JP2009023378A - Control device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に発生させる制動力及び駆動力を制御する車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control apparatus that controls braking force and driving force generated in a vehicle.
電気自動車やハイブリッド自動車では、登坂時にアクセルペダルの踏み込み量不足等のため、電動機がロック状態になる恐れがある。電動機がロック状態になると、電動機を駆動するインバータの特定のスイッチング素子に電流が集中し、急激な温度上昇が発生して、このスイッチング素子が熱破壊する可能性がある。このようなスイッチング素子の熱破壊を防止するために、例えば、特許文献1には、実際の車両走行状態が運転者の意図しない走行状態と判断され、且つ、要求トルクの指令値が登坂トルク以下の場合には、ブレーキを作動させ、電動機への駆動出力をゼロとすることで、ロック状態を解除する技術が記載されている。
In an electric vehicle or a hybrid vehicle, there is a possibility that the electric motor may be locked due to insufficient depression of the accelerator pedal when climbing up. When the electric motor is in a locked state, current concentrates on a specific switching element of the inverter that drives the electric motor, and a rapid temperature increase may occur, which may cause thermal destruction of the switching element. In order to prevent such thermal destruction of the switching element, for example, in
また、特許文献2には、電気自動車が登り坂において、ロック状態を解除するために、モータの位相領域を変化させるべくトルクを低減する技術が記載されている。また、特許文献3には、駆動トルクが所定値以上である状態にて坂路上において車両が停止している場合には、液圧ブレーキ力を用いて、電動機に出力する駆動トルクを、車両の運転状態に応じて制御される通常の駆動トルクよりも低下させることで、電動機の電力消費量を低減する技術が記載されている。さらに、特許文献4には、渋滞路を走行する車両において、車速が所定値以下にあるときに、車速に対応した値の制動力を発生させる技術が記載されている。 Patent Document 2 describes a technique for reducing torque so as to change the phase region of a motor in order to release a lock state when an electric vehicle is climbing uphill. Further, in Patent Document 3, when the vehicle is stopped on a slope with the driving torque being equal to or greater than a predetermined value, the driving torque output to the electric motor is calculated using the hydraulic braking force. There is described a technique for reducing the electric power consumption of an electric motor by lowering the driving torque from a normal driving torque controlled according to an operating state. Furthermore, Patent Document 4 describes a technique for generating a braking force having a value corresponding to a vehicle speed when the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined value in a vehicle traveling on a congested road.
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、電動機への駆動出力をゼロにしてしまうため、後退時に運転者の意図に応じた微速走行、即ち、運転者の意図に応じた微速後退を行うことができない。この点については、特許文献2〜4においても何ら検討されていない。
However, in the technique described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、運転者の意図に応じた微速後退を行うことが可能な車両の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle control device capable of performing a slow reverse according to the driver's intention.
本発明の1つの観点では、車両の制御装置は、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、路面の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、車両の速度を検出する速度検出手段と、前記アクセル開度検出手段より得られたアクセル開度から、運転者の要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段と、前記傾斜角度検出手段により得られた路面の傾斜角度から、走行抵抗を算出する走行抵抗算出手段と、前記速度検出手段により得られた車両の速度が所定範囲以内であり、前記要求駆動力算出手段より得られた要求駆動力が、前記走行抵抗算出手段より得られた走行抵抗以下となる場合に、前記要求駆動力と前記走行抵抗とに基づいて、ブレーキによる制動力と電動機による駆動力とを前記車両に発生させる制御手段と、を備える。 In one aspect of the present invention, a vehicle control device includes an accelerator opening detecting unit that detects an accelerator opening, an inclination angle detecting unit that detects an inclination angle of a road surface, and a speed detecting unit that detects a vehicle speed. From the accelerator opening obtained from the accelerator opening detecting means, the required driving force calculating means for calculating the driver's required driving force and the road resistance obtained from the inclination angle of the road surface obtained by the inclination angle detecting means. The running resistance calculating means for calculating and the vehicle speed obtained by the speed detecting means are within a predetermined range, and the required driving force obtained by the required driving force calculating means is obtained by the running resistance calculating means. Control means for causing the vehicle to generate a braking force by a brake and a driving force by an electric motor based on the required driving force and the traveling resistance when the driving resistance is less than or equal to the traveling resistance.
上記の車両の制御装置は、アクセル開度検出手段と、傾斜角度検出手段と、速度検出手段と、要求駆動力算出手段と、走行抵抗算出手段と、制御手段と、を備える。前記アクセル開度検出手段は、例えば、アクセル開度センサであり、アクセル開度を検出する。前記傾斜角度検出手段は、例えば、傾斜角度センサであり、路面の傾斜角度を検出する。要求駆動力算出手段、走行抵抗算出手段、制御手段は、例えば、ECU(Electronic Control Unit)である。前記要求駆動力算出手段は、前記アクセル開度検出手段より得られたアクセル開度から、運転者の要求駆動力を算出する。前記走行抵抗算出手段は、前記傾斜角度検出手段により得られた路面の傾斜角度から、走行抵抗を算出する。前記制御手段は、前記速度検出手段により得られた車両の速度が所定範囲以内であり、前記要求駆動力算出手段より得られた要求駆動力が、前記走行抵抗算出手段より得られた走行抵抗以下となる場合に、前記要求駆動力と前記走行抵抗とに基づいて、ブレーキによる制動力と電動機による駆動力とを前記車両に発生させる。このようにすることで、インバータの特定のスイッチング素子に電流が集中することを防いで、当該スイッチング素子が熱破壊するのを防ぐことができると共に、運転者の意図に応じた微速後退をスムーズに行うことができる。 The vehicle control apparatus includes an accelerator opening degree detecting means, an inclination angle detecting means, a speed detecting means, a required driving force calculating means, a running resistance calculating means, and a control means. The accelerator opening detection means is, for example, an accelerator opening sensor, and detects the accelerator opening. The inclination angle detection means is, for example, an inclination angle sensor, and detects the inclination angle of the road surface. The required driving force calculation means, the running resistance calculation means, and the control means are, for example, an ECU (Electronic Control Unit). The required driving force calculating means calculates a driver's required driving force from the accelerator opening obtained by the accelerator opening detecting means. The travel resistance calculating means calculates a travel resistance from the road surface inclination angle obtained by the inclination angle detecting means. The control means is such that the vehicle speed obtained by the speed detection means is within a predetermined range, and the required driving force obtained by the required driving force calculation means is equal to or less than the running resistance obtained by the running resistance calculation means. In this case, the braking force generated by the brake and the driving force generated by the electric motor are generated in the vehicle based on the required driving force and the running resistance. By doing so, it is possible to prevent current from concentrating on a specific switching element of the inverter, to prevent the switching element from being thermally destroyed, and to smoothly perform a slow reverse according to the driver's intention. It can be carried out.
