JP4249781B2 - 電動車両の移動を選択的に抑止するためのシステムおよびその方法 - Google Patents

Description

本発明は電動車両に関する。より具体的には、本発明は、使用者が意図する方向とは反対の方向への移動を選択的に抑止するためのシステムおよび方法に関する。

電動車両は当技術分野ではよく知られている。電動車両は、純粋に電気式であってもハイブリッド形式であってもよい。これらは、1つまたは複数の車輪に機械的に接続された電気モータを含み、使用者が発する指令に従って選択的に車輪を回転させる。

多くの課題が電動車両業界には残されている。確かに、従来の燃焼式エンジンを搭載した車両の運転者は、今では「標準的な運転感覚」の一部である多くの特色に慣れてしまっている。

したがって本発明の目的は、電動車両の移動を選択的に抑止するためのシステムおよび方法を提供することである。

より詳しくは、本発明によって、所望の方向とは反対の方向へ電動車両が移動することを抑止するためのシステムであって、
制御装置と、
前記制御装置に接続されかつこれによって制御され、車両の少なくとも1つの車輪に連結された電気モータと、
前記モータに付属してモータの回転を検出し、前記制御装置に接続されてこの制御装置に角位置データを供給するセンサであって、所望の方向とは反対の方向への電気モータの回転を検出して、このデータを前記制御装置に供給するよう構成されており、この制御装置は、モータの所望しない回転に反対作用するためにモータによって加えるべきトルクを計算し、このトルクを加えるようモータを制御するセンサと、を含むシステムが提供される。

本発明の別の一態様によれば、所望の方向とは反対の方向へ電動車両が移動することを抑止するためのシステムであって、
制御装置と、
前記制御装置に接続されかつこれによって制御され、車両の少なくとも1つの車輪に連結された電気モータと、
車両に接続されて望まない方向への移動を検出し、前記制御装置に接続されて移動データをこの制御装置に供給するセンサと、を含み、
前記制御装置は、車両が望まない方向に移動しているというセンサからのデータの受入れに応じて、前記制御装置がモータによって少なくとも1つの車輪に加えるべきトルクを計算してモータの望まない回転に反対作用して、このトルクを加えるようモータを制御するよう構成されているシステムが提供される。

本発明の第3の態様によれば、所望の方向とは反対の方向へ電動車両が移動することを抑止するための方法であって、電動車両は、車両の少なくとも1つの車輪に連結された電気モータを含み、
所望の移動の方向を検出する行為と、
所望の方向とは反対の方向への車両の移動を検出する行為と、
望まない方向への車両の移動に反対作用するために、モータによって少なくとも1つの車輪に加えるべきトルクを計算する行為と、
電気モータを介して少なくとも1つの車輪に反対作用トルクを加える行為と、を含む方法が提供される。

本発明の別の一態様によれば、所望の方向とは反対の方向へ電動車両が移動することを抑止するための方法であって、電動車両は、車両の少なくとも1つの車輪に連結された電気モータを含み、
所望の移動の方向を検出する行為と、
所望の方向とは反対の方向への電気モータの回転を検出する行為と、
望まない方向へのモータの回転に反対作用するために、モータによって少なくとも1つの車輪に加えるべきトルクを計算する行為と、
電気モータに反対作用トルクを加える行為と、を含む方法が提供される。「電動車両」という表現は、純粋な電気式の車両、車輪の少なくとも1つが直接的または間接的に電気モータに連結されているあらゆる形式のハイブリッド車両などを含むものと解釈されたい。

本発明のその他の目的、利点、および特色は、添付図面を参照して例示としてのみ行なう本発明の好ましい実施形態の下記の非限定的な説明からさらに明らかになるであろう。

概して、本発明は、望まない方向への車両の移動を検出し、車両の(1つまたは複数の)モータを作動させて望まない移動に反対作用するヒルホルダに関する。より具体的には、車両が前方へ行こうとするときには、車両の後方移動が検出されて、(1つまたは複数の)モータはこの動きを抑止するように制御される。同様に、車両が後退しようとするときは、前進移動が検出されて反対作用を受ける。

次に図1を参照して、本発明の第1実施形態によるシステム10を説明する。システム10はわかり易くするために概略的に図示されていることに留意されたい。

システム10は、車輪14に連結された電気モータ12と、モータ12の中に組み込まれてモータ12の駆動軸の回転を検出するセンサ16と、所望方向入力デバイスを含む使用者制御部17と、特に、後述するようにセンサ16によって供給されるデータに従ってモータを制御するようモータ12とセンサ16と使用者制御部17とに接続された制御装置18とを含む。

