JP2004345446A

JP2004345446A - 車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP2004345446A
Application number: JP2003143391A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sasaki; 勉佐々木
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: JP4334277B2

Abstract

【課題】後輪１軸車でも良好な発進性を確保する。
【解決手段】前車軸２０側および後車軸２２側の車高レベルを検出する車高検出手段３１ａ、３１ｂと、前車軸２０および後車軸２２の軸重を検出する軸重検出手段３２ａ、３２ｂと、駆動輪３４のスリップ状態を検出するスリップ検出手段３５、３６とを備え、発進時に、前車軸２０側および後車軸２２側の車高レベルと、前車軸２０および後車軸２２の軸重とに基づき、駆動輪３４のスリップ状態を生じた場合、駆動輪３４に動的荷重を付与するべく駆動車軸のエアサスペンション２３ａ、２３ｂを伸動もしくは縮動するよう弁手段２６ａ、２６ｂを制御すると共に、発進後は、元の車高レベルに戻すように弁手段２６ａ、２６ｂを制御する発進制御手段３０を備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のサスペンションに乗り心地を向上するためにエアサスペンションを用いるものがある。
【０００３】
大型車両のように、後輪２軸のうち、一方（例えば後前軸）を駆動軸、もう一方（例えば後後軸）を従動軸としたものは、駆動軸の荷重（軸重）が小さすぎる場合、走行に影響するため、駆動軸のエアサスペンションの空気圧を相対的に高くして、駆動軸の荷重分担を大きくするようにしている。
【０００４】
したがって、積載量等が少なく、滑りやすい路面（低摩擦係数路面）や登坂路面にて発進するとき等、駆動力が低下することなく、またスリップを抑えて、発進できるようになっている（特許文献１〜３）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１０９６４５号
【特許文献２】
特開平９−２０２１２３号
【特許文献３】
特開２００１−２１３１３０
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような軸重配分は、後輪２軸車にあっては行えるが、前輪１軸、後輪１軸の車両には適用できない。
【０００７】
後輪１軸車の場合にも、積載量等が少なく、滑りやすい路面や登坂路面にて発進する際は、駆動力が低下したり、スリップが発生して、良好な発進を得にくいことがあるが、駆動軸のエアサスペンションの空気圧を相対的に高くしても、荷重分担は変わるわけではない。
【０００８】
この発明は、このような課題に注目してなされたものであり、駆動輪に動的荷重を付与して、後輪１軸車でも良好な発進を確保し得る車両の走行制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、前車軸ならびに後車軸に備えるエアサスペンションに対して、エアタンクからエアサスペンションへの所定圧のエアの供給とエアサスペンションのエアの排出とを行う弁手段を備える車両において、前車軸側および後車軸側の車高レベルを検出する車高検出手段と、前車軸および後車軸の軸重を検出する軸重検出手段と、駆動輪のスリップ状態を検出するスリップ検出手段とを備え、発進時に、前車軸側および後車軸側の車高レベルと、前車軸および後車軸の軸重とに基づき、駆動輪のスリップ状態を生じた場合、駆動輪に動的荷重を付与するべく駆動車軸のエアサスペンションを伸動もしくは縮動するよう弁手段を制御すると共に、発進後は、元の車高レベルに戻すように弁手段を制御する発進制御手段を備える。
【００１０】
第２の発明は、前車軸ならびに後車軸に備えるエアサスペンションに対して、エアタンクからエアサスペンションへの所定圧のエアの供給とエアサスペンションのエアの排出とを行う弁手段を備える車両において、前車軸側および後車軸側の車高レベルを検出する車高検出手段と、前車軸および後車軸の軸重を検出する軸重検出手段と、登坂路を検出する登坂路検出手段とを備え、登坂路の発進時に、前車軸側および後車軸側の車高レベルと、前車軸および後車軸の軸重とに基づき、駆動輪に動的荷重を付与するべく駆動車軸のエアサスペンションを伸動もしくは縮動するよう弁手段を制御すると共に、発進後は、元の車高レベルに戻すように弁手段を制御する発進制御手段を備える。
【００１１】
第３の発明は、第１、第２の発明において、前記発進制御手段は、駆動車軸以外のエアサスペンションを駆動車軸のエアサスペンションと反対方向に動作するように弁手段を制御する。
【００１２】
第４の発明は、第１〜第３の発明において、エンジンならびに回転電機によって走行可能な車両にあって、前記発進制御手段の制御は、回転電機の出力のみによる発進時およびエンジンの出力と回転電機の出力を併用しての発進時に実行する。
【００１３】
【発明の効果】
