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DE19616584A1 - Vorderrad- und Hinterradantriebsfahrzeug - Google Patents

Vorderrad- und Hinterradantriebsfahrzeug

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Publication number
DE19616584A1
DE19616584A1 DE19616584A DE19616584A DE19616584A1 DE 19616584 A1 DE19616584 A1 DE 19616584A1 DE 19616584 A DE19616584 A DE 19616584A DE 19616584 A DE19616584 A DE 19616584A DE 19616584 A1 DE19616584 A1 DE 19616584A1
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DE
Germany
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electric motor
vehicle
wheels
friction
driven
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DE19616584A
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English (en)
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DE19616584C2 (de
Inventor
Kentarou Arai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of DE19616584A1 publication Critical patent/DE19616584A1/de
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vorderrad- und Hinterradantriebsfahrzeug, in welchem entweder die Vorder- oder die Hinterräder durch eine Maschine angetrie­ ben sind und die anderen Räder desselben durch einen Elek­ tromotor angetrieben sind.
Diese Art von Fahrzeug, in welchem ein Wechselstrom-(AC)- Motor als ein Elektromotor verwendet wird und in welchem der Elektromotor in einem weiten Bereich der Fahrzeugge­ schwindigkeit durch eine Invertersteuerung betreibbar ist, ist bekannt (siehe veröffentlichte nicht geprüfte japani­ sche Patentanmeldung Nr. 159502/1991).
Um, wie beim vorangehenden Stand der Technik, den gesamten Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit abzudecken, ist es erforderlich, einen Elektromotor mit hoher Leistungsabgabe zu verwenden. Zusätzlich wird eine Inverterschaltung not­ wendig, was zu höheren Kosten führt.
Wenn ferner vorgesehen ist, den Motor nur zum Zeitpunkt des Startens des Fahrzeugs zu betreiben, um den Verwendungs­ zweck des Elektromotors auf das Unterstützen beim Starten des Fahrzeugs zu beschränken, ist es möglich, einen der­ artig kostengünstigen Gleichstrom-(DC)-Bürstenmotor zu verwenden, wie er bei einem selbststartenden Motor oder dergleichen verwendet wird. Jedoch können, in Abhängigkeit von dem Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche, selbst wenn der Elektromotor zum Zeitpunkt des Startens eines Fahrzeugs betrieben wird, die durch den Elektromotor anzutreibenden Räder einen Schlupf aufweisen. Als Folge daraus besteht die Möglichkeit, daß der Effekt der Unter­ stützung des Fahrzeugs beim Starten nicht erhalten werden kann.
In Anbetracht des Vorangehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vorderrad- und Hinterrradan­ triebsfahrzeug vorzusehen, in welchem die Unterstützung beim Starten des Fahrzeugs sicher durchgeführt werden kann. Um die vorangehende Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung ein Vorderrad- und Hinterradantriebsfahrzeug vor, in welchem entweder die Vorderräder oder die Hinterräder durch eine Maschine angetrieben sind und die anderen Räder desselben durch eine Elektromotor angetrieben sind, wobei das Fahrzeug umfaßt: Ein Mittel zum Erfassen eines Rei­ bungskoeffizienten einer Straßenoberfläche und ein Steu­ er/Regel-Mittel zum Steuern/Regeln des Betriebs des Elek­ tromotors derart, daß dann, wenn das Fahrzeug in einem Zustand gestartet wird, in welchem ein erfaßter Reibungs­ koeffizient unter einem vorbestimmten Wert ist, ein Abgabe­ drehmoment des Elektromotors zu einem vorbestimmten Soll­ wert wird, welcher dem erfaßten Reibungskoeffizienten entspricht.
Da das Abgabedrehmoment des Elektromotors in Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche vari­ iert wird, kann ein Schlupfen der durch den Elektromotor anzutreibenden Räder in einem maximal möglichen Ausmaß verhindert werden. Das Sicherstellen einer Unterstützung beim Starten des Fahrzeugs kann somit verbessert werden.
