JP2008141867A

JP2008141867A - 車両挙動制御装置

Info

Publication number: JP2008141867A
Application number: JP2006325623A
Authority: JP
Inventors: Junichi Morimura; 純一森村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】素早く車両挙動の安定化を図ることのできる車両挙動制御装置を提供すること。
【解決手段】車両１の前輪４１はエンジン１０によって駆動可能に設け、後輪４２は回生制動が可能なモータジェネレータ２０によって駆動可能に設ける。この車両１の旋回中において前輪４１にエンジンブレーキが作用した場合には、エンジンブレーキ力に基づいた回生制動力をモータジェネレータ２０に発生させ、後輪４２を回生制動する。このモータジェネレータ２０は、車両１の走行中には、状況に応じて絶えず後輪４２を駆動させたり回生制動を行なったりしているので、車両１の旋回中に後輪４２を回生制動する場合、高い応答性で制動することができる。これにより、旋回中の車両１の前輪４１に、エンジンブレーキ力によって制動力が発生してタックインが発生した場合でも、素早くタックインを抑制できる。この結果、素早く車両挙動の安定化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両挙動制御装置に関するものである。特に、この発明は、エンジンとモータとを併用して車輪を駆動させる車両挙動装置に関するものである。

内燃機関であるエンジンを搭載する車両では、エンジンの動力は、車両が有する複数の車輪のうち駆動輪として設けられる車輪に伝達される。これにより、駆動輪はエンジンによって駆動される。また、車輪が有する複数の車輪のうち、駆動輪以外の車輪である従動輪は、走行中の車両と路面との速度差によって回転する。このように、エンジンの動力は、駆動輪にのみ作用するが、エンジンに供給される空気の量を調整するスロットルを、閉じる方向に作動させると、エンジンにはエンジンブレーキが発生する。このように発生するエンジンブレーキも、エンジンの動力と同様に駆動輪にのみ作用し、エンジンブレーキは、回転中の駆動輪の回転速度を低減させる方向に作用する。

このように、車両の走行中に駆動輪にのみエンジンブレーキが作用した場合、駆動輪にのみ制動力が作用することになるが、車両の旋回中に、駆動輪にのみエンジンブレーキが作用することに制動力が作用した場合には、駆動輪のみ横力が低下する。従って、駆動輪と従動輪とで横力に差が生じ、車両は不安定になる虞がある。このため、従来の車両では、エンジンブレーキによる走行の不安定化を低減させているものがある。

例えば、特許文献１に記載の車両挙動制御装置では、エンジンブレーキによって駆動輪に制動力が作用する場合には、エンジンブレーキによる制動力を調節すると同時に、車両に設けられるブレーキアクチュエータで従動輪も制動する。これにより、車両の旋回中において駆動輪にエンジンブレーキが作用した場合でも、駆動輪の横力と従動輪の横力との差を低減できるので、車両走行時の安定化を図ることができる。

特開平１０−３７７７８号公報

しかしながら、前輪が駆動輪になっている車両では、エンジンブレーキによる制動力は前輪に作用するが、このような車両で旋回中に前輪にエンジンブレーキが作用した場合、従動輪である後輪にのみ大きな横力が作用する虞がある。この場合、車両は、車体の重心付近を中心として、車体の後方部分が旋回半径における外側に移動する向きで回動する、いわゆるタックインが発生する虞がある。このタックインは、後輪の回転を制御することにより抑制することができるが、タックインは高速旋回をしている際に発生し易いため、後輪の回転を制御することによりタックインを抑制する場合には、素早く、精度よく制御する必要がある。

これに対し、特許文献１に記載の車両挙動制御装置では、従動輪の制動力を制御する際に、ブレーキアクチュエータによって制御している。つまり、後輪が従動輪の場合には、前輪にエンジンブレーキによる制動力が作用した場合には、後輪の制動力を、車両に設けられるブレーキによって制御している。このブレーキは、通常走行時には作動していないため、後輪をブレーキによって制御する場合には、ブレーキの非作動状態から作動状態に移行する必要がある。このため、早急な後輪の制動の制御が必要な場合でも、機敏な応答が困難になる虞がある。この場合、タックインを抑制するのが困難になる虞があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、素早く車両挙動の安定化を図ることのできる車両挙動制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る車両挙動制御装置は、車両が有する前輪を駆動するエンジンと、前記車両が有する後輪を駆動すると共に前記車両の減速時に回生制動が可能なモータジェネレータと、前記車両の旋回中に、前記エンジンのエンジンブレーキ力に基づいた大きさの回生制動力を前記モータジェネレータに発生させる回生制動力制御手段と、を備えることを特徴とする。

この発明では、車両の旋回中にエンジンブレーキ力に基づいた回生制動力をモータジェネレータに発生させ、後輪を回生制動している。このモータジェネレータは、車両の走行中には、状況に応じて絶えず後輪を駆動させたり回生制動を行なったりしているので、車両の旋回中にエンジンブレーキ力に基づいた回生制動力で後輪を回生制動する場合、高い応答性で制動することができる。これにより、旋回中の車両の前輪に、エンジンブレーキ力によって制動力が発生してタックインが発生した場合でも、素早くタックインを抑制できる。この結果、素早く車両挙動の安定化を図ることができる。

また、この発明に係る車両挙動制御装置は、さらに、前記エンジンブレーキ力に基づいて前記回生制動力を算出する回生制動力算出手段を備えており、前記回生制動力制御手段は、前記回生制動力算出手段が算出した前記回生制動力を前記モータジェネレータに発生させることを特徴とする。

この発明では、回生制動力算出手段を備えているので、車両の走行状況に応じて適切な回生制動力を算出することができ、適切な回生制動力で後輪を制動することができる。この結果、より確実に車両挙動の安定化を図ることができる。

