JP5657068B2 - 車両用駆動装置 - Google Patents
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Description
車両の左車輪(例えば、後述の実施形態の左後輪LWr)を駆動する第1電動機(例えば、後述の実施形態の第1電動機2A)と、前記第1電動機と前記左車輪との動力伝達経路上に設けられた第1変速機(例えば、後述の実施形態の第1遊星歯車式減速機12A)と、を有する左車輪駆動装置と、車両の右車輪(例えば、後述の実施形態の右後輪RWr)を駆動する第2電動機(例えば、後述の実施形態の第2電動機2B)と、前記第2電動機と前記右車輪との動力伝達経路上に設けられた第2変速機(例えば、後述の実施形態の第2遊星歯車式減速機12B)と、を有する右車輪駆動装置と、前記第1電動機と前記第2電動機とを制御する電動機制御手段(例えば、後述の実施形態の制御装置8)と、を備
える車両用駆動装置(例えば、後述の実施形態の後輪駆動装置1)であって、
前記第1及び第2変速機は、それぞれ第1乃至第3の回転要素を有し、
前記第1変速機の前記第1の回転要素(例えば、後述の実施形態のサンギヤ21A)に前記第1電動機が接続され、
前記第2変速機の前記第1の回転要素(例えば、後述の実施形態のサンギヤ21B)に前記第2電動機が接続され、
前記第1変速機の前記第2の回転要素(例えば、後述の実施形態のプラネタリキャリア23A)に前記左車輪が接続され、
前記第2変速機の前記第2の回転要素(例えば、後述の実施形態のプラネタリキャリア23B)に前記右車輪が接続され、
前記第1変速機の前記第3の回転要素(例えば、後述の実施形態のリングギヤ24A)と前記第2変速機の前記第3回転要素(例えば、後述の実施形態のリングギヤ24B)とが互いに連結され、
前記第1及び第2変速機は、前記第2の回転要素によって公転可能に支持され、前記第1の回転要素及び前記第3の回転要素と噛合する第4の回転要素(例えば、後述の実施形態のプラネタリギヤ22A、22B)をそれぞれさらに有し、
前記電動機制御手段は、
一方向若しくは他方向に回転している前記第1変速機の前記第4の回転要素の回転方向が反転しないように求めた前記第1変速機の第1目標回転状態量に基づいて前記第1電動機を制御し、及び/又は
一方向若しくは他方向に回転している前記第2変速機の前記第4の回転要素の回転方向が反転しないように求めた前記第2変速機の第2目標回転状態量に基づいて前記第2電動機を制御し、
前記第1変速機の前記第4の回転要素及び/又は前記第2変速機の前記第4の回転要素の回転方向が反転しないように、前記第1電動機と前記第2電動機とを制御することを特徴とする。
解放又は締結可能とされ、締結することにより前記第3の回転要素の回転を制動する断接手段(例えば、後述の実施形態の油圧ブレーキ60A、60B)をさらに備え、
前記電動機制御手段は、さらに前記連結された第3の回転要素の目標回転状態量に基づいて、前記第1電動機と前記第2電動機とを制御し、
前記断接手段が解放されているとき、前記第3の回転要素の前記目標回転状態量を、前記第3の回転要素が略零回転状態となるよう設定し、前記第3の回転要素が略零回転状態となったときに、前記断接手段を締結することを特徴とする。
非係合時に前記第1及び第2電動機の逆方向のトルクによる前記第3の回転要素の一方向の回転を許容し、係合時に前記第1及び第2電動機の順方向のトルクによる前記第3の回転要素の他方向の回転を規制する一方向回転規制手段(例えば、後述の実施形態の一方向クラッチ50)をさらに備え、
前記電動機制御手段は、前記一方向回転規制手段が非係合とされて一方向に回転している前記第3の回転要素の回転方向が反転しないよう前記第1電動機と前記第2電動機とを制御することを特徴とする。
前記電動機制御手段は、前記一方向回転規制手段が非係合とされて一方向に回転している前記第3の回転要素の回転状態が略零回転状態となるように前記第1電動機と前記第2電動機とを制御することを特徴とする。
前記第1及び第2変速機は、遊星歯車機構であり、
