JP2004282903A

JP2004282903A - 車両のクリープトルク制御装置

Info

Publication number: JP2004282903A
Application number: JP2003071139A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Kaneishi; 大輔金石
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】無駄なエネルギー消費をなくすことができるクリープトルクの制御を行なう。
【解決手段】ブレーキＯＦＦ時より、ある一定量ブレーキペダルが踏み込まれると、ブレーキＳＷ１がＯＮになり、さらにブレーキペダルを踏み込むと、ブレーキＳＷ２がＯＮとなるようにＳＷ１、ＳＷ２を設置する。まず、ロールバック判定処理をステップＳ２で行なう。ロールバックでないと判定されたなら、発進であるからステップＳ３〜ステップＳ５の処理に進む。ステップＳ５なら発進であるからステップＳ６で、ＫＥＩＳＵ＝１にして処理する。ステップＳ３でロールバックであると判定されたなら、ステップＳ８、Ｓ９で、ＫＥＩＳＵ＝１、ＳＷ２タイマ＝０にして最大クリープトルクにする。この他、ＳＷ１、ＳＷ２のＯＮ、ＯＦＦに応じてＫＥＩＳＵを演算してクリープトルクを得る。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のクリープトルク制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気自動車等の車両の駆動用モータによって、クリープトルクを発生させる技術において、無駄なエネルギー消費をなくすために、ブレーキ操作量が所定値以上の場合には、モータによるクリープトルクを発生させないようにした技術が開示されている。
【０００３】
上記技術では、ブレーキ操作量を、ブレーキ経路の油圧を油圧センサで検出することや、ブレーキペダルの踏み込み量をポテンショメータやエンコーダ等のストロークセンサで検出することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１０３６１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のブレーキ操作量は、油圧センサやストロークセンサ等で検出していたが、これらのセンサは高価であるために、車両のコストアップの要因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、安価な構成で、無駄なエネルギー消費をなくすことができる車両のクリープトルク制御を行なうことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ブレーキペダルの踏み込み量に応じてオンオフする少なくとも２つのブレーキスイッチを設け、これらスイッチのオンオフに基づいて、モータに発生するクリープトルクを決定し、決定されたクリープトルクを用いてモータ制御手段によりクリープトルクをモータに発生させることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、高価なセンサ類を用いることなく、安価な構成で、無駄なエネルギー消費を招かないクリープトルク制御を行なうことが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は車両システム構成図を示し、エンジン１の出力軸は、その軸に直結されるＡモータ２、トルクコンバータ４、トランスミッション５を介して後輪１０ｂに連結され、エンジン１とＡモータ２の少なくとも一方の駆動力により、後輪１０ｂが駆動される。また、Ｂモータ３が発生する駆動力によって、前輪１０ｆが駆動される。なお、Ａ，Ｂモータ２、３は、バッテリ７の直流電力をインバータ６により変換された交流電力によって駆動される。
