JP2009268337A - Driving force controller - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両の駆動力源からタイヤに伝達するトルクを制御することにより、タイヤと路面との間の摩擦係数を調整することことの可能な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 device capable of adjusting a friction coefficient between a tire and a road surface by controlling torque transmitted from a driving force source of a vehicle to the tire.
一般に、車両に駆動力源が搭載されており、その駆動力源のトルクがタイヤに伝達されて、タイヤと路面との間で駆動力が発生する。ここで、駆動力源からタイヤに伝達されるトルクが同じであり、かつ、タイヤの回転数が同じであっても、タイヤと路面との間における摩擦係数が変化すると、駆動力も変化する。このように、車両の挙動は、タイヤと路面との間の摩擦係数により変化する。一方、タイヤと路面との間の摩擦係数と、タイヤに伝達されるトルク特性との関係に着目し、タイヤに伝達するトルクを振動させることにより、タイヤと路面との間の摩擦係数を任意に制御する技術が、特許文献1に記載されている。
Generally, a driving force source is mounted on a vehicle, and torque of the driving force source is transmitted to a tire, so that a driving force is generated between the tire and a road surface. Here, even if the torque transmitted from the driving force source to the tire is the same and the rotation speed of the tire is the same, the driving force also changes when the friction coefficient changes between the tire and the road surface. Thus, the behavior of the vehicle changes depending on the coefficient of friction between the tire and the road surface. On the other hand, paying attention to the relationship between the friction coefficient between the tire and the road surface and the torque characteristics transmitted to the tire, the friction coefficient between the tire and the road surface is arbitrarily determined by vibrating the torque transmitted to the tire. A technique for controlling is described in
この特許文献1に記載された車両制御装置では、車両の各車輪を駆動する電動モータが設けられており、必要とされる駆動トルクを得るためのモータトルク指令値にしたがって、電動モータが駆動および制御される。また、通常の制御では、各車輪あるいは電動モータの駆動トルクを検出し、検出された駆動トルクが、モータトルク指令値となるようにフィードバック制御される。さらに、上記の通常の制御に加えて、電動モータの駆動信号に微少振動の信号を重畳することによりタイヤに微少振動を与えて、タイヤの摩擦力を制御することが記載されている。例えば、タイヤに与えるトルクの微少振動の振幅、周波数、位相を制御して、タイヤと路面との間の摩擦係数を任意に調整することにより、車両の走行性能および挙動が安定化するものとされている。
In the vehicle control device described in
ところで、車両の駆動力源からタイヤに至る動力伝達経路には、歯車伝動装置、巻き掛け伝動装置、摩擦伝動装置、トラクション伝動装置などが設けられており、このうち、歯車伝動装置は、回転要素同士の滑りが生じることがないため、動力損失が少ないという利点がある。しかしながら、電動モータからタイヤに至る動力伝達経路に歯車伝動装置が設けられている車両において、特許文献1に記載されているように、電動モータからタイヤに伝達するトルクに微少振動を与える制御をおこなったときに、電動モータのトルクが駆動側と回生側とを交互に行き来するように振動されると、歯車同士の噛み合い部分で、バックラッシに起因する歯当たり音が生じる虞があった。
By the way, a gear transmission device, a winding transmission device, a friction transmission device, a traction transmission device, and the like are provided in the power transmission path from the driving force source of the vehicle to the tire. Among these, the gear transmission device is a rotating element. Since there is no slippage between them, there is an advantage that power loss is small. However, in a vehicle in which a gear transmission is provided in the power transmission path from the electric motor to the tire, as described in
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、駆動力源からタイヤに伝達されるトルクを振動させる場合に、駆動力源からタイヤに至る動力伝達経路で衝突音が生じることを抑制できる駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and when a torque transmitted from the driving force source to the tire is vibrated, a collision sound is generated in the power transmission path from the driving force source to the tire. It is an object of the present invention to provide a driving force control device that can suppress the above-described problem.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、路面に接触するタイヤと、このタイヤに伝達するトルクを発生する駆動力源とを有する車両が走行するにあたり、前記駆動力源から前記タイヤに伝達することが要求されている基準トルクを求め、この基準トルクを境界として交番的に変化する振動トルクを求め、前記駆動力源から前記タイヤに振動トルクを伝達することにより、前記タイヤと路面との間における摩擦係数を制御する駆動力制御装置において、前記駆動力源からトルクが伝達される前輪のタイヤおよび後輪のタイヤが設けられており、前記駆動力源から前輪のタイヤまたは後輪のタイヤの少なくとも一方に至るトルクの伝達経路に、凹部と凸部との噛み合いによりトルク伝達をおこなう伝動装置が設けられているとともに、前記伝動装置を経由して前記前輪のタイヤまたは後輪のタイヤのうちの少なくとも一方に伝達される振動トルクが、駆動側と回生側とを交互に行き来するか否かを判断する判断手段と、前記伝動装置を経由して前記前輪のタイヤまたは後輪のタイヤのうちの少なくとも一方に伝達される振動トルクが、前記振動トルクが駆動側と回生側とを交互に行き来すると判断された場合は、前記伝動装置を経由して前記タイヤに伝達される振動トルクが、前記駆動側または回生側の一方となるように、前記前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと、前記後輪に伝達する後輪用トルクとの分配比を求めるトルク分配比算出手段とを備えていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2の発明は、請求項1の構成に加えて、前記基準トルクの変化量が予め定められた第1所定値未満であるか否かを判断する変化量判断手段を備え、前記トルク分配比算出手段は、前記伝動装置を経由して前記前輪のタイヤまたは後輪のタイヤのうちの少なくとも一方に伝達される振動トルクが、駆動側と回生側とを交互に行き来すると判断され、かつ、前記基準トルクの変化量が予め定められた第1所定値未満である場合に、前記前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと前記後輪に伝達する後輪用トルクとの分配比を求める手段と、前記伝動装置を経由して前記前輪のタイヤまたは後輪のタイヤのうちの少なくとも一方に伝達される振動トルクが、駆動側と回生側とを交互に行き来すると判断され、かつ、前記基準トルクの変化量が予め定められた第1所定値を越えている場合は、前記前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと前記後輪に伝達する後輪用トルクとの分配比を求めることを禁止する手段とを含むことを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the present invention further comprises a change amount determining means for determining whether or not the change amount of the reference torque is less than a predetermined first predetermined value. The ratio calculating means determines that the vibration torque transmitted to at least one of the front wheel tire or the rear wheel tire via the transmission device alternately goes back and forth between the drive side and the regeneration side, and Means for determining a distribution ratio between the front wheel torque transmitted to the front wheel tire and the rear wheel torque transmitted to the rear wheel when the change amount of the reference torque is less than a predetermined first predetermined value; , It is determined that the vibration torque transmitted to at least one of the front tire and the rear tire via the transmission device alternately moves between the drive side and the regeneration side, and the reference torque The amount of change is Means for prohibiting the determination of the distribution ratio between the front wheel torque transmitted to the front tire and the rear wheel torque transmitted to the rear wheel when the predetermined first predetermined value is exceeded; It is characterized by.
請求項3の発明は、請求項2の構成に加えて、前記トルク分配比算出手段は、前記基準トルクの微分値の絶対値が予め定められた第1所定値を越えており、かつ、前記基準トルクの2階微分値が所定値以下である場合に、前記前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと前記後輪に伝達する後輪用トルクとの分配比を求めることを禁止する手段を含むことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, the torque distribution ratio calculating means has an absolute value of a differential value of the reference torque exceeding a predetermined first predetermined value, and the Means for prohibiting the determination of the distribution ratio between the front wheel torque transmitted to the front wheel tire and the rear wheel torque transmitted to the rear wheel when the second-order differential value of the reference torque is equal to or less than a predetermined value; It is characterized by this.
請求項4の発明は、請求項1の構成に加えて、前記トルク分配比算出手段は、前記前輪または後輪のいずれか一方で発生する駆動側の振動トルクが、零ニュートンメートルから離れる向きで変化する過程で、前記振動トルクを前記前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと、前記後輪に伝達する後輪用トルクとに分配する手段を含むことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, the torque distribution ratio calculating means is configured so that the vibration torque on the driving side generated in either the front wheel or the rear wheel is away from zero Newton meter. In the course of changing, it includes means for distributing the vibration torque to the front wheel torque transmitted to the front wheel tire and the rear wheel torque transmitted to the rear wheel.
請求項5の発明は、請求項1の構成に加えて、前記トルク分配比算出手段は、前記前輪または後輪のいずれか一方で発生する駆動側の振動トルクが、前記基準トルクよりも大きく、かつ、前記基準トルクと前記振動トルクとの差が最大となった時点から、前記振動トルクを前記前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと、前記後輪に伝達する後輪用トルクとに分配する手段を含むことを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the torque distribution ratio calculating means has a driving-side vibration torque generated in either the front wheel or the rear wheel larger than the reference torque. In addition, from the time when the difference between the reference torque and the vibration torque becomes maximum, the vibration torque is distributed to the front wheel torque transmitted to the front wheel tire and the rear wheel torque transmitted to the rear wheel. It is characterized by including a means.
