電動四輪驅動車輛的控制裝置、電動驅動系統的製作方法
2023-05-25 01:05:46 2
專利名稱：電動四輪驅動車輛的控制裝置、電動驅動系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動四輪驅動車輛的控制裝置、電動驅動系統以及電動四輪驅動車輛，特別是涉及一種適於在具有手動變速器與離合器的電動四輪驅動車輛中使用的電動四輪驅動車輛的控制裝置、電動驅動系統以及電動四輪驅動車輛。
背景技術：
最近，由發動機驅動前輪或後輪，由電動機驅動後輪或前輪的電動四輪驅動車輛已經實用化。這裡，在使用手動變速器作為變速器，發動機的輸出軸與手動變速器的輸入軸之間設有離合器的電動四輪驅動車輛中，例如特開2004-254374號公報中所述，公開了一種在離合器的連接時進行通常的電動機轉矩控制，一旦離合器分離就對應於道路負載進行電動機轉矩控制的技術。
專利文獻1特開2004-254374號公報但是，特開2004-254374號公報中所述的技術中，僅僅對離合器的連接與斷開狀態中的電動機轉矩控制進行了說明，存在車輛的啟動時或變速的情況下，離合器變為半連接(半離合)狀態時，無法確保平穩的車輛行駛性這一問題。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種能夠得到平穩的車輛行駛性的電動四輪驅動車輛的控制裝置、電動驅動系統以及電動四輪驅動車輛。
(1)為實現上述目的，本發明的電動四輪驅動車輛的控制裝置用於發動機驅動第1車輪、由電動機驅動第2車輪、上述發動機的驅動力經手動變速器以及離合器傳遞給上述第1車輪的電動四輪驅動車輛中，控制上述電動機的驅動，具有在上述離合器的半離合狀態中，將上述離合器的連接的程度作為輸入信號，對應於該輸入信號，輸出用來控制上述電動機的驅動力的信號的控制機構。
通過相關構成，能夠得到平穩的車輛行駛性。
(2)上述(1)中，優選讓上述控制機構，在上述電動四輪驅動車輛的啟動時上述第1及第2車輪中沒有產生打滑時，隨著上述離合器被連接，以上述電動機的驅動力徐徐增加的方式輸出上述信號。
(3)上述(2)中，優選讓上述控制機構，在上述離合器的分離位置附近，以上述電動機的驅動力變為0的方式輸出上述信號。
(4)上述(2)中，優選讓上述控制機構，一旦檢測出上述電動四輪驅動車輛的油門踏板被踏下，便輸出上述信號以使得上述電動機的驅動力變為給定驅動力。
(5)上述(1)中，優選上述控制機構輸出上述信號，以使得在上述電動四輪驅動車輛的變速時，隨著上述離合器被分離，徐徐減少上述電動機的驅動力，隨著上述離合器被連接，徐徐增加上述電動機的驅動力。
(6)另外，為實現上述目的，本發明的電動四輪驅動車輛的控制裝置用於由發動機驅動第1車輪，由電動機驅動第2車輪，上述發動機的驅動力經手動變速器以及離合器傳遞給上述第1車輪的電動四輪驅動車輛中，對上述電動機的驅動進行控制，具有在上述離合器的半離合狀態中，對應於上述離合器的連接率，輸出用來控制上述電動機的驅動力的信號的控制機構。
通過相關構成，能夠得到平穩的車輛行駛性。
(7)另外，為實現上述目的，本發明的電動四輪驅動車輛的控制裝置用於由發動機驅動第1車輪，由電動機驅動第2車輪，上述發動機的驅動力經手動變速器以及離合器傳遞給上述第1車輪的電動四輪驅動車輛中，對上述電動機的驅動進行控制，具有在上述離合器的半離合狀態中，對應於上述離合器的連接力，輸出用來控制上述電動機的驅動力的信號的控制機構。
通過相關構成，能夠得到平穩的車輛行駛性。
(8)另外，為實現上述目的，本發明是一種由發動機驅動第1車輪，由電動機驅動第2車輪，上述發動機的驅動力經手動變速器以及離合器傳遞給上述第1車輪的電動四輪驅動車輛中所使用的電動驅動系統，具有由上述發動機所驅動的發電機、對上述第2車輪進行驅動的上述電動機、以及控制上述發電機的發電功率與上述電動機的驅動的控制裝置；上述控制裝置，具有在上述離合器的半離合狀態中，將上述離合器的連接的程度作為輸入信號，對應於該輸入信號，輸出用來控制上述電動機的驅動力的信號的控制機構。
通過相關構成，能夠得到平穩的車輛行駛性。
(9)另外，為實現上述目的，本發明是一種電動四輪驅動車輛，具有驅動第1車輪的發動機、驅動第2車輪的電動機、由上述發動機所驅動的發電機、以及控制上述發電機的發電功率與上述電動機的驅動的控制裝置，上述發動機的驅動力經手動變速器以及離合器傳遞給上述第1車輪；上述控制裝置，具有在上述離合器的半離合狀態中，將上述離合器的連接的程度作為輸入信號，對應於該輸入信號，輸出用來控制上述電動機的驅動力的信號的控制機構。
通過相關構成，能夠得到平穩的車輛行駛性。
通過本發明，能夠得到電動四輪驅動車輛中的平穩的車輛行駛性。
圖1為表示安裝有本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置的電動四輪驅動車輛的整體構成的系統方框圖。
圖2為表示本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置的構成的方框圖。
圖3為表示本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置的電動機轉矩計算機構的構成的方框圖。
