(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】2024-04-16
(45)【発行日】2024-04-24
(54)【発明の名称】電動車両の駆動制御装置
(51)【国際特許分類】
B60L 7/18 20060101AFI20240417BHJP
B60L 15/20 20060101ALI20240417BHJP
B60T 7/12 20060101ALI20240417BHJP
B60T 8/17 20060101ALI20240417BHJP
【FI】
B60L7/18
B60L15/20 J
B60T7/12 B
B60T8/17 C
(21)【出願番号】P 2020074040
(22)【出願日】2020-04-17
【審査請求日】2023-03-31
(73)【特許権者】
【識別番号】000006286
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002664
【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所
(72)【発明者】
【氏名】古賀 亮佑
(72)【発明者】
【氏名】丸山 晃
(72)【発明者】
【氏名】古市 哲也
【審査官】岩田 健一
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-062586(JP,A)
【文献】特開2015-146657(JP,A)
【文献】特開2005-239078(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60L 7/18
B60L 15/20
B60T 7/12
B60T 8/17
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アクセルオフ時に電動モータにより走行駆動輪を回生制動する電動車両の駆動制御装置であって、
前記電動車両の走行駆動輪の離地判定をする離地判定部と、
前記電動モータによる回生トルクを制御する回生制動制御部と、を備え、
前記回生制動制御部は、前記アクセルオフ時に前記回生制動を実行している際に、前記離地判定された場合には前記離地判定されていない場合よりも前記回生トルクを抑制
し、
前記電動車両は、前記走行駆動輪を制動する制動部を備えるとともに、
前記駆動制御装置は、前記走行駆動輪が離地したときに、前記回生トルクにより当該走行駆動輪が走行方向と逆回転することを推定する逆回転推定部を備え、
前記回生制動制御部は、前記走行駆動輪が離地した際に逆回転することを推定した場合に、前記走行駆動輪が離地したときに前記制動部により制動して前記走行駆動輪の逆回転を抑制することを特徴とする電動車両の駆動制御装置。
【請求項2】
前記回生制動制御部は、前記アクセルオフ時に前記離地判定により前記回生トルクを抑制している状態で、前記離地判定が解除された場合には、前記回生トルクの抑制を解除して、前記離地判定されていないときの前記回生トルクを付与することを特徴とする請求項1に記載の電動車両の駆動制御装置。
【請求項3】
前記回生制動制御部は、前記走行駆動輪が離地した際に逆回転することを判定した場合に、前記制動部により制動して前記走行駆動輪の回転速度を0にすることを特徴とする
請求項1または2に記載の電動車両の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回生発電可能な電動車両の駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
蓄電池及び電動モータを走行駆動源として搭載した電動車両では、走行可能距離を増加させるために、減速走行時に電動モータによって回生発電が広く行われている。
【0003】
また、回生発電を行うことで、電動モータに制動力が発生するので、車両が減速される。回生発電量を大きく確保すべく、回生発電による車両の制動力(回生トルク)を大きく設定すると、車両にノーズダイブが発生する可能性がある。
【0004】
