JP3872740B2

JP3872740B2 - 電動車両のモータ制御方法

Info

Publication number: JP3872740B2
Application number: JP2002279691A
Authority: JP
Inventors: 進阿久津; 正良木村; 健山路; 善彦山岸; 好寿廣瀬
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP2004120876A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクセルの操作量に対応する速度指令値と電動車両の車速とに基づいてトルク指令値を算出し、該トルク指令値に応じて走行用のモータを駆動する電動車両のモータ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動車両においては、アクセルの操作および負荷変動に対応する応答性を向上させるため、モータの界磁コイルに流れる電流を検出してフィードバック制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。また、車速に対応した制御を行うために角度センサまたは速度センサを設けている。車速に対して適切かつ即時に対応するために、角度センサ、速度センサには高分解能なものが採用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１３０９１３号公報（段落［００１２］、［００１３］および図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電流を検出するセンサや回転角度を検出するセンサは比較的高価であり、電動車両の価格の高騰を招く。
【０００５】
電流を検出するセンサを使用しない場合には、モータ自身の時定数によって最大の応答速度が決定されるため、比較的遅い応答速度となる。また、回転角度または速度を検出するセンサとして低分解能なものを使用すると、車速に対して遅れが生じるなどの不適当な制御となる。つまり、アクセルペダルの踏み込み量に対する車速の応答が低下し、坂道の傾斜変化等の負荷変動時において車速が不安定になる。
【０００６】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、走行用モータの制御に用いられるセンサを省略または簡素化するとともに、アクセルの操作量に正確かつ迅速に応答し、負荷変動時にも安定して走行することのできる電動車両のモータ制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動車両のモータ制御方法は、アクセルの操作量に対応する速度指令値と電動車両の車速との偏差にゲインを乗算した第１中間変数を求めるステップと、前記第１中間変数を、正の第１閾値と負の第２閾値との範囲内に制限して第２中間変数を求めるステップと、前記第２中間変数を積分してトルク指令値を生成し、該トルク指令値に応じて走行用のモータを駆動するステップと、前記偏差の正負符号、並びに、前記トルク指令値の正負符号による４種類の組み合わせにそれぞれ対応して、前記ゲイン、前記第１閾値および／または前記第２閾値を変更するステップと、を有することを特徴とする。
【０００８】
このように、ゲイン、第１閾値および第２閾値を電動車両の走行状態に合わせた４パターンに応じて変更し、その後に積分を行うようにすると、車両の走行速度を高精度に検出する必要がない。またモータに流れる電流を検出しなくてもアクセルの操作量に正確かつ迅速に応答し、負荷変動時にも安定して走行することができる。
【０００９】
この場合、前記トルク指令値が正であり、前記偏差が正であって、前記車速が所定速度以下のときに、前記ゲインを前記車速に比例して増大させるとともに前記第１閾値を前記車速に比例して減少させると、偏差に対するトルク指令値の応答とモータの回転を滑らかにすることができる。
【００１０】
また、前記トルク指令値が正であり、前記偏差が負であるとき、前記ゲインを基準ゲイン値より増大させるとともに前記第２閾値を基準閾値より減少させると、アクセルの操作量を減少させた場合の車速の応答性や、登坂終了時の不要な加速を防止することができる。
