JP5477477B2 - 電動車両の制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
この発明は、電動車両の制御装置および制御方法に関し、より特定的には、後進走行の車両駆動力を走行用電動機によって発生する電動車両の駆動力制御に関する。
走行用電動機を搭載した電気自動車、ハイブリッド自動車等の電動車両では、後進走行時の車両駆動力を電動機によって発生することが一般的である。たとえば、特開平10−201013号公報(特許文献1)には、アクセル操作量に基づいて走行用電動機の出力トルクを設定する際に、電動機回転速度が低いほど大きく、電動機回転速度が高いほど小さく目標トルクを補正することが記載されている。さらに、シフトポジションが後退位置の場合には、前進走行時よりもトルクを小さくすることが記載されている。
また、特開2008−295224号公報(特許文献2)には、電気自動車において後進時の運転を容易に行なうための電動機制御が記載されている。具体的には、後進時の車速が上限速度以上となった場合には、車速を制限するようにインバータのデューティ制御を行なうことが記載されている。
さらに、特開平8−163713号公報(特許文献3)には、車速に応じて、前進から後進への切換えを規制する電気自動車の後退制御装置が記載されている。具体的には、車速が所定車速以下であるときのみに、アクセルペダルの操作量に応じてモータを逆転駆動するように制御することが記載されている。これにより、前進から後退の切換に無理がなければ迅速に後退切換ができる一方で、前進から後進への切換に無理があれば後退切換を規制することができる。
また、特開2007−176321号公報(特許文献4)には、オフロード走行等の低速度で走行している際に、停止状態を含む走行状態に基づいて駆動トルクを適切に上昇するための制御が記載されている。具体的には、車両が段差に接触して停止している走行状態を判定するとともに、この判定された走行状態に基づいて駆動トルクのゲインを変化させることが記載されている。
走行用電動機を搭載していない通常のエンジン車では、低回転速度領域でのトルク確保が困難であるエンジンの特性から、エンジンの出力軸をトルクコンバータを介して駆動軸と連結する構成が一般的である。トルクコンバータは、入力軸回転速度(エンジン回転速度)と出力軸回転速度との回転速度差が大きいときに、トルクを増幅する特性を有している。
したがって、通常のエンジン車では、低車速領域では、エンジントルクがトルクコンバータによって増幅されて駆動軸へ伝達される。この結果、後進走行の発進時には、トルクコンバータの作用により、アクセル開度が小さくても、比較的大きな駆動トルクを得ることができる。すなわち、アクセルペダルを大きく踏み込まなくてもスムーズに後進走行を開始できるため、ユーザの操作性が良い。
一方で、電動機は低回転数領域でも高トルクを出力可能であるので、走行用電動機を搭載した電動車両では、走行用電動機の出力トルクは、トルクコンバータを介することなく駆動軸へ伝達される構成が一般的である。
したがって、電動車両では、後進走行時に大きなトルクを得るためには、アクセル開度を大きくする必要がある。この結果、通常のエンジン車と比較して後進走行時のアクセル操作が大きく異なる。このため、通常のエンジン車から電動車両に乗り換えたユーザが、操作性の低下を感じる虞がある。
また、後進走行開始時の車両駆動力が不足することによって、走行用電動機によってトルクを出力した状態で停車していると、走行用電動機がロック状態となる。ロック状態が継続すると、走行用電動機のコイル巻線および走行用電動機を制御するインバータの特定相に電流が集中することにより、温度上昇が発生する虞がある。もし、温度上昇が発生すると、走行用電動機の出力トルクが制限されるため、走行性が低下してしまう。
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、後進走行時の車両駆動力を走行用電動機によって発生するように構成された電動車両において、後進走行時の車両駆動力を適切に設定することによって、ユーザの操作性を高めることである。
この発明のある局面では、後進走行の車両駆動力を発生する電動機を搭載した電動車両の制御装置であって、後進走行制御部と、電動機制御部とを備える。後進走行制御部は、後進走行を指示する所定のシフトレンジが選択されている場合に、少なくともアクセル開度を含む車両状態に基づいて、後進走行のための車両駆動力を、同一の車両状態における前進走行のための車両駆動力よりも低く算出する。さらに、後進走行制御部は、ブレーキペダルの非操作時において、同一のアクセル開度に対して、後進走行発進時の車両駆動力が後進走行中の車両駆動力よりも大きくなるように、算出された車両駆動力を増幅するように構成される。電動機制御部は、後進走行制御部によって設定された車両駆動力に従うトルクを出力するように電動機を制御する。
