KR20070018706A - 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 구동시, 제동시, 선회시 등의 주행시에 타이어에 슬립이 발생한 경우, 항상 노면 마찰계수(μ)가 최대값이 되도록 모터의 출력을 제어하여 최대의 타이어 구동력 및 타이어 제동력이 얻어지는 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 제공하는 것에 있다.

모터를 가지는 전동 구동장치(8, 9)를 제어하여, 차륜(6, 7)을 구동 및 제동하는 전동 차량에 사용된다. ESC-CU(31)는, 차륜의 공전을 검출하면 상기 모터를 역행 및 회생 제어함으로써 노면상태에 따라 수속하는 슬립율을 바꾼다. ESC-CU(31)는 모터전류에 의거하여 노면 마찰계수(μ)를 연산하고, 구해진 상기 노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 상기 모터를 역행 및 회생 제어한다.

Description

전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템{TRAVEL CONTROL DEVICE OF ELECTRIC VEHICLE AND ELECTRIC TRAVEL CONTROL SYSTEM}

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도,

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어시스템에 사용하는 전동 구동장치의 구성을 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어시스템에 사용하는 전동 구동장치의 다른 구성을 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어시스템에 사용하는 전동 구동장치의 그 밖의 구성을 나타내는 단면도,

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어시스템에 사용하는 전동 구동장치의 또 다른 구성을 나타내는 단면도,

도 6은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터 제어시의 전체의 제어내용을 나타내는 플로우차트,

도 7은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 액셀러레이터 개방도 - 요구 구동 토오크 맵의 설명도,

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 차량속도(VSP) - 요구 구동 토오크에 의거하는 영역 판정 맵의 설명도,

도 9는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 엔진 제어시의 제어내용을 나타내는 플로우차트,

도 10은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 모터 제어시의 제어내용을 나타내는 플로우차트,

도 11은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 모터 제어시의 동작 설명도,

도 12는 노면상태의 상위에 의한 슬립율과 노면 마찰계수(μ)의 관계의 설명도,

도 13은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 제동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시의 전체의 제어내용을 나타내는 플로우차트,

도 14는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 제동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시의 주요부의 제어내용을 나타내는 플로우차트,

도 15는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시의 전체의 제어내용을 나타내는 플로우차트,

도 16은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시의 주요부의 제어내용을 나타내는 플로우차트,

도 17은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 브레이크 답력과 요구 제동 토오크 맵의 설명도,

도 18은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 스티어링 조타각과 좌우 제동 토오크차 맵의 설명도,

도 19는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 액셀러레이터 개방도와 요구 제동 토오크 맵의 설명도,

도 20은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 스티어링 조타각과 좌우 모터의 구동 토오크차 맵의 설명도,

도 21은 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 스티어링 조타각 과 선회 외륜의 모터 구동 토오크 및 선회 내륜의 모터 회생 브레이크 토오크 맵의 설명도,

도 22는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 2 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도,

도 23은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 3 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도,

도 24는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 4 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도,

도 25는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 5 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도,

도 26은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 6 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도,

도 27은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 7 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도,

도 28은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 8 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 엔진 2 : 프론트 모터

3 : 변속기 4, 5 : 전륜

6, 7 : 후륜 8, 9 : 전동 구동장치

17, 18, 19, 20 : 차륜속도 센서 21 : 스티어링 조타각 센서

22 : 액셀러레이터 개방도 센서 23 : 브레이크 답력 센서

24 : 가속도센서 25 : HEV 컨트롤 유닛

26 : 엔진 컨트롤 유닛 27 : 트랜스미션 컨트롤 유닛

28 : 모터 컨트롤 유닛 29 : IGBT

30 : 인버터 (31) : ESC 컨트롤 유닛

101 : 모터 102 : 감속기

본 발명은 주행용 모터에 의하여 차량의 차륜을 구동하는 전기자동차 및 하이브리드 자동차 등의 전동 차량에 사용되는 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템에 관한 것이다.

종래, 모터를 구동원으로 하는 하이브리드 차량이나 전기자동차 등의 전동 차량에서는 예를 들면 일본국 실개평5-2501호 공보에 기재한 바와 같이 구동륜과 비구동륜과의 사이의 회전 속도차에 따라 모터출력 및 회생 브레이크력을 제어하여 모터구동시 및 회생 브레이크시의 차륜의 슬립을 없애는 것이 알려져 있다.

[특허문헌 1]

일본국 실개평5-2501호 공보

그러나 일본국 실개평5-2501호 공보에 기재된 바와 같은 모터의 제구동 제어 에 있어서는, 구동륜과 비구동륜과의 사이의 회전 속도차에 따라 모터출력 및 회생 브레이크력을 제어하기 때문에 이하에 설명하는 바와 같은 문제를 일으킨다.

여기서 타이어의 제구동력(F)는, 이하의 수학식 (1)로 나타낸다.

F =μ× W

여기서, μ : 노면 마찰계수이고, W : 타이어 접지 하중이다.

그리고 노면 마찰계수(μ)와 타이어 슬립율의 관계는 노면의 상태에 따라 노면 마찰계수의 최대값(μmax)을 취하는 슬립율은 변한다. 가속성능·감속성능을 항상 최대로 하기 위해서는 노면 마찰계수(μ)가 최대값이 되도록 제구동력을 제어하는 것이 바람직하다. 그러너 일본국 실개평5-2501호 공보에 기재된 바와 같은 모터의 제구동 제어에서는 구동륜과 비구동륜과의 사이의 회전 속도차에 따라 모터 제어를 행하기 때문에 모든 노면상태에서 항상 최대 노면 마찰계수(μmax)가 되도록 제어할 수는 없다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 차량의 구동시, 제동시, 선회시 등의 주행시에 타이어에 슬립이 발생한 경우, 항상 노면 마찰계수(μ)가 최대값이 되도록 모터의 출력을 제어하여 최대의 타이어 구동력 및 타이어 제동력이 얻어지는 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 제공하는 것에 있다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 모터를 가지는 전동 구동장치를 제어하여 차륜을 구동 및 제동하는 전동 차량에 사용되고, 상기 차륜의 공전을 검출하면 상기 모터를 역행 회생 제어함으로써 노면상태에 따라 수속하는 슬립율을 바꾸는 제어수단을 구비하도록 한 것이다.

이와 같은 구성에 의하여 차량의 주행시에 타이어에 슬립이 발생한 경우, 최대의 타이어 구동력 및 타이어 제동력이 얻어지게 된다.

(2) 상기 (1)에서 바람직하게는 상기 제어수단은 모터전류에 의거하여 노면 마찰계수(μ)를 연산하고, 상기 노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 상기 모터를 역행 및 회생 제어하도록 한 것이다.

(3) 상기 (2)에서 바람직하게는 상기 제어수단은 상기 전동 구동장치의 모터에 의하여 상기 전동 차량을 구동하고 있을 때에 상기 차륜의 공전을 검출하면, 상기전동 구동장치의 모터를 회생 제동하고, 그 회생 제동 중에 상기 노면 마찰계수(μ)의 값이 증가로부터 감소로의 반전을 검출하면 상기 전동 구동장치의 모터를 역행제어하고, 또한 역행 중에 상기 노면 마찰계수(μ)의 값이 증가로부터 감소로의 반전을 검출하면, 다시 상기 전동 구동장치의 모터를 회생 제동하도록 한 것이다.

(4) 상기 (3)에서 바람직하게는 또한 상기 전동 차량은, 전자제어식 스로틀 밸브를 가지는 엔진에 의하여 차륜을 구동함과 동시에, 상기 제어수단은 상기 엔진으로 구동되고 있는 차륜의 공전이 검출되면, 상기 전자제어식 스로틀 밸브를 차륜의 공전이 수습될 때까지 폐쇄측으로 제어하여 상기 엔진출력을 조절함과 동시에, 상기노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 상기 모터를 역행 및 회생 제어하 도록 한 것이다.

(5) 상기 (4)에서 바람직하게는 상기 제어수단은 상기 전자제어식 스로틀 밸브를 차륜의 공전이 수습될 때까지 폐쇄측으로 제어한 결과, 상기 전자제어식 스로틀 밸브가 대략 완전 페쇄가 되면 상기 엔진을 정지하고, 상기 전동 구동장치의 모터로 구동 주행하도록 한 것이다.

(6) 상기 (3)에서 바람직하게는 상기 전동 차량은, 운전자의 스티어링 조타각을 검출하는 스티어링 조타각 센서를 구비하고, 상기 전동 구동장치는, 좌우 한 쌍의 차륜의 독립으로 구동하는 것이고, 상기 제어수단은 상기 좌우 한 쌍 중 어느 한쪽의 차륜의 공전을 검출하면 상기 전동 구동장치의 모터를 상기 노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 역행 및 회생 제어하고, 상기 스티어링 조타각 센서 신호로부터 차량의 직진 주행을 검출하였을 때에 상기 좌우 한 쌍의 차륜 중 공전하고 있지 않는 쪽의 차륜을 구동하는 모터 토오크를 다른쪽의 모터 토오크와 대략 동량으로 하도록 한 것이다.

