JP5240004B2 - Vehicle control device - Google Patents

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Description

本発明は、車両制御装置に関し、特に、エンジン駆動される第1の車輪と、モータ駆動される第2の車輪を備えた車両、中でも、四輪駆動車両の制御装置に関する。   The present invention relates to a vehicle control device, and more particularly to a control device for a vehicle including a first wheel driven by an engine and a second wheel driven by a motor, particularly a four-wheel drive vehicle.

特許文献1には、エンジン駆動される前輪及び発電機と、左誘導電動機によって駆動される左後輪と、右誘電電動機によって駆動される右後輪と、を有する、四輪駆動車両において、エンジン駆動される発電機と、それぞれモータ駆動される左右の誘導電動機とを電気的に接続し、左右後輪に回転数差が発生した際、この回転数差が解消されるよう、左右誘導電動機のいずれか一方が自動的に駆動トルクを発生する、制御装置が提案されている。   Patent Document 1 discloses a four-wheel drive vehicle having an engine-driven front wheel and a generator, a left rear wheel driven by a left induction motor, and a right rear wheel driven by a right dielectric motor. The generator to be driven is electrically connected to the left and right induction motors respectively driven by the motor, and when a difference in rotational speed occurs between the left and right rear wheels, the difference between the rotational speeds of the left and right induction motors is eliminated. A control device has been proposed in which either one automatically generates a drive torque.

特許文献2には、エンジン駆動される前輪及び交流発電機と、誘導電動機によって駆動される後輪と、を有する、四輪駆動車両において、交流発電機と、誘導電動機を電気的に接続し、交流発電機が出力する交流電圧によって、誘導電動機に駆動トルクが発生し、この駆動トルクによって、後輪が駆動される制御装置が提案されている。また、特許文献2には、高速時や下り坂時で、通常は後輪を駆動する誘導電動機を発電機として使用し、車両内には誘導電動機による発電を充電または消費する設備を設けておくことにより、回生制動、発電制動といった制動力を得ることができる、と開示されている。   In Patent Document 2, in a four-wheel drive vehicle having a front wheel and an AC generator driven by an engine and a rear wheel driven by an induction motor, the AC generator and the induction motor are electrically connected, There has been proposed a control device in which a driving torque is generated in an induction motor by an AC voltage output from an AC generator, and a rear wheel is driven by the driving torque. In Patent Document 2, an induction motor that normally drives the rear wheel is used as a generator at high speeds or downhills, and facilities for charging or consuming electricity generated by the induction motor are provided in the vehicle. Thus, it is disclosed that a braking force such as regenerative braking and power generation braking can be obtained.

特開2002−218604号公報(請求項1、段落0036)JP 2002-218604 A (Claim 1, paragraph 0036) 特開2005−312273号公報(段落0023、0030)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-312273 (paragraphs 0023 and 0030)

しかしながら、特許文献1に開示されている制動方式によれば、モータ駆動される車輪に電気的に得られる制動トルクを印加するためには、バッテリ及びインバータや抵抗等の新たな設備の追加が必要であるという問題がある。   However, according to the braking method disclosed in Patent Document 1, it is necessary to add new equipment such as a battery, an inverter, and a resistor in order to apply a braking torque obtained electrically to a wheel driven by a motor. There is a problem that.

また、特許文献2には、モータ駆動される車輪に電気的に得られる制動トルクを印加する制御については、特段の開示がない。   Patent Document 2 does not specifically disclose control for applying braking torque obtained electrically to a wheel driven by a motor.

本発明の目的は、簡素な構成によりないし既存の構成を活用して、モータ駆動される車輪に電気的な制動トルクを印加することができる、車両制御装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a vehicle control device that can apply an electric braking torque to a wheel driven by a motor by using a simple configuration or by utilizing an existing configuration.

