| 【発明の名称】 |
車両の駆動力制御方法とその制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】内田 正明
【住所又は居所】神奈川県横須賀市神奈川区宝町２番地 日産自動車株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】下り坂走行時に運転者に違和感を感じさせない車両の駆動力制御方法を提供する。
【解決手段】内燃機関（１）に連結された発電機（３）と、バッテリ（１７）またはキャパシタと、駆動輪を駆動するモータ（４）とを具備した車両において、車両の速度とアクセルペダルの操作量を検出し、これら検出されたアクセルペダルの操作量と車速から演算される目標駆動力に基づきモータが制御される車両の駆動力制御方法であって、前記検出された車速の変化量に基づき演算される補正値を前記目標駆動力に加算補正する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】バッテリまたはキャパシタと、駆動輪を駆動するモータとを具備した車両において、車両の速度とアクセルペダルの操作量を検出し、これら検出されたアクセルペダルの操作量と車速から演算される目標駆動力に基づきモータが制御される車両の駆動力制御方法であって、前記検出された車速の変化量に基づき演算される補正値を前記目標駆動力に加算補正することを特徴とする車両の駆動力制御方法。
【請求項２】前記補正値は、前記車速変化量が所定値未満では０とし、所定値以上では車速変化量に応じて変化量の絶対値が大きくなるような負の値とすることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御方法。
【請求項３】前記補正値は、前記車速変化量が所定値以上では前記車速変化量を所定値にフィードバック制御する値とすることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の駆動力制御方法。
【請求項４】前記所定値は、０近傍の値とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の車両の駆動力制御方法。
【請求項５】前記所定値は、車速に応じて設定されることを特徴する請求項１から４のいずれか一つに記載の車両の駆動力制御方法。
【請求項６】前記補正値は、所定時間当たりの変化量が制限されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の車両の駆動力制御方法。
【請求項７】車両の速度を検出する手段と、アクセルペダルの操作量を検出する手段と、内燃機関に連結された発電機と、バッテリまたはキャパシタと、駆動輪を駆動するモータと、検出された車速とアクセルペダルの操作量に基づき目標駆動力を演算する手段と、演算された目標駆動力に基づき前記モータを制御する手段と、を備えた車両の駆動力制御装置であって、前記車速検出手段によって検出される車速の変化量に基づき補正値を演算し、この補正値を前記目標駆動力に加算補正する手段を備えたことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は車両の駆動力制御方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の車両、特にいわゆるハイブリッド車両の駆動力制御方法として、特開２０００−２３６６０２号公報に記載の技術がある。この駆動力制御方法は、出力トルクを電子制御可能なエンジンと、このエンジンに連結され、出力トルクと回転数とを電子制御可能な発電機と、駆動輪に連結され、出力トルクと回転数とを電子制御可能なモータとを備え、これらを一括制御することで駆動力を制御する駆動力制御方法であって、具体的には、アクセル操作量と車速とから目標駆動力を演算し、この目標駆動力に基づいてモータの出力トルクを制御しているものである。
【０００３】一方、前述の駆動力制御方法では目標駆動力を平坦路を基準として演算しており、下り坂でエネルギ回生の負のエネルギが不足して運転者が要求していないにもかかわらず、車両の速度が増速して運転性が損なわれたり、またエネルギ回生の点では回生可能なエネルギを車両の増速によって消費して効率向上を図れないという問題があり、下り坂での運転性を改善する技術として特開平９−１００９０３号公報に開示されたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術は、アクセル開放時に車両の速度が増速した場合には変速機の変速比を大きくしてエンジンブレーキが強く作用するようにした制御装置であり、下り坂での運転性を向上することができるものであるが、この従来技術では、エンジン及び変速機を備えない車両、例えば、駆動輪をモータで直接駆動するような電気自動車にそのまま適用することはできない。
