WO2012111083A1

WO2012111083A1 - 車両用制御装置

Info

Publication number: WO2012111083A1
Application number: PCT/JP2011/053099
Authority: WO
Inventors: 正和齋藤; 伊藤　芳輝; 雅章田川; 仁大熊; 幸弘細江
Original assignee: スズキ株式会社
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-08-23
Also published as: CN103492217B; JPWO2012111083A1; JP5672565B2; CN103492217A

Abstract

　制御手段（１７）は、アクセル操作量と車速とに基づいて基本目標駆動力を算出する基本目標駆動力算出手段（１７Ａ）と、ブレーキ操作量に基づいて回生制動力を算出する回生制動力算出手段（１７Ｂ）と、基本目標駆動力を第１の変化率（α）で制限する駆動力制限手段（１７Ｃ）と、回生制動力を第２の変化率（β）で制限する回生制動力制限手段（１７Ｄ）と、駆動力制限手段（１７Ｃ）により制限された基本目標駆動力と回生制動力制限手段（１７Ｄ）により制限された回生制動力とを加算してモータ（４、５）から発生させる目標駆動力とする目標駆動力算出手段（１７Ｆ）とを備えている。　これにより、運転者の制動要求・駆動要求に応じた応答性を確保しつつ、制動力・駆動力の急変によるショック等の発生を防止できる。　

Description

車両用制御装置

　この発明は、車両用制御装置に係り、特にモータを動力源とした電動車両においてモータによる回生制動力を用いて車両制動力を発生させる車両用制御装置に関する。

　車両には、駆動源として、エンジンとこのエンジン以外にモータ（電動機）を備え、燃費を向上するための電動車両として、いわゆるハイブリッド車両がある。
　このハイブリッド車両においては、車両制動力の制御方法として、アクセル操作量と車速とをパラメータとして予め設定した目標駆動力に回生制動力を加算する制御を行っていた。この場合、駆動トルクの急な変化による運転の違和感を低減することを目的として、目標駆動力に回生制動力を加算した後で、予め定めた変化率で制限することによってモーターを制御するのが一般的である。
　即ち、図５に示すように、車両用制御装置の制御手段１１７においては、一般的に、アクセル操作量検出手段及び車速検出手段に連絡して基本目標駆動力テーブルＭを有する基本目標駆動力算出手段１１７Ａと、ブレーキ操作量検出手段に連絡する回生制動力算出手段１１７Ｂと、基本目標駆動力算出手段１１７Ａ及び回生制動力算出手段１１７Ｂに連絡する加算手段１１７Ｃと、この加算手段１１７Ｃに連絡する目標駆動力算出手段１１７Ｄと、この目標駆動力算出手段１１７Ｄに連絡する変化率制限手段１１７Ｅとを備え、そして、アクセル操作量と車速とによって予め設定した基本目標駆動力テーブルＭから基本目標駆動力を算出し、制動要求の有無により回生制動力を算出し、基本目標駆動力に回生制動力を加算したのち、モータの駆動力が急変した場合の車両挙動を考慮した変化率制限処理をし、モータ出力を行っている。

特開２００９－１０６１３０号公報

　特許文献１に係る電動車両、および電動車両の回生制御方法は、降坂路での車両の走行時におけるモータの目標トルクを、基本目標トルクを少なくとも降坂路回生補正量によって補正し、その目標トルクの出力トルクをモータに発生させるように、モータの通電を制御するものである。

　ところで、上記の図５における処理によって出力されるモータ出力値は、図６に示されている。この図６においては、アクセル開度と制動要求とによって求められる目標駆動力を実線Ｐで示し、変化率制限処理によって制限したモータ出力値を一点鎖線Ｑで示す。この場合、アクセルオフ（アクセルペダルを踏み込んでいない状態）後において、ブレーキオン（ブレーキペダルを踏み込んだ状態）した場合では（図６のＡ参照）、制動要求に対して遅れが大きくなり、また、ブレーキオフ（ブレーキペダルを踏み込んでいない状態）の場合では（図６のＢ参照）、駆動要求に対して遅れが大きくなる。
　このように、最終的な駆動トルクを変化率制限して出力させるので、アクセルオフ（アクセルペダルを踏み込んでいない状態）してブレーキオン（ブレーキペダルを踏み込んだ状態）した場合、モータによる制動トルクがブレーキオン（ブレーキペダルを踏み込んだ状態）した直後には増加せず、速感が遅れて発生するため、運転者へ違和感を与えていた。また、ブレーキオフ（ブレーキペダルを踏み込んでいない状態）とした場合に、モータによる制動トルクがブレーキオフ（ブレーキペダルを踏み込んでいない状態）した直後には減少せず、減速感が残って運転者へ違和感を与えるので、改善が望まれていた。