上記の車両の制御装置の他の一態様は、発電機の回転エネルギーからバッテリの電力を供給する回生手段と、前記速度検出手段により得られた車両の速度が前記所定範囲の下限値よりも小さい場合に、前記回生手段から回生制動力を前記車両に発生させる回生制動手段と、を備える。回生手段は、例えば、モータであり、回生制御手段は、例えば、ECUである。このようにすることで、電力を回収することができる。 In another aspect of the vehicle control device, the regenerative unit that supplies battery power from the rotational energy of the generator, and the vehicle speed obtained by the speed detection unit is smaller than a lower limit value of the predetermined range. A regenerative braking means for causing the vehicle to generate a regenerative braking force from the regenerative means. The regeneration means is, for example, a motor, and the regeneration control means is, for example, an ECU. In this way, power can be recovered.
上記の車両の制御装置の他の一態様は、前記電動機の所定時間経過後のインバータの温度を予測するインバータ温度予測手段を備え、前記制御手段は、前記インバータ予測手段により予測した温度が所定値以上の場合に、前記ブレーキによる制動力を前記車両に発生させる。インバータ温度予測手段は、例えば、ECUである。このようにすることで、ブレーキを作動させる回数を減らすことができ、運転者が感じる違和感を低減することができる。 Another aspect of the vehicle control apparatus includes inverter temperature prediction means for predicting an inverter temperature after a predetermined time of the electric motor, and the control means has a temperature predicted by the inverter prediction means having a predetermined value. In the above case, the braking force by the brake is generated in the vehicle. The inverter temperature predicting means is, for example, an ECU. By doing in this way, the frequency | count of operating a brake can be reduced and the discomfort which a driver | operator feels can be reduced.
上記の車両の制御装置の他の一態様は、前記インバータの温度を検出する温度検出手段と、を備え、前記インバータ温度予測手段は、前記インバータの温度とインバータ電流とに基づいて、前記所定時間経過後の前記インバータの温度を予測する。温度検出手段は、例えば、温度センサである。これにより、確実にインバータの温度を予測することができる。 Another aspect of the vehicle control device includes a temperature detection unit configured to detect a temperature of the inverter, and the inverter temperature prediction unit is configured to perform the predetermined time based on the inverter temperature and the inverter current. The temperature of the inverter after the lapse is predicted. The temperature detection means is, for example, a temperature sensor. As a result, the temperature of the inverter can be reliably predicted.
上記の車両の制御装置の他の一態様は、内燃機関と、前記バッテリの電力を発電機に供給して、前記発電機により前記内燃機関を始動する内燃機関始動手段と、前記要求駆動力及び前記走行抵抗に基づいて、所定時間経過した時の前記車両の出力を予測する出力予測手段と、前記出力が所定値以上の場合に、前記内燃機関始動手段により前記内燃機関を始動する内燃機関制御手段と、を備え、前記制御手段が前記車両にブレーキによる制動力を発生させている間に、前記内燃機関制御手段は、前記内燃機関始動手段により前記内燃機関を始動する。内燃機関始動手段、出力予測手段、内燃機関制御手段、制動力発生手段は、例えば、ECUである。このようにすることで、前記内燃機関の始動トルクの反力を、ブレーキの制動力で相殺することができるので、前記電動機の駆動力を低減することができ、内燃機関始動時におけるバッテリ出力を低減することができる。 Another aspect of the vehicle control device includes an internal combustion engine, internal combustion engine starting means for supplying electric power from the battery to a generator, and starting the internal combustion engine by the generator, the required driving force, Output predicting means for predicting the output of the vehicle when a predetermined time elapses based on the running resistance, and internal combustion engine control for starting the internal combustion engine by the internal combustion engine starting means when the output is greater than or equal to a predetermined value The internal combustion engine control means starts the internal combustion engine by the internal combustion engine start means while the control means is generating braking force by the brake in the vehicle. The internal combustion engine starting means, output predicting means, internal combustion engine control means, and braking force generating means are, for example, ECUs. By doing so, the reaction force of the starting torque of the internal combustion engine can be canceled by the braking force of the brake, so that the driving force of the electric motor can be reduced and the battery output at the time of starting the internal combustion engine can be reduced. Can be reduced.
