DE10225873A1

DE10225873A1 - Antriebskraftverteilervorrichtung für ein Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE10225873A1
Application number: DE10225873A
Authority: DE
Inventors: Yusuke Tatara; Hirokatsu Amanuma; Kazuhiko Kitano
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2003-03-20
Also published as: JP2003063265A; US6704627B2; JP4223205B2; US20030037977A1

Abstract

Eine Antriebskraftverteilervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, das eine Maschine zum Antrieb eines Paars erster Antriebsräder und einen Elektromotor zum Antrieb eines Paars zweiter Antriebsräder aufweist. Die Antriebskraftverteilervorrichtung enthält eine erste Kupplung, die zwischen dem Elektromotor und einem der zweiten Antriebsräder angeordnet ist, ein zweite Kupplung, die zwischen dem Elektromotor und dem anderen der zweiten Antriebsräder angeordnet ist, sowie eine Batterie zum Zuführen elektrischer Energie zum Elektromotor und zum Speichern elektrischer Energie, die durch den Elektromotor regeneriert ist. Die Antriebskraftverteilervorrichtung enthält ferner eine erste Einheit zum Bestimmen der Verteilung zwischen einem Antrieb zum Antrieb der ersten Antriebsräder und einer Antriebskraft zum Antrieb der zweiten Antriebsräder, eine zweite Einheit zum Bestimmen der Verteilung zwischen einer Antriebskraft zum Antrieb eines der zweiten Antriebsräder und einer Antriebskraft zum Antrieb des anderen der zweiten Antriebsräder gemäß einer erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Lenkwinkel und einer Gierrate, sowie eine Kupplungssteuereinheit zum Steuern/Regeln eines Eingriffsgrads jeder der ersten und zweiten Kupplungen gemäß der durch die zweite Einheit entschiedenen Verteilung.

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebskraftverteilervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, das eine Maschine zum Antrieb eines Paars erster Antriebsräder und einen Elektromotor zum Antrieb eines Paars zweiter Antriebsräder aufweist.