本発明は、第1の視点において、第1の車輪が、エンジンにより駆動自在であり、第2の車輪が、誘導電動機の回転子に直接又は間接的に接続されてモータ駆動自在な、車両において、前記エンジンに直接又は間接的に接続されて駆動される回転子を備えると共に界磁電流が自在に通電され、エンジン回転数に応じた周波数の交流電圧を出力自在な発電機と、前記誘導電動機に前記交流電圧による回転磁界が発生自在となるよう、前記発電機と該誘導電動機を電気的に接続する結線と、前記エンジンの回転数、前記発電機の前記回転子の回転数ないし前記交流電圧の周波数に対応する第1の信号と、前記第2の車輪の回転数ないし前記誘導電動機の前記回転子の回転数に対応する第2の信号と、が入力され、該第1及び第2の信号に基づいて、前記発電機に通電される界磁電流の少なくともオンオフを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第1及び第2の信号に基づいて、前記発電機の前記回転子の回転数が、前記誘導電動機の前記回転子の回転数よりも低いと判定した場合、前記発電機に前記界磁電流を通電させて、前記誘導電動機の前記回転子の回転周波数よりも低い周波数の前記交流電圧を出力させ、該誘導電動機に、当該交流電圧による前記回転磁界を発生させることにより、前記誘導電動機は、すべりがマイナスの領域で運転され、該誘導電動機の前記回転子を介して、前記第2の車輪に制動トルクが印加自在である、車両制御装置を提供する。   In a first aspect, the present invention provides a vehicle in which a first wheel can be driven by an engine and a second wheel can be directly or indirectly connected to a rotor of an induction motor and driven by a motor. A generator that includes a rotor that is driven by being directly or indirectly connected to the engine and that is freely energized with a field current and that can output an AC voltage having a frequency corresponding to the engine speed; and the induction motor A wiring for electrically connecting the generator and the induction motor, a rotational speed of the engine, a rotational speed of the rotor of the generator, or an AC voltage so that a rotating magnetic field by the AC voltage can be freely generated. And a second signal corresponding to the rotation speed of the second wheel or the rotation speed of the rotor of the induction motor, and the first and second signals. Based on signal A control unit that controls at least on / off of a field current that is passed through the generator, and the control unit rotates the rotor of the generator based on the first and second signals. When it is determined that the number is lower than the number of rotations of the rotor of the induction motor, the field current is supplied to the generator, and the frequency of the induction motor is lower than the rotation frequency of the rotor. By outputting an alternating voltage and causing the induction motor to generate the rotating magnetic field due to the alternating voltage, the induction motor is operated in a region where the slip is negative, and through the rotor of the induction motor, the Provided is a vehicle control device in which a braking torque can be applied to a second wheel.

(1)ブレーキ時など、エンジン回転数が低下ないし減少していく際、エンジンによって回されている発電機の回転子の回転数が、モータ駆動される車輪によって回されている、誘導電動機の回転子の回転数よりも、低くなる状態が発生する。このとき、制御部が、発電機に界磁電流を通電すると、発電機が出力する交流電圧の周波数は、誘導電動機の回転子の回転周波数よりも低くなる。このように、周波数の相対的に低い交流電圧が誘導電動機に印加されると、誘導電動機の回転磁界の回転数は、誘導電動機の回転子の回転数よりも低くなり、すなわち、誘導電動機は、すべりがマイナスの領域で運転され、誘導電動機の回転子には、制動トルクが印加される。かくして、制御部は、ブレーキ時等、必要に応じて、誘導電動機の回転子を介して、モータ駆動される車輪に電気的な制動トルクを印加することができる。
(2)本発明によれば、簡素な構成、すなわち、エンジン駆動される発電機を、所定の車輪を駆動する誘導電動機に接続した構成により、必要に応じて、電気的な制動トルクをモータ駆動される車輪に印加することができる。
(3)本発明によれば、車両に、インバータ及びバッテリ等の高価な設備を新たに搭載しなくても、例えば、所定の車輪をモータ駆動するための構成を利用して、ブレーキ時など必要に応じて、電気的な制動トルクをモータ駆動される車輪に印加することができる。
(4)本発明によれば、モータ駆動される車輪に対して、電気的な制動力を印加することができるため、モータ駆動される車輪に対して設けられる油圧ブレーキの小型化ないし低容量化が可能となる。なお、ブレーキ時、モータ駆動される車輪、例えば、後輪、に印加される荷重の小さい小型車両においては、油圧ブレーキの廃止も可能となる。このような、油圧ブレーキの小型化あるいは廃止によって、誘導電動機を設けたことによる重量増加が相殺され、車両のバネ下重量の増加も抑制される。これにより、車両を駆動する誘導電動機を取り付けることに起因する、乗り心地や運動性能の低下が抑制される。
(1) When the engine speed decreases or decreases, such as during braking, the rotation speed of the induction motor, in which the rotation speed of the generator rotor rotated by the engine is rotated by the wheel driven by the motor A state occurs in which the rotational speed is lower than the rotational speed of the child. At this time, when the control unit supplies a field current to the generator, the frequency of the AC voltage output from the generator becomes lower than the rotation frequency of the rotor of the induction motor. Thus, when an alternating voltage having a relatively low frequency is applied to the induction motor, the rotational speed of the rotating magnetic field of the induction motor becomes lower than the rotational speed of the rotor of the induction motor, that is, the induction motor is Driving is performed in a region where the slip is negative, and braking torque is applied to the rotor of the induction motor. Thus, the control unit can apply an electrical braking torque to the wheels driven by the motor via the rotor of the induction motor as necessary during braking or the like.
(2) According to the present invention, an electric braking torque is motor-driven as required by a simple configuration, that is, a configuration in which an engine-driven generator is connected to an induction motor that drives a predetermined wheel. Applied to the wheel.
(3) According to the present invention, even when expensive equipment such as an inverter and a battery is not newly installed in the vehicle, for example, it is necessary at the time of braking using a configuration for driving a predetermined wheel by a motor. Accordingly, an electrical braking torque can be applied to the motor driven wheel.
(4) According to the present invention, since an electric braking force can be applied to the motor driven wheel, the hydraulic brake provided for the motor driven wheel can be downsized or reduced in capacity. Is possible. It should be noted that the hydraulic brake can be abolished in a small vehicle having a small load applied to a wheel driven by a motor, for example, a rear wheel, during braking. By reducing or eliminating the hydraulic brake as described above, an increase in weight due to the provision of the induction motor is offset, and an increase in the unsprung weight of the vehicle is also suppressed. Thereby, the fall of riding comfort and exercise | movement performance resulting from attaching the induction motor which drives a vehicle is suppressed.