次に図2を手短に参照して、本発明の第2実施形態によるシステム10'を説明する。システム10'は図1のシステム10に非常に似ている。これらのシステム間の主な相違はセンサ16'の位置であり、センサ16'は、モータ12の中に組み込まれているのではなく、車輪14に関連付けられている。

センサ16および16'を設計するために多くの異なる技術を使用できることに留意されたい。さらにまた、制御装置18を専用の制御装置にすることもでき、または車両の主制御装置の一部にすることもできよう。

次に、本発明の一実施形態による電動車両の移動を選択的に抑止するための方法を、図3〜図6を参照して説明する。

概して言えば、以下に説明する方法は、所望の方向とは反対の方向への車両の移動が検出されたときに、車両の少なくとも1つの車輪に反対作用するトルクを加えることを目的とする。加えられるトルク(T)は、これがモータの最大保持トルク(T_max)に達するまで、検知された瞬間角(θ)と基準角(θ_init)との間の角度差と共に増加する。このとき、以下に説明するように、基準角は望まれない振動を抑止するために再計算される。

次に図3をより詳細に参照して、本発明の一実施形態による、さまざまなステップを説明する。

ステップ20は初期設定ステップである。このステップで2つの主なパラメータが初期設定される。第1に、トルクがT_maxに達する前に可能になる最大角を表す定数Δθ_maxが設定される。定数KはT_maxをΔθ_maxで除算することによって計算され、測定された瞬間角に対するモータに加えられるトルクの増加を決定する助けとするためのスケーリング定数として使用されることになる。

第2ステップ22は、車両の所望の方向を決定することである。これは、使用者制御部17の一部である動力伝達装置の制御部を介して行なわれる。動力伝達装置の制御部は、駐車、前進、中立、または後退ポジションのいずれかにある。

もちろん、車両の所望の方向を決定するために、例えば車両が所望する方向を知るように車両の過去の変位を解析するアルゴリズムによるなどの、他の方法を使用することもできよう。

駐車ポジションは移動が望まれていないことを本方法に要求することに留意されたい。しかし、従来の機械的機構(図示せず)は通常車両に備えられ、動力伝達装置が駐車ポジションに置かれているときには係合される。任意選択として、本発明の方法を、車両が駐車ポジションにあるときに車両のあらゆる移動を検出して、この起りうる移動に反対作用し、これによって機械的機構が故障したときでも安全性を増すように設計することもできよう。

代替案として、動力伝達装置が駐車ポジションにあるときには、本発明の方法とシステムがあらゆる移動を検知して反対作用するトルクを加えるようにすることもできよう。モータに加えるべき最大トルクに関して同じ規則が適用されることに留意されたい。最大保持トルクに達した場合には、機械的ブレーキ(図示せず)が自動的に適用されよう。

これに反して、動力伝達装置がその中立ポジションにあるときには、本明細書で説明するシステムと方法は、車両が自由に移動することを許されるので作動させられない。

ステップ24は、車両の方向が所望の方向と反対であるか否かを判定する。これは、内部または外部センサを介して車輪の回転(もしある場合)の方向を検知することによって行なわれる。

ステップ24が否定である場合には、本方法ではステップ22に戻る。

移動方向が所望の方向に対して実際に反対である場合には、基準角θ_initがセンサから得られる(ステップ26)。図4は、センサ(ABS)の基準角に対するθ_initを示す。図4では、車両の所望の方向は矢印100で示されている。したがって、矢印102の方向における車輪14の回転は、望まれない方向への移動が存在することを示し、したがって基準角θ_initの取得を促す。

次の各ステップは、適切なトルクTを決定してモータに加え、望まない方向で検出された移動に反対作用することを目的とする。

ステップ28では、いったん基準角θ_initが取得されると、センサはセンサからの瞬間角データ(θ)を取得し、θ_initに対する車輪の現在角位置を決定し、式Δθ=θ-θ_initに従って、Δθを計算する。図4は瞬間角θと角度差Δθとを図示している。

次のステップ30は、望まない方向への移動に対抗するためにモータに加えるべきトルクTを計算することである。多くの方策をこのトルクTを決定するために用いることができる。

