JP2007245899A - Driving force controller for electric motor type four wheel drive vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、前後輪の一方を内燃機関(エンジン)などの主動力源により駆動し、他方の車輪を、主動力源に結合された発電機の発電電力に応動する電動モータからの動力により駆動する電動モータ式4輪駆動車両に関し、特に、車両発進時に、上記発電機に発電負荷をかけて発電させた電力により上記電動モータを介し電動モータ駆動車輪を駆動し、4輪駆動を行うようにした電動モータ式4輪駆動車両の駆動力制御技術に関するものである。 In the present invention, one of the front and rear wheels is driven by a main power source such as an internal combustion engine (engine), and the other wheel is driven by power from an electric motor that responds to power generated by a generator coupled to the main power source. In particular, when the vehicle starts, the electric motor drive wheels are driven via the electric motor by the electric power generated by applying a power generation load to the generator to start four-wheel drive. The present invention relates to a driving force control technique for an electric motor type four-wheel drive vehicle.
内燃機関(エンジン)などの主動力源からの動力により駆動される主駆動輪のほかに、主動力源に結合された発電機の発電電力に応動する電動モータからの動力により駆動される電動モータ駆動車輪を具えた、電動モータ式4輪駆動車両としては従来、例えば特許文献1および特許文献2に記載されたごときものがある。
In addition to main drive wheels driven by power from a main power source such as an internal combustion engine (engine), an electric motor driven by power from an electric motor that responds to power generated by a generator coupled to the main power source Conventionally, as an electric motor type four-wheel drive vehicle including a drive wheel, there are those described in Patent Document 1 and
この車両は、前2輪(または後2輪)をエンジン駆動し、後2輪(または前2輪)を電動モータにより駆動可能とし、エンジンに駆動結合した4輪駆動専用の発電機からの電力により電動モータを直接駆動する。 This vehicle drives the front two wheels (or the rear two wheels) with an engine, and the rear two wheels (or the front two wheels) can be driven by an electric motor. To directly drive the electric motor.
なお4輪駆動に際し発電機および電動モータを制御するに当たっては、主駆動輪の路面反力とエンジントルクとの比較により、主駆動輪の駆動スリップを発生させる原因となる余剰トルクを求め、これに対応する発電負荷を発電機にかけて発電させた電力により電動モータを駆動し、主駆動輪が駆動スリップするような状況のもとで電動モータにより対応車輪を駆動することにより、これと主駆動輪との4輪での走行を行わせる。 When controlling the generator and electric motor during four-wheel drive, the surplus torque that causes the drive slip of the main drive wheel is determined by comparing the road surface reaction force of the main drive wheel and the engine torque. The electric motor is driven by the electric power generated by applying the corresponding power generation load to the generator, and the corresponding wheel is driven by the electric motor under a situation where the main driving wheel is driven to slip. Let the four wheels run.
ところで車両を発進させる時は、大きな駆動力が必要であって主駆動輪の駆動スリップが発生し易いため、また、発進性能を高める意味合いもあって、主駆動輪の駆動スリップの有無、つまり、上記エンジン余剰トルクの有無に関係なく、発電機に発電負荷をかけて発電させた電力により電動モータを駆動し、電動モータ駆動車輪と、エンジン駆動される主駆動輪との4輪で車両を発進させる。
しかし上記した従来の電動モータ式4輪駆動車両にあっては、その発進に際し運転者が、ブレーキペダルを踏み込んだ制動状態で自動変速機を中立(N)レンジから走行(D)レンジに切り替え、その後、ブレーキペダルを釈放して制動操作を解除し、次いで、エンジン回転数を発進可能な回転数に上昇させるべく足をアクセルペダルに移してこれを踏み込む時より、発電機に発電負荷をかけて発電させ、これからの電力で電動モータを駆動して4輪での車両発進を行うことになるため、以下の問題を生ずる。 However, in the conventional electric motor type four-wheel drive vehicle described above, the driver switches the automatic transmission from the neutral (N) range to the traveling (D) range in a braking state where the brake pedal is depressed, After that, release the brake pedal to release the braking operation, and then apply a load to the generator from the time when the foot is moved to the accelerator pedal and depressed to increase the engine speed to a startable speed. Since the vehicle is started with four wheels by generating electric power and driving the electric motor with the electric power from now on, the following problems arise.
上記の発進に際し、電動モータ駆動車輪が回転を開始して4輪駆動が実際に開始されるのは、
発電機が無負荷状態から界磁コイルへの通電により励磁されて発電負荷に応じた発電を行う時(アクセルペダル踏み込み時)より、この発電電力を基に電動モータが無負荷状態から界磁コイルへの通電により励磁されて界磁コイルへの通電(励磁力)に応じたモータトルクを発生し始めるまでのモータトルク応答遅れと、
当該モータトルクの発生開始時から、電動モータおよび電動モータ駆動車輪間における減速歯車機構のバックラッシュ(噛合歯間の隙間によるガタ)がモータトルクにより詰められるまでの減速機伝動応答遅れとの和値に相当する時間が経過した時からであり、
電動モータ駆動車輪が実際に回転を開始して4輪駆動が開始されるまでにかなりの応答遅れ(発進時4輪駆動応答遅れ)がある。
At the start of the above, the electric motor drive wheel starts rotating and the four-wheel drive is actually started.
