JP6702201B2 - 車両駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと電動モータとのそれぞれの駆動力によって駆動されるハイブリッド車両においてそれらの駆動力を制御するための制御装置に関する。

エンジンと電動モータとのそれぞれの駆動力によって走行するハイブリッド車両が社会において定着してる昨今、例えば、下記特許文献に記載されているように、それらの駆動力の配分がいろいろと検討されている。

特開２０１１−７３５３３号公報

一方で、車両のばね上振動、詳しくは、車体のピッチ振動を抑制するために駆動力を制御することも行われており、その制御（以下、「ピッチ制振制御」という場合がある）では、応答性の良好な電動モータの駆動力が制御される。ピッチ制振制御を充分に行うためには、電動モータの駆動力をできるだけ活用することが望まれ、その要望に応えるために、本願発明者は、上述のエンジンの駆動力と電動モータの駆動力とへの配分に工夫を凝らすべきであるとの知見を得た。本発明は、そのような知見に基づいてなされたものであり、ハイブリッド車両において電動モータの駆動力を活用したピッチ制振制御を良好に行うことができる車両駆動制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両駆動制御装置は、
エンジンと電動モータとのそれぞれの駆動力によって駆動されるハイブリッド車両において、それら駆動力を制御するための車両駆動制御装置であって、
車両全体に必要とされる必要全体駆動力を、前記エンジンによる車両の駆動力であるエンジン駆動力と、前記電動モータによる車両の駆動力であるモータ駆動力とに配分する駆動力配分部と、
車体のピッチ振動を抑制するために、配分された前記モータ駆動力を増減させる制振制御部と、
前記ピッチ振動を抑制するための前記モータ駆動力の変動幅を確保するために、前記ピッチ振動の程度に応じて、前記駆動力配分部における前記エンジン駆動力と前記モータ駆動力との配分を変更する駆動力配分変更部と
を備えている。

本発明の車両駆動制御装置によれば、車体のピッチ振動が発生した場合に、エンジン駆動力とモータ駆動力との配分が変更されるため、ピッチ制振制御において電動モータの駆動力を充分に活用でき、良好なピッチ制振制御が実現される。

実施例の車両駆動制御装置が搭載された車両の全体構成を模式的に示す図である。 実施例の車両駆動制御装置を概念的に示す機能ブロック図である。 ピッチ制振制御の概念を説明するための模式図である。 ピッチ制振制御が実行された場合に実施例の車両駆動制御装置の制御によって発生させられるエンジン駆動力およびモータ駆動力を模式的に表すグラフである。 駆動力配分が変更される場合のピッチ制振制御において発生させられるエンジン駆動力およびモータ駆動力を模式的に表すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例である車両駆動制御装置を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

［Ａ］車両駆動制御装置が搭載された車両の全体構成
図１に示すように、実施例の車両駆動制御装置であるコントローラ１０が搭載された車両は、前輪１２Ｆを駆動輪とし、エンジン１４の駆動力と、電動モータ１６（以下、単に、「モータ１６」と略す場合がある）の駆動力とによって駆動されるハイブリッド車両である。後輪１２Ｒは従動輪であり、当該車両は、モータ１６を発電機として利用した回生制動をも行い得るようにされている。

駆動システムについて、詳しく説明すれば、エンジン１４とモータ１６とは、無断変速機構であるトランスミッション１８を介して接続され、それぞれの駆動力が合わさって差動機構であるデファレンシャル２０に伝達され、そのデファレンシャル２０によって、左右の前輪１２Ｆに配分される。エンジン１４およびトランスミッション１８の作動の制御は、エンジン電子制御ユニット２２（以下、「Ｅ−ＥＣＵ２２」と言う場合がある）によって行われる。モータ１６は、インバータ２４を介してバッテリ２６に接続されており、バッテリ２６から供給される電力によって駆動力を発生し、回生制動において発生させられた電気エネルギはバッテリ２６に蓄えられる。モータ１６の作動の制御は、モータ電子制御ユニット２８（以下、「Ｍ−ＥＣＵ２８」と言う場合がある）がインバータ２４を制御することによって行われる。