本発明の他の観点では、車両の制御装置は、内燃機関と、バッテリの電力を発電機に供給して、前記発電機により内燃機関を始動する内燃機関始動手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記アクセル開度検出手段より得られたアクセル開度から、運転者の要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段と、走行抵抗を算出する走行抵抗算出手段と、前記要求駆動力と前記走行抵抗とに基づいて、所定時間経過した時の前記車両の出力を予測する出力予測手段と、前記出力が所定値以上の場合に、前記内燃機関始動手段により前記内燃機関を始動する内燃機関制御手段と、前記車両にブレーキによる制動力を発生させる制動力発生手段と、を備え、前記制動力発生手段が前記車両にブレーキによる制動力を発生させている間に、前記内燃機関制御手段は、前記内燃機関始動手段により前記内燃機関を始動する。このようにすることで、前記車両の登坂時の場合に限らずに、前記内燃機関の始動トルクの反力を、ブレーキの制動力で相殺することができるので、前記電動機の駆動力を低減することができ、内燃機関始動時におけるバッテリ出力を低減することができる。 In another aspect of the present invention, a control device for a vehicle detects an accelerator opening, an internal combustion engine, internal combustion engine starting means for supplying power from a battery to a generator, and starting the internal combustion engine by the generator. An accelerator opening detecting means; a required driving force calculating means for calculating a driver's required driving force from an accelerator opening obtained by the accelerator opening detecting means; a running resistance calculating means for calculating a running resistance; Output predicting means for predicting the output of the vehicle when a predetermined time elapses based on the required driving force and the running resistance; and when the output exceeds a predetermined value, the internal combustion engine starting means Internal combustion engine control means for starting, and braking force generation means for generating braking force by the brake on the vehicle, while the braking force generation means is generating braking force by the brake on the vehicle The internal combustion engine control means starts the internal combustion engine by said engine starting means. By doing so, the reaction force of the starting torque of the internal combustion engine can be offset by the braking force of the brake, not only when the vehicle is climbing uphill, thereby reducing the driving force of the electric motor. The battery output at the time of starting the internal combustion engine can be reduced.
本発明の車両の制御装置によれば、制御手段は、速度検出手段により得られた車両の速度が所定範囲以内であり、要求駆動力算出手段より得られた要求駆動力が、走行抵抗算出手段より得られた走行抵抗以下となる場合に、要求駆動力と走行抵抗とに基づいて、ブレーキによる制動力と電動機による駆動力とを車両に発生させる。このようにすることで、インバータの特定のスイッチング素子に電流が集中することを防いで、当該スイッチング素子が熱破壊するのを防ぐことができると共に、運転者の意図に応じた微速後退をスムーズに行うことができる。 According to the vehicle control apparatus of the present invention, the control means has the vehicle speed obtained by the speed detecting means within a predetermined range, and the required driving force obtained from the required driving force calculating means is the running resistance calculating means. When the travel resistance is less than or equal to the obtained travel resistance, the braking force generated by the brake and the drive force generated by the electric motor are generated in the vehicle based on the required drive force and the travel resistance. By doing so, it is possible to prevent current from concentrating on a specific switching element of the inverter, to prevent the switching element from being thermally destroyed, and to smoothly perform a slow reverse according to the driver's intention. It can be carried out.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[車両の構成]
まず、本発明の車両の制御装置を適用したハイブリッド車両について、図1を参照して説明する。
[Vehicle configuration]
First, a hybrid vehicle to which the vehicle control device of the present invention is applied will be described with reference to FIG.
図1は、ハイブリッド車両100の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両100は、主に、エンジン(内燃機関)1と、車軸2と、車輪3と、モータ(モータジェネレータ)MG1、MG2と、プラネタリギヤ4と、インバータ5と、バッテリ6と、ECU(Electronic Control Unit)10と、を備える。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the
車軸2は、エンジン1及びモータMG2の動力を車輪3に伝達する動力伝達系の一部である。車輪3は、ハイブリッド車両100の車輪であり、説明の簡略化のため、図1では特に左右前輪のみが表示されている。エンジン1は、ガソリンエンジンなどによって構成され、ハイブリッド車両100の主たる推進力を出力する動力源として機能する。エンジン1は、ECU10によって種々の制御が行われる。具体的には、ECU10は、エンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御したりする。
The axle 2 is a part of a power transmission system that transmits the power of the
モータMG1は、主としてバッテリ6を充電するための発電機、或いはモータMG2に電力を供給するための発電機として機能するように構成されている。また、モータMG1は、エンジン1を始動するための発電機として機能するように構成されている。モータMG2は、主としてエンジン1の出力をアシスト(補助)する電動機として機能するように構成されている。これらのモータMG1及びモータMG2は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。プラネタリギヤ(遊星歯車機構)4は、エンジン1の出力をモータMG1及び車軸2へ分配することが可能に構成され、動力分割機構として機能する。
Motor MG1 is configured to function mainly as a generator for charging battery 6 or a generator for supplying electric power to motor MG2. The motor MG1 is configured to function as a generator for starting the
インバータ5は、バッテリ6と、モータMG1及びモータMG2との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。例えば、インバータ5は、バッテリ6から取り出した直流電力を交流電力に変換して、或いはモータMG1によって発電された交流電力をそれぞれモータMG2に供給すると共に、モータMG1によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ6に供給することが可能に構成されている。バッテリ6は、モータMG1及びモータMG2を駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。 The inverter 5 is a DC / AC converter that controls power input / output between the battery 6 and the motors MG1 and MG2. For example, the inverter 5 converts the DC power taken out from the battery 6 into AC power, or supplies AC power generated by the motor MG1 to the motor MG2 and converts the AC power generated by the motor MG1 into DC power. It can be converted to and supplied to the battery 6. The battery 6 is a rechargeable storage battery configured to be able to function as a power source for driving the motor MG1 and the motor MG2.
