JP2005253175A - 車両駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 前輪及び後輪の一方が少なくともエンジンにより駆動されるエンジン駆動輪とされ、他方がモータにより駆動可能なモータ駆動輪とされた車両の駆動装置において、旋回時にエンジン出力を低下させることなく、車両が所望軌道から大きく外れないようにする。
【解決手段】 車両旋回中においてエンジン出力が急激に上昇することが予測される時には（ステップ１０１）、上昇後のエンジン出力がエンジン駆動輪に伝達される時に合わせてモータ駆動輪の出力を高める（ステップ１０９）。
【選択図】 図２

Description

本発明は、特に、前輪及び後輪の一方が少なくともエンジンにより駆動されるエンジン駆動輪とされ、他方がモータにより駆動可能なモータ駆動輪とされた車両の駆動装置に関する。

車両旋回中において、エンジン出力が高過ぎると、運転者の意図する旋回半径より実際の旋回半径が増大するアンダステアや、実際の旋回半径が減少するオーバステアが発生する。このように車両が所望軌道から外れる時には、エンジン出力を低下させると共にモータによりモータ駆動輪を駆動して、車両の要求駆動力を確保しつつ車両が所望軌道から大きく外れないようにすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実開２００３−３８８０号公報 特開平２−６１３３９号公報 実開２００１−２４８４９１号公報 特開平１１−１４８３８８号公報 実開平１−１３６８２５号公報

前述の背景技術において、低下させたエンジン出力は、車両旋回が終了すれば再び高められることとなり、このようなエンジン出力の変動は燃料消費率を悪化させる。

従って、本発明の目的は、前輪及び後輪の一方が少なくともエンジンにより駆動されるエンジン駆動輪とされ、他方がモータにより駆動可能なモータ駆動輪とされた車両の駆動装置において、旋回時にエンジン出力を低下させることなく、車両が所望軌道から大きく外れないようにすることである。

本発明による請求項１に記載の車両駆動装置は、前輪及び後輪の一方が少なくともエンジンにより駆動されるエンジン駆動輪とされ、他方がモータにより駆動可能なモータ駆動輪とされた車両駆動装置において、車両旋回中においてエンジン出力が急激に上昇することが予測される時には、上昇後の前記エンジン出力が前記エンジン駆動輪に伝達される時に合わせて前記モータ駆動輪の出力を高めることを特徴とする。

また、本発明による請求項２に記載の車両駆動装置は、請求項１に記載の車両駆動装置において、上昇後の前記エンジン出力を推定し、推定された前記エンジン出力に基づき前記エンジン駆動輪の前後力及び横力を推定し、推定された前記前後力及び横力に対して運転者の意図するヨーイングが実現されるように、上昇後の前記エンジン出力が前記エンジン駆動輪に伝達される時に合わせて前記モータ駆動輪の出力を高めることを特徴とする。

本発明による請求項１に記載の車両駆動装置によれば、車両旋回中においてエンジン出力が急激に上昇する時には、上昇後のエンジン出力がエンジン駆動輪に伝達される時に合わせてモータ駆動輪の出力が高められるために、モータ駆動輪によって車両が所望軌道から大きく外れることを抑制することができる。これに際して、エンジン出力が低下されることはないために、エンジン出力の変動に伴う燃料消費率の悪化を改善することができる。

また、本発明による請求項２に記載の車両駆動装置によれば、請求項１に記載の車両駆動装置において、上昇後のエンジン出力に基づき推定されたエンジン駆動輪の前後力及び横力に対して、運転者の意図するヨーイングが実現されるように、上昇後のエンジン出力がエンジン駆動輪に伝達される時に合わせてモータ駆動輪の出力が高められるために、車両旋回中の所望軌道をほぼ維持することができる。これに際して、エンジン出力が低下されることはないために、エンジン出力の変動に伴う燃料消費率の悪化を改善することができる。

図１は、本発明による車両駆動装置が適用される車両のモデル図である。同図において、１は左側前輪、２は右側前輪、３は左側後輪、４は右側後輪である。左右の前輪１及び２は、エンジン（図示せず）により駆動されるエンジン駆動輪であり、左右の後輪３及び４は、電気モータ（図示せず）により駆動可能なモータ駆動輪である。

このような車両において、車両旋回中に、アクセルペダルが急激に踏み込まれたり、又は、アクセルペダルの踏み込みによって車両に搭載されたターボチャージャの急激な過給が起こったりして、エンジン出力が急激に上昇すると、そのままではアンダステアにより車両は所望軌道から大きく外れてしまう。アンダステアを抑制するために、エンジン出力を低下させることも考えられるが、このようなエンジン出力の変動は、燃料消費率を悪化させる。