これらの方策を、Tを定数Kおよび角度差Δθの関数とすることによって要約することができる。すなわち、T＝f(K,Δθ)である。

1つの簡単な関数はT＝K*Δθになろう。したがって、モータに加えるべきトルクTはΔθの増加に従って線形増加するはずである。

上述したように、初期設定ステップ20において、定数Kが計算されて記憶される。当業者には理解されるように、定数Kは、上に論述した簡単な関数を使用した場合にΔθがΔθ_maxと等しくなったときにトルクTがモータの最大保持トルクT_maxと等しくなるよう計算される。

トルクTをモータに加える前に、ステップ32は絶対値としてのトルクTが、最大保持トルクT_maxを超過しないことを確証する。言い換えれば、これを、絶対値としてのΔθがΔθ_maxを超過しないという確証としてみることもできる。

ステップ32の確証が否定である場合には、ステップ34においてトルクTがモータに加えられる。

次にステップ36は、Δθが所望の方向にまだ反対であるか否かを判定する。反対である場合には、本方法ではステップ28に戻ってΔθを再計算し、したがってトルクTを増加させる。反対でない場合には、本方法はステップ22に戻る。

ステップ32の確証が肯定の場合には、これは、モータに加えられるトルクが、車両の望まない方向への移動に適切に反対作用することなく、最大保持トルクT_maxに達したことを意味する。

所望の方向とは反対の方向への車両の移動速度を低下させるために、ステップ40において最大保持トルクをモータに加える。同時に、ステップ38において基準角θ_initは、瞬間角データθと新しいθ_init'との差がΔθ_maxのままであるように動かされる(図5のθ_init'を参照のこと)。言い換えれば、基準角は、計算されたトルクをモータの最大保持トルクに等しく維持するように動かされる。もちろん、車両の動力伝達装置が前進ポジションにあるかまたは後退ポジションにあるかによって計算は異なる。

当業者には理解されるように、所望の方向とは反対の方向への車両の移動は初期Δθ_max領域において反対作用を受けないこともあるので、車両の望まれない振動を抑止するためにこの領域が動かされることは明らかである。実際に、車両を初期基準角位置θ_initに強制的に戻そうとするのは勧められない。

上述した最大保持トルクT_maxを例えばモータの公称トルクなどの一定値に設定できよう。しかしT_maxを、モータの最大トルクから図6に示すゼロに適時に減少する可変値に設定することもできよう。このT_max値の減少には、ギヤを入れて車両を停止するときに運転者が足をブレーキの上に置いたままにしておくことが必要であり、これは動力伝達装置を事前に駐車ポジションに入れておくことなく運転者が車両を離れることを防ぐので、T_max値の減少は興味深い。

上記の方法は説明を簡潔にするため単純化されており、その他多くのステップを加えることもできることを理解されたい。例えば、車両が移動しているときに使用者が使用者制御部17を介して所望の方向を変える場合には、上記の方法は、新しい所望の方向で作動させられる前に車両が停止するのを待つことになる。

同様に、他の特色を上記方法に備えることもできよう。例えば、システムが動作中であることを運転者に通知するために、可聴信号を発生させることもできよう。この信号を連続的なものにすること、またはシステムの係合以来の時間経過に応じて変えられるようにすることができる。

当業者には、車輪に加えられるトルクが、いったん車両の使用者が加速ペダルを押し下げ始めると、突然に停止しないことも理解されよう。実際に、加えられるトルクは、加速ペダルを介して供給される指令が上記方法によって加えられるトルクよりも大きいトルクを必要とするまで同じままである。したがって円滑な動力伝達が得られる。

電動車両の望まれない移動を抑止するための簡単で自動的なシステムを備えることによって、ブレーキペダルと加速ペダルとの間を運転者の足が移動している間に車両の移動を抑止することが可能である。

当業者には、図1および図2のシステムと図3の方法は、モータまたは1つの車輪のいずれかの回転移動が検出および/または測定されることを示しているが、車両全体の望まれない移動もさまざまな案を使用して直接に検出または測定できることも理解されよう。

本発明をその好ましい実施形態によって上で説明したが、特許請求の範囲に規定されているように、本発明の精神と本質から逸脱することなく本発明を変更することが可能である。

