JP2000156901A

JP2000156901A - 電気自動車の制御装置

Info

Publication number: JP2000156901A
Application number: JP10328639A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Nitta; 智昭新田; Nobutaka Jinbo; 宜孝神保
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2000-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ブレーキ制御とモータ制御とを協調させ、運
転者に違和感を与えることなく回生制動を行う。【解決手段】ＨＥＶ＿ＥＣＵでは、バッテリの残存容
量、モータＢの現行の回転数及び出力トルクより回生可
能量Ｔｂｋｃを算出し(S101)、ＢＲＫ＿ＥＣＵへ回生可
能量Ｔｂｋｃを通達する(S102)。そして、ＢＲＫ＿ＥＣ
Ｕから回生トルク指令を受信したとき、モータＢコント
ローラに回生トルク指令値Ｔｂｋ分だけ減算した新たな
出力トルク値Ｔｂｋｂのトルク指令を与える(S105)。一
方、ＢＲＫ＿ＥＣＵでは、ブレーキペダルの踏み込みに
応じて発生するブレーキ油圧からブレーキトルクを算出
し、回生可能量Ｔｂｋｃの範囲内で回生トルクＴｂｋを
ＨＥＶ＿ＥＣＵに指令すると、ＡＢＳ機構を用いて回生
トルク指令値Ｔｂｋに相当する分だけブレーキ油圧を減
圧する。これにより、運転者のブレーキ操作に対して違
和感を与えることなく回生制動を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブレーキ制御とモ
ータ制御とを協調して行う電気自動車の制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、低公害、省資源の観点からエンジ
ンとモータとを併用するハイブリッド車等の電気自動車
が開発されており、この電気自動車では、減速時に車両
の持つ運動エネルギーを有効に回収するため、減速時の
運動エネルギーをモータを介して電力として回収するよ
うになっている。

【０００３】例えば、特開平４−３２２１０５号公報に
は、ハイブリッド車の回生制動時、モータにおいて発生
する電力をバッテリの充電に用い、バッテリ電圧が設定
値以上の場合には、回生時に発生するエネルギーの一部
をエンジンを負荷とするジェネレータのモータ駆動によ
って吸収することで、回生エネルギーを効率良く利用す
る技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回生制
動時には、回生エネルギーの効率的な回収を考えるのみ
では運転者のブレーキ操作に対して違和感を与えること
になり、運転フィーリングの悪化を招くといった問題が
ある。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、ブレーキ制御とモータ制御とを協調させ、運転者に
違和感を与えることなく回生制動を行うことのできるハ
イブリッド車の制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、バッテリの残存容量とモー
タの運転状態とから回生可能量を定期的に算出して通信
ラインに送出し、該通信ラインを介して回生指令を受信
したとき、この回生指令による回生トルク分だけ上記モ
ータの駆動トルクを減少させる手段と、ブレーキ操作が
なされたとき、上記通信ラインを介して受信した回生可
能量とブレーキ操作に応じたブレーキトルクとから上記
モータの回生トルクを設定して上記通信ラインに回生指
令を送出すると共に、上記回生トルクに相当する油圧分
だけブレーキ油圧を減圧してブレーキ機構を作動させる
手段とを備えたことを特徴とする。

【０００７】すなわち、請求項１記載の発明では、バッ
テリの残存容量とモータの運転状態とから回生可能量を
定期的に算出して予めブレーキを制御する手段に送信し
ておき、ブレーキ操作がなされたとき、ブレーキ操作に
応じたブレーキトルクと回生可能量とからモータの回生
トルクを設定し、この回生トルク分だけモータの駆動ト
ルクを減少させると共に、回生トルクに相当する油圧分
だけブレーキ油圧を減圧してブレーキ機構を作動させ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の一形
態に係わり、図１はＨＥＶ＿ＥＣＵによる回生制御ルー
チンのフローチャート、図２はＢＲＫ＿ＥＣＵによるブ
レーキ制御ルーチンのフローチャート、図３は駆動制御
系の構成を示す説明図、図４はＨＥＶ＿ＥＣＵを中心と
する制御信号の流れを示す説明図である。

【０００９】本発明におけるハイブリッド車は、エンジ
ンとモータとを併用する車両であり、図３に示すよう
に、エンジン１と、エンジン１の起動及び発電・動力ア
シストを担うモータＡ（第１のモータ）と、エンジン１
の出力軸１ａにモータＡを介して連結されるプラネタリ
ギヤユニット３と、このプラネタリギヤユニット３の機
能を制御し、発進・後進時の駆動力源になるとともに減
速エネルギーの回収を担うモータＢ（第２のモータ）
と、変速及びトルク増幅を行なって走行時の動力変換機
能を担う動力変換機構４とを基本構成とする駆動系を備
えている。