(7) 상기 (2)에서 바람직하게는 상기 제어수단은 상기 전동 구동장치의 모터의 회생 브레이크에 의하여 전동 차량을 제동하고 있을 때에 차륜의 공전을 검출하면 상기 전동 구동장치의 모터 회생 제동력을 약하게 하여 회생 제동력을 약하게 한 후, 상기 연산수단으로 연산된 노면 마찰계수(μ)의 값의 증가로부터 감소로의 반전을 검출하였으면 상기 전동 구동장치의 모터의 회생 제동력을 강하게 하고, 또한 회생 제동력을 강하게 한 후, 상기 연산수단으로부터 구해진 노면 마찰계수(μ)의 값의 증가로부터 감소로의 반전을 검출하였으면 다시 모터 회생 제동력을 약하 게 하도록 한 것이다.

(8) 상기 (7)에서 바람직하게는 또한 상기 전동 차량은 운전자의 스티어링 조타각을 검출하는 스티어링 조타각 센서를 구비하고, 상기 전동 구동장치는 좌우 한 쌍의 차륜의 독립으로 구동하는 것이고, 상기 제어수단은 상기 좌우 한 쌍 중 어느 한쪽의 차륜의 공전을 검출하여 상기 전동 구동장치의 상기 모터를 상기 노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 회생 제어하고, 상기 스티어링 조타각 센서 신호로부터 차량의 직진주행을 검출하였을 때에 상기 좌우 한 쌍의 차륜 중 공전하고 있지 않은 쪽의 차륜을 제동하는 전동 구동장치의 모터 회생 토오크를 다른쪽의 모터 회생 토오크와 대략 동량으로 하도록 한 것이다.

(9) 상기 (3) 또는 (7)에서 바람직하게는 상기 전동 차량은, 상기 스티어링 조타각 센서로부터 차량의 선회주행을 검출하였을 때, 좌우의 전동 구동장치의 모터구동 토오크 또는 회생 토오크에 차를 주고, 그 차에 의하여 차량 선회 모멘트를 발생시켜 선회하는 것으로, 상기 제어수단은 상기 좌우 한 쌍 중 어느 한쪽의 차륜의 공전을 검출하여 상기 전동 구동장치의 상기 모터를 상기 노면 마찰계수(μ)가 최대값근방이 되도록 모터 토오크를 제어하였을 때, 스티어링 조타각으로 설정하는 목표 선회 모멘트가 얻어지도록 다른쪽의 공전하고 있지 않은 차륜의 모터 토오크를 변경하 도록 한 것이다.

(10) 또, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 모터를 가지는 전동 구동장치를 제어하여 차륜을 구동 및 제동하는 전동 차량에 사용되고, 상기 전동 구동장치와, 상기 전동 구동장치에 공급하는 전력을 제어하는 전동기 제어수단과, 상기 전동기 제어수단을 제어하는 주행 제어장치를 구비하고, 상기 주행 제어장치는, 상기 차륜의 공전을 검출하면 상기 모터를 역행 및 회생 제어함으로써 노면상태에 따라 수속하는 슬립율을 바꾸는 제어수단을 구비하도록 한 것이다.

이와 같은 구성에 의하여 차량의 주행시에 타이어에 슬립이 발생한 경우, 최대의 타이어 구동력 및 타이어 제동력이 얻어지게 된다.

이하, 도 1 내지 도 28을 사용하여 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템의 구성 및 동작에 대하여 설명한다. 또한 이하의 예에서는 전동 차량의 일례로서, 모터와 내연기관을 동력원으로 하는 하이브리드 차량을 예로 하여 설명한다.

여기서 내연기관은 연료를 연소시켜 동력을 출력하는 동력원이고, 가솔린 엔진이나 디젤 엔진이나 수소가스 등의 기체연료를 사용하는 가스 엔진 등이다. 이하의 설명에서는 내연기관을 엔진이라고 기재한다.

제일 먼저 도 1을 사용하여 본 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 전동 차량의 구성에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도이다.

도 1에 나타내는 차량은, 구동원으로서 엔진(1) 및 모터(2)와, 전동 구동장치(EDT)(8, 9)를 구비하고 있다. 전동 구동장치(8, 9)는, 도 2 내지 도 5를 사용하여 뒤에서 설명하는 바와 같이 모터와 감속기로 구성된다. 엔진(1) 및 모터(2)는 전륜(4, 5)을 구동하고, 전동 구동장치(8, 9)는 후륜(6, 7)을 각각 구동한다.

엔진(1)과 엔진 크랭크샤프트에 연결되는 모터(2)의 출력은, 변속기(3)에 의하여 증감속되고, 변속기(3)의 내부에 설치되는 차동기구를 거쳐 한 쌍의 전륜(4, 5)을 구동한다. 전동 구동장치(8, 9)는 좌우 후륜(6, 7)의 각각에 연결되어 좌우 후륜(6, 7)을 구동한다.

엔진(1)의 회전수는, 엔진 컨트롤 유닛(E-CU)(26)에 의하여 제어된다. 엔진 컨트롤 유닛(E-CU)(26)은 액셀러레이터 개방도 센서(22)에 의하여 검출되는 액셀러레이터 개방도 신호나, 전자제어식 스로틀 밸브장치(ETB)(14)에 구비되어 있는 전자 제어 스로틀 밸브 피스톤 센서 신호나, 엔진 회전수 신호나, 엔진 냉각수 온도신호에 따라 엔진(1)을 제어한다. 엔진 컨트롤 유닛(E-CU)(26)은 전자제어식 스로틀 밸브장치(ETB))(14)를 제어하여 스로틀 밸브의 개방도를 가변하여 엔진(1)에 흡입되는 공기량을 제어한다. 또 엔진 컨트롤 유닛(E-CU)(26)은 연료분사밸브(INJ)(15)를 제어하여 엔진(1)에 공급되는 연료 분사량을 제어한다.

변속기 컨트롤 유닛(TM-CU)(27)은 주행상태에 따라 변속기(3)의 변속비를 제어한다.

인버터장치(INV)(30)는 3개의 모터 컨트롤 유닛(M-CU)(28) 및 3개의 반도체 스위칭 소자인 IGBT (절연 게이트 바이폴라 트랜지스터)장치(29)를 구비하고 있다. 3개의 모터 컨트롤 유닛(M-CU)(28)은 각각 3개의 반도체 스위칭 소자인 IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터)장치(29)를 제어하여 배터리(BAT)(32)의 직류전력을 교류전력으로 변화하여 모터(2)나 전동 구동장치(8, 9)의 내부의 모터에 공급하여 각각의 모터의 출력 토오크를 제어한다. 각각의 모터는 예를 들면 3상 동기 모터 를 사용하고 있다. 또한 회생 제동시에는 각각의 모터의 출력전력을 직류전력으로 변환하여 배터리(32)에 축전한다.

엔진 스타빌리티 컨트롤·컨트롤 유닛(ESC-CU)(31)은, 각 차륜(4, 5, 6, 7)에 설치되어 있는 차륜속도 센서(17, 18, 19, 20)에 의하여 검출된 각 차륜속도에 의거하여 차륜의 잠금상태를 검출하고, 슬립시에는 엔진 스타빌리티 컨트롤 액츄에이터(ESC-Act)(16)에 의하여 각 차륜(4, 5, 6, 7)에 설치되어 있는 브레이크(10, 11, 12, 13)를 제어한다. 즉, 엔진 스타빌리티 컨트롤 ·컨트롤 유닛(ESC-CU)(31)은, 이른바 안티 브레이크 시스템(ABS)으로서 브레이크의 제어를 행한다.

또, 엔진 스타빌리티 컨트롤·컨트롤 유닛(ESC-CU)(31)은, 차륜속도 센서(17, 18, 19, 20)에 의하여 검출된 각 차륜속도에 의거하여 차량의 구동시, 제동시, 선회시 등의 주행시에서의 차륜의 슬립상태를 검출하여 모터(2)나, 전동 구동장치(8, 9)의 내부의 모터를 구동제어 또는 회생 제동 제어한다. 즉, 엔진 스타빌리티 컨트롤·컨트롤 유닛(ESC-CU)(31)은, 본 실시형태에서의 차량 주행 제어장치에 상당하는 것이다. 또 엔진 스타빌리티 컨트롤·컨트롤 유닛(ESC-CU)(31)과, 인버터(30)와, 전동 구동장치(8, 9)에 의하여 본 실시형태에서의 차량 주행 제어시스템을 구성한다.

엔진 스타빌리티 컨트롤·컨트롤 유닛(ESC-CU)(31)은, 엔진(1)을 제어하는 경우에는 엔진 컨트롤 유닛(E-CU)(26)에 제어지령을 출력하고, 엔진 컨트롤 유닛(E-CU)(26)이 이 제어지령에 의거하여 엔진(1)을 제어한다. 또 엔진 스타빌리티 컨트롤·컨트롤 유닛(ESC-CU)(31)은 각 모터를 제어하는 경우에는 모터 컨트롤 유 닛(M-CU)(28)에 제어지령을 출력하고, 모터 컨트롤 유닛(M-CU)(28)이 이 제어지령에 의거하여 각 모터를 제어한다. 엔진 스타빌리티 컨트롤·컨트롤 유닛(ESC-CU)(31)에 의한 주행 제어의 상세에 대해서는 도 6 내지 도 21을 사용하여 뒤에서 설명한다.

엔진 스타빌리티 컨트롤·컨트롤 유닛(ESC-CU)(31)은, 브레이크 답력 센서(23)로부터의 신호에 의하여 브레이크가 밟혀 있는지의 여부나, 브레이크의 밟음 상태를 판정하여 제동시인지의 여부 등을 판정한다. 또 엔진 스타빌리티 컨트롤 ·컨트롤 유닛(ESC-CU)(31)은, 스티어링 조타각 센서(21)로부터의 신호에 의하여 직진시인지, 선회시인지를 판정한다. 엔진 스타빌리티 컨트롤·컨트롤 유닛(ESC-CU)(31)은 가감속 센서(24)의 출력에 의하여 차체의 속도를 검출한다.

