JP2008001185A - Driving force controller for vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主駆動軸を駆動する熱機関(例えば、エンジン)で発電機を駆動し、その発電機でモータを駆動して4輪駆動状態を実現する車両の駆動力制御装置に関するものである。 The present invention relates to a driving force control apparatus for a vehicle that drives a generator with a heat engine (for example, an engine) that drives a main drive shaft, and drives a motor with the generator to realize a four-wheel drive state. .
電動モータによりクラッチを介して車軸を駆動するように構成された従来の車両の駆動力制御装置として、車軸の駆動前に電動モータの回転速度が車軸の回転速度に相当する速度に等しくなるように、電動モータを空転させてからクラッチをオンするというものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の車両の駆動力制御装置にあっては、クラッチ再接続時には既にエンジン回転数が高い状態でモータ回転数を立ち上げてクラッチの入出力回転数を一致させるため、電動モータを駆動するインバータに対するスイッチング制御としてPWM波駆動制御と矩形波駆動制御とを切り換えて実行する制御方式を採用した場合、通常の4WD走行時よりも発電機回転数(エンジン回転数)が高い状態でPWM波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わることになる。 However, in the above conventional vehicle driving force control device, when the clutch is reconnected, the electric motor is driven to raise the motor rotational speed and make the input / output rotational speed of the clutch coincide with each other while the engine rotational speed is already high. When a control method for switching and executing PWM wave drive control and rectangular wave drive control is adopted as switching control for the inverter to be operated, the PWM wave is generated in a state where the generator rotational speed (engine rotational speed) is higher than in normal 4WD traveling. The drive control is switched to the rectangular wave drive control.
一般に、矩形波駆動制御はPWM波駆動制御に比べてモータ効率が良い。また、発電機の動作点は、発電機回転数と発電機界磁電流とをパラメータとする等界磁電流線上を辿ることになるが、この等界磁電流線は発電機回転数が高いほど急峻な傾きを持つ。
したがって、PWM波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わった場合、モータ効率が変化することによって発電電力過剰となり、発電機動作点が等界磁電流線上を高電圧側へ移動することになる。このとき、エンジン回転数が高く、等界磁電流線が急峻な傾きを持っている場合には、発電機の出力電圧の跳ね上がりが助長され、高電圧フェイルとなって4WD性能が悪化する可能性が高くなる。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、制御切り換え時における4WD性能を確保することができる車両の駆動力制御装置を提供することを目的としている。
In general, the rectangular wave drive control has higher motor efficiency than the PWM wave drive control. In addition, the operating point of the generator follows an isofield current line that uses the generator speed and the generator field current as parameters, and the higher the generator speed, the more the isofield current line. Has a steep slope.
Therefore, when the PWM wave drive control is switched to the rectangular wave drive control, the generated motor power is excessive due to the change in motor efficiency, and the generator operating point moves on the isofield current line to the high voltage side. At this time, if the engine speed is high and the isofield current line has a steep slope, the output voltage of the generator will be boosted and the 4WD performance may deteriorate due to high voltage failure. Becomes higher.
Therefore, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and an object thereof is to provide a vehicle driving force control device capable of ensuring 4WD performance at the time of control switching. .
上記目的を達成するために、本発明に係る車両の駆動力制御装置は、2輪駆動状態から4輪駆動状態へ移行するとき、クラッチ制御手段でモータの回転速度が従駆動輪の回転速度に相当する速度に等しくなるように前記モータを空転させてからクラッチを接続状態とし、前記クラッチ制御手段で前記クラッチを接続状態とするとき、目標モータトルク制限手段でPWM電圧駆動から矩形波電圧駆動への切り換え前の所定期間、前記モータの目標モータトルクを制限する。 In order to achieve the above object, when the vehicle driving force control device according to the present invention shifts from the two-wheel driving state to the four-wheel driving state, the rotation speed of the motor is changed to the rotation speed of the driven wheel by the clutch control means. When the clutch is engaged after the motor is idled so as to be equal to the corresponding speed, and the clutch is connected by the clutch control means, the target motor torque limiting means switches from PWM voltage driving to rectangular wave voltage driving. The target motor torque of the motor is limited for a predetermined period before switching.
