JPWO2013005783A1 - 車両用駆動装置 - Google Patents
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Abstract
後輪駆動装置1は、左後輪LWrに連結される電動機2Aと、右後輪RWrに連結される電動機2Bと、電動機2A、2Bを制御する制御装置8と、を備える。制御装置8は、左後輪トルクと右後輪トルクとの和、若しくは左電動トルクと右電動トルクとの和、又は、左後輪駆動力と右後輪駆動力との和、若しくは左電動駆動力と右電動駆動力との和、を含む第1関係と、左後輪トルクと右後輪トルクとの差、若しくは左電動トルクと右電動トルクとの差、又は、左後輪駆動力と右後輪駆動力との差、若しくは左電動駆動力と右電動駆動力との差、を含む第2関係と、電動機2Aで発生又は消費する電力である左電力と、電動機2Bで発生又は消費する電力である右電力との和、を含む第3関係と、のうち、第1関係と第2関係の少なくとも一方と、第3関係と、に基づいて、第3関係を第1優先として満たすように電動機2A、2Bを制御する。
Description
本発明は、左車輪に連結される左電動発電機と、右車輪に連結される右電動発電機とが設けられた車両用駆動装置に関する。
特許文献1には、左車輪に連結される左電動発電機と右車輪に連結される右電動発電機とが設けられた車両用駆動装置において、操舵にあわせて一方の電動発電機を電動機として作動させると同時に他方の電動発電機を発電機として作動させることで、電力を有効に利用することができ、バッテリ容量を小さくできることが記載されている。
また、特許文献2には、左右の後輪を独立に駆動する電動発電機が設けられた車両用駆動装置において、バッテリの充電状況がどのような場合においても、ドライバの運転要求を満たし且つ車両の走行に最適なヨーモーメントを発生させるために左右後輪のトルクを出力することが記載されている。
ところで、車両に搭載されるバッテリ等の状態は、温度や失陥により左電動発電機と右電動発電機との電力収支を左右間で成立させる必要がある場合がある。これに対し、特許文献1に記載の車両用駆動装置では、電動機として作動する電動発電機が消費する電力の大部分を発電機として作動する電動発電機の発電電力により賄うことを意図するもので、電力を目標として優先制御するものではない。また、特許文献2に記載の車両用駆動装置においても、電力を目標として優先制御するものではない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電力の要求を満たすことが可能であり、電力が過不足状態に陥ったり、電気系に損傷を与えることを抑制可能な車両用駆動装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
車両の左車輪(例えば、後述の実施形態の左後輪LWr)に連結される左電動発電機(例えば、後述の実施形態の電動機2A)と、
車両の右車輪(例えば、後述の実施形態の右後輪RWr)に連結される右電動発電機(例えば、後述の実施形態の電動機2B)と、
前記左電動発電機と右電動発電機を制御する制御装置(例えば、後述の実施形態の制御装置8)と、を備えた車両用駆動装置(例えば、後述の実施形態の後輪駆動装置1)であって、
前記制御装置は、
左車輪トルクと右車輪トルクとの和、若しくは左電動発電機トルクと右電動発電機トルクとの和、又は、左車輪駆動力と右車輪駆動力との和、若しくは左電動発電機駆動力と右電動発電機駆動力との和、を含む第1関係と、
左車輪トルクと右車輪トルクとの差、若しくは左電動発電機トルクと右電動発電機トルクとの差、又は、左車輪駆動力と右車輪駆動力との差、若しくは左電動発電機駆動力と右電動発電機駆動力との差、を含む第2関係と、
前記左電動発電機で発生又は消費する電力である左電力と、前記右電動発電機で発生又は消費する電力である右電力との和、を含む第3関係と、のうち、
前記第1関係と前記第2関係の少なくとも一方と、前記第3関係と、に基づいて、前記第3関係を第1優先として満たすように前記左電動発電機と前記右電動発電機とを制御する電力優先制御を行うことを特徴とする。
車両の左車輪(例えば、後述の実施形態の左後輪LWr)に連結される左電動発電機(例えば、後述の実施形態の電動機2A)と、
車両の右車輪(例えば、後述の実施形態の右後輪RWr)に連結される右電動発電機(例えば、後述の実施形態の電動機2B)と、
前記左電動発電機と右電動発電機を制御する制御装置(例えば、後述の実施形態の制御装置8)と、を備えた車両用駆動装置(例えば、後述の実施形態の後輪駆動装置1)であって、
前記制御装置は、
左車輪トルクと右車輪トルクとの和、若しくは左電動発電機トルクと右電動発電機トルクとの和、又は、左車輪駆動力と右車輪駆動力との和、若しくは左電動発電機駆動力と右電動発電機駆動力との和、を含む第1関係と、
左車輪トルクと右車輪トルクとの差、若しくは左電動発電機トルクと右電動発電機トルクとの差、又は、左車輪駆動力と右車輪駆動力との差、若しくは左電動発電機駆動力と右電動発電機駆動力との差、を含む第2関係と、
前記左電動発電機で発生又は消費する電力である左電力と、前記右電動発電機で発生又は消費する電力である右電力との和、を含む第3関係と、のうち、
前記第1関係と前記第2関係の少なくとも一方と、前記第3関係と、に基づいて、前記第3関係を第1優先として満たすように前記左電動発電機と前記右電動発電機とを制御する電力優先制御を行うことを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の構成に加えて、
前記左電動発電機と前記右電動発電機とに電気的に接続された電力源(例えば、後述の実施形態のバッテリ9、電動機5)を備え、
前記電力源の状態に応じて、前記電力優先制御を行うことを特徴とする。
前記左電動発電機と前記右電動発電機とに電気的に接続された電力源(例えば、後述の実施形態のバッテリ9、電動機5)を備え、
前記電力源の状態に応じて、前記電力優先制御を行うことを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の構成に加えて、
前記電力源はバッテリ(例えば、後述の実施形態のバッテリ9)であって、前記バッテリの状態に応じて、前記電力優先制御を行うことを特徴とする。
前記電力源はバッテリ(例えば、後述の実施形態のバッテリ9)であって、前記バッテリの状態に応じて、前記電力優先制御を行うことを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の構成に加えて、
前記電力優先制御は、前記バッテリの蓄電状態が所定以下のとき、電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以上となるように制御することを特徴とする。
前記電力優先制御は、前記バッテリの蓄電状態が所定以下のとき、電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以上となるように制御することを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の構成に加えて、
前記電力優先制御は、前記バッテリの蓄電状態が所定以上のとき、電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以下となるように制御することを特徴とする。
前記電力優先制御は、前記バッテリの蓄電状態が所定以上のとき、電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以下となるように制御す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3に記載の構成に加えて、
前記電力優先制御は、前記バッテリの許容入出力に応じて、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が前記許容入出力の範囲内となるように制御することを特徴とする。
前記電力優先制御は、前記バッテリの許容入出力に応じて、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が前記許容入出力の範囲内となるように制御することを特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、請求項3に記載の構成に加えて、
前記電力優先制御は、前記バッテリの温度が所定以下のとき、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零となるように制御することを特徴とする。
前記電力優先制御は、前記バッテリの温度が所定以下のとき、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零となるように制御することを特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、請求項3に記載の構成に加えて、
前記電力優先制御は、前記バッテリの失陥が検知されたとき、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零となるように制御することを特徴とする。
前記電力優先制御は、前記バッテリの失陥が検知されたとき、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零となるように制御することを特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、請求項2に記載の構成に加えて、
前記電力源は、前記左電動発電機と前記右電動発電機とは異なる他の電動発電機(例えば、後述の実施形態の電動機5)であって、前記他の電動発電機の状態に応じて、前記電力優先制御を行うことを特徴とする。
前記電力源は、前記左電動発電機と前記右電動発電機とは異なる他の電動発電機(例えば、後述の実施形態の電動機5)であって、前記他の電動発電機の状態に応じて、前記電力優先制御を行うことを特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の構成に加えて、
前記電力優先制御は、前記他の電動発電機の発電状態が所定以下のとき、電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以上となるように制御することを特徴とする。
前記電力優先制御は、前記他の電動発電機の発電状態が所定以下のとき、電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以上となるように制御することを特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、請求項9に記載の構成に加えて、
前記電力優先制御は、前記他の電動発電機の許容発電出力に応じて、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が前記許容発電出力の範囲内となるように制御することを特徴とする。
前記電力優先制御は、前記他の電動発電機の許容発電出力に応じて、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が前記許容発電出力の範囲内となるように制御することを特徴とする。
また、請求項12に記載の発明は、請求項9に記載の構成に加えて、
前記電力優先制御は、前記他の電動発電機の失陥が検知されたとき又は前記他の電動発電機が力行状態のとき、電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以上となるように制御することを特徴とする。
