JP2021075137A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動輪の半径が変化した場合であっても、要求駆動力に応じたトルクを各駆動輪に伝達できる車両の駆動力制御装置を提供する。【解決手段】所定の駆動輪に連結された第１駆動力源と、他の駆動輪に連結された第２駆動力源とを備え、トルク指令決定部１５により、所定の駆動輪と他の駆動輪との半径を予め定められた所定値とした場合における駆動力の配分比に応じた第１駆動力源と第２駆動力源との目標トルクを求め、タイヤ径比検出部１７により、所定の駆動輪の半径と他の駆動輪の半径との比を求め、指令補正部１６により、所定の駆動輪の半径と他の駆動輪の半径との比に基づいて、第１駆動力源と第２駆動力源との目標トルクを補正する。【選択図】図３

Description

この発明は、所定の駆動輪で発生させる駆動力と、他の駆動輪で発生させる駆動力との配分を変更可能な車両の駆動力制御装置に関するものである。

特許文献１には、前輪に連結された前輪駆動モータと、後輪に連結された後輪駆動モータとを備え、また、前輪駆動モータの回転軸と後輪駆動モータの回転軸とを選択的に連結できるクラッチ機構とを備えた電動車両の駆動装置が記載されている。この駆動装置は、クラッチ機構を解放することにより、前輪駆動モータと後輪駆動モータとのトルクを独立して制御できるため、前輪に伝達されるトルクと後輪に伝達されるトルクとの配分を適宜制御することができ、また、クラッチ機構を係合することにより、前輪と後輪とに同一のトルクを伝達できる。

特許文献２には、半径の異なるタイヤを装着した場合や、タイヤの摩耗の進行度がばらついた場合などのタイヤの半径が異なった場合における車両の走行安定性や操縦安定性が低下することを抑制する制御装置が記載されている。この制御装置は、いずれかのタイヤの車輪速を基準とし、他のタイヤの車輪速との比を算出し、その車輪速の比の最大値と最小値との差により求められる実バランス値が、所定値以上の場合には、タイヤに伝達する駆動トルクを制限するように構成されている。

特許文献３には、駆動力源に連結された主駆動輪と、その主駆動輪とは異なる他の駆動輪であって、駆動力源からクラッチ機構の伝達トルク容量に応じたトルクが伝達される副駆動輪とを備えた車両の駆動力制御装置が記載されている。この駆動力制御装置は、通常時には、アクセル操作量などに応じて、主駆動輪と副駆動輪とに伝達するトルクの配分比を制御するように構成されている。一方、スペアタイヤに変更した場合や空気圧の変化などにより、いずれかの駆動輪の半径が異なった場合には、副駆動輪側に伝達するトルクが通常時より小さくなるようにトルクの配分比を変更するように構成されている。

特開２００６−６２５７１号公報 特開２００６−２４０４０２号公報 特開２００４−９０７０３号公報

特許文献１に記載された駆動装置は、前輪駆動モータと後輪駆動モータとのトルクを個別に制御することができるため、旋回性能や加速性能を向上させることができる。しかしながら、予め定められたタイヤの半径を基準として各モータの出力トルクを定めることにより、各車輪で発生する駆動力を制御することが一般的であるから、例えば、駆動輪の空気圧が変動した場合や他のタイヤに変更した場合などタイヤの半径が変化すると、意図した駆動力を発生させることができず、旋回性能や加速性能が低下する可能性がある。

そこで、特許文献２に記載された制御装置のように、駆動輪に伝達するトルクを制限し、その制限されたトルクの範囲内で、前輪と後輪とに伝達するトルクの配分比を制御した場合には、駆動輪に伝達するトルクが制限されているため、車両全体として発生可能な駆動力が低下し、その結果、運転者が要求する駆動力を充足できなくなる可能性がある。また、特許文献３に記載されたように副駆動輪側に伝達するトルクを低下させる場合も、上記と同様に、駆動力が制限されるものであるから、要求駆動力を充足できなくなる可能性があり、または旋回性能や加速性能が低下する可能性がある。

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って、駆動輪の半径が変化した場合であっても、要求駆動力に応じたトルクを各駆動輪に伝達できる車両の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。