本発明によれば、クラッチ再接続時にはPWM波駆動制御と矩形波駆動制御との切り換え前の所定期間だけ目標モータトルクを制限するので、PWM波駆動制御から矩形波駆動制御への切り換え時の発電機界磁電流を小さくして、モータ効率の変化に伴う発電電圧の上昇を抑制することができ、高電圧フェイルの発生を抑制して4WD性能を確保することができるという効果が得られる。 According to the present invention, when the clutch is reconnected, the target motor torque is limited only for a predetermined period before switching between the PWM wave driving control and the rectangular wave driving control. Therefore, the power generation at the time of switching from the PWM wave driving control to the rectangular wave driving control is performed. It is possible to reduce the machine field current and suppress an increase in the generated voltage due to a change in motor efficiency, and it is possible to obtain an effect that the generation of a high voltage failure can be suppressed and 4WD performance can be ensured.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る車両のシステム構成を説明する図である。
この図1に示すように、本実施形態の車両は、左右前輪1L、1Rが、熱機関(内燃機関)であるエンジン2によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪3L、3Rが、モータ4によって駆動可能な従駆動輪である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration of a vehicle according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, in the vehicle of this embodiment, left and right
前記エンジン2の吸気管路には、例えばメインスロットルバルブとサブスロットルバルブとが介装されている。メインスロットルバルブは、アクセルペダルの踏込み量等に応じてスロットル開度が調整制御される。サブスロットルバルブは、ステップモータ等をアクチュエータとし、そのステップ数に応じた回転角により開度が調整制御される。従って、サブスロットルバルブのスロットル開度をメインスロットルバルブの開度以下等に調整することによって、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して、エンジンの出力トルクを減少させることができる。つまり、サブスロットルバルブの開度調整が、エンジン2による前輪1L、1Rの加速スリップを抑制する駆動力制御となる。
For example, a main throttle valve and a sub-throttle valve are interposed in the intake pipe line of the
上記エンジン2の出力トルクTeは、トランスミッション及びデファレンスギヤ5を通じて左右前輪1L、1Rに伝達される。また、エンジン2の出力トルクTeの一部は、無端ベルト6を介して発電機7に伝達されることで、発電機7は、エンジン2の回転数Neにプーリ比を乗じた回転数Ngで回転する。
上記発電機7は、出力電圧Vを調整するための電圧調整器(レギュレータ)を備え、4WDコントローラ8からの発電機制御指令値c1(デューティ比)に応じた界磁電流Ifgに調整することで、エンジン2に対する発電負荷及び発電する電圧Vが制御される。
The output torque Te of the
The
発電機7が発電した電力は、ジャンクションボックス10及びインバータ9を介してモータ4に供給可能となっている。前記モータ4の駆動軸は、減速機11及びクラッチ12を介して後輪3L、3Rに接続可能となっている。なお、本実施形態のモータ4は交流モータである。また、図中の符号13はデファレンスギヤを示す。
ジャンクションボックス10内には、インバータ9と発電機7とを接続・遮断するリレーが設けられている。そして、このリレーが接続されている状態で、発電機7から供給された交流の電力は、図示しない整流器により直流に整流され、インバータ9内で三相電流に変換されてモータ4を駆動する。ここで、インバータ9が電力変換手段に対応している。
The electric power generated by the
In the
また、上記ジャンクションボックス10内には電流センサが設けられ、該電流センサは、発電機7からモータ4に供給される電力の電機子電流値Iatを検出し、当該検出した電機子電流Iatの信号を4WDコントローラ8に出力する。また、電線を流れる電圧値(モータ4の電圧)が4WDコントローラ8で検出される。
モータ4は、4WDコントローラ8からの指令によって界磁電流Ifmが制御され、その界磁電流Ifmの調整によって駆動トルクが目標モータトルクTmに調整される。
Further, a current sensor is provided in the
In the
この車両には、モータ4の駆動軸の回転数Nmを検出するモータ回転数センサが設けられ、該モータ回転数センサは、検出したモータ4の回転数信号を4WDコントローラ8に出力する。
また、前記クラッチ12は、例えば湿式多板クラッチであって、4WDコントローラ8からの指令に応じて締結及び開放を行う。なお、本実施形態においては、締結手段としてのクラッチを湿式多板クラッチとしたが、例えばパウダークラッチやポンプ式クラッチであってもよい。
This vehicle is provided with a motor rotational speed sensor for detecting the rotational speed Nm of the drive shaft of the
The
また、各車輪1L、1R、3L、3Rには、車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRが設けられている。各車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRは、対応する車輪1L、1R、3L、3Rの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として4WDコントローラ8に出力する。
4WDコントローラ8は、図2に示すように、余剰トルク演算部8A、モータ制御部8B、発電機制御部8C、リレー制御部8D及びクラッチ制御部8Eを備え、2WDと4WDとの切替指令を出力する図示しない駆動モードスイッチが4WD状態の場合に作動する。
Each
As shown in FIG. 2, the
余剰トルク演算部8Aは、後述する図3の余剰トルク演算処理を実行し、前輪の加速スリップに応じた余剰のエンジントルクを演算する。
モータ制御部8Bは、余剰トルク演算部8Aで演算した余剰トルクをもとに4輪駆動状態(モータ駆動要求状態)か否かを判断し、4輪駆動状態であると判断したときには、クラッチ制御部8Eに対して指令信号を出力することでクラッチ12を接続して4輪駆動状態とする。