前記電力優先制御は、前記他の電動発電機の失陥が検知されたとき又は前記他の電動発電機が力行状態のとき、電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以上となるように制御することを特徴とする。
また、請求項13に記載の発明は、請求項1に記載の構成に加えて、
前記電力優先制御は、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零となるように制御することを特徴とする。
前記電力優先制御は、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零となるように制御することを特徴とする。
また、請求項14に記載の発明は、請求項1に記載の構成に加えて、
前記電力優先制御は、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が所定の目標電力となるように制御することを特徴とする。
前記電力優先制御は、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が所定の目標電力となるように制御することを特徴とする。
また、請求項15に記載の発明は、請求項1に記載の構成に加えて、
前記電力優先制御において、前記第1関係を第2優先として満たすように、前記左電動発電機と前記右電動発電機とを制御することを特徴とする。
前記電力優先制御において、前記第1関係を第2優先として満たすように、前記左電動発電機と前記右電動発電機とを制御することを特徴とする。
また、請求項16に記載の発明は、請求項15に記載の構成に加えて、
車両の減速時に、前記第3関係を第1優先とし、前記第1関係を第2優先とすることを特徴とする。
車両の減速時に、前記第3関係を第1優先とし、前記第1関係を第2優先とすることを特徴とする。
また、請求項17に記載の発明は、請求項1に記載の構成に加えて、
前記電力優先制御において、前記第2関係を第2優先として満たすように、前記左電動発電機と前記右電動発電機とを制御する電力優先制御を行うことを特徴とする。
前記電力優先制御において、前記第2関係を第2優先として満たすように、前記左電動発電機と前記右電動発電機とを制御する電力優先制御を行うことを特徴とする。
また、請求項18に記載の発明は、請求項17に記載の構成に加えて、
車両の加速時に、前記第3関係を第1優先とし、前記第2関係を第2優先とすることを特徴とする。
車両の加速時に、前記第3関係を第1優先とし、前記第2関係を第2優先とすることを特徴とする。
また、請求項19に記載の発明は、請求項1〜18のいずれか1項に記載の構成に加えて、
前記左車輪と前記左電動発電機との動力伝達経路上には左変速機(例えば、後述の実施形態の遊星歯車式減速機12A)が設けられ、
前記右車輪と前記右電動発電機との動力伝達経路上には右変速機(例えば、後述の実施形態の遊星歯車式減速機12B)が設けられ、
前記左変速機と前記右変速機は、それぞれ第1乃至第3の回転要素で構成される遊星歯車式変速機であり、
前記左変速機と前記右変速機の第1の回転要素(例えば、後述の実施形態のサンギヤ21A、21B)にそれぞれ前記左電動発電機及び前記右電動発電機が接続され、
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、23B)にそれぞれ前記左車輪及び右車輪が接続され、
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、24B)同士が互いに連結され、
前記第3の回転要素には、解放又は締結することにより前記左電動発電機と前記右電動発電機とからなる電動発電機側と前記左車輪と前記右車輪とからなる車輪側とを遮断状態又は接続状態にする断接手段(例えば、後述の実施形態の油圧ブレーキ60A、60B)と、電動発電機側の順方向の回転動力が車輪側に入力されるときに係合状態となるとともに電動発電機側の逆方向の回転動力が車輪側に入力されるときに非係合状態となり、車輪側の順方向の回転動力が電動発電機側に入力されるときに非係合状態となるとともに車輪側の逆方向の回転動力が電動発電機側に入力されるときに係合状態となる一方向動力伝達手段(例えば、後述の実施形態の一方向クラッチ50)とが並列に設けられることを特徴とする。
前記左車輪と前記左電動発電機との動力伝達経路上には左変速機(例えば、後述の実施形態の遊星歯車式減速機12A)が設けられ、
前記右車輪と前記右電動発電機との動力伝達経路上には右変速機(例えば、後述の実施形態の遊星歯車式減速機12B)が設けられ、
前記左変速機と前記右変速機は、それぞれ第1乃至第3の回転要素で構成される遊星歯車式変速機であり、
前記左変速機と前記右変速機の第1の回転要素(例えば、後述の実施形態のサンギヤ21A、21B)にそれぞれ前記左電動発電機及び前記右電動発電機が接続され、
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、23B)にそれぞれ前記左車輪及び右車輪が接続され、
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、24B)同士が互いに連結され、
前記第3の回転要素には、解放又は締結することにより前記左電動発電機と前記右電動発電機とからなる電動発電機側と前記左車輪と前記右車輪とからなる車輪側とを遮断状態又は接続状態にする断接手段(例えば、後述の実施形態の油圧ブレーキ60A、60B)と、電動発電機側の順方向の回転動力が車輪側に入力されるときに係合状態となるとともに電動発電機側の逆方向の回転動力が車輪側に入力されるときに非係合状態となり、車輪側の順方向の回転動力が電動発電機側に入力されるときに非係合状態となるとともに車輪側の逆方向の回転動力が電動発電機側に入力されるときに係合状態となる一方向動力伝達手段(例えば、後述の実施形態の一方向クラッチ50)とが並列に設けられることを特徴とする。
また、請求項20に記載の発明は、請求項19に記載の構成に加えて、
電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以上のとき、前記断接手段を締結することを特徴とする。
電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以上のとき、前記断接手段を締結することを特徴とする。
また、請求項21に記載の発明は、請求項19に記載の構成に加えて、
電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以下の所定未満のとき、前記断接手段を解放することを特徴とする。
電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以下の所定未満のとき、前記断接手段を解放することを特徴とする。
また、請求項22に記載の発明は、請求項19〜21のいずれか1項に記載の構成に加えて、
前記遊星歯車式変速機は、前記第1の回転要素がサンギヤであり、前記第2の回転要素がキャリアであり、前記第3の回転要素がリングギヤで構成されることを特徴とする。
前記遊星歯車式変速機は、前記第1の回転要素がサンギヤであり、前記第2の回転要素がキャリアであり、前記第3の回転要素がリングギヤで構成されることを特徴とする。
上記の目的を達成するために、請求項23に記載の発明は、
車両の左車輪(例えば、後述の実施形態の左後輪LWr)に連結される左電動発電機(例えば、後述の実施形態の電動機2A)と、
車両の右車輪(例えば、後述の実施形態の右後輪RWr)に連結される右電動発電機(例えば、後述の実施形態の電動機2B)と、
前記左電動発電機と右電動発電機を制御する制御装置(例えば、後述の実施形態の制御装置8)と、を備えた車両用駆動装置(例えば、後述の実施形態の後輪駆動装置1)であって、
前記制御装置は、
前記左電動発電機で発生又は消費する電力である左電力と、前記右電動発電機で発生又は消費する電力である右電力との和に基づいて前記左電動発電機と前記右電動発電機とを制御する電力優先制御を行うことを特徴とする。
車両の左車輪(例えば、後述の実施形態の左後輪LWr)に連結される左電動発電機(例えば、後述の実施形態の電動機2A)と、
車両の右車輪(例えば、後述の実施形態の右後輪RWr)に連結される右電動発電機(例えば、後述の実施形態の電動機2B)と、
前記左電動発電機と右電動発電機を制御する制御装置(例えば、後述の実施形態の制御装置8)と、を備えた車両用駆動装置(例えば、後述の実施形態の後輪駆動装置1)であって、
前記制御装置は、
前記左電動発電機で発生又は消費する電力である左電力と、前記右電動発電機で発生又は消費する電力である右電力との和に基づいて前記左電動発電機と前記右電動発電機とを制御する電力優先制御を行うことを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、電力の要求を満たすことが可能で、電力が過不足状態に陥ったり、電気系に損傷を与えるおそれを低減することができる。
請求項2に記載の発明によれば、電力源の状態に応じて電力優先制御を行うことで、不要なときに電力優先制御を行うことを回避することができる。
請求項3に記載の発明によれば、電力を蓄電しておくことができ、バッテリの状態に応じて電力優先制御を行うことで、左右電動発電機をバッテリに対し適切に駆動することができる。
請求項4に記載の発明によれば、蓄電状態が所定以下の場合に、左電力と右電力和が零以上、即ち力行電力よりも回生電力の方が多い状態にすることにより、バッテリで電力を消費させずに蓄電することができる。
請求項5に記載の発明によれば、蓄電状態が所定以上の場合に、左電力と右電力和が零以下、即ち回生電力よりも力行電力の方が多い状態にすることにより、バッテリで電力を蓄電させずに消費することができ、過充電状態を抑制することができる。
請求項6に記載の発明によれば、バッテリの許容入出力の範囲内で電力を供受することができる。
請求項7に記載の発明によれば、低温時におけるバッテリからの電力の流出と電力の流入を無くすことができ、低温時であっても左右電動発電機を駆動することができる。
請求項8に記載の発明によれば、バッテリの失陥時におけるバッテリからの電力の流出と電力の流入を無くすことができ、バッテリの失陥時であっても左右電動発電機を駆動することができる。
請求項9に記載の発明によれば、他の電動発電機と電力を供受することができ、他の電動発電機の状態に応じて電力優先制御を行うことで、左右電動発電機を他の電動発電機に対し適切に駆動することができる。
請求項10に記載の発明によれば、電力不足を回避することができる。
請求項11に記載の発明によれば、他の電動発電機の許容発電出力の範囲内で電力を受けることができる。
請求項12に記載の発明によれば、他の電動発電機の失陥時又は電動発電機が力行状態であっても、左右電動発電機を駆動することができる。
請求項13に記載の発明によれば、左右電動発電機の電力収支があうので、バッテリや他の電動発電機からの電力供給や、それらへの電量供給が生じないため、バッテリや他の電動発電機の状況によらず、左右電動発電機を駆動することができる。
請求項14に記載の発明によれば、左右電動発電機の電力収支によって、所定の目標電力を満たすことができ、バッテリや他の電動発電機が不調であっても対応することができる。
請求項15に記載の発明によれば、電力の要求を満たしながら、前後方向のトルク要求を満たすことができ、走破性、安定性が向上する。
請求項16に記載の発明によれば、減速時に旋回方向のトルク要求などよりも前後方向のトルク要求が優先される(第2優先)ので、安定的に減速させることができる。
