JP2021008867A - 車両 - Google Patents

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JP2021008867A
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崇彦 平沢
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Keiji Kaida
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Abstract

【課題】定常走行が所望されているときに、定常走行の継続を容易にする。【解決手段】走行用の駆動装置と、アクセル操作量に基づく目標駆動力により走行するように駆動装置を制御する制御装置と、を備える車両において、制御装置は、定常走行が所望されているときには、定常走行が所望されていないときに比して、アクセル操作量の変化に対する目標駆動力の変化が緩やかになるように目標駆動力を設定する。これにより、定常走行が所望されているときに、アクセル操作量の若干の変動に対する車速の変動を緩やかにすることができ、定常走行の継続を容易にすることができる。【選択図】図3

Description

本発明は、車両に関する。
従来、この種の車両としては、アクセルペダルの操作位置に基づいて車両の加減速度を制御するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2013−10426号公報
上述の車両では、定常走行(略一定の車速での走行)が所望されているか否かに拘わらずに、アクセルペダルの操作位置の変化に対して加減速度を一律の変化態様(変化率)で変化させる。このため、定常走行が所望されているときでも、アクセルペダルの操作位置が変化すると車速がある程度迅速に変化し、定常走行を継続することが難しい。
本発明の車両は、定常走行が所望されているときに、定常走行の継続を容易にすることを主目的とする。
本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の車両は、
走行用の駆動装置と、
アクセル操作量に基づく目標駆動力により走行するように前記駆動装置を制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、定常走行が所望されているときには、前記定常走行が所望されていないときに比して、前記アクセル操作量の変化に対する前記目標駆動力の変化が緩やかになるように前記目標駆動力を設定する、
ことを要旨とする。
この本発明の車両では、アクセル操作量に基づく目標駆動力により走行するように駆動装置を制御するものにおいて、定常走行が所望されているときには、定常走行が所望されていないときに比して、アクセル操作量の変化に対する目標駆動力の変化が緩やかになるように目標駆動力を設定する。これにより、定常走行が所望されているときに、アクセル操作量の若干の変動に対する車速の変動を緩やかにすることができ、定常走行の継続を容易にすることができる。
こうした本発明の車両において、前記制御装置は、所定時間における前記アクセル操作量の変動量が第1所定変動量以下で且つ前記所定時間における車速の変動量が第2所定変動量以下のときに、前記定常走行が所望されていると判定するものとしてもよい。こうすれば、アクセル操作量の変動量および車速の変動量を用いて定常走行が所望されているか否かを判定することができる。
また、本発明の車両において、前記制御装置は、前記アクセル操作量および車速に基づく走行用の要求駆動力を、または、前記要求駆動力に緩変化処理を施した駆動力を前記目標駆動力に設定し、更に、前記制御装置は、前記要求駆動力と走行抵抗との差分が所定差分以下のときに、前記定常走行が所望されていると判定するものとしてもよい。こうすれば、要求駆動力と走行抵抗との差分を用いて定常走行が所望されているか否かを判定することができる。
この場合、前記制御装置は、前記要求駆動力と走行抵抗との差分が所定差分以下で且つ所定時間における前記アクセル操作量の変動量が所定変動量以下のときに、前記定常走行が所望されていると判定するものとしてもよい。こうすれば、定常走行が所望されているか否かをより適切に判定することができる。
本発明の第1実施例としての電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。 要求駆動力設定用マップの一例を示す説明図である。 電子制御ユニット50により実行される目標駆動力設定処理の一例を示すフローチャートである。 変形例の目標駆動力設定処理の一例を示すフローチャートである。 走行抵抗推定用マップの一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車320の構成の概略を示す構成図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の第1実施例としての電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。第1実施例の電気自動車20は、図示するように、モータ32と、インバータ34と、蓄電装置としてのバッテリ36と、ナビゲーション装置40と、電子制御ユニット50とを備える。