【００１０】
図中符号８は、車両に制動力を発生させるブレーキアクチュエータであり、また、ブレーキペダル２６（図２参照）には、ブレーキペダル２６の踏み込み量を判定できる２つのブレーキスイッチ９（ＳＷ１，ＳＷ２）が設けられており、その踏み込み量（操作量）を後述するハイブリットコントロールモジュール（ＨＣＭ）が検知してＡモータ２が発生するクリープトルクを演算する。
【００１１】
上記車両システム構成は、一例であり、エンジン１に直結されるＡモータ２の替りにトランスミッション５の後流側にＡモータ２を設け、後輪１０ｂを駆動しても良い。また、エンジン１により駆動される駆動輪は、後輪１０ｂに限らず、前輪１０ｆを駆動しても良い。
【００１２】
次に、上記車両システムの制御系統の構成図を図２に示すと共に、図１と同一部分には同一符号を付して説明する。図２において、ハイブリッドコントロールモジュール（ＨＣＭ）２１は車両を統合的に制御するコントローラであり、ＨＣＭ２１以外のコントローラには、エンジン１を制御するエンジンコントロールユニット（Ｅ／Ｃ）２２、トランスミッション５を制御するトランスミションコントロールユニット（Ｔ／Ｃ）２３、バッテリ７を制御するバッテリコントロールユニット（Ｂ／Ｃ）２４及びＡモータ２及びＢモータ３を制御するモータコントロールユニット（Ｍ／Ｃ）２５が設けられる。
【００１３】
ＨＣＭ２１には、ブレーキスイッチ（ブレーキＳＷ）９、アクセルセンサ１１、水温センサ１３及びブレーキ油圧ユニット２０による油圧からの信号が入力され、ＨＣＭ２１からブレーキ油圧ユニット２０に制御出力が与えられ、ブレーキ油圧ユニット２０がブレーキアクチュエータ８を制御する。
【００１４】
Ｅ／Ｃ２２には、エンジン回転数センサ１４からの信号が入力され、Ｅ／Ｃ２２から燃料インジェクタ１６、点火プラグ１７及び電制スロットルバルブ１８へ制御信号が与えられ、エンジン１が制御される。
【００１５】
Ｔ／Ｃ２３には、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）の油圧・油温センサ１９からの信号が入力され、Ｂ／Ｃ２４には、バッテリ６に設けた電圧センサ、電流センサ（ともに不図示）からの電流値、電圧値が入力され、またＭ／Ｃ２５には、Ａモータ２のモータ回転数センサ１５からの信号が入力され、Ｍ／Ｃ２５からモータ２へ制御信号が与えられる。
【００１６】
上記のようにＨＣＭ２１は、各種センサの信号及びコントロールユニット２２〜２５からの信号を入力し、車両駆動力の演算、エンジン停止の禁止／許可の判定、発電／放電の管理を行なう。
【００１７】
但し、上記制御系統は一例を示したものであり、ＨＣＭ２１が無く、他のコントロールユニット２２〜２５が、その機能を受け持つシステムとするようにしても良い。
【００１８】
従来は、クリープトルクを算出する際に、図３に示すように車速で決定されるトルクに対して、更にブレーキ操作量で決定される係数を掛け合わせて最終的なクリープトルクを発生するようにモータを制御していた。しかし、この実施の形態では、車速で決定されるトルクに対して、後述するフローチャートで算出される係数（ＫＥＩＳＵ）を掛け合わされることで、最終的なクリープトルクを演算し、このクリープトルクをモータから出力するようにしている。
【００１９】