【００１０】詳細には、プラネタリギヤユニット３は、
サンギヤ３ａ、このサンギヤ３ａに噛合するピニオンを
回転自在に支持するキャリア３ｂ、ピニオンと噛合する
リングギヤ３ｃを有するシングルピニオン式のプラネタ
リギヤであり、サンギヤ３ａとキャリア３ｂとを締結・
解放するためのロックアップクラッチ２が併設されてい
る。

【００１１】また、動力変換機構４としては、歯車列を
組み合わせた変速機や流体トルクコンバータを用いた変
速機等を用いることが可能であるが、入力軸４ａに軸支
されるプライマリプーリ４ｂと出力軸４ｃに軸支される
セカンダリプーリ４ｄとの間に駆動ベルト４ｅを巻装し
てなるベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を採用することが
望ましく、本形態においては、以下、動力変換機構４を
ＣＶＴ４として説明する。

【００１２】すなわち、本発明におけるハイブリッド車
の駆動系では、サンギヤ３ａとキャリア３ｂとの間にロ
ックアップクラッチ２を介装したプラネタリギヤユニッ
ト３がエンジン１の出力軸１ａとＣＶＴ４の入力軸４ａ
との間に配置されており、プラネタリギヤユニット３の
サンギヤ３ａがエンジン１の出力軸１ａに一方のモータ
Ａを介して結合されるとともにキャリア３ｂがＣＶＴ４
の入力軸４ａに結合され、リングギヤ３ｃに他方のモー
タＢが連結されている。そして、ＣＶＴ４の出力軸４ｃ
に減速歯車列５を介してデファレンシャル機構６が連設
され、このデファレンシャル機構６に駆動軸７を介して
前輪或いは後輪の駆動輪８が連設されている。

【００１３】この場合、前述したようにエンジン１及び
モータＡをプラネタリギヤユニット３のサンギヤ３ａへ
結合するとともにリングギヤ３ｃにモータＢを結合して
キャリア３ｂから出力を得るようにし、さらに、キャリ
ア３ｂからの出力をＣＶＴ４によって変速及びトルク増
幅して駆動輪８に伝達するようにしているため、２つの
モータＡ，Ｂは発電と駆動力供給との両方に使用するこ
とができ、比較的小出力のモータを使用することができ
る。

【００１４】また、走行条件に応じてロックアップクラ
ッチ２によりプラネタリギヤユニット３のサンギヤ３ａ
とキャリア３ｂとを結合することで、間に２つのモータ
Ａ，Ｂが配置された、エンジン１からＣＶＴ４に至るエ
ンジン直結の駆動軸を形成することができ、効率よくＣ
ＶＴ４に駆動力を伝達し、或いは駆動輪８側からの制動
力を利用することができる。

【００１５】尚、ロックアップクラッチ２の結合・解放
時のプラネタリギヤユニット３を介したエンジン１及び
モータＡ，Ｂのトルク伝達や発電による電気の流れにつ
いては、本出願人が先に提出した特願平１０−４０８０
号に詳述されている。

【００１６】以上の駆動系は、７つの電子制御ユニット
（ＥＣＵ）を多重通信系で結合したハイブリッド車の走
行制御を行う制御系（ハイブリッド制御システム）によ
って制御されるようになっており、各ＥＣＵがマイクロ
コンピュータとマイクロコンピュータによって制御され
る機能回路とから構成されている。各ＥＣＵを結合する
多重通信系としては、高速通信に対応可能な通信ネット
ワークを採用することが望ましく、例えば、車両の通信
ネットワークとしてＩＳＯの標準プロトコルの一つであ
るＣＡＮ（Controller Area Network）等を採用するこ
とができる。

【００１７】具体的には、システム全体を統括するハイ
ブリッドＥＣＵ（ＨＥＶ＿ＥＣＵ）２０を中心とし、モ
ータＡを駆動制御するモータＡコントローラ２１、モー
タＢを駆動制御するモータＢコントローラ２２、エンジ
ン１を制御するエンジンＥＣＵ（Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ）２
３、ロックアップクラッチ２及びＣＶＴ４の制御を行う
トランスミッションＥＣＵ（Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ）２４、バ
ッテリ１０の電力管理を行うバッテリマネージメントユ
ニット（ＢＡＴ＿ＭＵ）２５が第１の多重通信ライン３
０でＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に結合され、ブレーキ制御を行
うブレーキＥＣＵ（ＢＲＫ＿ＥＣＵ）２６が第２の多重
通信ライン３１でＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に結合されてい
る。

