JP2005348565A - Driving force controller of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関で駆動される発電機の電力をモータとバッテリとに供給する車両の駆動力制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle driving force control apparatus that supplies electric power of a generator driven by an internal combustion engine to a motor and a battery.
特許文献1に記載の装置では、前輪を内燃機関で駆動し後輪をモータで駆動する車両において、内燃機関で駆動される発電機に対して一般電装品及び上記モータに電力を供給可能なメインバッテリと上記モータ専用のサブバッテリを並列に接続している。
通常、車両電装品は12Vで動作するものが主流であることから、このような装置構成を採用すると、後輪を駆動するモータにも12V程度の電圧で電力供給することとなる。つまり、12V程度では後輪の駆動するための充分な出力が得られない場合が想定される。
そこで、別途バッテリを搭載することなく、上記モータに供給する電圧を12V以上とするために、発電機からの電力供給に対し切替機構としてのリレーを設けて電装品用のバッテリへの電力供給と車輪駆動用のモータへの電力供給を切替可能とし、発電機の電力をバッテリ及びモータに対し排他的に供給する、つまり、電装品用のバッテリ充電中は、発電機の電圧を12V相当に調整し、モータ駆動中は、発電機の電圧がモータ駆動に必要な電圧となるように調整することが考えられる。
Normally, vehicle electrical components that operate at 12V are the mainstream. If such a device configuration is adopted, the motor for driving the rear wheels is also supplied with a voltage of about 12V. That is, it is assumed that a sufficient output for driving the rear wheels cannot be obtained at about 12V.
Therefore, in order to set the voltage supplied to the motor to 12 V or more without installing a battery separately, a relay as a switching mechanism is provided for the power supply from the generator to supply power to the battery for electrical components. The power supply to the wheel drive motor can be switched, and the power of the generator is supplied exclusively to the battery and motor. In other words, the voltage of the generator is adjusted to be equivalent to 12V while charging the battery for electrical components. However, during motor driving, it is conceivable to adjust the voltage of the generator so that it becomes a voltage necessary for motor driving.
このとき、バッテリ充電状態からモータ駆動指令が出されて、バッテリの充電を中止して発電機の電力をモータに供給するためには、発電機とバッテリとの間のリレーを遮断する必要があるが、リレーに電流が流入している状態で接続状態から遮断状態へ切り替えることはリレーの耐久性に悪影響があるおそれがある。 At this time, a motor drive command is issued from the battery charging state, and in order to stop charging the battery and supply the power of the generator to the motor, it is necessary to cut off the relay between the generator and the battery. However, switching from the connected state to the disconnected state in a state where current is flowing into the relay may adversely affect the durability of the relay.
一方、このリレーに電流が流入している状態で当該リレーの遮断の操作を回避しようとした場合、バッテリ充電用のリレーに対し電流が流れなくなるまで、発電機の出力電圧を落としてから上記リレーを遮断状態とし、その後に、発電機の電力を上記車輪駆動用のモータに供給することとなる。しかし、このような操作を行うと、一旦、発電機の出力電圧をバッテリ充電電流がゼロとなるまで落とし、その後にモータへの発電電力の供給を開始してモータの要求トルクに応じた発電電力に制御することとなり、モータ駆動の初期応答性のおくれに繋がる。
本発明は、上記のような点に着目したもので、発電機とバッテリと接続するリレーの耐久性の低下を抑えつつモータ駆動の初期応答性を向上させることと課題としている。
On the other hand, if an attempt is made to avoid the operation of shutting off the relay while the current is flowing into the relay, the output voltage of the generator is reduced until the current stops flowing to the battery charging relay, and then the relay Is cut off, and then the electric power of the generator is supplied to the wheel driving motor. However, when such an operation is performed, the output voltage of the generator is once reduced until the battery charging current becomes zero, and then the supply of the generated power to the motor is started and the generated power corresponding to the required torque of the motor Thus, the initial response of the motor drive is reduced.
The present invention pays attention to the above points, and it is an object to improve the initial response of the motor drive while suppressing a decrease in durability of the relay connected to the generator and the battery.
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関で駆動される発電機の電力をバッテリ若しくはモータに供給する車両の駆動力制御装置において、バッテリ充電中にバッテリ充電を中止してモータ駆動を開始すると判定すると、発電機とモータとを接続することでバッテリに供給される電流をゼロ若しくは小さな状態にしてから発電機とバッテリとの接続を遮断することを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a vehicle driving force control device that supplies power of a generator driven by an internal combustion engine to a battery or a motor, and stops the battery charging during the battery charging to drive the motor. When it is determined to start, the connection between the generator and the battery is cut off after the current supplied to the battery is reduced to zero or small by connecting the generator and the motor.
本発明によれば、発電機とバッテリとの間に介装されたリレーの遮断を、当該リレーへの電流が小さいか流れていない状態で実施しながら、モータ駆動の初期応答性を向上させることを可能とする。 According to the present invention, the initial response of the motor drive is improved while the relay interposed between the generator and the battery is cut off while the current to the relay is small or not flowing. Is possible.