上記の目的を達成するために、この発明は、所定の駆動輪に連結された第１駆動力源と、他の駆動輪に連結された第２駆動力源とを備え、要求される駆動力を発生するための前記所定の駆動輪で発生させる駆動力と、前記他の駆動輪で発生させる駆動力との配分比に基づいて前記第１駆動力源と前記第２駆動力源との出力トルクを制御する車両の駆動力制御装置において、前記第１駆動力源と前記第２駆動力源との出力トルクを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記所定の駆動輪と前記他の駆動輪との半径を予め定められた所定値とした場合における前記配分比に応じた前記第１駆動力源と前記第２駆動力源との目標トルクを求め、前記所定の駆動輪の半径と前記他の駆動輪の半径との比を求め、前記所定の駆動輪の半径と前記他の駆動輪の半径との比に基づいて、前記第１駆動力源と前記第２駆動力源との目標トルクを補正するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、まず、所定の駆動輪と他の駆動輪との半径を予め定められた所定値とした場合における、所定の駆動輪で発生する駆動力と他の駆動輪で発生する駆動力との配分比に基づいて、所定の駆動輪に連結された第１駆動力源の目標トルクと、他の駆動輪に連結された第２駆動力源の目標トルクとを求める。そして、その求められた目標トルクを、所定の駆動輪の半径と他の駆動輪の半径との比に基づいて補正する。すなわち、第１駆動力源の出力トルクと第２駆動力源の出力トルクとを、所定の駆動輪や他の駆動輪の半径に基づいて定める。したがって、いずれかの駆動輪の半径が予め定めた半径と異なった場合であっても、要求駆動力を充足できるとともに、所定の駆動輪と他の駆動輪とで発生する駆動力の配分比が変化することを抑制できる。

この発明の実施形態における車両の一例を説明するための模式図である。 前輪と後輪との半径が異なることにより、発生する駆動力が相違する例を説明するための図である。 この発明の実施形態における駆動力制御装置の制御例を説明するためのブロック図である。

この発明の実施形態における車両の一例を図１に模式的に示している。図１に示す車両Ｖｅは、一対の前輪１に連結された第１駆動力源２と、一対の後輪３に連結された第２駆動力源４とを備えている。これらの駆動力源２，４は、燃料を燃焼することにより動力を発生するエンジンや、通電されることにより動力を発生するモータなど、出力トルクを適宜制御することができるものであればよい。駆動力源２，４としてエンジンを設けた場合には、そのエンジンへの吸入空気量や燃料噴射量、あるいは点火時期を制御することにより出力トルクを制御することができ、モータを設けた場合には、通電する電流値を制御することにより出力トルクを制御することができる。これらの第１駆動力源２と第２駆動力源４とは、双方をエンジンまたはモータとしてもよく、いずれか一方の駆動力源２（４）としてエンジンを備え、他方の駆動力源４（２）としてモータを備えてもよい。なお、一対の前輪１が、この発明の実施形態における「所定の駆動輪」に相当し、一対の後輪３が、この発明の実施形態における「他の駆動輪」に相当する。

また、図１に示す例では、第１駆動力源２の出力軸５にフロントデファレンシャルギヤユニット６が連結され、そのフロントデファレンシャルギヤユニット６に左右のフロントドライブシャフト７が連結されている。したがって、前輪１と第１駆動力源２とが、フロントデファレンシャルギヤユニット６およびフロントドライブシャフト７を介してトルク伝達可能に連結されている。同様に、第２駆動力源４の出力軸８にリヤデファレンシャルギヤユニット９が連結され、そのリヤデファレンシャルギヤユニット９に左右のリヤドライブシャフト１０が連結されている。したがって、後輪３と第２駆動力源４とが、リヤデファレンシャルギヤユニット９およびリヤドライブシャフト１０を介してトルク伝達可能に連結されている。なお、第１駆動力源２とフロントデファレンシャルギヤユニット６との間のトルクの伝達経路や、第２駆動力源４とリヤデファレンシャルギヤユニット９との間のトルクの伝達経路に、所定のギヤ比の歯車対や、変速比を変更可能な変速機構を設けていてもよい。

