JP5951445B2

JP5951445B2 - 電気自動車及び車両制御装置

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Publication number: JP5951445B2
Application number: JP2012237117A
Authority: JP
Inventors: 史之山根; 秋葉　剛史; 剛史秋葉; 友樹桑野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: JP2014087246A

Description

本発明の実施形態は、電気自動車及び車両制御装置に関する。

近年、ＣＯ^２排出削減により地球温暖化防止に対する要望に伴い、電気自動車の市場投入が活発化している。

１度の充電で走行可能な距離が短い場合には、電気自動車の充電に要する費用や時間がユーザの負担となるため、低消費電力モードを導入して電気自動車の電費を改善することが提案されている。具体的には、電気自動車において急加速をしたり空調を強くしたりすると消費電力が大きくなるため、低消費電力モードとして、例えば急加速を抑制したり、空調を弱くしたりすることが提案されている。

特開２００９−１３１０７９号公報

しかしながら、電気自動車が上記低消費電力モードで動作している間は、ユーザが加速しようとしたタイミングで速度を上げることができず、ユーザの要求に応えられないことがあった。また、アクセル開度が所定の閾値を超えた場合に低消費電力モードを解除するなどの判定を行って低消費電力モードを解除すると、ユーザの運転特性に適合せず、ユーザが電気自動車の運転にストレスを感じることがあった。

本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、電費を低く抑えるとともに個々のユーザの要求を満たす電気自動車および車両制御装置を提供することを目的とする。

実施形態によれば、車速とシフト位置とアクセルペダル操作量とに対するトルク要求を格納したトルクマップを有する駆動トルク指令値生成部と、動作モードが低消費電力モードであるときに、前記トルク要求に達するまでの変化率を抑制するようにトルク指令を出力するとともに、トルク指令変化率抑制中のアクセルペダル操作量に基づいてユーザが走行に不満か否か判断したユーザ要求を出力するトルク指令値変化率抑制制御部と、ユーザ操作に基づいて前記トルク要求と前記トルク指令とを選択してトルク指示として出力するトルク指示セレクタと、ユーザの運転操作と車両状態との夫々のデータ範囲を複数の領域に分け、各領域にビット数を割り当て、全要因に割り当てたビット数を連結したビット列のそれぞれに対応し、前記動作モードの生成に用いられるデータを記憶したテーブルメモリと、前記テーブルメモリから読み出したデータと、前記ユーザ要求とから前記動作モードの生成に用いられるデータを出力するとともに、前記テーブルメモリを書き換えるテーブルメモリデータ制御部と、前記テーブルメモリデータ制御部から出力されたデータに基づいて前記動作モードを出力する動作モード信号生成部と、を備え、前記テーブルメモリは、前記ビット列の夫々について、第１低消費電力モードと、第２低消費電力モードと、第１通常モードと、第２通常モードとの夫々に対応する値を示す判定ステートを含み、前記テーブルメモリデータ制御部は、前記テーブルメモリから読み出した前記判定ステートが前記第１低消費電力モードに対応する値であって、前記ユーザ要求がユーザの不満がないことを表す値であるときに、前記判定ステートを前記第２低消費電力モードに対応する値とし、前記テーブルメモリから読み出した前記判定ステートが前記第２低消費電力モードに対応する値であって、前記ユーザ要求がユーザの不満があることを表す値であるときに、前記判定ステートを前記第１低消費電力モードに対応する値とする車両制御装置が提供される。

図１は、本実施形態の電気自動車の一構成例を概略的に示すブロック図である。図２は、本実施形態の電気自動車の車両制御装置の一構成例を概略的に示すブロック図である。図３は、本実施形態の車両制御装置の動作モード判定部の一構成例を概略的に示すブロック図である。図４は、動作モード判定部において入力データをアドレス変換する動作例を説明するための図である。図５は、動作モード判定テーブル部内のテーブルメモリのアドレスを示すビット列の一例を説明するための図である。図６は、動作モード判定部の動作モード判定テーブル部の一構成例を概略的に示すブロック図である。図７は、車速およびアクセルペダル操作量に対する駆動トルク要求の一例を示す図である。図８は、トルク指令値変化率抑制制御部の動作の一例を説明するフローチャートである。図９は、テーブルメモリの動作の一例を説明するためのフローチャートである。図１０は、テーブルメモリデータ制御部において判断される判断ステートにより生成される動作モードの一例を説明する状態遷移図である。図１１は、動作モード信号生成部の動作の一例を説明するためのフローチャートである。

以下、実施形態の電気自動車及び車両制御装置について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の電気自動車の一構成例を概略的に示すブロック図である。
本実施形態の電気自動車は、バッテリＢＴと、バッテリ制御ユニットＢＴＣと、モータＭと、インバータＩＮＶと、モータ制御ユニットＭＣと、減速機１０と、ブレーキ機構２０と、ブレーキアクチュエータ２２と、ブレーキ制御ユニット２４と、ブレーキペダルセンサ２６と、ブレーキペダル２８と、駆動輪ＷＬと、アクセルペダルＡＰと、アクセルペダルセンサＡＰＳと、ハンドル３０と、ハンドルセンサ３０Ｓと、起動スイッチ４０と、起動スイッチセンサ４０Ｓと、車速センサ５０と、シフトレバー６０と、シフトセンサ６０Ｓと、リセットスイッチ７０と、動作モード制御スイッチ８０、コンビネーションメータ９０と、コンビネーションメータ制御ユニット９０Ｃと、車両制御装置１００と、空調ユニットＡＣと、を備えている。

アクセルペダルセンサＡＰＳは、ユーザによるアクセルペダルＡＰの踏込み量から、制御に必要となる信号であるアクセルペダル操作量を検出する。アクセルペダルセンサＡＰＳはアクセルペダル操作量を車両制御装置１００へ出力する。

