特許 7166717 車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-28

(45)【発行日】2022-11-08

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/08 20060101AFI20221031BHJP

   B60K 6/46 20071001ALI20221031BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20221031BHJP

   B60L 7/24 20060101ALI20221031BHJP

   B60T 7/12 20060101ALI20221031BHJP

   B60T 8/17 20060101ALI20221031BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20221031BHJP

   B60W 20/14 20160101ALI20221031BHJP

   G08G 1/16 20060101ALI20221031BHJP

【ＦＩ】

B60W10/08 900

B60K6/46 ZHV

B60L3/00 H

B60L7/24 D

B60T7/12 C

B60T8/17 C

B60W10/06 900

B60W20/14

G08G1/16 C

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2018178203

(22)【出願日】2018-09-24

(65)【公開番号】P2020049980

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-07-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085338

【弁理士】

【氏名又は名称】赤澤 一博

(74)【代理人】

【識別番号】100148910

【弁理士】

【氏名又は名称】宮澤 岳志

(72)【発明者】

【氏名】浅野 守人

【審査官】岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２２６３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２３４５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０７８３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｗ １０／０８

Ｂ６０Ｋ ６／４６

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｂ６０Ｌ ７／２４

Ｂ６０Ｔ ７／１２

Ｂ６０Ｔ ８／１７

Ｂ６０Ｗ １０／０６

Ｂ６０Ｗ ２０／１４

Ｇ０８Ｇ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

運転者がアクセルペダルから足を離している場合に発電機により発電して車輪を制動する回生制動を行うことが可能であり、その際に発電機が発電する電力の大きさを変更できるものであって、
車輪に付帯するブレーキ装置により運転者の意思によらない緊急制動を実行するとき、または緊急制動を実行する条件が成立し緊急制動を実行する前段階で、
前記発電機による回生制動を行い、かつその回生制動において発電機が発電する電力を、緊急制動を実行する条件の成立前における同発電機の発電する電力よりも増大させるとともに、
緊急制動を実行するときの前記ブレーキ装置が発揮する制動力の大きさを、回生制動により前記発電機が発揮する制動力が大きいほど低減する車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、運転者がアクセルペダルから足を離している場合に発電機により発電して車輪を制動する回生制動が可能な車両の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近時の車両には、接近した先行車や歩行者その他の衝突の危険のある障害物の存在を検出したときに、ブレーキ装置即ちドラムブレーキやディスクブレーキによる制動を自動で実行する衝突被害軽減ブレーキ（衝突回避支援ブレーキ）機能が実装されている（例えば、下記特許文献１を参照）。

【0003】

ところで、内燃機関及び電動機の二つの動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両（例えば、下記特許文献２を参照）は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置（バッテリ及び／またはキャパシタ）に蓄えるとともに走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の車軸及び駆動輪を回転させて走行する。

【0004】

ハイブリッド車両では、内燃機関が燃料を燃焼させて回転駆動力を発生させなくとも、走行用モータジェネレータが出力する回転駆動力により車両を走行させることが可能である。故に、車両の運用中であっても、内燃機関の運転を停止している状態が継続することがある。

【0005】

シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する際に内燃機関をモータリング（または、クランキング）する役割を兼ねる。モータリング時には、蓄電装置から必要な電力の供給を受ける。

【0006】

走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１６－１５９７５８号公報

【文献】特開２０１６－０６４７３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

通常、回生制動は、運転者がアクセルペダルから足を離しているときに実行する。回生制動により発電する電力が大きいほど、車両の減速度が大きくなる。既知のシステムでは、運転者がシフトレバー（セレクトレバー）またはスイッチを操作することで、回生制動中の発電電力の大きさ及び車両の減速度を、運転者の好みに合わせて切り替えることが可能となっている。

