JP2015171888A - 車両用走行制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.車両10の構成
[1−1.全体構成]
図1は、この発明の一実施形態に係る車両用走行制御装置12(以下「走行制御装置12」又は「制御装置12」という。)を搭載した車両10のブロック図である。車両10は、いわゆるハイブリッド車両であり、駆動源として、エンジン14及び走行モータ16(以下「モータ16」ともいう。)を有する。
アクセルペダル34は、駆動源の出力を制御するものであり、ペダル側アーム36に固定されている。ペダル側アーム36は、旋回可能な状態で図示しないリターンスプリングに連結されている。これにより、運転者がアクセルペダル34を戻すとき、アクセルペダル34は前記リターンスプリングからの付勢力(スプリング反力Fr_sp)により原位置まで戻される。
エンジン14(内燃機関)は、車両10の走行用の駆動源として駆動力Fe[N](又はトルク[N・m])を生成して図示しない駆動輪側に供給すると共に、オルタネータ18を作動させて電力を発生させる。オルタネータ18で発生した電力(以下「発電電力Pgen」という。)[W]は、バッテリ22、図示しない12ボルト系又は補機等に供給される。本実施形態のエンジン14は、8気筒型であり、一部の気筒のみを作動させ、その他の気筒を作動させない気筒休止運転が可能である。
[2−1.駆動源の切替え]
(2−1−1.概要)
本実施形態では、駆動源の選択(車両10の走行状態の選択)として、車速Vと走行モータ16の要求駆動力Freq[N](又は要求トルク[N・m])に応じて走行モータ16のみの作動による走行(以下「MOT走行」という。)と、エンジン14のみの作動(ここでは全気筒の作動)による走行(以下「ENG走行」という。)と、走行モータ16及びエンジン14両方の作動による走行(以下「ENG+MOT走行」という。)と、エンジン14のみの作動(気筒休止状態での作動)による走行(以下「気筒休止走行」という。)とが可能である。当該切替えは、車速V、バッテリ22の残量(SOC)及びペダル開度θに応じて行う。ペダル開度θは、実質的に走行モータ16の要求駆動力Freqを示すものとして扱うことができる。
図2は、バッテリ22の残量が大きいときの駆動源の選択特性(残量大用マップ)を示す図である。ここにいう「残量が大きいとき」とは、例えば、走行モータ16のみによる走行に回すのに十分な電力をバッテリ22が有していることを意味し、当該残量の具体的な値は、走行モータ16の仕様等に応じて適宜設定することが可能である。
図3は、バッテリ22の残量が小さいときに用いる駆動源の選択特性(残量小用マップ)を示す図である。ここにいう「残量が小さいとき」とは、例えば、走行モータ16のみによる走行に回すのに十分な電力をバッテリ22が有していないことを意味し、当該残量の具体的な値は、走行モータ16の仕様等に応じて適宜設定することが可能である。
本実施形態では、運転者が好適に駆動源(エンジン14及び走行モータ16)を選択することができるようにペダル反力Frを用いてアクセルペダル34の操作を誘導する。
(2−2−1−1.MOT走行アシスト)
一般に、車両10が低速であり且つ要求駆動力Freqが低いときはエンジン14での走行は燃費効率が低く、走行モータ16での走行の方がエネルギ効率が高い。そこで、本実施形態では、バッテリ22の残量が大きい状態で、車両10が低速であり且つ要求駆動力Freqが低ければ、MOT走行を選択する(図2)。この場合、MOT走行とENG走行とが切り替わるペダル開度θにおいてペダル反力Frを増大させ、運転者にMOT走行とENG走行とが切り替わるペダル開度θを知らせる。これにより、MOT走行の選択を促す。
車両10の急加速等のため、車両10の出力を大きくするためには、エンジン14と走行モータ16の両方を同時に作動させることが考えられる。その一方、エンジン14と走行モータ16の両方を同時に作動させると、エネルギ効率が低くなることが通常である。そこで、エネルギ効率の観点からすれば、可能な限り、エンジン14と走行モータ16の両方を同時に作動させることを避けることが好ましい。このため、本実施形態では、バッテリ22の残量が大きい場合、ENG走行とENG+MOT走行とが切り替わるペダル開度θよりも小さいペダル開度θにおいてペダル反力Frを増大させ、運転者にENG走行とENG+MOT走行とが切り替わるペダル開度θを知らせる。これにより、ENG+MOT走行の選択を避けることを促す。