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態に係る車両のシステム構成を説明する図である。
この図1に示すように、本実施形態の車両は、左右前輪1L、1Rが、エンジン2によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪3L、3Rが、モータ4によって駆動可能な従駆動輪である。上記エンジン2の出力トルクTeは、変速機30及びディファレンスギア31を通じて左右前輪1L、1Rに伝達される。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration of a vehicle according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, in the vehicle of this embodiment, the left and right
上記変速機30には、現在の変速のレンジを検出するシフト位置検出手段32が設けられ、該シフト位置検出手段32は、検出したシフト位置信号を4WDコントローラ8に出力する。
上記変速機30は、不図示の変速制御部からのシフト命令に基づき変速操作を行う。変速制御部は、例えば車両速度Vvとアクセル開度θに基づく変速シフトスケジュールをテーブルなどの情報として有していて、現在の車両速度Vv及びアクセル開度θに基づき変速点を通過すると判定するとシフト命令を変速機30に出力する。
The
The
上記エンジン2の吸気管路14(例えばインテークマニホールド)には、メインスロットルバルブ15とサブスロットルバルブ16が介装されている。メインスロットルバルブ15は、アクセル開度指示装置(加速指示操作部)であるアクセルペダル17の踏み込み量等に応じてスロットル開度が調整制御される。このメインスロットルバルブ15は、アクセルペダル17の踏み込み量に機械的に連動するか、あるいは当該アクセルペダル17の踏み込み量を検出するアクセルセンサ40の踏み込み量検出値に応じて、エンジンコントローラ18が電気的に調整制御することで、そのスロットル開度が調整される。上記アクセルセンサ40の踏み込み量検出値は、4WDコントローラ8にも出力される。
A
また、サブスロットルバルブ16は、ステップモータ19をアクチュエータとし、そのステップ数に応じた回転角により開度が調整制御される。上記ステップモータ19の回転角は、モータコントローラ20からの駆動信号によって調整制御される。なお、サブスロットルバルブ16にはスロットルセンサが設けられており、このスロットルセンサで検出されるスロットル開度検出値に基づき、上記ステップモータ19のステップ数はフィードバック制御される。ここで、上記サブスロットルバルブ16のスロットル開度をメインスロットルバルブ15の開度以下等に調整することによって、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して、エンジン2の出力トルクを制御することができる。
The
また、エンジン2の回転数を検出するエンジン回転数検出センサ21を備え、エンジン回転数検出センサ21は、検出した信号をエンジンコントローラ18及び4WDコントローラ8に出力する。
また、符号34はブレーキペダルであって、そのブレーキペダル34のストローク量がブレーキストロークセンサ35によって検出される。該ブレーキストロークセンサ35は、検出したブレーキストローク量を制動コントローラ36及び4WDコントローラ8に出力する。
Further, an engine
制動コントローラ36は、入力したブレーキストローク量に応じて、各車輪1L、2R、3L、3Rに装備したディスクブレーキなどの制動装置37FL、37FR、37RL、37RRを通じて、車両に作用する制動力を制御する。
また、符号39は、駆動モードスイッチであって、2WDと4WDとの切替指令を出力するものである。
また、上記エンジン2の回転トルクTeの一部は、無端ベルト6を介して発電機7に伝達されることで、上記発電機7は、エンジン2の回転数Neにプーリ比を乗じた回転数Nhで回転する。
The
Further, a part of the rotational torque Te of the engine 2 is transmitted to the generator 7 through the endless belt 6, so that the generator 7 is obtained by multiplying the rotational speed Ne of the engine 2 by the pulley ratio. Rotate at Nh.
上記発電機7は、図2に示すように、出力電圧Vgを調整するための電圧調整器22(レギュレータ)を備え、4WDコントローラ8のバッテリ・発電機制御部8Eからの発電機制御指令値c1(デューティ比)に応じた界磁電流Ifhに調整することで、エンジン2に対する発電負荷Th及び発電する電圧Vgを制御する。すなわち、電圧調整器22は、バッテリ・発電機制御部8Eから発電機制御指令c1(デューティ比)を入力し、その発電機制御指令c1に応じたデューティ比に発電機7の界磁電流Ifhを調整すると共に、発電機7の出力電圧Vgを検出しつつ4WDコントローラ8に出力可能となっている。
As shown in FIG. 2, the generator 7 includes a voltage regulator 22 (regulator) for adjusting the output voltage Vg, and a generator control command value c1 from the battery /
なお、発電機7の回転数Nhは、エンジン2の回転数Neからプーリ比に基づき演算することができる。
その発電機7が発電した電力は、電線9を介してモータ4に供給可能となっている。その電線9の途中にはジャンクションボックス10が設けられている。上記モータ4の駆動軸は、減速機11及びクラッチ12を介して後輪3L、3Rに接続可能となっている。符号13はデフを表す。
The rotational speed Nh of the generator 7 can be calculated from the rotational speed Ne of the engine 2 based on the pulley ratio.
The electric power generated by the generator 7 can be supplied to the motor 4 via the
また、上記ジャンクションボックス10内には電流センサ23が設けられ、該電流センサ23は、発電機7からモータ4に供給される電力の電流値Iaを検出し、当該検出した電機子電流信号を4WDコントローラ8に出力する。また、電線9を流れる電圧値(モータ4の電圧)が4WDコントローラ8で検出される。符号24は、第1のリレーを構成するリレーであり、4WDコントローラ8から指令によってモータ4に供給される電圧(電流)の遮断及び接続が制御される。
In addition, a
また、モータ4は、4WDコントローラ8からの指令によって界磁電流Ifmが制御され、その界磁電流Ifmの調整によって駆動トルクが目標モータトルクTmに調整される。なお、符号25はモータ4の温度を測定するサーミスタである。
上記モータ4の駆動軸の回転数Nmを検出するモータ用回転数センサ26を備え、該モータ用回転数センサ26は、検出したモータ4の回転数信号を4WDコントローラ8に出力する。
In the motor 4, the field current Ifm is controlled by a command from the
A motor
上記電線9は、ジャンクションボックス10よりも上流位置で第2電線41に分岐し、その第2電線41は、スイッチSWを介して一般電装品44用のバッテリ42に接続されている。上記スイッチSWは、4WDコントローラ8からの指令に応じて接続・遮断が制御される。上記スイッチSWは、半導体整流素子、及び第2のリレーを構成する充電用リレーから構成される。そして、上記リレー24及びスイッチSWをそれぞれ制御することで、発電機7の出力先を調整できる。上記半導体整流素子は逆流防止手段を構成する。
また、上記バッテリ42の残存容量を検出する残存容量検出手段43を備え、該残存容量検出手段43は検出した信号を4WDコントローラ8に出力する。
The
The
また、各車輪1L、1R、3L、3Rには、車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRが設けられている。各車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRは、対応する車輪1L、1R、3L、3Rの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として4WDコントローラ8に出力する。
4WDコントローラ8は、図3に示すように、目標モータトルク演算部8A、モータ変数調整部8B、モータ制御部8C、リレー制御部8D、クラッチ制御部8E、及びバッテリ・発電機制御部8Fを備える。目標モータトルク演算部8A、モータ変数調整部8B、モータ制御部8C、リレー制御部8D、クラッチ制御部8Eは、駆動モードスイッチ39が4WD状態の場合に作動する。
Each
As shown in FIG. 3, the
リレー制御部8Cは、発電機7からモータ4への電力供給の遮断・接続を制御し、4輪駆動状態となっている間、つまり後述の目標モータトルクTmがゼロより大きい場合には、リレー24を接続状態とし、目標モータトルクTmがゼロの場合には遮断状態とする。
クラッチ制御部8Dは、上記クラッチ12の状態を制御し、4輪駆動状態と判定している間、つまり後述の目標モータトルクTmがゼロより大きい場合にはクラッチ12を接続状態に制御し、目標モータトルクTmがゼロの場合には開放状態とする。
The
The clutch control unit 8D controls the state of the clutch 12 and controls the clutch 12 to be in a connected state while determining that it is in the four-wheel drive state, that is, when a target motor torque Tm described later is larger than zero. When the motor torque Tm is zero, the motor is opened.
