JP5810232B1 - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電体の性能を十分に活用する。【解決手段】車輪に接続される電動モータと、電動モータに接続される蓄電体と、蓄電体の充放電を制御する充放電制御部と、運転手の運転操作に基づいて、電動モータを制御する第１走行制御部と、車速を自動制御するクルーズ機能に基づいて、電動モータを制御する第２走行制御部と、を有し、充放電制御部は、第１走行制御部が電動モータを制御する場合に、蓄電体の充放電電力を第１充放電範囲Ｘａ１，Ｘａ４で制御し、第２走行制御部が電動モータを制御する場合に、蓄電体の充放電電力を第１充放電範囲Ｘａ１，Ｘａ４よりも広い第２充放電範囲Ｘｂ１，Ｘｂ４で制御する。【選択図】図５

Description

本発明は、蓄電体を備える車両用制御装置に関する。

車両の運転支援システムとして、設定された車速を維持する定速走行システム、つまりクルーズコントロールシステムが開発されている。また、ミリ波レーダ、赤外線レーザ、ステレオカメラ、単眼カメラ等を用いて先行車両情報を収集し、先行車両に自己車両を追従させるクルーズコントロールシステムも開発されている。これらのクルーズコントロールシステムは、電動モータを用いて走行する電気自動車やハイブリッド車両にも適用されている。

ところで、ハイブリッド車両においては、積極的にエンジンを停止させて燃費性能を向上させるため、電動モータによって走行するモータ走行領域の拡大が求められている。そこで、先行車両に接近した場合には運転手の加速要求が無いと推定し、電動モータのトルク制限を解除してモータ走行領域を拡大するハイブリッド車両が提案されている（特許文献１参照）。すなわち、運転手からの加速要求が無いと推定される走行状況においては、加速走行用に残される電動モータのトルクマージンを削減し、電動モータの出力可能トルクを引き上げることでモータ走行領域を拡大している。

また、車両の運転支援システムとして、ミリ波レーダ、赤外線レーザ、ステレオカメラ、単眼カメラ等を用いて車両前方を監視し、車両衝突の虞がある場合に車両を自動的に制動する運転支援システムが開発されている。さらに、ハイブリッド車両や電気自動車には、電動モータを回生させる回生ブレーキが搭載されている。しかしながら、回生ブレーキの制動力は、バッテリの受入可能な電力によって制限されることから、バッテリの充電状態や温度等によっては、制動力を増加させることが困難であった。さらに、回生ブレーキに伴って回生電力がバッテリに供給されるため、バッテリの充電状態や温度等によってはバッテリの過充電を招いてしまう虞もある。そこで、バッテリに過充電の虞がある場合には、回生ブレーキに伴う回生電力を他の電動モータで消費させ、バッテリの過充電を回避するようにしたハイブリッド車両が提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１２−２４０５６６号公報 特開２０１０−１１１１８２号公報

ところで、特許文献１に記載されるように、電動モータのトルクマージンを削減したとしても、蓄電体であるバッテリやキャパシタの性能を十分に活用することができずに、モータ走行領域が制限されることも考えられる。すなわち、蓄電体の利用可能な充放電範囲は、温度条件や充電状態等によって狭まることから、単に電動モータの出力可能トルクを引き上げたとしても、モータ走行領域が制限されてしまう虞がある。さらに、蓄電体の充放電範囲を設定する際には、蓄電体の過充電や過放電を回避する観点から、充放電時のオーバーシュートやアンダーシュートを考慮して充放電範囲を狭めることが必要である。この点からも、蓄電体の性能を十分に活用することができずに、モータ走行領域を拡大することが困難であった。また、ハイブリッド車両だけでなく電気自動車においても、蓄電体の性能を十分に活用することは、電気自動車の電費性能等を向上させる観点から重要となっている。

また、前述した運転支援システムの自動ブレーキ制御においては、車両衝突の虞があると判定された場合に、制動力を素早くかつ強力に立ち上げることが重要である。すなわち、自動ブレーキ制御においては、回生ブレーキの制動力を増大させることが重要であった。しかしながら、前述したように、回生ブレーキの制動力は、バッテリの受入可能な電力によって制限されることから、バッテリの充電状態や温度等によっては、蓄電体の性能を十分に活用することができずに、制動力を増加させることが困難であった。このように、自動ブレーキ制御の観点からも、蓄電体の性能を十分に活用することが求められている。

本発明の目的は、蓄電体の性能を十分に活用することにある。

本発明の車両用制御装置は、車輪に接続される電動モータと、前記電動モータに接続される蓄電体と、前記蓄電体の充放電を制御する充放電制御部と、運転手の運転操作に基づいて、前記電動モータを制御する第１走行制御部と、車速を自動制御するクルーズ機能に基づいて、前記電動モータを制御する第２走行制御部と、を有し、前記充放電制御部は、前記第１走行制御部が前記電動モータを制御する場合に、前記蓄電体の充放電電力を第１充放電範囲で制御し、前記第２走行制御部が前記電動モータを制御する場合に、前記蓄電体の充放電電力を前記第１充放電範囲よりも広い第２充放電範囲で制御する。

本発明の車両用制御装置は、車両前方の対象物情報に基づいて、車両を自動的に制動する車両用制御装置であって、車輪に接続される電動モータと、前記電動モータに接続される蓄電体と、前記対象物情報に基づいて、対象物との距離が距離閾値を下回る制動状況であるかを判定する制動判定部と、前記制動状況であると判定された場合に、前記蓄電体の充電側の電力制限値を拡大する蓄電体制御部と、前記制動状況であると判定された場合に、前記電動モータを回生させるモータ制御部と、を有する。

