JP3922205B2 - 車両のモータトルク制御装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のモータトルク制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車やハイブリッド電気自動車においては、モータトルクを任意に制御可能なため、車両が停止した場合は、消費電力を低減するためモータトルクが発生しないようにすることが可能である。また、ハイブリッド電気自動車も車両が停止している時は、エンジンを停止させるいわゆるアイドルストップ状態になり、消費電力を低減するため、モータトルクを発生させない。つまり、従来のトルクコンバータ付き自動変速機を備えたガソリン自動車のように、低速時にアイドリング回転によるクリープトルクが発生しない。一方、クリープトルクは、車庫入れや渋滞時に微速走行したり、坂道で発進時に車両の後退を抑制したりすることができるため、運転性を向上させることができる。また、クリープ走行ができる車両が市場の大部分を占める昨今においては、クリープ走行ができない自動変速機の自動車は運転者に違和感を与えるため、クリープ走行が必要な機能となる。
【０００３】
電気自動車やハイブリッド電気自動車でクリープ走行を行う場合は、モータを駆動するのが効率的だが、ブレーキを踏んでいる状態でモータトルクを発生させるのは、電力を無駄に消費することになる。そのため、ブレーキが踏まれている状態ではモータトルクをゼロとすることが好ましい。しかし、この方法では、ブレーキ解放直後のクリープトルクの立ち上がりが遅れると、急な上り坂では車両が後退してしまう可能性がある。
【０００４】
そこで、ブレーキの踏み込み量が多くなるにつれてモータトルクを減少させ、消費電力の低減と坂道発進性能の向上とを両立させたものが従来から知られている（特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１０３６１８号公報（第２−５頁、第２図及び第５図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例では、強くブレーキを踏み続けていないとモータトルクがゼロにならない虞がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両のモータトルク制御装置は、少なくともモータでクリープトルクを発生させることができるものであって、車速が規定値以下であり、アクセル開度が略ゼロ、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を増加させる方向である場合には、モータトルクを速やかにゼロとし、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向である場合には、ブレーキの踏み込み量に応じてモータトルクを発生させることを特徴としている。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を増加させる方向であるときには、運転者が車両を止めようとしていると判断し、速やかにモータトルクをゼロとすることで、無駄な電力消費を抑えることができる。
【０００９】
また、急な上り坂での発進時は、ブレーキを緩めることによりブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向となるので、ブレーキの踏み込み量に応じてモータトルクを発生させることで車両が後退することを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、車両のトルク制御装置の全体構成を示す説明図である。
【００１１】
エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと記す）１には、車両速度を検出する車速検出手段としての車速センサ２、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段としてのアクセル開度センサ３、シフトレバー（図示せず）のセレクト位置を検出するシフト位置検出手段としてのシフト位置検出センサ４及びブレーキペダル（図示せず）の踏み込み状態を検出するブレーキ踏み込み状態検出手段としてのブレーキストロークセンサ５からの信号がそれぞれ入力されており、これらのセンサからの入力信号を用いてモータトルク指令値を算出している。
【００１２】
ＥＣＵ１で算出されたモータトルク指令値は、インバータ６に送信されている。インバータ６は、モータトルク指令値に応じてバッテリ７から供給される直流電流を三相交流電流に変換してモータ８に供給している。そして、モータ８は三相交流電流を駆動トルクにエネルギー変換し、減速機９を介してタイヤ１０，１０に伝えている。
【００１３】
尚、本実施例において、車速センサ２は、タイヤ回転数等を検出して車速を算出するものである。また、アクセル開度センサ３は、アクセルペダル（図示せず）に取り付けられたものであって、アクセルペダルの操作量（踏み込み量）を電圧に変換してアクセル開度に算出するものである。シフト位置検出センサ４は、少なくともパーキング位置「Ｐ」、ニュートラル位置「Ｎ」、リヤ位置「Ｒ」、ドライブ位置「Ｄ」を備えたシフトレバー（図示せず）からこれらの位置を検出するものである。ブレーキストロークセンサ５は、ブレーキ配管（図示せず）の油圧を検出してブレーキペダル（図示せず）の踏み込み量に変換するものであって、正の値で与えられるブレーキ踏み込み量は、その値が大きいほどブレーキを強く踏んだことを意味する。