Beschreibung der relevanten Technik

Herkömmlich ist zum Beispiel aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-79833 eine Steuer-/Regelvorrichtung für diese Art von Hybridfahrzeug bekannt. In diesem Hybridfahrzeug werden die Vorderräder durch eine damit verbundene Maschine angetrieben, und die Hinterräder werden durch ein Differential für die Hinterräder von einem damit verbundenen Elektromotor angetrieben. Während der Verzögerung des Hybridfahrzeugs wirkt der Elektromotor als Generator, um elektrische Energie zu erzeugen, um hierdurch die Fahrenergie als elektrische Energie wiederzugewinnen und die elektrische Energie in einen Kondensator zu laden. Während allen Fahrzuständen außer der Verzögerung wird der Elektromotor nach Bedarf durch die im Kondensator geladene elektrische Energie angetrieben.
Als allgemeine Fahrzeugverhalten-Stabilitätsregelung ist es bekannt, dass eine Drosselöffnung so geregelt wird, um den Schlupf der Antriebsräder beim Erfassen des Schlupfs gemäß Information von Radgeschwindigkeitssensoren, einem Akzeleratoröffnungssensor, einem Drosselöffnungssensor etc. zu unterdrücken, um hierdurch die Maschinenleistung zu regulieren. Es ist auch bekannt, dass ein Bremsöldruck, der auf ein Rad ausgeübt wird, das beim Reifenblockieren während Bremsung blockiert ist, gelöst wird, um hierdurch die Reifenblockierung zu vermeiden. Ferner wurde ein Fahrzeugverhalten-Stabilitäts-Steuer/Regelsystem zum Verhindern von Querschlupf eines Fahrzeugs während Kurvenfahrt des Fahrzeugs in praktische Verwendung genommen, worin gemäß Information, wie etwa Lenkwinkel, Querbeschleunigung und Gierrate, ein an ein bestimmtes Rad angelegter Bremsöldruck erhöht wird und Bremskräfte für Räder einzeln geregelt werden. Bei einem Vierrad-getriebenen Fahrzeug ist ferner ein Antriebssystem vorgeschlagen worden, das dazu dient, das Fahrzeugverhalten zu stabilisieren, indem die vorderen und hinteren Antriebskräfte geeignet verteilt werden.
Bei dem in der oben erwähnten Publikation beschriebenen Hybridfahrzeug ist der Elektromotor durch das Differential mit den Hinterrädern verbunden. Demzufolge muss der Elektromotor immer gemeinsam mit der Drehung der Hinterräder laufen, und die Laufgeschwindigkeit des Elektromotors ist, wegen des Untersetzungsverhältnisses des Differentials, höher als die Drehzahl der Hinterräder. Es ist daher notwendig, dass während Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs der Elektromotor kontinuierlich mit hohen Drehzahlen läuft, so dass er gegenüber solcher kontinuierlicher Hochgeschwindigkeitsfahrt dauerhaft haltbar sein muss. Im Ergebnis ist der Elektromotor notwendigerweise groß bemessen, um die Haltbarkeit sicherzustellen, was zu einer Zunahme der Herstellungskosten einlädt. Da ferner die rechten und linken Hinterräder durch das Differential mit dem Elektromotor verbunden sind, wird das gleiche Drehmoment auf die rechten und linken Hinterräder übertragen, und die Fahrzeugverhalten-Stabilitätsregelung ist daher während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs oder beim Schlupfen der Hinterräder ungenügend.
Ferner können bei einem üblichen Fahrzeug, bei dem die Maschinenleistung beliebig einstellbar ist, nur die Antriebsräder (Vorderräder in einem Frontmotor-Frontantrieb-Fahrzeug bzw. FF-Fahrzeug oder Hinterräder in einem Frontmotor-Heckantrieb-Fahrzeug bzw. FR-Fahrzeug) gesteuert/geregelt werden, und diese rechten und linken Antriebsräder sind durch ein Differential mit der Maschine verbunden. Demzufolge kann eine Antriebskraft der Maschine nicht geeignet auf die linken und rechten Antriebsräder verteilt werden. Bei einer Fahrzeugseitenschlupf-Verhinderungsregelung wird eine Bremskraft auf ein bestimmtes Rad ausgeübt, um hierdurch das Fahrzeugverhalten zu stabilisieren, so dass ein Teil der Maschinenleistung durch eine hydraulische Bremse als Wärme verloren geht.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebskraftverteilervorrichtung für ein Hybridfahrzeug anzugeben, das die Verteilung einer Antriebskraft auf ein Paar von Antriebsrädern, die mit einem Elektromotor verbunden sind, gemäß einem Fahrzustand des Fahrzeugs beliebig steuern/regeln kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Antriebskraftverteilervorrichtung angegeben, die eine Maschine zum Antrieb eines Paars erster Antriebsräder und einen Elektromotor zum Antrieb eines Paars zweiter Antriebsräder aufweist. Die Antriebskraftverteilervorrichtung umfasst eine erste Kupplung, die zwischen dem Elektromotor und einem der zweiten Antriebsräder angeordnet ist; eine zweite Kupplung, die zwischen dem Elektromotor und dem anderen der zweiten Antriebsräder angeordnet ist; eine Batterie zum Zuführen elektrischer Energie zu dem Elektromotor und zum Speichern elektrischer Energie, die durch den Elektromotor regeneriert ist; einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; einen Akzeleratoröffnungssensor zum Erfassen einer Akzeleratoröffnung; einen Bremsniederdrückkraftsensor zum Erfassen einer Bremsniederdrückkraft; einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels eines Lenkrads; und einen Gierratensensor zum Erfassen einer Gierrate.
Die Antriebskraftverteilervorrichtung enthält ferner ein erstes Mittel zum Bestimmen der Verteilung zwischen einer Antriebskraft zum Antrieb der ersten Antriebsräder und einer Antriebskraft zum Antrieb der zweiten Antriebsräder gemäß der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, der erfassten Akzeleratoröffnung, der erfassten Bremsniederdrückkraft, einem Zustand der Batterie und einer Gewichtsverteilung des Fahrzeugs; ein zweites Mittel zum Bestimmen der Verteilung zwischen einer Antriebskraft zum Antrieb eines der zweiten Antriebsräder und einer Antriebskraft zum Antrieb des anderen der zweiten Antriebsräder gemäß der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, dem erfassten Lenkwinkel und der erfassten Gierrate; und ein Kupplungssteuermittel zum Steuern/Regeln eines Eingriffsgrads jeder der ersten und zweiten Kupplungen gemäß der durch das zweite Mittel bestimmten Verteilung.