엔진 컨트롤 유닛(E-CU)(26), 변속기 컨트롤 유닛(TM-CU)(27), 모터 컨트롤 유닛(M-CU)(28), 엔진 스타빌리티 컨트롤·컨트롤 유닛(ESC-CU)(31)은, 상위의 하이브리드 자동차 컨트롤 유닛(HEV-CU)(25)에 의하여 통합 제어된다.

차량 구동시는 엔진(1)과 엔진 크랭크샤프트에 연결되는 모터(2)와의 회전수를 변속기(3)로 증감속하여 변속기(3)의 내부에 설치되는 차동기구를 거쳐 한 쌍의 전륜(4, 5)을 구동한다. 전동 구동장치(8, 9)는 좌우 후륜(6, 7)의 각각에 연결되어 전동 구동장치(8, 9)에 의하여 구동된다.

차량 제동시는 한 쌍의 전륜(4, 5)은 좌우 전륜(4, 5)에 설치되는 유압 브레이크(10, 11)와 엔진 크랭크샤프트에 연결되는 모터(1)의 회생 브레이크의 합력으로 제동된다. 또 한 쌍의 후륜(6, 7)은, 좌우 후륜(6, 7)에 각각 설치되는 한 쌍 의 전동 구동장치(8, 9)를 구성하는 모터의 회생 브레이크로 주로 행하고, 보조적으로 유압 브레이크(12, 13)를 사용한다.

다음에 도 2를 사용하여 본 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어시스템에 사용하는 전동 구동장치(8)의 구성에 대하여 설명한다. 또한 전동 구동장치(9)도 동일한 구성을 가지고 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어시스템에 사용하는 전동 구동장치의 구성을 나타내는 단면도이다.

전동 구동장치(8)는, 모터(101)와, 감속기(102)로 이루어진다. 감속기(102)는 선기어(103)와, 링기어(104)와, 선기어(103) 및 링기어(104)에 맞물리는 복수의 피니언 기어(105)와, 복수의 피니언 기어(105)를 자전 및 공전 가능하게 지지하는 캐리어(106)로 이루어지는 유성기어장치로 구성된다.

모터축(107)은 선기어(103)에 결합되고, 링기어(104)는 감속기 케이스(108)에 결합하여 회전하지 않도록 고정된다. 캐리어(105)는 드라이브샤프트(109)에 결합된다. 이에 의하여 모터(101)의 회전은 감속하고, 드라이브샤프트(109)를 거쳐 타이어(6)를 구동한다.

또한 이 예에서는 감속기를 유성기어장치의 1 세트로 구성하고 있으나 유성기어장치의 수는 1 세트에 한정한 것이 아니다. 감속기의 감속비를 크게 취하기 위하여 복수의 유성기어장치로 감속장치를 구성하여도 좋은 것이다. 또 선기어(103), 링기어(104), 캐리어(105)를 각각 모터축(107), 케이스(108), 드라이브샤프트(109)에 결합하고 있으나, 이 조합에 한정한 것이 아니라 모터축 회전을 감 속하는 조합이면 좋은 것이다. 또한 도시한 전동 구동장치의 예에서는 싱글 피니언식 유성기어장치이나, 더블 피니언식 유성기어장치이어도 좋은 것이다.

다음에 도 3을 사용하여 본 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어시스템에 사용하는 전동 구동장치의 다른 구성에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어시스템에 사용하는 전동 구동장치의 다른 구성을 나타내는 단면도이다. 또한 도 2와 동일부호는 동일부분을 나타내고 있다.

도 3에 나타낸 전동 구동장치(8A)는, 도 2에 나타낸 감속기(102) 대신에 변속기(112)를 구비하고 있다. 변속기(112)는 선기어(113)와, 링기어(114)와, 선기어(113) 및 링기어(114)에 맞물리는 복수의 피니언기어(115)와, 복수의 피니언기어(115)를 자전 및 공전 가능하게 지지하는 캐리어(116)로 이루어지는 유성기어장치로 구성된다.

모터축(107)은 선기어(113)와 클러치(119)를 거쳐 캐리어(116)와 결합하고 있다. 또 링기어(114)는 2방향 브레이크(120)를 거쳐 전동 구동장치의 케이스(121)와 결합하고 있다. 또 캐리어(116)는 드라이브샤프트(109)에 결합한다. 또한 클러치(119)는 전자 클러치 또는 유압 클러치 등이다. 2방향 브레이크(120)는 전자브레이크 등이다.

이상과 같이 구성된 변속기(112)에서는 클러치(119)의 체결·개방 및 2방향 브레이크의 체결·해제를 제어함으로써 제 1 속 기어단(제 1 변속단), 제 2 속 기어단(제 2 변속단)이 선택적으로 성립되고, 변속비(γ)[= 입력축 회전 속도(NIN)/ 출력축 회전 속도(N0UT)]가 각 기어단마다 얻어진다. 예를 들면 제 1 속 기어단(제 1 변속단)은 클러치(119)를 개방하고, 선기어(113)에 결합하는 모터(123)의 회전에 의하여 링기어(114)가 역회전을 방지하도록 2방향 브레이크(120)가 체결함으로써 형성된다. 다음에 제 2 속 기어단(제 2 변속단)은, 클러치(119)를 체결함으로써 유성기어장치(117)가 일체 회전하게 되고, 2방향 브레이크(120)가 자동적으로 해제됨으로써 형성된다.

차량 후퇴는, 모터(123)를 역회전시킴으로써 행한다. 후퇴시는 차량속도가 낮기 때문에 클러치(119)를 개방한 제 1 속 기어단(제 1 변속단)만의 주행이 된다. 또한 변속기(112)의 구성은 상기에 한정한 것은 아니다.

다음에 도 4를 사용하여 본 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어시스템에 사용하는 전동 구동장치의 그 밖의 구성에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어시스템에 사용하는 전동 구동장치의 그 밖의 구성을 나타내는 단면도이다. 또한 도 2와 동일부호는 동일부분을 나타내고 있다.

도 2에 나타낸 전동 구동장치(8)는 모터(101)를 드라이브샤프트(109)와 동축상에 설치하고 있는 데 대하여, 본 예의 전동 구동장치(8B)에서는 모터축(107)을 드라이브샤프트(109)와는 다른 축심으로 한 평행한 축이 되도록, 모터(101)와 감속기(127)를 설치한 것이다.

다음에 도 5를 사용하여 본 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어시스템에 사용하는 전동 구동장치의 또 다른 구성에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어시스템에 사용하는 전동 구동장치의 또 다른 구성을 나타내는 단면도이다. 또한 도 2와 동일부호는 동일부분을 나타내고 있다.

도 2에 나타낸 전동 구동장치(8)는, 모터(101)를 드라이브샤프트(109)와 동축상에 설치하고 있는 것에 대하여, 본 예의 전동 구동장치(8C)에서는 모터축(107)을 드라이브샤프트(109)에 대하여 직교한 축이 되도록, 모터(101)와 감속기(131)를 설치한 것이다.

다음에 도 1에 나타낸 시스템에서의 전동 구동장치의 (1) 차량 구동시 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어, (2) 차량 제동시 타이어 슬립시의 모터제어, (3) 차량 선회시 타이어 슬립시의 모터제어에 대하여 이하에 설명한다.

제 1로, 도 6 내지 도 12를 사용하여 본 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어의 내용에 대하여 설명한다.

제일 먼저 도 6 내지 도 8을 사용하여 본 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시의 전체의 제어내용에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시의 전체의 제어내용을 나타내는 플로우차트이다. 도 7은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되 는 액셀러레이터 개방도 - 요구 구동 토오크 맵의 설명도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 차량속도(VSP) - 요구 구동 토오크에 의거하는 영역 판정 맵의 설명도이다.

도 6의 제어처리는, 차량 구동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터제어의 메인루틴을 나타내고, ESC-CU(31)에 의하여 실행된다.

제일 먼저 단계 S001에서 ESC-CU(31)는 이하의 각 신호를 판독한다.

(1) HEV-CU(25)으로 연산된 엔진 구동력, 모터 구동력,

(2) 전동 구동장치(8, 9)에 구비된 모터 회전수 센서에 의하여 검출된 모터 회전 속도,

(3) 전동 구동장치(8, 9)에 구비된 모터 전류 센서에 의하여 검출된 모터 전류,

(4) 차륜속도 센서(17, 18, 19, 20)에 의하여 검출된 각 차륜속도.

(1) 엔진 구동력, 모터 구동력은, 이하와 같이 하여 HEV-CU(25)로 구한다. HEV-CU(25)는 도 7에 나타내는 액셀러레이터 개방도 - 요구 구동 토오크 맵을 사용하여 액셀러레이터 개방도 센서(22)에 의하여 검출된 운전자의 엑셀러레이터조작에 의거하는 액셀러레이터 개방도로부터 요구 구동 토오크를 구한다. 또 HEV-CU(25)는 도 8에 나타내는 차량속도(VSP) - 요구 구동 토오크에 의거하는 영역 판정 맵을 사용하여, 상기한 요구 구동 토오크와, 가속도 센서(24)로부터 구해진 차량의 차량속도(VSP)로부터 엔진과 모터의 구동영역을 판정한다. 그 구동영역에 설정되는 토 오크의 비율로 엔진 요구 토오크와 모터 요구 토오크를 정한다.