コントローラ１０は、ＥＣＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等を含むコンピュータを主要構成要素とするものであり、Ｅ−ＥＣＵ２２，Ｍ−ＥＣＵ２８を統括して制御する。コントローラ１０から送信される駆動力指令値に基づいて、Ｅ−ＥＣＵ２２，Ｍ−ＥＣＵ２８は、それぞれ、エンジン１４の作動，モータ１６の作動を制御する。なお、コントローラ１０には、アクセル操作部材であるアクセルペダル３０，車体のピッチレートγ_P（ピッチ角速度）を検出するためのピッチレートセンサ３２が接続されている。

［Ｂ］車両駆動制御装置による制御
コントローラ１０は、車両駆動制御プログラムの実行により、エンジン１４によって車両に与えられる駆動力であるエンジン駆動力Ｆ_Eと、モータ１６によって車両に与えられる駆動力であるモータ駆動力Ｆ_Mとを制御する。車両駆動制御プログラムの実行による当該コントローラ１０の機能構成は、図２の機能ブロック図で示すようなものとなるため、以下の制御に関する説明は、その機能ブロック図に基づいて行うこととする。

i）基本制御
コントローラ１０による基本的な制御では、必要全体駆動力決定部４０において、アクセルペダル３０の操作量であるアクセル操作量δに基づいて、車両全体に必要な駆動力である必要全体駆動力Ｆ^*が決定される。駆動力配分部４２は、その必要全体駆動力Ｆ^*を、目標エンジン駆動力Ｆ_E ^*と目標モータ駆動力Ｆ_M ^*とに配分する。この配分は、モータ駆動力Ｆ_Mへの重み付け係数であるモータ配分係数Ｄと、エンジン駆動力Ｆ_Eへの重み付け係数であるエンジン配分係数（１−Ｄ）とに基づいて行われる。具体的に言えば、必要全体駆動力Ｆ^*に、それぞれ、モータ配分係数Ｄ，エンジン配分係数（１−Ｄ）が乗ぜられることによって、目標エンジン駆動力Ｆ_E ^*，目標モータ駆動力Ｆ_M ^*が決定される。

モータ配分係数Ｄ，エンジン配分係数（１−Ｄ）は、基礎駆動力配分決定部４４によって決定される。その決定は、トランスミッション１８の現時点での減速比，モータ１６によるバッテリ２６への充電が行われているか否か等に基づき、当該車両の燃費を考慮して、できるだけエンジン駆動力Ｆ_Eが小さくなるように、言い換えれば、できるだけモータ駆動力Ｆ_Mが大きくなるように行われる。なお、バッテリ２６への充電中は、エンジン駆動力Ｆ_Eの一部がモータ１６の回転に使われるため、モータ配分係数Ｄは、負の値となる。上記のように決定された目標エンジン駆動力Ｆ_E ^*，目標モータ駆動力Ｆ_M ^*は、それぞれ、Ｅ−ＥＣＵ２２，Ｍ−ＥＣＵ２８に送られ、Ｅ−ＥＣＵ２２，Ｍ−ＥＣＵ２８は、それぞれ、エンジン駆動力Ｆ_E，モータ駆動力Ｆ_Mが、目標エンジン駆動力Ｆ_E ^*，目標モータ駆動力Ｆ_M ^*となるように、エンジン１４，モータ１６を制御する。

ii）ピッチ制振制御
例えば、車両が図３（ａ）に示すように、荒れた路面、すなわち、ある程度大きな起伏のある路面を走行するような場合、車体に、幅方向に延びる軸線回りに回転するような振動、つまり、いわゆるピッチ振動が生じる。本車両では、コントローラ１０は、応答性が良好なモータ１６の駆動力を制御することで、このピッチ振動を抑制する制御であるピッチ制振制御を実行する。

