JP7458184B2 - Control device - Google Patents
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Description
本発明は、電気自動車等の車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a vehicle such as an electric vehicle.
電気自動車、ハイブリッド車等の車両では、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)によって、種々のセンサからの検出信号、車載装置からの信号をもとに車両の走行状態、運転者による運転操作状態等を判定している。 In vehicles such as electric cars and hybrid cars, the electronic control unit (ECU) uses detection signals from various sensors and signals from on-board devices to determine the running state of the vehicle and the driving operation state of the driver. etc. are determined.
さらに、近時における自動車の自動運転化が進む中、車両の走行時のみならず停車時における良好な乗り心地への要求が一層高まっている。 Furthermore, as automobiles become more automated in recent years, there is an increasing demand for a comfortable ride not only when the vehicle is moving but also when it is stopped.
特許文献1は、ヨーレート関連量(操舵速度)に応じて車両の駆動力を制御することで、ドライバによる意図的なステアリング操作に対して良好な応答性で車両の挙動を制御し、操舵速度が閾値以下の場合、微小なステアリング操作に対して車両が過剰に反応することを抑制して、直進時の車両挙動についてドライバに違和感を与えることなく、ドライバの意図した挙動を正確に実現するように車両の挙動を制御する技術を開示している。
特許文献1に記載の車両用挙動制御装置は、ヨーレート(ヨー加速度)を使用して車両の操舵時の挙動制御を行っている。ところが、特許文献1に記載された車両の操舵時の制御に使用しているヨーレートは、停車時における車両の制御にはそのまま採用できない。
The vehicle behavior control device described in
その結果、従来の技術では操舵時の挙動制御は可能であっても、停車時において良好な乗り心地を実現するための減速制御ができないという問題がある。 As a result, while conventional technology can control the vehicle's behavior when steering, it is unable to control deceleration to provide a comfortable ride when the vehicle is stopped.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の減速時において搭乗者に違和感を与えない減速制御を可能にすることである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to enable deceleration control that does not give a sense of discomfort to a passenger during deceleration of a vehicle.
上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち、本願の例示的な第1の発明は、搭載する電動モータの駆動力で走行する車両において、外部から停止指示を受けて車両の減速を制御する制御装置であって、実角速度ω0、実角加速度α0を、それぞれ、電動モータの電気角から算出される値であるとするとき、前記減速の開始時における前記実角速度ω0と、該実角速度ω0を時間微分した前記実角加速度α0とを求める手段と、前記実角加速度α0と、あらかじめ設定した目標角加加速度ζ*より目標角加速度α*を算出する手段と、前記実角加速度α0と、前記実角速度ω0と、前記目標角加加速度ζ*より目標角速度ω*を算出する手段と、前記目標角加速度α*と前記目標角速度ω*に基づく目標速度に従って前記車両が停止するように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
As a means for achieving the above object and solving the above problem, the present invention has the following configuration. That is, a first exemplary invention of the present application is a control device for controlling deceleration of a vehicle traveling by the driving force of an electric motor mounted thereon, receiving a stop command from an outside , and comprising: means for calculating the actual angular velocity ω0 at the start of the deceleration and the actual angular acceleration α0 obtained by time -differentiating the actual angular velocity ω0, where the actual angular velocity ω0 and the actual angular acceleration α0 are values calculated from the electrical angle of the electric motor, means for calculating a target angular acceleration α* from the actual angular acceleration α0 and a preset target angular jerk ζ*, means for calculating a target angular velocity ω* from the actual angular acceleration α0, the actual angular velocity ω0, and the target angular jerk ζ*, and means for controlling the vehicle to stop in accordance with a target speed based on the target angular acceleration α* and the target angular velocity ω*.
本願の例示的な第2の発明は、電動モータを駆動するインバータ装置であって、上記例示的な第1の発明に係る制御装置により生成された目標速度に追従するように前記電動モータのトルク指令信号を生成する手段と、前記トルク指令信号によって前記電動モータを駆動制御する手段とを備えることを特徴とする。 The second exemplary invention of the present application is an inverter device for driving an electric motor, characterized in that it comprises a means for generating a torque command signal for the electric motor so as to follow a target speed generated by the control device according to the first exemplary invention, and a means for driving and controlling the electric motor using the torque command signal.
本願の例示的な第3の発明は、自動車であって、上記例示的な第2の発明に係るインバータ装置を備えることを特徴とする。 A third exemplary invention of the present application is an automobile, which is characterized by being equipped with the inverter device according to the second exemplary invention.
本願の例示的な第4の発明は、搭載する電動モータの駆動力で走行する車両において、外部から停止指示を受けて車両の減速を制御する制御方法であって、実角速度ω0、実角加速度α0を、それぞれ、電動モータの電気角から算出される値であるとするとき、前記減速の開始時における前記実角速度ω0求める工程と、前記実角速度ω0を時間微分して前記実角加速度α0を求める工程と、前記実角加速度α0と、あらかじめ設定した目標角加加速度ζ*より目標角加速度α*を算出する工程と、前記実角加速度α0と、前記実角速度ω0と、前記目標角加加速度ζ*より目標角速度ω*を算出する工程と、前記目標角加速度α*と目標角速度ω*に基づく目標速度に従って前記車両が停止するように制御する工程とを備えることを特徴とする。 A fourth exemplary invention of the present application is a control method for controlling deceleration of a vehicle in response to an external stop instruction in a vehicle that travels with the driving force of an electric motor mounted thereon , the method comprising: Assuming that α0 is a value calculated from the electrical angle of the electric motor, the step of determining the actual angular velocity ω0 at the start of the deceleration, and the step of differentiating the actual angular velocity ω0 with respect to time to obtain the actual angular acceleration α0. a step of calculating a target angular acceleration α* from the actual angular acceleration α0 and a preset target angular jerk ζ*; a step of calculating the actual angular acceleration α0, the actual angular velocity ω0, and the target angular jerk. The present invention is characterized by comprising a step of calculating a target angular velocity ω* from ζ*, and a step of controlling the vehicle to stop according to a target speed based on the target angular acceleration α* and the target angular velocity ω*.
