JP2011255792A - 車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気自動車1は、アクセル開度センサ7と、走行抵抗演算部12と、走行抵抗急低下判断部14aと、単調増加変数演算部13cと、電子コントロールユニット5と、を備えた。走行抵抗演算部12は、車両走行中、外乱による走行抵抗推定値FDを検出する。走行抵抗急低下判断部14aは、車両走行中、走行抵抗の急低下を検出する。単調増加変数演算部13cは、走行抵抗の急低下を検出したとき、アクセル開度に基づいて車両駆動力の単調増加変数を設定する。電子コントロールユニット5は、単調増加変数と走行抵抗推定値FDに基づいて目標車両駆動力を設定し、タイヤへ加える駆動力抑制により、実車両駆動力を前記目標車両駆動力に収束させる制御を行う。
【選択図】図3
Description
前記アクセル開度検出手段は、ドライバのアクセル操作に基づくアクセル開度を検出する。
前記走行抵抗相当値検出手段は、車両走行中、外乱による走行抵抗相当値を検出する。
前記走行抵抗急低下検出手段は、車両走行中、走行抵抗の急低下を検出する。
前記単調増加変数設定手段は、前記走行抵抗急低下検出手段により走行抵抗の急低下を検出したとき、前記アクセル開度に基づいて車両駆動力の単調増加変数を設定する。
前記車両駆動力制御手段は、前記単調増加変数と前記走行抵抗相当値に基づいて目標車両駆動力を設定し、タイヤへ加える駆動力抑制と制動力増加の少なくとも一方により、実車両駆動力を前記目標車両駆動力に収束させる制御を行う。
このように、走行抵抗急低下時の目標車両駆動力の設定に、アクセル開度に基づいて設定される単調増加変数(フィーリングパラメータ)を用いると共に、走行路面等から受ける外乱による走行抵抗相当値を用いる。そして、アクセル開度は、ドライバによるアクセル操作により決まるものであり、アクセル開度情報は、ドライバが意図する要求駆動力をあらわす情報である。
このため、ドライバが意図する要求駆動力と、走行中に車両が受ける外乱の変化とが、車両駆動力の制御に反映されたものになる。この結果、走行抵抗が急低下したとき、加速度の急変を抑えつつ、ドライバの意図に合致した駆動力制御を行うことができる。
図1は、実施例1の制御装置が搭載された電気自動車(車両の一例)を示す全体システム図である。以下、図1に基づき全体システム構成を説明する。
この走行抵抗推定値FDは、
走行抵抗推定値FD=実駆動力−(車両重量×車両加速度)
の式において、実駆動力は、駆動モータ2への駆動電流から推定する。あるいは、実駆動力が制・駆動目標値に一致しているという推定に基づき、実駆動力の値に制・駆動目標値を代入することで求める。
以下、本制御の具体的な内容を、フローチャートを用いて説明する。
ここで、「走行抵抗急低下の判断」は、例えば、走行抵抗の変化率が所定値より大きくなった場合、車両加速度の積分要素が所定値より大きくなった場合、車両加速度が所定値より大きくなった場合、車輪角加速度の移動平均が所定値より大きくなった場合、等により走行抵抗の急低下と判断する。
これによりTCS制御やABS制御等の緊急性が高い指令値が発生した場合は、それを優先させることができる。
ここで、単調増加変数(フィーリングパラメータ)は、図8に示すA領域、つまり、余裕駆動力の範囲内で任意に設定可能である。本構成により本制御実施中もドライバのアクセル操作に合わせて車両の加速度を制御することにより、ドライバの要求に合わせた車両挙動を実現する。
ここで、「漸近補正」とは、本制御により演算される目標駆動力からドライバのアクセルの基づく目標駆動力に切替える際、車両加加速度が急変してドライバに違和感を与えないため、車両加加速度の変化率が規定値以下になるように補正を与えることをいう。但し、ドライバのアクセル操作により車両加加速度が変化している際は、上記規定値を大きくすることでドライバ要求に対する応答性を高くする。
まず、「車両の走行性能」について説明する。そして、実施例1の電気自動車1の制御装置における作用を、「実施例1における駆動力抑制制御の特徴」、「走行抵抗急低下時の駆動力抑制制御作用」、「漸近補正による駆動力抑制制御作用」、「段差乗り上げ後にアクセルが絞られた際の駆動力抑制制御作用」、「段差乗り上げ後にアクセルが踏み増された際の駆動力抑制制御作用」に分けて説明する。
車両は走行中、転がり抵抗、空気抵抗、勾配抵抗、外乱抵抗など、走行を妨げる力の作用を受ける。これらを総称して、「走行抵抗」と言う。これに対して、駆動源(エンジンやモータなど)からのトルクは車両駆動力となり、「走行抵抗」に打ち勝って車両を進行させる。
車両駆動力=走行抵抗+余裕駆動力
という関係にある。