本発明によれば、走行状況に応じて蓄電体の制御範囲を変えることにより、蓄電体の性能を十分に活用することができる。

本発明の第一の実施の形態である車両用制御装置を示す図である。 モータ走行モードの設定領域とパラレル走行モードの設定領域との一例を示すモードマップである。 制御ユニットが有する機能の一部を示すブロック図である。 バッテリの放電側制限値と充電側制限値とを示すイメージ図である。 （ａ）は常温時に適用される充放電範囲を示すイメージ図であり、（ｂ）は高温時や低温時に適用される充放電範囲を示すイメージ図である。 放電側におけるバッテリの充放電電力の推移を示す説明図である。 充電側におけるバッテリの充放電電力の推移を示す説明図である。 本発明の第二の実施の形態である車両用制御装置を示す図である。 制御ユニットが有する機能の一部を示す図である。 自動制動状況を示す図である。 バッテリの充放電範囲を示すイメージ図である。 充電制限値の拡大制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 制限拡大量を示すイメージ図である。 自動ブレーキ制御において拡大される充電制限値を示すイメージ図である。 制御ユニットによる自動ブレーキ制御の実行状況を示すタイミングチャートである。

［第一実施形態］
以下、本発明の第一の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第一の実施の形態である車両用制御装置１２を示す図である。図１に示すように、ハイブリッド車両には、パワーユニット１０および制御システム１１が搭載されている。これらのパワーユニット１０および制御システム１１によって、本発明の第一の実施の形態である車両用制御装置１２が構成されている。

パワーユニット１０は、動力源としてエンジン１３およびモータジェネレータ（電動モータ）１４を有している。また、パワーユニット１０には、プライマリプーリ１５およびセカンダリプーリ１６を備えた無段変速機１７が設けられている。プライマリプーリ１５の一方側には、トルクコンバータ１８を介してエンジン１３が連結されており、プライマリプーリ１５の他方側には、モータジェネレータ１４が連結されている。また、セカンダリプーリ１６には、出力軸１９およびデファレンシャル機構２０を介して車輪２１が連結されている。さらに、モータジェネレータ１４のステータ２２には、インバータ２３を介してバッテリ（蓄電体）２４が接続されている。このように、車輪２１にはモータジェネレータ１４が機械的に接続されており、モータジェネレータ１４にはバッテリ２４が電気的に接続されている。

トルクコンバータ１８とプライマリプーリ１５との間には、解放状態と接続状態とに切り替えられるクラッチ２５が設けられている。走行モードとしてモータ走行モードを設定する際には、クラッチ２５を解放状態に切り替えることにより、プライマリプーリ１５とエンジン１３とが切り離される。このモータ走行モードにおいては、エンジン１３が停止されてモータジェネレータ１４が駆動され、モータ動力によって車輪２１が駆動される。一方、走行モードとしてパラレル走行モードを設定する際には、クラッチ２５を接続状態に切り替えることにより、プライマリプーリ１５とエンジン１３とが接続される。このパラレル走行モードにおいては、エンジン１３およびモータジェネレータ１４が駆動され、エンジン動力やモータ動力によって車輪２１が駆動される。

ここで、図２はモータ走行モードの設定領域とパラレル走行モードの設定領域との一例を示すモードマップである。図２に示すように、モードマップには、目標駆動力および車速に基づいてモード閾値αが設定されている。図２に矢印Ａで示すように、モード閾値αを上回るように目標駆動力や車速が上昇すると、エンジン１３が始動されて走行モードがモータ走行モードからパラレル走行モードに切り替えられる。一方、図２に矢印Ｂで示すように、モード閾値αを下回るように目標駆動力や車速が低下すると、エンジン１３が停止されて走行モードがパラレル走行モードからモータ走行モードに切り替えられる。

また、図１に示すように、エンジン１３、モータジェネレータ１４、無段変速機１７、クラッチ２５等を制御するため、制御システム１１にはハイブリッド制御ユニット３０（以下、制御ユニットと記載する。）が設けられている。制御ユニット３０は、スロットルバルブやインジェクタ等の補機３１に制御信号を出力し、エンジン１３のトルクや回転数を制御している。また、制御ユニット３０は、スタータモータ３２に制御信号を出力し、エンジン始動時にはエンジン１３のクランキングを制御している。また、制御ユニット３０は、インバータ２３に制御信号を出力し、モータジェネレータ１４のトルクや回転数を制御している。さらに、制御ユニット３０は、無段変速機１７やクラッチ２５に対して作動油を供給制御するバルブユニット３３に制御信号を出力し、無段変速機１７やクラッチ２５の作動状態を制御している。また、制御ユニット３０には、アクセルペダルの操作量（以下、アクセル操作量と記載する。）を検出するアクセルセンサ３４、ブレーキペダルの操作量（以下、ブレーキ操作量と記載する。）を検出するブレーキセンサ３５、車両の走行速度である車速を検出する車速センサ３６等が接続されている。また、制御ユニット３０には、バッテリ制御ユニット３７からバッテリ２４の温度や充電状態ＳＯＣ等が送信されている。なお、制御ユニット３０は、制御信号等を演算するＣＰＵ、制御プログラム、演算式およびマップデータ等を格納するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等によって構成される。

また、制御システム１１は、車速を自動制御するクルーズコントロール機能（以下、クルーズ機能と記載する。）を有している。制御システム１１は、クルーズ機能として、車速を一定に保持する定速制御機能を有するとともに、先行車両との車間距離を一定に保持する追従制御機能を有している。制御システム１１には、車両前方を撮像するカメラユニット３８が設けられるとともに、運転手に操作されるクルーズスイッチ３９が設けられている。このクルーズスイッチ３９を操作することにより、クルーズ機能の実行・停止を切り替えることができ、クルーズ機能の制御目標である設定車速や設定車間距離を設定することができる。クルーズスイッチ３９が操作されてクルーズ機能が作動すると、制御ユニット３０は、カメラユニット３８からの画像情報に基づいて、車両前方の先行車両情報を判定する。先行車両情報としては、先行車両の有無、先行車両との車間距離、先行車両との速度差等が挙げられる。そして、制御ユニット３０は、先行車両が存在しない場合には設定車速を維持するように車速を自動制御し、先行車両が存在する場合には設定車速を超えない範囲で設定車間距離を維持するように車速を自動制御する。なお、車速の自動制御は、エンジン１３、モータジェネレータ１４、無段変速機１７等を制御することで実行される。

