CN117677529A - 车辆的控制系统 - Google Patents

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CN117677529A CN202280043052.XA CN202280043052A CN117677529A CN 117677529 A CN117677529 A CN 117677529A CN 202280043052 A CN202280043052 A CN 202280043052A CN 117677529 A CN117677529 A CN 117677529A
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高桥直树
藤本博志
布施空由
高桥亮太
冈村悠太郎
古贺亮佑
古市哲也
丸山晃
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Mitsubishi Motors Corp
University of Tokyo NUC
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/12—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of electric gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion

Abstract

具备向左右轮(5)赋予转矩差的差动机构(3)和与差动机构(3)连接的两个电动机(2)的车辆(1)的控制系统具备：通过高速通信单元彼此连接，并且分别控制两个电动机(2)的两个控制装置(11、12)；检测一方的电动机(2R)的旋转速度并分别向两个控制装置(11、12)输出的第一旋转速度传感器(26R)；检测另一方的电动机(2L)的旋转速度并分别向两个控制装置(11、12)输出的第二旋转速度传感器(26L)；以及基于车辆(1)的车辆信息运算各电动机(2)的要求转矩的上位控制装置(10)。两个控制装置(11、12)中的至少一方基于两个旋转速度传感器(26R、26L)的检测信号，运算用于实现由上位控制装置(10)运算出的要求转矩的两个指示转矩。

Description

车辆的控制系统
技术领域
本发明涉及一种具备向左右轮赋予转矩差的差动机构和与该差动机构连接的两个电动机的车辆的控制系统。
背景技术
以往，在具备独立的两个电动机的电动车辆中，已知有将各电动机和左右轮机械连结，在左右的电动机的输出转矩存在差距的情况下，放大该转矩差并向左右轮传递的差动机构(动力分配机构)。例如，在专利文献1中，作为差动机构，公开了由行星齿轮装置或转子构成的能量传递装置。通过具备具有放大功能的差动机构，有能够在左右轮产生较大的转矩差的优点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4637136号
发明所要解决的技术问题
但是，由于差动机构是将两个电动机和左右轮机械连结的机构，因此彼此的旋转(转矩)可能发生干涉。这种干涉有引起车辆的振动的可能性。另外，也有因干涉而无法在左右轮实现所要求的转矩差的可能性。但是，如上述的专利文献1那样，在向一个ECU(电子控制装置)输入全部的传感器信号，由该ECU控制两个PDU(动力驱动单元)的结构中，难以实施缜密的控制，难以补偿干涉。此外，这样的技术问题在差动机构不具有放大功能的情况下也同样会产生。
发明内容
本发明的车辆的控制系统是鉴于这样的技术问题而提出的，其目的之一是在具备两个电动机和差动机构的车辆中，补偿机构特有的旋转干涉。此外，不限于该目的，通过后述的用于实施发明的方式所示的各结构所导出的作用效果，发挥利用现有技术无法得到的作用效果也是本发明的其他目的。
用于解决技术问题的技术手段
本发明可作为以下公开的方式或应用例来实现。公开的车辆控制系统解决上述的技术问题的至少一部分。
在此公开的车辆的控制系统是具备向左右轮赋予转矩差的差动机构和与所述差动机构连接的两个电动机的车辆的控制系统。
本控制系统具备：两个控制装置，该两个控制装置通过高速通信单元彼此连接，并且分别控制所述两个电动机；第一旋转速度传感器，该第一旋转速度传感器检测一方的所述电动机的旋转速度并分别向所述两个控制装置输出；第二旋转速度传感器，该第二旋转速度传感器检测另一方的所述电动机的旋转速度并分别向所述两个控制装置输出；以及上位控制装置，该上位控制装置基于所述车辆的车辆信息，运算各个所述电动机的要求转矩。
所述两个控制装置中的至少一方基于所述第一旋转速度传感器的检测信号和所述第二旋转速度传感器的检测信号，运算两个指示转矩，该两个指示转矩用于实现由所述上位控制装置运算出的所述要求转矩。
发明的效果
根据发明的车辆的控制系统，能够实施补偿机构特有的旋转干涉那样的缜密的运算，能够更准确地实现要求转矩。
附图说明
图1是应用了第一实施方式所涉及的控制系统的车辆的示意图。
图2是用于说明搭载于各实施方式所涉及的车辆的差动机构的构成例的骨架图。
图3是表示图1的控制系统的构成例的框图。
图4是表示图3的变形例的框图。
图5是用于说明图3的车轮速度控制的一例的框图。
图6是用于说明图3的轴转矩控制的一例的框图。
图7是由图1的上位ECU实施的流程图例。
