JP2003259549A

JP2003259549A - 車両

Info

Publication number: JP2003259549A
Application number: JP2002055099A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yoshikura; 博史吉倉; Osayuki Ichimaru; 修之一丸; Masaaki Uchiyama; 正明内山; Takahide Kobayashi; 隆英小林; Hiroshi Chikuma; 寛筑間
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】消費電力の大きな電気自動車や
ハイブリット車両の駆動用のモータ、電動ブレーキ、電
磁サスペンション等が新たに加わった車両が開発されて
いる。しかし、このような消費エネルギーの大きな装置
が増加すると、バッテリーへの負担が増加し、エネルギ
ー供給に対応するために、バッテリーや発電機の容量を
大きくする必要があり、車両の重量やコストが増大する
という問題があった。【解決手段】車両に設けられた電気駆動さ
れる複数の制御対象の消費電力の合計が設定値を超えた
場合（Ｓ５）、予め決めた優先順位（Ｓ７）に従い、優
先順位の高い装置へのみ電力供給を行なう（Ｓ８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、消費エネルギーを
調整する機能を有する自動車等の車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、自動車には、さまざまな電気駆動
される装置が設けられている。特に消費電力の大きな電
気自動車やハイブリット車両の駆動用のモータ、電動ブ
レーキ、電磁サスペンション等が新たに加わった車両も
開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような消
費エネルギーの大きな装置が増加すると、バッテリーへ
の負担が増加し、エネルギー供給に対応するために、バ
ッテリーや発電機の容量を大きくする必要があり、車両
の重量やコストが増大するという問題があった。本発明
は、このような問題を解決した車両に関する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の車両にあって
は、電気駆動される複数の装置と、該複数の装置の各消
費エネルギーを検出する消費エネルギー検出手段と、車
両の状態を検出する車両状態検出手段と、該車両状態検
出手段と消費エネルギー検出手段との検出結果に応じて
前記複数の装置に対し供給するエネルギーを調整する消
費エネルギー制御手段とからなる。

【０００５】この結果、複数の電気駆動の装置へのエネ
ルギー供給が、車両の状態に応じて最適に制御される。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施の形態を図１乃
至図３に示し説明する。

【０００７】本発明の車両としての自動車における複数
の装置のシステムを図１に示し説明する。

【０００８】図１においては、１は、車両状態検出手段
としての車体に設けられた各種センサで、前後左右各車
輪毎の回転速度を検出する車輪速センサ、車両の速度を
検出する車速センサ、ステアリングの操作角を検出する
ステアリング角センサ、アクセルペダルの踏込み量を検
出するスロットルセンサ、ブレーキペダルの踏込み状態
を検出するブレーキセンサ、車体と車軸の距離を検出す
る車高センサ、車体の前後・左右・上下の加速度を検出
する加速度センサから構成されている。

【０００９】なお、車両状態検出手段のその他のセンサ
として、車両の位置を測定するＧＰＳセンサ、社内の温
度を測定するセンサ、前の車との車間距離を測定する車
間センサ等も考えられ、本発明の車両状態検出手段は、
車体の走行状況、運転車の操作状況、車体の置かれてい
る外的状況等を測定するセンサであれば如何なるセンサ
であってもよい。

【００１０】この各種センサ１で検出されたデータは、
車内に形成されたネットワーク（ＣＡＮ）のライン２に
接続されており、各種検出データは、総合制御装置３や
当該データを要求する各種制御装置６に入力される。

【００１１】なお、このライン２は、便宜上、図中では
１本の線で記載されているが、実際にはセンサへの電力
を供給するラインや信号を流すライン、アースなど複数
のラインから構成される。さらに、各種制御対象７のモ
ータなど多くの電力（消費エネルギー）を必要とするも
のについては、直接バッテリー４と接続し電力が供給さ
れる。

【００１２】さらに、ライン２には、バッテリー４、発
電機５が接続れ、バッテリー４の蓄電状況、発電機５の
発電状況の信号データがライン２に出力される。また、
バッテリー４からは各種センサ１、総合制御装置３、各
種制御装置６や各種制御対象７で使用される電力が供給
される。

【００１３】次に、各種制御装置６と本発明の複数の装
置としての各種制御対象７について説明する。

【００１４】制御対象７としての電磁サスペンション
は、例えば、特開２００１−２８０４１７号に示される
もので、大略、車体と車輪との間に設けられるシリンダ
にコイルと永久磁石とを設けたものである。このコイル
への供給電力に応じて発生させる力を変化させてシリン
ダを伸縮させることによりアクティブにサスペンション
を制御したり、また、コイルに接続する抵抗値を変化さ
せ、シリンダの伸縮に対する抵抗力を変化させることに
よりセミアクティブにサスペンションを制御したりする
ものである。

