JP7225968B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両の制御装置に関する。
トルクコンバータ等、流体の力学的作用を用いてエンジンの駆動力を変速機に伝達する車両においては、アクセル操作をしていなくてもブレーキ操作を解除することで車両が動く現象として、いわゆる「クリープ現象」が発生する。この場合、ブレーキ操作がなければ車両を停止状態に保持できない。
一方で、以下に示す特許文献1では、エンジン、バッテリ、及び車輪が直列接続されるシリーズハイブリッドカーについて開示されている。このような車両では、エンジンは直接車輪を駆動せず、バッテリの電力によって駆動される駆動モータにより車輪が回転駆動される。
特許文献1では、アクセルをオフするだけで車両を停止状態に保持できる第1走行モードを選択することが可能である。第1走行モードでは、ブレーキの操作がなくても車両を停止状態に保持することができる。すなわち、アクセル操作のみで車両の加減速が可能である。
特許文献1に記載の車両は、トルクコンバータや変速機を備えないため、上記のようなクリープ現象は発生しないものの、渋滞走行や車庫入れ操作等の種々の走行シーンにおけるアクセル操作の煩雑性を鑑みて、所定条件に基づいてクリープトルクを発生させている。このような走行シーンでは、ブレーキ操作によって車速が調整される。
特開2018-19559号公報
上記のように特許文献1では、アクセル操作のみで車両の加減速が可能であるものの、所定の走行シーンでは、ブレーキ操作で車速を調整する等、アクセル操作以外の操作が要求される。このため、ドライバ(運転者)によるペダル操作が煩雑となり、その操作性には改善の余地があった。
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、アクセル操作によってクリープ制御を実施することができる電動車両の制御装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様の電動車両の制御装置は、アクセルペダルの踏み込み量に応じてモータの出力トルクを制御する電動車両の制御装置であって、車速が規定値未満で且つ規定時間以内に前記アクセルペダルのオンオフ状態を複数回検出した場合、クリープトルクで前記モータを駆動するクリープ制御を実施することを特徴とする。
本発明によれば、アクセル操作によってクリープ制御を実施することができる。
本実施の形態に係る電動車両の模式図である。 本実施の形態に係るクリープ走行制御の一例を示すフロー図である。 本実施の形態に係るアクセルオンオフ繰り返し判定制御の一例を示す図である。 本実施の形態に係るクリープ走行制御を適用した場合の各種パラメータのタイムチャートである。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明が適用される電動車両として、駆動源にエンジン及びバッテリ駆動のモータを用いたハイブリッドカーを例にして説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、エンジンを備えず、バッテリの電力によるモータで車輪を駆動させる電動車両であってもよい。すなわち、本明細書において、電動車両とは、エンジンの有無に関係なく、モータで車輪を駆動させる車両全般を含むものとする。
図1を参照して、本実施の形態に係る電動車両について説明する。図1は、本実施の形態に係る電動車両の模式図である。なお、電動車両は、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。また、以下において、電動車両が通常備えている構成は備えているものとし、説明は適宜省略する。
図1に示すように、電動車両1は、車輪2の駆動力を発生する駆動源としてエンジン3やモータ4等で構成されるパワーユニットを備えている。エンジン3は、例えば、並列多気筒のガソリンエンジンで構成される。なお、エンジン3は、ガソリンエンジンに限らず、例えばディーゼルエンジンであってもよい。
エンジン3の側方には、クラッチ5を介して変速機6及びモータ4が設けられる。モータ4の先には車輪2が設けられる。クラッチ5は、エンジン3と変速機6間の動力伝達状態を断接可能に構成される。なお、クラッチ5は、トルクコンバータで構成されてもよい。
変速機6は、モータ4を介してエンジン3の駆動力を車輪2に伝達する。変速機6は、例えば多段式のオートマチックトランスミッションで構成される。なお、変速機6は、上記構成に限らず、CVT(Continuously Variable Transmission)や、マニュアルトランスミッション等、他のタイプのトランスミッションで構成されてもよい。
