JP2011031698A - Regenerative braking force controller for hybrid four-wheel drive vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、前後輪の一方をエンジンにより、他方を電動機によりそれぞれ駆動するハイブリッド四輪駆動車の回生制動力制御装置に関する。 The present invention relates to a regenerative braking force control device for a hybrid four-wheel drive vehicle in which one of front and rear wheels is driven by an engine and the other is driven by an electric motor.
近年、燃費の向上や排出ガス低減を目的として、前後輪の一方をエンジンによって駆動し、前後輪の他方を、電子制御カップリングなどの伝達装置によって必要な場合に駆動するオンディマンドタイプの四輪駆動車両が開発されている。また、オンディマンドタイプの四輪駆動車両としては、前後輪の他方に電動機を搭載したハイブリッド仕様のものもある。例えば特許文献1には、オンディマンドタイプのハイブリッド四輪駆動車両の駆動機構が詳細に開示されている。また、例えば特許文献2の図6(b)には、オンディマンドタイプのハイブリッド四輪駆動車両の回生制動時、前後輪を連結状態として回生制動力を各車軸に分散させて、片方の車軸で回生するよりもより大きな回生制動力を得るための回生制動動作が開示されている。
In recent years, for the purpose of improving fuel efficiency and reducing exhaust gas, on-demand type four-wheel drive, in which one of the front and rear wheels is driven by an engine and the other of the front and rear wheels is driven by a transmission device such as an electronically controlled coupling when necessary. Vehicles are being developed. Some on-demand type four-wheel drive vehicles have a hybrid specification in which an electric motor is mounted on the other of the front and rear wheels. For example,
オンディマンドタイプのハイブリッド四輪駆動車両では、特許文献2に開示されているように、直結四輪駆動状態として回生制動することにより、二輪駆動状態よりも多くの回生制動力を得て二輪駆動状態よりも多くの運動エネルギーを車両から回収できる。
In an on-demand type hybrid four-wheel drive vehicle, as disclosed in
ところが、直結四輪駆動状態では、特許文献2の図5に示すように、前後制動力配分が理想制動力配分線上を動く。また、高μ路上において電子制御カップリングの締結力が中程度であっても、低μ路では直結状態になる場合がある。このようなことから、理想制動力配分線上では最大の制動力が得られるものの、車輪がロックした場合には前後同時になる。車輪が前後同時にロックすると、ヨー安定性が低下し、スピンする可能性が高くなる。
However, in the direct-coupled four-wheel drive state, as shown in FIG. 5 of
代表的な本発明の一つは、回生制動時のヨー安定性を向上させることができるハイブリッド四輪駆動車の回生制動力制御装置を提供する。 One of the representative aspects of the present invention provides a regenerative braking force control device for a hybrid four-wheel drive vehicle capable of improving yaw stability during regenerative braking.
ここに、代表的な本発明の一つは、前後輪の一方で常時駆動される第1駆動輪を第1動力源(例えばエンジン)で駆動し、前後輪の他方で必要に応じて駆動される第2駆動輪を第2動力源(例えば電動機)で駆動し、クラッチ機構によって第1駆動輪と第2駆動輪との間の機械的な接続状態を開放状態から直結状態まで変化させることができるハイブリッド四輪駆動車両において、回生制動時、クラッチ機構が開放状態にあるときには、第2駆動輪の制動力を理想制動力配分よりも大きく設定することを特徴とする。 Here, in one of the representative aspects of the present invention, the first drive wheel that is always driven on one of the front and rear wheels is driven by a first power source (for example, an engine), and the other front and rear wheels are driven as necessary. The second driving wheel is driven by a second power source (for example, an electric motor), and the mechanical connection state between the first driving wheel and the second driving wheel is changed from the open state to the direct connection state by the clutch mechanism. In the hybrid four-wheel drive vehicle that can be used, the braking force of the second driving wheel is set larger than the ideal braking force distribution when the clutch mechanism is in an open state during regenerative braking.
代表的な本発明の一つによれば、回生制動時のヨー安定性を向上させながら、通常の制動力配分よりも回生制動力が大きく取ることができる。 According to one of the representative aspects of the present invention, the regenerative braking force can be greater than the normal braking force distribution while improving the yaw stability during regenerative braking.
直結四輪駆動状態にするにあたってはクラッチ機構を完全締結状態とする。このようにすれば、前後の制動力配分が理想制動力配分となるので、全制動力に対する回生制動力の割合を大きく設定しても回生制動力を前後輪に分散させることができ、タイヤの摩擦限界内において効率良く回生エネルギーを回収できると共に、操縦性も良くすることができる。 The clutch mechanism is in a completely engaged state when the direct-coupled four-wheel drive state is set. In this way, since the front and rear braking force distribution becomes the ideal braking force distribution, the regenerative braking force can be distributed to the front and rear wheels even if the ratio of the regenerative braking force to the total braking force is set large. The regenerative energy can be efficiently recovered within the friction limit, and the maneuverability can be improved.
回生制動開始にあったっては、クラッチ機構を完全締結状態としてから、前後輪の制動力を調整する。このようにすれば、制動の開始から前後の制動力配分が理想制動力配分となるので、後輪の先ロックを防ぎ、ヨー安定性を確保することができる。 When starting regenerative braking, the braking force of the front and rear wheels is adjusted after the clutch mechanism is completely engaged. In this way, since the braking force distribution before and after the start of braking becomes the ideal braking force distribution, it is possible to prevent the front wheels from being locked and to ensure yaw stability.