Nach der vorliegenden Erfindung kann die Verteilung zwischen der Antriebskraft der Maschine zum Antrieb der ersten Antriebsräder und der Antriebskraft des Elektromotors zum Antrieb der zweiten Antriebsräder durch das erste Mittel gemäß der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, der Akzeleratoröffnung, der Bremsniederdrückkraft, des Batteriezustands und der Fahrzeuggewichtsverteilung geeignet stattfinden. Während der Verzögerung des Fahrzeugs kann die Fahrenergie des Fahrzeugs durch den Elektromotor gemäß der Bremsniederdrückkraft, dem Batteriezustand etc. als elektrische Energie wiedergewonnen werden, und die wiedergewonnene Energie kann zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt werden, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Ferner wird die Verteilung zwischen der Antriebskraft zum Antrieb eines der zweiten Antriebsräder und der Antriebskraft zum Antrieb des anderen zweiten Antriebsrads durch das zweite Mittel gemäß der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel und der Gierrate bestimmt. Dann wird der Eingriffsgrad jeder der ersten und zweiten Kupplungen durch das Kupplungssteuermittel gemäß der das zweite Mittel bestimmten Verteilung gesteuert/geregelt, und die Antriebskraft des Elektromotors wird auf die zweiten Antriebsräder (die linken und rechten Antriebsräder) verteilt, um hierdurch die Stabilisierung des Fahrzeugverhaltens zu gestatten, wie etwa einen Querschlupf während Kurvenfahrt des Fahrzeugs zu verhindern.
Das zweite Mittel enthält ein Mittel ein zum Bestimmen einer berechneten Querbeschleunigung (Lateral-G) aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel; ein Mittel zum Bestimmen eines Quer-Verteilungskoeffizienten KLR aus der berechneten Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit; ein Mittel zum Berechnen der Lenkwinkel-Gierrate und der Querbeschleunigungs-Gierrate; ein Mittel zum Berechnen eines korrigierten Drehmomentwerts KTQ gemäß der berechneten Lenkwinkelgierrate und der berechneten Querbeschleunigung-Gierrate; und ein Mittel zum Berechnen der Antriebskräfte zum Antrieb der zweiten Antriebsräder gemäß dem Quer-Verteilungskoeffizient KLR und dem korrigierten Drehmomentwert. Bevorzugt wird, wenn das Vorzeichen der Antriebskraft, die an einem der zweiten Antriebsräder berechnet ist, sich von dem Vorzeichen der Antriebskraft unterscheidet, die an dem anderen der zweiten Antriebsräder berechnet ist, jede der Antriebskräfte auf 0 gesetzt. Weiter bevorzugt enthält die Antriebskraftverteilervorrichtung ferner ein zweites Mittel, das die Verteilung zwischen den Antriebskräften zum Antrieb der zweiten Antriebsräder gemäß der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, dem erfassten Lenkwinkel, der erfassten Gierrate und der erfassten Querbeschleunigung bestimmt.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art ihrer Realisierung werden aus einer Studie der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die einige bevorzugte Ausführungen der Erfindung zeigen, näher ersichtlich und die Erfindung selbst besser verständlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht, die die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs zeigt, an dem die Antriebskraftverteilervorrichtung der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht, die die Konfiguration eines Antriebskraftverteilermechanismus gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 2, die eine Modifikation zeigt;
Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 2, die eine andere Modifikationzeigt,
Fig. 5 ist eine schematische Draufsicht, die die Konfiguration eines Antriebskraftverteilermechanismus nach einer zweiten bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 5, die eine Modifikation zeigt;
Fig. 7 ist ein Flussdiagramm, das eine Hauptroutine zur Fahrzeugverhalten-Stabilisierungsregelung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Flussdiagramm, das eine Unterroutine zur Batteriezustandserfassung zeigt;
Fig. 9 ist ein Flussdiagramm, das eine Unterroutine zur Berechnung der Verteilung der Antriebskräfte auf Vorder- und Hinterräder zeigt;
Fig. 10 ist eine Grafik, die ein Soll-Antriebskraftkennfeld zeigt;
Fig. 11 ist eine Grafik, die ein Soll-Regenerativ-Drehmomentkennfeld zeigt;
Fig. 12 ist eine Tabelle, die eine Motordrehmomentgrenze gemäß einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar zeigt;
Fig. 13 ist eine Tabelle, die einen Grenzkoeffizienten A1 im Falle des Antriebs gemäß dem SOC der Batterie zeigt;
Fig. 14 ist eine Tabelle, die einen Grenzkoeffizienten A2 im Falle der Regeneration gemäß dem SOC der Batterie zeigt;
Fig. 15 ist eine Tabelle, die einen Grenzkoeffizienten A3 gemäß der Temperatur der Batterie zeigt;
Fig. 16 ist eine Tabelle, die einen Grenzkoeffizienten A4 gemäß der Temperatur des Motors zeigt;
Fig. 17 ist ein Flussdiagramm, das eine Unterroutine zur Berechnung eines Querverteilungskoeffizienten KLR zeigt;
Fig. 18 ist eine Tabelle, die einen Berechnungskoeffizienten B1 gemäß einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar zeigt;
Fig. 19 ist eine Tabelle, die eine gemäß (Lenkwinkel) × B1 berechnete Querbeschleunigung G (Gst) zeigt;
Fig. 20 ist eine Tabelle, die einen Berechnungskoeffizienten G 1 gemäß einer Ist-Querbeschleunigung zeigt;
Fig. 21 ist eine Tabelle, die einen Berechnungskoeffizienten G2 gemäß Gst zeigt;
Fig. 22 ist eine Tabelle, die einen Berechnungskoeffizienten G3 gemäß G1 + G2 zeigt;
Fig. 23 ist eine Tabelle, die einen Berechnungskoeffizienten G3 gemäß G2 für den Fall zeigt, dass ein G-Sensor nicht verwendet wird;
Fig. 24 ist eine Tabelle, die einen Berechnungskoeffizienten G4 gemäß einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar zeigt;
Fig. 25 ist ein Flussdiagramm, das eine Unterroutine zur Berechnung eines korrigierten Drehmomentwerts KTQ zeigt;
Fig. 26 ist eine Tabelle, die die Relation zwischen TrqR(n - TrqR) (n - 1) und TrqR zeigt;
Fig. 27 ist eine Tabelle, die die Relation zwischen TrqR oder TrqL und dem Kupplungssteuerstrom zeigt;
Fig. 28 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Betriebs der vorliegenden Erfindung im Falle des Antriebs; und
Fig. 29 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Betriebs der vorliegenden Erfindung im Falle der Regeneration.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungen

Nun wird eine Antriebskraftverteilervorrichtung nach einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung im Detail in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt eine schematische Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 2, an dem die Antriebskraftverteilervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind linke und rechte Vorderräder 4 und 6 von einer (Brennkraft)Maschine 8 angetrieben, und linke und rechte Hinterräder 10 und 12 sind durch einen Elektromotor 14 in diesem Fahrzeug 2 angetrieben. Die Maschine 8 ist an dem Fahrzeug 2 an dessen Frontabschnitt quer angebracht und ist durch ein Automatikgetriebe 16, das einen Drehmomentwandler (nicht gezeigt), ein vorderes Differential 18 mit einem Untersetzungszahnrad (nicht gezeigt), linke und rechte Vorderachsen 20 und linke und rechte Gleichlaufgelenke 22 mit linken und rechten Vorderrädern 4 und 6 verbunden.
Der Motor 14 ist durch einen Servomotor konfiguriert, und er ist mit einer Batterie 24 als Antriebsquelle für den Motor 14 verbunden, wodurch der Motor 14 durch die Batterie 24 angetrieben wird. Der Motor 14 ist ferner durch linke und rechte Kupplungen 30 und 32, linke und rechte Hinterachsen 34 und 38 und linke und rechte Gleichlaufgelenke 36 und 40 mit den linken und rechten Hinterrädern 10 und 12 verbunden. Die linken und rechten Kupplungen 30 und 32 sind zwischen einer Ausgangswelle 14a des Motors 14 und den linken und rechten Hinterachsen 34 und 38 angeordnet. Wenn der Motor 14 durch die Batterie 24 angetrieben wird und jede der Kupplungen 30 und 32 eingerückt ist, werden die Hinterräder 10 und 12 angetrieben und das Fahrzeug 2 gelangt in einen Vierrad-angetriebenen Zustand. Der Motor 14 kann kontinuierlich mit jeglicher Drehzahl betrieben werden, die nicht größer als eine vorbestimmte maximale zulässige Drehzahl ist, und die Leistung von dem Motor 14 kann willkürlich innerhalb einem Bereich geändert werden, der eine maximale Leistung (zum Beispiel 12 kW) nicht überschreitet.
Der Motor 14 hat eine Funktion als Generator zur Durchführung von Stromerzeugung (d. h. Regeneration), wenn er durch die Fahrenergie des Fahrzeugs 2 mit angetrieben wird, und die von dem Motor 14 erzeugte elektrische Energie wird in die Batterie 24 geladen. Ein Ladungszustand (SOC) der Batterie 24 wird gemäß erfassten Strom- und Spannungswerten der Batterie 24 durch eine elektronische Steuereinheit (ECU 42) berechnet, die nachfolgend beschrieben wird. Der Motor 14 ist durch einen Motortreiber 44 mit der ECU 42 verbunden. Bei der Durchführung der Stromerzeugung durch den Motor 14 wird die Drehzahl des Motors 14 durch die ECU 42 gesteuert/geregelt, wie nachfolgend beschrieben. Der Motor 14 ist mit einem Motordrehwinkel-Stellungssensor 46 versehen, der durch einen Funktionsgeber konfiguriert ist. Der Motordrehwinkel- Stellungssensor (Motordrehzahl-Erfassungsmittel) 46 gibt an die ECU 42 ein Erfassungssignal entsprechend einer Drehwinkelstellung des Motors 14 aus. Die ECU 42 berechnet dann eine Drehzahl des Motors 14 gemäß diesem Erfassungssignal.
Jede der Kupplungen 30 und 32 ist zum Beispiel durch eine Nass-Mehrscheibenkupplung konfiguriert, die durch kammartiges abwechselndes Anordnen von mehreren Kupplungsscheiben und mehreren Kupplungsplatten gebildet ist. Alternativ können jede der Kupplungen 30 und 32 durch eine Kombination einer Nass-Mehrscheibenkupplung und einer elektromagnetischen Kupplung anstatt nur der Nass-Mehrscheibenkupplung konfiguriert sein. Die Kupplungen 30 und 32 sind jeweils mit Aktuatoren 31 und 33 verbunden. Jeder der Aktuatoren 31 und 33 ist zum Beispiel durch ein mit der ECU 42 verbundenes Linear-Solenoidventil und eine Schraubenfeder (beide nicht gezeigt) konfiguriert. Das Linear-Solenoidventil ist mit einer Öldruckquelle (nicht gezeigt) verbunden.
Jeder der Aktuatoren 31 und 33 wird derart betrieben, dass dann, wenn das Linear-Solenoidventil durch ein Treibersignal von der ECU 42 angetrieben wird, die Kupplungsscheiben auf die jeweiligen Kupplungsplatten durch einen von der Öldruckquelle zugeführten Öldruck gegen die Spannkraft der Schraubenfeder gepresst werden, um hierdurch jede der Kupplungen 30 und 32 einzurücken. Eine Eingriffskraft jeder der Kupplungen 30 und 32 wird durch Steuern/Regeln eines Treiberstroms für das Linear- Solenoidventil oder durch Steuern/Regeln eines Tastverhältnisses des Treibersignals von der ECU 42 gesteuert/geregelt, so dass die Kupplungseingriffskraft kontinuierlich geändert werden kann. Umgekehrt, wird wenn das Linear-Solenoidventil nicht angetrieben wird, die Öldruckzufuhr von der Öldruckquelle gestoppt, so dass die Kupplungsscheiben und die Kupplungsplatten durch die Spannkraft der Schraubenfeder voneinander getrennt werden, um hierdurch jede der Kupplungen 30 und 32 auszurücken.
