KR101609086B1

KR101609086B1 - 전동 차량의 모터 제어 장치

Info

Publication number: KR101609086B1
Application number: KR1020147014711A
Authority: KR
Inventors: 나오하루 우에다; 겐지 요네다
Original assignee: 쟈트코 가부시키가이샤
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2016-04-04
Also published as: EP2774803B1; US9174646B2; KR20140101339A; WO2013065525A1; CN103906653A; JP5840698B2; CN103906653B; JPWO2013065525A1; EP2774803A1; US20150057856A1; EP2774803A4

Abstract

연산부(21)에서는, 액셀러레이터 개방도 APO 및 차속 VSP로부터 요구 구동력(토크값) Td를 맵 검색한다. 승산기(22)에서는, 요구 구동력 Td에 차속 VSP를 곱하여 요구 구동 파워 Pd를 구한다. 연산부(23)에서는, 요구 구동 파워 Pd 및 차속 VSP의 조합과, 상기 조합을 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전수 tNm의 관계에 관한 맵을 기초로, Pd 및 VSP로부터, 이들 조합을 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전수 tNm을 검색한다. 제산기(24)에서는, tNm을 Pd로 제산함으로써, 목표 모터 토크 tTm을 구하여 전동 모터의 구동력 제어에 제공하고, 제산기(25)에서는, tNm을 VSP로 제산함으로써, 목표 모터 회전수 tNm을 실현하는 데에 필요한 목표 변속비 i를 구하여 자동 변속기의 변속 제어(전동 모터의 회전 속도 제어)에 도움이 된다.

Description

전동 차량의 모터 제어 장치 {MOTOR CONTROL DEVICE FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전동 모터만을 원동기로서 탑재한 전기 자동차나, 전동 모터 및 엔진을 원동기로서 탑재한 하이브리드 차량 등, 전동 모터로부터의 동력을 구동 차륜에 전달하는 모터 전동계를 구비한 전동 차량의 모터 제어 장치에 관한 것이다.

전동 차량으로서는 종래, 예를 들어 특허문헌 1에 기재한 바와 같이, 상기한 모터 전동계에 자동 변속기(무단 변속기)를 삽입 설치하고, 이 자동 변속기(무단 변속기)를 통해 전동 모터로부터의 동력을 구동 차륜에 전달하도록 한 것이 알려져 있다.

그리고 특허문헌 1에는 또한, 자동 변속기(무단 변속기)의 변속 제어를 통한 전동 모터의 회전 속도 제어 시에, 전동 모터 및 그 제어를 관리하는 인버터의 효율이 최고로 되는 형태에서, 즉 전력 소비율(전비)이 가장 좋아지는 형태에서 요구 구동 파워를 실현 가능한 목표 모터 회전수를 구하고, 전동 모터의 실 회전수가 이 목표 모터 회전수에 일치하는 목표 변속비로 자동 변속기(무단 변속기)를 변속시키는 모터 제어 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 평05-176419호 공보

그러나, 전동 차량의 주행 시에 있어서의 전력 손실은, 전동 모터 및 인버터의 손실만이 아니라, 자동 변속기(무단 변속기)의 손실에 의해서도 입는다.

따라서, 특허문헌 1에 기재된 모터 제어 기술로 대표되는 종래 기술과 같이, 전동 모터 및 인버터의 효율만을 고려하여, 요구 구동 파워를 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전수를 구하는 것만으로는, 이하에 설명하는 문제가 발생한다.

즉, 종래 기술은, 전동 모터 및 인버터의 손실 이외의 손실인 자동 변속기(무단 변속기)의 손실에 대해 고려하지 않은 채, 요구 구동 파워를 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전수를 구하므로, 이 목표 모터 회전수가 자동 변속기(무단 변속기)에 있어서는 저효율에서의 모터 회전수일 가능성도 있어, 자동 변속기(무단 변속기)를 포함한 파워 트레인 전체적으로, 요구 구동 파워를 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전수라는 보증이 없다.

따라서 종래의 모터 제어 장치에서는, 자동 변속기(무단 변속기)를 포함한 파워 트레인 전체적으로(실차 상에 있어서), 요구 구동 파워를 확실하게 최선 전력 소비율로 실현하도록 모터를 제어할 수 없어, 이 점에 관한 개선의 여지가 있었다.