本発明によれば、車両の停止時において良好な乗り心地を実現するとともに、減速開始から停止までの時間を短縮できる。 According to the present invention, it is possible to achieve good ride comfort when the vehicle is stopped, and to shorten the time from the start of deceleration to the stop.
以下、本発明に係る実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る車両用電子制御装置(以下、単に制御装置ともいう)が搭載された車両の全体構成を示すブロック図である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a vehicle equipped with a vehicle electronic control device (hereinafter also simply referred to as a control device) according to an embodiment of the present invention.
図1において車両1は、モータ制御装置である電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)3、ECU3の上位の制御装置(上位コントローラ)である車両制御装置(VCU:Vehicle Control Unit)2、ECU3からの制御信号に従って電動モータ15を駆動するモータ制御部(MCU:Motor Control Unit)9、電動モータ15に連結され、その回転駆動力を車輪13a,13bに伝達する変速機11等を備える。
In FIG. 1, a
車両1は、例えば電気自動車(EV)であり、電動モータ15へ駆動電源を供給する不図示のバッテリを備える。また、車両1は、一つのペダル操作で加速、減速、および停車を自動速度制御することが可能な車両である。
ここでの自動速度制御とは、例えば、一つのペダルにアクセルペダルとブレーキペダルの双方の機能を持たせ、運転者のペダル操作によるペダルストロークが所定位置から踏み込んだ状態にある場合には車両を加速し、所定位置から踏み戻した状態にある場合、車両を減速する制御である。 Automatic speed control here means, for example, that one pedal has the functions of both an accelerator pedal and a brake pedal, and when the driver's pedal stroke is from a predetermined position, the vehicle is stopped. This is a control that decelerates the vehicle when it accelerates and then depresses the pedal back from a predetermined position.
ECU3は、種々の信号を受けてECU3全体の制御を司る、例えばマイクロコンピュータによって構成されている。ECU3は、車両1への加速要求、減速要求、および停止要求に応じた出力信号をMCU9に送信して、電動モータ15を駆動制御する。
The ECU 3 is configured by, for example, a microcomputer that receives various signals and controls the
なお、ECU3は、種々の制御プログラムがあらかじめ記憶された読み出し専用メモリ(ROM)、後述する目標角加加速度、制御結果、演算結果等を格納する格納部を備える。
Note that the
MCU9は、電動モータ15に駆動電流を供給するインバータ回路10を備える。インバータ回路10は、複数の半導体スイッチング素子からなり、外部バッテリよりモータ駆動用の電源が供給される。
The MCU 9 includes an
なお、スイッチング素子はパワー素子とも呼ばれ、例えば、MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子を用いる。 Note that the switching element is also called a power element, and for example, a switching element such as a MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is used.
電動モータ15は、例えば3相ブラシレスDCモータであり、3相(U相、V相、W相)のインバータ回路10を構成する半導体スイッチング素子は、電動モータ15の各相に対応している。電動モータ15は、回転駆動する電動機としての力行作動と、ロータが駆動輪等から回転エネルギを受けて発電機として動作する回生作動を行なう。
The
速度演算部8は、電動モータ15の近傍に配置した位置検出器17からの信号をもとに電動モータ15の回転角度を求め、その回転角度をもとにモータ回転速度を演算する。位置検出器17として、例えばレゾルバを用いた場合、ホール素子等に比べて回転位置の検出精度および高温下での耐久性を高めることができる。一方、ホール素子を用いた場合には、レゾルバ、エンコーダ等に比べて安価な構成にできる。
The
車両1において運転者によってアクセルペダル21が操作されると、その操作量(アクセル開度)が不図示のアクセル開度センサで検出される。VCU2は、そのアクセル開度センサからのアクセル開度情報に基づいて、車両1の加速、減速等を制御する信号を生成する。
When the
VCU2は、自動速度制御中においてブレーキペダル23が操作された場合には、不図示のブレーキストロークセンサからのブレーキ操作量に応じた信号を、ECU3を介してブレーキ制御部25へ送信する。ブレーキ制御部25は、ブレーキパッド、油圧機構等で構成されるブレーキ機構27を制御して、車両1を停止させる。
When the
なお、ブレーキ制御については、電動モータ15の回生量による制動力を発生させる回生ブレーキ制御も含んだ構成としてもよい。
Note that the brake control may also include regenerative brake control that generates braking force based on the amount of regeneration of the
VCU2は、車両1の走行時、電動モータ15の実際の駆動トルクに応じた目標トルクを演算し、電動モータ15のトルクがトルク指令値に追従するように制御するトルク制御(トルクコントロール)と、電動モータ15の実際の回転速度が目標回転速度となるように制御(保持)する速度制御(速度コントロール)を切り替える。
