JP2009120034A - 後輪トー角制御装置および後輪トー角制御車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車やハイブリット自動車等において、回生ブレーキ制御と後輪トーイン制御とを関連付けし、回生ブレーキによるエネルギ回収効率の向上を図ること。
【解決手段】回生ブレーキ動作が行われている場合には、回生ブレーキ動作が行われていない場合に比して後輪トー角を低減する処理、あるいは後輪トー角をゼロにする処理を行う回生ブレーキ時トー角設定手段６２を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、後輪トー角制御装置および後輪トー角制御車両に関し、特に、電気自動車、ハイブリット自動車等、回生ブレーキ動作を行う車両に用いられる後輪トー角制御装置に関する。

電気自動車、ハイブリット自動車等は、多くの場合、車両の走行駆動と発電とを選択的に行うモータ・ゼネレータを搭載し、車両の運転状態に応じて、例えば、アクセルペダルが踏み込まれていない惰力走行時や降坂走行時、ブレーキペダルが踏み込まれた制動運転時や減速運転時には、モータ・ゼネレータを車輪回転により駆動して発電機として用い、車載蓄電池を充電する回生ブレーキ動作を行う（例えば、特許文献１参照）。

前後四輪の自動車としては、後輪のサスペンション機構に電動式のアクチュエータが組み込まれ、当該アクチュエータによって後輪のトー角を可変設定（増減設定）することができる後輪トー角制御車両が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。

後輪トー角制御は、ステアリングホイールによって与えられる舵角、走行速度（車速）、前後加速度、横加速度、ヨーレイト等、車両の運動状態を示すパラメータに応じて後輪トー角を設定し、減速・制動時には、通常、後輪のトーインにする。
特許第３３７３４５９号公報 特許第３４７６９７２号公報 特公平８−２５４８２号公報

電気自動車やハイブリット自動車に、上述した後輪トー角制御を、そのまま適用すると、減速・制動時には、後輪がトーインに設定された状態で、回生ブレーキ動作が行われることになる。

トーイン設定では、トー角ゼロ状態（左右後輪が互いに平行になる中立状態）に比してタイヤの走行抵抗が大きく、常にブレーキ力が働くことになる。このため、トーイン設定の電気自動車、ハイブリット自動車での減速・制動時の車体トータルのブレーキ力は、図４（ａ）に示されているように、ディスクブレーキ等の車両制動装置によるブレーキ力と、回生ブレーキ力と、トーインによるブレーキ力の合計値になり、同じトータルブレーキ力（必要ブレーキ力）では、トーインによるブレーキ力の分、回生ブレーキ力が少なくなり、回生ブレーキによるエネルギ回収効率が低くなる。

本発明が解決しようとする課題は、電気自動車やハイブリット自動車等において、回生ブレーキ制御と後輪トーイン制御とを関連付けし、回生ブレーキによるエネルギ回収効率の向上を図ることである。

本発明による後輪トー角制御装置は、車両の走行駆動と発電とを選択的に行うモータ・ゼネレータを搭載し、車両の運転状態に応じて前記モータ・ゼネレータを用いて回生ブレーキ動作を行う車両に用いられる後輪トー角制御装置であって、回生ブレーキ動作が行われているか否かに関する情報を入力し、回生ブレーキ動作が行われている場合には、回生ブレーキ動作が行われていない場合に比して後輪トー角を低減する処理、あるいは後輪トー角をゼロにする処理を行う回生ブレーキ時トー角設定手段を有する。

本発明による後輪トー角制御装置は、好ましくは、車両の制動力が閾値以上の大制動時には、前記回生ブレーキ時トー角設定手段による後輪トー角の設定をキャンセルして後輪がトーインになる後輪トー角を設定する。

本発明による後輪トー角制御車両は、車両の走行駆動と発電とを選択的に行うモータ・ゼネレータを搭載し、車両の運転状態に応じて前記モータ・ゼネレータを用いて回生ブレーキ動作を行う車両であって、後輪にトー角を付与するアクチュエータを有し、前記アクチュエータは、請求項１から３の何れか一項に記載の後輪トー角制御装置よりトー角指令信号を入力し、当該トー角指令信号の値に応じて後輪のトー角を増減するものであり、前記アクチュエータが入力する前記トー角指令信号の値がゼロである時には、後輪が受ける走行抵抗によって自ずとトー角ゼロになる後輪トー角制御車両である。

