JP3879745B2 - Vehicle driving force control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同一の発電機で発電した電圧を蓄電器及び車輪を駆動するモータの両方に印加可能な車両の駆動力制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle driving force control device capable of applying a voltage generated by the same generator to both a capacitor and a motor for driving wheels.
従来、特許文献1に記載のような、前輪をエンジンで駆動し、後輪をモータで駆動し、上記エンジンによって駆動される発電機を備えると共に、その発電機に対して、一般電装品用のメインバッテリとモータ用のサブバッテリが並列に接続される車両の駆動制御装置がある。
この装置では、一般電装品用のメインバッテリとは別のサブバッテリで主としてモータを駆動することで、後輪駆動時におけるメインバッテリの電圧低下を抑えている。
In this apparatus, the motor is driven mainly by a sub-battery different from the main battery for general electrical components, thereby suppressing the voltage drop of the main battery when driving the rear wheels.
上記構成の車両の駆動制御装置では、サブバッテリつまりモータを駆動する際の電圧が、一般電装品用のメインバッテリによって制限される。すなわち、通常、一般電装品用のメインバッテリ及び一般電装品で要求される電圧はさほど高く無く、余り高い電圧にするとメインバッテリ及び一般電装品に悪影響が発生する。このため上記構成では、後輪を駆動するモータのトルクが一般電装品で要求される電圧で制限される。また、モータを駆動するためのバッテリを、一般電装品用のバッテリとは別に搭載する必要がある。 In the vehicle drive control device configured as described above, the voltage when driving the sub-battery, that is, the motor, is limited by the main battery for general electrical components. That is, normally, the voltage required for the main battery and the general electrical component for general electrical components is not so high, and if the voltage is too high, the main battery and the general electrical component are adversely affected. For this reason, in the said structure, the torque of the motor which drives a rear-wheel is restrict | limited by the voltage requested | required with a general electrical component. In addition, a battery for driving the motor needs to be mounted separately from the battery for general electrical components.
一方、特開平2002−218605号公報に記載のように、発電機で発電した電圧を直接モータに供給して4輪駆動を実現する車両の駆動制御装置も有る。
この場合、同一発電機の電圧を、後輪駆動用のモータと共に一般電装品用のバッテリに供給可能な装置構成とを考えると、4輪駆動時に駆動される上記モータで要求される電圧は可変であって、バッテリ充電時の電圧と異なることが多い。このため、バッテリ充電と4輪駆動の両方を同時期に行うことを考えた場合に、バッテリ充電のための充電用電圧よりもモータで要求される電圧が低いときにバッテリの充電ができるように発電機の電圧を単純にバッテリ充電用電圧に調整してしまうと、モータに流れる電流が過剰となって目標よりもモータトルクが過大となる。この際に、走行路面が氷結路などの低μの路面であった場合には、モータで駆動される後輪(従駆動輪)が空転するおそれがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、車輪を駆動するモータへの電力の供給とバッテリへの電力の供給を適切なものに調整可能な車両の駆動力制御装置を提供することを課題としている。
On the other hand, as described in JP-A-2002-218605, there is also a vehicle drive control device that realizes four-wheel drive by directly supplying a voltage generated by a generator to a motor.
In this case, considering the device configuration that can supply the voltage of the same generator to the battery for general electrical components together with the motor for driving the rear wheels, the voltage required for the motor driven when driving the four wheels is variable. However, it is often different from the voltage at the time of battery charging. Therefore, when considering both battery charging and four-wheel drive at the same time, the battery can be charged when the voltage required by the motor is lower than the charging voltage for battery charging. If the voltage of the generator is simply adjusted to the battery charging voltage, the current flowing through the motor becomes excessive, and the motor torque becomes larger than the target. At this time, if the traveling road surface is a low μ road surface such as an icy road, there is a possibility that the rear wheel (secondary driving wheel) driven by the motor may idle.
The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and is a vehicle driving force control device capable of appropriately adjusting power supply to a motor for driving wheels and power supply to a battery. It is an issue to provide.
上記課題を解決するために、本発明は、発電機と、その発電機の発電電圧で駆動されるモータと、そのモータによって駆動可能な従駆動輪と、上記発電機の電圧を車両の走行状態や運転者の加速指示に応じて調整する発電電圧調整手段と、上記発電機で充電される蓄電器と、その蓄電器で作動する電装品と、を備える車両の駆動力制御装置において、
上記発電電圧調整手段は、上記蓄電器の残存容量が電装品を充分に作動することができないと推定される容量まで低下したと判定すると、発電機と蓄電器を接続すると共に、車両の走行状態や運転者の加速指示に関わらず発電電圧を前記蓄電器の充電用電圧に調整する充電処理手段を備えることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention relates to a generator, a motor driven by the power generation voltage of the power generator, driven wheels that can be driven by the motor, and the voltage of the power generator in the running state of the vehicle. In a vehicle driving force control device comprising: a power generation voltage adjusting means that adjusts according to a driver's acceleration instruction; a capacitor that is charged by the generator; and an electrical component that is operated by the capacitor.
