-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebs-Steuervorrichtung und
ein Verfahren zum Steuern von Fahrzeugen mit Hauptantriebsrädern, die
durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden, und mit Zusatz-Antriebsrädern, die
von einem Elektromotor angetrieben werden, wobei eine Kupplung zwischen
dem Elektromotor und den Zusatz-Antriebsrädern angeordnet ist.
-
Die
Japanische Patentanmeldung Nr. 2002-200932 zeigt eine Antriebskraft-Steuervorrichtung
für Fahrzeuge
mit Vierradantrieb, bei denen die Vorderräder von einem Motor angetrieben
werden und die Hinterräder
von einem Elektromotor angetrieben werden, das heißt bei sogenannten
Vierradantriebsfahrzeugen des Standbytyps ist eine Kupplung zwischen
dem Elektromotor und den Rädern
angeordnet und wirkt, um die Kraftübertragung dazwischen zu unterbrechen,
wenn der Elektromotor nicht betrieben wird, wobei Reibungsverluste
darin gering gehalten werden und Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit
derselben verhindert wird.
-
KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Wenn
jedoch bei Ölbadkupplungen
die Räder
als angetriebene Elemente gedreht werden, obwohl sich die Kupplung
in einem ausgekuppelten Zustand befindet, wird darin ein Leerlaufdrehmoment (das
auch als Schleppdrehmoment bezeichnet wird) aufgrund der Viskosität von Öl erzeugt,
so dass der Elektromotor als Antriebselement dazu neigt, Nachlaufbewegung
zu verursachen. Wenngleich das Leerlaufdrehmoment geringfügig ist,
neigt ein zwischen der Kupplung und dem Elektromotor zwischengeschaltetes
Untersetzungsgetriebe dazu, übermäßige Drehung
des Elektromotors zu verursachen.
-
Es
kann verhindert werden, dass der Elektromotor einer solchen Schleppbewegung
unterliegt, wodurch übermäßige Drehung
verursacht wird, indem der Drehwiderstand (die Reibung) desselben
erhöht
wird. Jedoch führt
dies zu Einschränkungen
in der Art und dem Aufbau des verwendeten Elektromotors, was zu
einer Verschlechterung der Kostenleistung und des Wirkungsgrades
desselben führt.
-
Ein
Ziel der hier vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer Fahrzeugantriebs-Steuervorrichtung, die in der Lage ist, einen Elektromotor
wirksam daran zu hindern, einer Schleppbewegung zu unterliegen,
selbst wenn in einer zwischen dem Elektromotor und den Rädern zwischengeschalteten
Kupplung Leerlaufdrehmoment verursacht wird, wodurch ein Elektromotor
mit einem geringen Drehwiderstand verwendet werden kann.
-
In
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Antriebs-Steuervorrichtung
für ein
Fahrzeug bereitgestellt, das einen Verbrennungsmotor aufweist, der
Hauptantriebsräder
antreibt, einen Elektromotor, der Zusatz-Antriebsräder antreibt,
sowie eine Kupplung, die zwischen dem Elektromotor und den Zusatz-Antriebsrädern angeordnet
ist, wobei die Antriebs-Steuervorrichtung umfasst:
einen Schleppbewegungs-Erfassungsabschnitt,
der konfiguriert ist, um zu erfassen, dass der Elektromotor aufgrund
von Leerlaufdrehmoment der Kupplung einer Schleppbewegung unterliegt;
und
einen Umkehrdrehmoment-Steuerabschnitt, der konfiguriert
ist, um Drehmoment des Elektromotors in einer Richtung umgekehrt
zu einer Richtung der Schleppbewegung des Elektromotors zu steuern, wenn
die Schleppbewegung des Elektromotors von dem Schleppbewegungs-Erfassungsabschnitt
erfasst wird.
-
In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Steuern eines Fahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor, der Hauptantriebsräder antreibt,
einem Elektromotor, der Zusatz-Antriebsräder antreibt, und einer Kupplung, die
zwischen dem Elektromotor und den Zusatz-Antriebsrädern angeordnet
ist, bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst:
Erfassen,
dass der Elektromotor aufgrund von Leerlaufdrehmoment der Kupplung
einer Schleppbewegung unterliegt; und
Steuern von Drehmoment
des Elektromotors in einer Richtung umgekehrt zu einer Richtung
der Schleppbewegung des Elektromotors, wenn die Schleppbewegung
des Elektromotors erfasst wird.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Schema und veranschaulicht ein Vierradantriebsfahrzeug, auf
das eine Antriebs-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
angewendet wird.
-
2 ist
ein Fließschema
einer Umkehrdrehmoment-Steuerroutine, die in einem ersten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Antriebs-Steuervorrichtung
implementiert ist.
-
3 ist
ein Fließschema
einer Umkehrdrehmoment-Steuerroutine, die in einem zweiten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Antriebs-Steuervorrichtung
implementiert ist.
-
4 ist
ein Fließschema
einer Umkehrdrehmoment-Steuerroutine, die in einem dritten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Antriebs-Steuervorrichtung
implementiert ist.