ブレーキペダルセンサ２６は、ユーザによるブレーキペダル２８の踏込み量から、制御に必要となる信号であるブレーキペダル操作量を検出する。ブレーキペダルセンサ２６はブレーキペダル操作量を車両制御装置１００へ出力する。

ハンドルセンサ３０Ｓは、ユーザによるハンドル３０の操作量から、制御に必要となる信号である操舵角を検出する。ハンドルセンサ３０Ｓは、操舵角を車両制御装置１００へ出力する。

起動スイッチセンサ４０Ｓは、ユーザによる起動スイッチ４０の操作から、制御に必要となる信号である起動通知パルスを生成する。起動スイッチセンサ４０Ｓは。起動スイッチ４０が押されるごとに起動通知パルスを１回（１パルス）車両制御装置１００へ出力する。

車速センサ５０は、車の速度を測定し、制御に必要となる信号である車速を車両制御装置１００へ出力する。

シフトセンサ６０Ｓは、ユーザによって操作されたシフトレバー６０の位置（Ｄ：ドライブ、Ｒ：リバース、等）から、制御に必要となる信号であるシフト位置を検出する。シフトセンサ６０Ｓはシフト位置を車両制御装置１００へ出力する。

コンビネーションメータ９０、はユーザに車両の情報を表示する。本実施形態では、コンビネーションメータ９０は車両の動作モードをユーザに表示するが、車両のスピードやバッテリＢＴの残容量など、他の情報も表示可能である。

コンビネーションメータ制御ユニット９０Ｃは、コンビネーションメータ９０に表示する情報を演算するとともに、表示指示信号を出力する。本実施形態では、車両制御装置１００からの動作モード指示を使用してユーザに示す動作モード情報を表示する表示指示信号を生成する。

バッテリＢＴは、複数のバッテリセルと、バッテリセルの電圧や温度、バッテリＢＴに流れる電流を測定する監視回路（図示せず）と、を有している。

バッテリ制御ユニットＢＴＣは、バッテリＢＴから受信した電圧、電流、温度等のバッテリ状態から、充電状態（ＳＯＣ：state of charge）や、バッテリ健全度（ＳＯＨ：state of health）を算出し、バッテリの劣化状態等に応じてバッテリＢＴの制御を行う。

モータ制御ユニットＭＣは、車両制御装置１００から受信したトルク指示に従って、インバータＩＮＶに対するモータ制御信号を生成する。

インバータＩＮＶは、モータ制御ユニットＭＣから受信したモータ制御信号に基づいて、バッテリＢＴから出力された直流電力を、モータＭへ出力する交流電力へ変換する。インバータＩＮＶは、例えば複数のスイッチング素子を切り換えてモータＭへ３相交流電力を出力する。

モータＭは、インバータＩＮＶから供給された電力により動作し、電力を駆動力に変換して車両を力行運転させる。モータＭの駆動力は車軸を介して駆動輪ＷＬに伝達される。また、モータＭは、駆動力を電力に逆変換して回生運転させる。

減速機１０は、モータＭで発生した駆動力を、車軸を介して駆動輪ＷＬへ伝達するとともに、駆動輪ＷＬの回転運動の動力をモータＭへ伝達する。

ブレーキ制御ユニット２４は、ブレーキペダルセンサ２６で検出されたブレーキペダル２８の操作量からブレーキアクチュエータ２２に対するブレーキ制御信号を生成する。

ブレーキアクチュエータ２２は、ブレーキ制御ユニット２４から受信したブレーキ制御信号に基づいて、ブレーキ機構２０を制御するための油圧発生を行う。

ブレーキ機構２０は、各駆動輪ＷＬに対応して設けられたディスクロータを、ブレーキアクチュエータ２２からの油圧によって操作されるブレーキパッドによって押さえつけることにより制動する。

空調ユニットＡＣは、バッテリＢＴより給電されて、車両室内の環境を管理する。空調ユニットＡＣは、車両制御装置１００から車両の動作モード（低消費電力モードあるいは通常モード）を受信して、動作モードに応じて空調の動作を切り換える手段を備える。空調ユニットＡＣは、動作モード指示が通常モードのときには空調ユニットＡＣにおける消費電力を制限を解除し、動作モードが低消費電力モードのときには空調ユニットＡＣにおける消費電力を制限して、電気自動車の電費を向上させる。

リセットスイッチ７０は、ユーザによって操作される。ユーザがリセットスイッチ７０をオンにした場合には、動作モード判定テーブルリセット信号が車両制御装置１００へ送信される。

動作モード制御スイッチ８０は、ユーザによって操作される。ユーザが動作モード制御スイッチ８０をオンにした場合には動作モード制御許可設定がイネーブルとなり、動作モード制御スイッチ８０をオフにした場合には動作モード制御許可設定がディセーブルとなる。動作モード制御許可設定は車両制御装置１００へ送信される。

車両制御装置１００は、ユーザのアクセルペダル操作量、車速、シフト位置から駆動トルクマップを用いて必要となる駆動トルクを演算し、トルク指示をモータ制御ユニットＭＣへ出力する。本実施形態では、車両制御装置１００は、後述するようにユーザの運転操作と車両状態とのデータから車両の動作モードを選択するとともに、選択した動作モードに対するユーザの不満を診断し、その診断結果から車両の動作モードを再設定するように構成されている。

図２は、本実施形態の電気自動車の車両制御装置の一構成例を概略的に示すブロック図である。

車両制御装置１００は、駆動トルク指令値生成部１１０と、トルク指令値変化率抑制制御部１２０と、トルク指示セレクタ１３０と、動作モード判定部１４０と、動作モード指示セレクタ１５０と、を有している。