When the generated voltage adjusting means determines that the remaining capacity of the capacitor has decreased to a capacity that is estimated to be insufficient to operate the electrical component, the generator voltage adjusting means connects the generator and the capacitor, and the vehicle running state and driving It is characterized by comprising charging processing means for adjusting the generated voltage to the charging voltage of the battery regardless of the acceleration instruction of the user.
本発明によれば、従駆動輪を駆動するためにモータに発電機の電力を供給していても、蓄電器へ確実に充電を行うことができる結果、蓄電器が電圧供給される電装品の必要なときの作動を確実に確保することが出来る。 According to the present invention, even if the electric power of the generator is supplied to the motor to drive the driven wheels, the electric storage device can be reliably charged. As a result, the electric component to which the electric storage device is supplied with voltage is necessary. The operation at the time can be surely ensured.
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、例えば車速とアクセル開度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、現在の車速及びアクセル開度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
上記発電機7は、図2に示すように、出力電圧V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に対する発電負荷及び発電する電圧Vを制御する。すなわち、電圧調整器22は、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V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 V, and a generator control command value c1 (duty) from the
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
The electric power generated by the generator 7 can be supplied to 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、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
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電線に分岐し、その第2電線は、スイッチSWを介して蓄電器を構成するバッテリ42及び電装品44に接続されている。上記スイッチは、4WDコントローラからの指令に応じて接続・遮断が制御される。
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、及び発電機制御部8Fを備え、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
ここで、目標モータトルク演算部8A、モータ変数調整部8B、及び発電機制御部8Fが発電電圧調整手段を構成する。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がモータ制御手段を構成する。
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。
Here, the target motor
The
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。
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。
The
The target motor
余剰トルク演算部8Aaは、前輪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 surplus torque calculation unit 8Aa is a means for calculating surplus engine torque corresponding to the acceleration slip of the front wheels, and as shown in FIG. 4, based on each input signal for each predetermined sampling time, as follows: Perform proper processing.
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・(V × Ia)/(K3 × Nh)
ここで、
V :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 · (V × Ia) / (K3 × Nh)
here,
V: 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、一度発電機での負荷トルクを求めてから第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 front wheels. In the above processing, the first target motor torque Tm1 is calculated after obtaining the load torque at the generator once. However, the first target motor torque Tm1 may be calculated directly from the acceleration slip amount of the front wheels. .
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。所定車両速度とは、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 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 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S220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. If it is determined that the shift is to the two-wheel drive state, the process shifts to step S310 and 4 such as power generation stop (Vm = 0). 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
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。
Next, in step S220, the rotational speed Nm of the
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
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、目標モータトルクとするための発電電圧Vm(=Ia×R+E:Eはモータの誘起電圧、Rは発電機とモータとの間の抵抗)を演算し出力した後に、ステップS250に移行する。
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, a power generation voltage Vm (= Ia × R + E: E is an induced voltage of the motor and R is a resistance between the generator and the motor) to obtain the target motor torque is calculated. After the output, the process proceeds to step S250.
ステップS250では、充電要フラグbatt−FLGがONつまりバッテリ充電要か否かを判定し、バッテリ充電要と判定した場合には、ステップS260に移行する。バッテリ充電要でない場合には、処理を終了する。
ステップS260では、バッテリ充電電圧batt−Vとモータ誘起電圧Eとを比較し、バッテリ充電電圧batt−Vの方が大きい場合にはステップS270に移行し、そうでない場合にはステップS280に移行する。
In step S250, it is determined whether or not the charging required flag batt-FLG is ON, that is, whether or not battery charging is required. If it is not necessary to charge the battery, the process ends.
In step S260, the battery charge voltage batt-V is compared with the motor induced voltage E. If the battery charge voltage batt-V is larger, the process proceeds to step S270, and if not, the process proceeds to step S280.