When the generator is excited by energizing the field coil from the no-load state and generates power according to the generated load (when the accelerator pedal is depressed), the electric motor is moved from the no-load state to the field coil based on this generated power. Motor torque response delay until it is excited by energization to the motor and starts generating motor torque according to energization (excitation force) to the field coil,
The sum of the reduction gear transmission response delay from the start of the generation of the motor torque until the backlash of the reduction gear mechanism between the electric motor and the wheel driven by the electric motor (backlash due to the gap between the meshing teeth) is filled with the motor torque. Since the time corresponding to
There is a considerable response delay (four-wheel drive response delay when starting) until the electric motor-driven wheels actually start rotating and four-wheel drive is started.
この発進時4輪駆動応答を改善する対策としては、図5および図7にハッチングを付して示すごとく、発進に際して最初に行う自動変速機の上記したN→Dセレクト操作時t1から電動モータや発電機の界磁を予励状態にすることにより(予励用モータトルク指令値をtTm1、予励用モータ界磁電流をIfm1、予励用発電機界磁電流をIfh1で示した)、発進に際して最後に行うアクセルペダルの踏み込み時t3における上記したモータトルク応答遅れおよび減速機伝動応答遅れを改善することが考えられる。 As a measure to improve the four-wheel drive response at the start, as shown in FIG. 5 and FIG. 7 with hatching, the electric motor or the By making the generator field pre-excited (pre-excitation motor torque command value is indicated by tTm1, pre-excitation motor field current is indicated by Ifm1, and pre-excitation generator field current is indicated by Ifh1). In this case, it is conceivable to improve the motor torque response delay and the reduction gear transmission response delay at the time t3 when the accelerator pedal is depressed last.
しかし運転者は、N→Dセレクト操作後もかなりの時間、ブレーキペダルを釈放してアクセルペダルを踏み込む発進操作を行わないことがあり、この間も継続的に上記したごとく電動モータおよび発電機の界磁を予励状態にしておくと、電動モータの発熱や、バッテリの電力消費が問題になる。
そのため、図5および図7にΔt1で示すような設定時間が経過したら、電動モータおよび発電機の界磁を予励状態にしておく予励制御を中止するのが常識的である。
However, the driver may not perform the starting operation of releasing the brake pedal and depressing the accelerator pedal for a considerable time after the N → D selection operation, and during this time, the electric motor and generator If the magnet is in a pre-excited state, heat generation of the electric motor and power consumption of the battery become problems.
Therefore, it is common sense to stop the pre-excitation control for setting the fields of the electric motor and the generator to the pre-excitation state when the set time as indicated by Δt1 in FIGS. 5 and 7 elapses.
従って、図5および図7に示すごとく設定時間Δt1の経過後にブレーキペダルを釈放し(瞬時t2)、次いでアクセルペダルを踏み込む(瞬時t3)発進操作を行った場合は、電動モータおよび発電機の予励を行っていない状態での発進となり、
上記した減速機伝動応答遅れは設定時間Δt1中の予励により解消されているものの、上記したモータトルク応答遅れを避けられず、その分による発進時4輪駆動応答遅れが発生する。
Therefore, as shown in FIGS. 5 and 7, when the brake pedal is released after the set time Δt1 has elapsed (instantaneous t2) and then the accelerator pedal is depressed (instantaneous t3), the starting operation is performed. It will be a start without encouragement,
Although the speed reducer transmission response delay described above has been eliminated by pre-excitation during the set time Δt1, the motor torque response delay described above cannot be avoided, and a corresponding four-wheel drive response delay occurs when starting.
本発明は、発進時における4輪駆動の応答性を改善し得る電動モータ式4輪駆動車両の駆動力制御装置を提案することを目的とする。 An object of the present invention is to propose a driving force control device for an electric motor type four-wheel drive vehicle capable of improving the response of the four-wheel drive at the time of starting.
この目的のため、本発明による電動モータ式4輪駆動車両の駆動力制御装置は、請求項1に記載のごとき以下の構成とする。
先ず前提となる電動モータ式4輪駆動車両は、
主動力源からの動力により駆動される主駆動輪と、
前記主動力源に結合された発電機の発電電力に応動する電動モータからの動力により駆動される電動モータ駆動車輪とを具え、
車両発進時に、前記発電機に発電負荷をかけて発電させた電力により前記電動モータを介し電動モータ駆動車輪を駆動して4輪駆動を行うようにしたものである。
For this purpose, the driving force control apparatus for an electric motor type four-wheel drive vehicle according to the present invention has the following configuration as described in claim 1.
First of all, the premise of the electric motor type four-wheel drive vehicle is
A main drive wheel driven by power from a main power source;
An electric motor drive wheel driven by power from an electric motor that responds to power generated by a generator coupled to the main power source,
When the vehicle starts, four-wheel drive is performed by driving electric motor drive wheels via the electric motor with electric power generated by applying a power generation load to the generator.
本発明の駆動力制御装置は、かかる電動モータ式4輪駆動車両において、
前記発進に際して順次行うブレーキ操作の解除および前記主動力源の回転増大操作のうち、ブレーキ操作の解除がなされた時より前記発電機および電動モータの界磁の少なくとも一方を予励状態に保つよう構成したことを特徴とするものである。
The driving force control device of the present invention is such an electric motor type four-wheel drive vehicle,
Of the release of the brake operation and the rotation increase operation of the main power source that are sequentially performed at the time of starting, the configuration is such that at least one of the field of the generator and the electric motor is kept in a pre-excited state from when the brake operation is released. It is characterized by that.
