JP4432619B2 - Control device for vehicle equipped with electric motor - Google Patents
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Description
この発明は、電動機を搭載した車両の制御装置に関し、特に電動機と車輪との間に、その間の動力伝達経路を接続・遮断するクラッチを備えた車両の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a vehicle equipped with an electric motor, and more particularly to a control device for a vehicle provided with a clutch for connecting / disconnecting a power transmission path between the electric motor and wheels.
排ガスの低減および燃費の向上を主目的として、内燃機関に代えてモータなどの電動機を動力源とした電気自動車や、内燃機関に加えてモータ・ジェネレータを動力源として備えたハイブリッド車が開発され、また実用化されている。例えば後者のハイブリッド車として、前輪もしくは後輪のみを駆動輪とする二輪駆動車に加えて、前後輪の両方にトルクを出力する四輪駆動車も開発されている。 For the main purpose of reducing exhaust gas and improving fuel efficiency, electric vehicles using electric motors such as motors as power sources instead of internal combustion engines, and hybrid vehicles equipped with motor generators as power sources in addition to internal combustion engines were developed. It has also been put into practical use. For example, as the latter hybrid vehicle, a four-wheel drive vehicle that outputs torque to both front and rear wheels has been developed in addition to a two-wheel drive vehicle that uses only front wheels or rear wheels as drive wheels.
その一例を挙げると、特許文献１には、主駆動力源（エンジン）とモータとを併用する四輪駆動の電気自動車の動力伝達装置が記載されている。その電気自動車の動力伝達装置では、モータと車輪との間に、その間のトルク伝達を接続・遮断するクラッチが設けられていて、車両の走行状態に応じてクラッチの係合・解放を制御することにより、車輪の回転を受けてモータが回転すること、いわゆるモータの連れ回り、あるいは過回転を防止することができる、とされている。
As an example,
また、特許文献２には、エンジンおよびモータ・ジェネレータと駆動輪との間にクラッチが設けられ、そのクラッチの入力回転数と出力回転数との差に応じて、クラッチの係合・解放が制御されるように構成されたハイブリッド車のクラッチ制御装置が記載されている。この特許文献２に記載された装置によると、モータ・ジェネレータを駆動力源とするモータ走行モードから、エンジンを駆動力源とするエンジン走行モードへ切り換えるためにクラッチの係合・解放が制御される場合、回転速度同期制御手段によりクラッチの入出力回転が同期させられた後に、クラッチの係合がおこなわれる。そのため、モータ走行モードからエンジン走行モードへの切り換えをおこなうためにクラッチを係合する際に、クラッチの入力側と出力側との間での急激なトルク変化による係合ショックの発生を回避することができる、とされている。
上記の特許文献１に記載されている装置のように、モータと車輪との間のトルク伝達の接続・遮断をクラッチでおこなう場合、モータの回転が車輪の回転と同期していない状態でクラッチを係合すると、図５のタイムチャートに示すように、モータの慣性力が変化することによるショックが発生する可能性がある。ここで、図５のタイムチャートは、クラッチが係合されてモータと車輪とが直結状態になると、車両がモータを利用することのできる上限の車速ＶＶmlを超える車速Ｖ0で走行している状態（このとき、実際にはモータの過回転を防ぐためクラッチは解放されている）から、車両が減速される場合を示している。車速Ｖ0で走行していた車両が減速されて、車速が車速Ｖml以下になると、クラッチが係合されて車輪の慣性トルクがモータに伝達される。するとモータは回生されて、その回生エネルギを、例えば減速時の制動力などに利用することができる。
When the clutch is used to connect and disconnect the torque transmission between the motor and the wheel as in the device described in
一方、クラッチが係合される際には、モータの回転数はゼロもしくはほぼゼロであり、そのモータの慣性トルクもゼロもしくはほぼゼロである。その状態でクラッチが係合されると、モータは短時間（クラッチの係合時間）回転数を引き上げられる。その結果モータ回転数変化分の慣性トルク（マイナストルク）が車輪側に作用することになり、したがって、クラッチ係合の際にショックが発生する（図５の範囲Ａで示す状態）。 On the other hand, when the clutch is engaged, the rotational speed of the motor is zero or almost zero, and the inertia torque of the motor is also zero or almost zero. When the clutch is engaged in this state, the motor is increased in rotational speed for a short time (clutch engagement time). As a result, the inertia torque (minus torque) corresponding to the change in the motor rotation speed acts on the wheel side, and therefore a shock is generated when the clutch is engaged (state indicated by range A in FIG. 5).
