本發(fā)明涉及車輛的控制裝置以及車輛的控制方法。
背景技術(shù):
當(dāng)前,已知一種電動(dòng)汽車用再生制動(dòng)控制裝置,其設(shè)置有能夠任意地設(shè)定電動(dòng)機(jī)的再生制動(dòng)力的設(shè)定單元,利用由設(shè)定單元設(shè)定的再生制動(dòng)力而進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的再生(參照jp8-79907a)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
然而,在由設(shè)定單元設(shè)定的再生制動(dòng)力較大的情況下,在利用設(shè)定的再生制動(dòng)力使電動(dòng)汽車減速而使得速度變?yōu)?時(shí),產(chǎn)生如下問(wèn)題,即,在車體的前后方向上會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。
本發(fā)明的目的在于提供如下技術(shù),即,在使車輛停止時(shí)抑制在車體的前后方向上產(chǎn)生振動(dòng)。
本發(fā)明的一個(gè)方式的車輛的控制裝置是產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力而使車輛減速的裝置,具有:速度參數(shù)檢測(cè)單元,其對(duì)與車輛的行駛速度成正比的速度參數(shù)進(jìn)行檢測(cè);加速器操作量檢測(cè)單元,其對(duì)加速器操作量進(jìn)行檢測(cè);外部干擾扭矩推定單元,其對(duì)作用于車輛的外部干擾扭矩進(jìn)行推定;以及摩擦制動(dòng)量調(diào)整單元,其能夠電性地對(duì)摩擦制動(dòng)量進(jìn)行調(diào)整。車輛的控制裝置還具有控制單元,如果加速器操作量小于或等于規(guī)定值且車輛即將停車,則該控制單元使摩擦制動(dòng)量隨著速度參數(shù)的降低向基于外部干擾扭矩而確定的值收斂。
關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式,下面與附圖一起進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
附圖說(shuō)明
圖1是表示具有一個(gè)實(shí)施方式的車輛的控制裝置的電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是表示由電機(jī)控制器所執(zhí)行的電機(jī)電流控制的處理流程的流程圖。
圖3是表示加速器開(kāi)度-扭矩表的一個(gè)例子的圖。
圖4是對(duì)車輛的驅(qū)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)進(jìn)行模型化后的圖。
圖5是用于實(shí)現(xiàn)停止控制處理的框圖。
圖6是用于對(duì)基于電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm而計(jì)算電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩tω的方法進(jìn)行說(shuō)明的圖。
圖7是用于對(duì)基于電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm、電機(jī)扭矩指令值tm*以及摩擦制動(dòng)量指令值tb*而計(jì)算外部干擾扭矩推定值td的方法進(jìn)行說(shuō)明的框圖。
圖8a是表示在上坡路上由一個(gè)實(shí)施方式的車輛的控制裝置執(zhí)行了停止控制處理的情況下的控制結(jié)果的圖。
圖8b是表示在平坦路上由一個(gè)實(shí)施方式的車輛的控制裝置執(zhí)行了停止控制處理的情況下的控制結(jié)果的圖。
圖8c是表示在下坡路上由一個(gè)實(shí)施方式的車輛的控制裝置執(zhí)行了停止控制處理的情況下的控制結(jié)果的圖。
具體實(shí)施方式
下面,對(duì)將本發(fā)明所涉及的車輛的控制裝置應(yīng)用于電動(dòng)汽車的例子進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是表示具有一個(gè)實(shí)施方式的車輛的控制裝置的電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)的框圖。特別是本實(shí)施方式的車輛的控制裝置能夠應(yīng)用于如下車輛,即,僅通過(guò)對(duì)加速器踏板的操作而能夠?qū)囕v的加減速、停止進(jìn)行控制的車輛。在該車輛中,駕駛員在加速時(shí)踏入加速器踏板,在減速時(shí)、停止時(shí)減小踏入的加速器踏板的踏入量,或者使得加速器踏板的踏入量變?yōu)榱?。此外,在上坡路上,有時(shí)還為了防止車輛后退而踏入加速器踏板、且接近停止?fàn)顟B(tài)。如果通過(guò)駕駛員對(duì)加速器踏板的操作而使得車輛接近停止?fàn)顟B(tài),則后述的制動(dòng)器控制器使摩擦制動(dòng)器進(jìn)行動(dòng)作而使得車輛減速或停止。即,對(duì)于本實(shí)施方式的車輛的控制裝置而言,能夠與駕駛員對(duì)制動(dòng)器踏板的操作無(wú)關(guān)地,電性地對(duì)摩擦制動(dòng)器的制動(dòng)量進(jìn)行調(diào)整。