また、車輪のロック傾向を検知し、この検知結果から車輪がロックに至ると判断した場合には、回生制動力を減じてから、クラッチ機構を開放状態とする。このようにすれば、制動途中に低μ路へ進入しても、後輪のロックを防ぎ、ヨー安定性を確保することができる。 Further, when the tendency of the wheels to be locked is detected and it is determined from the detection result that the wheels are locked, the regenerative braking force is reduced, and then the clutch mechanism is released. In this way, even if the vehicle enters a low μ road during braking, the rear wheels can be prevented from being locked and yaw stability can be ensured.
以上説明した代表的な本発明の一つによれば、スピンを抑制しながら、効率良く回生エネルギーを回収することができる。 According to one of the representative inventions described above, regenerative energy can be efficiently recovered while suppressing spin.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明が適用される、オンディマンドタイプのハイブリッド四輪駆動車両(以下、単に「車両」という)1の駆動系の構成を示す。 FIG. 1 shows the configuration of a drive system of an on-demand type hybrid four-wheel drive vehicle (hereinafter simply referred to as “vehicle”) 1 to which the present invention is applied.
車両1の前側にはエンジン2とトランスアクスル3(変速機と差動装置(デファレンシャルギア)とトランスファの一体化装置)が配設されている。車両1の後側にはクラッチ機構15とモータジェネレータ6と後輪差動装置(デファレンシャルギア)7が配設されている。エンジン2の動力はトランスアクスル3および前輪ドライブシャフト4を介して前輪5に伝達される。これによって前輪5が駆動される。
On the front side of the
モータジェネレータ6の動力は後輪減速機18,後輪差動装置7および後輪ドライブシャフト8を介して後輪9に伝達される。これによって後輪9を駆動する。モータジェネレータ6と後輪減速機18の間にはクラッチ15が配設されている。このクラッチ15は通常は締結されているが、開放することでモータジェネレータ6と後輪差動装置7との間の動力の伝達を断つことができる。
The power of the
尚、減速機18が無くモータジェネレータ6の動力が直接に後輪差動装置7に入力される構成でもよいし、またクラッチ15が無い構成でもよい。
Note that there may be a configuration in which the
前輪には前輪メカブレーキ16が、後輪には後輪メカブレーキ17がそれぞれ配設されており、ブレーキ制御装置19で制動力が調節される。
A front wheel
前輪ドライブシャフト4および前輪5と後輪ドライブシャフト8および後輪9の間にはプロペラシャフト10と電子制御カップリング11が配設されており、電子制御カップリング11によって前方からの動力および後方からの動力がお互いに伝達される。このお互いに伝達される動力は電子制御カップリング11の締結力の強弱によって能動的に調整される。つまり電子制御カップリング11が完全開放で無ければ、エンジン2の動力のみ、またはモータジェネレータ6の動力のみで四輪駆動状態での走行が可能である。この電子制御カップリング11は公知の技術であるが、能動的に締結力が調整可能であれば、油圧多板クラッチのような装置でも良い。
A
電子制御カップリング11は電子制御カップリング制御装置18によってその締結力が調整される。
The fastening force of the
尚、本実施例では、エンジン2としてガソリンエンジンを用いた場合を例に挙げて説明する。エンジン2としては、ディーゼルエンジン又は水素エンジン或いはガスエンジン若しくはバイオ燃料エンジンなど、他のエンジンを用いても構わない。
In this embodiment, a case where a gasoline engine is used as the
また、本実施例では、モータジェネレータ6として、三相交流同期機、例えば回転磁界を発生する電機子、及び永久磁石を備えた界磁から構成された永久磁石界磁型三相交流同期機を用いた場合を例に挙げて説明する。モータジェネレータ6としては三相交流誘導機或いは直流機を用いても構わない。また、三相交流同期機としては、回転磁界を発生する電機子、及び界磁巻線を備えた界磁から構成された巻線界磁型三相交流同期機を用いてもよい。
In the present embodiment, the
モータジェネレータ6の電機子にはインバータ装置12を介して蓄電装置13が電気的に接続されている。
A
蓄電装置13はモータジェネレータ6の駆動用直流電源であり、車載補機用バッテリよりも高電圧のバッテリ、例えばリチウムイオンバッテリ或いはニッケル水素バッテリにより構成されている。
The
尚、本実施例では、蓄電装置13を高電圧のバッテリにより構成した場合を例に挙げて説明する。蓄電装置13としては大容量のキャパシタ或いはコンデンサを用いても構わない。
In the present embodiment, a case where the
インバータ装置12はモータジェネレータ6の電機子と蓄電装置13との間において直流電力から三相交流電力への電力変換、及び三相交流電力から直流電力への電力変換を行う電力変換装置であり、電力変換回路を備えている。電力変換回路は、二つのスイッチング半導体素子を電気的に直列に接続した一相分の直列回路が三相分、蓄電装置8の直流正極と負極との間に対して電気的に並列に接続されることにより構成されている。各直列回路の中点にはモータジェネレータ6の電機子の対応する相の巻線が電気的に接続されている。
The
尚、本実施例では、電力変換用の六つのスイッチング半導体素子として、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)を用いた場合を例に挙げて説明する。スイッチング半導体素子としては、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ(MOSFET)を用いても構わない。 In the present embodiment, an example in which an insulated gate bipolar transistor (IGBT) is used as the six switching semiconductor elements for power conversion will be described. As the switching semiconductor element, a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) may be used.
