JP2006280099A - 自動車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の加減速によるショックを抑制する。
【解決手段】 入力された加速度Ｇと前回入力された加速度Ｇになまし処理を施した値としてのなまし値Ｇｐｒｅとの偏差ΔＧが閾値ΔＧｒｅｆより大きいときには（ステップＳ１５０）、加速度の変化が大きく運転者が乗り心地の悪さを感じるようなショックが発生すると判断して、偏差ΔＧに係数Ｋを乗じて得られるトルクの変化量（ΔＧ・Ｋ）を補正トルクＴｍｒｒとして設定し（ステップＳ１６０）、設定した補正トルクＴｍｒｒを用いてモータのトルク指令Ｔｍ＊を補正して（ステップＳ１８０）、補正したトルク指令Ｔｍ＊でモータ４２が駆動するよう制御する（ステップＳ１９０）。こうすれば、モータ４２から加速度の変化を抑制するよう補正したトルクを出力するから、加減速によるショックの発生を抑制することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車およびその制御方法に関し、詳しくは、走行用の動力を出力可能な電動機を備える自動車およびその制御方法に関する。

従来、この種の自動車としては、前輪に接続された前軸に変速機を介して動力を出力するエンジンと、後輪に接続された後軸に動力を出力するモータとを備え、４輪を駆動させて走行できるものが提案されている（特に、特許文献１参照）。この自動車では、変速機の変速中において、４輪の駆動力の合計値が変速開始前の４輪の駆動力の合計値より少ないときには不足分の駆動力をモータで補うことにより、エンジンから前軸への動力の伝達が途切れて減速することによるショックの発生を抑制している。
特開２００１−３４７８４６号公報

しかしながら、上述の自動車では、変速機の変速中における減速によるショックを抑制することについては考慮されているが、走行時に路面の凹凸などを乗り越える際の加減速によるショックについては考慮されていない。走行時に路面の凹凸を乗り越える際のショックを抑える方法として、タイヤやサスペンションを用いて路面からのショックを吸収する方法があるが、この方法では車両の加減速によるショックを充分に抑制することができるない。

本発明の自動車およびその制御方法は、加減速によるショックの発生を抑制することを目的とする。

本発明の自動車およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
走行用の動力を出力可能な電動機を備える自動車であって、
加速度を検出する加速度検出手段と、
該検出された加速度の変化が所定変化以上であるときには、該加速度の変化を抑制する抑制トルクを出力するよう前記電動機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

本発明の自動車では、車両の加速度の変化が所定変化以上であるときには、加速度の変化を抑制する抑制トルクを出力するよう電動機を制御する。車両の加速度の変化を抑制することができるから、加減速によるショックの発生を抑制することができる。

本発明の自動車において、前記制御手段は、前記検出された加速度の時間微分値が所定値以上であるときを前記加速度の変化が所定変化以上であるときとして、前記抑制トルクを出力するよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。車両の加速度の時間微分値が所定値以上であるときに抑制トルクを出力するよう電動機を制御するから、加減速によるショックの発生を抑制することができる。

また、本発明の自動車において、前記制御手段は、前記検出された加速度の時間微分値に基づいて前記抑制トルクを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車両の加速度の時間微分値に応じた抑制トルクを電動機から出力することができる。この場合、前記制御手段は、前記検出された加速度の時間微分値に加えて該自動車の重量に基づいて前記抑制トルクを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車両の加速度の時間微分値に加えて自動車の重量に応じた抑制トルクを電動機から出力することができる。この結果、より適正に加減速によるショックの発生を抑制することができる。

さらに、本発明の自動車において、前記制御手段は、前記検出された加速度の時間微分値に基づいて加速度の変化を推定すると共に該推定された加速度の変化に基づいて前記抑制トルクを設定し、該設定された抑制トルクを出力するよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、推定された加速度の変化に基づく抑制トルクを電動機から出力することができる。