圖4為表示基於本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置的離合器感應轉矩(TQCL)計算機構的啟動時的轉矩計算方法的說明圖。
圖5為表示基於本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置的打滑感應轉矩(TQDV)計算機構的轉矩計算方法的說明圖。
圖6為表示基於本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置的離合器感應轉矩(TQCL)計算機構的啟動時的轉矩計算方法的說明圖。
圖7為表示本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置的驅動器機構的構成的方框圖。
圖8為表示本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置的離合器連接判斷機構的動作的流程圖。
圖9為表示本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置在啟動時的動作的時序圖。
圖10為表示本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置在變速時的動作的時序圖。
圖中1-發動機，2-高輸出發電機，3-差動齒輪，4-離合器，5-電動機，6-4WD控制單元，7-大容量繼電器，8-發動機控制單元，9-手動變速器控制單元，10-抗鎖定製動器控制器，11-輔助電池，12-手動變速器，13-輔助發電機，14R、14L-前輪，15R、15L-後輪，16R、16L前輪車速傳感器，17R、17L-後輪車速傳感器，18-離合器，110-駕駛模式判斷機構，120-電動機順序驅動機構，121-電動機勵磁電流目標值計算機構，122-電動機電機子電流目標值計算機構，123-PI控制機構，124-PI控制機構，130-電動機轉矩計算機構，131-離合器感應轉矩計算機構，132-打滑感應轉矩計算機構，133-轉矩切換機構，140-離合器連接判斷機構。
具體實施例方式
下面對照圖1～圖10，對本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置的構成及動作進行說明。
首先對照圖1，對安裝有本實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置的電動四輪驅動車輛的整體構成進行說明。
圖1為表示安裝有本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的電動四輪驅動車輛的整體構成的系統方框圖。
本實施方式的電動四輪驅動車輛，具有發動機1以及電動機5作為驅動力源。發動機1的驅動力，經離合器18、手動變速器12以及第1車軸，傳遞給左右的前輪14R、14L，驅動前輪14R、14L。如果連接離合器18，發動機1的旋轉力就經離合器18、手動變速器12傳遞給前輪軸，驅動前輪14R、14L。如果分離離合器18，發動機1就從前輪14R、14L側機械分離，使得前輪14R、14L無法將驅動力傳遞到路面。離合器18的連接與分離，由駕駛者通過離合器踏板來操作。
電動機5的驅動力，經離合器4、差動齒輪3以及第2車軸，傳遞給左右的後輪15R、15L，驅動後輪15R、15L。如果連接離合器4，電動機5的旋轉力就經離合器4、差動齒輪3傳遞給後輪軸，驅動後輪15R、15L。如果分離離合器4，電動機5就從後輪15R、15L側機械分離，使得後輪15R、15L無法將驅動力傳遞到路面。離合器4的連接·分離，由4WD控制單元(4WDCU)6來控制。
4WDCU6，在通常的啟動時，例如在像乾燥路面(高μ路)那樣，不產生打滑的狀態(前輪車速與後輪車速相等的情況)下，在車輛速度(前輪車速與後輪車速的平均值)從啟動時開始到達到5km/h的期間，連接離合器4。如果車輪速超過了5km/h，就分離離合器4。另外，4WDCU6通常在像溼滑路面(低μ路)那樣，產生了打滑的狀態(前輪車速與後輪車速不同的情況)下，在車輛速度(前輪車速與後輪車速的平均值)從啟動時開始到達到30km/h的期間，連接離合器4。如果車輪速超過了30km/h，就分離離合器4。另外，4WDCU6在變速中離合器18處於半離合狀態或分離狀態時，不管車速如何，均連接離合器4。
這裡，離合器18的半離合狀態是指離合器的連接率大於0％，且小於100％的狀態，是離合器18一邊滑動，一邊進行轉矩傳遞的狀態。本實施方式中，4WDCU6在啟動時或變速時那樣，離合器18處於半離合狀態時，對應於離合器的連接程度，計算出電動機5的轉矩，控制電動機5使其輸出該轉矩。
另外，電動機5例如使用容易進行正轉反轉的切換的直流並勵電動機，或他勵直流電動機。另外，電動機5還可以使用交流驅動的3相同步電動機。另外，以上的說明中，對前輪14R、14L由發動機1驅動，後輪15R、15L由電動機5驅動的四輪驅動車輛輛進行了說明，但也可以讓前輪由電動機驅動，後輪由發動機驅動。
發動機室內設有進行通常的充電發電系統的輔助用發電機(ALT1)13以及輔助電池11。輔助用發電機13由發動機1進行皮帶驅動，其輸出積蓄在輔助電池11中。