【００１１】
さらに、前記トルク指令値が負であり、前記偏差が負であって、前記車速が所定速度以下のときに、前記ゲインを前記車速に比例して増大させるとともに前記第２閾値を前記車速に比例して減少させると、偏差に対するトルク指令値の応答が滑らかになり、電動車両を緩やかに減速または停止させることができる。
【００１２】
さらにまた、前記トルク指令値が負であり、前記偏差が正であるとき、前記ゲインを基準ゲイン値より増大させるとともに前記第１閾値を基準閾値より増大させると、アクセルの操作量を増した場合の車速の応答性や、坂の下り終り時の不要な減速を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電動車両のモータ制御方法について好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１２を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施の形態に係る電動車両のモータ制御方法は、図１に示す電動車両１０において、主として、ＥＣＵ（Electric Control Unit）１２により実行される。
【００１５】
図１に示すように、電動車両１０は、モータ１４を動力源として走行するものであり、モータ１４の回転軸が変速機能をもつディファレンシャルギア１６に接続されている。モータ１４の回転動力は、ディファレンシャルギア１６および車軸１８を介して前輪２０に伝えられる。
【００１６】
ＥＣＵ１２は、プログラム２８に従って動作するＣＰＵ３０の制御下に処理を行う。ＥＣＵ１２には、アクセルペダル３２の踏み込み量を検出するボリューム３４の信号が供給される。ＥＣＵ１２ではこのボリューム３４の信号に基づいてモータ１４に対する信号値を算出し、出力インターフェース（出力Ｉ／Ｆ）３６に供給する。出力インターフェース３６は、制御信号をインバータ３８へ供給し、インバータ３８は、バッテリ４０から供給される電力を制御し、指令信号に基づいてモータ１４を駆動する。
【００１７】
モータ１４にはホールＩＣ型の回転角度検出センサ４２が設けられており磁極の位置を検出する。回転角度検出センサ４２はホールＩＣ型であることからモータ１４の極数に応じた角度検出分解能を有し、角度検出分解能は低い。ホールＩＣ型のセンサは、エンコーダ等の高分解能のセンサと比較して廉価である。
【００１８】
この回転角度検出センサ４２の信号は入力インターフェース（入力Ｉ／Ｆ）４４を介してＥＣＵ１２に供給される。
【００１９】
図２に示すように、ＥＣＵ１２は、アクセルペダル３２の踏み込み量（操作量）を示すボリューム３４の信号と回転角度検出センサ４２の信号とに基づいて制御を行う。
【００２０】
ＥＣＵ１２では、速度指令変換部５２において、ボリューム３４の信号から速度指令値ｃを算出する。つまり、図３に示すように、ボリューム３４の信号と速度指令値ｃとは略比例的に対応し、ボリューム３４の信号が変化するときには速度指令値ｃは所定の傾斜を有するように変化する。速度指令値ｃには、図示しないブレーキペダルの踏み込み量に係る情報を反映させるようにしてもよい。
【００２１】
図２に戻り、ＥＣＵ１２は、速度指令値ｃと車速ｖとを減算点５４において減算する。この減算結果である速度偏差εはゲイン乗算部５６に供給され、ゲインＧを乗算して中間変数（第１中間変数）Ｇεを求める。ＥＣＵ１２ではアクセルペダル３２の踏み込み量が速度指令変換部５２を介して速度指令値ｃとなり、車速ｖをフィードバックしながら制御を行うので、基本的には車速制御を行うこととなる。車速制御を行うことで、負荷変動時や重負荷時にも速度の微妙なコントロールが可能であり、アクセルペダル３２の踏み込みに対して急加速等の不測の挙動を起こすことがない。
【００２２】
中間変数Ｇεはリミッタ５８に供給され符号が正の第１閾値Ｌ１と符号が負の第２閾値Ｌ２との範囲内に制限される。ゲインＧ、第１閾値Ｌ１および第２閾値Ｌ２は、それぞれリミッタ・ゲイン設定部６０によって設定される。
【００２３】