ここで、図３は制御ユニット３０が有する機能の一部を示すブロック図である。後述するように、制御ユニット３０は、第１走行制御部、第２走行制御部および充放電制御部として機能している。図３に示すように、制御ユニット３０は、第１目標駆動力を設定する第１目標駆動力設定部４０を有している。第１目標駆動力とは、運転手のアクセル操作やブレーキ操作等の運転操作に基づき設定される目標駆動力であり、クルーズ機能が停止される通常走行時に用いられる目標駆動力である。また、制御ユニット３０は、第２目標駆動力を設定する第２目標駆動力設定部４１を有している。第２目標駆動力とは、クルーズ機能が作動するクルーズ走行時に用いられる目標駆動力である。また、運転操作に基づいて増減する第１目標駆動力の変化速度は、クルーズ機能に基づいて増減する第２目標駆動力の変化速度よりも速くなっている。すなわち、通常走行時においては、変化速度の上限値が高く設定されており、素早く第１目標駆動力を変化させることが可能となる。一方、クルーズ走行時においては、変化速度の上限値が低く設定されており、緩やかに第２目標駆動力を変化させることが可能となる。なお、第１目標駆動力設定部４０は、車速およびアクセル操作量に基づき、所定の駆動力マップを参照して第１目標駆動力を設定する。第２目標駆動力設定部４１は、設定車速、設定車間距離、実際の車速、実際の車間距離等に基づいて第２目標駆動力を設定する。また、回生制動時において、第１目標駆動力設定部４０は、車速およびブレーキ操作量に基づき、所定の駆動力マップを参照して第１目標駆動力を設定する。

また、制御ユニット３０は、クルーズ機能の実行状態を判定するクルーズ判定部４２を有している。クルーズ判定部４２は、クルーズスイッチ３９やブレーキペダルの操作状況に基づいて、クルーズ機能が実行されているか否かを判定し、この判定結果を第１駆動制御部４３および第２駆動制御部４４に出力する。例えば、クルーズ判定部４２は、クルーズスイッチ３９がオフ操作されている場合や、ブレーキペダルが踏み込まれている場合には、クルーズ機能が停止する通常走行中であると判定する。そして、第１駆動制御部４３は、車輪２１が第１目標駆動力で制御されるように、インバータ２３や補機３１等に制御信号を出力してエンジン１３やモータジェネレータ１４を駆動制御する。一方、クルーズ判定部４２は、クルーズスイッチ３９がオン操作されており、かつブレーキペダルが踏み込まれていない場合には、クルーズ機能が実行されるクルーズ走行中であると判定する。そして、第２駆動制御部４４は、車輪２１が第２目標駆動力で制御されるように、インバータ２３や補機３１等に制御信号を出力してエンジン１３やモータジェネレータ１４を駆動制御する。

さらに、制御ユニット３０は、バッテリ２４の充放電範囲を設定する充放電範囲設定部４５を有している。充放電範囲設定部４５は、バッテリ２４の温度および充電状態ＳＯＣに基づいて充放電範囲を設定する。ここで、図４はバッテリ２４の放電側制限値と充電側制限値とを示すイメージ図である。図４に白抜きの矢印で示すように、バッテリ２４の低温時や高温時には、放電限界値Ｄ１や充電限界値Ｃ１が小さく設定されており、バッテリ２４の常温時には、放電限界値Ｄ４や充電限界値Ｃ４が大きく設定されている。すなわち、バッテリ２４の低温時や高温時には、制限値Ｄ１，Ｃ１によって狭い充放電範囲Ｘ１が設定される。そして、バッテリ２４の温度が低温から常温に向けて上昇する場合や、バッテリ２４の温度が高温から常温に向けて下降する場合には、充放電範囲Ｘ２、充放電範囲Ｘ３、充放電範囲Ｘ４の順に、充放電範囲が徐々に拡大される。また、充電状態ＳＯＣが０％に近づくにつれて、放電限界値Ｄ１〜Ｄ４が０に向けて小さく設定され、充電状態ＳＯＣが１００％に近づくにつれて、充電限界値Ｃ１〜Ｃ４が０に向けて小さく設定される。なお、バッテリ２４の低温側においては、充放電電力の変動に対して電圧が大きく変動するため、各種電子部品を保護する観点から放電限界値Ｄ１〜Ｄ４および充電限界値Ｃ１〜Ｃ４が設定されている。また、バッテリ２４の高温側においては、バッテリ２４の劣化を抑制する観点から放電限界値Ｄ１〜Ｄ４および充電限界値Ｃ１〜Ｃ４が設定されている。

また、充放電範囲設定部４５は、バッテリ２４の過充電や過放電を防止する観点から、前述した充放電範囲Ｘ１〜Ｘ４を基準に、クルーズ制御の有無によって充放電範囲の大きさを補正している。図５（ａ）は常温時に適用される充放電範囲を示すイメージ図であり、図５（ｂ）は高温時や低温時に適用される充放電範囲を示すイメージ図である。図５（ａ）に示すように、常温時の通常制御においては、放電限界値Ｄ４からマージンＭａ分だけ小さく第１放電側制限値Ｄａ４が設定され、充電限界値Ｃ４からマージンＭａ分だけ小さく第１充電側制限値Ｃａ４が設定される。すなわち、常温時の通常制御においては、バッテリ２４を充放電制御する際の充放電範囲として、第１放電側制限値Ｄａ４と第１充電側制限値Ｃａ４とによって区画される第１充放電範囲Ｘａ４が設定される。また、常温時のクルーズ制御においては、放電限界値Ｄ４からマージンＭｂ分だけ小さく第２放電側制限値Ｄｂ４が設定され、充電限界値Ｃ４からマージンＭｂ分だけ小さく第２充電側制限値Ｃｂ４が設定される。このように、クルーズ制御においては、通常制御時のマージンＭａよりも小さなマージンＭｂが用いられている。すなわち、常温時のクルーズ制御においては、バッテリ２４を充放電制御する際の充放電範囲として、第１放電側制限値Ｄａ４よりも放電側に大きな第２放電側制限値Ｄｂ４と、第１充電側制限値Ｃａ４よりも充電側に大きな第２充電側制限値Ｃｂ４とによって区画される第２充放電範囲Ｘｂ４が設定される。