この発明の他の局面では、後進走行の車両駆動力を発生する電動機を搭載した電動車両の制御方法であって、後進走行を指示する所定のシフトレンジが選択されている場合に、少なくともアクセル開度を含む車両状態に基づいて、後進走行のための車両駆動力を、同一の車両状態における前進走行のための車両駆動力よりも低く算出するステップと、ブレーキペダルの非操作時において、同一のアクセル開度に対して、後進走行発進時の車両駆動力が後進走行中の車両駆動力よりも大きくなるように、算出された車両駆動力を増幅するステップと、増幅された車両駆動力に従うトルクを出力するように電動機を制御するステップとを備える。
好ましくは、後進走行発進時は、所定のシフトレンジが選択されており、かつ、電動車両の車速が零である状態を含み、後進走行中は、電動車両の車速が負の所定値(−Vt)よりも低い状態である。さらに好ましくは、後進走行発進時は、所定のシフトレンジが選択されており、かつ、電動車両の車速が正である状態をさらに含む。
また好ましくは、同一のアクセル開度における、後進走行中の車両駆動力に対する後進走行発進時の車両駆動力の増幅率(k1)は、アクセル開度に応じて可変に設定される。
あるいは好ましくは、アクセル開度が第1の領域(α1−α2)内であるときに増幅率(k1)が第1の値に設定される。一方、アクセル開度が第1の領域よりも低いときには増幅率は第1の値よりも低く設定され、かつ、アクセル開度が第1の領域よりも高いときには増幅率は第1の値よりも低く設定される。
好ましくは、後進走行中は、電動車両の車速が負の所定値(−Vt)よりも低い状態であり、後進走行発進時は、車速が零以上である状態である。そして、車速が零から所定値までの間である場合には、同一のアクセル開度に対して、車両駆動力は、後進走行発進時の車両駆動力よりも小さく、かつ、後進走行中の車両駆動力よりも大きくなるように増幅される。
また、好ましくは、アクセル開度および電動車両の車速に基づいて、電動機の基準角速度(ωt)がさらに算出される。そして、車両駆動力は、電動機の回転角速度(ω2)が基準角速度よりも低いときには、電動機の回転角速度(ω2)が基準角速度よりも高いときよりも大きく設定される。
好ましくは、電動車両は、電動機が発生したトルクがトルクコンバータを介することなく駆動輪に伝達されるように構成される。
この発明によれば、後進走行時の車両駆動力を走行用電動機によって発生するように構成された電動車両において、後進走行時の車両駆動力を適切に設定することによって、ユーザの操作性を高めることができる。
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明を原則的に繰返さないものとする。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による電動車両の代表例として示されるハイブリッド車の概略構成を示すブロック図である。なお、本発明が適用される電動車両は、車両駆動力を発生するための走行用電動機を搭載する車両を総称するものである。すなわち、電動車両は、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド車の他、エンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車などを含むものである点について、確認的に記載する。
図1は、本発明の実施の形態1による電動車両の代表例として示されるハイブリッド車の概略構成を示すブロック図である。なお、本発明が適用される電動車両は、車両駆動力を発生するための走行用電動機を搭載する車両を総称するものである。すなわち、電動車両は、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド車の他、エンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車などを含むものである点について、確認的に記載する。
図1を参照して、ハイブリッド車100は、エンジン10と、第1MG(Motor Generator)20と、第2MG30と、動力分割装置40と、減速機50と、駆動輪80と、駆動軸85とを備える。さらに、ハイブリッド車100は、インバータ60と、バッテリ70と、平滑コンデンサC1と、コンバータ90と、電子制御ユニット(Electronic Control Unit、以下「ECU」という)150とを備える。
エンジン10は、燃焼室に吸入された空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギによってクランクシャフトを回転させる駆動力を発生する内燃機関である。エンジン10は、ECU150からの制御信号S4に基づいて制御される。
第1MG20および第2MG30は、交流電動機であり、たとえば、三相交流同期電動機である。
