JP2008301598A - 車両の制御装置、制御方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電機構の電力を昇降圧するコンバータからの電力により作動する回転電機を備えた車両において、無駄な消費電力を低減しつつ要求駆動力を発生させる。
【解決手段】ＥＣＵは、エコスイッチがオンであると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、要求トルク値が制限トルク値Ｔ（０）およびシステム電圧制限時の出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）より大きくない場合（Ｓ１１２にてＮＯ、Ｓ１１４にてＹＥＳ）、システム電圧および出力トルクの双方を制限するステップ（Ｓ１１６）と、要求トルク値がＴ（０）より小さくＴ（ＥＣＯ）より大きいと（Ｓ１１２にてＮＯ、Ｓ１１４にてＹＥＳ）、出力トルクのみを制限するステップ（Ｓ１１８）と、要求トルク値がＴ（０）より大きくＴ（ＥＣＯ）より小さいと（Ｓ１１２にてＹＥＳ、Ｓ１２０にてＮＯ）、システム電圧のみを制限するステップ（Ｓ１２２）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両の制御に関し、特に、蓄電機構と、蓄電機構の電力を昇降圧するコンバータと、コンバータからの電力により作動する回転電機とを備えた車両の制御に関する。

近年、バッテリを電源とする電動モータにより車輪を駆動する電気自動車が実用化されている。電気自動車では、容量に限りのあるバッテリを使用しながら走行可能距離をできるだけ延ばすことができ、しかも必要な走行性能を確保できることが要請される。このような要請に応えることのできるものとして、通常モードと通常モードよりも経済性を重視して出力を制限するエコノミモードとのいずれかを運転者の意図に応じて手動または自動で切り替えることができるようにした電気自動車がある。しかし、エコノミモードが選択されている状態で登坂走行になると、出力が不足し登坂走行に支障が生じるといった問題が懸念される。このような問題を解決する技術が、たとえば特開平１１−２０５９１４号公報（特許文献１）に開示されている。

この公報に開示された電動車両の出力制御装置は、運転性能を重視した駆動方法であるパワーモードと経済性を重視した駆動方法であるエコノミモードとのいずれかを選択するための手段と、登坂中であることを検出するための手段と、エコノミモードの選択時の最大許容電流値をパワーモードの選択時の最大許容電流値より小さいエコノミ最大許容電流値に制限するための手段と、エコノミモードが選択されている時に登坂中であることが検出された場合には、エコノミ最大許容電流値を大側に補正するための手段とを含む。

この公報に開示された出力制御装置によると、エコノミモードが選択された場合には最大許容電流値がパワーモード選択時より小側に制限されるので、経済性重視の走行が行われ、走行可能距離を延長できる。一方、エコノミモード選択時であっても登坂中であることが検出された場合には、エコノミ最大許容電流値がたとえばパワーモード選択時の最大許容電流値に補正されるので、登坂時には最大出力の発生が可能となり、登坂走行に支障が生じることはない。
特開平１１−２０５９１４号公報

