JP5750395B2 - 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、前記車両の右車輪(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回転要素を有し、
前記第1変速機の前記第1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、
前記車両用駆動装置は、さらに作動及び非作動可能とされ、作動とすることにより前記第3回転要素の回転を規制するとともに非作動とすることにより前記第3回転要素の回転を許容する回転規制手段(例えば、後述の実施形態の油圧ブレーキ60A、60B)と、
前記回転規制手段を作動とする第3回転要素規制状態(例えば、後述の実施形態のリングロック状態)と前記回転規制手段を非作動とする第3回転要素自由状態(例えば、後述の実施形態のリングフリー状態)とを切り替える状態切替手段(例えば、後述の実施形態の制御装置8)と、をさらに備え、
前記状態切替手段が、前記第3回転要素規制状態から前記第3回転要素自由状態に切り替えるときに、前記電動機制御手段は、前記第3回転要素自由状態に切り替え後の前記第1電動機又は前記第2電動機の制限トルクである自由状態制限トルク(例えば、後述の実施形態のリングフリー制限トルク)を、切り替え時点での前記第3回転要素規制状態における、電動機仕様により定まる前記第1電動機若しくは前記第2電動機の上限トルク(例えば、後述の実施形態の上限トルク)、又は前記上限トルクよりも絶対値の小さい値に設定された前記第1電動機若しくは前記第2電動機の制限トルクである規制状態制限トルク(例えば、後述の実施形態のリングロック制限トルク)よりも絶対値の大きい値に設定し、前記第1電動機又は前記第2電動機の発生するトルクが前記自由状態制限トルク未満となるよう制御することを特徴とする。
前記状態切替手段は、前記第1電動機の回転状態量関連値(例えば、後述の実施形態のレゾルバ検出値、サンギヤ21Aの回転数)、前記第2電動機の回転状態量関連値(例えば、後述の実施形態のレゾルバ検出値、サンギヤ21Bの回転数)、前記左車輪の回転状態量関連値(例えば、後述の実施形態の車輪速センサ検出値、プラネタリキャリア23Aの回転数)、前記右車輪の回転状態量関連値(例えば、後述の実施形態の車輪速センサ検出値、プラネタリキャリア23Bの回転数)、又は前記車両の速度(例えば、後述の実施形態の車速)の何れかである第1参照値に基づいて前記切り替えを行い、
前記状態切替手段は、さらに前記第1電動機のトルク状態量関連値(例えば、後述の実施形態のモータトルク、モータ駆動力、モータ電流)、前記第2電動機のトルク状態関連値(例えば、後述の実施形態のモータトルク、モータ駆動力、モータ電流)、前記左車輪のトルク状態量関連値(例えば、後述の実施形態の車輪トルク、車輪駆動力)、若しくは前記右車輪のトルク状態量関連値(例えば、後述の実施形態の車輪トルク、車輪駆動力)の何れかである第2参照値、前記車両の旋回状態量関連値(例えば、後述の実施形態のヨーモーメント、アンダーステア、オーバーステア)である第3参照値、又は、前記車両の横加速度関連値(例えば、後述の実施形態の横加速度、横力)、若しくは路面摩擦状態関連値(例えば、後述の実施形態の路面抵抗、スリップ状態量)の何れかである第4参照値の何れかに基づいて前記切り替えを行うことを特徴とする。
前記第2参照値が所定値以上のときに、前記状態切替手段は、前記回転規制手段を非作動として前記第3回転要素自由状態とすることを特徴とする。
前記状態切替手段は、前記第2参照値に基づく切り替えよりも前記第1参照値に基づく切り替えを優先することを特徴とする。
前記状態切替手段は、前記第1電動機の回転状態量関連値(例えば、後述の実施形態のレゾルバ検出値、サンギヤ21Aの回転数)、前記第2電動機の回転状態量関連値(例えば、後述の実施形態のレゾルバ検出値、サンギヤ21Bの回転数)、前記左車輪の回転状態量関連値(例えば、後述の実施形態の車輪速センサ検出値、プラネタリキャリア23Aの回転数)、前記右車輪の回転状態量関連値(例えば、後述の実施形態の車輪速センサ検出値、プラネタリキャリア23Bの回転数)、又は前記車両の速度(例えば、後述の実施形態の車速)の何れかである第1参照値に基づいて前記回転規制手段を作動として前記第3回転要素規制状態とした状態で、前記第1参照値とは異なる他の参照値(例えば、後述の実施形態の第2〜第4参照値)に基づいて前記回転規制手段を非作動として前記第3回転要素自由状態に切り替えることを特徴とする。
前記他の参照値は、前記第1電動機のトルク状態量関連値(例えば、後述の実施形態のモータトルク、モータ駆動力、モータ電流)、前記第2電動機のトルク状態関連値(例えば、後述の実施形態のモータトルク、モータ駆動力、モータ電流)、前記左車輪のトルク状態量関連値(例えば、後述の実施形態の車輪トルク、車輪駆動力)、若しくは前記右車輪のトルク状態量関連値(例えば、後述の実施形態の車輪トルク、車輪駆動力)の何れかである第2参照値、前記車両の旋回状態量関連値(例えば、後述の実施形態のヨーモーメント、アンダーステア、オーバーステア)である第3参照値、又は、前記車両の横加速度関連値(例えば、後述の実施形態の横加速度、横力)、若しくは路面摩擦状態関連値(例えば、後述の実施形態の路面抵抗、スリップ状態量)の何れかである第4参照値の少なくとも一つであ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。