　そこで、この発明は、運転者の制動要求・駆動要求に応じた応答性を確保しつつ、制動力・駆動力の急変によるショック等の発生を防止できる車両用制御装置を提供することにある。

　この発明は、車輪を駆動するとともに回生制動力を発生するモータを備えた車両用制御装置において、アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段を設け、車速を検出する車速検出手段を設け、ブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段を設け、前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量と前記車速検出手段により検出された車速とに基づいて基本目標駆動力を算出する基本目標駆動力算出手段と、前記ブレーキ操作量検出手段により検出されたブレーキ操作量に基づいて回生制動力を算出する回生制動力算出手段と、前記基本目標駆動力算出手段により算出された基本目標駆動力を第１の変化率で制限する駆動力制限手段と、前記回生制動力算出手段により算出された回生制動力を第２の変化率で制限する回生制動力制限手段と、前記駆動力制限手段により制限された基本目標駆動力と前記回生制動力制限手段により制限された回生制動力とを加算して前記モータから発生させる目標駆動力とする目標駆動力算出手段とを備える制御手段を設けたことを特徴とする。

　この発明の車両用制御装置は、運転者の制動要求・駆動要求に応じた応答性を確保しつつ、制動力・駆動力の急変によるショック等の発生を防止できる。

図１は車両用制御装置のシステム構成図である。（実施例）図２は車両用制御装置の制御ブロック図である。（実施例）図３はモータ制御のフローチャートである。（実施例）図４はモータ出力値を示す図である。（実施例）図５は従来における車両用制御装置の制御ブロック図である。（従来例）図６は従来においてモータ出力値を示す図である。（従来例）

　この発明は、運転者の制動要求・駆動要求に応じた応答性を確保しつつ、制動力・駆動力の急変によるショック等を防止する目的を、制限された基本目標駆動力と制限された回生制動力とを加算してモータから発生させる目標駆動力として実現するものである。

　図１～図４は、この発明の実施例を示すものである。
　図１において、１は電動車両としてのハイブリッド車両の車両用制御装置である。
　車両用制御装置１は、トルクを出力する駆動源であるエンジン２の出力軸３と、複数のモータとしての第一のモータ４及び第二のモータ５と、車輪としての駆動輪６に出力伝達機構７を介して接続される駆動軸８と、エンジン２の出力軸３と複数のモータ（電動機）としての第一のモータ４と第二のモータ５と駆動軸８とに夫々連結された動力伝達機構（差動歯車機構）９とを備えている。第一のモータ４・第二のモータ５は、動力伝達機構９の出力側となる駆動輪６を駆動するとともに、回生制動力を発生する。
　エンジン２の出力軸３の途中には、エンジン２側で、ワンウェイクラッチ１０が備えられている。このワンウェイクラッチ１０は、エンジン２が逆回転しないようにするものであり、また、ＥＶ（電気車両）走行時には第二のモータ５のトルク反力を受けるものである。
　第一のモータ４は、第一のロータ１１と第一のステータ１２とからなる。第二のモータ５は、第二のロータ１３と第二のステータ１４とからなる。
　また、車両用制御装置１は、第一のモータ４を作動制御する第一のインバータ１５と、第二のモータ５を作動制御する第二のインバータ１６と、第一のインバータ１５と第二のインバータ１６とに連絡した制御手段（ＥＣＵ）１７とを備えている。
　第一のインバータ１５は、第一のモータ４の第一のステータ１２に接続している。第二のインバータ１６は、第二のモータ５の第二のステータ１４に接続している。
　第一のインバータ１５と第二のインバータ１６の各電源端子は、バッテリ（駆動用高電圧バッテリ）１８に接続している。このバッテリ１８は、第一のモータ４及び第二のモータ５と電力のやり取りが可能なものである。すなわち、第一のモータ４及び第二のモータ５は、力行（動力を車輪（駆動輪）に伝えて加速、又は上り勾配で均衡速度を保つこと）時には、第一のインバータ１５及び第二のインバータ１６を介してバッテリ１８から電力を供給される。一方、第一のモータ４及び第二のモータ５は、回生時には、第一のインバータ１５及び第二のインバータ１６を介してバッテリ１８を充電する。
　この車両用制御装置１においては、エンジン２と第一のモータ４・第二のモータ５とからの出力を用いて、ハイブリッド車両を駆動制御する。

