電動車両の走行制御装置
【課題】高効率での電動車両モータ駆動制御を行い、低電費な電動車両向け走行制御装置を提供する。
【解決手段】電動車両の走行制御装置は、実車速とモータの力行及び回生に関する駆動状態とに基づいて、電費効果代をもたらすモータの制駆動に必要な最高効率モータトルクを演算する演算部と、アクセル開度及び実車速に基づいて、モータを最高効率モータトルクで制駆動させて車両を走行させる第１期間と、モータを制駆動させずに車両を惰行させる第２期間との期間配分を演算する演算部と、第１期間における走行と第２期間における惰行とが交互に繰り返されるように、モータをパルス状に制駆動するための目標モータトルクを演算する演算部と、目標モータトルクに応じてモータをパルス状に制駆動することにより車両の走行制御を行う制駆動ＥＣＵとを備える。
【解決手段】電動車両の走行制御装置は、実車速とモータの力行及び回生に関する駆動状態とに基づいて、電費効果代をもたらすモータの制駆動に必要な最高効率モータトルクを演算する演算部と、アクセル開度及び実車速に基づいて、モータを最高効率モータトルクで制駆動させて車両を走行させる第１期間と、モータを制駆動させずに車両を惰行させる第２期間との期間配分を演算する演算部と、第１期間における走行と第２期間における惰行とが交互に繰り返されるように、モータをパルス状に制駆動するための目標モータトルクを演算する演算部と、目標モータトルクに応じてモータをパルス状に制駆動することにより車両の走行制御を行う制駆動ＥＣＵとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷の小さな車両として電気自動車が注目を浴びている。しかしながら、電気自動車に用いられるバッテリは、ガソリンと比べエネルギー密度が小さく、ガソリン車に比べ航続距離が短い欠点がある。電力消費量(以下、電費という）低減の手段として、走行制御中に惰性走行を織り交ぜ、慣性エネルギーを有効活用することにより、モータの稼働時間を減らす技術が知られている。例えば特許文献１では、定速走行時における目標車速に対し、適当な上下限値を設けて幅を持たせ、実車速が前記目標車速上下限内を維持する様に、加速と惰行を繰り返す走行制御が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２０５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された加速と惰行を繰り返す走行制御技術によると、加速時のエネルギー効率が考慮されていないため、電費低減が不十分という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明による電動車両の走行制御装置は、電動車両の車両走行要件と電動車両のモータの力行及び回生に関する駆動状態とに基づいて、電動車両の電費効果代をもたらすモータの制駆動に必要な所定の基準トルクを演算する第１演算手段と、車両走行要件に基づいて、モータを所定の基準トルクで制駆動させて電動車両を走行させる第１期間と、モータを制駆動させずに電動車両を惰行させる第２期間との期間配分を演算する第２演算手段と、第１期間における電動車両の走行と第２期間における電動車両の惰行とが交互に繰り返されるように、モータを断続的に制駆動するための制御要求トルクを演算する第３演算手段と、制御要求トルクに応じてモータを断続的に制駆動することにより電動車両の走行制御を行う走行制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電動車両の走行制御装置が高効率でのモータ制駆動制御を行い、従来技術よりも一層の電費低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電動車両のモータ効率分布と走行時多用域を示す図
【図２】モータを小型化した際のモータ効率分布と走行時多用域を示す図
【図３】高効率走行制御の原理を示す図
【図４】高効率走行制御の制御内容を示す図
【図５】電動車両のシステム構成を示す図
【図６】制駆動ＥＣＵにおける演算内容を示す図
【図７】第１の実施の形態における車両目標トルク演算部の演算内容を示す図
【図８】ドライバー要求基本トルク演算部の演算内容を示す図
【図９】オートクルーズ要求基本トルク演算部の演算内容を示す図
【図１０】省エネパルス制御基準トルク演算部の演算内容を示す図
【図１１】省エネパルス制御要求トルク演算部の演算内容を示す図
【図１２】要求トルク切替え部の演算内容を示す図
【図１３】要求トルク切替え判定部の演算内容を示す図
【図１４】要求トルク選択処理のタイムチャートを示す図
【図１５】パルス制御の詳細を示す図
【図１６】第２の実施の形態における高効率走行制御の制御内容を示す図
【図１７】第３の実施の形態における高効率走行制御の制御内容を示す図
【図１８】第３の実施の形態における車両目標トルク演算部の演算内容を示す図
【図１９】第３の実施の形態におけるドライバー要求仮想目標車速演算部の演算内容を示す図
【図２０】第３の実施の形態における省エネパルス制御要求トルク演算部の演算内容を示す図
【図２１】パルス制御の詳細を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
電気自動車の航続距離を延ばすためにはモータの駆動効率を上げることが有効であるが、図１に示す様に、電気自動車用モータの高効率動作領域と市街地走行等で多用する動作領域とが一致しないことが多い。市街地走行多用域にモータの高効率域を合わせて設計すると、図２に示す様にモータ体格が小さくなる傾向にある。市街地走行時には良好な電力消費量(以下、電費)を示すものの、高速走行や追越し等の高負荷条件において出力が不足するためである。従って、電気自動車用モータの体格は、高負荷の走行条件に合わせて設定せざるを得ず、市街地走行でのモータ効率は犠牲となる。
【０００９】
例えば特開平１１−１８２０７号公報では、モータと車軸間に変速機を設け、走行状態に応じてモータの動作点が高効率領域に近づく様に、変速比を制御する技術が公開されている。特開平７−１３１９９４号公報では、車両に複数のモータを搭載し、モータ全体の総合効率が最良となる様に、各モータへの負荷配分を最適化する技術が記載されている。特開平１１−１８２０７号公報、及び特開平７−１３１９９４号公報に示される従来技術では、駆動システムに新たにデバイスを追加することになり、重量増やコスト増を招く。
【００１０】
特開２０１０−１２０５０３号公報に示される、加速と惰行を繰り返す走行制御技術では、加速時におけるモータの動作領域について何ら開示が無く、モータ駆動効率改善の余地がある。特開２０１０−１２０５０３号公報に示される従来技術は、定速走行時のみ適用可能であり、ドライバーのアクセル操作による通常走行時には適用できない。
【００１１】
すなわち、先行技術文献には、アクセル操作による走行に対応可能であって、且つモータの高効率駆動を考慮した、低電費な電気自動車等電動車両の走行制御装置が開示されていない。
【００１２】
そこで、本発明による走行制御装置においては、図３に示す様に、モータ回転数毎に好ましくは最高効率を示すトルクを予め求めておき、その最高効率トルクによるモータ駆動走行（力行）と、モータ駆動停止による惰性走行（惰行）とを周期的に繰り返すパルス状トルク制御を実施する。モータは断続的に駆動されることとなる。図３（ａ）に示すパルス幅ａとパルス周期ｂとの期間配分、すなわちパルス状トルク制御のパルスデューティー比は、好ましくは式（１）を用いて決定する。
パルスデューティー比＝車両要求モータトルク÷最高効率トルク （１）
【００１３】
図３（ｂ）は、図３（ａ）における惰行区間から力行区間へ変化した際のモータトルクのトルク変化を示す図である。このときのモータトルクは、所定のモータ回転数における車両要求トルクを越えて、最高効率トルク線上の最高効率トルクへ変化することが好ましい。最高効率トルク線は、最高効率トルクがモータ回転数に応じて変化することを表している。図３（ｃ）は、図３（ａ）における力行区間から惰行区間へ変化した際のモータトルクのトルク変化を示す図である。このときのモータトルクは、所定のモータ回転数における車両要求トルクを下回って、トルク値０へ変化することが好ましい。
【００１４】
図４は、高効率走行制御の制御内容を示す図である。アクセル開度および実車速に応じて定まる車両要求モータトルク（ドライバ要求モータトルク）が例えば40Nmであって、最高効率モータトルクが例えば80Nmであるとき、式（１）を用いた演算によりパルスデューティー比は50%と決定される。最高効率モータトルクは、上述したようにモータ回転数に応じて変化する。モータ回転数に応じて変化する最高効率モータトルクとパルスデューティー比とを互いに乗じることにより、目標モータトルクが得られる。その目標モータトルクで車両のモータが断続的に駆動されることにより、車両の実車速が得られ、このときのモータ回転数に応じた最高効率モータトルクが、再びパルスデューティー比を決定するための演算に用いられる。
【００１５】
図４に示す様に、本発明による走行制御装置においては、駆動モータの実効的な出力をパルスデューティー比にて調整するため、断続的なモータ駆動時には走行負荷に関わらず、例えば最高効率トルクのみを使用できる。従って、従来の継続的なモータ駆動制御に比べ、モータの電力消費低減が図られ、電動車両の航続距離延長やバッテリ搭載量削減効果が実現できるといった、大幅な電費削減効果（電費効果代）が期待できる。本発明による走行制御装置の走行制御は、車両システムのハード構成を変更せずに制御ロジックのみを変更することで対応可能なことから、コストパフォーマンスに優れることが期待できる。車両要求トルクは、アクセル操作に対応して決定されることから、ドライバーのアクセル操作による走行制御についても、本発明による走行制御装置を適用可能である。
【００１６】
−−−第１の実施の形態−−−
本発明による走行制御装置を適用した第１の実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２について以下に説明する。まず、図５を用いて制駆動ＥＣＵ１０２による制御対象である電動車両１０１のシステム構成について説明する。電動車両１０１は、アクセル開度信号、ブレーキ信号および車速信号等が入力される制駆動ＥＣＵ１０２、インバータ１０３、モータ１０４、減速ギア１０５、バッテリ１０６、バッテリＥＣＵ１０７、およびブレーキＥＣＵ１０８を有し、４個の駆動輪３が取り付けられている。