リングフリー制御は、一方向クラッチ50が非係合状態で且つ油圧ブレーキ60A、60Bが解放状態、言い換えると連結されたリングギヤ24A、24Bの自由な回転が許容される状態(リングフリー状態)における第1及び第2電動機2A、2Bの駆動制御であり、目標ヨーモーメント(目標左右差トルク)を発生させるために第1及び第2電動機2A、2Bに目標トルクを発生させたり(目標トルク制御)、第1及び/又は第2電動機2A、2Bを目標回転数に制御(目標回転数制御)したりすることができる。
リングフリー状態では、上記したように第1及び第2電動機2A、2B側と後輪Wr側とが遮断状態となって動力伝達不能な状態になるが、第1電動機2Aに順方向又は逆方向のトルクが発生するように且つ第2電動機2Bに第1電動機2Aと絶対値が等しく反対方向(逆方向又は順方向)のトルクが発生するように制御することによって、第1及び第2電動機2A、2Bに回転数変動を生じさせずに左後輪LWrと右後輪RWrとに左右差トルクを発生させて所期のヨーモーメントを発生させることは可能である。
WTT1−WTT2=ΔTT (2)
ΔTT=2・r・YMT/Tr (3)
即ち、WWT1=−WTT2=ΔTT/2 (4)
TTM2=(1/Ratio)・WTT2 (6)
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 (7)
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、目標トルク制御する第1及び第2電動機2A、2Bの目標モータベーストルクTTM1、TTM2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。
リングフリー状態、すなわち一方向クラッチ50が非係合状態で且つ油圧ブレーキ60A、60Bが解放状態においては、第1及び第2電動機2A、2Bから同一方向のトルクを発生させても連結されたリングギヤ24A、24Bがロックされておらず、また前述のモータトルク分配力の相殺も生じないため、後輪Wrにトルクは伝達されず、サンギヤ21A、21B(第1及び第2電動機2A、2B)とリングギヤ24A、24Bの回転数変動が生じるのみである。
図12(a)及び(b)は、リングフリー状態において、目標ヨーモーメントを発生させるために第1及び第2電動機2A、2Bに目標トルクを発生させる目標トルク制御と、第1及び/又は第2電動機2A、2Bを目標回転数に制御する目標回転数制御とを別々に説明したものであるが、これを同時に行うことで、所期のヨーモーメントを発生させつつ第1及び/又は第2電動機2A、2Bを所期の回転数に制御することができる。
上記した例では、前進中車速時から前進高車速時に移行するに際し、油圧ブレーキ60A、60Bを弱締結状態から解放状態に切り換えることで、リングロック制御からリングフリー制御へと移行する場合について説明した。即ち、車両3の速度である車速を参照値として、この参照値と予め定められた閾値を比較することで、リングロック制御からリングフリー制御へと移行する場合を例示した。なお、車速を参照値とする代わりに、車速と相関のある、第1電動機2Aの回転状態量関連値(例えばレゾルバ20Aの検出値、サンギヤ21Aの回転数等)を用いてもよく、第2電動機2Bの回転状態量関連値(例えばレゾルバ20Bの検出値、サンギヤ21Bの回転数等)を用いてもよく、左後輪LWrの回転状態量関連値(例えば車輪速センサ検出値、プラネタリキャリア23Aの回転数等)を用いてもよく、右後輪RWrの回転状態量関連値(例えば車輪速センサ検出値、プラネタリキャリア23Bの回転数等)を用いてもよい。これらの車速、第1電動機2Aの回転状態量関連値、第2電動機2Bの回転状態量関連値、左後輪LWrの回転状態量関連値、及び右後輪RWrの回転状態量関連値を第1参照値と呼ぶと、第1参照値に基づいてリングロック制御からリングフリー制御へと移行することにより、第1及び第2電動機2A、2Bが過回転となるのが防止される。
図14(a)は、車両3が中車速域(前進中車速時)における左旋回中、即ち、左後輪LWrと右後輪RWrの回転数差に応じて、第1遊星歯車式減速機12Aのサンギヤ21Aとプラネタリキャリア23Aに対し、第2遊星歯車式減速機12Bのサンギヤ21Bとプラネタリキャリア23Bの回転数が大きくなっており、後輪駆動装置1は車両3の旋回をアシストするため、第1電動機2Aからは逆方向の第1モータベーストルクTM1を発生させ、第2電動機2Bからは第1モータベーストルクTM1と絶対値の等しい反対方向(順方向)の第2モータベーストルクTM2を発生させることで、反時計回りヨーモーメントMを発生させている状態を示している。
第2参照値は、第1電動機2Aのトルク状態量関連値(例えば第1電動機2Aのモータトルク、第1電動機2Aのモータ駆動力、第1電動機2Aのモータ電流等)、第2電動機2Bのトルク状態関連値(例えば第2電動機2Bのモータトルク、第2電動機2Bのモータ駆動力、第2電動機2Bのモータ電流等)、左後輪LWrのトルク状態量関連値(例えば左後輪LWrの車輪トルク、左後輪LWrの車輪駆動力等)、若しくは右後輪RWrのトルク状態量関連値(例えば右後輪RWrの車輪トルク、右後輪RWrの車輪駆動力等)の何れかである。