エンジン2の作動はエンジン制御装置(図示省略)によって制御されている。エンジン制御装置は、エンジンコンポーネント機器(空気絞り弁,吸排気弁,燃料噴射弁など)に対して指令信号を出力してエンジンコンポーネント機器の駆動を制御し、エンジン2に供給される空気量,燃料量などを制御する。
The operation of the
モータジェネレータ6の作動はモータ制御装置14によって制御されている。モータ制御装置14は、インバータ装置12に対して駆動指令信号を出力してインバータ装置12の駆動を制御し、モータジェネレータ6の電機子と蓄電装置13との間の電力を制御する。
The operation of the
蓄電装置13から供給された直流電力がインバータ装置12によって三相交流電力に変換された後、モータジェネレータ6の電機子に供給されると、モータジェネレータ6は力行動作、すなわち電動機として動作し、正の回転動力を発生する。このモータジェネレータ6の力行動作によって、エンジン2によって駆動される前輪5に対しての駆動アシストが可能である。
When the DC power supplied from the
一方、制動時などの状態で後輪9からの動力によってモータジェネレータ6が駆動されると、モータジェネレータ6は回生(発電)動作、すなわち発電機として動作し、三相交流電力および負の回転動力を発生する。発生した三相交流電力はインバータ装置12によって直流電力に変換された後、蓄電装置13に供給される。これにより、蓄電装置13の蓄電及び回生制動が可能である。
On the other hand, when the
電子制御カップリング11が開放状態であれば、駆動アシストによる駆動力および回生制動による制動力は後輪9にのみ伝達される。電子制御カップリング11に締結力が発生して入れれば、その締結力に準じて、前方および後方からの駆動力および制動力がプロペラシャフト10を介して前輪5および後輪9に相互に伝達される。
If the
図2は、車両1に搭載された複数の制御装置間の接続関係及び制御装置と複数のセンサとの間の接続関係を示しており、モータジェネレータ制御装置(以下、単に「モータ制御装置」という)14に入力される信号をまとめたものである。
FIG. 2 shows a connection relationship between a plurality of control devices mounted on the
モータ制御装置14には、モータジェネレータ6の制御に必要な複数の入力情報に対応する複数の信号が入力されている。
A plurality of signals corresponding to a plurality of input information necessary for controlling the
複数の入力情報としては、例えばアクセルペダルセンサ20の出力信号(エンジン2の空気絞り弁の開度でも良い),ハンドル角センサ21の出力信号,ブレーキペダルスイッチ22の出力信号(ブレーキペダル踏込量でも良い),車輪速センサ23(4輪とも),前後加速度センサ24,マスターシリンダ圧センサ25,シフトレバー位置センサ26,パーキングブレーキスイッチ27,蓄電装置13のバッテリ制御装置から出力されたバッテリ状態情報28(例えば充電量(SOC)情報,充放電許容電力情報など),電流センサ29(モータジェネレータ6とインバータ装置12との間に流れる三相交流電流を検出),モータ回転位置センサ30(モータジェネレータ6の回転位置を検出、例えばレゾルバなどの磁極位置センサ)などがある。
As the plurality of input information, for example, an output signal of the accelerator pedal sensor 20 (which may be the opening of the air throttle valve of the engine 2), an output signal of the handle angle sensor 21, and an output signal of the brake pedal switch 22 (even the brake pedal depression amount) Good), wheel speed sensor 23 (for all four wheels),
モータ制御装置14は、通信ネットワークによってエンジン制御装置31,電子制御カップリング制御装置17,ブレーキ制御装置18を含む他の制御装置と電気的に接続され、相互に信号伝送が可能である。モータ制御装置14に入力される複数の入力情報は、各センサから直接入力されるか、或いは通信ネットワークを介して信号伝送される。
The
モータ制御装置14は、半導体装置であるマイクロコンピュータ及び記憶装置を含む複数の電子部品が電子回路基板に実装されて電気的に接続されることにより構成されている。マイクロコンピュータはモータジェネレータ制御部を備えている。それらの制御部はソフトウエアによって構成されている。
The
モータジェネレータ制御部は、インバータ装置12のスイッチング半導体素子をオンオフさせるための駆動指令信号をインバータ装置12に出力してインバータ装置12による電力変換を制御し、これによってモータジェネレータ6の作動を制御する制御演算部であり、モータジェネレータ6に対するトルク指令値,モータジェネレータ6の磁極位置,インバータ装置12とモータジェネレータ6との間の三相交流電流値を含む複数の入力情報に基づいて、インバータ装置12のスイッチング半導体素子をオンオフするための駆動指令値を演算し、その駆動指令値を出力情報として、その駆動指令値に対応する信号(例えばPWM(パルス幅変調)信号)をインバータ装置12の駆動回路に出力する。
The motor generator control unit outputs a drive command signal for turning on and off the switching semiconductor element of the
ブレーキ制御装置19は、半導体装置であるマイクロコンピュータ及び記憶装置を含む複数の電子部品が電子回路基板に実装されて電気的に接続されることにより構成されている。マイクロコンピュータはブレーキ制御部を備えている。それらの制御部はソフトウエアによって構成されている。
The
ブレーキ制御部は前輪のメカブレーキ16と後輪のメカブレーキ17の油圧を調整するため、例えば切換弁やリニア調整弁やポンプモータなどを制御している。
The brake control unit controls, for example, a switching valve, a linear adjustment valve, a pump motor, and the like in order to adjust the hydraulic pressure of the
電子制御カップリング制御装置18は、半導体装置であるマイクロコンピュータ及び記憶装置を含む複数の電子部品が電子回路基板に実装されて電気的に接続されることにより構成されている。マイクロコンピュータは電子制御カップリング制御部を備えている。それらの制御部はソフトウエアによって構成されている。電子制御カップリング制御部は例えば電流制御によって、電子制御カップリング11の締結力を調整している。
The electronic control
次に、直結四輪駆動状態で回生制動を行う利点について説明する。 Next, an advantage of performing regenerative braking in a directly connected four-wheel drive state will be described.