다음에 단계 S002에서 ESC-CU(31)는 노면 마찰계수(μ)를 이하의 수학식 (2)에 따라 연산한다.

μ = ｜(Tmotor - I ×α)/(r × W)｜

여기서 Tmotor : 모터 토오크이고, I : 모터 로터 ∼ 타이어 사이의 관성 모멘트이고, α : 모터의 회전각 가속도이고, r : 타이어 반경이고, W : 바퀴 하중이다.

모터 토오크(Tmotor)는 단계 S001에서 판독된 모터 전류로부터 구한다. 또 모터각 가속도(α)는 단계 SO01에서 판독된 모터 회전센서로 검출한 회전 속도로부터 연산하여 구한다. 모터 로터 ∼ 타이어 사이의 관성 모멘트(I), 타이어 반경(r), 바퀴 하중(W)은 HEV-CU(25)의 CPU 내의 ROM에 기억되어 있다. 또한 바퀴 하중은 좌, 우 전륜 및 좌, 우 후륜에 각각 작용하는 접지 하중을 센서로 검출하여도 좋은 것이다.

다음에 단계 S003에서 ESC-CU(31)는 구동륜이 슬립하였는지의 여부를 판단한다. 4륜 구동차의 경우, 전후 속도센서(24)로부터 차체속도(VSP)를 연산하고, 연산의 결과 얻어진 차체속도(VSP)와 각 구동륜의 차륜속도 센서(17, 18, 19, 20)로부터 검출한 차륜속도를 비교하여 슬립을 판단한다. 차체속도(VSP)보다 어느 하나의 차륜속도가 빠른 경우에는 그 차륜이 슬립하고 있게 된다.

슬립있음이라고 판단되면, 단계 S004의 HEV-TCS(하이브리드 자동차 트랙션 컨트롤) 서브루틴을 실행하고, 그후 단계 S005의 MOTOR-TCS(모터 트랙션 컨트롤) 서브 루틴을 행하여 단계 S006에서 종료판정을 행한다. HEV-TCS 서브 루틴은 슬립상태라고 판정되었을 때, 엔진(1)을 제어함으로써 슬립을 억제하도록 제어하는 것으로, 그 상세에 대해서는 도 9를 사용하여 뒤에서 설명한다. MOTOR-TCS 서브 루틴은 슬립상태라고 판정되었을 때, 전동 구동장치(8, 9) 중의 모터를 제어함으로써 슬립을 억제하도록 제어하는 것으로, 그 상세에 대해서는 도 10을 사용하여 뒤에서 설명한다.

단계 S006에서는 단계 S001의 모터 요구 토오크(Tdemand)와 뒤에서 설명하는 MOTOR-TCS 제어에 의한 구동 토오크(Tdrive)를 비교하여 Tdemand = Tdrive가 되면 종료라고 판정한다. 또한 단계 S003에서 슬립없음이라고 판단되면, 이 메인루틴을 종료한다.

다음에 도 9를 사용하여 본 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 엔진 제어시의 HEV-TCS 서브 루틴의 제어내용에 대하여 설명한다. 또한 HEV-TCS 서브 루틴은, E-CU(26)으로 실행된다.

도 9는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 엔진 제어시의 제어내용을 나타내는 플로우차트이다.

제일 먼저 단계 S101에서 E-CU(26)는 엑셀러레이터 포지션 센서 신호, 전자제어 스로틀 밸브 포지션 센서 신호, 엔진 회전속도, 엔진 냉각수온 등의 각 신호를 판독한다. 엑셀러레이터 포지션 센서 신호는, 액셀러레이터 개방도 센서(22)에 의하여 검출된다. 전자제어 스로틀 밸브 포지션 센서 신호는, 전자제어 스로틀 밸브(14)에 의하여 검출된다. 엔진 회전속도는 엔진(1)에 설치된 엔진 회전수 센서에 의하여 검출된다. 엔진 냉각수온은, 엔진(1)에 설치된 냉각수온 센서에 의하여 검출된다.

다음에 단계 S102에서, E-CU(26)는 엔진이 시동하고 있는지의 여부를 엔진 회전 센서 신호 등으로부터 판단하여 엔진이 시동하고 있으면 단계 S103로 진행한다.

단계 S103에서는, E-CU(26)는 엔진 구동력으로 구동하고 있는 한 쌍의 차륜 중 좌, 우륜의 어느 하나가 슬립하고 있는지 판단한다. 도 1에 나타내는 시스템의 경우, 차체속도(VSP)와 전륜의 차륜속도 센서(17, 18)로부터 검출한 차륜속도를 비교하여 차체속도(VSP)보다 차륜속도 센서(17, 18)의 차륜속도가 빠른 경우에는 그 차륜이 슬립하고 있게 된다. 또 차륜속도 센서(17, 18)의 차륜속도가 모두 차체속도(VSP)보다 빠른 경우에는 양쪽의 전륜(4, 5)이 모두 슬립하고 있게 된다.

단계 S103에서 차륜의 슬립이 판정된 경우에는, 단계 S104로 진행하여 E-CU(26)는 전자제어 스로틀 밸브(14)를 폐쇄하는 방향으로 제어하여 차륜의 슬립이 수습될 때까지 폐쇄되는 방향으로 제어한다. 즉, 스로틀 밸브를 폐쇄함으로써 흡입 공기량이 감소하여 엔진(1)의 출력 토오크를 저감함으로써 전륜의 구동 토오크를 작게 하고, 전륜의 차륜속도가 저감하여 슬립을 억제하도록 한다.

그리고 단계 S105에서 E-CU(26)는 전자제어 스로틀 밸브가 완전 폐쇄가 되었는지의 여부를 판정하여, 완전 폐쇄를 판정한 경우 단계 S106로 진행하고, 엔진의 난기상황을 판정한다. 엔진 냉각수온이 설정값보다 높으면 엔진의 난기는 종료가 끝났다고 판단하고, 단계 S107로 진행한다. 단계 S107에서는 E-CU(26)는 현재 모터에서 발전하고 있는지의 여부를 판정하여, 발전하고 있지 않으면 단계 S108로 진행하여 엔진을 정지시킨다. 즉 엔진으로 차량의 구동, 엔진의 난기, 발전을 하고 있지 않을 때, 엔진에 의한 쓸데 없는 연료소비를 방지하기 위하여 엔진을 정지시킨다. 엔진(1)을 정지함으로써 엔진(1)의 출력 토오크는 0이 되고, 전륜(4, 5)의 회전은 정지하기 때문에 전륜의 슬립을 회피할 수 있다.

한편, 단계 S103에서 엔진 구동력으로 구동하고 있는 한 쌍의 차륜 중, 좌, 우륜의 어느 것도 슬립하고 있지 않다고 판단한 경우, 또 단계 S105에서 전자제어 스로틀 밸브가 완전 폐쇄가 아닌 경우, 또 단계 S106에서 엔진수온이 설정값보다 낮은 경우, 또 단계 S107 발전 중인 경우는 엔진을 정지하지 않는다.

다음에 단계 S109에서 E-CU(26)는 단계 S006의 판정결과를 참조한다. 그리고 종료라고 판정하면 단계 S006에서 HEV-CU(25)로 실시되는 엔진, 모터의 구동력 제어의 결과를 CAN(33)을 거쳐 판독하고, 그 결과에 따라 단계 S111에서 엔진의 제어를 행하여 HEV-TCS 서브 루틴을 종료한다. 즉, 단계 S006에서 슬립종료라고 판정된 경우에는 슬립은 회피할 수 있었기 때문에, 단계 S111에서 슬립발생 전의 상태에서 엔진을 통상 제어한다.

또, 단계 S109에서 미종료라고 판정하여도 HEV-TCS 서브 루틴을 종료한다.

다음에 도 10 ∼ 도 12를 본 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 모터 제어시의 MOTOR-TCS 서브 루틴 제 어내용에 대하여 설명한다. 또한 MOTOR-TCS 서브 루틴은, 전동 구동장치(8, 9) 중의 각각의 모터를 컨트롤하는 M-CU(28)로 실행된다.

도 10은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 모터 제어시의 제어내용을 나타내는 플로우차트이다. 도 11은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 구동시에 타이어 슬립시의 모터 제어시의 동작 설명도이다.

제일 먼저 단계 S201에서 M-CU(28)는 모터에 의하여 구동되고 있는 차륜, 즉 후륜(6, 7)이 슬립하고 있는지의 여부를 판단한다. 도 1에 나타내는 시스템의 경우, 차체속도(VSP)과 후륜의 차륜속도 센서(19, 20)로부터 검출한 차륜속도를 비교하여 차체속도(VSP)보다 차륜속도 센서(19, 20)의 차륜속도가 빠른 경우에는 그 차륜이 슬립하고 있게 된다. 또 차륜속도 센서(19, 20)의 차륜속도가 모두 차체속도(VSP)보다 빠른 경우에는 양쪽의 후륜(6, 7)이 모두 슬립하고 있게 된다.

후륜이 슬립하고 있을 때는 단계 S202로 진행하여, 단계 S202에서 M-CU(28)는 모터를 회생 제동시키고, 차륜의 슬립을 억제한다. 이때의 회생 브레이크 토오크는 슬립 발생시의 구동 토오크로부터 설정값을 뺀 토오크로 한다. 그리고 단계 S203에서 M-CU(28)는 회생 플래그(Re-Flag)를 온으로 세트한다.