【００１７】
制駆動ＥＣＵ１０２から出力される目標モータ制駆動トルク２０７の信号は、インバータ１０３に入力され、インバータ１０３は目標モータ制駆動トルク２０７の信号に応じたトルクを出力するように、モータ１０４を駆動する。なお、モータ１０４を駆動するための電力は、バッテリ１０６から供給される。バッテリＥＣＵ１０７は、バッテリ１０６の充放電の制御や異常の監視などを行い、必要に応じてバッテリ情報を制駆動ＥＣＵ１０２に出力する。ブレーキＥＣＵ１０８は、制駆動ＥＣＵ１０２から入力される目標ブレーキトルク２０８の信号に基づいて、４個の駆動輪３のブレーキ制動を制御する。
【００１８】
図６は、図５の制駆動ＥＣＵ１０２における演算内容を示す図である。制駆動ＥＣＵ１０２は電動車両１０１全体の制御を行う制御装置であり、内部にＣＰＵを有し、各種入力信号に基づき所定のプログラムにより所定の処理を行い、各種信号を出力する。本実施の形態の制駆動ＥＣＵ１０２は、車両全体の各種の処理のうち、少なくともアクセル開度信号、ブレーキ信号、および車速信号等の車両走行要件に関する入力信号に基づき、所定のプログラムにより所定の処理を行い、目標モータ制駆動トルク２０７の信号および目標ブレーキ制動トルク２０８の信号を出力する。
【００１９】
アクセル開度信号は、ドライバーによるアクセルペダル（不図示）の踏み込み量に応じた信号である。ブレーキ信号は、ドライバーによるブレーキペダル（不図示）の踏み込み量に応じた信号である。車速信号は、駆動輪３などの回転数を検出する車速センサ（不図示）からの信号であり、電動車両１０１の車速を示す信号である。
【００２０】
図６に示すとおり、制駆動ＥＣＵ１０２は、車両目標トルク演算部２０１、目標モータ制駆動トルク演算部２０５、回生協調ブレーキトルク演算部（制動トルク振分け演算部）２０４、および目標ブレーキ制動トルク演算部２０６を有する。車両目標トルク演算部２０１は、入力されたアクセル開度信号、ブレーキ信号、車速信号などに基づき、目標駆動トルク２０２を演算して、目標モータ制駆動トルク演算部２０５へ出力する。さらに、目標制動トルク２０３を演算して、回生協調ブレーキトルク演算部２０４へ出力する。車両目標トルク演算部２０１の処理内容については、後述する。
【００２１】
回生協調ブレーキトルク演算部２０４は、入力される目標制動トルク値に基づき、モータ１０４の回生を利用した制動と、機械式ブレーキによる制動との振り分け制御を行い、モータ１０４の回生用の制御値を目標モータ制駆動トルク演算部２０５へ、機械式ブレーキによる制動制御値を目標ブレーキ制動トルク演算部２０６へ出力する。目標モータ制駆動トルク演算部２０５は、車両目標トルク演算部２０１からの目標駆動トルク２０２および回生協調ブレーキトルク演算部２０４からの回生用モータトルク値に基づき、目標モータ制駆動トルク２０７を出力する。目標ブレーキ制動トルク演算部２０６は、回生協調ブレーキトルク演算部２０４からの機械式ブレーキによる制動トルク値に基づき、目標ブレーキ制動トルク２０８を演算し、出力する。
【００２２】
次に図７を用いて、車両目標トルク演算部２０１について説明する。ドライバー要求基本トルク演算部３０１は、入力されたアクセル開度信号および車速信号に基づき、ドライバー要求基本トルクを演算する。また、オートクルーズ要求基本トルク演算部３０２は、ドライバーが設定した目標車速と、車両走行要件のうちの実際の車速情報との差分を基に、オートクルーズ要求基本トルクを演算する。トルク制御および速度制御切替え部３０３は、ドライバーの選択スイッチ操作に応じて、トルク制御と速度制御とを切り替える。この切り替えによってトルク制御、すなわちアクセルによる走行制御が選択されると、ドライバー要求基本トルク演算部３０１によって演算されたドライバー要求基本トルクが選択される。速度制御、すなわちオートクルーズによる走行制御が選択されると、オートクルーズ要求基本トルク演算部３０２によって演算されたオートクルーズ要求基本トルクが選択される。以下の説明では、トルク制御が選択されたものとする。
【００２３】
省エネパルス制御基準トルク演算部３０４は、車速とモータの駆動状態(力行または回生)の情報とを基に、省エネパルス制御基準トルクを演算する。省エネパルス制御要求トルク演算部３０５は、トルク制御および速度制御切替え部３０３によって選択された基本トルク(本実施の形態ではドライバー要求基本トルク)と、省エネパルス制御基準トルクとに基づいて、省エネパルス制御要求トルクを演算する。
【００２４】
要求トルク切替え部３０６は、後述する要求トルク切替え判定部３０７の判定結果に従って、上述した基本トルクと省エネパルス制御要求トルクとの内、一方を選択する。要求トルク切替え判定部３０７は、要求トルク情報の他、車速やバッテリ蓄電量(ＳＯＣ)やドライバーのモード選択意志などの情報を基に、上述した基本トルクと省エネパルス制御要求トルクとのどちらを選択するかを決定する。
【００２５】
後段の車両目標駆動トルクおよび制動トルク演算部３０８は、要求トルク切替え部３０６によって選択された要求トルクと、ブレーキペダル踏みこみ量とに基づき、車両が目標とする目標駆動トルク２０２と目標制動トルク２０３とを演算する。車両目標駆動トルクおよび制動トルク演算部３０８は、演算した目標駆動トルク２０２と目標制動トルク２０３とを、それぞれ、目標モータ制駆動トルク演算部２０５と回生協調ブレーキトルク演算部２０４とへ出力する。
【００２６】
次に、図８を用いてドライバー要求基本トルク演算部３０１の詳細について説明する。ドライバー要求基本トルク演算部３０１は、アクセル開度および車速を入力パラメータとする演算マップを有しており、該演算マップを参照して、アクセル開度および車速に基づきドライバー要求基本トルク値を演算する。アクセル全開時にはマップ領域上限のトルクをドライバー要求基本トルク値として算出し、アクセル全閉時にはマップ領域下限のトルクをドライバー要求基本トルク値として算出する。アクセル開度が中間位置の場合は、その開度に応じたマップ領域上下限内の値をドライバー要求基本トルク値として算出する。エンジン車の特性に合わせて、アクセル全閉時かつ低車速時には、クリープトルクに相当する力行側の正のトルクをドライバー要求基本トルク値として算出し、アクセル全閉時かつ中高車速時には、エンジンブレーキに相当する回生側の負のトルクをドライバー要求基本トルク値として算出する。
【００２７】
次に、図９を用いてオートクルーズ要求基本トルク演算部３０２が出力するオートクルーズ要求基本トルクの演算処理の詳細について説明する。オートクルーズ要求基本トルク演算部３０２にはＰＩＤ制御器が設置されており、ドライバーが設定した目標車速と実際の車速との偏差を基に、目標車速を維持するのに必要なトルクを算出する。モータトルクの実現可能な範囲を越えない様に、出力後段にてモータトルクリミット処理が施される。上述したように、本実施の形態においては、トルク制御および速度制御切替え部３０３によって、オートクルーズ要求基本トルクは選択されていないこととする。
【００２８】
次に図１０を用いて、省エネパルス制御基準トルク演算部３０４が出力する省エネパルス制御基準トルクの演算処理の詳細について説明する。図中に示す様に、モータの駆動効率には分布があり、モータ回転数ひいては対応する車速毎に、最高効率を示すトルク値は異なる。省エネパルス制御基準トルク演算部３０４には、トルクおよび車速の正負で決まる４象限を対象に、例えば最高効率を示すトルクをラインで結び、省エネパルス制御基準トルク算出用マップが格納されている。負の車速は、バックギアあるいは上り坂による後退走行によって得られる。正のトルクは力行時に得られ、負のトルクは回生時に得られる。省エネパルス制御基準トルク演算部３０４は、車速およびトルクの正負の情報を基に、省エネパルス制御基準トルク算出用マップを参照して、省エネパルス制御基準トルクを算出する。
【００２９】
次に、図１１を用いて省エネパルス制御要求トルク演算部３０５が出力する省エネパルス制御要求トルクの演算処理の詳細について説明する。省エネパルス制御要求トルク演算部３０５は、ドライバー要求基本トルクと省エネパルス制御基準トルクとが入力されると、省エネパルス制御基準トルクをベースにＰＷＭ処理を施して、省エネパルス制御要求トルクを算出する。ＰＷＭ処理のパルスデューティー比（期間配分比）は、ドライバー要求基本トルクと省エネパルス制御基準トルクとの比によって表され、パルスデューティー比演算部４０１によって、以下の式（２）を用いた演算にて求められる。
パルスデューティー比＝ドライバー要求基本トルク÷省エネパルス制御基準トルク
（２）
【００３０】
例えば、ドライバー要求基本トルクが４０Ｎｍ、省エネパルス制御基準トルクが８０Ｎｍの場合、パルスデューティー比は５０％となり、本デューティー比を満足するパルス状のトルクが、省エネパルス制御要求トルクとして、省エネパルス制御要求トルク演算部３０５によって出力される。
【００３１】
なお、後述する要求トルク切替え判定部３０７は、「パルスデューティー比≦１００％」、すなわち、「ドライバー要求基本トルク≦省エネパルス制御基準トルク」の条件が満足された場合に、省エネパルス制御要求トルクを最終要求トルクとして選択する。上記条件を満足しない場合には、要求トルク切替え判定部３０７は、ドライバー要求基本トルクを最終要求トルクとして選択する。
【００３２】
次に、図１２および図１３を用いて、要求トルク切替え部３０６と要求トルク切替え判定部３０７の詳細について説明する。図１３に示す要求トルク切替え判定部３０７は、ドライバー要求基本トルク、省エネパルス制御基準トルク、エコモードやパワーモード等のモード選択ＳＷ（スイッチ）入力、アクセル開度、車速、ＳＯＣ（バッテリ残量）等を基に、最終要求トルクとして、ドライバー要求基本トルクと省エネパルス制御要求トルクとのどちらを選択するかを決定する。要求トルク切替え部３０６が有するセレクタ４０５は、要求トルク切替え判定部３０７の決定にしたがって要求トルクの切替えを実施する。図１２は、ドライバー要求基本トルクが選択されて要求トルク切替え部３０６から出力される例を示している。
【００３３】
具体的な判断基準としては、省エネパルス制御はその原理上、要求トルクが最高効率トルクよりも低い場合にのみ適用可能であること、およびパルス制御のため緻密でないトルク制御に比較的適していることを考慮し、以下の条件にて判定を行う。
