JP2005143183A - Driver for vehicle - Google Patents

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Yukihiko Ideshio
幸彦 出塩
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a driver for a vehicle having a motor as a drive source in which the response time is not affected by the operating conditions of the motor but has a desired value when clutching request is issued. <P>SOLUTION: A rear unit 40 for driving rear wheels 20L and 20R includes a rear motor 90 and a clutch 95. An ECU 60 issues clutching request based on the operating conditions being detected based on the outputs from various sensors. When clutching request is issued, the ECU 60 calculates the target r.p.m. of the rear motor corresponding to the estimated wheel speed after elapsing a desired clutching request time. The rear motor 90 is controlled by the ECU 60 and a PCU 70 such that the actual r.p.m. reaches the target r.p.m. after elapsing the clutching request time. The clutch 95 is actuated based on a designation from the ECU 60 after elapsing the clutching request time. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、車両用駆動装置に関し、より特定的には、電動機(モータ)によりクラッチを介して車軸を駆動する車両用駆動装置に関する。   The present invention relates to a vehicle drive device, and more particularly, to a vehicle drive device that drives an axle via a clutch by an electric motor (motor).

最近、環境に配慮した自動車として、電動機(モータ)を駆動装置に組込んだハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)および電気自動車(Electric Vehicle)が大きな注目を集めている。そして、ハイブリッド自動車は、一部実用化されている。   Recently, hybrid vehicles (electric vehicles) and electric vehicles (electric vehicles) in which an electric motor (motor) is incorporated in a drive device have attracted a great deal of attention as environmentally friendly vehicles. Some hybrid vehicles have been put into practical use.

一部のタイプのハイブリッド自動車では、モータによりクラッチを介して車軸を駆動する駆動装置の構成が用いられる。このような構成では、モータによる駆動を追加したとき、あるいは、モータによる駆動力に切換える際に発生するトルクショックの抑制が求められる。   In some types of hybrid vehicles, a configuration of a drive device that drives an axle through a clutch by a motor is used. In such a configuration, it is required to suppress a torque shock that occurs when driving by a motor is added or when switching to driving force by a motor.

このため、車輪側の回転数検出機構を設けて、クラッチ締結時には、モータ回転数が車輪側の回転数以上となるまでモータを空転させてから、クラッチを締結させる制御方式が開示されている(たとえば、特許文献1)。   For this reason, a control method is disclosed in which a wheel-side rotation speed detection mechanism is provided, and when the clutch is engaged, the motor is idled until the motor rotation speed becomes equal to or higher than the wheel-side rotation speed, and then the clutch is engaged ( For example, Patent Document 1).

また、駆動指令、すなわちクラッチ締結要求の出力時に、車軸速度のその後の変化を予測する予測方程式と、モータの速度立上がり特性とから、モータ回転速度が車軸速度と等しくなるまでの所用時間を演算し、当該所用時間の経過後にクラッチを締結させる制御方式も開示されている(たとえば、特許文献2)。
特開2003−97600号公報 特開平11−243608号公報
In addition, when a drive command, that is, a clutch engagement request is output, the time required until the motor rotational speed becomes equal to the axle speed is calculated from a prediction equation for predicting subsequent changes in the axle speed and the motor speed rise characteristics. A control method is also disclosed in which the clutch is engaged after the required time has elapsed (for example, Patent Document 2).
JP 2003-97600 A JP-A-11-243608

しかしながら、上記特許文献1および2に開示されたクラッチ締結制御方式では、クラッチ締結要求があってから実際にクラッチ締結が完了するまでの応答時間は、モータ速度の応答特性に依存することになる。   However, in the clutch engagement control systems disclosed in Patent Documents 1 and 2, the response time from when a clutch engagement request is made until the clutch engagement is actually completed depends on the response characteristics of the motor speed.

モータ速度の応答特性がモータ温度や出力トルク等により変化することを考慮すれば、上記のクラッチ締結制御方式では、クラッチ締結の際の応答時間を決定する支配的要因は、運転状況ではなく電動機の動作条件となってしまう。一方で、運転上望ましいクラッチ締結の際の応答時間は、運転状況に応じて変わってくるので、従来のクラッチ締結制御方式による車両用駆動装置では、運転者が意図するような走行を行なえないケースに至り、運転性が悪化してしまうことが懸念される。   Considering that the response characteristics of the motor speed change due to the motor temperature, output torque, etc., in the above clutch engagement control method, the dominant factor that determines the response time at the time of clutch engagement is not the driving situation but the motor condition. It becomes an operating condition. On the other hand, since the response time at the time of clutch engagement desirable for operation varies depending on the driving situation, the vehicle drive device by the conventional clutch engagement control system cannot run as intended by the driver. Therefore, there is a concern that drivability will deteriorate.

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、クラッチによって締結されるモータを駆動源として備えた車両用駆動装置において、クラッチ締結要求時に、モータの動作条件に左右されずにクラッチ締結までの応答時間を所望値とすることである。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a motor for a vehicle having a motor that is engaged by a clutch as a drive source. The response time until the clutch is engaged is set to a desired value regardless of the operating conditions.