上記目標モータトルク演算部8Aは、余剰トルク演算部8Aa、加速アシストトルク演算部8Ab、及びモータトルク決定部8Acを備える。
余剰トルク演算部8Aaは、前輪1L、1Rの加速スリップに応じた余剰のエンジントルクを演算する手段であって、図4に示すように、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づき、次のような処理を行う。
すなわち、先ず、ステップS10において、車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRからの信号に基づき演算した、前輪1L、1R(主駆動輪)の車輪速から後輪3L、3R(従駆動輪)の車輪速を減算することで、前輪1L、1Rの加速スリップ量であるスリップ速度ΔVFを求め、ステップS20に移行する。
The target motor
The surplus torque calculation unit 8Aa is a means for calculating surplus engine torque according to the acceleration slip of the
That is, first, in step S10, the
ここで、スリップ速度ΔVFの演算は、例えば、次のように行われる。
前輪1L、1Rにおける左右輪速の平均値である平均前輪速VWf、及び後輪3L、3Rにおける左右輪速の平均値である平均後輪速VWrをそれぞれ算出する。次に、上記平均前輪速VWfと平均後輪速VWrとの偏差から、主駆動輪である前輪1L、1Rの加速スリップ度合を示すスリップ速度(加速スリップ量)ΔVFを、下記式により算出する。
ΔVF = VWf −VWr
Here, the calculation of the slip speed ΔVF is performed as follows, for example.
An average front wheel speed VWf that is an average value of the left and right wheel speeds of the
ΔVF = VWf -VWr
ステップS20では、上記求めたスリップ速度ΔVFが所定値、例えばゼロより大きいか否かを判定する。スリップ速度ΔVFが0以下と判定した場合には、前輪1L、1Rが加速スリップしていないと推定されるので、ステップS30に移行し、Tm1にゼロを代入した後、復帰する。
一方、ステップS20において、スリップ速度ΔVFが0より大きいと判定した場合には、前輪1L、1Rが加速スリップしていると推定されるので、ステップS40に移行する。
In step S20, it is determined whether or not the determined slip speed ΔVF is greater than a predetermined value, for example, zero. If it is determined that the slip speed ΔVF is 0 or less, it is estimated that the
On the other hand, if it is determined in step S20 that the slip speed ΔVF is greater than 0, it is estimated that the
ステップS40では、前輪1L、1Rの加速スリップを抑えるために必要な吸収トルクTΔVFを、下記式によって演算してステップS50に移行する。この吸収トルクTΔVFは加速スリップ量に比例した量となる。
TΔVF = K1 × ΔVF
ここで、K1は、実験などによって求めたゲインである。
In step S40, the absorption torque TΔVF necessary for suppressing the acceleration slip of the
TΔVF = K1 × ΔVF
Here, K1 is a gain obtained through experiments or the like.
ステップS50では、現在の発電機7の負荷トルクTGを、下記式に基づき演算したのち、ステップS60に移行する。
TG =K2・(Vg × Ia)/(K3 × Nh)
ここで、
Vg:発電機7の電圧
Ia:発電機7の電機子電流
Nh:発電機7の回転数
K3:効率
K2:係数
である。
In step S50, the current load torque TG of the generator 7 is calculated based on the following equation, and then the process proceeds to step S60.
TG = K2 · (Vg × Ia) / (K3 × Nh)
here,
Vg: Voltage of the generator 7
Ia: Armature current of the generator 7
Nh: Number of rotations of the generator 7
K3: Efficiency
K2: coefficient
It is.
ステップS60では、下記式に基づき、余剰トルクつまり発電機7で負荷すべき発電負荷トルクThを求め、ステップS70に移行する。
Th = TG + TΔVF
次に、ステップS70では、上記発電負荷トルクThが、仕様等から定まる発電機7の最大負荷容量HQより大きいか否かを判定する。発電負荷トルクThが当該発電機7の最大負荷容量HQ以下と判定した場合には、ステップS90に移行する。一方、目標発電負荷トルクThが発電機7の最大負荷容量HQを越えている場合には、ステップS80にて、発電負荷トルクThを最大負荷容量HQに制限してステップS90に移行する。
In step S60, the surplus torque, that is, the power generation load torque Th to be loaded by the generator 7 is obtained based on the following formula, and the process proceeds to step S70.
Th = TG + TΔVF
Next, in step S70, it is determined whether or not the power generation load torque Th is greater than the maximum load capacity HQ of the generator 7 determined from the specifications and the like. If it is determined that the power generation load torque Th is equal to or less than the maximum load capacity HQ of the generator 7, the process proceeds to step S90. On the other hand, if the target power generation load torque Th exceeds the maximum load capacity HQ of the generator 7, in step S80, the power generation load torque Th is limited to the maximum load capacity HQ, and the process proceeds to step S90.
