JP3665479B2 - 走行制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機を用いた車両および電気車の走行を制御する走行制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機を用いた車両及び電気車においては、低速のドライバビリテイを改善するためのクリープトルクや、内燃機関のエンジンブレーキ（以下エンブレと省略する）を模擬したトルクを発生させて車両の走行を制御している。
図７は、例えば、特開平７−１５４９０５号公報に記載された従来の走行制御装置の構成を示すブロック図で、２１は走行速度が零付近でのクリープトルクを制御する駆動力補正装置、１はアクセルペダル、２はブレーキペダル、２２はシフトレバー、３は図示しない駆動輪を駆動する電動機、４は上記電動機３の回転数を検出する回転数センサ、５はバッテリ、６はバッテリ５から上記電動機３に供給する電力を変換する電力変換装置、１１はブレーキペダルの踏み込み量を検知する操作量ポテンシオメータである。
次に、動作について説明する。駆動力補正装置２１は、アクセルペダル１が踏まれていない場合には、ブレーキペダル２の踏み込み量と電動機３の回転数に基づいて当該クリープトルクを減ずる方向に駆動力補正値Ｔ1を出力し、バッテリ５から電力変換装置６を介して電動機３に供給される電力を制御し、バッテリ５の電力を無駄に消費しないようにし、バッテリ５の電力を節約する。また、シフトレバー２２がニュートラル位置などにあり、電動機３からクリープトルクが駆動輪に伝達されないような場合には、当該クリープトルクを零にするように駆動力補正値Ｔ1を出力し、電動機３に供給される電力を制御してバッテリ５の電力を節約する。なお、従来の走行制御装置では、電力消費を無駄にしないため、中高速領域でのエンブレトルク（回生トルク）により電力を回収することも行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、車両の走行状態によっては、上記クリープトルクと上記エンブレトルクとが干渉する領域がある。例えば、クリープトルク（力行トルク）にてやや下り坂を走行している場合には、下り坂のため徐々に速度が上がり、走行制御装置の制御領域がクリープトルクの制御領域を越えてエンブレトルク（回生トルク）制御領域に入る。すると、走行制御装置は、エンブレトルク（回生トルク）にて車両速度を抑えようとするが、速度が下がると今度はクリープトルク（力行トルク）の制御領域に入り、速度を早めようとする。このように、従来の走行制御装置では、クリープトルクすなわち力行トルクとエンブレトルクすなわち回生トルクとが交互に発生してしまい、運転者にとって運転性が悪いなどの問題点があった。
また、従来の走行制御装置では、クリープトルクが一定であるため、登り勾配と下り勾配でのクリープ制御において、速度差が生じてしまうとか、あるいは、急な上り坂では後退してしまうなどの問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、走行状態に応じてクリープトルクを適正に制御し、低速でのドライバビリテイを改善することのできる走行制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の走行制御装置は、駆動輪を駆動する電動機と、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量に基づいて上記電動機の目標トルクを演算する手段と、予め設定された所定時間内でのアクセルペダル及びブレーキペダルの操作量と上記電動機の回転速度とに基づいて駆動力補正トルクを演算する手段とを備え上記駆動輪の走行トルクを制御する走行制御装置において、アクセルペダルが踏まれているときには、上記目標トルクに基づいて走行トルクを制御し、アクセルペダルが踏まれていないときには、上記目標トルクと上記駆動力補正トルクとに基づいて走行トルクを制御するようにしたものである。
【０００６】
また、請求項２に記載の走行制御装置は、上記駆動力補正トルクを演算する手段を、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量と操作頻度とから目標回転速度飽和値を演算する手段と、上記目標回転速度飽和値と所定の立ち上げゲインとの積である目標回転速度を演算する手段と、上記目標回転速度と上記電動機の回転速度との偏差に基づいて上記駆動力補正トルクを演算する手段とから構成し、上記駆動力補正トルクを徐々に増加させるようにしたものである。
【０００７】
請求項３に記載の走行制御装置は、走行路の勾配を評価する勾配評価値を設け、この勾配評価値に基づいて上記立ち上がり時間を設定するようにしたものである。
【０００８】
請求項４に記載の走行制御装置は、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量に基づいて、上記勾配評価値の大きさを変更するようにしたものである。
【０００９】
請求項５に記載の走行制御装置は、回転速度の平均値より回転加速度を算出し、上記回転加速度の上限値及び下限値により、上記駆動力補正トルクを制限するリミッタを設けたものである。
【００１０】
請求項６に記載の走行制御装置は、上記回転加速度の上限値及び下限値から、加速時及び減速時の駆動力補正トルクの出力を零にするリミッタ補正量を算出し、上記回転加速度の上限値及び下限値と上記リミッタ補正量とにより、上記駆動力補正トルクを制限するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係わる走行制御装置の構成を示すブロック図で、１はアクセルペダル、２はブレーキペダル、３は図示しない駆動輪を駆動する電動機、４は上記電動機３の回転数を検出する回転数センサ、５は電力を充放電するバッテリ、６は上記バッテリ５から上記電動機３に供給する電力を変換する電力変換装置、７は上記電動機３を駆動及び制動する電力に対応する目標走行トルクＴ1の演算を行う目標走行トルク演算器、８はアクセルペダル１およびブレーキペダル２が踏まれていないときの走行トルクである駆動力補正トルクＴ2の演算を行う補正トルク演算器、９は上記目標走行トルクＴ1と上記補正トルクＴ2とを加算し上記電力変換装置６に目標トルクＴとして出力する加算器、１０はアクセルペダル１の操作量を検知する操作量ポテンシオメータ、１１はブレーキペダル２の操作量を検知する操作量ポテンシオメータである。