前記第1の回転要素がサンギヤ、前記第2の回転要素がキャリア、前記第3の回転要素がリングギヤ、前記第4の回転要素がプラネタリギヤであることを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の構成に加えて、
前記電動機制御手段は、
一方向若しくは他方向に回転している前記第1変速機の前記第4の回転要素の回転方向が反転しないように求めた前記第1変速機の第1目標回転状態量に基づいて前記第1電動機を制御し、及び
一方向若しくは他方向に回転している前記第2変速機の前記第4の回転要素の回転方向が反転しないように求めた前記第2変速機の第2目標回転状態量に基づいて前記第2電動機を制御し、
前記第1目標回転状態量及び前記第2目標回転状態量を同時に満たせない場合には、いずれか一方の目標回転状態量のみを満たすことによって、前記第1変速機の前記第4の回転要素及び前記第2変速機の前記第4の回転要素の回転方向が反転しないように、前記第1電動機と前記第2電動機とを制御することを特徴とする。
本発明に係る車両用駆動装置は、電動機を車軸駆動用の駆動源とするものであり、例えば、図1に示すような駆動システムの車両に用いられる。以下の説明では車両用駆動装置を後輪駆動用として用いる場合を例に説明するが、前輪駆動用に用いてもよい。
図1に示す車両3は、内燃機関4と電動機5とが直列に接続された駆動装置6(以下、前輪駆動装置と呼ぶ。)を車両前部に有するハイブリッド車両であり、この前輪駆動装置6の動力がトランスミッション7を介して前輪Wfに伝達される一方で、この前輪駆動装置6と別に車両後部に設けられた駆動装置1(以下、後輪駆動装置と呼ぶ。)の動力が後輪Wr(RWr、LWr)に伝達されるようになっている。前輪駆動装置6の電動機5と後輪Wr側の後輪駆動装置1の第1及び第2電動機2A、2Bとは、バッテリ9に接続され、バッテリ9からの電力供給と、バッテリ9へのエネルギー回生が可能となっている。符号8は、車両全体の各種制御をするための制御装置である。
左右逆トルク制御は、第1電動機2Aと第2電動機2Bのうち一方の電動機を順方向のトルク又は逆方向のトルクが発生するように、且つ、他方の電動機を一方の電動機とは反対方向の逆方向のトルク又は順方向のトルクが発生するようにそれぞれ制御することで、第1電動機2Aと第2電動機2Bとで反対方向のトルクを発生させるものである。これにより、上述した前進高車速時のように、一方向クラッチ50が係合せず、油圧ブレーキ60A、60Bが解放状態に制御される状況下、即ち、リングギヤ24A、24Bの回転中であっても、ヨーモーメントを発生させ続けることができる。そして、本発明では、この状態で、(A)第1電動機2Aと第2電動機2Bのうち一方の電動機を該電動機の目標回転数に基づいて制御するとともに、他方の電動機を該電動機の目標トルクに基づいて制御するか、若しくは、(B)第1電動機2Aと第2電動機2Bの両方の電動機を該電動機の目標トルクに基づいて制御するとともに、第1電動機と第2電動機の一方の電動機のみに、該電動機を目標回転数とするための補正トルクを付加することにより、第1電動機と第2電動機の一方の電動機を目標回転数とする、回転合わせを行う。なお、逆方向のトルクとは、逆方向の回転を増加させる方向のトルク、又は、順方向の回転を減少させる方向のトルクをさす。
図12は、高車速走行時に左右逆トルク制御時(目標回転到達前)の後輪駆動装置の速度共線図である。なお、図中、前述の各回転要素に定常的に加わる損失等によるベクトルは省略している。高車速走行時は、上述したように、前輪駆動装置6による前輪駆動となるので、一方向クラッチ50は非係合となる。このとき、油圧ブレーキ60A、60Bは解放状態に制御される。従って、連結されたリングギヤ24A、24Bはロックされずに回転状態となる。
WTT1−WTT2=ΔTT (2)
ΔTT=2・r・YMT/Tr (3)
即ち、WWT1=−WTT2=ΔTT/2 (4)
なお、Ratioは、第1及び第2遊星歯車式減速機12A、12Bの減速比である。
TTM1=(1/Ratio)・ΔTT/2 (6)
従って、車両3の目標ヨーモーメントYMTに基づいて左右後輪LWr、RWrの目標トルク差ΔTTを求め、該目標トルク差ΔTTの半分のトルクを第1遊星歯車式減速機12Aの減速比で除した値を、トルク制御する第1電動機2Aの目標トルクTTM1とすることで、所期のヨーモーメントを発生させることができる。