モータ4は、図示しないバッテリの電力によって駆動される。モータ4は、変速機6を介してエンジン3の駆動力を伝達するだけでなく、独立して車輪2を回転させることが可能である。車輪2は、エンジン3又はモータ4の駆動力を路面へ伝達する。また、車輪2には、電動車両の車速を検出する車速検出手段として車速センサ7が設けられている。
エンジン3には、ベルト8を介してオルタネータ9及びエアコンコンプレッサ10が設けられている。オルタネータ9は、エンジン3の出力から発電する発電機であり、図示しないバッテリを充電するように構成されている。エアコンコンプレッサ10は、補機として電動車両1の空調設備の一構成要素として機能し、エンジン3の出力を動力源として駆動する。
また、電動車両1は、アクセルペダル11と走行距離検出手段12とを備えている。アクセルペダル11は、その踏み込み量に応じて電動車両1を加減速する加減速手段を構成する。アクセルペダル11は、踏み込み量(踏力)に応じた所定の電気信号を後述するECU13に出力する。走行距離検出手段12は、車速や車輪2の回転数等に基づいて電動車両1の走行距離を検出し、走行距離をメータ(不図示)に表示する。
また、アクセルペダル11には、所定のセンサで構成される走行モード検出手段14が設けられている。詳細は後述するが、電動車両1は、アクセルペダル11とブレーキペダル(不図示)を併用して車両の加減速を制御する通常モードと、アクセルペダル11のみで車両の加減速を制御可能なワンペダルドライブモードとを選択可能に構成されている。例えば、走行モード検出手段14は、運転者が操作可能な操作手段(操作ボタン)を有しており、操作手段の操作に応じて通常モードとワンペダルドライブモードとが切り替え可能である。
また、電動車両1には、上記した各種構成を含む車両全体の動作を統括制御する制御装置としてECU(Electronic Control Unit)13を備えている。ECU13は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の記憶媒体で構成される。メモリには、上記した各種構成を制御する制御プログラム等が記憶されている。
また、上記したように、電動車両1の各種構成から出力される電気信号は、ECU13に送信される。例えば、車速センサ7や走行モード検出手段14の検出値は、ECU13に出力される。ECU13は、これらの情報に基づいて所定の制御を実施する。詳細は後述するが、ECU13は、アクセルペダル11の踏み込み量に応じてモータ4の出力トルクを制御する。
ところで、トルクコンバータ等、流体の力学的作用を用いてエンジンの駆動力を変速機に伝達する車両においては、アクセル操作をしていなくてもブレーキ操作を解除することで車両が動く現象として、いわゆる「クリープ現象」が発生する。すなわち、アクセルペダルの操作がなくても比較的低速で車両を走行させること(クリープ走行)が可能である。
一方で、昨今のハイブリッドカー等を含む電動車両においては、アクセルペダルの操作状態に応じて加減速を行う、いわゆるワンペダルドライブ制御を実施可能なものが提案されている。ワンペダルドライブ制御では、アクセルペダルをオフするだけで車両を停止(制動)させることが可能である。したがって、このドライブモードでは、クリープトルク(クリープ走行させるために必要な出力トルク)を発生させないのが通常である。
しかしながら、渋滞走行や車庫入れ操作等、微妙なアクセルペダルの操作が要求される走行シーンにおいては、むしろクリープトルクを発生させた方が便利な場合が想定される。このため、上記のようなドライブモードにおいて、車速が基準値よりも低くブレーキペダルの踏み込み状態が所定の位置まで解除されるというような所定条件が成立した場合に、クリープトルクを発生させるという技術が提案されている。
ところが、上記のようにドライバの要求に応じてクリープトルクを発生させる場合、アクセルペダル以外の操作が要求されることになる。すなわち、本来であればペダルを踏みかえることなくアクセルペダルだけで操作できることがワンペダルドライブ制御のメリットであるにもかかわらず、アクセルペダルからブレーキペダルに踏みかえる必要がある。このため、ペダル操作が煩雑になってしまうという問題があった。
そこで、本願では小刻みなアクセル操作が要求される所定の走行シーンにおいてワンペダルドライブモードであってもアクセル操作によってクリープトルクを発生させて車両を走行可能な制御(以下、クリープ制御と呼ぶ)を実施することを目的とした。