-
5 ist
ein Fließschema
einer Umkehrdrehmoment-Steuerroutine, die in einem vierten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Antriebs-Steuervorrichtung
implementiert ist.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Unter
Bezugnahme auf 1 wird eine Schemazeichnung
eines Vierradantriebs-Fahrzeuges des sogenannten Standbytyps gezeigt,
in das eine Antriebs-Steuervorrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. Wie in 1 gezeigt
wird, stellen die Vorderräder 1FL und 1FR Hauptantriebsräder dar,
die von einem Motor 2, das heißt von einem Verbrennungsmotor,
angetrieben werden, und die Hinterräder 1RL und 1RR stellen
Zusatz-Antriebsräder
dar, die von einem Elektromotor 3 angetrieben werden. Die
Kupplung 9 ist zwischen dem Elektromotor 3 und den
Hinterrädern 1RL und 1RR angeordnet.
-
Die
Abtriebsleistung des Motors 2 wird über eine Transaxle mit Automatikgetriebe 4 mit
Drehmomentwandler auf die Vorderräder 1FL und 1FR und gleichzeitig über einen
Keilriemen 5 auf den Generator 6 übertragen.
Der Generator 6 wird durch den Motor 2 betrieben
und erzeugt elektrische Leistung, die über das Stromversorgungskabel 7 direkt
zu dem Elektromotor 3 gespeist wird. Andererseits wird
eine Ausgangsleistung des Elektromotors 3 sequentiell über das
zweistufige Untersetzungsgetriebe 8, die elektromagnetisch
betätigte Ölbad-Mehrscheibenkupplung 9 und
das Differentialgetriebe 10 auf die Hinterräder 1RL und 1RR übertragen.
-
Der
Generator 6 ist mit einem transistorbetätigten Regler zum Steuern der
erzeugten Spannung V des Generators 6 ausgerüstet. Insbesondere
steuert der Regler den Feldstrom Ig als Reaktion auf einen Generator-Steuerbefehl,
der von der Vierradantriebs-Steuereinheit 11 übertragen
wird, wodurch die erzeugte Spannung V des Generators 6 geeignet
gesteuert wird. In dem Verlauf des Stromversorgungskabels 7 sind
ein Abschaltrelais 12 zum Unterbrechen einer Stromversorgung
von dem Generator 6 zu dem Elektromotor 3 sowie
ein Kurzschlussrelais 13 zum Bewirken von Kurzschluss für einen
Läufer
des Elektromotors 3 angeordnet. Beide Relais 12 und 13 werden
als Reaktion auf ein von der Vierradantriebs-Steuereinheit 11 übertragenes
Relais-Steuerbefehl angesteuert.
-
Der
Elektromotor 3 besteht zum Beispiel aus einem Gleichstrommotor
einer fremderregten Bauart. Der Elektromotor ist elektronisch mit
der Vierradantriebs-Steuereinheit 11 verbunden
und empfängt
einen von dieser übertragenen
Motorsteuerbefehl. Der an den Elektromotor 3 angelegte
Feldstrom Im wird als Reaktion auf den Motorsteuerbefehl gesteuert, um
dadurch das Antriebsdrehmoment Tm des Elektromotors 3 zu
steuern. Die Kupplung 9 ist eine erregtbetätigte Kupplung,
die eingekuppelt wird, wenn ein Erregerstrom daran angelegt wird.
Die Kupplung 9 ist elektronisch mit der Vierradantriebs-Steuereinheit 11 verbunden
und empfängt
einen davon übertragenen
Kupplungs-Steuerbefehl. Der Erregerstrom wird als Reaktion auf den
Kupplungs-Steuerbefehl gesteuert,
um dadurch Drehmomentübertragung
von dem Elektromotor 3 auf die Hinterräder 1RL und 1RR zu
steuern.