駆動トルク指令値生成部１１０は、アクセルペダル操作量、車速、および、シフト位置から駆動トルクマップを用いてトルク指令値変化率抑制制御部１２０およびトルク指示セレクタ１３０へトルク要求を出力する。なお、トルクマップの一例については図７を参照して後に説明する。

トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、駆動トルク指令値生成部１１０からのトルク要求と、動作モード判定部１４０からの動作モードとに基づいてトルク指令の変化率を抑制する。トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、動作モードが低消費電力モードである場合、モータ制御ユニットＭＣに与えるトルク指令の変化率が低消費電力走行時の最大変化率設定値よりも小さくなるようにトルク指令の変化率を制限する。

さらに、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、変化率の制限実施期間中にアクセルペダル操作量に基づいてユーザが車両の走行に不満があるか否か判断する。例えば、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、変化率の制限実施期間中にアクセルペダル操作量の変化量が設定値よりも大きくなった場合にユーザ要求判定の結果ミス（ユーザが車両の走行に不満がある）とし、アクセルペダル操作量の変化量が設定値以下であった場合にユーザ要求判定の結果ヒット（ユーザが車両の走行に不満がない）とする。

トルク指示セレクタ１３０は、動作モード制御スイッチ８０からの動作モード許可設定により、トルク指示として、駆動トルク指令値生成部からのトルク要求と、トルク指令値変化率抑制制御部１２０からのトルク指令のどちらを使用するか選択する。具体的には、トルク指示セレクタ１３０は、動作モード許可設定がイネーブルの場合には、トルク指令値変化率抑制制御部１２０から出力されたトルク指令を選択し、動作モード許可設定がディセーブルの場合には駆動トルク指令値生成部１１０から出力されたトルク要求を選択する。トルク指示セレクタ１３０は選択したトルク指示をモータ制御ユニットＭＣへ出力する。

なお、本実施形態の電気自動車および車両制御装置１００では、通常は動作モード制御許可設定をイネーブルに設定することとしている。ユーザは、動作モード制御スイッチ８０をオフにして、一時的に動作モード制御をディセーブルとすることが可能である。動作モード制御許可設定がディセーブルとなると、トルク指示セレクタ１３０により、モータ制御ユニットＭＣへのトルク指示が駆動トルク指令値生成部１１０からのトルク要求に切り替わり、トルク指令の変化率が抑制されない。トルク指令の変化率に制限をかけることは、車両が走行する際の加速度の変化を小さくすることとなり、走行による消費電力の削減し、電気自動車の電費を向上させることができる。

なお、ユーザの操作による一時的な動作モード制御をディセーブルにする場合としては、旅行や走行環境等で一時的に電費よりも、加速性能等を優先したい場合が考えられる。

動作モード指示セレクタ１５０は、動作モード制御スイッチからの動作モード制御許可設定により、動作モード指示として、動作モード判定部１４０からの動作モードと、通常モードとのいずれかを選択する。具体的には、動作モード指示セレクタ１５０は、動作モード制御許可設定がイネーブルの場合には、動作モード判定部１４０からの動作モードを選択し、動作モード制御許可設定がディセーブルの場合には通常モードを選択する。動作モード指示セレクタ１５０は選択したモード動作モード指示として空調ユニットＡＣとコンビネーションメータ制御ユニット９０Ｃとへ出力する。

なお、動作モード制御許可設定がディセーブルとなると、動作モード指示セレクタ１５０により、空調ユニットＡＣへの動作モード指示が通常モードとなり、空調ユニットＡＣにおいて消費電力の制限がかからなくなる。動作モードが低消費電力モードのときには空調ユニットＡＣの消費電力が制限される。

動作モード判定部１４０は、車両の動作モードを選択するために、現在のアクセルペダル操作量、車速、操舵角、ブレーキペダル操作量、バッテリ権全度（ＳＯＨ）に加えて、トルク指令値変化率抑制制御部１２０からのユーザ要求判定の結果と過去の履歴とを考慮する。また、動作モード判定部１４０に蓄積された過去の履歴は、リセットスイッチ７０からの動作モード判定テーブルリセット信号に応じてリセットする。

図３は、動作モード判定部１４０の一構成例を概略的に示すブロック図である。
動作モード判定部１４０は、アクセルペダル操作量用アドレス変換部１４０Ａと、車速用アドレス変換部１４０Ｂと、操舵角用アドレス変換部１４０Ｃと、ブレーキペダル操作量用アドレス変換部１４０Ｄと、バッテリ健全度用アドレス変換部１４０Ｅと、動作モード判定テーブル部１４０Ｆと、を備えている。

アクセルペダル操作量用アドレス変換部１４０Ａと、車速用アドレス変換部１４０Ｂと、操舵角用アドレス変換部１４０Ｃと、ブレーキペダル操作量用アドレス変換部１４０Ｄと、バッテリ健全度用アドレス変換部１４０Ｅとは、ユーザの運転操作と車両状態の各要因の入力データそれぞれの取りうる範囲を複数の領域に分けて、各領域を区別するために必要なビット数を割り当てておき、入力データの値により該当する領域を選択し、その選択された領域に割り当てられたビット列を出力するアドレス変換部である。

なお、図３に示す例では、アドレス変換部は、アクセルペダル操作量用、車速用、操舵角用、ブレーキペダル操作量用、およびバッテリ健全度用、の５つであるが、車両の動作モードの選択に影響が小さい入力データのアドレス変換部は省略可能であり、上記以外の入力データのアドレス変換部を追加することも可能である。

図４は、動作モード判定部において入力データをアドレス変換する動作例を説明するための図である。
アドレス変換部１４０Ａ〜１４０Ｅは、入力データの取りうる範囲の最小値を０％と設定し最大値を１００％と設定し、０％から１００％の範囲を複数の領域に分けて、入力データに応じて各領域に割り当てられたビット数を出力する。出力するビット数Ｎはｎビット（ｎは１以上の正の整数）とする。なお、図４では３ビットと２ビットの場合の一例を示している。

