JP2018061306A - 駆動源制御装置 - Google Patents
駆動源制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018061306A JP2018061306A JP2016195603A JP2016195603A JP2018061306A JP 2018061306 A JP2018061306 A JP 2018061306A JP 2016195603 A JP2016195603 A JP 2016195603A JP 2016195603 A JP2016195603 A JP 2016195603A JP 2018061306 A JP2018061306 A JP 2018061306A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- drive
- control device
- source control
- angular acceleration
- drive source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
- B60L15/2036—Electric differentials, e.g. for supporting steering vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
- B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
- B60W30/02—Control of vehicle driving stability
- B60W30/045—Improving turning performance
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H48/00—Differential gearings
- F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
- F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H48/00—Differential gearings
- F16H48/36—Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/16—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by evaluating the time-derivative of a measured speed signal
- G01P15/165—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by evaluating the time-derivative of a measured speed signal for measuring angular accelerations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
- B60L2220/40—Electrical machine applications
- B60L2220/42—Electrical machine applications with use of more than one motor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
- B60L2240/423—Torque
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
- B60W2710/08—Electric propulsion units
- B60W2710/083—Torque
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Abstract
【課題】左右の駆動輪の一方または両方に角速度変化が生じた場合においても、与えられた指令値通りのトルクを出力し、車両挙動を安定化することができる駆動源制御装置を提供する。【解決手段】この駆動源制御装置67は、二つの駆動源と、左右の駆動輪と、二つの駆動源と左右の駆動輪との間に設けられ、二つの駆動源からの動力を左右の駆動輪に分配し、これら左右の駆動輪を駆動する動力伝達装置3とを備えた車両における、駆動源を制御する駆動源制御装置である。駆動源制御装置67は、駆動輪または駆動源の角加速度を求める角加速度計算手段71と、この角加速度計算手段71で求められた角加速度に基づいて、指令手段66aから与えられた前記二つの駆動源のそれぞれの出力の指令値を定められた条件に従って補正するトルク補正手段68とを備えている。【選択図】図7
Description
この発明は、駆動源制御装置に関し、例えば、独立した二つの駆動源から発生した駆動トルクを、左右の駆動輪にトルク差を増幅して伝達する車両駆動装置の駆動源制御装置に関する。
車両のスムーズな旋回走行の実現または、極端なアンダーステア、極端なオーバーステア等の車両の挙動変化を抑制するために、左右の駆動輪の間に大きな駆動トルクの差を発生させることが有効な場合がある。そこで、二つの駆動源と左右の駆動輪との間に、遊星歯車機構を二つ組み合わせた歯車装置を備え、トルクの差を増幅した車両駆動装置が開示されている(特許文献1,2)。
また、車両の左右輪のトルク差を発生する装置において、トルク差を発生するためのモータの慣性力を補正する制御装置が開示されている(特許文献3)。
特許文献1および2で示される車両駆動装置では、左右の駆動輪の一方に角速度変化が生じた場合、その角速度変化が伝わる車輪、歯車軸およびモータ等の慣性モーメントとそれらの角加速度で決まる慣性力が、歯車装置内の遊星歯車機構を介して他方の駆動輪にトルクとして伝わる。例えば、車両が旋回加速中に旋回内輪側の駆動輪が浮いて空転すると、旋回外輪側の駆動輪には前記慣性力が駆動トルクとして付加されることになり、上位ECUから指令された指令トルクとは異なるトルクを出力することになる。その結果、車両挙動が不安定になる可能性がある。
特許文献3では、左右輪の回転速度差とモータの慣性モーメントから慣性力を計算してトルクを補正しているが、特許文献1および2で示される構造を有する車両駆動装置では、左右輪の回転速度差は、二つのモータの回転速度差によって生じるため、一つのモータの慣性力からトルクを適切に補正することは困難である。
この発明の目的は、左右の駆動輪の一方または両方に角速度変化が生じた場合においても、与えられた指令値通りのトルクを出力し、車両挙動を安定化することができる駆動源制御装置を提供することである。
この発明の駆動源制御装置67は、二つの駆動源2L,2Rと、左右の駆動輪61L,61Rと、前記二つの駆動源2L,2Rと前記左右の駆動輪61L,61Rとの間に設けられ、前記二つの駆動源2L,2Rからの動力を前記左右の駆動輪61L,61Rに分配し、これら左右の駆動輪61L,61Rを駆動する動力伝達装置3とを備えた車両における、前記駆動源2L,2Rを制御する駆動源制御装置であって、
前記駆動輪61L,61Rまたは前記駆動源2L,2Rの角加速度を求める角加速度計算手段71と、
この角加速度計算手段71で求められた角加速度に基づいて、指令手段66aから与えられた前記二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を定められた条件に従って補正する補正手段68と、を備えている。
前記定められた条件は、設計等によって任意に定める条件であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な条件を求めて定められる。
前記駆動輪61L,61Rまたは前記駆動源2L,2Rの角加速度を求める角加速度計算手段71と、
この角加速度計算手段71で求められた角加速度に基づいて、指令手段66aから与えられた前記二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を定められた条件に従って補正する補正手段68と、を備えている。
前記定められた条件は、設計等によって任意に定める条件であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な条件を求めて定められる。