目標走行トルク演算器７は、アクセルペダル１の操作量ポテンシオメータ１０の出力θaと、ブレーキペダル２の操作量ポテンシオメータ１１の出力θbと、図示されていない各種センサからの信号とに基づいて、バッテリ５から電力変換装置６を介して電動機３を駆動または制動するための電力を供給するための目標走行トルクＴ1の演算を行うものである。但し、上記ブレーキペダル操作量（操作量ポテンシオメータ１１の出力θb）は、電動機３の回転速度Ｎがある場合（Ｎ＞０）にのみ有効とする。この目標走行トルクＴ1は、アクセルペダル１の操作量が大きい場合は、電動機３を駆動するよう、また、ブレーキペダル２の操作量が大きい場合は、電動機３を制動するような値となる。
補正トルク演算器８は、アクセルペダル１の操作量ポテンシオメータ１０の出力θaとブレーキペダル２の操作量ポテンシオメータ１１の出力θb及び電動機３の回転速度を検出する回転数センサ４の出力Ｎとを入力し、電動機３の駆動力及び制動力を補正する駆動力補正トルクＴ2を出力するものである。上記目標走行トルクＴ1と上記駆動力補正トルクＴ2とは加算器９で加算され、最終的に電力変換される目標トルクＴとして電力変換装置６に出力される。
【００１２】
図２は、補正トルク演算器８の内部構成を示すブロック図である。同図において、１２は学習演算器で、アクセルペダル１の操作量ポテンシオメータ１０の出力θaと、ブレーキペダル２の操作量ポテンシオメータ１１の出力θbと、電動機３の回転速度を検出する回転数センサ４の出力Ｎとを入力し、学習演算値として目標回転速度飽和値ＮS，立ち上げ時間ｔS及びリミッタテーブルＫとを演算して求めるとともに、上記目標回転速度飽和値ＮSと後述する立ち上げゲイン１３とを乗算して目標回転速度Ｎ0を算出し、この目標回転速度Ｎ0と上記リミッタテーブルＫとを出力する。また、１４は上記目標回転速度Ｎ0と回転数センサ４の出力Ｎとの偏差ΔＮを算出する減算器、１５は上記リミッタテーブルＫに基づいて、上記ΔＮが所定値あるいは運転者の要求加減速範囲に成るように制限するリミッタ、１６は上記リミッタ出力である回転速度差ΔＮKに基づいて目標トルクＴを出力する回転速度制御器である。
【００１３】
上記目標回転速度飽和値ＮSは、運転者のアクセルペダル１，ブレーキペダル２の操作量θa，θbと、操作頻度から求めた運転者の要求速度で、立ち上げゲイン１３は、横軸が経過時間ｔ、縦軸がゲインＧであるテーブルなどで構成される。この立ち上げゲイン１３は、アクセルペダル２の操作量θaがθa＝０のときに上記経過時間の開始時（ｔ＝０）となり、経過時間ｔが上記立ち上げ時間ｔSになった時点でゲインＧが１となるものである。
目標回転速度Ｎ0は、目標回転速度飽和値ＮSと上記立ち上げゲイン１３との積（Ｎ0＝Ｇ・ＮS）であるので、例えば、図３に示すように、アクセルペダル２の操作量θaがθa＝０になった時点で立ち上がり、ｔ＝ｔSでＮ0＝ＮSとなり、その後、アクセルペダル２が操作されるまで一定の値（目標回転速度飽和値ＮS）を保持し、アクセルペダル２が操作時には、また零に戻る。
また、立ち上げ時間ｔSは、上記目標回転速度Ｎ0がステップ変化すると速度制御器１５により急なトルクの立ち上がりが起こるので、目標回転速度Ｎ0を徐々に立ち上げて運転者にショックを与えないように設けられている。この立ち上げ時間ｔSは、後述するように、走行路の勾配によって変更可能であり、例えば、急な登り勾配で停車しているときには、ブレーキペダル２を放した後、車両が後ずさりしないよう、上記立ち上げ時間ｔSを短く設定し、目標回転速度Ｎ0をできるだけ早く目標回転速度飽和値ＮSとなるようにすることもできる。
【００１４】
次に、目標回転速度飽和値ＮSと立ち上げ時間ｔSを演算する方法について詳細に説明する。図４は、目標回転速度飽和値ＮSの演算を行うためのフローチャートで、まず、電動機３の回転速度を検出する回転数センサ４から出力される回転速度Ｎ、アクセルペダル操作量θa、ブレーキペダルの繰作量θbをそれぞれ処理毎に積算し、それぞれの積算値ΣＮ，ΣＡ，ΣＢを求める（ステップＳ１１）。但し、初期状態では、上記各積算値は０とする。次に、予め設定された積算値算出のための所定時間ｎが経過したかどうかを判断し（ステップＳ１２）、経過した場合には、上記各積算値から平均回転速度Ｎa＝（ΣＮ）／ｎ，平均アクセルペダル操作量Ａa＝（ΣＡ）／ｎ，平均ブレーキペダルの繰作量Ｂa＝（ΣＢ）／ｎをそれぞれ求め（ステップＳ１３）、その後、各積算値を初期化する（ステップＳ１４）。また、上記ステップＳ１２で、所定時間ｎが経過していなければ、ステップＳ１１に戻って積算を継続する。
次に、上記平均アクセルペダル操作量Ａaと上記平均ブレーキペダル操作量Ｂｂとの差を求め、それに係数Ｋnを乗算し、前回平均回転速度の補正量ｄＮ（ｎ−１）と加算して平均回転速度の補正量ｄＮとする。更に、平均回転速度Ｎaからこの補正量ｄＮを減算して、平均回転速度ＮAを求める（ステップＳ１５）。次に、アクセルペダル操作量θaが０であるかどうかを判断（ステップＳ１６）し、アクセルペダル操作量θaが０であれば、ステップＳ１７で、平均回転速度Ｎaと目標回転速度飽和値ＮSとの関係を設定したテーブルから補間演算などで当該平均回転速度Ｎaにおける目標回転速度飽和値ＮSを求める。上記平均回転速度Ｎaと目標回転速度飽和値ＮSとの関係は、平均回転速度Ｎaが遅いときは、目標回転速度飽和値ＮSをやや早めに設定することで、渋滞時などでは、ブレーキペダルの繰作量θbだけで車両速度を調整可能にすることができる。上記ステップＳ１６で、アクセルペダル操作量θaが０でなければ、駆動力補正トルクＴ2は出力されないので、目標回転速度飽和値ＮSを回転速度Ｎに置き換える（ステップＳ１８）。
