JP3823066B2

JP3823066B2 - Drive device for front and rear wheel drive vehicles

Info

Publication number: JP3823066B2
Application number: JP2002137388A
Authority: JP
Inventors: 明児玉; 明浩大野; 直行酒井
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2022-05-13
Also published as: JP2003326991A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後輪駆動車用の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の駆動装置の一形式として、前後輪の一方である主駆動輪側を主駆動手段で駆動し、かつ、前後輪の他方である副駆動輪側を副駆動手段で駆動する形式の前後輪駆動車用の駆動装置がある。当該形式の駆動装置は、通常走行時には、主駆動手段にて主駆動輪を駆動して主駆動輪の単独駆動走行状態を形成し、かつ、車両の発進時や低速走行時には、主駆動手段および副駆動手段を駆動することにより、車両の前後輪の両方（主駆動輪および副駆動輪）を共に駆動して前後両輪駆動走行状態を形成するものであり、その一例が、特開２００１−２５３２５６号公報に「車両駆動装置」の名称で提案されている。
【０００３】
当該車両駆動装置は具体的には、前輪側を主駆動手段であるエンジンで駆動し、かつ、後輪側を副駆動手段である電動モータで駆動するもので、エンジンで駆動される第１の発電機、第１の発電機で発生する電力を蓄電する低電圧バッテリー、エンジンで駆動される第２の発電機を備え、第２の発電機で発生する電力を電動モータに供給して後輪側を駆動するように構成されている。
【０００４】
当該車両駆動装置によれば、通常の四輪駆動車では必須不可欠としている、エンジンの駆動力を後輪側へ伝達するための長尺のドライブシャフト等、長尺の駆動伝達機構が不要となり、車両の重量の低減と、大幅な省エネルギー化を図ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種形式の駆動装置においては、上記した車両駆動装置に認められるように、前後両輪駆動走行時に、ブレーキが作動した場合にあっても、副駆動手段による副駆動輪側の駆動状態は継続されている。前後輪駆動車において、このような状態が発生すると、ブレーキと副駆動手段が互いに干渉して駆動装置の耐久性を損ない、副駆動手段の損傷を招き、かつ、無駄なエネルギーを消費することになる。従って、本発明の目的は、これらの問題に対処することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前後輪駆動車用の駆動装置に関するものであり、前後輪の一方である主駆動輪側を駆動する主駆動手段と、前後輪の他方である副駆動輪側を駆動する副駆動手段を備え、前記主駆動手段による前記主駆動輪側の駆動により同主駆動輪の単独駆動走行状態を形成し、かつ、前記主駆動手段による前記主駆動輪側の駆動と前記副駆動手段による前記副駆動輪側の駆動によりこれら両駆動輪の両輪駆動走行状態を形成する形式の前後輪駆動車用の駆動装置を適用対象とするものである。
【０００７】
しかして、本発明に係る前後輪駆動車用の駆動装置は、ブレーキの作動状態またはブレーキの作動操作に応じて前記副駆動手段から前記副駆動輪側への出力を制御する出力制御手段を備えているものである。
【０００８】
本発明に係る前後輪駆動車用の駆動装置において、前記出力制御手段は、ブレーキの作動時に前記主駆動手段が駆動した際に前記副駆動手段への駆動源の供給を停止する制御機能を有することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る駆動装置においては、前後輪の一方である主駆動輪側を駆動する主駆動手段と、前後輪の他方である副駆動輪側を駆動する副駆動手段である電動モータと、同電動モータと前記副駆動手段との動力伝達可能な連結を断続する電磁クラッチを備え、同電磁クラッチの結合を遮断した状態で前記主駆動手段による前記主駆動輪側の駆動により同主駆動輪の単独駆動走行状態を形成し、かつ、前記電磁クラッチを結合した状態で前記主駆動手段による前記主駆動輪側の駆動と前記副駆動手段による前記副駆動輪側の駆動によりこれら両駆動輪の両輪駆動走行状態を形成する形式の前後輪駆動車用の駆動装置を適用対象とすることができる。
【００１０】
この場合には、前記出力制御手段を、ブレーキ作動時に前記主駆動手段が駆動した際には前記電動モータに対する電力の供給を停止する制御機能を有する構成とすることができ、かつ、車両走行中にブレーキが作動した際には前記電動モータに対する電力の供給を停止するとともに前記電磁クラッチの結合を遮断する制御機能を有する構成とすることができる。
【００１１】
本発明に係るこれらの駆動装置においては、前記主駆動手段であるエンジンと、同エンジンにて駆動して電力を発生させるジェネレータを備え、前記ジェネレータで発電される電力を制御して、前記電動モータに対して電力を供給して同電動モータを駆動する構成とすることができる。
【００１２】
【発明の作用・効果】
本発明に係る前後輪駆動車用の駆動装置においては、ブレーキの作動状態またはブレーキの作動操作に応じて副駆動手段から副駆動輪側への出力を制御する出力制御手段を備えていることから、下記の作用効果を奏するものである。すなわち、ブレーキと電動モータ等の副駆動手段との干渉を防止して、駆動装置の耐久性を向上させることができる。また、エンジン等の主駆動手段を空ふかし等の不要な駆動を継続する場合や、過酷な意地悪試験等の走行時にパーキングブレーキを作動させた場合の駆動装置の破損を防止することができる。また、前後両輪駆動が不要な場合には、電動モータ等の副駆動手段の駆動を規制することにより、エネルギーの無駄な消費を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、前後輪駆動車用の駆動装置に関するものであり、前後輪の一方である主駆動輪側を駆動する主駆動手段と、前後輪の他方である副駆動輪側を駆動する副駆動手段を備え、前記主駆動手段による前記主駆動輪側の駆動により同主駆動輪の単独駆動走行状態を形成し、かつ、前記主駆動手段による前記主駆動輪側の駆動と前記副駆動手段による前記副駆動輪側の駆動によりこれら両駆動輪の両輪駆動走行状態を形成する形式の前後輪駆動車用の駆動装置を適用対象とするものである。当該形式の前後輪駆動車用の駆動装置には、幾多のタイプの駆動装置があり、本実施形態では、本発明者等が開発した図１および図４に示す２つのタイプの駆動装置を例示する。
【００１４】
図１には、本発明に係る第１駆動装置を搭載して構成した第１の四輪駆動車１０を概略的に示している。第１駆動装置は、主駆動輪である前輪側を駆動する第１駆動機構１０ａと、副駆動輪である後輪側を駆動する第２駆動機構１０ｂと、第２駆動機構１０ｂを制御する制御装置１０ｃを備えている。
【００１５】
第１駆動機構１０ａは、内燃機関であるエンジン１１および発電機であるジェネレータ１２を備えている。第１駆動機構１０ａにおいて、エンジン１１の駆動力は、トランスミッション１３ａ、減速ギヤ列１３ｂ、フロントディファレンシャル１３ｃを経て各ドライブシャフト１３ｄに伝達され、各ドライブシャフト１３ｄによって前輪１３ｅが駆動される。この間、エンジン１１は、ジェネレータ１２を駆動して電力を発生させる。発生した電力は、低電圧バッテリー１４に蓄電される。低電圧バッテリー１４は、補機駆動用のバッテリーであって、例えば１２Ｖバッテリーである。
【００１６】
第２駆動機構１０ｂは、電動モータ１５、ＤＣ−ＤＣコンバータ１６、高電圧バッテリー１７、および電磁クラッチ１８を備えている。高電圧バッテリー１７は、電動モータ１５を駆動する専用のバッテリーであって、例えば３６Ｖバッテリーである。電動モータ１５は、電気的エネルギーと機械的エネルギーを選択的に切替えて出力可能な電動モータ１５であって、電動モータ１５としては、他励磁式モータ、ＤＣモータ、ブラシレスモータ等を適宜採用することができる。
【００１７】
第２駆動機構１０ｂにおいては、電動モータ１５は電力の供給を受けて駆動し、電動モータ１５の駆動力は減速ギヤ列１９ａ、電磁クラッチ１８、およびリヤディファレンシャル１９ｂを経て各ドライブシャフト１９ｃに伝達され、各ドライブシャフト１９ｃによって後輪１９ｄが駆動される。また、電動モータ１５は、後輪１９ｄ側からの駆動力を受けた場合には、発電機として機能して回生電力を発生させる。発生した回生電力は、制御装置１０ｃを構成する駆動回路１０ｃ2を介して高電圧バッテリー１７に蓄電される。
【００１８】
制御装置１０ｃは、図２に示すように、スロットル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、ブレーキセンサＳ3、高電圧バッテリーの電圧センサＳ4、４ＷＤスイッチの状態を検出するスイッチセンサＳ5、電動モータ１５の回転状態を検出するモータセンサＳ6に接続されているもので、ＭＰＵ（マイクロプロッセサ）１０ｃ1および駆動回路１０ｃ2を備えている。