また、この発明に係る車両挙動制御装置は、前記回生制動力算出手段は、前記回生制動力を算出する際に、前記車両のヨーレートを含めて算出することを特徴とする。

この発明では、回生制動力を算出する際に、ヨーレートを含めて算出しているので、より確実に、車両の旋回時に適した回生制動力を算出することができ、適切な回生制動力で後輪を制動することができる。この結果、より確実に車両挙動の安定化を図ることができる。

本発明に係る車両挙動制御装置は、素早く車両挙動の安定化を図ることができる、という効果を奏する。

以下に、本発明に係る車両挙動制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例に係る車両挙動制御装置が設けられた車両の概略図である。同図に示す車両１には、本発明の実施例に係る車両挙動制御装置５が備えられており、この車両挙動制御装置５は、運転時には内部で燃料を燃焼させることにより作動するエンジン１０を有している。このエンジン１０は、当該エンジン１０を搭載する車両１の進行方向における前半部分に設けられており、エンジン１０には、トルクコンバータ（図示省略）を介して、変速手段であるトランスミッション１５が接続されている。このトランスミッション１５は、エンジン１０の運転時に、運転者が操作しなくても変速比を自動的に変速する、いわゆるオートマチックトランスミッションとして設けられている。これにより、トランスミッション１５は、車両１の走行時におけるエンジン１０の回転と、車両１が有する車輪４０の回転との回転比を変化させることができる。なお、このトランスミッション１５は、乾式単板クラッチ（図示省略）を介してエンジン１０に接続され、運転者が手動で変速比を変速する、いわゆるマニュアルトランスミッションを用いてもよい。

このように設けられるトランスミッション１５には、当該トランスミッション１５によって変速されたエンジン１０の回転が伝達される前輪用デファレンシャルギア２５が接続されている。さらに、この前輪用デファレンシャルギア２５には、車両１が有する複数の車輪４０のうち、車両１の進行方向における前側に位置する車輪４０である前輪４１に、エンジン１０の動力を伝達する前輪用ドライブシャフト２７が接続されている。つまり、前輪用デファレンシャルギア２５は、トランスミッション１５によって変速されたエンジン１０の回転を、前輪用ドライブシャフト２７を介して車両１の前輪４１に伝達可能に設けられている。

また、この前輪用ドライブシャフト２７は、前輪用デファレンシャルギア２５から２方向に向けて設けられており、２方向の前輪用ドライブシャフト２７は、車両１の左右の前輪４１に接続されている。これにより、前輪用ドライブシャフト２７は、車両１の左右に設けられる２つの前輪４１に、トランスミッション１５から前輪用デファレンシャルギア２５に伝達された回転を伝達可能になっている。さらに、前輪用デファレンシャルギア２５は、２方向の前輪用ドライブシャフト２７、或いは左右の前輪４１に対して、回転差を有してトランスミッション１５からの回転を伝達可能に設けられている。

また、エンジン１０には、車両１が有する各電機部品で使用される電気を発電するオルタネータ１１が備えられている。さらに、エンジン１０には、車両１に備えられる空調機のコンプレッサ（図示省略）など、エンジン１０の運転時にエンジン１０の動力によって作動可能な補機１２が備えられている。

これらのオルタネータ１１と補機１２とには、それぞれに回転可能なプーリ３０が設けられており、これらはエンジン１０に設けられたプーリ３０とベルト３８によって接続されることにより、作動可能に設けられている。詳しくは、エンジン１０には、エンジン１０の内部に設けられ、エンジン１０の運転時に回転するクランクシャフト（図示省略）と一体に形成されている回転軸に接続されたクランクプーリ３１が設けられている。また、オルタネータ１１には、オルタネータ１１が有すると共にオルタネータ１１で発電をさせる際に回転させる軸である回転軸に接続されたオルタネータ用プーリ３２が設けられている。また、補機１２には、補機１２が有すると共に補機１２を作動させる際に回転させる軸である回転軸に接続された補機用プーリ３３が設けられている。

これらのクランクプーリ３１、オルタネータ用プーリ３２及び補機用プーリ３３には、エンジン１０の動力をオルタネータ１１と補機１２とに伝達するベルト３８が掛けられている。このベルト３８は、輪状に形成されており、輪状の外側から内側に向かうに従って幅が狭くなって形成される、いわゆるＶベルトとなっている。このように形成されるベルト３８は、１本のベルト３８がクランクプーリ３１、オルタネータ用プーリ３２、補機用プーリ３３の全てのプーリ３０に掛けられている。

なお、ベルト３８は、輪状に形成されるベルト３８の内側に周方向に形成される複数本の溝を有するＶリブベルトなど、Ｖベルト以外のベルト３８を用いてもよい。また、ベルト３８は、１本のベルト３８を全てのプーリ３０に掛けるのではなく、複数本のベルト３８をクランクプーリ３１に掛け、オルタネータ用プーリ３２、補機用プーリ３３に、別々にベルト３８を掛けてもよい。

また、オルタネータ１１には、高圧バッテリ５０と１２Ｖバッテリ５１とが接続されており、１２Ｖバッテリ５１よりも高圧バッテリ５０の方が、充電や放電をできる電気の電圧が高くなっている。これらの高圧バッテリ５０と１２Ｖバッテリ５１とのうち、高圧バッテリ５０には、オルタネータ１１で発電した電気が供給される。また、オルタネータ１１と１２Ｖバッテリ５１との間には、電圧を変化させるＤＣ（Direct Current：直流）／ＤＣコンバータ５２が設けられており、このＤＣ／ＤＣコンバータ５２には、高圧バッテリ５０も接続されている。即ち、１２Ｖバッテリ５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２を介してオルタネータ１１と高圧バッテリ５０とに接続されており、オルタネータ１１で発電した電気が１２Ｖバッテリ５１に供給される際には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２を介して供給される。また、この１２Ｖバッテリ５１には、車両１の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０が接続されている。