また、この実施の形態で算出されるのは、低速時のクリープトルクであって、車速が上がっていくと、当然ながら駆動力としてのトルクがモータから出力されることになるが、この駆動力トルクについては、ここでは説明を省略する。
【００２０】
図４は、図２に示したブレーキＳＷ９の詳細について説明するための図である。ドライバーがブレーキペダル２６を踏んでいない状態から、ブレーキペダル２６を踏み込み、ある一定量ブレーキペダル２６が踏み込まれると、ブレーキＳＷ１（以下ＳＷ１と称す）がＯＮになり、さらにブレーキペダル２６を踏み込んでいくと、ブレーキＳＷ２（以下ＳＷ２と称す）がＯＮとなる、すなわち、ブレーキＳＷ９はＳＷ１，ＳＷ２の２つのスイッチにより構成されている。なお、通常、ブレーキＳＷ９は故障時におけるフェールセーフのために２つの設けられているので、本実施形態ではこれを用いてＳＷ１，ＳＷ２としている。このＳＷ１、ＳＷ２のＯＮ、ＯＦＦに基づいて後述するフローチャートに基づきクリープトルクを決定し、Ａモータ２にクリープトルクを発生させる。
【００２１】
次に、図５、図６によりこの実施の形態の制御動作について述べる。この図５Ａにおいて、まず、ステップＳ１で図示しないイグニッションスイッチＩＧＮ−ＳＷがオンしているかを判定し、「Ｙ」ならロールバック（登り坂等で車両が後退してしまうこと）判定処理をステップＳ２で行なう。
【００２２】
具体的には、図５Ｂのフローチャートに示すように、シフトレバーがＲレンジ以外であるにも関わらず、車両が後退するような場合にロールバックと判定する。なお、車両の後退（車速＜０［ｋｍ／ｈ］であること）は、Ａモータ２に備えられた回転センサ１５が逆回転していることにより検出する。
【００２３】
上記判定処理フローは、図５Ｂに示すようにステップＳ２１０で、シフトポジションがＲレンジ以外かを判定し、「Ｙ」ならステップＳ２１１で車速＜０を判定し、「Ｙ」ならロールバックであるとステップＳ２１２で判定する。なお、ステップＳ２１０と２１１で「Ｎ」ならロールバックでないと判定する。
【００２４】
図５Ｂで、ロールバックでないと判定されたなら、発進（前進）であるからステップＳ３では「Ｎ」となり、処理がステップＳ４に進む。ステップＳ４はＳＷ２＝ＯＦＦであるかを判定する処理で、「Ｎ」ならステップＳ５に進み、ＳＷ１＝ＯＦＦであるかを判定する。
【００２５】
ステップＳ５で、「Ｙ」なら発進であるからステップＳ６で、ＫＥＩＳＵ＝１にして処理を終了し、「Ｎ」ならステップＳ７で、ＫＥＩＳＵ＝０にして最初の処理に戻る。ここで、ＫＥＩＳＵ＝１は、車速で決定されるトルクに掛け合わされる係数である。
【００２６】
なお、フローチャートで使用しているＫＥＩＳＵの演算で用いている、例えば「＋０．１／ｓ」とは、１秒あたりに、ＫＥＩＳＵを０．１増加させることを意味するが、ＫＥＩＳＵが０．１増加することを意味するのではない。これは、コントローラの演算周期が、ミリ秒（ｍｓｅｃ）オーダーなので、実際にはその演算周期に基づいた傾きとして、増加／減少する。すなわち、演算周期が１秒毎であれば、ＫＥＩＳＵが０．１増加／減少することを意味する。
【００２７】
前記ステップＳ３でロールバックであると判定されたなら「Ｙ」、ステップＳ８で、ＫＥＩＳＵ＝１にした後、ステップＳ９で、ＳＷ２ＴＩＭＥ（ＳＷ２タイマ）のカウントを「０」にして▲１▼の処理（後述の図６）に進む。
【００２８】
前記ステップＳ４でＳＷ２＝ＯＦＦが「Ｙ」ならステップＳ１０で、ＳＷ２ＴＩＭＥがカウントアップをスタートする。そのカウントアップの結果、ＳＷ２ＴＩＭＥが１Ｔを超えたかをステップＳ１１で判定する。ＳＷ２ＴＩＭＥが１Ｔを超えない「Ｎ」なら、ステップＳ１２でＳＷ１＝ＯＦＦであるかを判定して「Ｎ」ならステップＳ１１に処理が戻る。
