(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源としてモータを備えた車両のモータトルク制御装置において、
車速を検出する車速検出手段と、
道路勾配を検出する道路勾配検出手段と、
車両のブレーキ力を検出するブレーキ力検出手段と、
上記車速検出手段にて検出された車速及び上記道路勾配検出手段にて検出された道路勾配に基づき、上記車両の駆動輪に発生させるべきクリープトルクを算出するクリープトルク算出手段と、
上記ブレーキ力検出手段にて検出されたブレーキ力に基づき、ブレーキ操作によって上記駆動輪に作用する制動側のトルクを算出する制動トルク算出手段と、
運転者のアクセル操作が行われていないときに、上記クリープトルク算出手段にて算出されたクリープトルクから上記制動トルク算出手段にて算出された制動トルクを減算し、減算後のクリープトルクに基づいて上記モータを制御するモータトルク制御手段と
を備えたことを特徴とする車両のモータトルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に動力源として搭載されたモータを制御するモータトルク制御装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
一般に電気自動車やハイブリッド車両では駆動源であるモータを任意に停止可能なため、例えば自動変速機付き内燃機関を備えた車両のような所謂クリープ現象、即ち、停車時等にトルクコンバータを介したトルク伝達によって車両が僅かに前進する現象は基本的に生じない。しかしながら、このクリープ現象は、渋滞時に車両を容易に微速前進できること、或いは登坂路での発進の際にブレーキからアクセルに踏み代えても後退を防止できること等の利点があるため、運転操作の面からは好ましい特性とされており、しかも、このようなクリープ現象を生ずる車両が広く普及している現状では、逆にクリープ現象を生じないとユーザに違和感を抱かれる可能性もある。そこで、このような要望に答えるべく、アクセルオフ時においてもモータに微小なトルクを付与してクリープ現象を発生させるようにした車両が提案されている。
【０００３】
ところが、例えば信号待ち等でクリープ現象をブレーキ操作により抑制している状態では、運転者に無用なブレーキ操作を強要している上に、無駄に電力を消費させていることになり、クリープ現象を発生させることは却ってデメリットに直結する。そこで、例えば特開平１１−８９１２に記載の電気自動車では、ブレーキ操作されていないときのみにクリープトルクを発生させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、公報に記載された電気自動車ではブレーキ操作時に一義的にクリープトルクを０とすることから、必ずしも運転状態に沿った制御とは言えない。例えば、信号待ちから発進すべくブレーキ操作を中止すると、急にクリープトルクが立ち上げられて車両を唐突に発進させてしまい、運転者に違和感を与えてしまう。又、渋滞等で微速前進しながら先行車との距離をブレーキにより調整しているときには、ブレーキ操作の有無に応じてクリープトルクが断続的に発生することから、円滑な距離調整ができない上に、上記と同じく違和感の原因となってしまう。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、ブレーキ操作に応じた適切なクリープトルクを発生させて、違和感のない円滑な運転を実現することができる車両のモータトルク制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、動力源としてモータを備えた車両のモータトルク制御装置において、車速を検出する車速検出手段と、道路勾配を検出する道路勾配検出手段と、車両のブレーキ力を検出するブレーキ力検出手段と、車速検出手段にて検出された車速及び道路勾配検出手段にて検出された道路勾配に基づき、車両の駆動輪に発生させるべきクリープトルクを算出するクリープトルク算出手段と、ブレーキ力検出手段にて検出されたブレーキ力に基づき、ブレーキ操作によって駆動輪に作用する制動側のトルクを算出する制動トルク算出手段と、運転者のアクセル操作が行われていないときに、クリープトルク算出手段にて算出されたクリープトルクから制動トルク算出手段にて算出された制動トルクを減算し、減算後のクリープトルクに基づいて上記モータを制御するモータトルク制御手段とを備えた。
【０００７】
従って、車速及び道路勾配に基づいて駆動輪に発生させるべきクリープトルクが算出されると共に、ブレーキ力に基づいて駆動輪に作用する制動側のトルクが算出され、制動側のトルクを減算後のクリープトルクに基づいてモータが制御される。これにより、例えばクリープ現象を必要とする所定車速以下でクリープトルクを発生させたり、登坂路の勾配が急であるほどクリープトルクを増加させたりする上に、ブレーキ力の増加に伴ってクリープトルクは減少されることになる。その結果、ブレーキ操作により消費される無駄なトルクを減算した必要最小限のクリープトルクが設定されて、モータの消費電力が低減されると共に、車両の停止保持に要するブレーキ力が減少することから、運転者の労力が軽減される。
