JP6939597B2

JP6939597B2 - 車両用制御装置

Info

Publication number: JP6939597B2
Application number: JP2018010320A
Authority: JP
Inventors: 記孝多久田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2038-01-25
Also published as: JP2019129619A

Description

本発明は、車両用制御装置に関し、詳しくは、走行用のモータと加減速操作を行なうための１つのペダルとを備える自動車に搭載される車両用制御装置に関する。

従来、この種の車両用制御装置としては、加減速操作を行なうための１つの操作ペダル（アクセルペダル）をを備える自動車に搭載されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両用制御装置では、アクセルペダル角度が減速領域のときには、アクセルペダル角度が減少するほど減速度が大きくなるように走行制御し、アクセルペダル角度が定常領域のときには、加減速度が略値０となるように走行制御し、アクセルペダル角度が加速領域のときには、アクセルペダル角度が増加するほど加速度が大きくなるように走行制御する。また、アクセルペダル角度が加速領域や減速領域のときには、アクセルペダル角度が増加するほどペダル反力を増加させ、アクセルペダル角度が定常領域のときには、ペダル反力を略一定とする。

特開２００６−１１７０２０号公報

上述の場合、ペダル反力を調節するための機構を設ける必要がある。このため、こうした機構を設ける以外の手法により、アクセルペダル角度の加速領域から減速領域への変化、即ち、車両の駆動力の加速側の駆動力から減速側の駆動力への変化を運転者に感じさせることが求められている。

本発明の車両用制御装置は、車両の駆動力の加速側の駆動力から減速側の駆動力への変化を運転者に感じさせることを主目的とする。

本発明の車両用制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両用制御装置は、
走行用のモータと、加減速操作を行なうための１つのペダルと、を備える自動車に搭載され、前記ペダルの踏込量に基づいて前記モータを制御する車両用制御装置であって、
前記ペダルの踏込量が減少していて且つ前記ペダルの踏込量に応じた車両の駆動力であるペダル対応駆動力が値０を含む所定範囲内の閾値以下に至ると、車両の駆動力を前記ペダル対応駆動力よりも一時的に減少させた後に前記ペダル対応駆動力に戻す、
ことを要旨とする。

この本発明の車両用制御装置では、ペダルの踏込量が減少していて且つペダルの踏込量に応じた車両の駆動力であるペダル対応駆動力が値０を含む所定範囲内の閾値以下に至ると、車両の駆動力をペダル対応駆動力よりも一時的に減少させた後にペダル対応駆動力に戻す。これにより、車両の駆動力の加速側の駆動力（正の駆動力）から減速側の駆動力（負の駆動力）への変化を運転者に感じさせることができる。

こうした本発明の車両用制御装置において、前記ペダルの踏込量が減少していて且つ前記ペダル対応駆動力が前記閾値以下に至ると、レート処理により、車両の駆動力を前記ペダル対応駆動力よりも一時的に減少させた後に前記ペダル対応駆動力に戻すものとしてもよい。

また、本発明の車両用制御装置において、前記ペダルの踏込量が増加していて且つ前記ペダル対応駆動力が値０を含む第２所定範囲内の第２閾値以上に至ると、車両の駆動力を前記ペダル対応駆動力よりも一時的に増加させた後に前記ペダル対応駆動力に戻すものとしてもよい。こうすれば、車両の駆動力の減速側の駆動力（負の駆動力）から加速側の駆動力（正の駆動力）への変化を運転者に感じさせることができる。この場合、前記ペダルの踏込量が増加していて且つ前記ペダル対応駆動力が前記第２閾値以上に至ると、レート処理により、車両の駆動力を前記ペダル対応駆動力よりも一時的に増加させた後に前記ペダル対応駆動力に戻すものとしてもよい。