本発明の一実施例に係る車両制御装置のブロック図である。1 is a block diagram of a vehicle control device according to an embodiment of the present invention. 図1に示した制御装置の要部を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the principal part of the control apparatus shown in FIG. 図1及び図2に示した誘導電動機のトルク−すべり特性を示す図である。It is a figure which shows the torque-slip characteristic of the induction motor shown in FIG.1 and FIG.2. 図1及び図2に示した制御装置が後輪に制動トルクを印加する際の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement at the time of the control apparatus shown in FIG.1 and FIG.2 applying a braking torque to a rear wheel. 図1及び図2に示した制御装置が後輪に制動トルクを印加する際の動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the operation | movement at the time of the control apparatus shown in FIG.1 and FIG.2 applying a braking torque to a rear wheel.

本発明の実施の形態に係る車両制御装置は、前記車両の利用者のブレーキ意思を示す第3の信号を出力するブレーキスイッチを有し、前記制御部は、前記第3の信号に基づいて、ブレーキ時、前記発電機に界磁電流を通電させ、前記誘導電動機によって、前記第2の車輪に制動トルクを印加させる。この形態によれば、利用者の意思に同期して、誘導電動機から電気的な制動力を得ることができる。   The vehicle control device according to an embodiment of the present invention includes a brake switch that outputs a third signal indicating a braking intention of a user of the vehicle, and the control unit is based on the third signal, During braking, a field current is applied to the generator, and braking torque is applied to the second wheel by the induction motor. According to this aspect, an electric braking force can be obtained from the induction motor in synchronization with the user's intention.

本発明の実施の形態に係る車両制御装置において、前記制御部は、前記発電機の前記回転子の回転数が、前記誘導電動機の前記回転子の回転数よりも高いと判定した場合、前記発電機に前記界磁電流を通電させて、前記誘導電動機の前記回転子の回転周波数よりも高い周波数の前記交流電圧を出力させ、該誘導電動機に、当該交流電圧による前記回転磁界を発生させることにより、前記誘導電動機は、すべりがプラスの領域で運転され、該誘導電動機の前記回転子を介して、前記第2の車輪に駆動トルクが印加自在である。この形態によれば、駆動用の誘導電動機を必要に応じて利用して、この誘導電動機から電気的な制動力を得ることができる。   In the vehicle control device according to the embodiment of the present invention, when the control unit determines that the rotation speed of the rotor of the generator is higher than the rotation speed of the rotor of the induction motor, the power generation By causing the machine to pass the field current, outputting the AC voltage having a frequency higher than the rotational frequency of the rotor of the induction motor, and causing the induction motor to generate the rotating magnetic field by the AC voltage. The induction motor is operated in a region where the slip is positive, and a driving torque can be applied to the second wheel via the rotor of the induction motor. According to this embodiment, an electric braking force can be obtained from the induction motor by using the drive induction motor as necessary.

本発明の実施の形態に係る車両制御装置において、前記結線の途中に、前記誘導電動機の前記回転磁界の回転方向を切り替えるリレーが接続され、前記制御部は、前記リレーの切り替えにより、前進及び後進の両方において、前記第2の車輪に制動トルクを印加自在である。この形態によれば、車両の進行方向によらず、電気的な制動力を得ることができる。   In the vehicle control apparatus according to the embodiment of the present invention, a relay that switches a rotation direction of the rotating magnetic field of the induction motor is connected in the middle of the connection, and the control unit moves forward and backward by switching the relay. In both cases, a braking torque can be applied to the second wheel. According to this aspect, an electric braking force can be obtained regardless of the traveling direction of the vehicle.

本発明の実施の形態に係る車両制御装置において、前記制御部は、前記界磁電流の波形の制御により、前記第2の車輪に印加される制動トルクを介して、ブレーキフィーリングを可変に設定する。この形態によれば、電気的な制動トルクによって、ブレーキフィーリングを改善することができる。   In the vehicle control device according to the embodiment of the present invention, the control unit variably sets the brake feeling through the braking torque applied to the second wheel by controlling the waveform of the field current. To do. According to this embodiment, the brake feeling can be improved by the electric braking torque.

本発明の実施の形態に係る車両制御装置において、前記制御部は、エンジン回転数に応じて、例えば、エンジンと第1の車輪の間に接続されたトランスミッションの変速比(ギア比など)に応じて、界磁電流を制御する。   In the vehicle control apparatus according to the embodiment of the present invention, the control unit responds to a speed ratio (gear ratio, etc.) of a transmission connected between the engine and the first wheel according to the engine speed. To control the field current.