そこで、例えば特許文献1では、下り坂のようにノーズダイブ量が大きく発生する状況を検出した場合に、回生制動力を低減させて、ノーズダイブ量を抑制する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記のように回生発電を行う電動車両において、不整地を走行している際に回生発電がおこなわれた場合に、駆動輪が地面から離地したときに、駆動輪が逆回転をしてスクワッド挙動が発生し、車両挙動が不安定になる虞がある。また、回生トルクが発生している状態で着地した瞬間には、急な路面反力の発生によって、ノーズダイブが発生する可能性もある。
【0007】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、不整地走行時に回生制動した際に、車両の走行安定性を向上させる電動車両の駆動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するため、本発明の電動車両の駆動制御装置は、アクセルオフ時に電動モータにより走行駆動輪を回生制動する電動車両の駆動制御装置であって、前記電動車両の走行駆動輪の離地判定をする離地判定部と、前記電動モータによる回生トルクを制御する回生制動制御部と、を備え、前記回生制動制御部は、前記アクセルオフ時に前記回生制動を実行している際に、前記離地判定された場合には前記離地判定されていない場合よりも前記回生トルクを抑制し、前記電動車両は、前記走行駆動輪を制動する制動部を備えるとともに、前記駆動制御装置は、前記走行駆動輪が離地したときに、前記回生トルクにより当該走行駆動輪が走行方向と逆回転することを推定する逆回転推定部を備え、前記回生制動制御部は、前記走行駆動輪が離地した際に逆回転することを推定した場合に、前記走行駆動輪が離地したときに前記制動部により制動して前記走行駆動輪の逆回転を抑制することを特徴とする。
【0009】
これにより、アクセルオフにより回生制動しているときに、離地判定された場合に回生トルクが抑制されるので、離地している走行駆動輪が走行方向に対して逆回転することが抑制される。これにより、離地したときの走行駆動輪の逆回転によるスクワッド挙動を抑制することができる。
また、走行駆動輪が離地した際に逆回転することが推定された場合に、制動部により走行駆動輪が制動されて逆回転が抑制される。したがって、離地時における駆動輪の逆回転を制動部によって更に抑制することができるとともに、制動部による駆動輪の逆回転の抑制制御を必要なときのみ実行させることで、制動部による不要な制動をなくして制御の簡素化を図ることができる。
【0010】
好ましくは、前記回生制動制御部は、前記アクセルオフ時に前記離地判定により前記回生トルクを抑制している状態で、前記離地判定が解除された場合には、前記回生トルクの抑制を解除して、前記離地判定されていないときの前記回生トルクを付与するとよい。
【0011】
これにより、駆動輪が接地した瞬間から回生トルクが適切に付与され、駆動輪が頻繁に離地するような不整地を走行している場合でも、回生制動を十分に発揮させることができる。
【0016】
好ましくは、前記回生制動制御部は、前記走行駆動輪が離地した際に逆回転することを判定した場合に、前記制動部により制動して前記走行駆動輪の回転速度を0にするとよい。
【0017】
これにより、離地時における走行駆動輪の回転速度を0にすることで、走行駆動輪が離地しているときの走行駆動輪の制動を必要以上に行うことがない。したがって、走行駆動輪が再び接地した瞬間の急な路面反力の発生を十分に抑え、ノーズダイブを効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明の電動車両の駆動制御装置は、アクセルオフ、即ち車両減速時に走行駆動輪の離地を判定した場合に回生トルクを制限するので、離地している走行駆動輪の逆回転を抑制することができる。これにより、離地している状態で車両のスクワッド挙動の発生を抑制することができ、車両の走行安定性を向上させることができる。
【0019】
また、離地している走行駆動輪の逆回転を抑制することで、その後接地したときに路面反力の急激な発生を抑制し、ノーズダイブを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【
図1】本発明の実施形態の駆動制御装置を備えたプラグインハイブリッド車の概略構成図である。
【
