JP2006311644A - 車両用駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロールバックを速やかに抑制する。
【解決手段】エンジン２で前輪１ＦＬ・１ＦＲを駆動すると共に、電動モータ３で後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動できるように構成し、自動変速機４のシフトポジション、及び車輪１ＦＬ〜１ＲＲの回転方向に基づいて車両のロールバックを検知したら（ステップＳ１の判定が“Yes”）、運転者のアクセル操作を待たずに、つまりアクセル操作がＯＦＦであっても直ちに電動モータ３に車両進行方向のクリープトルクを発生させる（ステップＳ３）。このとき、前輪１ＦＬ・１ＦＲのスリップ傾向を検知したら、このスリップ傾向を検知していないときよりも電動モータ３に大きなモータトルクＴｍを発生させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動機によって車輪を駆動可能な車両用駆動制御装置に関するものである。

従来、エンジンによって主駆動輪を駆動し、主駆動輪のスリップ傾向を検知したときに電動モータによって補助駆動輪を駆動するものがあり、登坂路では平坦路よりも電動モータの駆動力を増加させたり、低速走行時には主駆動輪がスリップ傾向になくても運転者のアクセル操作に応じて電動モータを駆動したりすることが提案されていた（特許文献１参照）。
特開２００２−２１８６０５号公報

ところで、勾配が急な登坂路で発進する際、エンジントルク（クリープトルク）が足りないとブレーキを放してアクセルを踏むまでに車両が後退してしまうことがある（以下、ロールバックと称す）。摩擦係数μの高い乾燥路では、ロールバックしてもアクセルを踏めば直ぐに前進できるが、摩擦係数μの低い雪路や凍結路では、主駆動輪が加速スリップする可能性があるので、電動モータによって補助駆動輪も駆動することが望ましい。

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、運転者がアクセルを踏むまで、或いは主駆動輪のスリップ傾向を検知するまでモータトルクが発生しないので、応答が遅れロールバックを効果的に抑制することができない。
そこで、本発明は上記問題に着目してなされたものであり、ロールバックを速やかに抑制することのできる車両用駆動制御装置の提供を課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両用駆動制御装置は、電動機によって車輪を駆動可能な車両用駆動制御装置であって、車両が進行方向と逆に動くロールバックを検知するロールバック検知手段と、該ロールバック検知手段で車両のロールバックを検知したら当該ロールバックを検知していないときよりも前記電動機における車両進行方向の駆動力を増加させる駆動制御手段と、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、車両が進行方向と逆に動いたら、つまり車両がロールバックしたら、運転者のアクセル操作を待たずに直ちに電動機における車両進行方向の駆動力を増加させることで、ロールバックを速やかに抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明における第１実施形態の概略構成図であり、前輪１ＦＬ・１ＦＲをエンジン２（内燃機関）で駆動する主駆動輪とし、後輪１ＲＬ・１ＲＲを電動モータ３（電動機）で駆動可能な補助駆動輪とする所謂スタンバイ型の４輪駆動車両である。
エンジン２の出力は、トルクコンバータを有する自動変速機４を介して前輪１ＦＬ・１ＦＲに伝達され、またバッテリ５によって給電される電動モータ３の出力は、減速機６を介して後輪１ＲＬ・１ＲＲに伝達される。

電動モータ３は、コントローラ７によって駆動制御され、通常、前輪１ＦＬ・１ＦＲのスリップ傾向が検知されたときや、前輪１ＦＬ・１ＦＲのスリップ傾向が検知されなくても、車速が所定範囲（例えば０〜３０ｋｍ／ｈ）の低速走行時に、運転者のアクセル操作に応じたモータトルクＴｍを出力する。
コントローラ７には、インヒビタスイッチ１０で検出する自動変速機４のシフトポジション信号と、回転センサ１１で検出する車輪１ＦＬ〜１ＲＲの回転速度及び回転方向信号と、アクセルセンサ１２で検出する運転者のアクセル操作信号とが入力される。

