(57)【要約】【課題】  電動パワーステアリング装置と回生制動装置を搭載した車両において補機バッテリへの電力供給不足を抑制することを可能とした回生制御装置を提供する。【解決手段】  前方カメラ３０で取得した画像やミリ波レーダ３２の検出結果、ナビゲーションシステム７で判定した結果等を基にして自車両の車線からの逸脱を予想し、車両逸脱が予想される場合には、ＨＶ  ＥＣＵ（ハイブリッド車コントロールコンピュータ）２１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６に指示して予め補機バッテリ１８への充電電圧を通常時より昇圧する。【選択図】  図１
2006197694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動パワーステアリング装置と、回生制動装置と、回生による発電電力を蓄える主バッテリと、前記主バッテリに接続されており、該主バッテリより低い電圧で前記電動パワーステアリング装置を駆動する補機バッテリと、を備える車両の回生制御装置であって、
自車両の車線からの逸脱を予想する逸脱予想手段と、
前記逸脱予想手段により自車両の車線からの逸脱が予想され、かつ、回生制動装置が駆動している場合に、前記補機バッテリへの充電電圧をそれ以外の場合に比べて増大させる充電制御手段と、
を備えていることを特徴とする車両の回生制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されて回生制動時の回生動作を制御する回生制御装置に関し、特に、主バッテリと補機バッテリを備え、補機バッテリにより電動パワーステアリング装置を駆動する車両の回生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車においては、制動操作時に電動機を発電機として機能させることで車両の運動エネルギーを電力として回収することで制動を補助する回生制動装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の技術では、減速を必要とする状況を車間距離センサやナビゲーションシステム等によって把握し、減速が必要な場合には、回生制動力の目標値を増大させる制御を行うものである。これにより、減速が必要とされる状況下でエンジンブレーキ相当を超える回生制動力を付与することで運転者によるブレーキ操作なしでも適切な減速を実現しようとするものである。
【特許文献１】特開２００１−５４２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、車両には、運転者の操作負担・操作力を軽減するため、補助力を付与する各種のシステムが搭載されるようになっている。中でも、運転者の操舵力に対して電動モータ等を利用して補助操舵力を付与するパワーステアリング装置は広く使用されている。電気自動車やハイブリッド車においては、このうち、電動モータを利用した電動パワーステアリング装置が用いられる。そして、この電動パワーステアリング装置における電動モータは、各種の補機の中でもその電力消費量が大きく、また、使用電力の変動も激しい。一方で、バッテリは他の部品に比べて比較的サイズが大きく、重量もある。また、充放電時に加熱されるため、冷却が必要となるが、例えば空冷による場合には、大型のバッテリでは換気等が頻繁に必要になる。そのため、小型化が望まれているが、電動パワーステアリング装置が頻繁に作動している状況では、バッテリの残存容量が低下して不足する可能性があるし、また、充放電を繰り返すことで自己発熱により性能が低下する可能性もある。特に、回生制動中は、補機バッテリへの電力供給が不足する可能性があり、こうした問題点が顕在化しやすくなる。
【０００５】
そこで本発明は、電動パワーステアリング装置と回生制動装置を搭載した車両において補機バッテリへの電力供給不足を抑制することを可能とした回生制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る車両の回生制御装置は、電動パワーステアリング装置と、回生制動装置と、回生による発電電力を蓄える主バッテリと、この主バッテリに接続されており、主バッテリより低い電圧で電動パワーステアリング装置を駆動する補機バッテリと、を備える車両の回生制御装置であって、自車両の車線からの逸脱を予想する逸脱予想手段と、この逸脱予想手段により自車両の車線からの逸脱が予想され、かつ、回生制動装置が駆動している場合に、補機バッテリへの充電電圧をそれ以外の場合に比べて増大させる充電制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
車線から逸脱する場合には、それを防止するために運転者による操舵操作が行われると予想される。つまり、逸脱予想は運転者による操舵操作の予想＝電動パワーステアリング装置の駆動予想につながる。このような場合で、回生制動装置が駆動している場合に補機バッテリへの充電電圧を高めに設定することで、補機バッテリの容量を確保する。