かかる本発明の駆動力制御装置によれば、
ブレーキ操作の解除がなされた時より発電機および電動モータの界磁の少なくとも一方を予励状態に保つため、
ブレーキ操作解除後に行う主動力源の回転増大操作による発進で2輪駆動状態から4輪駆動状態への切り替え要求があって、発電機および電動モータの界磁を励磁するに際し、この励磁が予励状態からのものであることとなって速やかに完遂され、主動力源の回転増大操作から(発進操作終了から)電動モータが界磁コイルへの通電(励磁力)に応じたモータトルクを発生し始めるまでのモータトルク応答遅れを少なくし得ると共に、
上記の予励により、電動モータおよび電動モータ駆動車輪間に不可欠な減速歯車機構のバックラッシュが詰められることから減速機伝動応答遅れもなく、
これらモータトルク応答遅れおよび減速機伝動応答遅れの和値である発進時4輪駆動応答遅れを小さくして発進時4輪駆動応答を改善することができる。
According to the driving force control apparatus of the present invention,
In order to keep at least one of the field of the generator and the electric motor in a pre-excited state from when the brake operation is released,
There is a request to switch from the two-wheel drive state to the four-wheel drive state due to the start by the rotation increase operation of the main power source performed after the brake operation is released, and this excitation is pre-excited when exciting the field of the generator and the electric motor. From the state, the electric motor generates the motor torque corresponding to the energization (excitation force) to the field coil from the rotation increase operation of the main power source (from the start operation end). The motor torque response delay until the start can be reduced,
By the above pre-excitation, the backlash of the speed reduction gear mechanism that is indispensable between the electric motor and the electric motor drive wheel is packed, so there is no delay in the speed reducer transmission response,
The four-wheel drive response delay at start, which is the sum of the motor torque response delay and the reduction gear transmission response delay, can be reduced to improve the four-wheel drive response at start.
しかも、上記予励をブレーキ操作の解除時より実行するため、そして、発進に際しこのブレーキ操作解除後に行う主動力源の回転増大操作がブレーキ操作解除後直ちに行われるのが常套であることから、
上該予励による主動力源回転増大操作時の上記したモータトルク応答改善効果および減速機伝動応答改善効果を確実に享受することができ、結果として上記した発進時4輪駆動応答改善効果を確実なものにすることができる。
In addition, since the pre-entrainment is executed from the time of release of the brake operation, and when starting, the rotation increase operation of the main power source performed after the release of the brake operation is performed immediately after the release of the brake operation.
In addition, the above-described motor torque response improvement effect and reduction gear transmission response improvement effect during the main power source rotation increasing operation by the pre-excitation can be surely enjoyed, and as a result, the above-described four-wheel drive response improvement effect at start-up is ensured. Can be made.
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例になる駆動力制御装置を具えた電動モータ式4輪駆動車両の駆動系を略示し、
本実施例においてはこの車両を、左右前輪1L,1Rを主動力源としてのエンジン(内燃機関)2によって駆動されるフロントエンジン・フロントホイールドライブ車(F/F車)をベース車両とし、左右後輪3L,3Rを必要に応じ電動モータである後輪駆動モータ4によって駆動可能とした、所謂電動モータ式4輪駆動車両とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
FIG. 1 schematically shows a drive system of an electric motor type four-wheel drive vehicle including a drive force control device according to an embodiment of the present invention.
In this embodiment, this vehicle is a front engine / front wheel drive vehicle (F / F vehicle) driven by an engine (internal combustion engine) 2 with the left and right front wheels 1L and 1R as the main power source, and the left and right rears. A so-called electric motor type four-wheel drive vehicle in which the
エンジン2は通常通り、運転者がアクセルペダル(図示せず)を踏み込む程度に応じて出力を増大されるものとする。
そしてこのエンジン2は、自動変速機5およびディファレンシャルギヤ装置6を一体ユニットに構成したトランスアクスルを介し左右前輪(主駆動輪)1L,1Rに駆動結合し、エンジン2の出力トルクが自動変速機5およびディファレンシャルギヤ装置6を経て左右前輪1L,1Rに伝達されて車両の走行に供されるものとする。
As usual, the
The
次に電動モータ4による後輪駆動系を説明するに、これは、エンジン2の出力トルクの一部により無端ベルト7を介して駆動される専用発電機8を具え、この発電機8は、エンジン2の回転数にベルトプーリ比を乗じた回転数でエンジン駆動されており、4輪駆動コントローラ9によって調整される界磁電流線8aへの界磁電流Ifhに応じた発電負荷をエンジン2にかけて負荷トルクに応じた電力を発電する。