Jedes der linken und rechten Vorderräder 4 und 6 und der linken und rechten Hinterräder 10 und 12 ist mit einem Magnetaufnehmer-Raddrehzahlsensor 48 versehen, und Erfassungssignale, die die linken und rechten Vorderraddrehzahlen N_FL und N_FR und die linken und rechten Hinterraddrehzahlen N_RL und N_RR anzeigen, werden von den jeweiligen Raddrehzahlsensoren 58 zu der ECU 42 ausgegeben. Die ECU 42 berechnet die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar gemäß diesen Erfassungssignalen. Die ECU 42 erhält ferner ein Erfassungssignal, das einen Öffnungsgrad eines Gaspedals 52 (einschließlich einer Ein/Aus-Stellung davon) anzeigt, von einem Akzeleratoröffnungssensor 50, ein Erfassungssignal, das eine auf ein Bremspedal 56 ausgeübte Niederdruckkraft anzeigt, von einem Bremsniederdrückkraftsensor 54, sowie ein Erfassungssignal, das einen Lenkwinkel eines Lenkrads 58 anzeigt, von einem Lenkwinkelsensor. Die ECU 42 erhält ferner Erfassungssignale von einem Gierratensensor 62 und einem Beschleunigungs- bzw. G-Sensor 64. Die ECU 42 ist durch eine Mikrocomputer konfiguriert, der ein RAM, ein ROM, eine CPU und eine I/O-Schnittstelle enthält. Die ECU 42 treibt die Aktuatoren 31 und 33 an, um die Kupplungen 30 und 32 einzurücken/auszurücken, und um auch deren Kupplungseingriffskraft gemäß den Erfassungssignalen von den verschiedenen Sensoren 48, 50, 54, 60, 62 und 64 zu steuern/zu regeln.
Nachfolgend ist in Bezug auf Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Antriebskraftverteilermechanismus nach einer ersten bevorzugten Ausführung zum Verteilen des Drehmoments des Motors 14 auf die linken und rechten Hinterräder 10 und 12 gezeigt. Die Nass-Mehrscheibenkupplung 30 und ein Untersetzungsgetriebe sind zwischen der Ausgangswelle 14a des Motors 14 und der linken Hinterachse 34 angeordnet, und die Nass-Mehrscheibenkupplung 32 und ein Untersetzungsgetriebe sind zwischen der Ausgangswelle 14a und der rechten Hinterachse 38 angeordnet. Durch Steuern/Regeln der Eingriffskräfte der Kupplungen 30 und 32 mit den jeweiligen Aktuatoren 31 und 33 (siehe Fig. 1) wird das Drehmoment des Motors 14 auf die Hinterräder 10 und 12 verteilt.
Fig. 3 und 4 zeigen Modifikationen der in Fig. 2 gezeigten ersten bevorzugten Ausführung. Diese Modifikationen unterscheiden sich von der in Fig. 2 gezeigten ersten bevorzugten Ausführung in der Anordnung des Motors 14, der Kupplungen 30 und 32 und der Untersetzungsgetriebe. Fig. 5 zeigt eine zweite bevorzugten Ausführung des Mechanismus zum Verteilen des Drehmoments des Motors 14. In dieser bevorzugten Ausführung sind die elektromagnetischen Kupplungen 68 und 70 jeweils den Kupplungen 30 und 32 benachbart angeordnet. Die Eingriffskräfte der Kupplungen 30 und 32 werden durch die jeweiligen elektromagnetischen Kupplungen 68 und 70 gesteuert/geregelt. Fig. 6 zeigt eine Modifikation der in Fig. 5 gezeigten zweiten bevorzugten Ausführung. Diese Modifikation unterscheidet sich von der in Fig. 5 gezeigten zweiten bevorzugten Ausführung in der Anordnung des Motors 14 und der Untersetzungsgetriebe.
Es wird nun ein Steuer/Regelprozess für die Antriebskraftverteilervorrichtung der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Flussdiagramme beschrieben, die in den Fig. 7, 8, 9, 17 und 25 gezeigt sind. Dieser Prozess wird mit vorbestimmten Zeitperioden (zum Beispiel 10 ms) ausgeführt. Fig. 7 zeigt eine Hauptroutine dieses Prozesses. In Schritt S10 wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar gemäß Erfassungssignalen von den Raddrehzahlsensoren 48 berechnet. Danach wird ein Öffnungsgrad des Gaspedals 52 durch den Akzeleratoröffnungssensor 50 erfasst (Schritt S11), wird eine auf das Bremspedal 56 ausgeübte Druckkraft durch den Bremsniederdrückkraftsensor 54 erfasst (Schritt S12) und wird ein Lenkwinkel des Lenkrads 58 durch den Lenkwinkelsensor 60 erfasst (Schritt S13). Ferner wird eine Querbeschleunigung (Lateral-G) von dem G-Sensor 64 (Schritt S14) erfasst und wird eine Gierrate durch den Gierratensensor 62 erfasst (Schritt S15). Erfassungssignale von diesen Sensoren werden in die ECU 42 eingegeben.
