JP7409202B2 - 車両の制御装置、プログラム - Google Patents
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Description
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、よりスムーズに車両を傾斜路で停車させることが可能な車両の制御装置、及びプログラムを提供することにある。
<第1実施形態>
はじめに、本実施形態の制御装置が搭載される車両の概略構成について説明する。
ステアリング装置20では、運転者がステアリングホイール21を回転操作すると、その際にステアリングホイール21に付与される操舵トルクがステアリングシャフト22を介して転舵機構23に伝達されることにより右前輪13及び左前輪14のそれぞれの舵角が変更されるように構成されている。ステアリング装置20はトルクセンサ24とアクチュエータ装置25とを有している。トルクセンサ24は、運転者によりステアリングホイール21に付与される操舵トルクを検出する。アクチュエータ装置25は、トルクセンサ24により検出される操舵トルクに応じたアシストトルクをステアリングシャフト22に付与することにより、運転者のステアリング操作を補助する。
モータジェネレータ31aは車両10の駆動時に発電機として動作する。モータジェネレータ31aは、発電機として動作する場合、インバータ装置32aから供給される三相交流電力に基づいて駆動する。モータジェネレータ31aの駆動力が車輪11に伝達されることにより車輪11が回転して車両10が走行する。また、モータジェネレータ31aは車両10の制動時に発電機として動作する。モータジェネレータ31aは、発電機として動作する場合、回生動作することにより発電する。このモータジェネレータ31aの回生動作により車輪11に制動力が付与される。モータジェネレータ31aにより発電される三相交流電力はインバータ装置32aにより直流電力に変換されて車両10のバッテリに充電される。
図1に示されるように、制動装置40a~40dは車両10の車輪11~14にそれぞれ設けられている。制動装置40a~40dは、車両10に搭載される油圧回路から供給される油圧に基づいて車輪11~14に制動力をそれぞれ付与することにより車両10を制動させる装置である。制動装置40a~40dとしては、例えば車輪11~14と一体となって回転体に摩擦力を付与することにより車輪11~14に制動力を付与する摩擦ブレーキ装置を用いることができる。
次に、図2を参照して、車両10の電気的な構成について具体的に説明する。
シフトポジションセンサ61は、車両10のシフトレバーの操作位置を検出するとともに、検出されたシフトレバーの操作位置に応じた信号をEVECU70に出力する。本実施形態の車両10では、シフトレバーの操作位置として、「D(ドライブ)レンジ」や「R(リバース)レンジ」等が設けられている。
先行車検知センサ64は、車両10の前方を走行する先行車を検知するとともに、検知された先行車の情報をACCECU71に出力する。先行車検知センサ64としては、車両10の前方を撮像することにより先行車を検知する撮像装置や、車両10の前方に放射した電波の反射波に基づいて先行車を検知するミリ波レーダ装置等を用いることができる。
各ECU70~72は、CPUやメモリ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。各ECU70~72は、車両10に搭載されるCAN等の車載ネットワーク50を介して、各種情報を授受することが可能となっている。
例えば、ACCECU71は、ACC機能がオン操作されている場合には、ACCフラグFaをオン状態に設定した上で、ACCフラグFaをEVECU70に送信する。また、ACCECU71は、ACC機能がオフ操作されている場合には、ACCフラグFaをオフ状態に設定した上で、ACCフラグFaをEVECU70に送信する。これにより、EVECU70は、ACCフラグFaがオン状態及びオフ状態のいずれであるかに基づいて、ACC機能がオン状態及びオフ状態のいずれであるかを判定することができる。
図5(A)に示されるように、勾配θを有する上り坂の路面で車両10を停車させる場合、重力の影響により車両10には後退方向の力が加わるため、車輪11~14に駆動方向の所定のトルクを付与しなければ、車両10は停車状態を維持することができない。同様に、図5(B)に示されるように、勾配θを有する下り坂の路面で車両10を停車させる場合、重力の影響により車両10には進行方向の力が加わるため、車輪11~14に制動方向の所定のトルクを付与しなければ、車両10は停車状態を維持することができない。
