JP2016054606A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両起動操作後に速やかにモータのトルクによるアシストを実行することができる車両制御装置を提供する。
【解決手段】車両制御装置は、低電圧バッテリと、低電圧バッテリよりも高電圧を出力する高電圧バッテリと、モータと、モータと高電圧バッテリとの間に介在し、車両起動操作後にモータと高電圧バッテリとを接続する接続状態に切り替えられるリレーと、低電圧バッテリとモータとの間に接続され、低電圧バッテリの電力を昇圧してモータへ供給することが可能なコンバータと、少なくともコンバータを制御する制御部と、を備え、制御部は、車両起動操作が検出されたときに、モータのトルクによるアシストが必要（ステップＳ１０−Ｙ）であり、かつリレーが接続状態でない（ステップＳ２０−Ｎ）場合、低電圧バッテリの電力をコンバータにより昇圧（ステップＳ４０）させてモータへ供給してアシストを実行（ステップＳ５０）する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、高電圧バッテリとモータを搭載した車両がある。例えば、特許文献１には、内燃機関(ＩＥＣ)と、発電機と、高電圧バスと、高電圧バッテリと、電動モータとを具備してなるハイブリッド車両について記載されている。特許文献１のＩＣＥ始動方法は、高電圧バッテリの機能不全を検出するステップと、バッテリの機能不全を検出したとき、可逆ｄｃ‐ｄｃコンバータを介して低電圧バッテリから発電機にエネルギーを供給するステップとを具備することにより、高電圧バッテリを要さずに内燃機関を始動できるとされている。

特表２００７−５２６１６６号公報

ところで、高電圧バッテリとモータの間には、一般的にリレーが介在しており、このリレーが接続状態でなければ、高電圧バッテリからモータへの電力供給がなされない。車両起動操作がなされてから、リレーが接続状態となるまでには遅延がある。このため、車両起動操作後にリレーが接続状態となるまでの間は、モータのトルクによるアシストができないという問題がある。

本発明の目的は、車両起動操作後に速やかにモータのトルクによるアシストを実行することができる車両制御装置を提供することである。

本発明の車両制御装置は、低電圧バッテリと、前記低電圧バッテリよりも高電圧を出力する高電圧バッテリと、モータと、前記モータと前記高電圧バッテリとの間に介在し、車両起動操作後に前記モータと前記高電圧バッテリとを接続する接続状態に切り替えられるリレーと、前記低電圧バッテリと前記モータとの間に接続され、前記低電圧バッテリの電力を昇圧して前記モータへ供給することが可能なコンバータと、少なくとも前記コンバータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記車両起動操作が検出されたときに、前記モータのトルクによるアシストが必要であり、かつ前記リレーが前記接続状態でない場合、前記低電圧バッテリの電力を前記コンバータにより昇圧させて前記モータへ供給して前記アシストを実行することを特徴とする。

本発明に係る車両制御装置の制御部は、車両起動操作が検出されたときに、モータのトルクによるアシストが必要であり、かつリレーが接続状態でない場合、低電圧バッテリの電力をコンバータにより昇圧させてモータへ供給してアシストを実行する。本発明に係る車両制御装置によれば、車両起動操作後に速やかにモータのトルクによるアシストを実行することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両制御装置の概略構成図である。 図２は、実施形態の制御部に係るブロック図である。 図３は、実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係る車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図３を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図１は、本発明の実施形態に係る車両制御装置の概略構成図、図２は、実施形態の制御部に係るブロック図、図３は、実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。

図１に示す車両１００は、動力源としてエンジン２とモータ５を備えるハイブリッド車両である。車両１００に搭載された車両制御装置１は、低電圧バッテリ３と、高電圧バッテリ４と、モータ５と、リレー６と、コンバータ７と、制御部５０と、を含む。エンジン２は、例えば、内燃機関であり、燃料の燃焼エネルギーをクランクシャフト２ａの回転運動に変換する。クランクシャフト２ａは、クラッチ９を介して回転軸１０と接続されている。クラッチ９は、解放状態となることで回転軸１０とクランクシャフト２ａとを遮断する。クラッチ９は、例えば、少なくともエンジン２を動力源として走行するＨＶ走行モードにおいて係合される。また、クラッチ９は、例えば、モータ５を動力源として走行するＥＶ走行モードにおいて解放される。エンジン２から回転軸１０に出力されたエンジントルクは、車両１００の駆動輪に伝達される。回転軸１０には、プーリ１１が接続されている。