图8的(a)是由主马达控制器实施的流程图例，图8的(b)是由副马达控制器实施的流程图例。
图9是表示第二实施方式所涉及的控制系统的构成例的框图。
图10是用于说明图9的同步控制的一例的表。
图11是由图9的各马达控制器实施的流程图例。
具体实施方式
参照附图，对作为实施方式的车辆的控制系统进行说明。以下所示的实施方式不过是例示，并不意在排除在以下的实施方式中未明示的各种变形、技术的应用。各实施方式的结构能够在不脱离它们的主旨的范围进行各种变形并实施。另外，能够根据需要进行取舍选择，或进行适当组合。
在以下的说明中，表示两个实施方式所涉及的控制系统。在这些控制系统中，仅后述的马达控制器(控制装置)的结构不同，其他的结构(车辆结构、上位控制装置的结构)相同。关于两个实施方式中共通的结构，在第一实施方式中详细说明。此外，在下述的实施方式中，说明马达(电动机)、车轴、车轮、逆变器、车轮速度传感器、旋转速度传感器分别在左右成对。
(第一实施方式)
[1-1.车辆结构]
图1是具备本实施方式的控制系统的车辆1的示意图。在车辆1搭载有驱动左右轮5(此处为后轮)的两个马达2(电动机)。在以下的说明中在符号的末尾标注的“L”或者“R”的字母表示该符号所涉及的要素的配置位置(处于车辆1的左侧或者右侧)。例如，5L表示左右轮5中的位于车辆的左侧(Left)的一方(即，左轮)，5R表示左右轮5中的位于车辆的右侧(Right)的另一方(即，右轮)。
两个马达2具有驱动车辆1的前轮或者后轮中的至少任一的功能，也可以具有驱动全部四个车轮的功能。以下，将两个马达2中的配置于左侧的一方也称为左马达2L，将配置于右侧的另一方也称为右马达2R。左马达2L和右马达2R彼此独立地工作，能够分别输出彼此不同大小的驱动力。此外，本实施方式的左马达2L和右马达2R的额定输出彼此相同，并且成“对”地设置。
车辆1具备向左右轮5赋予转矩差的动力分配机构3(差动机构)。本实施方式的动力分配机构3具有放大两个马达2的转矩差并分别向左右轮5分配的功能。如图2所示，动力分配机构3包含对各马达2的旋转速度进行减速的一对减速机构3g(由图2中的虚线围成的齿轮系)。减速机构3g是通过对从马达2输出的转矩(驱动力)减速来使转矩增大的机构。减速机构3g的减速比G根据马达2的输出特性、性能而适当地设定。在本实施方式中，左右的减速机构3g的减速比G彼此相同。此外，在马达2的转矩性能足够高的情况下，也可以省略减速机构3g。一对马达2与动力分配机构3连接，通过马达2的旋转速度被减速，转矩被放大并分别向左右轮5传递(分配)。
如图1及图2所示，动力分配机构3是具有偏航控制功能(AYC功能)的差速机构，并且插装于与左轮5L连结的车轴4(左车轴4L)和与右轮5R连结的车轴4(右车轴4R)之间。偏航控制功能是指通过主动地控制左右轮5的驱动力(驱动转矩)的分配比例来调节偏航力矩，从而使车辆1的姿势稳定的功能。在动力分配机构3的内部内置有行星齿轮机构、差动齿轮机构等。此外，包含一对马达2和动力分配机构3的车辆驱动装置也被称为DM-AYC(Dual-Motor Active Yaw Control：双马达主动偏航控制)装置。
在此，使用图2对动力分配机构3的一例进行说明。图2所示的动力分配机构3具有一对减速机构3g和行星齿轮机构，该一对减速机构3g被设定为减速比G，该行星齿轮机构具有以规定的放大系数放大转矩差的功能。动力分配机构3优选为在车宽方向上配置于左右的马达2L、2R间。
行星齿轮机构是太阳齿轮3s1和齿圈3r为输入要素且太阳齿轮3s2和行星齿轮架3c为输出要素的双小齿轮行星齿轮。来自左马达2L的转矩被输入太阳齿轮3s1，来自右马达2R的转矩被输入齿圈3r。输入要素被设置为与后述的怠速齿轮37一体地旋转，输出要素被设置为与输出轴33一体地旋转。
各减速机构3g构成为通过设置于均平行地配置的三个轴31、32、33的四个齿轮34、35、36、37而对各马达2的旋转速度分二级减速。以下，从各马达2向左右轮5的动力传递路径的上游侧起按序将三个轴称为马达轴31、中间轴32、输出轴33。这些轴31～33对于动力分配机构3分别设置有两个。位于左右的两个马达轴31、两个中间轴32、两个输出轴33分别同样地(左右对称地)构成。另外，设置于这些轴31～33的减速机构3g也在左右同样地(左右对称地)构成。
马达轴31与左右的马达2的各旋转轴位于同轴上，并且具有第一固定齿轮34。在中间轴32设置有与第一固定齿轮34啮合的第二固定齿轮35和比第二固定齿轮35小径的第三固定齿轮36。大径的第二固定齿轮35相比小径的第三固定齿轮36配置于车宽方向内侧。在输出轴33设置有与第三固定齿轮36啮合的怠速齿轮37。第一级减速齿轮系由第一固定齿轮34和第二固定齿轮35构成，第二级减速齿轮系由第三固定齿轮36和怠速齿轮37构成。此外，太阳齿轮3s1与左侧的怠速齿轮37连结，齿圈3r与右侧的怠速齿轮37连结。
如图1所示，各马达2L、2R经由逆变器6(6L、6R)与电池7电连接。逆变器6是将电池7侧的直流电路的电力(直流电力)和马达2侧的交流电路的电力(交流电力)相互转换的转换器(DC-AC逆变器)。另外，电池7例如是锂离子二次电池、镍氢二次电池，是能够供给数百伏特的高压直流电流的二次电池。在马达2动力运行时，直流电力通过逆变器6转换为交流电力并向马达2供给。在马达2发电时，发电电力通过逆变器6转换为直流电力并对电池7充电。
