JP6776822B2 - Control device for driving force transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、四輪駆動車の補助駆動輪に駆動力を伝達する駆動力伝達装置の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a driving force transmitting device that transmits driving force to auxiliary driving wheels of a four-wheel drive vehicle.
従来、駆動源の駆動力が常時伝達される主駆動輪と、走行状況に応じて駆動源の駆動力が伝達される補助駆動輪と、補助駆動輪に伝達される駆動力を調節可能な駆動力伝達装置と、駆動力伝達装置を制御する制御装置とを備えた四輪駆動車が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, the main drive wheels that constantly transmit the driving force of the drive source, the auxiliary drive wheels that transmit the drive force of the drive source according to the driving conditions, and the drive that can adjust the drive force transmitted to the auxiliary drive wheels. A four-wheel drive vehicle including a force transmission device and a control device for controlling the driving force transmission device is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載された制御装置(負荷駆動装置としてのECU)は、FETをスイッチングすることで負荷としての駆動力伝達装置に供給する駆動電流をPWM制御する。また、この制御装置は、FETのスイッチング時の損失を抑制してその損失による発熱を抑えるべく、駆動源としてのエンジンの回転数が大きくなるに従って、スイッチング動作時にFETのゲートに流すゲート電流が大きくなるように構成されている。
The control device (ECU as a load drive device) described in
特許文献1の第1実施形態では、ゲート電流の増減が、複数の抵抗器の何れかを選択的に制御信号用電源とFETのゲートとの間に接続するマルチプレクサを有する制御電流変更回路によって実現されている。また、特許文献1の第2実施形態では、ゲート電流の増減がD/Aコンバータによって実現されている。
In the first embodiment of
特許文献1に記載された制御装置では、ゲート電流を増減するために上記の制御電流変更回路やD/Aコンバータが必要となり、コストが増大してしまう。また、ゲート電流を大きくすると、ラジオ等の機器にノイズの影響が及ぶ可能性がある(特許文献1の段落[0026]参照)。
In the control device described in
そこで、本発明は、スイッチング素子を動作させるための電流を大きくしなくとも、スイッチング素子の発熱を抑制することが可能な駆動力伝達装置の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for a driving force transmission device capable of suppressing heat generation of a switching element without increasing the current for operating the switching element.
本発明は、上記の目的を達成するため、アクセルペダルの操作量に応じた駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源の駆動力が常時伝達される主駆動輪と、供給される電流に応じた駆動力を伝達する駆動力伝達装置を介して前記駆動源の駆動力が伝達される補助駆動輪と、を備えた四輪駆動車に搭載され、前記駆動力伝達装置に前記電流を供給する駆動力伝達装置の制御装置であって、スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のオン状態又はオフ状態がPWM周期毎に決定されるPWM信号に基づいて直流電圧をスイッチングして前記電流を生成するスイッチング電源部と、前記PWM信号を生成するPWM信号生成部とを有し、前記PWM信号生成部は、前記アクセルペダルの操作量が所定値よりも小さい減速時に、前記アクセルペダルの操作量が前記所定値又は前記所定値よりも大きい場合に比較して前記PWM周期を長くする、駆動力伝達装置の制御装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention uses a drive source that generates a driving force according to the operation amount of the accelerator pedal, a main drive wheel that constantly transmits the driving force of the drive source, and a supplied current. It is mounted on a four-wheel drive vehicle provided with an auxiliary drive wheel in which the drive force of the drive source is transmitted via a drive force transmission device that transmits the corresponding drive force, and supplies the current to the drive force transmission device. A control device for a driving force transmission device that has a switching element and switches a DC voltage based on a PWM signal in which an on state or an off state of the switching element is determined for each PWM cycle to generate the current. The PWM signal generation unit has a switching power supply unit for generating the PWM signal, and the PWM signal generation unit reduces the operation amount of the accelerator pedal when the deceleration is smaller than a predetermined value. Provided is a control device for a driving force transmission device that prolongs the PWM cycle as compared with the case where the predetermined value is larger than the predetermined value.
本発明に係る駆動力伝達装置の制御装置によれば、スイッチング素子を動作させるための電流を大きくしなくとも、スイッチング素子の発熱を抑制することが可能となる。 According to the control device of the driving force transmission device according to the present invention, it is possible to suppress heat generation of the switching element without increasing the current for operating the switching element.
[実施の形態]
本発明の実施の形態について、図1乃至図7を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
[Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7. It should be noted that the embodiments described below are shown as suitable specific examples for carrying out the present invention, and there are some parts that specifically exemplify various technically preferable technical matters. , The technical scope of the present invention is not limited to this specific aspect.
