説明

車両およびその制御方法

【課題】TCS制御を行い、駆動ホイールのスリップ量が設定数値以下に落ちてTCS制御を終了する時点で、モータの出力トルクが急に増加して発生する駆動ホイールのスリップと駆動系の振動を減少させることができる車両およびその制御方法を提供する。
【解決手段】本発明の車両は、駆動ホイールへのトルク伝達用モータを制御するモータ制御器、および前記駆動ホイールが地面とスリップすると判断される場合には、TSC制御を行い、前記駆動ホイールに伝達される回転力を減少させ、前記駆動ホイールが地面とスリップしないようにし、スリップが発生しないと判断される場合には、TCS制御を解除し、前記モータから前記駆動ホイールに伝達されるモータトルクを設定されたラインを沿って徐々に増加させるTCS制御器、を含むことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両およびその制御方法に係り、より詳しくは、走行中に駆動ホイール(タイヤ)が地面とスリップする場合、TCS制御器を利用してそのスリップ量を減少させて走行中の運転安定性を向上させる車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ハイブリッド車両は、互いに異なる2種類以上の動力源を効率的に組み合わせて車両を駆動させるものを意味し、大部分の場合は、燃料(ガソリンなど化石燃料)を燃焼させて回転力を得るエンジンとバッテリー電力で回転力を得る電気モータによって駆動される車両を意味する。
このようなハイブリッド車両は、エンジンのみならず電気モータを補助動力源として採択して排気ガスの低減および燃費向上を図ることができる未来型車両として、燃費を改善し、環境対応製品の開発という時代要請に応えてより活発な研究が行われている。
【0003】
ハイブリッド車両では、エンジン、電気モータ(駆動モータ)、自動変速機が一列に配列されるレイアウトを有する。特に、エンジンと駆動モータは、エンジンクラッチを介した状態で動力伝達可能に連結され、駆動モータと自動変速機は、互いに直結される。
また、始動時にエンジンに回転力を与える(即ち、クランキングトルクを出力する)統合型始動発電機であるISG(Integrated Starter and Generator)が前記エンジンに連結される。
このような構成において、エンジンクラッチがオープン(Open)されると、駆動モータにより駆動軸が駆動され、エンジンクラッチがロック(Lock)されると、エンジンと駆動モータにより駆動軸が駆動される。
【0004】
車両出発時や低速走行時には駆動モータによってのみ駆動力を得るが、初期出発時には、エンジンの効率がモータの効率に比べて落ちるため、エンジンよりは効率がよい駆動モータを使用して車両の初期出発(車両発進)することが車両の燃費の点で有利となる。車両出発後には、ISGがエンジンを始動してエンジン出力とモータ出力を同時に利用することができるようにする。
【0005】
このようにハイブリッド車両は、駆動のために駆動モータの回転力のみを利用する純粋電気自動車モードであるEV(Electric Vehicle)モード、およびエンジンの回転力を主動力としながら駆動モータの回転力を補助動力として利用するHEV(Hybrid Electric Vehicle)モードなどの運転モードで走行し、ISGによるエンジンの始動(Cranking)によりEVモードからHEVモードへのモード変換が行われる。
【0006】
ハイブリッド車両において、EVモードとHEVモードの間のモード変換は主な機能の一つであって、ハイブリッド車両の運転性、燃費、動力性能に影響を与える要素である。特に、エンジン、駆動モータ、自動変速機、ISG、クラッチが含まれているハイブリッドシステムでは、より精密なモード変換の制御が必須であり、走行状況に合う最適のモード変換アルゴリズムが必要である。
一方、TCS(traction control system)は、滑りやすい路面で駆動ホイールのスリップが発生する場合、ブレーキ油圧を印加したりモータの出力トルク(加速トルク)を低減させて駆動ホイールのスリップを最少化するものである。
【0007】
駆動ホイールのスリップを感知した場合、TCS制御器はブレーキの油圧を制御すると共に、モータの出力トルクを制御するが、駆動ホイールのスリップ量が設定数値以下に落ちると、TCS制御は解除される。TCS制御が解除される瞬間、モータで出力される出力トルク(加速トルク)が急に大きくなると、駆動ホイールのスリップ量が急に増加したり、駆動系が振動する問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2010−095098号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は、TCS制御を行い、駆動ホイールのスリップ量が設定数値以下に落ちてTCS制御を終了する時点で、モータの出力トルクが急に増加して発生する駆動ホイールのスリップと駆動系の振動を減少させることができる車両およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の車両は、駆動ホイールへのトルク伝達用モータを制御するモータ制御器、および前記駆動ホイールが地面とスリップすると判断される場合には、TSC制御を行い、前記駆動ホイールに伝達される回転力を減少させ、前記駆動ホイールが地面とスリップしないようにし、スリップが発生しないと判断される場合には、TCS制御を解除し、前記モータから前記駆動ホイールに伝達されるモータトルクを設定されたラインを沿って徐々に増加させるTCS制御器、を含むことを特徴とする。