請求項1の発明によれば、駆動力源からタイヤに伝達する基準トルクを求め、この基準トルクを境界として交番的に変化する振動トルクを生じさせることにより、タイヤと路面との間における摩擦係数を制御することができる。また、駆動力源から伝動装置を経由してタイヤに伝達される振動トルクが、駆動側と回生側とを交互に行き来する場合は、伝動装置を経由してタイヤに伝達される振動トルクが、駆動側または回生側のいずれか一方に設定されるように、前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと、後輪のタイヤに伝達される後輪用トルクとの分配比を制御する。したがって、伝動装置を経由して振動トルクが伝達されるときに、凹部と凸部との衝突音が生じることを抑制できる。 According to the first aspect of the present invention, the friction coefficient between the tire and the road surface is obtained by obtaining a reference torque transmitted from the driving force source to the tire and generating a vibration torque that alternately changes with the reference torque as a boundary. Can be controlled. In addition, when the vibration torque transmitted from the driving force source to the tire via the transmission device alternates between the drive side and the regeneration side, the vibration torque transmitted to the tire via the transmission device is The distribution ratio between the front wheel torque transmitted to the front wheel tire and the rear wheel torque transmitted to the rear wheel tire is controlled so as to be set to either the drive side or the regeneration side. Therefore, when vibration torque is transmitted via the transmission device, it is possible to suppress the occurrence of collision noise between the concave portion and the convex portion.
請求項2の発明によれば、請求項1の発明と同様の効果を得られる他に、基準トルクの変化量が予め定められた第1所定値未満である場合は、前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと後輪に伝達する後輪用トルクとの分配比を求める。これに対して、基準トルクの変化量が予め定められた第1所定値を越えている場合は、前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと前記後輪に伝達する後輪用トルクとの分配比を求めることを禁止する。したがって、タイヤに振動トルクを伝達すると車体が上下方向に振動することが予測される場合は、タイヤに振動トルクを伝達することが禁止される。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、請求項2の発明と同様の効果を得られる他に、基準トルクの変化量が相対的に大きい場合でも、その変化勾配が緩やかになろうとしている場合は、タイヤに振動トルクを伝達することが許可される。
According to the invention of claim 3, in addition to obtaining the same effect as that of the invention of
請求項4の発明によれば、請求項1の発明と同様の効果を得られる他に、前輪または後輪のいずれか一方で発生する駆動側の振動トルクが、零ニュートンメートルから離れる向きで変化する過程で、振動トルクを前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと、後輪に伝達する後輪用トルクとに分配することも可能である。したがって、他方の車輪に分配される要求トルクが相対的に少ない値から開始されることとなり、駆動力源から他方の車輪にトルクが伝達される経路で、凹部と凸部との噛み合いにより生じる衝撃を相対的に少なくすることができる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、請求項1の発明と同様の効果を得られる他に、前輪または後輪のいずれか一方で発生する駆動側の振動トルクが、基準トルクよりも大きく、かつ、基準トルクと振動トルクとの差が最大となった時点から、振動トルクを前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと、後輪に伝達する後輪用トルクとに分配する。したがって、他方の車輪に分配される要求トルクが、零ニュートンメートルから開始することとなり、駆動力源から他方の車輪にトルクが伝達される経路で、凹部と凸部との噛み合いにより生じる衝撃を最小限とすることができる。
According to the invention of
この発明における駆動力源は、タイヤと動力伝達可能に接続された動力発生装置である。この駆動力源としては、電動モータ、エンジン、油圧モータが挙げられる。電動モータは、電気エネルギを運動エネルギに変換する回転装置であり、電動モータに供給する電力の電流値を制御することにより、電動モータのトルクを制御可能である。電動モータとしては、運動エネルギを電気エネルギに変換する機能を兼備したモータ・ジェネレータを用いることができる。前記エンジンは、燃料を燃焼させた時の熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であり、エンジンとしては内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、LPGエンジンを用いることができる。これらのエンジンは、吸入空気量、燃料噴射量を制御することにより、出力トルクを制御可能である。また、ガソリンエンジンおよびLPGエンジンは、点火時期を制御することにより、出力トルクを制御可能である。油圧モータは、オイルの流体エネルギをロータの運動エネルギに変換する流体機械であり、油圧モータは回転式の油圧モータ、例えば、歯車モータ、ベーンモータ、ねじモータを用いることができる。油圧モータでは、ロータに運動エネルギを与えるオイルの油圧を制御することにより、ロータの出力トルクを制御可能である。 The driving force source in the present invention is a power generation device connected to a tire so as to be able to transmit power. Examples of the driving force source include an electric motor, an engine, and a hydraulic motor. The electric motor is a rotating device that converts electric energy into kinetic energy, and the torque of the electric motor can be controlled by controlling the current value of the electric power supplied to the electric motor. As the electric motor, a motor / generator having a function of converting kinetic energy into electric energy can be used. The engine is a power unit that converts thermal energy when fuel is burned into kinetic energy, and an internal combustion engine such as a gasoline engine, a diesel engine, or an LPG engine can be used as the engine. These engines can control the output torque by controlling the intake air amount and the fuel injection amount. Further, the gasoline engine and the LPG engine can control the output torque by controlling the ignition timing. The hydraulic motor is a fluid machine that converts the fluid energy of oil into the kinetic energy of the rotor, and a rotary hydraulic motor such as a gear motor, a vane motor, or a screw motor can be used as the hydraulic motor. In the hydraulic motor, the output torque of the rotor can be controlled by controlling the oil pressure of oil that gives kinetic energy to the rotor.
この発明の伝動装置は、凹部と凸部との間に、バックラッシ、つまり、円周方向の隙間もしくはガタが不可避的に形成されている。この発明における伝動装置には、歯車同士の噛み合い力によりトルク伝達をおこなう歯車伝動装置が含まれる。この歯車伝動装置を用いた動力伝達装置としては、入力回転数と出力回転数との比を変更可能な変速機、入力回転数と出力回転数との比を変更できない減速機、駆動力源の動力を前輪と後輪とに分配するトランスファ、左右の車輪に回転数差が生じることを許容するデファレンシャルなどが含まれる。上記変速機には、遊星歯車式変速機、選択歯車式変速機、常時噛み合い式変速機などが含まれる。さらに、この発明の伝動装置には、変速機の出力軸と推進軸との連結部分に設けられるスプライン結合、つまり、内歯と外歯との噛み合いによりトルク伝達をおこなう機構も含まれる。この発明における駆動側は、タイヤの回転を促進するトルクを与える領域であり、回生側は、タイヤの回転を阻害するトルク(制動力)をタイヤに与える領域である。 In the transmission device according to the present invention, backlash, that is, a circumferential gap or play is inevitably formed between the concave portion and the convex portion. The transmission device according to the present invention includes a gear transmission that transmits torque by the meshing force between the gears. As a power transmission device using this gear transmission, a transmission that can change the ratio of the input rotation speed and the output rotation speed, a reduction gear that cannot change the ratio of the input rotation speed and the output rotation speed, A transfer that distributes power to the front and rear wheels, a differential that allows a difference in rotational speed between the left and right wheels, and the like are included. Examples of the transmission include a planetary gear type transmission, a selection gear type transmission, a constant mesh transmission, and the like. Further, the transmission device according to the present invention includes a spline coupling provided at a connection portion between the output shaft and the propulsion shaft of the transmission, that is, a mechanism for transmitting torque by meshing the inner teeth with the outer teeth. In the present invention, the drive side is a region that applies torque that promotes rotation of the tire, and the regeneration side is a region that applies torque (braking force) that inhibits rotation of the tire to the tire.
つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図2は、車両2の概略構成を示す平面図である。この車両1は4個の車輪、具体的には、右前輪2および左前輪3および右後輪4および左後輪5を有している。各車輪は、ホイール6にタイヤ7を取り付けて構成されるとともに、そのホイール6の内側に電動モータ8を配置した車輪、つまり、インホイールモータ形式の車輪である。この電動モータ8は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行(駆動)機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備したモータ・ジェネレータである。すなわち、電動モータ8が電動機として動作させることが力行制御であり、電動モータ8を発電機として動作させることが回生制御である。また、電動モータ8からホイール6に至る動力の伝達経路には減速機9が配置されている。この減速機9は、入力回転数よりも出力回転数の方が低回転となる構成であり、減速機9としては、例えば、常時噛み合い式の歯車変速機構を用いることが可能である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the
このように、図2に示された車両1は、各車輪のタイヤ7に伝達するトルクを、独立して制御することの可能な四輪駆動車である。この電動モータ8および減速機9および各車輪は、懸架装置を介して車体により支持されている。この懸架装置は、ショックアブソーバ、スプリングなどを有する公知のものである。さら、車体には電源13が設けられている。この電源13としては、放電および充電をおこなうことの可能な二次電池、例えば、バッテリまたはキャパシタを用いることが可能である。さらに、二次電池に加えて、燃料電池を用いることもできる。この電源13と各電動モータ8とが、インバータ(図示せず)を有する電気回路により接続されている。
As described above, the
また、各車輪に与える制動力を制御する制動装置が設けられている。この制動装置は、ホイール7と一体回転するロータと、このロータを挟み付けるディスクキャリパと、ディスクキャリパを作動させるホイールシリンダ10と、ホイールシリンダ10の油圧を制御するアクチュエータ11とを有している。ホイールシリンダ10は、各車輪毎に設けられており、アクチュエータ11は車体に設けられている。さらに、各車輪、特に前輪の操舵角を制御する操舵装置12が設けられている。この操舵装置12は、室内に設けられたステアリングホイール、車体の下方に設けられたタイロッド、ステアリングホイールの回転操作をタイロッドの動作力に変換するギヤボックスなどを有する公知の構造である。この操舵装置12のステアリングホイールが運転者により操作されると、右前輪2および左前輪3の操舵角が変化し、かつ、右後輪4および左後輪5の操舵角が変化する構成である。つまり、車両1は四輪の操舵角を制御可能である。さらに、制動装置および電動モータ8を制御する電子制御装置14が設けられており、電子制御装置14には、アクセルペダルの操作状態、ブレーキペダルの操作状態、各車輪の操舵角、車両1の重心周りのヨーレート、車速、各車輪の回転数、電動モータ8の回転数およびトルク、各車輪で支持する荷重、各車輪における懸架装置のストロークなどを検出するセンサやスイッチの信号が入力される。この電子制御装置14からは、電動モータ8の回転数およびトルクを制御する振動、ホイールシリンダ10の油圧を制御する信号などが出力される。
A braking device is provided for controlling the braking force applied to each wheel. The braking device includes a rotor that rotates integrally with the
図2に示す車両1は、走行性能を制御する機能として、アンチロックブレーキシステム、トラクションコントロールシステムなどを備えている。これらのシステムは、タイヤ7の摩擦力を最大に発揮させて車体を安定化させるように、タイヤ7の摩擦力を制御するものであり、例えば、コーナリングフォースが充分大きく、かつ、制動力が大きくなるような目標スリップ率を求め、タイヤ7の実際のスリップ率を目標スリップ率に近づけるように、制動装置のホイールシリンダ10の油圧制御、電動モータ8の回転数およびトルクの制御などをおこなうことにより、車両1の操舵性能、動力性能、制動性能、旋回性能などを確保しようとするものである。このような制御をおこなうため電子制御装置14には、タイヤ7のスリップ率と、タイヤ7と路面との間の摩擦係数との関係を表すマップおよびデータが記憶されており、このデータおよびマップに基づいて、ホイールシリンダ10の油圧、および電動モータ8のトルクおよび回転数が制御される。
The
一方、タイヤ7のスリップ率と、タイヤ7と路面との間の摩擦係数との対応関係は、路面条件により異なる。また、タイヤ7に伝達するトルクを変動させる、つまり、トルクに振動を与えることで、タイヤ7と路面との間の摩擦係数を、任意に調整することが可能であることが知られている。具体的にはタイヤ7に与える電動モータ8のトルクを振動させるときに、その振動の振幅、周波数、位相などを制御することにより、タイヤ7と路面との間の摩擦係数を、任意に調整することが知られている。この原理は、再公表特許公報WO−02/000463号公報に記載されている。例えば、タイヤ7に代えてゴムブロックを用いた摩擦モデルは、下記の振動方程式(1)で表すことができる。
この振動方程式1において、Fnは、ゴムブロックが路面に接触する垂直方向の荷重であり、μ・Fnは、一定方向に滑るゴムブロックに作用する摩擦力(μは、路面の摩擦係数)であり、mは、ゴムブロックの質量、kは、ゴムブロックと路面間のバネ定数、cは、ゴムブロックの減衰係数、ω0 は、ゴムブロックの共振周波数である。この振動方程式1を解くことにより、ゴムブロックに微少振動を与えないときの摩擦力と、ゴムブロックに微少振動を与えた場合の摩擦力との比μre1が、次式(2)で求められる。
上記の2つの数式から、制御対象となるタイヤ7の前後方向、具体的には回転方向に振動トルクを与えることにより、タイヤ7と路面との間おける摩擦係数を任意に調整できることが分かる。上記の比μre1は、与える振動トルクの周波数ωに依存し、周波数ωが共振周波数ω0 に近づくほど、比re1の値が小さくなる傾向を示す。また、共振周波数ω0 より高い周波数の振動トルクを周波数変調により与えることで、比re1の値を相対的に大きくすることも可能である。さらに、タイヤ7の回転方向に振動トルクを付与することで、タイヤ7の前後方向における摩擦係数とスリップ率との関係は、スリップ率が増加することにともない摩擦係数が大きくなる傾向になることが知られており、これは、再公表特許公報WO−02/000463号公報にも記載されている。
From the above two formulas, it can be seen that the friction coefficient between the
この実施例では、実際の摩擦係数が、目標摩擦係数となったか否かを推定するため、電子制御装置14には、スリップ率と摩擦係数との関係を示すマップおよびデータが記憶されている。そして、タイヤ7のスリップ率を推定するとともに、マップおよびデータから、実際の摩擦係数を推定可能である。なお、各タイヤ7のスリップ率は、各車輪の回転速度を検知するセンサの信号に基づいて推定可能であり、その推定方法は、特開2002−274356号公報、特開平6−258196号公報などに記載されているように周知であるので、具体的な説明を省略する。このように、タイヤに伝達するトルクを振動させることにより、タイヤと路面との間における前後方向の摩擦係数を調整することが可能である。なお、タイヤに振動トルクを与えた場合と与えない場合とを比較すると、前後方向におけるスリップ率が同じであるとすれば、振動トルクを与えた場合の方が、振動トルクを与えない場合に比べて、タイヤの前後方向の摩擦係数が小さくなることが知られている。また、タイヤに振動トルクを与えた場合と与えない場合とを比較すると、前後方向におけるスリップ率が同じであるとすれば、タイヤに振動トルクを与えた場合の方が、振動トルクを与えない場合に比べて、タイヤの左右方向、つまり幅方向の摩擦係数が大きくなることが知られている。これらの原理は、例えば、再公表特許公報WO−02/000463号公報に記載されている。
In this embodiment, in order to estimate whether or not the actual friction coefficient has reached the target friction coefficient, the
ところで、図2のパワートレーンでは、電動モータ8からタイヤ7に至る動力伝達経路に減速機9が配置されている。この減速機9は、歯車同士の噛み合い部分にバックラッシが形成されている。このため、電動モータ8からタイヤ7に伝達されるトルクが振動して、電動モータ8のトルクが駆動側と回生側との間を行き来すると、歯車同士の噛み合い部分で歯と歯が衝突して衝撃音が発生する可能性があった。ここで、駆動側とは、電動モータ8が力行制御されることを意味し、回生側とは電動モータ8が回生制御されることを意味する。
By the way, in the power train of FIG. 2, a
(第1制御例)
そこで、この実施例では、電動モータ8からタイヤ7に伝達されるトルクに振動を与えるときに、歯車同士の噛み合い部分で歯と歯が衝突して衝撃音が発生することを抑制するために、図1のフローチャートを実行する。図1のフローチャートは、車両1の走行中に、タイヤ7に伝達するトルクを振動させる例である。まず、車速およびアクセル開度をパラメータとして要求駆動力を求め、その要求駆動力に基づいて、電動モータ8から出力する基準トルクを求める(ステップS1)。このステップS1の処理をおこなうため、基準トルクを求めるためのデータおよびマップが、電子制御装置14に記憶されている。また、車両1は四輪駆動車であるため、前輪および後輪の全てのタイヤ7について、基準トルクが求められる。
(First control example)
Therefore, in this embodiment, when vibration is applied to the torque transmitted from the
また、このステップS1では、前輪のタイヤ7に伝達する前輪用要求トルクと、後輪のタイヤに伝達する後輪用要求トルクとの分配比を等分にする制御、または、前輪と後輪との間における支持荷重の分配比に基づいて、前輪のタイヤ7に伝達する前輪用要求トルクと、後輪のタイヤに伝達する後輪用要求トルクとの分配比を決定する制御をおこなうことが可能である。ここでは、前輪のタイヤ7に伝達する前輪用要求トルクと、後輪のタイヤ7に伝達する後輪用要求トルクとの分配比を等分にする場合を例として、以下の制御を説明する。なお、前記基準トルクとは、前輪のタイヤ7に伝達する前輪用要求トルクと、後輪のタイヤに伝達する後輪用要求トルクとの分配比が等分であるときの要求トルクである。
Further, in this step S1, control for dividing the distribution ratio between the required torque for the front wheel transmitted to the
このステップS1についで、各タイヤ7に伝達するトルクの振動を開始する条件が成立しているか否かが判断される(ステップS2)。例えば、タイヤ7と路面との間の摩擦係数を調整するために、トルク振動を開始するか否かを、ドライバーの意思により選択するスイッチが設けられていれば、そのスイッチの操作状態に基づいて、ステップS2の判断をおこなうことができる。このステップS2で否定的に判断された場合は、各タイヤ7に伝達するトルクを振動させることなく、スタートに戻る。
Following this step S1, it is determined whether or not a condition for starting vibration of torque transmitted to each
