JP4345351B2 - Vehicle power transmission device - Google Patents

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JP4345351B2
JP4345351B2 JP2003135609A JP2003135609A JP4345351B2 JP 4345351 B2 JP4345351 B2 JP 4345351B2 JP 2003135609 A JP2003135609 A JP 2003135609A JP 2003135609 A JP2003135609 A JP 2003135609A JP 4345351 B2 JP4345351 B2 JP 4345351B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の動力伝達装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンを動力源とし、エンジンの動力を自動変速機及びディファレンシャルギアを介して左右の車輪に伝達することで車両を走行させる車両の駆動装置においては、例えば左輪だけ路面摩擦係数が小さい路面において、運転者がアクセルを踏んでもディファレンシャルギアの作用(左右輪に同じトルクを伝達する作用)によって、左輪が空転し、しかも右輪に動力が伝達されないという現象が起きる。
【0003】
このような問題を解決する装置としては、ディファレンシャルギアの左右車軸間にクラッチを設け、車両の走行状態と路面状距に応じてこのクラッチの動作を制御し、左右輪へのトルク分配を行うようにしたものが知られている(特許文献1を参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−263140号公報(第1図、第2図)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許文献1の構成においては、クラッチによって左右輪へのトルクを分配しているため、クラッチ板の摩擦係数が温度や湿度や経年変化により変動すると、精度よくトルクを分配することが困難になる虞があり、場合によっては、十分な車両安定性を確保できない虞がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両の動力伝達装置は、左右輪にトルク差を発生させる相反モータを備えると共に、ディファレンシャルギアを介して動力源からの駆動力を左右輪に伝達する車両の動力伝達装置にあって、左右輪の駆動側のスリップ率を検出する左右輪スリップ率検出手段と、左右輪の駆動側のスリップ率を一致させる向きに相反モータのトルクを制御する相反モータ制御手段と、を有することを特徴としている。
【0007】
【発明の効果】
本発明によれば、車輪のスリップ抑制制御をモータによって行なうので、環境条件(温度、湿度等)や経年変化による制御特性の変動が小さく、常に精度の良いスリップ抑制制御を行なうことができる。また、左右輪の回転速度が異なる状況であっても比較的自由に左右輪のトルク配分を制御することが可能であり、車両旋回中に発生するスリップをも効果的に抑制することができる。さらに、相反モータによって左右輪にトルク差を発生させる構成であるため、常にモータの定トルク領域(モータが最大トルクを発生する運転領域)を使用してスリップ抑制制御を行なうことができ、小型のモータでも十分なスリップ抑制効果を得ることができる。
【0008】
なお、相反モータのトルクを制御して車両にヨーモーメントを発生させることも可能であり、スリップ抑制制御用の相反モータで車両の旋回アシスト制御を行なうことも可能である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0010】
図1は、エンジン135により変速機およびディファレンシャルギア136を介して左右の前輪101L,101Rを駆動する前輪駆動装置を示しており、各前輪101L,101Rは両端に等速ジョイント102L,103L,102R,103Rを有する各ドライブシャフト104L,104Rを介してディファレンシャルギア136に連結されている。左右のドライブシャフト104L,104Rには、減速歯車105L,106L,105R,106Rを介してクラッチモータ125が連結されている。
【0011】
相反モータとしてのクラッチモータ125は、インナーロータ108およびアウターロータ109がそれぞれベアリング(不図示)によってケースに対して回転自在に支持される三相同期電動モータである。
【0012】
インナーロータ108は、薄板状の電磁鋼板を積層して形成した円筒形状のロータであり、外周面に複数の永久磁石(不図示)を固定支持してある。アウターロータ109は、インナーロータ108の外周と所定間隔を隔てて筒状に配置されており、内周面に薄板の電磁鋼板を積層して形成したリング状のコアを有し、当該コアに形成されたスロットには複数のコイルが配置されている。アウターロータ109のコイルに回転磁界を発生させることにより、インナーロータ108に対するトルクを発生させることができる。
【0013】
アウターロータ109のロータ軸には、3本のスリップリングが配置されており、本スリップリングを通じて駆動回路110とアウターロータ109のコイル間で電力の送受が可能である。また、駆動回路110はバッテリ113と電気的に接続されているため、バッテリ113の電力を用いてクラッチモータ125にトルクを発生させることも、クラッチモータ125でトルクを吸収することにより発生する回生電力をバッテリ113に蓄電することも可能である。クラッチモータ125に発生(吸収も含む)させるトルクの指令値は後述するコントローラ114にて演算され、その演算値を受け、駆動回路110は、クラッチモータ125のトルクが指令値に一致するようにクラッチモータ125への電流を制御する。このような実施形態により、コントローラ114にて演算する指令トルク値通りに、クラッチモータ125のトルクを調整することができる。
【0014】
エンジンコントローラ115は、エンジントルクを調整するコントローラである。運転者の要求する車両駆動力を実現するように、車両の速度、アクセルの踏込み量、変速機の変速状態に応じてエンジントルクを調整する。また、コントローラ114から受信するトルク抑制指令信号に応じて、エンジントルクを抑える。
【0015】
尚、バッテリ113には、リチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの各種電池や、電機二重層キャパシターいわゆるパワーキャパシターを用いることができる。また、クラッチモータ125を三相同期電動モータとしたが、インナーロータとアウターロータがともに回転自在なモータであれば良く、DCモータなどでも構わない。
【0016】
コントローラ114には、ドライバが操作するアクセルの踏み込み量を検出するポテンショ式センサ140と、ステアリングの回転角を検出するステアリング角センサ142と、オートマティックトランスミッションの走行レンジ(P、R、N、Dレンジ)を検出するスイッチからなる走行レンジセンサ143と、車両の右前輪101Rの回転速度を検出する回転速度センサ171、車両の左前輪101Lの回転速度を検出する回転速度センサ172、従動輪である後ろ左輪の回転速度を検出する回転速度センサ173、後ろ右輪の回転速度を検出する回転速度センサ174、車両の起動を検出するイグニッションスイッチ145、アウターロータ109の回転速度を検出するアウターロータ回転速度センサ147、インナーロータ108の回転速度を検出するインナーロータ回転速度センサ148の信号が入力されている。
【0017】
コントローラ114は、マイクロコンピュータのほかにRAM/ROMなどの周辺部品を備えており、前述の入力信号を受けて、クラッチモータ125への指令トルク値TCおよびエンジンコントローラ115に送信するエンジントルク抑制指令値LTEを演算する。これらの演算は、一定時間(例えば10ms)ごとに図2に示すフローチャートを実行することで実現する。即ち、図2のS2001にてコントローラ114に入力される信号を変数に格納し、S2002にてクラッチモータ125への指令トルク値TCを演算し(後述)、S2003にてエンジントルク抑制指令値LTEを演算する(後述)。S2004でクラッチモータ125への指令トルク値TCをコントローラ114から駆動回路110へ出力する。そしてS2005にて、エンジントルク抑制指令値LTEをエンジンコントローラ115に送信する。
【0018】
指令トルク値TCは、右輪101Rを前に駆動する向きを正にとり、車両を後ろに駆動する向きを負にとるものとする。エンジントルク抑制指令値LTEは、エンジン135の出力を抑える割合であり、%単位で演算する。つまりLTE=70は、エンジントルクを70%に抑制することを意味する。また、これらの値は、イグニッションスイッチON時に、TC=0,LTE=100に初期化しておく。
【0019】
以下、クラッチモータ125への指令トルク値TCとエンジントルク抑制指令値LTEの演算方法について説明する。
【0020】
まずクラッチモータ125への指令トルク値TCの演算方法を、図3のフローチャートを用いて説明する。
【0021】
S2101では、走行レンジ信号RNGがDであるか否かを判定する。Dレンジでない(P,N,Rレンジである)場合には、S2102へ移行して指令トルク値TC=0とし、S2109に進む。Dレンジである場合には、S2103へ移行する。
【0022】
S2103では、右前輪の駆動側のスリップ率slip_frおよび左前輪の駆動側のスリップ率slip_flを次式(1)、(2)で演算する。
【0023】
【数1】
slip_fr=Wfr/Wrr …(1)
【0024】
【数2】
slip_fl=Wfl/Wrl …(2)
尚、Wfrは右前輪の回転速度、Wflは左前輪の回転速度、Wrlは後左輪の回転速度、Wrrは後右輪の回転速度である。
【0025】
ここで、WrrおよびWrlは、車両が停止しているときの0割を回避するために、ごく小さな値eps(eps>0)を下限値として使用するもとのする。
【0026】
またWrrおよびWrlは、車両のステアリング角Strおよび車両Vspに応じて車両前輪と後輪の旋回半径差を補正したWrrおよびWrlを使用するとなお良い。例えば、低速で大きなステアリング角で旋回する場合、前輪と後輪の旋回半径の関係は、右輪がWfr>Wrr、左輪がWfl>Wrlとなるので、その差をそれぞれ補正したWrr値およびWrl値を前述の式(1)、(2)に用いると、より精度良くスリップ率を演算することができる。
【0027】
S2104では、車輪101Rと車輪101Lの駆動トルク差となって現れるクラッチモータ125の基本トルク値TC0をマップMAP_TY1の表引き値によって演算する。マップMAP_TY1は、予め車速Vspとステアリング角Strに応じて対応付けられてROMに格納されているデータであり、例えば図4に示すように、車速とステアリング角に応じて値が変わるように設定しておく。ステアリングが左に切られている(車両挙動は左旋回)状況において、左旋回へのヨーモーメントを発生させるように、すなわち、車輪101Rに車両を駆動させる向きのトルクが発生するように、正の値を割り付けておく。逆にステアリングが右に切られている(車両挙動は右旋回)状況において、車輪101Rに車両を制動させる向きのトルクが発生するように、負の値を割り付けておく。このようにしておくことで、ステアリングを操作したときに、車両にヨーモーメントを発生させ車両を安定化させる作用を実現できる。
【0028】
S2105では、右前輪のスリップ率slip_frおよび左前輪のスリップ率slip_flが所定値slip_thを超えたか否かを判定する。タイヤの駆動力とスリップ率は、おおよそ図5に示す関係にある。同一摩擦係数路でピークの駆動力を実現するときのスリップ率をslip_pとおいたときに、slip_thの値は例えば(slip_p)/2とする。S2105にて、slip_frあるいはslip_flのいずれかがslip_th以上の値であるときには、その大きい方のスリップ率を抑制するような指令トルク値TCをS2106移行で演算する。slip_frおよびslip_flがともにslip_th未満の値であるときには、S2104で演算した基本トルク値TC0を指令トルク値TCとしてS2109へ移行する。
【0029】
S2106では、右前輪のスリップ率slip_frおよび左前輪のスリップ率slip_flのいずれが大きいかを判定する。slip_fr>slip_flであれば、S2107へ、そうでなければS2108へ移行する。
【0030】
S2107では、右前輪のスリップ率slip_frを下げて左前輪のスリップ率slip_flを上げるよう、次式(3)のように基本トルク値TC0をK1*(slip_fr−slip_fl)で補正し、指令トルク値TCを算出する。ここでK1は、制御ゲイン(正の定数)である。
【0031】
【数3】
TC=TC0−K1×(slip_fr−slip_fl) …(3)
S2108では逆に、右前輪のスリップ率slip_frを上げて左前輪のスリップ率slip_flを下げるよう、次式(4)にように基本トルク値TC0をK1*(slip_fr−slip_fl)で補正し、指令トルク値TCを算出する。ここでK1は、制御ゲイン(正の定数)である。
【0032】
【数4】
TC=TC0+K1×(slip_fr−slip_fl) …(4)
S2109では、次式(5)のように、S2102、S2105、S2107もしくはS2108で決定された指令トルク値TCがクラッチモータ125の発生できるトルク値を上回っているか否かを判定する。
【0033】
【数5】
abs(TC)>=TC_MAX(abs(Wfr−Wfl)) …(5)
ここでTC_MAXは、クラッチモータ125の発生できる最大トルクの大きさ(正値)を記憶したテーブルであり予めROM内に保存してある。また、クラッチモータ125の発生できる最大トルクは、クラッチモータ125のインナーロータ108とアウターロータ109の回転数差の関数であるため、車両の右前輪101Rの回転速度Wfrと車両の左前輪101Lの回転速度Wflとの差の絶対値の関数としてTC_MAXから算出される。尚、abs(TC)は、指令トルク値TCの絶対値を表し、abs(Wfr−Wfl)は回転速度Wfrと回転速度Wflとの差の絶対値を表している。
【0034】
そして、S2109でNOならS2111で、TC_over=0として本ルーチンを終了し、YESならばS2110へ移行する。
【0035】
S2110ではTC_overを、指令トルク値TCの大きさから、クラッチモータ125の発生できる最大値を差し引いたものとして演算する。そして、指令トルク値TCは、クラッチモータの発生できる最大値で制限をかけたものとして演算し、本ルーチンを終了する。すなわち、S2102、S2105、S2107もしくはS2108で決定された指令トルク値TCと(−Tmp4)とのうちの大きい値と、Tmp4とを比較し、小さい値を最終的な指令トルク値TCとして本ルーチンを終了する。
【0036】
尚、S2109については、指令トルク値TCの大きさがクラッチモータ125の発生できる最大値を超えると予測されるか否かをもって判定する形態としてもよい。即ち、(Abs(TC)−TC_MAX(abs(Wfr−Wfl)))が正か否かで判断するのではなく、図6に示すように(Abs(TC)−TC_MAX(abs(Wfr−Wfl)))およびその時間変化率に着目して判断しても良い。つまり、図7のハッチ部分の状態では指令トルク値TCが間もなく最大値になると予測してS2210へ移行し、ハッチのない状態では指令トルク値TCがしばらく最大値に満たないと予測しS2211へ移行すると判断しても良い。この場合S2210では、後述する図10のS2303の分岐を考慮し、TC_overに0でない値(例えば1)を代入する。
【0037】
尚、指令トルク値TCを演算する別の実施形態例としては、図8のようなものもある。以下、図8の方法でクラッチモータ125への指令トルク値TCを演算する方法を説明する。
【0038】
まず、S2201とS2202は、図3のS2101とS2102と同じであるので説明を省略する。
【0039】
S2203では、右前輪の旋回半径と左前輪の旋回半径の比Ratio_RをマップMAP_Ratioの表引きによって演算する。マップMAP_Ratioは、予め車速Vspとステアリング角Strに応じて対応付けられてROMに格納されているデータであり、例えば図9に示すように設定しておく。設定値は、車速とステアリング角に応じた旋回半径比Ratio_R(右前輪の旋回半径/左前輪の旋回半径)を実験的に求めて設定しておく。Str=0(直進)のときは1が、右旋回時は1未満、左旋回時は1を超える値が割り当てられる。
【0040】
S2204では、図3のS2104と同様に、車輪101Rと車輪101Lの駆動トルク差となってクラッチモータ125の基本トルク値TC0をマップMAP_TY1の表引き値によって演算する。
【0041】
S2205では、(Wfr/Wfl−Ratio_R)の絶対値が所定値Ratio_th以上か否かを判定する。(Wfr/Wfl−Ratio_R)の絶対値が所定値Ratio_th以上であるならば、左右輪のスリップ率差が大きいとして、スリップ差を抑える指令トルク値TCを演算すべくS2206へ移行する。一方、S2205で(Wfr/Wfl−Ratio_R)の絶対値が所定値Ratio_th未満であるならば、S2204で演算した基本トルク値TC0を指令トルク値TCとしてS2209へ移行する。
【0042】
ここで、Ratio_thとしては例えば0.05に設定する。Wfr/Wflの0割対策としては、WflおよびWfrが充分小さいときにS2205の演算を省略して、S2209へ移行するといった処理を施す。
【0043】
S2206では、(Wfr/Wfl−Ratio_R)が正か否かを判断する。正であれば右輪のスリップ率が左輪のスリップ率より大きいということであるのでS2207に進み、右輪へのトルクを左輪へ配分するよう、次式(6)のように基本トルク値TC0をK2*(Wfr/Wfl−Ratio_R)で補正し、指令トルク値TCを算出する。ここでK2は、制御ゲイン(正の定数)である。
【0044】
【数6】
TC=TC0−K2×(Wfr/Wfl−Ratio_R) …(6)
一方、(Wfr/Wfl−Ratio_R)が負であれば、左輪のスリップ率が右輪のスリップ率より大きいということであるのでS2208に進み、左輪へのトルクを右輪へ配分するよう、次式(7)のように基本トルク値TC0をK2*(Wfr/Wfl−Ratio_R)で補正し、指令トルク値TCを算出する。ここでK2は、制御ゲイン(正の定数)である。
【0045】
【数7】
TC=TC0+K2×(Wfr/Wfl−Ratio_R) …(6)
すなわち、S2207およびS2208では、(Wfr/Wfl−Ratio_R)の大きさに比例ゲインK2(>0)を掛けた値で補正しているが、比例項だけでなく、積分項や微分項を加えて補正してもよい。
【0046】
S2209からS2211までは、図3のS2109からS2111までと同じであるため、説明は省略する。
【0047】
続いて、エンジントルク抑制指令値LTEの演算方法を図10に示すフローチャートを用いて説明する。
【0048】
まずS2301では、左右前輪のスリップ率を演算する。右前輪のスリップ率slip_frおよび左前輪のスリップ率slip_flの演算方法は、上述した図3のS2103と同じである。クラッチモータ125の指令トルク値TCを演算する際に図3の形態を使用するときは、上述したS2103で既に演算済みであるので本ステップは実行しなくてもよい。
【0049】
S2302では、左右前輪のスリップ率がともにslip_thu以上であるか否かを判定する。slip_thuは、予めROM内に設定されている値であり、上述した図5のslip_p程度の値、例えば0.1にしておく。S2302でYesの場合には、左右輪で伝達できる以上の動力がエンジン135から出力されていると判断し、S2305に進んでエンジントルク抑制指令値LTEを小さく補正してから、S2306に移行する。ここで、S2305中のmLTEとしては例えば5としておく。S2302でNoの場合には、S2303へ移行する。
【0050】
S2303では、指令トルク値TCがクラッチモータ125の出せるトルク範囲をオーバーしているか否かをTC_overで判定する。オーバーしている場合には、S2305へ進み、エンジントルク抑制指令値LTEを小さく補正した後に、S2306に移行する。そうでない場合には、S2304にてエンジントルク抑制指令値LTEを大きく補正してから、S2306に移行する。ここで、S2304中のpLTEとしては例えば7としておく。
【0051】
ここで、S2304、S2305における演算式の右辺のLTEは現在の値、すなわち今回の演算を行う前の値である。従って、前回LTE算出ルーチンを実行したときに算出されたLTEである。尚、LTE算出ルーチンが初めて実行されるときには、イグニッションON時に初期化される初期値(LTE=100)となる。
【0052】
S2306では、LTEの値を30%から100%の間に制限し、本ルーチンを終了する。すなわち、S2306では、LTEがS2306のおける制限範囲内にある場合はLTEの値をそのまま出力し、LTEがS2306のおける制限範囲の上限値を超えている場合はこの上限値をLTEの値として出力し、LTEがS2306のおける制限範囲の下限値を下回っている場合はこの下限値をLTEの値としてを出力する。
【0053】
尚、S2302については、左右前輪のスリップ率がslip_thu以上か否かで判断するのではなく、上述した図7に示すようにスリップ率とその時間変化の関係に着目して判断しても良い。つまり、図7のハッチ部分の状態ではスリップ率が間もなくslip_thu以上になると予測してS2305へ移行し、ハッチのない状態ではスリップ率が間もなくslip_thu未満になると予測しS2203へ移行すると判断しても良い。
【0054】
このような車両の動力伝達装置においては、クラッチモータ125で左右輪のトルク配分を行うので、車両を安定に走行させることができる。また、ごく低速走行時に限らず、中高速走行時においても駆動力による車輪のスリップを抑制し車両を安定化させることもできる。
【0055】
そして、クラッチモータ125により駆動力配分を行なうので、温度や湿度や経年変化による制御誤差を抑制し、精度良く制御を行なうことが可能となる。
【0056】
さらに、クラッチモータ125を使用することで、車速によらず大きなトルクを分配できる。つまり、クラッチモータ125のインナーロータ108とアウターロータ109の回転速度差は、車両の左右輪の回転速度差に比例するため、例えば直進している場合には回転速度差は0であり、車速によらずモータの低トルク領域を使用することができる。したがって小型のモータで大きなトルク配分が可能となる。
【0057】
また、クラッチモータ125にトルクを発生させると左右輪に逆向きの駆動力を発生させ、車両にヨーモーメントを発生させることができるので、車両の旋回アシストを行なえるという機能も併せ持つことができる。
【0058】
そして、クラッチモータ125は、左右輪のスリップ率を一致させるように制御することで、左右輪でよりバランスよく(空転までの余裕を左右輪で同程度に確保しつつ)駆動力を分担させることができる。
【0059】
また、エンジン135は、駆動輪両輪合わせて駆動できる以上の駆動力を出力しないようにできるので、両輪が空転する事態を回避することができる。
【0060】
クラッチモータ125の指令トルク値が、クラッチモータ125の出力できるトルク限界を超えたら(超えると予測されたら)エンジン135の出力が抑制されるので、クラッチモータ125のトルク不足により、駆動力を左右輪間で分配し切れず、片輪が空転してしまう、という事態を回避できる。
【0061】
次に本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態は、図11に示すように、ブレーキ11がONのとき2つのクラッチモータ41R、41Lで車両を制駆動させ、ブレーキ11がOFFのとき左右輪に逆トルクを発生させることで旋回アシストを実現するものである。
【0062】
図11は、車両の前輪駆動装置を示すものであって、エンジン135により変速機およびディファレンシャルギア136を介して左右の前輪1L、1Rを駆動する。左右の前輪1L,1Rには夫々等速ジョイント2L,3L,2R,3Rを有する連結軸4L,4Rが連結され、両連結軸4L,4R間に減速歯車5L,6L,5R,6Rを介して連結装置20が配置されている。
【0063】