Next, a rear wheel drive system by the
発電機8が発電した電力は、電力線10によりリレー11を経て後輪駆動モータ4に供給する。
リレー11はコントローラ9からの指令により、発電機8が制御不良になった時に電力線10を遮断したり、後輪駆動が不要でコントローラ9が発電機8に発電負荷をかけないようにした時も永久磁石による若干の発電があることから、これがモータ4に供給されないようにするために電力線10を遮断する。
The electric power generated by the
The
後輪駆動モータ4の駆動軸は、減速機12およびこれに内蔵された4WDクラッチ13を介して左右後輪(電動モータ駆動車輪)3L,3Rのディファレンシャルギヤ装置14に結合し、モータ4の出力トルクが減速機12によりギヤ比分で増大され、クラッチ締結電力線13aからの電力により4WDクラッチ13が締結状態であれば、この増大されたトルクがディファレンシャルギヤ装置14により左右後輪3L,3Rに分配出力されるようになす。
The drive shaft of the rear
4WDクラッチ13の締結・解放、および電動モータ4の回転方向・駆動トルクも4輪駆動コントローラ9によって制御する。
電動モータ4の制御に当たってコントローラ9は、車両運転状態に応じて決まる左右後輪(電動モータ駆動車輪)3L,3Rの目標駆動力に対応した電動モータ4のモータトルク指令値を求め、界磁電流線4aから電動モータ4への界磁電流Ifmの調整によってモータ駆動トルクをこの指令値に一致するよう制御し、界磁電流Ifmの方向によってモータ回転方向を制御する。
The four-
In controlling the
電動モータ4、発電機8、リレー11、4WDクラッチ13の上記した制御を行うために4輪駆動コントローラ9には、4輪駆動スイッチ21からの信号を入力するほかに、
左右前輪1L,1Rの車輪速(前輪速)VWFL,VWFRおよび左右後輪3L,3Rの車輪速(後輪速)VWRL,VWRRを個々に検出する車輪速センサ群22からの信号と、
後輪駆動モータ4の回転速度Nmを検出するモータ回転センサ23からの信号と、
自動変速機5の伝動形態を決定する選択レンジを検出するインヒビタスイッチ24からの信号と、
アクセルペダル踏み込み量(アクセル開度)APOを検出するアクセル開度センサ25からの信号と、
ブレーキペダルの踏み込み時(ブレーキ操作時)にONとなるブレーキスイッチ26からの信号とを入力する。
In order to perform the above-described control of the
Signals from the wheel
A signal from the
A signal from the
A signal from the
Input a signal from the
なお4輪駆動コントローラ9は、運転者が4輪駆動スイッチ21をONにしている間、後で説明するごとく4輪駆動の必要を判断して自動的にモータ4輪駆動を行い、
運転者が4輪駆動スイッチ21をOFFにしている間、前2輪のエンジン駆動のみによる2輪駆動を継続的に行わせるものとする。
The four-
While the driver is turning off the four-
ただし発進時であれば4輪駆動コントローラ9は、運転者が4輪駆動スイッチ21をONにしていることを条件に、上記4輪駆動の必要判断は行わず、無条件に4WDクラッチ13を締結状態にしてモータ4輪駆動を行わせるものとする。
この発進時4輪駆動に際し4輪駆動コントローラ9は図5および図7に示すごとく、ブレーキペダルを踏み込んだブレーキ操作を解除した後(t2)、アクセルペダルを踏み込むエンジン回転数増大操作が行われる時(t3)より、アクセル開度APOに応じて決まる左右後輪(電動モータ駆動車輪)3L,3Rの目標駆動力に対応した電動モータ4のモータトルク指令値tTm=tTm2を求め、界磁電流線4aから電動モータ4への界磁電流Ifmの調整によってモータ駆動トルクをこの指令値tTm=tTm2に一致するよう制御すると共に、この時に必要な電力を発電機8が発電するようその界磁電流線8aへの界磁電流Ifhを決定し、この界磁電流Ifhに応じた発電負荷をエンジン2にかけて上記の必要電力を発電させる。
However, at the time of starting, the four-
As shown in FIG. 5 and FIG. 7, when the four-wheel drive is started, the four-
以下、4輪駆動コントローラ9が行う基本的な発進時以外での4輪駆動制御を説明する。
まず図2に示す処理により、主駆動輪(エンジン駆動輪)である前輪1L,1Rの駆動(加速)スリップを生起させる原因となるエンジン2の余剰トルクを演算する。
ステップS1において、車輪速センサ群22で検出した前輪速VWFL,VWFRから求め得る平均前輪速Vwfより、同じく車輪速センサ群22で検出した後輪速VWRL,VWRRから求め得る平均後輪速Vwrを減算して、主駆動輪である左右前輪1L,1Rの駆動(加速)スリップ量ΔVfを求める。
Hereinafter, the four-wheel drive control other than the basic start performed by the four-
First, by the process shown in FIG. 2, surplus torque of the
In step S1, from the average front wheel speed Vwf that can be obtained from the front wheel speeds V WFL and V WFR detected by the wheel
次のステップS2では、上記左右前輪1L,1Rの駆動スリップ量ΔVfが所定値、例えば3km/h以上か否かにより、駆動スリップが発生しているか否かを判定する。
駆動スリップ量ΔVfが3km/h未満と判定する場合は、駆動スリップが発生しておらず、エンジン出力の余剰がないとして制御をそのまま終了する。
In the next step S2, it is determined whether or not a driving slip has occurred depending on whether or not the driving slip amount ΔVf of the left and right front wheels 1L and 1R is a predetermined value, for example, 3 km / h or more.
When it is determined that the drive slip amount ΔVf is less than 3 km / h, the drive slip is not generated and the control is terminated as it is because there is no surplus of engine output.
ステップS2で駆動スリップ量ΔVfが3km/h以上と判定する駆動スリップ発生時は、ステップS3において、前輪1L,1Rの駆動スリップを発生させるエンジンの余剰トルク、つまり駆動スリップを抑制するのに必要な吸収トルクT(ΔVf)を、T(ΔVf)=K1×ΔVfにより演算する。
なおK1は、実験などによって求めたゲインである。
When a drive slip is generated in step S2, where the drive slip amount ΔVf is determined to be 3 km / h or more, it is necessary to suppress the excess torque of the engine that generates the drive slip of the front wheels 1L, 1R, that is, the drive slip in step S3. The absorption torque T (ΔVf) is calculated by T (ΔVf) = K1 × ΔVf.
K1 is a gain obtained through experiments or the like.