(Ａ)ドライバー要求基本トルク選択条件
・高負荷時 (ドライバー要求基本トルク＞省エネパルス制御基準トルク)
・急加減速(制振)時または微低速時
・パワーモード走行時またはコンフォートドライブモード走行時
・ＡＢＳ動作時またはＴＣＳ動作時
(Ｂ)省エネパルス制御選択条件
・低ＳＯＣ状態の時または長距離走行が計画されている時
・エコドライブモード走行時
・オートクルーズが選択されている時
【００３４】
次に図１４を用いて、要求トルク切替え判定部３０７による要求トルク選択処理のタイムチャートを示す。
【００３５】
(区間ａ)
区間ａは停止から発進に至る期間であり、アクセルによるデリケートなトルク操作が求められることから、要求トルク切替え判定部３０７は、トルク制御性に優れるドライバー要求基本トルクを選択する。ドライバー要求基本トルクによって、モータ１０４は継続的に駆動制御される。
【００３６】
(区間ｂ)
区間ｂは低負荷の定常走行期間であり、条件「ドライバー要求基本トルク≦省エネパルス制御基準トルク」が成立していることから、トルク切替え判定部３０７は経済性を考慮し、電費効果代をもたらす省エネパルス制御要求トルクを選択する。省エネパルス制御要求トルクによって、モータ１０４は断続的に駆動制御される。
【００３７】
(区間ｃ)
区間ｃは追越し等に起因する加速区間であり、高レスポンスが要求され、且つ、ドライバー要求基本トルクが省エネパルス制御基準トルクよりも大きいことから、区間ｂで成立した条件は区間ｃでは成立しない。要求トルク切替え判定部３０７は、省エネパルス制御要求トルクではなく、ドライバー要求基本トルクを選択する。ドライバー要求基本トルクによって、モータ１０４は継続的に駆動制御される。
【００３８】
(区間ｄ)
区間ｄは、低負荷定常走行に戻り、その後、アクセルオフによる減速へ移行する期間である。条件「ドライバー要求基本トルク≦省エネパルス制御基準トルク」が成立していることから、トルク切替え判定部３０７は経済性を考慮し、電費効果代をもたらす省エネパルス制御要求トルクを選択する。省エネパルス制御要求トルクによって、モータ１０４は断続的に駆動制御される。
【００３９】
(区間ｅ)
区間ｅは、ドライバーのアクセルオフ操作に伴い、エンジンブレーキ相当のマイナストルク(回生トルク)が発生する期間である。条件「｜ドライバー要求基本トルク｜≦｜省エネパルス制御基準トルク｜」が成立していることから、トルク切替え判定部３０７は経済性を考慮し、電費効果代をもたらす省エネパルス制御要求トルクを選択する。省エネパルス制御要求トルクによって、モータ１０４は断続的に駆動制御される。
【００４０】
本実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２による走行制御は、駆動モータの実効的な出力をパルスデューティー比にて調整するため、走行負荷に関わらずモータ駆動時には最高効率トルクのみを使用できる。トルク切替え判定部３０７が、車速や負荷情報等を基にして、ドライバー要求基本トルクと省エネパルス制御要求トルクとの適切な切替えを実施する。従って、運転性や経済性に優れた走行制御となり、従来の継続的なモータ駆動制御に比べ、大幅な電費削減効果（電費効果代）が得られ、電動車両の航続距離延長やバッテリ搭載量削減効果が実現できる。
【００４１】
図１５に示す様に、図３（ａ）に示したパルス状トルク制御によるトルクパルスの周期を短くして高周波化することで、運転性や乗り心地に関してドライバーや乗員が不快に感じないように調節することが可能である。運転性はトルク応答性に起因する。応答時間が長いとドライバーは不快に感じる。トルク応答性はトルクパルスの周期に依存する。乗り心地もまたトルクパルスの周期に起因する。トルクパルスの周期が所定時間よりも短いときはドライバーや乗員は振動を感知することはほとんどないが、トルクパルスの周期がその所定時間よりも長いときはドライバーや乗員は振動を感知して、乗り心地が不快であると感じる。具体的には実験によって調節されるが、モータのトルク応答性とＰＷＭ時のトルク分解能とを考慮し、パルス周期≦５００ｍｓ、かつ最小パルス幅≦５ｍｓに設定することが望ましい。
【００４２】
第１の実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２は、以下の作用効果を奏する。
（１）制駆動ＥＣＵ１０２は、電動車両１０１の実車速と電動車両１０１のモータ１０４の力行及び回生に関する駆動状態とに基づいて、電動車両１０１の電費効果代をもたらすモータ１０４の制駆動に必要な省エネパルス制御基準トルクを演算する省エネパルス制御基準トルク演算部３０４と、実車速及びアクセル開度に基づいて、モータ１０４を省エネパルス制御基準トルクで制駆動させて電動車両１０１を走行させる期間と、モータ１０４を制駆動させずに電動車両１０１を惰行させる期間との期間配分を演算する省エネパルス制御要求トルク演算部３０５と、電動車両１０１の走行と惰行とが交互に繰り返されるように、モータ１０４を断続的に制駆動するための省エネパルス制御要求トルクを演算する省エネパルス制御要求トルク演算部３０５と、省エネパルス制御要求トルクに応じてモータ１０４を断続的に制駆動することにより電動車両１０１の走行制御を行う目標モータ制駆動トルク演算部２０５とを有することとした。したがって、従来の継続的なモータ駆動制御に比べ、大幅な電費削減効果（電費効果代）が得られ、電動車両の航続距離延長やバッテリ搭載量削減効果が実現できる。
【００４３】
（２）制駆動ＥＣＵ１０２において、モータ１０４を省エネパルス制御基準トルクで制駆動させて電動車両１０１を走行させる期間と、モータ１０４を制駆動させずに電動車両１０１を惰行させる期間とが繰り返される周期は、５００ｍｓ以下とした。したがって、運転性や乗り心地に関してドライバーや乗員が不快に感じない。
【００４４】
−−−第２の実施の形態−−−
次に、本発明による第２の実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２による走行制御について、図１６を用いて説明する。図１６は、加速と惰行との繰り返しによる定速走行制御を対象とした制御ブロック図を示している。ドライバーによって目標車速が設定されると、目標車速および車両の実車速が図７に示す省エネパルス制御要求トルク演算部３０５に入力される。すなわち、省エネパルス制御要求トルク演算部３０５は、ドライバー要求基本トルク演算部３０１やオートクルーズ要求基本トルク演算部３０２が出力する基本トルクの代わりに、目標車速および実車速を用いて省エネパルス制御要求トルクを演算する。省エネパルス制御要求トルク演算部３０５によって、実車速が目標車速±ｖ０［Ｋｍ／ｈ］の間に含まれるように加速制御のＯＮおよびＯＦＦが繰り返される。車速変化量ｖ０は、ドライバーによって省エネパルス制御要求トルク演算部３０５に入力されるか、または省エネパルス制御要求トルク演算部３０５に含まれる不図示のメモリに予め設定されている。後者の場合、車速変化量ｖ０は目標車速に応じて定められることとしても良い。また、車速変化量ｖ０は路面状況や地形にも影響を受けるので、電動車両１０１に搭載された不図示のナビゲーション装置からの情報等を利用して、路面状況や地形に応じた所定期間における車速変化量ｖ０を演算しても良い。
【００４５】
加速制御のＯＮおよびＯＦＦの期間配分は、以下のようにして定められる。すなわち、惰行により実車速が減速して目標車速−ｖ０に達すると、モータトルクのトルクパルスが１となって、加速制御がＯＮされる。実車速が加速して目標車速＋ｖ０に達すると、モータトルクのトルクパルスが０となって、加速制御がＯＦＦされる。第１の実施の形態の説明で述べたように、最高効率モータトルク（省エネパルス制御基準トルク）はモータ回転数に応じて変化するため、モータトルクのトルクパルスが１のときは、モータ回転数に応じた最高効率モータトルクで車両のモータが駆動される。モータトルクのトルクパルスが０のときは、車両のモータは駆動されない。こうして加速制御のＯＮおよびＯＦＦが繰り返されることによって定められる目標モータトルク（省エネパルス制御要求トルク）に従って車両のモータが駆動されることにより、車両の実車速が得られ、このときのモータ回転数に応じた最高効率モータトルクが、再び目標モータトルクを決定するための演算に用いられる。
【００４６】
省エネパルス制御要求トルクに従って車両のモータ１０４が駆動されるのは、省エネパルス制御選択条件が満たされた場合である。ドライバー要求基本トルク選択条件が満たされた場合は、ドライバー要求基本トルク演算部３０１またはオートクルーズ要求基本トルク演算部３０２が出力する基本トルクに従って車両のモータ１０４が駆動される。ドライバー要求基本トルク選択条件および省エネパルス制御選択条件は第１の実施の形態と同様である。
【００４７】
本実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２による走行制御においては、加速時のモータトルク値として、モータ回転数毎の最高効率トルクを用いるため、モータの駆動効率が向上し、低電費走行が可能となる。
【００４８】
−−−第３の実施の形態−−−
次に、本発明による第３の実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２による走行制御について、図１７〜図２１を用いて説明する。本実施の形態においては、ドライバーのアクセル操作に応じた通常の走行制御に対応して演算されるドライバー要求仮想目標車速に対して、実車速がドライバー要求仮想目標車速±ｖ０［Ｋｍ／ｈ］の間に含まれるように加速制御のＯＮおよびＯＦＦが繰り返される。
【００４９】
具体的構成としては、アクセルと車速を基にドライバーが要求するモータトルクを演算するとともに、電動車両の動力特性を模擬した車両モデルに対してモータトルクを入力し、ドライバーが仮想的に要求するドライバー要求仮想目標車速を演算する。車両モデルを表す演算式は、制駆動ＥＣＵ１０２が有する不図示のメモリに記憶されている。演算したドライバー要求仮想目標車速に対して、図１６を用いて説明した第２の実施の形態と同様に、実車速がドライバー要求仮想目標車速±ｖ０［Ｋｍ／ｈ］の間に含まれるように加速と惰行とを期間配分して繰り返す走行制御を行うことによって、アクセル操作に応じた低電費走行制御が実現可能となる。
【００５０】
