CN1876422A - 电动四轮驱动车辆的控制装置、电动驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够得到平稳的车辆行驶性的电动四轮驱动车辆的控制装置、电动驱动系统以及电动四轮驱动车辆。第1车轮(14)由发动机(1)驱动，第2车轮(15)由电动机(5)驱动。发动机(1)的驱动力经手动变速器(12)以及离合器(18)传递给第1车轮(14)。4WDCU(6)，在离合器(18)的半离合状态中，将离合器(18)的连接的程度作为输入信号，对应于该输入信号，输出用来控制电动机的驱动力的信号。在启动时且车轮中没有产生打滑时，输出随着离合器(18)被连接，让电动机(5)的驱动力徐徐增加的信号。

Description

电动四轮驱动车辆的控制装置、电动驱动系统
技术领域
本发明涉及一种电动四轮驱动车辆的控制装置、电动驱动系统以及电动四轮驱动车辆，特别是涉及一种适于在具有手动变速器与离合器的电动四轮驱动车辆中使用的电动四轮驱动车辆的控制装置、电动驱动系统以及电动四轮驱动车辆。
背景技术
最近，由发动机驱动前轮或后轮，由电动机驱动后轮或前轮的电动四轮驱动车辆已经实用化。这里，在使用手动变速器作为变速器，发动机的输出轴与手动变速器的输入轴之间设有离合器的电动四轮驱动车辆中，例如特开2004-254374号公报中所述，公开了一种在离合器的连接时进行通常的电动机转矩控制，一旦离合器分离就对应于道路负载进行电动机转矩控制的技术。
【专利文献1】特开2004-254374号公报
但是，特开2004-254374号公报中所述的技术中，仅仅对离合器的连接与断开状态中的电动机转矩控制进行了说明，存在车辆的启动时或变速的情况下，离合器变为半连接(半离合)状态时，无法确保平稳的车辆行驶性这一问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够得到平稳的车辆行驶性的电动四轮驱动车辆的控制装置、电动驱动系统以及电动四轮驱动车辆。
(1)为实现上述目的，本发明的电动四轮驱动车辆的控制装置用于发动机驱动第1车轮、由电动机驱动第2车轮、上述发动机的驱动力经手动变速器以及离合器传递给上述第1车轮的电动四轮驱动车辆中，控制上述电动机的驱动，具有在上述离合器的半离合状态中，将上述离合器的连接的程度作为输入信号，对应于该输入信号，输出用来控制上述电动机的驱动力的信号的控制机构。
通过相关构成，能够得到平稳的车辆行驶性。
(2)上述(1)中，优选让上述控制机构，在上述电动四轮驱动车辆的启动时上述第1及第2车轮中没有产生打滑时，随着上述离合器被连接，以上述电动机的驱动力徐徐增加的方式输出上述信号。
(3)上述(2)中，优选让上述控制机构，在上述离合器的分离位置附近，以上述电动机的驱动力变为0的方式输出上述信号。
(4)上述(2)中，优选让上述控制机构，一旦检测出上述电动四轮驱动车辆的油门踏板被踏下，便输出上述信号以使得上述电动机的驱动力变为给定驱动力。
(5)上述(1)中，优选上述控制机构输出上述信号，以使得在上述电动四轮驱动车辆的变速时，随着上述离合器被分离，徐徐减少上述电动机的驱动力，随着上述离合器被连接，徐徐增加上述电动机的驱动力。
(6)另外，为实现上述目的，本发明的电动四轮驱动车辆的控制装置用于由发动机驱动第1车轮，由电动机驱动第2车轮，上述发动机的驱动力经手动变速器以及离合器传递给上述第1车轮的电动四轮驱动车辆中，对上述电动机的驱动进行控制，具有：在上述离合器的半离合状态中，对应于上述离合器的连接率，输出用来控制上述电动机的驱动力的信号的控制机构。
通过相关构成，能够得到平稳的车辆行驶性。
(7)另外，为实现上述目的，本发明的电动四轮驱动车辆的控制装置用于由发动机驱动第1车轮，由电动机驱动第2车轮，上述发动机的驱动力经手动变速器以及离合器传递给上述第1车轮的电动四轮驱动车辆中，对上述电动机的驱动进行控制，具有：在上述离合器的半离合状态中，对应于上述离合器的连接力，输出用来控制上述电动机的驱动力的信号的控制机构。
通过相关构成，能够得到平稳的车辆行驶性。
(8)另外，为实现上述目的，本发明是一种由发动机驱动第1车轮，由电动机驱动第2车轮，上述发动机的驱动力经手动变速器以及离合器传递给上述第1车轮的电动四轮驱动车辆中所使用的电动驱动系统，具有：由上述发动机所驱动的发电机、对上述第2车轮进行驱动的上述电动机、以及控制上述发电机的发电功率与上述电动机的驱动的控制装置；上述控制装置，具有在上述离合器的半离合状态中，将上述离合器的连接的程度作为输入信号，对应于该输入信号，输出用来控制上述电动机的驱动力的信号的控制机构。
通过相关构成，能够得到平稳的车辆行驶性。
(9)另外，为实现上述目的，本发明是一种电动四轮驱动车辆，具有驱动第1车轮的发动机、驱动第2车轮的电动机、由上述发动机所驱动的发电机、以及控制上述发电机的发电功率与上述电动机的驱动的控制装置，上述发动机的驱动力经手动变速器以及离合器传递给上述第1车轮；上述控制装置，具有在上述离合器的半离合状态中，将上述离合器的连接的程度作为输入信号，对应于该输入信号，输出用来控制上述电动机的驱动力的信号的控制机构。
