专利名称：电动车辆的行驶控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆的行驶控制装置。
背景技术：
近年来，作为环境负荷小的车辆，电动汽车备受关注。然而，用于电动汽车的电池， 较之汽油其存在着能量密度小的缺点，与汽油车相比存在着续航距离短的缺点。作为减少电力消耗量(以下称为耗电)的方案，公知一种在行驶控制中穿插进行惰性行驶，有效利用惰性能量由此减少电动机的工作时间的技术。例如，在专利文献1中，公知了如下的行驶控制针对恒速行驶时的目标车速设定适当的上下限值使其具有相应的宽度，并按照实际车速维持在所述目标车速上下限内的方式反复进行加速和惰性行驶。专利文献1 JP特开2010-120503号公报根据专利文献1公开的反复进行加速和惰性行驶的行驶控制技术，由于没有考虑加速时的能量效率，因而存在着耗电减少不充分的课题。
发明内容
因此，技术方案1所述的发明的一种电动车辆的行驶控制装置，其特征在于，具备第1运算单元，基于电动车辆的车辆行驶要件和与电动车辆的电动机的动力行驶及再生相关的驱动状态，运算带来电动车辆的耗电效果收益的电动机的制动驱动所需的规定的基准转矩；第2运算单元，基于车辆行驶要件，运算第1期间和第2期间的期间分配，在该第 1期间中以规定的基准转矩制动驱动电动机来使电动车辆行驶，在该第2期间中不对电动机进行制动驱动使电动车辆惰性行驶；第3运算单元，按照交替反复进行第1期间内的电动车辆的行驶和第2期间内的电动车辆的惰性行驶的方式，运算用于断续地对电动机进行制动驱动的控制要求转矩；和行驶控制单元，通过根据控制要求转矩断续地对电动机进行制动驱动来进行电动车辆的行驶控制。发明效果根据本发明，电动车辆的行驶控制装置能够高效率地进行电动机制动驱动控制， 较之现有技术，能够实现更进一步的耗电降低。
图1是表示电动车辆的电动机效率分布和行驶时经常使用区的图。图2是表示使电动机小型化时的电动机效率分布和行驶时经常使用区的图。图3是表示高效率行驶控制的原理图。图4是表示高效率行驶控制的控制内容的图。图5是表示电动车辆的系统结构的图。图6是表示制动驱动E⑶中的运算内容的图。图7是表示第1实施方式中的车辆目标转矩运算部的运算内容的图。
图8是表示驾驶员要求基本转矩运算部的运算内容的图。图9是表示自动巡航要求基本转矩运算部的运算内容的图。图10是表示节能脉冲控制基准转矩运算部的运算内容的图。图11是表示节能脉冲控制要求转矩运算部的运算内容的图。图12是表示要求转矩切换部的运算内容的图。图13是表示要求转矩切换判定部的运算内容的图。图14是表示要求转矩选择处理的时序图。图15是表示脉冲控制的详细图。图16是表示第2实施方式中的高效率行驶控制的控制内容的图。图17是表示第3实施方式中的高效率行驶控制的控制内容的图。图18是表示第3实施方式中的车辆目标转矩运算部的运算内容的图。图19是表示第3实施方式中的驾驶员要求虚拟目标车速运算部的运算内容的图。图20是表示第3实施方式中的节能脉冲控制要求转矩运算部的运算内容的图。图21是表示脉冲控制的详细图。符号说明3驱动轮；101 电动车辆；102 制动驱动E⑶；103 逆变器；104电动机；105 减速齿轮；106 电池；107 电池E⑶；108 制动器E⑶；201 车辆目标转矩运算部；202 目标驱动转矩；203 目标制动转矩；204 再生协调制动器转矩运算部；205 目标电动机制动驱动转矩运算部；206 目标制动器制动转矩运算部；207 目标电动机制动驱动转矩；208目标制动器制动转矩；301驾驶员要求基本转矩运算部；302自动巡航要求基本转矩运算部；303 转矩控制及速度控制切换部；304 节能脉冲控制基准转矩运算部； 305 节能脉冲控制要求转矩运算部；306要求转矩切换部；307 要求转矩切换判定部； 308 车辆目标驱动转矩及制动转矩运算部；309 驾驶员要求虚拟目标车速运算部；401 脉冲占空比运算部；405 选择器；411 车轴驱动力运算部；412 行驶阻力运算部；413 虚拟车辆加速度运算部；414虚拟速度变换部。