다음에, 단계 S204에서 M-CU(28)는 회생 플래그(Re-Flag)가 온인지의 여부를 판정한다. 또한 단계 S203에서 모터 회생 플래그(Re-Flag) = 온으로 세트되어 있기 때문에, 첫회의 판정에서는 단계 S205으로 진행한다.

다음에, 단계 S205에서는 단계 S002에서 산출된 노면 마찰계수(μ)를 미분하 여(Aμ), 미분값의 + - 를 판정한다. Δμ≥ 0을 판정하면, 즉 노면 마찰계수(μ)가 상승 또는 유지하고 있다고 판정하면, 단계 S206에서 도 6의 단계 S006의 판정결과를 참조한다. 그리고 미종료라고 판정하면 단계 S204로 되돌아간다. 이때 아직 Re-Flag은 온 그대로이기 때문에 단계 S205로 진행한다. 이때의 모터의 작동상태는 회생작동의 상태이기 때문에 차륜의 구동 슬립이 억제되고, 슬립율이 0을 향하여 추이한다. 즉, 도 11에 나타내는 바와 같이 노면 마찰계수(μ)가 (3)의 상태로부터 (4)의 상태로 변화한다. 노면의 상태에 의하나, 대략 슬립율이 10∼20%의 사이에서 노면 마찰계수(μ)가 최대가 되고, 슬립율이 10∼20%를 하회하면 μ가 감소한다.

다음에, 단계 S205에서 M-CU(28)는, 노면 마찰계수(μ)가 최대값을 넘어 감소하기 시작하면 Δμ < 0을 판정하고, 단계 S207로 진행한다.

단계 S207에서 M-CU(28)는 이하의 수학식 (3)에 나타내는 구동력의 램프제어를 행한다.

Trdrive = Trmin + Tlamp × t

여기서 Trdrive : 구동 토오크이고, Trmin : TCS 제어 중의 역행시 이니셜 토오크이고, Tlamp : 토오크 상승량이고, T : 경과시간이다. 또한 역행시 이니셜 토오크(Trmin)는 슬립 검출시의 직전의 모터 토오크로부터 산출된다.

다음에 단계 S208에서 M-CU(28)는 Re-Flag를 오프로 세트한다. 다음에 단계 S206에서 단계 S006의 판정결과를 참조한다. 그리고 미종료라고 판정하면 단계 S204로 되돌아간다. 단계 S204에서는 Re-Flag = OFF 이기 때문에 단계 S209로 진행한다.

지금 모터는 단계 S207에 의한 구동력 램프 제어이기 때문에, 구동 토오크가 서서히 커지고 차륜의 슬립도 서서히 커진다. 그리고 단계 S209에 있어서 M-CU(28)는 μ의 미분값의 + - 를 판정하여 Δμ≥ 0의 경우는 단계 S206으로 진행하고, 모터구동력 램프 제어를 계속한다. 구동력이 커져 슬립율이 커지면 노면 마찰계수(μ)는 도 11에 나타내는 (1)의 상태로부터 (2)의 상태와 같이 변화되어 감소하기 때문에, 단계 S209에서 Δμ< 0가 판정되고, 단계 S210으로 진행하여 모터를 회생 브레이크 제어한다.

그후 단계 S211에서 Re-Flag = ON으로 하고, 단계 S206에서 단계 S006의 판정결과를 참조한다. 그리고 미종료라고 판정하면 단계 S204로 되돌아간다. 이번은 Re-Flag = ON 이기 때문에 단계 S205로 진행한다.

이상과 같이 단계 S006에서 종료 판정할 때까지 모터의 회생 브레이크 제어와 모터의 구동력 램프 제어를 반복하여 노면 마찰계수(μ)가 최대값에 근방에서 추이하 도록 모터의 구동 회생력 제어를 행한다. 그것에 의하여 항상 최대 구동력 근방에서 차량은 주행하는 것이 가능해진다.

여기서 도 12를 사용하여 노면상태의 상위에 의한 슬립율과 노면 마찰계수(μ)의 관계에 대하여 설명한다.

도 12는 노면상태의 상위에 의한 슬립율과 노면 마찰계수(μ)의 관계의 설명도이다.

도 12에서 가로축은 슬립율(%)을 나타내고, 세로축은 노면 마찰계수(μ)를 나타내고 있다. 또 도면에 있어서 부호 A∼E는, 각 노면상태를 나타내고, 부호 A는 매끄러운 얼음의 노면상태를 나타내고, 부호 B는 굳어진 눈의 노면상태를 나타내고, 부호 C는 두꺼운 수막을 가지는 젖은 아스팔트의 노면상태를 나타내고, 부호 D는 얇은 수막을 가지는 아스팔트의 노면상태를 나타내고, 부호 E는 건조한 아스팔트의 노면상태를 나타내고 있다.

노면 마찰계수(μ)는 슬립율이 10 ∼ 20%의 사이에서 최대가 되나, 노면 마찰계수(μ)가 최대가 되는 슬립율은, 노면상태 A∼E에 따라 다르다. 예를 들면 노면상태가 매끄러운 얼음의 노면상태(A)인 경우에는, 마찰계수(μ)가 최대가 되는 슬립율은 약 7% 인 데 대하여, 건조한 아스팔트의 노면상태(E)인 경우에는 마찰계수(μ)가 최대가 되는 슬립율은 약 22% 이다.

본 실시형태에서는 도 11에서 설명한 바와 같이 모터의 회생 브레이크제어와 모터의 구동력 램프제어를 반복하여 노면 마찰계수(μ)가 최대값에 근방에서 추이하 도록 모터의 구동 회생력 제어를 행하고 있다. 따라서 도 12에 나타내는 각 노면상태에서 각각의 노면상태에 따라 수속하는 슬립율을 바꾸도록 제어하고 있다. 이에 의하여 항상 최대 구동력 근방에서 차량은 주행하는 것이 가능해진다.

또한 상기한 실시형태에서 도 1에 나타내는 시스템의 후륜 중 한쪽 바퀴만이 슬립하고 있는 경우, ESC-CU(31)는 스티어링 조타각 센서(21)의 출력에 의하여 직진주행이 판단되었을 때는 좌, 우륜의 구동력을 일치시키기 위하여 비슬립륜의 구동토오크를 슬립 검출륜의 토오크에 맞춘다.

또한 도 1에 나타내는 시스템의 전륜에서 한 쌍의 전륜을 구동하는 모터 구동력을 노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 제어하고 있을 때, ESC-CU(31)는 슬립이 발생하고 있지 않는 후륜에 도 6의 단계 S001에서 판독한 액셀러레이터 개방도로부터 구한 요구 구동 토오크와 실제의 모터 구동 토오크의 차분을 차륜 슬립이 발생하지 않는 범위에서 모터 구동 토오크로 증가하여도 좋은 것이다.

제 2로, 도 13 및 도 14를 사용하여 본 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 제동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어의 내용에 대하여 설명한다.

도 13은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 제동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시의 전체의 제어내용을 나타내는 플로우차트이다. 도 14는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 제동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시의 주요부의 제어내용을 나타내는 플로우차트이다.

도 13의 제어처리는 차량 제동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터제어의 메인 루틴을 나타내고, ESC-CU(31)에 의하여 실행된다. 또 도 14의 제어처리도, M-CU(28)에 의하여 실행된다.

제일 먼저 단계 S301에서 ESC-CU(31)는 모터 회전속도, 모터전류, 각 차륜속도 브레이크 SW의 각종 신호를 판독한다. 모터 회전속도는 전동 구동장치(8, 9)에 구비된 모터 회전수 센서에 의하여 검출된다. 모터전류는 전동 구동장치(8, 9)에 구비된 모터 전류 센서에 의하여 검출된다. 각 차륜속도 브레이크 SW의 온/오프 상태는, 브레이크 답력 센서(23)에 의하여 검출된다.

다음에 단계 S302에서 ESC-CU(31)는 브레이크 SW의 온/오프 판정을 행한다. 브레이크 SW가 오프인 경우는 본 루틴을 종료한다. 브레이크 SW가 온인 경우는 단계 S303으로 진행하여 브레이크 답력에 따른 제동력을 얻기 위하여 필요한 요구제동 토오크(Tddemand)를 얻도록 모터를 회생 브레이크 작동시킨다.

다음에 단계 S304에서 ESC-CU(31)는 노면 마찰계수(μ)를 이하의 수학식 (4)에 따라 연산한다.

μ = ｜(Trmotor - I ×α)/(r × W)｜

여기서 Trmotor : 모터 회생 토오크이고, I : 모터 로터 ∼ 타이어 사이의 관성 모멘트이고, α : 모터의 회전각 가속도이고, r : 타이어 반경이고, W : 바퀴 하중이다.

또한 모터 회생 토오크(Trmotor)는 모터에 흐르는 전류를 전류센서로 검출하여 구한다. 또 모터각 가속도(α)는, 모터 회전 센서로 검출한 회전속도로부터 연산하여 구한다. 모터 로터 ∼ 타이어 사이의 관성 모멘트(I), 타이어 반경(r), 바퀴 하중(W)은 HEV-CU(25) 내의 ROM에 기억되어 있다. 또한 바퀴 하중은 좌, 우 전륜 및 좌, 우 후륜에 각각 작용하는 접지 하중을 센서로 검출하여도 좋은 것이다.