車両10が高速走行している場合であっても、要求駆動力Freqが低い場合、気筒休止運転を行うことにより燃費を改善することが可能となる。このため、燃費の観点からすれば、全気筒運転よりも気筒休止運転をする方が好ましい。そこで、本実施形態では、バッテリ22の残量が大きい場合、気筒休止走行とENG走行とが切り替わる手前のペダル開度θにおいてペダル反力Frを増大させ、運転者に気筒休止とENG走行とが切り替わるペダル開度θを知らせる。これにより、気筒休止走行の選択を促す。
図4は、バッテリ22の残量が大きい場合において、ペダル開度θを増加させ、その後、ペダル開度θを減少させた場合のペダル開度θとペダル反力Frの関係の第1例を示す図である。
(2−2−2−1.充電促進アシスト)
バッテリ22の残量が小さい場合、バッテリ22を充電することが望まれる。そこで、本実施形態では、バッテリ22の残量が小さい場合、エンジン14によるオルタネータ18の発電効率が高くなり、バッテリ22を充電し易くなるペダル開度θにおいてペダル反力Frを増大させる。これにより、運転者にMOT走行とENG走行とが切り替わるペダル開度θを知らせると共に、バッテリ22の急速な充電を促す。
図3の線TH5は、図2の気筒休止アシスト閾値TH3(第3反力増大閾値TH3)と同様、気筒休止走行からENG走行に切り替わる手前において、ペダル反力Frを急激に増加させるための閾値(以下「気筒休止アシスト閾値TH5」、「第5反力増大閾値TH5」又は「閾値TH5」という。)を示す。なお、以下では、第4・第5反力増大閾値TH4、TH5を「残量小用閾値」と総称する。
図6は、バッテリ22の残量が小さい場合において、ペダル開度θを増加させ、その後、ペダル開度θを減少させた場合のペダル開度θとペダル反力Frの関係の一例を示す図である。
図7は、反力ECU46がペダル反力Frを設定するフローチャートである。ステップS1において、反力ECU46は、反力大用マップ(図2)と反力小用マップ(図3)の切替えを許可するか否かを判定する。両マップの切替えを常に許可することとすると、運転者に違和感を与える可能性もある。そこで、本実施形態では、両マップの切替えは、所定の条件が満たされるときのみ行う。具体的には、ペダル開度θがゼロであるとき(すなわち、アクセルペダル34が原位置にあるとき)、反力モータ40によるペダル反力Frが生成されていないとき及び反力ECU46から反力モータ40に対して反力生成指令Srが出力されていないときに両マップの切替えを許可する。これらの許可条件は、適宜組み合わせて用いることが可能であり、また、別の許可条件を設定してもよい。
以上のように、本実施形態によれば、バッテリ22の残量が小さい場合(図7のS3:NO)、エンジン14のみで車両10を走行させるENG走行(第1走行状態)からエンジン14及び走行モータ16で車両10を走行させるENG+MOT走行(第2走行状態)に切り替わる手前、すなわち、ENG走行中にペダル反力Frを増大させる(図3)。このため、ペダル反力Frが増大するペダル開度θ(充電促進アシスト閾値TH4)を超えてアクセルペダル34を踏み込んだ場合には、エンジン14及び走行モータ16により車両10を走行させることが可能となる。これにより、運転者の加速意図に応じた大きな駆動力を発生させることが可能となる。
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
上記実施形態では、駆動源(駆動力を生成するもの)としてエンジン14及び走行モータ16を有する車両10に走行制御装置12を搭載したが、複数の駆動源を有し、当該駆動源の駆動状態をユーザの操作に応じて切り替える車両10であれば、これに限らない。例えば、図1のように走行モータ16がエンジン14に直結して駆動輪(例えば、前輪)を駆動している構成において、さらに別の駆動輪(例えば、後輪)を駆動する別の走行モータ(第2走行モータ)を1つ又は2つ設けてもよい。換言すると、四輪駆動のハイブリッド車両にこの発明を適用してもよい。この場合、「ENG+MOT走行」においては、当該第2走行モータによってエンジン14をアシストしてもよい。