【００１８】ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０は、ハイブリッド制御
システム全体の制御を行うものであり、ドライバの運転
操作状況を検出するセンサ・スイッチ類、例えば、図示
しないアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル
ペダルセンサ（ＡＰＳ）１１、図示しないブレーキペダ
ルの踏み込みによってＯＮするブレーキスイッチ１２、
変速機のセレクト機構部１３の操作位置がＰレンジ又は
ＮレンジのときにＯＮし、Ｄレンジ，Ｒレンジ等の走行
レンジにセットされているときにＯＦＦするインヒビタ
スイッチ１４等が接続されている。

【００１９】そして、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０では、各セン
サ・スイッチ類からの信号や各ＥＣＵから送信されたデ
ータに基づいて必要な車両駆動トルクを演算して駆動系
のトルク配分を決定し、図４に示すように、多重通信に
よって各ＥＣＵに制御指令を送信する。

【００２０】尚、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０には、車速、エン
ジン回転数、バッテリ充電状態等の車両の運転状態を表
示する各種メータ類や、異常発生時に運転者に警告する
ためのウォーニングランプ等からなる表示器２７が接続
されている。この表示器２７は、Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ２４に
も接続されており、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に異常が発生し
たとき、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に代ってＴ／Ｍ＿ＥＣＵ２
４が異常時制御を行い、表示器２７に異常表示を行う。

【００２１】一方、モータＡコントローラ２１は、モー
タＡを駆動するためのインバータを備えるものであり、
基本的に、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０から多重通信によって送
信されるサーボＯＮ／ＯＦＦ指令や回転数指令によって
モータＡの定回転数制御を行う。また、モータＡコント
ローラ２１からは、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に対し、モータ
Ａのトルク、回転数、及び電流値等をフィードバックし
て送信し、更に、トルク制限要求や電圧値等のデータを
送信する。

【００２２】モータＢコントローラ２２は、モータＢを
駆動するためのインバータを備えるものであり、基本的
に、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０から多重通信によって送信され
るサーボＯＮ／ＯＦＦ（正転、逆転を含む）指令やトル
ク指令（力行、回生）によってモータＢの定トルク制御
を行う。また、モータＢコントローラ２２からは、ＨＥ
Ｖ＿ＥＣＵ２０に対し、モータＢのトルク、回転数、及
び電流値等をフィードバックして送信し、更に、電圧値
等のデータを送信する。

【００２３】Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３は、基本的にエンジン
１のトルク制御を行うものであり、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０
から多重通信によって送信される正負のトルク指令、燃
料カット指令、エアコンＯＮ／ＯＦＦ許可指令等の制御
指令、及び、実トルクフィードバックデータ、車速、イ
ンヒビタスイッチ１４による変速セレクト位置（Ｐ，Ｎ
レンジ等）、ＡＰＳ１１の信号によるアクセル全開デー
タやアクセル全閉データ、ブレーキスイッチ１２のＯ
Ｎ，ＯＦＦ状態、ＡＢＳを含むブレーキ作動状態等に基
づいて、図示しないインジェクタからの燃料噴射量、Ｅ
ＴＣ（電動スロットル弁）によるスロットル開度、Ａ／
Ｃ（エアコン）等の補機類のパワー補正学習、燃料カッ
ト等を制御する。

【００２４】また、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３では、ＨＥＶ＿
ＥＣＵ２０に対し、エンジン１の制御トルク値、燃料カ
ットの実施、燃料噴射量に対する全開増量補正の実施、
エアコンのＯＮ，ＯＦＦ状態、図示しないアイドルスイ
ッチによるスロットル弁全閉データ等をＨＥＶ＿ＥＣＵ
２０にフィードバックして送信すると共に、エンジン１
の暖機要求等を送信する。

【００２５】Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ２４は、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２
０から多重通信によって送信されるＣＶＴ４の目標プラ
イマリ回転数、ＣＶＴ入力トルク指示、ロックアップ要
求等の制御指令、及び、Ｅ／Ｇ回転数、アクセル開度、
インヒビタスイッチ１４による変速セレクト位置、ブレ
ーキスイッチ１２のＯＮ，ＯＦＦ状態、エアコン切替許
可、ＡＢＳを含むブレーキ作動状態、アイドルスイッチ
によるエンジン１のスロットル弁全閉データ等の情報に
基づいて、ロックアップクラッチ２の締結・解放を制御
すると共にＣＶＴ４の変速比を制御する。

