JP4595558B2 - 車両の悪路推定装置 - Google Patents
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Description
図1は実施例1の回生制動制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例1におけるハイブリッド車の駆動系は、図1に示すように、エンジンEと、第1モータジェネレータMG1と、第2モータジェネレータMG2(発電機)と、出力スプロケットOS、動力分割機構TMと、を有する。
前記両モータジェネレータMG1,MG2は、バッテリ4からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし(以下、この状態を「力行」と呼ぶ)、ロータが外力により回転している場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ4を充電することもできる(以下、この動作状態を「回生」と呼ぶ)。
ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数(回転速度)をとり、横軸に各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤSとリングギヤRの歯数比λに基づく共線図レバー比(1:λ)になるように配置したものである。
実施例1におけるハイブリッド車の制御系は、図1に示すように、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、パワーコントロールユニット3と、バッテリ4(二次電池)と、ブレーキコントローラ5と、統合コントローラ6と、を有して構成されている。
実施例1のハイブリッド車の駆動力は、図2(b)に示すように、エンジン直接駆動力(エンジン総駆動力から発電機駆動分を差し引いた駆動力)とモータ駆動力(両モータジェネレータMG1,MG2の総和による駆動力)との合計で示される。その最大駆動力の構成は、図2(a)に示すように、低い車速ほどモータ駆動力が多くを占める。このように、変速機を持たず、エンジンEの直接駆動力と電気変換したモータ駆動力を加えて走行させることから、低速から高速まで、定常運転のパワーの少ない状態からアクセルペダル全開のフルパワーまで、ドライバの要求に対しシームレスに応答良く駆動力をコントロールすることができる(トルク・オン・デマンド)。
そして、実施例1のハイブリッド車では、動力分割機構TMを介し、エンジンEと両モータジェネレータMG1,MG2と左右前輪のタイヤとがクラッチ無しで繋がっている。また、上記のように、エンジンパワーの大部分を発電機で電気エネルギに変換し、高出力かつ高応答のモータで車両を走らせている。このため、例えば、アイスバーン等の滑りやすい路面での走行時において、タイヤのスリップやブレーキ時のタイヤのロック等で車両の駆動力が急変する場合、過剰電流からのパワーコントロールユニット3の保護、あるいは、動力分割機構TMのピニオン過回転からの部品保護を行う必要がある。これに対し、高出力・高応答のモータ特性を活かし、部品保護の機能から発展させて、タイヤのスリップを瞬時に検出し、そのグリップを回復させ、車両を安全に走らせるためのモータトラクションコントロールを採用している。
実施例1のハイブリッド車では、ブレーキ踏み込み操作やアクセル足離し操作等による減速要求操作時には、モータとして作動している第2モータジェネレータMG2を発電機として作動させることにより、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ4に回収し、再利用する回生ブレーキシステムを採用している。
この回生ブレーキシステムでの一般的な回生ブレーキ協調制御は、図3(a)に示すように、ブレーキペダル踏み込み量に対し要求制動力を算出し、要求制動力に大きさにかかわらず、算出された要求制動力を回生分と油圧分とで分担することで行われる。
これに対し、実施例1のハイブリッド車で採用している回生ブレーキ協調制御は、図3(b)に示すように、ブレーキペダル踏み込み量に対し要求制動力を算出し、算出された要求制動力に対し回生ブレーキを優先し、回生分で賄える限りは油圧分を用いることなく、最大限まで回生分の領域を拡大している。これにより、特に加減速を繰り返す走行パターンにおいて、エネルギ回収効率が高く、より低い車速まで回生制動によるエネルギの回収を実現している。
実施例1のハイブリッド車での車両モードとしては、図4の共線図に示すように、「停車モード」、「発進モード」、「エンジン始動モード」、「定常走行モード」、「加速モード」を有する。
「停車モード」では、図4(a)に示すように、エンジンEと発電機MG1とモータMG2は止まっている。「発進モード」では、図4(b)に示すように、モータMG2鑿の駆動で発進する。「エンジン始動モード」では、図4(c)に示すように、エンジンスタータとしての機能を持つ発電機MG1によって、サンギヤSが回ってエンジンEを始動する。「定常走行モード」では、図4(d)に示すように、主にエンジンEにて走行し、効率を高めるために発電を最小にする。「加速モード」では、図4(e)に示すように、エンジンEの回転数を上げると共に、発電機MG1による発電を開始し、その電力とバッテリ4の電力を使ってモータMG2の駆動力を加え、加速する。
なお、後退走行は、図4(d)に示す「定常走行モード」において、エンジンEの回転数上昇を抑えたままで、発電機MG1の回転数を上げると、モータMG2の回転数が負側に移行し、後退走行を達成することができる。
図5は前記ブレーキコントローラ5内に制御プログラムとして組み込まれた実施例1の回生制動制御装置を示すブロック図である(回生制動制御手段)。
