JP7385464B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動輪に連結される走行用モータを制御する車両用制御装置に関する。

電気自動車やハイブリッド車両等の車両には、駆動輪に連結される走行用モータが設けられている（特許文献１～３参照）。また、走行用モータの目標駆動力は、乗員のアクセル操作に基づき制御されている。

特開２０１２－１５７２１４号公報 特開２０１３－５９２２３号公報

ところで、駆動輪に連結される走行用モータは、一般的に、車速つまりモータ回転数が上昇するほどにモータ駆動力が低下する駆動力特性を有している。これにより、高車速領域と低車速領域との双方で同様にアクセル操作が行われていたとしても、モータ駆動力が低下する高車速領域においては低車速領域よりも加速感を得ることが困難であった。このため、運転手に対して加速感を与えるように、走行用モータを制御することが求められている。

本発明の目的は、運転手に対して加速感を与えるように、走行用モータを制御することにある。

本発明の一実施形態に係る車両用制御装置は、駆動輪に連結される走行用モータを制御する車両用制御装置であって、アクセル開度に基づいて、第１目標駆動力を設定する第１駆動力設定部と、前記第１目標駆動力に基づいて、前記第１目標駆動力よりも大きな第２目標駆動力を設定する第２駆動力設定部と、前記第１目標駆動力に基づいて、前記走行用モータから出力されるモータ駆動力を制御するモータ制御部と、を有する。前記モータ制御部は、車速が速度閾値を上回り、かつアクセル操作速度が閾値を上回る加速走行時に、前記第２目標駆動力に向けてモータ駆動力を上げた後に、前記第１目標駆動力に向けてモータ駆動力を下げ、アクセル操作速度が前記閾値を下回る加速走行時に、前記第１目標駆動力に向けてモータ駆動力を上げる。
本発明の他実施形態に係る車両用制御装置は、駆動輪に連結される走行用モータを制御する車両用制御装置であって、アクセル開度に基づいて、第１目標駆動力を設定する第１駆動力設定部と、前記第１目標駆動力に基づいて、前記第１目標駆動力よりも大きな第２目標駆動力を設定する第２駆動力設定部と、前記第１目標駆動力に基づいて、前記走行用モータから出力されるモータ駆動力を制御するモータ制御部と、を有する。前記モータ制御部は、アクセル操作速度が閾値を上回る加速走行時に、前記第２目標駆動力に向けてモータ駆動力を上げた後に、前記第１目標駆動力に向けてモータ駆動力を下げ、アクセル操作速度が前記閾値を下回る加速走行時に、前記第１目標駆動力に向けてモータ駆動力を上げる。前記第２駆動力設定部は、車速が高くなるにつれて、前記第１目標駆動力と前記第２目標駆動力との差を大きくする。

本発明によれば、モータ制御部は、アクセル操作速度が閾値を上回る加速走行時に、第２目標駆動力に向けてモータ駆動力を上げた後に、第１目標駆動力に向けてモータ駆動力を下げる。これにより、運転手に対して加速感を与えるように、走行用モータを制御することができる。

本発明の一実施の形態である車両用制御装置を備える車両の構成例を示す概略図である。 第１目標駆動力が設定される駆動力マップの一例を示す図である。 車両加速制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 車両加速制御の実行状況の一例を示すタイミングチャートである。 車両加速制御の実行状況の一例を示すタイミングチャートである。 （Ａ）～（Ｃ）は、増加係数の設定例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

［車両構成］
図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０を備える車両１１の構成例を示す概略図である。図１に示すように、車両１１には、後輪（駆動輪）１２に連結されるモータジェネレータ（走行用モータ）１３が設けられている。このモータジェネレータ１３のロータ１３ｒには、モータ出力軸１４、デファレンシャル機構１５および車輪駆動軸１６を介して後輪１２が連結されている。また、モータジェネレータ１３のステータ１３ｓには電力変換機器であるインバータ１７が接続されており、インバータ１７にはリチウムイオンバッテリ等のバッテリ１８が接続されている。なお、図示する車両１１は、後輪駆動の車両であるが、これに限られることはなく、前輪１９を駆動する前輪駆動車両であってもよく、前後輪１２，１９を駆動する全輪駆動車両であっても良い。

