JP3632301B2

JP3632301B2 - モータ制御装置

Info

Publication number: JP3632301B2
Application number: JP14904496A
Authority: JP
Inventors: 健二大高; 英司折坂; 武治小出
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: JPH09331604A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータ制御装置、特に車両運転者のアクセル操作に基づき、モータに接続された電流調整手段を制御してモータトルクを調整するモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より一般に用いられているモータ制御装置は、電流調整手段（例えばインバータ）を制御して、モータとバッテリの間に流れる電流を調整している。この装置の制御により、バッテリの電力がモータへ供給されると、モータは車輪を駆動するための出力トルク（正の値）を発生する。またモータに回生トルク（負の値）が発生する回生制動時には、モータに発生する電力をバッテリに貯蔵する。なお、以下において、モータに発生する出力トルクおよび回生トルクをまとめてモータトルクという。
【０００３】
従来の制御装置では、図１４（ａ）に示す如く、アクセル開度Ａ％に応じた出力トルクが発生するようにモータへの供給電流量を制御している。同図において、横軸はアクセル開度Ａ％、縦軸は出力トルクＴである。アクセル開度Ａ％は、アクセル操作量が最大限のときに１００％、アクセル操作量が０のときに０％となるように設定されている。同図では、アクセル開度が０％のときにモータトルクが０となり、アクセル開度が１００％のときに最大トルクＴｍａｘが発生する。最大トルクＴｍａｘは、モータの仕様に基づいて設定される発生可能な最大のトルクである。図１４（ａ）におけるアクセル開度Ａ％と出力トルクＴの関係は次式（１）により表される。
【０００４】
【数１】
Ｔ＝Ｔｍａｘ × Ａ／１００・・・（１）
また、特開平５−１９１９０４号公報には、アクセル操作に基づき出力トルクおよび回生トルクを発生させる制御装置が記載されている。図１４（ｂ）に示すように、この制御装置では、アクセル開度が１００％のときに最大トルクＴｍａｘが発生する点で上記の図１４（ａ）と同様である。そして、基準アクセル開度よりもアクセル開度Ａ％が大きいときには出力トルクが発生し、基準アクセル開度よりもアクセル開度Ａ％が小さいときには回生トルクが発生するように制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１４では、アクセル開度とモータトルクが一対一で対応している。従って、モータと車輪の変速比が一つに固定されている場合には、アクセル開度と車両加減速度も一対一に対応する。（車両加減速度とは車速の微分値であって、正の場合には加速度、負の場合には減速度である。）その結果、走行状況に関わらずアクセル操作に対応して車両が一様な加減速しかしないので、運転者が走行状況に合わせたスムーズな運転をすることは容易でない。例えば、発進加速時や屈曲した勾配路では、アクセル操作量に対する車両加減速度の変化量が大きいことが望まれるが、上記設定ではこのような要求に対応していない。そのため、運転者がアクセル操作量を相当に大きくしなければ所望の加減速度が得られない。また例えば、高速走行時にはアクセル操作量に対する車両加減速度の変化量が小さいことが望まれるが、やはり上記設定ではこのような要求に対応していない。そのため、運転者がアクセル操作を相当に小さくしなければ、要求以上に車両加減速度が変化してギクシャクした走行となる。以上より、アクセル開度と車両加減速度の対応関係を調整可能とすることが望まれる。
【０００６】
従来、アクセル操作量と車両加減速度の対応関係を調整可能とするために、前述の特開平５−１９１９０４号公報の電気自動車に見られるように、複数ギヤ段式の変速機が設けられている。これにより、ギヤ段に応じて異なる変速比を設定できる。従って、アクセル開度とモータトルクが一対一に対応していても、車輪の駆動トルクを、変速比に応じた異なる値にすることができる。例えば、小さなアクセル開度でも、変速比を大きくして車輪の駆動トルクを大きくすることができる。しかし、変速比を固定していても十分な車速域が得られる場合において、複数ギヤ段式の変速機を設けるのは、車両重量や構造の複雑化などの面から好ましくない。
【０００７】
