JP3912399B2 - 車両用駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、前後輪をそれぞれ異なる駆動源で駆動可能な車両用駆動装置に関するものである。
前後輪をそれぞれ異なる駆動源で駆動可能な車両としては、例えば特許文献１に記載したものがある。この特許文献１の車両は、前後輪の一方をエンジンで駆動し前後輪の他方をモータで駆動する四輪駆動車両である。
実開昭５５−１３８１２９号公報
上記特許文献１に記載された従来例のように、１つのモータで前記他方の車輪を駆動する場合を想定すると、低回転で高トルクを得ると共に高回転まで充分なトルクを得るためには、前記モータの出力を大きくする必要がある。ここで、電動モータの出力を大きくするためには、コイルの巻数を増やしてモータ磁束を高めることが考えられるが、コイル巻数を増やせば他方の車輪を駆動する電動モータが大型化してしまう。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、駆動源を大型化することなく、低速から高速まで充分に対応可能な車両用駆動装置を提供することを課題としている。
上記課題を解決するために、本発明は、前後輪のうちの一方の車輪を第１の駆動源で駆動すると共に、前後輪のうちの他方の車輪に対し、上記第１の駆動源と異なる複数の駆動源からの出力トルクをそれぞれ伝達可能に構成し、上記複数の駆動源として少なくとも第２の駆動源及び第３の駆動源を備え、
且つ、第１の駆動源から上記一方の車輪への動力伝達経路に介装される変速機と、その変速機の変速時を判断する変速判断手段と、上記複数の駆動源のうちのどの駆動源の出力を上記他方の車輪に伝達するか選択する駆動源選択手段と、を備え、
上記第３の駆動源の出力の他方の車輪への伝達の停止は、上記変速機の変速時に同期させて行うことを特徴とする車両用駆動装置を提供するものである。
本発明によれば、複数の駆動源の出力を同一の車輪に伝達可能とすることで、１の駆動源で車輪を駆動する場合に比べて各駆動源として相対的に小型のものを使用可能になると共に、車両の走行状態に応じて駆動源を選択することで適切な駆動も可能となる。
さらに、上記他方の車輪に出力を伝達する駆動源の変更の少なくとも１部を、上記変速機の変速時に同期をとって実施することで、当該他方の車輪に出力する駆動源の変更の際のショックを目立たなくすることができる。
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１に、本実施形態の車両用駆動装置の概略構成図を示す。
本実施形態で説明する装置は、左右前輪１Ｆが第１の駆動源であるエンジン２によって駆動され、左右後輪１Ｒが２台の電動モータＭ１、Ｍ２で駆動可能となっている４輪駆動可能な車両の場合の例である。すなわち、エンジン２の出力は、変速機３及び前輪側のデフ４を通じて左右前輪１Ｆに伝達されると共に、左右２台の電動モータＭ１、Ｍ２の出力がそれぞれ減速機５及び後輪側のデフ１３を介して左右後輪１Ｒに伝達可能となっている。
上記エンジン２の出力は、エンジンコントローラ６からの指令によってスロットルバルブ等が調整されることで制御される。エンジンコントローラ６は、アクセルペダル７の踏み込み量や車速などに基づき制御量を演算する。
上記変速機３は、オートマチック・トランスミッション（有段式ＡＴ）であって、変速機コントローラ８からの指令に応じたシフト位置に変速位置を変更する。変速機コントローラ８は、アクセルペダル７の踏み込み量や車速に応じてシフト位置を決定してそれに対応するシフト指令を変速機３に出力すると共に当該シフト指令若しくはシフト変更信号を後述のモータコントローラ１１に出力する。
上記２つのモータＭ１、Ｍ２はそれぞれ、バッテリ９を電源とすると共に、モータコントローラ１１からの指令に応じた界磁電流に調整されることで、発生した出力を減速機５を介して後輪１Ｒに伝達可能となっている。
ここで、２つのモータＭ１、Ｍ２のうち一方の第１モータＭ１は、低回転トルク仕様のモータであり、他方の第２モータＭ２は高回転トルク仕様のモータである。低回転トルク仕様のモータとは、低速回転でトルクを出力しやすい（低速回転側にトルクのピークがある）仕様のモータであり、高回転トルク仕様のモータとは、高速回転でトルクを出力しやすい（高速回転側にトルクのピークがある）仕様のモータである。
