CN103717431B - 四轮驱动车辆的驱动力控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种四轮驱动车辆的驱动力控制装置,其通过恰当地控制向副驱动轮分配的驱动力,能够避免在驾驶者意料之外的状况下发生转向过小或转向过大。该四轮驱动车辆的驱动力控制装置进行以下控制:通过控制由前后扭矩分配用离合器(10)分配给后轮(Wr、Wr)的驱动力,来将前轮(Wf、Wf)作为主驱动轮,将后轮(Wr、Wr)作为副驱动轮,其中,在计算供驱动分配装置(10)分配给后轮(Wr、Wr)的四轮驱动扭矩时,进行以下控制:根据车辆的推定驱动力和车辆的转向角来限制该四轮驱动扭矩的上限值。由此,能够避免在驾驶者意料之外的状况下发生由于对后轮(Wr、Wr)的控制量过大而导致的转向过大、或由于控制量过小而导致的转向过小。

Description

四轮驱动车辆的驱动力控制装置
技术领域
本发明涉及四轮驱动车辆的驱动力控制装置,该驱动力控制装置通过控制分配到前轮和后轮中的任意一方的驱动力,来将前轮和后轮中的任意一方作为主驱动轮,将另一方作为副驱动轮。
背景技术
在以往的四轮驱动车辆中,例如专利文献1、2所示,有搭载了电子控制式的驱动力控制装置的四轮驱动车辆。专利文献1、2所示的四轮驱动车辆通过控制由配置在前轮与后轮之间的驱动分配装置分配到后轮的驱动力,来将前轮作为主驱动轮,将后轮作为副驱动轮。该驱动力控制装置具有用于控制发动机和自动变速器的控制单元(FI/AT·ECU),根据输入到FI/AT·ECU的发动机转速、进气管内压、吸入空气量等FI信息以及排挡、变矩比等AT信息,来计算车辆的总驱动力,并进行将适于此时的行驶模式的后轮的驱动扭矩输出的设定。并且,通过用车轮速度传感器等检测前轮(主驱动轮)的空转状态,并进行使四轮驱动的输出扭矩增加的控制(差速旋转控制),来确保雪上和坏道路上的越野性能,并且减少离合器的滑移而保护离合器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第4082548号公报
专利文献2:日本特许第4082549号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述那样的向副驱动轮分配任意的扭矩的四轮驱动车辆中,根据发动机的推定驱动力和车辆的转向角(转向舵角)等信息来确定前后轮的驱动力分配比,并设定分配至后轮(副驱动轮)的驱动力(4WD控制量)。对此,在更为简易的构造的四轮驱 动车辆的控制装置等中,有的不像上述那样根据前后轮的驱动力分配比的确定来进行驱动力分配控制,而是进行以下的驱动力控制:在通常行驶状态下将驱动力仅传递至前轮(主驱动轮)来行驶,仅在必要的情况下将驱动力分配至后轮。
但是,在上述那样的不根据前后分配比进行向后轮(副驱动轮)的控制量设定的驱动力控制装置中存在以下可能:无法根据车辆的行驶状态恰当地进行向后轮的驱动力分配。例如,车辆转弯时,轮胎的摩擦力不仅作用于车辆的前进方向(前后方向),还作用于与前进方向交叉的方向(横方向),因此与直行时相比,前后(驱动、制动)方向的抓地界限值降低。因此,在车轮容易产生滑移。此外,为了对后轮设定适于从干燥的柏油路面到结冰路面等各种状况的路面的摩擦系数(路面μ)的控制量,需要恰当地把握正在行驶的路面的摩擦系数。但是,当在干燥的柏油路面等摩擦系数较高的路面行驶的状态(抓地行驶状态)下,根据4轮车轮速度来准确地进行对路面的摩擦系数的推定是较为困难的。因此,在根据由4轮车轮速度推定出的路面的摩擦系数来确定后轮的控制量(向后轮的驱动力传递量)时,存在后轮的控制量过大或过小的可能。由此,存在以下问题:有可能在驾驶者意料之外的状况下发生由于后轮的控制量过大而导致的转向过大、或由于控制量过小而导致的转向过小。