In diesem Falle können, wenn der Sollwert des Abgabedrehmo­ ments auf einen derartigen oberen Grenzwert des Abgabedreh­ moments des Elektromotors gesetzt wird, daß kein Schlupfen der durch den Elektromotor anzutreibenden Räder auf der Straßenoberfläche, welche den erfaßten Reibungskoeffizien­ ten aufweist, erzeugt wird, die Räder mit einer maximalen Antriebskraft in einem Bereich angetrieben werden, in dem kein Schlupfen derselben verursacht wird. Daher kann die Startunterstützung effizient durchgeführt werden.
Die vorangehenden sowie weitere Ziele und die begleitenden Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nach­ folgende detaillierte Beschreibung augenscheinlich, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen be­ trachtet wird, worin:
Fig. 1 ein Skelettdiagramm ist, welches eine Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Flußdiagramm ist, welches ein Steuerprogramm eines Elektromotors zeigt; und
Fig. 3 ein Graph ist, welcher die Korrelation zwischen einem Antriebskraft und einem Schlupfverhältnis zeigt.
Die Ausführungsform in Fig. 1 zeigt ein Vierradfahrzeug mit einem Paar von Vorderrädern 1 bzw. einem Paar von Hinterrä­ dern 2. Das Paar rechter und linker Vorderräder 1, 1 ist durch eine Maschine 3 über ein Getriebe 4 angetrieben. Das Paar rechter und linker Hinterräder 2, 2 ist durch einen Elektromotor 5 über eine Kupplung 6 und ein Differential­ getriebe 7 angetrieben.
Der Elektromotor 5 ist durch einen Gleichstrom-(DC)-Bür­ stenmotor gebildet und ist mit einer am Fahrzeug angebrach­ ten Batterie 8 über einen Hauptschalter 9 verbunden, eine Schaltung 10 zum Umschalten zwischen dem Vorwärts- und dem Rückwärtsfahren und einen Motortreiber 11 des PWM-(Impuls­ breitenmodulierten-Inverter)-Typs oder des Typs mit varia­ blem Widerstand, oder dergleichen. Der Hauptschalter 9 und der Motortreiber 10 werden durch ein Signal von der Steuer­ schaltung 12 gesteuert. Wenn der Hauptschalter 9 angeschal­ tet wird, dann wird der Elektromotor 5 betrieben und ebenso wird die Kupplung 6 eingerückt, so daß die Hinterräder 2 durch den Elektromotor 5 angetrieben werden können. Die Antriebskraft der Hinterräder 2 ist somit durch die Steue­ rung des Abgabedrehmoments des Elektromotors 5 durch den Motor 3 durch den Motortreiber 11 veränderbar. Die Schal­ tung 10 zum Umschalten zwischen dem Vorwärtsfahren und dem Rückwärtsfahren wird derart gesteuert, daß sie in mitein­ ander gekoppelter Beziehung mit einem Schalthebel innerhalb eines Fahrgastraums des Fahrzeugs geschaltet wird.
Die Steuerschaltung (Regelschaltung) 12 ist aus einem Mikrocomputer aufgebaut, welcher die folgenden Eingangs­ signale empfängt: ein Signal eines Bremsschalters 13 zum Erfassen, ob eine Bremse aus ist, ein Signal eines Gaspe­ dalschalters 14 zum Erfassen, ob ein Gaspedal an ist (d. h. niedergedrückt), ein Signal von einem Getriebesensor 15 zum Erfassen, ob ein Getriebe 4 in einem neutralen Zustand ist oder nicht, d. h. einen Schalthebelstellungssensor in einem Automatikgetriebe und einen Kupplungsschalter in einem manuellen Getriebe, und Signale von Raddrehzahlsensoren 16R zum Erfassen der Umdrehungsgeschwindigkeiten der Hinterrä­ der 2 in Zusammenwirkung mit Impulszahnrädern 16a, welche an den Hinterrädern 2 angebracht sind. Ferner ist eine µ- Erfassungsvorrichtung 17 vorgesehen, um während des Fahrens des Fahrzeugs einen Reibungskoeffizienten µ auf der Stra­ ßenoberfläche vorzusehen, so daß das Signal von der µ- Erfassungsschaltung 17 ebenso in die Steuerschaltung 12 eingegeben werden kann.