ハイブリッド車100は、エンジン10および第2MG30の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン10が発生する駆動力は、動力分割装置40によって2経路に分割される。すなわち、一方は減速機50を介して、駆動軸85および駆動輪80へ伝達される経路であり、もう一方は第1MG20へ伝達される経路である。
動力分割装置40は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン10のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第1MG20の回転軸に連結される。リングギヤは第2MG30の回転軸および減速機50に連結される。
第1MG20は、動力分割装置40を経由して伝達されたエンジン10の動力を用いて発電機として動作する。第1MG20が発電した電力は、インバータ60を介して第2MG20に供給され、第2MG20を駆動するための電力として用いられる。また、第1MG20が発電した電力のうち、第2MG20を駆動するための電力として用いられない余剰電力は、コンバータ90を介してバッテリ70に供給され、バッテリ70を充電するための電力として用いられる。第1MG20の発電量は、バッテリ70のSOC(State of Charge)に応じて制御される。
第2MG30は、バッテリ70に蓄えられた電力および第1MG20により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、第2MG30の駆動力は、減速機50を介して、駆動軸85および駆動輪80に伝達される。なお、図1では、駆動輪80は前輪として示されているが、前輪に代えて、または前輪とともに、第2MG30によって後輪を駆動してもよい。
なお、ハイブリッド車100の制動時等には、減速機50および駆動軸85を介して駆動輪80により第2MG30が駆動され、第2MG30が発電機として動作する。これにより、第2MG30は、車両の運動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとしても機能する。そして、第2MG30により発電された電力は、バッテリ70に蓄えられる。
インバータ60は、第1インバータ60−1と、第2インバータ60−2とを備える。第1インバータ60−1および第2インバータ60−2は、コンバータ90に対して互いに並列に接続される。
第1インバータ60−1は、コンバータ90と第1MG20との間に設けられる。第1インバータ60−1は、ECU150からの制御信号S1に基づいて第1MG20の出力を制御する。第2インバータ60−2は、コンバータ90と第2MG30との間に設けられる。第2インバータ60−2は、ECU150からの制御信号S2に基づいて第2MG30の出力を制御する。
第1MG20および第2MG30の制御には、たとえば、インバータ60−1および60−2によるPWM(Pulse Width Modulation)制御が用いられる。なお、電動機をインバータのPWM制御によって制御する方法には、周知の一般的な技術を利用すればよいため、さらなる詳細な説明は繰返さない。
バッテリ70は、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の直流の二次電池によって構成される。バッテリ70の充電電力および放電電力は、ECU150によって設定される、充電可能電力Winおよび放電可能電力Woutを超えないように制御される。
コンバータ90は、バッテリ70とインバータ60との間で電圧変換を行なう。コンバータ90は、バッテリ70の電圧Vb(より正確には、コンバータ90とバッテリ70との間で電力を授受するための正極線PL0および負極線GL0の間の直流電圧VL)を昇圧してインバータ60に出力する。コンバータ90は、ECU150からの制御信号S3に基づいてコンバータ90の出力電圧(より正確には、コンバータ90とインバータ60との間で電力を授受するための正極線PL1および負極線GL1の間の直流電圧VH)を制御する。これにより、バッテリ70の出力も制御信号S3に基づいて制御されることになる。
平滑コンデンサC1は、正極線PL1および負極線GL1の間に接続される。平滑コンデンサC1は、電圧VHに応じた電荷を蓄えることによって、電圧VHを平滑化する。
さらに、ハイブリッド車100は、ブレーキペダルセンサ125、アクセルペダルセンサ126、シフトポジションセンサ127、車速センサ129、および、回転角センサ131,132を備える。これらの各センサは、検出結果をECU150に送信する。
ブレーキペダルセンサ125は、ユーザによるブレーキペダル(図示せず)のストローク量BRKを検出する。アクセルペダルセンサ126は、ユーザによるアクセルペダル(図示せず)の操作によるアクセル開度ACCを検出する。車速センサ129は、駆動輪80または駆動軸85の回転速度に基づいて、ハイブリッド車100の車速Vを検出する。