본 발명은 모터 제어에 도움이 되는 목표 모터 회전 속도 정보를 구할 때에, 그 결정 인자에 차속을 부가함으로써, 종래와 같이 전동 모터 및 인버터의 손실을 고려할 뿐만 아니라, 자동 변속기(무단 변속기)의 손실도 고려한, 요구 구동 파워를 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전 속도 정보를 구할 수 있도록 되고, 이에 의해 상기한 문제를 해소 가능하게 한 전동 차량의 모터 제어 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.

이 목적을 위해, 본 발명에 의한 전동 차량의 모터 제어 장치는, 이것을 이하와 같이 구성한다.

우선, 본 발명의 전제로 되는 모터 제어 장치는,

자동 변속기를 통해 전동 모터로부터의 동력을 구동 차륜에 전달하는 전동 차량에 사용되는 것이다.

본 발명은 이러한 전동 차량의 모터 제어 장치에 대해 이하의 차속 검출 수단, 요구 구동 파워 산출 수단 및 목표 모터 회전 속도 정보 연산 수단을 설치한다.

차속 검출 수단은 차속을 검출하고, 또한 요구 구동 파워 산출 수단은 차량의 요구 구동 파워를 산출하고, 또한 목표 모터 회전 속도 정보 연산 수단은, 이들 차속 및 요구 구동 파워에 기초하여 상기 전동 모터의 전력 소비 효율 및 상기 자동 변속기의 전달 효율의 곱의 효율이 소정의 목표 효율로 되는 상기 전동 모터의 목표 모터 회전 속도 정보를 구하는 것이며,

본 발명의 모터 제어 장치는, 상기 목표 모터 회전 속도 정보 연산 수단에서 구한 목표 모터 회전 속도 정보에 기초하여 상기 전동 모터의 제어를 행하도록 구성한 점에 특징지어진다.

상기한 본 발명에 의한 전동 차량의 모터 제어 장치에 의하면,

전동 모터의 제어에 도움이 되는 목표 모터 회전 속도 정보를 구할 때에, 차속 및 요구 구동 파워에 기초하여 전동 모터의 전력 소비 효율 및 자동 변속기의 전달 효율의 곱의 효율이 소정의 목표 효율로 되는 전동 모터의 모터 회전 속도 정보를 목표 모터 회전 속도 정보라고 정하므로,

이 목표 모터 회전 속도 정보가, 전동 모터에 관한 손실은 물론, 자동 변속기의 손실도 고려하면서, 요구 구동 파워를 최선 전력 소비율로 실현 가능한 모터 회전 속도 정보로 될 수 있다.

따라서 상기한 목표 모터 회전 속도 정보가, 전동 모터 및 자동 변속기를 포함한 파워 트레인 전체적으로, 요구 구동 파워를 최선 전력 소비율로 실현 가능한 모터 회전 속도 정보인 것을 보증할 수 있다.

이로 인해, 파워 트레인 전체적으로(실차 상에 있어서), 요구 구동 파워를 확실하게 최선의 전력 소비율로 실현하도록 전동 모터를 제어할 수 있어, 전력 소비율의 향상이 확실하게 실현 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로 되는 모터 제어 장치를 구비한 전기 자동차의 파워 트레인을, 그 제어계와 함께 대략 도시하는 시스템도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 컨트롤러가 실행하는 모터 제어의 기능별 블록선도이다.
도 3은 도 1에 있어서의 컨트롤러가 실행하는 모터 제어 프로그램을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 2, 3에 의한 모터 제어 중에 구해야 하는 목표 모터 회전수의 변화 특성 선도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 특성 선도를 구할 때의 기준으로 되는 모터 전력 소비 효율 ηMG(％), 변속기 전달 효율 ηCVT(％) 및 파워 트레인 전체의 효율 ηPT(％)의 변화 특성을, 어떤 요구 구동 파워 Ap(kw) 및 차속 Av(㎞/h)의 조합 시에 대해 나타내는 특성 선도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 기초하여 설명한다.

제1 실시예

<구성>

도 1은 본 발명의 일 실시예로 되는 모터 제어 장치를 구비한 전기 자동차의 파워 트레인을, 그 제어계와 함께 대략 도시하는 것으로, 부호 1은 자동 변속기를 나타낸다.

