JP2017114313A - 車両及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低摩擦路における車輪の滑りを確実に防止する車両及びその制御方法を提供する。【解決手段】駆動輪２４にスリップが生じるか否かを判定し、各駆動輪２４のいずれかにスリップが生じると判定した場合に、エンジン１０の出力トルクＴｅを低減するトルク低減要求Ｒｅ１を発信する制御を行うスリップ防止装置８２と、制御装置８０と、を備え、その制御装置８０が、そのトルク低減要求Ｒｅ１に基づいてエンジン１０の出力トルクＴｅを低減する制御を行うとともに、そのエンジン１０の出力トルクＴｅが低減するまでの間に、モータージェネレーター３１で電力を発電する制御を行うように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、車両及びその制御方法に関し、より詳細には、低摩擦路における車輪の滑りを確実に防止する車両及びその制御方法に関する。

車両の駆動輪を含む車輪のスリップを防止するスリップ防止装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このスリップ防止装置としては、車輪の制動ロックを防止するアンチロックブレーキング制御装置（ＡＢＳ）や、車輪の加速スリップを防止するトランクションコントロール装置（ＴＣＳ）や、車輪のスリップで生じそうになった不所望な車両挙動を運転操作に呼応した目標挙動に戻す横滑り防止装置（ＶＤＣ）などを例示できる。

この種の装置は、車輪のスリップを防止するために、エンジンの出力トルクを低減するトルク低減要求を制御装置に送っている。そして、そのトルク低減要求を受信した制御装置が、エンジンの出力をそのトルク低減要求に指示されたトルクまで低減している。

しかし、エンジンのイナーシャ（慣性モーメント）は大きい。そのために、スリップ防止装置からのトルク低減要求に対して、迅速にエンジンの出力トルクをそのトルク低減要求に指示されたトルクまで低減できずに、車輪にスリップが生じるという問題があった。

特開２０１２−０８１８５３号公報

本発明の目的は、スリップを防止するためのエンジンの出力トルクを低減する要求に対して迅速に応答して、低摩擦路における車輪の滑りを確実に防止することができる車両及びその制御方法を提供することである。

上記の目的を達成する本発明の車両は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続された発電機と、駆動輪を含む車輪のいずれかにスリップが生じるか否かを判定し、それらの車輪のいずれかにスリップが生じると判定した場合に、前記エンジンの出力トルクを低減するトルク低減要求を発信する制御を行うスリップ防止装置と、制御装置と、を備えた車両において、前記制御装置が、前記トルク低減要求を受信し、そのトルク低減要求に基づいて前記エンジンの出力トルクを低減する制御を行うとともに、そのエンジンの出力トルクが低減するまでの間に、前記発電機で電力を発電する制御を行うように構成されたことを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成する本発明の車両の制御方法は、エンジンの駆動力が伝達される駆動輪を含む車輪にスリップが生じた場合に、前記エンジンの出力トルクを低減する車両の制御方法において、前記車輪のいずれかにスリップが生じるか否かを判定するステップと、それらの車輪のいずれかにスリップが生じると判定した場合に、前記エンジンの出力トルクを低減する要求を発信するステップと、その要求に基づいて前記エンジンの出力を低減するステップと、そのエンジンの出力トルクが低減するまでの間に、発電機で電力を発電して前記エンジンの出力トルクの低減を促進するステップと、を含むことを特徴と
する方法である。

なお、ここでいうスリップ防止装置とは、車輪の制動ロックを防止するアンチロックブレーキング制御装置（ＡＢＳ）や、車輪の加速スリップを防止するトランクションコントロール装置（ＴＣＳ）や、車輪のスリップで生じそうになった不所望な車両挙動を運転操作に呼応した目標挙動に戻す横滑り防止装置（ＶＤＣ）などのことをいう。

