(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機と、回転電機に接続される電源装置と、を有する駆動部と、
ユーザからの低燃費走行指示を取得する取得手段と、
駆動部を制御する制御部と、
を備え、
制御部は、
低燃費走行指示の取得の有無を判断する低燃費走行指示判断手段と、
低燃費走行指示の取得が有るときは、
回転電機のトルク指令値の上限値または回転数の上限値または電源回路の昇圧コンバータの昇圧上限値のいずれか1つを所定の通常上限値から単位時間当たり所定のダウンレートで低下させて所定の制限上限値とする制限手段と、
低燃費走行指示の取得後その解除が有るときは、所定の制限上限値から単位時間当たり所定のアップレートで上昇させて所定の通常上限条件に復帰させる復帰手段と、
を含むことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用制御装置において、
アップレートは、ダウンレートを超える値であることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用制御装置において、
制限手段は、
電源回路の昇圧コンバータの昇圧上限値について、所定の通常上限値から所定の電圧／時間のダウンレートで低下させて所定の制限上限値とし、
復帰手段は、
電源回路の昇圧コンバータの昇圧上限値について、所定の制限上限値から所定の電圧／時間のアップレートで上昇させて所定の通常上限条件に復帰させることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両用制御装置において、
制限手段は、
車両が回生状態であるときは、トルク制限を行わないことを特徴とする車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用制御装置及び車両用制御装置の制御方法に係り、特に、回転電機を有する車両において、ユーザからの低燃費走行指示に応じて制御を行う車両用制御装置及び車両用制御装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境にやさしい電気自動車やハイブリッド自動車及び燃料電池自動車等のいわゆる電動車両が注目されている。環境にやさしいという観点からは、燃費の改善などの省エネルギ等を図ることが好ましい。燃費改善を図るには、車両の動力性能の制限や空調の制限等を行なうなど、車両の操作性、居住空間の快適性等をやや犠牲にすることがあり、そのために省エネルギの選択を運転者の簡単な操作で行わせることが好ましい。そこで、車両の制御部に低燃費走行指示を与えるスイッチ等が設けられる。このようなスイッチは、「エコモードスイッチ」、あるいは単に「エコスイッチ」等と呼ばれることがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ノーマルモードとエコノミーモードとの切り換えが可能な電気自動車の制御装置について、走行モータの駆動側のトルク指令値がエコノミーモードにおいてノーマルモードの６０％として消費電力を削減し、エコノミーモードにおいて実加速度／要求加速度が８０％以下のときは登坂トルク加算を行い、９０％以上のときは登坂トルク減算を行うことが開示されている。
【０００４】
なお、本発明に関連する技術として、特許文献２には、複数の駆動源を備えた車両用変速制御装置において、変速時にクラッチが切断され、その間エンジンの駆動力が絶たれて減速感が感じられるため、第２の駆動源として電気モータによって駆動力を補償することが行われることが述べられている。そして、補償トルクダウン量が所定の基準トルクより多いときは、インバータに対する通常の正弦波制御ではトルク不足になるので、矩形波制御に切り換えることが開示されている。ここで、正弦波制御は変調率が０．６１であるが低振動低騒音であり、矩形波制御は変調率が０．７８で高トルクを出せることが述べられている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２４８１０６号公報
【特許文献２】特開２００５−１５５８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術によれば、エコスイッチを用いることで、回転電機である走行モータのトルク指令を抑制して消費電力を削減し、低燃費性を向上させることができる。
【０００７】
