JP7414537B2 - 電動車両の制御装置、電動車両の制御方法および電動車両の制御システム - Google Patents
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Description
特許文献1には、車体速度が小さいほど、該所定位置をアクセルペダルの非操作側にシフトするように設定することが開示されている。
本発明の目的の一つは、車両の旋回時において、アクセルペダルの踏み戻しによる回生制動を行う際に操作性を向上させることができる電動車両の制御装置、電動車両の制御方法及び電動車両の制御システムを提供することにある。
電動車両1は、前輪2FL、2FRにトルクを出力するフロントモータ(前輪用電動モータ)3を有する。フロントモータ3および前輪2FL、2FR間の動力伝達は、減速機4、ディファレンシャル5およびフロント車軸6FL、6FRを介して行われる。
電動車両1は、後輪2RL、2RRにトルクを出力するリアモータ(後輪用電動モータ)7を有する。尚、前輪2FL、2FR及び後輪2RL、2RRを総称して駆動輪2とも記載する。リアモータ7および後輪2RL、2RR間の動力伝達は、減速機8、ドグクラッチ9、ディファレンシャル10およびリア車軸6RL、6RRを介して行われる。
ドグクラッチ9が締結されている場合には、リアモータ7および後輪2RL、2RR間で動力が伝達される。
一方、ドグクラッチ9が解放されている場合には、リアモータ7および後輪2RL、2RR間で動力は伝達されない。
各車輪2FL、2FR、2RL、2RRは、車輪速を検出する車輪速センサ11FL、11FR、11RL、11RRを有する。フロントモータ3は、モータ回転数を検出する前輪用レゾルバ12を有する。リアモータ7は、モータ回転数を検出する後輪用レゾルバ13を有する。
電動車両1は、低電圧バッテリ14および高電圧バッテリ15を有する。低電圧バッテリ14は、例えば鉛蓄電池である。高電圧バッテリ15は、例えばリチウムイオン電池またはニッケル水素電池である。高電圧バッテリ15は、DC-DCコンバータ16により昇圧された電力により充電される。
車両制御装置17は、前輪用レゾルバ12、後輪用レゾルバ13、アクセル操作量を検出するアクセルペダルセンサ22、ブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ23、ギヤ位置センサ24等の各種センサから情報を取得し、車両の統合制御を行う。車両制御装置17は、ドライバのアクセル操作やブレーキ操作等に応じた要求トルクに対し、要求配分トルクに応じてフロントモータ3が出力すべきフロント要求トルクおよびリアモータ7が出力すべきリア要求トルクを算出する。
要求配分トルクは、前輪2FL、2FRおよび後輪2RL、2RRのトルク配分比の要求値であって、走行状態に応じて適宜設定される。尚、フロント要求トルク及びリア要求トルクを総称して運転者要求トルクとも記載する。
バッテリ制御装置19は、高電圧バッテリ15の充放電状態および高電圧バッテリ15を構成する単電池セルを監視する。バッテリ制御装置19は、高電圧バッテリ15の充放電状態等に基づいて、バッテリ要求トルク制限値を算出する。バッテリ要求トルク制限値は、フロントモータ3、リアモータ7において許容する最大トルクである。例えば高電圧バッテリ15の充電量が低下しているときには、通常よりもバッテリ要求トルク制限値を小さな値に設定する。
運転者要求トルク算出処理部101では、車両速度とアクセル操作量とに基づいて運転者要求トルクを算出する。尚、本処理部における算出の詳細については後述する。尚、車両速度は、前輪用レゾルバ12または後輪用レゾルバ13からの各電動モータ3、7の取得した回転数情報から、推定した車両速度を算定するが、他のセンサから算出してもよい。
回生協調ブレーキ要求トルク受け入れ処理部102では、運転者要求トルク算出処理部101において算出された運転者要求トルクから、ブレーキ操作量に基づいて算出された回生協調ブレーキ要求トルク分を減算し、回生協調ブレーキ受け入れ後トルクを算出する。
スリップ制御トルク算出処理部103では、車両速度とスリップ制御目標車輪速度から加速時における駆動トルク制限値もしくは減速時における制動トルク制限値を算出し、回生協調ブレーキ受け入れ以後トルクが上記制限値の範囲内となるように制限したスリップ制御トルクを算出する。
トルク制限処理部104では、バッテリ要求トルク制限値等の各種トルク制限値によってスリップ制御トルクを制限し、指令トルクとして制限後駆動トルクを出力する。尚、制限後駆動トルクとは、車両の加速側と減速側の両方のトルクを含む。
ステップS1では、アクセルペダルのストロークを検出するアクセルペダルセンサ22から取得したアクセルペダルの踏み戻しに関するアクセル操作量情報と車両速度からワンペダル制御の基準となる各電動モータ3,7のベーストルクT(b)をあらかじめ定められたトルクマップAにより算出する。なお、ベーストルクT(b)は、車両速度とアクセルペダルのストロークで一意に決まり、平坦路でアクセルペダルから完全に足離しすると、走行状態から停車するまで減速可能なトルクとして設定している。
[関係式(1)]
T(d')=T(dPre)+{(T(a)-T(dPre))/(T(a)-T(bPre))}
[関係式(2)]
T(d')=T(dPre)+ΔT(b)×Gst