上記では、顕著な例として、変速機における変速比が固定されている場合（ギヤ段が一つ）について説明したが、少数のギヤ段を有する変速機を備えた電気自動車においても同様である。さらに、多数のギヤ段を有する変速機や無段変速機を備えた電気自動車においても、アクセル開度と車両加減速度の対応関係をさらに細かく調整して、車両走行をスムーズにすることが望まれ、また、アクセル開度と車両加減速度の対応関係を運転者の好みに合わせて調整できるようにして運転を容易にすることが望まれる。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、走行状況に適応した運転をより容易に行うことができるようにすることにあり、この目的達成のため、アクセル開度と車両加減速度の対応関係を調整するように、モータトルクを制御することが可能なモータ制御装置を提供する。
【０００９】
そして本発明は、上記目的を達成するモータ制御装置であって、アクセル開度と車両加減速度の対応関係を運転者が選ぶことが可能な装置を提供することにより、運転者の運転を容易にするものである。
【００１０】
さらに本発明は、走行状況を検出して、この走行状況に適応するように、アクセル開度と車両加減速度の対応関係を調整することが可能なモータ制御装置を提供することにより、運転者の操作負担を軽減するものである。
【００１１】
また本発明の目的は、さらに下記の利点を有するモータ制御装置を提供することにある；
（１）道路勾配の変化に適応してアクセル操作量を調整するという運転者の操作負担を軽減する
（２）回生トルクが大きくなりすぎて車輪のロックが発生することのないようにアクセル操作量を調整するという運転者の操作負担を軽減する
（３）出力トルクが大きくなりすぎて車輪の空転が発生することのないようにアクセル操作量を調整するという運転者の操作負担を軽減する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両運転者のアクセル操作に基づき、モータに接続された電流調整手段を制御してモータトルクを調整するモータ制御装置において、アクセル操作量から車両加減速度の要求値を決定するための加減速度関数を複数記憶する加減速度関数記憶手段と、複数の前記加減速度関数から制御用加減速度関数を選択する選択手段と、アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、アクセル操作量の検出値に基づき、前記選択手段にて選択された制御用加減速度関数に従って、車両加減速度の要求値を決定する加減速度決定手段と、車両加減速度を前記加減速度決定手段にて決定した要求値とするために必要なモータトルクが発生するように、前記電流調整手段を制御する制御手段と、車速を検出する車速検出手段とアクセル操作加速度を検出するアクセル操作加速度検出手段と、を含み、前記加減速度関数は、アクセル操作量に対する車両加減速度の要求値の傾きが大きいクイックモード用関数と、アクセル操作量に対する車両加減速度の要求値の傾きが小さいスローモード用関数と、を有し、前記選択手段は、アクセル操作量、車速およびアクセル操作加速度に基づき、低速走行時ほどクイックモード用関数の選択される領域が広く、高速走行時ほどスローモード用関数の選択される領域が広く設定されることを特徴とする。
【００１３】
ここで、車両加減速度とは車速の微分値であって、正の場合には加速度、負の場合には減速度である。上記構成によれば、複数の加減速度関数が加減速度関数記憶手段に記憶されていて、この複数の加減速度関数から制御用加減速度関数が選択される。そしてアクセル操作量の検出値に基づき、制御用加減速度関数に従って車両加減速度の要求値が決定され、車両加減速度をこの要求値とするために必要なモータトルクが発生するように、制御手段が電流調整手段を制御する。上記構成では、アクセル操作量に対する車両加減速度が、選択された制御用加減速度関数によって異なる大きさになる。従ってモータと車輪の変速比を変更せずとも、アクセル操作量に対する車両加減速度の大きさを変えることができる。また、この構成では、アクセル操作量、車速およびアクセル操作加速度に基づいて制御用加減速度関数が選択されるので、制御用加速度関数を選択するという運転者の負担が軽減され、運転がより容易となる。
【００１６】
さらにまた本発明は、道路勾配を検出する勾配検出手段を含み、前記制御手段は、該勾配検出手段にて検出された道路勾配に基づいて、車両加減速度を前記加減速度決定手段にて決定した要求値とするために必要なモータトルクを決定し、このモータトルクが発生するように前記電流調整手段を制御する。勾配路では、重力が車両を加速あるいは減速させるように作用する。従って車両加減速度の要求値を出すために必要なモータトルクは、重力の作用分だけ異なる。このことを考慮して、上記構成では、車両加減速度を要求値とするために必要なモータトルクの決定に際して道路勾配を加味している。従って、運転者は、異なる道路勾配の道路でも同様のアクセル操作にて運転することができる。
【００１７】
