JP4162521B2

JP4162521B2 - Vehicle drive device

Info

Publication number: JP4162521B2
Application number: JP2003082780A
Authority: JP
Inventors: 弘之湯浅; 芳和田中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP2004297844A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主駆動輪を駆動する内燃機関と、従駆動輪を駆動する電動機とを備える車両の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両の駆動装置として、主駆動輪（例えば前輪）を駆動するエンジンと、従駆動輪（例えば後輪）を駆動するアクチュエータとを備え、エンジン側の変速機の変速切換えが検出されたとき、変速後の変速位置とエンジンのスロットル開度とから目標車速を設定し、前記変速切換えに同期して目標車速になるように前記アクチュエータで車輪を駆動させる構成のものがあった（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３３２５６３２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術では、変速後の変速位置を推定するが、手動変速機の場合には、厳密に変速後の変速位置を推定するのは不可能であり、目標車速を的確に設定することができないという問題があった。
【０００５】
更に、目標車速に追従させるようにアクチュエータ（電動機）で車輪を駆動させる構成では、路面の摩擦係数によっては従駆動輪がスリップし、車両の安定性を損なってしまう可能性があるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、主駆動輪を駆動する内燃機関と、従駆動輪を駆動する電動機とを備える車両において、従駆動輪のスリップを回避しつつ、従駆動輪の駆動により車両の安定性を向上させ得る駆動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明は、主駆動輪を駆動する内燃機関と、従駆動輪を駆動する電動機とを備え、前記内燃機関による駆動トルクがクラッチ及び手動変速機を介して主駆動輪に伝達される車両の駆動装置であって、前記クラッチが解放されてから、前記クラッチのスリップ率の増大変化が減少に転じて前記クラッチの解放状態での最大値を示すようになるまでの間、車両走行路面の摩擦係数の推定値に応じて車両の目標加速度を決定し、前記目標加速度に基づいて前記電動機のトルクを決定する構成とした。
【０００８】
かかる構成によると、車両走行路面の摩擦係数から実現可能な目標加速度を求め、クラッチが解放されてから、前記クラッチのスリップ率の増大変化が減少に転じて前記クラッチの解放状態での最大値を示すようになるまでの間、前記目標加速度に基づいて電動機のトルクを決定する。従って、電動機による従駆動輪の駆動トルクが、そのときの路面の摩擦係数に対して過大となって、従駆動輪がスリップすることを回避できると共に、クラッチの解放に伴って車両の加速度が負に反転して大きく落ち込むことを回避でき、かつ、主駆動輪の駆動が戻りつつあるときに過剰に従駆動輪が駆動されることがない。
【０００９】
請求項２記載の発明では、主駆動輪の駆動トルクと目標加速度とに応じて電動機のトルクを決定する構成とした。かかる構成によると、目標加速度とするために必要な駆動トルクと、主駆動輪側での実際の駆動トルクとから、従駆動輪側に要求される駆動トルク、即ち、電動機のトルクを決定する。
【００１０】
【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、実施形態における車両の駆動装置のシステム構成図である。
【００１１】
図１において、エンジン（内燃機関）１による駆動トルクは、図示省略したクラッチペダルの踏み込みによって解放される摩擦クラッチ２、手動変速機３及びディファレンシャル４を介して前輪（主駆動輪）ＦＷに伝達される。
【００１２】
即ち、エンジン１，摩擦クラッチ２，手動変速機３，ディファレンシャル４からなる動力系は、いわゆるマニュアルトランスミッション（ＭＴ）の前輪駆動車と同様に構成される。
【００１３】
前記エンジン１には、該エンジン１により駆動される発電機５が設けられ、該発電機５から直接電力が供給されるモータ（電動機）６が設けられる。前記モータ６の発生トルクは、減速機７、電磁クラッチ８及びディファレンシャル９を介して後輪（従駆動輪）ＲＷに伝達される。
【００１４】
マイクロコンピュータを含んで構成される後輪駆動力コントロールユニット１０は、前記発電機５、モータ６及び電磁クラッチ８の制御機能を有する。前記後輪駆動力コントロールユニット１０には、各種センサからの検出信号が入力される。
【００１５】
前記各種センサとしては、前輪（主駆動輪）ＦＷ，後輪（従駆動輪）ＲＷそれぞれの車輪速を検出する車輪速センサ１１ａ，１１ｂ、摩擦クラッチ２の締結・解放を検出するクラッチスイッチ１２、摩擦クラッチ２の出力側の回転速度Ｎｔを検出する出力側回転センサ１３、エンジン１の回転速度Ｎｅ（摩擦クラッチ２の入口側の回転速度）を検出するエンジン回転センサ１４などが設けられている。
【００１６】
そして、前記後輪駆動力コントロールユニット１０は、図２のフローチャートに示すようにして、モータ６による後輪（従駆動輪）ＲＷの駆動を制御する。図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、クラッチスイッチ１２の検出結果から、前記摩擦クラッチ２の解放状態であるか否かを判別する。
【００１７】
そして、前記摩擦クラッチ２の締結状態（クラッチスイッチ１２がＯＦＦ）であれば、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、そのときの路面の摩擦係数を推定する。
【００１８】
前記路面の摩擦係数μは、μ＝（１／Ｍｇ）・（Ｆｍ−Ｍｗ・ｄＶｗ／ｄｔ）として算出することができる。
【００１９】
ここで、Ｍは車重、Ｆｍは駆動力、Ｍｗは輪荷重、Ｖｗは車輪速度である。次のステップＳ３では、エンジン１の出力トルクＴｅをスロットル開度，エンジン回転速度から推定する。
【００２０】