本发明是鉴于上述课题而完成的,其目的在于提供一种四轮驱动车辆的驱动力控制装置,其通过恰当地控制向副驱动轮分配的驱动力,能够避免在驾驶者意料之外的状况下发生转向过小或转向过大的情况。
用于解决课题的手段
用于解决上述课题的本发明为一种四轮驱动车辆的驱动力控制装置,该四轮驱动车辆1具有:驱动力传递路径20,其将来自驱动源3的驱动力传递至前轮Wf、Wf和后轮Wr、Wr;以及驱动分配装置10,其配置于驱动力传递路径20中的前轮Wf、Wf与驱动源3之间或后轮Wr、Wr与驱动源3之间,所述驱动力控制装置通过控制由驱动分配装置10分配到前轮Wf、Wf和后轮Wr、Wr中的任意一方的驱动力,来将前轮Wf、Wf和后轮Wr、Wr中的任意一方作为主驱动轮Wf、Wf,将另一方作为副驱动轮Wr、Wr,该四轮驱动车辆的驱动力控制装置的特征在于,该驱动力控制装置具备四轮驱动扭矩计算单元50,该四轮驱动扭矩计算单元50计算供驱动分配装置10分配给副驱动轮Wr、Wr的四轮驱动扭矩,四轮驱动扭矩计算单元50进行以下控制:根据 车辆的推定驱动力61和车辆的转向角83来限制分配至副驱动轮Wr、Wr的四轮驱动扭矩的上限值。
此外,此时,可以为:分配至副驱动轮Wr、Wr的四轮驱动扭矩的上限值是根据车辆的推定驱动力61的值和车辆的转向角83的值对预先准备的上限值限制用映射图进行检索得到的检索值,该检索值具有以下倾向:车辆的推定驱动力61的值越大则该检索值越大,并且,车辆的转向角83的绝对值越大则该检索值越小。
根据本发明的四轮驱动车辆的驱动力控制装置,在计算由于由驱动分配装置分配给副驱动轮的四轮驱动扭矩时,进行以下控制:根据车辆的推定驱动力和转向角来限制该四轮驱动扭矩的上限值。由此,能够根据车辆的推定驱动力和车辆的转向角来恰当地限制四轮驱动扭矩的上限值。因此,即使是例如难以根据4轮车轮速度来准确地对路面的摩擦系数进行推定的路面状况等,也能够有效地防止在驾驶者意料之外的状况下发生由于对副驱动轮的控制量过大而导致的转向过大、或由于控制量过小而导致的转向过小。
具体地说,例如在被认为以车辆的推定驱动力相对较小的状态在车轮产生了滑移的情况下能够进行以下控制:假想为车辆在摩擦系数相对较低的路面(低μ路面)行驶,将分配给副驱动轮的四轮驱动扭矩抑制为较低。此外,即使在容易发生转向过大的、转向角相对较大的状况下,也能够控制为将分配给副驱动轮的四轮驱动扭矩抑制为较低。由此,当在低μ路面行驶时车辆转弯这样的状况下,能够有效防止四轮驱动扭矩向副驱动轮的分配量过剩的情况。因此,能够避免驾驶者意料之外的转向过大的发生。
此外,上述括号内的标号是将后述的实施方式的构成要素的标号作为本发明的一个例子而示出的。
发明的效果
根据本发明所述的四轮驱动车辆的驱动力控制装置,通过恰当地控制向副驱动轮分配的驱动力,能够避免驾驶者意料之外的转向过大或转向过小的发生。
附图说明
图1是示出具有本发明的实施方式的驱动力控制装置的四轮驱动车辆的概略结构的图。
图2是示出计算四轮驱动扭矩的主逻辑的框图。
图3是示出用于四轮驱动扭矩的扭矩限制控制的上限值检索用映射图的一个例子的曲线图。
图4是示出在不进行与进行四轮驱动扭矩的扭矩限制控制的情况下的4轮车轮速度、推定驱动力、四轮驱动扭矩(指示值)、转向舵角及偏航率的变化的曲线图。
具体实施方式