【００２９】
前記ステップＳ１０でＳＷ２ＴＩＭＥが１Ｔを超えた場合「Ｙ」には（ＳＷ１のみがＯＮなので、長時間ブレーキを踏んでいて踏力が緩んだ、または渋滞で少し前進したい）、ステップＳ１３に進んでＫＥＩＳＵ＝ＫＥＩＳＵ＋０．１／ｓの処理を行なってＫＥＩＳＵを０．１／ｓづづ増やしていく。そして、ＳＷ２ＴＩＭＥが５Ｔを超えるまでＳＷ１がＯＮとならなければ、ステップＳ１３、ステップＳ１４、ステップＳ１８を繰り返す。
【００３０】
ＳＷ２ＴＩＭＥがステップＳ１４で５Ｔ以上経過してもＳＷ１がＯＦＦされない場合には、渋滞時で停車中と見なしてステップＳ１５に進んでＫＥＩＳＵ＝ＫＥＩＳＵ−０．１／ｓの処理を行ない、ＫＥＩＳＵを０．１ｓづづ減らしていく。その後、ステップＳ１６でＫＥＩＳＵ＝１かを判定して「Ｙ」なら、ステップＳ１７でＳＷ２ＴＩＭＥのカウントを「０」にして▲１▼の処理に進む。なお、ステップＳ１６の処理で「Ｎ」ならステップＳ１４に戻る。
【００３１】
ステップＳ１４においてＳＷ２ＴＩＭＥ≧５Ｔが「Ｎ」なら、ＳＷ２ＴＩＭＥが１Ｔ〜５Ｔになるまでの間で、ＳＷ１がステップＳ１８でＯＦＦになれば、ＫＥＩＳＵ＝ＫＥＩＳＵ＋１／ｓずつステップＳ１９で、ＫＥＩＳＵを「１／ｓ」ずつ増やしていく。ＯＮのままであれば、何もしない。その後の処理はステップＳ１６，１７を経て▲１▼の処理に進む。
【００３２】
次に、ステップＳ１２において、ＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦを判定し、ＳＷ１がＯＦＦであるならば「Ｙ」、ステップＳ２０に処理が進み、ＳＷ２ＴＩＭＥが０．５Ｔ以下なら急発進をしたいと判定してステップＳ２１でＫＥＩＳＵを「１」にして▲１▼の処理に進む。
【００３３】
ステップＳ２０で、ＳＷ２ＴＩＭＥが０．５Ｔ以下でない「Ｎ」なら、通常発進と見なしてステップＳ２２に進み、ＫＥＩＳＵを「１／ｓ」ずつ増やしてステップＳ２３でＫＥＩＳＵ＝１になったら、ステップＳ２４に進んで、ＳＷ２ＴＩＭＥ＝０にして▲１▼の処理に進む。なお、ステップＳ２３で、「Ｎ」ならステップＳ２２の戻る。
【００３４】
次に図６のフローチャートについて述べる。ＳＷ１がステップＳ３０でＯＮになると「Ｙ」、ステップＳ３１でＳＷ１ＴＩＭＥ（ＳＷ１タイマ）がカウントアップをスタートし、ステップＳ３２でＳＷ１ＴＩＭＥが１Ｔになった場合「Ｙ」には（ゆっくり減速したいと判定して）、ステップＳ３３でＫＥＩＳＵ＝ＫＥＩＳＵ−０．１／ｓを用いて、ＫＥＩＳＵを０．１ｓずつ減らしていく。
【００３５】
上記のようにＫＥＩＳＵを減らしていくとき、ステップＳ３４でＳＷ２がＯＮなら「Ｙ」、そのＯＮ状態が１Ｔ以上経過しており、その後ＳＷ２がＯＮになった場合は、ブレーキを踏み増しているので、ステップＳ３５でＫＥＩＳＵ＝ＫＥＩＳＵ−０．２／ｓを用いて、ＫＥＩＳＵを０．２／ｓ（ＳＷ１のみのときよりも早くＫＥＩＳＵを減らしたい）ずつ減らす。そして、ステップＳ３６でＫＥＩＳＵ＝０になったらステップＳ３７でＳＷ１ＴＩＭＥ＝０にする。
【００３６】
次に、前記ステップＳ３２で「Ｎ」ならステップＳ３８に進んでＳＷ２がＯＮであるかを判定し、「Ｙ」ならステップＳ３９でＳＷ１ＴＩＭＥが０．５Ｔ未満のときは、急ブレーキをかけていると見なして、ステップＳ４０でＫＥＩＳＵを「０」にして、その後、ＳＷ１ＴＩＭＥ＝０にする。但し、ＳＷ１ＴＩＭＥが０．５Ｔ〜１Ｔの間にＳＷ２がＯＮになった場合（ステップＳ３９で「Ｎ」の場合）、ステップＳ４１に進んでＫＥＩＳＵ＝ＫＥＩＳＵ−０．３／ｓを用いて、ＫＥＩＳＵを０．３／ｓ（通常減速時の０．１／ｓより早く減らしたい）ずつ減らしていく。
【００３７】