【００１９】
ＭＰＵ１０ｃ1は、ＣＰＵと、電動モータ１５および電磁クラッチ１８を制御する制御用プログラムやデータを保持するメモリを有するもので、各センサＳ1〜Ｓ6から出力される検出信号を、インタフェースを介して取り込んで、電動モータ１５や電磁クラッチ１８等の動作すべき状態を判定し、電動モータ１５に対する指令トルクおよび電動モータ１５や電磁クラッチ１８等の動作すべき状態を指令信号として、インタフェースを介して駆動回路１０ｃ2に出力する。
【００２０】
駆動回路１０ｃ2は、ＭＰＵ１０ｃ1からの指令信号に基づいて、電動モータ１５の駆動および発電を制御し、かつ、電磁クラッチ１８のＯＮ−ＯＦＦ（結合−遮断）制御を行う。ＭＰＵ１０ｃ1が有する制御用プログラムは、ブレーキの作動状態またはブレーキの作動操作に応じて電動モータから後輪１９ｄ側への出力を制御する出力制御プログラムを保持している。
【００２１】
制御装置１０ｃは、４ＷＤスイッチがＯＮしている場合に、電動モータ１５および電磁クラッチ１８の作動状態を選択する制御を行う。制御装置１０ｃは、スロットル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、ブレーキセンサＳ3、高電圧バッテリーの電圧センサＳ4、４ＷＤスイッチの状態を検出するスイッチセンサＳ5、電動モータ１５の回転状態を検出するモータセンサＳ6からの信号に基づいて、電動モータ１５が作動すべき状態、電磁クラッチ１８の作動すべき状態を判定するとともに、電動モータ１５に対する指令トルクを算出する。判定結果および指令トルクは、指令信号として駆動回路１０ｃ2に出力され、駆動回路１０ｃ2は、当該指令信号に基づいて電動モータ１５および電磁クラッチ１８の作動を制御する。
【００２２】
図３は、制御装置１０ｃによる電動モータ１５および電磁クラッチ１８の作動を制御する制御プログラムを実行するフローチャートである。制御装置１０ｃを構成するマイクロコンピュータは、ステップ１０１にて、４ＷＤスイッチがＯＮ状態であると判定した場合には、ステップ１０２にて、電動モータ１５の作動状態を選択すべき判定を行う。また、マイクロコンピュータは、ステップ１０１にて、４ＷＤスイッチがＯＦＦ状態であると判定した場合には、ステップ１０３にて電磁クラッチ１８をＯＦＦして、制御プログラムの実行を終了する。
【００２３】
マイクロコンピュータは、ステップ１０２にて、電動モータ１５が発電作動を選択すべき否かの発電制御の判定を行う。発電制御の判定は、高電圧バッテリー１７の電圧、車輪速、ブレーキの作動状態に基づいて行い、高電圧バッテリー１７の電圧が所定値以下で、車輪速が所定値以下で、ブレーキが作動状態にある場合には発電制御と判定して、プログラムをステップ１０４に進め、ステップ１０４にて電磁クラッチ１８をＯＮし、ステップ１０５にて電動モータ１５を発電作動可能状態に制御する。これにより、電動モータ１５は、後輪１９ｄ側からの駆動力により駆動して回生電力を発生させる。発生した回生電力は、制御装置１０ｃの駆動回路１０ｃ2を介して高電圧バッテリー１７に蓄電され、高電圧バッテリー１７の電圧を所定値以上に上昇させる。
【００２４】
マイクロコンピュータは、ステップ１０２にて、発電制御でないと判定した場合には、プログラムをステップ１０６に進め、ステップ１０６にて、電動モータ１５が駆動作動を選択すべきか否かの駆動制御の判定を行う。駆動制御の判定は、スロットル開度センサや車輪速センサ等の信号に基づいて行い、車両が低速状態でスロットル開度が一定以上である場合には駆動制御と判定して、プログラムをステップ１０７に進める。
【００２５】
マイクロコンピュータは、ステップ１０７では、後述する方式に基づいてモータ出力トルクＴを算出して指令トルクとし、ステップ１０８にて電磁クラッチ１８をＯＮし、ステップ１０９にて電動モータ１５を駆動可能状態に制御して、高電圧バッテリー１７から制御装置１０ｃの駆動回路１０ｃ2を介して電動モータ１５へ電力を供給する。これにより、電動モータ１５が駆動し、後輪１９ｄは電動モータ１５からの出力によって駆動して車両を四輪駆動走行状態とする。
【００２６】
また、マイクロコンピュータは、ステップ１０６にて、駆動制御ではないと判定した場合には、プログラムをステップ１１０に進めて電磁クラッチ１８をＯＦＦにするとともに、ステップ１１１にて、高電圧バッテリー１７から電動モータ１５へ電力を供給することなく電動モータ１５を非駆動状態に維持する。
【００２７】
マイクロコンピュータは、以上の制御プログラムを当該フローチャートに基づいて循環して実行する。マイクロコンピュータは、この間、ブレーキセンサＳ3の検出信号を読み込んで、後述する電動モータ１５から後輪１９ｄ側への出力トルクを規制する出力制御を行う。
【００２８】
このように、当該駆動装置を搭載した前後輪駆動車１０においては、制御装置１０ｃの作動により、必要時、車両を四輪駆動状態に円滑に変更することができるとともに、後輪１９ｄの駆動源である電力を、その消費に応じて支障なく蓄電することができるものであるが、後輪１９ｄの駆動手段である電動モータ１５を駆動する駆動源として高電圧バッテリー１７の蓄電電力を採用して、電動モータ１５を駆動する専用の発電機の使用を廃止している。高電圧バッテリー１７は、車両の狭いスペースのどこにでも搭載可能であり、従って、当該駆動装置の車両への搭載性は極めて良好である。
【００２９】
また、電動モータ１５の駆動源として、電動モータ１５を駆動させる専用の発電機に替えて高電圧バッテリー１７の蓄電電力を採用することにより、四輪駆動車の構成では、二輪駆動車の設計を大幅に変更する必要がなくて、四輪駆動車を構成する場合の四輪駆動車の専用設計が不要となる。このため、四輪駆動車を構成するためのコストの増大を大幅に軽減することができる。
【００３０】
また、当該駆動装置においては、高電圧バッテリー１７の蓄電用電源として、主駆動手段であるエンジン１１にて駆動するジェネレータ１２で発生する電力を蓄電する低電圧バッテリー１４を選定して、低電圧バッテリー１４の蓄電電力を高電圧に変換して高電圧バッテリー１７に蓄電させるＤＣ−ＤＣコンバータ１６を備える構成としている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、高電圧バッテリー１７と同様に、車両の狭いスペースのどこにでも搭載可能であり、従って、当該駆動装置の車両への良好な搭載性は十分に確保される。
【００３１】
また、当該駆動装置においては、後輪１９ｄの駆動手段として、電気的エネルギーと機械的エネルギーを選択的に変換して出力可能な電動モータ１５を採用して、高電圧バッテリー１７の蓄電用電源として電動モータ１５を選定し、電動モータ１５で発生する回生電力によっても、高電圧バッテリー１７を蓄電するように構成している。かかる構成によれば、電動モータ１５の回生電力をも有効に利用して、エネルギーの利用効率を高めることができる。
【００３２】
また、当該駆動装置においては、電動モータ１５の駆動力の後輪１９ｄ側への伝達を断続する電磁クラッチ１８、および、駆動装置の各構成部品を車両の状態に応じて制御する制御装置１０ｃを備える構成としている。これにより、当該駆動装置は、車両を意図する駆動状態を的確に形成すべく作動させて、総合的に、エネルギーの利用効率を一層高めている。
【００３３】
当該駆動装置は、このように、当該形式の四輪駆動車を構成するために極めて有効な駆動装置であるが、当該駆動装置を構成する制御装置１０ｃは、車両が四輪駆動走行時等に、ブレーキ作動状態またはブレーキの作動操作に応じて電動モータ１５から後輪１９ｄ側への出力を規制する出力制御を行い、車両が四輪駆動走行中にブレーキ作動状態に陥った場合等の種々の不具合を解消する。なお、この点についての詳細な説明は後述する。
【００３４】
図４は、本発明に係る第２駆動装置を搭載して形成した第２の四輪駆動車２０を概略的に示している。当該駆動装置は、前輪側を駆動する第１駆動機構２０ａと、後輪側を駆動する第２駆動機構２０ｂと、第２駆動機構２０ｂを制御する制御装置２０ｃを備えている。
【００３５】
第１駆動機構２０ａは、内燃機関であるエンジン２１および発電機であるジェネレータ２２を備えている。第１駆動機構２０ａにおいて、エンジン２１の駆動力は、トランスミッション２３ａ、減速ギヤ列２３ｂ、フロントディファレンシャル２３ｃを経て各ドライブシャフト２３ｄに伝達され、各ドライブシャフト２３ｄによって前輪２３ｅが駆動される。この間、エンジン２１は、ジェネレータ２２を駆動して電力を発生させる。
【００３６】
第２駆動機構２０ｂは、電動モータ２４および電磁クラッチ２５を備えている。電動モータ２４は、高電圧の電力の供給を受けて駆動する。電磁クラッチ２５がＯＮしている場合に電動モータ２４が駆動すると、電動モータ２４の駆動力は、減速ギヤ列２６ａ、電磁クラッチ２５、およびリヤディファレンシャル２６ｂを経て各ドライブシャフト２６ｃに伝達され、各ドライブシャフト２６ｃによって後輪２６ｄが駆動される。
【００３７】
第１駆動機構２０ａを構成するジェネレータ２２は発電電圧可変の発電機であって、切替スイッチ２７を介して、低電圧バッテリー２８と電動モータ２４とに選択的に接続される構成となっている。低電圧バッテリー２８は、車両に搭載されている各種の補機部品２９を駆動すべく機能する。切替スイッチ２７の切替操作は、制御装置２０ｃの駆動回路２０ｃ2を介して行われる。
