JP2008179263A - Drive power controller for vehicle - Google Patents

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Shuichi Harada
秀一 原田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To run a vehicle even when any failure occurs in a generator. <P>SOLUTION: When a generator 8 fails, an electric motor 3 regenerates power, and an auxiliary battery 11 is charged without any deceleration request or braking operation (step S8). A braking action is generated in the regenerative operation, and the electric motor 3 regenerates power only when the SOC of the battery is below a lower limit value (for example, 30%)("Yes" in step S2) in order to avoid the regenerative operation as far as possible. That is, the regeneration is not executed when there is a certain amount of power. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、発電機とバッテリと駆動用の電動機を備えた車両の駆動力制御装置に関するものである。   The present invention relates to a driving force control device for a vehicle including a generator, a battery, and a driving motor.

従来、発電機で発電した電力をバッテリに充電し、バッテリから供給される電力によってモータを駆動するハイブリッド車両において、発電機の異常を検知したときに、モータトルクを制限することによって消費電力を抑制し、バッテリの残量を節約するものがあった（特許文献１参照）。
特開平６−２４５３１７号公報 Conventionally, in a hybrid vehicle in which electric power generated by a generator is charged into a battery and the motor is driven by the electric power supplied from the battery, power consumption is suppressed by limiting the motor torque when an abnormality in the generator is detected. However, there is one that saves the remaining amount of the battery (see Patent Document 1).
JP-A-6-245317

しかしながら、発電機の異常で電力供給が断たれた状態では、幾ら消費電力を節約したとしても、やがてバッテリの残量を使い果たしてしまい、モータ駆動のみならず、走行不能に陥ってしまう。つまり、充電不能な状態では、バッテリの残量が尽きた時点で、電装系統の機能が停止してしまうからである。
本発明の課題は、発電機に異常が発生しても、車両の走行を可能にすることである。 However, in the state where the power supply is cut off due to the abnormality of the generator, the remaining amount of the battery will eventually be used up even if the power consumption is saved, and not only the motor drive but also the running becomes impossible. That is, in a state where charging is not possible, the function of the electrical system stops when the remaining amount of the battery is exhausted.
An object of the present invention is to enable a vehicle to travel even when an abnormality occurs in a generator.

上記課題を解決するために、本発明に係る車両用駆動力制御装置は、エンジンの動力で発電する発電機と、発電機の電力を充電可能なバッテリと、発電機の電力、又はバッテリの電力の少なくとも一方で車輪を駆動可能な電動機とを備え、発電機の異常時に、回転状態にある車輪の回転エネルギを電動機で回生することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a vehicle driving force control device according to the present invention includes a generator that generates power using engine power, a battery that can charge the power of the generator, the power of the generator, or the power of the battery. And an electric motor capable of driving the wheel, and when the generator is abnormal, the rotational energy of the rotating wheel is regenerated by the electric motor.

本発明によれば、発電機の異常時に、回転状態にある車輪の回転エネルギを電動機で回生することで、バッテリへの充電が可能になる。したがって、電装系統への電力供給を維持して走行することができる。   According to the present invention, the battery can be charged by regenerating the rotational energy of the rotating wheel with the electric motor when the generator is abnormal. Therefore, it can drive | work, maintaining the electric power supply to an electrical system.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）の概略構成であり、前輪１ＦＬ・１ＦＲをエンジン２で駆動し、後輪１ＲＬ・１ＲＲを電動モータ３で駆動可能なハイブリッド車両である。
エンジン２の出力は、自動変速機４を介して前輪１ＦＬ・１ＦＲに伝達され、電動モータ３の出力は、減速機５、クラッチ６を順に介して後輪１ＲＬ・１ＲＲに伝達される。クラッチ６は、伝達トルクを任意に調整できる電磁クラッチである。但し、伝達トルクを任意に調整できればよいので、電磁力の代わりに油圧や空気圧を利用してもよいし、更には湿式、乾式、パウダ式、単板式、多板式など、如何なる形態でもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a HEV (Hybrid Electric Vehicle), which is a hybrid vehicle in which front wheels 1FL and 1FR are driven by an engine 2 and rear wheels 1RL and 1RR are driven by an electric motor 3.
The output of the engine 2 is transmitted to the front wheels 1FL and 1FR via the automatic transmission 4, and the output of the electric motor 3 is transmitted to the rear wheels 1RL and 1RR via the speed reducer 5 and the clutch 6 in this order. The clutch 6 is an electromagnetic clutch that can arbitrarily adjust the transmission torque. However, as long as the transmission torque can be adjusted arbitrarily, hydraulic pressure or air pressure may be used instead of electromagnetic force, and any form such as a wet type, a dry type, a powder type, a single plate type, and a multi-plate type may be used.