通过相关构成，能够得到平稳的车辆行驶性。
通过本发明，能够得到电动四轮驱动车辆中的平稳的车辆行驶性。
附图说明
图1为表示安装有本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置的电动四轮驱动车辆的整体构成的系统方框图。
图2为表示本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置的构成的方框图。
图3为表示本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置的电动机转矩计算机构的构成的方框图。
图4为表示基于本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置的离合器感应转矩(TQCL)计算机构的启动时的转矩计算方法的说明图。
图5为表示基于本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置的打滑感应转矩(TQDV)计算机构的转矩计算方法的说明图。
图6为表示基于本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置的离合器感应转矩(TQCL)计算机构的启动时的转矩计算方法的说明图。
图7为表示本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置的驱动器机构的构成的方框图。
图8为表示本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置的离合器连接判断机构的动作的流程图。
图9为表示本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置在启动时的动作的时序图。
图10为表示本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置在变速时的动作的时序图。
图中：1-发动机，2-高输出发电机，3-差动齿轮，4-离合器，5-电动机，6-4WD控制单元，7-大容量继电器，8-发动机控制单元，9-手动变速器控制单元，10-抗锁定制动器控制器，11-辅助电池，12-手动变速器，13-辅助发电机，14R、14L-前轮，15R、15L-后轮，16R、16L前轮车速传感器，17R、17L-后轮车速传感器，18-离合器，110-驾驶模式判断机构，120-电动机顺序驱动机构，121-电动机励磁电流目标值计算机构，122-电动机电机子电流目标值计算机构，123-PI控制机构，124-PI控制机构，130-电动机转矩计算机构，131-离合器感应转矩计算机构，132-打滑感应转矩计算机构，133-转矩切换机构，140-离合器连接判断机构。
具体实施方式
下面对照图1～图10，对本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置的构成及动作进行说明。
首先对照图1，对安装有本实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置的电动四轮驱动车辆的整体构成进行说明。
图1为表示安装有本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的电动四轮驱动车辆的整体构成的系统方框图。
本实施方式的电动四轮驱动车辆，具有发动机1以及电动机5作为驱动力源。发动机1的驱动力，经离合器18、手动变速器12以及第1车轴，传递给左右的前轮14R、14L，驱动前轮14R、14L。如果连接离合器18，发动机1的旋转力就经离合器18、手动变速器12传递给前轮轴，驱动前轮14R、14L。如果分离离合器18，发动机1就从前轮14R、14L侧机械分离，使得前轮14R、14L无法将驱动力传递到路面。离合器18的连接与分离，由驾驶者通过离合器踏板来操作。
电动机5的驱动力，经离合器4、差动齿轮3以及第2车轴，传递给左右的后轮15R、15L，驱动后轮15R、15L。如果连接离合器4，电动机5的旋转力就经离合器4、差动齿轮3传递给后轮轴，驱动后轮15R、15L。如果分离离合器4，电动机5就从后轮15R、15L侧机械分离，使得后轮15R、15L无法将驱动力传递到路面。离合器4的连接·分离，由4WD控制单元(4WDCU)6来控制。
4WDCU6，在通常的启动时，例如在像干燥路面(高μ路)那样，不产生打滑的状态(前轮车速与后轮车速相等的情况)下，在车辆速度(前轮车速与后轮车速的平均值)从启动时开始到达到5km/h的期间，连接离合器4。如果车轮速超过了5km/h，就分离离合器4。另外，4WDCU6通常在像湿滑路面(低μ路)那样，产生了打滑的状态(前轮车速与后轮车速不同的情况)下，在车辆速度(前轮车速与后轮车速的平均值)从启动时开始到达到30km/h的期间，连接离合器4。如果车轮速超过了30km/h，就分离离合器4。另外，4WDCU6在变速中离合器18处于半离合状态或分离状态时，不管车速如何，均连接离合器4。