図3はタイヤの制動力限界と前後の制動力配分を表した物である。X軸が前輪制動力、Y軸が後輪制動力であり、線分pqは前輪の高μ路での制動力限界線、線分qrは後輪の高μ路での制動力限界線を表している、つまり、前輪と後輪の制動力の配分は四角形opqrの内側で配分することが可能である。X軸とY軸の分解能が同じであれば、例えば減速度αのような右下がり45度の線が等減速度の線であり、右側に行くほど減速度が高くなる。(1)の曲線は所謂、理想制動力配分線であり、前後の荷重配分に減速度を乗じたものである。(1)の理想制動力配分線の端点が前輪制動力限界線と後輪制動力限界線の交点qであるように、この線上では前後のタイヤで発生できる最大減速度での制動が発揮できるが、車輪のロックは前後同時である。 FIG. 3 shows the braking force limit of the tire and the braking force distribution before and after. The X-axis is the front wheel braking force, the Y-axis is the rear wheel braking force, the line segment pq is the braking force limit line on the front wheel high μ road, and the line qr is the rear wheel braking force limit line on the high μ road. In other words, the braking force distribution between the front wheels and the rear wheels can be distributed inside the square opqr. If the X-axis and Y-axis resolutions are the same, for example, a 45 ° downward-sloping line such as the deceleration α is a constant deceleration line, and the deceleration increases as it goes to the right. The curve (1) is a so-called ideal braking force distribution line, which is obtained by multiplying the front and rear load distribution by a deceleration. As shown in (1), the end point of the ideal braking force distribution line is the intersection point q between the front wheel braking force limit line and the rear wheel braking force limit line, and braking at the maximum deceleration that can be generated by the front and rear tires can be exhibited on this line. However, the wheels are locked at the same time.
四角形opqrは、路面μが下がれば例えば四角形op′q′r′のように小さくなってしまう。この(1)の理想制動力配分線より下側では、後輪の制動力限界線よりも先に前輪の制動力限界線に達してしまうので車輪のロックは前輪が先に起こる。一方この(1)の理想制動力配分線はよりも上側では前輪の制動力限界線よりも先に後輪の制動力限界線に達してしまうので車輪のロックは後輪が先に起こる。 The quadrangle opqr becomes smaller as the quadrangle op′q′r ′, for example, when the road surface μ decreases. Below the ideal braking force distribution line of (1), the braking force limit line of the front wheel is reached before the braking force limit line of the rear wheel, so that the front wheel is locked first. On the other hand, the ideal braking force distribution line of (1) reaches the braking force limit line of the rear wheel before the braking force limit line of the front wheel above the braking force limit line, so that the wheel is locked before the rear wheel.
後輪がロックすると、後輪の横力が極端に小さくなるためヨー安定性が低下してスピン傾向となり非常に危険である。場合によっては路外逸脱することも考えられる。よって一般的な車両は、通常は(1)の理想制動力配分線よりも下側の(2)のような制動力配分線を採用し、制動時にスピン傾向にならないようにしている。 When the rear wheel is locked, the lateral force of the rear wheel becomes extremely small, so the yaw stability is lowered and a spin tendency tends to occur, which is very dangerous. In some cases, it is possible to deviate from the road. Therefore, a general vehicle usually employs a braking force distribution line as shown in (2) below the ideal braking force distribution line of (1) so as not to have a spin tendency during braking.
ここで、図1の車両1ではエンジン2から見れば、電子制御カップリング11よりも下流側の後輪側にモータジェネレータ6が配設されている。電子制御カップリング11が開放状態で通常の制動力配分線である(2)の制動力配分で減速度αの制動を行うとすると、制動力配分は点Aである。
Here, in the
ここで、図3の減速度αでの全制動力を100とし、点Aの前後制動力配分を
前輪制動力:後輪制動力=70:30 ・・・・・・・・・・(1)
とする。
Here, assuming that the total braking force at the deceleration α in FIG. 3 is 100, the front-rear braking force distribution at point A is the front wheel braking force: rear wheel braking force = 70: 30 (1) )
And
この配分線上では後輪制動力以上の回生制動力は得ることができないので、
点Aでの後輪による最大の回生制動力=30 ・・・・・・・・・・(2)
である。
Since it is not possible to obtain a regenerative braking force greater than the rear wheel braking force on this distribution line,
Maximum regenerative braking force by rear wheels at point A = 30 (2)
It is.
もしもモータジェネレータ6が電子制御カップリング11よりも上流側の前輪側に配設されていれば、最大70の回生制動力を得ることができる。つまり前輪側にモータジェネレータ6が配設されていたほうが回生エネルギーをより回収できることになる。
If the
しかしながら、前輪駆動車両の後輪側にモータジェネレータ6を配設することで図1の車両1を構成することは、少ない改造でのハイブリッド化が実現できるという大きな利点が有るのである。
However, configuring the
ここで、図1の車両1において、上記と同じ減速度αで回生制動力をもっと大きく得ようとすれば、例えば図4の点Bの制動力配分とすれば良い。
Here, in the
ここで、点Bの前後制動力配分を
前輪制動力:後輪制動力=45:55 ・・・・・・・・・・(3)
とする。
Here, the front / rear braking force distribution at point B is determined as follows: front wheel braking force: rear wheel braking force = 45: 55 (3)
And
つまり
点Bでの後輪による最大の回生制動力=55 ・・・・・・・・・・(4)
である。
That is, the maximum regenerative braking force by the rear wheels at point B = 55 (4)
It is.
