JP7338194B2

JP7338194B2 - 車両の加減速制御装置

Info

Publication number: JP7338194B2
Application number: JP2019064371A
Authority: JP
Inventors: 聖悟山崎
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2023-09-05
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: JP2020163918A

Description

本発明は、車両の加減速制御装置に関する。

従来、回転電機を備える電動車両において、車両の加速および減速を１つのペダルで制御可能とする技術が知られている。
例えば、下記特許文献１は、加速ペダルの操作状態によって運転者が要求する水準の惰性走行特性を確保することを目的として、車両が走行中の状況で、加速ペダル操作量が所定の制御範囲内であるかを判断する回生制動判断段階と、回生制動判断段階を実行した結果、加速ペダル操作量が制御範囲内であると判断された場合、制御範囲内で加速ペダル操作量に対する減速要求変換指数を対比した変換マップから現在の加速ペダル操作量に対す
る減速要求変換指数を確定する指数確定段階と、車速によって決定される減速要求トルクに、指数確定段階で確定された減速要求変換指数を減速要求変換指数の最大値で除した値を乗じて変換減速要求トルクを計算する減速要求トルク算出段階と、減速要求トルク算出段階で算出された変換減速要求トルクによって回生制動を行う回生制動段階とを含んでいる。

特開２０１７－３４８８９号公報

従来技術においては、ペダル踏み込み量が０に近い領域では回生トルク（負のトルク）が発生し、踏み込み量が大きくなるにつれて駆動トルク（正のトルク）が大きくなっていくように制御されている。
アクセルペダルとブレーキペダルとを有する車両のアクセルペダル（いわゆる通常のアクセルペダル）においては、踏み込み量が０に近い領域に割り当てられた回生トルクは小さく、踏み込み開始後短期間で駆動トルクが発生するが、車両が停止するまでの回生トルクは得られない。
また、アクセルペダルの操作のみで車両を停止させることが可能な車両のアクセルペダル（いわゆるワンペダル）では、ペダル踏み込み量が０に近い領域に割り当てられた回生トルクが大きく、車両が停止する程度の回生トルクを発生させることができるが、駆動トルクに対応する踏み込み量までの操作量が大きく、走行開始時のペダル操作へのレスポンスが低いという課題がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、アクセルペダルの操作のみで車両を停止させることが可能なワンペダル構成の車両において、走行開始時のペダルレスポンスを向上させることにある。

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる車両の加減速制御装置は、駆動源を備える車両の加速および減速を制御する加減速制御装置であって、第１の位置と第２の位置との間を連続的に移動可能な操作部と、前記操作部の操作量に応じて前記駆動源が出力するトルクを増減させるトルク制御部と、を備え、前記トルク制御部は、前記操作部を前記第１の位置から前記第２の位置に向う第１の方向へ移動する際の発生トルクの変化を示す第１トルクマップと、前記操作部が前記第２の位置から前記第１の位置に向う第２の方向へ移動する際の発生トルクの変化を示す第２トルクマップと、を備え、前記操作部が前記第１の方向に移動する際には前記トルクを増加させ、前記第２の方向に移動する際には前記トルクを減少させ、前記第１の方向への操作量に対するトルクの変化量より、前記第２の方向への前記操作量に対するトルクの変化量を大きくし、前記操作部が前記第１の方向へ移動し前記第２の位置に到達する前に前記第２の方向へ移動する際には前記第２トルクマップの変化量より大きいトルクの変化量で減少させ、前記第１の方向への再操作時には、当該再操作時の操作速度に応じて、前記第１トルクマップへの復帰時期を変更する、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかる車両の加減速制御装置は、前記駆動源には回転電機を含み、前記回転電機は、前記車両を減速する際に行われる回生発電で発生した回生電力をバッテリに蓄積可能であり、前記トルク制御部は、前記操作部の前記第２の方向への移動時に、前記バッテリの充電率に基づいてトルクの変化量を変更する、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる車両の加減速制御装置は、前記トルク制御部は、前記バッテリの充電率が高いほど前記操作量に応じた前記トルクの減少量を小さくする、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる車両の加減速制御装置は、前記トルク制御部は、前記第１の方向への再操作時の操作速度が速いほど前記第１トルクマップへの復帰時期を遅らせる、ことを特徴とする。

本発明によれば、操作部が第２の方向に操作される際のトルクの減少量を、操作部が第１の方向に操作される際のトルクの増加量よりも大きくするので、第２の方向への操作時に大きな負のトルクを発生させつつ、第１の方向への操作開始直後から正のトルクを発生させることができる。