これに対して、ステップS2で肯定的に判断された場合は、各車輪のタイヤ7毎に、基準トルクT0に基づいて振動トルクのゲイン(振幅)Tおよび振動トルクの周波数Fを求める(ステップS3)。このステップS3の処理を図3の波形図により説明する。この図3は基準トルクT0と振動トルクとの関係を示す波形図である。図3においては、縦軸がトルクであり、横軸が時間である。図3のように、基準トルクに所定トルクを加算し、かつ、基準トルクから所定トルクを減算して、基準トルクを境界として上下に変動するトルク、つまり、振動トルクが求められる。このように、振動トルクは、基準トルクを境界として、基準トルクよりも高い位相と、基準トルクよりも低い位相との間を、所定の周期で交互に行き来する。つまり、振動トルクは基準トルクを境界として交番的に変化する。基準トルクT0は零Nmとの差で表され、この基準トルクT0と振動トルクとの差(最大差)が、ゲイン(振幅)Tであり、単位時間あたりにおける振動周期の回数が周波数である。
On the other hand, when a positive determination is made in step S2, the gain (amplitude) T of the vibration torque and the frequency F of the vibration torque are obtained for each
この振動周期は、基準トルクを開始点として、その基準トルクよりも高くなり、ついで、基準トルクを経由して、基準トルクよりも低くなり、その後、基準トルクに戻るまでの時間である。この実施例では、車速と摩擦係数との対応関係を示すデータおよびマップが電子制御装置14に記憶されており、車速から目標摩擦係数が求められる。ついで、その目標摩擦係数毎に、ゲインTおよび周波数を決定したマップおよびデータが、電子制御装置14に記憶されており、ステップS3では、このマップおよびデータを用いて、ゲインTおよび周波数が求められる。なお、振動トルクは次式により求められる。
振動トルク=T0+Tsinωt
ここで、ωはタイヤの角速度であり、tは時間である。
This vibration period is the time from the reference torque as a starting point, which becomes higher than the reference torque, then becomes lower than the reference torque via the reference torque, and thereafter returns to the reference torque. In this embodiment, data and a map indicating the correspondence between the vehicle speed and the friction coefficient are stored in the
Vibration torque = T0 + Tsinωt
Here, ω is the angular velocity of the tire, and t is time.
このステップS3についで、各電動モータ8で振動トルクを発生すると、各減速機9を構成する歯車同士の噛み合い部分で歯当たりが生じるか否かが判断される(ステップS4)。このステップS4の判断例を、図4および図5の波形図により説明する。図4および図5において、縦軸がトルクであり、横軸が時間である。この図4の波形図は、4個の車輪の全てについて基準トルクT0が駆動側に設定されている例である。この図4の波形図に示すように、基準トルクT0から求められる振動トルクが、駆動側と回生側とを交互に行き来する場合は、各減速機9を構成する歯車同士の噛み合い部分で歯当たりが生じるため、ステップS4で肯定的に判断される。一方、図5の波形図は、4個の車輪の全てについて基準トルクT0が回生側に設定されている例である。図5の波形図のように、基準トルクT0から求められる振動トルクが、駆動側と回生側とを交互に行き来する場合は、各減速機9を構成する歯車同士の噛み合い部分で歯当たりが生じるため、ステップS4で肯定的に判断される。
Following this step S3, when vibration torque is generated by each
このようにステップS4で肯定的に判断された場合は、前輪のタイヤ7に伝達する要求トルクと、後輪のタイヤ7に伝達する要求トルクとの分配比を変更し(ステップS5)、スタートに戻る。このステップS5の処理を、図6および図7の波形図により説明する。図6および図7において、縦軸がトルクであり、横軸が時間である。図6は、図4のように基準トルクが駆動側にある場合に、トルク分配比を変更する例である。この図6では、前輪用要求トルクは駆動側に設定され、後輪用要求トルクは回生側に設定されている。また、前輪用要求トルクに対応する振動トルクは駆動側に設定され、後輪用要求トルクに対応する振動トルクは回生側に設定されている。例えば、
前輪用要求トルク=T+2T0
後輪用要求トルク=T
に設定されている。
When the determination in step S4 is affirmative in this way, the distribution ratio between the required torque transmitted to the
Required torque for front wheels = T + 2T0
Required torque for rear wheel = T
Is set to
図7は、図5のように基準トルクが回生側にある場合について、トルク分配比を変更する例である。この図7では、前輪用要求トルクは駆動側に設定され、後輪用要求トルクは回生側に設定されている。また、前輪用要求トルクに対応する振動トルクは駆動側に設定され、後輪用要求トルクに対応する振動トルクは回生側に設定されている。例えば、
前輪用要求トルク=T
後輪用要求トルク=−(T−2T0)
に設定されている。
FIG. 7 is an example of changing the torque distribution ratio when the reference torque is on the regeneration side as shown in FIG. In FIG. 7, the front wheel required torque is set on the drive side, and the rear wheel required torque is set on the regeneration side. Further, the vibration torque corresponding to the front wheel required torque is set on the driving side, and the vibration torque corresponding to the rear wheel required torque is set on the regeneration side. For example,
Required torque for front wheels = T
Required torque for rear wheel =-(T-2T0)
Is set to
このように、ステップS1では前輪用要求トルクと後輪用要求トルクとが均等に設定されていたが、ステップS5では不均等になっている。なお、車両1の全体としての駆動力は、ステップS1の場合とステップS5の場合とが、共に同じになるように、前輪用要求トルクおよび後輪用要求トルクが決定される。一方、ステップS4の判断時点で、4個の車輪の基準トルクが全て駆動側にあり、かつ、振動トルクが駆動側にある場合は、ステップS4で否定的に判断されてスタートに戻る。また、ステップS4の判断時点で、4個の車輪の基準トルクが全て回生側にあり、かつ、振動トルクが回生側にある場合も、ステップS4で否定的に判断されてスタートに戻る。つまり、ステップS4で否定的に判断された場合は、ステップS3で求められた振動トルクが、各タイヤ7に伝達される。
As described above, the required torque for the front wheels and the required torque for the rear wheels are set to be equal in step S1, but are not uniform in step S5. It should be noted that the front wheel required torque and the rear wheel required torque are determined so that the driving force of the
上記のように図1の制御を実行すれば、各タイヤ7の摩擦係数を調整するために、電動モータ8から振動トルクを出力するときに、減速機9で歯打ち音が生じることを抑制できる。また、ステップS1で求めた各基準トルクと、ステップS5で求めた各要求トルクとは異なるが、ステップS3で用いる振動ゲインと、ステップS5で用いる振動ゲインとが同じであるため、ステップS3の時点で要求されている車両の走行特性は確保される。また、図6の波形図に示すように、後輪の振動トルクの絶対値の最小部分を、零Nmに可能な限り近くするか、または零Nmに設定することで、後輪の電動モータ8の回生によるエネルギ損失を、最低限にすることができる。一方、図7の波形図に示すように、前輪の振動トルクの絶対値の最小部分を、零Nmに可能な限り近くするか、または零Nmに設定することで、後輪の電動モータ8の回生によるエネルギ損失を、最低限にすることができる。
If the control of FIG. 1 is performed as described above, it is possible to suppress the occurrence of rattling noise in the
つぎに、図1の制御の一部を変更する例を説明する。例えば、図4の波形図のように、基準トルクT0が駆動側にあり、かつ振動トルクが、駆動側および回生側に跨っていることにより、ステップS4で肯定判断された場合に、ステップS5では、後輪用要求トルクを駆動側に設定し、かつ、その振動トルクを駆動側のみに設定するとともに、前輪用要求トルクを回生側に設定し、かつ、その振動トルクを回生側のみに設定するように、前輪用要求トルクと、後輪用要求トルクとの分配比を変更することも可能である。 Next, an example in which part of the control in FIG. 1 is changed will be described. For example, as shown in the waveform diagram of FIG. 4, when the reference torque T0 is on the driving side and the vibration torque is straddling the driving side and the regeneration side, an affirmative determination is made in step S4. The rear wheel required torque is set on the drive side, the vibration torque is set only on the drive side, the front wheel required torque is set on the regeneration side, and the vibration torque is set only on the regeneration side. As described above, it is also possible to change the distribution ratio between the required torque for the front wheels and the required torque for the rear wheels.