ところで、バッテリの電力を昇圧して電動モータに供給するコンバータを備えた電気自動車においては、コンバータによる昇圧電圧値によって、電動モータの出力可能トルクが異なる。したがって、コンバータの昇圧電圧値を制御することにより、エコノミモードの選択時の駆動力制御が可能である。しかしながら、特許文献１に開示された電動車両の構成にコンバータが含まれておらず、コンバータの昇圧電圧値を考慮した駆動力制御についてはなんら言及されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、蓄電機構と、蓄電機構の電力を昇降圧するコンバータと、コンバータからの電力により作動する回転電機とを備えた車両において、無駄な消費電力を低減しつつ、運転者が要求する駆動力を発生させることができる制御装置、制御方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、蓄電機構と、蓄電機構の電力を昇降圧するコンバータと、コンバータからの電力により作動する回転電機とを備えた車両を制御する。この制御装置は、通常モードおよび節約モードのいずれの運転モードが車両の運転者により選択されているかを検出するための手段と、節約モードが選択されていると、コンバータによる昇圧を制限するとともに、回転電機の出力トルクを制限するための制限手段と、回転電機の要求トルク値を算出するための手段と、要求トルク値に基づいて、昇圧の制限および出力トルクの制限の少なくともいずれかの制限を解除するための制限解除手段とを含む。第８の発明に係る制御方法は、第１の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第１または８の発明によると、運転者により節約モードが選択されていると、コンバータによる昇圧が制限されるとともに、回転電機の出力トルクが制限される。そのため、トルクの制限により消費電力が低減されるとともに、コンバータおよび回転電機の双方による損失が低減される。しかし、節約モードが選択されている場合であっても、走行状況によっては、運転者が大きなトルクを要求する場合が考えられる。そこで、回転電機の要求トルク値が算出され、要求トルク値に基づいて、昇圧の制限および出力トルクの制限の少なくともいずれかの制限が解除される。これにより、昇圧制限およびトルク制限のいずれか一方の制限を維持しつつ、他方の制限を解除して、要求トルク値を回転電機に出力させることができる。すなわち、コンバータによる損失および回転電機による損失のいずれかの損失を低減したまま、要求トルク値を出力することが可能となる。そのため、無駄な消費電力を低減しつつ、運転者が要求する駆動力を発生させることができる。その結果、蓄電機構と、蓄電機構の電力を昇降圧するコンバータと、コンバータからの電力により作動する回転電機とを備えた車両において、無駄な消費電力を低減しつつ、運転者が要求する駆動力を発生させることができる制御装置および制御方法を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置は、第１の発明の構成に加えて、回転電機の回転数を検出するための手段をさらに含む。制限解除手段は、要求トルク値に加えて回転数に基づいて、少なくともいずれかの制限を解除するための手段とを含む。第９の発明に係る制御方法は、第２の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第２または９の発明によると、回転電機の出力可能トルク値は、コンバータによる昇圧電圧値が高いほど大きくなるとともに、高回転数領域においては、回転数が高いほど小さくなる特性がある。そこで、要求トルク値に加えて回転数に基づいて、少なくともいずれかの制限が解除される。たとえば、要求トルク値が出力トルクの制限値より大きい場合は、少なくとも出力トルクの制限を解除し、回転数に基づいて算出した昇圧制限時の出力可能トルク値より要求トルク値が大きい場合に、少なくとも昇圧の制限を解除する。これにより、要求トルク値と回転電機の出力特性とに応じて、いずれかの制限を適切に解除することができる。そのため、無駄な消費電力の低減と要求トルク値の出力とを両立することができる。

第３の発明に係る制御装置においては、第２の発明の構成に加えて、制限解除手段は、要求トルク値がしきい値より大きいか否かを判断するための第１の判断手段と、回転数に基づいて、昇圧が制限された場合における回転電機の出力可能トルク値を算出するための手段と、要求トルク値が出力可能トルク値より大きいか否かを判断するための第２の判断手段と、第１の判断手段による判断結果および第２の判断手段による判断結果に基づいて、少なくともいずれかの制限を解除するための解除手段とを含む。第１０の発明に係る制御方法は、第３の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第３または１０の発明によると、第１の判断手段により、要求トルク値がしきい値（出力トルクの制限値）より大きいか否かが判断される。第２の判断手段により、昇圧が制限された場合における回転電機の出力可能トルク値より要求トルク値が大きいか否かが判断される。第１の判断手段による判断結果および第２の判断手段による判断結果に基づいて、いずれかの制限が解除される。これにより、要求トルク値に応じて、いずれかの制限を適切に解除することができる。たとえば、要求トルク値がしきい値より大きくかつ出力可能トルク値より小さい場合に、昇圧の制限を維持しつつ出力トルクの制限を解除することができる。また、たとえば、要求トルク値がしきい値より小さくかつ出力可能トルク値より大きい場合に、出力トルクの制限を維持しつつ昇圧の制限を解除することができる。これにより、要求トルク値と回転電機の出力特性とに応じて、いずれかの制限を適切に解除することができる。