図1は、本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置の制御装置が搭載された四輪駆動車の概略の構成例を示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a schematic configuration example of a four-wheel drive vehicle equipped with a control device for a driving force transmission device according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、四輪駆動車1は、アクセルペダル110の操作量(踏み込み量)に応じた走行用の駆動力(トルク)を発生する駆動源としてのエンジン11と、エンジン11の出力を変速するトランスミッション12と、トランスミッション12で変速されたエンジン11の駆動力が常時伝達される主駆動輪としての左右前輪181,182と、四輪駆動車1の走行状態に応じてエンジン11の駆動力が伝達される補助駆動輪としての左右後輪191,192とを備えている。この四輪駆動車1は、左右前輪181,182及び左右後輪191,192にエンジン11の駆動力を伝達する四輪駆動状態と、左右前輪181,182のみに駆動力を伝達する二輪駆動状態とを切り替え可能である。
As shown in FIG. 1, the four-
また、四輪駆動車1には、フロントディファレンシャル13と、プロペラシャフト14と、リヤディファレンシャル15と、左右の前輪側のドライブシャフト161,162と、左右の後輪側のドライブシャフト171,172と、プロペラシャフト14とリヤディファレンシャル15との間に配置された駆動力伝達装置2と、駆動力伝達装置2を制御する制御装置7とが搭載されている。
Further, the four-
駆動力伝達装置2は、制御装置7から供給される電流に応じた駆動力をプロペラシャフト14側からリヤディファレンシャル15側に伝達する。制御装置7は、駆動力伝達装置2に電流を供給することで、駆動力伝達装置2を制御する。以下、制御装置7が駆動力伝達装置2を制御するために出力する電流を制御電流という。
The driving
なお、四輪駆動車1の駆動源としては、内燃機関であるエンジンに限らず、例えばIPM(Interior Permanent Magnet)モータ等の高出力モータを用いてもよい。また、エンジンと高出力モータとの組み合わせにより四輪駆動車1の駆動源を構成してもよい。
The drive source of the four-
左右前輪181,182には、エンジン11の駆動力が、トランスミッション12、フロントディファレンシャル13、及び左右の前輪側のドライブシャフト161,162を介して伝達される。フロントディファレンシャル13は、左右の前輪側のドライブシャフト161,162にそれぞれ相対回転不能に連結された一対のサイドギヤ131,131と、一対のサイドギヤ131,131にギヤ軸を直交させて噛合する一対のピニオンギヤ132,132と、一対のピニオンギヤ132,132を支持するピニオンギヤシャフト133と、これらを収容するフロントデフケース134とを有している。
The driving force of the
フロントデフケース134には、リングギヤ135が固定され、このリングギヤ135がプロペラシャフト14の車両前方側の端部に設けられたピニオンギヤ141に噛み合っている。プロペラシャフト14の車両後方側の端部は、駆動力伝達装置2のハウジング20に連結されている。駆動力伝達装置2は、ハウジング20と相対回転可能に配置されたインナシャフト23を有しており、制御装置7から供給される制御電流に応じた駆動力を、インナシャフト23と相対回転不能に連結されたピニオンギヤシャフト150を介してリヤディファレンシャル15に伝達する。駆動力伝達装置2の詳細については後述する。
A
リヤディファレンシャル15は、左右の後輪側のドライブシャフト171,172にそれぞれ相対回転不能に連結された一対のサイドギヤ151,151と、一対のサイドギヤ151,151にギヤ軸を直交させて噛合する一対のピニオンギヤ152,152と、一対のピニオンギヤ152,152を支持するピニオンギヤシャフト153と、これらを収容するリヤデフケース154と、リヤデフケース154に固定されてピニオンギヤシャフト150と噛み合うリングギヤ155とを有している。
The
(駆動力伝達装置の構成)
図2は、駆動力伝達装置2の構成例を示す断面図である。図2において、回転軸線Oよりも上側は駆動力伝達装置2の作動状態(トルク伝達状態)を、下側は駆動力伝達装置2の非作動状態(トルク非伝達状態)を、それぞれ示す。以下、回転軸線Oに平行な方向を軸方向という。
(Configuration of driving force transmission device)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the driving
駆動力伝達装置2は、フロントハウジング21及びリヤハウジング22からなるハウジング20と、ハウジング20と同軸上で相対回転可能に支持された筒状のインナシャフト23と、ハウジング20とインナシャフト23との間に配置されたメインクラッチ3と、メインクラッチ3を押圧する押圧力を発生させるカム機構4と、フロントハウジング21の回転力を受けてカム機構4を作動させる電磁クラッチ機構5とを有して構成されている。ハウジング20の内部空間には、図略の潤滑油が封入されている。
The driving
フロントハウジング21は、円筒状の筒部21aと底部21bとを一体に有する有底円筒状である。筒部21aの開口端部における内面には、雌ねじ部21cが形成されている。フロントハウジング21の底部21bには、プロペラシャフト14(図1参照)が例えば十字継手を介して連結される。また、フロントハウジング21は、軸方向に延びる複数の外側スプライン突起211を筒部21aの内周面に有している。外側スプライン突起211は、ハウジング20及びインナシャフト23の回転軸線Oに向かって、径方向内側に突出している。
The front housing 21 has a bottomed cylindrical shape having a cylindrical