以下図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。図1は、本発明の一実施例に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。図2は、図1に示した制御装置の要部を説明するブロック図である。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle control apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating a main part of the control device shown in FIG.

[四輪駆動車両]
図1及び図2を参照すると、四輪駆動車両31は、エンジン3により駆動自在な左右の前輪(第1の車輪)1,1と、左右の誘導電動機4,4の回転子4a,4aにそれぞれ接続された左右の後輪(第2の車輪)2,2と、を有している。エンジン3の動力は、トランスミッション8を介して変速されて、さらに、ディファレンシャル機構9を介して、左右の前輪1,1に伝達される。左右の誘導電動機4,4には、分配リレー4rを介して、交流電流が分配される。なお、本実施例において、左右の前輪1,1、左右の後輪2,2および左右の誘導電動機4,4はそれぞれ、等価に取り扱うことができるため、以下、主として、一方の前輪1、後輪2および誘導電動機4について、説明する。
[Four-wheel drive vehicle]
Referring to FIGS. 1 and 2, a four-wheel drive vehicle 31 includes left and right front wheels (first wheels) 1, 1 that can be driven by an engine 3, and rotors 4 a, 4 a of left and right induction motors 4, 4. Left and right rear wheels (second wheels) 2 and 2 connected to each other. The power of the engine 3 is shifted through the transmission 8 and further transmitted to the left and right front wheels 1 and 1 through the differential mechanism 9. An alternating current is distributed to the left and right induction motors 4 and 4 via a distribution relay 4r. In the present embodiment, the left and right front wheels 1 and 1, the left and right rear wheels 2 and 2, and the left and right induction motors 4 and 4 can be handled in an equivalent manner. The wheel 2 and the induction motor 4 will be described.

[四輪駆動車両の制御装置]
四輪駆動車両31の制御装置32は、エンジン3によって駆動される回転子5aを備えると共に界磁電流24が自在に通電され、エンジン回転数に応じた周波数の交流電圧25を出力自在な発電機5を有している。発電機5の回転子5aには、エンジン3の動力が、プーリーセット10を介して伝達される。また、エンジン3の動力は、補機用発電機11にも伝達される。補機用発電機11は、バッテリ14を充電することができる。バッテリ14の電力は、後述する制御部7に供給される。誘導電動機4は、三相交流誘導モータであり、発電機5は三相交流同期発電機であり、両者は対称的な構成を有している。
[Control device for four-wheel drive vehicle]
The control device 32 of the four-wheel drive vehicle 31 includes a rotor 5a driven by the engine 3, and is freely energized with a field current 24, and can freely output an AC voltage 25 having a frequency corresponding to the engine speed. 5 The power of the engine 3 is transmitted to the rotor 5 a of the generator 5 through the pulley set 10. The power of the engine 3 is also transmitted to the auxiliary generator 11. The auxiliary generator 11 can charge the battery 14. The electric power of the battery 14 is supplied to the control unit 7 described later. The induction motor 4 is a three-phase AC induction motor, the generator 5 is a three-phase AC synchronous generator, and both have a symmetrical configuration.

制御装置32は、誘導電動機4に交流電圧25による回転磁界が発生自在となるよう、発電機5と誘導電動機4を電気的に接続する結線6を有している。結線6の途中には、誘導電動機4の回転磁界の回転方向を切り替える相切替リレー6rが接続されている。   The control device 32 has a connection 6 that electrically connects the generator 5 and the induction motor 4 so that a rotating magnetic field by the AC voltage 25 can be freely generated in the induction motor 4. In the middle of the connection 6, a phase switching relay 6 r that switches the rotation direction of the rotating magnetic field of the induction motor 4 is connected.

制御装置32は、エンジン3の回転数、発電機5の回転子5aの回転数ないし交流電圧25の周波数に対応するエンジン回転数信号(第1の信号)21と、後輪4の回転数ないし誘導電動機4の回転子4aの回転数に対応する後輪回転数信号(第2の信号)22と、が入力され、エンジン回転数信号及び後輪回転数信号21,22に基づいて、界磁電流24の少なくともオンオフを制御する制御部7と、を有している。制御部7は、所定のプログラムを実行するコンピュータないしECUから構成することができる。   The control device 32 includes an engine speed signal (first signal) 21 corresponding to the rotational speed of the engine 3, the rotational speed of the rotor 5 a of the generator 5 or the frequency of the AC voltage 25, and the rotational speed of the rear wheel 4. The rear wheel speed signal (second signal) 22 corresponding to the speed of the rotor 4a of the induction motor 4 is input, and based on the engine speed signal and the rear wheel speed signals 21 and 22, the field And a control unit 7 that controls at least on / off of the current 24. The control unit 7 can be composed of a computer or ECU that executes a predetermined program.