ステップS270では、バッテリ充電電圧batt−Vとモータ目標電圧Vmに基づき目標モータトルクTmに近づくように目標モータ界磁電流Ifmを調整し、モータ制御部8Cに出力した後、処理を終了する。
この目標モータ界磁電流Ifmの調整について説明すると、バッテリ充電電圧batt−Vがモータ目標電圧Vmよりも大きい場合には、目標モータ界磁電流Ifmを減少してモータトルクの過剰状態を抑える。一方、バッテリ充電電圧batt−Vがモータ目標電圧Vmよりも小さい場合には、目標モータ界磁電流Ifmを増大してモータトルクの低下を抑える。
In step S270, the target motor field current Ifm is adjusted so as to approach the target motor torque Tm based on the battery charge voltage batt-V and the motor target voltage Vm, and is output to the
The adjustment of the target motor field current Ifm will be described. When the battery charge voltage batt-V is larger than the motor target voltage Vm, the target motor field current Ifm is decreased to suppress the excessive state of the motor torque. On the other hand, when the battery charging voltage batt-V is smaller than the motor target voltage Vm, the target motor field current Ifm is increased to suppress a decrease in motor torque.
例えば、目標モータ界磁電流Ifmに下記式からなるゲインγを乗算して、新たな目標モータ界磁電流Ifmとすることで調整する。
γ =(Vm −E )/(batt−V −E)
E:モータ誘起電圧
For example, adjustment is performed by multiplying the target motor field current Ifm by a gain γ represented by the following formula to obtain a new target motor field current Ifm.
γ = (Vm−E) / (batt−V−E)
E: Motor induced voltage
また、ステップS280では、バッテリ充電電圧batt−Vがモータ誘起電圧Eよりも小さいか否かを判定し、バッテリ充電電圧batt−Vがモータ誘起電圧Eよりも小さい場合にはステップS290に移行し、そうでない場合には処理を終了する。
ステップS290では、アクセル開度θが所定開度θlimit より小さいか否かを判定し、所定開度θlimit より小さい場合にはステップS300に移行し、そうでない場合には処理を終了する。
ステップS300では、目標モータ界磁電流Ifmを、バッテリ充電目標電圧を維持するために予め設定された値に減少(制限)して処理を終了する。
また、モータ制御部8Cでは、モータ変数調整部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。
In step S280, it is determined whether or not the battery charge voltage batt-V is smaller than the motor induced voltage E. If the battery charge voltage batt-V is smaller than the motor induced voltage E, the process proceeds to step S290. If not, the process ends.
In step S290, it is determined whether or not the accelerator opening θ is smaller than the predetermined opening θlimit. If the accelerator opening θ is smaller than the predetermined opening θlimit, the process proceeds to step S300, and if not, the process ends.
In step S300, the target motor field current Ifm is reduced (restricted) to a value set in advance to maintain the battery charge target voltage, and the process ends.
Further, the
次に、発電機制御部8Fの処理について説明する。発電機制御部8Fは、図3に記載の通り、発電圧決定部8Faと発電制御部本体8Fbとから構成される。
発電圧決定部8Faの処理を図7を参照して説明する。発電圧決定部8Faは、充電処理手段を構成する。
発電圧決定部8Faは、所定サンプリング時間毎に作動して、まずステップS410にて、バッテリ充電が必要か否かを判定する。バッテリ充電要と判定した場合にはステップS420に移行し、バッテリ充電要でないと判定した場合にはステップS470に移行する。
Next, the process of the
Processing of the voltage generation determination unit 8Fa will be described with reference to FIG. The generated voltage determination unit 8Fa constitutes a charging processing unit.
The generated voltage determination unit 8Fa operates at predetermined sampling times, and first determines in step S410 whether or not battery charging is necessary. If it is determined that the battery needs to be charged, the process proceeds to step S420. If it is determined that the battery needs not be charged, the process proceeds to step S470.
ここで、バッテリ充電要の判定は、残存容量検出手段43(残存容量計)からの信号に基づき判定される。例えば単純にバッテリ42の現在の電圧で判定する場合には、例えば10Vとなったらバッテリ充電要と判定する。なお、残存容量の検出はこれ限定されず、バッテリ42の充放電電流を積算し適当な充放電効率を考慮して残存容量を推定したりするなど、公知の残存容量推定手段が採用できる。
Here, it is determined based on a signal from the remaining capacity detection means 43 (remaining capacity meter) whether the battery needs to be charged. For example, when the determination is made based on the current voltage of the
ステップS420では、充電要フラグbatt−FLGをONにしたのちステップS430に移行する。
ステップS430では、モータ駆動中か否かを判定しモータ駆動中であればステップS440に移行し、モータ駆動中でなければステップS450に移行する。
ステップS440では、モータ誘起電圧Eが充電電圧batt−FLGよりも大きいか否かを判定し、モータ誘起電圧Eの方が大きい場合にはステップS490に移行し、そうで無ければステップS450に移行する。
In step S420, the charge required flag batt-FLG is turned on, and then the process proceeds to step S430.
