JP2016182005A - 制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電動モータが発生させる駆動力を用いて走行する車両の制御装置であって、車両が急発進するおそれがあることをユーザに報知することが可能な制御装置を提供する。
【解決手段】電動モータ13が駆動力であるトルクを発生させている状態における車両EVの加速度が、該トルクを用いて走行している状態における車両EVの加速度と比べて小さい場合は、車両EVの報知装置であるディスプレイ32に警告を表示させてユーザへの報知を行う。
【選択図】図1
【解決手段】電動モータ13が駆動力であるトルクを発生させている状態における車両EVの加速度が、該トルクを用いて走行している状態における車両EVの加速度と比べて小さい場合は、車両EVの報知装置であるディスプレイ32に警告を表示させてユーザへの報知を行う。
【選択図】図1
Description
本発明は、電動モータが発生させる駆動力を用いて走行する車両の制御装置に関する。
近年、環境意識の高まりなどを背景に、走行用の電動モータを搭載した車両の普及が進んでいる。このような車両には、電動モータが発生させる駆動力のみによって走行するもののほか、電動モータと内燃機関とが発生させる駆動力を適宜用いて走行するハイブリッド自動車と称されるものがある。
一般的に、電動モータやインバータの動作時に発生する音は、内燃機関の動作時に発生する音と比べて小さなものとなる。したがって、車両が電動モータのみを動作させている場合、歩行者が車両の存在に気付かず、接触等の危険を招くおそれがあった。
下記特許文献1には、インバータが動作時に発生させる音を調整することで、上記課題の解決を図る車両が記載されている。詳細には、当該車両では、発進前のインバータのスイッチング周波数が可聴周波数となるように調整されている。これにより、周囲の歩行者に車両の発進を報知し、事故を未然に防ぐことが可能となる。
ところで、電動モータを搭載した車両では、以上のような音に関する特性から、周囲の歩行者のみならず、車両のユーザをも危険にさらすおそれがある。例えば、ユーザがアクセルペダルを踏み込んで車両を発進させようとしているにもかかわらず、車両が段差を乗り越えることができずにいる場合などである。この場合に、段差を乗り越えるべくユーザがアクセルペダルをさらに踏み込むと、それに伴って過大な駆動力が発生し、車両が段差を乗り越えた後に急発進してしまうおそれがある。
発進時に必要な駆動力を内燃機関によって発生させる車両であれば、アクセルペダルの踏み込みとともに内燃機関から発生する音は顕著に大きくなるため、ユーザは急発進のおそれがあることを比較的容易に認識できる。しかしながら、発進時に必要な駆動力を電動モータのみによって発生させる車両では、アクセルペダルの踏み込みとともに電動モータが発生させる駆動力が過大となっても、発生する音に殆ど変化が生じない。したがって、車両が急発進するおそれがあることをユーザが認識することは困難となる。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動モータが発生させる駆動力を用いて走行する車両の制御装置であって、車両が急発進するおそれがあることをユーザに報知することが可能な制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、電動モータ(13)が発生させる駆動力を用いて走行する車両(EV)の制御装置であって、ユーザからの加速要求を検出する加速要求検出部(101)と、車両の加速度を検出する加速度検出部(102)と、電動モータが加速要求に応じて発生させる駆動力を検出する駆動力検出部(103)と、を備える。電動モータが駆動力を発生させている状態における車両の加速度が、該駆動力を用いて走行している状態における車両の加速度と比べて小さい場合は、車両の報知装置を動作させてユーザへの報知を行う。
本発明は、電動モータが駆動力を発生させている状態における車両の加速度が、該駆動力を用いて走行している車両の加速度と比べて小さい場合は、車両の報知装置を動作させてユーザへの報知を行う。したがって、本発明では、車両が段差等を乗り越えられないことで走行できず、車両が加速していないにもかかわらず電動モータが発生させる駆動力が過大となった場合は、ユーザへの報知が行われる。これにより、車両の急発進のおそれがあることをユーザに認識させ、急発進を回避させることが可能となる。
本発明によれば、電動モータが発生させる駆動力を用いて走行する車両の制御装置であって、車両が急発進するおそれがあることをユーザに報知することが可能な制御装置を提供することができる。
まず、図1乃至図4を参照しながら、本発明の第1実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