電機(jī)控制器2輸入有車速v、加速器開(kāi)度ap、電機(jī)(三相交流電機(jī))4的轉(zhuǎn)子相位α、電機(jī)4的電流iu、iv、iw等表示車輛狀態(tài)的信號(hào)作為數(shù)字信號(hào),基于輸入的信號(hào)而生成用于控制電機(jī)4的pwm信號(hào)。另外,電機(jī)控制器2根據(jù)所生成的pwm信號(hào)而生成逆變器3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。電機(jī)控制器2進(jìn)一步通過(guò)后述方法而生成摩擦制動(dòng)量指令值。
逆變器3例如針對(duì)各相而分別具有2個(gè)開(kāi)關(guān)元件(例如igbt、mos-fet等功率半導(dǎo)體元件),根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行接通/斷開(kāi),由此將從電池1供給的直流電流變換為交流,使所需的電流在電機(jī)4流動(dòng)。
電機(jī)4利用從逆變器3供給的交流電流而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力,經(jīng)由減速器5以及驅(qū)動(dòng)軸8而將驅(qū)動(dòng)力傳遞至左右的驅(qū)動(dòng)輪9a、9b。另外,在車輛行駛時(shí),電機(jī)4在與驅(qū)動(dòng)輪9a、9b聯(lián)動(dòng)地旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生再生驅(qū)動(dòng)力,由此將車輛的動(dòng)能作為電能而回收。在該情況下,逆變器3將在電機(jī)4的再生運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流并供給至電池1。
電流傳感器7對(duì)在電機(jī)4流動(dòng)的3相交流電流iu、iv、iw進(jìn)行檢測(cè)。其中,3相交流電流iu、iv、iw的和為0,因此可以對(duì)任意2相的電流進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)運(yùn)算而求出剩余1相的電流。
旋轉(zhuǎn)傳感器6例如為解析器(resolver)、編碼器,對(duì)電機(jī)4的轉(zhuǎn)子相位α進(jìn)行檢測(cè)。
液壓傳感器10對(duì)制動(dòng)器液壓進(jìn)行檢測(cè)。
制動(dòng)器控制器11產(chǎn)生與由電機(jī)控制器2生成的摩擦制動(dòng)量指令值相應(yīng)的制動(dòng)器液壓。制動(dòng)器控制器11進(jìn)行反饋控制,以使得由液壓傳感器10檢測(cè)出的制動(dòng)器液壓追隨根據(jù)摩擦制動(dòng)量指令值而確定的值。
摩擦制動(dòng)器12設(shè)置于左右的驅(qū)動(dòng)輪9a、9b,與制動(dòng)器液壓相應(yīng)地,將制動(dòng)器踏板按壓于制動(dòng)器轉(zhuǎn)子而對(duì)車輛產(chǎn)生制動(dòng)力。
圖2是表示由電機(jī)控制器2執(zhí)行的電機(jī)電流控制的處理流程的流程圖。
在步驟s201中,輸入表示車輛狀態(tài)的信號(hào)。這里,輸入車速v(km/h)、加速器開(kāi)度ap(%)、電機(jī)4的轉(zhuǎn)子相位α(rad)、電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)速度nm(rpm)、在電機(jī)4中流動(dòng)的三相交流電流iu、iv、iw、電池1與逆變器3之間的直流電壓值vdc(v)、制動(dòng)器液壓。
車速v(km/h)由未圖示的車速傳感器、其他控制器通過(guò)通信而獲取?;蛘撸瑢?duì)轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度ωm乘以輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r、并除以終極齒輪的齒輪比而求出車速v(m/s),通過(guò)乘以3600/1000進(jìn)行單位變換而求出車速v(km/h)。
加速器開(kāi)度ap(%)從未圖示的加速器開(kāi)度傳感器獲取、或者從未圖示的車輛控制器等其他控制器通過(guò)通信而獲取。
電機(jī)4的轉(zhuǎn)子相位α(rad)從旋轉(zhuǎn)傳感器6獲取。由電機(jī)4的極對(duì)數(shù)p除轉(zhuǎn)子角速度ω(電角度)而求出作為電機(jī)4的機(jī)械角速度的電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm(rad/s),對(duì)求出的電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm乘以60/(2π)而求出電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)速度nm(rpm)。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子相位α進(jìn)行微分而求出轉(zhuǎn)子角速度ω。
在電機(jī)4中流動(dòng)的電流iu、iv、iw(a)從電流傳感器7獲取。
根據(jù)從在電池1與逆變器3之間的直流電源線設(shè)置的電壓傳感器(未圖示)、或者電池控制器(未圖示)發(fā)送的電源電壓值而求出直流電壓值vdc(v)。
利用液壓傳感器10對(duì)制動(dòng)器液壓進(jìn)行檢測(cè)。
在步驟s202中,對(duì)第1扭矩目標(biāo)值tm1*進(jìn)行設(shè)定。具體而言,基于步驟s201中輸入的加速器開(kāi)度ap以及電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm,并通過(guò)參照?qǐng)D3所示的加速器開(kāi)度-扭矩表而設(shè)定第1扭矩目標(biāo)值tm1*。其中,加速器開(kāi)度-扭矩表并不限定于圖3所示的表。