このような特許文献１に記載されている装置に対して、上記の特許文献２に記載されている装置のように、クラッチを係合する際にクラッチの入出力回転を同期させてクラッチを係合することによって、ショックの発生を回避することができる。しかしながら、上記の特許文献２に記載されている装置は、車両がモータ走行モードで走行している状態から、エンジンを始動させてエンジン走行モード走行する状態に切り換えるためにクラッチが係合される場合に、エンジンの回転速度を制御すること、あるいはモータ・ジェネレータを用いてエンジンの回転速度を制御することによって、クラッチの入出力回転を同期させるように制御するものであって、上記のような車両の減速時に、解放されていたクラッチが係合される場合に発生するショックについては考慮されておらず、この点に関して、未だ改良の余地があった。
In contrast to the device described in
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、車両の減速時に、解放されていたクラッチが係合される際のショックを防止もしくは抑制すると共に、電動機に生じる回生エネルギを有効に利用することのできる電動機を搭載した車両の制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and prevents or suppresses a shock when the released clutch is engaged when the vehicle is decelerated, and effectively uses the regenerative energy generated in the motor. An object of the present invention is to provide a control device for a vehicle equipped with an electric motor that can be used for a vehicle.
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、発電機能を有する電動機が係合機構を介して車輪に連結され、車輪から入力されるトルクによって前記電動機を駆動して回生をおこなう電動機を搭載した車両の制御装置において、前記車両の減速時に前記係合機構の回転数が前記電動機の上限回転数を超えていることにより前記係合機構が解放されている状態で前記電動機をその上限回転数に維持するように駆動する駆動指示手段と、前記係合機構の回転数が前記電動機の上限回転数に同期した場合に前記係合機構を係合させる係合指示手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
In order to achieve the above object, the invention according to
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記駆動指示手段は、前記係合機構の回転数が前記上限回転数より所定回転数高い回転数にまで低下した後に前記電動機を駆動する指示を出力する手段を含むことを特徴とする制御装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the drive instructing means drives the electric motor after the number of rotations of the engagement mechanism has decreased to a number of rotations higher than the upper limit number of rotations by a predetermined number of rotations. The control device includes means for outputting an instruction to perform the operation.
したがって請求項１の発明によれば、車両の減速時に、解放されている係合機構の回転数が電動機の上限回転数を超えている場合は、電動機の回転数が上限回転数に維持されるように駆動され、係合機構の回転数が次第に低下し電動機の上限回転数に同期した時点で、係合機構が係合されて電動機が回生をおこなうように駆動される。そのため、車両の減速時に係合機構が係合される際のショックを防止もしくは抑制することができると共に、その係合が可及的に速やかに、かつ高回転数でおこなわれることによって、電動機の回生エネルギを増大させることができる。 Therefore, according to the first aspect of the invention, when the rotational speed of the released engagement mechanism exceeds the upper limit rotational speed of the electric motor during deceleration of the vehicle, the rotational speed of the electric motor is maintained at the upper limit rotational speed. When the rotation speed of the engagement mechanism gradually decreases and synchronizes with the upper limit rotation speed of the electric motor, the engagement mechanism is engaged and the electric motor is driven to regenerate. Therefore, it is possible to prevent or suppress a shock when the engagement mechanism is engaged at the time of deceleration of the vehicle, and the engagement is performed as quickly as possible and at a high rotation speed, so that the electric motor Regenerative energy can be increased.
また、請求項２の発明によれば、電動機の回転数が上限回転数に維持されるように駆動される場合、その駆動に対する指示が、係合機構の回転数が電動機の上限回転数より所定回転数高い回転数にまで低下した後に出力される。そのため、係合機構の回転数が電動機の上限回転数に同期するまでの間に、電動機の回転数が上限回転数に維持されて駆動される期間を可及的に短くすることができ、その駆動のために消費されるエネルギを低減することができる。 According to the second aspect of the present invention, when the motor is driven so that the rotation speed is maintained at the upper limit rotation speed, the instruction for the drive is such that the rotation speed of the engagement mechanism is predetermined from the upper limit rotation speed of the electric motor. Output after the rotation speed has decreased to a high rotation speed. Therefore, the period during which the rotation speed of the electric motor is maintained at the upper limit rotation speed until the rotation speed of the engagement mechanism is synchronized with the upper limit rotation speed of the electric motor can be shortened as much as possible. The energy consumed for driving can be reduced.