第４の発明に係る制御装置においては、第３の発明の構成に加えて、解除手段は、要求トルク値がしきい値より大きくかつ出力可能トルク値より小さい状態が所定時間継続した場合に、昇圧の制限を維持しつつ出力トルクの制限を解除するための手段を含む。第１１の発明に係る制御方法は、第４の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第４または１１の発明によると、要求トルク値がしきい値より大きくかつ出力可能トルク値より小さい状態が所定時間継続した場合には、運転者が大きなトルクを要求していると判断されて、昇圧の制限が維持されつつ出力トルクの制限が解除される。これにより、出力可能トルク値を越えるトルクを抑制しコンバータによる損失を低減するとともに、運転者が要求するトルクを回転電機に出力させることができる。

第５の発明に係る制御装置は、第４の発明の構成に加えて、解除手段により出力トルクの制限が解除されている場合に、要求トルク値がしきい値より小さくなると、出力トルクの制限の解除を停止して、制限手段による出力トルクの制限を再開するための手段をさらに含む。第１２の発明に係る制御方法は、第５の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第５または１２の発明によると、要求トルク値がしきい値より小さくなると、運転者が大きなトルクを要求していないと判断されて、出力トルクの制限の解除を即座に停止する。これにより、無駄な消費電力を低減することができる。

第６の発明に係る制御装置においては、第３の発明の構成に加えて、解除手段は、要求トルク値がしきい値より小さくかつ出力可能トルク値より大きい状態が所定時間継続した場合に、出力トルクの制限を維持しつつ昇圧の制限を解除するための手段を含む。第１３の発明に係る制御方法は、第６の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第６または１３の発明によると、要求トルク値がしきい値より小さくかつ出力可能トルク値より大きい状態が所定時間継続した場合には、運転者が大きなトルクを要求していると判断されて、出力トルクの制限が維持されつつ昇圧の制限が解除される。これにより、しきい値を越えるトルクを抑制し回転電機による損失を低減するとともに、運転者が要求するトルクを回転電機に出力させることができる。

第７の発明に係る制御装置は、第６の発明の構成に加えて、解除手段により昇圧の制限が解除されている場合に、要求トルク値が出力可能トルク値より小さくなると、解除手段による昇圧の制限の解除を停止して、制限手段による昇圧の制限を再開するための手段をさらに含む。第１４の発明に係る制御方法は、第７の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。

第７または１４の発明によると、昇圧の制限が解除されている場合において、要求トルク値が出力可能トルク値より小さくなると、運転者が大きなトルクを要求していないと判断されて、昇圧の制限の解除を即座に停止する。これにより、無駄な消費電力を低減することができる。

第１５の発明に係るプログラムにおいては、第８〜１４のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータに実行させる。第１６の発明に係る記録媒体は、第８〜１４のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録する。

第１５または１６の発明によると、コンピュータ（汎用でも専用でもよい）を用いて、第８〜１４のいずれかの発明に係る制御方法を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置が搭載された電気自動車２０の構成について説明する。なお、本発明に係る制御装置を適用できる車両は、図１に示す電気自動車２０に限定されず、他の態様を有する電気自動車であってもよい。また、電気自動車ではなく、エンジンとモータとの動力により走行するハイブリッド車両であってもよい。

電気自動車２０は、駆動輪２２Ａ，２２Ｂと、駆動輪２２Ａ，２２Ｂにディファレンシャルギヤ２４を経由して接続された駆動軸２６と、駆動軸２６へ車輪駆動用の動力を出力する走行用のモータ３０と、インバータ３４と、コンバータ３６と、走行用のバッテリ３８と、電気自動車２０全体をコントロールする電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００とを備える。

モータ３０は、たとえば周知の永久磁石（ＰＭ）型同期発電電動機として構成されており、インバータ３４からの３相交流電力により駆動される。

インバータ３４は、モータ３０とバッテリ３８との間に設けられる。インバータ３４は、６個のスイッチング素子を有する周知のインバータ回路として構成されており、バッテリ３８からの直流電力をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御等により擬似的な３相交流電力としてモータ３０へ供給する。