本発明による後輪トー角制御装置、後輪トー角制御車両によれば、回生ブレーキ動作が行われている場合には、回生ブレーキ動作が行われていない場合に比して後輪トー角が低減、あるいはゼロになり、後輪のトー角設定が、左右後輪が互いに平行になる中立状態に近づくか、或いは後輪が中立状態になり、トーインによるブレーキ力が低減あるいはゼロになる。このことにより、同じ必要ブレーキ力下において、トーインによるブレーキ力分、回生ブレーキ力が増加し、回生ブレーキによるエネルギ回収効率が向上する。

以下に、本発明による後輪トー角制御装置、後輪トー角制御車両の一つの実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。

本実施形態の後輪トー角制御車両は、後輪トー角制御装置付きハイブリット自動車であり、図１に示されているように、左右の前輪１０Ｒ、１０Ｌを駆動する車載原動機として、内燃機関（以下、エンジンと云う）２０と、モータ・ゼネレータ（以下、ＭＧと云う）３０とを有する。ＭＧ３０は、インバータ３１を介してバッテリ電源（蓄電池）３２に電気的に接続されている。

ＭＧ３０は、インバータ３１のスイッチング動作により、バッテリ電源３２より電力を供給されて前輪１０Ｒ、１０Ｌを回転駆動するモータとして機能する状態と、車両走行による前輪１０Ｒ、１０Ｌの回転によって回転駆動されてバッテリ電源３２の充電を行う発電機として機能する状態とを選択的に、つまり、車両の走行駆動と、発電とを選択的に行う。ＭＧ３０が発電機として機能してバッテリ電源３２の充電を行う動作モードを回生ブレーキモードと云う。

後輪トー角制御車両は、エンジン２０を制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジン用ＥＣＵ）４１と、インバータ３１によってＭＧ３０を制御するモータ・ゼネレータ用電子制御ユニット（以下、ＭＧ用ＥＣＵ）４２と、エンジン用ＥＣＵ４１とＭＧ用ＥＣＵ４２の双方に双方向に通信可能に接続されてこれらＥＣＵを統括制御する上位のハイブリット用電子制御ユニット（以下、ハイブリット用ＥＣＵ）４０とを有する。

ハイブリット用ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータシステムによるものであり、車速センサ、アクセル開度センサ、ブレーキセンサ等の各種センサよりセンサ信号（符号４３により示す）を入力し、入力したセンサ信号４３やエンジン用ＥＣＵ４１より得られるエンジン２０の運転状態等より、演算処理によって車両の運転状態を検出する。ハイブリット用ＥＣＵ４０は、演算処理によって得られた車両の運転状態に応じてエンジン用ＥＣＵ４１とＭＧ用ＥＣＵ４２とに動作指令信号を送信すると共にその各々の制御に必要なセンサ信号をエンジン用ＥＣＵ４１とＭＧ用ＥＣＵ４２に送信する。

ハイブリット用ＥＣＵ４０は、回生ブレーキ判断部４４を有する。回生ブレーキ判断部４４は、演算処理によって得られた車両の運転状態より、回生ブレーキモードに設定するか否かの判断を行い、回生ブレーキ指令信号をＭＧ用ＥＣＵ４２に出力する。回生ブレーキ判断部４４は、例えば、アクセルペダルが踏み込まれていない惰力走行時や降坂走行時、ブレーキペダルが踏み込まれた制動運転時や減速運転時には、回生ブレーキモードを設定する回生ブレーキ指令信号をＭＧ用ＥＣＵ４２に送信する。

回生ブレーキ判断部４４は、回生ブレーキモードであるか否かに関する情報、例えば、回生ブレーキ動作が行われているか否かを示すフラグを、後述する後輪トー角用ＥＣＵ６０に定期的に送信する。