実施の形態にかかる加減速制御装置１０の構成を示す図である。加減速ペダル１２の操作状態を模式的に示す図である。本願発明におけるペダル操作量と回転電機２０の発生トルクとの関係を示すグラフである。踏み戻し発生時における発生トルクを示すグラフである。踏み戻し発生時における発生トルクを示すグラフである。踏み戻し中再度踏み込みが行われた場合の発生トルクを示すグラフである。踏み戻し中再度踏み込みが行われた場合の発生トルクを示すグラフである。充電率に基づく発生トルクの変更を示すグラフである。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる車両の加減速制御装置（以下、単に「加減速制御装置」という）の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、実施の形態にかかる加減速制御装置１０の構成を示す図である。
本実施の形態では、駆動源として回転電機２０のみを搭載した電気自動車に加減速制御装置１０が搭載されているものとする。
回転電機２０は、バッテリ２２から供給される電力で駆動トルク（正のトルク）を発生させ電動車両の駆動輪を駆動するとともに、電動車両の減速時には回生トルク（負のトルク）を発生させ発電動作が可能である。すなわち、回転電機２０は、バッテリ２２から蓄積電力の供給を受けて駆動するとともに、回生発電で発生した回生電力をバッテリ２２に蓄積可能である。

より詳細には、運転者が加減速ペダル１２を踏み込むと、バッテリ２２に蓄積された電力が図示しないインバータで交流電流に変換され、回転電機２０へと供給される。回転電機２０は、インバータから供給された交流電流を用いて作動し、電動車両の走行のための駆動トルクを駆動輪に出力する。
また、運転者が加減速ペダル１２を踏み戻すと、回転電機２０が出力する駆動トルクを減少させる。加減速ペダル１２の踏み戻しが更に大きくなると、回転電機２０はジェネレータとして機能して発電動作を行う。すなわち、回転電機２０は回生発電を行うことにより駆動輪に対して回生トルクを与え、この発電負荷を車両の制動力（回生制動力）として発揮する。回生発電で得られた電力は、インバータで直流に変換されて、バッテリ２２に充電される。

バッテリ２２の充電率や温度、入出力電力量などは、ＢＭＵ（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＵｎｉｔ）２４によって検知され、後述するＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１４へと出力される。

加減速制御装置１０は、操作部としての加減速ペダル１２とＥＣＵ１４とを備える。
加減速ペダル１２は、電動車両の運転者の足元に設けられ、運転者が踏み込む、または踏み戻すことにより操作される。上述のように、加減速ペダル１２の操作により電動車両の加速および減速（停止を含む）が可能である。従来アクセルペダルとブレーキペダルが設けられている位置に加減速ペダル１２のみを設けてもよいし、加減速ペダル１２と別個にブレーキペダルを設けてもよい。

図２は、加減速ペダル１２の操作状態を模式的に示す図である。図２の紙面左側が車両前方、紙面右側が車両後方となる。
加減速ペダル１２は、棒状のアーム１２０と、アーム１２０の一端に取り付けられた踏み込み板１２２を備える。アーム１２０は、その他端（踏み込み板１２２が取り付けられていない方の端部）付近に位置する回転軸Ｏで電動車両本体に取り付けられている。
操作開始位置Ｐ１から運転者が足Ｆで踏み込み板１２２を踏み込む（車両前方に押す）と、アーム１２０が回転軸Ｏを中心として揺動する。アーム１２０の揺動は所定角度、すなわち図２の操作限界位置Ｐ２で停止し、それ以上の踏み込みはできなくなっている。なお、運転者が踏み込み板１２２から足を離す（踏む込みを解除する）と、図示しない付勢機構により加減速ペダル１２が操作開始位置Ｐ１へと復帰される。
すなわち、加減速ペダル１２は、所定の距離を有する操作開始位置Ｐ１（第１の位置）から操作限界位置Ｐ２（第２の位置）まで連続的に移動可能である。
本実施の形態では、加減速ペダル１２が操作開始位置Ｐ１から操作限界位置Ｐ２に向かう方向を第１の方向Ｄ１、操作限界位置Ｐ２から操作開始位置Ｐ１に向かう方向を第２の方向Ｄ２とする。また、本実施の形態において、加減速ペダル１２が所定方向へ移動する、とは、加減速ペダル１２が所定方向に操作される、と同義であるものする。
なお、加減速ペダル１２の操作量（踏み込み量）は、図示しないペダルセンサにより検知され、ＥＣＵ１４に出力される。

