JP2005168081A - 駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリング操舵時であっても、運転者はステアリング操舵による走行抵抗の増大を感じることなく、直進時と同様のアクセルコントロールを行うだけで円滑な走行が可能になるような駆動力制御を行う。
【解決手段】エンジン１と、前記エンジン１の始動用および車両の駆動源として用いられるモータ２と、を備え、所定の運転条件が成立した際に前記エンジン１の自動停止・自動再始動を行うハイブリッド車両において、駆動力制御装置に、ステアリングの操舵角を検出する手段と、車速を検出する手段と、前記エンジン１の出力を制御するエンジン出力制御手段と、ステアリングの操舵角および車速に応じて変化する走行抵抗を検出する走行抵抗検出手段と、前記走行抵抗検出手段の検出値に応じて前記モータ２の出力を変化させるモータ出力制御装置とを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの自動停止・再始動を行う車両の、エンジン始動およびエンジンによる走行時のアシストを行うモータのトルク制御に関する。

従来から、車両停止時を含む所定速度以下のアイドリング時や、アイドルストップ車両の自動再始動時等において、振動、騒音等の低減のためにエンジンの発生トルクやエンジンから駆動輪に伝達するトルクを制御する方法が提案されている。

特許文献１には、車両停止状態において、ブレーキペダルの踏み込み状態に応じて駆動輪に伝達するトルクを制御することによって、車両の停止場所が平坦路であっても坂道であっても、後退や唐突なトルク変動なく円滑な発進を可能とする方法が開示されている。
特開２００１−４７８９３号

しかしながら、特許文献１は車両停止状態における車両の傾斜角に応じた制御に関するものであり、車両の旋回時におけるトルク制御、特に車輪の走行抵抗に関しては何ら記載がない。

車輪はステアリングの操舵角に応じて走行抵抗が増大する。したがって、交差点等でステアリングを回した状態で発進する場合には、直進状態での発進に比べて走行抵抗を打ち消す分だけアクセル開度を大きくする必要があり、また、走行中に減速を必要としない程度の低車速で交差点などに進入する場合には、走行抵抗を考慮したアクセルコントロールもしくは走行抵抗によって減速する分だけ高い速度で進入を行う必要があった。しかし、走行抵抗は車速や操舵角によって異なるので、上記のようなアクセルコントロールや進入速度の判断は難しい。

また、運転者が上記のようなアクセルコントロールを行う代わりに、コントロールユニット等の制御によってスロットル開度を変化させようとしても、スロットル開度の変化から発生トルクが変化するまでに応答遅れが生じるので、走行抵抗の変化に的確に対応する制御は困難であった。

また、車両が所定の運転条件下でエンジンの自動停止・再始動を行う、いわゆるアイドルストップ車両である場合、アイドルストップ状態からの発進時にステアリングに操舵角がついていると、エンジン再始動に要する時間に加えて、アクセル踏み込み量を増加させるための時間が必要となり、発進までに要する時間が長くなるという問題がある。

そこで、本発明では、発進時や走行時の操舵によって発生する走行抵抗を打ち消し、運転者は直進状態と同様のアクセル操作を行うだけで円滑な走行を可能とすることを目的とする。

本発明の駆動力制御装置は、エンジンと、前記エンジンの始動用および車両の駆動源として用いられるモータと、を備え、所定の運転条件が成立した際に前記エンジンの自動停止・自動再始動を行うハイブリッド車両の駆動力制御装置であって、ステアリングの操舵角を検出する手段と、車速を検出する手段と、前記エンジンの出力を制御するエンジン出力制御手段と、ステアリングの操舵角および車速に応じて変化する走行抵抗を検出する走行抵抗検出手段と、前記走行抵抗検出手段の検出値に応じて前記モータの出力を変化させるモータ出力制御装置と、を備える。

本発明によれば、ステアリングを操舵することによって増大する走行抵抗をモータ出力によって打ち消すので、走行中やアイドルストップ解除後の発進時にステアリングが操舵された状態であっても、運転者は走行抵抗の増大を感じることなく、直進時と同様のアクセルコントロールで車両をコントロールすることができる。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態を適用するシステムの概略図であり、１は駆動源としてのエンジン、２はエンジン１の出力軸に直結される発電・電動機（モータジェネレータ）、３はトルクコンバータ４を介してモータジェネレータ３と連結される無段変速機である。無段変速機３の回転はプロペラシャフト５、差動装置６、車軸８を介して左右の駆動輪７に伝達される。

