JP2010254076A - 駆動制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータに電力を供給するバッテリの残量が少なくなった状態においても、乗客の意思に基づき車両を後方へ駆動する。
【解決手段】駆動制御システム１は、バッテリの充電電圧が所定の電圧閾値以下であるとバッテリから電動モータへの電力の供給を禁止する。そして、駆動制御システム１は、シフトレバーが後方の駆動方向を指定しているときにおいて、エマージェンシースイッチが操作され、乗客に車両を駆動させたい意思があることが確認された場合には、バッテリから電動モータへの電力の供給を許容され、車両は後方に駆動する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ハイブリッド電気自動車の駆動を制御する駆動制御システムに関するものである。

内燃機関と電動モータとを備え、車両に備えられている前輪を内燃機関により回転し、車両に備えられている後輪を電動モータにより回転するハイブリッド電気自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。上記のハイブリッド電気自動車においても、通常の自動車と同様に、内燃機関のエンジンシャフトの回転の速度を変速し、変速された回転を車両の前輪に伝達する変速機が設けられている。また、変速機にはバックギヤが設けられており、車両の前方または後方への移動は変速機におけるギヤの選択により行われる。

上記のように変速機を備えているハイブリッド電気自動車において、車両の軽量化および低コスト化のために、変速機からバックギヤを排除するとともに、車両の後方への移動は電動モータの動力により行うことが考えられる。

特開２００７−２１０５８６号公報

このように、電動モータの動力により車両の後方への駆動が行われるハイブリッド電気自動車において、電動モータに電力を供給するバッテリの残量が少なくなった状態においては、バッテリを保護する観点からバッテリから電動モータへの電力の供給を停止するとともに、乗客の意思に基づき、電動モータに電力を供給するバッテリの残量が少なくなった状態においても、車両を後方へ駆動する駆動制御システムが求められる。

上記の課題を解決するために、本発明のハイブリッド電気自動車の駆動を制御する駆動制御システムは、バックギヤを備えていない変速機を介し前輪を駆動する内燃機関と、減速機を介し後輪を駆動する電動モータと、前記電動モータに電力を供給するバッテリとを備えるハイブリッド電気自動車の駆動を制御する駆動制御システムにおいて、前記駆動制御システムは、予め定められた第１の電圧閾値および前記第１の電圧閾値よりも小さい値に設定された予め定められた第２の電圧閾値が記憶され、前記バッテリの充電電圧が前記第１の電圧閾値以下であるときは第１の信号を出力し、前記バッテリの充電電が前記第２の電圧閾値以下であるときは第２の信号を出力する電圧値判別手段と、シフトレバーにより指定される前方または後方の駆動方向を検出し、前記シフトレバーが後方の駆動方向を指定しているときは後方指定信号を出力する指定方向検出手段と、ブレーキペダルの操作量を検出し、前記ブレーキペダルの操作量に対応するブレーキ操作信号を出力するブレーキ操作量検出手段と、警報を表示する警報表示手段と、前記バッテリから前記電動モータへの電力の供給を禁止または許容する通電制御手段と、乗客による操作により緊急作動指令信号を出力する緊急作動指令手段と、前記電圧値判別手段から前記第１の信号が供給されたときは、前記警報表示手段に対し警報を表示することを指令する第１の指令信号を出力し、前記電圧値判別手段から前記第２の信号が供給されたときは前記通電制御手段に対し、前記バッテリから前記電動モータへの電力の供給を禁止することを指令する第２の指令信号を出力し、前記第２の指令信号を出力した後に、前記指定方向検出手段から後方指定信号が供給され、かつ、前記ブレーキ操作量検出手段から前記ブレーキペダルが踏み込まれていることを示す前記ブレーキ操作信号が供給されるとともに、前記緊急作動指令手段から前記緊急作動指令が供給されたときは、前記通電制御手段に対し、前記バッテリから前記電動モータへの電力の供給を許容することを指令する第３の指令信号を出力する緊急モード判別手段とを備える。

本発明によれば、電動モータの動力により車両の後方への駆動が行われるハイブリッド電気自動車において、電動モータに電力を供給するバッテリの残量が少なくなった状態においては、バッテリを保護する観点からバッテリから電動モータへの電力の供給を停止するとともに、乗客の意思に基づき、電動モータに電力を供給するバッテリの残量が少なくなった状態においても、車両を後方へ駆動することができる。

本発明の実施形態におけるハイブリッド電気自動車の車両駆動システムを示すブロック図である。 本発明の実施形態における車両駆動システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における車両駆動システムの緊急モードにおける動作を示すフローチャートである。