Danach geht das Programm zu Schritt S16 weiter, um den Zustand der Batterie 24 zu erfassen. Der Zustand der Batterie 24 wird gemäß der in Fig. 8 gezeigten Unterroutine erfasst. In Bezug auf Fig. 8 wird zuerst in Schritt S30 die Temperatur der Batterie 24 erfasst, und dann wird in Schritt S31 die Temperatur des Motors 14 erfasst. Der Motortemperaturerfassungsschritt S31 ist derart, dass dann, wenn die Temperatur des Motors 14 niedriger als oder gleich einer vorbestimmten Temperatur (z. B. 140°C) ist, die in Fig. 7 gezeigte Steuerung ausgeführt wird, wohingegen dann, wenn die Temperatur des Motors 14 höher als die vorbestimmte Temperatur ist, der Antrieb des Motors 14 durch die Batterie 24 gestoppt wird.
Danach geht das Programm zu Schritt S32 weiter, um den Ladezustand (SOC) der Batterie 24 zu berechnen. Der SOC Berechnungsschritt S32 ist derart, dass eine Ladungsmenge und eine Entladungsmenge in der ECU 42 gemäß einem Stromwert integriert werden, um entsprechend dem Ergebnis dieser Integration den SOC zu berechnen. Ein berechneter Wert für den SOC wird gemäß einer Anschlussspannung oder einem Anschlussstrom korrigiert. Die Schritte S10 bis S16 in der Hauptroutine bilden einen Fahrzeugzustanderfassungsschritt, und die Erfassungssignale werden in die ECU 42 eingegeben und zur folgenden Steuerung/Regelung benutzt.
Wieder in Bezug auf Fig. 7 folgt dem Batteriezustands-Erfassungsschritt S16 der Schritt S17 zum Berechnen der Antriebskraftverteilung zwischen den Vorder- und Hinterrädern. Dieser Antriebskraftverteilungs-Berechnungsschritt S17 wird nun im Detail in Bezug auf die in Fig. 9 gezeigte Unterroutine beschrieben. Im Schritt S14 wird ein in Fig. 10 gezeigtes Soll-Antriebskraftkennfeld der Gaspedalöffnung (AP) und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar abgefragt, um ein Soll-Antriebsdrehmoment CarTrq zu berechnen. In Schritt S41 wird ein in Fig. 11 gezeigtes Soll-Regenerativdrehmoment-Kennfeld gemäß der Bremsniederdrückkraft und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar abgefragt, um ein Soll-Regenerativdrehmoment CarTrq zu berechnen.
In Schritt S42 wird ein End-Motor-Drehmoment-Grenzwert MotTrq_Lim aus einer Motordrehmomentgrenze MotTrqL, Grenzkoeffizienten A1 und A2 gemäß SOC, einem Grenzkoeffizienten A3 gemäß der Batterietemperatur sowie einem Grenzkoeffizienten A4 gemäß der Motortemperatur berechnet. Die Motordrehmomentgrenze MotTrqL sinkt mit einer Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar, wie in Fig. 12 gezeigt. Im Falle eine negativen Vorzeichens in Fig. 12 wird ein regeneratives Drehmoment angezeigt. Wie in Fig. 13 gezeigt, wird der Grenzkoeffizient A1 entsprechend dem SOC im Falle eines Antriebsdrehmoments auf 1,0 gesetzt, wenn der SOC 30% oder mehr beträgt, und der Grenzkoeffizient A1 wird auf 0 gesetzt, wenn der SOC 20% oder weniger beträgt, so dass der Antrieb des Motors 14 durch die Batterie 24 nicht ausgeführt wird.
Im Falle eines regenerativen Drehmoments wird der Grenzkoeffizient A2 entsprechend dem SOC auf 1,0 gesetzt, wenn der SOC 70% oder weniger beträgt, und der Grenzkoeffizient A2 wird auf 0 gesetzt, wenn der SOC 80% oder mehr beträgt, um die Regeneration durch den Motor 14 aufzuheben, wie in Fig. 14 gezeigt. Wie in Fig. 15 gezeigt, wird der Grenzkoeffizient A3 gemäß der Batterietemperatur auf 1,0 gesetzt, wenn die Batterietemperatur im Bereich von 0°C bis 40°C ist, und der Grenzkoeffizient A3 wird auf 0 gesetzt, wenn die Batterietemperatur -10°C oder weniger und 50°C oder mehr beträgt, um den Antrieb des Motors 14 durch die Batterie 24 und die regenerative Bremsung durch den Motor 14 aufzuheben.
Wie in Fig. 16 gezeigt, wird der Grenzkoeffizient A4 gemäß der Motortemperatur auf 1,0 gesetzt, wenn die Motortemperatur 120°C oder weniger beträgt, und der Grenzkoeffizient wird auf 0 gesetzt, wenn die Motortemperatur 140°C oder mehr beträgt, um den Antrieb des Motors 14 aufzuheben. Diese Motortemperaturen sind gemäß der Charakteristik oder Leistung des Motors 14 gesetzt. Wenn einer der obigen Grenzkoeffizienten A1, A2, A3 und A4 0 ist, wird der End-Motordrehmoment-Grenzwert MotTrq_Lim zu 0, um den Antrieb des Motors 14 zu stoppen. In diesem Fall wird das Fahrzeug 2 ein FF-Fahrzeug, das nur durch die Antriebskraft der Maschine 8 angetrieben wird.
In Schritt S43 wird die Verteilung der Antriebskraft zwischen den Vorder- und Hinterrädern gemäß der Soll-Antriebskraft CarTrq, dem End-Motordrehmoment-Grenzwert MotTrq_Lim und der Fahrzeuggewichtsverteilung entschieden. D. h. die Verteilung zwischen dem vorderen Drehmoment CarTrq_F und dem Motordrehmoment (hinterem Drehmoment) CarTrq_MOT wird entschieden. Mit anderen Worten, das Antriebsdrehmoment des Motors 14 wird zuerst entschieden, und die verbleibende erforderliche Antriebskraft wird gesteuert, so dass durch die Maschine 8 bereitgestellt wird.