次に図１８を用いて、第３の実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２が有する車両目標トルク演算部２０１の詳細について説明する。ドライバー要求基本トルク演算部３０１、省エネパルス制御基準トルク演算部３０４、要求トルク切替え部３０６、要求トルク切替え判定部３０７、ならびに車両目標駆動トルクおよび制動トルク演算部３０８の詳細については第１の実施の形態と共通するため、説明を省略する。ドライバー要求仮想目標車速演算部３０９と、省エネパルス制御要求トルク演算部３０５とについて詳細を以下に説明する。
【００５１】
図１９は、ドライバー要求仮想目標車速演算部３０９の詳細を示す。ドライバー要求仮想目標車速演算部３０９には、車軸駆動力演算部４１１、走行抵抗演算部４１２、仮想車両加速度演算部４１３、および仮想速度変換部４１４が内包され、これらの演算部を用いて、最終的にドライバー要求仮想目標車速が演算される。車軸駆動力演算部４１１は、ドライバー要求基本トルクを基に、減速比やタイヤ半径を考慮して、車軸駆動力Ｆ＋を演算する。走行抵抗演算部４１２は、不図示のメモリに記憶されているテーブルを参照することにより、車速から転がり抵抗や空気抵抗を演算し、車両トータルの走行抵抗Ｆ−を演算する。仮想車両加速度演算部４１３は、車両重量ｍ、車軸駆動力Ｆ＋および走行抵抗Ｆ−に基づき、下記の式（２）を用いて、仮想車両加速度αを算出する。
α＝(Ｆ＋−Ｆ− )／ｍ （３）
【００５２】
仮想速度変換部４１４は、下記の式（３）を用いて、ドライバー要求仮想目標車速Ｖを演算する。
Ｖ = ∫α ｄｔ＝∫(Ｆ＋−Ｆ− )／ｍ ｄｔ （４）
【００５３】
次に図２０を用いて、第３の実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２が有する省エネパルス制御要求トルク演算部３０５の演算内容について説明する。省エネパルス制御要求トルク演算部３０５に入力される主要パラメータは、省エネパルス制御基準トルク演算部３０４によって演算された省エネパルス基準トルクであり、例えば最高効率モータトルクである。ドライバー仮想目標車速と実車速との大小関係を基に、省エネパルス基準トルクに対するＯＮ−ＯＦＦパルス変調を実施する。詳細には、目標車速について±ｖ０[ｋｍ／ｈ]の許容幅を設け、第１条件「目標車速＋ｖ０＜車速」が成立するときは、パルスＯＦＦとなって、第２条件が成立するまで加速制御ＯＦＦが維持される。第２条件「目標車速−ｖ０＞車速」が成立するときは、パルスＯＮとなって、第１条件が成立するまで加速制御ＯＮが維持される。
【００５４】
省エネパルス制御基準トルク（例えば最高効率モータトルク）はモータ回転数に応じて変化するため、モータトルクのトルクパルスが１のときは、モータ回転数に応じた省エネパルス制御基準トルクで車両のモータが駆動される。モータトルクのトルクパルスが０のときは、車両のモータは駆動されない。こうして加速制御のＯＮおよびＯＦＦが繰り返されることによって、図２０に示すように省エネパルス制御要求トルク演算部３０５の出力する省エネパルス制御要求トルクが定められる。省エネパルス制御要求トルクにしたがって車両のモータが駆動されることにより、車両の実車速が得られ、このときのモータ回転数に応じた最高効率モータトルク、すなわち省エネパルス制御基準トルクが、図１７に示すように再び目標モータトルク、すなわち省エネパルス制御要求トルクを決定するための演算に用いられる。
【００５５】
省エネパルス制御要求トルクに従って車両のモータ１０４が駆動されるのは、省エネパルス制御選択条件が満たされた場合である。ドライバー要求基本トルク選択条件が満たされた場合は、ドライバー要求基本トルク演算部３０１またはオートクルーズ要求基本トルク演算部３０２が出力する基本トルクに従って車両のモータ１０４が駆動される。ドライバー要求基本トルク選択条件および省エネパルス制御選択条件は第１および第２の実施の形態と同様である。
【００５６】
本実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２による走行制御においては、加速制御のＯＮおよびＯＦＦが繰り返されるため、低電費な走行制御が実現可能である。
【００５７】
−−−変形例−−−
上述した各実施の形態において、パルス状トルクに伴う上述した運転性や乗り心地に関して、ドライバーや乗員が不快に感じないように調節することが可能である。こうした調節は、図２１に示す様に、省エネパルス制御要求トルク演算部３０５が図２１（ａ）に示すトルクパルスに対して３種類の変調処理、すなわちランプ処理、サイン波処理、または扁平化処理を適用することによって実現できる。
【００５８】
ランプ処理は、図２１（ｂ）に示すように、トルクの立ち上がりや立ち下がり時の変化をランプ状に設定する処理である。サイン波（正弦波）処理は、図２１（ｃ）に示すように、トルクの立ち上がりや立ち下がり時の変化率をサイン波状に設定する処理である。扁平化処理は、図２１（ｄ）に示すように、基準トルクを最高効率トルクより小さく設定する処理である。その際、トルク効率特性カーブを考慮し、効率低下許容閾値に基づいて許容できるトルク低下率の範囲内で基準トルクを設定する。図２１（ｄ）は、許容できるトルク低下率の最大値に基づいて基準トルクが設定された例を示している。これら３種類の変調処理に基づき、基準トルク、すなわちモータの動作点と、最高効率トルクとの偏差に応じた電費効果代が所定値以上となる範囲で、適用場面に応じてトルクパルスに対する加工の度合いを変化させることが望ましい。
【符号の説明】
【００５９】
３ 駆動輪
１０１ 電動車両
１０２ 制駆動ＥＣＵ
１０３ インバータ
１０４ モータ
１０５ 減速ギア
１０６ バッテリ
１０７ バッテリＥＣＵ
１０８ ブレーキＥＣＵ
２０１ 車両目標トルク演算部
２０２ 目標駆動トルク
２０３ 目標制動トルク
２０４ 回生協調ブレーキトルク演算部
２０５ 目標モータ制駆動トルク演算部
２０６ 目標ブレーキ制動トルク演算部
２０７ 目標モータ制駆動トルク
２０８ 目標ブレーキ制動トルク
３０１ ドライバー要求基本トルク演算部
３０２ オートクルーズ要求基本トルク演算部
３０３ トルク制御および速度制御切替え部
３０４ 省エネパルス制御基準トルク演算部
３０５ 省エネパルス制御要求トルク演算部
３０６ 要求トルク切替え部
３０７ 要求トルク切替え判定部
３０８ 車両目標駆動トルクおよび制動トルク演算部
３０９ ドライバー要求仮想目標車速演算部
４０１ パルスデューティー比演算部
４０５ セレクタ
４１１ 車軸駆動力演算部
４１２ 走行抵抗演算部
４１３ 仮想車両加速度演算部
４１４ 仮想速度変換部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷の小さな車両として電気自動車が注目を浴びている。しかしながら、電気自動車に用いられるバッテリは、ガソリンと比べエネルギー密度が小さく、ガソリン車に比べ航続距離が短い欠点がある。電力消費量(以下、電費という）低減の手段として、走行制御中に惰性走行を織り交ぜ、慣性エネルギーを有効活用することにより、モータの稼働時間を減らす技術が知られている。例えば特許文献１では、定速走行時における目標車速に対し、適当な上下限値を設けて幅を持たせ、実車速が前記目標車速上下限内を維持する様に、加速と惰行を繰り返す走行制御が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２０５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された加速と惰行を繰り返す走行制御技術によると、加速時のエネルギー効率が考慮されていないため、電費低減が不十分という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明による電動車両の走行制御装置は、電動車両の車両走行要件と電動車両のモータの力行及び回生に関する駆動状態とに基づいて、電動車両の電費効果代をもたらすモータの制駆動に必要な所定の基準トルクを演算する第１演算手段と、車両走行要件に基づいて、モータを所定の基準トルクで制駆動させて電動車両を走行させる第１期間と、モータを制駆動させずに電動車両を惰行させる第２期間との期間配分を演算する第２演算手段と、第１期間における電動車両の走行と第２期間における電動車両の惰行とが交互に繰り返されるように、モータを断続的に制駆動するための制御要求トルクを演算する第３演算手段と、制御要求トルクに応じてモータを断続的に制駆動することにより電動車両の走行制御を行う走行制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電動車両の走行制御装置が高効率でのモータ制駆動制御を行い、従来技術よりも一層の電費低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電動車両のモータ効率分布と走行時多用域を示す図
【図２】モータを小型化した際のモータ効率分布と走行時多用域を示す図
【図３】高効率走行制御の原理を示す図
【図４】高効率走行制御の制御内容を示す図
【図５】電動車両のシステム構成を示す図
【図６】制駆動ＥＣＵにおける演算内容を示す図
【図７】第１の実施の形態における車両目標トルク演算部の演算内容を示す図
【図８】ドライバー要求基本トルク演算部の演算内容を示す図
【図９】オートクルーズ要求基本トルク演算部の演算内容を示す図
【図１０】省エネパルス制御基準トルク演算部の演算内容を示す図
【図１１】省エネパルス制御要求トルク演算部の演算内容を示す図
【図１２】要求トルク切替え部の演算内容を示す図
【図１３】要求トルク切替え判定部の演算内容を示す図
【図１４】要求トルク選択処理のタイムチャートを示す図
【図１５】パルス制御の詳細を示す図
【図１６】第２の実施の形態における高効率走行制御の制御内容を示す図
【図１７】第３の実施の形態における高効率走行制御の制御内容を示す図
【図１８】第３の実施の形態における車両目標トルク演算部の演算内容を示す図
【図１９】第３の実施の形態におけるドライバー要求仮想目標車速演算部の演算内容を示す図
【図２０】第３の実施の形態における省エネパルス制御要求トルク演算部の演算内容を示す図
【図２１】パルス制御の詳細を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
