JP6710962B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、走行用モータ（電動機）等の駆動源を備える電動車両を制御する制御装置に関する。
従来、電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両は、例えば、走行用モータ（電動機）等を駆動源として備えている。電動車両が備える走行用モータとしては、バッテリからの電力によって電動車両を走行させるためのプラス側の駆動力（トルク）を発生する一方、減速時等には発電機として作動しマイナス側の回生力（トルク）を発生するように構成されたものがある。また電動車両には、所定の低速領域において、エンジン車のトルクコンバータによるクリープ現象を模擬して、アクセルペダルがオフになっても走行用モータに、いわゆるクリープトルクを発生させるようにしたものがある。
このクリープトルクは、停車中にも発生させているが、ブレーキペダルが所定量以上踏み込まれていれば電動車両が停止した状態に保持される大きさに設定されている。このため、停車中にクリープトルクを発生させるためのエネルギー（電力）は無駄に消費されてしまうことになる。このようなエネルギーの無駄を抑制するために、ブレーキトルクの踏み込み量に応じてクリープトルクを抑制する技術が提案されている。
ところで、近年は、ブレーキペダルが踏み込まれていない状態であっても、停車時の制動力を所定値に保持する制御（ブレーキオートホールド制御）が実行される電動車両が開発されている。そして、このように停車時の制動力を保持する制御が実行している際に、クリープトルクを抑制してゼロとする技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の技術であれば、エネルギー（電力）の無駄な消費を抑制することができる。
特許第４１２７３１０号公報
しかしながら、特許文献１に記載のように停車時にクリープトルクをゼロにする電動車両では、例えば、登坂路に停車する際にブレーキペダルの踏み込みが浅いと、電動車両の停止状態を維持できずに後退してしまう虞がある。このような問題は、ブレーキペダルを踏み込んでいる状態でも起こる虞はあるが、特に、ブレーキペダルが踏み込まれていないブレーキオートホールド制御が実行されている際に起こり易い。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、エネルギーの無駄な消費を抑制することができ、且つ電動車両の停止状態を適切に維持することができる電動車両の制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、各車輪を回転させるための駆動源と、各車輪に制動力を付与する制動装置と、を備える電動車両を制御する制御装置であって、前記制動装置は、マスターシリンダと、各車輪に設けられるホイールシリンダと、ブレーキペダルの踏み込み量に対応したマスターシリンダの液圧を計測する液圧センサと、を有し、前記ホイールシリンダの液圧により各車輪に制動力を付与し、前記制御装置は、前記ブレーキペダルの踏み込み量に拘わらず前記ホイールシリンダの液圧を維持して車両の停止状態を保持するブレーキオートホールド制御を実行するブレーキ制御実行部と、前記車輪に付与するクリープトルクの大きさを制御するクリープトルク制御部と、を有し、前記クリープトルク制御部は、前記制動装置による制動力を検出する制動力検出手段と、車速に応じた基本クリープトルクを算出する基本クリープトルク算出手段と、前記制動力検出手段の検出結果に基づいて前記基本クリープトルクよりも小さいクリープ抑制トルクを算出するクリープ抑制トルク算出手段と、前記基本クリープトルクから前記クリープ抑制トルクを減算することで前記クリープトルクを算出するクリープトルク算出手段と、を有し、前記ブレーキ制御実行部により前記ブレーキオートホールド制御が実行されている場合、前記マスターシリンダの液圧を検出し、その検出結果から前記ホイールシリンダの液圧を推定し、その推定結果に応じてクリープトルクの大きさを制御し、前記ブレーキ制御実行部により前記ブレーキオートホールド制御が実行されていない場合、前記マスターシリンダの液圧を検出し、その検出結果に応じてクリープトルクの大きさを制御することを特徴とする電動車両の制御装置にある。