在车辆1搭载有一个上位ECU10(上位控制装置)和两个马达控制器11、12(控制装置)作为与马达2的控制相关的电子控制装置(ECU，Electronic Control Unit：电子控制单元)。这些电子控制装置10～12经由车载通信网以能够彼此通信的方式连接。此外，在车载通信网中除了这些电子控制装置10～12之外，还连接了搭载于车辆1的其他的电子控制装置(例如电池控制装置、制动控制装置等)、各种电子产品。
在各电子控制装置10～12安装有例如CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、MPU(Micro Processing Unit：微处理单元)等处理器(微处理器)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、非易失性存储器等。处理器是内置有控制单元(控制电路)、运算单元(运算电路)、高速缓冲存储器(寄存器组)等的运算处理装置。另外，ROM、RAM及非易失性存储器是储存有程序、作业中的数据的存储器装置。各电子控制装置10～12中的控制内容例如作为应用程序记录于各自的ROM、RAM、非易失性存储器、可移动介质内。另外，在程序的执行时，程序的内容在RAM内的存储器空间内被展开，并通过处理器来执行。
上位ECU10是对搭载于车辆1的电子装置整体进行综合控制的电子控制装置，例如可列举EV-ECU(Electric Vehicle-ECU：电动汽车ECU)、HEV-ECU(Hybrid ElectricVehicle-ECU：混合动力电动汽车ECU)、PHEV-ECU(Plug-in Hybrid Electric Vehicle-ECU：插电式混合动力电动汽车ECU)等。上位ECU10与用于获取车辆1的各种信息(以下称为“车辆信息”)的传感器连接。在图1所示的例子中，上位ECU10与油门开度传感器21、制动传感器22、转向角传感器23、车速传感器24及车轮速度传感器25连接。
油门开度传感器21是检测加速踏板的踩踏量(油门开度)、其踩踏速度的传感器。制动传感器22是检测制动踏板的踩踏量(制动踏板行程)、其踩踏速度的传感器。转向角传感器23是检测左右轮5的转向角(实际转向角或者方向盘的操作转向角)的传感器，车速传感器24是检测车速(车身速度)的传感器。车轮速度传感器25L、25R分别是检测左轮5L的车轮角速度ωL和右轮5R的车轮角速度ωR的传感器，分别单独地设置于左轮5L的附近和右轮5R的附近。
各马达控制器11、12是通过控制各逆变器6L、6R来控制马达2L、2R的工作状态的电子控制装置。两个马达控制器11、12通过本地CAN或硬线这样的高速通信单元而彼此连接，能够进行信息的接收发送。另外，各马达控制器11、12与上位ECU10例如以能够进行CAN通信的方式连接。各马达控制器11、12与检测马达2L、2R的旋转速度的旋转速度传感器26L、26R连接。此外，作为旋转速度传感器26L、26R，例如可以列举旋转变压器、霍尔传感器、编码器等，但优选使用检测精度高的传感器。
左旋转速度传感器26L设置于左马达2L，检测左马达2L的旋转速度(左马达旋转角速度ωLm)，并分别向两个马达控制器11、12输出。另外，右旋转速度传感器26R设置于右马达2R，检测右马达2R的旋转速度(右马达旋转角速度ωRm)，并分别向两个马达控制器11、12输出。在以下的说明中，在不特别区分左右的旋转速度传感器26L、26R的情况下，表述为“旋转速度传感器26”。
[1-2.控制结构]
上位ECU10基于由上述的传感器21～25检测出的车辆信息(油门开度、制动踏板行程、转向角、车身速度、车轮速度)，计算各马达2L、2R的要求转矩。在此计算的各要求转矩是根据驾驶员操作、车辆1的行驶状态而应由车辆1实现的转矩(转矩的目标值)。上位ECU10例如也可以根据驾驶员操作、行驶状态来运算总驱动转矩，求出赋予左右轮5的转矩差的目标值，并根据总驱动转矩与目标的转矩差来计算左马达2L的要求转矩和右马达2R的要求转矩。此外，要求转矩的计算方法并未被特别地限定。
两个马达控制器11、12中的至少一方基于旋转速度传感器26L的检测信号和旋转速度传感器26R的检测信号，运算两个指示转矩，该两个指示转矩用于实现由上位ECU10运算的要求转矩。在此运算的两个指示转矩中的一方是用于控制一方的马达2的指示转矩，两个指示转矩中的另一方是用于控制另一方的马达2的指示转矩。以下，将旋转速度传感器26L、26R的检测信号简称为“检测信号”。
如图1所示，在本实施方式的控制系统中，控制右马达2R的马达控制器11基于两个检测信号运算两个指示转矩。以下，也将该马达控制器11称为“主马达控制器11”。主马达控制器11(主控制装置)运算两个指示转矩，使用一方的指示转矩(以下称为“主侧的指示转矩”)控制右马达2R(一方的电动机)。以下，也将主马达控制器11所控制的马达2(在此为右马达2R)称为“主侧的马达2”。
另外，主马达控制器11将运算出的另一方的指示转矩经由高速通信单元发送至控制左马达2L的马达控制器12。以下，也将另一方的马达控制器12称为“副马达控制器12”。副马达控制器12使用从主马达控制器11发送的指示转矩(以下称为“副侧的指示转矩”)来控制左马达2L(另一方的电动机)。以下，也将副马达控制器12所控制的马达2(在此为左马达2L)称为“副侧的马达2”。另外，主侧和副侧的马达2的左右也可以相反。