【００１５】
図５は、立ち上げ時間ｔSを演算するフローチャートで、立ち上げ時間ｔSは、上述したように、目標回転速度ＮSを徐々に立ち上げて運転者にショックを与えないようにするだけでなく、車両の走行路の勾配によりその大きさを設定できるようにしている。
まず、ステップＳ２１で勾配評価値としての勾配抵抗ＲSを算出する。勾配抵抗ＲSの演算は、タイヤ駆動力Ｆから加速抵抗Ｒa、空気抵抗Ｒl、転がり抵抗Ｒrを引いたもので与えられる。それらの演算方法は既に公知であるので、ここでは説明を省略する。上記勾配抵抗ＲSは、前進力行で、登り勾配の場合、正の値を、また、後退力行で、下り勾配の場合を負の値とする。次に、平均アクセルペダル操作量Ａa（ｎ）から前回の平均アクセルペダル操作量Ａa（ｎ−１）を引いた値の絶対値を求め、アクセルペダル操作の変化量δＡとし（ステップＳ２２）、それに係数Ｋalを乗算し、前回アクセルペダル操作の変化度Δ２Ａ（ｎ−１）に加え、アクセルペダル操作の変化度Δ２Ａ（ｎ）を算出する（ステップＳ２３）。ブレーキペダルについても同様の操作（ステップＳ２４、Ｓ２５）を行ってブレーキペダル操作の変化度Δ２Ｂ（ｎ）を求める。
その後、先に求めた勾配抵抗Ｒsからアクセルペダル操作の変化度Δ２Ａ（ｎ）に係数Ｋa2を乗算したものを引き、登り勾配時の目標回転速度Ｎ0を立ち上げる時間ｔSを求めるための登り勾配時の勾配抵抗ＲS＋とする（ステップＳ２６）。一方、ブレーキペダルについても同様で、ブレーキペダル操作の変化度Δ２Ｂ（ｎ）に係数Ｋb2を乗算したものを上記勾配抵抗ＲSに加え、下り勾配時の目標回転速度Ｎ0を立ち上げる時間ｔSを求めるための下り勾配時の勾配抵抗ＲS−とする（ステップＳ２７）。そして、上記登り勾配時の勾配抵抗ＲS＋及び下り勾配時の勾配抵抗ＲS−を横軸に、立ち上げ時間ｔSを縦軸とするテーブルを構成するなどして、補間演算などで、勾配に見合った立ち上げ時間ｔSを求める。
このような処理により、上記立ち上げ時間ｔSを短く設定し、急な登り勾配で停車しているときには、ブレーキペダル２を放した後、車両が後ずさりしないようにできるだけでなく、登り勾配（ＲS＞０）時には、アクセルペダルをよく踏む運転者に対して、クリープトルクの発生を早め目標回転速度Ｎ0の立ち上げを早めるよう補正を行い、アクセルペダル操作による疲労感を減少させるようにしたり、下り勾配（ＲS＜０）時には、ブレーキペダルをよく踏む運転者に対して、エンブレトルクの発生を早め、目標回転速度Ｎ0の立ち上げ時間を早めるよう補正を行い、ブレーキペダル操作による疲労感を減少させるようにすることができる。
【００１６】
学習演算器１２において、上記目標回転速度飽和値ＮSと立ち上げ時間ｔSとを用いて演算された目標回転速度Ｎ0＝Ｇ・ＮSは、減算器１４に出力される。減算器１４は、上記目標回転速度Ｎ0から電動機３の回転速度を検出する回転数センサ４の出力すなわち回転速度Ｎを減算し偏差ΔＮを求める。リミッタ１５では、後述するように、加速または減速が、所定値あるいは、運転者の要求加減速の範囲になるようにリミッタテーブルＫに基づいて上記偏差ΔＮを制限し、回転速度差ΔＮKを出力する。回転速度制御器１６は上記回転速度差ΔＮKに基づいて駆動力補正トルクＴ2を演算し出力する。
図６は、上記リミッタテーブルＫを求めるためのフローチャートである。
まず、平均回転速度Ｎaと前回の平均回転速度Ｎa（ｎ−１）とから回転加速度ＮXを求め（ステップＳ３１）、前回までの回転加速度上限値ＮXHと比較する（ステップＳ３２）。上記回転加速度ＮXが前回までの回転加速度上限値ＮXHよりも大きい場合には、回転加速度上限値ＮXHを上記回転加速度ＮXとし、回転加速度上限値ＮXHを更新する（ステップＳ３３）。上記回転加速度ＮXが前回までの回転加速度上限値ＮXHを越えない場合には、上記回転加速度ＮXを前回までの回転加速度下限値ＮXLと比較する（ステップＳ３４）。上記回転加速度ＮXが前回までの回転加速度下限値ＮXLよりも小さい場合には、回転加速度下限値ＮXLを上記回転加速度ＮXとし、回転加速度下限値ＮXLを更新する（ステップＳ３５）。リミッタ１５では、上記回転加速度上限値ＮXHと上記回転加速度下限値ＮXLとにより上記偏差ΔＮを制限し、駆動力補正トルクＴ2を演算するための回転速度差ΔＮKを出力する。したがって、運転者の要求する回転加減速により回転加速度に制限が設けられ、急な回転の変化を防止することができる。
更に、加速時及び減速の駆動力補正トルクの出力を零にするためのリミッタ補正量ＮXH＊，ＮXL＊を求める。まず、上記回転加速度上限値ＮXHに係数ＫaHを乗算し、リミッタ補正量ＮXH＊を求め（ステップＳ３６）、同様に、上記回転加速度下限値ＮXLに係数ＫaLを乗算し、リミッタ補正量ＮXL＊を求める（ステップＳ３７）。ここで与えられる係数ＫaHとＫaLとは勾配や、図示していない各種センサの信号などから求められる値である。
そして、先に求めた回転加速度上限値ＮXHと上記リミッタ補正量ＮXH＊とから、加速時の、また、回転加速度下限値ＮXLとリミッタ補正量ＮXL＊とから、減速時のリミッタテーブルＫを構成する（ステップＳ３８）。なお、図６のステップＳ３８に示すリミッタテーブルＫは、やや下り勾配の場合（ＲS＜０）の一例で、加速側では、０＜ΔＮ＜ＮXH＊において、駆動力補正トルクＴ2を演算するための回転速度差ΔＮKが零で、ΔＮ＞ＮXHでは一定値（回転加速度上限値ＮXH）となる。一方、減速側では、リミッタ補正量ＮXL＊を零とし、単に回転加速度下限値ＮXLのみを設定している。
