JP2024006579A - Vehicle control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地球上を走行する車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a vehicle traveling on the earth.
こうした車両として、モータジェネレータを走行用の原動機として搭載したものが知られている。この車両は、車輪に繋がるモータジェネレータをバッテリからの電力供給を通じて電動機として動作させることによって走行する。また、特許文献1には、車両に搭載された上記モータジェネレータを発電機として動作させることにより、バッテリを充電しつつ車両の回生制動を行うことが記載されている。 As such vehicles, vehicles equipped with a motor generator as a driving force are known. This vehicle runs by operating a motor generator connected to the wheels as an electric motor through power supply from a battery. Further, Patent Document 1 describes that the motor generator mounted on the vehicle is operated as a generator to perform regenerative braking of the vehicle while charging the battery.
しかし、回生制動のみによって制動を行う車両の場合、制動中にバッテリの充電率(State Of Charge:SOC)が上限値まで上昇することによってバッテリの充電制限が行われると、車両の制動距離が長くなるおそれがある。詳しくは、モータジェネレータを発電機として動作させることによる車両の回生制動中、上記バッテリの充電制限が行われると、車両の回生制動が弱くなって車両の制動距離が長くなるおそれがある。 However, in the case of a vehicle that brakes only by regenerative braking, if the state of charge (SOC) of the battery rises to the upper limit during braking and the battery charge is limited, the braking distance of the vehicle will be longer. There is a risk that Specifically, if the charging of the battery is limited during regenerative braking of the vehicle by operating the motor generator as a generator, the regenerative braking of the vehicle may become weaker and the braking distance of the vehicle may become longer.
上記課題を解決する車両の制御装置は、車輪に繋がるモータジェネレータをバッテリからの電力供給を通じて電動機として動作させることにより車両を走行させる。一方、同装置は、モータジェネレータを発電機として動作させることによりバッテリを充電しつつ車両の回生制動を行う。同装置は、モータジェネレータを制御する制御部を備える。制御部は、バッテリの温度と充電率とに応じて変化するバッテリに入力可能な最大電力に基づき最大車速を設定し、実際の車速が上記最大車速以下となるようにモータジェネレータを制御する。 A vehicle control device that solves the above problem runs a vehicle by operating a motor generator connected to a wheel as an electric motor through power supply from a battery. On the other hand, this device performs regenerative braking of the vehicle while charging the battery by operating the motor generator as a generator. The device includes a control section that controls a motor generator. The control unit sets a maximum vehicle speed based on the maximum power that can be input to the battery, which changes depending on the temperature and charging rate of the battery, and controls the motor generator so that the actual vehicle speed is equal to or less than the maximum vehicle speed.
上記構成によれば、車両の制動距離が長くなることを抑制できる。 According to the above configuration, it is possible to suppress an increase in the braking distance of the vehicle.
以下、車両の制御装置の一実施形態について、図1~図3を参照して説明する。
図1に示すように、車両の制御装置は、車輪11に繋がるモータジェネレータ12を制御するための制御部として機能する電子制御装置13、及び、モータジェネレータ12とバッテリ14との間での電力の入出力を制御するインバータ15を備えている。モータジェネレータ12は、電動機または発電機として機能する。
An embodiment of a vehicle control device will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
As shown in FIG. 1, the vehicle control device includes an
インバータ15は、モータジェネレータ12を電動機として動作させる際、モータジェネレータ12に対しバッテリ14からの電力供給を行う。モータジェネレータ12は、バッテリ14からの電力供給を受けて電動機として動作することにより、車輪11を回転させて車両を走行させる。
Inverter 15 supplies power from battery 14 to
また、インバータ15は、モータジェネレータ12を発電機として動作させる際、モータジェネレータ12での発電により得られる電力をバッテリ14に供給して同バッテリ14の充電を行う。モータジェネレータ12を発電機として動作させると、モータジェネレータ12には車輪11からの回転方向と逆方向のトルクが入力される。これにより、モータジェネレータ12で生じた電力によってバッテリ14を充電しつつ、車両の回生制動が行われるようになる。
Furthermore, when the