The VCU 2 calculates a target torque according to the actual driving torque of the
VCU2は、トルク制御時において、例えばアクセルペダル21の踏み込み量と車速に基づいて、電動モータ15に対する要求駆動力(加速要求、減速要求)を実現するためのトルク指令値を演算し、それを指令トルクTrq*としてECU3へ入力する。ECU3は、指令トルクTrq*に応じたモータ駆動信号(PWM(Pulse Width Modulation)信号)を生成する。
During torque control, the
ECU3で生成されたモータ駆動信号は、半導体スイッチング素子の駆動回路(モータ駆動回路)として機能する、MCU9内のインバータ回路10へ入力される。インバータ回路10を構成する半導体スイッチング素子は、モータ駆動信号によってON/OFF制御され、インバータ回路10から電動モータ15に所定の駆動電流が供給されて電動モータ15が駆動制御される。
The motor drive signal generated by the
一方、速度制御時において、ECU3の加速度演算部5は、モータの電気角を近似微分した角速度ωより加速度αを演算する。ここでは、VCU2からの停止要求がOFF→ONになるタイミングで角速度ω、加速度αをラッチして、実角加速度α0、実角速度ω0を得る。
On the other hand, during speed control, the
目標速度演算部7は、これらの実角加速度α0と実角速度ω0をもとに目標速度を演算し、その目標速度をMCU9に入力する。そして、MCU9は、目標速度演算部7からの目標速度に基づいて電動モータ15の回転速度を制御する。
The target
図2は、ECUの加速度演算部5の構成を示すブロック図である。図2において加速度算出部31は、上述した速度制御時に速度データより実角加速度を演算する。ここでは、速度データを加速度算出部31で時間微分して加速度データを得る。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
加速度算出部31からの出力信号は、帯域除去フィルタであるノッチフィルタ33によって、入力された実角加速度信号より、車両1の機械的な構造等に起因して発生する不要なメカ共振周波数成分を除去あるいは低減する。ここでは、ノッチフィルタ33のノッチ周波数を、車両1のメカ共振周波数に応じて決める。
The output signal from the
ノッチフィルタ33からの出力信号は、さらにローパスフィルタ35へ入力される。ローパスフィルタ35によって、ノッチフィルタ33からの出力信号より、各種センサからの一定周波数以上のノイズを低減する。
The output signal from the
図3は、ノッチフィルタ33とローパスフィルタ35の周波数特性の一例を示す。ノッチフィルタ33は、例えばデジタルフィルタであり、上述したメカ共振周波数(例えば、10Hz付近の周波数)をノッチ周波数(f0とする)とする減衰特性を有する。ノッチフィルタ33は、図3において実線で示すようにノッチ周波数f0で振幅ゲインが最小となることで、ノッチ周波数成分とその近傍の周波数成分を入力信号から低減して出力する。
FIG. 3 shows an example of frequency characteristics of the
ノッチ周波数f0は、入力信号に減衰を与える中心周波数であり、ノッチフィルタ33の周波数特性は、下記の式(a)で示すように、ノッチ幅を示すパラメータであるQ値で表すことができる。
The notch frequency f 0 is a center frequency that attenuates the input signal, and the frequency characteristic of the
Q=f0/(f2-f1) … (a) Q=f 0 /(f 2 - f 1 )... (a)
式(a)においてf2-f1は半値幅と呼ばれ、図3に示すように周波数f1はf0よりも周波数が低く、振幅が共振ピークの半値となる周波数(阻止帯域の振幅ゲインが通過帯域のゲインの-3dBとなる周波数)である。周波数f2はf0よりも周波数が高く、振幅が共振ピークの半値となる周波数(阻止帯域の振幅ゲインが通過帯域のゲインの-3dBとなる周波数)である。 In equation (a), f 2 - f 1 is called the half-width, and as shown in Figure 3, the frequency f 1 is lower than f 0 , and the frequency where the amplitude is half the resonance peak (stop band amplitude gain is the frequency at which the gain of the passband is -3 dB). The frequency f 2 is higher than f 0 and is the frequency at which the amplitude is half the value of the resonance peak (the frequency at which the amplitude gain in the stop band is −3 dB of the gain in the pass band).
ノッチフィルタ33は、Q値が大きいほどノッチ幅は狭くなる。図3に示す特性を有するノッチフィルタ33のQ値は、例えば0.7~0.8である。
In the
ローパスフィルタ35は、例えばデジタルフィルタであり、ノッチフィルタ33より出力された信号より、上述した各種センサで生じた一定周波数以上のノイズ信号成分を低減する特性を有する。ここでは、図3において一点鎖線で示すように、ローパスフィルタ35のカットオフ周波数fcは、ノッチフィルタ33のノッチ周波数f0よりも高く設定されている。カットオフ周波数fcは、例えば数100Hz、より詳細には300Hz付近の周波数である。
The low-
ローパスフィルタ35のカットオフ周波数fcは、車両1に搭載した各種センサより発生するノイズの周波数に応じて決める。ローパスフィルタ35は、例えば、一次ローパスフィルタとすることで、-20dB/decのフィルタ性能(減衰率)を実現できる。なお、ローパスフィルタ35の次数は、一次に限定されない。
The cutoff frequency fc of the low-
さらには、ローパスフィルタを使用することで、加速度データに含まれる不要なセンサノイズを低減できる。 Furthermore, by using a low-pass filter, unnecessary sensor noise included in acceleration data can be reduced.
