JP2024155090A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータジェネレータが回生トルクにより発電しながら、ドライバ要求トルクを満たしつつ、車両の挙動を適切に保つことができる車両用制御装置を提供すること。
【解決手段】ＨＣＵは、モータジェネレータで回生トルクを付与しながらエンジンのエンジントルクを付与して走行する場合に、車両の走行状況に応じて（ステップＳ１）、モータジェネレータの回生トルクを設定する（ステップＳ２、Ｓ３）。ＨＣＵは、車両の走行状況が旋回走行中である場合、モータジェネレータの回生トルクを制限する。ＨＣＵは、車両の旋回度合いが大きいほどモータジェネレータの回生トルクを小さな値に制限する。ＨＣＵは、車両の走行状況が降坂路走行中である場合、平坦路走行中と比較してモータジェネレータの回生トルクを大きくする。ＨＣＵは、車両の走行状況が登坂路走行中である場合、平坦路走行中と比較してモータジェネレータの回生トルクを小さくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。

特許文献１には、後輪をエンジンで駆動し、前輪をモータジェネレータで駆動する四輪駆動可能な車両において、四輪駆動が必要となるか否かを予測する予測手段と、この予測手段によって四輪駆動が必要となると予測されたときに、四輪駆動の機能を確実に機能させるために必要なＳＯＣを確保すべく、モータジェネレータによる回生トルクを付与してバッテリの充電を促進させる充電促進手段と、を備えることが開示されている。

特開２００４－３１２９６１号公報

特許文献１に記載のものは、車両の旋回中にモータジェネレータの回生発電を行う場合、前輪には旋回度合いに応じた横力と回生トルクの大きさに応じた前後方向力との合力が作用し、この合力が前輪のグリップの限界を超えてしまうおそれがある。このような場合、車両の挙動を適切に保つことができず、ドライバの意図通りに車両が旋回できない。

本発明は、モータジェネレータが回生トルクにより発電しながら、ドライバ要求トルクを満たしつつ、車両の挙動を適切に保つことができる車両用制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用制御装置は、前輪または後輪の一方に力行トルクまたは回生トルクを付与するモータジェネレータと、前記前輪または前記後輪の他方にエンジントルクを付与するエンジンと、を備える車両に搭載される車両用制御装置であって、前記モータジェネレータを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記モータジェネレータで回生トルクを付与しながら、前記エンジンのエンジントルクを付与して走行する場合に、前記車両の走行状況に応じて前記モータジェネレータの回生トルクを設定することを特徴とする。

本発明は、モータジェネレータが回生トルクにより発電しながら、ドライバ要求トルクを満たしつつ、車両の挙動を適切に保つことができる車両用制御装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る車両用制御装置を搭載する車両の概略構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る車両用制御装置のトルク制限処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、本発明の一実施例に係る車両用制御装置がトルク制限処理において参照するトルク制限値マップである。

本発明の一実施の形態に係る車両用制御装置は、前輪または後輪の一方に力行トルクまたは回生トルクを付与するモータジェネレータと、前輪または後輪の他方にエンジントルクを付与するエンジンと、を備える車両に搭載される車両用制御装置であって、モータジェネレータを制御する制御部を備え、制御部は、モータジェネレータで回生トルクを付与しながら、エンジンのエンジントルクを付与して走行する場合に、車両の走行状況に応じてモータジェネレータの回生トルクを設定することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る車両用制御装置は、モータジェネレータが回生トルクにより発電しながら、ドライバ要求トルクを満たしつつ、車両の挙動を適切に保つことができる。

以下、本発明の一実施例に係る車両用制御装置を備える車両について図面を参照して説明する。

図１に示すように、車両１は、駆動力源としてのエンジン２及びモータジェネレータ（図中、「ＭＧ」と記す）３と、トランスミッション（図中、「Ｔ／Ｍ」と記す）４と、トランスファ５と、左右の前輪６と、左右の後輪７と、を含んで構成されている。