-
Die
Vierradantriebs-Steuereinheit 11 empfängt das EIN/AUS-Signal von
dem Vierradantriebs-Schalter 14, der von dem Fahrzeugfahrer
betätigt
wird. Die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 steuert die
Kupplung 9 derart, dass wenn ein AUS-Signal in diese eingegeben
wird, die Kupplung 9 ausgekuppelt wird, um den Antrieb
der Hinterräder 1RL und 1RR durch
den Elektromotor 3 zu unterbrechen, also um in einem Zweiradantriebszustand
zu sein, wohingegen die Kupplung 9, wenn ein EIN-Signal
in diese eingegeben wird, eingekuppelt wird, um dadurch die Hinterräder 1RL und 1RR durch
den Elektromotor anzutreiben, also um in einem Vierradantriebszustand
zu sein. Zusätzlich
empfängt
die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 ein Signal, das Vorderradgeschwindigkeiten
VWFL und VWFR anzeigt,
die von dem Rad-Drehgeschwindigkeitssensor 15L beziehungsweise 15R erfasst
werden, sowie die Drehgeschwindigkeit Nm des Elektromotors 3,
die von dem Motor-Drehgeschwindigkeitssensor 16 erfasst
wird, sowie den Öffnungsgrad
Acc eines Gaspedals, der von dem Gaspedal-Positionssensor 17 erfasst
wird. Die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 verarbeitet
diese Signale und führt
Umkehrdrehmomentsteuerung an einem Schleppbewegungs-Erfassungsabschnitt
und einem Umkehrdrehmoment-Steuerabschnitt durch, wie an späterer Stelle
ausführlich
erläutert
werden wird. Der Schleppbewegungs-Erfassungsabschnitt ist konfiguriert,
um zu erfassen, dass der Elektromotor 3 aufgrund von Leerlaufdrehmoment
der Kupplung 9 einer Schleppbewegung unterliegt. Der Umkehrdrehmoment-Steuerabschnitt
ist konfiguriert, um ein Drehmoment des Elektromotors 3 in
einer Richtung umgekehrt zu einer Richtung der Schleppbewegung des
Elektromotors 3 zu steuern, wenn die Schleppbewegung des
Elektromotors 3 durch den Schleppbewegungs-Erfassungsabschnitt
erfasst wird. Die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 kann
einen Mikrorechner oder mehrere Mikrorechner umfassen, von denen
ein jeder eine Zentraleinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM),
einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und eine Eingabe-(Ausgabe-Schnittstelle
(E/A-Schnittstelle) umfasst.
-
Unter
Bezugnahme auf 2 wird ein Fluss einer Umkehrdrehmoment-Steuerroutine, die
von der Vierradantriebs-Steuereinheit 11 in dem ersten
Ausführungsbeispiel
implementiert wird, erläutert.
Hierbei werden Details eines Steuervorganges bei Vierradantriebs-Betrieb
weggelassen. Der Umkehrdrehmoment-Steuervorgang wird zu vorgegebenen
Zeitintervallen durchgeführt,
wie zum Beispiel in Abständen
von jeweils zehn Millisekunden.
-
Wie
in 2 gezeigt wird, beginnt der Logikfluss und geht
zu dem Schritt S1 über,
in dem die Vierrandantriebs-Steuereinheit 11 bestimmt,
ob sich der Vierradantriebs-Schalter 14 in der AUS-Stellung befindet.
Wenn die Bestimmung in dem Schritt S1 negativ ist, wird bestimmt,
dass sich das Fahrzeug in einem Vorderradantriebs-Betriebszustand befindet. Danach
wird die Verarbeitung beendet. Wenn die Bestimmung in dem Schritt
S1 bejahend ist, das heißt wenn
sich der Vierradantriebs-Schalter 14 in der AUS-Stellung
befindet, wird bestimmt, dass sich das Fahrzeug in einem Zweiradantriebs-Betriebszustand befindet.
Danach geht die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 zu dem
Schritt S2 über.
-
In
dem Schritt S2 berechnet die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 die
Motor-Drehbeschleunigung „a" auf Basis der Motor-Drehgeschwindigkeit Nm.
Danach bestimmt die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 in
dem Schritt S3, ob die Motor-Drehbeschleunigung „a" kleiner als ein
vorgegebener Wert a1 ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der vorgegebene Wert
a1 nicht kleiner als zwei Mal eine Rad-Drehgeschwindigkeit. Der vorgegebene
Wert a1 kann als Einstellparameter auf ein beliebiges Vielfaches
der Rad-Drehgeschwindigkeit eingestellt werden. Wenn in dem Schritt
S3 die Motor-Drehbeschleunigung „a" kleiner ist als der vorgegebene Wert
a1, wird bestimmt, dass der Elektromotor 3 frei von Schleppbewegung
aufgrund von Leerlaufdrehmoment, das heißt dem sogenannten Schleppdrehmoment,
der Kupplung 9 ist. Danach wird die Verarbeitung beendet.
Wenn in dem Schritt S3 die Motor-Drehbeschleunigung „a" ein vorgegebener
Wert a1 oder größer ist, wird
bestimmt, dass der Elektromotor der Schleppbewegung aufgrund von
Leerlaufdrehmoment der Kupplung 9 unterliegt, und danach
geht die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 zu dem Schritt
S4 über. Hierbei
bedeutet Leerlaufdrehmoment ein Drehmoment, das durch Leerlauf des
angetriebenen Teiles erzeugt wird und auf das antriebsseitige Teil übertragen
wird, wenn sich die Kupplung 9 in einem ausgekuppelten
Zustand befindet. Mit anderen Worten bedeutet das Leerlaufdrehmoment
ein Drehmoment des angetriebenen Teiles, das dazu neigt, das antriebsseitige
Teil zu ziehen.
