JP6323681B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両をスタック状態から脱出させる支援を行う車両の制御装置に関する。

従来から、車両をスタック状態から脱出させる技術が種々知られている。例えば、特許文献１の装置では、後輪が路面の窪みに嵌ってスタックしたときに、後輪を駆動するモータを、正転方向と逆転方向とに交互に駆動して、窪み内での後輪の往復ストロークを増加させる。この場合、モータの正転駆動中または逆転駆動中に、前輪（従動輪）と後輪との車輪速差がスリップ判定値以上になったときにモータの回転方向を反転させるようにする。つまり、特許文献１の装置では、後輪が空転し始めるタイミングでモータの回転方向を切り替えるようにして、窪み内で後輪を往復ストロークさせる。

特開２０１０−１４９６９７号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、窪み内で後輪を往復ストロークさせているときに、予期せぬ車両の前進あるいは後退が発生するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、予期せぬ車両の前進あるいは後退が発生しないようにして、車両のスタック状態からの脱出を支援することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、
車両をスタック状態から脱出させる支援を行う車両の制御装置（３０）において、
前輪と後輪とを互いに独立して正逆回転切替可能に駆動する駆動装置（１１，１２，１３）と、
車両をスタック状態から脱出させるための支援を受けようとするときに、ドライバーによって操作されるスタック脱出用操作器（３２）と、
前記スタック脱出用操作器が操作された場合に、前記後輪を車両が後退する方向である逆回転方向に駆動するとともに前記前輪を車両が前進する方向である正回転方向に前記後輪と同じ大きさの駆動力にて駆動する前後輪制御手段（Ｓ１１〜Ｓ１９）と
を備えたことにある。

本発明は、車両をスタック状態から脱出させる、つまり、車両が走行する路面の障害によって走行不能となるスタック状態から脱出させる支援を行う車両の制御装置であって、駆動装置と、スタック脱出用操作器と、前後輪制御手段とを備えている。駆動装置は、前輪と後輪とを互いに独立して正逆回転切替可能に駆動する。例えば、駆動装置は、前輪と後輪とを同じ方向に回転させることができるだけでなく、前輪を正回転させると同時に後輪を逆回転させることができる。

スタック脱出用操作器は、車両をスタック状態から脱出させるための支援を受けようとするときに、ドライバーによって操作される操作器である。前後輪制御手段は、スタック脱出用操作器が操作された場合に、後輪を車両が後退する方向である逆回転方向に駆動するとともに前輪を車両が前進する方向である正回転方向に後輪と同じ大きさの駆動力にて駆動する。

例えば、オフロードの泥濘に前後輪が嵌って車両がスタック状態となった場合に、ドライバーが、スタック脱出用操作器を操作する。これにより、前輪が泥濘で空転し、この空転によって前輪の接地面の泥あるいは土（泥土と呼ぶ）が掻き出されて前輪の後方に飛ばされる。同時に、後輪が泥濘で空転し、この空転によって後輪の接地面の泥土が掻き出されて後輪の前方に飛ばされる。従って、前輪と後輪との間（車両の前後方向の中央位置における路面）には、泥土が集められた車輪用足場が形成される。

従って、車輪用足場が形成された後には、この車輪用足場に車輪（前輪あるいは後輪）を載せることによって、車両をスタック状態から脱出させやすくなる。また、前輪と後輪とを駆動するとき、前輪を正回転方向に駆動する駆動力と、後輪を逆回転方向に駆動する駆動力とが同じ大きさであるため、車両がドライバーの予期しない方向に急に飛び出してしまうことを防止することができる。

上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

本実施形態に係る車両の制御装置の概略構成図である。 スタック脱出支援制御ルーチンを表すフローチャートである。 前輪と後輪とで泥土を掻き出して車輪用足場を形成している状況を説明する説明図である。 車輪用足場を使ってスタック状態から脱出する状況を説明する説明図である。 左右後輪にインホイールモータを適用した変形例としての車両の制御装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の車両の制御装置を備えた車両１の概略システム構成図である。

車両１は、４輪駆動式ハイブリッド車両であって、左前輪ＷFLおよび右前輪ＷFRを駆動するエンジン１１およびフロントモータ１２と、左後輪ＷRLおよび右後輪ＷRRを駆動するリアモータ１３とを有するハイブリッドシステム１０を備えている。以下、左前輪ＷFLおよび右前輪ＷFRについては、それらを前輪ＷFと呼び、左後輪ＷRLおよび右後輪ＷRRについては、それらを後輪ＷRと呼ぶ。また、前輪ＷFと後輪ＷRとを区別する必要がない場合は、それらを車輪Ｗと呼ぶ。

