JP3613231B2

JP3613231B2 - 車両のスリップ抑制装置

Info

Publication number: JP3613231B2
Application number: JP2001352497A
Authority: JP
Inventors: 智彦高橋
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2021-11-19
Also published as: JP2003148192A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン及びモータの双方が駆動輪に連携された車両のスリップ抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、主に排気ガス，燃料消費量及びアイドル騒音を低減する目的で、力行運転及び回生運転の双方が可能なモータジェネレータ（モータ）をエンジンとともに駆動輪に連携したハイブリッド車が近年では実用化されている。このようなハイブリッド車において、スリップ検出時にエンジン及びモータの動作を制御して駆動輪の出力トルクを低下する技術が提案されており、特開２０００−２７４２７０号公報には、要求トルクに対してエンジンとモータとのトルク配分を予め設定しておき、スリップ検出時にはモータによるトルクダウン度合とエンジンによるトルクダウン度合の割合を変更する技術が記載されている。
【０００３】
また、特開２０００−１１５９１０号公報には、スリップ検出時に、バッテリの蓄電量が所定値以上であればエンジンによりトルクダウンを実施し、バッテリの蓄電量が少なければモータを回生運転することによりトルクダウンを行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、比較的小型のモータを使用した場合のように、モータの体格により制限される吸収限界トルクを越えるトルクダウンの要求がある場合について、従来では十分な対策が施されていない。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、スリップ検出時に、モータを最大限に活用してトルクダウンを行い、応答性や燃焼消費率の向上を図りつつ、モータの吸収限界トルクを越える過大なトルクダウンの要求がある場合にも、スリップを確実に抑制し得る新規な車両のスリップ抑制装置を提供することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明に係る車両のスリップ抑制装置は、駆動輪に連携されたエンジン及びモータと、上記駆動輪のスリップを検出する手段と、スリップ検出時に、上記エンジン及びモータの動作を制御して上記駆動輪の出力トルクを低下する駆動制御部と、を有し、この駆動制御部は、上記モータの吸収限界トルクと、スリップを回避するために要求される要求トルク低下量と、を算出し、上記吸収限界トルクは、上記モータの体格により制限されるものであって、かつ、上記モータの回転数に応じて変化するものであり、上記要求トルク低下量が吸収限界トルク以下の場合、エンジントルクを低下させることなく、上記モータにより要求トルク低下量分のトルクを吸収し、上記要求トルク低下量が吸収限界トルクを越える場合、要求トルク低下量から吸収限界トルクを差し引いた余剰トルクを、エンジンにより低下させるとともに、上記モータにより上記吸収限界トルク分のトルクを吸収することを特徴としている。
【０００７】
このように、スリップ検出時に出力トルクを低下する際に、モータの体格制限であるモータ吸収限界トルクを越える余剰トルクをエンジンにより低下させる構成としたので、比較的小型のモータを用いても、スリップを確実に防止することができる。また、余剰トルク以外はモータによりトルクを吸収し、電気エネルギーを効率的に回収することができるので、燃費等が向上する。
【０００８】
制御の簡素化及びモータによる過充電を防止するために、好ましくは、上記余剰トルクをエンジンにより低下させた後、上記モータによるトルク低下を行う。
【０００９】
また、上記エンジンによるトルクの低下の手法としては、点火時期の遅角化や燃料カットのように、エンジンのトルク制御の中でも応答性に優れたものが好ましい。逆に、スロットルによる吸入空気量の調整は応答性が遅いので、あまり好ましくない。
【００１０】
バッテリの過充電を防止するために、好ましくは、上記モータに接続するバッテリと、このバッテリの蓄電量を検出又は推定する手段と、このバッテリの蓄電量に応じて、上記吸収限界トルクを補正する手段と、を有している。つまり、バッテリの蓄電量が所定値以上の場合には、吸収限界トルクを低くして、過充電を防止する。
【００１１】
より好ましくは、上記バッテリの蓄電量が所定値以上の場合、上記の吸収限界トルクの低下と併用して、車両挙動・運転性・法規等に悪影響を与えないように、バッテリからデフッガやエアコン（Ａ／Ｃ）等の補機類へ放電し、バッテリの蓄電量を低下し、この低下分を吸収限界トルクの増加に用いる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、スリップ検出時に、モータを最大限に活用してトルクダウンを行い、応答性の向上や燃料消費率の向上を図るとともに、吸収限界トルクを越える過大なトルクダウンの要求がある場合には、エンジンによるトルクダウンを迅速かつ適切に実施して、モーターでの過度な回生を避けつつ、スリップを確実に抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照して、この車両は、主駆動輪としての一対の後輪１０に連携されたエンジン１４及び第１モータジェネレータ（モータ）１６と、副駆動輪としての一対の前輪１２に連携された第２モータジェネレータ１８と、を有する前後輪駆動型のハイブリッド車である。
【００１４】
エンジン１４は、ガソリンや軽油等の燃料を燃焼することにより駆動力を発生する。第１モータジェネレータ１６は、エンジン１４の出力軸に直結されており、この第１モータジェネレータ１６の回転軸はエンジン１４の出力軸と一体的に回転する。これらエンジン１４及び第１モータジェネレータ１６は、トルクコンバータを含む変速機２０，プロペラシャフト２２，後輪用ディファレンシャルギア２４及び車軸２６を介して後輪１０に連携されており、この後輪１０と動力の伝達を行う。第２モータジェネレータ１８は、減速ギア２８，前輪用ディファレンシャルギア３０，及び車軸３２を介して前輪１２に連携され、この前輪１２と動力の伝達を行う。第１モータジェネレータ１６及び第２モータジェネレータ１８は、インバータ３９を介して、電気エネルギーを蓄える一つのバッテリ３８に接続されており、バッテリ３８から放電される電力により駆動する力行運転と、バッテリ３８を充電する回生運転の双方が可能である。
