JP6471281B1 - 電気自動車のためのトルクベクタリング制御と可変定格出力制御と変速制御を行う動力システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】動力システムは共通の中間伝達軸を有し、二つのモータの動力を中間伝達軸に伝達する第1系統動力伝達機構、中間伝達軸の動力を左車輪と右車輪に直接伝達する第2系統動力伝達機構、中間伝達軸の動力を差動装置を介して左車輪と右車輪に分配伝達する第3系統動力伝達機構、それらを制御する制御装置を有し、
制御装置は第1系統動力伝達機構を制御してモータ数総和制御方式可変定格出力制御と並列駆動同期変速制御を行い、第2系統動力伝達機構と第3系統動力伝達機構を制御してモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御を行う。
【選択図】図4
Description
電気動力またはハイブリッド動力の自動車は回生ブレーキを行うので、その動力システムに用いられるのは発電機能を有するモータジェネレータであるが、本発明においてはモータジェネレータと同じ意味でモータと記述する。
図1に、電気動力またはハイブリッド動力の自動車の動力システムとして用いられる一般的な永久磁石型同期モータのエネルギー効率を示す。図1aに回転速度-トルク特性を、図1bに回転速度-出力特性示す。
モータの回転速度-トルク特性を図1aに示す。トルクは低回転速度領域で高く、回転速度が高くなるにつれて低くなること、エネルギー効率は中回転速度大トルクの領域-I で最も高く、領域-II、領域-III の順に低くなる。エネルギー効率はスポット-B が最も高く、スポット-A、スポット-Cの順に低くなり、 高トルク領域(定格出力)にあるスポットBに比べて、低トルク領域にあるスポットDのエネルギー効率は低くなる。
モータの回転速度-出力特性を図1bに示すように、出力を一定にした状態で回転速度を変化することが可能であり、低回転速度の領域-II にあるスポット-A、中回転速度の領域-I にあるスポット-B、高回転速度の領域-III にあるスポット-Cで等しい出力にすることができる。同じ出力でもエネルギー効率は中回転速度領域にあるスポット-Bがもっとも高いことである。
第1の目的は、旋回走行時の走行抵抗を減少である。後輪駆動の自動車の旋回走行時には、後輪のトルクは直進走行方向に働き、前輪を操向すると走行抵抗が増加してエネルギー効率が低くなり、後輪のトルクベクタリングを行うと後輪のトルクは旋回方向にシフトして働くので前輪の走行抵抗が減少しエネルギー効率が高くなる。
第2の目的は、旋回走行特性の高上である。スポーツカーでは旋回走行時の内側車輪の空転を防ぐために外側車輪に多くのトルクを供給するすることが好ましい。実際には外側の車輪にのみトルクを供給したり、さらには内側の車輪の制動を行う。
トルクベクタリング制御は内燃機関の自動車でも重要な機能であったが、1つの動力のトルクを任意の比率で左車輪と右車輪に分配する機構は複雑であり、重量とコストを増加させること、遊星ギアや多板クラッチ等により制御するために発熱等によるエネルギー損失と制御精度の低さのために普及しなかった。しかし、電気動力またはハイブリッド動力のスポーツカーでは、複数のモータを用いることが容易なこととモータの回転速度またはトルクの高精度の制御が容易なことにより、二つのモータの一方で右車輪を他方で左車輪を駆動する独立駆動方式トルクベクタリング制御の実現が容易になった。
第1の課題は二つのモータの一方のモータのトルクを他方の車輪に配分できないことである。旋回走行時には二つのモータの内、外側車輪を駆動するモータのみがトルクを発生し内側車輪を駆動するモータはほぼ空転状態にある。したがって定格出力が不必要に大きなモータを使用する必要があることである。
第2の課題は一方、直進走行時に二つのモータがトルクを発生するので、加速時を除いて、それぞれのモータは定格出力に対して低いトルクすなわちエネルギー効率の低いトルク領域で使用しなければならないことである。第1の課題の解決のために定格出力が不必要に大きなモータを使用する場合には第2の課題はより大きなものになる。
特性-aは定格出力の大きなモータ、特性-bは定格出力の小さなモータの回転速度-トルク特性であり、スポット-Dは特性-aのモータではエネルギー効率の低い領域-IIIaに位置するが、特性-bのモータではエネルギー効率の高い領域-Ibに位置する。特性-aと特性-bの切換えを行うことにより広いトルク領域において高いエネルギー効率を 得ることができる。これが可変定格出力制御を必要とする理由である。
可変定格出力制御を実現する1つの方法は、複数の定格出力が小さなモータを有し、小さな定格出力を必要とする場合に一部のモータで駆動し、他のモータを休止する方法である。電気動力またはハイブリッド動力のスポーツカーの動力システムにおいては複数のモータで構成することは容易であり、可変定格出力制御を実現する方式として、複数の定格出力が小さなモータを有し、大きな定格出力を必要とする場合には全てのモータで駆動し、小さな定格出力で十分な場合は一部のモータのみで駆動する方式は優れている。
制御装置はモータと三つの系統の動力伝達機構を制御して、右車輪に動力を伝達するモータ数と左車輪に動力を伝達するモータ数の差分の制御とそれぞれのモータの駆動トルクを制御するモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御を行う。
また、制御装置は三つの系統の動力伝達機構を制御して、三つの系統の動力伝達機構に動力を伝達するモータ数の総和を制御するモータ数総和制御方式可変定格出力制御を行う。
さらに、制御装置はモータと三つの三つの系統の動力伝達機構を制御して、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御とモータ数総和制御方式可変定格出力制御を統合して行う。
制御装置は、モータと三つの系統の動力伝達機構を制御して、一方のモータと一方の動力伝達機構で駆動しながら、他方の動力伝達機構の変速機構について他方のモータで同期をとって変速を行う並列駆動同期変速制御を行う。
また、制御装置は、モータと三つの系統の動力伝達機構を制御して、右車輪に動力を伝達するモータ数と左車輪に動力を伝達するモータ数の差分の制御とそれぞれのモータの駆動トルクを制御するモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御を行い、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御時にも並列駆動同期変速制御を行う。
独立駆動方式トルクベクタリング制御の第1の課題は、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御の複数のモータで片方の車輪を直接駆動する走行モード(200), (002)によって解決した。
独立駆動方式トルクベクタリング制御の第2の課題は、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御の一つのモータで片方の車輪を直接駆動する走行モード(100), (001)および一つのモータで双方の車輪を分配駆動する走行モード(010)によって、走行モード(101)を不要にすることにより解決した。
しかし、走行モード(100)と走行モード(001)の切換え時の駆動トルク抜けと切換え時の衝撃の発生防止のために過渡的に走行モード(010)を必要とし、そのための動力伝達機構を有している。
特許文献1と特許文献2の出願時には、独立駆動方式トルクベクタリング制御の第2の課題を重視していなかったので、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御は走行モード(110)、(011)、(101))を含む記述をしている。
走行モード(x y z)について説明する。x は第1車輪(左車輪)を直接駆動するモータ数、y は第1車輪(左車輪)と第2車輪(右車輪)を差動機構により分配駆動するモータ数、z は第2車輪(右車輪)を直接駆動するモータ数である。
特許文献1と特許文献2の第1の課題は、モータの動力を直接右車輪に伝達する第1系統動力伝達機構、モータの動力を直接左車輪に伝達する第2系統動力伝達機構、モータの動力を右車輪と左車輪に分配伝達する第3系統動力伝達機構が車体の横方向に並列に配置されるために、動力システムは車体の横方向に長くなり実装が困難になる課題である。特に前輪を駆動する場合にホイールとの干渉が生じる。特にModel 2122maは顕著である。