コンバータ３６は、インバータ３４とバッテリ３８との間に設けられる。電気自動車２０の加速時には、バッテリ３８の定格電圧がコンバータ３６により昇圧されて、インバータ３４に供給される。電気自動車２０の回生制動時には、インバータ３４で直流電圧に変換された回生電圧がコンバータ３６により降圧されて、バッテリ３８に供給される。

バッテリ３８は、複数のセルを直列に接続したモジュールをさらに複数直列に接続して形成される。バッテリ３８は、電気自動車２０の加速時にコンバータ３６に放電するとともに、電気自動車２０の回生制動時には、コンバータ３６から充電する。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ１０２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）１０４と、データを一時的に記憶する揮発性のメモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）１０６と、図示しない入出力ポートとを備える。

ＥＣＵ１００へは、モータ３０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ３２からの検出信号θや、インバータ３４の各相に取付けられた図示しない電流センサからの相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ、シフトレバー５１の動作位置を検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル５３の操作量を検出するアクセル開度センサ５４からのアクセル開度ＡＣＣ、ブレーキペダル５５の操作量を検出するブレーキペダルポジションセンサ５６からのブレーキペダル操作量ＢＰ、車速センサ５８からの車速Ｖなどが入力ポートを経由して入力されている。

ＥＣＵ１００は、たとえば図２に示すようなアクセル開度ＡＣＣをパラメータとするマップを用いて、要求トルク値を算出する。図２に示すマップにおいては、要求トルク値は、最大トルク値を上限として、アクセル開度ＡＣＣが大きいほど大きく設定される。なお、要求トルク値の算出方法はこれに限定されない。ＥＣＵ１００は、要求トルク値をモータ３０に出力させる電流値をモータ３０に供給するように、インバータ３４を制御する。

また、ＥＣＵ１００は、たとえば図３に示すような要求トルク値をパラメータとするマップを用いて、コンバータ３６による昇圧後の電圧値（以下、システム電圧値とも記載する）を設定する。図３に示すマップにおいては、システム電圧値は、最小電圧値（すなわちバッテリ３８の定格電圧）を下限、最大電圧値を上限として、要求トルク値が大きいほど大きく設定される。なお、システム電圧値の算出方法はこれに限定されない。ＥＣＵ１００は、設定されたシステム電圧値になるように、コンバータ３６を制御する。

さらに、ＥＣＵ１００へは、エコスイッチ６０からの信号が入力ポートを経由して入力されている。エコスイッチ６０は、通常モードおよび節約モードのいずれの運転モードで電気自動車２０を走行させるかを運転者が選択するためのスイッチである。エコスイッチ６０がオン状態にされている場合には、エコスイッチ６０は、運転者が節約モードを選択していることを表わす信号をＥＣＵ１００へ送信する。エコスイッチ６０がオフ状態にされている場合には、エコスイッチ６０は、運転者が通常モードを選択していることを表わす信号をＥＣＵ１００へ送信する。

図４を参照して、モータ３０の回転数（以下、単にモータ回転数とも記載する）、システム電圧値およびモータ３０の出力可能トルク値との関係について説明する。

モータ３０の出力可能トルク値は、システム電圧値が高いほど大きくなり、モータ回転数が高いほど小さくなる特性を有する。

システム電圧値が最大値である場合の出力可能トルク値Ｔ（ＭＡＸ）は、図４の実線に示す値となる。出力可能トルク値Ｔ（ＭＡＸ）は、モータ回転数がＮ（１）より低い場合は、最大トルク値で一定であるが、モータ回転数がＮ（１）より大きくなると、モータ回転数が大きくなるほど低下する。

システム電圧値が低下すると、出力可能トルク値は徐々に低下し、システム電圧値が最小値（すなわちバッテリ３８の定格電圧）である場合の出力可能トルク値Ｔ（ＭＩＮ）は、図４の一点鎖線に示す値となる。出力可能トルク値Ｔ（ＭＩＮ）は、モータ回転数がＮ（０）（＜Ｎ（１））より低い場合は、出力可能トルク値Ｔ（ＭＡＸ）と同じ最大トルク値で一定であるが、モータ回転数がＮ（０）より大きくなると、モータ回転数が大きくなるほど低下する。

