JP6299470B2 - 電動車両の走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は電動車両の走行制御装置に関し、より特定的には、グリルシャッタを備えた電動車両の走行制御装置に関する。

車両の駆動装置として、前後輪をそれぞれ個別に駆動させる前輪用モータおよび後輪用モータが設けられている四輪駆動の車両が知られている。

特開２００８−１４３３８２号公報（特許文献１）は、各車輪が個別に駆動可能な車両において各モータの駆動を車両の挙動を安定させる方向へ配分しながら制御する構成を開示する。このような構成とすることで、発進時や、旋回時において、スリップ等が抑制される。

特開２０１３−１３３０１９号公報（特許文献２）は、エンジンルーム前部のグリルに空気導入路を形成して、エンジンよりも車両前方に配置されたバッテリをグリルから流入する外気を用いて効率よく冷却する構成を開示する。

特開２００８−１４３３８２号公報 特開２０１３−１３３０１９号公報

エンジンの冷却状態に応じて可動フィンの開度を変更することにより、エンジンルーム内に流入する空気量を変更するグリルシャッタが設けられた車両が知られている。

また、特許文献１に記載された四輪駆動の車両は、前，後車輪をそれぞれ個別に駆動する駆動モータを備える。前輪を駆動するモータは、エンジンと共にエンジンルーム内に設けられる場合、車両前部の駆動装置として負荷に応じて発熱する。

グリルシャッタが閉状態で動作しなくなる閉故障を起こすと、車両前部の駆動装置は、エンジンなどの他の駆動装置や周辺の機器の冷却を十分に行なえず、部品の故障や劣化の要因となり、駆動力制限を余儀なくされる可能性があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、シャッタ装置を有し、前後輪が個別に駆動可能なモータを前，後部に設けた四輪駆動の車両において、シャッタ装置の異常発生時に、車両前部に配置された駆動装置を熱から保護することである。

本発明による車両は、第１，第２のモータと、シャッタ装置と、制御部とを備えている。第１のモータは、車両の前部に設けられて前輪を駆動する。第２のモータは、車両後部に設けられて後輪を駆動する。シャッタ装置は、車両の前部に設けられ、開閉により外気を導入して第１のモータを冷却することを可能とする。制御部は、第１のモータおよび第２のモータの出力配分を制御する。制御部は、シャッタ装置の閉故障状態が検出された場合には、故障が発生していない場合に比べて第２のモータの出力配分を増加させる。

本発明においては、シャッタ装置を有する四輪駆動の車両において、シャッタ装置故障時には、前輪の駆動力を低下させるとともに、後輪の駆動力を増加させる。したがって合計駆動力を変えることなく、前輪側のモータの負荷を減少させることができる。これにより、前輪を駆動するモータの発熱量を低下させることができるので、オーバーヒートを回避しつつ車両の合計駆動力を維持することができる。

本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。 シャッタ装置の故障時の制御処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［車両の基本構成］
図１は、本実施の形態に従う車両１の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１は、前，後輪を個別に駆動することができる四輪駆動車であり、蓄電装置（以下、バッテリとも称する）１５０と、前輪駆動装置２００と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００と、ラジエータ４００と、グリルシャッタ５００と、後輪駆動装置６００とを備える。

前輪駆動装置２００は、モータジェネレータ（以下、モータとも称する。）１０と、前輪８０を駆動するモータ２０と、動力分割機構３０と、出力軸４０と、内燃機関であるエンジン１００と、Ｆ−ＰＣＵ２５０とを含み、車両１の前部に形成されたエンジンルーム１０１内に設けられている。

後輪駆動装置６００は、後輪１８０を駆動するための後輪モータ６０と、図示しないディファレンシャル機構、リダクション（減速ギヤ）機構などを内蔵する後輪ギヤ部９０と、Ｒ−ＰＣＵ３５０を含み、車両１後部のたとえば後部座席の下部に設けられている。

バッテリ１５０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。バッテリ１５０は、前輪駆動装置２００および後輪駆動装置６００を駆動するための電力を供給する。バッテリ１５０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

