JPWO2014087474A1

JPWO2014087474A1 - 車両の制御システム

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Publication number: JPWO2014087474A1
Application number: JP2014550822A
Authority: JP
Inventors: 天野　正弥; 正弥天野; 内田　健司; 健司内田; 田中　信行; 信行田中; 祐希早川; 豪早坂
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: JP5924419B2; US20150292427A1; WO2014087474A1; CN104822924B; CN104822924A; US9611795B2

Abstract

車両の駆動トルクを制御するＰＭ−ＥＣＵは、運転者がスタートスイッチを操作することによって停止し、運転者がスタットスイッチを再操作することにより起動する。ＰＭ−ＥＣＵは、スタートスイッチが操作されたことによって停止した後、再びスタートスイッチが操作されると起動するとともに、車両の駆動トルクを制限する。ＰＭ−ＥＣＵは、アクセルペダルの操作量が低下することに起因して駆動トルクの制限を解除する。

Description

本発明は、車両の制御システムに関し、特に、車両の駆動トルクを制限する技術に関する。

車両に搭載されたパワートレーン等を制御する電子制御装置として、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）が用いられている。例えば、ユーザ（運転者）がイグニッションスイッチ（あるいはスタートスイッチ）をオン操作するとＥＣＵが起動され、オフ操作すると停止される。このようなイグニッションスイッチを走行中にオフ操作し、その後オン操作した場合には、一旦停止したパワートレーンが再起動することにより、失われた駆動トルクが再発生することが考えられる。

再発生した駆動トルクによるショックを防止する方策の一例として、特開２００４−９２６２３号公報（特許文献１）は、要約等において、走行中にエンストしたときには、スロットル開度が所定値以下であれば、スタータリレーをＯＮすることで、エンジン始動を許可することを開示する。

特開２００４−９２６２３号公報

しかしながら、スロットル開度が所定値以下である状態であることを前提にエンジン始動を許可するようにすると、たとえば運転者がスイッチを操作してもエンジンが始動しなければ、運転者が一旦アクセルペダルを戻し、再度スイッチを操作しなければならない。そのため、走行中においてすべき操作が複雑化し得る。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、不意に駆動トルクを生じさせないようにするとともに、少ない操作で駆動トルクを再発生させることである。

請求項１に記載の発明では、アクセルペダルを運転者が操作することにより走行する車両の制御システムは、車両の駆動トルクを制御する制御装置と、制御装置を起動ならびに停止させるために運転者が操作するスイッチとを含む。制御装置は、スイッチが操作されたことによって停止した後、車両の走行中にスイッチが再び操作されると、再起動するとともに、再起動時にアクセルペダルが操作されているときは、車両の駆動トルクを制限し、アクセルペダルの操作量が低下することに起因して駆動トルクの制限を解除する。

請求項１に記載の発明によれば、運転者がアクセルペダルを踏み続ける限り駆動トルクが制限される一方、アクセルペダルを一旦戻すことで、スイッチを再操作せずに所望の駆動トルクを実現できる。そのため、不意に駆動トルクを生じさせないようにするとともに、少ない操作で駆動トルクを再発生させることができる。

請求項２に記載の発明では、制御装置は、スイッチが操作されたことによって停止した後、制御装置の再起動のためにスイッチが操作されたときに、アクセル開度またはスロットル開度が所定値以上であると、車両の駆動トルクを制限する。アクセル開度またはスロットル開度が所定値よりも小さくなると、駆動トルクの制限が解除される。

請求項２に記載の発明によれば、アクセルペダルへの操作状態の判定をアクセル開度またはスロットル開度という数値を用いて処理することができる。よって、ＥＣＵなどの演算装置によってアクセルペダルへの操作状態を判定することができる。

請求項３に記載の発明では、制御装置は、アクセル開度またはスロットル開度が所定値以上のまま車両が停車した場合、停止する。

請求項３に記載の発明によれば、停車後に駆動トルクが再発生し、不意に車両が発進することを防ぐことができる。

請求項４に記載の発明では、制御装置は、アクセル開度またはスロットル開度が所定値以上のまま車両が停車し、かつ運転者が車両から出た場合、停止する。

請求項４に記載の発明によれば、停車後、運転者が車両から離れたときに駆動トルクが再発生し、不意に車両が発進することを防ぐことができる。

請求項５に記載の発明では、制御装置は、アクセル開度またはスロットル開度が所定値以上のまま車両が停車したとき、制動力を発生するようにパーキングブレーキが操作されているか、もしくはシフトポジションがパーキングポジションであると、起動した状態を維持する。