出力するビット数が３ビットの場合、アドレス変換部は、入力データの取りうる範囲を８つの領域に分けて、「０００」から「１１１」の８つのビット数をそれぞれの領域に割り当てる。

出力するビット数が２ビットの場合、アドレス変換部は、入力データの取りうる範囲を４つの領域に分けて、「００」から「１１」の４つのビット数をそれぞれの領域に割り当てる。

図４では３ビットの場合と２ビットの場合を示しているが、このビット数は動作モード判定への影響の大きさによって変えることが好適である。ここで、動作モード判定への影響とは、動作モード判定がヒットする（ユーザ要求判定の結果がヒットする）確率への影響のことである。動作モード判定への影響が大きい要因であり、かつ入力範囲を細かく分けた方が、動作モード判定のヒット率向上に有効な場合には、ビット数を増やして入力データを分ける領域数を増やすことが好適である。対して、動作モード判定への影響が大きく無い要因であるか、または、入力範囲を細かく分けても動作モード判定のヒット率向上に有効でない場合には、ビット数を減らすことが好適である。また、入力範囲の各領域への割り当ても入力レベルの動作モードの判定への影響の大きさに応じて適した範囲に設定することが好適である。

図５は、動作モード判定テーブル部１４０Ｆ内のテーブルメモリのアドレスを示すテーブルアドレスＮａｄｒの一例を説明するための図である。動作モード判定部の中の動作モード判定テーブル部へのテーブルアドレスは、各アドレス変換部１４０Ａ〜１４０Ｅから出力されるビット数を連結したビット列である。

すなわち、アクセルペダル操作量用アドレス変換部１４０Ａの出力ビット数Ｎａｃｃと、車速用アドレス変換部１４０Ｂの出力ビット数Ｎｓｐｄと、操舵角用アドレス変換部１４０Ｃの出力ビット数Ｎｓｔｒと、ブレーキペダル操作量用アドレス変換部１４０Ｄの出力ビット数Ｎｂｒｋと、バッテリ健全度用アドレス変換部１４０Ｅの出力ビット数Ｎｂａｔとは、動作モード判定テーブル部１４０Ｆ内のテーブルメモリのアドレスを示すテーブルアドレスの一部となる。

動作モード判定テーブル部１４０Ｆは、テーブルアドレスＮａｄｒと、動作モード判定テーブルリセット信号と、起動通知パルスと、ユーザ要求判定と、を受信する。

動作モード判定テーブル部１４０Ｆは、各アドレス変換部１４０Ａ〜１４０Ｅからのビット数を連結した上記テーブルアドレスＮａｄｒを用いてテーブルメモリ（図６に示す）にアクセスし、テーブルメモリからの出力に基づいて車両の動作モードを選択するとともに、トルク指令値変化率抑制制御部からのユーザ要求判定と、過去の履歴から車両の動作モードの再設定を行う。テーブルメモリの各メモリ領域には、動作モード判定部１４０への複数の入力データに対応する動作モード（低消費電力モード又は通常モード）を判定するためのデータが格納されている。

図６は、動作モード判定テーブル部１４０Ｆの一構成例を概略的に示すブロック図である。
動作モード判定テーブル部１４０Ｆは、テーブルメモリデコーダＦ１と、テーブルメモリＦ２と、テーブルメモリデータ制御部Ｆ３と、動作モード信号生成部Ｆ４と、を備えている。

テーブルメモリデコーダＦ１は、アドレス変換部１４０Ａ〜１４０ＥからのテーブルアドレスＮａｄｒから、テーブルメモリＦ２にアクセスするためのテーブルメモリアクセス信号を生成する。

テーブルメモリＦ２は、動作モードの生成に用いられるデータとして、テーブルメモリアクセス信号に対応する行に格納された判定ステート（２ビット）と、判定ステートタイムアウト（５ビット）と、リトライフェイルフラグ（１ビット）とを含んでいる。例えばテーブルアドレスＮａｄｒが４^５通りの組み合わせがある場合、テーブルメモリＦ２は８ビット×２^５行の値を格納し、テーブルアドレスＮａｄｒが８^５通りの組み合わせがある場合、テーブルメモリＦ２は８ビット×８^５行の値を格納する。

テーブルメモリＦ２の判定ステートは、テーブルメモリデータ制御部Ｆ３からの現在の動作モードを示す。テーブルメモリＦ２の判定ステートタイムアウトは、起動スイッチセンサ４０Ｓからの起動通知パルスの回数によりカウントされる所定のステートの有効期限を示す。この判定ステートタイムアウトの値は、テーブルメモリＦ２がリセットされた際に初期値に戻る。テーブルメモリＦ２のリトライフェイルフラグは、所定のステートの有効期限が過ぎて強制的にステートを遷移したときに立てる（ゼロから１にする）フラグである。

また、テーブルメモリＦ２は、リセットスイッチ７０から動作モード判定テーブルリセットが入力されたときに、保持内容をリセットして初期状態とする。なお、本実施形態では、初期状態におけるテーブルメモリＦ２の判定ステートは後述する第１低消費電力モードに対応する「００」である。

テーブルメモリＦ２は、不揮発性メモリで構成することが好適であるが、動作モード判定テーブル部１４０Ｆへ電源が常に供給されている場合には、揮発性メモリで構成することも可能である。

