JP4259216B2

JP4259216B2 - 自動車およびその制御方法

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Publication number: JP4259216B2
Application number: JP2003204532A
Authority: JP
Inventors: 明本美
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2023-07-31
Also published as: JP2005051886A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車およびその制御方法に関し、詳しくは、搭載した動力出力装置からの動力により走行する自動車およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の自動車としては、シフト位置に対して駆動用のモータの回転方向が逆方向のときにずり下がりが生じていると判断し、ずり下がりを抑制する方向のトルクをモータから作用するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、ずり下がりが生じているときにはずり下がりが停止するまでモータから出力するトルクを漸増し、停止状態のときにはモータから出力するトルクを漸少することにより、ずり下がりの抑制と過大なトルクの作用の防止とを図っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３２２４０４号公報（図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした自動車では、ずり下がりが生じたときにはモータから出力するトルクを漸増するから、急な坂路ではずり下がりへの対応が遅れる場合が生じる。こうした問題に対して増加するトルク量やトルクの増加速度を大きくすることに対応することも考えられるが、この場合、トルク増加におけるオーバーシュートによりモータから過大なトルクが出力される場合も生じる。
【０００５】
本発明の自動車およびその制御方法は、坂路におけるずり下がりにより適正に対応することを目的の一つとする。また、本発明の自動車およびその制御方法は、より適正な坂路走行を実現することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の自動車およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の第１の自動車は、
搭載した動力出力装置からの動力により走行する自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいて要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
該検出した加速度と前記動力出力装置から出力したトルクとに基づいて路面勾配に対する車両の釣合トルクを演算する釣合トルク演算手段と、
前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクと前記釣合トルク演算手段により演算された釣合トルクとに基づいて前記動力出力装置から出力すべき実行トルクを設定する実行トルク設定手段と、
該設定された実行トルクが前記動力出力装置から出力されるよう該動力出力装置を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の第１の自動車では、車両の加速度と搭載した動力出力装置から出力したトルクとに基づいて路面勾配に対する車両の釣合トルクを演算し、この演算した釣合トルクと運転者のアクセル操作に応じた要求トルクとに基づいて実行トルクを設定し、この実行トルクが動力出力装置から出力されるよう制御する。したがって、路面勾配と運転者のアクセル操作とに応じたトルクを出力することができる。
【０００９】
こうした本発明の第１の自動車において、車両が停止状態にあるか否かを判定する停止状態判定手段と、車速を検出する車速検出手段と、該検出された車速に基づいてクリープトルクを設定するクリープトルク設定手段と、を備え、前記実行トルク設定手段は、前記停止状態判定手段により停止状態であると判定されたときには略値０のトルクを前記実行トルクとして設定し、前記停止状態判定手段により停止状態でないと判定されると共にアクセルオフのときには前記演算した釣合トルクに基づくトルクと前記クリープトルク設定手段により設定されたクリープトルクとのうち大きい方のトルクを前記実行トルクとして設定し、前記停止状態判定手段により停止状態でないと判定されると共にアクセルオンのときには前記要求トルクに基づいて前記実行トルクを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、アクセルオフ時に作用させるトルクに釣合トルクを反映させることができる。この結果、坂路におけるずり下がりにより適正に対応することができる。
【００１０】
このクリープトルク設定手段を備える態様の本発明の第１の自動車において、前記実行トルク設定手段は、前記停止状態判定手段により停止状態でないと判定されると共にアクセルオフのときには、前記検出された車速に応じた反映率を前記演算した釣合トルクに乗じたトルクと前記設定されたクリープトルクとのうち大きい方のトルクを前記実行トルクとして設定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記反映率は、前進方向の所定前進車速で値０となると共に後進方向の所定後進車速で値１となるよう設定されてなるものとすることもできる。こうすれば、釣合トルクをより適正な状態として実行トルクに反映することができる。
