JP2020199826A - 車両動力補助システム - Google Patents
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Abstract
【課題】主駆動源にクラッチおよび変速機を介して車輪を駆動する車両において、前記車両の搭乗者が感じる変速ショックを緩和することができる車両動力補助システムを提供する。【解決手段】車両動力補助システムは、直流電源8と、直流電源8から電力が供給されることで従動輪7を回転駆動可能な駆動トルク、および直流電源8へ電力を回生する回生電力を発生させる電動発電機5と、電動発電機5を制御する制御装置10とを備える。制御装置10は、直流電源8からの直流電力を交流電力に変換し、電動発電機5で発生した交流電力を直流電力に変換する電力変換回路21と、電力変換回路21を制御する制御器25とを有する。制御器25は、車速、エンジントルク、クラッチ2の開閉の情報、および変速シフトの情報を受けて、クラッチ2の開閉に伴う車両に作用する進行方向の力の変化を緩和する指令トルクを電力変換回路21に出力する。【選択図】図1
Description
この発明は、車両動力補助システムに関し、クラッチの開閉に伴う車両に作用する進行方向の力の変化を緩和し得る技術に関する。
従来技術として、一般的な車輪用軸受およびブレーキの構成を大きく変えることなく、簡素でかつコンパクトな構成で、リムの内径側の空間を効率的に活用して車輪内に全体を収めることができる補助動力装置付き車輪用軸受装置を提案している。この補助動力装置付き車輪用軸受装置は、足回りフレーム部品の大きな設計変更も不要で、走行用の主駆動源と併用して駆動アシスト等による走行性能、制動性能、燃料消費量等を向上させ得る(特許文献1)。
他の従来技術として、エンジンECUが、所定の実施条件の成立に応じて、クラッチオフにして車両を惰性走行状態とし、惰性走行中における所定の解除条件の成立に応じて、クラッチオンにして惰性走行状態を解除する車両制御装置が提案されている(特許文献2)。前記エンジンECUは、惰性走行での車両減速状態において、その際の車両の減速度合である実減速度合を算出する減速度合算出手段と、減速度合算出手段により算出された実減速度合が、アクセルオフかつクラッチオンの状態での車両の減速度合に基づき定められる閾値よりも大きいか否かを判定する判定手段と、実減速度合が閾値よりも大きいと判定された場合に、惰性走行を解除し、実減速度合が閾値よりも小さいと判定された場合に、惰性走行を維持する走行制御手段と、を備える。これにより、より惰性走行状態を保ち燃費向上の効果が得られる。
力行時の変速または特許文献2に記載されているクラッチを切断した惰行状態から、クラッチを接続して通常走行状態に戻る際に車輪の駆動力が階段状に変化することにより、変速ショックを生じる。なお、この明細書において、通常走行とは、力行走行および減速走行のことを指す。惰行走行とは、クラッチを切断して慣性力により車両が走行していることを指す。
変速ショックの発生原理について説明する。
エンジンを動力源とする自動車は、エンジンからエンジントルクを発生させ、変速機、ディファレンシャルギヤなどを介して、駆動輪軸トルクとして車輪に伝達される。変速機、ディファレンシャルギヤはそれぞれに変速比があり、変速機で変速比を変化させる場合に出力軸の回転速度とトルクは反比例の関係にある。また、変速機においては車速またはエンジン回転速度に応じて変速比を段階的に変化させて使用する例が多い。
エンジンを動力源とする自動車は、エンジンからエンジントルクを発生させ、変速機、ディファレンシャルギヤなどを介して、駆動輪軸トルクとして車輪に伝達される。変速機、ディファレンシャルギヤはそれぞれに変速比があり、変速機で変速比を変化させる場合に出力軸の回転速度とトルクは反比例の関係にある。また、変速機においては車速またはエンジン回転速度に応じて変速比を段階的に変化させて使用する例が多い。
(1)変速比を小さくした場合、出力軸の回転速度は上昇し、トルクは減少する。
(2)変速比を大きくした場合、出力軸の回転速度は低下し、トルクは増加する。