ここで、Gstは、ステアリングゲインである。図4は、実施形態1における車両制御装置で使用するゲインマップCを表す図である。ゲインマップCは、横軸にステアリング操作量(絶対値であり、ステアリング操舵角もしくは単に舵角とも記載する。)を取り、縦軸にトルク変化量ゲインGstを取ったゲイン特性図である。ゲインマップCには、ステアリング操作量が30deg以上となると、Gst=1から1より小さな所定ゲインまで減少する特性が設定されている。言い換えると、ステアリング操作量が30deg未満では、さほど横力を必要とされないため、不要な回生制動力の制限を回避する。また、ゲインマップCには、車両速度毎に複数のゲイン特性が設定されている。車両速度が例えば30km/h以下では、交差点内や駐車場でのステアリング操作と判断され、特に旋回特性を考慮する必要がないため、Gstは1のままである。車両速度が上昇すると、車両速度が高いほど、またステアリング操作量が大きいほどGstが小さくなるように設定されている。尚、ステアリング操作量が所定操作量以上では、Gstが一定となるように設定されている。これにより、運転者が減速走行中にステアリング操作を行った場合、運転者要求トルクの変化量が過度に制限されることを回避する。
時刻t2において、運転者がアンダーステア傾向を回避するためにアクセルペダルを若干踏み込み、回生トルクを弱めて制動力成分を小さくすることで横力を確保し、運転者のステアリング操作量に見合った理想の走行軌跡に復帰しようと試みる。よって、図6(a)及び図6(b)の破線に示すように、アクセルペダルの踏み込み量とステアリング操作量の両方を複雑に操作して理想の走行軌跡を維持する必要があり、安定した旋回走行状態を得ることが困難となる。また、ワンペダル制御を備えていない一般的な車両を運転する際、旋回中のアンダーステアが発生すると、通常はアクセルペダルを足離し側に操作する。つまり、ワンペダル制御実施時における旋回中は、一般的な車両を運転する場合と逆のアクセルペダル操作が必要となり、運転者への負担が大きくなるおそれがある。
時刻t3において、ステアリング操作を行い、カーブに沿った旋回を開始する。このとき、アクセル操作量が一定の間は、ベーストルクT(b)も変化せず、ベーストルク変化量制限処理を実施した場合も実施しない場合も同じ回生トルクとなる。
これに対し、実施形態1のベーストルク変化量制限処理を実施した場合には、旋回中のアクセルペダル操作量に対するトルク変化量が抑制されるため、過剰なヨーレートの発生を抑制することができ、狙った旋回軌跡をたどるためのアクセルペダル操作が容易となるため、運転者への運転負荷の増大を防止できる。
時刻t2において、運転者がステアリング操舵角を一定とした状態で更にアクセルペダルを足離し側に操作した際、ベーストルク変化量制限処理を実施しない場合には、回生トルクが一気に大きくなり、車両速度の減少と共にヨーレートが過剰に発生することで車両挙動がオーバーステアとなる。そうすると、運転者は意図した旋回軌跡を辿ることができず、ステアリング操作やアクセルペダル操作を繰り返すことで旋回軌跡を意図した軌跡に復帰させることになるため、運転負荷が増大するおそれがあった。
これに対し、実施形態1のベーストルク変化量制限処理を実施した場合には、旋回中のアクセルペダル操作量に対するトルク変化量が抑制されるため、過剰なヨーレートの発生を抑制することができ、狙った旋回軌跡をたどるためのアクセルペダル操作が容易となるため、運転者への運転負荷の増大を防止できる。
時刻t4において、運転者がアクセルペダルから足離しをすると、ステアリング操舵角は30度以下であるため、ベーストルク変化量制限処理は実施されず、アクセルペダル操作量に応じてベーストルクが設定される。ただし、トルク変化量に制限はかからないものの、トルク絶対値はベーストルク変化量制限処理を実施しない場合に比べて小さく設定された回生トルクが作用し、緩やかな減速状態で車両停止する。
そこで、図11の時刻t5において、旋回終了後、運転者がアクセルペダルを踏み込み、アクセル操作量が加速走行意図を示すと、ステップS5で説明したように、ベーストルクT(b)が加速開始トルクT(a)に到達する時刻t6において、ベーストルクT(b)と変化量制限後運転者要求トルクT(d')とが一致するように制御する。これにより、車両が減速走行状態から加速走行状態に移行するまでの間にベーストルクT(b)と変化量制限後運転者要求トルクT(d')とが一致し、加速走行状態に移行後は、ベーストルクT(b)に変化量制限がかかることがないため、運転者への負担増大を防止できる。
そこで、図12の時刻t5において、旋回中に運転者がアクセルペダルを踏み込み、アクセル操作量が加速走行意図を示すと、ステップS5で説明したように、ベーストルクT(b)が加速開始トルクT(a)に到達する時刻t6において、ベーストルクT(b)と変化量制限後運転者要求トルクT(d')とが一致するように制御する。これにより、車両が減速走行状態から加速走行状態に移行するまでの間にベーストルクT(b)と変化量制限後運転者要求トルクT(d')とが一致し、加速走行状態に移行後は、ベーストルクT(b)に変化量制限がかかることがないため、運転者への負担増大を防止できる。
(1)車両の車輪に回生制動力を付与するフロントモータ3及びリアモータ7(以下、電動モータと記載する。)と、電動モータを制御するための制御指令を求める車両制御装置17,フロントモータ制御装置18,リアモータ制御装置20(以下、コントローラと記載する。)を備える電動車両の制御装置であって、
コントローラは、
車両のアクセルペダルの踏み戻しに関するアクセル操作量(第1操作情報)を取得し、
車両の旋回に関する旋回情報であるステアリング操作量を取得し、