다음에 단계 S304에서 ESC-CU(31)는 타이어가 슬립하였는지의 여부를 판단한다. 전후 가속도 센서(24)로부터 차체속도를 연산하여 연산의 결과 얻어진 차체속도와 각 타이어륜의 차륜속도 센서(17, 18, 19, 20)로부터 검출한 차륜속도를 비교 하여 슬립을 판단한다.

슬립있음이라고 판단하면, 단계 S306의 MOTOR-ABS(모터·안티록 브레이크 시스템) 서브 루틴을 행하고, 단계 S307에서 종료판정을 행한다. MOTOR-ABS 서브 루틴의 상세에 대해서는 도 14를 사용하여 뒤에서 설명한다. 또 종료판정은 단계 S303에서 구한 요구제동 토오크(Tddemand)와 뒤에서 설명하는 MOTOR-ABS 제어에 의한 구동 토오크(Tddrive)를 비교하여, Tdemand = Tdrive가 되면 종료라고 판정한다. 또한 단계 S305에서 슬립없음이라고 판단되면 이 루틴을 종료한다.

다음에 도 14를 사용하여 MOTOR-ABS 서브 루틴의 제어내용에 대하여 설명한다. MOTOR-ABS 서브 루틴은 각각의 모터를 컨트롤하는 M-CU(28)로 실행된다.

제일 먼저 단계 S401에서 M-CU(28)는 후륜(6, 7) 중 어느 하나가 슬립하고 있는 지의 여부를 판단한다. 후륜이 슬립하고 있지 않으면 본 서브 루틴은 종료한다. 후륜이 슬립하고 있을 때는 단계 S402로 진행한다.

단계 S402에서 M-CU(28)는 모터의 회생 브레이크력을 M-CU 내의 ROM에 기억되어 있는 설정값으로 감소시킨다. 이 설정값은 슬립 검출시의 노면 마찰계수(μ)에 따라 설정되고, 슬립 검출시의 노면 마찰계수(μ)가 작을 수록 이 설정값은 작아진다. 모터 회생 브레이크 토오크를 작게 하기 때문에 차륜의 슬립이 억제된다.

다음에 단계 S403에서 M-CU(28)는 모터 회생 브레이크 토오크 다운 플래그 (Dn-Flag)를 온으로 세트한다. 다음에 단계 S404에서 모터 회생 브레이크 토오크 다운 플래그(Dn-Flag)가 온인지 오프인지를 판정한다. 단계 S403에서 모터 회생 브레이크력 토오크 다운 플래그(Dn-Flag) = 온으로 세트하고 있기 때문에, 첫회의 판정에서는 단계 S405로 진행한다.

다음에 단계 S405에서 M-CU(28)는 노면 마찰계수(μ)를 미분하여, 미분값(Δμ)의 + - 를 판정한다. Δμ≥ 0 이라고 판정한 경우, 즉 노면 마찰계수(μ)가 상승 또는 유지하고 있다고 판정한 경우에는, 단계 S406에서 도 13의 단계 S306의 판정결과를 참조한다. 그리고 미종료라고 판정하면 단계 S404로 되돌아간다.

여기서는 아직 Dn-Flag는 온 그대로이기 때문에 단계 S405로 진행한다. 이때의 모터의 회생 브레이크 토오크는 감소한 상태이기 때문에 차륜의 제동 슬립이 억제되고, 슬립율이 0을 향하여 추이한다. 즉 도 11의 (3)의 상태로부터 (4)의 상태에 나타내는 바와 같이 노면 마찰계수(μ)가 변화된다.

단계 S405에서는 노면 마찰계수(μ)가 최대값을 넘어 감소하기 시작하면 Δμ< 0을 판정하고, 단계 S407로 진행한다.

다음에 단계 S407에서 M-CU(28)는 이하의 수학식 (5)에 나타내는 제동력의 램프제어를 행한다.

Tddrive = Tdmin + Tlamp × t

여기서 Tddrive : 제동 토오크이고, Tdmin : ABS 제어 중의 회생시 이니셜토오크이고, Tdlamp : 회생 토오크 상승량이고, T : 경과시간이다. 회생시 이니셜 토오크(Tdmin)는 슬립 검출시의 직전의 모터 회생 토오크로부터 산출한다.

다음에 단계 S407에서 M-CU(28)는, 모터 회생 브레이크가 요구 제동 토오크 (Tddemand)가 되도록 회생 토오크를 복귀시킨다. 다음에 단계 S408에서 M-CU(28)는 Dn-Flag를 오프로 세트한다. 다음에 단계 S406에서 M-CU(28)는 단계 S307의 판 정결과를 참조한다. 그리고 미종료라고 판정하면 단계 S404로 되돌아간다. 단계 S404에서는 Dn-Flag = OFF 이기 때문에, 단계 S409로 진행한다.

이 시점에서 모터는 제동력 램프 제어이기 대문에 제동 토오크가 서서히 커지고, 차륜의 슬립도 서서히 커진다. 단계 S409에서 M-CU(28)는 노면 마찰계수(μ)의 미분값의 + - 를 판정하여, Δμ ≥ 0인 경우는 단계 S406으로 진행하고, 모터 제동력 램프 제어를 계속한다. 이 결과, 제동력이 커져 슬립율이 커지면 노면 마찰계수(μ)는 도 11의 (1)의 상태로부터 (2)의 상태와 같이 변화되어 감소하기 때문에, 단계 S409에서 Δμ < 0이 판정되고, 단계 S410로 진행하여 모터의 회생 브레이크력을 M-CU 내의 ROM에 기억되어 있는 설정값으로 감소시킨다. 이 설정값은 슬립 검출시의 노면 마찰계수(μ)에 따라 설정되어 있다. 모터 회생 브레이크 토오크를 작게 하기 때문에 차륜의 슬립이 억제된다.

그후 단계 S411에서 Dn-Flag = ON으로 하고, 단계 S406에서 단계 S306의 판정결과를 참조한다. 그리고 미종료라고 판정하면 단계 S404로 되돌아간다. 이번은 Dn-Flag = ON 이기 때문에 단계 S405로 진행한다.

이상 설명한 바와 같이, 단계 S306에서 종료 판정할 때까지 모터의 회생 브레이크력 감소 제어와 회생 브레이크력 램프 제어를 반복하여 노면 마찰계수(μ)가 최대값에 근방에서 추이하도록 모터의 회생 토오크 제어를 행하고 있다. 따라서 도 12에 나타내는 각 노면상태에서 각각의 노면상태에 따라 수속하는 슬립율을 바꾸도록 제어하고 있다. 이에 의하여 항상 최대 구동력 근방에서 차량은 주행하는 것이 가능해진다.

또한 도 1에 나타내는 시스템의 후륜 중 한쪽 바퀴 만이 슬립하고 있는 경우, ESC-CU(31)는 스티어링 조타각 센서(21)의 출력에 의하여 직진주행이 판단되었을 때는, 좌, 우륜의 제동력을 일치시키기 위하여 비슬립륜의 회생 브레이크 토오크를 슬립 검출륜의 회생 브레이크 토오크에 맞춘다.

또, 도 1에 나타내는 시스템의 전륜에서 한 쌍의 전륜을 제동하는 모터 회생 브레이크 토오크를 노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 제어하고 있을 때, ESC-CU(31)는 슬립이 발생하고 있지 않은 후륜으로 도 13의 단계 S301에서 판독한 브레이크 답력으로부터 구한 요구 제동력과 실제의 모터 회생 브레이크 토오크의 차분을 차륜 슬립이 발생하지 않는 범위에서 모터 회생 브레이크 토오크를 증가하여도 좋은 것이다.

제 3으로, 도 15 내지 도 21을 사용하여 본 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어의 내용에 대하여 설명한다.

도 15는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시의 전체의 제어내용을 나타내는 플로우차트이다. 도 16은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시의 주요부의 제어내용을 나타내는 플로우차트이다. 도 17은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 브레이크 답력과 요구 제동 토오크 맵의 설명도이다. 도 18은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 스티어링 조타각과 좌우 제동 토오크차 맵의 설명도이다. 도 19는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 액셀러레이터 개방도와 요구 제동 토오크 맵의 설명도이다. 도 20은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 스티어링 조타각과 좌우 모터의 구동 토오크차 맵의 설명도이다. 도 21은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 전동 주행 제어장치에 의한 차량 선회시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터의 제어시에 사용되는 스티어링 조타각과 선회 외륜의 모터 구동 토오크 및 선회 내륜의 모터 회생 브레이크 토오크 맵의 설명도이다.

도 15의 제어처리는, 차량 제동시에 타이어 슬립시의 엔진, 모터 제어의 메인루틴을 나타내고, ESC-CU(31)에 의하여 실행된다. 또 도 16의 제어처리도 M-CU(28)에 의하여 실행된다.

제일 먼저 단계 S501에서 ESC-CU(31)는 스티어링 조타각, 액셀러레이터 개방도, 브레이크 SW의 온/오프, 브레이크 답력의 신호를 판독한다. 스티어링 조타각은 스티어링 조타각 센서(21)에 의하여 검출된다. 액셀러레이터 개방도는 액셀러레이터 개방도 센서(22)에 의하여 검출된다. 브레이크 SW 및 브레이크 답력은, 브레이크 답력 센서(23)에 의하여 검출된다.

다음에 단계 S502에서 ESC-CU(31)는 스티어링 조타각으로부터 스티어링 조작 의 유무를 판정한다. 스티어링 조작없음이라고 판정되면 직진 주행이라고 판단하고 본 루틴을 종료한다. 스티어링 조작있음이라고 판단되면 선회 주행이라고 판단하고, 단계 S503에서 브레이크 SW의 오프판정을 행한다.