第１の発明においては、発進時に駆動輪のスリップ状態を生じた場合、前車軸側および後車軸側の車高レベルと、前車軸および後車軸の軸重とに基づき、駆動輪に動的荷重が付与され、接地圧が瞬時的に高まって、発進が行われる。したがって、滑りやすい路面にて発進する場合、スリップによる駆動力の低下を抑えて、積載量に合った発進を行え、良好な発進を得ることができる。
【００１４】
第２の発明においては、登坂路の発進時に、前車軸側および後車軸側の車高レベルと、前車軸および後車軸の軸重とに基づき、駆動輪に動的荷重が付与され、発進が行われる。したがって、登坂路にて発進する場合、スリップによる駆動力の低下を抑えて、積載量に合った発進を行え、良好な発進を得ることができる。
【００１５】
第３の発明においては、駆動輪の動的動作をアシストできる。
【００１６】
第４の発明においては、ハイブリッド車両において回転電機の出力の変化によるスリップを抑制して発進を行える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、前輪１軸（前車軸：遊動輪）、後輪１軸（後車軸：駆動輪）のハイブリッド車両におけるシステム構成図を示す。
【００１８】
図１において、１はエンジン、２はインバータ３を備える回転電機（モータジェネレータ）であり、エンジン１ならびに回転電機２はそれぞれクラッチ４、５を介して変速機６に連結され、変速機６の出力は後車軸２２の駆動輪３４に伝達される。
【００１９】
エンジン１は、ディーゼルエンジン（または圧縮天然ガスを燃料とするＣＮＧエンジン）が採用される。回転電機２は、高効率および小形軽量化の面から、永久磁石型同期電動機（ＩＰＭ同期モータ）が使用される。
【００２０】
エンジン１、回転電機２、クラッチ４、５、変速機６は、車両コントロールユニット１０によって、アクセルペダルの踏み量（アクセル操作量：アクセル開度）、エンジン１の回転速度、回転電機２の回転速度、車速、ブレーキペダル１１の踏み量、蓄電装置１２のＳＯＣ（ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｇｅ）等に基づいて制御される。
【００２１】
蓄電装置１２には、ブレーキエネルギを短時間で無駄なく高効率に回生するため、車両の電池許容質量に対して必要な出力密度を確保しやすい、電気二重層キャパシタが使用される。
【００２２】
車両コントロールユニット１０は、蓄電装置１２のＳＯＣをパラメータに、所定の制御マップに回転電機２の出力とエンジン１の出力との分担比を設定してあり、その制御マップから蓄電装置１２のＳＯＣに応じた出力分担比を求め、この分担比と要求駆動力（アクセル操作量）に基づいて、回転電機２の出力およびエンジン１の出力を制御する。
【００２３】
回転電機２の出力分担比＝１（エンジン１の出力分担比＝０）の場合、クラッチ４を切断した状態（クラッチ５は接続）において、アクセル操作量に相当する出力が回転電機２から得られるようにインバータ３を制御する。回転電機２の出力分担比＜１（エンジン１の出力分担比＞０）の場合、クラッチ４を接続した状態において、蓄電装置１２のＳＯＣの低下に連れて回転電機２の分担出力が小さくなり、それに応じてエンジン１の分担出力が大きくなるようにエンジン１の出力およびインバータ３を制御する。エンジン１の出力分担比＝１（回転電機２の出力分担比＝０）の場合、アクセル操作量に相当する出力がエンジン１から得られるようにエンジン１の出力を制御する。
【００２４】
また、アクセルを解放する減速時に、蓄電装置１２への充電が可能な限り、クラッチ４を切断した状態において、回転電機２の発電（回生発電）を行うようにインバータ３を制御する。サービスブレーキ時は、ブレーキペダル１１の踏み量（要求制動力）に基づいて、蓄電装置１２への充電が可能な限り、クラッチ４を切断した状態において、回転電機２の発電（回生発電）を行うようにインバータ３を制御する。
【００２５】
車両の発進に際しては、キースイッチがＳＴ（スタート）に入ると、エンジン１が始動され、クラッチ４が断かつエンジン１がアイドル運転の停車状態において、蓄電装置１２のＳＯＣ等を基に発進モードが選択される。
【００２６】
回転電機２の単独発進の場合、クラッチ５が接続された状態（変速機６は発進段にシフト）で、アクセルペダルの踏み込みにしたがって、回転電機２が要求駆動力を発生するように制御され、車両は走り始めることになる。
【００２７】
エンジン１の出力と回転電機２の出力との併用発進の場合、クラッチ５が接続された状態（変速機６は発進段にシフト）で、アクセルペダルの踏み込みにしたがって、クラッチ４が接続されると共にエンジン１および回転電機２がそれぞれの分担出力を発生するように制御され、車両は走り始めることになる。
【００２８】
エンジン１の単独発進の場合、クラッチ５が切断された状態（変速機６は発進段にシフト）で、アクセルペダルの踏み込みにしたがって、クラッチ４が接続されると共にエンジン１が要求駆動力を発生するように制御され、車両は走り始めることになる。
【００２９】
一方、車両の前車軸２０と車体との間にエアサスペンション２１ａ、２１ｂが、後車軸（駆動軸）２２と車体との間にエアサスペンション２３ａ、２３ｂが設けられる。
【００３０】
