JP7206600B2 - 走行制御装置および車両 - Google Patents

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Description

本開示は、走行制御装置および車両に関する。
従来、エンジンおよびモータの両方を備え、エンジンの駆動力およびモータの駆動力の両方によるアシスト走行で走行する車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなアシスト走行は、車両の発進時等、車両の加速開始のタイミングで行われることが一般的に知られている。
特開２０００－１４５９４６号公報
ところで、車両がエンジンの駆動力により加速する際、車両に搭載されるトルクコンバータ等の影響により、車両の実際の駆動力が、アクセル開度等から想定される理想の駆動力とは極端に乖離するタイミングが発生する場合がある。
このような場合に、車両の加速開始のタイミングでアシスト走行を行うと、モータに電力を供給するバッテリーの容量によっては、上記のタイミングになるまで当該電力が持たず、アシスト走行におけるアシスト効率が悪化するおそれがあった。
本開示の目的は、車両のアシスト走行におけるアシスト効率を向上させることが可能な走行制御装置および車両を提供することである。
本開示に係る走行制御装置は、
車両の加速開始情報であって、アクセル開度の増加が開始したことを示す情報を含む加速度開始情報を取得する加速開始情報取得部と、
前記車両の駆動力情報を取得する駆動情報取得部と、
エンジンの第１駆動力のみによる第１走行と、前記第１駆動力およびモータの第２駆動力の両方による第２走行との何れかにより前記車両を走行させる走行制御部と、
を備え、
前記走行制御部は、
前記車両が前記第１走行で走行する際、前記加速開始情報を取得したタイミングより後に、前記車両の前記第２走行を開始し、
前記アクセル開度の増加中において、前記車両の実際の駆動力と、増加後の前記アクセル開度に基づく理想駆動力との差分値が所定値以上である場合、前記車両の前記第２走行を開始すると判定し、前記アクセル開度の増加中において、前記差分値が前記所定値未満である場合、前記車両の前記第２走行を開始しないと判定する。
本開示に係る車両は、
エンジンと、
電力を用いて回転するモータと、
上記した走行制御装置と、
を備える。
本開示によれば、車両のアシスト走行（第２走行）におけるアシスト効率を向上させることができる。
本開示の実施の形態における車両の構成を示す図である。 本実施の形態に係る走行制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 車両が走行を開始してからのアクセル開度の時間変化を示す図である 車両が走行を開始してからの出力トルクの時間変化を示す図である。 従来技術における出力トルクの時間変化を示す図である。 走行制御装置におけるアシスト走行の制御の動作例を示すフローチャートである。 シフトチェンジされた際のギヤ段の時間変化を示す図である。 シフトチェンジされた際の出力トルクの時間変化を示す図である。
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態における車両１の構成を示す図である。
図１に示すように、車両１は、エンジン１１、モータ１２、バッテリー１３、インバータ１４、フロントクラッチ１５、トルクコンバータ１６、トランスミッション１７、プロペラシャフト１８、ディファレンシャルギア１９、駆動輪２０、アクセルセンサ２１、トルクセンサ２２および走行制御装置１００を有する。
エンジン１１は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関である。モータ１２は、バッテリー１３から供給される電力を用いて回転し、駆動力を出力する。エンジン１１の駆動軸は、フロントクラッチ１５を介してモータ１２の駆動軸と同軸上で接続されている。
バッテリー１３は、走行制御装置１００によりモータ１２の駆動が要求された場合に、モータ１２に対して電力を供給する。インバータ１４は、走行制御装置１００によりモータ１２の駆動が要求された場合に、バッテリー１３の直流電力を３相交流電力に変換してモータ１２に供給する。