また、図5の波形図のように、基準トルクT0が回生側にあり、かつ振動トルクが、駆動側および回生側に跨っていることにより、ステップS4で肯定判断された場合に、ステップS5では、後輪用要求トルクを駆動側に設定し、かつ、その振動トルクを駆動側のみに設定するとともに、前輪用要求トルクを回生側に設定し、かつ、その振動トルクを回生側のみに設定するように、前輪用要求トルクと、後輪用要求トルクとの分配比を変更することも可能である。 Further, as shown in the waveform diagram of FIG. 5, when the reference torque T0 is on the regeneration side and the vibration torque is straddling the drive side and the regeneration side, an affirmative determination is made in step S4. The rear wheel required torque is set on the drive side, the vibration torque is set only on the drive side, the front wheel required torque is set on the regeneration side, and the vibration torque is set only on the regeneration side. As described above, it is also possible to change the distribution ratio between the required torque for the front wheels and the required torque for the rear wheels.
さらに、図2に示されたパワートレーンでは、電動モータ8から前輪に至る動力伝達経路、および電動モータ8から後輪に至る動力伝達経路の両方に、減速機9が設けられているが、前輪または後輪のうちのいずれか一方では、歯当たりが生じる伝動装置が設けられていない場合は、その振動トルクが駆動側および回生側に跨ったとしても、歯当たりが生じない。このためステップS5で前輪用要求トルクと後輪用要求トルクとの分配比を変更する際に、歯当たりが生じる伝動装置が設けられていない車輪では、振動トルクが回生側および駆動側に跨るような、トルク分配比とすることもできる。また、車体に搭載された電動モータのトルクが、伝動装置を経由して前輪および後輪の両方に伝達される構成の四輪駆動車において、図1の制御を実行することも可能である。
Further, in the power train shown in FIG. 2, the
この第1制御例は、請求項1に対応するものであり、図1に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップS4が、この発明の判断手段に相当し、ステップS5が、この発明のトルク分配比算出手段に相当する。また、図2に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、タイヤ7が、この発明のタイヤに相当し、電動モータ8が、この発明の駆動力源に相当し、減速機9が、この発明の伝動装置に相当する。
This first control example corresponds to claim 1, and the correspondence between the functional means shown in FIG. 1 and the configuration of the present invention will be described. Step S4 is the determination means of the present invention. Correspondingly, step S5 corresponds to the torque distribution ratio calculating means of the present invention. Further, the correspondence between the configuration shown in FIG. 2 and the configuration of the present invention will be described. The
(第2制御例)
つぎに、図2の車両で実行可能な第2制御例を説明する。この第2制御例は請求項2および3に対応する。前述の基準トルクの変化例を図8に示す。この図8では、時刻t1以降で基準トルクが駆動側で低下し、時刻t3以降は基準トルクが駆動側から回生側に切り替わっている。その後、基準トルクが回生側で増加し、さらに、時刻t5以降は基準トルクが回生側で減少している。ついで、基本トルクが回生側から駆動側に切り替わり、時刻t6以降は、基準トルクが駆動側で再度減少している。まず、時刻t1から時刻t5の間における前輪用要求トルクの変化を、図9のタイムチャートにより説明する。図8のように、時刻t1から時刻t2の間は基準トルクT0がT以上であり、その基準トルクT0から求められる振動トルクが駆動側にあり、零Nmを跨がないため、図9に示すように、
前輪用要求トルク>T
になっている。また、図8に示すように基準トルクが駆動側で減少しているため、図9に示す前輪用要求トルクも駆動側で減少している。
(Second control example)
Next, a second control example that can be executed by the vehicle of FIG. 2 will be described. This second control example corresponds to
Required torque for front wheels> T
It has become. Further, since the reference torque is reduced on the drive side as shown in FIG. 8, the front wheel required torque shown in FIG. 9 is also reduced on the drive side.
そして、図8のように、時刻t2以降で基準トルクT0がT未満、かつ、零Nmを越える値になると、基準トルクT0から求められる振動トルクが零Nmを跨ぐため、前述のように、前輪用要求トルクと後輪用要求トルクとの分配比とが変更されて、図9に示すように、
前輪用要求トルク=T+2T0
まで上昇される。その後、図8に示す基準トルクT0が駆動側で低下するため、図9に示す前輪用要求トルクも駆動側で低下する。そして、図8のように、時刻t3で基準トルクT0が駆動側から回生側に切り替わると、振動トルクが零Nmを跨ぐことを防止するために、図9に示すように、
前輪用要求トルク=T
に固定される。さらに、図8に示すように基準トルクT0が回生側で増加しており、時刻t4以降は基準トルクT0が−T以上になり、その基準トルクT0から振動トルクを求めても零Nmを跨がないため、図9のように、時刻t4以降は基準トルクT0が前輪用要求トルクとなっている。
As shown in FIG. 8, when the reference torque T0 is less than T and exceeds zero Nm after time t2, the vibration torque obtained from the reference torque T0 crosses zero Nm. As shown in FIG. 9, the distribution ratio between the required torque for the vehicle and the required torque for the rear wheel is changed.
Required torque for front wheels = T + 2T0
Is raised to. Thereafter, since the reference torque T0 shown in FIG. 8 decreases on the driving side, the front wheel required torque shown in FIG. 9 also decreases on the driving side. Then, as shown in FIG. 8, when the reference torque T0 is switched from the drive side to the regeneration side at time t3 as shown in FIG. 8, in order to prevent the vibration torque from crossing zero Nm, as shown in FIG.
Required torque for front wheels = T
Fixed to. Further, as shown in FIG. 8, the reference torque T0 increases on the regeneration side, and after time t4, the reference torque T0 becomes -T or more, and even if the vibration torque is obtained from the reference torque T0, it exceeds zero Nm. Therefore, as shown in FIG. 9, the reference torque T0 is the required torque for the front wheels after time t4.
このように、基準トルクT0の変化量が相対的に大きくなると、図9に示すように、
前輪用要求トルク=T
から
前輪用要求トルク=−T
に急激に変化する可能性がある。このように、前輪用要求トルクが急激に変化すると、そのトルク変動が懸架装置を経由して車体に伝達されて車体が上下方向に振動して、乗員が違和感を持つ可能性がある。
Thus, when the amount of change in the reference torque T0 is relatively large, as shown in FIG.
Required torque for front wheels = T
To front wheel required torque = -T
May change rapidly. In this way, when the required torque for the front wheels changes abruptly, the torque fluctuation is transmitted to the vehicle body via the suspension device, and the vehicle body vibrates in the vertical direction, so that the occupant may feel uncomfortable.
このような不具合を未然に防止するため第2制御例では、タイヤに振動トルクを伝達することを禁止する条件および許可する条件を規定している。より具体的には、第2制御例は、前記の第1制御例を禁止する条件および許可する条件を具体的に提供するサブルーチンであり、この第2制御例を図10のフローチャートにより説明する。図10のフローチャートがスタートされると、まず、タイヤに振動トルクを伝達する要求があるか否かが判断される(ステップS2)。このステップS2の判断は、図1のステップS2の判断と同じである。このステップS2で否定的に判断された場合は、スタートに戻る。これに対して、ステップS2で肯定的に判断された場合は、図8に示された基準トルクT0が、駆動側で、T未満であり、かつ、零Nmを越えているか否かが判断される(ステップS11)。 In order to prevent such a problem, in the second control example, conditions for prohibiting transmission of vibration torque to the tire and conditions for permitting are defined. More specifically, the second control example is a subroutine that specifically provides conditions for prohibiting and permitting the first control example, and the second control example will be described with reference to the flowchart of FIG. When the flowchart of FIG. 10 is started, it is first determined whether or not there is a request to transmit vibration torque to the tire (step S2). The determination in step S2 is the same as the determination in step S2 in FIG. If a negative determination is made in step S2, the process returns to the start. On the other hand, when a positive determination is made in step S2, it is determined whether or not the reference torque T0 shown in FIG. 8 is less than T and exceeds zero Nm on the drive side. (Step S11).