[各種センサ]
エンジン3には、エンジン回転数を検出し、エンジン回転数信号(第1の信号)21を出力するエンジン回転数センサ3sが付設されている。制御部7は、発電機5の回転子5aの回転数を、すなわち、発電機5が出力する交流電圧25の周波数を、エンジン回転数とプーリーセット10のギヤ比から算出することができる。
[Various sensors]
The engine 3 is provided with an engine speed sensor 3s that detects the engine speed and outputs an engine speed signal (first signal) 21. The control unit 7 can calculate the rotation speed of the rotor 5 a of the generator 5, that is, the frequency of the AC voltage 25 output from the generator 5 from the engine rotation speed and the gear ratio of the pulley set 10.

後輪2には、後輪回転数を検出して後輪回転数信号(第2の信号)22を出力する後輪回転数センサ2sが付設されている。誘導電動機4の回転子4aと後輪2の間には、減速機12が接続されている。したがって、制御部7は、誘導電動機4の回転子4aの回転数を、後輪回転数と減速機12の減速比から算出することができる。   The rear wheel 2 is provided with a rear wheel speed sensor 2 s that detects the rear wheel speed and outputs a rear wheel speed signal (second signal) 22. A reduction gear 12 is connected between the rotor 4 a of the induction motor 4 and the rear wheel 2. Therefore, the control unit 7 can calculate the rotation speed of the rotor 4 a of the induction motor 4 from the rear wheel rotation speed and the reduction gear ratio of the speed reducer 12.

利用者が操作するブレーキペダル13には、利用者のブレーキ意思を示すブレーキ信号(第3の信号)を出力するブレーキスイッチ13sが付設されている。   The brake pedal 13 operated by the user is provided with a brake switch 13s that outputs a brake signal (third signal) indicating the user's intention to brake.

なお、四輪駆動車両31の所定箇所には、誘導電動機4の温度を検出する温度センサ、シフトポジションセンサ、サイドブレーキの操作状態を検出するサイドブレーキスイッチ等が設置される。制御部7は、これらのセンサやスイッチが出力する検出信号に基づいて、各種制御を実行することができる。   In addition, a temperature sensor that detects the temperature of the induction motor 4, a shift position sensor, a side brake switch that detects the operation state of the side brake, and the like are installed at predetermined positions of the four-wheel drive vehicle 31. The controller 7 can execute various controls based on detection signals output from these sensors and switches.

[制御部]
特に、図2を参照すると、制御部7は、エンジン回転数信号(第1の信号)21および後輪回転数信号(第2の信号)22に基づいて、発電機5の回転子5aの回転数が、誘導電動機4の回転子4aの回転数よりも低いと判定した場合、発電機5にバッテリ14から供給される電力による界磁電流24を通電(オン)して、誘導電動機4の回転子4aの回転周波数よりも低い周波数の交流電圧25を出力させ、誘導電動機4に、交流電圧25による回転磁界を発生させることにより、誘導電動機4は、後述する図3で示すように、“すべりがマイナスの領域”で運転され、回転子4aを介して、後輪2に制動トルクが印加自在である。
[Control unit]
In particular, referring to FIG. 2, the control unit 7 rotates the rotor 5 a of the generator 5 based on the engine speed signal (first signal) 21 and the rear wheel speed signal (second signal) 22. When it is determined that the number is lower than the rotational speed of the rotor 4 a of the induction motor 4, the generator 5 is energized (turned on) with the field current 24 by the power supplied from the battery 14 to rotate the induction motor 4. By causing the induction motor 4 to generate a rotating magnetic field generated by the AC voltage 25 by outputting an alternating voltage 25 having a frequency lower than the rotational frequency of the child 4a, the induction motor 4 can generate a “slip” as shown in FIG. Is operated in a negative region ", and braking torque can be applied to the rear wheel 2 via the rotor 4a.

制御部7は、特に、ブレーキ時、ブレーキ信号(第3の信号)23に基づいて、発電機5に界磁電流24を通電して、上述のように、誘導電動機4によって、後輪2に制動トルクを印加させる。なお、制御部7は、相切替リレー6rの切り替えにより、四輪駆動車両31の前進及び後進の両方において、後輪2に制動トルクを印加させることができる。   In particular, the controller 7 applies the field current 24 to the generator 5 based on the brake signal (third signal) 23 during braking, and the induction motor 4 applies the rear wheel 2 to the rear wheel 2 as described above. Apply braking torque. The control unit 7 can apply braking torque to the rear wheels 2 in both forward and reverse travel of the four-wheel drive vehicle 31 by switching the phase switching relay 6r.

[誘導電動機4を、そのすべりがマイナスの領域で使用すること]
図3は、図1及び図2に示した誘導電動機のトルク−すべり特性を示す図である。図1〜図3を参照すると、本実施例による誘導電動機4は、ブレーキ時、図3中、斜線で記す、“すべりがマイナスの領域”で使用されて、後輪2に制動トルクを印加することができる。
[Use induction motor 4 in areas where the slip is negative]
FIG. 3 is a diagram showing torque-slip characteristics of the induction motor shown in FIGS. 1 and 2. Referring to FIGS. 1 to 3, the induction motor 4 according to the present embodiment applies braking torque to the rear wheel 2 during braking, which is used in a “slip-negative region” indicated by hatching in FIG. 3. be able to.