電子制御装置13は、モータジェネレータ12及びインバータ15といった車両の各種機器の制御に係る演算処理を実行するCPUと、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたROMと、を備えている。更に、電子制御装置13は、CPUの演算結果等が一時記憶されるRAM、及び、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えている。
The
電子制御装置13の出力ポートには、モータジェネレータ12及びインバータ15といった各種機器の駆動回路が接続されている。電子制御装置13の入力ポートには、ブレーキセンサ16、アクセルセンサ17、車速センサ18、勾配センサ19、バッテリ温度センサ20、重量センサ21、及びモータ温度センサ22といった各種センサが接続されている。
Drive circuits for various devices such as a
ブレーキセンサ16は、車両の運転者によるブレーキペダルの操作量を検出し、その操作量に対応した信号を出力する。アクセルセンサ17は、車両の運転者によるブレーキペダルの操作量を検出し、その操作量に対応した信号を出力する。車速センサ18は、車両における実際の車速を検出し、その車速に対応した信号を出力する。勾配センサ19は、車両が走行する路面の勾配(傾斜角度)を検出し、その勾配に対応した信号を出力する。バッテリ温度センサ20は、バッテリ14の温度を検出し、その温度に対応した信号を出力する。重量センサ21は、車両に載せられた荷物の重量を検出し、その重量に対応した信号を出力する。モータ温度センサ22は、モータジェネレータ12の温度を検出し、その温度に対応した信号を出力する。
The brake sensor 16 detects the amount of operation of the brake pedal by the driver of the vehicle, and outputs a signal corresponding to the amount of operation. The
電子制御装置13は、運転者によるアクセルペダルの操作に基づき、車両を走行させるためにモータジェネレータ12を電動機として動作させる。また、電子制御装置13は、運転者によるブレーキペダルの操作に基づき、車両の回生制動を行うためにモータジェネレータ12を発電機として動作させる。電子制御装置13は、定められた最大車速を越えて実際の車速が上昇しないよう、実際の車速が上記最大車速以下となるようモータジェネレータ12を制御する。電子制御装置13は、バッテリ14の充電率SOCを取得することが可能となっている。電子制御装置13は、定められた上限値を越えて上記充電率SOCが大きくならないよう、モータジェネレータ12による発電量を抑制するバッテリ14の充電制限を実施する。
The
次に、電子制御装置13による上記最大車速の設定について説明する。
図2は、横軸を車速とするとともに縦軸をタイヤ力としたグラフである。ここで言うタイヤ力とは、車輪11の回転によって車両を前に進ませる力から、回生制動を含む走行抵抗によって車両が後ろに引っ張られる力を減算した値のことである。
Next, the setting of the maximum vehicle speed by the
FIG. 2 is a graph in which the horizontal axis represents vehicle speed and the vertical axis represents tire force. The tire force referred to here is the value obtained by subtracting the force that pulls the vehicle backward due to running resistance including regenerative braking from the force that causes the vehicle to move forward due to the rotation of the
図2の破線L1は、バッテリ14に入力可能な最大電力Winに基づく下限タイヤ力X1を示している。下限タイヤ力X1は、上記最大電力Winが小さくなるほど矢印Y1方向に移動する。車両のタイヤ力が上記下限タイヤ力X1未満になると、バッテリ14の充電率SOCが上限値まで上昇して充電制限が実施されるおそれがある。 A broken line L1 in FIG. 2 indicates a lower limit tire force X1 based on the maximum power Win that can be input to the battery 14. The lower limit tire force X1 moves in the direction of arrow Y1 as the maximum electric power Win becomes smaller. When the tire force of the vehicle becomes less than the above-mentioned lower limit tire force X1, there is a possibility that the charging rate SOC of the battery 14 increases to the upper limit value and charging restriction is implemented.
図2の破線L2は、モータジェネレータ12の保護を目的としたタイヤ力X2を示している。このタイヤ力X2は、モータジェネレータ12の定格トルクに対応しており、モータジェネレータ12の温度が高くなるほど矢印Y2方向に移動する。モータジェネレータ12の発電時に車両のタイヤ力が上記タイヤ力X2未満になると、モータジェネレータ12が高負荷となって故障するおそれがある。
A broken line L2 in FIG. 2 indicates a tire force X2 aimed at protecting the
車速がV1であり且つタイヤ力がP1であるとき、最大電力Winが比較的小さい場合には下限タイヤ力X1が上記タイヤ力P1に近い値となる。このため、ブレーキペダルの操作による車両の回生制動を行おうとするとき、バッテリ14の充電率SOCが上限値まで上昇して充電制限が実施されることにより、車両の回生制動が弱くなって車両の制動距離が長くなるおそれがある。 When the vehicle speed is V1 and the tire force is P1, if the maximum electric power Win is relatively small, the lower limit tire force X1 has a value close to the tire force P1. Therefore, when attempting to perform regenerative braking of the vehicle by operating the brake pedal, the charging rate SOC of the battery 14 increases to the upper limit value and charging restriction is implemented, weakening the regenerative braking of the vehicle and causing the vehicle to Braking distance may become longer.