次に、この発明の実施形態を図１に基づいて説明する。図１に示すように、ハイブリッド電気自動車１００は、車両本体２００と、車両本体２００の前方に配置され、変速機２０１を介して前輪２０３、２０４を駆動する内燃機関２０２と、車両本体２００の後方に配置され、減速機２０５、２０６を介して後輪２０７、２０８を駆動する電動モータとしてのスイッチトリラクタンスモータ（以下「ＳＲモータ」とする。）２０９、２１０と、ＳＲモータ２０９、２１０に電力を供給するバッテリ２１１とを備える。

本実施形態の変速機２０１は、ローギヤ（１ｓｔギヤ）、バックギヤを備えておらず、ハイブリッド電気自動車１００の前方および後方への発進ならびに後方への移動は、ＳＲモータ２０９、２１０の駆動により行われる。このように変速機２０１からバックギヤを排除することにより、変速機２０１は小型、軽量、低コスト化が図られ、変速機２０１の小型、軽量、低コスト化によりハイブリッド電気自動車１００の軽量化等も図られている。

ハイブリッド電気自動車１００の駆動を制御する駆動制御システム１は、指定方向検出手段としてのシフト位置検出装置２と、アクセル操作量検出手段３と、ブレーキ操作量検出手段４と、モータ制御手段としての第１のコントローラ５と、インバータ回路６、７と、内燃機関制御手段としての第２のコントローラ８と、電圧値判別手段９と、緊急作動指令手段としてのエマージェンシースイッチ１０と、緊急モード判別手段としての第３のコントローラ１１と、警報表示手段としての警報灯装置１２と、通電制御手段１３とを備える。

乗客のシフトレバーの操作によるシフトレバーの指定位置によりハイブリッド電気自動車１００の駆動方向が指定され、指定方向検出手段としてのシフト位置検出装置２により、シフトレバーにより指定される前方または後方の駆動方向が検出される。そして、シフト位置検出装置２は、シフトレバーが後方の駆動方向を指定しているときは後方指定信号を出力し、シフトレバーが前方の駆動方向を指定しているときは前方指定信号を出力する。

アクセル操作量検出手段３は、乗客が操作するアクセルペダルの操作量を検出し、アクセルペダルの操作量に対応するアクセル操作信号を出力する。ブレーキ操作量検出手段４は、乗客が操作するブレーキペダルの操作量を検出し、ブレーキペダルの操作量に対応するブレーキ操作信号を出力する。

モータ制御手段としての第１のコントローラ５は、シフト位置検出装置２から後方指定信号が供給されるときに作動し、アクセル操作量検出手段３から供給されるアクセル操作信号に対応するPWM制御信号を出力する。なお、第１のコントローラ５はシフト位置検出装置２から後方指定信号が供給されるときのみならず、シフト位置検出装置２から前方指定信号が供給されるときにも作動しても良い。

インバータ回路６、７は、第１のコントローラ５から供給されるPWM制御信号に基づき、バッテリ２１１からの電流を制御し、制御電流をＳＲモータ２０９、２１０に供給する。そして、制御電流の供給によりＳＲモータ２０９、２１０は作動し、ＳＲモータ２０９、２１０の駆動力が減速機２０５、２０６を介して後輪２０７、２０８に伝達され、後輪２０７、２０８の回転により、ハイブリッド電気自動車１００は後方へ駆動する。

内燃機関制御手段としての第２のコントローラ８は、アクセル操作量検出手段３から供給されるアクセル操作信号に対応する制御信号を出力し、内燃機関２０２の作動を制御する。

ハイブリッド電気自動車１００に備えられているバッテリ２１１は、複数のセルから構成されており、本実施形態において、各セルの定格電圧は３．７Vに設定されている。電圧値判別手段２には、予め定められた第１の電圧閾値および第１の電圧閾値よりも小さい値に設定された予め定められた第２の電圧閾値が記憶されており、電圧値判別手段２において、バッテリ２１１のセルの充電電圧と第１および第２の電圧閾値とが比較される。そして、電圧値判別手段２は、バッテリ２１１のセルの充電電圧が第１の電圧閾値以下であると判断されるときは、第１の信号を出力し、バッテリ２１１のセルの充電電圧が第２の電圧閾値以下であると判断されるときは、第２の信号を出力する。

本実施形態において、第１の電圧閾値は３．３Vに設定されており、第２の電圧閾値は３．０Vに設定されている。なお、定格電圧が３．７Vに設定されているバッテリ２１１の各セルにおいて、充電電圧が３．３Ｖ以下に低下した場合には、バテッリ２１１の充放電性能が低下する。また、３．０Ｖはいわゆる放電終止電圧値に近い電圧値であり、充電電圧が約３．０V以下に低下した場合には、バテッリ２１１の再充電が困難となる。

