JP6259312B2 - 昇圧コンバータの制御装置及び昇圧コンバータの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、昇圧コンバータの制御装置及び昇圧コンバータの制御方法に関する。

従来、車両の駆動源として駆動モータを備えた電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車両（ＨＥＶ）が知られている。このような車両に用いられる駆動モータは、バッテリから供給される直流電圧をインバータによって交流電圧に変換して印可することによって駆動される。このような駆動モータは、インバータ電圧が大きいほど大出力を発生することができるため、車両には、バッテリの出力電圧を昇圧するための昇圧コンバータが備えられている。

昇圧コンバータは、バッテリの出力電圧を昇圧する際に、昇圧電圧の大きさに応じて電力損失が発生する。このため、昇圧コンバータによる電力損失を低減させて燃費性能の向上を図る技術が提案されている。具体的に、特許文献１には、車両の周辺環境情報に基づいてドライバーによる駆動力増加要求の可能性を推定し、駆動力増加要求の可能性がある場合には昇圧制御を実行可能とする一方、駆動力増加要求の可能性がない場合には昇圧制御による昇圧電圧を降下する制御を実行する技術が開示されている。

特開２００９−２９２３８３号公報

上述の特許文献１に開示された技術は、ドライバーによる駆動力増加要求の可能性の有無に応じて、昇圧制御を実行可能にし、又は昇圧電圧の降下を実行するものであるが、昇圧制御中の目標電圧については明らかにされていない。ここで、昇圧コンバータによる昇圧制御では、昇圧制御を開始してから、実昇圧電圧が目標昇圧電圧に到達するまでに遅延が生じる場合がある。そのため、予測しづらいドライバーの要求駆動力の増減要求に対しても迅速に対応できるように、現在の駆動モータの要求駆動力に応じた必要昇圧電圧に電圧マージンが上乗せされて目標昇圧電圧が決定される場合がある。

このとき、ドライバーの要求駆動力が急激に増減される場合にもすべて迅速に対応しようとすると、電圧マージンは大きくされなければならないことになる。しかしながら、電圧マージンを一律に大きく設定した場合には、昇圧コンバータにおける電力損失が必要以上に増大するおそれがある。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、目標車速又は目標車間距離に基づく自車両の追従制御の実行の有無に応じて異なる電圧マージンが上乗せされるように目標昇圧電圧を設定することで、要求駆動力の増加に対して迅速に対応しつつ、昇圧コンバータにおける電力損失を低減することが可能な、新規かつ改良された昇圧コンバータの制御装置及び昇圧コンバータの制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、目標車速又は目標車間距離に基づく自車両の追従制御を実行可能な車両の駆動源として備えられた駆動モータに印可する電圧を昇圧制御するための昇圧コンバータの制御装置において、現在の要求駆動力に応じた前記駆動モータの必要昇圧電圧に対して、将来の要求駆動力の増加分を補償するための電圧マージンであって、前記追従制御の実行の有無に応じて大きさが異なる前記電圧マージンが上乗せされるように目標昇圧電圧を設定する目標昇圧電圧設定部を備え、前記追従制御の実行時には前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値が設定され、前記追従制御の実行時の目標昇圧電圧は、前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値に対応する昇圧電圧の範囲内で設定されることを特徴とする昇圧コンバータの制御装置が提供される。

また、前記追従制御の実行時の電圧マージンが、非実行時の電圧マージンよりも小さいものであってもよい。

また、前記追従制御の実行時には前記要求駆動力の上限値又は下限値が設定され、前記追従制御の実行時の目標昇圧電圧は、前記要求駆動力の上限値又は下限値に対応する昇圧電圧の範囲内で設定されるものであってもよい。

また、前記要求駆動力の上限値又は下限値は、前記自車両の加速度の上限値又は下限値に基づく値であってもよい。

また、前記自車両の加速度の上限値又は下限値は、前記自車両の現在の車速又は前記自車両の走行路の路面勾配に応じて異なるものであってもよい。

また、前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値は、車速、又は前記自車両と先行車両との車間距離に応じて異なるものであってもよい。

また、前記追従制御の実行時に、前記要求駆動力の変化率が前記昇圧コンバータの昇圧応答性能による最大変化率よりも小さい場合には、前記電圧マージンをゼロとするものであってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、目標車速又は目標車間距離に基づく自車両の追従制御を実行可能な車両の駆動源として備えられた駆動モータに印可する電圧を昇圧制御するための昇圧コンバータの制御方法において、現在の要求駆動力に応じた前記駆動モータの必要昇圧電圧に対して、将来の要求駆動力の増加分を補償するための電圧マージンであって、前記追従制御の実行の有無に応じて大きさが異なる前記電圧マージンが上乗せされるように目標昇圧電圧を設定し、前記追従制御の実行時には前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値を設定し、前記追従制御の実行時の目標昇圧電圧を、前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値に対応する昇圧電圧の範囲内で設定することを特徴とする昇圧コンバータの制御方法が提供される。