【００１１】
また、クリープトルク設定手段を備える態様の本発明の第１の自動車において、前記停止状態判定手段は、車軸または該車軸に連結された駆動軸の単位時間当たりの回転角が所定角度未満の状態および／またはブレーキトルクが前記演算した釣合トルクに応じて設定される所定トルク以上の状態のときに停止状態と判定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記所定トルクは、前記演算された釣合トルクが大きいほど大きな傾向に設定されてなるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の第２の自動車は、
搭載した動力出力装置からの動力により走行する自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいてアクセル要求開度を設定するアクセル要求開度設定手段と、
車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
該検出した加速度と前記動力出力装置から出力したトルクとに基づいて路面勾配に対する車両の釣合トルクを演算する釣合トルク演算手段と、
該演算した釣合トルクに基づいてアクセル補正開度を設定するアクセル補正開度設定手段と、
前記設定されたアクセル要求開度と前記設定されたアクセル補正開度とに基づいてアクセル開度を設定するアクセル開度設定手段と、
該設定された実行トルクが前記動力出力装置から出力されるよう該動力出力装置を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１３】
この本発明の第２の自動車では、車両の加速度と搭載した動力出力装置から出力したトルクとに基づいて路面勾配に対する車両の釣合トルクを演算し、この演算した釣合トルクに基づいてアクセル補正開度を設定し、更に、この設定したアクセル補正開度と運転者のアクセル操作に応じたアクセル要求開度とに基づいてアクセル開度を設定し、設定した実行トルクが動力出力装置から出力されるよう制御する。したがって、路面勾配と運転者のアクセル操作とに応じたトルクを出力して走行することができる。
【００１４】
こうした本発明の第２の自動車において、前記アクセル補正開度設定手段は、前記演算した釣合トルクに基づいて制限開度を設定する制限開度設定手段と、運転者のアクセル操作の変化に基づいてオフセット開度を設定するオフセット開度設定手段と、を備え、該設定したオフセット開度を前記設定した制限開度により制限することによりアクセル補正開度を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、運転者のアクセル操作の変化に応じたオフセット開度を釣合トルクにより制限することができる。この結果、過剰なアクセル補正開度が設定されるのを抑制することができ、より適正なアクセル開度を設定してこれに応じたトルクを出力して走行することができる。ここで、前記制限開度設定手段は、運転者のアクセル操作が開操作のときには増加する方向に前記制限開度を設定し、運転者のアクセル操作が閉操作のときには減少する方向に前記制限開度を設定する手段であるものとすることもできる。また、前記オフセット開度設定手段は、前記運転者のアクセル操作の変化が開方向に大きいほど大きなオフセット開度を設定する手段であるものとすることもできる。
【００１５】
また、本発明の第２の自動車において、車速を検出する車速検出手段と、該検出された車速で巡航走行するためのアクセル開度としての巡航開度を設定する巡航開度設定手段と、を備え、前記アクセル補正開度設定手段は、前記設定されたアクセル要求開度が前記設定された巡航開度以上のときには前記演算した釣合トルクに基づいてアクセル補正開度を設定し、前記設定されたアクセル要求開度が前記設定された巡航開度未満のときには略値０のアクセル補正開度を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、巡航走行や減速をスムーズに行なうことができる。
【００１６】
本発明の第１または第２の自動車において、前記釣合トルク演算手段は、前記設定された実行トルクを前記動力出力装置から出力したトルクとして釣合トルクを演算する手段であるものとすることもできる。こうすれば、釣合トルクの演算を容易に迅速に行なうことができる。
【００１７】
また、本発明の第１または第２の自動車において、前記釣合トルク演算手段は、車両に所定人数乗車したときの釣合トルクを演算する手段であるものとすることもできる。こうすれば、釣合トルクの演算を容易に迅速に行なうことができる。ここで、所定人数乗車としては、例えば１人乗車や２人乗車，３人乗車，４人乗車など如何なる人数としてもよい。
【００１８】
本発明の第１または第２の自動車において、前記動力出力装置は、車軸に動力を入出力可能な電動機を備えるものとすることもできる。こうすれば、実行トルクの出力を迅速に行なうことができる。
【００１９】
本発明の第１または第２の自動車において、前記動力出力装置は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備え、前記制御手段は、前記設定した実行トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し該第１の回転子に対して該第２の回転子の相対的な回転を伴って該第１の回転子と該第２の回転子の電磁作用による電力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子発電機であるものとすることもできる。