連結装置20には、アウターロータ9L,9Rとが機械的に連結された、クラッチモータ41R,41Lとが配置されている。
【0064】
クラッチモータ41R,41Lは、インナーロータ8L,8Rおよびアウターロータ9L,9Rがそれぞれベアリング(不図示)によってケース25に対して回転自在に支持される三相同期電動モータである。
【0065】
インナーロータ8L,8Rは、薄板状の電磁鋼板を積層して形成した円筒形状のロータであり、外周面に複数の永久磁石(不図示)を固定支持してある。アウターロータ9L,9Rは、インナーロータ8L,8Rの外周と所定間隔を隔てて筒状に配置されており、内周面に薄板の電磁鋼板を積層して形成したリング状のコアを有し、当該コアに形成されたスロットには複数のコイルが配置されている。アウターロータ9L,9Rのコイルに回転磁界を発生させることにより、インナーロータ8L,8Rに対するトルクを発生させることができる。
【0066】
アウターロータ9L,9Rのロータ軸には、それぞれスリップリング(不図示、それぞれ3本ずつ)が配置されており、本スリップリングを通じて駆動回路10L,10Rとアウターロータ9L,9Rのコイル間で電力の送受が可能である。また、駆動回路10L,10Rはバッテリ13と電気的に接続されているため、バッテリ13の電力を用いてクラッチモータ41R,41Lにトルクを発生させることも、クラッチモータ41R,41Lでトルクを吸収することにより発生する回生電力をバッテリ13に蓄電することも可能である。クラッチモータ41R,41Lに発生(吸収も含む)させるトルクの指令値は後述するコントローラ14にて演算され、その演算値を受け、駆動回路10L,10Rは、クラッチモータ41R,41Lのトルクがそれぞれの指令値に一致するようにクラッチモータ41R,41Lへの電流を制御する。このような実施形態により、コントローラ14にて演算する指令トルク値通りに、クラッチモータ41R,41Lのトルクをそれぞれ独立に調整することができる。
【0067】
尚、バッテリ13には、リチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの各種電池や、電機二重層キャパシターいわゆるパワーキャパシターを用いることができる。また、クラッチモータ41R,41Lを三相同期電動モータとしたが、インナーロータとアウターロータがともに回転自在なモータであれば良く、DCモータなどでも構わない。
【0068】
連結装置20は、両アウターロータ9L,9Rの車体に対する回転を拘束する油圧式のブレーキ11を備えている。コントローラ14からのON/OFF指令に応じて、駆動回路12は油圧回路を調整し、ブレーキ11のON/OFF(ON:アウターロータ9L,9Rの回転を拘束する。OFF:拘束しない)を切替える。なお、ブレーキ11は、油圧クラッチや電磁クラッチなどで構成することも可能である。いずれにせよ、コントローラ14からのON/OFF指令に応じて、アウターロータ9L,9Rの回転の拘束/非拘束を切替えられる形態であればよい。
【0069】
前輪1L、1Rには摩擦ブレーキ(不図示)が備え付けられている。摩擦ブレーキは、運転者のブレーキペダル操作に応じて増圧される油圧の力で、ブレーキバッドをブレーキディスクに押し付け、ブレーキ力を発生する機構となっている。また、コントローラ14からの指令に応じて、油圧弁を調整することで油圧を任意に減圧できる、つまり、摩擦ブレーキ力を任意に弱めることができる構成となっている。
【0070】
コントローラ14には、ドライバが操作するアクセルの踏み込み量を検出するポテンショ式センサ40と、ステアリングの回転角を検出するステアリング角センサ42と、オートマティックトランスミッションの走行レンジ(P,R,N,Dレンジ)を検出するスイッチからなる走行レンジセンサ43と、車両の速度を検出する車速センサ44、車両の起動を検出するイグニションスイッチ45、バッテリの蓄電量を検出するSOC(State Of Charge)センサ46、アウターロータ9L,9Rの回転速度を検出するアウターロータ回転速度センサ47、インナーロータ8Lの回転速度を検出する左ロータ回転速度センサ48、インナーロータ8Rの回転速度を検出する右ロータ回転速度センサ49、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキ踏力センサ70の信号が入力されている。また、コントローラ14には、車両の右前輪1Rの回転速度を検出する回転速度センサ171、車両の左前輪1Lの回転速度を検出する回転速度センサ172、従動輪である後ろ左輪(図示せず)の回転速度を検出する回転速度センサ173、後ろ右輪(図示せず)の回転速度を検出する回転速度センサ174の信号も入力されている。
【0071】
コントローラ14は、マイクロコンピュータのほかにRAM/ROMなどの周辺部品を備えており、前述の入力信号を受けて、ブレーキ11のON/OFFを判断し、クラッチモータ41R,41Lへの指令トルク値TR,TLを演算する。ブレーキ11のON/OFF判断、およびクラッチモータ41R,41Lへの指令トルク演算は、一定時間(例えば10ms)ごとに図12に示すフローチャートを実行することで実現する。即ち、図12のS401にてコントローラ14に入力される信号を変数に格納し、S402ではブレーキ11のON/OFF判断を行ないflag_bに代入するとともに、連結装置20の状態をあらわす状態stateの決定を行なう。続いてS403ではクラッチモータ41R,41Lへの指令トルク値TL,TRをそれぞれ演算し、摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrも演算する。S404では、エンジントルク抑制指令値LTEを演算する。S405では、ブレーキON/OFF指令、TL,TRをコントローラ14から駆動回路10L,10R,12へ出力する。S406では、摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値を出力する。そして、S407では、エンジントルク抑制指令値LTEをエンジンコントローラ115に送信する。
【0072】
尚、S404におけるエンジントルク抑制指令値LTEを演算は、上述した図10のフローチャートを用いて算出するので説明を省略する。
【0073】
ここで、ブレーキON/OFF判定フラグflag_bは、ブレーキ11を締結(ON)すべきと判断したときに1、開放(OFF)すべきと判定したときには0の値とする。
【0074】
また連結装置20の状態をあらわす状態stateは次のように定義する(図13参照)。連結装置20のブレーキ11が完全に締結し、車両を駆動または回生制動できる状態(状態1)にあるときにstate=1とし、ブレーキ11が完全に開放し、車両を旋回アシストできる状態(状態2)にあるときstate=2とする。また、状態1から状態2へ移行する際の過渡状態として、ブレーキ11の開放動作中状態(状態6)であるときにstate=6とし、状態2への移行準備状態(状態4)のときにstate=4とする。さらに、状態2から状態1へ移行する際の過渡状態として、ブレーキ11締結の為の準備状態(状態3)のときにstate=3とし、ブレーキ11の締結動作中状態(状態5)であるときにstate=5とする。
【0075】
また、指令トルク値TL,TRは、ブレーキ11をONした状況において、車両を前に駆動する向きを正にとり、車両を後ろに駆動する向きを負にとるものとする。
【0076】
ブレーキON/OFF指令は、state=1またはstate=5のときにON指令し、state値がそれ以外の時にOFF指令する(flag_bをそのまま出力するわけではない)。摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrは、ブレーキ11締結時のクラッチモータ41R,41L軸換算のトルク値であり、0または負の値をとる。負の値のときに、クラッチモータ軸換算で−Tbrの制動を左右輪各輪で実現するという関係とする。また、これらの値は、イグニッションスイッチON時に図14に示すフローチャートの制御を実行することで初期化しておく。つまり、ブレーキON/OFF判定フラグflag_bの初期値は1、指令トルク値TL,TRの初期値は0、減圧指令値Tbrの初期値は0、状態stateの初期値は1、エンジントルク抑制指令値LTEの初期値は100(%)、となるようそれぞれ初期化される。
【0077】
以下、ブレーキ11のON/OFF判断flag_bに続いて状態stateの決定を行なうS402と、相反モータ41R,41Lへの指令トルクおよび摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrを演算するS403について順に説明する。
【0078】
ブレーキ11のON/OFF判定フラグflag_bは、車速Vspなどをもとに図15にしたがって決定する。状態stateは、レンジ信号がP,N,Rのいずれかの場合には1とし、Dの場合には図13に従って決定する。ここで状態stateは、flag_bを演算後に決定する。
【0079】
まず図15に従って、flag_bが1か否かを判断する方法を説明する。図15の横軸は車速Vspであり、縦軸は、次式(8)で演算する前輪軸分の制駆動トルク指令値Tdrv(クラッチモータ軸換算の1輪あたりのトルク値)である。
【0080】
【数8】
Tdrv=MAP_TD(Vsp,Aps)+MAP_BRK(Vsp,BRK) …(8)
マップMAP_TDは、予め車速Vspとアクセル踏み込み量Apsに対応付けられてROMに格納されているデータであり、例えば図16の特性である。アクセルの踏み込み量が大きいほど、クラッチモータ41R、および41Lによる駆動力が大きくなるように、アクセルの踏み込み量Apsが大きいほど大きな値に設定してある。特にアクセルの踏み込み量Apsが0のとき、クラッチモータ41R、および41Lが回生動作を行うように負の値に設定する。
【0081】
マップMAP_BRKは、予め車速Vspとブレーキ踏力BRKに対応付けられてROMに格納されているデータであり、例えば図17の特性である。ブレーキ踏力BRKに応じて回生制動する値を設定する。値は全て負の値であり、ブレーキ踏力BRKが大きいほど値が小さくなるように設定しておく。
【0082】
車速がV1以上かつTdrvがTdrv1以上の時には、flag_b=0とし、車速がV0以下或いはTdrvがTdrv0以下の時には、flag_b=1とする。また、それ以外の領域(太い実線と点線の間の領域)はヒステリシス領域であり、状況に応じてどちらの値もとり得る。例えば、VspとTdrvの2状態が方向Aに従って移動するとき、点線に達するまではflag_b=1とし、点線と交差した時点でflag_b=0とする。逆に、VspとTdrvの2状態が方向Bに従って移動するとき、太線に達するまではflag_b=0とし、太線と交差した時点でflag_b=1とする。ここで、V0としては例えば26[km/h]、V1としては30[km/h]のようにV1>V0となるように設定しておく。また、Tdrv1としては例えば30[Nm]、Tdrv0としては例えば−30[Nm]のように、0[Nm]近傍でTdrv1>Tdrv0となるように設定しておく。ただし、後述する図18のステップS612aにて判定する「状態1への移行禁止判定」の結果が、「移行禁止」である場合には、flag_b=0からflag_b=1への変化を禁止するものとする。
【0083】
続いて、状態stateの決定方法を図13に従って説明する。ここでstateの初期値は、図14のフローチャートに従ってstate=1に設定されている。
[state=1のとき]
状態1は、左右輪駆動装置のブレーキ11が完全に締結し、車両を駆動または回生制動できる状態である。前述の演算によりflag_b=0となったらstate=6とし、それ以外のときにはstate=1を保持する。
[state=6のとき]
状態6は、ブレーキ11の開放動作中状態である。ブレーキ11が完全に開放したと判断したら、state=4とし、まだ完全には開放していないと判断したらstate=6を保持する。ただし、flag_b=1となったら、state=5とし状態5へ移行する。ブレーキ11が完全に開放したことは、state=6が時間Td1継続したことをもって判断する。時間Td1は、図12のステップS405にてブレーキ開放指令してから、実際にブレーキ11が完全に開放されるまでの時間遅れ、例えば0.2sと予め決めておく。
[state=4のとき]
状態4は、状態1から状態2へ移行する際の過渡状態であり、後述(図18を参照)のようにアウターロータ9R、9L回転速度とインナーロータ8R,8L回転速度を略一致させる制御を実施する状態である。アウターロータ9R、9L回転速度とインナーロータ8R,8L回転速度が略一致したら、state=2とする。アウターロータ9R、9L回転速度とインナーロータ8R,8L回転速度が略一致したことは、回転速度RoutとRLinの差が例えば10rpm以内であることをもって判断する。state=2とする前に、flag_b=1となったら、state=3とし、状態3へ移行する。それ以外の場合は、state=4を保持する。
[state=2のとき]
状態2は、ブレーキ11が完全に開放し、車両を旋回アシストできる状態である。flag_b=1となったら、state=3とし、状態3へ移行する。それ以外の場合は、state=2を保持する。
[state=3のとき]
状態3は、状態2から状態1へ移行する際の過渡状態であり、後述(図18を参照)のようにアウターロータ9R、9L回転速度Routをほぼ0にさせる制御を実施する状態である。アウターロータ9R、9L回転速度Routがほぼ0になったら、state=5とする。アウターロータ9R、9L回転速度Routがほぼ0になったことは、回転速度が例えば−10rpm〜+10rpm内であることをもって判断する。state=5とする前に、flag_b=0となったら、state=4とし、状態4へ移行する。それ以外の場合は、state=3を保持する。
[state=5のとき]
状態5は、ブレーキ11の締結動作中状態である。ブレーキ11が完全に締結したら、state=1とし、完全に締結するまでは、state=5を保持する。ただし、flag_b=0となったら、state=6として状態6へ移行する。ブレーキ11が完全に締結したことは、state=5が時間Td2継続したことをもって判断する。時間Td2は、図12のステップS405にてブレーキ締結指令してから、実際にブレーキが完全に締結されるまでの時間遅れ、例えば0.1sと予め決めておく。
【0084】
続いて、クラッチモータ41R,41Lへの指令トルク値TR,TLおよび摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrを演算する方法を、図18に示すフローチャートに従って説明する。
【0085】
まず、S601にて走行レンジ(Rng)がDレンジ(前進走行レンジ)であるか、stateの値が、5または6であるかを判定する。ここでDレンジでなければ、つまり、Pレンジ(パーキングレンジ)またはRレンジ(後退走行レンジ)またはNレンジ(ニュートラルレンジ)のいずれかであればS602へ進み、S602にてTR=0、TL=0、S613にて摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbr=0として本ルーチンを終了する。stateの値が、5または6である場合も同じである。この場合、クラッチモータ41L,41Rは共にトルクを発生せず、車両の運動特性に何ら影響を与えない。走行レンジがDレンジでありかつstateの値が4以下であれば、S610へ進む。
【0086】
S610では、状態stateが2であればS611へ進み、それ以外の状態であればS620へ進む。
【0087】
S611へ進んだ場合には、クラッチモータ41Lへの指令トルク値TLは、アウターロータの回転速度Routと左インナーロータの回転速度RLinとが一致するように演算する。例えば、次式(9)で示すように、アウターロータの回転速度Routと左インナーロータの回転速度RLinとの差が0となるようにフィードバック制御(PI制御)をする方法がある。
【0088】
【数9】
TL=Kp*(Rout−RLin)+∫Ki*(Rout−RLin)dt…(9)
ここで、この式(9)中の∫Ki*(Rout−RLin)dtは時間積分項であり、また、Kp(比例ゲイン)及びKi(積分ゲイン)は予めフィードバック系が所望のレギュレーション特性を有するように決定されている正の固定値である。また、RoutおよびRLinは、それぞれ車両が前進しているときのインナーロータ8L、8Rの回転の向きを正にとるものとする。
【0089】
このようにすることで、アウターロータの回転速度Routは左インナーロータの回転速度RLinと一致するようにフィードバック制御される。
【0090】
S612では、クラッチモータ41Rへの指令トルク値TRを演算する。ここで、この指令トルク値TRは、上述した図3または図8に示すフローチャートに従って算出された指令トルク値TCをTC=TRとして置き換えたものであり、詳細な説明は重複するため省略する。
【0091】
ここで、クラッチモータ41L,41Rの作用とその作用による車両挙動について補足しておく。理解を容易にするため、車両がほぼ直進に進行している状況、つまり、クラッチモータ41L,41Rのインナーロータ8Lと8Rがほぼ同一回転速度の状況を用いて補足する。
【0092】
クラッチモータ41Rに正のトルクTRを発生させると、車輪1Rからの反力によりアウターロータ9R,9Lには回転速度Routを減速させる反作用(トルクの大きさはTRに等しい)が生じる。一方クラッチモータ41Lは、アウターロータ9R,9Lの回転速度Routをインナーロータ8Lと同一(インナーロータ8Rともほぼ同一)にすべくフィードバック制御を行っているので、アウターロータ9R,9Lの回転速度Routを加速させるように作用する。このとき、クラッチモータ41Lのトルクは−TR(負値)となる。クラッチモータ41Lのトルク−TRは車輪1Lに対して車両を制動させる向きに車輪1Lにトルクを発生させる。
【0093】
即ちクラッチモータ41Rへ正のトルクを指令すると、車両を駆動させる向きのトルクが車輪1Rに加わると同時に、同じ大きさの車両を制動させる向きのトルクが車輪1Lに加わり、両者のトルク差により車両に左旋回のヨーモーメントを発生させ、左旋回の性能を向上させる効果を実現する。逆にクラッチモータ41Rへ負のトルクを指令すると、車両を制動させる向きのトルクが車輪1Rに加わると同時に、同じ大きさの車両を駆動させる向きのトルクが車輪1Lに加わり、両者のトルク差により車両に右旋回のヨーモーメントを発生させ、右旋回の性能を向上させる効果を実現する。
【0094】
S612実行後は、S612aにて、状態1への移行禁止判定を行なう。判定は、車速テーブル値TH_YとマップMAP_TY1(上述した図4を参照)の表引き値とに基づいて行なう。車速テーブル値TH_Yは、状態1のときに、クラッチモータ41R、41Lで実現し得る最大トルク値、例えば図19のような特性として、予めROMに持たせておく。状態1では車速とクラッチモータ41R、および41Lの回転速度(つまりインナーロータとアウターロータとの回転速度差)がほぼ反比例する為、クラッチモータの基底回転数以上の車速においては、テーブル値はほぼ車速に反比例する特性とする。マップMAP_TY1は、予め車速Vspとステアリング角Strに応じて対応付けられてROMに格納されているデータであり、例えば図4に示すように、車速とステアリング角に応じて値が変わるように設定しておく。ステアリングが左に切られている(車両挙動は左旋回)状況において、左旋回へのヨーモーメントを発生させるように、すなわち、車輪1Rに車両を駆動させる向きのトルクが発生するように、正の値を割り付けておく。逆にステアリングが右に切られている(車両挙動は右旋回)状況において、車輪1Rに車両を制動させる向きのトルクが発生するように、負の値を割り付けておく。
(1)車速テーブルTH_Y参照値=<マップMAP_TY1表引き値の絶対値なら、状態1への移行を”禁止”すると判定し、
(2)車速テーブルTH_Y参照値>マップMAP_TY1表引き値の絶対値 なら、状態1への移行を”禁止しない”と判定する。
本判定結果は、前述のフローチャート図12のステップS402で使用する。なお、本判定結果を使用するのは次回の定時割り込みルーチン実行時である。
【0095】
そして、S613では、摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrを0として本ルーチンを終了する。
【0096】
さて、S610にてNoと判断した場合には、S620へ進む。
【0097】
S620では、状態state=1であればS621へ進み、それ以外の状態であればS630へ進む。
【0098】
S621では、車両制駆動分の指令トルク値の基本値tmpをマップMAP_TDおよびマップMAP_BRKに表引きの和の値として求める。前述したように、マップMAP_TDは例えば図16の特性であり、マップMAP_BRKは例えば図17の特性である。
【0099】
S622では、バッテリのSOC値Batが、予め設定されているSOC許容下限値BAT_L(例えば40%)以下か否かを判定し、BAT_L以下ならS623へ進み、BAT_L以下でないならS624へ進む。
【0100】
S623では、指令トルク値の基本値tmpの値としてtmpと0との小さいほうを新たなtmp値として代入する。このように、S622にてバッテリの蓄電量が少ないと判定した場合には、指令トルク値の基本値tmpを0または負値に限定することで、車両を駆動するために使用するバッテリ電力を抑制する機能を実現する。
【0101】
S624では、バッテリのSOC値Batが、予め設定されているSOC許容上限値BAT_H(例えば70%)以下か否かを判定し、BAT_H以上ならS625へ進み、BAT_H以上でないならS626へ進む。
【0102】
S625では、指令トルク値の基本値tmpの値としてtmpと0との大きいほうを新たなtmp値として代入する。このように、S624にてバッテリの蓄電量が多いと判定した場合には、指令トルク値の基本値tmpを0または正値に限定することで、回生によるバッテリ充電を抑制する機能を実現する。
【0103】
S626では、車輪1Rと車輪1Lの駆動トルク差となって現れる分のクラッチモータトルク指令値tmp2をマップMAP_TY1の表引き値によって演算する。ここで、マップMAP_TY1は、ステップS612aで説明したものであり、その特性例は図4である。
【0104】
S627では、制駆動分トルクtmpに対して、tmpが負値(回生制動要求)であるときにtmp2の左右トルク差を実現できる範囲で制限をかける。つまり、tmpからtmp2の絶対値を差し引いたトルク値が、指令トルク値TLおよび最小値tmp1よりも大きくなるようにtmpの値を次式で制限する。
【0105】
【数10】
tmp1=TBL_LMT(Vsp) …(10)
【0106】
【数11】
tmp=max(tmp,tmp1+abs(tmp2)) …(11)
ここで、指令トルク値TL、TRの最小値(負値)tmp1は、図20のように車速テーブル値TBL_LMTとして予めROMに持たせておく。状態1では、クラッチモータ41R、および、41Lのインナーロータとアウターロータ回転速度差が、車速とほぼ比例する為、クラッチモータの基底回転数以上の車速においては、テーブル値はほぼ車速に反比例する形とする。
【0107】
S628では、クラッチモータ41Lへの指令トルク値TL、および、クラッチモータ41Rへの指令トルク値TR、および、摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrを次のように演算する。
【0108】
【数12】
TR=tmp+tmp2 …(12)
【0109】
【数13】
TL=tmp−tmp2 …(13)
【0110】
【数14】
Tbr=min(tmp,0) …(14)
さて、S620にて状態stateが1でないと判定された場合には、S630に進む。
【0111】
S630にて、状態stateが3であればS631に、それ以外の状態(つまり状態state=4)であればS632に進む。
【0112】
S631へ進んだ場合には、クラッチモータ41Lへの指令トルク値TLは、アウターロータの回転速度Routが0に一致するように演算する。例えば、次式で示すように、アウターロータの回転速度Routが0となるようにフィードバック制御(PI制御)をする方法がある。
【0113】
【数15】
TL=Kp*(Rout)+∫Ki*(Rout)dt …(15)
