CN104859467B

CN104859467B - 车辆控制装置

Info

Publication number: CN104859467B
Application number: CN201510082102.7A
Authority: CN
Inventors: 佐藤亮次
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2015-02-15
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2035-02-15
Also published as: US9421975B2; JP6137213B2; DE102015202762A1; JP2015173586A; CN104859467A; US20150232095A1

Abstract

本发明涉及一种车辆控制装置，包括电池(10)、连接到所述电池(10)的用于对电池电压进行升压的升压转换器(12)、连接到所述升压转换器(12)的用于进行DC到AC转换的逆变器(14)以及连接到所述逆变器(14)的用于输出驱动力的电动发电机。然后，如果车间距离小于或等于预定距离或者在接近方向上的相对速度大于或等于预定速度，所述升压转换器(12)的输出电压被降低。这抑制所述电动发电机的输出并控制所述车间距离。

Description

车辆控制装置

优先权信息

本申请要求2014年2月20日提交的日本专利申请号2014-030615和2015年2月4日提交的申请号2015-020016的优先权，通过引用将其内容整体并入到这里。

技术领域

本发明涉及用于根据到在前面行驶的先行车辆的车间距离控制车辆的车辆控制装置。

背景技术

至今为止，有已知的用于检测在前面行驶的车辆并当到先行车辆的车间距离缩短时自动进行减速控制的装置。在其中已经安装驱动电机的电动车辆(EV)和混合动力车辆(HV)中，专利文件1公开了当先行车辆等靠近时，通过驱动电机在减速方向上产生转矩。

现有技术文件

专利文件

专利文件1：日本专利特开2005-348558。

发明内容

在专利文件1中，通过逆变器控制产生减速转矩。这里，在EV或HV中，在通过升压转换器将电池电压升压后，通常将来自电池的DC电源提供到逆变器。如果升压转换器的控制可以被用于车间控制，可以令人信服地进一步改善车间控制。

本发明为一种用于根据到在前面行驶的先行车辆的车间距离或相对速度控制车辆的车辆控制装置，所述车辆控制装置包括电池、连接到所述电池的用于对电池电压进行升压的升压转换器、连接到所述升压转换器的用于进行DC到AC转换的逆变器、连接到所述逆变器的用于输出驱动力的电动发电机，以及用于当车间距离小于或等于预定距离或者在接近方向上的相对速度大于或等于预定速度时降低所述升压转换器的输出电压的控制器。

此外，在一个实施例中，当所述车间距离被进一步减小或者所述相对速度被进一步增加时，通过所述升压转换器升压的所述电压被设置到比通过所述电动发电机的反电动势大的状态，并且所述逆变器被关闭。

此外，在一个实施例中，在通过所述升压转换器升压的所述电压被设置到比通过所述电动发电机的反电动势大的状态，并且所述逆变器被关闭的期间，当所述车间距离被进一步减小或者所述相对速度被进一步增加时，通过所述升压转换器升压的所述电压被设置到比通过所述电动发电机的反电动势小的状态。

此外，在一个实施例中，在通过所述升压转换器升压的所述电压被设置到比通过所述电动发电机的反电动势大的状态，并且所述逆变器被关闭的期间，当所述车间距离被进一步减小或者所述相对速度被进一步增加时，如果所述电池的充电状态小于或等于预定值，通过所述升压转换器升压的所述电压被设置到比通过所述电动发电机的所述反电动势小的状态，并且如果所述电池的所述充电状态大于所述预定值，通过所述升压转换器升压的所述电压被设置到比通过所述电动发电机的所述反电动势大的状态。

此外，在一个实施例中，所述控制器基于所述车间距离和所述相对速度计算碰撞风险，并且当所计算的碰撞风险大于或等于预定值时，确定所述车间距离小于或等于预定距离或者在接近方向上的所述相对速度大于或等于预定速度。

在实施例中，当先行车辆靠近并且车间距离缩短时，降低升压转换器的输出电压抑制电动发电机的输出并且使能够进行车间控制。

附图说明

图1为采用车辆控制装置的电动车辆(EV)的框图。

图2为根据车间距离的车辆控制的流程图。

图3示出再生转矩和在关闭处的VH的关系。

图4为升压转换器的电路图。

具体实施方式

将参考附图在下文中描述本发明的实施例。应当指出，本发明不旨在限制于此处描述的实施例。

总体配置

图1为采用涉及实施例的车辆控制装置的EV的框图。由于车辆利用电动发电机行驶，本发明也可以以相似方式应用于HV。

将电池10的DC输出VL供应到升压转换器12。升压转换器12为用于加强或减弱电压的DC-DC转换器，并且将电压VL升压到升压的电压VH，并且将升压的电压VH供应到逆变器14，该电压VL为在升压操作之前电池10的输出，该升压的电压VH为在升压操作之后的电压。逆变器14被连接至驱动MG(电动发电机)16。