特許文献1と特許文献2の第2の課題は、特許文献1と特許文献2の動力システムが、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御の切換え時の駆動トルク抜けと切換え時の衝撃の発生を防止するために、走行モード(100)と走行モード(001)の切換えや走行モード(200)と走行モード(002)の切換えのための過渡的な走行モード(110)、(011)、(101)を必要としていることである。これらの過渡的な走行モードのために第1系統動力伝達機構、第2系統動力伝達機構、第3系統動力伝達機構が複雑になり、特許文献1と特許文献2の第1の課題と同様に動力システムは車体の横方向に長くなり実装が困難になる課題である。
第1の手段は、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御を最小のトルク抜けと衝撃で可能にするモータ同期切換え制御と出力軸同期切換え制御である。これによって過渡的な走行モード(110)、(011)、(101)をの省略を可能にした。
第2の手段は、共通の中間伝達軸(Xm)36、第1モータ(M1)13と第2モータ(M2)14の動力を中間伝達軸(Xm)36に伝達する第1系統動力伝達機構50、中間伝達軸(Xm)36の動力を第1車輪(右車輪)19と第2車輪(左車輪)20に直接伝達する第2系統動力伝達機構60、中間伝達軸(Xm)36の動力を差動機構(Def)37を介して第1車輪(右車輪)19と第2車輪(左車輪)20に分配伝達する第3系統動力伝達機構70を有する構造である。
第1の手段による過渡的な走行モード(101)の省略によって共通の中間伝達軸(Xm)36が可能になった。
第3の手段は、第1入力軸(Xi1)と第2入力軸(Xi2)の一方が奇数段の減速比の歯車機構、他方が偶数段の歯車機構とするA4-ハーフギア変速機構(実施例2)である。
第2の手段による共通の中間伝達軸(Xm)36によってA4-ハーフギア変速機構(実施例2)が可能になった。
走行モード(x y z)について説明する。x は第1車輪(左車輪)を直接駆動するモータ数、y は第1車輪(左車輪)と第2車輪(右車輪)を差動機構により分配駆動するモータ数、z は第2車輪(右車輪)を直接駆動するモータ数である。
第1の効果は、第1の手段の走行モード(110)、(011)の省略によるものであり、差動機構(Def)37と同軸上にある歯車機構とクラッチ機構を削減して動力システムの横方向の寸法を短くした。
特許文献1および特許文献2のModel 2122aは8個の歯車機構と4個のクラッチ機構の構成、Model 2122bは4個の歯車機構と4個のクラッチ機構の構成であるのに対して本発明のModel 2171aとModel 2171bは3個の歯車機構と2個のクラッチ機構の構成、Model 2161bとModel 2162bは2個の歯車機構と3個のクラッチ機構の構成である。
第2の効果は、第2の手段の共通の中間伝達軸(Xm)36によるものであり、一部のクラッチ機構を中間伝達軸(Xm)36に移して第1入力軸(Xi1)と第2入力軸(Xi2)にある歯車機構とクラッチ機構を削減することにより動力システムの横方向の寸法を短くした。
特許文献1および特許文献2のModel 2122aは8個の歯車機構と5個のクラッチ機構の構成、Model 2122bは4個の歯車機構と5個のクラッチ機構の構成であるのに対して本発明のModel 2171aとModel 2171bは4個の歯車機構と2個のクラッチ機構の構成である。
第3の効果は、第3の手段のハーフギア構造によるものであり、第1入力軸(Xi1)と第2入力軸(Xi2)の一方が奇数段の減速比の歯車機構の構成、他方が偶数段の歯車機構の構成とし、第1入力軸(Xi1)と第2入力軸(Xi2)のにある歯車機構とクラッチ機構を削減することにより動力システムの横方向の寸法を短くした。
本発明のModel 2171aとModel 2171bは4個の歯車機構と2個のクラッチ機構の構成であるのに対して、本発明のModel 2172aとModel 2172bは2個の歯車機構と2個のクラッチ機構の構成である。
第4の効果は、第2の手段の共通の中間伝達軸(Xm)36により、第1入力軸(Xi1)と第1出力軸(Xo1)、第2入力軸(Xi2)と第2出力軸(Xo2)の距離が大きくなったために、直径の大きなモータの使用が可能になった。
本発明の動力システムは、第1モータ(M1)13、第2モータ(M2)14、第1車輪(左車輪)19、第2車輪(右車輪)20、第1モータ(M1)13が接続される第1入力軸(Xi1)31、第2モータ(M2)14が接続される第2入力軸(Xi2)32、中間伝達軸(Xm)36、第1車輪(左車輪)19が接続される第1出力軸(Xo1)34 、第2車輪(右車輪)20が接続される第2出力軸(Xo2)35、第1出力軸(Xo1)34と前記第2出力軸(Xo2)35に動力を分配伝達する差動装置37、差動機構(Def)37が接続される差動機構入力軸(Xid)38、
さらに、第1入力軸(Xi1)31の動力と第2入力軸(Xi2)32の動力を中間伝達軸(Xm)36に伝達する第1系統動力伝達機構50、中間伝達軸(Xm)36の動力を第1出力軸(Xo1)31と第2出力軸(Xo2)32に直接伝達する第2系統動力伝達機構60、中間伝達軸(Xm)36の動力を差動機構入力軸(Xid)38に伝達する第3系統動力伝達機構70、制御装置18を有する。
さらに、第1系統動力伝達機構50は第1入力軸(Xi1)31の動力を中間伝達軸(Xm)36に伝達するT1変速機構51と、第2入力軸32の動力を中間伝達軸(Xm)36に伝達するT2変速機構52を有し、T1変速機構51とT2変速機構52は一組または変速比の異なる複数組の歯車機構511, 513, 521, 523 を有する。
モータ数総和制御方式可変定格出力制御は、制御装置18が第1系統動力伝達機構50を制御して、第1入力軸(Xi1)31と第2入力軸(Xi2)32の動力の中間伝達軸(Xm)36への伝達とその切断を行うことにより、第1車輪(左車輪)19と第2車輪(右車輪)20へ動力を伝達するモータ数の総和の制御を行う。
モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御は、制御装置18が第2系統動力伝達機構60と第3系統動力伝達機構70を制御して、中間伝達軸(Xm)36の動力の第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35への伝達とその切断を行うことにより、第1車輪(左車輪)19に動力を伝達するモータ数と第2車輪(右車輪)20に動力を伝達するモータ数の差分の制御を行う。
本発明のモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御は、旋回走行時は走行モード(200)、走行モード(002)、(100)、(001)、直進走行時は走行モード(020)、(010)で走行するものである。過渡的な走行モード(110)、(011)、(101)は省略している。
並列駆動同期変速制御は、下記第1の変速制御と第2の変速制御からなる。
第1の変速制御は、制御装置18が第1モータ(M1)13とT1変速機構51で駆動しながらT2変速機構52の変速を、または第2モータ(M2)14とT2変速機構52で駆動しながらT1変速機構51の変速を行う制御であり、第2の変速制御は、制御装置18が第1モータ(M1)13または第2モータ(M2)14を制御して第1入力軸(Xi1)31または第2入力軸(Xi2)32の回転速度を、T1変速機構51またはT2変速機構52の変速後に使用する歯車機構511, 513, 521, 523の入力軸と同じ回転速度に変化させて歯車機構511, 513, 521, 523の接続を行う制御である。
走行モード(x y z)について説明する。xは第1車輪(左車輪)19を直接駆動するモータ数、yは第1車輪(左車輪)19と第2車輪(右車輪)20を差動機構(Def)37により分配駆動するモータ数、zは第2車輪(右車輪)20を直接駆動するモータ数である。
図2は本発明の動力システムおよびそれと比較するモデルの分類を説明する図である。
Model 2122bは特許文献1および特許文献2の代表的なモデルである。