　動力伝達機構９は、いわゆる４軸式の動力入出力装置であり、エンジン２の出力軸３と駆動軸８とを配置し、また、エンジン２側の第一のモータ４と駆動軸８側の第二のモータ５とを配置し、エンジン２の動力と第一のモータ４の動力と第二のモータ５の動力とを合成して駆動軸８に出力し、エンジン２と第一のモータ４と第二のモータ５と駆動軸８との間で動力の授受を行う。

　動力伝達機構９は、互いの２つの回転要素が連結された第一の遊星歯車機構１９と第二の遊星歯車機構２０とを並設して構成される。
　第一の遊星歯車機構１９は、第一のサンギア２１と、この第一のサンギア２１に噛み合った第一のピニオンギア２２と、この第一のピニオンギア２２に噛み合った第一のリングギア２３と、第一のピニオンギア２２に連結した第一のキャリア２４と、第一のリングギア２３に連結した出力ギア２５とを備えている。
　第二の遊星歯車機構２０は、第二のサンギア２６と、この第二のサンギア２６に噛み合った第二のピニオンギア２７と、この第二のピニオンギア２７に噛み合った第二のリングギア２８と、第二のピニオンギア２７に連結した第二のキャリア２９とを備えている。

　動力伝達機構９において、第一の遊星歯車機構１９の第一のキャリア２４は、エンジン２の出力軸３に連結している。また、第二の遊星歯車機構２０の第二のキャリア２９は、第一の遊星歯車機構１９の第一のリングギア２３及び出力ギア２５に連結している。
　第一のサンギア２１には、第一のモータ出力軸３０を介して第一のモータ４の第一のロータ１１が接続する。第一のキャリア２４・第二のサンギア２６には、エンジン２の出力軸３が接続する。第一のリングギア２３・第二のキャリア２９には、出力ギア２５及び出力伝達機構７を介して駆動軸８が接続する。第二のリングギア２８には、第二のモータ出力軸３１を介して第二のモータ５の第二のロータ１３が接続する。
　第二のモータ５は、第二のモータ出力軸３１と第二のリングギア２８と第二のキャリア２９と第一のリングギア２３と出力ギア２５と出力伝達機構７と駆動軸８とを介して駆動輪６に直接連結可能となり、単独出力のみで車両を走行させる。
　つまり、動力伝達機構９においては、第一の遊星歯車機構１９の第一のキャリア２４と第二の遊星歯車機構２０の第二のサンギア２６とを結合してエンジン２の出力軸３に接続し、第一の遊星歯車機構１９の第一のリングギア２３と第二の遊星歯車機構２０の第二のキャリア２９とを結合して駆動軸８に接続し、第一の遊星歯車機構１９の第一のサンギア２１に第一のモータ４を接続し、第二の遊星歯車機構２０の第二のリングギア２８に第二のモータ５を接続し、エンジン２、第一のモータ４、第二のモータ５、及び駆動軸８との間で動力の授受を行っている。
　制御手段１７には、アクセルペダルの踏み込み量をアクセル操作量として検出するアクセル操作量検出手段３２と、車速を検出する車速検出手段３３と、ブレーキペダルの踏み込み量をブレーキ操作量として検出するブレーキ操作量検出手段３４とが連絡している。
　また、制御手段１７には、エンジン２を制御するように、空気量調整機構３５と、燃料供給機構３６と、点火時期調整機構３７とが連絡している。

　制御手段１７は、図１、図２に示すように、アクセル操作量検出手段３２及び車速検出手段３３に連絡する基本目標駆動力算出手段１７Ａと、ブレーキ操作量検出手段３４に連絡する回生制動力算出手段１７Ｂと、基本目標駆動力算出手段１７Ａに連絡する駆動力制限手段１７Ｃと、回生制動力算出手段１７Ｂに連絡する回生制動力制限手段１７Ｄと、駆動力制限手段１７Ｃ及び回生制動力制限手段１７Ｄに連絡する加算手段１７Ｅと、この加算手段１７Ｅ及び第一のモータ４・第二のモータ５に連絡する目標駆動力算出手段１７Ｆとを備えている。
　基本目標駆動力算出手段１７Ａは、予め設定された基本目標駆動力マップＭを備え、アクセル操作量検出手段３２により検出されたアクセル操作量と車速検出手段３３により検出された車速とに基づいて基本目標駆動力を算出する。
　回生制動力算出手段１７Ｂは、ブレーキ操作量検出手段３４により検出されたブレーキ操作量に基づいて回生制動力を算出する。
　駆動力制限手段１７Ｃは、基本目標駆動力算出手段１７Ａにより算出された基本目標駆動力を第１の変化率（α）で制限する。
　回生制動力制限手段１７Ｄは、回生制動力算出手段１７Ｂにより算出された回生制動力を第２の変化率（β）で制限する。この場合、回生制動力制限手段１７Ｄは、前記第２の変化率（β）を、駆動力制限手段１７Ｃでの第１の変化率（α）よりも大きく設定する（α＜β）。また、第２の変化率（β）は、１００％で、実質的に回生制動力を制限しない。
　加算手段１７Ｅは、駆動力制限手段１７Ｃからの制限済みの基本目標駆動力と回生制動力制限手段１７Ｄからの制限済みの回生制動力とを加算する。
　目標駆動力算出手段１７Ｆは、目標駆動力を算出して第一のモータ４・第二のモータ５へ出力値として送る。