先ず、左右逆トルク制御の指令があると、モータ目標回転数、モータ実回転数、及び目標ヨーモーメント指令を取得する(S11)。続いて、取得した目標ヨーモーメントに基づいて目標ヨーモーメント指令を符号化するとともに、取得したモータ目標回転数とモータ実回転数からモータ回転数制御方向を符号化する(S12)。
続いて、第2実施形態の左右逆トルク制御について説明する。
本実施形態の左右逆トルク制御は、リングギヤ24A、24Bがリングギヤ目標回転数となるように第1及び第2電動機2A、2Bを制御するものであり、以下の説明では、油圧ブレーキ60A、60Bを締結するためにリングギヤ24A、24Bが零回転状態(回転数が零)となるように第2電動機2Bに補正トルクを付加してモータ目標回転数とする場合を例に説明する。
TTM2′=(1/Ratio)・WTT2 (7)
なお、Ratioは第1及び第2遊星歯車式減速機12A、12Bの減速比である。
TTM1′=(1/Ratio)・ΔTT/2 (6)′
TTM2′=−(1/Ratio)・ΔTT/2 (8)
従って、車両3の目標ヨーモーメントYMTに基づいて第1電動機2Aと第2電動機2Bの目標トルク差ΔTTを求め、該目標トルク差ΔTTの半分のトルクを第1及び第2遊星歯車式減速機12A、12Bの減速比で除した値をそれぞれ第1電動機2Aと第2電動機2Bの目標トルクとして制御することで、所期のヨーモーメントを発生させることができる。
リングギヤ24A、24Bの回転中に左右逆トルク制御を行うことにより、連続的にヨーモーメントが発生している状態(図18(a))において、先ず、油圧ブレーキ60A、60Bの締結指令の有無を検出する(S21)。その結果、締結指令がなければ処理を終了する。
続いて、第3実施形態の左右逆トルク制御について説明する。
本実施形態の左右逆トルク制御は、プラネタリギヤ22A、22Bの一方がプラネタリギヤ目標回転数となるように第1及び第2電動機2A、2Bを制御するものであり、以下の説明では、プラネタリギヤ22A、22Bの回転方向の反転によるバックラッシュの発生を防止するためにプラネタリギヤ22A、22Bの回転方向が反転しないように第1電動機2Aに補正トルクを付加して制御する場合を例に説明する。
油圧ブレーキ60A、60Bの締結状態で左右逆トルク制御を行うことにより、連続的にヨーモーメントが発生している状態(図21(a))において、先ず、油圧ブレーキ60A、60Bの解放指令の有無を検出する(S31)。その結果、解放指令がなければ処理を終了する。
例えば、リングギヤ24A、24Bにそれぞれ油圧ブレーキ60A、60Bを設ける必要はなく、連結されたリングギヤ24A、24Bに少なくとも1つの油圧ブレーキと1つの一方向クラッチが設けられていればよい。また、油圧ブレーキと一方向クラッチのいずれか一方、又は両方を省略してもよい。
また、断接手段として油圧ブレーキを例示したが、これに限らず機械式、電磁式等任意に選択できる。
また、サンギヤ21A、21Bに第1及び第2電動機2A、2Bを接続し、リングギヤ同士を互いに連結したが、これに限らずサンギヤ同士を互いに連結し、リングギヤに第1及び第2電動機を接続してもよい。
また、前輪駆動装置は、内燃機関を用いずに電動機を唯一の駆動源とするものでもよい。
2A 第1電動機
2B 第2電動機
8 制御装置(断接手段制御装置)
12A 第1遊星歯車式減速機
12B 第2遊星歯車式減速機
21A、21B サンギヤ(第1の回転要素)
23A、23B プラネタリキャリア(第2の回転要素)
24A、24B リングギヤ(第3の回転要素)
50 一方向クラッチ(一方向回転規制手段)
60A、60B 油圧ブレーキ(断接手段)
LWr 左後輪(左車輪)
RWr 右後輪(右車輪)
Claims (6)
- 車両の左車輪を駆動する第1電動機と、前記第1電動機と前記左車輪との動力伝達経路上に設けられた第1変速機と、を有する左車輪駆動装置と、車両の右車輪を駆動する第2電動機と、前記第2電動機と前記右車輪との動力伝達経路上に設けられた第2変速機と、を有する右車輪駆動装置と、前記第1電動機と前記第2電動機とを制御する電動機制御手段と、を備える車両用駆動装置であって、