請求項17に記載の発明によれば、電力の要求を満たしながら、旋回方向のトルク要求を満たすことができ、旋回性が向上する。
請求項18に記載の発明によれば、加速時に、前後方向のトルク要求などよりも旋回方向のトルク要求が優先される(第2優先)ので、旋回性を向上させながら加速させることができる。
請求項19に記載の発明によれば、断接手段を解放することにより電動発電機側と車輪側との動力伝達を断接することができる。また、断接手段と並列に一方向動力伝達手段を備えるので、例えば電動発電機側の順方向の回転動力が車輪側に入力されて一方向動力伝達手段が係合状態となるときには、一方向動力伝達手段で動力伝達が可能となり、断接手段を解放もしくは締結力を弱くすることができる。
請求項20に記載の発明によれば、左右電力和が零以上のときは、損失の兼ね合いで必ず回生トルクの方が大きくなるので、断接手段を締結することで確実に電動発電機側と車輪側とのトルク伝達を行うことができる。
請求項21に記載の発明によれば、左右電力和が零未満で力行トルクの方が大きくなる場合に、断接手段を解放しても電動発電機側と車輪側とのトルク伝達を行うことができる。
請求項22に記載の発明によれば、省スペース化することができる。
請求項23に記載の発明によれば、電力の要求を満たすことが可能で、電力が過不足状態に陥ったり、電気系に損傷を与えるおそれを低減することができる。
先ず、本発明に係る車両用駆動装置の一実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。
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の電動機2A、2Bは、電気的にバッテリ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。
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の電動機2A、2Bは、電気的にバッテリ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。
図2は、後輪駆動装置1の全体の縦断面図を示すものであり、同図において、10A、10Bは、車両3の後輪Wr側の左右の車軸であり、車幅方向に同軸上に配置されている。後輪駆動装置1の減速機ケース11は全体が略円筒状に形成され、その内部には、車軸駆動用の電動機2A、2Bと、この電動機2A、2Bの駆動回転を減速する遊星歯車式減速機12A、12Bとが、車軸10A、10Bと同軸上に配置されている。この電動機2A及び遊星歯車式減速機12Aは左後輪LWrを駆動する左車輪駆動装置として機能し、電動機2B及び遊星歯車式減速機12Bは右後輪RWrを駆動する右車輪駆動装置として機能し、電動機2A及び遊星歯車式減速機12Aと電動機2B及び遊星歯車式減速機12Bは、減速機ケース11内で車幅方向に左右対称に配置されている。そして、減速機ケース11は、車両3の骨格となる不図示のフレームで支持されている。
減速機ケース11の左右両端側内部には、それぞれ電動機2A、2Bのステータ14A、14Bが固定され、このステータ14A、14Bの内周側に環状のロータ15A、15Bが回転可能に配置されている。ロータ15A、15Bの内周部には車軸10A、10Bの外周を囲繞する円筒軸16A、16Bが結合され、この円筒軸16A、16Bが車軸10A、10Bと同軸で相対回転可能となるように減速機ケース11の端部壁17A、17Bと中間壁18A、18Bに軸受19A、19Bを介して支持されている。また、円筒軸16A、16Bの一端側の外周であって減速機ケース11の端部壁17A、17Bには、ロータ15A、15Bの回転位置情報を電動機2A、2Bの制御コントローラ(図示せず)にフィードバックするためのレゾルバ20A、20Bが設けられている。
また、遊星歯車式減速機12A、12Bは、サンギヤ21A、21Bと、このサンギヤ21に噛合される複数のプラネタリギヤ22A、22Bと、これらのプラネタリギヤ22A、22Bを支持するプラネタリキャリア23A、23Bと、プラネタリギヤ22A、22Bの外周側に噛合されるリングギヤ24A、24Bと、を備え、サンギヤ21A、21Bから電動機2A、2Bの駆動力が入力され、減速された駆動力がプラネタリキャリア23A、23Bを通して出力されるようになっている。
サンギヤ21A、21Bは円筒軸16A、16Bに一体に形成されている。また、プラネタリギヤ22A、22Bは、例えば図3に示すように、サンギヤ21A、21Bに直接噛合される大径の第1ピニオン26A、26Bと、この第1ピニオン26A、26Bよりも小径の第2ピニオン27A、27Bを有する2連ピニオンであり、これらの第1ピニオン26A、26Bと第2ピニオン27A、27Bが同軸にかつ軸方向にオフセットした状態で一体に形成されている。このプラネタリギヤ22A、22Bはプラネタリキャリア23A、23Bに支持され、プラネタリキャリア23A、23Bは、軸方向内側端部が径方向内側に伸びて車軸10A、10Bにスプライン嵌合され一体回転可能に支持されるとともに、軸受33A、33Bを介して中間壁18A、18Bに支持されている。
なお、中間壁18A、18Bは電動機2A、2Bを収容する電動機収容空間と遊星歯車式減速機12A、12Bを収容する減速機空間とを隔て、外径側から内径側に互いの軸方向間隔が広がるように屈曲して構成されている。そして、中間壁18A、18Bの内径側、且つ、遊星歯車式減速機12A、12B側にはプラネタリキャリア23A、23Bを支持する軸受33A、33Bが配置されるとともに中間壁18A、18Bの外径側、且つ、電動機2A、2B側にはステータ14A、14B用のバスリング41A、41Bが配置されている(図2参照)。
リングギヤ24A、24Bは、その内周面が小径の第2ピニオン27A、27Bに噛合されるギヤ部28A、28Bと、ギヤ部28A、28Bより小径で減速機ケース11の中間位置で互いに対向配置される小径部29A、29Bと、ギヤ部28A、28Bの軸方向内側端部と小径部29A、29Bの軸方向外側端部を径方向に連結する連結部30A、30Bとを備えて構成されている。この実施形態の場合、リングギヤ24A、24Bの最大半径は、第1ピニオン26A、26Bの車軸10A、10Bの中心からの最大距離よりも小さくなるように設定されている。小径部29A、29Bは、それぞれ後述する一方向クラッチ50のインナーレース51とスプライン嵌合し、リングギヤ24A、24Bは一方向クラッチ50のインナーレース51と一体回転するように構成されている。
ところで、減速機ケース11とリングギヤ24A、24Bの間には円筒状の空間部が確保され、その空間部内に、リングギヤ24A、24Bに対する制動手段を構成する油圧ブレーキ60A、60Bが第1ピニオン26A、26Bと径方向でオーバーラップし、第2ピニオン27A、27Bと軸方向でオーバーラップして配置されている。油圧ブレーキ60A、60Bは、減速機ケース11の内径側で軸方向に伸びる筒状の外径側支持部34の内周面にスプライン嵌合された複数の固定プレート35A、35Bと、リングギヤ24A、24Bの外周面にスプライン嵌合された複数の回転プレート36A、36Bが軸方向に交互に配置され、これらのプレート35A、35B,36A、36Bが環状のピストン37A、37Bによって締結及び解放操作されるようになっている。ピストン37A、37Bは、減速機ケース11の中間位置から内径側に延設された左右分割壁39と、左右分割壁39によって連結された外径側支持部34と内径側支持部40間に形成された環状のシリンダ室38A、38Bに進退自在に収容されており、シリンダ室38A、38Bへの高圧オイルの導入によってピストン37A、37Bを前進させ、シリンダ室38A、38Bからオイルを排出することによってピストン37A、37Bを後退させる。なお、油圧ブレーキ60A、60Bは、電動オイルポンプ70に接続されている。
また、さらに詳細には、ピストン37A、37Bは、軸方向前後に第1ピストン壁63A、63Bと第2ピストン壁64A、64Bを有し、これらのピストン壁63A、63B,64A、64Bが円筒状の内周壁65A、65Bによって連結されている。したがって、第1ピストン壁63A、63Bと第2ピストン壁64A、64Bの間には径方向外側に開口する環状空間が形成されているが、この環状空間は、シリンダ室38A、38Bの外壁内周面に固定された仕切部材66A、66Bによって軸方向左右に仕切られている。減速機ケース11の左右分割壁39と第2ピストン壁64A、64Bの間は高圧オイルが直接導入される第1作動室S1(図4参照)とされ、仕切部材66A、66Bと第1ピストン壁63A、63Bの間は、内周壁65A、65Bに形成された貫通孔を通して第1作動室S1と導通する第2作動室S2(図4参照)とされている。第2ピストン壁64A、64Bと仕切部材66A、66Bの間は大気圧に導通している。
この油圧ブレーキ60A、60Bでは、第1作動室S1と第2作動室S2に後述する油圧回路71からオイルが導入され、第1ピストン壁63A、63Bと第2ピストン壁64A、64Bに作用するオイルの圧力によって固定プレート35A、35Bと回転プレート36A、36Bを相互に押し付けが可能である。したがって、軸方向左右の第1,第2ピストン壁63A、63B,64A、64Bによって大きな受圧面積を稼ぐことができるため、ピストン37A、37Bの径方向の面積を抑えたまま固定プレート35A、35Bと回転プレート36A、36Bに対する大きな押し付け力を得ることができる。
この油圧ブレーキ60A、60Bの場合、固定プレート35A、35Bが減速機ケース11から伸びる外径側支持部34に支持される一方で、回転プレート36A、36Bがリングギヤ24A、24Bに支持されているため、両プレート35A、35B,36A、36Bがピストン37A、37Bによって押し付けられると、両プレート35A、35B,36A、36B間の摩擦締結によってリングギヤ24A、24Bに制動力が作用し固定され、その状態からピストン37A、37Bによる締結が解放されると、リングギヤ24A、24Bの自由な回転が許容される。
即ち、油圧ブレーキ60A、60Bは、リングギヤ24A、24Bの回転を規制する回転規制手段として、締結時にリングギヤ24A、24Bをロックして、第1及び第2電動機2A、2Bと後輪Wrとの動力伝達経路を動力伝達可能な接続状態とし、解放時にリングギヤ24A、24Bの回転を許容して、第1及び第2電動機2A、2Bと後輪Wrとの動力伝達経路を動力伝達不能な遮断状態とする。
また、軸方向で対向するリングギヤ24A、24Bの連結部30A、30B間にも空間部が確保され、その空間部内に、リングギヤ24A、24Bに対し一方向の動力のみを伝達し他方向の動力を遮断する一方向クラッチ50が配置されている。一方向クラッチ50は、インナーレース51とアウターレース52との間に多数のスプラグ53を介在させたものであって、そのインナーレース51がスプライン嵌合によりリングギヤ24A、24Bの小径部29A、29Bと一体回転するように構成されている。またアウターレース52は、内径側支持部40により位置決めされるとともに、回り止めされている。