このように、やや下り勾配や、やや登り勾配などで、クリープ走行とエンブレ走行が干渉する場合に、それを抑制するよう、駆動力補正トルクＴ2による補正を行っている。すなわち、やや下り勾配の場合には、回転加速度上限値ＮXH＊が大きくなり、加速しようとするクリープトルクには、リミッタによりクリープトルクすなわち力行トルクを零とするような不感帯のような領域（０＜ΔＮ＜ＮXH＊）が設けられることにより、クリープトルクとエンブレトルクすなわち回生トルクが交互に発生するのを抑制することができる。
このように、補正トルク演算器８は、アクセルペダルが踏まれていない場合の走行制御として、運転者の要求する速度や、運転者の要求する加減速になるように、駆動力補正トルクＴ2を演算して出力するようにしている。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量に基づいて、駆動輪を駆動する電動機の目標トルクを演算する手段と、予め設定された所定時間内でのアクセルペダル及びブレーキペダルの操作量と電動機の回転速度とに基づいて駆動力補正トルクを演算する手段を設け、アクセルペダルが踏まれていないときには、上記目標トルクと上記駆動力補正トルクとに基づいて走行トルクを制御するようにしたので、走行速度に見合った走行トルクの制御を行うことができる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明によれば、上記駆動力補正トルクを演算する手段を、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量と操作頻度とから目標回転速度飽和値を演算する手段と、上記目標回転速度飽和値と所定の立ち上げゲインとの積である目標回転速度を演算する手段と、上記目標回転速度と上記電動機の回転速度との偏差に基づいて上記駆動力補正トルクを演算する手段とから構成し、上記駆動力補正トルクを徐々に増加させるようにしたので、急なトルクの立ち上がりを抑制することができ、車両の走行性を安定させることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、走行路の勾配の勾配評価値に基づいて上記立ち上がり時間を設定するようにしたので、坂道での走行性を向上させることができ、特に、急な登り勾配で停車しているときなどには、ブレーキペダルを放した後、車両が後ずさりしないようにすることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量に基づいて、上記勾配評価値の大きさを変更するようにしたので、アクセルペダルをよく踏む運転者やブレーキペダルをよく踏む運転者に対して、エンブレトルクの発生を早めることができ、アクセルペダルやブレーキペダルの操作による疲労感を減少させるようにすることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、回転速度の平均値より回転加速度を算出し、上記回転加速度の上限値及び下限値により、上記駆動力補正トルクを制限するリミッタを設けたので、運転者の要求する回転加減速により回転加速度に制限を設けることができ、急な回転の変化を防止することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、上記回転加速度の上限値及び下限値から、加速時及び減速時の駆動力補正トルクの出力を零にするリミッタ補正量を算出し、上記回転加速度の上限値及び下限値と上記リミッタ補正量とにより、上記駆動力補正トルクを制限するようにしたので、回転加速度に不感帯のような領域が設定でき、クリープトルクとエンブレトルクすなわち回生トルクが交互に発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係わる走行制御装置のブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態に係わる駆動力補正装置の内部ブロック図である。
【図３】 アクセル操作量と目標回転速度との時間的関係を示す図である。
【図４】 目標回転速度を求めるためのフローチャートである。
【図５】 目標回転速度の立ち上げ時間を求めるためのフローチャートである。
【図６】 リミッタによる回転加速度の補正方法制限方法を示すフローチャートである。
【図７】 従来の走行制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ アクセルペダル、２ ブレーキペダル、３ 電動機、４ 回転数センサ
、５ バッテリ、６ 電力変換装置、７ 目標走行トルク演算器、８ 補正トルク演算器、９ 加算器、１０ （アクセルペダルの）操作量ポテンシオメータ、
１１ （ブレーキペダルの）操作量ポテンシオメータ、１２ 学習演算器、
１３ 立ち上ゲイン、１４ 減算器、１５ リミッタ、１６ 回転速度制御器。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機を用いた車両および電気車の走行を制御する走行制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機を用いた車両及び電気車においては、低速のドライバビリテイを改善するためのクリープトルクや、内燃機関のエンジンブレーキ（以下エンブレと省略する）を模擬したトルクを発生させて車両の走行を制御している。
図７は、例えば、特開平７−１５４９０５号公報に記載された従来の走行制御装置の構成を示すブロック図で、２１は走行速度が零付近でのクリープトルクを制御する駆動力補正装置、１はアクセルペダル、２はブレーキペダル、２２はシフトレバー、３は図示しない駆動輪を駆動する電動機、４は上記電動機３の回転数を検出する回転数センサ、５はバッテリ、６はバッテリ５から上記電動機３に供給する電力を変換する電力変換装置、１１はブレーキペダルの踏み込み量を検知する操作量ポテンシオメータである。