車両１は、エンジン２のエンジントルクを後輪７に付与するとともに、モータジェネレータ３の力行トルクまたは回生トルクを前輪６に付与して走行可能なハイブリッド車両である、いわゆる電動式四輪駆動車両である。

エンジン２は、複数の気筒を有し、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。エンジン２には、スタータ（図中、ＳＴと記す）１０と、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）８とが連結されている。

スタータ１０は、エンジン２の図示しないフライホイールに連結されており、バッテリ８１（図中、Ｐｂバッテリと記す）およびバッテリ８２（図中、Ｌｉ－ｉｏｎバッテリと記す）から電力が供給されることにより駆動し、エンジン２を始動する。バッテリ８１は、鉛蓄電池によって構成されている。バッテリ８２は、リチウムイオン蓄電池によって構成されている。

ＩＳＧ８は、図示しないベルト等の動力伝達部材を介してエンジン２のクランクシャフト２Ａに連結されている。ＩＳＧ８は、バッテリ８１、８２に接続されており、バッテリ８１、８２から電力が供給されることにより駆動するようになっている。

ＩＳＧ８は、エンジン２を回転駆動させる電動機の機能と、エンジン２の駆動によってクランクシャフト２Ａから入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。ＩＳＧ８により発電された電力はバッテリ８１、８２に充電される。

車両１は、電気負荷である一般負荷８３および被保護負荷８４を備えており、一般負荷８３および被保護負荷８４にはバッテリ８１、８２から電力が供給される。

モータジェネレータ３は、インバータ（図１中、「ＩＮＶ」と記す）３０を介して高電圧バッテリ３１に接続されている。高電圧バッテリ３１は、例えばリチウムイン電池によって構成されており、バッテリ８１、８２よりも高電圧のバッテリで構成される。高電圧バッテリ３１には、過充電等を防止するためのＢＭＳ（Battery Management System）３１Ａが設けられている。

モータジェネレータ３は、トランスファ５に接続されている。モータジェネレータ３は、高電圧バッテリ３１から供給される電力によって駆動する電動機としての機能と、トランスファ５から入力される逆駆動力によって発電を行う発電機としての機能とを有する。モータジェネレータ３は、トランスファ５に限らず、前輪６に動力伝達可能に連結されていればよい。モータジェネレータ３が発電した電力は高電圧バッテリ３１に充電される。

トランスミッション４は、エンジン２から出力された回転を複数の変速段のいずれかに応じた変速比で変速してトランスファ５に出力する自動変速機によって構成されている。エンジン２とトランスミッション４との間の動力伝達経路には、クラッチ９が設けられている。クラッチ９は、エンジン２とトランスミッション４との間で動力を伝達する係合状態と、動力を遮断する解放状態とを切り替えるようになっている。

トランスミッション４としては、変速段の切替操作とクラッチ操作とを自動で行う、ＡＭＴ（Automated Manual Transmission）を用いることができる。トランスミッション４としては、ＡＭＴに限らず、多段のＡＴ（Automatic Transmission）やＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）、又はマニュアルトランスミッションを用いてもよい。

トランスミッション４で成立可能な変速段としては、例えば１速段から４速段までの走行用の変速段と、後進段とがある。走行用の変速段の段数は、車両１の諸元により異なり、上述の１速段から４速段に限られるものではない。

トランスファ５は、エンジン２の動力及びモータジェネレータ３の動力の合成トルクである駆動トルクを前輪６と後輪７とに分配するものである。この駆動トルクは、トランスミッション４を介して伝達されるエンジン２の動力と、モータジェネレータ３の動力を合成して構成されるトルクである。

トランスファ５から前輪６に分配される駆動トルクは、フロントデファレンシャル６０を介して前輪６に伝達される。トランスファ５から後輪７に分配される駆動トルクは、リヤデファレンシャル７０を介して後輪７に伝達される。

トランスファ５は、トランスミッション４の出力軸とモータジェネレータ３の出力軸とを接続する機能と、トランスミッション４の出力軸とモータジェネレータ３の出力軸とを切り離す機能とを有する。