브레이크 SW가 오프가 아닌, 즉 브레이크 SW = ON 이라고 판단되면, 차량의 운전상태는 감속 중의 선회 주행이기 때문에, 단계 S507에서 ESC-CU(31)는 좌, 우륜에 탑재되어 있는 모터를, 이하 A), B), C)와 같이 제어한다.

단계 S507에서는 제일 먼저 A) 도 17에 나타내는 브레이크 답력과 요구 제동 토오크의 관계를 나타내는 맵을 사용하여 브레이크 답력으로부터 요구 제동 토오크를 구한다. 여기서 요구 제동 토오크는, 좌우 모터의 회생 브레이크 토오크 합계값이다. 다음에, B) 도 18에 나타내는 스티어링 조타각과 좌우 제동 토오크차의 관계를 나타내는 맵을 사용하여 스티어링 조타각으로부터 좌우 제동 토오크차를 구한다. 여기서 좌우 제동 토오크차는 좌우 모터의 회생 브레이크 토오크차이다. 다음에 C) 선회 외륜 모터 회생 브레이크 토오크 < 선회 내륜 모터 회생 브레이크 토오크로 한다.

이와 같이 선회 내륜 모터의 회생 브레이크 토오크에 차를 줌으로써 차량에 선회 모멘트를 발생시켜 차량의 선회성능을 향상시킨다.

한편, 단계 S503에서 브레이크 SW가 오프라고 판정된 경우에는, 단계 S504에서 ESC-CU(31)는 액셀러레이터 개방도가 개방되어 있는 지, 완전 폐쇄인지를 판정한다. 액셀러레이터 개방도가 개방되어 있을 때, 차량은 가속 중 또는 정속 주행 중이기 때문에 단계 S505에서 좌, 우륜에 탑재되어 있는 모터를, 이하의 A), B), C)와 같이 제어한다. 제일 먼저 A) 도 19에 나타내는 액셀러레이터 개방도와 요구 제동 토오크와의 관계를 나타내는 맵을 사용하여 액셀러레이터 개방도로부터 요구 제동 토오크를 구한다. 여기서 요구 제동 토오크는 좌우 모터의 구동 토오크 합계값이다. 다음에 B) 도 20에 나타내는 스티어링 조타각과 좌우 모터의 구동 토오크차와의 관계를 나타내는 맵을 사용하여 스티어링 조타각으로부터 좌우 모터의 구동 토오크차를 구한다. 다음에 C) 선회 외륜 모터 구동 토오크 > 선회 내륜 모터 회생 토오크로 한다.

이와 같이 선회 내외륜 모터의 구동 토오크에 차를 줌으로써 차량에 선회 모멘트를 발생시켜 차량의 선회 성능을 향상시킨다.

또한 단계 S504에서 액셀러레이터 개방도 완전폐쇄라고 판단하였을 때는 차량은 코스팅 중의 선회이기 때문에, 단계 S506에서 ESC-CU(31)는 도 21에 나타내는 스티어링 조타각과 선회 외륜의 모터 구동 토오크 및 선회 내륜의 모터 회생 브레이크 토오크와의 관계를 나타내는 맵을 사용하여 스티어링 조타각으로부터 선회 외륜의 모터 구동 토오크와 선회 내륜의 모터 회생 브레이크 토오크를 구한다. 이때 선회 외륜 모터에는 구동 토오크를, 선회 내륜 모터에는 회생 브레이크 토오크를 발생시켜 또한 선회 외륜 모터의 구동 토오크와 선회 내륜 모터의 회생 브레이크 토오크의 절대값은 같게 한다. 구동 토오크와 제동 토오크를 동일하게 함으로써, 모터 토오크에 의한 차량 가감속을 방지한다. 또 선회 내외륜 모터의 토오크에 차를 줌으로써 차량에 선회 모멘트를 발생시켜 차량의 선회 성능을 향상시킨다.

또한, 단계 S505, 단계 S506, 단계 S507는 이하의 일련의 처리를 나타내고 있다. ESC-CU(31)로부터 구동/회생의 지령을 HEV-CU(25)에 출력하고, HEV-CU(25)로 구동 토오크값/회생 브레이크 토오크값을 산출하여, M-CU가 이 구동 토오크값/회생 브레이크 토오크값을 판독하여 모터의 제어를 행한다.

다음에 단계 S508에서 ESC-CU(31)는 차륜이 슬립하였는지의 여부를 판정한다. 슬립을 판정하면 단계 S509에서 타이어 슬립이 구동시에 발생한 것인지 제동시에 발생한 것인지를 판정한다.

구동시의 경우는, 단계 S510에서 도 10에 나타낸 MOTOR-TCS 제어를, 제동시의 경우는 단계 S511에서 도 14에 나타낸 MOTOR-ABS 제어를 실행한다.

다음에 단계 S512에서 M-CU(28)는 비슬립륜의 구동 회생 제어를 행하고, 단계 S513에서 종료 판단을 행한다. 비슬립륜의 구동 회생 제어의 상세에 대해서는 도 16을 사용하여 뒤에서 설명한다. 종료판단은 단계 S505, 단계 S506, 단계 S507에서 구한 모터 구동 토오크/모터 회생 제동 토오크와 단계 S510, 단계 S511에서 램프 제어된 모터 구동 토오크/모터 회생 제동 토오크가 같아지면 종료라고 판정하고, 본 루틴을 종료한다.

다음에 도 16을 사용하여 비슬립륜의 모터 구동 회생 제어에 대하여 설명한다.

제일 먼저 단계 S601에서 M-CU(28)는 스티어링 조타각, 브레이크 SW, 액셀러레이터 개방도로부터 좌, 우륜 구동 토오크차 또는 회생 토오크차의 목표값을 HEV-CU(25)로부터 판독한다. 즉 감속 중의 선회 주행은 도 18로부터, 가속 중 또는 정속주행 중은 도 20으로부터 구해진다. 또한 코스팅 중의 선회 주행은 좌, 우륜 구 동 토오크차 또는 회생 토오크차는, 도 21에 나타낸 바와 같이 0이 된다.

다음에 단계 S602에서 M-CU(28)는 슬립륜의 구동 토오크 또는 회생 토오크를 슬립륜의 모터를 제어하는 M-CU로부터 판독한다.

다음에 단계 S603에서 M-CU(28)는 슬립륜의 구동 토오크 또는 회생 토오크를 기초로, 단계 S601에서 얻은 구동 토오크차 또는 회생 토오크차가 되도록 비슬립륜의 구동 토오크 또는 회생 토오크를 연산하여 모터 제어한다. 즉, 선회 주행 중에 선회내외륜 중 어느 하나가 슬립한 경우, 슬립륜의 구동 토오크 또는 제동 토오크를 기초로 스티어링 조타각으로부터 구해지는 선회 내외륜 토오크차를 실현하도록 비슬립륜의 구동 토오크 또는 회생 토오크를 제어한다. 그것에 의하여 스티어링 조타각에 따른 선회 모멘트를 발생할 수 있어 타이어 슬립이 발생하여도 차량의 선회성이 안정된다.

다음에 도 22 내지 도 28을 사용하여 본 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 전동 차량의 다른 구성에 대하여 설명한다.

도 22는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 2 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도이다. 도 23은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 3 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도이다. 도 24는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 4 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도이다. 도 25는 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 5 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도이다. 도 26은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 6 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도이다. 도 27은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 7 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도이다. 도 28은 본 발명의 일 실시형태에 의한 전동 차량의 주행 제어장치 및 전동 주행 제어시스템을 탑재한 제 8 전동 차량의 구성을 나타내는 시스템 블럭도이다. 또한 도 1과 동일부호는 동일부분을 나타내고 있다.

도 22는 엔진(ENG)(1)과 2개의 전동 구동장치(EDT)(8, 9)에 의하여 전륜을 구동하는 하이브리드 차량의 예를 나타내고 있다. 엔진(1)의 구동력은 변속기(3)에 의하여 감속되고, 전륜(4, 5)에 전달되어 전륜(4, 5)을 구동한다. 또한 변속기(3)의 내부에는 차동기구가 포함되어 있다. 또 좌측 전륜(4)은, 전동 구동장치(8)에 의하여 구동되고, 우측 전륜(5)은 전동 구동장치(9)에 의하여 구동된다. 전동 발전기(M/G)(2A)는 엔진(1)에 의하여 구동되고, 발전기로서 동작하여 얻어진 전력을 배터리에 축전한다. 또 전동 발전기(M/G)(2A)는 배터리로부터의 전력에 의하여 구동되고, 엔진(1)을 재시동할 때에 사용된다.

도 23은 2개의 전동 구동장치(EDT)(8, 9)에 의하여 좌측 전륜(4)과 우측 전륜(5)을 각각 구동하는 전기자동차의 예를 나타내고 있다.