【発明の効果】
【０００８】
このように、操舵操作による電動パワーステアリング装置の作動を、車線逸脱を判定することで予め予測して補機バッテリへの充電電圧を高めて、補機バッテリがフル充電に近い状態で電動パワーステアリング装置を作動させるため、電動パワーステアリング装置への供給電力の不足を抑制し、車両の操舵性を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、本発明に係る回生制御装置を搭載した車両の主要部分のブロック構成図である。この車両は、駆動源としてガソリンエンジン１０と電動モータ１１とを有し、これらと発電機であるジェネレータ１２とを動力分割機構１３により接続し、この動力分割機構１３の出力軸は、減速機１９を介して駆動輪８へと接続されている。これにより、エンジン１０と電動モータ１１による駆動輪８へと伝達する駆動力の比率を可変としたシリーズ・パラレルハイブリッド方式を採用している。
【００１１】
ジェネレータ１２と電動モータ１１はインバータ１５およびＤＣ−ＤＣコンバータ１６を介して高電圧（約３００ボルト）の主バッテリ１７に電気的に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１６には、また低電圧（１２ボルト）の補機バッテリ１８がまた電気的に接続されている。この補機バッテリ１８には、後述する電動パワーステアリング装置５のアクチュエータ５３をはじめとする各種の補機類（各種ライトや電子機器類等）が電気的に接続され、それらの電力供給源として用いられている。
【００１２】
エンジン１０の作動は、エンジンコントロールコンピュータ（エンジンＥＣＵ）２０によって制御され、ハイブリッド車コントロールコンピュータ（ＨＶ  ＥＣＵ）２１によってインバータ１５の状態を制御することで、電動モータ１１とジェネレータ１２の発電量、消費電力を調整する。このＨＶ  ＥＣＵ２１が本発明に係る回生制御装置の充電制御手段に相当する。
【００１３】
また、車両には、車間距離制御装置３が搭載されている。この車間距離制御装置３は、前方カメラ３０と、取得した画像から画像処理により自車両の走行する走行レーンを区画する区画線（以下、白線と称する。）を認識する白線認識ＥＣＵ３１とから構成される車線認識装置と、前方障害物を検出するミリ波レーダ３２と、認識した車線と障害物（主として先行車）情報を基にして先行車と自車両との車間距離を制御する車間制御ＥＣＵ３３とから構成される。この車間制御ＥＣＵ３３が本発明に係る回生制御装置の逸脱予想手段に相当する。
【００１４】
本車両の操舵系４は、運転者が操舵操作を行うステアリングホイール４０と、その回転軸としてステアリングホイール４０の回転を伝達するステアリングシャフト４１とステアリングシャフト４１の回転を往復運動に変換するラックアンドピニオン機構４２と、ラックバー４３を有し、これにより、ステアリングホイール４０の操舵操作を操舵輪（図示せず）に伝達している。ステアリングシャフト４１上には、操舵トルクを検出するトルクセンサ５１が配置されるとともに、減速機５２を介して電動モータからなるアクチュエータ５３が接続されている。このアクチュエータ５３は、電気的には上述した補機バッテリ１８に接続され、電動パワーステアリングコンピュータ（ＥＰＳ  ＥＣＵ）５４によって制御される。ＥＰＳ  ＥＣＵ５４には、トルクセンサ５１と車速センサ５５の出力信号が入力されているほか、車内ＬＡＮ６に接続されて他の制御ＥＣＵ等と情報伝達を行い、電動パワーステアリング装置５を構成している。また、車内ＬＡＮ６には、ナビゲーションシステム（ナビシステム）７が接続されており、自車両の現在位置と周囲の道路状況等を判定する。ナビシステム７は車々間通信や路車間通信を利用して交通状況等を取得するシステムであってもよい。
【００１５】
次に、本発明に係る回生制御装置の動作について具体的に説明する。図２は、この動作の主制御の制御フローチャートである。この制御はＨＶ  ＥＣＵ２１によって他のＥＣＵと協調して所定のタイミングで実行される。
【００１６】
まず、図２の制御から説明する。最初に、車間制御ＥＣＵ３３とナビゲーションシステム７から情報を取得する（ステップＳ１）。車間制御ＥＣＵ３３は、白線認識ＥＣＵ３１が前方カメラ３０で取得した画像を画像処理することによって求めた区画線情報（例えば、曲率情報）、自車の進行方向、自車両の走行レーン内での横位置と、ミリ波レーダで取得した先行車との車間距離等の情報を車内ＬＡＮ６により他の制御ＥＣＵに通知している。
【００１７】
次に、車間距離制御状態（レーンキーピングアシストモード）と回生可能状態の判定を行う（ステップＳ２）。車間距離制御状態にあるか否かは車間制御ＥＣＵ３３から受信した情報により判別すればよい。また、回生可能か否かは主バッテリ１７の温度が正常範囲内で、診断結果も正常であるか否かにより判定すればよい。