エンジン用ＥＣＵ４１は、マイクロコンピュータシステムによるものであり、ハイブリット用ＥＣＵ４０より動作指令信号、センサ信号を入力すると共に、吸入空気流量センサ、吸気管圧力センサ、スロットル開度センサ、クランク角センサ、エンジン冷却水温度センサ等の各種センサよりセンサ信号（符号４５により示す）を入力し、これらの情報信号に応じた演算処理によって、燃料噴射量・噴射時期制御、点火時期制御等の指令値を算出し、それらの指令信号をエンジン２０の燃料噴射量・噴射時期制御部、点火時期制御部へ出力する。

これにより、エンジン２０の燃料噴射量・噴射時期、点火時期が制御される。

ＭＧ用ＥＣＵ４２は、マイクロコンピュータシステムによるものであり、ハイブリット用ＥＣＵ４０より動作指令信号、センサ信号を入力すると共に、バッテリ電圧センサ、電流センサ等の各種センサよりセンサ信号（符号４６により示す）を入力し、これらの情報信号に応じた演算処理によって、インバータ３１のスイッチング動作等の指令値を算出し、指令信号をインバータ３１に出力する。

これにより、ＭＧ３０の動作モードならび動作状態が制御される。

左右の後輪１１Ｒ、１１Ｌのサスペンション部分１２Ｒ、１２Ｌには、電動式のリニアアクチュエータ５０Ｒ、５０Ｌが組み込まれている。リニアアクチュエータ５０Ｒ、５０Ｌは、後輪トー角用電子制御ユニット（以下、後輪トー角用ＥＣＵ）６０によって個別に制御され、リニア動作によって左右の後輪１１Ｒ、１１Ｌのトー角を個別に可変設定（増減設定）する。

リニアアクチュエータ５０Ｒ、５０Ｌは、後輪トー角用ＥＣＵ６０よりトー角指令信号を入力し、当該トー角指令信号の値に応じて後輪１１Ｒ、１１Ｌのトー角を個別に増減するものである。

リニアアクチュエータ５０Ｒ、５０Ｌが入力するトー角指令信号の値がゼロである時には、換言すると、リニアアクチュエータ５０Ｒ、５０Ｌが電断相当時には、後輪１１Ｒ、１１Ｌが受ける走行抵抗によって後輪１１Ｒ、１１Ｌが自ずとトー角ゼロの状態になる。トー角ゼロ状態は、左右の後輪１１Ｒ、１１Ｌが互いに平行で、トーインでもトーアウトでもない中立状態である。

後輪トー角用ＥＣＵ６０は、マイクロコンピュータシステムによるものであり、車速センサ、舵角センサ、前後加速度センサ、横加速度センサ、ヨーレートセンサ等の各種センサよりセンサ信号（符号６１により示す）を入力し、入力したセンサ信号に応じた演算処理によって、従来のものと同等の通常の後輪トー角の指令値を算出し、トー角指令信号をリニアアクチュエータ５０Ｒ、５０Ｌに出力する。

これにより、リニアアクチュエータ５０Ｒ、５０Ｌが制御され、後輪トー角制御が行われる。

後輪トー角用ＥＣＵ６０は、イベント制御手段の一つとして、回生ブレーキ時トー角設定部６２を有する。後輪トー角用ＥＣＵ６０は、ハイブリット用ＥＣＵ４０との通信により、ハイブリット用ＥＣＵ４０の回生ブレーキ判断部４４より回生ブレーキ動作が行われているか否かを示すフラグを定期的に受信する。後輪トー角用ＥＣＵ６０は、回生ブレーキ動作が行われていることを示すフラグを受信した場合には、上述の通常の後輪トー角指令値に凌駕して、同じトー角設定条件下で、回生ブレーキ動作が行われていない場合に比して後輪トー角を低減、つまり後輪トー角をゼロに近づける、或いは後輪トー角をゼロにするトー角指令信号をリニアアクチュエータ５０Ｒ、５０Ｌに出力する。