軸構成はX1-二軸構成であり、第1入力軸(Xi1)13と第2入力軸(Xi2)14、第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35、それらと同軸の第1中間伝達軸(Xm1)36aと第2中間伝達軸(Xm2)36bを有する。
第1系統動力伝達機構50はA1-フルギア変速機であり、T1変速機構51とT2変速機構52は全ての変速段数を有し、第1入力軸(Xi1)13、第2入力軸(Xi2)14の動力を第1中間伝達軸(Xm1)36a、第2中間伝達軸(Xm2)36bに伝達する。第1入力軸(Xi1)13と第2入力軸(Xi2)14を接続する入力軸中間クラッチ機構(IC)53を有する。
第2系統動力伝達機構60はB1-直接駆動機構であり、第1中間伝達軸(Xm1)36a、第2中間伝達軸(Xm2)36bの動力を第1出力軸(Xo1)34、第2出力軸(Xo2)35に直接伝達する。
第3系統動力伝達機構70はC1-分配駆動機構であり、第1中間伝達軸(Xm1)36a、第2中間伝達軸(Xm2)36bの動力を差動機構入力軸(Xid)38に伝達し、第1出力軸(Xo1)34、第2出力軸(Xo2)35に分配伝達する。第1中間伝達軸(Xm1)36aと差動機構入力軸(Xid)38を接続するC3aクラッチ機構702、第2中間伝達軸(Xm2)36bと差動機構入力軸(Xid)38を接続するC3bクラッチ機構703を有する。
Model 2125aはModel 2122bを三軸構成に変更したモデルである。
軸構成はX2-三軸構成であり、第1入力軸(Xi1)13と第1出力軸(Xo1)34から独立した第1中間伝達軸(Xm1)36a、第2入力軸(Xi2)14と第2出力軸(Xo2)35から独立した第2中間伝達軸(Xm2)36b)を有する。
Model 2125bはModel 2125aの入力軸中間クラッチ機構(IC)53の位置を変更したモデルである。
第1系統動力伝達機構50はA2-フルギア変速機構であり、T1変速機構51とT2変速機構52は全ての変速段数を有し、第1入力軸(Xi1)13、第2入力軸(Xi2)14の動力を第1中間伝達軸(Xm1)36a、第2中間伝達軸(Xm2)36bに伝達する。第1中間伝達軸(Xm1)36aと第2中間伝達軸(Xm2)36bを接続する入力軸中間クラッチ機構(IC)53を有する。
Model 2161はModel 2122bの、Model 2162aはModel 2125aの、Model 2162bはModel 2125bの第3系統動力伝達機構70を変更したモデルである。
第3系統動力伝達機構70はC2-分配駆動機構であり、第2中間伝達軸(Xm2)36bの動力のみを差動機構入力軸(Xid)38に伝達し、第1出力軸(Xo1)34、第2出力軸(Xo2)35に分配伝達する。第2中間伝達軸(Xm2)36bと差動機構入力軸(Xid)38を接続するC3bクラッチ機構703を有する。
Model 2171はModel 2162の第1中間伝達軸(Xm1)36aと第2中間伝達軸(Xm2)36bを一体化して中間伝達軸(Xm)36としたモデルである。
軸構成はX3-三軸構成であり、第1入力軸(Xi1)13、第2入力軸(Xi2)14、第1出力軸(Xo1)34、第2出力軸(Xo2)35から独立した中間伝達軸(Xm)36を有する。
第1系統動力伝達機構50はA3-フルギア変速機構であり、T1変速機構51とT2変速機構52は全ての変速段数を有し、第1入力軸(Xi1)13、第2入力軸(Xi2)14の動力を中間伝達軸(Xm)36に伝達する。
第2系統動力伝達機構60はB2-直接駆動機構であり、中間伝達軸(Xm)36の動力を第1出力軸(Xo1)34、第2出力軸(Xo2)35に直接伝達する。
第3系統動力伝達機構70はC3-分配駆動機構であり、中間伝達軸(Xm)36の動力を差動機構入力軸(Xid)38に伝達し、第1出力軸(Xo1)34、第2出力軸(Xo2)35に分配伝達する。中間伝達軸(Xm)36と差動機構入力軸(Xid)38を接続するC3クラッチ機構701を有する。
Model 2172はModel 2171の第1系統動力伝達機構50を変更したモデルである。
第1系統動力伝達機構50はA4-ハーフギア変速機構であり、T1変速機構51とT2変速機構52は一方が奇数段で他方が偶数段の変速段数を有し、さらに入力軸中間クラッチ機構(IC)53を有する。
Model 2173とModel 2174はそれぞれModel 2171とModel 2172をハイブリッド動力とした動力システムであり、内燃機関(E)16、第3モータ(M3)15、第3系統動力伝達機構80を有する。
Model 2171a、Model 2172a、Model 2173、Model 2174の第2系統動力伝達機構60のB2-直接駆動機構とModel 2171b、Model 2172bの第2系統動力伝達機構60のB2-直接駆動機構は本質的には同じものである。
動力システムは、第1モータ(M1)13、第2モータ(M2)14、第1車輪(左車輪)19、第2車輪(右車輪)20、動力伝達装置30、第1入力軸(Xi1)31、第2入力軸(Xi2)32、第1出力軸(Xo1)34 、第2出力軸(Xo2)35、二次電池11、インバータ12、制御装置18、運転制御システム90を有する。
さらに、運転制御システム90には、運転制御システム90にはステアリング・エンコーダ91、ステアリング・アクチェーター92、Gセンサー93、ヨーセンサー94、光学カメラ装置95、GPSデジタルマップ装置96が接続される。
図4aはModel 2171aであり、軸構成は中間伝達軸(Xm)36を有するX3-三軸構成であり、第1モータ(M1)13、第2モータ(M2)14、第1入力軸(Xi1)31、第2入力軸(Xi2)32、中間伝達軸(Xm)36、第1出力軸(Xo1)34、第2出力軸(Xo2)35を有する。
第1系統動力伝達機構50はT1変速機構51とT2変速機構52が全ての変速段数を有するA3-フルギア変速機構であり、T1変速機構51を構成するT1変速機構第1速歯車機構511、T1変速機構第1速クラッチ機構512、T1変速機構第2速歯車機構513、T1変速機構第2速クラッチ機構514、T2変速機構52 を構成するT2変速機構第1速歯車機構521、T2変速機構第1速クラッチ機構522、T2変速機構第2速歯車機構523、T2変速機構第2速クラッチ機構524を有する。
第2系統動力伝達機構60はB2-直接駆動機構であり、中間伝達軸(Xm)36の動力を第1出力軸(Xo1)34に伝達するC1クラッチ機構601、中間伝達軸(Xm)36の動力を第2出力軸(Xo2)35に伝達するC2クラッチ機構602を有する。
第3系統動力伝達機構70はC3-分配駆動機構であり、中間伝達軸(Xm)36の動力を差動機構入力軸(Xid)38に伝達するC3クラッチ機構701を有する。
さらに、第1入力軸回転速度センサー41、第2入力軸回転速度センサー42、第1出力軸回転速度センサー44、第2出力軸回転速度センサー45、中間伝達軸回転速度センサー46を有する。
図4bはModel 2171bであり、Model 2171aの第2系統動力伝達機構60のC2クラッチ機構602と第3系統動力伝達機構70のC3クラッチ機構701が独立した構造であるのに対して、第2系統動力伝達機構60のC2クラッチ機構602と第3系統動力伝達機構70のC3クラッチ機構701が一体の構造である。Model 2171aとModel 2171bは本質的には同じ構造であり、制御方法は同じである。
図5aは走行モード(010)であり、第1モータ(M1)13、T1変速機構51、C3クラッチ機構701、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35 を分配駆動する走行モードである。
図5bは走行モード(020)であり、第1モータ(M1)13、T1変速機構51、第2モータ(M2)14、T2変速機構52、C3クラッチ機構701、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図6aは走行モード(001)であり、第1モータ(M1)13、T1変速機構51、C2クラッチ機構602 で第2出力軸(Xo2)35を直接駆動する走行モードである。
図6bは走行モード(002)であり、第1モータ(M1)13、T1変速機構51、第2モータ(M2)14、T2変速機構52、C2クラッチ機構602で第2出力軸(Xo2)35を直接駆動する走行モードである。