低電圧バッテリ３は、主として低電圧補機８に対する電力の供給を行うバッテリである。低電圧バッテリ３の定格出力電圧は、例えば、１４[Ｖ]である。低電圧バッテリ３は、コンバータ７を介してモータ５と接続されている。コンバータ７は、リレー６を介して高電圧バッテリ４と接続されている。高電圧バッテリ４は、主としてモータ５に対する電力の供給を行うバッテリである。高電圧バッテリ４は、低電圧バッテリ３よりも高電圧を出力するバッテリである。高電圧バッテリ４の定格出力電圧は、例えば、２００[Ｖ]程度である。

コンバータ７は、低電圧バッテリ３とモータ５との間に接続され、低電圧バッテリ３の電力を昇圧してモータ５へ供給することが可能である。本実施形態のコンバータ７は、所謂ＤＣＤＣコンバータである。コンバータ７は、例えば、低電圧バッテリ３の電力を、高電圧バッテリ４の定格出力電圧と同程度の電圧まで昇圧してモータ５側へ出力する。また、コンバータ７は、モータ５側から入力される電力を、低電圧バッテリ３の定格出力電圧と同程度の電圧まで降圧して低電圧バッテリ３に供給することが可能である。低電圧バッテリ３は、コンバータ７によって降圧されて供給される電力によって充電される。

モータ５は、電動機としての機能と、発電機としての機能とを備えている。モータ５は、供給される電力を回転軸５ａの回転運動に変換する。また、モータ５は、回転軸５ａに入力される機械的な動力を電気エネルギーに変換する回生発電を行うことができる。モータ５によって発電された電力は、高電圧バッテリ４や低電圧バッテリ３に充電される。

モータ５は、リレー６を介して高電圧バッテリ４と接続されている。リレー６は、モータ５と高電圧バッテリ４との間に介在し、車両起動操作後にモータ５と高電圧バッテリ４とを接続する接続状態に切り替えられる。リレー６は、いわゆるシステムメインリレー（ＳＭＲ）である。リレー６は、モータ５と高電圧バッテリ４とを電気的に遮断する遮断状態と、モータ５と高電圧バッテリ４とを電気的に接続する接続状態とに切り替わる。遮断状態のリレー６は、高電圧バッテリ４からモータ５に対する電力の供給、およびモータ５から高電圧バッテリ４に対する電力の供給を何れも遮断する。一方、接続状態のリレー６は、高電圧バッテリ４とモータ５との間の双方向の電力の供給を可能とする。

モータ５の回転軸５ａには、プーリ１２が接続されている。補機１３は、エンジン２およびモータ５のトルクによって駆動される。補機１３の回転軸１３ａには、プーリ１４が接続されている。プーリ１１，１２，１４には、無端のベルト１５が掛け渡されている。

制御部５０は、エンジン２、モータ５、リレー６、およびコンバータ７を制御する。制御部５０には、スタートスイッチ５６およびＧセンサ５７が接続されている。スタートスイッチ５６は、運転者による車両起動操作およびシステム停止操作などの操作入力がなされるスイッチである。Ｇセンサ５７は、車両１００の前後Ｇを検出する。車両１００のシステムが停止しているときにスタートスイッチ５６に対する操作入力がなされると、制御部５０はその操作入力を車両起動操作と判断する。制御部５０は、車両起動操作が検出されると、車両システムの起動手順を実行する。制御部５０は、起動手順において、エンジン２、低電圧バッテリ３、高電圧バッテリ４、モータ５、リレー６、およびコンバータ７等の各機器のチェック（システムチェック）を行う。制御部５０は、システムチェックによって各機器の異常が発見されない場合、リレー６を遮断状態から接続状態に切り替える。

本実施形態の制御部５０は、図２に示すように、車両ＥＣＵ５１、ＭＧ−ＥＣＵ５２、高電圧バッテリＥＣＵ５３、ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ５４および低電圧バッテリＥＣＵ５５を有する。各ＥＣＵ５１，５２，５３，５４，５５は、電子制御ユニットである。車両ＥＣＵ５１は、各ＥＣＵ５２，５３，５４，５５と電気的に接続されている。ＭＧ−ＥＣＵ５２は、車両ＥＣＵ５１からの指令に基づいてモータ５を制御するＥＣＵである。高電圧バッテリＥＣＵ５３は、高電圧バッテリ４の動作状態を検出又は推定し、高電圧バッテリ４の動作状態を車両ＥＣＵ５１に出力するＥＣＵである。高電圧バッテリ４の動作状態は、例えば、電圧、入出力電流値、温度、充電状態ＳＯＣ等を含む。ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ５４は、車両ＥＣＵ５１からの指令に基づいてコンバータ７を制御するＥＣＵである。低電圧バッテリＥＣＵ５５は、低電圧バッテリ３の電圧を監視し、その電圧値を示す情報を車両ＥＣＵ５１に出力するセンサである。