バッテリ１５０は、システムメインリレー（以下、ＳＭＲとも称する。）１５を介して前輪駆動装置２００のＦ−ＰＣＵ２５０および、後輪駆動装置６００のＲ−ＰＣＵ３５０に電力を供給する。

ＳＭＲ１５は、ＥＣＵ３００からのリレー制御信号ＳＥ１により制御されて、バッテリ１５０から前輪駆動装置２００のＦ−ＰＣＵ２５０，後輪駆動装置６００のＲ−ＰＣＵ３５０への電力の供給と遮断とを切換える。

このうち、前輪駆動装置２００のＦ−ＰＣＵ２５０は、図示しないコンバータと、インバータとを有しており、回転電機であるモータ１０，２０を駆動する。このとき、Ｆ−ＰＣＵ２５０は、ＥＣＵ３００から出力される制御信号Ｓ２に応じて、モータ１０，２０を駆動制御する。

また、エンジン１００は、ＥＣＵ３００からの制御信号Ｓ１により制御される。
動力分割機構３０は、エンジン１００のクランク軸、モータ１０，２０の回転軸、および出力軸４０の三要素を機械的に連結する動力伝達装置であり、たとえば、プラネタリギアを含んで構成される。動力分割機構３０は、エンジン１００の出力をモータ１０と出力軸４０側とに分割するため、上記三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の２つの要素間での動力の伝達を可能とする。そして、モータ２０およびエンジン１００の駆動力は、動力分割機構３０，出力軸４０，前輪ギヤ部５０，駆動軸７０を介して前輪８０に伝達されて、車両１を走行させる。

一方、後輪駆動装置６００は、走行駆動力を出力可能とする後輪モータ６０と、ディファレンシャル機構（図示せず）などを内蔵する後輪ギヤ部９０とを含む。後輪ギヤ部９０から出力された駆動力は、後輪駆動軸１７０を介して後輪１８０に伝達される。そして、Ｒ−ＰＣＵ３５０は、ＥＣＵ３００からの制御信号Ｓ３に応じて、後輪モータ６０から後輪１８０に伝達される駆動力を制御する。

ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

また、この車両１のエンジンルーム前部には、空気導入路が形成されている。空気導入路には、エンジン１００を冷却するラジエータ４００が設けられている。ラジエータ４００は、冷却水のような冷却媒体を用いてエンジン１００などの駆動装置を冷却するための冷却装置である。

ラジエータ４００よりも車両前方には、シャッタ装置としてのグリルシャッタ５００が設けられている。グリルシャッタ５００は、アクチュエータ５０２により駆動される開閉可能な複数の可動フィン（図示せず）を有する。アクチュエータ５０２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＨＴ１に応じて、可動フィンの開度を変更することができる。角度センサ５０１は、可動フィンの開度を検出し、その検知信号ＳＨＴ２をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、検知信号ＳＨＴ２に基づく可動フィンの開度をフィードバック制御する。これにより、ラジエータ４００が設けられるエンジンルーム１０１内へ流入する空気の量を変更することができる。

たとえば、高速走行中、低負荷で定速巡航中の場合は、エンジン１００の発熱が少ない。このため、グリルシャッタ５００を閉塞状態とすることにより、車両１の空気抵抗を減少させて、走行効率を向上させることができる。また、高負荷時には、グリルシャッタ５００を開放状態とすることにより、エンジンルーム１０１内に流入する外気を増加させて、駆動装置を冷却することができる。

グリルシャッタ５００により流入する外気の流量が調整されると、エンジンルーム１０１内のラジエータ本体における冷却水の熱交換量は可変する。このため、エンジンルーム１０１内に導入される外気の流量に応じてエンジン１００の冷却水の温度を調整することができる。

このような、グリルシャッタ５００を有する電動の四輪駆動の車両１において、グリルシャッタ５００に故障が生じて可動フィンの開閉動作が行なえなくなるなど、シャッタが閉止した状態あるいは閉止に近い状態のままとなった場合、すなわち、シャッタ開度が所定開度以下のままとなった状態（以下、「閉故障状態」とも称する。）では、エンジンルーム１０１内に流入する外気の流量が不足して、十分に冷却ができない状態となる。