一方向クラッチ50は、車両3が電動機2A、2Bの動力で前進する際に係合してリングギヤ24A、24Bの回転をロックするように構成されている。より具体的に説明すると、一方向クラッチ50は、電動機2A、2B側の順方向(車両3を前進させる際の回転方向)の回転動力が後輪Wr側に入力されるときに係合状態となるとともに電動機2A、2B側の逆方向の回転動力が後輪Wr側に入力されるときに非係合状態となり、後輪Wr側の順方向の回転動力が電動機2A、2B側に入力されるときに非係合状態となるとともに後輪Wr側の逆方向の回転動力が電動機2A、2B側に入力されるときに係合状態となる。言い換えると、一方向クラッチ50は、非係合時に第1及び第2電動機2A、2Bの逆方向のトルクによるリングギヤ24A、24Bの一方向の回転を許容し、係合時に第1及び第2電動機2A、2Bの順方向のトルクによるリングギヤ24A、24Bの逆方向の回転を規制している。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。
このように本実施形態の後輪駆動装置1では、電動機2A、2Bと後輪Wrとの動力伝達経路上に一方向クラッチ50と油圧ブレーキ60A、60Bとが並列に設けられている。なお、油圧ブレーキ60A、60Bは2つ設ける必要はなく、一方にのみ油圧ブレーキを設け、他方の空間をブリーザ室として用いてもよい。
次に、図4〜図7を参照して後輪駆動装置1の油圧制御装置を構成する油圧回路について説明する。
油圧回路71は、オイルパン80に配設した吸入口70aから吸入され電動オイルポンプ70から吐出されるオイルを低圧油路切替弁73とブレーキ油路切替弁74とを介して油圧ブレーキ60A、60Bの第1作動室S1に給油可能に構成されるとともに、低圧油路切替弁73を介して電動機2A、2B及び遊星歯車式減速機12A、12Bなどの潤滑・冷却部91に供給可能に構成される。減速機ケース11には、電動オイルポンプ70から吐出され、電動機2A、2B及び遊星歯車式減速機12A、12Bなどの潤滑・冷却部91に供給されたオイルが貯留されている。オイルには、プラネタリキャリア23A、23Bの下部と電動機2A、2Bの下部が浸かっている。電動オイルポンプ70は、位置センサレス・ブラシレス直流モータからなる電動機90で高圧モードと低圧モードの少なくとも2つのモードで運転(稼動)可能となっておりPID制御で制御され、さらにそれぞれのモードにおいて油圧を調整可能となっている。なお、符号92は、ブレーキ油路77の油温及び油圧を検出するセンサである。
油圧回路71は、オイルパン80に配設した吸入口70aから吸入され電動オイルポンプ70から吐出されるオイルを低圧油路切替弁73とブレーキ油路切替弁74とを介して油圧ブレーキ60A、60Bの第1作動室S1に給油可能に構成されるとともに、低圧油路切替弁73を介して電動機2A、2B及び遊星歯車式減速機12A、12Bなどの潤滑・冷却部91に供給可能に構成される。減速機ケース11には、電動オイルポンプ70から吐出され、電動機2A、2B及び遊星歯車式減速機12A、12Bなどの潤滑・冷却部91に供給されたオイルが貯留されている。オイルには、プラネタリキャリア23A、23Bの下部と電動機2A、2Bの下部が浸かっている。電動オイルポンプ70は、位置センサレス・ブラシレス直流モータからなる電動機90で高圧モードと低圧モードの少なくとも2つのモードで運転(稼動)可能となっておりPID制御で制御され、さらにそれぞれのモードにおいて油圧を調整可能となっている。なお、符号92は、ブレーキ油路77の油温及び油圧を検出するセンサである。
低圧油路切替弁73は、ライン油路75を構成する電動オイルポンプ70側の第1ライン油路75aと、ライン油路75を構成するブレーキ油路切替弁74側の第2ライン油路75bと、潤滑・冷却部91に連通する第1低圧油路76aと、潤滑・冷却部91に連通する第2低圧油路76bと、に接続される。また、低圧油路切替弁73は、第1ライン油路75aと第2ライン油路75bとを常時連通させるとともにライン油路75を第1低圧油路76a又は第2低圧油路76bに選択的に連通させる弁体73aと、弁体73aをライン油路75と第1低圧油路76aとを連通する方向(図4において右方)へ付勢するスプリング73bと、弁体73aをライン油路75の油圧によってライン油路75と第2低圧油路76bとを連通する方向(図4において左方)へ押圧する油室73cと、を備える。従って、弁体73aは、スプリング73bによってライン油路75と第1低圧油路76aとを連通する方向(図4において右方)へ付勢されるとともに、図中右端の油室73cに入力されるライン油路75の油圧によってライン油路75と第2低圧油路76bとを連通する方向(図4において左方)へ押圧される。
ここで、スプリング73bの付勢力は、電動オイルポンプ70が低圧モードで運転中に油室73cに入力されるライン油路75の油圧では、図5(a)に示すように、弁体73aが移動せずライン油路75を第2低圧油路76bから遮断し第1低圧油路76aに連通させるように設定され(以下、図5(a)の弁体73aの位置を低圧側位置と呼ぶ。)、電動オイルポンプ70が高圧モードで運転中に油室73cに入力されるライン油路75の油圧では、図5(b)に示すように、弁体73aが移動してライン油路75を第1低圧油路76aから遮断し第2低圧油路76bに連通させるように設定されている(以下、図5(b)の弁体73aの位置を高圧側位置と呼ぶ。)。
ブレーキ油路切替弁74は、ライン油路75を構成する第2ライン油路75bと、油圧ブレーキ60A、60Bに接続されるブレーキ油路77と、ハイポジションドレン78を介して貯留部79と、に接続される。また、ブレーキ油路切替弁74は、第2ライン油路75bとブレーキ油路77とを連通・遮断させる弁体74aと、弁体74aを第2ライン油路75bとブレーキ油路77とを遮断する方向(図4において右方)へ付勢するスプリング74bと、弁体74aをライン油路75の油圧によって第2ライン油路75bとブレーキ油路77とを連通する方向(図4において左方)へ押圧する油室74cと、を備える。従って、弁体74aは、スプリング74bによって第2ライン油路75bとブレーキ油路77とを遮断する方向(図4において右方)へ付勢されるとともに、油室74cに入力されるライン油路75の油圧によって第2ライン油路75bとブレーキ油路77とを連通する方向(図4において左方)へ押圧可能にされる。
スプリング74bの付勢力は、電動オイルポンプ70が低圧モード及び高圧モードで運転中に、油室74cに入力されるライン油路75の油圧で、弁体74aを図6(a)の閉弁位置から図6(b)の開弁位置に移動させて、ブレーキ油路77をハイポジションドレン78から遮断し第2ライン油路75bに連通させるように設定されている。即ち、電動オイルポンプ70が低圧モードで運転されても高圧モードで運転されても、油室74cに入力されるライン油路75の油圧がスプリング74bの付勢力を上回り、ブレーキ油路77をハイポジションドレン78から遮断し第2ライン油路75bに連通させる。
第2ライン油路75bとブレーキ油路77とを遮断した状態においては、油圧ブレーキ60A、60Bはブレーキ油路77とハイポジションドレン78を介して貯留部79に連通される。ここで、貯留部79は、オイルパン80よりも鉛直方向で高い位置、より好ましくは、貯留部79の鉛直方向最上部が、油圧ブレーキ60A、60Bの第1作動室S1の鉛直方向最上部と鉛直方向最下部との中分点よりも鉛直方向で高い位置となるように配設される。従って、ブレーキ油路切替弁74が閉弁した状態においては、油圧ブレーキ60A、60Bの第1作動室S1に貯留していたオイルが直接オイルパン80に排出されず、貯留部79に排出されて蓄えられるように構成される。なお、貯留部79から溢れたオイルは、オイルパン80に排出されるように構成される。また、ハイポジションドレン78の貯留部側端部78aは、貯留部79の底面に接続される。
ブレーキ油路切替弁74の油室74cは、パイロット油路81とソレノイド弁83を介してライン油路75を構成する第2ライン油路75bに接続可能にされている。ソレノイド弁83は、制御装置8によって制御される電磁三方弁で構成されており、制御装置8によるソレノイド弁83のソレノイド174(図7参照)への非通電時に第2ライン油路75bをパイロット油路81に接続し、油室74cにライン油路75の油圧を入力する。
ソレノイド弁83は、図7に示すように、3方弁部材172と、ケース部材173に設けられ、不図示のケーブルを介して供給される電力を受けて励磁されるソレノイド174と、ソレノイド174の励磁力を受けて右方に引っ張られるソレノイド弁体175と、ケース部材173の中心に形成されるバネ保持凹部173aに収容され、ソレノイド弁体175を左方に付勢するソレノイドバネ176と、3方弁部材172内に設けられ、ソレノイド弁体175の進退を摺動自在にガイドするガイド部材177と、を備える。
3方弁部材172は、略有底円筒状の部材であって、その中心線に沿って右端部から略中間部まで形成される右部凹状穴181と、同じく中心線に沿って左端部から右部凹状穴181の近傍まで形成される左部凹状穴182と、右部凹状穴181と左部凹状穴182との間において中心線と直交する方向に沿って形成される第1径方向穴183と、右部凹状穴181の略中間部と連通し中心線と直交する方向に沿って形成される第2径方向穴184と、中心線に沿って形成され、左部凹状穴182と第1径方向穴183とを連通する第1軸方向穴185と、中心線に沿って形成され、第1径方向穴183と右部凹状穴181とを連通する第2軸方向穴186と、を有する。
また、3方弁部材172の左部凹状穴182の底部には、第1軸方向穴185を開閉するボール187が左右方向に移動可能に入れられると共に、左部凹状穴182の入口側には、ボール187の離脱を規制するキャップ188が嵌合されている。また、キャップ188には、第1軸方向穴185と連通する貫通穴188aが中心線に沿って形成されている。
また、第2軸方向穴186は、左右動するソレノイド弁体175の左端部に形成される開閉突起175aの根元部の接触又は非接触により開閉される。また、第1軸方向穴185を開閉するボール187は、左右動するソレノイド弁体175の開閉突起175aの先端部により左右に移動される。
そして、ソレノイド弁83では、ソレノイド174へ非通電(電力非供給)にすることにより、図7(a)に示すように、ソレノイドバネ176の付勢力を受けてソレノイド弁体175が左動して、ソレノイド弁体175の開閉突起175aの先端部がボール187を押すことにより、第1軸方向穴185が開放されると共に、ソレノイド弁体175の開閉突起175aの根元部が第2軸方向穴186に接触することにより、第2軸方向穴186が閉塞される。これにより、ライン油路75を構成する第2ライン油路75bが、第1軸方向穴185と第1径方向穴183からパイロット油路81を介して油室74cに連通する(以下、図7(a)のソレノイド弁体175の位置を開弁位置と呼ぶことがある。)。
また、ソレノイド174へ通電(電力供給)することにより、図7(b)に示すように、ソレノイド174の励磁力を受けてソレノイド弁体175がソレノイドバネ176の付勢力に抗して右動し、貫通穴188aからの油圧がボール187を押すことにより、第1軸方向穴185が閉塞されると共に、ソレノイド弁体175の開閉突起175aの根元部が第2軸方向穴186から離れることにより、第2軸方向穴186が開放される。これにより、油室74cに貯留していたオイルが、第1径方向穴183と第2軸方向穴186と第2径方向穴184を介してオイルパン80に排出され、第2ライン油路75bとパイロット油路81とが遮断される(以下、図7(b)のソレノイド弁体175の位置を閉弁位置と呼ぶことがある。)。
また、図4に戻って、油圧回路71では、第1低圧油路76aと第2低圧油路76bは下流側で合流して共通の低圧共通油路76cを構成しており、合流部には、低圧共通油路76cのライン圧が所定圧以上になった場合に低圧共通油路76c内のオイルをリリーフドレン86を介してオイルパン80に排出させ、油圧を低下させるリリーフ弁84が接続されている。