即，在本实施方式的控制系统中，一个主马达控制器11基于两个检测信号，不仅运算作为自身的控制对象的主侧的马达2的指示转矩，还运算副侧的马达2的指示转矩。由主马达控制器11运算出的副侧的指示转矩通过高速通信(例如高速CAN通信)向副马达控制器12发送。副马达控制器12仅使用从主马达控制器11接收到的副侧的指示转矩。通过这样的系统，不需要两个马达控制器11、12之间的同步控制。此外，两个马达控制器11、12之间的通信速度比上位ECU10与各马达控制器11、12之间的通信速度高，例如为10倍左右。由此，能够更高精度地进行马达2的控制。
另外，在本实施方式的控制系统中，主马达控制器11运算出的主侧的指示转矩也经由高速通信单元向副马达控制器12发送。另外，副马达控制器12与主马达控制器11同样，基于两个检测信号运算两个指示转矩。然后，副马达控制器12通过将运算出的一方(主侧)的指示转矩与从主马达控制器11接收到的主侧的指示转矩进行比较，来实施故障监视。进一步，副马达控制器12通过将运算出的另一方(副侧)的指示转矩与从主马达控制器11接收到的副侧的指示转矩进行比较，来实施故障监视。
这样，在副马达控制器12中，也在里侧进行与主马达控制器11同等的运算，通过将从主马达控制器11接收到的两个指示转矩的值与自身运算出的两个指示转矩的值进行比较，来监视各马达控制器11、12的故障、高速通信单元的障碍、硬线的断线这样的不良情况。在本实施方式的控制系统中，仅由副马达控制器12实施该故障监视。即，两个马达控制器11、12的作用明确分开。
图3及图4是表示实施方式所涉及的控制系统的结构例的框图。此外，省略了旋转速度传感器26的图示，图示了检测信号(马达旋转角速度ωLm、ωRm)的输入。主马达控制器11和副马达控制器12分别具备：第一CAN接收发送器11a、12a、I/O(Input/Output：输入/输出)部11b、12b、应用控制部11c、12c、电流控制部11d、12d以及第二CAN接收发送器11e、12e。此外，在图3和图4中，在应用控制部11c、12c中，仅在是否实施后述的马达轴振动抑制控制上不同。
各CAN接收发送器11a、11e、12a、12e及I/O部11b、12b均是硬件结构。第一CAN接收发送器11a、12a从上位ECU10接收要求转矩。另外，副马达控制器12的第一CAN接收发送器12a还接收从主马达控制器11的第二CAN接收发送器11e发送的副侧的指示转矩。I/O部11b、12b接收来自两个旋转速度传感器26L、26R的马达旋转角速度ωLm、ωRm，并进行转速转换而求得左右的推定车轮速度(相当于上述的车轮角速度ωL、ωR的值)。此外，该推定车轮速度能够代替由车轮速度传感器25L、25R检测出的车轮角速度ωL、ωR并用于控制。
另一方面，应用控制部11c、12c及电流控制部11d、12d均是软件结构，是为了方便对马达控制器11、12的功能进行分类而表示的。这些要素能够分别作为独立的程序来记述，并且也能够作为将多个要素合并而成的复合程序来记述。相当于各要素的程序被存储于马达控制器11、12的存储器、存储装置，并由处理器来执行。
在图3所示的主马达控制器11的应用控制部11c中，通过实施车轮速度控制和轴转矩控制这两种控制，运算各马达2L、2R的指示转矩。此外，在图3中，示出了在车轮速度控制的实施后实施轴转矩控制，但这些控制的顺序也可以相反。另外，在图3所示的副马达控制器12的应用控制部12c中，实施故障监视。以下，使用图5及图6，对车轮速度控制和轴转矩控制的一例进行说明。
车轮速度控制是基于由上位ECU10运算出的要求转矩来运算车辆1的左右的目标车轮速度，使用两个检测信号来运算用于实现该目标车轮速度的转矩(车轴要求转矩)的控制。如图5所示，在车轮速度控制中，左右各车轴要求驱动力被用作输入值。车轴要求驱动力对应于由上位ECU10运算出的要求转矩，在应用控制部11c中，也可以在车轮速度控制的实施前进行转换，也可以在车轮速度控制内进行转换。
在车轮速度控制中，左右独立地实施运算。另外，车轮速度控制包含一个前馈控制(FF控制)、一个反馈控制(FB控制)、目标滑移率的运算处理及目标车轮速度的运算处理。在此，目标滑移率是指左右轮5各自的滑移率的目标值。根据该目标滑移率和基准车身速度求出目标车轮速度。此外，基准车身速度例如能够根据四个车轮的车轮速度进行运算，但求法并未特别地限定。
在FF控制中，将各车轴要求驱动力转换为车轴要求转矩。在FB控制中，根据由驱动力观测器运算出的推定驱动力与车轴要求驱动力的误差来运算目标滑移率，接着运算目标车轮速度。然后，根据目标车轮速度与马达旋转角加速度的误差，运算与通过FF控制转换的车轴要求转矩相加的FB量。此外，驱动力观测器是如下推定器：通过将马达旋转角加速度乘以包含车轮5的车轴下游惯性来计算惯性转矩，将其从车轴要求转矩中减去，并乘以车轮5的有效半径的倒数来运算推定驱动力。
轴转矩控制是实现按照由上位ECU10运算出的要求转矩那样的轴转矩的控制，包含使用两个检测信号的反馈控制。如图6所示，在轴转矩控制中，包含分别设置于左右的、一个前馈控制(FF控制)、一个反馈控制(FB控制)以及轴转矩观测器。轴转矩观测器是如下推定器：通过将根据马达旋转角加速度求出的车轴上游旋转角加速度乘以车轴上游马达等效惯性来计算惯性转矩，并将其从由后述的非干涉化补偿器E输出的第二车轴控制转矩中减去，从而运算推定轴转矩。