次に、コントローラ７で実行する駆動制御処理を、図２のフローチャートに従って説明する。
先ずステップＳ１では、車両がロールバックしているか否かを判定する。具体的には、シフトポジションが『Ｄ』や『１』等の前進レンジにある状態で車輪が車両後退方向に回転しているとき、又はシフトポジションが『Ｒ』の後退レンジにある状態で車輪が車両前進方向に回転しているときに、車両がロールバックしていると判定して後述するステップＳ３に移行し、それ以外の場合はロールバックしていないと判定してステップＳ２に移行する。

ステップＳ２では、図３の制御マップを参照し、前輪スリップ傾向、及びアクセル操作に基づいてモータトルクＴｍの発生を制御してから所定のメインプログラムに復帰する。ここで、前輪スリップ傾向は、例えば、前輪の平均車輪速から後輪の平均車輪速を減じて前輪スリップ速度を算出し、この前輪スリップ速度が０より大きいときは、前輪がスリップ傾向にあると判断し、前輪スリップ速度が０以下のときは、前輪がスリップ傾向にはないと判断する。図３の制御マップによれば、前輪がスリップ傾向にない場合、アクセル操作がＯＮのときには、このアクセル操作に応じたモータトルクＴｍを発生させ、逆にアクセル操作がＯＦＦのときには、モータトルクＴｍを０にする。

一方、前輪がスリップ傾向にある場合、アクセル操作がＯＮのときには、このアクセル操作に応じたモータトルクＴｍを発生させ、逆にアクセル操作がＯＦＦのときには、所定のモータトルクＴｍ１を発生させる。このモータトルクＴｍ１は、前輪のスリップ傾向に伴う発進性能の低下を補うために、後輪を車両進行方向に回転させるクリープトルクであり、例えば減速比Ｒ＝２７の減速機６を用いた場合、Ｔｍ１＝１.２［Ｎ・ｍ］程度に設定される。

そして、ステップＳ３では、図４の制御マップを参照し、前輪スリップ傾向、及びアクセル操作に基づいてモータトルクＴｍの発生を制御してから所定のメインプログラムに復帰する。図４の制御マップによれば、前輪がスリップ傾向にない場合、アクセル操作がＯＮのときには、このアクセル操作に応じたモータトルクＴｍを発生させ、アクセル操作がＯＦＦのときには、所定のモータトルクＴｍ２を発生させる。このモータトルクＴｍ２は、車両のロールバックを抑制するために、後輪を車両進行方向に回転させるクリープトルクである。したがって、想定される路面勾配や車重を考慮して設定され、例えば減速比Ｒ＝２７の減速機６を用いた場合、Ｔｍ２＝２５〜３０［Ｎ・ｍ］程度に設定される。

一方、前輪がスリップ傾向にある場合、アクセル操作がＯＮのときには、このアクセル操作に応じたモータトルクＴｍを発生させ、逆にアクセル操作がＯＦＦのときには、所定のモータトルクＴｍ３を発生させる。このモータトルクＴｍ３は、車両のロールバックを抑制するため、また前輪のスリップ傾向に伴う発進性能の低下を補うために、後輪を車両進行方向に回転させるクリープトルクである。したがって、想定される路面勾配や車重を考慮して設定され、例えば減速比Ｒ＝２７の減速機６を用いた場合、Ｔｍ３＝３８［Ｎ・ｍ］程度に設定される。

このように、ロールバックを検知したらこのロールバックを検知していないときよりも大きなモータトルクＴｍを発生させると共に、前輪のスリップ傾向を検知したらこのスリップ傾向を検知していないときよりも大きなモータトルクＴｍを発生させる。これは、アクセル操作に応じたモータトルクＴｍを発生させる際も同様であり、アクセル操作に対するモータトルクＴｍのゲイン特性を変更し、ロールバックを検知したときには検知していないときよりもモータトルクＴｍを大きくすると共に、前輪のスリップ傾向を検知したときには検知していないときよりもモータトルクＴｍを大きくする。
以上より、ステップＳ１の処理が「ロールバック検知手段」に対応し、ステップＳ２、Ｓ３の処理が「駆動制御手段」に対応している。