本発明による車両駆動装置は、エンジン出力を低下させることなくアンダステアを抑制することを意図するものであり、図２に示すフローチャートに従ってモータ駆動輪である後輪の電気モータの出力を制御する。

本フローチャートは、設定時間毎に繰り返される。先ず、ステップ１０１において、アクセルペダルの踏み込み変化量ΔＳが設定値以上であり、スロットル弁の急激な開弁によって、又は、ターボチャージャによる過給が急増して、車両旋回中にエンジン出力が急激に上昇するか否かが判断される。この判断が否定される時にはアンダステアにより車両が所望軌道を大きく外れることはなく、本フローチャートはそのまま終了する。

ステップ１０１における判断が肯定される時には、ステップ１０２において、現在、すなわち、エンジン出力の上昇前の左側前輪１、右側前輪２、左側後輪３、及び、右側後輪４のそれぞれの前後力ｆｘ１〜４及び横力ｆｙ１〜４を算出する。この算出には、一般的なタイヤモデルにおいて、現在の各車輪の輪荷重ｆｚ１〜４と、現在の各車輪のスリップ率Ｓｌｉｐ１〜４と、現在の各車輪のスリップ角ｂ１〜４とが入力として使用される。ここで、現在の各輪荷重ｆｚ１〜４は、車両に配置された前後方向加速度センサ及び横方向加速度センサの現在の出力に基づき推定される。

また、スリップ率Ｓｌｉｐは、次式（１）により算出される値である。
Ｓｌｉｐ＝（Ｖｗ−Ｖｖ）／Ｖｗ （１）
ここで、Ｖｖは、各車輪においてスリップが発生した後の実際の車体速度であり、前後方向車速センサ及び横方向車速センサにより検出された（又は、前後方向加速度センサ及び横方向加速度センサにより検出された前後方向加速度及び横方向加速度に基づき推定された）前後方向速度及び横方向速度によって現在の進行方向の車体速度が推定して使用される。この車体速度Ｖｖは、各車輪において共通である。また、Ｖｗは車輪速度であり、車輪毎に実測することができる。簡単のために、左右の前輪１，２の車輪速度は同じであり、また、左右の後輪３，４の車輪速度は同じであるとしても良い。こうして、各車輪の現在のスリップ率Ｓｌｉｐ１〜４が算出される。

また、スリップ角ｂは、前述の前後方向速度及び横方向速度に基づき車両の進行方向を特定し、左右の前輪１，２においては、この進行方向角度と操舵角度との差であり、左右の後輪３，４においては進行方向角度となる。

次いで、ステップ１０３において、アクセルペダル踏み込み後のエンジンの発生トルクＴが推定される。スロットル弁の急激な開弁によって、又は、ターボチャージャによる過給によって、吸入空気量が急増して発生トルクが高まるが、いずれの場合にも吸入空気量の増加には応答遅れがあり、さらに、発生トルクが前輪へ伝達されるまでの時間もある。それにより、現在において、この発生トルクによって前輪の駆動トルクが高められることはない。発生トルクは吸入空気量によって推定可能であり、吸入空気量は、例えば、スロットル弁開度に基づき推定される吸気管圧力によって推定可能である。また、ターボチャージャを備えたエンジンの場合には、吸気管圧力の推定にさらにコンプレッサの回転数を考慮する必要がある。こうして、現在において近い将来に増加する吸入空気量を推定し、この時のエンジンの発生トルクを推定する。

次いで、ステップ１０４において、発生トルクＴが左右の前輪１，２へ伝達された時の左右の前輪１，２の車輪速度Ｖｗ１’及びＶｗ２’を推定する。この推定には、先ず、エンジンの発生トルクＴにより前輪１，２へ伝達される車輪トルクＴtyre’を推定し、現在の前輪の車輪トルクＴtyreからこの推定車輪トルクＴtyre’への変化量に基づき、次式（２）を使用して各前輪の角加速度ω１’及びω２’を算出する。
Ｉtyre・ω’＝Ｔtyre’−Ｔtyre
＝Ｔtyre’−Ｒ・ｆｘ （２）

ここで、Ｉtyreは車輪の慣性モーメントである。また、現在の車輪トルクＴtyreは、車輪半径Ｒと現在の前輪の前後力ｆｘ１又はｆｘ２との積として表される。

こうして、各前輪の角加速度ω１’及びω２’が算出される。次いで、例えば、現在からエンジンにおいてトルクＴが発生して前輪１，２へ伝達されるまでの時間で角加速度がゼロから算出された角加速度へ直線的に変化したとして、エンジンのトルクＴが前輪１，２へ伝達された時の前輪１，２の車輪速度Ｖｗ１’及びＶｗ２’を推定する。