図５を参照して、本実施の形態に係る制御装置の機能ブロック図について説明する。図４に示すように、この制御装置は、要求トルク値算出部１１０と、出力トルク制限部１２０と、出力可能トルク値算出部１３０と、システム電圧制限部１４０とを含む。

要求トルク値算出部１１０は、アクセル開度センサ５４からのアクセル開度に基づいて、要求トルク値を算出する。

出力トルク制限部１２０は、エコスイッチ６０からの信号および要求トルク値に基づいて、モータ３０の出力トルクを制限する制御信号を、インバータ３４に送信する。

出力可能トルク値算出部１３０は、回転位置検出センサ３２からの信号に基づいて、システム電圧値を制限した場合の出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）を算出する。

システム電圧制限部１４０は、エコスイッチ６０からの信号、要求トルク値および出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）に基づいて、システム電圧値を制限する制御信号を、コンバータ３６に送信する。

このような機能ブロックを有する本実施の形態に係る制御装置は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、ＥＣＵ１００に含まれるＣＰＵ１０２およびＲ０Ｍ１０４から読み出されてＣＰＵ１０２で実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして制御装置を実現した場合を説明する。なお、このようなプログラムを記録した記録媒体についても本発明の一態様である。

図６を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１００が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＥＣＵ１００は、エコスイッチ６０からの信号に基づいて、エコスイッチ６０がオン状態であるか否かを判断する。オン状態であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。そうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１００は、システム電圧値を制限せず、かつモータ３０の出力トルクを制限しない。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１００は、アクセル開度センサ５４からの信号に基づいて、アクセル開度を検出する。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１００は、に基づいて、要求トルク値を算出する。たとえば、ＥＣＵ１００は、アクセル開度と上述の図２に示したマップとに基づいて、要求トルク値を算出する。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１００は、回転位置検出センサ３２からの信号に基づいて、モータ回転数を検出する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１００は、システム電圧値を制限した場合の出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）を算出する。出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）は、システム電圧値を節約モード時における制限電圧値Ｖ（０）（＜最大電圧値）にした場合の出力可能トルク値である。ＥＣＵ１００は、たとえば、図７に示すようなモータ回転数をパラメータとするマップに基づいて、出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）を算出する。図７に示すマップにおいては、出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）は、モータ回転数がＮ（３）（Ｎ（０）＜Ｎ（３）＜Ｎ（１））より低い場合は、最大トルク値で一定であり、モータ回転数がＮ（３）より大きくなるほど低下するように設定される。なお、出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）の算出方法はこれに限定されない。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１００は、要求トルク値が所定時間継続して制限トルク値Ｔ（０）より大きいか否かを判断する。制限トルク値Ｔ（０）は、節約モード時における出力トルクの制限値であって、図７の二点鎖線に示すように、最大トルク値よりも小さい値である。要求トルク値が所定時間継続して制限トルク値Ｔ（０）より大きいと（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０に移される。そうでないと（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ１００は、要求トルク値が所定時間継続して出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）より大きいか否かを判断する。要求トルク値が所定時間継続してシステム電圧制限時の出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）より大きいと（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１８に移される。そうでないと（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ１００は、システム電圧を制限し、かつ出力トルクを制限する。具体的には、ＥＣＵ１００は、システム電圧の上限値を制限電圧値Ｖ（０）に設定し、かつ出力トルクの上限値を制限トルク値Ｔ（０）に設定する。

Ｓ１１８にて、ＥＣＵ１００は、システム電圧を制限せず、かつ出力トルクを制限する。具体的には、ＥＣＵ１００は、システム電圧の上限値を設定せず、かつ出力トルクの上限値を制限トルク値Ｔ（０）に設定する。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ１００は、要求トルク値が所定時間継続して出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）より大きいか否かを判断する。要求トルク値が所定時間継続して出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）より大きいと（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。そうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１２２に移される。