【０００５】そこで本発明は、このような課題に鑑み、アクセル操作量に応じて、目標駆動力基本値を車速の変化量から演算される目標駆動力補正値で補正して目標駆動力を演算することにより、下り坂においても必要十分なエネルギ回生を成し遂げつつ運転性を向上する駆動力制御方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、バッテリまたはキャパシタと、駆動輪を駆動するモータとを具備する車両において、車両の速度とアクセルペダルの操作量を検出し、これら検出されたアクセルペダルの操作量と車速から演算される目標駆動力に基づきモータが制御される車両の駆動力制御方法であって、前記検出された車速の変化量に基づき演算される補正値を前記目標駆動力に加算補正する。
【０００７】第２の発明は、第１の発明において、前記補正値は、前記車速変化量が所定値未満では０とし、所定値以上では車速変化量に応じて変化量の絶対値が大きくなるような負の値とする。
【０００８】第３の発明は、第１または第２の発明において、前記補正値は、前記車速変化量が所定値以上では前記車速変化量を所定値にフィードバック制御する値とする。
【０００９】第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、前記所定値は、０近傍の値とする。
【００１０】第５の発明は、第１から第４のいずれか一つの発明において、前記所定値は、車速に応じて設定される。
【００１１】第６の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、前記補正値は、所定時間当たりの変化量が制限される。
【００１２】第７の発明は、車両の速度を検出する手段と、アクセルペダルの操作量を検出する手段と、内燃機関に連結された発電機と、バッテリまたはキャパシタと、駆動輪を駆動するモータと、検出された車速とアクセルペダルの操作量に基づき目標駆動力を演算する手段と、演算された目標駆動力に基づき前記モータを制御する手段とを備えた車両の駆動力制御装置であって、前記車速検出手段によって検出される車速の変化量に基づき補正値を演算し、この補正値を前記目標駆動力に加算補正する手段を備えた。
【００１３】
【発明の効果】第１と第７の発明では、アクセルペダルの操作量と車速から演算される目標駆動力に車速の変化量に基づき演算される補正値を加算補正することにより、運転者がアクセルペダルを操作していないにもかかわらず車速が変化する、例えば車両が下り坂を走行しても車両が過度に増速することなく、運転者に違和感を与えない運転性を確保できるとともに、エネルギを効率よく回生できるのでシステムとしてのエネルギ効率を向上させることができる。
【００１４】第２の発明では、補正値を車速変化量が所定値未満では０、所定値以上では車速変化量に応じて変化量の絶対値が大きくなるような負の値としたので、車速変化量に応じて木目細かな制御を行うことができ、一層違和感のない運転性を確保することができる。
【００１５】第３の発明では、補正値を車速変化量が所定値以上では車速変化量を所定値にフィードバック制御する値としたので、一層精度よく制御を行うことができる。
【００１６】第４の発明では、所定値を０近傍の値としたので、下り坂走行時でも車速が増速せずにエネルギ回生を行わせることができる。
【００１７】第５の発明では、所定値を車速に応じて設定するので、車速に代表される走行条件に応じて所定値を設定することができ、補正精度を向上できる。
【００１８】第６の発明では、補正値の時間当たりの変化量を制限したので、アクセル操作の有無の切り換わり時の目標駆動力の急激な変化を抑制し、良好な運転性を確保することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１に示す構成は、本発明の駆動力制御方法を適用するシステムの構成の一例である。
【００２０】システムは、エンジン１を制御するエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵという。）２と、発電機３と図示しない駆動輪を駆動するモータ４とを備えた変速機５を制御するトランスミッションコントロールユニット（以下、ＴＣＵという。）６、およびＥＣＵ２とＴＣＵ６とを統括的に制御する統合コントロールユニット（以下、ＵＣＵという。）７とを備える。
【００２１】エンジン１には電子制御式スロットル弁８のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ９と、吸入空気量を検出するエアフローメータ１０と、エンジン回転数及び回転の位相を検出するためのクランク角センサ１１とが設置されており、これらのセンサの出力はＥＣＵ２に入力される。これらの信号に基づいてＥＣＵ２は点火プラグ１２の点火時期制御やインジェクタ１３の燃料噴射時期制御を行う。
【００２２】つまり、吸入空気量とエンジン回転数およびエンジン回転の位相に基づき、吸入空気量に応じた燃料噴射量と、エンジン負荷とエンジン回転数に応じた点火時期を演算し、この演算結果に基づきインジェクタ１３を駆動して所定量の燃料をエンジン２に噴射するとともに、演算による点火時期に従って点火プラグ１２により燃料に点火する。