ここで、符号１２は２輪駆動モードと４輪駆動モードとの駆動モード・スイッチであって、この駆動モード・スイッチ１２が４輪駆動モードに設定されると、作動指令がモータコントローラ１１に出力され、２輪駆動モードの切り替わると、停止指令がモータコントローラ１１に出力される。
モータコントローラ１１は、第１モータ制御部１１Ａと、第２モータ制御部１１Ｂと、モータ制御部本体１１Ｃとを備える。第１モータ制御部１１Ａは、モータ制御部本体１１ＣからＯＮ指令を入力すると第１モータＭ１を駆動状態に制御し、ＯＦＦ指令を入力すると第１モータＭ１の駆動を停止する。同様に、第２モータ制御部１１Ｂは、モータ制御部本体１１ＣからＯＮ指令を入力すると第２モータＭ２を駆動状態に制御し、ＯＦＦ指令を入力すると第２モータＭ２の駆動を停止する。
なお、各モータ制御部１１Ａ、１１Ｂにおける駆動制御は、例えばバッテリ９からの電力を通電状態とすると共に、界磁電流を調整することで、目的とする回転数若しくは回転トルクを出力するように制御することで行われる。図１中、符号１０はバッテリ９の電力の通電を調整する電力配分制御部である。
上記モータ制御部本体１１Ｃは、駆動モード・スイッチ１２から作動指令を入力すると、停止指令を入力するまで、次のような処理を所定サンプリング時間単位に実施する。なお、停止指令を入力した場合には、第１及び第２モータ制御部１１Ａ、１１ＢにＯＦＦ指令を出力する。また、モータ制御部本体１１Ｃは、駆動源選択手段を構成する。
モータ制御部本体１１Ｃの処理を説明すると、図２に示すように、まずステップＳ１０で現在の車速Ｖｗが所定の切換車速Ｖ１を越えているか否かを判定し、当該切換車速Ｖ１以下の場合には、ステップＳ２０に移行し、切換車速Ｖ１を越えている判定した場合にはステップＳ４０に移行する。なお、車速Ｖｗとしているが、後輪１Ｒの車輪速であっても構わない。
ここで、上記切換車速Ｖ１は、採用するモータ特性によって設定され、例えば、低回転トルク仕様の第１モータＭ１のトルク特性が高回転域で低下する回転速度に対応した車体速（モータ回転数に減速比を掛けた速度）に設定しておく。上記切換車速Ｖ１は、たとえば、時速２０ｋｍ程度に設定する。
ステップＳ２０では、第１モータ制御部１１ＡにＯＮ指令を出力し、続けてステップＳ３０にて第２モータ制御部１１ＢにＯＮ指令を出力して、処理を終了する。
一方、車速Ｖｗが切換車速Ｖ１を越えている判定した場合にはステップＳ４０に移行して、車速Ｖｗが切換車速Ｖ１より大きい車速Ｖ２（＞Ｖ１）以上か否かを判定する。車速ＶｗがＶ２以下と判定した場合にはステップＳ５０に移行し、車速ＶｗがＶ２を越えていると判定した場合にはステップＳ８０に移行する。
ステップＳ５０では、前の制御サイクルから現在までに変速機コントローラ８からシフト信号を入力したか否かを判定し、シフト信号を入力していない場合には、シフト信号が入力するまでステップＳ４０及びＳ５０の処理を繰り返す。このステップＳ５０は、変速判断手段を構成する。このステップＳ４０及びＳ５０を繰り返す処理は、変速機３の変速時と駆動源の切換とが同期を取れなかった場合であっても、車速Ｖｗが所定以上の高速の場合には必ずステップＳ８０に移行させるための例外処理である。
そして、シフト信号を入力すると、ステップＳ６０及びＳ７０にて、第１モータ制御部１１ＡにＯＦＦ指令を出力すると共に第２モータ制御部１１ＢにＯＮ指令を出力して処理を終了する。
また、ステップＳ８０及びＳ９０では、第１モータ制御部１１ＡにＯＦＦ指令を出力すると共に第２モータ制御部１１ＢにＯＦＦ指令を出力して処理を終了する。
次に、本実施形態の動作や作用・効果について説明する。なお、以下の説明は４輪駆動モード状態になっているとして説明する。
本実施形態では、発進時など切換車速Ｖ１以下の場合には、２台のモータＭ１、Ｍ２を共に駆動状態としている。これによって、車両の発進時など車速Ｖｗが小さく、大きなトルクが必要な場合には、２台のモータＭ１、Ｍ２を同時に駆動することで大きなトルクを後輪１Ｒに伝達することができる。たとえば、発進時に力強い加速が可能となる。