テーブルメモリデータ制御部Ｆ３は、テーブルメモリＦ２からの判定ステート、判定ステートタイムアウト、およびリトライフェイルフラグと、トルク指令値変化率抑制制御部１２０からのユーザ要求判定とから、次の動作モードを示す判定ステートとリトライフェイルフラグとの値を生成する。テーブルメモリデータ制御部Ｆ３は、次の動作モードを示す判定ステートをテーブルメモリＦ２と動作モード信号生成部Ｆ４とへ出力し、リトライフェイルフラグをテーブルメモリＦ２へ出力する。

動作モード信号生成部Ｆ４は、テーブルメモリデータ制御部Ｆ３からの判定ステートから車両の動作モードを判定して出力する。

続いて、上記電気自動車の車両制御装置１００の動作の一例について説明する。
駆動トルク指令値生成部１１０は、車速、シフト位置、および、アクセルペダル操作量に基づいて、予め保持するトルクマップから得られるトルク要求を出力する。

図７は、車速およびアクセルペダル操作量に対する駆動トルク要求の一例を示す図である。駆動トルク指令値生成部１１０は、例えば図７に示すトルクマップを用いて、車速およびアクセルペダル操作量に対応するトルク要求をトルク指令値変化率抑制制御部１２０およびトルク指示セレクタ１３０へ出力する。

図８は、トルク指令値変化率抑制制御部１２０の動作の一例を説明するフローチャートである。

車両制御装置１００の中のトルク指令値変化率抑制制御部１２０は、アクセルペダル操作量が変化したか否かを判断する（ステップＳＡ１）。このとき、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、アクセルペダル操作量の変化量が所定の閾値以上変化した場合に、アクセルペダル操作量が変化したと判断してもよく、アクセルペダル操作量の変化率が所定の閾値以上である場合にアクセルペダル操作量が変化したと判断してもよい。

アクセルペダル操作量が変化したと判断した場合、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、動作モード判定部１４０から受信した動作モードに基づいて、現在の動作モードが低消費電力モードか否かをさらに判断する（ステップＳＡ２）。

車両の動作モードが低消費電力モードでない場合、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、トルク要求の変化率を抑制することなくトルク指令として出力する（ステップＳＡ３）。

車両の動作モードが低消費電力モードである場合、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、トルク要求の変化率が所定の閾値よりも大きいか否かさらに判断する。このときトルク要求の変化率と比較する閾値は、低消費電力走行時最大変化率の設定値である（ステップＳＡ４）。

ステップＳＡ４でトルク要求の変化率が所定の閾値以下である場合、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、トルク要求の変化率を抑制することなくトルク指令として出力する（ステップＳＡ３）。

ステップＳＡ４でトルク要求の変化率が所定の閾値よりも大きい場合、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、モータ制御ユニットＭＣに与えるトルク指令が低消費電力走行時最大変化率設定値よりも小さくなるようにトルク要求の変化率を制限してトルク指令として出力する（ステップＳＡ５）。

トルク要求の変化率を制限した場合には、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、制限実施期間中（トルク指令がトルク要求に到達するまでの間）に、アクセルペダル操作量が設定値（ユーザ要求判定しきい値）よりも小さくなったか否か判断する（ステップＳＡ６）。

アクセルペダル操作量が所定の設定値よりも小さくなった場合、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、ユーザが変化率の制限による車両の挙動に不満がないと考えられるため、ユーザの要求判定の結果をヒットとして出力する（ステップＳＡ７）。

アクセルペダル操作量が所定の設定値より小さくならなかった場合、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、トルク指令がトルク要求に到達するまでの間に、アクセルペダル操作量の変化量が所定の設定値（ユーザ要求判定閾値）よりも大きくなったか否かさらに判断する（ステップＳＡ８）。

アクセルペダル操作量の変化量がユーザ要求判定閾値よりも大きくならなかった場合、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、ユーザの要求判定の結果をヒットとして出力する（ステップＳＡ７）。

アクセルペダル操作量の変化量がユーザ要求判定閾値よりも大きくなった場合、ユーザが変化率の制限による車の挙動に不満を持ったと考えられるため、トルク指令値変化率抑制制御部１２０は、ユーザの要求判定の結果をミスとして出力する（ステップＳＡ９）。

なお、低消費電力走行時最大変化率設定値とユーザ要求判定閾値は、書き換え可能なメモリに入れておくことで、電気自動車メーカが車両製造時・販売時に設定する以外に車両点検時等に適宜書き換えが可能となる。

トルク指示セレクタ１３０は、動作モード許可設定がイネーブルの場合には、トルク指令値変化率抑制制御部１２０から出力されたトルク指令を選択し、動作モード許可設定がディセーブルの場合には駆動トルク指令値生成部１１０から出力されたトルク要求を選択する。したがって、動作モード許可設定がイネーブルの場合、トルク指示はその変化率が抑制されることとなる。トルク指示セレクタ１３０は選択したトルク指示をモータ制御ユニットＭＣへ出力する。

動作モード判定部１４０は、入力データのそれぞれをアドレス変換部１４０Ａ〜１４０Ｅでテーブルアドレスに変換し、動作モード判定テーブル部１４０Ｆへ送信する。

動作モード判定テーブル部１４０Ｆは、受信したテーブルアドレスをテーブルメモリデコーダＦ１でテーブルメモリアクセス信号にデコードしてテーブルメモリＦ２へ出力する。

動作モード判定テーブル部１４０Ｆの中のテーブルメモリＦ２では、テーブルアドレスで示されるアドレスに対して、判定ステート、判定ステートタイムアウト、および、リトライフェイルフラグの読み出しと書き込みとを行う。

テーブルメモリＦ２は、動作モード判定テーブルリセットがアサートされた場合には、メモリ内容を初期状態に戻すとともに、起動通知パルスを検出する度に、全てのアドレスの判定ステートタイムアウト値をデクリメント（−１）する。