本発明の一実施例としての車両用制御装置を搭載した電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。電子制御ユニット５０により実行される目標駆動力設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。引き下げ要求フラグ設定処理の一例を示すフローチャートである。アクセル開度Ａｃｃ、アクセル減少フラグＦａｄｎ、引き下げ要求フラグＦｔａｇ、引き下げ履歴フラグＦｈｉｓ、アクセル対応駆動力Ｔａ、目標駆動力Ｔｄ＊の様子の一例を示す説明図である。アクセル開度Ａｃｃ、アクセル対応駆動力Ｔａ、目標駆動力Ｔｄ＊の様子の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての車両用制御装置を搭載した電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。図示するように、実施例の電気自動車２０は、１ペダルとしてのアクセルペダル６３により加減速操作が行なわれる自動車として構成されており、モータ３２と、インバータ３４と、蓄電装置としてのバッテリ３６と、電子制御ユニット５０と、を備える。ここで、実施例の「車両用制御装置」としては、電子制御ユニット５０が該当する。

モータ３２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。インバータ３４は、モータ３２の駆動に用いられると共に電力ラインを介してバッテリ３６に接続されている。モータ３２は、電子制御ユニット５０によってインバータ３４の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。

電子制御ユニット５０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵに加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号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５０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍや、モータ３２の各相の相電流を検出する電流センサ３２ｕ，３２ｖからのモータ３２の各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖを挙げることができる。また、バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３６ａからのバッテリ３６の電圧Ｖｂや、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３６ｂからのバッテリ３６の電流Ｉｂも挙げることができる。イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。アクセルペダル６３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６４からのアクセル開度Ａｃｃや、車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。電子制御ユニット５０からは、インバータ３４の複数のスイッチング素子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。電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ３２の回転数Ｎｍを演算したり、電流センサ３６ｂからのバッテリ３６の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣを演算したりしている。ここで、蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ３６の全容量に対するバッテリ３６から放電可能な電力量の割合である。

こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、アクセル開度Ａｃｃに基づいて車両（駆動軸２６）に要求される目標駆動力Ｔｄ＊を設定し、目標駆動力Ｔｄ＊が駆動軸２６に出力されるようにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を設定し、モータ３２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３４の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に、車両（駆動軸２６）の目標駆動力Ｔｄ＊を設定する際の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される目標駆動力設定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、繰り返し実行される。

図２の目標駆動力設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、アクセルペダルポジションセンサ６４からアクセル開度Ａｃｃを入力し（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃに基づいてアクセル対応駆動力Ｔａを設定する（ステップＳ１１０）。ここで、アクセル対応駆動力Ｔａは、実施例では、アクセル開度Ａｃｃとアクセル対応駆動力Ｔａとの関係を予め定めてマップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃが与えられると、このマッップから対応するアクセル対応駆動力Ｔａを導出して設定するものとした。アクセル対応駆動力Ｔａは、アクセル開度Ａｃｃが０％のときには減速側の駆動力（負の駆動力）が設定され、アクセル開度Ａｃｃが１００％のときには加速側の駆動力（正の駆動力）が設定され、アクセル開度Ａｃｃが０％から１００％に増加するのにつれて増加するように設定される。

続いて、図３の引き下げ要求フラグ設定処理により、引き下げ要求フラグＦｔａｇを設定する（ステップＳ１２０）。ここで、引き下げ要求フラグＦｔａｇは、目標駆動力Ｔｄ＊をアクセル対応駆動力Ｔａよりも一時的に引き下げる引き下げ処理の実行を要求するときには値１が設定され、引き下げ処理の実行を要求しないときには値０が設定されるフラグであり、システム起動時（イグニッションスイッチ６０がオンされたとき）に初期値としての値０が設定される。以下、図２の目標駆動力設定ルーチンの説明を一旦中断し、図３の引き下げ要求フラグ設定処理について説明する。

図３の引き下げ要求フラグ設定処理では、電子制御ユニット５０は、最初に、今回のアクセル開度Ａｃｃを前回のアクセル開度（前回Ａｃｃ）と比較する（ステップＳ２００）。そして、今回のアクセル開度Ａｃｃが前回のアクセル開度（前回Ａｃｃ）以上のときには、アクセル開度Ａｃｃは減少していないと判断し、アクセル減少カウンタＣを値０にリセットすると共に（ステップＳ２１０）、アクセル減少フラグＦａｄｎに値０を設定する（ステップＳ２２０）。なお、アクセル減少カウンタＣおよびアクセル減少フラグＦａｄｎには、システム起動時に初期値としての値０が設定される。

