JP3758662B2 - 車両用駆動制御装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は上記問題に着目してなされたものであり、エンジン回転数が低いがために発電不足となる可能性があるときに、エンジン回転数そして発電機回転数を確実に増加させて発電不足を回避できる車両用駆動制御装置を提供することを課題としている。
図1は、本発明における第1実施形態の概略構成図であり、前輪1FL・1FRをエンジン2(内燃機関)で駆動する主駆動輪とし、後輪1RL・1RRを電動モータ3(電動機)で駆動可能な補助駆動輪とする所謂スタンバイ型の4輪駆動車両である。
エンジン2の出力は、トルクコンバータを有する自動変速機4と、摩擦板式の電磁クラッチ5とを順に介して前輪1FL・1FRに伝達されると共に、Vベルト6を介してジェネレータ7(発電機)にも伝達される。ジェネレータ7は、Vベルト6を介して伝達された動力によって発電を行い、発電した電力はパワーケーブル8を通じて電動モータ3へ直接供給される。電動モータ3の出力は、減速機9と、摩擦板式の電磁クラッチ10と、ディファレンシャルギヤ11とを順に介して後輪1RL・1RRに伝達される。
また、ジェネレータ7は、図2に示すように、発電電圧Vを調整するトランジスタ式のレギュレータ19を備えており、このレギュレータ19が4WDコントローラ18からの発電制御指令に応じて界磁電流Igを調整することによりジェネレータ7の発電電圧Vが制御される。
なお、4DWコントローラ20には、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ25、スロットルバルブ13のスロットル開度θを検出するスロットルセンサ26、及び各車輪速VwFL〜VwRRを検出する車輪速センサ27FL〜27RRの各検出信号も入力される。
この4WD制御処理は、所定時間(例えば10msec)毎に実行され、図3に示すように、エンジン2に対するジェネレータ7の目標負荷トルクTg*を演算するステップS1の負荷トルク演算処理と、目標負荷トルクTg*を制限するステップS2の負荷トルク制限処理と、目標負荷トルクTg*に基づいてジェネレータ7の発電を制御すると共に、電動モータ3を駆動制御するステップS3のG/M制御処理と、電磁クラッチ5を駆動制御するステップS4のクラッチ制御処理と、を順次実行する。なお、4WDコントローラ18は、電動モータ3を駆動制御する際、メインリレー21へのリレー制御指令を出力して電動モータ3への電力供給をON状態に制御し、且つ電磁クラッチ10へのクラッチ制御指令を出力してクラッチ10を締結状態に制御しているものとする。
続くステップS11では、スリップ速度ΔVFが例えば0より大きいか否かを判定する。この判定結果がΔVF≦0であるときには、前輪1FL・1FRは加速スリップしていないと判断し、ステップ12に移行してからエンジン2に対するジェネレータ7の目標負荷トルクTg*を0に設定して負荷トルク演算処理を終了する。
ステップS13では、スリップ速度ΔVFを用い、前輪1L・1Rの加速スリップを抑えるために必要なジェネレータ7の負荷トルク増加分ΔTgを下記(1)式に従って算出する。ここで、K1は係数である。
ΔTg=K1×ΔVF ………(1)
Tg=K2×V×Ia/(K3×Ng) ………(2)
続くステップS15では、下記(3)式に従って、エンジン2に対するジェネレータ7の目標負荷トルクTg*を算出して負荷トルク演算処理を終了する。
Tg*=Tg+ΔTg ………(3)
続くステップS23では、エンジン2を停止させることなくエンジントルクTeを低減できる低減許容トルクTdropを、下記(4)式に従って算出する。ここで、TeMINはエンジン2を運転し続けるのに必要な最低限度のエンジントルクであり、エンジン回転数Ne等から算出してもよいし、所定値を用意しておいてもよい。
Tdrop=Te−TeMIN ………(4)
続くステップS27では、目標負荷トルクTg*が伝動トルク上限値Tslipよりも大きいか否かを判定する。この判定結果がTg*>Tslipであるときには、ステップS28に移行して目標負荷トルクTg*を伝動トルク上限値Tslipに制限してから負荷トルク制限処理を終了する。一方、判定結果がTg*≦Tslipであるときには、そのまま負荷トルク制限処理を終了する。
続くステップS33では、目標負荷トルクTg*に基づいて目標モータトルクTm*を算出する。
続くステップS34では、フローチャート内に示すような制御マップを参照し、目標モータトルクTm*をパラメータとして電動モータ3の目標界磁電流Im*から目標電機子電流Ia*を算出する。