車両用制御装置１０は、モータジェネレータ１３から出力されるモータ駆動力を制御するため、マイコン等からなるメインコントローラ２１およびモータコントローラ２２を有している。メインコントローラ２１に設けられる第１駆動力設定部２３は、アクセル開度等に基づいて第１目標駆動力Ｔｆ１を設定し、この第１目標駆動力Ｔｆ１をモータコントローラ２２に出力する。また、モータ制御部として機能するモータコントローラ２２は、第１目標駆動力Ｔｆ１に基づいてモータジェネレータ１３のモータ駆動力を制御する。メインコントローラ２１に接続されるセンサとして、アクセルペダル２４の踏み込み量（以下、アクセル開度と記載する。）を検出するアクセルセンサ２５、ブレーキペダル２６の踏み込み量を検出するブレーキセンサ２７、車速を検出する車速センサ２８等がある。なお、メインコントローラ２１とモータコントローラ２２とは、ＣＡＮ等の車載ネットワーク２９を介して互いに通信自在に接続されている。

［目標駆動力の設定］
続いて、メインコントローラ２１による第１目標駆動力Ｔｆ１の設定について説明する。図２は第１目標駆動力Ｔｆ１が設定される駆動力マップの一例を示す図である。図２に示すように、駆動力マップには、アクセル開度Ａｃｃ毎に第１目標駆動力Ｔｆ１を示す特性線Ｌ１～Ｌ４が設定されている。つまり、アクセル開度Ａｃｃが０％である場合には、特性線Ｌ１に沿って第１目標駆動力Ｔｆ１が設定され、アクセル開度Ａｃｃが２５％である場合には、特性線Ｌ２に沿って第１目標駆動力Ｔｆ１が設定される。同様に、アクセル開度Ａｃｃが５０％である場合には、特性線Ｌ３に沿って第１目標駆動力Ｔｆ１が設定され、アクセル開度Ａｃｃが１００％である場合には、特性線Ｌ４に沿って第１目標駆動力Ｔｆ１が設定される。例えば、アクセル開度Ａｃｃが「５０％」であり、かつ車速が「Ｖｘ」である場合には、運転手から要求される第１目標駆動力Ｔｆ１として「Ｆｘ」が設定される。なお、図２に示される駆動力マップには、一例として４本の特性線Ｌ１～Ｌ４が設定されているが、これに限られることはなく、５本以上の特性線が設定された駆動力マップを使用しても良い。

ところで、図２に示すように、モータジェネレータ１３の駆動力特性は、所定車速を上回る車速領域において、車速つまりモータ回転数が上昇するほどにモータ駆動力が低下する特性である。このため、高車速領域においては低車速領域よりも運転手に加速感を与えることが困難となっていた。つまり、低車速領域においてアクセルペダル２４が踏み込まれ、アクセル開度Ａｃｃが０％から５０％に増加した場合には、矢印αで示すように第１目標駆動力Ｔｆ１が増加する。これに対し、高車速領域において同様にアクセルペダル２４が踏み込まれ、アクセル開度Ａｃｃが０％から５０％に増加した場合には、矢印βで示すように第１目標駆動力Ｔｆ１が増加する。すなわち、低車速領域においては、走行抵抗を上回る駆動力Ｆａで車両１１を加速させるのに対し、高車速領域においては、駆動力Ｆａよりも大幅に小さな駆動力Ｆｂで車両１１を加速させることになる。このように、運転手が同様のアクセル操作を行っていたとしても、高車速領域においては低車速領域よりも運転手に加速感を与えることが困難となっていた。