另外，輔助用發電機13的附近，設有高輸出發電機(ALT2)2。高輸出發電機(ALT2)2由發動機1進行皮帶驅動，通過其輸出來驅動電動機5。高輸出發電機(ALT2)2的發電功率，由4WDCU6來控制。如果高輸出發電機(ALT2)2的發電功率變化，作為電動機5的輸出的電動機轉矩就發生變化。也即，4WDCU6通過將輸出的指令值(讓高輸出發電機的勵磁電流值變為給定值的負載信號)輸出給高輸出發電機(ALT2)2，來變更高輸出發電機(ALT2)2的發電功率。高輸出發電機(ALT2)2的發電功率加載到電動機5的電機子線圈5b上，使得電動機5的輸出(電動機轉矩)發生變化。4WDCU6通過控制高輸出發電機2的輸出(發電功率)，來控制電動機5的輸出(電動機轉矩)。另外，在電動機5高速旋轉的區域中，4WDCU6通過進行將電動機5的勵磁線圈5a中所流通的勵磁電流減弱的勵磁控制，來直接控制電動機5，使得電動機5能夠高速旋轉。
發動機1的輸出，由通過來自發動機控制單元(ECU)8的指令進行驅動的電子控制節流閥(未圖示)來控制。電子控制節流閥中，設有油門開度傳感器(未圖示)，檢測出油門開度(節流閥開度)。另外，在使用機械連接的油門踏板以及節流閥來代替電子控制節流閥的情況下，能夠在油門踏板中設置油門開度傳感器。另外，還可以在發動機1與手動變速器12之間通過離合器踏板設置駕駛者可操作的離合器18，由駕駛者的意思來調整發動機1的驅動力。離合器18中，設有能夠檢測出連接與分離的離合器位置傳感器，輸出給4WDCU6中。
手動變速器控制器(TCU)9控制手動變速器12。油門開度傳感器的輸出，輸出給4WDCU6。
前輪14R、14L以及後輪15R、15L的各個車輪中，設有檢測出旋轉速度的車輪速傳感器16R、16L、17R、17L。另外，制動器中設有通過抗鎖定製動器控制單元(ACU)10進行控制的抗鎖定製動器執行器。
各個信號線，從發動機控制單元(ECU)8或手動變速器控制單元(TCU)9或其他控制單元的接口，經車內LAN(CAN)總線，輸入4WD控制單元(4WDCU)6。
高輸出發電機2與電動機5之間，設有大容量繼電(relay)器7，能夠將高輸出發電機2的輸出切斷。繼電器7的開閉，由4WDCU6進行控制。
接下來，對照圖2對本實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置的構成進行說明。
圖2為表示本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛的控制裝置的構成的方框圖。
4WDCU6具有駕駛模式判斷機構110、驅動機構120、電動機轉矩計算機構130、以及離合器連接判斷機構140。4WDCU6中，作為輸入信號輸入有車輪速度信號(VW)、節流閥開度(TVO)、變速杆位置信號(SFT)、電動機電機子電流(Ia)、電動機勵磁電流信號(If)、電動機轉速信號(Nm)、發動機轉速(TACHO)、離合器位置信號(CLPOS)。
車輪速度信號(VW)，由分別通過車輪速傳感器16R、16L、17R、17L所檢測出的右前輪車輪速VWF_RH、左前輪車輪速VWF_LH、右後輪車輪速VWR_RH、左後輪車輪速VWR_LH構成。另外，4WDCU6在內部根據右後輪車輪速VWR_RH與左後輪車輪速VWR_LH計算出作為平均值的後輪平均速度VWR。另外，4WDCU6根據右前輪車輪速VWF_RH與左前輪車輪速VWF_LH計算出作為平均值的前輪平均速度VWF。進而，4WDCU6根據後輪平均速度VWR與前輪平均速度VWF計算出作為平均值的車輪速(車速)。
油門開度信號(TVO)被輸入了上述油門開度傳感器的輸出。4WDCU6，一旦油門開度信號(TVO)變為油門開度3％，就生成油門打開信號，一旦變為不滿3％，就生成油門關閉信號。另外，還可以將判斷為油門開時的閾值設為3％，將判斷為油門關時的閾值設為1％，讓開關判斷的閾值中具有滯後特性。
變速杆位置信號(SFT)，被輸入了變速杆附近的變速杆位置傳感器的輸出。這裡，被輸入了變速杆位置處於1速、2速、3速、4速、5速中的任一個級的信號。
電動機電機子電流(Ia)，是高輸出發電機(ALT2)2的輸出電流的流入電動機的電機子線圈5b中的電流。電動機勵磁電流信號(If)，是流入電動機5的勵磁線圈5a中的勵磁電流。電動機轉速信號(Nm)是表示電動機5的轉速的信號。發動機轉速(Nm)是表示發動機1的轉速的信號。
離合器位置信號(CLPOS)是表示離合器18的連接狀態的信號，也是離合器板的位置信號。
駕駛模式判斷機構110根據車輪速度信號(VW)、油門開度信號(TVO)、以及變速杆位置信號(SFT)，判斷四輪驅動的模式。所判斷出的模式有2WD模式(駕駛模式2)、4WD待速模式(駕駛模式3)、車輛慢行模式(駕駛模式4)、4WD模式(駕駛模式5)、以及停止順序模式(駕駛模式6)。
驅動機構120根據駕駛模式判斷機構110所判斷出的駕駛模式(駕駛模式1，2，…，6)以及電動機轉矩計算機構130所計算出的電動機轉矩，輸出用於對流入高輸出發電機(ALT2)2的勵磁線圈的勵磁電流進行控制的發電機勵磁電流控制信號(C1)、用於對流入電動機5的勵磁線圈5a中的勵磁電流進行控制的電動機勵磁電流控制信號(Dif)、控制繼電器7的開閉的繼電器驅動信號(RLY)、以及控制離合器4的連接與分離的離合器控制信號(CL)。關於驅動機構120將在後面對照圖7進行詳細說明。