ECU10は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)などを備える。ECU10は、ハイブリッド車両100の動作全体を制御すると共に、後に述べるように、モータMG2による駆動力とブレーキによる制動力とを制御する。
The
図2は、車両の制御装置を示す模式図である。なお、図2は、上方からハイブリッド車両100を観察した図であり、左がハイブリッド車両100の前で、右がハイブリッド車両100の後ろを示している。また、図中の破線矢印は、信号の入出力を示している。さらに、車輪3FR、3FLは、車輪3の前輪を示し、車輪3RR、3RLは、車輪3の後輪を示している。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a vehicle control device. 2 is a view of the
車両の制御装置は、主に、車輪速度センサ13FR、13FL、13RR、13RLと、ブレーキシステム14と、油路14aと、ブレーキ15FR、15FL、15RR、15RLと、傾斜角度センサ17と、アクセル開度センサ18と、ECU10と、を備える。
The vehicle control device mainly includes wheel speed sensors 13FR, 13FL, 13RR, 13RL, a
モータMG2は、先にも述べたように、主としてエンジン1の出力をアシスト(補助)する電動機として機能するように構成されている。モータMG2は、ECU10から供給される制御信号によって、発生する駆動力などが制御される。
As described above, the motor MG2 is mainly configured to function as an electric motor that assists (assides) the output of the
車輪速度センサ13FR、13FL、13RR、13RLは、それぞれ車輪3FR、3FL、3RR、3RLの回転速度(以下、「車輪速度」とも呼ぶ。)を検出するセンサである。車輪速度センサ13FR、13FL、13RR、13RLは、車輪速度に対応する検出信号をECU10に供給する。また、傾斜角度センサ17は、路面の傾斜角度を検出するセンサである。傾斜角度センサ17は、検出した値に対応する検出信号をECU10に供給する。さらに、アクセル開度センサ18は、運転者のアクセルの開度を検出するセンサである。アクセル開度センサ18は、検出した値に対応する検出信号をECU10に供給する。
The wheel speed sensors 13FR, 13FL, 13RR, and 13RL are sensors that detect rotational speeds (hereinafter also referred to as “wheel speed”) of the wheels 3FR, 3FL, 3RR, and 3RL, respectively. The wheel speed sensors 13FR, 13FL, 13RR, and 13RL supply the
ブレーキシステム14は、油圧系のシステムにて構成される。ブレーキシステム14は、図示しないマスターシリンダやハイドロユニットなどを備え、油路14aを介してブレーキ15FR、15FL、15RR、15RLに接続されている。ブレーキシステム14は、ECU10から供給される制御信号によって制御される。ブレーキ15FR、15FL、15RR、15RLはドラムブレーキやディスクブレーキなどの摩擦ブレーキによって構成される。ブレーキ15FR、15FL、15RR、15RLは、ブレーキシステム14から油路14aを介して供給される油圧によって駆動され、車輪3FR、3FL、3RR、3RLのそれぞれに対して制動力を発生させる。この場合、ブレーキ15FR、15FL、15RR、15RLは、ブレーキシステム14より供給される油圧の値に応じた制動力を発生させる。ここで、ブレーキ15FR、15FL、15RR、15RLにおいて、前後左右などの区別をしない場合には、単に「ブレーキ15」として用いる。なお、ハイブリッド車両100に対して制動力を発生させる機構を、油圧式のブレーキシステム14などによって構成することに限定はされない。
The
ECU10は、先にも述べたように、図示しないCPU、ROM及びRAMを備える。各実施形態では、ECU10は、主に、ハイブリッド車両100の登坂時において、モータMG2による駆動力とブレーキ15による制動力とを制御する。具体的には、ECU10は、傾斜角度センサ17から取得される路面の傾斜角度に基づいて、ハイブリッド車両100の走行抵抗を算出し、アクセル開度センサ18から取得されるアクセル開度に基づいて、運転者の要求駆動力を算出し、車輪速度センサ13から取得される車輪速度に基づいて、ハイブリッド車両100の速度を算出する。ECU10は、ハイブリッド車両100の速度が所定範囲内となっていると判定した場合には、算出された走行抵抗及び要求駆動力に基づいて、モータMG2による駆動力とブレーキ15による制動力とを制御する。
As described above, the
[第1実施形態]
次に、第1実施形態に係る車両の制御方法について述べることとする。図3において、グラフ31は、登坂路におけるハイブリッド車両100の速度Vと要求駆動力との関係を示し、グラフ32は、登坂路におけるハイブリッド車両100の速度Vとブレーキ15による制動力の大きさを示している。つまり、図3では、グラフ32で囲まれた斜線で示す部分が、要求駆動力におけるブレーキ15による制動力の割合を示している。
[First Embodiment]
Next, a vehicle control method according to the first embodiment will be described. In FIG. 3, a
図3において、速度Vが0となっているときには、ハイブリッド車両100は、登坂路上で停止していることを示している。また、速度Vが0よりも大きいときには、ハイブリッド車両100は、登坂路上を上り方向に向かって前進していることを示し、速度Vが0よりも小さいときには、ハイブリッド車両100は、登坂路上を下り方向に向かって後退していることを示している。
In FIG. 3, when the speed V is 0, it indicates that the
一般的なハイブリッド車両では、登坂路において、ハイブリッド車両の速度にかかわらず、要求駆動力を全て、電動機たるモータの駆動力で担っていた。そのため、ハイブリッド車両が登坂路上で停止又は微速後退している状態となっているときには、電動機たるモータを駆動するインバータの特定のスイッチング素子に電流が集中してしまい、急激な温度上昇が発生して、当該特定のスイッチング素子が熱破壊する可能性があった。一方、ブレーキの制動力をハイブリッド車両に発生させることのみによって、ハイブリッド車両を登坂路上に停止させるとなると、インバータの特定のスイッチング素子に電流が集中することを防ぐことはできるものの、運転者の意図に応じて微速後退を行うことができなくなってしまう。 In a typical hybrid vehicle, on the uphill road, all of the required driving force is carried by the driving force of the motor, which is an electric motor, regardless of the speed of the hybrid vehicle. For this reason, when the hybrid vehicle is stopped or retreating at a slow speed on the uphill road, the current concentrates on the specific switching element of the inverter that drives the motor as the electric motor, and a rapid temperature rise occurs. The specific switching element may be thermally destroyed. On the other hand, if the hybrid vehicle is stopped on the uphill only by generating the braking force of the brake on the hybrid vehicle, it is possible to prevent the current from concentrating on a specific switching element of the inverter, but the driver's intention Depending on the situation, it will not be possible to perform a slow reverse.