この構成によると、角加速度計算手段71は、駆動輪61L,61Rまたは駆動源2L,2Rの角加速度を求める。補正手段68は、求められた角加速度に基づいて、指令手段66aから与えられた二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を定められた条件に従って補正する。例えば、左右の駆動輪61L,61Rのうちいずれか一方の駆動輪61L(61R)に角加速度が生じたときに、この角加速度と逆方向となるトルクを、前記一方の駆動輪61L(61R)に対し左右反対側の他方の駆動輪61R(61L)に付加するように、前記二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を補正する。したがって、車両の左右の駆動輪61L,61Rの一方または両方に不所望な角速度変化が生じた場合においても、指令手段66aから与えられた指令値通りのトルクを出力することができる。これにより車両挙動を安定化することができる。
前記補正手段68は、前記角加速度計算手段71で求められた角加速度、および定められた回転部の慣性モーメントおよび前記動力伝達装置3の歯車の歯数に基づいて、前記二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を補正しても良い。
前記定められた回転部は、設計等によって任意に定める回転部であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な回転部を求めて定められる。
この構成によると、補正手段68は、慣性力の影響が無くなるように、二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を補正することができる。
前記定められた回転部は、設計等によって任意に定める回転部であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な回転部を求めて定められる。
この構成によると、補正手段68は、慣性力の影響が無くなるように、二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を補正することができる。
前記動力伝達装置3は、二つの遊星歯車機構30L,30Rを有し、前記二つの駆動源2L,2Rが発生するトルクの差を増幅するトルク差増幅装置30を備えるものであっても良い。この場合、二つの駆動源2L,2Rが発生するトルクの差をトルク差増幅装置30で増幅することで、車両のスムーズな旋回走行を実現することができる。このようなトルク差増幅装置30を備えた車両においても、指令手段66aから与えられた指令値通りのトルクを出力することができる。
前記補正手段68は、前記左右の駆動輪61L,61Rのうち少なくともいずれか一方の駆動輪61L(61R)の角加速度に基づいて、前記二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を補正しても良い。
前記補正手段68は、前記二つの駆動源2L,2Rの角加速度に基づいて、前記二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を補正しても良い。
前記補正手段68は、前記二つの駆動源2L,2Rの角加速度に基づいて、前記二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を補正しても良い。
前記補正手段68は、前記左右の駆動輪61L,61Rのうちいずれか一方の駆動輪61L(61R)に角加速度が生じたときに、この角加速度と逆方向となるトルクを、前記一方の駆動輪61L(61R)に対し左右反対側の他方の駆動輪61R(61L)に付加するように、前記二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を補正しても良い。このように他方の駆動輪61R(61L)には、一方の駆動輪61L(61R)の角加速度と逆方向となるトルクを付加するように慣性力に基づいた補正を行うことができる。
前記補正手段68は、前記左右の駆動輪61L,61Rのうちいずれか一方の駆動輪61L(61R)に角加速度が生じたときに、この角加速度と同じ方向となるトルクを、前記角加速度が生じた前記一方の駆動輪61L(61R)に付加するように、前記二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を補正しても良い。このように角加速度が生じた駆動輪61L(61R)には、この角加速度と同じ方向となるトルクを付加するように慣性力に基づいた補正を行うことができる。
前記角加速度計算手段71で求められた角加速度が閾値を超えるか否かを判定する判定手段73を備え、前記補正手段68は、前記判定手段73により前記角加速度が閾値を超えるときのみ、前記二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を補正しても良い。
前記閾値は、設計等によって任意に定める閾値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な閾値を求めて定められる。
この構成によると、駆動輪61L,61Rの角加速度が閾値以下つまり小さいとき、指令値の補正は行わないことで、駆動源制御装置67での計算負荷を抑制できると共に、トルクを常時補正することに起因する不要なトルク変動を抑えることができる。
前記閾値は、設計等によって任意に定める閾値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な閾値を求めて定められる。
この構成によると、駆動輪61L,61Rの角加速度が閾値以下つまり小さいとき、指令値の補正は行わないことで、駆動源制御装置67での計算負荷を抑制できると共に、トルクを常時補正することに起因する不要なトルク変動を抑えることができる。
この発明の車両は、いずれかの駆動源制御装置67を備えている。この場合、車両の左右の駆動輪61L,61Rの一方または両方に不所望な角速度変化が生じた場合においても、指令手段66aから与えられた指令値通りのトルクを出力することができる。これにより車両挙動を安定化することができる。
この発明の駆動源制御装置は、二つの駆動源と、左右の駆動輪と、前記二つの駆動源と前記左右の駆動輪との間に設けられ、前記二つの駆動源からの動力を前記左右の駆動輪に分配し、これら左右の駆動輪を駆動する動力伝達装置とを備えた車両における、前記駆動源を制御する駆動源制御装置であって、前記駆動輪または前記駆動源の角加速度を求める角加速度計算手段と、この角加速度計算手段で求められた角加速度に基づいて、指令手段から与えられた前記二つの駆動源のそれぞれの出力の指令値を定められた条件に従って補正する補正手段と、を備えている。このため、左右の駆動輪の一方または両方に角速度変化が生じた場合においても、与えられた指令値通りのトルクを出力し、車両挙動を安定化することができる。
この発明の車両は、いずれかの駆動源制御装置を備えているため、左右の駆動輪の一方または両方に角速度変化が生じた場合においても、与えられた指令値通りのトルクを出力し、車両挙動を安定化することができる。
この発明の実施形態に係る駆動源制御装置およびこの駆動源制御装置を備えた車両を図1ないし図7と共に説明する。図1は、この駆動源制御装置および車両駆動装置を備えた車両(電気自動車)の概念構成を示すブロック図である。この車両は、後輪駆動方式であり、シャーシ60、後輪である駆動輪61L,61R、前輪62L,62R、車両駆動装置1、上位ECU66、駆動源制御装置67、バッテリ63およびインバータ装置64等を備える。
車両駆動装置1は、第1,第2電動モータ2L,2Rと、動力伝達装置3を備えている。第1,第2電動モータ2L,2Rは、車両に搭載され独立して制御可能な二つの駆動源である。動力伝達装置は、これら第1,第2電動モータ2L,2Rと駆動輪61L,61Rとの間に設けられる。
<制御系の概略構成について>
上位ECU66は、駆動源制御装置67の上位の制御手段であり、例えば、車両全般の統括制御および協調制御を行う機能と、左右の駆動輪61L,61Rの制駆動トルク指令値を生成する機能とを有する。上位ECU66は、図示外のアクセル操作部の出力する加速指令と、図示外のブレーキ操作部の出力する減速指令と、図示外の操舵角センサ等の出力する旋回指令とから、左右の制駆動トルク指令値(出力の指令値)を生成する。
