电动汽车的驱动力控制装置及电动汽车的驱动力控制方法
【专利摘要】一种电动汽车的驱动力控制装置，包括：两个电动机，其在前轮或后轮中的任一方的左右驱动轮分别独立产生驱动力；电动机扭矩限制部，其能够限制两个电动机的扭矩；驱动力判定部，其判定左右轮中的哪个车轮的驱动力大；电动机扭矩控制部，其在车辆转弯时，与左右轮中的驱动轮大的车轮对应的电动机受到扭矩限制的情况下，对另一方的电动机的扭矩进行增加修正，以维持左右轮的总驱动力。
【专利说明】电动汽车的驱动力控制装置及电动汽车的驱动力控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及控制电动汽车的驱动力的技术，特别是使电动机温度处于不给电动机带来不良影响的温度范围即允许温度区域内的技术。
【背景技术】
[0002]在利用个别的电动机驱动四个车轮的电动汽车中，具有如下的技术，即，在车辆转弯中例如左前轮的电动机温度超过允许温度而使驱动力减少的情况下，为了维持车辆的横摆力矩，使左后轮的扭矩增加(参照JP2005 - 204436A)。
[0003]但是，在JP2005 - 204436A记载的技术对于四轮全部配置有电动机的电动汽车才可行。因此，若将JP2005 - 204436A的技术应用到仅前后轮中的某一方为驱动轮的电动汽车并要维持横摆力矩，则不得不一律地减少右前轮的驱动力，使得总驱动力减少。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供如下的技术，即使在仅前后轮中的某一方为驱动轮的电动汽车中，也使电动机的温度不超过允许温度，并且可防止在车辆转弯中产生的横摆力矩以上的横摆力矩的发生。
[0005]本发明一方面提供一种电动汽车的驱动力控制装置，其包括:两个电动机，其在前轮或后轮中的任一方的左右驱动轮分别独立产生驱动力；电动机扭矩限制部，其能够限制所述两个电动机的扭矩；驱动轮判定部，其判定左右轮中的哪个车轮的驱动力大；电动机扭矩控制部，其在车辆转弯时与左右轮中的驱动轮大的车轮对应的电动机受到扭矩限制的情况下，对另一方的电动机的扭矩进行增加修正，以维持左右轮的总驱动力。
[0006]以下，参照附图对本发明的实施方式、本发明的优点进行详细地说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是第一实施方式的电动汽车的概略构成图；
[0008]图2A是用于说明由车辆控制器进行的控制的流程图；
[0009]图2B是用于说明由车辆控制器进行的控制的流程图；
[0010]图3是电动机最大扭矩的特性图；
[0011]图4是左轮电动机的温度限制率的特性图；
[0012]图5是左轮电动机的温度限制率的特性图。
【具体实施方式】
[0013]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0014](第一实施方式)
[0015]图1是第一实施方式的电动汽车I的概略构成图。
[0016]如图1所示，电动汽车I具有前轮2、3、掌舵机构6、后轮4、5、后轮驱动部11。在车轮前方侧设有一对的前轮2、3通过掌舵机构6的方向盘6a进行掌舵。在该掌舵机构6设置有检测前轮2、3的掌舵角度的转向角传感器6。
[0017]在车辆后方侧设有一对的后轮4、5通过后轮驱动部11驱动。后轮驱动部11具有蓄电池11、变换器13、14、电动机15、16、车辆控制器17。