請求項５に記載の発明によれば、車両が不意に発進するおそれがなければ、運転者のスイッチ操作に従って、制御装置を起動しておくことができる。

運転者がアクセルペダルを踏み続ける限り駆動トルクが制限される一方、アクセルペダルを一旦戻すことで、スイッチを再操作せずに所望の駆動トルクを実現できる。そのため、不意に駆動トルクを生じさせないようにするとともに、少ない操作で駆動トルクを再発生させることができる。

ハイブリッド車を示す概略構成図である。動力分割機構の共線図を示す図である。ＰＭ−ＥＣＵが停止するまでの待機時間ΔＴを示す図である。車両の走行中におけるＰＭ−ＥＣＵの状態の変化を示すタイミングチャートである。停車前後におけるＰＭ−ＥＣＵの状態の変化を示すタイミングチャートである。ＰＭ−ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャート（その１）である。ＰＭ−ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャート（その２）である。ＰＭ−ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャート（その３）である。ＰＭ−ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャート（その４）である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、ハイブリッド車は、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０と、第２モータジェネレータ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とを備える。この車両のパワートレーンは、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０を含む。

ハイブリッド車は、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。なお、ハイブリッド車の代わりに、その他、モータからの駆動力のみで走行する電気自動車もしくは燃料電池車を用いるようにしてもよい。駆動源としてエンジンのみを有する車両を用いてもよい。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１モータジェネレータ１１０を駆動させて発電する経路である。

第１モータジェネレータ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０のＳＯＣ（State Of Charge）の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力はそのまま第２モータジェネレータ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。

第２モータジェネレータ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２モータジェネレータ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１モータジェネレータ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。

第２モータジェネレータ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２モータジェネレータ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２モータジェネレータ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。

ハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２モータジェネレータ１２０が駆動され、第２モータジェネレータ１２０が発電機として作動する。これにより第２モータジェネレータ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２モータジェネレータ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。

動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１モータジェネレータ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２モータジェネレータ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の回転数は、図２に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。

図１に戻って、バッテリ１５０は、複数のセルから構成される組電池である。バッテリ１５０は、たとえば、複数のセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成される。バッテリ１５０は、たとえばリチウムイオンバッテリである。満充電時のバッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。

本実施の形態において、エンジン１００は、ＥＦＩ（Electronic Fuel Injection）−ＥＣＵ１７０により制御される。第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０は、ＭＧ（Motor Generator）−ＥＣＵ１７２により制御される。ＥＦＩ−ＥＣＵ１７０ならびにＭＧ−ＥＣＵ１７２は、ＰＭ（Power train Manager）−ＥＣＵ１７４と双方向に通信可能に接続される。

ＰＭ−ＥＣＵ１７４は、ＥＦＩ−ＥＣＵ１７０ならびにＭＧ−ＥＣＵ１７２を管理する機能を有する。たとえば、ＰＭ−ＥＣＵ１７４からの指令信号により、ＥＦＩ−ＥＣＵ１７０ならびにＭＧ−ＥＣＵ１７２の起動（電源オン）および停止（電源オフ）が制御される。

また、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は、ＥＦＩ−ＥＣＵ１７０に対してエンジン１００の目標出力ならびに目標トルクなどを指令し、ＭＧ−ＥＣＵ１７２に対して第１モータジェネレータ１１０の発電電力および第２モータジェネレータ１２０の駆動電力などを指令する。よって、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は、車両のパワートレーンを統括的に制御する制御装置に相当する。一例として、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は、ユーザによるアクセルペダル１８０の操作量（アクセル開度とも記載する）に応じて車両の駆動トルクを定め、定められた駆動トルクを実現するようにＥＦＩ−ＥＣＵ１７０ならびにＭＧ−ＥＣＵ１７２に対して指令を与える。アクセル開度はアクセル開度センサ１８２によって検出される。ＰＭ−ＥＣＵ１７４の起動ならびに停止は、電源ＥＣＵ１７６により管理される。

