CN104972930B - 车辆用控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用控制装置。车辆用控制装置(30)以经由包括减速器(12)的驱动单元(20)而将驱动电动机(11)的旋转向车辆的后方驱动轮(15)传递的方式控制驱动电动机的转矩，所述减速器(12)具有由各种轴承支承为旋转自如的多个齿轮。并且，车辆用控制装置(30)在车辆的前进及后退这样的驱动时分别设定不同的值作为使驱动电动机(11)产生的转矩限制值。

Description

车辆用控制装置

在2014年4月10日和2014年10月10日提出的日本专利申请2014-081126和2014-208789的说明书、附图及摘要作为参照而包含于此。

技术领域

本发明涉及车辆用控制装置。

背景技术

以往，在车辆中，作为对用于使向驱动轮传递转矩的驱动轴产生驱动力的电动机的旋转进行控制的车辆用控制装置，存在例如日本特开平9-322311号公报记载的车辆用控制装置。在该车辆用控制装置中，通过对离合器电动机及辅助电动机这样的电动机进行控制，来控制向驱动轮传递的转矩。

并且，在日本特开平9-322311号公报那样的车辆用控制装置中，作为车辆的后退时的控制，如例示那样，以输出与驾驶员的油门踏板的踏入量对应的转矩的方式导出目标值。以根据该导出的目标值而向离合器电动机及辅助电动机输出转矩的方式设定转矩指令值。

然而，在从各电动机向驱动轮传递转矩的期间，有时介有包含减速器的驱动单元。这样的驱动单元具有由多个轴承支承为旋转自如的多个齿轮，在车辆前进或后退时，由于所述齿轮的旋转而负载作用于所述轴承。

当上述驱动单元适用日本特开平9-322311号公报的车辆用控制装置时，未考虑目标值的导出之际车辆的前进时及后退时分别所需的最大转矩的大小的差异，因此与车辆的前进及后退无关地而将同样的负载施加给构成上述驱动单元的轴承，在上述驱动单元的轴承的长寿命化这一点上不利。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够实现驱动单元的轴承的长寿命化的车辆用控制装置。

本发明的一方案的车辆用控制装置，包括：

运算单元，用于运算控制电动机用的转矩指令值；

存储单元，用于存储在运算所述转矩指令值时使用的映射；及

档位信号接收单元，用于接收表示车辆是前进状态还是后退状态的档位信号。

所述车辆用控制装置被以控制驱动单元的方式进行编程，所述驱动单元用于将所述电动机的旋转向车辆的驱动轮传递，且所述驱动单元包含减速器，所述减速器具有由轴承支承为旋转自如的多个齿轮。

所述车辆用控制装置被以基于所述映射而算出用于使电动机产生转矩的转矩指令值的方式进行编程。

所述车辆用控制装置被以如下方式进行编程：将在车辆前进时允许所述电动机产生的转矩的最大值设定得与在后退时允许所述电动机产生的转矩的最大值不同。

虽然依赖于车辆的驱动方式的规格，但也存在车辆的前进时和后退时可以不必产生相同大小的转矩的情况，存在可以将前进时和后退时允许产生的转矩的最大值分别设定为不同的值的情况。

即，根据车辆的移动方向，存在即使减小使电动机产生的转矩的最大值也不会给车辆的行驶带来障碍的情况，与向另一方的车辆移动中的转矩的最大值相比，能够较低地设定转矩的最大值。

在上述前提下，根据上述对应的车辆用控制装置，向设定较低的值作为转矩的最大值的方向的移动时，与向另一方的移动时相比，能够降低作用在构成驱动单元的轴承上的负载。因此，能够实现驱动单元的轴承的长寿命化。

在上述方案的车辆用控制装置中，可以是，

所述车辆用控制装置被以如下方式进行编程：关于所述车辆的前后重量分配，在前方的重量大于后方的重量的情况下，将在前进时允许所述电动机产生的转矩的最大值设定得大于在后退时允许所述电动机产生的转矩的最大值。