このように、加速度演算部5において、周波数特性の異なるノッチフィルタ33とローパスフィルタ35を併用することで、加速度算出部31から出力される加速度データに含まれる不要なノイズ信号成分を低減し、必要な信号成分から正確な実角加速度を算出できる。
In this way, by using the
次に、本実施形態に係る車両用電子制御装置における目標速度の生成方法について説明する。 Next, a method for generating a target speed in the vehicle electronic control device according to the present embodiment will be explained.
<実施例1>
図4は、実施例1に係る目標速度演算部の構成を示すブロック図である。図4に示す目標速度演算部7は、例えば、あらかじめ試乗等によって車両の乗り心地を考慮して決めた目標角加加速度ζ*が格納された目標角加加速度格納部45を有する。
<Example 1>
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the target speed calculation section according to the first embodiment. The target
目標角加速度演算部41は、加速度演算部5で得た実角加速度α0と、目標角加加速度格納部45に格納された目標角加加速度ζ*より目標角加速度α*を演算する。目標角速度演算部43は、加速度演算部5で得た実角加速度α0と実角速度ω0、および目標角加加速度格納部45に格納された目標角加加速度ζ*より目標角速度ω*を演算する。
A target angular
なお、目標角加加速度は目標角躍度とも呼ばれるが、以降においては、用語を目標角加加速度に統一して説明する。 Note that the target angular jerk is also referred to as target angular jerk, but hereinafter the term will be unified to the target angular jerk.
タイミング演算部47は、実角加速度α0、実角速度ω0、および目標角加加速度ζ*をもとに、後述するようにζ*を切り替えるタイミングt1と、α*とω*が共に0となるタイミングt2を演算する。タイミング演算部47における演算結果t1,t2は、ζ*の出力タイミング、および切り替えタイミングとして目標角加速度演算部41と目標角速度演算部43に入力される。
Based on the actual angular acceleration α 0 , the actual angular velocity ω 0 , and the target angular jerk ζ * , the
図5は、電子制御ユニット(ECU)3における目標角速度等の演算処理を含む、実施例1に係る停止制御を時系列で示すフローチャートである。また、図6は、実施例1における目標角速度等の算出に係る動作タイミングチャートである。 Figure 5 is a flowchart showing the stop control according to the first embodiment in a time series, including the calculation processing of the target angular velocity, etc. in the electronic control unit (ECU) 3. Also, Figure 6 is an operation timing chart related to the calculation of the target angular velocity, etc. in the first embodiment.
電子制御ユニット(ECU)3は、アクセルペダル21のストローク量に基づいて駆動力を制御して車両1を加速し、アクセルペダル21の踏み戻し(例えば、基準点からのアクセルペダルの戻り量)に基づいて制動力を制御することにより車両1を減速する制御を行う。
The electronic control unit (ECU) 3 controls the driving force based on the stroke amount of the
車両1を減速する制動力は、アクセルペダル21のアクセル開度が0に近いほど大きくなり、アクセル開度が0のとき最大となる。そこで、上記のような自動速度制御時に運転者がアクセルペダル21を操作して、車両1が一定速度以下に減速され、かつ、アクセルペダル21の操作状態を示すアクセル開度が0となった場合、車両制御装置(VCU)2はECU3に停止指令を出力する。
The braking force that decelerates the
そこでECU3は、図5のステップS11において、VCU2より停止指令を受信すると、車両1が上述したトルク制御から速度制御へ移行したと判断して、以降において、車両の停止に向けた処理(停止制御)を実行する。
Therefore, when the
ステップS13においてECU3は、加速度演算部5によって、速度演算部8より取得した車両1の速度を時間微分して加速度データ(加速度信号)を得る。具体的には、VCU2からの速度制御(停止要求)がOFF→ONになるタイミングで加速度αをラッチして実角加速度α0を得る。
In step S13, the
ここでは、ノッチフィルタ33によって、加速度信号より車両1のメカ共振周波数に対応する周波数成分を低減する。さらに、ノッチフィルタ33からの出力信号より、ローパスフィルタ35によって一定周波数以上のセンサノイズ成分を低減して実角加速度α0を得る。
Here, the
なお、車両1の速度は、例えば電動モータ15の回転速度、あるいは車輪13a,13bの回転速度より求める。
Note that the speed of the
続くステップS15においてECU3は、加速度演算部5によって、VCU2からの速度制御(停止要求)がOFF→ONとなったタイミングで角速度ωをラッチして実角速度ω0を得る。
In the next step S15, the
そして、ECU3は、ステップS17において、タイミング演算部47によって、実角加速度α0、実角速度ω0、および下記の式(1)に示す目標角加加速度ζ*をもとに、式(3)によりζ*を切り替えるタイミングt1を演算する。さらに、式(4)により、α*とω*が共に0となるタイミングt2を演算する。なお、t2が最小となるように演算をすることで、車両1の停止距離を最小にできる。
Then, in step S17, the
具体的には、タイミング演算部47は、タイミングt2でα*とω*が0となるように、ζ*の切り替えタイミングt1を求める。α0は、上述したように停止指令に基づく停止指示の開始時における実角加速度であり、ω0は、停止指示の開始時における実角速度である。
Specifically, the
式(1)において、ζ0=n・ζmaxであり、nは、下記の式(2)で示す関数である。式(2)において、sgn(x)は、x>0で1、x<0で-1、x=0で0を返す符号関数である。 In equation (1), ζ 0 =n·ζ max , and n is a function shown in equation (2) below. In equation (2), sgn(x) is a sign function that returns 1 when x>0, -1 when x<0, and 0 when x=0.