本実施例では、トランスファ５においてトランスミッション４の出力軸とモータジェネレータ３の出力軸とが切り離された状態で、エンジン２のエンジントルクがリヤプロペラシャフト１１を介して後輪７に付与され、モータジェネレータ３のモータトルク（力行トルクまたは回生トルク）がフロントプロペラシャフト１２を介して前輪６に付与され、車両１が走行する。

車両１は、モータジェネレータ３の制御を含む車両全体の制御を担う制御部としてのＨＣＵ（Hybrid Control Unit）８５と、車両１の横滑りを防止する制御を担う横滑り防止装置８６と、を備えている。

ＨＣＵ８５及び横滑り防止装置８６は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

これらのコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＨＣＵ８５及び横滑り防止装置８６としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。

すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるＨＣＵ８５及び横滑り防止装置８６としてそれぞれ機能する。

横滑り防止装置８６には、図示しないヨーレートセンサが内蔵されている。ヨーレートセンサは、車両１のヨーレートを検出する。横滑り防止装置８６は、ヨーレートおよび他の情報に基づいて左右の前輪６および後輪７に個別に制動力を付与したり、左右の前輪６および後輪７のトラクションを制御したりすることで、車両１の横滑りを防止する。

ＨＣＵ８５には、横滑り防止装置８６およびステアリング蛇角センサ８７が接続されている。ステアリング蛇角センサ８７は、ドライバが操作する操舵輪８８の基部（ステアリングコラム）に設けられており、操舵輪８８の蛇角を検出する。

ＨＣＵ８５は、エンジン２から後輪７に付与されるエンジントルクを制御して、モータジェネレータ３が前輪６から回生トルクとして回収して発電を行っている状態で、ドライバが車両１に要求するトルク（以下、ドライバ要求トルクという）を満たしながら車両１を走行させることができる。

この走行状況において、ＨＣＵ８５は、エンジン２のエンジントルクとモータジェネレータ３のモータトルク（回生トルク）との合成トルクがドライバ要求トルクを満たすように、エンジントルクおよび回生トルクを制御する。言い換えれば、ＨＣＵ８５は、エンジントルクから回生トルクを減算したトルクがドライバ要求トルクを満たすように、エンジントルクおよび回生トルクを制御する。

ここで、車両１の旋回中にモータジェネレータ３の回生トルクが前輪６に作用している状況において、前輪６に作用する横力と前後方向力（回生トルクによる制動方向の力）との合力が前輪６のグリップ力の限界を超えてしまうと、車両１の旋回挙動の安定性が損なわれてしまう。したがって、車両１の走行状況に応じて回生トルクを制限することが望ましい。

本実施例では、ＨＣＵ８５は、車両１の走行状況に応じてモータジェネレータ３の回生トルクを設定する。言い換えれば、ＨＣＵ８５は、ある走行状況の場合と他の走行状況の場合とで、回生トルクを変更する。

ＨＣＵ８５は、車両１の走行状況が旋回走行中である場合、モータジェネレータ３の回生トルクを制限する。詳しくは、ＨＣＵ８５は、旋回走行中であるか否かを車両１のヨーレートに基づいて判定する。また、ＨＣＵ８５は、図３に示すトルク制限値マップを参照し、車両１のヨーレートに応じて設定されたトルク制限値に回生トルクを制限する。

図３に示すトルク制限値マップにおいて、モータジェネレータ３のトルクの制限値であるトルク制限値が、ヨーレートに応じて定められている。トルク制限値は、正の値のトルクである力行トルクのトルク制限値と、負の値のトルクである回生トルクのトルク制限値とが、ヨーレートに応じて定められている。

ＨＣＵ８５は、車両１の旋回度合いが大きいほどモータジェネレータ３の回生トルクを小さな値に制限する。ＨＣＵ８５は、車両１の旋回度合いをヨーレートに基づいて演算する。トルク制限値は、ヨーレートが大きいほど小さな値となるように設定されている。このため、車両１の旋回度合いが大きいほどトルク制限値が小さな値に設定され、モータジェネレータ３の回生トルクが小さな値に制限される。なお、負の値のトルクである回生トルクにおける大小は、絶対値の大小をいう。

