CN103635351B - 车辆用驱动装置 - Google Patents
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Abstract
后轮驱动装置(1)具备:与左后轮(LWr)连结的电动机(2A);与右后轮(RWr)连结的电动机(2B);以及对电动机(2A、2B)进行控制的控制装置(8)。控制装置(8)基于第一关系、第二关系、第三关系中的、第一关系和第二关系的至少一方及第三关系,以满足第三关系作为第一优先的方式控制电动机(2A、2B),第一关系包括左后轮转矩与右后轮转矩之和、或左电动转矩与右电动转矩之和、或左后轮驱动力与右后轮驱动力之和、或左电动驱动力与右电动驱动力之和,第二关系包括左后轮转矩与右后轮转矩之差、或左电动转矩与右电动转矩之差、或左后轮驱动力与右后轮驱动力之差、或左电动驱动力与右电动驱动力之差,第三关系包括由电动机(2A)产生或消耗的电力即左电力与由电动机(2B)产生或消耗的电力即右电力之和。
Description
技术领域
本发明涉及一种设有与左车轮连结的左电动发电机和与右车轮连结的右电动发电机的车辆用驱动装置。
背景技术
在专利文献1中记载了如下技术:在设有与左车轮连结的左电动发电机和与右车轮连结的右电动发电机的车辆用驱动装置中,与转向对应使一方的电动发电机作为电动机而进行工作,同时使另一方的电动发电机作为发电机而进行工作,由此能够有效地利用电力,能够减小蓄电池容量。
另外,在专利文献2中记载了如下技术:在设有独立地驱动左右的后轮的电动发电机的车辆用驱动装置中,为了无论在蓄电池的充电状况为何种情况下,都产生满足驾驶员的驾驶要求且最适合于车辆的行驶的横摆力矩,而输出左右后轮的转矩。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本国特开2006-166508号公报
专利文献2:日本国特开2007-210586号公报
发明的概要
发明要解决的课题
然而,搭载于车辆的蓄电池等的状态因温度的不同或失灵而有时需要使左电动发电机与右电动发电机的电力收支在左右之间成立。相对于此,在专利文献1所记载的车辆用驱动装置中,意图通过作为发电机而工作的电动发电机的发电电力来提供作为电动机而工作的电动发电机消耗的电力的大部分,而不是以电力为目标进行优先控制的车辆用驱动装置。而且,在专利文献2记载的车辆用驱动装置中,也不是以电力为目标进行优先控制的车辆用驱动装置。
发明内容
本发明鉴于上述课题而提出,其目的在于提供一种能够满足电力的要求,且能够抑制电力陷入过度或不足状态或者对电系统带来损伤的情况的车辆用驱动装置。
解决方案
为了实现上述的目的,本发明的第一方面涉及一种车辆用驱动装置(例如,后述的实施方式的后轮驱动装置1),其具备:
与车辆的左车轮(例如,后述的实施方式的左后轮LWr)连结的左电动发电机(例如,后述的实施方式的电动机2A);
与车辆的右车轮(例如,后述的实施方式的右后轮RWr)连结的右电动发电机(例如,后述的实施方式的电动机2B);以及
对所述左电动发电机和右电动发电机进行控制的控制装置(例如,后述的实施方式的控制装置8),
所述车辆用驱动装置的特征在于,
所述控制装置进行电力优先控制,该电力优先控制中,基于第一关系、第二关系、第三关系中的、所述第一关系和所述第二关系的至少一方及所述第三关系,以满足所述第三关系作为第一优先的方式控制所述左电动发电机和所述右电动发电机,
所述第一关系包括左车轮转矩与右车轮转矩之和、或左电动发电机转矩与右电动发电机转矩之和、或左车轮驱动力与右车轮驱动力之和、或左电动发电机驱动力与右电动发电机驱动力之和,
所述第二关系包括左车轮转矩与右车轮转矩之差、或左电动发电机转矩与右电动发电机转矩之差、或左车轮驱动力与右车轮驱动力之差、或左电动发电机驱动力与右电动发电机驱动力之差,
所述第三关系包括由所述左电动发电机产生或消耗的电力即左电力与由所述右电动发电机产生或消耗的电力即右电力之和。
另外,本发明的第二方面以第一方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述车辆用驱动装置还具备与所述左电动发电机和所述右电动发电机电连接的电力源(例如,后述的实施方式的蓄电池9、电动机5),
根据所述电力源的状态,进行所述电力优先控制。
另外,本发明的第三方面以第二方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述电力源为蓄电池(例如,后述的实施方式的蓄电池9),根据所述蓄电池的状态,进行所述电力优先控制。
另外,本发明的第四方面以第三方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述电力优先控制在所述蓄电池的蓄电状态为规定以下时,在电力的产生为正的情况下,以使所述第三关系的所述左电力与所述右电力之和成为零以上的方式进行控制。
另外,本发明的第五方面以第三方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述电力优先控制在所述蓄电池的蓄电状态为规定以上时,在电力的产生为正的情况下,以使所述第三关系的所述左电力与所述右电力之和成为零以下的方式进行控制。
另外,本发明的第六方面以第三方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述电力优先控制根据所述蓄电池的允许输入输出,以使所述第三关系的所述左电力与所述右电力之和成为所述允许输入输出的范围内的方式进行控制。
另外,本发明的第七方面以第三方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述电力优先控制在所述蓄电池的温度为规定以下时,以使所述第三关系的所述左电力与所述右电力之和成为零的方式进行控制。
另外,本发明的第八方面以第三方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述电力优先控制在检测到所述蓄电池的失灵时,以使所述第三关系的所述左电力与所述右电力之和成为零的方式进行控制。
另外,本发明的第九方面以第二方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述电力源是与所述左电动发电机和所述右电动发电机不同的另一电动发电机(例如,后述的实施方式的电动机5),根据所述另一电动发电机的状态,进行所述电力优先控制。
另外,本发明的第十方面以第九方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述电力优先控制在所述另一电动发电机的发电状态为规定以下时,在电力的产生为正的情况下,以使所述第三关系的所述左电力与所述右电力之和成为零以上的方式进行控制。
另外,本发明的第十一方面以第九方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述电力优先控制根据所述另一电动发电机的允许发电输出,以使所述第三关系的所述左电力与所述右电力之和成为所述允许发电输出的范围内的方式进行控制。
另外,本发明的第十二方面以第九方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述电力优先控制在检测到所述另一电动发电机的失灵时或所述另一电动发电机为动力运转状态时,在电力的产生为正的情况下,以使所述第三关系的所述左电力与所述右电力之和成为零以上的方式进行控制。
另外,本发明的第十三方面以第一方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述电力优先控制以使所述第三关系的所述左电力与所述右电力之和成为零的方式进行控制。
另外,本发明的第十四方面以第一方面所记载的结构为基础,其特征在于,
所述电力优先控制以使所述第三关系的所述左电力与所述右电力之和成为规定的目标电力的方式进行控制。
另外,本发明的第十五方面以第一方面所记载的结构为基础,其特征在于,
在所述电力优先控制中,以满足所述第一关系作为第二优先的方式控制所述左电动发电机和所述右电动发电机。
另外,本发明的第十六方面以第十五方面所记载的结构为基础,其特征在于,
在车辆的减速时,将所述第三关系作为第一优先,将所述第一关系作为第二优先。
另外,本发明的第十七方面以第一方面所记载的结构为基础,其特征在于,
在所述电力优先控制中,进行以满足所述第二关系作为第二优先的方式控制所述左电动发电机和所述右电动发电机的电力优先控制。
另外,本发明的第十八方面以第十七方面所记载的结构为基础,其特征在于,
在车辆的加速时,将所述第三关系作为第一优先,将所述第二关系作为第二优先。
另外,本发明的第十九方面以第一至第十八方面中任一方面所记载的结构为基础,其特征在于,
在所述左车轮与所述左电动发电机的动力传递路径上设置左变速器(例如,后述的实施方式的行星齿轮式减速器12A),