본 실시예에서는 이 자동 변속기(1)를 V 벨트식 무단 변속기나 토로이달형 무단 변속기 등의 무단 변속기로 하지만, 유단식의 자동 변속기이어도 된다.

어느 쪽이든, 자동 변속기(1)의 입력축(2)에는 전동 모터(3)를 결합하고, 출력축(4)에는, 종감속 기어 세트(5) 및 디퍼렌셜 기어 장치(6)를 순차 개재하여 좌우 구동 차륜(7L, 7R)을 결합한다.

이렇게 하여 전동 모터(3)로부터 입력축(2)에의 회전 동력은, 자동 변속기(1)의 변속비에 따라 변속되고, 그 후, 종감속 기어 세트(5) 및 디퍼렌셜 기어 장치(6)를 순차 거쳐 좌우 구동 차륜(7L, 7R)에 이르고, 차량의 주행에 제공된다.

<제어 시스템>

자동 변속기(1) 및 전동 모터(3)는 각각, 공통의 컨트롤러(11)에 의해 제어되는 것으로 한다.

자동 변속기(1)는 실 변속비(입력 회전수/출력 회전수)가 컨트롤러(11)로부터의 목표 변속비 i(나중에 상세히 후술함)에 추종하도록 변속 제어되는 것으로 하고, 또한,

전동 모터(3)는 실 모터 토크가, 컨트롤러(11)로부터의 목표 모터 토크 tTm(나중에 상세히 후술함)에 일치하도록 구동력 제어되는 것으로 한다.

컨트롤러(11)는 상기한 목표 변속비 i의 연산 시에, 후술하는 바와 같이 목표 모터 회전수(목표 모터 회전 속도 정보) tNm을 구하고, 실 모터 회전수를 이 목표 모터 회전수 tNm에 일치시키는 데에 필요한 변속비를 상기한 목표 변속비 i라고 정한다.

따라서, 목표 모터 회전수 tNm을 실현하는 전동 모터(3)의 회전 속도 제어는, 자동 변속기(1)의 변속 제어(목표 변속비 i의 실현 제어)에 의해, 이것을 수행한다.

컨트롤러(11)에는, 상기한 목표 모터 토크 tTm, 목표 모터 회전수 tNm 및 목표 변속비 i의 연산용에, 전동 모터(3)에의 요구 부하인 액셀러레이터 개방도 APO를 검출하는 액셀러레이터 개방도 센서(12)로부터의 신호와, 차속 VSP를 검출하는 차속 센서(13)로부터의 신호를 입력한다.

<모터 제어>

컨트롤러(11)는 기능별 블록선도로 나타내면 도 2와 같이 나타내어지는 것으로, 상세하게는 도 3의 제어 프로그램을 실행하여, 전동 모터(3)의 구동력 제어 및 회전 속도 제어를 이하와 같이 수행한다.

우선 도 2의 블록선도에 의해 개략 설명하면 요구 구동력 연산부(21)에서는, 액셀러레이터 개방도 APO 및 차속 VSP로부터, 즉 현재의 운전 상태로부터, 운전자가 기대하고 있는 요구 구동력(토크값) Td를, 미리 실험 등에 의해 구해 둔 맵의 검색에 의해 구한다.

승산기(22)에서는, 이렇게 하여 구한 요구 구동력(토크값) Td에 차속 VSP를 곱하여, 차량 운전 상태에 따른 요구 구동 파워 Pd를 연산한다.

따라서 요구 구동력 연산부(21) 및 승산기(22)는 본 발명에 있어서의 요구 구동 파워 산출 수단에 상당한다.

목표 모터 회전수 연산부(23)에서는, 도 4에 예시한 바와 같이 미리 실험 등에 의해 구해 둔, 요구 구동 파워 Pd 및 차속 VSP의 조합과, 상기 조합을 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전수 tNm의 관계에 관한 맵을 기초로, 요구 구동 파워 Pd 및 차속 VSP로부터, 요구 구동 파워 Pd 및 차속 VSP의 조합을 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전수 tNm을 검색에 의해 구한다.

따라서 목표 모터 회전수 연산부(23)는 본 발명에 있어서의 목표 모터 회전 속도 정보 연산 수단에 상당한다.