【００１８】
車間距離制御状態で、かつ、回生可能状態と判定した場合には、ステップＳ３へと移行して車間制御ＥＣＵ３３が求めた車線逸脱までの推定予想時間Time_carと閾値T1とを比較する。Time_carがT1以下であると予想した場合には、ステップＳ４へと移行し、既に車線逸脱後か否かを判定する。車線逸脱前の場合には、さらに、主バッテリ１７の充電割合SOCが車間距離制御状態における充電上限値SOCmax2とを比較する（ステップＳ５）。SOCがSOCmax2未満の場合には、回生による充電が可能であると判定してステップＳ６へと移行する。
【００１９】
ステップＳ６では、カーブの曲率、車線内の自車位置、車速、加減速度などを基にして制動に必要な制動トルクを計算する。次に、ナビゲーションシステム７から受信した情報を基にして、前方が渋滞中の場合、下り坂の場合、曲率がさらに小さい道路へと進入すると予想される場合、等には、ステップＳ６で求めた制動トルクをかさあげする（ステップＳ７）。
【００２０】
次にこうして得られた制動トルク値にガードをかける（ステップＳ８）。具体的には、現在の車両の状態から設定される制動トルク値の上限と求めた制動トルク値を比較し、上限を超える場合には、上限値に置き換える。次に、回生トルク値として制動トルク値を設定し（ステップＳ９）、回生トルク値にガードをかける（ステップＳ１０）。図示していない摩擦ブレーキ装置（ディスクブレーキやドラムブレーキ装置）を用いることで、回生トルクよりも大きな制動トルクを付与することができる。ここでは、回生制動で可能な回生トルクの上限値を下回るように回生トルク値を設定する。
【００２１】
そして、回生トルク値を発電電力値に変換し（ステップＳ１１）、電力値にガードをかける（ステップＳ１２）。この電力値のガードは、例えば主バッテリ１７の温度条件や各種機器の運転条件等によって設定される。その後、逸脱防止のために回生を行ったことを示すフラグF_ITUDATU_KAISEIをオンにする（ステップＳ１３）。そして、F_ITUDATU_KAISEIの前回タイムステップにおける値を判定し（ステップＳ１４）、オフであった場合（前回値オフから今回オンに変更されたことを示す。）には、F_ITUDATU_KAISEI_RAMをオンにして（ステップＳ１５）、そのときの操舵角をθkaiseiに代入して（ステップＳ１６）処理を終了する。
【００２２】
ステップＳ２において、車間距離制御状態でないか、回生可能状態でないと判定された場合、ステップＳ３において、車線逸脱までの予想時間Time_carが閾値T1を超えると判定された場合、ステップＳ４において、車線逸脱前であると判定された場合、Ｓ５において、主バッテリ１７の充電割合SOCが充電上限値SOCmax2を超えているとそれぞれ判定された場合には、ステップＳ１７へと移行し、フラグF_ITUDATU_KAISEIをオフにして処理を終了する。また、ステップＳ１４で前回のタイムステップにおける値がオンであった場合にはそのまま処理を終了する。この場合には、θkaiseiには前回の値が保持される。
【００２３】
次に、図３の制御フローを説明する。この処理は、ＨＶ  ＥＣＵ２１によってF_ITUDATU_KAISEI_RAMがオンの場合に、図２の処理に引き続いて実行される。
【００２４】
最初に、F_ITUDATU_KAISEI_RAMがオンにされてからの経過秒数を判定する（ステップＳ２１）。経過秒数が１０秒未満の場合には、逸脱判定直後の操舵角θkaiseiと現在の操舵角θnowとの差の絶対値と所定の閾値θαとを比較する（ステップＳ２２）。差の絶対値がθα未満の場合には、運転者による逸脱回避操舵がないと判定してステップＳ２３へと移行する。このθαは車速や加減速度、道路曲率等に応じて変化させてもよい。
【００２５】
ステップＳ２３では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧を高めに設定したことを示すフラグF_DCDC_HIGHをオンにする。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧（補機バッテリ１８の充電電圧）を通常より０．５Ｖ高い１４Ｖに設定して処理を終了する。一方、ステップＳ２１で経過秒数が１０秒以上と判定された場合、および、ステップＳ２２で差の絶対値がθα以上であって運転者による逸脱回避操舵がなされたと判定された場合には、ステップＳ２３へと移行して、フラグF_ITUDATU_KAISEI_RAMとF_DCDC_HIGHをいずれもオフにして処理を終了する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６の出力電圧（補機バッテリ１８の充電電圧）は通常時の１３．５Ｖに戻される。
【００２６】
