CN105829159A - 移动体的驱动控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够不产生对驾驶员制动操作的阻碍、过度的减速而增加再生量的移动体的驱动控制装置。在对具备与制动踏板的操作量联动地产生制动力的制动器的移动体的驱动用马达的再生模式进行更新的移动体的驱动控制装置中，具备取得外界信息的外界信息取得部以及探测制动器的开/关的制动器探测部，在制动器探测部探测为“开”的情况下，根据外界信息取得部取得的外界信息，仅以使制动距离减少的方式使再生模式变化。

Description

移动体的驱动控制装置
技术领域
本发明涉及电动车辆的利用外界识别传感器的再生控制的方法。
背景技术
近年来，开发了通过马达和/或引擎驱动车轮而行驶的电动车辆。
在该电动车辆中，在加速时，通过马达进行对引擎的转矩的辅助，或者仅通过马达进行加速，在减速时，通过用马达发电来回收能量。
由此，能够在引擎的能量效率差的区域，通过马达来支持转矩或者仅使用马达来提高能量效率，在加速时使用在减速时回收了的能量，能够进行燃油效率的改善。
另外，也提出了用于减轻碰撞时的冲击、降低驾驶员的驾驶负荷的利用外界识别传感器的自动制动控制、自动车速控制装置。
在该自动制动控制装置中，能够通过外界识别传感器检测与障碍物的车间距离和相对速度，根据其检测结果来计算适当的时间点，并自动地进行减速。
这其中，例如，在专利文献1中记载的发明中，在关闭加速器时，根据即将关闭加速器时的车速、加速器返回速度、道路坡度、车重、与前方障碍物的相对位置关系、路面摩擦系数等来确定目标制动力，根据目标制动力来控制再生制动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-037407号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，车辆的制动力根据行驶路径上的路面摩擦系数、道路坡度、车辆重量等而变化。因此，在仅根据即将关闭加速器时的状况的情况下，很难确定适当的再生制动力。例如，如果再生制动力过大，则车辆过度减速而不必要地停车，所以对驾驶员造成不适感。另外，驾驶员想要使车辆加速而操作加速器，燃油效率恶化。如果再生制动力小且车辆的减速小，则驾驶员想要使车辆减速就要操作制动踏板。在与制动踏板联动地使摩擦制动器进行动作的车辆的情况下，根据制动踏板的操作量，基于摩擦制动的制动力变大，所以能量损失增加，燃油效率恶化。因此，为了在不过度减速的范围内使再生制动力增加而提高燃油效率，期望在关闭加速器之后操作制动踏板的期间，也根据由外界识别传感器取得的外界信息来持续更新再生制动力。然而，在驾驶员操作制动踏板的期间，如果使再生制动力变化，则产生再生制动力的变化阻碍驾驶员的制动操作这样的问题。
解决技术问题的技术手段
本发明涉及一种移动体的驱动控制装置，其对移动体的驱动用马达的再生模式进行更新，该移动体具备与制动踏板的操作量联动地产生制动力的制动器，该移动体的驱动控制装置具备取得外界信息的外界信息取得部以及探测制动器的开/关的制动器探测部，在制动器探测部探测为“开”的情况下，根据外界信息取得部取得的外界信息，仅以使制动距离减少的方式使再生模式变化。
发明效果
根据本发明，能够不产生驾驶员制动操作的阻碍以及过度的减速，并使再生量增加。
附图说明
图1是示出第一实施方式中的驱动控制装置的概略结构的图。
图2是第一实施方式中的控制运算部8的框图。
图3是第一实施方式中的目标减速度运算部101的框图。
图4是第一实施方式中的目标减速转矩运算部103的框图。
图5是说明不采用第一实施方式中的本发明的情况下的驱动装置的动作例的图。
图6是说明第一实施方式中的驱动装置的动作例的图。
图7是说明第一实施方式中的驱动装置的动作例的图。
图8是第一实施方式中的根据红灯信号而车辆在前方停止的情况下的图像。
图9是第一实施方式中的在前方没有车辆的状态下闯红灯的情况下的图像。
图10是示出第二实施方式中的放开加速器时的驱动力的图。