ステップＳ２００で今回のアクセル開度Ａｃｃが前回のアクセル開度（前回Ａｃｃ）未満のときには、アクセル開度Ａｃｃが減少していると判断し、アクセル減少カウンタＣを値１だけカウントアップし（ステップＳ２３０）、アクセル減少カウンタＣを閾値Ｃｒｅと比較する（ステップＳ２４０）。ここで、閾値Ｃｒｅｆは、アクセル開度Ａｃｃの減少中であると確定してよいか否かを判定するのに用いられる閾値であり、例えば、数百ｍｓｅｃ程度に相当する値が用いられる。

ステップＳ２４０でアクセル減少カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆ以下のときには、未だアクセル開度Ａｃｃの減少中であると確定できないと判断し、アクセル減少フラグＦａｄｎに値０を設定する（ステップＳ２２０）。一方、アクセル減少カウンタＣが閾値Ｃｒｅｆよりも大きいときには、アクセル開度Ａｃｃの減少中であると確定してよいと判断し、アクセル減少フラグＦａｄｎに値１を設定する（ステップＳ２５０）。

続いて、アクセル対応駆動力Ｔａを所定値Ｔａ１と比較する（ステップＳ２６０）。ここで、所定値Ｔａ１は、運転者が加速を意図しているか否かを判定するのに用いられる閾値であり、数十Ｎｍ程度が用いられる。

ステップＳ２６０でアクセル対応駆動力Ｔａが所定値Ｔａ１以下のときには、運転者が加速を意図していないと判断し、引き下げ履歴フラグＦｈｉｓの値を保持する（ステップＳ２７０）。一方、アクセル対応駆動力Ｔａが所定値Ｔａ１よりも大きいときには、運転者が加速を意図していると判断し、引き下げ履歴フラグＦｈｉｓに値０を設定する（ステップＳ２８０）。ここで、引き下げ履歴フラグＦｈｉｓは、システム起動時に初期値としての値０が設定され、その後は、ステップＳ２８０の処理で値０が設定され、後述のステップＳ３４０の処理で値１が設定される。

次に、アクセル減少フラグＦａｄｎの値を調べ（ステップＳ２９０）、アクセル対応駆動力Ｔａを上述の所定値Ｔａ１以下の所定値Ｔａ２と比較し（ステップＳ３００）、引き下げ履歴フラグＦｈｉｓの値を調べる（ステップＳ３１０）。ここで、所定値Ｔａ２としては、値０やそれよりも若干小さい負の値から所定値Ｔａ１までの範囲内の値、例えば、所定値Ｔａ１と同一の値やそれよりも若干小さい正の値などが用いられる。

ステップＳ２９０でアクセル減少フラグＦａｄｎが値０のときや、ステップＳ３００でアクセル対応駆動力Ｔａが所定値Ｔａ２よりも大きいとき、ステップＳ３１０で引き下げ履歴フラグＦｈｉｓが値１のときには、引き下げ要求フラグＦｔａｇに値０を設定して（ステップＳ３２０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ２９０でアクセル減少フラグＦａｄｎが値１で且つステップＳ３００でアクセル対応駆動力Ｔａが所定値Ｔａ２以下で且つステップＳ３１０で引き下げ履歴フラグＦｈｉｓが値０のときには、引き下げ要求フラグＦｔａｇに値１を設定すると共に（ステップＳ３３０）、引き下げ履歴フラグＦｈｉｓに値１を設定して（ステップＳ３４０）、本ルーチンを終了する。

こうして引き下げ履歴フラグＦｈｉｓに値１を設定すると、次回に本ルーチン（図３のルーチン）を実行したときには、ステップＳ２９０でアクセル減少フラグＦａｄｎが値１で且つステップＳ３００でアクセル対応駆動力Ｔａが所定値Ｔａ２以下でも、ステップＳ３１０で引き下げ履歴フラグＦｈｉｓが値０であるから、引き下げ要求フラグＦｔａｇに値０を設定して（ステップＳ３２０）、本ルーチンを終了する。