そこで、本実施形態の車両用制御装置１０は、運転手によってアクセルペダル２４が踏み込まれる加速走行時において、高車速領域であっても運転手に加速感を与えるため、後述する車両加速制御に基づきモータ駆動力を制御している。このため、車両用制御装置１０のメインコントローラ２１には、第２駆動力設定部３０および操作速度算出部３１が設けられている。後述するように、メインコントローラ２１の第２駆動力設定部３０は、第１目標駆動力Ｔｆ１に対して所定の増加係数ｋを乗じることにより、第１目標駆動力Ｔｆ１よりも大きな第２目標駆動力Ｔｆ２を設定する。また、メインコントローラ２１の操作速度算出部３１は、アクセルセンサ２５から送信されるアクセル開度に基づいて、アクセルペダル２４が踏み込まれたときの操作速度を算出する。

［車両加速制御］
以下、運転手に加速感を与えるための車両加速制御について説明する。図３は車両加速制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図４および図５は、車両加速制御の実行状況の一例を示すタイミングチャートである。図４のタイミングチャートには、アクセル操作速度ＡＳが速いときの実行状況が示されており、図５のタイミングチャートには、アクセル操作速度ＡＳが遅いときの実行状況が示されている。

図３に示すように、ステップＳ１０では、運転手によってアクセルペダル２４が踏み込まれたか否か、つまりアクセル開度が所定量を超えて踏み込み側に変化したか否かが判定される。ステップＳ１０において、アクセルペダル２４が踏み込まれたと判定された場合には、ステップＳ１１に進み、車速Ｖが所定の速度閾値Ｖ１を上回るか否か、つまり高車速領域での走行中であるか否かが判定される。ステップＳ１１において、車速Ｖが速度閾値Ｖ１を上回ると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、アクセルペダル２４の操作速度（以下、アクセル操作速度ＡＳと記載する。）が所定の閾値Ｓ１を上回るか否かが判定される。

ステップＳ１２において、アクセル操作速度ＡＳが閾値Ｓ１を上回ると判定された場合には、ステップＳ１３に進み、図２の駆動力マップを参照することにより、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づき第１目標駆動力Ｔｆ１が設定される。続くステップＳ１４では、第１目標駆動力Ｔｆ１に対して所定の増加係数ｋが乗算され、第１目標駆動力Ｔｆ１よりも大きな第２目標駆動力Ｔｆ２が設定される。そして、第１および第２目標駆動力Ｔｆ１，Ｔｆ２が設定されると、ステップＳ１５に進み、第２目標駆動力Ｔｆ２に向けてモータ駆動力ＭＦを上げ、その後、ステップＳ１６に進み、第１目標駆動力Ｔｆ１に向けてモータ駆動力ＭＦを下げる。このように、モータ駆動力ＭＦを制御することにより、運転手に対して加速感を与えることができる。

つまり、図４に示すように、アクセルペダル２４が素早く踏み込まれ（符号ａ１）、アクセル操作速度ＡＳが閾値Ｓ１を上回ると（符号ｂ１）、アクセル開度Ａｃｃに基づき第１目標駆動力Ｔｆ１が設定されるとともに、第１目標駆動力Ｔｆ１よりも大きな第２目標駆動力Ｔｆ２が設定される。そして、モータジェネレータ１３のモータ駆動力ＭＦは、第２目標駆動力Ｔｆ２に向けて上げられ（符号ｃ１）、その後、第１目標駆動力Ｔｆ１に向けて下げられる（符号ｃ２）。このように、モータ駆動力ＭＦを積極的に第１目標駆動力Ｔｆ１からオーバーシュートさせることにより、車両１１に作用するジャークを正側から負側に変化させることができる（符号ｄ１，ｄ２）。このように、車両１１のジャークを正側から負側に変化させることにより、運転手に対して積極的に運動変化の感覚を与えることができ、アクセルペダル２４の踏み込みに対する加速感を与えることができる。なお、ジャーク（加加速度，躍度）とは、運動変化を示す物理量であり、加速度の時間微分値である。