モータ数総和制御方式可変定格出力制御は、走行モード(010)と走行モード(020)を切換える制御、走行モード(001)と走行モード(002)を切換える制御、走行モード(100)と走行モード(200)を切換える制御である。
モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御は、走行モード(100)、走行モード(010)、走行モード(001)を切換える制御、走行モード(200)、走行モード(020)、走行モード(002)を切換える制御である。
Model 2122bと比べて走行モード(110)、(011)、(101)が省略されている。
図5aの第1速走行モード(010)は、第1モータ(M1)13、T1変速機構51のT1変速機構第1速歯車機構511、T1変速機構第1速クラッチ機構512、C3クラッチ機構701、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図5bの第1速走行モード(020)へ切換えるには、第2モータ(M2)14を起動して、第1モータ(M1)13で駆動しながら、第2モータ(M2)14でT2変速機構52のT2変速機構第1速歯車機構521に同期をとって、 T2変速機構第1速クラッチ機構522を接続し、第1モータ(M1)13と第2モータ(M2)14で駆動する。
「同期を取って」とは、第1入力軸回転速度センサー41、第2入力軸回転速度センサー42、中間伝達軸回転速度センサー46の検出値に基づいてT2変速機構第1速クラッチ機構522の入力と出力の回転速度を一致さす制御である。
第1速走行モード(020)から第1速走行モード(010)への切換えも同様であり、いずれも切換え時の駆動トルク抜けと切換え時の衝撃は発生しない。
図6aの第1速走行モード(001)は、第1モータ(M1)13、T1変速機構51のT1変速機構第1速歯車機構511、T1変速機構第1速クラッチ機構512、C2クラッチ機構602で第2出力軸(Xo2)35 を直接駆動する走行モードである。
図6bの第1速走行モード(002)へ切換えるには、第2モータ(M2)14を起動して、第2モータ(M2)14でT2変速機構52のT2変速機構第1速歯車機構521に同期をとってT2変速機構第1速クラッチ機構522を接続し、第1モータ(M1)13 と第2モータ(M2)14で駆動する。
第1速走行モード(002)から第1速走行モード(001)への切換えも同様であり、いずれも切換え時の駆動トルク抜けと切換え時の衝撃は発生しない。
Model 2171のモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御は、左旋回走行のための走行モード(100)、(200)、直進走行のための走行モード(010)、(020)、右旋回走行のための走行モード(001)、(002)の切換えを行う制御である。特許文献1と特許文献2の動力システムの走行モード(110)、(011)、(101)は省略している。
モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御は次にどの走行モードへ切り替えるかを判断する判断制御と最小の切換え時のトルク抜けと最小の切換え時の衝撃で切換えを行う切換え制御からなる。
判断制御には二つの方式がある。第1の方式は現在の走行が直進走行か左旋回走行か右旋回走行かを検出して判断する検出判断制御であり、第2の方式は次の走行が直進走行か左旋回走行か右旋回走行かを予測して判断する予測判断制御である。
切換え制御は切換え時の駆動トルク抜けと切換え時の衝撃は発生しない。三つの方式がある。第1の方式はモータで同期をとってクラッチの入力を出力の回転速度と一致させて接続するモータ同期切換え制御であり、第2の方式は第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい直進走行時に切換えを行う直進走行・出力軸同期切換え制御であり、第3の方式は内側車輪の接地力低下により空転して第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなる旋回走行時に切換えを行う旋回空転走行・出力軸同期切換え制御である。
モータ同期切換え制御、直進走行・出力軸同期切換え制御、旋回空転走行・出力軸同期切換え制御によって、最小の切換え時のトルク抜けと最小の切換え時の衝撃で切換えを行うことが可能になったので、過渡的な走行モード(110)、(011)、(101)の省略が可能になった。
運転制御システム90(図3)は、それに接続されたステアリング・エンコーダ91(図3)、ステアリング・アクチェーター92(図3)、Gセンサー93(図3)、ヨーセンサー94(図3)から直進走行か旋回走行かを検出して検出走行情報として出力する。または、光学カメラ装置95(図3)、GPSデジタルマップ装置96(図3)の道路の情報から次の走行が直進走行か旋回走行かを予測して予測走行情報を出力し、制御装置18は運転制御システム90の検出走行情報または予測走行情報に基づいてモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御を行う。
検出判断制御について説明する。運転制御システム90が図8a, 図8b, 図8c のB-Cの位置で検出走行情報を出力し、制御装置18は検出走行情報が直進走行(図8b)であれば走行モード(010), (020)へ、左旋回走行(図8c)であれば走行モード(001), (002)へ、右旋回走行(図8a)であれば走行モード(100), (200)への切換えが好ましいと判断する。
予測判断制御について説明する。運転制御システム90が図8a, 図8b, 図8c のA-Bの位置で予測走行情報を出力し、制御装置18は予測走行情報が直進走行(図8b)であれば走行モード(010), (020)へ、左旋回走行(図8c)であれば走行モード(001), (002)へ、右旋回走行(図8a)であれば走行モード(100), (200)への切換えが好ましいと判断する。
実際に走行モードの切換えを行うか行わないかの判断は他の情報も含めて判断が行われる。例えば低速で走行している場合は、走行モード(010)に固定し、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御を行わないことがある。
モータ同期切換え制御は、検出判断制御と予測判断制御のいずれとの組合せも可能であり、図8a, 図8b, 図8cのA-B-Cのいずれの位置でも切換え制御が可能である。切換え時の駆動トルク抜けと切換え時の衝撃は発生するが、モータは内燃機関に比べて回転速度制御の速度と精度が高いのでそれらの影響は小さい。
直進走行・出力軸同期切換え制御と旋回空転走行・出力軸同期切換え制御は、検出判断制御と予測判断制御との組合せと図8a, 図8b, 図8cにおける制御が可能な位置に制限がある。しかし、モータ同期切換え制御のような切換え時の駆動トルク抜けと切換え時の衝撃は発生しない。
直進走行・出力軸同期切換え制御は、検出判断制御との組合せにより、図8b, 図8cのBの位置において走行モード(010), (020)への切換えを行い、予測判断方式との組合せにより、図8aのBの位置において走行モード(100), (200)への切換え、図8bのBの位置において走行モード(010), (020)への切換え、図8cのBの位置において走行モード(001), (002)への切換えを行う。
旋回空転走行・出力軸同期切換え方式は、
検出判断方式との組合せにより、図8aのCの位置において走行モード(100), (200)への切換え、図8cのCの位置において走行モード(001), (002)への切換えを行う。
走行モード(010)(図9a)から走行モード(001)(図9c)への切換え、走行モード(020)から走行モード(002)への切換えについて説明する。
制御装置18は、C3クラッチ機構701を切断して過渡的に走行モード (000)(図9b)とし、中間伝達軸回転速度センサー46と第2出力軸回転速度センサー45の検出値に基づいて、第1モータ(M1)13、第2モータ(M2)14でC2クラッチ機構602の入力である中間動力伝達軸(Xm)36 の回転速度をC2クラッチ機構602の出力である第2出力軸(Xo2)35の回転速度と一致させてC2クラッチ機構602を接続し、走行モード(001)(図9c)、走行モード(002) とする。