本発明の第２の態様は、第１の態様の電動車両の制御装置において、前記制動力検出手段は、前記ホイールシリンダの液圧を前記制動力として検出することを特徴とする電動車両の制御装置にある。
本発明の第３の態様は、第２の態様の電動車両の制御装置において、前記クリープ抑制トルク算出手段は、前記ブレーキ制御実行部により前記ブレーキオートホールド制御が実行されている場合、車両が停止している間、前記制動力検出手段が検出した前記制動力の最大値に基づいて前記クリープ抑制トルクを算出することを特徴とする電動車両の制御装置にある。
本発明の第４の態様は、第２又は３の態様の電動車両の制御装置において、前記制動力検出手段は、ブレーキペダルの踏み込み量に基づいて前記ホイールシリンダの液圧を推定することを特徴とする電動車両の制御装置にある。
かかる本発明の電動車両の制御装置によれば、クリープトルクを適切に制御することができ、例えば、電動機である動力源によるエネルギー（電力）の消費を抑制することができると共に、停車時における電動車両の後退を抑制することができる。特に、本発明では、ブレーキが踏まれている時に、ブレーキペダルの踏み込み量とクリープ抑制トルクを連動させることで、ユーザーのブレーキペダル操作量に応じてクリープトルクを任意にかつ適切に制御しているため、登坂路等における電動車両の後退を適切に抑制することができる。さらに、いわゆるブレーキオートホールド制御を実行している場合には、停車中における制動装置の制動力の最大値に基づいてクリープトルクを算出しているため、エネルギーの消費を抑制しつつ、停車時における電動車両の後退を適切に抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る電動車両の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。 車速と基本クリープトルクとの関係の一例を示す図である。 本発明に係るクリープトルク制御の一例を説明するタイミングチャートである。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まずは、本実施形態に係る電動車両の全体構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電動車両１は、電気自動車（ＥＶ）であり、二次電池であるバッテリ２と、このバッテリ２から供給される電力により作動する駆動源としての走行用モータ（電動機）３と、を備える。バッテリ２と走行用モータ３とはインバータ４を介して接続されている。走行用モータ３は、例えば、図示しない自動変速機等を含む伝達系５を介して車輪（本実施形態では、駆動輪である前輪）６に連結されている。
また電動車両１は、各車輪６に制動力を付与するための制動装置を備えている。制動装置は、いわゆる油圧式の制動装置であり、ブレーキペダル７の踏み込みに応じて作動するマスターシリンダ（Ｍ／Ｃ）１１と、各車輪６に設けられたホイールシリンダ（Ｗ／Ｃ）１２と、マスターシリンダ１１から各ホイールシリンダ１２に液圧（例えば、油圧）を供給する液圧回路１３に介装され、液圧を調整して出力するブレーキアクチュエータ１４と、を備えている。また制動装置は、各車輪６に設けられるブレーキディスク１５と、ホイールシリンダ１２によって駆動されてブレーキディスク１５に接触するブレーキパッド１６と、を備えている。このブレーキパッド１６がホイールシリンダ１２の圧力によってブレーキディスク１５を挟み込むことで、各車輪６に所定の制動力が付与される。なおブレーキアクチュエータ１４は、既存の構成であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