The surplus
The
4輪駆動状態においては、前輪のスリップ率やアクセル開度に応じた目標モータトルクTmに基づいてモータ4を制御すると共に、目標モータトルクTmとするための発電機7の目標発電電圧Vtを後述する発電機制御部8Cへ出力するようになっている。ここで、モータ4を制御する制御方式としては、モータ回転数Nmの領域が低速回転領域では、発電機7から供給された電力をもとにPWM波電圧を生成してモータ4に印加するPWM波駆動制御、中速〜高速回転領域では、発電機7から供給された電力をもとに矩形波電圧を生成してモータ4に印加する矩形波駆動制御を採用する。
In the four-wheel drive state, the
また、2輪駆動状態から4輪駆動状態へ移行するクラッチ接続時には、後述する図4のクラッチ接続時制御処理を実行し、モータ回転数Nmを目標モータ回転数Nm1に一致するように空転させてからクラッチ12を接続状態とするようにする。さらに、このクラッチ接続時において、PWM波駆動制御から矩形波駆動制御への制御切り換え前の所定期間だけ目標モータトルクTmを制限するようになっている。
Further, when the clutch is shifted from the two-wheel drive state to the four-wheel drive state, a clutch engagement control process shown in FIG. 4 described later is executed, and the motor rotation speed Nm is idled so as to coincide with the target motor rotation speed Nm1. The
発電機制御部8Cでは、現在の発電電圧Vを入力しつつ、上記目標発電電圧Vtとなる発電機制御指令値を演算し、電圧調整器22を介して、その発電機制御指令c1に応じた値に発電機7の界磁電流Ifgを調整することで、発電機の出力電圧を制御する。
リレー制御部8Dは、発電機7からモータ4への電力供給の遮断・接続を制御し、4輪駆動状態となっている間は、リレー24を接続状態とする。
クラッチ制御部8Eは、モータ制御部8Bからの指令信号に基づいて上記クラッチ12の状態を制御し、4輪駆動状態と判定している間はクラッチ12を接続状態(オン状態)に制御する。
The generator control unit 8C calculates the generator control command value to be the target generated voltage Vt while inputting the current generated voltage V, and according to the generator control command c1 via the voltage regulator 22. The output voltage of the generator is controlled by adjusting the field current Ifg of the
The
The
次に、余剰トルク演算部8Aで実行される余剰トルク演算処理について、図3に示すフローチャートをもとに説明する。この余剰トルク演算処理は、所定のサンプリング時間毎に実行され、先ずステップS1で、4WDコントローラ8は、車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRからの信号に基づいて、前輪1L、1Rの加速スリップ量であるスリップ速度ΔVFを求め、ステップS2に移行する。
Next, the surplus torque calculation process executed by the surplus
具体的には、上記スリップ速度ΔVFは次のように求める。
先ず、車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRからの信号に基づいて、前輪1L、1Rにおける左右輪速の平均値である平均前輪速VWf、及び後輪3L、3Rにおける左右輪速の平均値である平均後輪速VWrをそれぞれ算出する。次に、上記平均前輪速VWfと平均後輪速VWrとの偏差から、主駆動輪である前輪1L、1Rの加速スリップ度合を示すスリップ速度(加速スリップ量)ΔVFを、次式をもとに算出する。
ΔVF=VWf−VWr ………(1)
Specifically, the slip speed ΔVF is obtained as follows.
First, based on signals from the wheel speed sensors 27FL, 27FR, 27RL, and 27RR, an average front wheel speed VWf that is an average value of the left and right wheel speeds of the
ΔVF = VWf−VWr (1)
ステップS2では、4WDコントローラ8は、スリップ速度ΔVFが所定値ΔVFTH(例えば、3km/h)以上であるか否かを判定する。そして、ΔVF<ΔVFTHであると判定した場合には、前輪1L、1Rが加速スリップしておらず、エンジン出力の余剰がないと判断してステップS3に移行し、余剰トルク(発電負荷トルク)Thを“0”に設定してから余剰トルク演算処理を終了する。
In step S2, the
一方、前記ステップS2において、4WDコントローラ8がΔVF≧ΔVFTHであると判定した場合には、前輪1L、1Rが加速スリップしていると判断して、ステップS4に移行する。
ステップS4では、4WDコントローラ8は、前輪1L、1Rの加速スリップを抑えるために必要な吸収トルクTΔVFを、次式をもとに演算してステップS5に移行する。この吸収トルクTΔVFは加速スリップ量に比例した量となる。
TΔVF=K1×ΔVF ………(2)
On the other hand, when the
In step S4, the
TΔVF = K1 × ΔVF (2)
ステップS5では、4WDコントローラ8は、現在の発電機7の負荷トルクTGを、次式をもとに演算し、ステップS6に移行する。
TG=K2・(V×Ia)/(K3×Nh) ………(3)
ここで、Vは発電機7の出力電圧、Iaは発電機7の電機子電流、Nhは発電機7の回転数、K3は効率、K2は係数である。
ステップS6では、4WDコントローラ8は、前記ステップS4で算出した吸収トルクTΔVFと前記ステップS5で算出した負荷トルクTGとの合算により、余剰トルクつまり発電機7で負荷すべき発電負荷トルクThを求め、ステップS7に移行する。
Th=TG+TΔVF ………(4)
In step S5, the
TG = K2 · (V × Ia) / (K3 × Nh) (3)
Here, V is the output voltage of the
In step S6, the
Th = TG + TΔVF (4)
ステップS7では、4WDコントローラ8は、前記平均前輪速VWf及び前記平均後輪速VWrに基づいて求め得る車速Vsが、クラッチ12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VsTH(例えば、30km/h)より小さいか否かを判定する。そして、Vs≧VsTHであるときには、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に前記ステップS3に移行する。
In step S7, the
一方、前記ステップS7で、4WDコントローラ8がVs<VsTHであると判定したときには、ステップS8に移行して発電機7の最大負荷トルクThmaxを算出する。