図９は、テーブルメモリＦ２の動作の一例を説明するためのフローチャートである。

テーブルメモリＦ２は、起動スイッチセンサ４０Ｓから起動通知パルスを検出したか否か判断する（ステップＳＢ１）。

テーブルメモリＦ２は、起動通知パルスを検出した場合、全ての判定ステートタイムアウト値に対して１を減じる（デクリメントする）。ただし、判定ステートタイムアウト値がすでに０である場合にはデクリメントすることなく０のままとする。

続いて、テーブルメモリＦ２は、リセットスイッチ７０の操作による動作モード判定テーブルリセット信号がアサート（リセット）か否か判断する（ステップＳＢ３）。

動作モード判定テーブルリセット信号がアサートでない（ネゲートである）場合、テーブルメモリＦ２は、テーブルメモリアクセス信号に対応する行の判定ステート、判定ステートタイムアウト、および、リトライフェイルフラグをテーブルメモリデータ制御部Ｆ３へ読み出し、テーブルメモリデータ制御部Ｆ３で生成された判定ステートとリトライフェイルフラグとを書き込む（ステップＳＢ４）。

動作モード判定テーブルリセット信号がアサートである場合、テーブルメモリＦ２は、全ての判定ステート値を「００」とし、全てのリトライフェイルフラグを「０」とし、全ての判定ステートタイムアウトを「１１１１１」とする（ステップＳＢ５）。

なお、動作モード判定テーブルリセット信号は、動作モード判定テーブルがリセットするために必要な一定期間はアサートされ、一定期間経過後にネゲートされる。動作モード判定テーブルリセット信号がアサートとなると、上記のように動作モード判定部１４０の中にあるテーブルメモリＦ２の全てのデータが初期化され、動作モードは強制的に通常モードとなる。ユーザの運転により、テーブルメモリＦ２の内容を変更することで、ユーザに適合した判定条件を実現しているが、このテーブルメモリＦ２をクリアすることで、これまでの運転の結果から生成されたユーザに適合した判定条件を破棄することとなる。

本実施形態の電気自動車および車両制御装置１００では、通常は動作モード判定テーブルリセットをネゲートとし、ユーザの操作により動作モード判定テーブルをリセットしたい場合には、リセットスイッチ７０を操作することにより指示することを可能としている。このユーザの操作による動作モード判定テーブルをリセットする場合としては、カーシェア、レンタカーでの使用時や車の売却等によりユーザが変わる場合、また、ユーザは同じでも転勤等により走行環境が大きく変わる場合が考えられる。

テーブルメモリデータ制御部Ｆ３は、テーブルメモリＦ２から読み出した判定ステート、判定ステートタイムアウト、およびリトライフェイルフラグの値（ゼロ又は１）と、トルク指令値変化率抑制制御部１２０から受信したユーザ要求判定とから同じテーブルアドレス（複数の要因の入力データがある範囲内の値であれば同じテーブルアドレスとなる）の場合の次の判定ステートを生成する。テーブルメモリデータ制御部Ｆ３は、生成した判定ステートを動作モード信号生成部Ｆ４へ送信するとともに、判定ステートをテーブルメモリＦ２にも送信してテーブルメモリＦ２を書き換える。

図１０は、テーブルメモリデータ制御部Ｆ３において生成される判定ステートの一例を説明する状態遷移図である。

初期の判定ステート「００」は第１低消費電力モードであって、この判定ステートは、動作モード信号生成部Ｆ４にて、低消費電力モードとなる。

ここで、トルク指令値変化率抑制制御部１２０からのユーザ要求判定の結果がヒットの場合には、判定ステートは第２低消費電力モードのステート「０１」に遷移する。この判定ステートも車両の動作モードは低消費電力モードとなる。第２低消費電力モード「０１」は車両の動作モードとして低消費電力モードにしてもよい確率が高いことを示しており、制御の観点からは、この判定ステートでユーザ要求判定の結果が１回ミスしても第１低消費電力モード「００」のステートに遷移するが、車両の動作モードとしては低消費電力モードを維持することとなる。すなわち、判定ステートが第２低消費電力モードに遷移すると、車両の動作モードとして低消費電力モードをできるだけ長い期間保つことができる。

第１低消費電力モード「００」である時に、トルク指令値変化率抑制制御部１２０からのユーザ要求判定の結果がミスとなった場合、ユーザ要求判定のミスが１回目、すなわちリトライフェイルフラグが「０」であれば、判定ステートを第１通常モード「１０」に遷移するとともにリトライフェイルフラグを「１」とする。この判定ステートは車両の動作モードとして通常モードとなる。このステートには有効期間を設けている。本実施形態では、判定ステートが「００」から「１０」となったときに判定ステートタイムアウト値を「１１１１１」と設定する。判定ステートタイムアウト値は、起動通知パルスを検出する度にデクリメントされ、判定ステートタイムアウト値が所定値以下（例えば「０」）になった場合、有効期間が切れたタイムアウトであると判断する。

タイムアウトと判断されると、判定ステートが第１低消費電力モード「００」のステートに遷移する。この判定ステートタイムアウトは、ユーザ要求判定の結果が１回ミスした場合に動作モードを通常モードに固定せず、低消費電力モードに戻る機会を用意するためのものである。

リトライフェイルフラグが「１」であって第１低消費電力モード「００」の判定ステートであるときに、更に１回ユーザ要求判定の結果がミスとなった場合には、第２通常モード「１１」のステートとなる。この判定ステートは車両の動作モードとして通常モードとなり、このステートから「００」低消費電力モードに遷移するためには、動作モード判定テーブルリセットでテーブルメモリＦ２をクリアする必要がある。

動作モード判定テーブル部１４０Ｆの動作モード信号生成部Ｆ４は、テーブルメモリデータ制御部Ｆ３から受信した判定ステートから車両の動作モード（通常モードあるいは低消費電力モード）を生成する。