さらにまた本発明は、走行条件を検出する走行条件検出手段と、該走行条件に基づいて、車両加減速度の下限値を設定する下限値設定手段とを含み、前記加減速度決定手段は、車両加減速度の要求値を、前記下限値設定手段にて設定された前記下限値以上に決定する。この構成では、例えば雪道走行や雨天走行のような走行状況で、車両加減速度の要求値が低すぎて回生トルクが大きくなりすぎるために車輪がロックしてしまうといった事態が回避されるので、運転がより容易になる。
【００１８】
また一方、本発明は、走行条件を検出する走行条件検出手段と、該走行条件に基づいて、車両加減速度の上限値を設定する上限値設定手段とを含み、前記加減速度決定手段は、車両加減速度の要求値を、前記上限値設定手段にて設定された前記上限値以下に決定する。この構成では、例えば発進時の急激なアクセル操作により、車両加減速度が高すぎて出力トルクが大きくなりすぎるために車輪が空転してしまうといった事態が回避されるので、運転がより容易になる。
【００１９】
そして、上記発明において、前記走行条件検出手段は、前記走行条件として、ワイパーの作動状態および走行時車重を検出する。この構成では、走行条件として、ワイパーの作動状態に基づいて雨の有無や路面の濡れ具合が判断され、またもう一つの走行条件として走行時車重が判断される。そして、これらの条件に基づいて、車両加減速度の上限値や下限値が設定される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のモータ制御装置について、図面を参照し説明する。
【００２１】
「実施形態１」
図１は、本実施形態のモータ制御装置を備えた電気自動車のシステムを示すブロック図である。同図において、モータ１は交流式であり、このモータ１に変速機３が連結され、さらに回転軸、差動歯車等を介して車輪５と連結されている。変速機３は、ギヤ段が一段のみの構成であり、従ってモータ１の出力回転と車輪５の回転の変速比は固定されている。
【００２２】
モータ１には、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）７を介してバッテリ９と接続されている。そしてＰＣＵ７には、モード選択スイッチ１１、アクセル開度センサ１３、車速センサ１５、道路勾配センサ１７、ワイパースイッチ１９および車両重量センサ２１が接続されている。
【００２３】
モード選択スイッチ１１には、ノーマルモード、スローモード、クイックモードの３つのモードに対応するポジションが設定されている。運転者がスイッチ操作してこの３つのモードのいずれかを選択すると、選択されたモードを示す選択指示信号がＰＣＵ７へ出力される。また、アクセル開度センサ１３は、運転者のアクセル操作量としてアクセル開度Ａ（％）を検出しＰＣＵ７へ出力している。前述のように、アクセル開度は、アクセル操作量が最大限のときに１００％、アクセル操作量が０のときに０％となるように設定されている。また、車速センサ１５は、車両走行速度（車速）を検出してＰＣＵ７へ出力している。本実施形態では、車速センサ１５は車輪５の回転数を検出するように設けられている。また、道路勾配センサ１７は、走行路の道路勾配を検出してＰＣＵ７に出力している。また、ワイパースイッチ１９からＰＣＵ７へは、運転者の操作によるスイッチのポジションが出力される。本実施形態では、ワイパースイッチ１９には、ＯＦＦ、ＯＮ（ＬＯＷ）、ＯＮ（ＨＩ）の３つのポジションが設けられている。また、車両重量センサ２１は、走行時の車両重量を検出してＰＣＵ７へ出力する。車両重量は、乗車人数、荷物の重量および燃料残量によって変動する。車両重量センサ２１は、車両重量を「軽」「標準」「重」の３つのランクのいずれかとして検出するように設けられている。
【００２４】
ＰＣＵ７は、入力情報を基に、モータ１とバッテリ９の間に流れる電流を制御しており、モータ１に出力トルクを発生させるときにはバッテリ９からの直流電流を交流電流に変換してモータ１に供給し、またモータ１に回生トルクが発生する回生制動時には、モータ１からの交流電流を直流電流に変換してバッテリ９に貯蔵する。ＰＣＵ７は、電子制御装置（ＥＣＵ）３１とインバータ３３を備え、さらにＥＣＵ３１は、図２に示すように、加減速度関数記憶手段３５、選択手段３７、加減速度決定手段３９、下限値設定手段４１、上限値設定手段４３および制御手段４５を備えている。
【００２５】
加減速度関数記憶手段３５には、３種類の加減速度関数が記憶されている。この加減速度関数は、運転者のアクセル操作に基づいて、車両加減速度の要求値を決定するための関数である。ここで、車両加減速度の要求値は本制御装置の制御目標となる値であり、すなわち本制御装置は車両の実際の加減速度が上記の要求値となるようにモータ１を制御する。以下では、この車両加減速度の要求値を「加減速度要求値」といい、また、実際の車両加減速度を「実加減速度」という。そして、上記３種類の加減速度関数は、ノーマルモード用関数、クイックモード用関数、スローモード用関数とからなり、それぞれモード選択スイッチ１１にて指定される各モードと対応している。図３には、それぞれの関数が好適に使用される走行状況が示されている。