なお、ＨＣＵ８５は、車両１が旋回中か否かの判定および旋回度合いの演算を、ステアリング蛇角センサ８７により検出された蛇角、または車両１の角速度または角加速度に基づいて行ってもよい。

ＨＣＵ８５は、車両１の走行状況が降坂路走行中である場合、平坦路走行中と比較してモータジェネレータ３の回生トルクを大きくする。降坂路走行中におけるトルク制限値は、平坦路走行中におけるトルク制限値と比較して、大きな値に設定されている。

ＨＣＵ８５は、車両１の走行状況が登坂路走行中である場合、平坦路走行中と比較してモータジェネレータ３の回生トルクを小さくする。登坂路走行中におけるトルク制限値は、平坦路走行中におけるトルク制限値と比較して、小さな値に設定されている。

なお、ＨＣＵ８５は、路面摩擦が低いほど、回生トルクを小さくすることが好ましい。つまり、トルク制限値は、路面摩擦が低いほど小さな値に設定されることが好ましい。

ＨＣＵ８５は、降坂路走行中は、回生トルクを大きくする代わりに、エンジントルクを低下させたり、エンジンブレーキを発生させたりしてもよい。このようにすることで、燃費を向上させることができる。

ＨＣＵ８５は、降坂路走行中は、下り勾配の度合いに比例して回生トルクを大きくしてもよい。このようにすることで、モータジェネレータ３の発電量が不足することを防止できる。

ＨＣＵ８５は、降坂路走行中かつ旋回走行中の場合、旋回走行中でない場合と比較して回生トルクを小さくしてもよい。このようにすることで、旋回挙動の安定性を確保することができる。

ＨＣＵ８５は、登坂路走行中は、回生トルクを小さくする代わりに、エンジントルクを増加させてもよい。このようにすることで、モータジェネレータ３の発電量を維持することができる。

ＨＣＵ８５は、登坂路走行中は、上り勾配の度合いに比例して回生トルクを小さくしてもよい。このようにすることで、駆動力が不足することを防止できる。

次に、図２を参照して、トルク制限処理の流れについて説明する。図２に示す処理は、ＨＣＵ８５によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。

図２に示すように、ＨＣＵ８５は、横滑り防止装置８６からヨーレートを取得する（ステップＳ１）。

次いで、ＨＣＵ８５は、トルク制限値を決定する（ステップＳ２）。ここでは、ＨＣＵ８５は、図３に示すトルク制限値マップを参照し、ヨーレートに応じたトルク制限値を決定する。このトルク制限値には、力行側のトルク制限値と回生側のトルク制限値とがある。

次いで、ＨＣＵ８５は、現在のモータジェネレータ３のトルクがトルク制限値以上の場合、トルクを制限し（ステップＳ３）、今回の動作を終了する。ステップＳ３では、モータジェネレータ３が力行中の場合は、力行側のトルク制限値にトルクが制限され、モータジェネレータ３が回生中の場合は、回生側のトルク制限値にトルクが制限される。

なお、本実施例の車両１は、前輪６をモータジェネレータ３により駆動し、後輪７をエンジン２により駆動するように構成されているが、後輪７をモータジェネレータ３により駆動し、前輪６をエンジン２により駆動するように構成されていてもよい。

また、本実施例の車両１は、前輪６が操舵輪となるように構成されているが、後輪７が操舵輪となるように構成されていてもよい。

以上のように、本実施例に係る車両用制御装置において、ＨＣＵ８５は、車両１の走行状況に応じてモータジェネレータ３の回生トルクを設定する。

これにより、車両１の走行状況に応じてモータジェネレータ３の回生トルクが設定された状態で、モータジェネレータ３が回生トルクにより発電することができる。また、エンジン２のエンジントルクとモータジェネレータ３のモータトルク（回生トルク）との合成トルクによりドライバ要求トルクを満たすことができる。また、車両１の走行状況に応じてモータジェネレータ３の回生トルクが設定されることで、前輪６が回生トルクの影響によりグリップ力の限界を超えることが抑制され、車両１の挙動を適切に保つことができる。したがって、モータジェネレータ３が回生トルクにより発電しながら、ドライバ要求トルクを満たしつつ、車両１の挙動を適切に保つことができる。