上記の各駆動力源２，４の出力トルクを制御するための電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）１１が更に設けられている。このＥＣＵ１１は、この発明の実施形態におけるコントローラに相当するものであって、従来知られている電子制御装置と同様に、マイクロコンピュータを主体として構成されている。このＥＣＵ１１には、各車輪１，３の回転速度を検出する車輪速センサ１２Ｆｒ，１２Ｆｌ，１２Ｒｒ，１２Ｒｌ、各駆動力源２，４の回転数を検出する回転数センサ１３Ｆ，１３Ｒ、図示しないアクセル操作量を検出するアクセル開度センサなどの種々のセンサから信号が入力される。

また、ＥＣＵ１１には、例えば、アクセル開度センサや車輪速センサなどにより検出された信号に基づいて要求駆動力を求めるためのマップや、路面勾配や路面の摩擦係数などに基づいて前輪１と後輪３とで発生させる駆動力の配分比を定めるためのマップなどが設けられている。すなわち、ＥＣＵ１１は、アクセル開度センサなどに基づいて要求駆動力を求め、その要求駆動力を充足でき、かつ定められた駆動力の配分比に基づいて各駆動力源２，４の出力トルクを求める。そして、その求められた出力トルクを出力するための信号をＥＣＵ１１から各駆動力源２，４に出力する。

上記のＥＣＵ１１は、各車輪１，３の半径を予め定められた半径として各駆動力源２，４の出力トルクを求める。一方、いずれかの車輪１（３）の空気圧が低下した場合、スペアタイヤなどの他のタイヤに変更した場合、ユーザーが他のタイヤに付け替えた場合など、種々の理由により車輪の半径が予め定められた半径とは異なる場合がある。そのような場合には、予め定められた半径とは異なる半径の車輪１（３）で発生する駆動力が、意図した駆動力よりも大きく、または小さくなるため、要求駆動力とは異なる駆動力が発生する可能性がある。

ここで、左右の前輪１を変更したことにより、前輪１の半径Ｒｆが後輪３の半径Ｒｒよりも小さくなった場合を例に挙げて説明する。図２には、前輪１と後輪３との半径Ｒｆ，Ｒｒ、トルクＴｆ，Ｔｒ、および発生する駆動力Ｆｆ，Ｆｒを示している。図２に示すように前輪１の半径Ｒｆが後輪３の半径Ｒｒよりも小さく、それに対して前輪１と後輪３とに同一のトルクＴｆ，Ｔｒが伝達されるように各駆動力源２，４の出力トルクを制御した場合には、前輪１で発生する駆動力Ｆｆと、後輪３で発生する駆動力Ｆｒとは以下の式で求めることができるから、前輪１で発生する駆動力Ｆｆが後輪３で発生する駆動力Ｆｒよりも大きくなる。すなわち、要求駆動力を充足するために前輪１で発生する駆動力Ｆｆと、後輪３で発生する駆動力Ｆｒとの配分を同一にすることを意図しているにもかかわらず、前輪１で発生する駆動力Ｆｆが、後輪３で発生する駆動力Ｆｒよりも大きくなる。
Ｆｆ=Ｔｆ/Ｒｆ …（１）
Ｆｒ=Ｔｒ/Ｒｒ …（２）
（Ｔｆ=Ｔｒ、Ｒｆ<Ｒｒ）

この発明は、上述したように前輪１と後輪３とのいずれか一方の車輪の半径Ｒｆ（Ｒｒ）が、予め定められた半径から変化した場合であっても、前輪１と後輪３とで発生する駆動力Ｆｆ，Ｆｒの配分比が変化することを抑制できるように構成されている。言い換えると、要求駆動力に応じたトルクを各駆動輪１，３に伝達できるように構成されている。

その制御例を説明するための制御ブロック図を図３に示している。図３に示す例では、まず、駆動力前後配分比決定部１４に、上記のように求められた要求駆動力Ｆreqや車両Ｖｅの傾斜角度θなどの前輪１で発生させる駆動力Ｆｆと後輪３で発生させる駆動力Ｆｒとの配分比γを決定するために必要なデータが入力され、その入力されたデータに基づいて前輪１で発生させる駆動力Ｆｆと後輪３で発生させる駆動力Ｆｒとの配分比γ（Ｆｆ／Ｆｒ）が決定される。