また電動車両１は、制動装置を含む電動車両１を総合的に制御する制御装置としてのＥＣＵ（電子コントロールユニット）２０を備えている。このＥＣＵ２０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。
このＥＣＵ２０は、例えば、駆動源である走行用モータ３の動作を制御する。さらに本実施形態では、ＥＣＵ２０は、電動車両１の制御の一つとして、ブレーキペダル７の踏み込み量に拘わらずホイールシリンダ１２の液圧を維持して電動車両１の停止状態を保持するブレーキオートホールド制御を実行する。そしてＥＣＵ２０は、このブレーキオートホールド制御が実行されている状態で、停車中のクリープトルクを適宜制御する。本願発明は、このようなＥＣＵ２０によるクリープトルクの大きさを調整するクリープトルク制御に特徴を有する。以下では、このクリープトルク制御について詳細に説明する。
ＥＣＵ２０は、図２に示すように、走行用モータ３の動作を制御するモータ制御部３０を有すると共に、ブレーキ制御実行部４０及びクリープトルク制御部５０を有する。ブレーキ制御実行部４０は、電動車両１に設けられたブレーキオートホールドスイッチ１７がオン操作されると、電動車両１を停止させる際にブレーキオートホールド制御を実行する（アクティブ状態とする）。このブレーキオートホールド制御が実行されると、電動車両１を停止させた際、ホイールシリンダ１２の液圧が停車時の液圧以上に維持される。すなわち停車後にブレーキペダル７から足を外しても、電動車両１の再発進まではホイールシリンダ１２の液圧は少なくとも停車時の液圧に維持される。このブレーキオートホールド制御は、停車期間中に亘って継続され、アクセルペダル８が所定量以上踏み込まれて電動車両１が再発進した時点で終了する（スタンバイ状態となる）。
ここで、ホイールシリンダ１２の液圧を調整する方法は特に限定されないが、本実施形態では、マスターシリンダ１１と各ホイールシリンダ１２とを繋ぐ液圧回路１３の途中に設けられた開閉バルブ１８の開閉状態を制御することホイールシリンダ１２の液圧を調整している。開閉バルブ１８は、通常時は開状態であり、必要に応じてブレーキ制御実行部４０によって閉状態に切り換えられる。すなわちブレーキ制御実行部４０は、ブレーキオートホールド制御がオンの状態で電動車両１が停止された際に、開閉バルブ１８を開状態から閉状態に切り換えることで、ホイールシリンダ１２の液圧が維持されるようにする。また電動車両１が停止している期間に、停車時以上にブレーキペダル７が踏み込まれると開閉バルブ１８を開状態とし、ホイールシリンダ１２の液圧が増加した状態で開閉バルブ１８を再び閉状態とする。これにより、停車期間中のホイールシリンダ１２の液圧は最大値にクリップされる。なおマスターシリンダ１１の液圧は、停車期間中であってもブレーキペダル７の踏み込み量に連動して増減するようになっている。
クリープトルク制御部５０は、各車輪６に付与するクリープトルクの大きさを制御する。本実施形態では、クリープトルク制御部５０は、ブレーキオートホールド制御が実行されていない場合、マスターシリンダ１１の液圧を検出し、その検出結果に応じてクリープトルクの大きさを制御する。一方で、ブレーキオートホールド制御が実行されている場合には、ホイールシリンダ１２の液圧を検出（推定）し、その検出結果に応じてクリープトルクの大きさを制御している。すなわちクリープトルク制御部５０は、ブレーキ制御実行部４０によりブレーキオートホールド制御が実行されている場合、電動車両１が停止している間、制動装置の制動力の最大値（ホイールシリンダ１２の液圧の最大値）に基づいてクリープトルクの大きさを制御している。
詳しくは、クリープトルク制御部５０は、制動力検出手段５１と、基本クリープトルク算出手段５２と、クリープ抑制トルク算出手段５３と、クリープトルク算出手段５４と、を有する。
制動力検出手段５１は、制動装置により各車輪６に付与される制動力を検出する。本実施形態では、制動力検出手段５１は、ブレーキオートホールド制御が実行されていない場合には、マスターシリンダ１１の液圧（油圧）を上記制動力として検出する。制動装置は、ブレーキペダル７の踏み込み量に対応したマスターシリンダ１１の液圧（油圧）を計測する液圧センサ１９を備えている。そして制動力検出手段５１は、この液圧センサ１９の計測結果を上記制動力として取得する。