【００２０】
本発明の第１の自動車の制御方法は、
搭載した動力出力装置からの動力により走行する自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいて要求トルクを設定し、
（ｂ）車両の加速度を検出し、
（ｃ）該検出した加速度と前記動力出力装置から出力したトルクとに基づいて路面勾配に対する車両の釣合トルクを演算し、
（ｄ）前記設定した要求トルクと前記演算した釣合トルクとに基づいて前記動力出力装置から出力すべき実行トルクを設定し、
（ｅ）該設定した実行トルクが前記動力出力装置から出力されるよう該動力出力装置を制御する
ことを要旨とする。
【００２１】
この本発明の自動車の制御方法によれば、車両の加速度と搭載した動力出力装置から出力したトルクとに基づいて路面勾配に対する車両の釣合トルクを演算し、この演算した釣合トルクと運転者のアクセル操作に応じた要求トルクとに基づいて実行トルクを設定し、この実行トルクが動力出力装置から出力されるよう制御するから、路面勾配と運転者のアクセル操作とに応じたトルクを出力することができる。
【００２２】
本発明の第２の自動車の制御方法は、
搭載した動力出力装置からの動力により走行する自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいてアクセル要求開度を設定し、
（ｂ）車両の加速度を検出し、
（ｃ）該検出した加速度と前記動力出力装置から出力したトルクとに基づいて路面勾配に対する車両の釣合トルクを演算し、
（ｄ）該演算した釣合トルクに基づいてアクセル補正開度を設定し、
（ｅ）前記設定したアクセル要求開度と前記設定したアクセル補正開度とに基づいてアクセル開度を設定し、
（ｆ）該設定した実行トルクが前記動力出力装置から出力されるよう該動力出力装置を制御する
ことを要旨とする。
【００２３】
この本発明の第２の自動車の制御方法によれば、車両の加速度と搭載した動力出力装置から出力したトルクとに基づいて路面勾配に対する車両の釣合トルクを演算し、この演算した釣合トルクに基づいてアクセル補正開度を設定し、更に、この設定したアクセル補正開度と運転者のアクセル操作に応じたアクセル要求開度とに基づいてアクセル開度を設定し、設定した実行トルクが動力出力装置から出力されるよう制御するから、路面勾配と運転者のアクセル操作とに応じたトルクを出力して走行することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、駆動輪２８ａ，２８ｂに動力を出力する走行用のモータ２２と、このモータ２２を駆動する駆動回路としてのインバータ２４と、インバータ２４を介してモータ２２と電力のやり取りを行なうバッテリ２６と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット３０とを備える。
【００２５】
モータ２２は、例えば発電機としても機能する周知の同期発電電動機として構成されているが、発電可能な電動機であれば如何なる種類の電動機であっても構わない。。インバータ２４は、６個の半導体スイッチング素子を有する周知のインバータ回路として構成されており、この６個の半導体スイッチング素子のスイッチングによりバッテリ２６からの直流電力を擬似的な三相交流電力に変換してモータ２２の三相コイルに供給する。また、バッテリ２６としては、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充放電可能な二次電池など種々のものを用いることができる。
【００２６】
電子制御ユニット３０は、ＣＰＵ３２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ３２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ３４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ３６と、図示しない入出力ポートとを備える。電子制御ユニット３０には、モータ２２の回転軸に取り付けられた回転位置センサ２３からの回転軸の回転位置θやインバータ２４からモータ２２への三相の電力ラインに取り付けられたた図示しない電流センサからの相電流，シフトレバー４１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ４２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル４３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ４４からのアクセル要求開度Ａｕｓｒ，ブレーキペダル４５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ４６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ４８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット７０は、インバータ２４へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００２７】
こうして構成された電気自動車２０は、基本的には、運転者によるアクセルペダル４３の踏み込みにより検出されるアクセル要求開度Ａｕｓｒと車速センサ４８により検出される車速Ｖとに基づいてモータ２２から出力すべきトルクを設定し、このトルクがモータ２２から出力されるようインバータ２４の６個の半導体スイッチング素子をスイッチング制御することにより走行する。