実施例1の回生制動制御装置は、図5に示すように、要求回生トルク演算モジュール30と、要求回生トルク制限演算部31と、要求回生トルク制限選択モジュール32と、を備えている。
[悪路での直進制動時の車両挙動について]
例えば、4輪が接地する路面が凹凸の無い良路での直進制動時、回生制動量を全く制限することなく左右前輪のみに対し回生制動を実行した場合、左右前輪からそれぞれ路面に対して伝達される回生制動力が同じになるし、左右後輪も常に接地状態を保つことで車輪速変動が小さく、車両挙動が乱れることのない直進制動となる。これに対し、路面が凹凸を有する悪路での直進制動時、回生制動量を全く制限することなく左右前輪のみに対し回生制動を実行した場合、駆動輪である左右前輪側のみに大きな制動力が配分され、左右後輪の制動力はゼロという制動力配分の片寄りを原因とし、左右前輪側を振れ中心とし、左右後輪側が左右に振れるような車両挙動を示す。これは、以下の理由による。
これに対し、実施例1のハイブリッド車の回生制動制御装置では、直線走行を意図する操舵状態で左右前輪に対する回生制動時、第2モータジェネレータMG2が連結された左右前輪と第2モータジェネレータMG2の連結がない左右後輪との間で車輪速特性の差が発生する状況を検知したら、回生制動トルクを制限することで、悪路制動であるにもかかわらず車両挙動の安定化を図るようにした。
さらに、制動判定が解除されると、図20に示すように、推定悪路量ESTAKUROの最大値の保持も同時に解除するようにしているため、路面の細かな変動に対して、悪路条件を解除したり、再介入したり、ロジックの繰り返し動作を防ぐことができ、車両挙動を安定させることができる。
実施例1のハイブリッド車の回生制動制御装置は、左右後輪に液圧制動力(機械制動力)を発生するブレーキ液圧ユニット19及び後左右車輪ホイールシリンダ22,23(機械制動手段)を備えている。
ちなみに、第3上限トルク算出器317cに設定されている第3上限トルク算出テーブルmREGELIM3は、推定悪路量ESTKUROが大きければ大きいほど、回生制動を制限し、理想制動力配分に近づけるマップである。
したがって、悪路での直進制動時、大きな推定悪路量ESTAKUROにより回生トルク上限値REGELIMに制限される場合、前輪先ロックが無く制動力が最大になり、制動距離を最短にすることができる。
実施例1の車両の回生制動制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
MG1 第1モータジェネレータ
MG2 第2モータジェネレータ(発電機)
OS 出力スプロケット
TM 動力分割機構
1 エンジンコントローラ
2 モータコントローラ
3 パワーコントロールユニット
4 バッテリ
5 ブレーキコントローラ
6 統合コントローラ
7 アクセル開度センサ
8 車速センサ
9 エンジン回転数センサ
10 第1モータジェネレータ回転数センサ
11 第2モータジェネレータ回転数センサ
12 前左車輪速センサ(車輪速検出手段)
13 前右車輪速センサ(車輪速検出手段)
14 後左車輪速センサ(車輪速検出手段)
15 後右車輪速センサ(車輪速検出手段)
16 操舵角センサ(操舵角検出手段)
17 マスタシリンダ圧センサ
18 ブレーキストロークセンサ
19 ブレーキ液圧ユニット
20 前左車輪ホイールシリンダ
21 前右車輪ホイールシリンダ
22 後左車輪ホイールシリンダ
23 後右車輪ホイールシリンダ
30 要求回生トルク演算モジュール
31 要求回生トルク制限演算部
311 前輪車輪速偏差演算モジュール
312 車体速演算モジュール
313 推定前輪速偏差演算モジュール
314 推定アンダーステア量演算モジュール
315 推定スプリットμによる車両挙動悪化量演算モジュール
316 推定悪路量演算モジュール
317 回生量上限値演算モジュール
32 要求回生トルク制限選択モジュール
Claims (5)
- 前後輪のうち一方の左右輪のみに制動力を発生可能な制動手段を備えた車両の悪路推定装置において、
操舵角を検出する操舵角検出手段と、
各輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、
制動力を発生させる輪の車輪速と制動力を発生させない輪の車輪速との車輪速偏差が大きいほど大きな仮悪路量を算出する仮悪路量算出手段と、
操舵角が直線走行を保つ中立領域で高い値をとり中立領域から離れるに従って低い値とする悪路量ゲインを算出する悪路量ゲイン算出手段と、
前記仮悪路量及び前記悪路量ゲインに基づいて推定悪路量を演算する推定悪路量演算手段と、
を備えたことを特徴とする車両の悪路推定装置。 - 請求項1に記載の車両の悪路推定装置において、
前記推定悪路量演算手段は、推定悪路量の最大値をデータ更新により保持することを特徴とする車両の悪路推定装置。 - 請求項2に記載の車両の悪路推定装置において、
前記推定悪路量演算手段は、前記制動力が解除されたときは、前記保持された推定悪路量の最大値を解除することを特徴とする車両の悪路推定装置。 - 請求項1ないし3いずれか1つに記載の車両の悪路推定装置において、
前記制動手段は、前記一方の左右輪のみに連結された発電機によって回生制動トルクを発生させる回生制動制御手段であり、
前記推定悪路量が大きいほど低い値による回生制動トルク上限値を演算する回生量上限値演算手段を設けたことを特徴とする車両の悪路推定装置。 - 請求項4に記載の車両の悪路推定装置において、
前記発電機の連結がない他方の左右輪にて機械制動力を発生する機械制動手段を設け、
前記回生制動制御手段は、直進走行を意図する操舵状態で回生制動を制限するとき、回生制動力と機械制動力による前後輪の制動力配分比が理想配分比となるように、前記機械制動手段による制動力を制御する回生協調制御を行うことを特徴とする車両の悪路推定装置。
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