バッテリ2の空き容量が規定充電電力量Ws以上となるように、バッテリ2の充電が制御される。そのため、電動車両100が停止間際の状態になる時には(S1701:Yes)、バッテリ2のSOCはSOC規定値以下となるため、回生制動を行っても(S805)、バッテリ2が過充電されることはない。
第2実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
第2実施形態の電動車両の制御装置は、電動車両100が停車間際となると、モータ1による回生制動力を発生させて電動車両100を停車させる停車制御を開始する(S1701:NO、S805)。この停車制御を開始してから回生電力と電動車両100にて消費される消費電力とが等しくなるまでの間に、バッテリ2には規定充電電力量Ws0だけ充電される。そこで、停車間際となる状態となるまで、すなわち、停車制御を開始するまでにおいて、バッテリ2の空き容量は規定充電電力量Ws0以上となるように、モータ1による回生制動力の発生を制御する(S1701:Yes、S1702)。
このようにすることによって、回生電力と電動車両100における消費電力とが等しくなる時点においては、バッテリ2は規定充電電力量Ws0だけ充電されてバッテリ2は満充電の状態となるため、第1実施形態よりも停車状態における電動車両100の走行可能距離を長くすることができる。また、回生電力と電動車両100により消費される消費電力とが等しくなるよりも前から回生制動を行うことにより、電動車両100が停車するまでの間に回生制動を行う時間を長くすることができるため、より一層滑らかに停車することができる。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態の制御装置を備える電動車両100について説明する。第2実施形態においては、規定充電電力量Wsとして、電動車両100が停車間際の状態になった時から停車するまでの間に発生する回生電力量が予め予測されていた。本実施形態においては、電動車両100の走行状態に応じて、充電電力量Wsが予測される例について説明する。
第3実施形態の電動車両100の構成は、図1に示した第1実施形態の電動車両100と同じ構成であるため、構成についての説明は省略する。
また、本実施形態においては、第1実施形態と比較すると、図3、図5、図6、図7に示された処理は同じであり、図8の指令値算出処理が異なる。そのため、以下では、指令値算出処理についてのみ説明し、他の処理の説明は省略する。
図19は、第3実施形態における指令値算出処理を示す図である。
図19に示す指令値算出処理は、第1実施形態の図8に示された指令値算出処理と比較すると、S801〜S803が削除され、S1901、S1902が追加されている。
ステップS1901においては、指令値算出ブロック505は、第3のトルク目標値Tm3 *と、モータ回転速度ωmと、図20の停車回生電力テーブルとを用いて、回生制動を開始する場合に回生電力と消費電力とが等しくなる等電力状態となるまでの間のバッテリ2の充電電力量Wsを予測する。
ここで、図20は、モータトルク指令値Tm*及びモータ回転速度ωmと、充電電力量Wsとを対応させた充電電力テーブルである。横軸は、モータ回転速度ωmが示されており、縦軸は、モータトルク指令値Tm*が示されている。また、本実施形態による電動車両100の走行状態の一例が点線で示されている。なお、図中の充電電力量Wsは一例であって、この値に限られない。
図20においては、回生制動を開始する場合に、モータ1の回生電力と電動車両100における消費電力とが一致するまでの間、すなわち、充電領域と放電領域との境界に到達するまでの間のバッテリ2の充電電力量Wsが等電力量線を用いて示されている。例えば、電動車両100のモータ回転速度ωmおよびモータトルク指令値Tmにより示される場所が200Whの等電力量線上である場合には、回生制動を開始すると、回生電力と消費電力とが一致するまでの間にバッテリ2に充電される電力量は200Whとなる。なお、充電領域と放電領域との境界は、0Whの等電力量線となる。
モータコントローラ14は、このような図20の充電電力テーブルにおけるモータトルク指令値Tm*及びモータ回転速度ωmの参照地点から、充電電力量Wsを求める。なお、参照地点において等電力量線が存在しない場合には、例えば、参照地点と、参照地点を挟む2つの等電力量線との距離の比率に応じて、充電電力量Wsを予測してもよい。
再び図19を参照すると、ステップS1902においては、指令値算出ブロック505は、充電電力量Wsと、バッテリ2の空き容量との大きさを比較し、その比較結果に応じてモータ1による回生制動(S805)又は摩擦制動部7による摩擦制動(S804)を選択する。
充電電力量Wsがバッテリ2の空き容量より大きい場合には(S1902:Yes)、モータコントローラ14は、回生制動を開始してしまうと、回生電力と消費電力とが一致するまでの間の充電電力量Wsがバッテリ2の空き容量を超えてしまい、バッテリ2が過充電されてしまうおそれがあると判断する。そこで、モータコントローラ14は、摩擦制動を選択してS804に進む。
一方、充電電力量Wsがバッテリ2の空き容量以下の場合には(S1902:No)、モータコントローラ14は、回生制動を開始してもバッテリ2は過充電されず適切に充電されると判断する。そこで、モータコントローラ14は、回生制動を選択してS805に進む。