走行モード(001)から走行モード(010)への切換え、走行モード(002)から走行モード(020)への切換えについて説明する。
制御装置18は、C2クラッチ機構602を切断し、中間伝達軸回転速度センサー46の検出値と、第1出力軸回転速度センサー44の検出値と第2出力軸回転速度センサー45の検出値から算出(中間値を求める)した差動機構入力軸(Xid)38の回転速度に基づいて、第1モータ(M1)13、第2モータ(M2)14でC3クラッチ機構701の入力である中間動力伝達軸(Xm)36の回転速度を出力である差動機構入力軸(Xid)38の回転速度と一致させてC3クラッチ機構701を接続する。
走行モード(100)と走行モード(200)についてはC2クラッチ機構602をC1クラッチ機構601に置き換えることにより同様の制御になる。
走行モード(010)(図10a)から走行モード(001)(図10c)への切換え、走行モード(020)から走行モード(002)への切換えについて説明する。
制御装置18は、第1出力軸回転速度センサー44、第2出力軸回転速度センサー45 の検出値が等しい時に、C3クラッチ機構701の切断とC2クラッチ機構602を接続を同時に行う。過渡的に走行モード(011)、走行モード(022) となっても支障はない。
走行モード(001)から走行モード(010)への切換えと走行モード(002)から走行モード(020)への切換えについて説明する。
制御装置18は、第1出力軸回転速度センサー44、第2出力軸回転速度センサー45の検出値が等しい時に、C2クラッチ機構602の切断とC3クラッチ機構701の接続を同時に行う。
走行モード(100)と走行モード(200)についてはC2クラッチ機構602をC1クラッチ機構601に置き換えることにより同様の制御になる。
常に、C1クラッチ機構601、C2クラッチ機構602またはC3クラッチ機構701のいずれかが接続されている(図9b)ので切換え時の駆動トルク抜けは発生しない。また、切換え時に、第1モータ(M1)13、第2モータ(M2)14の回転速度は変化しないので切換え時の衝撃は発生しない。
図11aは第1速走行モード(010)であり、第1モータ(M1)13、T1変速機構51のT1変速機構第1速歯車機構511、T1変速機構第1速クラッチ機構512、C3クラッチ機構701、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図11bは過渡的走行モード(020)であり、第2モータ(M2)14を起動して、第2モータ(M2)14、T2変速機構52で駆動しながら、第1モータ(M1)13でT1変速機構51の目的の(次に使用する)T1変速機構第2速歯車機構513に同期をとってT1変速機構第2速クラッチ機構514を接続する走行モードである。
図11cは第2速走行モード(010)であり、T2変速機構52を切断し、第2モータ(M2)14を停止し、第1モータ(M1)13、T1変速機構51のT1変速機構第2速歯車機構513、T2変速機構第2速クラッチ機構524で駆動する速走行モードである。
「同期を取って」とは、第1入力軸回転速度センサー41、第2入力軸回転速度センサー42、中間伝達軸回転速度センサー46の検出値に基づいてT1変速機構第1速クラッチ機構512の入力と出力の回転速度を一致さす制御である。
図12aは第1速走行モード(020)であり、第1モータ(M1)13、T1変速機構51のT1変速機構第1速歯車機構511、T1変速機構第1速クラッチ機構512、T1変速機構52のT2変速機構第1速歯車機構521、T2変速機構第1速クラッチ機構522、C3クラッチ機構701、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図12bは過渡的走行モード(020)であり、第1モータ(M1)13、T1変速機構51で駆動しながら、第2モータ(M2)14でT2変速機構52の目的の(次に使用する)T2変速機構第2速歯車機構523に同期をとってT2変速機構第2速クラッチ機構524 を接続する走行モードである。
図12cは第2速走行モード(020)であり、第2モータ(M2)14、T2変速機構52で駆動しながら、第1モータ(M1)13でT1変速機構51の目的の(次に使用する)T1変速機構第2速歯車機構513に同期をとってT1変速機構第2速クラッチ機構514を接続し、第1モータ(M1)13、T1変速機構51のT1変速機構第2速歯車機構513 、T2変速機構第2速クラッチ機構524、第2モータ(M2)14、T2変速機構52のT2変速機構第2速歯車機構523、T2変速機構第2速クラッチ機構524で駆動する走行モードである。
Model 2171の走行モード(100)と走行モード(001)の並列駆動同期変速制御と走行モード(010)の並列駆動同期変速制御との差異、走行モード(200)と走行モード(002)の並列駆動同期変速制御と走行モード(020)の並列駆動同期変速制御との差異は、C3クラッチ機構701が C1クラッチ機構601、C2クラッチ機構602に変わるだけである。
図13aは、Model 2172aであり、第1系統動力伝達機構50はA4-ハーフギア変速機構機構であり、T1変速機構51は偶数段の減速比のT1変速機構第2速歯車機構513とT1変速機構第2クラッチ機構514を有し、T2変速機構52 は奇数段の減速比のT2変速機構第1速歯車機構521とT2変速機構第2速クラッチ機構522を有し、さらに入力軸中間クラッチ機構(IC)53を有する。
図14aは第1速走行モード(010)であり、第2モータ(M2)14、T2変速機構52、C3クラッチ機構701、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図14bは第1速走行モード(020)であり、第1モータ(M1)13、第2モータ(M2)14、入力軸中間クラッチ機構(IC)53、T2変速機構52、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図15aは第1速走行モード(001)であり、第2モータ(M2)14、T2変速機構52、C2クラッチ機構602で第2出力軸(Xo2)35を直接駆動する走行モードである。
図15bは第1速走行モード(002)であり、第1モータ(M1)13、第2モータ(M2)14、入力軸中間クラッチ機構(IC)53、T2変速機構52、C2クラッチ機構602で第2出力軸(Xo2)35を直接駆動する走行モードである。
モータ数総和制御方式可変定格出力制御は、走行モード(010)と走行モード(020)を切換える制御、走行モード(001)と走行モード(002)を切換える制御、走行モード(100)と走行モード(200)を切換える制御である。
モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御は、走行モード(100)と走行モード(010)と走行モード(001)を切換える制御、走行モード(200)と走行モード(020)と走行モード(002)を切換える制御であり、第2系統動力伝達機構60と第3系統動力伝達機構70のみの制御なので Model 2171のモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御と同じである。
図14aの第1速走行モード(010)は、第2モータ(M2)14、T2変速機構52のT2変速機構第1速歯車機構521、T2変速機構第1速クラッチ機構522、C3クラッチ機構701、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図14bの第1速走行モード(020)へ切換えるには、第1モータ(M1)13を起動して、同期をとって入力軸中間クラッチ機構(IC)53を接続する。
「同期を取って」とは、第1入力軸回転速度センサー41、第2入力軸回転速度センサー42の検出値に基づいて入力軸中間クラッチ機構(IC)53の入力と出力の回転速度を一致さす制御である。
第1速走行モード(020)から第1速走行モード(010)への切換えも同様であり、いずれも切換え時の駆動トルク抜けと切換え時の衝撃は発生しない。
図15aの第1速走行モード(001)は、第2モータ(M2)14、T2変速機構52のT2変速機構第1速歯車機構521、T2変速機構第1速クラッチ機構522、C2クラッチ機構602で第2出力軸(Xo2)35を直接駆動する走行モードである。