도 24는 엔진(ENG)(1)과 2개의 전동 구동장치(EDT)(8, 9)에 의하여 후륜을 구동하는 하이브리드 차량의 예를 나타내고 있다. 엔진(1)의 구동력은 변속기(3)에 의하여 감속되고, 차동기구(34)를 거쳐 후륜(6, 7)에 전달되어 후륜(6, 7)을 구동한다. 또한 변속기(3)의 내부에는 차동기구가 포함되어 있다. 또 좌측 후륜(6)은 전동 구동장치(8)에 의하여 구동되고, 우측 후륜(7)은 전동 구동장치(9)에 의하여 구동된다. 전동 발전기(M/G)(2A)는 엔진(1)에 의하여 구동되고, 발전기로서 동작하여 얻어진 전력을 배터리에 축전한다. 또 전동 발전기(M/G)(2A)는 배터리로부터의 전력에 의하여 구동되고, 엔진(1)을 재시동할 때에 사용된다.

도 25는 2개의 전동 구동장치(EDT)(8, 9)에 의하여 좌측 후륜(6)과 우측 후륜(7)을 각각 구동하는 전기자동차의 예를 나타내고 있다.

도 26은 도 22의 전륜 구동의 하이브리드 자동차에 더하여, 2개의 전동 구동장치(EDT)(8', 9')에 의하여 좌측 후륜(6)과 우측 후륜(7)을 각각 구동하는 전동 4륜 구동차의 예를 나타내고 있다.

도 27은 도 24의 후륜 구동의 하이브리드 자동차에 더하여, 2개의 전동 구동장치(EDT)(8', 9')에 의하여 좌측 전륜(4)과 우측 전륜(5)을 각각 구동하는 전동 4륜 구동차의 예를 나타내고 있다.

도 28은 도 23의 전륜 구동의 전동 자동차에 더하여, 2개의 전동 구동장치(EDT)(8', 9')에 의하여 좌측 후륜(6)과 우측 후륜(7)을 각각 구동하는 전동 4륜 구동차의 예를 나타내고 있다.

이상 도 22 내지 도 28에 나타낸 전동 차량에서도 도 1 내지 도 21에서 설명한 본 실시형태에 의하여 노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 모터의 구동 회생력 제어를 행함으로써 각 노면상태에서 각각의 노면상태에 따라 수속하는 슬립율을 바꾸도록 제어할 수 있다. 이에 의하여 항상 최대 구동력 근방에서 차량은 주행하는 것이 가능해진다. 또한 구체적인 구성은 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서의 변경이나 추가 등이 있어도 본 발명에 포함된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면 차량의 구동시 또는 제동시의 타이어 슬립 발생시에 타이어 노면 마찰계수(μ)가 항상 최대값 근방이 되도록 모터의 구동력 및 제동력을 제어하기 때문에, 타이어 슬립에 의한 불안정한 차량 거동을 방지할 수 있음과 동시에, 각종 노면에 대하여 항상 타이어 구동 토오크, 타이어 제동 토오크를 최대값으로 주행이 가능해지기 때문에 최대의 구동성능, 제동성능을 발휘할 수 있다. 즉, 최대 가속이 얻어지는 것이나 나쁜길을 스택하지 않고 주파할 수 있는 것 또 스택으로부터의 확실한 탈출이 가능해진다. 또 제동에서는 최소한의 제동거리로 차량이 정지 가능해진다.

또, 한 쌍의 차륜의 슬립륜의 모터제어에 맞추어 다른쪽의 비슬립륜의 모터 토오크를 직진 주행, 선회 주행의 각 상황에 따라 보정하기 때문에, 드라이버가 상정한 차량 거동이 얻어져 양호한 운전성능, 안전성능이 얻어진다.

또한 엔진 구동륜이 슬립한 경우, 엔진을 정지하고 모터로 타이어 노면 마찰계수(μ)가 항상 최대값 근방이 되도록 구동하기 때문에, 쓸데 없는 연료소비를 억제하는 것이 가능해진다.

본 발명에 의하면, 차량의 주행시에 타이어에 슬립이 발생한 경우, 항상 노면 마찰계수(μ)가 최대값이 되도록 모터의 출력을 제어하여 최대의 타이어 구동력 및 타이어 제동력이 얻어지게 된다.

Claims (10)

1. 전동 차량의 주행 제어장치에 있어서,

   모터를 가지는 전동 구동장치를 제어하여 차륜을 구동 및 제동하는 전동 차량에 사용되고,

   차륜의 공전을 검출하면 상기 모터를 역행 및 회생 제어함으로써 노면상태에 따라 수속하는 슬립율을 바꾸는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전동 차량의 주행 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어수단은, 모터 전류에 의거하여 노면 마찰계수(μ)를 연산하고, 구해진 상기 노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 상기 모터를 역행 및 회생 제어하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 주행 제어장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 전동 구동장치의 모터에 의하여 상기 전동 차량을 구동하고 있을 때에 차륜의 공전을 검출하면, 상기 전동 구동장치의 모터를 회생 제동하고,

   상기 회생 제동 중에 노면 마찰계수(μ)의 값이 증가로부터 감소로의 반전을 검출하면, 상기 전동 구동장치의 모터를 역행 제어하고,

   또한 역행 중에 노면 마찰계수(μ)의 값이 증가로부터 감소로의 반전을 검출하면, 다시 상기 전동 구동장치의 모터를 회생 제동하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 주행 제어장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 전동 차량은, 전자 제어식 스로틀 밸브를 가지는 엔진에 의하여 차륜을 구동함과 동시에,

   상기 제어수단은, 상기 엔진으로 구동되고 있는 차륜의 공전이 검출되면, 상기 전자 제어식 스로틀 밸브를 차륜의 공전이 수습될 때까지 폐쇄측으로 제어하고, 상기 엔진출력을 조절함과 동시에,

   상기 노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 상기 모터를 역행 및 회생 제어하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 주행 제어장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 전자제어식 스로틀 밸브를 차륜의 공전이 수습될 때까지 폐쇄측으로 제어한 결과, 상기 전자제어식 스로틀 밸브가 대략 완전 폐쇄가 되면 상기 엔진을 정지하고, 상기 전동 구동장치의 모터로 구동 주행하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 주행 제어장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 전동 차량은, 운전자의 스티어링 조타각을 검출하는 스티어링 조타각 센서를 구비하고,

   상기 전동 구동장치는, 좌우 한 쌍의 차륜의 독립으로 구동하는 것이고,

   상기 제어수단은, 상기 좌우 한 쌍 중 어느 한쪽의 차륜의 공전을 검출하면 상기 전동 구동장치의 모터를 상기 연산수단에 의하여 구해진 노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 역행 및 회생 제어하고,

   상기 스티어링 조타각 센서 신호로부터 차량의 직진 주행을 검출하였을 때에 상기 좌우 한 쌍의 차륜 중 공전하고 있지 않는 쪽의 차륜을 구동하는 모터 토오크를다른쪽의 모터 토오크와 대략 동량으로 하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 주행 제어장치.
7. 제 2항에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 전동 구동장치의 모터의 회생 브레이크에 의하여 전동 차량을 제동하고 있을 때에 차륜의 공전을 검출하면, 상기 전동 구동장치의 모터 회생 제동력을 약하게 하고,

   회생 제동력을 약하게 한 후, 상기 노면 마찰계수(μ)의 값의 증가로부터 감소로의 반전을 검출하면 상기 전동 구동장치의 모터의 회생 제동력을 강하게 하고,

   또한 회생 제동력을 강하게 한 후, 상기 노면 마찰계수(μ)의 값의 증가로부터 감소로의 반전을 검출하면 다시 모터 회생 제동력을 약하게 하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 주행 제어장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 전동 차량은, 운전자의 스티어링 조타각을 검출하는 스티어링 조타각 센서를 구비하고,

   상기 전동 구동장치는, 좌우 한 쌍의 차륜의 독립으로 구동하는 것이고,

   상기 제어수단은, 상기 좌우 한 쌍 중 어느 한쪽의 차륜의 공전을 검출하여 상기 전동 구동장치의 상기 모터를 상기 노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 회생 제어하고,

   상기 스티어링 조타각 센서 신호로부터 차량의 직진 주행을 검출하였을 때에 상기 좌우 한 쌍의 차륜 중 공전하지 않는 쪽의 차륜을 제동하는 전동 구동장치의 모터 회생 토오크를 다른쪽의 모터 회생 토오크와 대략 동량으로 하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 주행 제어장치.
9. 제 3항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전동 차량은, 상기 스티어링 조타각 센서로부터 차량의 선회 주행을 검출하였을 때, 좌우의 전동 구동장치의 모터 구동 토오크 또는 회생 토오크에 차를 주고, 그 차에 의하여 차량 선회 모멘트를 발생시켜 선회하는 것이고,

   상기 제어수단은, 상기 좌우 한 쌍 중 어느 한쪽의 차륜의 공전을 검출하여 상기 전동 구동장치의 상기 모터를 상기 노면 마찰계수(μ)가 최대값 근방이 되도록 모터 토오크를 제어하였을 때, 스티어링 조타각으로 설정하는 목표 선회 모멘트 가 얻어지도록 다른쪽의 공전하고 있지 않는 차륜의 모터 토오크를 변경하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 주행 제어장치.
10. 전동 차량의 주행 제어시스템에 있어서,

    모터를 가지는 전동 구동장치를 제어하여, 차륜을 구동 및 제동하는 전동 차량에 사용되고,

    상기 전동 구동장치와,

    상기 전동 구동장치에 공급하는 전력을 제어하는 전동기 제어수단과,

    상기 전동기 제어수단을 제어하는 주행 제어장치를 구비하고,

    상기 주행 제어장치는,

    상기 차륜의 공전을 검출하면 상기 모터를 역행 및 회생 제어함으로써 노면상태에 따라 수속하는 슬립율을 바꾸는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전동 차량의 주행 제어시스템.

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