そこで、第1実施形態では、ECU10は、ハイブリッド車両100が登坂路上で停止又は微速後退している状態となっている場合、即ち、ハイブリッド車両100の速度が所定範囲以内である場合において、運転者の要求駆動力が走行抵抗以下となる場合には、走行抵抗と要求駆動力とに基づいて、モータMG2による駆動力とブレーキ15による制動力とをハイブリッド車両100に発生させることとする。
Therefore, in the first embodiment, the
具体的には、ECU10は、ハイブリッド車両100の速度Vが所定範囲以内(Va≦V≦0)となっていると判定した場合、即ち、ハイブリッド車両100が登坂路上で停止又は微速後退している状態となっていると判定した場合には、図3に示すように、要求駆動力のうち、一定の割合X1をブレーキ15による制動力によって担い、残りの割合X2をモータMG2による駆動力によって、担うこととする。このようにすることで、インバータ5の特定のスイッチング素子に電流が集中することを防ぐことができ、当該スイッチング素子が熱破壊するのを防ぐことができる。また、要求駆動力を、ブレーキ15による制動力に担わせるだけでなく、モータMG2による駆動力にも担わせるとすることで、運転者の意図に応じた微速後退をスムーズに行うことができる。この速度Vaの大きさは、スイッチング素子が熱破壊しうる最大の後退速度の大きさを、インバータ5における単位時間当たりのインバータ発熱量に基づいて、実験などによって求めた値であり、予め、ROMなどに記録されている。
Specifically, the
ECU10は、速度Vが速度0よりも大きくなっていると判定した場合、即ち、ハイブリッド車両100が登坂路上を前進して登っている状態となっていると判定した場合には、図3に示すように、ブレーキ15による制動を止め、要求駆動力を全て、モータMG2の駆動力に担わせることとする。なぜなら、この場合には、ハイブリッド車両100は登坂路上を後退しておらず(V>0)、ブレーキ15による制動力をハイブリッド車両100に発生させる必要がないからである。
When the
ECU10は、速度Vが所定範囲の下限値Vaよりも小さくなっていると判定した場合、即ち、ハイブリッド車両100が登坂路を一定以上の速さで後退している状態となっていると判定した場合には、図3に示すように、ブレーキ15による制動を止める。このとき、ECU10は、モータMG1又はモータMG2を回生ブレーキとして機能させることにより、要求駆動力を全て、モータMG1又はモータMG2による回生制動力に担わせることとする。このとき、モータMG1又はモータMG2は、モータ軸に発生した回転エネルギーを電気エネルギーへと変えてバッテリ6へ供給する。つまり、速度Vが速度Vaよりも小さくなっている場合には(V<Va)、ハイブリッド車両100の後退速度の大きさは、インバータ5の特定のスイッチング素子に電流が集中することがない程度まで、十分に大きくなっているので、ECU10は、ブレーキ15による制動を止めて、回生ブレーキを作動させることとする。このようにすることで、モータMG1又はモータMG2より電力を回収することができる。
When the
図4(a)〜(d)は、登坂路におけるハイブリッド車両100のアクセル開度、要求駆動力、速度、駆動力割合の夫々と、時間との関係を示すグラフの一例である。図4(a)のグラフ41は、登坂路におけるハイブリッド車両100の時間に対するアクセル開度を示している。図4(b)のグラフ42は、登坂路におけるハイブリッド車両100の時間に対する要求駆動力を示している。図4(c)のグラフ43は、登坂路におけるハイブリッド車両100の時間に対する速度Vを示している。図4(d)のグラフ44aは、要求駆動力に対するモータMG2による駆動力の割合を示し、一点鎖線で示すグラフ44bは、要求駆動力に対するブレーキ15による制動力の割合を示している。なお、要求駆動力は、アクセル開度を基に求められるので、図4(a)のグラフ41と図4(b)のグラフ42とは、どちらも定性的に同じ傾向を示すグラフとなっている。
4A to 4D are examples of graphs showing the relationship between the accelerator opening, the required driving force, the speed, and the driving force ratio of the
時刻0から時刻T1において、アクセル開度に基づいて求められた要求駆動力は、図4(b)のグラフ42に示すように、走行抵抗よりも大きくなっているため、ハイブリッド車両100は加速され、その速度Vは、図4(c)のグラフ43に示すように、時間の経過と共に大きくなる。このとき、要求駆動力に対するモータMG2による駆動力の割合は、図4(d)のグラフ44aに示すように、100%となっている。なぜなら、ECU10は、このとき、要求駆動力が走行抵抗よりも大きいため、運転者の加速意思があると考えることができ、ブレーキ15による制動力をハイブリッド車両100に発生させる必要がないからである。
From
時刻T1から時刻T2において、要求駆動力は、図4(b)のグラフ42に示すように、走行抵抗よりも小さくなっているため、ハイブリッド車両100は減速され、その速度Vは、図4(c)のグラフ43に示すように、時間の経過と共に小さくなる。このとき、要求駆動力に対するモータMG2による駆動力の割合は、図4(d)のグラフ44aに示すように、100%となっている。なぜなら、この場合には、ハイブリッド車両100は、速度を下げつつも、登坂路を前進して登っている状態となっているため(V>0)、ECU10は、ブレーキ15による制動力をハイブリッド車両100に発生させる必要がないからである。
From time T1 to time T2, as shown in the
時刻T2から時刻T3において、ハイブリッド車両100の速度Vは、図4(c)のグラフ43に示すように、速度0よりも小さくなっている(V<0)。即ち、このとき、ハイブリッド車両100は、登坂路上で後退している。従って、ECU10は、図4(d)のグラフ44a、44bに示すように、ブレーキ15による制動力をハイブリッド車両100に発生させる。このとき、ECU10は、ブレーキ15による制動力とモータMG2による駆動力との合計が常に要求駆動力となるように、ブレーキ15による制動力とモータMG2による駆動力とを制御する。
From time T2 to time T3, the speed V of the
時刻T3から時刻T4において、要求駆動力は、図4(b)のグラフ42に示すように、走行抵抗と略同じ大きさになっているため、ハイブリッド車両100の速度Vは、図4(c)のグラフ43に示すように、速度0よりも小さな速度Vbで一定となっている。即ち、このとき、ハイブリッド車両100は、登坂路上で一定の速さ(速度Vbの大きさ)で後退している。ここで、速度Vbは、Va≦Vb≦0の関係を満たしている。従って、図4(d)のグラフ44a、44bに示すように、ECU10は、ブレーキ15による制動力をハイブリッド車両100に発生させると共に、モータMG2による駆動力もハイブリッド車両100に発生させる。このときも、ECU10は、ブレーキ15による制動力とモータMG2による駆動力との合計が常に要求駆動力となるように、ブレーキ15による制動力とモータMG2による駆動力とを制御する。このように、時刻T2から時刻T4において、モータMG2による駆動力とブレーキ15による制動力とをハイブリッド車両100に発生させることにより、インバータ5の特定のスイッチング素子に電流が集中することを防いで、当該特定のスイッチング素子が熱破壊するのを防ぐことができると共に、運転者の意図に応じた微速後退をスムーズに行うことができる。
From time T3 to time T4, as shown in the