Ｓ１２２にて、ＥＣＵ１００は、システム電圧を制限し、かつ出力トルクを制限しない。具体的には、ＥＣＵ１００は、システム電圧の上限値を制限電圧値Ｖ（０）に設定し、かつ出力トルクの上限値を設定しない。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１００により制御されるモータ３０の出力トルクについて説明する。

エコスイッチ６０がオン状態であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、アクセル開度が検出され（Ｓ１０４）、要求トルク値が算出される（Ｓ１０６）。モータ回転数が検出され（Ｓ１０８）、システム電圧を制限した場合の出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）が算出される（Ｓ１１０）。

要求トルク値が継続して大きくならない限り（Ｓ１１２にてＮＯ、Ｓ１１４にてＮＯ）、節約モードでは、システム電圧の上限値は制限電圧値Ｖ（０）に設定され、かつ出力トルクの上限値は制限トルク値Ｔ（０）に設定される（Ｓ１１６）。このときの出力トルクは、出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）および制限トルク値Ｔ（０）の双方で制限される。具体的には、図８に示すように、出力トルクが、モータ回転数がＮ（４）（＞Ｎ（３））より低い場合は、制限トルク値Ｔ（０）に制限され、モータ回転数がＮ（４）より大きい場合は出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）に制限される。これにより、運転者が要求するように、モータ３０の過剰なトルクを抑制するとともに、モータ３０、コンバータ３６およびインバータ３４によるシステム損失を低減することができる。

しかし、その後の走行状況によっては、運転者により節約モードが選択されている場合であっても、運転者がアクセル操作し出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）や制限トルク値Ｔ（０）を超えるトルクを要求する場合が考えられる。この要求に対応するために、以下の処理が行なわれる。

第１の処理として、要求トルク値が所定時間継続して制限トルク値Ｔ（０）より大きく（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、かつ出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）より小さいと（Ｓ１２０にてＮＯ）、システム電圧の上限値が制限電圧値Ｖ（０）に維持されつつ、出力トルクの制限が解除される（Ｓ１２２）。そのため、出力トルクは、図９に示すように、出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）のみで制限される。これにより、出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）を越える過剰なトルクとコンバータ３６によるシステム損失とを低減しつつ、運転者が要求するトルクをモータ３０に出力させることができる。

なお、この処理はあくまで暫定的な処理であって、その後、要求トルク値が制限トルク値Ｔ（０）より小さくなると（Ｓ１１２にてＮＯ、Ｓ１１４にてＮＯ）、即座にシステム電圧の制限および出力トルクの制限が再開される（Ｓ１１６）。これにより、過剰なトルクの抑制およびシステム損失の低減が再び優先される。

第２の処理として、要求トルク値が制限トルク値Ｔ（０）より小さく（Ｓ１１２にてＮＯ）、所定時間継続して出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）より大きいと（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、出力トルクの上限値が制限トルク値Ｔ（０）に維持されつつ、システム電圧の制限が解除される（Ｓ１１８）。そのため、出力可能トルク値は、図１０に示すように、制限トルク値Ｔ（０）のみで制限される。これにより、モータ３０の過剰なトルクを抑制してモータ３０およびインバータ３４によるシステム損失を低減しつつ、運転者が要求するトルクをモータ３０に出力させることができる。

なお、この第２の処理も第１の処理と同様に暫定的な処理であって、その後、要求トルク値が出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）より小さくなると（Ｓ１１４にてＮＯ）、即座にシステム電圧の制限および出力トルクの制限が再開される（Ｓ１１６）。

第３の処理として、要求トルク値が所定時間継続して制限トルク値Ｔ（０）より大きく（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、かつ所定時間継続して出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）より大きいと（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、出力トルクの制限およびシステム電圧の制限の双方が解除される（Ｓ１０２）。そのため、出力可能トルク値は、図１１に示すように、出力可能トルク値Ｔ（ＭＡＸ）となる。これにより、通常モードの場合（Ｓ１００にてＮＯ）と同じトルクを出力することが可能となり、運転者が要求するトルクをモータ３０に出力させることができる。