この発明による車両用駆動装置は、電動機と、クラッチと、制御装置とを備える。電動機は、車輪を駆動可能である。クラッチは、電動機によって駆動される車輪および電動機の間に配置される。制御装置は、車両の駆動を制御するために設けられる。制御装置は、クラッチの締結要求があったときに、所望のクラッチ締結要求時間の経過後における推定車輪速度に対応した電動機の目標回転数を算出し、さらに、クラッチ締結要求時間の経過後において電動機の回転数が目標回転数へ達するように電動機の制御を行ない、クラッチは、制御装置の指示に基づき、クラッチ締結要求時間の経過後に電動機および車輪の間を締結する。   The vehicle drive device according to the present invention includes an electric motor, a clutch, and a control device. The electric motor can drive the wheels. The clutch is disposed between the wheel driven by the electric motor and the electric motor. The control device is provided to control driving of the vehicle. The control device calculates the target rotational speed of the motor corresponding to the estimated wheel speed after the elapse of a desired clutch engagement request time when a clutch engagement request is made, and further, after the clutch engagement request time elapses, The motor is controlled such that the number of rotations reaches the target number of rotations, and the clutch is engaged between the motor and the wheels after the clutch engagement request time has elapsed based on an instruction from the control device.

好ましくは、クラッチ締結要求時間は、運転状況に応じて決定される。   Preferably, the clutch engagement request time is determined according to the driving situation.

また好ましくは、車両用駆動装置は、電動機以外の車輪駆動源をさらに備える。   Preferably, the vehicle drive device further includes a wheel drive source other than the electric motor.

さらに好ましくは、クラッチの締結要求は、車両の走行中に運転状況に応じて発せられる。   More preferably, the clutch engagement request is issued according to the driving situation while the vehicle is traveling.

また好ましくは、制御装置は、クラッチの締結要求があったときに、車輪の回転速度の検出値および車輪の駆動力の計算値に基づいて、推定車輪速度および目標回転数を算出する。   Preferably, the control device calculates the estimated wheel speed and the target rotational speed based on the detected value of the rotational speed of the wheel and the calculated value of the driving force of the wheel when the clutch is requested to be engaged.

あるいは好ましくは、制御装置は、推定車輪速度に対応して算出された目標回転数を、電動機の実際の回転数、クラッチ締結要求時間および電動機の予測応答時間に応じて修正して電動機の制御を行なうことにより、目標回転数に対する電動機の実際の回転数の応答特性がクラッチ締結要求時間に依存するような制御系を構成する。   Alternatively, preferably, the control device corrects the target rotational speed calculated corresponding to the estimated wheel speed in accordance with the actual rotational speed of the motor, the clutch engagement request time, and the predicted response time of the motor to control the motor. By doing so, a control system is configured in which the response characteristic of the actual rotational speed of the electric motor with respect to the target rotational speed depends on the clutch engagement request time.

さらに好ましくは、推定車輪速度に対応して算出された目標回転数をMVr、修正された目標回転数をMVr♯、電動機の予測応答時間をTmt、クラッチ締結要求時間に基づくクラッチ締結要求時定数をTrqc、電動機の実際の回転数をMVとすると、MVr♯=(Tmt/Trqc)・MVr−(Tmt/Trqc−1)・MV、に従って求められる修正された目標回転数MVr♯を用いて、電動機の制御が行なわれる。   More preferably, the target rotational speed calculated corresponding to the estimated wheel speed is MVr, the corrected target rotational speed is MVr #, the predicted response time of the motor is Tmt, and the clutch engagement request time constant based on the clutch engagement request time is set. Trqc, where MV is the actual number of revolutions of the motor, MVr # = (Tmt / Trqc) · MVr− (Tmt / Trqc−1) · MV Is controlled.

好ましくは、電動機の予測応答時間は、電動機の動作条件に応じて求められ、動作条件は、電動機の温度、電流および回転数のうちの少なくとも1つを含む。   Preferably, the predicted response time of the electric motor is obtained according to the operating condition of the electric motor, and the operating condition includes at least one of the temperature, the current, and the rotational speed of the electric motor.

この発明による車両用駆動装置は、所望のクラッチ締結要求時間の経過時において、推定車輪速度に対応した目標回転数に達するように電動機を制御した上で、クラッチを実際に締結する。したがって、クラッチ締結までの応答時間を、電動機の動作条件に依存しない所望のクラッチ締結要求時間とすることができる。   The vehicle drive device according to the present invention actually engages the clutch after controlling the electric motor to reach the target rotational speed corresponding to the estimated wheel speed when a desired clutch engagement request time has elapsed. Therefore, the response time until clutch engagement can be set to a desired clutch engagement request time that does not depend on the operating conditions of the electric motor.

特に、クラッチ締結要求時間を運転状況に応じて決定することにより、電動機の動作条件に左右されるのではなく、運転状況に応じてクラッチ締結までの応答時間を設定できるので、運転性を高めることができる。   In particular, by determining the clutch engagement request time according to the driving situation, the response time until the clutch is engaged can be set according to the driving situation, not depending on the operating conditions of the motor, so that the drivability is improved. Can do.

また、電動機以外に車両駆動源を備える構成とすることにより、車両の走行中に、トルクショックを抑制してクラッチ締結を行ない、電動機による車輪駆動トルクを追加可能な構成とすることができる。   Further, by providing a vehicle drive source in addition to the electric motor, it is possible to suppress the torque shock while engaging the clutch while the vehicle is running and to add a wheel drive torque by the electric motor.

