JP3951955B2

JP3951955B2 - 車両用走行制御装置

Info

Publication number: JP3951955B2
Application number: JP2003106870A
Authority: JP
Inventors: 健呉竹
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2023-04-10
Also published as: JP2004312961A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前輪又は後輪の一方をエンジンで駆動すると共に、他方をモータ／ジェネレータで駆動する四輪駆動可能な車両の走行を制御する車両用走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
［特許文献１］には、前輪をエンジンで駆動すると共に後輪をモータで駆動する四輪駆動車が記載されている。即ち、この四輪駆動車は、四輪駆動機能を活用する際にはモータの電源となるバッテリに十分に電力が蓄えられている必要がある。バッテリに十分な電力が蓄えられていないと、四輪駆動機能を十分に活用することができない。そこで、この四輪駆動車では、目的地までのナビゲーション情報に基づいて、モータの電源となるバッテリの充電状態（ＳＯＣ：ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）が最適となるようにモータの駆動スケジュール（＝バッテリの消費スケジュール）を決定する。このようにすることで、目的地でＳＯＣが低下しているような状況を回避し、目的地で四輪駆動機能を確実に活用できるようにしている
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３１５１０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、バッテリの消費スケジュールを調整するだけでは十分ではなく、充電などをも考慮したさらなる改善が要望されていた。従って、本発明の目的は、前輪又は後輪の一方をエンジンで駆動すると共に、他方をモータ／ジェネレータで駆動する四輪駆動可能な車両において、四輪駆動機能を有効に活用したい状況で確実に機能させることのできる車両用走行制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の車両用走行制御装置は、前輪又は後輪の一方をアイドルストップ可能なエンジンで駆動すると共に、他方をモータ／ジェネレータで駆動する四輪駆動可能な車両の走行を制御する車両用走行制御装置において、四輪駆動が必要となるか否かを予測する予測手段と、予測手段によって四輪駆動が必要となると予測されたときにモータ／ジェネレータの電源となるバッテリの充電を促進させる充電促進手段とを備え、該充電促進手段が、アイドルストップの開始の遅延化およびエンジン再始動の早期化の少なくとも一方を行い前記バッテリの充電を促進させることを特徴としている。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用走行制御装置において、充電促進手段が、路面摩擦係数に応じてアイドルストップを行う時間を変更することを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車両用走行制御装置において、充電促進手段が、路面摩擦係数が高い場合は、路面摩擦係数が低い場合に比較してアイドルストップを行う時間を長くすることを特徴としている。
【０００６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置において、充電促進手段が、モータ／ジェネレータを回生発電させてバッテリの充電を促進させることを特徴としている。
【０００７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置において、エンジンの出力によって駆動される発電機をさらに備えており、充電促進手段が、アイドルストップを抑止して発電機で発電させてバッテリの充電を促進させることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の車両用走行制御装置の一実施形態について、以下に説明する。図１に本実施形態の制御装置を搭載した車両の構成図を示す。
【０００９】
図１に示される車両は、一対の後輪１をエンジン２の出力で駆動し、一対の前輪３をそれぞれ一つのモータ・ジェネレータ（以下、Ｍ／Ｇと呼ぶ）４で駆動するものである。通常は、エンジン２の出力によって後輪１を駆動する後輪駆動車として走行し、必要に応じて高電圧バッテリ５から電力を供給してＭ／Ｇ４を駆動させて四輪駆動車として走行する。また、エンジン２の駆動力は、上述したようにリヤディファレンシャルギア６を介して後輪１に伝達されて車両を走行させると共に、プーリー７を介して発電機８に伝達される。発電機８は、伝達されたエンジン２の出力で発電を行う。
【００１０】
発電機８によって発電される電力は、そのまま補機類に使用されるだけでなく、高電圧バッテリ５に充電され得る。また、上述したように、Ｍ／Ｇ４は高電圧バッテリ５から電力を受けて前輪３を駆動させるが、その際、高電圧バッテリ５から電力はインバータ１２によって直流から交流に変換されてから供給される。また、Ｍ／Ｇ４は前輪３の回転によって回生発電することも可能である。Ｍ／Ｇ４が発電しているときは、前輪３の回転に対し、負荷となるため車両を制動（回生制動）させることとなる。インテリジェントスタータ９は、ＥＣＵ１４に接続されており、エンジン２を再発進させるときに使用されるものである。
【００１１】
また、Ｍ／Ｇ４で回生発電した電力は高電圧バッテリ５に充電することができるが、高電圧バッテリ５に蓄えられた電力でＤＣ−ＤＣコンバータ１１を介して１２Ｖバッテリ１０を充電することも可能である。さらに、各車輪１，３には、それらの回転を検出する車輪速センサ１３がそれぞれ配設されている。車輪速センサ１３からは、各車輪１，３の回転速度を検出することができる。エンジン２は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１４によって総合的に制御されている。図示されていないが、エンジン２に取り付けられた各種センサや、エンジン２の運転を制御する各種アクチュエータ類はＥＣＵ１４に接続されており、ＥＣＵ１４に対して検出結果を送出したり、ＥＣＵ１４からの信号によって制御されている。
【００１２】
ＥＣＵ１４にはＭ／Ｇ４も接続されており、Ｍ／Ｇ４もＥＣＵ１４によって制御されている。例えば、Ｍ／Ｇ４に電力を供給して車両駆動力を発生させるか、回生発電をさせて充電を行うかはＥＣＵ１４によって制御されている。また、上述した発電機８もＥＣＵ１４によって接続されて制御されている。さらに、各バッテリ５，１０もＥＣＵ１４に接続されており、各バッテリの充電状態（ＳＯＣ）がＥＣＵ１４によって監視されている。
【００１３】
上述した車輪速センサ１３もＥＣＵ１４に接続されている。そして、ＥＣＵ１４では、車輪速センサ１３の検出信号から、路面μを推定する。この推定のために、車両に車両前後加速度を検出する加速度センサがさらに配設されてもよい。車輪速センサ１３の出力から路面μを推定する方法については、公知の手法によって行われるためここでは詳しい説明は省略する。
【００１４】
