豐田“普銳斯α”新技術(shù)：只通過改變軟件便可抑制車輛縱搖速度

　　豐田于2011年5月上市了混合動力（HEV）微型面包車“普銳斯α”（圖1）。豐田首次在HEV的主電池中配備了鋰離子充電電池。另外，還采用了控制馬達扭矩從而抑制車輛縱搖速度的技術(shù)。

圖1：混合動力車“普銳斯α”
微型面包車“普銳斯”。照片中為備有第三排坐席的7座款。

　　“普銳斯α”沿用了“普銳斯”的混合動力系統(tǒng)，備有7座款和5座款兩種車型。價格方面，5座款為235萬日元起，7座款為300萬日元起。兩款車型的10·15模式燃效均為31.0km/L，月銷售目標為3000輛。“普銳斯α”的車身尺寸為長4615×寬1775×高1575mm，軸距為2780mm。與普銳斯相比，長寬高分別擴大了155mm、30mm和85mm。豐田表示，“雖然普銳斯α的外觀保留了普銳斯的設(shè)計特點，但尺寸比普銳斯大了不少”。5座款與普銳斯相同，在行李艙的后座下方配備了Ni-MH（鎳氫）充電電池（圖2）。而7座款如果在行李艙配備Ni-MH充電電池的話，就無法確保第三排坐席的空間，因此在駕駛席與副駕駛席之間的中控臺內(nèi)設(shè)置了鋰離子充電電池（圖3）。由于鋰電池的體積能源密度大于Ni-MH充電電池，所以可設(shè)置在狹小的中控臺內(nèi)。

圖2：行李艙
（a）使用第三排坐席時，由于電池沒有配備在行李艙中，因此行李艙地板下面有60L容量的空間。（b）兩排坐席的車型，可確保535L的寬敞行李艙容量。

圖3：駕駛席周圍
（a）7座款將鋰離子充電電池配備在中控臺內(nèi)。（b）儀表等在液晶顯示屏上顯示。背照燈顏色從普銳斯的綠色改為亮度較高的白色，從而提高了視認性。

根據(jù)車輪速度推測縱搖速度

　　作為利用混合動力系統(tǒng)的新功能，普銳斯α采用了改變馬達扭矩以抑制車身縱搖速度的“簧上減振控制”，由此將彈簧上1～2Hz的縱搖速度減小了幾個百分點，提高了乘坐舒適性和操作穩(wěn)定性。例如，如果車身的后輪側(cè)下陷，就可以稍微減小車輛前部配備的馬達的扭矩，使其不下陷。這樣，在提高乘坐舒適度的同時，“車輪的載荷變化減小，輪胎能夠充分發(fā)揮性能”（豐田控制系統(tǒng)先行開發(fā)部第1控制系統(tǒng)先行開發(fā)室組長板橋界兒）。

　　電裝開發(fā)出了控制核心——縱搖速度的推測技術(shù)。利用電裝的這項技術(shù)，可根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)數(shù)（車輪速度）計算車身縱搖速度。推測縱搖速度時，首先根據(jù)前輪的車輪速度傳感器的輸出來求出輪胎接地面的前后力。

　　只要知道了前后力，即可計算出懸掛和車輛的結(jié)合部所承受的力。然后只要求解由車身、懸掛和輪胎構(gòu)成的車輛模型運動方程式，就能推測出縱搖速度（圖4）。車輪速度傳感器采用的是制動控制裝置配備的產(chǎn)品，所以并沒有因為采用簧上減振控制而追加硬件。板橋表示，“追加軟件只提高了很少的成本，卻可以提高乘坐舒適性及操作穩(wěn)定性”。

圖4：改變馬達扭矩以抑制車身的縱搖速度
這項功能名為“簧上減振控制”。只改變軟件即可抑制縱搖速度。

不僅是縱搖，還可以抑制橫擺

　　豐田從2007年開始在“Avensis”的柴油發(fā)動機車型上采用簧上減振控制。據(jù)介紹，柴油發(fā)動機的扭矩響應(yīng)性較高，計算彈簧上的動作后，即使改變發(fā)動機的扭矩，也可以充分控制。普銳斯α改進了Avensis采用的技術(shù)，可減少沒有踩踏油門時的縱搖速度。使用柴油發(fā)動機時，不踩踏油門扭矩就不會改變，無法使用簧上減振控制。而使用馬達時，即使沒有踩踏油門踏板，也可控制扭矩。

　　另外，普銳斯α還追加了新功能，以駕駛時的車輛對角線為軸控制動作。減速并打方向盤轉(zhuǎn)彎時，車身會向前俯沖并橫擺。例如，向右轉(zhuǎn)彎時，車輛前部下陷、左車輪側(cè)翹起，車輛以右前輪和左后輪的直線為軸傾斜。沿對角線的動作會使翹起的一個車輪的接地負荷減小，從而影響轉(zhuǎn)彎性能。所以在轉(zhuǎn)彎時，通過控制馬達扭矩，配合橫擺的角度來減小縱搖速度，就可以減輕對角線上產(chǎn)生的橫擺和縱搖變化。