-
In
dem Schritt S4 bestimmt die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 auf
Basis der Vorderradgeschwindigkeiten VWFL und
VWFR, ob das Fahrzeug vorwärts oder
rückwärts fährt. Das
heißt,
in dem Schritt S4 bestimmt die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 eine
Richtung der Schleppbewegung des Elektromotors 3. Wenn
das Fahrzeug in dem Schritt S4 vorwärts fährt, wird bestimmt, dass die
Schleppbewegung des Elektromotors 3 in der Vorwärtsrichtung verursacht
wird. Danach geht die Verarbeitung zu dem Schritt S5 über, in
dem das in dem Elektromotor 3 zu erzeugende Motordrehmoment
in der Rückwärtsrichtung
eingestellt wird. Wenn das Fahrzeug in dem Schritt S4 rückwärts fährt, wird
bestimmt, dass die Schleppbewegung des Elektromotors 3 in
der Rückwärtsrichtung
verursacht wird. Danach geht die Verarbeitung zu dem Schritt S6 über, in
dem das in dem Elektromotor 3 zu erzeugende Motordrehmoment
in der Vorwärtsrichtung
eingestellt wird.
-
In
dem Schritt S7 nachfolgend auf den Schritt S5 oder S6 wird das Kurzschlussrelais 13 eingeschaltet,
um einen Läufer
des Elektromotors 3 kurzzuschließen. In dem Schritt S8 wird
das Drehmoment des Elektromotors 3 in einer Richtung umgekehrt
zu der Richtung der Schleppbewegung des Elektromotors 3 gesteuert,
indem der Feldstrom und die Stromrichtung des Elektromotors 3 gesteuert
werden, um dadurch Bremsdrehmoment in dem Elektromotor 3 zu
erzeugen. Hierbei wird das zu erzeugende Bremsdrehmoment auf einen
Mindestwert eingestellt, der in der Lage ist, die Drehbeschleunigung „a" der Schleppbewegung
zu dämpfen.
-
Danach
bestimmt die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 in dem Schritt
S9, ob die Drehbeschleunigung „a" des Elektromotors 3 auf
unter den vorgegebenen Wert a1 abgefallen ist. Wenn die Drehbeschleunigung „a" des Elektromotors 3 in
dem Schritt S9 gleich dem vorgegebenen Wert a1 oder größer ist,
wird bestimmt, dass die Schleppbewegung des Elektromotors 3 weiter
anhält.
Danach kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt S8 zurück. Wenn
die Drehbeschleunigung „a" des Elektromotors 3 in
dem Schritt S9 kleiner ist als der vorgegebene Wert a1, wird bestimmt,
dass der Elektromotor 3 frei von der Schleppbewegung ist.
Die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 geht zu dem Schritt
S10 über,
in dem die Erzeugung des Feldstroms in dem Elektromotor 3 abgebrochen
wird, um dadurch die Erzeugung von Bremsdrehmoment in demselben
zu beenden.
-
Als
Nächstes
wird in dem Schritt S11 das Kurzschlussrelais 13 abgeschaltet,
um den Kurzschluss des Elektromotors 3 auszulösen. Danach geht
die Verarbeitung auf ENDE, um das Umkehrdrehmoment-Steuerverfahren
zu beenden.
-
Die
Schritte S1 bis S3 bilden den Schleppbewegungs-Erfassungsabschnitt
der Vierradantriebs-Steuereinheit 11, und die Schritte
S4 bis S11 bilden den Umkehrdrehmoment-Steuerabschnitt derselben.
-
Der
Betrieb und die Wirkungen des ersten Ausführungsbeispieles der Antriebs-Steuervorrichtung
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend erläutert werden.
Wenn das Fahrzeug in einem Zweiradantriebszustand fährt, wobei
sich der Vierradantriebs-Schalter 14 in der AUS-Stellung
befindet, was durch „JA" in dem Schritt S1
angedeutet wird, also wenn der Elektromotor 3 abgeschaltet
ist, ist die Kupplung in einem ausgekuppelten Zustand, so dass Reibungsverluste
gering gehalten werden können, und
daher kann verhindert werden, dass sich die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
verschlechtert.
-
Wenn
jedoch die Hinterräder 1RL und 1RR auf
der angetriebenen Seite gedreht werden, unterliegt die Kupplung 9 in
dem ausgekuppelten Zustand einem Leerlaufdrehmoment, das aufgrund
der Viskosität
des in der Kupplung 9 verwendeten Öls erzeugt wird. Dies verursacht
eine Schleppbewegung des Elektromotors 3 auf der Antriebsseite.
Wenngleich das Leerlaufdrehmoment gering ist, besteht eine Möglichkeit,
dass der Elektromotor 3 unter übermäßiger Schleppdrehung durch
das zweistufige Untersetzungsgetriebe 8, das zwischen der
Kupplung 9 und dem Elektromotor 3 zwischengeschaltet
ist, leidet. Das Auftreten von Schleppdrehung kann durch den Einsatz
eines Elektromotors mit großem
Drehwiderstand, also Reibung, unterdrückt werden. Dies führt jedoch
zu einer Einschränkung
der Art und Ausführung
des Elektromotors, wodurch höhere
Kosten und Verschlechterung des Wirkungsgrades des Motors verursacht
werden.