【００２８】
次に、実施例の電気自動車２０の動作、特に停車時にアクセルオフしたときの動作と、登坂路面を走行する際の動作について説明する。図２は、実施例の電子制御ユニット３０により実行されるトルク制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２９】
トルク制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット３０のＣＰＵ３２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ４４からのアクセル要求開度Ａｕｓｒやブレーキペダルポジションセンサ４６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ４８からの車速Ｖ，回転位置センサ２３からの回転位置θなどの制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。そして、入力した回転位置θに基づいてモータ２２の回転軸の回転数Ｎｍと加速度αとを計算する（ステップＳ１１０）。モータ２２の回転数Ｎｍは、入力した回転位置θと前回このルーチンが実行されたときに入力した回転位置θとの偏差を２πとこのルーチンの起動間隔時間で割ることによって計算することができる。また、加速度αは、計算した回転数Ｎｍと前回このルーチンを実行したときに計算した回転数Ｎｍとの偏差をこのルーチンの起動間隔時間で割ると共にモータ２２の回転軸の１回転当たりの移動距離を乗じることによって計算することができる。なお、加速度αの計算は、入力した車速Ｖに基づいても計算することができるのは勿論である。
【００３０】
続いて、路面勾配に対する車両の釣合トルクＴｇｒａｄを次式（１）により計算する（ステップＳ１２０）。路面勾配θのときの車両の釣り合いを図３に示す。図３中、ｍは車両総質量であり、ｇは重力加速度であり、Ｆは車両に作用している力であり、Ｔ＊はこのルーチンにより設定されるモータ２２から出力する実行トルクＴ＊であり、ｌは回転軸から作用点までの距離である。式（１）は、図３に示す釣り合いから容易に求めることができる。ここで、実施例では、車両総質量ｍとして１名乗車時の総重量を用いた。したがって、式（１）中、ｍ，ｌは定数となるから、前回このルーチンが実行されたときに設定された実行トルクＴ＊と今回計算した加速度αとを用いることにより釣合トルクＴｇｒａｄを計算することができる。
【００３１】
【数１】
Tgrad＝m・g・sinθ・l＝前回T*−m・α・l … （１）
【００３２】
こうして釣合トルクＴｇｒａｄを計算すると、アクセル要求開度Ａｕｓｒに基づいてアクセルオフか否か、ブレーキペダルポジションＢＰに基づいてブレーキオンか否か、回転数Ｎｍが値０か否かを判定する（ステップＳ１３０〜Ｓ１５０）。アクセルオフでないとき、即ち、運転者がアクセルペダル４３を踏み込んでいるときにはアクセルオン時制御を実行して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。このアクセルオン時制御については後述する。また、アクセルオフであり、ブレーキオンであり、且つ、回転数Ｎｍが値０のときには、運転者に走行の意思がなく車両も移動していないから、モータ２２からトルクの出力を行なう必要がないため、モータ２２から出力すべきトルクとしての実行トルクＴ＊に値０を設定して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。このように実行トルクＴ＊が設定されると、電子制御ユニット３０は、モータ２２から実行トルクＴ＊が出力されるようインバータ２４にスイッチング制御信号を出力することにより、モータ２２を駆動制御する。
【００３３】
一方、アクセルオフであるがブレーキオンでないときや、アクセルオフでブレーキオンであるが回転数Ｎｍが値０でないときには、制動しているかこれから発進しようとしてずり下がりが生じていると判断し、アクセル要求開度ＡｕｓｒやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖに基づいて要求トルクＴｄ＊を設定する（ステップＳ１８０）。要求トルクＴｄ＊は、実施例では、アクセル要求開度ＡｕｓｒとブレーキペダルポジションＢＰと要求トルクＴｄ＊との関係を求めて要求トルク設定用マップとして予めＲＯＭ３４に記憶しておき、アクセル要求開度ＡｕｓｒとブレーキペダルポジションＢＰとが与えられると、マップから対応する要求トルクＴｄ＊を導出して設定するものとした。図４に要求トルク設定用マップの一例を示す。
【００３４】
こうして要求トルクＴｄ＊を設定すると、モータ２２の回転数Ｎｍに基づいて釣合トルクＴｇｒａｄの反映率ｑを設定する（ステップＳ１９０）。反映率ｑは、実施例では、図５に例示する反映率設定用マップを用いて設定した。このマップでは、反映率ｑは、モータ２２の回転数Ｎｍが負の値Ｎ１以下では値１が設定され、回転数Ｎｍが負の値Ｎ１より大きくなるにしたがって小さくなり、回転数Ｎｍが正の値Ｎ２以上になると負の値が設定される。即ち、モータ２２の回転数Ｎｍが負となるずり下がりのときに、ずり下がり速度に応じて釣合トルクＴｇｒａｄが作用するように設定されるのである。
【００３５】