【００３８】
制御装置２０ｃは、図５に示すように、スロットル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、ブレーキセンサＳ3、低電圧バッテリーの電圧センサＳ4、４ＷＤスイッチの状態を検出するスイッチセンサＳ5、電動モータ２４の回転状態を検出するモータセンサＳ6に接続されているもので、ＭＰＵ（マイクロプロッセサ）２０ｃ1および駆動回路２０ｃ2を備えている。
【００３９】
ＭＰＵ２０ｃ1は、ＣＰＵと、ジェネレータ２２、電磁クラッチ２５および切替スイッチ２７を制御する制御プログラムやデータを保持するメモリを有するもので、各センサＳ1〜Ｓ6にて出力される検出信号を、インタフェースを介して取り込んで、ジェネレータ２２、電動モータ２４、電磁クラッチ２５および切替スイッチ２７の動作すべき状態を判定し、ジェネレータ２２、電動モータ２４、電磁クラッチ２５および切替スイッチ２７の動作すべき状態を指令信号として、インタフェースを介して駆動回路２０ｃ2に出力する。駆動回路２０ｃ2は、ＭＰＵ２０ｃ1からの指令信号に基づいて、切替スイッチ２７の切替動作を制御し、ジェネレータ２２の発電電力を制御し、電動モータ２４の駆動を制御し、かつ、電磁クラッチ２５のＯＮ−ＯＦＦ制御を行う。ＭＰＵ２０ｃ1が有する制御プログラムは、第１駆動装置と同様に、ブレーキの作動状態またはブレーキの作動操作に応じて電動モータの出力を制御する出力制御プログラムを保持している。
【００４０】
すなわち、制御装置２０ｃは、四輪駆動状態の成否を制御する制御機能、ジェネレータ２２の発電電力を制御する制御機能、電動モータ２４の駆動を制御する制御機能、電動モータ２４の出力を規制する制御機能を備えている。
【００４１】
制御装置２０ｃを構成するマイクロコンピュータは、４ＷＤスイッチがＯＮしている場合に、四輪駆動状態を選択すべきか否かを判定し、四輪駆動状態を選択すべき判定をした場合には、切替スイッチ２７の切替状態を選択し得る状態にあるか否かを判定し、切替スイッチ２７が切替状態を選択し得る状態にあると判定した場合には、切替スイッチ２７を切替動作するとともに、電磁クラッチ２５をＯＮして結合動作し、かつ、ジェネレータ２２の発電状態を低電圧側から高電圧側に切替えて、ジェネレータ２２を電動モータ２４に接続する。
【００４２】
これにより、ジェネレータ２２は、高電圧の電力を電動モータ２４に供給して、電動モータ２４を駆動して車両を四輪駆動状態に形成する。なお、マイクロコンピュータによる四輪駆動状態を選択すべきか否かの判定は、スロットル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、ブレーキセンサＳ3、低電圧バッテリーの電圧センサＳ4、４ＷＤスイッチの状態を検出するスイッチセンサＳ5からの検出信号に基づいて行い、車両の発進時、加速時、低速走行時等で、低電圧バッテリー２８に十分な蓄電量が残存している場合に、四輪駆動状態を形成する。
【００４３】
制御装置２０ｃを構成するマイクロコンピュータは、以上の制御プログラムを、図６に示すフローチャートに基づいて実行する。マイクロコンピュータは、ステップ１２１にて低電圧バッテリー２８の蓄電電力の残量をモニタし、蓄電電力の残量が所定値Ａ未満であると判定した場合にはプログラムをステップ１２２に進め、また、蓄電電力の残量が所定値Ａ以上であると判定した場合にはプログラムをステップ１２３に進める。
【００４４】
マイクロコンピュータは、ステップ１２２にて、低電圧側における電力の現在の消費量をモニタし、消費量が所定値Ｂ未満である場合にはプログラムをステップ１２３に進め、また、消費量が所定値Ｂ以上である場合にはプログラムをステップ１２４に進める。これにより、ジェネレータ２２と低電圧バッテリー２８および補機部品２９との接続関係が保持され、ジェネレータ２２は、低電圧バッテリー２８および補機部品２９への低電圧の電力の供給を継続する。
【００４５】
マイクロコンピュータは、ステップ１２３では、車両が四輪駆動すべき状態か否かを判定し、車両が四輪駆動すべき状態ではないと判定した場合には、プログラムをステップ１２４に進める。これにより、ジェネレータ２２と低電圧バッテリー２８および補機部品２９との接続関係が保持され、ジェネレータ２２は、低電圧バッテリー２８および補機部品２９への低電圧の電力の供給を継続する。
【００４６】
マイクロコンピュータは、ステップ１２３にて、車両が四輪駆動すべき状態にあると判定した場合にはプログラムをステップ１２５に進める。マイクロコンピュータは、ステップ１２５では、後述する方式に基づいてモータ出力トルクＴを計算して指令トルクを算出し、ステップ１２６にて電磁クラッチ２５をＯＮし、切替スイッチ２７を電動モータ２４側へ切替え、かつ、ジェネレータ２２を高電圧発電側に切替える。これにより、電動モータ２４はジェネレータ２２から高圧の電力の供給を受けて駆動し、車両を四輪駆動状態に形成する。
【００４７】
マイクロコンピュータは、以上の制御プログラムを当該フローチャートに基づいて循環して実行する。マイクロコンピュータは、この間、ブレーキセンサＳ3の出力信号を読み込んで、後述する電動モータ２４の出力トルクを規制する出力制御を行う。
【００４８】
このように、当該駆動装置においては、制御装置２０ｃの作動により、必要時、車両を四輪駆動状態に円滑に形成することができるが、当該駆動装置では、主駆動手段であるエンジン２１にて駆動して電力を発生する発電機として、従来の発電機に替えて、発電電圧可変のジェネレータ２２を採用し、ジェネレータ２２を従来の低電圧系補機側である低電圧バッテリー２８および補機部品２９と、高電圧系の電動モータ２４とに選択的に接続可能に構成している。これにより、当該駆動装置においては、ジェネレータ２２で電動モータ２４を駆動して後輪２６ｄ側を駆動させることができて、ジェネレータ２２の電力によって車両を四輪駆動状態に形成することができる。
【００４９】
また、当該駆動装置においては、主駆動手段であるエンジン２１にて駆動して電力を発生する発電機として、従来の発電機に替えて、発電電圧可変のジェネレータ２２を採用して、ジェネレータ２２を電動モータ２４の駆動源としていることから、電動モータ２４を駆動するための専用の発電機や、その他の電動機専用の駆動手段は不要である。従って、当該駆動装置の車両への搭載性は極めて良好である。
【００５０】
また、当該駆動装置においては、主駆動手段であるエンジン２１にて駆動して電力を発生する発電機として発電電圧可変のジェネレータ２２を採用して構成されていることから、当該駆動装置を採用して四輪駆動車を構成する場合、二輪駆動車の構成を大幅に変更する必要はなく、四輪駆動車を構成する場合の四輪駆動車両の専用設計を省略することができる。
【００５１】
このため、四輪駆動車を構成するためのコストの増大を大幅に軽減することができる。また、当該駆動装置は、それ自体、新たな高価な部品の追加が不要であることから、四輪駆動車を構成するためのコストの増大を一層大幅に軽減することができる。
【００５２】
当該駆動装置において、車両を四輪駆動状態にすることが要求される場合、例えば、車両の発進時や低速走行時等の短時間の間、ジェネレータ２２から電力を電動モータ２４に供給することから、低電圧系の補機部品２９側への電力は、従来の低電圧バッテリー２７から供給することになり、この場合には、一時的に、低電圧系の補機部品２９側への要求電力が不足することがあり得る。
【００５３】
当該駆動装置においては、この場合を想定して、一時的に低電圧系の補機部品２９側への要求電力が不足する場合には、ジェネレータ２２の高電圧系の電動モータ２４への接続を中止する制御機能を備える制御装置２０ｃを採用している。これにより、車両の四輪駆動状態の形成を一旦中断して、低電圧系補機側への要求電力の不足を補うことができる。
【００５４】
しかして、上記した各四輪駆動車１０，２０を構成している各駆動装置においては、四輪駆動状態の形成時、制御装置は図７のフローチャートに示す方式の基づいて指令トルクの算出を行う。制御装置を構成するマイクロコンピュータは、四輪駆動状態を形成するものと判定した場合には、指定トルクの算出するプログラムを実行し、ステップ１３１にて、車輪速センサからの検出信号を読み込み、ステップ１３２にて、当該検出信号に基づいて前後輪の回転数差△Ｎを計算する。
【００５５】
マイクロコンピュータは、次いで、ステップ１３３にて、スロットルセンサおよびその他のセンサからの検出信号を読み込み、ステップ１３４にて出力トルクＴを算出してこれを指令トルクとして制御装置の駆動回路に出力し、ステップ１３５にて、電動モータに印加する電流を指令トルクに対応して制御する。
【００５６】
出力トルクの算出では、予め設定されている図８（ａ）に示すスロットル開度とスロットル感応トルクの関係図から、電動モータに付与するスロットル感応トルクＴ1と、予め設定されている同図（ｂ）に示す前後輪の回転数差△Ｎと△Ｎ感応トルクの関係図から、電動モータに付与する△Ｎ感応トルクＴ2を算出して、スロットル感応トルクＴ1と△Ｎ感応トルクＴ2の和（Ｔ1＋Ｔ2）を指令トルクＴとする。