MG16的输出轴被机械地连接到车轮，并且车辆由于MG16的驱动输出而行驶。车辆为其中安装了发动机的混合动力车辆(HV)，并且在这种情况下，用于车辆行驶的电动发电机对应于MG16。在图1中，通过普通实线表示电力传输系统，而通过虚线表示信号传输系统(控制系统)。

控制器20根据加速器踏板下压量、从车辆速度确定的目标转矩等控制逆变器14，以控制通过MG16的驱动输出。此外，在车辆的减速期间，逆变器14被控制，进行通过MG16的再生制动，并且从获得的再生电力对电池10充电。再者，SOC传感器22检测电池10的充电状态(SOC)。任何能够基于累积的电池电流、电池开路电压、电池电压和电池电流的组合等等进行检测的传感器，可以被用于SOC传感器22，如果电池10的SOC可以被检测的话。

此外，在VL的正侧和负侧之间，其为电池10的输出，设置用于平滑电池10的输出电压的电容器30，并且设置用于测量电容器30的预-升压电压VL的预-升压电压传感器32。再者，在升压转换器12的输出侧处，设置用于平滑升压的电压VH的电容器34，并且设置用于测量升压的电压VH的升压的电压传感器36，该升压的电压VH为电容器34的电压。升压的电压VH为逆变器14的输入电压。

如上文描述，控制器20控制逆变器14，并且控制MG16的驱动。此时，通过检测MG16的旋转相位和电机电流确定供应到MG16的电力，以便由此获得的实际d和q轴电流接近于目标d和q轴电流。

此外，在实施例中提供用于检测到先行车辆的车间距离的车间距离检测器40，并且将该车间距离检测器40的检测值供应到控制器20。诸如用于向前发射激光和检测反射光的激光系统、用于发射超声波的超声系统或无线电波雷达的各种类型或形式的检测器可以被用于车间距离检测器40。

此外，将车辆速度从车辆速度传感器42供应至控制器20。车辆速度传感器42采用通常安装在车辆中的传感器。控制器20从车间距离检测器40所获得的到先行车辆的车间距离的改变来检测相对速度，并且从车间距离、相对速度以及车辆速度计算风险。从在传输的和接收的无线电波或光中的多普勒频移，检测相对速度。首先，根据车辆速度可以预先确定安全的车间距离，并通过考虑到在那时的相对速度可以计算碰撞风险。安全的车间距离为，当先行车辆突然施加制动时，普通驾驶员足以避免碰撞的距离，并且该安全的车间距离可以被确定，例如，通过计算直到通过普通驾驶员响应于先行车辆的突然制动而突然采取制动的平均时间，以及用平均制动操作的减速可以避免碰撞的被提供有某些余量的车间距离。由于可以避免碰撞的安全的车间距离根据相对速度而改变，安全的车间距离根据相对速度被改变。例如，如果安全的车间距离被根据车辆速度而没有考虑到相对速度而确定，当相对速度在靠近先行车辆的方向上时，该安全的车间距离将被改变为更长，并且当相对速度在远离先行车辆的方向上时，该安全的车间距离被改变为更短。然后，碰撞风险(其为车间距离变为0的可能性)可以被通过比较根据车辆速度和相对速度所确定的安全的车间距离与检测的当前的车间距离，并且当与当前的车间距离比安全的车间距离短时，通过增加当前的车间距离而确定。此外，当车辆速度高和相对速度在接近方向上时，对应于当前的车间距离与安全的车间距离之间的差异的碰撞风险中的改变变大。在实际中，优选通过具有车间距离、车辆速度以及相对速度作为输入的用于输出风险的映射，来确定风险。此外，在风险的计算中也考虑到车辆的减速性能。再者，通过考虑到先行车辆的图像来检测安全的车间距离或碰撞风险。更进一步地，静止目标代替先行车辆可以为碰撞目标，并且对于这种情况，可以计算安全的车间距离或碰撞风险。各种方法已经被提出用于碰撞风险的计算，并且已知的方法可以被适当地采用。此外，车间距离不需要在车辆中被检测并且被通过来自外部监视系统的通信而获得。将通过来自外部监视系统的通信来接收碰撞风险。

在实施例中，控制器20以三个水平评估对于车辆的风险。风险A具有小的风险，而风险C具有最高风险，其中风险A＝轻微风险<风险B＝风险<风险C＝高风险。例如，当检测的车间距离小于上述的安全的距离(预定的车间距离)并且计算的风险为例如5％到10％时，将风险设置到风险A，当检测的车间距离小于对于风险A的车间距离并且计算的风险为例如10％到15％时，将风险设置到风险B，以及当检测的车间距离小于用于风险B的车间距离并且计算的风险为例如15％到20％时，将风险设置到风险C，并且，对于风险A亮起警告灯(加速是受限制的)，对于风险B发出警告音(加速是被禁止的)，以及对于风险C进行减速操作。