続くステップS36では、下記(5)式に従って、ジェネレータ7で発電する目標電圧V*を算出する。ここで、Rは電動モータ3のコイルとパワーケーブル8の合成抵抗である。
V*=Ia*×R+E ………(5)
続くステップS37では、ジェネレータ7の発電電圧Vを目標電圧V*と一致させるためにジェネレータ7の界磁電流Igを調整する発電制御指令をレギュレータ19に出力してG/M制御処理を終了する。
続くステップS42では、図10に示すような制御マップを参照し、電動モータ3へ目標電力P*を供給するのに必要な目標ジェネレータ回転数Ng*を算出する。因みに、図10の制御マップにおける目標電力P*は、ジェネレータ回転数Ngに応じてジェネレータ7が出力し得る最大電力PMAXに対応した値であり、この最大電力PMAXは、下記(6)式に従って算出される。ここで、ηはジェネレータ効率、TはVベルト6のスリップを防止できるジェネレータ7の許容負荷トルクである。
PMAX=η×2π×(Ng/60)×T ………(6)
ステップS44では、ジェネレータ回転数の不足分(=Ng*−Ng)と、エンジン‐ジェネレータ間のプーリ比と、自動変速機4の変速比とに基づいて、電磁クラッチ5の目標すべり量Sc*を算出する。
続くステップS46では、電磁クラッチ5の締結力がFcとなるように励磁電流を調整するクラッチ制御指令を電磁クラッチ5に出力して、クラッチ制御処理を終了する。
以上、図9におけるステップS41、S42の処理が必要回転数算出手段に対応し、ステップS40、S43〜S46の処理がクラッチ制御手段に対応している。
今、アクセルペダル16が大きく踏込まれたり、或いは降雨路、雪路、凍結路のように路面の摩擦係数が低かったりして、エンジン2によって駆動される前輪1FL・1FRが加速スリップしたとする。
このとき、エンジン2に対するジェネレータ7の目標負荷トルクTg*が、前輪1FL・1FRのスリップ速度ΔVFに応じて算出され(ステップS13〜S15)、この目標負荷トルクTg*に基づいてジェネレータ7の発電が開始される(ステップS33〜S35)。こうして、加速スリップで損失する回転エネルギーを電気エネルギーに変換することで、エンジン2の出力が抑制されることになり、前輪1FL・1FRの加速スリップを抑制することができる。
ところで、ジェネレータ7で出力し得る電力は、ジェネレータ回転数Ngに応じて左右されるので、エンジン回転数Neが低く、ジェネレータ回転数Ngが低いときに、発電不足となる可能性がある。
これによって、電磁クラッチ5を介してエンジンへ負荷されていた路面からの走行抵抗が低下するため、その分、エンジン回転数Neそしてジェネレータ回転数Ngを増加させることができるので、発電不足を回避し、電動モータ3へ確実に目標電力P*を供給することができる。
また、電磁クラッチ5の伝達トルクを抑制して電磁クラッチ5をすべらせると、前輪1FL・1FRの駆動力が低下するので、この前輪1FL・1FRの加速スリップを抑制する効果もある。
また、上記の第1実施形態では、エンジン回転数Neに応じて伝動トルク上限値Tslipを算出しているが、これに限定されるものではなく、例えば車体速度に応じて伝動トルク上限値Tslipを算出してもよい。
また、上記の第1実施形態では、目標電圧V*に応じてジェネレータ7の界磁電流Igを調整することによりジェネレータ7の発電を制御しているが、これに限定されるものではなく、例えば、目標電機子電流Ia*と実際の電機子電流Iaとの偏差ΔIaに比例制御ゲインを乗じてジェネレータ界磁電流Igを算出し、このジェネレータ界磁電流Igに応じて算出するデューティ比に基づいてジェネレータ7の発電を制御してもよい。
さらに、上記の第1実施形態では、前輪1FL・1FRが加速スリップしたときにだけ、ジェネレータ7の発電を開始して後輪1RL・1RRを駆動しているが、これに限定されるものでなく、前輪1FL・FRが加速スリップしていないときであっても、アクセル開度等に応じてジェネレータ7の発電を開始して後輪1RL・1RRを駆動してもよい。
さらに、上記の第1実施形態では、本発明を4輪車両に適用しているが、2輪車両や3輪車両、或いは5輪以上の車両に適用してもよい。
この第2実施形態は、目標電力P*に応じてジェネレータ7の目標回転数Ng*を算出するのではなく、目標電圧V*と目標電機子電流Ia*とに応じてジェネレータ7の目標回転数Ng*を算出するものである。
そこで、第2実施形態のクラッチ制限処理では、図12に示すように、図9の前記ステップS41、S42を新たなステップS50の処理に変更したことを除いては、図9のクラッチ制御処理と同様の処理を実行する。したがって、図9との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