上位ECU66は、駆動源制御装置67の上位の制御手段であり、例えば、車両全般の統括制御および協調制御を行う機能と、左右の駆動輪61L,61Rの制駆動トルク指令値を生成する機能とを有する。上位ECU66は、図示外のアクセル操作部の出力する加速指令と、図示外のブレーキ操作部の出力する減速指令と、図示外の操舵角センサ等の出力する旋回指令とから、左右の制駆動トルク指令値(出力の指令値)を生成する。
駆動源制御装置67は、上位ECU66から与えられた左右の制駆動トルク指令値に基づいて、インバータ装置64にモータトルク指令値を与える。これにより第1,第2電動モータ2L,2Rは個別に制御される。インバータ装置64は、バッテリ63の直流電力を第1,第2電動モータ2L,2Rの駆動のための交流電力に変換する。インバータ装置64は、第1,第2電動モータ2L,2Rが出力するトルクがモータトルク指令値と等しくなるように、バッテリ63から供給される電流を制御し第1,第2電動モータ2L,2Rを駆動する。車両駆動装置1からの出力は等速ジョイントを介して左右の駆動輪61L,61Rに伝達される。
<左右輪駆動装置1について>
<<第1,第2電動モータ2L,2Rについて>>
この実施形態では、車両駆動装置1における第1,第2電動モータ2L,2Rは、同一の最大出力を有する同一規格の電動モータを用いている。
図2に示すように、第1,第2電動モータ2L,2Rは、モータハウジング4L,4Rと、ステータ6,6と、ロータ5,5とを有する。第1,第2電動モータ2L,2Rは、モータハウジング4L,4Rの内周面にステータ6,6が設けられ、各ステータ6の内周に間隔を隔ててロータ5を設けたラジアルギャップタイプである。
<<第1,第2電動モータ2L,2Rについて>>
この実施形態では、車両駆動装置1における第1,第2電動モータ2L,2Rは、同一の最大出力を有する同一規格の電動モータを用いている。
図2に示すように、第1,第2電動モータ2L,2Rは、モータハウジング4L,4Rと、ステータ6,6と、ロータ5,5とを有する。第1,第2電動モータ2L,2Rは、モータハウジング4L,4Rの内周面にステータ6,6が設けられ、各ステータ6の内周に間隔を隔ててロータ5を設けたラジアルギャップタイプである。
モータハウジング4L,4Rは、円筒形のモータハウジング本体4aL,4aRと、外側壁4bL,4bRと、内側壁4cL,4cRとを有する。外側壁4bL,4bRは、モータハウジング本体4aL,4aRにおけるアウトボード側の外側面を閉塞する。内側壁4cL,4cRは、モータハウジング本体4aL,4aRにおけるインボード側の内側面に設けられ、動力伝達装置3と隔てる隔壁を成す。内側壁4cL,4cRには、各モータ軸5aをインボード側に引き出す開口部が設けられている。なおこの明細書において、車両駆動装置1が車両に搭載された状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
モータハウジング本体4aL,4aRに内周面に、ステータ6,6が嵌合固定されている。ロータ5は、モータ軸5aを中心部に有する。内側壁4cL,4cRと外側壁4bL,4bRには、転がり軸受8a,8bが設けられている。各モータ軸5aは、モータハウジング4L,4Rに転がり軸受8a,8bを介して回転自在に支持されている。左右のモータ軸5a,5aは同一軸心上(同軸)に設けられている。
<<動力伝達装置3について>>
動力伝達装置3は、ハウジング9と、入力歯車軸12L,12Rと、中間歯車軸13L,13Rと、出力歯車軸14L,14Rと、トルク差増幅装置30とを有する。動力伝達装置3は、第1,第2電動モータ2L,2Rのモータ軸5aから入力されたトルク(駆動トルク)の差をトルク差増幅装置30で増幅し、駆動輪61L,61Rへと伝達する装置である。
動力伝達装置3は、ハウジング9と、入力歯車軸12L,12Rと、中間歯車軸13L,13Rと、出力歯車軸14L,14Rと、トルク差増幅装置30とを有する。動力伝達装置3は、第1,第2電動モータ2L,2Rのモータ軸5aから入力されたトルク(駆動トルク)の差をトルク差増幅装置30で増幅し、駆動輪61L,61Rへと伝達する装置である。
ハウジング9は、これらの歯車軸およびトルク差増幅装置30を収容する。ハウジング9は、前記歯車軸の軸方向に直交する方向に三ピースに分割された三ピース構造である。具体的に、ハウジング9は、中央ハウジング9aと、この中央ハウジング9aの両側面に固定される左右の側面ハウジング9bL,9bRとを有する。
側面ハウジング9bL,9bRのアウトボード側の側面と、内側壁4cL,4cRとが、複数のボルトで固定される。これにより、ハウジング9の左右両端に二基の電動モータ2L,2Rが固定される。
中央ハウジング9aには、中央に仕切り壁11が設けられている。ハウジング9は、仕切り壁11によって左右に二分割され、動力伝達装置3の本体部を収容する。この動力伝達装置3の本体部は、左右対称形であり、前記入力歯車軸12L,12Rと、中間歯車軸13L,13Rと、出力歯車軸14L,14Rと、トルク差増幅装置30とを備えている。
中央ハウジング9aには、中央に仕切り壁11が設けられている。ハウジング9は、仕切り壁11によって左右に二分割され、動力伝達装置3の本体部を収容する。この動力伝達装置3の本体部は、左右対称形であり、前記入力歯車軸12L,12Rと、中間歯車軸13L,13Rと、出力歯車軸14L,14Rと、トルク差増幅装置30とを備えている。
入力歯車軸12L,12Rは、モータ軸5aから動力が伝達される入力歯車12aを有する。仕切り壁11に形成された軸受嵌合穴と、左右の側面ハウジング9bL,9bRに形成された軸受嵌合穴に、転がり軸受17a,17bが設けられている。入力歯車軸12L,12Rの両端は、ハウジング9に転がり軸受17a,17bを介して回転自在に支持されている。入力歯車軸12L,12Rは中空構造である。この入力歯車軸12L,12Rの中空内部に、各モータ軸5aのインボード側の端部が挿入されている。入力歯車軸12L,12Rと各モータ軸5aとは、スプライン(「セレーション」も含む。以下のスプラインについても同様に「セレーション」を含む。)結合されている。
図3に示すように、左右の中間歯車軸13L,13Rは、同軸に配置されている。中間歯車軸13L,13Rは、入力歯車12a,12aに噛み合う大径の入力側外歯車13a,13aと、後述する出力歯車14a,14aに噛み合う出力側小径歯車13b,13bとを有する。仕切り壁11に形成された軸受嵌合穴19aと、左右の側面ハウジング9bL,9bRに形成された軸受嵌合穴19bに、転がり軸受20a,20bが設けられている。中間歯車軸13L,13Rの両端は、ハウジング9に転がり軸受20a,20bを介して回転自在に支持されている。軸受嵌合穴19a,19bは、転がり軸受20a,20bの外輪端面が当接する段付き形状であり、後述する第1,第2の結合部材31,32が通るように貫通している。
中間歯車軸13L,13Rには、この中間歯車軸13L,13Rと同軸にトルク差増幅装置30が組み込まれている。トルク差増幅装置30は、二つの電動モータ2L,2R(図2)から与えられるトルク(駆動トルク)の差を増幅する。このトルク差増幅装置30は、3要素2自由度の二つの遊星歯車機構30L,30Rを備える。遊星歯車機構30L,30Rには、この例では、シングルピニオン遊星歯車機構が採用されている。二つの遊星歯車機構30L,30Rは同軸に設けられている。
遊星歯車機構30L,30Rは、リングギヤRL,RRと、サンギヤSL,SRと、プラネタリギヤPL,PRと、遊星キャリアCL,CRと、第1,第2の結合部材31,32とを有する。リングギヤRL,RRは、中間歯車軸13L,13Rの入力側外歯車13a,13aにそれぞれ組み込まれた内歯車である。サンギヤSL,SRは、リングギヤRL,RRと同軸に設けられた太陽歯車である。プラネタリギヤPL,PRは、リングギヤRL,RRとサンギヤSL,SRに噛み合う公転歯車である。遊星キャリアCL,CRは、プラネタリギヤPL,PRに連結され、リングギヤRL,RRと同軸に設けられている。遊星キャリアCL,CRには、中間歯車軸13L,13Rの出力側小径歯車13b,13bが連結されている。
第1の結合部材31は、図3左側の遊星歯車機構30Lの構成部材である一方の遊星キャリアCLと、図3右側の遊星歯車機構30Rの構成部材である他方のサンギヤSRとを結合する。第2の結合部材32は、図3左側の遊星歯車機構30Lの構成部材である一方のサンギヤSLと、図3右側の遊星歯車機構30Rの構成部材である他方の遊星キャリアCRとを結合する。