その理由は、ブレーキ時、エンジン回転数が低下ないしアイドル回転数となっていくため、発電機5の回転子5aの回転数が、後輪2によって駆動される誘導電動機4の回転子4aの回転数よりも、低くなる期間(図3中の斜線部参照)が発生し、発電機5は、誘導電動機4の回転子4aの回転周波数よりも低い周波数の交流電圧25を出力し、周波数の相対的に低い交流電圧25が誘導電動機4の一次側に入力されることにより、誘導電動機4の回転子4aに制動トルクが印加されるからである。   The reason is that during braking, the engine speed decreases or becomes idling speed, so the rotational speed of the rotor 5a of the generator 5 is the rotation of the rotor 4a of the induction motor 4 driven by the rear wheel 2. The generator 5 outputs an AC voltage 25 having a frequency lower than the rotational frequency of the rotor 4a of the induction motor 4, and generates a relative frequency relative to the frequency. This is because the braking torque is applied to the rotor 4 a of the induction motor 4 by inputting a low AC voltage 25 to the primary side of the induction motor 4.

なお、エンジン回転数が十分に高い場合、すなわち、制御部7は、発電機5の回転子5aの回転数が、誘導電動機4の回転子4aの回転数よりも高いと判定した場合、発電機5に界磁電流24を通電して、誘導電動機4の回転子4の回転周波数よりも高い周波数の交流電圧25を出力させ、誘導電動機4に、当該交流電圧25による回転磁界を発生させることにより、誘導電動機4は、“すべりがプラス(0<s<1)の領域”で運転され、誘導電動機4の回転子4aを介して、後輪1に駆動トルクを印加することができる。   When the engine speed is sufficiently high, that is, when the controller 7 determines that the rotational speed of the rotor 5a of the generator 5 is higher than the rotational speed of the rotor 4a of the induction motor 4, the generator 5 is supplied with a field current 24 to output an AC voltage 25 having a frequency higher than the rotation frequency of the rotor 4 of the induction motor 4, and the induction motor 4 is caused to generate a rotating magnetic field by the AC voltage 25. The induction motor 4 is operated in a “region where the slip is positive (0 <s <1)”, and a driving torque can be applied to the rear wheel 1 via the rotor 4 a of the induction motor 4.

図4は、図1及び図2に示した制御装置が後輪に制動トルクを印加する際の動作を説明するフローチャートである。図5は、図1及び図2に示した制御装置が後輪に制動トルクを印加する際の動作を説明するタイミングチャートである。   FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation when the control device shown in FIGS. 1 and 2 applies braking torque to the rear wheels. FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation when the control device shown in FIGS. 1 and 2 applies braking torque to the rear wheels.

図2、図4及び図5を参照すると、ステップS1で、制御部7は、ブレーキ信号23に基づいて、利用者によるブレーキ操作の有無を判定し、ブレーキペダル13が操作されてブレーキオンの場合には、ステップS2に移行し、ブレーキペダル13が操作されずブレーキオフの場合には、本ルーチンを終了する。   Referring to FIGS. 2, 4, and 5, in step S <b> 1, the control unit 7 determines the presence or absence of a brake operation by the user based on the brake signal 23, and the brake pedal 13 is operated and the brake is on. In step S2, the routine is terminated when the brake pedal 13 is not operated and the brake is off.

ブレーキ13がオンされている場合には、図1に示したトランスミッション8の低速化(ギアダウン)、或いは、エンジン3のオフ又はその出力の低下に伴って、エンジン回転数(発電機回転子回転周波数27を参照)は、後輪回転数(22)に先んじて、低くなっていき、エンジン駆動されている発電機5の回転子5aの回転数(27)も、後輪2によって回されている誘導電動機4の回転子4aの回転数(誘導電動機回転子回転周波数26を参照)に先んじて、低くなっていく。   When the brake 13 is turned on, the engine speed (generator rotor rotation frequency) is reduced as the transmission 8 shown in FIG. 1 is slowed down (gear down), or the engine 3 is turned off or its output is reduced. 27) is lowered prior to the rear wheel speed (22), and the speed (27) of the rotor 5a of the generator 5 driven by the engine is also rotated by the rear wheel 2. Prior to the rotational speed of the rotor 4a of the induction motor 4 (see the induction motor rotor rotational frequency 26), the speed decreases.

ステップS2で、制御部7は、発電機5の回転子5aの回転数(27)と、誘導電動機4の回転子4aの回転数(26)の大小を比較判定して、発電機5の回転子5aの回転数(27)が誘導電動機4の回転子4aの回転数(26)よりも低い場合、すなわち、M:“誘導電動機回転子回転周波数”(26)>ALT:“発電機回転子回転周波数”(27)の場合、ステップS3に移行し、そうでない場合には、本ルーチンを終了する。   In step S <b> 2, the control unit 7 compares and determines the magnitude of the rotational speed (27) of the rotor 5 a of the generator 5 and the rotational speed (26) of the rotor 4 a of the induction motor 4. When the rotational speed (27) of the child 5a is lower than the rotational speed (26) of the rotor 4a of the induction motor 4, that is, M: “induction motor rotor rotational frequency” (26)> ALT: “generator rotor In the case of “rotational frequency” (27), the process proceeds to step S3. Otherwise, this routine is terminated.