緊急作動指令手段としてのエマージェンシースイッチ１０は、乗客の意思に基づく操作により緊急作動指令信号を出力する。なお、緊急作動指令信号の作用については後述する。

緊急モード判別手段としての第３のコントローラ１１は、電圧値判別手段９からバッテリ２１１のセルの充電電圧が第１の電圧閾値以下となったことを示す第１の信号が供給されたときは、警報灯装置１２に対し警報を表示することを指令する第１の指令信号を出力する。警報灯装置１２は、第１の指令信号が供給されると、警報灯装置１２に備えられている警報灯が点灯される。そして、警報灯の点灯により乗客に対し、バッテリ２１１の充電電圧が低下していることを認識させることができる。

通電制御手段１３は、バッテリ２１１からＳＲモータ２０９、２１０への電力の供給を禁止または許容する。第３のコントローラ１１は、電圧値判別手段９からバッテリ２１１のセルの充電電圧が第２の電圧閾値以下となったことを示す第２の信号が供給されたときは通電制御手段１３に対し、バッテリ２１１からＳＲモータ２０９、２１０への電力の供給を禁止することを指令する第２の指令信号を出力する。

通電制御手段１３は、第３のコントローラ１１から第２の指令信号が供給されると、バッテリ２１１からＳＲモータ２０９、２１０への電力の供給を禁止する。従って、バッテリ２１１の充電電圧が放電終止電圧に近い電圧値となった場合には、バッテリ２１１からＳＲモータ２０９、２１０への電力の供給が中止される。

このように、バッテリ２１１の充電電圧が放電終止電圧に近い電圧値となった場合に、バッテリ２１１からＳＲモータ２０９、２１０への電力の供給が中止され、バッテリ２１１が保護される。

第２の指令信号を出力した後に、シフト位置検出装置２から後方指定信号が供給され、かつ、ブレーキ操作量検出手段４からブレーキペダルが踏み込まれていることを示すブレーキ操作信号が供給されるとともに、エマージェンシースイッチ１０から緊急作動指令信号が供給されたときは、第３のコントローラ１１は、通電制御手段１３に対し、バッテリ２１１からＳＲモータ２０９、２１０への電力の供給を許容することを指令する第３の指令信号を出力する。

そして、通電制御手段１３は、第３のコントローラ１１から第２の指令信号が供給されると、バッテリ２１１の充電電圧が放電終止電圧となった場合でも、バッテリ２１１からＳＲモータ２０９、２１０への電力の供給が許容される。

バッテリ２１１からＳＲモータ２０９、２１０への電力の供給を許容された後に、第１のコントローラ５にアクセル操作量検出手段３からアクセル操作信号が供給されると、上記と同様にアクセル操作信号に対応するPWM制御信号が第１のコントローラ５から出力される。

そして、インバータ回路６、７は、第１のコントローラ５から供給されるPWM制御信号に基づき、バッテリ２１１からの電流を制御し、制御電流をＳＲモータ２０９、２１０に供給する。制御電流の供給によりＳＲモータ２０９、２１０は作動し、ＳＲモータ２０９、２１０の駆動力が減速機２０５、２０６を介して後輪２０７、２０８に伝達され、後輪２０７、２０８の回転により、ハイブリッド電気自動車１００は、後方へ駆動する。

このように、バッテリ２１１の充電電圧が放電終止電圧となり、バッテリ２１１からＳＲモータ２０９、２１０への電力の供給が禁止された後でも、乗客の意思に基づくブレーキペダルの操作およびエマージェンシースイッチ１０の操作により、バッテリ２１１からＳＲモータ２０９、２１０への電力の供給が許容され、ハイブリッド電気自動車１００を後方へ駆動することがきる。

そのため、ＳＲモータ２０９、２１０の動力により車両の後方への駆動が行われるハイブリッド電気自動車１００において、ＳＲモータ２０９、２１０に電力を供給するバッテリ２１１の残量が少なくなった状態においても、本実施形態の駆動制御システム１により、乗客の意思の基づき車両１００を後方へ駆動することができる。

次に、図２および図３に基づき本実施形態の駆動制御システム１で実行される処理について説明する。図２に示すように、処理が開始されると、電圧値判別手段９によりバッテリ２１１のセルの充電電圧が第１の電圧閾値である３．３Ｖ以下であるか否か判断される（Ｓ１）。

処理Ｓ１で３．３Ｖ以下でないと判断された場合には、駆動制御システム１は通常モードで動作する。一方、処理Ｓ１で３．３Ｖ以下であると判断された場合には、警報灯装置１２に備えられている警報灯が点灯される（Ｓ３）。さらに、電圧値判別手段９によりバッテリ２１１のセルの充電電圧が第２の電圧閾値である３．０Ｖ以下であるか否か判断される（Ｓ４）。