車両ＥＣＵ５１は、各ＥＣＵ５２，５３，５４，５５から取得した情報や各センサ５６，５７等から取得した情報に基づいて、ＭＧ−ＥＣＵ５２およびＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ５４に対する指令値を決定し、出力する。例えば、車両ＥＣＵ５１は、取得した情報に基づいてモータ５の目標トルクを決定し、決定した目標トルクをＭＧ−ＥＣＵ５２に対して出力する。モータ５の目標トルクは、例えば、アクセル開度および車速に基づいて算出された要求駆動力や要求パワーに基づいて決定される。ＭＧ−ＥＣＵ５２は、モータ５の実際の出力トルクを目標トルクに一致させるように、モータ５のインバータを制御する。

車両ＥＣＵ５１は、コンバータ７の動作モードを決定し、決定した動作モードをＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ５４に対して出力する。動作モードには、コンバータ７の昇圧動作／降圧動作や、変換後の目標電圧が含まれる。ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ５４は、指令された動作モードでコンバータ７を動作させる。車両ＥＣＵ５１は、エンジン２の制御を行う機能を有する。なお、制御部５０は、独立したエンジンＥＣＵを有していてもよい。

制御部５０は、リレー６が接続状態である場合、駆動要求や制動要求等に応じて高電圧バッテリ４とモータ５との間で電力の授受を行わせる。制御部５０は、モータ５に力行させて車両１００の走行トルクを発生させる場合、例えば、高電圧バッテリ４からモータ５に電力を供給させる。モータ５は、高電圧バッテリ４から供給される電力を消費して回転軸５ａにトルクを発生させる。回転軸５ａに発生したトルクは、車両１００の駆動輪に伝達される。制御部５０は、モータ５に回生発電を実行させる場合、モータ５から高電圧バッテリ４に電力を供給させて高電圧バッテリ４を充電する。

本実施形態の制御部５０は、発進アシスト制御を実行する。発進アシスト制御は、上り勾配の路面における車両１００の発進時に、車両１００の後退を抑制する制御である。制御部５０は、モータ５のトルク（以下、単に「モータトルク」と称する。）によって発進時の車両１００の後退を抑制する。

ここで、車両起動操作がなされた直後でリレー６が遮断状態であるときに運転者の発進操作がなされた場合であっても、発進アシスト制御を実行できることが望ましい。リレー６が遮断状態である間は、高電圧バッテリ４からモータ５に対する電力供給が不可能である。このときに運転者による発進操作がなされた場合に、リレー６が接続状態へと切り替わる前であっても発進アシスト制御を実行することができれば、車両１００のずり下がりが抑制可能となり、ドライバビリティが向上する。

本実施形態の制御部５０は、以下に説明するように、車両起動操作が検出されたときに、モータ５のトルクによるアシストが必要であり、かつリレー６が接続状態でない場合、低電圧バッテリ３の電力をコンバータ７により昇圧させてモータ５へ供給してアシスト制御を実行する。これにより、リレー６が接続状態となる前であっても、接続状態である場合と同様に発進アシスト制御を実行することが可能となる。

図３を参照して、本実施形態の車両制御装置１の動作について説明する。図３に示す制御フローは、例えば、制御部５０が車両起動操作を検出した場合に繰り返し実行される。

ステップＳ１０では、車両ＥＣＵ５１によって、モータ５による発進アシストが必要であるか否かが判定される。本実施形態の車両ＥＣＵ５１は、Ｇセンサ５７によって検出された上り勾配の値が所定値以上であり、かつブレーキオフである場合に発進アシストが必要であると肯定判定（ステップＳ１０−Ｙ）してステップＳ２０へ進み、否定判定（ステップＳ１０−Ｎ）すると本制御フローを終了する。