また、図５（ｂ）に示すように、高温時や低温時の通常制御においては、放電限界値Ｄ１からマージンＭａ分だけ小さく第１放電側制限値Ｄａ１が設定され、充電限界値Ｃ１からマージンＭａ分だけ小さく第１充電側制限値Ｃａ１が設定される。すなわち、高温時や低温時の通常制御においては、バッテリ２４を充放電制御する際の充放電範囲として、第１放電側制限値Ｄａ１と第１充電側制限値Ｃａ１とによって区画される第１充放電範囲Ｘａ１が設定される。また、高温時や低温時のクルーズ制御においては、放電限界値Ｄ１からマージンＭｂ分だけ小さく第２放電側制限値Ｄｂ１が設定され、充電限界値Ｃ１からマージンＭｂ分だけ小さく第２充電側制限値Ｃｂ１が設定される。このように、クルーズ制御においては、通常制御時のマージンＭａよりも小さなマージンＭｂが用いられている。すなわち、高温時や低温時のクルーズ制御においては、バッテリ２４を充放電制御する際の充放電範囲として、第１放電側制限値Ｄａ１よりも放電側に大きな第２放電側制限値Ｄｂ１と、第１充電側制限値Ｃａ１よりも充電側に大きな第２充電側制限値Ｃｂ１とによって区画される第２充放電範囲Ｘｂ１が設定される。

前述したように、クルーズ機能が停止する通常制御においては、第１充放電範囲Ｘａ１，Ｘａ４でバッテリ２４の充放電出力つまり充放電電力が制御される。一方、クルーズ機能が実行されるクルーズ制御においては、第１充放電範囲Ｘａ１，Ｘａ４よりも広い第２充放電範囲Ｘｂ１，Ｘｂ４で、バッテリ２４の充放電電力が制御される。すなわち、通常制御においては、大きなマージンＭａが設定された第１充放電範囲Ｘａ１，Ｘａ４で充放電電力が制御される一方、クルーズ制御においては、小さなマージンＭａが設定された第２充放電範囲Ｘｂ１，Ｘｂ４で充放電電力が制御されることになる。このように、運転手の運転操作によってはモータジェネレータ１４のトルクが急速に変化する通常制御においては、バッテリ２４の充放電電力も急速に変化し易いことから、大きなマージンＭａを備えた第１充放電範囲Ｘａ１，Ｘａ４で充放電電力を制御している。また、モータジェネレータ１４のトルクが緩やかに変化するクルーズ制御においては、バッテリ２４の充放電電力も緩やかに変化することから、小さなマージンＭｂを備えた第２充放電範囲Ｘｂ１，Ｘｂ４で充放電電力を制御している。これにより、バッテリ２４の過放電や過充電を抑制しながら、バッテリ２４の性能を十分に活用することが可能となる。

図６は放電側におけるバッテリ２４の充放電電力の推移を示す説明図であり、図７は充電側におけるバッテリ２４の充放電電力の推移を示す説明図である。なお、図６および図７には一例として常温時における充放電範囲が示されている。図６に示すように、クルーズ機能が停止する通常制御においては、放電限界値Ｄ４との間に大きなマージンＭａを備えた第１放電側制限値Ｄａ４が設定される。これにより、アクセルペダルが大きく踏み込まれて充放電電力の制御目標値Ｐ１が放電側に急増する場合であっても、第１放電側制限値Ｄａ４において制御目標値Ｐ１が早めに制限されることになる。すなわち、バッテリ２４から実際に充放電される充放電電力Ｐ２が、第１放電側制限値Ｄａ４を上回ってオーバーシュートする状況であっても、充放電電力Ｐ２が放電限界値Ｄ４に達しないように、充放電電力Ｐ２を抑えることが可能となる。これにより、バッテリ２４の過放電を防止することが可能となる。そして、クルーズ機能が実行されるクルーズ制御においては、放電限界値Ｄ４との間に小さなマージンＭｂを備えた第２放電側制限値Ｄｂ４が設定される。すなわち、充放電電力の制御目標値Ｐ１が緩やかに変化するクルーズ制御においては、充放電電力Ｐ２の過度なオーバーシュートが生じないことから、充放電電力Ｐ２を放電限界値Ｄ４に近づけることが可能となる。これにより、バッテリ２４の性能を十分に活用することが可能となり、ハイブリッド車両の燃費性能を向上させることが可能となる。

また、図７に示すように、クルーズ機能が停止する通常制御においては、充電限界値Ｃ４との間に大きなマージンＭａを備えた第１充電側制限値Ｃａ４が設定される。これにより、ブレーキペダルが大きく踏み込まれて充放電電力の制御目標値Ｐ１が充電側に急増する場合であっても、第１充電側制限値Ｃａ４において制御目標値Ｐ１が早めに制限されることになる。すなわち、バッテリ２４から実際に充放電される充放電電力Ｐ２が、第１充電側制限値Ｃａ４を下回ってアンダーシュートする状況であっても、充放電電力Ｐ２が充電限界値Ｃ４に達しないように、充放電電力Ｐ２を抑えることが可能となる。これにより、バッテリ２４の過充電を防止することが可能となる。そして、クルーズ機能が実行されるクルーズ制御においては、充電限界値Ｃ４との間に小さなマージンＭｂを備えた第２充電側制限値Ｃｂ４が設定される。すなわち、充放電電力の制御目標値Ｐ１が緩やかに変化するクルーズ制御においては、充放電電力Ｐ２の過度なアンダーシュートが生じないことから、充放電電力Ｐ２を充電限界値Ｃ４に近づけることが可能となる。これにより、バッテリ２４の性能を十分に活用することが可能となり、ハイブリッド車両の燃費性能を向上させることが可能となる。