エンジン１は、ガソリンエンジンもしくはディーゼルエンジンのどちらでもよい。

モータジェネレータ２はエンジン１の出力軸に直結されており、エンジン１と同期回転し、エンジン１を始動させるための電動機としての機能や、加速時等にエンジン１の出力に加えて補助的な出力を行う機能（以下、エンジン１のアシストという）や、図示しないバッテリの充電を行うための発電機としての機能等を果たす。

これらの機能の切換えは図示しないコントロールモジュールによって、エンジンの負荷状態やバッテリの充電量、消費電力等に応じて行われる。

なお、前記エンジン１のアシストとして、モータジェネレータ２は従来のハイブリッド車両と同様に加速時等に駆動してトルクの上乗せを行うことに加え、本実施形態では、ステアリングの操舵角に応じて発生する走行抵抗を打ち消すようなトルクの上乗せも行う。この走行抵抗の打ち消しについては後述する。

変速機３は、無段変速機に限られるものではなく、トルクコンバータ４付きの有段変速機もしくは電磁クラッチ付き有段変速機であっても構わない。

上記のように構成される本実施形態のシステムは、例えば車両の一時停止のように走行中に所定の条件成立すると、運転者のキー操作とは関係なくエンジン１を停止させ、前記所定の条件が解除されると自動的に再始動を行う、いわゆるアイドルストップ機能を備える。

エンジン１の自動停止・再始動を実行するか否かの判定は、車速、バッテリ充電量、車両の消費電力、ブレーキペダルの踏み込み量、アクセル開度等に基づいて図示しないコントロールユニットで行う。

次に、ステアリング操舵時のアシストについて説明する。

ステアリングを操舵すると走行抵抗が大きくなり、ブレーキを掛けたのと同様に車両は減速してしまう。この走行抵抗は操舵角、車速に応じて変化し、例えば、操舵角が大きくなるほど増大し、また、操舵角が同じ場合には車速が低いほど走行抵抗は大きくなる。

したがって、従来の車両では、例えば交差点等を曲がるときに一時停止し、ステアリングを回した状態で発進しようとすると、通常の直進状態での発進に比べて、アクセルペダルを多めに踏み込む必要があった。また、減速を必要としない程度のカーブを曲がるときには、旋回中に走行抵抗を打ち消すようなアクセルコントロールを行うか、減速の程度を予測しておき、その分だけ高い速度で進入する必要があった。しかし、前述したように走行抵抗は操舵角、車速等によって変化するので、常に的確なアクセルコントロール、減速の程度の予測を行うことは難しい。

そこで、運転者が上記のようなアクセルコントロールを行う代わりに、コントロールユニット等の制御によってスロットル開度を変化させて、走行抵抗を打ち消すためのトルクを上乗せする方法が考えられるが、スロットル開度の変化から発生トルクが変化するまでに応答遅れが生じるので、走行抵抗の変化に的確に対応する制御は困難であった。

これに対して、本実施形態では、エンジン始動用および走行中等のエンジンアシスト用に設けたモータジェネレータ２を利用してトルクの上乗せを行う。モータジェネレータ２はエンジンコントロールユニットからの信号が入力されてから、発生トルクが変化するまでの応答遅れがほとんどないので、走行抵抗の変化に対応することが可能である。

コントロールユニットが行うモータジェネレータ２のトルク制御について、図４を参照して説明する。

図４は本実施形態でコントロールユニットが実行する制御のフローチャートであり、コントロールユニットは以下に示すステップにしたがって、車速、操舵角等に基づいて走行抵抗を算出し、それに応じてモータジェネレータ２の発生トルクを変化させる。

ステップＳ１では、運転者がステアリング操作を行っているか否かを判定する。ステアリングの操舵角が例えば±３０度以上である場合には、運転者がステアリング操作を行っていると判定する。なお、ステアリングの操舵角は、ステアリングシャフト付近等に回転角度センサーを設けて検出し、判定の基準値は±３０度に限らず、車両により異なる値を設定する場合もある。

ステアリング操作を行っていない場合にはＳ１５に進み、モータジェネレータ２によるトルクの上乗せは行わないことを決定する。

ステアリング操作を行っている場合には、ステップＳ２に進み、現在アイドルストップ状態であるか否かの判定を行う。なお、エンジン回転がゼロｒｐｍ、車速ゼロｋｍ/ｈ、ブレーキペダルが所定量踏み込まれた状態をアイドルストップ状態とする。