图11是示出第二实施方式中的目标减速度运算部101的框图的图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明用于实施本发明的方式。在以下说明的实施方式中，以应用于将马达设为车辆的唯一的驱动源的电动汽车的驱动***的情况为例来说明本发明，但本发明也能够应用于铁道车辆、建筑车辆等电动车辆、将内燃机即引擎与电动机设为车辆的驱动源的电动车辆、例如混合动力汽车(轿车)、混合动力卡车等货物汽车、混合动力公交车等公共汽车等的控制装置。
(第一实施方式)
图1是示出第一实施方式中的电动汽车的驱动控制装置的结构的图。此外，图1的虚线箭头表示信号流。在车辆中，具备作为车辆的能源的电池1、对车辆进行电动驱动的马达2、在电池1与马达2之间进行电力变换的逆变器电源3以及控制逆变器电源3、制动装置7等的控制运算部8。
逆变器电源3通过脉冲宽度调制(PWM)将从电池1供给的直流电流变换成三相交流电流并供给到马达2。马达2将从逆变器电源3作为三相交流电流而供给的电能变换成动能。作为动能而由马达2产生的动力被传递到减速机4，在通过该减速机4内部的齿轮式的减速机构而被减速之后，经由差动机构5而被传递到左右的驱动轮6，成为驱动车辆的驱动力。另外，通过使马达2进行再生动作，能够将车辆的动能变换成电能，回收到电池1中。该回收了的电能能够再次变换成动能，所以通过使马达2进行再生动作，能够提高车辆用的燃油效率。
在驱动轮6的附近，设置根据制动踏板13的操作量而产生车辆的制动力的制动装置7。在制动装置7中具备液压助力装置，通过该液压助力装置产生的液压操作力按压驱动轮6，产生摩擦力。由此，将动能变换成热能，使车辆制动。
在图1中，控制运算部8由CPU、存储器等构成，执行控制程序而控制马达2。控制运算部8对逆变器电源3发送到指令，使对马达2通电的电流的大小、交流电流的频率变更，从而能够使马达2产生的转矩、对电池1充电的再生电力变化。
如图1所示，对控制运算部8连接检测车速的车速传感器9、检测加速踏板开度(加速踏板的操作量)的加速器传感器10、检测制动踏板13的开/关的制动器开关11、取得外界信息的外界识别传感器12等。作为外界信息，外界识别传感器12能够检测车辆的减速对象的种类、相对距离和相对速度。
为了检测制动装置7产生的制动力，需要制动踏板的踏力传感器等昂贵的传感器。在本发明的实施方式中，为了降低***成本，不具备检测制动装置7产生的制动力的传感器等。
接下来，使用图2来说明控制运算部8的构成。在目标驱动转矩运算部100中，从车速传感器9输入车速信号，从加速器传感器10输入加速器开度信号，计算在减速控制不介入的情况下的马达2的目标转矩、即目标驱动转矩。加速踏板的加速器开度与作为车辆的输出要求成比例，所以将加速器开度换算成输出要求，并除以车速，来计算车辆的驱动力要求、即马达2的目标驱动转矩。
在目标举动运算部99中，从车速传感器9输入车速信号，作为外界信息而从外界识别传感器12输入减速的对象的种类、相对距离、相对速度，计算目标距离198、目标距离198中的目标速度199。从减速的对象的相对距离、相对速度和车速到目标距离198、目标速度199的对应关系在控制运算部8具备的存储器内被储存为减速对象的每个种类的数值映射。
在目标减速度运算部101中，从制动器开关11输入制动器开关信号，从目标举动运算部99输入目标距离198与目标速度199，从车速传感器9输入车速信号，计算在减速控制介入时设为目标的减速度、即目标减速度201。
在减速度运算部102中，从车速传感器9输入车速信号，通过差分运算来计算车辆的减速度202。
在目标减速转矩运算部103中，从车速传感器9输入车速信号，从制动器开关11输入制动器开关信号，从目标减速度运算部输入目标减速度201，从减速度运算部102输入减速度202，计算用于在减速控制介入时使由减速度运算部102计算的减速度202与由目标减速度运算部101计算出的目标减速度201一致的目标减速转矩203。