その後、ステップＳ４２でＫＥＩＳＵ＝０を判定し、「Ｙ」ならステップＳ４３に進んでＳＷ１ＴＩＭＥ＝０になったらリターンする。ステップＳ４２で「Ｎ」ならステップＳ３２に処理が戻る。
【００３８】
図７〜図９は上記フローチャートにおけるブレーキペダルが踏まれている状態から、ブレーキペダルが離される状況のタイムチャートで、図７は通常発進時をイメージしたときのタイムチャート、図８は渋滞時をイメージしたときのタイムチャート、図９は急発進時をイメージしたときのタイムチャートである。
【００３９】
図７の通常発進時において、時間１Ｔでブレーキを放し始めＳＷ２がＯＦＦし、時間０．８ＴでＳＷ１がＯＦＦとなり、ＫＥＩＳＵを１／ｓずつ増加させていく様子を示している。
【００４０】
次に図８の渋滞時において、時間１ＴでＳＷ２をＯＦＦし、ＳＷ２ＴＩＭＥが１Ｔを超えると、ＫＥＩＳＵを０．１／ｓずつ増加させていく。そして、ＳＷ２ＴＩＭＥが５Ｔを超えてもＳＷ１がＯＮのままなので、ＫＥＩＳＵは０．１／ｓで減少していく。その後、時間８ＴでＳＷ１がＯＦＦされると、ＫＥＩＳＵは０．５／ｓで増加していく様子を示している。
【００４１】
また、図９の急発進時において、時間０．５ＴでＳＷ２がＯＦＦとなり、時間０．８ＴでＳＷ１がＯＦＦとなるので、ＫＥＩＳＵは「１」になる様子を示している。
【００４２】
図１０、図１１は上記フローチャートにおけるブレーキペダルが踏み込まれていない状態より、ブレーキペダルを踏み込む状況でのタイムチャートで、図１０は通常減速時のタイムチャート、図１１は急減速時のタイムチャートである。
【００４３】
図１０の通常減速時において、時間１Ｔでブレーキを踏み始めＳＷ１がＯＮし、ＫＥＩＳＵが０．１／ｓずつ減っていく状態を示し、さらに、時間４Ｔでブレーキを踏み増しすると、ＳＷ２がＯＮとなるとともに、ＫＥＩＳＵが０．３／ｓずつ減少していく様子を示している。
【００４４】
次に図１１の急減速時において、時間０．５Ｔでブレーキを踏み、ＳＷ１がＯＮさらに、時間０．８ＴではＳＷ２がＯＮとなり、ＫＥＩＳＵが即「０」となる様子を示している。
【００４５】
上記実施の形態では、ブレーキスイッチとしてＯＮ・ＯＦＦを検出する２つのＳＷ１、ＳＷ２を設ける場合について述べてきたが、これ以外に、例えば、ストロークの角度を２ヶ所のみ検出できる１つのスイッチ（センサ）でも良い。
【００４６】
上記のように構成した本発明の実施の形態においては、次のような効果が得られる。
（１）元々二重系のため２つ設置されているブレーキスイッチを利用することで、新規にセンサ（ブレーキスイッチ）を追加することなく、ブレーキ操作量を検出できるため、センサを追加する必要な費用が不要となる。
（２）ブレーキ操作量からクリープトルクを求めることで、モータで実現する必要最小限のトルクを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態で使用する車両システム構成図。
【図２】車両システムの制御系統の構成図。
【図３】クリープトルク演算方法の説明図。
【図４】ブレーキ操作量とブレーキＳＷの関係を示す図。
【図５】ブレーキＯＦＦ時のフローチャート。
【図６】ブレーキＯＮ時のフローチャート。
【図７】通常発進時におけるブレーキＯＦＦ時のタイムチャート。
【図８】渋滞時におけるブレーキＯＦＦ時のタイムチャート。
【図９】急発進時におけるブレーキＯＦＦ時のタイムチャート。
【図１０】通常減速時におけるブレーキＯＮ時のタイムチャート。
【図１１】急減速時におけるブレーキＯＮ時のタイムチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
２…Ａモータ
３…Ｂモータ