まず、図1を参照しながら、電気自動車EV(以下、「車両EV」とも称する)について説明する。車両EVは、ECU10と、バッテリ11と、PCU12と、電動モータ13と、デファレンシャル14と、ドライブシャフト15,15と、車輪16,16と、各種センサ20と、報知装置30と、を有している。
ECU(Electronic Control Unit:電子制御装置)10は、マイクロコンピュータ(不図示)を複数搭載した電子機器である。ECU10は、PCU12、各種センサ20及び報知装置30と電気的に接続されており、それらと通信可能に構成されている。尚、本願における「電気的に接続」とは、有線によって接続された状態に限定される意味ではなく、無線により互いに通信可能とされた状態をも含みうるものとする。
バッテリ11は、複数の単電池(不図示)を組み合わせることで構成されている。バッテリ11は二次電池であり、充電及び放電が可能とされている。
PCU(Power Control Unit:電力制御装置)12は、ECU10、バッテリ11及び電動モータ13と電気的に接続されている。PCU10は、ECU10から受信する制御信号に基づいて、バッテリ11の充電及び放電を制御する。また、PCU10は、直流電力を昇圧させたり、直流電力を交流電力に変換させたりする変換器としての機能も有している。
電動モータ13は、PCU12と電気的に接続されている。電動モータ13は、PCU12から供給される三相交流電力によって動作する電動機である。
各種センサ20は、シフトポジションセンサ21と、アクセル開度センサ22と、車速センサ23と、電流センサ24と、回転角センサ25と、からなる。シフトポジションセンサ21は、「P」(パーキング:駐車)、「R」(リバース:後退)、「D」(ドライブ:前進)等、車両EVのシフトレバー(不図示)の位置を検出するセンサである。アクセル開度センサ22は、車両EVのアクセルペダル(不図示)の踏み込み量であるアクセル開度を検出するセンサである。車速センサ23は、車両EVの速度(以下、「車速」とも称する)を検出するためのセンサである。ここでいう「速度」とは、車両EVが路面に対して移動する速度のことをいう。電流センサ24は、電動モータ13に供給される電流を検出するセンサである。回転角センサ25は、エンコーダ及びホール素子(いずれも不図示)からなり、電動モータ13のロータ(不図示)の回転角を検出するセンサである。各種センサ20は、それぞれの検出情報に対応する検出信号を生成するとともに、ECU10に送信する。
報知装置30は、スピーカ31と、ディスプレイ32と、を有している。スピーカ31は、車両EVの車室内に向けて音声や警告音を出力する機器である。スピーカ31は、その音量を変更可能に構成されている。ディスプレイ32は、車両EVのインストルメントパネルに設けられた液晶表示パネルである。ディスプレイ32は、種々の情報を表示可能に構成されている。
次に、図2を参照しながら、ECU10について説明する。ECU10は、その一部又は全部が、アナログ回路で構成されるか、メモリを備えたデジタルプロセッサとして構成される。図2は、ECU10を機能的な制御ブロック図として示したものである。尚、ECU10を構成するアナログ回路又はデジタルプロセッサに組み込まれるソフトウェアのモジュールは、必ずしも図2に示す制御ブロックに分割されている必要はない。すなわち、複数の制御ブロックの働きをするものとして構成されていても構わず、更に細分化されていても構わない。後述する処理フローを実行できるように構成されていれば、ECU10内部の実際の構成は当業者が適宜変更可能である。
図2に示されるように、ECU10は、加速要求検出部101と、加速度検出部102と、トルク検出部103と、危険度判定部104と、を有している。
加速要求検出部101は、シフトポジションセンサ21及びアクセル開度センサ22から受信する検出信号に基づいて、ユーザが車両EVに要求している加速の程度である加速要求を検出する部分である。すなわち、シフトポジションセンサ21が、シフトレバーの位置が「D」(ドライブ:前進)にあることを検出している場合、アクセル開度センサ22が検出するアクセル開度が大きくなるほど、加速要求は大きくなる。ECU10は、当該加速要求に対応するトルク(駆動力)を電動モータ13に発生させるため、PCU12に制御信号を送信する。
ECU10から送信される制御信号を受信したPCU12は、バッテリ11に放電させるとともに、交流電力に変換して電動モータ13に供給し、電動モータ13を動作させる。電動モータ13が動作することで発生したトルクは、デファレンシャル14、ドライブシャフト15,15を介して車輪16,16に伝達され、車輪16,16を回転させて車両EVを走行させる。