リミッタ５８で制限された値は積分器入力（第２中間変数）ａ１として積分器６２に供給されて積分される。図２における積分器６２のブロック内に示す「ｓ」は微分演算子である。
【００２４】
減算点５４、ゲイン乗算部５６、リミッタ５８および積分器６２は、速度制御部６３を構成している。
【００２５】
積分器６２で積分された値は積分器出力ａ２としてトルク指令部６４に供給される。トルク指令部６４においては、供給された積分値出力ａ２を増幅してトルク指令値Ｔを生成する。該トルク指令値Ｔは、リミッタ・ゲイン設定部６０およびデューティ制御部６６に供給される。デューティ制御部６６では、トルク指令値ＴをパルスＴ１にする。このパルスＴ１は出力インターフェース３６を介してインバータ３８に供給され、インバータ３８ではパルスＴ１に基づいてモータ１４に電流Ｉを流す。電流Ｉが流れることによりモータ１４に回転トルクが発生して回転する。なお、モータ１４に流れる電流Ｉを検出するセンサおよびフィードバック手段は設けられていない。従って、パルスＴ１が小幅の変化をするとき、電流Ｉは内部抵抗等の時定数に応じて比較的遅い変化を示す。
【００２６】
回転角度検出センサ４２によって検出された車速ｖの回転角度は入力インターフェース４４を介して角度信号演算部６８および速度信号演算部７０に供給される。角度信号演算部６８においては、供給された角度に関する情報を演算して角度信号θを生成し、デューティ制御部６６に供給する。速度信号演算部７０においては、供給された角度に関する情報を演算して車速ｖを生成し、デューティ制御部６６およびリミッタ・ゲイン設定部６０に供給する。
【００２７】
デューティ制御部６６においては、トルク指令値ＴをパルスＴ１に変換するとともに、供給される角度信号θおよび車速ｖに基づいてパルスＴ１のデューティおよび位相を制御して出力する。
【００２８】
リミッタ・ゲイン設定部６０においては、トルク指令値Ｔ、車速ｖ、速度指令値ｃに基づいてゲインＧ、第１閾値Ｌ１および第２閾値Ｌ２を設定する。
【００２９】
このリミッタ・ゲイン設定部６０の作用について図４を参照しながら説明する。
【００３０】
リミッタ・ゲイン設定部６０は、減算点５４の作用と同様に速度偏差εを求め、その後、図４のステップＳ１に示すように、速度偏差εの正負符号を確認して、正であればステップＳ２へ移り、負であればステップＳ５へ移る。
【００３１】
ステップＳ２においては、トルク指令値Ｔの正負符号を確認して、正であればステップＳ３へ移り、負であればステップＳ４へ移る。
【００３２】
ステップＳ５においては、トルク指令値Ｔの正負符号を確認して、正であればステップＳ６へ移り、負であればステップＳ７へ移る。
【００３３】
ステップＳ３においては、ゲインＧの第１ゲインパターン（図７Ａ参照）および第１閾値Ｌ１の第１リミッタパターン（図７Ｂ参照）をそれぞれ適用する。このステップＳ３は、力行を行いながら走行する状態で、例えば、電動車両１０の発進時および登坂時の状態である。これらの状態のときには、アクセルペダル３２に対してモータの回転のレスポンスがよいことが必要とされる。ここで、力行とはモータ１４に正のトルクを発生させる運転状態をいう。ステップＳ３が実行される状態、つまり速度偏差εおよびトルク指令値Ｔが共に正である状態を第１走行パターンと呼ぶ。
【００３４】
ステップＳ４においてはゲインＧの第４ゲインパターン（図１１Ａ参照）および第１閾値Ｌ１の第４リミッタパターン（図１１Ｂ参照）をそれぞれ適用する。このステップＳ４は、例えば、坂を下り終り平坦部に進入した状態である。つまり、トルク指令値Ｔは負の範囲に入っており、回生を行う一方、速度偏差εは正となっている状態で、過減速を防止することが必要とされる。ステップＳ４が実行される状態、つまり速度偏差εが正で、トルク指令値Ｔが負である状態を第４走行パターンと呼ぶ。
【００３５】
ステップＳ６においてはゲインＧの第２ゲインパターン（図８Ａ参照）および第２閾値Ｌ２の第２リミッタパターン（図８Ｂ参照）をそれぞれ適用する。このステップＳ６は、例えば、登坂終了時で平坦部に進入した状態である。つまり、トルク指令値Ｔは正の範囲に入っており力行を行う一方、速度偏差εは負となっている状態で、過加速を防止することが必要とされる。ステップＳ６が実行される状態、つまり速度偏差εが負でトルク指令値Ｔが正である状態を第２走行パターンと呼ぶ。