在所述右车轮与所述右电动发电机的动力传递路径上设置右变速器(例如,后述的实施方式的行星齿轮式减速器12B),
所述左变速器和所述右变速器分别是由第一旋转要素至第三旋转要素构成的行星齿轮式变速器,
在所述左变速器和所述右变速器的第一旋转要素(例如,后述的实施方式的太阳齿轮21A、21B)上分别连接所述左电动发电机及所述右电动发电机,
在所述第二旋转要素(例如,后述的实施方式的行星齿轮架23A、23B)上分别连接所述左车轮及右车轮,
所述第三旋转要素(例如,后述的实施方式的内齿轮24A、24B)彼此相互连结,
在所述第三旋转要素上并列地设置断接机构(例如,后述的实施方式的液压制动器60A、60B)和单向动力传递机构(例如,后述的实施方式的单向离合器50),该断接机构通过分离或接合,将由所述左电动发电机和所述右电动发电机构成的电动发电机侧与由所述左车轮和所述右车轮构成的车轮侧形成为隔断状态或连接状态,该单向动力传递机构在电动发电机侧的顺向的旋转动力向车轮侧输入时成为卡合状态,且在电动发电机侧的逆向的旋转动力向车轮侧输入时成为非卡合状态,在车轮侧的顺向的旋转动力向电动发电机侧输入时成为非卡合状态,且在车轮侧的逆向的旋转动力向电动发电机侧输入时成为卡合状态。
另外,本发明的第二十方面以第十九方面所记载的结构为基础,其特征在于,
在电力的产生为正的情况下,在所述第三关系的所述左电力与所述右电力之和为零以上时,将所述断接机构接合。
另外,本发明的第二十一方面以第十九方面所记载的结构为基础,其特征在于,
在电力的产生为正的情况下,在所述第三关系的所述左电力与所述右电力之和为小于零以下的规定值时,将所述断接机构分离。
另外,本发明的第二十二方面以第十九至第二十一方面中任一方面记载的结构为基础,其特征在于,
所述行星齿轮式变速器中,所述第一旋转要素为太阳齿轮,所述第二旋转要素为行星齿轮架,所述第三旋转要素为内齿轮。
为了实现上述的目的,本发明的第二十三方面涉及一种车辆用驱动装置(例如,后述的实施方式的后轮驱动装置1),其具备:
与车辆的左车轮(例如,后述的实施方式的左后轮LWr)连结的左电动发电机(例如,后述的实施方式的电动机2A);
与车辆的右车轮(例如,后述的实施方式的右后轮RWr)连结的右电动发电机(例如,后述的实施方式的电动机2B);以及
对所述左电动发电机和右电动发电机进行控制的控制装置(例如,后述的实施方式的控制装置8),
所述车辆用驱动装置的特征在于,
所述控制装置进行电力优先控制,该电力优先控制中,基于由所述左电动发电机产生或消耗的电力即左电力与由所述右电动发电机产生或消耗的电力即右电力之和,来控制所述左电动发电机和所述右电动发电机。
发明效果
根据本发明的第一方面,能够满足电力的要求,能够减少电力陷入过度或不足状态或者对电力系统带来损伤的可能性。
根据本发明的第二方面,通过根据电力源的状态进行电力优先控制,由此能够避免在不必要时进行电力优先控制的情况。
根据本发明的第三方面,能够预先蓄积电力,通过根据蓄电池的状态进行电力优先控制,由此能够相对于蓄电池而适当地驱动左右电动发电机。
根据本发明的第四方面,在蓄电状态为规定以下时,通过形成为左电力与右电力之和为零以上、即再生电力比动力运转电力多的状态,由此能够使蓄电池中不消耗电力而蓄电。
根据本发明的第五方面,在蓄电状态为规定以上时,通过形成为左电力与右电力之和为零以下、即动力运转电力比再生电力多的状态,由此能够使蓄电池中不蓄积电力而消耗电力,能够抑制过充电状态。
根据本发明的第六方面,能够在蓄电池的允许输入输出的范围内供给接受电力。
根据本发明的第七方面,能够消除低温时的从蓄电池的电力的流出和电力的流入,即使在低温时也能够驱动左右电动发电机。
根据本发明的第八方面,能够消除蓄电池的失灵时的从蓄电池的电力的流出和电力的流入,即使在蓄电池失灵时也能够驱动左右电动发电机。
根据本发明的第九方面,能够与另一电动发电机进行供给接受电力,通过根据另一电动发电机的状态进行电力优先控制,由此能够相对于另一电动发电机而适当地驱动左右电动发电机。
根据本发明的第十方面,能够避免电力不足。
根据本发明的第十一方面,能够在另一电动发电机的允许发电输出的范围内接受电力。
根据本发明的第十二方面,即使在另一电动发电机失灵时或电动发电机为动力运转状态,也能够驱动左右电动发电机。
根据本发明的第十三方面,由于左右电动发电机的电力收支相符,因此不会发生来自蓄电池或另一电动发电机的电力供给、或向该蓄电池或另一电动发电机的电量供给,从而无论蓄电池或另一电动发电机的状况如何,都能够驱动左右电动发电机。
根据本发明的第十四方面,通过左右电动发电机的电力收支,能够满足规定的目标电力,即使蓄电池或另一电动发电机不正常也能够应对。
根据本发明的第十五方面,能够满足电力的要求,且同时满足前后方向的转矩要求,从而通过性、稳定性得以提高。
根据本发明的第十六方面,在减速时,使前后方向的转矩要求比转弯方向的转矩要求等优先(第二优先),因此能够稳定地减速。
根据本发明的第十七方面,能够满足电力的要求,且同时满足转弯方向的转矩要求,从而转弯性得以提高。
根据本发明的第十八方面,在加速时,使转弯方向的转矩要求比前后方向的转矩要求等优先(第二优先),因此能够在提高转弯性的同时进行加速。
根据本发明的第十九方面,通过将断接机构分离,能够对电动发电机侧与车轮侧的动力传递进行切断或连接。而且,由于与断接机构并列地具备单向动力传递机构,因此例如在电动发电机侧的顺向的旋转动力向车轮侧输入而单向动力传递机构成为卡合状态时,利用单向动力传递机构能够进行动力传递,从而能够将断接机构分离或减弱接合力。
根据本发明的第二十方面,在左右电力和为零以上时,由于损失的保持均衡而再生转矩必然增大,因此通过将断接机构接合,能够可靠地进行电动发电机侧与车轮侧的转矩传递。
根据本发明的第二十一方面,在左右电力和小于零且动力运转转矩增大时,即使将断接机构分离,也能够进行电动发电机侧与车轮侧的转矩传递。
根据本发明的第二十二方面,能够实现省空间化。
根据本发明的第二十三方面,能够满足电力的要求,能够减少电力陷入过度或不足状态或者对电力系统带来损伤的可能性。
附图说明
图1是表示能够搭载本发明的车辆用驱动装置的车辆的一实施方式即混合动力车辆的简要结构的框图。
图2是后轮驱动装置的一实施方式的纵向剖视图。
图3是图2所示的后轮驱动装置的局部放大图。
图4是对液压制动器进行控制的液压控制装置的液压回路图,是表示未供给液压的状态的液压回路图。
图5(a)是低压油路切换阀位于低压侧位置时的说明图,图5(b)是低压油路切换阀位于高压侧位置时的说明图。
图6(a)是制动油路切换阀位于闭阀位置时的说明图,图6(b)是制动油路切换阀位于开阀位置时的说明图。
图7(a)是电磁阀的非通电时的说明图,图7(b)是电磁阀的通电时的说明图。
图8是行驶中且液压制动器的分离状态(EOP:低压模式)下的液压控制装置的液压回路图。
图9是液压制动器的弱接合状态(EOP:低压模式)下的液压控制装置的液压回路图。
图10是液压制动器的接合状态(EOP:高压模式)下的液压控制装置的液压回路图。
图11是配合电动机的工作状态和液压回路的状态而对车辆状态下的前轮驱动装置与后轮驱动装置的关系进行记载的表。
图12是停车中的后轮驱动装置的速度共线图。
图13是前进低车速时的后轮驱动装置的速度共线图。
图14是前进中车速时的后轮驱动装置的速度共线图。
图15是减速再生时的后轮驱动装置的速度共线图。
图16是前进高车速时的后轮驱动装置的速度共线图。
图17是后退时的后轮驱动装置的速度共线图。
图18是车辆转弯中的后轮驱动装置的速度共线图,(a)是再生驱动力比动力运转驱动力大的情况,(b)是动力运转驱动力比再生驱动力大的情况。
图19是用于说明车辆转弯时的电力收支的图,(a)是转矩优先控制的图,(b)是电力优先控制的图。
具体实施方式
首先,基于图1~图3,说明本发明的车辆用驱动装置的一实施方式。
本发明的车辆用驱动装置将电动机作为车轴驱动用的驱动源,例如,使用在图1所示的驱动系统的车辆中。在以下的说明中,以使用车辆用驱动装置作为后轮驱动用的情况为例进行说明,但也可以使用于前轮驱动用。
图1所示的车辆3是在车辆前部具有将内燃机4和电动机5串联连接而成的驱动装置6(以下,称为前轮驱动装置)的混合动力车辆,该前轮驱动装置6的动力经由变速器7向前轮Wf传递,另一方面,与该前轮驱动装置6分开而设置在车辆后部的驱动装置1(以下,称为后轮驱动装置)的动力向后轮Wr(RWr、LWr)传递。前轮驱动装置6的电动机5和后轮Wr侧的后轮驱动装置1的电动机2A、2B与蓄电池9电连接,能够进行来自蓄电池9的电力供给和向蓄电池9的能量再生。符号8是用于进行车辆整体的各种控制的控制装置。
图2是表示后轮驱动装置1的整体的纵向剖视图,在该图中,10A、10B是车辆3的后轮Wr侧的左右的车轴,沿车宽方向配置在同轴上。后轮驱动装置1的减速器壳体11整体形成为大致圆筒状,在其内部,车轴驱动用的电动机2A、2B和对该电动机2A、2B的驱动旋转进行减速的行星齿轮式减速器12A、12B与车轴10A、10B配置在同轴上。该电动机2A及行星齿轮式减速器12A作为驱动左后轮LWr的左车轮驱动装置发挥功能,电动机2B及行星齿轮式减速器12B作为驱动右后轮RWr的右车轮驱动装置发挥功能,电动机2A及行星齿轮式减速器12A与电动机2B及行星齿轮式减速器12B在减速器壳体11内沿着车宽方向左右对称配置。并且,减速器壳体11由车辆3的作为骨架的未图示的车架支承。