図３（ｂ）に示すように、車体重心位置Ｇと車体に作用するイナーシャとの関係で、車両を加速させると、車体は、前輪側の部分が後輪側の部分に対して上方に移動するような挙動、すなわち、スクワット挙動を呈し、逆に、車両を減速させると、前輪側の部分が後輪側の部分に対して移動するような挙動、すなわち、ダイブ挙動を呈する。つまり、車両の加減速によって、車体にピッチモーメントが作用するのである。ピッチ制振制御は、このピッチモーメントを利用して、車体のピッチ振動を抑制する制御とされている。

コントローラ１０は、図２に示すように、制振制御部４６を有し、その制振制御部４６は、ピッチレートセンサ３２によって検出されたピッチレート（ピッチ方向の回転速度）γ_Pに基づいて、適正な上記ピッチモーメントを車体に作用させるべく、モータ駆動力Ｆ_Mを変更する。詳しく言えば、駆動力配分部４２によって配分された目標モータ駆動力Ｆ_M ^*を増減させるためのモータ駆動力Ｆ_Mの成分として、モータ駆動力増減分ΔＦ_Mが決定される。このモータ駆動力増減分ΔＦ_Mは、ピッチ振動を抑制するための成分と考えることができる。具体的には、ピッチレートγ_Pに、ピッチ抑制ゲイン（−β）を乗じることで、モータ駆動力増減分ΔＦ_Mが決定される。したがって、ピッチ制振制御は、スカイフックピッチダンパ理論に基づく制御と考えることができ、モータ駆動力増減分ΔＦ_Mは、アンピッチモーメントを発生させるための力と考えることができるものである。

上述したピッチ制振制御における駆動力の配分は、図４に示すようになり、ピッチ振動が発生した場合には、図の後半部分に示すように、モータ駆動力増減分ΔＦ_Mが決定され、それに基づいてモータ駆動力Ｆ_Mが変更される。なお、図では、駆動力配分部４２によって配分させられてモータ駆動力増減分ΔＦ_Mによっては増減させられずに発生させられているモータ駆動力Ｆ_M、つまり、基本制御において発生させられるモータ駆動力Ｆ_Mを、基礎モータ駆動力Ｆ_M0として表している。ちなみに、制御の内容を解り易くするために、図４は、必要全体駆動力Ｆ^*が一定である状態を示している。

iii）ピッチ制振制御における駆動力配分の変更
ピッチ制振制御によれば、図４に示すように、モータ駆動力増減分ΔＦ_M，全体駆動力Ｆが発生させられるはずである。ところが、本駆動システムでは、モータ駆動力Ｆ_Mは、エンジン駆動力Ｆ_Eの補助として扱われるため、モータ１６は、比較的小型で、最大発生トルクが小さいものとされている。また、先に説明したように、基本制御において、できるだけモータ駆動力Ｆ_Mが大きくなるように、エンジン駆動力Ｆ_Eとモータ駆動力Ｆ_Mとの配分が行われているため、モータ駆動力増減分ΔＦ_M、すなわち、ピッチ振動を抑制するためのモータ駆動力Ｆ_Mの成分を、適切には発生させることができない。極端に言えば、基本制御によって発生させられる基礎モータ駆動力Ｆ_M0が、当該モータ１６によって発生させることができるモータ駆動力Ｆ_Mの上限に設定されていれば、モータ駆動力増減分ΔＦ_Mのそれの値が正となる部分（図における斜線を施した部分）を、殆ど、発生させることができないという問題があるのである。

上記問題に鑑み、本コントローラ１０によるピッチ制振制御では、ピッチ振動が生じた場合に、エンジン駆動力Ｆ_Eとモータ駆動力Ｆ_Mとの駆動力配分を変更するようにされている。具体的に言えば、コントローラ１０は、図２に示すように、振動解析部４８を有し、ピッチレートセンサ３２によって検出されたピッチレートγ_Pに基づき、振動解析によって現時点でのピッチ振動の程度degＰ（例えば、ピッチ振動の振幅，振動速度等のパラメータを採用できる）を把握している。また、コントローラ１０は、駆動力配分変更部５０を有しており、ピッチ振動の程度degＰに関する信号が振動解析部４８から駆動力配分変更部５０に送られる。駆動力配分変更部５０は、ピッチ振動の程度degＰに基づいて、モータ配分係数Ｄの変更分であるモータ配分係数変更分ΔＤを決定し、その決定されたモータ配分係数変更分ΔＤに関する信号が送信される。この送信されたモータ配分係数変更分ΔＤによって、基礎駆動力配分決定部４４によって決定されたモータ配分係数Ｄ，エンジン配分係数（１−Ｄ）が変更されて、駆動力配分部４２に、変更されたモータ配分係数Ｄ，エンジン配分係数（１−Ｄ）が送られる。