回転角センサ131は、第1MG20のロータ回転角θ1を検出する。回転角センサ132は、第2MG30のロータ回転角θ2を検出する。回転角センサ131,132は、代表的にはレゾルバにより構成される。ロータ回転角θ1,θ2に基づいて、第1MG20および第2MG30の回転速度(rpm)および回転角速度(rad/s)を算出することができる。さらに、第2MG30の回転速度と減速機50のギヤ比から、ハイブリッド車100の車速を求めることも可能である。
シフトポジションセンサ127は、ユーザによるシフトレバー(図示せず)の操作によって選択されたシフトポジションSPを検出する。ユーザによって選択可能なシフトポジションは、ニュートラルポジション(Nポジション)、駐車時に選択されるパーキングポジション(Pポジション)、前進走行時に選択されるドライブポジション(Dポジション)、および後進走行時に選択されるRポジションを含む。Rポジションが選択されると、シフトレンジがRレンジとなる。ハイブリッド車100は、Rレンジが選択されると、後進走行のための車両駆動力を発生するように制御される。
ECU150は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵して構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに従うソフトウェア処理によって、各センサによる検出値に基づく演算処理を実行するように構成される。あるいは、ECUの少なくとも一部は、専用の電子回路等によるハードウェア処理によって、所定の数値演算処理および/または論理演算処理を実行するように構成されてもよい。ECU150は、各センサなどの情報に基づいて上述した制御信号S1〜S4を生成し、その生成した制御信号S1〜S4を各機器に出力する。
ハイブリッド車100では、車両状態に適した走行を行うための走行制御が、ECU150によって実行される。たとえば、車両発進時および低速走行時には、エンジン10を停止した状態で、第2MG30の出力によって、ハイブリッド車100は走行する。定常走行時には、エンジン10を始動して、エンジン10および第2MG30の出力によって、ハイブリッド車100は走行する。特に、エンジン10を高効率の動作点で動作させることによって、ハイブリッド車100の燃費が向上する。
ハイブリッド車100を始めとする電動車両では、低車速領域の車両駆動力を第2MG30によって出力できるため、トルク増幅のためのトルクコンバータを配置する必要がない。このため、ハイブリッド車100では、第2MG30およびエンジン10が発生したトルクは、トルクコンバータを介することなく、駆動軸85および駆動輪80へ伝達される。
図2を参照して、ハイブリッド車100は、後進走行時には、エンジン10を停止した状態で、第2MG30を負方向に回転させることによって車両駆動力を発生する。すなわち、第2MG30は、負方向のトルクを出力する。
なお、図2に点線で示すように、バッテリ70のSOC低下時には、エンジン10が始動される。この場合には、エンジン10の出力によって第1MG20が発電することにより、バッテリ70の充電電力が発生される。いずれにしても、ハイブリッド車100では、後進走行時の車両駆動力は、第2MG30によって出力される。第2MG30が発生した駆動力(トルク)は、上述のように、トルクコンバータを介することなく、駆動軸85および駆動輪80へ伝達される。
以下では、ハイブリッド車100を始めとする電動車両において、後進走行時の車両駆動力(すなわち、第2MGの出力トルク)を適切に設定するための走行制御について説明する。
この走行制御のための機能ブロックとして、ECU150は、後進走行時の車両駆動力を設定するための後進走行制御部152と、後進走行制御部152によって設定された車両駆動力に従うトルクを出力するように、第2MG30を制御するためのMG制御部154とを含む。後進走行制御部152およびMG制御部154の各々の機能は、ECU150によるソフトウェア処理および/またはハードウェア処理によって実現される。
図3は、本発明の実施の形態1による電動車両の走行制御を説明するフローチャートである。図3に示すフローチャートの各ステップは、ECU150によるソフトウェアおよび/またはハードウェア処理によって実行される。図3に示すフローチャートに従う制御処理は、ECU150によって所定の制御周期毎に実行される。
図3を参照して、ECU150は、ステップS100により、Rレンジが選択されているかどうかを判定する。Rレンジが選択されていないとき(S110のNO判定時)には、以下の各ステップを実行することなく処理は終了される。
ECU150は、Rレンジの選択時(S110のYES判定時)には、ステップS110により、アクセル開度ACCを検出する。アクセル開度ACCは、アクセルペダルセンサ126の出力信号に基づいて検出される。