こうしたことへの対処として、電子制御装置13は、上記最大電力Winに基づき最大車速を設定する。詳しくは、上記最大電力Winが小さくなるほど最大車速が低くなるよう設定する。更に、電子制御装置13は、実際の車速が上記最大車速以下となるようにモータジェネレータ12を制御する。これにより、車速が例えばV1よりも低いV2にされる。このときには、タイヤ力の値P1が下限タイヤ力X1に対し余裕を持った大きい値となる。
To deal with this, the
従って、ブレーキペダルの操作による車両の回生制動を行ったとき、バッテリ14の充電率SOCが上限値まで上昇することは抑制される。その結果、車速V2からの車両のブレーキベラルの操作による上記回生制動が行われたとき、バッテリ14の充電率SOCが上限値まで上昇することに伴い、バッテリ14の充電制限が実施されて車両の制動距離が長くなることは抑制される。 Therefore, when regenerative braking of the vehicle is performed by operating the brake pedal, the charging rate SOC of the battery 14 is prevented from increasing to the upper limit value. As a result, when the above-mentioned regenerative braking is performed by operating the brake bell of the vehicle from the vehicle speed V2, the charging rate SOC of the battery 14 increases to the upper limit value, and the charging of the battery 14 is restricted, and the vehicle The braking distance is prevented from increasing.
次に、実際の車速を最大車速以下に抑える手順について、図3のフローチャートを参照して説明する。
図3におけるステップ101~ステップ103(S101~S103)の処理では、最大車速Aが算出される。この最大車速Aは、ブレーキペダルの操作による車両の回生制動を行ったとき、バッテリ14の充電率SOCが上限値まで上昇してバッテリ14の充電制限が行われることを回避するためのものである。
Next, a procedure for keeping the actual vehicle speed below the maximum vehicle speed will be explained with reference to the flowchart of FIG. 3.
In the processing of steps 101 to 103 (S101 to S103) in FIG. 3, the maximum vehicle speed A is calculated. This maximum vehicle speed A is intended to prevent the charging rate SOC of the battery 14 from increasing to the upper limit value and limiting the charging of the battery 14 when the vehicle performs regenerative braking by operating the brake pedal. .
図3のステップ101(S101)において、電子制御装置13は、バッテリ14の温度と充電率SOCとに基づき、バッテリ14に入力可能な最大電力Winを図示のように算出する。このため、上記最大電力Winは、バッテリ14の温度と充電率SOCとに応じて変化する。電子制御装置13は、S102の処理として最大電力Winに基づき最大車速Aを算出する。こうして算出された最大車速Aは、最大電力Winが小さくなるほど遅くされる。
In step 101 (S101) of FIG. 3, the
電子制御装置13は、S103の処理として、最大車速Aを路面の勾配及び車両の重量に基づき補正する。ここでの車両の重量については、車両の諸元及び車両に載せられた荷物の重量に基づき把握された値が用いられる。最大車速Aは、登り勾配が急になるほど速くなり、且つ、下り勾配が急になるほど遅くなるよう補正される。また、最大車速Aは、車両の重量が軽くなるほど速くなり、且つ、車両の重量が重くなるほど遅くなるよう補正される。
In the process of S103, the
図3におけるS104及びS105の処理では、最大車速Bが算出される。この最大車速Bは、車両の降板中にバッテリ14の充電率SOCが上限値まで上昇してバッテリ14の充電制限が行われることを回避するためのものである。 In the processes of S104 and S105 in FIG. 3, the maximum vehicle speed B is calculated. This maximum vehicle speed B is set to prevent the charging rate SOC of the battery 14 from increasing to the upper limit value while the vehicle is being dismounted, thereby preventing charging of the battery 14 from being restricted.
