(57)【要約】      （修正有）【課題】インバータを保護しつつ、無駄な電力消費を回避可能な車両の制御装置を提供する。【解決手段】インバータを介してモータに接続されたバッテリが搭載された車両の制御装置において、傾斜路で機械制動装置が解除された際に停車状態を維持するための第１出力トルク値をモータから発生させ、停車状態が所定時間以上となった場合に、モータに発生させる第１出力トルク値を減少させる。その後、アクセル操作がなされた場合、アクセル開度に応じて第２出力トルク値を出力させる。【選択図】図３
2017121145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としてのモータと、インバータを介して前記モータに電気的に接続されたバッテリとが搭載された車両の制御装置であって、
機械制動装置を用いて前記車両を停車状態に維持する制動手段と、
傾斜路において前記制動手段の前記機械制動装置が解除され、かつ、アクセル操作がなされていない場合、前記モータに前記車両の停車状態を維持するための第１出力トルク値を発生させるモータ制動手段と、
前記モータ制動手段により前記車両の停車状態を維持しているモータ制動時間を検出するモータ制動時間検出手段と、
前記モータ制動時間検出手段で検出されたモータ制動時間が所定時間以上となった場合、前記モータに発生させる前記第１出力トルク値を減少させる制動トルク値減少手段と、
前記制動トルク値減少手段により前記第１出力トルク値を減少させている場合において、アクセル操作がなされた場合、前記車両を駆動するためにアクセル開度に応じて前記モータから発生させる第２出力トルク値を算出する駆動トルク値算出手段と、
前記第２出力トルク値が前記第１出力トルク値より小さい場合、前記モータに前記第１出力トルクを出力させ、前記第２出力トルク値が前記第１出力トルク値以上となった場合、前記モータに前記第２出力トルク値を出力させるモータ制御手段と、
を備えることを特徴とする、車両の制御装置。
【請求項２】
前記制動トルク値減少手段は、前記アクセル操作がなされた時点で、前記第１出力トルク値の減算を中止すること特徴とする、請求項１に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、走行用動力源としてモータを用いる車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
登り勾配を有する傾斜路上に停止している車両において、制動力を解除して発進する際に、車両後退防止用のトルクを発生させることで、坂道発進時のアシスト制御を行うことが知られている。
【０００３】
近年、電気エネルギで駆動可能なモータを走行用動力源として搭載する電気自動車の普及が進んでいるが、この種の電気自動車においても坂道発進時にモータトルクを発生させることで、同様のアシスト制御を行うものがある。例えば特許文献１には、電気自動車が坂道発進する際に、モータからクリープトルク又は回生トルクを発生させることにより、車両後退を防止することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３７４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のように、電気自動車で坂道発進をするときにモータからトルクを発生させることで車両を停止させ後退を防止することが知られている。このとき、ドライバはモータから出力されたトルクによって車両が停止していることに気づかず（つまり、停車状態があたかも制動力によるものと誤認し）、そのまま停止状態を継続してしまうおそれがある。するとモータに電力供給するための電気系統に含まれるインバータに必要以上の負荷がかかることにより寿命が低下するとともに、無駄な電力消費のために電気自動車の航続距離の低下につながる懸念がある。
【０００６】
本発明の少なくとも１実施形態は上述の問題点に鑑みなされたものであり、インバータを保護しつつ、無駄な電力消費を回避可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも１実施形態に係る車両の制御装置は上記課題を解決するために、駆動源としてのモータと、インバータを介して前記モータに電気的に接続されたバッテリとが搭載された車両の制御装置であって、機械制動装置を用いて前記車両を停車状態に維持する制動手段と、傾斜路において前記制動手段の前記機械制動装置が解除され、かつ、アクセル操作がなされていない場合、前記モータに前記車両の停車状態を維持するための第１出力トルク値を発生させるモータ制動手段と、前記モータ制動手段により前記車両の停車状態を維持しているモータ制動時間を検出するモータ制動時間検出手段と、前記モータ制動時間検出手段で検出されたモータ制動時間が所定時間以上となった場合、前記モータに発生させる前記第１出力トルク値を減少させる制動トルク値減少手段と、前記制動トルク値減少手段により前記第１出力トルク値を減少させている場合において、アクセル操作がなされた場合、前記車両を駆動するためにアクセル開度に応じて前記モータから発生させる第２出力トルク値を算出する駆動トルク値算出手段と、前記第２出力トルク値が前記第１出力トルク値より小さい場合、前記モータに前記第１出力トルクを出力させ、前記第２出力トルク値が前記第１出力トルク値以上となった場合、前記モータに前記第２出力トルク値を出力させるモータ制御手段と、を備える。