또한, 도 4에는 참고를 위해, 차속 VSP를 파라미터로 하지 않고[자동 변속기(1)의 손실을 고려하지 않고], 전동 모터(3) 및 그 제어를 관리하는 인버터(도시하지 않음)의 손실만을 고려하여, 요구 구동 파워 Pd를 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전수 tNm과, 요구 구동 파워 Pd의 관계를 나타낸 모터·알파·라인(Motor Alpha-Line)을 병기하였다.

이와 관련하여 종래는, 이 모터·알파·라인(Motor Alpha-Line)을 기초로 요구 구동 파워 Pd로부터, 이 요구 구동 파워 Pd를 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전수 tNm을 구하고 있었다.

제산기(24)에서는, 목표 모터 회전수 tNm을 요구 구동 파워 Pd로 제산함으로써, 목표 모터 토크 tTm을 구하고,

제산기(25)에서는, 목표 모터 회전수 tNm을 차속 VSP로 제산함으로써, 현재의 차속 VSP를 기초로 목표 모터 회전수 tNm을 실현하는 데에 필요한 목표 변속비 i를 구한다.

따라서 제산기(24)는 본 발명에 있어서의 목표 모터 토크 연산 수단에 상당하고, 또한 제산기(25)는 본 발명에 있어서의 목표 변속비 연산 수단에 상당한다.

컨트롤러(11)가 실행하는 도 2의 처리 내용을 도 3의 흐름도에 의해 더욱 상세하게 설명한다.

스텝 S101에 있어서는, 요구 구동력 연산부(21)에 대해 전술한 바와 같이, 미리 실험 등에 의해 구해 둔 맵 Map를 사용하여, 액셀러레이터 개방도 APO 및 차속 VSP로부터, 운전자가 기대하고 있는 요구 구동력(토크값) Td를 검색에 의해 구한다.

다음 스텝 S102에 있어서는, 승산기(22)에 대해 전술한 바와 같이, 요구 구동력(토크값) Td에 차속 VSP를 곱하는 다음 식의 연산에 의해, 차량 운전 상태에 따른 요구 구동 파워 Pd를 구한다.

따라서 스텝 S102는, 본 발명에 있어서의 요구 구동 파워 산출 수단에 상당한다.

다음 스텝 S103에 있어서는, 목표 모터 회전수 연산부(23)에 대해 전술한 바와 같이, 도 4에 예시하는, 요구 구동 파워 Pd 및 차속 VSP의 조합과, 상기 조합을 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전수 tNm의 관계에 관한 맵 Map를 기초로, 요구 구동 파워 Pd 및 차속 VSP로부터 목표 모터 회전수 tNm을 검색한다.

따라서 스텝 S103은, 본 발명에 있어서의 목표 모터 회전 속도 정보 연산 수단에 상당한다.

스텝 S104에 있어서는, 제산기(24)에 대해 전술한 바와 같이, 목표 모터 회전수 tNm을 요구 구동 파워 Pd로 제산하는 다음 식의 연산에 의해, 목표 모터 토크 tTm을 산출한다.

따라서 스텝 S104는, 본 발명에 있어서의 목표 모터 토크 연산 수단에 상당한다.

스텝 S104에 있어서는 또한 컨트롤러(11)가 상기한 바와 같이 하여 구한 목표 모터 토크 tTm을, 도 1에 도시한 바와 같이 전동 모터(3)의 구동력 제어용으로 출력하고, 전동 모터(3)를 그 출력 토크가 목표 모터 토크 tTm에 일치하도록 구동력 제어한다.

따라서 컨트롤러(11)는 본 발명에 있어서의 모터 구동력 제어 수단을 구성한다.

스텝 S105에 있어서는, 제산기(25)에 대해 전술한 바와 같이, 목표 모터 회전수 tNm을 차속 VSP로 제산하는 다음 식[R은, 구동륜(7L, 7R)의 동반경, FD는, 종감속 기어 세트(5)의 감속비]의 연산에 의해, 현재의 차속 VSP를 기초로 목표 모터 회전수 tNm을 실현하는 데에 필요한 목표 변속비 i를 구한다.

따라서 스텝 S105는, 본 발명에 있어서의 목표 변속비 연산 수단에 상당한다.

스텝 S105에 있어서는 또한 컨트롤러(11)가 상기한 바와 같이 하여 구한 목표 변속비 i를, 도 1에 도시한 바와 같이 자동 변속기(1)의 변속 제어용으로 출력하고, 자동 변속기(1)를 그 실 변속비(입력 회전수/출력 회전수)가 목표 변속비 i에 일치하도록 변속 제어한다.