【００２６】また、Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ２４からは、ＨＥＶ
＿ＥＣＵ２０に対し、車速、入力制限トルク、ＣＶＴ４
のプライマリプーリ回転数及びセカンダリプーリ回転
数、ロックアップ完了、インヒビタスイッチ１４に対応
する変速状態等のデータをフィードバックして送信する
と共に、ＣＶＴ４の油量をアップさせるためのＥ／Ｇ回
転数アップ要求、低温始動要求等を送信する。

【００２７】ＢＡＴ＿ＭＵ２５は、いわゆる電力管理ユ
ニットであり、バッテリ１０を管理する上での各種制
御、すなわち、バッテリ１０の充放電制御、ファン制
御、外部充電制御等を行い、バッテリ１０の残存容量、
電圧、電流制限値等のデータや外部充電中を示すデータ
を多重通信によってＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に送信する。ま
た、外部充電を行う場合には、コンタクタ９を切り換え
てバッテリ１０とモータＡコントローラ２１及びモータ
Ｂコントローラ２２とを切り離す。

【００２８】ＢＲＫ＿ＥＣＵ２６は、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２
０から多重通信によって送信される回生可能量、回生ト
ルクフィードバック等の情報に基づいて、必要な制動力
を演算し、ブレーキ系統の油圧を制御するものであり、
ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に対し、回生量指令（トルク指
令）、車速、油圧、ＡＢＳを含むブレーキ作動状態等を
フィードバックして送信する。

【００２９】以上のハイブリッド制御システムによって
制御されるハイブリッド車の走行モードは、トランスミ
ッション入力軸から見た場合、以下に示す３つの基本モ
ードに大別することができ、走行状況に応じて各走行モ
ードの状態遷移が繰り返される。（１）シリーズ（シリーズ＆パラレル）型走行モード要求駆動力が小さいとき、ロックアップクラッチ２を解
放し、エンジン１によってモータＡを発電機として駆動
し、主としてモータＢで走行する。このとき、エンジン
１の駆動力の一部がプラネタリギヤユニット３のサンギ
ヤ３ａに入力され、リングギヤ３ｃのモータＢの駆動力
と合成されてキャリア３ｂから出力される。（２）パラレル型走行モード要求駆動力が大きいとき、ロックアップクラッチ２を締
結してプラネタリギヤユニット３のサンギヤ３ａとキャ
リア３ｂとを結合し、エンジン１の駆動力とリングギヤ
３ｃからモータＢの駆動力とを加算してキャリア３ｂか
ら出力し、エンジン１単独或いはエンジン１とモータＢ
との双方のトルクを用いて走行する。（３）制動力回生モード減速時、ブレーキ制御と協調しながらモータＢで制動力
を回生する。すなわち、プレーキペダルの踏み込み量に
応じたブレーキトルクをモータＢによる回生トルクとブ
レーキ機構による制動トルクとで協調して分担し、回生
制動を行う。

【００３０】以下、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０とＢＲＫ＿ＥＣ
Ｕ２５との協調による回生制動に係わる処理について、
図１及び図２のフローチャートを用いて説明する。

【００３１】図１は、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０において一定
周期毎に実行される回生制御ルーチンであり、まず、ス
テップS101でバッテリ１０の残存容量、ＡＰＳ１１の出
力に基づくアクセルペダル踏み込み量に対応するモータ
Ｂの現行の回転数及び出力トルクより、回生可能量Ｔｂ
ｋｃを算出する。次いで、ステップS102へ進み、多重通
信を介してＢＲＫ＿ＥＣＵ２５へ回生可能量Ｔｂｋｃを
通達する。

【００３２】続くステップS103では、ＢＲＫ＿ＥＣＵ２
５から多重通信により回生トルク指令を受信したか否か
を調べ、ＢＲＫ＿ＥＣＵ２５から回生トルク指令を受信
していないときにはステップS101へ戻って一定周期毎に
ＢＲＫ＿ＥＣＵ２５へ回生可能量Ｔｂｋｃを通達する処
理を繰り返す。