ステップS3で、制御部7は、発電機5に、バッテリ14から供給される電力による界磁電流24を通電して、三相の交流電圧25を発生させる。交流電圧25の周波数は、誘導電動機4の回転子4aの回転周波数よりも低いものとなる。これによって、誘導電動機4は、図3中で斜線で示した、“すべりがマイナスの領域”で運転され、その回転子4aには制動トルクが印加され、回転子4aに接続されている後輪2には、電気的な制動力が印加され、後輪回転数(22)も次第に低下していく。なお、界磁電流24の波形制御により、交流電圧25の大きさ等を可変することにより、ブレーキフィーリングを自在に制御することができる。   In step S <b> 3, the control unit 7 energizes the generator 5 with a field current 24 based on electric power supplied from the battery 14 to generate a three-phase AC voltage 25. The frequency of the AC voltage 25 is lower than the rotation frequency of the rotor 4 a of the induction motor 4. As a result, the induction motor 4 is operated in the “slip-negative region” indicated by hatching in FIG. 3, and the braking torque is applied to the rotor 4a, and the rear wheels connected to the rotor 4a. 2, an electric braking force is applied, and the rear wheel rotational speed (22) gradually decreases. The brake feeling can be freely controlled by changing the magnitude of the AC voltage 25 and the like by controlling the waveform of the field current 24.

ステップS4で、制御部7は、発電機5の回転子5aの回転数(27)と、誘導電動機4の回転子4aの回転数(26)の大小を比較判定して、後輪回転数(22)が十分に低下した場合、すなわち、M:“誘導電動機回転子回転周波数”(26)<ALT:“発電機回転子回転周波数”(27)の場合、ステップS5に移行して、界磁電流24の通電を停止して、本ルーチンを終了し、そうでない場合には、ステップS3に戻って、界磁電流24の通電を継続させる。   In step S4, the control unit 7 compares the rotational speed (27) of the rotor 5a of the generator 5 with the rotational speed (26) of the rotor 4a of the induction motor 4, and determines the rear wheel rotational speed ( If 22) is sufficiently reduced, that is, if M: “induction motor rotor rotation frequency” (26) <ALT: “generator rotor rotation frequency” (27), the process proceeds to step S5, and the field The energization of the current 24 is stopped and this routine is terminated. If not, the process returns to step S3 and the energization of the field current 24 is continued.

本発明は、エンジンと駆動モータによって駆動される四輪駆動車両、特に、パートタイム式四輪駆動車両に好適に適用される。   The present invention is suitably applied to a four-wheel drive vehicle driven by an engine and a drive motor, particularly a part-time four-wheel drive vehicle.

1 前輪(第1の車輪)
2 後輪(第2の車輪)
2s 後輪回転数センサ
3 エンジン
3s エンジン回転数センサ
4 誘導電動機
4a 回転子
4r 分配リレー
5 発電機
5a 回転子
6 結線
6r 相切替リレー
7 制御部
8 トランスミッション
9 ディファレンシャル機構
10 プーリーセット
11 補機用発電機
12 減速機
13 ブレーキペダル
13s ブレーキスイッチ
14 バッテリ
21 エンジン回転数信号(エンジン回転数、第1の信号)
22 後輪回転数信号(後輪回転数、第2の信号)
23 ブレーキ信号(第3の信号)
24 界磁電流
25 交流電圧
26 誘導電動機の回転子の回転周波数(誘導電動機の回転子の回転数)
27 発電機の回転子の回転周波数(発電機の回転子の回転周波数)
31 四輪駆動車両
32 制御装置
1 Front wheel (first wheel)
2 Rear wheel (second wheel)
2s Rear wheel rotational speed sensor 3 Engine 3s Engine rotational speed sensor 4 Induction motor 4a Rotor 4r Distribution relay 5 Generator 5a Rotor 6 Connection 6r Phase switching relay 7 Control unit 8 Transmission 9 Differential mechanism 10 Pulley set 11 Power generation for auxiliary machine Machine 12 Reducer 13 Brake pedal 13s Brake switch 14 Battery 21 Engine speed signal (engine speed, first signal)
22 Rear wheel speed signal (rear wheel speed, second signal)
23 Brake signal (third signal)
24 Field current 25 AC voltage 26 Induction motor rotor rotation frequency (rotation speed of induction motor rotor)
27 Rotation frequency of generator rotor (rotation frequency of generator rotor)
31 Four-wheel Drive Vehicle 32 Control Device

Claims (5)