次に、ステップS9では、4WDコントローラ8は、前記ステップS6で算出した発電負荷トルクThが最大負荷トルクThmax以上であるか否かを判定する。そして、Th≧Thmaxであるときには、ステップS10に移行して最終的な発電負荷トルクThを最大負荷トルクThmaxに制限し、Th<Thmaxであるときには、そのまま余剰トルク演算処理を終了する。
On the other hand, when the
Next, in step S9, the
次に、モータ制御部8Bで実行されるクラッチ接続時制御処理について、図4に示すフローチャートをもとに説明する。
先ず、ステップS21で、4WDコントローラ8は、発電負荷トルクThが0より大きいか否かを判定し、Th>0であると判定したときにはステップS22に移行し、Th≦0であると判定したときには、クラッチ12を解放状態とするものと判断してそのままクラッチ接続時制御処理を終了する。
Next, the clutch engagement time control process executed by the
First, in step S21, the
ステップS22では、4WDコントローラ8は、発電負荷トルクThに基づいて目標モータトルクTmを算出する。本実施形態では、発電負荷トルクThに応じた第1目標モータトルクTm1と、車両速度Vs及びアクセル開度θに応じた第2目標モータトルクTm2とをセレクトハイした結果を目標モータトルクTmとして算出するものとする。
この第1目標モータトルクTm1は、前輪の加速スリップ量に応じた目標モータトルクとなる。また、第2目標モータトルクTm2は、アクセル開度θが大きいほど大きく、且つ車両速度Vsが小さいほど小さい値とし、所定車両速度以上ではゼロとする。ここで、所定車両速度とは、例えば、車両が発進状態から脱したと推定される低速の車両速度とする。
In step S22, the
The first target motor torque Tm1 is a target motor torque corresponding to the acceleration slip amount of the front wheels. Further, the second target motor torque Tm2 is larger as the accelerator opening θ is larger and smaller as the vehicle speed Vs is smaller, and is zero when the vehicle speed Vs is higher than a predetermined vehicle speed. Here, the predetermined vehicle speed is, for example, a low-speed vehicle speed that is estimated to have been taken out of the starting state.
次に、ステップS23で、4WDコントローラ8は、前記ステップS22で算出した目標モータトルクTmを、モータ4が出し得る最大トルク特性を用いて制限する。
ステップS24では、4WDコントローラ8は、モータ制御をPWM波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換える際の、制御切り換え時モータトルクTmlimを算出する。ここで、制御切り換え時モータトルクTmlimは、エンジン回転数Neが高いほど比例的に小さく算出されるように設定されており、発電機7のIf一定線の傾きが急峻であっても高電圧異常とならないトルク値に設定されている。
Next, in step S23, the
In step S24, the
ステップS25では、4WDコントローラ8は、モータ制御をPWM波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換える際の、モータトルクを制限するときのトルク変化率である制御切り換え時トルク変化率Tmrateを算出する。ここで、制御切り換え時トルク変化率Tmrateは、エンジン回転数Neが高いほど比例的に小さく算出されるように設定されており、発電機7のIf一定線の傾きが急峻であっても高電圧異常とならないトルク変化率に設定されている。
In step S25, the
次に、ステップS26では、4WDコントローラ8は、モータ制御をPWM波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換える際の、モータトルクの制限を開始するモータ回転数域である制御切り換え時トルク制限回転数域Nmlimを算出する。ここで、制御切り換え時トルク制限回転数域Nmlimは、エンジン回転数Neが高いほど比例的に小さく算出されるように設定されており、目標モータトルクがトルク変化率Tmrateで目標モータトルクTmlimまで変化するときの、モータ制御切り換えまでに必要な時間を考慮して設定されている。
ステップS27では、4WDコントローラ8は、ステップS22〜ステップS26の算出結果に基づいて、最終的な目標モータトルクTmを決定する。
Next, in step S26, the
In step S27, the
つまり、通常時はステップS23で算出された目標モータトルクTmを最終的な目標モータトルクTmとして設定し、モータ回転数Nmが制御切り換え時トルク制限回転数域Nmlim内にある場合には、ステップS23で算出された目標モータトルクTmをトルク変化率Tmrateで目標モータトルクTmlimまで制限した値を、最終的な目標モータトルクTmとして設定する。また、PWM波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わった後には、目標モータトルクTmlimからステップS23で算出された目標モータトルクTmまでトルク変化率Tmrateで制限解除した値を、最終的な目標モータトルクTmとして設定する。 That is, when the target motor torque Tm calculated in step S23 is set as the final target motor torque Tm in the normal state and the motor rotation speed Nm is within the torque limit rotation speed range Nmlim during control switching, step S23 is performed. The value obtained by limiting the target motor torque Tm calculated in step 1 to the target motor torque Tmlim with the torque change rate Tmrate is set as the final target motor torque Tm. Further, after switching from PWM wave drive control to rectangular wave drive control, the value obtained by releasing the restriction at the torque change rate Tmrate from the target motor torque Tmlim to the target motor torque Tm calculated in step S23 is used as the final target motor. Set as torque Tm.