ここで、第1低圧油路76aと第2低圧油路76bには、図5に示すように、それぞれ流路抵抗手段としてのオリフィス85a、85bが形成されており、第1低圧油路76aのオリフィス85aが第2低圧油路76bのオリフィス85bよりも大径となるように構成されている。従って、第2低圧油路76bの流路抵抗は第1低圧油路76aの流路抵抗よりも大きく、電動オイルポンプ70を高圧モードで運転中における第2低圧油路76bでの減圧量が、電動オイルポンプ70を低圧モードで運転中における第1低圧油路76aでの減圧量よりも大きくなって、高圧モード及び低圧モードにおける低圧共通油路76cの油圧は略等しくなっている。
このように第1低圧油路76aと第2低圧油路76bとに接続された低圧油路切替弁73は、電動オイルポンプ70が低圧モードで運転中においては、油室73c内の油圧よりもスプリング73bの付勢力が勝りスプリング73bの付勢力により弁体73aが低圧側位置に位置して、ライン油路75を第2低圧油路76bから遮断し第1低圧油路76aに連通させる。第1低圧油路76aを流れるオイルは、オリフィス85aで流路抵抗を受けて減圧され、低圧共通油路76cを経由して潤滑・冷却部91に至る。一方、電動オイルポンプ70が高圧モードで運転中においては、スプリング73bの付勢力よりも油室73c内の油圧が勝りスプリング73bの付勢力に抗して弁体73aが高圧側位置に位置して、ライン油路75を第1低圧油路76aから遮断し第2低圧油路76bに連通させる。第2低圧油路76bを流れるオイルは、オリフィス85bでオリフィス85aよりも大きな流路抵抗を受けて減圧され、低圧共通油路76cを経由して潤滑・冷却部91に至る。
従って、電動オイルポンプ70が低圧モードから高圧モードに切り替わると、ライン油路75の油圧の変化に応じて自動的に流路抵抗の小さい油路から流路抵抗の大きい油路に切り替わるので、高圧モードのときに潤滑・冷却部91に過度のオイルが供給されることが抑制される。
また、低圧共通油路76cから潤滑・冷却部91に至る油路には、他の流路抵抗手段としての複数のオリフィス85cが設けられている。複数のオリフィス85cは、第1低圧油路76aのオリフィス85aの最小流路断面積の方が複数のオリフィス85cの最小流路断面積よりも小さくなるように設定されている。即ち、複数のオリフィス85cの流路抵抗よりも第1低圧油路76aのオリフィス85aの流路抵抗の方が大きく設定されている。このとき、複数のオリフィス85cの最小流路断面積は、各オリフィス85cの最小流路断面積の総和である。これにより、第1低圧油路76aのオリフィス85aと第2低圧油路76bのオリフィス85bで所望の流量を流すことが調整可能になっている。
ここで、制御装置8(図1参照)は、車両全体の各種制御をするための制御装置であり、制御装置8には車速、操舵角、アクセルペダル開度AP、シフトポジション、バッテリ9における充電状態SOC、油温などが入力される一方、制御装置8からは、内燃機関4を制御する信号、電動機2A、2Bを制御する信号、電動オイルポンプ70を制御する制御信号などが出力される。
即ち、制御装置8は、電動機2A、2Bを制御する電動機制御装置としての機能と、断接手段としての油圧ブレーキ60A、60Bを制御する断接手段制御装置としての機能を、少なくとも備えている。断接手段制御装置としての制御装置8は、電動機2A、2Bの駆動状態及び/又は電動機2A、2Bの駆動指令(駆動信号)に基づいて電動オイルポンプ70とソレノイド弁83のソレノイド174を制御する。
次に、後輪駆動装置1の油圧回路71の動作について説明する。
図4は、停車中に油圧ブレーキ60A、60Bが解放している状態の油圧回路71を示している。この状態では、制御装置8は、電動オイルポンプ70を稼動しない。これにより、低圧油路切替弁73の弁体73aは低圧側位置に位置し、ブレーキ油路切替弁74の弁体74aは閉弁位置に位置し、油圧回路71には油圧が供給されていない。
図4は、停車中に油圧ブレーキ60A、60Bが解放している状態の油圧回路71を示している。この状態では、制御装置8は、電動オイルポンプ70を稼動しない。これにより、低圧油路切替弁73の弁体73aは低圧側位置に位置し、ブレーキ油路切替弁74の弁体74aは閉弁位置に位置し、油圧回路71には油圧が供給されていない。
図8は、車両走行中に油圧ブレーキ60A、60Bが解放している状態を示している。この状態では、制御装置8は、電動オイルポンプ70を低圧モードで運転する。また、制御装置8は、ソレノイド弁83のソレノイド174へ通電しており、第2ライン油路75bとパイロット油路81とが遮断される。これにより、ブレーキ油路切替弁74の弁体74aはスプリング74bの付勢力により閉弁位置に位置して、第2ライン油路75bとブレーキ油路77とが遮断されるとともにブレーキ油路77とハイポジションドレン78とが連通され、油圧ブレーキ60A、60Bが解放される。そして、ブレーキ油路77は、ハイポジションドレン78を介して貯留部79に接続される。
また、低圧油路切替弁73は、スプリング73bの付勢力が、図中右端の油室73cに入力される電動オイルポンプ70の低圧モードで運転中のライン油路75の油圧より大きいため、弁体73aが低圧側位置に位置し、ライン油路75を第2低圧油路76bから遮断し第1低圧油路76aに連通させる。これにより、ライン油路75のオイルが第1低圧油路76aを介してオリフィス85aで減圧され、潤滑・冷却部91に供給される。
図9は、油圧ブレーキ60A、60Bが弱締結している状態における油圧回路71を示している。なお、弱締結とは、動力伝達可能であるが、油圧ブレーキ60A、60Bの締結状態の締結力に対し弱い締結力で締結している状態をいう。このとき、制御装置8は、電動オイルポンプ70を低圧モードで運転する。また、制御装置8は、ソレノイド弁83のソレノイド174へ非通電にして、ブレーキ油路切替弁74の油室74cに第2ライン油路75bの油圧を入力している。これにより、スプリング74bの付勢力より油室74c内の油圧が勝り、弁体74aが開弁位置に位置して、ブレーキ油路77とハイポジションドレン78とが遮断されるとともに第2ライン油路75bとブレーキ油路77とが連通され、油圧ブレーキ60A、60Bが弱締結する。
低圧油路切替弁73は、このときも油圧ブレーキ60A、60Bの解放時と同様に、スプリング73bの付勢力が、図中右端の油室73cに入力される電動オイルポンプ70の低圧モードで運転中のライン油路75の油圧より大きいため、弁体73aが低圧側位置に位置し、ライン油路75を第2低圧油路76bから遮断し第1低圧油路76aに連通させる。これにより、ライン油路75のオイルが第1低圧油路76aを介してオリフィス85aで減圧され、潤滑・冷却部91に供給される。
図10は、油圧ブレーキ60A、60Bが締結している状態における油圧回路71を示している。このとき、制御装置8は、電動オイルポンプ70を高圧モードで運転する。また、制御装置8は、ソレノイド弁83のソレノイド174へ非通電にして、ブレーキ油路切替弁74の右端の油室74cに第2ライン油路75bの油圧を入力している。これにより、スプリング74bの付勢力より油室74c内の油圧が勝り、弁体74aが開弁位置に位置して、ブレーキ油路77とハイポジションドレン78とが遮断されるとともに第2ライン油路75bとブレーキ油路77とが連通され、油圧ブレーキ60A、60Bが締結する。
低圧油路切替弁73は、電動オイルポンプ70の高圧モードで運転中の図中右端の油室73cに入力されるライン油路75の油圧がスプリング73bの付勢力より大きいため、弁体73aが高圧側位置に位置し、ライン油路75を第1低圧油路76aから遮断し第2低圧油路76bに連通させる。これにより、ライン油路75のオイルが第2低圧油路76bを介してオリフィス85bで減圧され、潤滑・冷却部91に供給される。
このように、制御装置8は、電動オイルポンプ70の運転モード(稼動状態)と、ソレノイド弁83の開閉を制御することにより、油圧ブレーキ60A、60Bを解放又は締結させ、電動機2A、2B側と後輪Wr側とを遮断状態及び接続状態に切り替えるとともに、油圧ブレーキ60A、60Bの締結力を制御することができる。
図11は、各車両状態における前輪駆動装置6と後輪駆動装置1との関係を電動機2A、2Bの作動状態と油圧回路71の状態とをあわせて記載したものである。図中、フロントユニットは前輪駆動装置6、リアユニットは後輪駆動装置1、リアモータは電動機2A、2B、EOPは電動オイルポンプ70、SOLはソレノイド174、OWCは一方向クラッチ50、BRKは油圧ブレーキ60A、60Bを表わす。また、図12〜図17は後輪駆動装置1の各状態における速度共線図を表わし、左側のS、Cはそれぞれ電動機2Aに連結された遊星歯車式減速機12Aのサンギヤ21A、車軸10Aに連結されたプラネタリキャリア23A、右側のS、Cはそれぞれ電動機2Bに連結された遊星歯車式減速機12Bのサンギヤ21B、車軸10Bに連結されたプラネタリキャリア23B、Rはリングギヤ24A、24B、BRKは油圧ブレーキ60A、60B、OWCは一方向クラッチ50を表わす。以下の説明において電動機2A、2Bによる車両前進時のサンギヤ21A、21Bの回転方向を順方向とする。また、図中、停車中の状態から上方が順方向の回転、下方が逆方向の回転であり、矢印は、上方が順方向のトルクを表し、下方が逆方向のトルクを表す。
停車中は、前輪駆動装置6も後輪駆動装置1も駆動していない。従って、図12に示すように、後輪駆動装置1の電動機2A、2Bは停止しており、車軸10A、10Bも停止しているため、いずれの要素にもトルクは作用していない。この車両3の停車中においては、油圧回路71は、図4に示すように、電動オイルポンプ70が非稼動であり、ソレノイド弁83のソレノイド174は非通電になっているものの油圧が供給されないため油圧ブレーキ60A、60Bは解放(OFF)している。また、一方向クラッチ50は、電動機2A、2Bが非駆動のため係合していない(OFF)。
そして、イグニッションをONにした後、EV発進、EVクルーズなどモータ効率のよい前進低車速時は、後輪駆動装置1による後輪駆動となる。図13に示すように、電動機2A、2Bが順方向に回転するように力行駆動すると、サンギヤ21A、21Bには順方向のトルクが付加される。このとき、前述したように一方向クラッチ50が係合しリングギヤ24A、24Bがロックされる。これによりプラネタリキャリア23A、23Bは順方向に回転し前進走行がなされる。なお、プラネタリキャリア23A、23Bには車軸10A、10Bからの走行抵抗が逆方向に作用している。このように車両3の発進時には、イグニッションをONにして電動機2A、2Bのトルクをあげることで、一方向クラッチ50が機械的に係合してリングギヤ24A、24Bがロックされる。
このとき油圧回路71は、図9に示すように、電動オイルポンプ70が低圧モード(Lo)で稼動し、ソレノイド弁83のソレノイド174は非通電(OFF)になっており、油圧ブレーキ60A、60Bが弱締結状態となっている。このように、電動機2A、2Bの順方向の回転動力が後輪Wr側に入力されるときには一方向クラッチ50が係合状態となり、一方向クラッチ50のみで動力伝達可能であるが、一方向クラッチ50と並列に設けられた油圧ブレーキ60A、60Bも弱締結状態とし電動機2A、2B側と後輪Wr側とを接続状態としておくことで、電動機2A、2B側からの順方向の回転動力の入力が一時的に低下して一方向クラッチ50が非係合状態となった場合にも、電動機2A、2B側と後輪Wr側とで動力伝達不能になることを抑制できる。また、後述する減速回生への移行時に電動機2A、2B側と後輪Wr側とを接続状態とするための回転数制御が不要となる。