電動機轉矩計算機構130，根據車速或前後輪車速的差，計算出必要的電動機轉矩，關於其詳細內容將在後面對照圖3進行說明。
離合器連接判斷機構140，根據離合器位置信號(CLPOS)、車輪速度信號(VW)、電動機轉速信號(Nm)，判斷離合器的連接狀態。將在後面對照圖8進行詳細說明。
接下來，對照圖3對本實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的電動機轉矩計算機構130的構成進行說明。
圖3為表示本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的電動機轉矩計算機構的構成的方框圖。
電動機轉矩計算機構130，具有離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131、打滑感應轉矩(TQDV)計算機構132、以及轉矩切換機構133。
離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131，計算出在驅動線路等中電動機5所應當輸出的轉矩。關於離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131的轉矩計算方法，將在後面對照圖4以及圖6進行說明。打滑感應轉矩(TQDV)計算機構132，在低μ線路等中檢測到了車輪的打滑的情況下，計算出電動機5應當輸出的轉矩。打滑感應轉矩(TQDV)計算機構112的轉矩計算方法，將在後面對照圖5進行說明。轉矩切換機構113，將離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131所計算出的離合器感應轉矩(TQCL)，與打滑感應轉矩(TQDV)計算機構132所計算出的打滑感應轉矩(TQDV)中較大的一方轉矩，作為電動機轉矩目標值(MTt)輸出。
這裡，對照圖4，對本實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131的啟動時的動作進行說明。
圖4為表示本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的離合器感應轉矩(TQCL)計算機構的啟動時轉矩計算方法的說明圖。圖4中，橫軸表示上述離合器連接狀態(CLJUD)。圖4的縱軸表示離合器感應轉矩(TQCL)。
如圖4所示，在離合器連接狀態(CLJUT)為0％的情況下，離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131，例如輸出0Nm作為離合器感應轉矩(TQCL)，在離合器連接狀態(CLJUT)為100％的情況下，離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131，輸出4.5Nm。在離合器連接狀態(CLJUT)為0％～100％之間，如圖所示，離合器感應轉矩(TQCL)例如輸出在0Nm～4.5Nm之間直線變化的值。但是，在車速信號(VW)高於5km/h的情況下，離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131，例如輸出0Nm作為離合器感應轉矩(TQCL)。
另外，因為提高發動性能，在離合器連接狀態(TQJUD)為0％以外時踏動油門踏板時，例如，離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131輸出4.5Nm作為離合器感應轉矩(TQCL)。這是由於根據駕駛者想要連接離合器18，以及油門踏板正在被踩踏等事項，發動的意圖很明確。
另外，圖中通過單點劃線所示，在離合器連接狀態(TQJUD)較小的範圍內，例如0％～15％的範圍內，例如可以輸出0Nm作為離合器感應轉矩(TQCL)。這樣，在離合器連接狀態(CLJUD)為15％～100％之間，如圖所示，離合器感應轉矩(TQCL)輸出例如在0.7Nm～4.5Nm中直線變化的值。這是由於在離合器連接狀態(TQJUD)較小的範圍中，發動機的轉矩幾乎不傳遞給前輪，因此與之相應的將電動機傳遞給後輪的轉矩也維持為0，從而不會只從後輪側傳遞轉矩。
或者如圖中雙點劃線所示，在離合器連接狀態(TQJUD)較小的範圍中，例如可以輸出0.5Nm作為離合器感應轉矩(TQCL)。這是由於，如後所述，為了準備發動，在4WD待速模式中例如輸出0.5Nm的電動機轉矩，希望通過電動機與進行慢行動作這一事項匹配。
接下來，對照圖5，對本實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的打滑感應轉矩(TQDV)計算機構132的動作進行說明。
圖5為本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的打滑感應轉矩(TQDV)計算機構的轉矩計算方法的說明圖。圖5中，橫軸表示前後輪差(DV)。前後輪差(DV)通過(前車輪速(VWF)-後車輪速(VWR))求出。圖5的縱軸表示打滑感應轉矩(TQDV)。