リヤハウジング22は、鉄等の磁性材料からなる第1環状部材221、第1環状部材221の内周側に溶接等により一体に結合されたオーステナイト系ステンレス等の非磁性材料からなる第2環状部材222、及び第2環状部材222の内周側に溶接等により一体に結合された鉄等の磁性材料からなる第3環状部材223からなる。第1環状部材221と第3環状部材223との間には、電磁コイル53を収容する環状の収容空間22aが形成されている。また、第1環状部材221の外周面には、フロントハウジング21の雌ねじ部21cに螺合する雄ねじ部221aが形成されている。
The
インナシャフト23は、玉軸受24及び針状ころ軸受25によってハウジング20の内周側に支持されている。インナシャフト23は、軸方向に延びる複数の内側スプライン突起231を外周面に有している。また、インナシャフト23の一端部における内面には、ピニオンギヤシャフト150(図1参照)の一端部が相対回転不能に嵌合されるスプライン嵌合部232が形成されている。
The
メインクラッチ3は、軸方向に沿って交互に配置された複数のメインアウタクラッチプレート31及び複数のメインインナクラッチプレート32を有する摩擦クラッチである。メインアウタクラッチプレート31とメインインナクラッチプレート32との摩擦摺動は、ハウジング20とインナシャフト23との間に封入された図略の潤滑油によって潤滑され、摩耗や焼き付きが抑制されている。
The
メインアウタクラッチプレート31は、フロントハウジング21の外側スプライン突起211に係合する複数の係合突起311を外周端部に有している。メインアウタクラッチプレート31は、係合突起311が外側スプライン突起211に係合することにより、フロントハウジング21との相対回転が規制され、かつフロントハウジング21に対して軸方向に移動可能である。
The main outer
メインインナクラッチプレート32は、インナシャフト23の内側スプライン突起231に係合する複数の係合突起321を外周端部に有している。メインインナクラッチプレート32は、係合突起321が内側スプライン突起231に係合することにより、インナシャフト23との相対回転が規制され、かつインナシャフト23に対して軸方向に移動可能である。また、メインインナクラッチプレート32には、潤滑油を流通させる複数の油孔322がメインアウタクラッチプレート31よりも内側に形成されている。
The main inner
カム機構4は、電磁クラッチ機構5を介してハウジング20の回転力を受けるパイロットカム41と、メインクラッチ3を軸方向に押圧する押圧部材としてのメインカム42と、パイロットカム41とメインカム42との間に配置された複数の球状のカムボール43とを有して構成されている。
The
メインカム42は、メインクラッチ3の一端におけるメインインナクラッチプレート32に接触してメインクラッチ3を押圧する環板状の押圧部421と、押圧部421よりもメインカム42の内周側に設けられたカム部422とを一体に有している。メインカム42は、押圧部421の内周端部に形成されたスプライン係合部421aがインナシャフト23の内側スプライン突起231に係合し、インナシャフト23との相対回転が規制されている。また、メインカム42は、インナシャフト23に形成された段差面23aとの間に配置された皿バネ44により、メインクラッチ3から軸方向に離間するように付勢されている。
The main cam 42 has a ring plate-shaped pressing portion 421 that contacts the main inner
パイロットカム41は、メインカム42に対して相対回転する回転力を電磁クラッチ機構5から受けるスプライン係合部411を外周端部に有している。パイロットカム41とリヤハウジング22の第3環状部材223との間には、スラスト針状ころ軸受45が配置されている。
The pilot cam 41 has a
パイロットカム41とメインカム42のカム部422との対向面には、周方向に沿って軸方向の深さが変化する複数のカム溝41a,422aが形成されている。カムボール43は、パイロットカム41のカム溝41aとメインカム42のカム溝422aとの間に配置されている。そして、カム機構4は、パイロットカム41がメインカム42に対して相対回転することにより、メインクラッチ3を押し付ける軸方向の押圧力を発生させる。メインクラッチ3は、カム機構4から押圧力を受けてメインアウタクラッチプレート31とメインインナクラッチプレート32とが摩擦接触し、この摩擦力によって駆動力を伝達する。
A plurality of
電磁クラッチ機構5は、アーマチャ50と、複数のパイロットアウタクラッチプレート51と、複数のパイロットインナクラッチプレート52と、電磁コイル53とを有して構成されている。
The electromagnetic
電磁コイル53は、磁性材料からなる環状のヨーク530に保持され、リヤハウジング22の収容空間22aに収容されている。ヨーク530は、玉軸受26によってリヤハウジング22の第3環状部材223に支持され、その外周面が第1環状部材221の内周面に対向している。また、ヨーク530の内周面は、第3環状部材223の外周面に対向している。電磁コイル53には、電線531を介して制御装置7の制御電流が励磁電流として供給される。
The
複数のパイロットアウタクラッチプレート51及び複数のパイロットインナクラッチプレート52は、アーマチャ50とリヤハウジング22との間に、軸方向に沿って交互に配置されている。パイロットアウタクラッチプレート51及びパイロットインナクラッチプレート52の径方向の中央部には、電磁コイル53の通電により発生する磁束の短絡を防ぐための複数の円弧状のスリットが形成されている。
The plurality of pilot outer
パイロットアウタクラッチプレート51は、フロントハウジング21の外側スプライン突起211に係合する複数の係合突起511を外周端部に有している。パイロットインナクラッチプレート52は、パイロットカム41のスプライン係合部411に係合する複数の係合突起521を内周端部に有している。
The pilot outer