クラッチが切断して変速動作を行い、再度クラッチを接続する際に、エンジンと駆動輪の回転速度およびトルクが適合していないと駆動輪の軸トルクが急激に変化し、変速ショックとして搭乗者に違和感を与える。また、CVTのような無段変速機構であってもニュートラルギヤからの復帰または電子制御によるAT/MTモード時には同様である。
(2)変速比を大きくした場合、出力軸の回転速度は低下し、トルクは増加する。
クラッチが切断して変速動作を行い、再度クラッチを接続する際に、エンジンと駆動輪の回転速度およびトルクが適合していないと駆動輪の軸トルクが急激に変化し、変速ショックとして搭乗者に違和感を与える。また、CVTのような無段変速機構であってもニュートラルギヤからの復帰または電子制御によるAT/MTモード時には同様である。
この発明の目的は、主駆動源にクラッチおよび変速機を介して車輪を駆動する車両において、前記車両の搭乗者が感じる変速ショックを緩和することができる車両動力補助システムを提供することである。
この発明の車両動力補助システムは、主駆動源1にクラッチ2および変速機3を介して車輪6を駆動する車両4に搭載される車両動力補助システムであって、
前記車両4に搭載された直流電源8と、
この直流電源8から電力が供給されることで前記主駆動源1と機械的に非連結である車輪7を回転駆動可能な駆動トルク、および前記直流電源8へ電力を回生する回生電力を発生させる少なくとも前後輪の一方において、左右輪で独立して前記駆動トルク、回生トルクを発生する電動発電機5と、
この電動発電機5を制御する制御装置10と、を備え、
前記制御装置10は、前記直流電源8からの直流電力を交流電力に変換し、前記電動発電機5で発生した交流電力を直流電力に変換する電力変換回路21と、この電力変換回路21を制御する制御器25とを有し、この制御器25は、少なくとも前記車両4の速度、前記主駆動源1のトルク、前記クラッチ2の開閉の情報、および前記変速機3の変速シフトの情報を受けて、前記クラッチ2の開閉に伴う前記車両4に作用する進行方向の力の変化を緩和する指令トルクを前記電力変換回路21に出力する。
前記車両4に搭載された直流電源8と、
この直流電源8から電力が供給されることで前記主駆動源1と機械的に非連結である車輪7を回転駆動可能な駆動トルク、および前記直流電源8へ電力を回生する回生電力を発生させる少なくとも前後輪の一方において、左右輪で独立して前記駆動トルク、回生トルクを発生する電動発電機5と、
この電動発電機5を制御する制御装置10と、を備え、
前記制御装置10は、前記直流電源8からの直流電力を交流電力に変換し、前記電動発電機5で発生した交流電力を直流電力に変換する電力変換回路21と、この電力変換回路21を制御する制御器25とを有し、この制御器25は、少なくとも前記車両4の速度、前記主駆動源1のトルク、前記クラッチ2の開閉の情報、および前記変速機3の変速シフトの情報を受けて、前記クラッチ2の開閉に伴う前記車両4に作用する進行方向の力の変化を緩和する指令トルクを前記電力変換回路21に出力する。
この構成によると、主駆動源1と機械的に非連結である車輪7を回転駆動可能な駆動トルクを発生させる電動発電機5を備え、制御器25が、車両走行時に変速機3の変速シフトの情報を受けて、クラッチ接続時に変速段の変速前後の駆動輪軸トルクの差を埋めるように、指令トルクを電力変換回路21に出力する。これにより、クラッチ2の開閉に伴う車両に作用する進行方向の力の変化を緩和することができる。したがって、クラッチ2の開閉に伴う車両に作用する進行方向の力の変化を、電動発電機5が補うことで、車両の搭乗者が感じる変速ショックを緩和することができる。
前記制御器25は、前記クラッチ2が接続された走行時である通常走行時に前記変速シフトの情報を受けた後、前記クラッチ2が再接続されるまでの間、または、前記クラッチ2が切断された走行時である惰行走行時にアクセル指令またはブレーキ指令を受けたとき、
前記主駆動源1のトルクと前記変速シフトの情報である変速前後の変速比より算出した駆動輪軸トルクを基準として求められる指令トルクを、前記指令トルクとして前記電力変換回路21に出力してもよい。このように駆動輪軸トルクを算出することで、変速ショックを緩和するトルクが電動発電機5により精度良く補われる。