ここで、図20を参照して、電動車両100の動作について説明する。図20においては、平坦路を走行する電動車両100の走行状況が点線を用いて示されている。なお、便宜上、バッテリ2の空き容量は200Whであり、変化しないものと仮定する。
時刻t1においては、充電電力量Wsは300Whである。したがって、充電電力量Ws(300Wh)がバッテリ2の空き容量(200Wh)よりも大きいため(S1902:Yes)、モータコントローラ14は、回生制動を開始してしまうとバッテリ2が過充電されるおそれがあると判断して、摩擦制動を選択する(S804)。
時刻tcにおいては、充電電力量Wsが200Whになる。充電電力量Wsがバッテリ2の空き容量(200Wh)と等しくなるため(S1902:No)、モータコントローラ14は、回生制動を開始する。時刻tcより後においては、回生制動が行われる。
時刻t2においては、電動車両100は停車間際の状態になり、モータトルク指令値となる第3のトルク目標値Tm3 *は、外乱トルク推定値Td(ゼロ)への収束を開始する。そのため、電動車両100の車速は除々にゼロに収束する。
時刻t5においては、電動車両100は完全に停車する。
第3実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
第3実施形態の電動車両の制御装置であるモータコントローラ14は、図17の指令値算出制御を参照すると、電動車両100が回生制動を開始した場合にモータ1の回生電力と電動車両100の消費電力とが一致するまでの間にバッテリ2に充電される電力量である充電電力量Wsを算出する(S1901)。そして、充電電力量Wsが、バッテリ2の空き容量以下となる、すなわち、バッテリ2の空き容量が充電電力量Wsよりも大きい場合には(1902:No)、回生制動を選択する(S805)。そのため、回生電力と消費電力とが一致するまでの間に、バッテリ2の空き容量と等しい充電電力量Wsがバッテリ2に充電されることになる。
図19の指令値算出処理のS1902での判定に用いられるバッテリ2の空き容量はゼロ又は正の値である。また、図20の充電電流テーブルを参照すると、電動車両100が減速して充電領域と放電領域との境界に到達するまでに、充電電力量Wsがゼロに収束する。したがって、電動車両100が停車するまでの間において、必ず、充電電力量Wsがバッテリ2の空き容量を下回り、回生制動が行われることになる。したがって、バッテリ2の残量によらず常に回生制動により電動車両100が停車することに加え、図20の充電領域においてバッテリ2がさらに充電され、放電領域に遷移する時にはバッテリ2は満充電の状態となるため、電動車両100の走行可能距離を伸ばすことができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

Claims (8)

  1. アクセルペダルの開度に応じた制動力を発生させることにより電動車両を減速させる電動車両の制御装置であって、
    前記電動車両の駆動力又は回生制動力を発生するモータと、
    摩擦制動力を発生する摩擦制動部と、
    前記モータからの回生電力により充電されるバッテリと、
    前記アクセルペダルの開度に応じて、前記モータ及び前記摩擦制動部のうちの少なくとも1つを制御するコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、
    前記バッテリの空き容量から前記バッテリが回生可能か否かを判断し、
    前記空き容量から前記バッテリが回生可能と判断する場合には、前記モータによる回生制動力を発生させ、
    前記空き容量から前記バッテリが回生可能ではないと判断する場合には、前記モータにおけるトルク指令値と回転速度とに応じて、前記バッテリに流れる充電電流の正負が判断され、
    前記充電電流が負となる場合に、前記モータによる回生制動力を発生させる、
    ことを特徴とする電動車両の制御装置。
  2. 請求項1に記載の制御装置であって、
    前記コントローラは、
    前記空き容量から前記バッテリが回生可能ではないと判断する場合であって、前記電動車両が停止する直前の状態において、前記モータのトルクの大きさによらず前記バッテリが放電されることにより前記充電電流が負となる放電領域の状態である場合には、前記モータによる回生制動力を発生させる、
    ことを特徴とする電動車両の制御装置。
  3. 請求項2に記載の制御装置であって、
    前記コントローラは、
    前記電動車両の走行状況、及び、前記アクセルペダルの開度に応じて、前記回生電力の全てが前記電動車両にて消費されるか否かを判定する、
    ことを特徴とする制御装置。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置であって、
    前記コントローラは、
    前記回生電力と前記電動車両にて消費される消費電力とが等しくなるまでに前記バッテリに充電される充電電力量を算出し、
    前記バッテリの空き容量が前記充電電力量よりも大きい場合には、前記モータによる回生制動力を発生させる、
    ことを特徴とする制御装置。
  5. 請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置であって、
    前記コントローラは、