【００１５】そして、制御装置６としての電磁サスペン
ション制御装置は、前後上下左右加速度センサ等、各種
センサ１からの情報に基き、発生させるべき力に対応す
る供給電力や必要な抵抗値を計算し、電磁サスペンショ
ンを制御するものである。これにより、操縦安定性や乗
り心地を得ることができる。

【００１６】また、電磁サスペンション制御装置は、電
磁サスペンションの作動状況（制御状況）や消費電力に
関するデータを総合制御手段３に出力する。よって、こ
の電磁サスペンション制御装置の作動状況を検出する機
能は、本発明の車両状態検出手段に該当し、消費電力に
関するデータを出力する機能は、本件発明の消費エネル
ギー検出手段に該当する。

【００１７】次に、制御対象７としての電動ブレーキ
は、例えば、特開２００１−３４３０３５号に示すよう
なもので、ディスクブレーキのキャリパにブレーキパッ
ドをディスクに押付けるモータを設け、このモータへの
供給電力に応じてブレーキ力を制御するものである。そ
して、制御装置７としての、電動ブレーキ制御装置で
は、ブレーキセンサ、車輪速センサ等各種センサ１の出
力に応じて、発生させるべきブレーキ力に対応する供給
電力を計算し、電動ブレーキに必要な電力を制御するも
のである。また、この電動ブレーキ制御装置では、アン
チロックブレーキコントロール（ＡＢＳ）やトラクショ
ンコントロール（ＴＲＣ）、車体の横滑りコントロール
（ＶＤＣ）などの制御も行なわれる。

【００１８】また、電動ブレーキ制御装置は、電動ブレ
ーキの作動状況や消費電力に関するデータを総合制御手
段３に出力する。よって、この電動ブレーキ制御装置の
作動状況を検出する機能は本発明の車両状態検出手段に
該当し、消費電力に関するデータを出力する機能は、本
件発明の消費エネルギー検出手段に該当する。

【００１９】さらに、制御対象７としての電動ステアリ
ングは、例えば、特開２０００−２８０９２５号に示す
ような、いわゆるステアリングバイワイヤといわれるも
ので、車両の前輪の操舵機構に操舵を行なうモータを設
け、このモータを制御することによりステアリング制御
を行なうものである。そして、制御装置７としての電動
ステアリング制御装置では、ステアリング角センサの出
力に合わせて、前記電動ステアリングに供給する電力を
制御する装置である。

【００２０】また、電動ステアリング制御装置は、電動
ステアリングの作動状況や消費電力に関するデータを総
合制御手段３に出力する。よって、この電動ステアリン
グ制御装置の作動状況を検出する機能は本発明の車両状
態検出手段に該当し、消費電力に関するデータを出力す
る機能は、本件発明の消費エネルギー検出手段に該当す
る。

【００２１】このほかに、各種ライトとライトの点灯や
光量、光軸の角度を制御するライトシステム制御装置
や、エアコンとこのエアコンの風量、温度等を制御する
エアコン制御装置、ラジオ、ＣＤ、カーナビ等のオーデ
ィオ機器とこのオーディオ機器を制御するオーディオ機
器制御装置及びその他の機器とその他の制御装置のよう
に制御対象７と制御装置６が設けられている。

【００２２】また、これらの各種制御装置６は、各種制
御対象７の作動状況（制御状況）や消費電力に関するデ
ータを総合制御手段３に出力する。よって、各制御装置
６の各制御対象７の作動状況を検出する機能は本発明の
車両状態検出手段に該当し、消費電力に関するデータを
出力する機能は、本件発明の消費エネルギー検出手段に
該当する。

【００２３】なお、上述の消費電力に関するデータと
は、実際に供給さている消費電力のデータや、所定時間
内の消費電力ピーク値、所定時間の平均消費電力値、ま
た、状況に応じた消費電力の予想値等であってもよい。

【００２４】次に、総合制御装置３内に設けられ、消費
エネルギー制御手段として機能する消費電力制御装置内
で行なわれる制御について、図２、３を基に説明する。

【００２５】消費電力制御装置３には、図２のプログラ
ムが内蔵されている。ステップＳ１で初期化され、ステ
ップＳ２で制御周期になったかを判断する。これによ
り、以下のステップが制御周期毎に実行される。