これまで説明したように、クルーズ機能が停止する通常制御においては、第１充放電範囲でバッテリ２４の充放電電力を制御し、クルーズ機能が実行されるクルーズ制御においては、第１充放電範囲よりも広い第２充放電範囲でバッテリ２４の充放電を制御している。このように、走行状況に応じてバッテリ２４の制御範囲を変えることにより、バッテリ２４の性能を十分に活用することができる。すなわち、バッテリ２４の過放電や過充電を抑制しながら、バッテリ２４の性能を十分に活用することが可能となる。このように、バッテリ２４の性能を十分に活用することができるため、温度条件等によるモータ走行モードの制限やモータ回生量の制限を減少させることが可能となり、ハイブリッド車両の燃費性能を向上させることが可能となる。特に、バッテリ２４の高温時や低温時においては、図５（ｂ）に示すように、基準となる充放電範囲Ｘ１が狭いことから、モータ走行モードやモータ回生量が大幅に制限されるが、クルーズ制御において充放電範囲をＸａ１からＸｂ１に拡大することにより、モータジェネレータ１４の使用機会を大幅に増やすことが可能となる。さらに、バッテリ２４の低温時において、モータジェネレータ１４の使用機会が増加することから、積極的にバッテリ２４を充放電させて早期に暖めることが可能となる。すなわち、バッテリ２４を暖めることで充放電範囲が拡大されることから、更にモータジェネレータ１４の使用機会を増加させることが可能となる。

なお、クルーズ制御から通常制御に切り替える過程、つまり充放電範囲を狭める過程においては、バッテリ２４の過充電や過放電を回避するため、運転操作に基づく第１目標駆動力の変化速度を抑制することが望ましい。例えば、図６に示すように、クルーズ制御においては、充放電電力Ｐ２が、第１放電側制限値Ｄａ４を上回ることも想定される。このような状況のもとで、制御目標値Ｐ１を急変させると充放電電力Ｐ２が放電限界値Ｄ４を超えることから、充放電範囲を狭める過程では第１目標駆動力の変化速度を抑制し、制御目標値Ｐ１の急変を抑制することが望ましい。

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ことはいうまでもない。前述の説明では、ハイブリッド車両に対して車両用制御装置１２を適用しているが、これに限られることはなく、動力源として電動モータのみを備えた電気自動車に対して車両用制御装置１２を適用しても良い。電気自動車に本発明を適用する場合であっても、バッテリ２４の性能を十分に活用することができるため、電気自動車の電費性能等を向上させることが可能となる。また、制御システム１１は、クルーズ機能として、定速制御機能と追従制御機能とを備えているが、これに限られることはなく、クルーズ機能として定速制御機能だけを備えていても良く、クルーズ機能として追従制御機能だけを備えていても良い。また、前述の説明では、放電側と充電側とで同じマージンＭａ，Ｍｂを用いているが、これに限られることはなく、放電側と充電側とでマージンを変えても良い。さらに、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、基準となる充放電範囲Ｘ１，Ｘ４が変更される場合であっても、通常制御において同じマージンＭａを適用し、クルーズ制御において同じマージンＭｂを適用しているが、これに限られることはなく、基準となる充放電範囲に応じてマージンを変更しても良い。

前述の説明では、蓄電体としてバッテリ２４を使用しているが、これに限られることはなく、蓄電体としてキャパシタを使用しても良い。また、前述の説明では、カメラユニット３８を用いて先行車両情報を取得しているが、カメラユニット３８としては、複数のカメラを備えたステレオカメラであっても良く、１つのカメラを備えた単眼カメラであっても良い。また、ミリ波レーダや赤外線レーザ等を用いて、先行車両情報を取得しても良い。また、ハイブリッド車両に搭載されるパワーユニットとしては、図示した構成のパワーユニット１０に限られることはない。例えば、図１に示したパワーユニット１０は、１つのモータジェネレータ１４を備えたパワーユニットであるが、これに限られることはなく、２つ以上のモータジェネレータ１４を備えたパワーユニットであっても良い。

［第二実施形態］
以下、本発明の第二の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図８は本発明の第二の実施の形態である車両用制御装置１１０を示す図である。図８に示すように、車両用制御装置１１０は、エンジン１１１およびモータジェネレータ（電動モータ）１１２を有するパワーユニット１１３を備えている。また、パワーユニット１１３は、プライマリプーリ１１４およびセカンダリプーリ１１５からなる無段変速機１１６を有している。プライマリプーリ１１４には、クラッチ１１７およびトルクコンバータ１１８を介してエンジン１１１が連結されるとともに、モータ軸１１９を介してモータジェネレータ１１２が連結されている。セカンダリプーリ１１５には、出力軸１２０およびデファレンシャル機構１２１を介して車輪１２２が連結されている。また、モータジェネレータ１１２のステータ１２３には、インバータ１２４を介してバッテリ（蓄電体）１２５が接続されている。このように、車輪１２２にはモータジェネレータ１１２が機械的に接続されており、モータジェネレータ１１２にはバッテリ１２５が電気的に接続されている。また、モータジェネレータ１１２によって回生ブレーキ１２６が構成されており、モータジェネレータ１１２の回生トルクによって車輪１２２を制動することが可能となっている。

車両用制御装置１１０には、車輪１２２を制動する油圧ブレーキ１３０が設けられている。油圧ブレーキ１３０は、運転手に操作されるブレーキペダル１３１と、ブレーキペダル１３１の操作量に応じてブレーキ液圧を発生させるマスターシリンダ１３２とを備えている。また、油圧ブレーキ１３０は、車輪１２２に設けられるディスクロータ１３３と、ディスクロータ１３３を制動するキャリパ１３４とを備えている。そして、マスターシリンダ１３２とキャリパ１３４とは、ブレーキ液を案内するブレーキ配管１３５を介して接続されている。また、油圧ブレーキ１３０は、ブレーキ液圧を制御するブレーキアクチュエータ１３６を有している。ブレーキアクチュエータ１３６は、図示しない電動ポンプ、アキュムレータおよび電磁バルブ等によって構成される。なお、ブレーキアクチュエータ１３６は、後述する自動ブレーキ制御においてブレーキ液圧を調整する機能を有している。