ECU3は、ステップS19,S23,S27において、停止指令を受けて車両の減速開始から停止までの経過時間tを判定する。0<t≦t1の場合(ステップS19でYES)、ステップS21において、目標角加加速度格納部45より、式(1)に示すように目標角加加速度ζ*としてζ0を出力する。
In steps S19, S23, and S27, the
ステップS33において、α0,ζ0を入力とする目標角加速度演算部41が積分演算を行うことで、下記の式(5)で示すように目標角加速度α*=α0+ζ0t(0<t≦t1)を得る。
In step S33, the target angular
より具体的には、0<t≦t1のとき、ステップS21において、図6の動作タイミングチャート(c)に示すように、目標角加加速度ζ0として最大加加速度-ζmaxを設定する。 More specifically, when 0<t≦t 1 , in step S21, as shown in the operation timing chart (c) of FIG. 6, the maximum jerk -ζ max is set as the target angular jerk ζ 0 .
続くステップS35において、α0,ω0,ζ0が入力された目標角速度演算部43によって積分演算を行うことで、下記の式(6)で示すように目標角速度ω*=ω0+α0t+ζ0t2/2(0<t≦t1)を得る。
In the subsequent step S35, the target angular
そして、ステップS37において、上記のステップS33,S35で得た目標角加速度α*と目標角速度ω*をモータ制御部(MCU)9へ送信することで、MCU9において目標速度に基づくモータ制御を行う。
Then, in step S37, the target angular acceleration α * and target angular velocity ω * obtained in steps S33 and S35 described above are transmitted to the motor control unit (MCU) 9, so that the
減速開始から停止までの経過時間tがt1<t≦t2の場合(ステップS23でYES)には、ステップS25において、目標角加加速度格納部45より、式(1)に示すように目標角加加速度ζ*として-ζ0を出力する。
If the elapsed time t from the start of deceleration to the stop is t 1 <t≦t 2 (YES in step S23), in step S25, the target angular
この場合、ステップS33で、α0,-ζ0を入力とする目標角加速度演算部41において積分演算を行うことで、式(5)で示す目標角加速度α*=α0+2ζ0t1-ζ0t(t1<t≦t2)を得る。続くステップS35において、α0,ω0,-ζ0が入力された目標角速度演算部43が積分演算を行うことで、下記の式(6)で示す目標角速度ω*=ω0-ζ0t1
2+(2ζ0t1+α0)t-ζ0t2/2(t1<t≦t2)を得る。
In this case, in step S33, by performing an integral calculation in the target angular
そして、ステップS37において、上記のステップS33,S35で得た目標角加速度α*と目標角速度ω*をモータ制御部(MCU)9へ送信する、MCU9は、目標速度に基づくモータ制御を行う。
Then, in step S37, the target angular acceleration α * and target angular velocity ω * obtained in steps S33 and S35 described above are transmitted to the motor control unit (MCU) 9, and the
なお、t1<t≦t2の場合には、ステップS25において、図6の動作タイミングチャート(c)に示すように、目標角加加速度ζ0として最大加加速度ζmaxを設定する。 If t 1 <t≦t 2 , then in step S25, the maximum jerk ζ max is set as the target angular jerk ζ 0 as shown in the operation timing chart (c) of FIG.
一方、減速開始からの経過時間tがt2<tであれば(ステップS27でYES)、ステップS29においてζ*=0とし、続くステップS31において、式(5)と式(6)に示すように目標角加速度α*=0、目標角速度ω*=0とする。 On the other hand, if the elapsed time t from the start of deceleration is t 2 <t (YES in step S27), ζ * = 0 is set in step S29, and in the subsequent step S31, as shown in equations (5) and (6), Assume that the target angular acceleration α * =0 and the target angular velocity ω * =0.
このように、式(3)により演算したタイミングt1で目標角加加速度ζ*を最大加加速度-ζmaxからζmaxへ切り替えることで、図6の動作タイミングチャート(b)に示すように、0<t≦t1において目標角加速度α*を負方向に増やして減速度を強くし、t1<t≦t2において目標角加速度α*を正方向、つまり、ブレーキが弱まる方向への制御を行う。 In this way, by switching the target angular jerk ζ * from the maximum jerk −ζ max to ζ max at the timing t 1 calculated by equation (3), as shown in the operation timing chart (b) of FIG. 6, When 0<t≦t1, the target angular acceleration α * is increased in the negative direction to strengthen the deceleration, and when t1 <t≦ t2 , the target angular acceleration α * is controlled in the positive direction, that is, in the direction in which the brake is weakened. conduct.
これにより、電動モータ15が減速開始から停止するまで(t=0~t2)加速度が連続的に変化し、±ζmaxの範囲内で加加速度を最大にする(制限する)ことで、減速時に良好な乗り心地を実現するとともに車両の停止までの時間(距離)を短縮できる。
As a result, the acceleration of the
ECU3は、ステップS39において、目標速度に従って回転駆動されている電動モータ15を搭載した車両1が停止したか否か(速度が0となった)を判断する。そして、車両1が停止するまで、目標速度に従った電動モータ15の制御を実行する。
In step S39, the
上記の制御において、目標角加加速度ζ*が決まれば、それに応じて目標速度が決まる。よって、自動速度制御を行っている車両のトラクションモータに上記の速度制御を適用し、目標角加加速度を一定にして目標角加速度を連続的に変化させることで、例えば、坂道等の条件下(ヒルホールド状態)においても停止時の乗り心地が向上する。換言すれば、ヒルホールドに入る前の状態を維持したまま停止制御することが乗り心地の向上につながる。 In the above control, once the target angular jerk ζ * is determined, the target speed is determined accordingly. Therefore, by applying the above speed control to the traction motor of a vehicle that is performing automatic speed control, and continuously changing the target angular jerk while keeping the target angular jerk constant, for example, under conditions such as a slope ( The ride comfort when stopped also improves (in hill hold condition). In other words, performing stop control while maintaining the state before entering hill hold leads to improved ride comfort.