次のステップS4では現在の発電機8の負荷トルクTgを求め、更にステップS5において、現在の発電機負荷トルクTgと、前記の余剰トルクT(ΔVf)との合算により発電機8の目標発電負荷トルクThを求める。
そしてステップS6で、前記車輪速VWFL,VWFR,VWRL,VWRRから求め得る車速VSPが、4WDクラッチ13の締結時にモータ4を過回転させる車速域の下限値であるモータ過回転車速(例えば30km/h)未満か否かをチェックする。
In the next step S4, the current load torque Tg of the
In step S6, the motor speed VSP that can be obtained from the wheel speeds V WFL , V WFR , V WRL , V WRR is a motor overspeed vehicle speed that is a lower limit value of the vehicle speed range in which the
車速VSPがモータ過回転車速以上である場合、モータ4が過回転してその耐久性が低下することから4輪駆動を行わせないよう制御をそのまま終了するが、車速VSPがモータ過回転車速未満ならステップS7において、発電機8の最大負荷トルクThmaxを求める。
次いでステップS8において、発電機8の目標発電負荷トルクTh(ステップS5)が最大負荷トルクThmax以上か否かをチェックし、以上ならステップS9でTh=Thmaxとして目標発電負荷トルクThを実現可能な限界であるThmaxに制限し、Th<Thmaxなら制御を終了して目標発電負荷トルクThをステップS5で求めたままの値とする。
If the vehicle speed VSP is equal to or higher than the motor overspeed vehicle speed, the
Next, in step S8, it is checked whether or not the target power generation load torque Th (step S5) of the
なお図2では、エンジン駆動輪1L,1Rが駆動スリップを発生した場合のみについて、発電機8の目標発電負荷トルクThを求める方法を説明したが、
エンジン駆動輪1L,1Rが駆動スリップする虞のある場合や、或いは、所定以下の低速状態である時も、電動モータ4輪駆動を実現するために発電機8の目標発電負荷トルクThを運転状況に応じて求めるものとする。
In FIG. 2, the method of obtaining the target power generation load torque Th of the
Even if the engine drive wheels 1L and 1R may cause a drive slip or when the engine drive wheels 1L and 1R are in a low speed state below a predetermined level, the target power generation load torque Th of the
4輪駆動コントローラ9は、上記のようにして求めた発電機8の目標発電負荷トルクThを基に図3の制御プログラムにより発電機8および電動モータ4を制御する。
ステップS11においては、発電機8の目標発電負荷トルクThが正か否かにより発電要求があるか否かをチェックする。
発電要求がなければ制御を終了して、発電機8の発電負荷をエンジン2にかけないようにすると共に、4WDクラッチ13を解放状態にしておく。
発電要求があればステップS12において、予定のマップをもとにモータ回転速度Nmから目標モータ界磁電流Ifmを算出する。
なお図示しなかったが同時に、4WDクラッチ13の入出力回転速度が一致した時に4WDクラッチ13を締結してモータ4の回転を後輪3L,3Rへ伝達可能にする。
The four-
In step S11, it is checked whether or not there is a power generation request depending on whether or not the target power generation load torque Th of the
If there is no power generation request, the control is terminated, so that the power generation load of the
If there is a power generation request, in step S12, the target motor field current Ifm is calculated from the motor rotation speed Nm based on the scheduled map.
Although not shown, at the same time, when the input / output rotational speeds of the 4WD clutch 13 coincide with each other, the
ここで、モータ4の回転数Nmに対する目標モータ界磁電流IfmはステップS12内に図示するごとく、モータ回転数Nmが所定回転数以下の場合には一定の所定電流値とし、それ以上のモータ回転数になった場合には、公知の弱め界磁制御方式でモータ4の界磁電流Ifmを小さくする。
その理由は、モータ4が高速回転になるとモータ逆起電圧Eの上昇によりモータトルクが低下することから、モータ回転数Nmが所定値以上になったらモータ4の界磁電流Ifmを小さくして逆起電圧Eを低下させることにより、モータ4に流れる電流を増加させて所要のモータトルクTmが得られるようにするためである。
Here, as shown in step S12, the target motor field current Ifm with respect to the rotational speed Nm of the
The reason for this is that when the
次いでステップS13において、上記のようにして求めた目標モータ界磁電流Ifmおよびモータ4の回転数Nmから、予定のマップをもとにモータ4の逆起電圧Eを算出する。
更にステップS14で、前記した発電負荷トルクThに基づき対応するモータトルク指令値tTmを算出し、このモータトルク指令値tTmに対応する目標モータ界磁電流Ifmを電動モータ4に指令して、電動モータ4がモータトルク指令値tTmに対応したトルクを出力するようになす。
Next, at step S13, the back electromotive force E of the
Further, in step S14, a corresponding motor torque command value tTm is calculated based on the power generation load torque Th, and a target motor field current Ifm corresponding to the motor torque command value tTm is commanded to the
次にステップS15では、モータトルク指令値tTmおよび目標モータ界磁電流Ifmの関数である目標電機子電流Iaを算出し、
その後ステップS16において、目標電機子電流Ia、総合抵抗R、および逆起電圧Eから発電機8の目標電圧VをV=Ia×R+Eの演算により求める。
コントローラ9は、発電機8の発電電圧が、このようにして求めた目標電圧Vとなるよう、発電機8の界磁電流Ifhをフィードバック制御する。
In step S15, a target armature current Ia that is a function of the motor torque command value tTm and the target motor field current Ifm is calculated.