第3参照値は、車両3の旋回状態量関連値(例えばヨーモーメント、アンダーステア・オーバーステアか否か等)である。
第4参照値は、車両3の横加速度関連値(例えば横加速度、横力等)、若しくは路面摩擦状態関連値(例えば路面抵抗、スリップ状態量等)の何れかである。
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つの油圧ブレーキが設けられていればよく、さらに必ずしも一方向クラッチを備えている必要はない。この場合、油圧ブレーキを解放状態から締結状態に制御することで、リングロック状態からリングフリー状態へと変更することができる。
また、回転規制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(電動機制御手段、状態切替手段)
12A 第1遊星歯車式減速機(第1変速機)
12B 第2遊星歯車式減速機(第2変速機)
21A、21B サンギヤ(第1回転要素)
23A、23B プラネタリキャリア(第2回転要素)
24A、24B リングギヤ(第3回転要素)
60A、60B 油圧ブレーキ(回転規制手段)
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、前記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回転要素を有し、
前記第1変速機の前記第1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、
前記車両用駆動装置は、さらに作動及び非作動可能とされ、作動とすることにより前記第3回転要素の回転を規制するとともに非作動とすることにより前記第3回転要素の回転を許容する回転規制手段と、
前記回転規制手段を作動とする第3回転要素規制状態と前記回転規制手段を非作動とする第3回転要素自由状態とを切り替える状態切替手段と、をさらに備え、
前記状態切替手段が、前記第3回転要素規制状態から前記第3回転要素自由状態に切り替えるときに、前記電動機制御手段は、前記第3回転要素自由状態に切り替え後の前記第1電動機又は前記第2電動機の制限トルクである自由状態制限トルクを、切り替え時点での前記第3回転要素規制状態における、電動機仕様により定まる前記第1電動機若しくは前記第2電動機の上限トルク、又は前記上限トルクよりも絶対値の小さい値に設定された前記第1電動機若しくは前記第2電動機の制限トルクである規制状態制限トルクよりも絶対値の大きい値に設定し、前記第1電動機又は前記第2電動機の発生するトルクが前記自由状態制限トルク未満となるよう制御することを特徴とする車両用駆動装置。 - 前記状態切替手段は、前記第1電動機の回転状態量関連値、前記第2電動機の回転状態量関連値、前記左車輪の回転状態量関連値、前記右車輪の回転状態量関連値、又は前記車両の速度の何れかである第1参照値に基づいて前記切り替えを行い、
前記状態切替手段は、さらに前記第1電動機のトルク状態量関連値、前記第2電動機のトルク状態関連値、前記左車輪のトルク状態量関連値、若しくは前記右車輪のトルク状態量関連値の何れかである第2参照値、前記車両の旋回状態量関連値である第3参照値、又は、前記車両の横加速度関連値、若しくは路面摩擦状態関連値の何れかである第4参照値の何れかに基づいて前記切り替えを行うことを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動装置。 - 前記第2参照値が所定値以上のときに、前記状態切替手段は、前記回転規制手段を非作動として前記第3回転要素自由状態とすることを特徴とする請求項2に記載の車両用駆動装置。
- 前記状態切替手段は、前記第2参照値に基づく切り替えよりも前記第1参照値に基づく切り替えを優先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。
- 前記状態切替手段は、前記第1電動機の回転状態量関連値、前記第2電動機の回転状態量関連値、前記左車輪の回転状態量関連値、前記右車輪の回転状態量関連値、又は前記車両の速度の何れかである第1参照値に基づいて前記回転規制手段を作動として前記第3回転要素規制状態とした状態で、前記第1参照値とは異なる他の参照値に基づいて前記回転規制手段を非作動として前記第3回転要素自由状態に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動装置。
- 前記他の参照値は、前記第1電動機のトルク状態量関連値、前記第2電動機のトルク状態関連値、前記左車輪のトルク状態量関連値、若しくは前記右車輪のトルク状態量関連値の何れかである第2参照値、前記車両の旋回状態量関連値である第3参照値、又は、前記車両の横加速度関連値、若しくは路面摩擦状態関連値の何れかである第4参照値の少なくとも一つであることを特徴とする請求項5に記載の車両用駆動装置。
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