また、図３のフローチャートに示すように、ステップＳ１２において、アクセル操作速度ＡＳが閾値Ｓ１以下であると判定された場合には、ステップＳ１７に進み、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づき第１目標駆動力Ｔｆ１が設定され、ステップＳ１８に進み、第１目標駆動力Ｔｆ１に向けてモータ駆動力ＭＦが上げられる。つまり、アクセルペダル２４が緩やかに踏み込まれており、運転手からの加速要求が低いと判定される場合には、前述した第２目標駆動力Ｔｆ２を用いることなく、第１目標駆動力Ｔｆ１に向けてモータ駆動力ＭＦが引き上げられる。このように、モータ駆動力ＭＦを制御することにより、運転手に違和感を与えることなく車両１１を穏やかに加速させることができる。

つまり、図５に示すように、アクセルペダル２４が緩やかに踏み込まれ（符号ｅ１）、アクセル操作速度ＡＳが閾値Ｓ１を下回ると（符号ｆ１）、アクセル開度Ａｃｃに基づき第１目標駆動力Ｔｆ１だけが設定される。そして、モータジェネレータ１３のモータ駆動力ＭＦは、第１目標駆動力Ｔｆ１に向けて上げられる（符号ｇ１）。このように、アクセルペダル２４が緩やかに踏み込まれた場合には、モータ駆動力ＭＦを緩やかに上げることにより、車両１１に作用するジャークの変化を抑えることができる（符号ｈ１）。このように、車両１１のジャークを緩やかに変化させることにより、運転手に違和感を与えることなく車両１１を穏やかに加速させることができる。

さらに、図３のフローチャートに示すように、ステップＳ１１において、車速Ｖが速度閾値Ｖ１以下であると判定された場合にも、ステップＳ１７に進み、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づき第１目標駆動力Ｔｆ１が設定され、ステップＳ１８に進み、第１目標駆動力Ｔｆ１に向けてモータ駆動力ＭＦが上げられる。つまり、車速Ｖが速度閾値Ｖ１以下であることから、加速感が得られ易い低車速領域で走行していると判定された場合には、前述した第２目標駆動力Ｔｆ２を用いることなく、第１目標駆動力Ｔｆ１に向けてモータ駆動力ＭＦが上げられる。

これまで説明したように、運転手によってアクセルペダル２４が踏み込まれた場合には、踏み込み時のアクセル操作速度ＡＳに基づいて、モータ駆動力ＭＦを増加させる際の制御方法を変化させている。すなわち、アクセルペダル２４が素早く踏み込まれる加速走行時、つまりアクセル操作速度ＡＳが閾値Ｓ１を上回る加速走行時には、モータ駆動力ＭＦが第２目標駆動力Ｔｆ２まで上げられた後に、モータ駆動力ＭＦが第１目標駆動力Ｔｆ１まで下げられる。このように、モータ駆動力ＭＦを積極的に第１目標駆動力Ｔｆ１からオーバーシュートさせることにより、運転手に対して大きな加速感を与えることができる。一方、アクセルペダル２４が緩やかに踏み込まれる加速走行時、つまりアクセル操作速度ＡＳが閾値Ｓ１を下回る加速走行時には、前述した第２目標駆動力Ｔｆ２を用いることなく、モータ駆動力ＭＦが第１目標駆動力Ｔｆ１まで上げられる。このように、モータ駆動力ＭＦをオーバーシュートさせずに制御することにより、運転手に違和感を与えることなく車両１１を穏やかに加速させることができる。

［他の実施形態］
前述したように、第１目標駆動力Ｔｆ１に増加係数ｋを乗算することにより、第１目標駆動力Ｔｆ１よりも大きな第２目標駆動力Ｔｆ２が設定される。このように、第１目標駆動力Ｔｆ１に乗算される増加係数ｋとしては、予め設定された固定値を用いても良く、アクセル操作速度ＡＳ等に応じて変化する値を用いても良い。ここで、図６（Ａ）～（Ｃ）は増加係数ｋの設定例を示す図である。

図６（Ａ）に示すように、アクセル操作速度ＡＳが高くなるにつれて、増加係数ｋが大きく設定されている。このように、アクセル操作速度ＡＳに応じて増加係数ｋを変化させることにより、アクセル操作速度ＡＳが高くなるにつれて、第１目標駆動力Ｔｆ１と第２目標駆動力Ｔｆ２との差を大きくすることができる。これにより、運転手が強い加速を意図してアクセルペダル２４を素早く踏み込むほどに、モータ駆動力ＭＦを大きくオーバーシュートさせ、車両１１のジャークを大きく変化させることができ、運転手に対して強い加速感を与えることができる。