【００１４】
図２は、車両のトルク制御装置の制御の流れを示すフローチャートである。
【００１５】
ステップ（以下単にＳと表記する）１では、シフトレバーがＤレンジにあるか否かを判定し、シフトレバーがＤレンジにある場合にはＳ２へ進み、Ｄレンジ以外の場合にはＳ９に進み通常制御を行う。
【００１６】
Ｓ２では、車速Ｖｃａｒが予め設定されたクリープ走行車速しきい値Ｖｃｒｅｅｐより小さいか否かを判定し、Ｖｃａｒ＜ＶｃｒｅｅｐであればＳ３に進み、Ｖｃａｒ＜ＶｃｒｅｅｐでなければＳ９に進む。
【００１７】
Ｓ３では、アクセル開度Ａｐｓが略ゼロであるか否かを判定し、Ａｐｓ≒０の場合にはＳ４に進み、Ａｐｓ≒０でない場合にはＳ９に進む。
【００１８】
Ｓ４では、ブレーキ踏み込み量Ｆｂｒｋを読み込み、ブレーキ踏み込み量Ｆｂｒｋからその微分値ｄＦｂｒｋ／ｄｔを算出してＳ５に進む。
【００１９】
Ｓ５では、ブレーキ踏み込み量Ｆｂｒｋがゼロによりも大きいか否かを判定し、Ｆｂｒｋ＞０の場合にはＳ６に進み、Ｆｂｒｋ＞０でない場合にはＳ９に進む。
【００２０】
Ｓ６では、微分値ｄＦｂｒｋ／ｄｔが負の値であるか否かを判定する。ｄＦｂｒｋ／ｄｔ＜０の場合には、運転者が車両を走行させようとブレーキから足を離そうとしていると判断してＳ７に進み、ブレーキ踏み込み量Ｆｂｒｋに応じたトルクｔＴｒｑ（図３の実線を参照）をモータトルク指令値とする。図３は、ｄＦｂｒｋ／ｄｔ＜０の場合のモータトルク指令値とブレーキ踏み込み量Ｆｂｒｋの関係を示したものである。一方、ｄＦｂｒｋ／ｄｔ≧０の場合には、運転者が車両を停止させようとしていると判断してＳ８に進み、モータトルク指令値をクリープ走行時目標トルクｔＴｒｑＣｒｅｅｐからゼロにする。このとき、いきなりモータトルク指令値をゼロとしても良いし、図３の破線に示すように、変化率に制限をかけて任意の傾きを持ってモータトルク指令値をゼロにしてもよい。
【００２１】
このような車両のトルク制御装置においては、ブレーキ踏み込み量の微分値が正、すなわちブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を増加させる方向にある場合には、運転者が車両を止めようとしていると判断し、速やかにモータトルク指令値をゼロとすることで、無駄な電力消費を抑えることができる。
【００２２】
また、急な上り坂での発進時は、ブレーキ踏み込み量の微分値が負、すなわちブレーキを緩めることによりブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向となるので、ブレーキ踏み込み量に応じてモータトルクを発生させることで車両が後退することを防止できる。
【００２３】
尚、上述した第１実施例においては、Ｓ６における微分値ｄＦｂｒｋ／ｄｔの判定が既定時間継続しているかを判断する制御を追加すれば、ブレーキペダルの遊び、ブレーキの踏み方、振動等によってブレーキ踏み込み量の微分値が正負で振幅してもモータトルクの発生を安定させることができる。
【００２４】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
【００２５】
この第２実施例は、上述した第１実施例におけるｔＴｒｑをブレーキ踏み込み量に応じた変化率を基に算出するものであり、全体の制御の流れは上述した図２と同一である。
【００２６】
図４は、ブレーキ踏み込み量と変化率の関係を表すものであり、ｔＴｒｑは、具体的には、次式（１）で算出される。
【００２７】
【数１】
ｔＴｒｑ＝（ｔＴｒｑＣｒｅｅｐ−ｔＴｒｑ(n-1)）×変化率＋ｔＴｒｑ(n-1)…（１）
ここで、ｔＴｒｑ(n-1)は、前回のｔＴｒｑの値である。またｔＴｒｑ(n-1)は、ｄＦｂｒｋ／ｄｔが正から負に変化したときにゼロにリセットされる。
【００２８】
図５は、式（１）で求めたｔＴｒｑとブレーキ踏み込み量の関係を示している。ブレーキ踏み込み量が大のときはモータトルク指令値、つまりクリープトルクが小さく、ブレーキ踏み込み量が小のときはクリープトルクが大きくなる。
【００２９】
このような第２実施例においては、ブレーキ踏み込み量が大の場合には、モータ８のトルクの変化率が小さくなるため、モータ８のトルクはゆっくりと増加し、ブレーキパッドとディスクとの擦れ音の発生を抑制することができる。
【００３０】
また、ブレーキ踏み込み量が小の場合には、モータ８のトルクの変化率が大きくなるため、上り坂の発進時の車両の後退をより効果的に防止することができる。
【００３１】
次に、本発明の第３実施例について説明する。
【００３２】
図６は、第３実施例における車両のトルク制御装置の制御の流れを示すフローチャートである。
【００３３】
ステップ２１では、シフトレバーがＤレンジにあるか否かを判定し、シフトレバーがＤレンジにある場合にはＳ２２へ進み、Ｄレンジ以外の場合にはＳ３２に進み通常制御を行う。
【００３４】
Ｓ２２では、車速Ｖｃａｒが予め設定されたクリープ走行車速しきい値Ｖｃｒｅｅｐより小さいか否かを判定し、Ｖｃａｒ＜ＶｃｒｅｅｐであればＳ２３に進み、Ｖｃａｒ＜ＶｃｒｅｅｐでなければＳ３２に進む。
【００３５】