４…トルクコンバータ
５…トランスミッション
７…バッテリ
９…ブレーキＳＷ
１１…アクセルセンサ
１３…水温センサ
１４…エンジン回転センサ
１５…モータ回転数センサ
１６…燃料インジェクタ
１７…点火プラグ
１８…電制スロットルバルブ
１９…Ｔ／Ｍ油圧・油温センサ
２０…ブレーキ油圧ユニット
２１…ハイブリッドコントロールモジュール
２２…エンジンコントロールユニット
２３…トランスミッションコントロールユニット
２４…バッテリコントロールユニット
２５…モータコントロールユニット

Claims

少なくともモータによる駆動力で走行する電気自動車において、
クリープトルクを発生するモータと、
第１の操作量によりオンする第１ブレーキスイッチと、
第１の操作量よりも大きい第２の操作量でオンする第２のブレーキスイッチと、
前記第１ブレーキスイッチと第２ブレーキスイッチのオンオフに基づいて、前記モータに発生させるクリープトルクを決定するクリープトルク決定手段と、
前記クリープトルク決定手段で決定されたクリープトルクをモータに発生させるモータ制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両のクリープトルク制御装置。
前記クリープトルク決定手段は、第１ブレーキスイッチ及び第２ブレーキスイッチが共にオフである場合に、第１ブレーキスイッチがオンとなってから第２ブレーキスイッチがオンとなる時間に基づいて、クリープトルクを決定することを特徴とする請求項１に記載の車両のクリープトルク制御装置。
前記第１ブレーキスイッチがオンとなってから第２ブレーキスイッチがオンとなる時間が所定時間未満である場合には、クリープトルクを「０」とすることを特徴とする請求項２に記載の車両のクリープトルク制御装置。
前記第１ブレーキスイッチがオンとなってから第２ブレーキスイッチがオンとなる時間が所定時間以上である場合には、クリープトルクを徐々に減少させることを特徴とする請求項２に記載の車両のクリープトルク制御装置。
前記第１ブレーキスイッチがオンとなってから、所定時間経過しても第２ブレーキスイッチがオンとならない場合には、所定時間経過後から、徐々にクリープトルクを減少させることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の車両のクリープトルク制御装置。
前記クリープトルク決定手段は、第１ブレーキスイッチ及び第２ブレーキスイッチがともにオンである場合に、第２ブレーキスイッチがオフとなってから第１ブレーキスイッチがオフとなる時間に基づいて、クリープトルクを決定することを特徴とする請求項１に記載の車両のクリープトルク制御装置。
前記第２ブレーキスイッチがオフとなってから第１ブレーキスイッチがオフとなる時間が所定時間未満である場合には、クリープトルクを「０」とすることを特徴とする請求項６に記載の車両のクリープトルク制御装置。
前記第２ブレーキスイッチがオフとなってから第１ブレーキスイッチがオフとなる時間が所定時間以上である場合には、クリープトルクを徐々に減少させることを特徴とする請求項６に記載の車両のクリープトルク制御装置。
前記第２ブレーキスイッチがオフとなってから、所定時間経過しても第１ブレーキスイッチがオフとならない場合には、所定時間経過後から、徐々にクリープトルクを減少させることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の車両のクリープトルク制御装置。
請求項２〜９のいずれかに記載の車両のクリープトルク制御装置において、
車両に駆動力を発生するエンジンを備えたことを特徴とする車両のクリープトルク制御装置。