また制動力検出手段５１は、ブレーキオートホールド制御が実行されている場合、ホイールシリンダ１２の液圧（油圧）を上記制動力として検出する。本実施形態では、制動力検出手段５１は、上記液圧センサ１９の計測結果を取得し、この計測結果から各車輪６のホイールシリンダ１２の液圧を上記制動力として推定（検出）する。
基本クリープトルク算出手段５２は、例えば、車速センサ９により検出される車速Ｖに応じた基本クリープトルクＴｑａを算出する。基本クリープトルク算出手段５２は、例えば、予め記憶されている車速Ｖと基本クリープトルクＴｑａとの関係を規定したマップ（図３参照）に基づいて基本クリープトルクＴｑａを求める。なお図３に示すように、基本クリープトルクＴｑａは、車速Ｖが所定速度Ｖ１から低下するに連れて徐々に増加し、車速Ｖがゼロの時点で最大値Ｔｑａ１となるように規定されている。この基本クリープトルクＴｑａの算出方法は、特に限定されるものではなく、例えば、数式から演算により求めるようにしてもよい。
クリープ抑制トルク算出手段５３は、制動力検出手段５１の検出結果に基づいてクリープ抑制トルクＴｑｂを算出する。またクリープトルク算出手段５４は、基本クリープトルク算出手段５２によって算出された基本クリープトルクＴｑａからクリープ抑制トルク算出手段５３によって算出されたクリープ抑制トルクＴｑｂを減算することで、実際に各車輪６に付与する適正な大きさのクリープトルクＴｑ（＝Ｔｑａ−Ｔｑｂ）を算出する。
そして、このようにクリープトルク制御部５０で算出されたクリープトルクＴｑが走行用モータ３により各車輪６に付与されるように、モータ制御部３０がインバータ４を適宜制御する。
この制御装置２０による本実施形態に係るクリープトルク制御について、図４のタイミングチャートを参照してさらに説明する。
図４に示すように、まず時刻ｔ１でブレーキオートホールドスイッチ１７が操作されて信号「１」が入力されると、ブレーキオートホールド制御が実行可能なオン状態（スタンバイ状態）となる。なおブレーキオートホールド制御がオン状態で、ブレーキオートホールドスイッチ１７が再度操作されて信号「１」が入力されると、ブレーキオートホールド制御が中止される。
時刻ｔ２でブレーキペダル７が踏み込まれてブレーキストローク量ＢＰＳが増加し始めると、それに伴いマスターシリンダ１１の液圧Ｐｍ及びホイールシリンダ１２の液圧Ｐｗが徐々に上昇する。これにより、各車輪６のブレーキディスク１５がブレーキパッド１６により掴まれ、車速Ｖが時刻ｔ３でゼロとなるまで徐々に低下する。
この間（ｔ２−ｔ３間）、基本クリープトルクＴｑａは、車速Ｖの低下につれて、最大値Ｔｑａ１まで徐々に増加する。またクリープ抑制トルクＴｑｂは、マスターシリンダ１１の液圧Ｐｍが所定値Ｐｍ１まで上昇するのに伴って、所定値Ｔｑｂ１まで上昇する。そしてこれら基本クリープトルクＴｑａ及びクリープ抑制トルクＴｑｂから求められるＴｑも所定値Ｔｑ１まで徐々に上昇する。
時刻ｔ３でブレーキストローク量ＢＰＳが所定値ＢＰＳ１に達し車速Ｖがゼロになると、ブレーキオートホールド制御が実行される（アクティブ状態となる）。車速Ｖがゼロとなり運転者がブレーキペダル７の踏み込みをやめ、ブレーキストローク量ＢＰＳが減少すると、それに伴いマスターシリンダ１１の液圧Ｐｍは所定値Ｐｍ１から徐々に減少する。一方、ホイールシリンダ１２の液圧Ｐｗは、ブレーキオートホールド制御が実行中であるため、停車時（時刻ｔ３）の所定値Ｐｗ１に維持される。上述したようにブレーキオートホールド制御がアクティブ状態となると、開閉バルブ１８が閉状態に切り換えられるため、ホイールシリンダの液圧Ｐｗは減少することなく、停車時の所定値Ｐｗ１に維持される。