電気自動車の航続距離を延ばすためにはモータの駆動効率を上げることが有効であるが、図１に示す様に、電気自動車用モータの高効率動作領域と市街地走行等で多用する動作領域とが一致しないことが多い。市街地走行多用域にモータの高効率域を合わせて設計すると、図２に示す様にモータ体格が小さくなる傾向にある。市街地走行時には良好な電力消費量(以下、電費)を示すものの、高速走行や追越し等の高負荷条件において出力が不足するためである。従って、電気自動車用モータの体格は、高負荷の走行条件に合わせて設定せざるを得ず、市街地走行でのモータ効率は犠牲となる。
【０００９】
例えば特開平１１−１８２０７号公報では、モータと車軸間に変速機を設け、走行状態に応じてモータの動作点が高効率領域に近づく様に、変速比を制御する技術が公開されている。特開平７−１３１９９４号公報では、車両に複数のモータを搭載し、モータ全体の総合効率が最良となる様に、各モータへの負荷配分を最適化する技術が記載されている。特開平１１−１８２０７号公報、及び特開平７−１３１９９４号公報に示される従来技術では、駆動システムに新たにデバイスを追加することになり、重量増やコスト増を招く。
【００１０】
特開２０１０−１２０５０３号公報に示される、加速と惰行を繰り返す走行制御技術では、加速時におけるモータの動作領域について何ら開示が無く、モータ駆動効率改善の余地がある。特開２０１０−１２０５０３号公報に示される従来技術は、定速走行時のみ適用可能であり、ドライバーのアクセル操作による通常走行時には適用できない。
【００１１】
すなわち、先行技術文献には、アクセル操作による走行に対応可能であって、且つモータの高効率駆動を考慮した、低電費な電気自動車等電動車両の走行制御装置が開示されていない。
【００１２】
そこで、本発明による走行制御装置においては、図３に示す様に、モータ回転数毎に好ましくは最高効率を示すトルクを予め求めておき、その最高効率トルクによるモータ駆動走行（力行）と、モータ駆動停止による惰性走行（惰行）とを周期的に繰り返すパルス状トルク制御を実施する。モータは断続的に駆動されることとなる。図３（ａ）に示すパルス幅ａとパルス周期ｂとの期間配分、すなわちパルス状トルク制御のパルスデューティー比は、好ましくは式（１）を用いて決定する。
パルスデューティー比＝車両要求モータトルク÷最高効率トルク （１）
【００１３】
図３（ｂ）は、図３（ａ）における惰行区間から力行区間へ変化した際のモータトルクのトルク変化を示す図である。このときのモータトルクは、所定のモータ回転数における車両要求トルクを越えて、最高効率トルク線上の最高効率トルクへ変化することが好ましい。最高効率トルク線は、最高効率トルクがモータ回転数に応じて変化することを表している。図３（ｃ）は、図３（ａ）における力行区間から惰行区間へ変化した際のモータトルクのトルク変化を示す図である。このときのモータトルクは、所定のモータ回転数における車両要求トルクを下回って、トルク値０へ変化することが好ましい。
【００１４】
図４は、高効率走行制御の制御内容を示す図である。アクセル開度および実車速に応じて定まる車両要求モータトルク（ドライバ要求モータトルク）が例えば40Nmであって、最高効率モータトルクが例えば80Nmであるとき、式（１）を用いた演算によりパルスデューティー比は50%と決定される。最高効率モータトルクは、上述したようにモータ回転数に応じて変化する。モータ回転数に応じて変化する最高効率モータトルクとパルスデューティー比とを互いに乗じることにより、目標モータトルクが得られる。その目標モータトルクで車両のモータが断続的に駆動されることにより、車両の実車速が得られ、このときのモータ回転数に応じた最高効率モータトルクが、再びパルスデューティー比を決定するための演算に用いられる。
【００１５】
図４に示す様に、本発明による走行制御装置においては、駆動モータの実効的な出力をパルスデューティー比にて調整するため、断続的なモータ駆動時には走行負荷に関わらず、例えば最高効率トルクのみを使用できる。従って、従来の継続的なモータ駆動制御に比べ、モータの電力消費低減が図られ、電動車両の航続距離延長やバッテリ搭載量削減効果が実現できるといった、大幅な電費削減効果（電費効果代）が期待できる。本発明による走行制御装置の走行制御は、車両システムのハード構成を変更せずに制御ロジックのみを変更することで対応可能なことから、コストパフォーマンスに優れることが期待できる。車両要求トルクは、アクセル操作に対応して決定されることから、ドライバーのアクセル操作による走行制御についても、本発明による走行制御装置を適用可能である。
【００１６】
−−−第１の実施の形態−−−
本発明による走行制御装置を適用した第１の実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２について以下に説明する。まず、図５を用いて制駆動ＥＣＵ１０２による制御対象である電動車両１０１のシステム構成について説明する。電動車両１０１は、アクセル開度信号、ブレーキ信号および車速信号等が入力される制駆動ＥＣＵ１０２、インバータ１０３、モータ１０４、減速ギア１０５、バッテリ１０６、バッテリＥＣＵ１０７、およびブレーキＥＣＵ１０８を有し、４個の駆動輪３が取り付けられている。
【００１７】
制駆動ＥＣＵ１０２から出力される目標モータ制駆動トルク２０７の信号は、インバータ１０３に入力され、インバータ１０３は目標モータ制駆動トルク２０７の信号に応じたトルクを出力するように、モータ１０４を駆動する。なお、モータ１０４を駆動するための電力は、バッテリ１０６から供給される。バッテリＥＣＵ１０７は、バッテリ１０６の充放電の制御や異常の監視などを行い、必要に応じてバッテリ情報を制駆動ＥＣＵ１０２に出力する。ブレーキＥＣＵ１０８は、制駆動ＥＣＵ１０２から入力される目標ブレーキトルク２０８の信号に基づいて、４個の駆動輪３のブレーキ制動を制御する。
【００１８】
図６は、図５の制駆動ＥＣＵ１０２における演算内容を示す図である。制駆動ＥＣＵ１０２は電動車両１０１全体の制御を行う制御装置であり、内部にＣＰＵを有し、各種入力信号に基づき所定のプログラムにより所定の処理を行い、各種信号を出力する。本実施の形態の制駆動ＥＣＵ１０２は、車両全体の各種の処理のうち、少なくともアクセル開度信号、ブレーキ信号、および車速信号等の車両走行要件に関する入力信号に基づき、所定のプログラムにより所定の処理を行い、目標モータ制駆動トルク２０７の信号および目標ブレーキ制動トルク２０８の信号を出力する。
【００１９】
アクセル開度信号は、ドライバーによるアクセルペダル（不図示）の踏み込み量に応じた信号である。ブレーキ信号は、ドライバーによるブレーキペダル（不図示）の踏み込み量に応じた信号である。車速信号は、駆動輪３などの回転数を検出する車速センサ（不図示）からの信号であり、電動車両１０１の車速を示す信号である。
【００２０】
図６に示すとおり、制駆動ＥＣＵ１０２は、車両目標トルク演算部２０１、目標モータ制駆動トルク演算部２０５、回生協調ブレーキトルク演算部（制動トルク振分け演算部）２０４、および目標ブレーキ制動トルク演算部２０６を有する。車両目標トルク演算部２０１は、入力されたアクセル開度信号、ブレーキ信号、車速信号などに基づき、目標駆動トルク２０２を演算して、目標モータ制駆動トルク演算部２０５へ出力する。さらに、目標制動トルク２０３を演算して、回生協調ブレーキトルク演算部２０４へ出力する。車両目標トルク演算部２０１の処理内容については、後述する。
【００２１】
回生協調ブレーキトルク演算部２０４は、入力される目標制動トルク値に基づき、モータ１０４の回生を利用した制動と、機械式ブレーキによる制動との振り分け制御を行い、モータ１０４の回生用の制御値を目標モータ制駆動トルク演算部２０５へ、機械式ブレーキによる制動制御値を目標ブレーキ制動トルク演算部２０６へ出力する。目標モータ制駆動トルク演算部２０５は、車両目標トルク演算部２０１からの目標駆動トルク２０２および回生協調ブレーキトルク演算部２０４からの回生用モータトルク値に基づき、目標モータ制駆動トルク２０７を出力する。目標ブレーキ制動トルク演算部２０６は、回生協調ブレーキトルク演算部２０４からの機械式ブレーキによる制動トルク値に基づき、目標ブレーキ制動トルク２０８を演算し、出力する。
【００２２】
次に図７を用いて、車両目標トルク演算部２０１について説明する。ドライバー要求基本トルク演算部３０１は、入力されたアクセル開度信号および車速信号に基づき、ドライバー要求基本トルクを演算する。また、オートクルーズ要求基本トルク演算部３０２は、ドライバーが設定した目標車速と、車両走行要件のうちの実際の車速情報との差分を基に、オートクルーズ要求基本トルクを演算する。トルク制御および速度制御切替え部３０３は、ドライバーの選択スイッチ操作に応じて、トルク制御と速度制御とを切り替える。この切り替えによってトルク制御、すなわちアクセルによる走行制御が選択されると、ドライバー要求基本トルク演算部３０１によって演算されたドライバー要求基本トルクが選択される。速度制御、すなわちオートクルーズによる走行制御が選択されると、オートクルーズ要求基本トルク演算部３０２によって演算されたオートクルーズ要求基本トルクが選択される。以下の説明では、トルク制御が選択されたものとする。
【００２３】
省エネパルス制御基準トルク演算部３０４は、車速とモータの駆動状態(力行または回生)の情報とを基に、省エネパルス制御基準トルクを演算する。省エネパルス制御要求トルク演算部３０５は、トルク制御および速度制御切替え部３０３によって選択された基本トルク(本実施の形態ではドライバー要求基本トルク)と、省エネパルス制御基準トルクとに基づいて、省エネパルス制御要求トルクを演算する。
【００２４】
要求トルク切替え部３０６は、後述する要求トルク切替え判定部３０７の判定結果に従って、上述した基本トルクと省エネパルス制御要求トルクとの内、一方を選択する。要求トルク切替え判定部３０７は、要求トルク情報の他、車速やバッテリ蓄電量(ＳＯＣ)やドライバーのモード選択意志などの情報を基に、上述した基本トルクと省エネパルス制御要求トルクとのどちらを選択するかを決定する。
【００２５】
後段の車両目標駆動トルクおよび制動トルク演算部３０８は、要求トルク切替え部３０６によって選択された要求トルクと、ブレーキペダル踏みこみ量とに基づき、車両が目標とする目標駆動トルク２０２と目標制動トルク２０３とを演算する。車両目標駆動トルクおよび制動トルク演算部３０８は、演算した目標駆動トルク２０２と目標制動トルク２０３とを、それぞれ、目標モータ制駆動トルク演算部２０５と回生協調ブレーキトルク演算部２０４とへ出力する。