更に、ステップＳ４では、前記エンジン１の出力トルクＴｅを、前記変速機のギヤ比に応じて前輪ＦＷの駆動トルクＴ１に換算する。一方、ステップＳ１で、摩擦クラッチ２が解放状態（クラッチスイッチ１２がＯＮ）であると判別されると、ステップＳ５へ進む。
【００２１】
ステップＳ５では、クラッチ２解放時における目標加速度を前記路面の摩擦係数μに基づいて設定する。前記目標加速度は、路面の摩擦係数μが小さいほど、即ち、路面が滑り易いときほど小さい値に設定される。
【００２２】
ステップＳ６では、クラッチ解放直前における前輪ＦＷの駆動トルクＴ１を初期値としてクラッチ解放後の駆動トルクＴ１を推定する。前記クラッチ解放後の駆動トルクＴ１は、クラッチ下流側のイナーシャによって徐々に減衰することになるので、所定の時定数でステップ応答するものとして推定する。
【００２３】
尚、前輪ＦＷの駆動トルクＴ１は直接トルクセンサで検出させる構成であっても良い。ステップＳ７では、前記目標加速度に見合う駆動トルクから前記前輪ＦＷの駆動トルクＴ１を減算した結果を、後輪ＲＷの目標駆動トルクＴ２として算出する。
【００２４】
そして、ステップＳ８では、前記後輪ＲＷの目標駆動トルクＴ２を、減速機におけるギヤ比等から、モータ６の要求トルクＴｍに換算する。ステップＳ９では、前記要求トルクＴｍを発生させるべく前記モータ６を制御する。
【００２５】
ステップＳ１０では、前記摩擦クラッチ２のスリップ率を演算する。前記スリップ率は、エンジン回転センサ１４で検出されるエンジン回転速度Ｎｅ（即ち、摩擦クラッチ２の入力側の回転速度）、及び、出力側回転センサ１３で検出される摩擦クラッチ２の出力側の回転速度Ｎｔから、以下のようにして算出される。
【００２６】
スリップ率＝（Ｎｅ−Ｎｔ）／Ｎｔ
次のステップＳ１１では、前記摩擦クラッチ２のスリップ率が最大値を示したか否かを判別する。
【００２７】
前記スリップ率はクラッチ解放後に漸増し、摩擦クラッチ２が再度締結され始めると、前記スリップ率は減少に転じるので（図３参照）、摩擦クラッチ２のスリップ率が最大値を示すのは、摩擦クラッチ２の解放状態から締結し始めへの切り替わりタイミングとなる。
【００２８】
ステップＳ１１でスリップ率が最大値を示したと判別されるまでは、ステップＳ６へ戻って、そのときの路面の摩擦係数に応じた目標加速度で走行させるべく、モータ６を駆動する。
【００２９】
一方、ステップＳ１１でスリップ率が最大値を示したと判別されたとき、即ち、摩擦クラッチ２が締結し始めてエンジン１の動力が前輪ＦＷに伝達され始めたと判断されると、本ルーチンを終了させ、クラッチ解放時のモータ制御を終了させる。
【００３０】
上記のようにして、摩擦クラッチ２が解放され前輪ＦＷへの動力伝達が遮断されるときに、モータ６で後輪ＲＷを駆動すれば、変速のための摩擦クラッチ２の解放によって車両加速度がマイナス側に大きく変動することを抑止でき、以って、変速時におけるショックの発生を防止できる。
【００３１】
また、路面の摩擦係数に応じた目標加速度に従って、モータ６のトルクを制御することで、滑り易い路面で後輪ＲＷがスリップすることを回避でき、変速時の車両安定性を確保することができる。
【００３２】
尚、上記実施形態では、前輪をエンジン１で駆動し、後輪をモータ６で駆動する構成としたが、後輪をエンジン１で駆動し、前輪をモータ６で駆動する構成であっても良いことは明らかである。
【００３３】
また、モータ６による従駆動輪の駆動を、変速に伴う摩擦クラッチ２の解放中の他、摩擦クラッチ２が締結されている状態においても行わせ、所謂４輪駆動状態で走行させる構成としても良い。
【００３４】
ここで、上記４輪駆動状態においても、そのときの路面の摩擦係数に応じた目標加速度を上限値としてモータトルクを制御させることができるから、マニュアルトランスミッション車両ではなくオートマチックトランスミッション車両にも適用可能である。
【００３５】
また、クラッチの解放中にモータ６による後輪駆動の継続時間が所定時間以上になった場合には、モータ６による駆動トルクを強制的に０に戻し、その後は、モータ６による後輪の駆動を行わないようにすると良い。
【００３６】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の駆動装置において、
前記摩擦係数が小さいほど前記目標加速度を小さく設定することを特徴とする車両の駆動装置。
【００３７】
かかる構成によると、路面の摩擦係数が小さく、滑り易い路面であるほど目標加速度がより小さく設定され、滑り易い路面での過剰な駆動トルクの決定を回避する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における車両の駆動装置のシステム構成図。
【図２】同上装置における後輪（従駆動輪）ＲＷの駆動制御を示すフローチャート。
【図３】同上装置における摩擦クラッチ解放時のスリップ率，車両加速度等の変化を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）、２…摩擦クラッチ、３…手動変速機、５…発電機、６…モータ（電動機）、８…電磁クラッチ、１０…後輪駆動力コントロールユニット、１１ａ，１１ｂ…車輪速センサ、１２…クラッチスイッチ、１３…出力側回転センサ、１４…エンジン回転センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle drive device including an internal combustion engine that drives main drive wheels and an electric motor that drives slave drive wheels.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a vehicle drive device, an engine that drives a main drive wheel (for example, a front wheel) and an actuator that drives a slave drive wheel (for example, a rear wheel) have been detected. There is a configuration in which a target vehicle speed is set from the shift position after the shift and the throttle opening of the engine, and the wheels are driven by the actuator so as to reach the target vehicle speed in synchronization with the shift switching (Patent Document 1). reference).