在控制介入调停部104中，从加速器传感器10输入加速器开度信号，从目标驱动转矩运算部100输入目标驱动转矩200，从目标减速转矩运算部103输入目标减速转矩203，判定是否使减速控制介入。在加速器开度信号为规定值以下的情况下，判定为使减速控制介入，将目标减速转矩203作为目标转矩204而发送到逆变器电源3。在加速器开度信号为规定值以上的情况下，判定为不使减速控制介入，将目标驱动转矩200作为目标转矩204而发送到逆变器电源3。
将上述目标转矩204发送到逆变器电源3，进行转矩控制以产生该转矩。
接下来，使用图3来说明目标减速度运算部101。
在目标减速度运算部101中，目标减速度计算110根据从目标举动运算部99输入的目标距离198(Lr)、目标速度199(Vr)以及车速信号(V)，通过下式来求出目标减速度基值210(Gb)：
Gb＝(V2―Vr2)/(2Lr)。
目标减速度基值210(Gb)是从车速信号(V)起在行驶目标距离198(Lr)后变成目标速度199(Vr)的减速度。因此，如果目标减速度基值210(Gb)变大，则车辆的制动距离减少。在这里，制动距离是指直到车辆速度减速到规定值为止的行驶距离。
在前次值保持111中，计算作为目标减速度201的前次值的目标减速度前次值211。
在高选择(select-high)112中，选择从目标减速度计算110输入的目标减速度基值210(Gb)与从前次值保持111输入的目标减速度前次值211中较大的一方，并计算为目标减速度变化方向制限值212。因此，基于目标减速度变化方向制限值212的制动距离与使用目标减速度201的前次值的情况下的制动距离相比，始终减少。
在选择部113中，从制动器开关11输入制动器开关信号，从目标减速度计算110输入目标减速度基值210，从高选择112输入目标减速度变化方向制限值212，在制动器开关信号是“关”的情况下，将目标减速度基值210作为目标减速度201而输出，在制动器开关信号是“开”的情况下，将目标减速度变化方向制限值212作为目标减速度201而输出。在制动器开关是“开”的情况下，目标减速度201仅以使制动距离减少的方式变化。
如上所述，在制动器开关是“开”的情况下，目标减速度201仅以使制动距离减少的方式变化，所以目标减速度201的变化不会妨碍驾驶员的制动操作。
接下来，使用图4来说明目标减速转矩运算部103。
在目标减速转矩运算部103中，转矩变换部120根据从车速传感器9输入的车速信号(V)和从目标减速度运算部101输入的目标减速度201(Gr)，通过下式来计算目标减速转矩基值220(Tb)：
Tb＝{M·Gr+M·g·μ+(ρ·Cd·A·V2)/2}·R/η。
在这里M是车辆重量的推测值，g是重力加速度，μ是滚动阻力系数的推测值，ρ是空气密度，Cd是Cd值的推测值，A是前方投影面积，R是车轮半径，η是从马达轴到车轴的减速比。
在1000处取从目标减速度运算部101输入的目标减速度201与从减速度运算部102输入的减速度202之差，计算减速度偏差221。
在从制动器开关11输入了的制动器开关信号是“关”的情况下，比例运算121对减速度偏差221乘以常数来计算比例校正值222。在制动器开关信号是“开”的情况下，比例运算121将比例校正值222的前次值作为比例校正值222而输出。
在从制动器开关11输入了的制动器开关信号是“关”的情况下，积分运算122对减速度偏差221的累计值乘以常数来计算积分校正值223。在制动器开关是“开”的情况下，积分运算122将积分校正值223的前次值设为积分校正值223。在1001处取目标减速转矩基值220、比例校正值222、积分校正值223之和而设为目标减速转矩203。
如上所述，通过对目标减速转矩基值220加上比例校正值222与积分校正值223，能够使车辆的减速度202与目标减速度201一致，使目标距离198处的速度成为目标速度199。由此，能够在不过度减速的范围内使再生量增加，提高车辆的燃油效率。
另外，如上所述，在制动器开关是“开”的情况下，作为比例校正值222和积分校正值223而使用前次值，所以目标减速转矩203下的制动距离减少。因此，目标减速转矩203的变化不会妨碍驾驶员的制动操作。
使用图5、图6、图7来说明本实施例的效果。