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図６は、この発明の電動機を搭載した車両の制御装置を、例えば、内燃機関とモータ・ジェネレータとを備えたハイブリッド車に適用した例を模式的に示す図である。そして、ここでのハイブリッド車は、前輪を内燃機関により駆動し、後輪をモータ・ジェネレータにより駆動する四輪駆動のハイブリッド車である。すなわち、図６はそのハイブリッド車の後輪駆動部を示す図であって、その後輪駆動部は、モータ・ジェネレータ１から出力されるトルクが、係合機構（クラッチ）２と歯車機構３とデファレンシャル４とを介して車輪５に伝達されるように構成されている。
Next, the present invention will be described based on specific examples. FIG. 6 is a diagram schematically showing an example in which the vehicle control apparatus equipped with the electric motor of the present invention is applied to, for example, a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a motor / generator. The hybrid vehicle here is a four-wheel drive hybrid vehicle in which front wheels are driven by an internal combustion engine and rear wheels are driven by a motor / generator. That is, FIG. 6 is a diagram showing the rear wheel drive unit of the hybrid vehicle, and the rear wheel drive unit is configured such that the torque output from the motor /
これらの構成について具体的に説明すると、先ず、モータ・ジェネレータ１は、トルクや回転数を電気的に制御可能であって、かつ発電機としての機能と電動機としての機能とを兼ね備えた電動機であり、例えば永久磁石式の同期電動機などが使用される。このモータ・ジェネレータ１は、そのモータ・ジェネレータ１を収容し、車両に固定されているケーシング（図示せず）を備え、ケーシングの内部には、コイル（図示せず）を備えたステータ１ａと、その内周側にマグネット（図示せず）を備えたロータ１ｂが回転自在に配置されている。また、このモータ・ジェネレータ１は、インバータ（図示せず）を介してバッテリなどの蓄電装置（図示せず）に接続されていて、そのインバータを制御することにより、モータ・ジェネレータ１の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。
Specifically, these configurations will be described. First, the motor /
モータ・ジェネレータ１と歯車機構３との間に、その間の動力伝達経路を接続・遮断するクラッチ２が設けられている。このクラッチ２は、例えば乾式の摩擦クラッチであって、クラッチ２に対してモータ・ジェネレータ１側にある入力側駆動軸６に連結されている入力側部材２ａと、車輪５側にある車輪側駆動軸７に連結されている車輪側部材２ｂとを備えている。なお、この入力側駆動軸６は、モータ・ジェネレータ１のロータ軸（図示せず）に連結されている。したがってモータ・ジェネレータ１と入力側部材２ａとが一体となって回転する。
A
このクラッチ２は、入力側部材２ａと車輪側部材２ｂとが連結されて、入力側駆動軸６と車輪側駆動軸７との間の動力伝達経路が完全に接続される「完全係合状態」と、入力側部材２ａと車輪側部材２ｂとが互いに滑りながら、入力側駆動軸６と車輪側駆動軸７との間の動力伝達経路が接続される「滑り係合状態」（いわゆる半クラッチ状態）と、入力側部材２ａと車輪側部材２ｂとの連結が解除されて、入力側駆動軸６と車輪側駆動軸７との間の動力伝達経路が完全に遮断される「完全解放状態」とに選択的に設定されることができるように構成されている。
In this
なお、クラッチ２の入力側部材２ａと車輪側部材２ｂとの回転状態を検出するために、入力側部材２ａあるいはロータ１ｂの回転速度を検出する回転数センサ８と、車輪側部材２ｂの回転速度あるいは後述する駆動軸１０の回転速度（すなわち車速）を検出する回転数センサ９がそれぞれ設けられている。これらのセンサ８，９により検出した入力側部材２ａと車輪側部材２ｂとの回転状態、あるいは車速などに関する情報信号が後述する電子制御装置（ＥＣＵ）１５に入力されることにより、クラッチ２の各係合状態がそれぞれ選択的に設定されるように制御される。
In order to detect the rotational state of the input side member 2a and the
また、クラッチ２の車輪側部材２ｂと車輪５とが、歯車機構３およびデファレンシャル４の出力軸１０を介して連結されている。この歯車機構３は、互いに一体となって回転する大径歯車１１と小径歯車１２とを備え、これらの歯車１１，１２が、車輪側部材２ｂおよび出力軸１０の中心軸線と平行な軸線を中心にして回転するように保持されている。そして、車輪側部材２ｂおよび車輪側駆動軸７と一体回転する歯車１３が大径歯車１１に噛合し、デファレンシャル４の入力側歯車１４が小径歯車１２に噛合している。すなわちこの歯車機構３は、モータ・ジェネレータ１の出力トルクを増大して出力軸１０に伝達する減速歯車機構として構成されている。
Further, the
そして、このようなモータ・ジェネレータ１の回転やクラッチ２の係合・解放などを制御するために電子制御装置（ＥＣＵ）１５が設けられている。このＥＣＵ１５は、例えばマイクロコンピュータなどを主体として構成されていて、例えば、回転数センサ８，９やトルクセンサ（図示せず）などによって検出されたモータ・ジェネレータ１あるいは出力軸１０の回転数やトルク、また車速やアクセル開度などの各種のデータが入力され、それらの入力データに基づいて演算をおこない各種の指示信号を出力するように構成されている。
