JP4556672B2 - Vehicle regeneration control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載されて回生制動時の回生動作を制御する回生制御装置に関し、特に、主バッテリと補機バッテリを備え、補機バッテリにより電動パワーステアリング装置を駆動する車両の回生制御装置に関する。 The present invention relates to a regenerative control device that is mounted on a vehicle and controls a regenerative operation during regenerative braking, and more particularly, a regenerative control device for a vehicle that includes a main battery and an auxiliary battery, and drives an electric power steering device by the auxiliary battery. About.
電気自動車やハイブリッド車においては、制動操作時に電動機を発電機として機能させることで車両の運動エネルギーを電力として回収することで制動を補助する回生制動装置が用いられている(例えば、特許文献1参照)。 In an electric vehicle or a hybrid vehicle, a regenerative braking device that assists braking by collecting the kinetic energy of the vehicle as electric power by causing the motor to function as a generator during a braking operation is used (see, for example, Patent Document 1). ).
特許文献1の技術では、減速を必要とする状況を車間距離センサやナビゲーションシステム等によって把握し、減速が必要な場合には、回生制動力の目標値を増大させる制御を行うものである。これにより、減速が必要とされる状況下でエンジンブレーキ相当を超える回生制動力を付与することで運転者によるブレーキ操作なしでも適切な減速を実現しようとするものである。
ところで、近年、車両には、運転者の操作負担・操作力を軽減するため、補助力を付与する各種のシステムが搭載されるようになっている。中でも、運転者の操舵力に対して電動モータ等を利用して補助操舵力を付与するパワーステアリング装置は広く使用されている。電気自動車やハイブリッド車においては、このうち、電動モータを利用した電動パワーステアリング装置が用いられる。そして、この電動パワーステアリング装置における電動モータは、各種の補機の中でもその電力消費量が大きく、また、使用電力の変動も激しい。一方で、バッテリは他の部品に比べて比較的サイズが大きく、重量もある。また、充放電時に加熱されるため、冷却が必要となるが、例えば空冷による場合には、大型のバッテリでは換気等が頻繁に必要になる。そのため、小型化が望まれているが、電動パワーステアリング装置が頻繁に作動している状況では、バッテリの残存容量が低下して不足する可能性があるし、また、充放電を繰り返すことで自己発熱により性能が低下する可能性もある。特に、回生制動中は、補機バッテリへの電力供給が不足する可能性があり、こうした問題点が顕在化しやすくなる。 By the way, in recent years, various systems for providing assisting force have been mounted on vehicles in order to reduce a driver's operation burden and operation force. Among them, a power steering device that applies an auxiliary steering force to the driver's steering force using an electric motor or the like is widely used. In electric vehicles and hybrid vehicles, an electric power steering device using an electric motor is used. And the electric motor in this electric power steering device has a large power consumption among various auxiliary machines, and the fluctuation of the used electric power is also severe. On the other hand, the battery is relatively large and heavy compared to other parts. Moreover, since it heats at the time of charging / discharging, cooling is needed, but when it is based on air cooling, ventilation etc. are needed frequently with a large sized battery. For this reason, miniaturization is desired, but in situations where the electric power steering device is operating frequently, the remaining capacity of the battery may decrease and become insufficient. There is also a possibility that the performance is lowered due to heat generation. In particular, during regenerative braking, there is a possibility that the power supply to the auxiliary battery may be insufficient, and such problems are likely to become obvious.
そこで本発明は、電動パワーステアリング装置と回生制動装置を搭載した車両において補機バッテリへの電力供給不足を抑制することを可能とした回生制御装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a regenerative control device that can suppress an insufficient power supply to an auxiliary battery in a vehicle equipped with an electric power steering device and a regenerative braking device.