【００３６】
ステップＳ７においてはゲインＧの第３ゲインパターン（図１０Ａ参照）および第２閾値Ｌ２の第３リミッタパターン（図１０Ｂ参照）をそれぞれ適用する。このステップＳ７は、例えば、減速中または下り坂を走行中の状態である。これらの状態のときには、滑らかな減速性および滑らかな減速感が必要とされる。ステップＳ７が実行される状態、つまり速度偏差εおよびトルク指令値Ｔが共に負である状態を第３走行パターンと呼ぶ。
【００３７】
このように、第１〜第４ゲインパターンで設定されたゲインＧはゲイン乗算部５６（図２参照）に供給され、速度偏差εと乗算される。また、第１〜第４リミットパターンで設定された第１および第２閾値Ｌ１、Ｌ２はリミッタ５８に供給され、中間変数Ｇεを制限する。
【００３８】
第１〜第４走行パターンに対して適用される第１〜第４ゲインパターンおよび第１〜第４リミッタパターンの区分は、図５に示すように、２次元座標上における第１象限〜第４象限に相当する。第１〜第４ゲインパターンおよび第１〜第４リミッタパターンは、図示しないメモリ上にテーブル形式で記録し、車速ｖをパラメータとして参照するとよい。
【００３９】
ところで、トルク指令値Ｔはトルク指令部６４において生成されるが、その後段のデューティ制御部６６、出力インターフェース３６およびインバータ３８は処理速度が十分に高速で、遅れがほぼ０であることから、トルク指令値Ｔが正であるときにはモータ１４は力行を行うことになり、トルク指令値Ｔが負であるときには回生を行うことになる。従って、トルク指令値Ｔに基づいて設定される第１〜第４ゲインパターンおよび第１〜第４リミッタパターンは、モータ１４の力行状態および回生状態によってゲインＧ、第１閾値Ｌ１および第２閾値Ｌ２を設定することになる。
【００４０】
第１〜第４ゲインパターン、第１〜第４リミッタパターンおよびこれらのパターンを適用することによる作用については後述する。
【００４１】
なお、図２に示すＥＣＵ１２内の各機能は、実際上はプログラム２８に記録された処理であり、ＣＰＵ３０により実行される。
【００４２】
次に、このように構成されるアクセルペダル３２、ＥＣＵ１２、インバータ３８等を用いてモータ１４を制御する方法について図６を参照しながら説明する。図６のフローチャートは、主にＣＰＵ３０がプログラム２８の内容に基づいて行うものであり、所定の微小時間の周期で繰り返し実行される。
【００４３】
まず、図６のステップＳ１０１において、リミッタ・ゲイン設定部６０の作用（図４参照）によってゲインＧ、第１閾値Ｌ１および第２閾値Ｌ２を生成し、ゲイン乗算部５６およびリミッタ５８に供給する。
【００４４】
次に、ステップＳ１０２において、減算点５４において速度指令値ｃから車速ｖを減算して速度偏差εを求める。
【００４５】
次いで、ステップＳ１０３において、ゲイン乗算部５６の作用により速度偏差εとゲインＧとを乗算して中間変数Ｇεを求める。
【００４６】
さらに、ステップＳ１０４において、リミッタ５８の作用により中間変数Ｇεを第１閾値Ｌ１および第２閾値Ｌ２の範囲に制限し、積分器入力ａ１を求める。つまり、第１リミッタパターンまたは第２リミッタパターンが適用されるときには、中間変数Ｇεが第１閾値Ｌ１より大きいときに制限する。また、第３リミッタパターンまたは第４リミッタパターンが適用されるときには、中間変数Ｇεが第２閾値Ｌ２より小さいときに制限する。
【００４７】
次に、ステップＳ１０５において、積分器入力ａ１を積分器６２において積分して積分器出力ａ２を求める。積分を行うことにより速度偏差εの定常値、つまり定常速度偏差を極めて小さくすることができる。
【００４８】
次いで、ステップＳ１０６において、トルク指令部６４の作用により積分器出力ａ２を定数倍してトルク指令値Ｔを生成する。トルク指令値Ｔはデューティ制御部６６およびリミッタ・ゲイン設定部６０に供給される。リミッタ・ゲイン設定部６０では、トルク指令値ＴをゲインＧ、第１閾値Ｌ１および第２閾値Ｌ２の生成に使用する。
【００４９】