エコスイッチをオンオフする際に、トルク指令を急に低減または上昇させると、運転者等に違和感を与えることがある。たとえば、エコスイッチをオンしたときトルク指令を急に低減すると、消費電力は削減されるが、トルクが急に抜けて急ブレーキを行ったような感じを与えることがある。一方で、エコスイッチをオンからオフにすると、トルクが急増し、飛び出し感を与えることがある。このように、エコスイッチのオンオフに伴って、いわゆるドライバビリティの低下を感じることがある。
【０００８】
本発明の目的は、エコスイッチのオンオフに伴うドライバビリティを改善できる車両用制御装置及び車両用制御装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る車両用制御装置は、回転電機と、回転電機に接続される電源装置と、を有する駆動部と、ユーザからの低燃費走行指示を取得する取得手段と、駆動部を制御する制御部と、を備え、制御部は、低燃費走行指示の取得の有無を判断する低燃費走行指示判断手段と、低燃費走行指示の取得が有るときは、回転電機のトルク指令値の上限値または回転数の上限値または電源回路の昇圧コンバータの昇圧上限値のいずれか1つを所定の通常上限値から単位時間当たり所定のダウンレートで低下させて所定の制限上限値とする制限手段と、低燃費走行指示の取得後その解除が有るときは、所定の制限上限値から単位時間当たり所定のアップレートで上昇させて所定の通常上限条件に復帰させる復帰手段と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る車両用制御装置において、アップレートは、ダウンレートを超える値であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る車両用制御装置において、制限手段は、電源回路の昇圧コンバータの昇圧上限値について、所定の通常上限値から所定の電圧／時間のダウンレートで低下させて所定の制限上限値とし、復帰手段は、電源回路の昇圧コンバータの昇圧上限値について所定の制限上限値から所定の電圧／時間のアップレートで上昇させて所定の通常上限条件に復帰させることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る車両用制御装置において、制限手段は、車両が回生状態であるときは、トルク制限を行わないことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成により、車両用制御装置は、ユーザからの低燃費走行指示の取得の有無を判断し、低燃費走行指示の取得が有るときは、トルク制限の上限値を所定の通常上限値から所定のダウンレートで低下させて所定の制限上限値とし、また、低燃費走行指示の取得後その解除が有るときは、トルク制限の上限値を所定の制限上限値から所定のアップレートで上昇させて所定の通常上限条件に復帰させる。このように、エコスイッチによる低燃費走行指示の取得または解除が有るときに、トルク制限あるいはトルク制限解除を急にするのではなく、所定のダウンレートあるいは所定のアップレートで緩やかにトルク制限あるいはトルク制限解除を行うので、ドライバビリティが改善される。
【００１６】
また、車両用制御装置において、ダウンレートは、低燃費性能よりもドライバビリティを優先する。エコスイッチをオンしてトルク制限をする場合は、安定走行に移りつつあるか安定走行中のことが多い。上記構成によれば、低燃費性能が若干犠牲になるが、ユーザのドライバビリティに対する満足度が向上する。
【００１７】
また、車両用制御装置において、アップレートは、ドライバビリティよりも動力性能を優先する。エコスイッチをオフしてトルク制限を解除する場合は、例えば加速を行いたいとき等である。上記構成によれば、ドライバビリティが若干犠牲になるが、ユーザの加速等の動力性能に対する満足度が向上する。
【００１８】
また、車両用制御装置においてアップレートは、ダウンレートを超える値とする。すなわち、トルク制限をするときはゆっくり行ってドライバビリティをより向上させ、トルク制限解除をするときは短時間で復帰させて加速等の動力性能をより向上させることができる。
【００１９】
また、車両用制御装置において、トルク制限として、電源回路の昇圧コンバータの昇圧上限値の制限を所定のダウンレートで行い、トルク制限解除として、電源回路の昇圧コンバータの昇圧上限値の復帰を所定のアップレートで行う。これにより、電源回路の制御によって、ドライバビリティの改善を図ることができる。
【００２０】