なお、本明細書において、「目標昇圧電圧」とは、昇圧コンバータが昇圧する際の目標値を意味し、「必要昇圧電圧」とは、現在の要求駆動力を実現するために最低限必要な昇圧電圧を意味し、「実昇圧電圧」とは、昇圧コンバータが実際に出力している電圧を意味する。

本発明によれば、目標車速又は目標車間距離に基づく自車両の追従制御の実行の有無に応じて異なる電圧マージンが上乗せされるように目標昇圧電圧を設定することで、要求駆動力の増加に対して迅速に対応しつつ、昇圧コンバータにおける電力損失を低減することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかるシステムを示す模式図である。 駆動モータの回転数とモータトルクとの関係が、昇圧電圧によって変化する様子を示す特性図である。 昇圧コンバータの変換効率を示す模式図である。 昇圧の遅延による加速の遅延を示す説明図である。 本実施形態の処理を示すフローチャートである。 本実施形態によるＡＣＣ目標加速度演算処理のロジックを示す図である。 本実施形態による将来ＡＣＣ要求駆動力演算処理のロジックを示す図である。 本実施形態による目標昇圧電圧演算処理のロジックを示す図である。 上乗せされる電圧マージンの大きさを示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

１．システムの基本的構成
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態にかかるシステム５００の基本的構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる、電気自動車等の車両を駆動するためのシステム５００を示す模式図である。なお、図１では、駆動源として駆動モータ３０を備えたシステム５００のうち、昇圧コンバータ１００の昇圧制御に関連する部分のみが示されているが、かかるシステム５００は、電気自動車（ＥＶ）に限らず、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの車両にも広く適用することができる。

図１に示すように、システム５００は、高電圧バッテリ１０、インバータ２０、駆動モータ３０、ＡＣＣ（追従制御：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）設定部５０、アクセルセンサ６０、勾配センサ７０、ＡＣＣ目標車速設定部８０、昇圧コンバータ１００、電子制御装置（ＥＣＵ）２００を有して構成される。

アクセルセンサ６０は、ドライバーによるアクセルペダルの操作量を検出し、検出したアクセル操作量の情報を制御装置２００へ送信する。勾配センサ７０は、自車両が走行する路面の勾配を検出し、検出した路面勾配の情報を制御装置２００に送信する。これらのアクセルセンサ６０や勾配センサ７０の構成は特に限定されるものではなく、既知のセンサを用いて構成することができる。

ＡＣＣ設定部５０は、ドライバーによって操作され、ドライバーが選択した追従制御のオン又はオフの情報を制御装置２００へ送信する。ＡＣＣ目標車速設定部８０は、ドライバーが設定した追従制御時の目標車速を制御装置２００へ送信する。

追従制御は、ドライバーにより設定される目標車速に基づく車速追従制御と、先行車両との車間距離の目標値（以下「目標車間距離」と称する。）に基づく車間追従制御とを実行する制御である。車速追従制御では、自車両の実車速が目標車速となるように車両の駆動力が制御される。また、車間追従制御では、所定範囲内の車間距離に先行車両が存在する場合に、自車両と先行車両との車間距離が目標車間距離となるように自車両の駆動力が制御される。

高電圧バッテリ１０は、例えば、充放電可能な蓄電池等の二次電池により構成される。本実施形態のシステム５００では、バッテリ電圧が２００Ｖの高電圧バッテリ１０が用いられている。

駆動モータ３０は、インバータ２０によって供給された電流により発生する電磁力と、駆動モータ３０内に設けられたマグネットの磁力とによって、車両の駆動輪４０を駆動する駆動力を発生させる。また、駆動モータ３０は、減速時に熱エネルギとして捨てられる減速エネルギを電力に変換して高電圧バッテリ１０に充電する回生機能も有している。駆動モータ３０は、昇圧コンバータ１００及びインバータ２０を介して高電圧バッテリ１０に接続されている。

昇圧コンバータ１００は、制御装置２００による昇圧指令にしたがって高電圧バッテリ１０の出力電圧を昇圧し、インバータ２０に対して昇圧電圧を印可する。昇圧コンバータ１００は、高電圧バッテリ１０の出力電圧を昇圧する際に電力損失が発生する。昇圧コンバータ１００の昇圧比が高いほど電力損失が大きくなるため、駆動モータ３０により大出力を出そうとすると、昇圧コンバータ１００における電力損失の増加につながる。また、昇圧コンバータ１００では、高電圧バッテリ１０の出力電圧からインバータ２０の最大電圧まで昇圧するためには、目標昇圧電圧を設定してから実昇圧電圧が当該目標昇圧電圧に到達するまでに２００ｍｓ程度の遅延時間が発生する。そのため、駆動モータ３０の要求駆動力が実際に変化してから目標昇圧電圧を変更しても、実際の昇圧動作は要求駆動力の変化時点からは遅延するため、加速のもたつき感やドライバビリティの悪化が生じ得る。

