JP7347552B2 - 車両用制御装置および車両 - Google Patents

Description

本開示は、車両用制御装置および車両に関する。

車両が坂路で停止している状態において、ブレーキペダルを開放しても、車両の車輪に印加される制動力を保持する坂道発進補助装置が知られている。

例えば、駆動源としてのモータを有する車両において、ブレーキ操作が解除され、かつ、モータにモータリングトルクが発生したことを条件に、パーキングブレーキロック機構のロック解除操作を実行させる坂道発進補助装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１４－１６２３１９号公報

ところで、特許文献１に記載の坂道発進補助装置では、車両が坂路でずり下がらないために、モータリングトルクを高く設定した場合、車輪に印加される制動力の保持を解除したとき、車両が平地で飛び出す現象が発生する場合がある。また、例えば、車両が平地で飛び出さないために、モータリングトルクを低く設定した場合、車両が坂路で、図１に示すように、制動力の保持を解除してから時間ｔ１［ｓｅｃ］経過した場合に、車両がＬ１［ｍ］ずり下がる場合があるという問題がある。

本開示の目的は、車両が平地で飛び出す現象の発生を防止し、かつ、車両が坂路でずり下がることを防止することが可能な車両用制御装置および車両を提供することである。

上記の目的を達成するため、本開示における車両用制御装置は、
動力源としてのモータを有する車両が坂路で下がらないように、車両の車輪に印加される制動力を解除する制動解除操作をしてから所定時間が経過するまで前記制動力を保持する坂道発進補助部と、
車両の停車路面の勾配および車両の全体重量のそれぞれを取得する取得部と、
前記所定時間において前記車両の停車路面の勾配および前記車両の全体重量のそれぞれに応じた閾値トルクを前記モータに発生させる制御を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記所定時間の長さが複数の段階に設定された前記所定時間の中から選択された前記所定時間において前記閾値トルクを発生させる制御を実行する。

本開示における車両は、上記の車両用制御装置を備える。

本開示によれば、車両が平地で飛び出す現象の発生を防止し、かつ、車両が坂路でずり下がることを防止することができる。

図１は、制動力の保持を解除してからの経過時間とずり下がり量との関係を示す図である。 図２は、車両の構成を模式的に示す構成図である。 図３は、車両の制御装置の構成を示す構成ブロック図である。 図４は、停車路面の勾配および車両の全体重量のそれぞれと閾値トルクとが対応付けられたテーブルを示す図である。 図５Ａは、通常速度で上昇するモータリングトルクと所定時間との関係を示す図である。 図５Ｂは、低速で上昇するモータリングトルクと所定時間との関係を示す図である。 図５Ｃは、高速で上昇するモータリングトルクと所定時間との関係を示す図である。 図６は、車両の制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図２は、車両１の構成を模式的に示す構成図である。車両１は、駆動輪２を有する電気自動車である。車両１は、パワーコントロール部１２と、モータジェネレータ１４と、バッテリー１６と、制御装置２０と、勾配センサー３２と、加速センサー３４と、トルクセンサー３６とを有している。

パワーコントロール部１２は、バッテリー１６に接続されている。バッテリー１６の電力は、パワーコントロール部１２を介してモータジェネレータ１４に供給される。モータジェネレータ１４は、供給されたバッテリー１６の電力によりモータリングトルクを発生するモータとして機能する。モータジェネレータ１４のモータリングトルクにより、駆動輪２が駆動する。

モータジェネレータ１４は、制動時、駆動輪２から回転力が付与されると発電機として機能する。モータジェネレータ１４により発電された電力は、パワーコントロール部１２を介してバッテリー１６に蓄電される。

ブレーキ装置４０は、運転手に操作させるブレーキペダル４２と、ブレーキペダル４２の踏み込み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４４と、駆動輪２に設けられるディスクロータ４６と、ディスクロータ４６を制動するキャリパ（不図示）と、ブレーキアクチュエータ４８とを備えている。ブレーキアクチュエータ４８は、マスターシリンダ４４からキャリパに伝達されるブレーキ液圧を増減させる。ブレーキペダル４２による制動操作時にブレーキ液圧が増加することで、キャリパがディスクロータ４６を制動する。換言すれば、駆動輪２に制動力が印加される。ブレーキペダル４２による制動解除操作時にブレーキ液圧が減少することで、駆動輪２に印加される制動力が解除される。

本実施の形態においては、車両１が坂路で停止している状態において、ブレーキペダル４２による制動解除操作後から所定時間経過するまで、駆動輪２に印加される制動力を保持するように、ブレーキアクチュエータ４８が制御される。ブレーキアクチュエータ４８は、本開示の「坂道発進補助部」に対応する。

勾配センサー３２は、車両１の停車路面の勾配を検出する。勾配センサー３２の検出結果（停車路面の勾配）は、制御装置２０に入力される。

加速センサー３４は、車両の加速度を検出する。加速度センサー３４の検出結果（車両の加速度）は、制御装置２０に入力される。
トルクセンサー３６は、モータの回転数や回転方向などを検出する。トルクセンサー３６の検出結果は、制御装置２０に入力される。