这里，离合器18的半离合状态是指离合器的连接率大于0％，且小于100％的状态，是离合器18一边滑动，一边进行转矩传递的状态。本实施方式中，4WDCU6在启动时或变速时那样，离合器18处于半离合状态时，对应于离合器的连接程度，计算出电动机5的转矩，控制电动机5使其输出该转矩。
另外，电动机5例如使用容易进行正转反转的切换的直流并励电动机，或他励直流电动机。另外，电动机5还可以使用交流驱动的3相同步电动机。另外，以上的说明中，对前轮14R、14L由发动机1驱动，后轮15R、15L由电动机5驱动的四轮驱动车辆辆进行了说明，但也可以让前轮由电动机驱动，后轮由发动机驱动。
发动机室内设有进行通常的充电发电系统的辅助用发电机(ALT1)13以及辅助电池11。辅助用发电机13由发动机1进行皮带驱动，其输出积蓄在辅助电池11中。
另外，辅助用发电机13的附近，设有高输出发电机(ALT2)2。高输出发电机(ALT2)2由发动机1进行皮带驱动，通过其输出来驱动电动机5。高输出发电机(ALT2)2的发电功率，由4WDCU6来控制。如果高输出发电机(ALT2)2的发电功率变化，作为电动机5的输出的电动机转矩就发生变化。也即，4WDCU6通过将输出的指令值(让高输出发电机的励磁电流值变为给定值的负载信号)输出给高输出发电机(ALT2)2，来变更高输出发电机(ALT2)2的发电功率。高输出发电机(ALT2)2的发电功率加载到电动机5的电机子线圈5b上，使得电动机5的输出(电动机转矩)发生变化。4WDCU6通过控制高输出发电机2的输出(发电功率)，来控制电动机5的输出(电动机转矩)。另外，在电动机5高速旋转的区域中，4WDCU6通过进行将电动机5的励磁线圈5a中所流通的励磁电流减弱的励磁控制，来直接控制电动机5，使得电动机5能够高速旋转。
发动机1的输出，由通过来自发动机控制单元(ECU)8的指令进行驱动的电子控制节流阀(未图示)来控制。电子控制节流阀中，设有油门开度传感器(未图示)，检测出油门开度(节流阀开度)。另外，在使用机械连接的油门踏板以及节流阀来代替电子控制节流阀的情况下，能够在油门踏板中设置油门开度传感器。另外，还可以在发动机1与手动变速器12之间通过离合器踏板设置驾驶者可操作的离合器18，由驾驶者的意思来调整发动机1的驱动力。离合器18中，设有能够检测出连接与分离的离合器位置传感器，输出给4WDCU6中。
手动变速器控制器(TCU)9控制手动变速器12。油门开度传感器的输出，输出给4WDCU6。
前轮14R、14L以及后轮15R、15L的各个车轮中，设有检测出旋转速度的车轮速传感器16R、16L、17R、17L。另外，制动器中设有通过抗锁定制动器控制单元(ACU)10进行控制的抗锁定制动器执行器。
各个信号线，从发动机控制单元(ECU)8或手动变速器控制单元(TCU)9或其他控制单元的接口，经车内LAN(CAN)总线，输入4WD控制单元(4WDCU)6。
高输出发电机2与电动机5之间，设有大容量继电(relay)器7，能够将高输出发电机2的输出切断。继电器7的开闭，由4WDCU6进行控制。
接下来，对照图2对本实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置的构成进行说明。
图2为表示本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆的控制装置的构成的方框图。
4WDCU6具有驾驶模式判断机构110、驱动机构120、电动机转矩计算机构130、以及离合器连接判断机构140。4WDCU6中，作为输入信号输入有车轮速度信号(VW)、节流阀开度(TVO)、变速杆位置信号(SFT)、电动机电机子电流(Ia)、电动机励磁电流信号(If)、电动机转速信号(Nm)、发动机转速(TACHO)、离合器位置信号(CLPOS)。
车轮速度信号(VW)，由分别通过车轮速传感器16R、16L、17R、17L所检测出的右前轮车轮速VWF_RH、左前轮车轮速VWF_LH、右后轮车轮速VWR_RH、左后轮车轮速VWR_LH构成。另外，4WDCU6在内部根据右后轮车轮速VWR_RH与左后轮车轮速VWR_LH计算出作为平均值的后轮平均速度VWR。另外，4WDCU6根据右前轮车轮速VWF_RH与左前轮车轮速VWF_LH计算出作为平均值的前轮平均速度VWF。进而，4WDCU6根据后轮平均速度VWR与前轮平均速度VWF计算出作为平均值的车轮速(车速)。
油门开度信号(TVO)被输入了上述油门开度传感器的输出。4WDCU6，一旦油门开度信号(TVO)变为油门开度3％，就生成油门打开信号，一旦变为不满3％，就生成油门关闭信号。另外，还可以将判断为油门开时的阈值设为3％，将判断为油门关时的阈值设为1％，让开关判断的阈值中具有滞后特性。
变速杆位置信号(SFT)，被输入了变速杆附近的变速杆位置传感器的输出。这里，被输入了变速杆位置处于1速、2速、3速、4速、5速中的任一个级的信号。
电动机电机子电流(Ia)，是高输出发电机(ALT2)2的输出电流的流入电动机的电机子线圈5b中的电流。电动机励磁电流信号(If)，是流入电动机5的励磁线圈5a中的励磁电流。电动机转速信号(Nm)是表示电动机5的转速的信号。发动机转速(Nm)是表示发动机1的转速的信号。