【００２６】
図４は、横軸にアクセル開度、縦軸に加減速度要求値をとってノーマルモード用関数を示している。同図において、車速が０の時には基準アクセル開度が０であって、アクセル開度と加減速度要求値が比例する直線である。ここで、基準アクセル開度とは、車両加減速度が０となるアクセル開度をいう。そして、車速が増えるに従って、基準アクセル開度が大きくなる。ノーマルモード用関数は、次式（２）により表される；
【数２】
ａ＝０．０４ × （Ａ−ｋＶ）・・・（２）
式（２）において、０．０４は図４の直線の傾きに相当し、単位は（ｍ／ｓ^２）／％である（％はアクセル開度）。またＶは車速（ｋｍ／ｈｒ）である。ｋは、単位が％／（ｋｍ／ｓ^２）の定数であり、Ｖ＝５０ｋｍ／ｈｒにてｋＶ＝５０％、Ｖ＝０にてｋＶ＝０となるように設定されている。このノーマルモード関数に従った運転では、例えば運転者が停車状態からアクセル開度を５０％にして発進し、このアクセル開度を維持した場合、発進時の加減速度要求値は２ｍ／ｓ^２である。そして、車速３０ｋｍ／ｈｒにて加減速度要求値０．８ｍ／ｓ^２となり、車速５０ｋｍ／ｈｒにて０ｍ／ｓ^２となり、その後は車速５０ｋｍ／ｈｒにて定速走行する。この状態から、アクセル開度を５０％より大きくすると加減速度要求値が正（加速）になり、アクセル開度を５０％より小さくすると加減速度要求値が負（減速）になる。
【００２７】
図５は、上記のノーマルモード用関数（実線）とともに、スローモード用関数（一点鎖線）とクイックモード用関数（点線）を示している。同図に示すように、同じアクセル開度であっても、モード毎に加減速度要求値が異なっている。スローモード用関数は次式（３）により表され、クイックモード用関数は次式（４）により表される。
【００２８】
【数３】
ａ＝０．０６ × （Ａ−ｋＶ）・・・（３）
【数４】
ａ＝０．０３ × （Ａ−ｋＶ）・・・（４）
選択手段３７は、モード選択スイッチ１１からの入力された選択指示信号に基づき、加減速度関数記憶手段３５に記憶された上記の３種類の加減速度関数から、運転者が選択したモードに対応する加減速度関数を、実際の制御に使用する関数として選択する。
【００２９】
加減速度決定手段３９は、選択手段３７にて選択された加減速度関数を用いて、加減速度要求値を決定する。すなわち、例えばノーマルモード用関数が選択されている場合であって、アクセル開度センサ１３からアクセル開度５０％が入力され、車速センサ１５から車速３０ｋｍ／ｈｒが入力された時は、両検出値を式（１）に代入して車両加減速度０．８ｍ／ｓ^２を得る。なお、このような演算を行わずに、アクセル開度と車速から加減速度要求値を求めるマップを設定しておいてもよい。
【００３０】
下限値設定手段４１は、ＰＣＵ７に接続された最大車両減速度自動設定用マップ５１を用いて、加減速度要求値の下限値として最大車両減速度を設定する。このマップは図６に示されており、ワイパーの作動状態と車両重量に対応して、最大車両減速度が定められている。ここで、最大車両減速度を設定する目的は、車両減速度が大きくなりすぎることにより車輪のロックが発生するのを防止することにある。そこで、図６のマップでは、車輪がロックしやすくなる状況ほど最大車両減速度を小さく設定している。すなわち、ワイパーの作動状態から雨天走行であり路面が濡れて滑りやすいと推定される状況では最大車両減速度を小さく設定し、また、車両重量が軽いときほど最大車両減速度を小さく設定している。
【００３１】
下限値設定手段４１における最大車両減速度の設定は、ワイパースイッチ１９および車両重量センサ２１からの入力に基づき図６のマップに従って行われる。そして加減速度決定手段３９は、下限値設定手段４１にて設定された最大車両減速度を反映し、加減速度要求値を、この最大車両減速度以上の値に決定する。例えば、ワイパースイッチ１９のポジションがＯＮ（ＬＯＷ）であり、車両重量のランクが「重」の場合、図６に示すように、最大車両減速度は−１ｍ／ｓ^２に設定される。そして図７において、本来、点線で示すように加減速度要求値が−１ｍ／ｓ^２よりも低くなるところを（最低値−３ｍ／ｓ^２）、一点鎖線で示すように最低値を−１ｍ／ｓ^２とする。
【００３２】
また、上限値設定手段４３は、ＰＣＵ７に接続された最大車両加速度自動設定用マップ５３を用いて加減速度要求値の上限値として最大車両加速度を設定する。このマップは図８に示されており、図６と同様に、ワイパーの作動状態と車両重量に対応して、最大車両加速度が定められている。ここで、最大車両加速度を設定する目的は、車両加速度が大きくなりすぎることにより車輪の空転が発生するのを防止することにある。そこで、図８のマップでは、車輪が空転しやすくなる状況ほど最大車両加速度を小さく設定している。すなわち、ワイパーの作動状態から路面が濡れて滑りやすいと推定される状況では最大車両加速度を小さく設定し、また、車両重量が軽いときほど最大車両加速度を小さく設定している。