車両用制御装置１１０は、エンジン１１１、モータジェネレータ１１２およびブレーキアクチュエータ１３６等を制御する制御ユニット１４０を有している。制御ユニット１４０には、車両前方を撮像するカメラユニット１４１、車速を検出する車速センサ１４２、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ１４３、ブレーキペダル１３１の操作量を検出するブレーキセンサ１４４等が接続されている。また、制御ユニット１４０には、バッテリ１２５に設けられる図示しないセンサ等から、バッテリ１２５の温度、充電状態（ＳＯＣ）、電流および電圧等が送信されている。そして、制御ユニット１４０は、各種センサからの検出信号に基づいて車両状態を判定し、エンジン１１１、モータジェネレータ１１２およびブレーキアクチュエータ１３６等に制御信号を出力する。なお、制御ユニット１４０は、制御信号等を演算するＣＰＵ、プログラムやデータ等を格納するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等によって構成される。

続いて、車両を自動的に制動する自動ブレーキ制御について説明する。図９は制御ユニット１４０が有する機能の一部を示す図である。図９に示すように、制御ユニット１４０は、エンジン制御部１５０、モータ制御部１５１およびバッテリ制御部１５２を有している。また、制御ユニット１４０は、画像情報処理部１５３、プリクラッシュ判定部１５４および自動ブレーキ制御部１５５を有している。これらの各機能部を備えた制御ユニット１４０は、後述するように、制動判定部、蓄電体制御部およびモータ制御部として機能している。

画像情報処理部１５３は、カメラユニット１４１からの画像情報を処理し、車両前方の先行車両情報（対象物情報）を検出する。画像情報処理部１５３で検出される先行車両情報としては、先行車両との車間距離（対象物との距離）、先行車両との速度差（対象物との速度差）等が挙げられる。また、プリクラッシュ判定部１５４は、先行車両情報である車間距離や速度差に基づいて、先行車両との車間距離が所定の距離閾値を下回る自動制動状況（制動状況）、つまり自動ブレーキ制御が必要な制動状況であるか否かを判定する。

ここで、図１０は自動制動状況を示す図である。図１０に符号αで示すように、自車両と先行車両との車間距離Ｌが、距離閾値Ｌ１を下回る場合には、プリクラッシュ判定部１５４によって、自動ブレーキ制御が必要となる自動制動状況であると判定される。なお、自車両と先行車両との速度差が大きい場合、つまり先行車両に対する自車両の接近速度が速い場合には、距離閾値Ｌ１が大きく設定される。一方、自車両と先行車両との速度差が小さい場合、つまり先行車両に対する自車両の接近速度が遅い場合には、距離閾値Ｌ１が小さく設定される。また、距離閾値Ｌ１は、速度差に応じて連続的に変化させても良く、速度差に応じて段階的に変化させても良い。

前述したように、プリクラッシュ判定部１５４によって自動制動状況であると判定されると、自動ブレーキ制御部１５５は、先行車両との車間距離や速度差等に基づいて車両の目標減速度を設定する。続いて、自動ブレーキ制御部１５５は、目標減速度で車両を減速させるように、エンジン制御部１５０、モータ制御部１５１、ブレーキアクチュエータ１３６に制御信号を出力する。すなわち、先行車両との衝突を回避するため、エンジントルクが引き下げられ、モータジェネレータ１１２の回生トルクが立ち上げられ、油圧ブレーキ１３０の制動力が立ち上げられる。このように、制御ユニット１４０のモータ制御部１５１は、自動制動状況であると判定された場合に、回生ブレーキ１２６の制動力を立ち上げるため、モータジェネレータ１１２を回生させている。

ところで、自動ブレーキ制御においては、制動力を素早くかつ強力に立ち上げることが重要であるため、応答性の良好な回生ブレーキ１２６の制動力を増加させることが求められる。しかしながら、回生ブレーキ１２６による制動力の大きさ、つまりモータジェネレータ１１２の回生トルクの大きさは、バッテリ１２５に設定される充電側の電力制限値（以下、充電制限値として記載する。）によって制限されることになる。このため、バッテリ１２５の充電状態や温度等によっては、回生ブレーキ１２６を十分に機能させることが困難となっていた。そこで、自動ブレーキ制御部１５５は、自動ブレーキ制御に併せて充電制限値を拡大するため、バッテリ制御部１５２に対しても制御信号を出力している。

続いて、バッテリ１２５の充放電範囲について説明した後に、充電制限値の拡大制御について説明する。図１１はバッテリ１２５の充放電範囲を示すイメージ図である。なお、図１１においては、バッテリ１２５の放電側を上方に示し、バッテリ１２５の充電側を下方に示している。また、以下の説明においては、充電制限値と同様に、放電側の電力制限値を放電制限値として記載する。図１１に白抜きの矢印で示すように、バッテリ１２５の低温時や高温時には、放電制限値Ｄｘ１や充電制限値Ｃｘ１が小さく設定されており、バッテリ１２５の常温時には、放電制限値Ｄｘ４や充電制限値Ｃｘ４が大きく設定されている。すなわち、バッテリ１２５の低温時や高温時には、充放電範囲が狭く設定されており、バッテリ１２５の常温時には、充放電範囲が広く設定されている。また、充電状態が０％に近づくにつれて、放電制限値Ｄｘ１〜Ｄｘ４が０に向けて小さく設定されており、充電状態が１００％に近づくにつれて、充電制限値Ｃｘ１〜Ｃｘ４が０に向けて小さく設定される。

なお、バッテリ１２５の低温側においては、充放電電力の変動に対して電圧が大きく変動するため、各種電子部品を保護する観点から、放電制限値および充電制限値が小さく設定されている。また、バッテリ１２５の高温側においては、バッテリ１２５の劣化を抑制する観点から、放電制限値および充電制限値が小さく設定されている。このように、バッテリ１２５の温度（以下、バッテリ温度として記載する。）の高い領域においては、バッテリ１２５の劣化を抑制する観点から、充電制限値が小さく設定されている。そこで、本発明の一実施の形態である車両用制御装置１１０においては、モータジェネレータ１１２の回生トルクを増やして自動ブレーキ性能を高めるため、バッテリ１２５の劣化を考慮して設定された充電制限値を一時的に拡大している。