以下,参照附图详细说明本发明的实施方式。图1是示出具有本发明的实施方式的驱动力控制装置的四轮驱动车辆的概略结构的图。该图所示的四轮驱动车辆1具有:横置搭载于车辆的前部的发动机(驱动源)3;与发动机3设置成一体的自动变速器4;以及用于将来自发动机3的驱动力传递至前轮Wf、Wf和后轮Wr、Wr的驱动力传递路径20。
发动机3的输出轴(未图示)经由自动变速器4、前部差速器(以下称作“前差速器”)5和左右的前驱动轴6、6而与作为主驱动轮的左右的前轮Wf、Wf联结。并且,发动机3的输出轴经由自动变速器4、前差速器5、传动轴7、后部差速器单元(以下称作“后差速器单元”)8和左右的后驱动轴9、9而与作为副驱动轮的左右的后轮Wr、Wr联结。
在后差速器单元8中,设置有用于向左右的后驱动轴9、9分配驱动力的后部差速器(以下称作“后差速器”。)11、和用于连接/切断从传动轴7到后差速器11的驱动力传递路径的前后扭矩分配用离合器10。前后扭矩分配用离合器10是液压式的离合器,是在驱动力传递路径20中用于控制分配到后轮Wr、Wr的驱动力的驱动分配装置。后述的4WD·ECU50进行如下的驱动控制:通过控制由该前后扭矩分配用离合器10分配到后轮Wr、Wr的驱动力,来将前轮Wf、Wf作为主驱动轮,将后轮Wr、Wr作为副驱动轮。
即,在解除(切断)了前后扭矩分配用离合器10时,传动轴7的旋转不传递到后差速器11侧,发动机3的扭矩全部传递到前轮Wf、Wf,由此成为前轮驱动(2WD)状态。另一方面,在连接了前后扭矩分配用离合器10时,传动轴7的旋转被传递到后差速器11侧,由此发动机3的扭矩分配到前轮Wf、Wf和后轮Wr、Wr双方而成为四轮驱动(4WD)状态。
此外,在四轮驱动车辆1中,设置有作为用于控制车辆的驱动的控制单元的FI/AT·ECU30、VSA·ECU40和4WD·ECU50。还设置有根据左方的前驱动轴6的转速来检测左前轮Wf的车轮速度的左前轮速度传感器S1、根据右方的前驱动轴6的转速来检测右前轮Wf的车轮速度的右前轮速度传感器S2、根据左方的后驱动轴9的转速来检测左后轮Wr的车轮速度的左后轮速度传感器S3和根据右方的后驱动轴9的转速来检测右后轮Wr的车轮速度的右后轮速度传感器S4。这4个车轮速度传感器S1~S4分别检测4个车轮的车轮速度VW1~VW4。车轮速度VW1~VW4的检测信号被输送到VSA·ECU40。
此外,在该四轮驱动车辆1中,设置有检测方向盘15的转向角的转向角传感器S5、检测车体的偏航率的偏航率传感器S6、检测车体的横向加速度的横向加速度传感器S7、和用于检测车辆的车体速度(车速)的车速传感器S8等。这些转向角传感器S5、偏航率传感器S6、横向加速度传感器S7和车速传感器S8的检测信号被输送到4WD·ECU50。
FI/AT·ECU30是控制发动机3和自动变速器4的控制单元,构成为具有由RAM、ROM、CPU和I/O接口等构成的微型计算机(均未图示)。向该FI/AT·ECU30输送由节气门开度传感器(或油门开度传感器)S9检测出的节气门开度(或油门开度)Th的检测信号、由发动机转速传感器S10检测出的发动机转速Ne的检测信号、和由变速位置传感器S11检测出的变速位置的检测信号等。此外,在FI/AT·ECU30中存储有记述了发动机转速Ne、吸入空气量与发动机扭矩推定值Te之间的关系的发动机扭矩映射图,根据由空气流量计检测出的进气流入量、和由发动机转速传感器S10检测出的发动机转速Ne等,来计算发动机扭矩的推定值Te。