【００３３】
上限値設定手段４３における最大車両加速度の設定は、ワイパースイッチ１９および車両重量センサ２１からの入力に基づき図８のマップに従って行われる。そして加減速度決定手段３９は、上限値設定手段４３にて設定された最大車両加速度を反映し、車両加減速度の要求値を、この最大車両加速度以下の値に決定する。例えば、ワイパースイッチ１９のポジションがＯＮ（ＨＩ）であり、車両重量のランクが「軽」の場合、図８に示すように、最大車両減速度は２ｍ／ｓ^２に設定される。そして図７において、本来、点線で示すように車両加減速度が２ｍ／ｓ^２よりも高くなるところを（最高値４ｍ／ｓ^２）、実線で示すように最高値を２ｍ／ｓ^２とする。
【００３４】
なお、最大車両減速度自動設定用マップ５１および最大車両加速度自動設定用マップ５３は、適宜ＥＣＵ３１の内部に設けてもよい。
【００３５】
制御手段４５は、加減速度決定手段３９にて決定された加減速度要求値に基づいて、この要求値を達成するために必要なモータトルクが発生するように、インバータ３３を制御する。
【００３６】
制御手段４５は、まず加減速度決定手段３９にて決定された加減速度要求値に、道路勾配θに関する補正値として、ｇ×ｓｉｎ θを加える。ここで、道路勾配θは、水平面に対する路面の角度であって、平坦路にて０、登坂路にて正、降坂路にて負であり、道路勾配θは道路勾配センサ１７から入力される。またｇは重力加速度である。上記補正により以下の利点が得られる。勾配路では重力の影響により、実加減速度が道路勾配に応じて増減する。従って、重力の影響を考慮せずに加速度要求値からモータトルクを決定すると、加減速度要求値と実加減速度がずれてしまう。これに対し、上記の補正により、重力の影響が排除される結果、運転者のアクセル操作に対する実加減速度が、平坦路でも勾配路でも同じとなる。運転者としては、道路勾配に注意した運転を行う必要がなくなる。
【００３７】
さらに制御手段４５は、上記補正後の加減速度要求値に対して車両重量、タイヤ半径、変速比の逆数をかける。これにより、実加減速度を上記要求値（補正後）とするために必要なモータトルクが算出される。そして、ここで得られたモータトルクを発生させるようなスイッチング信号を生成してインバータ３３に出力する。すなわち、モータトルクの算出値が正の場合には、この値をトルク指令値とするベクトル制御・ＰＷＭ制御により、モータ１への供給電流量が上記モータトルク算出値に対応する値となるようなスイッチング信号を生成して出力する。同様にモータトルクの算出値が負の場合には、この算出値の回生トルクがモータ１に発生するようなスイッチング信号を生成する。
【００３８】
インバータ３３は複数のスイッチング素子を備えており、制御手段４５からのスイッチング信号に従ってインバータ３３がスイッチング動作することにより、モータ１とバッテリ９の間に流れる電流が調整される。その結果、モータトルクが制御手段４５にて算出された値となり、そして、加減速度決定手段３９にて決定された加減速度要求値が達成される。
【００３９】
以上に本実施形態のモータ制御装置の構成について説明した。次に、図９のフローチャートを用いて同モータ制御装置の動作を説明する。この制御装置は、運転者のキー操作によりスタートし、まずＰＣＵ７に前述の各種入力データが入力される（Ｓ１）。そして、選択手段３７にてクイック、ノーマル、スローのいずれのモード用の加減速度関数を選択するかが判断され（Ｓ３）、選択された制御用の関数に従って、加減速度決定手段３９にて加減速度要求値が決定される（Ｓ５〜Ｓ９）。さらに、下限値設定手段４１にて設定された最大車両減速度を用いて、加減速度決定手段３９が加減速度要求値を調整する（Ｓ１１）。さらにまた、上限値設定手段４３にて設定された最大車両加速度を用いて、加減速度決定手段３９が加減速度要求値を調整する（Ｓ１３）。そして、加減速度決定手段３９にて最終的に決定された加減速度要求値に基づいて、制御手段４５がインバータ３３にスイッチング信号を出力してモータ１を制御する（Ｓ１５）。ここでは、前述のように道路勾配の影響が考慮される。ステップＳ１５の後はステップＳ１に戻り同様の制御を繰り返す。
【００４０】
以上に説明した本実施形態のモータ制御装置によれば、運転者は車両の走行状況や自分の好みに応じてノーマル、クイック、スローのいずれかのモードを選択することができる。そして、例えば発進加速時にクイックモード、高速走行中にスローモードとしたり、また例えば勾配のある屈曲路にてクイックモード、渋滞路にてスローモードとすることができる。このように、走行状況に応じ、アクセル操作量に対して最も適切な車両加減速度が得られるモードを選択できるので、運転が容易となる。
【００４１】