モータ32は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動輪22a,22bにデファレンシャルギヤ24を介して連結された駆動軸26に接続されている。インバータ34は、モータ32の駆動に用いられると共に電力ラインを介してバッテリ36に接続されている。モータ32は、電子制御ユニット50によってインバータ34の複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。バッテリ36は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。
ナビゲーション装置40は、本体と、GPSアンテナと、ディスプレイとを備える。本体は、図示しないが、CPUやROM、RAM、記憶媒体、入出力ポート、通信ポートを有する。本体の記憶媒体には、地図情報などが記憶されている。地図情報としては、サービス情報(例えば、観光情報や駐車場など)や、各走行区間(例えば、信号機間や交差点間など)の道路情報などがデータベースとして記憶されている。道路情報には、距離情報や、幅員情報、車線数情報、地域情報(市街地や郊外)、種別情報(一般道路や高速道路)、勾配情報、法定速度、信号機の数などが含まれる。GPSアンテナは、車両の現在地に関する情報を受信する。ディスプレイは、車両の現在地に関する情報や目的地までの走行予定ルートなどの各種情報を表示すると共にユーザが各種指示を入力可能なタッチパネルタイプのディスプレイとして構成されている。ナビゲーション装置40は、電子制御ユニット50と通信ポートを介して接続されている。
電子制御ユニット50は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。電子制御ユニット50には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット50に入力される信号としては、例えば、モータ32の回転子の回転位置を検出する回転位置センサからのモータ32の回転子の回転位置θmや、モータ32の各相の電流を検出する電流センサからのモータ32の各相の電流Iu,Ivを挙げることができる。また、バッテリ36の端子間に取り付けられた電圧センサからのバッテリ36の電圧Vbや、バッテリ36の出力端子に取り付けられた電流センサからのバッテリ36の電流Ib、バッテリ36に取り付けられた温度センサからのバッテリ36の温度Tbも挙げることができる。さらに、イグニッションスイッチ60からのイグニッション信号や、シフトレバー61の操作位置を検出するシフトポジションセンサ62からのシフトポジションSPも挙げることができる。アクセルペダル63の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ64からのアクセル開度Accや、ブレーキペダル65の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ66からのブレーキペダルポジションBP、車速センサ68からの車速V、勾配センサ69からの路面勾配θr(登坂側を正とする)も挙げることができる。
電子制御ユニット50からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット50から出力される信号としては、例えば、インバータ34の複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号を挙げることができる。電子制御ユニット50は、回転位置センサからのモータ32の回転子の回転位置θmに基づいてモータ32の電気角θeや回転数Nmを演算する。電子制御ユニット50は、ナビゲーション装置40と通信ポートを介して接続されている。
こうして構成された第1実施例の電気自動車20では、電子制御ユニット50は、最初に、アクセルペダルポジションセンサ64からのアクセル開度Accと車速センサ68からの車速Vとに基づいて走行用の要求駆動力Tdtagを設定する。ここで、要求駆動力Tdtagは、例えば、アクセル開度Accおよび車速Vと要求駆動力Tdtagとの関係を予め定めて要求駆動力設定用マップとして図示しないROMに記憶しておき、アクセル開度Accおよび車速Vが与えられると、このマップから対応する要求駆動力Tdtagを導出して設定するものとした。図2は、要求駆動力設定用マップの一例を示す説明図である。続いて、要求駆動力Tdtagに基づいて走行用の目標駆動力Td*を設定し、設定した目標駆動力Td*により走行するようにモータ32のトルク指令Tm*を設定する。そして、モータ32がトルク指令Tm*で駆動されるようにインバータ34の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
次に、こうして構成された第1実施例の電気自動車20の動作、特に、要求駆動力Tdtagに基づいて目標駆動力Td*を設定する際の動作について説明する。図3は、電子制御ユニット50により実行される目標駆動力設定処理の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。