前記通常走行時とは、クラッチ2が接続された状態で、力行走行または減速走行が行われている状態である。
前記惰行走行とは、クラッチ2を切断して車両4が慣性力により走行している状態である。
前記主駆動源1のトルクと前記変速シフトの情報である変速前後の変速比より算出した駆動輪軸トルクを基準として求められる指令トルクを、前記指令トルクとして前記電力変換回路21に出力してもよい。このように駆動輪軸トルクを算出することで、変速ショックを緩和するトルクが電動発電機5により精度良く補われる。
前記通常走行時とは、クラッチ2が接続された状態で、力行走行または減速走行が行われている状態である。
前記惰行走行とは、クラッチ2を切断して車両4が慣性力により走行している状態である。
前記制御器25は、前記車両4の惰行走行時に前記駆動輪軸トルクを算出し、前記惰行走行から前記通常走行に移行するときに、変速前後の駆動輪軸トルクに、クラッチ接続時からの時間および係数を乗じた値を加えた指令トルクを、前記指令トルクとして前記電力変換回路に出力してもよい。この場合、変速機3の段数を切り替える場合だけでなく、惰行走行から通常走行に移行するときの変速ショックを緩和することができる。
前記電動発電機5が、前記主駆動源1と機械的に非連結である車輪7を回転支持する車輪用軸受9に支持されていてもよい。この場合、電動発電機5が簡易で省スペースで済む構成となるため、車体の足回りの構造等を変更することなく、この電動発電機5を前記車輪用軸受9に簡単に設置することができる。
この発明の車両動力補助システムは、主駆動源にクラッチおよび変速機を介して車輪を駆動する車両に搭載される車両動力補助システムであって、前記車両に搭載された直流電源と、この直流電源から電力が供給されることで前記主駆動源と機械的に非連結である車輪を回転駆動可能な駆動トルク、および前記直流電源へ電力を回生する回生電力を発生させる少なくとも前後輪の一方において、左右輪で独立して前記駆動トルク、回生トルクを発生する電動発電機と、この電動発電機を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、前記電動発電機で発生した交流電力を直流電力に変換する電力変換回路と、この電力変換回路を制御する制御器とを有し、この制御器は、少なくとも前記車両の速度、前記主駆動源のトルク、前記クラッチの開閉の情報、および前記変速機の変速シフトの情報を受けて、前記クラッチの開閉に伴う前記車両に作用する進行方向の力の変化を緩和する指令トルクを前記電力変換回路に出力する。このため、主駆動源にクラッチおよび変速機を介して車輪を駆動する車両において、前記車両の搭乗者が感じる変速ショックを緩和することができる。
[第1の実施形態]
この発明の実施形態に係る車両用動力補助システムを図1ないし図5と共に説明する。図1に示すように、車両用動力補助システムは、主駆動源であるエンジン1、クラッチ2および変速機3を搭載する車両4において、電動発電機5の駆動により変速ショックを緩和する。車両用動力補助システムは、主駆動源が前輪または後輪または四輪のいずれの車両の場合にも適用が可能であり、特に以下のような条件を全て充足する車両において好適である。
この発明の実施形態に係る車両用動力補助システムを図1ないし図5と共に説明する。図1に示すように、車両用動力補助システムは、主駆動源であるエンジン1、クラッチ2および変速機3を搭載する車両4において、電動発電機5の駆動により変速ショックを緩和する。車両用動力補助システムは、主駆動源が前輪または後輪または四輪のいずれの車両の場合にも適用が可能であり、特に以下のような条件を全て充足する車両において好適である。
・前輪駆動または後輪駆動などの非駆動輪(従動輪)を有する。
・パワーステアリング、エア・コンディショナーなどの電装補機類を駆動するためのバッテリー(一般的に12Vまたは24V)と同等以上の電動システム用補助バッテリー(いわゆる48Vバッテリー)を有する。
・前記従動輪に電動発電機が一体となった車輪用軸受が備えられている。
・前記電動発電機をコントロールする制御用ECUが車内に搭載されており、前記制御用ECUと前記電動システム用補助バッテリーとが電気的に接続されている。