さらに、クラッチ締結要求時間の経過時での推定車輪速度に対応する目標回転数を、電動機の実際の回転数、クラッチ締結要求時間および電動機の予測応答時間に応じて修正して電動機の制御を行なうことにより、モータ目標回転数を入力としてモータ回転数(実績値)を出力とする応答特性がクラッチ締結要求時間に依存するように制御する。この結果、電動機の動作条件に左右されることなく、クラッチ締結要求時間の経過時にトルクショックを抑制してクラッチを締結できる。   Further, the motor is controlled by correcting the target rotational speed corresponding to the estimated wheel speed when the clutch engagement request time has elapsed in accordance with the actual motor rotational speed, the clutch engagement request time, and the predicted response time of the motor. Thus, control is performed so that the response characteristic with the motor target rotation speed as input and the motor rotation speed (actual value) as output depends on the clutch engagement request time. As a result, it is possible to engage the clutch while suppressing the torque shock when the clutch engagement request time has elapsed without being influenced by the operating conditions of the electric motor.

特に、電動機の温度、電流および回転数のうちの少なくとも1つを含む電動機の動作条件に応じて、電動機の予測応答時間を求めることにより、電動機の実際の応答時間変化に追随させて、電動機の予測応答時間を定めることができる。この結果、クラッチ締結要求後の電動機速度制御を高精度化できる。   In particular, by obtaining the predicted response time of the motor according to the operating condition of the motor including at least one of the temperature, current and rotational speed of the motor, the actual response time of the motor can be tracked, Estimated response time can be defined. As a result, the motor speed control after the clutch engagement request can be made highly accurate.

以下において、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
図1は、本発明に従う車両用電動式駆動装置を備えた自動車の構成を説明するブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, about the same or equivalent part in a figure, the same code | symbol is attached | subjected and the description is not repeated.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an automobile provided with an electric drive device for a vehicle according to the present invention.

図1を参照して、本発明による自動車100は、前輪10L,10Rと、後輪20L,20Rと、前輪駆動用のフロント駆動ユニット30と、後輪駆動用のリア駆動ユニット40と、エンジン50と、ECU(Electrical Control Unit)60と、PCU(Power Control Unit)70と、バッテリ80を備える。   Referring to FIG. 1, an automobile 100 according to the present invention includes front wheels 10L and 10R, rear wheels 20L and 20R, a front drive unit 30 for driving front wheels, a rear drive unit 40 for driving rear wheels, and an engine 50. An ECU (Electrical Control Unit) 60, a PCU (Power Control Unit) 70, and a battery 80.

リア駆動ユニット40は、後輪20L,20R駆動用の電動機であるリアモータ90と、クラッチ95とを含む。クラッチ95は、リアモータ90および後輪20L,20Rと接続された車軸との間に設けられる。   The rear drive unit 40 includes a rear motor 90 that is an electric motor for driving the rear wheels 20L and 20R, and a clutch 95. Clutch 95 is provided between rear motor 90 and the axle connected to rear wheels 20L and 20R.

クラッチ95の締結時には、リアモータ90による発生トルクが車軸に伝達されて、後輪20L,20Rを駆動することができる。また、減速時等において、後輪20L,20Rによってリアモータ90が回転されるときには、リアモータ90は発電機として動作する。   When the clutch 95 is engaged, the torque generated by the rear motor 90 is transmitted to the axle, and the rear wheels 20L and 20R can be driven. Further, when the rear motor 90 is rotated by the rear wheels 20L and 20R during deceleration or the like, the rear motor 90 operates as a generator.

エンジン50は、前輪10L,10Rの駆動に用いられる。フロント駆動ユニット30は、フロント駆動用モータ(図示せず)を内蔵し、エンジン50および/またはフロント駆動用モータによって発生したトルクによって、前輪10L,10Rを駆動する。フロント駆動用モータについても、前輪10L,10Rあるいはエンジン50によって回転されるときには、発電機として動作させることができる。   The engine 50 is used to drive the front wheels 10L and 10R. The front drive unit 30 incorporates a front drive motor (not shown), and drives the front wheels 10L and 10R by torque generated by the engine 50 and / or the front drive motor. The front drive motor can also be operated as a generator when rotated by the front wheels 10L, 10R or the engine 50.

「制御装置」として設けられるECU60へは、アクセルペダル15に配置された位置センサによって検出されるアクセル踏込み量/踏込み速度を始めとする各種センサからの運転状況・車両状況を示す情報が入力される。運転状況を示す情報には、上記のアクセル位置センサの出力の他に、特に本実施の形態に関連しては、車輪速度センサ出力、車体勾配センサ出力が含まれる。さらに、車両状況として、モータの動作条件を示す、リアモータ90の温度センサ・電流センサ・回転速度センサ出力等が入力される。ECU60は、入力されたこれらの情報に基づき、自動車100に関する種々の制御を統合的に行なう。   The ECU 60 provided as the “control device” is input with information indicating the driving situation / vehicle situation from various sensors including the accelerator depression amount / depression speed detected by the position sensor disposed on the accelerator pedal 15. . In addition to the output of the accelerator position sensor described above, the information indicating the driving situation includes a wheel speed sensor output and a vehicle body gradient sensor output particularly in connection with the present embodiment. Furthermore, the temperature sensor, current sensor, rotational speed sensor output, etc. of the rear motor 90 indicating the motor operating conditions are input as the vehicle status. ECU 60 performs various controls related to automobile 100 in an integrated manner based on the input information.