【0011】
前記駆動ホイールにトルクを選択的に伝達する内燃機関を含むことを特徴とする。
【0012】
前記モータは、前記内燃機関と共に前記駆動ホイールにトルクを伝達することを特徴とする。
【0013】
電気が充電されたバッテリーを含み、前記モータは前記バッテリーの電気を利用して前記駆動ホイールにトルクを伝達することを特徴とする。
【0014】
前記バッテリーは、前記内燃機関により充電されることを特徴とする。
【0015】
前記バッテリーは、燃料電池であることを特徴とする。
【0016】
前記TCS制御器は、前記モータから前記駆動ホイールに伝達されるトルクを徐々に増加させる間、前記モータの回転速度を感知し、速度振動を演算し、前記モータ制御器は、前記モータが前記速度振動の反対方向にアクティブダンピングトルクを形成させるようにすることを特徴とする。
【0017】
また、本発明は、駆動ホイールが地面とスリップするか判断する段階、前記駆動ホイールが地面とスリップすると判断される場合には、TCS制御を行う段階、および前記駆動ホイールが地面とスリップしないと判断される場合には、前記TCS制御を解除し、モータから前記駆動ホイールに伝達される出力トルクを徐々に増加させる段階、を含むことを特徴とする。
【0018】
前記モータの回転速度を利用して速度振動を演算する段階、および前記速度振動に対して、前記モータの出力トルクを反対方向に形成し、前記速度振動を減少させるアクティブダンピングモードを行う段階、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明の車両によれば、TCS(traction control system)制御が解除される時、モータで出力されるモータトルクを設定された傾きで徐々に増加させることによって、駆動ホイールのスリップが防止でき、駆動系の振動が低減できる。
また、TCS制御が解除される時、モータの速度振動に反対となるアクティブダンピングトルク(active damping torque)を追加で発生させ、モータの速度振動を低減させ、駆動系の振動を迅速に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の実施形態による車両の概略図である。
【図2】本発明の実施形態による車両を制御するためのフローチャートである。
【図3】本発明の実施形態による車両のTCS制御を説明するグラフである。
【図4】本発明の実施形態による車両において、モータの振動成分を抽出する方法を示す図表である。
【図5】本発明の実施形態による車両において、モータの速度振動を抽出する過程を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態による車両の概略図である。
図1に示す通り、車両は、TCS制御器100、ブレーキ制御器110(図1では「ブレーキトルク制御器」と表示)、およびモータ制御器120(図1では「モータトルク制御器」と表示)を含み、ブレーキ制御器110はブレーキ112を制御し、モータ制御器120はモータ122を制御する。
【0022】
TCS制御器100は、車両の運転条件を感知し、車両の速度と駆動ホイールの回転速度を利用して駆動ホイール(タイヤ)のスリップが感知されると、ブレーキ制御器110とモータ制御器120を制御し、駆動ホイールのスリップを減少させる。このように、駆動ホイールのスリップを防止することをTCS制御(traction control system)と言う。
TCS制御が行われると、ブレーキ制御器110は、駆動ホイールのスリップを防止するためにブレーキ112を設定された力で作動させ、あるいはモータ制御器120は、同様に駆動ホイールのスリップを防止するためにモータ122で出力されるモータトルクを減少させてバッテリー充電を実施する。
本発明の実施形態において、前記TCS制御が解除される瞬間、モータ制御器120を利用してモータ122で出力されるモータトルクを徐々に増加させ、車両の駆動システムで発生される振動を減少させる。
【0023】
図2は、本発明の実施形態による車両を制御するためのフローチャートである。
図2に示す通り、段階S200で制御が開始され、段階S210でTCS制御が作動するか判断される。
TCS制御が作動すると判断されると、段階S220で出力トルクが調節される。ここで、駆動ホイールのスリップによるブレーキ要求トルクに応じてブレーキ制御器110によりブレーキ112が作動され、あるいはモータ制御器120によりモータ122で出力されるモータトルクが制御される。
【0024】
段階S230で駆動ホイールのスリップ量が設定された数値に低下すると、TCS制御が完了したか判断される。本発明の実施形態において、出力トルクはブレーキ112とモータ122により同時に制御される。
TCS制御が完了したと判断されると、段階S240で出力トルクを制御するが、この時、モータ122で出力されるモータトルクが一定の傾きに沿って変動するように制御する。
また、モータ122で出力されるモータトルクによる速度振動を減少させるためにアクティブダンピングトルクを追加で発生させる。このアクティブダンピングトルクについては図4、5を参照して後述する。
【0025】
図3は、本発明の実施形態による車両のTCS制御を説明するグラフである。
図3に示す通り、横軸は時間を示し、縦軸は駆動ホイールのスリップ量(WHEEL SLIP)とモータ122で出力されるモータトルク(TORQUE)を示す。
TCS制御に進入すると、TCS制御器100の要請量(A)が設定数値に減少し、モータ122で出力されるモータトルク(C)が減少する。ここで、モータ122は持続的に作動するため、モータトルク指令(B)は一定に維持される。