在减速器壳体11的左右两端侧内部分别固定有电动机2A、2B的定子14A、14B,在该定子14A、14B的内周侧配置有可旋转的环状的转子15A、15B。在转子15A、15B的内周部结合有围绕车轴10A、10B的外周的圆筒轴16A、16B,该圆筒轴16A、16B以与车轴10A、10B同轴且能够相对旋转的方式经由轴承19A、19B支承在减速器壳体11的端部壁17A、17B和中间壁18A、18B上。而且,在圆筒轴16A、16B的一端侧的外周且减速器壳体11的端部壁17A、17B设有分解器20A、20B,该分解器20A、20B用于将转子15A、15B的旋转位置信息向电动机2A、2B的控制器(未图示)进行反馈。
另外,行星齿轮式减速器12A、12B具备太阳齿轮21A、21B、与该太阳齿轮21啮合的多个行星齿轮22A、22B、对这些行星齿轮22A、22B进行支承的行星齿轮架23A、23B、与行星齿轮22A、22B的外周侧啮合的内齿轮24A、24B,从太阳齿轮21A、21B输入电动机2A、2B的驱动力,减速后的驱动力通过行星齿轮架23A、23B输出。
太阳齿轮21A、21B一体地形成于圆筒轴16A、16B。而且,例如图3所示,行星齿轮22A、22B是具有与太阳齿轮21A、21B直接啮合的大径的第一小齿轮26A、26B和比该第一小齿轮26A、26B小径的第二小齿轮27A、27B的双联小齿轮,所述第一小齿轮26A、26B和第二小齿轮27A、27B以同轴且沿轴向错开的状态一体形成。该行星齿轮22A、22B由行星齿轮架23A、23B支承,行星齿轮架23A、23B经由轴承33A、33B而由中间壁18A、18B支承,并且,其轴向内侧端部向径向内侧延伸而与车轴10A、10B花键嵌合且被支承为能够与车轴10A、10B一体旋转。
需要说明的是,中间壁18A、18B对收容电动机2A、2B的电动机收容空间和收容行星齿轮式减速器12A、12B的减速器空间进行分隔,且以彼此的轴向间隔从外径侧向内径侧变宽的方式弯曲构成。而且,在中间壁18A、18B的内径侧且在行星齿轮式减速器12A、12B侧配置支承行星齿轮架23A、23B的轴承33A、33B,并且在中间壁18A、18B的外径侧且在电动机2A、2B侧配置定子14A、14B用的集电环(bus ring)41A、41B(参照图2)。
内齿轮24A、24B具备:内周面与小径的第二小齿轮27A、27B啮合的齿轮部28A、28B;比齿轮部28A、28B小径,且在减速器壳体11的中间位置彼此对置配置的小径部29A、29B;将齿轮部28A、28B的轴向内侧端部和小径部29A、29B的轴向外侧端部沿径向连结的连结部30A、30B。在该实施方式的情况下,内齿轮24A、24B的最大半径设定成比第一小齿轮26A、26B的距车轴10A、10B的中心的最大距离小。小径部29A、29B分别与后述的单向离合器50的内圈51花键嵌合,内齿轮24A、24B与单向离合器50的内圈51一体旋转。
然而,在减速器壳体11与内齿轮24A、24B之间确保有圆筒状的空间部,在该空间部内,构成对内齿轮24A、24B进行制动的制动机构的液压制动器60A、60B配置成与第一小齿轮26A、26B在径向上重叠,且与第二小齿轮27A、27B在轴向上重叠。液压制动器60A、60B中,与在减速器壳体11的内径侧沿轴向延伸的筒状的外径侧支承部34的内周面进行了花键嵌合的多个固定板35A、35B和与内齿轮24A、24B的外周面进行了花键嵌合的多个旋转板36A、36B沿轴向交替配置,这些板35A、35B、36A、36B通过环状的活塞37A、37B进行接合及分离操作。活塞37A、37B以进退自如的方式收容在环状的液压缸室38A、38B内,该液压缸室38A、38B形成在从减速器壳体11的中间位置向内径侧延伸设置的左右分割壁39、由左右分割壁39连结的外径侧支承部34及内径侧支承部40之间,通过向液压缸室38A、38B的高压油的导入来使活塞37A、37B前进,通过从液压缸室38A、38B排出油来使活塞37A、37B后退。需要说明的是,液压制动器60A、60B与电动液压泵70连接。
另外,更详细而言,活塞37A、37B在轴向前后具有第一活塞壁63A、63B和第二活塞壁64A、64B,这些活塞壁63A、63B、64A、64B由圆筒状的内周壁65A、65B连结。因此,虽然在第一活塞壁63A、63B与第二活塞壁64A、64B之间形成有向径向外侧开口的环状空间,但该环状空间由固定在液压缸室38A、38B的外壁内周面上的分隔构件66A、66B沿轴向左右分隔。减速器壳体11的左右分割壁39与第二活塞壁64A、64B之间作为直接导入高压油的第一工作室S1(参照图4),分隔构件66A、66B与第一活塞壁63A、63B之间作为通过形成在内周壁65A、65B上的贯通孔而与第一工作室S1导通的第二工作室S2(参照图4)。第二活塞壁64A、64B与分隔构件66A、66B之间与大气压导通。
在该液压制动器60A、60B中,从后述的液压回路71向第一工作室S1和第二工作室S2导入油,通过作用在第一活塞壁63A、63B和第二活塞壁64A、64B上的油的压力能够使固定板35A、35B与旋转板36A、36B相互压紧。因此,通过轴向左右的第一、第二活塞壁63A、63B、64A、64B能够获得大的受压面积,因此能够在抑制活塞37A、37B的径向的面积的状态下得到对固定板35A、35B和旋转板36A、36B的大的压紧力。
在该液压制动器60A、60B的情况下,固定板35A、35B由从减速器壳体11延伸出的外径侧支承部34支承,而旋转板36A、36B由内齿轮24A、24B支承,因此当两板35A、35B、36A、36B被活塞37A、37B压紧时,通过两板35A、35B、36A、36B间的摩擦接合,而对内齿轮24A、24B作用制动力并将其固定,若从该状态将活塞37A、37B产生的接合分离,则允许内齿轮24A、24B的自由旋转。
即,液压制动器60A、60B作为对内齿轮24A、24B的旋转进行限制的旋转限制机构,在接合时将内齿轮24A、24B锁定,从而使第一及第二电动机2A、2B与后轮Wr的动力传递路径成为能够进行动力传递的连接状态,在分离时允许内齿轮24A、24B的旋转,从而使第一及第二电动机2A、2B与后轮Wr的动力传递路径成为不能进行动力传递的隔断状态。
另外,在轴向上对置的内齿轮24A、24B的连结部30A、30B之间也确保有空间部,在该空间部内配置有对内齿轮24A、24B仅传递一方向的动力且隔断另一方向的动力的单向离合器50。单向离合器50是在内圈51与外圈52之间夹设有多个楔块53的部件,其内圈51通过花键嵌合而与内齿轮24A、24B的小径部29A、29B一体旋转。而且,外圈52由内径侧支承部40定位并止旋。
在车辆3通过电动机2A、2B的动力进行前进时,单向离合器50卡合而将内齿轮24A、24B的旋转锁定。更具体地进行说明时,单向离合器50在电动机2A、2B侧的顺向(使车辆3前进时的旋转方向)的旋转动力向后轮Wr侧输入时成为卡合状态,且在电动机2A、2B侧的逆向的旋转动力向后轮Wr侧输入时成为非卡合状态,在后轮Wr侧的顺向的旋转动力向电动机2A、2B侧输入时成为非卡合状态,且在后轮Wr侧的逆向的旋转动力向电动机2A、2B侧输入时成为卡合状态。换言之,单向离合器50在非卡合时允许基于第一及第二电动机2A、2B的逆向的转矩产生的内齿轮24A、24B的一方向的旋转,在卡合时限制基于第一及第二电动机2A、2B的顺向的转矩产生的内齿轮24A、24B的逆向的旋转。需要说明的是,逆向的转矩是指使逆向的旋转增加的方向的转矩或使顺向的旋转减少的方向的转矩。
这样,在本实施方式的后轮驱动装置1中,在电动机2A、2B与后轮Wr的动力传递路径上并列设置单向离合器50和液压制动器60A、60B。需要说明的是,液压制动器60A、60B无需设置2个,可以仅在一方设置液压制动器,并将另一方的空间作为通气室使用。
接下来,参照图4~图7,说明构成后轮驱动装置1的液压控制装置的液压回路。
液压回路71能够将从配设于油底壳80的吸入口70a吸入且从电动液压泵70喷出的油经由低压油路切换阀73和制动油路切换阀74向液压制动器60A、60B的第一工作室S1供给,并且能够经由低压油路切换阀73向电动机2A、2B及行星齿轮式减速器12A、12B等的润滑·冷却部91供给。在减速器壳体11上积存有从电动液压泵70喷出且向电动机2A、2B及行星齿轮式减速器12A、12B等的润滑·冷却部91供给的油。行星齿轮架23A、23B的下部和电动机2A、2B的下部浸在油中。电动液压泵70能够通过由无位置传感器·无电刷直流电动机构成的电动机90以高压模式和低压模式这至少两个模式进行运转(工作),且由PID控制来控制,而且在各个模式下能够调整液压。需要说明的是,符号92是检测制动器油路77的油温及液压的传感器。
