JP3744882B2 - 車輪駆動制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関で駆動される発電機から電動機に電力を供給し、電動機によって車輪を駆動する車輪駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
全輪駆動車両として、内燃機関によって主駆動輪（例えば前輪）を駆動し、電動機によって従駆動輪（例えば後輪）を駆動するハイブリッド車両が知られる（特開２０００−９４９７９号公報参照）。
上記のものでは、内燃機関によって駆動される発電機の電力をバッテリに蓄え、バッテリから電動機に電力を供給する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の全輪駆動車両では、走行用電動機に電力を供給する大型のバッテリを必要とし、電動機も一般に大きな駆動力を確保するため三相交流電動機等が使用され、コストが嵩む。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、走行用のバッテリを省略し、直流電動機を用いた軽量かつ小型な車輪駆動方式とする一方、この方式で発生しうる発電機と電動機のブラシとの間のスイッチのオン固着異常発生時に、ブラシが劣化することを防止した車輪駆動制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関により駆動される発電機と電動機のブラシ間に設けたスイッチがオン固着する異常を検出したときには、クラッチにより電動機と車輪とを切り離すとともに、制御回路により電動機の界磁コイルに電力を供給して電動機を回転させるようにフェールセーフ制御する構成としたことにより、前記スイッチのオン固着時に回転する電動機の全てのブラシに発電機からの電力が分担して供給されるので、ブラシの劣化を防止できる。
【０００５】
また、前記フェールセーフ制御時に、機関回転速度を制限する構成とすることにより、発電機の発電電力が制限され、電動機のブラシへの通電電流を減少させてブラシの劣化をより効果的に抑制できる。
また、前記フェールセーフ制御時に、電動機の回転速度を検出しつつ回転速度を制限する構成とすることにより、電動機の回転によるブラシの摩耗も抑制できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施形態にかかる全輪駆動制御装置を示すシステム概要図、図２は、本発明に関わる要部を示す外観図である。
エンジン（内燃機関）１の駆動力は、前側クラッチ２、前側変速機３及びディファレンシャル４を介して前輪（主駆動輪）ＦＲＷに伝達される構成となっている。すなわち、エンジン１、前側クラッチ２、前側変速機３、ディファレンシャル４は、いわゆる前輪駆動車と同じに構成されており、また、前側変速機３は、多段あるいは無段の自動変速機、あるいは手動変速機が用いられる。
【０００７】
エンジン１には、エンジン１により駆動される発電機５が設けられ、さらに、この発電機５から供給される電流により駆動するモータ（電動機）６が設けられる。また、このモータ５から発生した駆動力は、後側変速機７、後側クラッチ８及びディファレンシャル９を介して後輪（従駆動輪）ＲＲＷに伝達される構成となっている。
【０００８】
また、後側変速機７は、減速を行ってトルクを増強するためのものである。
また、前記後側クラッチ８は、電磁石に通電して締結状態となり、通電を停止して解放状態となる構成となっている。
前記エンジン１、発電機５、モータ６の駆動及び後側クラッチ８の断接は、４ＷＤコントローラ１０により行われる。
【０００９】
ここで、前記モータ６は、一般にＤＣブラシモータと呼ばれる安価な直流モータを使用し、該モータ６の回転子に設けられたブラシ６ａと前記発電機５との間に両者の接続をオン、オフするスイッチ（リレー接点）１１が配設され、かつ、モータ６の固定子（界磁コイル）６ｂへの通電方向を切り換えることにより回転方向が切り換わる構成となっている。
【００１０】
そして、全輪駆動時は、スイッチ１１をオンとし、固定子（界磁コイル）６ｂを通電してモータ６を駆動すると共に、前記後側クラッチ８を接続してモータ６の駆動力を後輪ＲＲＷに伝達しすることにより後輪ＲＲＷを駆動する。
また、前記発電機５とモータ６との間に、前記スイッチ１１と直列に、この間を流れる電流を検出する電流センサ１２を設ける。
【００１１】
そして、本発明では、上記電流センサ１２からの信号に基づいて、前記スイッチ１１がオン固着する異常を検出したときに、モータ６のブラシ６ａの劣化を防止するフェールセーフを行う。
以下に、上記フェールセーフ制御を、図３のフローチャートにしたがって、説明する。
【００１２】
ステップ１では、全輪駆動時かを判定する。
ステップ１で全輪駆動時でない（前輪のみ駆動時）と判定されたときは、ステップ２へ進み、前記電流センサ１２で検出される電流値を読み込む。
ステップ３では、前記検出された電流値が所定値以上かを判定する。
ステップ３電流値が所定値以上と判定されたときは、スイッチ１１がオン固着していると判断し、ステップ４以降へ進んで、フェールセーフを実行する。
【００１３】
ステップ４では、後側クラッチ８を切り離し状態に維持する。
ステップ５では、モータ６の固定子６ｂを通電する。