つまり、「走行抵抗」が大きければ、走るのに大きな「車両駆動力」が必要になり、「走行抵抗」が小さければ、小さな「車両駆動力」で走ることができる。そして、「車両駆動力」と「走行抵抗」のバランスがとれている状態になると、加速できなくなり、車両速度が一定になる。
ところが、例えば、アクセル踏み込み操作により、そのバランスがくずれて「車両駆動力」が大きくなったとする。このときに、「車両駆動力」が増えて余った力のことを、「余裕駆動力(excess driving force)」と言う。そして、この「余裕駆動力」が、車両の速度を上げることに使われて、次第に車両が加速されて行くことになる。
上記のように、段差乗り上げ走行時等であって、走行抵抗が急低下するとき、急加速を抑制しつつ、ドライバに違和感を与えない駆動力抑制を行うことが重要であり、実施例1における駆動力抑制制御は、下記に列挙する点を特徴とする。
・外乱による走行抵抗の急低下を検出した際、駆動力抑制(制動力増加)をする。
・走行抵抗と単調増加変数(フィーリングパラメータ)との和から求めた駆動力指令に合わせて車両駆動力抑制(制動力増加)をする。
・走行抵抗(外乱)は、駆動力と車両加速抵抗の差から求める。
・制御中のアクセルの増減に合わせて単調増加変数の増加割合を増減させる。
・アクセルに対する駆動力要求が本制御による駆動力要求以下になったとき駆動力抑制制御終了する。
・駆動力抑制制御の終了時は、車両加加速度が規定値以下となるように漸近させる。
・アクセル・ブレーキ操作が入った場合は、車両加加速度の規定値を大きくする。
・TCS制御もしくはABS制御に基づく駆動力目標値を優先する。
図10は、段差の直前で電気自動車1が停止した状態からアクセルを踏み込み、段差乗越えを開始し、段差乗越え後もアクセルを一定に維持した際のタイムチャートである。以下、図10を用いて走行抵抗急低下時の駆動力抑制制御作用を説明する。
したがって、駆動力抑制制御の開始時間tsから終了時間teまでの余裕駆動力は、図10に示すように、単調増加変数に一定勾配にて上昇する。これに伴って、時間tsから時間teまでの間での加速Gは、図10に示すように、ドライバの意図に合致して滑らかに変化しながら緩上昇する。車速は、時間teまでは変化する加速Gが加わるが、時間teを超えてからは一定の加速Gにより滑らかに緩上昇する。
このとき、実際の走行抵抗(外乱)は、推定した走行抵抗に打ち消されるため、車両加速度は単調増加変数によって決まる。このため、段差乗越え中も車両急加速を抑制しつつ、ドライバの要求に応じた車両挙動を実現することができる。
すなわち、車両加速度は、上記のように単調増加変数によって決まるため、アクセル開度が大きいほど単調増加変数の増加割合を大きくすることが、ドライバの駆動力要求に合ったものとなる。
このため、ドライバがアクセルを踏み込んでいるにもかかわらず、駆動力が落ち込んでドライバに意図しない減速感を与えることを防止できる。
すなわち、走行中、車両加加速度が変化するとドライバに違和感を与えることが知られている。
このため、駆動力目標値が、アクセル開度に基づくドライバの要求駆動力から、走行抵抗急低下時に演算される目標値に切り替わる際に、車両の加加速度の変化を小さくでき、ドライバに不要な減速感を与えることを防止できる。
すなわち、車両の加速性能は、余裕駆動力により決まるため、例えば、駆動力抑制制御を開始する時点の余裕駆動力を単調増加変数の初期値とすると、駆動力抑制制御の開始前後での駆動力の段差が抑えられる。
このため、余裕駆動力に基づいて単調増加変数の初期値を決定することで、駆動力抑制制御の開始前後での駆動力の切り替えを滑らかにすることができる。
例えば、時間管理により制御を終了すると、「アクセルに基づくドライバの要求駆動力」と「実際に車両が出力している実車両駆動力」との差異がなくならない。このため、ドライバの再加速要求に追従できない。
これに対し、制御中の目標車両駆動力からドライバの要求駆動力に切り替えるとき、駆動力の急変が抑えられ、切り替えを滑らかにすることができる。
すなわち、走行抵抗急低下時の駆動力抑制制御とTCS制御/ABS制御は、共に車両挙動の安定化を目指す制御であるが、両制御を比べるとTCS制御/ABS制御の方が、より緊急性が高い。
このため、TCS制御あるいはABS制御が動作するような緊急性の高い制御指令が発生した場合、それを優先させることで、車両挙動の安定性を確保することができる。
図11は、段差の直前で電気自動車1が停止した状態からアクセルを踏み込み、段差乗越えを開始し、段差乗越え後もアクセルを一定に維持した際のタイムチャートである。以下、図11を用いて漸近補正による駆動力抑制制御作用を説明する。
このように、実施例1では、車両駆動力の制御を終了するとき、車両加加速度の変化をあらわす車両加加速度変化率が変化率設定値以下となるように、目標車両駆動力を要求駆動力に漸近させる制御を行う構成を採用した(図9)。