本発明の第1実施形態によるシステムのブロック図である。 本発明の第2実施形態によるシステムのブロック図である。 本発明の一実施形態による方法を図示する流れ図である。 図3に適用されるさまざまな角度を図示する車両の車輪の概略図である。 図4と同様な概略図である。 最大保持トルクが時間と共にどう変化するかを示すグラフである。

符号の説明

10 本システム
12 電気モータ
14 車輪
16 センサ
17 使用者制御部
18 制御装置

Claims (10)

1. 所望の方向とは反対の方向へ電動車両が移動することを抑止するためのシステムであって、
   制御装置と、
   前記制御装置に接続されかつこれによって制御され、前記車両の少なくとも1つの車輪に連結された電気モータと、
   前記モータに付属してそれにより前記モータの回転を検出し、前記制御装置に接続されて前記制御装置に角位置データを供給するセンサと、を具備してなり、
   前記センサは、所望の方向とは反対の方向への前記電気モータの回転を検出して、このデータを前記制御装置に供給するよう構成されており、前記制御装置は、前記モータの所望しない回転に反対作用するために前記モータによって加えるべきトルクを計算し、このトルクを加えるよう前記モータを制御し、前記トルクの計算は基準角位置と前記センサによって供給される瞬間角位置との間に形成される角度の関数であり、
   前記制御装置は、前記モータによって供給される反対作用トルクが前記モータの所定の最大保持トルクよりも大きくならないよう構成されており、
   前記の所定の最大保持トルクが、前記システムを使用する時間の長さに応じて変化するようになっている移動抑止システム。
2. 前記センサが前記電気モータと一体化されて、角位置データを連続的に前記制御装置に供給する請求項1記載の移動抑止システム。
3. 前記センサが、前記車両の少なくとも1つの車輪の回転を検出するよう前記車両に取り付けられている請求項1記載の移動抑止システム。
4. 前記の所定の最大保持トルクが一定であり、前記モータの公称トルクと同等である請求項1記載の移動抑止システム。
5. 前記の所望の方向が使用者制御を介して決定される請求項1記載の移動抑止システム。
6. 前記の所望の方向が、前記車両の過去の変位の解析を介して決定される請求項1記載の移動抑止システム。
7. 電動車両がその少なくとも1つの車輪に連結された電気モータを含み、所望の方向とは反対の方向への前記電動車両の移動を抑止する方法であって、
   使用者制御式方向入力デバイスを設ける行為と、
   制御装置を設ける行為と、
   使用者制御式方向入力デバイスの状態を検出すること、および検出された状態を制御装置に供給することを含む、所望の移動の方向を検出する行為と、
   前記モータに付属して前記制御装置に接続された角位置センサを設ける行為と、
   角位置データを制御装置に供給する行為と、
   所望の方向とは反対の方向への前記車両の移動を検出する行為と、
   望まない方向への前記車両の移動に反対作用するために前記の少なくとも1つの車輪に前記モータによって加えるべきトルクを計算する行為であって、前記トルク計算は、所望の方向とは反対の方向への前記車両の移動が検出されると基準角位置を決定すること、前記角位置センサを介して瞬間角位置データを特定すること、および加えるべきトルクを前記瞬間角位置データと前記基準角位置との間の差の関数として計算することを含む行為と、
   前記の反対作用するトルクを前記の少なくとも1つの車輪に前記電気モータを介して加える行為と
   を含み、
   前記制御装置は、前記モータによって供給される反対作用トルクが前記モータの所定の最大保持トルクよりも大きくならないよう構成されており、
   前記方法は、さらに、前記の所定の最大保持トルクを、前記システムを使用する時間の長さに応じて変化させる行為を含む移動抑止方法。
8. 前記の反対作用トルクを加える行為が、
   前記の計算された反対作用トルクが前記電気モータの最大保持トルクよりも小さいときには前記の計算された反対作用トルクを加えること、および
   前記の計算された反対作用トルクが前記電気モータの最大保持トルクよりも大きいときには前記モータの最大保持トルクを加えること
   を含む請求項7記載の移動抑止方法。
9. 前記の計算された反対作用トルクが前記電気モータの最大保持トルクよりも大きいときには、前記基準角が、前記の計算されたトルクを前記モータの最大保持トルクと等しく維持するよう動かされる請求項8記載の移動抑止方法。
10. 前記車両移動の検出が、供給された角位置データを使用して車両の移動を計算することを含む請求項7記載の移動抑止方法。

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