VSA·ECU40是具有下述功能的控制单元:作为用于通过进行左右前后的车轮Wf、Wf及Wr、Wr的防抱死控制来防止制动时的车轮抱死的ABS(Antilock Braking System:防抱死制动系统)的功能;作为用于防止车辆加速时等的车轮空转的TCS(Traction Control System:牵引力控制系统)的功能;和作为转弯时的横向打滑抑制系统的功能,VSA·ECU40通过控制上述3个功能来进行车辆行动稳定化控制。该VSA·ECU40与上述FI/AT·ECU30同样,由微型计算机构成。
4WD·ECU50与FI/AT·ECU30以及VSA·ECU40同样,由微型计算机构成。4WD·ECU50与FI/AT·ECU30和VSA·ECU40相互连接。因此,通过与FI/AT· ECU30以及VSA·ECU40的串行通信,向4WD·ECU50输入上述车轮速度传感器S1~S4、变速位置传感器S10等的检测信号以及发动机扭矩推定值Te的信息等。4WD·ECU50根据这些输入信息,基于ROM所存储的控制程序以及RAM所存储的各标志值和运算值等,如后所述地对分配到后轮Wr、Wr的驱动力(以下,将其称为“四轮驱动扭矩”。)和与其对应的向前后扭矩分配用离合器10供给的液压供给量进行运算,并且将基于该运算结果的驱动信号输出到前后扭矩分配用离合器10。
图2是用于说明4WD·ECU50对四轮驱动扭矩的计算顺序(主逻辑)的框图。如该图所示,在四轮驱动扭矩的计算中,首先由基本分配计算模块71计算分配到后轮Wr、Wr的四轮驱动扭矩的基本分配(基本分配扭矩)。该四轮驱动扭矩的基本分配是根据预先计算出的车辆的推定驱动力61、以及由车轮速度传感器S1~S4检测出的左右前后轮的车轮速度(4轮车轮速度)VW1~VW4计算得出的。该四轮驱动扭矩的基本分配能够设定为车辆的推定驱动力越大就越大的值,并能够设定为根据车辆的推定驱动力而阶段性增加的值。此外,车辆的推定驱动力(推定驱动扭矩)61是根据由所述FI/AT·ECU30计算出的发动机扭矩的推定値Te、和由变速器的变速位置确定的齿轮比而计算出的。
此外,在该四轮驱动扭矩的计算中,由LSD扭矩计算模块72计算需要分配至后轮Wr、Wr的差动限制扭矩(LSD扭矩)。这里的差动限制扭矩是指:将前轮Wf、Wf的车轮速度和后轮Wr、Wr的车轮速度相比较,在车辆出发时由于前轮Wf、Wf所踏上的路面的摩擦系数比后轮Wr、Wr所踏上的路面的摩擦系数小因而前轮Wf、Wf滑移这样的情况下,或者,在即使四轮所踏上的路面的摩擦系数相等,但前轮Wf、Wf的主驱动力比后轮Wr、Wr的副驱动力大而导致前轮Wf、Wf滑移这样的情况下,根据前后轮的车轮速度差(差速旋转)而分配给后轮Wr、Wr的驱动扭矩。该差动限制扭矩经由前后扭矩分配用离合器10及后差速器11而分配给后轮Wr、Wr,由此消除了前轮Wf、Wf的滑移状态。
LSD扭矩计算模块72中的差动限制扭矩的计算由以下方式进行:根据车辆的推定驱动力61及油门开度64、变速器的变速级62、以及由4轮车轮速度63求出的前后轮的车轮速度差(差速旋转)及车速(车速系数),来检索预先准备的差动限制扭矩映射图(未图示)上的差动限制扭矩(指示值)。由此,计算出为了消除前轮Wf、Wf的滑移状态而需要分配给后轮Wr、Wr的差动限制扭矩。
此外,在四轮驱动扭矩的计算中,由极低速LSD扭矩计算模块73计算极低速差动限制扭矩(极低速LSD扭矩)。极低速差动限制扭矩是例如在车辆刚刚在低μ路面出发之后车轮在车轮速度传感器的检测界限附近空转的情况等、无法正确地检测前后轮的差速旋转从而无法进行通常的差动限制扭矩的计算的状况下使用的差动限制扭矩。该极低速差动限制扭矩是根据左右前轮Wf、Wf的车轮速度VW1、VW2的平均值与左右后轮Wr、Wr的车轮速度VW3、VW4中较高一方的车轮速度差(差速旋转)、由4轮车轮速度63确定的车速(车速系数)、以及油门开度64计算出的。