ここで、この式(15)中の∫Ki*(Rout)dtは時間積分項であり、また、Kp(比例ゲイン)及びKi(積分ゲイン)は予めフィードバック系が所望のレギュレーション特性を有するように決定されている正の固定値である。また、Routは、車両が前進しているときのRLinの回転の向きを正にとるものとする。このようにすることで、アウターロータの回転速度Routは0となるようにフィードバック制御される。
【0114】
その後、S633にてクラッチモータ41Rの指令トルク値TRを0とし、S634にて摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrを0として本ルーチンを終了する。
【0115】
S632に進んだ場合には、クラッチモータ41Lへの指令トルク値TLは、アウターロータの回転速度Routと左インナーロータの回転速度RLinとの回転速度が一致するように演算する。演算方法は、S611と同じにすればよいので説明は省略する。その後、S633でクラッチモータ41Rへの指令トルク値TRを0とし、S634にて摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrを0として本ルーチンを終了する。
【0116】
尚、本実施例においては、S611及びS632に進んだ場合に、クラッチモータ41Lへの指令トルク値TLを、アウターロータの回転速度Routと左インナーロータの回転速度RLinとが一致するように演算しているが、クラッチモータ41Rへの指令トルク値TRをアウターロータの回転速度Routと右インナーロータの回転速度RRinとが一致するように演算するようにしてもよい。この場合には、S612ではクラッチモータ41Lへの指令トルク値TLをマップの表引きにより演算するようにし、S633ではクラッチモータ41Lへの指令トルク値TLを0とすることになる。
【0117】
この第2実施形態は、走行レンジがDレンジの時に次の機能を実現することができる。
【0118】
1)状態2のとき:車速およびステアリング角に応じて左右輪1Lと1Rとに駆動トルク差を発生させ、車両の旋回性能を向上させることができる。特にクラッチモータ41L,41Rのアウターロータ9L,9Rとインナーロータ8L,8Rとの回転速度差が車速によらずほぼ0に保たれるため、モータの定トルク領域が使用でき、小型モータで左右輪1Lと1Rとに駆動トルク差を効果的に発生させることができるという特長を有している。
【0119】
2)状態1のとき:アクセル踏み込み量に応じて車両を制駆動動作させることができると共に、ステアリング角に応じて左右輪1Lと1Rとに駆動トルク差をつけることで旋回性能を向上させることもできる。その際、バッテリの蓄電状態に応じてバッテリの放電・充電を制限する機能も有する。
【0120】
3)状態3のとき:状態1への移行に備えて、予めクラッチモータ41L,41Rのアウターロータ9L,9Rの回転速度差をほぼ0するように備えておくことができる。状態5でブレーキ11のON操作を行った場合に、クラッチモータ41L,41Rのアウターロータ9L,9Rの回転を、速やかに、かつ、ブレーキ11のON時のショックが少なくブレーキの経年劣化を抑えるように固定させることができる。
【0121】
4)状態4のとき:状態2への移行に備えて、予めクラッチモータ41L,41Rのアウターロータ9L,9Rとインナーロータ8L,8Rとの回転速度差を車速によらずほぼ0するように備えておくことができる。
【0122】
5)状態5または6のとき:ブレーキ11の締結動作中あるいは開放動作中の状態である。クラッチモータ41L,41Rのトルクを0とすることで、安定にブレーキ11の締結および開放動作を実現できる。
【0123】
6)特に、クラッチモータ41L,41Rによる回生制動は、状態が1のとき(ブレーキ11が完全に締結しているとき)に限定されるので、安定した回生制動が実現できる。
【0124】
7)フローチャート図18のS621からS628のステップにより、クラッチモータ41L,41Rによる回生制動分は、摩擦ブレーキが減らさせることになるので、回生動作・非動作によらず、常に運転者の意図した車両制動力を実現することができる。
【0125】
8)状態2にあって、左右輪に所定値以上のトルク差を発生させているときには、状態1への状態遷移を禁止するようにした。これにより、左右輪の駆動力差がなくなることで車両挙動が不安定化することを回避できる。この機能は、前述の図18のステップS612aおよび、図12のステップS402にて実現している。ここで所定値としては、図19に示したように状態1で発生できるトルク差程度としてもよい。そうすることで、図19のトルク差以内の時には、状態1ヘ移行した後で左右輪の駆動力差が減ることなく、制動動作も実現することができる。
【0126】
特に、状態2のときには、上述した第1実施形態と同様に、クラッチモータ41L、41Rで左右輪のトルク配分を行うので、車両を安定に走行させることができる。また、ごく低速走行時に限らず、中高速走行時においても駆動力による車輪のスリップを抑制し車両を安定化させることもできる。
【0127】
そして、クラッチモータ41L,41Rにより駆動力配分を行なうので、温度や湿度や経年変化による制御誤差を抑制し、精度良く制御を行なうことが可能となる。
【0128】
さらに、クラッチモータ41L、41Rを使用することで、車速によらず大きなトルクを分配できる。つまり、車速によらずモータの低トルク領域を使用することができ、小型のモータで大きなトルク配分が可能となる。
【0129】
また、クラッチモータ41L、41Rにトルクを発生させると左右輪に逆向きの駆動力を発生させ、車両にヨーモーメントを発生させることができるので、車両の旋回アシストを行なえるという機能も併せ持つことができる。
【0130】
そして、クラッチモータ41L、41Rは、左右輪のスリップ率を一致させるように制御することで、左右輪でよりバランスよく(空転までの余裕を左右輪で同程度に確保しつつ)駆動力を分担させることができる。
【0131】
また、エンジン135は、駆動輪両輪合わせて駆動できる以上の駆動力を出力しないようにできるので、両輪が空転する事態を回避することができる。
【0132】
クラッチモータ41L、41Rの指令トルク値が、クラッチモータ41L、41Rの出力できるトルク限界を超えたら(超えると予測されたら)エンジン135の出力が抑制されるので、クラッチモータ125のトルク不足により、駆動力を左右輪間で分配し切れず、片輪が空転してしまう、という事態を回避できる。
【0133】
続いて、本発明の第3実施形態について説明する。この第3実施形態は、図21に示すように、クラッチ板72がディスク74に締結しているときクラッチモータ63で車両を制駆動させ、ディスク73に締結しているとき左右輪に逆トルクを発生させることで旋回アシストを実現するものである。
【0134】
図21は、車両の前輪駆動装置を示すものであって、右前輪51Rには、等速ジョイント52R,53Rを有する連結軸54Rが連結され、連結軸54Rには減速歯車55R,56Rを介してクラッチモータ63のインナーロータ61が連結されている。左前輪51Lには、等速ジョイント52L,53Lを有する連結軸54Lが連結されており、連結軸54Lは更にクラッチ板72と連結されている。71はクラッチ機構であり、ソレノイド75によってクラッチ板72をディスク73もしくはディスク74に締結させる。ここでディスク73は、回転軸57に連結されており、ディスク74は、ケースが車体に固定された歯車機構50の作用により、ディスク73と逆回転に回転するようになっている。回転軸57には、減速歯車55L,56Lを介してクラッチモータ63のアウターロータ62が連結されている。
【0135】
クラッチモータ63にはその駆動回路64が接続されている。クラッチモータ63およびその駆動回路64およびバッテリ13の構造および作用については、先の実施例で説明したのでここでは説明を省略する。
【0136】
クラッチ機構71は、コントローラ67からの指令を受けて駆動回路65がソレノイド75を調整することにより、クラッチ板72をディスク73もしくはディスク74に締結したり、ディスク73と74ともに非締結の状態にしたりする。
前輪51L、51Rには摩擦ブレーキ(不図示)が備え付けられている。摩擦ブレーキは、運転者のブレーキペダル操作に応じて増圧される油圧の力で、ブレーキバッドをブレーキディスクに押し付け、ブレーキ力を発生する機構となっている。また、コントローラ67からの指令に応じて、油圧弁を調整することで油圧を任意に減圧できる、つまり、摩擦ブレーキ力を任意に弱めることができる構成となっている。
【0137】
コントローラ67には、ドライバが操作するアクセルの踏み込み量を検出するポテンショ式センサ40と、ステアリングの回転角を検出するステアリング角センサ42と、オートマティックトランスミッションの走行レンジ(P、R、N、Dレンジ)を検出するスイッチからなる走行レンジセンサ43と、車両の速度を検出する車速センサ44、車両の起動を検出するイグニッションスイッチ45、バッテリの蓄電量を検出するSOC(State Of Charge)センサ46、アウターロータ62の回転速度を検出するアウターロータ回転速度センサ47、インナーロータ61の回転速度を検出するインナーロータ回転速度センサ48、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキ踏力センサ70の信号が入力されている。また、車両の右前輪51Rの回転速度を検出する回転速度センサ171、車両の左前輪51Lの回転速度を検出する回転速度センサ172、従動輪である後ろ左輪の回転速度を検出する回転速度センサ173、後ろ右輪の回転速度を検出する回転速度センサ174の信号も入力されている。
【0138】
コントローラ67は、マイクロコンピュータのほかにRAM/ROMなどの周辺部品を備えており、前述の入力信号を受けて、クラッチ板72の締結を判断し、クラッチモータ63への指令トルク値TCを演算し、摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrも演算する。クラッチ板72の締結判断、およびクラッチモータ63への指令トルク演算は、一定時間(例えば、10ms)ごとに、図22に示すフローチャートを実行することで実現する。即ち、図22のS1301にてコントローラ67に入力される信号を変数に格納し、S1302ではクラッチ板72をディスク73に締結すべきかディスク74に締結すべきかを判断し、その結果をflag_Cに代入する。また、クラッチ板72の状態をあらわす状態stateの決定も行なう。続いてS1303ではクラッチモータ63の指令トルク値TCを演算し、摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrも演算する。S1304では、エンジントルク抑制指令値LTEを演算する。S1305にてクラッチ板72の締結指令およびクラッチモータ63の指令トルク値TCをコントローラ67から駆動回路64,65へ出力する。S1306では、摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値を出力する。S1307では、エンジントルク抑制指令値LTEをエンジンコントローラ115に送信する。
【0139】
尚、S1304におけるエンジントルク抑制指令値LTEを演算は、上述した図10のフローチャートを用いて算出するので説明を省略する。
【0140】
ここで、flag_Cはクラッチ板72をディスク74に締結すべきと判断した時に1、ディスク73に締結すべきと判断した時に0と演算する。クラッチ板72の状態をあらわす状態stateは、1〜8の整数をとる。状態1(state=1)は、クラッチ板72がディスク74に完全に締結し、車両を駆動または回生制動できる状態である。また、状態2(state=2)は、クラッチ板72がディスク73に完全に締結し、車両を旋回アシストできる状態である。その他の状態は、状態1および状態2の間を状態遷移する際にとる状態であり、後述する。指令トルク値TCは、クラッチ板72をディスク74に締結した状況において、車両を前に駆動する向きを正にとり、車両を後ろに駆動する向きを負にとるものとする。S1305のクラッチ板72の締結指令は、state=1またはstate=5の時にディスク74に締結すると指令し、state=2またはstate=8の時にディスク73に締結すると指令し、それ以外のときには、どちらにも締結しないように指令する。
【0141】
また、これらの値は、イグニッションスイッチON時に、図23に示すフローチャートの制御を実行することで初期化しておく。つまり、ブレーキON/OFF判定フラグflag_Cの初期値は1、指令トルク値TCの初期値は0、減圧指令値Tbrの初期値は0、状態stateの初期値は1、エンジントルク抑制指令値LTEの初期値は100(%)、となるようそれぞれ初期化される。
【0142】
以下、クラッチ板72の締結方向判断フラグflag_Cと状態stateを決定するS1302と、クラッチモータ63への指令トルク値TCと摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrを演算するS1303について順に説明する。
【0143】
クラッチ板72の締結方向判定フラグflag_Cは、前述したflag_bと同じ方法(図15)で決定する。ただし、後述する図24のステップS1412aにて判定する”状態1への移行禁止判定”結果が、”移行禁止”である場合には、flag_C=0からflag_C=1への変化を禁止するものとする。
【0144】
状態stateは、レンジ信号がP,N,Rのいずれかの場合には1とし、Dの場合には図25に従って決定する。ここで状態stateは、flag_Cを演算後に決定する。なおstateの初期値は、図23のフローに従って1に設定されている。
[state=1のとき]
クラッチ板72がディスク74に完全に締結し、車両を駆動または回生制動できる状態である。前述の演算によりflag_C=0となったらstate=6とし、それ以外のときにはstate=1を保持する。
[state=6のとき]
状態6は、クラッチ板72の開放動作中状態である。クラッチ板72が完全に離れたと判断したら、state=4とし、まだ完全には離れていないと判断したらstate=6を保持する。ただし、flag_C=1となったら、state=5とし状態5へ移行する。クラッチ板72が完全に開放したことは、state=6が時間Td3継続したことをもって判断する。時間Td3は、図22のステップS1305にてクラッチ開放指令してから、実際にクラッチ板72が完全に開放されるまでの時間遅れ、例えば0.2sと予め決めておく。
[state=4のとき]
状態4は、状態1から状態2へ移行する際の過渡状態であり、後述(図24を参照)するようにクラッチモータ63のアウターロータ回転速度とインナーロータ回転速度を略一致させる制御を実施する状態である。両者の回転速度が略一致したら、state=8とする。両者の回転速度が略一致したことは、回転速度RoutとRinの差が例えば10rpm以内であることをもって判断する。state=8とする前に、flag_C=1となったら、state=3とし、状態3へ移行する。それ以外の場合は、state=4を保持する。
[state=8のとき]
状態8は、クラッチ板72の締結動作中状態である。クラッチ板72がディスク73に完全に締結したと判断したら、state=2とし、まだ完全には締結していないと判断したらstate=8を保持する。ただし、flag_C=1となったら、state=7とし状態7へ移行する。クラッチ板72が完全に締結したことは、state=8が時間Td4継続したことをもって判断する。時間Td4は、図22のステップS1305にてクラッチ締結指令してから、実際にクラッチ板72が完全に締結されるまでの時間遅れ、例えば0.1sと予め決めておく。
[state=2のとき]
状態2は、クラッチ板72がディスク73に完全に締結し、車両を旋回アシストできる状態である。flag_C=1となったら、state=7とし、状態7へ移行する。それ以外の場合は、state=2を保持する。
[state=7のとき]
状態7は、クラッチ板72の開放動作中状態である。クラッチ板72が完全に離れたと判断したら、state=3とし、まだ完全には離れていないと判断したらstate=7を保持する。ただし、flag_C=0となったら、state=8とし状態8へ移行する。クラッチ板72が完全に開放したことは、state=7が時間Td5継続したことをもって判断する。時間Td5は、図22のステップS1305にてクラッチ開放指令してから、実際にクラッチ板72が完全に開放されるまでの時間遅れ、例えば0.2sと予め決めておく。
[state=3のとき]
状態3は、状態2から状態1へ移行する際の過渡状態であり、後述(図24を参照)するように、アウターロータ回転速度がインナーロータ回転速度とほぼ逆(Routが−Rinとほぼ一致。つまりクラッチ板72とディスク74の回転速度がほぼ一致。)するように制御を実施する状態である。Routが−Rinとほぼ一致したら、state=5とする。ほぼ一致したことは、(Rout+Rin)が例えば−10rpm〜+10rpm内であることをもって判断する。state=5とする前に、flag_C=0となったら、state=4とし、状態4へ移行する。それ以外の場合は、state=3を保持する。
[state=5のとき]
状態5は、クラッチ板72の締結動作中状態である。クラッチ板72がディスク74に完全に締結したと判断したら、state=1とし、まだ完全には締結していないと判断したらstate=5を保持する。ただし、flag_C=0となったら、state=6とし状態6へ移行する。クラッチ板52が完全に締結したことは、state=5が時間Td6継続したことをもって判断する。時間Td6は、図22のステップS1305にてクラッチ締結指令してから、実際にクラッチが完全に締結されるまでの時間遅れ、例えば0.1sと予め決めておく。
【0145】
続いて、クラッチモータ63への指令トルク値TCを演算する方法を、図24に示すフローチャートに従って説明する。
【0146】
まず、S1401にて走行レンジ(Rng)がDレンジ(前進走行レンジ)であるか、stateの値が、5以上であるかを判定する。ここでDレンジでなければ、つまり、Pレンジ(パーキングレンジ)またはRレンジ(後退走行レンジ)またはNレンジ(ニュートラルレンジ)のいずれかであればS1402へ進み、S1402にてTC=0、S1413にて摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbr=0として本ルーチンを終了する。stateの値が、5以上である場合も同じである。この場合、クラッチモータ63はトルクを発生せず、車両の運動特性に何ら影響を与えない。走行レンジがDレンジ、かつstateの値が、4以下であれば、S1410へ進む。
【0147】
S1410では、stateの値が2か否かを判定し、2であればS1412へ進み、2でなければS1420へ進む。
【0148】
S1412では、クラッチモータ63への指令トルク値TCを演算する。この指令トルク値TCは、上述した図3または図8に示すフローチャートに従って算出されるものであり、詳細な説明は重複するため省略する。
【0149】
ここで、クラッチモータ63の作用による車両挙動について補足しておく。理解を容易にするため、車両がほぼ直進に進行している状況を用いて補足する。クラッチモータ63に正のトルクを発生させると、車輪51Rには駆動の向きに力が発生し、その反作用で車輪51Lに対しては車両を制動させる向きに車輪51Lにトルクを発生する。即ちクラッチモータ63へ正のトルクを指令すると、車両を駆動させる向きのトルクが車輪51Rに加わると同時に、同じ大きさの車両を制動させる向きのトルクが車輪51Lに加わり、両者のトルク差により車両に左旋回のヨーモーメントを発生させ、左旋回の性能を向上させる効果を実現する。逆にクラッチモータ63へ負のトルクを指令すると、車両を制動させる向きのトルクが車輪51Rに加わると同時に、同じ大きさの車両を駆動させる向きのトルクが車輪51Lに加わり、両者のトルク差により車両に右旋回のヨーモーメントを発生させ、右旋回の性能を向上させる効果を実現する。
【0150】
S1412aでは、状態1への移行禁止判定を行なう。判定は、図18のS612aと同じなので省略する。ただし、図21の構成では状態1にて旋回アシストすることが不可能であるので、車速テーブル値TH_Yの値としては、車両挙動が大きく変化しない程度の小さい値としておく。
【0151】
S1413では、摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrを0として本ルーチンを終了する。
【0152】
さて、S1410にてNoと判断した場合には、S1420へ進む。S1420では、stateの値が1か否かを判定し、state=1であればS1421へ進み、そうでなければS1430へ進む。
【0153】
S1421からS1425までは、図18のS621からS625までと同じであるので、説明は省略する。
【0154】
S1426では、制駆動分トルクtmpに対して、tmpが負値(回生制動要求)であるときに制限をかける。つまり、tmpのトルク値が、トルク指令値TL、TRの最小値(負値)tmp1よりも大きくなるようにtmpの値を次式(16)、(17)に示すように制限する。
【0155】
【数16】
tmp1=TBL_LMT(Vsp) …(16)
【0156】
【数17】
tmp=max(tmp,tmp1) …(17)
ここで、トルク指令値TLおよびTRの最小値tmp1は、図20のように車速テーブル値TBL_LMTとして予めROMに持たせておく。
【0157】
続いてS1427では、クラッチモータ63のトルク指令値TC、摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrを次式(18)、(19)のように演算する。
【0158】
【数18】
TC=tmp …(18)
【0159】
【数19】
Tbr=min(tmp,0) …(19)
さて、S1420にてstateの値が1でないと判定された場合には、S1430に進む。
【0160】
S1430にて、stateの値が3であるかを判定し、yesであればS1431に、noであればS1432に進む。
【0161】
S1432に進んだ場合には、クラッチモータ63へのトルク指令値TCは、アウターロータの回転速度Routとインナーロータの回転速度Rinとの回転速度が一致するように演算する。演算方法としては例えば、次式(20)で示すように、アウターロータの回転速度Routとインナーロータの回転速度Rinとの差が0となるようにフィードバック制御(PI制御)をする方法がある。
【0162】
【数20】
TC=Kp*(Rout−Rin)+∫Ki*(Rout−Rin)dt …(20)
ここで、この式中の∫Ki*(Rout−Rin)dtは時間積分項であり、また、Kp(比例ゲイン)及びKi(積分ゲイン)は予めフィードバック系が所望のレギュレーション特性を有するように決定されている正の固定値である。また、RoutおよびRinは、クラッチ板72がディスク73に締結されている状態で車両が前進しているときのRoutおよびRinの回転の向きをそれぞれ正にとるものとする。このようにすることで、アウターロータの回転速度Routはインナーロータの回転速度Rinと一致するようにフィードバック制御される。
【0163】
S1431に進んだ場合には、クラッチモータ63へのトルク指令値TCは、アウターロータの回転速度Routがインナーロータの回転速度Rinの符号反転値となるように演算する。演算方法としては例えば、次式(21)で示すように、アウターロータの回転速度Routとインナーロータの回転速度Rinの符号反転値との差が0となるようにフィードバック制御(PI制御)をする方法がある。
【0164】
【数21】
TC=Kp*(Rout+Rin)+∫Ki*(Rout+Rin)dt …(21)
このようにすることで、アウターロータの回転速度Routはインナーロータの回転速度Rinの符号反転値と一致するようにフィードバック制御される。
【0165】
ここで、S1431とS1432は次のような意味を持つ。stateの値が3であるときは、クラッチ板72をディスク74に締結するのに備えて、S1431の操作によりクラッチ板72とディスク74との回転数を合わせておき、ディスク74に締結する際のショックを抑えることができる。また、stateの値が4のときは、クラッチ板72をディスク73に締結するのに備えて、S1432の操作によりクラッチ板72とディスク73との回転数を合わせておき、ディスク73に締結する際のショックを抑えることができる。