また、車両用制御装置において、制限手段は、車両が回生状態であるときは、トルク制限を行わない。トルク制限を行うと制動時の回生エネルギの回収が不十分になることがある。上記構成によれば、回生エネルギの回収を十分に行いながら、駆動時には、エコスイッチがオンオフされるときのドライバビリティを改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態に付き詳細に説明する。なお以下では、回転電機として、車両に搭載されるモータ・ジェネレータを説明するが、単にモータとしての機能を有するものでもよく、あるいは単に発電機としての機能を有するものであってもよい。車両に搭載される回転電機の数は複数であってもよい。また、電源回路の構成として、２次電池、電圧変換器、インバータ回路を有するものとして説明するが、これ以外の要素、例えば、低電圧ＤＣ／ＤＣコンバータ等を有するものであってもよい。また、以下では、回転電機のトルク制限の手段として、電源回路の昇圧コンバータの昇圧上限値の制限を説明するが、これ以外のトルク制限手段であってもよい。例えば、トルク指令値の上限制限、回転数制限等によってトルク制限を行うものであってもよい。なお、以下で述べる電圧値等は、説明のための一例であり、車両の仕様等に応じ適宜変更が可能である。
【００２２】
図１は、車両用制御装置１０の構成を示す図である。車両用制御装置１０は、エンジンと回転電機とを搭載する車両の制御を行うシステムであるが、ここでは特に、エコスイッチがオンオフされたときの制御を行う機能を有する。
【００２３】
車両用制御装置１０は、エンジン２２と回転電機２４とを含む駆動装置２０と、回転電機２４に接続される電源回路３０と、制御部５０とを含んで構成される。また、制御部５０には、エコスイッチ４２が接続される。なお、回転電機２４に注目すると、回転電機２４と電源回路３０とを合わせて回転電機駆動部と呼ぶこともできる。
【００２４】
駆動装置２０の中のエンジン２２は、内燃機関であり、その出力により、車両の駆動輪を駆動し、また、回転電機２４を駆動して発電させる機能を有する。回転電機２４は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）であって、電力が供給されるときはモータとして機能し、制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。
【００２５】
電源回路３０は、モータ・ジェネレータである回転電機２４と接続される回路であり、モータ・ジェネレータが駆動モータとして機能するときにこれに電力を供給し、あるいはモータ・ジェネレータが発電機として機能するときは回生電力を受け取って蓄電装置を充電する機能を有する。
【００２６】
電源回路３０は、２次電池である蓄電装置３２と、蓄電装置側の平滑コンデンサ３４と、電圧変換器３６と、昇圧側の平滑コンデンサ３８と、インバータ回路４０とを含んで構成される。
【００２７】
蓄電装置３２としては、例えば、約２００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池あるいはニッケル水素組電池、またはキャパシタ等を用いることができる。
【００２８】
電圧変換器３６は、蓄電装置３２側の電圧をリアクトルのエネルギ蓄積作用を利用して例えば約６５０Ｖに昇圧する機能を有する回路で、昇圧コンバータとも呼ばれる。電圧変換器３６は双方向機能を有し、インバータ回路４０側からの電力を蓄電装置３２側に充電電力として供給するときには、インバータ回路４０側の高圧を蓄電装置３２に適した電圧に降圧する作用も有する。図１において、電圧変換器３６の高電圧側出力が昇圧電圧Ｖで示されている。
【００２９】
インバータ回路４０は、高圧直流電力を交流三相駆動電力に変換し、それぞれに接続されるモータ・ジェネレータに供給する機能と、逆にモータ・ジェネレータからの交流三相回生電力を高圧直流充電電力に変換する機能とを有する回路である。
【００３０】
エコスイッチ４２は、ユーザが任意に操作できる操作子で、これをオンにするときは、ユーザが低燃費走行を望んでいることを示す低燃費走行指示信号を出力する機能を有するスイッチである。すなわち、エコスイッチ４２は、低燃費走行指示手段である。エコスイッチ４２は、例えば、運転席の適当な位置に設けることができる。エコスイッチ４２の状態、すなわち、オン状態かオフ状態かは、制御部５０に伝送される。
【００３１】
制御部５０は、電源回路３０の制御を通して、車両に搭載される回転電機２４の作動を制御する機能を有し、特にここでは、エコスイッチ４２がオンオフされたときの電源回路３０の制御を通して、車両のドライバビリティと低燃費性能等とを適度に調和させる制御を行う機能を有する。
【００３２】
制御部５０は、実際的にはＣＰＵで構成され、必要に応じ、ＣＰＵの他の要素として、プログラム等を記憶する記憶装置、エコスイッチ４２との間のインタフェース回路を含む。なお、これらの要素がある場合は、これらは内部バスで相互に接続される。かかる制御部５０は、車両搭載に適したコンピュータ等で構成することができる。制御部５０の機能は、他の車両搭載コンピュータの機能の一部とすることもできる。例えば、車両全体の制御を行うハイブリッドＥＣＵ等に、制御部５０の機能を持たせることができる。