具体实施例方式为了延长电动汽车的续航距离，虽然提高电动机的驱动效率是有效的，但是大多情况如图1所示那样，电动汽车用电动机的高效率动作区域和市区行驶等中经常使用的动作区域不一致。如果配合市区行驶经常使用区来设计电动机的高效率区，则如图2所示那样具有电动机体型变小的倾向。这是因为尽管在市区行驶时显现出良好的电力消耗量 (以下称为耗电)，但是在高速行驶或超车时等高负荷条件下输出不足。因此，电动汽车用电动机的体型不得不根据高负荷的行驶条件进行设定，从而牺牲了市区行驶中的电动机效率。例如，在JP特开平11-18207号公报中，公开了如下技术在电动机与车轴之间设置变速机，并按照根据行驶状态使得电动机的动作点接近于高效率区域的方式控制变速比。在JP特开平7-131994号公报中，记载了如下技术在车辆上搭载多个电动机，按照电动机整体的综合效率最优的方式来优化向各电动机的负荷分配。在JP特开平11-18207号公报及JP特开平7-131994号公报示出的现有技术中，在驱动系统中重新追加设备，从而导致重量增加及成本增加。在JP特开2010-120503号公报示出的反复进行加速和惰性行驶的行驶控制技术中，对加速时的电动机的动作区域没有任何公开，因而电动机驱动效率的改善还留有余地。 JP特开2010-120503号公报示出的现有技术，仅仅能适用于恒速行驶时，在驾驶员进行加速器操作的正常行驶时无法适用。也就是说，在现有技术文献中，没有公开能够对应于加速器操作下的行驶且考虑了电动机的高效率驱动的、低耗电的电动汽车等电动车辆的行驶控制装置。因此，在本发明的行驶控制装置中，如图3所示，优选针对每个电动机转速预先求出表示最高效率的转矩，实施周期性反复进行基于该最高效率转矩的电动机驱动行驶(动力行驶)和基于电动机驱动停止的惰性行驶(惰性行驶)的脉冲状转矩控制。电动机被断续驱动。图3(a)所示的脉冲宽度a和脉冲周期b的期间分配、即脉冲状转矩控制的脉冲占空比优选利用下式(1)确定。脉冲占空比=车辆要求电动机转矩+最高效率转矩 (1)图3(b)是表示从图3(a)中的惰性区间向动力行驶区域变化时的电动机转矩的转矩变化的图。此时的电动机转矩优选超过规定的电动机转速下的车辆要求转矩，且向最高效率转矩线上的最高效率转矩变化。最高效率转矩线表示最高效率转矩随着电动机转速而变化。图3(c)是表示从图3(a)中的动力行驶区间向惰性行驶区间变化时的电动机转矩的转矩变化的图。此时的电动机转矩优选低于规定的电动机转速下的车辆要求转矩，且向转矩值0变化。图4是表示高效率行驶控制的控制内容的图。在根据加速器开度及实际车速确定的车辆要求电动机转矩(驾驶员要求电动机转矩)例如为40Nm、最高效率电动机转矩例如为80Nm的情况下，通过使用了式(1)的运算，脉冲占空比被确定为50%。最高效率电动机转矩如上述那样随着电动机转速而变化。使随着电动机转速变化的最高效率电动机转矩和脉冲占空比彼此相乘，由此得到了目标电动机转矩。通过以该目标电动机转矩断续地驱动车辆电动机，从而得到了车辆的实际车速，此时的与电动机转速相应的最高效率电动机转矩被再次用于用来确定脉冲占空比的运算中。如图4所示，在本发明的行驶控制装置中，由于以脉冲占空比来调整驱动电动机的有效输出，因此在断续的电动机驱动时能够与车辆负荷无关地仅使用例如最高效率转矩。因此，较之现有的持续的电动机驱动控制，能够期待可谋求电动机的电力消耗减少、 可实现电动车辆的续航距离延长或电池搭载量削减效果等这种的大幅度的耗电削减效果 (耗电效果收益)。本发明的行驶控制装置的行驶控制中，由于在不变更车辆系统的硬件结构的情况下只变更控制逻辑就可应对，因此能够期待在价格性能比方面的优异性。由于车辆要求转矩是对应加速器操作而确定的，因而即便对于驾驶员进行加速器操作的行驶控制，也可应用本发明的行驶控制装置。第1实施方式下面，说明应用了本发明的行驶控制装置的第1实施方式中的制动驱动ECU102。 首先，利用图5说明制动驱动ECU102的控制对象即电动车辆101的系统结构。电动车辆101 具有输入加速器开度信号、制动器信号及车速信号等的制动驱动ECU102、逆变器103、电动机104、减速齿轮105、电池106、电池E⑶107及制动器E⑶108，并安装有4个驱动轮3。