このステップS11で肯定的に判断された場合は、基準トルクの微分値の絶対値T0′が予め定められた第1所定値(閾値)α未満であるか否かが判断される(ステップS12)。このステップS12は、基準トルクの変化量が相対的に小さいか否かを判断するステップである。このステップS12で肯定的に判断された場合は、前述した不具合が生じる可能性がないため、図6に基づいて説明した処理をおこない(ステップS13)、スタートに戻る。つまり、ステップS13では、
前輪用要求トルク=T+2T0
後輪用要求トルク=−T
ゲイン=T
として各タイヤ7の振動トルクを求める。
If the determination in step S11 is affirmative, it is determined whether or not the absolute value T0 ′ of the differential value of the reference torque is less than a predetermined first predetermined value (threshold value) α (step S12). . This step S12 is a step of determining whether or not the amount of change in the reference torque is relatively small. If the determination in step S12 is affirmative, there is no possibility of the above-described problem occurring, so the processing described based on FIG. 6 is performed (step S13), and the process returns to the start. That is, in step S13,
Required torque for front wheels = T + 2T0
Required torque for rear wheel = -T
Gain = T
As a result, the vibration torque of each
一方、前記ステップS12で否定的に判断された場合、つまり、基準トルクT0の変化量が相対的に大きい場合は、基準トルクの2階(2回)微分値T0″が、予め定められた第2所定値(閾値)βを越えているか否かが判断される(ステップS14)。このステップS14は、基準トルクの変化量の勾配が、相対的に緩やかになろうとしているか、または、現状維持か、さらに、相対的に急激になろうとしているかを判断するステップである。このステップS14で肯定的に判断されるということは、基準トルクの変化勾配が相対的に緩やかになりつつある(なまり始めている)ことになる。そこで、ステップS14で肯定的に判断された場合は、ステップS13に進む。これに対して、ステップS14で否定的に判断された場合は、基準トルクの変化勾配が現状維持か、あるいは、さらに急激になろうとしていると考えられるため、タイヤ7に振動トルクを伝達する制御を禁止し(ステップS15)、スタートに戻る。つまり、ステップS15に進んだ場合は、図6に基づいて説明した制御が禁止される。
On the other hand, when a negative determination is made in step S12, that is, when the amount of change in the reference torque T0 is relatively large, a second-order (twice) differential value T0 ″ of the reference torque is determined in advance. 2. It is determined whether or not a predetermined value (threshold value) β is exceeded (step S14), where the gradient of the change amount of the reference torque is going to be relatively gentle or the current state is maintained. Further, it is a step of determining whether or not it is going to be relatively abrupt.Affirmative determination in step S14 means that the gradient of change in the reference torque is becoming relatively gentle (rounding). Therefore, if the determination in step S14 is affirmative, the process proceeds to step S13, whereas if the determination in step S14 is negative, the reference is made. Since the change gradient of the torque is assumed to be maintained or to be abrupt, control for transmitting the vibration torque to the
ところで、前記ステップS11で否定的に判断された場合は、図8において基準トルクT0が、回生側で零Nmと−Tとの間にあるか否かが判断される(ステップS16)。このステップS16で否定的に判断されるということは、例えば、図8の時刻t4ないし時刻t5の基準トルクT0であり、その基準トルクに基づいて振動トルクを求めても、その振動トルクが零Nmを跨ぐことはないため、スタートに戻る。これに対して、ステップS16で肯定的に判断された場合は、基準トルクの微分値の絶対値T0′が、予め定められた第1所定値(閾値)α未満であるか否かが判断される(ステップS17)。このステップS17の判断の意味は、ステップS12と同じであり、ステップS17の判断は回生側についておこなっている。このステップS17で肯定的に判断された場合は、基準トルクの変化量が相対的に小さいため、図7に基づいて説明した制御を実行してタイヤに振動トルクを伝達し(ステップS18)、スタートに戻る。つまり、ステップS18では、
前輪用要求トルク=T
後輪用要求トルク=−(T−2T0)
ゲイン=T
として各タイヤ7の振動トルクを求める。
If a negative determination is made in step S11, it is determined in FIG. 8 whether or not the reference torque T0 is between zero Nm and -T on the regeneration side (step S16). The negative determination in step S16 is, for example, the reference torque T0 from time t4 to time t5 in FIG. 8, and even if the vibration torque is obtained based on the reference torque, the vibration torque is zero Nm. Since it doesn't straddle, return to the start. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S16, it is determined whether or not the absolute value T0 ′ of the differential value of the reference torque is less than a predetermined first predetermined value (threshold value) α. (Step S17). The meaning of the determination in step S17 is the same as that in step S12, and the determination in step S17 is performed on the regeneration side. If the determination in step S17 is affirmative, the amount of change in the reference torque is relatively small, so the control described with reference to FIG. 7 is executed to transmit the vibration torque to the tire (step S18), and start. Return to. That is, in step S18,
Required torque for front wheels = T
Required torque for rear wheel =-(T-2T0)
Gain = T
As a result, the vibration torque of each
一方、前記ステップS17で否定的に判断されるということは、基準トルク変化量が相対的に大きいため、基準トルクの2階微分値T0″が、予め定められた第2所定値(閾値)−β未満であるか否かが判断される(ステップS19)。このステップS19で肯定的に判断されるということは、基準トルクの変化勾配が相対的に緩やかになりつつある(なまり始める)ことになる。そこで、ステップS19で肯定的に判断された場合は、ステップS18に進む。これに対して、ステップS19で否定的に判断された場合は、基準トルクの変化勾配が一層急になるか、または現状維持であると考えられるため、ステップS15に進む。つまり、ステップS19からステップS15に進んだ場合は、図7に基づいて説明した制御が禁止される。 On the other hand, the negative determination in step S17 means that the second-order differential value T0 ″ of the reference torque is a predetermined second predetermined value (threshold value) − because the reference torque change amount is relatively large. It is determined whether or not it is less than β (step S 19) Affirmative determination in step S 19 means that the change gradient of the reference torque is becoming relatively gentle (becomes rounded). Therefore, if a positive determination is made in step S19, the process proceeds to step S18, whereas if a negative determination is made in step S19, the reference torque change gradient becomes steeper, Alternatively, since the current state is considered to be maintained, the process proceeds to step S15, that is, when the process proceeds from step S19 to step S15, the control described with reference to FIG.
ここで、図8のタイムチャートと図10のフローチャートとの関係を説明すると、図8の点Aから点Bに至る途中では、ステップS11で肯定的に判断される。また、図の点Bから点Cの間では、ステップS12,S14,S15のルーチンで進む。これに対して、図8の点Dでは、基準トルクの変化量が相対的に大きいため、ステップS12で否定的に判断され、タイヤに振動トルクを与えることが禁止される。その後に基準トルクの勾配が緩やかになっているため、例えば領域Eでは、ステップS19からステップS18に進む。つまり、タイヤに振動トルクを与える制御が許可、より具体的には再開される。なお、基準トルクが回生側から駆動側に変化する過程で、その変化量が急激であり、かつ、一層急激になる場合の例、および基準トルクが回生側から駆動側に変化する過程で、その変化量が急激であり、かつ、勾配がその後に緩やかになる(なまり始める)場合の例は、特に説明していないが、基本的な原理は、基準トルクが駆動側から回生側に変化する場合と同じである。 Here, the relationship between the time chart of FIG. 8 and the flowchart of FIG. 10 will be described. On the way from point A to point B in FIG. 8, a positive determination is made in step S11. Further, the process proceeds from step B to point C in the routine of steps S12, S14, and S15. On the other hand, at point D in FIG. 8, since the amount of change in the reference torque is relatively large, a negative determination is made in step S12, and the application of vibration torque to the tire is prohibited. After that, since the gradient of the reference torque becomes gentle, for example, in the region E, the process proceeds from step S19 to step S18. That is, the control to give the vibration torque to the tire is permitted, more specifically, is resumed. In the process where the reference torque changes from the regeneration side to the drive side, the amount of change is abrupt and more abrupt, and in the process where the reference torque changes from the regeneration side to the drive side, An example of a case where the amount of change is abrupt and the gradient becomes gentle thereafter (starts to round) is not particularly explained, but the basic principle is that the reference torque changes from the drive side to the regeneration side Is the same.