次に、動作について説明する。駆動力補正装置２１は、アクセルペダル１が踏まれていない場合には、ブレーキペダル２の踏み込み量と電動機３の回転数に基づいて当該クリープトルクを減ずる方向に駆動力補正値Ｔ1を出力し、バッテリ５から電力変換装置６を介して電動機３に供給される電力を制御し、バッテリ５の電力を無駄に消費しないようにし、バッテリ５の電力を節約する。また、シフトレバー２２がニュートラル位置などにあり、電動機３からクリープトルクが駆動輪に伝達されないような場合には、当該クリープトルクを零にするように駆動力補正値Ｔ1を出力し、電動機３に供給される電力を制御してバッテリ５の電力を節約する。なお、従来の走行制御装置では、電力消費を無駄にしないため、中高速領域でのエンブレトルク（回生トルク）により電力を回収することも行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、車両の走行状態によっては、上記クリープトルクと上記エンブレトルクとが干渉する領域がある。例えば、クリープトルク（力行トルク）にてやや下り坂を走行している場合には、下り坂のため徐々に速度が上がり、走行制御装置の制御領域がクリープトルクの制御領域を越えてエンブレトルク（回生トルク）制御領域に入る。すると、走行制御装置は、エンブレトルク（回生トルク）にて車両速度を抑えようとするが、速度が下がると今度はクリープトルク（力行トルク）の制御領域に入り、速度を早めようとする。このように、従来の走行制御装置では、クリープトルクすなわち力行トルクとエンブレトルクすなわち回生トルクとが交互に発生してしまい、運転者にとって運転性が悪いなどの問題点があった。
また、従来の走行制御装置では、クリープトルクが一定であるため、登り勾配と下り勾配でのクリープ制御において、速度差が生じてしまうとか、あるいは、急な上り坂では後退してしまうなどの問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、走行状態に応じてクリープトルクを適正に制御し、低速でのドライバビリテイを改善することのできる走行制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の走行制御装置は、駆動輪を駆動する電動機と、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量に基づいて上記電動機の目標トルクを演算する手段と、予め設定された所定時間内でのアクセルペダル及びブレーキペダルの操作量と上記電動機の回転速度とに基づいて駆動力補正トルクを演算する手段とを備え上記駆動輪の走行トルクを制御する走行制御装置において、アクセルペダルが踏まれているときには、上記目標トルクに基づいて走行トルクを制御し、アクセルペダルが踏まれていないときには、上記目標トルクと上記駆動力補正トルクとに基づいて走行トルクを制御するようにしたものである。
【０００６】
また、請求項２に記載の走行制御装置は、上記駆動力補正トルクを演算する手段を、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量と操作頻度とから目標回転速度飽和値を演算する手段と、上記目標回転速度飽和値と所定の立ち上げゲインとの積である目標回転速度を演算する手段と、上記目標回転速度と上記電動機の回転速度との偏差に基づいて上記駆動力補正トルクを演算する手段とから構成し、上記駆動力補正トルクを徐々に増加させるようにしたものである。
【０００７】
請求項３に記載の走行制御装置は、走行路の勾配を評価する勾配評価値を設け、この勾配評価値に基づいて上記立ち上がり時間を設定するようにしたものである。
【０００８】
請求項４に記載の走行制御装置は、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量に基づいて、上記勾配評価値の大きさを変更するようにしたものである。
【０００９】
請求項５に記載の走行制御装置は、回転速度の平均値より回転加速度を算出し、上記回転加速度の上限値及び下限値により、上記駆動力補正トルクを制限するリミッタを設けたものである。
【００１０】
請求項６に記載の走行制御装置は、上記回転加速度の上限値及び下限値から、加速時及び減速時の駆動力補正トルクの出力を零にするリミッタ補正量を算出し、上記回転加速度の上限値及び下限値と上記リミッタ補正量とにより、上記駆動力補正トルクを制限するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係わる走行制御装置の構成を示すブロック図で、１はアクセルペダル、２はブレーキペダル、３は図示しない駆動輪を駆動する電動機、４は上記電動機３の回転数を検出する回転数センサ、５は電力を充放電するバッテリ、６は上記バッテリ５から上記電動機３に供給する電力を変換する電力変換装置、７は上記電動機３を駆動及び制動する電力に対応する目標走行トルクＴ1の演算を行う目標走行トルク演算器、８はアクセルペダル１およびブレーキペダル２が踏まれていないときの走行トルクである駆動力補正トルクＴ2の演算を行う補正トルク演算器、９は上記目標走行トルクＴ1と上記補正トルクＴ2とを加算し上記電力変換装置６に目標トルクＴとして出力する加算器、１０はアクセルペダル１の操作量を検知する操作量ポテンシオメータ、１１はブレーキペダル２の操作量を検知する操作量ポテンシオメータである。
目標走行トルク演算器７は、アクセルペダル１の操作量ポテンシオメータ１０の出力θaと、ブレーキペダル２の操作量ポテンシオメータ１１の出力θbと、図示されていない各種センサからの信号とに基づいて、バッテリ５から電力変換装置６を介して電動機３を駆動または制動するための電力を供給するための目標走行トルクＴ1の演算を行うものである。但し、上記ブレーキペダル操作量（操作量ポテンシオメータ１１の出力θb）は、電動機３の回転速度Ｎがある場合（Ｎ＞０）にのみ有効とする。この目標走行トルクＴ1は、アクセルペダル１の操作量が大きい場合は、電動機３を駆動するよう、また、ブレーキペダル２の操作量が大きい場合は、電動機３を制動するような値となる。