An electronic control unit (ECU) 15 is provided to control such rotation of the motor /
前述したように、車両の減速時に、解放されていたクラッチ２が係合される場合、その係合時のショックを防止もしくは抑制するために、クラッチ２の入力側部材２ａの回転すなわちモータ・ジェネレータ１の回転と、クラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とを同期させておく必要がある。そこで、この発明に係る制御装置は、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とを、モータ・ジェネレータ１の上限回転数で同期させることによって、ショックを防止もしくは抑制すると共に、電動機に生じる回生エネルギを有効に利用することのできる制御をおこなうように構成されている。その制御の具体例を以下に説明する。
As described above, when the released
図１、図２はその制御例を示すフローチャートであり、これらのフローチャートで示すルーチンは、所定の短い時間毎に繰り返し実行される。初めに、図１は、この発明の制御装置による第１の制御例を示すものであって、この図１において、先ず、車両が減速状態にあるか否かが判断される（ステップＳ１）。車両が減速状態でないことによって、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、以降の制御はおこなわずに、このルーチンを一旦終了する。 FIG. 1 and FIG. 2 are flowcharts showing examples of the control, and the routines shown in these flowcharts are repeatedly executed every predetermined short time. First, FIG. 1 shows a first control example by the control device of the present invention. In FIG. 1, it is first determined whether or not the vehicle is in a decelerating state (step S1). If the vehicle is not in a decelerating state and a negative determination is made in step S1, this routine is temporarily terminated without performing the subsequent control.
一方、車両が減速状態にあることによって、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進み、クラッチ２が係合されてモータ・ジェネレータ１とクラッチ２の車輪側部材２ｂとが直結された場合のモータ・ジェネレータ１の回転数である直結時回転数Ｎmc、すなわちその時点のクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転数が、モータ・ジェネレータ１の上限回転数Ｎmlより大きいことにより、クラッチ２が解放されているか否かが判断される。モータ・ジェネレータ１の上限回転数Ｎmlとは、モータ・ジェネレータ１の仕様によって定められる値であって、常用域において許容されるモータ・ジェネレータ１の最大回転数のことである。
On the other hand, if a positive determination is made in step S1 because the vehicle is in a decelerating state, the process proceeds to step S2 where the
クラッチ２が解放されていない、すなわちクラッチ２が係合（半係合状態も含む）されていることによって、このステップＳ２で否定的に判断された場合は、以降の制御はおこなわずに、このルーチンを一旦終了する。一方、クラッチ２が解放されている、すなわち直結時回転数Ｎmcが、上限回転数Ｎmlよりも大きいことによって、ステップＳ２で肯定的に判断された場合には、ステップＳ３へ進み、直結時回転数Ｎmcが、上限回転数Ｎmlに所定値αを加えた回転数（「Ｎml＋α」）に等しくなったか否かが判断される。
If the
この所定値αは、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とを同期させるのに必要な時間を考慮して設定される値であって、後述するように、減速時に低下している直結時回転数Ｎmcが、上限回転数Ｎmlにこの所定値αを加えた回転数「Ｎml＋α」に達すると、クラッチ２の係合が開始される。したがって回転数「Ｎml＋α」は、クラッチ２の係合が開始される係合開始回転数である。
The predetermined value α is set in consideration of the time required to synchronize the rotation of the motor /
直結時回転数Ｎmcが、係合開始回転数「Ｎml＋α」に等しくない（すなわち係合開始回転数「Ｎml＋α」まで低下していない）ことによって、このステップＳ３で否定的に判断された場合は、以降の制御はおこなわずに、このルーチンを一旦終了する。一方、直結時回転数Ｎmcが、係合開始回転数「Ｎml＋α」に等しくなったことによって、ステップＳ３で肯定的に判断された場合には、ステップＳ４へ進み、モータ・ジェネレータ１の回転をクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転に同期させるため、その時点のモータ・ジェネレータ１の回転数であるモータ回転数Ｎmを増大させる方向にモータ・ジェネレータ１が駆動（力行）される。