【００２６】ステップＳ３で、各種センサ１及び各種制
御対象７の消費電力と作動状況（制御状況）が読み込ま
れる。

【００２７】ステップＳ４では、全消費電力が演算さ
れ、ステップＳ５で消費電力が設定値に達しているかが
判断される。ここで、この全消費電力は瞬時値でもよい
が、所定時間の合計値の値、または、平均値、積分値で
あってもよい。

【００２８】この設定値は、バッテリーの限界値以下に
設定される。

【００２９】そして、ステップＳ６では、消費電力に問
題がないので、全ての各種制御装置６に作動許可指令が
出力され、各種制御装置６では、各種制御装置６の制御
内容をそのまま実行し、各種制御対象７は作動が継続さ
れる。

【００３０】ステップＳ７では、バッテリーの限界が近
いので、図３に示す優先順位判定基準のマップを基に優
先順位判定が行なわれる。そして、優先順位の高い順に
各制御対象の消費電力データをたし合せ、前記設定値を
越えない範囲の各制御対象７である優先制御対象と、越
えてしまう非優先制御対象とに区別する。

【００３１】ステップＳ８では、ステップＳ７で決めら
れた優先制御対象の制御装置６に対し、作動許可指令が
出力される。そして、許可された制御装置６では、制御
装置６の制御内容をそのまま実行し、制御対象７は作動
が継続される。

【００３２】また、非優先制御対象へは、作動禁止指令
が出力され、禁止された制御対象７は、作動を中止す
る。

【００３３】なお、作動許可指令が出力されたときのみ
制御対象７が作動するようにした場合は、作動禁止指令
が出力の必要はない。

【００３４】次に図３の優先順位判定基準マップについ
て説明する。

【００３５】各種制御対象７が横方向に並べられ、その
各種制御対象７についての各種制御状況（制御の内容）
が上下方向に並べられている。

【００３６】優先順位は図中上部になるほど高く下ほど
低い。また、上下方向で同一の高さのものにあっては、
左側程優先順が高く、右側程優先順位が低い（サブ優先
順位）。よって、電力が足りない場合には、「光軸調
整」「オーディオ機器の通常作動」「エアコンの通常作
動」「バックフォグ点灯」の順に作動が停止することと
なる。

【００３７】図３の優先順位としては、危険回避に関す
る制御の優先順を高くし、快適性に関する制御の優先順
位を低くしている。

【００３８】次に図３中の各種制御状況の内容について
説明する。

【００３９】電動ブレーキでは、止まるための急ブレー
キが最優先され、次に危険回避の車体の横滑りコントロ
ール（ＶＤＣ）、アンチロックブレーキコントロール
（ＡＢＳ）、減速のための緩ブレーキの順で優先し、加
速のためのトラクションコントロール（ＴＲＣ）は、最
も低い優先順位となっている。

【００４０】電動ステアリングは、ステアリング操作に
連動した操舵が最優先となり、次に、前輪がすべりステ
アリングを大きく操作しているにもかかわらず、車体が
旋回しないアンダーステアリングの状態などの危険状態
時に一旦操舵角を減らし、タイヤのグリップを回復さ
せ、再度操舵角を増やす危険回避作動を優先し、運転者
に対し路面からの入力をフィードバックするために、ス
テアリングを制御するフィードバック制御を最も低い優
先順位としている。

【００４１】電動駆動システムは、前述のブレーキ、ス
テアリングという操作に対し、優先順位が低く、定速走
行、急加速、緩加速の順に優先とする。

【００４２】電磁サスペンションは、危険回避アシスト
を最優先し、アクティブ、セミアクティブ制御は、非制
御時であってもパッシブのダンパとして作用するので優
先性を低くしている。

【００４３】前述危険回避アシストとは、過剰な速度で
カーブを曲る場合などの危険回避時には、ブレーキやス
テアリングが制御され車体を安定させるよう制御され
る。しかし、車輪が滑ったり、車体が大きく傾くなどに
よりトラクションが大きく低下し、ブレーキやステアリ
ングをいくら制御しても効果が得られない場合がある。
このような場合に、電磁サスペンションをトラクション
が必要な車輪を路面に押付けるように制御したり、車体
の異常な傾きを抑え、トラクションを安定させる制御
が、危険回避アシストである。