图5是说明未使用本实施例的情况下、即在制动器是“开”时没有仅以使制动距离减少的方式使再生模式变化的情况下的动作的图。当在时刻t1下驾驶员松开加速器时，驱动装置根据外界信息为了使目标距离198处的速度减速到目标速度199，使基于再生的制动力增加到F1。在时刻t2下，当为了进一步强化减速而驾驶员踩下制动器时，产生基于摩擦制动的制动力。但是，驱动装置将基于该摩擦制动器的减速判断为过度减速，为了使目标距离198处的速度成为目标速度199，使基于再生的制动力减少。作为结果，在时刻t2至时刻t3的期间，相对于驾驶员的制动操作，制动力不变化，驱动装置阻碍驾驶员的制动操作。因此，时刻t4下的停车位置L1超过驾驶员的目标停车位置。
图6是说明使用本实施例的情况下、即在制动器是“开”时仅以使制动距离减少的方式使再生模式变化的情况下的动作的图。当在时刻t5下驾驶员松开加速器时，本实施例的驱动装置根据外界信息为了使目标距离198处的速度减速到目标速度199，使基于再生的制动力增加到F2。由此，能够提高燃油效率。在时刻t6下，当为了进一步强化减速而驾驶员踩下制动器时，产生基于摩擦制动器的制动力。此时，为了使目标距离198处的速度成为目标速度199，需要以使制动距离增加的方式使再生模式变化，但在本实施例的驱动装置中，由于制动器是“开”，所以不使再生模式变化。因此，在时刻t6至时刻t7的期间，能够反映驾驶员的制动操作而使制动力变化。由此，能够使时刻t7下的停车位置成为驾驶员的目标停车位置。
图7是说明在制动器是“开”并且仅以使制动距离减少的方式使再生模式变化的情况下，在时刻t10以后目标距离198与目标速度199接近于驾驶员的意图的情况下的动作的图。当在时刻t9下驾驶员松开加速器时，本实施例的驱动装置根据外界信息为了使目标距离198处的速度减速到目标速度199，使基于再生的制动力增加到F3。由此能够提高燃油效率。在时刻t9下，当为了进一步强化减速而驾驶员踩下制动器时，产生基于摩擦制动器的制动力。此时，为了使目标距离198处的速度成为目标速度199，需要以使制动距离增加的方式使再生模式变化，但在本实施例的驱动装置中，由于制动器是“开”，所以不使再生模式变化。因此，在时刻t9至时刻t10的期间，能够反映驾驶员的制动操作而使制动力变化。如果在时刻t10至时刻t11下目标距离198与目标速度199如图7那样变化，则本实施例的驱动装置为了使目标距离198处的速度成为目标速度199，使再生模式变化。在时刻t10至时刻t11下制动器是“开”，但为了使目标距离198处的速度成为目标速度199，以使制动距离减少的方式使再生模式变化即可，所以使基于再生的制动力变化到F4。驾驶员为了使车辆停在驾驶员的目标停车位置，始终对制动操作进行微调。在时刻t10至时刻t11下目标距离198与目标速度199变化，从而驾驶员为了使车辆停在目标停车位置，使制动操作变慢。作为结果，能够使基于摩擦制动器的制动力减少，并使基于再生的制动力增加，所以燃油效率进一步提高。另外，能够使时刻t12下的停车位置为驾驶员的目标停车位置。
外界识别传感器12只要是激光雷达、雷达、立体摄影机等能够检测与本车前方的物体的距离的传感器，则可以使用任意部件，在本实施例中，作为外界识别传感器12而使用立体摄影机。
作为本实施例的外界识别传感器12而使用的立体摄影机能够将前方车辆作为应该减速的对象来检测。因此，在朝向前方车辆而减速时，通过使再生量增加，能够提高燃油效率。
在图8所示的状况、即由于信号灯701是红灯所以车辆702与703停止在前方那样的状况的情况下，对于激光雷达、雷达来说，直到与本车辆704的距离变近，才能够判断702与703是停止的车辆还是在前方偶然出现的障碍物，无法充分提前地进行使再生增加的判断。
但是，在立体摄影机中，能够通过车辆的颜色、形状来判断前方存在的物体是车辆，所以能够从与所识别的物体的距离较远时起检测与物体的距离，能够使再生量增加。
作为本实施例的外界识别传感器12而使用的立体摄影机能够将行驶路径上的转弯处作为应该减速的对象来检测。因此，在朝向行驶路径上的转弯处而减速时，通过使再生量增加，能够提高燃油效率。