遊星キャリアCL,CRは、プラネタリギヤPL,PRを支持するキャリアピン33と、アウトボード側のキャリアフランジ34aと、インボード側のキャリアフランジ34bとを有する。プラネタリギヤPL,PRは、針状ころ軸受37を介してキャリアピン33に支持されている。アウトボード側のキャリアフランジ34aは、キャリアピン33のアウトボード側端部に連結されている。インボード側のキャリアフランジ34bは、キャリアピン33のインボード側端部に連結されている。
アウトボード側のキャリアフランジ34aは、アウトボード側に延びる中空軸部35を備える。この中空軸部35のアウトボード側の端部が、側面ハウジング9bL,9bRに形成された軸受嵌合穴に転がり軸受20bを介して支持されている。インボード側のキャリアフランジ34bは、インボード側に延びる中空軸部36を備える。この中空軸部36のインボード側の端部が、仕切り壁11に形成された軸受嵌合穴に転がり軸受20aを介して支持されている。各キャリアフランジ34a,34bの外周面とリングギヤRL,RRとの間には、転がり軸受39a,39bが設けられている。
二つの遊星歯車機構30L,30Rを互いに連結している第1,第2の結合部材31,32は、中央ハウジング9aを左右に仕切る仕切り壁11を貫通して組み込まれている。第1,第2の結合部材31,32は、互いに同軸に位置して、それぞれスラスト軸受47によりアキシアル方向に回転自在に支持され、かつ深溝玉軸受49によりラジアル方向に回転自在に支持される。さらに第1,第2の結合部材31,32間には、軸受47,49とは別の軸受45,46,スラスト軸受48が設けられている。別の軸受45,46として、それぞれ針状ころ軸受が適用されている。第2の結合部材32が中空軸を有し、第1の結合部材31が前記中空軸に挿通される軸を有する。
第2の結合部材32における図3右側のアウトボード側の外周面と、遊星キャリアCRにおけるインボード側のキャリアフランジ34bの中空軸部36とに互いに噛み合うスプラインが設けられている。よって、第2の結合部材32は、遊星キャリアCRに対しスプライン嵌合により連結されている。したがって、第2の回転部材である遊星キャリアCRは、第2の結合部材32と一体となって回転する。
第1の結合部材31における図3左側のアウトボード側の外周面と、遊星キャリアCLにおけるアウトボード側のキャリアフランジ34aの中空軸部35とに互いに噛み合うスプラインが設けられている。よって、第1の結合部材31は、遊星キャリアCLに対しスプライン嵌合により連結されている。したがって、第1の回転部材である遊星キャリアCLは、第1の結合部材31と一体となって回転する。
前述のように、第1,第2の結合部材31,32が、遊星キャリアCL,CRに対しスプライン嵌合により連結されているため、二つの遊星歯車機構30L,30Rは左右に分割可能となり、三ピース構造のハウジング9に他の減速歯車軸と共に左右から組み込み可能である。第2の結合部材32における遊星キャリアCL側の端部は、その外周面に、図3左側の遊星歯車機構30LのサンギヤSLを構成する外歯車が形成されている。このサンギヤSLを構成する外歯車がプラネタリギヤPLと噛み合う。
第1の結合部材31は、図3右側の遊星歯車機構30R側の端部に大径部43を有する。この大径部43の外周面に、図3右側の遊星歯車機構30RのサンギヤSRを構成する外歯車が形成されている。このサンギヤSRを構成する外歯車がプラネタリギヤPRと噛み合う。第2の結合部材32の軸方向両端には、スラスト軸受47,48が設けられている。これらスラスト軸受47,48により、第1,第2の結合部材31,32と遊星キャリアCL,CRとのスプライン嵌合部の摺動による軸方向移動が規制される。
第1の結合部材31は、図3右側の端部が、遊星キャリアCRに対して深溝玉軸受49によって支持されている。第1の結合部材31の軸心には、給油穴が設けられている。
第1の結合部材31は、図3右側の端部が、遊星キャリアCRに対して深溝玉軸受49によって支持されている。第1の結合部材31の軸心には、給油穴が設けられている。
図2に示すように、出力歯車軸14L,14Rは、大径の出力歯車14aを有する。仕切り壁11に形成された軸受嵌合穴と、左右の側面ハウジング9bL,9bRに形成された軸受嵌合穴に、転がり軸受54a,54bが設けられている。出力歯車軸14L,14Rは、ハウジング9に転がり軸受54a,54bを介して回転自在に支持されている。
出力歯車軸14L,14Rのアウトボード側の端部は、側面ハウジング9bL,9bRに形成された開口部からハウジング9の外側に引き出されている。引き出された出力歯車軸14L,14Rのアウトボード側の端部の外周面に、等速ジョイント65aの外側継手部がスプライン結合されている。各等速ジョイント65aは、図示外の中間シャフト等を介して駆動輪61L,61R(図1)に接続されている。
図4は、この車両駆動装置を示すスケルトン図である。図5は、この車両駆動装置を搭載した電気自動車の説明図である。図4および図5に示すように、左右の電動モータ2L,2Rは、駆動源制御装置67(図1)により個別に制御され、異なるトルクを発生させて出力し得る。
電動モータ2L,2Rのトルクは、減速装置3L,3Rの入力歯車軸12L,12Rの入力歯車12aと、中間歯車軸13L,13Rの大径の入力側外歯車13aとの歯数比で増大されて、トルク差増幅装置30のリングギヤRL,RRに伝達される。そして、トルク差増幅装置30により左右のトルク差が増幅され、第1,第2の結合部材31,32から出力側小径歯車13bへとトルクが伝達される。そして、さらに出力側小径歯車13bと出力歯車14aとの歯数比でトルクがさらに増幅されて、駆動輪61L,61Rに出力される。
電動モータ2L,2Rのトルクは、減速装置3L,3Rの入力歯車軸12L,12Rの入力歯車12aと、中間歯車軸13L,13Rの大径の入力側外歯車13aとの歯数比で増大されて、トルク差増幅装置30のリングギヤRL,RRに伝達される。そして、トルク差増幅装置30により左右のトルク差が増幅され、第1,第2の結合部材31,32から出力側小径歯車13bへとトルクが伝達される。そして、さらに出力側小径歯車13bと出力歯車14aとの歯数比でトルクがさらに増幅されて、駆動輪61L,61Rに出力される。
トルク差増幅装置30における遊星歯車機構30L,30Rは、同軸に設けられたサンギヤSL,SRおよびリングギヤRL,RRと、これらサンギヤSL,SRとリングギヤRL,RRとの間に位置するプラネタリギヤPL,PRと、プラネタリギヤPL,PRを回動可能に支持しサンギヤSL,SRおよびリングギヤRL,RRと同軸に設けられた遊星キャリアCL,CRとを有する。ここで、サンギヤSL,SRとプラネタリギヤPL,PRは外周にギヤ歯を有する外歯歯車であり、リングギヤRL,RRは内周にギヤ歯を有する内歯歯車である。プラネタリギヤPL,PRはサンギヤSL,SRとリングギヤRL,RRとに噛み合っている。
遊星歯車機構30L,30Rでは、遊星キャリアCL,CRを固定した場合にサンギヤSL,SRとリングギヤRL,RRとが逆方向に回転する。このため、図6に示す速度線図に表すと、リングギヤRL,RRおよびサンギヤSL,SRが遊星キャリアCL,CRに対して反対側に配置される。
図4および図5に示すように、このトルク差増幅装置30は、前述のように、サンギヤSL、遊星キャリアCL、プラネタリギヤPLおよびリングギヤRLを有する一方の遊星歯車機構30Lと、サンギヤSR、遊星キャリアCR、プラネタリギヤPRおよびリングギヤRRを有する他方の遊星歯車機構30Rとが互いに同軸に組み合わされて構成されている。
遊星歯車機構30Lの構成部材である遊星キャリアCLと、遊星歯車機構30Rの構成部材であるサンギヤSRとが結合されて第1の結合部材31を形成している。また遊星歯車機構30Lの構成部材であるサンギヤSLと、遊星歯車機構30Rの構成部材である遊星キャリアCRとが結合されて第2の結合部材32を形成している。
電動モータ2Lで発生したトルクTM1は、入力歯車軸12Lから中間歯車軸13Lに伝達される。この中間歯車軸13Lに伝達されたトルクは、トルク差増幅装置30により左右のトルク差が増幅され、遊星歯車機構30Lを介して順次、中間歯車軸13Lの出力側小径歯車13b、出力歯車14a、出力歯車軸14Lに伝達される。出力歯車軸14Lから駆動輪61Lに駆動トルクTL(図6)が出力される。電動モータ2Rで発生したトルクTM2は、入力歯車軸12Rから中間歯車軸13Rに伝達される。この中間歯車軸13Rに伝達されたトルクは、トルク差増幅装置30により左右のトルク差が増幅され、遊星歯車機構30Rを介して順次、中間歯車軸13Rの出力側小径歯車13b、出力歯車14a、出力歯車軸14Rに伝達される。出力歯車軸14Rから駆動輪61Rに駆動トルクTR(図6)が出力される。