図2】本実施形態に係るの駆動軸要求トルク設定部の構成図である。
【
図3】本実施形態の駆動軸要求トルク設定部において実行する駆動軸要求トルクの設定手順を示すデータフロー図である。
【
図4】本実施形態に係る車両の不整地走行時における各検出値の推移の一例を示すタイムチャートである。
【
図5】参考形態の車両の不整地走行時における各検出値の推移の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0022】
図1は、本発明の一実施形態に係る駆動制御装置を搭載したプラグインハイブリッド車(以下、車両1という)の概略構成図である。
【0023】
本実施形態の車両1は、エンジン2の出力によって前輪3を駆動して走行可能であるとともに、前輪3(走行駆動輪)を駆動する電動のフロントモータ4(電気モータ)及び後輪5(走行駆動輪)を駆動する電動のリヤモータ6(電気モータ)を備えた四輪駆動車である。
【0024】
エンジン2は、減速機7を介して前輪3の駆動軸8を駆動可能であるとともに、減速機7を介してモータジェネレータ9を駆動して発電させることが可能となっている。
【0025】
フロントモータ4は、フロントインバータ10を介して、車両1に搭載された駆動用バッテリ11(蓄電池)及びモータジェネレータ9から高電圧の電力を供給されて駆動し、減速機7を介して前輪3の駆動軸8を駆動する。減速機7には、エンジン2の出力軸と前輪3の駆動軸8との間の動力の伝達を断接切換え可能なクラッチ7aが内蔵されている。
【0026】
リヤモータ6は、リヤインバータ12を介して駆動用バッテリ11及びモータジェネレータ9から高電圧の電力を供給されて駆動し、減速機13を介して後輪5の駆動軸14を駆動する。
【0027】
モータジェネレータ9によって発電された電力は、フロントインバータ10を介して駆動用バッテリ11を充電可能であるとともに、フロントモータ4及びリヤモータ6に電力を供給可能である。
【0028】
駆動用バッテリ11は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成され、複数の電池セルをまとめて構成された図示しない電池モジュールを有しており、更に、電池モジュールの充電率(State Of Charge、以下、SOC)等を監視するバッテリモニタリングユニット11aを備えている。
【0029】
フロントインバータ10は、ハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号に基づき、フロントモータ4の出力を制御する一方、モータジェネレータ9の発電量を制御する機能を有する。
【0030】
リヤインバータ12は、ハイブリッドコントロールユニット20からの制御信号に基づきリヤモータ6の出力を制御する機能を有する。
【0031】
また、車両1には、駆動用バッテリ11を外部電源によって充電する充電機21が備えられている。
【0032】
ハイブリッドコントロールユニット20は、車両1の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央演算処理装置(CPU)等を含んで構成される。
【0033】
ハイブリッドコントロールユニット20の入力側には、駆動用バッテリ11のバッテリモニタリングユニット11a、フロントインバータ10、リヤインバータ12、エンジンコントロールユニット22、アクセル操作量を検出するアクセル開度センサ40が接続されており、これらの機器からの検出及び作動情報が入力される。
【0034】
一方、ハイブリッドコントロールユニット20の出力側には、フロントインバータ10、リヤインバータ12、減速機7(クラッチ7a)、エンジンコントロールユニット22が接続されている。
【0035】
そして、ハイブリッドコントロールユニット20は、アクセル開度センサ40等の上記各種検出量及び各種作動情報に基づいて、車両1の走行駆動に必要とする車両要求出力、駆動トルクを演算し、エンジンコントロールユニット22、フロントインバータ10、リヤインバータ12、減速機7に制御信号を送信して、走行モード((EVモード:電気自動車モード)、シリーズモード、パラレルモード)の切換え、エンジン2とフロントモータ4とリヤモータ6の出力、モータジェネレータ9の出力(発電電力)を制御する。