【０００８】
そして、このようにブレーキ力に応じて無段階にクリープトルクを補正していることから、常に運転状態に沿ったクリープトルクが実現され、例えば信号待ちから発進すべくブレーキ操作を中止したときには、ブレーキ力の減少に応じて緩やかにクリープトルクが立ち上げられて、車両を円滑に発進可能であり、又、渋滞時で微速前進しながら先行車との距離をブレーキにより調整しているときにも、ブレーキ力に応じてクリープトルクが緩やかに増減して、円滑な距離調整が可能となる。
しかも、クリープ現象のために駆動輪に発生させるべき本来のクリープトルクからブレーキ力に基づく制動側のトルクを減算してモータ制御に適用する正味のクリープトルクを算出しており、このようにブレーキ操作時のトルク発生状況に則した手順に従って算出処理を実行するため、ブレーキ力を反映させた正確なクリープトルクの制御が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をハイブリッド車両のモータトルク制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のハイブリッド車両のトルク制御装置を示す全体構成図であり、この図に示すように、本実施形態のハイブリッド車両は、エンジン１側とモータ２側とを駆動系を含めて相互に独立して構成しており、前輪３ａをエンジン１により駆動し、後輪３ｂをモータ２により駆動するようになっている。詳述すると、車両のフロント側に搭載されたガソリンエンジン１にはクラッチ４を介して自動変速機５が連結され、この自動変速機５及びディファレンシャル６を介してエンジン１の回転が前輪３ａ側に伝達される。自動変速機５の基本的な構成は、手動で変速操作する一般的な機械式変速機と同様であるが、後述するように変速操作、クラッチ操作、及びエンジン１のスロットル操作を自動化することにより、自動変速が可能なように構成されている。
【００１０】
又、車両のリア側に搭載されたモータ２には遊星ギア式の減速機７が接続され、この減速機７及びディファレンシャル８を介してモータ２の回転が駆動輪としての後輪３ｂ側に伝達される。モータ２にはインバータ９を介して走行用バッテリ１０が接続され、インバータ９によりモータ２の回転が制御される。
一方、車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ１１（電子制御ユニット）が設置されている。ＥＣＵ１１の入力側には、運転者によるアクセル操作量ＡＰＳを検出するアクセルセンサ１２、エンジン１のスロットル開度ＴＰＳを検出するスロットルセンサ１３、クラッチ４の出力側（変速機側）の回転速度Ｎcを検出するクラッチ回転速度センサ１４（尚、このセンサ１４に代えて、車速Ｖからクラッチ回転速度Ｎcを推定してもよい）、ブレーキの油圧Ｐbkを検出するブレーキ力検出手段としてのブレーキ油圧センサ１５、車速Ｖを検出する車速検出手段としての車速センサ１６等の各種センサ類が接続されている。又、ＥＣＵ１１の出力側には、自動変速機５の変速操作を行う変速用アクチュエータ１７、クラッチ２の断接操作を行うクラッチ用アクチュエータ１８、エンジン１のスロットルバルブを開閉駆動するスロットル用アクチュエータ１９、及び前記インバータ９等が接続されている。
【００１１】
そして、本実施形態のハイブリッド車両では、基本的に発進はモータ２で行い、その後の走行はエンジン１で行う。但し、走行用バッテリ１０の充電量が所定値以下の場合には、発進もエンジン１で行う。又、走行用バッテリ１０の充電は、通常の走行時においては路面を介してエンジン１の駆動力をモータ２側に伝達して行い、減速時においてはクラッチ４を遮断してモータ２を回生させることで行う。
【００１２】
上記した走行時等において、エンジン１のスロットル制御は図示しないスロットル制御用マップに従って行われ、ＥＣＵ１１はアクセル操作量ＡＰＳに基づいてマップから求めた目標スロットル開度tgtＴＰＳを達成するように、スロットル用アクチュエータ１９を駆動制御する。
又、変速制御については図示しない変速制御用マップに従って行われ、ＥＣＵ１１はアクセル操作量ＡＰＳ及び車速Ｖに基づいてマップから求めた目標変速段を達成するように、前記変速用、クラッチ用、スロットル用の各アクチュエータ１７〜１９を駆動制御する。
【００１３】
次に、このように構成されたハイブリッド車両のモータトルク制御装置がモータ走行時に行うモータトルクの制御状況を説明する。