また、本実施例に係る車両用制御装置において、ＨＣＵ８５は、車両１の走行状況が旋回走行中である場合、モータジェネレータ３の回生トルクを制限する。

これにより、車両１の旋回中に前輪６の横力と前後方向力（回生トルクによる制動力）との合力がグリップ力の限界を超えないように、車両１の旋回中は回生トルクが制限されることで、モータジェネレータ３が回生トルクにより発電しながら、ドライバ要求トルクを満たしつつ、車両１の旋回挙動の安定性を適切に保つことができる。

また、本実施例に係る車両用制御装置において、ＨＣＵ８５は、車両１の旋回度合いが大きいほどモータジェネレータ３の回生トルクを小さな値に制限する。

これにより、車両１の挙動が不安定にならない程度に最大限発電可能な回生トルクによりモータジェネレータ３が発電しながら、ドライバ要求トルクを満たしつつ、車両１の旋回挙動の安定性を適切に保つことができる。また、前輪６がスリップしない最大回生トルクをモータジェネレータ３が発生することが可能となり、その上で、発電効率を高めることができる。

また、本実施例に係る車両用制御装置において、ＨＣＵ８５は、車両１の走行状況が降坂路走行中である場合、平坦路走行中と比較してモータジェネレータ３の回生トルクを大きくする。

これにより、車両１の降坂路走行中は、回生トルクによる制動力によって車両１の速度上昇を抑制した状態でモータジェネレータ３が発電しながら、ドライバ要求トルクを満たしつつ、車両挙動を適切に保つことができる。また、回生トルクが大きくされることにより発電効率を高めることができる。

また、本実施例に係る車両用制御装置において、ＨＣＵ８５は、車両１の走行状況が登坂路走行中である場合、平坦路走行中と比較してモータジェネレータ３の回生トルクを小さくする。

これにより、車両１の登坂路走行中は、平坦路よりも大きな駆動トルクが必要なため、平坦路に比べて小さい回生トルクによりモータジェネレータ３が発電することで、車両１の駆動力不足を回避でき、ドライバ要求トルクを満たすことができる。このため、車両１の駆動力不足を回避できる程度に最大限発電可能な回生トルクによりモータジェネレータ３が発電しながら、ドライバ要求トルクを満たしつつ、車両１の旋回挙動の安定性を適切に保つことができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両
２ エンジン
３ モータジェネレータ
６ 前輪
７ 後輪
８５ ＨＣＵ（制御部）

Claims (5)

1. 前輪または後輪の一方に力行トルクまたは回生トルクを付与するモータジェネレータと、
   前記前輪または前記後輪の他方にエンジントルクを付与するエンジンと、を備える車両に搭載される車両用制御装置であって、
   前記モータジェネレータを制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記モータジェネレータで回生トルクを付与しながら、前記エンジンのエンジントルクを付与して走行する場合に、前記車両の走行状況に応じて前記モータジェネレータの回生トルクを設定することを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記制御部は、前記車両の走行状況が旋回走行中である場合、前記モータジェネレータの回生トルクを制限することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記制御部は、前記車両の旋回度合いが大きいほど前記モータジェネレータの回生トルクを小さな値に制限することを特徴とする請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 前記制御部は、前記車両の走行状況が降坂路走行中である場合、平坦路走行中と比較して前記モータジェネレータの回生トルクを大きくすることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
5. 前記制御部は、前記車両の走行状況が登坂路走行中である場合、平坦路走行中と比較して前記モータジェネレータの回生トルクを小さくすることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。

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