・パワーステアリング、エア・コンディショナーなどの電装補機類を駆動するためのバッテリー(一般的に12Vまたは24V)と同等以上の電動システム用補助バッテリー(いわゆる48Vバッテリー)を有する。
・前記従動輪に電動発電機が一体となった車輪用軸受が備えられている。
・前記電動発電機をコントロールする制御用ECUが車内に搭載されており、前記制御用ECUと前記電動システム用補助バッテリーとが電気的に接続されている。
<車両用動力補助システムを備えた車両について>
図1に示すように、車両4の主駆動源であるエンジン1は、駆動輪6に、クラッチ2および変速機3を介して機械的に接続されている。主駆動源と機械的に非連結である従動輪7となる車輪に、電動発電機5が搭載されている。電動発電機5は、車両4の少なくとも前後一方の左右輪に独立に搭載される。なお電動発電機5は、エンジン1と連結された駆動輪6に搭載されてもよい。また主駆動源であるエンジン1は、前後輪のいずれか一方を駆動してもよく、四輪を駆動してもよい。さらに主駆動源は、電動発電機5とは別の電動発電機でもよいし、エンジン1と電動発電機を組み合わせたハイブリッドでもよい。
図1に示すように、車両4の主駆動源であるエンジン1は、駆動輪6に、クラッチ2および変速機3を介して機械的に接続されている。主駆動源と機械的に非連結である従動輪7となる車輪に、電動発電機5が搭載されている。電動発電機5は、車両4の少なくとも前後一方の左右輪に独立に搭載される。なお電動発電機5は、エンジン1と連結された駆動輪6に搭載されてもよい。また主駆動源であるエンジン1は、前後輪のいずれか一方を駆動してもよく、四輪を駆動してもよい。さらに主駆動源は、電動発電機5とは別の電動発電機でもよいし、エンジン1と電動発電機を組み合わせたハイブリッドでもよい。
この車両動力補助システムは、車両4に搭載された直流電源8と、従動輪7を回転支持する車輪用軸受9(図2)に支持された電動発電機5と、この電動発電機5を制御する制御装置10と、電動発電機5の軸回転角度を検出する角度検出器11とを備える。
直流電源8は、繰り返し充放電が可能な二次電池またはコンデンサを使用できる。
<車輪用軸受について>
図2に示すように、車輪用軸受9は、固定輪である外輪12と、複列の転動体13と、回転輪である内輪14とを有する。外輪12に複列の転動体13を介して内輪14が回転自在に支持されている。内外輪14,12間の軸受空間には、グリースが封入されている。内輪14は、外輪12よりも軸方向のアウトボード側に突出した箇所にハブフランジ14aを有する。外輪12は、インボード側の端部において、ナックル等の足回りフレーム部品Nkにボルト15で取付けられている。なおこの明細書において、車両動力補助システムが車両に搭載された状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
直流電源8は、繰り返し充放電が可能な二次電池またはコンデンサを使用できる。
<車輪用軸受について>
図2に示すように、車輪用軸受9は、固定輪である外輪12と、複列の転動体13と、回転輪である内輪14とを有する。外輪12に複列の転動体13を介して内輪14が回転自在に支持されている。内外輪14,12間の軸受空間には、グリースが封入されている。内輪14は、外輪12よりも軸方向のアウトボード側に突出した箇所にハブフランジ14aを有する。外輪12は、インボード側の端部において、ナックル等の足回りフレーム部品Nkにボルト15で取付けられている。なおこの明細書において、車両動力補助システムが車両に搭載された状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
ハブフランジ14aのアウトボード側の側面には、ブレーキロータ16と従動輪7のホイール7aとが軸方向に重なった状態で、ハブボルト17により取り付けられている。ホイール7aの外周に、車輪のタイヤ7bが取り付けられている。ホイール7aの軸方向幅内に、車輪用軸受9全体が収まっている。
<電動発電機等について>
この電動発電機5は、駆動トルクおよび回生電力(回生トルク)を発生させる。電動発電機5は、外輪12の外周面に取付けられたステータ18と、このステータ18の外周側に位置する環状のロータ19とを備える。この電動発電機5は、例えば、アウターロータ型のSPMまたはIPM同期電動機である。同期電動機において、ステータ18の巻き線形式として分布巻、集中巻の各形式が採用できる。