フロントクラッチ１５は、走行制御装置１００の制御に応じて、エンジン１１の駆動軸とモータ１２の駆動軸とを接続あるいは切断する。フロントクラッチ１５が接続されている場合には、車両１は、モータ１２によってエンジン１１を始動させることができる。また、フロントクラッチ１５が接続されている場合には、車両１は、エンジン１１のみによる第１走行の一例としてのエンジン走行、および、エンジン１１とモータ１２とが協働する第２走行の一例としてのアシスト走行のいずれかを選択することができる。
一方、フロントクラッチ１５が切断されている場合には、車両１は、モータ１２のみによるモータ走行に際し、エンジン１１のフリクションを受けることなく効率よく走行することができる。
トルクコンバータ１６は、モータ１２とトランスミッション１７との間に配設され、エンジン１１およびモータ１２の出力は、トルクコンバータ１６およびトランスミッション１７を介してプロペラシャフト１８およびディファレンシャルギア１９を介して駆動輪２０に伝達される。
車両１は、このような構成により、エンジン１１の駆動力（第１駆動力）による走行（エンジン走行）、モータ１２の駆動力（第２駆動力）による走行（モータ走行）、エンジン１１の駆動力とモータ１２の駆動力とが協働する走行（アシスト走行）のように、複数の走行のいずれかを選択して走行することができる。
トランスミッション１７は、例えばオートマチックトランスミッション(Automatic Transmission)である。トランスミッション１７は、複数の内部クラッチおよび／または内部ブレーキを有し、これらの内部クラッチおよび／または内部ブレーキの接続状態を切り替えることで、複数の変速段を構成している。
換言すれば、トランスミッション１７は、内部クラッチおよび／または内部ブレーキの組み合わせによりモータ１２の駆動軸とプロペラシャフト１８とを接続あるいは切断するクラッチ機構および変速機構を有する。車両１の走行中には、走行制御装置１００が車速や要求トルク等に基づいてトランスミッション１７のクラッチ機構および変速機構を動作させることにより、スムーズな走行が可能となっている。
アクセルセンサ２１は、車両１のアクセル開度を検出する。
トルクセンサ２２は、エンジン１１の出力トルクを検出する。出力トルクは、本開示の「駆動力情報」に対応する。
走行制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、および、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭから制御プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開した制御プログラムと協働してエンジン１１、モータ１２、バッテリー１３、インバータ１４およびフロントクラッチ１５の動作を集中制御する。図２は、本実施の形態に係る走行制御装置１００の構成の一例を示すブロック図である。
図２に示すように、走行制御装置１００は、加速開始情報取得部１１０と、駆動力情報取得部１２０と、走行制御部１３０とを有しており、車両１のアシスト走行の開始タイミングを制御する。
加速開始情報取得部１１０は、アクセルセンサ２１からアクセル開度を取得し、走行制御部１３０に出力する。
駆動力情報取得部１２０は、トルクセンサ２２からエンジン１１の出力トルクを取得し、走行制御部１３０に出力する。
走行制御部１３０は、車両１がエンジン１１の駆動力で走行する際、加速開始情報取得部１１０が取得したアクセル開度に基づいて、車両１のアシスト走行の開始タイミングを制御する。
具体的には、走行制御部１３０は、アクセル開度から車両１が加速しているか否かを判定する。図３は、車両１が走行を開始してからのアクセル開度の時間変化を示す図である。
図３に示すように、車両１が走行を開始した後（時刻ｔ１）、一定の速度に達するまで（時刻ｔ２）、アクセル開度の増加に伴い、車両１が加速していく。走行制御部１３０は、当該アクセル開度が増加することで車両１が加速していると判定する。アクセル開度の増加が開始したことを示す情報は、本開示の「加速開始情報」に対応する。
走行制御部１３０は、このアクセル開度に基づく車両１の加速開始タイミング（時刻ｔ１）より後に、車両１のアシスト走行を開始する。図４は、車両１が走行を開始してからの出力トルクの時間変化を示す図である。
より詳細には、図４に示すように、走行制御部１３０は、アクセル開度に基づいて、車両１の理想駆動力の一例としての理想出力トルクを取得する。理想出力トルクは、アクセル開度から想定される理想の出力トルクである。図４では、当該アクセル開度と略同様の軌跡を有する破線Ｌ１を理想出力トルクとして示している。