ステップS90では、上記発電機負荷トルクThに応じた第1目標モータトルクTm1を求めて処理を終了する。この第1目標モータトルクTm1は、前輪1L、1Rの加速スリップ量に応じた目標モータトルクとなる。なお、上記処理では、一度、発電機7での負荷トルクThを求めてから第1目標モータトルクTm1を演算しているが、前輪1L、1Rの加速スリップ量から直接に第1目標モータトルクTm1を演算しても良い。
In step S90, the first target motor torque Tm1 corresponding to the generator load torque Th is obtained, and the process is terminated. The first target motor torque Tm1 is a target motor torque corresponding to the acceleration slip amount of the
次に、加速アシストトルク演算部8Abの処理について説明する。
加速アシストトルク演算部8Abは、図5に示すマップに基づき、車両速度Vvとアクセル開度θ(運転者による加速指示量)に応じた第2目標モータトルクTm2を演算する。この第2目標モータトルクTm2は、アクセル開度θが大きい程大きく且つ、車両速度Vvが小さい程小さい値となり、所定車両速度以上ではゼロとなるように設定される。所定車両速度は、例えば、車両が発進状態から脱したと推定される低速の車両速度とする。
次に、モータトルク決定部8Acは、上記余剰トルク演算部8Aa及び加速アシストトルク演算部8Abが演算した第1及び第2目標モータトルクTm1、Tm2についてセレクトハイを行い、大きい方の値を目標モータトルクTmとして決定し、モータ変数調整部8Bに出力する。
Next, processing of the acceleration assist torque calculation unit 8Ab will be described.
The acceleration assist torque calculator 8Ab calculates a second target motor torque Tm2 corresponding to the vehicle speed Vv and the accelerator opening θ (acceleration instruction amount by the driver) based on the map shown in FIG. The second target motor torque Tm2 is set to be larger as the accelerator opening θ is larger and smaller as the vehicle speed Vv is smaller, and to be zero at a predetermined vehicle speed or higher. The predetermined vehicle speed is, for example, a low vehicle speed that is estimated to be that the vehicle has left the start state.
Next, the motor torque determination unit 8Ac performs select high for the first and second target motor torques Tm1 and Tm2 calculated by the surplus torque calculation unit 8Aa and the acceleration assist torque calculation unit 8Ab, and sets the larger value to the target motor. The torque Tm is determined and output to the motor
次に、モータ変数調整部8Bの処理について、図6を参照しつつ説明する。モータ制御部8Bは、所定サンプリング時間毎に作動し、まず、ステップS200で、目標モータトルクTmが「0」より大きいか否かを判定する。Tm>0と判定されれば、前輪1L、1Rが加速スリップしているなど4輪駆動状態(モータ駆動要求状態)であるので、ステップS210に移行する。また、Tm≦0と判定されれば、4輪駆動状態(モータ駆動要求状態)でないので、ステップS310に移行して発電停止(Vm=0)の信号など2輪駆動状態の各種の信号を出力して復帰する。
Next, the process of the motor
ステップS210では、4輪駆動状態から2輪駆動状態への移行か否かを判定し、2輪への移行と判定した場合にはステップS310に移行し、発電停止(Vm=0)などの4輪駆動終了処理を行った後に、復帰する。例えば、モータ回転数が許容限界回転数に近づいたと判定したり、変速機30のレンジが非駆動レンジ(パーキング又はニュートラル)となっていたりすると、2輪駆動状態への移行と判定する。一方、4輪駆動状態であればステップS215に移行する。
In step S210, it is determined whether or not the shift is from the four-wheel drive state to the two-wheel drive state. It returns after performing the wheel drive end processing. For example, if it is determined that the motor rotation speed has approached the allowable limit rotation speed, or if the range of the
ステップS215では、スイッチSWがONつまりバッテリ42が接続状態か否かを判定し、接続状態と判定した場合にはステップS260に移行し、スイッチSWがOFFとなってバッテリ42が切り離されている状態の場合にはステップS220に移行して、通常のモータ駆動制御のための目標モータ界磁電流Ifmの演算に移行する。すなわち、ステップS260では、目標モータ界磁電流Ifmが「0」否か(モータ駆動の1回目のサイクルか否か)を判定し、「0」と判定した場合、つまりモータ駆動のための目標モータ界磁電流Ifmの設定がされていない場合には、そのままステップS220に移行してモータ駆動のための目標モータ界磁電流Ifmの設定を行う。
In step S215, it is determined whether or not the switch SW is ON, that is, the
一方、目標モータ界磁電流Ifmが「0」でない場合には、ステップS270に移行して、バッテリ切り離しのための処理として目標モータ界磁電流Ifmの低減を行った後にステップS230に移行する。このステップS270は界磁調整手段を構成する。
次に、ステップS220では、モータ用回転数センサ21が検出したモータ4の回転数Nmを入力し、そのモータ4の回転数Nmに応じた目標モータ界磁電流Ifmを算出し、ステップS230に移行する。なお、センサで検出された界磁電流値の目標モータ界磁電流Ifmに対する偏差に基づきモータ制御部8Cにてフィードバック制御が行われる。
On the other hand, if the target motor field current Ifm is not “0”, the process proceeds to step S270, and after the target motor field current Ifm is reduced as a process for disconnecting the battery, the process proceeds to step S230. This step S270 constitutes a field adjusting means.