前記第1及び第2変速機は、それぞれ第1乃至第3の回転要素を有し、
前記第1変速機の前記第1の回転要素に前記第1電動機が接続され、
前記第2変速機の前記第1の回転要素に前記第2電動機が接続され、
前記第1変速機の前記第2の回転要素に前記左車輪が接続され、
前記第2変速機の前記第2の回転要素に前記右車輪が接続され、
前記第1変速機の前記第3の回転要素と前記第2変速機の前記第3回転要素とが互いに連結され、
前記第1及び第2変速機は、前記第2の回転要素によって公転可能に支持され、前記第1の回転要素及び前記第3の回転要素と噛合する第4の回転要素をそれぞれさらに有し、
前記電動機制御手段は、
一方向若しくは他方向に回転している前記第1変速機の前記第4の回転要素の回転方向が反転しないように求めた前記第1変速機の第1目標回転状態量に基づいて前記第1電動機を制御し、及び/又は
一方向若しくは他方向に回転している前記第2変速機の前記第4の回転要素の回転方向が反転しないように求めた前記第2変速機の第2目標回転状態量に基づいて前記第2電動機を制御し、
前記第1変速機の前記第4の回転要素及び/又は前記第2変速機の前記第4の回転要素の回転方向が反転しないように、前記第1電動機と前記第2電動機とを制御することを特徴とする車両用駆動装置。 - 解放又は締結可能とされ、締結することにより前記第3の回転要素の回転を制動する断接手段をさらに備え、
前記電動機制御手段は、さらに前記連結された第3の回転要素の目標回転状態量に基づいて、前記第1電動機と前記第2電動機とを制御し、
前記断接手段が解放されているとき、前記第3の回転要素の前記目標回転状態量を、前記第3の回転要素が略零回転状態となるよう設定し、前記第3の回転要素が略零回転状態となったときに、前記断接手段を締結することを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動装置。 - 非係合時に前記第1及び第2電動機の逆方向のトルクによる前記第3の回転要素の一方向の回転を許容し、係合時に前記第1及び第2電動機の順方向のトルクによる前記第3の回転要素の他方向の回転を規制する一方向回転規制手段をさらに備え、
前記電動機制御手段は、前記一方向回転規制手段が非係合とされて一方向に回転している前記第4の回転要素の回転方向が反転しないよう前記第1電動機と前記第2電動機とを制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動装置。 - 前記電動機制御手段は、前記一方向回転規制手段が非係合とされて一方向に回転している前記第3の回転要素の回転状態が略零回転状態となるように前記第1電動機と前記第2電動機とを制御することを特徴とする請求項3に記載の車両用駆動装置。
- 前記第1及び第2変速機は、遊星歯車機構であり、
前記第1の回転要素がサンギヤ、前記第2の回転要素がキャリア、前記第3の回転要素がリングギヤ、前記第4の回転要素がプラネタリギヤであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両用駆動装置。 - 前記電動機制御手段は、
一方向若しくは他方向に回転している前記第1変速機の前記第4の回転要素の回転方向が反転しないように求めた前記第1変速機の第1目標回転状態量に基づいて前記第1電動機を制御し、及び
一方向若しくは他方向に回転している前記第2変速機の前記第4の回転要素の回転方向が反転しないように求めた前記第2変速機の第2目標回転状態量に基づいて前記第2電動機を制御し、
前記第1目標回転状態量及び前記第2目標回転状態量を同時に満たせない場合には、いずれか一方の目標回転状態量のみを満たすことによって、前記第1変速機の前記第4の回転要素及び前記第2変速機の前記第4の回転要素の回転方向が反転しないように、前記第1電動機と前記第2電動機とを制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両用駆動装置。
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