このスリップ防止装置は、駆動輪を含む車輪のいずれかにスリップが生じるか否かを判定できればよく、その判定する手段は限定されない。例えば、各車輪の輪速を検出する輪速センサの検出値や車速センサの検出値に基づいてスリップ率を判定したり、単位時間あたりの輪速センサの検出値の変化に基づいてスリップ率を判定したりするものでもよい。また、車両の走行路の摩擦係数を取得して、その摩擦係数に基づいて判定するものでもよい。

また、ここでいう発電機とは、発電機能を有した装置のことをいう。この発電機としては、エンジン付きのオルタネーターやハイブリッド車両のモータージェネレーターを例示できる。また、この発電機は、エンジンに無端状のベルトやチェーンで直接的に連結されるもの、トランスミッションやプロペラシャフトに動力取り出し機構（ＰＴＯ）や減速機構を介して連結され、エンジンに対しては間接的に連結されたものを例示できる。

この車両及びその制御方法によれば、車輪のいずれかにスリップが生じる場合に、エンジンの出力トルクを低減するまでの間に、発電機により電力を発電することで、エンジンにその発電による負荷を掛けることができる。これにより、発電機による発電負荷によりエンジンから駆動輪に伝達されるトルクの低減を促進できるので、車輪のスリップを防止するための要求に迅速に応答することが可能となり、車輪のスリップを防止することができる。

つまり、スリップを防止するためのエンジンの出力トルクを低減する要求が発せられてから、駆動輪の伝達されるトルクを低減するまでの時間が短縮されるので、低摩擦路における走行中の車輪のスリップや始動時の車輪のスリップを確実に防止することができる。

本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。 図１のエンジンを例示する構成図である。 本発明のハイブリッド車両の制御方法を例示するフロー図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。

このハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）は、普通乗用車のみならず、バスやトラックなどを含む車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン１０及びモータージェネレーター３１を有するハイブリッドシステム３０と、スリップ防止装置８２とを備えている。

エンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では４個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このエンジン１０には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト１３の回転動力は、クランクシャフト１３の一端部に接続す
るクラッチ１４（例えば、湿式多板クラッチなど）を通じてトランスミッション２０に伝達される。

トランスミッション２０で変速された回転動力は、プロペラシャフト２２を通じてデファレンシャル２３に伝達され、一対の駆動輪２４にそれぞれ駆動力として分配される。

ハイブリッドシステム３０は、モータージェネレーター３１と、そのモータージェネレーター３１に順に電気的に接続するインバーター３５、高電圧バッテリー３２、ＤＣ／ＤＣコンバーター３３及び低電圧バッテリー３４とを有している。

高電圧バッテリー３２としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー３４には鉛バッテリーが用いられる。

モータージェネレーター３１は、回転軸３７に取り付けられた第１プーリー１５とエンジン本体１１の出力軸であるクランクシャフト１３の他端部に取り付けられた第２プーリー１６との間に掛け回された無端状のベルト状部材１７を介して、エンジン１０との間で動力を伝達する。なお、２つのプーリー１５、１６及びベルト状部材１７の代わりに、ギヤボックスなどを用いて動力を伝達することもできる。

これらのエンジン１０及びハイブリッドシステム３０は、制御装置８０により制御される。具体的には、ＨＥＶの発進時や加速時には、ハイブリッドシステム３０は高電圧バッテリー３２から電力を供給されたモータージェネレーター３１により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター３１による回生発電を行い、余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー３２を充電する。

スリップ防止装置８２は、各種処理を行うＣＰＵ、内部記憶装置、および各種インターフェースなどから構成される。

また、このスリップ防止装置８２は、駆動輪２４の回転速度を検出する輪速センサ９８、プロペラシャフト２２の回転速度に基づいてＨＥＶの速度を検出する車速センサ９９に接続されている。また、このスリップ防止装置８２は、制御装置８０と車載ネットワークなどの信号線を介して、制御装置８０と接続されている。