この電動発電機5は、駆動トルクおよび回生電力(回生トルク)を発生させる。電動発電機5は、外輪12の外周面に取付けられたステータ18と、このステータ18の外周側に位置する環状のロータ19とを備える。この電動発電機5は、例えば、アウターロータ型のSPMまたはIPM同期電動機である。同期電動機において、ステータ18の巻き線形式として分布巻、集中巻の各形式が採用できる。
ステータ18は、コアと、このコアの各ティースに巻回されたコイル(図示せず)とを有する。ロータ19は、回転ケース20と、この回転ケース20の内周に設けられる磁性体と、この磁性体に設けられる図示外の永久磁石とを備え、回転ケース20がハブフランジ14aに取付けられている。ハブフランジ14aの外周面に、例えば、嵌合、溶接、または接着等により、回転ケース20のアウトボード側の内周面が固定されている。なお、電動発電機5は、同期電動機に限定されるものではなく、例えば、誘導電動機、直流電動機等、電気エネルギーと回転エネルギーを相互に変換できればよく、変速機構を備えてもよい。
角度検出器11は、例えば、ハブフランジ14aと外輪12との間に設置され、電動発電機5の回転角度を検出する。角度検出器11は、レゾルバ、光学式エンコーダ、磁気式エンコーダ、ホールセンサ、MRセンサ等を使用し得る。
<制御系について>
図1に示すように、制御装置10は、電力変換回路21と、車両情報検出器22と、電流検出器23と、速度演算器24と、制御器25とを備える。直流電源8は、左右の電動発電機5,5に共通に用いられる電源であり、電動発電機5毎に設けられた電力変換回路21,21をそれぞれ介して電動発電機5,5に接続される。電力変換回路21は、直流電源8からの直流電力を交流電力に変換し、電動発電機5で発生した交流電力を直流電力に変換する。電動発電機5が三相交流電動発電機であれば、電力変換回路21は、直流と三相交流を相互に変換する強電回路であるインバータである。制御器25は、電力変換回路21を制御する弱電回路である。
図1に示すように、制御装置10は、電力変換回路21と、車両情報検出器22と、電流検出器23と、速度演算器24と、制御器25とを備える。直流電源8は、左右の電動発電機5,5に共通に用いられる電源であり、電動発電機5毎に設けられた電力変換回路21,21をそれぞれ介して電動発電機5,5に接続される。電力変換回路21は、直流電源8からの直流電力を交流電力に変換し、電動発電機5で発生した交流電力を直流電力に変換する。電動発電機5が三相交流電動発電機であれば、電力変換回路21は、直流と三相交流を相互に変換する強電回路であるインバータである。制御器25は、電力変換回路21を制御する弱電回路である。
速度演算器24は、角度検出器11,11より二つの電動発電機5,5の回転角度をそれぞれ取得し、電動発電機5,5の回転速度および車両の速度(車速)を演算する。これら回転速度、車速は制御器25に与えられる。電流検出器23は電動発電機5の電流を検出し、検出された電流は制御器25に与えられる。制御器25において、電流検出器23より出力された電流値から電動発電機5のトルクを算出することも可能である。車両情報検出器22は、図示外の車両ECUから出力される車速、アクセル指令、ブレーキ指令、エンジン1のトルク、クラッチ2の開閉の情報、変速機3の変速シフトの情報を検出する。車両情報検出器22は、実際に自動車に実装されている車両用自己診断システムを流用または兼用する。
制御器25は、少なくとも車速、エンジン1のトルク、クラッチ2の開閉の情報、および変速機3の変速シフトの情報を受けて、クラッチ2の開閉に伴う車両4に作用する進行方向の力の変化を緩和する指令トルクを電力変換回路21に出力する。
以下では、制御器25において、電動発電機5のトルクを算出する方法の例について述べる。
図3は、車両用動力補助システムにおける変速時のフローチャートの構成例を示す図である。以下の説明において図1も適宜参照しつつ説明する。
以下では、制御器25において、電動発電機5のトルクを算出する方法の例について述べる。