このように制御することで、運転者が回生制動時で、かつ、車線逸脱を回避するための操舵操作が予想されるが、まだ、実際に運転者が操舵を始める前の段階において補機バッテリ１８への充電電圧を通常時より０．５Ｖ高める。補機バッテリ１８は、走行中、各種の補機を駆動するために電力を供給しており、放電を続けている。この放電電力を補うため、ＨＶ  ＥＣＵ２１の指示によりＤＣ−ＤＣコンバータ１６を介して主バッテリ１７から電力が供給されて充電が行われる。車線逸脱回避のための操舵操作が予想される場合に、この充電電圧を高めることで、その操舵前に補機バッテリ１８をほぼ満充電に近い状態へと移行させる。
【００２７】
運転者が逸脱回避操舵としてステアリングホイール４０を操作すると、ＥＰＳ  ＥＣＵ５４は、トルクセンサ５１と車速センサ５５の出力を基にして付与すべきアシスト操舵トルクを算出し、目標のアシスト操舵トルクが得られるようアクチュエータ５３を制御する。アクチュエータ５３は、減速機５２を介してステアリングシャフト４１を駆動し、所望のアシスト操舵トルクを付与する。これにより、運転者による操舵負荷を軽減する。
【００２８】
前述したように、この回避操舵前に補機バッテリ１８への充電電圧を高めているため、回避操舵時に補機バッテリ１８から電動パワーステアリング装置５のアクチュエータ５３への出力電圧低下が抑制され、十分な電力を供給することができる。この結果、操舵の応答性が向上し、操舵性が向上するほか、車線逸脱を早期に回避することができ、安全性も向上する。
【００２９】
逸脱回避操舵の場合には、通常の操舵操作に比べて操舵量は大きく、その時間変化量も大きくなることが予想される。この場合、アシスト操舵力も大きくなり、アクチュエータ５３の消費電力も大きくなる。しかしながら、その回避操舵操作は長時間継続するものではなく、これを見越して大容量の補機バッテリ１８を設けると、バッテリの大型化による重量増大のほか、自然放電等による電力ロスの増大にもつながる。一方、主バッテリ１７の高電圧を直接アクチュエータ５３に供給することは車内に高電圧の電力線を増設する必要があることやアクチュエータ５３の仕様等から無理がある。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６を介して低電圧に変換するとしても、その出力電力容量を大きくするとともに、出力電力の時間変動に対応する必要がある。
【００３０】
本実施形態によれば、アクチュエータ５３を大電力で駆動することが予想される場合に、事前に充電電圧を増大させて必要な電力を確保することができるため、補機バッテリ１８を大型化する必要がなく、他の補機も含めて容量を最適化することができ、コンパクトなもので足りる。また、高電圧を考慮した配線や機器を増設する必要がなく、また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６等の仕様も変更する必要がないので、装置構成が複雑化することがない。
【００３１】
以上の説明では、ナビゲーションシステムを有する構成を説明したが、本発明にナビゲーションシステムは必須のものではなく、これを有しない構成としてもよい。また、車線逸脱の判定には、レーダ装置は必須の構成要件ではなく、画像認識のみを利用することも可能である。また、走行レーン内に磁気等を利用したマーカーを配置し、マーカーを検知して車線逸脱を判定するようにしてもよい。あるいは、画像認識装置やレーダ装置ではなく、ナビゲーションシステムを利用して車線逸脱を判定するようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る回生制御装置を搭載した車両の主要部分のブロック構成図である。
【図２】図１の装置の主制御の制御フローチャートである。
【図３】図１の装置の図２に続く制御の制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
３…車間距離制御装置、４…操舵系、５…電動パワーステアリング装置、７…ナビゲーションシステム、８…駆動輪、１０…ガソリンエンジン、１１…電動モータ、１２…ジェネレータ、１３…動力分割機構、１５…インバータ、１６…ＤＣ−ＤＣコンバータ、１７…主バッテリ、１８…補機バッテリ、１９…減速機、２０…エンジンＥＣＵ（エンジンコントロールコンピュータ）、２１…ＨＶ  ＥＣＵ（ハイブリッド車コントロールコンピュータ）、３０…前方カメラ、３１…白線認識ＥＣＵ、３２…ミリ波レーダ、３３…車間制御ＥＣＵ、４０…ステアリングホイール、４１…ステアリングシャフト、４２…ラックアンドピニオン機構、４３…ラックバー、５１…トルクセンサ、５２…減速機、５３…アクチュエータ（電動モータ）、５４…ＥＰＳ  ＥＣＵ（電動パワーステアリングコンピュータ）、５５…車速センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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