在上述方案的车辆用控制装置中，可以是，

所述车辆用控制装置被以如下方式进行编程：关于所述车辆的前后重量分配，在后方的重量大于前方的重量的情况下，将在后退时允许所述电动机产生的转矩的最大值设定得大于在前进时允许所述电动机产生的转矩的最大值。

在车辆中，在向前后重量分配大的一方移动时，与向前后重量分配小的一方移动时相比，尤其是在车辆的行驶开始时需要较大的转矩。在向前后重量分配大的一方的移动时，若设定较低的值作为转矩的最大值，则在车辆的行驶开始时发生迟缓而给车辆的行驶带来障碍。关于这一点，根据上述结构，关于前后重量分配，在向前后重量分配大的一方移动时设定较高的值作为转矩的最大值，因此能抑制车辆的行驶不稳定等的产生。因此，不会给车辆的行驶造成障碍而能够实现驱动单元的轴承的长寿命化。

上述方案的车辆用控制装置可以是，

所述车辆用控制装置被以如下方式进行编程：

在所述车辆向前进或后退中的所述转矩的最大值设定得较小的方向移动时，

所述车辆用控制装置运算出的对电动机的转矩指令值大于设定得较小的所述转矩的最大值的情况下，

将所述转矩指令值限制成与所述转矩的最大值相同的大小。

根据该结构，能够使转矩指令值的运算处理在车辆的前进时和后退时共通化。能够实现运算单元的运算负荷的削减并实现驱动单元的轴承的长寿命化。

附图说明

前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。

图1是表示第一实施方式的车辆的概略的图。

图2是表示驱动单元的概略的图。

图3是表示车辆的前进时的驱动单元的动作的图。

图4是表示车辆的后退时的驱动单元的动作的图。

图5是表示驱动时处理的流程图。

图6是表示前进转矩及后退转矩的转矩限制值的图。

具体实施方式

以下，说明车辆用控制装置的第一实施方式。

如图1所示，车辆A具备作为主驱动源的内燃机2。在内燃机2上机械连结有传递其动力的驱动轴3，并经由该驱动轴3而分别连结有车辆前方侧的左右一对前方驱动轮4。

在内燃机2上机械连结有借助其动力进行旋转而发电的发电机(在本实施方式中，为三相无刷电动机)5。在发电机5上，作为通过其发电来充电的电源，电连接有例如由锂离子电池构成的二次电池6。在二次电池6上电连接有借助其电力而动作的车辆用控制装置30，并经由该车辆用控制装置30电连接有作为车辆A的副驱动源的驱动电动机(在本实施方式中，为三相无刷电动机)11。

在车辆用控制装置30上电连接有检测车辆A的行驶状态等的制动传感器7A、油门传感器8A、车速传感器9A、位置传感器10A及转速传感器11A这各种传感器。制动传感器7A是检测制动踏板7的制动操作量BRK的传感器，油门传感器8A是检测油门踏板8的油门操作量ACC的传感器。而且，车速传感器9A是检测车辆A的车速SP的传感器，位置传感器10A是检测车辆A的自动变速器的档位PS的传感器。作为档位，检测自动变速器的档位是处于前进位置还是处于后退位置等。而且，转速传感器11A是检测驱动电动机11的转速即电动机转速N的传感器。

如图2所示，车辆用控制装置30基于来自这些传感器的检测信号来掌握车辆A的行驶状态，根据该掌握的行驶状态来控制各种车载装置。在本实施方式中，控制作为这样的车载装置而例示的驱动电动机11的驱动。

在驱动电动机11上连结有调整其动力而向驱动轴14传递的减速器12及差动齿轮13，并且经由这些减速器12及差动齿轮13、以及驱动轴14而分别连结有车辆后方侧的左右一对后方驱动轮15。