次に、ステップS28では、4WDコントローラ8は、モータ4の回転数Nmに応じた目標モータ界磁電流Ifmを算出し、当該目標モータ界磁電流Ifmをモータ界磁電流の目標値とし、ステップS29に移行する。これにより、センサで検出された界磁電流値の目標モータ界磁電流Ifmに対する偏差に基づいてフィードバック制御が行われる。
ここで、上記モータ4の回転数Nmに対する目標モータ界磁電流Ifmは、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、モータ4が所定の回転数以上になった場合には、公知の弱め界磁制御方式でモータ4の界磁電流Ifmを小さくするようになっている。
Next, in step S28, the
Here, the target motor field current Ifm with respect to the rotational speed Nm of the
ステップS29では、4WDコントローラ8は、目標モータトルクTm及び目標モータ界磁電流Ifmに基づいて、予め格納されたマップを参照し、目標電機子電流Iaを算出する。
ステップS30では、4WDコントローラ8は、上記目標電機子電流Iaに基づいて、目標モータトルクTmとするための目標発電電圧Vt(=Ia×R+E:Eはモータの誘起電圧、Rは発電機とモータとの間の抵抗)を演算し、これを発電機制御部8Cに出力する。
In step S29, the
In step S30, the
次に、ステップS31では、4WDコントローラ8は、現在のモータ回転数Nmが目標モータ回転数Nm1に一致しているか否かを判定する。ここで、目標モータ回転数Nm1は、従駆動輪である後輪3L,3Rの回転速度に相当する回転数である。
そして、Nm=Nm1であるときにはステップS32に移行し、クラッチ制御部8Dにクラッチオン指令を出力してクラッチ接続時制御処理を終了し、Nm≠Nm1であるときには前記ステップS22に移行する。
この図4において、ステップS24〜S26の処理が目標モータトルク制限手段に対応し、ステップS27の処理が制限解除手段に対応し、ステップS31及びS32の処理がクラッチ制御手段に対応している。
Next, in step S31, the
When Nm = Nm1, the process proceeds to step S32, a clutch-on command is output to the
In FIG. 4, the processes in steps S24 to S26 correspond to the target motor torque limiting means, the process in step S27 corresponds to the restriction releasing means, and the processes in steps S31 and S32 correspond to the clutch control means.
次に、本実施形態の動作及び効果について説明する。なお、駆動モードスイッチは4WD状態に操作されているものとする。
発進時において、前輪に加速スリップが発生しない場合には、アクセル開度に応じた目標モータトルクに基づいてモータ4及び発電機7が制御される。
その後、路面μが小さかったり運転者によるアクセルペダル17の踏み込み量が大きかったりすることで、主駆動輪1L、1Rである前輪1L、1Rが加速スリップすると、4WDコントローラ8は、加速スリップに応じた目標モータトルクを演算する。そして、この目標モータトルクとアクセル開度に応じた目標モータトルクとのセレクトハイを行い、大きい側の目標モータトルクに基づいてモータ及び発電機7を制御する。これによって発進時における車両の加速性が向上される。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described. It is assumed that the drive mode switch is operated in the 4WD state.
At the time of starting, if acceleration slip does not occur on the front wheels, the
Thereafter, when the road surface μ is small or the amount of depression of the accelerator pedal 17 by the driver is large, when the
本実施形態では、前輪スリップを検出して2輪駆動状態から4輪駆動状態へ移行する場合に、モータ回転数を従駆動輪の回転速度に相当する回転数に一致させてからクラッチを接続することで、クラッチ接続時のショックを軽減している。このクラッチ再接続時には、エンジン回転数が既に高い状態でモータ回転数を0から立ち上げることになる。
ところで、モータ4を制御する制御方式としては、PWM波駆動制御と矩形波駆動制御とを切り換える制御方式を採用しており、モータ回転数が低回転領域ではPWM波駆動制御、中速〜高速回転領域では矩形波駆動制御を実行する。
In the present embodiment, when the front wheel slip is detected and the vehicle shifts from the two-wheel drive state to the four-wheel drive state, the clutch is connected after matching the motor rotation speed to the rotation speed corresponding to the rotation speed of the driven wheel. This reduces the shock when the clutch is engaged. When the clutch is reconnected, the motor speed is raised from 0 with the engine speed already high.