エンジン２の出力は、ベルト７を介して発電機８にも伝達される。発電機８は、エンジンの動力で発電し、その電力は、電動モータ３に直接供給するか、高電圧バッテリ９に充電するか、又はＤＣ−ＤＣコンバータ１０で１２Ｖに降圧してから補機バッテリ１１に充電する。
電動モータ３は、力行及び回生が可能で、力行時には、発電機８の電力、又は高電圧バッテリ９の電力によって後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動し、回生時には、回転状態にある後輪１ＲＬ・１ＲＲの回転エネルギによって高電圧バッテリ９、及び補機バッテリ１１を充電する。これらは、コントローラ１２によって制御され、通常、速やかな加速要求があるときや前輪のスリップ傾向を検知したときに力行運転となり、減速要求や制動操作があるときに回生運転となる。
コントローラ１２には、図示しない各種センサより、発電機８の回転数や発電電流、補機バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ）、車体速、車輪速を入力する。 The output of the engine 2 is also transmitted to the generator 8 via the belt 7. The generator 8 generates power using engine power, and the electric power is supplied directly to the electric motor 3, charged to the high voltage battery 9, or lowered to 12V by the DC-DC converter 10 and then the auxiliary battery. 11 is charged.
The electric motor 3 is capable of power running and regeneration. During power running, the rear wheels 1RL and 1RR are driven by the power of the generator 8 or the power of the high voltage battery 9, and during regeneration, the rear wheels 1RL and 1RR are in a rotating state. The high voltage battery 9 and the auxiliary battery 11 are charged with the rotational energy of These are controlled by the controller 12 and are usually a power running operation when there is a quick acceleration request or when a slip tendency of the front wheels is detected, and a regenerative operation when there is a deceleration request or a braking operation.
The controller 12 receives the number of rotations of the generator 8, the generated current, the state of charge (SOC) of the auxiliary battery 11, the vehicle body speed, and the wheel speed from various sensors (not shown).

次に、コントローラ１２で実行する演算処理を、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、発電機８の回転数や発電電流に基づいて、発電機８に異常があるか否かを判定する。異常がない、つまり正常に動作していれば、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、ベルト切れや断線などの異常があればステップＳ２に移行する。
ステップＳ２では、補機バッテリ１１のＳＯＣが閾値（例えば３０％）未満であるか否かを判定する。ＳＯＣが閾値以上であれば、まだバッテリの残量に多少の余裕があると判断して、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、ＳＯＣが閾値未満であるときには、バッテリの残量に余裕はないと判断してステップＳ３に移行する。 Next, arithmetic processing executed by the controller 12 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S1, it is determined whether or not there is an abnormality in the generator 8 based on the rotational speed of the generator 8 and the generated current. If there is no abnormality, that is, if it operates normally, it returns to the predetermined main program as it is. On the other hand, if there is an abnormality such as belt breakage or disconnection, the process proceeds to step S2.
In step S2, it is determined whether or not the SOC of the auxiliary battery 11 is less than a threshold value (for example, 30%). If the SOC is equal to or greater than the threshold value, it is determined that there is still some room in the remaining amount of the battery, and the process returns to the predetermined main program as it is. On the other hand, when the SOC is less than the threshold value, it is determined that there is no room in the remaining amount of the battery, and the process proceeds to step S3.

ステップＳ３では、車速Ｖが閾値ＶＨ（例えば時速６０ｋｍ）未満であるか否かを判定する。Ｖ＜ＶＨであれば、クラッチ６を完全に締結しても電動モータ３は過回転しないと判断してステップＳ４に移行する。一方、Ｖ≧ＶＨであれば、クラッチ６を完全に締結すると電動モータ３の過回転になると判断してステップＳ５に移行する。
ステップＳ４では、クラッチ６を完全に締結し、ステップＳ８に移行する。 In step S3, it is determined whether or not the vehicle speed V is less than a threshold value V H (for example, 60 km / h). If V < VH , it is determined that the electric motor 3 does not over-rotate even when the clutch 6 is completely engaged, and the process proceeds to step S4. On the other hand, if V ≧ VH, it is determined that if the clutch 6 is completely engaged, the electric motor 3 is over-rotated, and the process proceeds to step S5.
In step S4, the clutch 6 is completely engaged, and the process proceeds to step S8.