次いで、ステップ１０５において、エンジンのトルクＴが前輪へ伝達された時の左右の前輪のスリップ率Ｓｌｉｐ１’及びＳｌｉｐ２’を、前述の式（１）を使用して、ステップ１０４において算出されたエンジンのトルクＴが前輪へ伝達された時の左右の前輪の車輪速度Ｖｗ１’及びＶｗ２’に基づき算出する。この時の車体速度Ｖｖ’は、現在の車体速度Ｖｖをそのまま使用するか、又は、現在の車体速度ＶｖにエンジンのトルクＴに基づき予測される速度変化量を加えて算出するようにしても良い。

次いで、ステップ１０６において、ステップ１０５において算出されたエンジンのトルクＴが前輪へ伝達された時の左右の前輪のスリップ率Ｓｌｉｐ１’及びＳｌｉｐ２’に基づき、前述のタイヤモデルを使用してエンジンのトルクＴが前輪へ伝達された時の左右の前輪の前後力ｆｘ１’，ｆｘ２’及び横力ｆｙ１’，ｆｙ２’を推定する。タイヤモデルの他の入力である輪荷重及びスリップ角は、現在の左右の前輪の値ｆｚ１，ｆｚ２及びｂ１，ｂ２を使用する。

ところで、車両の重心Ｇを通る垂直軸回りの車両の回転運動、すなわち、ヨーイングは、図１に示すモデルにおいて、次式（３）のように表すことができる。
Ｉ・ｒ’＝Ｌｆ（ｆｙ１＋ｆｙ２）−Ｌｒ（ｆｙ３＋ｆｙ４）
＋Ｄ（ｆｘ１−ｆｘ２＋ｆｘ３−ｆｘ４） （３）
ここで、Ｉは車両の重心Ｇ回りの慣性モーメントであり、ｒ’はヨーレート変化量、Ｌｆは重心から前輪までの前後方向距離、Ｌｒは重心から後輪までの前後方向距離、Ｄは重心から左右の車輪までの横方向距離である。現在において、運転者のステアリング操作によって車両は所望軌道を走行中であり、エンジンのトルクＴが前輪へ伝達された時にも、運転者はステアリング操作を実施することなく、車両が所望軌道を走行するようにすれば良い。そのためには、エンジンのトルクＴが前輪へ伝達された時の左右の前輪の前後力ｆｘ１’，ｆｘ２’及び横力ｆｙ１’，ｆｙ２’に対して、ヨーレート変化量ｒ’をゼロにするように、左右の後輪の前後力ｆｘ３’，ｆｘ４’及び横力ｆｙ３’，ｆｙ４’を発生させれば良いこととなる。

すなわち、式（４）の関係を成立させれば、アンダステアの発生を十分に抑制することができる。
０＝Ｌｆ（ｆｙ１’＋ｆｙ２’）−Ｌｒ（ｆｙ３’＋ｆｙ４’）
＋Ｄ（ｆｘ１’−ｆｘ２’＋ｆｘ３’−ｆｘ４’） （４）
ここで、左右の後輪の横力ｆｙ３’及びｆｙ４’は、現在の値をそのまま使用し、また、左側後輪の前後力ｆｘ３’と右側後輪の前後力ｆｘ４’との間には、エンジンのトルクＴが前輪へ伝達された時の後輪の輪荷重ｆｚ４’及びｆｚ４’を使用して、次式（５）の関係がある。
ｆｘ４’＝（ｆｚ４’／ｆｚ３’）・ｆｘ３’ （５）

それにより、後輪の輪荷重ｆｚ３’及びｆｚ４’に現在の値ｆｚ３及びｆｚ４を使用すれば、式（４）及び式（５）から次式（６）を得ることができる。
０＝Ｌｆ（ｆｙ１’＋ｆｙ２’）−Ｌｒ（ｆｙ３＋ｆｙ４）
＋Ｄ（ｆｘ１’−ｆｘ２’＋ｆｘ３’−ｆｚ４／ｆｚ３・ｆｘ３’） （６）

式（６）を変形すると、次式（７）を得ることができる。
ｆｘ３’＝［Ｌｆ（ｆｙ１’＋ｆｙ２’）−Ｌｒ（ｆｙ３＋ｆｙ４）
＋Ｄ（ｆｘ１’−ｆｘ２’）］／Ｄ（ｆｚ４／ｆｚ３−１） （７）