さらに、車速Ｖｗが切換車速Ｖ１を越えると、必要とするトルクが小さくなるので、低回転トルク仕様の第１モータＭ１を停止して、高回転トルク仕様の第２モータＭ２でのみ後輪１Ｒを駆動する。
ここで、車両が高速走行時に、低回転トルク仕様の第１モータＭ１は、電流を流してもトルクが余り出ないので、上述のように所定の切換車速Ｖ１以上の場合に第１モータＭ１を止めることで無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。
さらに、本実施形態では、車速Ｖｗが高速時の上記駆動されていた第１モータＭ１の停止タイミングを、変速機３のシフトタイミングに同期をとって行っている。このように同期を取ることで、次の効果を奏する。
すなわち、エンジン２の駆動力が変速機３を介して前輪１Ｆ（主駆動輪）に伝達されるが、シフトアップによって前輪１Ｆの駆動力が低下つまり変化するので、その変化時期に同期をとって第１モータＭ１の駆動を停止することで、後輪１Ｒのトルク変化によるショックを目立たなくすることができる。また、後輪１Ｒのトルクを前輪１Ｆの加速スリップに応じて制御する４輪駆動制御を実施している場合を想定すると、エンジン２の駆動力が変速機３を介して前輪１Ｆ（主駆動輪）に伝達されるが、シフトアップ時には前輪１Ｆの駆動力が低下して当該前輪１Ｆが滑りずらくなるので、後輪１Ｒのトルクも低めで良い。したがって、シフトアップに応じて適切なモータＭ１、Ｍ２を選択して駆動することで、変速状態に応じて低車速から高車速まで適切な４輪駆動用のトルクを得ることが可能となる。
ここで、上記実施形態では、後輪１Ｒを駆動するモータＭ１、Ｍ２の変更（切換）について、低速から高速に移行する場合にだけ変速機３の変速時に同期を取るようにしているが、これに限定されない。高速から低速に移行する場合であっても、変速機３の変速時に同期をとって、出力するモータＭ１、Ｍ２を変更するようにしても良い。
また、上記実施形態では、車速Ｖｗが切換車速Ｖ１以下の場合には、第１モータＭ１及び第２モータＭ２の両方を駆動する場合を例示しているが、車速Ｖｗが切換車速Ｖ１以下の場合には、低回転トルク仕様の第１モータＭ１だけを駆動するようにして、車速Ｖｗが切換車速Ｖ１を越えると高回転トルク仕様の第２モータＭ２だけを駆動するように制御していもよい。このようにしても、車速Ｖｗに応じた仕様のモータが採用される結果、例えば発進時に力強い加速が可能になる共に高速での車速Ｖｗでも必要なトルクを確保することが可能となる。さらに、発進時などの低速用と高速用で２台のモータＭ１、Ｍ２を適切に分担して使用することで、モータＭ１、Ｍ２の劣化が速度に対して分散して進行し、一方のモータＭ１、Ｍ２の劣化が相対的に早まるというようなことを防止できる。図３にそのタイムチャート例を示す。
また、２台のモータＭ１、Ｍ２の一方を低速トルク仕様とし他方を高速トルク仕様としているが、これに限定されない。例えば、同一トルク仕様の２台のモータＭ１、Ｍ２を使用して、各モータＭ１、Ｍ２の減速比を変えることで、低車速用のモータＭ１と高車速用のモータＭ２としても良い。その構成例を図４に示す。
また、上記実施形態では、２輪駆動モードと４輪駆動モードとをスイッチ１２によって変更する場合を例示しているが、車両の走行状態、例えば、主駆動輪である前輪１Ｆの加速スリップなどに応じて自動的に４輪駆動状態となる場合であっても適用可能である。
また、上記実施形態では、各モータＭ１、Ｍ２の電源をバッテリ９としているが、これに限定されない。例えば、エンジン２に発電機を接続し、その発電機が発電機した電力を各モータＭ１、Ｍ２に供給可能なバッテリレスの４輪駆動車両に適用しても良い。
また、上記実施形態では、複数の駆動源として２台のモータＭ１、Ｍ２を例示しているが、３台以上のモータの出力を後輪１Ｒに伝達可能に設定しても良い。この場合に、変速機３でのシフトアップの車速近傍で使用するモータＭ１、Ｍ２を変更するように各モータＭ１、Ｍ２の特性を選択するようにすると良い。
また、上記実施形態では、複数の駆動源として電動モータＭ１、Ｍ２を例示しているが、油圧モータであっても良いし、他の公知の回転駆動源を採用しても良い。また、複数の駆動源は、同一種類の駆動源でなくても良く、例えば一方を電動モータに、他方の油圧モータにするなどしても良い。