図２は目標モータトルク設定ルーチンを示すフローチャートであり、ＥＣＵ１１はこのルーチンを所定の制御インターバルで実行する。まず、ＥＣＵ１１はステップＳ２で下式(1)，(2)よりアクセルトルクapsＴを算出する。
【００１４】
ＭＴＲ１＝tgtｉ×defｉ／motｉ………(1)
apsＴ＝apsＥＴ×ＭＴＲ１………(2)
ここで、ＭＴＲ１はエンジン１側のトルクをモータ２側のトルクに換算するための係数であり、tgtｉは変速制御で設定される目標変速段のギア比、defｉはデファレンシャル６のギア比、motｉはモータ２側の減速機７及びディファレンシャル８の総合的なギア比である。又、apsＥＴはアクセル相当エンジントルクであり、エンジン１の特性から設定されたトルクマップに基づいて、クラッチ回転速度Ｎcとアクセル操作量ＡＰＳとから求められる。
【００１５】
つまり、トルクマップはエンジン回転速度とスロットル開度ＴＰＳとで規定されるが、モータ走行中にはクラッチ遮断によりエンジン１を前輪３ａ側から切り離して停止させているため、上記のようにエンジン回転速度に代えてクラッチ回転速度Ｎcを適用している。又、スロットル開度ＴＰＳはスロットル制御用マップを介してアクセル操作量ＡＰＳと相関することから、この相関関係をトルクマップに反映させた上で、スロットル開度ＴＰＳに代えて直接アクセル操作量ＡＰＳを適用している。このようにして求めたアクセル相当エンジントルクapsＥＴは、現在のアクセル操作量ＡＰＳによりエンジン走行時に達成されるエンジントルクを意味し、そのエンジントルクにより前輪３ａに発生する駆動力と同等の駆動力を後輪に発生可能なモータトルクが、アクセルトルクapsＴとして算出される。
【００１６】
続くステップＳ４では下式(3)，(4)よりクリープトルクcreepＴを算出する（クリープトルク算出手段、制動トルク算出手段）。
ＭＴＲ２＝１／motｉ………(3)
creepＴ＝｛［(Ｋ＋ｇ×sinθ)×Ｗ−Ｆbk］×Ｒtyre｝×ＭＴＲ２………(4)
ここで、ＭＴＲ２は後輪３ｂのトルクをモータトルクに換算するための係数、Ｋは平坦路でのクリープ時の目標加速度、ｇは重力加速度、sinθは車両が走行中の道路の勾配、Ｗは予め判明している車両重量、Ｆbkは前後輪３ａ，３ｂに作用するブレーキ力、Ｒtyreはタイヤ半径である。
【００１７】
尚、クリープ時の目標加速度Ｋは図３のマップから求められ、クリープ現象を必要とする所定値以下の車速Ｖで設定される。又、詳細は説明しないが道路勾配sinθは、例えば特開平１１−８９１２号公報に記載のように、車両の駆動力と車両に作用する加速抵抗や走行抵抗等の各種抵抗との差に基づいて算出される（道路勾配検出手段）。又、ブレーキ力Ｆbkは、上記したブレーキ油圧センサ１５にて検出されたブレーキ油圧Ｐbk（ブレーキ力Ｆbkと相関する）に基づき、予め設定されたマップから求められる（ブレーキ力検出手段）。
【００１８】
つまり、本実施形態では、クリープ現象を発生させるために後輪３ｂに作用させるべき本来のクリープトルク（上式(4)の［（Ｋ＋ｇ×sinθ）×Ｗ］×Ｒtyreであり、クリープトルク算出手段による算出値）から、ブレーキ力Ｆbkより求めた制動側のトルク（Ｆbk×Ｒtyreであり、制動トルク算出手段による算出値）を減算している。結果としてブレーキ操作により消費される無駄なトルクを減算した値が、正味のクリープトルクcreepＴとして算出される（モータトルク制御手段）。
【００１９】
次いで、ステップＳ６で下式(5)より仮モータトルク0-ＭＴを算出する。
0-ＭＴ＝apsＴ×gainＣ＋creepＴ×（１−gainＣ）………(5)
ここで、gainＣは重み付け係数であり、図４のマップに従ってアクセル操作量ＡＰＳに基づいて設定される。図に示すように、アクセル操作量ＡＰＳが小の領域では小さな重み付け係数gainＣ（＜０．５）が設定されて、アクセルトルクapsＴよりクリープトルクcreepＴに近い値が仮モータトルク0-ＭＴとして算出される。そして、アクセル操作量ＡＰＳの増加に伴って重み付け係数gainＣも所定の勾配をもって増加し、それに応じてアクセルトルクapsＴに近い値が仮モータトルク0-ＭＴとして算出され、所定値以上のアクセル操作量ＡＰＳでは重み付け係数gainＣが１．０に設定されて、アクセルトルクapsＴが仮モータトルク0-ＭＴとして算出される。
【００２０】
続くステップＳ８ではアクセルトルクapsＴと仮モータトルク0-ＭＴとを比較して、値の大きい方を目標モータトルクtgtＭＴとして設定し、その後にルーチンを終了する。そして、以上のように設定された目標モータトルクtgtＭＴに基づいて、インバータ９により変速時のモータトルクが制御される。