上記課題を解決するため、本発明に係る車両の回生制御装置は、電動パワーステアリング装置と、回生制動装置と、回生による発電電力を蓄える主バッテリと、この主バッテリに電気的に接続されて主バッテリから供給される電力により充電されるとともに、主バッテリより低い電圧で電動パワーステアリング装置を駆動する補機バッテリと、を備える車両の回生制御装置であって、自車両の車線からの逸脱を予想する逸脱予想手段と、この逸脱予想手段により自車両の車線からの逸脱が予想され、かつ、回生制動装置が駆動している場合に、補機バッテリへの充電電圧をそれ以外の場合に比べて増大させる充電制御手段と、を備えていることを特徴とする。 To solve the above problems, the regeneration control device for a vehicle according to the present invention, an electric power steering apparatus, a regenerative braking device, a main battery for storing electric power generated by the regenerative, electrically connected to the main to the main battery A regenerative control device for a vehicle that is charged with electric power supplied from a battery and that drives an electric power steering device with a voltage lower than that of a main battery, and predicts deviation from the lane of the host vehicle The deviation predicting means, and when the deviation predicting means is expected to deviate from the lane of the own vehicle and the regenerative braking device is driven, the charging voltage to the auxiliary battery is compared with the other cases. And charging control means for increasing.
車線から逸脱する場合には、それを防止するために運転者による操舵操作が行われると予想される。つまり、逸脱予想は運転者による操舵操作の予想=電動パワーステアリング装置の駆動予想につながる。このような場合で、回生制動装置が駆動している場合に補機バッテリへの充電電圧を高めに設定することで、補機バッテリの容量を確保する。 When deviating from the lane, it is expected that a steering operation by the driver is performed to prevent this. That is, the deviation prediction leads to the prediction of the steering operation by the driver = drive prediction of the electric power steering apparatus. In such a case, the capacity of the auxiliary battery is ensured by setting the charging voltage to the auxiliary battery higher when the regenerative braking device is driven.
このように、操舵操作による電動パワーステアリング装置の作動を、車線逸脱を判定することで予め予測して補機バッテリへの充電電圧を高めて、補機バッテリがフル充電に近い状態で電動パワーステアリング装置を作動させるため、電動パワーステアリング装置への供給電力の不足を抑制し、車両の操舵性を向上させる。 In this way, the operation of the electric power steering device by the steering operation is predicted in advance by determining the departure from the lane, and the charging voltage to the auxiliary battery is increased, so that the electric power steering is in a state where the auxiliary battery is near full charge. In order to operate the device, the shortage of power supplied to the electric power steering device is suppressed, and the steering performance of the vehicle is improved.
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the drawings as much as possible, and duplicate descriptions are omitted.
図1は、本発明に係る回生制御装置を搭載した車両の主要部分のブロック構成図である。この車両は、駆動源としてガソリンエンジン10と電動モータ11とを有し、これらと発電機であるジェネレータ12とを動力分割機構13により接続し、この動力分割機構13の出力軸は、減速機19を介して駆動輪8へと接続されている。これにより、エンジン10と電動モータ11による駆動輪8へと伝達する駆動力の比率を可変としたシリーズ・パラレルハイブリッド方式を採用している。
FIG. 1 is a block diagram of a main part of a vehicle equipped with a regeneration control device according to the present invention. This vehicle has a
ジェネレータ12と電動モータ11はインバータ15およびDC−DCコンバータ16を介して高電圧(約300ボルト)の主バッテリ17に電気的に接続されている。DC−DCコンバータ16には、また低電圧(12ボルト)の補機バッテリ18がまた電気的に接続されている。この補機バッテリ18には、後述する電動パワーステアリング装置5のアクチュエータ53をはじめとする各種の補機類(各種ライトや電子機器類等)が電気的に接続され、それらの電力供給源として用いられている。
The