また、上記実施形態では、車速Ｖｗによって第１モータＭ１の停止タイミングを判定しているが、これに限定されない。例えば、車速Ｖｗに関係なく変速機コントローラ８からの変速指令に応じて、１速の場合には、第１及び第２モータＭ１，Ｍ２を駆動制御し、２速の場合には第２モータＭ２だけを駆動するように制御して、変速機３が１速から２速に切り替わるときに同期して第１モータＭ１を停止させるようにさせても良い。
また、上記実施形態では、変速機３がＡＴの場合を例示しているが、変速機３がＭＴであっても良い。この場合の制御例のフローを図５に示す。
すなわち、所定サンプリング時間毎に作動して、まずステップＳ２１０にて、クラッチペダルが踏み込まれる等でクラッチ・スイッチがオンになっているか否かを判定し、クラッチ・スイッチがオンであればステップＳ２２０に移行し、オフであれば何も変更しないで復帰する。
ステップＳ２２０では、変速指令が１速か否かを判定し、１速と判定した場合にはステップＳ２４０に移行して、第１モータ制御部１１ＡにＯＮ指令を第２モータ制御部１１ＢにＯＦＦ指令を出力して処理を終了する。
また、ステップＳ２３０にて変速指令が２速と判定した場合には、ステップＳ２５０にて、第１モータ制御部１１ＡにＯＦＦ指令を第２モータ制御部１１ＢにＯＮ指令を出力して処理を処理を終了する。さらに、クラッチスイッチがオンで且つ変速指令が１速でも２速でも無いと判定した場合には、ステップＳ２６０に移行して第１及び第２モータ制御部１１Ａ、１１Ｂに共にＯＦＦ指令を出力して処理を終了する。
この場合でも、変速機３の変速時に同期をとって後輪１Ｒに出力を伝達する駆動源が変更されるようになる。
本発明に基づく実施形態に係る装置構成を示す図である。 モータ制御部本体の処理フローを示す図である。 本発明に基づく実施形態に係るタイムチャート例を示す図である。 モータと減速機との関係の別の例を示す図である。 モータ制御部本体の処理フローを示す図である。
符号の説明
Ｍ１ 第１モータ（第２の駆動源）
Ｍ２ 第２モータ（第３の駆動源）
Ｖ１ 切換車速
１Ｆ 前輪
１Ｒ 後輪
２ エンジン（第１の駆動源）
３ 変速機
５ 減速機
６ エンジンコントローラ
８ 変速機コントローラ
９ バッテリ
１１ モータコントローラ
１１Ａ 第１モータ制御部
１１Ｂ 第２モータ制御部
１１Ｃ モータ制御部本体
１２ 駆動モード・スイッチ

Claims (4)

  1. 前後輪のうちの一方の車輪を第１の駆動源で駆動すると共に、前後輪のうちの他方の車輪に対し、上記第１の駆動源と異なる複数の駆動源からの出力トルクをそれぞれ伝達可能に構成し、上記複数の駆動源として少なくとも第２の駆動源及び第３の駆動源を備え、
    且つ、第１の駆動源から上記一方の車輪への動力伝達経路に介装される変速機と、その変速機の変速時を判断する変速判断手段と、上記複数の駆動源のうちのどの駆動源の出力を上記他方の車輪に伝達するか選択する駆動源選択手段と、を備え、
    上記第３の駆動源の出力の他方の車輪への伝達の停止は、上記変速機の変速時に同期させて行うことを特徴とする車両用駆動装置。
  2. 上記駆動源選択手段は、車両速度が所定車速以下と判定する場合には、上記第２及び第３の駆動源の出力を共に上記他方の車輪に伝達可能とし、車両速度が上記所定車速を越えたと判定した場合には第２の駆動源の出力の他方の車輪への伝達を保持したまま第３の駆動源の出力の他方の車輪への伝達を停止することを特徴とする請求項１に記載した車両用駆動装置。
  3. 上記第２の駆動源は、第３の駆動源と比較して高回転でトルクを発生する特性の駆動源であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した車両用駆動装置。
  4. 上記第２及び第３の駆動源は、モータであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した車両用駆動装置。
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