図5(A),(B)に示されるように勾配θを有する路面で車両10を停車させるためには、車輪11~14に所定のオフセットトルクを付与しなければならない。そこで、本実施形態の停車時調整部702は、まず、車両10の走行中に、勾配を有する路面で車両10の停車状態を維持することが可能なオフセットトルクを学習する。そして、停車時調整部702は、車両10を停車させる際に、モータジェネレータ31a,31bを回生動作させることにより駆動輪11,12に制動トルクを付与して車両10を減速させつつ、モータジェネレータ31a,31bから駆動輪11,12に付与されるトルクをオフセットトルクに漸近させるように最終トルク指令値T40*を補正する。これにより、車両10が停車した時点で、駆動輪11,12に付与される制動トルクがオフセットトルクとなっているため、車両10が停車状態を維持することができる。また、駆動輪11,12に付与される制動トルクをオフセットトルクに漸近させることで、車両10の停車時のショックを緩和することもできる。
図5(A),(B)に示されるような勾配θを有する路面を車両10が走行している場合、車両10において以下の式f1の関係式が成立する。なお、以下の式f1において、「TM」はモータジェネレータ31a,31bの総出力トルクを示し、「W」は車重を示し、「g」は重力加速度を示し、「TL」は平坦路の転がり抵抗を示し、「I」は車両のイナーシャを示し、「AC」は車両10の加速度を示す。
なお、車重Wは、車両10そのものの重量だけでなく、車両10に乗車している乗員の総重量が含まれる。加速度ACは車両10の進行方向の加速度を示す。
ところで、車両10が停車している状況、又は車両10が停車直前の状況では、式f1において、モータジェネレータ31a,31bの総出力トルクTMが略零となり、また平坦路の転がり抵抗TLも略零となる。また、車両10には重力のみが作用している状態となる。したがって、車両10が停車している状況、又は車両10が停車直前の状況では、以下の式f3の関係式が成立する。なお、式f3において、「AG」は、重力加速度の車両進行方向の加速度成分である。
したがって、車両10が停車している状況、又は車両10が停車直前の状況では、以下の式f4によりオフセットトルクT0を求めることができる。
一方、加速度センサ62により検出される加速度には、車両10の進行方向の加速度だけでなく、重力加速度の車両進行方向の加速度成分も含まれている。ここで、車両10が停車している状況、又は車両10が停車直前の状況では、車両10の進行方向の加速度は略零であると見なすことができるため、加速度センサ62により検出される加速度ASは、重力加速度の車両進行方向の加速度成分AGのみとなる。したがって、式f4における重力加速度の車両進行方向の加速度成分AGとしては、加速度センサ62により検出される加速度ASをそのまま用いることが可能である。このように、本実施形態では、加速度センサ62により検出される加速度ASが、重力加速度の車両進行方向の加速度成分AGである第2加速度に相当する。また、加速度センサ62が第2加速度検出部に相当する。
図6に示されるように、停車時調整部702は、まず、ステップS10の処理として、車速センサ63により検出される車速VCが所定速度Vth10以上であるか否かを判断する。所定速度Vth10は、車両10が停車している状態であるか、あるいは車両10が停車直前の状態であるか否かを判断することができるように予め設定されている。所定速度Vth10は例えば「1[km/h]」に設定される。
次に、図7及び図8を参照して、停車時調整部702により実行される停車制御の具体的な手順について説明する。なお、停車時調整部702は、図7及び図8に示される処理を所定の周期で繰り返し実行する。
停車時調整部702は、ステップS24に続くステップS25の処理として、停車時トルク指令値TS*が、メモリに記憶されているオフセットトルクT0以上であるか否かを判断する。停車時調整部702は、ステップS25の処理で否定的な判断を行った場合には、すなわち停車時トルク指令値TS*がオフセットトルクT0未満である場合には、図8に示されるステップS36の処理として、停車制御モード設定値Mが「M≧1」を満たしているか否かを判断する。この場合、停車制御モード設定値Mが図7に示されるステップS23の処理で「1」に設定されているため、停車時調整部702はステップS36の処理で肯定的な判断を行う。そのため、停車時調整部702は、ステップS37の処理として、最終トルク指令値T40*を停車時トルク指令値TS*に設定した上で、図7及び図8に示される処理を一旦終了する。
図9に示されるように、時刻t10から時刻t11までの期間に車両10が下り坂を走行した後、時刻t11から時刻t12までの期間に車両10が平坦路を走行し、更に時刻t12以降に車両10が上り坂を走行したとする。このとき、時刻t10以降はアクセルペダルが一定量だけ踏み込まれた状態が維持されたとすると、図9(B)に示されるように、モータジェネレータ31a,31bの総出力トルクTMが一定値に維持される。そのため車速VCは図9(A)に示されるように推移する。具体的には、車両10が下り坂を走行している時刻t10から時刻t11までの期間では、車両10に対して進行方向に重力が作用するため、車速VCが徐々に増加する。また、時刻t11から時刻t12までの期間では、車両10に対して進行方向と直交する方向に重力が作用するため、車速VCが一定速度に維持される。さらに、時刻t12以降では、車両10に対して後退方向に重力が作用するため、車速VCが徐々に減少する。