Next, in step S220, the rotational speed Nm of the motor 4 detected by the motor
ここで、上記モータ4の回転数Nmに対する目標モータ界磁電流Ifmは、回転数Nmが所定回転数以下の場合には一定の所定電流値とし、モータ4が所定の回転数以上になった場合には、公知の弱め界磁制御方式でモータ4の界磁電流Ifmを小さくする。すなわち、モータ4が高速回転になるとモータ誘起電圧Eの上昇によりモータトルクが低下することから、上述のように、モータ4の回転数Nmが所定値以上になったらモータ4の界磁電流Ifmを小さくして誘起電圧Eを低下させることでモータ4に流れる電流を増加させて所要モータトルクを得るようにする。この結果、モータ4が高速回転になってもモータ誘起電圧Eの上昇を抑えてモータトルクの低下を抑制するため、所要のモータトルクを得ることができる。また、モータ界磁電流Ifmを所定の回転数未満と所定の回転数以上との2段階で制御することで、連続的な界磁電流制御に比べ制御の電子回路を安価にできる。なお、所要のモータトルクに対しモータ4の回転数Nmに応じて界磁電流Ifmを調整することでモータトルクを連続的に補正するモータトルク補正手段を備えても良い。すなわち、2段階切替えに対し、モータ回転数Nmに応じてモータ4の界磁電流Ifmを調整すると良い。この結果、モータ4が高速回転になってもモータ4の誘起電圧Eの上昇を抑えモータトルクの低下を抑制するため、所要のモータトルクを得ることができる。また、なめらかなモータトルク特性にできるため、2段階制御に比べ車両は安定して走行できるし、常にモータ駆動効率が良い状態にすることができる。 Here, the target motor field current Ifm with respect to the rotational speed Nm of the motor 4 is a constant predetermined current value when the rotational speed Nm is equal to or lower than the predetermined rotational speed, and when the motor 4 exceeds the predetermined rotational speed. First, the field current Ifm of the motor 4 is reduced by a known field weakening control method. That is, when the motor 4 is rotated at a high speed, the motor torque decreases due to the increase of the motor induced voltage E. Therefore, as described above, when the rotational speed Nm of the motor 4 exceeds a predetermined value, the field current Ifm of the motor 4 is By reducing the induced voltage E and reducing the induced voltage E, the current flowing through the motor 4 is increased to obtain the required motor torque. As a result, even if the motor 4 rotates at high speed, the increase in the motor induced voltage E is suppressed and the decrease in the motor torque is suppressed, so that the required motor torque can be obtained. In addition, by controlling the motor field current Ifm in two stages of less than a predetermined rotation speed and more than a predetermined rotation speed, the control electronic circuit can be made cheaper than continuous field current control. Note that motor torque correction means for continuously correcting the motor torque by adjusting the field current Ifm according to the rotational speed Nm of the motor 4 with respect to the required motor torque may be provided. That is, for the two-stage switching, the field current Ifm of the motor 4 is preferably adjusted according to the motor rotation speed Nm. As a result, even if the motor 4 rotates at high speed, the increase in the induced voltage E of the motor 4 is suppressed and the decrease in the motor torque is suppressed, so that the required motor torque can be obtained. In addition, since smooth motor torque characteristics can be achieved, the vehicle can travel more stably than in the two-stage control, and the motor drive efficiency can always be improved.
次に、ステップS230では、上記目標モータトルクTm及び目標モータ界磁電流Ifmを変数として、マップなどに基づき、対応する目標電機子電流Iaを求め、ステップS240に移行する。
ステップS240では、上記目標電機子電流Iaに基づき、目標モータトルクTmとするための発電電圧Vm(=Ia×R+E:Eはモータの誘起電圧E、Rは発電機7とモータ4との間の抵抗)を演算し出力した後に、処理を終了する。
Next, at step S230, the target motor torque Tm and the target motor field current Ifm are used as variables, the corresponding target armature current Ia is obtained based on a map or the like, and the process proceeds to step S240.
In step S240, based on the target armature current Ia, the generated voltage Vm (= Ia × R + E: E is the induced voltage E of the motor, and R is the voltage between the generator 7 and the motor 4 for setting the target motor torque Tm. After calculating and outputting the resistance, the process is terminated.
また、モータ制御部8Cでは、モータ変数調整部8Bで決定した目標界磁電流Ifmを目標値としてモータ界磁電流をフィードバック制御する。
また、バッテリ・発電機制御部8Fは、発電変数調整部8Faと発電制御部本体8Fbとからなる。
発電変数調整部8Faは、目標発電電圧Vtの決定及びバッテリ充電を調整する処理部であり、所定サンプリング時間毎に図7に示す処理が行われる。
Further, the
The battery /
The power generation variable adjustment unit 8Fa is a processing unit that adjusts the determination of the target power generation voltage Vt and the battery charging, and performs the process shown in FIG. 7 at every predetermined sampling time.
すなわち、ステップS410では、モータ駆動要求の有無、例えば目標モータトルクTmがゼロより大きいか否かを判定し、モータ駆動要求ありと判定した場合にはステップS420に移行し、モータ駆動要求無しと判定した場合にはステップS470に移行する。
まず、目標モータトルクTmがゼロより大きくモータ駆動要求ありと判定した場合について説明する。なお、モータ駆動要求ありの場合には、リレー24はONになっていて発電機7とモータ4とは接続された状態になっている。
That is, in step S410, it is determined whether there is a motor drive request, for example, whether the target motor torque Tm is greater than zero. If it is determined that there is a motor drive request, the process proceeds to step S420, and it is determined that there is no motor drive request. If so, the process proceeds to step S470.
First, a case where the target motor torque Tm is greater than zero and it is determined that there is a motor drive request will be described. When there is a motor drive request, the
ステップS420では、スイッチSWがONか否かを判定し、スイッチSWがONつまりバッテリ42が接続状態の場合にはステップS430に移行し、そうでなければステップS550に移行する。
ステップS550では、発電目標電圧Vtをモータの目標電圧Vmとして処理を終了する。
また、ステップS430では、バッテリ42への電流Ibがゼロか否かを判定し、ゼロであればステップS460に移行し、ゼロで無ければステップS440に移行する。電流Ibがゼロか否かは、直接にバッテリ42に流入する電流の有無を検出しても良いし、または、発電電圧がバッテリ電圧以下になったかどうかで判定しても良い。
ステップS460では、スイッチSWをオフにしてバッテリ42を発電機7及びモータ4から切り離して処理を終了する。
In step S420, it is determined whether or not the switch SW is ON. If the switch SW is ON, that is, if the
In step S550, the power generation target voltage Vt is set as the motor target voltage Vm, and the process ends.