【００２３】さらに、図示しないアクセルペダル操作量検出手段によって検出されたアクセルペダル操作量が入力されるＵＣＵ７で目標エンジントルクが演算され、この演算結果がＥＣＵ２に入力される。ＥＣＵ２は目標エンジントルクに応じてスロットル弁８の開度を制御し、吸入空気量を目標エンジントルクとなるように制御する。尚、本システムではスロットル弁８を備えたガソリンエンジンを用いて説明したが、ディーゼルエンジンを用いたシステムであってもよい。ディーゼルエンジンを用いた場合には、出力トルクが燃料噴射量に比例するので、燃料噴射量を制御することで出力トルクを制御可能である。
【００２４】また変速機５にはエンジン回転数に比例する発電機３の回転数を検出するための回転数センサ１４と、車速に比例するモータ４の回転数を検出する回転数センサ（車速検出手段）１５が備えられており、これらのセンサ出力はＴＣＵ６に送信される。ＴＣＵ６はＵＣＵ７が演算した目標発電機回転数となるように、発電機３の回転数をフィードバック制御する。さらにＴＣＵ６はＵＣＵ７が演算するモータの目標駆動力となるように、モータ４の出力トルクをフィードフォワード制御する。
【００２５】なお変速機５とＴＣＵ６との間にインバータ１６が設置され、ＴＣＵ６から送信された発電機制御信号とモータ制御信号はインバータを経由して変速機５に送信される。また、インバータ１６は車両減速時等の回生エネルギをバッテリ１７へ充電するように、またバッテリ１７の電力をモータ４に供給するように、さらに発電機３が発電した電力をバッテリ１７に充電するように制御する。なお、バッテリ１７に換えて、キャパシタを用いることも可能である。
【００２６】図２は、特開２０００−２３６６０２号公報に記載の技術において、ＵＣＵ７が実施する制御方法を説明するブロック図である。
【００２７】アクセルペダル操作量ＡＰＳと車速ＶＳＰが入力される目標駆動力演算ブロック２０は、車速ＶＳＰ毎にアクセルペダル操作量ＡＰＳに応じた適切な駆動力が得られるように所定のマップから目標駆動力ｔＦｗを設定する。この設定された目標駆動力ｔＦｗはＴＣＵ６に出力される。一方で、目標駆動力ｔＦｗには車速ＶＳＰが乗算されて目標モータ出力ｔＰｍが演算され、この目標モータ出力ｔＰｍに発電機損失Ｌｍとモータ損失Ｌｇ、及びバッテリ状態に応じた補正値ｔＰｂを加算して目標発電機出力ｔＰｇが求められる。
【００２８】ここで発電機損失Ｌｍは、発電機損失演算ブロック３０において目標駆動力ｔＦｗを定数ｚで除した値と車速ＶＳＰの関係からなるマップから算出され、モータ損失Ｌｇはモータ損失演算ブロック４０において目標エンジン駆動力ｔＴｅを定数ｚで除した値とエンジン回転数Ｎｇとの関係からなるマップから算出される。またバッテリ状態に応じた補正値ｔＰｂはバッテリの残量が多ければ小さな値を設定し、少なければ大きな値を設定する。
【００２９】次に、目標発電機出力ｔＰｇを車速ＶＳＰで除して補正後の目標駆動力ｔＦｗ２が演算され、この目標駆動力ｔＦｗ２は目標発電機回転数演算ブロック５０に入力される。また目標発電機回転数演算ブロック５０には車速ＶＳＰも入力される。目標発電機回転数演算ブロック５０では、既定のマップを用いて、入力された目標駆動力ｔＦｗ２と車速ＶＳＰとから目標発電機回転数ｔＮｇを設定し、この目標発電機回転数ｔＮｇをＴＣＵ６に出力する。ここで目標発電機回転数ｔＮｇは、目標発電機出力ｔＰｇを最も少ない燃料消費量で実現できる回転数である。
【００３０】一方で目標発電機出力ｔＰｇは、エンジン回転数Ｎｇによって除算され、この値が目標エンジントルクｔＴｅとしてＥＣＵ２へ出力される。
【００３１】このような制御によって従来技術は、運転性と燃料経済性とを両立するものである。この制御でアクセル操作がない場合には、目標駆動力ｔＦｗが車速ＶＳＰに応じた負の値に設定されているためエンジンは停止し、モータは発電機として作動してエネルギの回生が行われる。回生されたエネルギはバッテリに充電され、アイドルストップ時等に消費される。しかしながらこの制御においては、目標駆動力ｔＦｗが平坦路を基準として設定された一定値であるため、下り坂では車両が増速したり、エネルギの回生が十分に行えないという問題がある。
【００３２】そこで本発明では、図２に示す目標駆動力演算ブロック２０に換えて図３の目標駆動力演算ブロック６０を用いることでこの問題を解決するものである。
【００３３】目標駆動力演算ブロック６０は、目標駆動力基本値演算ブロック６１と目標駆動力補正値演算ブロック６２とを備えており、目標駆動力基本値演算ブロック６１にはアクセル操作量ＡＰＳと車速ＶＳＰが入力され、所定のマップから目標駆動力基本値ｔＦｗＢを設定する。このマップはアクセル操作量ＡＰＳと車速ＶＳＰとが大きいほど目標駆動力基本値ｔＦｗＢも大きな値を得るように設定されている。
