JP2012250693A - 車両制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】全加減速シーンにおける加速性能を低下させることなく、エネルギー効率の向上を図る。
【解決手段】目標加減速度Adと、境界加減速度Anのうち目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amとの差分が加速度規定範囲ΔAd内か否かを判定し、目標加減速度Adと境界加減速度Anに基づいて新たにエンジンの駆動が必要と判定した場合でも、目標加減速度Adと、境界加減速度Anのうち目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amとの差分が加速度規定範囲ΔAd内であると判定された場合、目標加減速度Adを駆動中のモータにより実現可能な加速度に変更する。
【選択図】図3

Description

本発明は、走行用の複数の動力源を有する車両に搭載され、予め定められた走行条件を満たす目標加速度を実現するように複数の動力源の駆動制御を行う車両制御装置に関するものである。
従来、モータとエンジンを駆動系に有し、先行車の捕捉時、設定された自車との車間距離を維持するように制駆動力を制御する車間制御システムを備えたハイブリッド車両の車間制御装置がある(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−168502号公報
上記特許文献1に記載されたようなハイブリッド車両には、先行車両との車間距離を一定に維持するために必要となる加速度(目標加速度)を算出し、この目標加速度と、予め定められた境界加減速度に基づいて新たな動力源の駆動が必要か否かを判定し、新たな動力源の駆動が必要であると判定した場合、先行車両との車間距離を一定に維持するように、駆動中の動力源に加えて新たな動力源を駆動するといった制御を行うものがある。
例えば、モータのみを駆動して走行するモータ走行中に、先行車両との車間距離が一時的に大きくなり、目標加速度と境界加速度に基づいてモータに加えてエンジンの駆動が必要と判定された場合、モータとエンジンによる駆動制御が行われる。
しかし、このような制御では、目標加速度が少し境界加速度を超えただけで、モータとエンジンの駆動制御に切り替わることになり、エネルギー効率が低下してしまう。
そこで、加速時における境界加速度を少し高めに設定することが考えられる。しかし、このように境界加速度を変更すると、全ての加速シーンで加速性能が低下してしまうという問題が生じる。
本発明は上記問題に鑑みたもので、全加減速シーンにおける加速性能を低下させることなく、エネルギー効率の向上を図ることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、走行用の複数の動力源を有する車両に搭載され、予め定められた走行条件を満たす目標加減速度(Ad)を算出し、当該目標加減速度(Ad)と予め定められた境界加減速度(An)に基づいて新たな動力源を用いた駆動制御が必要であると判定すると、駆動中の動力源に加えて新たな動力源の駆動制御を実施する車両制御装置であって、目標加減速度(Ad)と、境界加減速度(An)のうち目標加減速度(Ad)に最も近い境界加減速度(Am)との差分が加速度規定範囲(ΔAd)内か否かを判定する加速度差分判定手段と、目標加減速度(Ad)と境界加減速度(An)に基づいて新たな動力源の駆動が必要と判定された場合でも、加速度差分判定手段により目標加減速度(Ad)と、境界加減速度(An)のうち目標加減速度(Ad)に最も近い境界加減速度(Am)との差分が加速度規定範囲(ΔAd)内であると判定された場合、目標加減速度(Ad)を駆動中の動力源により実現可能な加速度に変更する目標加速度変更手段と、を備えたことを特徴としている。
このような構成によれば、目標加減速度(Ad)と、境界加減速度(An)のうち目標加減速度(Ad)に最も近い境界加減速度(Am)との差分が加速度規定範囲(ΔAd)内か否かを判定し、目標加減速度(Ad)と境界加減速度(An)に基づいて新たな動力源の駆動が必要と判定された場合でも、加速度差分判定手段により目標加減速度(Ad)と、境界加減速度(An)のうち目標加減速度(Ad)に最も近い境界加減速度(Am)との差分が加速度規定範囲(ΔAd)内であると判定された場合、目標加減速度(Ad)が駆動中の動力源により実現可能な加速度に変更されるので、全加速シーンにおける加速性能を低下させることなく、エネルギー効率の向上を図ることができる。
また、請求項2に記載の発明は、複数の動力源には電動機が含まれており、目標加減速度(Ad)と予め定められた境界加減速度(An)に基づいて電動機による回生ブレーキに加えて新たに油圧ブレーキを用いた制動制御が必要であると判定すると、電動機による回生ブレーキに加えて新たに油圧ブレーキを用いた制動制御を実施するものであって、目標加速度変更手段は、目標加減速度(Ad)と境界加減速度(An)に基づいて電動機による回生ブレーキに加えて新たに油圧ブレーキを用いた制動制御が必要であると判定された場合でも、加速度差分判定手段により目標加減速度(Ad)と、境界加減速度(An)のうち目標加減速度(Ad)に最も近い境界加減速度(Am)との差分が加速度規定範囲(ΔAd)内であると判定された場合、目標加減速度(Ad)を電動機による回生ブレーキにより実現可能な減速度に変更することを特徴としている。