离合器位置信号(CLPOS)是表示离合器18的连接状态的信号，也是离合器板的位置信号。
驾驶模式判断机构110根据车轮速度信号(VW)、油门开度信号(TVO)、以及变速杆位置信号(SFT)，判断四轮驱动的模式。所判断出的模式有2WD模式(驾驶模式2)、4WD待速模式(驾驶模式3)、车辆慢行模式(驾驶模式4)、4WD模式(驾驶模式5)、以及停止顺序模式(驾驶模式6)。
驱动机构120根据驾驶模式判断机构110所判断出的驾驶模式(驾驶模式1，2，…，6)以及电动机转矩计算机构130所计算出的电动机转矩，输出用于对流入高输出发电机(ALT2)2的励磁线圈的励磁电流进行控制的发电机励磁电流控制信号(C1)、用于对流入电动机5的励磁线圈5a中的励磁电流进行控制的电动机励磁电流控制信号(Dif)、控制继电器7的开闭的继电器驱动信号(RLY)、以及控制离合器4的连接与分离的离合器控制信号(CL)。关于驱动机构120将在后面对照图7进行详细说明。
电动机转矩计算机构130，根据车速或前后轮车速的差，计算出必要的电动机转矩，关于其详细内容将在后面对照图3进行说明。
离合器连接判断机构140，根据离合器位置信号(CLPOS)、车轮速度信号(VW)、电动机转速信号(Nm)，判断离合器的连接状态。将在后面对照图8进行详细说明。
接下来，对照图3对本实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的电动机转矩计算机构130的构成进行说明。
图3为表示本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的电动机转矩计算机构的构成的方框图。
电动机转矩计算机构130，具有离合器感应转矩(TQCL)计算机构131、打滑感应转矩(TQDV)计算机构132、以及转矩切换机构133。
离合器感应转矩(TQCL)计算机构131，计算出在驱动线路等中电动机5所应当输出的转矩。关于离合器感应转矩(TQCL)计算机构131的转矩计算方法，将在后面对照图4以及图6进行说明。打滑感应转矩(TQDV)计算机构132，在低μ线路等中检测到了车轮的打滑的情况下，计算出电动机5应当输出的转矩。打滑感应转矩(TQDV)计算机构112的转矩计算方法，将在后面对照图5进行说明。转矩切换机构113，将离合器感应转矩(TQCL)计算机构131所计算出的离合器感应转矩(TQCL)，与打滑感应转矩(TQDV)计算机构132所计算出的打滑感应转矩(TQDV)中较大的一方转矩，作为电动机转矩目标值(MTt)输出。
这里，对照图4，对本实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的离合器感应转矩(TQCL)计算机构131的启动时的动作进行说明。
图4为表示本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的离合器感应转矩(TQCL)计算机构的启动时转矩计算方法的说明图。图4中，横轴表示上述离合器连接状态(CLJUD)。图4的纵轴表示离合器感应转矩(TQCL)。
如图4所示，在离合器连接状态(CLJUT)为0％的情况下，离合器感应转矩(TQCL)计算机构131，例如输出0Nm作为离合器感应转矩(TQCL)，在离合器连接状态(CLJUT)为100％的情况下，离合器感应转矩(TQCL)计算机构131，输出4.5Nm。在离合器连接状态(CLJUT)为0％～100％之间，如图所示，离合器感应转矩(TQCL)例如输出在0Nm～4.5Nm之间直线变化的值。但是，在车速信号(VW)高于5km/h的情况下，离合器感应转矩(TQCL)计算机构131，例如输出0Nm作为离合器感应转矩(TQCL)。
另外，因为提高发动性能，在离合器连接状态(TQJUD)为0％以外时踏动油门踏板时，例如，离合器感应转矩(TQCL)计算机构131输出4.5Nm作为离合器感应转矩(TQCL)。这是由于根据驾驶者想要连接离合器18，以及油门踏板正在被踩踏等事项，发动的意图很明确。
另外，图中通过单点划线所示，在离合器连接状态(TQJUD)较小的范围内，例如0％～15％的范围内，例如可以输出0Nm作为离合器感应转矩(TQCL)。这样，在离合器连接状态(CLJUD)为15％～100％之间，如图所示，离合器感应转矩(TQCL)输出例如在0.7Nm～4.5Nm中直线变化的值。这是由于在离合器连接状态(TQJUD)较小的范围中，发动机的转矩几乎不传递给前轮，因此与之相应的将电动机传递给后轮的转矩也维持为0，从而不会只从后轮侧传递转矩。
或者如图中双点划线所示，在离合器连接状态(TQJUD)较小的范围中，例如可以输出0.5Nm作为离合器感应转矩(TQCL)。这是由于，如后所述，为了准备发动，在4WD待速模式中例如输出0.5Nm的电动机转矩，希望通过电动机与进行慢行动作这一事项匹配。
接下来，对照图5，对本实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的打滑感应转矩(TQDV)计算机构132的动作进行说明。