アクセル操作量と、ステアリング操作量と、に基づいてアクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に関するベーストルク変化量ΔT(b)(第1変化率情報)を求め、
ベーストルク変化量ΔT(b)に基づいて、車輪に回生制動力を付与するための回生制動制御指令を出力する。
よって、車両の旋回時において、アクセルペダルの踏み戻しによる回生制動を行う際に操作性を向上させることができる。尚、旋回情報としてステアリング操作量を検出したが、例えばヨーレートセンサや4輪の車輪速の偏差から旋回情報を取得してもよい。
ステアリング操舵角が例えば30deg(所定ステアリング操舵角)を超える場合、予め設定されたアクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に対して、アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくなるようにベーストルク変化量ΔT(b)を求める。
よって、旋回状態に応じてトルク変化量を制限することができ、より操作性を向上できる。
(3)コントローラは、ステアリング操舵角が大きいほど、アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくなるようにベーストルク変化量ΔT(b)を求める。
よって、ステアリング操舵角が大きくなるほど回生制動力の変化を制限するため、より車輪の横力が必要な状態での操作性を向上できる。
(4)コントローラは、ステアリング操舵角が30度以下の場合、予め設定されたアクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量を維持するようにベーストルク変化量ΔT(b)を求める。
すなわち、ステアリング操作量が例えば30deg未満では、さほど横力を必要とされないため、不要な回生制動力の制限を回避できる。
すなわち、車両速度が例えば30km/h以下では、交差点内や駐車場でのステアリング操作と判断され、特に旋回特性を考慮する必要がないため、不要な回生制動力の時間変化量の制限を回避できる。
(6)コントローラは、車両の速度が大きいほど、予め設定されたアクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくようにベーストルク変化量ΔT(b)を求める。
すなわち、車両の速度が大きいほど、旋回時における横力を確保する必要があるため、回生制動力の時間変化量を小さくすることで横力を確保でき、操作性を向上できる。
車両が加速に移行するまでの時間が旋回情報に関わらず同じになるように、アクセルペダルの操作量に対する駆動力の時間変化量に関する変化量制限後運転者要求トルクT(d')(第2変化率情報)を求め、
変化量制限後運転者要求トルクT(d')に基づいて、車輪に駆動力を付与するための駆動力制御指令を出力する。
これにより、車両が減速走行状態から加速走行状態に移行するまでの間にベーストルクT(b)と変化量制限後運転者要求トルクT(d')とが一致し、加速走行状態に移行後は、ベーストルクT(b)に変化量制限がかかることがないため、運転者への負担増大を防止できる。
例えば、本実施形態では、車両の速度をフロントモータ3のモータ回転数を検出する前輪用レゾルバ12、リアモータ7のモータ回転数を検出する後輪用レゾルバ13の回転数情報から、車両の速度を算出しているが、車輪速センサ11から車両の速度を算出してもよい。
以上説明した実施例から把握しうる技術的思想(又は技術的解決策。以下同じ。)について、以下に記載する。
(1) 本技術的思想の電動車両の制御装置は、その1つの態様において、
車両の車輪に回生制動力を付与する電動モータを制御するための制御指令を求めるコントロール部を備える電動車両の制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記車両のアクセルペダルの踏み戻しに関する第1操作情報を取得し、
前記車両の旋回に関する旋回情報を取得し、
前記第1操作情報と、前記旋回情報と、に基づいて前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に関する第1変化率情報を求め、
前記変化率情報に基づいて、前記車輪に回生制動力を付与するための回生制動制御指令を出力する。
(2) より好ましい態様では、前記態様において、
前記コントロール部は、
前記旋回情報のうち前記車両の舵角を取得し、
前記舵角が所定舵角を超える場合、予め設定された前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に対して、前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくなるように前記第1変化率情報を求める。
(3) 別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記コントロール部は、
前記舵角が大きいほど、前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくなるように前記第1変化率情報を求める。
(4) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記コントロール部は、
前記舵角が前記所定舵角又は前記所定舵角より小さい場合、予め設定された前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量を維持するように前記第1変化率情報を求める。