【0166】
S1434では、摩擦ブレーキの油圧の減圧指令値Tbrを0として本ルーチンを終了する。
【0167】
このようなの第3実施形態においては、走行レンジがDレンジの時に次の機能を実現することができる。
【0168】
1)状態2のとき:車速およびステアリング角に応じて左右輪51Lと51Rとに駆動トルク差を発生させ、車両の旋回性能を向上させることができる。特にクラッチモータ63のアウターロータ62とインナーロータ61との回転速度差が車速によらずほぼ0に保たれるため、モータの定トルク領域が使用でき、小型モータで左右輪51Lと51Rとに駆動トルク差を効果的に発生させることができるという特長を有している。
【0169】
2)状態1のとき:アクセル踏み込み量に応じて車両を制駆動動作させることができる。その際、バッテリの蓄電状態に応じてバッテリの放電・充電を制限する機能も有する。
【0170】
3)状態3〜状態8ののとき:クラッチ板72をディスク73もしくは74に締結させるのに備えて、締結側の回転数を合わせておくことで、締結時のショックを抑えることができる。ショックによる運転性悪化を抑えられると共に、クラッチの耐久性を高めることができる。
【0171】
4)特に、クラッチモータ63による回生制動は、状態が1のとき(クラッチ板72が完全にディスク74に締結しているとき)に限定されるので、安定した回生制動が実現できる。
【0172】
5)フローチャート図24のS1421からS1427のステップにより、クラッチモータ63による回生制動分は、摩擦ブレーキが減らさせることになるので、回生動作・非動作によらず、常に運転者の意図した車両制動力を実現することができる。
【0173】
6)状態2にあって、左右輪に所定値以上のトルク差を発生させているときには、状態1への状態遷移を禁止するようにした。これにより、左右輪の駆動力差がなくなることで車両挙動が不安定化することを回避できる。この機能は、前述の図24のステップS1412aおよび、図22のステップS1302にて実現している。
【0174】
特に、状態2のときには、上述した第1及び第2実施形態と同様に、クラッチモータ63で左右輪のトルク配分を行うので、車両を安定に走行させることができる。また、ごく低速走行時に限らず、中高速走行時においても駆動力による車輪のスリップを抑制し車両を安定化させることもできる。
【0175】
そして、クラッチモータ63により駆動力配分を行なうので、温度や湿度や経年変化による制御誤差を抑制し、精度良く制御を行なうことが可能となる。
【0176】
さらに、クラッチモータ63を使用することで、車速によらず大きなトルクを分配できる。つまり、車速によらずモータの低トルク領域を使用することができ、小型のモータで大きなトルク配分が可能となる。
【0177】
また、クラッチモータ63にトルクを発生させると左右輪に逆向きの駆動力を発生させ、車両にヨーモーメントを発生させることができるので、車両の旋回アシストを行なえるという機能も併せ持つことができる。
【0178】
そして、クラッチモータ63は、左右輪のスリップ率を一致させるように制御することで、左右輪でよりバランスよく(空転までの余裕を左右輪で同程度に確保しつつ)駆動力を分担させることができる。
【0179】
また、エンジン135は、駆動輪両輪合わせて駆動できる以上の駆動力を出力しないようにできるので、両輪が空転する事態を回避することができる。
【0180】
クラッチモータ63の指令トルク値が、クラッチモータ63の出力できるトルク限界を超えたら(超えると予測されたら)エンジン135の出力が抑制されるので、クラッチモータ125のトルク不足により、駆動力を左右輪間で分配し切れず、片輪が空転してしまう、という事態を回避できる。
【0181】
尚、上述した第1〜第3実施形態においては、車両の駆動源をエンジンとした例を示したが、エンジン以外にもモータなどの駆動源を用いてもよい。
【0182】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【0183】
(a) 左右輪にトルク差を発生させる相反モータを備えると共に、ディファレンシャルギアを介して動力源からの駆動力を左右輪に伝達する車両の動力伝達装置にあって、左右輪の駆動側のスリップを検出する左右輪スリップ検出手段と、左右輪いずれかの駆動側のスリップを検出したときにこのスリップした車輪の回転を抑える向きに相反モータのトルクを制御する相反モータ制御手段と、を有する。これにより、次の4つの効果を同時に得られる。
1)1つめの効果を図26を用いて説明する。図26は、前輪駆動の車両がごくゆっくりした速度で左旋回している状況を示している。4つの車輪は点Oを中心として旋回しており、各輪の旋回半径は、前左輪がRDfl、前右輪がRDfr、後左輪がRDrl、後右輪がRDrrである。4つの車輪がいずれもスリップしていない状況では、4輪の回転速度は次の関係にある。W0rl(前左輪回転速度):W0fr(前右輪回転速度):W0rl(後左輪回転速度):W0rr(後右輪回転速度)=RDrl:RDfr:RDrl:RDrr。ここで、前左輪だけがスリップして回転数がW0fl+αとなった状況を考える。上記(a)の構成にすれば、相反モータでトルク配分するので、W0fl+α<W0frの状態にあっても左輪への駆動力を右輪に伝達することで、左輪の空転を抑え、車両を安定に走行させることができるようになった。もちろんごく低速走行時に限らず、中高速走行時においても駆動力による車輪のスリップを抑制し車両を安定化する効果も実現できる。
2)モータにより駆動力配分を行なうので、温度や湿度や経年変化による制御誤差を抑制し、精度良く制御を行なうことが可能となった。
3)相反モータを使用することで、車速によらず大きなトルクを分配できる。つまり、図1のような構成にすると、モータのインナーロータとアウターロータの回転速度差は、車両の左右輪の回転速度差に比例するため、例えば直進している場合には回転速度差は0であり、車速によらずモータの低トルク領域を使用することができる。したがって小型のモータで大きなトルク配分が可能となる。
4)相反モータにトルクを発生させると左右輪に逆向きの駆動力を発生させ、車両にヨーモーメントを発生させることができるので、車両の旋回アシストを行なえるという機能も併せ持つ。
【0184】
(b) 左右輪にトルク差を発生させる相反モータを備えると共に、ディファレンシャルギアを介して動力源からの駆動力を左右輪に伝達する車両の動力伝達装置にあって、左右輪の駆動側のスリップ率を検出する左右輪スリップ率検出手段と、左右輪の駆動側のスリップ率を一致させる向きに相反モータのトルクを制御する相反モータ制御手段と、を有する。左右輪のスリップ率を一致させるようにしたことで、左右輪でよりバランスよく(空転までの余裕を左右輪で同程度に確保しつつ)駆動力を分担させることができる。
【0185】
(c) 左右輪にトルク差を発生させる相反モータを備えると共に、ディファレンシャルギアを介して動力源からの駆動力を左右輪に伝達する車両の動力伝達装置にあって、左右輪の回転速度を検出する左右輪回転速度検出手段と、左右輪の旋回半径を推定する左右輪旋回半径推定手段と、左右輪の回転速度の比を、推定した左右輪の旋回半径の比に一致させる向きに相反モータのトルクを制御する相反モータ制御手段と、を有する。これにより、スリップ率を検出しなくても上記()の車両の動力伝達装置と同様の効果を得られる。
【0186】
(d) 上記(a)〜(c)のいずれかに記載の構成において、左右輪の駆動側のスリップ率が所定値以上になった際に駆動源の出力を抑制する。これにより、駆動源は、駆動輪両輪合わせて駆動できる以上の駆動力を出力しないようにできる。従って、両輪が空転する事態を回避できる。
【0187】
(e) 上記(a)〜(c)のいずれかに記載の構成において、左右輪の駆動側のスリップ率が所定値以上になると予測された際に駆動源の出力を抑制する。これにより、上記(d)に記載の車両の動力伝達装置と同様の効果を得られる。
【0188】
(f) 上記(a)〜(e)のいずれかに記載の構成において、相反モータの指令トルク値が、相反モータの出力できるトルク限界を超えた際に駆動源の出力を抑制する。これにより、相反モータのトルク不足により、駆動力を左右輪間で分配し切れず、片輪が空転してしまう、という事態を回避することができる。
【0189】
(g) 上記(a)〜(e)のいずれかに記載の構成において、相反モータの指令トルク値が、相反モータの出力できるトルク限界を超ると予測されたら際に駆動源の出力を抑制する。これにより、上記(f)に記載の車両の動力伝達装置と同様の効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施形態を示す説明図。
【図2】本発明に係る第1実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図3】本発明に係る第1実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図4】予め車速Vspとステアリング角Strに応じて対応付けられてROMに格納されているデータであるマップMAP_TY1のマップ図。
【図5】本発明に係る実施形態において使用するROMデータの特性図。
【図6】本発明に係る実施形態における制御の演算方法を示す説明図。
【図7】本発明に係る実施形態における制御の演算方法を示す説明図。
【図8】本発明に係る第1実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図9】本発明に係る実施形態において使用するROMデータの特性図。
【図10】本発明に係る第1実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図11】本発明に係る第2実施形態を示す説明図。
【図12】本発明に係る第2実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図13】本発明に係る第2実施形態における制御の流れを模式的に示した説明図。
【図14】本発明に係る第2実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図15】flog_bの演算方法を模式的に示した説明図。
【図16】予め車速Vspとアクセル踏み込み量Apsに応じて対応付けられてROMに格納されているデータであるマップMAP_TDのマップ図。
【図17】予め車速Vspとブレーキ踏力に応じて対応付けられてROMに格納されているデータであるマップMAP_BRKのマップ図。
【図18】本発明に係る第2実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図19】本発明に係る実施形態において使用するROMデータの特性図。
【図20】本発明に係る実施形態において使用するROMデータの特性図。
【図21】本発明に係る第3実施形態を示す説明図。
【図22】本発明に係る第3実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図23】本発明に係る第3実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図24】本発明に係る第3実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図25】本発明に係る第3実施形態における制御の流れを模式的に示した説明図。
【図26】本発明係る車両の動力伝達装置の効果を説明する際に用いる説明図。
【符号の説明】
101L…左前輪
101R…右前輪
108…インナーロータ
109…アウターロータ
114…コントローラ
125…クラッチモータ
135…エンジン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power transmission device for a vehicle.
[0002]
[Prior art]
In a vehicle drive device that drives the vehicle by using the engine as a power source and transmitting the engine power to the left and right wheels via an automatic transmission and a differential gear, for example, driving only on the left wheel on a road surface having a small road friction coefficient. Even if the person steps on the accelerator, the differential gear (the same torque is transmitted to the left and right wheels) causes the left wheel to idle and the power is not transmitted to the right wheel.
[0003]
As a device for solving such a problem, a clutch is provided between the left and right axles of the differential gear, and the operation of this clutch is controlled according to the running state of the vehicle and the road surface distance to distribute torque to the left and right wheels. Is known (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-263140 (FIGS. 1 and 2).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration of Patent Document 1, since the torque is distributed to the left and right wheels by the clutch, it is difficult to accurately distribute the torque if the friction coefficient of the clutch plate fluctuates due to temperature, humidity, or aging. In some cases, sufficient vehicle stability may not be ensured.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A vehicle power transmission device according to the present invention includes a reciprocal motor that generates a torque difference between left and right wheels, and a vehicle power transmission device that transmits driving force from a power source to the left and right wheels via a differential gear. Left and right wheel slip ratio detection means for detecting the slip ratio on the drive side of the left and right wheels; Reciprocal motor control means for controlling the torque of the reciprocal motor in a direction to match the slip ratio on the drive side of the left and right wheels It is characterized by having.
[0007]
【The invention's effect】
According to the present invention, since wheel slip suppression control is performed by a motor, fluctuations in control characteristics due to environmental conditions (temperature, humidity, etc.) and changes over time are small, and always highly accurate slip suppression control can be performed. Further, even in a situation where the rotational speeds of the left and right wheels are different, it is possible to control the torque distribution of the left and right wheels relatively freely, and it is possible to effectively suppress slip that occurs during turning of the vehicle. Further, since the torque difference is generated between the left and right wheels by the reciprocal motor, the slip suppression control can always be performed using the constant torque region of the motor (the driving region where the motor generates the maximum torque). A sufficient slip suppression effect can be obtained even with a motor.
[0008]
It is possible to generate a yaw moment in the vehicle by controlling the torque of the reciprocal motor, and it is also possible to perform turning assist control of the vehicle with a reciprocal motor for slip suppression control.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 shows a front wheel drive device for driving left and right front wheels 101L, 101R via a transmission and a differential gear 136 by an engine 135. Each front wheel 101L, 101R has constant velocity joints 102L, 103L, 102R, It is connected to a differential gear 136 via each drive shaft 104L, 104R having 103R. A clutch motor 125 is connected to the left and right drive shafts 104L, 104R via reduction gears 105L, 106L, 105R, 106R.
[0011]
The clutch motor 125 as a reciprocal motor is a three-phase synchronous electric motor in which the inner rotor 108 and the outer rotor 109 are each supported rotatably by a bearing (not shown) with respect to the case.
[0012]
The inner rotor 108 is a cylindrical rotor formed by laminating thin electromagnetic steel plates, and a plurality of permanent magnets (not shown) are fixedly supported on the outer peripheral surface. The outer rotor 109 is arranged in a cylindrical shape with a predetermined distance from the outer periphery of the inner rotor 108, and has a ring-shaped core formed by laminating thin electromagnetic steel plates on the inner peripheral surface, and is formed on the core. A plurality of coils are arranged in the slot. By generating a rotating magnetic field in the coil of the outer rotor 109, torque for the inner rotor 108 can be generated.
[0013]
Three slip rings are arranged on the rotor shaft of the outer rotor 109, and power can be transmitted and received between the drive circuit 110 and the coils of the outer rotor 109 through the slip ring. In addition, since the drive circuit 110 is electrically connected to the battery 113, it is possible to generate torque in the clutch motor 125 using the power of the battery 113, or to generate regenerative power by absorbing torque in the clutch motor 125. Can also be stored in the battery 113. A command value of torque to be generated (including absorption) in the clutch motor 125 is calculated by a controller 114 which will be described later. Upon receiving the calculated value, the drive circuit 110 performs clutching so that the torque of the clutch motor 125 matches the command value. The current to the motor 125 is controlled. According to such an embodiment, the torque of the clutch motor 125 can be adjusted according to the command torque value calculated by the controller 114.