また、高圧バッテリ５０には、インバータ５３を介してモータジェネレータ２０が接続されており、このモータジェネレータ２０は、インバータ５３を介してオルタネータ１１にも接続されている。即ち、モータジェネレータ２０は、インバータ５３を介してオルタネータ１１と高圧バッテリ５０とに接続されている。これにより、オルタネータ１１で発電した電気や、高圧バッテリ５０に充電されている電気は、インバータ５３を介してモータジェネレータ２０に供給可能になっている。モータジェネレータ２０は、インバータ５３を介してオルタネータ１１や高圧バッテリ５０から供給される電気により作動可能に形成されている。

また、モータジェネレータ２０には、オルタネータ１１や高圧バッテリ５０からの電気によって作動するモータジェネレータ２０の回転が伝達されるリダクション機構２１が接続されており、リダクション機構２１には、後輪用デファレンシャルギア２６が接続されている。このリダクション機構２１は、モータジェネレータ２０の回転を後輪用デファレンシャルギア２６に伝達可能に設けられていると共に、この回転を伝達する際における回転比を変更可能に形成されている。つまり、リダクション機構２１は、モータジェネレータ２０の回転を後輪用デファレンシャルギア２６に伝達する際における変速比を変更可能に形成されている。換言すると、後輪用デファレンシャルギア２６は、リダクション機構２１を介してモータジェネレータ２０に接続されており、モータジェネレータ２０の回転は、リダクション機構２１によって変速比を変更しつつ、リダクション機構２１を介して後輪用デファレンシャルギア２６に伝達可能に設けられている。

さらに、後輪用デファレンシャルギア２６には、車両１が有する複数の車輪４０のうち、車両１の進行方向における後側に位置する車輪４０である後輪４２に、モータジェネレータ２０の動力を伝達する後輪用ドライブシャフト２８が接続されている。これにより、後輪用デファレンシャルギア２６は、リダクション機構２１を介して伝達されたモータジェネレータ２０の回転を、後輪用ドライブシャフト２８を介して車両１の後輪４２に伝達可能に設けられている。

また、後輪用ドライブシャフト２８は、前輪用ドライブシャフト２７と同様に、後輪用デファレンシャルギア２６から２方向に向けて設けられている。このため、後輪用ドライブシャフト２８は、車両１の左右に設けられる２つの後輪４２に、リダクション機構２１を介してモータジェネレータ２０から後輪用デファレンシャルギア２６に伝達された回転を伝達可能になっている。また、後輪用ドライブシャフト２８が接続される後輪用デファレンシャルギア２６は、２方向の後輪用ドライブシャフト２８、或いは左右の後輪４２に対して、回転差を有してモータジェネレータ２０からの回転を伝達可能に設けられている。

また、車両１には、車両１の運転状態を検出するセンサが設けられており、例えば、エンジン１０のクランクシャフトの近傍には、クランクシャフトの回転角であるクランク角を検出するクランク角センサ５５が設けられている。また、トランスミッション１５の出力軸（図示省略）の近傍には、当該出力軸の回転速度を検出することにより、この回転速度を介して車速を検出する車速センサ５６が設けられている。また、車両１の運転席に設けられたステアリング６１の回転軸であるステアリングシャフト６２の近傍には、ステアリング６１の回転状態を検出するステアリングセンサ５７が設けられている。また、運転席に設けられたアクセルペダル６３の近傍には、アクセルペダル６３の状態を検出するアクセルセンサ５８が設けられている。

また、これらのエンジン１０、トランスミッション１５、モータジェネレータ２０、リダクション機構２１、クランク角センサ５５、車速センサ５６、ステアリングセンサ５７及びアクセルセンサ５８は、ＥＣＵ９０に接続されており、ＥＣＵ９０によって制御可能に設けられている。このＥＣＵ９０には、処理部９１、記憶部１０１及び入出力部１０２が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ＥＣＵ９０に接続されているエンジン１０等は、入出力部１０２に接続されており、入出力部１０２は、これらのエンジン１０等との間で信号の入出力を行なう。また、記憶部１０１には、本発明に係る車両挙動制御装置５を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部１０１は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成することができる。

また、処理部９１は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されており、少なくともモータジェネレータ２０を制御するモータジェネレータ制御手段であるモータジェネレータ制御部９２と、車両１の運転状態情報を取得する運転状態情報取得手段である運転状態情報取得部９３と、運転状態情報取得部９３で取得した車両１の運転状態情報より車両１が旋回中であるかを判定する旋回状態判定手段である旋回状態判定部９４と、運転状態情報取得部９３で取得した車両１の運転状態情報よりアクセルペダル６３がＯＦＦであるかを判定するアクセル状態判定手段であるアクセル状態判定部９５と、運転状態情報取得部９３で取得した車両１の運転状態情報よりエンジンブレーキ力を算出するエンジンブレーキ力算出手段であるエンジンブレーキ力算出部９６と、モータジェネレータ２０が後述する回生制動を行なう際における制動力である回生制動力を、エンジンブレーキ力算出部９６で算出したエンジンブレーキ力に基づいて算出する回生制動力算出手段である回生制動力算出部９７と、車両１の旋回中に、エンジン１０のエンジンブレーキ力に基づいた大きさの回生制動力をモータジェネレータ２０に発生させる回生制動力制御手段である回生制動力制御部９８と、を有している。

当該車両挙動制御装置５が有するエンジン１０やトランスミッション１５などの制御は、例えばクランク角センサ５５など、車両１の各部に設けられたセンサによる検出結果に基づいて、処理部９１が前記コンピュータプログラムを当該処理部９１に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じてエンジン１０に設けられた燃料噴射インジェクタ（図示省略）などを作動させることにより制御する。その際に処理部９１は、適宜記憶部１０１へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このように車両挙動制御装置５を制御する場合には、前記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ９０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。

この実施例に係る車両挙動制御装置５は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。車両１を走行させる際には、エンジン１０を運転させることにより、エンジン１０の駆動力を車輪４０に伝達して走行させる。このように、エンジン１０の駆動力を車輪４０に伝達する際には、まず、エンジン１０の回転をトランスミッション１５に伝達する。