図2の目標駆動力設定処理が実行されると、電子制御ユニット50は、最初に、要求駆動力Tdtagや、アクセル開度Accおよび車速Vの所定時間T1(例えば、数百msec〜数sec程度)における変動量であるアクセル変動量ΔAccおよび車速変動量ΔVなどのデータを入力する(ステップS100)。ここで、要求駆動力Tdtagについては、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて設定した値を入力するものとした。アクセル変動量ΔAccおよび車速変動量ΔVについては、所定時間T1におけるアクセル開度Accおよび車速Vの極大値と極小値との差分として演算された値を入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル変動量ΔAccを閾値ΔArefと比較すると共に(ステップS110)、車速変動量ΔVを閾値ΔVrefと比較する(ステップS120)。ここで、閾値ΔArefは、アクセル開度Accの変動が比較的小さいか否かを判定するのに用いられる閾値であり、例えば、1%〜5%程度が用いられる。閾値ΔVrefは、車速Vの変動が比較的小さいか否かを判定するのに用いられ、例えば、1km/h〜5km/h程度が用いられる。アクセル開度Accの変動および車速Vの変動が比較的小さいときには、運転者により定常走行が所望されていると想定される。したがって、ステップS110,S120の処理は、定常走行が所望されているか否かを判定する処理であると考えることができる。
ステップS110でアクセル変動量ΔAccが閾値ΔArefよりも大きいときや、ステップS120で車速変動量ΔVが閾値ΔVrefよりも大きいときには、定常走行が所望されていないと判断し、なまし処理に用いる時定数τに比較的小さい所定値τ1を設定し(ステップS130)、設定した時定数τを用いて要求駆動力Tdtagになまし処理を施して目標駆動力Td*を演算して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。目標駆動力Td*は、例えば、前回の目標駆動力(前回Td*)と要求駆動力Tdtagと時定数τとを用いて式(1)により演算することができる。
Td*=前回Td*・τ+Tdtag・(1-τ) (1)
ステップS110でアクセル変動量ΔAccが閾値ΔAref以下で且つステップS120で車速変動量ΔVが閾値ΔVref以下のときには、定常走行が所望されていると判断し、なまし処理に用いる時定数τに所定値τ1よりも大きい所定値τ2を設定し(ステップS140)、設定した時定数τを用いて要求駆動力Tdtagになまし処理を施して目標駆動力Td*を演算して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。これにより、定常走行が所望されているときには、定常走行が所望されていないときに比して、アクセル開度Accの変化(要求駆動力Tdtagの変化)に対して目標駆動力Td*を緩やかに変化させることになるから、車速Vの変動を緩やかにすることができ、定常走行の継続を容易にすることができる。
以上説明した第1実施例の電気自動車20では、定常走行が所望されているとき(アクセル変動量ΔAccが閾値ΔAref以下で且つ車速変動量ΔVが閾値ΔVref以下のとき)には、定常走行が所望されていないとき(アクセル変動量ΔAccが閾値ΔArefよりも大きいときや、車速変動量ΔVが閾値ΔVrefよりも大きいとき)に比して、大きい時定数τを用いて要求駆動力Tdtagになまし処理を施して目標駆動力Td*を演算し、この目標駆動力Td*により走行するようにモータ32を制御する。これにより、定常走行が所望されているときに、アクセル開度Accの若干の変動に対する車速Vの変動を緩やかにすることができ、定常走行の継続を容易にすることができる。
次に、第2実施例の電気自動車20Bについて説明する。第2実施例の電気自動車20Bは、図1に例示した第1実施例の電気自動車20と同一のハード構成をしている。したがって、重複する説明を回避するために、第2実施例の電気自動車20Bのハード構成については、第1に例示した第1実施例の電気自動車20と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
続いて、第2実施例の電気自動車20Bの動作について説明する。第2実施例の電子制御ユニット50は、図3の目標駆動力設定処理に代えて、図4の目標駆動力設定処理を実行する。