本实施方式的车辆A是通过在车辆A的前方侧装备的内燃机2的动力而使各前方驱动轮4产生车辆A的驱动力的所谓FF方式的机动车。所述车辆A是通过内燃机2的动力使发电机5发电而对二次电池6进行充电，通过从该二次电池6供给电力，由此驱动电动机11使各后方驱动轮15产生车辆A的驱动力的所谓混合动力式的4轮驱动机动车。

驱动电动机11产生的驱动力经由驱动轴14向各后方驱动轮15传递。

对驱动电动机11、减速器12、差动齿轮13及驱动轴14的结构进行说明。

如图2所示，通过将减速器12及差动齿轮13收容于壳体21而构成将来自驱动电动机11的动力向驱动轴14及后方驱动轮15传递的驱动单元20。

驱动单元20具备与驱动电动机11机械连结并将其动力向减速器12传递的输入轴22。输入轴22由固定于壳体21的第一输入轴承22a及第二输入轴承22b支承为旋转自如。在输入轴22上以与该输入轴22一体旋转的方式连结有具有斜齿(参照图2，齿线左高右低)的输入齿轮23。

在输入齿轮23上啮合有大径中间齿轮25，该大径中间齿轮25以一体旋转的方式与中间轴24连结，具有斜齿(参照图2，齿线左低右高)，且直径比输入齿轮23大。中间轴24由固定于壳体21的第一中间轴承24a及第二中间轴承24b支承为旋转自如。在中间轴24上，在大径中间齿轮25与第一中间轴承24a之间，以与中间轴24一体旋转的方式连结有小径中间齿轮26，该小径中间齿轮26具有斜齿(参照图2，齿线左低右高)，与大径中间齿轮25相比直径小，且轴向的长度大。

在小径中间齿轮26上啮合有输出齿轮27，该输出齿轮27以将从驱动电动机11传递的动力向差动齿轮13传递的方式机械连结，具有斜齿(参照图2，齿线左高右低)，且直径比小径中间齿轮26大。差动齿轮13具备伴随着输出齿轮27的旋转而能够旋转的第一输出轴28及第二输出轴29。并且，差动齿轮13允许第一输出轴28及第二输出轴29的相对旋转并将从驱动电动机11传递的动力向第一输出轴28及第二输出轴29传递。差动齿轮13由固定于壳体21的第一输出轴承28a及第二输出轴承29a支承为旋转自如。

在第一输出轴28及第二输出轴29上分别机械连结有驱动轴14。各驱动轴14将经由减速器12及差动齿轮13从驱动电动机11传递的力向各后方驱动轮15传递。在本实施方式中，配置在将驱动电动机11的动力向差动齿轮13传递为止的路径上的输入轴22、输入齿轮23、中间轴24、大径中间齿轮25、小径中间齿轮26及输出齿轮27构成减速器12。

如图3所示，在驱动单元20中，当车辆用控制装置30指示使车辆A前进的驱动而驱动电动机11向A方向(前进方向)旋转时，输入轴22及输入齿轮23向该方向旋转。而且，通过与输入齿轮23的啮合而大径中间齿轮25向A方向的反方向旋转，通过该旋转而中间轴24及小径中间齿轮26向A方向的反方向一体旋转。通过与小径中间齿轮26的啮合而输出齿轮27向A方向旋转，通过该旋转而经由差动齿轮13使第一输出轴28及第二输出轴29向A方向相对旋转。

通过所述旋转，输入齿轮23从大径中间齿轮25受到的反力作为输入轴22的轴向的力而作用于第一输入轴承22a。

通过所述旋转，大径中间齿轮25从输入齿轮23受到的力作为中间轴24的轴向的力而作用于第二中间轴承24b。另一方面，通过所述旋转，小径中间齿轮26从输出齿轮27受到的反力作为中间轴24的轴向的力而作用于第一中间轴承24a。在本实施方式中，与小径中间齿轮26相比，大径中间齿轮25的直径大。因此，与从输入齿轮23向大径中间齿轮25传递的力相比，从输出齿轮27向小径中间齿轮26传递的反力增大，其差量作为中间轴24的轴向的力而作用于第一中间轴承24a。