ECU150は、ステップS120により、ハイブリッド車100の車速Vを算出する。車速Vは、代表的には、車速センサ129の出力信号に基づいて実行できる。あるいは、回転角センサ132によって検出されたロータ回転角θ2から算出される第2MG30の回転速度に基づいて、車速Vを検出してもよい。
さらに、ECU150は、ステップS130により、少なくともアクセル開度ACCを含む車両状態に基づいて、後進走行のための車両駆動力Tbのベース値を算出する。予め定められた、車両状態と車両駆動力Tbとの対応関係(マップあるいは演算式)に従って、今回の制御周期における車両状態に基づいて、ベース値は算出される。以下、本明細書では、Rレンジ選択時に設定される車両駆動力Tbは、後進方向を正値として説明する。すなわち、車両駆動力Tbが大きいほど、後進走行の駆動力は大きくなる。
なお、前進走行時においても、車両状態に基づいてハイブリッド車100の車両駆動力が決定される。同一の車両状態に対して、後進走行時における車両駆動力Tb(ベース値)は、前進走行時よりも小さくなるように設定される。これにより、後進走行時に車速が過大になることが防止できる。
ECU150は、ステップS140により、ブレーキ操作中であるか否かを判定する。ステップS140の判定は、ブレーキペダルセンサ125の出力信号に基づいて実行することができる。
ECU150は、ブレーキ操作中(S140のYES判定時)には、ステップS160により、増幅係数k1=1.0に設定する。すなわち、ECU150は、ステップS130で算出されたベース値を増幅することなく、車両駆動力Tbを設定する。
ECU150は、一方で、ブレーキの非操作時(S140のNO判定時)には、ステップS150に処理を進めて、増幅係数k1を設定する。増幅係数k1は、少なくとも車速Vに応じて可変に設定される(k1>1.0)。
そして、ECU150は、ステップS200により、ステップS130で求められた車両駆動力と増幅係数k1との積に従って、後進方向の車両駆動力を設定する。そして、ECU150は、この車両駆動力に従って、第2MG30のトルク指令値を設定する。後進走行時には、車両駆動力Tb(Tb>0)に従って、第2MG30が負回転方向のトルクを発生するように、トルク指令値は負値に設定される。
図3のステップS110〜S200の処理によって、図1に示した後進走行制御部152の機能が実現される。そして、MG制御部154は、ステップS200の処理の一部として、設定されたトルク指令値に従って、第2MG30の出力トルクを制御する。たとえば、MG制御部154は、第2MG30の電流フィードバックによるPWM制御に従って、インバータ60−2のスイッチングを制御するための制御信号S2を生成する。
増幅係数k1の設定について、図4および図5を用いて詳細に説明する。
図4は、後進走行時の車両駆動力の増幅係数と車速との関係を説明する概念図である。
図4は、後進走行時の車両駆動力の増幅係数と車速との関係を説明する概念図である。
図4を参照して、増幅係数k1は、アクセル開度ACCごとに、車速Vに応じて予め設定された対応関係(代表的にはマップ)に従って設定される。具体的には、後進走行中である、車速V<−Vtの領域では、k1=1.0に設定される。たとえば、−Vt=−2(km/s)程度に設定される。これに対して、後進走行の発進時である車速V=0のときには、k1=kc(kc>1.0)に設定される。
これにより、後進走行の発進時には、増幅係数k1によって、トルクコンバータによるトルク増幅作用を模擬するように、後進方向の車両駆動力を、ユーザ操作によるアクセル開度ACCに応じた値(ベース値)よりも大きく設定できる。
一方、車両が動きだした後(すなわち、後進走行中)は、k1=1.0とすることによって、後進方向の車両駆動力を、ユーザ操作(アクセル開度ACC)に対応したベース値に設定できる。したがって、後進走行の車速が、ユーザの意図よりも過大となることを防止できる。
−Vt<V<0の中間領域では、増幅係数k1は、kcから1.0へ向けて徐々に減少するように、1.0<k1<kcの範囲に設定される。したがって、この領域では、同一のアクセル開度ACCに対して、車両駆動力は、後進走行時よりも大きく、かつ、後進走行発進時よりも小さくなる。
上述した増幅係数k1の設定により、同一のアクセル開度ACCに対する車両駆動力の設定に、通常のエンジン車におけるトルクコンバータによるトルク増幅作用と同等の特性を反映できる。
さらに、車速V>0の領域においても、車速V=0の場合(発進時)と同様に、増幅係数k1=kcに設定する。すなわち、本実施の形態による走行制御では、Rレンジが選択されている場合であって、車速V=0のときに加えて、車速V>0のときも、車両が後進方向には未だ進んでいないことから、「後進走行発進時」として取り扱う。