次に、上記第１実施形態の動作や作用効果について説明する。
勾配が急な登坂路で発進する際、運転者はブレーキを放してからアクセルを踏むことなる。このとき、前輪１ＦＬ・１ＦＲのクリープトルクによって前進しようとする力よりも自重によって後退しようとする力の方が大きいと、ブレーキを放してからアクセルを踏むまでの間に車両がロールバックしてしまう。
そこで、本実施形態では自動変速機４のシフトポジション、及び車輪１ＦＬ〜１ＲＲの回転方向に基づいて車両のロールバックを検知したら（ステップＳ１の判定が“Yes”）、図５のタイムチャートに示すように、運転者のアクセル操作を待たずに、つまりアクセル操作がＯＦＦであっても直ちに電動モータ３に車両進行方向のクリープトルクを発生させる（ステップＳ３）。これにより、車両のロールバック（速度や距離）を速やかに抑制し、発進性能を高めることができる。

また、エンジン２で主駆動輪を駆動すると共に、車両のロールバックを検知したときに、電動モータ３で補助駆動輪を駆動して４輪駆動にすることで、電動モータ３による２輪駆動よりも発進性能を高めることができる。
また、ロールバックを検知して電動モータ３でクリープトルクを発生させる際に、前輪１ＦＬ・１ＦＲのスリップ傾向を検知したら、このスリップ傾向を検知していないときよりも大きなクリープトルクを発生させることで、更に発進性能を高めることができる。

こうして、ロールバック速度（図５では負の速度）が０になったら、電動モータ３のクリープトルクを０に戻し、再びロールバックしたら電動モータ３にクリープトルクを発生させ、この動作をアクセル操作がＯＮとなるまで繰返す。アクセル操作がＯＮとなれば、それ以降は運転者のアクセル操作に応じたモータトルクＴｍを発生させる。
また、ロールバックしていない状態で、前輪がスリップ傾向になく且つアクセル操作がＯＦＦのときには、モータトルクＴｍを０にする。これは、ロールバックしないような平坦路で、エンジン２のクリープトルクと電動モータ３のクリープトルクとを合わせると、ブレーキを放した後にクリープ速度が急増する又は過大になるからである。

なお、上記の第１実施形態では、車両のロールバックを検知したときに、電動モータ３にモータトルクＴｍを０から発生させているが、これに限定されるものではなく、ある程度のモータトルクＴｍを発生させている状態から、このモータトルクＴｍを増加させてもよい。
また、上記の第１実施形態では、前輪１ＦＬ・１ＦＲがスリップ傾向にあるか否かでモータトルクＴｍの大きさを変更しているが、同様に、後輪１ＲＬ・１ＲＲがスリップ傾向にあるか否かでエンジントルクＴｅの大きさを変更するようにしてもよい。

また、上記の第１実施形態では、車両がロールバックしたことを検知したときに、電動モータ３にモータトルクＴｍを発生させているが、車両がロールバックするのを推定し、ロールバックする前に電動モータ３にモータトルクＴｍを発生させてもよい。この場合、ロールバック検知手段としては、路面の勾配を検知する加速度センサ（Ｇセンサ）などを適用することができる。つまり、加速度センサなどにより車両が勾配のある路面にあり、且つ車両がその勾配を登る方向に進行すると判断した場合、ロールバックが発生することを検知して電動モータ３にモータトルクＴｍを発生させることもできる。