処理Ｓ４で３．０Ｖ以下でないと判断された場合には、駆動制御システム１は通常モードで動作する。一方、処理Ｓ４で３．０Ｖ以下であると判断された場合には、通電制御手段１３は、バッテリ２１１からＳＲモータ２０９、２１０への電力の供給を禁止する（Ｓ３）。

そして、シフト位置検出装置２から後方指定信号が供給されたか否か（Ｓ６）、ブレーキ操作量検出手段４からブレーキ操作信号が供給されるか否か（Ｓ７）、およびエマージェンシースイッチ１０から緊急作動指令が供給されるか否か（Ｓ８）が判断され、処理Ｓ６、Ｓ７、およびＳ８において、後方指定信号、ブレーキ操作信号および緊急作動指令信号のいずれもが第３のコントローラ１１に供給されていると判断されたときに、駆動制御システム１は緊急モードで動作する。

一方、処理Ｓ６、Ｓ７、およびＳ８において、後方指定信号、ブレーキ操作信号および緊急作動指令信号のいずれか一つが第３のコントローラ１１に供給されていないと判断されたとき、駆動制御システム１での処理は終了する。

次に、駆動制御システム１で実行される緊急モードについて図３に基づき説明する。緊急モードの処理が開始されると、バッテリ２１１からＳＲモータ２０９、２１０への電力の供給が許容される（Ｓ１０）。そして、第１のコントローラ５にアクセル操作量検出手段３からアクセル操作信号が供給されるか否か判断される（Ｓ１１）。その結果、処理１１においてアクセル操作信号が供給されていると判断された場合には、ＳＲモータ２０９、２１０は作動し、ハイブリッド電気自動車１００は、後方への駆動を開始する（Ｓ１２）。一方、処理１１においてアクセル操作信号が供給されないと判断された場合には、処理は終了する。

１ 駆動制御システム
２ 指定方向検出手段（シフト位置検出装置）
３ アクセル操作量検出手段
４ ブレーキ操作量検出手段
５ モータ制御手段（第１のコントローラ）
６ インバータ回路
７ インバータ回路
８ 内燃機関制御手段（第２のコントローラ）
９ 電圧値判別手段
１０ 緊急作動指令手段（エマージェンシースイッチ）
１１ 緊急モード判定手段（第３のコントローラ）
１２ 警報表示手段（警報灯装置）
１３ 通電制御手段
１００ ハイブリッド電気自動車
２００ 車両本体
２０１ 変速機
２０２ 内燃機関
２０３ 前輪
２０４ 前輪
２０５ 減速機
２０６ 減速機
２０７ 後輪
２０８ 後輪
２０９ 電動モータ（ＳＲモータ）
２１０ 電動モータ（ＳＲモータ）
２１１ バッテリ

Claims (1)

1. バックギヤを備えていない変速機を介し前輪を駆動する内燃機関と、減速機を介し後輪を駆動する電動モータと、前記電動モータに電力を供給するバッテリとを備えるハイブリッド電気自動車の駆動を制御する駆動制御システムにおいて、
   前記駆動制御システムは、
   予め定められた第１の電圧閾値および前記第１の電圧閾値よりも小さい値に設定された予め定められた第２の電圧閾値が記憶され、前記バッテリの充電電圧が前記第１の電圧閾値以下であるときは第１の信号を出力し、前記バッテリの充電電圧が前記第２の電圧閾値以下であるときは第２の信号を出力する電圧値判別手段と、
   シフトレバーにより指定される前方または後方の駆動方向を検出し、前記シフトレバーが後方の駆動方向を指定しているときは後方指定信号を出力する指定方向検出手段と、
   ブレーキペダルの操作量を検出し、前記ブレーキペダルの操作量に対応するブレーキ操作信号を出力するブレーキ操作量検出手段と、
   警報を表示する警報表示手段と、
   前記バッテリから前記電動モータへの電力の供給を禁止または許容する通電制御手段と、
   乗客による操作により緊急作動指令信号を出力する緊急作動指令手段と、
   前記電圧値判別手段から前記第１の信号が供給されたときは、前記警報表示手段に対し警報を表示することを指令する第１の指令信号を出力し、前記電圧値判別手段から前記第２の信号が供給されたときは前記通電制御手段に対し、前記バッテリから前記電動モータへの電力の供給を禁止することを指令する第２の指令信号を出力し、
   前記第２の指令信号を出力した後に、前記指定方向検出手段から後方指定信号が供給され、かつ、前記ブレーキ操作量検出手段から前記ブレーキペダルが踏み込まれていることを示す前記ブレーキ操作信号が供給されるとともに、前記緊急作動指令手段から前記緊急作動指令が供給されたときは、前記通電制御手段に対し、前記バッテリから前記電動モータへの電力の供給を許容することを指令する第３の指令信号を出力する緊急モード判別手段とを備えることを特徴とする駆動制御システム。

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