通过所述旋转，从小径中间齿轮26向输出齿轮27传递的力作为差动齿轮13的轴向的力而作用于第二输出轴承29a。

从上述说明可知，在车辆前进时，第一输入轴承22a、第一中间轴承24a及第二输出轴承29a这样的轴承承受轴向的力。

如图4所示，在驱动单元20中，当车辆用控制装置30指示向车辆A的后退方向的驱动而驱动电动机11向B方向(后退方向)旋转时，输入轴22及输入齿轮23向该方向旋转。而且，通过与输入齿轮23的啮合而大径中间齿轮25向B方向的反方向旋转，通过该旋转而中间轴24及小径中间齿轮26向B方向的反方向一体旋转。通过与小径中间齿轮26的啮合而输出齿轮27向B方向旋转，通过该旋转而经由差动齿轮13使第一输出轴28及第二输出轴29向B方向相对旋转。

通过所述旋转，输入齿轮23从大径中间齿轮25受到的反力作为输入轴22的轴向的力而作用于第二输入轴承22b。

通过所述旋转，大径中间齿轮25从输入齿轮23受到的力作为中间轴24的轴向的力而作用于第一中间轴承24a。另一方面，通过所述旋转，小径中间齿轮26从输出齿轮27受到的反力作为中间轴24的轴向的力而作用于第二中间轴承24b。在本实施方式中，与小径中间齿轮26相比，大径中间齿轮25的直径大。因此，与从输入齿轮23向大径中间齿轮25传递的力相比，从输出齿轮27向小径中间齿轮26传递的反力增大，其差量的力作为中间轴24的轴向的力而作用于第二中间轴承24b。

通过所述旋转，从小径中间齿轮26向输出齿轮27传递的力作为差动齿轮13的轴向的力而作用于第一输出轴承28a。

即，在车辆后退时，第二输入轴承22b、第二中间轴承24b及第一输出轴承28a这样的轴承受到轴向的力。

说明车辆用控制装置30用于控制驱动电动机11的驱动的处理。

车辆用控制装置30具有用于运算转矩指令值的运算单元，为了使车辆A前进或后退而生成指令值来使驱动电动机11旋转的情况下，将由驱动电动机11产生的转矩指示作为转矩指令值T*。

驱动电动机11在规格上能够产生的转矩的范围内确定转矩限制值。转矩指令值T*的最大值由转矩限制值限制，驱动电动机11产生的转矩由预先确定的转矩限制值来限制其上限。

根据制动操作量BRK、油门操作量ACC、车速SP及电动机转速N这样的各种检测信号，使用映射(图示省略)来求出转矩指令值T*。该映射预先存储于构成车辆用控制装置的存储单元。

另外，车辆用控制装置具有用于接收作为档位信号的档位PS的档位信号接收单元。根据该档位PS，运算对前进(驱动电动机11的正旋转(+侧))的驱动时的转矩(前进转矩T(+)[N])及后退(驱动电动机11的逆旋转(-侧))的驱动时的转矩(后退转矩T(-)[N])进行指示的转矩指令值T*。在本实施方式中，前进时、后退时都使用同一映射来求出转矩指令值T*作为使驱动电动机11产生的转矩的绝对值。在电动机转速N[rpm]从零至阈值α为止的电动机转速范围内，转矩指令值T*设为与转矩限制值相同的值，在超过阈值α的电动机转速范围内，电动机转速N越大，转矩指令值T*设定得越小。