ハイブリッドシステム１０においては、エンジン１１の出力軸とフロントモータ１２の出力軸とがプラネタリギヤ１４（動力分割プラネタリギヤ、および、リダクションプラネタリギヤを含んで構成される）に連結されている。プラネタリギヤ１４の出力軸の回転は、ディファレンシャルギヤ１５（減速ギヤを含む）を介して左右の前輪用車軸１６L、１６Rへ伝達され、これにより左右の前輪ＷFL，ＷFRが回転駆動される。

リアモータ１３の駆動力は、ディファレンシャルギヤ１７（減速ギヤを含む）を介して左右の後輪用車軸１８L、１８Rへ伝達され、これにより左右の後輪ＷRL，ＷRRが回転駆動される。

フロントモータ１２およびリアモータ１３は、インバータ２０に接続されている。インバータ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介してバッテリ２２と接続されている。インバータ２０は、バッテリ２２から供給される直流電力（ＤＣ／ＤＣコンバータ２１によって電圧調整された直流電力）を３相交流に変換して、変換した交流電力をフロントモータ１２、および、リアモータ１３に独立して供給する。従って、インバータ２０は、フロントモータ１２に接続されるインバータ回路とリアモータ１３に接続されるインバータ回路とを独立して備えている。

フロントモータ１２とリアモータ１３とは、インバータ２０の通電制御によって、車両の前進方向の正回転と、車両の後退方向の逆回転とに独立して駆動可能に構成されている。従って、フロントモータ１２とリアモータ１３とを、互いに反対方向となる回転方向に同時に駆動でき、かつ、前輪ＷFと後輪ＷRとで駆動力の大きさを独立して制御できるように構成されている。また、インバータ２０は、フロントモータ１２、および、リアモータ１３で発電した回生電力を直流に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介してバッテリ２２に充電する機能も備えている。

エンジン１１、フロントモータ１２、および、リアモータ１３は、駆動ＥＣＵ３０により駆動制御される。駆動ＥＣＵ３０は、マイコンを主要部として備えるとともに、入出力インターフェース、駆動回路、通信インターフェース等を有する制御装置である。駆動ＥＣＵ３０は、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ３１の検出信号を入力して、アクセル操作量に応じたドライバー要求駆動力を演算し、このドライバー要求駆動力を前輪側と後輪側とに配分した前輪目標駆動力，後輪目標駆動力を、それぞれ前輪ＷF，後輪ＷRに伝達するようにエンジン１１、フロントモータ１２、および、リアモータ１３を制御する。

駆動ＥＣＵ３０には、スタック脱出スイッチ３２が接続されている。スタック脱出スイッチ３２は、車両がスタック状態（走行路面の障害によって車輪がスリップ（空転）して車両走行が不能となった状態）に陥ったときに、スタック状態からの脱出の支援を受けたいときにドライバーが操作するスイッチである。

また、車両１は、左右前後輪ＷFL，ＷFR，ＷRL，ＷRRに設けられる摩擦ブレーキ機構４１FL，４１FR，４１RL，４１RR（これらを摩擦ブレーキ機構４１と呼ぶ）、ブレーキアクチュエータ４２、および、ブレーキＥＣＵ４０を備えている。摩擦ブレーキ機構４１は、車輪Ｗに固定されるブレーキディスク４１ｄFL，４１ｄFR，４１ｄRL，４１ｄRR（これらをブレーキディスク４１ｄと呼ぶ）と、車体に固定されるブレーキキャリパ４１ｃFL，４１ｃFR，４１ｃRL，４１ｃRR（これらをブレーキキャリパ４１ｃと呼ぶ）とを備え、ブレーキアクチュエータ４２から供給される作動油の油圧によってブレーキキャリパ４１ｃに内蔵されたホイールシリンダを作動させることによりブレーキパッドをブレーキディスク４１ｄに押し付けて油圧制動力を発生させる。

ブレーキアクチュエータ４２は、ブレーキキャリパ４１ｃに内蔵されたホイールシリンダに供給する油圧を、各輪独立して調整する公知のアクチュエータである。このブレーキアクチュエータ４２は、例えば、ブレーキペダルの踏力によって作動油を加圧するマスタシリンダからホイールシリンダに油圧を供給する踏力油圧回路に加え、ブレーキペダル踏力とは無関係に制御可能な制御油圧を各ホイールシリンダに独立して供給する制御油圧回路を備えている。制御油圧回路には、昇圧ポンプおよびアキュムレータを有し高圧の油圧を発生する動力油圧発生装置と、動力油圧発生装置の出力する油圧を調整してホイールシリンダ毎に目標油圧に制御された油圧を供給する制御弁と、各ホイールシリンダの油圧を検出する油圧センサ等を備える（以上、ブレーキアクチュエータ４２を構成する要素についは、図示を省略している）。

ブレーキＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータを主要部として備えた電子制御装置であって、ブレーキアクチュエータ４２に接続され、ブレーキアクチュエータ４２の作動を制御する。ブレーキＥＣＵ４０は、ブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ４３の検出信号を入力して、ブレーキ操作量に応じたドライバー要求制動力を演算し、このドライバー要求制動力を前輪側と後輪側とに配分した前輪目標制動力，後輪目標制動力を、それぞれ前輪ＷF，後輪ＷRで発生するようにブレーキアクチュエータ４２の作動を制御する。本実施形態の車両１においては、こうした構成を備えることにより、少なくとも前輪ＷFと後輪ＷRとの制動力を互いに独立して制御することができる。また、ブレーキＥＣＵ４０は、駆動ＥＣＵ３０と通信可能に接続されており、制動力に関する指令、および、駆動力に関する指令の送受信が可能となっている。

ところで、車両１がオフロードを走行しているときに、車輪Ｗが泥濘に嵌ってしまうと、車輪Ｗがスリップ（空転）して車両がスタック状態に陥ることがある。この場合、ドライバーがアクセルペダルを強く踏み込んで車輪Ｗに大きな駆動力を発生させると、車輪Ｗの回転によって泥を後方に巻き上げてしまい、一層、スタック状態から脱出できなくなることがある。また、車輪Ｗのスリップ（空転）によってトラクション制御が働く場合には、駆動力が制限されるため、スタック脱出に必要となる駆動力が得られなくなることもある。

こうした場合に、スタック脱出スイッチ３２がＯＮ操作されることにより、スタック脱出支援制御が行われる。図２は、駆動ＥＣＵ３０が実施するスタック脱出支援制御ルーチンを表す。

スタック脱出支援制御ルーチンが起動すると、駆動ＥＣＵ３０は、ステップＳ１１において、スタック脱出スイッチ３２がオンしているか否について判定し、オンするまで待機する。駆動ＥＣＵ３０は、スタック脱出スイッチ３２がオンしたことを検出すると、ステップＳ１２において、車両１が停止（走行停止）している状態であるか否かについて判定する。例えば、前後方向の加速度を検出する加速度センサ（図示略）の検出信号、あるいは、車体速センサの検出信号に基づいて、車両１が停止しているか否かについて判定すればよい。尚、スタック脱出スイッチ３２がオンしている場合は、後述するように車輪Ｗを空転させるため、空転を防止するトラクション制御が停止される。

駆動ＥＣＵ３０は、車両１が停止していない場合は、車両１がスタック状態に陥っていないため、その処理をステップＳ１１に戻して、上述した処理を繰り返す。

駆動ＥＣＵ３０は、こうした処理を繰り返し、ステップＳ１１，Ｓ１２の判定が「Ｙｅｓ」となると、ステップＳ１３において、後輪ＷRの回転方向を逆回転方向に切り替える。つまり、後輪ＷRの回転方向を車両１が後退する方向に切り替える。この回転方向の切替は、インバータ２０のスイッチング制御によってリアモータ１３に流れる電流の方向を逆にすればよい。

続いて、駆動ＥＣＵ３０は、ステップＳ１４において、アクセルマップを参照して、アクセル操作量に応じた前輪目標駆動力Ｆf*を演算する。次に、駆動ＥＣＵ３０は、ステップＳ１５において、前輪目標駆動力Ｆf*が、後輪駆動力限界Ｆr_lim（リアモータ１３で発生させることが許可されている駆動力の上限）以上であるか否かについて判定する。

駆動ＥＣＵ３０は、前輪目標駆動力Ｆf*が後輪駆動力限界Ｆr_lim以上である場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）には、ステップＳ１６において、後輪目標駆動力Ｆr*を後輪駆動力限界Ｆr_limと同じ値に設定するとともに（Ｆr*←Ｆr_lim）、前輪目標駆動力Ｆf*を後輪目標駆動力Ｆr*に設定する（Ｆf*←Ｆr*）。これにより、前輪目標駆動力Ｆf*と後輪目標駆動力Ｆr*とは、両者を同じ大きさに設定できる最大値に設定される。これにより、前輪ＷFは、前輪目標駆動力Ｆf*にて正回転駆動され、後輪ＷRは、後輪目標駆動力Ｆr*（＝前輪目標駆動力Ｆf*）にて逆回転駆動される。このスタック脱出支援制御ルーチンでは、前輪ＷFと後輪ＷRとを同じ大きさの駆動力で互いに反対方向に回転させるが、前輪ＷFで発生できる駆動力のほうが後輪ＷRで発生できる駆動力よりも大きいため、前輪目標駆動力Ｆf*は後輪駆動力限界Ｆr_limに制限される。