エンジン10の作動は、エンジンコントロールコンピュータ(エンジンECU)20によって制御され、ハイブリッド車コントロールコンピュータ(HV ECU)21によってインバータ15の状態を制御することで、電動モータ11とジェネレータ12の発電量、消費電力を調整する。このHV ECU21が本発明に係る回生制御装置の充電制御手段に相当する。
The operation of the
また、車両には、車間距離制御装置3が搭載されている。この車間距離制御装置3は、前方カメラ30と、取得した画像から画像処理により自車両の走行する走行レーンを区画する区画線(以下、白線と称する。)を認識する白線認識ECU31とから構成される車線認識装置と、前方障害物を検出するミリ波レーダ32と、認識した車線と障害物(主として先行車)情報を基にして先行車と自車両との車間距離を制御する車間制御ECU33とから構成される。この車間制御ECU33が本発明に係る回生制御装置の逸脱予想手段に相当する。
Further, the inter-vehicle
本車両の操舵系4は、運転者が操舵操作を行うステアリングホイール40と、その回転軸としてステアリングホイール40の回転を伝達するステアリングシャフト41とステアリングシャフト41の回転を往復運動に変換するラックアンドピニオン機構42と、ラックバー43を有し、これにより、ステアリングホイール40の操舵操作を操舵輪(図示せず)に伝達している。ステアリングシャフト41上には、操舵トルクを検出するトルクセンサ51が配置されるとともに、減速機52を介して電動モータからなるアクチュエータ53が接続されている。このアクチュエータ53は、電気的には上述した補機バッテリ18に接続され、電動パワーステアリングコンピュータ(EPS ECU)54によって制御される。EPS ECU54には、トルクセンサ51と車速センサ55の出力信号が入力されているほか、車内LAN6に接続されて他の制御ECU等と情報伝達を行い、電動パワーステアリング装置5を構成している。また、車内LAN6には、ナビゲーションシステム(ナビシステム)7が接続されており、自車両の現在位置と周囲の道路状況等を判定する。ナビシステム7は車々間通信や路車間通信を利用して交通状況等を取得するシステムであってもよい。
The steering system 4 of this vehicle includes a steering wheel 40 on which a driver performs a steering operation, a
次に、本発明に係る回生制御装置の動作について具体的に説明する。図2は、この動作の主制御の制御フローチャートである。この制御はHV ECU21によって他のECUと協調して所定のタイミングで実行される。 Next, the operation of the regeneration control device according to the present invention will be specifically described. FIG. 2 is a control flowchart of the main control of this operation. This control is executed at a predetermined timing by the HV ECU 21 in cooperation with other ECUs.
まず、図2の制御から説明する。最初に、車間制御ECU33とナビゲーションシステム7から情報を取得する(ステップS1)。車間制御ECU33は、白線認識ECU31が前方カメラ30で取得した画像を画像処理することによって求めた区画線情報(例えば、曲率情報)、自車の進行方向、自車両の走行レーン内での横位置と、ミリ波レーダで取得した先行車との車間距離等の情報を車内LAN6により他の制御ECUに通知している。
First, the control of FIG. 2 will be described. First, information is acquired from the
次に、車間距離制御状態(レーンキーピングアシストモード)と回生可能状態の判定を行う(ステップS2)。車間距離制御状態にあるか否かは車間制御ECU33から受信した情報により判別すればよい。また、回生可能か否かは主バッテリ17の温度が正常範囲内で、診断結果も正常であるか否かにより判定すればよい。
Next, a determination is made of the inter-vehicle distance control state (lane keeping assist mode) and the regenerative enabled state (step S2). Whether the vehicle is in the inter-vehicle distance control state may be determined based on the information received from the
車間距離制御状態で、かつ、回生可能状態と判定した場合には、ステップS3へと移行して車間制御ECU33が求めた車線逸脱までの推定予想時間Time_carと閾値T1とを比較する。Time_carがT1以下であると予想した場合には、ステップS4へと移行し、既に車線逸脱後か否かを判定する。車線逸脱前の場合には、さらに、主バッテリ17の充電割合SOCが車間距離制御状態における充電上限値SOCmax2とを比較する(ステップS5)。SOCがSOCmax2未満の場合には、回生による充電が可能であると判定してステップS6へと移行する。
If it is determined that the vehicle is in the inter-vehicle distance control state and is in a regenerative state, the process proceeds to step S3 and the estimated expected time Time_car until the lane departure obtained by the
ステップS6では、カーブの曲率、車線内の自車位置、車速、加減速度などを基にして制動に必要な制動トルクを計算する。次に、ナビゲーションシステム7から受信した情報を基にして、前方が渋滞中の場合、下り坂の場合、曲率がさらに小さい道路へと進入すると予想される場合、等には、ステップS6で求めた制動トルクをかさあげする(ステップS7)。
In step S6, a braking torque necessary for braking is calculated based on the curvature of the curve, the vehicle position in the lane, the vehicle speed, the acceleration / deceleration, and the like. Next, based on the information received from the