前進低車速走行から車速があがりエンジン効率のよい前進中車速走行に至ると、後輪駆動装置1による後輪駆動から前輪駆動装置6による前輪駆動となる。図14に示すように、電動機2A、2Bの力行駆動が停止すると、プラネタリキャリア23A、23Bには車軸10A、10Bから前進走行しようとする順方向のトルクが作用するので、前述したように一方向クラッチ50が非係合状態となる。
このとき油圧回路71は、図9に示すように、電動オイルポンプ70が低圧モード(Lo)で稼動し、ソレノイド弁83のソレノイド174は非通電(OFF)になっており、油圧ブレーキ60A、60Bが弱締結状態となっている。
図13又は図14の状態から電動機2A、2Bを回生駆動しようすると、図15に示すように、プラネタリキャリア23A、23Bには車軸10A、10Bから前進走行を続けようとする順方向のトルクが作用するので、前述したように一方向クラッチ50が非係合状態となる。
このとき、油圧回路71は、図10に示すように、電動オイルポンプ70が高圧モード(Hi)で稼動し、ソレノイド弁83のソレノイド174は非通電(OFF)とされ、油圧ブレーキ60A、60Bが締結状態(ON)となる。従って、リングギヤ24A、24Bが固定されるとともに電動機2A、2Bには逆方向の回生制動トルクが作用し、電動機2A、2Bで減速回生がなされる。このように、後輪Wr側の順方向の回転動力が電動機2A、2B側に入力されるときには一方向クラッチ50は非係合状態となり、一方向クラッチ50のみで動力伝達不能であるが、一方向クラッチ50と並列に設けられた油圧ブレーキ60A、60Bを締結させ、電動機2A、2B側と後輪Wr側とを接続状態としておくことで動力伝達可能な状態に保つことができ、この状態で電動機2A、2Bを回生駆動状態に制御することにより、車両3のエネルギーを回生することができる。
続いて加速時には、前輪駆動装置6と後輪駆動装置1の四輪駆動となり、後輪駆動装置1は、図13に示す前進低車速時と同じ状態であり、油圧回路71も、図9に示す状態となる。
前進高車速時には、前輪駆動装置6による前輪駆動となる。図16に示すように、電動機2A、2Bが力行駆動を停止すると、プラネタリキャリア23A、23Bには車軸10A、10Bから前進走行しようとする順方向のトルクが作用するので、前述したように一方向クラッチ50が非係合状態となる。
このとき油圧回路71は、図8に示すように、電動オイルポンプ70が低圧モード(Lo)で稼動し、ソレノイド弁83のソレノイド174は通電(ON)され、油圧ブレーキ60A、60Bが解放状態(OFF)となる。従って、電動機2A、2Bの連れ回りが防止され、前輪駆動装置6による高車速時に電動機2A、2Bが過回転となるのが防止される。
後進時には、図17に示すように、電動機2A、2Bを逆力行駆動すると、サンギヤ21A、21Bには逆方向のトルクが付加される。このとき、前述したように一方向クラッチ50が非係合状態となる。
このとき、油圧回路71は、図10に示すように、電動オイルポンプ70が高圧モード(Hi)で稼動し、ソレノイド弁83のソレノイド174は非通電(OFF)とされ、油圧ブレーキ60A、60Bが締結状態となる。従って、リングギヤ24A、24Bが固定されて、プラネタリキャリア23A、23Bは逆方向に回転し後進走行がなされる。なお、プラネタリキャリア23A、23Bには車軸10A、10Bからの走行抵抗が順方向に作用している。このように、電動機2A、2B側の逆方向の回転動力が後輪Wr側に入力されるときには一方向クラッチ50は非係合状態となり、一方向クラッチ50のみで動力伝達不能であるが、一方向クラッチ50と並列に設けられた油圧ブレーキ60A、60Bを締結させ、電動機2A、2B側と後輪Wr側とを接続状態としておくことで動力伝達可能に保つことができ、電動機2A、2Bの回転動力によって車両3を後進させることができる。
このように後輪駆動装置1は、車両3の走行状態、言い換えると、電動機2A、2Bの回転方向が順方向か逆方向か、及び電動機2A、2B側と後輪Wr側のいずれから動力が入力されるかに応じて、油圧ブレーキ60A、60Bの締結・解放が制御され、さらに油圧ブレーキ60A、60Bの締結時であっても締結力が調整される。
これまで車両3が直進走行する場合、即ち、左右の電動機2A、2Bに回転差がない場合について説明したが、続いて車両3が旋回する場合について説明する。車両3が旋回する場合として、図18を用いて、車両3が左旋回する場合、即ち左右の電動機2A、2Bに回転差があり、電動機2Aに連結される左後輪LWrが旋回内輪、電動機2Bに連結される右後輪RWrが旋回外輪の場合の車両走行中における制御を例に説明する。
図18(a)は、左後輪LWrの回生トルクが右後輪RWrの力行トルクよりも大きい場合の速度共線図である。電動機2Aの回生トルクの絶対値が電動機2Bの力行トルクの絶対値より大きい場合には、一方向クラッチ50が非係合状態となるため、図18(a)の状態では、油圧ブレーキ60A、60Bを締結している。また、図示は省略するが、左後輪LWrの回生トルクと右後輪RWrの力行トルクとが等しい場合にも、動力伝達を確実にするため、油圧ブレーキ60A、60Bを締結している。
一方、図18(b)は、左後輪LWrの回生トルクが右後輪RWrの力行トルクよりも小さい場合の速度共線図である。電動機2Aの回生トルクの絶対値が電動機2Bの力行トルクの絶対値より小さい場合には、一方向クラッチ50が係合状態となるため、図18(b)の状態では、油圧ブレーキ60A、60Bを解放している。
このように車両旋回時においては、電動機2A、2Bのトルクの絶対値の差から油圧ブレーキ60A、60Bを締結及び解放操作を制御することで、確実な動力伝達を確保している。また、通常、左右後輪LWr、RWrの力行・回生状態、その際のトルクの大きさは、左後輪トルクと右後輪トルクとの和(以下、第1関係と呼ぶことがある。)、即ち、前後方向におけるトルク要求と、左後輪トルクと右後輪トルクとの差(以下、第2関係と呼ぶことがある。)、即ち、旋回方向のトルク要求と、に基づいて制御される(以下、トルク優先制御と呼ぶ。)。図18(a)の状態は、旋回中に後輪Wrで減速要求がある場合の制御であり、図18(b)の状態は、旋回中に後輪Wrで加速要求がある場合の制御であり、両者ともに反時計回りのヨーモーメントを発生させている。
このトルク優先制御について数式を用いて説明する。左後輪LWrの目標トルクをTT1、右後輪RWrの目標トルクをTT2、左右後輪LWr、RWrの合計目標トルク(左後輪トルクと右後輪トルクとの和)をTRT、左右後輪LWr、RWrの目標トルク差(左後輪トルクと右後輪トルクとの差)をΔTTとしたとき、第1関係から下記(1)式、第2関係から下記(2)式が成立する。
TT1+TT2=TRT (1)
TT1−TT2=ΔTT (2)
TT1−TT2=ΔTT (2)
なお、ΔTTは、目標ヨーモーメント(時計回りを正)をYMT、車輪半径をr、トレッド幅(左右後輪LWr、RWr間距離)とすると、以下の(3)式で表される。
ΔTT=2・r・YMT/Tr (3)
ΔTT=2・r・YMT/Tr (3)
従って、左右後輪LWr、RWrの目標トルクTT1、TT2が上記(1)、(2)式から一義的に決まる。
そして、左後輪LWrに連結される電動機2Aの目標トルクをTM1、右後輪RWrに連結される電動機2Bの目標トルクをTM2としたとき、左右の電動機2A、2Bの目標トルクTM1、TM2は以下の(4)、(5)式から導かれる。なお、Ratioはギヤ比である。
TM1=(1/Ratio)・TT1 (4)
TM2=(1/Ratio)・TT2 (5)
TM2=(1/Ratio)・TT2 (5)
このように、トルク優先制御では、第1関係と第2関係から前後方向におけるトルク要求と旋回方向におけるトルク要求を満たすことができ、車両の走行性能が重視される。
また、本発明では、電動機2A、2Bが、トルク優先制御と以下に説明する電力優先制御とで選択的に制御される。
電力優先制御は、電動機2Aで発生又は消費する電力と、電動機2Bで発生又は消費する電力との和(以下、第3関係と呼ぶことがある。)を優先し、この電力との和に基づいて両方の電動機2A、2Bを制御するものである。より具体的には、前述の、第1関係と、第2関係と、第3関係と、のうち、第1関係と第2関係の少なくとも一方と、第3関係と、に基づいて、第3関係を第1優先として満たすように両方の電動機2A、2Bを制御するものである。なお、以下の説明においては、第1関係として左後輪トルクと右後輪トルクとの和を、第2関係として左後輪トルクと右後輪トルクとの差を用いて制御する場合を例に説明する。
電力優先制御は、電動機2Aで発生又は消費する電力と、電動機2Bで発生又は消費する電力との和(以下、第3関係と呼ぶことがある。)を優先し、この電力との和に基づいて両方の電動機2A、2Bを制御するものである。より具体的には、前述の、第1関係と、第2関係と、第3関係と、のうち、第1関係と第2関係の少なくとも一方と、第3関係と、に基づいて、第3関係を第1優先として満たすように両方の電動機2A、2Bを制御するものである。なお、以下の説明においては、第1関係として左後輪トルクと右後輪トルクとの和を、第2関係として左後輪トルクと右後輪トルクとの差を用いて制御する場合を例に説明する。
この電力優先制御は、バッテリ9や前輪駆動装置6の電動機5の状態等に応じて選択される。例えばバッテリ9の温度が所定温度以下、いわゆる低温時、バッテリ9の残容量が低い場合、前輪駆動装置6の電動機5の発電量が足りない場合又は力行状態の場合、バッテリ9又は電動機5の失陥が検知されたとき等の、通常の電力の供受に支障がある場合等に行われる。
電力優先制御(ここでは電力和を零とする場合について例示する。)について数式を用いて説明すると、電力優先制御では、上記(1)、(2)式に加えて、第3関係から下記(6)式が導かれる。P1は電動機2Aの電力であり、P2は電動機2Bの電力である。
P1+P2=0 (6)
P1+P2=0 (6)
ここで、電力の供受には損失が発生するため、回生電力と力行電力はそれぞれ下記式(7)、(8)で表すことができる。
回生電力=機械入力(1−回生損失率) (7)
力行電力=機械入力(1+力行損失率) (8)
回生電力=機械入力(1−回生損失率) (7)
力行電力=機械入力(1+力行損失率) (8)
電動機2Aの角速度をω1、電動機2Bの角速度をω2、回生損失率をLr1、力行損失率をLr2とし、図18のように電動機2Aを回生駆動、電動機2Bを力行駆動とすると、P1、P2は、上記(7)、(8)式に基づいて下記(9)、(10)式で表される。
P1=ω1・TM1(1−Lr1) (9)
P2=ω2・TM2(1+Lr2) (10)
なお、ω=2・π・n/60(nは、電動機の回転数)である。
P1=ω1・TM1(1−Lr1) (9)
P2=ω2・TM2(1+Lr2) (10)
なお、ω=2・π・n/60(nは、電動機の回転数)である。
上記(4)〜(6)、(9)、(10)式から、TM1、TM2を削除すると、第3関係として下記(11)式が導かれる。
TT2=−(ω1/ω2)・{(1−Lr1)/(1+Lr2)}・TT1 (11)
TT2=−(ω1/ω2)・{(1−Lr1)/(1+Lr2)}・TT1 (11)
そして、電力優先制御では、第1関係から導かれる上記(1)式と第2関係から導かれる上記(2)式の一方と、第3関係から導かれる(11)式と、に基づいて、電動機2A、2Bが制御される。即ち、電力優先制御では、第3関係から導かれる(11)式が第1優先として位置づけられている。
(11)式について検討すると、内輪側である電動機2Aの角速度ω1は、外輪側である電動機2Bの角速度ω2より小さく(ω1<ω2)、また、(1−Lr1)<(1+Lr2)であるので、必ず|TT2|<|TT1|となり、
TT1+TT2<0となる。従って、電力優先制御では、左右後輪LWr、RWrの合計目標トルク(左後輪トルクと右後輪トルクとの和)TRTは必ずマイナス、即ち回生トルクの方が力行トルクより大きくなる。