PCU70は、自動車100内で必要となる電力変換器を総括的に示すものである。すなわち、PCU70は、直流電力を交流電力に変換するインバータ(図示せず)や直流電圧の電圧レベルを変換するDC−DCコンバータ(図示せず)等を含む。特に、このインバータは、バッテリ80から供給される直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換し、かつ、エンジン50によってジェネレータ(モータ)が駆動された際、あるいはモータ自身の回生制動動作の際に発電された交流電圧をバッテリ80を充電する直流電圧に変換する。DC−DCコンバータは、主として、エアコン等補機用の電源電圧に適したレベルへ直流電圧を変換するために用いられる。   The PCU 70 generally indicates power converters required in the automobile 100. That is, the PCU 70 includes an inverter (not shown) that converts DC power into AC power, a DC-DC converter (not shown) that converts the voltage level of the DC voltage, and the like. In particular, this inverter converts DC power supplied from the battery 80 into AC power for driving the motor, and when the generator (motor) is driven by the engine 50, or during regenerative braking operation of the motor itself. The AC voltage generated in the step is converted into a DC voltage for charging the battery 80. The DC-DC converter is mainly used for converting a DC voltage to a level suitable for a power supply voltage for an auxiliary machine such as an air conditioner.

バッテリ80、フロント駆動ユニット30およびリア駆動ユニット40と、PCU70との間には、給電ケーブル81,82,83がそれぞれ配設されて電力が伝達される。   Between the battery 80, the front drive unit 30 and the rear drive unit 40, and the PCU 70, power supply cables 81, 82, and 83 are respectively disposed to transmit electric power.

本実施の形態では、自動車100の走行は、基本的には、フロント駆動ユニット30による前輪10L,10Rの駆動(FFモード)によって行なわれる。しかし、発進時、急加速時および低摩擦係数路走行時(以下、「低μ走行時」と称する)には、安定した駆動トルク配分とするために4輪駆動走行(4WDモード)が行われる。   In the present embodiment, traveling of automobile 100 is basically performed by driving front wheels 10L, 10R (FF mode) by front drive unit 30. However, at the time of starting, sudden acceleration, and low friction coefficient road travel (hereinafter referred to as “low μ travel”), four-wheel drive travel (4WD mode) is performed to achieve stable drive torque distribution. .

4WDモード時には、ECU60内でクラッチ締結要求フラグがオンされ、これに応答してクラッチ95を締結することにより、リアモータ90の出力トルクを後輪20L,20Rの車軸へ伝達して、前輪10L,10Rに加えて後輪20L,20Rが駆動される。また、減速・制動時にも、クラッチ95を締結することにより、リアモータ90を発電機として作動させて、バッテリ80充電用のエネルギーを回収することができる。   In the 4WD mode, the clutch engagement request flag is turned on in the ECU 60, and in response to this, the clutch 95 is engaged to transmit the output torque of the rear motor 90 to the axles of the rear wheels 20L and 20R, and the front wheels 10L and 10R. In addition, the rear wheels 20L and 20R are driven. Further, also during deceleration and braking, by engaging the clutch 95, the rear motor 90 can be operated as a generator, and the energy for charging the battery 80 can be recovered.

走行中に、すなわち後輪20L,20Rが回転している状態でクラッチ95を締結する場合には、クラッチ締結時においてリアモータ90の速度(回転数)と後輪20L,20Rの速度とは同期している必要がある。本実施の形態では、以下に述べるようなクラッチ締結制御方式によって、クラッチ95の締結要求発生時におけるクラッチ締結までの応答時間を、モータの動作条件に左右されることなく所望のクラッチ締結要求時間に制御する。   When the clutch 95 is engaged during traveling, that is, with the rear wheels 20L and 20R rotating, the speed (number of rotations) of the rear motor 90 and the speed of the rear wheels 20L and 20R are synchronized when the clutch is engaged. Need to be. In the present embodiment, the response time until the clutch is engaged when a clutch 95 engagement request is generated is set to a desired clutch engagement request time regardless of the motor operating conditions by the clutch engagement control system described below. Control.

図2は、本発明の実施の形態に従うクラッチ締結制御方式を説明するフローチャートである。図2のフローチャートは、ECU60の動作を示すものである。   FIG. 2 is a flowchart illustrating a clutch engagement control method according to the embodiment of the present invention. The flowchart in FIG. 2 shows the operation of the ECU 60.

図2を参照して、ECU60へ入力される各種センサ出力に基づいて、運転状況に応じて、クラッチ締結要求フラグがオン(“1”)されてクラッチ締結要求が発生される(ステップS100)。たとえば、アクセル踏込み量および踏込み速度から「急加速」が認識された場合、車輪回転速度の急激な変化からのスリップ検出により「低μ走行」が認識された場合、あるいは、減速・制動時等において、クラッチ締結要求フラグがオン(“1”)される。   Referring to FIG. 2, based on various sensor outputs input to ECU 60, the clutch engagement request flag is turned on ("1") and a clutch engagement request is generated (step S100). For example, when “accelerated acceleration” is recognized from the accelerator depressing amount and the depressing speed, “low μ travel” is recognized by slip detection from a sudden change in wheel rotation speed, or during deceleration / braking, etc. Then, the clutch engagement request flag is turned on (“1”).

