JP2014122015A

JP2014122015A - ハイブリッド車両用操向装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP2014122015A
Application number: JP2013078585A
Authority: JP
Inventors: Jin Seok Bang; バン、ジン、ソク
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2014-07-03
Also published as: US20140180545A1; DE102013206227A1; KR20140081050A; CN103879441A; CN103879441B; US9199664B2

Abstract

【課題】エンジンの駆動の有無にかかわらず運転者の操舵力を補助できるハイブリッド車両用操向装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】車速、操向角、エンジンＲＰＭを検出するための検出部と、前記エンジンＲＰＭにより制御され、ステアリングホイールの操向のための動力を提供するパワーステアリングポンプ１０と、パワーステアリングポンプ１０とは別個にステアリングコラム部１９に装着され、前記ステアリングホイールの操向のための動力を提供する電気モータユニットと、前記検出部の信号を受けてパワーステアリングポンプ１０及び前記電気モータユニットを制御するハイブリッド制御ユニット（ＨＣＵ）と、を含み、エンジンの駆動の有無にかかわらず運転者の操舵力を補助できることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの駆動の有無にかかわらず運転者の操舵力を補助できるハイブリッド車両用操向装置及びその制御方法に関する。

通常、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ；ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）は、徐々に発展してきたガソリン自動車と電気自動車との技術を適切に組み合わせた車両であるため、燃費の向上と排気ガスの低減とが得られる。

このようなハイブリッド電気自動車においては、モータの動力をトランスミッションで伝達してモータの動力のみを利用する純粋な電気自動車モードのＥＶ（ｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ）走行モードが行われ、前記モータの駆動により、エンジンの起動及びアイドル時のバッテリに対する充電モードが行われる。

また、エンジンの動力を駆動軸に伝達するために、前記エンジンと前記モータとの間にはクラッチが配列されており、それによって、エンジン及びモータの動力を用いたＨＥＶ走行モード、すなわち、前記エンジンの動力を主動力とし、前記モータの動力を補助動力とするＨＥＶ（ｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ）走行モードが行われる。

一方、現在のハイブリッドバスでは、運転者の操舵力を補助するために、一般バスと同様にエンジンに直結されている油圧式ポンプを使用する。

しかし、ハイブリッド車両の特性上、燃費を向上させるために前記ＥＶ走行モードなどのようにエンジンの駆動を停止させる状態がよく発生するが、この際、運転者の操舵力を補助するための油圧式ポンプの作動も停止するため、エンジンの停止状態では運転者の操舵力を補助できない問題がある。

また、ハイブリッド車両には、同一車種の一般エンジン仕様をダウングレード（ＤｏｗｎＧｒａｄｅ；例えば、２９０ｐｓ→２４０ｐｓ）して適用しているが、従来の一般エンジンに設けられている油圧式ポンプは使用できないため、ダウングレードしたエンジンに適用可能な油圧式ポンプを装着しなければならない。

しかしながら、前記ハイブリッド車両、特に、大型ハイブリッドバスの一部の作動条件では、油圧式ポンプの容量不足が発生することがある。

本発明は、前記問題を解決するために発明したものであり、従来の油圧式ポンプとは別途にステアリングコラム部に電気モータユニットを装着することにより、エンジンの駆動の有無にかかわらず運転者の操舵力を補助できるハイブリッド車両用操向装置及びその制御方法を提供することにその目的がある。

前記目的を達成するために、本発明によるハイブリッド車両用操向装置は、車速、操向角、エンジンＲＰＭを検出するための検出部と、前記エンジンＲＰＭにより制御され、ステアリングホイールの操向のための動力を提供するパワーステアリングポンプと、前記パワーステアリングポンプとは別個にステアリングコラム部に装着され、前記ステアリングホイールの操向のための動力を提供する電気モータユニットと、前記検出部の信号を受けて前記パワーステアリングポンプ及び前記電気モータユニットを制御するハイブリッド制御ユニット（ＨＣＵ）と、を含み、エンジンの駆動の有無にかかわらず運転者の操舵力を補助できることを特徴とする。

特に、前記電気モータユニットは、前記ステアリングコラム部に設置され、操向トルク及び角度を測定するためのトルク及び角度センサと、前記ＨＣＵによりトルク制御される電気モータと、前記電気モータの回転速度を減速させるための減速ギアと、を含んで構成されることを特徴とする。