電源ＥＣＵ１７６は、ユーザ（運転者）がスタートスイッチ１７８を操作したか否かを判断し、ユーザによるスタートスイッチ１７８の操作に応じて、ＩＧオン信号またはＩＧオフ信号を生成し、ＰＭ−ＥＣＵ１７４に対して出力する。一例として、電源ＥＣＵ１７６は、ユーザがスタートスイッチ１７８を操作することによって変化する電圧によって、ユーザがスタートスイッチ１７８を操作したか否かを判断する。なお、ユーザがスタートスイッチ１７８を操作したか否かを判断する方法には、スイッチが操作された否かを判断するための一般的は方法を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。

本実施の形態において、一例として、ＰＭ−ＥＣＵ１７４が停止している状態でユーザがスタートスイッチ１７８を操作すると、電源ＥＣＵ１７６はＩＧオン信号を生成する。ＰＭ−ＥＣＵ１７４は、電源ＥＣＵ１７６からＩＧオン信号が入力されると起動する。

一方、ＰＭ−ＥＣＵ１７４が起動している状態でユーザがスタートスイッチ１７８を操作すると、電源ＥＣＵ１７６はＩＧオフ信号を生成する。図３に示すように、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は、電源ＥＣＵ１７６からＩＧオフ信号が継続して所定の待機時間ΔＴだけ入力されるまでの間、起動状態を維持し、電源ＥＣＵ１７６からＩＧオフ信号が継続して所定の待機時間ΔＴ以上入力されると停止する。

本実施の形態においては、車両の走行中であっても、ユーザがスタートスイッチ１７８を操作することにより、ＰＭ−ＥＣＵ１７４の停止ならびに起動が可能である。本実施の形態において、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は、図４に示すように、スタートスイッチ１７８が操作されたことによって停止した後、ＰＭ−ＥＣＵ１７４の再起動のためにスタートスイッチ１７８が操作されると起動するとともに、車両の駆動トルクを制限する。例えば、駆動トルクがゼロにされたり、上限値以下に制限されたり、アクセル開度に応じて定められる駆動トルクが制限されていない場合に比べて低減される。また、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は、アクセルペダル１８０の操作量が低下することに起因して駆動トルクの制限を解除する。

より具体的には、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は、スタートスイッチ１７８が操作されたことによって停止した後、ＰＭ−ＥＣＵ１７４の再起動のためにスタートスイッチ１７８が操作されたときに、アクセル開度が所定値以上であると、車両の駆動トルクを制限する。アクセル開度が所定値よりも小さくなると、駆動トルクの制限が解除される。

したがって、運転者がアクセルペダル１８０を踏み続ける限り駆動トルクが制限される一方、アクセルペダル１８０を一旦戻すことで、スタートスイッチ１７８を再操作せずに所望の駆動トルクを実現できる。そのため、不意に駆動トルクを生じさせないようにするとともに、少ない操作で駆動トルクを再発生させることができる。

なお、アクセル開度の代わりにスロットル開度を用いるようにしてもよい。特に、駆動源としてエンジン１００のみを搭載した車両においては、アクセル開度の代わりにスロットル開度を用いるようにしてもよい。

上述したように、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は、スタットスイッチ１７８の操作によって起動するものの、図５に示すように、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は、アクセル開度（またはスロットル開度）が所定値以上のまま車両が停車した場合、停止する。これにより、停車時に運転者が足をアクセルペダル１８０から離すことによって駆動トルクの制限が解除され、その結果発生したクリープトルクにより不意に車両が発進することを防ぐことができる。

アクセル開度（またはスロットル開度）が所定値以上のまま車両が停車し、かつ運転者が車両から出た場合に停止するようにＰＭ−ＥＣＵ１７４を構成してもよい。この例において、アクセル開度（またはスロットル開度）が所定値以上のまま車両が停車したとき、制動力を発生するようにパーキングブレーキ（図示せず）が操作されているか、もしくはシフトレバー（図示せず）等によって選択されるシフトポジションがパーキング（Ｐ）ポジションであると、起動した状態を維持するようにＰＭ−ＥＣＵ１７４を構成してもよい。運転者が車両から出たことは、例えば、運転席の荷重センサがオフになったことや、運転席側のドアが開いたことにより検出すればよい。

その他、アクセル開度（またはスロットル開度）が所定値以上のまま車両が停車した場合において、ブレーキペダル１８０が操作されておらず、パーキングブレーキが解除されており、かつ、シフトポジションがパーキングポジション以外であれば、停止するようにＰＭ−ＥＣＵ１７４を構成してもよい。