在FF控制中，各车轴要求转矩被转换为考虑了非干涉化补偿器E的值。此外，在本实施方式中，由于在轴转矩控制之前实施车轮速度控制，因此车轮速度控制的输出值成为轴转矩控制的输入值，但在这些控制的顺序相反的情况下，只要使输出值和输入值反转即可。在FB控制中，基于车轴要求转矩与推定轴转矩的误差，运算与FF控制后的车轴控制转矩相加的FB量。
在此，对非干涉化补偿器E进行简单说明。由于搭载于本实施方式的车辆1上的动力分配机构3是将左右的马达2和左右轮5机械连结而成的双输入双输出机构，因此产生左右的马达2的惯性转矩的干涉；由左右的马达2的摩擦引起的干涉；由轴与轴承的摩擦、轴与齿轮的摩擦引起的干涉等(以下，将这些干涉称为“左右的干涉”)。左右的干涉成为影响左右相反侧的车轴控制转矩的干涉转矩。非干涉化补偿器E是抵消影响左右相反侧的干涉转矩的补偿器。此外，通过非干涉化补偿器E抵消了干涉转矩的车轴控制转矩(称为“第二车轴控制转矩”)被转换为用于控制各马达2L、2R的马达控制转矩(指示转矩)。
在图4所示的马达控制器11、12的各应用控制部11c、12c中，除了上述的车轮速度控制和轴转矩控制以外，还实施马达轴振动抑制控制。在马达轴振动抑制控制中，基于马达控制转矩(指示转矩)和各马达2L、2R的旋转角速度ωLm、ωRm来实施抑制齿槽转矩的控制。此外，由于马达轴振动抑制控制由控制各马达2L、2R的各马达控制器11、12实施，因此能够消除从主马达控制器11向副马达控制器12通信时的通信延迟的影响。
此外，上述的车轮速度控制、轴转矩控制、马达轴振动抑制控制并不是必须的，可以全部省略，也可以只实施其中任一个，也可以将任意两个组合地实施。例如，也可以是，在省略车轮速度控制和轴转矩控制的情况下，对由上位ECU10运算出的要求转矩实施FF控制，并计算马达控制转矩(指示转矩)。此外，非干涉化补偿器E也不是必须的，也可以省略。
[1-3.流程图]
接着，使用图7、图8的(a)及图8的(b)，对由上位ECU10、主马达控制器11及副马达控制器12分别实施的流程图的一例进行说明。各流程图例如在从车辆1成为Ready ON状态至成为Ready OFF的期间、车辆行驶中(车速不是0时)等，在规定条件下以规定的运算周期重复执行。此外，上位ECU10的运算周期与各马达控制器11、12的运算周期可以相同，也可以彼此不同。
如图7所示，上位ECU10首先获取由各种传感器21～25检测出的车辆信息(步骤S1)。接着，计算各马达2L、2R的要求转矩(步骤S2)，将该要求转矩分别发送至主马达控制器11及副马达控制器12(步骤S3)，并返回该流程图。
如图8的(a)所示，主马达控制器11从上位ECU10获取要求转矩(步骤S10)，并且获取各旋转速度传感器26L、26R的检测信号(步骤S11)。接着，对马达旋转角速度ωLm、ωRm进行转速处理(步骤S12)，实施车轮速度控制(步骤S13)。进一步，在此还实施轴转矩控制(步骤S14)，通过这些计算各马达2L、2R的指示转矩。然后，将副侧的指示转矩发送至副马达控制器12(步骤S15)，使用主侧的指示转矩控制主侧的马达2(步骤S16)，并返回该流程图。此外，步骤S13和S14可以更换，也可以仅实施其中一方。
如图8的(b)所示，副马达控制器12从主马达控制器11获取副侧的指示转矩(步骤S21)，实施故障监视(步骤S22)，并且使用副侧的指示转矩控制副侧的马达2。此外，在步骤S22的故障监视中，副马达控制器12进行与主马达控制器11同等的处理(运算及控制)而计算两个指示转矩，还从主马达控制器11获取主侧的指示转矩。然后，比较两个主侧的指示转矩，比较两个副侧的指示转矩，监视有无不良情况。
[1-4.作用、效果]
在上述的控制系统中，将两个旋转速度传感器26L、26R的检测信号分别输入两个马达控制器11、12，为了实现由上位ECU10运算出的要求转矩，在下位的两个马达控制器11、12中的至少一方(在此为主马达控制器11)中运算指示转矩。在该运算中，由于使用两个检测信号的值，因此能够实施对机构特有的旋转干涉进行补偿那样的缜密的运算，能够更准确地实现要求转矩(例如，按照要求指示那样的左右驱动转矩、左右轮5的转矩差)。
在上述的控制系统中，以两个马达控制器11、12的一方为主，另一方为辅，在主马达控制器11中，在相同的时刻掌握两个马达2L、2R的各旋转速度ωLm、ωRm并运算两个指示转矩，通过高速通信将副侧的指示转矩发送至副马达控制器12。因此，不需要进行两个马达控制器11、12之间的同步控制，并且能够实施对旋转干涉进行补偿那样的缜密的运算，能够更准确地实现要求转矩。
另外，由于上述的副马达控制器12进行与主马达控制器11同等的运算，在副马达控制器12中进行两个故障监视，因此能够监视各马达控制器11、12的故障、通信障碍、断线等。
在上述的控制系统中，在主马达控制器11中，实施实现与由上位ECU10运算出的要求转矩相同的轴转矩的轴转矩控制。该轴转矩控制包含使用两个检测信号的FB控制，能够运算可实现要求转矩的马达2L、2R的指示转矩。此外，在本实施方式中，由于在轴转矩控制的下游侧设置有非干涉化补偿器E，因此能够消除左右的干涉，能够等效地作为左右独立的机构来处理，因此能够简化控制结构。
进一步，在上述的控制系统中，在主马达控制器11中，实施实现目标车轮速度的车轮速度控制。主马达控制器11基于由上位ECU10计算出的要求转矩来计算目标车轮速度，并使用两个检测信号来计算能够实现该目标车轮速度的马达2L、2R的指示转矩。因此，能够从车轮速度这一侧面实现由上位ECU10运算出的要求转矩。