If the direct connection speed Nmc is not equal to the engagement start speed “Nml + α” (that is, has not decreased to the engagement start speed “Nml + α”), a negative determination is made in this step S3. This routine is temporarily terminated without performing the subsequent control. On the other hand, when the direct-connection rotation speed Nmc is equal to the engagement start rotation speed “Nml + α”, if the determination in step S3 is affirmative, the process proceeds to step S4, where the rotation of the motor /
なおこのとき、クラッチ２の係合を開始させる係合開始指令が出力され、クラッチ２は、その係合開始指令に対して不可避的な制御遅れを伴って係合が開始され、後述するように、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とが同期された時点で、その係合が完了する、すなわち完全に係合するように制御される。
At this time, an engagement start command for starting the engagement of the clutch 2 is output, and the
モータ回転数Ｎmを増大させる方向にモータ・ジェネレータ１が駆動（力行）されると、モータ回転数Ｎmが、上限回転数Ｎmlに等しくなったか否かが判断される（ステップＳ５）。モータ回転数Ｎmが、上限回転数Ｎmlに等しくないことによって、このステップＳ５で否定的に判断されると、ステップＳ６へ進み、モータ回転数Ｎmが、上限回転数Ｎmlより小さいか否かが判断される。
When the motor /
モータ回転数Ｎmが、上限回転数Ｎmlより小さいことによって、このステップＳ６で肯定的に判断された場合は、モータ・ジェネレータ１の回転をクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転に同期させるには、未だモータ回転数Ｎmが不足しているため、前述のステップＳ４へ戻り、同様の制御が続けられる。これに対して、モータ回転数Ｎmが、上限回転数Ｎmlより大きいことによって、ステップＳ６で否定的に判断された場合は、ステップＳ７へ進み、モータ・ジェネレータ１の回転をクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転に同期させるには回転数Ｎmが過大なため、モータ回転数Ｎmを減少させる方向にモータ・ジェネレータ１が制御（回生）される。そしてその後、前述のステップＳ５へ戻り、同様の制御が続けられる。
If the motor rotation speed Nm is smaller than the upper limit rotation speed Nml and if the determination in step S6 is affirmative, the rotation of the motor /
上記のステップＳ４ないしＳ７で、モータ回転数Ｎmが増減され、最終的にモータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlに等しくなると、ステップＳ５で肯定的に判断されてステップＳ８へ進み、モータ回転数Ｎmが直結時回転数Ｎmcに等しくなったか否か、すなわち、モータ・ジェネレータ１の回転がクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転に同期したか否かが判断される。
When the motor rotational speed Nm is increased or decreased in the above steps S4 to S7, and finally the motor rotational speed Nm becomes equal to the upper limit rotational speed Nml, an affirmative determination is made in step S5 and the routine proceeds to step S8. Is equal to the rotational speed Nmc during direct connection, that is, whether the rotation of the motor /
モータ回転数Ｎmが直結時回転数Ｎmcに等しくないことによって、このステップＳ８で否定的に判断された場合は、直結時回転数Ｎmcが未だ上限回転数Ｎmlよりも大きい状態であるので、さらに車両が減速されて車速、すなわち直結時回転数Ｎmcが低下するのを待つため、ステップＳ９へ進み、モータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlに維持される。そしてその後、ステップＳ８へ戻り、同様の制御が続けられる。 If the motor rotation speed Nm is not equal to the rotation speed Nmc at the time of direct connection, and if a negative determination is made at this step S8, the rotation speed Nmc at the time of direct connection is still larger than the upper limit rotation speed Nml. To wait for the vehicle speed, that is, the rotational speed Nmc at the time of direct connection to decrease, to proceed to step S9, and the motor rotational speed Nm is maintained at the upper limit rotational speed Nml. Thereafter, the process returns to step S8 and the same control is continued.