図4の目標駆動力設定処理が実行されると、電子制御ユニット50は、最初に、要求駆動力Tdtagや、アクセル開度Accの所定時間T2(例えば、数百μsec〜数msec程度)における変動量である第2アクセル変動量ΔAcc2、車速V、路面勾配θr(登坂側を正とする)などのデータを入力する(ステップS200)。ここで、要求駆動力Tdtagについては、図3の目標駆動力設定処理と同様に入力するものとした。第2アクセル変動量ΔAcc2については、所定時間T2におけるアクセル開度Accの極大値と極小値との差分として演算された値を入力するものとした。車速Vについては、車速センサ68により検出された値を入力するものとした。路面勾配θrについては、勾配センサ69により検出された値を入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、入力した車速Vおよび路面勾配θrに基づいて走行抵抗Rvを推定する(ステップS210)。ここで、走行抵抗Rvは、車両に作用する進行方向とは反対方向の力であり、走行抵抗Rvには、転がり抵抗や空気抵抗、勾配抵抗、加速抵抗などが含まれる。この走行抵抗Rvは、第2実施例では、車速Vおよび路面勾配θrと走行抵抗Rvとの関係を予め定めて走行抵抗推定用マップとして図示しないROMに記憶しておき、車速Vおよび路面勾配θrが与えられると、このマップから対応する走行抵抗Rvを導出して推定するものとした。図5は、走行抵抗推定用マップの一例を示す説明図である。走行抵抗Rvは、図示するように、車速Vが高いほど大きくなり、且つ、路面勾配θrが登坂路側に大きいほど大きくなるように推定される。
続いて、要求駆動力Tdtagと走行抵抗Rvとの差分を閾値ΔTrefと比較すると共に(ステップS220)、第2アクセル変動量ΔAcc2を閾値ΔAref2と比較する(ステップS230)。ここで、閾値ΔTrefは、要求駆動力Tdtag(進行方向の力)と走行抵抗Rv(進行方向とは反対方向の力)とがある程度釣り合っているか否かを判定するのに用いられる閾値であり、例えば、1Nm〜5Nm程度が用いられる。閾値ΔAref2は、運転者が急なアクセル操作(踏み込みや踏み戻し)を行なったか否かを判定するのに用いられる閾値であり、例えば、1km/h〜5km/h程度が用いられる。要求駆動力Tdtagと走行抵抗Rvとがある程度釣り合っていて且つ運転者が急なアクセル操作を行なっていないときには、運転者により定常走行が所望されていると想定される。したがって、ステップS220,S230の処理は、定常走行が所望されているか否かを判定する処理であると考えることができる。
ステップS220で要求駆動力Tdtagと走行抵抗Rvとの差分が閾値ΔTrefよりも大きいときや、ステップS230で第2アクセル変動量ΔAcc2が閾値ΔAref2よりも大きいときには、定常走行が所望されていないと判断し、なまし処理に用いる時定数τに比較的小さい所定値τ1を設定し(ステップS240)、設定した時定数τを用いて要求駆動力Tdtagになまし処理を施して目標駆動力Td*を演算して(ステップS260)、本ルーチンを終了する。目標駆動力Td*は、例えば、前回の目標駆動力(前回Td*)と要求駆動力Tdtagと時定数τとを用いて上述の式(1)により演算することができる。
ステップS220で要求駆動力Tdtagと走行抵抗Rvとの差分が閾値ΔTref以下で且つステップS230で第2アクセル変動量ΔAcc2が閾値ΔAref2以下のときには、定常走行が所望されていると判断し、なまし処理に用いる時定数τに所定値τ1よりも大きい所定値τ2を設定し(ステップS250)、設定した時定数τを用いて要求駆動力Tdtagになまし処理を施して目標駆動力Td*を演算して(ステップS260)、本ルーチンを終了する。これにより、定常走行が所望されているときには、定常走行が所望されていないときに比して、アクセル開度Accの変化(要求駆動力Tdtagの変化)に対して目標駆動力Td*を緩やかに変化させることになるから、車速Vの変動を緩やかにすることができ、定常走行の継続を容易にすることができる。
以上説明した第2実施例の電気自動車20Bでは、定常走行が所望されているとき(要求駆動力Tdtagと走行抵抗Rvとの差分が閾値ΔTref以下で且つ第2アクセル変動量ΔAcc2が閾値ΔAref2以下のとき)には、定常走行が所望されていないとき(要求駆動力Tdtagと走行抵抗Rvとの差分が閾値ΔTrefよりも大きいときや、第2アクセル変動量ΔAcc2が閾値ΔAref2よりも大きいとき)に比して、大きい時定数τを用いて要求駆動力Tdtagになまし処理を施して目標駆動力Td*を演算し、この目標駆動力Td*により走行するようにモータ32を制御する。これにより、定常走行が所望されているときに、アクセル開度Accの若干の変動に対する車速Vの変動を緩やかにすることができ、定常走行の継続を容易にすることができる。
第2実施例の電気自動車20Bでは、要求駆動力Tdtagと走行抵抗Rvとの差分と、第2アクセル変動量ΔAcc2と、に基づいて定常走行が所望されているか否かを判定するものとした。しかし、第2アクセル変動量ΔAcc2を考慮せずに、要求駆動力Tdtagと走行抵抗Rvとの差分だけに基づいて定常走行が所望されているか否かを判定するものとしてもよい。
第2実施例の電気自動車20Bでは、車速Vと勾配センサ69からの路面勾配θrとに基づいて走行抵抗Rvを推定するものとした。しかし、勾配センサ69からの路面勾配θrに代えて、ナビゲーション装置40により車両の現在地と地図情報(勾配情報)とに基づいて抽出された路面勾配θr2を用いるものとしてもよい。
第2実施例の電気自動車20Bでは、車速Vと路面勾配θrとに基づいて走行抵抗Rvを推定するものとした。しかし、路面勾配θrを考慮せずに、車速Vだけに基づいて走行抵抗Rvを推定するものとしてもよい。