さらに、ステップＳ１０７において、デューティ制御部６６でデューティ制御および位相制御を行いパルスＴ１を生成する。パルスＴ１は、出力インターフェース３６を介してインバータ３８へ供給される。
【００５０】
さらにまた、ステップＳ１０８において、インバータ３８の作用により電流Ｉをモータ１４に流す。上記のとおり電流Ｉを検出する手段は設けられていないので、実際に流れる電流Ｉはモータ１４の巻線抵抗等による時定数に応じた応答をする。
【００５１】
次に、第１〜第４ゲインパターン、第１〜第４リミッタパターンおよびこれらのパターンを適用することによる作用について図７Ａ〜図１２を参照しながら説明する。
【００５２】
図７Ａに示すように、第１ゲインパターンでは、ゲインＧを速度０〜速度ｖ１まで比例的に増加させ、速度ｖ１以上の範囲では基準ゲイン値Ｇ₀に設定する。基準ゲイン値Ｇ₀は、モータ１４の回転および電動車両１０の走行状態が振動的とならない値で、かつ比較的大きい値に設定されている。
【００５３】
図７Ｂに示すように、第１リミッタパターンでは、第１閾値Ｌ１を速度０〜速度ｖ２まで、基準閾値Ｌ₀₁を基準にして比例的に減少させる。速度ｖ２以上の範囲では、第１閾値Ｌ１を比較的小さい一定値に設定する。
【００５４】
第１走行パターンにおいては、第１ゲインパターンおよび第１リミッタパターンが適用される。これにより、電動車両１０の発進時または低速走行加速時には、ゲインＧが比較的小さい値に設定されるので、速度偏差εに対するトルク指令値Ｔの応答が滑らかである。しかも発進時または低速走行加速時には第１閾値Ｌ１が比較的大きい値、例えば基準閾値Ｌ₀₁に設定されているので、速度偏差εの値が大きいときには積分器６２に対して比較的大きい値が供給されることとなり、電動車両１０を迅速に加速させて高速走行に移ることができる。
【００５５】
また、電動車両１０が高速で走行しているときには、ゲインＧが比較的大きい値の基準ゲイン値Ｇ₀となっているので、速度偏差εに対するトルク指令値Ｔの応答が速い。しかも、高速走行時には第１閾値Ｌ１が比較的小さい値に設定されているので、積分器６２に過大な値が継続的に供給されることがなく、結果として電動車両１０を安定走行させることができる。
【００５６】
第１ゲインパターンおよび第１リミッタパターンは、車速ｖに対する概ねの特性が記録されていればよいので、これらのパターンの作成は容易である。同様に、第２〜第４ゲインパターンおよび第２〜第４リミッタパターンの作成も容易である。
【００５７】
図８Ａに示すように、第２ゲインパターンでは、ゲインＧを基準ゲイン値Ｇ₀より大きい一定値に設定する。
【００５８】
図８Ｂに示すように、第２リミッタパターンでは、負の第２閾値Ｌ２を基準閾値Ｌ₀₂より小さい（絶対値の大きい）一定値に設定する。
【００５９】
第２走行パターンにおいては、第２ゲインパターンおよび第２リミッタパターンが適用されることにより、速度偏差εが負になったときにトルク指令値Ｔを迅速に減少させることができる。つまり、アクセルペダル３２の踏み込み量を減少させた場合の車速ｖの応答性や、登坂終了時の不要な加速を防止することができる。
【００６０】
電動車両１０が登坂を終了して平坦部に進入する際の動作を、図９を参照しながら詳細に説明する。なお、図９および図１２（後述する）においては、簡略化のため、走行時に発生する種々の摩擦や空気抵抗を無視して平坦部を定速走行する際には必要なトルクが「０」であるものとする。また、本実施の形態に係る電動車両のモータ制御方法が適用される場合の動作を実線で表し、従来技術による動作を破線で表す。
【００６１】
アクセルペダル３２の踏み込み量を一定にしたまま登り坂を走行する際、トルク指令値Ｔは電動車両１０の自重に抗するトルクをモータ１４に発生させるために正の値を維持している。このとき、速度偏差εはほぼ「０」であり、第１走行パターンまたは第２走行パターン（図５参照）が適用されている。
【００６２】
登坂を終了して平坦部に進入すると、必要なトルクは「０」となる一方、トルク指令値Ｔは正の値であり瞬時には「０」とならない。従って、アクセルペダル３２の踏み込み量を一定に保持している状態であっても、車速ｖは増加する。
【００６３】