低压油路切换阀73与构成管线油路75的电动液压泵70侧的第一管线油路75a、构成管线油路75的制动油路切换阀74侧的第二管线油路75b、以及第一低压油路76a、第二低压油路76b连接,其中,该第一低压油路76a与润滑·冷却部91连通,该第二低压油路76b与润滑·冷却部91连通。而且,低压油路切换阀73具备:使第一管线油路75a与第二管线油路75b始终连通,并使管线油路75选择性地与第一低压油路76a或第二低压油路76b连通的阀芯73a;对阀芯73a朝向连通管线油路75和第一低压油路76a的方向(图4中的右方)施力的弹簧73b;利用管线油路75的液压对阀芯73a朝向连通管线油路75和第二低压油路76b的方向(图4中的左方)按压的油室73c。因此,阀芯73a由弹簧73b朝向连通管线油路75和第一低压油路76a的方向(图4中的右方)施力,且由向图中右端的油室73c输入的管线油路75的液压朝向连通管线油路75和第二低压油路76b的方向(图4中的左方)按压。
在此,弹簧73b的作用力如下这样设定:在电动液压泵70以低压模式运转中,在向油室73c输入的管线油路75的液压的作用下,如图5(a)所示,阀芯73a不移动,将管线油路75从第二低压油路76b隔断并使管线油路75与第一低压油路76a连通(以下,将图5(a)的阀芯73a的位置称为低压侧位置),在电动液压泵70以高压模式运转中,在向油室73c输入的管线油路75的液压的作用下,如图5(b)所示,阀芯73a移动,将管线油路75从第一低压油路76a隔断并使管线油路75与第二低压油路76b连通(以下,将图5(b)的阀芯73a的位置称为高压侧位置)。
制动油路切换阀74与构成管线油路75的第二管线油路75b、制动油路77连接,并经由高位排泄管78而与积存部79连接,其中,该制动油路77与液压制动器60A、60B连接。而且,制动油路切换阀74具备:将第二管线油路75b与制动油路77连通·隔断的阀芯74a;对阀芯74a朝向将第二管线油路75b与制动油路77隔断的方向(图4中的右方)施力的弹簧74b;利用管线油路75的液压对阀芯74a朝向连通第二管线油路75b和制动油路77的方向(图4中的左方)按压的油室74c。因此,阀芯74a由弹簧74b朝向将第二管线油路75b与制动油路77隔断的方向(图4中的右方)施力,且能够通过向油室74c输入的管线油路75的液压朝向连通第二管线油路75b和制动油路77的方向(图4中的左方)按压。
弹簧74b的作用力如下这样设定:在电动液压泵70以低压模式及高压模式运转中,在向油室74c输入的管线油路75的液压的作用下,使阀芯74a从图6(a)的闭阀位置向图6(b)的开阀位置移动,将制动油路77从高位排泄管78隔断并使制动油路77与第二管线油路75b连通。即,无论电动液压泵70以低压模式运转还是以高压模式运转,向油室74c输入的管线油路75的液压均超过弹簧74b的作用力,将制动油路77从高位排泄管78隔断并使制动油路77与第二管线油路75b连通。
在将第二管线油路75b与制动油路77隔断的状态下,液压制动器60A、60B经由制动油路77和高位排泄管78而与积存部79连通。在此,积存部79配设于在铅垂方向上比油底壳80高的位置,更优选积存部79的铅垂方向最上部配设于在铅垂方向上比液压制动器60A、60B的第一工作室S1的铅垂方向最上部与铅垂方向最下部的中分点高的位置。因此,在制动油路切换阀74闭阀的状态下,积存在液压制动器60A、60B的第一工作室S1内的油不直接向油底壳80排出,而向积存部79排出并蓄积在积存部79中。需要说明的是,从积存部79溢出的油向油底壳80排出。而且,高位排泄管78的积存部侧端部78a与积存部79的底面连接。
制动油路切换阀74的油室74c能够经由液控油路81和电磁阀83而与构成管线油路75的第二管线油路75b连接。电磁阀83由通过控制装置8控制的电磁三通阀构成,在控制装置8未向电磁阀83的电磁元件174(参照图7)通电的非通电时,将第二管线油路75b与液控油路81连接,并向油室74c输入管线油路75的液压。
如图7所示,电磁阀83具备:三通阀构件172;设置于壳体构件173,并接受经由未图示的线缆供给的电力而励磁的电磁元件174;接受电磁元件174的励磁力而被向右方拉拽的电磁阀芯175;由在壳体构件173的中心形成的弹簧保持凹部173a收容,且对电磁阀芯175向左方施力的电磁弹簧176;设置在三通阀构件172内,对电磁阀芯175的进退进行引导而使电磁阀芯175滑动自如的引导构件177。
三通阀构件172是大致有底圆筒状的构件,具有:沿着其中心线从右端部到大致中间部形成的右部凹状孔181;同样地沿着中心线从左端部到右部凹状孔181的附近形成的左部凹状孔182;在右部凹状孔181与左部凹状孔182之间沿着与中心线正交的方向形成的第一径向孔183;与右部凹状孔181的大致中间部连通,且沿着与中心线正交的方向形成的第二径向孔184;沿着中心线形成,且将左部凹状孔182与第一径向孔183连通的第一轴向孔185;沿着中心线形成,且将第一径向孔183与右部凹状孔181连通的第二轴向孔186。
另外,在三通阀构件172的左部凹状孔182的底部放入对第一轴向孔185进行开闭的能够沿左右方向移动的球187,并且在左部凹状孔182的入口侧嵌合有限制球187的脱离的帽188。而且,在帽188上沿着中心线形成有与第一轴向孔185连通的贯通孔188a。
另外,第二轴向孔186通过与在左右移动的电磁阀芯175的左端部形成的开闭突起175a的根部的接触或非接触而开闭。而且,对第一轴向孔185进行开闭的球187在左右移动的电磁阀芯175的开闭突起175a的前端部的作用下左右移动。
并且,在电磁阀83中,由于未对电磁元件174通电(未供给电力),而如图7(a)所示,电磁阀芯175受到电磁弹簧176的作用力而向左移动,电磁阀芯175的开闭突起175a的前端部按压球187,从而将第一轴向孔185打开,并且电磁阀芯175的开闭突起175a的根部与第二轴向孔186接触,从而将第二轴向孔186闭塞。由此,构成管线油路75的第二管线油路75b从第一轴向孔185和第一径向孔183经由液控油路81而与油室74c连通(以下,有时将图7(a)的电磁阀芯175的位置称为开阀位置)。
另外,通过对电磁元件174通电(电力供给),如图7(b)所示,电磁阀芯175受到电磁元件174的励磁力而克服电磁弹簧176的作用力向右移动,来自贯通孔188a的液压按压球187,从而将第一轴向孔185闭塞,并且电磁阀芯175的开闭突起175a的根部从第二轴向孔186离开,从而第二轴向孔186打开。由此,积存于油室74c的油经由第一径向孔183、第二轴向孔186及第二径向孔184向油底壳80排出,并将第二管线油路75b与液控油路81隔断(以下,将图7(b)的电磁阀芯175的位置称为闭阀位置)。
另外,返回图4,在液压回路71中,第一低压油路76a与第二低压油路76b在下游侧合流而构成共用的低压共用油路76c,在合流部连接有溢流阀84,在低压共用油路76c的管线压力成为规定压力以上时,溢流阀84将低压共用油路76c内的油经由溢流排泄管86向油底壳80排出,来使液压下降。
在此,如图5所示,在第一低压油路76a和第二低压油路76b上分别形成有作为流路阻力机构的节流部85a、85b,第一低压油路76a的节流部85a比第二低压油路76b的节流部85b大径。因此,第二低压油路76b的流路阻力比第一低压油路76a的流路阻力大,使电动液压泵70以高压模式运转中的第二低压油路76b处的减压量大于使电动液压泵70以低压模式运转中的第一低压油路76a处的减压量,从而高压模式及低压模式下的低压共用油路76c的液压大致相等。
这样,与第一低压油路76a和第二低压油路76b连接的低压油路切换阀73中,在电动液压泵70以低压模式运转中,弹簧73b的作用力大于油室73c内的液压,在弹簧73b的作用力下,使阀芯73a位于低压侧位置,从而将管线油路75从第二低压油路76b隔断并使管线油路75与第一低压油路76a连通。在第一低压油路76a中流动的油在节流部85a受到流路阻力而减压,经由低压共用油路76c而到达润滑·冷却部91。另一方面,在电动液压泵70以高压模式运转中,油室73c内的液压大于弹簧73b的作用力,阀芯73a克服弹簧73b的作用力而位于高压侧位置,从而将管线油路75从第一低压油路76a隔断并使管线油路75与第二低压油路76b连通。在第二低压油路76b中流动的油在节流部85b受到比节流部85a大的流路阻力而减压,并经由低压共用油路76c而到达润滑·冷却部91。
因此,当电动液压泵70从低压模式切换成高压模式时,根据管线油路75的液压的变化而自动地从流路阻力小的油路切换成流路阻力大的油路,因此在高压模式时能抑制向润滑·冷却部91供给过度的油。