<実施例2>
上記の実施例1では、ζ*を切り替えるタイミングt1と、α*とω*が共に0となるタイミングt2を演算したが、これに代わる制御も可能である。
<Example 2>
In the first embodiment described above, the timing t 1 for switching ζ * and the timing t 2 at which both α * and ω * become 0 are calculated, but alternative control is also possible.
実施例2に係る停止制御では、上述したタイミングt1において、(α*)2/ω*=-2nζmaxとなることから、t1,t2を演算せずに、車両1の減速開始から停止までの経過時間tにおいて、|ω*|≦(α*)2/2ζmaxが成立した時点で目標角加加速度ζ*を切り替え、かつ、ω*が所定値よりも小さくなった時点で目標角加速度α*と目標角速度ω*と目標角加加速度ζ*が0となるように制御する。
In the stop control according to the second embodiment, at the timing t 1 described above, (α * ) 2 /ω * = -2nζ max , so without calculating t 1 and t 2 , from the start of deceleration of the
こうすることで、目標角加加速度ζ*の切り替え時間t1と目標停止時間t2の計算が不要になり、ECU3において停止制御途中の加速度の修正が可能となる。
By doing so, it becomes unnecessary to calculate the switching time t 1 of the target angular jerk ζ * and the target stop time t 2 , and it becomes possible for the
<実施例3>
上記実施例1の停止制御では、停止指示の開始時における実角速度ω0が大きい場合、停止に至る途中の角加速度絶対値が過大となり、搭乗者が違和感を覚えることが想定される。
<Example 3>
In the stop control of the first embodiment, if the actual angular velocity ω 0 at the start of the stop instruction is large, the absolute value of the angular acceleration on the way to the stop will be excessive, and it is assumed that the passenger will feel uncomfortable.
そこで実施例3では、車両1の角加速度の絶対値|α|が、搭乗者が違和感を感じないようにあらかじめ設定した最大加速度αmaxを超えた場合、|ω*|≦αmax
2/2ζmaxが成立するまで目標角加速度α*の絶対値を一定値αmaxに維持する。
Therefore, in the third embodiment, when the absolute value |α| of the angular acceleration of the
具体的には、図7の動作タイミングチャート(b)に示すように、目標角加速度の絶対値|α|が、最大加速度-αmaxを超える時点Aで、目標角加加速度ζ*を最大加加速度-ζmaxから0へ切り替える。その後、|ω*|≦αmax 2/2ζmaxが成立する時点Bまで目標角加加速度ζ*を一定とし(0に維持し)、時点Bで、ζ*を0から最大加加速度ζmaxへ切り替える。 7(b), at time A when the absolute value |α| of the target angular acceleration exceeds the maximum acceleration -α max , the target angular jerk ζ * is switched from the maximum jerk -ζ max to 0. Thereafter, the target angular jerk ζ * is kept constant (maintained at 0) until time B when |ω * |≦α max 2 /2ζ max is established, and at time B, ζ * is switched from 0 to the maximum jerk ζ max .
よって実施例3では、角加速度がゆっくり変化しても、角加速度が許容量を超えた場合には搭乗者が不快を感じることに鑑みて、角加速度にリミッタを設けて絶対値が過大となることを防止することで、車両停止時に搭乗者に違和感が生じるのを排除できる。 Therefore, in the third embodiment, even if the angular acceleration changes slowly, the passenger will feel uncomfortable if the angular acceleration exceeds the allowable amount. In view of this, a limiter is provided for the angular acceleration to prevent the absolute value from becoming excessive, thereby eliminating the discomfort felt by the passenger when the vehicle stops.
<実施例4>
停止指示の開始時の実角速度ω0に対して実角加速度α0の絶対値が大きい場合、それをもとに目標速度を演算すると、例えば、図8の動作タイミングチャート(a)において符号51で示すように、目標速度が0を跨ぐ。つまり、図8の動作タイミングチャート(b)において符号55で示す角加速度に対して、上記の実施例1と同様の演算をすると、目標速度が0を跨ぐことになる。
<Example 4>
If the absolute value of the actual angular acceleration α 0 is large with respect to the actual angular velocity ω 0 at the start of the stop instruction, and the target speed is calculated based on it, for example, in the operation timing chart (a) of FIG. As shown, the target speed crosses 0. In other words, when the same calculation as in the first embodiment is performed on the angular acceleration indicated by the
このような場合、目標速度が減少(特性曲線が下に凸)から増加(特性曲線が上に凸)に変化する。そのため、車両1が前進状態から停止するまでの間に一旦後退することになり、停止が円滑でないため搭乗者には違和感が生じる。
In such a case, the target speed changes from decreasing (the characteristic curve is convex downward) to increasing (the characteristic curve is convex upward). Therefore, the
そこで、実施例4に係る停止制御では、目標速度がマイナスになるのを防ぐため、停止開始時の角加速度を制限する。つまり、図8の動作タイミングチャート(b)に示すように、角加速度α0(符号55)を、それよりも小さい角加速度α0´(符号57)に変える。 Therefore, in the stop control according to the fourth embodiment, in order to prevent the target speed from becoming negative, the angular acceleration at the start of stopping is limited. That is, as shown in the operation timing chart (b) of FIG. 8, the angular acceleration α 0 (code 55) is changed to the smaller angular acceleration α 0 ′ (code 57).