そして、本発明の自動車において、第１の車軸に動力を出力する内燃機関を備え、前記電動機は、第２の車軸に動力を出力可能であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関からの動力を第１の車軸に出力すると共に電動機からの抑制トルクを第２の車軸に出力することができる。

本発明の自動車の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な電動機を備える自動車の制御方法であって、
加速度を検出し、
該検出された加速度の変化が所定変化以上であるときには、該加速度の変化を抑制する抑制トルクを出力するよう前記電動機を制御する
ことを要旨とする。

本発明の自動車の制御方法では、車両の加速度の変化が所定変化以上であるときには、加速度の変化を抑制する抑制トルクを出力するよう電動機を制御する。車両の加速度の変化を抑制することができるから、加減速によるショックの発生を抑制することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン用電子制御ユニット（図中、エンジンＥＣＵ）３３により制御されるエンジン３２からの動力をＣＶＴ用電子制御ユニット（図中、ＣＶＴＥＣＵ）３８により制御されるトルクコンバータ３６と無段変速機としてのＣＶＴ３７とを介して前輪２２ａ，２２ｂに出力する前輪駆動系３０と、モータ用電子制御ユニット（図中、モータＥＣＵ）４３によりインバータ４４のスイッチング素子をスイッチング制御することにより制御されるモータ４２からの動力を後輪２４ａ，２４ｂに出力する後輪駆動系４０と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

前輪駆動系３０のエンジン３２のクランクシャフト３４にはオルタネータ５２が取り付けられており、その発電電力を高圧バッテリ４６やインバータ４４を介してモータ４２に供給したり、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４を介して低圧バッテリ５６や複数の補機５８ａ，５８ｂに供給する。前輪駆動系３０のトルクコンバータ３６は、クラッチＣ１を介してＣＶＴ３７と接続されている。クラッチＣ１は、エンジン３２やトルクコンバータ３６を前輪２２ａ，２２ｂから切り離すことができるようになっている。また、前輪駆動系３０のエンジン用電子制御ユニット３３やＣＶＴ用電子制御ユニット３８は、エンジン３２やＣＶＴ３７の状態を図示しない各種センサから入力し、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの指令に基づいてエンジン３２やＣＶＴ３７，クラッチＣ１，トルクコンバータ３６などを制御している。

後輪駆動系４０のモータ用電子制御ユニット４３は、モータ４２に取り付けられた回転位置センサ４２ａなどから入力した信号やハイブリッド用電子制御ユニット７０からの指令に基づいてモータ４２を制御している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速を検出する車速センサ８７からの車速Ｖ，加速度を検出する加速度センサ８８からの加速度Ｇなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、オルタネータ５２への駆動信号やＤＣ／ＤＣコンバータ５４への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン用電子制御ユニット３３やＣＶＴ用電子制御ユニット３８，モータ用電子制御ユニット４３と通信しており、各種制御信号やデータのやり取りを行なっている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、高圧バッテリ４６や低圧バッテリ５６の管理も行なっており、高圧バッテリ４６や低圧バッテリ５６を管理するのに必要な信号、例えば，各バッテリの出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流や各バッテリに取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されている。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、各バッテリを管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて各バッテリの残容量（ＳＯＣ）も演算している。

こうして構成されたハイブリッド自動車２０は、操作者のアクセル操作に応じて、主としてエンジン３２からの動力を前輪２２ａ，２２ｂに出力して走行し、必要に応じてモータ４２からの動力を後輪２４ａ，２４ｂに出力して４輪駆動により走行する。４輪駆動により走行する場合の例としては、アクセルペダル８３が大きく踏み込まれた急加速時や車輪がスリップしたときなどがあげられる。また、走行中にブレーキペダル８５が踏み込まれたときなどの減速時には、クラッチＣ１の接続を解除しエンジン３２をＣＶＴ３８から切り離した状態でエンジン３２を停止すると共にモータ４２を回生制御して後輪２４ａ，２４ｂに制動力を付与すると共にその運動エネルギーを電力に変換して高圧バッテリ４６に回収する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に走行中に加速度が変化したときの動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるモータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