以下、自動ブレーキ制御に伴う充電制限値の拡大制御について説明する。図１２は充電制限値の拡大制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図１２に示すように、ステップＳ１０では、先行車両情報に基づいて、先行車両に自車両が接近する自動制動状況であるか否かが判定される。ステップＳ１０において、自動制動状況であると判定された場合には、ステップＳ１１に進み、車速が所定の速度閾値以上であるか否かが判定される。ステップＳ１１において、車速が速度閾値以上であると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、バッテリ１２５の充電能力が不足しているか否かが判定される。ステップＳ１２では、自動ブレーキ制御における回生ブレーキ１２６の目標制動力に対し、バッテリ１２５の充電制限値が不足しているか否かが判定される。次いで、ステップＳ１３では、充電制限値の拡大を許可する制限拡大フラグが設定される。続くステップＳ１４では、バッテリ温度に基づいて、充電制限値の制限拡大量（拡大量）Ｘａが算出される。

ここで、図１３は制限拡大量Ｘａを示すイメージ図である。なお、図１３にはバッテリ１２５の所定充電状態における制限拡大量Ｘａが示されている。図１３に一点鎖線で示すように、バッテリ温度が低い場合には、制限拡大量Ｘａが小さく設定される一方、バッテリ温度が高い場合には、制限拡大量Ｘａが大きく設定される。このように、制限拡大量Ｘａは、バッテリ温度に基づいて設定されている。一方、前述したステップＳ１０において、自動制動状況ではないと判定された場合や、ステップＳ１２において、バッテリ１２５の充電能力が不足していないと判定された場合には、ステップＳ１５に進み、制限拡大フラグの設定が解除される。続くステップＳ１６では、バッテリ１２５の温度と充電状態とに基づいて、充電制限値の基礎となるベース制限値Ｘｂが算出される。例えば、図１１に示すように、バッテリ１２５の充電状態がＳ１であり、バッテリ温度がＴ１である場合には、充電制限値の基礎としてベース制限値Ｘｂが設定される。

続いて、ステップＳ１７では、制限拡大フラグが設定されているか否かが判定される。ステップＳ１７において、制限拡大フラグが設定されていると判定された場合には、ステップＳ１８に進み、ベース制限値Ｘｂに制限拡大量Ｘａを加算することで充電制限値Ｘが算出される。そして、ステップＳ１９に進み、拡大された充電制限値Ｘの範囲内でモータジェネレータ１１２つまり回生ブレーキ１２６が制御される。ここで、図１４は自動ブレーキ制御において拡大される充電制限値Ｘを示すイメージ図である。図１４に実線で示すように、自動ブレーキ制御においては、制限拡大量Ｘａによって充電制限値Ｘが拡大されている。このように、自動ブレーキ制御において充電制限値Ｘを拡大することにより、モータジェネレータ１１２の回生トルクを増やすことができ、自動ブレーキ性能を飛躍的に向上させることが可能となる。

一方、ステップＳ１７において、制限拡大フラグの設定が解除されていると判定された場合には、ステップＳ２０に進み、ベース制限値Ｘｂがそのまま充電制限値Ｘとして算出される。続くステップＳ２１では、充電制限値Ｘが縮小される場合に適用される上限速度が設定され、充電制限値Ｘを縮小する際には上限速度を超えない速度で充電制限値Ｘが変更される。そして、ステップＳ１９に進み、充電制限値Ｘの範囲内でモータジェネレータ１１２つまり回生ブレーキ１２６が制御される。このように、自動ブレーキ制御が停止する通常制御時においては、充電制限値Ｘを縮小することにより、バッテリ１２５の劣化を抑制することが可能となる。また、ステップＳ２１において制限値の上限速度を設定しているが、これは回生トルクの急変を回避して安定性を保持するためである。すなわち、モータジェネレータ１１２から大きな回生トルクが出力される場合に、充電制限値Ｘを急速に縮小すると回生トルクが急減してしまう虞がある。この回生トルクの急減は走行安定性を欠く要因であることから、充電制限値Ｘが緩やかに変更されるように上限速度が設定されている。

次いで、制御ユニット１４０による自動ブレーキ制御の実行状況をタイミングチャートに沿って説明する。図１５は制御ユニット１４０による自動ブレーキ制御の実行状況を示すタイミングチャートである。なお、図１５においては、充電制限値Ｘを拡大する状況が実線で示され、充電制限値Ｘを拡大しない状況が破線で示されている。図１５に示すように、自動制動状況であると判定されると（符号Ａ１）、制限拡大フラグが設定され（符号Ａ２）、バッテリ１２５の充電制限値Ｘが拡大される（符号Ａ３）。この充電制限値Ｘの拡大によって、回生ブレーキ１２６の制動力を増加させることが可能となり（符号Ａ４）、回生ブレーキ１２６と油圧ブレーキ１３０とを合算した車両の総制動力を増加させることが可能となる（符号Ａ５）。このように、自動ブレーキ制御において充電制限値Ｘを拡大することにより、総制動力を増加させるとともに、総制動力の立ち上がりを早めることが可能となる。これにより、自動ブレーキ制御の制動能力を高めることができるため、車両の安全性を向上させることが可能となる。

また、図１５に示すように、自動ブレーキ制御に伴い車速が所定の速度閾値Ｖ１を下回ると（符号Ａ６）、制限拡大フラグの設定が解除され（符号Ａ７）、充電制限値Ｘの縮小が開始される（符号Ａ８）。ここで、図１５に符号α１，α２で示すように、充電制限値Ｘを縮小する際の変化速度は、充電制限値Ｘを拡大する際の変化速度よりも遅く設定されている。すなわち、前述したように、充電制限値Ｘを縮小する際には、制限値を変化させる際の上限速度が設定されるため、充電制限値Ｘを緩やかに縮小させるようにしている。このように、充電制限値Ｘを緩やかに縮小させることにより、モータジェネレータから大きな回生トルクが出力される場合であっても、回生トルクの急変を抑制することが可能となる。これにより、車両制動力の急変を回避することができるため、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。