この車両は、いわゆるエコラン車であり、交差点等での停車時にエンジン２の運転を停止し（いわゆるアイドルストップを行い）、再発進時にエンジン２がインテリジェントスタータ９により再始動される。車両の停止は車輪速センサ１３やブレーキセンサ（ブレーキペダルが踏まれているかを検出するセンサ）、加速度センサによって検出される。なお、この車両は前輪３が電力のみで駆動可能であるので、エンジン２の再始動時の車両発進までのタイムラグを解消するために、再発進時にＭ／Ｇ４による駆動を併用することも可能である。
【００１５】
本実施形態の走行制御装置は、四輪駆動が必要となるか否かを予測し、四輪駆動が必要であると予測される場合には、Ｍ／Ｇ４の電源となる高電圧バッテリ５の充電を促進する。ここでは、四輪駆動が必要となるか否かを路面μから予測しており、路面μが低いときに四輪駆動が必要であると予測する。また、走行時に路面抵抗がまたぎ路のように四輪で異なる場合も四輪駆動が必要であると予測する。各輪の走行抵抗の検出方法はＡＢＳ制御などで用いられている方法を用いることで実現される。また、操舵した場合は、各輪のスリップ率をあてはめ、車両が不安定となることが予測できる場合は四輪駆動が必要であると判定する。
【００１６】
即ち、ここでは、ＥＣＵ１４・車輪速センサ１３（あるいは加速度センサ）や、アクセル開度センサ１５、エンジン回転数センサ（図示せず）などが、予測手段として機能している。そして、四輪駆動が必要であると予測された場合（低μ路を走行していると判断された場合や、上述のまたぎ路走行時や操舵走行時の場合）には、高電圧バッテリ５の充電を促進する。この車両は、Ｍ／Ｇ４に電力を供給する高電圧バッテリ５のＳＯＣが十分でないと、四輪駆動機能を十分に発揮できない。そこで、四輪駆動が必要であると予測されたときには、四輪駆動の機能を確実に機能させるために必要なＳＯＣを確保するべく高電圧バッテリ５の充電を事前促進する。
【００１７】
高電圧バッテリ５の充電を促進する方法としてはいくつかあるが、まず、Ｍ／Ｇ４を回生発電させて高電圧バッテリ５の充電を促進する場合が考えられる。後輪駆動のみで走行している場合は、Ｍ／Ｇ４でそのまま発電を開始することで、高電圧バッテリ５の充電を促進することができる。回生発電によって前輪３に制動力が生じるので、この分を補償するためにエンジン２の出力を増加させてもよい。その際、エンジン効率がよい点で出力増加させることでエンジンの噴射量を低減する。また、高電圧バッテリ５の充電量が低い場合は、上述の回生発電と同時にエンジン２によって発電機８を用いて発電し、これにより高電圧バッテリ５を所望の充電量とする制御を行うことも考えられる。
【００１８】
一方、四輪駆動で走行しているような場合は、前輪３に関しては回生発電と駆動とを細かく切り換えて（例えば、１秒毎）発電量を確保することが考えられる。また、その切り換え比を制御することでも発電量を増減することが可能である。路面μも細かく増減するので、推定された路面μに応じてＭ／Ｇ４の回生発電と駆動とを切り換えてもよい。この場合は、ＥＣＵ１４やＭ／Ｇ４などが充電促進手段として機能している。発電量は、路面μ・ＳＯＣ・温度・車速に応じて最適な発電量が設定される。
【００１９】
高電圧バッテリ５の充電を促進する方法としては、次に、上述したアイドルストップを抑制することで、発電機８による高電圧バッテリ５の充電を促進する場合が考えられる。アイドルストップを抑止することでエンジン２の停止を抑止すれば、その分だけ発電機８による高電圧バッテリ５の充電が促進される。アイドルストップの抑止は、車両が停止してからエンジン２を停止させるまでの時間を長く確保したり、エンジン２の再始動をより早く行われるようにすることで行える。なお、四輪駆動が必要であると予測されたときには、アイドルストップを完全に停止させてもよい。
【００２０】
通常は、上述したように車輪速センサ１３・ブレーキセンサ・加速度センサによって車両が停止した後、所定時間その状態が経過したらエンジン２を停止させる。瞬間的な停止時にまでエンジン２を停止させるのはかえってアイドルストップの恩恵が得られないので、このように停止までに所定の待機時間を設けている。この待機時間を通常より長くとることで、アイドルストップを抑止して高電圧バッテリ５の充電を促進することができる。
【００２１】
また、通常は、ブレーキペダルが踏まれなくなった瞬間や、パーキングブレーキが解除された場合にエンジン２の再始動が行われる。パーキングブレーキが引かれている場合は、パーキングブレーキの解除前でもフットブレーキペダルが踏まれた時点でエンジン２を再始動させることもある。アイドルストップを抑止する場合は、当初から決められた所定時間以上はアイドルストップしない、即ち、決められた所定時間が経過したらバッテリ電圧、ＳＯＣ低下防止の観点から上述した各状況となっていなくても再始動する。
【００２２】
なお、アイドルストップを通常時も当初から決められた所定時間だけアイドルストップさせるという手法もある。この場合は、四輪駆動が必要であると予測されたら、この所定時間を短くするようにしても高電圧バッテリ５の充電を促進させることができる。アイドルストップの開始を遅延化させることとエンジン２の再始動を早期化することは、それぞれ単独に行ってもよいし、併用してもよい。
【００２３】
なお、停止時の路面μは停止直前の走行時に検出し、これに基づいて四輪駆動が必要となるかどうかが予測される。この場合は、ＥＣＵ１４やエンジン２、発電機８などが充電促進手段として機能している。上述したアイドルストップされている所定時間は、路面μ・ＳＯＣ・温度・車速に応じて可変制御してもよい。
【００２４】
また、路面の摩擦係数μが高い場合は、路面の摩擦係数μが低い場合に比較して四輪駆動が必要となる可能性が少ないため、アイドルストップを行う時間を摩擦係数μが低い場合よりも長くすることができる。この場合、バッテリに過剰な充電を行う必要が無いため、エンジン効率の面で有利である。また、バッテリが満充電の状態においては、四輪駆動を優先的に採用し、次にアイドルストップ機能、最後に回生によるバッテリ充電を行うようにすると好適である。
【００２５】
なお、本発明の車両用走行制御装置は、上述した実施形態のものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、前輪がモータ駆動で後輪がエンジン駆動であったが、後輪がモータ駆動で前輪がエンジン駆動であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の車両用走行制御装置は、前輪又は後輪の一方をエンジンで駆動すると共に、他方をモータ／ジェネレータで駆動する四輪駆動可能な車両の走行を制御するもので、四輪駆動が必要となるか否かを予測する予測手段と、予測手段によって四輪駆動が必要となると予測されたときにモータ／ジェネレータの電源となるバッテリの充電を促進させる充電促進手段とを備えている。このため、四輪駆動が必要となると予測される場合はモータ／ジェネレータの電源となるバッテリの充電が促進され、四輪駆動機能を有効に活用したい状況で確実に機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用走行制御装置の一実施形態を搭載した車両の構成図である。
【符号の説明】
１…後輪、２…エンジン、３…前輪、４…Ｍ／Ｇ（モータ／ジェネレータ）、５…バッテリ、６…リヤディファレンシャルギア、７…プーリー、８…発電機、９…インバータ、１０…バッテリ、１１…ＤＣ−ＤＣコンバータ、１２…インバータ、１３…車輪速センサ、１４…ＥＣＵ。