【００２６】
次に、図８を用いてドライバー要求基本トルク演算部３０１の詳細について説明する。ドライバー要求基本トルク演算部３０１は、アクセル開度および車速を入力パラメータとする演算マップを有しており、該演算マップを参照して、アクセル開度および車速に基づきドライバー要求基本トルク値を演算する。アクセル全開時にはマップ領域上限のトルクをドライバー要求基本トルク値として算出し、アクセル全閉時にはマップ領域下限のトルクをドライバー要求基本トルク値として算出する。アクセル開度が中間位置の場合は、その開度に応じたマップ領域上下限内の値をドライバー要求基本トルク値として算出する。エンジン車の特性に合わせて、アクセル全閉時かつ低車速時には、クリープトルクに相当する力行側の正のトルクをドライバー要求基本トルク値として算出し、アクセル全閉時かつ中高車速時には、エンジンブレーキに相当する回生側の負のトルクをドライバー要求基本トルク値として算出する。
【００２７】
次に、図９を用いてオートクルーズ要求基本トルク演算部３０２が出力するオートクルーズ要求基本トルクの演算処理の詳細について説明する。オートクルーズ要求基本トルク演算部３０２にはＰＩＤ制御器が設置されており、ドライバーが設定した目標車速と実際の車速との偏差を基に、目標車速を維持するのに必要なトルクを算出する。モータトルクの実現可能な範囲を越えない様に、出力後段にてモータトルクリミット処理が施される。上述したように、本実施の形態においては、トルク制御および速度制御切替え部３０３によって、オートクルーズ要求基本トルクは選択されていないこととする。
【００２８】
次に図１０を用いて、省エネパルス制御基準トルク演算部３０４が出力する省エネパルス制御基準トルクの演算処理の詳細について説明する。図中に示す様に、モータの駆動効率には分布があり、モータ回転数ひいては対応する車速毎に、最高効率を示すトルク値は異なる。省エネパルス制御基準トルク演算部３０４には、トルクおよび車速の正負で決まる４象限を対象に、例えば最高効率を示すトルクをラインで結び、省エネパルス制御基準トルク算出用マップが格納されている。負の車速は、バックギアあるいは上り坂による後退走行によって得られる。正のトルクは力行時に得られ、負のトルクは回生時に得られる。省エネパルス制御基準トルク演算部３０４は、車速およびトルクの正負の情報を基に、省エネパルス制御基準トルク算出用マップを参照して、省エネパルス制御基準トルクを算出する。
【００２９】
次に、図１１を用いて省エネパルス制御要求トルク演算部３０５が出力する省エネパルス制御要求トルクの演算処理の詳細について説明する。省エネパルス制御要求トルク演算部３０５は、ドライバー要求基本トルクと省エネパルス制御基準トルクとが入力されると、省エネパルス制御基準トルクをベースにＰＷＭ処理を施して、省エネパルス制御要求トルクを算出する。ＰＷＭ処理のパルスデューティー比（期間配分比）は、ドライバー要求基本トルクと省エネパルス制御基準トルクとの比によって表され、パルスデューティー比演算部４０１によって、以下の式（２）を用いた演算にて求められる。
パルスデューティー比＝ドライバー要求基本トルク÷省エネパルス制御基準トルク
（２）
【００３０】
例えば、ドライバー要求基本トルクが４０Ｎｍ、省エネパルス制御基準トルクが８０Ｎｍの場合、パルスデューティー比は５０％となり、本デューティー比を満足するパルス状のトルクが、省エネパルス制御要求トルクとして、省エネパルス制御要求トルク演算部３０５によって出力される。
【００３１】
なお、後述する要求トルク切替え判定部３０７は、「パルスデューティー比≦１００％」、すなわち、「ドライバー要求基本トルク≦省エネパルス制御基準トルク」の条件が満足された場合に、省エネパルス制御要求トルクを最終要求トルクとして選択する。上記条件を満足しない場合には、要求トルク切替え判定部３０７は、ドライバー要求基本トルクを最終要求トルクとして選択する。
【００３２】
次に、図１２および図１３を用いて、要求トルク切替え部３０６と要求トルク切替え判定部３０７の詳細について説明する。図１３に示す要求トルク切替え判定部３０７は、ドライバー要求基本トルク、省エネパルス制御基準トルク、エコモードやパワーモード等のモード選択ＳＷ（スイッチ）入力、アクセル開度、車速、ＳＯＣ（バッテリ残量）等を基に、最終要求トルクとして、ドライバー要求基本トルクと省エネパルス制御要求トルクとのどちらを選択するかを決定する。要求トルク切替え部３０６が有するセレクタ４０５は、要求トルク切替え判定部３０７の決定にしたがって要求トルクの切替えを実施する。図１２は、ドライバー要求基本トルクが選択されて要求トルク切替え部３０６から出力される例を示している。
【００３３】
具体的な判断基準としては、省エネパルス制御はその原理上、要求トルクが最高効率トルクよりも低い場合にのみ適用可能であること、およびパルス制御のため緻密でないトルク制御に比較的適していることを考慮し、以下の条件にて判定を行う。
(Ａ)ドライバー要求基本トルク選択条件
・高負荷時 (ドライバー要求基本トルク＞省エネパルス制御基準トルク)
・急加減速(制振)時または微低速時
・パワーモード走行時またはコンフォートドライブモード走行時
・ＡＢＳ動作時またはＴＣＳ動作時
(Ｂ)省エネパルス制御選択条件
・低ＳＯＣ状態の時または長距離走行が計画されている時
・エコドライブモード走行時
・オートクルーズが選択されている時
【００３４】
次に図１４を用いて、要求トルク切替え判定部３０７による要求トルク選択処理のタイムチャートを示す。
【００３５】
(区間ａ)
区間ａは停止から発進に至る期間であり、アクセルによるデリケートなトルク操作が求められることから、要求トルク切替え判定部３０７は、トルク制御性に優れるドライバー要求基本トルクを選択する。ドライバー要求基本トルクによって、モータ１０４は継続的に駆動制御される。
【００３６】
(区間ｂ)
区間ｂは低負荷の定常走行期間であり、条件「ドライバー要求基本トルク≦省エネパルス制御基準トルク」が成立していることから、トルク切替え判定部３０７は経済性を考慮し、電費効果代をもたらす省エネパルス制御要求トルクを選択する。省エネパルス制御要求トルクによって、モータ１０４は断続的に駆動制御される。
【００３７】
(区間ｃ)
区間ｃは追越し等に起因する加速区間であり、高レスポンスが要求され、且つ、ドライバー要求基本トルクが省エネパルス制御基準トルクよりも大きいことから、区間ｂで成立した条件は区間ｃでは成立しない。要求トルク切替え判定部３０７は、省エネパルス制御要求トルクではなく、ドライバー要求基本トルクを選択する。ドライバー要求基本トルクによって、モータ１０４は継続的に駆動制御される。
【００３８】
(区間ｄ)
区間ｄは、低負荷定常走行に戻り、その後、アクセルオフによる減速へ移行する期間である。条件「ドライバー要求基本トルク≦省エネパルス制御基準トルク」が成立していることから、トルク切替え判定部３０７は経済性を考慮し、電費効果代をもたらす省エネパルス制御要求トルクを選択する。省エネパルス制御要求トルクによって、モータ１０４は断続的に駆動制御される。
【００３９】
(区間ｅ)
区間ｅは、ドライバーのアクセルオフ操作に伴い、エンジンブレーキ相当のマイナストルク(回生トルク)が発生する期間である。条件「｜ドライバー要求基本トルク｜≦｜省エネパルス制御基準トルク｜」が成立していることから、トルク切替え判定部３０７は経済性を考慮し、電費効果代をもたらす省エネパルス制御要求トルクを選択する。省エネパルス制御要求トルクによって、モータ１０４は断続的に駆動制御される。
【００４０】
本実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２による走行制御は、駆動モータの実効的な出力をパルスデューティー比にて調整するため、走行負荷に関わらずモータ駆動時には最高効率トルクのみを使用できる。トルク切替え判定部３０７が、車速や負荷情報等を基にして、ドライバー要求基本トルクと省エネパルス制御要求トルクとの適切な切替えを実施する。従って、運転性や経済性に優れた走行制御となり、従来の継続的なモータ駆動制御に比べ、大幅な電費削減効果（電費効果代）が得られ、電動車両の航続距離延長やバッテリ搭載量削減効果が実現できる。
【００４１】
図１５に示す様に、図３（ａ）に示したパルス状トルク制御によるトルクパルスの周期を短くして高周波化することで、運転性や乗り心地に関してドライバーや乗員が不快に感じないように調節することが可能である。運転性はトルク応答性に起因する。応答時間が長いとドライバーは不快に感じる。トルク応答性はトルクパルスの周期に依存する。乗り心地もまたトルクパルスの周期に起因する。トルクパルスの周期が所定時間よりも短いときはドライバーや乗員は振動を感知することはほとんどないが、トルクパルスの周期がその所定時間よりも長いときはドライバーや乗員は振動を感知して、乗り心地が不快であると感じる。具体的には実験によって調節されるが、モータのトルク応答性とＰＷＭ時のトルク分解能とを考慮し、パルス周期≦５００ｍｓ、かつ最小パルス幅≦５ｍｓに設定することが望ましい。
【００４２】
第１の実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２は、以下の作用効果を奏する。
（１）制駆動ＥＣＵ１０２は、電動車両１０１の実車速と電動車両１０１のモータ１０４の力行及び回生に関する駆動状態とに基づいて、電動車両１０１の電費効果代をもたらすモータ１０４の制駆動に必要な省エネパルス制御基準トルクを演算する省エネパルス制御基準トルク演算部３０４と、実車速及びアクセル開度に基づいて、モータ１０４を省エネパルス制御基準トルクで制駆動させて電動車両１０１を走行させる期間と、モータ１０４を制駆動させずに電動車両１０１を惰行させる期間との期間配分を演算する省エネパルス制御要求トルク演算部３０５と、電動車両１０１の走行と惰行とが交互に繰り返されるように、モータ１０４を断続的に制駆動するための省エネパルス制御要求トルクを演算する省エネパルス制御要求トルク演算部３０５と、省エネパルス制御要求トルクに応じてモータ１０４を断続的に制駆動することにより電動車両１０１の走行制御を行う目標モータ制駆動トルク演算部２０５とを有することとした。したがって、従来の継続的なモータ駆動制御に比べ、大幅な電費削減効果（電費効果代）が得られ、電動車両の航続距離延長やバッテリ搭載量削減効果が実現できる。