【０００８】
上記（１）の構成によれば、傾斜路で機械制動装置が解除された際に、モータから第１出力トルク値を出力することにより、車両の後退が防止される。その後、第１出力トルク値が出力されている状態が所定時間以上継続した場合には、第１出力トルク値が減少させられる。これにより、傾斜路上で勾配とモータトルクとの釣り合いにより停車状態にあった車両は、少なからず釣り合いが破られることにより僅かながら後退する。その結果、ドライバは停車状態がモータトルクによるものと認識することができ、モータトルクに頼った停車状態の継続中断を促すことができる。このようにしてインバータに必要以上の負荷がかかる事態を回避することができ、寿命の改善とともに余分な電力消費を抑えることによる航続距離の向上を図ることができる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記制動トルク値減少手段は、前記アクセル操作がなされた時点で、前記第１出力トルク値の減算を中止する。
【００１０】
上記（２）の構成によれば、ドライバのアクセル操作によってドライバがモータトルクによる停車状態を認識したことが確認されたときには第１出力トルクの減算を中止することで、アクセル操作に応じたモータ制御に戻すことにより、良好なドライバビリティが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１のＥＣＵの内部構成を機能的に示すブロック図である。
【図３】図２のＥＣＵで実施される制御内容を工程毎に示すフローチャートである。
【図４】モータトルク、車速及びアクセル開度の時間的推移の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１３】
まず図１及び図２を参照して本発明の一実施形態に係る車両１の構成について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る車両１の全体構成を示す模式図であり、図２は図１の車両ＥＣＵ２０の内部構成を機能的に示すブロック図である。
【００１４】
車両１は、走行用駆動源としてモータ２（電動機）を備える電気自動車である。モータ２は力行又は回生駆動可能な電動機であり、例えば永久磁石式同期電動機である。モータ２はインバータ４を介してバッテリ６に接続されており、力行時には、バッテリ６に蓄えられた直流電力がインバータ４によって所定周波数の交流電力に変換されてモータ２に供給されることにより、駆動トルクが発生される。モータ２から出力された動力は、プロペラシャフト８、差動装置１０、及び駆動軸１２を介して左右の駆動輪１４に伝達され、車両１の走行が実現される。
【００１５】
一方、回生時（例えば車両減速時等）には、モータ２は入力されるトルクによって発電機（ジェネレータ）として機能し、電気エネルギを発生させる。モータ４で発電された交流電力はインバータ４によって直流変換された後、バッテリ６に充電される。これにより、走行中においてもバッテリ６を適宜充電することにより十分な航続距離が得られるようになっている。
【００１６】
尚、バッテリ６は充放電可能な二次電池であり、例えばリチウムイオン、ニッケル水素又は鉛電池等の二次電池である。また機械制動装置１５は、車両１に機械的に制動力を作用させるための制動装置であり、例えばフットブレーキやパーキングブレーキである。
【００１７】
また車両１は各構成要素の状態を監視するためのセンサ類を備えており、図１では代表的に、アクセルペダルの開度を検知するためのアクセル開度センサ１６、車両１の速度を検知するための車速センサ１８と、が示されている。これらのセンサの検知内容は電気信号として車両ＥＣＵ２０に送信され、各種処理に用いられる。
【００１８】
車両ＥＣＵ（電子コントロールユニット）２０は車両１の上記各種構成要素を制御するためのコントロールユニットであり、具体的にはマイクロプロセッサのような演算装置によって構成される。このような車両ＥＣＵ２０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等を用いて車両１の各部と通信可能に接続されており、後述する車両制御を実施する。
【００１９】