また、この第2制御例において、第1所定値αは、基準トルクの変化量が相対的に小さいか否かを判断するための閾値である。これに対して、第2所定値βは、基準トルクの変化勾配が、緩やかになろうとしているのか、さらに急激になろうとしているのか、あるいは、現状維持なのかを判断する閾値である。つまり、第1所定値αと第2所定値βとは、技術的意義が異なり、相対的な大小関係は存在しない。なお、図10の各判断ステップで用いる所定値は、予め実験またはシミュレーションにより求めて電子制御装置14に記憶されている。
In the second control example, the first predetermined value α is a threshold value for determining whether or not the change amount of the reference torque is relatively small. On the other hand, the second predetermined value β is a threshold value for determining whether the change gradient of the reference torque is going to be gentle, more abrupt, or the current state is maintained. That is, the first predetermined value α and the second predetermined value β are technically different and have no relative magnitude relationship. Note that the predetermined value used in each determination step of FIG. 10 is obtained in advance by experiment or simulation and stored in the
このように、第2制御例においては、基準トルクの変化量が相対的に大きいか小さいかに基づいて、振動トルクをタイヤに伝達する制御を禁止するか、または許可するかを判断している。さらに具体的には、基準トルクの変化勾配が、緩やかになろうとしているのか、さらに急激になろうとしているのか、あるいは、現状維持なのかを判断し、その判断結果に基づいて、振動トルクをタイヤに伝達する制御を禁止するか、または許可するかを判断している。したがって、第2制御例によれば、タイヤに振動トルクを伝達した場合に、懸架装置を介して車体が振動し、乗員が違和感を持つことを回避できる。ここで、図10に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップS12,S16が、この発明の変化量判断手段に相当し、ステップS13,S14,S15,S17,S18,S19が、この発明のトルク分配比算出手段に相当する。 As described above, in the second control example, it is determined whether to prohibit or permit the control of transmitting the vibration torque to the tire based on whether the change amount of the reference torque is relatively large or small. . More specifically, it is determined whether the gradient of change in the reference torque is going to be gentle, more abrupt, or the current situation is maintained, and the vibration torque is calculated based on the determination result. It is judged whether the control to be transmitted to the tire is prohibited or permitted. Therefore, according to the second control example, when vibration torque is transmitted to the tire, it can be avoided that the vehicle body vibrates via the suspension device and the passenger feels uncomfortable. Here, the correspondence between the functional means shown in FIG. 10 and the configuration of the present invention will be described. Steps S12 and S16 correspond to change amount determining means of the present invention, and steps S13, S14, S15, S17, S18, and S19 correspond to the torque distribution ratio calculation means of the present invention.
(第3制御例)
つぎに、第1制御例で説明した図1のフローチャートにおいて、ステップS5でおこなうことの可能な他の制御例を説明する。例えば、図11に示すように、前輪に駆動側の振動トルクを与え、後輪に振動トルクを与えていない(零[Nm])とともに、その振動トルクが、零ニュートンメートルに近づく過程または、最も零ニュートンメートルに近いときに、図1のステップS4で歯当たりが生じると判定されて、ステップS5で、前輪に与えられる振動トルクを駆動側で増加し、かつ、後輪に回生側の振動トルクを与えることを想定する。このような制御をおこなうと、後輪用の減速機8の歯車同士の噛み合い部分では、後輪に回生側の振動トルクが与えられた時点で、駆動側の歯車の歯面が被駆動側の歯面に衝突して振動が発生する。このとき、駆動側の歯車の歯面の加速度を考慮すると、歯車同士の衝突により生じる振動は、
T/I=d(dθ/dt)dt
として求めることが可能である。ここで、Tは歯車に加わるトルクであり、Iはギヤイナーシャモーメントであり、θはギヤの回転角度である。そして、回生側の振動トルクX(Nm)の絶対値の大きさにより加速度が決まる。つまり、回生側の振動トルクX[Nm]の絶対値の大きさが相対的に大きくなるほど、加速度が相対的に大きくなり、歯車同士の衝突による振動が相対的に大きくなる。
(Third control example)
Next, another control example that can be performed in step S5 in the flowchart of FIG. 1 described in the first control example will be described. For example, as shown in FIG. 11, the vibration torque on the driving side is applied to the front wheels and the vibration torque is not applied to the rear wheels (zero [Nm]), and the vibration torque approaches the zero Newton meter or When it is close to zero Newton meter, it is determined in step S4 of FIG. 1 that tooth contact occurs. In step S5, the vibration torque applied to the front wheel is increased on the driving side, and the vibration torque on the regeneration side is increased on the rear wheel. Is assumed to be given. When such control is performed, at the meshing portion between the gears of the
T / I = d (dθ / dt) dt
Can be obtained as Here, T is a torque applied to the gear, I is a gear inertia moment, and θ is a rotation angle of the gear. The acceleration is determined by the magnitude of the absolute value of the vibration torque X (Nm) on the regeneration side. That is, as the magnitude of the absolute value of the vibration torque X [Nm] on the regeneration side becomes relatively large, the acceleration becomes relatively large and the vibration due to the collision between the gears becomes relatively large.
この第3制御例は、前輪および後輪に伝達するトルクの分配比が変更されて、振動トルクを与えられていなかった車輪に、零Nmを越える振動トルクが与えられて、その車輪に連結された変速機の歯車同士が衝突することを抑制することを目的としておこなわれるものである。この第3制御例を図12のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、便宜上、前輪で駆動側に基準トルクが設定され、後輪のトルクが零[Nm]に設定されている場合の例を説明する。まず、ステップS2の判断がおこなわれる。このステップS2の判断は、図1におけるステップS2の判断と同じである。 In the third control example, the distribution ratio of the torque transmitted to the front wheels and the rear wheels is changed, and a vibration torque exceeding zero Nm is applied to a wheel that has not been given a vibration torque, and is connected to the wheel. This is done for the purpose of preventing the gears of the transmission from colliding with each other. This third control example will be described based on the flowchart of FIG. Here, for the sake of convenience, an example will be described in which the reference torque is set on the drive side of the front wheels and the torque of the rear wheels is set to zero [Nm]. First, the determination in step S2 is made. The determination in step S2 is the same as the determination in step S2 in FIG.
このステップS2で否定的に判断された場合はリターンし、ステップS2で肯定的に判断された場合は、駆動側で減少する基準トルクT0が、所定値T2未満になったか否かが判断される(ステップS21)。ここで、所定値T2は、駆動側トルクの値であり、図3および図4で説明したゲインTと同じ大きさであり、零[Nm]を基準とする値である。前記のように、振動トルクは基準トルクを境界として交番的に変化するのであるから、基準トルクが、振動トルクのゲインTと同じ大きさの所定値T2未満になれば、振動トルクが零[Nm]以下になることを予測できるため、その所定値T2をステップS21の判断に用いているのである。 If a negative determination is made in step S2, the process returns. If a positive determination is made in step S2, it is determined whether or not the reference torque T0 decreasing on the drive side has become less than a predetermined value T2. (Step S21). Here, the predetermined value T2 is a value of the driving side torque, is the same magnitude as the gain T described in FIGS. 3 and 4, and is a value based on zero [Nm]. As described above, since the vibration torque changes alternately with the reference torque as a boundary, when the reference torque becomes less than the predetermined value T2 having the same magnitude as the gain T of the vibration torque, the vibration torque is zero [Nm Since it can be predicted that the following will occur, the predetermined value T2 is used for the determination in step S21.
このステップS21で否定的に判断された場合は、前輪に伝達される振動トルクが駆動側にのみ発生するためリターンする。これに対して、ステップS21で肯定的に判断された場合は、そのまま前輪に振動トルクを与えると、その振動トルクが駆動側と回生側とを交互に行き来して、前輪に連結された減速機の歯車同士の噛み合い部分で衝突が生じる可能性がある。そこで、振動トルク(T0+Tsinωt)が、駆動側で零[Nm]を越えているか否かが判断される(ステップS22)。このステップS22で肯定的に判断された場合は、所定のタイミングで、振動トルクを、前輪タイヤに伝達する要求トルクと、後輪のタイヤに伝達する要求トルクとに分配する制御をおこない(ステップS23)、リターンする。このステップS23では、前輪の振動トルクが駆動側にのみ発生し、後輪の振動トルクが回生側でのみ発生するように、トルクの分配比が決定される。また、後輪の振動トルクが、零[Nm]を開始点として回生側へ向けて徐々に増加するように、前輪に伝達する前輪用要求トルクと、後輪に伝達する後輪用要求トルクとの分配を開始するタイミングを決定する。 If a negative determination is made in step S21, the process returns because the vibration torque transmitted to the front wheels is generated only on the drive side. On the other hand, if the determination in step S21 is affirmative, if vibration torque is applied to the front wheels as they are, the vibration torque alternately moves between the drive side and the regeneration side, and the reduction gear connected to the front wheels. There is a possibility that a collision will occur at the meshing portion of the gears. Therefore, it is determined whether or not the vibration torque (T0 + Tsinωt) exceeds zero [Nm] on the drive side (step S22). If the determination in step S22 is affirmative, control is performed to distribute the vibration torque to the required torque transmitted to the front tire and the required torque transmitted to the rear tire at a predetermined timing (step S23). ), Return. In step S23, the torque distribution ratio is determined so that the vibration torque of the front wheels is generated only on the drive side and the vibration torque of the rear wheels is generated only on the regeneration side. Further, the required torque for the front wheels transmitted to the front wheels and the required torque for the rear wheels transmitted to the rear wheels so that the vibration torque of the rear wheels gradually increases toward the regeneration side starting from zero [Nm]. The timing for starting the distribution is determined.