式（７）の右辺は現在において既知である。それにより、式（７）及び（５）を使用して、ステップ１０７において、エンジンのトルクＴが前輪へ伝達された時のアンダステアを抑制するために必要な左右の後輪の目標前後力ｆｘ３’及びｆｘ４’を算出する。

エンジンのトルクＴが前輪へ伝達された時には、これらの目標前後力ｆｘ３’，ｆｘ４’を左右の後輪において発生させれば良いが、そのために必要な電気モータのトルクを決定するためには、この時の左右の後輪のスリップ率Ｓｌｉｐ３’，Ｓｌｉｐ４’を推定しなければならない。ステップ１０８では、そのために、前述のタイヤモデルを使用し、入力として、輪荷重は現在の左右の後輪の値ｆｚ３，ｆｚ４に固定し、また、スリップ角も現在の左右の後輪の値ｂ３，ｂ４に固定し、スリップ率を現在の左右の後輪の値Ｓｌｉｐ３，Ｓｌｉｐ４から徐々に大きくし、それにより推定される左右の後輪の前後力が、前述の目標前後力ｆｘ３’，ｆｘ４’に十分に近づいた時のスリップ率を、左右の後輪に目標前後力ｆｘ３’，ｆｘ４’を発生させた時の左右の後輪のスリップ率Ｓｌｉｐ３’，Ｓｌｉｐ４’とする。

こうしてスリップ率Ｓｌｉｐ３’，Ｓｌｉｐ４’が推定されれば、スリップ率の式（１）を変形した次式（８）及び（９）によって左右の後輪の目標車輪速度Ｖｗ３’，Ｖｗ４’を算出することができる。
Ｖｗ３’＝Ｖｖ’／（１−Ｓｌｉｐ３’） （８）
Ｖｗ４’＝Ｖｖ’／（１−Ｓｌｉｐ４’） （９）
ここで、Ｖｖ’は、エンジンのトルクＴが前輪へ伝達された時の車両速度であり、ステップ１０５において推定している。

ステップ１０９では、これらの目標車輪速度Ｖｗ３’，Ｖｗ４’が、エンジンのトルクＴが前輪へ伝達された時において左右の後輪３，４で実現されるように、対応する電気モータの出力を制御する。

こうして、車両旋回中においてエンジン出力が急激に上昇する時には、上昇後のエンジン出力がエンジン駆動輪に伝達される時に合わせてモータ駆動輪の出力が高められ、車両旋回中の所望軌道をほぼ維持することができる。尚、エンジン出力が低下されることはないために、エンジン出力の変動に伴う燃料消費率の悪化を改善することができる。

本実施形態において、左右の前輪は、エンジン駆動輪としたが、もちろん、電気モータが併用駆動源として使用されていても良い。また、本実施形態では、前輪をエンジン駆動輪とし、後輪をモータ駆動輪としたが、もちろん、後輪をエンジン駆動輪とし、前輪をモータ駆動輪としても、前述のモータ駆動輪制御を適用することができる。この場合には、車両旋回時において、エンジン出力が急増すると、オーバステアが発生し易いが、上昇後のエンジン出力がエンジン駆動輪に伝達される時に合わせてモータ駆動輪の出力を同様に高めることにより、車両旋回中の所望軌道をほぼ維持することができる。

本実施形態において、アクセルペダルの踏み込み変化量が設定値以上である時にだけ前述のモータ駆動輪の出力制御を実施するようにしたが、アクセルペダルの踏み込み量が僅かでも変化する毎にエンジンの発生トルクＴを推定して、前述のモータ駆動輪の出力制御を実施するようにしても良い。

本発明による車両駆動装置が適用される車両のモデル図である。 本発明による車両駆動装置によるモータ駆動輪の制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１…左側前輪
２…右側前輪
３…左側後輪
４…右側後輪

Claims (2)

1. 前輪及び後輪の一方が少なくともエンジンにより駆動されるエンジン駆動輪とされ、他方がモータにより駆動可能なモータ駆動輪とされた車両駆動装置において、車両旋回中においてエンジン出力が急激に上昇することが予測される時には、上昇後の前記エンジン出力が前記エンジン駆動輪に伝達される時に合わせて前記モータ駆動輪の出力を高めることを特徴とする車両駆動装置。
2. 上昇後の前記エンジン出力を推定し、推定された前記エンジン出力に基づき前記エンジン駆動輪の前後力及び横力を推定し、推定された前記前後力及び横力に対して運転者の意図するヨーイングが実現されるように、上昇後の前記エンジン出力が前記エンジン駆動輪に伝達される時に合わせて前記モータ駆動輪の出力を高めることを特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
   

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