車両10が上り坂を走行している際に、ACCECU71が、先行車の走行状態に基づいて車両10を停車させるために、負の値に設定された第2ACCトルク指令値T22*をEVECU70に送信したとする。この場合、基本トルク指令値T30*が第2ACCトルク指令値T22*に設定されるとともに、その基本トルク指令値T30*がそのまま最終トルク指令値T40*として用いられるため、最終トルク指令値T40*が第2ACCトルク指令値T22*に設定されることとなる。この最終トルク指令値T40*が第2ACCトルク指令値T22*に設定された時刻を「t20」とすると、図10(C)に示されるように、最終トルク指令値T40*は時刻t20で負の値に設定されることとなる。これにより、モータジェネレータ31a,31bが回生動作するため、駆動輪11,12に制動力が付与される。結果的に、図10(A)に示されるように車速VCが徐々に低下する。この際、図10(B)に示されるように、停車制御モード設定値Mは「0」となっている。
(1)EVECU70及びMGECU33a,33bは、所定の勾配θを有する路面で走行中の車両10を停車させる際に、モータジェネレータ31a,31bの総出力トルクTMをオフセットトルクT0に漸近させるように制御する。この構成によれば、モータジェネレータ31a,31bの総出力トルクTMがオフセットトルクT0に向かって徐々に変化するため、車両10の停車時にショックが発生し難くなる。また、車両10が停車した際にはモータジェネレータ31a,31bから駆動輪11,12にオフセットトルクT0が付与されているため、所定の勾配θを有する路面上で車両10が停車状態を維持することができる。よって、よりスムーズに車両10を傾斜路で停車させることが可能となる。
(4)停車時調整部702は、図6に示されるオフセットトルクT0の演算処理を所定の周期で行うとともに、所定の周期で演算されるオフセットトルクT0に対してローパスフィルタに基づくフィルタリング処理を施す。この構成によれば、オフセットトルクT0を平滑化できるため、外乱の影響が抑制された、より適切なオフセットトルクT0を得ることが可能となる。
次に、車両10の制御装置80の第2実施形態について説明する。以下、第1実施形態の制御装置80との相違点を中心に説明する。
図11に示されるように、本実施形態のEVECU70では、トルク指令値調停部701により演算される基本トルク指令値T30*がトルク指令値分配部703に入力されている。トルク指令値分配部703は、基本トルク指令値T30*に基づいて、一方のインホイールモータ30aのモータジェネレータ31aから出力すべきトルクの目標値である第1トルク指令値T51*と、他方のインホイールモータ30bのモータジェネレータ31bから出力すべきトルクの目標値である第2トルク指令値T52*とを演算する。トルク指令値分配部703は、設定された第1トルク指令値T51*及び第2トルク指令値T52*をインホイールモータ30a,30bのMGECU33a,33bにそれぞれ送信する。
停車時調整部330aには、トルク指令値分配部703から送信される第1トルク指令値T51*、及びACCECU71から送信されるACCフラグFaが入力されている。停車時調整部330aは、加速度センサ62、車速センサ63、トルクセンサ34a,34b、及び回転センサ35aのそれぞれの出力信号に基づいて車両10の加速度AS、車速VC、モータジェネレータ31a,31bの出力トルクTMa,TMb、及び回転速度ωMaの情報を取得する。停車時調整部330aは、それらの情報に基づいて第1実施形態の停車時調整部702に類似の処理を実行することにより第1トルク指令値T51*を補正するとともに、補正後の第1トルク指令値T51*を通電制御部331aに送信する。通電制御部331aは、補正後の第1トルク指令値T51*に基づいてインバータ装置32aを駆動させることによりモータジェネレータ31aの通電を制御する。これにより補正後の第1トルク指令値T51*に応じたトルクがモータジェネレータ31aから出力される。
このような構成を有する制御装置80であっても、所定の勾配θを有する路面で走行中の車両10が停車する際にモータジェネレータ31a,31bの総出力トルクTMをオフセットトルクT0に漸近させるように制御することが可能である。
(7)インホイールモータ30a,30bのMGECU33a,33bは、モータジェネレータ31a,31bの総出力トルクTMをオフセットトルクT0に漸近させるように制御する。この構成によれば、モータジェネレータ31a,31bの出力トルクTMa,TMbをオフセットトルクT0に漸近させる制御がMGECU33a,33bにおいて実行されるようになるため、第1実施形態の制御装置80と比較すると、EVECU70の処理負担を軽減することができる。
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・停車時調整部702は、オフセットトルクT0を演算する方法として、上記の式f2に代えて、車両10の加速度ACと、加速度センサ62により検出される加速度ASとの差分に基づいてオフセットトルクT0を演算してもよい。
11,12,13,14:車輪
31a,31b:モータジェネレータ