駆動力配分の変更、つまり、駆動力配分変更部５０によるモータ配分係数変更分ΔＤの決定について詳しく説明すれば、その決定は、２段階に行われる。具体的には、ピッチ振動が発生していると認められ、かつ、そのピッチ振動の程度degＰが比較的低い場合（例えば、ピッチ振動の程度degＰが設定された閾程度以下の場合）には、モータ配分係数変更分ΔＤは、その低い程度の範囲においてモータ駆動力増減分ΔＦ_Mが発生させられ得る一定の値ΔＤ₁に決定される。つまり、モータ配分係数変更分ΔＤはΔＤ₁にまで小さくされるのである。一方で、ピッチ振動の程度degＰが比較的高い場合（例えば、ピッチ振動の程度degＰが設定された閾程度を超える場合）には、ピッチ振動の程度degＰに応じて減少する値ΔＤ₂に変更される。そのように２段階でモータ配分係数変更分ΔＤが変更される理由は、ピッチ振動の程度degＰが比較的低い場合には、マージンを設けることにより、より確実にピッチ制振制御によるモータ駆動力Ｆ_Mの変動幅を確保し、適正なモータ駆動力増減分ΔＦ_Mを発生させることができるという利点を重視し、ピッチ振動の程度degＰが比較的高い場合には、燃費等に鑑みて、エンジン駆動力Ｆ_Eが必要以上に大きくなることを避けるためである。

上述のように駆動力配分が変更される場合ピッチ制振制御におけるエンジン駆動力Ｆ_E，モータ駆動力Ｆ_Mは、図５に示すようである。図５も、図４と同様、必要全体駆動力Ｆ^*が一定である状態を示しており、また、駆動力配分の態様を解り易くするため、ピッチ振動の程度が徐々に高くなる状態を示している。ピッチ振動の程度degＰが比較的低い領域（Ａ）においては、固定的な配分変更が行われ、エンジン駆動力Ｆ_E，基礎モータ駆動力Ｆ_M0は、モータ配分係数変更分ΔＤ₁に従った一定の値に変更されつつ、モータ駆動力変更分ΔＦ_Mの変動に対して充分な変動幅（図の斜線部）が確保されている。それに対して、ピッチ振動の程度degＰが比較的高い領域（Ｂ）においては、モータ配分係数変更分ΔＤ₂の値の変化に応じて、エンジン駆動力Ｆ_E，基礎モータ駆動力Ｆ_M0が、それぞれ、漸増，漸減するように変動させられつつ、ピッチ振動の抑制に必要な分のモータ駆動力変更分ΔＦ_Mの発生が確保されている。

コントローラ１０は、以上説明したような制御を行うことで、車体のピッチ振動が発生した場合に、エンジン駆動力Ｆ_Eとモータ駆動力Ｆ_Mとの配分が適切に変更されるため、ピッチ制振制御においてモータ１６の駆動力を充分に活用でき、良好なピッチ制振制御が実現される。

なお、モータ１６によるバッテリ２６への充電が行われているときは、モータ１６は、エンジン駆動力Ｆ_Eに対する負の駆動力として、回生制動力を発生していると考えることができる。つまり、上記モータ配分係数Ｄが負の値となるような駆動力の配分が行われていると考えることができる。その負のモータ駆動力Ｆ_Mである回生制動力は、インバータ２４によって、単位時間あたりの充電量、つまり、充電速度を変更することによって、制御することが可能であり、その制御により、負のモータ駆動力Ｆ_Mである回生制動力を増減させることで、ピッチ制振制御が可能である。したがって、上記モータ駆動力増減分ΔＦ_Mは、この場合における負のモータ駆動力Ｆ_Mの増減を含むものとして扱うことができ、その場合のピッチ制振制御における駆動力配分の変更は、エンジン駆動力Ｆ_Eを小さくすべく、モータ配分係数変更分ΔＤを設定すればよい。その結果として、図示は省略するが、充分なる負のモータ駆動力増減分ΔＦ_Mの変動幅が確保できることになる。