TCS制御が開始されると、駆動ホイールのスリップ量(D、WHEEL SLIP)が増加せずに減少し、そのスリップ量(D)が一定の数値以下に低下すると、TCS制御は解除される。
【0026】
前述のように、TCS制御が解除されると、TCS制御器100の要請量(A)が設定数値に増加し、モータ122で出力されるモータトルク(C)も増加する。
より詳細に説明すれば、モータトルク(C)は、一定の傾きを有するトルクプロファイリング(TORQUE PROFILING)ラインに沿って徐々に増加する。したがって、モータトルク(C)が急に増加することによって発生する振動を減少させる。
また、モータトルク(C)による速度振動を減少させるためにアクティブダンピングトルク(ACTIVE DAMPING TORQUE)を追加で発生させる。アクティブダンピングトルクは、モータ制御器120によりモータ122が追加で発生させるトルクである。
【0027】
図4は、本発明の実施形態による車両において、モータの振動成分を抽出する方法を示す図表であり、図5は、本発明の実施形態による車両において、モータの速度振動を抽出する過程を示すグラフである。
図4および図5に示す通り、#1は、モータ122の実際速度を示し、#2は、LPF1によりモータ122の実際速度をフィルタリングした速度ラインである。また、#3は、フィルタリング値と実際速度の間の速度偏差を示し、#4は、LPF2により速度偏差をフィルタリングした平均値である。なお、#5は、前記速度偏差と前記平均値を利用してモータ122の速度振動値を示す。
【0028】
前記速度振動値がプラスである場合は、モータ122の速度が増加する期間であり、前記速度振動値がマイナスである場合は、モータ122の速度が減少する期間である。
したがって、モータ制御器120は、モータ122を制御し、速度振動値によりアクティブダンピングトルク(active damping torque)を追加で発生させる。
前記アクティブダンピングトルクは、モータ122の速度振動値の反対方向のトルク(torque)をモータ122で追加で出力させるものであって、前記アクティブダンピングトルクにより速度振動値は最小になる。
本発明は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、および燃料電池自動車(FCEV)に選択的に適用される。
【0029】
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【0030】
100…TCS制御器
110…ブレーキ制御器、ブレーキトルク 制御器
112…ブレーキ
120…モータ制御器、モータトルク制御器
122…モータ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動ホイールへのトルク伝達用モータを制御するモータ制御器、および
前記駆動ホイールが地面とスリップすると判断される場合には、TSC制御を行い、前記駆動ホイールに伝達される回転力を減少させ、前記駆動ホイールが地面とスリップしないようにし、スリップが発生しないと判断される場合には、TCS制御を解除し、前記モータから前記駆動ホイールに伝達されるモータトルクを設定されたラインを沿って徐々に増加させるTCS制御器、
を含むことを特徴とする車両。
【請求項2】
前記駆動ホイールにトルクを選択的に伝達する内燃機関を含むことを特徴とする、請求項1に記載の車両。
【請求項3】
前記モータは、前記内燃機関と共に前記駆動ホイールにトルクを伝達することを特徴とする請求項2に記載の車両。
【請求項4】
電気が充電されたバッテリーを含み、前記モータは前記バッテリーの電気を利用して前記駆動ホイールにトルクを伝達することを特徴とする請求項2に記載の車両。
【請求項5】
前記バッテリーは、前記内燃機関により充電されることを特徴とする請求項4に記載の車両。
【請求項6】
前記バッテリーは、燃料電池であることを特徴とする請求項4に記載の車両。
【請求項7】
前記TCS制御器は、前記モータから前記駆動ホイールに伝達されるトルクを徐々に増加させる間、前記モータの回転速度を感知し、速度振動を演算し、前記モータ制御器は、前記モータが前記速度振動の反対方向にアクティブダンピングトルクを形成させるようにすることを特徴とする請求項1に記載の車両。
【請求項8】
駆動ホイールが地面とスリップするか判断する段階、
前記駆動ホイールが地面とスリップすると判断される場合には、TCS制御を行う段階、および
前記駆動ホイールが地面とスリップしないと判断される場合には、前記TCS制御を解除し、モータから前記駆動ホイールに伝達される出力トルクを徐々に増加させる段階、
を含むことを特徴とする車両の制御方法。
【請求項9】
前記モータの回転速度を利用して速度振動を演算する段階、および
前記速度振動に対して、前記モータの出力トルクを反対方向に形成し、前記速度振動を減少させるアクティブダンピングモードを行う段階、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の車両の制御方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−232729(P2012−232729A)
【公開日】平成24年11月29日(2012.11.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−268323(P2011−268323)
【出願日】平成23年12月7日(2011.12.7)
【出願人】(591251636)現代自動車株式会社 (1,064)
【Fターム(参考)】