【００５７】
各駆動装置を構成する制御装置は、以上の制御プログラムを実行するとともに、車両が四輪駆動走行中にブレーキの作動状態が発生しまたは発生する場合を予測して、これらに対応した電動モータから後輪側への出力（出力トルク）を規制する出力制御プログラムの実行を行う。図９〜図１２には、４種類の方式の出力制御プログラムをそれぞれ実行するためのフローチャートを示している。
【００５８】
図９に示すフローチャートは、車両が四輪駆動走行中にパーキングブレーキやブレーキ（一括してブレーキと称することがある）が作動した場合に、電動モータから後輪側へ出力するトルクを所定値に規制する出力制御プログラムを実行するものである。
【００５９】
マイクロコンピュータは、ステップ２０１にて、ブレーキの作動状態を判定して、ブレーキが非作動状態にあると判定した場合には、プログラムの実行を終了し、ブレーキが作動状態である判定した場合には、ステップ２０２にて、指令トルクのトルク値Ｔと設定されている規定トルク値Ｔ0との大小を判定する。
【００６０】
マイクロコンピュータは、ステップ２０２にて、指令トルクのトルク値Ｔが規定トルク値Ｔ0未満であると判定した場合には、プログラムの実行を終了し、指令トルクのトルク値Ｔが規定トルク値Ｔ0以上であると判定した場合には、ステップ２０３にて、電動モータから後輪側への出力トルクが規定トルク値Ｔ0以下になるように、電動モータに印加する電流を制御して、プログラムの実行を終了する。
【００６１】
これにより、電動モータとブレーキの干渉を防止することができて、駆動装置の耐久性を向上させることができる。マイクロコンピュータは、当該制御プログラムを当該フローチャートに基づいて循環して実行する。
【００６２】
図１０に示すフローチャートは、ブレーキ作動中にエンジンを空ふかしした場合には、電動モータへの電力の供給を停止して電動モータを非駆動状態に維持する出力制御プログラムを実行するものである。
【００６３】
マイクロコンピュータは、ステップ２１０にて、ブレーキの作動状態を判定して、ブレーキが非作動状態にあると判定した場合には、プログラムをステップ２１１に進めて、電動モータの通常の駆動制御を継続し、ブレーキが作動状態である判定した場合には、ステップ２１２にて、スロットル開度が四輪駆動状態を形成する設定された最大許容値Ｃ内か否かを判定する。
【００６４】
マイクロコンピュータは、ステップ２１２にて、スロットル開度が四輪駆動状態を形成する設定された最大許容値Ｃ内であると判定した場合には、プログラムをステップ２１１にて電動モータの通常の駆動制御を継続し、スロットル開度が四輪駆動状態を形成する設定された最大許容値Ｃ以上であると判定した場合には、プログラムをステップ２１３に進め、ステップ２１３にて、この状態が設定された一定時間経過しているか否かを判定する。
【００６５】
マイクロコンピュータは、ステップ２１３にて、スロットル開度が四輪駆動状態を形成する設定された最大許容値Ｃ以上のスロットル開度が一定時間経過しているものと判定した場合には、ステップ２１４にて、エンジンの空ふかしと判定して、電動モータに対する電力の供給を停止状態として電動モータを非駆動状態に維持し、プログラムの実行を終了する。
【００６６】
これにより、制御装置は、継続してなされるエンジンの空ふかしに起因する、電動モータに供給され続ける電力の供給を停止して、電動モータにおける温度上昇、焼き付け等の損傷を防止することができる。
【００６７】
図１１に示すフローチャートは、パーキングブレーキが引かれた場合に、電動モータから後輪側へ出力するトルクを止める出力制御プログラムを実行するものである。
【００６８】
マイクロコンピュータは、ステップ２２１にてパーキングブレーキの作動状態を判定し、パーキングブレーキが引かれていないと判定した場合には、プログラムの実行を終了し、パーキングブレーキが引かれたものと判定した場合には、プログラムをステップ２２２に進める。
【００６９】
マイクロコンピュータは、ステップ２２２では、車速が設定された規定速度Ｄに満たないものと判定した場合にはプログラムの実行を終了し、車速が設定された規定速度Ｄ以上であると判定した場合にはプログラムをステップ２２３に進め、ステップ２２３にて、電磁クラッチの結合を遮断（ＯＦＦ）し、かつ、電動モータへの電力の供給を停止して電動モータを停止状態とする。
【００７０】
これにより、過酷な意地悪試験等の走行中にパーキングブレーキを引かれた場合の駆動装置の保護を図ることができる。マイクロコンピュータは、当該制御プログラムを当該フローチャートに基づいて循環して実行する。
【００７１】
図１２に示すフローチャートは、パーキングブレーキが引かれて四輪駆動走行が不要な場合における後輪駆動側の第２駆動機構の作動を停止させる出力制御プログラムを実行するものである。
【００７２】
マイクロコンピュータは、ステップ２３１にてパーキングブレーキの作動状態を判定し、パーキングブレーキが引かれていないと判定した場合には、プログラムの実行を終了し、パーキングブレーキが引かれたものと判定した場合には、プログラムをステップ２３２に進める。
【００７３】
マイクロコンピュータは、ステップ２３２にて車速を判定し、車速が零ではないと判定した場合にはプログラムの実行を終了し、車速が零であると判定した場合にはプログラムをステップ２３３に進め、ステップ２３３にてスロットル開度の判定を行う。マイクロコンピュータは、ステップ２３３にてスロットル開度が零でないと判定した場合にはプログラムの実行を終了し、スロットル開度が零であると判定した場合にはプログラムをステップ２３４に進め、ステップ２３４にて、車両の停止状態が設定された一定時間経過しているか否かを判定する。
【００７４】
マイクロコンピュータは、ステップ２３４にて、車両の停止状態が設定された一定時間経過していないものと判定した場合にはプログラムの実行を終了し、車両の停止状態が設定された一定時間経過しているものと判定した場合には、プログラムをステップ２３５に進める。マイクロコンピュータは、ステップ２３５では、電磁クラッチの結合を遮断（ＯＦＦ）し、かつ、電動モータへの電力の供給を停止して電動モータを停止状態とする。
【００７５】
これにより、パーキングブレーキが引かれて四輪駆動走行が不要な場合における後輪駆動側の第２駆動機構の作動を停止状態に維持することができて、無駄なエネルギーの消費を防止して、燃費の向上を図ることができる。マイクロコンピュータは、当該制御プログラムを当該フローチャートに基づいて循環して実行する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１駆動装置を搭載して構成した第１の四輪駆動車の概略的構成図である。
【図２】同駆動装置を構成する制御装置の概略構成図である。
【図３】同制御装置が有する制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【図４】本発明に係る第２駆動装置を搭載して構成した第２の四輪駆動車の概略的構成図である。
【図５】同駆動装置を構成する制御装置の概略構成図である。
【図６】同制御装置が有する制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【図７】本発明に係る各駆動装置の制御装置が行う指令トルクの算出する方式を示すフローチャートである。
【図８】指令トルクを算出するための基礎とする予め設定されているスロットル感応トルクＴ1とスロットル開度の関係を示すグラフ（ａ）、および、前後輪の回転差△Ｎと△Ｎ感応トルクＴ2の関係を示すグラフ（ｂ）である。
【図９】本発明に係る制御装置が有する一例に係る出力制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【図１０】本発明に係る制御装置が有する他の一例に係る出力制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【図１１】本発明に係る制御装置が有する他の一例に係る出力制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【図１２】本発明に係る制御装置が有する他の一例に係る出力制御プログラムを実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０，２０…四輪駆動車、１０ａ，２０ａ…第１駆動機構、１０ｂ，２０ｂ…第２駆動機構、１０ｃ，２０ｃ…制御装置、１１，２１…エンジン、１２，２２…ジェネレータ、１３ａ，２３ａ…トランスミッション、１３ｂ，２３ｂ…減速ギヤ列、１３ｃ，２３ｃ…フロントディファレンシャル、１３ｅ，２３ｅ…前輪、１４，２８…低電圧バッテリー、１５，２４…電動モータ、１６…ＤＣ−ＤＣコンバータ、１７…高電圧バッテリー、１８，２５…電磁クラッチ、１９ａ，２６ａ…減速ギヤ列、１９ｂ，２６ｂ…リヤディファレンシャル、１９ｃ，２６ｃ…ドライブシャフト、１９ｄ，２６ｄ…後輪、２７…切替スイッチ、２９…補機部品。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive device for front and rear wheel drive vehicles.