第2の結合部材32は、トルク差増幅装置30の軸心に沿って延在する中空軸を含んで構成され、その中空軸の内部には、第1の結合部材31が挿通されている。第1の結合部材31は、トルク差増幅装置30の軸心に沿って延在する軸を含んで構成されている。第1,第2の結合部材31,32は、同軸上に配置されて、これらの軸は二重構造となっている。第1の結合部材31の外周面と第2の結合部材32の内周面の間には、軸受45,46が配置されている。第1,第2の結合部材31,32は、軸受45,46を介して相互に支持されている。第1,第2の結合部材31,32は、それぞれスラスト軸受47、深溝玉軸受49により回転自在に支持される。さらに第1,第2の結合部材31,32間には、軸受47,49とは別の軸受45,46,スラスト軸受48が設けられている。
<駆動トルク等について>
ここで、トルク差増幅装置30によって伝達される駆動トルクについて、図6に示す速度線図を用いて説明する。トルク差増幅装置30は、二つの同一のシングルピニオン遊星歯車機構30L,30Rを組み合わせて構成されるため、同図6に示すように二本の速度線図によって表すことができる。ここでは、分かりやすいように、二本の速度線図を上下にずらし、図6上側に一方の遊星歯車機構30Lの速度線図を示し、図6下側に他方の遊星歯車機構30Rの速度線図を示す。
ここで、トルク差増幅装置30によって伝達される駆動トルクについて、図6に示す速度線図を用いて説明する。トルク差増幅装置30は、二つの同一のシングルピニオン遊星歯車機構30L,30Rを組み合わせて構成されるため、同図6に示すように二本の速度線図によって表すことができる。ここでは、分かりやすいように、二本の速度線図を上下にずらし、図6上側に一方の遊星歯車機構30Lの速度線図を示し、図6下側に他方の遊星歯車機構30Rの速度線図を示す。
本来は、図5に示すように、各電動モータ2L,2Rから出力されたトルクTM1およびTM2は、各入力歯車軸12L,12Rの入力歯車12aと噛み合う入力側外歯車13aを介して、各リングギヤRL,RRに入力されるため、減速比が掛かる。また、トルク差増幅装置30から出力された駆動トルクTL,TRは、出力歯車14aと噛み合う出力側小径歯車13bを介して、左右の駆動輪61L,61Rへ伝達されるため、減速比が掛かる。
この車両駆動装置にはこれらの減速比が掛かるが、以降、理解を容易にするため、図6に示すように、速度線図および各計算式の説明においては減速比を省略し、各リングギヤRL,RRに入力されるトルクをTM1,TM2のままとし、駆動トルクはTL,TRのままとする。
この車両駆動装置にはこれらの減速比が掛かるが、以降、理解を容易にするため、図6に示すように、速度線図および各計算式の説明においては減速比を省略し、各リングギヤRL,RRに入力されるトルクをTM1,TM2のままとし、駆動トルクはTL,TRのままとする。
二つのシングルピニオン遊星歯車機構30L,30Rは、同一の歯数の歯車要素を使用しているため、速度線図においては、リングギヤRLと遊星キャリアCLとの距離およびリングギヤRRと遊星キャリアCRとの距離は等しく、この距離を「a」とする。また、サンギヤSLと遊星キャリアCLとの距離およびサンギヤSRと遊星キャリアCRとの距離も等しく、この距離を「b」とする。
遊星キャリアCL,CRからリングギヤRL,RRまでの長さと遊星キャリアCL,CRからサンギヤSL,SRまでの長さの比は、リングギヤRL,RRの歯数Zrの逆数(1/Zr)とサンギヤSL,SRの歯数Zsの逆数(1/Zs)との比と等しい。よって、a=(1/Zr)、b=(1/Zs)である。
RRの点を基準にしたモーメントMの釣り合いから下記式(1)が算出される。なお図6において、図中矢印方向Mがモーメントの正方向である。
a・TR+(a+b)・TL−(b+2a)・TM1=0 …(1)
RLの点を基準にしたモーメントMの釣り合いから下記式(2)が算出される。
−a・TL−(a+b)・TR+(b+2a)・TM2=0 …(2)
a・TR+(a+b)・TL−(b+2a)・TM1=0 …(1)
RLの点を基準にしたモーメントMの釣り合いから下記式(2)が算出される。
−a・TL−(a+b)・TR+(b+2a)・TM2=0 …(2)
(1)式+(2)式より、下記式(3)が得られる。
−b・(TR−TL)+(2a+b)・(TM2−TM1)=0
(TR−TL)=((2a+b)/b)・(TM2−TM1) …(3)
式(3)の(2a+b)/bがトルク差増幅率αとなる。a=1/Zr、b=1/Zsを代入すると、α=(Zr+2Zs)/Zrとなり、下記のトルク差増幅率αが得られる。
α=(Zr+2Zs)/Zr
−b・(TR−TL)+(2a+b)・(TM2−TM1)=0
(TR−TL)=((2a+b)/b)・(TM2−TM1) …(3)
式(3)の(2a+b)/bがトルク差増幅率αとなる。a=1/Zr、b=1/Zsを代入すると、α=(Zr+2Zs)/Zrとなり、下記のトルク差増幅率αが得られる。
α=(Zr+2Zs)/Zr
この例では、電動モータ2L,2R(図5)からの入力は、RL,RRとなり、駆動輪61L,61R(図5)への出力はSR+CL,SL+CRとなる。
図5および図6に示すように、第1の結合部材31と第2の結合部材32の回転速度の差が小さい場合、二つの電動モータ2L,2Rで異なるトルクTM1,TM2を発生させて入力トルク差ΔTIN(=(TM1−TM2))を与えると、トルク差増幅装置30において入力トルク差ΔTINが増幅され、入力トルク差ΔTINよりも大きな駆動トルク差α・ΔTINを得ることができる。
図5および図6に示すように、第1の結合部材31と第2の結合部材32の回転速度の差が小さい場合、二つの電動モータ2L,2Rで異なるトルクTM1,TM2を発生させて入力トルク差ΔTIN(=(TM1−TM2))を与えると、トルク差増幅装置30において入力トルク差ΔTINが増幅され、入力トルク差ΔTINよりも大きな駆動トルク差α・ΔTINを得ることができる。
すなわち、入力トルク差ΔTINが小さくても、トルク差増幅装置30において前記トルク差増幅率α(=(Zr+2Zs)/Zr)で入力トルク差ΔTINを増幅することができる。よって、左駆動輪61Lと右駆動輪61Rとに伝達される駆動トルクTL,TRに、入力トルク差ΔTINよりも大きな駆動トルク差ΔTOUT(=α・(TM2−TM1))を与えることができる。
図1に示すように、左右の電動モータ2L,2Rの回転角速度も、左右の駆動輪61L,61Rの回転角速度および動力伝達装置3が備える歯車の歯数から決まる。なお、動力伝達装置3が備える歯車の歯数とは、入力歯車軸12L,12R、中間歯車軸13L,13R、出力歯車軸14L,14Rおよび、トルク差増幅装置30が有する歯車の歯数である。以下では、「動力伝達装置3が備える歯車の歯数」を単に、「歯車の歯数」と称する。
ここで、電動モータ2L,2Rの回転速度をωM1,ωM2とし、左右の駆動輪61L,61Rの回転速度をωWL,ωWRとすると、以下の関係式が成り立つ。
ωM1=A1×ωWL−A2×ωWR …(4)
ωM2=−B1×ωWL+B2×ωWR …(5)
但し、A1,A2,B1,B2は、歯車の歯数から決まる定数であり、全て正の値である。左右の駆動輪61L,61Rの一方が回転すると、二つの電動モータ2L,2Rの両方が回転する。言い換えれば、一方の駆動輪61L(61R)を回転させるためには二つの電動モータ2L,2Rの両方を回転させることになる。
ここで、電動モータ2L,2Rの回転速度をωM1,ωM2とし、左右の駆動輪61L,61Rの回転速度をωWL,ωWRとすると、以下の関係式が成り立つ。
ωM1=A1×ωWL−A2×ωWR …(4)
ωM2=−B1×ωWL+B2×ωWR …(5)
但し、A1,A2,B1,B2は、歯車の歯数から決まる定数であり、全て正の値である。左右の駆動輪61L,61Rの一方が回転すると、二つの電動モータ2L,2Rの両方が回転する。言い換えれば、一方の駆動輪61L(61R)を回転させるためには二つの電動モータ2L,2Rの両方を回転させることになる。
<車両駆動装置のトルクの関係式について>
電動モータ2L,2RのトルクをTM1,TM2とし、左右の駆動輪61L,61RのトルクをTWL,TWRとし、左右の駆動輪61L,61Rの角加速度をωWL´,ωWR´とすると、以下の関係式が成り立つ。