33a,33b:MGECU(モータ制御部,第2制御部)
34a,34b:トルクセンサ(トルク検出部)
35a,35b:回転センサ(第1加速度検出部,回転速度検出部)
40a,40b,40c,40d:制動装置
62:加速度センサ(第2加速度検出部)
70:EVECU(モータ制御部,第1加速度検出部,第1制御部)
72:ブレーキECU(制動制御部)
80:制御装置
702,330a,330b:停車時調整部(オフセットトルク演算部)
Claims (7)
- 車両(10)の車輪(11,12,13,14)に駆動力及び制動力を付与することが可能なモータジェネレータ(31a,31b)を備え、車両の停車時に前記モータジェネレータを回生動作させることにより前記車輪に制動力を付与する車両の制御装置であって、
前記モータジェネレータの出力トルクを制御するモータ制御部(70,33a,33b)と、
所定の勾配を有する路面で前記車両を停車させるために前記車輪に付与する必要のあるオフセットトルクを演算するオフセットトルク演算部(702,330a,330b)と、
前記モータジェネレータの出力トルクを検出するトルク検出部(34a,34b)と、
前記車両の進行方向の加速度である第1加速度を検出する第1加速度検出部(35a,35b,70)と、
重力加速度の車両進行方向の加速度成分である第2加速度を検出することが可能な第2加速度検出部(62)と、を備え、
前記モータ制御部は、前記所定の勾配を有する路面で走行中の前記車両を停車させる際に、前記モータジェネレータの出力トルクを前記オフセットトルクに漸近させるように制御し、
前記オフセットトルク演算部は、
前記車両の進行方向の速度が所定速度以上であると判定した場合には、前記トルク検出部により検出される前記モータジェネレータの出力トルクと、前記第1加速度検出部により検出される前記第1加速度とに基づいて前記オフセットトルクを演算し、
前記車両の進行方向の速度が前記所定速度未満であると判定した場合には、前記第2加速度検出部により検出される前記第2加速度に基づいて前記オフセットトルクを演算する
車両の制御装置。 - 前記モータジェネレータの回転速度を検出する回転速度検出部(35a,35b)を更に備え、
前記第1加速度検出部(70)は、前記回転速度検出部により検出される前記モータジェネレータの回転速度に基づいて前記第1加速度を演算する
請求項1に記載の車両の制御装置。 - 前記オフセットトルク演算部は、前記オフセットトルクの演算を所定の周期で行うとともに、所定の周期で演算された前記オフセットトルクに対してローパスフィルタに基づくフィルタリング処理を施す
請求項1又は2に記載の車両の制御装置。 - 前記モータ制御部として、
前記モータジェネレータの出力トルクの目標値であるトルク指令値を設定する第1制御部(70)と、
前記トルク指令値に基づいて前記モータジェネレータの通電を制御する第2制御部(33a,33b)と、を備え、
前記第2制御部は、前記モータジェネレータの出力トルクを前記オフセットトルクに漸近させるように制御する
請求項1~3のいずれか一項に記載の車両の制御装置。 - 前記モータ制御部は、前記車両の進行方向の速度が所定の制御開始速度未満になることに基づいて、前記モータジェネレータの出力トルクを前記オフセットトルクに漸近させる制御を開始する
請求項1~4のいずれか一項に記載の車両の制御装置。 - 前記車輪に油圧に基づく制動力を付与する制動装置(40a,40b,40c,40d)を制御する制動制御部(72)を更に備え、
前記モータ制御部は、前記モータジェネレータの出力トルクが前記オフセットトルクに達した後、前記制動装置から前記車輪に制動力を付与するように前記制動制御部に対して要求するとともに、前記モータジェネレータを停止させる
請求項1~5のいずれか一項に記載の車両の制御装置。 - 車両(10)の車輪(11,12,13,14)に駆動力及び制動力を付与することが可能なモータジェネレータ(31a,31b)を備え、車両の停車時に前記モータジェネレータを回生動作させることにより前記車輪に制動力を付与する車両のプログラムであって、
少なくとも一つの処理部(70,33a,33b)に、
前記モータジェネレータの出力トルクを制御させ、
所定の勾配を有する路面で前記車両を停車させるために前記車輪に付与する必要のあるオフセットトルクを演算させ、
前記モータジェネレータの出力トルクを検出させ、
前記車両の進行方向の加速度である第1加速度を検出させ、
重力加速度の車両進行方向の加速度成分である第2加速度を検出させ、
前記所定の勾配を有する路面で走行中の前記車両を停車させる際に、前記モータジェネレータの出力トルクを前記オフセットトルクに漸近させるように制御させ
前記車両の進行方向の速度が所定速度以上であると判定した場合には、前記モータジェネレータの出力トルクと、前記第1加速度とに基づいて前記オフセットトルクを演算させ、
前記車両の進行方向の速度が前記所定速度未満であると判定した場合には、前記第2加速度に基づいて前記オフセットトルクを演算させる
プログラム。
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