よって、式(2)および式(4)より制動力配分は、点Aよりも点Bの方が大きな回生制動力を得ることができる。つまりより大きな回生エネルギーを回収できる。 Therefore, the regenerative braking force can be obtained at the point B greater than the point A in the braking force distribution from the equations (2) and (4). In other words, larger regenerative energy can be recovered.
ただし、点Bの制動力配分は、前記のように(1)の理想制動力配分線よりも上側に位置するため、路面μが下がり、制動力限界が例えば四角形op′q′r′になると車輪ロックが後輪に先に起きてしまうので、車両のヨー安定性の観点からは良くない。 However, since the braking force distribution at the point B is located above the ideal braking force distribution line of (1) as described above, the road surface μ is lowered and the braking force limit becomes, for example, a square op′q′r ′. The wheel lock occurs first on the rear wheel, which is not good from the viewpoint of vehicle yaw stability.
そこで、回生制動時に電子制御カップリング11を完全締結して直結四輪駆動状態としてしまうのである。直結四輪駆動状態であれば、前記のように前輪制動力および後輪制動力は減速度αでの前後荷重配分によってそれぞれ前後に配分されるから、制動力配分は理想制動力配分線上の点Cに移動する。
Therefore, the electronically controlled
これを計算によって検証する。 This is verified by calculation.
理想制動力配分は、前後荷重配分と同じであるから、減速度αでの前後荷重配分、つまり制動力配分は
前輪荷重配分:後輪荷重配分=前輪制動力配分:後輪制動力配分
=65[%]:35[%]・・・・・・・・・・(5)
となる。
Since the ideal braking force distribution is the same as the front / rear load distribution, the front / rear load distribution at the deceleration α, that is, the braking force distribution is the front wheel load distribution: rear wheel load distribution = front wheel braking force distribution: rear wheel braking force distribution.
= 65 [%]: 35 [%] (5)
It becomes.
点Bの前輪制動力45は、直結四輪駆動状態で式(5)の配分率で前後に配分されるから、
前輪配分 45×65[%]=29.25 ・・・・・・・・・・(6)
後輪配分 45×35[%]=15.75 ・・・・・・・・・・(7)と前後に配分される。
Since the front wheel braking force 45 at the point B is distributed back and forth at the distribution rate of the expression (5) in the direct-coupled four-wheel drive state,
Front wheel distribution 45 x 65 [%] = 29.25 (6)
Rear wheel distribution 45 × 35 [%] = 15.75 (7) and distributed back and forth.
点Bの後輪制動力55も同じく直結四輪駆動状態で式(5)の配分率で前後に配分されるから、
前輪配分 55×65[%]=35.75 ・・・・・・・・・・(8)
後輪配分 55×35[%]=19.25 ・・・・・・・・・・(9)
と前後に配分される。
Since the rear wheel braking force 55 of the point B is also distributed back and forth at the distribution rate of the equation (5) in the direct-coupled four-wheel drive state,
Front wheel distribution 55 x 65 [%] = 35.75 (8)
Rear wheel distribution 55 x 35 [%] = 19.25 (9)
And distributed back and forth.
よって、前後制動力配分は
前輪制動力 29.25+35.75=65 ・・・・・・・・・・(10)
後輪制動力 15.75+19.25=35 ・・・・・・・・・・(11)
となる。
Therefore, the front / rear braking force distribution is the front wheel braking force 29.25 + 35.75 = 65 (10)
Rear wheel braking force 15.75 + 19.25 = 35 (11)
It becomes.
つまり
前輪制動力:後輪制動力=65:35 ・・・・・・・・・・(12)
となっており、式(5)と合致する。
That is, front wheel braking force: rear wheel braking force = 65: 35 (12)
Which is consistent with Equation (5).
以上より、後輪に配設されたモータジェネレータ6で回生制動力を十分に発揮させるためには前後の制動力配分を理想制動力配分よりも後輪を優勢にし、直結四輪駆動状態とすればよいのである。
From the above, in order for the
制動開始前は制動力が0であるから、点oである。つまり、減速度αで制動を開始したら制動力の調整と直結四輪駆動への駆動状態の変更を行って点oから点Cへ遷移すればよい。ただし、点Cは理想制動力配分線上で前後輪同時ロックあるから、通常制動力配分よりはヨー安定性が良くない。よって、もし車輪がロック傾向となれば、制動力の調整と前後輪開放を行って点Cから(2)の通常制動力配分線上の点Aに遷移すればよいのである。 Since the braking force is 0 before the start of braking, it is point o. That is, when braking is started at the deceleration α, the braking force is adjusted and the driving state is changed to the direct-coupled four-wheel drive, and the transition from the point o to the point C may be performed. However, since the point C has the front and rear wheels simultaneously locked on the ideal braking force distribution line, the yaw stability is not better than the normal braking force distribution. Therefore, if the wheel tends to lock, the braking force is adjusted and the front and rear wheels are opened, and the point C is shifted to the point A on the normal braking force distribution line (2).
次に、直結四輪駆動状態での回生制動の具体的な方法について述べる。 Next, a specific method of regenerative braking in the directly connected four-wheel drive state will be described.
まず、回生制動の開始方法について述べる。 First, a method for starting regenerative braking will be described.