【００３４】一方、目標駆動力補正値演算ブロック６２には、アクセル操作量ＡＰＳと車速ＶＳＰと所定時間毎の車速の変化量ΔＶＳＰが入力され、目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０が演算される。目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０はアクセル操作量ＡＰＳが０でない場合には０が設定され、アクセル操作量ＡＰＳが０の場合には車速ＶＳＰ毎に車速の変化量ΔＶＳＰに応じて図４に示すような所定のマップから検索されるか、または後述するように車速の変化量ΔＶＳＰが車速ＶＳＰに応じて設定される所定の変化量ｔΔＶＳＰ以下となるように目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０がフィードバック演算される。
【００３５】目標駆動力補正値演算ブロック６２で設定された目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０は、後述する車速の変化速度を規制するなまし処理が加えられ、目標駆動力補正値ｔＦｗＣとして設定される。
【００３６】次に、目標駆動力基本値ｔＦｗＢに目標駆動力補正値ｔＦｗＣが加算されて、目標駆動力ｔＦｗが演算される。
【００３７】図４に示すマップは、アクセル操作量ＡＰＳが０の場合の、車速ＶＳＰ毎に車速の変化量ΔＶＳＰから目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０を設定するためのマップの一例である。なお、アクセル操作量ＡＰＳが０でない場合には目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０に０が設定される。このマップを参照すると、目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０は、車速の変化量ΔＶＳＰが所定変化量ｔΔＶＳＰ未満の場合には、目標駆動力基本値ｔＦｗＢのみで十分な駆動力の状態であり、０が設定される。
【００３８】一方、車速の変化量ΔＶＳＰが所定変化量ｔΔＶＳＰ以上の場合に目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０は、車速の変化量ΔＶＳＰに応じて（図４では比例して）絶対値が大きくなる負の値である。ここで所定変化量ｔΔＶＳＰは０に近い小さな値である。これは走行条件としては、下り坂であっても車両は増速しない状態であり、このエネルギを回生エネルギとして回収するものである。
【００３９】図中の指数ａ、ｂ、ｃは走行する下り坂の勾配の度合を示しており、ａ＜ｂ＜ｃの関係にある。勾配ａ、ｂ、ｃの大きさに応じて車速の変化量（増速分）はΔＶＳＰａ、ΔＶＳＰｂ、ΔＶＳＰｃで設定され、エネルギ回生が可能な目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０は勾配ａ、ｂ、ｃに対応してそれぞれ、ｔＦｗＣａ、ｔＦｗＣｂ、ｔＦｗＣｃで検索される。
【００４０】このように勾配の度合により変化する車速の変化量ΔＶＳＰに応じて目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０を設定することで、勾配に応じて車両は等加速度で走行、つまり勾配が大きければ大きな加速度で走行し、一方で、従来技術では一定とされた目標駆動力を目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０によって補正することで、その差分が回生エネルギとしてバッテリに充電される。このとき回生エネルギ量は勾配が大きいほど回生エネルギ量も大きくなるように目標駆動力補正値が設定される。従って運転者は視覚によって勾配の度合を把握し、その勾配の度合によって車両の加速度合を予見するが、このような運転者の感覚に沿った目標駆動力の補正を行うことができるため運転性を損なうことがない一方で、勾配に応じて目標駆動力の補正値を設定することで回生エネルギ量を増加させてエネルギ効率を向上させることができる。
【００４１】なお、エネルギの回生によってバッテリが充電されるが、充電量がフルの状態になった場合には、過充電を防止するために充電を中止し、回生エネルギを発電機に供給して発電機を運転し、発電機に直結したエンジンを回転させる。このようにすることで回生エネルギを消費するとともに、エンジンのモータリングによってエンジンブレーキが生じ、運転者に違和感のない運転性を確保できる。
【００４２】図５に示すフローチャートは、目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０をフィードバック演算するためのフローチャートである。
【００４３】まずステップ１で、アクセル操作量ＡＰＳが０か否かを判定する。０である場合にはステップ２に進み、０以外の場合にはステップ４に進む。ステップ２では、車速の変化量ΔＶＳＰが所定変化量ｔΔＶＳＰ以上であるか否かを判定し、以上の場合にはステップ３にそれ以外の場合にはステップ４に進む。ステップ３では、車速の変化量ΔＶＳＰが所定変化量ｔΔＶＳＰ以上とならないようにＰＩ制御によって、目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０が下式によって演算される。