[0002]
[Prior art]
One type of driving device for automobiles is a type of front and rear wheels in which the main driving wheel side which is one of the front and rear wheels is driven by the main driving means, and the sub driving wheel side which is the other of the front and rear wheels is driven by the sub driving means. There are drive devices for wheel drive vehicles. The drive device of this type drives the main drive wheels by the main drive means during normal running to form a single drive running state of the main drive wheels, and the main drive means and By driving the auxiliary drive means, both the front and rear wheels of the vehicle (the main drive wheel and the auxiliary drive wheel) are driven together to form a front and rear wheel drive driving state, an example of which is disclosed in JP-A-2001-253256. Is proposed under the name of “vehicle drive device”.
[0003]
Specifically, the vehicle drive device is such that a front wheel side is driven by an engine as a main drive means and a rear wheel side is driven by an electric motor as a sub drive means. A generator, a low-voltage battery for storing electric power generated by the first generator, and a second generator driven by the engine, supplying electric power generated by the second generator to the electric motor to rear wheels Configured to drive the side.
[0004]
According to the vehicle drive device, a long drive transmission mechanism such as a long drive shaft for transmitting the driving force of the engine to the rear wheel side, which is indispensable in a normal four-wheel drive vehicle, becomes unnecessary. The weight of the vehicle can be reduced and energy can be saved significantly.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in this type of drive device, as recognized by the vehicle drive device described above, the drive state on the side of the sub drive wheels by the sub drive means is not limited even when the brake is activated during both front and rear wheel drive travel. It has been continued. In such a front and rear wheel drive vehicle, when such a state occurs, the brake and the sub drive means interfere with each other, impairing the durability of the drive device, causing damage to the sub drive means, and consuming useless energy. Become. The object of the present invention is therefore to address these problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a drive device for a front and rear wheel drive vehicle, and includes a main drive means for driving a main drive wheel side which is one of the front and rear wheels, and a sub drive for driving a sub drive wheel side which is the other of the front and rear wheels. The main drive wheel is driven by the main drive wheel side to form a single drive running state of the main drive wheel, and the main drive wheel drive by the main drive means and the sub drive means are The present invention is intended for application to a drive device for a front and rear wheel drive vehicle that forms a two-wheel drive running state of these two drive wheels by driving the auxiliary drive wheels.
[0007]
Thus, the drive device for a front and rear wheel drive vehicle according to the present invention includes output control means for controlling the output from the sub drive means to the sub drive wheel side according to the operating state of the brake or the operating operation of the brake. HaveRumoIt is.
[0008]
In the drive device for a front and rear wheel drive vehicle according to the present invention, the output control means is,A control function is provided for stopping the supply of the drive source to the sub drive means when the main drive means is driven when the brake is operated.It is characterized by doing.
[0009]
In the drive device according to the present invention, the main drive means for driving the main drive wheel side which is one of the front and rear wheels, and the electric motor which is the sub drive means for driving the sub drive wheel side which is the other of the front and rear wheels, An electromagnetic clutch for connecting and disconnecting power transmission between the electric motor and the auxiliary drive means is provided, and the main drive wheel is driven by the main drive wheel while the coupling of the electromagnetic clutch is cut off. Both wheels are driven by the drive on the main drive wheel side by the main drive means and the drive on the sub drive wheel side by the sub drive means in a state where the single drive running state is formed and the electromagnetic clutch is coupled. A drive device for a front and rear wheel drive vehicle of a type that forms a drive running state can be applied.
[0010]
In this case, the output control means is,It can be configured to have a control function for stopping the supply of electric power to the electric motor when the main drive means is driven when the brake is operated, and when the brake is operated while the vehicle is running, the electric motor And a control function for stopping the coupling of the electromagnetic clutch.
[0011]
In these driving devices according to the present invention, the electric motor includes an engine that is the main driving means and a generator that is driven by the engine to generate electric power, and controls electric power generated by the generator. It can be set as the structure which supplies electric power with respect to and drives the same electric motor.
[0012]
[Operation and effect of the invention]
The drive device for a front and rear wheel drive vehicle according to the present invention includes output control means for controlling the output from the sub drive means to the sub drive wheel side in accordance with the operating state of the brake or the operating operation of the brake. The following effects are exhibited. In other words, it is possible to prevent the interference between the brake and the sub driving means such as the electric motor and improve the durability of the driving device. Further, it is possible to prevent the drive device from being damaged when the main drive means such as the engine continues to be driven unnecessarily such as emptying, or when the parking brake is operated during traveling such as a severe mean test. In addition, when both front and rear wheel driving is not required, wasteful consumption of energy can be prevented by restricting the driving of auxiliary driving means such as an electric motor.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive device for a front and rear wheel drive vehicle, and includes a main drive means for driving a main drive wheel side which is one of the front and rear wheels, and a sub drive for driving a sub drive wheel side which is the other of the front and rear wheels. The main drive wheel is driven by the main drive wheel side to form a single drive running state of the main drive wheel, and the main drive wheel drive by the main drive means and the sub drive means are The present invention is intended for application to a drive device for a front and rear wheel drive vehicle that forms a two-wheel drive running state of these two drive wheels by driving the auxiliary drive wheels. There are various types of driving devices for front and rear wheel drive vehicles of this type, and in this embodiment, two types of driving devices shown in FIGS. 1 and 4 developed by the present inventors are exemplified. To do.
[0014]
FIG. 1 schematically shows a first four-wheel drive vehicle 10 configured by mounting the first drive device according to the present invention. The first driving device controls the first driving mechanism 10a that drives the front wheel side that is the main driving wheel, the second driving mechanism 10b that drives the rear wheel side that is the auxiliary driving wheel, and the second driving mechanism 10b. A device 10c is provided.
[0015]
The first drive mechanism 10a includes an engine 11 that is an internal combustion engine and a generator 12 that is a generator. In the first drive mechanism 10a, the driving force of the engine 11 is transmitted to the drive shafts 13d through the transmission 13a, the reduction gear train 13b, and the front differential 13c, and the front wheels 13e are driven by the drive shafts 13d. During this time, the engine 11 drives the generator 12 to generate electric power. The generated electric power is stored in the low voltage battery 14. The low voltage battery 14 is a battery for driving auxiliary equipment, and is, for example, a 12V battery.
[0016]
The second drive mechanism 10 b includes an electric motor 15, a DC-DC converter 16, a high voltage battery 17, and an electromagnetic clutch 18. The high voltage battery 17 is a dedicated battery for driving the electric motor 15 and is, for example, a 36V battery. The electric motor 15 is an electric motor 15 that can selectively output electrical energy and mechanical energy, and as the electric motor 15, other excitation motors, DC motors, brushless motors, and the like are appropriately employed. Can do.
[0017]
In the second drive mechanism 10b, the electric motor 15 is driven by receiving electric power, and the driving force of the electric motor 15 is transmitted to each drive shaft 19c through the reduction gear train 19a, the electromagnetic clutch 18, and the rear differential 19b. The rear wheels 19d are driven by the drive shafts 19c. Further, the electric motor 15 functions as a generator and generates regenerative power when receiving a driving force from the rear wheel 19d side. The generated regenerative power is stored in the high voltage battery 17 via the drive circuit 10c2 constituting the control device 10c.
[0018]
As shown in FIG. 2, the control device 10 c includes a throttle opening sensor S 1, a wheel speed sensor S 2, a brake sensor S 3, a high voltage battery voltage sensor S 4, a switch sensor S 5 for detecting the state of the 4WD switch, and an electric motor 15. It is connected to a motor sensor S6 that detects the rotational state, and includes an MPU (microprocessor) 10c1 and a drive circuit 10c2.