另外,在从低压共用油路76c至润滑·冷却部91的油路上设有其他的作为流路阻力机构的多个节流部85c。多个节流部85c以第一低压油路76a的节流部85a的最小流路截面积小于多个节流部85c的最小流路截面积的方式设定。即,第一低压油路76a的节流部85a的流路阻力比多个节流部85c的流路阻力设定得大。此时,多个节流部85c的最小流路截面积为各节流部85c的最小流路截面积的总和。由此,能够利用第一低压油路76a的节流部85a和第二低压油路76b的节流部85b调整成流过所希望的流量。
在此,控制装置8(参照图1)是用于进行车辆整体的各种控制的控制装置,向控制装置8输入车速、转向角、油门踏板开度AP、档位、蓄电池9的充电状态SOC、油温等,另一方面,从控制装置8输出对内燃机4进行控制的信号、对电动机2A、2B进行控制的信号、对电动液压泵70进行控制的控制信号等。
即,控制装置8至少具备作为控制电动机2A、2B的电动机控制装置的功能和作为断接机构控制装置的功能,其中,断接机构控制装置控制作为断接机构的液压制动器60A、60B。作为断接机构控制装置的控制装置8基于电动机2A、2B的驱动状态及/或电动机2A、2B的驱动指令(驱动信号),来控制电动液压泵70和电磁阀83的电磁元件174。
接下来,说明后轮驱动装置1的液压回路71的动作。
图4表示停车中的液压制动器60A、60B分离的状态的液压回路71。在该状态下,控制装置8不使电动液压泵70运转。由此,低压油路切换阀73的阀芯73a位于低压侧位置,制动油路切换阀74的阀芯74a位于闭阀位置,不向液压回路71供给液压。
图8表示车辆行驶中液压制动器60A、60B分离的状态。在该状态下,控制装置8使电动液压泵70以低压模式运转。而且,控制装置8对电磁阀83的电磁元件174通电,将第二管线油路75b与液控油路81隔断。由此,制动油路切换阀74的阀芯74a在弹簧74b的作用力的作用下位于闭阀位置,从而将第二管线油路75b与制动油路77隔断并将制动油路77与高位排泄管78连通,从而将液压制动器60A、60B分离。并且,制动油路77经由高位排泄管78与积存部79连接。
另外,低压油路切换阀73中,由于弹簧73b的作用力大于向图中右端的油室73c输入的电动液压泵70的低压模式下运转中的管线油路75的液压,因此阀芯73a位于低压侧位置,将管线油路75从第二低压油路76b隔断并使管线油路75与第一低压油路76a连通。由此,管线油路75的油经由第一低压油路76a在节流部85a减压,并向润滑·冷却部91供给。
图9表示液压制动器60A、60B弱接合的状态下的液压回路71。需要说明的是,弱接合是指虽然能够进行动力传递,但相对于液压制动器60A、60B的接合状态的接合力,以弱接合力接合的状态。此时,控制装置8使电动液压泵70以低压模式运转。而且,控制装置8未对电磁阀83的电磁元件174通电,从而向制动油路切换阀74的油室74c输入第二管线油路75b的液压。由此,油室74c内的液压大于弹簧74b的作用力,使阀芯74a位于开阀位置,从而将制动油路77与高位排泄管78隔断并将第二管线油路75b与制动油路77连通,使液压制动器60A、60B进行弱接合。
低压油路切换阀73此时也与液压制动器60A、60B的分离时同样,弹簧73b的作用力大于向图中右端的油室73c输入的电动液压泵70的低压模式下运转中的管线油路75的液压,因此阀芯73a位于低压侧位置,将管线油路75从第二低压油路76b隔断并使管线油路75与第一低压油路76a连通。由此,管线油路75的油经由第一低压油路76a在节流部85a减压,并向润滑·冷却部91供给。
图10表示液压制动器60A、60B接合的状态下的液压回路71。此时,控制装置8使电动液压泵70以高压模式运转。而且,控制装置8未向电磁阀83的电磁元件174通电,从而向制动油路切换阀74的右端的油室74c输入第二管线油路75b的液压。由此,油室74c内的液压大于弹簧74b的作用力,使阀芯74a位于开阀位置,将制动油路77与高位排泄管78隔断,并将第二管线油路75b与制动油路77连通,使液压制动器60A、60B进行接合。
低压油路切换阀73中,向电动液压泵70的高压模式下运转中的图中右端的油室73c输入的管线油路75的液压大于弹簧73b的作用力,因此阀芯73a位于高压侧位置,将管线油路75从第一低压油路76a隔断并使管线油路75与第二低压油路76b连通。由此,管线油路75的油经由第二低压油路76b在节流部85b减压,并向润滑·冷却部91供给。
这样,控制装置8通过控制电动液压泵70的运转模式(工作状态)和电磁阀83的开闭,来将液压制动器60A、60B分离或接合,从而能够将电动机2A、2B侧和后轮Wr侧切换成隔断状态及连接状态,并且控制液压制动器60A、60B的接合力。
图11是配合电动机2A、2B的动作状态和液压回路71的状态来记载各车辆状态下的前轮驱动装置6与后轮驱动装置1的关系的图。图中,前单元表示前轮驱动装置6,后单元表示后轮驱动装置1,后电动机表示电动机2A、2B,EOP表示电动液压泵70,SOL表示电磁元件174,OWC表示单向离合器50,BRK表示液压制动器60A、60B。而且,图12~图17表示后轮驱动装置1的各状态下的速度共线图,左侧的S、C分别表示与电动机2A连结的行星齿轮式减速器12A的太阳齿轮21A和与车轴10A连结的行星齿轮架23A,右侧的S、C分别表示与电动机2B连结的行星齿轮式减速器12B的太阳齿轮21B和与车轴10B连结的行星齿轮架23B,R表示内齿轮24A、24B,BRK表示液压制动器60A、60B,OWC表示单向离合器50。在以下的说明中,将基于电动机2A、2B的车辆前进时的太阳齿轮21A、21B的旋转方向作为顺向。而且,图中,从停车中的状态开始,上方为顺向的旋转,下方为逆向的旋转,上方的箭头表示顺向的转矩,下方的箭头表示逆向的转矩。
停车中,既未驱动前轮驱动装置6也未驱动后轮驱动装置1。因此,如图12所示,后轮驱动装置1的电动机2A、2B停止,车轴10A、10B也停止,因此在所有的要素上均未作用转矩。在该车辆3的停车中,液压回路71如图4所示,电动液压泵70未运转,虽然电磁阀83的电磁元件174未通电,但由于未供给液压,因此液压制动器60A、60B分离(OFF)。而且,由于电动机2A、2B为非驱动,因此单向离合器50未卡合(OFF)。
并且,将点火装置接通后,EV起步、EV常速等电动机效率高的前进低车速时,为基于后轮驱动装置1的后轮驱动。如图13所示,当以使电动机2A、2B顺向旋转的方式进行动力运转驱动(日语:力行駆動)时,在太阳齿轮21A、21B上施加有顺向的转矩。此时,如上所述,单向离合器50卡合而内齿轮24A、24B被锁定。由此,行星齿轮架23A、23B顺向旋转而进行前进行驶。需要说明的是,来自车轴10A、10B的行驶阻力逆向地作用于行星齿轮架23A、23B。如此,在车辆3起步时,将点火装置接通而提升电动机2A、2B的转矩,由此,单向离合器50机械性地卡合而内齿轮24A、24B被锁定。
此时,液压回路71如图9所示,电动液压泵70以低压模式(Lo)运转,电磁阀83的电磁元件174未通电(OFF),液压制动器60A、60B成为弱接合状态。如此,在电动机2A、2B的顺向的旋转动力向后轮Wr侧输入时,单向离合器50成为卡合状态,仅利用单向离合器50就能够进行动力传递,但通过预先将与单向离合器50并列设置的液压制动器60A、60B也形成为弱接合状态,并将电动机2A、2B侧与后轮Wr侧形成为连接状态,从而即使在来自电动机2A、2B侧的顺向的旋转动力的输入暂时下降而单向离合器50成为非卡合状态的情况下,也能够抑制在电动机2A、2B侧与后轮Wr侧不能进行动力传递的情况。而且,在向后述的减速再生转变时,不需要用于将电动机2A、2B侧与后轮Wr侧形成为连接状态的转速控制。
车速从前进低车速行驶开始上升而达到发动机效率高的前进中车速行驶时,从基于后轮驱动装置1的后轮驱动成为基于前轮驱动装置6的前轮驱动。如图14所示,当电动机2A、2B的动力运转驱动停止时,要前进行驶的顺向的转矩从车轴10A、10B作用于行星齿轮架23A、23B,因此如上述那样,单向离合器50成为非卡合状态。
此时,液压回路71如图9所示,电动液压泵70以低压模式(Lo)运转,电磁阀83的电磁元件174成为非通电(OFF),液压制动器60A、60B成为弱接合状态。
当从图13或图14的状态要对电动机2A、2B进行再生驱动时,如图15所示,要继续前进行驶的顺向的转矩从车轴10A、10B作用于行星齿轮架23A、23B,因此如上述那样,单向离合器50成为非卡合状态。
此时,液压回路71如图10所示,电动液压泵70以高压模式(Hi)运转,电磁阀83的电磁元件174为非通电(OFF),液压制动器60A、60B成为接合状态(ON)。因此,内齿轮24A、24B被固定且在电动机2A、2B上作用有逆向的再生制动转矩,利用电动机2A、2B进行减速再生。这样,在后轮Wr侧的顺向的旋转动力向电动机2A、2B侧输入时,单向离合器50成为非卡合状态,仅利用单向离合器50不能进行动力传递,但通过预先将与单向离合器50并列设置的液压制动器60A、60B接合,并将电动机2A、2B侧与后轮Wr侧形成为连接状态,而能够保持为可进行动力传递的状态,在该状态下,通过将电动机2A、2B控制成再生驱动状态,而能够使车辆3的能量再生。