具体的に本実施の形態において、ECU13は、アクセルペダル11の踏み込み量に応じてモータ4の出力トルクを制御することで、アクセル操作のみで電動車両1の加減速を制御可能である(ワンペダルドライブモード)。ECU13は、車速センサ7によって検出された車速が規定値未満で且つ規定時間以内にアクセルペダル11の特定操作を検出した場合、クリープトルクでモータ4を駆動するクリープ制御を実施する。
この構成によれば、アクセルペダル11の特定操作によってクリープトルクを発生させることができるので、ドライバの操作性を向上することが可能である。ここで、クリープトルクとは、クリープ走行させるために必要なモータ4の出力トルクである。クリープトルクは、例えば通常のアクセルペダル11の踏み込み操作に応じて出力される出力トルクよりも比較的小さいことが好ましい。このクリープトルクで車輪2が駆動された場合の車速、すなわちクリープ走行時の車速は、比較的低速で徐行できる程度の速度(直ちに停止できる速度)であることが好ましい。
また、アクセルペダル11の特定操作とは、ドライバがクリープトルクを欲するようなアクセルペダル11の小刻みな操作を意味する。より具体的にECU13は、特定操作として、規定時間内にアクセルペダルのオンオフ状態を検出する。この構成によれば、ドライバが電動車両1の加減速を微調整する所定の走行シーンにおいて、想定されるアクセルペダル11の操作状態をクリープ制御の条件とすることで、ドライバの操作性が向上される。なお、上記の規定時間は、想定されるアクセルペダル11の小刻みな操作に応じて適宜変更が可能である。
また、ECU13は、上記した特定操作を検出するに際し、規定時間内にアクセルペダル11のオンオフ状態を複数回検出した場合にクリープ制御を実施することが好ましい。この構成によれば、クリープ制御の実施条件としてアクセルペダル11のオンオフ回数を設けたことにより、ドライバがクリープトルクを欲しないにもかかわらず、偶然アクセルペダル11をオンオフしてしまった場合にクリープ制御が実施されることを防止できる。すなわち、ドライバの意図に反してクリープ制御に移行することを防止できる。
更にECU13は、規定時間内にアクセルペダル11のオンオフ状態を検出した回数に基づいて、クリープ制御を実施する時間を設定する。この構成によれば、クリープ制御の実施時間をアクセルペダル11の操作のみによって制御することができ、アクセルペダル11のオンオフ回数に応じてクリープ制御の実施時間を調整することが可能である。よって、ドライバの要求に応じてクリープ制御を柔軟に実施することができ、ドライバの操作性が更に向上される。すなわち、ドライバの操作感覚でクリープ制御の実施時間を柔軟にコントロールすることが可能である。この場合、アクセルペダル11のオンオフ状態を検出した回数が多くなるに従ってクリープ制御の実施時間を長く設定することが好ましい。
また、ECU13は、規定時間内にアクセルペダル11のオンオフ状態を検出した回数に基づいて、クリープ制御による走行距離を設定する。この構成によれば、クリープ制御によって走行できる距離をアクセルペダル11の操作のみによって制御することができ、アクセルペダル11のオンオフ回数に応じてクリープ制御による走行距離を調整する(割り当てて設定する)ことが可能である。よって、ドライバの要求に応じてクリープ制御を柔軟に実施することができ、ドライバの操作性が更に向上される。すなわち、ドライバの操作感覚でクリープ制御による走行距離(クリープ制御で走行できる距離)を柔軟にコントロールすることが可能である。この場合、アクセルペダル11のオンオフ状態を検出した回数が多くなるに従ってクリープ制御による走行距離を長く設定することが好ましい。また、走行距離検出手段12は、ECU13が設定したクリープ制御による走行距離を反映してメータ等に表示(出力)する。
また、詳細は後述するが、ECU13は、アクセルペダル11のオン状態又はオフ状態を規定時間以上継続して検出した場合、クリープ制御を停止する。この構成によれば、アクセルペダル11のオン状態又はオフ状態が継続的に検出される場合、通常走行における加減速要求と判断できるため、ドライバの要求に応じて適切にクリープ制御から通常のワンペダルドライブモード(クリープ制御を実施しないワンペダルドライブモード)に移行することが可能である。よって、ドライバの要求に応じてワンペダルドライブモード中におけるクリープ制御の実施及び停止を柔軟に切り替えることができ、ドライバの操作性が更に向上される。