In step S430, it is determined whether or not the motor is being driven. If the motor is being driven, the process proceeds to step S440. If the motor is not being driven, the process proceeds to step S450.
In step S440, it is determined whether or not the motor induced voltage E is larger than the charging voltage batt-FLG. If the motor induced voltage E is larger, the process proceeds to step S490, and if not, the process proceeds to step S450. .
ステップS450では、目標発電電圧Vtをbatt−V(例えば14V)に設定し、続いてステップS460にてスイッチSW41をONにした後に、処理を終了する。
一方、ステップS410で充電要でないと判定された場合にはステップS470に移行し、充電要フラグbatt−FLGをOFFに設定し、さらにステップS480にてスイッチSW41をオフにした後にステップS490に移行する。
In step S450, the target power generation voltage Vt is set to batt-V (for example, 14V). Subsequently, in step S460, the switch SW41 is turned on, and then the process ends.
On the other hand, if it is determined in step S410 that charging is not required, the process proceeds to step S470, the charging required flag batt-FLG is set to OFF, and the switch SW41 is turned off in step S480, and then the process proceeds to step S490. .
ステップS490では、目標発電電圧Vtを目標モータ電圧Vmに設定した後に処理を終了する。
また、発電制御部本体8Fbは、発電圧決定部8Faで決定した目標発電電圧Vt及び現在の出力電圧に基づき、目標発電電圧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Vを制御する。
In step S490, the process ends after setting the target power generation voltage Vt to the target motor voltage Vm.
Further, the power generation control unit main body 8Fb obtains a field current value for setting the target power generation voltage Vt based on the target power generation voltage Vt determined by the generation voltage determination unit 8Fa and the current output voltage, and sets the field current value to the field current value. A corresponding generator control command value (duty ratio) is obtained and output to the
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, at 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。
上述のように、モータが駆動されて4輪駆動状態のときに、バッテリ42の充電が必要と判定されると、発電電圧が充電電圧batt−Vに調整されてバッテリ42の充電が行われる(図7参照)。
Subsequently, the driving torque transmitted to the
As described above, when it is determined that the
このとき、充電電圧batt−Vよりもモータ誘起電圧Eが小さい状態(一般には低速走行状態)では、モータ4による後輪3L、3Rの駆動は可能であるが、目標モータトルクTmとするために必要な発電電圧Vmが充電電圧batt−Vが低かった場合に、そのまま発電電圧を充電電圧batt−Vに増大すると、モータトルクが過大となり、走行路面が氷結路などの低μの路面では後輪3L、3Rが加速スリップ(空転)を生じて車両挙動に悪影響ができるおそれがある。これに対し、本実施形態では、ステップS270にて、目標モータトルクTmに近づくように目標モータ界磁電流Ifmを低減方向に調整する結果、上記のようなモータトルクが過大になることを抑えることが出来る。また、目標モータトルクTmとするために必要な発電電圧Vmが充電電圧batt−Vよりも低い場合には、目標モータトルクTmに近づくように目標モータ界磁電流Ifmを増大方向に調整する結果(ステップS270)、モータトルクが過少となることを抑えることが出来る。
At this time, the
また、充電電圧batt−Vよりもモータ誘起電圧Eが大きい状態、例えば所定車速以上の車速で4輪駆動の走行中に、バッテリ充電要となると、ステップS300にて、目標モータ界磁電流Ifmが小さく抑ええることで、モータ誘起電圧Eが充電電圧batt−Vよりも小さくなるように低下させ、モータ誘起電圧Eが充電電圧batt−Vよりも小さくなってから、発電電圧を充電電圧batt−Vとしてバッテリ42の充電を行うことで、バッテリ42及び電装品44に過剰が電圧が掛かることが防止されると共に、モータトルクが小さく抑えられるものの4輪駆動状態を持続することが出来る。
Further, if the battery charging is required in a state where the motor induced voltage E is larger than the charging voltage batt-V, for example, when the vehicle is driven by four wheels at a vehicle speed equal to or higher than a predetermined vehicle speed, the target motor field current Ifm is set in step S300. Since the motor induced voltage E is reduced to be smaller than the charging voltage batt-V by suppressing the motor voltage to be small, the generated voltage is changed to the charging voltage batt-V after the motor induced voltage E becomes smaller than the charging voltage batt-V. As a result of charging the
このとき、本実施形態では、ステップS290のように、アクセル開度θが所定開度θlimit よりも小さいとき、すなわち、運転者の意思による加速意思が低い場合にのみ目標モータ界磁電流を小さく制限している。これは加速要求が低い場合にはエンジンで駆動される前輪で加速スリップ(空転)する心配が低いため、この場合に限ってモータトルクを制限してバッテリ充電を実施している。もちろん、アクセル開度に関係なく、常にバッテリ42の充電を優先するようにしても良い。
At this time, in the present embodiment, as in step S290, the target motor field current is limited to a small value only when the accelerator opening θ is smaller than the predetermined opening θlimit, that is, when the driver's intention to accelerate is low. is doing. In this case, when the acceleration demand is low, there is a low risk of accelerating slip (idling) on the front wheels driven by the engine. Therefore, only in this case, the motor torque is limited and the battery is charged. Of course, the charging of 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 発電機制御部