[0018]电动机15、16以能够独立驱动左右的后轮4、5分别设于左右的后轮4、5上。以下，将驱动右后轮4的电动机15称为“右后轮电动机”，将驱动左后轮5的电动机16称为“左后轮电动机”。对蓄电池12充电的电力经由分别设于各后轮电动机15、16的变换器13、14向各后轮电动机15、16供给。各后轮电动机15、16产生与来自变换器13、14的交流电压值对应的驱动力，该驱动力经由输出轴18、19向后轮4、5(驱动轮)传递。另外，来自变换器
13、14的交流电压值根据车辆的运转状态通过车辆控制器17进行控制。
[0019]车辆控制器17具有CPU、ROM、RAM以及I/O接口。将车速传感器21、油门踏板开度传感器22、制动踏板开度传感器23、档位传感器24、加速度传感器25、转向角传感器6b等各种传感器的输出向车辆控制器17输入。车速传感器21检测车轮的速度、即车速VSP。油门踏板开度传感器21检测油门踏板开度APO (油门踏板的踏入量)。制动踏板开度传感器23检测制动踏板开度(制动踏板踏入量)。档位传感器24检测换档杆的位置。加速度传感器25检测车辆的加速度。车辆控制器17基于这些检测值控制从变换器13、14向电动机15、16输出的交流电压值，调整各后轮电动机15、16的驱动力。
[0020]在利用个别的电动机驱动四个车轮的电动汽车中，具有如下的现有装置，S卩，在车辆转弯中例如左前轮的电动机的温度超过允许温度而使驱动力减少的情况下，为了维持车轮的横摆力矩，使左后轮的扭矩增加。
[0021]但是，现有装置是在四轮全部配置有电动机的电动汽车可行的技术。因此，如图1所示，在后轮4、5为驱动轮的电动汽车I (仅前后轮中的某一方为驱动轮的电动汽车)中不能够适用现有装置。
[0022]因此，在第一实施方式中，在车辆I转弯时，在左右后轮4、5中的任一方的驱动力大的一侧的电动机受到扭矩限制的情况下，对另一方的电动机的扭矩进行增加修正，以维持左右后轮的总驱动力。例如，在右后轮电动机15受到扭矩限制的情况下，对左后轮电动机16的扭矩进行增加修正，以维持两个各后轮电动机15、16的总驱动力。
[0023]基于图2A及图2B的流程图对由车辆控制器17进行的该控制进行说明。图2A、图2B的流程图每隔一定时间(例如每1ms)执行。
[0024]在步骤SI中，读取由电动机温度传感器26、27检测的右后轮电动机15的电动机温度Tmr、左右轮电动机16的电动机温度Tml。在此，电动机温度包含磁铁温度、线圈温度等概念。其中，读取温度不限于电动机温度，也可以是油温或变换器温度。
[0025]在步骤S2中，对右后轮电动机温度Tmr和允许温度TO以及左后轮电动机温度Tml和允许温度TO进行比较。在Tmr彡TO的情形况或Tml彡TO的情况下，判断为需要进行扭矩限制，进入步骤S3以后。除此之外，直接结束此次的处理。
[0026]在步骤S3中，通过在电动机最大扭矩上乘以各后轮电动机的温度限制率、即由下式，算出各后轮电动机16、15的扭矩限制值LMT_L、LMT_R。
[0027]LMT_L = TRQ_MAXXRATE_L...(I)
[0028]LMT_R = TRQ_MAXXRATE_R...(2)
[0029]其中，LMT_L:左后轮电动机的扭矩限制值
[0030]LMT_R:右后轮电动机的扭矩限制值[0031 ] TRQ_MAX:电动机最大扭矩
[0032]RATE_L:左后轮电动机的温度限制率
[0033]RATE_R:右后轮电动机的温度限制率