これにより、坂道を後進走行によって登る場合や、後進走行によって段差を乗り越えられなかった場合等、Rレンジを選択しているにも関らず車両が前進(V>0)しているときにも、後進方向の車両駆動力を、ユーザ操作(アクセル開度ACC)に対応したベース値よりも大きく設定できる。この結果、ユーザのアクセル操作が足りなくても、車両がユーザの意図と逆方向に進行することを防止できる。
車速V≧0(後進走行発進時)における増幅係数k1の値(kc)は、図5に示すように、アクセル開度ACCに応じて可変に設定されることが好ましい。
図5を参照して、kcは、アクセル開度ACCの中開度領域(α1<ACC<α2)において、低開度領域(ACC<α1)および高開度領域(ACC>α2)よりも高くなるように設定される。たとえば、α1〜α2の領域は、アクセル開度が20〜40(%)程度の領域である。
低開度領域(ACC<α1)では、ユーザが後進速度を抑制する意図であることが推定される。高開度領域(ACC>α2)では、アクセル開度ACCに基づいて、ステップS130(図4)での処理によって、車両駆動力Tbは大きく設定される。したがって、これらのアクセル開度領域では、車両駆動力をベース値からから増幅する必要性があまり高くない。したがって、kcは比較的低く設定される。
一方で、ユーザが通常の後進走行を意図していることが推定される中開度領域(α1<ACC<α2)では、トルクコンバータによるトルク増幅作用と同様に、車両駆動力を、アクセル開度ACCに応じた値から増幅することができる。
このように、本実施の形態1による電動車両の走行制御によれば、少なくともアクセル開度を含む車両状態に基づいて算出された車両駆動力Tbのベース値を、車速に応じて増幅することができる。特に、通常エンジン車に搭載されるトルクコンバータのトルク増幅作用を模擬するように、車速に応じて増幅度(増幅係数k1)を設定している。これにより、通常のエンジン車と同様のアクセル操作によって、後進走行発進時に十分な車両駆動力を発生することができる。
この結果、通常のエンジン車から電動車両に乗り換えたユーザが、操作性の低下を感じることがない。さらに、後進走行発進時に十分な車両駆動力を発生することにより、第2MG30がロック状態となることを回避できる。また、後進走行が開始されると、増幅が中止される(k1=1.0)ので、車速がユーザの意図よりも過大となることを防止できる。
以上のように、後進走行時の車両駆動力を適切に設定することによって、ユーザの操作性を高めることができるとともに、温度上昇の発生およびそれに伴う出力制限を未然に防止することも可能である。
(実施の形態2)
実施の形態2では、実施の形態1による電動車両の走行制御に加えて、第2MG30の回転角速度に基づく車両駆動力の増幅処理を含む走行制御について説明する。なお、実施の形態2では、実施の形態1と共通する部分については、特に言及することなく説明を省略する。
実施の形態2では、実施の形態1による電動車両の走行制御に加えて、第2MG30の回転角速度に基づく車両駆動力の増幅処理を含む走行制御について説明する。なお、実施の形態2では、実施の形態1と共通する部分については、特に言及することなく説明を省略する。
図6は、本発明の実施の形態2による電動車両の走行制御を説明するフローチャートである。
図6を参照して、実施の形態2による電動車両の走行制御では、ECU150は、図3と同様のステップS110〜S160により、後進走行の車両駆動力Tbのベース値および増幅係数k1を設定する。
さらに、ECU150は、ステップS170〜S195によって、第2MG30の回転角速度に基づく増幅係数k2をさらに設定する。そして、ECU150は、最終的にはステップS200♯により、車両駆動力Tbのベース値(ステップS130)、増幅係数k1および増幅係数k2との積に従って、後進方向の車両駆動力を設定する。そして、ECU150は、この車両駆動力に従って、第2MG30のトルク指令値を設定する。
ECU150は、ステップS170により、第2MG30の回転角速度ω2を算出する。回転角速度ω2は、第2MG30に設けられた回転角センサ132の出力信号θ2に基づいて算出することができる。後進走行のための第2MG30を負方向に回転させる際には、回転角速度ω2は負値(ω<0)となる。
後進走行による降坂時等、後進走行の車速が出易い車両状態では、回転角速度ω2が高くなる。一方で、後進走行による登坂時や障害物を乗り越える時には、回転角速度ω2が低くなる。
回転角速度ω2が低いときには、後進走行の車両駆動力を大きくしてやることが好ましい。これに対して、回転角速度ω2が高い状態では、後進走行の車両駆動力を増幅すると、車速がユーザの意図と比較して大きくなる虞がある。
ECU150は、ステップS175により、アクセル開度ACCおよび車速Vから、第2MG30の基準角速度ωtを算出する。