次にこうして得られた制動トルク値にガードをかける(ステップS8)。具体的には、現在の車両の状態から設定される制動トルク値の上限と求めた制動トルク値を比較し、上限を超える場合には、上限値に置き換える。次に、回生トルク値として制動トルク値を設定し(ステップS9)、回生トルク値にガードをかける(ステップS10)。図示していない摩擦ブレーキ装置(ディスクブレーキやドラムブレーキ装置)を用いることで、回生トルクよりも大きな制動トルクを付与することができる。ここでは、回生制動で可能な回生トルクの上限値を下回るように回生トルク値を設定する。 Next, a guard is applied to the braking torque value thus obtained (step S8). Specifically, the upper limit of the braking torque value set from the current vehicle state is compared with the obtained braking torque value, and if it exceeds the upper limit, it is replaced with the upper limit value. Next, a braking torque value is set as the regenerative torque value (step S9), and a guard is applied to the regenerative torque value (step S10). By using a friction brake device (disk brake or drum brake device) not shown, a braking torque larger than the regenerative torque can be applied. Here, the regenerative torque value is set so as to be lower than the upper limit value of the regenerative torque possible by regenerative braking.
そして、回生トルク値を発電電力値に変換し(ステップS11)、電力値にガードをかける(ステップS12)。この電力値のガードは、例えば主バッテリ17の温度条件や各種機器の運転条件等によって設定される。その後、逸脱防止のために回生を行ったことを示すフラグF_ITUDATU_KAISEIをオンにする(ステップS13)。そして、F_ITUDATU_KAISEIの前回タイムステップにおける値を判定し(ステップS14)、オフであった場合(前回値オフから今回オンに変更されたことを示す。)には、F_ITUDATU_KAISEI_RAMをオンにして(ステップS15)、そのときの操舵角をθkaiseiに代入して(ステップS16)処理を終了する。
Then, the regenerative torque value is converted into the generated power value (step S11), and the power value is guarded (step S12). This power value guard is set according to, for example, the temperature condition of the
ステップS2において、車間距離制御状態でないか、回生可能状態でないと判定された場合、ステップS3において、車線逸脱までの予想時間Time_carが閾値T1を超えると判定された場合、ステップS4において、車線逸脱前であると判定された場合、S5において、主バッテリ17の充電割合SOCが充電上限値SOCmax2を超えているとそれぞれ判定された場合には、ステップS17へと移行し、フラグF_ITUDATU_KAISEIをオフにして処理を終了する。また、ステップS14で前回のタイムステップにおける値がオンであった場合にはそのまま処理を終了する。この場合には、θkaiseiには前回の値が保持される。
If it is determined in step S2 that it is not in the inter-vehicle distance control state or is not in a regenerative state, in step S3, if it is determined that the expected time Time_car until the lane departure exceeds the threshold T1, in step S4, before the lane departure If it is determined that the charging rate SOC of the
次に、図3の制御フローを説明する。この処理は、HV ECU21によってF_ITUDATU_KAISEI_RAMがオンの場合に、図2の処理に引き続いて実行される。
Next, the control flow of FIG. 3 will be described. This process is executed subsequent to the process of FIG. 2 when F_ITUDATU_KAISEI_RAM is turned on by the
最初に、F_ITUDATU_KAISEI_RAMがオンにされてからの経過秒数を判定する(ステップS21)。経過秒数が10秒未満の場合には、逸脱判定直後の操舵角θkaiseiと現在の操舵角θnowとの差の絶対値と所定の閾値θαとを比較する(ステップS22)。差の絶対値がθα未満の場合には、運転者による逸脱回避操舵がないと判定してステップS23へと移行する。このθαは車速や加減速度、道路曲率等に応じて変化させてもよい。 First, the number of seconds that have elapsed since F_ITUDATU_KAISEI_RAM was turned on is determined (step S21). If the elapsed number of seconds is less than 10 seconds, the absolute value of the difference between the steering angle θkaisei immediately after the departure determination and the current steering angle θnow is compared with a predetermined threshold θα (step S22). If the absolute value of the difference is less than θα, it is determined that there is no departure avoidance steering by the driver, and the process proceeds to step S23. This θα may be changed according to the vehicle speed, acceleration / deceleration, road curvature and the like.