Wieder in Bezug auf Fig. 7 wird, nach der Berechnung der Antriebskraftverteilung zwischen den Vorder- und Hinterrädern in Schritt S17, in Schritt S18 ein Quer-Verteilungskoeffizient KLR berechnet. Ein Berechnungsverfahren für den Quer-Verteilungskoeffizient KLR ist in der Unterroutine von Fig. 17 gezeigt. Im in Fig. 17 gezeigten Schritt S50 wird zuerst die in Fig. 18 gezeigte Tabelle, die die Relation zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar und einem Querbeschleunigungs-Berechnungskoeffizient B1 definiert, abgefragt, um den Querbeschleunigungs- Berechnungskoeffizienten B1 zu berechnen. Danach wird die in Fig. 19 gezeigte Tabelle, die die Relation zwischen einem Lenkwinkel × B1 und einer berechneten Querbeschleunigung (Gst) abgefragt, um die berechnete Querbeschleunigung (Gst) zu bestimmen. Dann geht das Programm zu Schritt S51 weiter, um die in Fig. 20 gezeigte Tabelle abzufragen, die die Relation zwischen einer Ist-Querbeschleunigung und einem Berechnungskoeffizienten G1 definiert, und um hierdurch den Berechnungskoeffizienten G1 zu berechnen. Ferner wird die in Fig. 21 gezeigte Tabelle, die die Relation zwischen Gst und einem Berechnungskoeffizienten G2 definiert, abgefragt, um den Berechnungskoeffizienten G2 zu berechnen. Danach wird die in Fig. 22 gezeigte Tabelle, die die Relation zwischen G1 und G2 und einem Berechnungskoeffizienten G3 definiert, abgefragt, um den Berechnungskoeffizienten G3 zu berechnen. In Fig. 22 ist der Grund für -0,5 ≤ G3 ≤ 0,5 der, dass die Beziehung von -0,5 ≤ KLR ≤ 0,5 gilt. Falls der G-Sensor 64 nicht verwendet wird, wird der in Fig. 20 gezeigte Berechnungskoeffizient G1 zu 0. Dementsprechend wird die in Fig. 23 gezeigte Tabelle, die die Relation zwischen G1 und G3 definiert, abgefragt, um G3 zu berechnen. Danach wird die in Fig. 24 gezeigte Tabelle, die die Relation zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar und einem Berechnungskoeffizienten G4 definiert, abgefragt, um den Berechnungskoeffizienten G4 zu erhalten und schließlich den Quer-Verteilungskoeffizienten KLR aus G3 × G4 zu erhalten.
Der Koeffizient G4 nimmt von 0 bis 1,0 reichende Werte ein, um den Prozess für den Quer-Verteilungskoeffizienten KLR zu begrenzen. Zum Beispiel nimmt G4 einen Maximalwert von 0,7 ein. In diesem Fall wird der Quer-Verteilungskoeffizient KLR zu maximal 0,5 × 0,7 = 0,35. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vcar während Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs hoch ist, wird der Quer-Verteilungskoeffizient KLR kleiner als 0,35, und die Fahrzeugverhalten-Stabilitätsregelung der vorliegenden Erfindung wird nicht angewendet. Dies geht auf die Tatsache zurück, dass das Fahrzeug durch die obige Einstellung während Hochgeschwindigkeitsfahrt stabiler wird.
Wieder in Bezug auf Fig. 7 wird, nach der Berechnung des Quer-Verteilungskoeffizienten KLR in Schritt S18, in Schritt S19 ein korrigierter Drehmomentwert KTQ berechnet. Ein Berechnungsverfahren für den korrigierten Drehmomentwert KTQ ist in der Unterroutine von Fig. 25 gezeigt. In Schritt S60 in Fig. 25 wird eine Lenkwinkel-Gierrate Yst aus Yst = Gst/Vcar × KY1 berechnet, und wird ferner eine Querbeschleunigungs-Gierrate Yg aus Yg = (Ist-Querbeschleunigung)/Vcar × KY2 berechnet. KY1 und KY2 sind Korrekturkoeffizienten zum Anpassen der Einheiten Yst und Yg an die Einheit der Ist-Gierrate Yact.
In Schritt S61 wird die Gierrate rückkoppelnd geregelt, um den korrigierten Drehmomentwert KTQ zu erhalten. Zuerst werden DY1 und DY2 aus DY1 = Yst - Yg und DY2 = Yg - Yact berechnet. Dann wird der korrigierte Drehmomentwert KTQ aus KTQ = KP1 × DY1 + KP2 × DY2 berechnet, wobei KP1 und KP2 die Verstärkungskoeffizienten des P-Glieds in der PID-Regelung sind. Da diese rückkoppelnde Regelung lediglich erforderlich ist, um Änderungen in der Lenkwinkel-Gierrate und der Querbeschleunigungs-Gierrate zu folgen, wird nur das P-Glied in der PID-Regelung verwendet. Falls der G-Sensor 64 nicht verwendet wird, ist in Schritt S61 DY1 = 0, weil Yst = Yg. In diesem Fall ist daher KTQ = KP2 × DY2.
Wieder in Bezug auf Fig. 7 wird, nach Berechnung des korrigierten Drehmomentwerts KTQ in Schritt S19, als nächstes Schritt S20 ausgeführt, um ein rechtes Raddrehmoment TrqR und ein linkes Raddrehmoment TrqL zu erhalten. Insbesondere wird die folgende Berechnung durchgeführt, um TrqR und TrqL zu erhalten.