そして、ブレーキオートホールド制御が実行されている場合、クリープ抑制トルク算出手段５３は、マスターシリンダ１１の液圧Ｐｍではなく、マスターシリンダ１１の液圧Ｐｍから推定した各ホイールシリンダ１２の液圧Ｐｗに応じてクリープ抑制トルクＴｑｂを算出する。このため、停車期間中、クリープ抑制トルクＴｑｂは、停車時（時刻ｔ３）の所定値Ｔｑｂ１に維持される。その結果、クリープトルクＴｑも停車時の所定値Ｔｑ１に維持される。
なお、ブレーキオートホールド制御がオフ状態の場合、ホイールシリンダ１２の液圧Ｐｗは、図中点線で示すように、停車後、マスターシリンダ１１の液圧Ｐｍと同様に減少する。またクリープトルクＴｑも、それに連れて所定値Ｔｑ２まで上昇する。
その後、時刻ｔ４で、電動車両１が停車した状態でブレーキペダル７が再び踏み込まれ、ブレーキストローク量ＢＰＳが停車時（ｔ３）の所定値ＢＰＳ１を超えて所定値ＢＰＳ２まで上昇すると（時刻ｔ５）、それに伴い、マスターシリンダ１１の液圧Ｐｍも所定値Ｐｍ２まで上昇する。このとき、開閉バルブ１８が一旦開状態に切り換えられ、ホイールシリンダ１２の液圧Ｐｗも停車時の所定値Ｐｗ１を超えて所定値Ｐｗ２まで上昇する。
この場合、ホイールシリンダ１２の液圧Ｐｗは更新されて、最大値である所定値Ｐｗ２に維持される。このホイールシリンダ１２の液圧Ｐｗの更新に伴い、クリープ抑制トルクＴｑｂも所定値Ｔｑｂ２まで上昇する。その結果、クリープトルクＴｑは、所定値Ｔｑ３まで減少し、その値が維持される。
その後、アクセルペダル８が踏み込まれて時刻ｔ６でアクセル開度ＡＰＳが所定開度ＡＰＳ１に達すると、ブレーキオートホールド制御の実行が終了され（スタンバイ状態となり）、この時点で開閉バルブ１８が開状態に切り換えられる。すなわちホイールシリンダ１２の液圧Ｐｗの維持が終了し、ホイールシリンダ１２の液圧Ｐｗは徐々に減少する。時刻ｔ６の時点でマスターシリンダ１１の液圧Ｐｍはゼロであるため、ホイールシリンダ１２の液圧Ｐｗもゼロまで減少する。またブレーキオートホールド制御の実行終了に伴い、クリープ抑制トルクＴｑｂの算出方法は、ホイールシリンダ１２の液圧Ｐｗに基づく算出から、マスターシリンダ１１の液圧Ｐｍに基づく算出に切り替わる。時刻ｔ６の時点では、マスターシリンダ１１の液圧Ｐｍはゼロであるため、クリープ抑制トルクもゼロになるまで急激に減少する。そして、このクリープ抑制トルクＴｑｂの変化に伴って、クリープトルクＴｑも上昇する。
なおブレーキオートホールド制御の終了に伴うクリープ抑制トルクＴｑｂの急激な変化に応じてクリープトルクを算出すると、クリープトルクも急激に増加してしまう。このため、クリープトルクの上昇勾配には、制限（リミッタ）を設けている。
以上説明した本実施形態に係る電動車両１の制御装置２０によれば、停車時におけるクリープトルクを適切に制御することができる。したがって、走行用モータ３で消費される電力を抑制することができると共に、停車時における電動車両１の後退も抑制することができる。特に、本発明では、クリープトルクがゼロとならないように適切に制御しているため、登坂路等における電動車両の後退を適切に抑制することができる。
また本実施形態では、いわゆるブレーキオートホールド制御を実行している場合に、停車中における制動装置の制動力の最大値に基づいてクリープトルクを算出するようにしている。つまりブレーキパッド１６によってブレーキディスク１５を掴む力が強くなるほど、クリープトルクを小さく抑えるようにしている。したがって、走行用モータ３による電力の消費をより確実に抑制し、且つ停車時における電動車両１の後退もより適切に抑制することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では、メインシリンダの液圧からホイールシリンダの液圧を推定するようにしたが、ホイールシリンダの液圧の検出（推定）方法は、特に限定されるものではない。例えば、ホイールシリンダの液圧は、必ずしも推定でなくてもよく、センサ等によって検出するようにしてもよい。
また上述の実施形態では、ブレーキオートホールド制御実行時に、制動装置による制動力に基づいてクリープトルクの大きさを調整するクリープトルク制御を実行するようにしたが、勿論、ブレーキオートホールド制御が実行されていない場合にも、同様のクリープトルク制御を実行するようにしてもよい。