アイドルストップ状態である場合には、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、車速と操舵角から走行抵抗を打ち消すための上乗せトルクを算出する。算出には図２に示すマップを用いる。図２は車速と操舵角と上乗せトルクの関係を示すマップであり、同車速の場合には操舵角が大きくなるほど上乗せトルクも大きくなり、動操舵角の場合には車速が低くなるほど上乗せトルクは大きくなっている。

ステップＳ３で上乗せトルクを算出したら、ステップＳ４に進み、ステップＳ３で算出した上乗せトルクが適切であるか否かの判定を行う。判定にはアクセルペダルの開度変化を用いて、例えば開度変化が±５度／ｓｅｃ以上の場合は上乗せトルクの設定が適切でなかったと判定する。

適切でなかった場合にはステップＳ５に進み、アクセル開度変化が増加方向であるか減少方向であるかを判定する。

減少方向の場合は、ステップＳ６で上乗せトルクを一定値減少させ、ステップＳ７で上乗せトルクが下限値として設定したゼロＮｍになったか否かの判定を行う。ステップＳ７で上乗せトルクがゼロＮｍになるか、もしくはステップＳ４でのアクセル開度変化が±５度／ｓｅｃ以内に収まるか、もしくはステップＳ４〜Ｓ７のサイクルが３回以上となるまではステップＳ４〜Ｓ７を繰り返し実行する。ゼロになった場合には、ステップＳ１０、Ｓ１１に進む。

また、ステップＳ５でアクセル開度変化が増加方向であった場合には、ステップＳ８に進み上乗せトルクを一定値増加させ、ステップＳ９で上乗せトルクが上限値として設定した所定値になったか否かの判定を行う。ステップＳ９で上限値に達するか、もしくはステップＳ４でのアクセル開度変化が±５度／ｓｅｃ以内に収まるか、もしくはステップＳ４〜Ｓ９のサイクルが３回以上となるまではステップＳ４〜Ｓ９を繰り返し実行する。

上記のステップＳ４〜Ｓ７、もしくはステップＳ４〜Ｓ９のルーチンによってステアリング操舵による走行抵抗増加分に対する上乗せトルクの適正値が定まる。

ステップＳ１０では、上乗せトルクが上記で定まった適正値となるように、車速と操舵角とからなる図２のマップを補正する。なお、補正後はメモリーに記憶しておき、次回計算時のステップＳ３で使用する。

また、ステップＳ１１、１２では図３に示すアイドルストップ解除発進時のオーバーシュート抑制トルクマップの補正を行う。

ここで、オーバーシュート抑制トルクについて説明する。

通常、エンジンを始動する際には、エンジンを確実に始動させるために、エンジン始動直後の発生トルクがアイドル運転時のトルクよりも大きくなるように燃料噴射量等を制御する。これをオーバーシュートと呼ぶ。そしてエンジンが始動した後に、徐々にアイドル運転時のトルクに近づけるという制御を行っている。

しかし、アイドルストップ車両において、アイドルストップ状態からエンジン始動して発進する際に同様の制御を行うと、通常、アイドルストップ状態では変速機がドライブレンジに入っているため、エンジンを確実に始動するための大きなトルクが車軸に伝達されて、車体に前後方向の加速度が作用する、いわゆる始動ショックが発生してしまう。

そこで、始動ショックを低減するために、アイドルストップ状態からのエンジン再始動時には、オーバーシュートするトルクを通常の始動時よりも抑制する必要がある。この通常オーバーシュートさせるトルクと抑制後のトルクの差をオーバーシュート抑制トルクと呼ぶ。

図３のオーバーシュート抑制トルクマップは、オーバーシュート抑制トルクをステアリング操舵角に割り付けたマップであり、操舵角が大きくなるほどオーバーシュート抑制トルクは小さくなっている。これは、操舵角が大きくなると前述したように走行抵抗が増大し、トルクがオーバーシュートしても始動ショックは走行抵抗によって低減されるからであり、また、オーバーシュートを抑制しすぎると、アイドルストップ解除発進時に走行抵抗を打ち消す分だけアクセルを踏みこまなければならず、エンジン再始動およびアクセル踏み込みに時間を要し、迅速な発進ができなくなるからである。

そこで、操舵角が大きくなるほど、つまり走行抵抗が大きくなるほどオーバーシュート抑制トルクを小さくしている。

ステップＳ１１、Ｓ１２でオーバーシュート抑制トルクマップの補正を行ったら、ステップＳ１０と同様にメモリーに記憶し、次回計算時には後述するステップＳ１３で使用する。