図15bの第1速走行モード(002)へ切換えるには、第1モータ(M1)13を起動して、同期をとって入力軸中間クラッチ機構(IC)53を接続する。
第1速走行モード(002)から第1速走行モード(001)への切換えも同様であり、いずれも切換え時の駆動トルク抜けと切換え時の衝撃は発生しない。
図16aは第1速走行モード(010)であり、第2モータ(M2)14、T2変速機構52のT2変速機構第1速歯車機構521、T2変速機構第1速クラッチ機構522、C3クラッチ機構701、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図16bは過渡的走行モード(020)であり、第1モータ(M1)13を起動して、第1モータ(M1)13でT1変速機構51の目的のT1変速機構第2速歯車機構513 に同期をとってT1変速機構第2速クラッチ機構514を接続する走行モードである。
図16cは第2速走行モード(010)であり、T2変速機構52を切断し、第2モータ(M2)14を停止し、第1モータ(M1)13、T1変速機構51 のT1変速機構第2速歯車機構513 、T2変速機構第2速クラッチ機構524で駆動する走行モードである。
図17aは第1速走行モード(020)であり、第1モータ(M1)13、入力軸中間クラッチ機構(IC)35、第2モータ(M2)14、T2変速機構52のT2変速機構第1速歯車機構521、T2変速機構第1速クラッチ機構522、C3クラッチ機構701、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図17bは過渡的走行モード(020)であり、第2モータ(M2)14、T2変速機構52で駆動しながら、入力軸中間クラッチ機構(IC)53を切断し、第1モータ(M1)13でT1変速機構51の目的のT1変速機構第2速歯車機構513に同期をとってT1変速機構第2速クラッチ機構514を接続する走行モードである。
図17cは第2速走行モード(020)であり、第1モータ(M1)13、T1変速機構51で駆動しながら、T2変速機構52のT2変速機構第1速クラッチ機構522を切断し、第2モータ(M2)14で同期を取って入力軸中間クラッチ機構(IC)53を接続し、第2モータ(M2)14、入力軸中間クラッチ機構(IC)53、第1モータ(M1)13、T1変速機構51のT1変速機構第2速歯車機構513 、T2変速機構第2速クラッチ機構524で駆動する走行モードである。
Model 2172の走行モード(100)と走行モード(001)の並列駆動同期変速制御と走行モード(010)の並列駆動同期変速制御との差異、走行モード(200)と走行モード(002)の並列駆動同期変速制御と走行モード(020)の並列駆動同期変速制御との差異は、C3クラッチ機構701が C1クラッチ機構601、C2クラッチ機構602に変わるだけである。
図3のModel 2171とModel 2172の動力システムの全体概要構成との差異は、第3モータ(M3)15、内燃機関(E)16、燃料噴射装置17を有することである。運転制御システム90に接続されるステアリング・エンコーダ91等の図示は省略しているが図3と同様に接続可能である。
Model 2173の動力システムのModel 2171aの動力システムとの差異は、第3モータ(M3)15、内燃機関(E)16、それらが接続される第3入力軸(Xi3)33、第3入力軸(Xi3)33の動力を差動機構(Def)37に伝達する第4系統動力伝達機構80を有することである。第4系統動力伝達機構80はC4クラッチ機構801、第3入力軸回転速度センサー43を有する。
第3モータ(M3)15または内燃機関(E)16で駆動する走行モード(010)と、
第3モータ(M3)15と内燃機関(E)16で駆動する走行モード(020)と、
第1モータ(M1)13または第2モータ(M2)14、第3モータ(M3)15または内燃機関(E)16で駆動する走行モード(110)、走行モード(020)、走行モード(011)と、
第1モータ(M1)13と第2モータ(M2)14、第3モータ(M3)15または内燃機関(E)16で駆動する走行モード(210)、走行モード(030)、走行モード(012)と、
第1モータ(M1)13または第2モータ(M2)14、第3モータ(M3)15と内燃機関(E)16で駆動する走行モード(120)、走行モード(030)、走行モード(021)と、
第1モータ(M1)13と第2モータ(M2)14、第3モータ(M3)15と内燃機関(E)16で駆動する走行モード(220)、走行モード(040)、走行モード(022)が可能である。
図20aは走行モード(030)であり、第1モータ(M1)13、T1変速機構51、C3クラッチ機構701、第3モータ(M3)15、内燃機関(E)16、C4クラッチ機構80、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図20bは走行モード(040)であり、第1モータ(M1)13、T1変速機構51、第2モータ(M2)14、T2変速機構52、C3クラッチ機構701、第3モータ(M3)15、内燃機関(E)16、C4クラッチ機構80、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34 と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図21aは走行モード(021)であり、第1モータ(M1)13、T1変速機構51、C2クラッチ機構602で第2出力軸(Xo2)35を直接駆動し、第3モータ(M3)15、内燃機関(E)16、C4クラッチ機構80、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図21bは走行モード(022)であり、第1モータ(M1)13、T1変速機構51、第2モータ(M2)14、T2変速機構52、C2クラッチ機構602で第2出力軸(Xo2)35を直接駆動し、第3モータ(M3)15、内燃機関(E)16、C4クラッチ機構80、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
Model 2173の動力システムのモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御はModel 2171のモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御以外に、走行モード(110)、走行モード(020)、走行モード(011)、走行モード(210)、走行モード(030)、走行モード(012)の切換え、走行モード(120)、走行モード(030)、走行モード(021)、走行モード(220)、走行モード(040)、走行モード(022)の切換えの制御が可能である。
Model 2174の動力システムのModel 2172aの動力システムとの差異は、第3モータ(M3)15、内燃機関(E)16、それらが接続される第3入力軸(Xi3)33、第3入力軸(Xi3)33の動力を差動機構(Def)37に伝達する第4系統動力伝達機構80を有することである。第4系統動力伝達機構80はC4クラッチ機構801、第3入力軸回転速度センサー43を有する。
Model 2174の動力システムはModel 2173の動力システムと同じ走行モードが可能である。
図23aは走行モード(030)であり、Model 2173の動力システムの走行モード(030)と同様である。
図23bは走行モード(040)であり、第1モータ(M1)13、第2モータ(M2)14、入力軸中間クラッチ機構(IC)53、T1変速機構51、C3クラッチ機構701、第3モータ(M3)15、内燃機関(E)16、C4クラッチ機構80、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34 と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
図24aは走行モード(021)であり、Model 2173の動力システムの走行モード(021)と同様である。
図24bは走行モード(022)であり、第1モータ(M1)13、第2モータ(M2)14、入力軸中間クラッチ機構(IC)53、T1変速機構51、C2クラッチ機構602で第2出力軸(Xo2)35を直接駆動し、第3モータ(M3)15、内燃機関(E)16、C4クラッチ機構80、差動機構(Def)37で第1出力軸(Xo1)34と第2出力軸(Xo2)35を分配駆動する走行モードである。