In Step S430, it is determined whether or not the current Ib to the
In step S460, the switch SW is turned off, the
また、ステップS440では、モータ回転数Nmがゼロより大きいか否か、つまりモータ4が回転しているか否かを判定し、モータ4が回転している場合にはそのまま処理を終了し、モータ4が回転していない場合には、発電機7の目標電圧Vtを低減して処理を終了する。なお、上記モータ4が回転している場合に、モータ駆動要求があってから所定時間経過してもバッテリ42への電流Ibが流れている場合に、無条件にスイッチSWをOFFに変更するようにしても良い。
In step S440, it is determined whether or not the motor rotation speed Nm is greater than zero, that is, whether or not the motor 4 is rotating. If the motor 4 is rotating, the process is terminated as is. Is not rotating, the target voltage Vt of the generator 7 is reduced and the process is terminated. When the motor 4 is rotating, the switch SW is unconditionally changed to OFF when the current Ib to the
次に、モータ駆動の要求が無い場合の処理について説明する。なお、この場合には、リレー24はOFFになっていて発電機7とモータ4とは非接続の状態になっている。
ステップS470で、残存容量検出手段43からの信号に基づきバッテリ42の充電を行う必要があるかどうか判定し、充電必要と判定した場合にはステップS480に移行し、充電不要と判定した場合にはステップS500に移行する。ステップS500では、発電目標電圧Vtをゼロとし、続いてステップS510にてスイッチSWをOFFにした後に処理を終了する。
Next, processing when there is no request for motor drive will be described. In this case, the
In step S470, it is determined whether or not it is necessary to charge the
ステップS480では、発電目標電圧Vtをバッテリ充電電圧VDに設定した後に、ステップS490にてスイッチSWをONにして処理を終了する。
発電制御部本体8Fbは、上記発電目標電圧Vt及び現在の出力電圧Vgに基づき、発電目標電圧Vtとするための界磁電流値を求め、その界磁電流値に相当する発電機制御指令値(デューティ比)を求めて発電機7の電圧調整器22に出力することで、発電機7の出力電圧Vgを制御する。
In step S480, after setting the power generation target voltage Vt to the battery charge voltage VD, the switch SW is turned on in step S490 and the process is terminated.
The power generation control unit main body 8Fb obtains a field current value for setting the power generation target voltage Vt based on the power generation target voltage Vt and the current output voltage Vg, and generates a generator control command value corresponding to the field current value ( The output voltage Vg of the generator 7 is controlled by obtaining the duty ratio and outputting it to the voltage regulator 22 of the generator 7.
次に、エンジンコントローラ18の処理について説明する。
エンジンコントローラ18では、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づいて図8に示すような処理が行われる。
すなわち、まずステップS600にて、主駆動輪である前輪1L、1Rの加速スリップ量ΔVを求めてステップS610に移行して、その加速スリップ量ΔVが目標スリップ量Tslipを越えているか否かを判定し、目標スリップ量Tslipを越えている場合にはステップS660に移行する。一方、加速スリップ量ΔVが目標スリップ量Tslip以下の場合には、ステップS620に移行する。なお、目標スリップ量Tslipは、例えばスリップ率で10%程度に設定される。
Next, processing of the
In the
That is, first, in step S600, the acceleration slip amount ΔV of the
ステップS620では、アクセルセンサ40からの検出信号等に基づいて、運転者の要求する目標出力トルクTeNを演算して、ステップS630に移行する。
ステップS630では、スロットル開度やエンジン回転数Neなどに基づき、現在の出力トルクTeを算出してステップS640に移行する。
ステップS640では、現在の出力トルクTeに対する目標出力トルクTeNの偏差分ΔTeを下記式に基づき出力して、ステップS650に移行する。
ΔTe =TeN − Te
In step S620, the target output torque TeN requested by the driver is calculated based on the detection signal from the
In step S630, the current output torque Te is calculated based on the throttle opening, the engine speed Ne, and the like, and the process proceeds to step S640.
In step S640, the deviation ΔTe of the target output torque TeN with respect to the current output torque Te is output based on the following equation, and the process proceeds to step S650.
ΔTe = TeN−Te
一方、ステップS660では、いわゆるエンジンTCS制御を行い、所定のTCSトルク変化分を上記偏差分ΔTeに代入してステップS650に移行する。このステップは、内燃機関出力抑制手段を構成する。
また、ステップS650では、その偏差分ΔTeに応じたスロットル開度αの変化分Δαを演算し、その開度の変化分Δαに対応する開度信号を上記ステップモータ19に出力して、復帰する。なお、上述の説明では、説明を分かりやすくするために、偏差分ΔTeに対応する開度信号Δαを出力するとしているが、実際には、トルク等の変化を滑らかにするために、起動のたびに所定のトルク増加分若しくはトルク減少分ずつ変化させている。
On the other hand, in step S660, so-called engine TCS control is performed, and a predetermined TCS torque change is substituted for the deviation ΔTe, and the process proceeds to step S650. This step constitutes internal combustion engine output suppression means.