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3325632 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above prior art, the shift position after the shift is estimated, but in the case of a manual transmission, it is impossible to strictly estimate the shift position after the shift, and the target vehicle speed is set accurately. There was a problem that could not.
[0005]
Furthermore, in the configuration in which the wheel is driven by an actuator (electric motor) so as to follow the target vehicle speed, there is a problem that the driven wheel may slip depending on the friction coefficient of the road surface, which may impair the stability of the vehicle. It was.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and in a vehicle including an internal combustion engine that drives a main drive wheel and an electric motor that drives the sub drive wheel, the sub drive wheel avoids slippage of the sub drive wheel. An object of the present invention is to provide a drive device that can improve the stability of a vehicle by driving the motor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to claim 1 includes an internal combustion engine that drives the main drive wheel and an electric motor that drives the slave drive wheel, and driving torque from the internal combustion engine is transmitted to the main drive wheel via the clutch and the manual transmission. The vehicle drive device is a vehicle, from when the clutch is released until the increase in the slip ratio of the clutch starts to decrease to indicate the maximum value in the released state of the clutch. The target acceleration of the vehicle is determined according to the estimated value of the friction coefficient of the traveling road surface, and the torque of the electric motor is determined based on the target acceleration.
[0008]
According to this configuration, the realizable target acceleration is obtained from the friction coefficient of the road surface of the vehicle, and after the clutch is released, the increase in the slip ratio of the clutch starts to decrease, and the maximum value in the released state of the clutch is obtained. Until it is shown, the torque of the motor is determined based on the target acceleration. Therefore, the driving torque of the driven wheels by the electric motor is excessive with respect to the friction coefficient of the road surface at that time, so that the driven wheels can be prevented from slipping, and the vehicle acceleration is negative as the clutch is released. Therefore, it is possible to prevent the main driving wheel from being greatly reduced and to prevent the driven wheel from being excessively driven when the driving of the main driving wheel is returning.