【００３３】
制御部５０は、エコスイッチ４２のオンまたはオフの判断、すなわち低燃費走行指示の取得の有無を判断する低燃費走行指示判断モジュール５２と、低燃費走行指示手段であるエコスイッチ４２がオンするときに、電源回路３０の電圧変換器３６である昇圧コンバータの昇圧上限値を所定のダウンレートで通常上限値から制限上限値に低下させる昇圧上限値低下モジュール５４と、エコスイッチ４２がオフされるときに、電源回路３０の電圧変換器３６である昇圧コンバータの昇圧上限値を所定のアップレートで制限上限値から通常上限値まで上昇復帰させる昇圧上限値復帰モジュール５６とを含んで構成される。かかる機能はソフトウェアを実行することで実現でき、具体的には、車両制御プログラムのエコスイッチ関連制御プログラムを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアによって実現するものとしてもよい。
【００３４】
上記構成の作用、特に制御部５０の各機能について、図２のフローチャートと、図３のタイムチャートとを用いて詳細に説明する。なお、以下では、図１の符号を用いて説明する。図２は、エコスイッチ４２がオンオフされたときの制御についての処理の手順を示すフローチャートで、各手順は、車両制御プログラムのエコスイッチ関連制御プログラムにおける各処理手順を示すものである。図３は、図２のフローチャートに関連して、エコスイッチ４２の状態、電源回路３０の電圧変換器３６の昇圧電圧の状態のそれぞれの時間変化を、時間軸を共通にして示すタイムチャートである。
【００３５】
図２において、エコスイッチ４２を有する車両の制御においては、まずエコ制御ＯＮか否かが判断される（Ｓ１０）。この工程は、制御部５０のＣＰＵ５２において、低燃費走行指示判断モジュール５２の機能によって実行される。具体的には、ユーザによる低燃費走行指示を与えるエコスイッチ４２がオンかオフかが判断され、エコスイッチ４２がオンである場合にはエコ制御ＯＮと判断され、エコスイッチ４２がオフのときはエコ制御がＯＮであるとは判断されない。
【００３６】
エコ制御ＯＮと判断されると、電源回路３０の電圧変換器３６である昇圧コンバータの昇圧上限値が所定のダウンレートで低下させる処理が行われる（Ｓ１２）。この場合、昇圧上限値は、通常の場合、すなわちエコスイッチ４２がオンさせないときの昇圧上限値である通常上限値から、低燃費性能の観点から予め定められ、通常上限値よりも低く設定される昇圧上限値である制限上限値に低下させて、昇圧上限値が制限される（Ｓ１４）。上記の例では、電圧変換器３６は、約２００Ｖを約６５０Ｖに昇圧するものなので、通常上限値はこの約６５０Ｖである。制限上限値は、低燃費性能の設定によるが、例えば、約５００Ｖである。
【００３７】
図３においてこれらの様子が示される。すなわち、エコスイッチ４２がオフからオンに切り換わると、昇圧電圧の上限値は、通常上限値Ｖ1から制限上限値Ｖ2に低減される。このとき、通常上限値Ｖ1から制限上限値Ｖ2に一気に低下させるのではなく、所定のダウンレートの下で、Ｖ1からＶ2への低下が実行される。図３の例では、ｔdownの時間をかけて、Ｖ1からＶ2への低下が実行される。この場合、ダウンレート＝−（Ｖ1−Ｖ2）／ｔdownである。
【００３８】
このダウンレートの大きさは、低燃費性能よりもドライバビリティを優先する観点から設定が行われる。なぜならば、エコスイッチをオンしてトルク制限をする場合は、安定走行に移りつつあるか安定走行中のことが多く、低燃費性能を重視してダウンレートをあまり大きくしすぎると、トルク抜け、あるいは急ブレーキ感があり、ドライバビリティが低下するからである。したがって、安定走行中のドライバビリティ等の観点から、このダウンレートを設定することが好ましい。
【００３９】
エコ制御ＯＮとは判断されないとき、すなわちエコスイッチ４２がオンされるときには、電源回路３０の電圧変換器３６である昇圧コンバータの昇圧上限値が所定のアップレートで上昇させる処理が行われる（Ｓ１４）。この場合、昇圧上限値は、制限上限値、すなわちエコスイッチ４２がオンしたときの昇圧上限値から、通常上限値まで復帰させて、昇圧上限値の制限が解除される（Ｓ１４）。上記の例では、制限上限値の約５００Ｖから通常上限値の約６５０Ｖに、昇圧上限値が戻される。
【００４０】