8Fa 発電圧決定部
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 スイッチ
42 バッテリ(蓄電器)
43 残存容量検出手段
44 電装品
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
batt−FLG 充電要フラグ
batt−V 充電電圧
Tslip 目標スリップ量
Ifh 発電機の界磁電流
V 発電機の電圧
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,
43 Remaining capacity detection means 44 Electrical component Tm Target motor torque Tm1 First target motor torque Tm2 Second target motor torque batt-FLG Charge required flag batt-V Charging voltage Tslip Target slip amount Ifh Field current V of generator V Voltage Nh Generator speed Ia Target armature current Ifm Target motor field current E Motor induced voltage Nm Motor speed (speed)
θ Accelerator opening Th Generator load torque Te Engine output torque
Claims (5)
上記発電電圧調整手段は、上記蓄電器の残存容量が電装品を充分に作動することができないと推定される容量まで低下したと判定すると、発電機と蓄電器を接続すると共に、車両の走行状態や運転者の加速指示に関わらず発電電圧を前記蓄電器の充電用電圧に調整する充電処理手段を備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。 A generator, a motor driven by the power generation voltage of the power generator, driven wheels that can be driven by the motor, and power generation that adjusts the voltage of the power generator according to the running state of the vehicle and the acceleration instruction of the driver In a vehicle driving force control device comprising: a voltage adjusting unit; a capacitor charged by the generator; and an electrical component that operates by the capacitor.
When the generated voltage adjusting means determines that the remaining capacity of the capacitor has decreased to a capacity that is estimated to be insufficient to operate the electrical component, the generator voltage adjusting means connects the generator and the capacitor, and the vehicle running state and driving A driving force control device for a vehicle, comprising charge processing means for adjusting a generated voltage to a charging voltage for the battery regardless of a person's acceleration instruction.
そのモータ制御手段は、上記充電処理手段が作動中で且つモータの誘起電圧が上記充電用電圧よりも低いと判定すると、現在の発電電圧で目標モータトルクを確保できるようにモータの界磁電流を調整することを特徴とする請求項1に記載した車両の駆動力制御装置。 When it is determined that the motor driving condition is satisfied based on the running state of the vehicle and the acceleration instruction, the motor control means for controlling the motor to the target motor torque is provided,
When the motor control means determines that the charge processing means is in operation and the induced voltage of the motor is lower than the charging voltage, the motor control means sets the motor field current so that the target motor torque can be secured with the current generated voltage. The vehicle driving force control device according to claim 1, wherein the vehicle driving force control device is adjusted.
上記充電処理手段は、上記モータの駆動中に、蓄電器の充電を開始すべき状態になったと判定すると、モータの誘起電圧が充電用電圧よりも低い状態になってから、発電電圧を充電用電圧に調整して充電を開始し、
上記モータ制御手段は、モータトルクの制御中に上記蓄電器の充電を開始すべき状態であり且つモータ誘起電圧が充電用電圧よりも高い状態と判定した場合には、モータ界磁電流を制限してモータ誘起電圧が充電用電圧よりも低い状態に調整することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した車両の駆動力制御装置。 When it is determined that the motor driving condition is satisfied based on the running state of the vehicle and the acceleration instruction, the motor control means for controlling the motor to the target motor torque is provided,
If the charging processing means determines that charging of the battery is to be started during the driving of the motor, the charging processing means turns the generated voltage into the charging voltage after the induced voltage of the motor is lower than the charging voltage. Adjust to start charging,
The motor control means limits the motor field current when it is determined that charging of the capacitor is to be started during motor torque control and the motor induced voltage is higher than the charging voltage. The vehicle driving force control device according to claim 1 or 2, wherein the motor induced voltage is adjusted to be lower than the charging voltage.
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