走行制御部１３０は、駆動力情報取得部１２０が取得した車両１の実際の出力トルク（実線Ｌ２）と、理想出力トルクとの差分値を算出し、当該差分値に応じて車両１のアシスト走行を開始するか否かについて判定する。走行制御部１３０は、当該差分値が所定値以上である場合、車両１のアシスト走行を開始する。所定値は、用途等に応じて適宜設定可能な値である。
ここで、例えば、車両１がエンジン１１の駆動により加速する際、車両１に搭載されるトルクコンバータ１６やターボチャージャー等の影響により、図４の実線Ｌ２のように車両１の実際の出力トルクが、理想出力トルクとは極端に乖離してしまうタイミングが発生する場合がある。
具体的には、車両１の発進時において、実際の出力トルクが理想出力トルクと同様に上昇した後、１度減少し、再度上昇するような例が挙げられる。この現象は、例えば、トルクコンバータ１６のトルク増幅作用が弱まる場合、または、ターボチャージャーにおいてサージングが発生するような場合に発生する。図４では、例えば、時刻ｔ３の時点で理想出力トルクがＡであるのに対し、実際の出力トルクがＡよりも小さいＢとなるものを示している。
このような場合、理想出力トルクと実際の出力トルクとの乖離が大きくなる時刻ｔ３の時点で、車両１のアシスト走行を開始すると、破線Ｌ３に示すアシスト走行開始後のアシスト出力トルクのように理想出力トルクと実際の出力トルクとの差を埋めるような出力トルクとすることができる。
例えば、アクセル開度の上昇開始の時刻ｔ１でアシスト走行を開始すると、図５に示すように、破線Ｌ４に示すアシスト出力トルクが理想出力トルク（破線Ｌ１）に追従する時間が長くなる。しかし、モータ１２に電力を供給するバッテリー１３の容量によっては、実際の出力トルク（実線Ｌ２）が減少するタイミングになるまで当該電力が持たず、実線Ｌ２と同様に、アシスト出力トルクが下がってしまう可能性がある。
しかし、本実施の形態では、図４に示すように、破線Ｌ３のようなアシスト出力トルクとすることができるので、アシスト走行におけるアシスト効率を向上させることができる。
以上のように構成された走行制御装置１００におけるアシスト走行の制御の動作例について説明する。図６は、走行制御装置１００におけるアシスト走行の制御の動作例を示すフローチャートである。図６における処理は、例えば、車両１が動作を開始した際に実行される。また、図６における処理は、車両１の動作中において繰り返し実行される。
図６に示すように、走行制御部１３０は、車両１が加速を開始したか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、走行制御部１３０は、アクセルセンサ２１から取得したアクセル開度の増加が開始しているか否かについて判定する。
判定の結果、車両１が加速を開始していない場合（ステップＳ１０１、ＮＯ）、本制御は終了する。一方、車両１が加速を開始した場合（ステップＳ１０１、ＹＥＳ）、走行制御部１３０は、理想出力トルクと実際の出力トルクとの差分値が所定値以上であるか否かについて判定する（ステップＳ１０２）。
判定の結果、差分値が所定値未満である場合（ステップＳ１０２、ＮＯ）、走行制御部１３０は、車両１の加速が終了したか否かについて判定する（ステップＳ１０３）。車両１の加速が終了するとの判定は、例えばアクセルセンサ２１からのアクセル開度が一定値になったことで車両１の加速が終了したと判定する。
判定の結果、車両１の加速が終了していない場合（ステップＳ１０３、ＮＯ）、処理はステップＳ１０２に戻る。一方、車両１の加速が終了した場合（ステップＳ１０３、ＹＥＳ）、本制御は終了する。
ステップＳ１０２の判定に戻って、差分値が所定値以上である場合（ステップＳ１０２、ＹＥＳ）、走行制御部１３０は、アシスト走行を開始する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４の後、本制御は終了する。
以上のように構成された本実施の形態によれば、車両１の加速開始タイミングより後に、車両１のアシスト走行を開始するので、車両１の加速中に理想出力トルクと実際の出力トルクが乖離するタイミングが発生する場合、当該タイミングに合わせたアシスト走行を行うことができる。その結果、車両１のアシスト走行のアシスト効率を向上させることができる。
また、理想出力トルクと実際の出力トルクとの差分値に基づいて車両１のアシスト走行を開始するので、車両１のアシスト走行のアシスト効率をさらに向上させることができる。