从制动驱动ECU102输出的目标电动机制动驱动转矩207的信号被输入到逆变器 103中，逆变器103按照输出与目标电动机制动驱动转矩207的信号相应的转矩的方式驱动电极104。此外，用于驱动电动机104的电力是由电池106提供的。电池E⑶107进行电池 106的充放电控制及异常监视等，根据需要将电池信息输出到制动驱动ECU102中。制动器 E⑶108基于从制动驱动E⑶102输入的目标制动器制动转矩208的信号控制4个驱动轮3 的制动器制动。图6是表示图5的制动驱动E⑶102中的运算内容的图。制动驱动E⑶102是进行电动车辆101整体控制的控制装置，在其内部具有CPU，基于各种输入信号通过规定的程序进行规定处理，并输出各种信号。本实施方式的制动驱动ECU102基于车辆整体的各种处理中的、至少是加速器开度信号、制动器信号及车速信号等关于车辆行驶要件的输入信号，通过规定的程序进行规定处理，并输出目标电动机制动驱动转矩207的信号及目标制动器制动转矩208的信号。加速器开度信号是与驾驶员对加速器踏板(未图示)的踩踏量相应的信号。制动器信号是与驾驶员对制动器踏板(未图示)的踩踏量相应的信号。车速信号是来自检测驱动轮3等转速的车速传感器(未图示)的信号，是表示电动车辆101车速的信号。如图6所示，制动驱动E⑶102具有车辆目标转矩运算部201、目标电动机制动驱动转矩运算部205、再生协调制动器转矩运算部(制动转矩分配运算部)204及目标制动器制动转矩运算部206。车辆目标转矩运算部201基于所输入的加速器开度信号、制动器信号、车速信号等运算目标驱动转矩202，并向目标电动机制动驱动转矩运算部205输出。进而，运算目标制动转矩203，并向再生协调制动器转矩运算部204输出。关于车辆目标转矩运算部201的处理内容见后述。再生协调制动器转矩运算部204基于所输入的目标制动转矩值，进行利用了电动机104的再生的制动和机械式制动器的制动的分配控制，将电动机104的再生用的控制值输出到目标电动机制动驱动转矩运算部205中，将机械式制动器的制动控制值输出到目标制动器制动转矩运算部206中。目标电动机制动驱动转矩运算部205基于来自车辆目标转矩运算部201的目标驱动转矩202及来自再生协调制动器转矩运算部204的再生用电动机转矩值，输出目标电动机制动驱动转矩207。目标制动器制动转矩运算部206基于来自再生协调制动器转矩运算部204的机械式制动器的制动转矩值，运算并输出目标制动器制动转矩 208。其次，利用图7对车辆目标转矩运算部201进行说明。驾驶员要求基本转矩运算部301基于所输入的加速器开度信号及车速信号，运算驾驶员要求基本转矩。另外，自动巡航(auto cruise)要求基本转矩运算部302基于驾驶员设定的目标车速和车辆行驶要件中的实际车速信息的差值，运算自动巡航要求基本转矩。转矩控制及速度控制切换部303根据驾驶员的选择开关操作来切换转矩控制和速度控制。如果通过该切换选择了转矩控制、 即基于加速器的行驶控制，则选择由驾驶员要求基本转矩运算部301运算出的驾驶员要求基本转矩。如果选择了速度控制、即基于自动巡航的行驶控制，则选择由自动巡航要求基本转矩运算部302运算出的自动巡航要求基本转矩。在下面的说明中选择了转矩控制。节能脉冲控制基准转矩运算部304基于车速和电动机的驱动状态(动力行驶或再生)的信息，运算节能脉冲控制基准转矩。节能脉冲控制要求转矩运算部305基于由转矩控制及速度控制切换部303选择出的基本转矩(在本实施方式中为驾驶员要求基本转矩) 和节能脉冲控制基准转矩，运算节能脉冲控制要求转矩。要求转矩切换部306按照后述的要求转矩切换判定部307的判定结果，选择上述的基本转矩和节能脉冲控制要求转矩之中的一方。要求转矩切换判定部307除了要求转矩信息之外，还基于车速、电池蓄电量(SOC)、驾驶员的模式选择意向等信息，确定选择上述的基本转矩和节能脉冲控制要求转矩的哪一个。后级的车辆目标驱动转矩及制动转矩运算部308基于由要求转矩切换部306选择出的要求转矩和制动器踏板踩踏量，运算以车辆为目标的目标驱动转矩202和目标制动转矩203。车辆目标驱动转矩及制动转矩运算部308将运算出的目标驱动转矩202和目标制动转矩203分别输出到目标电动机制动驱动转矩运算部205和再生协调制动器转矩运算部 204。