[0009]
The invention according to claim 2 is configured to determine the torque of the electric motor according to the driving torque of the main driving wheel and the target acceleration. According to this configuration, the driving torque required for the driven wheel side, that is, the torque of the electric motor is determined from the driving torque necessary for obtaining the target acceleration and the actual driving torque on the main driving wheel side.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle drive device according to an embodiment.
[0011]
In FIG. 1, the drive torque from the engine (internal combustion engine) 1 is transmitted to the front wheels (main drive wheels) FW via the friction clutch 2, the manual transmission 3 and the differential 4 which are released by depression of a clutch pedal (not shown). The
[0012]
That is, the power system including the engine 1, the friction clutch 2, the manual transmission 3, and the differential 4 is configured in the same manner as a so-called manual transmission (MT) front wheel drive vehicle.
[0013]
The engine 1 is provided with a generator 5 driven by the engine 1 and a motor (electric motor) 6 to which electric power is directly supplied from the generator 5. The torque generated by the motor 6 is transmitted to the rear wheel (secondary drive wheel) RW via the speed reducer 7, the electromagnetic clutch 8 and the differential 9.
[0014]
A rear wheel driving force control unit 10 including a microcomputer has control functions for the generator 5, the motor 6 and the electromagnetic clutch 8. Detection signals from various sensors are input to the rear wheel driving force control unit 10.
[0015]
Examples of the various sensors include wheel speed sensors 11a and 11b that detect wheel speeds of the front wheels (main driving wheels) FW and rear wheels (secondary driving wheels) RW, clutch switches 12 that detect engagement / release of the friction clutch 2, An output side rotation sensor 13 that detects the rotation speed Nt on the output side of the friction clutch 2, an engine rotation sensor 14 that detects the rotation speed Ne of the engine 1 (rotation speed on the inlet side of the friction clutch 2), and the like are provided.
[0016]
The rear wheel driving force control unit 10 controls driving of the rear wheels (secondary driving wheels) RW by the motor 6 as shown in the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 2, in step S1, it is determined from the detection result of the clutch switch 12 whether or not the friction clutch 2 is in a released state.
[0017]
If the friction clutch 2 is engaged (the clutch switch 12 is OFF), the process proceeds to step S2. In step S2, the friction coefficient of the road surface at that time is estimated.
[0018]
The friction coefficient μ of the road surface can be calculated as μ = (1 / Mg) · (Fm−Mw · dVw / dt).
[0019]
Here, M is the vehicle weight, Fm is the driving force, Mw is the wheel load, and Vw is the wheel speed. In the next step S3, the output torque Te of the engine 1 is estimated from the throttle opening and the engine speed.
[0020]
Furthermore, in step S4, the output torque Te of the engine 1 is converted into the driving torque T1 of the front wheels FW according to the gear ratio of the transmission. On the other hand, if it is determined in step S1 that the friction clutch 2 is in the released state (the clutch switch 12 is ON), the process proceeds to step S5.
[0021]
In step S5, the target acceleration when the clutch 2 is released is set based on the friction coefficient μ of the road surface. The target acceleration is set to a smaller value as the friction coefficient μ of the road surface is smaller, that is, as the road surface is more slippery.
[0022]
In step S6, the driving torque T1 after releasing the clutch is estimated using the driving torque T1 of the front wheel FW immediately before releasing the clutch as an initial value. Since the driving torque T1 after the clutch is released is gradually attenuated by the inertia on the downstream side of the clutch, it is estimated that the driving torque T1 is step-responsive with a predetermined time constant.
[0023]
The driving torque T1 of the front wheel FW may be directly detected by a torque sensor. In step S7, the result of subtracting the driving torque T1 of the front wheel FW from the driving torque commensurate with the target acceleration is calculated as the target driving torque T2 of the rear wheel RW.
[0024]
In step S8, the target drive torque T2 of the rear wheel RW is converted into the required torque Tm of the motor 6 from the gear ratio in the speed reducer. In step S9, the motor 6 is controlled to generate the required torque Tm.