図１の説明に戻り、ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成されるマイクロコンピュータであり、電動車両全体の制御を行う。
ＥＣＵ１４は、上記ＣＰＵが上記制御プログラムを実行することにより、トルク制御部１４０として機能する。

トルク制御部１４０は、加減速ペダル１２の操作量に応じて駆動源である回転電機２０が出力するトルクを増減させる。トルク制御部１４０は、加減速ペダル１２が操作開始位置Ｐ１から操作限界位置Ｐ２に向かう第１の方向Ｄ１に移動する際には回転電機２０が出力する正のトルクを増加させる。また、トルク制御部１４０は、加減速ペダル１２が操作限界位置Ｐ２から操作開始位置Ｐ１に向かう第２の方向Ｄ２に移動する際には、回転電機２０が出力する正のトルクを減少させる。正のトルクは駆動トルクに対応し、負のトルクは回生トルクに対応する。
ここで、トルク制御部１４０は、加減速ペダル１２が第２の方向Ｄ２に操作される際（すなわち踏み戻される際）の操作量に応じたトルクの減少量を、加減速ペダル１２が第１の方向Ｄ１に操作される際（すなわち踏み込まれる際）の操作量に応じたトルクの増加量よりも大きくする。すなわち、第１の方向への所定の操作量に対するトルクの変化量より、第２の方向への所定の操作量に対するトルクの変化量を大きくしている。

図３は、本願発明におけるペダル操作量と回転電機２０の発生トルクとの関係を示すグラフであり、縦軸にトルク量、横軸に加減速ペダル１２の踏み込み量（操作量）を示す。横軸の踏み込み量０は加減速ペダル１２が操作開始位置Ｐ１にあることを示し、横軸の踏み込み量ＭＡＸは加減速ペダル１２が操作限界位置Ｐ２にあることを示す。
加減速ペダル１２が第１の方向Ｄ１に操作される際のトルクはマップＭ１で示され、加減速ペダル１２が第２の方向Ｄ２に操作される際のトルクはマップＭ２で示される。マップＭ２はマップＭ１と比較して傾きが大きくなっており、この結果マップＭ２の終点がマップＭ１の始点からマイナス方向にずれた位置となっている。

より詳細には、マップＭ１では、加減速ペダル１２が操作開始位置Ｐ１にある時は発生トルクは０（駆動トルクも回生トルクも発生しない）であり、操作開始位置Ｐ１から操作限界位置Ｐ２方向に踏み込まれるにつれ駆動トルクが増加し、操作限界位置Ｐ２に到達した時は最大駆動トルク＋αとなる。
一方、マップＭ２では、加減速ペダル１２が操作限界位置Ｐ２にある時は発生トルクは最大駆動トルク＋αであり、操作限界位置Ｐ２から操作開始位置Ｐ１方向に踏み戻されるにつれ駆動トルクが減少する。途中踏み込み量がＮ０より小さくなると、駆動トルクは０となり、以降回生トルク（負のトルク）が発生する。加減速ペダル１２が操作開始位置Ｐ１に到達した時は最大回生トルク－βとなる。そして、車速が０になると加減速ペダル１２の操作開始位置Ｐ１における発生トルクは０に戻る。本実施の形態では、最大回生トルク－βは電動車両が停車できる程度の制動力であるものとする。
このように、踏み込み時のマップＭ１と踏み戻し時のマップＭ２を別個に設けることによって、踏み込み開始直後から駆動トルクを発生させつつ、踏み戻し時に十分な回生制動力を発生させることができる。

なお、加減速ペダル１２が操作開始位置Ｐ１から踏み込まれ（矢印Ｓ１）、操作限界位置Ｐ２に至る前に（踏み込み量Ｎ１で）踏み戻された場合は、例えば図４に示すように、踏み戻し位置に対応するトルクから最大回生トルク－βに至る新たなマップ（矢印Ｓ２）を生成し、これに沿って回転電機２０の発生トルクを制御する。
また、他の方法として、例えば図５に示すように、踏み戻し位置に対応するトルクからマップＭ２に所定の点Ｔ１で合流する新たなマップ（矢印Ｓ３）を生成し、点Ｔ１以降はマップＭ２に沿って回転電機２０の発生トルクを制御するようにしてもよい。

また、加減速ペダル１２が操作開始位置Ｐ１から踏み込まれ（矢印Ｓ５）、操作限界位置Ｐ２に至る前に（踏み込み量Ｎ２で）踏み戻され、操作開始位置Ｐ１に至る前に（踏み込み量Ｎ３で）再度踏み込まれた場合は、例えば図６に示すように、踏み戻し時に用いたマップ（矢印Ｓ６）を逆方向に戻り（矢印Ｓ７）、再度マップＭ１に沿って回転電機２０の発生トルクを制御する（矢印Ｓ８）。