在步驟s203中,執(zhí)行將電動(dòng)車輛控制為停止的停止控制處理。具體而言,對(duì)電動(dòng)車輛的即將停車進(jìn)行判斷,在即將停車以前,將步驟s202中計(jì)算出的第1扭矩目標(biāo)值tm1*設(shè)定為第3扭矩目標(biāo)值tm3*,在即將停車以后,將隨著電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的降低而向后述的外部干擾扭矩推定值td收斂的第2扭矩目標(biāo)值tm2*設(shè)定為第3扭矩目標(biāo)值tm3*。而且,基于第3扭矩目標(biāo)值tm3*對(duì)電機(jī)扭矩指令值tm*和摩擦制動(dòng)量指令值tb*進(jìn)行計(jì)算。制動(dòng)器控制器11通過(guò)產(chǎn)生與摩擦制動(dòng)量指令值tb*相應(yīng)的制動(dòng)器液壓而使摩擦制動(dòng)器12進(jìn)行動(dòng)作,由此使車輛減速或停止。后文中對(duì)停止控制處理的詳情進(jìn)行敘述。
在步驟s204中,基于步驟s203中計(jì)算出的電機(jī)扭矩指令值tm*、電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm以及直流電壓值vdc而求出d軸電流目標(biāo)值id*、q軸電流目標(biāo)值iq*。例如,預(yù)先準(zhǔn)備對(duì)電機(jī)扭矩指令值、電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、以及直流電壓值、與d軸電流目標(biāo)值以及q軸電流目標(biāo)值的關(guān)系進(jìn)行規(guī)定的表,通過(guò)參照該表而求出d軸電流目標(biāo)值id*、q軸電流目標(biāo)值iq*。
在步驟s205中,進(jìn)行使得d軸電流id以及q軸電流iq分別與步驟s204中求出的d軸電流目標(biāo)值id*以及q軸電流目標(biāo)值iq*一致的電流控制。因此,首先,基于步驟s201中輸入的三相交流電流值iu、iv、iw、以及電機(jī)4的轉(zhuǎn)子相位α而求出d軸電流id以及q軸電流iq。接著,根據(jù)d軸、q軸電流指令值id*、iq*與d軸、q軸電流id、iq的偏差而對(duì)d軸、q軸電壓指令值vd、vq進(jìn)行計(jì)算。此外,對(duì)于計(jì)算出的d軸、q軸電壓指令值vd、vq,可以加上為了抵消d-q正交坐標(biāo)軸之間的干擾電壓所需的非干擾電壓。
然后,根據(jù)d軸、q軸電壓指令值vd、vq、和電機(jī)4的轉(zhuǎn)子相位α而求出三相交流電壓指令值vu、vv、vw。而且,根據(jù)求出的三相交流電壓指令值vu、vv、vw和直流電壓值vdc而求出pwm信號(hào)tu(%)、tv(%)、tw(%)。利用這樣求出的pwm信號(hào)tu、tv、tw對(duì)逆變器3的開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)閉,由此能夠以由電機(jī)扭矩指令值tm*指示的所需的扭矩對(duì)電機(jī)4進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
這里,在對(duì)步驟s203中執(zhí)行的停止控制處理進(jìn)行說(shuō)明之前,對(duì)在本實(shí)施方式的車輛的控制裝置中,電機(jī)扭矩tm至電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的傳遞特性gp(s)、以及摩擦制動(dòng)量tb至電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的傳遞特性gb(s)進(jìn)行說(shuō)明。
圖4是對(duì)車輛的驅(qū)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)進(jìn)行模型化后的圖,該圖中的各參數(shù)如下所示。
jm:電動(dòng)機(jī)的慣量
jw:驅(qū)動(dòng)輪的慣量
m:車輛的重量
kd:驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛性
kt:與輪胎和路面之間的摩擦相關(guān)的系數(shù)
n:總齒輪比
r:輪胎的載荷半徑
ωm:電動(dòng)機(jī)的角速度
tm:扭矩目標(biāo)值tm*
td:驅(qū)動(dòng)輪的扭矩
f:施加于車輛的力
v:車輛的速度
ωw:驅(qū)動(dòng)輪的角速度
tb:摩擦制動(dòng)量(電機(jī)軸換算扭矩)
而且,根據(jù)圖4能夠?qū)С鱿旅娴倪\(yùn)動(dòng)方程式。其中,在式(1)~(3)中的符號(hào)的右上方標(biāo)注的星號(hào)(*)表示時(shí)間微分。另外,在ωw>0的情況下設(shè)為tb>0,在ωw<0的情況下設(shè)為tb<0,在ωw=0的情況下設(shè)為tb=0。
[式1]
jm·ωm*=tm-td/n…(1)
[式2]
2jw·ωw*=td-rf-n·tb…(2)
[式3]
m·v*=f…(3)
[式4]
td=kd·∫(ωm/n-ωw)dt…(4)
[式5]
f=kt·(rωw-v)…(5)
如果基于由式(1)~(5)所示的運(yùn)動(dòng)方程式求解電機(jī)4的扭矩目標(biāo)值tm至電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的傳遞特性gp(s)、以及摩擦制動(dòng)量tb至電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的傳遞特性gb(s),則分別由下式(6)、(7)表示。