(5) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記コントロール部は、
前記車両の速度が前記所定速度又は前記所定速度より小さい場合、予め設定された前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量を維持するように前記第1変化率情報を求める。
(6) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記コントロール部は、
前記車両の速度が大きいほど、予め設定された前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくように前記第1変化率情報を求める。
(7) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記コントロール部は、
前記第1操作情報を取得した後、前記アクセルペダルの踏み込みに関する第2操作情報を取得した場合、
前記車両が加速に移行するまでの時間が前記旋回情報に関わらず同じになるように、前記アクセルペダルの操作量に対する駆動力の時間変化量に関する第2変化率情報を求め、
前記第2変化率情報に基づいて、前記車輪に駆動力を付与するための駆動力制御指令を出力する。
(8) また、他の観点から、本技術的思想の電動車両の制御装置は、その1つの態様において、
車両の車輪に回生制動力を付与する電動モータを制御するための制御指令を求めるコントロール部を備える電動車両の制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記車両の乗員によってアクセルペダルが踏み戻されたとき、前記車両の乗員によるハンドル操作がされた場合は、前記ハンドル操作がされない場合に比べて、前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくなるように回生制動制御指令を出力する。
(9)また、他の観点から、本技術的思想の電動車両の制御方法は、その1つの態様において、
車両制御方法であって、
前記車両のアクセルペダルの踏み戻しに関する操作情報を取得し、
前記車両の旋回に関する旋回情報を取得し、
前記操作情報と、前記旋回情報と、に基づいて前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に関する変化率情報を求め、
前記変化率情報に基づいて、前記車輪に回生制動力を付与するための回生制動制御指令を出力する。
(10) さらに別の好ましい態様では、前記態様のいずれかにおいて、
前記旋回情報のうち前記車両の舵角を取得し、
前記舵角が所定舵角を超える場合、予め設定された前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に対して、前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくなるように前記変化率情報を求める。
(11) また、他の観点から、本技術的思想の電動車両の制御システムは、その1つの態様において、
車両の車輪に回生制動力を付与する電動モータと、
前記電動モータを制御するための制御指令を求めるコントローラであって、
前記車両のアクセルペダルの踏み戻しに関する操作情報を取得し、
前記車両の旋回に関する旋回情報を取得し、
前記操作情報と、前記旋回情報と、に基づいて前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に関する変化率情報を求め、
前記変化率情報に基づいて、前記車輪に回生制動力を付与するための回生制動制御指令を出力する、
コントローラと、
を備える。
(12) より好ましい態様では、前記態様において、
前記コントローラは、
前記旋回情報のうち前記車両の舵角を取得し、
前記舵角が所定舵角を超える場合、予め設定された前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に対して、前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくなるように前記変化率情報を求める。
3 フロントモータ
7 リアモータ
12 前輪用レゾルバ
13 後輪用レゾルバ
17 車両制御装置
18 フロントモータ制御装置
20 リアモータ制御装置
22 アクセルペダルセンサ
Claims (10)
- 車輪に回生制動力を付与する電動モータを制御するための制御指令を求めるコントロール部を備える電動車両の制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記電動車両のアクセルペダルの踏み戻しに関する第1操作情報を取得し、
前記電動車両の旋回に関する旋回情報を取得し、
前記第1操作情報と、前記旋回情報と、に基づいて前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に関する第1変化率情報を求め、
前記第1変化率情報に基づいて、前記車輪に回生制動力を付与するための回生制動制御指令を出力するとともに、
前記第1操作情報を取得した後、前記アクセルペダルの踏み込みに関する第2操作情報を取得した場合、
前記電動車両が加速に移行するまでの時間が前記旋回情報に関わらず同じになるように、前記アクセルペダルの操作量に対する駆動力の時間変化量に関する第2変化率情報を求め、