次に、図2及び図3を参照して、本実施の形態に係る制御フローについて説明する。図2は、本実施の形態に係るクリープ走行制御の一例を示すフロー図である。図3は、本実施の形態に係るアクセルオンオフ繰り返し判定制御の一例を示す図である。なお、以下に示すフローでは、特に明示がない限り、動作(算出(演算)や判定等)の主体はECU13とする。なお、図2及び図3に示す制御フローでは、「スタート」から「エンド」までの処理が所定時間の間隔で繰り返して実施されるものとする。また、以下の説明においては、走行モードとしてワンペダルドライブモードが選択されていることを前提とする。
先ずクリープ走行制御のフローについて説明する。図2に示すように、制御が開始されると、ステップST101において、ECU13は、車速が規定値未満であるか否かを判定する。ECU13は、例えば、車速センサ7の検出値に基づいて車速が規定値未満であるか否かを判定することが可能である。車速が規定値未満である場合(ステップST101:YES)、ステップST102の処理に進む。車速が規定値以上である場合(ステップST101:NO)、クリープ走行制御は不要であるとして、ステップST104の処理に進む。なお、車速判定用の上記規定値は、クリープ走行が要求される比較的低速な車速が設定されるが、これに限らず適宜変更が可能である。
ステップST102において、ECU13は、アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグが設定されているか否かを判定する。詳細は後述するが、アクセルオンオフ繰り返し判定とは、ドライバのアクセル小刻み操作を判定する指標であり、ドライバがクリープ走行を欲するか否かを判定する指標でもある。アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグが設定されている場合(ステップST102:YES)、ステップST103の処理に進む。アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグが設定されていない場合(ステップST102:NO)、ステップST104の処理に進む。
ステップST103において、ECU13は、クリープ走行を設定し、クリープトルクでモータ4を駆動させる。そして、本制御を終了する。
ステップST104において、ECU13は、クリープ走行を解除し、本制御を終了する。
次に、アクセルオンオフ繰り返し判定制御のフローについて説明する。図3に示すように、制御が開始されると、ステップST201において、ECU13は、アクセルオン時間がオン規定時間を経過したか否かを判定する。アクセルオン時間とは、アクセルペダル11が所定の踏み込み量で継続的に踏み込まれた時間を表している。すなわち、アクセルオン時間は、アクセルオンとなる所定アクセル開度O1(図4参照)以上のアクセル踏み込み操作が継続された時間(アクセルペダル11が継続的に踏み込まれた時間)を表している。また、オン規定時間は、想定されるアクセルペダル11の小刻みな操作に応じて設定される規定時間であり、クリープ走行の必要性を判定するための閾値である。アクセルオン時間がオン規定時間を経過した場合(ステップST201:YES)、ドライバにアクセルオンの継続意思があるものとして、ステップST208の処理に進む。アクセルオン時間がオン規定時間を経過していない場合(ステップST201:NO)、ステップST202の処理に進む。
ステップST202において、ECU13は、アクセルオフ時間がオフ規定時間を経過したか否かを判定する。アクセルオフ時間とは、アクセルペダル11の踏み込みが解除された状態で経過した時間を表している。すなわち、アクセルオフ時間は、アクセルオフとなる所定アクセル開度O2(図4参照)以下のアクセル踏み込み解除操作が継続された時間を表している。また、オフ規定時間は、想定されるアクセルペダル11の小刻みな操作に応じて設定される規定時間であり、クリープ走行の必要性を判定するための閾値である。アクセルオフ時間がオフ規定時間を経過した場合(ステップST202:YES)、ドライバにアクセルオフの継続意思があるものとして、ステップST208の処理に進む。アクセルオフ時間がオフ規定時間を経過していない場合(ステップST202:NO)、ステップST203の処理に進む。
ステップST203において、ECU13は、現在のアクセルオンオフ繰り返し判定のフラグを確認し、当該フラグが設定されているか否かを判定する。アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグが設定されている場合(ステップST203:YES)、現在のフラグを保持して本制御を終了する。アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグが設定されていない場合(ステップST203:NO)、ステップST204の処理に進む。