補正トルク演算器８は、アクセルペダル１の操作量ポテンシオメータ１０の出力θaとブレーキペダル２の操作量ポテンシオメータ１１の出力θb及び電動機３の回転速度を検出する回転数センサ４の出力Ｎとを入力し、電動機３の駆動力及び制動力を補正する駆動力補正トルクＴ2を出力するものである。上記目標走行トルクＴ1と上記駆動力補正トルクＴ2とは加算器９で加算され、最終的に電力変換される目標トルクＴとして電力変換装置６に出力される。
【００１２】
図２は、補正トルク演算器８の内部構成を示すブロック図である。同図において、１２は学習演算器で、アクセルペダル１の操作量ポテンシオメータ１０の出力θaと、ブレーキペダル２の操作量ポテンシオメータ１１の出力θbと、電動機３の回転速度を検出する回転数センサ４の出力Ｎとを入力し、学習演算値として目標回転速度飽和値ＮS，立ち上げ時間ｔS及びリミッタテーブルＫとを演算して求めるとともに、上記目標回転速度飽和値ＮSと後述する立ち上げゲイン１３とを乗算して目標回転速度Ｎ0を算出し、この目標回転速度Ｎ0と上記リミッタテーブルＫとを出力する。また、１４は上記目標回転速度Ｎ0と回転数センサ４の出力Ｎとの偏差ΔＮを算出する減算器、１５は上記リミッタテーブルＫに基づいて、上記ΔＮが所定値あるいは運転者の要求加減速範囲に成るように制限するリミッタ、１６は上記リミッタ出力である回転速度差ΔＮKに基づいて目標トルクＴを出力する回転速度制御器である。
【００１３】
上記目標回転速度飽和値ＮSは、運転者のアクセルペダル１，ブレーキペダル２の操作量θa，θbと、操作頻度から求めた運転者の要求速度で、立ち上げゲイン１３は、横軸が経過時間ｔ、縦軸がゲインＧであるテーブルなどで構成される。この立ち上げゲイン１３は、アクセルペダル２の操作量θaがθa＝０のときに上記経過時間の開始時（ｔ＝０）となり、経過時間ｔが上記立ち上げ時間ｔSになった時点でゲインＧが１となるものである。
目標回転速度Ｎ0は、目標回転速度飽和値ＮSと上記立ち上げゲイン１３との積（Ｎ0＝Ｇ・ＮS）であるので、例えば、図３に示すように、アクセルペダル２の操作量θaがθa＝０になった時点で立ち上がり、ｔ＝ｔSでＮ0＝ＮSとなり、その後、アクセルペダル２が操作されるまで一定の値（目標回転速度飽和値ＮS）を保持し、アクセルペダル２が操作時には、また零に戻る。
また、立ち上げ時間ｔSは、上記目標回転速度Ｎ0がステップ変化すると速度制御器１５により急なトルクの立ち上がりが起こるので、目標回転速度Ｎ0を徐々に立ち上げて運転者にショックを与えないように設けられている。この立ち上げ時間ｔSは、後述するように、走行路の勾配によって変更可能であり、例えば、急な登り勾配で停車しているときには、ブレーキペダル２を放した後、車両が後ずさりしないよう、上記立ち上げ時間ｔSを短く設定し、目標回転速度Ｎ0をできるだけ早く目標回転速度飽和値ＮSとなるようにすることもできる。
【００１４】
次に、目標回転速度飽和値ＮSと立ち上げ時間ｔSを演算する方法について詳細に説明する。図４は、目標回転速度飽和値ＮSの演算を行うためのフローチャートで、まず、電動機３の回転速度を検出する回転数センサ４から出力される回転速度Ｎ、アクセルペダル操作量θa、ブレーキペダルの繰作量θbをそれぞれ処理毎に積算し、それぞれの積算値ΣＮ，ΣＡ，ΣＢを求める（ステップＳ１１）。但し、初期状態では、上記各積算値は０とする。次に、予め設定された積算値算出のための所定時間ｎが経過したかどうかを判断し（ステップＳ１２）、経過した場合には、上記各積算値から平均回転速度Ｎa＝（ΣＮ）／ｎ，平均アクセルペダル操作量Ａa＝（ΣＡ）／ｎ，平均ブレーキペダルの繰作量Ｂa＝（ΣＢ）／ｎをそれぞれ求め（ステップＳ１３）、その後、各積算値を初期化する（ステップＳ１４）。また、上記ステップＳ１２で、所定時間ｎが経過していなければ、ステップＳ１１に戻って積算を継続する。
次に、上記平均アクセルペダル操作量Ａaと上記平均ブレーキペダル操作量Ｂｂとの差を求め、それに係数Ｋnを乗算し、前回平均回転速度の補正量ｄＮ（ｎ−１）と加算して平均回転速度の補正量ｄＮとする。更に、平均回転速度Ｎaからこの補正量ｄＮを減算して、平均回転速度ＮAを求める（ステップＳ１５）。次に、アクセルペダル操作量θaが０であるかどうかを判断（ステップＳ１６）し、アクセルペダル操作量θaが０であれば、ステップＳ１７で、平均回転速度Ｎaと目標回転速度飽和値ＮSとの関係を設定したテーブルから補間演算などで当該平均回転速度Ｎaにおける目標回転速度飽和値ＮSを求める。上記平均回転速度Ｎaと目標回転速度飽和値ＮSとの関係は、平均回転速度Ｎaが遅いときは、目標回転速度飽和値ＮSをやや早めに設定することで、渋滞時などでは、ブレーキペダルの繰作量θbだけで車両速度を調整可能にすることができる。上記ステップＳ１６で、アクセルペダル操作量θaが０でなければ、駆動力補正トルクＴ2は出力されないので、目標回転速度飽和値ＮSを回転速度Ｎに置き換える（ステップＳ１８）。
【００１５】
図５は、立ち上げ時間ｔSを演算するフローチャートで、立ち上げ時間ｔSは、上述したように、目標回転速度ＮSを徐々に立ち上げて運転者にショックを与えないようにするだけでなく、車両の走行路の勾配によりその大きさを設定できるようにしている。
まず、ステップＳ２１で勾配評価値としての勾配抵抗ＲSを算出する。勾配抵抗ＲSの演算は、タイヤ駆動力Ｆから加速抵抗Ｒa、空気抵抗Ｒl、転がり抵抗Ｒrを引いたもので与えられる。それらの演算方法は既に公知であるので、ここでは説明を省略する。上記勾配抵抗ＲSは、前進力行で、登り勾配の場合、正の値を、また、後退力行で、下り勾配の場合を負の値とする。次に、平均アクセルペダル操作量Ａa（ｎ）から前回の平均アクセルペダル操作量Ａa（ｎ−１）を引いた値の絶対値を求め、アクセルペダル操作の変化量δＡとし（ステップＳ２２）、それに係数Ｋalを乗算し、前回アクセルペダル操作の変化度Δ２Ａ（ｎ−１）に加え、アクセルペダル操作の変化度Δ２Ａ（ｎ）を算出する（ステップＳ２３）。ブレーキペダルについても同様の操作（ステップＳ２４、Ｓ２５）を行ってブレーキペダル操作の変化度Δ２Ｂ（ｎ）を求める。