上記実施形態では、エンジン14が駆動中である場合、走行モータ16は駆動を止めるか(ENG走行)又はエンジン14と共に駆動した(ENG+MOT走行)が、エンジン14の駆動力を用いて走行モータ16を回生又は発電させてもよい。換言すると、走行モータ16にオルタネータ18の役割を担わせてもよい。この場合、充電促進アシスト閾値TH4は、例えば、単位量当たりの燃料によりエンジン14が駆動することで走行モータ16の発電量が所定の発電量閾値以上となる領域内で設定することができる。これにより、アクセルペダル34を充電促進アシスト閾値TH4又はその近傍で保持した場合、走行モータ16による発電量を相対的に多くすることが可能となる。従って、バッテリ22への充電を促進することが可能となる。
[3−1.バッテリ22の残量に応じた特性]
上記実施形態では、走行状態(MOT走行、ENG走行、ENG+MOT走行及び気筒休止走行)の切替え特性を、バッテリ22の残量が大きい場合と小さい場合の2つに分けて設定したが(図2及び図3)、走行状態の切替え特性の設定は、バッテリ22の残量に応じて複数設ければ、3つ以上の特性を設けることもできる。
上記実施形態(図2及び図3)では、走行状態(MOT走行、ENG走行、ENG+MOT走行及び気筒休止走行)の切替え特性を、車速Vとペダル開度θ(要求駆動力Freq)に応じて設定したが、切替え特性の設定は、ペダル開度θ(要求駆動力Freq)に応じて設定するものであれば、これに限らない。例えば、ペダル開度θ(要求駆動力Freq)のみに応じて設定してもよい。或いは、ペダル開度θ(要求駆動力Freq)と加速度[km/h/s]に応じて設定することもできる。
上記実施形態では、MOT走行アシスト閾値TH1を用いたが、例えば、高効率出力アシスト閾値TH2及び充電促進アシスト閾値TH4の利用に着目すれば、MOT走行アシスト閾値TH1を用いない構成も可能である。
上記実施形態(図2及び図3)では、ENG走行からENG+MOT走行への切替えを知らせる高効率出力アシスト閾値TH2及び充電促進アシスト閾値TH4を高効率発電領域(充電促進領域)内の値として設定したが、ENG走行からENG+MOT走行への切替えを知らせる値であれば、これに限らない。例えば、ENG走行からENG+MOT走行への切替え直前の値を設定してもよい。
上記実施形態では、気筒休止アシスト閾値TH3をMOT走行アシスト閾値TH1(図2の左側のTH1)よりも車速Vが高い領域に設定した。しかしながら、MOT走行(第3走行状態)と気筒休止走行(気筒休止状態)との切替えの観点からすれば、これに限らない。例えば、気筒休止アシスト閾値TH3をMOT走行アシスト閾値TH1(図2の左側のTH1)よりもペダル開度θ(要求駆動力Freq)が高い領域に設定してもよい。
14…エンジン(内燃機関) 16…走行モータ(電動機)
18…オルタネータ(発電機) 22…バッテリ(蓄電装置)
24…SOCセンサ(電力残量検出手段)
26…モータECU(電動機制御手段) 34…アクセルペダル
40…反力モータ(反力付与手段の一部)
46…反力ECU(反力付与手段の一部)
Fr…ペダル反力
TH1…MOT走行アシスト閾値(第2アクセルペダル開度閾値)
TH4…充電促進アシスト閾値(第1アクセルペダル開度閾値)
V…車速(車両情報) θ…ペダル開度(車両情報)
また、電力残量が第1所定値を下回る場合、第2駆動状態において、第2反力増大閾値を設定する。これにより、例えば、充電に適した開度で反力を増大させることが可能となる。
Claims (10)
- 車両(10)を走行させる第1駆動力を駆動輪側に供給する電動機(16)と、
前記車両(10)を走行させる第2駆動力を前記駆動輪側又は前記電動機(16)側に供給する内燃機関(14)と、
前記電動機(16)に電力を供給する充放電可能な蓄電装置(22)と、
アクセルペダル(34)に反力を付与する反力付与手段(40、46)と
を有する車両用走行制御装置(12)であって、
前記車両(10)の運転状態として、前記内燃機関(14)のみで前記車両(10)を走行させる第1走行状態と、前記内燃機関(14)及び前記電動機(16)で前記車両(10)を走行させる第2走行状態とを設定し、
前記アクセルペダル(34)の開度を含む車両情報に基づいて前記第1走行状態及び前記第2走行状態を互いに切り替え、
前記第1走行状態は、前記第2走行状態よりも小さい前記アクセルペダル(34)の開度に対応させて設定し、
さらに、前記車両用走行制御装置(12)は、前記蓄電装置(22)の電力残量を検出する電力残量検出手段(24)を備え、
前記電力残量検出手段(24)により検出された前記電力残量が第1所定値を下回る場合、前記反力付与手段(40、46)は、前記第1走行状態から前記第2走行状態に切り替わる手前で、前記アクセルペダル(34)への反力を増大させる第1アクセルペダル開度閾値を設定する