エンジン１０の回転が伝達されたトランスミッション１５は、エンジン１０の回転数や車両１の速度、車両１の室内に設けられたアクセルペダル６３の開度など、車両１の運転状態に応じて、変速して出力をする。つまり、トランスミッション１５は、エンジン１０から伝達された動力の回転数を変化させて前輪用デファレンシャルギア２５に伝達するが、その際におけるエンジン１０から入力される回転と前輪用デファレンシャルギア２５に出力する回転との回転比を、車両１の運転状態に応じて変化させる。

なお、このようにエンジン１０から入力される回転と前輪用デファレンシャルギア２５に出力する回転との回転比を変化させる、即ち、変速する際には、予めＥＣＵ９０の記憶部１０１に記憶された変速のマップ（図示省略）に従って変速する。この変速のマップは、車両１の運転状態に応じた変速のタイミングを示すマップとなっている。

トランスミッション１５で変速されたエンジン１０の動力が伝達された前輪用デファレンシャルギア２５は、前輪用ドライブシャフト２７を介して、車両１の左右の前輪４１に動力を伝達する。これにより、左右の前輪４１は駆動する。

また、エンジン１０の運転時には、クランクシャフトの回転に伴ってクランクプーリ３１が回転し、この回転は、クランクプーリ３１に掛けられたベルト３８によって、当該ベルト３８が掛けられたオルタネータ用プーリ３２や補機用プーリ３３に伝達される。これにより、オルタネータ１１、補機１２は作動する。

このうち、オルタネータ１１が作動すると電気を発電し、オルタネータ１１が発電した電気は、高圧バッテリ５０や、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２を介して１２Ｖバッテリ５１などに供給される。また、補機１２として設けられる空調機のコンプレッサなどは、その補機１２に応じた作用をする。また、オルタネータ１１の作動時にオルタネータ１１から１２Ｖバッテリ５１に供給される電気は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２によって電圧が下げられた後、１２Ｖバッテリ５１に供給される。

また、オルタネータ１１で発電した電気や、高圧バッテリ５０に充電された電気は、インバータ５３を介してモータジェネレータ２０に供給される。ここで、モータジェネレータ２０は、交流の電気で作動するのに対し、オルタネータ１１は直流の電気を発電し、高圧バッテリ５０は直流の電気を放電する。このため、インバータ５３は、オルタネータ１１や高圧バッテリ５０から供給される直流の電気を交流に変換して、モータジェネレータ２０に供給する。モータジェネレータ２０は、このようにインバータ５３によって交流に変換された電気が供給されることにより作動する。

インバータ５３を介してオルタネータ１１や高圧バッテリ５０からの電気が供給されることにより作動するモータジェネレータ２０は、作動時の動力を、リダクション機構２１を介して後輪用デファレンシャルギア２６に出力する。その際に、リダクション機構２１は、車両１の走行状態に適した変速比で、モータジェネレータ２０の動力を後輪用デファレンシャルギア２６に出力する。モータジェネレータ２０の動力が伝達された後輪用デファレンシャルギア２６は、後輪用ドライブシャフト２８を介して、車両１の左右の後輪４２に動力を伝達する。これにより、左右の後輪４２は駆動する。このように、前輪４１はエンジン１０によって駆動し、後輪４２はモータジェネレータ２０によって駆動することにより、四輪全てが駆動する。

また、モータジェネレータ２０は、車両１の減速時に、後輪４２、後輪用ドライブシャフト２８、後輪用デファレンシャルギア２６、リダクション機構２１を介して車両１の運動エネルギーが伝達されることにより、運動エネルギーによって発電を行なう、いわゆる回生機構を有している。つまり、車両１の減速時には、後輪４２の回転が後輪用ドライブシャフト２８、後輪用デファレンシャルギア２６、リダクション機構２１の順でモータジェネレータ２０に伝達され、モータジェネレータ２０は、伝達された回転により発電する。

このように、モータジェネレータ２０は、減速時に後輪４２の回転が伝達されることにより発電をするが、このモータジェネレータ２０は、交流の電気を発電する。モータジェネレータ２０が発電した電気は、まず、インバータ５３に伝達される。さらに、この電気は、インバータ５３から高圧バッテリ５０に伝達され、高圧バッテリ５０に充電される。その際に、モータジェネレータ２０が発電した交流の電気は、インバータ５３によって直流の電気に変換され、直流の電気の状態で高圧バッテリ５０に充電される。

また、車両１の減速時に後輪４２の回転が後輪用ドライブシャフト２８などを介してモータジェネレータ２０に伝達され、伝達された回転によりモータジェネレータ２０で発電をする場合、発電時におけるモータジェネレータ２０は、後輪用デファレンシャルギア２６の回転の抵抗になる。つまり、発電時におけるモータジェネレータ２０は、リダクション機構２１、後輪用デファレンシャルギア２６及び後輪用ドライブシャフト２８を介して後輪４２の回転を低減する作用をし、これにより、走行中の車両１の制動をする作用をする。換言すると、モータジェネレータ２０は、車両１の運動エネルギーを電気に変換することにより、走行中の車両１の制動を行なう。このように、モータジェネレータ２０は、車両１の減速時には、車両１の運動エネルギーを電気に変換することより、発電と同時に車両１の運動エネルギーを低減させて行なう制動である回生制動を行なう。

また、このように、モータジェネレータ２０で回生制動を行なう場合には、モータジェネレータ２０の動力を後輪４２に伝達する際においてリダクション機構２１で最適な変速比で伝達するのと同様に、後輪４２の回転は、リダクション機構２１で最適な変速比に変速してモータジェネレータ２０に伝達される。つまり、車両１の減速時には、後輪４２の回転が後輪用ドライブシャフト２８及び後輪用デファレンシャルギア２６を順に伝わってリダクション機構２１に伝達され、リダクション機構２１で、モータジェネレータ２０で最適な回生制動を行なうことのできる変速比に変速された後、モータジェネレータ２０に伝達され回生制動を行なう。