By the way, as a control method for controlling the
このように、モータ回転数領域に応じてモータ制御方式の切り換えを行う場合、クラッチ再接続時には、クラッチ接続前におけるモータ回転数の立ち上げの途中で上記PWM波駆動制御から矩形波駆動制御への制御切り換えが行われることになる。
このとき、本実施形態のように制御切り換え前の所定期間、目標モータトルクを制限する手法を採用しない場合、制御切り換え時に高電圧フェイルとなる可能性がある。これを以下に詳述する。
As described above, when the motor control method is switched according to the motor rotation speed region, when the clutch is reconnected, the PWM wave drive control is changed to the rectangular wave drive control during the startup of the motor rotation speed before the clutch is connected. Control switching is performed.
At this time, if the method of limiting the target motor torque for a predetermined period before the control switching is not adopted as in the present embodiment, a high voltage failure may occur at the time of control switching. This will be described in detail below.
一般に、矩形波駆動制御はPWM波駆動制御に比べてモータ効率が良い。したがって、PWM波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わると、モータ効率の変化に伴って発電機側の供給電力とモータ側の消費電力とのバランスが崩れ、発電電力が過剰傾向となる。
発電機の動作点は、発電機回転数と発電機界磁電流とをパラメータとする等界磁電流線上を辿るため、発電電力過剰となると発電機の出力電圧が等界磁電流線上を高電圧側へ移動する。
In general, the rectangular wave drive control has higher motor efficiency than the PWM wave drive control. Therefore, when the PWM wave drive control is switched to the rectangular wave drive control, the balance between the power supplied on the generator side and the power consumption on the motor side is lost as the motor efficiency changes, and the generated power tends to be excessive.
The operating point of the generator follows an isofield current line with the generator speed and generator field current as parameters, so if the generated power is excessive, the output voltage of the generator is high on the isofield current line. Move to the side.
ここで、上記等界磁電流線は、発電機回転数が高いほど急峻な傾きを持つ特性があるため、クラッチ再接続時のようにエンジン回転数(発電機回転数)が高い状態でPWM波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わると、発電機の出力電圧の跳ね上がりが助長され、高電圧フェイルとなって4WD性能が悪化する可能性が高くなる。
これに対して、本実施形態では、制御切り換え前の所定期間、目標モータトルクを制限することで、発電機の供給電力を制限することができるので、発電機の出力電力の跳ね上がりを抑制し、高電圧フェイルの発生を抑制することができる。
Here, since the above-mentioned isofield current line has a characteristic that it has a steeper slope as the generator speed is higher, the PWM wave is generated in a state where the engine speed (generator speed) is high as in the case of clutch reconnection. When the drive control is switched to the rectangular wave drive control, a jump in the output voltage of the generator is promoted, and there is a high possibility that the 4WD performance deteriorates due to a high voltage failure.
On the other hand, in the present embodiment, by limiting the target motor torque for a predetermined period before the control switching, it is possible to limit the supply power of the generator, so it is possible to suppress a jump in the output power of the generator, Generation of high voltage failure can be suppressed.
つまり、モータ回転数Nmを後輪3L,3Rの車軸の回転速度に相当する目標モータ回転数Nm1に一致させてからクラッチ12を締結する場合に、図4に示すクラッチ接続時制御により、PWM波駆動制御から矩形波駆動制御への切り換え前の所定期間だけ目標モータトルクTmを制限する。
前輪1L,1Rに加速スリップが発生すると、前輪スリップ率に応じて発電負荷トルクThが正の値に算出されるため、4WDコントローラ8は、図4のステップS21でYESと判定し、ステップS22で発電負荷トルクThに応じた目標モータトルクTmを算出し、ステップS23でこの目標モータトルクTmを最大トルク特性に基づいて制限する。
That is, when the clutch 12 is engaged after the motor rotational speed Nm is matched with the target motor rotational speed Nm1 corresponding to the rotational speed of the
When acceleration slip occurs in the
またこのとき、エンジン回転数Ngは比較的高いため、4WDコントローラ8は、ステップS24で制御切り換え時モータトルクTmlimを小さく算出し、ステップS25で制御切り換え時トルク変化率Tmrateを小さく算出し、ステップS26で制御切り換え時トルク制限回転数域Nmlimを小さく算出する。
つまり、この場合、目標モータトルクTmを低回転数領域から緩やかに且つ小さい値まで制限することになる。
At this time, since the engine speed Ng is relatively high, the
That is, in this case, the target motor torque Tm is limited from the low rotation speed region to a small value gently.
