JP7392741B2 - 車両の制御装置および車両 - Google Patents

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Description

本開示は、車両の制御装置および車両に関する。
駆動源としてのモータを有する電気自動車やハイブリッド車は、アクセルを離したときにモータに生じる回生トルクで減速度が得られる回生ブレーキという技術を採用している。モータに生じる回生トルクはモータを発電機として機能させる。モータの発電電力はインバータを介してバッテリーへ回生する。
例えば、シフトレバーの位置に対応して設定された回生トルクとなるようにモータを制御する回生トルク制御手段を備えた車両の制御装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０１５－１７１２０５号公報
ところで、特許文献１に記載された車両の制御装置を、商用車のような空車と積車で重量差が大きい車両に適用した場合、同じ回生トルクで得られる減速度に大きな差が生じる。
バッテリーへの回生量を多くするため、積車に合わせて回生トルクを設定した場合、空車で減速度が大きくなり過ぎてしまい、ユーザーが求める減速度を得ることができないとう問題がある。これに対し、空車に合わせて回生トルクを設定した場合、十分な減速度が得られないため、自車両と前方車両との間の車間距離が詰まってしまうという問題がある。
本開示の目的は、車両の全体重量に応じた回生トルクを得ることが可能な車両の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の制御装置は、
車両の減速に寄与する回生トルクを生成するモータジェネレータを備える車両の制御装置であって、
車両の荷台に積載された荷物の重量である積載重量を含む車両の全体重量を算出する全体重量算出部と、
算出された前記全体重量に応じて前記回生トルクを変更するようにモータジェネレータを制御する制御部と、
前記モータジェネレータにより変更される前記回生トルクを調整しない第１段の選択操作、前記モータジェネレータにより変更される前記回生トルクを前記第１段の選択操作による回生トルクよりも大きくなるように調整する第２段の選択操作、前記モータジェネレータにより変更される前記回生トルクを前記第２段の選択操作による回生トルクよりも大きくなるように調整する第３段の選択操作を行う操作部と、
を備え、
前記操作部による第１段、第２段、および第３段の選択操作により複数の群が３つに区分けされた群のそれぞれは、前記モータジェネレータの回転数と前記回生トルクとの関係を、前記全体重量の大きさに応じて段階的に示す複数のテーブルを備え、
前記制御部は、前記全体重量の大きさに基づいて、前記複数のテーブルの中から選択されたテーブルを参照して、前記モータジェネレータの回転数に応じて前記回生トルクを変更するように前記モータジェネレータを制御する。
本開示における車両は、上記車両の制御装置を備える。
本開示によれば、車両の全体重量に応じた回生トルクを得ることができる。
図１は、車両の構成を模式的に示す構成図である。 図２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３は、モータジェネレータの回転数と回生トルクとを関係を示す図である。 図４は、車速と減速度との関係を示す減速度線図である。 図５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。 図６は、減速度の大きさが３段階に設定される場合の車速と減速度との関係を示す減速度線図である。
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１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、加速度センサー３２と、トルクセンサー３４と、回転センサー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の電力により回転駆動力を発生するモータとして機能する。回転駆動力により、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。モータジェネレータ１４は、発電するとき、発電負荷を生じる。発電負荷の大きさに応じて、バッテリーへの回生量が多くなる。
モータジェネレータ１４は、発電負荷を回生トルクとして駆動輪２に付与する。これにより、駆動輪２に制動力を生じさせる。つまり、回生トルクは車両１の減速に寄与する。
加速度センサー３２は、車両の加速度を検出する。加速度センサー３２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３４は、モータジェネレータ１４の回転駆動力（車両の駆動力）を検出する。トルクセンサー３４の検出結果は、制御装置２０に入力される。
回転センサー３６は、モータの回転数や回転方向などを検出する。回転センサー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２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、積載重量推定部２２、全体重量算出部２３、制御部２４および記憶部２５を有する。
