JP5767265B2 - 車両の高電圧系制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電動モータを有する車両に設けられた高電圧系を制御するための車両の高電圧系制御装置に関する。
動力源として電動モータを有する車両には、電動モータのみを動力源とする狭義の電気自動車(EV)と、広義の電気自動車として電動モータと内燃機関とが動力源として設けられたハイブリッド車両(HEV)とがある。これらの電気自動車においては、電動モータはインバータを介して二次電池等のバッテリに接続されており、バッテリから電動モータまでは高電圧系を構成している。車両が先行車や障害物に衝突した場合には、乗員を保護するためにエアバッグを作動させるようにしている。さらに、衝突により高電圧のバッテリにダメージが及ぶと、漏電による感電等の危険が想定されるので、衝突を検知したときには、高電圧系を自動的に遮断つまりオートディスコネクトするようにしている。
特許文献１には、衝突予知信号が入力されると、システムのメインリレーをオフするようにしたハイブリッド車両が記載されている。また、特許文献２には車両衝突時または衝突予知時に強電リレーを遮断するようにしたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。
特許文献３には、衝突が予知された場合に高電圧バッテリとインバータの間の電気的接続を切断するようにしたハイブリッド車両の高電圧遮断システムが記載されている。また、特許文献４には、衝突の予知後にプリクラッシュブレーキを必要とする領域に入ったときにはモータによる回生制動を行うようにしたブレーキアシストシステムが記載されている。このブレーキアシストシステムにおいては、衝突の可能性が判断されると、モータへの駆動力配分比をエンジンへの駆動力配分比よりも高めに設定し、ブレーキ作動を必要とする領域に入ったと判断されると、モータにより回生制動力を発生させるようにしている。
特開２００５−２０９５２号公報 特開２００６−２０４５０号公報 特開２００６−１４３１４１号公報 特開２００７−１２９８２７号公報
車両に車間距離検出器を車両に設けると、障害物を含めて先行車と自車との間の車間距離を検出することができる。車間距離検出器とともに車輪を自動的に作動させる自動ブレーキを有する車両においては、車間距離に応じて衝突を予知することにより、自動的にブレーキを作動させるようにしたプリクラッシュ制御を行うことができる。プリクラッシュ制御を行うことにより、自車の前方に先行車や傷害物が存在していても、自動的にブレーキを作動させて衝突を回避したり、衝突の被害を軽減したりすることができる。
しかしながら、上述のように、衝突を検知してから高電圧系を遮断するようにしたのでは、高電圧系の危険を十分に回避することができない場合がある。
本発明の目的は、高電圧系を有する車両における安全性を高めることにある。
本発明の車両の高電圧系制御装置は、動力源としてモータと当該モータに電力を供給するバッテリとを有する高電圧系を備えた車両の高電圧系制御装置であって、先行車等の対象物と自車との間の車間距離を検出する車間距離検出部と、車間距離に応じて自動的に車両を制動する自動ブレーキと、前記自動ブレーキが作動したときに、前記高電圧系を遮断する遮断制御部と、前記高電圧系において前記モータと接続されたインバータと、前記インバータを制御するインバータコントローラとを有し、前記高電圧系を遮断する前に、前記インバータコントローラは前記モータのトルクをゼロとするゼロトルク化するようにした。
対象物と自車との車間距離に応じて自動ブレーキにより車両を制動するプリクラッシュ制御が行われると、自動ブレーキの作動に基づいて高電圧系が遮断される前に、モータのトルクをゼロトルク化するので、オートディスコネクト時のショックを緩和することができる。さらに、万一、車両が先行車等の対象物に衝突したとしても、高電圧系の危険を回避することができ、車両の安全性を高めることができる。
ハイブリッド車両のシステム構成の一例を示す概略図である。 （Ａ）はプリクラッシュ制御時における本発明の高電圧系の遮断制御を示すタイムチャートであり、（Ｂ）は比較例として示す従来の高電圧系の遮断制御を示すタイムチャートである。 本発明の遮断制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示す車両１０は、ハイブリッド車両であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関により構成されるエンジン１１と、発電機能を有するモータであるモータジェネレータ１２とをそれぞれ動力源として備えている。エンジン１１の出力軸は変速機１３に連結されており、変速機１３の出力軸１４にはモータジェネレータ１２が連結されている。出力軸１４は減速歯車対１５を介して前輪用の車軸１６に連結されており、この車両１０は、エンジン１１の動力を駆動輪としての前輪１７に伝達するエンジン駆動系と、モータジェネレータ１２の動力を駆動輪に伝達するモータ駆動系とを有している。車軸１６に設けられた前輪１７には、走行モードに応じて、エンジン１１の動力とモータジェネレータの動力の少なくともいずれか一方が伝達される。後輪用の車軸１８には後輪１９が設けられている。なお、図１においては、前輪用の車軸１６に設けられる差動装置は図示省略されている。