このステップS23の処理をより具体的に説明する。前述のように、後輪に回生側のトルクを伝達する開始時点で、零[Nm]を越える絶対値で回生トルクが与えられると、その後輪に連結された減速機9の歯車同士の噛み合い部分で衝突が生じる。例えば、図13に示すように、前輪に与えられている基準トルクT0が、駆動側で徐々に減少しているとき、前輪に与えられる振動トルクが基準トルクよりも大きく、かつ、振動トルクが、基準トルクT0とゲインTとの和と一致した時刻t1から、振動トルクを図14に示すように基準トルクT0を前輪用要求トルクと後輪用要求トルクとに分配する制御を開始すると、後輪の振動トルクが零[Nm]を開始点として回生側で発生する。
The process of step S23 will be described more specifically. As described above, when the regenerative torque is applied with an absolute value exceeding zero [Nm] at the start of transmitting the regenerative side torque to the rear wheels, the meshing portion of the gears of the
ここで、前輪に与えられる振動トルクが、基準トルクT0とゲインTとの和と一致した時点とは、図13のように、前輪の振動トルクが1回の振動周期で最大(sinωT=1)となる瞬間である。言い換えれば、振動トルクと基準トルクとの差が、1回の振動周期で最大となる瞬間である。このように、前輪に伝達する前輪用要求トルクと、後輪に伝達する後輪用要求トルクとに分配を開始するタイミングを決定すると、後輪の減速機の駆動側の歯車が、被駆動側の歯車に衝突する加速度は、零[rad/s2 ]となる。したがって、歯車に形成されたバックラッシに起因して、歯車の歯面同士が衝突したとしても、その振動を最小限とすることができる。なお、ステップS23では、振動トルクが零ニュートンメートルから離れる向きで変化する過程で、振動トルクを、前輪用要求トルクと、後輪用要求トルクとに分配する制御を開始することもできる。この場合は、後輪で発生する回生トルクを、相対的に少なくすることができる。 Here, when the vibration torque applied to the front wheels coincides with the sum of the reference torque T0 and the gain T, the vibration torque of the front wheels is maximum in one vibration cycle (sinωT = 1) as shown in FIG. This is the moment. In other words, it is the moment when the difference between the vibration torque and the reference torque becomes maximum in one vibration cycle. As described above, when the timing for starting the distribution of the required torque for the front wheels transmitted to the front wheels and the required torque for the rear wheels transmitted to the rear wheels is determined, the gear on the driving side of the reduction gear of the rear wheels is The acceleration that collides with this gear becomes zero [rad / s2]. Therefore, even if the tooth surfaces of the gear collide with each other due to the backlash formed on the gear, the vibration can be minimized. In step S23, control for distributing the vibration torque to the front wheel required torque and the rear wheel required torque can be started in the process of changing the vibration torque in a direction away from zero Newton meter. In this case, the regenerative torque generated at the rear wheel can be relatively reduced.
一方、ステップS22で否定的に判断された場合は、振動トルク(出力トルク)を零「Nm]とする処理をおこなう(ステップS24)。このステップS24の処理を、図15および図16のタイムチャートにより説明する。算出される振動トルクが、図15のように破線で示すように零[Nm]未満となる範囲では、実際に出力する振動トルクを、図16に破線で示すように零[Nm]とする処理をおこなう。このステップS24についで、振動トルクが、駆動側で零[Nm]を越えるか否かが判断され(ステップS25)、ステップS25で肯定的に判断された場合は、ステップS23に進む。このステップS25で否定的に判断された場合は、ステップS24に戻る。ここで、図12のフローチャートに示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップS21およびステップS22およびステップS23が、請求項4および請求項5のトルク分配比算出手段に相当する。ステップS22で説明した所定値T2が、請求項4の所定値に相当する。なお、第3制御例は、後輪に振動トルクを与え、前輪には振動トルクを与えていないときに、ステップS23に進み、振動トルクを前輪および後輪に分配する制御にも適用可能である。
On the other hand, when a negative determination is made in step S22, a process of setting the vibration torque (output torque) to zero “Nm” is performed (step S24), and the process of step S24 is performed in the time charts of FIGS. In the range where the calculated vibration torque is less than zero [Nm] as shown by a broken line as shown in FIG. 15, the vibration torque actually output is zero [Nm as shown by a broken line in FIG. Following this step S24, it is determined whether or not the vibration torque exceeds zero [Nm] on the drive side (step S25), and if a positive determination is made in step S25, step S25 is performed. If the determination in step S25 is negative, the process returns to step S24, where the functional means shown in the flowchart of FIG. When the correspondence relationship with the configuration is described, Step S21, Step S22, and Step S23 correspond to the torque distribution ratio calculation means of
1…車両、 7…タイヤ、 8…電動モータ、 9…減速機、 14…電子制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記駆動力源からトルクが伝達される前輪のタイヤおよび後輪のタイヤが設けられており、前記駆動力源から前輪のタイヤまたは後輪のタイヤの少なくとも一方に至るトルクの伝達経路に、凹部と凸部との噛み合いによりトルク伝達をおこなう伝動装置が設けられているとともに、
前記伝動装置を経由して前記前輪のタイヤまたは後輪のタイヤのうちの少なくとも一方に伝達される振動トルクが、駆動側と回生側とを交互に行き来するか否かを判断する判断手段と、
前記伝動装置を経由して前記前輪のタイヤまたは後輪のタイヤのうちの少なくとも一方に伝達される振動トルクが、前記振動トルクが駆動側と回生側とを交互に行き来すると判断された場合は、前記伝動装置を経由して前記タイヤに伝達される振動トルクが、前記駆動側または回生側の一方となるように、前記前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと、前記後輪に伝達する後輪用トルクとの分配比を求めるトルク分配比算出手段と
を備えていることを特徴とする駆動力制御装置。 When a vehicle having a tire in contact with a road surface and a driving force source that generates torque to be transmitted to the tire travels, a reference torque that is required to be transmitted from the driving force source to the tire is obtained. In a driving force control device for controlling a friction coefficient between the tire and a road surface by obtaining a vibration torque that alternately changes with a reference torque as a boundary, and transmitting the vibration torque from the driving force source to the tire.
A front wheel tire and a rear wheel tire to which torque is transmitted from the driving force source are provided, and a recess is provided in a torque transmission path from the driving force source to at least one of the front wheel tire and the rear wheel tire. A transmission device that transmits torque by meshing with the convex portion is provided,
Determining means for determining whether or not the vibration torque transmitted to at least one of the front wheel tire or the rear wheel tire via the transmission device alternately goes back and forth between the drive side and the regeneration side;
When it is determined that the vibration torque transmitted to at least one of the front wheel tire or the rear wheel tire via the transmission device alternately travels between the drive side and the regeneration side, The front wheel torque transmitted to the front wheel tire and the rear wheel transmitted to the rear wheel so that the vibration torque transmitted to the tire via the transmission device is one of the drive side and the regeneration side. A driving force control device comprising: a torque distribution ratio calculating means for determining a distribution ratio with the use torque.
前記トルク分配比算出手段は、
前記伝動装置を経由して前記前輪のタイヤまたは後輪のタイヤのうちの少なくとも一方に伝達される振動トルクが、駆動側と回生側とを交互に行き来すると判断され、かつ、前記基準トルクの変化量が予め定められた第1所定値未満である場合に、前記前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと前記後輪に伝達する後輪用トルクとの分配比を求める手段と、
前記伝動装置を経由して前記前輪のタイヤまたは後輪のタイヤのうちの少なくとも一方に伝達される振動トルクが、駆動側と回生側とを交互に行き来すると判断され、かつ、前記基準トルクの変化量が予め定められた第1所定値を越えている場合は、前記前輪のタイヤに伝達する前輪用トルクと前記後輪に伝達する後輪用トルクとの分配比を求めることを禁止する手段と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の駆動力制御装置。 A change amount judging means for judging whether or not the change amount of the reference torque is less than a predetermined first predetermined value;
The torque distribution ratio calculating means includes
It is determined that the vibration torque transmitted to at least one of the front wheel tire or the rear wheel tire via the transmission device alternately moves between the drive side and the regeneration side, and the change in the reference torque Means for determining a distribution ratio between the front wheel torque transmitted to the front wheel tire and the rear wheel torque transmitted to the rear wheel when the amount is less than a predetermined first predetermined value;
It is determined that the vibration torque transmitted to at least one of the front wheel tire or the rear wheel tire via the transmission device alternately moves between the drive side and the regeneration side, and the change in the reference torque Means for prohibiting obtaining a distribution ratio between the front wheel torque transmitted to the front tire and the rear wheel torque transmitted to the rear wheel when the amount exceeds a predetermined first predetermined value; The driving force control apparatus according to claim 1, comprising:
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