[式6]
[式7]
其中,式(6)、(7)中的各參數(shù)由下式(8)表示。
[式8]
如果調(diào)查式(6)所示的傳遞函數(shù)的極值和零點(diǎn),則能夠向下式(9)的傳遞函數(shù)進(jìn)行近似,1個(gè)極值和1個(gè)零點(diǎn)表示極其接近的值。這相當(dāng)于表示下式(9)中的α和β是極其接近的值。
[式9]
因此,通過(guò)進(jìn)行式(9)中的極值零點(diǎn)的抵消(近似為α=β),如下式(10)所示,gp(s)構(gòu)成(2階)/(3階)的傳遞特性。
[式10]
下面,對(duì)在圖2的流程圖的步驟s203中執(zhí)行的停止控制處理的詳情進(jìn)行說(shuō)明。
圖5是用于實(shí)現(xiàn)停止控制處理的框圖。利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩設(shè)定器501、外部干擾扭矩推定器502、加法器503、扭矩比較器504以及指令值計(jì)算器505而執(zhí)行停止控制處理。
電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩設(shè)定器501基于檢測(cè)出的電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm而對(duì)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度反饋扭矩(下面,稱為電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩)tω進(jìn)行計(jì)算。
圖6是用于對(duì)基于電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm而計(jì)算電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩tω的方法進(jìn)行說(shuō)明的圖。電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩設(shè)定器501具有乘法器601,通過(guò)對(duì)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm乘以增益kvref而計(jì)算電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩tω。其中,kvref是電動(dòng)車輛即將停止時(shí)使電動(dòng)車輛停止所需的負(fù)(minus)值,例如根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm越大,將電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩tω設(shè)定為能夠獲得越大的制動(dòng)力的扭矩。
此外,對(duì)如下情況進(jìn)行了說(shuō)明,即,電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩設(shè)定器501通過(guò)對(duì)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm乘以增益kvref而計(jì)算電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩tω,但也可以利用規(guī)定了相對(duì)于電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的再生扭矩的再生扭矩表、預(yù)先存儲(chǔ)有電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的衰減率的衰減率表等而計(jì)算電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩tω。
圖5的外部干擾扭矩推定器502基于檢測(cè)出的電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm、電機(jī)扭矩指令值tm*以及摩擦制動(dòng)量指令值tb*而計(jì)算外部干擾扭矩推定值td。利用后述的指令值計(jì)算器505而對(duì)電機(jī)扭矩指令值tm*以及摩擦制動(dòng)量指令值tb*進(jìn)行計(jì)算。
圖7是用于對(duì)基于電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm、電機(jī)扭矩指令值tm*以及摩擦制動(dòng)量指令值tb*而計(jì)算外部干擾扭矩推定值td的方法進(jìn)行說(shuō)明的框圖。外部干擾扭矩推定器502具有控制模塊701、控制模塊702、控制模塊703、控制模塊704、減法器705以及減法器706。
控制模塊701承擔(dān)作為具有h(s)/gp(s)這樣的傳遞特性的濾波器的功能,通過(guò)輸入電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm進(jìn)行濾波處理而計(jì)算第1電機(jī)扭矩推定值。h(s)是具有分母階數(shù)與分子階數(shù)的差值大于或等于模型gp(s)(參照式(10))的分母階數(shù)與分子階數(shù)的差值這樣的傳遞特性的低通濾波器。