このような構成によれば、目標加減速度(Ad)と境界加減速度(An)に基づいて電動機による回生ブレーキに加えて新たに油圧ブレーキを用いた制動制御が必要であると判定された場合でも、加速度差分判定手段により目標加減速度(Ad)と、境界加減速度(An)のうち目標加減速度(Ad)に最も近い境界加減速度(Am)との差分が加速度規定範囲(ΔAd)内であると判定された場合、目標加減速度(Ad)が電動機による回生ブレーキにより実現可能な減速度に変更されるので、全減速シーンにおける減速性能を低下させることなく、エネルギー効率の向上を図ることができる。
ところで、車速が低速よりも高速の方が加減速の変化に気付きにくいといった傾向がある。
請求項3に記載の発明では、加速度規定範囲が、車速が低速よりも高速の方が広くなるように規定されているので、乗員に加減速性能の低下を意識させることなく、エネルギー効率の向上を図ることが可能である。
また、走行条件は、請求項4に記載の発明のように、先行車両との車間距離を一定に保持するようにしてもよく、請求項5に記載の発明のように、車両の車速を一定に保持するようにしてもよく、請求項6に記載の発明のように、車両の最高車速を一定に保持するようにしてもよい。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
本発明の一実施形態に係る車両制御装置の構成を示す図である。 境界加減速度について説明するための図である。 目標加速度の変更について説明するための図である。 加速度規定範囲と車速の関係について説明するための図である。 車間制御ECUのフローチャートである。
本発明の一実施形態に係る車両制御装置の構成を図1に示す。本車両制御装置1は、モータとエンジンを走行用の動力源とするハイブリッド車両に搭載され、先行車両との車間距離を一定に保持するようにモータとエンジンの駆動制御を行う。
車両制御装置1は、車間制御ECU10および加速度制御ECU20により構成されている。車間制御ECU10には、車間距離センサ30および車速センサ31が接続されている。
車間距離センサ30は、自車両と先行車両との車間距離を測定するためのものである。本実施形態では、レーザー光を送出し、先行車両に反射した反射光を検出することにより自車両と先行車両との車間距離を測定するレーザーレーダにより構成されている。車間距離センサ30により定期的に先行車両との車間距離が測定され、車間距離センサ30から車間制御ECU10へ車間距離を表す車間距離データが送出されるようになっている。
車速センサ31は、自車両の車速を特定するための信号を出力する。本車速センサ31は、自車両の車輪の回転速度に応じた車速信号を車間制御ECU10へ出力する。
車間制御ECU10は、CPU、メモリ、I/O等を備えたコンピュータとして構成されている。車間制御ECU10のCPUはメモリに記憶されたプログラムに従って各種処理を実施する。
車間制御ECU10には、アクセルペダル操作量センサ(図示せず)より運転者のアクセルペダルの操作量に応じた信号と、ブレーキペダル操作量センサ(図示せず)より運転者のブレーキペダルの操作量に応じた信号とが入力されるようになっている。
車間制御ECU10は、アクセルペダル操作量センサより入力される信号とブレーキペダル操作量センサより入力される信号に基づいて運転者の要求する目標加減速度Adを算出し、算出した目標加減速度Adを加速度制御ECU20へ送出する。
また、車間制御ECU10は、乗員のスイッチ操作に応じて車間距離一定走行の開始を指示する信号が入力されると、車速センサ31より入力される車速信号に基づいて自車両の車速を求めるとともに、この車速と車間距離センサ30より入力される車間距離データとに基づいて先行車両との車間距離が一定となるように目標加減速度(目標加速度または目標減速度)Adを算出し、算出した目標加減速度Adを加速度制御ECU20へ出力する。
加速度制御ECU20は、CPU、メモリ、I/O等を備えたコンピュータとして構成されている。加速度制御ECU20のCPUはメモリに記憶されたプログラムに従って各種処理を実施する。
加速度制御ECU20は、エンジンECU40およびモータECU41からそれぞれ駆動トルク範囲を表す情報を取得するとともに、ブレーキECU42から制動トルク範囲を表す情報を取得し、駆動トルク範囲を表す情報および制動トルク範囲を表す情報に基づいて境界加減速度を規定するようになっている。
駆動トルク範囲は、エンジン駆動、モータ駆動により実現可能な最大トルクにより決定され、制動トルク範囲は、モータ回生による回生ブレーキ、油圧ブレーキにより実現可能な最大トルクにより決定される。
エンジンECU40は、加速度制御ECU20からの駆動指示に応じた駆動トルクが車軸に発生するようにエンジンを駆動制御し、モータECU41は、加速度制御ECU20からの駆動指示に応じた駆動トルクが車軸に発生するようにモータを駆動制御する。
また、ブレーキECU42は、加速度制御ECU20からの制動指示に応じた制動トルクが車軸に発生するようにモータおよび油圧ブレーキを制御する。