ステップST204において、ECU13は、アクセルがオンされているか否かを判定する。アクセルがオンされている場合(ステップST204:YES)、ドライバに走行の意思があるものとしてステップST205の処理に進む。アクセルがオンされていない場合(ステップST204:NO)、ドライバに走行の意思はないものとしてアクセルオンオフ繰り返し判定のフラグを設定することなく本制御を終了する。なお、ステップST204におけるアクセルオンとは、上記したようにアクセル開度が所定アクセル開度O1以上となるアクセルペダル11の踏み込み状態を示している。
ステップST205において、ECU13は、前回のアクセルオン時間がオン規定時間を経過したか否かを判定する。前回のアクセルオン時間がオン規定時間を経過した場合(ステップST205:YES)、ドライバにアクセルオンの継続意思があるものとして、アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグを設定することなく本制御を終了する。前回のアクセルオン時間がオン規定時間を経過していない場合(ステップST205:NO)、ステップST206の処理に進む。
ステップST206において、ECU13は、前回のアクセルオフ時間がオフ規定時間を経過したか否かを判定する。前回のアクセルオフ時間がオフ規定時間を経過した場合(ステップST206:YES)、ドライバにアクセルオフの継続意思があるものとして、アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグを設定することなく本制御を終了する。前回のアクセルオフ時間がオフ規定時間を経過していない場合(ステップST206:NO)、ステップST207の処理に進む。
ステップST207において、ECU13は、アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグを設定して本制御を終了する。
ステップST208において、ECU13は、アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグを解除して本制御を終了する。
次に、図4を参照して、上記制御を適用した場合の各種パラメータの経時変化について説明する。図4は、本実施の形態に係るクリープ走行制御を適用した場合の各種パラメータのタイムチャートである。図4において、横軸は時間を表しており、縦軸は上から順に、アクセル開度、アクセルオンオフ繰り返し判定、車速を表している。なお、図4では、ドライバのアクセル操作として、車両停止状態から通常の加減速を実施した後、所定期間小刻み操作をして車両が停止するまでの例を説明する。すなわち、図4に示すタイムチャートはあくまで一例を示すものであり、これに限定されない。
図4に示すように、車両が停止している状態において、アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグが設定されていない。そして、T1のタイミングでドライバがアクセルペダル11を踏み込み、アクセル開度が所定アクセル開度O1以上となってアクセルオンされた状態になると、アクセルオン時間及びオン規定時間のカウントが開始される。アクセルオンの状態は、オン規定時間ΔTaを越えてT2のタイミングまで継続される。この場合、アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグは設定されることなく、T1からT2に至るまで通常の加速度で車両が加速する。
T2のタイミングでドライバがアクセルペダル11の踏み込みを解除し、アクセル開度が所定アクセル開度O2以下となってアクセルオフされた状態になると、アクセルオフ時間及びオフ規定時間のカウントが開始される。アクセルオフの状態は、オフ規定時間ΔTbを越えてT3のタイミングまで継続される。この場合、アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグは設定されることなく、T2からT3に至るまでの間に車両が減速され、やがて停止する。
T3のタイミングで再びアクセルオンされると、再びアクセルオン時間及びオン規定時間のカウントが開始される。アクセルオンの状態は、オン規定時間ΔTaを経過する前のT4のタイミングで解除される。T4のタイミングでアクセルオフされると、アクセルオフ時間及びオフ規定時間のカウントが開始される。アクセルオフの状態は、オフ規定時間ΔTbを経過する前のT5まで継続され、T5のタイミングで再びアクセルオンされる。このとき、アクセルオンオフ操作が1回繰り返されたことで、アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグが設定される。T5のタイミング以降、クリープトルクでモータ4が駆動される。