車速ｖが増加することにより速度偏差εが負となり、電動車両１０は第２走行パターンで走行することになり、第２ゲインパターンおよび第２リミッタパターンが適用される。従って、ゲインＧが大きい値に設定されるとともに、第２閾値Ｌ２が小さい（絶対値の大きい）値に設定される。ゲインＧが大きいために比較的小さい速度偏差εに対して積分器入力ａ１が大きい値に設定され、第２閾値Ｌ２によって制限される。これにより、積分器入力ａ１が積分器６２で積分された値である積分器出力ａ２およびトルク指令値Ｔは急速に減少して「０」に近づき、電動車両１０が過度に加速することを防止することができる。また、トルク指令値Ｔが「０」を通り越して負の値になるときには、後述する第３走行パターンとなり、第２閾値Ｌ２が基準閾値Ｌ₀₂まで増加（絶対値が減少）するので車速ｖの発振を防止し、安定した状態で走行することができる。
【００６４】
なお、従来技術を適用した場合の動作（破線参照）では、発振を防止するためにゲインＧおよび第２閾値Ｌ２は共に絶対値を大きい値に設定することができない。従って、速度偏差εに対応してトルク指令値Ｔを急速に減少させることができず、結果として、アクセルペダル３２の踏み込み量が一定であっても、過度に加速してしまう。
【００６５】
図１０Ａに示すように、第３ゲインパターンでは、ゲインＧを速度０〜速度ｖ３まで比例的に増加させ、速度ｖ３以上の範囲では基準ゲイン値Ｇ₀に設定する。
【００６６】
図１０Ｂに示すように、第３リミッタパターンでは、第２閾値Ｌ２を速度０〜速度ｖ４まで、所定の比較的大きい（絶対値の小さい）値を基準として比例的に減少（絶対値を増加）させる。速度ｖ４以上の範囲では、第２閾値Ｌ２を基準閾値Ｌ₀₂に設定する。
【００６７】
第３走行パターンにおいては、第３ゲインパターンおよび第３リミッタパターンが適用される。これにより、電動車両１０の高速走行の減速時、例えば、アクセルペダル３２から足を離した状態で、ゲインＧが比較的大きい基準ゲイン値Ｇ₀となっているので、速度偏差εに対するトルク指令値Ｔの応答が速い。しかも、高速走行時には第２閾値Ｌ２が比較的小さい（絶対値の大きい）値に設定されているので、電動車両１０を適切な減速度で減速させて低速走行に移ることができる。
【００６８】
また、電動車両１０が低速で走行しているときおよび停止直前のときには、ゲインＧおよび第２閾値Ｌ２の絶対値が比較的小さい値に設定されるので、速度偏差εに対するトルク指令値Ｔの応答が滑らかになり、電動車両１０を緩やかに減速または停止させることができる。急制動が必要な場合には、図示しないブレーキペダルを用いればよいことはもちろんである。
【００６９】
図１１Ａに示すように、第４ゲインパターンでは、ゲインＧを基準ゲイン値Ｇ₀より大きい一定値に設定する。
【００７０】
図１１Ｂに示すように、第４リミッタパターンでは、第１閾値Ｌ１を基準閾値Ｌ₀₁より大きい一定値に設定する。
【００７１】
第４走行パターンにおいては、第４ゲインパターンおよび第４リミッタパターンが適用されることにより、速度偏差εが正になったときにトルク指令値Ｔを迅速に増加させることができる。つまり、アクセルペダル３２の踏み込み量を増した場合の車速ｖの応答性や、坂の下り終り時の不要な減速を防止することができる。
【００７２】
電動車両１０が坂を下り終り平坦部に進入する際の動作を、図１２を参照しながら詳細に説明する。
【００７３】
アクセルペダル３２の踏み込み量を一定にしたまま下り坂を走行する際、トルク指令値Ｔは、電動車両１０の自重によって滑落することを防止するためにモータ１４に負のトルクを発生させて回生走行を行っている。このとき、速度偏差εはほぼ「０」であり、第３走行パターンまたは第４走行パターン（図５参照）が適用されている。
【００７４】
坂を下り終り平坦部に進入すると、必要なトルクは「０」となる一方、トルク指令値Ｔは負の値であり瞬時には「０」とならない。従って、アクセルペダル３２の踏み込み量を一定に保持している状態であっても、車速ｖは減速する。
【００７５】