電子制御装置13は、S104の処理として、バッテリ14の充電率SOCが閾値を越えて上昇したタイミングであるか否かを判断する。ここでの閾値としては、例えばバッテリ14の充電率SOCの上限値よりも小さい値であり、且つ、車両の回生制動による急制動を行っても充電率SOCが上限値に達しない値を採用することが考えられる。
In the process of S104, the
S104で肯定であればS105に進み、S105で否定であればS106に進む。電子制御装置13は、S105の処理として、バッテリ14の入力電力が所定値MINとなる最大車速Bを算出する。ここで所定値MINとしては、例えば「0」を採用したり、「0」よりも少し大きい値を採用したりすることが考えられる。最大車速Bは、以下の式(1)~(4)を用いて算出される。
If the result in S104 is affirmative, the process proceeds to S105, and if the result in S105 is negative, the process proceeds to S106. As the process of S105, the
PW1=PW2-PW3 …(1)
PW2=TK・RS …(2)
TK=RP・K1 …(3)
B=RS・K2 …(4)
式(1)及び(2)では、バッテリ14の入力電力PW1、回生電力PW2、補機等の消費電力PW3、回生電力発生時におけるモータジェネレータ12のモータトルクTK及びモータ回転速度RSが用いられる。また、式(3)及び式(4)では、車両の走行抵抗RP、トルク換算係数K1、上記モータ回転速度RS、車速換算係数K2が用いられる。なお、上記トルク換算係数K1及び上記車速換算係数K2は一定値であり、上記走行抵抗RPは実際の車速及び勾配に基づき算出される値である。
PW1=PW2-PW3...(1)
PW2=TK・RS…(2)
TK=RP・K1…(3)
B=RS・K2…(4)
In equations (1) and (2), input power PW1 of battery 14, regenerated power PW2, power consumption PW3 of auxiliary equipment, etc., motor torque TK and motor rotation speed RS of
そして、式(1)におけるバッテリ14の入力電力PW1に上記所定値MINを代入して式(1)~(4)を解くことにより、最大車速Bが算出される。電子制御装置13は、S106の処理として、最大車速Aと最大車速Bとのうちの小さい方の車速を実際の車速を制限する際に用いる最大車速として設定し、実際の車速が上記設定された最大車速となるようモータジェネレータ12を制御する。
Then, the maximum vehicle speed B is calculated by substituting the predetermined value MIN into the input power PW1 of the battery 14 in equation (1) and solving equations (1) to (4). As the process of S106, the
次に、本実施形態における車両の制御装置の作用効果について説明する。
バッテリ14に入力可能な最大電力Winが小さくなるほど最大車速Aを低く設定することが可能である。そして、実際の車速がそのように設定された最大車速A以下となるようにモータジェネレータ12が制御されることにより、上記車速からの車両の回生制動中にバッテリ14の充電率SOCが上限値まで上昇することを抑制できる。その結果、上記車速からの回生制動中にバッテリ14の充電率SOCが上限値まで上昇することに伴い、バッテリ14の充電制限が行われて車両の制動距離が長くなることを抑制できる。
Next, the effects of the vehicle control device in this embodiment will be explained.
The smaller the maximum power Win that can be input to the battery 14, the lower the maximum vehicle speed A can be set. Then, by controlling the
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・モータジェネレータ12の保護を目的とした最大車速Cを設定し、最大車速A~Cのうちで最も小さい車速を、実際の車速を制限する際に用いる最大車速として設定するようにしてもよい。この場合、最大車速Cは、モータジェネレータ12の温度が高くなるほど、すなわちタイヤ力X2が図2の矢印Y2方向に移動するほど、最大車速Cが遅くなるように設定される。
Note that the above embodiment can also be modified as follows, for example. The above embodiment and the following modification examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
- A maximum vehicle speed C may be set for the purpose of protecting the
・図3のフローチャートにおけるS104及びS105を省略してもよい。
・車両が走行する路面の勾配を勾配センサ19で検出する代わりに、ナビゲーションシステムを用いて取得するようにしてもよい。また、レーザー光の反射を利用して車両の前方の路面状況を検出するセンサを設け、そのセンサを用いて勾配を検出するようにしてもよい。この場合、車両が現在走行している路面の勾配ではなく、車両が走行する予定の前方の路面の勾配を検出することが好ましい。
- S104 and S105 in the flowchart of FIG. 3 may be omitted.
- Instead of detecting the gradient of the road surface on which the vehicle travels using the
・車両は、必ずしも運転者の手動によるアクセルペダル及びブレーキペダルの操作を通じて走行及び回生制動を行うものである必要はなく、自動運転を通じて自動的に走行及び回生制動を行うものであってもよい。 - The vehicle does not necessarily need to run and perform regenerative braking through the driver's manual operation of the accelerator and brake pedals, but may also run and perform regenerative braking automatically through automatic driving.
11…車輪、12…モータジェネレータ、13…電子制御装置、14…バッテリ、15…インバータ、16…ブレーキセンサ、17…アクセルセンサ、18…車速センサ、19…勾配センサ、20…バッテリ温度センサ、21…重量センサ、22…モータ温度センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記モータジェネレータを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記バッテリの温度とSOCとに応じて変化する前記バッテリに入力可能な最大電力に基づき最大車速を設定し、実際の車速が前記最大車速以下となるように前記モータジェネレータを制御する車両の制御装置。
Vehicle control that runs a vehicle by operating a motor generator connected to a wheel as an electric motor through power supply from a battery, and performs regenerative braking of the vehicle while charging the battery by operating the motor generator as a generator. In the device,
comprising a control unit that controls the motor generator,
The control unit sets a maximum vehicle speed based on the maximum power that can be input to the battery, which changes depending on the temperature and SOC of the battery, and controls the motor generator so that the actual vehicle speed is equal to or less than the maximum vehicle speed. vehicle control device.
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JP2022107615A JP2024006579A (en) | 2022-07-04 | 2022-07-04 | Vehicle control device |
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JP2022107615A JP2024006579A (en) | 2022-07-04 | 2022-07-04 | Vehicle control device |
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