【００４４】ライトは、ヘッドライト、スモール、フォ
グ、バックフォグの順に必要性の高い順に優先順位を高
くし、付加機能であるヘッドランプの光軸がトランク内
の積載により変化した際に、光軸調整する機能は優先順
位を低くした。

【００４５】エアコンについては、安全上の機能である
フロントガラスの曇りをとるデフロスターのみ優先順位
を高くし、通常の作動は優先順位を低くした。

【００４６】オーディオ機器は、安全性の問題がなく、
車本来の機能でないので、全体で最も低い優先順位とし
た。

【００４７】なお、上記優先順位は一例であり、自動車
の種類などによって順位は変化する。

【００４８】また、上記実施の形態では、電気ブレー
キ、電動ステアリング、電動駆動装置等、全てを電動に
したものを示したが、これに限らず、例えば、電動ブレ
ーキに代え油圧のブレーキとして、この油圧をコントロ
ールするタイプのものであってもよく、電動ステアリン
グを電動パワーステアリングとしてもよい。さらに、電
動駆動装置は、ガソリンエンジンと電動モーターを組み
合わせたハイブリットタイプでもよい。また、一部の制
御対象のみ電動化し、他のものは機械式の非制御タイプ
のものであってもよい。

【００４９】また、上記第１実施の形態では、電力が設
定値を越えるか否かで、優先順位に従い制御を行なって
いる例を示したが、これに限らず、発電機５の発電状態
を及びバッティーの蓄電状態をモニタし、発電状態や蓄
電状態が高い場合には、設定値を高くするなど、発電状
態やバッティーの蓄電状態を加味して電力制御を行なう
ことにより、より細かな制御を行なうことができる。

【００５０】また、上記実施の形態では、各制御手段と
制御状況とのマトリックスにより優先順位を決めていた
が、これに限らず、電動ブレーキ、駆動システム、電磁
サスペンションの順に単純に優先順位付けしても良い。

【００５１】また、上記第１実施の形態では、総合制御
装置に消費電力制御装置を設けた例を示したが、これに
限らず、例えば、電磁ブレーキ制御装置に消費電力制御
装置を設けてもよく、また、他の各制御装置６に設けて
も良い。

【００５２】次に、図４及び図５に第２実施の形態を示
し説明する。なお、この実施の形態は、第１実施の形態
の図２のステップＳ７における優先判定処理の変形例で
あるので、該当部分のみ説明し、その余の説明は省略す
る。

【００５３】第１実施の形態では、全消費電力が設定値
を越えた際に、優先順位をつけて、各制御対象装置毎
に、作動許可、不許可を制御するものを示したが、第２
実施の形態では、各制御対象７の制御状況毎に電力削減
量の重み付けを行ない重み付けに応じた電力を削減し、
電力供給を行なうものである。

【００５４】図４は、各制御対象７に対してエネルギー
を供給する優先順位を決定する重み付けマップで、各制
御対象装置毎の各制御内容毎に削減する電力の重み数値
が決められている。重み数値が高い程、電力が削減され
る割合が高くなり、重み付け０は、電力が削減されない
ことを意味する。

【００５５】図５は第２本実施の形態のフローチャート
で、図２のフォローチャートのステップＳ７のサブルー
チンである。

【００５６】ステップＳ１０では、現在は発生している
各種制御対象７における制御の全消費電力（見込み）か
ら使用可能な電力値（設定値）を引き、削減すべき電力
量を求める。

【００５７】ステップＳ１１では、図４の重み付けマッ
プから各種制御対象７毎の重み付けを求める。

【００５８】次にステップＳ１２では、Ｓ１０求めた削
減すべき電力量をＳ１１で求めた重み付けの比で分け、
その値を各制御装置の消費電力（見込み）から減算し、
その値を各種制御対象７毎の最大消費電力値と設定し求
める。

【００５９】その後、図２のステップＳ８で、各制御対
象装置毎の最大消費電力値を作動許可指令として出力す
る。

【００６０】上記第２実施の形態の作用を説明する。

【００６１】例えば、走行ランプ、エアコン、オーディ
オ機器が通常作動中に急ブレーキを踏み、電磁サスペン
ションの危険回避アシストが作動した場合、各重み付け
は、ライト１０、エアコン９０、オーディオ機器９０、
電動ブレーキ０、電磁サスペンション１０となる。