そして、要求トルクＴｄ＊の値を調べ（ステップＳ２００）、要求トルクＴｄ＊が値０以上のときには、釣合トルクＴｇｒａｄに反映率ｑを乗じたものと要求トルクＴｄ＊とを比較して大きい方を実行トルクＴ＊として設定し（ステップＳ２１０）、要求トルクＴｄ＊が値０未満のときには、要求トルクＴｄ＊をそのまま実行トルクＴ＊に設定して（ステップＳ２２０）、トルク制御ルーチンを終了する。要求トルクＴｄ＊は、図４の要求トルク設定用マップから解るように、ブレーキペダル４５が踏み込まれていないときには車速Ｖがある程度の値以上のときに負の値となり、ブレーキペダル４５が踏み込まれているときには車速Ｖが正のときである。したがって、要求トルクＴｄ＊が負の値のときには制動トルクを作用させる必要から、要求トルクＴｄ＊をそのまま実行トルクＴ＊に設定するのである。
【００３６】
いま、比較的急な登坂路面でブレーキペダル４５を踏み込んで停車している状態からブレーキオフしたときを考える。運転者がブレーキオフすると、モータ２２からはアクセル要求開度Ａｕｓｒが０％で車速Ｖが値０のときのトルクと比較的小さな反映率ｑを釣合トルクＴｇｒａｄに乗じたトルクとのうちの大きい方のトルクが出力される程度であるから、車両はずり下がる。車両のずり下がりが生じると、その速度（モータ２２の回転数Ｎｍ）に応じて反映率ｑが大きくなり、この反映率ｑに釣合トルクＴｇｒａｄを乗じたトルクがモータ２２から出力される。この結果、車両のずり下がりの加速度は減少する。ずり下がりの速度がある程度（モータ２２の回転数Ｎｍが値Ｎ１）になると、反映率ｑには値１が設定される。このため、車両のずり下がりの加速度は値０となる。なお、上述したように、実施例では釣合トルクＴｇｒａｄを計算する際の車両総質量ｍとして１名乗車時の総重量を用いているから、車両のずり下がりの加速度は完全には値０にはならず、値０近傍になる。しかし、この程度の誤差は、坂路発進の際にはブレーキオフの直後にアクセルペダル４３が踏み込まれることを考慮すれば問題ない。また、ブレーキオフした状態でずり下がりを用いて後進するような運転の場合では、必要に応じてブレーキペダル４５が踏み込まれることになるから、反映率ｑが値１のときに完全に車両の加速度が値０となる必要がない。このように、モータ２２から出力するトルクに登坂路面における車両の釣り合いから計算した釣合トルクＴｇｒａｄを反映させることにより、登坂路面で停車している状態でブレーキオフしたときに、穏やかな自然なずり下がり感を運転者に与えることができる。
【００３７】
次に、ステップＳ１３０でアクセルオンと判定されたときに実行されるアクセルオン時制御について説明する。アクセルオン時制御は、図６に例示するアクセルオン時制御ルーチンにより行なわれる。アクセルオン時制御では、まず、モータ２２の回転数Ｎｍに基づいてそのときの車速Ｖで巡航するために必要なアクセル開度としての巡航開度Ａｃｒｓを設定する（ステップＳ３００）。実施例では、所定人数乗車時（例えば、１名乗車時）のモータ２２の回転数Ｎｍとそのときの車速で巡航するためのアクセル開度との関係を実験などにより求めて巡航開度設定用マップとして予めＲＯＭ３４に記憶しておき、モータ２２の回転数Ｎｍが与えられると、記憶したマップから対応するアクセル開度を導出し、これを巡航開度Ａｃｒｓとして設定するものとした。図７に巡航開度設定用マップの一例を示す。
【００３８】
続いて、釣合トルクＴｇｒａｄとモータ２２の回転数Ｎｍとに基づいてオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘを設定する（ステップＳ３１０）。オフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘの設定は、実施例では、釣合トルクＴｇｒａｄとモータ２２の回転数Ｎｍとオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘとの関係を定めてターゲット設定用マップとして予めＲＯＭ３４に記憶しておき、釣合トルクＴｇｒａｄとモータ２２の回転数Ｎｍとが与えられると、マップから対応するオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘを導出することにより行なうものとした。図８にターゲット設定用マップの一例を示す。実施例では、オフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘは、図示するように、釣合トルクＴｇｒａｄが大きいほど大きくなる傾向に、且つ、釣合トルクＴｇｒａｄが所定の大きさ（図中、Ｔｇｒａｄ＝Ｔ３）以上ではその釣合トルクに相当する大きさに制限されるよう、また、モータ２２の回転数Ｎｍが大きくなるほど大きくなる傾向に、且つ、モータ２２の回転数Ｎｍが所定の大きさ（図中、Ｎ１）以上ではその回転数Ｎ１に相当する大きさに制限されるよう、設定される。なお、ターゲット設定用マップは、こうした傾向に限定されるものではない。
【００３９】
そして、運転者のアクセル操作の方向とオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘの増減に基づいてオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘの増減を制限する（ステップＳ３２０，Ｓ３３０）。具体的には、運転者がアクセルペダル４３を踏み込んだときにオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘが減少しているときや運転者が踏み込んでいたアクセルペダル４３を戻したときにオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘが増加しているときには前回設定したオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘの値を今回の値として再設定するのである。これにより運転者のアクセル操作に応じたオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘを設定することができる。