车辆用控制装置30在基于档位PS而对车辆进行前进驱动时，作为驱动时处理，根据各种检测信号使用上述映射来运算转矩指令值T*，通过该转矩指令值T*来控制驱动电动机11的旋转(正旋转)。车辆用控制装置30将前进时的驱动电动机11的转矩限制值作为T(+)max，设定上述映射并存储于存储单元。

图5示出车辆用控制装置30基于档位PS而对车辆进行后退驱动时的驱动时处理。

车辆用控制装置30执行根据各种检测信号使用上述映射来运算转矩指令值T*的导出处理(步骤S100)。接着，车辆用控制装置30判定在步骤S100中运算出的转矩指令值T*的绝对值是否超过T(-)max的绝对值(|T*|>|T(-)max|)(步骤S101)。T(-)max是在后退时允许驱动电动机11产生的转矩的上限即后退时的转矩限制值。

在此，在本实施例的车辆中，其重心偏向前轮侧，作用于前轮的车辆重量比作用于后轮的车辆重量大。在较大的重量作用于车轮的一侧即前轮侧，在车辆前进的前进时，驱动电动机11产生较大的转矩的情况下的车辆的响应性提高，因此在前进时允许驱动电动机11产生的转矩的上限值即前进时的转矩限制值T(+)max优选大于后退时的转矩限制值T(-)max，在本实施例的上述映射中这样设定。

在步骤S101中，在判断为转矩指令值T*的绝对值比T(-)max的绝对值大(-侧大)时(步骤S101为“是”)，车辆用控制装置30执行取代在步骤S100中运算的值而设定T(-)max作为转矩指令值T*的设定处理(步骤S102)。然后，车辆用控制装置30以输出通过步骤S102设定的转矩指令值T*的转矩的方式控制驱动电动机11的旋转(逆旋转)(步骤S103)。

另一方面，在步骤S101中，在判断为转矩指令值T*为T(-)max以下时(步骤S101为“否”)，车辆用控制装置30以将通过步骤S100运算的值的转矩作为转矩指令值T*原封不动地输出的方式控制驱动电动机11的旋转(逆旋转)(步骤S103)。

根据以上说明的车辆用控制装置30，起到以下所示的作用及效果。

(1)虽然依赖于车辆的驱动方式的规格，但存在车辆的前进时和后退时可以不必产生相同大小的转矩的情况，存在可以将前进时和后退时允许产生的转矩的最大值分别设定为不同的值的情况。

具体而言，车辆在向前后重量分配小的方向移动时，与向前后重量分配大的方向移动时相比，在车辆的行驶开始时，即使驱动转矩小，也不会给车辆的行驶造成障碍。即，在FF方式的本实施方式的车辆A中，关于车辆A的前后重量分配，车辆后方侧的分配小，与前进时相比，能够减小在后退时产生的转矩的最大值。

在本实施方式中，作为后退时的转矩限制值，设定比前进时的转矩限制值低的限制值(|T(-)max|<|T(+)max|)。

参照图6，在将前进时产生的转矩设为前进转矩T(+)的情况下，前进转矩T(+)在电动机转速N到达阈值α之前的电动机转速范围内成为T(+)max。前进转矩T(+)当电动机转速N超过阈值α时，逐渐减小。关于前进转矩T(+)，T(+)max为转矩限制值。

将在后退时产生的转矩设为后退转矩T(-)的情况下，后退转矩T(-)在电动机转速N到达阈值α之前的电动机转速范围内，成为T(-)max。在该电动机转速范围内，即使指示超过T(-)max的值作为转矩指令值T*，该值也强制性地下降至T(-)max。后退转矩T(-)当电动机转速N超过阈值α时，逐渐降低。后退时的转矩限制值T(-)max设为比前进时的转矩限制值T(+)max低的值。