例えば、この漸近補正を実施しない場合は、図11の漸近補正ナシの特性に示すように、ドライバはアクセルを一定開度で維持しているだけなのに、漸近補正ナシの制御終了時間t3で車両加加速度がステップ的に急変するため違和感を与えてしまう。
これに対し、実施例1では、図11の矢印Bの実線特性に示すように、漸近補正により時間t2から制御終了時間teにかけて車両加加速度が滑らかに変化するため、車両加加速度の急変によるドライバに違和感を与えない。
図12は、段差の直前で車両が停止した状態からアクセルを踏み込み段差乗越えをはじめ、乗越え後にアクセルを放した際のタイムチャートである。以下、図12を用いて段差乗り上げ後にアクセルが絞られた際の駆動力抑制制御作用を説明する。
すなわち、図12の矢印Cに示すように、アクセル放しに合わせて応答良く駆動力・車両加速度を低減する。そして、図12の矢印Dに示すように、アクセル操作中は、車両加加速度の急変を許容するが、アクセル操作を伴う車両加加速度の急変であるのでドライバに違和感を与えない。
このため、段差乗越え後にアクセルを放した際、ドライバに違和感を与えることなく、駆動力・車両加速度を低減したいというドライバ要求に対する応答性を高くすることができる。
図13は、段差の直前で車両が停止した状態からアクセルを踏み込み段差乗越えをはじめ、乗越え後に更にアクセルを踏み増した際のタイムチャートである。以下、図13を用いて段差乗り上げ後にアクセルが踏み増された際の駆動力抑制制御作用を説明する。
すなわち、図13の矢印Eに示すように、アクセル踏み増しに合わせて応答良く駆動力・車両加速度を上昇する。そして、図13の矢印Fに示すように、アクセル操作中は、車両加加速度の急変を許容するが、アクセル操作を伴う車両加加速度の急変であるのでドライバに違和感を与えない。
このため、段差乗越え後にアクセルを踏み増した際、ドライバに違和感を与えることなく、駆動力・車両加速度を上昇したいというドライバ要求に対する応答性を高くすることができる。
実施例1の電気自動車1の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
車両走行中、外乱による走行抵抗相当値(走行抵抗推定値FD)を検出する走行抵抗相当値検出手段(走行抵抗演算部12)と、
車両走行中、走行抵抗の急低下を検出する走行抵抗急低下検出手段(走行抵抗急低下判断部14a)と、
前記走行抵抗急低下検出手段(走行抵抗急低下判断部14a)により走行抵抗の急低下を検出したとき、前記アクセル開度に基づいて車両駆動力の単調増加変数を設定する単調増加変数設定手段(単調増加変数演算部13c)と、
前記単調増加変数と前記走行抵抗相当値(走行抵抗推定値FD)に基づいて目標車両駆動力を設定し、タイヤへ加える駆動力抑制と制動力増加の少なくとも一方により、実車両駆動力を前記目標車両駆動力に収束させる制御を行う車両駆動力制御手段(電子コントロールユニット5)と、
を備えた。
このため、走行抵抗が急低下したとき、加速度の急変を抑えつつ、ドライバの意図に合致した駆動力制御を行うことができる。
このため、(1)の効果に加え、ドライバがアクセルを踏み込んでいるにもかかわらず、駆動力が落ち込んでドライバに意図しない減速感を与えることを防止できる。
前記単調増加変数設定手段(単調増加変数演算部13c)は、前記単調増加変数の増加割合初期値を、前記車両加加速度に基づいて決定した(ステップS303)。
このため、(2)の効果に加え、駆動力目標値が、アクセル開度に基づくドライバの要求駆動力から、走行抵抗急低下時に演算される目標値に切り替わる際に、車両の加加速度の変化を小さくでき、ドライバに不要な減速感を与えることを防止できる。
前記単調増加変数設定手段(単調増加変数演算部13c)は、前記単調増加変数の初期値を、前記余裕駆動力に基づいて決定した(ステップS305)。
このため、(3)の効果に加え、余裕駆動力に基づいて単調増加変数の初期値を決定することで、駆動力抑制制御の開始前後での駆動力の切り替えを滑らかにすることができる。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、制御中の目標車両駆動力からドライバの要求駆動力に切り替えるとき、駆動力の急変が抑えられ、切り替えを滑らかにすることができる。
このため、(5)の効果に加え、制御終了域において、車両加加速度が滑らかに変化し、車両加加速度の急変により与えるドライバへの違和感を防止できる。
このため、(6)の効果に加え、段差乗越え後にアクセルとブレーキの何れか一方を操作した際、ドライバに違和感を与えることなく、駆動力・車両加速度を低下あるいは上昇したいというドライバ要求に対する応答性を高くすることができる。