TT1+TT2<0となる。従って、電力優先制御では、左右後輪LWr、RWrの合計目標トルク(左後輪トルクと右後輪トルクとの和)TRTは必ずマイナス、即ち回生トルクの方が力行トルクより大きくなる。
以上の説明においては、第1関係として、左後輪トルクと右後輪トルクとの和、第2関係として左後輪トルクと右後輪トルクとの差をパラメータとして制御する場合を例に説明したが、左後輪駆動力と右後輪駆動力をパラメータとしてもよい。この場合、車輪トルクT(N・m)と車輪駆動力F(N)の換算は、後輪Wrの半径をrとすると、下記(12)式でなされる。
F=T/r (12)
また、車輪トルクや車輪駆動力の代わりに、電動機トルクや電動機駆動力を用いてもよい。電動機トルクT(N・m)と電動機駆動力F(N)の換算も、上記(12)式と同様である。
F=T/r (12)
また、車輪トルクや車輪駆動力の代わりに、電動機トルクや電動機駆動力を用いてもよい。電動機トルクT(N・m)と電動機駆動力F(N)の換算も、上記(12)式と同様である。
上記(4)、(5)式で説明したように車輪トルクと電動機トルクとは相互に換算可能であり、また、上記(12)式で説明したようにトルクと駆動力とは相互に換算可能であるので、左後輪トルクと右後輪トルクとの和に代えて、電動機2Aの電動機トルクと電動機2Bの電動機トルクとの和、又は、左後輪駆動力と右後輪駆動力との和、又は、電動機2Aの電動機駆動力と電動機2Bの電動機駆動力との和、のいずれかを第1関係とすることができる。
同様に、左後輪トルクと右後輪トルクとの差に代えて、電動機2Aの電動機トルクと電動機2Bの電動機トルクとの差、又は、左後輪駆動力と右後輪駆動力との差、又は、電動機2Aの電動機駆動力と電動機2Bの電動機駆動力との差、のいずれかを第2関係とすることができる。
続いて、トルク優先制御と電力優先制御の電力収支の違いを図19を参照しながら説明する。図19(a)はトルク優先制御における図であり、図19(b)は電力優先制御における図である。
トルク優先制御の一例として、図19(a)では、電動機2A、2Bの各トルクが左後輪トルクと右後輪トルクとの和(第1関係)と、左後輪トルクと右後輪トルクとの差(第2関係)から決定され、左後輪トルクと右後輪トルクとの和が零、即ち、TT1+TT2=TRT=0((1)式)、左後輪トルクと右後輪トルクとの差が零ではない所定値、即ち、TT1−TT2=ΔTT≠0((2)式)となっている。
トルク優先制御の一例として、図19(a)では、電動機2A、2Bの各トルクが左後輪トルクと右後輪トルクとの和(第1関係)と、左後輪トルクと右後輪トルクとの差(第2関係)から決定され、左後輪トルクと右後輪トルクとの和が零、即ち、TT1+TT2=TRT=0((1)式)、左後輪トルクと右後輪トルクとの差が零ではない所定値、即ち、TT1−TT2=ΔTT≠0((2)式)となっている。
この状態では、左後輪トルク(回生トルク)と右後輪トルク(力行トルク)との和が零でトルク収支がつりあっており、且つ、左後輪トルク(回生トルク)と右後輪トルク(力行トルク)との差により、後輪駆動装置1において前後方向の加減速がなく反時計回りのヨーモーメントが発生している。
また、電動機2Aの回生駆動により、回生トルクに相当する電力から回生損失分の電力を差し引いた回生電力が発生している。左後輪LWrの回生トルクと等しい力行トルクを右後輪RWrで発生させるためには、この力行トルク分の電力に力行損失分を加えた力行電力が必要となる。このときの電力収支は、電動機2Aの回生電力が電動機2Bでの力行電力に使用されて相殺されるとともに、電動機2Bの力行電力から電動機2Aの回生電力を差し引いた残りの電力(補填電力)が、バッテリ9又は前輪駆動装置6の電動機5から供給されている。
従って、図19(a)のトルク優先制御では、電動機2A、2B以外の電力源から電力を受けながら、前後方向及び旋回方向のトルク要求を満たすように車両3が制御されている。
従って、図19(a)のトルク優先制御では、電動機2A、2B以外の電力源から電力を受けながら、前後方向及び旋回方向のトルク要求を満たすように車両3が制御されている。
電力優先制御の一例として、図19(b)では、電動機2A、2Bの各トルクが電動機2Aの電力と電動機2Bの電力との和(第3関係)と、左後輪トルクと右後輪トルクとの差(第2関係)から決定され、電動機2Aの電力と電動機2Bの電力との和が零、即ち、P1+P2=0((3)式)、左後輪トルクと右後輪トルクとの差が零ではない所定値、即ち、TT1−TT2=ΔTT≠0((2)式)となっている。
この状態では、左後輪トルク(回生トルク)と右後輪トルク(力行トルク)との和がマイナスであり、且つ、左後輪トルク(回生トルク)と右後輪トルク(力行トルク)との差が零より大きく、後輪駆動装置1において前後方向に減速されており反時計回りのヨーモーメントが発生している。なお、左後輪トルク(回生トルク)と右後輪トルク(力行トルク)との差は、図19(a)の左後輪トルク(回生トルク)と右後輪トルク(力行トルク)との差と等しいため、図19(a)と等しいヨーモーメントが発生している。
また、電動機2Aの回生駆動により、回生トルクに相当する電力から回生損失分の電力を差し引いた回生電力が発生している。電動機2Bは、この電動機2Aで発生した回生電力を用いて力行駆動されており、電動機2Aで発生した回生電力から力行損失分を差し引いた電力分の力行トルクが発生している。このときの電力収支は、電動機2Aで発生した回生電力と電動機2Bで消費した力行電力がつりあっており、バッテリ9又は前輪駆動装置6の電動機5と電動機2A、2B間で電力の供受がなされない状態となっている。
従って、図19(b)の電力優先制御では、電動機2A、2B以外の電力源からの電力供給や、それらへの電量供給を生じさせずに、旋回方向のトルク要求を満たすように制御される。
従って、図19(b)の電力優先制御では、電動機2A、2B以外の電力源からの電力供給や、それらへの電量供給を生じさせずに、旋回方向のトルク要求を満たすように制御される。
上記実施形態では、第2関係である左後輪トルクと右後輪トルクとの差を第2優先として満たすように制御したことで、電力の要求を満たしながら、旋回方向のトルク要求を満たすことができ、旋回性が向上する。かかる制御を車両3の加速時に行うことで、加速時に、前後方向のトルク要求などよりも旋回方向のトルク要求が優先されるので、旋回性を向上させながら加速させることができる。なお、第2関係である左後輪トルクと右後輪トルクとの差の代わりに、第1関係である左後輪トルクと右後輪トルクとの和を第2優先として満たすように制御してもよい。電力の要求を満たしながら、前後方向のトルク要求を満たすことができ、安定性が向上する。かかる制御を車両3の減速時に行うことで、減速時に旋回方向のトルク要求などよりも前後方向のトルク要求が優先されるので、安定的に減速させることができる。
上記実施形態では、上記(9)〜(11)式において、回生損失率Lr1及び力行損失率Lr2を用いたが、これに限らず、損失そのものを用いてもよい。回生損失をL1、力行損失をL2とすると、上記(9)〜(11)式は、以下の(9)′〜(11)′式で表される。
P1=ω1・TM1−L1 (9)′
P2=ω2・TM2+L2 (10)′
TT2=−(ω1/ω2)・TT1+Ratio・(L1−L2)}/ω2 (11)′
P1=ω1・TM1−L1 (9)′
P2=ω2・TM2+L2 (10)′
TT2=−(ω1/ω2)・TT1+Ratio・(L1−L2)}/ω2 (11)′
さらに上記実施形態では、電力優先制御として、電動機2Aの電力と電動機2Bの電力との和が零、即ち、P1+P2=0の場合を例示したが、これに限らず、電動機2Aの電力と電動機2Bの電力との和が所定目標電力、即ちP1+P2=所定目標電力(≠0)の関係を満たすように制御してもよい。これにより、電動機2A、2Bの電力収支によって、所定目標電力を満たすことができ、バッテリ9や電動機5が不調であっても対応することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、電動機2Aで発生又は消費する電力である電力と、電動機2Bで発生又は消費する電力との和、を含む第3関係を第1優先として満たすように電動機2A、2Bを制御する電力優先制御を行うことにより、電力の要求を満たすことが可能で、電力が過不足状態に陥ったり、電気系に損傷を与えるおそれを低減することができる。
また、電力源として、バッテリ9及び前輪駆動装置6の電動機5を備えるので、バッテリ9及び電動機5の状態に応じて電力優先制御を行うことにより、不要なときに電力優先制御を行うことを回避することができる。なお、電力源として、必ずしもバッテリ9と電動機5の両方を備えている必要はなく、いずれか一方のみでもよい。例えは、バッテリ9を備える場合には、バッテリ9の状態に応じて電力優先制御を行うことで、電動機2A、2Bをバッテリ9に対し適切に駆動することができる。また、バッテリ9を備える場合には、電力の発生を正とした場合に、バッテリ9の蓄電状態が所定以下のとき電動機2Aの電力と電動機2Bの電力の和が零以上となるように制御することで、バッテリ9で電力を消費させずに蓄電することができる。一方、バッテリ9の蓄電状態が所定以上のとき電動機2Aの電力と電動機2Bの電力の和が零以下となるように制御することで、バッテリ9で電力を蓄電させずに消費することができ、過充電状態を抑制することができる。また、電力優先制御は、バッテリ9の許容入出力に応じて、電動機2Aの電力と電動機2Bの電力の和が許容入出力の範囲内となるように制御してもよい。これにより、バッテリ9の許容入出力の範囲内で電力を供受することができる。また、バッテリ9の温度が所定以下のとき電動機2Aの電力と電動機2Bの電力の和が零となるように制御することで、低温時におけるバッテリ9からの電力の流出と電力の流入を無くすことができ、低温時であっても電動機2A、2Bを駆動することができる。さらに、バッテリ9の失陥が検知されたとき、電動機2Aの電力と電動機2Bの電力の和が零となるように制御することで、バッテリ9の失陥時におけるバッテリ9からの電力の流出と電力の流入を無くすことができ、バッテリ9の失陥時であっても電動機2A、2Bを駆動することができる。
バッテリ9に代えて、又はバッテリ9とともに前輪駆動装置6の電動機5を備える場合には、電動機5の状態に応じて電力優先制御を行うことで、電動機2A、2Bを電動機5に対し適切に駆動することができ、電動機5と電力を供受することで、エネルギー効率を向上させることができる。電動機5の発電状態が所定以下のとき、電力の発生を正とした場合に、電動機2Aの電力と電動機2Bの電力の和が零以上となるように制御することで、電力不足を回避することができる。電力優先制御は、電動機5の許容発電出力に応じて、電動機2Aの電力と電動機2Bの電力の和が許容発電出力の範囲内となるように制御してもよい。これにより、電動機5の許容発電出力の範囲内で電力を受けることができる。また、電動機5の失陥が検知されたとき又は電動機5が力行状態のとき、電力の発生を正とした場合に、電動機2Aの電力と電動機2Bの電力の和が零以上となるように制御することで、電動機5の失陥時又は電動機5が力行状態であっても、電動機2A、2Bを駆動することができる。
電力優先制御は、電動機2Aの電力と電動機2Bの電力の和が零となるように制御することで、電動機2A、2Bの電力収支があうので、バッテリ9や電動機5からの電力供給や、それらへの電量供給が生じないため、バッテリ9や電動機5の状況によらず、電動機2A、2Bを駆動することができる。