    前記モータによる回生制動力を発生させて前記電動車両を停車させる停車制御を開始するまでにおいて、前記バッテリの空き容量が、前記停車制御を開始してから前記回生電力と前記電動車両にて消費される消費電力とが等しくなるまでの間に前記バッテリに充電される規定充電電力量以上となるように、前記モータによる回生制動力の発生を制御する、
    ことを特徴とする制御装置。
  6. 請求項1から5のいずれか1項に記載の制御装置であって、
    前記コントローラは、
    前記回生電力と前記電動車両にて消費される消費電力とが等しくなる前に前記摩擦制動力を発生させるものであって、
    前記回生電力が前記電動車両にて消費されると判定した場合に前記モータに回生制動を行わせる場合に、前記摩擦制動部の応答性の遅れを補償するように前記モータによる回生制動力を制御する、
    ことを特徴とする制御装置。
  7. 請求項1から6のいずれか1項に記載の制御装置であって、
    前記コントローラは、
    前記電動車両に作用する外乱に応じて前記電動車両が停車状態を保持するのに必要な外乱トルク推定値を算出し、
    前記電動車両が停車間際である状態においては、前記モータにて発生するトルクが前記外乱トルク推定値に収束するように制御する、
    ことを特徴とする制御装置。
  8. アクセルペダルの開度に応じて前記電動車両の駆動力又は回生制動力を発生するモータと、摩擦制動力を発生する摩擦制動部と、前記モータからの回生電力により充電されるバッテリと、を備える電動車両において、前記アクセルペダルの開度に応じた制動力を発生させることにより電動車両を減速させる電動車両の制御方法であって、
    前記バッテリの空き容量から前記バッテリが回生可能か否かを判断する判断ステップと、
    前記空き容量から前記バッテリが回生可能と判断される場合には、前記モータによる回生制動力を発生させる回生制動ステップと、
    前記空き容量から前記バッテリが回生可能ではないと判断される場合には、前記モータにおけるトルク指令値と回転速度とに応じて、前記バッテリに流れる充電電流の正負が判断され、前記電電流が負となる場合に、前記モータに回生制動を行わせる制御ステップと、を有する、
    ことを特徴とする電動車両の制御方法。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014210559A1 (de) * 2014-06-04 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Steuervorrichtung für ein rekuperatives Bremssystem und Verfahren zum Betreiben eines rekuperativen Bremssystems
US11040625B2 (en) 2015-11-11 2021-06-22 Texas Instruments Incorporated Optimized regenerative braking control of electric motors using look-up tables
CN107813805A (zh) * 2016-09-09 2018-03-20 比亚迪股份有限公司 陡坡缓降***及其控制方法
US10322688B2 (en) * 2016-12-30 2019-06-18 Textron Innovations Inc. Controlling electrical access to a lithium battery on a utility vehicle
JP7026452B2 (ja) * 2017-05-12 2022-02-28 株式会社クボタ 電動作業車
JP7140299B2 (ja) * 2020-03-06 2022-09-21 日産自動車株式会社 電動車両制御方法及び電動車両制御装置
CN111439129A (zh) * 2020-04-14 2020-07-24 江西精骏电控技术有限公司 一种电动汽车滑行能量回收控制方法
WO2021254706A1 (de) * 2020-06-16 2021-12-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betrieb einer bremsvorrichtung für elektrisch angetriebene kraftfahrzeuge
JP7310775B2 (ja) * 2020-10-09 2023-07-19 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
US20220227232A1 (en) * 2021-01-19 2022-07-21 Ford Global Technologies, Llc Regenerative braking during communication interruptions
CN113895239B (zh) * 2021-09-22 2023-07-04 三一汽车制造有限公司 电动作业机械及其能量回收方法和装置

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52102511A (en) * 1976-02-25 1977-08-27 Hitachi Ltd Regenerative braking controller