代替风险，仅考虑车间距离或相对速度。例如，当车间距离小于或者等于预定距离或在接近方向上的相对速度大于或者等于预定速度时，将风险确定为风险A。此外，当车间距离被进一步减小或者在接近方向上的相对速度被进一步增加时，将风险确定为风险B，并且当车间距离被再一步减小或者在接近方向上的相对速度被再一步增加时，将风险确定为风险C。根据风险处理

然后，在实施例中，控制器20根据碰撞风险控制升压转换器12。该控制过程参考图2被描述。

首先，做出关于车辆是否在加速的判定(S11)。实施例的处理基本上为在加速期间的处理，而在减速期间的处理被通过另一处理来操控。因此，如果S11的判定结果为“不”，由于抑制MG16的输出的控制为不必要的，则处理终止。接下来，做出关于碰撞风险(风险)是否大于或等于“A”的判定(S12)。如果该判定为“不”，风险低于“A”，并且由于考虑到风险的处理为不必要的，处理终止。另一方面，如果判定为“是”，做出关于风险是否大于或等于“B”的判定(S13)。

如果决定为“不”，风险为“A"，并且在这种情况下，升压的电压VH被降低(S14)。这里，根据目标输出转矩来确定升压的电压VH。发布以降低升压的电压VH的命令降低了MG16的最大输出。这限制了MG16的最大输出转矩，并且限制了车辆的加速。这里，也可以限制MG16的输出转矩。然而，MG16的输出转矩的限制通常被在基于目标输出转矩的控制回路中被进行，并且，其花费时间直到足够的输出限制被进行。此外，在输出转矩的限制中，也有可能，由于涉及输出转矩的另一指令的影响，输出转矩将不会减少。如在S14中降低升压的电压VH能使MG16的最大输出被可靠地限制。

在S13中“是”的情况下，做出关于风险是否为“C”的判定(S15)。如果判定结果为“不”，风险为“B”，并且在这种情况下，对于升压的电压VH大于或等于MG16的反电动势ωφ时，MG16被关闭(S16)。也就是说，在逆变器14中的所有开关元件被关闭。从而，从逆变器到MG16的电源供应关闭并且MG16关闭。

作为结果，MG16的输出可靠地变为0并且由于从MG16的输出的加速被可靠地阻止。将升压的电压VH设置到大于反电动势ωφ的值导致MG16变为负载，并且不进行再生制动。也就是说，没有发生由于MG16的拖拽的电力产生和车辆的减速。

在正常情况中，风险以A→B→C的顺序上升。因此，即使进行用于S14的处理，当风险进一步上升时，进行用于S16的处理。在S16中，通过当在进行S14的处理期间风险从风险B上升到风险C时，使用升压转换器12，降低升压的电压VH。然而，如果另一车辆在车辆前方切入(cut)，在某些情况下，不进行用于S14的处理，而进行用于S16的处理。

如果S15的结果为“是”，风险为“C”。在这种情况下，做出关于SOC是否处于预定水平或更低的判定(S17)。然后，如果S17的判定为“是”，升压的电压VH被设置为小于MG16的反电动势ωφ，并且MG16被关闭(S18)。以这种方式，将升压的电压VH设置为小于反电动势ωφ导致了MG16变为负载，并且将产生电力。也就是说，发生由于MG16的拖拽的减速，并且作为结果，车辆减速。通过MG16的电力产生获得的电力对电池10进行充电。

图3示出在不同的升压的电压VH的值的MG16的旋转速度与拖拽转矩之间的关系。在图3中，垂直轴表示通过MG16产生的拖拽转矩，并且拖拽转矩向下增加。此外，水平轴表示旋转速度，并且拖拽转矩随旋转速度增加。随着从200V到600V(以每100V的增量)变化的升压的电压，示出在旋转速度与拖拽转矩之间的关系。在S18的情况下，控制升压的电压VH，以便拖拽转矩随旋转速度增加(例如，到最大值)。例如，优选使控制器20保持该类映射，并且在S18中设置升压的电压VH。在S16中，优选将升压的电压VH设置到这样的值，基于图3中的关系在该值处没有产生拖拽转矩。

此外，如上文所述，在正常情况中，风险以A->B->C的顺序上升。因此，即使进行用于S16的处理，当风险进一步上升时，进行用于S18的处理。在这种情况下，MG16已经关闭，升压的电压VH被降低，并且仅进行由于通过MG16的拖拽的减速。如果另一车辆在车辆前方切入，不进行用于S16的处理，而进行用于S18的处理，并且在这种情况下，在S18中关闭MG16。