控制模塊702承擔(dān)作為具有h(s)這樣的傳遞特性的低通濾波器的功能,通過(guò)輸入電機(jī)扭矩指令值tm*進(jìn)行濾波處理而計(jì)算第2電機(jī)扭矩推定值。
控制模塊703承擔(dān)作為具有式(7)所示的gb(s)這樣的傳遞特性的濾波器的功能,通過(guò)輸入摩擦制動(dòng)量指令值tb*進(jìn)行濾波處理而計(jì)算摩擦制動(dòng)旋轉(zhuǎn)速度推定值。此外,可以代替摩擦制動(dòng)量指令值tb*而使用基于由液壓傳感器10檢測(cè)出的制動(dòng)器液壓計(jì)算出的摩擦制動(dòng)量。
控制模塊704與控制模塊701同樣地承擔(dān)作為具有h(s)/gp(s)這樣的傳遞特性的濾波器的功能,通過(guò)輸入摩擦制動(dòng)旋轉(zhuǎn)速度推定值進(jìn)行濾波處理而計(jì)算摩擦制動(dòng)量推定值。
減法器705通過(guò)從第2電機(jī)扭矩推定值減去摩擦制動(dòng)量推定值而計(jì)算第3電機(jī)扭矩推定值。
減法器706通過(guò)從第3電機(jī)扭矩推定值減去第1電機(jī)扭矩推定值而計(jì)算外部干擾扭矩推定值td。該外部干擾扭矩推定值td是除了摩擦制動(dòng)量以外的值。
此外,在本實(shí)施方式中,如圖7所示,利用外部干擾觀測(cè)器對(duì)外部干擾扭矩進(jìn)行推定,但也可以使用車輛前后g傳感器等測(cè)量器進(jìn)行推定。
這里,作為外部干擾,能想到空氣阻力、因乘員數(shù)量或裝載量引起的車輛質(zhì)量的變動(dòng)而造成的模型化誤差、輪胎的滾動(dòng)阻力、路面的坡度阻力等,即將停車時(shí)起到支配性作用的外部干擾要因是坡度阻力。外部干擾要因根據(jù)駕駛條件而不同,外部干擾扭矩推定器502基于電機(jī)扭矩指令值tm*、電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm、車輛模型gp(s)以及摩擦制動(dòng)量指令值tb*而計(jì)算外部干擾扭矩推定值td,因此能夠統(tǒng)一推定出上述的外部干擾要因。由此,無(wú)論在任何駕駛條件下,均能夠?qū)崿F(xiàn)減速之后的順暢的停車。
返回至圖5繼續(xù)進(jìn)行說(shuō)明。加法器503通過(guò)將由電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩設(shè)定器501計(jì)算出的電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩tω、和由外部干擾扭矩推定器502計(jì)算出的外部干擾扭矩推定值td相加而計(jì)算第2扭矩目標(biāo)值tm2*。如果電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm降低而接近0,則電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩tω也接近0,因此第2扭矩目標(biāo)值tm2*與電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的降低相應(yīng)地向外部干擾扭矩推定值td收斂。
扭矩比較器504對(duì)第1扭矩目標(biāo)值tm1*和第2扭矩目標(biāo)值tm2*的大小進(jìn)行比較,將值較大的扭矩目標(biāo)值設(shè)定為第3扭矩目標(biāo)值tm3*。在車輛的行駛中,第2扭矩目標(biāo)值tm2*小于第1扭矩目標(biāo)值tm1*,如果車輛減速而變?yōu)榧磳⑼\?車速小于或等于規(guī)定車速),則變得大于第1扭矩目標(biāo)值tm1*。因此,如果第1扭矩目標(biāo)值tm1*大于第2扭矩目標(biāo)值tm2*,則扭矩比較器504判斷為處于即將停車以前,將第3扭矩目標(biāo)值tm3*設(shè)定為第1扭矩目標(biāo)值tm1*。另外,如果第2扭矩目標(biāo)值tm2*大于第1扭矩目標(biāo)值tm1*,則扭矩比較器504判斷為車輛即將停車而將第3扭矩目標(biāo)值tm3*從第1扭矩目標(biāo)值tm1*切換為第2扭矩目標(biāo)值tm2*。
指令值計(jì)算部505基于從扭矩比較器504輸出的第3扭矩目標(biāo)值tm3*而計(jì)算電機(jī)扭矩指令值tm*和摩擦制動(dòng)量指令值tb*。這里,在電機(jī)4進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況下,在tm*=0、ωw>0的情況下設(shè)為tb*=|tm3*|,在ωw=0的情況下設(shè)為tb*=0,在ωw<0的情況下設(shè)為tb*=﹣|tm3*|。另外,在電機(jī)4進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況下,設(shè)為tm*=tm3*、tb*=0。電機(jī)4進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況,是指車輛利用電機(jī)4的驅(qū)動(dòng)力而行駛的情況、在上坡路上使車輛停止的情況。
圖8a~圖8c是表示利用一個(gè)實(shí)施方式的車輛的控制裝置執(zhí)行了停止控制處理的情況下的控制結(jié)果的圖。圖8a~圖8c分別為在上坡路上、平坦路上、下坡路上停車的情況下的控制結(jié)果,在各圖中,從上按順序表示電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、電機(jī)扭矩、摩擦制動(dòng)量指令值、車輛前后加速度。
首先,參照?qǐng)D8a對(duì)在上坡路上停車的情況下的控制結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。時(shí)刻t2之前為第1扭矩目標(biāo)值tm1*大于第2扭矩目標(biāo)值tm2*的即將停車以前。