また、加速度制御ECU20は、車間制御ECU10より入力される目標加減速度Adを実現するようにエンジンECU40、モータECU41、ブレーキECU42に対して指示を送る。具体的には、エンジンECU40、モータECU41に対し、運転者の要求する加速度を実現するための駆動トルクを発生するように指示するとともに、ブレーキECU42に対し、運転者の要求する減速度を実現するための制動トルクを発生するように指示を送る。
加速度制御ECU20は、車間制御ECU10より入力される目標加減速度Adと、予め定められた境界加減速度に基づいて新たな動力源が必要であるか否かを判定し、この判定結果に従ってモータおよびエンジンの駆動制御、モータおよびブレーキを用いた制動制御を行う。
なお、加速度制御ECU20は、モータで発生させることができる駆動トルク範囲内では、優先的にモータを作動させ、モータで発生させることができる駆動トルクを超えるとエンジンを作動させるように、エンジンECU40およびモータECU41に指示する。
また、加速度制御ECU20は、モータで発生させることができる制動トルク範囲内では優先的に回生ブレーキを作動させ、モータで発生させることができる制動トルクを超えると更に油圧ブレーキを作動させるように、ブレーキECU42に指示する。
具体的には、図2に示すように、加速時には、目標加速度が境界加減速度A1未満では、モータ駆動のみの駆動制御を実施し、目標加速度が境界加減速度A1以上になると、モータに加えてエンジンの駆動制御を実施する。これにより目標加速度を実現するために必要なエネルギーを得ることが可能となる。
また、減速時には、目標減速度が境界加減速度A2よりも大きい場合は、モータによる回生ブレーキのみの制動制御を実施し、目標減速度が境界加減速度A2以下になると、モータによる回生ブレーキに加えて油圧ブレーキによる制動制御を実施する。これにより、目標減速度を実現するために必要なエネルギーを得ることができる。
なお、本実施形態において、境界加減速度A1は、モータのみを動力源とする動作モードからモータとエンジンを動力源とする動作モードに切り替わるポイントに設定されている。この境界加減速度A1は、モータが過負荷の状態とならないようにモータにより実現可能な最大加速度Amよりも一定量低い値となっている。
また、境界加減速度A2は、モータ回生による回生ブレーキから、回生ブレーキと油圧ブレーキに切り替わるポイントに設定されている。この境界加減速度A2は、モータ回生による回生ブレーキにより実現可能な最大減速度Amと同じ値に設定されている。
本実施形態に係る車間制御ECU10は、目標加速度が少し境界加減速度を超えただけで、新たな動力源が必要であると判定され、モータとエンジンの駆動制御に切り替わったり、また、目標減速度が少し境界加減速度を下まわっただけで、新たな制動手段が必要と判定され、回生ブレーキと油圧ブレーキによる制動制御に切り替わる等して、エネルギー効率が低下してしまうといった問題を解決するため、条件に応じて目標加減速度Adを駆動中の動力源により実現可能な最大加速度Amに変更する処理を実施する。
図3に、図2のB部拡大図を示す。車間制御ECU10は、目標加減速度Adと予め定められた境界加減速度A1に基づいて新たな動力源の駆動が必要と判定された場合でも、図3に示すように、目標加減速度Adと駆動中の動力源により実現可能な最大加速度A1との差分が予め定められた加速度規定範囲ΔAd内であると判定された場合、図中矢印Cに示すように、目標加減速度Adを駆動中の動力源により実現可能な最大加速度A1に変更する。
また、本実施形態において、加速度規定範囲ΔAdは、車速に応じて変化するようになっている。図4に、加速度規定範囲と車速の関係を示す。図中、縦軸のプラス側は加速時の加速度規定範囲、縦軸のマイナス側は減速時の加速度規定範囲である。車間制御ECU10のメモリには、このような車速と加速度規定範囲の関係を規定した情報が記憶されている。
この図に示すように、車速が一定値(例えば、時速40キロメートル)未満では、車速が高速になるほど加速度規定範囲は広くなるように規定されている。これは、低速よりも高速の方が加減速の変化に気付きにくいという運転者の特性に基づくものである。
図5に、車間制御ECU10のフローチャートを示す。運転席に設けられたスタートボタンに対する操作に応じて車間制御ECU10、加速度制御ECU20、エンジンECU40、モータECU41、ブレーキECU42等は動作状態となる。そして、運転者のスイッチ操作により車間距離一定走行の開始を指示する信号が車間制御ECU10に入力されると、車間制御ECU10は、図5に示す処理を定期的に実施する。
まず、車間距離および車速から目標加速度、目標減速度を算出する(S100)。具体的には、車速センサ31より入力される車速信号に基づいて自車両の車速を求めるとともに、この車速と車間距離センサ30より入力される車間距離データとに基づいて先行車両との車間距離が一定となるように目標加減速度(目標加速度または目標減速度)Adを算出する。
次に、境界加減速度A1〜Anを加速度制御ECU20より取得する(S102)。本実施形態では、図2に示した境界加減速度A1と境界加減速度A2が取得される。
次に、加速度範囲ΔAdを設定する(S104)。具体的には、メモリを参照して車両の車速に対応する加速度範囲ΔAdを特定する。