-
Wenn
in dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufgrund des Leerlaufdrehmomentes der
Kupplung 9 verursachte Schleppbewegung des Elektromotors 3 erfasst
wird, also wenn der Vierradantriebs-Schalter 14 in der
AUS-Stellung ist und wenn die Kupplung 9 in dem ausgekuppelten Zustand
ist, wie in dem Schritt S1 mit JA angedeutet wird, und wenn die
Motor-Drehbeschleunigung „a" der vorgegebene
Wert a1 oder größer ist,
wie in dem Schritt S3 mit JA angedeutet wird, wird das Kurzschlussrelais 13 eingeschaltet,
um den Läufer
des Elektromotors 3 kurzzuschließen, und der Feldstrom und
die Stromrichtung in dem Elektromotor 3 werden gesteuert,
um Motordrehmoment des Elektromotors 3 in einer Richtung
umgekehrt zu einer Richtung der Schleppbewegung zu erzeugen, um
dadurch Bremsdrehmoment in dem Elektromotor 3 zu erzeugen,
wie dies in den Schritten S4 bis S8 angedeutet wird.
-
Wie
weiter oben bereits erläutert
wurde, wird die Bremswirkung auf den Elektromotor 3 ausgeübt, um die
Schleppbewegung desselben, wie zum Beispiel übermäßige Drehung, zu verhindern,
so dass ein Elektromotor mit geringem Drehwiderstand verwendet werden
kann. Somit kann eine Einschränkung
der Art und Ausführung
des Elektromotors 3 reduziert werden, wodurch Probleme
verhindert werden, wie zum Beispiel Erhöhung der Kosten oder Verschlechterung
des Wirkungsgrades des Motors.
-
Weiterhin
wird in dem Umkehrdrehmoment-Steuerbetrieb des ersten Ausführungsbeispieles
das Bremsdrehmoment nicht während
der gesamten Zeit erzeugt, während
der die Kupplung 9 in dem ausgekuppelten Zustand ist, sondern
ein Mindest-Bremsdrehmoment,
das in der Lage ist, die Drehbeschleunigung „a" der Schleppbewegung des Elektromotors 3 zu
dämpfen,
wird nur über
eine Zeit erzeugt, in der die Schleppbewegung des Elektromotors 3 anhält. Dies
kann wirksam Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit unterdrücken.
-
Wenn
weiterhin in dem Umkehrdrehmoment-Steuerbetrieb des ersten Ausführungsbeispieles
die Kupplung 9 in dem ausgekuppelten Zustand ist und die
Drehbeschleunigung „a" des Elektromotors 3 ein
vorgegebener Wert a1 oder größer ist,
wird bestimmt, dass der Elektromotor 3 der Schleppbewegung
unterliegt. Dies gewährleistet
erleichterte Erfassung der Schleppbewegung des Elektromotors 3.
-
Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung nicht auf das erste Ausführungsbeispiel
beschränkt,
bei dem die Ölbad-Mehrscheibenkupplung
als Kupplung 9 verwendet wird, und kann auf eine Änderung
angewendet werden, die eine beliebige Art von Kupplung verwendet,
die in der Lage ist, darin Leerlaufdrehmoment zu erzeugen, wie zum
Beispiel eine Pulverkupplung, in der Leerlaufdrehmoment aufgrund
des remanenten Magnetismus des Pulvers erzeugt wird.
-
Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung nicht auf das erste Ausführungsbeispiel
beschränkt,
bei dem der Gleichstrommotor als Elektromotor 3 verwendet
wird, und kann auf eine Änderung
angewendet werden, bei der ein Wechselstrommotor verwendet wird.
-
In
diesem Fall kann ein Schaltgerät
eines Wechselrichters gesteuert werden, um Motordrehmoment eines
Wertes in einer Richtung umgekehrt zu der der Schleppbewegung des
Wechselstrommotors zu erzeugen.
-
Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung nicht auf das erste Ausführungsbeispiel
beschränkt,
bei dem, wenn die Schleppbewegung des Elektromotors 3 erfasst
wird, das Bremsdrehmoment in der Richtung umgekehrt zu der Richtung
der Schleppbewegung erzeugt wird. Da das Bremsdrehmoment weiterhin
als regeneratives Drehmoment wirkt, kann die von dem Bremsdrehmoment
erzeugte elektrische Energie zum Aufladen einer Batterie genutzt
werden, um dadurch die Energieausbeute zu verbessern.
-
Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung nicht auf das erste Ausführungsbeispiel
beschränkt,
bei dem die von dem Generator 6 erzeugte elektrische Leistung
nur zu dem Elektromotor 3 gespeist wird. Die vorliegende
Erfindung kann auf eine Änderung angewendet
werden, bei der die erzeugte elektrische Leistung zu elektrischen
Ausrüstungen
gespeist wird, wie zum Beispiel zu einer Batterie, zu einem Zündschaltgerät, zu einem
Anlasser und zu einer Klimaanlage. Weiterhin ist die vorliegende
Erfindung nicht auf das erste Ausführungsbeispiel beschränkt, bei
dem das Umschalten zwischen dem Zweiradantriebszustand und dem Vierradantriebszustand
nur durch den Vierradantriebs-Schalter 14 durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Änderung angewendet werden,
bei der das Umschalten zwischen dem Zweiradantriebszustand und dem
Vierradantriebszustand als Reaktion auf einen Rutschzustand der
Vorderräder 1FL und 1FR und
auf eine Gaspedalbetätigung
durch den Fahrzeugfahrer durchgeführt wird.