図3は、車両用動力補助システムにおける変速時のフローチャートの構成例を示す図である。以下の説明において図1も適宜参照しつつ説明する。
本処理開始後、制御器25は、車両情報検出器22から車速を取得し、車速が0km/hより大であれば(ステップS1:yes)、クラッチ2の開閉の情報およびエンジン回転数の情報を取得する(ステップS2)。制御器25は、クラッチ2を切っているとき(クラッチ「開」)、(ステップS2:yes)、車両4が惰行走行であると判断し、前記条件を充足しないとき(ステップS2:no)、車両4が通常走行であると判断する。
<通常走行の場合>
ステップS3において、制御器25は、車両情報検出器22からシフトアップまたはシフトダウンするかの変速シフトの情報を取得する。シフトアップまたはシフトダウンするとき(ステップS3:yes)、クラッチ2の切断を開始する(ステップS4)。制御器25がクラッチ2の切断を確認すると(ステップS5:yes)、シフトアップまたはシフトダウンを開始する(ステップS6)。その後、駆動輪軸トルクの階段状の変化による変速ショックを緩和するためのモータトルクを演算し(ステップS9)、クラッチ2の接続を開始し(ステップS10)、クラッチ2の接続を確認後(ステップS11:yes)、モータトルクを出力する。
ステップS3において、制御器25は、車両情報検出器22からシフトアップまたはシフトダウンするかの変速シフトの情報を取得する。シフトアップまたはシフトダウンするとき(ステップS3:yes)、クラッチ2の切断を開始する(ステップS4)。制御器25がクラッチ2の切断を確認すると(ステップS5:yes)、シフトアップまたはシフトダウンを開始する(ステップS6)。その後、駆動輪軸トルクの階段状の変化による変速ショックを緩和するためのモータトルクを演算し(ステップS9)、クラッチ2の接続を開始し(ステップS10)、クラッチ2の接続を確認後(ステップS11:yes)、モータトルクを出力する。
この電動発電機5で発生させるトルクの算出式を式(6)〜(9)に示す。
式(6)は変速前の駆動輪軸トルク、式(7)は変速後の駆動輪軸トルクを示す。制御器25は、変速前の駆動輪軸トルクと変速後の駆動輪軸トルクの差分を補助する形で電動発電機5のトルクを決定する。したがって、シフトアップ時は式(8)、シフトダウン時は式(9)からモータトルクの目標値(指令トルク)を算出し電力変換回路21に出力する。
T01=Te・It1・If …式(6)
T02=Te・It2・If …式(7)
シフトアップ時:Tm=−AΔt+(T01−T02) …式(8)
但し、Tm>0
シフトダウン時、惰行走行時:Tm=AΔt+(T01−T02) …式(9)
但し、Tm>0
式(6)は変速前の駆動輪軸トルク、式(7)は変速後の駆動輪軸トルクを示す。制御器25は、変速前の駆動輪軸トルクと変速後の駆動輪軸トルクの差分を補助する形で電動発電機5のトルクを決定する。したがって、シフトアップ時は式(8)、シフトダウン時は式(9)からモータトルクの目標値(指令トルク)を算出し電力変換回路21に出力する。
T01=Te・It1・If …式(6)
T02=Te・It2・If …式(7)
シフトアップ時:Tm=−AΔt+(T01−T02) …式(8)
但し、Tm>0
シフトダウン時、惰行走行時:Tm=AΔt+(T01−T02) …式(9)
但し、Tm>0
T01:変速前駆動輪軸トルク
T02:変速後駆動輪軸トルク
Te:エンジントルク
It1:変速前変速比
It2:変速後変速比
If:変速機以降の変速比
Tm:モータトルク
A:係数
Δt:クラッチ接続時からの時間[s]
T02:変速後駆動輪軸トルク
Te:エンジントルク
It1:変速前変速比
It2:変速後変速比
If:変速機以降の変速比
Tm:モータトルク
A:係数
Δt:クラッチ接続時からの時間[s]
図4Aはシフトアップ時、図4Bはシフトダウン時のそれぞれのトルク変動を示す図である。シフトアップ時、シフトダウン時において、変速前後の駆動輪軸トルクが階段状ではなく滑らかに繋がる。したがって、クラッチ接続時の駆動輪軸トルクの急変がモータトルクにより緩和される。
<惰行走行の場合>