インバータ２０は、昇圧コンバータ１００によって昇圧された昇圧電圧を利用し、駆動モータ３０に電圧を印可することで、駆動モータ３０のモータ巻き線に電流を供給する。インバータ２０は、昇圧コンバータ１００によって昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して駆動モータ３０を駆動する。駆動モータ３０から出力される駆動力は駆動輪４０に伝達される。駆動モータ３０は、インバータ２０により印可される電圧が高いほど大出力を発生することができる。

制御装置２００は、追従制御の非実行時においては、ドライバーによるアクセルペダルの操作量に応じた要求駆動力に基づいて昇圧コンバータ１００の目標昇圧電圧を決定する。また、制御装置２００は、追従制御の実行時においては、自車両の車速を目標車速とするために、あるいは、先行車両との車間距離を目標車間距離とするために、必要な要求駆動力を演算によって求め、当該要求駆動力に基づいて昇圧コンバータ１００の目標昇圧電圧を決定する。制御装置２００は、決定した目標昇圧電圧にしたがって昇圧指令を昇圧コンバータ１００に送信する。

２．モータ出力特性
図２は、本実施形態にかかる駆動モータ３０の回転数とモータトルクとの関係が、駆動モータ３０に印可される電圧によって変化する様子を示す特性図（モータ出力マップ）である。図２の横軸はモータ回転数を、縦軸はモータトルクを示している。縦軸のモータトルクにおいて、正の値は駆動モータ３０が駆動輪４０を駆動する際のトルクを、負の値は回生時に駆動輪４０が駆動モータ３０を駆動する際のトルク（駆動モータ３０による制動力）を示している。

モータトルクが正の値の場合、昇圧コンバータ１００による昇圧比が大きいほど同じモータ回転数に対するモータトルクが増加する。したがって、昇圧コンバータ１００による昇圧比を大きくしてインバータ２０に印加する電圧を高くすることで、より大きなモータトルクで駆動モータ３０を駆動することが可能となる。また、モータトルクが負の値の場合は、昇圧コンバータ１００による昇圧比が大きいほど、駆動輪４０が駆動モータ３０を回転させる際のモータトルクが増加する。したがって、昇圧コンバータ１００による昇圧比を大きくしてインバータ２０に印加する電圧を高くすることで、より大きな回生電力を生成することが可能となる。

駆動モータ３０はモータ巻き線に電流を流すことでモータトルクを発生させているため、印加する電圧を大きくすることでより大きな電流を流すことが可能となり、その結果、出力トルクを増大させることができる。

３．昇圧コンバータの変換効率
図３は、本実施形態にかかる昇圧コンバータ１００の変換効率を示す模式図である。図３に示すように、本実施形態にかかる高電圧バッテリ１０の電圧は２００［Ｖ］であり、昇圧コンバータ１００は昇圧比を１〜３．２５０の範囲で変化させ、高電圧バッテリ１０の出力電圧を２００［Ｖ］から６５０［Ｖ］の範囲まで昇圧してインバータ２０に印加する。また、図３に示す一次側電力［ｋＷ］のうち、正の値はモータ駆動時に高電圧バッテリ１０から取り出される電力を示しており、負の値は回生時に高電圧バッテリ１０に充電される電力を示している。

図３では、一次側電力の各値毎に昇圧コンバータ１００の変換効率（％）を示している。昇圧コンバータ１００は、昇圧するためにリアクトルに通電する必要があるが、より大きな昇圧電圧を得るためには、通電時間を長くして電流を多く流す必要があるため、図３に示すように、昇圧コンバータ１００の昇圧比が増加するほど、昇圧コンバータ１００の変換効率は低下する。すなわち、昇圧コンバータ１００の昇圧電圧が大きくなるほど電力損失が増大する。したがって、昇圧コンバータ１００の昇圧比は、必要に応じて変化させることが望ましい。なお、変換効率の低下分は、昇圧コンバータ１００が発生する熱として発散される。

４．昇圧コンバータの応答特性
図４は、要求駆動力（＝アクセル開度）と昇圧コンバータの応答特性を示す特性図であって、ドライバーがアクセルを踏み込んだ後に昇圧コンバータ１００による昇圧の目標電圧を増加させる例を示す模式図である。図４では、車両発進時に昇圧コンバータ１００による目標昇圧電圧を増加させ、目標昇圧電圧に従ってインバータ２０に印加される実昇圧電圧が上昇する様子を示している。図４の左の縦軸はアクセル開度［％］及び車速［ｋｍ／ｈ］を示しており、右の縦軸は電圧［Ｖ］を示している。また、図４の横軸は時間を示している。

図４に示す例では、ドライバーがアクセル操作をしてアクセル開度が０よりも大きくなる時刻ｔ１よりも後の時刻ｔ２において、ドライバーの要求駆動力に応じて昇圧コンバータ１００による目標昇圧電圧を増加させている。この場合、時刻ｔ２で目標昇圧電圧を上昇させても、実昇圧電圧は目標昇圧電圧に対して応答に遅延が生じるため、加速のもたつき、ドライバビリティの悪化が生じてしまう。したがって、アクセル開度を増大させることに併せて迅速に車速を上昇させるためには、実昇圧電圧が、現在の必要昇圧電圧よりも大きくされていなければならないことが分かる。