Die µ-Erfassungsschaltung 17 ist aus einem Antriebskraft- Erfassungsabschnitt 17a zum Erfassen der Antriebskraft der Vorderräder 1, einem Schlupfverhältnis-Erfassungsabschnitt 17b zum Erfassen des Schlupfverhältnisses der Vorderräder 1 und einem µ-Erfassungsabschnitt 17c zum Erfassen des Rei­ bungskoeffizienten µ auf der Straßenoberfläche beruhend auf einer Korrelation zwischen der Antriebskraft und dem Schlupfverhältnis der Vorderräder 1 aufgebaut.
Der Antriebskraft-Erfassungsabschnitt 17a empfängt die folgenden Eingangssignale: ein Signal von einem Sensor 18 zum Erfassen der Drehzahl Ne der Maschine 3, ein Signal von einem Sensor 19 zum Erfassen eines Drosselöffnungsgrads θth der Maschine 3 und ein Signal, welches die momentan einge­ richtete Geschwindigkeitsstufe des Getriebes 4 anzeigt. Ein Maschinenausgabedrehmoment wird aus Ne und θth durch eine Tabellensuche oder dergleichen abgeleitet oder erhalten. Aus diesem Abgabedrehmoment und einem Übersetzungsverhält­ nis der eingerichteten Geschwindigkeitsstufe wird die Antriebskraft der Vorderräder 1 berechnet. Ferner ist ein Fahrzeug vorgesehen, an welchem ein System angebracht ist, in welchem, beruhend auf der Absicht eines Fahrers, die aus einem Niederdrück-Betrag des Gaspedals sowie den drehmomen­ tanen Fahrzuständen bestimmt wird, der Drosselöffnungsgrad, die Kraftstoffeinspritzmenge und die Geschwindigkeitsstufe elektronisch gesteuert werden. In diesem Fahrzeug wird ein Sollwert der Antriebskraft der durch die Maschine anzutrei­ benden Räder durch eine Steuereinheit für das System be­ rechnet. Die Maschine und das Getriebe werden somit derart gesteuert, daß die Antriebskraft auf den Sollwert gebracht wird. Daher kann die Steuereinheit ebenso in Doppelfunktion zur Verwendung als der Antriebskraft-Erfassungsabschnitt verwendet werden.
Der Schlupfverhältnis-Erfassungsabschnitt 17b empfängt die folgenden Eingangssignale: Signale von Raddrehzahlsensoren 16F, welche die Drehzahlen der Vorderräder 1 in Zusammen­ wirkung mit Impulszahnrädern 16a erfassen, welche an den Vorderrädern 1 angebracht sind, und Signale von den Rad­ drehzahlsensoren 16R, welche die Drehzahlen der Hinterräder 2 erfassen. Hier werden, während das Fahrzeug fährt, die Hinterräder 2 als nicht angetriebene bzw. Mitlaufräder mit einer der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Geschwin­ digkeit gedreht. Daher kann das Schlupfverhältnis der Vorderräder 1 als die Antriebsräder aus der Differenz der Drehzahlen zwischen den Vorderrädern 1 und den Hinterrädern 2 berechnet werden. Diese Berechnung wird in dem Schlupf­ verhältnis-Erfassungsabschnitt 17b durchgeführt, um dadurch das Schlupfverhältnis zu erfassen.
Der µ-Erfassungsabschnitt 17c empfängt Eingaben von einem Signal von dem Antriebskraft-Erfassungsabschnitt 17a und einem Signal von dem Schlupfverhältnis-Erfassungsabschnitt 17b. Die Korrelation zwischen der Antriebskraft und dem Schlupfverhältnis der Vorderräder 1 ist in einer Kurve "a" in Fig. 3 für den Fall gezeigt, daß der Reibungskoeffizient µ auf der Straßenoberfläche gering ist, und ist in einer Kurve "b" für den Fall gezeigt, in dem der Reibungskoeffi­ zient µ auf der Straßenoberfläche hoch ist. Dann wird in dem µ-Erfassungsabschnitt 17c der Reibungskoeffizient auf der Straßenoberfläche durch eine Tabellensuche oder der­ gleichen beruhend auf der Korrelation zwischen der An­ triebskraft und dem Schlupfverhältnis erfaßt. Der erfaßte Wert des Reibungskoeffizienten µ wird zur Steuerschaltung 12 übertragen.