モータ駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃやブレーキペダルポジションセンサ８５からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８７からの車速Ｖ，加速度センサ８８からの加速度Ｇ，モータ４２の回転数Ｎｍ，モータ４２のトルク指令Ｔｍ＊など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータ４２の回転数Ｎｍは、回転位置検出センサ４２ａにより検出されるモータ４２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータ用電子制御ユニット４３から通信により入力するものとした。また、モータトルク指令Ｔｍ＊は、モータ４２からの動力を後輪２４ａ，２４ｂに出力して４輪駆動により走行しているときに、本ルーチンとは別にハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンにおいてアクセル開度Ａｃｃや車速Ｖなどに基づいて設定されるモータ４２のトルク指令Ｔｍ＊を入力するものとした。なお、トルク指令Ｔｍ＊は、モータ４２の図示しない温度センサにより検出された高圧バッテリ４６の電池温度と高圧バッテリ４６の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定される高圧バッテリ４６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定されている。

こうしてデータを入力すると、入力された車速Ｖが車両の停車が推測されるような低速で走行中であると判断できる車速の閾値Ｖｒｅｆより高いか否かを判定する（ステップＳ１１０）。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆより高いときには、車両が低速走行中ではないと判断して、続いて、ブレーキペダルポジションＢＰが運転者によりブレーキペダル８５が大きく踏み込まれていて運転者が制動を要求していると判断できる踏み込み量の閾値ＢＰｒｅｆより小さいか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ブレーキペダルポジションＢＰが閾値ＢＰｒｅｆより小さいときには、運転者が制動を要求していないと判断して、次に、アクセル開度Ａｃｃの時間変化率ΔＡｃｃが運転者によりアクセルペダル８３が急激に踏み込まれていて運転者が急加速を要求していると判断できる変化率の閾値ΔＡｃｒｅｆより小さいか否かを判定する（ステップＳ１３０）。アクセル開度Ａｃｃの時間変化率ΔＡｃｃが閾値ΔＡｃｃｒｅｆより小さければ、運転者が急加速を要求していないと判断して、続いて、入力された加速度Ｇと前回本ルーチンを実行した際に入力された加速度Ｇになまし処理を施した値としてのなまし値Ｇｐｒｅとの偏差を偏差ΔＧとして設定して（ステップＳ１４０）、設定された偏差ΔＧの絶対値が閾値ΔＧｒｅｆより大きいか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ここで、閾値ΔＧｒｅｆは、運転者が乗り心地の悪さを感じるようなショックが発生することが推定される加速度の時間微分値の絶対値に本ルーチンが繰り返し実行される時間（例えば、数ｍｓｅｃ）を乗じた値として設定されている。

偏差ΔＧの絶対値が閾値ΔＧｒｅｆより大きいときには、運転者が乗り心地の悪さを感じるようなショックが発生すると判断して、偏差ΔＧに係数Ｋを乗じて得られるトルクの変化量（ΔＧ・Ｋ）を補正トルクＴｍｒｒとして設定する（ステップＳ１６０）。ここで、係数Ｋは、加速度の偏差としての偏差ΔＧをトルク値に変換する変換係数であり、車両重量や後輪２４ａ，２４ｂのタイヤ径などから求めるものとした。

こうして補正トルクＴｍｒｒを設定すると、ステップＳ１００の処理で入力されたモータトルク指令Ｔｍ＊から補正トルクＴｍｒｒを減じた値をモータ４２のトルク指令Ｔｍ＊として設定する（ステップＳ１８０）。このようにモータ４２のトルク指令Ｔｍ＊を設定することにより、モータ４２から出力するトルクを補正トルクＴｍｒｒで補正したトルク、つまり、加速度の変化を抑制するトルクとして設定することができる。