５．制御装置の構成
図１のシステム５００において、制御装置２００は、昇圧制御部２１０、ＡＣＣ目標加速度算出部２３０、ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０を備えている。これらの各部は、具体的には、コンピュータによるプログラムの実行により実現される。また、制御装置２００は、図示しない記憶素子を備えており、コンピュータにより実行させるプログラムや、各部による検出結果や演算結果等が記憶されるようになっている。なお、図１では、一体の制御装置２００によって各部が構成された例を示すが、制御装置は複数の制御装置、例えば、追従制御用制御装置とハイブリッド制御装置とにより構成されていても良い。

（１）ＡＣＣ目標加速度算出部
ＡＣＣ目標加速度算出部２３０は、追従制御中の目標加速度を算出する。例えば、自車両が、目標車速に基づく追従制御を実行している場合、ＡＣＣ目標加速度算出部２３０は、勾配センサ７０により検出される路面勾配θ、及びドライバーにより設定されるＡＣＣ目標車速Ｖｔｇｔを読み込み、自車両の目標加速度Ａｔｇｔを演算する。目標加速度Ａｔｇｔの演算においては、車速センサのセンサ情報等に基づいて算出される自車両の現在車速Ｖａｃｔの値も考慮される。

追従制御では、ドライバーのアクセル操作によらずに車両の加減速が行われることから、本実施形態の制御装置２００においては、車両の暴走や急減速を防ぐために、追従制御中の加速度の上限値Ａｍａｘ及び下限値Ａｍｉｎが設定されている。したがって、追従制御中は、加速度の上限値Ａｍａｘを超えて、あるいは下限値Ａｍｉｎを下回って、目標加速度Ａｔｇｔが設定されることがない。

同様に、自車両が、先行車両との目標車間距離に基づく追従制御を実行している場合、現在の先行車両との車間距離と目標車間距離との差分に基づいて求められる加速度の目標値Ａ´と、現在車速Ｖａｃｔ及び路面勾配θに基づく加速度の上限値Ａｍａｘ及び下限値Ａｍｉｎとから、目標加速度Ａｔｇｔを演算する。

（２）ＡＣＣ要求駆動力算出部
ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０は、追従制御中の要求駆動力Ｑｔｇｔを算出する。例えば、ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０は、目標加速度Ａｔｇｔ、現在車速Ｖａｃｔ、加速度の上限値Ａｍａｘ及び下限値Ａｍｉｎに基づいて、駆動モータ３０の要求駆動力Ｑｔｇｔを演算する。このとき、追従制御中における、駆動力の急峻な変化による車体の前後振動を防止するために、本実施形態の制御装置２００においては、追従制御中の要求駆動力の変化率の上限値ΔＱｍａｘ及び下限値ΔＱｍｉｎが設定されている。したがって、ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０で算出される要求駆動力Ｑｔｇｔは、要求駆動力の変化率の上下限の制限を受ける。さらに、上述のとおり、ＡＣＣ目標加速度算出部２３０で算出される目標加速度Ａｔｇｔには上限値Ａｍａｘ及び下限値Ａｍｉｎが設定されていることから、ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０で算出される要求駆動力Ｑｔｇｔは、目標加速度Ａｔｇｔの上下限によっても制限される。

したがって、ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０は、追従制御中において、要求駆動力の変化率による制限と、加速度の制限に起因する要求駆動力の制限とをいずれも超えることのない範囲で、次の制御周期での駆動モータ３０の要求駆動力Ｑｔｇｔを算出する。したがって、車両の暴走や急減速、あるいは、車体の前後振動等を生じにくくして、自車両の追従制御が実行される。

（３）昇圧制御部
昇圧制御部２１０は、次の制御周期における目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔを演算により求めて、求められた目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔを昇圧コンバータ１００に送信し、バッテリ電圧Ｖｏｌ＿ｂａｔを昇圧させる制御を行う。本実施形態の制御装置２００において、目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔは、現在の要求駆動力Ｑａｃｔに応じた必要昇圧電圧Ｖｏｌ＿０に対して、次の制御周期において想定される要求駆動力の増加分を補償するための電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒが上乗せされた値（Ｖｏｌ＿ｔｇｔ＝Ｖｏｌ＿０＋Ｖｏｌ＿ｍａｒ）となっている。これにより、要求駆動力Ｑｔｇｔの変化に迅速に対応することができる。

このとき、追従制御の非実行中においては、ドライバーによるアクセル操作に基づいて要求駆動力が決定されるため、次の制御周期での駆動モータ３０の要求駆動力Ｑｔｇｔを予測することは困難である。したがって、追従制御の非実行時においては、車両に要求されるドライバビリティや構成部品の性能等に基づいてあらかじめ求められる要求駆動力の上限値Ｑ０を次の制御周期での駆動モータ３０の要求駆動力として、目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔを算出する。ここで求められる目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔは、現在の要求駆動力Ｑａｃｔに応じた必要昇圧電圧Ｖｏｌ＿０に対して、要求駆動力の上限値Ｑ０と現在の要求駆動力Ｑａｃｔとの差分ΔＱに相当する電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒが上乗せされた値となる。