図２は、モータジェネレータの特性を示す説明図である。同図は、モータジェネレータ２０の回転数とトルクとの関係を示しており、横軸はモータジェネレータ２０の回転数を示し、縦軸は、横軸の回転数におけるモータジェネレータ２０のトルクを示している。なお、モータジェネレータ２０は、モータジェネレータ２０の出力時にモータジェネレータ２０から出力されるトルクと、回生制動時にモータジェネレータ２０を回転させるのに必要なトルクとが等しくなっている。このため、図２に示す特性は、モータジェネレータ２０の出力時と回生制動時との双方における特性を示している。

モータジェネレータ２０は、図２に示すように、極低回転で回転している場合が、最もトルクが大きく、回転数が上昇するに従ってトルクが減少する。また、モータジェネレータ２０で回生制動を行なう場合、モータジェネレータ２０が発電を行なう効率である回生効率は、モータジェネレータ２０の回転数によっても変化する。具体的には、トルクが最も大きくなる回転数よりも、回転数が少し高い付近の領域が回生効率が高くなっており、回転数がそこから離れるに従って、回生効率は悪くなる。つまり、図２で説明すると、図２におけるａの領域が最も回生効率が高くなっており、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの順で、次第に回生効率は悪くなり、ｅの領域が回生効率は最も悪くなる。

図３は、旋回中にエンジンブレーキが発生した場合における説明図である。また、車両１の走行時においてアクセルペダル６３（図１参照）を戻した場合には、エンジンブレーキが発生するが、このエンジンブレーキは、エンジン１０（図１参照）の動力が伝達される車輪４０にのみ作用する。このため、本実施例に係る車両挙動制御装置５が備えられる車両１の場合には、エンジンブレーキは前輪４１にのみ作用する。このように、前輪４１にエンジンブレーキが作用した場合には、前輪４１付近には、車両１の進行方向の反対方向に作用する力である前輪制動力６５が作用する。また、車両１の減速時には、モータジェネレータ２０（図１参照）は回生制動を行なうが、モータジェネレータ２０の回生制動力は後輪４２にのみ作用する。このように、後輪４２に回生制動力が発生した場合には、後輪４２付近には、車両１の進行方向の反対方向に作用する力である後輪制動力６６が作用する。

また、車両１の走行中には車両１は旋回する場合があるが、車両１の旋回中は、車両１の進行方向は車両１の前後方向とは異なる方向になる。このため、車両１の旋回時にアクセルペダル６３を戻し、エンジンブレーキが発生した場合には、前輪４１付近に作用するエンジンブレーキによる制動力は、車両１の進行方向の反対方向に作用する力である旋回時前輪制動力７１と、車両１の旋回円（図示省略）の内側方向に向かう力である旋回時前輪横力７２とに分散される。

車両１の旋回中にエンジンブレーキによる制動力が作用した場合には、このように前輪４１付近に旋回時前輪横力７２が発生するが、この旋回時前輪横力７２が作用する前輪４１は、車両１の重心８０よりも前方に位置している。このため、車両１には、重心８０よりも前側部分に、旋回時前輪横力７２の方向、即ち、旋回円の内側方向に向かう力が作用する。これにより車両１には、重心８０よりも前側部分が重心８０を中心として旋回円の内側方向に向かう回転力である回転モーメントが発生する。つまり、車両１の前後方向軸８１及び左右方向軸８２が、重心８０を中心として旋回時前輪横力７２の向きに回転する方向に回動して移動し、旋回中の車両１には、いわゆるタックインが発生する。

また、車両１の旋回中に減速し、回生制動をする場合には、後輪４２付近に作用する回生制動による制動力は、車両１の進行方向の反対方向に作用する力である旋回時後輪制動力７５と、車両１の旋回円の内側方向に向かう力である旋回時後輪横力７６とに分散される。

車両１の旋回中に回生制動による制動力が作用した場合には、このように後輪４２付近に旋回時後輪横力７６が発生するが、この旋回時後輪横力７６が作用する後輪４２は、車両１の重心８０よりも後方に位置している。このため、車両１には、重心８０よりも後側部分に、旋回時後輪横力７６の方向、即ち、旋回円の内側方向に向かう力が作用し、これにより車両１には、重心８０よりも後側部分が重心８０を中心として旋回円の内側方向に向かう回転力である回転モーメントが発生する。

ここで、回生制動による回転モーメントと、エンジンブレーキによる回転モーメントとは、重心８０を中心とする回転方向が反対方向になっている。このため、車両１の旋回中のエンジンブレーキによって発生する回転モーメントと、回生制動による回転モーメントとは、互いに打ち消しあう作用をする。換言すると、回生制動による回転モーメントと、エンジンブレーキによる回転モーメントとは、重心８０を中心とする回転方向が反対方向になっているため、旋回走行時における回転モーメントの釣り合いを取ることができる。これにより、旋回中にエンジンブレーキと回生制動とが共に作用した場合には、旋回中のエンジンブレーキによって発生するタックインは低減する。

図４は、車両の旋回中における旋回中心の移動を示す説明図である。また、車両１の旋回中は、旋回中の車速が速くなるに従って、車輪４０にスリップが発生し易くなるため、旋回中心は前方に移動する。つまり、車両１の高速時における旋回中心である高速時旋回中心８５は、車両１の低速時における旋回中心である低速時旋回中心８６よりも車両１の進行方向における前方に移動する。