電動モータ2L,2RのトルクをTM1,TM2とし、左右の駆動輪61L,61RのトルクをTWL,TWRとし、左右の駆動輪61L,61Rの角加速度をωWL´,ωWR´とすると、以下の関係式が成り立つ。
TWL=C1×TM1−C2×TM2−D1×ωWL´+D2×ωWR´ …(6)
TWR=−E1×TM1+E2×TM2+F1×ωWL´−F2×ωWR´ …(7)
但し、C1,C2,E1,E2は歯車の歯数から決まる定数であり、全て正の値である。またD1,D2,F1,F2は、歯車の歯数と、駆動輪、歯車軸、および電動モータ2L,2R等の回転部の慣性モーメントから決まる定数であり、全て正の値である(後述する式(8)および式(9)についても同じである。)。すなわち、式(6)および式(7)の右辺の第3項および第4項は慣性力を表している。
TWR=−E1×TM1+E2×TM2+F1×ωWL´−F2×ωWR´ …(7)
但し、C1,C2,E1,E2は歯車の歯数から決まる定数であり、全て正の値である。またD1,D2,F1,F2は、歯車の歯数と、駆動輪、歯車軸、および電動モータ2L,2R等の回転部の慣性モーメントから決まる定数であり、全て正の値である(後述する式(8)および式(9)についても同じである。)。すなわち、式(6)および式(7)の右辺の第3項および第4項は慣性力を表している。
ここで、車両の左の駆動輪61Lに進行方向に対して加速方向の角加速度が生じる場合を考える(ωWL´>0)。式(6)から、左の駆動輪61Lの角加速度によって、左の駆動輪61Lに減速方向のトルクが作用する。また式(7)から、左の駆動輪61Lの角加速度によって、右の駆動輪61Rに加速方向のトルクが作用する。
左の駆動輪61Lに減速方向の角加速度が生じた場合には、上記とは逆向きのトルクが作用する。つまり左の駆動輪61Lの角加速度によって、左の駆動輪61Lに加速方向のトルクが作用する。また左の駆動輪61Lの角加速度によって、右の駆動輪61Rに減速方向のトルクが作用する。
同様のトルクは、右の駆動輪61Rの角加速度によっても生じる。式(6)と式(7)では、駆動輪61L(61R)の角加速度を用いているが、式(4)と式(5)の関係式を用いて、電動モータ2L,2Rの角速度を用いても良い。
同様のトルクは、右の駆動輪61Rの角加速度によっても生じる。式(6)と式(7)では、駆動輪61L(61R)の角加速度を用いているが、式(4)と式(5)の関係式を用いて、電動モータ2L,2Rの角速度を用いても良い。
上位ECU66からの左右の駆動輪61L,61Rの制駆動トルク指令値をTL,TRとした場合、駆動源制御装置は、次式(8),(9)により駆動輪61L,61Rの角加速度によって生じる上記トルク分を補正し、二つの電動モータ2L,2Rのモータトルク指令値を決定することができる。
TL+D1×ωWL´−D2×ωWR´=C1×TM1−C2×TM2 …(8)
TR−F1×ωWL´+F2×ωWR´=−E1×TM1+E2×TM2 …(9)
TL+D1×ωWL´−D2×ωWR´=C1×TM1−C2×TM2 …(8)
TR−F1×ωWL´+F2×ωWR´=−E1×TM1+E2×TM2 …(9)
図7は、この駆動源制御装置67の制御系のブロック図である。
駆動源制御装置67は、補正手段であるトルク補正手段68、トルク変換手段69、角速度変換手段70、角加速度計算手段71および慣性力計算手段72を備えている。角速度変換手段70では、インバータ装置64から二つの電動モータ2L,2R(図1)の角速度(モータ角速度)を受け取り、左右の駆動輪61L,61R(図1)の回転速度である駆動輪角速度に変換している。角加速度計算手段71は、角速度変換手段70から与えられた駆動輪角速度から、左右の駆動輪61L,61R(図1)の駆動輪角加速度を計算する。慣性力計算手段72は、トルク補正手段68においてトルクの補正に用いる慣性力を、左右の駆動輪61L,61R(図1)の駆動輪角加速度に基づいて計算する。
駆動源制御装置67は、補正手段であるトルク補正手段68、トルク変換手段69、角速度変換手段70、角加速度計算手段71および慣性力計算手段72を備えている。角速度変換手段70では、インバータ装置64から二つの電動モータ2L,2R(図1)の角速度(モータ角速度)を受け取り、左右の駆動輪61L,61R(図1)の回転速度である駆動輪角速度に変換している。角加速度計算手段71は、角速度変換手段70から与えられた駆動輪角速度から、左右の駆動輪61L,61R(図1)の駆動輪角加速度を計算する。慣性力計算手段72は、トルク補正手段68においてトルクの補正に用いる慣性力を、左右の駆動輪61L,61R(図1)の駆動輪角加速度に基づいて計算する。
慣性力計算手段72において計算される慣性力は、前記式(6)および式(7)に従って求められる。この慣性力は駆動輪に生じるトルクに換算した値であり、慣性力の計算には、前述のように、歯車の歯数と、駆動輪、歯車軸、および電動モータ2L,2R(図1)等の回転部の慣性モーメントに基づいて予め計算される定数を用いる。
トルク補正手段68では、上位ECU66の指令手段66aから入力される左右の駆動輪61L,61R(図1)の制駆動トルク指令値と、慣性力計算手段72から入力される前記慣性力から、前記式(8)および式(9)に従って補正後制駆動トルク指令値を計算する。この補正後制駆動トルク指令値は、トルク変換手段69でモータトルク指令値に変換され、インバータ装置64に出力される。図7では、慣性力を駆動輪に生じるトルクに換算してトルク補正を行っているが、慣性力および制駆動トルク指令値をモータトルクに相当する値に換算してから補正しても良い。
以上説明した駆動源制御装置67によれば、慣性力に基づいて、上位ECU66から受け取った左右の駆動輪61L,61Rの制駆動トルク指令値を補正する。一方の駆動輪61L(61R)に車両加速方向の角速度変化が生じた場合、他方の駆動輪61R(61L)には制動力を付加するよう慣性力に基づいて補正を行い、さらに角速度変化が生じた駆動輪61L(61R)には、駆動力を付加するよう慣性力に基づいて補正を行う。
また、一方の駆動輪61L(61R)に車両減速方向の角速度変化が生じた場合、他方の駆動輪61R(61L)には駆動力を付加するよう慣性力に基づいて補正を行い、さらに角速度変化が生じた駆動輪61L(61R)には、制動力を付加するよう慣性力に基づいて補正を行う。換言すれば、慣性力の影響が無くなるように補正する。なお左右の駆動輪61L,61Rの両方に角速度変化が生じた場合には、それぞれの慣性モーメントと角加速度で決まる慣性力を算出し、前記と同様にして補正する。
したがって、車両の左右の駆動輪61L,61Rの一方または両方に不所望な角速度変化が生じた場合においても、上位ECU66の指令手段66aから与えられた指令値通りのトルクを出力することができる。これにより車両挙動を安定化することができる。
したがって、車両の左右の駆動輪61L,61Rの一方または両方に不所望な角速度変化が生じた場合においても、上位ECU66の指令手段66aから与えられた指令値通りのトルクを出力することができる。これにより車両挙動を安定化することができる。
他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
図8に、駆動源制御装置67のブロック図の他の例を示す。図8の例では、図7のブロック図に対して、判定手段としての補正要否判定手段73を追加している。この補正要否判定手段73は、左右の駆動輪角加速度の大きさからトルク補正の要否を判定し、その判定結果をトルク補正手段68に出力する。具体的に補正要否判定手段73は、少なくとも一方の駆動輪の角加速度が予め定めた閾値を超える場合には、トルク補正「要」と判定する。トルク補正手段68は、トルク補正「要」との判定結果を受けて、制駆動トルク指令値を慣性力に基づいて補正する。
補正要否判定手段73は、左右の駆動輪加速度が共に閾値以下の場合には、トルク補正「不要」と判定し、トルク補正手段68での制駆動トルク指令値の補正は行わない。
このように駆動輪61L,61Rの角加速度が小さい場合にトルクの補正を行わないことで、駆動源制御装置67での計算負荷を抑制できると共に、トルクを常時補正することに起因する不要なトルク変動を抑えることができる。
このように駆動輪61L,61Rの角加速度が小さい場合にトルクの補正を行わないことで、駆動源制御装置67での計算負荷を抑制できると共に、トルクを常時補正することに起因する不要なトルク変動を抑えることができる。