在即將停車以前的時(shí)刻t1,將圖2的步驟s202中計(jì)算出的第1扭矩目標(biāo)值tm1*設(shè)定為第3扭矩目標(biāo)值tm3*,與基于第1扭矩目標(biāo)值tm1*(=第3扭矩目標(biāo)值tm3*)而確定的摩擦制動(dòng)量指令值tb*相應(yīng)地減速。
在時(shí)刻t2,第2扭矩目標(biāo)值tm2*大于第1扭矩目標(biāo)值tm1*而判斷為即將停車,從而第3扭矩目標(biāo)值tm3*從第1扭矩目標(biāo)值tm1*切換為第2扭矩目標(biāo)值tm2*。由此,摩擦制動(dòng)量指令值tb*也從基于第1扭矩目標(biāo)值tm1*而確定的值切換為基于第2扭矩目標(biāo)值tm2*而確定的值。在時(shí)刻t2以后,第2扭矩目標(biāo)值tm2*(=第3扭矩目標(biāo)值tm3*)與電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的降低相應(yīng)地,向外部干擾扭矩推定值td收斂。
向外部干擾扭矩推定值td收斂的第3扭矩目標(biāo)值tm3*在時(shí)刻t2至t3的期間從負(fù)值切換為正值。在第3扭矩目標(biāo)值tm3*從負(fù)值切換為正值的時(shí)間點(diǎn),摩擦制動(dòng)量指令值tb*變?yōu)?,開(kāi)始進(jìn)行基于電機(jī)4的動(dòng)力運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的減速度調(diào)整。此后,從第3扭矩目標(biāo)值tm3*為負(fù)值起直至切換為正值為止均為0的電機(jī)扭矩指令值tm*以后與第3扭矩目標(biāo)值tm3*一致,向外部干擾扭矩推定值td收斂。
在時(shí)刻t5,電機(jī)扭矩指令值tm*(=tm3*=tm2*)向外部干擾扭矩推定值td收斂,電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm逐漸向0收斂。由此,實(shí)現(xiàn)了不存在前后方向上的加速度振動(dòng)的順暢的停車。由于電機(jī)扭矩指令值tm*與外部干擾扭矩推定值td一致,在時(shí)刻t5以后,即使在上坡路上停車狀態(tài)也得到保持。
此外,在上述說(shuō)明中,對(duì)如下情況進(jìn)行了說(shuō)明,即,在第3扭矩目標(biāo)值tm3*從負(fù)值切換為正值的時(shí)間點(diǎn),摩擦制動(dòng)量指令值tb*變?yōu)?,開(kāi)始基于電機(jī)4的動(dòng)力運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的減速度調(diào)整,但也可以不使電機(jī)4開(kāi)始進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn),而是利用摩擦制動(dòng)器12使車輛停止、且維持停止?fàn)顟B(tài)。另外,即使在如下情況下,即,在第3扭矩目標(biāo)值tm3*從負(fù)值切換為正值的時(shí)間點(diǎn),摩擦制動(dòng)量指令值tb*變?yōu)?、且開(kāi)始進(jìn)行基于電機(jī)4的動(dòng)力運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的減速度調(diào)整,如果車速大致變?yōu)?,則也可以使摩擦制動(dòng)器12進(jìn)行動(dòng)作而維持停止?fàn)顟B(tài)。在使摩擦制動(dòng)器12進(jìn)行動(dòng)作而維持停止?fàn)顟B(tài)的情況下,在車速大致為0的狀態(tài)下,將摩擦制動(dòng)量指令值tb*設(shè)定為基于外部干擾扭矩推定值td而確定的值。
下面,參照?qǐng)D8b對(duì)在平坦路上停車的情況下的控制結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。將平坦路上的外部干擾扭矩推定值td設(shè)為0。
在即將停車以前的時(shí)刻t1,將圖2的步驟s202中計(jì)算出的第1扭矩目標(biāo)值tm1*設(shè)定為第3扭矩目標(biāo)值tm3*,與基于第1扭矩目標(biāo)值tm1*(=第3扭矩目標(biāo)值tm3*)而確定的摩擦制動(dòng)量指令值tb*相應(yīng)地減速。
在時(shí)刻t2,第2扭矩目標(biāo)值tm2*大于第1扭矩目標(biāo)值tm1*而判斷為即將停車,從而第3扭矩目標(biāo)值tm3*從第1扭矩目標(biāo)值tm1*切換為第2扭矩目標(biāo)值tm2*。由此,摩擦制動(dòng)量指令值tb*也從基于第1扭矩目標(biāo)值tm1*而確定的值切換為基于第2扭矩目標(biāo)值tm2*而確定的值。
從時(shí)刻t2至t5,第2扭矩目標(biāo)值tm2*與電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的降低相應(yīng)地逐漸向0(外部干擾扭矩推定值td)收斂。由此,第3扭矩目標(biāo)值tm3*也逐漸向0收斂,因此摩擦制動(dòng)量指令值tb*也逐漸向0(外部干擾扭矩推定值td)收斂,電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm也逐漸向0收斂。由此,實(shí)現(xiàn)了不存在前后方向上的加速度振動(dòng)的順暢的停車。在時(shí)刻t5以后,停車狀態(tài)得到保持。