このように、車両１が高速旋回している場合には、旋回中心は前方に移動するが、アクセルペダル６３（図１参照）を戻してエンジンブレーキが前輪４１に作用した場合には、車輪４０は路面との摩擦力であるグリップ力が上昇し、特に、前輪４１のグリップ力が上昇する。このため、高速旋回によって低速旋回時よりも前方に移動していた旋回中心は、急激に車両１の進行方向における後方に移動する。これにより、車両１は急激に旋回し易くなると同時に、重心８０を中心として、重心８０よりも前側部分が旋回円（図示省略）の内側方向に向かう方向に車両１が回動し、車両１の向きが変わり易くなる。つまり、タックインが発生し易くなる。

車両１が走行をする際には、上述したような挙動をするが、この車両１の走行中には、ＥＣＵ９０が車両１の各部を制御する。このため、ＥＣＵ９０の処理部９１が有する運転状態情報取得部９３では、車両１の各部に設けられたセンサによる検出結果より、車両１の運転状態情報を取得する。ＥＣＵ９０は、この運転状態情報取得部９３で逐次車両１の運転状態情報を取得しながら、車両１の各部を制御する。

車両１の運転時における運転状態情報の取得としては、例えば、クランクシャフトの近傍に設けられたクランク角センサ５５が、所定時間あたりのクランク角の変化を検出する。このように検出したクランク角センサ５５による検出結果は運転状態情報取得部９３に伝達され、運転状態情報取得部９３は、所定時間あたりのクランク角センサ５５の変化よりエンジン１０の回転数を算出して取得する。また、トランスミッション１５の出力軸の近傍に設けられた車速センサ５６が、当該出力軸の回転数を検出する。このように検出した車速センサ５６による検出結果は運転状態情報取得部９３に伝達され、運転状態情報取得部９３は、車速センサ５６が検出したトランスミッション１５の出力軸の回転数に基づいて、車速を算出して取得する。

また、ステアリングシャフト６２の近傍に設けられたステアリングセンサ５７が、ステアリングシャフト６２の回転角を介してステアリング６１の回転角を検出する。このように検出したステアリングセンサ５７による検出結果は運転状態情報取得部９３に伝達され、運転状態情報取得部９３は、ステアリングセンサ５７が検出したステアリング６１の回転角を、車両１の旋回情報として取得する。さらに、アクセルペダル６３の近傍に設けられたアクセルセンサ５８が、アクセルペダル６３の開度を検出する。このように検出したアクセルセンサ５８による検出結果は運転状態情報取得部９３に伝達され、運転状態情報取得部９３は、アクセルセンサ５８が検出したアクセルペダル６３の開度より、アクセル情報を取得する。

また、ＥＣＵ９０の処理部９１が有する旋回状態判定部９４やアクセル状態判定部９５は、運転状態情報取得部９３が取得した運転状態情報より、車両１の走行状態を判定する。つまり、旋回状態判定部９４は、運転状態情報取得部９３が取得した運転状態情報より、車両１が旋回中であるかを判定する。また、アクセル状態判定部９５は、運転状態情報取得部９３が取得した運転状態情報より、アクセルペダル６３が戻されているかを判定する。

図５は、エンジンブレーキの特性を示す説明図である。また、ＥＣＵ９０の処理部９１が有するエンジンブレーキ力算出部９６は、運転状態情報取得部９３が取得した運転状態情報より、エンジンブレーキ力を算出する。ここで、エンジンブレーキ力は、エンジン１０の回転数と車速とによって変化する。具体的には、エンジン１０の回転数とエンジンブレーキ力との関係は、図５に示すように、エンジン１０の回転数が高くなるに従ってエンジンブレーキ力は大きくなり、エンジン１０の回転数が低くなるに従ってエンジンブレーキ力は小さくなる。車速とエンジンブレーキ力との関係の場合も同様に、車速が高くなるに従ってエンジンブレーキ力は大きくなり、車速が低くなるに従ってエンジンブレーキ力は小さくなる。

従って、エンジン１０の回転数、及び車速とエンジンブレーキ力との関係は、エンジン１０の回転数とエンジンブレーキ力との関係、及び車速とエンジンブレーキ力との関係を合わせた状態になる。即ち、エンジン１０の回転数と車速とが共に高い場合に、エンジンブレーキ力は最も大きくなり、エンジン１０の回転数と車速とが共に低い場合には、エンジンブレーキ力は最も小さくなる。エンジンブレーキ力を算出する場合には、このようなエンジン１０の特性に基づいて算出する。エンジン１０の回転数、及び車速とエンジンブレーキ力との関係は、このような関係になっているため、エンジンブレーキ力算出部９６によってエンジンブレーキ力を算出する場合には、運転状態情報取得部９３で取得したエンジン１０の回転数と車速とにより、上記の特性に基づいてエンジンブレーキ力算出部９６で算出する。

また、車両１の走行時において旋回中にアクセルペダル６３を戻した場合には、前輪４１にエンジンブレーキによる制動力が作用することによりタックインが発生するが、このタックインは、モータジェネレータ２０で後輪４２に回生制動力を作用させることにより低減できる。このため、車両１の旋回中にアクセルペダル６３を戻した場合には、エンジンブレーキ力に相当する回生制動力を、ＥＣＵ９０の処理部９１が有する回生制動力算出部９７で算出する。即ち、回生制動力算出部９７は、エンジンブレーキ力に基づいて回生制動力を算出する。さらに、ＥＣＵ９０の処理部９１が有する回生制動力制御部９８でリダクション機構２１を制御し、回生制動力算出部９７で算出した回生制動力をモータジェネレータ２０に発生させて、後輪４２を制動する。これにより、タックインを低減できる。