トルク指令Ｔｍ＊を設定すると、モータ４２のトルク指令Ｔｍ＊をモータ用電子制御ユニット４３に送信して（ステップＳ１９０）、モータ駆動制御ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ＊を受信したモータ用電子制御ユニット４３は、トルク指令Ｔｍ＊でモータ４２が駆動されるようインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

図３は、車両の加速度の時間変化の一例を示す説明図である。図中、実線ＡはステップＳ１００の処理で入力されたトルク指令Ｔｍ＊を補正トルクＴｍｒｒで補正したときの加速度の時間変化を示し、破線ＢはステップＳ１００の処理で入力されたトルク指令Ｔｍ＊を補正トルクＴｍｒｒで補正しないときの加速度の時間変化を示している。車両が一定の加速度で走行しているときに時間ｔ０で路面の凹凸を乗り越えて時間ｔ１で時間ｔ０以前の走行状態に戻ったとすると、トルク指令Ｔｍ＊を補正トルクＴｍｒｒで補正せずにそのままモータ４２から出力したときには、破線Ｂに示すように、時間ｔ０から時間ｔ１の間で車両の加速度が大きく増減する。一方、補正トルクＴｍｒｒで補正したトルクをモータ４２から出力したときには、実線Ａに示すように、時間ｔ０で偏差ΔＧの絶対値が閾値ΔＧｒｅｆより大きい、つまり、加速度の変化が大きいと判定されると、モータ４２から加速度の変化を抑制するトルクが出力されるから、時間ｔ０から時間ｔ１での車両の加速度の増減が緩和される。このように、加速度の変化が大きいときには、モータ４２からステップＳ１００の処理で入力されたトルク指令Ｔｍ＊を補正トルクＴｍｒｒで補正したトルクを出力することにより、車両の加速度の増減を抑制することができる。こうすれば、車両の加減速によるショックの発生を抑えることができる。なお、このように、モータ４２のトルク指令Ｔｍ＊を補正すると高圧バッテリ４６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを超える場合があるが、超えたとしても瞬間的なものだから高圧バッテリ４６が破損に至ることはない。

一方、偏差ΔＧの絶対値が閾値ΔＧｒｅｆ以下であるときには、加速度の変化が小さくショックが発生しても運転者が乗り心地の悪さを感じるほどではないため加速度の増減を抑制する制御を行なう必要がないと判断して、本ルーチンを終了する。