ECU150は、ステップS180により、回転角速度ω2と基準角速度ωtとを比較する。そして、ω2<ωtのとき(S180のYES判定時)には、ECU150は、ステップS190に処理を進めて、車両駆動力Tbを増大するために、増幅係数k2>1.0に設定する。なお、このときのk2の値については、回転角速度ω2と基準角速度ωtとの差が大きいほど、大きく設定することが好ましい。
一方で、ECU150は、ω2>ωtのとき(S180のNO判定時)には、ステップS195により、増幅係数k2≦1.0に設定する。k2=1.0とすることによって、実施の形態1による走行制御と同等の車両駆動力Tbが設定される。なお、回転角速度ω2と基準角速度ωtとの差が大きい場合には、車両駆動力Tbの増幅を抑えるために、k2<1.0に設定してもよい。
このように、基準角速度ωtは、現在の車両状態(アクセル開度ACCおよび車速V)に対して、車両駆動力Tbの増幅が必要な状況であるか否かを、第2MG30の回転角速度ω2に基づいて判断するための閾値である。たとえば、基準角速度ωtは、障害物のない平坦路を後進走行している状態での実験値に基づいて、予め設定することができる。
以上説明したように、実施の形態2による電動車両の走行制御によれば、精度の高い第2MGの回転角センサの出力に基づいて演算された回転角速度に基づいて、車両駆動力を増幅する必要があるかどうかを判定することができる。これにより、トルク増幅が必要な状況を的確に検出して、増幅係数k2により車両駆動力Tbを増大することができる。この結果、ユーザの操作性をさらに高めて、円滑な後進走行を実現できる。
なお、実施の形態1および2による走行制御が適用される電動車両は、図1に例示したハイブリッド車100に限定されるものではない。本発明は、後進走行時の車両駆動力を走行用電動機で発生する構成を有するものであれば、配置される走行用電動機(モータジェネレータ)の個数や駆動系の構成に関らず、ハイブリッド車の他に、エンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車等を含む電動車両全般に共通に適用できる。特に、ハイブリッド車の構成についても、図1の例示に限定されることはなく、後進走行時の車両駆動力を走行用電動機で発生する構成を有するものであれば、パラレル式のハイブリッド車を始めとして、任意の構成のものに、本願発明を適用可能である点について、確認的に記載する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
後進走行の車両駆動力を走行用電動機によって発生する、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池自動車等の電動車両に適用することができる。
10 エンジン、40 動力分割装置、50 減速機、60,60−1,60−2 インバータ、70 バッテリ、80 駆動輪、85 駆動軸、90 コンバータ、100 ハイブリッド車、125 ブレーキペダルセンサ、126 アクセルペダルセンサ、127 シフトポジションセンサ、129 車速センサ、131,132 回転角センサ、150 ECU、152 後進走行制御部、154 MG制御部、ACC アクセル開度、BRK ブレーキペダルストローク量、C1 平滑コンデンサ、GL0,GL1 負極線、PL0,PL1 正極線、S1〜S4 制御信号、SP シフトポジション、Tb 車両駆動力(後進走行)、V 車速、VH,VL,Vb 電圧、k1,k2 増幅係数(車両駆動力Tb)。
Claims (15)
- 後進走行の車両駆動力を発生する電動機(30)を搭載した電動車両(100)の制御装置(150)であって、
前記後進走行を指示する所定のシフトレンジが選択されている場合に、少なくともアクセル開度(ACC)を含む車両状態に基づいて、後進走行のための車両駆動力(Tb)を、同一の前記車両状態における前進走行のための車両駆動力よりも低く算出するとともに、ブレーキペダルの非操作時において、同一のアクセル開度に対して、後進走行発進時の車両駆動力が後進走行中の車両駆動力よりも大きくなるように、算出された前記車両駆動力を増幅するように構成された後進走行制御部(152)と、
前記後進走行制御部によって設定された車両駆動力に従うトルクを出力するように前記電動機を制御するための電動機制御部(154)とを備える、電動車両の制御装置。 - 前記後進走行発進時は、前記所定のシフトレンジが選択されており、かつ、前記電動車両(100)の車速(V)が零である状態を含み、
前記後進走行中は、前記電動車両の車速が負の所定値(−Vt)よりも低い状態である、請求項1に記載の電動車両の制御装置。 - 前記後進走行発進時は、前記所定のシフトレンジが選択されており、かつ、前記電動車両(100)の車速(V)が正である状態をさらに含む、請求項2に記載の電動車両の制御装置。