図６は、本発明の実施例に係る車両挙動制御装置の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例に係る車両挙動制御装置５の制御方法、即ち、当該車両挙動制御装置５の処理手順について説明する。実施例に係る車両挙動制御装置５の処理手順では、まず車両１の運転状態情報を取得する（ステップＳＴ１０１）。この運転状態情報は、車両１の各部に設けられたセンサによる検出結果がＥＣＵ９０の運転状態情報取得部９３に伝達され、この運転状態情報取得部９３で取得する。例えば、運転状態情報取得部９３は、運転状態情報として、クランク角センサ５５による検出結果よりエンジン１０の回転数を取得したり、車速センサ５６による検出結果より車速を取得したりして、車両１の走行状態を取得する。また、運転状態情報取得部９３は、運転状態情報として、ステアリングセンサ５７による検出結果によってステアリング６１の回転角を取得することにより車両１の旋回情報を取得したり、アクセルセンサ５８による検出結果によってアクセルペダル６３の開度を取得することによりアクセル情報を取得したりして、車両１の操縦状態を取得する。

次に、車両１が旋回中であるかを判定する（ステップＳＴ１０２）。この判定は、運転状態情報取得部９３が取得した車両１の旋回情報が、ＥＣＵ９０の処理部９１が有する旋回状態判定部９４に伝達され、伝達された旋回情報より旋回状態判定部９４によって判定する。具体的には、旋回状態判定部９４は、運転状態情報取得部９３から伝達された旋回情報であるステアリング６１の回転角が所定の角度以上であるかを判断し、ステアリング６１の回転角が所定の角度以上の場合には、車両１は旋回中であると判定する。旋回状態判定部９４での判定により、車両１は旋回中ではないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。

次に、アクセルがＯＦＦであるかを判定する（ステップＳＴ１０３）。この判定は、運転状態情報取得部９３が取得したエンジン回転数とアクセル情報とが、ＥＣＵ９０の処理部９１が有するアクセル状態判定部９５に伝達され、伝達されたエンジン回転数とアクセル情報とよりアクセル状態判定部９５によって判定する。具体的には、アクセル状態判定部９５は、運転状態情報取得部９３から伝達されたアクセル情報であるアクセルペダル６３の開度が、運転状態情報取得部９３から伝達されたエンジン回転数に対応するアクセルペダル６３の開度よりも閉じている場合には、アクセルはＯＦＦであると判定する。アクセル状態判定部９５での判定により、アクセルはＯＦＦではないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。

旋回状態判定部９４での判定により車両１は旋回中であると判定され、アクセル状態判定部９５での判定によりアクセルはＯＦＦであると判定された場合には、次に、車速とエンジン回転数などから、エンジンブレーキ力を算出する（ステップＳＴ１０４）。このエンジンブレーキ力の算出は、運転状態情報取得部９３が取得した車速とエンジン回転数とが、ＥＣＵ９０の処理部９１が有するエンジンブレーキ力算出部９６に伝達され、伝達された車速とエンジン回転数とより、エンジンブレーキ力算出部９６によって算出する。

具体的には、車速とエンジン回転数とに対するエンジンブレーキ力のマップ（図５参照）を予め作成して記憶部１０１に記憶させておく。エンジンブレーキ力をエンジンブレーキ力算出部９６で算出する際には、運転状態情報取得部９３から伝達された車速とエンジン回転数とを用いて、記憶部１０１に記憶されたエンジンブレーキ力のマップを参照することにより算出する。なお、このエンジンブレーキ力の算出は、マップを用いて算出する以外の方法で算出してもよく、例えば、車速とエンジン回転数とからエンジンブレーキ力を導き出す関数を用いて算出してもよい。

次に、回生制動力を算出する（ステップＳＴ１０５）。この回生制動力の算出は、エンジンブレーキ力算出部９６が算出したエンジンブレーキ力が、ＥＣＵ９０の処理部９１が有する回生制動力算出部９７に伝達され、伝達されたエンジンブレーキ力より、回生制動力算出部９７によって算出する。詳しくは、回生制動力算出部９７は、エンジンブレーキ力算出部９６で算出したエンジンブレーキ力に相当する回生制動力、つまり、エンジンブレーキ力と同程度の回生制動力を、エンジンブレーキ力に基づいて算出する。

次に、回生制動をＯＮにする（ステップＳＴ１０６）。即ち、回生制動力を算出した後は、次に、モータジェネレータ２０で回生制動を行なう。このように、モータジェネレータ２０で回生制動を行なう場合には、ＥＣＵ９０の処理部９１が有するモータジェネレータ制御部９２によって、モータジェネレータ２０への電気の供給を停止する。これにより、モータジェネレータ２０は動力を発生しなくなり、後輪４２から伝達される回転によって発電をしつつ、後輪４２を制動する回生制動を行なう状態になる。

また、このように回生制動を行なう際には、回生制動力算出部９７で算出した回生制動力が、ＥＣＵ９０の処理部９１が有する回生制動力制御部９８に伝達され、回生制動力制御部９８でリダクション機構２１を制御することにより制御する。詳しくは、回生制動力制御部９８はリダクション機構２１を制御し、後輪４２の回転が後輪用ドライブシャフト２８やリダクション機構２１などを伝わってモータジェネレータ２０に伝達される際に、モータジェネレータ２０のトルクが、回生制動力算出部９７で算出した回生制動力になる回転数になるようにリダクション機構２１の変速比を変更する。

このように、回生制動力制御部９８でリダクション機構２１を制御する場合には、モータジェネレータ２０のトルクに対する回転数のマップ（図２参照）を予め作成して記憶部１０１に記憶させておく。モータジェネレータ２０による回生制動力が、回生制動力算出部９７で算出した回生制動力になるようにする制御するには、リダクション機構２１の変速比を変更し、後輪４２の回転が伝達されることにより回転するモータジェネレータ２０の回転数を、回生制動力算出部９７で算出した回生制動力、即ちモータジェネレータ２０のトルクになる回転数にする。これにより、回生制動力算出部９７で算出した回生制動力を、モータジェネレータ２０に発生させることができる。