따라서 컨트롤러(11)는 본 발명에 있어서의 변속 제어 수단을 구성한다.

그런데 당해 자동 변속기(1)의 변속 제어는, 목표 변속비 i가 현재의 차속 VSP 하에서 목표 모터 회전수 tNm을 실현하는 데에 필요한 것이기 때문에, 전동 모터(3)를 그 회전수가 목표 모터 회전수 tNm에 일치하도록 회전 속도 제어하는 것에 통하고,

목표 모터 회전수 tNm을 실현하는 전동 모터(3)의 회전 속도 제어는, 자동 변속기(1)의 상기 변속 제어(목표 변속비 i의 실현 제어)에 의해 수행한다.

도 4에 예시한, 요구 구동 파워 Pd 및 차속 VSP의 조합과, 상기 조합을 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전수 tNm의 관계에 관한 맵 Map의 산출 방법을 이하에 상세하게 설명한다.

도 5는 도 4에 예시한 요구 구동 파워 Pd 및 차속 VSP의 조합 중, 어떤 요구 구동 파워 Pd＝Ap(㎾) 및 차속 VSP＝Av(㎞/h)의 조합을 예로 들어, 즉 어떤 차속 VSP＝Av(㎞/h)로의 주행하에 있어서 어떤 요구 구동 파워 Pd＝Ap(㎾)를 발생시키는 경우를 예로 들어, 모터의 전력 소비 효율 ηMG(％) 및 변속기의 전달 효율 ηCVT(％)의 모터 회전수 Nm(rpm)에 대한 변화 특성을 각각 나타낸 것이다.

도 5는 종축에 모터의 전력 소비 효율 ηMG(％) 및 변속기의 전달 효율 ηCVT(％)를 각각 취하고, 횡축에 모터의 회전수 Nm(rpm)를 취한 2차원 좌표이며, 이 2차원 좌표상에 상기 모터 회전수 Nm(rpm)에 대한 모터 전력 소비 효율 ηMG(％) 및 변속기 전달 효율 ηCVT(％)의 변화 특성을 나타낸 것이다.

도 5에 있어서의 모터의 전력 소비 효율 ηMG(％)는 전동 모터(3)나 인버터의 전기적인 효율을 나타내고, 요구 구동 파워 Pd＝Ap(㎾)를 발생하는 데에 필요한 실 소비 전력(kw)과, 요구 구동 파워 Pd＝Ap(㎾)의 비율로서 모터 회전수 Nm(rpm)마다 플롯한 것이다.

한편, 변속기의 전달 효율 ηCVT(％)는 어떤 차속 VSP＝Av(㎞/h)에 있어서 요구 구동 파워 Pd＝Ap(㎾)를 전달하는 경우의 변속기 전달 효율을 나타내고, 실제로 차륜에 전달된 구동 파워 Pd(㎾)를 변속기에 입력된 구동 파워로 제산하여 얻어지는 비율을 모터 회전수 Nm(rpm)마다 플롯한 것이다.

여기서 변속기의 전달 효율 ηCVT(％)는 변속기의 입력 회전수에 따라 변화된다.

차속 VSP＝Av(㎞/h)인 경우에는, 당해 차속 Av(㎞/h)로 되도록 입력 회전수에 따라 변속비가 결정되므로 입력 회전수가 바뀌면 변속비도 바뀌어 변속기의 전달 효율 ηCVT(％)도 바뀌는 것으로 된다.

예를 들어, V 벨트식 무단 변속기나 토로이달형 무단 변속기 등의 무단 변속기에서는, 변속비를 변화시키기 때문에 변속 부재의 접촉 면적이 변화되게 되므로 변속기의 전달 효율이 변화되게 된다. 또한, 1회전당 전달하는 토크의 크기에 의해서도 변속기의 전달 효율이 변화된다.

그 외에도 변속기를 조작하기 위한 유압 펌프 등 다수의 파라미터에 의해 효율이 변화되고, 이와 같은 효율의 변화를 미리 실험 등에 의해 구하여 플롯한 것이 도 5에 있어서의 변속기의 전달 효율 ηCVT(％)이다.