ステップＳ２０では、車両ＥＣＵ５１によって、高電圧バッテリ４の起動が終了したか否かが判定される。車両ＥＣＵ５１は、リレー６が接続状態であり、モータ５を含む高電圧系に電力が供給されている場合、高電圧バッテリ４の起動完了と肯定判定（ステップＳ２０−Ｙ）してステップＳ５０に進み、否定判定（ステップＳ２０−Ｎ）するとステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、車両ＥＣＵ５１によって、昇圧可能であるか否かが判定される。車両ＥＣＵ５１は、コンバータ７が正常に動作しており、かつ低電圧バッテリ３の電圧が所定値以上である場合、昇圧可能であると肯定判定（ステップＳ３０−Ｙ）してステップＳ４０に進み、否定判定（ステップＳ３０−Ｎ）すると本制御フローを終了する。

ステップＳ４０では、コンバータ７による昇圧がなされる。車両ＥＣＵ５１は、コンバータ７の動作モードとして昇圧動作を選択する。車両ＥＣＵ５１は、動作モードの昇圧後の目標電圧をモータ５による必要アシスト量および低電圧バッテリ３の電圧に基づいて決定する。必要アシスト量は、Ｇセンサ５７によって検出された上り勾配の値に基づいて決定される。必要アシスト量は、例えば、ブレーキオフの状態で車両１００を停止させておくことができる駆動力を発生させるトルク値である。目標電圧は、この必要アシスト量を実現する電力に基づいて決定される。車両ＥＣＵ５１は、動作モード（昇圧動作、目標電圧）をＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ５４に対して指令する。ＤＣ／ＤＣコンバータＥＣＵ５４は、指令された動作モードを実現するようにコンバータ７を制御する。ステップＳ４０が実行されると、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、モータ５による発進アシスト制御が実行される。車両ＥＣＵ５１は、発進アシスト制御におけるモータ５の目標トルクを決定し、目標トルクをＭＧ−ＥＣＵ５２に対して指令する。ＭＧ−ＥＣＵ５２は、目標トルクを実現するようにモータ５を制御する。モータ５は、車両１００を前進させる回転方向のトルクを出力し、重力による車両１００の後退を抑制する。モータ５は、高電圧バッテリ４の起動が終了している（ステップＳ２０−Ｙ）場合、高電圧バッテリ４から供給される電力によって後退を抑制するアシストトルクを発生する。一方、モータ５は、高電圧バッテリ４の起動が終了していない（ステップＳ２０−Ｎ）場合、低電圧バッテリ３からコンバータ７を介して供給される電力によってアシストトルクを発生する。

以上説明したように、本実施形態の車両制御装置１は、車両起動操作後にリレー６が接続状態となる前であっても発進アシスト制御を実行することが可能であるため、ドライバビリティを向上させることができる。

[実施形態の変形例]
実施形態の変形例について説明する。実施形態のステップＳ１０において、発進アシスト制御が作動する割合が所定値以上である場合に、発進アシストが必要であると判定されてもよい。例えば、車両ＥＣＵ５１は、車両起動操作がなされた後の最初の発進時に発進アシスト制御を実行したか否かの結果を累積的に記憶する。車両ＥＣＵ５１は、発進アシスト制御を実行したか否かの記憶に基づいて、車両起動操作がなされた後の最初の発進時に発進アシスト制御を実行した割合（確率）を算出する。車両ＥＣＵ５１は、算出した割合が所定値以上である場合、発進アシストが必要であると判定する。このような判定方法は、例えば、車両１００が頻繁に駐車される駐車場所が上り勾配となっている場合などに有効である。

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ 車両制御装置
２ エンジン
３ 低電圧バッテリ
４ 高電圧バッテリ
５ モータ
６ リレー
７ コンバータ
５０ 制御部
５６ スタートスイッチ
５７ Ｇセンサ

Claims (1)

1. 低電圧バッテリと、
   前記低電圧バッテリよりも高電圧を出力する高電圧バッテリと、
   モータと、
   前記モータと前記高電圧バッテリとの間に介在し、車両起動操作後に前記モータと前記高電圧バッテリとを接続する接続状態に切り替えられるリレーと、
   前記低電圧バッテリと前記モータとの間に接続され、前記低電圧バッテリの電力を昇圧して前記モータへ供給することが可能なコンバータと、
   少なくとも前記コンバータを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記車両起動操作が検出されたときに、前記モータのトルクによるアシストが必要であり、かつ前記リレーが前記接続状態でない場合、前記低電圧バッテリの電力を前記コンバータにより昇圧させて前記モータへ供給して前記アシストを実行する
   ことを特徴とする車両制御装置。

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