【0036】
EVモードでは、エンジン2を停止し、駆動用バッテリ11から供給される電力によりフロントモータ4やリヤモータ6を駆動して車両1を走行させる。
【0037】
シリーズモードでは、減速機7のクラッチ7aを切断し、エンジン2によりモータジェネレータ9を作動する。そして、モータジェネレータ9により発電された電力及び駆動用バッテリ11から供給される電力によりフロントモータ4やリヤモータ6を駆動して走行させる。また、シリーズモードでは、エンジン2の回転速度を所定の回転速度に設定し、余剰電力を駆動用バッテリ11に供給して駆動用バッテリ11を充電する。
【0038】
パラレルモードでは、減速機7のクラッチ7aを接続し、エンジン2から減速機7を介して機械的に動力を伝達して前輪3を駆動させる。また、エンジン2によりモータジェネレータ9を作動させて発電した電力及び駆動用バッテリ11から供給される電力によってフロントモータ4やリヤモータ6を駆動して走行させる。
【0039】
ハイブリッドコントロールユニット20は、高速領域のように、エンジン2の効率のよい領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、パラレルモードを除く領域、即ち中低速領域では、車両1の駆動トルク及び駆動用バッテリ11の充電率SOCに基づいてEVモードとシリーズモードとの間で切換える。
【0040】
また、本実施形態の車両1は、アクセルオフ状態の減速走行時において、前輪3及び後輪5の回転力によりフロントモータ4、リヤモータ6を強制駆動して発電(回生発電)させるとともに、前輪3及び後輪5に制動トルク(回生トルク)を付与させる回生制動機能を備えている。ハイブリッドコントロールユニット20には、駆動トルク及び回生トルクといった駆動軸要求トルクを演算、設定する駆動軸要求トルク設定部25(駆動制御装置)が備えられている。
【0041】
更に、車両1には、車輪3、5(走行駆動輪)の回転速度を検出する車輪速センサ31a、31b、31c、31d(車輪回転速度検出器)、サスストロークを検出するストロークセンサ32a、32b、32c、32dが、各車輪3、5に夫々備えられている。また、車両1には、車体の前後加速度を検出するGセンサ33が備えられている。車輪速センサ31a~31d、ストロークセンサ32a~32d及びGセンサ33の検出値は、ハイブリッドコントロールユニット20に入力される。また、ハイブリッドコントロールユニット20は、ブレーキ装置60(制動部)を駆動制御して、各車輪3、5を夫々独立して制動する機能を有している。
【0042】
次に、
図2、3を用いて、駆動軸要求トルク設定部25における駆動軸要求トルクの設定要領にについて説明する。
図2は、本実施形態の駆動軸要求トルク設定部25の構成図である。
図3は、本実施形態の駆動軸要求トルク設定部25において実行する駆動軸要求トルクの設定手順を示すデータフロー図である。
【0043】
図2に示すように、駆動軸要求トルク設定部25は、四輪車輪速加速度演算部51、駆動輪離地判定部52(離地判定部)、駆動輪離地判定解除判定部53(逆回転推定部)、回生トルク制限判定部54(回生制動制御部)、最低駆動トルク制限部55(回生制動制御部)を備えている。
【0044】
図2、3に示すように、四輪車輪速加速度演算部51は、各車輪速センサ31a、31b、31c、31dから各車輪3、5の車輪速(四輪車輪速)ωwheel(FL、FR、RL、RR)を入力して、各車輪3、5の車輪速の加速度(四輪車輪速加速度)ω'wheel(FL、FR、RL、RR)を演算する(
図3のS30に該当)。
【0045】
駆動輪離地判定部52は、四輪車輪速を入力するとともに、四輪車輪速加速度演算部51から四輪車輪速加速度、各ストロークセンサ32a~32dから各車輪3、5のサスストローク値(四輪ストロークセンサ値)Strk(FL、FR、RL、RR)、Gセンサ33から車両1の実前後加速度Gxを入力して、車両1の駆動輪離地判定を行う。駆動輪離地判定は、基本的にはサスストローク値が所定の閾値以上であるか否かによって判定するが、四輪車輪速、四輪車輪速加速度、実前後加速度を追加して判定する(S40)。例えば、サスストローク値での離地判定に加えて、四輪車輪速加速度>実前後加速度、あるいは四輪車輪速>推定車体速度(実前後加速度での補正)のように、実際の車輪速と基準速とを比較して駆動輪離地判定を行うとよい。