【００３３】そして、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０でＢＲＫ＿Ｅ
ＣＵ２５からの回生トルク指令を受信したとき、ステッ
プS103からステップS104へ進み、モータＢのＡＰＳ１１
の出力に基づくトルクＴｂから回生トルク指令値Ｔｂｋ
を減算してモータＢの新たな出力トルク値Ｔｂｋｂを算
出し（Ｔｂｋｂ＝Ｔｂ−Ｔｂｋ）、ステップS105で多重
通信によりモータＢコントローラ２２にトルク値Ｔｂｋ
ｂのトルク指令を与える。

【００３４】続くステップS106では、モータＢコントロ
ーラ２２からモータＢのトルクフィードバック値Ｔｂｋ
ｂ’を受信し、ステップS107でモータＢにおけるＡＰＳ
１１の出力に基づくトルクＴｂとトルクフィードバック
値Ｔｂｋｂ’との差（Ｔｂ−Ｔｂｋｂ’）を回生トルク
フィードバック値としてＢＲＫ＿ＥＣＵ２５へ送信し、
ルーチンを抜ける。

【００３５】一方、ＢＲＫ＿ＥＣＵ２５では、図２のブ
レーキ制御ルーチンによってＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に回生
トルク指令を与える。このブレーキ制御ルーチンでは、
ステップS201でブレーキペダルの踏み込みに応じて発生
するブレーキ油圧からブレーキトルクを算出する。

【００３６】次に、ステップS202へ進み、ブレーキトル
クを考慮して回生可能量Ｔｂｋｃの範囲内で回生トルク
ＴｂｋをＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に指令すると、ステップS2
03でＡＢＳ機構を用いて回生トルク指令値Ｔｂｋに相当
する分だけブレーキ油圧を減圧し、油圧ブレーキを作動
させてルーチンを抜ける。

【００３７】これにより、回生制動時、運転状態に応じ
てモータＢと油圧ブレーキとに制動トルクをバランス良
く配分することができ、運転者のブレーキ操作に対して
違和感を与えることがなく、運転フィーリングを向上す
ることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
ッテリの残存容量とモータの運転状態とから回生可能量
を定期的に算出して予めブレーキを制御する手段に送信
しておき、ブレーキ操作がなされたとき、ブレーキ操作
に応じたブレーキトルクと回生可能量とからモータの回
生トルクを設定し、この回生トルク分だけモータの駆動
トルクを減少させると共に、回生トルクに相当する油圧
分だけブレーキ油圧を減圧してブレーキ機構を作動させ
るため、回生制動時、運転状態に応じてモータＢと油圧
ブレーキとに制動トルクをバランス良く配分することが
でき、ブレーキ制御とモータ制御との協調により、運転
者のブレーキ操作に対して違和感を与えることがなく、
運転フィーリングを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＨＥＶ＿ＥＣＵによる回生制御ルーチンのフロ
ーチャート

【図２】ＢＲＫ＿ＥＣＵによるブレーキ制御ルーチンの
フローチャート

【図３】駆動制御系の構成を示す説明図

【図４】ＨＥＶ＿ＥＣＵを中心とする制御信号の流れを
示す説明図

【符号の説明】

Ｂ …モータ１２…ブレーキスイッチ２０…ＨＥＶ＿ＥＣＵ２２…モータＢコントローラ２６…ＢＲＫ＿ＥＣＵ３１…通信ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６０Ｌ 11/18 Ｂ６０Ｌ 11/18 Ａ // Ｂ６０Ｋ 6/00 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｚ 8/00 Ｆターム(参考） 3D039 AA00 AB26 AC34 AC39 3D041 AA33 AB01 AD01 AD41 AD50 AE02 AE41 AE43 AF01 AF09 5H115 PA01 PG04 PI16 PI29 PO17 PU01 PU22 PU24 PU25 PU28 PU29 QI04 QI07 QI12 QN02 QN06 QN09 RB08 SE03 SE05 SE06 SE08 TB01 TE03 TI02 TI05 TI06 TO04 TO21 TO23 TZ07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バッテリの残存容量とモータの運転状態
とから回生可能量を定期的に算出して通信ラインに送出
し、該通信ラインを介して回生指令を受信したとき、こ
の回生指令による回生トルク分だけ上記モータの駆動ト
ルクを減少させる手段と、ブレーキ操作がなされたとき、上記通信ラインを介して
受信した回生可能量とブレーキ操作に応じたブレーキト
ルクとから上記モータの回生トルクを設定して上記通信
ラインに回生指令を送出すると共に、上記回生トルクに
相当する油圧分だけブレーキ油圧を減圧してブレーキ機
構を作動させる手段とを備えたことを特徴とする電気自
動車の制御装置。