一方、追従制御の実行中においては、ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０で算出される駆動モータ３０の要求駆動力Ｑｔｇｔを用いて目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔを算出する。ここで求められる目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔは、現在の要求駆動力Ｑａｃｔの実現に必要な昇圧電圧Ｖｏｌ＿０に対して、上限及び下限が制限された範囲で算出される要求駆動力Ｑｔｇｔと現在の要求駆動力Ｑａｃｔとの差分ΔＱに相当する電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒが上乗せされた値となる。

ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０で算出される要求駆動力Ｑｔｇｔは、要求駆動力の変化率による制限と、加速度の制限に起因する要求駆動力の制限とを受けて算出されるものである。そのため、算出される要求駆動力Ｑｔｇｔは、車両に要求されるドライバビリティや構成部品の性能等に基づいてあらかじめ求められる要求駆動力の上限値Ｑ０よりも小さい値となる。したがって、追従制御の実行時に求められる目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔは、追従制御の非実行時に求められる目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔよりも小さい値となる。換言すれば、現在の要求駆動力Ｑａｃｔに応じた必要昇圧電圧Ｖｏｌ＿０は、追従制御の実行の有無にかかわらず同じ値であることから、追従制御実行中の電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒが、追従制御非実行時の電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒよりも小さい値となる。

６．制御処理
次に、図５を参照して、制御装置２００によって実行される処理について詳細に説明する。図５は、目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔの算出処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１２において、制御装置２００は、自車両の追従制御が実行中か否かを判別する。具体的には、ＡＣＣ設定部５０から送信される追従制御のオン又はオフの情報に基づいて、追従制御が実行中か否かを判別することができる。追従制御が実行中でない場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、ステップＳ２０に進み、制御装置２００は、要求駆動力の値を、車両に要求されるドライバビリティや構成部品の性能等に基づいてあらかじめ求められる要求駆動力の上限値Ｑ０に設定してステップＳ１８に進む。

一方、ステップＳ１２において、追従制御が実行中である場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４に進み、制御装置２００は、追従制御にしたがって目標加速度Ａｔｇｔを算出して、ステップＳ１６に進む。

図６は、ＡＣＣ目標加速度算出部２３０による目標加速度Ａｔｇｔの算出処理を示している。この図６は、車速追従制御実行時の目標加速度算出処理の例である。ＡＣＣ目標加速度算出部２３０は、ＡＣＣ目標車速Ｖｔｇｔから自車両の現在車速Ｖａｃｔを減算して差分ΔＶを求め、ＰＩ制御により目標値Ａ´を算出する。また、ＡＣＣ目標加速度算出部２３０は、現在車速Ｖａｃｔ及び路面勾配θに基づき、目標加速度上限値算出マップ及び目標加速度下限値算出マップを参照して、加速度の上限値Ａｍａｘ及び下限値Ａｍｉｎを算出する。

追従制御では、車両の暴走や急減速を防ぐために、加速度の上限値Ａｍａｘ及び下限値Ａｍｉｎが設定されている。したがって、追従制御中は、加速度の上限値Ａｍａｘを超えて、あるいは下限値Ａｍｉｎを下回って、目標加速度Ａｔｇｔが設定されることがない。例えば、ドライバーがＡＣＣ目標車速Ｖｔｇｔを過大に設定し、ＡＣＣ目標車速Ｖｔｇｔと現在車速Ｖａｃｔとの差分ΔＶが大きくなった場合であっても、車両は、設定された加速度の上限値Ｖｍａｘ及び下限値Ｖｍｉｎの範囲内で加速又は減速される。

さらに、ＡＣＣ目標加速度算出部２３０は、目標値Ａ´が加速度の上限値Ａｍａｘ及び下限値Ａｍｉｎの範囲内の場合には目標値Ａ´をそのまま目標加速度Ａｔｇｔとする一方、目標値Ａ´が上限値Ａｍａｘを超える場合には上限値Ａｍａｘを目標加速度Ａｔｇｔとし、目標値Ａ´が下限値Ａｍｉｎを下回る場合には下限値Ａｍｉｎを目標加速度Ａｔｇｔとする。

本実施形態の制御装置２００において、目標加速度上限値算出マップ及び目標加速度下限値算出マップは、現在車速Ｖａｃｔ及び路面勾配θに応じて加速度の上限値Ａｍａｘ及び下限値Ａｍｉｎが設定されたものとなっている。駆動輪４０に伝達される駆動力が同じであっても、路面勾配θによって加速度Ａが異なり、また、現在車速Ｖａｃｔによって許容される加速度Ａが異なることによる。