次に、境界加減速度A1〜Anの内、目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amを特定し、Am≧Ad−ΔAdを満たすか否かを判定する(S106)。
ここでは、境界加減速度A1が、目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amとなっているものとする。この場合、A1≧Ad−ΔAdを満たすか否かを判定する。
ここで、目標加減速度Adが境界加減速度A1を少し超えただけで、A1≧Ad−ΔAdを満たしている場合、S106の判定はYESとなり、次に、目標加減速度Adを変更する(S108)。具体的には、目標加減速度Adを、目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amに変更する。
次に、目標加減速度Adを加速度制御ECU20に出力する(S110)。すなわち、モータ駆動が維持され、エンジン駆動は開始されない。
したがって、多少加速性能は低下するものの、エンジン駆動が開始されないので、エネルギー効率の向上に寄与することができる。
また、境界加減速度A1が、目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amとなっており、目標加減速度Adが境界加減速度A1を大幅に超えて、A1≧Ad−ΔAdを満たしていない場合には、S106の判定はNOとなり、目標加減速度Adを変更することなく、目標加減速度Adを加速度制御ECU20に出力する。
この場合、速やかにモータ+エンジン駆動に切り替わり、加速性能を低下させることなく駆動制御を行うことができる。
また、境界加減速度A2が、目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amとなっており、目標加減速度Adが境界加減速度A2を少し下まわっただけで、A1≧Ad−ΔAdを満たしている場合、S106の判定はYESとなり、次に、目標加減速度Adを変更する(S108)。具体的には、目標加減速度Adを、目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amに変更する。
この場合、回生ブレーキが維持される。したがって、多少制動性能は低下するものの、エネルギー効率の向上に寄与する。
また、境界加減速度A2が、目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amとなっており、急ブレーキにより目標加減速度Adが境界加減速度A2を大幅に下まわり、A1≧Ad−ΔAdを満たしていない場合、S106の判定はNOとなり、目標加減速度Adを変更することなく、目標加減速度Adを加速度制御ECU20に出力する。
この場合、速やかに回生ブレーキと油圧ブレーキによる制動制御に切り替わる。したがって、制動性能を低下させることなく制動制御を行うができる。
上記した構成によれば、目標加減速度Adと、境界加減速度Anのうち目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amとの差分が加速度規定範囲ΔAd内か否かを判定し、目標加減速度Adと境界加減速度Anに基づいて新たにエンジンの駆動が必要と判定された場合でも、目標加減速度Adと、境界加減速度Anのうち目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amとの差分が加速度規定範囲ΔAd内であると判定された場合、目標加減速度Adが駆動中の動力源により実現可能な加速度に変更されるので、全加速シーンにおける加速性能を低下させることなく、エネルギー効率の向上を図ることができる。
また、目標加減速度Adと境界加減速度Anに基づいてモータによる回生ブレーキに加えて新たに油圧ブレーキを用いた制動制御が必要であると判定された場合でも、目標加減速度Adと、境界加減速度Anのうち目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amとの差分が加速度規定範囲ΔAd内であると判定された場合、目標加減速度Adがモータによる回生ブレーキにより実現可能な減速度に変更されるので、全減速シーンにおける減速性能を低下させることなく、エネルギー効率の向上を図ることができる。
また、加速度規定範囲は、車速が低速よりも高速の方が広くなるように規定されているので、乗員に加減速性能の低下を意識させることなく、エネルギー効率の向上を図ることが可能である。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。
例えば、上記実施形態では、S108にて、目標加減速度Adを、境界加減速度Anのうち、目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amに変更したが、必ずしも目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amに変更する必要はなく、駆動中の動力源により実現可能な加速度に変更するように構成してもよい。例えば、目標加減速度Adに最も近い境界加減速度Amよりも若干小さな値となるように構成してもよい。