(第二实施方式)
[2-1.结构]
接着，对第二实施方式所涉及的控制系统进行说明。本实施方式的控制系统也能够应用于具备图2所示的动力分配机构3的图1所示的车辆1。本实施方式的控制系统与第一实施方式相比，在两个马达控制器不区分主侧、副侧这一点上不同。即，本实施方式的控制系统是从图1中的主马达控制器11和副马达控制器12中去除了“主”和“副”的作用的结构。
图9是表示本实施方式的控制系统的结构例的框图，并且对应于图3。第一马达控制器13和第二马达控制器14是与马达2的控制相关的电子控制装置，经由高速通信单元彼此连接。在此，例示了第一马达控制器13控制右马达2R、第二马达控制器14控制左马达2L的情况，但左右的马达2L、2R也可以与此相反。
两个马达控制器13、14彼此同样地构成。具体而言，各马达控制器13、14与上述的马达控制器11同样，具备第一CAN接收发送器13a、14a、I/O(Input/Output：输入/输出)部13b、14b、应用控制部13c、14c、电流控制部13d、14d以及第二CAN接收发送器13e、14e。与第一实施方式的不同点在于，在任一个应用控制部13c、14c中，均实施上述的车轮速度控制、轴转矩控制及故障监视。
即，第一马达控制器13基于两个检测信号，运算两个马达2的指示转矩，使用运算出的一方的指示转矩来控制一方的马达2(在此为右马达2R)。同样，第二马达控制器14基于两个检测信号，运算两个马达2的指示转矩，使用运算出的另一方的指示转矩来控制另一个马达2(在此为左马达2L)。进一步，各马达控制器13、14经由高速通信单元相互接接收发送送运算出的两个指示转矩，实施故障监视。
进一步，在本实施方式的控制系统中，各马达控制器13、14将运算出的指示转矩与经由高速通信单元接收到的指示转矩进行比较并实施同步控制。各马达控制器13、14在该同步控制中，判定比较的两个指示转矩的值是否一致，接收发送与判定结果对应的信号信息(例如旗标信息)，并参照信号信息来控制各马达2。
各马达控制器13、14以规定的运算周期运算两个指示转矩，但为了同步控制，至少将自身所控制的马达2的指示转矩的值存储一定周期量(例如，从当前的运算周期追溯到过去几周期量～十周期量)。即，第一马达控制器13将运算出的右马达2R的指示转矩的值存储一定周期量，第二马达控制器14将运算出的左马达2L的指示转矩的值存储一定周期量。此外，被存储的指示转矩的值在每次运算时被更新。
在同步控制中，各马达控制器13、14对自身所控制的马达2的指示转矩彼此进行比较。即，第一马达控制器13对运算出的右马达2R的指示转矩和从第二马达控制器14接收到的右马达2R的指示转矩进行比较。第二马达控制器14对运算出的左马达2L的指示转矩和从第一马达控制器13接收到的左马达2L的指示转矩进行比较。
各马达控制器13、14在比较的指示转矩彼此一致的情况下，发送表示一致的信号信息(例如旗标T)。
各马达控制器13、14在比较的指示转矩彼此不一致的情况下，判定在存储的过去的指示转矩中是否存在与从相反侧的马达控制器14、13接收到的指示转矩一致的值。
各马达控制器13、14在存在一致的值的情况下，发送表示从当前时刻追溯的次数的信号信息。作为信号信息，例如，在从当前时刻起前一次的运算周期的指示转矩与接收到的指示转矩的值一致的情况下，由于追溯的次数为1，因此设为“旗标F1”，如果追溯的次数为2，则设为“旗标F2”，如果追溯的次数为n次，则设为“旗标Fn”。
另外，各马达控制器13、14在不存在一致的值的情况下，发送表示不一致的信号信息(例如旗标F0)。
图10是用于说明同步控制的一例的表。
第一马达控制器13对相对于右马达2R的两个指示转矩(即，由第一马达控制器13运算出的指示转矩和从第二马达控制器14接收到的指示转矩)进行比较。在这些指示转矩彼此一致的情况下，对应于左列，并发送旗标T。在这些指示转矩不一致的情况下，对于自身运算的指示转矩，追溯过去的运算结果，在X次前存在一致的值的情况下，对应于右列，并发送旗标FX。另一方面，在存储的指示转矩中不存在一致的值的情况下，对应于中央的列，并发送旗标F0。
同样，第二马达控制器14对相对于左马达2L的两个指示转矩(即，由第二马达控制器14运算出的指示转矩和从第一马达控制器13接收到的指示转矩)进行比较。在这些指示转矩彼此一致的情况下，对应于上行，并发送旗标T。在这些指示转矩不一致的情况下，对于自身运算的指示转矩，追溯过去的运算结果，在Y次前存在一致的值的情况下，对应于下行，并发送旗标FY。另一方面，在存储的指示转矩中不存在一致的值的情况下，对应于中央的行，并发送旗标F0。
在各马达控制器13、14都发送了旗标T情况下，即，在左右的指示转矩都一致的情况下(图10的左上栏时)，由于在两个马达控制器13、14间未产生运算时刻的偏差(取得同步)，因此无需特别修正地使用运算出的指示变矩。
在第一马达控制器13发送了旗标F0(不一致)、第二马达控制器14发送了旗标FY(Y次延迟)的情况下，第二马达控制器14的运算时刻与第一马达控制器13的运算时刻相比延迟了Y次量。因此，在该情况下，不修正由第一马达控制器13运算出的右马达2R的指示转矩而保持原样，将由第二马达控制器14运算出的左马达2L的指示转矩置换为延迟了Y次后的值。