図1および図3に示すように、ステップS7において、制御器 は、車両情報検出器 からアクセルによる加速またはブレーキによる減速の情報を確認し(ステップS7:yes)、惰行走行を解除するためエンジンを再始動する(ステップS8)。その後制御器25は、クラッチ2を接続するまでの間に変速機3による変速比の変更、クラッチ2の接続、エンジントルクの情報を車両情報検出器22より確認し、駆動輪軸トルクの階段状の変化による変速ショックを電動発電機5のトルクで緩和する。
図1および図3に示すように、ステップS7において、制御器 は、車両情報検出器 からアクセルによる加速またはブレーキによる減速の情報を確認し(ステップS7:yes)、惰行走行を解除するためエンジンを再始動する(ステップS8)。その後制御器25は、クラッチ2を接続するまでの間に変速機3による変速比の変更、クラッチ2の接続、エンジントルクの情報を車両情報検出器22より確認し、駆動輪軸トルクの階段状の変化による変速ショックを電動発電機5のトルクで緩和する。
クラッチ接続前の駆動輪軸トルクとクラッチ接続後の駆動輪軸トルクの差分を補助する形で電動発電機5のトルクを決定する。式(6)はクラッチ接続前の駆動輪軸トルク、式(7)はクラッチ接続後の駆動輪軸トルクを示している。なお惰行走行時はクラッチ2をエンジン1から切り離しているため変速比率を零とする。したがって、制御器25は、シフトダウン時の式(9)を適用しモータトルクを演算し(ステップS9)、クラッチ2の接続を開始し(ステップS10)、クラッチ2の接続を確認後(ステップS11:yes)、モータトルクを出力する。
惰行走行から通常走行に移行するときの例を図5に示す。惰行走行から通常走行に移行するとき、駆動輪軸トルクが階段状ではなく滑らかに繋がる。したがって、クラッチ接続時の駆動輪軸トルクの急変がモータトルクにより緩和される。
<作用効果>
以上説明した車両動力補助システムによれば、エンジン1と機械的に非連結である従動輪7を回転駆動可能な駆動トルクを発生させる電動発電機5を備えたため、エンジン1の動力補助を行い、車両の走行性能を向上することができる。また電動発電機5は直流電源8へ電力を回生する回生電力を発生させるため、電動発電機5および車両4の補機等への電力供給に寄与し得る。
以上説明した車両動力補助システムによれば、エンジン1と機械的に非連結である従動輪7を回転駆動可能な駆動トルクを発生させる電動発電機5を備えたため、エンジン1の動力補助を行い、車両の走行性能を向上することができる。また電動発電機5は直流電源8へ電力を回生する回生電力を発生させるため、電動発電機5および車両4の補機等への電力供給に寄与し得る。
従来技術では、車両走行時に変速する場合、クラッチ接続時に駆動輪の軸トルクが急激に変化する。
そこで、本構成では、制御器25が、車両走行時に変速機3の変速シフトの情報を受けて、クラッチ接続時に変速段の変速前後の駆動輪軸トルクの差を埋めるように、指令トルクを電力変換回路21に出力する。これにより、クラッチ2の開閉に伴う車両に作用する進行方向の力の変化を緩和することができる。電力変換回路21は、与えられた指令トルクに従って直流電力を交流電力に変換し、電動発電機5で発生した交流電力を直流電力に変換する。したがって、クラッチ2の開閉に伴う車両に作用する進行方向の力の変化を、電動発電機5が補うことで、車両4の搭乗者が感じる変速ショックを緩和することができる。
そこで、本構成では、制御器25が、車両走行時に変速機3の変速シフトの情報を受けて、クラッチ接続時に変速段の変速前後の駆動輪軸トルクの差を埋めるように、指令トルクを電力変換回路21に出力する。これにより、クラッチ2の開閉に伴う車両に作用する進行方向の力の変化を緩和することができる。電力変換回路21は、与えられた指令トルクに従って直流電力を交流電力に変換し、電動発電機5で発生した交流電力を直流電力に変換する。したがって、クラッチ2の開閉に伴う車両に作用する進行方向の力の変化を、電動発電機5が補うことで、車両4の搭乗者が感じる変速ショックを緩和することができる。
<他の実施形態について>
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