また、前輪目標駆動力Ｆf*が後輪駆動力限界Ｆr_lim未満である場合（Ｓ１５：Ｎｏ）には、駆動ＥＣＵ３０は、ステップＳ１７において、後輪目標駆動力Ｆr*を前輪目標駆動力Ｆf*と同じ値に設定する（Ｆr*←Ｆf*）。これにより、前輪ＷFは、前輪目標駆動力Ｆf*にて正回転駆動され、後輪ＷRは、後輪目標駆動力Ｆr*（＝前輪目標駆動力Ｆf*）にて逆回転駆動される。

続いて、駆動ＥＣＵ３０は、ステップＳ１８において、スタック脱出スイッチ３２がオフしたか否について判定し、スタック脱出スイッチ３２がオフしていなければ、その処理をステップＳ１４に戻して上述した処理を繰り返す。従って、スタック脱出スイッチ３２がオンしている間、前輪ＷFが正回転方向に駆動され、後輪ＷRが前輪ＷFと同じ大きさの駆動力で逆回転方向に駆動される。また、スタック脱出スイッチ３２がオフした場合（Ｓ１８：Ｙｅｓ）には、駆動ＥＣＵ３０は、ステップＳ１９において、後輪ＷRの回転方向を正回転方向に戻して、本ルーチンを一旦終了する。駆動ＥＣＵ３０は、所定のインターバルが経過した後に、再度、本ルーチンを開始する。

このスタック脱出支援制御ルーチンによれば、ドライバーがスタック脱出スイッチ３２をオンしてアクセルペダルを踏むと、アクセル操作量によって決定される駆動力にて前輪ＷFが正転駆動されると同時に後輪ＷRが逆転駆動される。このとき、前輪ＷFと後輪ＷRとで駆動力が同一となるように、後輪ＷRの駆動限界の範囲内で、目標駆動力Ｆf*，Ｆr*が設定される。

これにより、図３に示すように、前輪ＷFの回転（空転）によって前輪ＷFの接地面の泥あるいは土（泥土と呼ぶ）を掻きだして後方に飛ばし、後輪ＷRの回転（空転）によって後輪ＷRの接地面の泥土を掻きだして前方に飛ばすことができる。こうして、前輪ＷFと後輪ＷRとの間（車両１の前後方向の中央位置における路面）には、泥土が集められた車輪用足場Ａが形成される。この泥土を掻きだすときには、前輪ＷFと後輪ＷRとが同じ大きさの駆動力で駆動されるため、車両１がドライバーの予期しない方向に急に飛び出してしまうことが防止されている。また、前輪ＷFと後輪ＷRとの両方によって泥土を掻き出すため、車両中央位置に沢山の泥土を集めて車輪用足場Ａを形成することができる。

ドライバーは、車輪用足場Ａがある程度形成された段階でアクセルペダルを開放し、スタック脱出スイッチ３２をオフにする。そして、ドライバーは、アクセルペダルを操作して車体を前後に揺らす。これにより、図４に示すように、後輪ＷRを車輪用足場Ａに載せることができ、車両１をスタック状態から脱出させることができる。

この結果、本実施形態によれば、スタック脱出能力を向上させることができる。

以上、本実施形態に係る車両の制御装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、後輪ＷRを１つのリアモータ１３で駆動する形式の車両１に適用しているが、図５に示すように、後輪ＷRL，ＷRR内に組み込まれたインホイールモータ１３Ｌ，１３Ｒによって左後輪ＷRLと右後輪ＷRRとを独立して駆動する形式の車両１’に適用することもできる。

１…車両、１０…ハイブリッドシステム、１１…エンジン、１２…フロントモータ、１３…リアモータ、１３Ｌ，１３Ｒ…インホイールモータ、２０…インバータ、２１…コンバータ、２２…バッテリ、３０…駆動ＥＣＵ、３１…アクセルセンサ、３２…スタック脱出スイッチ、４０…ブレーキＥＣＵ、４１FL，４１FR，４１RL，４１RR…摩擦ブレーキ機構、４２…ブレーキアクチュエータ、４３…ブレーキセンサ、Ａ…車輪用足場、ＷF…前輪、ＷR…後輪、ＷFL，ＷFR，ＷRL，ＷRR…左右前後輪。

Claims (1)

1. 車両をスタック状態から脱出させる支援を行う車両の制御装置において、
   前輪と後輪とを互いに独立して正逆回転切替可能に駆動する駆動装置と、
   車両をスタック状態から脱出させるための支援を受けようとするときに、ドライバーによって操作されるスタック脱出用操作器と、
   前記スタック脱出用操作器が操作された場合に、前記後輪を車両が後退する方向である逆回転方向に駆動するとともに前記前輪を車両が前進する方向である正回転方向に前記後輪と同じ大きさの駆動力にて駆動する前後輪制御手段と
   を備えた車両の制御装置。

Images