取得部２１は、加速度センサー３２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３４の検出結果（車両の駆動力）を取得する。また、回転センサー３６の検出結果（モータジェネレータ１４の回転数）を取得する。
積載重量推定部２２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２３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２５に予め記憶される。車両重量を記憶する記憶部２５は、例えば、ＲＯＭである。
記憶部２５は、モータジェネレータ１４の回転数と回生トルクとの関係を、全体重量の大きさに応じて段階的に示す複数のテーブルを記憶する。図３は、モータジェネレータ１４の回転数と回生トルクとの関係を示す図である。図３の横軸にモータジェネレータ１４の回転数［ｒｐｍ］を示し、縦軸に回生トルク［Ｎｍ］を示す。また、全体重量が相対的に小さい場合、全体重量が相対的に大きい場合、および、全体重量が小と大との間の中間である場合のそれぞれのモータジェネレータ１４の回転数と回生トルクとの関係を、図３に破線、実線、および、一点鎖線で示す。なお、図３に示す破線、実線、および、一点鎖線のそれぞれのデータは、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。ここで、全体重量が相対的に小さい場合とは、積載重量が最小である車両（空車）の全体重量を含むものである。また、全体重量が相対的に大きい場合とは、積載重量が最大（最大積載量）である車両の全体重量を含むものである。
記憶部２５は、図３に示す破線、実線、および、一点鎖線のそれぞれのデータを複数（ここでは、３個）のテーブルとして記憶する。なお、テーブルの個数は、全体重量の大きさに応じて示される段階の数に応じた個数となり、３個に限定されない。
制御装置２０は、パワーコントロール部１２に接続されている。制御装置２０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を制御する。具体的には、制御部２４は、全体重量およびモータジェネレータ１４の回転数に基づいて、図３に示すテーブルを参照して、モータジェネレータ１４を制御する。具体的には、制御部２４は、回生トルク指令値をパワーコントロール部１２に出力する。パワーコントロール部１２は、回生トルク指令値に応じた発電負荷が発生するようにモータジェネレータ１４を制御する。以上により、モータジェネレータ１４は、全体重量に応じた発電負荷を回生トルクとして駆動輪２に付与することが可能となる。これにより、車両１は、その全体重量に応じた回生トルクを得ることが可能となる。
図４は、車速と減速度との関係を示す図である。図４の横軸に車速［ｋｍ/ｈ］を示し、縦軸に減速度［ｍ/ｓ２］を示す。また、全体重量が相対的に小さい場合、全体重量が相対的に大きい場合、および、全体重量が中間である場合のそれぞれの車速と減速度との関係を、破線、実線、および、一点鎖線で示す。図４に破線で示す全体重量が小さい場合における減速度、図４に実線で示す全体重量が相対的に大きい場合における減速度、および、図４に一点鎖線で示す全体重量が中間である場合における減速度のそれぞれは、いずれの車速においてもほぼ同じである。これにより、車両は、その全体重量に拘わらずほぼ同じ減速度を得ることが可能となる。
以上により、例えば、全体重量が小さい車両の場合（例えば、空車）では、減速度が大きくなり過ぎることが防止されるため、ユーザーが求める減速度を得ることが可能となる。また、全体重量が大きい車両の場合では、十分な減速度が得られるため、自車両と前方車両との間の車間距離を保つことが可能となる。これにより、車間距離を保ちながら前方車両に追従する走行（追従走行）を支援するクルーズコントロールが可能となる。
次に、制御装置２０の動作の一例について図５を参照して説明する。図５は、制御装置２０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、加速度センサー３２の検出結果（車両の加速度）を取得する。
次に、ステップＳ１１０において、ＣＰＵは、トルクセンサー３４の検出結果（車両の駆動力）を取得する。
次に、ステップＳ１２０において、ＣＰＵは、回転センサー３６の検出結果（モータジェネレータ１４の回転数）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、積載重量および車両重量を加算することにより、全体重量を算出する。
次に、ステップＳ１５０において、ＣＰＵは、全体重量およびモータジェネレータ１４の回転数に基づいて、図３に示すテーブルを参照して、モータジェネレータ１４を制御する。その後、図５に示すフローは終了する。以上により、モータジェネレータ１４は、全体重量に応じた発電負荷を回生トルクとして駆動輪２に付与することが可能となる。これにより、車両１は、その全体重量に応じた回生トルクを得ることが可能となる。