これにより、回生ブレーキ動作時には、後輪トー角が低減あるいはゼロになり、後輪１１Ｒ、１１Ｌが中立状態に近づく、あるいは中立状態になる。この制御により、トーインによるブレーキ力が、低減あるいはゼロになり、図４（ａ）、（ｂ）に示されているように、同じ必要ブレーキ力下において、トーインによるブレーキ力分、回生ブレーキ力が増加し、回生ブレーキによるエネルギ回収効率が向上する。

リニアアクチュエータ５０Ｒ、５０Ｌが入力するトー角指令信号の値がゼロである時は、リニアアクチュエータ５０Ｒ、５０Ｌが電断相当になり、後輪１１Ｒ、１１Ｌが受ける走行抵抗によって後輪１１Ｒ、１１Ｌが自ずとトー角ゼロの状態になるから、リニアアクチュエータ５０Ｒ、５０Ｌに対するトー角指令信号の値をゼロにするだけで、左右の後輪１１Ｒ、１１Ｌが互いに平行な中立状態になる。

更には、後輪トー角用ＥＣＵ６０は、車両の制動力、例えば、減速度、あるいはブレーキ液圧が、閾値以上の大制動時には、回生ブレーキ時トー角設定部６２による後輪トー角の設定をキャンセルし、後輪１１Ｒ、１１Ｌが所定のトーインになる後輪トー角を設定する制御を行う。

これにより、大制動時には、後輪１１Ｒ、１１Ｌが所定のトーインになり、制動安定性が向上する。

なお、後輪１１Ｒ、１１Ｌのトー角は、低減時、増加時の何れの場合も、後輪トー角状態の急変を避けるべく、トー角指令値の変化に対して所定の時定数を与えることで、徐々に行われることが好ましい。このトー角の徐変の程度は、要求されるトー角制御応答性との兼ね合いにおいて、最適値に設定されればよい。

つぎに、図２、図３に示されているフローチャートを参照してハイブリット用ＥＣＵ４０によるハイブリット制御と、後輪トー角用ＥＣＵ６０による後輪トー角制御の手順を説明する。

図２に示されているハイブリット制御ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される時間割り込みルーチンであり、まず、各種センサよりセンサ信号を入力し（ステップＳ１１）、センサ信号の入力値に応じた所定の演算処理によって、ＭＧ３０の動作モードならび動作状態を決定するモータ・ゼネレータ制御処理を行う（ステップＳ１２）。

次に、決定されたＭＧ３０の動作モードが回生ブレーキモードであるか否かの判別を行う（ステップＳ１３）。回生ブレーキモードである場合には、回生ブレーキ動作指令信号をＭＧ用ＥＣＵ４２へ出力（送信）し（ステップＳ１４）、続いて回生ブレーキモードが設定されたことを後輪トー角用ＥＣＵ６０へ通知する（ステップＳ１５）。

これに対し、決定されたＭＧ３０の動作モードが回生ブレーキモードでない場合、つまり、走行駆動モードである場合は、ステップＳ１２で決定された動作状態に基づくモータ・ゼネレータ動作指令信号をＭＧ用ＥＣＵ４２へ出力（送信）する（ステップＳ１６）。

次に、所定の演算処理によって、エンジン１０の動作状態を決定するエンジン制御処理を行い（ステップＳ１７）、動作指令信号をエンジン用ＥＣＵ４１へ出力（送信）する（ステップＳ１８）。

図３に示されている後輪トー角制御ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される時間割り込みルーチンであり、まず、各種センサよりセンサ信号を入力する（ステップＳ２１）。

次に、ハイブリット用ＥＣＵ４０より通知を参照して回生ブレーキモードであるか否かの判別を行う（ステップＳ２２）。回生ブレーキモード時であれば、現在の車両の制動力が所定の閾値以上であるか否かの判別を行う（ステップＳ２３）。現在の車両の制動力が所定の閾値以上でなければ、後輪トー角を低減する処理を行う（ステップＳ２４）。

後輪トー角低減処理は、後輪トー角を、現在の後輪トー角の所定比率、たとえば、５０％とか９０％まで徐々に低減する処理、或いは後輪トー角を徐々にゼロにまで低減する処理である。

回生ブレーキモード時でも、現在の車両の制動力が所定の閾値以上であれば、後輪トー角低減処理を行わず、後輪１１Ｒ、１１Ｌがトーインになるトー角設定処理を行う（ステップＳ２５）。