【0009】

回生制動中の発電電力が小さく設定されている場合において、衝突被害軽減ブレーキによる緊急制動を実行すると、車両の持つ運動エネルギの殆どをブレーキ装置により摩擦熱として捨てることとなる。緊急制動を発動する頻度は低いが、運動エネルギを電気エネルギとして回収する機会の損失は効率の低下に繋がる。

【0010】

本発明は、以上の点に着目してなされたものであって、緊急制動を実行するときに車両が持っている運動エネルギをより多く回収できるようにすることを所期の目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明では、運転者がアクセルペダルから足を離している場合に発電機により発電して車輪を制動する回生制動を行うことが可能であり、その際に発電機が発電する電力の大きさを変更できるものであって、車輪に付帯するブレーキ装置により運転者の意思によらない緊急制動を実行するとき、または緊急制動を実行する条件が成立し緊急制動を実行する前段階で、前記発電機による回生制動を行い、かつその回生制動において発電機が発電する電力を、緊急制動を実行する条件の成立前における同発電機の発電する電力よりも増大させるとともに、緊急制動を実行するときの前記ブレーキ装置が発揮する制動力の大きさを、回生制動により前記発電機が発揮する制動力が大きいほど低減する車両の制御装置を構成した。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、緊急制動を実行するときに車両が持っている運動エネルギをより多く電気エネルギとして回収できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態におけるシリーズ方式のハイブリッド車両の概要を示す図。

【図2】同実施形態における車両のブレーキアクチュエータの液圧回路の構造を示す図。

【図3】回生制動時の車両の車速及びその減速度と発電機の発電電力の大きさとの関係を示す図。

【図4】同実施形態の車両の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態におけるハイブリッド車両の主要システムの概略構成を示している。このハイブリッド車両は、内燃機関１と、内燃機関１により駆動されて発電を行う発電用モータジェネレータ２と、発電用モータジェネレータ２が発電した電力を蓄える蓄電装置３と、発電用モータジェネレータ２及び／または蓄電装置３から電力の供給を受けて車両の車軸及び駆動輪７２を駆動する走行用モータジェネレータ４とを備えている。

【0015】

本実施形態のハイブリッド車両は、内燃機関１を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪７２には専ら走行用モータジェネレータ４から走行のための駆動力を供給する。内燃機関１と駆動輪７２との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。従って、イグニッションスイッチ（パワースイッチ、またはイグニッションキー）がＯＮに操作されている車両の運用中、換言すれば運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置３が充分な電荷を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関１の運転を実施しない。

【0016】

内燃機関１は、例えば複数の気筒を包有する４ストロークエンジンである。内燃機関１の出力軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ２の入力軸と機械的に接続している。そして、内燃機関１が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ２に入力することで、発電用モータジェネレータ２が発電する。発電した電力は、蓄電装置３に充電し、及び／または、走行用モータジェネレータ４に供給する。また、発電用モータジェネレータ２は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関１のクランクシャフトを回転駆動する電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ２は、停止している内燃機関１を始動するためのモータリング（クランキング）を実行することがある。

【0017】

走行用モータジェネレータ４は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機７１を介して駆動輪７２に入力する。また、走行用モータジェネレータ４は、駆動輪７２に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置３に充電する。

【0018】

但し、既に蓄電装置３の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難である場合には、発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ２に供給し、発電用モータジェネレータ２を電動機として稼働させて内燃機関１を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関１の回転が保たれることから、内燃機関１の気筒への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。

【0019】

発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置３または駆動機インバータ４１に入力する。並びに、発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させる際に、蓄電装置３及び／または駆動機インバータ４１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ２に入力する。

【0020】

駆動機インバータ４１は、蓄電装置３及び／または発電機インバータ２１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ４に入力する。並びに、駆動機インバータ４１は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ４が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置３または発電機インバータ２１に入力する。

【0021】

発電機インバータ２１及び駆動機インバータ４１は、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の一部をなす。

【0022】

蓄電装置３は、バッテリ及び／またはキャパシタ等である。蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々が発電する電力を充電して蓄える。並びに、蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々を電動機として作動させるための電力を放電し、それらモータジェネレータ２、４に必要な電力を供給する。