図６（Ｂ）に示すように、アクセル開度Ａｃｃが大きくなるにつれて、増加係数ｋが大きく設定されている。このように、アクセル開度Ａｃｃに応じて増加係数ｋを変化させることにより、アクセル開度Ａｃｃが大きくなるにつれて、第１目標駆動力Ｔｆ１と第２目標駆動力Ｔｆ２との差を大きくすることができる。これにより、運転手が強い加速を意図してアクセルペダル２４を大きく踏み込まれるほどに、モータ駆動力ＭＦを大きくオーバーシュートさせ、車両１１のジャークを大きく変化させることができ、運転手に対して強い加速感を与えることができる。

図６（Ｃ）に示すように、車速Ｖが高くなるにつれて、増加係数ｋが大きく設定されている。このように、車速Ｖに応じて増加係数ｋを変化させることにより、車速Ｖが高くなるにつれて、第１目標駆動力Ｔｆ１と第２目標駆動力Ｔｆ２との差を大きくすることができる。これにより、車速Ｖの上昇に伴って出力可能なモータ駆動力ＭＦが低下するほどに、モータ駆動力ＭＦを大きくオーバーシュートさせ、車両１１のジャークを大きく変化させることができ、運転手に対して強い加速感を与えることができる。

また、図６（Ａ）～（Ｃ）に示した例では、アクセル操作速度ＡＳだけに基づき増加係数ｋを変化させ、アクセル開度Ａｃｃだけに基づき増加係数ｋを変化させ、車速Ｖだけに基づき増加係数ｋを変化させているが、これに限られることはない。例えば、アクセル操作速度ＡＳ、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づき増加係数ｋを変化させても良い。この場合にも、アクセル操作速度ＡＳが高くなるほどに増加係数ｋが大きくなり、アクセル開度Ａｃｃが大きくなるほどに増加係数ｋが大きくなり、車速Ｖが高くなるほどに増加係数ｋが大きくなる。また、アクセル操作速度ＡＳとアクセル開度Ａｃｃとの双方に基づき増加係数ｋを変化させても良く、アクセル操作速度ＡＳと車速Ｖとの双方に基づき増加係数ｋを変化させても良く、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとの双方に基づき増加係数ｋを変化させても良い。

また、前述の説明では、第１目標駆動力Ｔｆ１に増加係数ｋを乗算することにより、第１目標駆動力Ｔｆ１よりも大きな第２目標駆動力Ｔｆ２を設定しているが、これに限られることはなく、他の方法を用いて、第２目標駆動力Ｔｆ２を設定しても良い。例えば、第１目標駆動力Ｔｆ１に所定の駆動力を加算することにより、第１目標駆動力Ｔｆ１よりも大きな第２目標駆動力Ｔｆ２を設定しても良い。また、第１目標駆動力Ｔｆ１に加算される駆動力としては、予め設定された固定値を用いても良く、図６（Ａ）～（Ｃ）に示すように、アクセル操作速度ＡＳ等に応じて変化する値を用いても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、車両用制御装置１０が適用される車両１１として、動力源として走行用モータのみを備えた電気自動車を例示しているが、これに限られることはなく、動力源として走行用モータおよびエンジンを備えたハイブリッド車両であっても良い。また、前述の説明では、メインコントローラ２１を第１駆動力設定部２３および第２駆動力設定部３０として機能させ、モータコントローラ２２をモータ制御部として機能させているが、これに限られることはない。例えば、１つのコントローラを、第１駆動力設定部、第２駆動力設定部およびモータ制御部として機能させても良い。