なお、本実施形態では、ワイパースイッチ１９および車両重量センサ２１からの入力情報に基づいて、下限値設定手段４１が最大車両減速度を設定している。これに対し、路面の湿度や温度を測定するセンサを設け、このセンサの検出値に基づいて路面のぬれ具合を推定したりタイヤのロックを検知するように構成してもよい。
【００４２】
同様に、上限値設定手段４３についても、路面の湿度や温度を測定するセンサを設けて路面のぬれ具合を推定するように構成してもよい。また、駆動輪と従動輪に回転センサを設け、両者の検出回転数の違いに基づいて駆動輪の空転を検知するように構成してもよい。
【００４３】
また、本実施形態では、図４、図５に示すように、加減速度関数は直線で規定されている。これに対し、加減速度関数を直線ではなく、任意の曲線で規定してもよい。また、基準アクセル開度の設定も上記と異なっていてもよく、例えば基準アクセル開度を０％に固定した設定としてもよい。この場合には、アクセル操作に対する加減速度要求値が常に正となる。
【００４４】
さらにまた、本実施形態では加減速度関数記憶手段に３種類の加減速度関数のみを記憶するように構成されているが、加減速度関数の種類数を変更してもよい。またモード選択スイッチ１１を無段階式のスイッチとして、このスイッチの操作量に応じて加減速度関数がなめらかに変化するように構成してもよい。
【００４５】
さらにまた、本実施形態ではギヤ段が一段のみの変速機を備えた電気自動車に本発明のモータ制御装置を適用した場合について説明したが、複数のギヤ段の変速機や無段変速機を備えた電気自動車にも適用可能なことはもちろんである。また、本実施形態のモータ制御装置は、ハイブリッド自動車（原動機としてエンジンとモータを搭載した自動車）のモータ制御用としても適用できる。以上のような各種の変形は、下記の実施形態２についても同様に可能でる。
【００４６】
「実施形態２」
実施形態１では、運転者がモード選択スイッチ１１にて制御用の加減速度関数を選択するように構成されており、従って運転者はマニュアル変速機を備えた車両と似たような操作にて運転する。これに対し、実施形態２では、制御用の加減速度関数が運転者の操作によらずに自動的に選択され、オートマチック変速機を備えた車両と似たような操作にて運転が行われる。
【００４７】
図１０は、実施形態２のモータ制御装置を備えた電気自動車のシステムを示すブロック図である。実施形態１との相違点として、モード選択スイッチ１１は設けられておらず、アクセル開閉加速度センサ２３が接続されている。アクセル開閉加速度センサ２３は、アクセル操作加速度としてアクセル開閉加速度を検出しＰＣＵ７に出力している。アクセル開閉加速度とは、アクセル開閉速度の微分値であって、単位は％／ｓ^２である。
【００４８】
その他、実施形態２は、前述の実施形態１に対して、ＰＣＵ７のＥＣＵ３１に設けられた選択手段３７の構成が異なっている。選択手段３７は、図１１〜図１３に示すように、加減速度関数記憶手段３５に記憶された３種類の加減速度関数から制御用の関数を選択するためのマップを備えている。各マップにおいて、横軸はアクセル開度、縦軸はアクセル開き加速度である。図１１〜図１３のマップのうち、図１１は低速走行時に、図１２は中速走行時に、図１３は高速走行時に用いられる。そして、選択手段３７は、車速センサ１５、アクセル開度センサ１３およびアクセル開閉加速度センサ２３からそれぞれ入力された車速、アクセル開度、アクセル開閉加速度に基づき、対応するマップに従って、ノーマルモード用関数、スローモード用関数、クイックモード用関数のいずれかを選択する。
【００４９】
すなわち、低速走行時（図１１）、アクセル開度が５０％以下、アクセル開閉加速度が−１００〜１００％／ｓ^２の領域ではスローモード用関数が選択され、また、アクセル開度が５０％以上、アクセル開閉加速度が２００％／ｓ^２以上あるいは−２００％／ｓ^２以下の領域ではクイックモード用関数が選択され、その他の領域ではノーマルモード用関数が選択される。
【００５０】
また、中速走行時（図１２）、アクセル開度が６５％以下、アクセル開閉加速度が−２００〜１５０％／ｓ^２の領域ではスローモード用関数が選択され、また、アクセル開度が６５％以上、アクセル開閉加速度が２５０％／ｓ^２以上あるいは−３００％／ｓ^２以下の領域ではクイックモード用関数が選択され、その他の領域ではノーマルモード用関数が選択される。
【００５１】
また、高速走行時（図１３）、アクセル開度が８０％以下、アクセル開閉加速度が−２５０〜２００％／ｓ^２の領域ではスローモード用関数が選択され、その他の領域ではノーマルモード用関数が選択される。
【００５２】
図１１〜図１３より明らかなように、低速走行時ほどクイックモード用関数の選択される領域が広く、高速走行時ほどスローモード関数の選択される領域が広く設定されている。
【００５３】
実施形態２のその他の構成については、実施形態１と同様であるので説明を省略する。以下、実施形態２の動作を、具体例を用いて説明する。