在下一次以后的运算周期中，虽然继续进行各马达控制器13、14中的运算，但在延迟的第二马达控制器14追上第一马达控制器13之前的期间(即，Y次的运算周期的期间)，第一马达控制器13固定右马达2R的指示转矩的值。即，在两个马达控制器13、14取得同步之前，运行的第一马达控制器13虽然在背后继续运算，但仍以原来的指示转矩值待机。然后，在第二马达控制器14的运算时刻追上第一马达控制器13之后，再次实施上述的同步控制。
另外，在第二马达控制器14发送了旗标F0(不一致)，第一马达控制器13发送了旗标FX(X次延迟)的情况下也同样，第一马达控制器13的运算时刻与第二马达控制器14的运算时刻相比延迟了X次量。因此，在该情况下，不修正由第二马达控制器14运算出的左马达2L的指示转矩而保持原样，将由第一马达控制器13运算出的右马达2R的指示转矩置换为使之延迟了X次后的值。
在下一次以后的运算周期也同样，虽然继续进行各马达控制器13、14中的运算，但在延迟的第一马达控制器13追上第二马达控制器14之前的期间(即，X次的运算周期的期间)，第二马达控制器14固定左马达2L的指示转矩的值。即，在两个马达控制器13、14取得同步之前，运行的第二马达控制器14虽然在背后继续运算，但仍以原来的指示转矩值待机。然后，在第一马达控制器13的运算时刻追上第二马达控制器14之后，再次实施上述的同步控制。
在除了上述的三种模式以外的信号信息的情况下，有不是两个马达控制器13、14中的任一方的运算时刻单纯延迟的状况的可能性。因此，在该情况下，如上述的第一实施方式的主马达控制器11那样，将两个马达控制器13、14中的任一方设定为“主”，使用由主马达控制器13或主马达控制器14运算出的指示转矩来控制马达2。能够适当决定将哪一个马达控制器13、14设定为主。作为一个例子，可以举出将比较的结果判定为一致的马达控制器13或马达控制器14设定为主的方法。另外，也可以考虑将延迟次数X、Y较少的一方的马达控制器13或马达控制器14设定为主。
此外，在此例示的同步控制是一例，也可以通过本方法以外的方法进行控制，以使两个马达控制器13、14取得同步。例如，在同步控制中，各马达控制器13、14不仅可以对自身所控制的马达2的指示转矩进行比较，还可以对相反侧的马达2的指示转矩进行比较。另外，各马达控制器13、14也可以仅判定比较后的两个指示转矩的值是否一致，接收发送表示一致的信号信息和表示不一致的信号信息，并且根据该信号信息控制各马达2。在该情况下，不需要在各马达控制器13、14中将运算结果存储一定周期量。此外，虽然例示了使用旗标信息作为信号信息的情况，但只要是能够识别判定结果、延迟次数X、Y等的信号信息即可。
[2-2.流程图]
图11是由本实施方式的各马达控制器13、14实施的流程图例。此外，本实施方式的上位ECU10在图7的流程图的步骤S3中，代替“主马达控制器11和副马达控制器12”，向“第一马达控制器13和第二马达控制器14”发送要求转矩。
如图11所示，各马达控制器13、14从上位ECU10获取要求转矩(步骤S30)，并且获取各旋转速度传感器26L、26R的检测信号(步骤S31)。接着，对马达旋转角速度ωLm、ωRm进行转速处理(步骤S32)，实施车轮速度控制(步骤S33)。进一步，在此还实施轴转矩控制(步骤S34)，由此计算各马达2L、2R的指示转矩。
接着，实施故障监视(步骤S35)。在该故障监视中，在与相反侧的马达控制器14、13之间接收发送各马达控制器13、14运算出的两个指示转矩，通过比较指示转矩值，监视各马达控制器13、14的故障、高速通信单元的障碍、硬线的断线等不良情况。
另外，各马达控制器13、14发送自身不进行控制的相反侧的马达2的指示转矩(步骤S36)，并且接收自身所控制的马达2的指示转矩(步骤S37)，并实施同步控制(步骤S38)。然后，使用自身所控制的马达2的指示转矩来控制马达2(步骤S39)。
[2-3.作用、效果]
因此，在本实施方式的控制系统中，也与第一实施方式同样，将两个检测信号分别输入两个马达控制器13、14，为了实现由上位ECU10运算出的要求转矩，在下位的两个马达控制器13、14的双方运算指示转矩。在该运算中，由于使用两个检测信号的值，因此能够实施对机构特有的旋转干涉进行补偿那样的缜密的运算，能够更准确地实现要求转矩(例如，按照要求指示那样的左右驱动转矩、左右轮5的转矩差)。
另外，在本实施方式中，两方的马达控制器13、14实施同等的运算(控制)，分别计算两个指示转矩，接收发送彼此的运算结果(两个指示转矩)并分别进行故障监视。由此，能够通过检测信号的有无、对接收发送的各指示转矩的信息进行比较来进行故障监视，能够进一步监视各马达控制器13、14的故障、通信障碍、断线等。
但是，在本实施方式的控制系统中，与第一实施方式相比，由于在各马达控制器13、14中运算指示转矩，因此有产生运算时刻的偏差的可能性。对此，各马达控制器13、14对自身运算出的指示转矩与从相反侧的马达控制器14、13接收到的指示转矩进行比较，并实施同步控制。由此，即使各马达控制器13、14中的指示转矩的运算时刻存在偏差，也能够消除该偏差，能够更准确地实现要求转矩。
尤其是，在上述的同步控制中，各马达控制器13、14将过去的运算结果存储一定周期量，在比较的两个指示转矩不一致的情况下，判定在存储的过去的指示转矩中是否存在与接收到的指示转矩一致的值。然后，发送基于该判定结果的信号信息，相反侧的马达控制器14、13接收该信号信息。由于各马达控制器13、14参照这些信号信息来控制马达2，因此能够实施更高精度的同步控制，能够达成准确的要求转矩的实现。