[0014]
The engine controller 115 is a controller that adjusts the engine torque. The engine torque is adjusted according to the speed of the vehicle, the amount of depression of the accelerator, and the shift state of the transmission so as to realize the vehicle driving force required by the driver. Further, the engine torque is suppressed according to the torque suppression command signal received from the controller 114.
[0015]
The battery 113 may be a battery such as a lithium ion battery, a nickel hydrogen battery, or a lead battery, or an electric double layer capacitor, a so-called power capacitor. Further, although the clutch motor 125 is a three-phase synchronous electric motor, it may be a motor in which both the inner rotor and the outer rotor are rotatable, and may be a DC motor or the like.
[0016]
The controller 114 includes a potentiometric sensor 140 that detects the amount of depression of the accelerator operated by the driver, a steering angle sensor 142 that detects the rotation angle of the steering, and a travel range (P, R, N, D range) of the automatic transmission. A driving range sensor 143 comprising a switch for detecting the vehicle speed, a rotational speed sensor 171 for detecting the rotational speed of the right front wheel 101R of the vehicle, a rotational speed sensor 172 for detecting the rotational speed of the left front wheel 101L of the vehicle, and a rear left wheel which is a driven wheel A rotational speed sensor 173 for detecting the rotational speed of the rear wheel, a rotational speed sensor 174 for detecting the rotational speed of the right rear wheel, an ignition switch 145 for detecting the start of the vehicle, and an outer rotor rotational speed sensor 147 for detecting the rotational speed of the outer rotor 109. Of the inner rotor 108 Signals of the inner rotor rotational speed sensor 148 for detecting the rotation speed is inputted.
[0017]
The controller 114 includes peripheral components such as a RAM / ROM in addition to the microcomputer. The controller 114 receives a command torque value TC to the clutch motor 125 and an engine torque suppression command value to be transmitted to the engine controller 115 in response to the input signal. Compute LTE. These calculations are realized by executing the flowchart shown in FIG. 2 at regular time intervals (for example, 10 ms). That is, the signal input to the controller 114 is stored as a variable in S2001 in FIG. 2, a command torque value TC to the clutch motor 125 is calculated in S2002 (described later), and an engine torque suppression command value LTE is calculated in S2003. Calculate (described later). In S2004, the command torque value TC for the clutch motor 125 is output from the controller 114 to the drive circuit 110. In S2005, the engine torque suppression command value LTE is transmitted to the engine controller 115.
[0018]
The command torque value TC assumes that the direction in which the right wheel 101R is driven forward is positive, and the direction in which the vehicle is driven rearward is negative. The engine torque suppression command value LTE is a ratio for suppressing the output of the engine 135 and is calculated in units of%. That is, LTE = 70 means that the engine torque is suppressed to 70%. These values are initialized to TC = 0 and LTE = 100 when the ignition switch is ON.
[0019]
Hereinafter, a method of calculating the command torque value TC to the clutch motor 125 and the engine torque suppression command value LTE will be described.
[0020]
First, a method of calculating the command torque value TC for the clutch motor 125 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0021]
In S2101, it is determined whether or not the travel range signal RNG is D. If it is not the D range (P, N, R range), the process proceeds to S2102 to set the command torque value TC = 0, and the process proceeds to S2109. If it is in the D range, the flow proceeds to S2103.
[0022]
In S2103, the slip ratio slip_fr on the drive side of the right front wheel and the slip ratio slip_fl on the drive side of the left front wheel are calculated by the following equations (1) and (2).
[0023]
[Expression 1]
slip_fr = Wfr / Wrr (1)
[0024]
[Expression 2]
slip_fl = Wfl / Wrl (2)
Wfr is the rotational speed of the right front wheel, Wfl is the rotational speed of the left front wheel, Wrl is the rotational speed of the rear left wheel, and Wrr is the rotational speed of the rear right wheel.
[0025]
Here, Wrr and Wrl are based on using a very small value eps (eps> 0) as a lower limit value in order to avoid 0% when the vehicle is stopped.
[0026]
As Wrr and Wrl, it is more preferable to use Wrr and Wrl in which the difference in turning radius between the front and rear wheels of the vehicle is corrected according to the steering angle Str of the vehicle and the vehicle Vsp. For example, when turning at a low speed and a large steering angle, the relationship between the turning radii of the front wheel and the rear wheel is Wfr> Wrr for the right wheel and Wfl> Wrl for the left wheel. Is used in the above-described equations (1) and (2), the slip ratio can be calculated with higher accuracy.
[0027]
In S2104, the basic torque value TC of the clutch motor 125 that appears as a driving torque difference between the wheels 101R and 101L. 0 Is calculated according to the look-up value of the map MAP_TY1. The map MAP_TY1 is data that is stored in the ROM in advance in association with the vehicle speed Vsp and the steering angle Str. For example, as shown in FIG. 4, the map MAP_TY1 is set so that the value changes according to the vehicle speed and the steering angle. Keep it. In a situation where the steering is turned to the left (the vehicle behavior is turning left), a positive yaw moment to the left turn is generated, that is, a torque that drives the vehicle to the wheel 101R is generated. Assign a value. Conversely, in a situation where the steering is turned to the right (the vehicle behavior is turning right), a negative value is assigned so that torque is generated in the wheel 101R in the direction of braking the vehicle. By doing in this way, when the steering is operated, a yaw moment can be generated in the vehicle to stabilize the vehicle.
[0028]
In S2105, it is determined whether or not the slip ratio slip_fr of the right front wheel and the slip ratio slip_fl of the left front wheel have exceeded a predetermined value slip_th. The tire driving force and the slip ratio are approximately in the relationship shown in FIG. When the slip ratio when realizing the peak driving force on the same friction coefficient path is set to slip_p, the value of slip_th is set to (slip_p) / 2, for example. In S2105, when either slip_fr or slip_fl is a value equal to or larger than slip_th, a command torque value TC that suppresses the larger slip ratio is calculated in S2106. When both slip_fr and slip_fl are values less than slip_th, the basic torque value TC calculated in S2104 0 The command torque value TC is transferred to S2109.
[0029]
In S2106, it is determined which of the slip ratio slip_fr of the right front wheel and the slip ratio slip_fl of the left front wheel is larger. If slip_fr> slip_fl, the process proceeds to S2107; otherwise, the process proceeds to S2108.
[0030]
In S2107, the basic torque value TC is expressed by the following equation (3) so as to decrease the slip ratio slip_fr of the right front wheel and increase the slip ratio slip_fl of the left front wheel. 0 Is corrected by K1 * (slip_fr-slip_fl) to calculate a command torque value TC. Here, K1 is a control gain (a positive constant).
[0031]
[Equation 3]
TC = TC 0 −K1 × (slip_fr−slip_fl) (3)
In S2108, on the contrary, the basic torque value TC is expressed by the following equation (4) so that the slip ratio slip_fr of the right front wheel is increased and the slip ratio slip_fl of the left front wheel is decreased. 0 Is corrected by K1 * (slip_fr-slip_fl) to calculate a command torque value TC. Here, K1 is a control gain (a positive constant).
[0032]
[Expression 4]
TC = TC 0 + K1 × (slip_fr-slip_fl) (4)
In S2109, it is determined whether or not the command torque value TC determined in S2102, S2105, S2107, or S2108 exceeds the torque value that can be generated by the clutch motor 125, as shown in the following equation (5).
[0033]
[Equation 5]
abs (TC)> = TC_MAX (abs (Wfr−Wfl)) (5)
Here, TC_MAX is a table in which the magnitude (positive value) of the maximum torque that can be generated by the clutch motor 125 is stored in advance in the ROM. Further, the maximum torque that can be generated by the clutch motor 125 is a function of the rotational speed difference between the inner rotor 108 and the outer rotor 109 of the clutch motor 125. Calculated from TC_MAX as a function of the absolute value of the difference from the speed Wfl. Note that abs (TC) represents the absolute value of the command torque value TC, and abs (Wfr−Wfl) represents the absolute value of the difference between the rotational speed Wfr and the rotational speed Wfl.
[0034]
If NO in S2109, the routine ends in S2111 with TC_over = 0, and if YES, the process proceeds to S2110.
[0035]
In S2110, TC_over is calculated as a value obtained by subtracting the maximum value that can be generated by the clutch motor 125 from the magnitude of the command torque value TC. Then, the command torque value TC is calculated as being limited by the maximum value that can be generated by the clutch motor, and this routine ends. That is, the command torque value TC determined in S2102, S2105, S2107, or S2108 is compared with a large value of TMP4 and (−Tmp4), and this routine is set with a small value as the final command torque value TC. finish.
[0036]
Note that S2109 may be determined based on whether or not the magnitude of the command torque value TC is predicted to exceed the maximum value that can be generated by the clutch motor 125. That is, it is not determined by whether or not (Abs (TC) −TC_MAX (abs (Wfr−Wfl))) is positive, but as shown in FIG. 6, (Abs (TC) −TC_MAX (abs (Wfr−Wfl)) )) And the rate of change over time may be used for the determination. That is, it is predicted that the command torque value TC will soon become the maximum value in the hatched state in FIG. 7 and the process proceeds to S2210, and in the state where there is no hatch, the command torque value TC is predicted to be less than the maximum value for a while and the process proceeds to S2211. You may judge that. In this case, in S2210, a value other than 0 (for example, 1) is substituted for TC_over in consideration of a branch in S2303 in FIG.
[0037]
FIG. 8 shows another embodiment in which the command torque value TC is calculated. Hereinafter, a method of calculating the command torque value TC for the clutch motor 125 by the method of FIG. 8 will be described.
[0038]
First, S2201 and S2202 are the same as S2101 and S2102 in FIG.
[0039]
In S2203, a ratio Ratio_R between the turning radius of the right front wheel and the turning radius of the left front wheel is calculated by a table map MAP_Ratio. The map MAP_Ratio is data stored in the ROM in advance in association with the vehicle speed Vsp and the steering angle Str, and is set as shown in FIG. 9, for example. The set value is set by experimentally obtaining a turning radius ratio Ratio_R (turning radius of the right front wheel / turning radius of the left front wheel) according to the vehicle speed and the steering angle. A value of 1 is assigned when Str = 0 (straight), less than 1 when turning right, and more than 1 when turning left.
[0040]
In S2204, the basic torque value TC of the clutch motor 125 becomes the difference in driving torque between the wheels 101R and 101L as in S2104 of FIG. 0 Is calculated by the table lookup value of the map MAP_TY1.
[0041]
In S2205, it is determined whether or not the absolute value of (Wfr / Wfl-Ratio_R) is equal to or greater than a predetermined value Ratio_th. If the absolute value of (Wfr / Wfl-Ratio_R) is equal to or greater than the predetermined value Ratio_th, the difference in slip ratio between the left and right wheels is assumed to be large, and the flow shifts to S2206 to calculate a command torque value TC that suppresses the slip difference. On the other hand, if the absolute value of (Wfr / Wfl-Ratio_R) is less than the predetermined value Ratio_th in S2205, the basic torque value TC calculated in S2204. 0 The command torque value TC is transferred to S2209.
[0042]
Here, Ratio_th is set to 0.05, for example. As a countermeasure against 0% of Wfr / Wfl, when Wfl and Wfr are sufficiently small, the processing of S2205 is omitted and the processing proceeds to S2209.
[0043]
In S2206, it is determined whether (Wfr / Wfl-Ratio_R) is positive. If it is positive, it means that the slip ratio of the right wheel is larger than the slip ratio of the left wheel. Therefore, the process proceeds to S2207, and the basic torque value TC is expressed by the following equation (6) so as to distribute the torque to the right wheel to the left wheel. 0 Is corrected by K2 * (Wfr / Wfl-Ratio_R), and a command torque value TC is calculated. Here, K2 is a control gain (a positive constant).
[0044]
[Formula 6]
TC = TC 0 −K2 × (Wfr / Wfl-Ratio_R) (6)
On the other hand, if (Wfr / Wfl-Ratio_R) is negative, it means that the slip ratio of the left wheel is larger than the slip ratio of the right wheel, so that the process proceeds to S2208 to distribute the torque to the left wheel to the right wheel. Basic torque value TC as shown in (7) 0 Is corrected by K2 * (Wfr / Wfl-Ratio_R), and a command torque value TC is calculated. Here, K2 is a control gain (a positive constant).
[0045]
[Expression 7]
TC = TC 0 + K2 × (Wfr / Wfl-Ratio_R) (6)
That is, in S2207 and S2208, correction is performed by a value obtained by multiplying the magnitude of (Wfr / Wfl-Ratio_R) by a proportional gain K2 (> 0). However, not only the proportional term but also an integral term and a differential term are added. It may be corrected.
[0046]
S2209 to S2211 are the same as S2109 to S2111 in FIG.
[0047]
Next, a calculation method of the engine torque suppression command value LTE will be described using the flowchart shown in FIG.
[0048]
First, in S2301, the slip ratio of the left and right front wheels is calculated. The calculation method of the slip ratio slip_fr of the right front wheel and the slip ratio slip_fl of the left front wheel is the same as S2103 in FIG. 3 described above. When the command torque value TC of the clutch motor 125 is calculated, when using the configuration of FIG. 3, this step need not be executed because the calculation has already been performed in S2103.
[0049]
In S2302, it is determined whether or not the slip ratios of the left and right front wheels are not less than slip_thu. The slip_thu is a value set in the ROM in advance, and is set to a value of the above-described slip_p in FIG. 5, for example, 0.1. In the case of Yes in S2302, it is determined that more power than can be transmitted by the left and right wheels is output from the engine 135, the process proceeds to S2305, the engine torque suppression command value LTE is corrected to be small, and then the process proceeds to S2306. Here, the mLTE in S2305 is set to 5, for example. In the case of No in S2302, the process proceeds to S2303.
[0050]
In S2303, it is determined by TC_over whether or not the command torque value TC exceeds the torque range that the clutch motor 125 can output. If it is over, the process proceeds to S2305, and after correcting the engine torque suppression command value LTE to be small, the process proceeds to S2306. If not, the engine torque suppression command value LTE is largely corrected in S2304, and then the process proceeds to S2306. Here, pLTE in S2304 is set to 7, for example.
[0051]
Here, LTE on the right side of the arithmetic expressions in S2304 and S2305 is the current value, that is, the value before the current calculation. Therefore, it is the LTE calculated when the previous LTE calculation routine was executed. When the LTE calculation routine is executed for the first time, the initial value (LTE = 100) is initialized when the ignition is turned on.
[0052]
In S2306, the LTE value is limited to between 30% and 100%, and this routine ends. That is, in S2306, when LTE is within the limit range in S2306, the LTE value is output as it is, and when LTE exceeds the upper limit value of the limit range in S2306, this upper limit value is output as the LTE value. If LTE is below the lower limit value of the limit range in S2306, this lower limit value is output as the LTE value.
[0053]
Note that S2302 may be determined not by determining whether the slip ratio of the left and right front wheels is equal to or greater than slip_thu, but may be determined by paying attention to the relationship between the slip ratio and its time change as shown in FIG. That is, in the state of the hatched portion in FIG. 7, it is predicted that the slip rate will soon be equal to or higher than slip_th, and the process proceeds to S2305. .
[0054]
In such a vehicle power transmission device, the left and right wheels are torque-distributed by the clutch motor 125, so that the vehicle can travel stably. Further, the vehicle can be stabilized by suppressing the wheel slip caused by the driving force not only when traveling at a very low speed but also when traveling at a medium to high speed.
[0055]
Since the driving force is distributed by the clutch motor 125, control errors due to temperature, humidity, and secular change can be suppressed, and control can be performed with high accuracy.
[0056]
Further, by using the clutch motor 125, a large torque can be distributed regardless of the vehicle speed. That is, the rotational speed difference between the inner rotor 108 and the outer rotor 109 of the clutch motor 125 is proportional to the rotational speed difference between the left and right wheels of the vehicle. For example, when traveling straight, the rotational speed difference is zero, Regardless, the low torque region of the motor can be used. Therefore, a large torque distribution is possible with a small motor.
[0057]
Further, when torque is generated in the clutch motor 125, reverse driving force can be generated in the left and right wheels, and yaw moment can be generated in the vehicle. Therefore, the vehicle can also have a function of assisting in turning the vehicle.
[0058]
Then, the clutch motor 125 controls the left and right wheels to have the same slip ratio, thereby sharing the driving force with a better balance between the left and right wheels (while ensuring the same margin for the idling of the left and right wheels). Can do.
[0059]
In addition, since the engine 135 can be configured not to output more driving force than can be driven together with both driving wheels, it is possible to avoid a situation where both wheels are idling.
[0060]
When the command torque value of the clutch motor 125 exceeds the torque limit that can be output by the clutch motor 125 (when predicted to exceed), the output of the engine 135 is suppressed. It is possible to avoid a situation in which one wheel is idle because it cannot be distributed between the two.
[0061]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 11, when the brake 11 is on, the two clutch motors 41R and 41L drive and drive the vehicle, and when the brake 11 is off, the left and right wheels generate reverse torque. A turning assist is realized.
[0062]
FIG. 11 shows a vehicle front wheel drive device, in which left and right front wheels 1L, 1R are driven by an engine 135 via a transmission and a differential gear 136. Connection shafts 4L and 4R having constant velocity joints 2L, 3L, 2R and 3R are connected to the left and right front wheels 1L and 1R, respectively, and reduction gears 5L, 6L, 5R and 6R are interposed between the connection shafts 4L and 4R. A connecting device 20 is arranged.
[0063]
The coupling device 20 is provided with clutch motors 41R and 41L mechanically coupled to the outer rotors 9L and 9R.
[0064]
The clutch motors 41R and 41L are three-phase synchronous electric motors in which the inner rotors 8L and 8R and the outer rotors 9L and 9R are rotatably supported with respect to the case 25 by bearings (not shown).
[0065]
The inner rotors 8L and 8R are cylindrical rotors formed by laminating thin electromagnetic steel plates, and a plurality of permanent magnets (not shown) are fixedly supported on the outer peripheral surface. The outer rotors 9L and 9R are arranged in a cylindrical shape with a predetermined distance from the outer periphery of the inner rotors 8L and 8R, and have a ring-shaped core formed by laminating thin electromagnetic steel plates on the inner peripheral surface, A plurality of coils are arranged in a slot formed in the core. By generating a rotating magnetic field in the coils of the outer rotors 9L and 9R, torque for the inner rotors 8L and 8R can be generated.
[0066]
Slip rings (not shown, three each) are arranged on the rotor shafts of the outer rotors 9L and 9R, respectively, and power is transmitted between the drive circuits 10L and 10R and the coils of the outer rotors 9L and 9R through the slip rings. Sending and receiving is possible. In addition, since the drive circuits 10L and 10R are electrically connected to the battery 13, it is possible to generate torque in the clutch motors 41R and 41L using the electric power of the battery 13 and to absorb the torque in the clutch motors 41R and 41L. It is also possible to store the regenerative power generated by this in the battery 13. A command value of torque to be generated (including absorption) in the clutch motors 41R and 41L is calculated by a controller 14 which will be described later. Upon receiving the calculated value, the drive circuits 10L and 10R receive the torques of the clutch motors 41R and 41L respectively. The current to the clutch motors 41R and 41L is controlled so as to match the command value. According to such an embodiment, the torques of the clutch motors 41R and 41L can be independently adjusted according to the command torque value calculated by the controller 14.
[0067]
The battery 13 may be a battery such as a lithium-ion battery, a nickel-hydrogen battery, or a lead battery, or an electric double layer capacitor, a so-called power capacitor. Further, although the clutch motors 41R and 41L are three-phase synchronous electric motors, any motor may be used as long as both the inner rotor and the outer rotor are rotatable, and a DC motor may be used.
[0068]
The coupling device 20 includes a hydraulic brake 11 that restrains rotation of the outer rotors 9L and 9R relative to the vehicle body. In response to the ON / OFF command from the controller 14, the drive circuit 12 adjusts the hydraulic circuit to switch ON / OFF of the brake 11 (ON: restricts rotation of the outer rotors 9L and 9R. OFF: does not restrict). The brake 11 can also be configured by a hydraulic clutch, an electromagnetic clutch, or the like. In any case, any configuration may be used as long as the rotation restriction / non-restriction of the outer rotors 9L and 9R can be switched in accordance with the ON / OFF command from the controller 14.