ステップＳ５では、モータ回転数Ｎが許容回転数ＮＭＡＸ未満であるか否かを判定する。Ｎ＜ＮＭＡＸであれば、クラッチ伝達トルクを増加できると判断してステップＳ６に移行する。一方、Ｎ≧ＮＭＡＸであれば、クラッチ伝達トルクが増加させ過ぎたと判断してステップＳ７に移行する。
ステップＳ６では、クラッチ伝達トルクをΔＴだけ増加させて、ステップＳ８に移行する。
ステップＳ７では、クラッチ伝達トルクをΔＴだけ減少させて、ステップＳ８に移行する。
ステップＳ８では、所定の回生トルクＴＲで電動モータ３を回生運転する。ＴＲは、過大な減速度が発生しないような値とする。 In step S5, it is determined whether or not the motor rotation speed N is less than the allowable rotation speed N MAX . If N <N MAX, it is determined that the clutch transmission torque can be increased, and the process proceeds to step S6. On the other hand, if N ≧ N MAX, it is determined that the clutch transmission torque is excessively increased, and the process proceeds to step S7.
In step S6, the clutch transmission torque is increased by ΔT, and the process proceeds to step S8.
In step S7, the clutch transmission torque is decreased by ΔT, and the process proceeds to step S8.
In step S8, the electric motor 3 is regeneratively operated with a predetermined regenerative torque TR. TR is set to a value that does not cause excessive deceleration.

続くステップＳ９では、車速Ｖと後輪速Ｖｒの差（Ｖ−Ｖｒ）が所定値ΔＶより小さいか否かを判定する。（Ｖ−Ｖｒ）＜ΔＶであれば、後輪にロック傾向はないと判断して、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、（Ｖ−Ｖｒ）≧ΔＶであれば、後輪にロック傾向があると判断してステップＳ１０に移行する。
ステップＳ１０では、電動モータ３の回生トルクをＴＲよりも小さなＴＲＬまで制限してから所定のメインプログラムに復帰する。
以上より、高電圧バッテリ９及び補機バッテリ１１が「バッテリ」に対応し、ステップＳ１〜Ｓ１０の処理が「転用手段」に対応する。 In a succeeding step S9, it is determined whether or not a difference (V−Vr) between the vehicle speed V and the rear wheel speed Vr is smaller than a predetermined value ΔV. If (V−Vr) <ΔV, it is determined that the rear wheels do not tend to lock, and the process returns to the predetermined main program. On the other hand, if (V−Vr) ≧ ΔV, it is determined that the rear wheel has a locking tendency, and the process proceeds to step S10.
In step S10, the regenerative torque of the electric motor 3 is limited to TR L smaller than TR, and then the process returns to a predetermined main program.
From the above, the high voltage battery 9 and the auxiliary battery 11 correspond to the “battery”, and the processing of steps S1 to S10 corresponds to the “reuse means”.

次に、作用効果について説明する。
今、発電機８にベルト切れや断線などの異常が発生したとする（ステップＳ１の判定が“Yes”）。この状態では、電力供給が断たれているので、やがて高電圧バッテリ９及び補機バッテリ１１の残量を使い果たしてしまうと、電装系統の機能が停止し、走行不能に陥ってしまう。なお、回生ブレーキによる充電機能が残されてはいるが、これは減速要求や制動操作がなければ実行されないので、走行シーンに大きく依存し、十分な充電量を確実に得ることは難しい。 Next, operational effects will be described.
Assume that an abnormality such as a belt breakage or disconnection has occurred in the generator 8 (the determination in step S1 is “Yes”). In this state, since the power supply is cut off, if the remaining amount of the high voltage battery 9 and the auxiliary battery 11 is eventually exhausted, the function of the electrical system is stopped and the vehicle cannot run. Although the charging function by the regenerative brake is left, this is not executed unless there is a deceleration request or a braking operation, so it largely depends on the traveling scene and it is difficult to reliably obtain a sufficient charge amount.

そこで、発電機８の異常時には、減速要求や制動操作がなくても、電動モータ３で回生運転を行い、補機バッテリ１１への充電を行う（ステップＳ８）。勿論、高電圧バッテリ９を充電し、この高電圧バッテリ９から補機バッテリ１１へ電力を供給することも等価である。このように、電装系統への電力供給を維持（確保）できるので、走行不能に陥ることが無い。   Therefore, when the generator 8 is abnormal, the electric motor 3 performs regenerative operation and charges the auxiliary battery 11 even if there is no deceleration request or braking operation (step S8). Of course, charging the high voltage battery 9 and supplying power from the high voltage battery 9 to the auxiliary battery 11 is also equivalent. In this way, since the power supply to the electrical system can be maintained (secured), there is no possibility of running impossible.