時刻T4以降において、要求駆動力は、図4(b)のグラフ42に示すように、走行抵抗よりも大きくなっているため、ハイブリッド車両100は加速され、その速度Vは、図4(c)のグラフ43に示すように、時間の経過と共に大きくなり、時刻T5では、速度0よりも大きくなる。即ち、このとき、ハイブリッド車両100は、時刻T4から時刻T5において、登坂路上で後退する速さが次第に遅くなり、時刻T5以降では、登坂路上で前進することとなる。ECU10は、要求駆動力が走行抵抗よりも大きくなっていると判定すると、運転者の加速意思があるものとして、図4(d)のグラフ44a、44bに示すように、ブレーキ15による制動を止め、要求駆動力をモータMG2による駆動力のみで担うこととする。これにより、ハイブリッド車両100をスムーズに加速することができる。
After time T4, as shown in the
以上のことから分かるように、第1実施形態に係る車両の制御方法では、ECU10は、ハイブリッド車両100が登坂路上で停止又は微速後退している状態となっていると判定した場合において、要求駆動力が走行抵抗以下となる場合には、算出された走行抵抗及び要求駆動力に基づいて、モータMG2による駆動力とブレーキ15による制動力とをハイブリッド車両100に発生させることとする。このとき、ECU10は、ブレーキ15による制動力とモータMG2による駆動力との合計が常に要求駆動力となるように、ブレーキ15による制動力とモータMG2による駆動力とを制御する。これにより、インバータ5の特定のスイッチング素子に電流が集中することを防いで、当該特定のスイッチング素子が熱破壊するのを防ぐことができると共に、運転者の意図に応じた微速後退をスムーズに行うことができる。
As can be seen from the above, in the vehicle control method according to the first embodiment, the
(第1実施形態の変形例)
次に、第1実施形態の変形例について述べる。上述の第1実施形態では、ECU10は、ハイブリッド車両100が登坂路上で停止又は微速後退している状態となっていると判定した場合において、要求駆動力が走行抵抗以下となる場合には、常に、ブレーキ15による制動力をハイブリッド車両100に発生させるとしている。これに対し、第1実施形態の変形例では、さらなる制限条件として、所定時間経過後のインバータ5のインバータ温度が所定値以上となるときにのみ、ブレーキ15による制動力をハイブリッド車両100に発生させることとする。これにより、ブレーキ15を作動させる回数を減らすことができ、運転者が感じる違和感を低減することができる。この所定時間は、予め設定され、ROMなどに記録されている。以下に具体的に述べる。
(Modification of the first embodiment)
Next, a modification of the first embodiment will be described. In the above-described first embodiment, when the
まず、ECU10は、インバータ5の温度とインバータ電流とに基づいて、所定時間経過後のインバータ5の温度を予測する。具体的には、インバータ5にインバータ温度を検出する温度センサを取り付け、ECU10は、当該温度センサからの検出信号を基に、インバータ温度を求める。また、ECU10は、インバータ電流に基づいて、所定時間経過後のインバータ温度の上昇温度を予測する。
First, the
インバータ電流に基づいて、所定時間経過後のインバータ温度の上昇温度を予測する方法について説明する。インバータ5における単位時間当たりのインバータ発熱量は、インバータ5に流れるインバータ電流の2乗に比例すると考えられるので、ECU10は、インバータ電流に基づいて、単位時間当たりのインバータ発熱量を推測することができる。そして、ECU10は、推測された単位時間当たりのインバータ発熱量に基づいて、所定時間経過後のインバータ温度の上昇温度を予測することができる。例えば、ECU10は、インバータ温度の上昇温度とインバータ発熱量との関係を示すマップを用いて、所定時間経過後のインバータ温度の上昇温度を求めることができる。このようにして、ECU10は、インバータ電流に基づいて、所定時間経過後のインバータ温度の上昇温度を予測することができる。
A method for predicting the rising temperature of the inverter temperature after a predetermined time has elapsed will be described based on the inverter current. Since the inverter heat generation amount per unit time in the inverter 5 is considered to be proportional to the square of the inverter current flowing through the inverter 5, the
ECU10は、温度センサからの検出信号を基に求められたインバータ温度に、所定時間経過後のインバータ温度の上昇温度を足した値を、所定時間経過後のインバータ温度として予測する。このようにすることで、確実に所定時間経過後のインバータ5のインバータ温度を予測することができる。なお、所定時間経過後のインバータ温度を予測する方法としては、これに限られないのは言うまでもない。例えば、ECU10は、インバータ電流に基づいて、単位時間当たりのインバータ発熱量を推測し、推測された単位時間当たりのインバータ発熱量のみに基づいて、マップなどを用いて、所定時間経過後のインバータ温度を予測するとしてもよい。
The
ECU10は、所定時間経過後のインバータ温度が所定値以上になると判定した場合には、ブレーキ15による制動力をハイブリッド車両100に発生させる。ここでいう所定値とは、特定のスイッチング素子が熱破壊しうるインバータ温度の値である。
When the
つまり、第2実施形態では、ECU10は、ハイブリッド車両100が登坂路上で停止又は微速後退している状態となっていると判定した場合において、要求駆動力が走行抵抗以下となる場合で、且つ、予測される所定時間経過後のインバータ温度が所定値以上となる場合にのみ、ブレーキ15による制動力をハイブリッド車両100に発生させることとする。このようにすることで、所定時間経過後のインバータ5のインバータ温度が所定値以上になると予測されるときにのみ、ブレーキ15が作動するため、先に述べた実施形態と比較して、ブレーキ15を作動させる回数を減らすことができ、運転者が感じる違和感を低減することができる。
That is, in the second embodiment, the
なお、上述の第1実施形態及びその変形例では、本発明の車両の制御装置をハイブリッド車両に適用するとしたが、これに限られるものではなく、代わりに、本発明の車両の制御装置を電気自動車に適用するとしても、同様の効果が得られるのは言うまでもない。 In the above-described first embodiment and its modification, the vehicle control device of the present invention is applied to a hybrid vehicle. However, the present invention is not limited to this. Instead, the vehicle control device of the present invention is electrically connected. It goes without saying that the same effect can be obtained even if it is applied to an automobile.
[第2実施形態]
次に、第2実施形態に係る車両の制御方法について述べる。第2実施形態に係る車両の制御方法では、ECU10は、ハイブリッド車両100が登坂路上で停止又は微速後退している状態となっていると判定した場合において、前進開始後間もなくエンジン始動が必要になることが予想される場合には、ブレーキ15を作動させている間に、エンジン1を始動させることとする。これにより、モータMG2のトルクを低減することができる。以下に具体的に述べる。