[0069]
The front wheels 1L and 1R are equipped with friction brakes (not shown). The friction brake is a mechanism that generates a braking force by pressing a brake pad against a brake disc with a hydraulic force that is increased according to a driver's operation of a brake pedal. Further, the hydraulic pressure can be arbitrarily reduced by adjusting the hydraulic valve in accordance with a command from the controller 14, that is, the friction brake force can be arbitrarily reduced.
[0070]
The controller 14 includes a potentiometric sensor 40 that detects the amount of depression of the accelerator operated by the driver, a steering angle sensor 42 that detects the rotation angle of the steering, and a travel range (P, R, N, D range) of the automatic transmission. Travel range sensor 43 comprising a switch for detecting vehicle speed, vehicle speed sensor 44 for detecting vehicle speed, ignition switch 45 for detecting vehicle start-up, SOC (State Of Charge) sensor 46 for detecting battery charge amount, outer rotor Outer rotor rotational speed sensor 47 for detecting the rotational speed of 9L, 9R, left rotor rotational speed sensor 48 for detecting the rotational speed of inner rotor 8L, right rotor rotational speed sensor 49 for detecting the rotational speed of inner rotor 8R, brake pedal Stepping on Signal of the brake depression force sensor 70 for detecting is input to. The controller 14 also includes a rotation speed sensor 171 that detects the rotation speed of the right front wheel 1R of the vehicle, a rotation speed sensor 172 that detects the rotation speed of the left front wheel 1L of the vehicle, and a rear left wheel (not shown) that is a driven wheel. A rotation speed sensor 173 for detecting the rotation speed of the rear right wheel (not shown) and a rotation speed sensor 174 for detecting the rotation speed of the rear right wheel are also input.
[0071]
In addition to the microcomputer, the controller 14 includes peripheral components such as a RAM / ROM, receives the aforementioned input signal, determines whether the brake 11 is ON / OFF, and instructs the clutch motors 41R, 41L to have a command torque value TR. , TL is calculated. Determination of ON / OFF of the brake 11 and calculation of command torque to the clutch motors 41R and 41L are realized by executing the flowchart shown in FIG. 12 at regular intervals (for example, 10 ms). That is, the signal input to the controller 14 in S401 in FIG. 12 is stored as a variable, and in S402, the brake 11 is turned on / off and substituted into flag_b, and the state state representing the state of the coupling device 20 is determined. Do. Subsequently, in S403, command torque values TL and TR for the clutch motors 41R and 41L are calculated, respectively, and a pressure reduction command value Tbr for the hydraulic pressure of the friction brake is also calculated. In S404, an engine torque suppression command value LTE is calculated. In S405, a brake ON / OFF command, TL, TR is output from the controller 14 to the drive circuits 10L, 10R, 12. In step S406, a pressure reduction command value for the hydraulic pressure of the friction brake is output. In S407, the engine torque suppression command value LTE is transmitted to the engine controller 115.
[0072]
The calculation of the engine torque suppression command value LTE in S404 is calculated using the above-described flowchart of FIG.
[0073]
Here, the brake ON / OFF determination flag flag_b is 1 when it is determined that the brake 11 should be engaged (ON), and 0 when it is determined that the brake 11 should be released (OFF).
[0074]
The state state representing the state of the coupling device 20 is defined as follows (see FIG. 13). State = 1 when the brake 11 of the coupling device 20 is completely engaged and the vehicle can be driven or regeneratively braked (state 1), and the brake 11 is fully released and the vehicle can be turned and assisted (state 2). ), State = 2. Further, as a transitional state when transitioning from state 1 to state 2, state = 6 is set when the brake 11 is in the disengagement operation state (state 6), and when transitional state is ready for transition to state 2 (state 4). state = 4. Furthermore, as a transitional state when transitioning from state 2 to state 1, state = 3 when the brake 11 is ready for engagement (state 3), and when the brake 11 is being engaged (state 5) State = 5.
[0075]
In addition, the command torque values TL and TR assume that the direction in which the vehicle is driven forward is positive and the direction in which the vehicle is driven rearward is negative in a situation where the brake 11 is turned on.
[0076]
The brake ON / OFF command is an ON command when state = 1 or state = 5, and an OFF command when the state value is other than that (flag_b is not output as it is). The pressure reduction command value Tbr for the hydraulic pressure of the friction brake is a torque value in terms of the clutch motors 41R and 41L when the brake 11 is engaged, and takes 0 or a negative value. In the case of a negative value, the relationship is that braking of -Tbr is realized for each of the left and right wheels in terms of clutch motor shaft. Further, these values are initialized by executing the control of the flowchart shown in FIG. 14 when the ignition switch is turned on. That is, the initial value of the brake ON / OFF determination flag flag_b is 1, the initial values of the command torque values TL and TR are 0, the initial value of the pressure reduction command value Tbr is 0, the initial value of the state state is 1, and the engine torque suppression command value The initial value of LTE is initialized to 100 (%).
[0077]
Hereinafter, S402 for determining the state state following the ON / OFF determination flag_b of the brake 11 and S403 for calculating the command torque to the reciprocal motors 41R and 41L and the pressure reduction command value Tbr of the hydraulic pressure of the friction brake will be described in order.
[0078]
The ON / OFF determination flag flag_b of the brake 11 is determined according to FIG. 15 based on the vehicle speed Vsp and the like. The state state is 1 when the range signal is P, N, or R, and is determined according to FIG. Here, the state state is determined after calculating flag_b.
[0079]
First, a method for determining whether flag_b is 1 will be described with reference to FIG. The horizontal axis in FIG. 15 is the vehicle speed Vsp, and the vertical axis is the braking / driving torque command value Tdrv (torque value per wheel in terms of clutch motor shaft) for the front wheel axis calculated by the following equation (8).
[0080]
[Equation 8]
Tdrv = MAP_TD (Vsp, Aps) + MAP_BRK (Vsp, BRK) (8)
The map MAP_TD is data stored in the ROM in advance in association with the vehicle speed Vsp and the accelerator depression amount Aps, and has the characteristics of FIG. 16, for example. The larger the accelerator depressing amount Aps is, the larger the value is set so that the greater the accelerator depressing amount, the greater the driving force by the clutch motors 41R and 41L. In particular, when the accelerator depression amount Aps is 0, the clutch motors 41R and 41L are set to negative values so that the regeneration operation is performed.
[0081]
The map MAP_BRK is data that is stored in the ROM in advance in association with the vehicle speed Vsp and the brake pedaling force BRK, and has the characteristics shown in FIG. 17, for example. A value for regenerative braking is set according to the brake depression force BRK. The values are all negative values, and are set such that the values become smaller as the brake pedal force BRK increases.
[0082]
When the vehicle speed is V1 or more and Tdrv is Tdrv1 or more, flag_b = 0, and when the vehicle speed is V0 or less or Tdrv is Tdrv0 or less, flag_b = 1. The other region (the region between the thick solid line and the dotted line) is a hysteresis region, and can take either value depending on the situation. For example, when the two states of Vsp and Tdrv move in the direction A, flag_b = 1 is set until the dotted line is reached, and flag_b = 0 is set when the dotted line is crossed. Conversely, when the two states of Vsp and Tdrv move in the direction B, flag_b = 0 is set until reaching the thick line, and flag_b = 1 is set when the line intersects the thick line. Here, V1 is set to satisfy V1> V0, for example, 26 [km / h] and V1 as 30 [km / h]. Also, Tdrv1 is set to satisfy Tdrv1> Tdrv0 in the vicinity of 0 [Nm], for example, 30 [Nm] as Tdrv1 and, for example, −30 [Nm] as Tdrv0. However, if the result of the “prohibition of transition to state 1” determined in step S612a of FIG. 18 described later is “prohibition of transition”, the change from flag_b = 0 to flag_b = 1 is prohibited. And
[0083]
Next, a method for determining the state state will be described with reference to FIG. Here, the initial value of state is set to state = 1 in accordance with the flowchart of FIG.
[When state = 1]
State 1 is a state in which the brake 11 of the left and right wheel drive device is completely engaged and the vehicle can be driven or regeneratively braked. If flag_b = 0 by the above calculation, state = 6, otherwise, state = 1 is held.
[When state = 6]
State 6 is a state in which the brake 11 is being released. If it is determined that the brake 11 is completely released, state = 4 is set. If it is determined that the brake 11 is not fully released yet, state = 6 is held. However, when flag_b = 1, state = 5 and the state 5 is entered. Whether the brake 11 is completely released is determined by the fact that state = 6 continues for time Td1. The time Td1 is determined in advance as a time delay from when the brake release command is issued in step S405 in FIG. 12 until the brake 11 is actually completely released, for example, 0.2 s.
[When state = 4]
State 4 is a transitional state when transitioning from state 1 to state 2, and as described later (see FIG. 18), control is performed to substantially match the outer rotor 9R, 9L rotation speed with the inner rotor 8R, 8L rotation speed. It is a state to implement. When the outer rotor 9R, 9L rotation speed and the inner rotor 8R, 8L rotation speed substantially coincide with each other, state = 2 is set. The fact that the outer rotor 9R, 9L rotational speed substantially matches the inner rotor 8R, 8L rotational speed is determined by the difference between the rotational speeds Rout and RLin being within 10 rpm, for example. If flag_b = 1 before setting state = 2, then state = 3 and the state 3 is entered. Otherwise, state = 4 is held.
[When state = 2]
State 2 is a state in which the brake 11 is completely released and the vehicle can be turned. When flag_b = 1, state = 3 is set and the state 3 is entered. Otherwise, state = 2 is held.
[When state = 3]
State 3 is a transitional state when transitioning from state 2 to state 1, and is a state in which control is performed to make the outer rotors 9R and 9L rotational speed Rout substantially zero as described later (see FIG. 18). When the outer rotor 9R, 9L rotational speed Rout becomes almost zero, state = 5. The fact that the outer rotor 9R, 9L rotational speed Rout has become substantially zero is determined by the fact that the rotational speed is within, for example, −10 rpm to +10 rpm. If flag_b = 0 before setting state = 5, set state = 4 and shift to state 4. Otherwise, state = 3 is held.
[When state = 5]
State 5 is a state in which the brake 11 is being engaged. When the brake 11 is completely engaged, state = 1 is set, and state = 5 is maintained until the brake 11 is completely engaged. However, when flag_b = 0, state = 6 and the process proceeds to state 6. Whether or not the brake 11 has been completely engaged is determined by the fact that state = 5 has continued for time Td2. The time Td2 is determined in advance as a time delay from when the brake engagement command is issued in step S405 in FIG. 12 until the brake is actually completely engaged, for example, 0.1 s.
[0084]
Next, a method for calculating the command torque values TR and TL to the clutch motors 41R and 41L and the pressure reduction command value Tbr of the hydraulic pressure of the friction brake will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0085]
First, in S601, it is determined whether the travel range (Rng) is the D range (forward travel range) or whether the state value is 5 or 6. If it is not the D range, that is, if it is any of the P range (parking range), the R range (reverse running range), or the N range (neutral range), the process proceeds to S602. In S602, TR = 0, TL = In 0, S613, the pressure reduction command value Tbr = 0 for the friction brake oil pressure is set to 0, and this routine ends. The same applies when the value of state is 5 or 6. In this case, both the clutch motors 41L and 41R do not generate torque and do not affect the motion characteristics of the vehicle. If the traveling range is the D range and the value of state is 4 or less, the process proceeds to S610.
[0086]
In S610, if the state state is 2, the process proceeds to S611, and if it is any other state, the process proceeds to S620.
[0087]
When the routine proceeds to S611, the command torque value TL for the clutch motor 41L is calculated so that the rotational speed Rout of the outer rotor and the rotational speed RLin of the left inner rotor coincide. For example, there is a method of performing feedback control (PI control) so that the difference between the rotational speed Rout of the outer rotor and the rotational speed RLin of the left inner rotor becomes zero, as shown by the following equation (9).
[0088]
[Equation 9]
TL = Kp * (Rout−RLin) + ∫Ki * (Rout−RLin) dt (9)
Here, ∫Ki * (Rout−RLin) dt in the equation (9) is a time integral term, and Kp (proportional gain) and Ki (integral gain) have a desired regulation characteristic in advance by the feedback system. It is a positive fixed value that is determined as follows. Rout and RLin are assumed to be positive in the direction of rotation of the inner rotors 8L and 8R when the vehicle is moving forward.
[0089]
By doing so, feedback control is performed so that the rotation speed Rout of the outer rotor matches the rotation speed RLin of the left inner rotor.
[0090]
In S612, a command torque value TR for the clutch motor 41R is calculated. Here, the command torque value TR is obtained by replacing the command torque value TC calculated according to the flowchart shown in FIG. 3 or FIG. 8 described above as TC = TR, and a detailed description thereof will be omitted.
[0091]
Here, it supplements about the effect | action of the clutch motors 41L and 41R and the vehicle behavior by the effect | action. In order to facilitate understanding, supplementation is made using the situation where the vehicle is traveling substantially straight, that is, the situation where the inner rotors 8L and 8R of the clutch motors 41L and 41R have substantially the same rotational speed.
[0092]
When a positive torque TR is generated in the clutch motor 41R, a reaction (the magnitude of the torque is equal to TR) is generated in the outer rotors 9R and 9L by the reaction force from the wheels 1R. On the other hand, since the clutch motor 41L performs feedback control so that the rotational speed Rout of the outer rotors 9R, 9L is the same as that of the inner rotor 8L (almost the same as the inner rotor 8R), the rotational speed Rout of the outer rotors 9R, 9L is reduced. Acts to accelerate. At this time, the torque of the clutch motor 41L is -TR (negative value). The torque -TR of the clutch motor 41L generates torque in the wheel 1L in a direction in which the vehicle is braked with respect to the wheel 1L.
[0093]
That is, when a positive torque is commanded to the clutch motor 41R, a torque for driving the vehicle is applied to the wheel 1R, and at the same time, a torque for braking a vehicle of the same magnitude is applied to the wheel 1L. The left turn yaw moment is generated to improve the left turn performance. Conversely, when a negative torque is commanded to the clutch motor 41R, a torque for braking the vehicle is applied to the wheel 1R, and at the same time, a torque for driving a vehicle of the same magnitude is applied to the wheel 1L. A right turning yaw moment is generated in the vehicle, and the effect of improving the right turning performance is realized.
[0094]
After execution of S612, the transition prohibition determination to the state 1 is performed in S612a. The determination is made based on the vehicle speed table value TH_Y and the look-up value of the map MAP_TY1 (see FIG. 4 described above). The vehicle speed table value TH_Y is previously stored in the ROM as a maximum torque value that can be realized by the clutch motors 41R and 41L, for example, characteristics as shown in FIG. In the state 1, the vehicle speed and the rotational speed of the clutch motors 41R and 41L (that is, the rotational speed difference between the inner rotor and the outer rotor) are almost inversely proportional. Therefore, the table value is almost the vehicle speed at a vehicle speed higher than the base rotational speed of the clutch motor. The characteristic is inversely proportional to. The map MAP_TY1 is data that is stored in the ROM in advance in association with the vehicle speed Vsp and the steering angle Str. For example, as shown in FIG. 4, the map MAP_TY1 is set so that the value changes according to the vehicle speed and the steering angle. Keep it. In a situation where the steering is turned to the left (the vehicle behavior is turning left), a positive yaw moment to the left turn is generated, that is, a torque that drives the vehicle to the wheel 1R is generated. Assign a value. Conversely, in a situation where the steering is turned to the right (the vehicle behavior is turning to the right), a negative value is assigned so that the wheel 1R generates a torque in the direction of braking the vehicle.
(1) If the vehicle speed table TH_Y reference value = <the absolute value of the map MAP_TY1 table discount value, it is determined that the transition to the state 1 is “prohibited”;
(2) If the vehicle speed table TH_Y reference value> the absolute value of the map MAP_TY1 discount value, it is determined that the transition to the state 1 is “not prohibited”.
This determination result is used in step S402 in the flowchart of FIG. This determination result is used when the next scheduled interrupt routine is executed.
[0095]
In step S613, the pressure reduction command value Tbr for the hydraulic pressure of the friction brake is set to 0, and this routine ends.
[0096]
If it is determined No in S610, the process proceeds to S620.
[0097]
In S620, if state state = 1, the process proceeds to S621, and if other state, the process proceeds to S630.
[0098]
In S621, the basic value tmp of the command torque value for vehicle braking / driving is obtained as a sum value of the table lookup in the map MAP_TD and the map MAP_BRK. As described above, the map MAP_TD has the characteristics shown in FIG. 16, for example, and the map MAP_BRK has the characteristics shown in FIG.
[0099]
In S622, it is determined whether or not the battery SOC value Bat is equal to or less than a preset SOC allowable lower limit value BAT_L (for example, 40%). If BAT_L or less, the process proceeds to S623, and if not less than BAT_L, the process proceeds to S624.
[0100]
In S623, the smaller of tmp and 0 is substituted as a new tmp value as the basic value tmp of the command torque value. As described above, when it is determined in S622 that the amount of power stored in the battery is small, the battery power used for driving the vehicle is suppressed by limiting the basic value tmp of the command torque value to 0 or a negative value. Realize the function to do.
[0101]
In S624, it is determined whether or not the SOC value Bat of the battery is equal to or less than a preset SOC allowable upper limit value BAT_H (for example, 70%). If BAT_H is not less than BAT_H, the process proceeds to S625.
[0102]
In S625, the larger of tmp and 0 is substituted as a new tmp value as the basic value tmp of the command torque value. As described above, when it is determined in S624 that the storage amount of the battery is large, the function of suppressing battery charging due to regeneration is realized by limiting the basic value tmp of the command torque value to 0 or a positive value.
[0103]
In S626, the clutch motor torque command value tmp2 corresponding to the difference in driving torque between the wheel 1R and the wheel 1L is calculated from the look-up value of the map MAP_TY1. Here, the map MAP_TY1 has been described in step S612a, and its characteristic example is shown in FIG.
[0104]
In S627, the braking / driving torque tmp is limited within a range in which the left-right torque difference of tmp2 can be realized when tmp is a negative value (regenerative braking request). That is, the value of tmp is limited by the following equation so that the torque value obtained by subtracting the absolute value of tmp2 from tmp is larger than the command torque value TL and the minimum value tmp1.
[0105]
[Expression 10]
tmp1 = TBL_LMT (Vsp) (10)
[0106]
[Expression 11]
tmp = max (tmp, tmp1 + abs (tmp2)) (11)
Here, the minimum values (negative values) tmp1 of the command torque values TL and TR are previously stored in the ROM as the vehicle speed table value TBL_LMT as shown in FIG. In the state 1, the difference between the rotational speeds of the inner and outer rotors of the clutch motors 41R and 41L is substantially proportional to the vehicle speed. Therefore, the table value is almost inversely proportional to the vehicle speed at a vehicle speed equal to or higher than the base rotational speed of the clutch motor. And
[0107]
In S628, the command torque value TL to the clutch motor 41L, the command torque value TR to the clutch motor 41R, and the pressure reduction command value Tbr of the hydraulic pressure of the friction brake are calculated as follows.
[0108]
[Expression 12]
TR = tmp + tmp2 (12)
[0109]
[Formula 13]
TL = tmp−tmp2 (13)
[0110]
[Expression 14]
Tbr = min (tmp, 0) (14)
If it is determined in S620 that the state state is not 1, the process proceeds to S630.
[0111]
In S630, if the state state is 3, the process proceeds to S631, and if the other state (that is, the state state = 4), the process proceeds to S632.
[0112]
When the routine proceeds to S631, the command torque value TL to the clutch motor 41L is calculated so that the rotation speed Rout of the outer rotor matches zero. For example, as shown by the following equation, there is a method of performing feedback control (PI control) so that the rotation speed Rout of the outer rotor becomes zero.
[0113]
[Expression 15]
TL = Kp * (Rout) + ∫Ki * (Rout) dt (15)
Here, ∫Ki * (Rout) dt in the equation (15) is a time integral term, and Kp (proportional gain) and Ki (integral gain) are set so that the feedback system has a desired regulation characteristic in advance. It is a positive fixed value that has been determined. Also, Rout is assumed to be positive for the direction of rotation of RLin when the vehicle is moving forward. By doing so, feedback control is performed so that the rotation speed Rout of the outer rotor becomes zero.