また、上記実施形態では、車間制御ECU10および加速度制御ECU20により車間制御装置1を構成したが、車間制御ECU10と加速度制御ECU20を1つのECUとして車間制御装置1を構成してもよい。
また、上記実施形態では、レーザーレーダを用いて車間距離センサ30を構成したが、レーザーレーダに限定されるものではなく、例えば、ミリ波レーダ、2カメラCCD等を用いて構成してもよい。
また、上記実施形態では、車速に応じて加速度規定範囲が変化する構成を示したが、例えば、省エネ優先、標準、加速優先といったように、乗員の設定により加速度規定範囲を変更できるようにしてもよい。この場合、省エネ優先、標準、加速優先の順に、加速度規定範囲が狭くなるように規定すればよい。また、車速と乗員の設定に応じて加速度規定範囲を変化させるように構成してもよい。
また、上記実施形態では、走行条件として、先行車両との車間距離を一定に保持する例を示したが、例えば、車両の車速を一定に保持するようにしてもよく、また、車両の最高車速を一定に保持するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、本車両制御装置をモータとエンジンを搭載した車両に搭載した構成を示したが、このような構成に限定されるものではなく、例えば、2つのエンジンを搭載した車両、2つのモータを搭載した車両、2つのモータと2つのエンジンを搭載した車両等に適応することもできる。
なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、S106が加速度差分判定手段相当し、S108が目標加速度変更手段に相当する。
1 車両制御装置
10 車間制御ECU
20 加速度制御ECU
30 車間距離センサ
31 車速センサ
40 エンジンECU
41 モータECU
42 ブレーキECU

Claims (7)

  1. 走行用の複数の動力源を有する車両に搭載され、予め定められた走行条件を満たす目標加減速度(Ad)を算出し、当該目標加減速度(Ad)と予め定められた境界加減速度(An)に基づいて新たな動力源を用いた駆動制御が必要であると判定すると、駆動中の動力源に加えて新たな動力源の駆動制御を実施する車両制御装置であって、
    前記目標加減速度(Ad)と、前記境界加減速度(An)のうち前記目標加減速度(Ad)に最も近い前記境界加減速度(Am)との差分が加速度規定範囲(ΔAd)内か否かを判定する加速度差分判定手段と、
    前記目標加減速度(Ad)と前記境界加減速度(An)に基づいて前記新たな動力源の駆動が必要と判定された場合でも、前記加速度差分判定手段により前記目標加減速度(Ad)と、前記境界加減速度(An)のうち前記目標加減速度(Ad)に最も近い前記境界加減速度(Am)との差分が加速度規定範囲(ΔAd)内であると判定された場合、前記目標加減速度(Ad)を前記駆動中の前記動力源により実現可能な加速度に変更する目標加速度変更手段と、を備えたことを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記複数の動力源には電動機が含まれており、
    前記目標加減速度(Ad)と予め定められた境界加減速度(An)に基づいて前記電動機による回生ブレーキに加えて新たに油圧ブレーキを用いた制動制御が必要であると判定すると、前記電動機による回生ブレーキに加えて新たに油圧ブレーキを用いた制動制御を実施するものであって、
    前記目標加速度変更手段は、前記目標加減速度(Ad)と前記境界加減速度(An)に基づいて前記電動機による回生ブレーキに加えて新たに油圧ブレーキを用いた制動制御が必要であると判定された場合でも、前記加速度差分判定手段により前記目標加減速度(Ad)と、前記境界加減速度(An)のうち前記目標加減速度(Ad)に最も近い前記境界加減速度(Am)との差分が加速度規定範囲(ΔAd)内であると判定された場合、前記目標加減速度(Ad)を前記電動機による回生ブレーキにより実現可能な減速度に変更することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記加速度規定範囲は、前記車速が低速よりも高速の方が広くなるように規定されていることを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  4. 前記加速度規定範囲は、乗員の設定に応じて段階的に変更されるようになっていることを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  5. 前記走行条件は、先行車両との車間距離を一定に保持することであることを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  6. 前記走行条件は、前記車両の車速を一定に保持することであることを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  7. 前記走行条件は、前記車両の最高車速を一定に保持することであることを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
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