クラッチを切断した状態でエンジンがアイドリング回転数で回転している場合に、図6のステップS2aに示すように、制御器は、クラッチを切っているか否かによって車両が通常走行か惰行走行かを判断してもよい。前記惰行走行の場合、制御器がアクセルによる加速またはブレーキによる減速の情報を確認した後(ステップS7:yes)、ステップS9に移行する。その他図3と同様の構成である。
車両動力補助システムは、AT/MT車を問わず、変速比の段階的な変化に伴い変化する駆動輪軸トルクのトルク差を従動輪に搭載した電動発電機が補うことで、搭乗者が感じる変速ショックを緩和することができる。また車両動力補助システムは、惰行走行から通常走行に移行する場合だけでなく、変速機の段数を切り替える場合に適用可能である。
二つの電動発電機を車体に設置した、いわゆる二モータオンボード式の車両にも車両動力補助システムを適用可能である。その他一モータオンボード式の車両に車両動力補助システムを適用してもよい。
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1…エンジン(主駆動源)、2…クラッチ、3…変速機、4…車両、5…電動発電機、6…駆動輪(車輪)、7…従動輪(車輪)、8…直流電源、9…車輪用軸受、10…制御装置、21…電力変換回路、25…制御器
Claims (4)
- 主駆動源にクラッチおよび変速機を介して車輪を駆動する車両に搭載される車両動力補助システムであって、
前記車両に搭載された直流電源と、
この直流電源から電力が供給されることで前記主駆動源と機械的に非連結である車輪を回転駆動可能な駆動トルク、および前記直流電源へ電力を回生する回生電力を発生させる少なくとも前後輪の一方において、左右輪で独立して前記駆動トルク、回生トルクを発生する電動発電機と、
この電動発電機を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、前記電動発電機で発生した交流電力を直流電力に変換する電力変換回路と、この電力変換回路を制御する制御器とを有し、この制御器は、少なくとも前記車両の速度、前記主駆動源のトルク、前記クラッチの開閉の情報、および前記変速機の変速シフトの情報を受けて、前記クラッチの開閉に伴う前記車両に作用する進行方向の力の変化を緩和する指令トルクを前記電力変換回路に出力する車両動力補助システム。 - 請求項1に記載の車両動力補助システムにおいて、前記制御器は、前記クラッチが接続された走行時である通常走行時に前記変速シフトの情報を受けた後、前記クラッチが再接続されるまでの間、または、前記クラッチが切断された走行時である惰行走行時にアクセル指令またはブレーキ指令を受けたとき、
前記主駆動源のトルクと前記変速シフトの情報である変速前後の変速比より算出した駆動輪軸トルクを基準として求められる指令トルクを、前記指令トルクとして前記電力変換回路に出力する車両動力補助システム。 - 請求項2に記載の車両動力補助システムにおいて、前記制御器は、前記車両の惰行走行時に前記駆動輪軸トルクを算出し、前記惰行走行から前記通常走行に移行するときに、変速前後の駆動輪軸トルクに、クラッチ接続時からの時間および係数を乗じた値を加えた指令トルクを、前記指令トルクとして前記電力変換回路に出力する車両動力補助システム。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の車両動力補助システムにおいて、前記電動発電機が、前記主駆動源と機械的に非連結である車輪を回転支持する車輪用軸受に支持されている車両動力補助システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019106856A JP2020199826A (ja) | 2019-06-07 | 2019-06-07 | 車両動力補助システム |
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2019
- 2019-06-07 JP JP2019106856A patent/JP2020199826A/ja active Pending
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