ここで図２を参照して車両ＥＣＵ２０の構成を機能的な観点から説明する。図２に示されるように、車両ＥＣＵ２０は、機械制動装置１５を用いて車両１を停車状態に維持する制動手段２２と、傾斜路において制動手段２２の機械制動装置１５が解除され、かつ、アクセル操作がなされていない場合、モータ２に車両１の停車状態を維持するための第１出力トルク値を発生させるモータ制動手段２４と、モータ制動手段２４により車両１の停車状態を維持しているモータ制動時間を検出するモータ制動時間検出手段２６と、モータ制動時間検出手段２６で検出されたモータ制動時間が所定時間以上となった場合、モータ２に発生させる第１出力トルク値を減少させる制動トルク値減少手段２８と、制動トルク値減少手段２８により第１出力トルク値を減少させている場合において、アクセル操作がなされた場合、車両１を駆動するためにアクセル開度に応じてモータ２から発生させる第２出力トルク値を算出する駆動トルク値算出手段３０と、第２出力トルク値が第１出力トルク値より小さい場合、モータ２に第１出力トルクを出力させ、第２出力トルク値が第１出力トルク値以上となった場合、モータ２に第２出力トルク値を出力させるモータ制御手段３２と、を備える。
尚、図２では後述の車両制御に関する構成のみを代表的に示しており、その他一般的な制御に関する構成については省略されている。
【００２０】
続いて図３及び図４を参照して、車両ＥＣＵ２０で実施される制御内容を具体的に説明する。図３は図２の車両ＥＣＵ２０で実施される制御内容を工程毎に示すフローチャートであり、図４はモータトルク、車速及びアクセル開度の時間的推移の一例を示すグラフである。
【００２１】
車両ＥＣＵ２０はまず、車両１が本車両制御の前提となる初期条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで想定される初期条件としては、車両１が登り勾配を有する傾斜路上に機械制動装置１５の制動力によって停車している状態をいう。ステップＳ１では、例えば車両ＥＣＵ２０が機械制動装置１５や車速センサ１８から信号を検知することで、このような初期条件の成否が判定される。
【００２２】
初期条件が成立した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、車両ＥＣＵ２０は機械制動装置１５が解除されるタイミングでモータ２から車両後退防止用トルク（第１出力トルク値）を出力するとともに、停車状態が維持されているか否かを判定する（ステップＳ２）。このときモータ２から出力される車両後退防止用トルクは、車両１が停止している傾斜路の勾配と釣り合うように設定されている。つまり、傾斜路上で機械制動装置１５が解除された際に、車両１の停止状態が維持されるように車両後退防止用トルクが出力される。ステップＳ２では、例えば車両ＥＣＵ２０がモータ２、機械制動装置１５及び車速センサ１８から信号を検知することで、このようなモータトルクによる停車状態が維持されているか否かが判定される。
【００２３】
ステップＳ２が成立した場合、車両ＥＣＵ２０はドライバの発進意思の有無を判定する（ステップＳ３）。ドライバの発進意思の有無は、例えば、アクセル開度センサ１６によって検知されるドライバのアクセル操作や、車速センサ１８によって検知される車速に基づいて判断される。
【００２４】
ここでドライバの発進意思が確認できない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、モータ制動時間検出手段２６は車両後退防止用トルクによる車両１の停止期間であるモータ制動時間が所定時間以上継続したか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで所定時間は、車両２の停止状態を車両後退防止用トルクによって維持した場合に、インバータ４に必要以上の負荷がかかってしまうこととなる期間に関する閾値として設定されている。
【００２５】
モータ制動時間が所定時間以上継続した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制動トルク値減少手段２８は、モータ２に発生させる第１出力トルク値を減少させる（ステップＳ５）。例えば図４に示されるように、時刻ｔ１までモータ制動時間が継続した場合、時刻ｔ１以降、モータ２の出力トルクである第１出力トルク値は時間の経過に従って単調に減少するように設定される。これにより、傾斜路上で勾配とモータトルクとの釣り合いにより停車状態にあった車両２は、少なからず釣り合いが破られることにより僅かながら後退することとなる。その結果、ドライバはこれまでの停車状態が車両後退防止用トルクによるものと認識することができ、モータトルクに頼った停車状態の継続中断を促すことができる。このようにしてインバータ４に必要以上の負荷がかかる事態を回避することができ、寿命の改善とともに余分な電力消費を抑えることによる航続距離の向上を図ることができる。
【００２６】