接下来,在加速时,成为前轮驱动装置6与后轮驱动装置1的四轮驱动,后轮驱动装置1为与图13所示的前进低车速时相同的状态,液压回路71也成为图9所示的状态。
在前进高车速时,成为基于前轮驱动装置6的前轮驱动。如图16所示,当电动机2A、2B停止动力运转驱动时,要前进行驶的顺向的转矩从车轴10A、10B作用于行星齿轮架23A、23B,因此如上述那样,单向离合器50成为非卡合状态。
此时,液压回路71如图8所示,电动液压泵70以低压模式(Lo)运转,电磁阀83的电磁元件174被通电(ON),液压制动器60A、60B成为分离状态(OFF)。因此,防止电动机2A、2B的牵连旋转,从而在基于前轮驱动装置6的高车速时防止电动机2A、2B成为过旋转的情况。
在后退时,如图17所示,若对电动机2A、2B进行逆向动力运转驱动,则在太阳齿轮21A、21B上施加有逆向的转矩。此时,如上述那样,单向离合器50成为非卡合状态。
此时,液压回路71如图10所示,电动液压泵70以高压模式(Hi)运转,电磁阀83的电磁元件174为非通电(OFF),液压制动器60A、60B成为接合状态。因此,内齿轮24A、24B被固定,行星齿轮架23A、23B逆向旋转而进行后退行驶。需要说明的是,来自车轴10A、10B的行驶阻力顺向作用于行星齿轮架23A、23B。这样,在电动机2A、2B侧的逆向的旋转动力向后轮Wr侧输入时,单向离合器50成为非卡合状态,仅利用单向离合器50不能进行动力传递,但通过预先将与单向离合器50并列设置的液压制动器60A、60B接合,并将电动机2A、2B侧与后轮Wr侧形成为连接状态,从而能够保持为可进行动力传递,通过电动机2A、2B的旋转动力能够使车辆3后退。
这样,后轮驱动装置1根据车辆3的行驶状态,换言之,根据电动机2A、2B的旋转方向是顺向还是逆向,以及是否从电动机2A、2B侧和后轮Wr侧中的哪个输入动力,来控制液压制动器60A、60B的接合·分离,而且即使在液压制动器60A、60B的接合时也能调整接合力。
到此为止说明了车辆进行直行行驶的情况、即左右的电动机2A、2B没有旋转差的情况,但接下来说明车辆3进行转弯的情况。作为车辆3进行转弯的情况,使用图18,举例说明在车辆3进行左转弯的情况下,即在左右的电动机2A、2B存在旋转差,与电动机2A连结的左后轮LWr为转弯内轮且与电动机2B连结的右后轮RWr为转弯外轮的情况下的车辆行驶中的控制。
图18(a)是左后轮LWr的再生转矩比右后轮RWr的动力运转转矩大时的速度共线图。在电动机2A的再生转矩的绝对值比电动机2B的动力运转转矩的绝对值大时,单向离合器50成为非卡合状态,因此在图18(a)的状态下,将液压制动器60A、60B接合。另外,虽然图示省略,但是在左后轮LWr的再生转矩与右后轮RWr的动力运转转矩相等时,为了使动力传递可靠,也将液压制动器60A、60B接合。
另一方面,图18(b)是左后轮LWr的再生转矩比右后轮RWr的动力运转转矩小时的速度共线图。在电动机2A的再生转矩的绝对值比电动机2B的动力运转转矩的绝对值小时,单向离合器50成为卡合状态,因此在图18(b)的状态下,将液压制动器60A、60B分离。
这样,在车辆转弯时,根据电动机2A、2B的转矩的绝对值之差来控制液压制动器60A、60B的接合及分离操作,由此确保可靠的动力传递。另外,通常,左右后轮LWr、RWr的动力运转·再生状态、此时的转矩的大小基于左后轮转矩与右后轮转矩之和(以下,有时称为第一关系)即前后方向的转矩要求、及左后轮转矩与右后轮转矩之差(以下,有时称为第二关系)即转弯方向的转矩要求来进行控制(以下,称为转矩优先控制)。图18(a)的状态是在转弯中存在利用后轮Wr进行减速的减速要求时的控制,图18(b)的状态是在转弯中存在利用后轮Wr进行加速的加速要求时的控制,两者均产生逆时针的横摆力矩。
对于该转矩优先控制,使用数学式进行说明。在左后轮LWr的目标转矩为TT1、右后轮RWr的目标转矩为TT2、左右后轮LWr、RWr的合计目标转矩(左后轮转矩与右后轮转矩之和)为TRT、左右后轮LWr、RWr的目标转矩差(左后轮转矩与右后轮转矩之差)为ΔTT时,根据第一关系,下述(1)式成立,根据第二关系,下述(2)式成立。
TT1+TT2=TRT (1)
TT1-TT2=ΔTT (2)
需要说明的是,在目标横摆力矩(顺时针为正)为YMT、车轮半径为r、轮距宽度(左右后轮LWr、RWr间距离)为Tr时,ΔTT由以下的(3)式表示。
ΔTT=2·r·YMT/Tr (3)
因此,根据上述(1)、(2)式,左右后轮LWr、RWr的目标转矩TT1、TT2唯一确定。
并且,在与左后轮LWr连结的电动机2A的目标转矩为TM1、与右后轮RWr连结的电动机2B的目标转矩为TM2时,左右的电动机2A、2B的目标转矩TM1、TM2从以下的(4)、(5)式导出。需要说明的是,Ratio为齿轮比。
TM1=(1/Ratio)·TT1 (4)
TM2=(1/Ratio)·TT2 (5)
这样,在转矩优先控制中,根据第一关系和第二关系能够满足前后方向上的转矩要求和转弯方向上的转矩要求,从而重视车辆的行驶性能。
另外,在本发明中,通过转矩优先控制和以下说明的电力优先控制选择性地控制电动机2A、2B。
电力优先控制为如下这样的控制:以电动机2A产生或消耗的电力与电动机2B产生或消耗的电力之和(以下,有时称为第三关系)为优先,并基于该电力之和来控制两方的电动机2A、2B。更具体而言,基于前述的第一关系、第二关系、第三关系中的、第一关系和第二关系的至少一方及第三关系,以满足第三关系作为第一优先的方式来控制两方的电动机2A、2B。需要说明的是,在以下的说明中,以使用左后轮转矩与右后轮转矩之和作为第一关系并使用左后轮转矩与右后轮转矩之差作为第二关系进行控制的情况为例进行说明。
该电力优先控制根据蓄电池9或前轮驱动装置6的电动机5的状态等来选择。例如在蓄电池9的温度为规定温度以下的所谓低温时且蓄电池9的剩余容量低的情况、前轮驱动装置6的电动机5的发电量不足的情况或动力运转状态的情况、检测到蓄电池9或电动机5的失灵时等通常的电力的供给接受存在障碍的情况下等进行。
当使用数学式来对电力优先控制(在此,对电力和为零的情况进行例示)进行说明时,在电力优先控制中,除了上述(1)、(2)式之外,还根据第三关系导出下述(6)式。P1是电动机2A的电力,P2是电动机2B的电力。
P1+P2=0 (6)
在此,由于电力的供给接受产生损失,因此再生电力和动力运转电力可以分别由下述式(7)、(8)表示。
再生电力=机械输入(1-再生损失率) (7)
动力运转电力=机械输入(1+动力运转损失率) (8)
当电动机2A的角速度为ω1、电动机2B的角速度为ω2、再生损失率为Lr1、动力运转损失率为Lr2,且如图18那样电动机2A为再生驱动、电动机2B为动力运转驱动时,P1、P2基于上述(7)、(8)式而由下述(9)、(10)式表示。
P1=ω1·TM1(1-Lr1) (9)
P2=ω2·TM2(1+Lr2) (10)
需要说明的是,ω=2·π·n/60(n为电动机的转速)。
根据上述(4)~(6)、(9)、(10)式,当删除TM1、TM2时,作为第三关系,导出下述(11)式。
TT2=-(ω1/ω2)·{(1-Lr1)/(1+Lr2)}·TT1 (11)
并且,在电力优先控制中,基于根据第一关系导出的上述(1)式和根据第二关系导出的上述(2)式中的一方、及根据第三关系导出的(11)式,来控制电动机2A、2B。即,在电力优先控制中,根据第三关系导出的(11)式被定位为第一优先。
当研究(11)式时,内轮侧的电动机2A的角速度ω1比外轮侧的电动机2B的角速度ω2小(ω1<ω2),并且,(1-Lr1)<(1+Lr2),因此必然成为|TT2|<|TT1|,TT1+TT2<0。因此,在电力优先控制中,左右后轮LWr、RWr的合计目标转矩(左后轮转矩与右后轮转矩之和)TRT必然为负,即再生转矩比动力运转转矩大。
在以上的说明中,举例说明了以作为第一关系的左后轮转矩与右后轮转矩之和为参数且以作为第二关系的左后轮转矩与右后轮转矩之差为参数而进行控制的情况,但也可以将左后轮驱动力和右后轮驱动力作为参数。这种情况下,当后轮Wr的半径为r时,车轮转矩T(N·m)与车轮驱动力F(N)的换算通过下述(12)式进行。
F=T/r (12)
另外,也可以取代车轮转矩或车轮驱动力而使用电动机转矩或电动机驱动力。电动机转矩T(N·m)与电动机驱动力F(N)的换算也与上述(12)式同样。
如在上述(4)、(5)式中说明的那样,车轮转矩与电动机转矩能够相互换算,而且,如在上述(12)式中说明的那样,转矩与驱动力能够相互换算,因此,可以取代左后轮转矩与右后轮转矩之和,而使用电动机2A的电动机转矩与电动机2B的电动机转矩之和、或左后轮驱动力与右后轮驱动力之和、或电动机2A的电动机驱动力与电动机2B的电动机驱动力之和中的任一个作为第一关系。
同样,也可以取代左后轮转矩与右后轮转矩之差,而将电动机2A的电动机转矩与电动机2B的电动机转矩之差、或左后轮驱动力与右后轮驱动力之差、或电动机2A的电动机驱动力与电动机2B的电动机驱动力之差中的任一个作为第二关系。