作为本实施例的外界识别传感器12而使用的立体摄影机能够将行驶路径上的宽度减少部作为应该减速的对象来检测。因此，在朝向行驶路径上的宽度减少部而减速时，通过使再生量增加，能够提高燃油效率。
另外，还考虑作为外界识别传感器12而并用导航***的地图。本实施例的外界识别传感器12通过并用导航***的地图，能够检测行驶路径上的红灯停止线。因此，在朝向行驶路径上的红灯停止线而减速时，通过使再生量增加，能够提高燃油效率。
如图9所示，当在本车辆705之前没有任何物体的情况下，在激光雷达、雷达中，无法使再生量增加。在这样的情况下通过立体摄影机检测红灯信号，根据地图计算直至停止线的距离，从而即使在图9所示的状况下也能够使再生量增加。
另外，本实施例的外界识别传感器12通过并用导航***的地图，能够检测行驶路径上的高速道路收费站。因此，在朝向行驶路径上的高速道路收费站而减速时，通过使再生量增加，能够提高燃油效率。
另外，本实施例的外界识别传感器12通过并用导航***的地图，能够检测行驶路径上的下坡道路坡度。因此，在朝向行驶路径上的下坡道路坡度而减速时，通过使再生量增加，能够提高燃油效率。
(第二实施方式)
图10是示出本发明的第二实施方式中的放开加速器时的驱动力的图，图11是示出本发明的第二实施方式中的目标减速度运算部101的框图的图。在第二实施方式中，变更了上述第一实施方式的一部分的结构(目标驱动转矩运算部100和目标减速度算部101的结构)。针对与图1、图2所示的要素相同的要素附加相同的符号，以下，以不同点为中心进行说明。
在目标驱动转矩运算部100中，从车速传感器9输入车速信号，从加速器传感器10输入加速器开度信号，计算在减速控制不介入的情况下的马达2的目标转矩、即目标驱动转矩。加速踏板的加速器开度与作为车辆的输出要求成比例，所以将加速器开度换算成输出要求，除以车速并加上加速器放开时基本驱动力403，来计算车辆的驱动力要求、即马达2的目标驱动转矩。
图10是示出放开加速器时的驱动力的图。在车速为规定值以下的情况下，驱动力成为相当于缓行的正值。在车速为规定值以上的情况下，成为负的驱动力。
在第二实施方式中的目标减速度运算部101中，目标增益计算310根据从目标举动运算部99输入的目标距离198(Lr)、目标速度199(Vr)、车速信号(V)来求出目标增益基值410。将目标增益基值410乘到加速器放开时基本驱动力402，用于计算加速器放开时驱动力403。目标增益基值410是在放开加速器时，通过加速器放开时驱动力403而减速时，在行驶了目标距离198(Lr)后成为目标速度199(Vr)的值。因此，如果目标增益基值410变大，则车辆的制动距离减少。
在这里，制动距离是指直到车辆速度减速到规定值为止的行驶距离。
在前次值保持111中，计算作为目标增益401(K)的前次值的目标增益前次值411。
在高选择112中，选择从目标增益计算310输入的目标增益基值410与从前次值保持111输入的目标增益前次值411中较大的一方，计算为目标增益变化方向制限值412。因此，基于目标增益变化方向制限值412的制动距离与使用目标增益401(K)的前次值的情况下的制动距离相比，始终减少。
在选择部113中，从制动器开关11输入制动器开关信号，从目标增益计算310输入目标增益基值410，从高选择112输入目标增益变化方向制限值412，在制动器开关信号是“关”的情况下，将目标增益基值410作为目标增益401(K)而输出，在制动器开关信号是“开”的情况下，将目标增益变化方向制限值412作为目标增益401(K)而输出。在制动器开关是“开”的情况下，目标增益401(K)仅以使制动距离减少的方式变化。
如上所述，在制动器开关是“开”的情况下，目标减速度201仅以使制动距离减少的方式变化，所以目标增益401(K)的变化不会妨碍驾驶员的制动操作。
在加速器放开时基本驱动力计算311中，输入车速信号，计算加速器放开时基本驱动力402。加速器放开时基本驱动力402如图10所示的那样，在车速为规定值以下的情况下，驱动力成为相当于缓行的正值。在车速为规定值以上的情况下，成为负的驱动力。