[0019]
The MPU 10c1 has a CPU and a memory for holding a control program and data for controlling the electric motor 15 and the electromagnetic clutch 18. The MPU 10c1 takes in detection signals output from the sensors S1 to S6 via the interface, The state in which the electric motor 15 and the electromagnetic clutch 18 are to be operated is determined, and the command torque for the electric motor 15 and the state in which the electric motor 15 and the electromagnetic clutch 18 are to be operated are used as command signals to the drive circuit 10c2 via the interface. Output.
[0020]
The drive circuit 10c2 controls the driving and power generation of the electric motor 15 based on a command signal from the MPU 10c1, and performs ON / OFF (coupling / disconnection) control of the electromagnetic clutch 18. The control program included in the MPU 10c1 holds an output control program for controlling the output from the electric motor to the rear wheel 19d according to the operating state of the brake or the operating operation of the brake.
[0021]
The control device 10c performs control to select operating states of the electric motor 15 and the electromagnetic clutch 18 when the 4WD switch is ON. The control device 10c includes a throttle opening sensor S1, a wheel speed sensor S2, a brake sensor S3, a voltage sensor S4 for the high voltage battery, a switch sensor S5 for detecting the state of the 4WD switch, and a motor sensor for detecting the rotational state of the electric motor 15. Based on the signal from S6, a state in which the electric motor 15 should be operated and a state in which the electromagnetic clutch 18 should be operated are determined, and a command torque for the electric motor 15 is calculated. The determination result and the command torque are output as a command signal to the drive circuit 10c2, and the drive circuit 10c2 controls the operation of the electric motor 15 and the electromagnetic clutch 18 based on the command signal.
[0022]
FIG. 3 is a flowchart for executing a control program for controlling the operation of the electric motor 15 and the electromagnetic clutch 18 by the control device 10c. If it is determined in step 101 that the 4WD switch is in the ON state, the microcomputer constituting the control device 10c determines in step 102 that the operating state of the electric motor 15 should be selected. If the microcomputer determines in step 101 that the 4WD switch is in the OFF state, the microcomputer turns off the electromagnetic clutch 18 in step 103 and ends the execution of the control program.
[0023]
In step 102, the microcomputer determines whether or not the electric motor 15 should select the power generation operation. The determination of the power generation control is performed based on the voltage of the high voltage battery 17, the wheel speed, and the operating state of the brake. The voltage of the high voltage battery 17 is less than the predetermined value, the wheel speed is less than the predetermined value, and the brake is in the operating state. If there is, it is determined as power generation control, the program proceeds to step 104, the electromagnetic clutch 18 is turned on at step 104, and the electric motor 15 is controlled to be in a power generation operable state at step 105. Thus, the electric motor 15 is driven by the driving force from the rear wheel 19d side to generate regenerative power. The generated regenerative power is stored in the high voltage battery 17 via the drive circuit 10c2 of the control device 10c, and the voltage of the high voltage battery 17 is increased to a predetermined value or more.
[0024]
If the microcomputer determines in step 102 that the power generation control is not performed, the microcomputer advances the program to step 106, and in step 106, determines whether or not the electric motor 15 should select the drive operation. . The drive control is determined based on signals from a throttle opening sensor, a wheel speed sensor, and the like. When the vehicle is in a low speed state and the throttle opening is equal to or greater than a certain value, it is determined that the drive control is performed, and the program is transferred to step 107. Proceed.
[0025]
In step 107, the microcomputer calculates a motor output torque T based on a method described later as a command torque, turns on the electromagnetic clutch 18 in step 108, and controls the electric motor 15 in a drivable state in step 109. Then, electric power is supplied from the high voltage battery 17 to the electric motor 15 via the drive circuit 10c2 of the control device 10c. As a result, the electric motor 15 is driven, and the rear wheel 19d is driven by the output from the electric motor 15 to bring the vehicle into a four-wheel drive running state.
[0026]
If the microcomputer determines in step 106 that it is not drive control, the microcomputer advances the program to step 110 to turn off the electromagnetic clutch 18, and in step 111, from the high voltage battery 17 to the electric motor. The electric motor 15 is maintained in a non-driven state without supplying power to the power source 15.
[0027]
The microcomputer circulates and executes the above control program based on the flowchart. During this time, the microcomputer reads the detection signal of the brake sensor S3 and performs output control for regulating output torque from the electric motor 15 described later to the rear wheel 19d.
[0028]
Thus, in the front and rear wheel drive vehicle 10 equipped with the drive device, the operation of the control device 10c can smoothly change the vehicle to the four-wheel drive state when necessary, and the drive source of the rear wheel 19d. The power stored in the high-voltage battery 17 can be used as a drive source for driving the electric motor 15 that is the drive means for the rear wheel 19d. The use of a dedicated generator for driving the electric motor 15 is abolished. The high voltage battery 17 can be mounted anywhere in a narrow space of the vehicle, and therefore the mountability of the drive device to the vehicle is very good.
[0029]
In addition, by adopting the stored power of the high voltage battery 17 instead of a dedicated generator for driving the electric motor 15 as the drive source of the electric motor 15, the configuration of the two-wheel drive vehicle is designed in the configuration of the four-wheel drive vehicle. There is no need to make a significant change, and a dedicated design for a four-wheel drive vehicle in the case of configuring a four-wheel drive vehicle becomes unnecessary. For this reason, the increase in the cost for comprising a four-wheel drive vehicle can be reduced significantly.
[0030]
In the driving apparatus, a low-voltage battery 14 that stores electric power generated by the generator 12 driven by the engine 11 that is the main drive unit is selected as a power source for storing the high-voltage battery 17. 14 is configured to include a DC-DC converter 16 that converts the stored power of 14 into a high voltage and stores it in the high voltage battery 17. Similarly to the high voltage battery 17, the DC-DC converter 16 can be mounted anywhere in a narrow space of the vehicle. Therefore, a good mountability of the drive device on the vehicle is sufficiently ensured.
[0031]
Further, in the driving device, the electric motor 15 capable of selectively converting electrical energy and mechanical energy and outputting as a driving means for the rear wheel 19d is employed as a power source for storing the high voltage battery 17. The electric motor 15 is selected, and the high voltage battery 17 is also stored by the regenerative power generated by the electric motor 15. According to such a configuration, it is possible to effectively use the regenerative power of the electric motor 15 and increase the energy use efficiency.
[0032]
In the driving device, an electromagnetic clutch 18 that intermittently transmits the driving force of the electric motor 15 to the rear wheel 19d side, and a control device 10c that controls each component of the driving device according to the state of the vehicle. It is configured to provide. As a result, the drive device is operated to accurately form the drive state intended for the vehicle, and overall, the energy use efficiency is further enhanced.
[0033]
The drive device is thus a very effective drive device for constructing the four-wheel drive vehicle of the type. However, the control device 10c constituting the drive device is used when the vehicle is driven by four-wheel drive. The output control is performed to restrict the output from the electric motor 15 to the rear wheel 19d side according to the brake operation state or the brake operation operation, and various cases such as when the vehicle falls into the brake operation state during the four-wheel drive traveling, etc. Solve the problem. A detailed description of this point will be described later.
[0034]
FIG. 4 schematically shows a second four-wheel drive vehicle 20 formed by mounting the second drive device according to the present invention. The drive device includes a first drive mechanism 20a that drives the front wheel side, a second drive mechanism 20b that drives the rear wheel side, and a control device 20c that controls the second drive mechanism 20b.
[0035]
The first drive mechanism 20a includes an engine 21 that is an internal combustion engine and a generator 22 that is a generator. In the first drive mechanism 20a, the driving force of the engine 21 is transmitted to the drive shafts 23d through the transmission 23a, the reduction gear train 23b, and the front differential 23c, and the front wheels 23e are driven by the drive shafts 23d. During this time, the engine 21 drives the generator 22 to generate electric power.
[0036]
The second drive mechanism 20 b includes an electric motor 24 and an electromagnetic clutch 25. The electric motor 24 is driven by receiving a high-voltage power supply. When the electric motor 24 is driven when the electromagnetic clutch 25 is ON, the driving force of the electric motor 24 is transmitted to each drive shaft 26c via the reduction gear train 26a, the electromagnetic clutch 25, and the rear differential 26b, and each drive The rear wheel 26d is driven by the shaft 26c.
[0037]
The generator 22 constituting the first drive mechanism 20 a is a generator with variable generation voltage, and is selectively connected to the low voltage battery 28 and the electric motor 24 via a changeover switch 27. The low voltage battery 28 functions to drive various auxiliary machine parts 29 mounted on the vehicle. The changeover operation of the changeover switch 27 is performed via the drive circuit 20c2 of the control device 20c.