図１１は、動作モード信号生成部Ｆ４の動作の一例を説明するためのフローチャートである。

動作モード信号生成部Ｆ４は、動作モード判定テーブルリセットがアサート（リセット）あるいは起動通知パルスを検出したか否かを判断する（ステップＳＣ１）。

動作モード判定テーブルリセットがアサート（リセット）された場合、または、起動通知パルスを検出した場合には、動作モード信号生成部Ｆ４は、車両の動作モードを通常モードとして、通常モードに対応する値を保持する（ステップＳＣ２）。

動作モード判定テーブルリセットがアサートでなく、かつ、起動通知パルスが検出されない場合、動作モード信号生成部Ｆ４は、テーブルメモリデータ制御部Ｆ３からの次の判定ステートが検出されたか否か判断する（ステップＳＣ３）。

次の判定ステートが検出された場合、動作モード信号生成部Ｆ４は、受信した次の判定ステートから動作モードを生成する。具体的には、受信した判定ステートが第１低消費電力モード「００」、または第２低消費電力モード「０１」の場合には、動作モード判定テーブル部１４０Ｆは、車両の動作モードを低消費電力モードとして、低消費電力モードに対応する値を保持する。判定ステートが第１通常モード「１０」、または第２通常モード「１１」の場合には、動作モード判定テーブル部１４０Ｆは、車両の動作モードを通常モードとして、通常モードに対応する値を保持する（ステップＳＣ４）。

例えば、動作モード制御がイネーブルとなっている場合など、次の判定ステートが検出されない場合、動作モード信号生成部Ｆ４は、現在の動作モードを継続し、現在の動作モードに対応する値を保持する（ステップＳＣ５）。

本実施形態によれば、上記のようにユーザの運転に応じて、テーブルメモリＦ２の内容の変更を行うことで、ユーザに適合した車両の動作モードの選択を行うことが可能となる。例えば、ユーザが加速を強く要求する時（通常モードとなる）以外は、低消費電力走行が可能なモード（低消費電力モード）で走行することにより、ユーザの加速要求を満たしつつ、電費の向上を実現できる。

すなわち、本実施形態の電気自動車および車両制御装置によれば、電費を低く抑えるとともに個々のユーザの要求を満たすことができる。

更に、カーシェア、レンタカーでの使用時や車の売却等によりユーザが変わる場合、また、ユーザは同じでも転勤等により走行環境が大きく変わる場合であっても、本実施形態の電気自動車および車両制御装置では、テーブルメモリＦ２を容易に初期化することが可能であるため、状況の変化に容易に対応することも可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上述の実施形態では、４つの判定ステートに基づいて電気自動車の動作モードを決定していたが、判定ステートの数は４つに限定されない。動作モードがより消費電力モードにて維持されるように３つ以上の低消費電力モードの判定ステートを設定してもよい。例えば、第２低消費電力モードのステートにおいて、ユーザ要求判定がヒットした場合には第３低消費電力モードのステートとなるように設定してもよい。また動作モードがより通常モードにて維持されるように第１通常モードのステート「１０」におけるタイムアウト値を設定したり、３つ以上の通常モードを設定したりしてもよい。判定ステートを電気自動車のユーザの使用環境等に応じて設計することにより、よりユーザの要求を反映した走行を実現することが可能となる。

ＢＴＣ…バッテリ制御ユニット、Ｍ…モータ、ＩＮＶ…インバータ、ＭＣ…モータ制御ユニット、ＷＬ…駆動輪、ＡＰ…アクセルペダル、ＡＰＳ…アクセルペダルセンサ、１０…減速機、２０…ブレーキ機構、２２…ブレーキアクチュエータ、２４…ブレーキ制御ユニット、２６…ブレーキペダルセンサ、２８…ブレーキペダル、３０…ハンドル、３０Ｓ…ハンドルセンサ、４０…起動スイッチ、４０Ｓ…起動スイッチセンサ、５０…車速センサ、６０…シフトレバー、６０Ｓ…シフトセンサ、７０…リセットスイッチ、８０…動作モード制御スイッチ、９０…コンビネーションメータ、９０Ｃ…コンビネーションメータ制御ユニット、１００…車両制御装置、１１０…駆動トルク指令値生成部、１２０…トルク指令値変化率抑制制御部、１３０…トルク指示セレクタ、１４０…動作モード判定部、１４０Ａ…アクセルペダル操作量用アドレス変換部、１４０Ｂ…車速用アドレス変換部、１４０Ｃ…操舵角用アドレス変換部、１４０Ｄ…ブレーキペダル操作量用アドレス変換部、１４０Ｅ…バッテリ健全度用アドレス変換部、１４０Ｆ…動作モード判定テーブル部、Ｆ１…テーブルメモリデコーダ、Ｆ２…テーブルメモリ、Ｆ３…テーブルメモリデータ制御部、Ｆ４…動作モード信号生成部、１５０…動作モード指示セレクタ