Thereafter, in step S16, the target voltage V of the
The
かかる発電機8および電動モータ4の制御とは別に4輪駆動コントローラ9は、図4および図6の制御プログラムを実行して、以下のような電動モータ4および発電機8の発進時予励制御を行うことで、本発明が狙いとする発進時4輪駆動応答改善効果を達成するものとする。
先ず図4に示す電動モータ4の発進時予励制御を説明するに、
ステップS21において、自動変速機5の選択レンジが前進走行(D)レンジか否かをチェックし、
ステップS22において、アクセル開度APOからアクセルペダルを踏み込んだアクセルON状態か否かをチェックし、
ステップS23においては、ブレーキペダルを踏み込んだブレーキ操作状態か否かをチェックする。
In addition to the control of the
First, to explain the pre-excitation control at the start of the
In step S21, it is checked whether or not the selected range of the automatic transmission 5 is the forward travel (D) range.
In step S22, it is checked whether or not the accelerator pedal is depressed with the accelerator pedal depressed from the accelerator opening APO.
In step S23, a check is made as to whether or not the brake is being depressed with the brake pedal depressed.
ステップS21で前進走行(D)レンジと判定し、ステップS22で未だアクセルペダルを踏み込んだアクセルON状態でないと判定し、ステップS23でブレーキペダルを踏み込んだブレーキ操作状態でないと判定する時、つまり、前進走行(D)レンジでの発進に際しブレーキ操作を解除したが、未だアクセルペダルを踏み込んでいない(アクセルON状態でない)と判定する時(図5の瞬時t2)より、ステップS24において、図5に示すごとくモータトルク指令値tTmはアクセルON瞬時t3より前のため0であってもモータ界磁電流Ifmとして予励用のIfm1を与え、ブレーキ操作の解除時t2より電動モータ4を予励しておく。
In step S21, it is determined that the vehicle is in the forward travel (D) range. In step S22, it is determined that the accelerator pedal is not depressed and the brake pedal is not depressed in step S23. When starting in the driving (D) range, the brake operation is released, but when it is determined that the accelerator pedal is not yet depressed (the accelerator is not in the ON state) (instant t2 in FIG. 5), in step S24, as shown in FIG. Thus, even if the motor torque command value tTm is 0 before the accelerator ON instant t3, ifm1 for pre-excitation is given as the motor field current Ifm, and the
なお、図5のアクセルON瞬時t3に至った後は、モータトルク指令値tTmがアクセルON後のためアクセル開度APOに応じた値tTm2にされることから、モータ界磁電流Ifmをモータトルク指令値tTm=tTm2に応じた値として、電動モータ4をも用いた4輪駆動発進を行わせる。
After reaching the accelerator ON instant t3 in FIG. 5, the motor torque command value tTm is set to the value tTm2 corresponding to the accelerator opening APO because the accelerator is ON, so the motor field current Ifm is set to the motor torque command. As a value corresponding to the value tTm = tTm2, four-wheel drive start using the
そして、ステップS21で前進走行(D)レンジでないと判定したり、ステップS22で既にアクセルON状態(発進後)と判定したり、ステップS23で未だブレーキ操作状態と判定する時は、電動モータ4の上記予励が不要か、若しくは、未だ早すぎることから、ステップS24を実行せずに制御をそのまま終了する。 When it is determined in step S21 that the vehicle is not in the forward travel (D) range, it is already determined in step S22 that the accelerator is on (after starting), or in step S23, the brake operation state is still determined. Since the pre-relief is not necessary or is still too early, the control is terminated without executing step S24.
次いで図6に示す発電機8の発進時予励制御を説明するに、
ステップS21〜ステップS23において、図4に同符号で示すステップにおけると同様のチェックを行い、ステップS21で前進走行(D)レンジと判定し、ステップS22で未だアクセルペダルを踏み込んだアクセルON状態でないと判定し、ステップS23でブレーキペダルを踏み込んだブレーキ操作状態でないと判定する時、つまり、前進走行(D)レンジでの発進に際しブレーキ操作を解除したが、未だアクセルペダルを踏み込んでいない(アクセルON状態でない)と判定する時(図7の瞬時t2)より、ステップS25において、図7に示すごとくモータトルク指令値tTmはアクセルON瞬時t3より前のため0であっても発電機界磁電流Ifhとして予励用のIfh1を与え、ブレーキ操作の解除時t2より発電機8を予励しておく。
Next, to explain the pre-excitation control at the start of the
In step S21 to step S23, the same check as in the step indicated by the same reference numeral in FIG. 4 is performed. In step S21, it is determined that the vehicle is in the forward travel (D) range, and the accelerator pedal is not depressed in step S22 yet. When it is determined that the brake pedal is not depressed in step S23, that is, when the vehicle starts moving in the forward travel (D) range, the brake operation is released, but the accelerator pedal is not depressed yet (accelerator ON state). 7 (instantaneous t2 in FIG. 7), in step S25, the motor torque command value tTm is before the accelerator ON instant t3 as shown in FIG. Ifh1 for pre-compulsion is given, and the
なお、図7のアクセルON瞬時t3に至った後は、モータトルク指令値tTmがアクセルON後のためアクセル開度APOに応じた値tTm2にされることから、発電機界磁電流Ifhをモータトルク指令値tTm=tTm2に応じた値として、上記した電動モータ4をも用いた4輪駆動発進を可能ならしめる。
After reaching the accelerator ON instant t3 in FIG. 7, since the motor torque command value tTm is set to the value tTm2 corresponding to the accelerator opening APO after the accelerator is ON, the generator field current Ifh is set to the motor torque. As a value corresponding to the command value tTm = tTm2, four-wheel drive start using the
そして、ステップS21で前進走行(D)レンジでないと判定したり、ステップS22で既にアクセルON状態(発進後)と判定したり、ステップS23で未だブレーキ操作状態と判定する時は、発電機8の上記予励が不要か、若しくは、未だ早すぎることから、ステップS25を実行せずに制御をそのまま終了する。 When it is determined in step S21 that the vehicle is not in the forward travel (D) range, it is already determined in step S22 that the accelerator is on (after starting), or in step S23, the brake operation state is still determined. Since the above pre-excitation is unnecessary or is still too early, the control is terminated without executing step S25.