In step S650, a change Δα of the throttle opening α corresponding to the deviation ΔTe is calculated, and an opening signal corresponding to the change Δα of the opening is output to the
次に、上記構成の装置における作用などについて説明する。なお、駆動モードスイッチ39が4WD状態に操作されているものとして説明する。
車両走行中に、路面μが小さいためや運転者によるアクセルペダル17の踏み込み量が大きいことで、エンジン2から前輪1L、1Rに伝達されたトルクが路面反力限界トルクよりも大きくなると、つまり、主駆動輪1L、1Rである前輪1L、1Rが加速スリップすると、クラッチ12が接続されると共に、発電機7は、エンジンに対して上記加速スリップ量ΔVに応じた発電負荷で発電してモータ4が駆動され、もって4輪駆動状態に移行する。このとき、発電機7で発電した余剰の電力によってモータ4が駆動されて従駆動輪である後輪3L、3Rも駆動されることで、車両の加速性が向上する。また、主駆動輪1L、1Rの路面反力限界トルクを越えた余剰のトルクでモータ4を駆動するため、エネルギー効率が向上し、燃費の向上に繋がる。
Next, the operation of the apparatus having the above configuration will be described. In the following description, it is assumed that the
When the vehicle is traveling, because the road surface μ is small or the
続いて、前輪1L、1Rに伝達される駆動トルクが、当該前輪1L、1Rの路面反力限界トルクに近づくように調整されることで、2輪駆動状態に移行する。この結果、主駆動輪である前輪1L、1Rでの加速スリップが抑えられる。
また、発進時にあっては、前輪1L、1Rでの加速スリップがゼロか小さい状態であっても、アクセル開度θに応じた目標モータトルクTm2でモータが駆動されて発進加速性が確保される。
また、モータ4が駆動されない状態において、バッテリ充電が必要な場合には、スイッチSWがONとなり、発電電圧が充電電圧VDに調整されることでバッテリ充電が行われる。
このバッテリ充電中に、上述のようにモータ駆動要と判定されると、バッテリ42を切り離し4輪駆動の制御に移行する。
Subsequently, the driving torque transmitted to the
Further, at the time of starting, even if the acceleration slip on the
When the motor 4 is not driven and the battery needs to be charged, the switch SW is turned on, and the power generation voltage is adjusted to the charging voltage VD to charge the battery.
If it is determined during the battery charging that the motor drive is necessary as described above, the
本実施形態におけるこの移行処理は、次のように実施される。
すなわち、発電機7とモータ4とが接続されて発電機7の出力の一部をモータ4に供給、つまり発電電流の一部がモータ4側に流れることで発電出力を落とすことなく発電機7の電圧が低下する。さらに、車両走行中であれば、目標モータ界磁電流Ifmを、一旦モータ制御の目標値に設定した後に、バッテリ42に電流が流れなくなるまで上記目標モータ界磁電流Ifmを低減するように調整して、バッテリ42側に電流が流れなくなった時点でスイッチSWのリレーをオフにしてバッテリ42を切り離し、その後に、目標モータ界磁電流Ifmをモータ駆動のための界磁電流値に戻すと共に発電目標電圧もバッテリ電圧VDから目標モータトルクに応じた発電Vmに変更して完全に4輪駆動のための制御に移行する。
This migration process in the present embodiment is performed as follows.
That is, the generator 7 and the motor 4 are connected to supply a part of the output of the generator 7 to the motor 4, that is, a part of the generated current flows to the motor 4 side, so that the generator 7 is not reduced. Voltage drops. Further, if the vehicle is running, the target motor field current Ifm is once set to a target value for motor control, and then adjusted so as to reduce the target motor field current Ifm until no current flows into the
ここで、発電の出力電圧−電流特性は、図9に示すような関係となっていて、発電出力が同じ場合には、出力電流を大きくするほど出力電圧は低下する。そして、モータ界磁電流を小さくするほどモータ誘起電圧Eが低くなりモータ4に流入する電流が大きくなるため、発電機7の出力電圧は、図9に示すような電圧−電流特性の線に沿って動いて電圧が低くなる。なお、モータ界磁電流の大きさに関係なく単に接続するだけでもモータ4側に電流が流れるため、リレー24を接続することでバッテリ42側に電流が流れない電圧値まで発電電圧が低下した場合には、上述のような移行のためのモータ界磁電流の調整が行われることなく、4WD駆動のためのモータ駆動制御に移行する。
ここで、上記モータ回転中での移行時においては、バッテリ42に電流が流れないようにするために、発電機7の発電出力を必ずしも落とす必要は無いが、別途、発電機7の界磁も絞って発電出力も低下させるようにしても良い。
Here, the output voltage-current characteristic of power generation has a relationship as shown in FIG. 9, and when the power generation output is the same, the output voltage decreases as the output current increases. As the motor field current is decreased, the motor induced voltage E is decreased and the current flowing into the motor 4 is increased. Therefore, the output voltage of the generator 7 follows the voltage-current characteristic line as shown in FIG. The voltage drops. In addition, since the current flows to the motor 4 side simply by connecting regardless of the magnitude of the motor field current, when the generated voltage is reduced to a voltage value at which the current does not flow to the
Here, at the time of transition during the rotation of the motor, it is not always necessary to reduce the power generation output of the generator 7 in order to prevent the current from flowing to the
以上のように、バッテリ充電状態からモータ駆動制御へ移行すると判定すると、モータ界磁電流は小さめに抑えられる可能性はあるものの、すぐにモータ4の駆動が行われて4輪駆動状態に設定できる共に、スイッチSWを電流が流れていない状態で切断することで、スイッチSWの耐久性劣化も防止できる。また、上記移行時のモータ界磁電流について、できるだけモータ制御の目標界磁電流に近い状態にしているので、スイッチSWをOFFにしてから、本来の目標モータ界磁電流への復帰も早期に行われる。ここで、移行中におけるモータトルクは、目標モータ界磁電流を本来に目標値よりも低減することで、小さめに抑えられる可能性はあるものの、界磁電流を抑えたことによりモータ電流が増加する分だけモータトルクも増大して補償される。 As described above, if it is determined that the battery charging state shifts to the motor driving control, the motor field current may be suppressed to a small value, but the motor 4 can be immediately driven and set to the four-wheel driving state. In both cases, it is possible to prevent deterioration of the durability of the switch SW by cutting the switch SW in a state where no current flows. Also, since the motor field current at the time of the above transition is as close as possible to the target field current of the motor control, the switch SW is turned OFF and the return to the original target motor field current is performed at an early stage. Is called. Here, although the motor torque during the transition may be reduced by reducing the target motor field current below the target value, the motor current increases by suppressing the field current. The motor torque is increased by the amount and compensated.