加速度検出部102は、車速センサ23から受信する検出信号に基づいて、車両EVの加速度を検出する部分である。具体的には、加速度検出部102は、車速センサ23から受信する信号に基づいて車両EVの車速を算出するとともに、当該車速を時間で微分することによって車両EVの加速度を検出する。
トルク検出部103は、電流センサ24及び回転角センサ25から受信する検出信号に基づいて、電動モータ13が発生させているトルクを検出する部分である。
危険度判定部104は、加速要求検出部101が算出した加速要求と、加速度検出部102が検出した車両EVの加速度と、トルク検出部103が検出した電動モータ13のトルクに基づいて、車両EVが急発進する危険度を判定する部分である。後述するように、危険度判定部104は、電動モータ13が発生させているトルクが、車両EVの加速度からみて過大である場合に、車両EVが急発進する危険があると判定する。
続いて、図3を参照しながら、以上のように構成されたECU10が実行する処理の流れについて説明する。尚、以下では簡便のため、詳細にはECU10の加速要求検出部101等の各部分によって行われている処理も、総括してECU10が行うとして説明する。
まず、ECU10は、図3に示されるステップS11で、電動モータ13が発生させているトルクが閾値Ta以上であるか否かを判定する。閾値Taは、予め定められた値である。電動モータ13が発生させているトルクが閾値Ta以上ではないと判定した場合(S11:NO)、ECU10は、処理を終了する。一方、電動モータ13が発生させているトルクが閾値Ta以上であると判定した場合(S11:YES)、ECU10は、ステップS12の処理に進む。
まず、ECU10は、ステップS12で、車両EVの加速度が閾値Aa以下であるか否かを判定する。閾値Aaは、予め定められた値である。また、閾値Aaは、電動モータ13が閾値Ta以上のトルクを発生させている場合に、当該トルクを用いて走行している状態における車両EVの加速度が上回るべき値でもある。車両EVの加速度が閾値Aaを上回っていると判定した場合(S12:NO)、ECU10は、電動モータ13が発生させているトルクに応じて車両EVが適切に加速していると判断し、処理を終了する。一方、車両EVの加速度が閾値Aa以下であると判定した場合(S12:YES)、ECU10は、車両EVは電動モータ13が発生させているトルクに応じた加速をしていないと判断し、ステップS13の処理に進む。
次に、ECU10は、ステップS13で、ディスプレイ32にユーザへの警告を表示させる。具体的には、ECU10は、電動モータ13が発生させているトルクが、実際の車両EVの加速度に対して過大となっており、車両EVが急発進するおそれがあることをディスプレイ32に表示させる。当該表示によって車両EVの急発進のおそれがあることを認識したユーザは、それまでのアクセルペダルの踏み込みを緩めることで、電動モータ13が発生させるトルクを減少させ、車両EVの急発進を回避することができる。
続いて、図4を参照しながら、ECU10による制御の例について説明する。
車両EVが静止している状態から、図4に示される時刻t11でユーザがアクセルペダルの踏み込みを開始すると、バッテリ11から電動モータ13に電力が供給され、電動モータ13がトルクを発生させる。アクセル開度の増加に伴い、電動モータ13が発生させるトルクも増加する。
ここで、車両EVが段差を乗り越えることができずにいる場合などは、車両EVの車速及び加速度はゼロとなる。段差を乗り越えるべくユーザがアクセルペダルをさらに踏み込むと、車速及び加速度はゼロのまま、電動モータ13が発生させるトルクが増加する。
時刻t12で、電動モータ13が発生させるトルクが閾値Ta以上となる。このとき、車両EVはまだ段差を乗り越えておらず、車速及び加速度はゼロのままとなる。電動モータ13が発生させるトルクが閾値Ta以上となり、且つ、車両EVの加速度が閾値Aa以下となったことに基づいて、ECU10は、ディスプレイ32にユーザへの警告を表示する。すなわち、ユーザに、車両EVが急発進するおそれがあることを報知する。当該表示によって車両EVの急発進のおそれがあることを認識したユーザは、アクセルペダルの踏み込みを緩めることで、電動モータ13が発生させるトルクを減少させ、車両EVの急発進を回避することができる。
仮に、ユーザがアクセルペダルの踏み込みを緩めなかったことで、時刻t13で車両EVが段差を乗り越えた場合、車速が増加し始めるとともに、加速度が閾値Aaよりも大きいA1となり、車両EVが急発進してしまう。電動モータ13が発生させるトルクは閾値Ta以上であるが、車両EVの加速度が閾値Aaよりも大きくなったことから、ECU10は、ディスプレイ32によるユーザへの警告を非表示とする。