最后,參照?qǐng)D8c對(duì)在下坡路上停車的情況下的控制結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。在即將停車以前的時(shí)刻t1,將圖2的步驟s202中計(jì)算出的第1扭矩目標(biāo)值tm1*設(shè)定為第3扭矩目標(biāo)值tm3*,與基于第1扭矩目標(biāo)值tm1*(=第3扭矩目標(biāo)值tm3*)而確定的摩擦制動(dòng)量指令值tb*相應(yīng)地減速。
在時(shí)刻t2,第2扭矩目標(biāo)值tm2*大于第1扭矩目標(biāo)值tm1*而判斷為即將停車,從而第3扭矩目標(biāo)值tm3*從第1扭矩目標(biāo)值tm1*切換為第2扭矩目標(biāo)值tm2*。由此,摩擦制動(dòng)量指令值tb*也從基于第1扭矩目標(biāo)值tm1*而確定的值切換為基于第2扭矩目標(biāo)值tm2*而確定的值。在時(shí)刻t2以后,第2扭矩目標(biāo)值tm2*(=第3扭矩目標(biāo)值tm3*)與電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的降低相應(yīng)地向外部干擾扭矩推定值td收斂。
在時(shí)刻t5,摩擦制動(dòng)量指令值tb*向基于外部干擾扭矩推定值td而確定的值收斂,電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm逐漸向0收斂。由此,實(shí)現(xiàn)了不存在前后方向上的加速度振動(dòng)的順暢的停車。由于摩擦制動(dòng)量指令值tb*向基于外部干擾扭矩推定值td而確定的值收斂,在時(shí)刻t5以后,即使在下坡路上,也由摩擦制動(dòng)器12對(duì)停車狀態(tài)進(jìn)行保持。
如上,根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的車輛的控制裝置,是產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力而使得車輛減速的裝置,對(duì)作用于車輛的外部干擾扭矩進(jìn)行推定,如果加速器操作量小于或等于規(guī)定值、且車輛即將停車,則使摩擦制動(dòng)量隨著與車輛的行駛速度成正比的電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度(速度參數(shù))的降低,向基于外部干擾扭矩推定值td而確定的值收斂。由此,無(wú)論是平坦路、上坡路、下坡路,都能夠在即將停車時(shí)實(shí)現(xiàn)不存在前后方向上的加速度振動(dòng)的順暢的減速、且能夠保持停車狀態(tài)。根據(jù)來(lái)自電機(jī)控制器2以及制動(dòng)器控制器11的指令使摩擦制動(dòng)器12進(jìn)行動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)車輛的減速或停止,因此駕駛員無(wú)需進(jìn)行加速器踏板和制動(dòng)器踏板的切換踏入操作,能夠減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)。
此外,加速器操作量小于或等于規(guī)定值,是指例如小于或等于15km/h的速度等、以足夠低的速度行駛時(shí)的加速器操作量。此外,舉例的車速當(dāng)然是一個(gè)例子。
當(dāng)前,進(jìn)行了能夠僅通過(guò)加速器踏板的操作而對(duì)車輛的加減速、停止進(jìn)行控制的車輛的研究。在該車輛中,如果減小駕駛員踏入的加速器踏板的踏入量、或者將加速器踏板的踏入量設(shè)為零,則能夠利用電機(jī)的再生制動(dòng)力使車輛停止。然而,在這種車輛中,例如在電池處于充滿電的狀態(tài)的情況等下,在電池的soc較高的狀態(tài)下限制了電機(jī)的再生量,因此在這種情況下,無(wú)法利用電機(jī)的再生制動(dòng)力使車輛減速、停止。然而,根據(jù)本實(shí)施方式的車輛的控制裝置,能夠根據(jù)來(lái)自控制器的指令使摩擦制動(dòng)器12進(jìn)行動(dòng)作而使得車輛減速、停止,因此在電池1處于高soc狀態(tài)的情況下,也能夠使車輛順暢地減速·停止。
另外,根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的車輛的控制裝置,對(duì)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm乘以規(guī)定的增益kvref而計(jì)算電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩tω,基于計(jì)算出的電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩tω以及外部干擾扭矩推定值td而確定摩擦制動(dòng)量。通過(guò)對(duì)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm乘以規(guī)定的增益kvref而計(jì)算出的電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度f(wàn)/b扭矩tω,相對(duì)于從電機(jī)扭矩至電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的動(dòng)態(tài)特性作為粘性(減振)要素起作用,因此電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm在即將停車時(shí)逐漸順暢地向零收斂。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)前后加速度不存在沖擊的順暢的停車。