モータ回転数Nmが非常に小さく、制御切り替え時トルク制限回転数域Nmlim内にない場合、4WDコントローラ8はステップS27で、ステップS23で算出した目標モータトルクTmを最終的な目標モータトルクTmに設定し、これに基づいてモータ4及び発電機7を制御する。
その後、モータ回転数Nmが上昇して制御切り替え時トルク制限回転数域Nmlimに達すると、4WDコントローラ8はステップS27で、目標モータトルクTmをトルク変化率Tmrateで制限した値を最終的な目標モータトルクTmに設定する。これにより、ステップS30で算出される発電機7の目標発電電圧Vtが通常時に比して制限されることになる。この目標モータトルクTmの制限は、目標モータトルクTmが制御切り換え時モータトルクTmlimとなるまで継続される。
If the motor rotation speed Nm is very small and not within the torque limit rotation speed range Nmlim at the time of control switching, the
Thereafter, when the motor rotational speed Nm increases and reaches the torque limit rotational speed range Nmlim at the time of control switching, the
そして、モータ回転数NmがPWM波駆動制御から矩形波駆動制御への切り換え回転数に達すると、モータ制御方式がPWM波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わる。
このとき、モータ効率が変化することにより発電電圧が上昇した場合であっても、発電電圧の跳ね上がり量が抑制されるため、発電電圧が高電圧閾値を超えることを抑制することができる。
When the motor rotation speed Nm reaches the switching rotation speed from PWM wave drive control to rectangular wave drive control, the motor control system is switched from PWM wave drive control to rectangular wave drive control.
At this time, even if the generated voltage rises due to a change in motor efficiency, the amount of jumping of the generated voltage is suppressed, so that the generated voltage can be prevented from exceeding the high voltage threshold.
モータ制御方式がPWM波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わった後は、4WDコントローラ8はステップS27で、目標モータトルクTmの制限を解除するように最終的な目標モータトルクTmを算出する。具体的には、目標モータトルクTmが、制御切り換え時モータトルクTmlimからステップS23で算出された目標モータトルクTmまでトルク変化率Tmrateで上昇するように算出する。つまり、目標モータトルクの制限解除は、制御切り換え後から、制御切り換え前における目標モータトルクの制限に要した時間と同じ所定時間かけて行われる。
After the motor control method is switched from the PWM wave drive control to the rectangular wave drive control, the
ところで、制御切り換え時に過剰となる発電電力を小さくするために、クラッチを接続するまで目標モータトルクを小さく制限してしまうと、モータ回転数の上昇が遅くなるため、クラッチ再接続時間が増大してしまう。
これに対して本実施形態では、制御切り換え後は目標モータトルクの制限を解除して通常値まで復帰させるため、目標モータトルクを制限する時間を短くすることができ、モータ回転数の上昇が遅くなることに起因するクラッチ接続時間の増大を回避することができる。
By the way, if the target motor torque is limited to a small value until the clutch is engaged in order to reduce the excessive generated power at the time of control switching, the increase in the motor rotation speed will be delayed, and the clutch reconnection time will increase. End up.
In contrast, in the present embodiment, after the control is switched, the target motor torque limit is released and returned to the normal value, so that the time for limiting the target motor torque can be shortened and the increase in the motor rotation speed is slow. It is possible to avoid an increase in clutch engagement time due to the fact that
また、目標モータトルクの制限時と同様の変化率で制限解除を行うため、急激に制限解除することに起因する発電機側の供給電力とモータ側の消費電力とのバランスの崩れを抑制することができる。
その後、モータ回転数Nmが徐々に上昇し、モータ回転数Nmが目標モータ回転数Nm1と一致すると、4WDコントローラ8は、図4のステップS31でYESと判定してステップS32に移行し、クラッチ12をオン状態とするための指令信号をクラッチ制御部8Eに対して出力する。これにより、クラッチ12が締結されて4輪駆動状態に移行する。
In addition, since the restriction is released at the same rate of change as when the target motor torque is restricted, the balance between the power supply on the generator side and the power consumption on the motor side caused by suddenly releasing the restriction is suppressed. Can do.
Thereafter, when the motor rotation speed Nm gradually increases and the motor rotation speed Nm matches the target motor rotation speed Nm1, the
このように、本実施形態では、モータ回転数を従駆動輪の回転速度に相当する目標モータ回転数に一致させてからクラッチを接続する場合に、PWM波駆動制御から矩形波駆動制御への切り換え前の所定期間だけモータトルクを制限するので、発電機回転数が高い状態で制御切り換えが行われることに起因する発電電圧の急激な上昇を抑制することができ、高電圧フェイルの発生を抑制して4WD性能を確保することができる。 As described above, in the present embodiment, when the clutch is connected after the motor rotational speed is matched with the target motor rotational speed corresponding to the rotational speed of the driven wheel, switching from PWM wave drive control to rectangular wave drive control is performed. Since the motor torque is limited only for the previous predetermined period, it is possible to suppress a sudden increase in the generated voltage due to the control switching being performed in a state where the generator rotational speed is high, and to suppress the occurrence of a high voltage failure. 4WD performance can be ensured.