アーマチャ50は、鉄等の磁性材料からなる環状の部材であり、外周部にはフロントハウジング21の外側スプライン突起211に係合する複数の係合突起501が形成されている。これにより、アーマチャ50は、フロントハウジング21に対して軸方向に移動可能、かつフロントハウジング21に対する相対回転が規制されている。
The
上記のように構成された駆動力伝達装置2は、電磁コイル53に制御電流が供給されることにより発生する磁力によってアーマチャ50がリヤハウジング22側に引き寄せられ、パイロットアウタクラッチプレート51とパイロットインナクラッチプレート52とが摩擦接触する。これにより、ハウジング20の回転力がパイロットカム41に伝達され、パイロットカム41がメインカム42に対して相対回転し、カムボール43がカム溝41a,422aを転動する。このカムボール43の転動により、メインカム42にメインクラッチ3を押圧するカム推力が発生し、複数のメインアウタクラッチプレート31と複数のメインインナクラッチプレート32との間に摩擦力が発生する。そして、この摩擦力により、ハウジング20とインナシャフト23との間でトルクが伝達される。メインクラッチ3によって伝達されるトルクは、電磁コイル53に供給される制御電流に応じて増減する。
In the driving
(制御装置7の構成)
制御装置7は、図1に示すように、演算処理装置であるCPU71と、ROMやRAM等の半導体記憶素子からなる記憶部72と、制御電流を生成するスイッチング電源部73とを有している。
(Configuration of control device 7)
As shown in FIG. 1, the
図3は、制御装置7の概略の機能構成例を示す概略図である。制御装置7は、PWM(Pulse Width Modulation)信号を生成するPWM信号生成部70と、PWM信号に基づいて制御電流を生成するスイッチング電源部73とを有している。本実施の形態では、CPU71が記憶部72に記憶されたプログラムを実行することにより、PWM信号生成部70として機能する。すなわち、PWM信号生成部70の機能がCPU71によって実現される。
FIG. 3 is a schematic view showing a schematic functional configuration example of the
PWM信号生成部70は、左右前輪181,182及び左右後輪191,192の回転速度をそれぞれ検出する回転速センサ61〜64、ならびにアクセルペダル110の操作量を検出するためのアクセルペダルセンサ65の検出結果を取得可能であり、これらの検出結果に基づいて、駆動力伝達装置2を制御する。より具体的には、例えば左右前輪181,182の平均回転速度と左右後輪191,192の平均回転速度との差が大きいほど、またアクセルペダル110の踏み込み量が大きいほど、大きな駆動力が左右後輪191,192に伝達されるように、駆動力伝達装置2を制御する。
The PWM
PWM信号生成部70は、回転速センサ61〜64やアクセルペダルセンサ65の検出結果などに基づいて駆動力伝達装置2が伝達すべき指令トルクを演算し、この指令トルクに応じて駆動力伝達装置2に供給すべき制御電流の目標値である指令電流値を演算する。そして、指令電流値の制御電流が駆動力伝達装置2に出力されるように、スイッチング電源部73をPWM制御する。
The PWM
スイッチング電源部73は、スイッチング素子であるFET(電界効果トランジスタ)74と、還流ダイオード75と、FET74の温度を検出する温度センサ76と、制御電流を検出するためのシャント抵抗77と、シャント抵抗77の両端の電位差を増幅する増幅器としてのオペアンプ78とを有している。FET74は、具体的にはMOSFETであり、そのオン状態又はオフ状態が矩形波状のPWM信号によって定まる。
The switching
PWM信号は、FET74のゲートに入力され、ゲート・ソース間電圧を発生させる。PWM信号によってゲート・ソース間電圧が発生したとき、FET74は飽和領域でオン状態となる。FET74がオン状態となるとドレインからソースに電流(ドレイン電流)が流れ、FET74がオフ状態となると、この電流の流れが遮断される。スイッチング電源部73には、電源コネクタ7aを介して四輪駆動車1に搭載されたバッテリーBから例えば12Vの直流電圧が供給される。スイッチング電源部73は、PWM信号に基づいてこの直流電圧をスイッチングし、制御電流を生成する。
The PWM signal is input to the gate of the FET 74 to generate a gate-source voltage. When a gate-source voltage is generated by the PWM signal, the FET 74 is turned on in the saturation region. When the FET 74 is turned on, a current (drain current) flows from the drain to the source, and when the FET 74 is turned off, this current flow is cut off. A DC voltage of, for example, 12 V is supplied to the switching
制御装置7は、一対の端子7b,7cから駆動力伝達装置2の電磁コイル53に制御電流を出力する。FET74のオフ状態では、電磁コイル53のインダクタンスにより、還流ダイオード75に電流が流れる。還流ダイオード75は、アノードが端子7c及びFET74のドレインに接続され、カソードが電源コネクタ7a及びシャント抵抗77の一端に接続されている。シャント抵抗77の他端は端子7bに接続されている。
The
PWM信号生成部70は、オペアンプ78の出力信号によって電磁コイル53に出力されている制御信号を検出し、その検出値が指令電流値に近づくようにPWM信号を生成する。具体的には、制御信号の検出値が指令電流値よりも低ければPWM信号のデューティー比を高くし、制御信号の検出値が指令電流値よりも低ければPWM信号のデューティー比を低くする。ここで、PWM信号のデューティー比とは、単位時間のうち、PWM信号の電圧が、FET74がオン状態となる電圧である時間の割合をいう。PWM信号生成部70は、所定のPWM周期毎にFET74をオン状態とするかオフ状態とするかを決定し、その結果に応じてPWM信号を生成する。