この図13の制御マップを参照し、目標電圧V*と目標電機子電流Ia*とに応じて算出される目標回転数Ng*は、前述した図10の制御マップを参照し、目標電力P*(=V*×Ia*)に応じて算出される目標回転数Ng*よりも、複雑に変動する。したがって、目標回転数Ng*は、単に目標電力P*に応じて算出するよりも、個別の目標電圧V*と目標電機子電流Ia*とに応じて算出する方が、より正確に算出することができる。
このように、上記の第2実施形態によれば、目標電圧V*と目標電機子電流Ia*とに応じてジェネレータ7の目標回転数Ng*を算出することで、電圧‐電流の特性に応じて変化する目標回転数Ng*をより正確に算出することができる。その結果、ジェネレータ回転数Ngを過不足のない状態に制御して、電動モータ3に対して確実に目標電圧V*を印加し且つ目標電機子電流Ia*を通電することができる。
その他の作用効果については前述した第1実施形態と同様である。
1RL・1RR 後輪(補助駆動輪)
2 エンジン(内燃機関)
3 電動モータ(電動機)
4 自動変速機
5 電磁クラッチ(クラッチ)
6 Vベルト
7 ジェネレータ(発電機)
8 パワーケーブル
9 減速機
10 クラッチ
11 ディファレンシャルギヤ
12 吸気管路
13 スロットルバルブ
14 エンジンコントローラ
15 アクセルセンサ
16 アクセルペダル
17 スロットルモータ
18 4WDコントローラ
19 レギュレータ
20 ジャンクションボックス
21 メインリレー
22 電流センサ
23 サーミスタ
24 モータ回転センサ
25 エンジン回転数センサ
26 スロットルセンサ
27FL〜27RR 車輪速センサ
Ig ジェネレータの界磁電流
V 発電電圧(V*は目標値)
Ng ジェネレータ回転数(Ng*は目標値)
Ia 電機子電流(Ia*は目標値)
Im 電動モータの界磁電流
E 電動モータの誘起電圧
Nm モータ回転数
Tg ジェネレータの負荷トルク(Tg*は目標値)
Te エンジントルク
Tslip 伝動トルク上限値
Sc* 目標すべり量
Fc クラッチ締結力
Claims (3)
- 主駆動輪を駆動する内燃機関と、該内燃機関の動力を得て発電する発電機と、該発電機で発電された電力によって補助駆動輪を駆動可能な電動機と、を備える車両用駆動制御装置において、
前記主駆動輪と前記内燃機関との間に介装され、当該内燃機関から前記主駆動輪へのトルク伝達量を制御可能なクラッチと、前記電動機へ目標電力を供給するのに必要となる前記発電機の目標回転数を算出する目標回転数算出手段と、前記発電機の回転数が前記目標回転数算出手段で算出した目標回転数を下回ったと判定したら、前記クラッチによるトルク伝達量を抑制して当該クラッチをすべらせるクラッチ制御手段とを備え、
前記クラッチ制御手段は、前記発電機の回転数と、前記目標回転数算出手段で算出した目標回転数との差分に応じて、前記クラッチによるトルク伝達量を抑制して当該クラッチをすべらせるように構成されることを特徴とする車両用駆動制御装置。 - 主駆動輪を駆動する内燃機関と、該内燃機関の動力を得て発電する発電機と、該発電機で発電された電力によって補助駆動輪を駆動可能な電動機と、を備える車両用駆動制御装置において、
前記主駆動輪と前記内燃機関との間に介装され、当該内燃機関から前記主駆動輪へのトルク伝達量を制御可能なクラッチと、前記電動機に対して目標電圧を印加し且つ目標電流を通電するのに必要となる前記発電機の目標回転数を算出する目標回転数算出手段と、前記発電機の回転数が前記目標回転数算出手段で算出した目標回転数を下回ったと判定したら、前記クラッチによるトルク伝達量を抑制して当該クラッチをすべらせるクラッチ制御手段とを備え、
前記クラッチ制御手段は、前記発電機の回転数と、前記目標回転数算出手段で算出した目標回転数との差分に応じて、前記クラッチによるトルク伝達量を抑制して当該クラッチをすべらせるように構成されることを特徴とする車両用駆動制御装置。 - 前記クラッチ制御手段は、前記主駆動輪が加速スリップしている状態で、前記発電機の回転数が前記目標回転数算出手段で算出した目標回転数を下回ったときに、前記クラッチによるトルク伝達量を抑制して当該クラッチをすべらせるように構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用駆動制御装置。
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