　即ち、この実施例では、車両制動力の一部を第一のモータ４・第二のモータ５による回生制動力で補うハイブリッド車両において、アクセル操作量と車速とをパラメータとして、予め設定された基本目標駆動力マップＭから基本目標駆動力を算出し、運転者の制動要求に応じて回生制動力が増減し、基本目標駆動力が駆動力の急変により招かれる挙動を抑制するために変化率を制限し、回生制動力が制動力の急変により招かれる挙動を抑制するために予め設定した変化率を制限し、基本目標駆動力の変化率より回生制動力の変化率を大きく設定し、変化率制限をかけた基本目標駆動力に変化率制限をかけた回生制動力を加算して目標駆動力とし目標駆動力を第一のモータ４・第二のモータ５で発生させる

　次に、この実施例のモータ制御を、図３のフローチャートに基づいて説明する。
　この図３におけるルーチンは、周期的に実行される。
　図３に示すように、制御手段１７のプログラムがスタートすると（ステップ１０１）、先ず、予め設定された基本目標駆動力マップＭから基本目標駆動力を算出し（ステップ１０２）、運転者の制動要求に応じた回生制動力を算出し（ステップ１０３）、基本目標駆動力を第１の変化率（α）で制限し（ステップ１０４）、また、回生制動力を第２の変化率（β）で制限し（ステップ１０５）、制限済みの基本目標駆動力と制限済みの回生制動力とを加算して目標駆動力を算出し（ステップ１０６）、そして、この目標駆動力に応じたモータ制御を実行し（ステップ１０７）、プログラムをリターンする（ステップ１０８）。
　この図３のフローチャートでは、基本目標駆動力と回生制動力とを加算する前に、各々の駆動力の変化に合わせた変化率制限処理を行った後で、基本目標駆動力と回生制動力とを加算して目標駆動力としてモータ出力を行う。

　上記の図３における処理によって出力されるモータ出力値は、図４に示されている。
　この図４においては、アクセル操作量と制動要求によって求められる目標駆動力とを実線Ｐで示し、変化率制限処理によって制限したモータ出力値を破線Ｒ１、Ｒ２で示し、従来の場合を一点鎖線Ｑで示す。
　図４に示すように、アクセルオン（アクセルペダルを踏み込んだ状態）且つブレーキオフ（ブレーキペダルを踏み込んでいない状態）の場合（時間ｔ１）、目標駆動力が所定の第１値Ｇ１とになり、そして、アクセルオフ（アクセルペダルを踏み込んでいない状態）且つブレーキオフ（ブレーキペダルを踏み込んでいない状態）になると（時間ｔ２）、制動力が働いて目標駆動力が所定の第２値Ｇ２となり、そして、アクセルオフ（アクセルペダルを踏み込んでいない状態）且つブレーキオン（ブレーキペダルを踏み込んだ状態）になると（時間ｔ３）、さらに、制動力が働いて目標駆動力が所定の第３値Ｇ３となる。この場合、目標駆動力の算出の基となる回生制動力の変化を制限する第２の変化率（β）は目標駆動力の算出の基となる基本駆動力の変化を制限する第１の変化率（α）よりも大きいので（破線Ｒ１参照）、従来（一点鎖線Ｑ）と比較して、応答性が良くなっている。
　その後、再度、アクセルオフ（アクセルペダルを踏み込んでいない状態）且つブレーキオフ（ブレーキペダルを踏み込んでいない状態）になり、目標駆動力が第２値Ｇ２に戻った場合でも（時間ｔ４）、目標駆動力の算出の基となる回生制動力の変化を制限する第２の変化率（β）は目標駆動力の算出の基となる基本駆動力の変化を制限する第１の変化率（α）よりも大きいので（破線Ｒ２参照）、従来（一点鎖線Ｑ）と比較して、応答性が良くなっている。
　そして、アクセルオン（アクセルペダルを踏み込んだ状態）且つブレーキオフ（ブレーキペダルを踏み込んでいない状態）に戻ると（時間ｔ５）、目標駆動力が第１値Ｇ１に戻る。
　即ち、アクセルオフ（アクセルペダルを踏み込んでいない状態）とした後でブレーキオン（ブレーキペダルを踏み込んだ状態）、又はブレーキオン（ブレーキペダルを踏み込んだ状態）からブレーキオフ（ブレーキペダルを踏み込んでいない状態）とした場合のどちらでも、従来の方法に対して応答性が良くなっていることが明白である。