その後、電動モータ13が発生させるトルクは、時刻t14から時刻t15にかけて最大値であるT1となり、時刻t16で閾値Taまで低下するが、その間も車両EVの加速度が閾値Aaよりも大きい状態を維持する。したがって、ECU10は、時刻t13から時刻t16にかけて、ディスプレイ32にユーザへの警告を表示させることはない。
また、車両EVの加速度は、時刻t17で閾値Aa以下となるが、このとき電動モータ13が発生させるトルクは既に閾値Ta以下となっているため、ECU10は、時刻t16から時刻t17にかけても、ディスプレイ32にユーザへの警告を表示させることはない。
尚、本第1実施形態では、電動モータ13が発生させるトルクが予め定められた閾値Ta以上であり、且つ、車両EVの加速度が予め定められた閾値Aa以下である場合に、ディスプレイ32にユーザへの警告を表示させているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、車両EVの加速度の閾値Aaを、電動モータ13が発生させるトルクの大きさに対応して変化するように定めてもよい。
以上のように、ECU10は、電動モータ13がトルクを発生させている状態における車両EVの加速度が、該トルクを用いて走行している状態における車両EVの加速度と比べて小さい場合は、車両EVのディスプレイ32にユーザへの警告を表示させてユーザへの報知を行う。したがって、ECU10では、車両EVが段差等を乗り越えられないことで走行できず、車両EVが加速していないにもかかわらず電動モータ13が発生させるトルクが過大となった場合は、ユーザへの報知が行われる。これにより、車両EVの急発進のおそれがあることをユーザに認識させ、急発進を回避させることが可能となる。
また、ECU10は、電動モータ13が発生させるトルクが予め定められた閾値Ta以上であり、且つ、車両EVの加速度が予め定められた閾値Aa以下である場合に、ディスプレイ32にユーザへの警告を表示させている。これにより、ECU10による処理を簡易なものにしながらも、車両EVの急発進のおそれがある場合のみディスプレイ32によるユーザへの報知を行うことができる。
また、ディスプレイ32における表示は、電動モータ13が発生させるトルクが大きい場合は、当該トルクが小さい場合に比べて報知レベルを高くするようにしてもよい。すなわち、電動モータ13が発生させるトルクが大きい場合は、ディスプレイ32に表示させる警告の色彩や表示範囲を当該トルクが小さい場合のものと異ならせ、車両EVの急発進のおそれがあることをユーザにより強く認識させることもできる。
続いて、図5及び図6を参照しながら、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態に係るECU10A(図1及び2参照)は、第1実施形態に係るECU10同様に車両EVに搭載可能な電子機器である。ECU10Aは、車両EVの急発進のおそれの判定方法と、その報知の方法においてECU10と異なる。したがって、第2実施形態のうち前述した第1実施形態と共通する構成については同一の符号を用いるとともに、その説明を適宜省略する。
まず、ECU10Aは、図5に示されるステップS21で、車両EVの加速度予測値Apを算出する。この加速度予測値Apは、電動モータ13が発生させているトルクの値と、車両EVの重量と、に基づいて算出することができる。
ここで、加速度予測値Apは、車両EVに作用する重力と、車両EVが置かれる路面の勾配を考慮することで、更に正確に算出することが可能となる。すなわち、車両EVが上昇勾配の路面に置かれている場合、車両EVに作用する重力の路面に平行な成分が、前進時の車両EVの加速を妨げる力となる。また、車両EVが下降勾配の路面に置かれている場合、車両EVに作用する重力の路面に平行な成分が、前進時の車両EVの加速を促す力となる。
次に、ECU10Aは、ステップS22で、乖離量ΔAを算出する。乖離量ΔAは、ステップS21で算出した加速度予測値Apと、車両EVの実際の加速度である実加速度Arとの差である。
次に、ECU10Aは、ステップS23で、乖離量ΔAが閾値Ab以上であるか否かを判定する。乖離量ΔAが閾値Ab以上ではないと判定した場合(S23:NO)、すなわち、電動モータ13が発生させるトルクに応じて車両EVが適切に加速している場合、ECU10Aは、処理を終了する。一方、乖離量ΔAが閾値Ab以上であると判定した場合(S23:YES)、すなわち、電動モータ13が発生させるトルクに応じて車両EVが適切に加速していない場合、ECU10Aは、ステップS24の処理に進む。
次に、ECU10Aは、ステップS24で、スピーカ31を動作させる。このときスピーカ31が発する警告音の音量は乖離量ΔAの大きさに対応するものとなっており、乖離量ΔAが大きいほど、警告音の音量も大きくなる。当該警告音を聴いて車両EVの急発進のおそれがあることを認識したユーザが、それまでのアクセルペダルの踏み込みを緩めることで、電動モータ13が発生させるトルクを減少させ、車両EVの急発進を回避することができる。