[0034]在此，式⑴、式⑵的电动机最大扭矩TRQ_MAX通过检索图3所示的表格，由电动机转速而算出。电动机转速由电动机转速传感器28检测。式⑴的左后轮电动机16的温度限制率RATE_L通过检索图4所示的表格，由利用电动机温度传感器27检测的左后轮电动机16的电动机温度而算出。式(2)的右后轮电动机16的温度限制率RATE_R通过检索图5所不的表格，由利用电动机温度传感器26检测的右后轮电动机15的电动机温度而算出。如图4、图5所示，温度限制率RATE_L、RATE_R*别在允许温度TO以下，为1.0，在超过允许温度TO的温度范围，电动机温度越高，温度限制率RATE_L、RATE_R越小，最终为零。
[0035]在步骤S4中，对两个各后轮电动机15、16的指令扭矩TRQ_R、TRQ_L的各绝对值进行比较。在右后轮电动机15的指令扭矩TRQ_R的绝对值为左后轮电动机16的指令扭矩TRQ.L的绝对值以上的情况下，主要不基于车辆I的转弯方向，从车辆上方观察车辆，为在左旋(逆时针)方向施加有基于电动机扭矩的力矩的状态，此时，判断为由于右后轮电动机15的温度上升而需要限制右后轮电动机15的扭矩，进入步骤S5以后。另一方面，在右后轮电动机15的指令扭矩TRQ_R的绝对值小于左后轮电动机16的指令扭矩TRQ_L的绝对值的情况下，主要不基于车辆I的转弯方向，从车辆上方观察车辆，为在右旋(顺时针)方向施加有基于电动机扭矩的力矩的状态。此时，判断为由于左后轮电动机16的温度上升而需要限制左后轮电动机16的扭矩，进入图2B的步骤S13?S20。
[0036]在此，对不基于车辆的转弯方向的意思进行说明。例如，若在右转弯中踏入油门进行加速时，产生不足转向，车轮向外偏离。该情况下，为了防止偏离而增大左轮的扭矩的话，不足转向倾向减轻，更容易进行转弯。相反，若在转弯中施加制动，则车辆表现出过度转向倾向，车欲朝向内侧。此时，若增大右侧的扭矩，则减轻过度转向倾向，这样，不基于转弯方向调整左右扭矩的大小，则能够控制车的动作，故而能够制成各种各样的车轮的动作特性。
[0037]上述各后轮电动机15的指令扭矩TRQ_L、TRQ_R如下算出。即，分为基本驱动力和力矩扭矩进行考虑。基本驱动力与现有的电动汽车同样地，将油门踏板开度APO和车速VSP作为参数而算出请求驱动力，将其对左右的驱动轮各分配一半，由此算出各驱动轮的请求驱动力。考虑轮胎半径及传动比而将该各驱动轮的请求驱动力变换成电动机轴扭矩。另一方面，力矩扭矩基于油门踏板开度APO及制动踏板开度、掌舵角、车速等算出。通过相对于上述电动机轴扭矩分别加减算出力矩扭矩，算出各后轮电动机15、16的各指令扭矩TRQ_L、TRQ_R。
[0038]在步骤S4中利用各指令扭矩的绝对值进行比较是因为，各后轮电动机15、16不论在驱动时(指令扭矩为正)还是制动时(指令扭矩为负)都作用扭矩的话，各后轮电动机15、16的温度上升。换言之，不论各后轮电动机15、16的驱动时、制动时，都对各后轮电动机15、16进行最佳限制。在此，作为用于判定各后轮电动机15、16是否受到限制的参数，使用了各后轮电动机的指令扭矩，但不限于指令扭矩。例如，能够代替指令扭矩而使用各后轮电动机15、16的实际扭矩。各后轮电动机15、16的实际扭矩由电动机电流而求出。
[0039]在步骤S5中，对右后轮电动机15的扭矩限制值LMT_R和右后轮电动机15的指令扭矩TRQ_R进行比较。在右后轮电动机15的扭矩限制值LMT_R小于右后轮电动机15的指令扭矩TRQ_R的情况下，需要限制右轮电动机15的扭矩。该情况下，进入步骤S6，利用下式算出两个各后轮电动机15、16的指令扭矩的平均扭矩TRQ_M。
[0040]TRQ_M = (TRQ_R+TRQ_L) /2...(3)