前述の説明では、車速Ｖが速度閾値Ｖ１を上回る速度領域において、第１および第２目標駆動力Ｔｆ１，Ｔｆ２に基づいてモータ駆動力ＭＦを制御しているが、これに限られることはなく、低車速領域を含めた全ての速度領域で、第１および第２目標駆動力Ｔｆ１，Ｔｆ２に基づきモータ駆動力ＭＦを制御しても良い。これにより、低車速領域においても、モータ駆動力ＭＦを積極的にオーバーシュートさせることができ、運転手に対してより強い加速感を与えることができる。

前述の説明では、アクセル開度Ａｃｃの大きさに関係なく、車速Ｖが速度閾値Ｖ１を上回る速度領域において、第１および第２目標駆動力Ｔｆ１，Ｔｆ２に基づきモータ駆動力ＭＦを制御しているが、これに限られることはない。例えば、アクセル開度Ａｃｃが所定の開度閾値を上回る場合、つまり運転手が強い加速を意図してアクセルペダル２４を大きく踏み込んだ場合に限り、第１および第２目標駆動力Ｔｆ１，Ｔｆ２に基づきモータ駆動力ＭＦを制御しても良い。

１０ 車両用制御装置
１１ 車両
１２ 後輪（駆動輪）
１３ モータジェネレータ（走行用モータ）
２１ メインコントローラ
２２ モータコントローラ（モータ制御部）
２３ 第１駆動力設定部
３０ 第２駆動力設定部
Ａｃｃ アクセル開度
ＡＳ アクセル操作速度
Ｓ１ 閾値
Ｔｆ１ 第１目標駆動力
Ｔｆ２ 第２目標駆動力
ＭＦ モータ駆動力
Ｖ 車速
Ｖ１ 速度閾値

Claims (5)

1. 駆動輪に連結される走行用モータを制御する車両用制御装置であって、
   アクセル開度に基づいて、第１目標駆動力を設定する第１駆動力設定部と、
   前記第１目標駆動力に基づいて、前記第１目標駆動力よりも大きな第２目標駆動力を設定する第２駆動力設定部と、
   前記第１目標駆動力に基づいて、前記走行用モータから出力されるモータ駆動力を制御するモータ制御部と、
   を有し、
   前記モータ制御部は、
   車速が速度閾値を上回り、かつアクセル操作速度が閾値を上回る加速走行時に、前記第２目標駆動力に向けてモータ駆動力を上げた後に、前記第１目標駆動力に向けてモータ駆動力を下げ、
   アクセル操作速度が前記閾値を下回る加速走行時に、前記第１目標駆動力に向けてモータ駆動力を上げる、
   車両用制御装置。
2. 駆動輪に連結される走行用モータを制御する車両用制御装置であって、
   アクセル開度に基づいて、第１目標駆動力を設定する第１駆動力設定部と、
   前記第１目標駆動力に基づいて、前記第１目標駆動力よりも大きな第２目標駆動力を設定する第２駆動力設定部と、
   前記第１目標駆動力に基づいて、前記走行用モータから出力されるモータ駆動力を制御するモータ制御部と、
   を有し、
   前記モータ制御部は、
   アクセル操作速度が閾値を上回る加速走行時に、前記第２目標駆動力に向けてモータ駆動力を上げた後に、前記第１目標駆動力に向けてモータ駆動力を下げ、
   アクセル操作速度が前記閾値を下回る加速走行時に、前記第１目標駆動力に向けてモータ駆動力を上げ、
   前記第２駆動力設定部は、
   車速が高くなるにつれて、前記第１目標駆動力と前記第２目標駆動力との差を大きくする、
   車両用制御装置。
3. 請求項２に記載の車両用制御装置において、
   前記モータ制御部は、車速が速度閾値を上回り、かつアクセル操作速度が前記閾値を上回る加速走行時に、前記第２目標駆動力に向けてモータ駆動力を上げた後に、前記第１目標駆動力に向けてモータ駆動力を下げる、
   車両用制御装置。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記第２駆動力設定部は、アクセル操作速度が高くなるにつれて、前記第１目標駆動力と前記第２目標駆動力との差を大きくする、
   車両用制御装置。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記第２駆動力設定部は、アクセル開度が大きくなるにつれて、前記第１目標駆動力と前記第２目標駆動力との差を大きくする、
   車両用制御装置。

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