[0038]
As shown in FIG. 5, the control device 20 c includes a throttle opening sensor S 1, a wheel speed sensor S 2, a brake sensor S 3, a low voltage battery voltage sensor S 4, a switch sensor S 5 for detecting the state of the 4WD switch, and an electric motor 24. It is connected to a motor sensor S6 for detecting the rotation state, and includes an MPU (microprocessor) 20c1 and a drive circuit 20c2.
[0039]
The MPU 20c1 includes a CPU and a memory for holding a control program and data for controlling the generator 22, the electromagnetic clutch 25, and the changeover switch 27. The detection signals output from the sensors S1 to S6 are sent via the interface. The state in which the generator 22, the electric motor 24, the electromagnetic clutch 25, and the changeover switch 27 are to be operated is determined, and the state in which the generator 22, the electric motor 24, the electromagnetic clutch 25, and the changeover switch 27 are to be operated is used as a command signal. Output to the drive circuit 20c2 via the interface. The drive circuit 20c2 controls the switching operation of the changeover switch 27 based on the command signal from the MPU 20c1, controls the power generated by the generator 22, controls the drive of the electric motor 24, and turns on the electromagnetic clutch 25. Perform OFF control. The control program of the MPU 20c1 holds an output control program that controls the output of the electric motor in accordance with the operating state of the brake or the operating operation of the brake, like the first drive device.
[0040]
That is, the control device 20c controls the success or failure of the four-wheel drive state, the control function that controls the power generated by the generator 22, the control function that controls the drive of the electric motor 24, and the control that regulates the output of the electric motor 24. It has a function.
[0041]
The microcomputer constituting the control device 20c determines whether or not the four-wheel drive state should be selected when the 4WD switch is turned on. When it is determined whether the switch 27 is in a state in which the switch state can be selected, and when it is determined that the switch 27 is in a state in which the switch state can be selected, the switch 27 is switched and the electromagnetic clutch The generator 22 is connected to the electric motor 24 by switching the power generation state of the generator 22 from the low voltage side to the high voltage side.
[0042]
Thus, the generator 22 supplies high-voltage power to the electric motor 24 and drives the electric motor 24 to form the vehicle in a four-wheel drive state. Whether the four-wheel drive state should be selected by the microcomputer is determined by the throttle opening sensor S1, the wheel speed sensor S2, the brake sensor S3, the voltage sensor S4 of the low voltage battery, and the switch for detecting the state of the 4WD switch. Based on the detection signal from the sensor S5, the four-wheel drive state is formed when a sufficient amount of charge remains in the low-voltage battery 28, such as when the vehicle starts, accelerates, or travels at a low speed.
[0043]
The microcomputer constituting the control device 20c executes the above control program based on the flowchart shown in FIG. In step 121, the microcomputer monitors the remaining amount of stored power in the low voltage battery 28. If the microcomputer determines that the remaining amount of stored power is less than the predetermined value A, the microcomputer advances the program to step 122. If it is determined that the remaining amount of power is greater than or equal to the predetermined value A, the program proceeds to step 123.
[0044]
In step 122, the microcomputer monitors the current consumption of power on the low voltage side. If the consumption is less than the predetermined value B, the microcomputer advances the program to step 123. If so, the program proceeds to step 124. Thereby, the connection relationship between the generator 22 and the low voltage battery 28 and the auxiliary machine component 29 is maintained, and the generator 22 continues to supply the low voltage power to the low voltage battery 28 and the auxiliary machine component 29.
[0045]
In step 123, the microcomputer determines whether or not the vehicle is in a state where four-wheel drive is to be performed. If the microcomputer determines that the vehicle is not in a state where four-wheel drive is to be performed, the microcomputer advances the program to step 124. Thereby, the connection relationship between the generator 22 and the low voltage battery 28 and the auxiliary machine component 29 is maintained, and the generator 22 continues to supply the low voltage power to the low voltage battery 28 and the auxiliary machine component 29.
[0046]
If the microcomputer determines in step 123 that the vehicle is in a state of four-wheel drive, the microcomputer advances the program to step 125. In step 125, the microcomputer calculates a motor output torque T based on a method described later to calculate a command torque, turns on the electromagnetic clutch 25 in step 126, and switches the changeover switch 27 to the electric motor 24 side. And the generator 22 is switched to the high voltage power generation side. As a result, the electric motor 24 is driven by the supply of high-voltage power from the generator 22 to form the vehicle in a four-wheel drive state.
[0047]
The microcomputer circulates and executes the above control program based on the flowchart. During this time, the microcomputer reads the output signal of the brake sensor S3 and performs output control for regulating the output torque of the electric motor 24 described later.
[0048]
As described above, in the drive device, the vehicle can be smoothly formed in the four-wheel drive state when necessary by the operation of the control device 20c. However, in the drive device, the engine 21 which is the main drive means is used. As a generator that generates electric power by driving, a generator 22 with variable generation voltage is adopted instead of the conventional generator, and the generator 22 is a low-voltage battery 28 on the conventional low-voltage system auxiliary side and auxiliary parts. 29 and the high-voltage electric motor 24 can be selectively connected. Thus, in the driving apparatus, the electric motor 24 can be driven by the generator 22 to drive the rear wheel 26d side, and the vehicle can be formed in a four-wheel drive state by the electric power of the generator 22.
[0049]
Further, in the driving apparatus, a generator 22 having a variable generation voltage is employed instead of a conventional generator as a generator that generates power by being driven by an engine 21 that is a main driving means, and the generator 22 is Since the electric motor 24 is used as a driving source, a dedicated generator for driving the electric motor 24 and other driving means dedicated to the electric motor are not necessary. Therefore, the mountability of the drive device on the vehicle is very good.
[0050]
In addition, since the drive device is configured by adopting the generator 22 with variable power generation voltage as a generator that generates power by being driven by the engine 21 that is the main drive means, the drive device is employed. Thus, when a four-wheel drive vehicle is configured, it is not necessary to significantly change the configuration of the two-wheel drive vehicle, and a dedicated design of the four-wheel drive vehicle when configuring a four-wheel drive vehicle can be omitted.
[0051]
For this reason, the increase in the cost for comprising a four-wheel drive vehicle can be reduced significantly. Moreover, since the drive device itself does not require the addition of new expensive parts, the increase in cost for configuring the four-wheel drive vehicle can be further greatly reduced.
[0052]
In the drive device, when the vehicle is required to be in a four-wheel drive state, for example, power is supplied from the generator 22 to the electric motor 24 for a short period of time such as when the vehicle starts or travels at a low speed. The power to the low-voltage auxiliary component 29 side is supplied from the conventional low-voltage battery 27. In this case, the required power to the low-voltage auxiliary component 29 side is temporarily provided. Can be deficient.
[0053]
In the drive device, assuming this case, when the required power to the low-voltage auxiliary machine component 29 side is temporarily insufficient, the generator 22 is connected to the high-voltage electric motor 24. A control device 20c having a control function to be stopped is employed. Thereby, the formation of the four-wheel drive state of the vehicle can be temporarily interrupted to make up for the shortage of required power to the low-voltage auxiliary equipment side.
[0054]
Thus, in each of the drive units constituting each of the above-described four-wheel drive vehicles 10 and 20, when the four-wheel drive state is formed, the control unit calculates the command torque based on the method shown in the flowchart of FIG. Do. If it is determined that the four-wheel drive state is formed, the microcomputer constituting the control device executes a program for calculating the designated torque, reads the detection signal from the wheel speed sensor in step 131, At 132, the front-rear wheel speed difference ΔN is calculated based on the detection signal.
[0055]
Next, in step 133, the microcomputer reads the detection signals from the throttle sensor and other sensors, calculates the output torque T in step 134, and outputs this as a command torque to the drive circuit of the control device. At 135, the current applied to the electric motor is controlled corresponding to the command torque.
[0056]
In calculating the output torque, the throttle sensitive torque T1 to be applied to the electric motor is determined from the relationship between the throttle opening and the throttle sensitive torque shown in FIG. ), The ΔN-sensitive torque T2 applied to the electric motor is calculated from the relationship between the front-rear wheel speed difference ΔN and the ΔN-sensitive torque, and the sum of the throttle sensitive torque T1 and the ΔN-sensitive torque T2 (T1 + T2). ) Is a command torque T.
[0057]
The control device that constitutes each drive device executes the above control program, predicts when a brake operation state occurs or occurs during the four-wheel drive traveling of the vehicle, and uses an electric motor corresponding to them. An output control program for restricting output (output torque) to the rear wheel side is executed. 9 to 12 show flowcharts for executing the four types of output control programs, respectively.
[0058]
The flowchart shown in FIG. 9 shows that the torque output from the electric motor to the rear wheel side is set to a predetermined value when a parking brake or a brake (sometimes referred to collectively as a brake) is activated while the vehicle is traveling on four wheels. The output control program to be controlled is executed.