制御装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を備えている。制御装置２０のＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムをＲＡＭに展開して、各種機能を実行する。

図３は、制御装置２０の構成を示す構成ブロック図である。制御装置２０は、各種機能として取得部２１、全体重量算出部２２、制御部２３、記憶部２４および積載重量推定部２５を有する。

取得部２１は、勾配センサー３２の検出結果（停車路面の勾配）を取得する。また、取得部２１は、加速度センサー３４の検出結果（車両の加速度）を取得する。また、取得部２１は、トルクセンサー３６の検出結果（車両の駆動力）を取得する。
積載重量推定部２５は、車両の加速度および車両の駆動力との関係により、荷台に積載された荷物の積載重量を推定する。

全体重量算出部２２は、積載重量推定部２２により推定された積載重量、および、予め記憶された車両重量を加算することにより、全体重量を算出する。ここで、「車両重量」とは、車両そのものの重さであり、車種毎に一定であって、記憶部２４に予め記憶される。車両重量を記憶する記憶部２４は、例えば、ＲＯＭである。

図４は、停車路面の勾配および車両の全体重量のそれぞれと閾値トルクとが対応付けられたテーブルを示す図である。図４に示すように、勾配θは（ｍ＋１）個に区分けされている。また、全体重量Ｗは（ｎ＋１）個に区分けされている。なお、ｍ、ｎは、それぞれ１以上の整数である。なお、停車路面の勾配および車両の全体重量のそれぞれの区分けや、区分けされる個数や、停車路面の勾配および車両の全体重量のそれぞれと対応する閾値トルクは、実験やシミュレーションにより求めることが可能である。

制御部２３は、停車路面の勾配および車両の全体重量のそれぞれに基づき、図４に示すテーブルを参照して閾値トルクを求める。図４に示すテーブルは、記憶部２４に予め記憶される。なお、停車路面の勾配および車両の全体重量に基づき、予め定められた数式を参照して閾値トルクを算出してもよい。

制御部２３は、ブレーキペダル４２による制動解除操作後から所定時間経過するまで、駆動輪２に印加される制動力を保持するように、ブレーキアクチュエータ４８を制御する。また、制御部２３は、モータジェネレータ１４が所定時間において閾値トルクを発生するように、パワーコントロール部１２を介してモータジェネレータ１４を制御する。

図５Ａは、通常速度で上昇するモータリングトルクと所定時間との関係を示す図である。制御部２３は、モータリングトルクが図５Ａに示す通常速度で上昇するように、モータジェネレータ１４を制御する。これにより、図５Ａに示すように、モータリングトルクは所定時間で閾値トルクに達する。

制御部２３は、モータジェネレータ１４が閾値トルクを発生した場合、駆動輪２に印加される制動力の保持を解除するようにブレーキアクチュエータ４８を制御する。換言すれば、制御部２３は、モータジェネレータ１４が閾値トルクを発生するまで、駆動輪２に印加される制動力を保持するようにブレーキアクチュエータ４８を制御する。

次に、車両の制御装置２０の動作の一例について図６を参照して説明する。図６は、車両の制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。本フローは、パワースイッチをオンすることにより開始される。なお、制御装置２０の各機能をＣＰＵが実施するものとして説明する。

先ず、ステップＳ１００において、ＣＰＵは、勾配センサー３２の検出結果（停車路面の勾配）を取得する。

次に、ステップＳ１１０において、ＣＰＵは、加速度センサー３４の検出結果（車両の加速度）を取得する。

次に、ステップＳ１２０において、ＣＰＵは、トルクセンサー３６の検出結果（車両の駆動力）を取得する。

次に、ステップＳ１３０において、ＣＰＵは、車両の加速度および車両の駆動力との関係により、積載重量を推定する。

次に、ステップＳ１４０において、ＣＰＵは、推定された積載重量、および、予め記憶された車両重量を加算する。

次に、ステップＳ１５０において、ＣＰＵは、停車路面の勾配および車両の全体重量のそれぞれに基づき、図４に示すテーブルを参照して閾値トルクを求める。

次に、ステップＳ１６０において、ＣＰＵは、モータジェネレータ１４が閾値トルクを発生したか否かについて判定する。閾値トルクが発生した場合（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１７０に遷移する。閾値トルクが発生しない場合（ステップＳ１６０：ＮＯ）、処理はステップＳ１８０に遷移する。

ステップＳ１７０において、ＣＰＵは、駆動輪２に印加される制動力の保持を解除するようにブレーキアクチュエータ４８を制御する。

ステップＳ１８０において、ＣＰＵは、駆動輪２に印加される制動力を保持するようにブレーキアクチュエータ４８を制御する。その後、処理はステップS１６０の前に戻る。

上記実施の形態に係る制御装置２０は、動力源としてのモータジェネレータ１４を有する車両１が坂路で下がらないように、車両１の駆動輪２に印加される制動力を解除する制動解除操作をしてから所定時間が経過するまで制動力を保持するブレーキアクチュエータ４８と、車両１の停車路面の勾配および車両の全体重量のそれぞれを取得する取得部２１と、所定時間において車両１の停車路面の勾配および車両の全体重量のそれぞれに応じた閾値トルクをモータジェネレータ１４に発生させる制御を実行する制御部２３と、を備える。