モータジェネレータ１２のステータにはインバータ２１が接続されており、インバータ２１には通電ラインにより蓄電デバイスであるバッテリ２２が接続されている。バッテリ２２からモータジェネレータ１２までは高電圧系２３となっており、バッテリ２２とインバータ２１の間の通電ラインには、高電圧系のコンタクトつまりメインリレー２４が設けられている。この車両１０においては、エンジン１１の動力は矢印Ｅで示すように前輪１７に伝達され、バッテリ２２の電力を矢印Ｂで示すようにモータジェネレータ１２に供給するとモータジェネレータ１２の動力は矢印Ｍで示すように前輪１７に伝達される。これにより、エンジン１１とモータジェネレータ１２の少なくとも何れかを動力源として車両１０を駆動することができる。
車両の減速時にはモータジェネレータ１２を発電機として機能させると、破線の矢印Ｇで示すように、制動時に熱エネルギーとして捨てられる減速エネルギーを吸収してバッテリ２２に充電する回生ブレーキモードとなる。
この車両１０には、傷害物や先行車と自車との間の車間距離を検出するための車間距離検出器２５が設けられている。この車間距離検出器２５としては、２つのＣＣＤカメラを用いて左右の視差を利用して対象物である先行車や傷害物までの距離を検出する形態、ミリ波レーダーを用いて距離を検出する形態等がある。車間距離検出器２５からの検出センサ信号は、車間距離検出部としての車間距離検知コントローラ２６において検出センサ信号に基づいて先行車等の対象物と自車との間の車間距離が検出される。検出された車間距離の信号は、遮断制御部としてのＨＥＶコントローラ２７に送られる。このＨＥＶコントローラ２７にはバッテリコントローラ２８が接続されており、バッテリコントローラ２８は、ＨＥＶコントローラ２７からの信号に基づいてメインリレー２４を接続状態と接続を解除する状態とに制御する。
前輪１７と後輪１９には、車両１０に制動力を加えるために、自動ブレーキ３１が設けられており、それぞれの自動ブレーキ３１は液圧アクチュエータを有し、ブレーキコントローラ３２により液圧アクチュエータの作動が制御される。車両１０には足踏み式のブレーキも設けられているが、図１においては、図示省略されている。ＨＥＶコントローラ２７からは、エンジン１１を制御するエンジンコントローラ３３に制御信号が送られて、エンジン１１の出力トルクが制御される。さらに、ＨＥＶコントローラ２７からは、変速機１３を制御する変速機コントローラ３４に変速指令信号が出力され、インバータ２１を制御するインバータコントローラ３５にモータジェネレータ１２の出力トルクの指令信号が出力される。ＨＥＶコントローラ２７を含めて上述した種々のコントローラは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）とメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）と入出力インターフェーイスを備えたマイクロコンピュータにより構成される。
図１に示すように、車両１０には先行車等の対象物と自車との間の車間距離を検出する車間距離検出器２５と自動ブレーキ３１とが設けられており、自車と対象物との間の車間距離が所定のプリクラッシュ制御距離以下となると、プリクラッシュ制御が行われ、自動ブレーキ３１を作動させて自動的に車両１０が制動される。
図２（Ａ）はプリクラッシュ制御時における本発明の高電圧系の遮断制御を示すタイムチャートであり、図２（Ｂ）は比較例として示す従来の高電圧系の遮断制御を示すタイムチャートである。
図２（Ａ）に示すように、自動ブレーキ３１が作動して対象物に衝突しないようにプレクラッシュ制御が行われる。自動ブレーキ３１のブレーキ液圧が所定の閾値を超えると、ＨＥＶコントローラ２７はバッテリコントローラ２８に遮断信号を出力する。これにより、バッテリコントローラ２８はメインリレー２４に接続解除信号を出力してオートディスコネクトが実施される。プリクラッシュ制御が行われると、先行車等の対象物に衝突することなく、車両１０は停止されるが、万一、対象物に車両１０が衝突したとしても、既に自動ブレーキ３１の作動に基づいてオートディスコネクトが実施されてメインリレー２４が遮断されている。このように、メインリレー２４の遮断によって高電圧系２３が遮断されているので、万一、車両１０が対象物に衝突したとしても、高電圧系の危険を確実に回避することができる。
特に、車両が所定の遮断速度を超える高車速で走行している状態のもとで、プリクラッシュ制御が行われたときに、オートディスコネクトを実施するようにしている。この遮断速度としては、例えば、３０ｋｍ／ｈを超える車速に設定されている。このような高速度で車両１０が走行している状態のもとで、プリクラッシュ制御が行われたときには、低車速のもとでプリクラッシュ制御が行われたときよりも、衝突の可能性が高くなることが想定される。そこで、所定の遮断速度以上の高車速で走行している状態のもとで、プリクラッシュ制御が行われたときに、オートディスコネクトを実施する。なお、遮断速度としては、上述した３０ｋｍ／ｈに限られることはなく、任意の車速に設定することができる。
図２（Ｂ）に比較例として示すように、従来では車両が先行車等の対象物に衝突したことが検知されたときに、エアバッグを作動させるとともにオートディスコネクトを実施するようにしている。このため、衝突後にオートディスコネクトが実行されるので、高電圧系の危険が想定されるが、自動ブレーキ３１の作動に基づいてオートディスコネクトを実行することにより、高電圧系の危険を回避することができる。