如果S17的判定结果为“不”，操作进行到S16，并且通过关闭逆变器14而没有引起来自通过MG16产生的拖拽来关闭MG16。因此，不进行对电池10的充电。

已经将S17的预定的SOC设置到高值，例如，到大约95％。作为结果，电池10防止从通过MG16的拖拽的电力产生的过度充电。因此，这阻止通过电池10的过度充电导致的劣化。应该注意，在这时，通过MG16的减速是不可能的。因此，优选自动地施加液压制动以补偿通过MG16的拖拽的等效减速。

此外，如果在图2中删除S15，风险大于或等于“B”，进行S17的判定，并且根据SOC进行S16或S18。在这种情况下，也优选根据风险改变在18中产生的拖拽转矩。也就是说，优选设置升压的电压VH，以便当风险为高时，拖拽转矩变大，而当风险为低时，拖拽转矩变小。

此外，如果风险进一步增加，进行碰撞避免处理，诸如，通过液压制动器停止车辆。

以这种方式，根据实施例，根据风险通过升压转换器12来控制升压改变了升压的电压VH，从而控制MG16的操作。因此，可以进行有效的风险避免。已经提出用于风险避免的各种处理，并且优选将其与实施例的处理一起进行。

升压转换器配置

图4示出升压转换器12的内部配置。升压转换器12由串联连接的两个开关元件50、52和一个连接到在该开关元件50、52之间的中间点的反应器54而配置。每个开关元件50、52包含诸如IGBT的晶体管和用于允许晶体管的反向电流流动的二极管。

反应器54的一端被连接到电池10的正极(VL的正侧)，并且反应器54的另一端被连接到在开关元件50、52之间的中间点。开关元件50具有被连接到的逆变器14的正总线(positive bus)(VH的正侧)的晶体管集电极和被连接到开关元件52的晶体管集电极的发射极。开关元件52的晶体管发射极被连接到电池10的负电极和逆变器14的负总线(negative bus)(VH和VL的负侧)。

将通过预-升压电压传感器32和升压的电压传感器36而检测的预-升压的电压VL和升压的电压VH，供应到控制器20。控制器20基于目标输出转矩而确定目标升压的电压VH，并且控制升压转换器20，以便升压的电压VH匹配目标值。

尽管已经描述了目前考虑到的本发明的优选实施例，将理解，另外可以做出各种修改，并且旨在所附权利要求覆盖所有这样的落入本发明的真实精神和范围之内的修改。

参考数字列表

10 电池

12 升压转换器

14 逆变器

16 MG(电动发电机)

20 控制器

22 SOC传感器

30，34 电容器

32 预升压电压传感器

36 升压的电压传感器

40 车间距离检测器

42 车辆速度传感器

50，52 开关元件

54 反应器

Claims

1.一种车辆控制装置，所述车辆控制装置用于根据到在前面行驶的先行车辆的车间距离或相对速度控制车辆，包括：

电池；

连接到所述电池的升压转换器，用于对电池电压进行升压；

连接到所述升压转换器的逆变器，用于进行DC到AC转换；

连接到所述逆变器的电动发电机，用于输出驱动力；以及

控制器，用于当车间距离小于或等于预定距离或者在接近方向上的相对速度大于或等于预定速度时降低所述升压转换器的输出电压。

2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中：

当所述车间距离被进一步减小或者所述相对速度被进一步增加时，通过所述升压转换器升压的所述电压被设置到比通过所述电动发电机的反电动势大的状态，并且所述逆变器被关闭。

3.根据权利要求2所述的车辆控制装置，其中：

在通过所述升压转换器升压的所述电压被设置到比通过所述电动发电机的反电动势大的状态，并且所述逆变器被关闭的期间，当所述车间距离被进一步减小或者所述相对速度被进一步增加时，通过所述升压转换器升压的所述电压被设置到比通过所述电动发电机的反电动势小的状态。

4.根据权利要求2所述的车辆控制装置，其中：

在通过所述升压转换器升压的所述电压被设置到比通过所述电动发电机的反电动势大的状态，并且所述逆变器被关闭的期间，当所述车间距离被进一步减小或者所述相对速度被进一步增加时，

如果所述电池的充电状态小于或等于预定值，通过所述升压转换器升压的所述电压被设置到比通过所述电动发电机的反电动势小的状态；并且

如果所述电池的所述充电状态大于所述预定值，通过所述升压转换器升压的所述电压被设置到比通过所述电动发电机的反电动势大的状态。

5.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中：

所述控制器基于所述车间距离和所述相对速度计算碰撞风险，并且当所计算的碰撞风险大于或等于预定值时，确定所述车间距离小于或等于预定距离或者在接近方向上的所述相对速度大于或等于预定速度。