まず、ECU60は、クラッチ締結要求発生時の運転状況からクラッチ締結要求時間Trqを決定するとともに、モータ条件からモータ予測応答時間Tmtを決定する(ステップS110)。たとえば、運転状況として上記のような「急加速」や「低μ走行」が認識される場合には、クラッチ締結要求時間Trqは相対的に短く設定され、それ以外の場合では相対的に長く設定される。   First, the ECU 60 determines the clutch engagement request time Trq from the operation state when the clutch engagement request is generated, and also determines the motor predicted response time Tmt from the motor conditions (step S110). For example, when “rapid acceleration” or “low μ travel” as described above is recognized as the driving situation, the clutch engagement request time Trq is set relatively short, and in other cases, it is set relatively long. Is done.

具体的には、図3に示すように、運転状況を示す、アクセル踏込み量/踏込み速度、車速、勾配センサ出力、スリップ検出有無等のパラメータに応じて、所望のクラッチ締結要求時間Trqが予め割り付けられたマップ110をECU60内に作成しておき、クラッチ締結要求の発生時に当該マップ110を参照することで、運転状況に応じた所望のクラッチ締結要求時間Trqを決定できる。   Specifically, as shown in FIG. 3, a desired clutch engagement request time Trq is pre-assigned according to parameters such as accelerator depression amount / depression speed, vehicle speed, gradient sensor output, slip detection presence / absence indicating the driving situation. By creating the map 110 in the ECU 60 and referring to the map 110 when a clutch engagement request is generated, a desired clutch engagement request time Trq according to the driving situation can be determined.

同様に、モータ条件としては、モータの等価回路定数の変動要因となるモータ温度、モータ回転数あるいはモータ電流等のうちの少なくとも1つに応じて、予め実験等で求められたデータを基に、モータ予測応答時間Tmtを設定する。   Similarly, as the motor conditions, based on data obtained in advance through experiments or the like according to at least one of the motor temperature, the motor rotation speed, the motor current, or the like, which is a variation factor of the equivalent circuit constant of the motor, A predicted motor response time Tmt is set.

たとえば、リアモータ90の速度制御系(閉ループ系)でのステップ応答を測定することにより、当該モータ速度制御系を一次遅れ系1/(Tmt♯・s+1)でモデル化できる。したがって、上記モータ条件ごとにステップ応答を予め測定して、測定したモータ応答時間(時定数)Tmt♯に基づいたマップ115をECU60内に作成しておく。その上で、クラッチ締結要求の発生時に当該マップ115を参照すれば、モータ条件に応じたモータの応答特性の変化に追随させて、モータ予測応答時間(時定数)Tmtを決定できる。   For example, by measuring the step response in the speed control system (closed loop system) of the rear motor 90, the motor speed control system can be modeled by the first-order lag system 1 / (Tmt # · s + 1). Accordingly, the step response is measured in advance for each motor condition, and a map 115 based on the measured motor response time (time constant) Tmt # is created in the ECU 60. In addition, by referring to the map 115 when the clutch engagement request is generated, the predicted motor response time (time constant) Tmt can be determined by following the change in the response characteristics of the motor according to the motor conditions.

図3に示されたマップ110,115については、入力される複数のパラメータによる多次元のマップとしてもよいし、パラメータごとにマップを作成してもよい。複数のマップを作成した場合には、それぞれのマップから求められた値より、所定条件(最大値・最小値・平均値等)に応じて、クラッチ締結要求時間Trq,モータ予測応答時間Tmtを決定する。   The maps 110 and 115 shown in FIG. 3 may be a multidimensional map with a plurality of input parameters, or a map may be created for each parameter. When a plurality of maps are created, the clutch engagement request time Trq and the predicted motor response time Tmt are determined from the values obtained from the maps according to predetermined conditions (maximum value / minimum value / average value, etc.). To do.

所望のクラッチ締結要求時間Trqが決定されると、次に、クラッチ締結要求の発生からクラッチ締結要求時間Trq経過後における推定車輪速度および、これに対応するモータ目標回転数MVrが算出される(ステップS120)。たとえば、特許文献2と同様に、クラッチ締結要求時の車輪速度(実績値)および車両駆動力(算出値)に基づく予測方程式等を予め作成しておくことにより、上記推定車輪速度を算出することができる。   Once the desired clutch engagement request time Trq is determined, the estimated wheel speed after the clutch engagement request time Trq has elapsed from the generation of the clutch engagement request and the motor target rotational speed MVr corresponding thereto are calculated (step). S120). For example, as in Patent Document 2, the estimated wheel speed is calculated by preparing in advance a prediction equation based on the wheel speed (actual value) at the time of clutch engagement request and the vehicle driving force (calculated value). Can do.

本発明では、実際のモータ速度(回転数)制御において、モータ目標回転数が、モータ回転数の実績値MV、モータ予測応答時間Tmtおよびクラッチ締結要求時間Trqに応じて修正される(ステップS130)。   In the present invention, in actual motor speed (rotational speed) control, the motor target rotational speed is corrected according to the actual value MV of the motor rotational speed, the predicted motor response time Tmt, and the clutch engagement request time Trq (step S130). .