尚、第１出力トルク値の減少速度は、第１出力トルク値が減少した結果生じる車両後退が十分小さく、且つ、ドライバが認識可能な程度になるように設定されるとよく、具体的には車両重量や登板路の勾配に基づいて決定されるとよい。
【００２７】
続いて車両ＥＣＵ２０は、ステップＳ５で第１出力トルク値が減少した結果、モータ２の出力トルクがゼロになったか否かを判定する（ステップＳ６）。モータ２のトルクがゼロになっていない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、車両ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ１６の検知値に基づいて、ドライバによるアクセル操作があったか否かを判定する（ステップＳ７）。アクセル操作があった場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、駆動トルク値算出手段３０は、車両１を駆動するためにアクセル開度に応じてモータ２から発生させる第２出力トルク値を算出する（ステップＳ８）。そして第２出力トルク値が第１出力トルク値以上であるか否かを判定する（ステップＳ９）。図４の例では、時刻ｔ２にてアクセルペダルがドライバによって踏み始められるが、時刻ｔ３までの間は、アクセル開度に基づいて算出される第２出力トルク値が第１出力トルク値未満となっている様子が示されている。
【００２８】
そして時刻ｔ３にて第２出力トルク値が第１出力トルク値以上となると（ステップＳ９：ＹＥＳ）、制動トルク値減少手段２８は第１出力トルクの減算を中止するとともに、モータ制御手段３２はモータ２から第２出力トルク値を出力させる（ステップＳ１０）。逆に言えば、第２出力トルク値が第１出力トルク値未満である間は、第１出力トルク値が出力される。このようにドライバのアクセル操作によってドライバがモータトルクによる停車状態を認識したことが確認されたときには、更なる第１出力トルクの減算は不要となる。そして、アクセル操作に応じた第２出力トルク値に基づいてモータ制御を行うようにすることで、ドライバのアクセル操作に応じた車両挙動を得ることができ、停車状態からのスムーズな発進動作が可能となる。
【００２９】
尚、ステップＳ８における第２出力トルク値の算出は、例えばアクセル開度やモータ回転数をパラメータとする３次元マップを用意しておき、アクセル開度及びモータ回転数をセンサ検知することで、対応する第２出力トルク値を求めるようにしてもよい。またステップ９で第２出力トルク値が第１出力トルク値以上になった際には、モータ２の出力トルクを一時的に一定にしたあとに、アクセル開度に応じて上昇させるようにしてもよい。この場合、時刻ｔ３前後におけるトルク変化を緩和できるため、よりスムーズな発進が可能となり、ドライバビリティを向上できる。
【００３０】
一方、ステップＳ７でアクセル操作がない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ドライバに対してより認識を促すために、処理をステップＳ５に戻して第１出力トルク値を更に減少させる。このように第１出力トルク値を減少してゼロになってもなお、ドライバのアクセル操作がなされない場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、警告音等でドライバに報知した後（ステップＳ１１）、処理を終了する。
【００３１】
以上説明したように本実施形態によれば、傾斜路で機械制動装置１５が解除された際に、モータ２から第１出力トルク値を出力することにより、車両１の後退が防止される。その後、第１出力トルク値が出力されている状態が所定時間以上継続した場合には、第１出力トルク値が減少させられる。これにより、傾斜路上で勾配とモータトルクとの釣り合いにより停車状態にあった車両１は、少なからず釣り合いが破られることにより僅かながら後退する。その結果、ドライバは停車状態がモータトルクによるものと認識することができ、モータトルクに頼った停車状態の継続中断を促すことができる。このようにしてインバータ４に必要以上の負荷がかかる事態を回避することができ、寿命の改善とともに余分な電力消費を抑えることによる航続距離の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  車両
２  モータ
４  インバータ
６  バッテリ
８  プロペラシャフト
１０  差動装置
１２  駆動軸
１４  駆動輪
１５  機械制動装置
１６  アクセル開度センサ
１８  車速センサ
２０  車両ＥＣＵ
２２  制動手段
２４  モータ制動手段
２６  モータ制動時間検出手段
２８  制動トルク値減少手段
３０  駆動トルク値算出手段
３２  モータ制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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