The PWM
ところで、FET等のスイッチング素子をオフ状態からオン状態を切り替える時(ターンオン)及びオン状態からオフ状態を切り替える時(ターンオフ)には、スイッチング損失という電力損失が発生する。このスイッチング損失について、図4を参照して説明する。 By the way, when a switching element such as a FET is switched from an off state to an on state (turn on) and when a switching element such as an FET is switched from an on state to an off state (turn off), a power loss called a switching loss occurs. This switching loss will be described with reference to FIG.
図4は、FETがオフ状態からオン状態に切り替わり、さらにオン状態からオフ状態に切り替わる際のドレイン・ソース間電圧(Vds)及びドレイン電流(Id)の時間的な変化の一例を示すグラフである。このグラフの横軸は時間軸であり、縦軸はドレイン・ソース間電圧及びドレイン電流の大きさを示している。 FIG. 4 is a graph showing an example of temporal changes in the drain-source voltage (Vds) and drain current (Id) when the FET switches from the off state to the on state and further switches from the on state to the off state. .. The horizontal axis of this graph is the time axis, and the vertical axis shows the magnitude of the drain-source voltage and the drain current.
FETで消費される電力は、大略ドレイン・ソース間電圧とドレイン電流との積によって求められる。このため、ドレイン・ソース間電圧又はドレイン電流が実質的にゼロであれば、FETで電力が消費されない。しかし、ターンオン及びターンオフにおける過渡状態の時間帯であるスイッチング時間(Tsw)では、ドレイン・ソース間電圧及びドレイン電流が共にゼロではない状態となるので、FETで電力が消費される。すなわち、FETで電力損失が発生する。そして、この電力損失によってFETが発熱する。 The power consumed by the FET is roughly determined by the product of the drain-source voltage and the drain current. Therefore, if the drain-source voltage or drain current is substantially zero, the FET does not consume power. However, in the switching time (Tsw), which is the time zone of the transient state in turn-on and turn-off, both the drain-source voltage and the drain current are in a non-zero state, so that power is consumed by the FET. That is, power loss occurs in the FET. Then, the FET generates heat due to this power loss.
PWM信号生成部70は、温度センサ76の出力信号により、FET74の温度を検出可能である。温度センサ76としては、例えばサーミスタを用いることができる。温度センサ76は、例えばFET74もしくはその熱を放熱する放熱フィンに接触して配置される。あるいは、温度センサ76をFET74や放熱フィンの近傍に配置してもよい。
The PWM
図5及び図6は、PWM信号のデューティー比が共に50%であり、PWM周期が異なる場合のFET74のゲート・ソース間電圧(Vgs)及びドレイン電流(Id)の時間的な変化の一例を示すグラフである。ゲート・ソース間電圧は、PWM信号に相当する。図5(a),(b)及び図6(a),(b)の横軸は時間軸であり、そのタイムスケールが共通である。図5(a)及び図6(a)の縦軸はゲート・ソース間電圧の大きさを示し、図5(b)及び図6(b)の縦軸はドレイン電流の大きさを示している。 5 and 6 show an example of temporal changes in the gate-source voltage (Vgs) and drain current (Id) of the FET 74 when the duty ratios of the PWM signals are both 50% and the PWM cycles are different. It is a graph. The gate-source voltage corresponds to a PWM signal. The horizontal axes of FIGS. 5 (a) and 5 (b) and 6 (a) and 6 (b) are time axes, and their time scales are common. The vertical axis of FIGS. 5 (a) and 6 (a) indicates the magnitude of the gate-source voltage, and the vertical axis of FIGS. 5 (b) and 6 (b) indicates the magnitude of the drain current. ..