図３においてこれらの様子が示される。すなわち、エコスイッチ４２がオンからオフに切り換わると、昇圧電圧の上限値は、制限上限値Ｖ2から通常上限値Ｖ1に上昇復帰される。このとき、制限上限値Ｖ2から通常上限値Ｖ1に一気に上昇させるのではなく、所定のアップレートの下で、Ｖ2からＶ1への上昇復帰が実行される。図３の例では、ｔupの時間をかけて、Ｖ2からＶ1への上昇が実行される。この場合、アップレート＝＋（Ｖ1−Ｖ2）／ｔupである。
【００４１】
このアップレートの大きさは、ドライバビリティよりも動力性能を優先する。なぜならば、エコスイッチをオフしてトルク制限を解除する場合は、例えば加速を行いたいとき等が多く、ドライバビリティを重視してアップレートをあまり小さくしすぎると、加速がゆっくり立上がり、加速感が不十分に感じられるおそれがあるからである。したがって、加速等の動力性能等の観点から、このアップレートを設定することが好ましい。
【００４２】
また、このアップレートの値は、ダウンレートの値を超える値に設定される。上記の例では、ｔup＜ｔdownと設定される。これにより、トルク制限をするときは昇圧上限値の低下をゆっくりしてドライバビリティをより向上させ、トルク制限解除のときは昇圧上限値を短時間で復帰させて加速等の動力性能をより向上させることができる。
【００４３】
図４、図５は、従来技術と上記構成の場合との比較を示す図である。なお、以下では、図１の符号を用いて説明する。図４、図５は、回転電機２４のトルク−回転数特性図上でエコスイッチ４２がオンオフされたときの様子を示す図で、実線はエコスイッチ４２がオフのとき、破線はエコスイッチ４２がオンされたときである。
【００４４】
図４は従来技術の場合を示す図で、エコスイッチ４２のオンオフで、トルク−回転数特性が急変する場合である。回転電機２４の回転数がそのままとすると、トルクがエコスイッチ４２のオンオフで急変する。したがって、エコスイッチ４２がオンするときはトルクが急低下し、急ブレーキ感を生じ、エコスイッチ４２がオフするとトルクが急上昇し、飛び出し感を生じる。
【００４５】
図５は、図３で説明したように、エコスイッチ４２のオンオフの際に、昇圧上限値の低下、上昇に、所定のダウンレート、アップレートを設ける場合である。この場合は、エコスイッチ４２のオンまたはオフのときから、所定の時間をかけて、トルク−回転数特性が変化する。回転電機２４の回転数がそのままとすると、トルクがエコスイッチ４２のオンまたはオフのときから徐々に変化する。したがって、エコスイッチ４２がオンしても、トルクの急低下による急ブレーキ感を生じることがなく、エコスイッチ４２がオフしてもトルクが急上昇による飛び出し感を生じることもなく、ドライバビリティが向上する。
【００４６】
なお、車両が回生状態であるときは、エコスイッチがオンされても、昇圧上限値の制限を行わないことが好ましい。すなわち、昇圧上限値を制限してトルク制限を行うと制動時の回生エネルギの回収が不十分になることがあるからである。そこで、回生時にエコスイッチがオンされても、トルク制限をしないことにすれば、回生エネルギの回収を十分に行いながら、駆動時には、エコスイッチがオンオフされるときのドライバビリティを改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る実施の形態において車両用制御装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、エコスイッチがオンオフされたときの制御についての処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る実施の形態において、エコスイッチの状態、電源回路の電圧変換器３６の昇圧電圧の状態のそれぞれの時間変化を示すタイムチャートである。
【図４】従来技術においてエコスイッチがオンオフされたときの様子を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態においてエコスイッチがオンオフされたときの様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  車両用制御装置、２０  駆動装置、２２  エンジン、２４  回転電機、３０  電源回路、３２  蓄電装置、３４，３８  平滑コンデンサ、３６  電圧変換器、４０  インバータ回路、４２  エコスイッチ、５０  制御部、５２  低燃費走行指示判断モジュール、５４  昇圧上限値低下モジュール、５６  昇圧上限値復帰モジュール。
【図１】
0004788670.tif 000002
【図２】
0004788670.tif 000003
【図３】
0004788670.tif 000004
【図４】
0004788670.tif 000005
【図５】
0004788670.tif 000006