本発明によるハイブリッド車両用操向装置の制御方法は、エンジンを駆動するか否かを判断する段階と、エンジンＲＰＭ、車速、操向角、及び操向角速度を測定する段階と、前記エンジンを駆動する場合は、前記エンジンＲＰＭ、車速、操向角、及び操向角速度の信号の入力を受けてエンジンＲＰＭによりパワーステアリングポンプを制御する段階と、前記エンジンを駆動しない場合は、ステアリングホイールの操向のために電気モータユニットの作動を制御する段階と、を含み、ＥＭＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＭｏｔｏｒＵｎｉｔ）とＶＤＣ（ＶｅｈｉｃｌｅＤｙｎａｍｉｃｃｏｎｔｒｏｌ）を連係してＨＣＵで統合制御を実施することにより、車両の走行安定性を向上できることを特徴とする。

前記電気モータユニットは、モータトルク制御方式で制御され、基準車速以下の低速走行時で且つ操向角が所定値以上である場合は、運転者の操舵力を補助できることを特徴とする。

本発明によるハイブリッド車両用操向装置及びその制御方法の長所を説明すると、次の通りである。

第１に、ダウングレードエンジン用パワーステアリングポンプ（油圧式ポンプ）の装着時にポンプの一部の作動条件で発生する容量不足問題を解決することができる。

第２に、油圧式ポンプの故障時にＥＭＵを非常操向装置として使用することができる。

第３に、ハイブリッドバスのＩＳＧ（ＩｄｌｅＳｔｏｐ＆Ｇｏ）モードの適用時にエンジンが停止（Ｓｔｏｐ）してもＥＭＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＭｏｔｏｒＵｎｉｔ）により操向可能である。

第４に、ＥＭＵとＶＤＣ（ＶｅｈｉｃｌｅＤｙｎａｍｉｃｃｏｎｔｒｏｌ）を連係してＨＣＵ（ＨｙｂｒｉｄＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）で統合制御を実施することにより、車両の走行安定性を向上させることができる。

第５に、従来技術では、ＥＨＰＳ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＨｙｄｒａｕｌｉｃＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ；ＭｏｔｏｒＲＰＭ制御）システムとＭＤＰＳ（ＭｏｔｏｒＤｒｉｖｅｎＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ）システムを同時に使用する操向システムが発表されたことがあるが、この２つのシステムはそれぞれ別途の制御機が必要であり、システムごとに制御方式が異なるため、入力値により時間遅延（Ｔｉｍｅｄｅｌａｙ）が発生して無駄なエネルギーの損失が生じてしまうが、本発明では、ＨＰＳ（ＨｙｄｒａｕｌｉｃＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ；エンジンＲＰＭ制御）とＥＭＵ（モータトルク制御方式）を用いてＨＣＵでＥＭＵのモータトルクを制御することにより、別途の制御機が不要となるため、従来技術に比べて制御しやすく、システムをコストダウンできる長所がある。

本発明の一実施例による大型ハイブリッドバスの操向装置を示す概略図である。図１の電気モータユニットの構成を示す斜視図である。本発明の一実施例によるハイブリッド車両用操向装置の制御方法を示す概略図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例について、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施するように詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例による大型ハイブリッドバスの操向装置を示す概略図であり、図２は、図１の電気モータユニットの構成を示す斜視図である。

本発明は、運転者の操舵力を電気モータユニットにより補助することにより、車両の走行安定性を向上できるハイブリッド車両用操向装置及びその制御方法に関する。

本発明は、ハイブリッド車両、特に、大型ハイブリッドバスに適用することができる。

本発明によるハイブリッド車両用操向装置は、運転者の操舵力を補助するために一般バスと同様にエンジンに直結されているパワーステアリングポンプ１０と、これを補助するための電気モータユニット（ＥｌｅｃｔｒｉｃＭｏｔｏｒＵｎｉｔ）１１を両方とも使用する。