このように修正されたモータ目標回転数MVr♯を用いて、クラッチ締結要求時間Trq経過後におけるモータ回転速度が本来のモータ目標回転数MVrと一致するように、リアモータ90の速度は制御される(ステップS140)。   Using the motor target rotation speed MVr # thus corrected, the speed of the rear motor 90 is controlled so that the motor rotation speed after the clutch engagement request time Trq has elapsed matches the original motor target rotation speed MVr ( Step S140).

図4は、この実施の形態によるモータ速度(回転数)の制御方式を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing a motor speed (rotation speed) control method according to this embodiment.

図4を参照して、この実施の形態によるモータ速度制御系150は、本来のモータ速度制御系160と、モータ目標回転数算出部170と、モータ目標回転数修正部180とを有する。   Referring to FIG. 4, the motor speed control system 150 according to this embodiment includes an original motor speed control system 160, a motor target rotation number calculation unit 170, and a motor target rotation number correction unit 180.

モータ速度制御系160は、リアモータ90の実績回転数(速度)MVが目標回転数(速度)MVr♯と一致するように、周知のPWM制御方式等に基づいて制御する閉ループ制御系に相当する。既に説明したように、モータ速度制御系160は、モータ条件に応じて時定数が変化する一次遅れ系:1/(Tmt♯・s+1)で近似される。   The motor speed control system 160 corresponds to a closed loop control system that performs control based on a known PWM control method or the like so that the actual rotational speed (speed) MV of the rear motor 90 matches the target rotational speed (speed) MVr #. As already described, the motor speed control system 160 is approximated by a first-order lag system whose time constant changes according to the motor condition: 1 / (Tmt # · s + 1).

モータ目標回転数算出部170は、上記ステップS120に相当する処理を実行する。すなわち、モータ目標回転数算出部170は、入力された、車輪速度(実績値)WVおよび車両駆動力(算出値)DFに応じて、クラッチ締結要求からクラッチ締結要求時間Trq経過後の推定車輪速度を算出し、さらに、これに対応したモータ目標回転数MVrを算出する。   The motor target rotational speed calculation unit 170 executes a process corresponding to step S120. That is, the motor target rotation speed calculation unit 170 determines the estimated wheel speed after the clutch engagement request time Trq has elapsed from the clutch engagement request according to the input wheel speed (actual value) WV and vehicle driving force (calculated value) DF. Further, the motor target rotational speed MVr corresponding to this is calculated.

モータ目標回転数修正部180は、モータ予測応答時間Tmtおよびクラッチ締結要求時定数Trqcを用いて、モータ目標回転数を下記(1)式に従って修正する。   The motor target rotation speed correction unit 180 corrects the motor target rotation speed according to the following equation (1) using the predicted motor response time Tmt and the clutch engagement request time constant Trqc.

MVr♯=(Tmt/Trqc)・MVr−(Tmt/Trqc−1)・MV …(1)
ここで、クラッチ締結要求時定数Trqcは、クラッチ締結要求時間Trqに基づいて、たとえばTrqc=Trq/4と定められる。
MVr # = (Tmt / Trqc) .MVr- (Tmt / Trqc-1) .MV (1)
Here, the clutch engagement request time constant Trqc is determined to be, for example, Trqc = Trq / 4 based on the clutch engagement request time Trq.

これにより、モータ速度制御系160およびモータ目標回転数修正部180によって構成される閉ループ系における、モータ目標回転数MVrからモータ回転数(実績値)MVの伝達関数は、モータ予測応答時間Tmtが実際のモータ応答時間Tmt♯とほぼ合致していれば、下記(2)式となる。   As a result, the transfer function from the motor target speed MVr to the motor speed (actual value) MV in the closed-loop system constituted by the motor speed control system 160 and the motor target speed correction unit 180 is such that the motor predicted response time Tmt is actually If the motor response time Tmt # is substantially the same, the following equation (2) is obtained.

MV(s)/MVr(s)=1/(Trqc・s+1) …(2)
上記のようにTrqc=Trq/4と定めることにより、クラッチ締結要求時間Trqの経過時におけるモータ回転数(実績値)MVは、モータ目標回転数MVrに対して整定される。
MV (s) / MVr (s) = 1 / (Trqc · s + 1) (2)
By setting Trqc = Trq / 4 as described above, the motor rotation speed (actual value) MV at the time when the clutch engagement request time Trq has elapsed is settled with respect to the motor target rotation speed MVr.

再び図2を参照して、図4に示したモータ速度制御系150によるリアモータ90の速度制御は、クラッチ締結要求時間Trq(Trq=4・Trqc)が経過するまで継続される(ステップS150)。クラッチ締結要求時間Trqが経過すると、ECU60からクラッチ95に対して締結指示が実際に発せられる(ステップS160)。これに応答してクラッチ95が機械的に締結され、クラッチ締結は完了する(ステップS170)。   Referring to FIG. 2 again, the speed control of rear motor 90 by motor speed control system 150 shown in FIG. 4 is continued until clutch engagement request time Trq (Trq = 4 · Trqc) elapses (step S150). When the clutch engagement request time Trq elapses, an engagement instruction is actually issued from the ECU 60 to the clutch 95 (step S160). In response to this, the clutch 95 is mechanically engaged, and the clutch engagement is completed (step S170).