これまで説明したように、自動ブレーキ制御においては、一時的に充電制限値を拡大している。このように、走行状況に応じてバッテリ１２５の制御範囲を変えることにより、バッテリ１２５の性能を十分に活用することができる。すなわち、自動ブレーキ制御においては、一時的に充電制限値を拡大することにより、バッテリ１２５の劣化を最小限に抑えつつ回生トルクの増加を可能にしている。これにより、自動ブレーキ制御の制動能力を高めることができるため、車両の安全性を飛躍的に向上させることが可能となる。また、自動ブレーキ制御の制動能力を高めることにより、自動ブレーキ制御の介入機会を減少させることが可能となり、この点からも車両の安全性を向上させることが可能となる。さらに、回生ブレーキ１２６の制動力を高めることができるため、油圧ブレーキ１３０の大型化や高性能化を回避することが可能となる。

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ことはいうまでもない。前述の説明では、バッテリ温度に基づいて制限拡大量Ｘａを設定しているが、これに限られることはなく、バッテリ温度と他の情報とに基づいて制限拡大量Ｘａを設定しても良い。また、前述の説明では、バッテリ温度と充電状態とに基づいてベース制限値Ｘｂを設定しているが、これに限られることはなく、バッテリ１２５の電流や電圧等の他の情報に基づいてベース制限値Ｘｂを設定しても良い。また、前述の説明では、蓄電体としてバッテリ１２５を用いているが、これに限られることはなく、蓄電体としてキャパシタを用いても良い。

前述の説明では、車両前方の対象物情報を収集するため、カメラユニット１４１を用いているが、カメラユニットとしては、複数のカメラを備えたステレオカメラであっても良く、１つのカメラを備えた単眼カメラであっても良い。また、車両前方の対象物情報を収集するため、ミリ波レーダや赤外線レーザ等を使用しても良い。さらに、カメラユニット１４１、ミリ波レーダ、赤外線レーザ等を、組み合わせて使用することで車両前方の対象物情報を収集しても良い。なお、車両前方の対象物として先行車両を挙げているが、これに限られることはなく、対象物として自転車や歩行者等を識別しても良い。

前述の説明では、運転手によってブレーキペダル１３１が踏み込まれることなく、自動ブレーキ制御が実行されているが、これに限られることはない。例えば、運転手によってブレーキペダル１３１が踏まれている場合であっても、制御ユニット１４０が自動制動状況であると判定した場合には、自動的に車輪１２２を制動する自動ブレーキ制御であるブレーキアシスト制御が実行される。また、図示するパワーユニット１１３は、ハイブリッド車両に搭載されるシリーズパラレル型のパワーユニット１１３であるが、これに限られることはなく、ハイブリッド車両に搭載されるシリーズ型やパラレル型のパワーユニットであっても良く、電気自動車に搭載されるパワーユニットであっても良い。

１２ 車両用制御装置
１４ モータジェネレータ（電動モータ）
２１ 車輪
２４ バッテリ（蓄電体）
３０ ハイブリッド制御ユニット（充放電制御部、第１走行制御部、第２走行制御部）
Ｘａ１，Ｘａ４ 第１充放電範囲
Ｘｂ１，Ｘｂ４ 第２充放電範囲
Ｃａ１，Ｃａ４ 第１充電側制限値
Ｃｂ１，Ｃｂ４ 第２充電側制限値
Ｄａ１，Ｄａ４ 第１放電側制限値
Ｄｂ１，Ｄｂ４ 第２放電側制限値
１１０ 車両用制御装置
１１２ モータジェネレータ（電動モータ）
１２２ 車輪
１２５ バッテリ（蓄電体）
１４０ 制御ユニット（制動判定部、蓄電体制御部、モータ制御部）
Ｘ 充電制限値（充電側の電力制限値）
Ｘａ 制限拡大量（拡大量）
Ｌ１ 距離閾値
Ｖ１ 速度閾値

Claims (7)

1. 車輪に接続される電動モータと、
   前記電動モータに接続される蓄電体と、
   前記蓄電体の充放電を制御する充放電制御部と、
   運転手の運転操作に基づいて、前記電動モータを制御する第１走行制御部と、
   車速を自動制御するクルーズ機能に基づいて、前記電動モータを制御する第２走行制御部と、
   を有し、
   前記充放電制御部は、
   前記第１走行制御部が前記電動モータを制御する場合に、前記蓄電体の充放電電力を第１充放電範囲で制御し、
   前記第２走行制御部が前記電動モータを制御する場合に、前記蓄電体の充放電電力を前記第１充放電範囲よりも広い第２充放電範囲で制御する、車両用制御装置。
2. 請求項１記載の車両用制御装置において、
   前記第１充放電範囲は、第１放電側制限値と第１充電側制限値とによって設定され、
   前記第２充放電範囲は、前記第１放電側制限値よりも放電側に大きな第２放電側制限値と、前記第１充電側制限値よりも充電側に大きな第２充電側制限値と、によって設定される、車両用制御装置。
3. 車両前方の対象物情報に基づいて、車両を自動的に制動する車両用制御装置であって、
   車輪に接続される電動モータと、
   前記電動モータに接続される蓄電体と、
   前記対象物情報に基づいて、対象物との距離が距離閾値を下回る制動状況であるかを判定する制動判定部と、
   前記制動状況であると判定された場合に、前記蓄電体の充電側の電力制限値を拡大する蓄電体制御部と、
   前記制動状況であると判定された場合に、前記電動モータを回生させるモータ制御部と、
   を有する、車両用制御装置。
4. 請求項３記載の車両用制御装置において、
   前記蓄電体制御部は、前記蓄電体の温度に基づいて、前記電力制限値の拡大量を設定する、車両用制御装置。
5. 請求項３または４記載の車両用制御装置において、
   前記蓄電体制御部は、前記蓄電体の温度が低い場合に前記電力制限値の拡大量を小さく設定する一方、前記蓄電体の温度が高い場合に前記電力制限値の拡大量を大きく設定する、車両用制御装置。
6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記蓄電体制御部は、前記電力制限値を拡大した後に、車速が速度閾値を下回ると前記電力制限値を縮小する、車両用制御装置。
7. 請求項６記載の車両用制御装置において、
   前記電力制限値を縮小させる際の変化速度は、前記電力制限値を拡大させる際の変化速度よりも遅い、車両用制御装置。

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