后退时的转矩限制值T(-)max设为比前进时的转矩限制值T(+)max低的值，因此后退时的产生转矩的最大值比前进时的产生转矩的最大值减小。

后退时与前进时相比，向驱动单元20的轴承施加的负载减少。在本实施方式中，尤其是后退时，轴向的力所作用的向第二输入轴承22b、第二中间轴承24b、及第一输出轴承28a的轴承施加的负载减少。因此，能够实现驱动单元20的轴承、尤其是第二输入轴承22b、第二中间轴承24b及第一输出轴承28a的长寿命化。

(2)关于运算转矩指令值T*的处理(步骤S100的处理等)，进行基于同一映射的运算，由此实现前进及后退时的运算处理的共通化。并且，尤其是降低转矩这样的步骤S102的处理在后退时追加执行。通过上述运算处理的共通化，能够实现关于驱动的运算处理工序的削减，并实现驱动单元20的轴承的长寿命化。

(3)对转矩的最大值施加限制的情况在实现构成驱动单元20的轴承的长寿命化上有效，但是根据状况的不同，也存在给车辆的行驶造成障碍的可能性。

在本实施方式中，在步骤S101中，在转矩指令值T*未超过T(-)max的情况下，以原封不动地产生步骤S100中运算出的转矩的方式控制驱动电动机11。并且，仅在转矩指令值T*超过T(-)max时，限制转矩指令值T*。由此，将存在给车辆A的行驶造成障碍的可能性的状况减少为最小限度。

上述各实施方式也可以通过对其进行了适当变更的以下的方式来实施。

·减速器12中的调整驱动电动机11的动力的功能可以设为除去中间轴24的1级的调整，也可以设为向输入轴22及中间轴24还增加了第二中间轴的3级的调整。

·设定高的限制值作为转矩限制值的驱动也可以考虑车辆的使用状况例如装载物的重量而根据装载物的装载时的前后重量分配进行设定。设定高的限制值作为转矩限制值的驱动也可以根据上述的车辆的使用状况来切换前进及后退。

·车辆用控制装置30也可以在确认档位PS之后根据档位PS，对于前进及后退的驱动而使用专用的映射来运算转矩指令值T*作为驱动时处理。

·关于与内燃机2未直接连结的前方驱动轮4或后方驱动轮15，也可以取代驱动电动机11而通过轮毂电动机来产生驱动力。

·车辆A可以是驱动方式不同的混合动力机动车、或所谓的电动机动车。此外，车辆A也可以是使用燃料电池作为电源的燃料电池机动车。

Claims (3)

1.一种车辆用控制装置，包括：

运算单元，用于运算控制电动机用的转矩指令值；

存储单元，用于存储在运算所述转矩指令值时使用的映射；及

档位信号接收单元，用于接收表示车辆是前进状态还是后退状态的档位信号，其中，

所述车辆用控制装置被以控制驱动单元的方式进行编程，所述驱动单元用于将所述电动机的旋转向车辆的驱动轮传递，且所述驱动单元包含减速器，所述减速器具有由轴承支承为旋转自如的多个齿轮，其中，

所述车辆用控制装置被以基于所述映射而算出用于使电动机产生转矩的转矩指令值的方式进行编程，其中，

所述车辆用控制装置被以如下方式进行编程：将在车辆前进时允许所述电动机产生的转矩的最大值设定得与在后退时允许所述电动机产生的转矩的最大值不同。

2.根据权利要求1所述的车辆用控制装置，其中，

所述车辆用控制装置被以如下方式进行编程：关于所述车辆的前后重量分配，在前方/后方的重量大于后方/前方的重量的情况下，将在前进/后退时允许所述电动机产生的转矩的最大值设定得大于在后退/前进时允许所述电动机产生的转矩的最大值。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用控制装置，其中，

所述车辆用控制装置被以如下方式进行编程：

在所述车辆向前进或后退中的所述转矩的最大值设定得较小的方向移动时，

所述车辆用控制装置运算出的对电动机的转矩指令值大于设定得较小的所述转矩的最大值的情况下，

将所述转矩指令值限制成与所述转矩的最大值相同的大小。