図３は、上記の動作を説明している。すなわち、エンジン２によって前輪が駆動され（ａ・ｂ）、これに応じて後輪が従動する（ｃ）。この状態で、クラッチ６を締結し、回転状態にある後輪の回転エネルギを電動モータ８で回生する（ｄ）。回生電力を、補機バッテリ１１に対して、直接又は高電圧バッテリ９を介して供給する（ｅ・ｆ）。
但し、やはり回生時には制動作用が発生するため、こうした回生運転は可及的に避けたい。それで、バッテリのＳＯＣが下限値（例えば３０％）を下回ったときに（ステップＳ２の判定が“Yes”）、電動モータ３による回生を実行する。つまり、ある程度の余裕があれば実行しない。これにより、無用な回生運転を最小限に抑制することができる。 FIG. 3 illustrates the above operation. That is, the front wheels are driven by the engine 2 (a · b), and the rear wheels are driven accordingly (c). In this state, the clutch 6 is engaged, and the rotational energy of the rear wheels in the rotating state is regenerated by the electric motor 8 (d). Regenerative power is supplied to the auxiliary battery 11 directly or via the high voltage battery 9 (e · f).
However, since the braking action still occurs during regeneration, we want to avoid such regenerative operation as much as possible. Therefore, when the SOC of the battery falls below a lower limit value (for example, 30%) (the determination in step S2 is “Yes”), regeneration by the electric motor 3 is executed. In other words, it is not executed if there is a certain margin. Thereby, useless regenerative operation can be suppressed to the minimum.

また、回生運転による制動作用によって、後輪がロックする可能性があり、これでは車両挙動が不安定になってしまう。それで、後輪のロック傾向を検知したら（ステップＳ９の判定が“Yes”）、回生トルクを制限する（ステップＳ１０）。これにより、後輪のロックを防止し、安定した車両挙動を維持することができる。
また、高速で走行している状態でクラッチ６を締結すると、電動モータ３が過回転してしまう。それで、車速Ｖが閾値ＶＨ（例えば時速６０ｋｍ）以上であれば（ステップＳ３の判定が“No”）、クラッチ伝達トルクを抑制し、半クラッチ状態に制御する。 Further, the braking action by the regenerative operation may cause the rear wheels to be locked, which makes the vehicle behavior unstable. If the rear wheel lock tendency is detected ("Yes" in step S9), the regenerative torque is limited (step S10). As a result, it is possible to prevent the rear wheels from being locked and maintain stable vehicle behavior.
Further, if the clutch 6 is engaged while traveling at a high speed, the electric motor 3 will over-rotate. Thus, if the vehicle speed V is equal to or higher than a threshold value V H (for example, 60 km / h) (determination in step S3 is “No”), the clutch transmission torque is suppressed and the clutch is controlled in a half-clutch state.

具体的には、クラッチ伝達トルクをΔＴずつ徐々に増加させてゆき（ステップＳ６）、電動モータ３の回転速度Ｎが許容回転速度ＮＭＡＸに達したら、クラッチ伝達トルクをΔＴだけ減少させる（ステップＳ７）。これにより、電動モータ３の過回転を確実に防止することができる。
なお、ＳＯＣが上限値（例えば８０％）を上回ったときには、つまり十分に充電できたら、回生運転を停止すればよい。これによれば、バッテリの過充電を防止しつつ、無用な回生運転を最小限に抑制することができる。 Specifically, Yuki gradually increasing the clutch torque by [Delta] T (step S6), and the rotational speed N of the electric motor 3 reaches the allowable rotation speed N MAX, reducing the clutch torque by [Delta] T (step S7 ). Thereby, the overrotation of the electric motor 3 can be reliably prevented.
When the SOC exceeds the upper limit value (for example, 80%), that is, when the battery is sufficiently charged, the regenerative operation may be stopped. According to this, it is possible to minimize unnecessary regenerative operation while preventing overcharging of the battery.

また、回生運転を開始する際、不意に回生運転が開始され、車両が減速すると、運転者に違和感を与えてしまうので、回生トルクを徐々に増加させてもよい。また、その時点の車速や変速比に応じて、回生トルクを変化させてもよい。
また、後輪のロック傾向を検知し、回生トルクを制限する際、（Ｖ−Ｖｒ）とΔＶとの差分に応じて、回生トルクの制限量を決定してもよい。これによれば、回生トルクを不必要に制限してしまうことなく、後輪のロック傾向を防止できる。 Further, when the regenerative operation is started, if the regenerative operation is unexpectedly started and the vehicle decelerates, the driver feels uncomfortable, so the regenerative torque may be gradually increased. Further, the regenerative torque may be changed according to the vehicle speed and the gear ratio at that time.
In addition, when the rear wheel lock tendency is detected and the regenerative torque is limited, the regenerative torque limit amount may be determined according to the difference between (V−Vr) and ΔV. According to this, the tendency of the rear wheels to be locked can be prevented without unnecessarily limiting the regenerative torque.