【００５４】
例えば、発進時に運転者がアクセル開度を６０％としてこのアクセル開度を維持した場合、アクセル開閉加速度は０となる。そして発進から低速走行中は、選択手段３７が図１１に従いノーマルモード用関数を選択し、このノーマルモード用関数を用いての制御が行われる。そして中速域に達すると、図１２に従いスローモード用関数が選択され、高速域でもスローモード用関数が選択される。このように実施形態２では、車速が高くなるとノーマルモードからスローモードに移行する。すなわち、車速が高くなるほど、アクセル開度に対する加減速度の絶対値が小さくなる。従って、車速に応じて変速比を小さくするオートマチック変速機を備えた車両と似たような走行が行われる。
【００５５】
また例えば、低速走行時に運転者がアクセルを踏み込んで、アクセル開度８０％、かつアクセル開閉加速度１００％／ｓ^２とした場合には、ノーマルモード用関数が選択される。一方、同じアクセル開度８０％であって、アクセル開閉加速度を３００％／ｓ^２とした場合にはクイックモード用関数が選択される。このように、アクセル開閉加速度が大きいときにクイックモード用関数が選択される。従ってアクセルを踏み込む強さにより車両加減速度を調整することが可能となる。すなわち運転者はアクセルを強く踏み込むことによりアクセル開閉加速度を大きくして車両加減速度を大きく変化させ（クイックモード）、またアクセルを弱く踏み込むことにより車両加減速度を小さく変化させる（スローモード）。上記のような運転では、運転者が加減速度の大きさに対する要求を制御に反映させることが容易であるので、運転がより容易となる。
【００５６】
さらにまた、高速走行時には、上記のアクセル開度８０％、アクセル開閉加速度３００％／ｓ^２であってもノーマルモード用関数が選択される。すなわち、アクセル開閉加速度が同じであっても、高速走行時よりも低速走行時のほうがクイックなモードが選択される。アクセルを踏み込む強さに対する車両加減速度の変化量は、高速走行時に低速走行時よりも大きい方が好ましい。すなわち、低速走行時にはアクセルを強く踏み込んだときにクイックモードで大きな加速度を得ることが望まれるが、高速走行時にはこのような大加速度が望まれない。図１１〜図１３のマップは上記の点を反映した設定となっている。
【００５７】
【発明の効果】
本発明のモータ制御装置によれば、加減速度関数記憶手段に記憶された複数の加減速度関数から制御用加減速度関数が選択されるので、選択された加減速度関数によって車両加減速度が異なる大きさになる。すなわちモータと車輪の変速比を変更せずともアクセル操作量に対する車両加減速度の大きさを調整することができる。その結果、走行状況に適応した運転を容易に行うことができる。
【００５８】
また本発明では、運転者が入力手段を用いて制御用の加減速度関数を自ら指定するように構成することにより、運転者は走行状況や好みに応じて加減速度関数を選べるので運転が容易となる。
【００５９】
また本発明では、選択手段がアクセル操作量、車速およびアクセル操作加速度に基づいて制御用加減速度関数を選択するように構成することにより、運転者が手動にて制御用加減速度関数を選択する必要がない。従って走行状況に適した加減速度関数を選択するという運転者の負担が軽減され、運転がより容易になる。
【００６０】
また本発明では、制御手段が、道路勾配に基づいて、車両加減速度を加減速度決定手段にて決定した要求値とするために必要なモータトルクを決定し、このモータトルクが発生するように電流調整手段を制御する。従って、道路勾配が異なる場合でも、重力による加減速度の増減が考慮され、車両加減速度の要求値を達成するようにモータトルクが制御される。運転者は、道路勾配の異なる道路でもアクセル操作に対して同じ車両加減速度を得ることができるので、道路勾配に適応してアクセル操作量を調整するという運転者の負担が軽減され、運転がより容易になる。
【００６１】
また本発明では、車両加減速度の要求値を、下限値設定手段にて設定された下限値以上に決定するので、車両加減速度の要求値が低すぎて回生トルクが大きくなりすぎるために車輪がロックしてしまうといった事態が回避される。従って、車輪がロックしないようにアクセル操作量に配慮する運転者の負担が軽減され、運転がより容易になる。
【００６２】
また本発明では、車両加減速度の要求値を、上限値設定手段にて設定された上限値以下に決定するので、車両加減速度の要求値が高すぎて出力トルクが大きくなりすぎるために車輪が空転してしまうといった事態が回避される。従って、車輪が空転しないようにアクセル操作量に配慮する運転者の負担が軽減され、運転がより容易になる。
【００６３】
また本発明では、走行条件検出手段が走行条件としてワイパーの作動状態および走行時車重を検出するように構成することにより、車輪のロックや空転の発生しやすい状況を容易に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のモータ制御装置を備えた電気自動車のシステムを示すブロック図である。