なお、詳細な説明は省略するが、車間追従制御中においても、現在の先行車両との車間距離と目標車間距離との差分に基づくＰＩ制御等により求められる加速度の目標値Ａ´と、現在車速Ｖａｃｔ及び路面勾配θに基づく加速度の上限値Ａｍａｘ及び下限値Ａｍｉｎとから、目標加速度Ａｔｇｔが求められる。

図５に戻り、制御装置２００は、以上のように目標加速度Ａｔｇｔを求めた後、ステップＳ１６に進み、追従制御にしたがって要求駆動力Ｑｔｇｔを算出して、ステップＳ１８に進む。

図７は、ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０による要求駆動力Ｑｔｇｔの演算処理を示している。図２及び図３に示したように、駆動モータ３０による車両駆動制御時と回生制御時とで、発生するモータトルクが正の値か負の値かの違いがあるものの、同じモータトルクを発生させるために必要な昇圧電圧の絶対値は変わらない。そのため、図７に示す要求駆動力Ｑｔｇｔの演算処理では、駆動モータ３０の要求駆動力Ｑｔｇｔを絶対値計算（ＡＢＳ）するようになっている。

図７に示すように、ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０は、現在車速Ｖａｃｔに基づき、要求駆動力変化率上限値算出マップ及び要求駆動力変化率下限値算出マップを参照して、要求駆動力の変化率上限値ΔＱｍａｘ及び変化率下限値ΔＱｍｉｎを算出する。また、ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０は、算出した要求駆動力の変化率上限値ΔＱｍａｘ及び変化率下限値ΔＱｍｉｎと、ＡＣＣ目標加速度算出部２３０により算出された目標加速度Ａｔｇｔに対して自車両の車体重量に応じてあらかじめ設定された係数を乗算した値Ｑ´とを用いて変化率リミット処理を行い、現在の要求駆動力Ｑａｃｔを算出する。変化率リミット処理は、追従制御中に、駆動力の急峻な変化による車体の前後振動を防止するために行われる。なお、要求駆動力の変化率上限値ΔＱｍａｘ及び変化率下限値ΔＱｍｉｎは、先行車両との車間距離に基づき求められるものであってもよい。

また、ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０は、算出した現在の要求駆動力Ｑａｃｔに対して、要求駆動力の変化率上限値ΔＱｍａｘの絶対値又は変化率下限値ΔＱｍｉｎの絶対値のいずれか大きい値ΔＱＭＡＸを加算して、次の制御周期において想定される要求駆動力の想定値Ｑｔｇｔ´を求める。上述の変化率リミット処理によって、要求駆動力の増減量は制限されているために、要求駆動力の想定値Ｑｔｇｔ´は、現在の要求駆動力Ｑａｃｔに対して、変化率上限値ΔＱｍａｘ又は変化率下限値ΔＱｍｉｎの絶対値の大きい方の値ΔＱＭＡＸを加算した値以下の値になる（Ｑｔｇｔ´≦Ｑ´＋ΔＱＭＡＸ）。

さらに、ＡＣＣ要求駆動力算出部２５０は、加速度の上限値Ａｍａｘ及び下限値Ａｍｉｎそれぞれに対して自車両の車体重量に応じてあらかじめ設定された係数を乗算した値Ｑｍａｘ，Ｑｍｉｎの絶対値のうちのいずれか大きい方の値ＱＭＡＸと、要求駆動力の想定値Ｑｔｇｔ´とを比較して、いずれか小さい方の値を、次の制御周期において想定される要求駆動力Ｑｔｇｔとする。上述のとおり、追従制御中には加速度の上限値Ａｍａｘ及び下限値Ａｍｉｎが設定されており、かかる上限値Ａｍａｘ及び下限値Ａｍｉｎによっても要求駆動力の上限及び下限が制限される。

かかるＡＣＣ要求駆動力算出部２５０による要求駆動力算出処理により、追従制御中には、要求駆動力の変化率による制限と、加速度の制限に起因する要求駆動力の制限とをいずれも超えることのない範囲で、次の制御周期での駆動モータ３０の要求駆動力Ｑｔｇｔが算出される。したがって、車両の暴走や急減速、あるいは、車体の前後振動等を生じにくくして、自車両の追従制御を実行することができる。

図５に戻り、追従制御の実行時においてはステップＳ１６で要求駆動力Ｑｔｇｔが算出され、また、追従制御の非実行時においてはステップＳ２０で要求駆動力の上限値Ｑ０が要求駆動力に設定された後、制御装置２００は、ステップＳ１８において、目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔを算出する。

図８は、昇圧制御部２１０による目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔの算出処理を示している。昇圧制御部２１０は、ＡＣＣ設定部５０から送信される追従制御のオン又はオフの情報に基づいて、目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔの演算処理を切り換える。追従制御の非実行時においては、ステップＳ２０において設定された要求駆動力の上限値Ｑ０を、次の制御周期での駆動モータ３０の要求駆動力として用いて目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔを算出する。具体的に、ＡＣＣ非実行時演算部２１４は、設定された要求駆動力の上限値Ｑ０と、現在の駆動モータ３０の回転数Ｎｍとを読み込み、図２に示したモータ出力マップを参照して、目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔを求める。ここで求められる目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔは、現在の要求駆動力Ｑａｃｔに応じた必要昇圧電圧Ｖｏｌ＿０に対して、要求駆動力の上限値Ｑ０と現在の要求駆動力Ｑａｃｔとの差分ΔＱに相当する電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒが上乗せされた値となる。