Das Steuerverfahren in der Steuerschaltung 12 ist in Fig. 2 gezeigt. Wenn die folgenden vier Bedingungen erfüllt sind, dann wird angenommen, daß das Fahrzeug in einem Zustand ist, in dem es gestartet wird, wobei die vier Bedingungen sind: daß die Bremse (einschließlich einer Parkbremse und einer Seitenbremse (Nebenbremse)) aus oder freigegeben ist (S1), daß das Getriebe in einem nicht neutralen Zustand ist (S2), daß das Gaspedal an ist (d. h. niedergedrückt ist) (S3) und daß die Drehzahlen der Hinterräder (Fahrzeugge­ schwindigkeit V) kleiner oder gleich einem bestimmten Wert Vs sind (S4). Wenn angenommen wird, daß das Fahrzeug ge­ startet wird, dann wird eine Bestimmung durchgeführt, ob der Reibungskoeffizient µ, welcher vor dem Anhalten des Fahrzeugs erfaßt worden ist, kleiner oder gleich einem vorbestimmten µs ist (S5). Wenn µ µs, dann wird der Hauptschalter 9 angeschaltet (S6). Wenn das Fahrzeug nicht in einem Zustand ist, in dem es gestartet wird, da eine der obigen vier Bedingungen nicht erfüllt ist, oder wenn µ < µs, selbst wenn das Fahrzeug in einem Startzustand ist, dann wird der Hauptschalter 9 abgeschaltet (S7). Auf diese Art und Weise wird, wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit geringem Reibungskoeffizienten µ gestartet wird, der Elek­ tromotor 5 vom Beginn des Startens des Fahrzeugs an betrie­ ben, um dadurch die Hinterräder 2 anzutreiben. Als Ergebnis daraus wird das Starten des Fahrzeugs mit einem guten Ansprechverhalten unterstützt. Ferner wird der Elektromotor 5 lediglich in dem Falle betrieben, in dem das Fahrzeug auf einer Straße mit geringem Reibungskoeffizienten µ startet. Daraus folgt, daß es keine Probleme bei der Haltbarkeit gibt, selbst wenn ein kostengünstiger Gleichstrom-Bürsten­ motor als der Elektromotor 5 verwendet wird. In der vorlie­ genden Ausführungsform ist ferner folgende Anordnung vor­ gesehen. Insbesondere wenn µ µs, wird ein derartiger oberer Grenzwert Tmax des Abgabedrehmoments Ta des Elektro­ motors 5 durch eine Tabellensuche oder dergleichen (S8) berechnet, welcher keinen Schlupf der Hinterräder 2 bei diesem Wert des Reibungskoeffizienten µ verursachen wird. Der Motortreiber 11 wird derart gesteuert, daß das Abgabe­ drehmoment Ta zu dem maximalen Wert Tmax wird (S9). Somit werden die Hinterräder 2 mit der maximalen Antriebskraft angetrieben, während ein Schlupfen derselben verhindert wird, wodurch effektiv und in sicherer Weise eine Start­ unterstützung des Fahrzeugs erhalten wird. Diese Abgabe­ steuerung wird in einem Rückkopplungs- oder einem Vorwärts­ steuerungsverfahren (Regelverfahren) durch Erfassen des Stromwerts des Elektromotors 5 durchgeführt, derart, daß der Stromwert zu einem Wert wird, welcher dem maximalen Wert Tmax entspricht.
Ferner kann zum Zeitpunkt des Bremsens der Reibungskoeffi­ zient µ auf der Straßenoberfläche nicht genau erfaßt wer­ den. Als eine Lösung wird eine Bestimmungsverarbeitung in dem Schritt 55 beruhend auf einem Wert des Reibungskoeffi­ zienten µ durchgeführt, welcher unmittelbar vor dem Betäti­ gen der Bremse erfaßt worden ist. Zusätzlich empfängt in der vorliegenden Ausführungsform die Steuerschaltung 12 Eingangssignale von den Drehzahlsensoren 16F für die Vor­ derräder, neben den Signalen von den Drehzahlsensoren 16R für die Hinterräder. Obgleich in Fig. 2 nicht dargestellt, wird eine Bestimmung durchgeführt, ob das Fahrzeug gut gestartet ist, ohne daß die Vorderräder 1 einen Schlupf aufgewiesen haben. Die vorangehend beschriebenen Vs- und µs-Werte sind somit derart eingerichtet, daß sie durch eine lernende Steuerung änderbar sind.