その後、先に求めた勾配抵抗Ｒsからアクセルペダル操作の変化度Δ２Ａ（ｎ）に係数Ｋa2を乗算したものを引き、登り勾配時の目標回転速度Ｎ0を立ち上げる時間ｔSを求めるための登り勾配時の勾配抵抗ＲS＋とする（ステップＳ２６）。一方、ブレーキペダルについても同様で、ブレーキペダル操作の変化度Δ２Ｂ（ｎ）に係数Ｋb2を乗算したものを上記勾配抵抗ＲSに加え、下り勾配時の目標回転速度Ｎ0を立ち上げる時間ｔSを求めるための下り勾配時の勾配抵抗ＲS−とする（ステップＳ２７）。そして、上記登り勾配時の勾配抵抗ＲS＋及び下り勾配時の勾配抵抗ＲS−を横軸に、立ち上げ時間ｔSを縦軸とするテーブルを構成するなどして、補間演算などで、勾配に見合った立ち上げ時間ｔSを求める。
このような処理により、上記立ち上げ時間ｔSを短く設定し、急な登り勾配で停車しているときには、ブレーキペダル２を放した後、車両が後ずさりしないようにできるだけでなく、登り勾配（ＲS＞０）時には、アクセルペダルをよく踏む運転者に対して、クリープトルクの発生を早め目標回転速度Ｎ0の立ち上げを早めるよう補正を行い、アクセルペダル操作による疲労感を減少させるようにしたり、下り勾配（ＲS＜０）時には、ブレーキペダルをよく踏む運転者に対して、エンブレトルクの発生を早め、目標回転速度Ｎ0の立ち上げ時間を早めるよう補正を行い、ブレーキペダル操作による疲労感を減少させるようにすることができる。
【００１６】
学習演算器１２において、上記目標回転速度飽和値ＮSと立ち上げ時間ｔSとを用いて演算された目標回転速度Ｎ0＝Ｇ・ＮSは、減算器１４に出力される。減算器１４は、上記目標回転速度Ｎ0から電動機３の回転速度を検出する回転数センサ４の出力すなわち回転速度Ｎを減算し偏差ΔＮを求める。リミッタ１５では、後述するように、加速または減速が、所定値あるいは、運転者の要求加減速の範囲になるようにリミッタテーブルＫに基づいて上記偏差ΔＮを制限し、回転速度差ΔＮKを出力する。回転速度制御器１６は上記回転速度差ΔＮKに基づいて駆動力補正トルクＴ2を演算し出力する。
図６は、上記リミッタテーブルＫを求めるためのフローチャートである。
まず、平均回転速度Ｎaと前回の平均回転速度Ｎa（ｎ−１）とから回転加速度ＮXを求め（ステップＳ３１）、前回までの回転加速度上限値ＮXHと比較する（ステップＳ３２）。上記回転加速度ＮXが前回までの回転加速度上限値ＮXHよりも大きい場合には、回転加速度上限値ＮXHを上記回転加速度ＮXとし、回転加速度上限値ＮXHを更新する（ステップＳ３３）。上記回転加速度ＮXが前回までの回転加速度上限値ＮXHを越えない場合には、上記回転加速度ＮXを前回までの回転加速度下限値ＮXLと比較する（ステップＳ３４）。上記回転加速度ＮXが前回までの回転加速度下限値ＮXLよりも小さい場合には、回転加速度下限値ＮXLを上記回転加速度ＮXとし、回転加速度下限値ＮXLを更新する（ステップＳ３５）。リミッタ１５では、上記回転加速度上限値ＮXHと上記回転加速度下限値ＮXLとにより上記偏差ΔＮを制限し、駆動力補正トルクＴ2を演算するための回転速度差ΔＮKを出力する。したがって、運転者の要求する回転加減速により回転加速度に制限が設けられ、急な回転の変化を防止することができる。
更に、加速時及び減速の駆動力補正トルクの出力を零にするためのリミッタ補正量ＮXH＊，ＮXL＊を求める。まず、上記回転加速度上限値ＮXHに係数ＫaHを乗算し、リミッタ補正量ＮXH＊を求め（ステップＳ３６）、同様に、上記回転加速度下限値ＮXLに係数ＫaLを乗算し、リミッタ補正量ＮXL＊を求める（ステップＳ３７）。ここで与えられる係数ＫaHとＫaLとは勾配や、図示していない各種センサの信号などから求められる値である。
そして、先に求めた回転加速度上限値ＮXHと上記リミッタ補正量ＮXH＊とから、加速時の、また、回転加速度下限値ＮXLとリミッタ補正量ＮXL＊とから、減速時のリミッタテーブルＫを構成する（ステップＳ３８）。なお、図６のステップＳ３８に示すリミッタテーブルＫは、やや下り勾配の場合（ＲS＜０）の一例で、加速側では、０＜ΔＮ＜ＮXH＊において、駆動力補正トルクＴ2を演算するための回転速度差ΔＮKが零で、ΔＮ＞ＮXHでは一定値（回転加速度上限値ＮXH）となる。一方、減速側では、リミッタ補正量ＮXL＊を零とし、単に回転加速度下限値ＮXLのみを設定している。
このように、やや下り勾配や、やや登り勾配などで、クリープ走行とエンブレ走行が干渉する場合に、それを抑制するよう、駆動力補正トルクＴ2による補正を行っている。すなわち、やや下り勾配の場合には、回転加速度上限値ＮXH＊が大きくなり、加速しようとするクリープトルクには、リミッタによりクリープトルクすなわち力行トルクを零とするような不感帯のような領域（０＜ΔＮ＜ＮXH＊）が設けられることにより、クリープトルクとエンブレトルクすなわち回生トルクが交互に発生するのを抑制することができる。
このように、補正トルク演算器８は、アクセルペダルが踏まれていない場合の走行制御として、運転者の要求する速度や、運転者の要求する加減速になるように、駆動力補正トルクＴ2を演算して出力するようにしている。