図5は、本発明の実施の形態に従うクラッチ締結制御の一例を示す動作波形図である。   FIG. 5 is an operation waveform diagram showing an example of clutch engagement control according to the embodiment of the present invention.

図5を参照して、時刻t0において、アクセル踏込み量がP1からP2へ急激に増加すると、「急加速」が認識されて時刻t1にクラッチ締結要求フラグがオン(“1”)される。   Referring to FIG. 5, when the accelerator depression amount suddenly increases from P1 to P2 at time t0, “rapid acceleration” is recognized, and the clutch engagement request flag is turned on (“1”) at time t1.

また、アクセルの踏込みに応じた駆動力の増加により、車輪速度WVが上昇する。アクセル踏込み量の変化は、ECU60による車両駆動力の算出値DFへも反映される。   Further, the wheel speed WV increases due to an increase in driving force according to the depression of the accelerator. The change in the accelerator depression amount is also reflected in the calculated value DF of the vehicle driving force by the ECU 60.

クラッチ締結要求フラグのオンに応答して、図4に示したフローチャートに従って、時刻t1での運転状況に応じたクラッチ締結要求時間Trqが決定され、さらに、リアモータ90が起動されて、図4に示したモータ速度制御系150によってその速度(回転数)が制御される。   In response to turning on of the clutch engagement request flag, according to the flowchart shown in FIG. 4, the clutch engagement request time Trq corresponding to the driving situation at the time t1 is determined, and the rear motor 90 is started, as shown in FIG. The motor speed control system 150 controls the speed (number of rotations).

図5に示されるように、モータ条件に応じたモータ応答時間Tmt♯の違いに応じて、モータ電流の応答波形は異なってくる。しかしながら、上記式(2)から理解されるように、クラッチ締結要求発生後の時刻t1以降におけるモータ速度応答は、クラッチ締結要求時定数Trqc、すなわち所望のクラッチ締結要求時間Trqのみに依存することになる。   As shown in FIG. 5, the response waveform of the motor current varies depending on the difference in motor response time Tmt # corresponding to the motor condition. However, as understood from the above equation (2), the motor speed response after the time t1 after the clutch engagement request is generated depends only on the clutch engagement request time constant Trqc, that is, the desired clutch engagement request time Trq. Become.

したがって、時刻t1からクラッチ締結要求時間Trqが経過した時刻t2において、モータ条件に左右されることなく、リアモータ90の回転数(速度)MVは、時刻t2での後輪20L,20Rの車輪速度WVrと同期した目標回転数MVrに制御される。これにより、時刻t2において、トルクショックを抑制してクラッチ95が実際に締結され、クラッチトルクが発生する。   Therefore, at the time t2 when the clutch engagement request time Trq has elapsed from the time t1, the rotation speed (speed) MV of the rear motor 90 is not affected by the motor conditions, and the wheel speed WVr of the rear wheels 20L and 20R at the time t2. The target rotational speed MVr is controlled in synchronization with Thereby, at time t2, the torque shock is suppressed and the clutch 95 is actually engaged, and clutch torque is generated.

したがって、本実施の形態による電動式車両用駆動装置を備えた自動車では、モータの動作条件に左右されることなく、運転状況に応じて決定されたクラッチ締結要求時間経過時にトルクショックを抑制してクラッチを締結できる。この結果、モータの動作条件に左右されずにクラッチ締結までの応答時間を運転状況に応じた所望値とすることができるので、運転性が高められる。   Therefore, in an automobile equipped with the electric vehicle drive device according to the present embodiment, the torque shock is suppressed when the clutch engagement request time determined according to the driving situation elapses without being influenced by the operating condition of the motor. The clutch can be engaged. As a result, the response time until the clutch is engaged can be set to a desired value according to the driving situation without being influenced by the operating condition of the motor, so that drivability is improved.

また、クラッチ応答遅れや係合ショック等の問題なく、モータのひきずり損やフリクション損を低減できる。   Further, it is possible to reduce motor drag loss and friction loss without problems such as delay in clutch response and engagement shock.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明に従う車両用電動式駆動装置を備えた自動車の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the motor vehicle provided with the electric drive device for vehicles according to this invention. 本発明の実施の形態に従うクラッチ締結制御方式を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the clutch fastening control system according to the embodiment of the present invention. モータの予測応答時間およびクラッチ締結要求時間の決定方式を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the determination method of the estimated response time of a motor, and a clutch fastening request | requirement time. モータ速度(回転数)の制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of motor speed (rotation speed). 本発明の実施の形態に従うクラッチ締結制御の一例を示す動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram which shows an example of the clutch fastening control according to embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10L,10R 前輪、 15 アクセルペダル、 20L,20R 後輪、 30 フロント駆動ユニット、 40 リア駆動ユニット、 50 エンジン、 80 バッテリ、90 リアモータ、95 クラッチ、100 自動車、110,115 マップ、150,160 モータ速度制御系、170 モータ目標回転数算出部、180 モータ目標回転数修正部、MVr 本来のモータ目標回転数、MVr♯ 実際の(修正された)目標回転数、Tmt♯ モータ応答時間(実際の時定数)、Tmt モータ予測応答時間(時定数)、Trq クラッチ締結要求時間、Trqc クラッチ締結要求時定数、WV 車輪速度。   10L, 10R front wheel, 15 accelerator pedal, 20L, 20R rear wheel, 30 front drive unit, 40 rear drive unit, 50 engine, 80 battery, 90 rear motor, 95 clutch, 100 automobile, 110, 115 map, 150, 160 motor speed Control system, 170 motor target speed calculation unit, 180 motor target speed correction unit, MVr original motor target speed, MVr # actual (corrected) target speed, Tmt # motor response time (actual time constant) ), Tmt predicted motor response time (time constant), Trq clutch engagement request time, Trqc clutch engagement request time constant, WV wheel speed.