なお、上記実施の形態では、車両１の発進時、つまり、車両１が走行を開始したタイミングを加速開始タイミングとして例示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、車両１がシフトチェンジを開始したタイミングを加速開始タイミングとしても良い。シフトチェンジの開始を示す情報は、本開示の「加速開始情報」に対応する。
図７に示すように、車両１を加速させるために、ギヤ段が例えば３速から２速に切り替えられる際、ギヤ段が一旦ニュートラルにされる時間が発生する（時刻ｔ４～ｔ５）。ギヤ段がニュートラルにされている間、駆動輪２０にエンジン１１やモータ１２からの出力が伝達されない。
そのため、車両１の加速開始のタイミングであるギヤ段が３速から切り替えられる時刻ｔ４においては、ギヤ段がニュートラルにされるため、仮に時刻ｔ４で車両１のアシスト走行を開始しても、モータ１２の出力が駆動輪２０に伝達されない。つまり、車両１のアシスト走行の効率が悪くなる。
しかし、例えば、加速開始のタイミングより後である、ギヤ段が２速に切り替わったタイミング（時刻ｔ５）でアシスト走行の制御を行うことで、ギヤ段がニュートラルにされている間の時間を考慮したアシスト走行を行うことができる。
また、図８に示すように、トルクコンバータ１６やターボチャージャーの影響により、２速に切り替わった後、加速の途中で理想出力トルク（破線Ｌ５）と実際の出力トルク（実線Ｌ６）に乖離が生じるタイミングが発生する場合がある。このような場合、上記実施の形態と同様に、当該タイミングが発生したとき（時刻ｔ６）に合わせてアシスト走行を開始することにより、破線Ｌ７のような出力トルクとすることができ、ひいてはアシスト効率をさらに向上させることができる。
また、上記実施の形態では、加速開始情報としてアクセル開度を例示したが、本開示はこれに限定されず、車両１が加速したことを示すパラメータである限り、どのようなパラメータを加速開始情報としても良い。
また、上記実施の形態では、駆動力情報としてエンジン１１の出力トルクを例示したが、本開示はこれに限定されず、車両１の駆動力に関連するパラメータである限り、どのようなパラメータを駆動力情報としても良い。
その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本開示の走行制御装置は、車両のアシスト走行におけるアシスト効率を向上させることが可能な走行制御装置および車両として有用である。
１ 車両
１１ エンジン
１２ モータ
１３ バッテリー
１４ インバータ
１５ フロントクラッチ
１６ トルクコンバータ
１７ トランスミッション
１８ プロペラシャフト
１９ ディファレンシャルギア
２０ 駆動輪
２１ アクセルセンサ
２２ トルクセンサ
１００ 走行制御装置
１１０ 加速開始情報取得部
１２０ 駆動力情報取得部
１３０ 走行制御部

Claims (4)

  1. 車両の加速開始情報であって、アクセル開度の増加が開始したことを示す情報を含む加速度開始情報を取得する加速開始情報取得部と、
    前記車両の駆動力情報を取得する駆動情報取得部と、
    エンジンの第１駆動力のみによる第１走行と、前記第１駆動力およびモータの第２駆動力の両方による第２走行との何れかにより前記車両を走行させる走行制御部と、
    を備え、
    前記走行制御部は、
    前記車両が前記第１走行で走行する際、前記加速開始情報を取得したタイミングより後に、前記車両の前記第２走行を開始し、
    前記アクセル開度の増加中において、前記車両の実際の駆動力と、増加後の前記アクセル開度に基づく理想駆動力との差分値が所定値以上である場合、前記車両の前記第２走行を開始すると判定し、前記アクセル開度の増加中において、前記差分値が前記所定値未満である場合、前記車両の前記第２走行を開始しないと判定する、
    走行制御装置。
  2. 前記加速開始情報取得部は、前記車両の走行開始時に前記加速開始情報を取得する、
    請求項１に記載の走行制御装置。
  3. 前記加速開始情報は、シフトチェンジの開始を示す情報を含む、
    請求項１に記載の走行制御装置。
  4. エンジンと、
    電力を用いて回転するモータと、
    請求項１～３の何れか１項に記載の走行制御装置と、
    を備える車両。
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