図６を参照して、ＰＭ−ＥＣＵ１７４が実行する処理について説明する。
ステップ（以下ステップをＳと略す）１００にて、ＩＧオン信号が入力されると、Ｓ１０２にて、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は起動する。起動後、Ｓ１０４にて、車両が走行中であるかどうかが判断される。車両が走行中であるかどうかは、たとえば車速がゼロよりも大きいか否かにより判断される。車速は、たとえば車輪の回転速度等から検出される。

車両が走行中であると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、Ｓ１０６にて、アクセル開度が所定値以上であるかどうかが判断される。アクセル開度が所定値以上であれば（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、Ｓ１０８にて、駆動トルクが制限される。

その後、アクセル開度が所定値よりも小さくなると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、Ｓ１１２にて、駆動トルクの制限が解除される。ＩＧオフ信号が入力されれば（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、Ｓ１１６にて、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は停止する。

アクセル開度が所定値以上のままであっても（Ｓ１１０にてＮＯ）、車両が停車すると（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、Ｓ１１６にて、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は停止する。その他、ＩＧオフ信号が入力されると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、Ｓ１１６にて、ＰＭ−ＥＣＵ１７４は停止する。

図７に示すように、アクセル開度が所定値以上のまま車両が停車し（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、かつ運転者が車両から出た場合に（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、ＰＭ−ＥＣＵ１７４が停止するように構成してもよい。

また、図８に示すように、アクセル開度が所定値以上のまま車両が停車したとき（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、制動力を発生するようにパーキングブレーキが操作されているか、もしくはシフトポジションがパーキングポジションであると（Ｓ１２４にてＹＥＳ）、停止せずに起動した状態を維持するようにＰＭ−ＥＣＵ１７４を構成してもよい。

さらに、図９に示すように、アクセル開度が所定値以上のまま車両が停車した場合において（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、ブレーキペダル（図示せず）が操作されておらず、パーキングブレーキが解除されており、かつ、シフトポジションがパーキングポジション以外であれば（Ｓ１２４にてＹＥＳ）、停止するようにＰＭ−ＥＣＵ１７４を構成してもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００エンジン、１１０第１モータジェネレータ、１２０第２モータジェネレータ、１３０動力分割機構、１４０減速機、１５０バッテリ、１６０前輪、１７０ＥＦＩ−ＥＣＵ、１７２ＭＧ−ＥＣＵ、１７４ＰＭ−ＥＣＵ、１７６電源ＥＣＵ、１７８スタートスイッチ、１８０アクセルペダル、１８２アクセル開度センサ。

Claims

アクセルペダルを運転者が操作することにより走行する車両の制御システムであって、
前記車両の駆動トルクを制御する制御装置と、
前記制御装置を起動ならびに停止させるために運転者が操作するスイッチとを備え、
前記制御装置は、
前記スイッチが操作されたことによって停止した後、前記車両の走行中に前記スイッチが再び操作されると、再起動するとともに、
再起動時に前記アクセルペダルが操作されているときは、前記車両の駆動トルクを制限し、
前記アクセルペダルの操作量が低下することに起因して駆動トルクの制限を解除する、車両の制御システム。
前記制御装置は、
前記スイッチが操作されたことによって停止した後、前記制御装置の再起動のために前記スイッチが操作されたときに、アクセル開度またはスロットル開度が所定値以上であると、前記車両の駆動トルクを制限し、
アクセル開度またはスロットル開度が前記所定値よりも小さくなると、駆動トルクの制限を解除する、請求項１に記載の車両の制御システム。
前記制御装置は、アクセル開度またはスロットル開度が前記所定値以上のまま前記車両が停車した場合、停止する、請求項２に記載の車両の制御システム。
前記制御装置は、アクセル開度またはスロットル開度が前記所定値以上のまま前記車両が停車し、かつ運転者が前記車両から出た場合、停止する、請求項２に記載の車両の制御システム。
前記制御装置は、アクセル開度またはスロットル開度が前記所定値以上のまま前記車両が停車したとき、制動力を発生するようにパーキングブレーキが操作されているか、もしくはシフトポジションがパーキングポジションであると、起動した状態を維持する、請求項４に記載の車両の制御システム。