【0023】

内燃機関１には、車両の制動時に必要となる操作力、即ちブレーキペダルの踏力を軽減するためのブレーキブースタ（図示せず）が付帯している。ブレーキブースタは、内燃機関１の吸気通路におけるスロットルバルブの下流側の部位から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタは、負圧を蓄える定圧室と、大気圧が加わる変圧室とを有し、定圧室が負圧管路を介して吸気通路に接続している。負圧管路は、スロットルバルブの下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブを設けてある。

【0024】

運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタにより増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダにおいて液圧力に変換される。マスタシリンダが出力するマスタシリンダ圧、即ちマスタシリンダが吐出するブレーキ液の圧力は、液圧回路を介して例えばブレーキキャリパ６７、６９やホイールシリンダ６８、６０等といったブレーキ装置に伝達され、当該ブレーキ装置６７、６８、６９、６０による車両の制動に用いられる。

【0025】

図２に、本実施形態における車両のブレーキアクチュエータの液圧回路を示す。マスタシリンダ圧は、ブレーキアクチュエータの入力ライン６０１、６０２に入力される。入力ライン６０１、６０２は、二系統存在する。第一の系統の入力ライン６０１は、車両の右前輪及び左後輪に付帯するブレーキ装置６７、６８に接続しており、これらブレーキ装置６７、６８に液圧力を供給する。第二の系統の入力ライン６０２は、車両の左前輪及び右後輪に付帯するブレーキ装置６９、６０に接続しており、これらブレーキ装置６９、６０に液圧力を供給する。

【0026】

ブレーキ装置６７、６８、６９、６０は、例えば、ディスクブレーキにおいて車輪とともに回転するディスクの両面にパッドを押し付けて制動力を発生させるためのブレーキキャリパ６７、６９であったり、ドラムブレーキにおいて車輪とともに回転するドラムの内面にシューを押し付けて制動力を発生させるためのホイールシリンダ６８、６０であったりする。

【0027】

各系統の入力ライン６０１、６０２とブレーキ装置６７、６８、６９、６０とを繋ぐ液圧回路上には、マスタシリンダカットソレノイドバルブ６１、６２を配置している。第一の系統の回路上に存在する第一のマスタシリンダカットソレノイドバルブ６１は、閉止することにより、同系統に接続しているブレーキ装置である右前輪ブレーキキャリパ６７及び左後輪ホイールシリンダ６８に供給された液圧力を維持する役割を担う。第二の系統の回路上に存在する第二のマスタシリンダカットソレノイドバルブ６２は、閉止することにより、同系統に接続しているブレーキ装置である左前輪ブレーキキャリパ６９及び右後輪ホイールシリンダ６０に供給された液圧力を維持する役割を担う。

【0028】

加えて、液圧回路上には、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を構成するための保持ソレノイドバルブ６３及び減圧ソレノイドバルブ６４をも配置してある。これらバルブ６３、６４の開放／閉止を組み合わせることにより、各ブレーキ装置６７、６８、６９、６０に供給される液圧力を調節し、ブレーキ装置６７、６８、６９、６０が発揮する制動力の大きさを増減させることが可能である。通常は、保持ソレノイドバルブ６３を開放し減圧ソレノイドバルブ６４を閉止することで増圧しているが、保持ソレノイドバルブ６３を閉止し減圧ソレノイドバルブ６４を開放することで減圧を実現できる。リザーバ６５は、減圧時にブレーキ装置６７、６８、６９、６０から流入するブレーキ液を一時蓄える。電動ポンプ６６は、リザーバ６５に蓄えられたブレーキ液を吸い込んで吐出し圧送、還流させる。保持ソレノイドバルブ６３及び減圧ソレノイドバルブ６４の両方を閉止すれば、各ブレーキ装置６７、６８、６９、６０に供給された液圧力を保持することもできる。