ことを特徴とする車両用走行制御装置(12)。 - 請求項1記載の車両用走行制御装置(12)において、
前記内燃機関(14)の駆動に応じて発電し、発電した電力を前記蓄電装置(22)に充電する発電機(18)を備え、
前記第1アクセルペダル開度閾値は、単位量当たりの燃料により前記内燃機関(14)が駆動することで前記発電機(18)の発電量が第1発電量閾値以上となる領域内で設定される
ことを特徴とする車両用走行制御装置(12)。 - 請求項1又は2記載の車両用走行制御装置(12)において、
さらに、前記電動機(16)の駆動及び回生又は発電を制御する電動機制御手段(26)を備え、
前記電動機(16)は、前記内燃機関(14)の駆動に応じて回生又は発電し、回生又は発電した電力を前記蓄電装置(22)に充電し、
前記電動機制御手段(26)は、前記第1走行状態の際、前記内燃機関(14)により前記電動機(16)に回生又は発電を実行させ、
前記第1アクセルペダル開度閾値は、単位量当たりの燃料により前記内燃機関(14)が駆動することで前記電動機(16)の発電量が第2発電量閾値以上となる領域内で設定される
ことを特徴とする車両用走行制御装置(12)。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用走行制御装置(12)において、
前記車両(10)の運転状態として、前記電動機(16)のみで前記車両(10)を走行させる第3走行状態を前記第1走行状態よりも小さい前記アクセルペダル(34)の開度に対応させて設定し、
前記電力残量検出手段(24)により検出された前記電力残量が第2所定値を上回ると検出された場合、前記反力付与手段(40、46)は、前記第3走行状態から前記第1走行状態に切り替わる手前で、前記アクセルペダル(34)への反力を増大させる第2アクセルペダル開度閾値を設定する
ことを特徴とする車両用走行制御装置(12)。 - 請求項4記載の車両用走行制御装置(12)において、
前記電力残量が前記第2所定値を上回るとき、前記第3走行状態の利用を許可し、
前記電力残量が前記第2所定値を下回るとき、前記第3走行状態の利用を禁止し、
前記電力残量が前記第2所定値を上回るときの制御と前記電力残量が前記第2所定値を下回るときの制御との切替えは、前記アクセルペダル(34)の開度がゼロであるとき、前記反力付与手段(40、46)による前記反力が生成されていないとき又は前記反力付与手段(40、46)において反力生成指令が出力されていないときに実行する
ことを特徴とする車両用走行制御装置(12)。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両用走行制御装置(12)において、
前記第1走行状態として、前記内燃機関(14)の全気筒を作動させる全気筒作動状態と、前記内燃機関(14)の一部の気筒のみを作動させる気筒休止状態とが設定される
ことを特徴とする車両用走行制御装置(12)。 - 請求項4又は5に従属する請求項6記載の車両用走行制御装置(12)において、
前記気筒休止状態は、前記第3走行状態が設定される車速よりも高い領域で設定される
ことを特徴とする車両用走行制御装置(12)。 - 請求項6又は7記載の車両用走行制御装置(12)において、
前記反力付与手段(40、46)は、前記気筒休止状態と前記全気筒作動状態とが切り替わる手前で、前記アクセルペダル(34)ヘの反力を増大させる気筒休止アシスト閾値を設定する
ことを特徴とする車両用走行制御装置(12)。 - 請求項8記載の車両用走行制御装置(12)において、
前記気筒休止アシスト閾値は、前記第1アクセルペダル開度閾値より低く設定される
ことを特徴とする車両用走行制御装置(12)。 - 請求項4若しくは5に従属する請求項6に従属する請求項8若しくは請求項7に従属する請求項8又は請求項9記載の車両用走行制御装置(12)において、
前記第2アクセルペダル開度閾値及び前記気筒休止アシスト閾値は、前記アクセルペダル(34)の開度、前記車両(10)の要求駆動力若しくは実駆動力又はスロットル弁開度と、車速又は前記内燃機関(14)の回転数とに基づいて設定され、
前記第2アクセルペダル開度閾値及び前記気筒休止アシスト閾値が前記車速又は前記内燃機関(14)の回転数に応じて切り替わる際、前記第2アクセルペダル開度閾値及び前記気筒休止アシスト閾値には、連続した値が設定される
ことを特徴とする車両用走行制御装置(12)。
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