其次，利用图8说明驾驶员要求基本转矩运算部301的详细情况。驾驶员要求基本转矩运算部301具有以加速器开度及车速作为输入参数的运算图，并参照该运算图基于加速器开度及车速运算驾驶员要求基本转矩值。在加速器全开时，将图区域上限的转矩作为驾驶员要求基本转矩值进行计算，在加速器全闭时，将图区域下限的转矩作为驾驶员要求基本转矩值进行计算。在加速器开度位于中间位置的情况下，将与其开度相应的图区域上下限内的值作为驾驶员要求基本转矩值进行计算。根据引擎车的特性，在加速器全闭时且低车速时，将相当于蠕变转矩(creep torque)的动力行驶侧的正的转矩作为驾驶员要求基本转矩值进行计算，在加速器全闭时且中高车速时，将相当于引擎制动器的再生侧的负的转矩作为驾驶员要求基本转矩值进行计算。接下来，利用图9说明自动巡航要求基本转矩运算部302输出的自动巡航要求基本转矩的运算处理的详细内容。在自动巡航要求基本转矩运算部302中设置了 PID控制器， 基于驾驶员设定的目标车速和实际车速的偏差，计算维持目标车速所需的转矩。为了避免超过可实现电动机转矩的范围，在输出后级实施电动机转矩限制处理。如上述，在本实施方式中，转矩控制及速度控制切换部303没有选择自动巡航要求基本转矩。接着，利用图10说明节能脉冲控制基准转矩运算部304输出的节能脉冲控制基准转矩的运算处理的详细内容。如图所示，电动机的驱动效率中具有分布性，表示最高效率的转矩值因每个电动机转速甚至所对应的车速而不同。在节能脉冲控制基准转矩运算部304 中，存储了节能脉冲控制基准转矩算出用图，该图以由转矩及车速的正负确定的4象限为对象，用线连结例如表示最高效率的转矩而成。负的车速是由倒档或上坡引起向后行驶而得到的。正的转矩是在动力行驶时得到的，负的转矩是在再生时得到的。节能脉冲控制基准转矩运算部304基于车速及转矩的正负信息，参照节能脉冲控制基准转矩算出用图，算出节能脉冲控制基准转矩。接下来，利用图11说明节能脉冲控制要求转矩运算部305输出的节能控制要求转矩的运算处理的详细内容。节能脉冲控制要求转矩运算部305，当输入驾驶员要求基本转矩和节能脉冲控制基准转矩时，基于节能脉冲控制基准转矩实施PWM处理，并算出节能脉冲控制要求转矩。PWM处理的脉冲占空比(期间分配比)由驾驶员要求基本转矩和节能脉冲控制基准转矩之比进行表示，由脉冲占空比运算部401通过使用了以下式( 的运算求出。脉冲占空比=驾驶员要求基本转矩+节能脉冲控制基准转矩 (2)
例如，在驾驶员要求基本转矩为40Nm、节能脉冲控制基准转矩为SONm的情况下， 脉冲占空比为50%，满足本真空比的脉冲状转矩作为节能脉冲控制要求转矩被节能脉冲控制要求转矩运算部305输出。此外，后述的要求转矩切换判定部307，在满足了 “脉冲占空比< 100% ”、即“驾驶员要求基本转矩<节能脉冲控制基准转矩”的条件的情况下，将节能脉冲控制要求转矩作为最终要求转矩进行选择。在不满足上述条件的情况下，要求转矩切换判定部307将驾驶员要求基本转矩作为最终要求转矩进行选择。接着，利用图12及图13说明要求转矩切换部306和要求转矩切换判定部307的详细内容。图13所示的要求转矩切换判定部307基于驾驶员要求基本转矩、节能脉冲控制基准转矩、节能模式或动力模式等的模式选择SW(开关)输入、加速器开度、车速、SOC(电池余量)等，确定选择驾驶员要求基本转矩和节能脉冲控制要求转矩的哪个转矩，作为最终要求转矩。要求转矩切换部306所具有的选择器405根据要求转矩切换判定部307的确定来实施要求转矩的切换。图12表示选择驾驶员要求基本转矩并从要求转矩切换部306输出的例子。作为具体的判断基准，考虑到节能脉冲控制在原理上只在要求转矩比最高效率转矩低时能应用、以及较为适合于由于脉冲控制而不细致的转矩控制，从而按照以下条件进行判定。(A)驾驶员要求基本转矩选择条件·高负荷时(驾驶员要求基本转矩>节能脉冲控制基准转矩)·快速加速减速(减震)时或超低速时·功率驾驶模式行驶时或舒适驾驶模式行驶时· ABS动作时或TCS动作时(B)节能脉冲控制要求转矩选择条件·低SOC状态时或长距离行驶计划·节能驾驶模式行驶时 选择自动巡航时其次，利用图14表示要求转矩切换判定部307进行的要求转矩选择处理的时序图。