Model 2174の動力システムのモータ数総和制御方式可変定格出力制御は、Model 2172のモータ数総和制御方式可変定格出力制御と、走行モード(010)、走行モード(020)、走行モード(030)、走行モード(040)を切換えるモータ数総和制御方式可変定格出力制御、走行モード(011)、走行モード(022)を切換えるモータ数総和制御方式可変定格出力制御が可能である。
Model 2174の動力システムのモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御はModel 2172のモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御と、走行モード(110)、走行モード(020)、走行モード(011)、走行モード(210)、走行モード(030)、走行モード(012)を切換えるモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御、走行モード(120)、走行モード(030)、走行モード(021)、走行モード(220)、走行モード(040)、走行モード(022)を切換えるモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御が可能である。
図25はModel 2122bとそれを3軸化したModel 2125a、Model 2125bの動力システムの横方向の寸法を説明する図である。
図25aはModel 2122bであり、第1入力軸(Xi1)31と第2入力軸(Ai2)32を接続する入力軸中間クラッチ機構(IC)53、第1中間伝達軸(Xm1)36aと第1出力軸(Xo1)34との接続を行うC1クラッチ機構601、差動機構入力軸 (Xid)38 との接続を接続を行うC3aクラッチ機構702、第2中間伝達軸(Xm2)36bと第2出力軸(Xo2)35との接続を行うC2クラッチ機構602、差動機構入力軸(Xid)38 との接続を接続を行うC3bクラッチ機構703 を有する。
Model 2122b の動力システムの車体の横方向の寸法はS=6.00(単位なし)である。
図25bはModel 2125aであり、Model 2122bでは第1出力軸(Xo1)34、第2出力軸 (Xo2)35と同軸であった第1中間伝達軸(Xm1)36a、第2中間伝達軸(Xm2)36bが独立して三軸化することにより、動力システムの車体の横方向の寸法はS=4.20となり、Model 2122bよりdS=1.80短い。
図25cはModel 2125bであり、Model 2125aの入力軸中間クラッチ機構(IC)53を第1中間伝達軸(Xm1)36aと第2中間伝達軸(Xm2)36b に移動した構成であり、動力システムの車体の横方向の寸法はModel 2125aと同じS=4.20である。
Model 2125a、Model 2125bはModel 2122bと同様に、走行モード(100), (010), (001), (200), (110), (020), (011), (002), (101)が可能である。
図26aはModel 2122bとModel 2125aの走行モード(002)の制御であり、図26bはModel 2125bの走行モード(002)の制御である。入力軸中間クラッチ(IC)53が第1中間伝達軸(Xm1)36a、第2中間伝達軸(Xm2)36b に移動しても動力伝達が変化しないことが分かる。
Model 2161、Model 2162a、Model 2162bはModel 2122b、Model 2125a、Model 2125bのC3aクラッチ機構702を省略し、C3bクラッチ機構703をC3クラッチ機構701としたモデルである。
図27aはModel 2161であり、動力システムの車体の横方向の寸法はS=5.60(単位なし)で、Model 2122bよりdS=0.40短い。
図27bはModel 2162aであり、動力システムの車体の横方向の寸法はS=3.90で、Model 2125aよりdS=0.30短く、Model 2122bよりdS=2.10 短い。
図27cはModel 2162bであり、動力システムの車体の横方向の寸法はModel 2162aと同じS=3.90である。
Model 2161、Model 2162a、Model 2162bは走行モード(100), (010), (001), (200), (020), (002), (101)の制御が可能である。Model 2122b、Model 2125aと比べると走行モード(110), (011)が省略され、Model 2171、Model 2172と比べると走行モード(101)が可能な制御である。
実施例1のModel 2171, Model 2172で説明したモータ同期切換え制御方式と出力軸同期切換え制御方式によって、切換え時の駆動トルク抜けと切換え時の衝撃の問題は解決されるので走行モード(110), (011)を省略が可能になった。
図28aはModel 2161とModel 2162aの走行モード(002)の制御であり、図28bはModel 2162bの走行モード(002)の制御である。
Model 2171a, Model 2171bの詳細な部分構成は既に実施例1で説明しているように、Model 2162bの入力軸中間クラッチ機構(IC)53を省略し、第1中間伝達軸(Xm1)36aと第2中間伝達軸(Xm2)36bを一体の中間伝達軸(Xm)36としたモデルである。
図29aはModel 2171aであり、C2クラッチ機構602とC3クラッチ機構701は独立した構成である。動力システムの車体の横方向の寸法はS=3.60(単位なし)であり、Model 2162aよりdS=0.30短く、Model 2122bよりdS=2.40短い。
図29bはModel 2171bであり、C2クラッチ機構602とC3クラッチ機構701は一体になった構成である。動力システムの車体の横方向の寸法はModel 2171aと同じS=3.60である。
Model 2172aとModel 2172bの詳細な部分構成は既に実施例2で説明しているように、Model 2171a, Model 2171bの構成に入力軸中間クラッチ機構(IC)53 を再度追加し、Model 2171aとModel 2171bのT1変速機構第1速歯車機構511、T1変速機構第1速クラッチ機構512、T2変速機構第2速歯車機構523、T2変速機構第2速クラッチ機構524 を省略したモデルである。
図30aはModel 2172aである。動力システムの車体の横方向の寸法はS=3.30(単位なし)であり、Model 2171aよりdS=0.30 短く、Model 2122bよりdS=2.70 短い。
図30bはModel 2172bである。動力システムの車体の横方向の寸法はS=3.50(単位なし)であり、Model 2171bよりdS=0.10 短く、Model 2122bよりdS=2.50 短い。
12 インバータ
13 第1モータ(M1)
14 第2モータ(M2)
15 第3モータ(M3)
16 内燃機関(E)
17 燃料噴射装置
18 制御装置
19 第1車輪(左車輪)
20 第2車輪(右車輪)
21 第1モータ温度センサー
22 第2モータ温度センサー
30 動力伝達装置
31 第1入力軸(Xi1)
32 第2入力軸(Xi2)
33 第3入力軸(Xi3)
34 第1出力軸(Xo1)
35 第2出力軸(Xo2)
36 中間伝達軸(Xm)
36a 第1中間伝達軸(Xm1)
36b 第2中間伝達軸(Xm2)
37 差動機構(Def)
38 差動機構入力軸(Xid)
41 第1入力軸回転速度センサー
42 第2入力軸回転速度センサー
43 第3入力軸回転速度センサー
44 第1出力軸回転速度センサー
45 第2出力軸回転速度センサー
46 中間伝達軸回転速度センサー
50 第1系統動力伝達機構
51 T1変速機構
511 T1変速機構第1速歯車機構
512 T1変速機構第1速クラッチ機構
513 T1変速機構第2速歯車機構
514 T1変速機構第2速クラッチ機構
52 T2変速機構
521 T2変速機構第1速歯車機構
522 T2変速機構第1速クラッチ機構
523 T2変速機構第2速歯車機構