前記第2変化率情報に基づいて、前記車輪に駆動力を付与するための駆動力制御指令を出力する、
電動車両の制御装置。 - 請求項1に記載の電動車両の制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記旋回情報のうち前記電動車両の舵角を取得し、
前記舵角が所定舵角を超える場合、予め設定された前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に対して、前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくなるように前記第1変化率情報を求める、
電動車両の制御装置。 - 請求項2に記載の電動車両の制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記舵角が大きいほど、前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくなるように前記第1変化率情報を求める、
電動車両の制御装置。 - 請求項2に記載の電動車両の制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記舵角が前記所定舵角又は前記所定舵角より小さい場合、予め設定された前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量を維持するように前記第1変化率情報を求める、
電動車両の制御装置。 - 請求項2に記載の電動車両の制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記電動車両の速度が所定速度又は前記所定速度より小さい場合、予め設定された前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量を維持するように前記第1変化率情報を求める、
電動車両の制御装置。 - 請求項5に記載の電動車両の制御装置であって、
前記コントロール部は、
前記電動車両の速度が大きいほど、予め設定された前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくなるように前記第1変化率情報を求める、
電動車両の制御装置。 - 車輪に回生制動力を付与する電動モータを制御するための制御指令を求めるコントロール部を備える電動車両の制御方法であって、
前記コントロール部が、
前記電動車両のアクセルペダルの踏み戻しに関する第1操作情報を取得し、
前記電動車両の旋回に関する旋回情報を取得し、
前記第1操作情報と、前記旋回情報と、に基づいて前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に関する第1変化率情報を求め、
前記第1変化率情報に基づいて、前記車輪に回生制動力を付与するための回生制動制御指令を出力するとともに、
前記第1操作情報を取得した後、前記アクセルペダルの踏み込みに関する第2操作情報を取得した場合、
前記電動車両が加速に移行するまでの時間が前記旋回情報に関わらず同じになるように、前記アクセルペダルの操作量に対する駆動力の時間変化量に関する第2変化率情報を求め、
前記第2変化率情報に基づいて、前記車輪に駆動力を付与するための駆動力制御指令を出力する、
電動車両の制御方法。 - 請求項7に記載の電動車両の制御方法であって、
前記旋回情報のうち前記電動車両の舵角を取得し、
前記舵角が所定舵角を超える場合、予め設定された前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に対して、前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくなるように前記第1変化率情報を求める、
電動車両の制御方法。 - 電動車両の車輪に回生制動力を付与する電動モータを制御するための制御指令を求めるコントローラであって、
前記電動車両のアクセルペダルの踏み戻しに関する第1操作情報を取得し、
前記電動車両の旋回に関する旋回情報を取得し、
前記第1操作情報と、前記旋回情報と、に基づいて前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に関する第1変化率情報を求め、
前記第1変化率情報に基づいて、前記車輪に回生制動力を付与するための回生制動制御指令を出力するとともに、
前記第1操作情報を取得した後、前記アクセルペダルの踏み込みに関する第2操作情報を取得した場合、
前記電動車両が加速に移行するまでの時間が前記旋回情報に関わらず同じになるように、前記アクセルペダルの操作量に対する駆動力の時間変化量に関する第2変化率情報を求め、
前記第2変化率情報に基づいて、前記車輪に駆動力を付与するための駆動力制御指令を出力する、
コントローラと、
を備える電動車両の制御システム。 - 請求項9に記載の電動車両の制御システムであって、
前記コントローラは、
前記旋回情報のうち前記電動車両の舵角を取得し、
前記舵角が所定舵角を超える場合、予め設定された前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量に対して、前記アクセルペダルの操作量に対する回生制動力の時間変化量が小さくなるように前記第1変化率情報を求める、
電動車両の制御システム。
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