一方、追従制御の実行時においては、ステップＳ１６で算出された要求駆動力Ｑｔｇｔを用いて目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔを算出する。具体的に、ＡＣＣ実行時演算部２１２は、算出された要求駆動力Ｑｔｇｔと、現在の駆動モータ３０の回転数Ｎｍとを読み込み、図２に示したモータ出力マップを参照して、目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔを求める。ここで求められる目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔは、現在の要求駆動力Ｑａｃｔに応じた必要昇圧電圧Ｖｏｌ＿０に対して、上限及び下限が制限された範囲で予測される要求駆動力Ｑｔｇｔと現在の要求駆動力Ｑａｃｔとの差分ΔＱに相当する電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒが上乗せされた値となる。

追従制御の実行時に算出される要求駆動力Ｑｔｇｔは、要求駆動力の変化率による制限と、加速度の制限に起因する要求駆動力の制限とを受けて算出されるものであり、車両に要求されるドライバビリティや構成部品の性能等に基づいてあらかじめ求められる要求駆動力の上限値Ｑ０よりも小さい値となる。したがって、ＡＣＣ実行時演算部２１２で求められる目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔは、ＡＣＣ非実行時演算部２１４で求められる目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔよりも小さい値となる。現在の要求駆動力Ｑａｃｔに応じた必要昇圧電圧Ｖｏｌ＿０は、追従制御の実行の有無にかかわらず同じ値であることから、追従制御実行中の電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒが、追従制御非実行時の電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒよりも小さい値となる。

追従制御の非実行時には、ドライバーによるあらゆる要求駆動力に迅速に対応するためには、電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒを大きくとる必要がある一方で、追従制御の実行時には、要求駆動力はあらかじめ定められた上限Ｑｍａｘ及び下限Ｑｍｉｎを超えることがなく、あるいは、要求駆動力の変化率ΔＱがあらかじめ定められた上限ΔＱｍａｘ及び下限ΔＱｍｉｎを超えることがない。本実施形態の制御装置２００は、この点に着目し、追従制御の実行時の電圧マージンが、追従制御の非実行時の電圧マージンよりも小さくなるように目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔを設定する。したがって、追従制御の実行中においては昇圧コンバータ１００の昇圧電圧が小さく抑えられ、昇圧コンバータ１００における電力損失を低減することができる。

７．電圧マージン
図９（ａ）〜（ｃ）は、追従制御の実行の有無と電圧マージンの大きさとの関係を説明するための図である。図９（ａ）〜（ｃ）の縦軸は昇圧電圧（相対値）及び駆動力（相対値）を示しており、横軸は時間を示している。また、図９（ａ）〜（ｃ）それぞれにおいて、昇圧電圧を示す破線が目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔ＿Ａ，Ｖｏｌ＿ｔｇｔ＿Ｂ，Ｖｏｌ＿ｔｇｔ＿Ｃを示し、実線が実昇圧電圧Ｖｏｌ＿ａｃｔ＿Ａ，Ｖｏｌ＿ａｃｔ＿Ｂ，Ｖｏｌ＿ａｃｔ＿Ｃを示し、一点鎖線が必要昇圧電圧Ｖｏｌ＿０＿Ａ，Ｖｏｌ＿０＿Ｂ，Ｖｏｌ＿０＿Ｃを示している。また、駆動力を示す破線が次の制御周期の要求駆動力Ｑｔｇｔ＿Ａ，Ｑｔｇｔ＿Ｂ，Ｑｔｇｔ＿Ｃを示し、実線が現在の要求駆動力（実駆動力）Ｑａｃｔ＿Ａ，Ｑａｃｔ＿Ｂ，Ｑａｃｔ＿Ｃを示している。

図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ追従制御非実行時、追従制御実行時（要求駆動力変化率制限無）、追従制御実行時（要求駆動力変化率制限有）において、所定の駆動力から自車両が全開加速した場合に昇圧電圧（相対値）及び駆動力（相対値）が変化する様子を示している。

図９（ａ）に示すように、追従制御の非実行時においては、ドライバーのアクセル操作による要求駆動力を駆動モータ３０により遅れなく出力させるために、要求駆動力の上限値を実現可能な電圧に昇圧する必要がある。そのために、追従制御の非実行時の電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒ＿Ａは大きくなっている。

これに対して、図９（ｂ）に示すように、追従制御の実行時であって、要求駆動力の変化率の上下限が設定されていない場合においては、制御周期ごとに算出される要求駆動力Ｑｔｇｔの変化率が大きい場合であっても、追従制御中の要求駆動力の上限値を出力できればよい。したがって、電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒ＿Ｂは、追従制御の非実行時の電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒ＿Ａよりも小さくなっている。これにより、昇圧コンバータ１００における電力損失を低減することができる。