ここで、比較として、充電状態からモータ駆動への切替の際に、単純に発電機7の出力を低下させることでバッテリ42へ流入する電流をゼロにする場合を想定すると、図10に示すように、発電機7の界磁電流を下げて(矢印i参照)発電機出力を絞ってから、スイッチSWをOFFにした後に、リレー24をONにしてモータ4を接続状態とし、その後、再び発電機7の界磁電流を増やして目標とするモータトルクを得るための発電出力の電圧・電流に調整することとなる。このため、本実施形態よりもモータ駆動の初期応答性が遅くなる。
Here, as a comparison, assuming that the current flowing into the
図11に、本実施形態の場合のバッテリ充電からモータ駆動制御への移行時のタイムチャート例を示す。
また、車両発進時などモータ4が回転していない状態でバッテリ充電からモータ駆動に移行する場合には、リレー24をONにして発電機7とモータ4とを接続状態にして、つまりモータ4側に電流を流すことで発電出力を落とすこと無く発電電圧の低下を図り、それでもバッテリ42側に電流が流入する場合には発電機7の電圧が低くなるように発電機7の界磁を絞り、バッテリ42側に電流が流れなくなった時点でスイッチSWをOFFにしてバッテリ42を切り離している。
FIG. 11 shows a time chart example at the time of transition from battery charging to motor drive control in the present embodiment.
Further, when the motor 4 is not rotating, such as when the vehicle starts, the
この場合であっても、モータ駆動要求があるとすぐにモータ4の駆動を行うことができる結果、初期応答性が向上する。また、発電出力を小さくするおそれはあるものの、モータ4側に電流を流入させて発電電圧を低下させてから発電出力自体を絞るようにしているため、図10に示すような比較例に比べて、発電電力の低減量も小さく抑えられ、よってスイッチSWをOFFにした後の目標モータトルクに対応する発電電力への移行時間も短くすることが出来る。 Even in this case, as soon as there is a motor drive request, the motor 4 can be driven, so that the initial response is improved. In addition, although there is a possibility of reducing the power generation output, the power generation output itself is reduced after the current is supplied to the motor 4 side to reduce the power generation voltage, so that the power generation output itself is reduced as compared with the comparative example shown in FIG. Therefore, the amount of reduction in the generated power can be suppressed to a small value, and therefore the transition time to the generated power corresponding to the target motor torque after the switch SW is turned off can be shortened.
また、原則として、発電機7からの電力としてバッテリ42若しくはモータ4に供給する構成を前提しているものの、上記バッテリ充電からモータ駆動への移行処理において、本実施形態では、一時的に発電機7に対しバッテリ42及びモータ4の両方が並列に接続した状態となる。このとき、モータ4の要求電圧よりもバッテリ42の電圧の方が高い場合も想定されるが、本実施形態では、バッテリ電流の逆流を防止するための半導体整流素子をスイッチSWに設けているため、バッテリ42からモータ4に過剰な電流が流れることを防止できる。すなわち、氷結路などの低μ路で上記のように過剰電流がモータ4に流れてモータトルクが必要以上に大きくなりすぎると後輪3L、3Rがスリップ(空転)するおそれがあるが、本実施形態では、バッテリ電流の逆流を防止する手段として半導体整流素子を設けているので、このような不都合は防止される。
In principle, it is assumed that the electric power from the generator 7 is supplied to the
ここで、上記実施形態では、バッテリ42に流入する電流が確実にゼロとなってからスイッチSWをOFFとするように制御しているが、これに限定されない。例えば、発進時など、モータ4が回転していない状態では、発電機7をモータ4と接続することだけで発電電圧を低減させたら無条件でスイッチSWをOFFとしても良い。流入電流がゼロでないおそれがあるものの、バッテリ42への流入する電流が小さくなった状態でスイッチSWをOFFにすることが出来る。
Here, in the above embodiment, the control is performed so that the switch SW is turned off after the current flowing into the
1L、1R 前輪
2 エンジン
3L、3R 後輪
4 モータ
6 ベルト
7 発電機
8 4WDコントローラ
8A 目標モータトルク演算部
8Aa 余剰トルク演算部
8Ab 加速アシストトルク演算部
8Ac モータトルク決定部
8B モータ変数調整部
8C モータ制御部
8D リレー制御部
8E クラッチ制御部
8F バッテリ・発電機制御部
8Fa 発電変数調整部
8Fb 発電制御部本体
9 電線
10 ジャンクションボックス
11 減速機
12 クラッチ
14 吸気管路
15 メインスロットルバルブ
16 サブスロットルバルブ
18 エンジンコントローラ
19 ステップモータ
20 モータコントローラ
21 エンジン回転数センサ
22 電圧調整器
23 電流センサ
26 モータ用回転数センサ
27FL、27FR、27RL、27RR
車輪速センサ
30 変速機
31 ディファレンシャル・ギヤ
32 シフト位置検出手段
34 ブレーキペダル
35 ブレーキストロークセンサ
36 制動コントローラ
37FL、37FR、37RL、37RR
制動装置
39 駆動モードスイッチ
40 アクセルセンサ
41 第2電線
42 バッテリ
Tm 目標モータトルク
Tm1 第1目標モータトルク
Tm2 第2目標モータトルク
Tslip 目標スリップ量
Ifh 発電機の界磁電流
Vg 発電機の電圧
Vt 発電機の目標電圧
Vm モータの発電目標電圧
VD バッテリ充電電圧
Nh 発電機の回転数
Ia 目標電機子電流
Ifm 目標モータ界磁電流
E モータの誘起電圧
Nm モータの回転数(回転速度)
θ アクセル開度
Th 発電機負荷トルク
Te エンジンの出力トルク
1L, 1R Front wheel 2
θ Accelerator opening Th Generator load torque Te Engine output torque
Claims (5)
上記発電機でバッテリ充電中にモータ駆動指令が入力されると、上記第1のリレーを接続状態にしてから第2のリレーを遮断状態とすることを特徴とする車両の駆動力制御装置。 A generator driven by an internal combustion engine, a motor driven by the generator, a battery charged by the generator, a first relay for connecting / disconnecting the generator and the motor, and power generation A second relay for connecting / disconnecting the machine and the battery,
When a motor drive command is input while the battery is being charged by the generator, the vehicle driving force control device is characterized in that the first relay is set in a connected state and then the second relay is set in a disconnected state.
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