【0029】

内燃機関１、発電用モータジェネレータ２、蓄電装置３、インバータ２１、４１、走行用モータジェネレータ４及びブレーキ装置６７、６８、６９、６０の制御を司る制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵ（例えば、内燃機関１、モータジェネレータ２、４、蓄電装置３、ブレーキ装置６７、６８、６９、６０等を個別に制御する各コントローラ）がＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。

【0030】

ＥＣＵ０は、センサを介してセンシングしている運転者によるアクセルペダルの踏込量や、現在の車両の車速、路面の勾配、蓄電装置３の蓄電量、発電用モータジェネレータ２の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ４が出力する回転駆動力、内燃機関１が出力する回転駆動力、及び発電用モータジェネレータ２が発電する電力の大きさを増減制御する。蓄電装置３が現在充分な電荷を蓄えており、走行用モータジェネレータ４に要求される出力駆動力が極大でない場合には、内燃機関１への燃料の供給を遮断して内燃機関１を運転しない。

【0031】

翻って、蓄電装置３が現在蓄えている電荷の量が所定量を下回っている場合、または走行用モータジェネレータ４に要求される出力駆動力が極大である場合には、内燃機関１を始動するとともに内燃機関１に燃料を供給してこれを燃焼させ、内燃機関１の出力する回転駆動力を以て発電量モータジェネレータ２を駆動し、発電を実施して蓄電装置３を充電し、または走行モータジェネレータ４に供給する電力を増強する。

【0032】

内燃機関１の気筒に燃料を供給して内燃機関１を運転しておらず、走行用モータジェネレータ４により駆動輪７２を駆動して車両を走行させている最中に、内燃機関１を始動しようとするとき、発電用モータジェネレータ２が内燃機関１の始動のためのモータリングを行う。

【0033】

内燃機関１の始動のためのモータリングは、内燃機関１が燃料を燃焼させて自立的に回転できるようになるまで続行する。より具体的には、センシングしている内燃機関１のクランクシャフトの回転速度が始動に必要な最低限度の閾値以上に高まり、かつモータリングの開始から内燃機関１のクランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転した時点で、モータリングを終了する。クランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転した、という条件は、内燃機関１の各気筒の現在の行程またはピストンの位置を知得する気筒判別が完了した、と置き換えてもよい。各気筒の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、また適切なタイミングで燃料を着火燃焼させるためには、各気筒の現在の行程を知る必要がある。気筒判別は、クランクシャフトが所定角度（例えば、１０°ＣＡ）回転する都度パルス信号を発するクランク角センサと、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトが所定角度（カムシャフトの一回転を気筒数で割った角度。三気筒エンジンであれば、１２０°（２４０°ＣＡ））回転する都度パルス信号を発するカム角センサとを用いて行う。気筒判別の手法は周知であるので、ここではその説明を割愛するが、クランク角信号及びカム角信号を参照した気筒判別を完了するためには、停止していた内燃機関１のクランクシャフトが二回転程度回転する必要がある。モータリングの開始から終了までの所要時間の長さは、蓄電装置３が故障していなければコンマ数秒以下である。

【0034】

内燃機関１の始動が完了し、内燃機関１のモータリングを終了して以降は、発電用モータジェネレータ２への電力供給を０まで低下させる。

【0035】

車両の運転者がアクセルペダルから足を離し、またはブレーキペダルを踏んだことに呼応して回生制動を実施しようとする際、発電機として動作する走行用モータジェネレータ４が発電する電力（または、電圧若しくは電流）の大きさは、変更が可能である。図３に、回生制動時の車両の車速及びその減速度と、走行用モータジェネレータ４の発電電力の大きさとの関係を示している。図３中、実線は発電電力が最も小さいモード、破線は発電電力が中程度のモード、一点鎖線は発電電力が最も大きいモードを表す。図示例のように、回生制動時の走行用モータジェネレータ４の発電電力が大きいほど、車両の減速度は大きくなる。因みに、図３中の二点鎖線は、ブレーキ装置６７、６８、６９、６０を併用した緊急制動を実施する場合における車両の減速度を表している。

