JP6328721B2 - 駆動源制御装置およびこの駆動源制御装置を備えた車両 - Google Patents
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Description
前記の車両駆動装置では、二つの駆動源のトルクの差を増幅するが、回転速度の差は縮小されて左右の駆動輪に伝わる。トルクの増幅率をα(α>1)、減速比をβ(β≧1)、二つの駆動源のトルクをそれぞれTM1,TM2、左右の駆動輪のトルクをTWL,TWRとすると、トルクの関係は以下の式で示すことができる。
TWL−TWR=αβ(TM1−TM2) …(2)
同様に、二つの駆動源の回転速度をそれぞれωM1,ωM2、左右の駆動輪の回転速度をωWL,ωWRとすると、回転速度の関係は以下の式で示すことができる。
ωWL+ωWR=(ωM1+ωM2)/β …(3)
ωWL−ωWR=(ωM1−ωM2)/αβ …(4)
ωM1=β(1+α)/2・ωWL+β(1−α)/2・ωWR …(5)
ωM2=β(1−α)/2・ωWL+β(1+α)/2・ωWR …(6)
また、式(1),(2)から、左右の駆動輪のトルクTWL,TWRを求めると次式になる。
TWL=β(1+α)/2・TM1+β(1−α)/2・TM2 …(7)
TWR=β(1−α)/2・TM1+β(1+α)/2・TM2 …(8)
α>1、β≧1であれば、係数の符号はそれぞれ、β(1+α)/2>0、β(1−α)/2<0である。
前記二つの駆動源2L,2Rのうちいずれか一方または両方の駆動源2L,2Rの回転速度が過回転であるか否かを判定する過回転判定手段68と、
この過回転判定手段68で一方の駆動源2L(2R)の回転速度が過回転であると判定されたとき、指令手段66aから与えられた前記二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を補正する補正手段69と、を備え、
前記補正手段69は、前記左右の駆動輪61L,61Rにおける、回転速度の大きい側の駆動輪61L(61R)のトルクが補正前よりも小さくなり、且つ前記左右の駆動輪61L,61Rにおける、回転速度の小さい側の駆動輪61R(61L)のトルクが補正前に対して等しいか小さくなるように、前記二つの駆動源2L,2Rのそれぞれの出力の指令値を補正する。
前記駆動源2L(2R)の回転速度が過回転であるか否かは、例えば、駆動源2L(2R)の回転速度が閾値を超えたとき過回転であると判定しても良い。または、駆動輪61L,61Rの回転速度から、左右の駆動輪61L,61Rの回転速度と駆動源2L,2Rの回転速度との関係式を用いて、駆動源2L,2Rの回転速度を算出し、この算出した駆動源2L,2Rの回転速度が閾値を超えたとき過回転であると判定しても良い。
その他、過回転判定手段68は、前記関係式を用いず、左右の駆動輪61L,61Rの回転速度が所定の条件を満たした場合に、駆動源2L,2Rが過回転か否かを判断しても良い。
前記閾値は、設計等によって任意に定める閾値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な閾値を求めて定められる。
上位ECU66は、駆動源制御装置67の上位の制御手段であり、例えば、車両全般の統括制御および協調制御を行う機能と、左右の駆動輪61L,61Rの制駆動トルク指令値を生成する機能とを有する。上位ECU66は、図示外のアクセル操作部の出力する加速指令と、図示外のブレーキ操作部の出力する減速指令と、図示外の操舵角センサ等の出力する旋回指令とから、左右の制駆動トルク指令値(出力の指令値)を生成する。
<<第1,第2電動モータ2L,2Rについて>>
この実施形態では、車両駆動装置1における第1,第2電動モータ2L,2Rは、同一の最大出力を有する同一規格の電動モータを用いている。
図2に示すように、第1,第2電動モータ2L,2Rは、モータハウジング4L,4Rと、ステータ6,6と、ロータ5,5とを有する。第1,第2電動モータ2L,2Rは、モータハウジング4L,4Rの内周面にステータ6,6が設けられ、各ステータ6の内周に間隔を隔ててロータ5を設けたラジアルギャップタイプである。
動力伝達装置3は、ハウジング9と、入力歯車軸12L,12Rと、中間歯車軸13L,13Rと、出力歯車軸14L,14Rと、トルク差増幅装置30とを有する。動力伝達装置3は、第1,第2電動モータ2L,2Rのモータ軸5aから入力されたトルク(駆動トルク)の差をトルク差増幅装置30で増幅し、駆動輪61L,61Rへと伝達する装置である。
中央ハウジング9aには、中央に仕切り壁11が設けられている。ハウジング9は、仕切り壁11によって左右に二分割され、動力伝達装置3の本体部を収容する。この動力伝達装置3の本体部は、左右対称形であり、入力歯車軸12L,12Rと、中間歯車軸13L,13Rと、出力歯車軸14L,14Rと、トルク差増幅装置30とを備えている。
第1の結合部材31は、図3右側の端部が、遊星キャリアCRに対して深溝玉軸受49によって支持されている。第1の結合部材31の軸心には、給油穴が設けられている。
ここで、トルク差増幅装置30によって伝達される駆動トルクについて、図6に示す速度線図を用いて説明する。トルク差増幅装置30は、二つの同一のシングルピニオン遊星歯車機構30L,30Rを組み合わせて構成されるため、同図6に示すように二本の速度線図によって表すことができる。ここでは、分りやすいように、二本の速度線図を上下にずらし、図6上側に一方の遊星歯車機構30Lの速度線図を示し、図6下側に他方の遊星歯車機構30Rの速度線図を示す。