如圖5所示，在前後輪差(DV)小於2km/h的情況下，打滑感應轉矩(TQDV)計算機構132，例如輸出0Nm作為打滑感應轉矩(TQDV)。在前後輪差(DV)為2km/h～7km/h的情況下，打滑感應轉矩(TQDV)計算機構132，例如對應於前後輪差(DV)，輸出從0Nm到10Nm如圖所示進行增加的轉矩。在前後輪差(DV)大於7km/h的情況下，打滑感應轉矩(TQDV)計算機構132，例如輸出10Nm作為打滑感應轉矩(TQDV)。
接下來，對照圖6對本實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131的變速時的動作進行說明。
圖6為本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的離合器感應轉矩(TQCL)計算機構的轉矩計算方法的變速時的說明圖。圖6中，橫軸表示上述的離合器連接狀態(CLJUD)。圖6的縱軸表示離合器感應轉矩(TQCL)。
如圖6所示，在離合器連接狀態(CLJUT)為0％的情況下，離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131，例如輸出4.5Nm作為離合器感應轉矩(TQCL)，在離合器連接狀態(CLJUT)為100％的情況下，離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131，輸出0Nm。
另外，圖中如單點劃線所示，在離合器連接狀態(TQJUD)較大的範圍內，例如85％～100％的範圍內，例如輸出0Nm作為離合器感應轉矩(TQCL)。這樣，在離合器連接狀態(TQJUD)為0％～85％之間，如圖所示，離合器感應轉矩(TQCL)輸出例如在4.5Nm～0.7Nm中直線變化的值。
或者如圖中雙點劃線所示，在離合器連接狀態(TQJUD)較大的範圍中，例如可以輸出與後述的停止順序模式相等的轉矩，作為離合器感應轉矩(TQCL)。
接下來，對照圖7，對本發明的電動四輪驅動車輛控制裝置的驅動機構120的構成進行說明。
圖7為表示本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的驅動機構的構成的方框圖。
驅動機構120具有電動機勵磁電流目標值(Ift)計算機構121、電動機電機子電流目標值(Iat)計算機構122、以及用來實施電動機勵磁電流與電動機電機子電流的電流反饋控制的反饋控制機構123、124。
電動機勵磁電流目標值(Ift)計算機構121，根據輸入給圖2所示的4WDCU6的電動機轉速(Nm)信號，計算出電動機5的勵磁線圈5a中所流通的電流。電動機勵磁電流目標值(Ift)計算機構121，如圖7所示，例如在電動機轉速(Nm)信號為N1以下時，將電動機勵磁電流目標值Ift設為10A。這樣，在電動機轉速(Nm)信號為N1～N2時，電動機勵磁電流目標值(Ift)從10A順次減少到3.0A。另外，在電動機轉速(Nm)信號為N2以上時，將電動機勵磁電流目標值(Ift)設為3.0A。這樣，如果電動機5進行高速旋轉，就進行弱勵磁控制，使得電動機5能夠高速旋轉。檢測出電動機勵磁電流目標值(Ift)與實際所檢測出的電動機5的勵磁電流If之間的差值，為使得差值變為0，而變更提供給電動機5的勵磁線圈5a的電流(這裡為對功率變換器進行開關的佔空信號的佔空比電動機勵磁電流控制信號(Dif))，進行反饋控制。
電動機電機子電流目標值(Iat)計算機構122，根據電動機轉矩計算機構130所輸出的電動機轉矩目標值(MTt)與電動機勵磁電流目標值(Ift)計算機構121所輸出的電動機勵磁電流目標值(Ift)，使用圖表計算出電動機電機子電流目標值(Iat)。
將實際電動機電機子電流目標值(Iat)與實際所檢測出的電動機電機子電流值(Ia)相減，為使得差值變為0，而改變提供給高輸出發電機(ALT2)的勵磁線圈的電流(這裡為對功率變換器進行開關的佔空信號的佔空比)，進行反饋控制。
接下來，對照圖8，對本實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的離合器連接判斷機構140的動作進行說明。
圖8為表示本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的離合器連接判斷機構的動作的流程圖。
離合器連接判斷機構140，根據離合器位置信號(CLPOS)、車輪速度信號(VW)、以及電動機轉速信號(Nm)，判斷離合器的連接狀態。
離合器連接判斷機構140，在步驟S140-1中，根據車輪速度信號(VW)來判斷車輛是否停止。之後，從車輛停止狀態開始變成車輪速度信號(VW)為非0km/h時，也即車輛開始行駛的瞬間，在步驟S140-2中，將離合器位置信號(CLPOS)設為離合器連接開始位置(CLSRT)。
接下來，在步驟S140-2中，離合器連接判斷機構140，將車輪速度信號(VW)，根據輪胎動半徑與手動變速器12的減速比變換成離合器軸的轉速，與發動機轉速(TACHO)進行比較。在車輛停止時，離合器18處於分離狀態，車輪速度信號(VW)變為0km/h，也即離合軸的轉速也變為0r/min。在車輛發動的情況下，由於緩緩將離合器18變為連接狀態，因此緩緩讓將車輪速度信號(VW)換算成了離合器軸的轉速接近發動機轉速，在相一致時可以說是完全連接狀態。