(区间 a)区间a是从停止至出发的期间，由于被请求基于加速器的精密的转矩操作，因而要求转矩切换判定部307选择转矩控制性优异的驾驶员要求基本转矩。通过驾驶员要求基本转矩，电动机104被持续驱动控制。(区间b)区间b是低负荷的稳定行驶期间，由于条件“驾驶员要求基本转矩《节能脉冲控制基准转矩”成立，因而要求转矩切换判定部307在考虑经济性的基础上，选择带来耗电效果收益的节能脉冲控制要求转矩。通过节能脉冲控制要求转矩，电动机104被断续驱动控制。(区间 C)区间c是因超车等引起的加速区间，由于要求高响应且驾驶员要求基本转矩比节能脉冲控制基准转矩大，因而在区间b中成立的条件在区间c中却不成立。要求转矩切换判定部307选择驾驶员要求基本转矩，而不是节能脉冲控制要求转矩。通过驾驶员要求基本转矩，电动机104被持续驱动控制。(区间d)区间d是返回到低负荷稳定行驶，然后向由于加速器关闭引起的减速过渡的期间。因为满足了条件“驾驶员要求基本转矩<节能脉冲控制基准转矩”，因而要求转矩切换判定部307在考虑经济性的基础上，选择带来耗电效果收益的节能脉冲控制要求转矩。通过节能脉冲控制要求转矩，电动机104被断续驱动控制。(区间 e)区间e是随着驾驶员进行的加速器关闭操作而产生相当于引擎制动器的负转矩 (再生转矩)的期间。由于条件“|驾驶员要求基本转矩I < I节能脉冲控制基准转矩|” 成立，因而要求转矩切换判定部307在考虑了经济性的基础上，选择带来耗电效果收益的节能脉冲控制要求转矩。通过节能脉冲控制要求转矩，电动机104被断续驱动控制。由于本实施方式中的制动驱动E⑶102的行驶控制以脉冲占空比调整驱动电动机的有效输出的，因而能够与行驶负荷无关地在电动机驱动时仅使用最高效率转矩。要求转矩切换判定307基于车速或负荷信息等，实施驾驶员要求基本转矩和节能脉冲控制要求转矩的适当切换。因此，实现操作性及经济性方面优异的行驶控制，较之现有的持续的电动机驱动控制，得到了大幅度的耗电削减效果(耗电效果收益)，可实现电动车辆的续航距离延长及电池搭载量削减的效果。如图15所示，通过使图3(a)示出的脉冲状转矩控制下的转矩脉冲的周期缩短而进行高频化，对于操作性及乘车心情可进行调节以避免驾驶员或乘客感到不愉快。操作性是因转矩响应性引起的。如果响应时间长，则驾驶员感到不愉快。转矩响应性依存于转矩脉冲的周期。乘车心情也是因转矩脉冲的周期引起的。在转矩脉冲的周期比规定时间短时，驾驶员及乘客几乎感觉不到振动，但是在转矩脉冲的周期比该规定时间长时，驾驶员及乘客会感觉到振动，感觉到乘车心情不愉快。具体而言，虽然通过实验进行了调节，但是在考虑电动机的转矩响应性和PWM时的转矩分辨率的基础上，优选设定脉冲周期< 500ms且最小脉冲宽度< 5ms。第1实施方式中的制动驱动E⑶102实现以下作用效果。(1)制动驱动E⑶102具有节能脉冲控制基准转矩运算部304，基于电动车辆101 的实际车速和与电动车辆101的电动机104的动力行驶及再生相关的驱动状态，运算带来电动车辆101的耗电效果收益的电动机104的制动驱动所需的节能脉冲控制基准转矩；节能脉冲控制要求转矩运算部305，基于实际车速和加速器开度，运算以节能脉冲控制基准转矩制动驱动电动机104以使电动车辆101行驶的期间和不制动驱动电动机104以使电动车辆101惰性行驶的期间的期间分配；节能脉冲控制要求转矩运算部305，按照交替反复进行电动车辆101的行驶和惰性行驶的方式，运算用于断续制动驱动电动机104的节能脉冲控制要求转矩；和目标电动机制动驱动转矩运算部205，通过根据节能脉冲控制要求转矩断续制动驱动电动机104来进行电动车辆101的行驶控制。因此，较之现有的持续电动机驱动控制，得到了大幅度的耗电削减效果(耗电效果收益)，可实现电动车辆的续航距离延长及电池搭载量削减的效果。