上記構成によれば、停止路面の勾配が緩いほど、また、全体重量が軽いほど、閾値トルクが低く抑えられるため、車両１が平地で飛び出す現象の発生を防止することが可能となる。また、停車路面の勾配が急であるほど、また、全体重量が重いほど、閾値トルクが高くなるため、車両１が坂路でずり下がることを防止することが可能となる。

また、上記実施の形態に係る制御装置２０では、制御部２３は、モータジェネレータ１４が閾値トルクを発生した場合、制動力の保持を解除するようにブレーキアクチュエータ４８を制御する。これにより、制動力の保持を解除するとき、モータリングトルクが閾値トルクに達しているため、車両１のずり下がりを防止することが可能となる。

また、上記実施の形態に係る制御装置２０では、制御部２３は、モータジェネレータ１４が閾値トルクを発生するまで、制動力を保持するようにブレーキアクチュエータ４８を制御する。これにより、モータリングトルクが閾値トルクに達していないモータリングトルクの不足状態では、制動力の保持が解除されないため、車両１のずり下がりを防止することが可能となる。

なお、上記実施の形態では、モータリングトルクが図５Ａに示す通常速度で上昇するように、モータジェネレータ１４を制御したが、本開示はこれに限らない。例えば、モータリングトルクの上昇速度を通常速度よりも低速にしてもよく、通常速度よりも高速にしてもよい。図５Ｂは、低速で上昇するモータリングトルクと所定時間との関係を示す図である。また、図５Ｃは、高速で上昇するモータリングトルクと所定時間との関係を示す図である。なお、所定時間の長さ（モータリングトルクの上昇速度）は、３段階に限らず、複数の段階であればよい。所定時間の長さは、例えば、ユーザーにより選択されてもよく、停車路面の勾配や全体重量に基づいて自動的に選択されてもよい。この場合、制御部２３は、所定時間の長さが複数の段階に設定された所定時間の中から選択された所定時間において閾値トルクを発生させる制御を実行する。

また、上記実施の形態に係る車両の制御装置２０では、全体重量算出部２２が積載重量と車両重量とを合算した合算値を全体重量として算出したが、本開示はこれに限らず、例えば、車両に搭乗する搭乗者の搭乗者重量を合算値に加えた値を全体重量として算出してもよい。

また、上記実施の形態に係る車両の制御装置２０では、車両の駆動力および車両の加速度に基づいて積載重量を推定する積載重量推定部２５を備えたが、本開示はこれに限らず、例えば、荷物を積載する荷台に重量センサーを設けてもよい。この場合、重量センサーは、荷台に積載された荷物の積載重量を検出する。重量センサーの検出結果（積載重量）は、制御装置２０に入力される。

その他、上記実施の形態は、何れも本開示の実施を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。

本開示は、車両が平地で飛び出す現象の発生を防止し、かつ、車両が坂路でずり下がることを防止することが要求される制御装置を備える車両に好適に利用される。

１ 車両
２ 駆動輪
１２ パワーコントロール部
１４ モータジェネレータ
１６ バッテリー
２０ 制御装置
２１ 取得部
２２ 全体重量算出部
２３ 制御部
２４ 記憶部
２５ 積載重量推定部
３２ 勾配センサー
３４ 加速度センサー
３６ トルクセンサー
４０ ブレーキ装置
４２ ブレーキペダル
４４ マスターシリンダ
４６ ディスクロータ
４８ ブレーキアクチュエータ

Claims (5)

1. 動力源としてのモータを有する車両が坂路で下がらないように、車両の車輪に印加される制動力を解除する制動解除操作をしてから所定時間が経過するまで前記制動力を保持する坂道発進補助部と、
   車両の停車路面の勾配および車両の全体重量のそれぞれを取得する取得部と、
   前記所定時間において前記車両の停車路面の勾配および前記車両の全体重量のそれぞれに応じた閾値トルクを前記モータに発生させる制御を実行する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記所定時間の長さが複数の段階に設定された前記所定時間の中から選択された前記所定時間において前記閾値トルクを発生させる制御を実行する、
   車両用制御装置。
2. 前記制御部は、前記モータが前記閾値トルクを発生した場合、前記制動力の保持を解除するように前記坂道発進補助部を制御する、
   請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記制御部は、前記モータが前記閾値トルクを発生するまで、前記制動力を保持するように前記坂道発進補助部を制御する、
   請求項１に記載の車両用制御装置。
4. 車両の荷台に積載された荷物の重量である積載重量と、予め記憶された車両重量とを合算した値を前記全体重量として算出する全体重量算出部をさらに備える、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用制御装置を備える車両。