上記のステップＳ８，Ｓ９で、モータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlに維持され、最終的にモータ回転数Ｎmが直結時回転数Ｎmcに等しくなる、すなわちモータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とが上限回転数Ｎmlで同期すると、ステップＳ８で肯定的に判断されてステップＳ１０へ進み、クラッチ２の係合が完了（すなわちクラッチ２が完全係合）される。
In steps S8 and S9, the motor rotation speed Nm is maintained at the upper limit rotation speed Nml, and finally the motor rotation speed Nm becomes equal to the rotation speed Nmc at the time of direct connection, that is, the rotation of the
このように、クラッチ２を係合させるために、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とを同期させる場合、直結時回転数Ｎmcが係合開始回転数「Ｎml＋α」に達した時点で、モータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlにまで増大するようにモータ・ジェネレータ１の駆動（力行）が開始され、予めモータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlに維持されていることによって、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とを、可及的に短い時間で同期させることができる。
Thus, in order to synchronize the rotation of the motor /
図３は、上記の図１のフローチャートで示すルーチンを実行した場合のタイムチャートを示している。車速Ｖ1で走行していた車両が減速されると、モータ回転数Ｎmを上限回転数Ｎmlまで上昇させて、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とを同期させるために、モータ・ジェネレータ１を力行側に駆動する所定のトルク指令値が出力される。その後、モータ回転数Ｎmは上限回転数Ｎmlで維持される。また、車速がさらに低下して、車速がモータを利用することのできる上限の車速Ｖmlになった時点（すなわち、直結時回転数Ｎmcが係合開始回転数「Ｎml＋α」に達した時点）で、クラッチ２の係合が開始され、同時にモータ・ジェネレータ１を回生側に制御する所定のトルク指令値が出力される。
FIG. 3 shows a time chart when the routine shown in the flowchart of FIG. 1 is executed. In order to synchronize the rotation of the motor /
そして、クラッチ２の係合度合いが徐々に高められて、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とが上限回転数Ｎmlで同期する時点に合わせられて、クラッチ２は完全に係合される。このとき、モータ・ジェネレータ１には、前記の回生側のトルク指令値に応じて回生トルクが作用するが、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とが同期していることによって、そのトルク指令値による回生トルク以外に急激なトルクの変動は発生せず、そのためクラッチ２の係合によるショックは発生しない。
Then, the degree of engagement of the clutch 2 is gradually increased, and the
以上のように、上記の図１および図３に示すこの発明の第１の制御例によれば、車両の減速時に、モータ・ジェネレータ１と車輪５との間に設けられたクラッチ２を係合して、回生がおこなわれるようにモータ・ジェネレータ１を駆動する場合、予めモータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlにまで増大されて維持され、その後、直結時回転数Ｎmcが係合開始回転数「Ｎml＋α」に達した時点で、クラッチ２の係合が開始され、さらに、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とが上限回転数Ｎmlで同期させられた時点で、クラッチ２が完全係合される。そのため、クラッチ２が係合される際のショックを防止もしくは抑制することができる。また、可及的に短い時間で、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とが同期させられ、クラッチ２が係合されてモータ・ジェネレータ１と車輪５とが直結状態になることによって、モータ・ジェネレータ１の回生エネルギを効率よく増大させることができる。
As described above, according to the first control example of the present invention shown in FIGS. 1 and 3, the clutch 2 provided between the motor /
つぎに、図２は、この発明の制御装置による第２の制御例を示すものであって、この図２において、先ず、車両が減速状態にあるか否かが判断される（ステップＳ１１）。車両が減速状態でないことによって、このステップＳ１１で否定的に判断された場合は、ステップＳ１２に進み、クラッチ２が完全解放状態に設定されて、その後、このルーチンを一旦終了する。
Next, FIG. 2 shows a second control example by the control device of the present invention. In FIG. 2, it is first determined whether or not the vehicle is in a decelerating state (step S11). If a negative determination is made in step S11 because the vehicle is not in a decelerating state, the process proceeds to step S12, the
一方、車両が減速状態にあることによって、ステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ１３へ進み、その時点の直結時回転数Ｎmcが上限回転数Ｎmlよりも大きいか否かが判断される。その時点の直結時回転数Ｎmcが上限回転数Ｎml以下であることによって、このステップＳ１３で否定的に判断された場合は、ステップＳ１４へ進み、クラッチ２が完全係合状態に設定されて、その後、このルーチンを一旦終了する。