Claims (8)

車輪を駆動可能な電動機と、
前記電動機によって駆動される車輪および前記電動機の間に配置されたクラッチと、
車両の駆動を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記クラッチの締結要求があったときに、所望のクラッチ締結要求時間の経過後における推定車輪速度に対応した前記電動機の目標回転数を算出し、さらに、前記クラッチ締結要求時間の経過後において前記電動機の回転数が前記目標回転数へ達するように前記電動機の制御を行ない、
前記クラッチは、前記制御装置の指示に基づき、前記クラッチ締結要求時間の経過後に前記電動機および前記車輪の間を締結する、車両用駆動装置。
An electric motor capable of driving wheels;
A wheel driven by the electric motor and a clutch disposed between the electric motor,
A control device for controlling driving of the vehicle,
The control device calculates a target rotational speed of the electric motor corresponding to an estimated wheel speed after a lapse of a desired clutch engagement request time when there is a clutch engagement request, and further calculates the clutch engagement request time. After the elapse of time, the motor is controlled so that the rotation speed of the motor reaches the target rotation speed,
The clutch is a vehicle drive device that engages between the electric motor and the wheel after the clutch engagement request time has elapsed based on an instruction from the control device.
前記クラッチ締結要求時間は、運転状況に応じて決定される、請求項1記載の車両用駆動装置。   The vehicle drive device according to claim 1, wherein the clutch engagement request time is determined according to a driving situation. 前記電動機以外の車輪駆動源をさらに備える、請求項1記載の車両用駆動装置。   The vehicle drive device according to claim 1, further comprising a wheel drive source other than the electric motor. 前記クラッチの締結要求は、前記車両の走行中に運転状況に応じて発せられる、請求項3記載の車両用駆動装置。   The vehicle drive device according to claim 3, wherein the clutch engagement request is issued according to a driving situation while the vehicle is traveling. 前記制御装置は、前記クラッチの締結要求があったときに、前記車輪の回転速度の検出値および前記車輪の駆動力の計算値に基づいて、前記推定車輪速度および前記目標回転数を算出する、請求項1記載の車両用駆動装置。   The control device calculates the estimated wheel speed and the target rotational speed based on a detected value of the rotational speed of the wheel and a calculated value of the driving force of the wheel when the clutch is requested to be engaged. The vehicle drive device according to claim 1. 前記制御装置は、前記推定車輪速度に対応して算出された前記目標回転数を、前記電動機の実際の回転数、前記クラッチ締結要求時間および前記電動機の予測応答時間に応じて修正して前記電動機の制御を行なうことにより、前記目標回転数に対する前記電動機の回転数の応答特性が前記クラッチ締結要求時間に依存するような制御系を構成する、請求項1記載の車両用駆動装置。   The control device corrects the target rotational speed calculated corresponding to the estimated wheel speed according to an actual rotational speed of the electric motor, the clutch engagement request time, and a predicted response time of the electric motor, and corrects the electric motor. The vehicle drive device according to claim 1, wherein a control system is configured such that a response characteristic of the rotation speed of the electric motor with respect to the target rotation speed depends on the clutch engagement request time by performing the control. 前記推定車輪速度に対応して算出された前記目標回転数をMVr、修正された目標回転数をMVr♯、前記電動機の予測応答時間をTmt、前記クラッチ締結要求時間に基づくクラッチ締結要求時定数をTrqc、前記電動機の実際の回転数をMVとすると、
MVr♯=(Tmt/Trqc)・MVr−(Tmt/Trqc−1)・MV
に従って求められる前記修正された目標回転数MVr♯を用いて、前記電動機の制御が行なわれる、請求項6記載の車両用駆動装置。
The target rotational speed calculated corresponding to the estimated wheel speed is MVr, the corrected target rotational speed is MVr #, the predicted response time of the motor is Tmt, and the clutch engagement request time constant based on the clutch engagement request time is Trqc, where the actual rotational speed of the motor is MV,
MVr # = (Tmt / Trqc) .MVr- (Tmt / Trqc-1) .MV
The vehicle drive device according to claim 6, wherein the electric motor is controlled using the corrected target rotational speed MVr # obtained in accordance with
前記電動機の予測応答時間は、前記電動機の動作条件に応じて求められ、
前記動作条件は、前記電動機の温度、電流および回転数のうちの少なくとも1つを含む、請求項6記載の車両用駆動装置。
The predicted response time of the motor is determined according to the operating conditions of the motor,
The vehicle drive device according to claim 6, wherein the operating condition includes at least one of a temperature, a current, and a rotation speed of the electric motor.
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