その駆動力前後配分比決定部１４で決定された駆動力の配分比γのデータが、各駆動力源２，４のトルクを設定するためのトルク指令決定部１５に入力される。このトルク指令決定部１５では、まず、要求駆動力Ｆreqと入力された駆動力の配分比γとのデータに基づいて、前輪１で発生させる駆動力Ｆｆと、後輪３で発生させる駆動力Ｆｒとをそれぞれ求める。ついで、前輪１や後輪３の半径Ｒｆ，Ｒｒが予め定められた半径とした場合に、上記前輪１で発生させる駆動力Ｆｆと、後輪３で発生させる駆動力Ｆｒとなる各駆動力源２，４のトルクＴｐｆ，Ｔｐｒを求める。すなわち、前輪１で発生させる駆動力Ｆｆに前輪１の半径Ｒｆを乗算するとともに、フロントデファレンシャルギヤユニット６などの第１駆動力源２と前輪１との間のギヤ比Ｄｆで除算して、第１駆動力源２の出力トルクＴｐｆを求める。同様に、後輪３で発生させる駆動力Ｆｒに後輪３の半径Ｒｒを乗算するとともに、リヤデファレンシャルギヤユニット９などの第２駆動力源４と後輪３との間のギヤ比Ｄｒで除算して、第２駆動力源４の出力トルクＴｐｒを求める。そして、トルク指令決定部１５により求められた各駆動力源２，４のトルクの指令値Ｔｐｆ，Ｔｐｒを指令補正部１６に出力する。

一方、上記の駆動力前後配分比決定部１４およびトルク指令決定部１５により各駆動力源２，４のトルクＴｐｆ，Ｔｐｒを求めることに並行して、タイヤ径比検出部１７により、前輪１の半径Ｒｆと後輪３の半径Ｒｒとの比Ｒγを検出する。具体的には、例えば、左右の前輪１に設けられた車輪速センサ１２Ｆｒ，１２Ｆｌの検出値の平均値や、第１駆動力源２の回転数と、第１駆動力源２と前輪１との間のトルク伝達経路のギヤ比Ｄｆとの乗算値などに基づいて前輪側車輪速Ｓｆを求め、同様に、左右の後輪３に設けられた車輪速センサ１２Ｒｒ，１２Ｒｌの検出値の平均値や、第２駆動力源４の回転数と、第２駆動力源４と後輪３との間のトルク伝達経路のギヤ比Ｄｒとの乗算値などに基づいて後輪側車輪速Ｓｒを求め、前輪側車輪速Ｓｆの逆数と後輪側車輪速Ｓｒの逆数との比（Ｓｒ／Ｓｆ）を求めることにより、前輪１の半径Ｒｆと後輪３の半径Ｒｒとの比Ｒγ（Ｒｆ／Ｒｒ）を求める。そして、その求められた前輪１の半径Ｒｆと後輪３の半径Ｒｒとの比Ｒγを、指令補正部１６に出力する。

ついで、指令補正部１６は、タイヤ径比検出部１７から入力された前輪１の半径Ｒｆと後輪３の半径Ｒｒとの比に基づいて、各駆動力源２，４のトルクＴｐｆ，Ｔｐｒを補正して、その補正されたトルクＴｐｆ’，Ｔｐｒ’を出力するための信号を各駆動力源２，４に出力する。具体的には、以下の式（３），（４）、または式（５），（６）により補正トルクＴｐｆ’およびＴｐｒ’を求める。
Ｔｐｆ’＝Ｔｐｆ×Ｒγ …（３）
Ｔｐｒ’＝Ｔｐｒ …（４）
Ｔｐｆ’＝Ｔｐｆ …（５）
Ｔｐｒ’＝Ｔｐｒ×（１／Ｒγ） …（６）

なお、前輪１で発生する駆動力Ｆｆと、後輪３で発生する駆動力Ｆｒとの比が、駆動力前後配分比決定部１４で求められた比γとなるように、第１駆動力源２のトルクを低下させ、かつ第２駆動力源４のトルクを増加させてもよい。

上述したように各駆動力源２，４の出力トルクを、各車輪の半径の比に応じて補正して定めることにより、車輪の半径が予め定めた半径と異なった場合であっても、要求駆動力を充足できるとともに、前輪１および後輪３で発生する駆動力の配分比が変化することを抑制できる。