[0059]
In step 201, the microcomputer determines the operating state of the brake. If the microcomputer determines that the brake is in an inoperative state, the microcomputer ends the execution of the program. If the microcomputer determines that the brake is in an operating state, In step 202, the magnitude of the torque value T of the command torque and the set specified torque value T0 are determined.
[0060]
If it is determined in step 202 that the torque value T of the command torque is less than the specified torque value T0, the microcomputer ends the execution of the program, and the torque value T of the command torque is equal to or greater than the specified torque value T0. If it is determined that there is, in step 203, the current applied to the electric motor is controlled so that the output torque from the electric motor to the rear wheel side is equal to or less than the specified torque value T0, and the execution of the program is completed. To do.
[0061]
Thereby, interference of an electric motor and a brake can be prevented, and durability of a drive device can be improved. The microcomputer circulates and executes the control program based on the flowchart.
[0062]
The flowchart shown in FIG. 10 executes an output control program for stopping the supply of electric power to the electric motor and maintaining the electric motor in a non-driven state when the engine is idled during braking.
[0063]
In step 210, the microcomputer determines the operating state of the brake. If the microcomputer determines that the brake is not operating, the microcomputer advances the program to step 211 to continue normal drive control of the electric motor. If it is determined that the brake is in an operating state, it is determined in step 212 whether or not the throttle opening is within a set maximum allowable value C that forms a four-wheel drive state.
[0064]
If the microcomputer determines in step 212 that the throttle opening is within the set maximum allowable value C that forms the four-wheel drive state, the microcomputer executes the normal drive control of the electric motor in step 211. If it is determined that the throttle opening is equal to or greater than the set maximum allowable value C that forms the four-wheel drive state, the program proceeds to step 213, and this state is set in step 213. It is determined whether or not a certain time has passed.
[0065]
If the microcomputer determines in step 213 that the throttle opening is equal to or greater than the set maximum allowable value C that forms the four-wheel drive state, the routine proceeds to step 214. Thus, it is determined that the engine is idle, the supply of electric power to the electric motor is stopped, the electric motor is maintained in the non-driven state, and the execution of the program is terminated.
[0066]
Thereby, the control device can stop the supply of electric power that continues to be supplied to the electric motor due to continuous engine blow-off and prevent damage to the electric motor due to temperature rise, baking, etc. .
[0067]
The flowchart shown in FIG. 11 executes an output control program that stops torque output from the electric motor to the rear wheel when the parking brake is applied.
[0068]
In step 221, the microcomputer determines the operating state of the parking brake. If the microcomputer determines that the parking brake is not applied, the microcomputer terminates the execution of the program and determines that the parking brake is applied. Advances the program to step 222.
[0069]
If the microcomputer determines in step 222 that the vehicle speed is less than the set specified speed D, the microcomputer ends the execution of the program. If the microcomputer determines that the vehicle speed is equal to or higher than the set specified speed D, The program proceeds to step 223. In step 223, the coupling of the electromagnetic clutch is cut off (OFF), and the supply of electric power to the electric motor is stopped to stop the electric motor.
[0070]
As a result, it is possible to protect the drive device when the parking brake is pulled during traveling such as a severe mean test. The microcomputer circulates and executes the control program based on the flowchart.
[0071]
The flowchart shown in FIG. 12 executes an output control program for stopping the operation of the second drive mechanism on the rear wheel drive side when the parking brake is applied and the four-wheel drive traveling is unnecessary.
[0072]
When the microcomputer determines in step 231 that the parking brake is operating and determines that the parking brake is not applied, the microcomputer terminates the execution of the program and determines that the parking brake is applied. Advances the program to step 232.
[0073]
The microcomputer determines the vehicle speed in step 232, and if the vehicle speed is determined not to be zero, the microcomputer ends the execution of the program. If the microcomputer determines that the vehicle speed is zero, the program proceeds to step 233. At 233, the throttle opening is determined. If the microcomputer determines in step 233 that the throttle opening is not zero, the microcomputer ends the execution of the program. If the microcomputer determines that the throttle opening is zero, the microcomputer proceeds to step 234 and proceeds to step 234. Then, it is determined whether or not a certain period of time has elapsed since the stop state of the vehicle.
[0074]
If the microcomputer determines in step 234 that the fixed time has not elapsed since the set stop state of the vehicle, the microcomputer ends the execution of the program, and the predetermined time after the stop state of the vehicle has elapsed. If it is determined that the program is present, the program proceeds to step 235. In step 235, the microcomputer cuts off the coupling of the electromagnetic clutch (OFF), stops the supply of electric power to the electric motor, and stops the electric motor.
[0075]
Thereby, the operation of the second drive mechanism on the rear wheel drive side when the parking brake is pulled and the four-wheel drive traveling is unnecessary can be maintained in a stopped state, and wasteful energy consumption is prevented, The fuel consumption can be improved. The microcomputer circulates and executes the control program based on the flowchart.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first four-wheel drive vehicle configured by mounting a first drive device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a control device constituting the drive device.
FIG. 3 is a flowchart for executing a control program included in the control device;
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a second four-wheel drive vehicle configured by mounting a second drive device according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a control device configuring the drive device.
FIG. 6 is a flowchart for executing a control program included in the control device;
FIG. 7 is a flowchart showing a method of calculating a command torque performed by the control device of each drive device according to the present invention.
FIG. 8 is a graph (a) showing the relationship between a preset throttle sensitive torque T1 and a throttle opening as a basis for calculating the command torque, and front and rear wheel rotation differences ΔN and ΔN sensitive torque; It is a graph (b) which shows the relationship of T2.
FIG. 9 is a flowchart for executing an output control program according to an example of the control apparatus according to the present invention.
FIG. 10 is a flowchart for executing an output control program according to another example of the control apparatus according to the present invention.
FIG. 11 is a flowchart for executing an output control program according to another example of the control apparatus according to the present invention.
FIG. 12 is a flowchart for executing an output control program according to another example of the control apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,20 ... Four-wheel drive vehicle, 10a, 20a ... 1st drive mechanism, 10b, 20b ... 2nd drive mechanism, 10c, 20c ... Control apparatus, 11, 21 ... Engine, 12, 22 ... Generator, 13a, 23a ... Transmission, 13b, 23b ... Reduction gear train, 13c, 23c ... Front differential, 13e, 23e ... Front wheels, 14, 28 ... Low voltage battery, 15, 24 ... Electric motor, 16 ... DC-DC converter, 17 ... High voltage battery 18, 25 ... Electromagnetic clutch, 19a, 26a ... Reduction gear train, 19b, 26b ... Rear differential, 19c, 26c ... Drive shaft, 19d, 26d ... Rear wheel, 27 ... Changeover switch, 29 ... Auxiliary equipment parts.

Claims

A main drive means for driving the main drive wheel side which is one of the front and rear wheels, and a sub drive means for driving the sub drive wheel side which is the other of the front and rear wheels, by driving the main drive wheel side by the main drive means The single drive running state of the main drive wheel is formed, and the two drive wheels are driven by the main drive means on the main drive wheel side and the sub drive means on the auxiliary drive wheel side. a driving apparatus for a front and rear wheel drive vehicle of the type that forms a comprises an output control means for controlling the output to the auxiliary drive wheel side from the auxiliary drive means according to the operation the operation of the operating state or the brake of the brake a driving device for the front rear wheel drive vehicle Ru Tei, said output control means has a control function of stopping the supply of the driving source to the secondary drive means when said main drive means during operation of the brake is driven Before and after characterized Drive for drive vehicle.

2. The drive device for a front and rear wheel drive vehicle according to claim 1 , wherein the sub drive means constituting the drive device is an electric motor, and the power transmission connection between the electric motor and the sub drive means is intermittent. The main drive wheel is driven on the main drive wheel side in a state where the electromagnetic clutch is disconnected, and the single drive running state of the main drive wheel is formed, and the electromagnetic clutch is coupled. For both front and rear wheel drive vehicles, the driving state of the two driving wheels is formed by the driving of the main driving wheels by the main driving means and the driving of the auxiliary driving wheels by the sub driving means . Drive device.

3. The drive device for a front and rear wheel drive vehicle according to claim 2 , wherein the output control means constituting the drive device stops supplying electric power to the electric motor when the main drive means is driven during brake operation. A drive device for a front and rear wheel drive vehicle characterized by having a control function for

4. A drive device for a front and rear wheel drive vehicle according to claim 3, wherein the output control means constituting the drive device stops supplying electric power to the electric motor when a brake is actuated while the vehicle is running. A drive device for a front-rear wheel drive vehicle having a control function for cutting off the coupling of the electromagnetic clutch .

It is a drive device for front-and-rear wheel drive vehicles as described in any one of Claims 1-4, The main drive means which comprises the said drive device is an engine, It drives with the same engine and generates electric power. A drive device for a front and rear wheel drive vehicle , comprising a generator, controlling electric power generated by the generator and supplying electric power to the electric motor to drive the electric motor .