丰田“普锐斯α”新技术：只通过改变软件便可抑制车辆纵摇速度

　　丰田于2011年5月上市了混合动力（HEV）微型面包车“普锐斯α”（图1）。丰田首次在HEV的主电池中配备了锂离子充电电池。另外，还采用了控制马达扭矩从而抑制车辆纵摇速度的技术。

 
图1：混合动力车“普锐斯α”
微型面包车“普锐斯”。照片中为备有第三排坐席的7座款。

　　“普锐斯α”沿用了“普锐斯”的混合动力系统，备有7座款和5座款两种车型。价格方面，5座款为235万日元起，7座款为300万日元起。两款车型的10·15模式燃效均为31.0km/L，月销售目标为3000辆。“普锐斯α”的车身尺寸为长4615×宽1775×高1575mm，轴距为2780mm。与普锐斯相比，长宽高分别扩大了155mm、30mm和85mm。丰田表示，“虽然普锐斯α的外观保留了普锐斯的设计特点，但尺寸比普锐斯大了不少”。5座款与普锐斯相同，在行李舱的后座下方配备了Ni-MH（镍氢）充电电池（图2）。而7座款如果在行李舱配备Ni-MH充电电池的话，就无法确保第三排坐席的空间，因此在驾驶席与副驾驶席之间的中控台内设置了锂离子充电电池（图3）。由于锂电池的体积能源密度大于Ni-MH充电电池，所以可设置在狭小的中控台内。

图2：行李舱
（a）使用第三排坐席时，由于电池没有配备在行李舱中，因此行李舱地板下面有60L容量的空间。（b）两排坐席的车型，可确保535L的宽敞行李舱容量。
 
图3：驾驶席周围
（a）7座款将锂离子充电电池配备在中控台内。（b）仪表等在液晶显示屏上显示。背照灯颜色从普锐斯的绿色改为亮度较高的白色，从而提高了视认性。

根据车轮速度推测纵摇速度

　　作为利用混合动力系统的新功能，普锐斯α采用了改变马达扭矩以抑制车身纵摇速度的“簧上减振控制”，由此将弹簧上1～2Hz的纵摇速度减小了几个百分点，提高了乘坐舒适性和操作稳定性。例如，如果车身的后轮侧下陷，就可以稍微减小车辆前部配备的马达的扭矩，使其不下陷。这样，在提高乘坐舒适度的同时，“车轮的载荷变化减小，轮胎能够充分发挥性能”（丰田控制系统先行开发部第1控制系统先行开发室组长板桥界儿）。

　　电装开发出了控制核心——纵摇速度的推测技术。利用电装的这项技术，可根据车轮的转数（车轮速度）计算车身纵摇速度。推测纵摇速度时，首先根据前轮的车轮速度传感器的输出来求出轮胎接地面的前后力。

　　只要知道了前后力，即可计算出悬挂和车辆的结合部所承受的力。然后只要求解由车身、悬挂和轮胎构成的车辆模型运动方程式，就能推测出纵摇速度（图4）。车轮速度传感器采用的是制动控制装置配备的产品，所以并没有因为采用簧上减振控制而追加硬件。板桥表示，“追加软件只提高了很少的成本，却可以提高乘坐舒适性及操作稳定性”。

图4：改变马达扭矩以抑制车身的纵摇速度
这项功能名为“簧上减振控制”。只改变软件即可抑制纵摇速度。

不仅是纵摇，还可以抑制横摆

　　丰田从2007年开始在“Avensis”的柴油发动机车型上采用簧上减振控制。据介绍，柴油发动机的扭矩响应性较高，计算弹簧上的动作后，即使改变发动机的扭矩，也可以充分控制。普锐斯α改进了Avensis采用的技术，可减少没有踩踏油门时的纵摇速度。使用柴油发动机时，不踩踏油门扭矩就不会改变，无法使用簧上减振控制。而使用马达时，即使没有踩踏油门踏板，也可控制扭矩。

　　另外，普锐斯α还追加了新功能，以驾驶时的车辆对角线为轴控制动作。减速并打方向盘转弯时，车身会向前俯冲并横摆。例如，向右转弯时，车辆前部下陷、左车轮侧翘起，车辆以右前轮和左后轮的直线为轴倾斜。沿对角线的动作会使翘起的一个车轮的接地负荷减小，从而影响转弯性能。所以在转弯时，通过控制马达扭矩，配合横摆的角度来减小纵摇速度，就可以减轻对角线上产生的横摆和纵摇变化。