ところで本実施例においては、図5および図7に示すごとく、
発進に際しアクセルペダルを踏み込んでエンジン回転を上昇させる直前に行うブレーキペダルの釈放(ブレーキ操作の解除)がなされた時t2より発電機8および電動モータ4の界磁を予励状態に保つため、
ブレーキ操作解除後にアクセルペダルの踏み込み(エンジン回転増大操作)により行う発進のため(瞬時t3)2輪駆動状態から4輪駆動状態への切り替え要求があって、発電機8および電動モータ4の界磁を励磁するに際し、この励磁が上記予励状態からのものであることとなって速やかに完遂され、エンジン回転増大操作から(発進操作終了から)電動モータ4が界磁コイルへの通電(励磁力)に応じたモータトルクを発生し始めるまでのモータトルク応答遅れを少なくし得ると共に、
上記t2〜t3間の予励により、電動モータ4および電動モータ駆動車輪3L,3R間の減速歯車機構12のバックラッシュが詰められることから減速機伝動応答遅れもなく、
これらモータトルク応答遅れおよび減速機伝動応答遅れの和値である発進時4輪駆動応答遅れを小さくして発進時4輪駆動応答を改善することができる。
By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 5 and FIG.
In order to keep the fields of the
Because of the start by depressing the accelerator pedal (engine rotation increasing operation) after releasing the brake operation (instant t3), there is a request to switch from the two-wheel drive state to the four-wheel drive state, and the field of the
With the pre-excitation between t2 and t3 above, the backlash of the
The four-wheel drive response delay at start, which is the sum of the motor torque response delay and the reduction gear transmission response delay, can be reduced to improve the four-wheel drive response at start.
しかも、上記予励をブレーキ操作の解除時t2より実行するため、そして、発進に際しこのブレーキ操作解除後に行うアクセルペダルの踏み込みを介したエンジン回転増大操作がブレーキ操作解除後直ちに行われるのが常套であることから、
上該予励による上記したモータトルク応答改善効果および減速機伝動応答改善効果を確実に享受することができ、結果として上記した発進時4輪駆動応答改善効果を確実なものにすることができる。
Moreover, in order to execute the pre-compression from the time t2 when the brake operation is released, the engine rotation increasing operation through the depression of the accelerator pedal that is performed after the brake operation is released at the time of starting is performed immediately after the brake operation is released. Because there is
In addition, the motor torque response improvement effect and the reduction gear transmission response improvement effect due to the pre-excitation can be surely enjoyed, and as a result, the above-described four-wheel drive response improvement effect at start can be ensured.
なお、発電機8および電動モータ4の予励はそれぞれ、バッテリからの電力でこれらを行うようにしても良いが、発電機8の予励により発生した発電電力で電動モータ4の予励を行うようにすれば、電動モータ4の予励エネルギーをバッテリにより賄う必要がなくて、バッテリ蓄電状態の低下を抑制することができて有利である。
The
この要求は、発電機8および電動モータ4の制御回路を図8に示すように構成することで実現することができる。
図8において、図1におけると同様に機能する部分には同一符号を付して示す。
16は、主として車両電装品17(エアコンや、ワイパーや、ランプ等)用の車載バッテリを示し、この車載バッテリ16に図示せざる作動スイッチを介して車両電装品17を接続する。
そして、車載バッテリ16と車両電装品17との接続箇所に、リレースイッチ31およびインバータ4bを介して後輪駆動モータ4の電磁コイルを接続すると共に、リレースイッチ31を介して発電機8の電磁コイルを接続する。
リレースイッチ31は、4輪駆動スイッチ21(図1参照)のONでモータ4輪駆動を希望する時にOFFされるが、同じ条件でも発電機8の発電電圧が14V未満の場合はONにされ、4輪駆動スイッチ21(図1参照)のOFFでモータ4輪駆動を希望しない時にはONにされるものとする。
This requirement can be realized by configuring the control circuit for the
In FIG. 8, parts that function in the same manner as in FIG.