Claims

前輪又は後輪の一方をアイドルストップ可能なエンジンで駆動すると共に、他方をモータ／ジェネレータで駆動する四輪駆動可能な車両の走行を制御する車両用走行制御装置において、
四輪駆動が必要となるか否かを予測する予測手段と、
前記予測手段によって四輪駆動が必要となると予測されたときに前記モータ／ジェネレータの電源となるバッテリの充電を促進させる充電促進手段とを備え、
前記充電促進手段は、アイドルストップの開始の遅延化およびエンジン再始動の早期化の少なくとも一方を行い前記バッテリの充電を促進させることを特徴とする車両用走行制御装置。
前記充電促進手段は、路面摩擦係数に応じてアイドルストップを行う時間を変更することを特徴とする請求項１に記載の車両用走行制御装置。
前記充電促進手段は、路面摩擦係数が高い場合は、路面摩擦係数が低い場合に比較してアイドルストップを行う時間を長くすることを特徴とする請求項２に記載の車両用走行制御装置。
前記充電促進手段が、前記モータ／ジェネレータを回生発電させて前記バッテリの充電を促進させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置。
前記エンジンの出力によって駆動される発電機をさらに備えており、前記充電促進手段が、アイドルストップを抑止して前記発電機で発電させて前記バッテリの充電を促進させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置。