ここまで、図３の引き下げ要求フラグ設定処理について説明した。図２の目標駆動力設定ルーチンの説明に戻る。ステップＳ１２０で引き下げ要求フラグＦｔａｇを設定すると、引き下げ処理の実行中であるか否かを判定し（ステップＳ１３０）、引き下げ処理の実行中でないと判定したときには、引き下げ要求フラグＦｔａｇの値を調べる（ステップＳ１４０）。そして、引き下げ要求フラグＦｔａｇが値０のときには、引き下げ処理の実行が要求されていないと判断し、アクセル対応駆動力Ｔａを目標駆動力Ｔｄ＊に設定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１３０で引き下げ要求フラグＦｔａｇが値１のときには、引き下げ処理の実行が要求されていると判断し、引き下げ処理により目標駆動力Ｔｄ＊を設定して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。ここで、引き下げ処理は、目標駆動力Ｔｄ＊をアクセル対応駆動力Ｔａよりも一時的に減少させた後にアクセル対応駆動力Ｔａに戻す処理であり、詳細については後述する。

こうして引き下げ処理による目標駆動力Ｔｄ＊の設定を開始すると、ステップＳ１３０で引き下げ処理の実行中であると判定し、引き下げ処理により目標駆動力Ｔｄ＊を設定して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。そして、引き下げ処理の実行を終了すると、その次回に本ルーチンを実行したときには、ステップＳ１３０で引き下げ処理の実行中でないと判定し、ステップＳ１４０以降の処理を実行する。

ここで、引き下げ処理の詳細に対説明する。引き下げ処理では、最初に、ステップＳ１４０で引き下げ要求フラグＦｔａｇが値１であると判定したときのアクセル対応駆動力Ｔａを初期駆動力Ｔａｓｔに設定する。続いて、目標駆動力Ｔｄ＊を初期駆動力Ｔａｓｔから比較的大きいレート値Ｒｄｎを用いてレート処理により徐々に（ステップＳ１６０の処理を実行するごとに）減少させる。そして、目標駆動力Ｔｄ＊の減少中に目標駆動力Ｔｄ＊が初期駆動力Ｔａｓｔよりも所定駆動力ΔＴｄだけ小さい駆動力（Ｔａｓｔ−ΔＴｄ）以下に至ると、目標駆動力Ｔｄ＊を比較的大きいレート値Ｒｕｐを用いてレート処理により徐々に（ステップＳ１６０の処理を実行するごとに）増加させる。そして、目標駆動力Ｔｄ＊がそのときのアクセル対応駆動力Ｔａ以上に至ると、アクセル対応駆動力Ｔａを目標駆動力Ｔｄ＊に設定し、引き下げ処理を終了する。このようにすることにより、目標駆動力Ｔｄ＊の加速側の駆動力（正の駆動力）から減速側の駆動力（負の駆動力）への変化を運転者に感じさせることができる。レート値Ｒｄｎ，Ｒｕｐや所定駆動力ΔＴｄは、車両の仕様に基づいて適宜設定される。

図４は、アクセル開度Ａｃｃ、アクセル減少フラグＦａｄｎ、引き下げ要求フラグＦｔａｇ、引き下げ履歴フラグＦｈｉｓ、アクセル対応駆動力Ｔａ、目標駆動力Ｔｄ＊の様子の一例を示す説明図である。図示するように、アクセル減少フラグＦａｄｎが値１で且つ引き下げ履歴フラグＦｈｉｓが値０のときにアクセル対応駆動力Ｔａが所定値Ｔａ２以下に至ると（時刻ｔ１）、引き下げ要求フラグＦｔａｇおよび引き下げ履歴フラグＦｈｉｓを値１にする。すると、引き下げ処理により、目標駆動力Ｔｄ＊を、レート値Ｒｄｎを用いてアクセル対応駆動力Ｔａ（初期駆動力Ｔａｓｔ）よりも所定駆動力ΔＴｄだけ小さい駆動力まで減少させた後にレート値Ｒｕｐを用いてそのときのアクセル対応駆動力Ｔａに戻す。これにより、目標駆動力Ｔｄ＊の加速側の駆動力（正の駆動力）から減速側の駆動力（負の駆動力）への変化を運転者に感じさせることができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０に搭載される電子制御ユニット５０では、引き下げ履歴フラグＦｈｉｓが値０のときに、アクセル減少フラグＦａｄｎが値１で（アクセル開度Ａｃｃの減少中で）且つアクセル対応駆動力Ｔａが所定値Ｔａ２以下に至ると、目標駆動力Ｔｄ＊をアクセル対応駆動力Ｔａよりも一時的に減少させた後にアクセル対応駆動力Ｔａに戻す。これにより、目標駆動力Ｔｄ＊の加速側の駆動力（正の駆動力）から減速側の駆動力（負の駆動力）への変化を運転者に感じさせることができる。