T5からT6までの間、アクセルオンオフの小刻み操作は所定回数(例えば3回)繰り返される。この間、アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグは設定された状態で維持されるため、モータ4はクリープトルクで駆動され続ける。この結果、T5からT6までの間、車両はクリープ走行時の車速(クリープトルク相当の車速)に達したら、当該車速で一定走行する。
T6のタイミングでアクセルがオフされ、アクセルオフ状態がオフ規定時間ΔTbに至るT7のタイミングまで継続されると、アクセルオンオフ繰り返し判定のフラグが解除さされる。この結果、クリープトルクでのモータ4の駆動が解除される。T7以後、アクセルオフ状態が継続されると、通常のワンペダルドライブモードで徐々に車両が減速され、やがて停止する。
このように、本実施の形態によれば、アクセルオンオフの回数からドライバのアクセル小刻み操作を検出し、小刻み操作を検出した場合にクリープトルクでモータ4を駆動している。これにより、アクセルペダル11の操作のみでクリープ走行を実施することができ、ドライバの操作性を向上することが可能である。また、図4において、オン規定時間ΔTa及びオフ規定時間ΔTbは、車両の発進加速の立ち上がりに対して十分に短い時間に設定されることが好ましい。これにより、発進停止のショックが発生し難くなる。
なお、上記した実施の形態では、アクセルオンオフの繰り返し回数が1回あった場合にアクセルオンオフ繰り返し判定のフラグを設定する例としたが、これに限定されない。アクセルオンオフの繰り返し回数が2回やそれ以上あった場合にはじめて上記フラグを設定してもよい。
また、上記した実施の形態では、アクセル操作のみによってクリープ制御の実施を制御する構成としたが、これに限定されない。例えば、アクセル操作に加え、シフトポジションに応じてクリープ制御の実施を制御してもよい。
また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。
また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。更には、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。従って、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。
以上説明したように、本発明は、アクセル操作によってクリープ制御を実施することができるという効果を有し、特に、電動車両の制御装置に有用である。
1 :電動車両
2 :車輪
3 :エンジン
4 :モータ
5 :クラッチ
6 :変速機
7 :車速センサ
8 :ベルト
9 :オルタネータ
10 :エアコンコンプレッサ
11 :アクセルペダル
12 :走行距離検出手段
13 :ECU
14 :走行モード検出手段
O1 :所定アクセル開度
O2 :所定アクセル開度
ΔTa :オン規定時間
ΔTb :オフ規定時間

Claims (4)

  1. アクセルペダルの踏み込み量に応じてモータの出力トルクを制御する電動車両の制御装置であって、
    車速が規定値未満で且つ規定時間以内に前記アクセルペダルのオンオフ状態を複数回検出した場合、クリープトルクで前記モータを駆動するクリープ制御を実施することを特徴とする電動車両の制御装置。
  2. 前記規定時間内に前記アクセルペダルのオンオフ状態を検出した回数に基づいて、前記クリープ制御を実施する時間を設定することを特徴とする請求項に記載の電動車両の制御装置。
  3. 前記規定時間内に前記アクセルペダルのオンオフ状態を検出した回数に基づいて、前記クリープ制御による走行距離を設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動車両の制御装置。
  4. 前記アクセルペダルのオン状態又はオフ状態を前記規定時間以上継続して検出した場合、前記クリープ制御を停止することを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載の電動車両の制御装置。
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