[0041]在步骤S6中，将指令扭矩丁1^_1?减去扭矩限制值LMT_R后的值作为对右后轮电动机15施加限制的扭矩修正量TDR，利用下式算出右后轮扭矩的扭矩修正量TDR。
[0042]TDR = TRQ_R — LMT_R...(4)
[0043]在步骤S7中，对右后轮电动机15的扭矩限制值LMT_R和两个各后轮电动机15、16的平均扭矩TRQ_M进行比较。在右后轮电动机15的扭矩限制值LMT_R为平均扭矩TRQ_M以上的情况下，进入步骤S8，执行向两个各后轮电动机15、16的扭矩修正。即，关于右后轮电动机15，减少扭矩修正值TDR的量(进行限制)，将右后轮电动机15的指令扭矩TRQ_R减去扭矩修正值TDR的量后的值重新作为右后轮电动机15的指令扭矩TRQ_R。S卩，利用下式对右后轮电动机15的指令扭矩11^_1?进行减少修正。
[0044]TRQ_R = TRQ_R — TDR...(5)
[0045]另一方面，将左后轮电动机16的指令扭矩TRQ_L加上扭矩修正值TDR后的值重新作为左后轮电动机16的指令扭矩TRQ_L。即，通过下式对左后轮电动机16的指令扭矩TRQ_L进行增大修正。
[0046]TRQ_L = TRQ_L+TDR...(6)
[0047]在此，对并非受到扭矩限制侧的电动机的左后轮电动机的指令扭矩进行增大修正是因为，将两个各后轮电动机的总扭矩优先，维持两个各后轮电动机15、16的总扭矩而不使车轮动作不稳定。
[0048]使两个各后轮电动机15、16的扭矩同时变化的理由如下。即，若不使两个各后轮电动机15、16的扭矩同时变化，则车辆的前后方向的驱动力及制动力变化并作为前后G而表现出来，故而避免该情况的发生。另一方面，横向的变化例如与进入侧风而使车辆晃动并多少偏离航线等情况同样地考虑。在这样的情况下，驾驶员通过多少修正掌舵进行应对。作为上述的扭矩修正值TDR，如上述情况那样地，设定为驾驶员通过对少修正掌舵能够应对的程度的力矩量，故而即使对左后轮电动机16的指令扭矩进行增大修正，也不会对车辆动作产生影响。换言之，由于对力矩量的限制施加界限，故而能够防止车辆动作的急剧变动。
[0049]另一方面，在步骤S7中右后轮电动机15的扭矩限制值LMT_R小于平均扭矩TRQ_M的情况下，进入步骤S9，执行向左右的各后轮电动机15、16的扭矩修正。在此，将右后轮电动机15的扭矩限制值LMT_R直接作为右后轮电动机15的扭矩指令值TRQ_R。即，利用下式算出右后轮电动机15的扭矩指令值TRQ_R。
[0050]TRQ_R = LMT_R...(7)
[0051]由于左后轮电动机16的扭矩指令值TRQ_I^P右后轮电动机15的扭矩指令值TRQ_R相等，故而利用下式算出左后轮电动机16的扭矩指令值TRQ_L。
[0052]TRQ_L = TRQ_R...(8)
[0053]式(J)、式⑶中一旦将力矩删除，则两个各后轮电动机15、16的驱动力相同。即使如此，由于指令扭矩仍未达到右后轮电动机15的扭矩限制值LMT_R，故而在不施加力矩而将驱动力缩小的方向上，将两个各后轮电动机15、16修正为同一扭矩值。两个各后轮电动机15、16的总的驱动力下降与通常的一个电动机的电动汽车的情况下，受到温度限制的区域和车辆动作相同。