なお、図６では加減速ペダル１２が再度踏み込まれた際に、最初にマップＭ１に沿って制御を行っていた位置まで戻っているが、例えば加減速ペダル１２の再踏み込み時における踏み込み速度に応じて、再踏み込み時のマップ（矢印Ｓ７）がマップＭ１に合流する戻り点を変更してもよい。
より詳細には、例えば再踏み込み時における踏み込み速度が速い場合には、マップＭ１上の戻り点をより踏み込み量が大きい側に変更する。
これは、再踏み込み時の踏み込み速度が速い場合、運転者が誤操作を行った可能性があるためである。すなわち、運転者が踏み込み中に誤って踏み戻しを行い、それに気づいて慌てて再度踏み込みを行ったことが予想されるためである。マップＭ１上の戻り点をより踏み込み量が大きい側に変更することによって、早く高トルクを得ることができるため、乗員の意思をより反映させることができる。
例えば踏み込み速度が比較的低速（例えば第１の所定速度以下）の場合には、図６のように最初にマップＭ１に沿って制御を行っていた位置まで戻り、再度マップＭ１に沿って発生トルクを制御する。また、例えば踏み込み速度が比較的高速（例えば第２の所定速度（＞第１の所定速度）以上）の場合には、図７に示すように再度踏み込まれた位置（踏み込み量Ｎ３）から最大駆動トルク＋αに至る新たなマップ（矢印Ｓ９）を生成し、これに沿って発生トルクを制御する、などである。
すなわち、トルク制御部１４０は、加減速ペダル１２が第１の方向Ｄ１へ移動する際のトルクマップ（マップＭ１）を備え、加減速ペダル１２が第２の方向Ｄ２へ移動する際にはマップＭ１より大きくトルクを減少させる。そして、第１の方向Ｄ１への再操作時には、当該再操作時の操作速度に応じて、マップＭ１への復帰時期を変更する。この時、トルク制御部１４０は、第１の方向Ｄ１への再操作時の操作速度が速いほどマップＭ１への復帰時期を遅らせるようにしてもよい。そして、例えば再踏み込み時における踏み込み速度が遅い場合には、マップM１上の戻り点をより踏み込み量が小さい側に変更し、マップＭ１上への復帰時期を早めるようにしてもよい。
また、例えば再踏み込み時における踏み込み速度が速い場合にはマップＭ１上の戻り点をより踏み込み量が小さい側にしてマップＭ１への復帰時期を早め、再踏み込み時における踏み込み速度が遅い場合にはマップＭ１上の戻り点をより踏み込み量が大きい側にしてマップＭ１への復帰時期を遅くしてもよい。

また、踏み戻し時のマップＭ２について、バッテリ２２の充電率に基づいて最大回生トルクを変更してもよい。すなわち、バッテリ２２の充電率が高いほど、踏み戻し時のマップの傾きを緩くして最大回生トルクを小さくするようにしてもよい。これは、バッテリ２２の充電率が高い場合、回生発電により発生した電力をバッテリ２２に充電することができないためである。
具体的には、例えば図８に示すように、バッテリ２２の充電率が所定値未満の場合には踏み戻し時にマップＭ２（最大回生トルク－β）を用い、バッテリ２２の充電率が所定値以上の場合には踏み戻し時にマップＭ３（最大回生トルク－γ（｜γ｜＜｜β｜））を用いるなどとすることができる。図８のように２段階のマップを設定するに限らず、３以上のマップを設けたり、充電率に基づいて連続的にマップ（最大回生トルク）を変更するようにしてもよい。
すなわち、トルク制御部１４０は、加減速ペダル１２の第２の方向Ｄ２への移動時に、バッテリ５０の充電率に基づいてトルクの変化量（マップＭ２の傾き）を変更するようにしてもよい。この時、トルク制御部１４０は、バッテリ２２の充電率が高いほどトルクの減少量を小さくするようにしてもよい。
また、トルク制御部１４０は、バッテリ２２の充電率と目標充電率との乖離が大きいほど（バッテリ２２の実際の充電率が目標充電率よりも低いほど）、トルクの減少量を大きくして回生発電により得られる電力を大きくするようにしてもよい。