在求积部312中，对加速器放开时基本驱动力402与目标增益401(K)进行求积，计算加速器放开时驱动力403。
在减速度变换313中，根据加速器放开时驱动力403(Fc)，通过下式来计算目标减速度201(Gr)：
Gr＝{Fc－M·g·μ－(ρ·Cd·A·V2)/2}/M。
在第二实施方式中的目标减速度运算部101中，将再生增加时的驱动力、即加速器放开时驱动力403设为加速器放开时基本驱动力402的K倍，所以能够在车辆减速时连续地过渡到缓行。另外，在再生增加时，由于减速模式与基于引擎制动的通常的减速接近，所以也能够降低驾驶员的不适感，能够使驾驶员的制动操作变得容易。
符号说明
1…电池；2…马达；3…逆变器电源；4…减速机；5…差动机构；6…驱动轮；7…制动装置；8…控制运算部；9…车速传感器；10…加速器传感器；11…制动器开关；12…外界识别传感器；13…制动踏板；99…目标举动运算部；100…目标驱动转矩运算部；101…目标减速度运算部；102…减速度运算部；103…目标减速转矩运算部；104…控制介入调停部；110…目标减速度计算；111…前次值保持；112…高选择；113…选择部；120…转矩变换部；121…比例运算；122…积分运算；198…目标距离；199…目标速度；200…目标转矩；201…目标减速度；202…减速度；203…目标减速转矩；204…目标转矩；210…目标减速度基值；212…目标减速度变化方向制限值；220…目标减速转矩基值；221…减速度偏差；222…比例校正值；223…积分校正值；310…目标增益计算；311…加速器放开时基本驱动力计算；312…求积部；313…减速度变换；401…目标增益；402…加速器放开时基本驱动力；403…加速器放开时驱动力；410…目标增益基值；411…目标增益前次值；412…目标增益变化方向制限值；701…信号；702、703…车辆；704…本车辆；705…本车辆。

Claims (10)

1.一种移动体的驱动控制装置，其对移动体的驱动用马达的再生模式进行更新，所述移动体具备与制动踏板的操作量联动地产生制动力的制动器，所述移动体的驱动控制装置的特征在于，
具备取得外界信息的外界信息取得部以及探测所述制动器的开/关的制动器探测部，
在所述制动器探测部探测为“开”的情况下，根据所述外界信息取得部取得的外界信息，仅以使制动距离减少的方式使所述再生模式变化。
2.根据权利要求1所述的移动体的驱动控制装置，其特征在于，
所述外界信息是预先登记的减速对象的种类、相对距离和相对速度。
3.根据权利要求2所述的移动体的驱动控制装置，其特征在于，
具备目标举动运算部，所述目标举动运算部根据所述种类、所述相对距离和所述相对速度来计算所述移动体的目标距离和目标速度，
为了使所述目标距离处的所述移动体的速度成为所述目标速度，使所述再生模式变化。
4.根据权利要求3所述的移动体的驱动控制装置，其特征在于，
在所述制动器探测部探测为“开”的情况下，根据所述外界信息，仅以使所述移动体的减速度增加的方式使所述驱动用马达的转矩变化。
5.根据权利要求4所述的移动体的驱动控制装置，其特征在于，
所述减速对象中的至少一个是所述移动体的行驶路径上的前方车辆。
6.根据权利要求4所述的移动体的驱动控制装置，其特征在于，
所述减速对象中的至少一个是所述移动体的行驶路径上的红灯停止线。
7.根据权利要求4所述的移动体的驱动控制装置，其特征在于，
所述减速对象中的至少一个是所述移动体的行驶路径上的高速道路收费站。
8.根据权利要求4所述的移动体的驱动控制装置，其特征在于，
所述减速对象中的至少一个是所述移动体的行驶路径上的道路转弯处。
9.根据权利要求4所述的移动体的驱动控制装置，其特征在于，
所述减速对象中的至少一个是所述移动体的行驶路径上的宽度减少部。
10.根据权利要求4所述的移动体的驱动控制装置，其特征在于，
所述减速对象中的至少一个是所述移动体的行驶路径上的下坡道路坡度。
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