[0054]在步骤S7中，右后轮电动机15的扭矩限制值LMT_R为平均扭矩TRQ_M以上的情况、及右后轮电动机15的扭矩限制值LMT_R小于平均扭矩TRQ_M的情况下，使扭矩的修正方法不同的理由如下。在扭矩限制值LMT_R为平均扭矩TRQ_M以上的情况下，结果，力矩扭矩剩余。该情况下，在步骤S8中如前所述地，进行在受到限制的一方的右后轮电动机15减少力矩扭矩，使未受到限制一方的左后轮电动机16的驱动扭矩增加的操作。另一方面，在扭矩限制值LMT_R小于平均扭矩TRQ_M的情况下，使驱动力自身减少，这样，由于考虑方式不同，故而需要切换扭矩的修正方法。
[0055]在上述步骤S5中，在右后轮电动机15的扭矩限制值LMT_RS右后轮电动机15的指令扭矩TRQ_R以上的情况下，无需限制右后轮电动机15的扭矩。在该情况下，跳过步骤S6?S9，进入步骤SlO?S12的左后轮电动机16的扭矩校核。
[0056]在步骤SlO中，对左后轮电动机16的指令扭矩TRQ_L和左后轮电动机16的扭矩限制值LMT_L进行比较。在左后轮电动机16的指令扭矩TRQ_L为扭矩限制值LMT_L以上的情况下，需要限制左后轮电动机16的扭矩。该情况下，进入步骤S11，将从左后轮电动机的指令扭矩TRQ_L减去扭矩限制值LMT_L后的值作为对左后轮电动机16施加限制的修正量TDL，即，通过下式算出左后轮扭矩16的扭矩修正量TDL。
[0057]TDL = TRQ_L — LMT_L...(9)
[0058]在步骤S12中，执行向两个各后轮电动机15、16的扭矩修正。即，对右后轮电动机15，将右后轮电动机15的扭矩指令值了1^_1?减去扭矩修正值TDL后的值重新作为右后轮电动机15的扭矩指令值TRQ_R。即，通过下式算出右后轮电动机15的指令扭矩TRQ_R。
[0059]TRQ_R = TRQ_R — TDL …(10)
[0060]式(10)意味着右后轮电动机15的指令扭矩一下子成为左后轮电动机16的扭矩限制值LMT_L。
[0061]关于左后轮电动机16，也将左后轮电动机16的扭矩指令值了1^_1^减去扭矩修正值TDL后的值重新作为左后轮电动机16的扭矩指令值TRQ_L。S卩,通过下式算出左后轮电动机16的指令扭矩TRQ_L。
[0062]TRQ_L = TRQ_L - TDL...(11)
[0063]通过式(10)、式(11)由各后轮电动机15、16减去相同值的扭矩修正值TDL的理由是因为横摆率优先。在此所说的“横摆率优先”是指，通过从右后轮电动机15的指令扭矩TRQ_R、左后轮电动机16的指令扭矩TRQ_L减去相同值(TDL)，在扭矩修正前后，不使横摆率过大化。该情况下，由于左右轮的电动机的总驱动力下降，故而若在扭矩修正前后横摆率不过大化的范围，则进行电动机扭矩的修正，以赋予对应于总的驱动力一致的横摆力矩。
[0064]另一方面，步骤S13?S20的操作与步骤S5?S12的操作相同。在步骤S5?S12的操作中，将右后轮电动机和左后轮电动机调换的操作为步骤S13?20的操作。因此,省略步骤S13?S20的说明。
[0065]在此，对本实施方式的作用效果进行说明。
[0066]本实施方式的电动汽车的驱动力控制装置具备两个各后轮电动机15、16 (在前轮或后轮的任一方的左右驱动力分别独立产生驱动力的电动机)、限制各后轮电动机16、15的扭矩的车辆控制器17 (电动机扭矩限制部)、判定左右轮中的哪个车轮的驱动力大的驱动力判定部(参照图2A的步骤S8)、在车辆I转弯时右后轮电动机15 (左后轮中的任一方的驱动力大侧的电动机)受到扭矩限制的情况下，对左后轮电动机16(另一方的电动机)的扭矩进行增加修正(参照图2A的步骤S4、S8)，以维持两个各后轮电动机15、16的总驱动力(左后轮的总驱动力)。根据本实施方式，即使在限制了右后轮电动机15的电动机扭矩的情况下，也能够防止在车辆I转弯时产生的横摆力矩以上的横摆力矩的发生，故而能够避免车辆动作的不稳定化。另外，在驱动力大的一侧的右后轮电动机15受到扭矩限制的情况下，由于能够维持两个各后轮电动机15、16的总驱动力，故而能够维持车速。