【００１５】
図２を参照して、制御部（ＨＣＶ）４２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えており、エンジン１４の点火時期や燃料噴射量等を制御するとともに、第１モータジェネレータ１６及び第２モータジェネレータ１８の動作を制御する。この制御部４２は、例えば、車輪速度センサ４４からの信号に基づいて、車輪速度及び車体速度を検出するとともに、電圧センサ４６からの信号に基づいて、バッテリ３８の蓄電量（ＳＯＣ）を検知（推定）する。
【００１６】
次に、図３〜７を参照して、スリップ検出時の駆動制御（トラクションコントロール）の流れを説明する。なお、図３〜５の制御プログラムは、制御部のＲＯＭに予め記憶され、ＣＰＵにより実行される。
【００１７】
Ｓ（ステップ）１では、車輪速度センサ４４により検出される車輪速度の他、各種センサにより検出又は推定されるアクセル開度、車両の勾配、路面状況等に応じて、スリップを検知又は予測する。スリップが検出されなければ、Ｓ２へ進んで通常の駆動力制御を続行する。この場合、スリップを抑制するためのトルクダウンが行われない。スリップが検出された場合、Ｓ３へ進み、スリップ率や前後輪のトルク配分率等に基づいて演算される後輪１０の目標駆動トルクから現在の後輪１０の駆動トルクを差し引いて、スリップ時に要求される要求トルク低下量（要求駆動力低下量）Ａを演算する。Ｓ４では、モータ回転速度に基づいて、第１モータジェネレータ１６を回生運転することにより吸収可能な吸収限界トルク（吸収可能駆動力低下量）Ｂを演算する。図６に示すタイミングチャートを参照して、上述した後輪１０の要求駆動トルクは破線４８、エンジン１４による後輪１０の駆動トルクは実線５０、モータによる吸収限界トルクＢは５２に相当する。この吸収限界トルクＢは、第１モータジェネレータ１６の体格に応じて制限されるもので、図７にも示すように、一般的にモータ回転数の上昇に伴って減少する特性を有している。
【００１８】
Ｓ５では、上記の要求トルク低下量Ａと吸収限界トルクＢとを比較する。要求トルク低下量Ａが吸収限界トルクＢ以下の場合、Ｓ６へ進み、エンジントルクを低下させることなく、第１モータジェネレータ１６により要求トルク低下量Ａ分のトルクを吸収する。要求トルク低下量Ａが吸収限界トルクＢを越える場合、Ｓ７へ進み、エンジンによるエンジントルク低下量（Ａ−Ｂ）を演算した後、Ｓ８へ進み、ＴＣＳ（トラクションコントロールシステム）による制御処理のサブルーチンを実行する。上記のエンジントルク低下量（Ａ−Ｂ）は、図６の領域５４に対応しており、要求トルク低下量Ａから吸収限界トルクＢを差し引いた残りの余剰トルク分に相当する。
【００１９】
図４は、Ｓ８のサブルーチンの一例を示している。先ず、要求トルク低下量が第１モータジェネレータ１６の吸収限界トルクＢよりも小さくなるまで、Ｓ１１〜Ｓ１３の処理が繰り返し行われ、エンジンのトルクダウンが実施される。つまり、エンジントルク（Ｃ）を低下量（Ａ−Ｂ）だけ低下させる。次いで、残りの吸収限界トルクＢ分のトルクを吸収するように、第１モータジェネレータ１６の回生運転を行う（Ｓ１４）。途中のＳ１２において、スリップが収まったと判定されれば、Ｓ１５へ進み、このサブルーチンを終了する。
【００２０】
このように、エンジンのトルクダウンを行った後、第１モータジェネレータ１６によるトルクダウンを行う構成とすることにより、吸収限界トルクＢが比較的少ない小型の第１モータジェネレータ１６を用いた場合であっても、第１モータジェネレータ１６により過度な充電が行われることがなく、簡素な制御構成でありながら、適切にトルクダウンを実施できる。また、要求トルク低下量Ａが吸収限界トルクＢ以下であれば、第１モータジェネレータ１６でのみトルクダウンが実施され、かつ、要求トルク低下量Ａが吸収限界トルクＢを越える場合にも、吸収限界トルクＢ分のトルクダウンが第１モータジェネレータ１６により行われるので、第１モータジェネレータ１６を最大限に活用して、応答性の向上及び燃費の向上を図ることができる。
【００２１】
図５は、上記Ｓ８のサブルーチンの他の例を示している。このルーチンでは、Ｓ２１においてエンジンによるトルクダウンを実施すると同時（あるいは所定時間後）に、Ｓ２３において第１モータジェネレータ１６の回生運転を行い、この第１モータジェネレータ１６の体格に応じた吸収限界トルクＢ分のトルクを吸収する。途中のＳ２２において、スリップが収まったと判定されれば、Ｓ２４へ進み、本ルーチンを終了する。
【００２２】
Ｓ２１〜Ｓ２３の処理を行う場合に、Ｓ２３において、バッテリの蓄電量や電圧等に基づいて、リアルタイムで第１モータジェネレータ１６の吸収限界トルクを逐次更新（補正）することで、その時点における最適な回生を行うことができる。典型的には、バッテリの蓄電量が所定値以上の場合、バッテリの過充電を防止するために、吸収限界トルクを低下側に補正する。例えば、吸収限界トルクが０（ゼロ）となる補正を行えば、トルクダウンはエンジンのみで実施され、バッテリの過充電を確実に防止できる。あるいは、所定時間後にモータの吸収限界トルクが０（ゼロ）となるように、時間の経過に伴って吸収限界トルクが徐々に低下する補正を行うことにより、バッテリの過充電を防止しつつ、十分な充電を行うことができる。
【００２３】
他の手法として、バッテリ蓄電量が所定値以上の場合に、車両挙動・運転性・法規等に悪影響を与えない範囲で、電気的負荷を与えることにより（例えば、デフッガをＯＦＦからＯＮ、あるいはＡ／ＣをＯＦＦからＯＮ）、バッテリ蓄電量を積極的に減少させ、その減少分を吸収限界トルクの増加に転用する。この手法を上記の吸収限界トルクの低下と併用することにより、第１モータジェネレータ１６の吸収限界トルクを極力確保することができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、種々の変形・変更等を含むものであり、例えばエンジン及び一つのモータにより駆動輪を駆動する二輪駆動型のハイブリッド車にも好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の動力伝達系を示す構成図。
【図２】上記車両の制御部を示す構成図。
【図３】スリップ検出時の駆動制御の流れを示すフローチャート。
【図４】図３のフローチャートで実行されるサブルーチンの一例。
【図５】図３のフローチャートで実行されるサブルーチンの他の例。
【図６】スリップ検出時の駆動制御の流れを示すタイミングチャート。
【図７】モータ回転数に対するモータ吸収限界トルクを示す特性図。
【符号の説明】
１４…エンジン
１６…第１モータジェネレータ
３８…バッテリ
４２…制御部（駆動制御部）