Ｓ２３では、アクセル開度Ａｐｓが略ゼロであるか否かを判定し、Ａｐｓ≒０の場合にはＳ２４に進み、Ａｐｓ≒０でない場合にはＳ３２に進む。
【００３６】
Ｓ２４では、ブレーキ踏み込み量Ｆｂｒｋを読み込み、ブレーキ踏み込み量Ｆｂｒｋからその微分値ｄＦｂｒｋ／ｄｔを算出してＳ２５に進む。
【００３７】
Ｓ２５では、ブレーキ踏み込み量Ｆｂｒｋがゼロによりも大きいか否かを判定し、Ｆｂｒｋ＞０の場合にはＳ２６に進み、Ｆｂｒｋ＞０でない場合にはＳ３２に進む。
【００３８】
Ｓ２６では、微分値ｄＦｂｒｋ／ｄｔが負の値であるか否かを判定し、ｄＦｂｒｋ／ｄｔ＜０の場合にはＳ２７へ進む。一方、ｄＦｂｒｋ／ｄｔ≧０の場合には運転者が車両を停止させようとしていると判断してＳ３１に進み、モータトルク指令値をクリープ走行時目標トルクｔＴｒｑＣｒｅｅｐからゼロにする。このとき、いきなりモータトルク指令値をゼロにとしても良いし、変化率に制限をかけて任意の傾きを持ってモータトルク指令値をゼロにしてもよい。
【００３９】
Ｓ２７では、ブレーキ踏み込み量Ｆｂｒｋが予め設定されたＦｂｒｋ_ｔｈよりも大きいか否かを判定し、Ｆｂｒｋ＞Ｆｂｒｋ_ｔｈの場合にはＳ２８に進む。一方、Ｆｂｒｋ≦Ｆｂｒｋ_ｔｈの場合には、Ｓ３０に進み、上述した第１実施例もしくは第２実施例と同様の方法で算出されたトルクｔＴｒｑをモータトルク指令値とする。
【００４０】
Ｓ２８では、車速Ｖｃａｒがゼロより大きいか否かを判定し、Ｖｃａｒ≦０の場合にはＳ２９へ進み、時間ｔｉｍｅｒのカウントを開始し、Ｔｉｍｅｒが予め設定された時間Ｔｉｍｅｒ_ｔｈよりも大きいか否かを判定する。
【００４１】
そして、Ｓ２９にてＴｉｍｅｒ＞Ｔｉｍｅｒ_ｔｈの場合、車両が停止していると判断してＳ３０に進む。一方、Ｓ２９にてＴｉｍｅｒ≦Ｔｉｍｅｒ_ｔｈの場合にはＳ３１に進む。
【００４２】
このような第３実施例においては、車両が停止する直前で、停止時の車両ショックを和らげるためにブレーキを少し緩めても、車両が停止しなければモータ８のトルクは発生しないため、スムーズに車両を停止させることができる。
【００４３】
また、車両が停止する直前で再加速しようとブレーキを大きく緩めると、車速に関係なくモータ８のトルクが発生するためスムーズに加速することができる。
【００４４】
ここで、ｔＴｒｑ、Ｆｂｒｋ及びＶｃａｒを時系列に表した図７を用いて、この第３実施例について詳述すれば、車両が止まろうとするときには、モータ８のトルクは速やかにゼロとなり、停止状態から車両を発進させようとブレーキを緩めるとブレーキ踏み込み量に応じてモータ８のトルクが発生するため、クリープ走行の運転性を犠牲にせずにより電力消費の低減が可能となる（第１実施例及び第２実施例についてもこれと同様の効果がある）。また、車両が停止する直前にブレーキを少し緩めても、ＦｂｒｋがＦｂｒｋ_ｔｈよりも大きいので、図中に点線で示すように、モータ８にトルクが発生することがなく、スムーズに車両を停止させることができる（第３実施例固有の効果）。
【００４５】
また、図８に示すように、車両が停止する直前で再加速しようとブレーキを大きく緩めると、ＦｂｒｋがＦｂｒｋ_ｔｈよりも小さくなった時点で、車速に関係なくモータ８にトルクが発生するためスムーズに加速することができる（第３実施例固有の効果）。
【００４６】
尚、上述した各実施例は、電気自動車を例として説明しているが、モータでクリープ走行を行う全ての車両に対しも適用可能である。
【００４７】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００４８】
（１） 車両のモータトルク制御装置は、少なくともモータでクリープトルクを発生させることができるものであって、車速を検出する車速検出手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、ブレーキ踏み込み状態を検出するブレーキ踏み込み状態検出手段と、を備え、車速が規定値以下であり、アクセル開度が略ゼロ、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を増加させる方向である場合には、モータトルクを速やかにゼロとし、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向である場合には、ブレーキの踏み込み量に応じてモータトルクを発生させる。これによって、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を増加させる方向であるときには、運転者が車両を止めようとしていると判断し、速やかにモータトルクをゼロとすることで、無駄な電力消費を抑えることができる。また、急な上り坂での発進時は、ブレーキを緩めることによりブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向となるので、ブレーキの踏み込み量に応じてモータトルクを発生させることで車両が後退することを防止できる。
【００４９】