なお、車両Ｖｅが加速走行し、または減速走行している場合には、一定車速で走行している場合と比較して、前輪１や後輪３が比較的大きくスリップする可能性があり、そのような場合には、タイヤ径比検出部１７により求められる前輪１の半径Ｒｆと後輪３の半径Ｒｒとの比Ｒγと、実際の半径の比との誤差が大きくなる可能性がある。そのため、タイヤ径比検出部１７による前輪１の半径Ｒｆと後輪３の半径Ｒｒとの比Ｒγの検出は、車両Ｖｅの加速度（減速度を含む）が所定値以下の場合に行うことが好ましい。

また、車両Ｖｅの電源をオンした時点などの停車時には、前輪１の半径Ｒｆと後輪３の半径Ｒｒとの比Ｒγを検出できないため、そのような場合には、前輪１の半径Ｒｆと後輪３の半径Ｒｒとの比Ｒγを予め定められた値（初期値）に設定し、または停車以前の値（前回値）に設定して、各駆動力源２，４のトルクを定めることが好ましい。

また、この発明の実施形態における車両の駆動力制御装置は、車両のいずれかの駆動輪に連結された第１駆動力源と、他の駆動輪に連結された第２駆動力源とを備えていればよく、したがって、駆動輪毎に駆動力源を備えた、いわゆるインホイールモータ車であってもよい。そのような場合には、例えば、一対の前輪のうちの一方をスペアタイヤに変更するなどによって左右輪の半径が異なる場合に、上述した制御例と同様に駆動力源のトルクを定めることにより、左右輪で発生する駆動力が異なることを抑制できる。

さらに、この発明の実施形態における車両の駆動力制御装置は、一対の前輪に連結された第１駆動力源と、一対の後輪に連結された第２駆動力源と、車両の前後方向において上記前輪と後輪との間の部分に設けられた一対の駆動輪に連結された第３駆動力源とを備えた車両においても、上記と同様に制御することにより、各駆動輪毎で発生する駆動力の配分比が変化することを抑制できる。

すなわち、この発明の実施形態における車両の駆動力制御装置は、所定の駆動輪に連結された駆動力源と、他の駆動輪に連結された駆動力源とを備え、各駆動輪の半径が予め定められた半径とした場合における各駆動輪で発生させる駆動力の配分比に基づいて各駆動力源の目標トルクを求め、その目標トルクを、所定の駆動輪の半径と他の駆動輪の半径との比に基づいて補正して定めるように構成されていればよい。

１…前輪、 ２，４…駆動力源、 ３…後輪、 ５，８…出力軸、 ６…フロントデファレンシャルギヤユニット、 ７…フロントドライブシャフト、 ９…リヤデファレンシャルギヤユニット、 １０…リヤドライブシャフト、 １１…電子制御装置（ＥＣＵ）、 １２Ｆｒ，１２Ｆｌ，１２Ｒｒ，１２Ｒｌ…車輪速センサ、 １３Ｆ，１３Ｒ…回転数センサ、 １４…駆動力前後配分比決定部、 １５…トルク指令決定部、 １６…指令補正部、 １７…タイヤ径比検出部、 Ｖｅ…車両。

Claims (1)

1. 所定の駆動輪に連結された第１駆動力源と、他の駆動輪に連結された第２駆動力源とを備え、要求される駆動力を発生するための前記所定の駆動輪で発生させる駆動力と、前記他の駆動輪で発生させる駆動力との配分比に基づいて前記第１駆動力源と前記第２駆動力源との出力トルクを制御する車両の駆動力制御装置において、
   前記第１駆動力源と前記第２駆動力源との出力トルクを制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記所定の駆動輪と前記他の駆動輪との半径を予め定められた所定値とした場合における前記配分比に応じた前記第１駆動力源と前記第２駆動力源との目標トルクを求め、
   前記所定の駆動輪の半径と前記他の駆動輪の半径との比を求め、
   前記所定の駆動輪の半径と前記他の駆動輪の半径との比に基づいて、前記第１駆動力源と前記第２駆動力源との目標トルクを補正するように構成されている
   ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。

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