具体的には、車両1の減速開始時における実角加速度の絶対値|α0|を√(2|ω0ζmax|)として目標速度を計算する。この場合においても、図8の動作タイミングチャート(a)(b)に示すように、α*とω*が同じタイミングで0となるように角加速度を制限する。一方、角加速度α0を減らす方向での制御となるため、動作タイミングチャート(c)において符号59で示すように、目標角加加速度ζ*はα0の制限前と制限後において変化しない。
Specifically, the target speed is calculated by setting the absolute value |α 0 | of the actual angular acceleration at the start of deceleration of the
このように減速開始時の実角加速度を制限することで、目標角速度ω*が0を跨ぐことを防止して、車両を前進状態から一旦後退することなく停止させることができる。 By limiting the actual angular acceleration at the start of deceleration in this way, the target angular velocity ω * can be prevented from crossing 0, and the vehicle can be stopped from a forward state without once retreating.
<実施例5>
実施例4と同様、目標速度が0を跨ぐことが想定される場合、実施例5として、図9の動作タイミングチャート(c)に示すように、目標角加加速度ζ*の最大加加速度の制限をζmax(符号71)から、ζmax´(符号73)に緩和する停止制御を行う。
<Example 5>
As in the fourth embodiment, when it is assumed that the target speed crosses 0, as a fifth embodiment, as shown in the operation timing chart (c) of FIG. 9, the maximum jerk of the target angular jerk ζ * is limited. Stop control is performed to relax ζ max (symbol 71) to ζ max ′ (symbol 73).
具体的には、車両の減速開始時における実角加速度の絶対値|α0’|を|α0 |>|α0’|として計算し、かつ、目標角加加速度の最大値ζmax´を(α0’)2/|2ω0|とする。このように、目標角加加速度を一時的に緩和することで、目標角速度ω*が0を跨ぐことを防止して、車両を前進状態から一旦後退することなく停止させることができる。図10は、実角加速度の絶対値|α0’|と目標加加速度の最大値ζmax´の考えられる組み合わせを示す。 Specifically, the absolute value of the actual angular acceleration at the start of deceleration of the vehicle |α 0 '| is calculated as |α 0 |>|α 0 '|, and the maximum value of the target angular jerk ζ max ′ is (α 0 ′) 2 /|2ω 0 |. In this way, by temporarily relaxing the target angular jerk, the target angular velocity ω * can be prevented from crossing 0, and the vehicle can be stopped from a forward state without once retreating. FIG. 10 shows possible combinations of the absolute value |α 0 '| of the actual angular acceleration and the maximum value ζ max ' of the target jerk.
なお、目標角速度の演算方法等を含む上記実施例4,5に記載の停止制御は、それぞれを単独で実行してもよいし、実施例4と実施例5を併用した停止制御としてもよい。 It should be noted that the stop control described in the fourth and fifth embodiments, including the calculation method of the target angular velocity, etc., may be executed independently, or may be a stop control that uses the fourth and fifth embodiments together.
以上説明したように本実施形態に係る車両用電子制御装置は、外部より停止指示を受けた場合、車両の実角加速度α0と、あらかじめ設定した目標角加加速度ζ*より目標角加速度α*を算出し、さらに、実角加速度α0と、実角速度ω0と、目標角加加速度ζ*より目標角速度ω*を算出して、これら算出した目標角加速度α*と目標角速度ω*に基づく目標速度に従って車両が停止するように制御する。 As described above, when the vehicle electronic control device according to this embodiment receives a stop command from the outside, it calculates a target angular acceleration α* from the vehicle's actual angular acceleration α0 and a preset target angular jerk ζ * , and further calculates a target angular velocity ω * from the actual angular acceleration α0 , the actual angular velocity ω0 , and the target angular jerk ζ * , and controls the vehicle to stop in accordance with a target speed based on the calculated target angular acceleration α * and target angular velocity ω* .
また、あらかじめ乗り心地を考慮して決めた目標角加加速度ζ*を切り替えて、目標とする停止時間に車両の加速度と速度が同時に0となるように制御することで、停車時における加速度の不自然な変化を抑えた車両の制御が可能になり、自然な乗り心地を得ることができる。 In addition, by switching the target angular jerk ζ * determined in advance with ride comfort in mind and controlling the vehicle so that the acceleration and speed of the vehicle become 0 at the same time during the target stopping time, it is possible to reduce the acceleration when the vehicle is stopped. This makes it possible to control the vehicle while minimizing natural changes, providing a natural ride comfort.
このように、車両停止時の角加加速度を許容された範囲内で最大値で一定にして角加速度を連続的に変化させることで、坂道等の条件下(ヒルホールド状態)においても良好な乗り心地を実現するとともに、減速開始から停止までの時間を短縮できる。 In this way, by keeping the angular jerk constant at a maximum value within an allowable range when the vehicle is stopped and continuously changing the angular acceleration, a good ride comfort can be achieved even on hilly roads (hill hold conditions) and the time from when deceleration begins to when the vehicle comes to a stop can be shortened.