【００４０】
次に、アクセル要求開度Ａｕｓｒと巡航開度Ａｃｒｓとを比較し（ステップＳ３４０）、アクセル要求開度Ａｕｓｒが巡航開度Ａｃｒｓ以上のときには、アクセル要求開度Ａｕｓｒと巡航開度Ａｃｒｓとの偏差ΔＡｃｃを計算すると共に（ステップＳ３５０）、この計算した偏差ΔＡｃｃに係数ｋを乗じた値をオフセット開度Ａｇｒａｄに設定し（ステップＳ３６０）、アクセル要求開度Ａｕｓｒが巡航開度Ａｃｒｓ未満のときにはオフセット開度Ａｇｒａｄに値０を設定する（ステップＳ３７０）。ここで、係数ｋは、適正なオフセット開度Ａｇｒａｄを設定するために実験などにより適合する値を設定することができる。そして、設定したオフセット開度Ａｇｒａｄを値０とオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘとにより上下限を制限し（ステップＳ３８０）、アクセル要求開度Ａｕｓｒと上下限制限されたオフセット開度Ａｇｒａｄとの和としてアクセル開度Ａｃｃを計算し（ステップＳ３９０）、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて実行トルクＴ＊を設定する（ステップＳ４００）。このように、オフセット開度Ａｇｒａｄを登坂路面における車両の釣り合いから計算した釣合トルクＴｇｒａｄを反映したオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘによって制限することにより、過度のオフセット開度を設定することを抑止することができ、自然な感じでトルクをアシストするアクセル開度Ａｃｃを設定することができる。なお、実行トルクＴ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと実行トルクＴ＊との関係を求めて実行トルク設定用マップとして予めＲＯＭ３４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると、マップから対応する実行トルクＴ＊を導出することにより行なうものとした。実行トルク設定用マップの一例を図９に示す。
【００４１】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、アクセルオフ時には、モータ２２から出力するトルクに登坂路面における車両の釣り合いから計算した釣合トルクＴｇｒａｄを反映させることにより、登坂路面で停車している状態でブレーキオフしたときには穏やかな自然なずり下がり感を運転者に与えることができる。また、アクセルオン時には、オフセット開度Ａｇｒａｄを登坂路面における車両の釣り合いから計算した釣合トルクＴｇｒａｄを反映したオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘによって制限することにより、過度のオフセット開度が設定されるのを抑止し、自然な感じで車両を加速させるトルクをアシストすることができる。この結果、坂路走行におけるトルクのアシストをより適切なものとすることができる。
【００４２】
実施例の電気自動車２０では、加速度αの計算の際や釣合トルクＴｇｒａｄの反映率ｑの設定の際，巡航開度Ａｃｒｓの設定の際，オフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘの設定の際などにモータ２２の回転数Ｎｍを用いたが、モータ２２の回転数Ｎｍは駆動輪２８ａ，２８ｂに連結されているから、モータ２２の回転数Ｎｍに代えて車速Ｖを用いてもよいのは勿論である。
【００４３】
実施例の電気自動車２０では、アクセルオフ時には、モータ２２の回転数Ｎｍに基づいて設定された反映率ｑを釣合トルクＴｇｒａｄに乗じた値と要求トルクＴｄ＊とを比較して実行トルクＴ＊を設定するものとしたが、反映率ｑはモータ２２の回転数Ｎｍに基づいて設定する必要はなく、０．７や０．８などのように一律な値としても構わない。
【００４４】
実施例の電気自動車２０では、アクセルオン時には、アクセル要求開度Ａｕｓｒと巡航開度Ａｃｒｓとの偏差ΔＡｃｃに係数ｋを乗じてアクセル開度Ａｃｃを設定する際にアクセル要求開度Ａｕｓｒに加えるオフセット開度Ａｇｒａｄを設定したが、これに加えてアクセル要求開度Ａｕｓｒの変化速度に基づいてオフセット開度Ａｇｒａｄを設定するものとしてもよい。
【００４５】
実施例の電気自動車２０では、アクセルオン時には、オフセット開度Ａｇｒａｄの上下限制限値としてのオフセット開度ターゲットＡｇｒａｄｍｘの設定に釣合トルクＴｇｒａｄを用いるものとしたが、オフセット開度Ａｇｒａｄの設定に直接釣合トルクＴｇｒａｄを用いるものとしてもよい。
【００４６】
実施例の電気自動車２０では、アクセルオン時には、アクセル開度Ａｃｃの設定に釣合トルクＴｇｒａｄを反映するものとしたが、アクセル開度Ａｃｃに基づいて設定される実行トルクＴ＊に直接釣合トルクＴｇｒａｄを反映するものとしてもよい。
【００４７】
実施例の電気自動車２０では、釣合トルクＴｇｒａｄの計算に車両総質量ｍとして１名乗車時の総重量を用いたが、如何なる人数の乗車時の総重量を用いるものとしてもよく、あるいは、総重量を走行状態から計算するものとしてもよい。
【００４８】