スリップ防止装置８２で実行される実行プログラムとしては、駆動輪２４を含む車輪のいずれかにスリップが生じるか否かを判定し、それらの車輪のいずれかにスリップが生じると判定した場合に、エンジン１０の出力トルクを低減するトルク低減要求Ｒｅ１を発信するスリップ防止制御プログラムを例示できる。

なお、このスリップ防止装置８２としては、車輪の制動ロックを防止するアンチロックブレーキング制御装置（ＡＢＳ）や、車輪の加速スリップを防止するトランクションコントロール装置（ＴＣＳ）や、車輪のスリップで生じそうになった不所望な車両挙動を運転操作に呼応した目標挙動に戻す横滑り防止装置（ＶＤＣ）などを例示できる。

また、このスリップ防止装置８２におけるトルク低減要求Ｒｅ１を算出する方法においては、上記の方法に限定されない。例えば、単位時間あたりの輪速センサ９８の検出値の変化に基づいてスリップ率を算出してもよい。また、天候などに応じて、ＨＥＶの走行路の摩擦係数を取得可能な地図情報取得装置を備え、その摩擦係数に基づいてトルク低減要求Ｒｅ１を判定するものでもよい。

制御装置８０は、各種処理を行うＣＰＵ、内部記憶装置、および各種インターフェースなどから構成される。

この制御装置８０は、信号線を介してエンジン本体１１の図示しないインジェクターに接続されている。また、この制御装置８０は、信号線を介してアクセルペダル９５の操作量をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ９６に接続されている。

制御装置８０で実行される実行プログラムとしては、モータージェネレーター３１のモータ制御プログラム、燃料噴射インジェクターの噴射制御プログラム、を例示できる。

このようなＨＥＶにおいて、制御装置８０が、スリップ防止装置８２から送信されたトルク低減要求Ｒｅ１を受信し、そのトルク低減要求Ｒｅ１に基づいてエンジン１０の出力トルクＴｅを低減する制御を行うとともに、そのエンジン１０の出力トルクＴｅが低減するまでの間に、モータージェネレーター３１で電力を発電する制御を行うように構成される。

以下、このＨＥＶの制御方法を、図２及び図３のフロー図を参照しながらスリップ防止装置８２及び制御装置８０の機能として以下に説明する。なお、この制御方法は、ＨＥＶが走行中に行われるものとし、エンジン１０が始動しているものとする。

図２のステップＳ１０では、スリップ防止装置８２が、駆動輪２４にスリップが生じたか否かを判定する。このステップＳ１０の一例としては以下の通りである。まず、スリップ防止装置８２が、輪速センサ９８の検出値や車速センサ９９の検出値に基づいて駆動輪２４のスリップ率を算出する。次いで、スリップ防止装置８２が、そのスリップ率が予め設定された閾値以上の場合に、駆動輪２４にスリップが生じると判定し、一方、閾値未満の場合に、駆動輪２４にスリップが生じないと判定する。

このステップＳ１０は、この方法に限定されない。例えば、単位時間あたりの輪速センサ９８の検出値の変化に基づいてスリップ率を算出してもよい。また、天候などに応じて、ＨＥＶの走行路の摩擦係数を取得可能な地図情報取得装置を備え、その摩擦係数が予め設定された閾値以上の場合に、駆動輪２４にスリップが生じると判定し、一方、閾値未満の場合に、駆動輪２４にスリップが生じないと判定してもよい。

このステップＳ１０で、駆動輪２４にスリップが生じていないと判定するとスタートへ戻る。一方、駆動輪２４にスリップが生じていると判定すると、ステップＳ２０へ進む。次いで、ステップＳ２０では、スリップ防止装置８２が、エンジン１０の出力トルクＴｅの目標値Ｔａを算出する。