图5为本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的打滑感应转矩(TQDV)计算机构的转矩计算方法的说明图。图5中，横轴表示前后轮差(DV)。前后轮差(DV)通过(前车轮速(VWF)-后车轮速(VWR))求出。图5的纵轴表示打滑感应转矩(TQDV)。
如图5所示，在前后轮差(DV)小于2km/h的情况下，打滑感应转矩(TQDV)计算机构132，例如输出0Nm作为打滑感应转矩(TQDV)。在前后轮差(DV)为2km/h～7km/h的情况下，打滑感应转矩(TQDV)计算机构132，例如对应于前后轮差(DV)，输出从0Nm到10Nm如图所示进行增加的转矩。在前后轮差(DV)大于7km/h的情况下，打滑感应转矩(TQDV)计算机构132，例如输出10Nm作为打滑感应转矩(TQDV)。
接下来，对照图6对本实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的离合器感应转矩(TQCL)计算机构131的变速时的动作进行说明。
图6为本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的离合器感应转矩(TQCL)计算机构的转矩计算方法的变速时的说明图。图6中，横轴表示上述的离合器连接状态(CLJUD)。图6的纵轴表示离合器感应转矩(TQCL)。
如图6所示，在离合器连接状态(CLJUT)为0％的情况下，离合器感应转矩(TQCL)计算机构131，例如输出4.5Nm作为离合器感应转矩(TQCL)，在离合器连接状态(CLJUT)为100％的情况下，离合器感应转矩(TQCL)计算机构131，输出0Nm。
另外，图中如单点划线所示，在离合器连接状态(TQJUD)较大的范围内，例如85％～100％的范围内，例如输出0Nm作为离合器感应转矩(TQCL)。这样，在离合器连接状态(TQJUD)为0％～85％之间，如图所示，离合器感应转矩(TQCL)输出例如在4.5Nm～0.7Nm中直线变化的值。
或者如图中双点划线所示，在离合器连接状态(TQJUD)较大的范围中，例如可以输出与后述的停止顺序模式相等的转矩，作为离合器感应转矩(TQCL)。
接下来，对照图7，对本发明的电动四轮驱动车辆控制装置的驱动机构120的构成进行说明。
图7为表示本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的驱动机构的构成的方框图。
驱动机构120具有：电动机励磁电流目标值(Ift)计算机构121、电动机电机子电流目标值(Iat)计算机构122、以及用来实施电动机励磁电流与电动机电机子电流的电流反馈控制的反馈控制机构123、124。
电动机励磁电流目标值(Ift)计算机构121，根据输入给图2所示的4WDCU6的电动机转速(Nm)信号，计算出电动机5的励磁线圈5a中所流通的电流。电动机励磁电流目标值(Ift)计算机构121，如图7所示，例如在电动机转速(Nm)信号为N1以下时，将电动机励磁电流目标值Ift设为10A。这样，在电动机转速(Nm)信号为N1～N2时，电动机励磁电流目标值(Ift)从10A顺次减少到3.0A。另外，在电动机转速(Nm)信号为N2以上时，将电动机励磁电流目标值(Ift)设为3.0A。这样，如果电动机5进行高速旋转，就进行弱励磁控制，使得电动机5能够高速旋转。检测出电动机励磁电流目标值(Ift)与实际所检测出的电动机5的励磁电流If之间的差值，为使得差值变为0，而变更提供给电动机5的励磁线圈5a的电流(这里为对功率变换器进行开关的占空信号的占空比电动机励磁电流控制信号(Dif))，进行反馈控制。
电动机电机子电流目标值(Iat)计算机构122，根据电动机转矩计算机构130所输出的电动机转矩目标值(MTt)与电动机励磁电流目标值(Ift)计算机构121所输出的电动机励磁电流目标值(Ift)，使用图表计算出电动机电机子电流目标值(Iat)。
将实际电动机电机子电流目标值(Iat)与实际所检测出的电动机电机子电流值(Ia)相减，为使得差值变为0，而改变提供给高输出发电机(ALT2)的励磁线圈的电流(这里为对功率变换器进行开关的占空信号的占空比)，进行反馈控制。
接下来，对照图8，对本实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的离合器连接判断机构140的动作进行说明。
图8为表示本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的离合器连接判断机构的动作的流程图。
离合器连接判断机构140，根据离合器位置信号(CLPOS)、车轮速度信号(VW)、以及电动机转速信号(Nm)，判断离合器的连接状态。
离合器连接判断机构140，在步骤S140-1中，根据车轮速度信号(VW)来判断车辆是否停止。之后，从车辆停止状态开始变成车轮速度信号(VW)为非0km/h时，也即车辆开始行驶的瞬间，在步骤S140-2中，将离合器位置信号(CLPOS)设为离合器连接开始位置(CLSRT)。