這裡，在換算成了離合器軸的轉速與發動機轉速相一致的情況下，在步驟S140-4中，離合器連接判斷機構140，將離合器位置信號(CLPOS)設為完全連接位置(CLEND)。
接下來，在步驟S140-5中，離合器連接判斷機構140，根據離合器連接開始位置(CLSRT)與完全連接位置(CLEND)，將其差值設為離合器連接範圍(CLDPM)，在離合器位置信號(CLPOS)變為完全連接位置(CLEND)的情況下，將離合器連接狀態(CLJUD)設為100％，在離合器位置信號變為離合器連接開始位置(CLSRT)的情況下，將離合器連接狀態(CLJUD)設為0％，並補齊其之間部分。
離合器連接開始位置(CLSRT)與完全連接位置(CLEND)，作為學習值常常在啟動時計算出來，與上一次的值相比較，如果是恰當範圍內的值，則與上一次的值取平均，通過這樣能夠計算出離合器18的磨損狀態。另外，在斜坡起動時，如果相對上一次值不處於恰當的範圍內，就能夠除外。離合器連接開始位置(CLSRT)與完全連接位置(CLEND)寫入到可重寫存儲區域中，在4WDCU6的電源切斷時也不會被刪除。
離合器位置信號(CLPOS)，可以通過離合器踏板位置信號、離合器片位置信號等與離合器18的連接與分離相關的任一個場所來檢測。
接下來，對照圖9對本實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的啟動時的動作進行說明。
圖9為表示本發明的一實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的啟動時的動作的時序圖。圖9(A)表示路面狀態，圖9(B)表示變速杆位置(SFT)信號，圖9(C)表示油門開度(APO)信號，圖9(D)表示離合器連接狀態(CLJUD)信號，圖9(E)表示電動機轉矩目標值(MTt)。另外，圖9(F)表示前車輪速(VWF)以及後車輪速(VWR)，圖9(G)表示駕駛模式(MODE)。另外，圖9的橫軸表示時間。橫軸中時刻t1～t7表示如圖9(A)所示的乾燥路(高μ路)中的動作，時刻t7～表示溼滑路(低μ路)中的動作。
首先對時刻t1～t7中的乾燥路(高μ路)的動作進行說明。如圖9所示，時刻t1中，駕駛模式判斷機構110，在如圖9(B)所示變速杆位置(SFT)信號為中間範圍的情況下，判斷駕駛模式(MODE)為駕駛模式3(MODE3)的2WD模式(圖9(G))。此時，電動機轉矩計算機構130如圖9(E)所示，將電動機轉矩目標值(MTt)例如設為0Nm。
時刻t2中，4WDCU6如圖9(B)所示，如果檢測出變速器位置信號(SFT)為1ST範圍，駕駛模式判斷機構110就將駕駛模式(MODE)判斷為駕駛模式4(MODE4)的4WD待速模式(圖9(G))。這樣，駕駛模式判斷機構110，對圖2中所示的驅動機構120，例如輸出0.5Nm作為如圖9(E)所示的電動機轉矩目標值(MTt)。將電動機5的輸出轉矩例如設為0.5Nm，則僅僅從電動機5將驅動轉矩傳遞給後輪，通過這樣進行待速，在接下來變為四輪驅動模式時，就能夠立刻應答。驅動機構120輸出發電機勵磁電流控制信號(C1)，使得電動機轉矩例如變為0.5Nm。
接下來，時刻t3中，變速杆位置信號(SFT)為1ST範圍，如圖9(D)所示，一旦離合器連接狀態(CLJUD)變為0％以外，駕駛模式判斷機構110就將駕駛模式(MODE)判斷為駕駛模式5(MODE5)的4WD模式(圖9(G))。之後，駕駛模式判斷機構110向電動機轉矩計算機構130通知駕駛模式是駕駛模式5(MODE5)的4WD模式。
電動機轉矩計算機構130的離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131，根據圖9(D)中所示的離合器連接狀態(CLJUD)輸出離合器感應轉矩(TQCL)。由於車速為5km/h以下，因此轉矩(TQCL)是對應於離合器連接狀態(TQJUD)的值，是0Nm與4.5Nm之間的值。隨著離合器連接率的增大，轉矩(TQCL)也增加。另外，本例中由於是乾燥路，因此不會產生基於發動機1的打滑，打滑感應轉矩(TQDV)計算機構132不會產生打滑感應轉矩(TQDV)。轉矩切換機構133比較離合器感應轉矩(TQCL)與打滑感應轉矩(TQDV)，輸出較大的轉矩作為電動機轉矩目標值(MTt)。也即，對應於離合器的連接率，隨著連接率增大，如圖9(E)所示，轉矩(TQCL)也增加。
時刻t4中，變速杆位置信號(SFT)為1ST範圍，離合器連接狀態(CLJUD)為0％以外，如圖9(C)所示，如果油門開度信號(APO)變為ON，電動機轉矩計算機構130的離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131，判斷出駕駛者有發動的意思，如圖9(E)所示，輸出4.5Nm。通過這樣，提高了啟動時的加速性，提高了作為四輪驅動車輛的發動性能。
時刻t4至t5中，輸出離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131的輸出轉矩4.5Nm。之後，直到後車輪速度信號(VWR)變為5km/h之前，均保持電動機轉矩目標值(MTt)為4.5Nm。