第1実施例や第2実施例の電気自動車20,20Bでは、定常走行が所望されているときには、定常走行が所望されていないときに比して、大きい時定数τを用いて要求駆動力Tdtagになまし処理を施して目標駆動力Td*を演算するものとした。しかし、定常走行が所望されているときには、定常走行が所望されていないときに比して、小さいレート値Rtを用いて要求駆動力Tdtagにレート処理を施して目標駆動力Td*を演算するものとしてもよい。この場合、目標駆動力Td*は、例えば、前回の目標駆動力(前回Td*)と要求駆動力Tdtagとレート値Rtとを用いて式(2)により演算することができる。
Td*=max(min(Tdtag,前回Td*+Rt),前回Td*-Rt) (2)
第1実施例や第2実施例の電気自動車20,20Bでは、定常走行が所望されていないときには、比較的小さい時定数τを用いて要求駆動力Tdtagになまし処理を施して目標駆動力Td*を演算するものとした。また、上述の変形例では、定常走行が所望されていないときには、比較的大きいレート値Rtを用いて要求駆動力Tdtagにレート処理を施して目標駆動力Td*を演算するものとした。しかし、定常走行が所望されていないときには、要求駆動力Tdtagをそのまま目標駆動力Td*に設定するものとしてもよい。
第1実施例や第2実施例の電気自動車20,20Bでは、蓄電装置として、バッテリ36を用いるものとしたが、キャパシタを用いるものとしてもよい。
第1実施例や第2実施例では、走行用のモータ32およびバッテリ36を備える電気自動車20,20Bの構成とした。しかし、走行用のモータ32およびバッテリ36に加えてエンジンも備えるハイブリッド自動車の構成としてもよいし、走行用のモータ32およびバッテリ36に加えて燃料電池も備える燃料電池車の構成としてもよいし、モータ32およびバッテリ36を備えずにエンジンを備える一般的なエンジン自動車の構成としてもよい。
ハイブリッド自動車の構成としては、例えば、図6の変形例のハイブリッド自動車120に示すように、駆動輪22a,22bに連結された駆動軸26にモータ32を接続すると共に駆動軸26にプラネタリギヤ130を介してエンジン122およびモータ124を接続し、モータ32,124にインバータ34,126を介してバッテリ36を接続する構成を挙げることができる。また、図7の変形例のハイブリッド自動車220に示すように、駆動輪22a,22bに連結された駆動軸26に変速機230を介してモータ32を接続すると共にモータ32にクラッチ229を介してエンジン222を接続し、モータ32にインバータ34を介してバッテリ36を接続する構成も挙げることができる。さらに、図8の変形例のハイブリッド自動車320に示すように、駆動輪22a,22bに連結された駆動軸26にモータ32を接続すると共にエンジン322に発電機324を接続し、モータ32および発電機324にインバータ34,326を介してバッテリ36を接続する構成も挙げることができる。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。第1実施例や第2実施例では、モータ32が「駆動装置」に相当し、電子制御ユニット50が「制御装置」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
20 電気自動車、22a,22b 駆動輪、24 デファレンシャルギヤ、26 駆動軸、32,124 モータ、34,126 インバータ、36 バッテリ、50 電子制御ユニット、60 イグニッションスイッチ、61 シフトレバー、62 シフトポジションセンサ、63 アクセルペダル、64 アクセルペダルポジションセンサ、65 ブレーキペダル、66 ブレーキペダルポジションセンサ、68 車速センサ、69 勾配センサ、120,220,320 ハイブリッド自動車、122 エンジン、130 プラネタリギヤ、222,322 エンジン、229 クラッチ、230 変速機、324 発電機。

Claims (4)

  1. 走行用の駆動装置と、
    アクセル操作量に基づく目標駆動力により走行するように前記駆動装置を制御する制御装置と、
    を備える車両であって、
    前記制御装置は、定常走行が所望されているときには、前記定常走行が所望されていないときに比して、前記アクセル操作量の変化に対する前記目標駆動力の変化が緩やかになるように前記目標駆動力を設定する、
    車両。
  2. 請求項1記載の車両であって、
    前記制御装置は、所定時間における前記アクセル操作量の変動量が第1所定変動量以下で且つ前記所定時間における車速の変動量が第2所定変動量以下のときに、前記定常走行が所望されていると判定する、
    車両。
  3. 請求項1記載の車両であって、
    前記制御装置は、前記アクセル操作量および車速に基づく走行用の要求駆動力を、または、前記要求駆動力に緩変化処理を施した駆動力を前記目標駆動力に設定し、
    更に、前記制御装置は、前記要求駆動力と走行抵抗との差分が所定差分以下のときに、前記定常走行が所望されていると判定する、
    車両。
  4. 請求項3記載の車両であって、
    前記制御装置は、前記要求駆動力と走行抵抗との差分が所定差分以下で且つ所定時間における前記アクセル操作量の変動量が所定変動量以下のときに、前記定常走行が所望されていると判定する、
    車両。
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