ステップS23では、DC−DCコンバータ16の出力電圧を高めに設定したことを示すフラグF_DCDC_HIGHをオンにする。これにより、DC−DCコンバータ16の出力電圧(補機バッテリ18の充電電圧)を通常より0.5V高い14Vに設定して処理を終了する。一方、ステップS21で経過秒数が10秒以上と判定された場合、および、ステップS22で差の絶対値がθα以上であって運転者による逸脱回避操舵がなされたと判定された場合には、ステップS23へと移行して、フラグF_ITUDATU_KAISEI_RAMとF_DCDC_HIGHをいずれもオフにして処理を終了する。これにより、DC−DCコンバータ16の出力電圧(補機バッテリ18の充電電圧)は通常時の13.5Vに戻される。
In step S23, a flag F_DCDC_HIGH indicating that the output voltage of the DC-
このように制御することで、運転者が回生制動時で、かつ、車線逸脱を回避するための操舵操作が予想されるが、まだ、実際に運転者が操舵を始める前の段階において補機バッテリ18への充電電圧を通常時より0.5V高める。補機バッテリ18は、走行中、各種の補機を駆動するために電力を供給しており、放電を続けている。この放電電力を補うため、HV ECU21の指示によりDC−DCコンバータ16を介して主バッテリ17から電力が供給されて充電が行われる。車線逸脱回避のための操舵操作が予想される場合に、この充電電圧を高めることで、その操舵前に補機バッテリ18をほぼ満充電に近い状態へと移行させる。
By controlling in this way, it is expected that the driver will perform a steering operation at the time of regenerative braking and avoid lane departure, but the auxiliary battery is still in a stage before the driver actually starts steering. The charging voltage to 18 is increased by 0.5 V from the normal time. The
運転者が逸脱回避操舵としてステアリングホイール40を操作すると、EPS ECU54は、トルクセンサ51と車速センサ55の出力を基にして付与すべきアシスト操舵トルクを算出し、目標のアシスト操舵トルクが得られるようアクチュエータ53を制御する。アクチュエータ53は、減速機52を介してステアリングシャフト41を駆動し、所望のアシスト操舵トルクを付与する。これにより、運転者による操舵負荷を軽減する。
When the driver operates the steering wheel 40 as departure avoidance steering, the
前述したように、この回避操舵前に補機バッテリ18への充電電圧を高めているため、回避操舵時に補機バッテリ18から電動パワーステアリング装置5のアクチュエータ53への出力電圧低下が抑制され、十分な電力を供給することができる。この結果、操舵の応答性が向上し、操舵性が向上するほか、車線逸脱を早期に回避することができ、安全性も向上する。
As described above, since the charging voltage to the
逸脱回避操舵の場合には、通常の操舵操作に比べて操舵量は大きく、その時間変化量も大きくなることが予想される。この場合、アシスト操舵力も大きくなり、アクチュエータ53の消費電力も大きくなる。しかしながら、その回避操舵操作は長時間継続するものではなく、これを見越して大容量の補機バッテリ18を設けると、バッテリの大型化による重量増大のほか、自然放電等による電力ロスの増大にもつながる。一方、主バッテリ17の高電圧を直接アクチュエータ53に供給することは車内に高電圧の電力線を増設する必要があることやアクチュエータ53の仕様等から無理がある。また、DC−DCコンバータ16を介して低電圧に変換するとしても、その出力電力容量を大きくするとともに、出力電力の時間変動に対応する必要がある。
In the case of departure avoidance steering, it is expected that the amount of steering is larger than that of a normal steering operation, and the amount of change over time is also increased. In this case, the assist steering force also increases and the power consumption of the
本実施形態によれば、アクチュエータ53を大電力で駆動することが予想される場合に、事前に充電電圧を増大させて必要な電力を確保することができるため、補機バッテリ18を大型化する必要がなく、他の補機も含めて容量を最適化することができ、コンパクトなもので足りる。また、高電圧を考慮した配線や機器を増設する必要がなく、また、DC−DCコンバータ16等の仕様も変更する必要がないので、装置構成が複雑化することがない。
According to the present embodiment, when the