　以上、この発明の実施例について説明してきたが、上述の実施例の構成を請求項毎に当てはめて説明する。
　先ず、請求項１に記載の発明において、制御手段１７は、アクセル操作量検出手段３２により検出されたアクセル操作量と車速検出手段３３により検出された車速とに基づいて基本目標駆動力を算出する基本目標駆動力算出手段１７Ａと、ブレーキ操作量検出手段３４により検出されたブレーキ操作量に基づいて回生制動力を算出する回生制動力算出手段１７Ｂと、基本目標駆動力算出手段１７Ａにより算出された基本目標駆動力を第１の変化率（α）で制限する駆動力制限手段１７Ｃと、回生制動力算出手段１７Ｂにより算出された回生制動力を第２の変化率（β）で制限する回生制動力制限手段１７Ｄと、駆動力制限手段１７Ｃにより制限された基本目標駆動力と回生制動力制限手段１７Ｄにより制限された回生制動力とを加算して第一のモータ４・第二のモータ５から発生させる目標駆動力とする目標駆動力算出手段１７Ｆとを備えている。
　これにより、運転者の制動要求に応じた応答性を確保しつつ、制動力の急変によるショック等の発生を防ぐことができる。また、運転者の駆動要求に応じた応答性を確保しつつ、駆動力の急変によるショック等の発生を防ぐことができる。
　請求項１に記載の発明において、回生制動力制限手段１７Ｄは、前記第２の変化率（β）を、前記第１の変化率（α）よりも大きく設定する。
　これにより、アクセルオフした後でブレーキオンした場合に、減速感が遅れて発生することによる違和感を解消することができる。また、ブレーキオフした場合、減速感が残ることによる違和感を解消することができる。

　この発明に係る車両用制御装置を、ハイブリッド車両に限らず、電気自動車等の他の電気車両に適用可能である。

　１　車両用制御装置
　２　エンジン
　４　第一のモータ
　５　第二のモータ
　６　駆動輪（車輪）
　８　駆動軸
　９　動力伝達機構
　１５　第一のインバータ
　１６　第二のインバータ
　１７　制御手段
　１７Ａ　基本目標駆動力算出手段
　１７Ｂ　回生制動力算出手段
　１７Ｃ　駆動力制限手段
　１７Ｄ　回生制動力制限手段
　１７Ｅ　加算手段
　１７Ｆ　目標駆動力算出手段
　３２　アクセル操作量検出手段
　３３　車速検出手段
　３４　ブレーキ操作量検出手段
　

Claims

　車輪を駆動するとともに回生制動力を発生するモータを備えた車両用制御装置において、
　アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段を設け、
　車速を検出する車速検出手段を設け、
　ブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段を設け、
　前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量と前記車速検出手段により検出された車速とに基づいて基本目標駆動力を算出する基本目標駆動力算出手段と、
　前記ブレーキ操作量検出手段により検出されたブレーキ操作量に基づいて回生制動力を算出する回生制動力算出手段と、
　前記基本目標駆動力算出手段により算出された基本目標駆動力を第１の変化率で制限する駆動力制限手段と、
　前記回生制動力算出手段により算出された回生制動力を第２の変化率で制限する回生制動力制限手段と、
　前記駆動力制限手段により制限された基本目標駆動力と前記回生制動力制限手段により制限された回生制動力とを加算して前記モータから発生させる目標駆動力とする目標駆動力算出手段とを備える制御手段を設けたことを特徴とする車両用制御装置。
　前記回生制動力制限手段は、前記第２の変化率を前記第１の変化率よりも大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。