【００４３】
（２）制駆動ＥＣＵ１０２において、モータ１０４を省エネパルス制御基準トルクで制駆動させて電動車両１０１を走行させる期間と、モータ１０４を制駆動させずに電動車両１０１を惰行させる期間とが繰り返される周期は、５００ｍｓ以下とした。したがって、運転性や乗り心地に関してドライバーや乗員が不快に感じない。
【００４４】
−−−第２の実施の形態−−−
次に、本発明による第２の実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２による走行制御について、図１６を用いて説明する。図１６は、加速と惰行との繰り返しによる定速走行制御を対象とした制御ブロック図を示している。ドライバーによって目標車速が設定されると、目標車速および車両の実車速が図７に示す省エネパルス制御要求トルク演算部３０５に入力される。すなわち、省エネパルス制御要求トルク演算部３０５は、ドライバー要求基本トルク演算部３０１やオートクルーズ要求基本トルク演算部３０２が出力する基本トルクの代わりに、目標車速および実車速を用いて省エネパルス制御要求トルクを演算する。省エネパルス制御要求トルク演算部３０５によって、実車速が目標車速±ｖ０［Ｋｍ／ｈ］の間に含まれるように加速制御のＯＮおよびＯＦＦが繰り返される。車速変化量ｖ０は、ドライバーによって省エネパルス制御要求トルク演算部３０５に入力されるか、または省エネパルス制御要求トルク演算部３０５に含まれる不図示のメモリに予め設定されている。後者の場合、車速変化量ｖ０は目標車速に応じて定められることとしても良い。また、車速変化量ｖ０は路面状況や地形にも影響を受けるので、電動車両１０１に搭載された不図示のナビゲーション装置からの情報等を利用して、路面状況や地形に応じた所定期間における車速変化量ｖ０を演算しても良い。
【００４５】
加速制御のＯＮおよびＯＦＦの期間配分は、以下のようにして定められる。すなわち、惰行により実車速が減速して目標車速−ｖ０に達すると、モータトルクのトルクパルスが１となって、加速制御がＯＮされる。実車速が加速して目標車速＋ｖ０に達すると、モータトルクのトルクパルスが０となって、加速制御がＯＦＦされる。第１の実施の形態の説明で述べたように、最高効率モータトルク（省エネパルス制御基準トルク）はモータ回転数に応じて変化するため、モータトルクのトルクパルスが１のときは、モータ回転数に応じた最高効率モータトルクで車両のモータが駆動される。モータトルクのトルクパルスが０のときは、車両のモータは駆動されない。こうして加速制御のＯＮおよびＯＦＦが繰り返されることによって定められる目標モータトルク（省エネパルス制御要求トルク）に従って車両のモータが駆動されることにより、車両の実車速が得られ、このときのモータ回転数に応じた最高効率モータトルクが、再び目標モータトルクを決定するための演算に用いられる。
【００４６】
省エネパルス制御要求トルクに従って車両のモータ１０４が駆動されるのは、省エネパルス制御選択条件が満たされた場合である。ドライバー要求基本トルク選択条件が満たされた場合は、ドライバー要求基本トルク演算部３０１またはオートクルーズ要求基本トルク演算部３０２が出力する基本トルクに従って車両のモータ１０４が駆動される。ドライバー要求基本トルク選択条件および省エネパルス制御選択条件は第１の実施の形態と同様である。
【００４７】
本実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２による走行制御においては、加速時のモータトルク値として、モータ回転数毎の最高効率トルクを用いるため、モータの駆動効率が向上し、低電費走行が可能となる。
【００４８】
−−−第３の実施の形態−−−
次に、本発明による第３の実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２による走行制御について、図１７〜図２１を用いて説明する。本実施の形態においては、ドライバーのアクセル操作に応じた通常の走行制御に対応して演算されるドライバー要求仮想目標車速に対して、実車速がドライバー要求仮想目標車速±ｖ０［Ｋｍ／ｈ］の間に含まれるように加速制御のＯＮおよびＯＦＦが繰り返される。
【００４９】
具体的構成としては、アクセルと車速を基にドライバーが要求するモータトルクを演算するとともに、電動車両の動力特性を模擬した車両モデルに対してモータトルクを入力し、ドライバーが仮想的に要求するドライバー要求仮想目標車速を演算する。車両モデルを表す演算式は、制駆動ＥＣＵ１０２が有する不図示のメモリに記憶されている。演算したドライバー要求仮想目標車速に対して、図１６を用いて説明した第２の実施の形態と同様に、実車速がドライバー要求仮想目標車速±ｖ０［Ｋｍ／ｈ］の間に含まれるように加速と惰行とを期間配分して繰り返す走行制御を行うことによって、アクセル操作に応じた低電費走行制御が実現可能となる。
【００５０】
次に図１８を用いて、第３の実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２が有する車両目標トルク演算部２０１の詳細について説明する。ドライバー要求基本トルク演算部３０１、省エネパルス制御基準トルク演算部３０４、要求トルク切替え部３０６、要求トルク切替え判定部３０７、ならびに車両目標駆動トルクおよび制動トルク演算部３０８の詳細については第１の実施の形態と共通するため、説明を省略する。ドライバー要求仮想目標車速演算部３０９と、省エネパルス制御要求トルク演算部３０５とについて詳細を以下に説明する。
【００５１】
図１９は、ドライバー要求仮想目標車速演算部３０９の詳細を示す。ドライバー要求仮想目標車速演算部３０９には、車軸駆動力演算部４１１、走行抵抗演算部４１２、仮想車両加速度演算部４１３、および仮想速度変換部４１４が内包され、これらの演算部を用いて、最終的にドライバー要求仮想目標車速が演算される。車軸駆動力演算部４１１は、ドライバー要求基本トルクを基に、減速比やタイヤ半径を考慮して、車軸駆動力Ｆ＋を演算する。走行抵抗演算部４１２は、不図示のメモリに記憶されているテーブルを参照することにより、車速から転がり抵抗や空気抵抗を演算し、車両トータルの走行抵抗Ｆ−を演算する。仮想車両加速度演算部４１３は、車両重量ｍ、車軸駆動力Ｆ＋および走行抵抗Ｆ−に基づき、下記の式（２）を用いて、仮想車両加速度αを算出する。
α＝(Ｆ＋−Ｆ− )／ｍ （３）
【００５２】
仮想速度変換部４１４は、下記の式（３）を用いて、ドライバー要求仮想目標車速Ｖを演算する。
Ｖ = ∫α ｄｔ＝∫(Ｆ＋−Ｆ− )／ｍ ｄｔ （４）
【００５３】
次に図２０を用いて、第３の実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２が有する省エネパルス制御要求トルク演算部３０５の演算内容について説明する。省エネパルス制御要求トルク演算部３０５に入力される主要パラメータは、省エネパルス制御基準トルク演算部３０４によって演算された省エネパルス基準トルクであり、例えば最高効率モータトルクである。ドライバー仮想目標車速と実車速との大小関係を基に、省エネパルス基準トルクに対するＯＮ−ＯＦＦパルス変調を実施する。詳細には、目標車速について±ｖ０[ｋｍ／ｈ]の許容幅を設け、第１条件「目標車速＋ｖ０＜車速」が成立するときは、パルスＯＦＦとなって、第２条件が成立するまで加速制御ＯＦＦが維持される。第２条件「目標車速−ｖ０＞車速」が成立するときは、パルスＯＮとなって、第１条件が成立するまで加速制御ＯＮが維持される。
【００５４】
省エネパルス制御基準トルク（例えば最高効率モータトルク）はモータ回転数に応じて変化するため、モータトルクのトルクパルスが１のときは、モータ回転数に応じた省エネパルス制御基準トルクで車両のモータが駆動される。モータトルクのトルクパルスが０のときは、車両のモータは駆動されない。こうして加速制御のＯＮおよびＯＦＦが繰り返されることによって、図２０に示すように省エネパルス制御要求トルク演算部３０５の出力する省エネパルス制御要求トルクが定められる。省エネパルス制御要求トルクにしたがって車両のモータが駆動されることにより、車両の実車速が得られ、このときのモータ回転数に応じた最高効率モータトルク、すなわち省エネパルス制御基準トルクが、図１７に示すように再び目標モータトルク、すなわち省エネパルス制御要求トルクを決定するための演算に用いられる。
【００５５】
省エネパルス制御要求トルクに従って車両のモータ１０４が駆動されるのは、省エネパルス制御選択条件が満たされた場合である。ドライバー要求基本トルク選択条件が満たされた場合は、ドライバー要求基本トルク演算部３０１またはオートクルーズ要求基本トルク演算部３０２が出力する基本トルクに従って車両のモータ１０４が駆動される。ドライバー要求基本トルク選択条件および省エネパルス制御選択条件は第１および第２の実施の形態と同様である。
【００５６】
本実施の形態における制駆動ＥＣＵ１０２による走行制御においては、加速制御のＯＮおよびＯＦＦが繰り返されるため、低電費な走行制御が実現可能である。
【００５７】
−−−変形例−−−
上述した各実施の形態において、パルス状トルクに伴う上述した運転性や乗り心地に関して、ドライバーや乗員が不快に感じないように調節することが可能である。こうした調節は、図２１に示す様に、省エネパルス制御要求トルク演算部３０５が図２１（ａ）に示すトルクパルスに対して３種類の変調処理、すなわちランプ処理、サイン波処理、または扁平化処理を適用することによって実現できる。
【００５８】
ランプ処理は、図２１（ｂ）に示すように、トルクの立ち上がりや立ち下がり時の変化をランプ状に設定する処理である。サイン波（正弦波）処理は、図２１（ｃ）に示すように、トルクの立ち上がりや立ち下がり時の変化率をサイン波状に設定する処理である。扁平化処理は、図２１（ｄ）に示すように、基準トルクを最高効率トルクより小さく設定する処理である。その際、トルク効率特性カーブを考慮し、効率低下許容閾値に基づいて許容できるトルク低下率の範囲内で基準トルクを設定する。図２１（ｄ）は、許容できるトルク低下率の最大値に基づいて基準トルクが設定された例を示している。これら３種類の変調処理に基づき、基準トルク、すなわちモータの動作点と、最高効率トルクとの偏差に応じた電費効果代が所定値以上となる範囲で、適用場面に応じてトルクパルスに対する加工の度合いを変化させることが望ましい。