実施例の電気自動車２０に搭載される電子制御ユニット５０では、アクセル開度Ａｃｃの減少中で且つアクセル対応駆動力Ｔａが所定値Ｔａ２以下に至ると、目標駆動力Ｔｄ＊をアクセル対応駆動力Ｔａよりも一時的に減少させた後にアクセル対応駆動力Ｔａに戻すものとした。これに加えて、アクセル開度Ａｃｃの増加中で且つアクセル対応駆動力Ｔａが所定値Ｔａ３以上の所定値Ｔａ４以上に至ると、目標駆動力Ｔｄ＊をアクセル対応駆動力Ｔａよりも一時的に増加させた後にアクセル対応駆動力Ｔａに戻すものとしてもよい。ここで、所定値Ｔａ３は、運転者が減速を意図しているか否かを判定するのに用いられる閾値であり、例えば、−数十Ｎｍ程度が用いられる。所定値Ｔａ４としては、値０やそれよりも若干大きい正の値から所定値Ｔａ３までの範囲内の値、例えば、所定値Ｔａ３と同一の値やそれよりも若干大きい値などが用いられる。

図５は、こうした制御を行なうときの、アクセル開度Ａｃｃ、アクセル対応駆動力Ｔａ、目標駆動力Ｔｄ＊の様子の一例を示す説明図である。図示するように、アクセル開度Ａｃｃの増加中にアクセル対応駆動力が所定値Ｔａ４以上に至ると（時刻ｔ２）、目標駆動力Ｔｄ＊を、レート値Ｒｕｐ２を用いてアクセル対応駆動力Ｔａ（初期駆動力Ｔａｓｔ）よりも所定駆動力ΔＴｄ２だけ大きい駆動力まで増加させた後にレート値Ｒｄｎ２を用いてそのときのアクセル対応駆動力Ｔａに戻す。これにより、目標駆動力Ｔｄ＊の減速側の駆動力（負の駆動力）から加速側の駆動力（正の駆動力）への変化を運転者に感じさせることができる。レート値Ｒｕｐ２，Ｒｄｎ２や所定駆動力ΔＴｄ２は、車両の仕様に基づいて適宜設定される。

実施例では、モータ３２を備える電気自動車２０に搭載される車両用制御装置としての電子制御ユニット５０の形態としたが、モータに加えてエンジンも備えるハイブリッド自動車に搭載される車両用制御装置の形態としてもよい。

実施例では、蓄電装置として、バッテリ３６を用いるものとしたが、キャパシタを用いるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「モータ」に相当し、アクセルペダル６３が「ペダル」に相当し、電子制御ユニット５０が「車両用制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するため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、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。

本発明は、車両用制御装置の製造産業などに利用可能である。

２０電気自動車、２２ａ，２２ｂ駆動輪、２４デファレンシャルギヤ、２６駆動軸、３２モータ、３２ａ回転位置検出センサ、３２ｕ，３２ｖ電流センサ、３４インバータ、３６バッテリ、３６ａ電圧センサ、３６ｂ電流センサ、５０電子制御ユニット、６０イグニッションスイッチ、６１シフトレバー、６２シフトポジションセンサ、６３アクセルペダル、６４アクセルペダルポジションセンサ、６８車速センサ。

Claims

走行用のモータと、加減速操作を行なうための１つのペダルと、を備える自動車に搭載され、前記ペダルの踏込量に基づいて前記モータを制御する車両用制御装置であって、
前記ペダルの踏込量が減少していて且つ前記ペダルの踏込量に応じた車両の駆動力であるペダル対応駆動力が値０を含む所定範囲内の閾値以下に至ると、車両の駆動力を前記ペダル対応駆動力よりも一時的に減少させた後に前記ペダル対応駆動力に戻す、
車両用制御装置。