TrqR = CarTrq_MOT × (0,5 + KLR) + KTQ/2

TrqL = CarTrq_MOT × (0,5 - KLR) - KTQ/2
Um die Vorzeichenumkehr der rechten und linken Antriebskräfte zu vermeiden, wird der folgende Begrenzungsprozess ausgeführt.

Wenn CarTrq_MOT > 0 und TrqR ≤ 0, TrqR = 0
Wenn CarTrq_MOT > 0 und TrqL ≤ 0, TrqL = 0
Wenn CarTrq_MOT < 0 und TrqR ≥ 0, TrqR = 0
Wenn CarTrq_MOT < 0 und TrqL ≥ 0, TrqL = 0.
In Wirklichkeit wird auf die in Fig. 26 gezeigte Tabelle Bezug genommen, um die folgende Berechnung auszuführen.
Falls TrqR oder TrqL > 0,

TrqRn = TrqR(n - 1) + ΔTrqR

TrqRn = TrqL(n - 1) + ΔTrqL.
Falls TrqR oder TrqL ≤ 0,

TrqRn = TrqR(n - 1) - ΔTrqR

TrqRn = TrqL(n - 1) - ΔTrqL.
In Fig. 26 entspricht die durchgehende Linie dem Antriebsdrehmoment, und die unterbrochene Linie entspricht dem regenerativen Drehmoment.
Wieder in Bezug auf Fig. 7 wird als nächstes Schritt S21 ausgeführt, um die in Fig. 27 gezeigte Tabelle abzufragen, die die Konversion zwischen TrqR oder TrqL und den Kupplungssteuerstrom anzeigt, um hierdurch die Kupplungssteuerströme IRclutch und ILclutch zu bestimmen. In Schritt S22 werden die Ströme, die durch die Linear-Solenoidventile in den Aktuatoren 31 und 33 fließen, gemäß den in Schritt S21 erhaltenen Kupplungssteuerströmen gesteuert/geregelt, um hierdurch die Eingriffskräfte der Kupplungen 30 und 32 zu steuern/zu regeln.
Im Falle der Verwendung der in den Fig. 5 und 6 gezeigten elektromagnetischen Kupplungen 68 und 70 werden Stromwerte in den elektromagnetischen Kupplungen 68 und 70 gesteuert, um hierdurch die Eingriffskräfte der Kupplungen 30 und 32 zu steuern/zu regeln. Demzufolge kann die auf die linken und rechten Hinterräder 10 und 12 zu verteilende Antriebskraft des Motors 14 geeignet gesteuert/geregelt werden, um hierdurch das Fahrzeugverhalten zu stabilisieren, wie etwa einem Querschlupf während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs zu verhindern. Ferner kann während der Verzögerung des Fahrzeugs die Fahrenergie durch den Motor regeneriert und in elektrische Energie umgewandelt werden, und die regenerierte Energie kann zum Antrieb des Fahrzeugs benutzt werden, um hierdurch den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
Fig. 28 zeigt den Betrieb der vorliegenden Erfindung im Falle des Antriebs, worin die Antriebskraft des linken Rads 10 erhöht wird, um die Gierrate zu regeln, so dass sie sich der Soll-Gierrate annähert, um hierdurch das Fahrzeugverhalten zu stabilisieren. Fig. 29 zeigt den Betrieb der vorliegenden Erfindung im Falle der Regeneration, worin das regenerative Bremsmoment des rechten Rads 12 erhöht wird, um die Gierrate zu regeln, so dass sie sich der Soll-Gierrate annähert, um hierdurch das Fahrzeugverhalten zu stabilisieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, kann die Verteilung der Antriebskräfte auf die mit dem Motor verbundenen rechten und linken Antriebsräder entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel und der Gierrate geeignet gesteuert/geregelt werden, um hierdurch das Fahrzeugverhalten zu stabilisieren, wie etwa einen Querschlupf während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs zu verhindern. Ferner kann die Fahrenergie während der Verzögerung des Fahrzeugs durch den Motor regeneriert und in elektrische Energie umgewandelt werden, und diese elektrische Energie kann in die Batterie gespeichert werden, um hierdurch den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
Eine Antriebskraftverteilervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, das eine Maschine zum Antrieb eines Paars erster Antriebsräder und einen Elektromotor zum Antrieb eines Paars zweiter Antriebsräder aufweist. Die Antriebskraftverteilervorrichtung enthält eine erste Kupplung, die zwischen dem Elektromotor und einem der zweiten Antriebsräder angeordnet ist, eine zweite Kupplung, die zwischen dem Elektromotor und dem anderen der zweiten Antriebsräder angeordnet ist, sowie eine Batterie zum Zuführen elektrischer Energie zum Elektromotor und zum Speichern elektrischer Energie, die durch den Elektromotor regeneriert ist. Die Antriebskraftverteilervorrichtung enthält ferner eine erste Einheit zum Bestimmen der Verteilung zwischen einem Antrieb zum Antrieb der ersten Antriebsräder und einer Antriebskraft zum Antrieb der zweiten Antriebsräder, eine zweite Einheit zum Bestimmen der Verteilung zwischen einer Antriebskraft zum Antrieb eines der zweiten Antriebsräder und einer Antriebskraft zum Antrieb des anderen der zweiten Antriebsräder gemäß einer erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Lenkwinkel und einer Gierrate, sowie eine Kupplungssteuereinheit zum Steuern/Regeln eines Eingriffsgrads jeder der ersten und zweiten Kupplungen gemäß der durch die zweite Einheit entschiedenen Verteilung.

Claims

1. Antriebskraftverteilervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, das eine Maschine zum Antrieb eines Paars erster Antriebsräder und einen Elektromotor zum Antrieb eines Paars zweiter Antriebsräder aufweist, umfassend:
eine erste Kupplung, die zwischen dem Elektromotor und einem der zweiten Antriebsräder angeordnet ist;
eine zweite Kupplung, die zwischen dem Elektromotor und dem anderen der zweiten Antriebsräder angeordnet ist;
eine Batterie zum Zuführen elektrischer Energie zu dem Elektromotor und zum Speichern elektrischer Energie, die durch den Elektromotor regeneriert ist;
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
einen Akzeleratoröffnungssensor zum Erfassen einer Akzeleratoröffnung;
einen Bremsniederdrückkraftsensor zum Erfassen einer Bremsniederdrückkraft;
einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels eines Lenkrads;
einen Gierratensensor zum Erfassen einer Gierrate;
ein erstes Mittel zum Bestimmen der Verteilung zwischen einer Antriebskraft zum Antrieb der ersten Antriebsräder und einer Antriebskraft zum Antrieb der zweiten Antriebsräder gemäß der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, der erfassten Akzeleratoröffnung, der erfassten Bremsniederdrückkraft, einem Zustand der Batterie und einer Gewichtsverteilung des Fahrzeugs;
ein zweites Mittel zum Bestimmen der Verteilung zwischen einer Antriebskraft zum Antrieb eines der zweiten Antriebsräder und einer Antriebskraft zum Antrieb des anderen der zweiten Antriebsräder gemäß der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, dem erfassten Lenkwinkel und der erfassten Gierrate; und
ein Kupplungssteuermittel zum Steuern/Regeln eines Eingriffsgrads jeder der ersten und zweiten Kupplungen gemäß der durch das zweite Mittel bestimmten Verteilung.

2. Antriebskraftverteilervorrichtung nach Anspruch 1, worin das zweite Mittel umfasst:
ein Mittel zum Bestimmen einer berechneten Querbeschleunigung aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel;
ein Mittel zum Bestimmen eines Quer-Verteilungskoeffizienten KLR aus der berechneten Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit;
ein Mittel zum Berechnen der Lenkwinkel-Gierrate und der Querbeschleunigung-Gierrate;
ein Mittel zum Berechnen eines korrigierten Drehmomentwerts KTQ gemäß der berechneten Lenkwinkelgierrate und der berechneten Querbeschleunigung-Gierrate; und
ein Mittel zum Berechnen der Antriebskräfte zum Antrieb der zweiten Antriebsräder gemäß dem Quer-Verteilungskoeffizient KLR und dem korrigierten Drehmomentwert.

3. Antriebskraftverteilervorrichtung nach Anspruch 2, worin dann, wenn das Vorzeichen der Antriebskraft, die an einem der zweiten Antriebsräder berechnet ist, sich von dem Vorzeichen der Antriebskraft unterscheidet, die an dem anderen der zweiten Antriebsräder berechnet ist, jede der Antriebskräfte auf 0 gesetzt wird.

4. Antriebskraftverteilervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst:
einen G-Sensor zum Erfassen einer Querbeschleunigung;
wobei das zweite Mittel die Verteilung zwischen den Antriebskräften zum Antrieb der zweiten Antriebsräder gemäß der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit, dem erfassten Lenkwinkel, der erfassten Gierrate und dem erfassten Querbeschleunigung bestimmt.