運転者の制動開始要求を検知したら、運転者の要求制動力に応じて前輪をメカブレーキで制動し、後輪をモータジェネレータ6で回生制動する。ここで、メカブレーキとはディスクブレーキやドラムブレーキなどの公知の技術である。このときの後輪回生制動力をより大きく取りたいので、前輪メカブレーキ制動力と後制回生制動力の配分は理想制動力配分線よりも上の範囲内、例えば前記の点Bとする。このままでは後輪先ロックの特性なので、電子制御カップリングを完全締結して理想制動力配分線上の点Cに遷移させ、前後同時ロックの特性にさせる。この動作、つまり制動と電子制御カップリング11の締結を瞬時に行う必要がある。
When the driver's braking start request is detected, the front wheels are braked with a mechanical brake according to the driver's required braking force, and the rear wheels are regeneratively braked with the
ここで、制動と電子制御カップリング11の締結を瞬時に行う方法の第1の案として、図5(a)のように、先に前輪メカブレーキ力と後輪回生制動力を発生させて、次に電子制御カップリング11を締結するシーケンスを考える。このシーケンスでは、制動力配分点は、点o→点B→点Cと遷移する。
Here, as a first proposal for instantaneously engaging the brake and the
具体的には下記の2段階となる。 Specifically, there are the following two stages.
(1)前輪メカブレーキ制動力と後輪回生制動力を同時に増加させるので、点o→点Bに遷移する。 (1) Since the front wheel mechanical brake braking force and the rear wheel regenerative braking force are increased simultaneously, the transition from point o to point B is made.
(2)電子制御カップリング11を締結するので、点B→点Cに遷移する。
(2) Since the
この(1)の段階で、点Bでは高μ路でも後輪の制動力限界近くまで後輪の制動力を発生しているため、後輪の横力が小さくなり、オーバーステア傾向となり、ヨー安定性が悪化する。 At the stage of (1), at point B, the rear wheel braking force is generated to near the braking force limit of the rear wheel even on a high μ road, so that the lateral force of the rear wheel is reduced, and an oversteer tendency occurs. Stability deteriorates.
また、例えば路面μが小さくなり四角形opqrが四角形op′q′r′となった場合は後輪の制動力が後輪制動力限界線よりも外側になってしまうため、後輪がロックしてしまい、ヨー安定性が悪化してスピン、ひいては路外逸脱の可能性が高くなる。 Further, for example, when the road surface μ becomes small and the square opqr becomes the square op′q′r ′, the braking force of the rear wheel is outside the rear wheel braking force limit line, so the rear wheel is locked. As a result, the yaw stability deteriorates, and the possibility of spin, and thus off-road departure increases.
次に、制動力の増加と電子制御カップリング11の開放を瞬時に行う方法の第2の案として、図5(b)のように、先に電子制御カップリング11を完全締結し、次に制動力を増加させるシーケンスを考える。このシーケンスでは、制動力配分点は、点o→点Cと遷移する。
Next, as a second method of instantaneously increasing the braking force and opening the
具体的には下記の2段階となる。 Specifically, there are the following two stages.
(1)電子制御カップリング11を締結して直結四輪駆動状態にするが、制動力は0なので、点oのままとなる。
(1) The electronically controlled
(2)前輪メカブレーキ制動力と後輪回生制動力を同時に増加させるので、理想制動力配分線上を動き点o→点Cに遷移する。 (2) Since the front-wheel mechanical brake braking force and the rear-wheel regenerative braking force are increased simultaneously, the movement point o changes to the point C on the ideal braking force distribution line.
制動開始直後から直結四輪駆動状態で理想制動力配分線上であるから、案1よりも後輪の横力も確保出きるので操安性が良い。
Since it is on the ideal braking force distribution line in the direct-coupled four-wheel drive state immediately after the start of braking, the lateral force of the rear wheels can be secured more than
また、例えば路面μが小さくなり四角形opqrが四角形op″q″r″となった場合は点q″で前輪と後輪が同時にロックしてしまうが、この対処方法は後述する。 For example, when the road surface μ becomes small and the quadrangle opqr becomes a quadrangle op ″ q ″ r ″, the front wheel and the rear wheel are simultaneously locked at the point q ″.
この二つの案を比較すれば、操安性の良い第2の案を選択することは明白である。 If these two plans are compared, it is clear that the second plan with good maneuverability is selected.
次に、直結四輪駆動状態での回生制動時に低μ路に進入した場合を考える。 Next, consider a case where the vehicle enters a low μ road during regenerative braking in a directly connected four-wheel drive state.
点Cの制動状態で、低μ路に進入したとする。低μ路での制動力限界は前記のように図6に示すように四角形op″q″r″と小さくなっている。この時点で車輪は前後同時ロックしてしまう。制動力を減じて車輪ロックを回避しても、更に路面μが下がれば、再び前後同時ロックに陥ってしまう。 It is assumed that the vehicle enters a low μ road in a braking state at point C. As described above, the braking force limit on the low μ road is as small as a square op "q" r "as shown in Fig. 6. At this point, the wheel is locked simultaneously in the front and rear. Even if the lock is avoided, if the road surface μ is further lowered, it will fall into the simultaneous forward and backward lock again.