エアサスペンション２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂのベローズ（エアスプリング）に対して、それぞれエアリザーバタンク２４からベローズへの所定圧のエアの供給とベローズのエアの排出とを行うソレノイドバルブ２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂが設けられる。
【００３１】
ソレノイドバルブ２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂは、エアサスコントロールユニット３０によって、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルを検出する車高センサ３１ａ、３１ｂの検出信号、エアサスペンション２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂのベローズの内圧（前車軸２０、後車軸２２の軸重）を検出する内圧センサ３２ａ、３２ｂの検出信号、車両コントロールユニット１０の情報（停車、発進、走行等）、ブレーキペダル１１の踏み込み、各車輪（前輪３３、後輪３４）の回転速度を検出する車輪速センサ３５、３６の検出信号、登坂路を検出する傾斜センサ３７の検出信号、車高レベル操作スイッチ（図示しない）の信号等に基づいて制御される。
【００３２】
エアサスコントロールユニット３０は、車高レベル操作スイッチによる要求レベルに前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルを設定するようにソレノイドバルブ２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂを制御する。
【００３３】
車両の発進時には、駆動輪（後輪３４）のスリップ状態を生じた場合あるいは登坂路の場合、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベル、エアサスペンション２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂのベローズの内圧（前車軸２０、後車軸２２の軸重）等に基づいて、駆動輪（後輪３４）にエアサスペンション２３ａ、２３ｂの伸び方向あるいは縮方向に動的荷重を付与するようにソレノイドバルブ２６ａ、２６ｂ等を制御する。
【００３４】
図２は、発進時の制御機能のブロック構成（駆動輪のスリップに対して）を表すものであり、要求駆動トルク算出手段４０、回転電機２の回転加速度を算出する手段４１、回転電機２の駆動軸の慣性トルクを算出する手段４２、駆動輪のスリップ状態を判定する手段４３、回転電機２のトルク値を補正して出力する手段４４、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルを判定する手段４５、エアサスペンション２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂのベローズの内圧より前車軸２０、後車軸２２の軸重（配分）を判定する手段４６、動的荷重を選択する手段４７が備えられる。
【００３５】
要求トルク算出手段４０は、アクセル開度と車速とから要求駆動トルクを算出する。回転電機２の要求駆動トルクは蓄電装置１２のＳＯＣに基づく出力分担比によって設定する。
【００３６】
駆動輪のスリップ判定手段４３は、各車輪（前輪３３、後輪３４）の回転速度より駆動輪３４のスリップ状態を判定する。
【００３７】
発進時に、回転電機トルク値補正出力手段４４は、回転電機２が出力分担比の要求駆動トルクを発生するようにトルク指令値をインバータ３へ出力する。
【００３８】
発進時に、動的荷重選択手段４７は、駆動輪３４のスリップ状態が検出された場合、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベル（発進前の値）と、前車軸２０、後車軸２２の軸重（発進前の値）とに基づき、駆動輪（後輪３４）に動的荷重を付与するべくエアサスバルブ（ソレノイドバルブ）２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂを制御するように、エアスプリングバルブ制御手段４８に指令する。
【００３９】
この場合、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルが所定レベル以下のときは、後車軸２２のエアサスペンション２３ａ、２３ｂのベローズへエアリザーバタンク２４から所定圧のエアを瞬時的に供給するようにエアスプリングバルブ制御手段４８に指令する。同時に、前車軸２０のエアサスペンション２１ａ、２１ｂのベローズのエアの瞬時的な排出動作を行う。
【００４０】
また、前車軸２０、後車軸２２の軸重が所定値以下で、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルが所定レベルを越えているときは、後車軸２２のエアサスペンション２３ａ、２３ｂのベローズのエアの瞬時的な排出動作を行うようにエアスプリングバルブ制御手段４８に指令する。