此外，对于与第一实施方式同样的结构，在第二实施方式的控制系统中，能够获得同样的效果。
(其他)
上述的车辆1的结构是一例，并不限于上述的结构。例如，动力分配机构3的结构并不限于图2所示的结构，能够采用各种结构的行星齿轮机构、行星齿轮机构以外的机构。另外，也可以是通过不具备放大功能的差动机构，向左右轮5赋予转矩差的车辆。
另外，车辆1既可以是二轮驱动(后轮驱动、前轮驱动)车辆，也可以是四轮驱动车辆。在四轮驱动车辆的情况下，在前后轮中的至少一方连接有通过两个电动机向左右轮赋予转矩差的差动机构即可。
符号说明
1 车辆
2 马达(电动机)
2L 左马达
2R 右马达
3 动力分配机构(差动机构)
5 左右轮、车轮
7 电池
10 上位ECU(上位控制装置)
11 主马达控制器(控制装置)
12 副马达控制器(控制装置)
13 第一马达控制器(控制装置)
14 第二马达控制器(控制装置)
21 油门开度传感器
22 制动传感器
23 转向角传感器
24 车速传感器
25、25L、25R 车轮速度传感器
26 旋转速度传感器
26L 左旋转速度传感器
26R 右旋转速度传感器

Claims (8)

1.一种车辆的控制系统，该车辆具备向左右轮赋予转矩差的差动机构和与所述差动机构连接的两个电动机，其特征在于，具备：
两个控制装置，该两个控制装置通过高速通信单元彼此连接，并且分别控制所述两个电动机；
第一旋转速度传感器，该第一旋转速度传感器检测一方的所述电动机的旋转速度并分别向所述两个控制装置输出；
第二旋转速度传感器，该第二旋转速度传感器检测另一方的所述电动机的旋转速度并分别向所述两个控制装置输出；以及
上位控制装置，该上位控制装置基于所述车辆的车辆信息，运算各个所述电动机的要求转矩，
所述两个控制装置中的至少一方基于所述第一旋转速度传感器的检测信号和所述第二旋转速度传感器的检测信号，运算两个指示转矩，该两个指示转矩用于实现由所述上位控制装置运算出的所述要求转矩。
2.根据权利要求1所述的车辆的控制系统，其特征在于，
一方的所述控制装置是如下的主控制装置：基于两个所述检测信号运算所述两个指示转矩，使用该运算出的一方的所述指示转矩控制一方的所述电动机，并且经由所述高速通信单元向另一方的所述控制装置发送该运算出的另一方的指示转矩，
另一方的所述控制装置是如下的副控制装置：使用从所述主控制装置发送的所述另一方的指示转矩控制另一方的所述电动机。
3.根据权利要求2所述的车辆的控制系统，其特征在于，
所述主控制装置还将所述主控制装置运算出的一方的所述指示转矩经由所述高速通信单元向所述副控制装置发送，
所述副控制装置基于两个所述检测信号运算所述两个指示转矩，通过比较该运算出的一方的所述指示转矩和从所述主控制装置接收到的一方的所述指示转矩来实施故障监视，并且通过比较该运算出的另一方的指示转矩和从所述主控制装置接收到的所述另一方的指示转矩来实施故障监视。
4.根据权利要求1所述的车辆的控制系统，其特征在于，
一方的所述控制装置基于两个所述检测信号运算所述两个指示转矩，使用运算出的一方的所述指示转矩来控制一方的所述电动机，
另一方的所述控制装置基于两个所述检测信号运算所述两个指示转矩，使用运算出的另一方的所述指示转矩来控制另一方的所述电动机，
各个所述控制装置经由所述高速通信单元而相互接收发送运算出的所述两个指示转矩并实施故障监视。
5.根据权利要求4所述的车辆的控制系统，其特征在于，
各所述控制装置是比较运算出的所述指示转矩和经由所述高速通信单元接收到的所述指示转矩并实施同步控制的装置，
在所述同步控制中，各所述控制装置判定比较的两个所述指示转矩的值是否一致，接收发送与判定结果对应的信号信息，并参照所述信号信息来控制各所述电动机。
6.根据权利要求5所述的车辆的控制系统，其特征在于，
各所述控制装置是以规定的运算周期运算所述两个指示转矩，并且至少将自身所控制的所述电动机的所述指示转矩的值存储一定周期量的装置，
各所述控制装置在所述同步控制中，
对自身所控制的所述电动机的所述指示转矩彼此进行比较，
在比较的所述指示转矩彼此一致的情况下，发送表示一致的所述信号信息，
在比较的所述指示转矩彼此不一致的情况下，判定在存储的过去的所述指示转矩中是否存在与接收到的所述指示转矩一致的值，
在存在所述一致的值的情况下，发送表示从当前时刻追溯的次数的所述信号信息，
在不存在所述一致的值的情况下，发送表示不一致的所述信号信息。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆的控制系统，其特征在于，
所述至少一方的所述控制装置实施如下的轴转矩控制：该轴转矩控制包含使用了两个所述检测信号的反馈控制，并实现由所述上位控制装置运算出的所述要求转矩那样的轴转矩。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的车辆的控制系统，其特征在于，
所述至少一方的所述控制装置实施如下的车轮速度控制：基于由所述上位控制装置运算出的所述要求转矩来运算所述车辆的左右的目标车轮速度，使用两个所述检测信号来实现所述左右的目标车轮速度。
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