また、上記の第１実施形態では、車両のロールバックを検知するために、回転センサ１１で車輪１ＦＬ〜１ＲＲの回転速度及び回転方向を検出しているが、これに限定されるものではない。一般的な車輪速センサは、車輪の回転を磁場の変化に変換し、磁束密度の強弱や極性を磁気検出素子で拾う単相出力タイプが多く、これは回転方向を検出することができない。そこで、電動モータ３の起電力の極性を判断することにより、後輪１ＲＬ・１ＲＲの回転方向を検出し、これに基づいて車両のロールバックを検出してもよい。したがって、電動モータによって車輪を駆動可能な構成であれば、車輪の回転方向を検出可能なセンサを省略することができる。

また、上記の第１実施形態では、車輪のスリップ傾向を検知するために、車輪のスリップ速度を算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、車輪速度を微分した車輪加速度や、車体速度と車輪速度との差から算出されるスリップ率などに基づいて車輪のスリップ傾向を検知するようにしてもよい。
また、上記の第１実施形態では、前輪１ＦＬ・１ＦＲをエンジン２で駆動する主駆動輪とし、後輪１ＲＬ・１ＲＲを電動モータ３で駆動可能な補助駆動輪としているが、これに限定されるものではなく、後輪１ＲＬ・１ＲＲを主駆動輪とし、前輪１ＦＬ・１ＦＲを補助駆動輪としてもよい。

また、上記の第１実施形態では、１台の電動モータ３で後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動する１モータ方式のパワートレイン（動力伝達システム）を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、２台の電動モータで夫々の車輪を駆動する２モータ方式や、モータそのものを駆動輪とするホイールインモータ方式を採用してもよい。
また、上記の第１実施形態では、バッテリ５によって電動モータ３へ給電しているが、これに限定されるものではなく、コンデンサやジェネレータによって電動モータ３へ給電してもよい。また、電動モータ３は、直流モータでも交流モータでもよい。

また、上記の第１実施形態では、前輪がエンジン駆動で、後輪がモータ駆動となるハイブリッド方式を採用しているが、これに限定されるものではない。その他にも、シリーズハイブリッド方式、パラレルハイブリッド方式、シリーズ・パラレルハイブリッド（スピリットハイブリッド）方式を採用してもよい。更には、内燃機関を搭載しない純電気自動車（ＥＶ）に本発明を適用してもよい。
さらに、上記の第１実施形態では、本発明を４輪車両に適用しているが、２輪車両や３輪車両、或いは５輪以上の車両に適用してもよい。

次に、本発明の第２実施形態を図６に基づいて説明する。
この第２実施形態は、前述した第１実施形態において、車両のロールバックを検知したときに発生させるモータトルクＴｍを、ロールバックの速度に応じて制御するものである。
すなわち、図４のＴｍ２及びＴｍ３を、ロールバックの速度に応じて可変にし、図６に示すように、ロールバック速度（図では負の速度）が早いほど、モータトルクＴｍを大きくする。

これにより、路面勾配や積載荷重に応じて速度が変化するロールバックに対し、過不足のないモータトルクＴｍを発生させることができるので、ロールバックを的確に抑制し、発進性能を高めることができる。
なお、上記の第２実施形態では、ロールバック速度に応じて連続的無段階にモータトルクＴｍを変化させているが、これに限定されるものではなく、ロールバック速度に応じてステップ状にモータトルクＴｍを変化させてもよく、それは１段階だけでもよい。
その他の作用効果については前述した第１実施形態と同様である。

次に、本発明の第３実施形態を図７に基づいて説明する。
この第３実施形態は、前述した第２実施形態において、車両のロールバックを検知したときに発生させるモータトルクＴｍを、車両進行方向に対する路面の登り勾配に応じて制御するものである。
すなわち、車両進行方向に対する路面の登り勾配を予め加速度センサで検出しておき、図４のＴｍ２及びＴｍ３を、登り勾配に応じて可変にし、図７に示すように、急勾配のときには緩勾配のときよりもモータトルクＴｍを大きくする。