[0067]根据本实施方式，电动机扭矩限制部在驱动力小的一侧的左后轮电动机16受到扭矩限制的情况下，为了维持两个各后轮电动机15、16的扭矩差(左后轮的扭矩差)，对右后轮电动机15的电动机扭矩(另一方的电动机扭矩)进行减少修正(参照图2A的步骤S4、S10、S12)，能够防止意外的横摆力矩的过大化。
[0068]根据本实施方式，由于利用两个各轮电动机15、16的扭矩(左右的电动机扭矩)的绝对值来判定左右轮中的任一方的驱动力是否大(参照图2A的步骤S4)，故而能够不基于车辆I的驱动时、制动制，而施加最佳的扭矩限制。
[0069]根据本实施方式，在右后轮电动机15 (左后轮中的任一方的驱动力大的一侧的电动机)受到扭矩限制的情况下，先计算右后轮电动机15(其较大侧的电动机)的扭矩限制(参照图2A中步骤S5?S9限于步骤SlO?S12方面)。因此，虽然扭矩大的右后轮电动机15减少力矩量，但此时，扭矩小的左后轮电动机16通过减少力矩量而使扭矩增大。之后，能够根据扭矩小的左后轮电动机16的状况来调整两个各后轮电动机15、16整体的扭矩，能够不使运算变得复杂。
[0070]在上述的实施方式中对以后轮为驱动轮的电动汽车进行了说明，但以前轮为驱动轮的电动汽车也能够适用本发明。
[0071]本申请发明基于2012年3月12日向日本专利局提出申请的特愿2012 — 054731主张优先权，通过参照将该申请的全部内容编入本说明书中。
【权利要求】
1.一种电动汽车的驱动力控制装置，其中，包括: 两个电动机，其在前轮或后轮中的任一方的左右驱动轮分别独立产生驱动力； 电动机扭矩限制部，其能够限制所述两个电动机的扭矩； 驱动力判定部，其判定左右轮中的哪个车轮的驱动力大； 电动机扭矩控制部，其在车辆转弯时，与左右轮中的驱动轮大的车轮对应的电动机受到扭矩限制的情况下，对另一方的电动机的扭矩进行增加修正，以维持左右轮的总驱动力。
2.如权利要求1所述的电动汽车的驱动力控制装置，其中， 电动机扭矩控制部在与驱动力小的车轮对应的电动机受到扭矩限制的情况下，对另一方的电动机扭矩进行减少修正，以维持左右轮的扭矩差。
3.如权利要求1或2所述的电动汽车的驱动力控制装置，其中， 所述驱动力判定部利用左右电动机扭矩的绝对值来判定所述左右轮中的哪个车轮的驱动力大。
4.如权利要求1?3中任一项所述的电动汽车的驱动力控制装置，其中， 在与所述左右轮中的驱动力大的车轮对应的电动机受到扭矩限制的情况下，先进行受到该扭矩限制的电动机的扭矩的限制计算。
5.—种电动汽车的驱动力控制方法，该电动汽车具有两个电动机，其在前轮或后轮中的任一方的左右驱动轮分别独立产生驱动力，其中，包括如下的工序: 判定左右轮中的哪个车轮的驱动力大； 在车辆转弯时，与左右轮中的驱动轮大的车轮对应的电动机受到扭矩限制的情况下，对另一方的电动机的扭矩进行增加修正，以维持左右轮的总驱动力。
【文档编号】B60K7/00GK104169123SQ201380013639
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年3月11日 优先权日:2012年3月12日
【发明者】中岛佑树, 铃木敬介, 伊藤健介, 佐藤春树 申请人:日产自动车株式会社