Claims

車速とシフト位置とアクセルペダル操作量とに対するトルク要求を格納したトルクマップを有する駆動トルク指令値生成部と、
動作モードが低消費電力モードであるときに、前記トルク要求に達するまでの変化率を抑制するようにトルク指令を出力するとともに、トルク指令変化率抑制中のアクセルペダル操作量に基づいてユーザが走行に不満か否か判断したユーザ要求を出力するトルク指令値変化率抑制制御部と、
ユーザ操作に基づいて前記トルク要求と前記トルク指令とを選択してトルク指示として出力するトルク指示セレクタと、
ユーザの運転操作と車両状態との夫々のデータ範囲を複数の領域に分け、各領域にビット数を割り当て、全要因に割り当てたビット数を連結したビット列のそれぞれに対応し、前記動作モードの生成に用いられるデータを記憶したテーブルメモリと、
前記テーブルメモリから読み出したデータと、前記ユーザ要求とから前記動作モードの生成に用いられるデータを出力するとともに、前記テーブルメモリを書き換えるテーブルメモリデータ制御部と、
前記テーブルメモリデータ制御部から出力されたデータに基づいて前記動作モードを出力する動作モード信号生成部と、を備え、
前記テーブルメモリは、前記ビット列の夫々について、第１低消費電力モードと、第２低消費電力モードと、第１通常モードと、第２通常モードとの夫々に対応する値を示す判定ステートを含み、
前記テーブルメモリデータ制御部は、前記テーブルメモリから読み出した前記判定ステートが前記第１低消費電力モードに対応する値であって、前記ユーザ要求がユーザの不満がないことを表す値であるときに、前記判定ステートを前記第２低消費電力モードに対応する値とし、前記テーブルメモリから読み出した前記判定ステートが前記第２低消費電力モードに対応する値であって、前記ユーザ要求がユーザの不満があることを表す値であるときに、前記判定ステートを前記第１低消費電力モードに対応する値とすることを特徴とする車両制御装置。
車速とシフト位置とアクセルペダル操作量とに対するトルク要求を格納したトルクマップを有する駆動トルク指令値生成部と、
動作モードが低消費電力モードであるときに、前記トルク要求に達するまでの変化率を抑制するようにトルク指令を出力するとともに、トルク指令変化率抑制中のアクセルペダル操作量に基づいてユーザが走行に不満か否か判断したユーザ要求を出力するトルク指令値変化率抑制制御部と、
ユーザ操作に基づいて前記トルク要求と前記トルク指令とを選択してトルク指示として出力するトルク指示セレクタと、
ユーザの運転操作と車両状態との夫々のデータ範囲を複数の領域に分け、各領域にビット数を割り当て、全要因に割り当てたビット数を連結したビット列のそれぞれに対応し、前記動作モードの生成に用いられるデータを記憶したテーブルメモリと、
前記テーブルメモリから読み出したデータと、前記ユーザ要求とから前記動作モードの生成に用いられるデータを出力するとともに、前記テーブルメモリを書き換えるテーブルメモリデータ制御部と、
前記テーブルメモリデータ制御部から出力されたデータに基づいて前記動作モードを出力する動作モード信号生成部と、を備え、
前記テーブルメモリは、前記ビット列の夫々について、第１低消費電力モードと、第２低消費電力モードと、第１通常モードと、第２通常モードとの夫々に対応する値を示す判定ステートと、前記第１通常モードの期限を表す判定ステートタイムアウトと、前記判定ステートタイムアウトが過ぎてステートが遷移したときに立てるフラグと、を含み、
前記テーブルメモリデータ制御部は、前記テーブルメモリから読み出した前記判定ステートが前記第１低消費電力モードに対応する値であって、前記フラグの値がゼロであり、前記ユーザ要求がユーザの不満があることを表す値であるときに、前記判定ステートを前記第１通常モードに対応する値とし、
前記テーブルメモリから読み出した前記判定ステートが前記第１通常モードに対応する値であって、前記判定ステートタイムアウトが所定値以下であるときに、前記判定ステートを前記第１低消費電力モードに対応する値とするとともに前記フラグを立てることを特徴とする車両制御装置。
前記テーブルメモリは、前記ビット列の夫々について、第１低消費電力モードと、第２低消費電力モードと、第１通常モードと、第２通常モードとの夫々に対応する値を示す判定ステートと、前記第１通常モードの期限を表す判定ステートタイムアウトと、前記判定ステートタイムアウトが過ぎてステートが遷移したときに立てるフラグと、を含み、
前記テーブルメモリデータ制御部は、前記テーブルメモリから読み出した前記判定ステートが前記第１低消費電力モードに対応する値であって、前記フラグの値がゼロであり、前記ユーザ要求がユーザの不満があることを表す値であるときに、前記判定ステートを前記第１通常モードに対応する値とし、
前記テーブルメモリから読み出した前記判定ステートが前記第１通常モードに対応する値であって、前記判定ステートタイムアウトが所定値以下であるときに、前記判定ステートを前記第１低消費電力モードに対応する値とするとともに前記フラグを立てることを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
前記テーブルメモリデータ制御部は、前記テーブルメモリから読み出した前記判定ステートが前記第１低消費電力モードに対応する値であって、前記フラグの値が立っているとともに、前記ユーザ要求がユーザの不満があることを表す値であるときに、前記判定ステートを前記第２通常モードに対応する値とすることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の車両制御装置。
前記テーブルメモリはユーザ操作による動作モード判定テーブルリセット信号を受信した際に、全ての前記ビット列に対応する判定ステートを第１低消費電力モードに対応する値とし、前記判定ステートタイムアウトを初期値とし、前記フラグをゼロとすることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか1項記載の車両制御装置。
前記テーブルメモリは、起動した際に入力される起動通知パルスを受信したときに、前記判定ステートタイムアウトをデクリメントすることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項記載の車両制御装置。
前記ビット列は、ユーザの運転操作としてアクセルペダル操作量、操舵角、およびブレーキペダル操作量を使用し、車両状態として車速およびバッテリ健全度の入力データを用いた値であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の車両制御装置。
前記トルク指令値変化率抑制制御部は、トルク指令変化率抑制中にアクセルペダル操作量の変化量が所定判定値よりも大きくなったときに、ユーザ要求をユーザが走行に不満であることを示す値とすることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の車両制御装置。
バッテリと、
前記バッテリから出力された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータから出力された交流電力により駆動されるモータと、
前記モータの動力を車軸および駆動輪に伝達する動力伝達装置と、
前記インバータへトルク指令を出力する請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の車両制御装置と、を備えたことを特徴とする電気自動車。