これにより、路面勾配に応じて速度が変化するロールバックに対し、過不足のないモータトルクＴｍを発生させることができるので、ロールバックを的確に抑制し、発進性能を高めることができる。
なお、上記の第３実施形態では、緩勾配と急勾配とに分けてモータトルクＴｍを変化させているが、これに限定されるものではなく、登り勾配に応じて連続的無段階にモータトルクＴｍを変化さてもよい。
その他の作用効果については前述した第２実施形態と同様である。

次に、本発明の第４実施形態を図８に基づいて説明する。
この第４実施形態は、前述した第２実施形態において、車両進行方向のモータトルクＴｍを増加させたときに、ロールバック速度が減少したら、その時点のモータトルクＴｍを維持させるものである。
このように、ロールバック速度の減少に応じてモータトルクＴｍを減少させるのではなく、図７に示すように、ロールバック速度が減少した時点のモータトルクＴｍを維持することにより、車両が再びロールバックすることを確実に防止し、発進性能を高めることができる。
その他の作用効果については前述した第２実施形態と同様である。

以上のように、車両のロールバックを検知して、電動モータ３にモータトルクＴｍを発生させる際には、単に所定トルク（固定値）の出力と非出力だけを制御したり、ロールバック速度や登り勾配に応じてモータトルクＴｍを増加させたり、ロールバック速度が減少した時点のモータトルクＴｍを維持したりしてもよい。他にも、ロールバックが停止した時点のモータトルクＴｍを維持したり、車速が所定のクリープ速度まで増加してからモータトルクＴｍを減少させたり、モータトルクＴｍを発生させてから所定時間後にモータトルクＴｍを減少させたり、電動モータ３の過熱状態に応じてモータトルクＴｍを変化させたりしてもよい。

本発明の概略構成図である。 駆動制御処理を示すフローチャートである。 ロールバックを検知していないときの制御マップである。 ロールバックを検知したときの制御マップである。 第１実施形態の作用効果を示すタイムチャートである。 第２実施形態の作用効果を示すタイムチャートである。 第３実施形態の作用効果を示すタイムチャートである。 第４実施形態の作用効果を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ＦＬ・１ＦＲ 前輪（主駆動輪）
１ＲＬ・１ＲＲ 後輪（補助駆動輪）
２ エンジン（内燃機関）
３ 電動モータ（電動機）
４ 自動変速機
５ バッテリ
６ 減速機
７ コントローラ
１０ インヒビタスイッチ
１１ 回転センサ
１２ アクセルセンサ

Claims (6)

1. 電動機によって車輪を駆動可能な車両用駆動制御装置において、
   車両が進行方向と逆に動くロールバックを検知するロールバック検知手段と、該ロールバック検知手段で車両のロールバックを検知したら当該ロールバックを検知していないときよりも前記電動機における車両進行方向の駆動力を増加させる駆動制御手段と、を備えることを特徴とする車両用駆動制御装置。
2. 内燃機関によって主駆動輪を駆動すると共に、前記電動機によって補助駆動輪を駆動可能に構成することを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動制御装置。
3. 前記駆動制御手段は、前記主駆動輪及び前記補助駆動輪の何れか一方のスリップ傾向を検知したら当該スリップ傾向を検知していないときよりも他方の駆動力を増加させることを特徴とする請求項２に記載の車両用駆動制御装置。
4. 前記駆動制御手段は、前記ロールバックの速度が速いほど、前記電動機における車両進行方向の駆動力を大きくすることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用駆動制御装置。
5. 前記駆動制御手段は、車両進行方向に対する路面の登り勾配が急であるほど、前記電動機における車両進行方向の駆動力を大きくすることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用駆動制御装置。
6. 前記駆動制御手段は、前記電動機における車両進行方向の駆動力を増加させたときに、前記ロールバックの速度が減少したら、当該ロールバックの速度が減少したときの車両進行方向の駆動力を維持することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の車両用駆動制御装置。

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