(2)在制动驱动ECU102中，以节能脉冲控制基准转矩制动驱动电动机104以使电动车辆101行驶的期间和不制动驱动电动机104以使电动车辆101惰性行驶的期间被反复的周期设为500ms以下。因此，对于操作性及乘车心情而言，驾驶员及乘客没有感到不愉快。第2实施方式接下来，利用图16说明本发明的第2实施方式中的制动驱动ECU102进行的行驶控制。图16表示以加速和惰性行驶的反复恒速行驶控制为对象的控制框图。如果由驾驶员设定目标车速，则目标车速及车辆的实际车速被输入到图7所示的节能脉冲控制要求转矩运算部305中。也就是说，节能脉冲控制要求转矩运算部305代替驾驶员要求基本转矩运算部301及自动巡航要求基本转矩运算部302输出的基本转矩，而利用目标车速及实际车速来计算节能脉冲控制要求转矩。节能脉冲控制要求转矩运算部305按照实际车速包括在目标车速士V(l[Km/h]之间的方式反复进行加速控制的启动及停止。车速变化量Vtl被驾驶员输入到节能脉冲控制要求转矩运算部305中，或者在节能脉冲控制要求转矩运算部305 中含有的未图示的存储器中预先设定。在后者的情况下，车速变化量％也可根据目标车速进行规定。另外，由于车速变化量％也受到路面状况或地形的影响，所以也可利用来自搭载于电动车辆101的未图示的车载导航装置的信息等，运算与路面状况或地形相应的规定期间内的车速变化量W。加速控制的启动及停止的期间分配按照以下方式规定。也就是说，当因惰性行驶实际车速减速并达到目标车速-Vtl时，电动机转矩的转矩脉冲变为1，加速控制被启动。若实际车速加速并达到目标车速+%，则电动机转矩的转矩脉冲变为0，加速控制被停止。如在第1实施方式的说明所述那样，由于最高效率电动机转矩(节能脉冲控制基准转矩)随着电动机转速而变化，因而在电动机转矩的转矩脉冲为1时，以与电动机转速相应的最高效率电动机转矩驱动车辆的电动机。在电动机转矩的转矩脉冲为O时，车辆的电动机不被驱动。这样，按照通过反复进行加速控制的启动及停止所确定的目标电动机转矩(节能脉冲控制要求转矩)驱动车辆的电动机，由此得到了车辆的实际车速，与此时的电动机转速相应的最高效率电动机转矩被用于再次确定目标电动机转矩的运算。按照节能脉冲控制要求转矩驱动车辆的电动机104是在满足了节能脉冲控制选择条件的情况下。在满足了驾驶员要求基本转矩选择条件的情况下，根据驾驶员要求基本转矩运算部301或自动巡航要求基本转矩运算部302所输出的基本转矩，驱动车辆的电动机104。驾驶员要求基本转矩选择条件及节能脉冲控制选择条件与第1实施方式相同。在本实施方式中的制动驱动ECU102进行的行驶控制中，作为加速时的电动机转矩值，由于使用了每个电动机转速的最高效率转矩，因而提高了电动机的驱动效率，可实现低耗电行驶。第3实施方式接下来，利用图17 图21说明本发明的第3实施方式中的制动驱动E⑶102进行的行驶控制。在本实施方式中，相对于根据与驾驶员的加速器操作相应的正常行驶控制所运算出的驾驶员要求虚拟目标车速，按照实际车速包括在驾驶员要求虚拟目标车速士V(l[Km/h]之间的方式反复进行加速控制的启动及停止。作为具体结构，基于加速器和车速运算驾驶员要求的电动机转矩，并且向模拟了电动车辆的动力特性的车辆模型中输入电动机转矩，来运算驾驶员虚拟要求的驾驶员要求虚拟目标车速。表示车辆模型的运算式存储在制动驱动ECU102所具有的未图示的存储器中。相对于运算出的驾驶员要求虚拟目标车速，与利用图16说明过的第2实施方式同样， 按照实际车速包括在驾驶员要求虚拟目标车速士V(l[Km/h]之间的方式进行对加速和惰性行驶进行期间分配并反复的行驶控制，从而可实现与加速器操作相应的低耗电行驶控制。接下来，利用图18说明第3实施方式中的制动驱动ECU102所具有的车辆目标转矩运算部201的详细内容。对于驾驶员要求基本转矩运算部301、节能脉冲控制基准转矩运算部304、要求转矩切换部306、要求转矩切换判定部307以及车辆目标驱动转矩及制动转矩运算部308的详细情况，由于与第1实施方式相同，因而省略说明。以下详细说明驾驶员要求虚拟目标车辆运算部309和节能脉冲控制要求转矩运算部305。图19是表示驾驶员要求虚拟目标车速运算部309的详细内容。驾驶员要求虚拟目标车速运算部309包含车轴驱动力运算部411、行驶阻力运算部412、虚拟车辆加速度运算部413及虚拟速度变换部414，利用这些运算部最终运算虚拟要求虚拟目标车速。车轴驱动力运算部411基于驾驶员要求基本转矩，在考虑了减速比或轮胎半径的基础上，运算车轴驱动力F+。