車速ｖが減少することにより速度偏差εが正となり、電動車両１０は第４走行パターンで走行することになり、第４ゲインパターンおよび第４リミッタパターンが適用される。従って、ゲインＧが大きい値に設定されるとともに、第１閾値Ｌ１が大きい値に設定される。ゲインＧが大きいために比較的小さい速度偏差εに対して積分器入力ａ１が大きい値に設定され、第１閾値Ｌ１によって制限される。これにより、積分器入力ａ１が積分器６２で積分された値である積分器出力ａ２およびトルク指令値Ｔは急速に増加して「０」に近づき、電動車両１０が過度に減速することを防止することができる。また、トルク指令値Ｔが「０」を通り越して正の値になるときには、第１走行パターンとなり、第１閾値Ｌ１が基準閾値Ｌ₀₁まで減少するので車速ｖの発振を防止し、安定した状態で走行することができる。
【００７６】
なお、従来技術を適用した場合の動作（破線参照）では、発振を防止するためにゲインＧおよび第１閾値Ｌ１は共に大きい値に設定することができない。従って、速度偏差εに対応してトルク指令値Ｔを急速に増加させることができず、結果として、アクセルペダル３２の踏み込み量が一定であっても、過度に減速してしまう。
【００７７】
上述したように、本実施の形態に係る電動車両のモータ制御方法によれば、ゲインＧ、第１閾値Ｌ１および第２閾値Ｌ２をリミッタ・ゲイン設定部６０において生成して、ゲイン乗算部５６にゲインＧを供給および変更し、リミッタ５８に第１閾値Ｌ１、第２閾値Ｌ２を供給および変更しているので、電流Ｉを検出するセンサがなくても、速度偏差εおよびトルク指令値Ｔの正負符号に応じて、適切なトルクを供給することができる。従って、アクセルペダル３２の踏み込み量から変換される速度指令値ｃに正確かつ迅速に応答するとともに負荷変動時にも安定して走行することができる。また、速度偏差εは、ゲイン乗算部５６、リミッタ５８および積分器６２を介してからトルク指令部６４に供給されることになるので、速度偏差εの基準となる車速ｖは高分解能である必要はない。従って、廉価かつ低分解能であるホールＩＣ型等のセンサを用いることができる。
【００７８】
さらに、トルク指令値Ｔと速度偏差εが共に正のとき、つまり、第１走行パターンでは、車速ｖが速度ｖ１以下のときにはゲインＧを車速ｖに比例して増大させ、車速ｖが速度ｖ２のときに、第１閾値Ｌ１を車速ｖに比例して減少させるので、速度偏差εに対するトルク指令値Ｔの応答が滑らかである。しかも発進時または低速走行加速時には第１閾値Ｌ１が比較的大きい値、例えば、基準閾値Ｌ₀₁に設定されているので大きな加速度が得られる。
【００７９】
さらにまた、トルク指令値Ｔが正で、速度偏差εが負であるとき、つまり、第２走行パターンでは、ゲインＧを基準ゲイン値Ｇ₀より増大させ、第２閾値Ｌ２を基準閾値Ｌ₀₂より減少させるので、アクセルペダル３２の踏み込み量を減少させた場合の車速ｖの応答性や、登坂終了時の不要な加速を防止することができる。
【００８０】
また、本実施の形態に係る電動車両のモータ制御方法によれば、トルク指令値Ｔと速度偏差εが共に負であって、車速ｖが速度ｖ３以下のとき、つまり、第３走行パターンでは、ゲインＧを車速ｖに比例して増大させ、車速ｖが速度ｖ４以下のときには第２閾値Ｌ２を車速ｖに比例して減少させるので、速度偏差εに対するトルク指令値Ｔの応答が滑らかになり、電動車両１０を緩やかに減速または停止させることができる。
【００８１】
トルク指令値Ｔが負で、速度偏差εが正であるとき、つまり、第４走行パターンでは、ゲインＧを基準ゲイン値Ｇ₀より増大させ、第１閾値Ｌ１を基準閾値Ｌ₀₁より増大させるので、アクセルペダル３２の踏み込み量を増した場合の車速ｖの応答性や、坂の下り終り時の不要な減速を防止することができる。
【００８２】
第１〜第４ゲインパターンおよび第１〜第４リミッタパターンは、上記したものに限らず、速度偏差ε、トルク指令値Ｔおよび車速ｖに基づいて適当なパターンを採用することができる。
【００８３】
本発明に係る電動車両のモータ制御方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電動車両のモータ制御方法によれば、走行用モータの制御に用いられるセンサを省略または簡素化するとともに、アクセルの操作量に正確かつ迅速に応答し、負荷変動時にも安定して走行することができるという効果を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動車両の駆動系統を示すブロック図である。