実施例の電気自動車２０では、駆動輪２８ａ，２８ｂに動力を出力する走行用のモータ２２とこのモータ２２に電力を供給するバッテリ２６とを備えるシンプルな電気自動車の構成としたが、駆動輪２８ａ，２８ｂに動力を出力可能なモータを備えるものであれば如何なる構成としてもよい。例えば、図１０に例示する変形例の電気自動車１２０に示すように、エンジン１２２と、このエンジン１２２のクランクシャフトに接続されると共に駆動輪２８ａ，２８ｂに連結された駆動軸に接続された遊星歯車機構１２４と、この遊星歯車機構１２４に接続されたモータＭＧ１と駆動輪２８ａ，２８ｂに連結された駆動軸に取り付けられたモータＭＧ２とを備えるものとしてもよいし、図１１に例示する変形例の電気自動車２２０に示すように、エンジン２２２と、このエンジン２２２のクランクシャフトに取り付けられたインナロータ２２４ａと駆動輪２８ａ，２８ｂに連結された駆動軸に取り付けられたアウタロータ２２４ｂとを有しインナロータ２２４ａとアウタロータ２２４ｂとの相対的な回転として駆動する対ロータ電動機２２４と、駆動輪２８ａ，２８ｂに連結された駆動軸に取り付けられたモータ２２６とを備えるものとしてもよい。また、図１２に例示する変形例の電気自動車３２０に示すように、駆動輪２８ａ，２８ｂに連結された駆動軸に変速機３２６を介して取り付けられたモータ３２４と、このモータ３２４の回転軸にクラッチを介して取り付けられたエンジン３２２とを備えるものとしてもよい。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、例えば、
形態など、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の電子制御ユニット３０により実行されるトルク制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】路面勾配θのときの車両の釣り合いの様子を示す説明図である。
【図４】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】反映率設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】実施例の電子制御ユニット３０により実行されるアクセルオン時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図７】巡航開度設定用マップの一例を示す説明図である。
【図８】ターゲット設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】実行トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１０】変形例の電気自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１１】変形例の電気自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１２】変形例の電気自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０電気自動車、２２モータ、２３回転位置センサ、２４インバータ、２６バッテリ、２８ａ，２８ｂ駆動輪、３０電子制御ユニット、３２ＣＰＵ、３４ＲＯＭ、３６ＲＡＭ、４１シフトレバー、４２シフトポジションセンサ、４３アクセルペダル、４４アクセルペダルポジションセンサ、４５ブレーキペダル、４６ブレーキペダルポジションセンサ、４８車速センサ、１２２，２２２，３２２エンジン、１２４遊星歯車機構、２２４対ロータ電動機、２２４ａインナロータ、２２４ｂアウタロータ、２２６，３２４，ＭＧ１，ＭＧ２モータ、３２６変速機。

Claims

搭載した動力出力装置からの動力により走行する自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいて要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
該検出した加速度と前記動力出力装置から出力したトルクとに基づいて路面勾配に対する車両の釣合トルクを演算する釣合トルク演算手段と、
車両が停止状態にあるか否かを判定する停止状態判定手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
該検出された車速に基づいてクリープトルクを設定するクリープトルク設定手段と、
アクセルオンのときには前記設定された要求トルクと前記演算された釣合トルクとに基づいて前記動力出力装置から出力すべき実行トルクを設定し、アクセルオフであって前記停止状態判定手段により停止状態であると判定されたときには略値０のトルクを前記実行トルクとして設定し、アクセルオフであって前記停止状態判定手段により停止状態でないと判定されたときには前記演算された釣合トルクに基づくトルクと前記設定されたクリープトルクとのうち大きい方のトルクを前記実行トルクとして設定する実行トルク設定手段と、
該設定された実行トルクが前記動力出力装置から出力されるよう該動力出力装置を制御する制御手段と、
を備える自動車。
前記実行トルク設定手段は、アクセルオフであって前記停止状態判定手段により停止状態でないと判定されたときには、前記検出された車速に応じた反映率を前記演算した釣合トルクに乗じたトルクと前記設定されたクリープトルクとのうち大きい方のトルクを前記実行トルクとして設定する手段である請求項１記載の自動車。
前記反映率は、前進方向の所定前進車速で値０となると共に後進方向の所定後進車速で値１となるよう設定されてなる請求項２記載の自動車。
前記停止状態判定手段は、ブレーキオンで且つ車軸または該車軸に連結された駆動軸の単位時間当たりの回転角が所定角度未満の状態のときに停止状態と判定する手段である請求項１ないし３いずれか記載の自動車。