以上の車両挙動制御装置５は、車両１の旋回中にエンジンブレーキ力に基づいた回生制動力をモータジェネレータ２０に発生させ、後輪４２を回生制動している。このモータジェネレータ２０は、車両１の走行中には、状況に応じて絶えず後輪４２を駆動させたり回生制動を行なったりしているので、車両１の旋回中にエンジンブレーキ力に基づいた回生制動力で後輪４２を回生制動する場合、高い応答性で制動することができる。これにより、旋回中の車両１の前輪４１に、エンジンブレーキ力によって制動力が発生してタックインが発生した場合でも、素早くタックインを抑制できる。この結果、素早く車両挙動の安定化を図ることができる。

また、ＥＣＵ９０に回生制動力算出部９７を備えているので、車両１の走行状況に応じて適切な回生制動力を算出することができ、適切な回生制動力で後輪４２を制動することができる。従って、エンジンブレーキ力によって前輪４１に制動力が発生し、タックインが発生する状況でも、適切な回生制動力によって、より確実にタックインを抑制できる。この結果、より確実に車両挙動の安定化を図ることができる。

また、車両１の挙動の安定化を図る手段として、後輪４２を駆動するモータジェネレータ２０の回生制動により後輪４２を制動し、タックインを抑制しているので、車両１の挙動の安定化を図ると同時に、車両走行時の運動エネルギーを回収することができる。つまり、車両１の挙動の安定化を図りつつ、発電をすることができる。この結果、車両１の挙動の安定化を図る場合における運転効率の向上を図ることができる。

なお、上述した車両挙動制御装置５では、ＥＣＵ９０の回生制動力算出部９７で回生制動力を算出する際には、エンジンブレーキ力算出部９６で算出したエンジンブレーキ力に相当する回生制動力を算出しているが、回生制動力は、エンジンブレーキ力以外の条件も含めて算出してもよい。例えば、車両１走行時におけるヨーレートを含めて回生制動力を算出してもよい。この場合、ＥＣＵ９０の運転状態情報取得部９３は、運転状態情報を取得する際に、車両１走行時における他の制御で用いられるヨーレートセンサ（図示省略）による検出結果も取得し、回生制動力算出部９７が回生制動力を算出する際には、運転状態情報取得部９３が取得した車両１のヨーレートを含めて算出する。

このように、回生制動力を算出する際にヨーレートを含めて算出することにより、より確実に、車両１の旋回時に適した回生制動力を算出することができ、適切な回生制動力で後輪４２を制動することができる。この結果、より確実に車両挙動の安定化を図ることができる。

また、上述した車両挙動制御装置５では、モータジェネレータ２０は、車両１の後輪４２を駆動すると共に後輪４２を回生制動可能に設けられているが、モータジェネレータ２０は、前輪４１の駆動や回生制動も可能に設けられていてもよい。モータジェネレータ２０は、少なくとも、車両１の旋回時に前輪４１にエンジンブレーキが作用して前輪４１に制動力が作用することにより、タックインが発生する状況の場合に、前輪４１に作用する制動力相当の回生制動力を後輪４２に作用させることができるように設けられていればよい。これにより、前輪４１に作用する制動力よって生じる、車両１の重心８０を中心とする回転モーメントと、後輪４２に作用する制動力によって生じる、車両１の重心８０を中心とする回転モーメントとの釣り合いを取ることができるので、タックインを抑制できる。この結果、車両挙動の安定化を図ることができる。

以上のように、本発明に係る車両挙動制御装置は、後輪をモータジェネレータで駆動する車両に有用であり、特に、前輪はエンジンによって駆動する車両に適している。

本発明の実施例に係る車両挙動制御装置が設けられた車両の概略図である。モータジェネレータの特性を示す説明図である。旋回中にエンジンブレーキが発生した場合における説明図である。車両の旋回中における旋回中心の移動を示す説明図である。エンジンブレーキの特性を示す説明図である。本発明の実施例に係る車両挙動制御装置の処理手順を示すフロー図である。

符号の説明

１車両
５車両挙動制御装置
１０エンジン
１１オルタネータ
１２補機
１５トランスミッション
２０モータジェネレータ
２１リダクション機構
２５前輪用デファレンシャルギア
２６後輪用デファレンシャルギア
２７前輪用ドライブシャフト
２８後輪用ドライブシャフト
３０プーリ
３１クランクプーリ
３２オルタネータ用プーリ
３３補機用プーリ
３８ベルト
４０車輪
４１前輪
４２後輪
５０高圧バッテリ
５１１２Ｖバッテリ
５２ＤＣ／ＤＣコンバータ
５３インバータ
５５クランク角センサ
５６車速センサ
５７ステアリングセンサ
５８アクセルセンサ
６１ステアリング
６２ステアリングシャフト
６３アクセルペダル
６５前輪制動力
６６後輪制動力
７１旋回時前輪制動力
７２旋回時前輪横力
７５旋回時後輪制動力
７６旋回時後輪横力
８０重心
８１前後方向軸
８２左右方向軸
８５高速時旋回中心
８６低速時旋回中心
９０ＥＣＵ
９１処理部
９２モータジェネレータ制御部
９３運転状態情報取得部
９４旋回状態判定部
９５アクセル状態判定部
９６エンジンブレーキ力算出部
９７回生制動力算出部
９８回生制動力制御部
１０１記憶部
１０２入出力部

Claims

車両が有する前輪を駆動するエンジンと、
前記車両が有する後輪を駆動すると共に前記車両の減速時に回生制動が可能なモータジェネレータと、
前記車両の旋回中に、前記エンジンのエンジンブレーキ力に基づいた大きさの回生制動力を前記モータジェネレータに発生させる回生制動力制御手段と、
を備えることを特徴とする車両挙動制御装置。
さらに、前記エンジンブレーキ力に基づいて前記回生制動力を算出する回生制動力算出手段を備えており、
前記回生制動力制御手段は、前記回生制動力算出手段が算出した前記回生制動力を前記モータジェネレータに発生させることを特徴とする請求項１に記載の車両挙動制御装置。
前記回生制動力算出手段は、前記回生制動力を算出する際に、前記車両のヨーレートを含めて算出することを特徴とする請求項２に記載の車両挙動制御装置。