此外,在四轮驱动扭矩的计算中,由上坡控制扭矩计算模块74计算上坡控制扭矩。即,上坡控制扭矩计算模块74根据由4轮车轮速度63确定的车速(车速系数)、和由车辆的加速度计算出的推定倾斜角65,来计算出为了提高在上坡道路上的上坡行驶力而分配给后轮Wr、Wr的上坡控制扭矩。
在高选择模块75中,将由LSD扭矩计算模块72计算出的差动限制扭矩与由极低速LSD扭矩计算模块73计算出的极低速差动限制扭矩相比较,并选择出它们中较高的值(高选择处理)。
此外,在前级的扭矩加法运算模块76中,对由基本分配计算模块71计算出的四轮驱动扭矩的基本分配、和由高选择模块75选出的差动限制扭矩和极低速差动限制扭矩中较高的驱动扭矩进行加法运算来计算其合计值。
在第1扭矩限制模块77中进行以下控制:根据车辆的推定驱动力和由转向角传感器S5检测出的车辆的转向角(转向舵角),来限制四轮驱动扭矩的上限值(以下,将其称为“扭矩限制控制”。)。以下,对该扭矩限制控制进行说明。图3是示出用于该扭矩限制控制的上限值检索用映射图的一个例子的曲线图。在所述的扭矩限制控制中,预先准备像图3所示那样的、用于检索四轮驱动扭矩的上限值Tmax的上限值检索用映射图。该上限值检索用映射图是三维映射图,其示出了与转向舵角83的值θ和推定驱动力61的值Tr对应的四轮驱动扭矩的上限值Tmax的分布。该上限值检索用映射图的四轮驱动扭矩的上限值Tmax具有以下倾向:推定驱动力61的值Tr越大,该上限值Tmax就越大,并且,转向舵角θ的绝对值越大,该上限值Tmax就越小。
并且,在图2示出的控制量上限值检索模块85中,根据车辆的推定驱动力61的值Tr和转向舵角83的值θ,来检索图3所示的上限值检索用映射图上的四轮驱动扭矩的上限值Tmax。将该检索值Tmax输入到第1扭矩限制模块77。在第1扭矩限 制模块77中,进行以下控制:以该检索值Tmax限制由扭矩加法运算模块76输入的四轮驱动扭矩T1。具体地说,对由扭矩加法运算模块76计算出的四轮驱动扭矩的值T1和上限值检索用映射图的检索值Tmax进行比较,来选择其中较低的值(低选择处理)。
在后级的扭矩加法运算模块78中,对被第1扭矩限制模块77限制的驱动扭矩(低选择值)和由上坡控制扭矩计算模块74计算出的上坡控制扭矩进行加法运算,来计算出其合计值。
在第2扭矩限制模块79中,对于由扭矩加法运算模块78计算出的四轮驱动扭矩的合计值,进行在后差速器11等传递四轮驱动扭矩的路径上的各机构的保护中所需要的扭矩限制(保护扭矩控制)。具体地说,将由扭矩加法运算模块78计算出的四轮驱动扭矩的合计值、和预先确定的在保护后差速器11等中所需的四轮驱动扭矩的上限值进行比较,在四轮驱动扭矩的合计值比该上限值大的情况下,对超过该上限值的部分进行切除处理(高切除处理)。由上,计算出四轮驱动扭矩的目标值(目标四轮驱动扭矩)80。
4WD·ECU50对与以上述步骤计算出的目标四轮驱动扭矩80对应的向前后扭矩分配用离合器10供给的液压供给量进行运算,并将基于该运算结果的驱动信号输出到前后扭矩分配用离合器10。由此来控制前后扭矩分配用离合器10的结合力,从而控制分配给后轮Wr、Wr的驱动扭矩。
像上述说明那样,在本实施方式的四轮驱动车辆1中,在计算供前后扭矩分配用离合器(驱动分配装置)10分配给后轮(副驱动轮)Wr、Wr的四轮驱动扭矩时,进行以下控制:根据车辆的推定驱动力和转向角来限制该四轮驱动扭矩的上限值。由此,能够根据车辆的推定驱动力和转向角来恰当地限制四轮驱动扭矩的上限值。因此,即使是例如难以根据4轮车轮速度来准确地对路面的摩擦系数进行推定的路面状况等,也能够有效地防止在驾驶者意料之外的状况下发生由于对副驱动轮的控制量过大而导致的转向过大、或由于控制量过小而导致的转向过小。