なお、本実施の形態では操作部として加減速ペダル１２を用いる場合を例にして説明したが、操作部としては所定の距離を有する操作開始位置から操作限界位置までを連続的に移動させることによって操作する機構であればよく、例えば基準位置から特定方向に移動可能なレバーなどであってもよい。
また、本実施の形態では、加減速制御装置１０が搭載される電動車両として、走行用動力源として回転電機のみを有する電気自動車を例にして説明したが、回転電機に加えて内燃機関を備えたハイブリッド電気自動車にも、本発明にかかる加減速制御装置が適用可能なことは無論である。ハイブリッド電気自動車に適用する場合には、正のトルクを発生させる手段としてエンジンを用いても良く、エンジンと回転電機を併用するようにしても良い。

以上説明したように、実施の形態にかかる車両の加減速制御装置１０によれば、加減速ペダル１２が第２の方向Ｄ２に操作される際のトルクの減少量を、加減速ペダル１２が第１の方向Ｄ１に操作される際のトルクの増加量よりも大きくするので、第２の方向Ｄ２への操作時に大きな回生トルク（負のトルク）を発生させつつ、第１の方向Ｄ１への操作開始直後から駆動トルク（正のトルク）を発生させることができる。
また、加減速制御装置１０において、バッテリ２２の充電率に基づいて加減速ペダル１２が第２の方向Ｄ２に操作される際のトルクの減少量の大きさを変更するようにすれば、回生トルク（負のトルク）を用いた発電量をバッテリ２２の充電率に基づいて変更することができる。例えば、バッテリ２２の充電率と目標充電率との乖離が大きいほど（バッテリ２２の実際の充電率が目標充電率よりも低いほど）、トルクの減少量を大きくするようにすれば、回生発電量が大きくなり目標充電率を維持しやすくなる。また、バッテリ２２の充電率が高いほどトルクの減少量を小さくする、すなわち回生トルクを小さくするようにすれば、バッテリ２２が過充電されるのを防止することができる。
また、加減速制御装置１０において、加減速ペダル１２への操作方向が第１の方向Ｄ１から第２の方向Ｄ２に変化した後、再度第１の方向Ｄ１に変化した場合、第１の方向Ｄ１への操作速度に基づいてトルクの増加量を変更するようにすれば、運転者の意思をより反映した制御を行うことができる。特に、第１の方向Ｄ１への操作速度が速いほどトルクの増加量を大きくすれば、運転者の加速要求（正トルクの増加要求）に迅速に対応することができる。

１０加減速制御装置
１２加減速ペダル
１２０アーム
１２２踏み込み板
１４ＥＣＵ
１４０トルク制御部
２０回転電機
２２バッテリ
Ｄ１第１の方向
Ｄ２第２の方向
Ｐ１操作開始位置（第１の位置）
Ｐ２操作限界位置（第２の位置）

Claims

駆動源を備える車両の加速および減速を制御する加減速制御装置であって、
第１の位置と第２の位置との間を連続的に移動可能な操作部と、
前記操作部の操作量に応じて前記駆動源が出力するトルクを増減させるトルク制御部と、を備え、
前記トルク制御部は、前記操作部を前記第１の位置から前記第２の位置に向う第１の方向へ移動する際の発生トルクの変化を示す第１トルクマップと、前記操作部が前記第２の位置から前記第１の位置に向う第２の方向へ移動する際の発生トルクの変化を示す第２トルクマップと、を備え、前記操作部が前記第１の方向に移動する際には前記トルクを増加させ、前記第２の方向に移動する際には前記トルクを減少させ、
前記第１の方向への操作量に対するトルクの変化量より、前記第２の方向への前記操作量に対するトルクの変化量を大きくし、
前記操作部が前記第１の方向へ移動し前記第２の位置に到達する前に前記第２の方向へ移動する際には前記第２トルクマップの変化量より大きいトルクの変化量で減少させ、前記第１の方向への再操作時には、当該再操作時の操作速度に応じて、前記第１トルクマップへの復帰時期を変更する、
ことを特徴とする車両の加減速制御装置。
前記駆動源には回転電機を含み、前記回転電機は、前記車両を減速する際に行われる回生発電で発生した回生電力をバッテリに蓄積可能であり、
前記トルク制御部は、前記操作部の前記第２の方向への移動時に、前記バッテリの充電率に基づいてトルクの変化量を変更する、
ことを特徴とする請求項１記載の車両の加減速制御装置。
前記トルク制御部は、前記バッテリの充電率が高いほど前記操作量に応じた前記トルクの減少量を小さくする、
ことを特徴とする請求項２記載の車両の加減速制御装置。
前記トルク制御部は、前記第１の方向への再操作時の操作速度が速いほど前記第１トルクマップへの復帰時期を遅らせる、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の車両の加減速制御装置。