時刻t5中，一旦圖9(F)中所示的後車輪速度信號(VWR)變為5km/h，駕駛模式判斷機構110就判斷為停止順序模式，向驅動機構120通知駕駛模式為駕駛模式7(MODE7)的停止順序模式。驅動機構120輸出給定的轉矩。這裡，給定的轉矩是指相當於差動齒輪的槽(gutter)或車軸的扭轉所引起的摩擦力的轉矩。停止順序模式中，離合器4分離，之後將大容量繼電器7也斷開。通過這樣，在車輛的啟動時，不但通過發動機1驅動前輪，還通過電動機5驅動後輪，從而在啟動時採用四輪驅動，提高了發動性能。
接下來，對低μ路中的動作進行說明。時刻t7～t9的控制，與時刻t1～t3的相同。
時刻t9中，變速杆位置信號(SFT)為駕駛範圍，一旦離合器連接狀態(CLJUD)變為0％以外的值，駕駛模式判斷機構110就將駕駛模式(MODE)判斷為駕駛模式5(MODE5)的4WD模式(圖9(G))。之後，駕駛模式判斷機構110向電動機轉矩計算機構130通知駕駛模式是駕駛模式4(MODE4)的4WD模式。
本例中，由於是低μ路，因此如果產生了基於發動機1的打滑，便如圖9(F)所示，因為前輪車速(VWF)與後輪車速(VWR)中產生了差，因此電動機轉矩計算機構130的打滑感應轉矩(TQDV)計算機構132，便產生對應於前後輪差(DV)的打滑感應轉矩(TQDV)。由於沒有產生打滑，因此轉矩切換機構133將對應於前後輪差(DV)的打滑感應轉矩(TQDV)作為電動機轉矩目標值(MTt)輸出。之後，直到前後輪差(DV)變為2km/h以下之前，均如圖9(E)所示，產生對應於前後輪差(DV)的打滑感應轉矩(TQDV)。
一旦圖9(F)中所示的後車輪速度信號(VWR)變為給定值，例如30km/h，駕駛模式判斷機構110就判斷為停止順序模式，向驅動機構120通知駕駛模式為駕駛模式7(MODE7)的停止順序模式。驅動機構120輸出給定的轉矩。這裡，給定的轉矩是指相當於差動齒輪的槽或車軸的扭轉所引起的摩擦力的轉矩。停止順序模式中，離合器4分離，之後將大容量繼電器7也斷開。通過這樣，在車輛的啟動時，不但通過發動機1驅動前輪，還通過電動機5驅動後輪，從而作為四輪驅動提高了低μ路中的發動性能。
接下來對照圖10，對本實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的變速時的動作進行說明。
圖10為表示本實施方式的電動四輪驅動車輛控制裝置的變速時的動作的時序圖。圖10(A)～圖10(G)的縱軸，與圖9(A)～圖9(G)的縱軸相同。另外，圖10的橫軸表示時間。另外，本例中以從2速變速提高到3速時為例進行了說明，但在其他變速段中的變速提高也一樣，另外在變速降低時也進行同樣的動作。另外，路面的狀態如圖10(A)所示，為高μ路。
如圖10所示，時刻t14中，駕駛模式判斷機構110，如圖10(B)所示，在變速杆位置信號(SFT)為2ND範圍，如圖10(C)所示，油門開度信號(APO)為ON，如圖10(D)所示，離合器連接狀態(CLJUD)為100％的情況下，判斷駕駛模式(MODE)是駕駛模式3(MODE3)的2WD模式(圖10(G))。此時，電動機轉矩計算機構130，如圖10(E)所示，將電動機轉矩目標值(MTt)例如設為0Nm。
時刻t15中，如圖10(D)所示，隨著離合器連接狀態(CLJUD)變得小於100％，駕駛模式判斷機構110判斷駕駛模式(MODE)是變速中的駕駛模式5』(MODE5』)的變速4WD模式(圖10(G))。之後，駕駛模式判斷機構110向電動機轉矩計算機構130通知駕駛模式是駕駛模式5』(MODE5』)的變速4WD模式。
電動機轉矩計算機構130的離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131，根據如圖10(D)所示的離合器連接狀態(CLJUD)，輸出離合器感應轉矩(TQCL)。轉矩(TQCL)是如圖6所示的對應於離合器連接狀態(TQJUD)的值，處於0Nm與4.5Nm之間。隨著離合器的連接率減小，轉矩(TQCL)增加。另外，本例中由於是乾燥路，因此不會產生基於發動機1的打滑，打滑感應轉矩(TQDV)計算機構132不會產生打滑感應轉矩(TQDV)。轉矩切換機構133比較離合器感應轉矩(TQCL)與打滑感應轉矩(TQDV)，輸出較大的轉矩作為電動機轉矩目標值(MTt)。也即，對應於離合器的連接率，隨著連接率減小，如圖10(E)所示，轉矩(TQCL)增加。
時刻t16中，如圖10(D)所示，隨著離合器連接狀態(CLJUD)變為0％，電動機轉矩計算機構130的離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131，輸出4.5Nm作為離合器感應轉矩(TQCL)。時刻t16～t18中，輸出離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131的輸出轉矩4.5Nm。時刻t18中將電動機轉矩目標值(MTt)保持為4.5Nm，直到如圖10(D)所示，離合器連接狀態(CLJUD)變得大於0％。
時刻t18中，如圖10(D)所示，隨著離合器連接狀態(CLJUD)變得大於0％，電動機轉矩計算機構130的離合器感應轉矩(TQCL)計算機構131，根據圖10(D)所示的連接狀態(CLJUD)，輸出離合器感應轉矩(TQCL)。轉矩(TQCL)是如圖6所示的對應於離合器連接狀態(TQJUD)的值，處於0Nm與4.5Nm之間。隨著離合器的連接率增大，如圖10(E)所示，轉矩(TQCL)減小。