JPH0898305A (ja) * 1994-09-29 1996-04-12 Seiko Epson Corp 電気自動車の走行装置
JP3774790B2 (ja) * 1998-09-18 2006-05-17 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両の回生制御装置
JP2001238303A (ja) * 2000-02-24 2001-08-31 Mitsubishi Motors Corp ハイブリッド電気自動車の回生制御装置
JP2002238105A (ja) * 2001-02-07 2002-08-23 Isuzu Motors Ltd ハイブリッド型電気自動車
US6488345B1 (en) * 2001-08-16 2002-12-03 General Motors Corporation Regenerative braking system for a batteriless fuel cell vehicle
US7311163B2 (en) 2004-11-16 2007-12-25 Eaton Corporation Regeneration and brake management system
JP4839864B2 (ja) * 2006-01-31 2011-12-21 トヨタ自動車株式会社 車両およびその制御方法並びに制動装置
CA2642262C (en) * 2006-05-15 2012-01-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Control apparatus for electric train
US8062169B2 (en) * 2007-04-30 2011-11-22 Caterpillar Inc. System for controlling a hybrid energy system
FR2923422B1 (fr) * 2007-11-14 2010-05-14 Renault Sas Procede de controle du freinage recuperatif d'un vehicule comprenant au moins un moteur electrique
JP2009196404A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Fujitsu Ten Ltd ハイブリッド制御装置、空調制御装置、ハイブリッド車両の制御方法
WO2011027393A1 (ja) * 2009-09-02 2011-03-10 トヨタ自動車株式会社 ブレーキ制御装置
JP5514661B2 (ja) 2010-07-23 2014-06-04 株式会社日立製作所 電動車両の駆動制御装置
CN102343824B (zh) * 2010-07-30 2013-07-10 北汽福田汽车股份有限公司 电动车制动能量回收控制方法及其装置
CN103140368B (zh) * 2010-10-05 2015-11-25 丰田自动车株式会社 负载驱动装置以及具备该负载驱动装置的倒立型移动体
JP5673261B2 (ja) 2011-03-18 2015-02-18 株式会社デンソー 燃料電池システム
WO2012140746A1 (ja) * 2011-04-13 2012-10-18 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源装置およびその制御方法
JP5772952B2 (ja) * 2011-06-07 2015-09-02 トヨタ自動車株式会社 電動車両および電動車両の制御方法
JP5754346B2 (ja) * 2011-10-31 2015-07-29 株式会社デンソー 燃料電池システム
GB2499821B (en) * 2012-02-29 2018-12-12 Bentley Motors Ltd A braking system for a vehicle
JP6070486B2 (ja) * 2013-08-30 2017-02-01 マツダ株式会社 車両用制動装置
JP6229878B2 (ja) 2013-10-31 2017-11-15 マツダ株式会社 車両用挙動制御装置
WO2015080027A1 (ja) * 2013-11-29 2015-06-04 日産自動車株式会社 電動車両の制御装置および電動車両の制御方法
WO2015105077A1 (ja) * 2014-01-10 2015-07-16 日産自動車株式会社 電動車両の制御装置および電動車両の制御方法
JP6418373B2 (ja) * 2014-04-04 2018-11-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両制御装置及び車両制御方法
CN104112036B (zh) * 2014-06-12 2017-03-01 湖南文理学院 混联式混合动力电动汽车的仿真方法
CN104494462B (zh) * 2014-12-12 2016-11-30 山东理工大学 电动汽车驱动电机控制方法

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