図5及び図6では、1つのPWM周期毎にゲート・ソース間電圧がゲート閾値電圧(ドレイン電流が流れはじめる電圧)よりも高い状態と低い状態とが切り替わる場合を示している。また、図5に示すグラフのPWM周期(T1)は、図6に示すグラフのPWM周期(T2)の4分の1である。PWM周期(T1)は例えば1msであり、PWM周期(T2)は例えば4msである。 5 and 6 show a case where the gate-source voltage is switched between a state higher and a state lower than the gate threshold voltage (voltage at which the drain current starts to flow) for each PWM cycle. The PWM period (T 1 ) of the graph shown in FIG. 5 is one-fourth of the PWM period (T 2 ) of the graph shown in FIG. The PWM cycle (T 1 ) is, for example, 1 ms, and the PWM cycle (T 2 ) is, for example, 4 ms.
ドレイン電流は、ゲート・ソース間電圧がゲート閾値電圧よりも高いときに徐々に大きくなり、ゲート・ソース間電圧がゲート閾値電圧よりも低いときに徐々に小さくなる。また、ドレイン電流は、図5及び図6の比較から明らかなように、PWM周期が短いほど変化幅が小さく、PWM周期が長いと変化幅が大きくなる。このことから、PWM周期は短いほど、ドレイン電流を高精度に調節することが可能になることが分かる。 The drain current gradually increases when the gate-source voltage is higher than the gate threshold voltage, and gradually decreases when the gate-source voltage is lower than the gate threshold voltage. Further, as is clear from the comparison of FIGS. 5 and 6, the change width of the drain current becomes smaller as the PWM cycle is shorter, and the change width becomes larger as the PWM cycle is longer. From this, it can be seen that the shorter the PWM cycle, the more accurately the drain current can be adjusted.
一方、前述のように、FET74のオフ状態とオン状態とが切り替わるとスイッチング損失が発生するため、FET74の発熱を抑制するためには、PWM周期が長いことが望ましいといえる。 On the other hand, as described above, switching loss occurs when the FET 74 is switched between the off state and the on state. Therefore, it can be said that a long PWM cycle is desirable in order to suppress heat generation of the FET 74.
本実施の形態では、これらの点に着目し、ドレイン電流(制御電流)を高精度に調節することがないときにPWM周期を長くすれば、四輪駆動車1の走行を不安定にすることなくFET74の発熱を抑制することができるという知見に基づいて、エンジンブレーキによる減速時にPWM周期を長くする。次に、図7を参照して、PWM信号生成部70として動作するCPU71が実行する処理の具体例を説明する。
In the present embodiment, paying attention to these points, if the PWM cycle is lengthened when the drain current (control current) is not adjusted with high accuracy, the running of the four-
図7は、CPU71が実行する処理の一例を示すフローチャートである。CPU71は、このフローチャートに示す処理を所定の制御周期毎に繰り返し実行する。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the processing executed by the
CPU71は、温度センサ76の出力信号に基づいてFET74の温度が所定値以上であるか否かを判定し(ステップS1)、所定値以上である場合には(ステップS1:Yes)、保護制御を行う(ステップS2)。ステップ1における温度の所定値は、例えばFET74が安定的に動作する温度範囲の上限の温度である。この保護制御は、FET74を過熱による損傷等から保護するためのものであり、具体的には制御電流を略ゼロに低減する制御である。なお、本実施の形態では、この保護制御を実行する事態に至ることを回避すべく、CPU71が以下の処理を行う。
The
CPU71は、ステップS1の判定の結果、FET74の温度が所定値未満である場合(ステップS1:No)、回転速センサ61〜64及びアクセルペダルセンサ65の検出値を読み込み(ステップS3)、これらの検出値に基づいて前後輪の回転速差、及びアクセルペダルの操作量を演算する(ステップS4)。なお、前後輪の回転速差は、左右前輪181,182の平均回転速度と左右後輪191,192の平均回転速度との差によって求めることができる。
When the temperature of the FET 74 is less than a predetermined value as a result of the determination in step S1 (step S1: No), the
次に、CPU71は、車速が所定速度以上の中高速域であるか否かを判定する(ステップS5)。この所定速度は、例えば40km/hである。なお、車速は、例えば左右前輪181,182及び左右後輪191,192のうち回転速度が最も遅い車輪の回転速度に基づいて求めることができる。また、車速の情報を上位コントローラから取得してもよい。
Next, the
ステップS5の判定の結果、車速が所定速度以上である場合(ステップS5:Yes)、CPU71は、アクセルペダル110の操作量が所定値未満か否かを判定する(ステップS6)。このステップS6における所定値は、例えばエンジンブレーキが作用するアクセルペダル110の操作量の上限値に相当する値である。
As a result of the determination in step S5, when the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined speed (step S5: Yes), the
ステップS6の判定の結果、アクセルペダル110の操作量が所定値未満である場合(ステップS6:Yes)、CPU71は、エンジンブレーキ対応制御カウンタをインクリメントする(ステップS7)。なお、エンジンブレーキ対応制御カウンタは、例えばエンジン11の始動時(イグニッションオン時)にゼロにクリアされている。
As a result of the determination in step S6, when the operation amount of the