【図２】ＥＣＵおよびその関連機器のブロック図である。
【図３】速度指令変換部の入出力信号の変化を示すタイムチャートである。
【図４】リミッタ・ゲイン設定部の作用を示すフローチャートである。
【図５】４つのゲインパターンおよび４つのリミッタパターンの区分を、速度偏差とトルク指令値の２次元座標上に示した模式図である。
【図６】本実施の形態に係る電動車両のモータ制御方法の手順を示したフローチャートである。
【図７】図７Ａは、第１ゲインパターンにおけるゲインと車速との関係を示すグラフであり、図７Ｂは、第１リミッタパターンにおける閾値と車速との関係を示すグラフである。
【図８】図８Ａは、第２ゲインパターンにおけるゲインと車速との関係を示すグラフであり、図８Ｂは、第２リミッタパターンにおける閾値と車速との関係を示すグラフである。
【図９】上り坂から平坦部へ進入する際のトルク指令値、車速、速度偏差および積分器入力の変化を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０Ａは、第３ゲインパターンにおけるゲインと車速との関係を示すグラフであり、図１０Ｂは、第３リミッタパターンにおける閾値と車速との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１Ａは、第４ゲインパターンにおけるゲインと車速との関係を示すグラフであり、図１１Ｂは、第４リミッタパターンにおける閾値と車速との関係を示すグラフである。
【図１２】下り坂から平坦部へ進入する際のトルク指令値、車速、速度偏差および積分器入力の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０…電動車両１２…ＥＣＵ
１４…モータ３２…アクセルペダル
３４…ボリューム３８…インバータ
４２…回転角度検出センサ５２…速度指令変換部
５４…減算点５６…ゲイン乗算部
５８…リミッタ６０…リミッタ・ゲイン設定部
６２…積分器６４…トルク指令部
ａ１…積分器入力ａ２…積分器出力
ｃ…速度指令値Ｇ…ゲイン
Ｇ₀…基準ゲイン値Ｉ…電流
Ｌ₀₁、Ｌ₀₂…基準閾値Ｌ１、Ｌ２…閾値
Ｔ…トルク指令値ｖ…車速
ε…速度偏差 θ…角度信号

Claims

アクセルの操作量に対応する速度指令値と電動車両の車速との偏差にゲインを乗算した第１中間変数を求めるステップと、
前記第１中間変数を、正の第１閾値と負の第２閾値との範囲内に制限して第２中間変数を求めるステップと、
前記第２中間変数を積分してトルク指令値を生成し、該トルク指令値に応じて走行用のモータを駆動するステップと、
前記偏差の正負符号、並びに、前記トルク指令値の正負符号による４種類の組み合わせにそれぞれ対応して、前記ゲイン、前記第１閾値および／または前記第２閾値を変更するステップと、
を有することを特徴とする電動車両のモータ制御方法。
請求項１記載の電動車両のモータ制御方法において、
前記トルク指令値が正であり、前記偏差が正であって、前記車速が所定速度以下のときに、
前記ゲインを前記車速に比例して増大させるとともに前記第１閾値を前記車速に比例して減少させる
ことを特徴とする電動車両のモータ制御方法。
請求項１または２記載の電動車両のモータ制御方法において、
前記トルク指令値が正であり、前記偏差が負であるとき、
前記ゲインを基準ゲイン値より増大させるとともに前記第２閾値を基準閾値より減少させる
ことを特徴とする電動車両のモータ制御方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御方法において、
前記トルク指令値が負であり、前記偏差が負であって、前記車速が所定速度以下のときに、
前記ゲインを前記車速に比例して増大させるとともに前記第２閾値を前記車速に比例して減少させる
ことを特徴とする電動車両のモータ制御方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御方法において、
前記トルク指令値が負であり、前記偏差が正であるとき、
前記ゲインを基準ゲイン値より増大させるとともに前記第１閾値を基準閾値より増大させる
ことを特徴とする電動車両のモータ制御方法。