図2および図3に示す実施形態では、左側の遊星歯車機構30Lの遊星キャリアCLと、右側の遊星歯車機構30RのサンギヤSRとが結合されて第1の結合部材31を形成し、左側の遊星歯車機構30LのサンギヤSLと、右側の遊星歯車機構30Rの遊星キャリアCRとが結合されて第2の結合部材32を形成しているが、この例に限定されるものではない。
例えば、左側の遊星歯車機構30LのサンギヤSLと、右側の遊星歯車機構30RのリングギヤRRとが結合されて第1の結合部材31を形成し、左側の遊星歯車機構30LのリングギヤRLと、右側の遊星歯車機構30RのサンギヤSRとが結合されて第2の結合部材32を形成している構成としても良い。
その他、左側の遊星歯車機構30Lの遊星キャリアCLと、右側の遊星歯車機構30RのリングギヤRRとが結合されて第2の結合部材32を形成している構成としても良い。
左右輪駆動装置の駆動源は、電動モータに限らず、ガソリンエンジン等の内燃機関を用いても良い。
その他、左側の遊星歯車機構30Lの遊星キャリアCLと、右側の遊星歯車機構30RのリングギヤRRとが結合されて第2の結合部材32を形成している構成としても良い。
左右輪駆動装置の駆動源は、電動モータに限らず、ガソリンエンジン等の内燃機関を用いても良い。
第1,第2の結合部材31,32の間の軸受45,46として、針状ころ軸受が適用されているが、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の転がり軸受を適用することも可能である。
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
2L,2R…電動モータ(駆動源)
3…動力伝達装置
30…トルク差増幅装置
30L,30R…遊星歯車機構
61L,61R…駆動輪
66a…指令手段
67…駆動源制御装置
68…トルク補正手段(補正手段)
71…角加速度計算手段
73…補正要否判定手段(判定手段)
3…動力伝達装置
30…トルク差増幅装置
30L,30R…遊星歯車機構
61L,61R…駆動輪
66a…指令手段
67…駆動源制御装置
68…トルク補正手段(補正手段)
71…角加速度計算手段
73…補正要否判定手段(判定手段)
Claims (9)
- 二つの駆動源と、左右の駆動輪と、前記二つの駆動源と前記左右の駆動輪との間に設けられ、前記二つの駆動源からの動力を前記左右の駆動輪に分配し、これら左右の駆動輪を駆動する動力伝達装置とを備えた車両における、前記駆動源を制御する駆動源制御装置であって、
前記駆動輪または前記駆動源の角加速度を求める角加速度計算手段と、
この角加速度計算手段で求められた角加速度に基づいて、指令手段から与えられた前記二つの駆動源のそれぞれの出力の指令値を定められた条件に従って補正する補正手段と、を備えた駆動源制御装置。 - 請求項1に記載の駆動源制御装置において、前記補正手段は、前記角加速度計算手段で求められた角加速度、および定められた回転部の慣性モーメントおよび前記動力伝達装置の歯車の歯数に基づいて、前記二つの駆動源のそれぞれの出力の指令値を補正する駆動源制御装置。
- 請求項1または請求項2に記載の駆動源制御装置において、前記動力伝達装置は、二つの遊星歯車機構を有し、前記二つの駆動源が発生するトルクの差を増幅するトルク差増幅装置を備える駆動源制御装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の駆動源制御装置において、前記補正手段は、前記左右の駆動輪のうち少なくともいずれか一方の駆動輪の角加速度に基づいて、前記二つの駆動源のそれぞれの出力の指令値を補正する駆動源制御装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の駆動源制御装置において、前記補正手段は、前記二つの駆動源の角加速度に基づいて、前記二つの駆動源のそれぞれの出力の指令値を補正する駆動源制御装置。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の駆動源制御装置において、前記補正手段は、前記左右の駆動輪のうちいずれか一方の駆動輪に角加速度が生じたときに、この角加速度と逆方向となるトルクを、前記一方の駆動輪に対し左右反対側の他方の駆動輪に付加するように、前記二つの駆動源のそれぞれの出力の指令値を補正する駆動源制御装置。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の駆動源制御装置において、前記補正手段は、前記左右の駆動輪のうちいずれか一方の駆動輪に角加速度が生じたときに、この角加速度と同じ方向となるトルクを、前記角加速度が生じた前記一方の駆動輪に付加するように、前記二つの駆動源のそれぞれの出力の指令値を補正する駆動源制御装置。
- 請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の駆動源制御装置において、前記角加速度計算手段で求められた角加速度が閾値を超えるか否かを判定する判定手段を備え、前記補正手段は、前記判定手段により前記角加速度が閾値を超えるときのみ、前記二つの駆動源のそれぞれの出力の指令値を補正する駆動源制御装置。
- 請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の駆動源制御装置を備えた車両。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016195603A JP2018061306A (ja) | 2016-10-03 | 2016-10-03 | 駆動源制御装置 |
CN201780061171.7A CN109789800B (zh) | 2016-10-03 | 2017-09-29 | 驱动源控制装置 |
PCT/JP2017/035440 WO2018066464A1 (ja) | 2016-10-03 | 2017-09-29 | 駆動源制御装置 |
EP17858302.7A EP3521097A4 (en) | 2016-10-03 | 2017-09-29 | CONTROL DEVICE FOR DRIVE SOURCE |
US16/371,820 US11207984B2 (en) | 2016-10-03 | 2019-04-01 | Drive source control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016195603A JP2018061306A (ja) | 2016-10-03 | 2016-10-03 | 駆動源制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018061306A true JP2018061306A (ja) | 2018-04-12 |
Family
ID=61831668
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016195603A Pending JP2018061306A (ja) | 2016-10-03 | 2016-10-03 | 駆動源制御装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11207984B2 (ja) |
EP (1) | EP3521097A4 (ja) |
JP (1) | JP2018061306A (ja) |
CN (1) | CN109789800B (ja) |
WO (1) | WO2018066464A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2021220693A1 (ja) * | 2020-04-27 | 2021-11-04 | ||
WO2022091659A1 (ja) * | 2020-10-29 | 2022-05-05 | 三菱自動車工業株式会社 | 車両の制御装置 |
JP7417185B2 (ja) | 2019-11-01 | 2024-01-18 | 三菱自動車工業株式会社 | トルク差調整システム |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102478125B1 (ko) * | 2017-11-24 | 2022-12-16 | 현대자동차주식회사 | 모터 구동 차량 제어방법 및 제어시스템 |
JP6521491B1 (ja) * | 2017-12-01 | 2019-05-29 | マツダ株式会社 | 車両の制御装置 |