[Second Embodiment]
Next, a vehicle control method according to the second embodiment will be described. In the vehicle control method according to the second embodiment, when the
まず、ECU10は、ハイブリッド車両100が登坂路上で停止又は微速後退している状態となっていると判定した場合において、要求駆動力と走行抵抗とに基づいて、所定時間経過した時のハイブリッド車両100の出力を予測する。この所定時間は、予め設定され、ROMなどに記録されている。ここで、所定時間経過した時のハイブリッド車両100の予測される出力は、以下に述べる方法で予測することができる。まず、要求駆動力をFとし、走行抵抗をRとし、ハイブリッド車両100の質量及び加速度を夫々、m及びαとすると、以下の運動方程式(1)が成立する。
First, when the
mα = F−R
→ α = (F−R)/m・・・(1)
上述の式(1)を所定時間で積分することで、当該所定時間経過した時のハイブリッド車両100の予想される車速Vtを求めることができる。そして、所定時間経過した時の予測される出力Pは、以下の式(2)より求めることができる。
mα = F−R
→ α = (F−R) / m (1)
By integrating the above equation (1) over a predetermined time, the expected vehicle speed Vt of the
P = F・Vt・・・(2)
つまり、ECU10は、要求駆動力Fと走行抵抗Rとを上述の式(1)、(2)に代入することで、所定時間経過した時のハイブリッド車両100の予測される出力Pを求めることができる。
P = F · Vt (2)
That is, the
ECU10は、出力Pが所定値以上となる場合には、前進開始後間もなくエンジン始動が必要になるとして、ハイブリッド車両100にブレーキ15による制動力を発生させている間に(図4でいうと時刻T2から時刻T4の間)、エンジン1を始動することとする。ここでいう所定値とは、エンジン1を始動する必要があるときのハイブリッド車両100の出力の大きさであり、予め実験などにより求められ、ROMなどに記録されている。
When the output P is equal to or greater than the predetermined value, the
以上をまとめると、ECU10は、ハイブリッド車両100が登坂路上で停止又は微速後退している状態となっていると判定した場合において、要求駆動力と走行抵抗とに基づいて、所定時間経過した時のハイブリッド車両100の出力を予測し、当該出力が所定値以上になるときには、ハイブリッド車両100にブレーキ15による制動力を発生させている間に、エンジン1を始動することとする。このように、ハイブリッド車両100にブレーキ15による制動力を発生させている間に、エンジン1を始動させることにより、モータMG1によるエンジン1の始動トルクの反力を、ブレーキ15の制動力で相殺することができる。従って、エンジン1の始動トルクの反力を全て、モータMG2の駆動力で相殺する一般的なハイブリッド車両の場合と比較して、第2実施形態では、モータMG2の駆動力を低減することができ、エンジン1始動時におけるバッテリ6のバッテリ出力を低減することができる。
To summarize the above, when the
なお、上述の第2実施形態では、ハイブリッド車両100が登坂路上で停止又は微速後退している状態となっている場合を想定しているが、これに限られない、即ち、ハイブリッド車両100は登坂路上になくてもよい。要は、ECU10は、要求駆動力と走行抵抗を算出し、当該要求駆動力と当該走行抵抗とに基づいて、所定時間経過した時のハイブリッド車両100の出力を予測し、当該出力が所定値以上になるときには、ハイブリッド車両100にブレーキ15による制動力を発生させている間に、エンジン1を始動するとすればよい。これにより、ハイブリッド車両100が登坂路にない場合であっても、モータMG2の駆動力を低減することができ、エンジン1始動時におけるバッテリ6のバッテリ出力を低減することができる。
In the second embodiment described above, it is assumed that the
1 エンジン
3 車輪
4 プラネタリギヤ
9 燃料噴射弁
MG1、MG2 モータ
5 インバータ
6 バッテリ
13 車輪速度センサ
15 ブレーキ
17 傾斜角度センサ
18 アクセル開度センサ
100 ハイブリッド車両
DESCRIPTION OF
Claims (6)
路面の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、
車両の速度を検出する速度検出手段と、
前記アクセル開度検出手段より得られたアクセル開度から、運転者の要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段と、
前記傾斜角度検出手段により得られた路面の傾斜角度から、走行抵抗を算出する走行抵抗算出手段と、
前記速度検出手段により得られた車両の速度が所定範囲以内であり、前記要求駆動力算出手段より得られた要求駆動力が、前記走行抵抗算出手段より得られた走行抵抗以下となる場合に、前記要求駆動力と前記走行抵抗とに基づいて、ブレーキによる制動力と電動機による駆動力とを前記車両に発生させる制御手段と、を備えることを特徴とする車両の制御装置。 An accelerator opening detecting means for detecting the accelerator opening;
An inclination angle detecting means for detecting an inclination angle of the road surface;
Speed detecting means for detecting the speed of the vehicle;
From the accelerator opening obtained by the accelerator opening detecting means, the required driving force calculating means for calculating the driver's required driving force;
A running resistance calculating means for calculating a running resistance from the inclination angle of the road surface obtained by the tilt angle detecting means;
When the vehicle speed obtained by the speed detecting means is within a predetermined range, and the required driving force obtained by the required driving force calculating means is less than or equal to the running resistance obtained by the running resistance calculating means, A control device for a vehicle, comprising: control means for causing the vehicle to generate a braking force by a brake and a driving force by an electric motor based on the required driving force and the running resistance.