このステップＳ２０の一例としては、スリップ防止装置８２が有しているマップデータから求める方法がある。マップデータは、スリップ防止装置８２の内部記憶装置に予め記憶されている。このマップデータは、各駆動輪２４のスリップ率に基づいたエンジン１０の出力トルクＴｅの目標値Ｔａが、各駆動輪２４がスリップしないように予め設定されている。つまり、このステップＳ２０では、スリップ防止装置８２が、算出したスリップ率とそのマップデータとを参照して、目標値Ｔａを算出する。

駆動輪２４にスリップが生じる場合は、スリップ率が高い場合、つまり、走行路の摩擦係数に対して駆動輪２４の駆動力が大きくなっている場合である。従って、駆動輪２４にスリップが生じていると判定した場合には、目標値Ｔａは、エンジン１０の出力トルクＴｅが低減する値となる。

このステップＳ２０は、この方法に限定されない。例えば、走行路の摩擦係数に基づいた目標値Ｔａが設定されたマップデータを用いてもよい。

次いで、ステップＳ３０では、スリップ防止装置８２が、トルク低減要求Ｒｅ１を発信する。このステップＳ３０は、ステップＳ２０で算出した目標値Ｔａをトルク低減要求Ｒｅ１として車載ネットワークなどの線号線を経由させて制御装置８０へ送るステップである。このステップＳ３０でトルク低減要求Ｒｅ１を発信するとスタートへ戻る。

図３のステップＳ４０では、制御装置８０が、トルク低減要求Ｒｅ１を受信する。次いで、ステップＳ５０では、制御装置８０が、エンジン１０の出力トルクＴｅを取得する。この出力トルクＴｅは、アクセル開度に基づいた目標トルクでもよく、燃料噴射量とエンジン回転速度とに基づいたマップデータから算出されたものでもよい。

次いで、制御装置８０が、ステップＳ６０及びステップＳ７０の二つの制御を並列処理する。このステップＳ６０及びステップＳ７０は、順番に処理してもよいが、並列処理することで、トルク低減要求Ｒｅ１に対する応答時間を短縮できる。さらに、ステップＳ６０よりも先にステップＳ７０を処理することで、トルク低減要求Ｒｅ１に対する応答時間をより短縮できる。

ステップＳ６０では、制御装置８０が、燃料噴射量を減少する。このステップＳ６０では、制御装置８０が、エンジン１０の出力トルクＴｅが目標値Ｔａになるように、燃料噴射量を減少する。

ステップＳ７０では、制御装置８０が、モータージェネレーター３１で回生発電する。このステップＳ７０においては、エンジン１０からの出力トルクＴｅの一部がモータージェネレーター３１に伝達され、回生発電することで、駆動輪２４に伝達されるトルクを低減する。つまり、このステップＳ７０は、モータージェネレーター３１の回生発電によりエンジン１０のクランクシャフト１３やプロペラシャフト２２などの出力軸に負荷を掛けるステップである。

このステップＳ７０では、制御装置８０が、エンジン１０の出力トルクＴｅと、トルク低減要求Ｒｅ１に指示された目標値Ｔａとの差分ΔＴをゼロにするように、モータージェネレーター３１で発電される電力量を調節するようにすることが望ましい。

ステップＳ６０が処理されると、エンジン１０の出力トルクＴｅは目標値Ｔａに向って徐々に低下する。つまり、出力トルクＴｅと目標値Ｔａとの差分ΔＴも徐々に小さくなる。その徐々に小さくなる差分ΔＴに応じて、モータージェネレーター３１における回生量（回生制動力）を小さくすることで、駆動輪２４に伝達されるトルクを不要に低減することを回避できる。このモータージェネレーター３１の調整は、差分ΔＴをゼロにするようにフィードバックする閉ループ制御や、エンジン１０の出力トルクＴｅが目標値Ｔａになるように制御する開ループ制御を例示できる。

次いで、ステップＳ８０では、制御装置８０が、出力トルクＴｅが目標値Ｔａになったか否かを判定する。このステップＳ８０で、出力トルクＴｅが目標値Ｔａになっていないと判定すると、ステップＳ６０及びステップＳ７０へ戻る。一方、出力トルクＴｅが目標値Ｔａになったと判定すると、ステップＳ９０へ進む。