【図２】図１のモータ制御装置のＥＣＵの構成を示すブロック図である。
【図３】加減速度関数記憶手段に記憶された各加減速度関数に適した走行状況を示す説明図である。
【図４】加減速度関数記憶手段に記憶されたノーマルモード用関数を示す説明図である。
【図５】ノーマルモード用関数、クイックモード用関数、スローモード用関数を示す説明図である。
【図６】最大車両減速度自動設定用マップの内容を示す説明図である。
【図７】最大車両減速度および最大車両加速度の設定に従って調整された車両加減速度の要求値を示す説明図である。
【図８】最大車両加速度自動設定用マップの内容を示す説明図である。
【図９】図１のモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態のモータ制御装置を備えた電気自動車のシステムを示すブロック図である。
【図１１】加減速度関数記憶手段に記憶された加減速度関数から制御用の関数を選択するために、低速走行時に用いられるマップを示す説明図である。
【図１２】加減速度関数記憶手段に記憶された加減速度関数から制御用の関数を選択するために、中速走行時に用いられるマップを示す説明図である。
【図１３】加減速度関数記憶手段に記憶された加減速度関数から制御用の関数を選択するために、高速走行時に用いられるマップを示す説明図である。
【図１４】従来のモータ制御装置において、アクセル開度に対応するモータトルクの制御値を示す説明図である。
【符号の説明】
１モータ、７パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）、９バッテリ、１１モード選択スイッチ、１３アクセル開度センサ、１５車速センサ、１７道路勾配センサ、１９ワイバースイッチ、２１車両重量センサ、２３アクセル開閉加速度センサ、３１電子制御装置（ＥＣＵ）、３３インバータ、３５加減速度関数記憶手段、３７選択手段、３９加減速度決定手段、４１
下限値設定手段、４３上限値設定手段、４５制御手段。

Claims

車両運転者のアクセル操作に基づき、モータに接続された電流調整手段を制御してモータトルクを調整するモータ制御装置において、
アクセル操作量から車両加減速度の要求値を決定するための加減速度関数を複数記憶する加減速度関数記憶手段と、
複数の前記加減速度関数から制御用加減速度関数を選択する選択手段と、
アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
アクセル操作量の検出値に基づき、前記選択手段にて選択された制御用加減速度関数に従って、車両加減速度の要求値を決定する加減速度決定手段と、
車両加減速度を前記加減速度決定手段にて決定した要求値とするために必要なモータトルクが発生するように、前記電流調整手段を制御する制御手段と、
車速を検出する車速検出手段と
アクセル操作加速度を検出するアクセル操作加速度検出手段と、
を含み、
前記加減速度関数は、
アクセル操作量に対する車両加減速度の要求値の傾きが大きいクイックモード用関数と、アクセル操作量に対する車両加減速度の要求値の傾きが小さいスローモード用関数と、を有し、
前記選択手段は、
アクセル操作量、車速およびアクセル操作加速度に基づき、低速走行時ほどクイックモード用関数の選択される領域が広く、高速走行時ほどスローモード用関数の選択される領域が広く設定されることを特徴とするモータ制御装置。
請求項１に記載のモータ制御装置において、
道路勾配を検出する勾配検出手段を含み、
前記制御手段は、該勾配検出手段にて検出された道路勾配に基づいて、車両加減速度を前記加減速度決定手段にて決定した要求値とするために必要なモータトルクを決定し、このモータトルクが発生するように前記電流調整手段を制御することを特徴とするモータ制御装置。
請求項１又は２に記載のモータ制御装置において、
走行条件を検出する走行条件検出手段と、
該走行条件に基づいて、車両加減速度の下限値を設定する下限値設定手段とを含み、
前記加減速度決定手段は、車両加減速度の要求値を、前記下限値設定手段にて設定された前記下限値以上に決定することを特徴とするモータ制御装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、
走行条件を検出する走行条件検出手段と、
該走行条件に基づいて、車両加減速度の上限値を設定する上限値設定手段とを含み、
前記加減速度決定手段は、車両加減速度の要求値を、前記上限値設定手段にて設定された前記上限値以下に決定することを特徴とするモータ制御装置。
請求項３又は４に記載のモータ制御装置において、
前記走行条件検出手段は、前記走行条件として、ワイパーの作動状態および走行時車重を検出することを特徴とするモータ制御装置。