-
Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung nicht auf das erste Ausführungsbeispiel
beschränk,
bei dem die Vorderräder 1FL und 1FR als
die Hauptantriebsräder
dienen, die von dem Motor 2 angetrieben werden, und bei
dem die Hinterräder 1RL und 1RR als
die Zusatz-Antriebsräder
dienen, die von dem Elektromotor 3 angetrieben werden.
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Änderung angewendet werden,
bei der die Hinterräder 1RL und 1RR als
die Hauptantriebsräder
dienen und die Vorderräder 1FL und 1FR als
die Zusatz-Antriebsräder
dienen. Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf das in
dem ersten Ausführungsbeispiel
beschriebene Vierradfahrzeug beschränkt und kann auf ein Zweiradfahrzeug,
ein Dreiradfahrzeug und ein Fahrzeug mit fünf oder mehr Rädern angewendet
werden.
-
Unter
Bezugnahme auf 3 wird ein Fluss einer Umkehrdrehmoment-Steuerroutine, die
durch die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 implementiert wird,
in einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutert.
Das zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend,
dass die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 bestimmt, dass
der Elektromotor 3 der Schleppbewegung unterliegt, wenn
die Kupplung 9 in einem ausgekuppelten Zustand ist und die
Zunahme ΔA
des Gaspedal-Öffnungsgrades
Acc nicht kleiner ist als der vorgegebene Wert ΔA1. Das heißt, das zweite Ausführungsbeispiel
ist das gleiche wie das erste Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme,
dass die Schritte S22, S23 und S29 wie in 3 gezeigt
anstelle der Schritte S2, S3 und S9 wie in 2 des ersten
Ausführungsbeispieles
gezeigt verwendet werden. Gleiche Verweisziffern bezeichnen jeweils
gleiche Schritte, und daher wird eine ausführliche Erläuterung derselben an dieser
Stelle ausgelassen.
-
Wie
in 3 veranschaulicht wird, berechnet die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 in
dem Schritt S22 die Zunahme ΔA
des Gaspedal-Öffnungsgrades
Acc auf Basis des Gaspedal-Öffnungsgrades
Acc. In dem Schritt S23 bestimmt die Vierradantriebs-Steuereinheit 11,
ob die Zunahme ΔA
nicht kleiner ist als der vorgegebene Wert ΔA1. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der vorgegebene Wert ΔA1 ein
Wert, der in der Lage ist, zu ermöglichen, dass der Motor 2 eine
Antriebskraft erzeugt, die die Räder antreibt,
um das Fahrzeug auf 0,05G oder mehr zu beschleunigen. Der vorgegebene
Wert ΔA1
kann auf einen beliebigen anderen Wert von G als Einstellparameter
eingestellt werden. Wenn in dem Schritt S23 die Zunahme ΔA kleiner
ist als der vorgegebene Wert ΔA1,
wird bestimmt, dass der Elektromotor 3 frei von der aufgrund
von Leerlaufdrehmoment der Kupplung 9 verursachten Schleppbewegung
ist. Danach wird die Verarbeitung beendet. Wenn die Zunahme ΔA in dem
Schritt S23 gleich oder größer als
der vorgegebene Wert ΔA1
ist, wird bestimmt, dass der Elektromotor 3 der aufgrund
des Leerlaufdrehmomentes der Kupplung 9 verursachten Schleppbewegung
unterliegt, und danach geht die Verarbeitung zu dem Schritt S4 über. Der
Grund für
diese Bestimmung ist, dass die Drehbeschleunigung des Elektromotors 3 aufgrund
der Schleppbewegung proportional zu der Drehbeschleunigung der Hinterräder 1RL und 1RR ist,
welche proportional zu dem Gaspedal-Öffnungsgrad Acc ist.
-
In
dem Schritt S29 bestimmt die Vierradantriebs-Steuereinheit 11,
ob die Zunahme ΔA
des Gaspedal-Öffnungsgrades
auf unter den vorgegebenen Wert ΔA1
abgefallen ist. Wenn die Zunahme ΔA in
dem Schritt S29 gleich dem oder größer als der vorgegebene Wert ΔA1 ist, wird
bestimmt, dass die Schleppbewegung des Elektromotors 3 weiter
anhält.
Danach kehrt die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 zu dem
Schritt S8 zurück.
Wenn die Zunahme ΔA in
dem Schritt S29 kleiner ist als der vorgegebene Wert ΔA1, wird
bestimmt, dass der Elektromotor 3 frei von der Schleppbewegung
ist. Danach geht die Verarbeitung zu dem Schritt S10 über. Die
Schritte S1, S22 und S23 bilden den Schleppbewegungs-Erfassungsabschnitt
der Vierradantriebs-Steuereinheit 11, und die Schritte
S4 bis S8, S29, S10 und S11 bilden den Umkehrdrehmoment-Steuerabschnitt
derselben.