（２） 上記（１）の構成において、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を増加させる方向に所定の設定時間以上継続したとき、もしくは、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向に所定の設定時間以上継続したときに、モータトルクを制御する。これによって、ブレーキペダルの遊び、ブレーキの踏み方、振動等によって、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を増加させる方向とブレーキ力減少させる方向とで振幅してもモータトルクの発生を安定させることも可能となる。
【００５０】
（３） 上記（１）または（２）の構成において、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向である場合には、ブレーキの踏み込み量が大きいほど、大きな変化率でモータトルクを増加させる。これによって、ブレーキ踏み込み量が大の場合には、モータのトルクの変化率が小さくなるため、モータのトルクはゆっくりと増加し、ブレーキパッドとディスクとの擦れ音の発生を抑制することができる。
【００５１】
（４） 上記（３）に記載の構成において、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向である場合には、ブレーキの踏み込み量が所定の設定値以上、かつ車両の停止時間が所定の設定時間以上となった場合にのみモータトルクを発生させ、ブレーキの踏み込み量が所定の設定値以下の時は車速に関係なくモータトルクを発生させる。これによって、車両が停止する直前で、停止時の車両ショックを和らげるためにブレーキを少し緩めても、車両が停止しなければモータのトルクは発生しないため、スムーズに車両を停止させることができる。また、車両が停止する直前で再加速しようとブレーキを大きく緩めると、車速に関係なくモータのトルクが発生するためスムーズに加速することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両のトルク制御装置の全体構成を示す説明図。
【図２】本発明の第１実施例における車両のトルク制御装置の制御の流れを示すフローチャート。
【図３】本発明の第１実施例におけるブレーキ踏み込み量とモータトルクの関係を示す説明図。
【図４】本発明の第２実施例に関する説明図であって、ブレーキ踏み込み量と変化率の関係を示す説明図。
【図５】本発明の第２実施例におけるブレーキ踏み込み量とモータトルクの関係を示す説明図。
【図６】本発明の第３実施例における車両のトルク制御装置の制御の流れを示すフローチャート。
【図７】ｔＴｒｑ、Ｆｂｒｋ及びＶｃａｒを時系列に表した説明図。
【図８】ｔＴｒｑ、Ｆｂｒｋ及びＶｃａｒを時系列に表した説明図。
【符号の説明】
１…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
２…車速センサ
３…アクセル開度センサ
４…シフト位置検出センサ
５…ブレーキストロークセンサ
６…インバータ
７…バッテリ
８…モータ
９…減速機
１０…タイヤ

Claims (4)

  1. 少なくともモータでクリープトルクを発生させることができる車両のモータトルク制御装置において、
    車速を検出する車速検出手段と、
    アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
    ブレーキペダルの踏み込み量の微分値の正負に基づきブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を増加させる方向であるか減少させる方向であるかを検出するブレーキ踏み込み状態検出手段と、を備え、
    車速が規定値以下であり、アクセル開度が略ゼロ、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を増加させる方向である場合には、モータトルクをゼロとし、
    ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向である場合には、ブレーキの踏み込み量に応じてモータトルクを発生させることを特徴とする車両のモータトルク制御装置。
  2. ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を増加させる方向に所定の設定時間以上継続したとき、もしくは、ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向に所定の設定時間以上継続したときに、モータトルクを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両のモータトルク制御装置。
  3. ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向である場合には、ブレーキの踏み込み量が小さいほど、大きな変化率でモータトルクを増加させることを特徴とする請求項１または２に記載の車両のモータトルク制御装置。
  4. ブレーキ踏み込み状態がブレーキ力を減少させる方向である場合には、ブレーキの踏み込み量が所定の設定値よりも大きく、かつ車両の停止時間が所定の設定時間以上となった場合にモータトルクを発生させると共に、ブレーキの踏み込み量が所定の設定値以下の時は車速に関係なくモータトルクを発生させることを特徴とする請求項３に記載の車両のモータトルク制御装置。
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