接下来,参照图19,说明转矩优先控制与电力优先控制的电力收支的区别。图19(a)是转矩优先控制的图,图19(b)是电力优先控制的图。
作为转矩优先控制的一例,在图19(a)中,电动机2A、2B的各转矩根据左后轮转矩与右后轮转矩之和(第一关系)、及左后轮转矩与右后轮转矩之差(第二关系)来决定,左后轮转矩与右后轮转矩之和为零,即,TT1+TT2=TRT=0((1)式),左后轮转矩与右后轮转矩之差是不为零的规定值,即,TT1-TT2=ΔTT≠0((2)式)。
在此状态下,左后轮转矩(再生转矩)与右后轮转矩(动力运转转矩)之和为零而转矩收支平衡,并且通过左后轮转矩(再生转矩)与右后轮转矩(动力运转转矩)之差,在后轮驱动装置1中,没有前后方向的加减速,而产生逆时针的横摆力矩。
另外,通过电动机2A的再生驱动,而产生从与再生转矩相当的电力减去再生损失量的电力所得到的再生电力。为了通过右后轮RWr产生与左后轮LWr的再生转矩相等的动力运转转矩,需要在该动力运转转矩量的电力上加上动力运转损失量所得到的动力运转电力。此时的电力收支中,电动机2A的再生电力被使用于电动机2B的动力运转电力而抵消,并且从电动机2B的动力运转电力减去电动机2A的再生电力所得到的剩余的电力(填补电力)由蓄电池9或前轮驱动装置6的电动机5供给。
因此,在图19(a)的转矩优先控制中,从电动机2A、2B以外的电力源接受电力,并同时以满足前后方向及转弯方向的转矩要求的方式控制车辆3。
作为电力优先控制的一例,在图19(b)中,电动机2A、2B的各转矩由电动机2A的电力与电动机2B的电力之和(第三关系)、及左后轮转矩与右后轮转矩之差(第二关系)来决定,电动机2A的电力与电动机2B的电力之和为零,即,P1+P2=0((3)式),左后轮转矩与右后轮转矩之差是不为零的规定值,即,TT1-TT2=ΔTT≠0((2)式)。
在该状态下,左后轮转矩(再生转矩)与右后轮转矩(动力运转转矩)之和为负,且左后轮转矩(再生转矩)与右后轮转矩(动力运转转矩)之差比零大,在后轮驱动装置1中,在前后方向上减速且产生逆时针的横摆力矩。需要说明的是,由于左后轮转矩(再生转矩)与右后轮转矩(动力运转转矩)之差等于图19(a)的左后轮转矩(再生转矩)与右后轮转矩(动力运转转矩)之差,因此产生与图19(a)相等的横摆力矩。
另外,通过电动机2A的再生驱动,产生从与再生转矩相当的电力减去再生损失量的电力所得到的再生电力。电动机2B使用由该电动机2A产生的再生电力进行动力运转驱动,产生从由电动机2A产生的再生电力减去动力运转损失量所得到的电力量的动力运转转矩。此时的电力收支成为由电动机2A产生的再生电力与由电动机2B消耗的动力运转电力平衡,且在蓄电池9或前轮驱动装置6的电动机5与电动机2A、2B之间不进行电力的供给接受的状态。
因此,在图19(b)的电力优先控制中,以不产生来自电动机2A、2B以外的电力源的电力供给或向该电动机2A、2B以外的电力源的电量供给而满足转弯方向的转矩要求的方式进行控制。
在上述实施方式中,以满足第二关系即左后轮转矩与右后轮转矩之差作为第二优先的方式进行控制,由此,能够满足电力的要求且同时满足转弯方向的转矩要求,使转弯性提高。通过在车辆3的加速时进行上述控制,从而在加速时使转弯方向的转矩要求比前后方向的转矩要求等优先,因此能够在提高转弯性的同时进行加速。需要说明的是,也可以取代第二关系即左后轮转矩与右后轮转矩之差,而以满足第一关系即左后轮转矩与右后轮转矩之和作为第二优先的方式进行控制。能够满足电力的要求且同时满足前后方向的转矩要求,使稳定性提高。通过在车辆3的减速时进行上述控制,从而在减速时使前后方向的转矩要求比转弯方向的转矩要求等优先,因此能够稳定地减速。
在上述实施方式中,在上述(9)~(11)式中使用了再生损失率Lr1及动力运转损失率Lr2,但不局限于此,也可以使用损失本身。在再生损失为L1、动力运转损失为L2时,上述(9)~(11)式由以下的(9)′~(11)′式表示。
P1=ω1·TM1-L1 (9)′
P2=ω2·TM2+L2 (10)′
TT2=-(ω1/ω2)·TT1+Ratio·(L1-L2)}/ω2 (11)′
而且,在上述实施方式中,作为电力优先控制,例示了电动机2A的电力与电动机2B的电力之和为零、即P1+P2=0的情况,但并不局限于此,也可以以电动机2A的电力与电动机2B的电力之和满足规定目标电力、即满足P1+P2=规定目标电力(≠0)的关系的方式进行控制。由此,通过电动机2A、2B的电力收支,能够满足规定目标电力,即使蓄电池9或电动机5不正常,也能够进行应对。
如以上说明那样,根据本实施方式,进行以满足第三关系作为第一优先的方式控制电动机2A、2B的电力优先控制,其中,该第三关系包括由电动机2A产生或消耗的电力与由电动机2B产生或消耗的电力之和,由此,能够满足电力的要求,能够减少电力陷入过度或不足状态或者对电力系统带来损伤的可能性。
另外,由于具备蓄电池9及前轮驱动装置6的电动机5作为电力源,因此根据蓄电池9及电动机5的状态进行电力优先控制,由此能够避免在不必要时进行电力优先控制的情况。需要说明的是,作为电力源,未必需要具备蓄电池9和电动机5这双方,可以仅为任一方。例如,在具备蓄电池9时,根据蓄电池9的状态进行电力优先控制,由此能够相对于蓄电池9而适当地驱动电动机2A、2B。而且,在具备蓄电池9时,当电力的产生为正的情况下,在蓄电池9的蓄电状态为规定以下时,以使电动机2A的电力与电动机2B的电力之和成为零以上的方式进行控制,由此,可以使蓄电池9不消耗电力而蓄电。另一方面,在蓄电池9的蓄电状态为规定以上时,以使电动机2A的电力与电动机2B的电力之和成为零以下的方式进行控制,由此可以使蓄电池9不蓄积电力而消耗,从而能够抑制过充电状态。而且,电力优先控制也可以根据蓄电池9的允许输入输出,以使电动机2A的电力与电动机2B的电力之和成为允许输入输出的范围内的方式进行控制。由此,能够在蓄电池9的允许输入输出的范围内供给接受电力。另外,在蓄电池9的温度为规定以下时,以使电动机2A的电力与电动机2B的电力之和成为零的方式进行控制,由此能够消除低温时的从蓄电池9的电力的流出和电力的流入,即使在低温时也能够驱动电动机2A、2B。而且,在检测到蓄电池9的失灵时,以使电动机2A的电力与电动机2B的电力之和成为零的方式进行控制,由此能够消除蓄电池9的失灵时的从蓄电池9的电力的流出和电力的流入,即使在蓄电池9的失灵时,也能够驱动电动机2A、2B。
在取代蓄电池9或将蓄电池9和前轮驱动装置6的电动机5一起具备的情况下,通过根据电动机5的状态进行电力优先控制,由此能够相对于电动机5而适当地驱动电动机2A、2B,通过与电动机5进行供给接受电力,能够提高能量效率。在电动机5的发电状态为规定以下时,在电力的产生为正的情况下,以使电动机2A的电力与电动机2B的电力之和成为零以上的方式进行控制,由此能够避免电力不足。电力优先控制也可以根据电动机5的允许发电输出,以使电动机2A的电力与电动机2B的电力之和成为允许发电输出的范围内的方式进行控制。由此,能够在电动机5的允许发电输出的范围内接受电力。另外,在检测到电动机5的失灵时或电动机5为动力运转状态时,当电力的产生为正的情况下,以使电动机2A的电力与电动机2B的电力之和成为零以上的方式进行控制,由此,即使在电动机5的失灵时或电动机5为动力运转状态,也能够驱动电动机2A、2B。
电力优先控制以使电动机2A的电力与电动机2B的电力之和成为零的方式进行控制,由此电动机2A、2B的电力收支相符,因此不会产生来自蓄电池9或电动机5的电力供给、或者向蓄电池9或电动机5的电量供给,从而无论蓄电池9或电动机5的状况如何,都能够驱动电动机2A、2B。
另外,根据本实施方式,后轮驱动装置1通过将液压制动器60A、60B分离而能够对电动机2A、2B侧与后轮Wr侧的动力传递进行切断或连接。而且,由于与液压制动器60A、60B并列地具备单向离合器50,因此例如在电动机2A、2B侧的顺向的旋转动力向后轮Wr侧输入而单向离合器50成为卡合状态时,利用单向离合器50能够进行动力传递,能够使液压制动器60A、60B分离或者减弱接合力。在电力的产生为正的情况下,在电动机2A的电力与电动机2B的电力之和为零以上时,由于电损失的保持均衡而再生转矩必然增大,因此通过将液压制动器60A、60B接合,能够可靠地进行电动机2A、2B侧与后轮Wr侧的转矩传递。另一方面,在电动机2A的电力与电动机2B的电力之和小于零以下的规定值且动力运转转矩增大的情况下,即使将液压制动器60A、60B分离,也能够进行电动机2A、2B侧与后轮Wr侧的转矩传递。
需要说明的是,本发明并未限定为上述的实施方式,能够适当地进行变形、改良等。
虽然说明了将本发明的车辆用驱动装置作为后轮驱动装置适用的例子,但也可以作为前轮驱动装置适用。
另外,左右车轮只要分别与电动发电机连接即可,未必需要设置行星齿轮式减速器12A、12B,也可以将左右车轮分别与电动发电机直接连结。
另外,前轮驱动装置也可以不使用内燃机而将电动机作为唯一的驱动源。