また、ノッチフィルタにより車両のメカ共振周波数成分を低減し、さらにローパスフィルタによってセンサノイズ成分を低減した信号より実角速度ω0および実角加速度α0を演算することで、不要なノイズを低減した速度データと加速度データから目標速度を生成でき、違和感のない車両の減速制御ができる。 In addition, the vehicle's mechanical resonance frequency component is reduced by a notch filter, and the actual angular velocity ω 0 and the actual angular acceleration α 0 are calculated from the signal with the sensor noise component reduced by a low-pass filter, thereby reducing unnecessary noise. A target speed can be generated from data and acceleration data, and vehicle deceleration control can be performed without any discomfort.
例えば、電動モータを駆動するインバータ装置において、上述した車両用電子制御装置によって生成した目標速度に追従するように電動モータのトルク指令信号を生成し、そのトルク指令信号によって電動モータを駆動制御することで、減速時において目標速度に従ったインバータ装置の制御が可能になる。 For example, in an inverter device that drives an electric motor, a torque command signal for the electric motor is generated so as to follow the target speed generated by the above-mentioned vehicle electronic control device, and the electric motor is drive-controlled by the torque command signal. This makes it possible to control the inverter device according to the target speed during deceleration.
さらには、自動車等に上記インバータ装置を備えることで、減速時において自動車等を円滑に停止させることができる。 Furthermore, by equipping an automobile or the like with the above inverter device, the automobile or the like can be stopped smoothly during deceleration.
1 車両
2 車両制御装置(VCU)
3 電子制御ユニット(ECU)
5 加速度演算部
7 目標速度演算部
8 速度演算部
9 モータ制御部(MCU)
10 インバータ回路
11 変速機
13a,13b 車輪
15 電動モータ
17 位置検出器
21 アクセルペダル
23 ブレーキペダル
25 ブレーキ制御部
31 加速度算出部
33 ノッチフィルタ
35 ローパスフィルタ
41 目標角加速度演算部
43 目標角速度演算部
45 目標角加加速度格納部
47 タイミング演算部
1
3 Electronic control unit (ECU)
5
10
Claims (11)
実角速度ω0、実角加速度α0を、それぞれ、前記電動モータの電気角から算出される値であるとするとき、
前記減速の開始時における前記実角速度ω0と、該実角速度ω0を時間微分した前記実角加速度α0とを求める手段と、
前記実角加速度α0と、あらかじめ設定した目標角加加速度ζ*より目標角加速度α*を算出する手段と、
前記実角加速度α0と、前記実角速度ω0と、前記目標角加加速度ζ*より目標角速度ω*を算出する手段と、
前記目標角加速度α*と前記目標角速度ω*に基づく目標速度に従って前記車両が停止するように制御する制御手段と、
を備える制御装置。
A control device for controlling the deceleration of a vehicle that travels using the driving force of an electric motor mounted thereon in response to an external stop instruction, the control device comprising:
When the actual angular velocity ω0 and the actual angular acceleration α0 are respectively calculated from the electrical angle of the electric motor,
means for determining the actual angular velocity ω0 at the start of the deceleration and the actual angular acceleration α0 obtained by time-differentiating the actual angular velocity ω0;
means for calculating a target angular acceleration α* from the actual angular acceleration α0 and a preset target angular jerk ζ*;
means for calculating a target angular velocity ω* from the actual angular acceleration α0, the actual angular velocity ω0, and the target angular jerk ζ*;
control means for controlling the vehicle to stop according to a target speed based on the target angular acceleration α* and the target angular velocity ω*;
A control device comprising:
請求項1~8のいずれか1項に記載の制御装置により生成された目標速度に追従するように前記電動モータのトルク指令信号を生成する手段と、
前記トルク指令信号によって前記電動モータを駆動制御する手段と、
を備えるインバータ装置。 An inverter device that drives an electric motor,
Means for generating a torque command signal for the electric motor so as to follow the target speed generated by the control device according to any one of claims 1 to 8;
means for driving and controlling the electric motor using the torque command signal;
An inverter device comprising:
実角速度ω0、実角加速度α0を、それぞれ、前記電動モータの電気角から算出される値であるとするとき、
前記減速の開始時における前記実角速度ω0求める工程と、
前記実角速度ω0を時間微分して前記実角加速度α0を求める工程と、
前記実角加速度α0と、あらかじめ設定した目標角加加速度ζ*より目標角加速度α*を算出する工程と、
前記実角加速度α0と、前記実角速度ω0と、前記目標角加加速度ζ*より目標角速度ω*を算出する工程と、
前記目標角加速度α*と前記目標角速度ω*に基づく目標速度に従って前記車両が停止するように制御する工程と、
を備える制御方法。
A control method for controlling deceleration of a vehicle that travels with the driving force of an electric motor mounted thereon in response to an external stop instruction, the method comprising:
When the actual angular velocity ω0 and the actual angular acceleration α0 are respectively calculated from the electrical angle of the electric motor,
determining the actual angular velocity ω0 at the start of the deceleration;
obtaining the actual angular acceleration α0 by time-differentiating the actual angular velocity ω0;
a step of calculating a target angular acceleration α* from the actual angular acceleration α0 and a preset target angular jerk ζ*;
calculating a target angular velocity ω* from the actual angular acceleration α0, the actual angular velocity ω0, and the target angular jerk ζ*;
controlling the vehicle to stop according to a target speed based on the target angular acceleration α* and the target angular velocity ω*;
A control method comprising:
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