なお、この第３の処理も第１の処理および第２の処理と同様に暫定的な処理であって、その後、要求トルク値が制限トルク値Ｔ（０）および出力可能トルク値Ｔ（ＥＣＯ）の少なくともいずれかより小さくなった場合（Ｓ１１２にてＮＯ、Ｓ１２０にてＮＯ）、即座に出力トルクの制限およびシステム電圧の制限の少なくともいずれかが再開される（Ｓ１１６、Ｓ１１８、Ｓ１２２）。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置によれば、運転者が節約モードを選択すると、システム電圧および出力トルクの双方が制限される。その後、要求トルク値と、制限トルク値と、制限電圧値における出力可能トルク値とに基づいて、システム電圧および出力トルクのいずれか一方の制限を維持しつつ、他方の制限を解除する。そのため、コンバータによる損失および回転電機による損失のいずれかの損失を低減したまま、要求トルク値を出力することが可能となる。そのため、無駄な消費電力を低減しつつ、運転者が要求する駆動力を発生させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置が搭載される車両の構造を示す図である。 アクセル開度と要求トルク値との関係を示す図である。 要求トルク値とシステム電圧値との関係を示す図である。 モータ回転数、システム電圧値およびモータの出力可能トルク値の関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵがシステム電圧値を制限した場合の出力可能トルク値とモータ回転数との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵにより制限されるモータの出力トルクを示す図（その１）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵにより制限されるモータの出力トルクを示す図（その２）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵにより制限されるモータの出力トルクを示す図（その３）である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵにより制限されるモータの出力トルクを示す図（その４）である。

符号の説明

２０ 電気自動車、２２Ａ，２２Ｂ 駆動輪、２４ ディファレンシャルギヤ、２６ 駆動軸、３０ モータ、３２ 回転位置検出センサ、３４ インバータ、３６ コンバータ、３８ バッテリ、５１ シフトレバー、５２ シフトポジションセンサ、５３ アクセルペダル、５４ アクセル開度センサ、５５ ブレーキペダル、５６ ブレーキペダルポジションセンサ、５８ 車速センサ、６０ エコスイッチ、１００ ＥＣＵ、１０２ ＣＰＵ、１０４ ＲＯＭ、１０６ ＲＡＭ、１１０ 要求トルク値算出部、１２０ 出力トルク制限部、１３０ 出力可能トルク値算出部、１４０ システム電圧制限部。

Claims (16)