【0046】
駆動輪離地判定解除判定部53は、駆動輪離地判定部52による駆動輪離地判定結果、四輪ストロークセンサ値、実前後加速度を入力して、駆動輪離地判定を解除する駆動輪離地判定解除判定を行う(S60)。駆動輪離地判定解除判定は、例えば、四輪ストロークセンサ値、実前後加速度により、離地する直前の車両1の減速勾配を演算し、四輪ストロークセンサ値に基づく駆動輪離地判定の解除かつ減速勾配が所定の閾値以下であれば、駆動離地判定を解除すればよい。この所定の閾値は、車輪3、5が離地した瞬間に車輪3、5が逆回転しないような値に設定すればよい。
【0047】
回生トルク制限判定部54は、駆動輪離地判定部52の判定結果と、駆動輪離地判定解除判定部53の駆動輪離地判定解除判定の判定結果を入力し、最終的な駆動輪離地判定を判定して、回生トルクを制限するか否かを判定する(S70)。
【0048】
最低駆動トルク制限部55は、駆動輪離地判定部52による駆動輪離地判定の判定結果、判定時最低駆動トルク、及び非判定時最低駆動トルクを入力して最低駆動トルクを決定する。判定時最低駆動トルクは駆動輪離地判定された際の最低駆動トルクであり、非判定時最低駆動トルクは駆動輪離地判定されなかった際の最低駆動トルクである。これらの最低駆動トルクは、回生トルクの最大値であって、いずれもあらかじめ設定された値である。最低駆動トルク制限部55は、更にアクセルポジションセンサ等から演算された(
図3のS20で演算された)車両1の要求トルクを入力し、各モータ4、6を作動制御するための駆動軸要求トルクを出力する。なお、駆動軸要求トルクは、+値で走行駆動し、-値で回生制動する。ここで、最低駆動トルク制限部55は、離地判定された場合に(S80)、各車輪3、5の駆動軸(8、14)の要求トルク(回生トルク)を判定時最低トルクに制限して(ステップS90)、各モータ4、6の駆動トルクの制御値とする(ステップS100)。離地判定されていない場合には、要求トルクをそのまま各モータ4、6の駆動トルクの制御値とする。
【0049】
図4は、本実施形態の車両1での不整地走行における各検出値の推移の一例を示すタイムチャートである。
図5は、参考形態の車両1での不整地走行における各検出値の推移の一例を示すタイムチャートである。参考形態の車両は、本実施形態の車両1に対して最低駆動トルク制限、即ち離地判定による回生トルクの制限を行わない従来の車両である。
図4と
図5では、同一の走行経路を走行した場合での推移を示す。
【0050】
図4、5に示すように、アクセルを操作して車両1の走行中に例えば車輪3、5が凸部に乗り上げて離地した場合に(ここでは四輪が離地している)、四輪のサスストロークは+(延びる方向)に変化する。そして、車輪3、5が離地することで、車輪3、5の車輪速は、瞬間的に増加する。
【0051】
図5に示すように、離地判定時に回生トルクの制限を行わない参考形態の車両では、運転者がアクセルの操作をOFFにすることで、回生制動が行われ、駆動トルクは、+から-に推移する。したがって、離地している走行駆動輪の車輪速は、-(走行方向とは逆方向)に回転する。その後走行駆動輪が接地したときに車輪速は離地前の車輪速と略同一、厳密にはわずかに低い値に復帰する。
【0052】
これに対し、
図4に示すように、本実施形態の車両1では、車輪3、5の離地後に運転者がアクセル操作をOFFにした際に、駆動トルク(回生トルク)が制限されて0になる。これにより、本実施形態の車両1では、離地している各車輪3、5の車輪速が-方向(走行方向とは逆方向)に回転することが抑えられる。
【0053】
また、ハイブリッドコントロールユニット20は、各車輪3、5が離地しているときに、ブレーキ装置60を制御して、各車輪3、5の車輪速が0になるように微小な制動を行なう。
【0054】
以上のように、本実施形態の車両1のハイブリッドコントロールユニット20における駆動軸要求トルク設定部25では、車両走行時に走行駆動輪である車輪3、5の離地判定を行っており、アクセルオフにより回生制動されている際に離地判定された場合には、回生トルクを制限する。
【0055】