次いで、ステップＳ９０では、制御装置８０が、モータージェネレーター３１を停止して、回生発電を終了する。このステップＳ９０が完了するとスタートへ戻る。

以上のような制御を行うようにしたことで、駆動輪２４にスリップが生じる場合に、エンジン１０の出力トルクＴｅを低減するまでの間に、モータージェネレーター３１により電力を発電することで、エンジン１０にその発電による負荷を掛けることができる。これにより、モータージェネレーター３１による発電負荷によりエンジン１０から駆動輪２４に伝達されるトルクの低減を促進できるので、駆動輪２４のスリップを防止するための要求に迅速に応答することが可能となり、駆動輪２４のスリップを防止することができる。

つまり、スリップを防止するためのエンジン１０の出力トルクＴｅを低減する要求が発せられてから、駆動輪２４の伝達されるトルクを低減するまでの時間が短縮されるので、低摩擦路における走行中の駆動輪２４のスリップや始動時の駆動輪２４のスリップを確実に防止することができる。

この実施形態においては、ステップＳ１０で駆動輪２４にスリップが生じたか否かを判定する例を説明したが、駆動輪２４を含む全ての車輪のいずれかにスリップが生じたか否かを判定してもよい。

また、上記の実施形態においては、発電機としてモータージェネレーター３１を備えたＨＥＶを例に説明したが、発電機は、ＨＥＶのモータージェネレーター３１に限定されない。この発電機としては、発電機能を有した装置であればよく、オルタネーターを例示できる。このオルタネーターは、エンジン１０に無端状のベルトやチェーンで直接的に連結されるもの、トランスミッション２０やプロペラシャフト２２に動力取り出し機構（ＰＴＯ）や減速機構を介して連結され、エンジン１０に対しては間接的に連結されたものを例示できる。

１０ エンジン
２４ 駆動輪
３１ モータージェネレーター
８０ 制御装置
８２ スリップ防止装置
Ｒｅ１ トルク低減要求
Ｔｅ 出力トルク

Claims (4)

1. エンジンの動力を伝達する出力軸に接続された発電機と、駆動輪を含む車輪のいずれかにスリップが生じるか否かを判定し、それらの車輪のいずれかにスリップが生じると判定した場合に、前記エンジンの出力トルクを低減するトルク低減要求を発信する制御を行うスリップ防止装置と、制御装置と、を備えた車両において、
   前記制御装置が、前記トルク低減要求を受信し、そのトルク低減要求に基づいて前記エンジンの出力トルクを低減する制御を行うとともに、そのエンジンの出力トルクが低減するまでの間に、前記発電機で電力を発電する制御を行うように構成されたことを特徴とする車両。
2. 前記発電機がモータージェネレーターで構成され、前記エンジン及び前記モータージェネレーターの少なくとも一方を走行用の動力源とする請求項１に記載の車両。
3. 前記制御装置が、前記エンジンの出力トルクと前記トルク低減要求で指示された目標値との差分をゼロにするように、前記発電機で発電される電力量を調節する制御を行うように構成された請求項１又は２に記載の車両。
4. エンジンの駆動力が伝達される駆動輪を含む車輪にスリップが生じた場合に、前記エンジンの出力トルクを低減する車両の制御方法において、
   前記車輪のいずれかにスリップが生じるか否かを判定するステップと、
   それらの車輪のいずれかにスリップが生じると判定した場合に、前記エンジンの出力トルクを低減する要求を発信するステップと、
   その要求に基づいて前記エンジンの出力を低減するステップと、
   そのエンジンの出力トルクが低減するまでの間に、発電機で電力を発電して前記エンジンの出力トルクの低減を促進するステップと、を含むことを特徴とする車両の制御方法。