オートディスコネクトが実行されると、モータジェネレータ１２の駆動トルクを駆動輪に伝達している状態のもとでは、車両にショックが発生する。そこで、プリクラッシュ制御が行われてから、オートディスコネクトが実施されるまでに、モータジェネレータ１２に軸トルクが発生しないように、モータジェネレータ１２の目標トルクをゼロとするゼロトルク化制御が行われる。ゼロトルク化は、ＨＥＶコントローラ２７からインバータコントローラ３５に送られる指令信号により行われる。このゼロトルク化制御とともに、エンジントルクを増減することにより、ドライバの要求トルクとの乖離を少なくするようにしている。この乖離を少なくする方式としては、変速機１３の変速比を調整するようにする形態がある。さらには、エンジントルクの増減と変速比の調整とを合わせて行うようにする形態がある。
図３は遮断制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。車両１０の走行時には、車間距離検出器２５からの信号に基づいて車間距離検知コントローラ２６によって先行車や障害物等の対象物と自車との車間距離が検出される（ステップＳ１）。ステップＳ２において、車速が所定の遮断速度を超えていると判定された状態のもとで、自車と対象物との車間距離が所定以下にまで短くなって車両１０が対象物に接近すると、衝突予測がステップＳ３において判定される。衝突予測が判定されたときには、図２（Ａ）に示すように、プリクラッシュ制御が実行される（ステップＳ４）。プリクラッシュ制御が実施されると、自動ブレーキ３１がブレーキコントローラ３２からの制御信号により作動して、車両１０には制動力が加えられる。
自動ブレーキ３１の液圧が閾値を超えると、まず、ステップＳ５においてモータトルクがゼロトルク化された後に、ステップＳ６においてオートディスコネクトが実行されてメインリレー２４が遮断される。このように、ゼロトルク化を行って高電圧系２３を遮断すると、プリクラッシュ制御のもとで、ドライバの要求トルクとの乖離を少なくするようにしつつ、万一、車両が衝突したとしても、高電圧系２３の安全を確保することができる。
プリクラッシュ制御は、車両が低車速で対象物に接近した場合にも実行される。上述のように、車速が上述した高車速のときにプリクラッシュ制御が実行された状態のもとで、自動ブレーキ３１の作動に基づいてオートディスコネクトを実施することにより、衝突の可能性が低車速のときよりも高い走行状態における高電圧系における危険を回避することができる。
プリクラッシュ制御により車両１０が対象物に衝突することなく、対象物の直前で停止したときには、車両１０の停止信号に基づいてメインリレー２４が接続状態に切り換えられる。ただし、この切り換え動作を手動のスイッチで行うようにしても良い。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図１に示す車両１０はエンジン１１とモータジェネレータ１２とを動力源とするハイブリッド車両であるが、本発明の高電圧系制御装置は、電動モータのみを動力源とする車両にも適用することができる。
１０ 車両
１１ エンジン
１２ モータジェネレータ
１３ 変速機
１４ 出力軸
１５ 減速歯車対
２１ インバータ
２２ バッテリ
２３ 高電圧系
２４ メインリレー
２５ 車間距離検出器
２６ 車間距離検知コントローラ
２７ ＨＥＶコントローラ

Claims (5)

  1. 動力源としてモータと当該モータに電力を供給するバッテリとを有する高電圧系を備えた車両の高電圧系制御装置であって、
    先行車等の対象物と自車との間の車間距離を検出する車間距離検出部と、
    車間距離に応じて自動的に車両を制動する自動ブレーキと、
    前記自動ブレーキが作動したときに、前記高電圧系を遮断する遮断制御部と、
    前記高電圧系において前記モータと接続されたインバータと、
    前記インバータを制御するインバータコントローラとを有し、
    前記高電圧系を遮断する前に、前記インバータコントローラは前記モータのトルクをゼロとするゼロトルク化するようにした車両の高電圧系制御装置。
  2. 請求項１記載の車両の高電圧系制御装置において、車両が所定の遮断速度を超える高車速で走行している状態のもとで、前記自動ブレーキが作動したときに前記高電圧系を遮断するようにした、車両の高電圧系制御装置。
  3. 請求項１または２記載の車両の高電圧系制御装置において、前記高電圧系を遮断するメインリレーを前記バッテリと前記インバータとの間に設けた、車両の高電圧系制御装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の高電圧系制御装置において、動力源としてモータとエンジンとを有し、モータトルクをゼロトルク化するときにエンジントルクを増減するようにした、車両の高電圧系制御装置。
  5. 請求項４記載の車両の高電圧系制御装置において、前記エンジンと駆動輪との間に変速機を設け、モータトルクをゼロトルク化するときに変速比を調整するようにした、車両の高電圧系制御装置。
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