また、本発明は、パワーステアリングポンプ１０と電気モータユニット１１を制御するための装置として、車速、エンジンＲＰＭ、操向角、操向角速度などを検出するための検出部と、検出部から信号の入力を受けてパワーステアリングポンプ１０及びＥＭＵ１１を制御するためのＨＣＵ１２と、を含む。

ここで、パワーステアリングポンプ１０は、従来技術と同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。

ただし、前記パワーステアリングポンプ１０は、エンジン１３が駆動（ＯＮ）された場合に、エンジンＲＰＭにより作動制御される。

そして、ハイブリッド車両の後輪に連結されたＡＭＴ（ＡＵＴＯＭＡＴＥＤＭＡＮＵＡＬＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ）１４、クラッチ１５、モータ１６、及びエンジン１３などは、ＨＣＵ（ＨｙｂｒｉｄＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１２により統合制御される。

前記ＨＣＵ１２は、エンジンＲＰＭ、車速などの入力を受けてアシスト制御（ＡｓｓｉｓｔＣｏｎｔｒｏｌ）、ダンピング制御（ＤａｍｐｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌ）、リターン制御（ＲｅｔｕｒｎＣｏｎｔｒｏｌ）、トルク制御（ＴｏｒｑｕｅＣｏｎｔｒｏｌ）などの車両の全般的な制御を行う。

前記電気モータユニット（ＥｌｅｃｔｒｉｃＭｏｔｏｒＵｎｉｔ）１１は、ステアリングコラム部１９に装着され、電気モータ２２と、トルク及び角度センサ２０と、減速ギア２１などで構成される。

この際、ギアボックス１８は前輪の車軸に設置されることができる。

前記電気モータユニット（ＥＭＵ）１１は、エンジン１３の駆動の有無にかかわらずパワーステアリングポンプ１０の容量不足区間で運転者の操舵力を補助する。

例えば、低速区間やフルターン（ｆｕｌｌｔｕｒｎ）の場合は、パワーステアリングポンプ１０だけでは操舵力を補助しにくいが、この場合には電気モータユニット１１により操舵力を補助することができる。

また、ＩＳＧ（ＩｄｌｅＳｔｏｐ＆Ｇｏ）の適用時にエンジン１３の停止状態で操向機能を行うことができる。

前記電気モータユニット１１のモータトルクはＨＣＵ１２により制御されるため、ＥＭＵ１１は別途の制御機が不要である。

このような本発明によるハイブリッド車両の制御方法を説明すると、次の通りである。

図３は、本発明の一実施例によるハイブリッド車両用操向装置の制御方法を示す概略図である。

ＨＣＵ１２は、エンジン１３が駆動される場合に、エンジンＲＰＭによりパワーステアリングポンプ１０を作動させ、エンジン１３が停止する場合に、車速、操向角及び操向角の速度、並びにコラムトルクの信号に応じて補助制御、ダンピング制御、リターン制御、トルク制御などで電気モータユニット（ＥＭＵ；１１）を作動制御することにより、運転者の操舵力を補助する。

特に、低速走行及びフルターンの場合、前記電気モータユニット１１は、パワーステアリングポンプ１０の不足容量を補助することができる。

先ず、エンジン１３を駆動（ＯＮ）するか否かを判断する。

初期走行でエンジン１３が駆動（ＯＮ）された場合、車速が５ｋｐｈ（ｋｉｌｏｍｅｔｅｒｐｅｒｈｏｕｒ）よりも大きいか否かを判断する。

前記エンジン１３の駆動（ＯＮ）後、車速が５ｋｐｈよりも大きい場合は、パワーステアリングポンプ１０でステアリングホイール１７を作動させる。すなわち、この場合にはパワーステアリングポンプ１０で運転者の操舵力を補助する。

また、低速走行でフルターンする場合、例えば前記エンジン１３の始動後、車速が２０ｋｐｈよりも小さく、操向角が３００°よりも大きい場合は、パワーステアリングポンプ１０と電気モータユニット（ＥＭＵ）１１を同時に使用して運転者の操舵力を補助する。

次に、一般走行で、例えばエンジン１３が停止（ＯＦＦ）した場合、車速が５ｋｐｈよりも大きく、操向角が１８０°よりも小さい場合は、電気モータユニット１１を使用して運転者の操舵力を補助する。