つまり車輪のロック傾向を検知したら、総制動力の低減と電子制御カップリング11の開放を瞬時に行い、(2)の通常制動での制動力配分線上に遷移するのである。結果的に点Cから点Dに遷移するので、車輪ロック検知前の前輪メカブレーキと後輪回生制動力の配分である点Bと遷移後の点Dを比較すれば分かるように、前輪制動力は増加させて、後輪回生制動力を減じるのである。このとき減速度はαからβへ減じてしまう。
In other words, when the wheel locking tendency is detected, the total braking force is reduced and the
ここで、制動力の低減と電子制御カップリング11の開放を瞬時に行う方法の第1の案として、図7(a)に示すように先に電子制御カップリング11を開放し、次に制動力を減じるシーケンスを考える。このシーケンスでは、制動力配分が点C→点B→点Dと遷移する。
Here, as a first method of instantaneously reducing the braking force and opening the
具体的には下記の2段階となる。 Specifically, there are the following two stages.
(1)電子制御カップリング11の開放でカップリング締結力による制動力の分散が無くなるので、点Cから点Bへ遷移する。
(1) Since the dispersion of the braking force due to the coupling fastening force is eliminated by opening the
(2)前輪制動力の増加と後輪回生制動力の増加を同時に行うので、点Bから点Dへ遷移する。 (2) Since the front wheel braking force and the rear wheel regenerative braking force are increased simultaneously, the transition from point B to point D is made.
この(1)で、低μの制動力限界である四角形op″q″r″の外にいる時間が長くなってしまう。この間に車両に外乱が与えられると、ヨー安定性を保つことが困難になってしまい、最悪、路外への逸脱等も起こり得て非常に危険である。 This (1) results in a longer time outside the square op ″ q ″ r ″, which is the low μ braking force limit.If disturbance is applied to the vehicle during this time, it is difficult to maintain yaw stability. In the worst case, it is very dangerous that a departure from the road can occur.
次に、制動力の低減と電子制御カップリング11の開放を瞬時に行う方法の第2の案として、図7(b)に示すように先に制動力を減じ、次に電子制御カップリング11を開放するシーケンスを考える。このシーケンスでは、制動力配分点は、点C→点E→点Dと遷移する。
Next, as a second method of instantaneously reducing the braking force and opening the
具体的には下記の2段階となる。 Specifically, there are the following two stages.
(1)前輪制動力の増加と後輪回生制動力の増加を同時に行うので、点Cから点Eへ遷移する。 (1) Since the front wheel braking force and the rear wheel regenerative braking force are increased simultaneously, the transition from point C to point E is made.
(2)電子制御カップリング11の開放でカップリング締結力による制動力の分散が無くなるので、点Eから点Dへ遷移する。
(2) Since the dispersion of the braking force due to the coupling fastening force is eliminated by opening the
つまり低μの低μの制動力限界である四角形op″q″r″にとどまることになるので、ヨー安定性を保ち易く、操安性が良い。 That is, since it remains in the square op "q" r "which is the low μ braking force limit, it is easy to maintain yaw stability and the operability is good.
この二つの案を比較すれば、第2の案を選択することは明白である。 If these two plans are compared, it is clear that the second plan is selected.
以上より、制動開始時に直結四輪駆動状態の回生制動として制動力を上昇させるときのシーケンスでは、第2の案である、「まず電子制御カップリングを締結し、その後制動力を調整する」を選択する。 From the above, in the sequence for increasing the braking force as regenerative braking in the direct-coupled four-wheel drive state at the start of braking, the second proposal, “First, electronically coupled coupling and then adjust braking force” select.
また、直結四輪駆動状態での回生制動で低μ路に進入した場合の、制動力を減少させるときのシーケンスでは、第2の案である、「まず制動力を調整し、次に電子制御カップリングを開放するシーケンス」を選択するとする。 In addition, in the sequence for reducing the braking force when entering a low μ road by regenerative braking in the state of direct-coupled four-wheel drive, the second plan is “First adjust braking force, then electronic control. It is assumed that “sequence for releasing coupling” is selected.
ここから、上記の2案を選択した具体的な制動力調整と電子制御カップリング11の動作について図8と図9で説明する。
The specific braking force adjustment and the operation of the
以上の結果を高μ路での制動開始から、低μ路への進入,停止までのタイムチャートが図8である。また、その時の制動力配分が図9である。 FIG. 8 is a time chart of the above results from the start of braking on the high μ road to the entry and stop of the low μ road. Also, the braking force distribution at that time is shown in FIG.
まず、図8の(1)で制動開始を検知する。制動開始の開始の検知は、例えばブレーキスイッチの信号やマスターシリンダ圧力の測定で可能である。 First, the braking start is detected in (1) of FIG. The start of braking can be detected, for example, by measuring a brake switch signal or master cylinder pressure.
制動開始の検知後、まず、電子制御カップリング11を締結する。その後、図8の(2)で制動を開始するために運転者の要求減速度または要求制動力に応じて上昇させる。要求減速度または要求制動力の設定方法は、例えばマスターシリンダ圧力に応じたマップによって設定する方法がある。前輪メカブレーキと後輪回生制動力の配分は、例えば図9の点Bのように電子制御カップリング11が開放状態であったとしたときに理想制動力配分よりも上方かつ高μ路での後輪制動力限界線よりも下側の範囲に入るように設定する。このとき電子制御カップリング11が締結で直結四輪駆動状態であるから、実際の前後の制動力配分は点Cである。
After detecting the start of braking, first, the
上記の、電子制御カップリング11が開放状態であったとしたときの後輪の回生制動力は高μ路面での制動力限界線を越えないように設定する方が良いとしたことには理由がある。高μ路面での制動力限界線を越える例えば点Xに設定すると、もし電子制御カップリング11が故障して突然開放状態になったときには、点Cから点Xへ遷移して高μ路面でも後輪がロックしてしまう。前記のように後輪がロックするとヨー安定性が悪化して、最悪の場合には路外逸脱もありえるからである。
The reason is that it is better to set the regenerative braking force of the rear wheel so that it does not exceed the braking force limit line on the high μ road surface when the
次に、例えば低μ路に進入した結果、図8の(3)で車輪ロック傾向を検知する。車輪のロック傾向は、例えば車輪速度および加速度から求めた擬似車体速度と車輪速度の差、車輪のスリップ率、車輪の加速度などから検知できる。具体的な方法は既に種々の方法が公知であるからここでは割愛する。 Next, for example, as a result of entering a low μ road, a wheel lock tendency is detected in (3) of FIG. The wheel lock tendency can be detected from, for example, the difference between the pseudo vehicle speed and the wheel speed obtained from the wheel speed and acceleration, the wheel slip ratio, the wheel acceleration, and the like. Since various methods are already known, they are omitted here.