-
In
dem zweiten Ausführungsbeispiel
wie oben beschrieben wird die Schleppbewegung des Elektromotors 3 auf
Basis der Zunahme ΔA
des Gaspedal-Öffnungsgrades
Acc erfasst. Bevor daher die Drehbeschleunigung „a" und die Drehgeschwindigkeit Nm des
Elektromotors 3 faktisch erhöht werden, kann das Bremsdrehmoment
in eine Richtung umgekehrt zu einer Richtung der Schleppbewegung
in dem Elektromotor 3 erzeugt werden, um dadurch die Schleppbewegung
wirksamer zu verhindern. Das zweite Ausführungsbeispiel kann ebenso
die gleichen Wirkungen wie die des ersten Ausführungsbeispieles erzielen.
-
Unter
Bezugnahme auf 4 wird ein Fluss einer Umkehrdrehmoment-Steuerroutine, die
durch die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 in einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung implementiert wird, erläutert. Das
dritte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend,
dass die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 bestimmt, dass
der Elektromotor 3 der Schleppbewegung unterliegt, wenn
die Kupplung 9 in einem ausgekuppelten Zustand ist und die
Drehgeschwindigkeit Nm des Elektromotors 3 nicht kleiner
ist als der vorgegebene Wer Nm1. Das heißt, das dritte Ausführungsbeispiel
ist das gleiche wie das erste Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme,
dass der Schritt S2 wie in 2 des ersten
Ausführungsbeispieles
gezeigt weggelassen ist und dass die Schritte S33 und S39 wie in 4 gezeigt
anstelle der Schritte S3 und S9 wie in 2 gezeigt
verwendet werden. Gleiche Verweisziffern bezeichnen gleiche Schritte,
und daher wird eine ausführliche
Erläuterung
derselben an dieser Stelle weggelassen.
-
Wie
in 4 veranschaulicht wird, bestimmt die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 in
dem Schritt S33, ob die Drehgeschwindigkeit Nm des Elektromotors 3 kleiner
ist als ein vorgegebener Wert Nm1. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der vorgegebene Wert Nm1 eine berstfeste Drehgeschwindigkeit,
die in der Lage ist, das Auftreten von Bersten in dem Elektromotor 3 zu
verhindern. Der vorgegebene Wert Nm kann in Abhängigkeit von einer Ausführung des Elektromotors 3 eingestellt
werden. Wenn die Drehgeschwindigkeit Nm des Elektromotors 3 in
dem Schritt S33 kleiner ist als ein vorgegebener Wert Nm1, wird
bestimmt, dass der Elektromotor 3 frei von der Schleppbewegung
aufgrund von Leerlaufdrehmoment der Kupplung 9 ist. Danach
wird die Verarbeitung beendet. Wenn in dem Schritt S33 die Drehgeschwindigkeit
Nm des Elektromotors 3 gleich dem oder größer als
der vorgegebene Wert Nm1 ist, wird bestimmt, dass der Elektromotor 3 der
Schleppbewegung aufgrund von Leerlaufdrehmoment der Kupplung 9 unterliegt,
und danach geht die Verarbeitung zu dem Schritt S4 über.
-
In
dem Schritt S39 bestimmt die Vierradantriebs-Steuereinheit 11,
ob die Drehgeschwindigkeit Nm des Elektromotors 3 auf den
vorgegebenen Wert Nm1 abgefallen ist. Wenn die Drehgeschwindigkeit Nm
in dem Schritt S39 gleich dem oder größer als der vorgegebene Wert
Nm1 ist, wird bestimmt, dass die Schleppbewegung des Elektromotors 3 weiter
anhält.
Danach kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt S8 zurück. Wenn
die Drehgeschwindigkeit Nm in dem Schritt S39 kleiner ist als der
vorgegebene Wert Nm1, wird bestimmt, dass der Elektromotor 3 frei
von der Schleppbewegung ist. Danach geht die Verarbeitung zu dem
Schritt S10 über.
Die Schritte S1 und S33 bilden den Schleppbewegungs-Erfassungsabschnitt
der Vierradantriebs-Steuereinheit 11, und die Schritte
S4 bis S8, S39, S10 und S11 bilden den Umkehrdrehmoment-Steuerabschnitt derselben.
-
In
dem dritten Ausführungsbeispiel
wie oben beschrieben kann die Erfassung der Schleppbewegung des
Elektromotors 3 gewährleistet
werden, indem die Drehgeschwindigkeit Nm des Elektromotors 3 mit
dem vorgegebenen Wert Nm1 verglichen wird. Weiterhin kann sicher
verhindert werden, dass der Elektromotor 3 unter übermäßiger Drehung
oder unter Überhitzung
leidet, indem der vorgegebene Wert Nm1 auf einen geeigneten Wert
unter dem Aspekt der mechanischen Dauerstandfestigkeit des Elektromotors 3 eingestellt
wird. Das dritte Ausführungsbeispiel
kann ebenso die gleichen Wirkungen wie die des ersten Ausführungsbeispieles
erzielen. Das dritte Ausführungsbeispiel
auf Basis der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 3 ist
eine Änderung
des ersten Ausführungsbeispieles
auf Basis der Drehbeschleunigung des Elektromotors 3. Andererseits kann
das dritte Ausführungsbeispiel
mit dem zweiten Ausführungsbeispiel
auf Basis des Gaspedal-Öffnungsgrades
kombiniert werden.