ステップＳ２でアイドルストップ状態であると判定された場合にはステップＳ１３に進み、操舵角から上記のオーバーシュート抑制トルクマップを検索してオーバーシュート抑制トルクを決定する。

ステップＳ１４では、エンジン再始動時のトルクをステップＳ１３で決定したオーバーシュート抑制トルクの分だけトルクを抑制するように点火時期等を設定して、アイドルストップ解除発進時に備える。

これにより、アイドルストップが解除された際に、速やかに発進することが可能となる。

上記制御により、速やかな発進を要求されるアイドルストップ解除発進時において、ステアリングの操舵角に拠らず、直進発進時と同様の発進応答性が得られる。また、走行中にステアリングが操舵された場合にも、ステアリング操舵による走行抵抗の増大を感じることなく、直進走行時と同様のアクセルコントロールで車両をコントロールすることができる。

以上により本実施形態では、エンジン１とエンジン始動および走行中のエンジンアシストを行うモータジェネレータ２とを備えたアイドルストップ車両において、車速およびステアリングの操舵角に応じてモータジェネレータ２の発生トルクを設定し、エンジン１のアシストを行うので、走行中にステアリングを操舵した場合でも、走行抵抗の増大を感じることなく、直進状態と同様のアクセルコントロールで車両をコントロールすることができる。また、アイドルストップ解除後の発進時にステアリングが操舵された状態であっても、操舵角に応じてエンジン再始動時のオーバーシュート抑制トルクを設定し、また、走行時と同様に操舵角に応じたモータジェネレータ２の発生トルクを設定してエンジン１のアシストを行うので、エンジン再始動から発進までの時間を短縮し、速やかな発進を行うことができる。

なお、モータジェネレータ２の機能はエンジン始動、エンジン１のアシスト、バッテリの充電に限られるわけではなく、エンジン１を停止した状態で走行するための駆動源として用いることも可能である。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

本発明は、エンジンとエンジン始動および車両の駆動を行うモータと、を併せ持つハイブリッド車両に適用可能である。また、エンジン出力にモータジェネレータによる上乗せトルクを加えるのに代えて、通常もモータ出力によって走行し、ステアリング操舵時には上乗せトルクの分だけ出力を増大させる、とすることによって、モータのみを駆動源とする電気自動車に適用することも可能である。

本実施形態のシステムの概略図である。 上乗せトルクマップである。 オーバーシュート抑制トルクマップである。 本実施形態の制御フローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ モータジェネレータ
３ 変速機
４ トルクコンバータ
５ プロペラシャフト
６ 差動装置
７ 車輪

Claims (5)

1. エンジンと、
   前記エンジンの始動用および車両の駆動源として用いられるモータと、を備え、
   所定の運転条件が成立した際に前記エンジンの自動停止・自動再始動を行うハイブリッド車両において、
   ステアリングの操舵角を検出する手段と、
   車速を検出する手段と、
   前記エンジンの出力を制御するエンジン出力制御手段と、
   ステアリングの操舵角および車速に応じて変化する走行抵抗を検出する走行抵抗検出手段と、
   前記走行抵抗検出手段の検出値に応じて前記モータの出力を変化させるモータ出力制御装置と、を備えることを特徴とする駆動力制御装置。
2. アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段を設け、
   前記モータ出力制御手段は、ステアリングの操舵角に応じた前記モータの出力を、前記アクセル開度検出手段の検出値に応じて補正する請求項１に記載の駆動力制御装置。
3. 前記モータの出力の補正は、前記アクセル開度検出手段によってステアリング操舵時に運転者がアクセルを所定値以上閉じる方向に操作する傾向を検知した場合には、前記モータの出力を減少させるように、また、所定値以上開く方向に操作する傾向を検知した場合には前記モータの出力を増大させるように補正する請求項２に記載の駆動力制御装置。
4. 前記モータ出力制御装置が、前記アクセル開度検出手段の検出値に応じた補正の結果を学習する機能を有する請求項２または３に記載の駆動力制御装置。
5. 前記エンジン出力制御装置は、エンジン再始動時にはアイドル運転状態よりも高いエンジン出力を発生するよう制御し、また、エンジン自動再始動時にステアリングが操舵された状態である場合には、操舵角に応じて変化する走行抵抗に応じて、アイドル運転時に比べて高めるエンジン出力を変化させる請求項１から４のいずれか一つに記載の駆動力制御装置。
   

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