以上の処理により、例えば平坦路での信号待ち等による停車時には、アクセル操作量ＡＰＳ及び車速Ｖが共に０であることから、上式(2)によりアクセルトルクapsＴが０若しくは微小な値に設定される一方、上式(4)によりクリープトルクcreepＴが最大値に設定される。そして、上式(5)では小さな重み付け係数gainＣが適用されて、クリープトルクcreepＴに近い仮モータトルク0-ＭＴが算出され、その仮モータトルク0-ＭＴが目標モータトルクtgtＭＴとして設定される。従って、クリープトルクcreepＴに近いモータトルクが発生してクリープ現象が奏される。
【００２１】
一方、この停車状態から車両を発進させるべくアクセルを踏み込むと、アクセル操作量ＡＰＳの増加に伴ってアクセルトルクapsＴが増加する一方、車速Ｖの増加に伴ってクリープトルクcreepＴが減少する。そして、アクセル操作量ＡＰＳの増加に伴って重み付け係数gainＣが増加することから、上式(5)で算出される仮モータトルク0-ＭＴは、次第にクリープトルクcreepＴからアクセルトルクapsＴに近い値へと変化する。仮モータトルク0-ＭＴはアクセル操作量ＡＰＳや車速Ｖ等によって定まる値に平衡し、例えば発進から定速走行に移行した後には、アクセル操作量ＡＰＳの増加に伴って１．０付近の重み付け係数gainＣが設定されて、仮モータトルク0-ＭＴはアクセルトルクapsＴに平衡する。このようにしてアクセルトルクapsＴがモータトルクに反映されて、アクセル操作に応じた発進が実現される。
【００２２】
ここで、アクセル操作量ＡＰＳや車速Ｖ等の諸条件によっては、仮モータトルク0-ＭＴが過渡的に運転者のアクセル操作量ＡＰＳより小さな値に設定されることもあり得る。例えば、車速Ｖの増加によりクリープトルクcreepＴが減少すると、仮モータトルク0-ＭＴに過渡的な落込みが発生する。このときには、ステップＳ８で運転者の要求トルクを意味するアクセルトルクapsＴが選択されて、モータトルクの一時的な落込みが未然に防止される。
【００２３】
そして、本実施形態では上式(4)により、クリープトルクcreepＴに道路勾配sinθのみならずブレーキ力Ｆbkも考慮され、ブレーキ力Ｆbkから求めた制動側のトルク（Ｆbk×Ｒtyre）に応じてクリープトルクcreepＴが減少補正される。その結果、常にブレーキ操作により消費される無駄なトルクを減算した必要最小限のクリープトルクcreepＴが設定されて、モータ２の消費電力が低減されると共に、車両の停止保持に要するブレーキ力Ｆbkが減少することから、運転者の労力が軽減される。
【００２４】
しかも、このようにブレーキ力Ｆbkに応じて無段階にクリープトルクcreepＴを補正していることから、常に運転状態に沿ったクリープトルクが実現される。例えば信号待ちから発進すべくブレーキ操作を中止したときには、ブレーキ力Ｆbkの減少に応じて緩やかにクリープトルクcreepＴが立ち上げられて、車両を円滑に発進可能であり、又、渋滞時で微速前進しながら先行車との距離をブレーキにより調整しているときにも、ブレーキ力Ｆbkに応じてクリープトルクcreepＴが緩やかに増減して、円滑な距離調整が可能となる。その結果、本実施形態の車両のモータトルク制御装置によれば、ブレーキ操作に応じた適切なクリープトルクを発生させて、違和感のない円滑な運転を実現することができる。
【００２５】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、前輪３ａをエンジン１で、後輪３ｂをモータ２で相互に独立して駆動するハイブリッド車両として具体化したが、車両の構成はこれに限らず、例えばエンジン１により後輪３ｂを駆動すると共に、そのエンジン１の変速機５にモータ２を連結して、モータ２でも後輪３ｂを駆動できるようにしたハイブリッド車両に具体化してもよい。又、ハイブリッド車両に代えて、電気自動車のモータトルク制御装置として具体化してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の車両のモータトルク制御装置によれば、ブレーキ操作に応じた適切なクリープトルクを発生させて、違和感のない円滑な運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のハイブリッド車両のトルク制御装置を示す全体構成図である。
【図２】ＥＣＵが実行する目標モータトルク設定ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】クリープ時の目標加速度Ｋを設定するためのマップを示す説明図である。
【図４】重み付け係数gainＣを設定するためのマップを示す説明図である。
【符号の説明】
２    モータ
１１  ＥＣＵ（道路勾配検出手段、ブレーキ力検出手段、モータトルク制御手段）
１５  ブレーキセンサ（ブレーキ力検出手段）
１６  車速センサ（車速検出手段）
【図１】
0003937124.tif 000002
【図２】
0003937124.tif 000003
【図３】
0003937124.tif 000004
【図４】
0003937124.tif 000005