また、エンジン回転数が高いほど制御切り換え時のモータトルクを小さく設定するので、発電電圧の跳ね上がりが大きい発電機高速回転であるほどモータトルク制限量を大きくすることができ、適切に高電圧フェイルとなることを抑制することができる。
さらに、エンジン回転数が高いほど制御切り換え時のモータトルク変化率を小さくするので、発電機とモータとの運転のバランスを保って安定した動作を確保することができる。
In addition, since the motor torque at the time of control switching is set to be smaller as the engine speed is higher, the motor torque limit amount can be increased as the generator high-speed rotation has a larger jump of the generated voltage. It can be suppressed.
Furthermore, since the motor torque change rate at the time of control switching is reduced as the engine speed is higher, a stable operation can be ensured while maintaining the balance between the operation of the generator and the motor.
また、エンジン回転数が高いほど、モータトルクの制限を開始するモータ回転数域を低回転数側に設定するので、モータトルク制限を早いタイミングから開始することができ、発電機とモータとの運転のバランスを保ちながら適切な値までモータトルクを制限することができる。
さらに、PWM波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り替わった後、モータトルクの制限を所定時間かけて解除するので、モータトルクが制限されたままとなることを防止してクラッチ再接続時間の増大を抑制することができる。
なお、上記本実施形態においては、制御切り換え時モータトルクTmlim、制御切り換え時トルク変化率Tmrate及び制御切り換え時トルク制限回転数域Nmlimを、予め設定されたマップをもとに算出する場合について説明したが、発電機特性をもとに演算することもできる。
In addition, the higher the engine speed, the lower the motor speed range for starting the motor torque limit is set to the lower speed side, so the motor torque limit can be started at an earlier timing, and the generator and motor are operated. The motor torque can be limited to an appropriate value while maintaining the balance.
Furthermore, after switching from PWM wave drive control to rectangular wave drive control, the motor torque limit is released over a predetermined period of time, preventing the motor torque from being limited and increasing the clutch reconnection time. Can be suppressed.
In the present embodiment, the case where the control switching motor torque Tmlim, the control switching torque change rate Tmrate, and the control switching torque limit rotation speed range Nmlim are calculated based on a preset map has been described. However, it can also be calculated based on the generator characteristics.
1L、1R 前輪
2 エンジン
3L、3R 後輪
4 モータ
6 ベルト
7 発電機
8 4WDコントローラ
8A 目標モータトルク演算部
8B モータ制御部
8C 発電機制御部
8D リレー制御部
8E クラッチ制御部
10 ジャンクションボックス
11 減速機
12 クラッチ
27FL、27FR、27RL、27RR 車輪速センサ
1L,
Claims (5)
2輪駆動状態から4輪駆動状態へ移行するとき、前記モータの回転速度が前記従駆動輪の回転速度に相当する速度に等しくなるように前記モータを空転させてから前記クラッチを接続状態とするクラッチ制御手段と、該クラッチ制御手段で前記クラッチを接続状態とするとき、前記PWM電圧駆動から前記矩形波電圧駆動への切り換え前の所定期間、前記モータの目標モータトルクを制限する目標モータトルク制限手段とを備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。 A heat engine that drives the main drive wheel, a generator that is driven by the heat engine, a motor that is supplied with electric power from the generator via power conversion means to drive the slave drive wheel, and a motor that drives the slave drive wheel. A clutch interposed in a torque transmission path to the drive wheel, wherein the power conversion means generates a rectangular wave voltage from the supplied power and applies the rectangular wave voltage to the AC motor; and the supply In a vehicle driving force control device that generates a PWM wave voltage from the generated electric power and performs switching between PWM wave voltage driving applied to the AC motor,
When shifting from the two-wheel drive state to the four-wheel drive state, the motor is idled so that the rotation speed of the motor is equal to the rotation speed corresponding to the rotation speed of the slave drive wheel, and then the clutch is engaged. And a target motor torque limit for limiting the target motor torque of the motor for a predetermined period before switching from the PWM voltage drive to the rectangular wave voltage drive when the clutch is connected by the clutch control means. A driving force control apparatus for a vehicle.
Priority Applications (1)
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JP2006171287A JP2008001185A (en) | 2006-06-21 | 2006-06-21 | Driving force controller for vehicles |
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Cited By (2)
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WO2014034198A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | 株式会社豊田自動織機 | Four-wheel drive device |
CN109927705A (en) * | 2017-12-12 | 2019-06-25 | 现代自动车株式会社 | Method for preventing the motor of hybrid electric vehicle from rapidly rotating |
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CN109927705B (en) * | 2017-12-12 | 2024-01-12 | 现代自动车株式会社 | Method for preventing motor of hybrid electric vehicle from rotating at high speed |
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