前記速度検出手段により得られた車両の速度が前記所定範囲の下限値よりも小さい場合に、前記回生手段から回生制動力を前記車両に発生させる回生制動手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。 Regenerative means for supplying battery power from the rotational energy of the generator;
Regenerative braking means for generating regenerative braking force from the regenerative means to the vehicle when the vehicle speed obtained by the speed detection means is smaller than a lower limit value of the predetermined range. Item 2. The vehicle control device according to Item 1.
前記制御手段は、前記インバータ温度予測手段により予測した前記インバータの温度が所定値以上の場合に、前記ブレーキによる制動力を前記車両に発生させることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の制御装置。 Inverter temperature predicting means for predicting the temperature of the inverter of the electric motor after a predetermined time has elapsed,
3. The vehicle according to claim 1, wherein the control unit causes the vehicle to generate a braking force by the brake when the inverter temperature predicted by the inverter temperature prediction unit is equal to or higher than a predetermined value. 4. Control device.
前記インバータ温度予測手段は、前記インバータの温度とインバータ電流とに基づいて、前記所定時間経過後の前記インバータの温度を予測することを特徴とする請求項3に記載の車両の制御装置。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the inverter,
The vehicle control device according to claim 3, wherein the inverter temperature predicting unit predicts a temperature of the inverter after the predetermined time has elapsed based on a temperature of the inverter and an inverter current.
前記バッテリの電力を発電機に供給して、前記発電機により前記内燃機関を始動する内燃機関始動手段と、
前記要求駆動力及び前記走行抵抗に基づいて、所定時間経過した時の前記車両の出力を予測する出力予測手段と、
前記出力が所定値以上の場合に、前記内燃機関始動手段により前記内燃機関を始動する内燃機関制御手段と、を備え
前記制御手段が前記車両に前記ブレーキによる制動力を発生させている間に、前記内燃機関制御手段は、前記内燃機関始動手段により前記内燃機関を始動することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の車両の制御装置。 An internal combustion engine;
Internal combustion engine starting means for supplying electric power of the battery to a generator, and starting the internal combustion engine by the generator;
Output predicting means for predicting the output of the vehicle when a predetermined time elapses based on the required driving force and the running resistance;
An internal combustion engine control means for starting the internal combustion engine by the internal combustion engine start means when the output is greater than or equal to a predetermined value, while the control means is generating braking force by the brake in the vehicle, The vehicle control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the internal combustion engine control means starts the internal combustion engine by the internal combustion engine start means.
バッテリの電力を発電機に供給して、前記発電機により前記内燃機関を始動する内燃機関始動手段と、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
前記アクセル開度検出手段より得られたアクセル開度から、運転者の要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段と、
走行抵抗を算出する走行抵抗算出手段と、
前記要求駆動力と前記走行抵抗とに基づいて、所定時間経過した時の前記車両の出力を予測する出力予測手段と、
前記出力が所定値以上の場合に、前記内燃機関始動手段により前記内燃機関を始動する内燃機関制御手段と、
前記車両にブレーキによる制動力を発生させる制動力発生手段と、を備え
前記制動力発生手段が前記車両にブレーキによる制動力を発生させている間に、前記内燃機関制御手段は、前記内燃機関始動手段により前記内燃機関を始動することを特徴とする車両の制御装置。 An internal combustion engine;
An internal combustion engine starting means for supplying battery power to a generator and starting the internal combustion engine with the generator;
An accelerator opening detecting means for detecting the accelerator opening;
From the accelerator opening obtained by the accelerator opening detecting means, the required driving force calculating means for calculating the driver's required driving force;
Running resistance calculating means for calculating running resistance;
Output predicting means for predicting the output of the vehicle when a predetermined time elapses based on the required driving force and the running resistance;
An internal combustion engine control means for starting the internal combustion engine by the internal combustion engine start means when the output is equal to or greater than a predetermined value;
Braking force generating means for generating braking force by the brake on the vehicle, and the internal combustion engine control means starts the internal combustion engine while the braking force generating means is generating braking force by the brake on the vehicle. A control apparatus for a vehicle, characterized in that the internal combustion engine is started by means.
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