- 前記後進走行制御部は、前記ブレーキペダルの非操作時に、同一のアクセル開度(ACC)における、前記後進走行中の車両駆動力に対する前記後進走行発進時の車両駆動力の増幅率(k1)を、前記アクセル開度に応じて可変に設定する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動車両の制御装置。
- 前記後進走行制御部は、前記アクセル開度(ACC)が第1の領域(α1−α2)内であるときに前記増幅率(k1)を第1の値に設定する一方で、前記アクセル開度が前記第1の領域よりも低いときには前記増幅率を第1の値よりも低く設定し、かつ、前記アクセル開度が前記第1の領域よりも高いときには前記増幅率を第1の値よりも低く設定する、請求項4に記載の電動車両の制御装置。
- 前記後進走行中は、前記電動車両(100)の車速(V)が負の所定値(−Vt)よりも低い状態であり、
前記後進走行発進時は、前記車速が零以上である状態であり、
前記後進走行制御部は、前記車速が零から前記所定値までの間である場合には、同一のアクセル開度(ACC)に対する前記車両駆動力(Tb)を、前記後進走行発進時の車両駆動力よりも小さく、かつ、前記後進走行中の車両駆動力よりも大きくなるように増幅する、請求項1に記載の電動車両の制御装置。 - 前記後進走行制御部(152)は、前記アクセル開度(ACC)および前記電動車両(100)の車速(V)に基づいて、前記電動機の基準角速度(ωt)を算出するとともに、前記電動機の回転角速度(ω2)が前記基準角速度よりも低いときに、前記電動機の回転角速度(ω2)が前記基準角速度よりも高いときよりも、前記車両駆動力(Tb)を大きく設定する、請求項1に記載の電動車両の制御装置。
- 前記電動車両(100)は、前記電動機が発生したトルクがトルクコンバータを介することなく駆動輪(80)に伝達されるように構成される、請求項1〜3、6および7のいずれか1項に記載の電動車両の制御装置。
- 後進走行の車両駆動力を発生する電動機(30)を搭載した電動車両(100)の制御方法であって、
前記後進走行を指示する所定のシフトレンジが選択されている場合に、少なくともアクセル開度(ACC)を含む車両状態に基づいて、後進走行のための車両駆動力(Tb)を、同一の前記車両状態における前進走行のための車両駆動力よりも低く算出するステップ(S130)と、
ブレーキペダルの非操作時において、同一のアクセル開度に対して、後進走行発進時の車両駆動力が後進走行中の車両駆動力よりも大きくなるように、算出された前記車両駆動力を増幅するステップ(S150)と、
増幅された車両駆動力に従うトルクを出力するように前記電動機を制御するステップ(S200)とを備える、電動車両の制御方法。 - 前記後進走行発進時は、前記所定のシフトレンジが選択されており、かつ、前記電動車両(100)の車速(V)が零である状態を含み、
前記後進走行中は、前記電動車両の車速が負の所定値(−Vt)よりも低い状態である、請求項9に記載の電動車両の制御方法。 - 前記後進走行発進時は、前記所定のシフトレンジが選択されており、かつ、前記電動車両(100)の車速(V)が正である状態をさらに含む、請求項10に記載の電動車両の制御方法。
- 前記増幅するステップ(S150)は、前記ブレーキペダルの非操作時に、同一のアクセル開度(ACC)における、前記後進走行中の車両駆動力に対する前記後進走行発進時の車両駆動力の増幅率(k1)を、前記アクセル開度に応じて可変に設定する、請求項9〜11のいずれか1項に記載の電動車両の制御方法。
- 前記増幅するステップ(S150)は、前記アクセル開度(ACC)が第1の領域(α1−α2)内であるときに前記増幅率(k1)を第1の値に設定する一方で、前記アクセル開度が前記第1の領域よりも低いときには前記増幅率を第1の値よりも低く設定し、かつ、前記アクセル開度が前記第1の領域よりも高いときには前記増幅率を第1の値よりも低く設定する、請求項12に記載の電動車両の制御方法。
- 前記後進走行中は、前記電動車両(100)の車速(V)が負の所定値(−Vt)よりも低い状態であり、
前記後進走行発進時は、前記車速が零以上である状態であり、
前記増幅するステップ(S150)は、前記車速が零から前記所定値までの間である場合には、同一のアクセル開度(ACC)に対する前記車両駆動力(Tb)を、前記後進走行発進時の車両駆動力よりも小さく、かつ、前記後進走行中の車両駆動力よりも大きくなるように増幅する、請求項9〜11のいずれか1項に記載の電動車両の制御方法。 - 前記アクセル開度(ACC)および前記電動車両(100)の車速(V)に基づいて、前記電動機の基準角速度(ωt)を算出するステップ(S175)と、
前記電動機の回転角速度(ω2)が前記基準角速度よりも低いときに、前記電動機の回転角速度(ω2)が前記基準角速度よりも高いときよりも、前記車両駆動力(Tb)を大きく設定するステップ(S190)とをさらに備える、請求項9〜11のいずれか1項に記載の電動車両の制御方法。
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