图4是示出在不进行上述的扭矩限制控制的情况(该图的(a))、和进行上述的扭矩限制控制的情况(该图的(b))下的(i)4轮(右前轮、左前轮、右后轮、左后轮)车轮速度、(ii)车辆的推定驱动力、(iii)四轮驱动扭矩(指示值)、(iv)转向舵角及偏航率各自的变化的曲线图。如该图所示,与(a)的不进行扭矩限制控制的 情况相比较,在(b)的进行扭矩限制控制的情况下,成为超过上限值的部分的四轮驱动扭矩被切除的状态。并且,在(a)的不进行扭矩限制控制的情况下,成为由于四轮驱动扭矩的增加而对后轮Wr、Wr作用有过大的扭矩的状态,由此,偏航率无法与转向舵角同步,产生了转向过大的状态。对此,在(b)的进行扭矩限制控制的情况下,通过抑制四轮驱动扭矩的增加而无需对后轮Wr、Wr作用过大的扭矩即可,因此,偏航率与转向舵角同步,成为接近中立转向的状态。此外,在该图的曲线图中可以看到以下倾向:与不进行扭矩限制控制的情况相比,在进行扭矩限制控制的情况下,4轮车轮速度的偏差也被抑制为较小。
即,通过以图3示出的上限值检索用映射图的检索值来限制四轮驱动扭矩的上限值,在被认为以车辆的推定驱动力相对较小的状态在车轮产生了滑移的情况下能够进行以下控制:假想为车辆在摩擦系数相对较低的路面(低μ路面)行驶,将分配给后轮Wr、Wr的四轮驱动扭矩抑制为较低。此外,即使在容易发生转向过大的、转向舵角相对较大的状况下,也能够控制为将分配给后轮Wr、Wr的四轮驱动扭矩抑制为较低。由此,当在低μ路面行驶时车辆转弯这样的状况下,能够有效防止四轮驱动扭矩向后轮Wr、Wr的分配量过剩的情况。因此,能够避免驾驶者意料之外的转向过大的发生。
这样,在本实施方式的四轮驱动车辆1中,通过根据车辆的推定驱动力和转向角来限制四轮驱动扭矩的上限值,能够避免在驾驶者意料之外的状况下发生由于对后轮Wr、Wr的控制量过大而导致的转向过大、或由于控制量过小而导致的转向过小。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式,其能够在权利要求书以及说明书和附图中记载的技术思想的范围内进行各种变形。

Claims (2)

1.一种四轮驱动车辆的驱动力控制装置,该四轮驱动车辆具有:
驱动力传递路径,其将来自驱动源的驱动力传递至前轮和后轮;以及
驱动分配装置,其配置于所述驱动力传递路径中的所述前轮与所述驱动源之间或所述后轮与所述驱动源之间,
所述驱动力控制装置通过控制由所述驱动分配装置分配到所述前轮和所述后轮中的任意一方的驱动力,来将所述前轮和所述后轮中的任意一方作为主驱动轮,将另一方作为副驱动轮,
该四轮驱动车辆的驱动力控制装置的特征在于,
该驱动力控制装置具备四轮驱动扭矩计算单元,该四轮驱动扭矩计算单元计算供所述驱动分配装置分配给所述副驱动轮的四轮驱动扭矩,
所述四轮驱动扭矩计算单元进行以下控制:根据车辆的推定驱动力和车辆的转向角来限制分配至所述副驱动轮的所述四轮驱动扭矩的上限值。
2.根据权利要求1所述的四轮驱动车辆的驱动力控制装置,其特征在于,
分配至所述副驱动轮的四轮驱动扭矩的上限值是根据所述车辆的推定驱动力的值和车辆的转向角的值对预先准备的上限值限制用映射图进行检索得到的检索值,
所述检索值具有以下倾向:所述车辆的推定驱动力的值越大则该检索值越大,并且,所述车辆的转向角的绝对值越大则该检索值越小。
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