또한, 도 5에서는 변속기의 입력 회전 속도를 기재하지 않고, 모터의 회전 속도만을 기재하고 있지만, 도 1에 도시한 본 발명의 실시예로 되는 모터 제어 장치를 구비한 전기 자동차의 파워 트레인의 경우, 모터의 회전 속도와 변속기의 입력 회전 속도는 동등해지므로, 도 5에 있어서는 모터 회전 속도＝변속기의 입력 회전 속도로 간주하고 있기 때문이다.

또한, 도 5에서는, 전술한 모터의 전력 소비 효율 ηMG(％)에 변속기의 전달 효율 ηCVT(％)를 곱한 것을 파워 트레인 전체의 효율 ηPT(％)로서 플롯하고 있다.

파워 트레인 전체의 효율 ηPT(％)를 고려한 경우, 모터의 전력 소비 효율 ηMG(％) 및 변속기의 전달 효율 ηCVT(％)의 각각을 최적의 것을 선택할 필요가 있지만, 도 5에 나타내는 바와 같이 양자의 특성은 일치하고 있지 않고, 예를 들어 모터의 효율 ηMG(％)가 좋은 회전 속도로는 변속기의 전달 효율 ηCVT(％)가 반드시 높은 것은 아니며, 파워 트레인 전체의 효율 ηPT(％)는 높아지지 않는다.

한편, 변속기의 전달 효율 ηCVT(％)가 높은 영역에서는 모터의 전력 소비 효율 ηMG(％)가 반드시 높은 것은 아니며, 파워 트레인 전체의 효율 ηPT(％)가 높아지지 않다.

그리고 파워 트레인 전체의 효율 ηPT(％)가 가장 높아지는 경우, 모터의 전력 소비 효율 ηMG(％) 및 변속기의 전달 효율 ηCVT(％)는 각각 최대는 아니지만, 파워 트레인 전체의 효율 ηPT(％)의 효율이 최대로 된다.

이러한 관점에서 도 5의 ● 표시와 같이 선택된 모터 회전수에서는, 어떤 차속 VSP＝Av(㎞/h)에 있어서 어떤 요구 구동 파워 Pd＝Ap(㎾)를 발생시키는 경우에, 파워 트레인 전체의 효율 ηPT(％)가 최대로 되고, 차량 전체적으로 보면 최선 전력 소비율로 전동 모터(3)를 운전하는 것으로 된다.

도 5와 같은 전동 모터(3)의 전력 소비 효율 ηMG(％) 및 변속기의 전달 효율 ηCVT(％)를 모터 회전수(rpm)마다 나타낸 맵으로부터 구한 전동 모터(3)의 목표 회전 속도를, 어떤 차속 VSP 및 어떤 요구 구동 파워 Pd마다 각각 구함으로써, 도 4와 같은 MAP를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 파워 트레인 전체의 효율 ηPT(％)가 최대로 되는 모터 회전수를 모터 회전 속도 정보로서 선택하였지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 효율 80％ 이상, 90％ 이상 등의 조건에 기초하여 모터 회전수를 설정하는 것이어도 된다.

특히 무단 변속기에 있어서의 변속비의 최Low, 최Hi 변속비와 같이 기계적인 한계나, 유단식 자동 변속기에 있어서의 단보적인 변속에 기인하여 최대의 효율을 설정할 수 없는 것인 경우에는, 최대 효율 대신에 실현 가능한 효율을 설정함으로써 본 발명의 상기한 착상은 적요 가능하다.

<효과>

상기한 본 실시예에 의한 전동 모터(3)의 구동력 제어 및 회전 속도 제어에 의하면,

이러한 모터 제어에 도움이 되는 목표 모터 회전수 tNm을 구할 때에, 차속 VSP 및 요구 구동 파워 Pd에 기초하여 전동 모터(3)의 전력 소비 효율 ηMG(％) 및 자동 변속기(1)의 전달 효율 ηCVT(％)의 조합이 최선 전력 소비율로 되는 전동 모터(3)의 모터 회전 속도를 목표 모터 회전수 tNm으로 결정하므로,

이 목표 모터 회전수 tNm이, 전동 모터(3)에 관한 손실은 물론, 자동 변속기(1)의 손실도 고려하면서, 요구 구동 파워 Pd를 최선 전력 소비율로 실현 가능한 모터 회전 속도 정보로 될 수 있다.