第1の車輪が、エンジンにより駆動自在であり、第2の車輪が、誘導電動機の回転子に直接又は間接的に接続されてモータ駆動自在な、車両において、
前記エンジンに直接又は間接的に接続されて駆動される回転子を備えると共に界磁電流が自在に通電され、エンジン回転数に応じた周波数の交流電圧を出力自在な発電機と、
前記誘導電動機に前記交流電圧による回転磁界が発生自在となるよう、前記発電機と該誘導電動機を電気的に接続する結線と、
前記エンジンの回転数、前記発電機の前記回転子の回転数ないし前記交流電圧の周波数に対応する第1の信号と、前記第2の車輪の回転数ないし前記誘導電動機の前記回転子の回転数に対応する第2の信号と、が入力され、該第1及び第2の信号に基づいて、前記発電機に通電される界磁電流の少なくともオンオフを制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記第1及び第2の信号に基づいて、前記発電機の前記回転子の回転数が、前記誘導電動機の前記回転子の回転数よりも低いと判定した場合、
前記発電機に前記界磁電流を通電させて、前記誘導電動機の前記回転子の回転周波数よりも低い周波数の前記交流電圧を出力させ、該誘導電動機に、当該交流電圧による前記回転磁界を発生させることにより、
前記誘導電動機は、すべりがマイナスの領域で運転され、該誘導電動機の前記回転子を介して、前記第2の車輪に制動トルクが印加自在である、
ことを特徴とする車両制御装置。
In a vehicle in which the first wheel can be driven by the engine and the second wheel can be directly or indirectly connected to the rotor of the induction motor and can be driven by a motor.
A generator that includes a rotor that is driven by being directly or indirectly connected to the engine and that is freely energized with a field current, and that can output an AC voltage having a frequency according to the engine speed;
A connection for electrically connecting the generator and the induction motor so that a rotating magnetic field by the AC voltage can be freely generated in the induction motor;
A first signal corresponding to a rotational speed of the engine, a rotational speed of the rotor of the generator or a frequency of the AC voltage, a rotational speed of the second wheel, or a rotational speed of the rotor of the induction motor; And a control unit that controls at least on / off of a field current supplied to the generator based on the first and second signals.
The controller is
When it is determined that the rotational speed of the rotor of the generator is lower than the rotational speed of the rotor of the induction motor based on the first and second signals,
The field current is supplied to the generator to output the AC voltage having a frequency lower than the rotation frequency of the rotor of the induction motor, and the induction motor is caused to generate the rotating magnetic field by the AC voltage. By
The induction motor is operated in a region where the slip is negative, and braking torque can be applied to the second wheel via the rotor of the induction motor.
The vehicle control apparatus characterized by the above-mentioned.
前記車両の利用者のブレーキ意思を示す第3の信号を出力するブレーキスイッチを有し、
前記制御部は、前記第3の信号に基づいて、ブレーキ時、前記発電機に前記界磁電流を通電させ、前記誘導電動機によって、前記第2の車輪に前記制動トルクを印加させる、ことを特徴とする請求項1記載の車両制御装置。
A brake switch that outputs a third signal indicating the brake intention of the user of the vehicle;
The control unit causes the generator current to flow through the generator based on the third signal and applies the braking torque to the second wheel by the induction motor based on the third signal. The vehicle control device according to claim 1.
前記制御部は、
前記発電機の前記回転子の回転数が、前記誘導電動機の前記回転子の回転数よりも高いと判定した場合、
前記発電機に前記界磁電流を通電させて、前記誘導電動機の前記回転子の回転周波数よりも高い周波数の前記交流電圧を出力させ、該誘導電動機に、当該交流電圧による前記回転磁界を発生させることにより、
前記誘導電動機は、すべりがプラスの領域で運転され、該誘導電動機の前記回転子を介して、前記第2の車輪に駆動トルクが印加自在である、
ことを特徴とする請求項1又は2記載の車両制御装置。
The controller is
When it is determined that the rotational speed of the rotor of the generator is higher than the rotational speed of the rotor of the induction motor,
The field current is supplied to the generator to output the AC voltage having a frequency higher than the rotation frequency of the rotor of the induction motor, and the induction motor is caused to generate the rotating magnetic field by the AC voltage. By
The induction motor is operated in a region where the slip is positive, and drive torque can be applied to the second wheel via the rotor of the induction motor.
The vehicle control apparatus according to claim 1 or 2, wherein
前記結線の途中に、前記誘導電動機の前記回転磁界の回転方向を切り替えるリレーが接続され、
前記制御部は、前記リレーの切り替えにより、前進及び後進の両方において、前記第2の車輪に制動トルクを印加自在である、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一記載の車両制御装置。
In the middle of the connection, a relay that switches the rotation direction of the rotating magnetic field of the induction motor is connected,
4. The vehicle control according to claim 1, wherein the control unit is capable of applying a braking torque to the second wheel both forward and backward by switching the relay. 5. apparatus.
前記制御部は、前記界磁電流の波形の制御により、前記第2の車輪に印加される前記制動トルクを介して、ブレーキフィーリングを可変に設定する、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一記載の車両制御装置。   The control unit variably sets a brake feeling through the braking torque applied to the second wheel by controlling the waveform of the field current. The vehicle control device according to any one of the above.
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