【００４４】
【数１】
【００４５】上式中、Ｋｐ、Ｋｉは定数である。
【００４６】ステップ４では、目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０に０を設定して制御を終了する。
【００４７】このような制御によって、勾配に応じた目標駆動力補正値を設定することにより、運転者の感覚に則した車両の走行を実現するとともに、回生エネルギ量を増大し、エネルギ効率を向上することができる。さらに、如何なる勾配の下り坂であっても、所定変化量ｔΔＶＳＰに車速の変化量ΔＶＳＰを略一致させることができ、制御誤差の定常偏差を除去でき、精度よく制御を行うことが可能となる。
【００４８】図６は、車速ＶＳＰに応じた所定変化量ｔΔＶＳＰを設定するためのマップであり、所定変化量ｔΔＶＳＰを低速側で大きな値となるように設定することで、低速時に下り坂に差し掛かった場合には運転者は車両が加速することを予知することができるため、所定変化量ｔΔＶＳＰを大きめに設定し、下り坂に進入する車速が早い場合には所定変化量ｔΔＶＳＰを小さく抑制し、下り坂による車両の急激な加速を抑制して危険を防止する。このように運転者の視覚から予知される車両挙動と近似する挙動とすることで違和感のない運転性を実現することができるとともに、回生エネルギ量を増大することができる。
【００４９】図７は、目標駆動力補正値ｔＦｗＣのなまし処理を説明するフローチャートである。
【００５０】ステップ１で現在の目標駆動力補正値ｔＦｗＣと目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０と等しいか比較し、等しければ現在の目標駆動力補正値ｔＦｗＣを維持して制御を終了し、等しくない場合にはステップ２に進み、現在の目標駆動力補正値ｔＦｗＣが目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０より大きいか判定する。
【００５１】大きい場合にはステップ３で、現在の目標駆動力補正値ｔＦｗＣから補正量ΔｔＦｗＣを減算したものを新たな目標駆動力補正値ｔＦｗＣとして設定する。一方、現在の目標駆動力補正値ｔＦｗＣが目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０以下の場合には、現在の目標駆動力補正値ｔＦｗＣに補正量ΔｔＦｗＣを加算したものを新たな目標駆動力補正値ｔＦｗＣとして設定する。
【００５２】このなまし処理を実施することにより、アクセル操作の有無の切り換わり時の目標駆動力ｔＦｗの急激な変化を抑制し、良好な運転性を確保することができる。
【００５３】以上説明したように本発明では、図８に示すように、アクセル操作量ＡＰＳが０の場合にアクセル操作量ＡＰＳと車速ＶＳＰに基づきに演算される目標駆動力基準値ｔＦｗＢを、アクセル操作量ＡＰＳと車速ＶＳＰと車速の変化量ΔＶＳＰより演算される目標駆動力補正値ｔＦｗＣ０により車速の変化量ΔＶＳＰが所定変化量を超えないように加算補正することにより、車両が下り坂を走行しても車両が過度に増速することなく、運転者に違和感を与えない運転性を確保できるとともに、エネルギを回生することでシステムとしてのエネルギ効率を向上させることができる。さらに車速の変化量に応じて目標駆動力補正値を設定するので、木目細かく制御することができ、より一層の運転性向上を図ることができる。
【００５４】本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【住所又は居所】神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地
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| 【出願日】 |
平成１３年１１月２９日（２００１．１１．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５５１３
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 政喜 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１６４０１３（Ｐ２００３−１６４０１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年６月６日（２００３．６．６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３６３７０９（Ｐ２００１−３６３７０９） |
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