[0114]
Thereafter, in S633, the command torque value TR of the clutch motor 41R is set to 0, and in S634, the pressure reduction command value Tbr of the hydraulic pressure of the friction brake is set to 0, and this routine is finished.
[0115]
When the routine proceeds to S632, the command torque value TL to the clutch motor 41L is calculated so that the rotational speed Rout of the outer rotor and the rotational speed RLin of the left inner rotor coincide. Since the calculation method may be the same as that in S611, the description is omitted. Thereafter, in S633, the command torque value TR to the clutch motor 41R is set to 0, and in S634, the pressure reduction command value Tbr of the hydraulic pressure of the friction brake is set to 0, and this routine is finished.
[0116]
In this embodiment, when the routine proceeds to S611 and S632, the command torque value TL to the clutch motor 41L is calculated so that the rotational speed Rout of the outer rotor and the rotational speed RLin of the left inner rotor coincide. However, the command torque value TR for the clutch motor 41R may be calculated so that the rotational speed Rout of the outer rotor and the rotational speed RRin of the right inner rotor coincide. In this case, the command torque value TL to the clutch motor 41L is calculated by map lookup in S612, and the command torque value TL to the clutch motor 41L is set to 0 in S633.
[0117]
The second embodiment can realize the following functions when the traveling range is the D range.
[0118]
1) In state 2: A driving torque difference is generated between the left and right wheels 1L and 1R according to the vehicle speed and the steering angle, and the turning performance of the vehicle can be improved. In particular, since the rotational speed difference between the outer rotors 9L, 9R of the clutch motors 41L, 41R and the inner rotors 8L, 8R is kept almost zero regardless of the vehicle speed, a constant torque region of the motor can be used, and the left and right wheels can be used with a small motor. The driving torque difference between 1L and 1R can be effectively generated.
[0119]
2) When in state 1: The vehicle can be driven / brake according to the accelerator depression amount, and the turning performance can be improved by providing a difference in driving torque between the left and right wheels 1L and 1R according to the steering angle. it can. At that time, it also has a function of limiting discharging / charging of the battery in accordance with the storage state of the battery.
[0120]
3) In the state 3: In preparation for the transition to the state 1, it is possible to prepare in advance so that the rotational speed difference between the outer rotors 9L, 9R of the clutch motors 41L, 41R is substantially zero. When the brake 11 is turned on in the state 5, the rotation of the outer rotors 9L and 9R of the clutch motors 41L and 41R is made promptly, and there is little shock when the brake 11 is turned on to suppress the deterioration of the brake over time. Can be fixed.
[0121]
4) In the state 4: In preparation for the transition to the state 2, the rotational speed difference between the outer rotors 9L and 9R of the clutch motors 41L and 41R and the inner rotors 8L and 8R is previously set to be almost zero regardless of the vehicle speed. I can keep it.
[0122]
5) In state 5 or 6: State in which the brake 11 is being engaged or released. By setting the torques of the clutch motors 41L and 41R to 0, the brake 11 can be stably engaged and released.
[0123]
6) In particular, since the regenerative braking by the clutch motors 41L and 41R is limited to when the state is 1 (when the brake 11 is completely engaged), stable regenerative braking can be realized.
[0124]
7) Flowchart Since the regenerative braking by the clutch motors 41L and 41R is reduced by the friction brake by the steps S621 to S628 in FIG. 18, the vehicle always intended by the driver regardless of the regenerative operation / non-operation. A braking force can be realized.
[0125]
8) In state 2, when a torque difference of a predetermined value or more is generated between the left and right wheels, the state transition to state 1 is prohibited. Thereby, it is possible to avoid the vehicle behavior from becoming unstable due to the difference in the driving force between the left and right wheels. This function is realized in step S612a in FIG. 18 and step S402 in FIG. Here, the predetermined value may be approximately the torque difference that can be generated in the state 1 as shown in FIG. By doing so, when the torque difference is within the range shown in FIG. 19, the braking operation can be realized without reducing the driving force difference between the left and right wheels after the transition to the state 1.
[0126]
In particular, in the state 2, since the torque distribution between the left and right wheels is performed by the clutch motors 41L and 41R as in the first embodiment described above, the vehicle can be driven stably. Further, the vehicle can be stabilized by suppressing the wheel slip caused by the driving force not only when traveling at a very low speed but also when traveling at a medium to high speed.
[0127]
Since the driving force is distributed by the clutch motors 41L and 41R, control errors due to temperature, humidity, and secular change can be suppressed, and control can be performed with high accuracy.
[0128]
Further, by using the clutch motors 41L and 41R, a large torque can be distributed regardless of the vehicle speed. That is, the low torque region of the motor can be used regardless of the vehicle speed, and a large torque can be distributed with a small motor.
[0129]
Further, when torque is generated in the clutch motors 41L and 41R, reverse driving forces are generated in the left and right wheels, and yaw moment can be generated in the vehicle. Therefore, the vehicle can also have a function of assisting in turning the vehicle. it can.
[0130]
The clutch motors 41L and 41R control the left and right wheels so that the slip ratios coincide with each other, thereby sharing the driving force in a more balanced manner between the left and right wheels (while ensuring the same margin for idle rotation with the left and right wheels). Can be made.
[0131]
In addition, since the engine 135 can be configured not to output more driving force than can be driven together with both driving wheels, it is possible to avoid a situation where both wheels are idling.
[0132]
When the command torque value of the clutch motors 41L and 41R exceeds the torque limit that can be output by the clutch motors 41L and 41R (when predicted to exceed), the output of the engine 135 is suppressed. It is possible to avoid a situation in which the force is not completely distributed between the left and right wheels and one wheel is idle.
[0133]
Subsequently, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, as shown in FIG. 21, when the clutch plate 72 is fastened to the disc 74, the vehicle is driven by the clutch motor 63, and when the clutch plate 72 is fastened to the disc 73, reverse torque is applied to the left and right wheels. By generating, turning assist is realized.
[0134]
FIG. 21 shows a front wheel drive device for a vehicle. A connecting shaft 54R having constant velocity joints 52R and 53R is connected to the right front wheel 51R, and the connecting shaft 54R is connected with reduction gears 55R and 56R. The inner rotor 61 of the clutch motor 63 is connected. A connecting shaft 54L having constant velocity joints 52L, 53L is connected to the left front wheel 51L, and the connecting shaft 54L is further connected to the clutch plate 72. Reference numeral 71 denotes a clutch mechanism, and a clutch plate 72 is fastened to the disk 73 or 74 by a solenoid 75. Here, the disk 73 is connected to the rotating shaft 57, and the disk 74 is rotated in the reverse direction to the disk 73 by the action of the gear mechanism 50 whose case is fixed to the vehicle body. An outer rotor 62 of a clutch motor 63 is connected to the rotation shaft 57 via reduction gears 55L and 56L.
[0135]
A drive circuit 64 is connected to the clutch motor 63. The structure and operation of the clutch motor 63, its drive circuit 64, and the battery 13 have been described in the previous embodiment, and a description thereof is omitted here.
[0136]
In response to an instruction from the controller 67, the clutch mechanism 71 adjusts the solenoid 75 by the drive circuit 65, whereby the clutch plate 72 is fastened to the disk 73 or 74, or both the disks 73 and 74 are not fastened. To do.
Friction brakes (not shown) are provided on the front wheels 51L and 51R. The friction brake is a mechanism that generates a braking force by pressing a brake pad against a brake disc with a hydraulic force that is increased according to a driver's operation of a brake pedal. Further, the hydraulic pressure can be arbitrarily reduced by adjusting the hydraulic valve in accordance with a command from the controller 67, that is, the friction brake force can be arbitrarily reduced.
[0137]
The controller 67 includes a potentiometric sensor 40 that detects the amount of depression of the accelerator operated by the driver, a steering angle sensor 42 that detects the rotation angle of the steering, and a traveling range (P, R, N, D range) of the automatic transmission. Travel range sensor 43 comprising a switch for detecting vehicle speed, vehicle speed sensor 44 for detecting vehicle speed, ignition switch 45 for detecting vehicle start-up, SOC (State Of Charge) sensor 46 for detecting battery charge, outer rotor Signals of an outer rotor rotational speed sensor 47 that detects the rotational speed of 62, an inner rotor rotational speed sensor 48 that detects the rotational speed of the inner rotor 61, and a brake pedal force sensor 70 that detects the amount of depression of the brake pedal are input. Further, a rotation speed sensor 171 that detects the rotation speed of the right front wheel 51R of the vehicle, a rotation speed sensor 172 that detects the rotation speed of the left front wheel 51L of the vehicle, and a rotation speed sensor 173 that detects the rotation speed of the rear left wheel that is the driven wheel. A signal from a rotational speed sensor 174 for detecting the rotational speed of the rear right wheel is also input.
[0138]
In addition to the microcomputer, the controller 67 includes peripheral components such as a RAM / ROM, receives the aforementioned input signal, determines the engagement of the clutch plate 72, and calculates a command torque value TC to the clutch motor 63. Also, the pressure reduction command value Tbr for the hydraulic pressure of the friction brake is calculated. Determination of engagement of the clutch plate 72 and calculation of a command torque to the clutch motor 63 are realized by executing the flowchart shown in FIG. 22 at regular time intervals (for example, 10 ms). That is, the signal input to the controller 67 in S1301 of FIG. 22 is stored as a variable. In S1302, it is determined whether the clutch plate 72 should be engaged with the disk 73 or the disk 74, and the result is substituted into flag_C. . Further, the state state representing the state of the clutch plate 72 is also determined. Subsequently, in S1303, the command torque value TC of the clutch motor 63 is calculated, and the pressure reduction command value Tbr of the hydraulic pressure of the friction brake is also calculated. In S1304, an engine torque suppression command value LTE is calculated. In S 1305, the clutch plate 72 engagement command and the clutch motor 63 command torque value TC are output from the controller 67 to the drive circuits 64 and 65. In step S1306, a pressure reduction command value for the hydraulic pressure of the friction brake is output. In S1307, the engine torque suppression command value LTE is transmitted to the engine controller 115.
[0139]
The calculation of the engine torque suppression command value LTE in S1304 is calculated using the above-described flowchart of FIG.
[0140]
Here, flag_C is calculated as 1 when it is determined that the clutch plate 72 should be fastened to the disk 74, and 0 when it is determined that the clutch plate 72 should be fastened to the disk 73. The state state representing the state of the clutch plate 72 takes an integer of 1-8. State 1 (state = 1) is a state in which the clutch plate 72 is completely engaged with the disk 74 and the vehicle can be driven or regeneratively braked. State 2 (state = 2) is a state in which the clutch plate 72 is completely engaged with the disk 73 and the vehicle can be turned. The other states are states that are taken when the state transition between the state 1 and the state 2 is made, which will be described later. The command torque value TC assumes that the direction of driving the vehicle forward is positive and the direction of driving the vehicle backward is negative in a situation where the clutch plate 72 is fastened to the disk 74. The engagement command of the clutch plate 72 in S1305 is instructed to be engaged with the disc 74 when state = 1 or state = 5, is instructed to be engaged with the disc 73 when state = 2 or state = 8, and is otherwise Is also ordered not to conclude.
[0141]
These values are initialized by executing the control of the flowchart shown in FIG. 23 when the ignition switch is turned on. That is, the initial value of the brake ON / OFF determination flag flag_C is 1, the initial value of the command torque value TC is 0, the initial value of the pressure reduction command value Tbr is 0, the initial value of the state state is 1, and the engine torque suppression command value LTE The initial value is initialized to 100 (%).
[0142]
Hereinafter, S1302 for determining the engagement direction determination flag flag_C and the state state of the clutch plate 72, and S1303 for calculating the command torque value TC to the clutch motor 63 and the pressure reduction command value Tbr of the hydraulic pressure of the friction brake will be described in order.
[0143]
The engagement direction determination flag flag_C of the clutch plate 72 is determined by the same method (FIG. 15) as the flag_b described above. However, if the result of “prohibition of transition to state 1” determined in step S1412a of FIG. 24 described later is “transition prohibited”, the change from flag_C = 0 to flag_C = 1 is prohibited. To do.
[0144]
The state state is 1 when the range signal is P, N, or R, and is determined according to FIG. Here, the state state is determined after calculating flag_C. The initial value of state is set to 1 according to the flow of FIG.
[When state = 1]
The clutch plate 72 is completely engaged with the disc 74 and the vehicle can be driven or regeneratively braked. If flag_C = 0 by the above calculation, state = 6 is set. Otherwise, state = 1 is held.
[When state = 6]
State 6 is a state in which the clutch plate 72 is being released. If it is determined that the clutch plate 72 is completely separated, state = 4 is set. If it is determined that the clutch plate 72 is not completely separated, state = 6 is held. However, when flag_C = 1, state = 5 and the state 5 is entered. Whether or not the clutch plate 72 has been completely released is determined by the fact that state = 6 has continued for time Td3. The time Td3 is determined in advance as a time delay from when the clutch release command is issued in step S1305 in FIG. 22 until the clutch plate 72 is actually completely released, for example, 0.2 s.
[When state = 4]
State 4 is a transitional state when transitioning from state 1 to state 2, and performs control to substantially match the outer rotor rotational speed of the clutch motor 63 and the inner rotor rotational speed as described later (see FIG. 24). State. If the rotational speeds of the two are substantially the same, state = 8. It is determined that the rotational speeds of the two substantially coincide with each other when the difference between the rotational speeds Rout and Rin is within 10 rpm, for example. If flag_C = 1 before setting state = 8, then state = 3 and the state 3 is entered. Otherwise, state = 4 is held.
[When state = 8]
State 8 is a state in which the clutch plate 72 is engaged. If it is determined that the clutch plate 72 is completely engaged with the disk 73, state = 2 is set. If it is determined that the clutch plate 72 is not completely engaged yet, state = 8 is held. However, when flag_C = 1, state = 7 is set and the state 7 is shifted to. Whether or not the clutch plate 72 is completely engaged is determined by the fact that state = 8 continues for time Td4. The time Td4 is determined in advance as a time delay until the clutch plate 72 is actually completely engaged, for example, 0.1 s after the clutch engagement command in step S1305 of FIG.
[When state = 2]
State 2 is a state in which the clutch plate 72 is completely engaged with the disc 73 and the vehicle can be turned. When flag_C = 1, state = 7 is set and the state 7 is shifted to. Otherwise, state = 2 is held.
[When state = 7]
State 7 is a state in which the clutch plate 72 is being released. If it is determined that the clutch plate 72 is completely separated, state = 3 is set. If it is determined that the clutch plate 72 is not completely separated, state = 7 is held. However, when flag_C = 0, state = 8 and the state 8 is entered. Whether or not the clutch plate 72 has been completely released is determined by the fact that state = 7 has continued for time Td5. The time Td5 is determined in advance as a time delay from when the clutch release command is issued in step S1305 in FIG. 22 until the clutch plate 72 is actually completely released, for example, 0.2 s.
[When state = 3]
State 3 is a transitional state when transitioning from state 2 to state 1, and as will be described later (see FIG. 24), the outer rotor rotational speed is almost opposite to the inner rotor rotational speed (Rout is substantially equal to -Rin). That is, the control is performed so that the rotational speeds of the clutch plate 72 and the disk 74 are substantially the same. If Rout substantially matches -Rin, state = 5. The fact that they are almost the same is determined by the fact that (Rout + Rin) is within a range of −10 rpm to +10 rpm, for example. If flag_C = 0 before setting state = 5, set state = 4 and shift to state 4. Otherwise, state = 3 is held.
[When state = 5]
State 5 is a state in which the clutch plate 72 is engaged. If it is determined that the clutch plate 72 is completely engaged with the disk 74, state = 1 is set. If it is determined that the clutch plate 72 is not completely engaged yet, state = 5 is maintained. However, when flag_C = 0, state = 6 and the state 6 is entered. Whether the clutch plate 52 is completely engaged is determined by the fact that state = 5 continues for time Td6. The time Td6 is determined in advance as a time delay, for example, 0.1 s, from when the clutch engagement command is issued in step S1305 in FIG. 22 until the clutch is actually completely engaged.
[0145]
Next, a method for calculating the command torque value TC for the clutch motor 63 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0146]
First, in S1401, it is determined whether the travel range (Rng) is the D range (forward travel range) or the value of state is 5 or more. If it is not the D range, that is, if it is any of the P range (parking range), R range (reverse running range), or N range (neutral range), the process proceeds to S1402, and in S1402, TC = 0 and S1413 are set. This routine is terminated with the friction brake hydraulic pressure reduction command value Tbr = 0. The same applies when the value of state is 5 or more. In this case, the clutch motor 63 does not generate torque and does not affect the motion characteristics of the vehicle. If the running range is the D range and the state value is 4 or less, the process proceeds to S1410.
[0147]
In S1410, it is determined whether or not the value of state is 2, if it is 2, the process proceeds to S1412, and if it is not 2, the process proceeds to S1420.
[0148]
In S1412, a command torque value TC to the clutch motor 63 is calculated. This command torque value TC is calculated according to the flowchart shown in FIG. 3 or FIG.
[0149]
Here, it supplements about the vehicle behavior by the effect | action of the clutch motor 63. FIG. In order to facilitate understanding, supplementation will be made using the situation where the vehicle is traveling straight ahead. When a positive torque is generated in the clutch motor 63, a force is generated in the driving direction of the wheel 51R, and the reaction generates a torque in the wheel 51L in the direction of braking the vehicle. That is, when a positive torque is commanded to the clutch motor 63, a torque for driving the vehicle is applied to the wheels 51R, and simultaneously, a torque for braking the same size of the vehicle is applied to the wheels 51L. The left turn yaw moment is generated to improve the left turn performance. Conversely, when a negative torque is commanded to the clutch motor 63, a torque for braking the vehicle is applied to the wheels 51R, and at the same time, a torque for driving a vehicle of the same magnitude is applied to the wheels 51L. A right turning yaw moment is generated in the vehicle, and the effect of improving the right turning performance is realized.
[0150]
In S1412a, a transition prohibition determination to state 1 is performed. The determination is the same as S612a in FIG. However, in the configuration of FIG. 21, it is impossible to assist turning in the state 1, and therefore, the value of the vehicle speed table value TH_Y is set to a small value so that the vehicle behavior does not change significantly.
[0151]
In S1413, the pressure reduction command value Tbr for the hydraulic pressure of the friction brake is set to 0, and this routine ends.
[0152]
If it is determined No in S1410, the process proceeds to S1420. In S1420, it is determined whether or not the value of state is 1. If state = 1, the process proceeds to S1421, and if not, the process proceeds to S1430.
[0153]
Steps S1421 to S1425 are the same as steps S621 to S625 in FIG.
[0154]
In S1426, the braking / driving torque tmp is limited when tmp is a negative value (regenerative braking request). That is, the value of tmp is limited as shown in the following equations (16) and (17) so that the torque value of tmp is larger than the minimum value (negative value) tmp1 of the torque command values TL and TR.
[0155]
[Expression 16]
tmp1 = TBL_LMT (Vsp) (16)
[0156]
[Expression 17]
tmp = max (tmp, tmp1) (17)
Here, the minimum value tmp1 of the torque command values TL and TR is previously stored in the ROM as a vehicle speed table value TBL_LMT as shown in FIG.
[0157]
Subsequently, in S1427, the torque command value TC of the clutch motor 63 and the pressure reduction command value Tbr of the hydraulic pressure of the friction brake are calculated as in the following equations (18) and (19).
[0158]
[Formula 18]
TC = tmp (18)
[0159]
[Equation 19]
Tbr = min (tmp, 0) (19)
If it is determined in S1420 that the value of state is not 1, the process proceeds to S1430.
[0160]
In S1430, it is determined whether the value of state is 3. If yes, the process proceeds to S1431, and if no, the process proceeds to S1432.