[0025]
In step S10, the slip ratio of the friction clutch 2 is calculated. The slip ratio includes the engine rotation speed Ne detected by the engine rotation sensor 14 (that is, the rotation speed on the input side of the friction clutch 2) and the rotation on the output side of the friction clutch 2 detected by the output side rotation sensor 13. From the speed Nt, it is calculated as follows.
[0026]
Slip rate = (Ne−Nt) / Nt
In the next step S11, it is determined whether or not the slip ratio of the friction clutch 2 has a maximum value.
[0027]
The slip ratio gradually increases after the clutch is released, and when the friction clutch 2 starts to be engaged again, the slip ratio starts to decrease (see FIG. 3). Therefore, the slip ratio of the friction clutch 2 shows the maximum value. 2 is the switching timing from the released state to the start of fastening.
[0028]
Until it is determined in step S11 that the slip ratio has reached the maximum value, the process returns to step S6, and the motor 6 is driven so as to travel at the target acceleration corresponding to the friction coefficient of the road surface at that time.
[0029]
On the other hand, when it is determined in step S11 that the slip ratio has reached the maximum value, that is, when it is determined that the friction clutch 2 starts to be engaged and the power of the engine 1 starts to be transmitted to the front wheels FW, this routine is terminated. End motor control when releasing clutch.
[0030]
As described above, when the rear clutch RW is driven by the motor 6 when the friction clutch 2 is released and the transmission of power to the front wheels FW is interrupted, the vehicle acceleration is negative due to the release of the friction clutch 2 for shifting. It is possible to suppress a large fluctuation to the side, and thus it is possible to prevent the occurrence of shock at the time of shifting.
[0031]
Further, by controlling the torque of the motor 6 according to the target acceleration corresponding to the friction coefficient of the road surface, the rear wheel RW can be prevented from slipping on a slippery road surface, and vehicle stability at the time of shifting can be ensured. .
[0032]
In the above embodiment, the front wheels are driven by the engine 1 and the rear wheels are driven by the motor 6. However, the rear wheels may be driven by the engine 1 and the front wheels may be driven by the motor 6. It is clear.
[0033]
Further, the driven wheels may be driven by the motor 6 while the friction clutch 2 is engaged in addition to the release of the friction clutch 2 that accompanies a shift, and the vehicle 6 may be driven in a so-called four-wheel drive state. .
[0034]
Here, even in the above-described four-wheel drive state, the motor torque can be controlled with the target acceleration according to the friction coefficient of the road surface at that time as an upper limit value, and therefore it can be applied not only to a manual transmission vehicle but also to an automatic transmission vehicle. is there.
[0035]
Further, when the duration of the rear wheel drive by the motor 6 exceeds a predetermined time during the release of the clutch, the drive torque by the motor 6 is forcibly returned to 0, and thereafter the rear wheel drive by the motor 6 is performed. It is better not to do.
[0036]
Further, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described together with the effects thereof.
(A) In the vehicle drive device according to any one of claims 1 to 3,
The vehicle drive device characterized in that the target acceleration is set smaller as the friction coefficient is smaller.
[0037]
According to this configuration, the target acceleration is set to be smaller as the friction coefficient of the road surface is smaller and the slippery road surface is avoided, and determination of excessive drive torque on the slippery road surface is avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle drive device according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing drive control of a rear wheel (secondary drive wheel) RW in the apparatus.
FIG. 3 is a time chart showing changes in slip ratio, vehicle acceleration, and the like when the friction clutch is released in the apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine (internal combustion engine), 2 ... Friction clutch, 3 ... Manual transmission, 5 ... Generator, 6 ... Motor (electric motor), 8 ... Electromagnetic clutch, 10 ... Rear-wheel drive force control unit, 11a, 11b ... Wheel Speed sensor, 12 ... clutch switch, 13 ... output side rotation sensor, 14 ... engine rotation sensor

Claims

A vehicle drive device comprising an internal combustion engine for driving main drive wheels and an electric motor for driving slave drive wheels, wherein drive torque from the internal combustion engine is transmitted to the main drive wheels via a clutch and a manual transmission. ,
Depending on the estimated value of the friction coefficient of the vehicle running road surface after the clutch is released until the increase in the slip ratio of the clutch starts to decrease and reaches the maximum value in the released state of the clutch. Determining a target acceleration of the vehicle, and determining a torque of the electric motor based on the target acceleration.

2. The vehicle drive device according to claim 1, wherein the torque of the electric motor is determined in accordance with a drive torque of the main drive wheel and the target acceleration.