そうすると、エンジン１００がオーバーヒートしたり、エンジンルーム１０１内の機器の故障や劣化の要因となる可能性がある。

そこで、本実施の形態の車両１は、グリルシャッタ５００が閉故障状態となった場合に、前後輪の駆動の比率を変更して、車両１の前輪駆動装置２００の負荷を減少させる駆動力分配制御を実行する。これにより、前輪駆動部の発熱量が低減されるのでモータ２０の過熱およびエンジン１００のオーバーヒートを抑制することができる。

図２は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるグリルシャッタ５００の故障時の駆動力分配制御処理を説明するためのフローチャートである。図２に示されるフローチャート中の各ステップについては、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図１および図２を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１０にて、車両１のグリルシャッタ５００が閉故障しているか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ３００は、たとえば可動フィンを駆動するための制御信号ＳＨＴ１に対する、検知信号ＳＨＴ２に基づく可動フィンの位置から、閉故障か否かを判定する。グリルシャッタ５００が閉故障していない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ３００は以降のステップをスキップし、メインルーチンに処理を戻す。グリルシャッタ５００が閉故障している場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、処理をＳ２０に進める。

Ｓ２０にて、ＥＣＵ３００は、前後輪の駆動分配比率を変更し、モータ２０，エンジン１００を含んで、前輪８０を駆動する前輪駆動装置２００の駆動力を減少させるとともに、後輪モータ６０の駆動力を増大させる。

このように、前輪駆動装置２００の負荷を低減させることにより、エンジン１００およびモータ２０の発熱を抑制することができる。そのため、グリルシャッタ５００が故障した場合でも、過度な温度上昇を抑制することができ、オーバーヒートなどエンジン１００の故障や劣化を抑制できる。

また、前輪側で低減された駆動力を後輪側で補うことにより、走行性能を維持できる。
したがって、前輪８０，後輪１８０から出力される駆動力を合わせた合計駆動力を変えずにユーザ要求駆動力を維持しながら、エンジンルーム１０１内の機器を保護することができる。

なお、図１においては、エンジン１００およびモータ１０，２０が駆動源として設けられるハイブリッド車両を例として説明するが、本発明は、エンジン１００を有しておらずモータ１０，２０からの駆動力のみを用いて走行する電気自動車や燃料電池車にも適用可能である。また、前輪側モータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータを設ける場合にも適用可能である。

また、ハイブリッド車両としては、シリーズハイブリッド方式、パラレルハイブリッド方式、シリーズ／パラレルハイブリッド方式など、前，後輪をそれぞれ駆動するモータを備えるものであれば、特にハイブリッドの駆動方式が限定されるものではない。

なお、本実施の形態の「モータ２０」が本発明における「第１のモータ」に対応し、本実施の形態の「後輪モータ６０」が本発明における「第２のモータ」に対応する。

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と考えられるべきである。本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 車両、１０，２０ モータ、３０ 動力分割機構、４０ 出力軸、５０ 前輪ギヤ部、６０ 後輪モータ、７０ 駆動軸、８０ 前輪、９０ 後輪ギヤ部、１００ エンジン、１０１ エンジンルーム、１１０ 蓄電装置、１５０ バッテリ、１７０ 後輪駆動軸、１８０ 後輪、２００ 前輪駆動装置、２１０ 電動駆動部、４００ ラジエータ、５００ グリルシャッタ、５０１ 角度センサ、５０２ アクチュエータ、６００ 後輪駆動装置。

Claims (1)

1. 車両の前部に設けられて、前輪を駆動する第１のモータと、
   前記前部に設けられ開閉により外気の導入量を調整して前記第１のモータを冷却可能なシャッタ装置と、
   前記車両の後部に設けられて、後輪を駆動するための第２のモータと、
   前記第１のモータおよび前記第２のモータの出力配分を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記シャッタ装置の閉故障状態が検出された場合には、故障の発生していない場合に比べて、前記第１のモータに対する前記第２のモータの出力配分を増加させる、電動車両の走行制御装置。

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