次に、CPU71は、エンジンブレーキ対応制御カウンタの値(カウンタ値)が所定値未満であるか否かを判定し(ステップS8)、このカウンタ値が所定値未満であれば(ステップS8:Yes)、エンジンブレーキ対応制御を実行する(ステップS9)。このエンジンブレーキ対応制御では、PWM周期を長くすると共に、PWM信号のデューティー比を一定の値にする。このように、PWM信号生成部70として機能するCPU71は、アクセルペダル110の操作量がステップS6の所定値よりも小さい減速時に、アクセルペダル110の操作量がステップS6の所定値である場合もしくはステップS6の所定値よりも大きい場合に比較して、PWM周期を長くする。
Next, the
エンジンブレーキ対応制御におけるPWM周期は、エンジンブレーキ対応制御が行われない場合に比較して、例えば2倍以上の長さに設定される。これにより、前述のようにスイッチング損失を抑制し、FET74の過熱を未然に防ぐことが可能となる。また、エンジンブレーキ対応制御中のPWM周期を4倍以上の長さに設定すれば、スイッチング損失を抑制する効果がより顕著となる。 The PWM cycle in the engine brake compatible control is set to, for example, twice or more the length as compared with the case where the engine brake compatible control is not performed. As a result, as described above, switching loss can be suppressed and overheating of the FET 74 can be prevented. Further, if the PWM cycle during engine braking compatible control is set to a length of 4 times or more, the effect of suppressing switching loss becomes more remarkable.
また、エンジンブレーキ対応制御カウンタのカウンタ値が所定値以上である場合(ステップS8:No)、CPU71は、エンジンブレーキ対応制御を行わない。すなわち、CPU71は、アクセルペダル110の操作量が所定値よりも小さく(ステップS6:Yes)、かつ車速が所定速度以上である(ステップS5:Yes)状態が継続する場合、所定時間にわたって、PWM周期を長くするエンジンブレーキ対応制御を継続して実行する。ステップS8の所定値は、エンジンブレーキ対応制御を継続して行う時間が例えば3〜5秒となる値に設定されている。このように、エンジンブレーキ対応制御カウンタは、エンジンブレーキ対応制御モードの開始時からの経過時間を計時するタイマの役割を果たす。
Further, when the counter value of the engine brake compatible control counter is equal to or higher than a predetermined value (step S8: No), the
CPU71は、エンジンブレーキ対応制御カウンタのカウンタ値が所定値以上である場合(ステップS8:No)、第1の復帰処理を実行する(ステップS10)。この第1の復帰処理は、PWM周期を元に戻すと共に、PWM信号のデューティー比をエンジンブレーキ対応制御における一定値から、車両走行状態に応じた値、すなわち前後輪の回転速差及びアクセルペダルの操作量に応じた値に除変させる処理である。つまり、第1の復帰処理では、PWM信号のデューティー比を所定の時定数で徐々に変化させる。第1の復帰処理は、アクセルペダル110の操作量が所定値よりも小さく、かつ車速が所定速度以上である場合に、エンジンブレーキ対応制御カウンタのカウンタ値が所定値以上となった後の所定時間にわたって実行される処理であり、左右後輪191,192に伝達される駆動力の急変による車両挙動の乱れを抑制するためのものである。
When the counter value of the engine brake compatible control counter is equal to or greater than a predetermined value (step S8: No), the
一方、車速が所定速度未満の場合(ステップS5:No)又はアクセルペダル110の操作量が所定値以上(ステップS6:No)の場合、CPU71は、エンジンブレーキ対応制御カウンタのカウンタ値をゼロにクリアする(ステップS11)。そして、CPU71は、エンジンブレーキ対応制御中又は第1の復帰処理中であるか否かを判定し(ステップS12)、この判定の結果がYesであれば、第2の復帰処理を実行する(ステップS13)。
On the other hand, when the vehicle speed is less than the predetermined speed (step S5: No) or when the operation amount of the
この第2の復帰処理は、ステップ10の第1の復帰処理と同様に、PWM周期を元に戻すと共に、PWM信号のデューティー比を前後輪の回転速差及びアクセルペダルの操作量に応じた値に除変させる処理であるが、その変化の割合が第1の復帰処理とは異なる。本実施の形態では、第2の復帰処理におけるデューティー比の変化の速度が、第1の復帰処理におけるデューティー比の変化の速度よりも速い。つまり、第2の復帰処理中には、第1の復帰処理中よりも速やかにPWM信号のデューティー比が前後輪の回転速差及びアクセルペダルの操作量に応じた値に近づく。
Similar to the first return process in
また、CPU71は、エンジンブレーキ対応制御中又は第1の復帰処理中でなければ(ステップS12:No)、PWM信号のデューティー比を前後輪の回転速差及びアクセルペダルの操作量に応じた値とする(ステップS14)。
Further, the
以上のようにしてデューティー比が設定されたPWM信号は、ゲート信号としてFET74に入力される。これにより、デューティー比に応じた制御電流が駆動力伝達装置2の電磁コイル53に供給される。そして、電磁コイル53に供給される制御電流に応じてメインクラッチ3によって駆動力が伝達される。
The PWM signal for which the duty ratio is set as described above is input to the FET 74 as a gate signal. As a result, the control current according to the duty ratio is supplied to the
(実施の形態の作用及び効果)
以上説明した実施の形態によれば、エンジンブレーキ対応制御においてPWM周期が長くなるので、FET74のオン・オフ状態が切り替わる頻度が下がり、スイッチング損失が抑制される。これにより、FET74の発熱が抑えられ、FET74の過熱によって保護制御(ステップS2)が実行されることを回避しやすくなる。
(Actions and effects of embodiments)
According to the embodiment described above, since the PWM cycle is long in the engine brake corresponding control, the frequency of switching the on / off state of the FET 74 is reduced, and the switching loss is suppressed. As a result, the heat generation of the FET 74 is suppressed, and it becomes easy to avoid the protection control (step S2) being executed due to the overheating of the FET 74.