【００４１】
駆動輪３４のスリップ状態が検出されなくなると、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルを元の車高レベルに戻すように、エアスプリングバルブ制御手段４８に指令する。
【００４２】
エンジン制御手段５０は、エンジン１の出力分担比を基にエンジン１の出力を制御する。また、走行中、駆動輪（後輪３２）のスリップ状態を生じた場合、エンジン出力補正手段５１の補正指令に基づきエンジン１の出力を下げるように制御する。
【００４３】
トランスミッション制御手段５２は、ギヤ変速制御手段５３からの指令に基づき変速機６をシフトする。ギヤ変速制御手段５３は、走行中、駆動輪（後輪３２）のスリップ状態を生じた場合、変速を禁止する。
【００４４】
図３は、エアサスコントロールユニット３０の発進制御のフローチャートを示す。
【００４５】
Ｓ１においては、ハイブリッド車両のシステムの起動条件信号を読み込む。
【００４６】
Ｓ２においては、発進条件が成立しているかを判定する。
【００４７】
Ｓ３においては、発進条件が成立している場合、エアサスペンション２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂのベローズの内圧より前車軸２０、後車軸２２の軸重を演算する。
【００４８】
Ｓ４においては、車両の発進状態かを見る。回転電機２の単独発進の場合、クラッチ５が接続された状態（変速機６は発進段にシフト）で、アクセルペダルが踏み込まれた状態か、エンジン１の出力と回転電機２の出力との併用発進の場合、クラッチ５が接続された状態（変速機６は発進段にシフト）で、アクセルペダルが踏み込まれて、クラッチ４が接続された状態（半クラッチを含む）か、エンジン１の単独発進の場合、クラッチ５が切断された状態（変速機６は発進段にシフト）で、アクセルペダルが踏み込まれて、クラッチ４が接続された状態（半クラッチを含む）かを見る。
【００４９】
Ｓ５においては、駆動輪３４のスリップがあるかどうかを見る。
【００５０】
駆動輪３４のスリップがある場合、Ｓ６において前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルを見る。
【００５１】
Ｓ７においては、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルが所定レベル以下のときは、後車軸２２のエアサスペンション２３ａ、２３ｂのベローズへエアリザーバタンク２４から所定圧のエアを瞬時的に供給するようにソレノイドバルブ２６ａ、２６ｂを制御する。同時に、前車軸２０のエアサスペンション２１ａ、２１ｂのベローズのエアの瞬時的な排出動作を行うようにソレノイドバルブ２５ａ、２５ｂを制御する。
【００５２】
また、前車軸２０、後車軸２２の軸重が所定値以下で、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルが所定レベルを越えているときは、後車軸２２のエアサスペンション２３ａ、２３ｂのベローズのエアの瞬時的な排出動作を行うようにソレノイドバルブ２６ａ、２６ｂを制御する。
【００５３】
Ｓ８において、駆動輪３４のスリップがなくなると、Ｓ９において、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルを元の車高レベルに戻すように、ソレノイドバルブ２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂを制御する。
【００５４】
一方、Ｓ４において、登坂路での発進状態かを見て、登坂路での発進状態の場合、駆動輪３４のスリップに関わらず、Ｓ６以降の処理を行う。
【００５５】
このように構成したため、発進時に駆動輪３４のスリップ状態を生じた場合、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルと、前車軸２０、後車軸２２の軸重とに基づき、瞬時的に後車軸２２のエアサスペンション２３ａ、２３ｂが伸動もしくは縮動される。
【００５６】
すなわち、駆動輪（後輪３４）に動的荷重が付与され、これによって接地圧が瞬時的に高まって、変速機６を介して伝えられる駆動力によって、発進が行われる。
【００５７】
この場合、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルが所定レベル以下のときは、後車軸２２のエアサスペンション２３ａ、２３ｂのベローズへのエア供給によるエアサスペンション２３ａ、２３ｂの瞬時的な伸動によって、駆動輪（後輪３４）が路面に押圧動される。同時に前車軸２０のエアサスペンション２１ａ、２１ｂのベローズのエア排出によって駆動輪（後輪３４）の押圧動がアシストされる。
【００５８】
また、前車軸２０、後車軸２２の軸重が所定値以下で、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルが所定レベルを越えているときは、後車軸２２のエアサスペンション２３ａ、２３ｂのベローズのエア排出によるエアサスペンション２３ａ、２３ｂの縮動に対する反動によって、駆動輪（後輪３４）が路面に押圧動される。