上記実施の形態に係る車両の制御装置２０は、車両１の減速に寄与する回生トルクを生成するモータジェネレータ１４を備える車両の制御装置であって、車両１の荷台に積載された荷物の重量である積載重量を含む車両１の全体重量を算出する全体重量算出部２３と、算出された全体重量に応じて回生トルクを変更するようにモータジェネレータ１４を制御する制御部２４と、を備える。
上記構成により、モータジェネレータ１４は、全体重量に応じた発電負荷を回生トルクとして駆動輪２に付与することが可能となる。例えば、全体重量が小さい場合、小さな回生トルクが駆動輪２に付与される。また、例えば、全体重量が大きい場合、大きな回生トルクが駆動輪２に付与される。これにより、車両１は全体重量に拘わらずほぼ同じ減速度を得ることが可能となる。
また、上記実施の形態に係る車両の制御装置２０では、制御部２４は、さらにモータジェネレータ１４の回転数に応じて回生トルクを変更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、モータジェネレータ１４の回転数に応じた適正な回生トルクを駆動輪２に付与することが可能となる。
また、上記実施の形態に係る車両の制御装置２０では、制御部２４は、テーブルを参照して、モータジェネレータ１４を制御するが、本開示はこれに限らず、例えば、制御部は、予め定められた数式に基づいて、モータジェネレータ１４を制御してもよい。数式は、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。
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２３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。
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２２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。
一般的に、平坦路における車両よりも下り坂における車両の方がより大きな減速度を必要とし、また、上り坂における車両は減速度を必要としない場合がある。そこで、上記実施の形態に係る車両の制御装置２０では、ユーザーが操作レバーを操作することで、減速度の大きさを設定するようにしてもよい。例えば、図６に示すように、「ＨＩ操作」では大きな減速度を得るように回生トルクを調整し、「ＬＯＷ操作」では小さな減速度を得るように回生トルクを調整し、「ＯＦＦ操作」では回生トルクを調整しない３段階に設定してもよい。この場合、モータジェネレータ１４の回転数と回生トルクとの関係を全体重量の大きさに応じて段階的に示す複数のテーブルを、３つに群に区分する。制御部２４は、設定された群の中のいずれかのテーブルを参照して、モータジェネレータ１４を制御すればよい。
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、車両の全体重量に応じた回生トルクを得ることが要求される制御装置を備えた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 積載重量推定部
２３ 全体重量算出部
２４ 制御部
２５ 記憶部
３２ 加速度センサー
３４ トルクセンサー
３６ 回転センサー

Claims (4)

  1. 車両の減速に寄与する回生トルクを生成するモータジェネレータを備える車両の制御装置であって、
    車両の荷台に積載された荷物の重量である積載重量を含む車両の全体重量を算出する全体重量算出部と、
    算出された前記全体重量に応じて前記回生トルクを変更するようにモータジェネレータを制御する制御部と、
    前記モータジェネレータにより変更される前記回生トルクを調整しない第１段の選択操作、前記モータジェネレータにより変更される前記回生トルクを前記第１段の選択操作による回生トルクよりも大きくなるように調整する第２段の選択操作、前記モータジェネレータにより変更される前記回生トルクを前記第２段の選択操作による回生トルクよりも大きくなるように調整する第３段の選択操作を行う操作部と、
    を備え、
    前記操作部による第１段、第２段、および第３段の選択操作により複数の群が３つに区分けされた群のそれぞれは、前記モータジェネレータの回転数と前記回生トルクとの関係を、前記全体重量の大きさに応じて段階的に示す複数のテーブルを備え、
    前記制御部は、前記全体重量の大きさに基づいて、前記複数のテーブルの中から選択されたテーブルを参照して、前記モータジェネレータの回転数に応じて前記回生トルクを変更するように前記モータジェネレータを制御する、
    車両の制御装置。
  2. 前記積載重量を推定する積載重量推定部をさらに備え、
    前記全体重量算出部は、推定された前記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、
    請求項１に記載の車両の制御装置。
  3. 前記積載重量推定部は、車両の駆動力および車両の加速度に基づいて、前記積載重量を推定する、
    請求項２に記載の車両の制御装置。
  4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の車両の制御装置を備える車両。
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