接下来，在步骤S140-2中，离合器连接判断机构140，将车轮速度信号(VW)，根据轮胎动半径与手动变速器12的减速比变换成离合器轴的转速，与发动机转速(TACHO)进行比较。在车辆停止时，离合器18处于分离状态，车轮速度信号(VW)变为0km/h，也即离合轴的转速也变为0r/min。在车辆发动的情况下，由于缓缓将离合器18变为连接状态，因此缓缓让将车轮速度信号(VW)换算成了离合器轴的转速接近发动机转速，在相一致时可以说是完全连接状态。
这里，在换算成了离合器轴的转速与发动机转速相一致的情况下，在步骤S140-4中，离合器连接判断机构140，将离合器位置信号(CLPOS)设为完全连接位置(CLEND)。
接下来，在步骤S140-5中，离合器连接判断机构140，根据离合器连接开始位置(CLSRT)与完全连接位置(CLEND)，将其差值设为离合器连接范围(CLDPM)，在离合器位置信号(CLPOS)变为完全连接位置(CLEND)的情况下，将离合器连接状态(CLJUD)设为100％，在离合器位置信号变为离合器连接开始位置(CLSRT)的情况下，将离合器连接状态(CLJUD)设为0％，并补齐其之间部分。
离合器连接开始位置(CLSRT)与完全连接位置(CLEND)，作为学习值常常在启动时计算出来，与上一次的值相比较，如果是恰当范围内的值，则与上一次的值取平均，通过这样能够计算出离合器18的磨损状态。另外，在斜坡起动时，如果相对上一次值不处于恰当的范围内，就能够除外。离合器连接开始位置(CLSRT)与完全连接位置(CLEND)写入到可重写存储区域中，在4WDCU6的电源切断时也不会被删除。
离合器位置信号(CLPOS)，可以通过离合器踏板位置信号、离合器片位置信号等与离合器18的连接与分离相关的任一个场所来检测。
接下来，对照图9对本实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的启动时的动作进行说明。
图9为表示本发明的一实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的启动时的动作的时序图。图9(A)表示路面状态，图9(B)表示变速杆位置(SFT)信号，图9(C)表示油门开度(APO)信号，图9(D)表示离合器连接状态(CLJUD)信号，图9(E)表示电动机转矩目标值(MTt)。另外，图9(F)表示前车轮速(VWF)以及后车轮速(VWR)，图9(G)表示驾驶模式(MODE)。另外，图9的横轴表示时间。横轴中时刻t1～t7表示如图9(A)所示的干燥路(高μ路)中的动作，时刻t7～表示湿滑路(低μ路)中的动作。
首先对时刻t1～t7中的干燥路(高μ路)的动作进行说明。如图9所示，时刻t1中，驾驶模式判断机构110，在如图9(B)所示变速杆位置(SFT)信号为中间范围的情况下，判断驾驶模式(MODE)为驾驶模式3(MODE3)的2WD模式(图9(G))。此时，电动机转矩计算机构130如图9(E)所示，将电动机转矩目标值(MTt)例如设为0Nm。
时刻t2中，4WDCU6如图9(B)所示，如果检测出变速器位置信号(SFT)为1ST范围，驾驶模式判断机构110就将驾驶模式(MODE)判断为驾驶模式4(MODE4)的4WD待速模式(图9(G))。这样，驾驶模式判断机构110，对图2中所示的驱动机构120，例如输出0.5Nm作为如图9(E)所示的电动机转矩目标值(MTt)。将电动机5的输出转矩例如设为0.5Nm，则仅仅从电动机5将驱动转矩传递给后轮，通过这样进行待速，在接下来变为四轮驱动模式时，就能够立刻应答。驱动机构120输出发电机励磁电流控制信号(C1)，使得电动机转矩例如变为0.5Nm。
接下来，时刻t3中，变速杆位置信号(SFT)为1ST范围，如图9(D)所示，一旦离合器连接状态(CLJUD)变为0％以外，驾驶模式判断机构110就将驾驶模式(MODE)判断为驾驶模式5(MODE5)的4WD模式(图9(G))。之后，驾驶模式判断机构110向电动机转矩计算机构130通知驾驶模式是驾驶模式5(MODE5)的4WD模式。
电动机转矩计算机构130的离合器感应转矩(TQCL)计算机构131，根据图9(D)中所示的离合器连接状态(CLJUD)输出离合器感应转矩(TQCL)。由于车速为5km/h以下，因此转矩(TQCL)是对应于离合器连接状态(TQJUD)的值，是0Nm与4.5Nm之间的值。随着离合器连接率的增大，转矩(TQCL)也增加。另外，本例中由于是干燥路，因此不会产生基于发动机1的打滑，打滑感应转矩(TQDV)计算机构132不会产生打滑感应转矩(TQDV)。转矩切换机构133比较离合器感应转矩(TQCL)与打滑感应转矩(TQDV)，输出较大的转矩作为电动机转矩目标值(MTt)。也即，对应于离合器的连接率，随着连接率增大，如图9(E)所示，转矩(TQCL)也增加。