【００６２】この時の全消費電力（見込み）１５００Ｗ
で、使用可能な消費電力（設定値）が１２００Ｗの場
合、３００Ｗ削減しなければならない。

【００６３】ここで、ライトの消費電力（見込み）が１
００Ｗの場合、３００Ｗ×１０／（１０＋９０＋９０＋
０＋１０）＝１５Ｗ減らし、８５Ｗがライトの消費電力
の最大値となる。同様に、他の機器の最大消費電力が求
められる。この場合、電動ブレーキは重み付けが０であ
るので、電動ブレーキの消費電力からの電力削減は無
く、最大能力を発生する。

【００６４】よって、第２実施の形態にあっては、全て
の制御対象７が完全に制御を失うことが無くなるもので
あり、運転者への違和感を低減する。

【００６５】なお、上記各実施の形態は、本発明の車両
状態検出手段として直接センサ１の出力を利用せず、セ
ンサ１の出力によって得られる各種制御対象７の制御状
況（間接的にセンサ１の出力に応じている）に応じたマ
ップを利用し消費電力を制御する例を示したが、図６に
示すように、センサ１（車両状態検出手段）の出力に応
じて、各種制御対象７に対してエネルギーを供給する優
先順位を決定する重み付けマップを使用しても良い。

【００６６】図６では、一例として電動ブレーキ、電動
ステアリング、電動駆動システムの３つの制御対象７に
ついてブレーキセンサの出力、ステアリング角センサの
出力の時間変化率（ステアリングの操作速度）、スロッ
トルセンサ出力の時間変化率（スロットルの踏みこみ速
度）に応じた重み付けを決定し、その他は第２実施の形
態と同様に制御される。

【００６７】上記各実施の形態は自動車について説明し
たが、自動二輪車や鉄道であってもよい。

【００６８】また、上記各実施の形態は、１つマップを
用いた例を示したが、これに限らず複数のマップを設け
て、運転者が選択可能としてもい。また、運転者の運転
状況に応じて学習してマップを変更するようにしても良
い。特に図６に示したマップの大、中、小の判断閾値
は、運転者の個人差があるので個人差を学習して閾値を
変更することが望ましい。

【００６９】また、上記実施の形態は消費エネルギーと
して電力（Ｗ）を用いた例を示したが、これに限らず、
電力の代わりに電流値（Ａ）を用いてもよい。

【００７０】

【発明の効果】本発明の車両にあっては、電気駆動され
る複数の装置と、該複数の装置の各消費エネルギーを検
出する消費エネルギー検出手段と、車両の状態を検出す
る車両状態検出手段と、該車両状態検出手段と消費エネ
ルギー検出手段との検出結果に応じて前記複数の装置に
対し供給するエネルギーを調整する消費エネルギー制御
装置とからなるので、この結果、複数の電気駆動装置へ
のエネルギー供給が、消費エネルギーが過剰となった場
合には、車両の状態に応じて必要性の高いものにエネル
ギーを優先させることができる。

【００７１】よって、バッテリーや発電機を大型化を抑
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の車両の制御系システム
を示す図である。

【図２】本発明の第１実施形態の車両の制御内容を示す
フローチャートである。

【図３】図２のステップＳ７における優先順位を決める
ためのマップである。

【図４】本発明の第２実施の形態における重み付けを決
めるためのマップである。

【図５】本発明の第２実施形態の車両の制御内容を示す
フローチャートである。

【図６】本発明の他の実施の形態における重み付けを決
めるためのマップである。

【符号の説明】

１センサ（車両状態検出手段）２ライン３総合制御装置（消費エネルギー制御手段）４バッテリー５発電機６制御装置（消費エネルギー検出手段、車両状態検
出手段）７制御対象（装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内山正明神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内 (72)発明者小林隆英神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内 (72)発明者筑間寛神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内Ｆターム(参考） 5G066 KA01 KA11 KD01 5H115 PA11 PC06 PG04 PI12 PI13 PO02 QA01 QA10 QN03 SE06 TI02 TI05 TI06 TO14 TU17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気駆動される複数の装置と、該複数の
装置の各消費エネルギーを検出する消費エネルギー検出
手段と、車両の状態を検出する車両状態検出手段と、該
車両状態検出手段と消費エネルギー検出手段との検出結
果に応じて前記複数の装置に対し供給するエネルギーを
調整する消費エネルギー制御手段とからなる車両。
【請求項２】前記消費エネルギー制御手段は、車両状
態に応じた前記複数の装置に対しエネルギーを供給する
優先順位を決定するマップを有することを特徴とする請
求項１記載の車両。