Then, the electromagnetic coil of the rear
The
一方で、後輪駆動モータ4の界磁コイルは界磁電流線4aを経てバッテリ16に接続し、発電機8の界磁コイルは界磁電流線8aを経てバッテリ16に接続すると共に、電力線18を経て発電機8およびモータ4の電磁コイル間における電力線10に接続する。
4WDクラッチ13の電磁コイルは、一端をクラッチ締結電力線13aによりバッテリ16に接続し、他端を4WDコントローラ9に接続する。
4WDコントローラ9は更に、発電機8の界磁コイルへ界磁電流Ifhを通電させるか否かを決定する用もなし、そのための端子を発電機界磁コイルのアース側におけるスイッチングトランジスタの制御端子に接続する。
On the other hand, the field coil of the rear
One end of the electromagnetic coil of the
Further, the
図8において、4輪駆動スイッチ21(図1参照)のONでモータ4輪駆動が希望され、発電機8の発電電圧が14V以上であれば、リレースイッチ31がOFFになって以下のようなモータ4による後輪駆動で4輪駆動走行が可能である。
この時4輪駆動コントローラ9が、発電機8の界磁コイルへ界磁電流Ifhを通電させる状態にすると共に、4WDクラッチ13を締結する。
In FIG. 8, when the four-wheel drive switch 21 (see FIG. 1) is ON, motor four-wheel drive is desired, and if the power generation voltage of the
At this time, the four-
よって、エンジン駆動される発電機8が界磁電流Ifhで決まる発電負荷に応じた電力を発電し、これを電力線10によりインバータ4bを経て後輪駆動モータ4の電磁コイルに向かわせる。
このときインバータ4bは、界磁電流Ifmに応じたトルクおよび方向の回転を出力するようモータ4を駆動させ、モータ4による後輪駆動で車両を4輪駆動走行させることができる。
Therefore, the
At this time, the inverter 4b can drive the
この4輪駆動走行中にモータ4の回転数が目標回転数を超えるモータ過回転時は、インバータ4bによるモータ4の三相短絡でモータ4を制動状態にする。
かかる回生制動でモータ4は電力(電圧Viv)を発生するが、このモータ発生電力を電力線18を経て発電機8の界磁コイルに供給することで発電機8に発電を行わせる。
この発電電力の電圧が14V未満であれば、リレースイッチ31のONでバッテリ16に向かい、その充電に供される。
During the four-wheel drive traveling, when the motor overspeed exceeds the target speed, the
The
If the voltage of the generated power is less than 14V, the
ところで本実施例においては、界磁電流Ifhによる発電機8の予励中は、この予励により発生した発電電力が波線矢印αで示すごとく、電力線10、閉状態のリレースイッチ31、および界磁電流線4aを経て電動モータ4の界磁コイルへ界磁電流Ifmを供給し、これにより電動モータ4の予励を行うことができる。
よって、発電機8の予励により発生した発電電力で電動モータ4の予励を行うことができ、電動モータ4の予励エネルギーをバッテリにより賄う必要がなくて、バッテリ蓄電状態の低下を抑制することができると共に、発電機8の予励に伴う発熱を抑制することができる。
By the way, in this embodiment, during the pre-excitation of the
Therefore, the
なお上記した各実施例では、電動モータ4および発電機8の双方を予励することとして説明したが、電動モータ4および発電機8のいずれか一方のみを予励することによっても、程度の差はあれ上記したと同様な発進時4輪駆動応答改善効果を望み得ることは言うまでもない。
In each of the above-described embodiments, the description has been given assuming that both the
1L 左前輪(主駆動輪)
1R 右前輪(主駆動輪)
2 エンジン(主動力源)
3L 左後輪(電動モータ駆動車輪)
3R 右後輪(電動モータ駆動車輪)
4 後輪駆動モータ(電動モータ)
5 自動変速機
6 ディファレンシャルギヤ装置
7 無端ベルト
8 発電機
9 4輪駆動コントローラ
10 電力線
11 リレー
12 減速機
13 4WDクラッチ
14 ディファレンシャルギヤ装置
21 4輪駆動スイッチ
22 車輪速センサ群
23 モータ回転センサ
24 インヒビタスイッチ
25 アクセル開度センサ
26 ブレーキスイッチ
1L front left wheel (main drive wheel)
1R right front wheel (main drive wheel)
2 Engine (Main power source)
3L left rear wheel (electric motor drive wheel)
3R right rear wheel (electric motor drive wheel)
4 Rear wheel drive motor (electric motor)
5 Automatic transmission 6 Differential gear device 7
10 Power line
11 Relay
12 Reducer
13 4WD clutch
14 Differential gear unit
21 Four-wheel drive switch
22 Wheel speed sensors
23 Motor rotation sensor
24 Inhibitor switch
25 Accelerator position sensor
26 Brake switch
Claims (2)
前記主動力源に結合された発電機の発電電力に応動する電動モータからの動力により駆動される電動モータ駆動車輪とを具え、
車両発進時に、前記発電機に発電負荷をかけて発電させた電力により前記電動モータを介し電動モータ駆動車輪を駆動して4輪駆動を行うようにした電動モータ式4輪駆動車両において、
前記発進に際して順次行うブレーキ操作の解除および前記主動力源の回転増大操作のうち、ブレーキ操作の解除がなされた時より前記発電機および電動モータの界磁の少なくとも一方を予励状態に保つよう構成したことを特徴とする電動モータ式4輪駆動車両の駆動力制御装置。 A main drive wheel driven by power from a main power source;
An electric motor drive wheel driven by power from an electric motor that responds to power generated by a generator coupled to the main power source,
In an electric motor type four-wheel drive vehicle configured to drive an electric motor drive wheel through the electric motor with electric power generated by applying a power generation load to the generator at the start of the vehicle, and to perform four-wheel drive,
Of the release of the brake operation and the rotation increase operation of the main power source that are sequentially performed at the time of starting, the configuration is such that at least one of the field of the generator and the electric motor is kept in a pre-excited state from when the brake operation is released. A driving force control apparatus for an electric motor type four-wheel drive vehicle.
前記電動モータの予励を、前記発電機の予励によって得られた発電電力により行わせるよう構成したことを特徴とする電動モータ式4輪駆動車両の駆動力制御装置。 The drive of an electric motor type four-wheel drive vehicle according to claim 1, wherein both the field of the generator and the electric motor are kept in a pre-excited state from when the brake operation for starting the vehicle is released. In the force control device,
A driving force control device for an electric motor type four-wheel drive vehicle, wherein the electric motor is pre-excited by electric power generated by pre-excitation of the generator.
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