时刻t4中，变速杆位置信号(SFT)为1ST范围，离合器连接状态(CLJUD)为0％以外，如图9(C)所示，如果油门开度信号(APO)变为ON，电动机转矩计算机构130的离合器感应转矩(TQCL)计算机构131，判断出驾驶者有发动的意思，如图9(E)所示，输出4.5Nm。通过这样，提高了启动时的加速性，提高了作为四轮驱动车辆的发动性能。
时刻t4至t5中，输出离合器感应转矩(TQCL)计算机构131的输出转矩4.5Nm。之后，直到后车轮速度信号(VWR)变为5km/h之前，均保持电动机转矩目标值(MTt)为4.5Nm。
时刻t5中，一旦图9(F)中所示的后车轮速度信号(VWR)变为5km/h，驾驶模式判断机构110就判断为停止顺序模式，向驱动机构120通知驾驶模式为驾驶模式7(MODE7)的停止顺序模式。驱动机构120输出给定的转矩。这里，给定的转矩是指相当于差动齿轮的槽(gutter)或车轴的扭转所引起的摩擦力的转矩。停止顺序模式中，离合器4分离，之后将大容量继电器7也断开。通过这样，在车辆的启动时，不但通过发动机1驱动前轮，还通过电动机5驱动后轮，从而在启动时采用四轮驱动，提高了发动性能。
接下来，对低μ路中的动作进行说明。时刻t7～t9的控制，与时刻t1～t3的相同。
时刻t9中，变速杆位置信号(SFT)为驾驶范围，一旦离合器连接状态(CLJUD)变为0％以外的值，驾驶模式判断机构110就将驾驶模式(MODE)判断为驾驶模式5(MODE5)的4WD模式(图9(G))。之后，驾驶模式判断机构110向电动机转矩计算机构130通知驾驶模式是驾驶模式4(MODE4)的4WD模式。
本例中，由于是低μ路，因此如果产生了基于发动机1的打滑，便如图9(F)所示，因为前轮车速(VWF)与后轮车速(VWR)中产生了差，因此电动机转矩计算机构130的打滑感应转矩(TQDV)计算机构132，便产生对应于前后轮差(DV)的打滑感应转矩(TQDV)。由于没有产生打滑，因此转矩切换机构133将对应于前后轮差(DV)的打滑感应转矩(TQDV)作为电动机转矩目标值(MTt)输出。之后，直到前后轮差(DV)变为2km/h以下之前，均如图9(E)所示，产生对应于前后轮差(DV)的打滑感应转矩(TQDV)。
一旦图9(F)中所示的后车轮速度信号(VWR)变为给定值，例如30km/h，驾驶模式判断机构110就判断为停止顺序模式，向驱动机构120通知驾驶模式为驾驶模式7(MODE7)的停止顺序模式。驱动机构120输出给定的转矩。这里，给定的转矩是指相当于差动齿轮的槽或车轴的扭转所引起的摩擦力的转矩。停止顺序模式中，离合器4分离，之后将大容量继电器7也断开。通过这样，在车辆的启动时，不但通过发动机1驱动前轮，还通过电动机5驱动后轮，从而作为四轮驱动提高了低μ路中的发动性能。
接下来对照图10，对本实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的变速时的动作进行说明。
图10为表示本实施方式的电动四轮驱动车辆控制装置的变速时的动作的时序图。图10(A)～图10(G)的纵轴，与图9(A)～图9(G)的纵轴相同。另外，图10的横轴表示时间。另外，本例中以从2速变速提高到3速时为例进行了说明，但在其他变速段中的变速提高也一样，另外在变速降低时也进行同样的动作。另外，路面的状态如图10(A)所示，为高μ路。
如图10所示，时刻t14中，驾驶模式判断机构110，如图10(B)所示，在变速杆位置信号(SFT)为2ND范围，如图10(C)所示，油门开度信号(APO)为ON，如图10(D)所示，离合器连接状态(CLJUD)为100％的情况下，判断驾驶模式(MODE)是驾驶模式3(MODE3)的2WD模式(图10(G))。此时，电动机转矩计算机构130，如图10(E)所示，将电动机转矩目标值(MTt)例如设为0Nm。
时刻t15中，如图10(D)所示，随着离合器连接状态(CLJUD)变得小于100％，驾驶模式判断机构110判断驾驶模式(MODE)是变速中的驾驶模式5’(MODE5’)的变速4WD模式(图10(G))。之后，驾驶模式判断机构110向电动机转矩计算机构130通知驾驶模式是驾驶模式5’(MODE5’)的变速4WD模式。
电动机转矩计算机构130的离合器感应转矩(TQCL)计算机构131，根据如图10(D)所示的离合器连接状态(CLJUD)，输出离合器感应转矩(TQCL)。转矩(TQCL)是如图6所示的对应于离合器连接状态(TQJUD)的值，处于0Nm与4.5Nm之间。随着离合器的连接率减小，转矩(TQCL)增加。另外，本例中由于是干燥路，因此不会产生基于发动机1的打滑，打滑感应转矩(TQDV)计算机构132不会产生打滑感应转矩(TQDV)。转矩切换机构133比较离合器感应转矩(TQCL)与打滑感应转矩(TQDV)，输出较大的转矩作为电动机转矩目标值(MTt)。也即，对应于离合器的连接率，随着连接率减小，如图10(E)所示，转矩(TQCL)增加。
时刻t16中，如图10(D)所示，随着离合器连接状态(CLJUD)变为0％，电动机转矩计算机构130的离合器感应转矩(TQCL)计算机构131，输出4.5Nm作为离合器感应转矩(TQCL)。时刻t16～t18中，输出离合器感应转矩(TQCL)计算机构131的输出转矩4.5Nm。时刻t18中将电动机转矩目标值(MTt)保持为4.5Nm，直到如图10(D)所示，离合器连接状态(CLJUD)变得大于0％。