【符号の説明】
【００５９】
３ 駆動輪
１０１ 電動車両
１０２ 制駆動ＥＣＵ
１０３ インバータ
１０４ モータ
１０５ 減速ギア
１０６ バッテリ
１０７ バッテリＥＣＵ
１０８ ブレーキＥＣＵ
２０１ 車両目標トルク演算部
２０２ 目標駆動トルク
２０３ 目標制動トルク
２０４ 回生協調ブレーキトルク演算部
２０５ 目標モータ制駆動トルク演算部
２０６ 目標ブレーキ制動トルク演算部
２０７ 目標モータ制駆動トルク
２０８ 目標ブレーキ制動トルク
３０１ ドライバー要求基本トルク演算部
３０２ オートクルーズ要求基本トルク演算部
３０３ トルク制御および速度制御切替え部
３０４ 省エネパルス制御基準トルク演算部
３０５ 省エネパルス制御要求トルク演算部
３０６ 要求トルク切替え部
３０７ 要求トルク切替え判定部
３０８ 車両目標駆動トルクおよび制動トルク演算部
３０９ ドライバー要求仮想目標車速演算部
４０１ パルスデューティー比演算部
４０５ セレクタ
４１１ 車軸駆動力演算部
４１２ 走行抵抗演算部
４１３ 仮想車両加速度演算部
４１４ 仮想速度変換部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両の車両走行要件と前記電動車両のモータの力行及び回生に関する駆動状態とに基づいて、前記電動車両の電費効果代をもたらす前記モータの制駆動に必要な所定の基準トルクを演算する第１演算手段と、
前記車両走行要件に基づいて、前記モータを前記所定の基準トルクで制駆動させて前記電動車両を走行させる第１期間と、前記モータを制駆動させずに前記電動車両を惰行させる第２期間との期間配分を演算する第２演算手段と、
前記第１期間における前記電動車両の走行と前記第２期間における前記電動車両の惰行とが交互に繰り返されるように、前記モータを断続的に制駆動するための制御要求トルクを演算する第３演算手段と、
前記制御要求トルクに応じて前記モータを断続的に制駆動することにより前記電動車両の走行制御を行う走行制御手段とを備えることを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記車両走行要件は前記電動車両の実車速を含むことを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記所定の基準トルクは、前記モータの最高効率に対応する最高効率トルク近傍に含まれることを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記車両走行要件に基づいて前記モータを継続的に制駆動するための要求基本トルクを演算する第４演算手段をさらに備え、
前記第２演算手段は、前記第４演算手段によって演算された前記要求基本トルクを取得し、前記第１演算手段によって演算された前記所定の基準トルクを取得し、前記要求基本トルクと前記所定の基準トルクとに基づいて前記第１期間と前記第２期間とを演算することを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記第１期間と前記第２期間との比は、前記要求基本トルクと前記所定の基準トルクとの比に基づいて定められることを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記所定の基準トルクの絶対値は、前記要求基本トルクの絶対値よりも高トルクであり、且つ前記所定の基準トルクによる前記モータの制駆動時のモータ効率は、前記要求基本トルクによる前記モータの制駆動時のモータ効率よりも高いことを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記第１期間と前記第２期間とが繰り返される周期は、５００ｍｓ以下であることを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記第２演算手段は、前記車両走行要件として前記電動車両の目標車速および実車速を取得し、前記目標車速および前記実車速に基づいて前記第１期間および前記第２期間を演算することを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記第２演算手段は、前記実車速と、前記電動車両のアクセル開度と、前記電動車両の重量と、前記電動車両が走行する際の抵抗とに基づいて前記目標車速を取得することを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記走行制御手段は、前記走行制御と、前記車両走行要件に基づいて前記モータを継続的に制駆動することによる前記電動車両の走行制御とを、前記電動車両のドライバーの意思または前記ドライバーによる前記電動車両の運転状態に応じて択一的に行うことを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記意思は、前記モータの制駆動に要求されるトルク、エコモードもしくはパワーモードを選択するためのスイッチ入力、及びアクセル開度のうちの少なくとも１つを含み、前記運転状態は、前記所定の基準トルク、前記電動車両の実車速、及びＳＯＣのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記第３演算手段は、前記制御要求トルクに対して、ランプ処理、正弦波処理、および扁平化処理のうちの少なくとも１つを実施することを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項１】
電動車両の車両走行要件と前記電動車両のモータの力行及び回生に関する駆動状態とに基づいて、前記電動車両の電費効果代をもたらす前記モータの制駆動に必要な所定の基準トルクを演算する第１演算手段と、
前記車両走行要件に基づいて、前記モータを前記所定の基準トルクで制駆動させて前記電動車両を走行させる第１期間と、前記モータを制駆動させずに前記電動車両を惰行させる第２期間との期間配分を演算する第２演算手段と、
前記第１期間における前記電動車両の走行と前記第２期間における前記電動車両の惰行とが交互に繰り返されるように、前記モータを断続的に制駆動するための制御要求トルクを演算する第３演算手段と、
前記制御要求トルクに応じて前記モータを断続的に制駆動することにより前記電動車両の走行制御を行う走行制御手段とを備えることを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記車両走行要件は前記電動車両の実車速を含むことを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記所定の基準トルクは、前記モータの最高効率に対応する最高効率トルク近傍に含まれることを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記車両走行要件に基づいて前記モータを継続的に制駆動するための要求基本トルクを演算する第４演算手段をさらに備え、
前記第２演算手段は、前記第４演算手段によって演算された前記要求基本トルクを取得し、前記第１演算手段によって演算された前記所定の基準トルクを取得し、前記要求基本トルクと前記所定の基準トルクとに基づいて前記第１期間と前記第２期間とを演算することを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記第１期間と前記第２期間との比は、前記要求基本トルクと前記所定の基準トルクとの比に基づいて定められることを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記所定の基準トルクの絶対値は、前記要求基本トルクの絶対値よりも高トルクであり、且つ前記所定の基準トルクによる前記モータの制駆動時のモータ効率は、前記要求基本トルクによる前記モータの制駆動時のモータ効率よりも高いことを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記第１期間と前記第２期間とが繰り返される周期は、５００ｍｓ以下であることを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記第２演算手段は、前記車両走行要件として前記電動車両の目標車速および実車速を取得し、前記目標車速および前記実車速に基づいて前記第１期間および前記第２期間を演算することを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記第２演算手段は、前記実車速と、前記電動車両のアクセル開度と、前記電動車両の重量と、前記電動車両が走行する際の抵抗とに基づいて前記目標車速を取得することを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記走行制御手段は、前記走行制御と、前記車両走行要件に基づいて前記モータを継続的に制駆動することによる前記電動車両の走行制御とを、前記電動車両のドライバーの意思または前記ドライバーによる前記電動車両の運転状態に応じて択一的に行うことを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記意思は、前記モータの制駆動に要求されるトルク、エコモードもしくはパワーモードを選択するためのスイッチ入力、及びアクセル開度のうちの少なくとも１つを含み、前記運転状態は、前記所定の基準トルク、前記電動車両の実車速、及びＳＯＣのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の電動車両の走行制御装置において、
前記第３演算手段は、前記制御要求トルクに対して、ランプ処理、正弦波処理、および扁平化処理のうちの少なくとも１つを実施することを特徴とする電動車両の走行制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−１１００８９（Ｐ２０１２−１１００８９Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５６９４（Ｐ２０１０−２５５６９４）
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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