また、入力された車速Ｖが車速の閾値Ｖｒｅｆより低かったり（ステップＳ１１０）、ブレーキペダルポジションＢＰが閾値ＢＰｒｅｆより大きかったり（ステップＳ１２０）、アクセル開度Ａｃｃの時間変化率ΔＡｃｃが閾値ΔＡｃｒｅｆより大きいときには（ステップＳ１３０）、車両が停車する可能性があったり、運転者が制動や急加速を要求しているため、加速度の増減を抑制する制御を行なうのは適切ではないと判断して、本ルーチンを終了する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、加速度の変化が大きいときには、モータ４２から加速度の変化を抑制するように補正したトルクを出力するから車両の加速度の変化を抑制することができる。この結果、加減速によるショックの発生を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１４０の処理で、前回本ルーチンを実行した際に入力された加速度Ｇになまし処理を施した値としてのなまし値Ｇｐｒｅを用いて偏差ΔＧを設定するものとしたが、前回本ルーチンを実行したときに入力された加速度Ｇをそのまま用いて偏差ΔＧを設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１５０の処理で、加速度の偏差ΔＧと運転者が乗り心地の悪さを感じるようなショックが発生する加速度の時間微分値の絶対値に本ルーチンが繰り返し実行される時間（例えば、数ｍｓｅｃ）を乗じた値としての閾値ΔＧｒｅｆとを比較するものとしたが、加速度の偏差ΔＧを本ルーチンが繰り返し実行される時間（例えば、数ｍｓｅｃ）で除した時間微分値と運転者が乗り心地の悪さを感じるようなショックが発生する加速度の時間微分値とを比較するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１６０の処理で入力された加速度Ｇに基づいて設定される偏差ΔＧを用いてモータ４２のモータトルク指令を補正するものとしたが、偏差ΔＧと加速度の時間変化との関係を予め実験で求めておき、偏差ΔＧから加速度の時間変化を予測して、予測された加速度の変化に基づいて加速度の増減を抑制するようなトルクでモータ４２のモータトルク指令を補正するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン３２からの動力で前輪２２ａ，２２ｂを駆動する前輪駆動系３０と、モータ４２からの動力で後輪２４ａ，２４ｂを駆動する後輪駆動系とを備え、主として前輪駆動系で走行するものとしたが、前輪駆動系の構成と後輪駆動系の構成とを入れ替えて、主として後輪駆動系で走行するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、走行用の動力を出力する動力源として前輪駆動系３０のエンジン３２と後輪駆動系４０のモータ４２とを備えるものとしたが、走行用の動力を出力する動力源としてモータのみを備えるものとしたり、前輪駆動系３０のエンジン３２に換えて他の動力源（例えば、モータなど）を備えるものとしてもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車産業などに利用可能である。

実施例のハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるモータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 車両の加速度の時間変化の一例を示す説明図である。

符号の説明

２０ ハイブリッド自動車、２２ａ，２２ｂ 前輪、２４ａ，２４ｂ 後輪、３０ 前輪駆動系、３２ エンジン、３３ エンジン用電子制御ユニット、３４ クランクシャフト、３６ トルクコンバータ、３７ ＣＶＴ、３８ ＣＶＴ用電子制御ユニット、４０ 後輪駆動系、４２ モータ、４２ａ 回転位置センサ、４３ モータ用電子制御ユニット、４４ インバータ、４６ 高圧バッテリ、５２ オルタネータ、５４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、５６ 低圧バッテリ、５８ａ，５８ｂ 補機、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８７ 車速センサ、８８ 加速度センサ、Ｃ１ クラッチ。

Claims (7)

1. 走行用の動力を出力可能な電動機を備える自動車であって、
   加速度を検出する加速度検出手段と、
   該検出された加速度の変化が所定変化以上であるときには、該加速度の変化を抑制する抑制トルクを出力するよう前記電動機を制御する制御手段と、
   を備える自動車。
2. 前記制御手段は、前記検出された加速度の時間微分値が所定値以上であるときを前記加速度の変化が所定変化以上であるときとして、前記抑制トルクを出力するよう前記電動機を制御する手段である請求項１記載の自動車。
3. 前記制御手段は、前記検出された加速度の時間微分値に基づいて前記抑制トルクを設定する手段である請求項１または２記載の自動車。
4. 前記制御手段は、前記検出された加速度の時間微分値に加えて該自動車の重量に基づいて前記抑制トルクを設定する手段である請求項３記載の自動車。
5. 前記制御手段は、前記検出された加速度の時間微分値に基づいて加速度の変化を推定すると共に該推定された加速度の変化に基づいて前記抑制トルクを設定し、該設定された抑制トルクを出力するよう前記電動機を制御する手段である請求項１または２記載の自動車。
6. 請求項１ないし５いずれか記載の自動車であって、
   第１の車軸に動力を出力する内燃機関を備え、
   前記電動機は、第２の車軸に動力を出力可能である
   自動車。
7. 走行用の動力を出力可能な電動機を備える自動車の制御方法であって、
   加速度を検出し、
   該検出された加速度の変化が所定変化以上であるときには、該加速度の変化を抑制する抑制トルクを出力するよう前記電動機を制御する
   自動車の制御方法。
   
   

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