［Ｃ］変形例
実施例の車両駆動制御装置であるコントローラ１０は、Ｅ−ＥＣＵ２２，Ｍ−ＥＣＵ２８とは別体の装置として、それらＥ−ＥＣＵ２２，Ｍ−ＥＣＵ２８の制御を司るものとされていたが、それらが一体となって１つの制御装置を構成し、その制御装置が、上記コントローラ１０の機能を有するものであってもよい。

上記コントローラ１０は、駆動力配分を、ピッチ振動の程度degＰに依拠して、２段階で行っていたが、ピッチ振動の程度degＰに依拠せずに、１段階でかつ固定的なモータ配分係数変更分ΔＤに基づく駆動力配分を行うように構成されてもよい。また、ピッチ振動の程度degＰの全領域に渡って、ピッチ振動の程度degＰに応じて増加するモータ配分係数変更分ΔＤに基づく駆動力配分を行うように構成されててもよい。

上記実施例では、ピッチレートγ_Pに基づいて、ピッチ制振制御およびそれにおけるピッチ振動の程度degＰの把握を行っていたが、例えば、車両の前後に車体の上下加速度を検出する上下加速度センサを設け、それら上下加速度センサの検出値に基づいて、ピッチ制振制御およびそれにおけるピッチ振動の程度degＰの把握を行ってもよい。

１０：コントローラ〔車両駆動制御装置〕 １４：エンジン １６：電動モータ ２２：エンジン電子制御ユニット（Ｅ−ＥＣＵ） ２４：インバータ ２８：モータ電子制御ユニット（Ｍ−ＥＣＵ） ３０：アクセルペダル ３２：ピッチレートセンサ ４０：必要全体駆動力決定部 ４２：駆動力配分部 ４４：基礎駆動力配分決定部 ４６：制振制御部 ４８：振動解析部 ５０：駆動力配分変更部 γ_P：ピッチレート δ：アクセル操作量 F：全体駆動力 Ｆ^*：必要全体駆動力 Ｆ_E：エンジン駆動力 Ｆ_E ^*：目標エンジン駆動力 Ｆ_M：モータ駆動力 Ｆ_M ^*：目標モータ駆動力 ΔＦ_M：モータ駆動力増減分 Ｄ：モータ配分係数 （１−Ｄ）：エンジン配分係数 ΔＤ：モータ配分係数変更分 degＰ：ピッチ振動の程度 （−β）：ピッチ抑制ゲイン

Claims (2)

1. エンジンと電動モータとのそれぞれの駆動力によって駆動されるハイブリッド車両において、それら駆動力を制御するための車両駆動制御装置であって、
   車両全体に必要とされる必要全体駆動力を、前記エンジンによる車両の駆動力であるエンジン駆動力と、前記電動モータによる車両の駆動力であるモータ駆動力とに配分する駆動力配分部と、
   車体のピッチ振動を抑制するために、配分された前記モータ駆動力を増減させる制振制御部と、
   前記ピッチ振動を抑制するための前記モータ駆動力の変動幅を確保するために、前記ピッチ振動の程度に応じて、前記駆動力配分部における前記エンジン駆動力と前記モータ駆動力との配分を変更する駆動力配分変更部と
   を備えた車両駆動制御装置。
2. 前記駆動力配分変更部が、
   ピッチ振動の程度が比較的低い場合には、前記モータ駆動力の配分を、一定の値に小さくし、ピッチ振動の程度が比較的高い場合には、前記モータ駆動力の配分を、前記一定の値からピッチ振動の程度に応じて減少する値に変更するように構成された請求項１に記載の車両駆動制御装置。

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