回生ブレーキモード時でない場合には、センサ信号の入力値に応じた所定の演算処理によって、通常の後輪トー角を決定する後輪トー角制御処理を行う（ステップＳ２６）。

そして、後輪トー角指令信号をリニアアクチュエータ５０Ｒ、５０Ｌへ出力する（ステップＳ２７）。

上述の一連の制御により、同じ必要ブレーキ力下において、回生ブレーキ力が増加し、回生ブレーキによるエネルギ回収効率が向上する。

なお、上述の実施形態では、ハイブリット自動車について述べたが、本発明による後輪トー角制御装置は、これに限定されるものではなく、回生ブレーキ動作を行う電気自動車にも同様に適用できる。

本発明による後輪トー角制御装置を適用された後輪トー角制御装置付きハイブリット自動車の一つの実施形態を示すブロック線図である。 本実施形態による後輪トー角制御装置付きハイブリット自動車のハイブリット制御ルーチンを示すフローチャートである。 本実施形態による後輪トー角制御装置付きハイブリット自動車の後輪トー角制御ルーチンを示すフローチャートである。 （ａ）、（ｂ）は、後輪トー角制御装置付きハイブリット自動車のブレーキ成分比を示すグラフである。

符号の説明

１０Ｒ、１０Ｌ 前輪
１１Ｒ、１１Ｌ 後輪
１２Ｒ、１２Ｌ サスペンション部分
２０ 内燃機関（エンジン）
３０ モータ・ゼネレータ（ＭＧ）
３１ インバータ
３２ バッテリ電源
４０ ハイブリット用電子制御ユニット（ハイブリット用ＥＣＵ）
４１ エンジン用電子制御ユニット（エンジン用ＥＣＵ）
４２ モータ・ゼネレータ用電子制御ユニット（ＭＧ用ＥＣＵ）
４４ 回生ブレーキ判断部
５０Ｒ、５０Ｌ リニアアクチュエータ
６０ 後輪トー角用電子制御ユニット（後輪トー角用ＥＣＵ）
６２ 回生ブレーキ時トー角設定部

Claims (4)

1. 車両の走行駆動と発電とを選択的に行うモータ・ゼネレータを搭載し、車両の運転状態に応じて前記モータ・ゼネレータを用いて回生ブレーキ動作を行う車両に用いられる後輪トー角制御装置であって、
   回生ブレーキ動作が行われているか否かに関する情報を入力し、回生ブレーキ動作が行われている場合には、回生ブレーキ動作が行われていない場合に比して後輪トー角を低減する処理を行う回生ブレーキ時トー角設定手段を有する後輪トー角制御装置。
2. 車両の走行駆動と発電とを選択的に行うモータ・ゼネレータを搭載し、車両の運転状態に応じて前記モータ・ゼネレータを用いて回生ブレーキ動作を行う車両に用いられる後輪トー角制御装置であって、
   回生ブレーキ動作が行われているか否かに関する情報を入力し、回生ブレーキ動作が行われている場合には、後輪トー角をゼロにする処理を行う回生ブレーキ時トー角設定手段を有する後輪トー角制御装置。
3. 車両の制動力が閾値以上の大制動時には、前記回生ブレーキ時トー角設定手段による後輪トー角の設定をキャンセルして後輪がトーインになる後輪トー角を設定する請求項１または２に記載の後輪トー角制御装置。
4. 車両の走行駆動と発電とを選択的に行うモータ・ゼネレータを搭載し、車両の運転状態に応じて前記モータ・ゼネレータを用いて回生ブレーキ動作を行う車両であって、後輪にトー角を付与するアクチュエータを有し、前記アクチュエータは、請求項１から３の何れか一項に記載の後輪トー角制御装置よりトー角指令信号を入力し、当該トー角指令信号の値に応じて後輪のトー角を増減するものであり、前記アクチュエータが入力する前記トー角指令信号の値がゼロである時には、後輪が受ける走行抵抗によって自ずとトー角ゼロになる後輪トー角制御車両。

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