そして、ＩＳＧが作動する場合、例えばエンジン１３が停止し、車速が５ｋｐｈよりも小さく、操向角が３００°よりも大きい場合は、電気モータユニット１１を作動させて運転者の操舵力を補助する。

本発明によるハイブリッドバスの操向性能を評価するために一般バスと比較した結果を次の表１に示す。

したがって、本発明によれば、ダウングレード（ｄｏｗｎｇｒａｄｅ）エンジン用パワーステアリングポンプ（油圧式ポンプ）１０の装着時にポンプの一部の作動条件で容量不足問題を解決することができる。

前記パワーステアリングポンプ１０が故障した場合は、ＥＭＵ１１を非常操向装置として使用してもよい。

ハイブリッドバスのＩＳＧモードの適用時、エンジンが停止してもＥＭＵ１１により操向することができる。

ＥＭＵ１１とＶＤＣを連係してＨＣＵ１２で統合制御を実施することにより、車両の走行安定性を向上させることができる。

一方、従来技術では、ＥＨＰＳ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＨｙｄｒａｕｌｉｃＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ；ＭｏｔｏｒＲＰＭ制御）システムとＭＤＰＳ（ＭｏｔｏｒＤｒｉｖｅｎＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ）システムを同時に使用する操向システムが発表されたことがあるが、この２つのシステムは、それぞれ別途の制御機が必要であり、システムごとの制御方式が異なるため、入力値により時間遅延（Ｔｉｍｅｄｅｌａｙ）が発生し、無駄なエネルギーの損失が生じてしまうが、本発明では、ＨＰＳ（ＨｙｄｒａｕｌｉｃＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ；エンジンＲＰＭ制御）とＥＭＵ（モータトルク制御方式）を用いてＨＣＵ１２でＥＭＵ１１のモータトルクを制御することにより、別途の制御機が不要となるため、従来技術に比べて制御しやすく、システムをコストダウンできる長所がある。

１０パワーステアリングポンプ
１１電気モータユニット（ＥＭＵ）
１２ＨＣＵ
１３エンジン
１４ＡＭＴ
１５クラッチ
１６モータ
１７ステアリングホイール
１８ギアボックス
１９ステアリングコラム部
２０トルク及び角度センサ
２１減速ギア
２２電気モータ（ステアリング）

Claims

車速、操向角、エンジンＲＰＭを検出するための検出部と、
前記エンジンＲＰＭにより制御され、ステアリングホイール（１７）の操向のための動力を提供するパワーステアリングポンプ（１０）と、
前記パワーステアリングポンプ（１０）とは別個にステアリングコラム部（１９）に装着され、前記ステアリングホイール（１７）の操向のための動力を提供する電気モータユニット（１１）と、
前記検出部の信号を受けて前記パワーステアリングポンプ（１０）及び前記電気モータユニット（１１）を制御するハイブリッド制御ユニット（ＨＣＵ）（１２）と、
を含み、エンジン（１３）の駆動の有無にかかわらず運転者の操舵力を補助できることを特徴とするハイブリッド車両用操向装置。
前記電気モータユニット（１１）は、前記ステアリングコラム部（１９）に設置され、操向トルク及び角度を測定するためのトルク及び角度センサ（２０）と、
前記ＨＣＵによりトルク制御される電気モータ（２２）と、
前記電気モータの回転速度を減速させるための減速ギア（２１）と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両用操向装置。
エンジン（１３）を駆動するか否かを判断する段階と、
エンジンＲＰＭ、車速、操向角、及び操向角速度を測定する段階と、
前記エンジン（１３）を駆動する場合は、前記エンジンＲＰＭ、車速、操向角、及び操向角速度の信号の入力を受けてエンジンＲＰＭによりパワーステアリングポンプ（１０）を制御する段階と、
前記エンジン（１３）を駆動しない場合は、ステアリングホイール（１７）の操向のために電気モータユニット（１１）の作動を制御する段階と、
を含むことを特徴とするハイブリッド車両用操向装置の制御方法。
前記電気モータユニット（１１）は、モータトルク制御方式で制御され、基準車速以下の低速走行時で且つ操向角が所定値以上である場合は、運転者の操舵力を補助できることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両用操向装置の制御方法。