[0161]
When the routine proceeds to S1432, the torque command value TC to the clutch motor 63 is calculated so that the rotation speed Rout of the outer rotor and the rotation speed Rin of the inner rotor coincide with each other. As a calculation method, for example, there is a method of performing feedback control (PI control) so that the difference between the rotational speed Rout of the outer rotor and the rotational speed Rin of the inner rotor becomes zero, as shown by the following equation (20).
[0162]
[Expression 20]
TC = Kp * (Rout−Rin) + ∫Ki * (Rout−Rin) dt (20)
Here, ∫Ki * (Rout−Rin) dt in this equation is a time integral term, and Kp (proportional gain) and Ki (integral gain) are determined in advance so that the feedback system has a desired regulation characteristic. It is a positive fixed value. Rout and Rin are assumed to be positive in the direction of rotation of Rout and Rin when the vehicle is moving forward with the clutch plate 72 fastened to the disk 73, respectively. By doing so, feedback control is performed so that the rotation speed Rout of the outer rotor matches the rotation speed Rin of the inner rotor.
[0163]
When the routine proceeds to S1431, the torque command value TC to the clutch motor 63 is calculated so that the rotational speed Rout of the outer rotor becomes the sign inversion value of the rotational speed Rin of the inner rotor. As a calculation method, for example, as shown by the following equation (21), feedback control (PI control) is performed so that the difference between the outer rotor rotational speed Rout and the inner rotor rotational speed Rin sign-inversion value becomes zero. There is a way.
[0164]
[Expression 21]
TC = Kp * (Rout + Rin) + ∫Ki * (Rout + Rin) dt (21)
By doing so, feedback control is performed so that the rotational speed Rout of the outer rotor matches the sign inversion value of the rotational speed Rin of the inner rotor.
[0165]
Here, S1431 and S1432 have the following meanings. When the value of state is 3, in preparation for fastening the clutch plate 72 to the disc 74, the rotational speeds of the clutch plate 72 and the disc 74 are matched by the operation of S1431, and when the clutch plate 72 is fastened to the disc 74, Shock can be suppressed. When the value of state is 4, when the clutch plate 72 is fastened to the disc 73, the rotational speed of the clutch plate 72 and the disc 73 is adjusted by the operation of S1432, and the disc 73 is fastened. Can reduce the shock.
[0166]
In S1434, the pressure reduction command value Tbr for the hydraulic pressure of the friction brake is set to 0, and this routine ends.
[0167]
In the third embodiment, the following functions can be realized when the traveling range is the D range.
[0168]
1) In state 2: A driving torque difference is generated between the left and right wheels 51L and 51R according to the vehicle speed and the steering angle, and the turning performance of the vehicle can be improved. In particular, since the rotational speed difference between the outer rotor 62 and the inner rotor 61 of the clutch motor 63 is kept almost zero regardless of the vehicle speed, the constant torque region of the motor can be used, and the left and right wheels 51L and 51R are driven by a small motor. It has the feature that a torque difference can be generated effectively.
[0169]
2) When in state 1: The vehicle can be driven and driven according to the accelerator depression amount. At that time, it also has a function of limiting discharging / charging of the battery in accordance with the storage state of the battery.
[0170]
3) In the state 3 to the state 8: In preparation for fastening the clutch plate 72 to the disk 73 or 74, the shock at the time of fastening can be suppressed by adjusting the number of rotations on the fastening side. The deterioration of drivability due to shock can be suppressed, and the durability of the clutch can be increased.
[0171]
4) In particular, the regenerative braking by the clutch motor 63 is limited to when the state is 1 (when the clutch plate 72 is completely fastened to the disk 74), so that stable regenerative braking can be realized.
[0172]
5) Flowchart The regenerative braking by the clutch motor 63 is reduced by the friction brake by the steps from S1421 to S1427 in FIG. Can be realized.
[0173]
6) In state 2, when a torque difference of a predetermined value or more is generated between the left and right wheels, state transition to state 1 is prohibited. Thereby, it is possible to avoid the vehicle behavior from becoming unstable due to the difference in the driving force between the left and right wheels. This function is realized in step S1412a in FIG. 24 and step S1302 in FIG.
[0174]
In particular, in the state 2, since the torque distribution of the left and right wheels is performed by the clutch motor 63 as in the first and second embodiments described above, the vehicle can be driven stably. Further, the vehicle can be stabilized by suppressing the wheel slip caused by the driving force not only when traveling at a very low speed but also when traveling at a medium to high speed.
[0175]
Since the driving force is distributed by the clutch motor 63, control errors due to temperature, humidity, and secular change can be suppressed, and control can be performed with high accuracy.
[0176]
Furthermore, a large torque can be distributed regardless of the vehicle speed by using the clutch motor 63. That is, the low torque region of the motor can be used regardless of the vehicle speed, and a large torque can be distributed with a small motor.
[0177]
Further, when torque is generated in the clutch motor 63, driving forces in opposite directions can be generated in the left and right wheels, and yaw moment can be generated in the vehicle.
[0178]
The clutch motor 63 controls the left and right wheels to have the same slip rate, thereby sharing the driving force with a better balance between the left and right wheels (while ensuring the same margin for idle rotation on the left and right wheels). Can do.
[0179]
In addition, since the engine 135 can be configured not to output more driving force than can be driven together with both driving wheels, it is possible to avoid a situation where both wheels are idling.
[0180]
When the command torque value of the clutch motor 63 exceeds the torque limit that can be output by the clutch motor 63 (when predicted to exceed), the output of the engine 135 is suppressed. It is possible to avoid a situation in which one wheel is idle because it cannot be distributed between the two.
[0181]
In the first to third embodiments described above, the example in which the drive source of the vehicle is an engine has been described, but a drive source such as a motor may be used in addition to the engine.
[0182]
The technical idea of the present invention that can be grasped from the above embodiment will be listed together with the effects thereof.
[0183]
(A) A vehicle power transmission device that includes a reciprocal motor that generates a torque difference between the left and right wheels and that transmits a driving force from a power source to the left and right wheels via a differential gear. And a reciprocal motor control means for controlling the torque of the reciprocal motor in a direction that suppresses the rotation of the slipped wheel when a slip on the drive side of either of the left and right wheels is detected. As a result, the following four effects can be obtained simultaneously.
1) The first effect will be described with reference to FIG. FIG. 26 shows a situation where the front-wheel drive vehicle is turning left at a very slow speed. The four wheels are turning around a point O. The turning radius of each wheel is RDfl for the front left wheel, RDfr for the front right wheel, RDrl for the rear left wheel, and RDrr for the rear right wheel. In a situation where none of the four wheels are slipping, the rotational speeds of the four wheels are in the following relationship. W0rl (front left wheel rotational speed): W0fr (front right wheel rotational speed): W0rl (rear left wheel rotational speed): W0rr (rear right wheel rotational speed) = RDrl: RDfr: RDrl: RDrr. Here, consider a situation in which only the front left wheel slips and the rotational speed becomes W0fl + α. With the configuration of (a) above, torque is distributed by a reciprocal motor, so that even when W0fl + α <W0fr, the driving force to the left wheel is transmitted to the right wheel, thereby preventing the left wheel from slipping and stabilizing the vehicle. It is now possible to run. Of course, not only when traveling at a very low speed, but also when traveling at a medium to high speed, the effect of stabilizing the vehicle by suppressing wheel slippage due to the driving force can be realized.
2) Since the driving force is distributed by the motor, control errors due to temperature, humidity, and secular change can be suppressed, and control can be performed with high accuracy.
3) By using a reciprocal motor, a large torque can be distributed regardless of the vehicle speed. That is, in the configuration as shown in FIG. 1, the difference in rotational speed between the inner rotor and outer rotor of the motor is proportional to the difference in rotational speed between the left and right wheels of the vehicle. Thus, the low torque region of the motor can be used regardless of the vehicle speed. Therefore, a large torque distribution is possible with a small motor.
4) When torque is generated in the reciprocal motor, reverse driving force is generated in the left and right wheels, and yaw moment can be generated in the vehicle. Therefore, the vehicle has a function of assisting in turning the vehicle.
[0184]
(B) A power transmission device for a vehicle that includes a reciprocal motor that generates a torque difference between the left and right wheels and that transmits a driving force from a power source to the left and right wheels via a differential gear. Left and right wheel slip ratio detecting means for detecting the ratio, and reciprocal motor control means for controlling the torque of the reciprocal motor in a direction in which the slip ratios on the drive sides of the left and right wheels are matched. By making the slip ratios of the left and right wheels coincide with each other, it is possible to share the driving force with a better balance between the left and right wheels (while ensuring the same margin for idling between the left and right wheels).
[0185]
(C) A power transmission device for a vehicle that includes a reciprocal motor that generates a torque difference between the left and right wheels, and that transmits a driving force from a power source to the left and right wheels via a differential gear, and detects the rotational speed of the left and right wheels. The left and right wheel rotation speed detecting means, the left and right wheel turning radius estimating means for estimating the turning radius of the left and right wheels, and the reciprocal motor in a direction to match the ratio of the rotation speeds of the left and right wheels with the estimated ratio of the turning radius of the left and right wheels. Reciprocal motor control means for controlling the torque of the motor. As a result, the above ( b ), The same effect as the vehicle power transmission device can be obtained.
[0186]
(D) In the configuration described in any one of (a) to (c) above, the output of the drive source is suppressed when the slip ratio on the drive side of the left and right wheels becomes a predetermined value or more. As a result, the drive source can be configured not to output more driving force than can be driven with both drive wheels. Therefore, it is possible to avoid the situation where both wheels are idle.
[0187]
(E) In the configuration described in any one of (a) to (c), the output of the drive source is suppressed when the slip ratio on the drive side of the left and right wheels is predicted to be equal to or greater than a predetermined value. Thereby, the same effect as the power transmission device for a vehicle described in the above (d) can be obtained.
[0188]
(F) In the configuration described in any of (a) to (e) above, when the command torque value of the reciprocal motor exceeds the torque limit that can be output by the reciprocal motor, the output of the drive source is suppressed. As a result, it is possible to avoid a situation in which the driving force cannot be distributed between the left and right wheels due to insufficient torque of the reciprocal motor, and one wheel is idling.
[0189]
(G) In the configuration described in any of (a) to (e) above, if the command torque value of the reciprocal motor is predicted to exceed the torque limit that can be output by the reciprocal motor, the output of the drive source is suppressed. To do. Thereby, the same effect as the power transmission device for a vehicle described in the above (f) can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of control in the first embodiment according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of control in the first embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a map diagram of a map MAP_TY1, which is data stored in the ROM in advance in association with the vehicle speed Vsp and the steering angle Str.
FIG. 5 is a characteristic diagram of ROM data used in the embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a calculation method of control in the embodiment according to the invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a calculation method of control in the embodiment according to the invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of control in the first embodiment according to the present invention.
FIG. 9 is a characteristic diagram of ROM data used in the embodiment according to the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing a control flow in the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory view showing a second embodiment according to the present invention.
FIG. 12 is a flowchart showing a control flow in the second embodiment according to the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram schematically showing a flow of control in the second embodiment according to the present invention.
FIG. 14 is a flowchart showing the flow of control in the second embodiment according to the present invention.
FIG. 15 is an explanatory diagram schematically showing a calculation method of frog_b.
FIG. 16 is a map diagram of a map MAP_TD that is stored in the ROM in advance in association with the vehicle speed Vsp and the accelerator depression amount Aps.
FIG. 17 is a map diagram of a map MAP_BRK that is data that is stored in the ROM in advance in association with the vehicle speed Vsp and the brake depression force.
FIG. 18 is a flowchart showing a control flow in the second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a characteristic diagram of ROM data used in the embodiment according to the invention.
FIG. 20 is a characteristic diagram of ROM data used in the embodiment according to the invention.
FIG. 21 is an explanatory view showing a third embodiment according to the present invention.
FIG. 22 is a flowchart showing the flow of control in the third embodiment according to the present invention.
FIG. 23 is a flowchart showing the flow of control in the third embodiment according to the present invention.
FIG. 24 is a flowchart showing the flow of control in the third embodiment according to the present invention.
FIG. 25 is an explanatory diagram schematically showing the flow of control in the third embodiment according to the present invention.
FIG. 26 is an explanatory diagram used for explaining the effect of the power transmission device for a vehicle according to the present invention.
[Explanation of symbols]
101L ... Left front wheel
101R ... Right front wheel
108 ... Inner rotor
109 ... Outer rotor
114 ... Controller
125 ... Clutch motor
135 ... Engine

Claims (10)

左右輪にトルク差を発生させる相反モータを備えると共に、ディファレンシャルギアを介して動力源からの駆動力を左右輪に伝達する車両の動力伝達装置にあって、
左右輪の駆動側のスリップ率を検出する左右輪スリップ率検出手段と、
左右輪の駆動側のスリップ率を一致させる向きに相反モータのトルクを制御する相反モータ制御手段と、を有することを特徴とする車両の動力伝達装置。
A power transmission device for a vehicle that includes a reciprocal motor that generates a torque difference between the left and right wheels, and that transmits a driving force from a power source to the left and right wheels via a differential gear,
Left and right wheel slip ratio detection means for detecting the slip ratio on the drive side of the left and right wheels;
And a reciprocal motor control means for controlling the torque of the reciprocal motor in a direction in which the slip ratios on the drive sides of the left and right wheels coincide with each other.
左右輪にトルク差を発生させる相反モータを備えると共に、ディファレンシャルギアを介して動力源からの駆動力を左右輪に伝達する車両の動力伝達装置にあって、
左右輪の回転速度を検出する左右輪回転速度検出手段と、
左右輪の旋回半径を推定する左右輪旋回半径推定手段と、
左右輪の回転速度の比を、推定した左右輪の旋回半径の比に一致させる向きに相反モータのトルクを制御する相反モータ制御手段と、を有することを特徴とする車両の動力伝達装置。
A power transmission device for a vehicle that includes a reciprocal motor that generates a torque difference between the left and right wheels, and that transmits a driving force from a power source to the left and right wheels via a differential gear,
Left and right wheel rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the left and right wheels;
Left and right wheel turning radius estimating means for estimating the turning radius of the left and right wheels;
And a reciprocal motor control unit configured to control the torque of the reciprocal motor in a direction in which the ratio of the rotational speeds of the left and right wheels coincides with the estimated ratio of the turning radii of the left and right wheels.
左右輪の駆動側のスリップ率が所定値以上になった際に駆動源の出力を抑制することを特徴とする請求項1または2に記載の車両の動力伝達装置。The power transmission device for a vehicle according to claim 1 or 2 , wherein the output of the drive source is suppressed when the slip ratio on the drive side of the left and right wheels becomes a predetermined value or more. 左右輪の駆動側のスリップ率が所定値以上になると予測された際に駆動源の出力を抑制することを特徴とする請求項1または2に記載の車両の動力伝達装置。The power transmission device for a vehicle according to claim 1 or 2 , wherein the output of the drive source is suppressed when the slip ratio on the drive side of the left and right wheels is predicted to be equal to or greater than a predetermined value. 左右輪にトルク差を発生させる相反モータを備えると共に、ディファレンシャルギアを介して動力源からの駆動力を左右輪に伝達する車両の動力伝達装置にあって、  A power transmission device for a vehicle that includes a reciprocal motor that generates a torque difference between the left and right wheels, and that transmits a driving force from a power source to the left and right wheels via a differential gear,
左右輪の駆動側のスリップを検出する左右輪スリップ検出手段と、  Left and right wheel slip detection means for detecting the drive side slip of the left and right wheels;
左右輪いずれかの駆動側のスリップを検出したときにこのスリップした車輪の回転を抑える向きに相反モータのトルクを制御する相反モータ制御手段と、を有し、左右輪の駆動側のスリップ率が所定値以上になった際に駆動源の出力を抑制することを特徴とする車両の動力伝達装置。  Reciprocal motor control means for controlling the torque of the reciprocal motor in a direction to suppress the rotation of the slipped wheel when a slip on the drive side of either of the left and right wheels is detected, and the slip rate on the drive side of the left and right wheels is A vehicle power transmission device that suppresses output of a drive source when a predetermined value or more is reached.
左右輪にトルク差を発生させる相反モータを備えると共に、ディファレンシャルギアを介して動力源からの駆動力を左右輪に伝達する車両の動力伝達装置にあって、A power transmission device for a vehicle that includes a reciprocal motor that generates a torque difference between the left and right wheels, and that transmits a driving force from a power source to the left and right wheels via a differential gear,
左右輪の駆動側のスリップを検出する左右輪スリップ検出手段と、  Left and right wheel slip detection means for detecting the drive side slip of the left and right wheels;
左右輪いずれかの駆動側のスリップを検出したときにこのスリップした車輪の回転を抑える向きに相反モータのトルクを制御する相反モータ制御手段と、を有し、左右輪の駆動側のスリップ率が所定値以上になると予測された際に駆動源の出力を抑制することを特徴とする車両の動力伝達装置。  Reciprocal motor control means for controlling the torque of the reciprocal motor in a direction to suppress the rotation of the slipped wheel when a slip on the drive side of either of the left and right wheels is detected, and the slip rate on the drive side of the left and right wheels is A power transmission device for a vehicle that suppresses an output of a drive source when predicted to be equal to or greater than a predetermined value.
相反モータの指令トルク値が、相反モータの出力できるトルク限界を超えた際に駆動源の出力を抑制することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の車両の動力伝達装置。Command torque value of reciprocal motor, power transmission apparatus for a vehicle according to any one of claims 1 to 6, characterized in that to suppress the output of the driving source when exceeding the torque limit can output the reciprocal motor. 相反モータの指令トルク値が、相反モータの出力できるトルク限界を超えると予測された際に駆動源の出力を抑制することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の車両の動力伝達装置。The vehicle power transmission according to any one of claims 1 to 6 , wherein the output of the drive source is suppressed when the command torque value of the reciprocal motor is predicted to exceed a torque limit that can be output by the reciprocal motor. apparatus. 左右輪にトルク差を発生させる相反モータを備えると共に、ディファレンシャルギアを介して動力源からの駆動力を左右輪に伝達する車両の動力伝達装置にあって、A power transmission device for a vehicle that includes a reciprocal motor that generates a torque difference between the left and right wheels, and that transmits a driving force from a power source to the left and right wheels via a differential gear,
左右輪の駆動側のスリップを検出する左右輪スリップ検出手段と、  Left and right wheel slip detection means for detecting the drive side slip of the left and right wheels;
左右輪いずれかの駆動側のスリップを検出したときにこのスリップした車輪の回転を抑える向きに相反モータのトルクを制御する相反モータ制御手段と、を有し、相反モータの指令トルク値が、相反モータの出力できるトルク限界を超えた際に駆動源の出力を抑制することを特徴とする車両の動力伝達装置。  Reciprocal motor control means for controlling the torque of the reciprocal motor in a direction to suppress the rotation of the slipped wheel when a slip on the drive side of either the left or right wheel is detected, and the command torque value of the reciprocal motor is A power transmission device for a vehicle, which suppresses an output of a drive source when a torque limit that can be output by a motor is exceeded.
左右輪にトルク差を発生させる相反モータを備えると共に、ディファレンシャルギアを介して動力源からの駆動力を左右輪に伝達する車両の動力伝達装置にあって、A power transmission device for a vehicle that includes a reciprocal motor that generates a torque difference between the left and right wheels, and that transmits a driving force from a power source to the left and right wheels via a differential gear,
左右輪の駆動側のスリップを検出する左右輪スリップ検出手段と、  Left and right wheel slip detection means for detecting the drive side slip of the left and right wheels;
左右輪いずれかの駆動側のスリップを検出したときにこのスリップした車輪の回転を抑える向きに相反モータのトルクを制御する相反モータ制御手段と、を有し、相反モータの指令トルク値が、相反モータの出力できるトルク限界を超えると予測された際に駆動源の出力を抑制することを特徴とする車両の動力伝達装置。  Reciprocal motor control means for controlling the torque of the reciprocal motor in a direction to suppress the rotation of the slipped wheel when a slip on the drive side of either the left or right wheel is detected, and the command torque value of the reciprocal motor is A power transmission device for a vehicle that suppresses output of a drive source when it is predicted that a torque limit that can be output by a motor is exceeded.
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