-
Unter
Bezugnahme auf 5 wird ein Fluss einer Umkehrdrehmoment-Steuerroutine, die
durch die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 in einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung implementiert wird, erläutert. In
dem vierten Ausführungsbeispiel
wird Drehmoment des Elektromotors 3 in einer Richtung umgekehrt
zu einer Richtung der Schleppbewegung des Elektromotors 3 gesteuert, bis
die Drehgeschwindigkeit Nm des Elektromotors 3 der vorgegebene
Wert Nm2 oder kleiner wird. Das heißt, das vierte Ausführungsbeispiel
ist das gleiche wie das erste Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme,
dass der Schritt S40 wie in 5 gezeigt
vor dem Schritt S10 wie in 2 des ersten
Ausführungsbeispieles
gezeigt ausgeführt
wird. Gleiche Verweisziffern bezeichnen gleiche Schritte, und daher
wird eine ausführliche
Erläuterung
derselben an diese Stelle ausgelassen.
-
Wie
in 5 veranschaulicht wird, bestimmt die Vierradantriebs-Steuereinheit 11 in
dem Schritt S40, ob die Drehgeschwindigkeit Nm des Elektromotors 3 nicht
größer als
ein vorgegebener Wert Nm2 ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der vorgegebene
Wert Nm2 eine Drehgeschwindigkeit, die kontinuierliches Drehen des
Elektromotors 3 ermöglicht.
Der vorgegebene Wert Nm2 kann auf einen Sollwert unter dem Aspekt
der Verschleißfestigkeit
von Motorteilen, wie zum Beispiel dem Lager und der Kohlebürste, eingestellt
werden. Zum Beispiel kann der vorgegebene Wert Nm2 auf etwa 0 eingestellt
werden. Wenn in dem Schritt S40 die Drehgeschwindigkeit Nm des Elektromotors 3 größer ist
als der vorgegebene Wert Nm2, wird bestimmt, dass der Elektromotor 3 weiterhin
der Schleppbewegung aufgrund von Leerlaufdrehmoment der Kupplung 9 unterliegt.
Danach kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt S8 zurück. Wenn
die Drehgeschwindigkeit Nm des Elektromotors 3 in dem Schritt
S40 gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert Nm2 ist, wird bestimmt,
dass der Elektromotor 3 frei von der Schleppbewegung ist, und
danach geht die Verarbeitung zu dem Schritt S10 über. Die Schritte S1 bis S3
bilden den Schleppbewegungs-Erfassungsabschnitt der Vierradantriebs-Steuereinheit 11,
und die Schritte S4 bis S9, S40, S10 und S11 bilden den Umkehrdrehmoment-Steuerabschnitt
derselben.
-
In
dem vierten Ausführungsbeispiel
wie oben beschrieben kann die Drehgeschwindigkeit Nm der Schleppbewegung
des Elektromotors 3 sicher auf den vorgegebenen Wert Nm2
reduziert werden, indem das Drehmoment des Elektromotors 3 in
der Richtung umgekehrt zu der Richtung der Schleppbewegung des Elektromotors 3 gesteuert
wird, bis die Drehgeschwindigkeit Nm auf den vorgegebenen Wert Nm2
oder darunter abfällt.
Wenn der vorgegebene Wert Nm2 auf etwa 0 eingestellt wird, kann
die Schleppbewegung des Elektromotors 3 im Wesentlichen
beseitigt werden. Das vierte Ausführungsbeispiel kann nicht nur
die gleichen Wirkungen erzielen wie die des ersten Ausführungsbeispieles,
sondern auch ermöglichen,
dass der Elektromotor 3 im Wesentlichen vollständig frei
von der Schleppbewegung ist. Wenngleich andererseits in dem vierten
Ausführungsbeispiel
der Schritt S40 zu der Verarbeitung des ersten Ausführungsbeispieles
hinzugefügt
wird, kann der Schritt, der dem Schritt S40 entspricht, mit den
jeweiligen Verarbeitungen des zweiten Ausführungsbeispieles und des dritten
Ausführungsbeispieles kombiniert
werden.
-
Die
vorliegende Patentanmeldung basiert auf der früheren Japanischen Patentanmeldung
Nr. 2004-186326, die am 24. Juni 2004 eingereicht wurde.
-
Wenngleich
die Erfindung oben unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele
beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsbeispiele
beschränkt. Änderungen
und Abwandlungen des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles werden für den Durchschnittsfachmann
angesichts der oben genannten Lehren der Erfindung erkennbar sein.
Der Erfindungsbereich wird unter Bezugnahme auf die folgenden Patentansprüche definiert.