524 T2変速機構第2速クラッチ機構
53 入力軸中間クラッチ機構(IC)
60 第2系統動力伝達機構
601 C1クラッチ機構
602 C2クラッチ機構
70 第3系統動力伝達機構
701 C3クラッチ機構
702 C3aクラッチ機構
703 C3bクラッチ機構
80 第4系統動力伝達機構
801 C4クラッチ機構
90 運転制御システム
91 ステアリング・エンコーダ
92 ステアリング・アクチェーター
93 Gセンサー
94 ヨーセンサー
95 光学カメラ装置
96 GPSデジタルマップ装置
Claims (9)
- 電気動力またはハイブリッド動力の自動車のための動力システムであって、
前記動力システムは、
第1モータ(M1)(13)、それが接続される第1入力軸(Xi1)(31)、第2モータ(M2)(14)、それが接続される第2入力軸(Xi2)(32)、第1車輪(左車輪)(19)、それが接続される第1出力軸(Xo1)(34)、第2車輪(右車輪)(20)、それが接続される第2出力軸(Xo2)(35)、前記第1車輪と前記第2車輪に動力を分配伝達する差動機構(Def)(37)、それが接続される差動機構入力軸(Xid)(38)を有し、
さらに、中間伝達軸(Xm)(36)、前記第1入力軸の動力と前記第2入力軸の動力を前記中間伝達軸に伝達する第1系統動力伝達機構(50)、前記中間伝達軸の動力を前記第1出力軸と前記第2出力軸に直接伝達する第2系統動力伝達機構(60)、前記中間伝達軸の動力を前記差動機構入力軸に伝達して前記第1出力軸と前記第2出力軸に分配伝達する第3系統動力伝達機構(70)、制御装置(18)を有すること、
前記制御装置は、前記第1系統動力伝達機構を制御して、前記第1入力軸と前記第2入力軸の動力の前記中間伝達軸への伝達とその切断を行うことにより、前記第1車輪と前記第2車輪へ動力を伝達するモータ数の総和の制御を行うモータ数総和制御方式可変定格出力制御を行うこと、
また、前記制御装置は、前記第2系統動力伝達機構と前記第3系統動力伝達機構を制御して、前記中間伝達軸の動力の、前記第1出力軸への直接伝達とその切断、前記第2出力軸への直接伝達とその切断、前記第1出力軸と前記第2出力軸への分配伝達とその切断を行うことにより、前記第1車輪に動力を伝達するモータ数と前記第2車輪に動力を伝達するモータ数の差分の制御を行うモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。 - 請求項1の動力システムにおいて、
前記第1系統動力伝達機構(50)は前記第1入力軸(Xi1)(31)の動力を前記中間伝達軸(Xm)(36)に伝達するT1変速機構(51)と、前記第2入力軸(Xi2)(32)の動力を前記中間伝達軸に伝達するT2変速機構(52)を有すること、
前記T1変速機構と前記T2変速機構は一組または複数組の歯車機構(511, 513, 521, 523)を有すること、
前記制御装置(18)は下記第1の変速制御と第2の変速制御からなる並列駆動同期変速制御を行うこと、
前記第1の変速制御は、前記第1モータ(M1)(13)と前記T1変速機構で駆動しながら前記T2変速機構の変速または接続を、または前記第2モータ(M2)(14)と前記T2変速機構で駆動しながら前記T1変速機構の変速または接続を行う制御であること、
前記第2の変速制御は、前記第1モータまたは前記第2モータを制御して前記第1入力軸または前記第2入力軸の回転速度を、前記T1変速機構または前記T2変速機構の変速後に使用する前記歯車機構の入力軸と同じ回転速度に変化させて前記歯車機構の接続を行う制御であること、
を特徴とする動力システム。 - 請求項2の動力システムにおいて、
前記T1変速機構(51)は複数組の前記歯車機構(511, 513)を、前記T2変速機構(52)は複数組の前記歯車機構(521, 523)を有すること、
前記T1変速機構の複数組の前記歯車機構と前記T2変速機構の前記歯車機構の減速比の組合せが同じであること、
を特徴とする動力システム。 -
請求項3の動力システムにおいて、
前記制御装置(18)は 第1モータ温度センサー(21)と第2モータ温度センサー22から前記第1モータ(M1)(13)と前記第2モータ(M2)(14)の温度に関する情報を取得可能であること、または温度に関する情報を代用することが出来る情報を取得可能であること、
前記制御装置は、前記第1モータと前記第2モータの一方のモータによる駆動時に、駆動モータの温度または代用値が規定値を超えた場合、停止していた他方のモータによる駆動に切り替える制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。
- 請求項2の動力システムにおいて、
前記第1系統動力伝達機構(50)は、前記第1入力軸(Xi1)(31)と前記第2入力軸(Xi2)(32)を相互に接続する入力軸中間クラッチ機構(IC)(53)を有すること、
前記T1変速機構(51)と前記T2変速機構(52)は一方が奇数段の減速比の一つまたは複数の前記歯車機構(511, 521)を、他方が偶数段の減速比の一つまたは複数の前記歯車機構(513, 523)を有すること、
前記制御装置(18)は、前記入力軸中間クラッチ機構の接続を切断し、前記第1の変速制御と第2の変速制御からなる並列駆動同期変速制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。 -
請求項3または5の動力システムにおいて、
前記動力システムは、さらに、内燃機関(E)(16)、または内燃機関(E)(16)と第3モータ(M3)(15)、それらが接続される第3入力軸(Xi3)(33)、前記第3入力軸の動力を前記差動機構入力軸(Xid)(38)に伝達する第4系統動力伝達機構(80)を有すること、
前記制御装置(18)は、さらに、前記第4系統動力伝達機構を制御して、前記第3入力軸の動力の前記差動機構入力軸(Xid)(38)への伝達とその切断を行うとともに、前記第1車輪(左車輪)(19)と前記第2車輪(右車輪)(20)へ動力を伝達するモータ数の総和の制御を行う前記モータ数総和制御方式可変定格出力制御と、前記第1車輪に動力を伝達するモータ数と前記第2車輪に動力を伝達するモータ数の差分の制御を行う前記モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御を行うこと、
前記制御装置は、さらに、下記第3の変速制御と第2の変速制御からなる並列駆動同期変速制御を行うこと、
前記第3の変速制御は、前記第3入力軸の動力と前記第4系統動力伝達機構で駆動しながら前記T1変速機構(51)または前記T2変速機構(52)の変速を行う制御であること、
前記第2の変速制御は、前記第1モータ(M1)(13)または前記第2モータ(M2)(14)を制御して前記第1入力軸(Xi1)(31)または前記第2入力軸(Xi2)(32)の回転速度を、前記T1変速機構または前記T2変速機構の変速後に使用する前記歯車機構(511, 513, 521, 523)の入力軸と同じ回転速度に変化させて前記歯車機構の接続を行う制御であること、
を特徴とする動力システム。
- 請求項1または2の動力システムにおいて、
前記動力システムは、道路の形状に関する情報から次の走行が直進走行か旋回走行かを予測して予測走行情報を出力する運転制御システム(90)を有すること、
前記制御装置(18)は、前記予測走行情報に基づいて走行モードの切換えを行う、予測判断方式のモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。 - 請求項1または2の動力システムにおいて、
前記制御装置(18)は、第1出力軸(Xo1)(34)と第2出力軸(Xo2)(35)の回転速度が等しい直進走行時に走行モードの切換えを行う、直進走行・出力軸同期切換え方式のモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。 - 請求項1または2の動力システムにおいて、
旋回走行時に、内側車輪の接地力が低下して空転し、第1出力軸(Xo1)と第2出力軸(Xo2)の回転速度が等しくなった時に走行モードの切換えを行う、旋回空転走行・出力軸同期切換え方式のモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。
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