続いて、図6を参照しながら、ECU10による制御の例について説明する。
車両EVが静止している状態から、図6に示される時刻t21でユーザがアクセルペダルの踏み込みを開始すると、バッテリ11から電動モータ13に電力が供給され、電動モータ13がトルクを発生させる。アクセル開度の増加に伴い、電動モータ13が発生させるトルクも増加する。
電動モータ13が発生させるトルクの増加に伴い、ECU10Aによって算出される加速度予測値Apも増加する。しかしながら、車両EVが段差に乗り越えることができずにいる場合などは、車両EVの車速及び実加速度Arはゼロとなり、乖離量ΔAが生じる。段差を乗り越えるべくユーザがアクセルペダルをさらに踏み込むと、車速及び加速度はゼロのまま、電動モータ13が発生させるトルク及び乖離量ΔAが増加する。
時刻t22で、乖離量ΔAが閾値Ab以上となる。このとき、車両EVはまだ段差を乗り越えておらず、車速及び実加速度Arはゼロのままとなる。乖離量ユーザΔAが閾値Ab以上となったことに基づいて、ECU10Aは、スピーカ31を動作させて警告音を発する。この警告音の音量は、乖離量ΔAの増加に伴って大きくなる。当該警告音を聴いて車両EVの急発進のおそれがあることを認識したユーザは、アクセルペダルの踏み込みを緩めることによって電動モータ13が発生させるトルクを減少させ、急発進を回避することができる。
仮に、ユーザがアクセルペダルの踏み込みを緩めなかったことで、時刻t23で車両EVが段差を乗り越えた場合、その車速及び実加速度Arが増加する。これにより、乖離量ΔAが閾値Abよりも小さいA21まで減少することで、ECU10Aは、スピーカ31の動作を停止させる。
その後、車両EVが、電動モータ13が発生させるトルクによって加速することで、時刻t23から時刻t26にかけて、乖離量ΔAは閾値Abよりも小さいA21程度で推移する。したがって、ECU10Aは、時刻t23から時刻t26にかけて、スピーカ31を動作させて警告音を発することはない。
以上のように、ECU10Aは、車両EVの実加速度Arと、電動モータ13が発生させるトルクに基づいて算出される加速度予測値Apとの乖離量ΔAが大きい場合は、報知レベルを高くしている。すなわち、乖離量ΔAが大きい場合は、スピーカ31が発する警告音の音量を大きくしている。これにより、車両EVの急発進のおそれがある場合に、その危険度に応じたユーザへの報知を行うことが可能となる。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
EV :電気自動車(車両)
10 :ECU
13 :電動モータ
31 :スピーカ(報知装置)
32 :ディスプレイ(報知装置)
101:加速要求検出部
102:加速度検出部
103:トルク検出部(駆動力検出部)
10 :ECU
13 :電動モータ
31 :スピーカ(報知装置)
32 :ディスプレイ(報知装置)
101:加速要求検出部
102:加速度検出部
103:トルク検出部(駆動力検出部)
Claims (4)
- 電動モータ(13)が発生させる駆動力を用いて走行する車両(EV)の制御装置であって、
ユーザからの加速要求を検出する加速要求検出部(101)と、
前記車両の加速度を検出する加速度検出部(102)と、
前記電動モータが前記加速要求に応じて発生させる駆動力を検出する駆動力検出部(103)と、を備え、
前記電動モータが駆動力を発生させている状態における前記車両の加速度が、該駆動力を用いて走行している状態における前記車両の加速度と比べて小さい場合は、前記車両の報知装置(30)を動作させてユーザへの報知を行うことを特徴とする制御装置。 - 前記電動モータが発生させる駆動力が予め定められた所定駆動力(Ta)以上であり、且つ、前記車両の加速度が予め定められた所定加速度(Aa)以下である場合に、前記報知装置を動作させることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 前記電動モータが発生させる駆動力が大きい場合は、該駆動力が小さい場合と比べて前記報知装置(32)の報知レベルを高くすることを特徴する請求項1又は2に記載の制御装置。
- 前記車両の加速度(Ar)と、前記電動モータが発生させる駆動力に基づいて算出される加速度予測値(Ap)との乖離量(ΔA)が大きい場合は、該乖離量が小さい場合と比べて前記報知装置(31)の報知レベルを高くすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の制御装置。
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