Claims

駆動輪に連携されたエンジン及びモータと、
上記駆動輪のスリップを検出する手段と、
スリップ検出時に、上記エンジン及びモータの動作を制御して上記駆動輪の出力トルクを低下する駆動制御部と、を有し、
この駆動制御部は、上記モータの吸収限界トルクと、スリップを回避するために要求される要求トルク低下量と、を算出し、上記吸収限界トルクは、上記モータの体格により制限されるものであって、かつ、上記モータの回転数に応じて変化するものであり、
上記要求トルク低下量が吸収限界トルク以下の場合、エンジントルクを低下させることなく、上記モータにより要求トルク低下量分のトルクを吸収し、
上記要求トルク低下量が吸収限界トルクを越える場合、要求トルク低下量から吸収限界トルクを差し引いた余剰トルクを、エンジンにより低下させるとともに、上記モータにより上記吸収限界トルク分のトルクを吸収することを特徴とする車両のスリップ抑制装置。
上記駆動制御部は、上記余剰トルクをエンジンにより低下させた後、上記モータによるトルク低下を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両のスリップ抑制装置。
上記エンジンによるトルク低下時に、少なくとも点火時期の遅角化又は燃料カットの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両のスリップ抑制装置。
上記モータに接続するバッテリと、
このバッテリの蓄電量を検出又は推定する手段と、
このバッテリの蓄電量に応じて、上記吸収限界トルクを補正する手段と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両のスリップ抑制装置。
上記バッテリの蓄電量が所定値以上の場合、バッテリから補機類へ放電してバッテリの蓄電量を低下する手段を有することを特徴とする請求項４に記載の車両のスリップ抑制装置。