在一個(gè)實(shí)施方式的車輛的控制裝置中,基于電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度相對(duì)于向車輛的扭矩輸入的傳遞特性的模型gp(s)以及摩擦制動(dòng)量而對(duì)外部干擾扭矩進(jìn)行推定?;谀P蚲p(s)而對(duì)外部干擾扭矩進(jìn)行推定,由此能夠高精度地對(duì)外部干擾扭矩進(jìn)行推定,另外,考慮摩擦制動(dòng)量而對(duì)外部干擾扭矩進(jìn)行推定,因此能夠?qū)Τ俗饔糜谲囕v的摩擦制動(dòng)量以外的外部干擾扭矩進(jìn)行推定。
作為外部干擾扭矩推定器502推定外部干擾扭矩時(shí)所使用的摩擦制動(dòng)量,能夠使用基于由液壓傳感器10檢測(cè)出的制動(dòng)器液壓而計(jì)算出的摩擦制動(dòng)量。在該情況下,能夠考慮作用于車輛的實(shí)際的摩擦制動(dòng)量而高精度地對(duì)除了摩擦制動(dòng)量以外的外部干擾扭矩進(jìn)行推定。
作為外部干擾扭矩推定器502推定外部干擾扭矩時(shí)所使用的摩擦制動(dòng)量,與利用液壓傳感器10等傳感器對(duì)摩擦制動(dòng)量進(jìn)行檢測(cè)的情況相比,在使用摩擦制動(dòng)量指令值的情況下,不會(huì)受到傳感器的檢測(cè)延遲時(shí)間的影響。由此,能夠高精度地對(duì)除了摩擦制動(dòng)量以外的外部干擾扭矩進(jìn)行推定。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的車輛的控制裝置,外部干擾扭矩推定器502基于電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度相對(duì)于向車輛的扭矩輸入的傳遞特性的模型gp(s)、電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度相對(duì)于向車輛的摩擦制動(dòng)量輸入的傳遞特性的模型gb(s)以及摩擦制動(dòng)量而對(duì)外部干擾扭矩推定值td進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)考慮從摩擦制動(dòng)量指令值至制動(dòng)器液壓的響應(yīng)、從制動(dòng)器液壓起經(jīng)由制動(dòng)器踏板而直至制動(dòng)力作用于車輪為止的響應(yīng),能夠減小車輛模型與實(shí)際車輛的響應(yīng)之間的差異。
另外,根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的車輛的控制裝置,基于車輛信息對(duì)第1扭矩目標(biāo)值tm1*進(jìn)行計(jì)算,并且對(duì)隨著電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的降低向外部干擾扭矩推定值收斂的第2扭矩目標(biāo)值tm2*進(jìn)行計(jì)算,對(duì)第1扭矩目標(biāo)值和第2扭矩目標(biāo)值的大小進(jìn)行比較而判定車輛是否即將停車。而且,如果判定為車輛并未即將停車,則基于第1扭矩目標(biāo)值tm1*而確定摩擦制動(dòng)量,如果判定為車輛即將停車,則基于第2扭矩目標(biāo)值tm2*而確定摩擦制動(dòng)量。由此,在車輛即將停車時(shí),在將摩擦制動(dòng)量從基于第1扭矩目標(biāo)值tm1*的值切換為基于第2扭矩目標(biāo)值tm2*的值時(shí),能夠進(jìn)行切換而不會(huì)產(chǎn)生階梯差。另外,基于第1扭矩目標(biāo)值tm1*和第2扭矩目標(biāo)值tm2*中的較大的值而確定摩擦制動(dòng)量,因此無(wú)論任何坡度都不會(huì)產(chǎn)生扭矩階梯差,能夠?qū)崿F(xiàn)順暢的減速。
并且,如果加速器操作量在上坡路上小于或等于規(guī)定值、且車輛即將停車,則隨著電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的降低使電機(jī)扭矩指令值tm*向外部干擾扭矩推定值td收斂,因此即使在上坡路上也能夠?qū)崿F(xiàn)減速之后的順暢的停車,并且能夠保持停車狀態(tài)。
本發(fā)明并不限定于上述的一個(gè)實(shí)施方式。例如,在上述實(shí)施方式中,對(duì)將車輛的控制裝置應(yīng)用于電動(dòng)汽車的例子進(jìn)行了說(shuō)明。然而,本發(fā)明的車輛的控制裝置能夠應(yīng)用于能電性地對(duì)摩擦制動(dòng)量進(jìn)行調(diào)整的車輛,因此并不限定于應(yīng)用目標(biāo)是以電機(jī)為驅(qū)動(dòng)源的電動(dòng)車輛。
另外,在上述說(shuō)明中,對(duì)如下情況進(jìn)行了說(shuō)明,即,如果加速器操作量小于或等于規(guī)定值、且車輛即將停車,則使摩擦制動(dòng)量隨著電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度ωm的降低向外部干擾扭矩推定值td收斂。然而,車輪速度或車體速度、驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)速度等速度參數(shù)與電動(dòng)機(jī)4的旋轉(zhuǎn)速度成正比關(guān)系,因此可以使摩擦制動(dòng)量隨著與電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)速度成正比的速度參數(shù)的降低向外部干擾扭矩推定值td收斂。