本実施形態のように回生発電を行う車両1では、減速走行時に走行方向とは逆回転の回生トルクが付与されて、車輪3、5が制動される回生制動が行われる。このように回生制動が行われたときに、例えば不整地を走行して車輪3、5が離地してしまった場合には、離地した車輪3、5が走行方向とは逆方向に回転してしまう可能性がある。離地した車輪3、5が逆回転すると、その反動で車体にスクワッド挙動が発生し、車両挙動が不安定になる虞がある。
【0056】
本実施形態の車両1では、上記のように回生制動しているときに離地判定された場合に、回生トルクが制限されるので、離地した車輪3、5の逆回転が抑制され、スクワッド挙動の発生が抑制されて、車両挙動の安定化を図ることができる。
【0057】
また、上記の参考形態では、車輪が逆回転している状態で接地した場合に、路面反力の急激な発生によってノーズダイブの発生が懸念されるが、本実施形態では離地した車輪3、5の逆回転が抑制されることで、接地したときの車両1のノーズダイブを抑制することができる。
【0058】
また、駆動軸要求トルク設定部25は、車輪3、5が離地しているときには、ブレーキ装置60によって車輪3、5を制動するので、離地時における車輪3、5の回転速度を確実に抑制することができる。更に、ブレーキ装置60によって、離地時における車輪3、5の回転速度が0になるように微小制動させるので、車輪3、5が離地しているときの車輪3、5の制動を必要以上に行うことがない。したがって、車輪3、5が再び接地した瞬間の急な路面反力の発生を十分に抑え、ノーズダイブを効果的に抑制することができる。
【0059】
また、駆動軸要求トルク設定部25は、車輪3、5が離地したときに逆回転することを推定する駆動輪離地判定解除判定部53を備えており、車輪3、5の逆回転を推定した場合にのみ、離地判定を解除して、離地時における回生トルクの抑制、及びブレーキ装置60の微小制動が行われない。
【0060】
これにより、車輪3、5が離地した際に逆回転する場合にのみ制動するので、回生トルクの抑制及びブレーキ装置60による不要な制動をなくして制御の簡素化を図ることができる。
【0061】
また、駆動輪離地判定解除判定部53は、離地判定の直前の車輪3、5の回転速度の減少勾配に基づいて、車輪3、5の逆回転を推定する。車輪3、5の回転速度の減少勾配が大きい場合には、回生トルクが大きいので、車輪3、5が離地したときに逆回転する可能性が高くなる。したがって、離地判定の直前の回転速度の減少勾配が適宜設定した閾値より大きい場合に、車輪3、5の逆回転が発生すると推定することで、精度よく車輪3、5の逆回転を推定することが可能になる。
【0062】
なお、駆動軸要求トルク設定部25は、更に、回生トルクを逐次記憶しておき、車輪3、5が離地してからその後接地して離地判定が解除されたときに、離地直前までの回生トルクを付与するように各モータ4、6を制御するとよい。これにより、車輪3、5が接地したときからすぐに回生トルクが適切に付与され、不整地走行であっても、回生制動を十分に発揮させることができる。
【0063】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の車両1は、左右の前輪3を駆動するフロントモータ4と、左右の後輪5を駆動するリヤモータ6を備えた4輪駆動車であるが、左右前輪のみを電動モータで駆動するFF車、左右後輪のみを電動モータで駆動するFR車でも適用することができる。また、各車輪を夫々モータによって駆動する車両にも、本発明を適用することができる。
【0064】
また、本実施形態の車両1は、プラグインハイブリッド車であるが、ハイブリッド車や電気自動車にも、本発明を適用することができる。
【0065】
本発明は、回生制動が可能な電動車両に広く適用することができる。
【符号の説明】
【0066】
1 車両
3 前輪(走行駆動輪)
4 フロントモータ(電動モータ)
5 後輪(走行駆動輪)
6 リヤモータ(電動モータ)
25 駆動軸要求トルク設定部(駆動制御装置)
31a、31b、31c、31d 車輪速センサ(車輪回転速度検出器)
52 駆動輪離地判定部(離地判定部)
53 駆動輪離地判定解除判定部(逆回転推定部)
54 回生トルク制限判定部(回生制動制御部)
55 最低駆動トルク制限部(回生制動制御部)
60 ブレーキ装置(制動部)