Es ist bisher die Erklärung einer Ausführungsform gegeben worden, in welcher die vorliegende Erfindung bei einem Vierradantriebsfahrzeug verwendet wird, dessen Vorderräder 1 durch die Maschine 3 angetrieben werden und dessen Hin­ terräder 2 durch den Elektromotor 5 angetrieben werden. Die vorliegende Erfindung kann selbstverständlich in gleicher Weise bei einem Fahrzeug verwendet werden, in welchem die Hinterräder durch eine Maschine angetrieben werden und die Vorderräder durch einen Elektromotor angetrieben werden.
Wie man aus den vorangehenden Erklärungen erkennen kann, kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Sicherstellen einer Unterstützung durch den Elektromotor beim Starten des Fahrzeugs auf einer Straße mit geringem Reibungskoeffizien­ ten µ verbessert werden.
Man erkennt leicht, daß das vorangehend beschriebene Vor­ derrad- und Hinterradantriebsfahrzeug angegebenen Ziele erreicht und ferner den Vorteil einer breiten kommerziellen Verwendbarkeit aufweist. Es ist selbstverständlich, daß die vorangehend beschriebene spezifische Form der Erfindung lediglich als darstellend beabsichtigt ist, da bestimmte Modifikationen innerhalb des Umfangs dieser Lehre für den Fachmann augenscheinlich sind.
Daher wird zur Bestimmung des vollständigen Umfangs der Erfindung auf die nachfolgenden Ansprüche verwiesen.
Entweder die Vorderräder (1) oder die Hinterräder (2) eines Vorderrad- und Hinterradantriebsfahrzeugs werden durch eine Maschine (3) angetrieben und die anderen Räder desselben werden durch einen Elektromotor (5) angetrieben. Eine µ- Erfassungsschaltung (17) erfaßt einen Reibungskoeffizienten (µ) auf einer Straßenoberfläche. Eine Steuerschaltung (12) steuert den Betrieb des Elektromotors (5) derart, daß dann, wenn das Fahrzeug in einem Zustand gestartet wird, in welchem ein erfaßter Reibungskoeffizient (µ) unter einem vorbestimmten Wert (µs) ist, ein Abgabedrehmoment (Ta) des Elektromotors (5) zu einem vorbestimmten Sollwert wird, welcher dem erfaßten Reibungskoeffizienten (µ) entspricht.

Claims (2)

1. Vorderrad- und Hinterradantriebsfahrzeug, in welchem entweder die Vorderräder (1) oder die Hinterräder (2) durch eine Maschine (3) angetrieben sind und die anderen Räder desselben durch einen Elektromotor (5) angetrieben sind, wobei das Fahrzeug umfaßt:
ein Mittel (17) zum Erfassen eines Reibungskoeffizien­ ten (µ) auf einer Straßenoberfläche, und
ein Steuer/Regel-Mittel (12) zum Steuern/Regeln des Betriebs des Elektromotors (5) derart, daß, wenn das Fahrzeug in einem Zustand gestartet wird, in welchem ein erfaßter Reibungskoeffizient (µ) unter einem vorbestimmten Wert (µs) liegt, ein Abgabedrehmoment (Ta) des Elektromotors (5) zu einem vorbestimmten Sollwert wird, welcher dem erfaßten Reibungskoeffi­ zienten (µ) entspricht.
2. Vorderrad- und Hinterradantriebsfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert auf einen derartigen oberen Grenzwert (Tmax) des Abgabemdrehmo­ ment (Ta) des Elektromotors (5) gesetzt wird, welcher keinen Schlupf der durch den Elektromotor (5) anzu­ treibenden Räder auf der Straße verursacht, die den erfaßten Reibungskoeffizienten (µ) aufweist.
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