时刻t18中，如图10(D)所示，随着离合器连接状态(CLJUD)变得大于0％，电动机转矩计算机构130的离合器感应转矩(TQCL)计算机构131，根据图10(D)所示的连接状态(CLJUD)，输出离合器感应转矩(TQCL)。转矩(TQCL)是如图6所示的对应于离合器连接状态(TQJUD)的值，处于0Nm与4.5Nm之间。随着离合器的连接率增大，如图10(E)所示，转矩(TQCL)减小。
时刻t19中，驾驶模式判断机构110，如图10(D)所示，一旦离合器连接状态(CLJUD)变为100％，就判断驾驶模式(MODE)是驾驶模式3(MODE3)的变速2WD模式(图10(G))。此时，电动机转矩计算机构130如图10(E)所示，例如将电动机转矩目标值(MTt)设为0Nm。
如上所述，图10的时刻t15～t16中，由于徐徐离合器分离，因此减少了从发动机传递给前轮的转矩。此时，如图10(E)所示，电动机转矩增加。另外，时刻t16～t17中，离合器完全分离，断开了从发动机向取前轮的转矩传递，因此如图10(E)所示，产生了大电动机转矩，驱动后轮。进而，图10的时刻t17～t18中，由于离合器徐徐连接，因此从发动机传递给前轮的转矩增加。此时如图10(E)所示，电动机转矩减少。这样，在变速中离合器分离，从发动机向前轮的转矩传递减少时，通过电动机产生驱动后轮的转矩，从而能够防止变速中的转矩降低，如图10(F)所示，能够得到平稳的车轮速变化，提高了变速中的车辆行驶的稳定性。
另外，以上的说明中使用离合器的连接率作为离合器连接的程度，但也可以使用离合器的连接力，也即主气缸对离合器片的压力。另外，还可以使用通过离合器所传递的转矩。
如上所述，通过本实施方式，能够对应于离合器的状态变化电动机转矩并输出，从而能够进行平稳的发动·变速，提高了车辆的稳定性。

Claims (9)

1.一种电动四轮驱动车辆的控制装置，用于第1车轮由发动机驱动、第2车轮由电动机驱动、上述发动机的驱动力经手动变速器以及离合器传递给上述第1车轮的电动四轮驱动车辆中，对上述电动机的驱动进行控制，其特征在于，具有：
控制机构，其在上述离合器的半离合状态中，将上述离合器的连接的程度作为输入信号，对应于该输入信号，输出用来控制上述电动机的驱动力的信号。
2.如权利要求1所述的电动四轮驱动车辆的控制装置，其特征在于：
上述控制机构，在上述电动四轮驱动车辆的启动时的上述第1及第2车轮中没有产生打滑时，随着上述离合器被连接，输出让上述电动机的驱动力徐徐增加的上述信号。
3.如权利要求2所述的电动四轮驱动车辆的控制装置，其特征在于：
上述控制机构输出上述信号，以使得在上述离合器的分离位置附近，上述电动机的驱动力变为0。
4.如权利要求2所述的电动四轮驱动车辆的控制装置，其特征在于：
上述控制机构，在检测出上述电动四轮驱动车辆的油门踏板被踏动时，便输出使得上述电动机的驱动力变为给定驱动力的上述信号。
5.如权利要求1所述的电动四轮驱动车辆的控制装置，其特征在于：
上述控制机构输出上述信号，以使得在上述电动四轮驱动车辆的变速时，随着上述离合器分离徐徐减少上述电动机的驱动力，随着上述离合器被连接徐徐增加上述电动机的驱动力。
6.一种电动四轮驱动车辆的控制装置，用于第1车轮由发动机驱动、第2车轮由电动机驱动、上述发动机的驱动力经手动变速器以及离合器传递给上述第1车轮的电动四轮驱动车辆中，对上述电动机的驱动进行控制，其特征在于，具有：
控制机构，在上述离合器的半离合状态中，对应于上述离合器的连接率，输出用来控制上述电动机的驱动力的信号。
7.一种电动四轮驱动车辆的控制装置，用于第1车轮由发动机驱动、第2车轮由电动机驱动、上述发动机的驱动力经手动变速器以及离合器传递给上述第1车轮的电动四轮驱动车辆中，对上述电动机的驱动进行控制，其特征在于，具有：
控制机构，其在上述离合器的半离合状态中，对应于上述离合器的连接力，输出用来控制上述电动机的驱动力的信号。
8.一种电动驱动系统，用于第1车轮由发动机驱动、第2车轮由电动机驱动、上述发动机的驱动力经手动变速器以及离合器传递给上述第1车轮的电动四轮驱动车辆中，其特征在于，
具有：上述发动机所驱动的发电机、对上述第2车轮进行驱动的上述电动机、以及控制上述发电机的发电功率与上述电动机的驱动的控制装置，
上述控制装置，具有在上述离合器的半离合状态中，将上述离合器的连接的程度作为输入信号，对应于该输入信号，输出用来控制上述电动机的驱动力的信号的控制机构。
9.一种电动四轮驱动车辆，具有驱动第1车轮的发动机、驱动第2车轮的电动机、由上述发动机所驱动的发电机、以及控制上述发电机的发电功率与上述电动机的驱动的控制装置，其特征在于：
上述发动机的驱动力经手动变速器以及离合器传递给上述第1车轮，
上述控制装置，具有在上述离合器的半离合状态中，将上述离合器的连接的程度作为输入信号，对应于该输入信号，输出用来控制上述电动机的驱动力的信号的控制机构。
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