搭載した動力出力装置からの動力により走行する自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいてアクセル要求開度を設定するアクセル要求開度設定手段と、
車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
該検出した加速度と前記動力出力装置から出力したトルクとに基づいて路面勾配に対する車両の釣合トルクを演算する釣合トルク演算手段と、
該演算した釣合トルクに基づいてアクセル補正開度を設定するアクセル補正開度設定手段と、
前記設定されたアクセル要求開度と前記設定されたアクセル補正開度とに基づいてアクセル開度を設定するアクセル開度設定手段と、
該設定されたアクセル開度に基づいて前記動力出力装置から出力すべき実行トルクを設定すると共に該設定した実行トルクが前記動力出力装置から出力されるよう該動力出力装置を制御する制御手段と、
を備える自動車。
請求項５記載の自動車であって、
前記アクセル補正開度設定手段は、前記演算した釣合トルクに基づいて制限開度を設定する制限開度設定手段と、運転者のアクセル操作の変化に基づいてオフセット開度を設定するオフセット開度設定手段と、を備え、該設定したオフセット開度を前記設定した制限開度により制限することによりアクセル補正開度を設定する手段である
自動車。
前記制限開度設定手段は、運転者のアクセル操作が開操作のときには増加する方向に前記制限開度を設定し、運転者のアクセル操作が閉操作のときには減少する方向に前記制限開度を設定する手段である請求項６記載の自動車。
前記オフセット開度設定手段は、前記運転者のアクセル操作の変化が開方向に大きいほど大きなオフセット開度を設定する手段である請求項６または７記載の自動車。
請求項５ないし８いずれか記載の自動車であって、
車速を検出する車速検出手段と、
該検出された車速で巡航走行するためのアクセル開度としての巡航開度を設定する巡航開度設定手段と、
を備え、
前記アクセル補正開度設定手段は、前記設定されたアクセル要求開度が前記設定された巡航開度以上のときには前記演算した釣合トルクに基づいてアクセル補正開度を設定し、前記設定されたアクセル要求開度が前記設定された巡航開度未満のときには略値０のアクセル補正開度を設定する手段である
自動車。
前記釣合トルク演算手段は、前記設定された実行トルクを前記動力出力装置から出力したトルクとして釣合トルクを演算する手段である請求項１ないし９いずれか記載の自動車。
前記釣合トルク演算手段は、車両に所定人数乗車したときの釣合トルクを演算する手段である請求項１ないし１０いずれか記載の自動車。
前記動力出力装置は、車軸に動力を入出力可能な電動機を備える請求項１ないし１１いずれか記載の自動車。
請求項１ないし１１いずれか記載の自動車であって、
前記動力出力装置は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備え、
前記制御手段は、前記設定した実行トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である
自動車。
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項１３記載の自動車。
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し該第１の回転子に対して該第２の回転子の相対的な回転を伴って該第１の回転子と該第２の回転子の電磁作用による電力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子発電機である請求項１３記載の自動車。
搭載した動力出力装置からの動力により走行する自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいて要求トルクを設定し、
（ｂ）車両の加速度を検出し、
（ｃ）前記検出した加速度と前記動力出力装置から出力したトルクとに基づいて路面勾配に対する車両の釣合トルクを演算し、
（ｄ）車両が停止状態にあるか否かを判定し、
（ｅ）車速を検出し、
（ｆ）前記検出した車速に基づいてクリープトルクを設定し、
（ｇ）アクセルオンのときには前記設定した要求トルクと前記演算した釣合トルクとに基づいて前記動力出力装置から出力すべき実行トルクを設定し、アクセルオフであって前記車両が停止状態にあると判定したときには略値０のトルクを前記実行トルクとして設定し、アクセルオフであって前記車両が停止状態にないと判定したときには前記演算した釣合トルクに基づくトルクと前記設定したクリープトルクとのうち大きい方のトルクを前記実行トルクとして設定し、
（ｈ）該設定した実行トルクが前記動力出力装置から出力されるよう該動力出力装置を制御する
自動車の制御方法。
搭載した動力出力装置からの動力により走行する自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいてアクセル要求開度を設定し、
（ｂ）車両の加速度を検出し、
（ｃ）該検出した加速度と前記動力出力装置から出力したトルクとに基づいて路面勾配に対する車両の釣合トルクを演算し、
（ｄ）該演算した釣合トルクに基づいてアクセル補正開度を設定し、
（ｅ）前記設定したアクセル要求開度と前記設定したアクセル補正開度とに基づいてアクセル開度を設定し、
（ｆ）該設定したアクセル開度に基づいて前記動力出力装置から出力すべき実行トルクを
設定すると共に該設定した実行トルクが前記動力出力装置から出力されるよう該動力出力装置を制御する
自動車の制御方法。