以上の説明では、ナビゲーションシステムを有する構成を説明したが、本発明にナビゲーションシステムは必須のものではなく、これを有しない構成としてもよい。また、車線逸脱の判定には、レーダ装置は必須の構成要件ではなく、画像認識のみを利用することも可能である。また、走行レーン内に磁気等を利用したマーカーを配置し、マーカーを検知して車線逸脱を判定するようにしてもよい。あるいは、画像認識装置やレーダ装置ではなく、ナビゲーションシステムを利用して車線逸脱を判定するようにすることも可能である。 In the above description, the configuration having the navigation system has been described. However, the navigation system is not indispensable for the present invention, and may be configured without this. In addition, the radar apparatus is not an essential component for determining lane departure, and it is also possible to use only image recognition. Alternatively, a marker using magnetism or the like may be arranged in the traveling lane, and the marker may be detected to determine lane departure. Alternatively, it is possible to determine lane departure using a navigation system instead of an image recognition device or a radar device.
3…車間距離制御装置、4…操舵系、5…電動パワーステアリング装置、7…ナビゲーションシステム、8…駆動輪、10…ガソリンエンジン、11…電動モータ、12…ジェネレータ、13…動力分割機構、15…インバータ、16…DC−DCコンバータ、17…主バッテリ、18…補機バッテリ、19…減速機、20…エンジンECU(エンジンコントロールコンピュータ)、21…HV ECU(ハイブリッド車コントロールコンピュータ)、30…前方カメラ、31…白線認識ECU、32…ミリ波レーダ、33…車間制御ECU、40…ステアリングホイール、41…ステアリングシャフト、42…ラックアンドピニオン機構、43…ラックバー、51…トルクセンサ、52…減速機、53…アクチュエータ(電動モータ)、54…EPS ECU(電動パワーステアリングコンピュータ)、55…車速センサ。 3 ... inter-vehicle distance control device, 4 ... steering system, 5 ... electric power steering device, 7 ... navigation system, 8 ... drive wheel, 10 ... gasoline engine, 11 ... electric motor, 12 ... generator, 13 ... power split mechanism, 15 Inverter, 16 DC-DC converter, 17 Main battery, 18 Auxiliary battery, 19 Reducer, 20 Engine ECU (Engine control computer), 21 HV ECU (Hybrid vehicle control computer), 30 Front Camera, 31 ... White line recognition ECU, 32 ... Millimeter wave radar, 33 ... Inter-vehicle control ECU, 40 ... Steering wheel, 41 ... Steering shaft, 42 ... Rack and pinion mechanism, 43 ... Rack bar, 51 ... Torque sensor, 52 ... Deceleration Machine, 53 ... actuator (electric motor), 5 ... EPS ECU (electric power steering computer), 55 ... vehicle speed sensor.
Claims (1)
自車両の車線からの逸脱を予想する逸脱予想手段と、
前記逸脱予想手段により自車両の車線からの逸脱が予想され、かつ、回生制動装置が駆動している場合に、前記補機バッテリへの充電電圧をそれ以外の場合に比べて増大させる充電制御手段と、
を備えていることを特徴とする車両の回生制御装置。 An electric power steering device, a regenerative braking device, a main battery that stores power generated by regenerative power, and is electrically connected to the main battery and charged by electric power supplied from the main battery, and lower than the main battery An auxiliary battery for driving the electric power steering device with voltage, and a vehicle regeneration control device comprising:
Deviation prediction means for predicting deviation from the lane of the own vehicle,
Charge control means for increasing the charge voltage to the auxiliary battery as compared with other cases when the departure prediction means predicts a departure from the lane of the host vehicle and the regenerative braking device is driven. When,
A vehicle regenerative control device comprising:
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