前記車両駆動力制御手段(電子コントロールユニット5)は、走行抵抗の急低下検出に基づく車両駆動力制御と、前記制駆動力制御システム(TCS/ABSコントローラ6)による車両駆動力制御と、が同時制御となる場合、前記制駆動力制御システム(TCS/ABSコントローラ6)による車両駆動力制御を優先する(ステップS201→ステップS206)。
このため、(1)〜(7)の効果に加え、制駆動力制御システム(TCS/ABSコントローラ6)が動作するような緊急性の高い制御指令が発生した場合、それを優先させることで、車両挙動の安定性を確保することができる。
2 駆動モータ
3 制動装置
4FL 左前輪タイヤ(タイヤ)
4FR 右前輪タイヤ(タイヤ)
4RL 左後輪タイヤ(タイヤ)
4RR 右後輪タイヤ(タイヤ)
5 電子コントロールユニット(車両駆動力制御手段)
6 TCS/ABSコントローラ(制駆動力制御システム)
7 アクセル開度センサ(アクセル開度検出手段)
8 ブレーキ操作量センサ
9 センサ部
10 車速センサ
11 ドライバ要求駆動力要求制動力演算部
12 走行抵抗演算部
13 目標駆動力生成部
14 制御開始・終了判断部
15 目標駆動力切替部
Claims (8)
- ドライバのアクセル操作に基づくアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
車両走行中、外乱による走行抵抗相当値を検出する走行抵抗相当値検出手段と、
車両走行中、走行抵抗の急低下を検出する走行抵抗急低下検出手段と、
前記走行抵抗急低下検出手段により走行抵抗の急低下を検出したとき、前記アクセル開度に基づいて車両駆動力の単調増加変数を設定する単調増加変数設定手段と、
前記単調増加変数と前記走行抵抗相当値に基づいて目標車両駆動力を設定し、タイヤへ加える駆動力抑制と制動力増加の少なくとも一方により、実車両駆動力を前記目標車両駆動力に収束させる制御を行う車両駆動力制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項1に記載された車両の制御装置において、
前記単調増加変数設定手段は、車両駆動力の単調増加変数の増加割合を、前記アクセル開度が大きいほど大きな値に設定したことを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項2に記載された車両の制御装置において、
車両加速度の変化をあらわす車両加加速度を推定する車両加加速度推定手段を備え、
前記単調増加変数設定手段は、前記単調増加変数の増加割合初期値を、前記車両加加速度に基づいて決定したことを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項3に記載された車両の制御装置において、
車両駆動力から前記走行抵抗相当値を差し引いた余裕駆動力を推定する余裕駆動力推定手段を備え、
前記単調増加変数設定手段は、前記単調増加変数の初期値を、前記余裕駆動力に基づいて決定したことを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項1から請求項4までの何れか1項に記載された車両の制御装置において、
前記車両駆動力制御手段は、前記アクセル開度に基づくドライバの要求駆動力が、前記単調増加変数と前記走行抵抗相当値に基づいて設定された目標車両駆動力以下になったとき、車両駆動力の制御を終了することを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項5に記載された車両の制御装置において、
前記車両駆動力制御手段は、車両駆動力の制御を終了するとき、車両加加速度の変化をあらわす車両加加速度変化率が変化率設定値以下となるように、前記目標車両駆動力を前記要求駆動力に漸近させる制御を行うことを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項6に記載された車両の制御装置において、
前記車両駆動力制御手段は、アクセルとブレーキの何れか一方の操作中、漸近補正時車両加加速度変化率の規定値を、アクセルとブレーキの何れも操作していないときの漸近補正時車両加加速度変化率の規定値に比べて大きな値に設定したことを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項1から請求項7までの何れか1項に記載された車両の制御装置において、
走行中、駆動力または制動力が過剰であることを検出したとき、制駆動力の過剰分を抑える制御を行う制駆動力制御システムを備え、
前記車両駆動力制御手段は、走行抵抗の急低下検出に基づく車両駆動力制御と、前記制駆動力制御システムによる車両駆動力制御と、が同時制御となる場合、前記制駆動力制御システムによる車両駆動力制御を優先することを特徴とする車両の制御装置。
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