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量に基づいて、駆動輪を駆動する電動機の目標トルクを演算する手段と、予め設定された所定時間内でのアクセルペダル及びブレーキペダルの操作量と電動機の回転速度とに基づいて駆動力補正トルクを演算する手段を設け、アクセルペダルが踏まれていないときには、上記目標トルクと上記駆動力補正トルクとに基づいて走行トルクを制御するようにしたので、走行速度に見合った走行トルクの制御を行うことができる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明によれば、上記駆動力補正トルクを演算する手段を、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量と操作頻度とから目標回転速度飽和値を演算する手段と、上記目標回転速度飽和値と所定の立ち上げゲインとの積である目標回転速度を演算する手段と、上記目標回転速度と上記電動機の回転速度との偏差に基づいて上記駆動力補正トルクを演算する手段とから構成し、上記駆動力補正トルクを徐々に増加させるようにしたので、急なトルクの立ち上がりを抑制することができ、車両の走行性を安定させることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、走行路の勾配の勾配評価値に基づいて上記立ち上がり時間を設定するようにしたので、坂道での走行性を向上させることができ、特に、急な登り勾配で停車しているときなどには、ブレーキペダルを放した後、車両が後ずさりしないようにすることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量に基づいて、上記勾配評価値の大きさを変更するようにしたので、アクセルペダルをよく踏む運転者やブレーキペダルをよく踏む運転者に対して、エンブレトルクの発生を早めることができ、アクセルペダルやブレーキペダルの操作による疲労感を減少させるようにすることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、回転速度の平均値より回転加速度を算出し、上記回転加速度の上限値及び下限値により、上記駆動力補正トルクを制限するリミッタを設けたので、運転者の要求する回転加減速により回転加速度に制限を設けることができ、急な回転の変化を防止することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、上記回転加速度の上限値及び下限値から、加速時及び減速時の駆動力補正トルクの出力を零にするリミッタ補正量を算出し、上記回転加速度の上限値及び下限値と上記リミッタ補正量とにより、上記駆動力補正トルクを制限するようにしたので、回転加速度に不感帯のような領域が設定でき、クリープトルクとエンブレトルクすなわち回生トルクが交互に発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係わる走行制御装置のブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態に係わる駆動力補正装置の内部ブロック図である。
【図３】 アクセル操作量と目標回転速度との時間的関係を示す図である。
【図４】 目標回転速度を求めるためのフローチャートである。
【図５】 目標回転速度の立ち上げ時間を求めるためのフローチャートである。
【図６】 リミッタによる回転加速度の補正方法制限方法を示すフローチャートである。
【図７】 従来の走行制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ アクセルペダル、２ ブレーキペダル、３ 電動機、４ 回転数センサ
、５ バッテリ、６ 電力変換装置、７ 目標走行トルク演算器、８ 補正トルク演算器、９ 加算器、１０ （アクセルペダルの）操作量ポテンシオメータ、
１１ （ブレーキペダルの）操作量ポテンシオメータ、１２ 学習演算器、
１３ 立ち上ゲイン、１４ 減算器、１５ リミッタ、１６ 回転速度制御器。
Claims (6)
- 駆動輪を駆動する電動機と、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量に基づいて上記電動機の目標トルクを演算する手段と、予め設定された所定時間内でのアクセルペダル及びブレーキペダルの操作量と上記電動機の回転速度とに基づいて駆動力補正トルクを演算する手段とを備え上記駆動輪の走行トルクを制御する走行制御装置であって、アクセルペダルが踏まれているときには、上記目標トルクに基づいて走行トルクを制御し、アクセルペダルが踏まれていないときには、上記目標トルクと上記駆動力補正トルクとに基づいて走行トルクを制御するようにしたことを特徴とする走行制御装置。
- 上記駆動力補正トルクを演算する手段を、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量と操作頻度とから目標回転速度飽和値を演算する手段と、上記目標回転速度飽和値と所定の立ち上げゲインとの積である目標回転速度を演算する手段と、上記目標回転速度と上記電動機の回転速度との偏差に基づいて上記駆動力補正トルクを演算する手段とから構成し、上記駆動力補正トルクを徐々に増加させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
- 走行路の勾配を評価する勾配評価値を設け、この勾配評価値に基づいて上記立ち上がり時間を設定するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の走行制御装置。
- アクセルペダル及びブレーキペダルの操作量に基づいて、上記勾配評価値の大きさを変更するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の走行制御装置。
- 回転速度の平均値より回転加速度を算出し、上記回転加速度の上限値及び下限値により、上記駆動力補正トルクを制限するリミッタを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走行制御装置。
- 上記回転加速度の上限値及び下限値から、加速時及び減速時の駆動力補正トルクの出力を零にするリミッタ補正量を算出し、上記回転加速度の上限値及び下限値と上記リミッタ補正量とにより、上記駆動力補正トルクを制限するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の走行制御装置。
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