図8の(3)の車輪ロック傾向の検知は図9の点Cである。点Cから、その時の前輪制動力限界線と通常の制動力配分線上との交点である点Dが判明する。点Dの求め方の例としては、予めマップとして用意しておけば良い。 Detection of the wheel lock tendency in (3) of FIG. 8 is point C in FIG. From point C, point D, which is the intersection of the front wheel braking force limit line at that time and the normal braking force distribution line, is found. As an example of how to obtain the point D, a map may be prepared in advance.
点Dが求まれば点Dでの減速度が求まる。この求まった減速度を目標に減速度フィードバックを行いながら前輪の制動力を増加させ、後輪の回生制動力を減少させる。 If the point D is obtained, the deceleration at the point D is obtained. The braking force of the front wheels is increased while the deceleration feedback is performed with the obtained deceleration as a target, and the regenerative braking force of the rear wheels is decreased.
路面μは一定ではないから、点Dに遷移しても更にロック傾向となる場合もありえる。その場合は所謂ABS制御を行えばよい。 Since the road surface μ is not constant, there is a possibility that even if the road surface μ transitions to the point D, the road surface μ tends to be further locked. In that case, what is called ABS control may be performed.
以上の説明では、点Bつまり電子制御カップリング11の開放状態での後輪制動力を全て回生制動力としていたが、後輪制動力の一部をメカブレーキの制動力で負担しても良い。
In the above description, the rear wheel braking force when the point B, that is, the electronically controlled
Claims (4)
前記前後輪の他方であり、必要に応じて駆動される第2駆動輪と、
前記第1駆動輪に動力を供給する第1動力源と、
前記第2駆動輪に動力を供給すると共に、前記第2駆動輪から動力の供給を受けて回生する第2動力源と、
前記第1駆動輪と前記第2駆動輪との間に設けられ、前記第1駆動輪と前記第2駆動輪との機械的な接続状態を開放状態から完全締結状態まで変化させられるクラッチ機構と、を備えたハイブリッド四輪駆動車の回生制動力制御装置において、
回生制動時、前記クラッチ機構が開放状態にあるときには、前記第2駆動輪の制動力を理想制動力配分よりも大きく設定する、
ことを特徴とするハイブリッド四輪駆動車の回生制動力制御装置。 A first drive wheel that is one of the front and rear wheels and is always driven; a second drive wheel that is the other of the front and rear wheels and is driven as necessary;
A first power source for supplying power to the first drive wheel;
A second power source that supplies power to the second drive wheel and regenerates by receiving power supplied from the second drive wheel;
A clutch mechanism provided between the first drive wheel and the second drive wheel and capable of changing a mechanical connection state between the first drive wheel and the second drive wheel from an open state to a fully engaged state; In a regenerative braking force control device for a hybrid four-wheel drive vehicle equipped with
During regenerative braking, when the clutch mechanism is in an open state, the braking force of the second drive wheel is set larger than the ideal braking force distribution.
A regenerative braking force control device for a hybrid four-wheel drive vehicle.
回生制動開始には前記クラッチ機構を完全締結状態として直結四輪駆動状態とする、
ことを特徴とするハイブリッド四輪駆動車の回生制動力制御装置。 In the regenerative braking force control device for a hybrid four-wheel drive vehicle according to claim 1,
To start regenerative braking, the clutch mechanism is in a fully engaged state and is in a directly connected four wheel drive state.
A regenerative braking force control device for a hybrid four-wheel drive vehicle.
回生制動開始時、前記クラッチ機構を締結させて直結四輪駆動状態としてから、前記第1及び第2駆動輪の制動力を調整する、
ことを特徴とするハイブリッド四輪駆動車の回生制動力制御装置。 The regenerative braking force control device for a hybrid four-wheel drive vehicle according to claim 2,
When regenerative braking is started, the clutch mechanism is fastened and the four-wheel drive state is set, and the braking force of the first and second drive wheels is adjusted.
A regenerative braking force control device for a hybrid four-wheel drive vehicle.
回生制動時、前記車輪のロック傾向を検知し、この検知結果から前記車輪がロックすると判断した場合には、前記第1及び第2駆動輪の制動力を調整してから、前記クラッチ機構を開放状態にする、
ことを特徴とするハイブリッド四輪駆動車の回生制動力制御装置。 The regenerative braking force control device for a hybrid four-wheel drive vehicle according to claim 2,
During regenerative braking, the tendency of the wheels to lock is detected. If it is determined that the wheels are locked, the clutch mechanism is released after adjusting the braking force of the first and second drive wheels. State
A regenerative braking force control device for a hybrid four-wheel drive vehicle.
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