さらに上述の実施形態では、制動装置が、マスターシリンダとホイールシリンダとを備える構成を例示したが、制動装置の構成は特に限定されるものではない。何れの構成であても、制動装置の制動力に基づいてクリープトルク制御を実行すればよい。
また例えば、上述の実施形態では、電動車両の一例として、走行用モータを備える電気自動車（ＥＶ）を例示して本発明を説明したが、勿論、本発明は、各種の電動車両に適用可能であり、例えば、走行用モータと共にエンジン（内燃機関）を駆動装置として備えるハイブリッド車両等にも適用することができる。
１ 電動車両
２ バッテリ
３ 走行用モータ
４ インバータ
５ 伝達系
６ 車輪
７ ブレーキペダル
８ アクセルペダル
９ 車速センサ
１１ マスターシリンダ
１２ ホイールシリンダ
１３ 液圧回路
１４ ブレーキアクチュエータ
１５ ブレーキディスク
１６ ブレーキパッド
１７ ブレーキオートホールドスイッチ
１８ 開閉バルブ
１９ 液圧センサ
２０ 制御装置
３０ モータ制御部
４０ ブレーキ制御実行部
５０ クリープトルク制御部
５１ 制動力検出手段
５２ 基本クリープトルク算出手段
５３ クリープ抑制トルク算出手段
５４ クリープトルク算出手段

Claims (4)

  1. 各車輪を回転させるための駆動源と、各車輪に制動力を付与する制動装置と、を備える電動車両を制御する制御装置であって、
    前記制動装置は、マスターシリンダと、各車輪に設けられるホイールシリンダと、ブレーキペダルの踏み込み量に対応したマスターシリンダの液圧を計測する液圧センサと、を有し、前記ホイールシリンダの液圧により各車輪に制動力を付与し、
    前記制御装置は、前記ブレーキペダルの踏み込み量に拘わらず前記ホイールシリンダの液圧を維持して車両の停止状態を保持するブレーキオートホールド制御を実行するブレーキ制御実行部と、前記車輪に付与するクリープトルクの大きさを制御するクリープトルク制御部と、を有し、
    前記クリープトルク制御部は、
    前記制動装置による制動力を検出する制動力検出手段と、
    車速に応じた基本クリープトルクを算出する基本クリープトルク算出手段と、
    前記制動力検出手段の検出結果に基づいて前記基本クリープトルクよりも小さいクリープ抑制トルクを算出するクリープ抑制トルク算出手段と、
    前記基本クリープトルクから前記クリープ抑制トルクを減算することで前記クリープトルクを算出するクリープトルク算出手段と、を有し、
    前記ブレーキ制御実行部により前記ブレーキオートホールド制御が実行されている場合、前記マスターシリンダの液圧を検出し、その検出結果から前記ホイールシリンダの液圧を推定し、その推定結果に応じてクリープトルクの大きさを制御し、
    前記ブレーキ制御実行部により前記ブレーキオートホールド制御が実行されていない場合、前記マスターシリンダの液圧を検出し、その検出結果に応じてクリープトルクの大きさを制御する
    ことを特徴とする電動車両の制御装置。
  2. 請求項１に記載の電動車両の制御装置において、
    前記制動力検出手段は、前記ホイールシリンダの液圧を前記制動力として検出する
    ことを特徴とする電動車両の制御装置。
  3. 請求項２に記載の電動車両の制御装置において、
    前記クリープ抑制トルク算出手段は、
    前記ブレーキ制御実行部により前記ブレーキオートホールド制御が実行されている場合、車両が停止している間、前記制動力検出手段が検出した前記制動力の最大値に基づいて前記クリープ抑制トルクを算出する
    ことを特徴とする電動車両の制御装置。
  4. 請求項２又は３に記載の電動車両の制御装置において、
    前記制動力検出手段は、ブレーキペダルの踏み込み量に基づいて前記ホイールシリンダの液圧を推定する
    ことを特徴とする電動車両の制御装置。
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