DE102019100324A1 (de) * | 2019-01-08 | 2020-07-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur Kalibrierung zweier auf einer Achse angeordneter Elektromotoren in zweiachsigen Kraftfahrzeugen |
CN113544004A (zh) * | 2019-03-06 | 2021-10-22 | 三菱自动车工业株式会社 | 左右轮驱动装置 |
CN114572014B (zh) * | 2022-02-07 | 2023-12-22 | 达闼机器人股份有限公司 | 设备控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4111155B2 (ja) * | 2004-03-12 | 2008-07-02 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 駆動制御装置、駆動制御方法及びプログラム |
JP4055746B2 (ja) * | 2004-06-18 | 2008-03-05 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法 |
JP4907390B2 (ja) | 2007-03-05 | 2012-03-28 | 富士重工業株式会社 | 駆動力配分装置および車両制御装置 |
JP4637136B2 (ja) * | 2007-05-23 | 2011-02-23 | 本田技研工業株式会社 | 動力装置 |
JP4315226B2 (ja) * | 2007-11-09 | 2009-08-19 | トヨタ自動車株式会社 | 駆動力制御装置 |
WO2010116639A1 (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | 株式会社エクォス・リサーチ | 車両 |
DE112009004644T5 (de) * | 2009-04-10 | 2012-10-11 | Aisin Aw Co., Ltd. | Steuervorrichtung für eine fahrzeugantriebsvorrichtung |
JP4707750B2 (ja) * | 2009-04-24 | 2011-06-22 | 三菱電機株式会社 | 車両の変速機制御装置 |
JP4846003B2 (ja) * | 2009-08-05 | 2011-12-28 | 本田技研工業株式会社 | 四輪駆動車両のトルク配分制御装置 |
JP5333193B2 (ja) | 2009-12-21 | 2013-11-06 | 三菱自動車工業株式会社 | 車両用左右駆動力調整装置の制御装置 |
CN103946060B9 (zh) * | 2011-11-24 | 2016-07-20 | Ntn株式会社 | 电动车辆控制装置 |
JP5329685B2 (ja) * | 2011-12-22 | 2013-10-30 | 本田技研工業株式会社 | 車両用駆動装置 |
JP5851861B2 (ja) | 2012-01-30 | 2016-02-03 | Ntn株式会社 | 電気自動車 |
JP5885534B2 (ja) * | 2012-02-21 | 2016-03-15 | 本田技研工業株式会社 | 制御システム |
JP5965700B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2016-08-10 | 本田技研工業株式会社 | 車両用駆動装置 |
JP5892900B2 (ja) * | 2012-09-11 | 2016-03-23 | アイシン精機株式会社 | ハイブリッド駆動装置 |
JP6342188B2 (ja) * | 2013-07-08 | 2018-06-13 | Ntn株式会社 | 電気自動車のスリップ制御装置 |
JP6148922B2 (ja) * | 2013-07-22 | 2017-06-14 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | 左右輪駆動装置 |
-
2016
- 2016-10-03 JP JP2016195603A patent/JP2018061306A/ja active Pending
-
2017
- 2017-09-29 CN CN201780061171.7A patent/CN109789800B/zh active Active
- 2017-09-29 WO PCT/JP2017/035440 patent/WO2018066464A1/ja unknown
- 2017-09-29 EP EP17858302.7A patent/EP3521097A4/en not_active Withdrawn
-
2019
- 2019-04-01 US US16/371,820 patent/US11207984B2/en active Active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7417185B2 (ja) | 2019-11-01 | 2024-01-18 | 三菱自動車工業株式会社 | トルク差調整システム |
JPWO2021220693A1 (ja) * | 2020-04-27 | 2021-11-04 | ||
JP7371768B2 (ja) | 2020-04-27 | 2023-10-31 | 三菱自動車工業株式会社 | 車両の制御装置 |
WO2022091659A1 (ja) * | 2020-10-29 | 2022-05-05 | 三菱自動車工業株式会社 | 車両の制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11207984B2 (en) | 2021-12-28 |
CN109789800B (zh) | 2022-07-26 |
WO2018066464A1 (ja) | 2018-04-12 |
EP3521097A1 (en) | 2019-08-07 |
US20190232799A1 (en) | 2019-08-01 |
EP3521097A4 (en) | 2020-05-27 |
CN109789800A (zh) | 2019-05-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2018066464A1 (ja) | 駆動源制御装置 | |
JP6290342B1 (ja) | 左右輪駆動装置の制御装置 | |
WO2017141607A1 (ja) | 車両駆動装置 | |
JP2017203503A (ja) | 車両駆動装置 | |
JP2018093612A (ja) | モータ制御装置およびこのモータ制御装置を備えた車両 | |
JP2018155310A (ja) | 四輪駆動車両 | |
JP2017145931A (ja) | 車両駆動装置 | |
JP2018105325A (ja) | 左右輪駆動装置の異常検出装置、異常検出方法およびこの異常検出装置を備えた車両 | |
JP2017180559A (ja) | 車両駆動装置 | |
JP2017141889A (ja) | 車両駆動装置 | |
JP6328721B2 (ja) | 駆動源制御装置およびこの駆動源制御装置を備えた車両 | |
JP6170580B1 (ja) | 車両駆動装置 | |
WO2017141617A1 (ja) | 車両駆動装置 | |
WO2017163871A1 (ja) | 車両駆動装置 | |
WO2018012189A1 (ja) | 車両駆動装置 | |
JP2018048686A (ja) | 車両駆動装置 | |
JP6749190B2 (ja) | 左右輪駆動装置の異常検出装置および異常検出方法 | |
JP2017145942A (ja) | 車両駆動装置 | |
JP2018135032A (ja) | 車両の制動装置 | |
WO2017068913A1 (ja) | 車両駆動装置 | |
JP6647935B2 (ja) | 遊星歯車装置及びそれを用いた車両駆動装置 | |
JP2018048663A (ja) | 車両駆動装置 |