また、図９（ｃ）に示すように、追従制御の実行時であって、要求駆動力の変化率の上下限が設定されている場合においては、実昇圧電圧Ｖｏｌ＿ａｃｔ＿Ｃの変化率も制限される。この場合には、要求駆動力の変化率の上下限に相当する電圧マージンが上乗せされていればよいため、電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒ＿Ｃはさらに小さくなっている。したがって、昇圧コンバータ１００における電力損失をさらに低減することができる。特に、起こり得る要求駆動力の変化率が、昇圧コンバータ１００の昇圧応答性能による変化率よりも小さい場合には、電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒ＿Ｃをゼロにすることも可能となる。

以上説明したように本実施形態によれば、追従制御の実行の有無に応じて異なる大きさの電圧マージンＶｏｌ＿ｍａｒが上乗せされるように昇圧コンバータ１００の目標昇圧電圧Ｖｏｌ＿ｔｇｔを設定することが可能となる。したがって、要求駆動力の変化に応じて迅速に駆動モータ３０の駆動力を変化させることができるとともに、昇圧コンバータ１００における電力損失を確実に低減することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記の実施形態においては、加速度の上下限及び要求駆動力の変化率の上下限がともに設定された例を示したが、加速度の上下限又は要求駆動力の変化率の上下限のいずれか一方のみが設定されている構成であってもよい。あるいは、加速度の上下限及び要求駆動力の変化率の上下限が、車速等の車両の走行状態に応じて設定領域が決められているものであってもよい。例えば、追従制御実行時においては、常時加速度の上下限が設定されるようにしつつ、車両の安定性を確保するために、所定の車速以上の場合や、先行車両との車間距離が所定値以下の場合にのみ、さらに要求駆動力の変化率の上下限が設定されるようにしてもよい。

１０ バッテリ
２０ インバータ
３０ 駆動モータ
４０ 駆動輪
５０ ＡＣＣ設定部
６０ アクセルセンサ
７０ 勾配センサ
８０ ＡＣＣ目標車速設定部
１００ 昇圧コンバータ
２００ 電子制御装置
２１０ 昇圧制御部
２３０ ＡＣＣ目標加速度算出部
２５０ ＡＣＣ要求駆動力算出部
５００ システム

Claims (8)

1. 目標車速又は目標車間距離に基づく自車両の追従制御を実行可能な車両の駆動源として備えられた駆動モータに印可する電圧を昇圧制御するための昇圧コンバータの制御装置において、
   現在の要求駆動力に応じた前記駆動モータの必要昇圧電圧に対して、将来の要求駆動力の増加分を補償するための電圧マージンであって、前記追従制御の実行の有無に応じて大きさが異なる前記電圧マージンが上乗せされるように目標昇圧電圧を設定する目標昇圧電圧設定部を備え、
   前記追従制御の実行時には前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値が設定され、
   前記追従制御の実行時の目標昇圧電圧は、前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値に対応する昇圧電圧の範囲内で設定されることを特徴とする昇圧コンバータの制御装置。
2. 前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値は、車速、又は前記自車両と先行車両との車間距離に応じて異なることを特徴とする請求項１に記載の昇圧コンバータの制御装置。
3. 前記追従制御の実行時に、前記要求駆動力の変化率が前記昇圧コンバータの昇圧応答性能による最大変化率よりも小さい場合には、前記電圧マージンをゼロとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の昇圧コンバータの制御装置。
4. 前記追従制御の実行時の電圧マージンが、非実行時の電圧マージンよりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
5. 前記追従制御の実行時には前記要求駆動力の上限値又は下限値が設定され、
   前記追従制御の実行時の目標昇圧電圧は、前記要求駆動力の上限値又は下限値に対応する昇圧電圧の範囲内で設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の昇圧コンバータの制御装置。
6. 前記要求駆動力の上限値又は下限値は、前記自車両の加速度の上限値又は下限値に基づく値であることを特徴とする請求項５に記載の昇圧コンバータの制御装置。
7. 前記自車両の加速度の上限値又は下限値は、前記自車両の現在の車速又は前記自車両の走行路の路面勾配に応じて異なることを特徴とする請求項６に記載の昇圧コンバータの制御装置。
8. 目標車速又は目標車間距離に基づく自車両の追従制御を実行可能な車両の駆動源として備えられた駆動モータに印可する電圧を昇圧制御するための昇圧コンバータの制御方法において、
   現在の要求駆動力に応じた前記駆動モータの必要昇圧電圧に対して、将来の要求駆動力の増加分を補償するための電圧マージンであって、前記追従制御の実行の有無に応じて大きさが異なる前記電圧マージンが上乗せされるように目標昇圧電圧を設定し、
   前記追従制御の実行時には前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値を設定し、
   前記追従制御の実行時の目標昇圧電圧を、前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値に対応する昇圧電圧の範囲内で設定することを特徴とする昇圧コンバータの制御方法。

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