行驶阻力运算部412通过参照在未图示的存储器中存储的表格，根据车速来运算转动阻力及空气阻力，进而运算车辆转矩的行驶阻力F_。虚拟车辆加速度运算部413 基于车辆重量m、车轴驱动力F+及行驶阻力F_，利用下式(2)算出虚拟车辆加速度α。α = (F+-F_)/m(3)虚拟速度变换部414利用下式(3)，运算驾驶员要求虚拟目标车速V。Y = S α dt = / (F+_F_) /m dt (4)接着，利用图20说明第3实施方式中的制动驱动ECU102所具有的节能脉冲控制要求转矩运算部305的运算内容。输入到节能脉冲控制要求转矩运算部305的主要参数是由节能脉冲控制基准转矩运算部304运算出的节能脉冲基准转矩，例如是最高效率电动机转矩。基于驾驶员虚拟目标车速和实际车速的大小关系，实施针对节能脉冲基准转矩的启动-停止脉冲调制。详细而言，针对目标车速设定士vjk m/h]的容许宽度，在第1条件 “目标车速+Vtl <车速”成立时，脉冲变为OFF，并且直至第2条件成立为止一直维持加速控制停止。在第2条件“目标车速-Y0 >车速”成立时，脉冲变为0N，直至第1条件成立为止一直维持加速控制启动。由于节能脉冲控制基准转矩(例如，最高效率电动机转矩)随着电动机转速而变化，因而在电动机转矩的转矩脉冲为1时，以与电动机转速相应的节能脉冲控制基准转矩驱动车辆的电动机。在电动机转矩的转矩脉冲为0时，不驱动车辆电动机。这样通过反复进行加速控制的启动及停止，从而如图20所示那样，确定节能脉冲控制要求转矩运算部305 输出的节能脉冲控制要求转矩。通过按照节能脉冲控制要求转矩驱动车辆的电动机，从而得到车辆的实际车速，与此时的电动机转速相应的最高效率电动机转矩、即节能脉冲控制基准转矩，如图17所示那样被用于再次确定目标电动机转矩、即节能脉冲控制要求转矩的运算中。按照节能脉冲控制要求转矩驱动车辆电动机104是在满足了节能脉冲控制选择条件的情况下。在满足了驾驶员要求基本转矩选择条件的情况下，按照驾驶员要求基本转矩运算部301或自动巡航要求基本转矩运算部302所输出的基本转矩驱动车辆的电动机104。驾驶员要求基本转矩选择条件及节能脉冲控制选择条件与第1及第2实施方式相同。在本实施方式中的制动驱动ECU102进行的行驶控制中，由于反复进行加速控制的启动及停止，因而可实现低耗电的行驶控制。变形例在上述的各实施方式中，对于伴有脉冲状转矩的上述操作性及乘车心情，可调节成驾驶员及乘客都感觉不到不愉快。这样的调节，如图21所示那样，能够通过节能脉冲控制要求转矩运算部305对图21 (a)所示的转矩脉冲应用3种调制处理、即斜坡处理、正弦波处理或扁平化处理来实现。斜坡处理如图21(b)所示那样是将转矩的上升或下降时的变化设定成斜坡状的处理。正弦波处理如图21 (c)所示那样是将转矩的上升或下降时的变化率设定成正弦波状的处理。扁平化处理如图21(d)所示那样是将基准转矩设定得比最高效率转矩小的处理。 此时，考虑到转矩效率特性曲线，基于效率下降容许阈值在能容许的转矩下降率的范围内设定基准转矩。图21(d)表示基于能容许的转矩下降率的最大值设定基准转矩的例子。优选基于这3种调制处理，在与基准转矩即电动机的动作点和最高效率转矩之间的偏差相应的耗电效果收益在规定值以上的范围内，根据使用场合来改变对转矩脉冲的加工程度。
权利要求
1.一种电动车辆的行驶控制装置，其特征在于，具备第1运算单元，基于电动车辆的车辆行驶要件和与所述电动车辆的电动机的动力行驶及再生相关的驱动状态，运算带来所述电动车辆的耗电效果收益的所述电动机的制动驱动所需的规定的基准转矩；第2运算单元，基于所述车辆行驶要件，运算第1期间和第2期间的期间分配，在该第1 期间中以所述规定的基准转矩制动驱动所述电动机来使所述电动车辆行驶，在该第2期间中不对所述电动机进行制动驱动使所述电动车辆惰性行驶；第3运算单元，按照交替反复进行所述第1期间内的所述电动车辆的行驶和所述第2 期间内的所述电动车辆的惰性行驶的方式，运算用于断续地对所述电动机进行制动驱动的控制要求转矩；和行驶控制单元，通过根据所述控制要求转矩断续地对所述电动机进行制动驱动来进行所述电动车辆的行驶控制。
2.根据权利要求1所述的电动车辆的行驶控制装置，其特征在于， 所述车辆行驶要件包括所述电动车辆的实际车速。