また、本実施形態によれば、後輪駆動装置1が油圧ブレーキ60A、60Bを解放することにより電動機2A、2B側と後輪Wr側との動力伝達を断接することができる。また、油圧ブレーキ60A、60Bと並列に一方向クラッチ50を備えるので、例えば電動機2A、2B側の順方向の回転動力が後輪Wr側に入力されて一方向クラッチ50が係合状態となるときには、一方向クラッチ50で動力伝達が可能となり、油圧ブレーキ60A、60Bを解放もしくは締結力を弱くすることができる。電力の発生を正とした場合に、電動機2Aの電力と電動機2Bの電力の和が零以上のとき、電気損失の兼ね合いで必ず回生トルクの方が大きくなるので、油圧ブレーキ60A、60Bを締結することで、確実に電動機2A、2B側と後輪Wr側とのトルク伝達を行うことができる。一方、電動機2Aの電力と電動機2Bの電力の和が零以下の所定未満で力行トルクの方が大きくなる場合に、油圧ブレーキ60A、60Bを解放しても電動機2A、2B側と後輪Wr側とのトルク伝達を行うことができる。
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本発明の車両用駆動装置を、後輪駆動装置として適用した例について説明したが前輪駆動装置として適用してもよい。
また、左右車輪がそれぞれ電動発電機に接続されていればよく、遊星歯車式減速機12A、12Bは必ずしも設ける必要はなく、左右車輪がそれぞれ電動発電機に直結されていてもよい。
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。
本発明の車両用駆動装置を、後輪駆動装置として適用した例について説明したが前輪駆動装置として適用してもよい。
また、左右車輪がそれぞれ電動発電機に接続されていればよく、遊星歯車式減速機12A、12Bは必ずしも設ける必要はなく、左右車輪がそれぞれ電動発電機に直結されていてもよい。
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。
なお、本出願は、2011年7月4日出願の日本特許出願(特願2011−148489)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
1 後輪駆動装置(車両用駆動装置)
2A 電動機(左電動発電機)
2B 電動機(右電動発電機)
5 電動機(電力源、他の電動発電機)
6 前輪駆動装置
8 制御装置
9 バッテリ(電力源)
12A 遊星歯車式減速機(左変速機)
12B 遊星歯車式減速機(右変速機)
21A、21B サンギヤ
23A、23B プラネタリキャリア
24A、24B リングギヤ
50 一方向クラッチ(一方向動力伝達)
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)
2A 電動機(左電動発電機)
2B 電動機(右電動発電機)
5 電動機(電力源、他の電動発電機)
6 前輪駆動装置
8 制御装置
9 バッテリ(電力源)
12A 遊星歯車式減速機(左変速機)
12B 遊星歯車式減速機(右変速機)
21A、21B サンギヤ
23A、23B プラネタリキャリア
24A、24B リングギヤ
50 一方向クラッチ(一方向動力伝達)
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 (23)
- 車両の左車輪に連結される左電動発電機と、
車両の右車輪に連結される右電動発電機と、
前記左電動発電機と右電動発電機を制御する制御装置と、を備えた車両用駆動装置であって、
前記制御装置は、
左車輪トルクと右車輪トルクとの和、若しくは左電動発電機トルクと右電動発電機トルクとの和、又は、左車輪駆動力と右車輪駆動力との和、若しくは左電動発電機駆動力と右電動発電機駆動力との和、を含む第1関係と、
左車輪トルクと右車輪トルクとの差、若しくは左電動発電機トルクと右電動発電機トルクとの差、又は、左車輪駆動力と右車輪駆動力との差、若しくは左電動発電機駆動力と右電動発電機駆動力との差、を含む第2関係と、
前記左電動発電機で発生又は消費する電力である左電力と、前記右電動発電機で発生又は消費する電力である右電力との和、を含む第3関係と、のうち、
前記第1関係と前記第2関係の少なくとも一方と、前記第3関係と、に基づいて、前記第3関係を第1優先として満たすように前記左電動発電機と前記右電動発電機とを制御する電力優先制御を行うことを特徴とする車両用駆動装置。 - 前記左電動発電機と前記右電動発電機とに電気的に接続された電力源を備え、
前記電力源の状態に応じて、前記電力優先制御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。 - 前記電力源はバッテリであって、前記バッテリの状態に応じて、前記電力優先制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の車両用駆動装置。
- 前記電力優先制御は、前記バッテリの蓄電状態が所定以下のとき、電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以上となるように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。
- 前記電力優先制御は、前記バッテリの蓄電状態が所定以上のとき、電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以下となるように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。
- 前記電力優先制御は、前記バッテリの許容入出力に応じて、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が前記許容入出力の範囲内となるように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。
- 前記電力優先制御は、前記バッテリの温度が所定以下のとき、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零となるように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。
- 前記電力優先制御は、前記バッテリの失陥が検知されたとき、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零となるように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。
- 前記電力源は、前記左電動発電機と前記右電動発電機とは異なる他の電動発電機であって、前記他の電動発電機の状態に応じて、前記電力優先制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の車両用駆動装置。
- 前記電力優先制御は、前記他の電動発電機の発電状態が所定以下のとき、電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以上となるように制御することを特徴とする請求項9に記載の車両用駆動装置。
- 前記電力優先制御は、前記他の電動発電機の許容発電出力に応じて、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が前記許容発電出力の範囲内となるように制御することを特徴とする請求項9に記載の車両用駆動装置。
- 前記電力優先制御は、前記他の電動発電機の失陥が検知されたとき又は前記他の電動発電機が力行状態のとき、電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以上となるように制御することを特徴とする請求項9に記載の車両用駆動装置。
- 前記電力優先制御は、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零となるように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。
- 前記電力優先制御は、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が所定の目標電力となるように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。
- 前記電力優先制御において、前記第1関係を第2優先として満たすように、前記左電動発電機と前記右電動発電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。
- 車両の減速時に、前記第3関係を第1優先とし、前記第1関係を第2優先とすることを特徴とする請求項15に記載の車両用駆動装置。
- 前記電力優先制御において、前記第2関係を第2優先として満たすように、前記左電動発電機と前記右電動発電機とを制御する電力優先制御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。
- 車両の加速時に、前記第3関係を第1優先とし、前記第2関係を第2優先とすることを特徴とする請求項17に記載の車両用駆動装置。
- 前記左車輪と前記左電動発電機との動力伝達経路上には左変速機が設けられ、
前記右車輪と前記右電動発電機との動力伝達経路上には右変速機が設けられ、
前記左変速機と前記右変速機は、それぞれ第1乃至第3の回転要素で構成される遊星歯車式変速機であり、
前記左変速機と前記右変速機の第1の回転要素にそれぞれ前記左電動発電機及び前記右電動発電機が接続され、
前記第2の回転要素にそれぞれ前記左車輪及び右車輪が接続され、
前記第3の回転要素同士が互いに連結され、
前記第3の回転要素には、解放又は締結することにより前記左電動発電機と前記右電動発電機とからなる電動発電機側と前記左車輪と前記右車輪とからなる車輪側とを遮断状態又は接続状態にする断接手段と、電動発電機側の順方向の回転動力が車輪側に入力されるときに係合状態となるとともに電動発電機側の逆方向の回転動力が車輪側に入力されるときに非係合状態となり、車輪側の順方向の回転動力が電動発電機側に入力されるときに非係合状態となるとともに車輪側の逆方向の回転動力が電動発電機側に入力されるときに係合状態となる一方向動力伝達手段とが並列に設けられることを特徴とする請求項1〜18のいずれか1項に記載の車両用駆動装置。 - 電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以上のとき、前記断接手段を締結することを特徴とする請求項19に記載の車両用駆動装置。
- 電力の発生を正とした場合に、前記第3関係の前記左電力と前記右電力の和が零以下の所定未満のとき、前記断接手段を解放することを特徴とする請求項19に記載の車両用駆動装置。
- 前記遊星歯車式変速機は、前記第1の回転要素がサンギヤであり、前記第2の回転要素がキャリアであり、前記第3の回転要素がリングギヤで構成されることを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の車両用駆動装置。
- 車両の左車輪に連結される左電動発電機と、
車両の右車輪に連結される右電動発電機と、
前記左電動発電機と右電動発電機を制御する制御装置と、を備えた車両用駆動装置であって、
前記制御装置は、
前記左電動発電機で発生又は消費する電力である左電力と、前記右電動発電機で発生又は消費する電力である右電力との和に基づいて前記左電動発電機と前記右電動発電機とを制御する電力優先制御を行うことを特徴とする車両用駆動装置。
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