この車両駆動装置にはこれらの減速比が掛かるが、以降、理解を容易にするため、図6に示すように、速度線図および各計算式の説明においては減速比を省略し、各リングギヤRL,RRに入力されるトルクをTM1,TM2のままとし、駆動トルクはTL,TRのままとする。
a・TR+(a+b)・TL−(b+2a)・TM1=0 …(9)
RLの点を基準にしたモーメントMの釣り合いから下記式(10)が算出される。
−a・TL−(a+b)・TR+(b+2a)・TM2=0 …(10)
−b・(TR−TL)+(2a+b)・(TM2−TM1)=0
(TR−TL)=((2a+b)/b)・(TM2−TM1) …(11)
式(11)の(2a+b)/bがトルク差増幅率αとなる。a=1/Zr、b=1/Zsを代入すると、α=(Zr+2Zs)/Zrとなり、下記のトルク差増幅率αが得られる。
α=(Zr+2Zs)/Zr
図5および図6に示すように、第1の結合部材31と第2の結合部材32の回転速度の差が小さい場合、二つの電動モータ2L,2Rで異なるトルクTM1,TM2を発生させて入力トルク差ΔTIN(=(TM1−TM2))を与えると、トルク差増幅装置30において入力トルク差ΔTINが増幅され、入力トルク差ΔTINよりも大きな駆動トルク差α・ΔTINを得ることができる。
ωM1=A1×ωWL−A2×ωWR …(12)
ωM2=−B1×ωWL+B2×ωWR …(13)
但し、A1,A2,B1,B2は、歯車の歯数から決まる定数であり、全て正の値である。左右の駆動輪61L,61Rの一方が回転すると、二つの電動モータ2L,2Rの両方が回転する。言い換えれば、一方の駆動輪61L(61R)を回転させるためには二つの電動モータ2L,2Rの両方を回転させることになる。
図1および図7に示すように、駆動源制御装置67では、インバータ装置64から受け取るモータ回転速度に基づいて、電動モータ2L,2Rの過回転を検出し抑制する処理を行う。インバータ装置64は、電動モータ2L,2Rが出力するトルクがモータトルク指令値と等しくなるように、モータ回転速度に合わせてバッテリ63から供給される電流を制御し電動モータ2L,2Rを駆動する。各モータ回転速度は、例えば、電動モータ2L,2Rに取り付けられたレゾルバ等の回転検出手段で検出する。
T´=T−{KP・Δω+KI・∫(Δω)dt+KD・d/dt(Δω)}…(15)
ここで、KP、KI、KDは制御ゲインである。基準となる車輪回転速度をωtargetは、車両の従動輪または回転速度が小さい側の駆動輪の車輪回転速度に基づいて定めても良いし、過回転となった駆動輪の過回転を検出した時の回転速度に基づいて定めても良い。
以下の説明において、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
さらに、過回転判定手段68は、上述した式(12),(13)を用いず、左右の駆動輪61L,61Rの回転速度が所定の条件を満たした場合に、電動モータ2L,2Rが過回転か否かを判断する構成であってもよい。前記所定の条件は、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により定められる。
その他、左側の遊星歯車機構30Lの遊星キャリアCLと、右側の遊星歯車機構30RのリングギヤRRとが結合されて第2の結合部材32を形成している構成としても良い。
車両駆動装置1の駆動源は、電動モータに限らず、ガソリンエンジン等の内燃機関を用いても良い。
3…動力伝達装置
30L,30R…遊星歯車機構
61L,61R…駆動輪
66a…指令手段
67…駆動源制御装置
68…過回転判定手段
69…補正手段
Claims (4)
- 二つの駆動源と、左右の駆動輪と、前記二つの駆動源と前記左右の駆動輪との間に設けられ、前記二つの駆動源からの動力を前記左右の駆動輪に分配し、且つ前記二つの駆動源のトルク差を増幅して前記左右の駆動輪を駆動する動力伝達装置とを備えた車両における、前記駆動源を制御する駆動源制御装置であって、
前記二つの駆動源のうちいずれか一方または両方の駆動源の回転速度が過回転であるか否かを判定する過回転判定手段と、
この過回転判定手段で一方の駆動源の回転速度が過回転であると判定されたとき、指令手段から与えられた前記二つの駆動源のそれぞれの出力の指令値を補正する補正手段と、を備え、
前記補正手段は、前記左右の駆動輪における、回転速度の大きい側の駆動輪のトルクが補正前よりも小さくなり、且つ前記左右の駆動輪における、回転速度の小さい側の駆動輪のトルクが補正前に対して等しいか小さくなるように、前記二つの駆動源のそれぞれの出力の指令値を補正する駆動源制御装置。 - 請求項1に記載の駆動源制御装置において、前記補正手段は、前記左右の駆動輪における、回転速度の大きい側の駆動輪のトルクの向きを制動側にし、且つ前記左右の駆動輪における、回転速度の小さい側の駆動輪のトルクが補正前に対して等しいか小さくなるように、前記二つの駆動源のそれぞれの出力の指令値を補正する駆動源制御装置。
- 請求項1または請求項2に記載の駆動源制御装置において、前記動力伝達装置は、二つの遊星歯車機構を有し、前記二つの駆動源が発生するトルクの差を増幅するトルク差増幅装置を備える駆動源制御装置
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の駆動源制御装置を備えた車両。
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