1. 蓄電機構と、前記蓄電機構の電力を昇降圧するコンバータと、前記コンバータからの電力により作動する回転電機とを備えた車両の制御装置であって、
   通常モードおよび節約モードのいずれの運転モードが前記車両の運転者により選択されているかを検出するための手段と、
   前記節約モードが選択されていると、前記コンバータによる昇圧を制限するとともに、前記回転電機の出力トルクを制限するための制限手段と、
   前記回転電機の要求トルク値を算出するための手段と、
   前記要求トルク値に基づいて、前記昇圧の制限および前記出力トルクの制限の少なくともいずれかの制限を解除するための制限解除手段とを含む、制御装置。
2. 前記制御装置は、前記回転電機の回転数を検出するための手段をさらに含み、
   前記制限解除手段は、前記要求トルク値に加えて前記回転数に基づいて、前記少なくともいずれかの制限を解除するための手段とを含む、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制限解除手段は、
   前記要求トルク値がしきい値より大きいか否かを判断するための第１の判断手段と、
   前記回転数に基づいて、前記昇圧が制限された場合における前記回転電機の出力可能トルク値を算出するための手段と、
   前記要求トルク値が前記出力可能トルク値より大きいか否かを判断するための第２の判断手段と、
   前記第１の判断手段による判断結果および前記第２の判断手段による判断結果に基づいて、前記少なくともいずれかの制限を解除するための解除手段とを含む、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記解除手段は、前記要求トルク値が前記しきい値より大きくかつ前記出力可能トルク値より小さい状態が所定時間継続した場合に、前記昇圧の制限を維持しつつ前記出力トルクの制限を解除するための手段を含む、請求項３に記載の制御装置。
5. 前記制御装置は、前記解除手段により前記出力トルクの制限が解除されている場合に、前記要求トルク値が前記しきい値より小さくなると、前記出力トルクの制限の解除を停止して、前記制限手段による前記出力トルクの制限を再開するための手段をさらに含む、請求項４に記載の制御装置。
6. 前記解除手段は、前記要求トルク値が前記しきい値より小さくかつ前記出力可能トルク値より大きい状態が所定時間継続した場合に、前記出力トルクの制限を維持しつつ前記昇圧の制限を解除するための手段を含む、請求項３に記載の制御装置。
7. 前記制御装置は、前記解除手段により前記昇圧の制限が解除されている場合に、前記要求トルク値が前記出力可能トルク値より小さくなると、前記解除手段による前記昇圧の制限の解除を停止して、前記制限手段による前記昇圧の制限を再開するための手段をさらに含む、請求項６に記載の制御装置。
8. 蓄電機構と、前記蓄電機構の電力を昇降圧するコンバータと、前記コンバータからの電力により作動する回転電機とを備えた車両の制御方法であって、
   通常モードおよび節約モードのいずれの運転モードが前記車両の運転者により選択されているかを検出するステップと、
   前記節約モードが選択されていると、前記コンバータによる昇圧を制限するとともに、前記回転電機の出力トルクを制限する制限ステップと、
   前記回転電機の要求トルク値を算出するステップと、
   前記要求トルク値に基づいて、前記昇圧の制限および前記出力トルクの制限の少なくともいずれかの制限を解除する制限解除ステップとを含む、制御方法。
9. 前記制御方法は、前記回転電機の回転数を検出するステップをさらに含み、
   前記制限解除ステップは、前記要求トルク値に加えて前記回転数に基づいて、前記少なくともいずれかの制限を解除するステップとを含む、請求項８に記載の制御方法。
10. 前記制限解除ステップは、
    前記要求トルク値がしきい値より大きいか否かを判断する第１の判断ステップと、
    前記回転数に基づいて、前記昇圧が制限された場合における前記回転電機の出力可能トルク値を算出するステップと、
    前記要求トルク値が前記出力可能トルク値より大きいか否かを判断する第２の判断ステップと、
    前記第１の判断ステップによる判断結果および前記第２の判断ステップによる判断結果に基づいて、前記少なくともいずれかの制限を解除する解除ステップとを含む、請求項９に記載の制御方法。
11. 前記解除ステップは、前記要求トルク値が前記しきい値より大きくかつ前記出力可能トルク値より小さい状態が所定時間継続した場合に、前記昇圧の制限を維持しつつ前記出力トルクの制限を解除するステップを含む、請求項１０に記載の制御方法。
12. 前記制御方法は、前記解除ステップにより前記出力トルクの制限が解除されている場合に、前記要求トルク値が前記しきい値より小さくなると、前記出力トルクの制限の解除を停止して、前記制限ステップによる前記出力トルクの制限を再開するステップをさらに含む、請求項１１に記載の制御方法。
13. 前記解除ステップは、前記要求トルク値が前記しきい値より小さくかつ前記出力可能トルク値より大きい状態が所定時間継続した場合に、前記出力トルクの制限を維持しつつ前記昇圧の制限を解除するステップを含む、請求項１０に記載の制御方法。
14. 前記制御方法は、前記解除ステップにより前記昇圧の制限が解除されている場合に、前記要求トルク値が前記出力可能トルク値より小さくなると、前記解除ステップによる前記昇圧の制限の解除を停止して、前記制限ステップによる前記昇圧の制限を再開するステップをさらに含む、請求項１３に記載の制御方法。
15. 請求項８〜１４のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
16. 請求項８〜１４のいずれかに記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体。

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