このようにすれば、非全輪駆動時にスイッチ１１のオン固着によってモータ６のブラシ６ａに発電機５からの電力が供給されてしまう異常時には、モータ６の固定子６ｂを通電してモータ６を回転（空転）させることにより、ブラシ６ａの通電箇所が分散され、ブラシ６ａの劣化を防止できる。したがって、スイッチ１１（リレー）のみを交換するだけですむ。
【００１４】
なお、エンジン側の主駆動輪（前輪）で車両を自走できる。
また、スイッチ１１のオン固着の検出は、前記電流センサの他、スイッチ１１を挟んで両側の電圧をモニターし、これらの電位差が所定値以下のときに、オン固着していると検出する構成としてもよい。
次に、同じくフェールセーフ制御の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、図１に一点鎖線で示すようにモータ６の回転速度を検出する回転速度センサ２１を設ける。第２の実施形態にかかるフェールセーフ制御を、図４のフローチャートに示す。
【００１５】
ステップ１１〜ステップ１４までは、図３のステップ１〜ステップ４と同様である。
スイッチ１１がオン固着していると判定されると、ステップ１５でエンジン回転速度Ｎｅを所定値以下に制限する制御を行う。これにより、発電機５の発電量が減少し、モータ６のブラシ６ａへの通電量を減少できるので、ブラシ６ｂの劣化をより効果的に防止できる。
【００１６】
次いで、ステップ１６では、モータ６の回転速度Ｍを読み込み、該モータ回転速度Ｍが所定値以上とならないように、固定子６ｂへの通電電流を制限しつつ通電する。これにより、モータ回転速度の増大を抑制でき、ブラシ６ａの摩耗も抑制できる。
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００１７】
請求項１に記載の車輪駆動制御装置において、前記固着異常検出手段が、前記電動機の非駆動モードで発電機と電動機との間の通電電流を検出し、該電流値が所定値以上のときに前記スイッチがオンに固着される異常を生じていると判定することを特徴とする車輪駆動制御装置。
この構成によれば、電動機の非駆動モードで正常時には前記スイッチがオフされている状態で、通電電流が所定値以上あって電動機のブラシが通電されていることが検出されるので、スイッチがオンに固着される異常を確実に検出することができる。
【００１８】
請求項１に記載の車輪駆動制御装置において、前記固着異常検出手段が、前記電動機の非駆動モードで前記スイッチ両側の端子の電位差を検出し、該電圧値が所定値以下のときに前記スイッチがオンに固着される異常を生じていると判定することを特徴とする車輪駆動制御装置。
この構成によれば、電動機の非駆動モードで正常時には前記スイッチがオフされ、発電機側の端子電圧が高くなって前記スイッチ両側の端子間に大きな電位差を生じるので、該電位差が所定値以下のときは、スイッチがオンに固着される異常であることを確実に検出することができる。
【００１９】
請求項１に記載の車輪駆動制御装置において、前記内燃機関によって車両の主駆動輪が駆動され、前記電動機によって従駆動輪を駆動する全輪駆動車両に適用されることを特徴とする車輪駆動制御装置。
この構成によれば、電動機の駆動力をアシスト的に用いることができるため、安価な直流電動機を用いることができ、本発明の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる全輪駆動制御装置を示すシステム概要図。
【図２】同上実施形態の本発明に関わる要部を示す外観図。
【図３】本発明にかかるフェールセーフ制御の第１の実施形態を示すフローチャート。
【図４】本発明にかかるフェールセーフ制御の第２の実施形態を示すフローチャート。
同上インバータ及び電動機の動作を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１ エンジン（内燃機関）
５ 発電機
６ モータ（電動機）
６ａ モータのブラシ
６ｂ モータの固定子（界磁コイル）
７ 後側クラッチ
１１ スイッチ
１２ 電流センサ
２１ 回転速度センサ
ＲＲＷ 従駆動輪（モータで駆動される車輪）

Claims (3)

1. 内燃機関により駆動される発電機と、
   前記発電機から発電された電力を直接供給されて駆動する電動機と、
   前記電動機の出力軸と車輪とを接離するクラッチと、
   前記発電機と電動機のブラシとの接続をオン、オフするスイッチと、
   前記電動機の界磁コイルへの電力供給を制御する制御回路と、
   を備えると共に、
   前記スイッチがオンに固着される異常を検出する固着異常検出手段と、
   前記スイッチの固着異常検出時に、前記クラッチによって電動機出力軸と車輪とを切り離すと共に、前記制御回路によって電動機を回転させるように界磁コイルへの電力を制御するフェールセーフ手段と、
   を含んで構成したことを特徴とする車輪駆動制御装置。
2. 前記フェールセーフ手段のフェールセーフ制御時に、機関回転速度を制限する回転速度制限手段を含んで構成したことを特徴とする請求項１に記載の車輪駆動制御装置。
3. 前記フェールセーフ手段は、フェールセーフ制御時に、電動機の回転速度を検出しつつ回転速度を制限するように界磁コイルへの電力を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車輪駆動制御装置。

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