【0036】

運転者は、例えばシフトレバー（セレクトレバー）またはスイッチを操作することで、上掲のモードのうちの何れかを選択することができる。本実施形態のＥＣＵ０は、当該シフトレバー等を介して運転者が選択したモードを知得し、そのモードに合致するように回生制動時の走行用モータジェネレータ４の発電電力の大きさを制御する。これにより、運転者の好みに合致した車両の減速度を実現できる。

【0037】

本実施形態の車両には、接近した先行車や歩行者その他の衝突の危険のある障害物の存在を検出したときに、運転者の意思によらず、即ち運転者が操作するブレーキペダルの踏込量によらず自動で緊急制動を行う衝突被害軽減ブレーキ（衝突回避支援ブレーキ）機能を実装している。

【0038】

本実施形態のＥＣＵ０は、例えばステレオカメラ、レーザレーダ、ミリ波レーダ、超音波ソナー等のデバイスを介して、先行車、歩行者その他の障害物の存在を検知する。その上で、図４に示すように、車速が所定以上に高く、かつ車両と障害物との距離が所定範囲内に接近したという緊急制動の実行条件が成立したときに（ステップＳ１）、運転者が現在選択しているモードを無視して、自動的に発電電力が最も大きいモードに則って走行用モータジェネレータ４の発電電力の大きさを制御する回生制動を行い（ステップＳ２）、併せてブレーキ装置６７、６８、６９、６０による緊急制動を行う（ステップＳ３）。このとき、ブレーキ装置６７、６８、６９、６０が発揮する制動力の大きさ（換言すれば、ブレーキ装置６７、６８、６９、６０に供給する作動液圧の大きさ）は、回生制動により走行用モータジェネレータ４が発揮する制動力が大きい（換言すれば、走行用モータジェネレータ４の発電電力が大きい）ほど低減することができる。

【0039】

なお、車両と障害物との距離が所定範囲内に接近したときに、まず緊急制動の前段階として運転者の視覚または聴覚に訴えかける態様で警告を発し（ブザーを鳴らす、ランプを点灯または点滅させる等）、その後さらに車両と障害物との距離が接近したときにブレーキ装置６７、６８、６９、６０による緊急制動を実行するという手順をとることもできる。この場合には、警告を発する段階で、発電電力が最も大きいモードに則って走行用モータジェネレータ４の発電電力の大きさを制御する回生制動を開始する（当該時点では、未だブレーキ装置６７、６８、６９、６０による緊急制動を開始していない）ようにしてもよい。

【0040】

本実施形態では、運転者がアクセルペダルから足を離している場合に発電機４により発電して車輪７２を制動する回生制動を行うことが可能であり、その際に発電機４が発電する電力の大きさを変更できるものであって、車輪７２に付帯するブレーキ装置６７、６８、６９、６０により運転者の意思によらない緊急制動を実行するとき、または緊急制動を実行する条件が成立し緊急制動を実行する前段階で、前記発電機４による回生制動を行い、かつその回生制動において発電機４が発電する電力を、緊急制動を実行する条件の成立前における同発電機４の発電する電力よりも増大させる車両の制御装置０を構成した。

【0041】

本実施形態によれば、緊急制動を実行するときに車両が持っている運動エネルギをより多く電気エネルギとして蓄電装置３に回収できるようになり、効率のより一層の向上に寄与し得る。

【0042】

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。特に、本発明の適用対象は、発電機により発電して車輪を制動する回生制動を行うことが可能な車両であればよく、シリーズ方式のハイブリッド車両には限定されない。

【0043】

その他、各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明は、回生制動を行うための電動機が搭載されている車両の制御に適用することができる。

【符号の説明】

【0045】

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…内燃機関
３…蓄電装置
４…発電機（走行用モータジェネレータ）
６７、６８、６９、６０…ブレーキ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】