(付記)
以上、本発明を第1及び第2の実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
(Additional note)
Although the present invention has been described above based on the first and second embodiments, these embodiments do not limit the invention according to the claims. It should also be noted that not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、四輪駆動車1や駆動力伝達装置2の構成は、図1や図2に例示したものに限らず、様々な構成のものを用いることができる。
Further, the present invention can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention. For example, the configurations of the four-
1…四輪駆動車 2…駆動力伝達装置
7…制御装置 11…エンジン(駆動源)
70…PWM信号生成部 73…スイッチング電源部
181,182…左右前輪(主駆動輪) 191,192…左右後輪(補助駆動輪)
1 ... Four-
70 ... PWM
Claims (4)
スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のオン状態又はオフ状態がPWM周期毎に決定されるPWM信号に基づいて直流電圧をスイッチングして前記電流を生成するスイッチング電源部と、前記PWM信号を生成するPWM信号生成部とを有し、
前記PWM信号生成部は、前記アクセルペダルの操作量が所定値よりも小さい減速時に、前記アクセルペダルの操作量が前記所定値又は前記所定値よりも大きい場合に比較して前記PWM周期を長くする、
駆動力伝達装置の制御装置。 A drive source that generates a drive force according to the amount of operation of the accelerator pedal, a main drive wheel that constantly transmits the drive force of the drive source, and a drive force transmission device that transmits the drive force according to the supplied current. It is a control device of a driving force transmitting device mounted on a four-wheel drive vehicle provided with an auxiliary driving wheel to which the driving force of the driving source is transmitted via the driving force transmitting device and supplying the current to the driving force transmitting device.
A switching power supply unit having a switching element and generating the current by switching a DC voltage based on a PWM signal in which the on state or the off state of the switching element is determined for each PWM cycle, and the PWM signal are generated. It has a PWM signal generator and
The PWM signal generation unit lengthens the PWM cycle when the accelerator pedal operation amount is smaller than a predetermined value and decelerates, as compared with the case where the accelerator pedal operation amount is larger than the predetermined value or the predetermined value. ,
Control device for driving force transmission device.
請求項1に記載の駆動力伝達装置の制御装置。 The PWM signal generation unit lengthens the PWM cycle when the operation amount of the accelerator pedal is smaller than the predetermined value and the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined speed.
The control device for the driving force transmission device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の駆動力伝達装置の制御装置。 The PWM signal generation unit sets the duty ratio of the PWM signal to a constant value in a state where the PWM cycle is lengthened.
The control device for the driving force transmission device according to claim 1 or 2.
請求項1に記載の駆動力伝達装置の制御装置。
When the operation amount of the accelerator pedal is smaller than the predetermined value and the vehicle speed continues to be equal to or higher than the predetermined speed , the PWM signal generation unit continues the state in which the PWM cycle is lengthened for a predetermined time, and then continues. , The duty ratio of the PWM signal is changed to a value according to the vehicle running state.
The control device for the driving force transmission device according to claim 1 .
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