따라서 상기한 목표 모터 회전수 tNm이, 전동 모터(3) 및 자동 변속기(1)를 포함한 파워 트레인 전체적으로, 요구 구동 파워 Pd를 최선 전력 소비율로 실현 가능한 모터 회전 속도 정보인 것을 보증할 수 있다.

이로 인해, 파워 트레인 전체적으로(실차 상에 있어서), 요구 구동 파워 Pd를 확실하게 최선 전력 소비율로 실현하도록 전동 모터(3)를 제어할 수 있어, 전력 소비율의 향상이 확실하게 실현 가능하다.

또한, 당해 효과는, 전동 모터(3)가 역행하고 있는 동안뿐만 아니라, 회생 제동을 행하고 있는 동안에 있어서도, 마찬가지로 발휘될 수 있다.

또한, 요구 구동 파워 Pd 및 차속 VSP의 조합과, 상기 조합을 최선 전력 소비율로 실현 가능한 목표 모터 회전수 tNm의 관계에 관한 도 4에 예시한 맵을 기초로, 요구 구동 파워 Pd 및 차속 VSP로부터 목표 모터 회전수 tNm을 구하므로, 약간의 연산 부하로 저렴하게 상기한 효과를 달성할 수 있다.

또한, 액셀러레이터 개방도 APO 및 차속 VSP로부터 요구 구동력 Td를 구하고, 이 요구 구동력 Td 및 차속 VSP로부터 요구 구동 파워 Pd를 연산하여, 목표 모터 회전수 tNm의 결정에 도움이 되므로, 이 점에 있어서도 연산 부하를 저감시킬 수 있다.

또한, 목표 모터 회전수 tNm 및 차속 VSP로부터 자동 변속기(1)의 목표 변속비 i를 연산하고, 자동 변속기(3)를 실 변속비가 이 목표 변속비 i에 일치하도록 변속 제어하여, 목표 모터 회전수 tNm을 실현하는 것으로 하였기 때문에, 현재의 차속 VSP를 기초로 확실하게 목표 모터 회전수 tNm을 달성할 수 있어, 상기한 효과를 가일층 현저한 것으로 할 수 있다.

또한, 목표 모터 회전수 tNm 및 요구 구동 파워 Pd로부터 전동 모터(3)의 목표 모터 토크 tTm을 구하고, 전동 모터(3)를 실 모터 토크가 이 목표 모터 토크 tTm에 일치하도록 구동력 제어하여, 모터 회전수에 영향을 미치지 않고 목표 모터 토크 tTm을 확실하게 달성할 수 있어, 상기한 효과를 가일층 현저한 것으로 할 수 있다.

그 외의 실시예

또한, 상기에서는 전동 차량이, 원동기로서 전동 모터(3)만을 탑재한 전기 자동차인 경우에 대해 설명하였지만, 원동기로서 전동 모터 및 엔진을 탑재한 하이브리드 차량인 경우에도, 또한 이 하이브리드 차량이 시리즈식인지, 패러렐식인지의 여부에 관계없이, 그리고 자동 변속기 및 전동 모터의 배열 순서에 관계없이, 본 발명의 상기한 착상은 마찬가지로 적용 가능하여, 모든 경우에서 상기한 효과를 마찬가지로 발휘할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 본 발명 출원인이 「푸가 하이브리드」의 상품명으로 실용화하여 시판 중인, 소위 1모터·2클러치식 하이브리드 차량에 있어서도, 본 발명의 상기한 착상은 마찬가지로 적용 가능하고, 이 경우도 상기한 효과를 마찬가지로 발휘할 수 있는 것은 물론이다.

특히, 원동기로서 전동 모터 및 엔진을 탑재한 하이브리드 차량의 경우, 전동 모터만에 의한 전기 주행이 유용하고, 이 전기 주행 중에 상기한 본 발명의 착상을 적용함으로써, 당해 주행에 제공하는 파워 트레인 전체의 효율을 향상시킬 수 있고, 전동 모터 및 엔진의 양쪽에 의한 하이브리드 주행 중에는, 엔진의 효율을 고려한 통상 제어로 전환하는 것이 좋다.