【００５９】
一方、登坂路での発進の場合は、前車軸２０側、後車軸（駆動軸）２２側の車高レベルと、前車軸２０、後車軸２２の軸重とに基づき、前述のように駆動輪（後輪３４）に動的荷重が付与され、変速機６を介して伝えられる駆動力によって、発進が行われる。
【００６０】
したがって、滑りやすい路面や登坂路にて発進する場合、スリップによる駆動力の低下を抑えて、積載量に合った発進を行え、路面状態、積載状態に対する高度な運転技術を必要とせず、良好な発進を得ることができる。
【００６１】
この発進時のエアサスペンション２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂの制御は、特に回転電機２の単独発進の場合およびエンジン１の出力と回転電機２の出力との併用発進の場合に行うようにして良い。
【００６２】
ハイブリッド車両において、回転電機２の出力による発進時に駆動輪３４のスリップ状態を生じると、回転電機２の出力が変化して駆動輪３４の回転が急に高まることがあるが、こうしたスリップを抑えて発進を行える。
【００６３】
図４は本発明の別の実施の形態を示す。
【００６４】
これは、板バネ方式の後輪２軸（後前軸６０、後後軸６１）車の後後軸（駆動軸）６１と車体６２との間にエアサスペンション６３ａ、６３ｂを設け、車両の発進時に、後前軸６０、後後軸（駆動軸）６１の軸重に基づき、駆動輪（後輪６４）のスリップ状態を生じた場合あるいは登坂路の場合、駆動輪（後輪６４）に動的荷重を付与するように、ソレノイドバルブ（図示しない）を制御して、エアサスペンション６３ａ、６３ｂのベローズへエアリザーバタンクから所定圧のエアの供給を行う。
【００６５】
このようにすれば、板バネ方式の後輪２軸車に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表すシステム構成図である。
【図２】発進時の制御ブロック構成図である。
【図３】発進時の制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】別の実施形態を表す部分概要図である。
【符号の説明】
１エンジン
２回転電機
３インバータ
４、５クラッチ
６変速機
１０車両コントロールユニット
１２蓄電装置
２０前車軸
２１ａ、２１ｂエアサスペンション
２２後車軸
２３ａ、２３ｂエアサスペンション
２４エアリザーバタンク
２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂソレノイドバルブ
３０エアサスコントロールユニット
３１ａ、３１ｂ車高センサ
３２ａ、３２ｂ内圧センサ
３３前輪
３４後輪
３５、３６車輪速センサ
４０要求駆動トルク算出手段
４３駆動輪のスリップ状態判定手段
４４回転電機のトルク値補正出力手段
４５車高レベル判定手段
４６軸重判定手段
４７動的荷重選択手段
４８エアスプリングバルブ制御手段
５０エンジン制御手段

Claims

前車軸ならびに後車軸に備えるエアサスペンションに対して、エアタンクからエアサスペンションへの所定圧のエアの供給とエアサスペンションのエアの排出とを行う弁手段を備える車両において、
前車軸側および後車軸側の車高レベルを検出する車高検出手段と、
前車軸および後車軸の軸重を検出する軸重検出手段と、
駆動輪のスリップ状態を検出するスリップ検出手段とを備え、
発進時に、前車軸側および後車軸側の車高レベルと、前車軸および後車軸の軸重とに基づき、駆動輪のスリップ状態を生じた場合、駆動輪に動的荷重を付与するべく駆動車軸のエアサスペンションを伸動もしくは縮動するよう弁手段を制御すると共に、発進後は、元の車高レベルに戻すように弁手段を制御する発進制御手段を備えることを特徴とする車両の走行制御装置。
前車軸ならびに後車軸に備えるエアサスペンションに対して、エアタンクからエアサスペンションへの所定圧のエアの供給とエアサスペンションのエアの排出とを行う弁手段を備える車両において、
前車軸側および後車軸側の車高レベルを検出する車高検出手段と、
前車軸および後車軸の軸重を検出する軸重検出手段と、
登坂路を検出する登坂路検出手段とを備え、
登坂路の発進時に、前車軸側および後車軸側の車高レベルと、前車軸および後車軸の軸重とに基づき、駆動輪に動的荷重を付与するべく駆動車軸のエアサスペンションを伸動もしくは縮動するよう弁手段を制御すると共に、発進後は、元の車高レベルに戻すように弁手段を制御する発進制御手段を備えることを特徴とする車両の走行制御装置。
前記発進制御手段は、駆動車軸以外のエアサスペンションを駆動車軸のエアサスペンションと反対方向に動作するように弁手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両の走行制御装置。
エンジンならびに回転電機によって走行可能な車両にあって、
前記発進制御手段の制御は、回転電機の出力のみによる発進時およびエンジンの出力と回転電機の出力を併用しての発進時に実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の走行制御装置。