3.根据权利要求1或2所述的电动车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述规定的基准转矩包含在与所述电动机的最高效率对应的最高效率转矩附近。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的电动车辆的行驶控制装置，其特征在于，还具备第4运算单元，该第4运算单元基于所述车辆行驶要件运算用于持续地对所述电动机进行制动驱动的要求基本转矩，所述第2运算单元取得由所述第4运算单元运算出的所述要求基本转矩，并取得由所述第1运算单元运算出的所述规定的基准转矩，基于所述要求基本转矩和所述规定的基准转矩来运算所述第1期间和所述第2期间。
5.根据权利要求4所述的电动车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述第1期间与所述第2期间之比是基于所述要求基本转矩与所述规定的基准转矩之比确定的。
6.根据权利要求4或5所述的电动车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述规定的基准转矩的绝对值是比所述要求基本转矩的绝对值高的转矩，并且在所述规定的基准转矩下制动驱动所述电动机时的电动机效率比在所述要求基本转矩下制动驱动所述电动机时的电动机效率高。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的电动车辆的行驶控制装置，其特征在于， 重复所述第1期间和所述第2期间的周期在500ms以下。
8.根据权利要求1至3任意一项所述的电动车辆的行驶控制装置，其特征在于， 所述第2运算单元取得所述电动车辆的目标车速和实际车速作为所述车辆行驶要件，并基于所述目标车速和所述实际车速来运算所述第1期间和所述第2期间。
9.根据权利要求8所述的电动车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述第2运算单元基于所述实际车速、所述电动车辆的加速器开度、所述电动车辆的重量和所述电动车辆行驶时的阻力取得所述目标车速。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的电动车辆的行驶控制装置，其特征在于， 所述行驶控制单元根据所述电动车辆的驾驶员的意向或所述驾驶员进行的所述电动车辆的运转状态，择一性选择所述行驶控制和基于所述车辆行驶要件持续地制动驱动所述电动机的所述电动车辆的行驶控制。
11.根据权利要求10所述的电动车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述意向包括所述电动机的制动驱动所要求的转矩、用于选择节能模式或动力模式的开关输入、加速器开度之中的至少一个，所述运转状态包括所述规定的基准转矩、所述电动车辆的实际车速、电池蓄电量之中的至少一个。
12.根据权利要求1至11任意一项所述的电动车辆的行驶控制装置，其特征在于， 所述第3运算单元对所述控制要求转矩实施斜坡处理、正弦波处理及扁平化处理中的至少一个。
全文摘要
本发明提供一种电动车辆的行驶控制装置，能够高效率地进行电动车辆电动机驱动控制，适用于低耗电的电动车辆。该电动车辆的行驶控制装置具备运算部，基于实际车速和电动机的动力行驶及再生所涉及的驱动状态，运算带来耗电效果收益的电动机的制动驱动所需的最高效率模式转矩；运算部，基于加速器开度及实际车速，运算用最高效率电动机转矩制动驱动电动机以使车辆行驶的第1期间和不对电动机进行制动驱动以使车辆惰性行驶的第2期间的期间分配；运算部，按照交替反复进行第1期间内的行驶和第2期间内的惰性行驶的方式，运算用于以脉冲状制动驱动电动机的目标电动机转矩；和制动驱动ECU，根据目标电动机转矩以脉冲状制动驱动电动机由此进行车辆的行驶控制。
文档编号B60L15/20GK102463906SQ201110361978
公开日2012年5月23日 申请日期2011年11月15日 优先权日2010年11月16日
发明者佐藤真也, 横山笃, 牧健太郎, 田代直之 申请人:株式会社日立制作所