1 : 자동 변속기(무단 변속기)
2 : 변속기 입력축
3 : 전동 모터
4 : 변속기 출력축
5 : 종감속 기어 세트
6 : 디퍼렌셜 기어 장치
7L, 7R : 좌우 구동 차륜
11 : 컨트롤러(변속 제어 수단, 모터 구동력 제어 수단)
12 : 액셀러레이터 개방도 센서
13 : 차속 센서
21 : 요구 구동력 연산부(요구 구동 파워 산출 수단)
22 : 승산기(요구 구동 파워 산출 수단)
23 : 목표 모터 회전수 연산부(목표 모터 회전 속도 정보 연산 수단)
24 : 제산기(목표 모터 토크 연산 수단)
25 : 제산기(목표 변속비 연산 수단)

Claims

자동 변속기를 통해 전동 모터로부터의 동력을 구동 차륜에 전달하는 전동 차량에 사용되는 전동 차량의 모터 제어 장치에 있어서,
차속을 검출하는 차속 검출 수단과,
차량의 요구 구동 파워를 산출하는 요구 구동 파워 산출 수단과,
상기 차속 및 요구 구동 파워에 기초하여 상기 전동 모터의 전력 소비 효율 및 상기 자동 변속기의 전달 효율의 곱의 효율이 소정의 목표 효율로 되는 상기 전동 모터의 목표 모터 회전 속도 정보를 구하는 목표 모터 회전 속도 정보 연산 수단을 설치하고,
상기 목표 모터 회전 속도 정보 연산 수단에서 구한 상기 목표 모터 회전 속도 정보에 기초하여 목표 모터 토크를 연산하여 전동 모터의 구동력 제어를 행하도록 구성한 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 모터 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 목표 모터 회전 속도 정보 연산 수단은, 상기 차속 및 요구 구동 파워에 기초하여 상기 전동 모터의 전력 소비 효율 및 상기 자동 변속기의 전동 효율의 곱의 효율이 최적의 목표 효율로 되는 목표 모터 회전 속도 정보를 산출하기 위한 맵을 기초로, 상기 목표 모터 회전 속도 정보를 구하는 것인 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 모터 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 목표 모터 회전 속도 정보 연산 수단은, 상기 차량에의 요구 부하 및 차속으로부터 요구 구동력을 구하고, 상기 요구 구동력 및 차속으로부터 상기 요구 구동 파워를 연산에 의해 구하여, 상기 목표 모터 회전 속도 정보의 결정에 도움이 되는 것인 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 모터 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 목표 모터 회전 속도 정보 및 차속으로부터 상기 자동 변속기의 목표 변속비를 연산하는 목표 변속비 연산 수단과,
상기 목표 변속비 연산 수단에서 연산한 목표 변속비에 상기 자동 변속기의 실 변속비가 향하도록 상기 자동 변속기를 변속 제어하여, 상기 목표 모터 회전 속도 정보를 실현시키는 변속 제어 수단을 설치한 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 모터 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 목표 모터 회전 속도 정보 및 요구 구동 파워로부터 상기 전동 모터의 목표 모터 토크를 연산하는 목표 모터 토크 연산 수단과,
상기 수단에서 연산한 목표 모터 토크에 상기 전동 모터의 실 모터 토크가 향하도록 상기 전동 모터를 구동력 제어하여, 상기 목표 모터 토크를 실현시키는 모터 구동력 제어 수단을 설치한 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 모터 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 차속 및 상기 요구 구동 파워에 기초하여 모터의 전력 소비 효율 및 자동 변속기의 전달 효율의 곱의 효율이 소정의 목표 효율로 되는 목표 모터 회전 속도 정보를 산출하는 맵은, 차속마다 소정의 요구 구동 파워를 실현할 때에 소정의 목표 효율로 되는 목표 모터 회전 속도가 정해져 있는 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 모터 제어 장치.
제6항에 있어서,
차속마다 소정의 요구 구동 파워를 실현할 때에 소정의 목표 효율로 되는 목표 모터 회전 속도는, 특정한 차속에 있어서의 모터 회전 속도에 대응하는 모터의 전력 소비 효율 및 자동 변속기의 전달 효율 정보에 기초하여 결정되어 있는 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 모터 제어 장치.
제7항에 있어서,
상기 목표 모터 회전 속도는, 특정한 차속에 있어서의 모터 회전 속도에 대응한 모터의 전력 소비 효율 및 자동 변속기의 전달 효율의 곱이 최대로 되는 모터 회전 속도를, 목표 모터 회전 속도로서 결정하는 것을 특징으로 하는, 전동 차량의 모터 제어 장치.