また、電動モータ３の過回転を防ぐために、クラッチ伝達トルクを抑制しているが、車速Ｖが閾値ＶＨ未満となるまで、車両を強制的に減速させてから（リンプホーム）、クラッチの締結を行ってもよい。これによれば、伝達トルクを抑制する演算処理を省略でき、クラッチ６も伝達トルクを制御可能という制約から開放されるので、単に断続可能なクラッチを採用できる。 In order to prevent over-rotation of the electric motor 3, but is suppressed clutch transmission torque, until the vehicle speed V is less than the threshold V H, forcibly decelerated so from (limp home) vehicles, engagement of the clutch May be performed. According to this, the calculation process for suppressing the transmission torque can be omitted, and the clutch 6 is also released from the restriction that the transmission torque can be controlled. Therefore, a clutch that can be simply engaged and disengaged can be employed.

また、発電機８の回転数や発電電流に基づいて、発電機８の異常を判断しているが、他にも発電電圧やバッテリ充放電電流に基づいて、異常を判断してもよい。
また、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としているが、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であってもよい。 Moreover, although abnormality of the generator 8 is judged based on the rotation speed and generator current of the generator 8, you may judge abnormality based on a power generation voltage or battery charging / discharging current besides this.
Moreover, although it is set as the 1-motor system power train which drives rear-wheel 1RL * 1RR with the one electric motor 3, the two-motor system which drives each wheel with two electric motors, or the motor itself as a driving wheel. A wheel-in motor system may be used.

ＨＥＶの概略構成である。It is a schematic structure of HEV. 演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a calculation process. 異常時の動作である。It is the operation at the time of abnormality.

符号の説明Explanation of symbols

１ＲＬ・１ＲＲ 後輪
２ エンジン
３ 電動モータ
６ クラッチ
８ 発電機
９ 高電圧バッテリ
１１ 補機バッテリ
１２ コントローラ 1RL, 1RR Rear wheel 2 Engine 3 Electric motor 6 Clutch 8 Generator 9 High voltage battery 11 Auxiliary battery 12 Controller

Claims (6)

エンジンの動力で発電する発電機と、該発電機の電力を充電可能なバッテリと、前記発電機の電力、又は前記バッテリの電力の少なくとも一方で車輪を駆動可能な電動機と、前記発電機の異常時に、回転状態にある前記車輪の回転エネルギを前記電動機で回生する転用手段と、を備えたことを特徴とする車両用駆動力制御装置。   A generator that generates power using engine power, a battery that can charge the power of the generator, an electric motor that can drive wheels of at least one of the electric power of the generator or the electric power of the battery, and an abnormality in the generator A vehicle driving force control device characterized by comprising: a diverting means for regenerating the rotational energy of the wheel in a rotating state with the electric motor. 前記転用手段は、前記バッテリの充電量が下限値を下回ったときに、前記電動機による回生を開始することを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動力制御装置。   The vehicular driving force control apparatus according to claim 1, wherein the diverting unit starts regeneration by the electric motor when a charge amount of the battery falls below a lower limit value. 前記転用手段は、前記バッテリの充電量が上限値を上回ったときに、前記電動機による回生を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用駆動力制御装置。   The vehicle driving force control device according to claim 1, wherein the diverting unit stops regeneration by the electric motor when a charge amount of the battery exceeds an upper limit value. 前記転用手段は、前記車輪のロック傾向に応じて、前記電動機の回生トルクを制限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力制御装置。   The vehicular driving force control apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the diverting means limits a regenerative torque of the electric motor according to a tendency of the wheels to lock. 前記車輪から前記電動機への伝達トルクを制御可能なクラッチを備え、
前記転用手段は、前記電動機の回転速度に応じて、前記クラッチの伝達トルクを抑制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力制御装置。 A clutch capable of controlling a torque transmitted from the wheel to the electric motor;
The vehicular driving force control apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the diverting unit suppresses a transmission torque of the clutch according to a rotation speed of the electric motor. 前記転用手段は、前記電動機の回転速度が許容回転速度を超えないように、前記クラッチの伝達トルクを抑制することを特徴とする請求項５に記載の車両用駆動力制御装置。   6. The vehicular driving force control device according to claim 5, wherein the diverting unit suppresses a transmission torque of the clutch so that a rotation speed of the electric motor does not exceed an allowable rotation speed.
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