需要说明的是,本申请基于2011年7月4日提出申请的日本专利申请(日本特愿2011-148489),并将其内容作为参照而取入于此。
符号说明:
1 后轮驱动装置(车辆用驱动装置)
2A 电动机(左电动发电机)
2B 电动机(右电动发电机)
5 电动机(电力源、另一电动发电机)
6 前轮驱动装置
8 控制装置
9 蓄电池(电力源)
12A 行星齿轮式减速器(左变速器)
12B 行星齿轮式减速器(右变速器)
21A、21B 太阳齿轮
23A、23B 行星齿轮架
24A、24B 内齿轮
50 单向离合器(单向动力传递)
60A、60B 液压制动器(断接机构)
LWr 左后轮(左车轮)
RWr 右后轮(右车轮)
Claims (23)
1.一种车辆用驱动装置,其具备:
与车辆的左车轮连结的左电动发电机;
与车辆的右车轮连结的右电动发电机;以及
对所述左电动发电机和右电动发电机进行控制的控制装置,
所述车辆用驱动装置的特征在于,
所述控制装置进行电力优先控制,该电力优先控制中,基于两变量的第一方程式、两变量的第二方程式、两变量的第三方程式中的所述第一方程式和所述第二方程式的至少一方及所述第三方程式,以满足所述第三方程式作为第一优先的方式控制所述左电动发电机和所述右电动发电机,
所述第一方程式包括左车轮转矩与右车轮转矩之和、或左电动发电机转矩与右电动发电机转矩之和、或左车轮驱动力与右车轮驱动力之和、或左电动发电机驱动力与右电动发电机驱动力之和,
所述第二方程式包括左车轮转矩与右车轮转矩之差、或左电动发电机转矩与右电动发电机转矩之差、或左车轮驱动力与右车轮驱动力之差、或左电动发电机驱动力与右电动发电机驱动力之差,
所述第三方程式包括由所述左电动发电机产生或消耗的电力即左电力与由所述右电动发电机产生或消耗的电力即右电力之和。
2.根据权利要求1所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述车辆用驱动装置还具备与所述左电动发电机和所述右电动发电机电连接的电力源,
根据所述电力源的状态,进行所述电力优先控制。
3.根据权利要求2所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述电力源为蓄电池,根据所述蓄电池的状态,进行所述电力优先控制。
4.根据权利要求3所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述电力优先控制在所述蓄电池的蓄电状态为规定以下时,在电力的产生为正的情况下,以使所述第三方程式的所述左电力与所述右电力之和成为零以上的方式进行控制。
5.根据权利要求3所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述电力优先控制在所述蓄电池的蓄电状态为规定以上时,在电力的产生为正的情况下,以使所述第三方程式的所述左电力与所述右电力之和成为零以下的方式进行控制。
6.根据权利要求3所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述电力优先控制根据所述蓄电池的允许输入输出,以使所述第三方程式的所述左电力与所述右电力之和成为所述允许输入输出的范围内的方式进行控制。
7.根据权利要求3所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述电力优先控制在所述蓄电池的温度为规定以下时,以使所述第三方程式的所述左电力与所述右电力之和成为零的方式进行控制。
8.根据权利要求3所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述电力优先控制在检测到所述蓄电池的失灵时,以使所述第三方程式的所述左电力与所述右电力之和成为零的方式进行控制。
9.根据权利要求2所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述电力源是与所述左电动发电机和所述右电动发电机不同的另一电动发电机,根据所述另一电动发电机的状态,进行所述电力优先控制。
10.根据权利要求9所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述电力优先控制在所述另一电动发电机的发电状态为规定以下时,在电力的产生为正的情况下,以使所述第三方程式的所述左电力与所述右电力之和成为零以上的方式进行控制。
11.根据权利要求9所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述电力优先控制根据所述另一电动发电机的允许发电输出,以使所述第三方程式的所述左电力与所述右电力之和成为所述允许发电输出的范围内的方式进行控制。
12.根据权利要求9所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述电力优先控制在检测到所述另一电动发电机的失灵时或所述另一电动发电机为动力运转状态时,在电力的产生为正的情况下,以使所述第三方程式的所述左电力与所述右电力之和成为零以上的方式进行控制。
13.根据权利要求1所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述电力优先控制以使所述第三方程式的所述左电力与所述右电力之和成为零的方式进行控制。
14.根据权利要求1所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述电力优先控制以使所述第三方程式的所述左电力与所述右电力之和成为规定的目标电力的方式进行控制。
15.根据权利要求1所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
在所述电力优先控制中,以满足所述第一方程式作为第二优先的方式控制所述左电动发电机和所述右电动发电机。
16.根据权利要求15所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
在车辆的减速时,将所述第三方程式作为第一优先,将所述第一方程式作为第二优先。
17.根据权利要求1所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
在所述电力优先控制中,进行以满足所述第二方程式作为第二优先的方式控制所述左电动发电机和所述右电动发电机的电力优先控制。
18.根据权利要求17所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
在车辆的加速时,将所述第三方程式作为第一优先,将所述第二方程式作为第二优先。
19.根据权利要求1~18中任一项所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
在所述左车轮与所述左电动发电机的动力传递路径上设置左变速器,
在所述右车轮与所述右电动发电机的动力传递路径上设置右变速器,
所述左变速器和所述右变速器分别是由第一旋转要素至第三旋转要素构成的行星齿轮式变速器,
在所述左变速器和所述右变速器的第一旋转要素上分别连接所述左电动发电机及所述右电动发电机,
在所述第二旋转要素上分别连接所述左车轮及右车轮,
所述第三旋转要素彼此相互连结,
在所述第三旋转要素上并列地设置断接机构和单向动力传递机构,该断接机构通过分离或接合,将由所述左电动发电机和所述右电动发电机构成的电动发电机侧与由所述左车轮和所述右车轮构成的车轮侧形成为隔断状态或连接状态,该单向动力传递机构在电动发电机侧的顺向的旋转动力向车轮侧输入时成为卡合状态,且在电动发电机侧的逆向的旋转动力向车轮侧输入时成为非卡合状态,在车轮侧的顺向的旋转动力向电动发电机侧输入时成为非卡合状态,且在车轮侧的逆向的旋转动力向电动发电机侧输入时成为卡合状态。
20.根据权利要求19所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
在电力的产生为正的情况下,在所述第三方程式的所述左电力与所述右电力之和为零以上时,将所述断接机构接合。
21.根据权利要求19所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
在电力的产生为正的情况下,在所述第三方程式的所述左电力与所述右电力之和为小于零以下的规定值时,将所述断接机构分离。
22.根据权利要求19所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述行星齿轮式变速器中,所述第一旋转要素为太阳齿轮,所述第二旋转要素为行星齿轮架,所述第三旋转要素为内齿轮。
23.根据权利要求20或21所述的车辆用驱动装置,其特征在于,
所述行星齿轮式变速器中,所述第一旋转要素为太阳齿轮,所述第二旋转要素为行星齿轮架,所述第三旋转要素为内齿轮。
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