時刻t19中，駕駛模式判斷機構110，如圖10(D)所示，一旦離合器連接狀態(CLJUD)變為100％，就判斷駕駛模式(MODE)是駕駛模式3(MODE3)的變速2WD模式(圖10(G))。此時，電動機轉矩計算機構130如圖10(E)所示，例如將電動機轉矩目標值(MTt)設為0Nm。
如上所述，圖10的時刻t15～t16中，由於徐徐離合器分離，因此減少了從發動機傳遞給前輪的轉矩。此時，如圖10(E)所示，電動機轉矩增加。另外，時刻t16～t17中，離合器完全分離，斷開了從發動機向取前輪的轉矩傳遞，因此如圖10(E)所示，產生了大電動機轉矩，驅動後輪。進而，圖10的時刻t17～t18中，由於離合器徐徐連接，因此從發動機傳遞給前輪的轉矩增加。此時如圖10(E)所示，電動機轉矩減少。這樣，在變速中離合器分離，從發動機向前輪的轉矩傳遞減少時，通過電動機產生驅動後輪的轉矩，從而能夠防止變速中的轉矩降低，如圖10(F)所示，能夠得到平穩的車輪速變化，提高了變速中的車輛行駛的穩定性。
另外，以上的說明中使用離合器的連接率作為離合器連接的程度，但也可以使用離合器的連接力，也即主氣缸對離合器片的壓力。另外，還可以使用通過離合器所傳遞的轉矩。
如上所述，通過本實施方式，能夠對應於離合器的狀態變化電動機轉矩並輸出，從而能夠進行平穩的發動·變速，提高了車輛的穩定性。
權利要求
1.一種電動四輪驅動車輛的控制裝置，用於第1車輪由發動機驅動、第2車輪由電動機驅動、上述發動機的驅動力經手動變速器以及離合器傳遞給上述第1車輪的電動四輪驅動車輛中，對上述電動機的驅動進行控制，其特徵在於，具有控制機構，其在上述離合器的半離合狀態中，將上述離合器的連接的程度作為輸入信號，對應於該輸入信號，輸出用來控制上述電動機的驅動力的信號。
2.如權利要求1所述的電動四輪驅動車輛的控制裝置，其特徵在於上述控制機構，在上述電動四輪驅動車輛的啟動時的上述第1及第2車輪中沒有產生打滑時，隨著上述離合器被連接，輸出讓上述電動機的驅動力徐徐增加的上述信號。
3.如權利要求2所述的電動四輪驅動車輛的控制裝置，其特徵在於上述控制機構輸出上述信號，以使得在上述離合器的分離位置附近，上述電動機的驅動力變為0。
4.如權利要求2所述的電動四輪驅動車輛的控制裝置，其特徵在於上述控制機構，在檢測出上述電動四輪驅動車輛的油門踏板被踏動時，便輸出使得上述電動機的驅動力變為給定驅動力的上述信號。
5.如權利要求1所述的電動四輪驅動車輛的控制裝置，其特徵在於上述控制機構輸出上述信號，以使得在上述電動四輪驅動車輛的變速時，隨著上述離合器分離徐徐減少上述電動機的驅動力，隨著上述離合器被連接徐徐增加上述電動機的驅動力。
6.一種電動四輪驅動車輛的控制裝置，用於第1車輪由發動機驅動、第2車輪由電動機驅動、上述發動機的驅動力經手動變速器以及離合器傳遞給上述第1車輪的電動四輪驅動車輛中，對上述電動機的驅動進行控制，其特徵在於，具有控制機構，在上述離合器的半離合狀態中，對應於上述離合器的連接率，輸出用來控制上述電動機的驅動力的信號。
7.一種電動四輪驅動車輛的控制裝置，用於第1車輪由發動機驅動、第2車輪由電動機驅動、上述發動機的驅動力經手動變速器以及離合器傳遞給上述第1車輪的電動四輪驅動車輛中，對上述電動機的驅動進行控制，其特徵在於，具有控制機構，其在上述離合器的半離合狀態中，對應於上述離合器的連接力，輸出用來控制上述電動機的驅動力的信號。
8.一種電動驅動系統，用於第1車輪由發動機驅動、第2車輪由電動機驅動、上述發動機的驅動力經手動變速器以及離合器傳遞給上述第1車輪的電動四輪驅動車輛中，其特徵在於，具有上述發動機所驅動的發電機、對上述第2車輪進行驅動的上述電動機、以及控制上述發電機的發電功率與上述電動機的驅動的控制裝置，上述控制裝置，具有在上述離合器的半離合狀態中，將上述離合器的連接的程度作為輸入信號，對應於該輸入信號，輸出用來控制上述電動機的驅動力的信號的控制機構。
9.一種電動四輪驅動車輛，具有驅動第1車輪的發動機、驅動第2車輪的電動機、由上述發動機所驅動的發電機、以及控制上述發電機的發電功率與上述電動機的驅動的控制裝置，其特徵在於上述發動機的驅動力經手動變速器以及離合器傳遞給上述第1車輪，上述控制裝置，具有在上述離合器的半離合狀態中，將上述離合器的連接的程度作為輸入信號，對應於該輸入信號，輸出用來控制上述電動機的驅動力的信號的控制機構。
全文摘要
本發明提供一種能夠得到平穩的車輛行駛性的電動四輪驅動車輛的控制裝置、電動驅動系統以及電動四輪驅動車輛。第1車輪(14)由發動機(1)驅動，第2車輪(15)由電動機(5)驅動。發動機(1)的驅動力經手動變速器(12)以及離合器(18)傳遞給第1車輪(14)。4WDCU(6)，在離合器(18)的半離合狀態中，將離合器(18)的連接的程度作為輸入信號，對應於該輸入信號，輸出用來控制電動機的驅動力的信號。在啟動時且車輪中沒有產生打滑時，輸出隨著離合器(18)被連接，讓電動機(5)的驅動力徐徐增加的信號。
文檔編號B60W20/00GK1876422SQ200610084239
公開日2006年12月13日 申請日期2006年5月29日 優先權日2005年5月30日
發明者藤原慎, 松崎則和, 橫山孝志 申請人:株式會社日立製作所