On the other hand, if a positive determination is made in step S11 because the vehicle is in a decelerating state, the process proceeds to step S13, where it is determined whether or not the directly connected rotational speed Nmc is greater than the upper limit rotational speed Nml. Is done. If the direct connection rotational speed Nmc at that time is equal to or lower than the upper limit rotational speed Nml, if a negative determination is made in step S13, the process proceeds to step S14, where the
これに対して、その時点の直結時回転数Ｎmcが上限回転数Ｎmlよりも大きいことによって、ステップＳ１３で肯定的に判断された場合には、ステップＳ１５へ進み、モータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlになるように、クラッチ２が滑り係合状態に設定される。具体的には、クラッチ２が所定の係合度合いで滑り係合状態に設定されると、モータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlになるように、その係合度合いが徐々に高められて、言い換えると、クラッチ２の滑り量が徐々に減少させられて、クラッチ２の係合状態が制御される。
On the other hand, if the directly connected rotational speed Nmc is larger than the upper limit rotational speed Nml and the determination is affirmative in step S13, the process proceeds to step S15, where the motor rotational speed Nm is set to the upper limit rotational speed. The
なお、滑り係合状態とは、クラッチ２の係合度合いが、１００％（すなわち完全係合状態）および０％（すなわち完全解放状態）以外の所定の係合度合いとなるように、クラッチ２の入力側部材２ａと車輪側部材２ｂとが互いに滑らされて係合されている状態のことであって、いわゆる半クラッチ状態のことである。
Note that the slipping engagement state means that the engagement degree of the clutch 2 is a predetermined engagement degree other than 100% (that is, the complete engagement state) and 0% (that is, the complete release state). This is a state where the input side member 2a and the
また、モータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlになるように、モータ・ジェネレータ１の回生トルクが制御される（ステップＳ１６）。具体的には、上記のステップＳ１５でのクラッチ２の滑り係合制御に協調させられて、モータ回転数Ｎmを上限回転数Ｎmlに維持させるため、回生トルクが増大する方向にモータ・ジェネレータ１が制御される。
Further, the regenerative torque of the motor /
続いて、直結時回転数Ｎmcが上限回転数Ｎmlに等しくなったか否かが判断される（ステップＳ１７）。すなわち、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とが上限回転数Ｎmlで同期したか否かが判断される。直結時回転数Ｎmcが上限回転数Ｎmlに等しくないことによって、このステップＳ１７で否定的に判断された場合は、前述のステップＳ１５に戻り、同様の制御が続けられる。
Subsequently, it is determined whether or not the rotational speed Nmc during direct connection is equal to the upper limit rotational speed Nml (step S17). That is, it is determined whether or not the rotation of the motor /
そして、上記のステップＳ１５，Ｓ１６で、モータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlに維持されるように、クラッチ２の滑り係合状態およびモータ・ジェネレータ１の回生トルクが制御されている間に、車速がさらに低下して、直結時回転数Ｎmcが上限回転数Ｎmlに等しくなったこと、すなわちモータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とが上限回転数Ｎmlで同期したことによって、ステップＳ１７で肯定的に判断されると、ステップＳ１８へ進み、クラッチ２が完全係合状態に設定されて、その後、このルーチンを一旦終了する。
While the slip engagement state of the
上記のステップＳ１８で、クラッチ２が完全係合状態に設定される場合には、前述のステップＳ１５の制御で説明したように、クラッチ２は、滑り係合状態から徐々にその滑り量が減少させられて、最終的に、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とが上限回転数Ｎmlで同期した時点で滑り量がゼロとなって、完全係合されるように制御される。そのため、クラッチ２における滑り係合状態から完全係合状態への移行が滑らかにおこなわれて、係合の際のショックの発生が回避される。
When the clutch 2 is set to the fully engaged state in the above step S18, the clutch 2 gradually decreases its slip amount from the slip engaged state as described in the control of the above step S15. Finally, when the rotation of the motor /
図４は、上記の図２のフローチャートで示すルーチンを実行した場合のタイムチャートを示している。車両が車速Ｖ２で走行し、クラッチ２が所定の係合度合いで滑り係合状態にされていて、モータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlに維持されている状態では、モータ・ジェネレータ１を回生側に制御する所定のトルク指令値が出力されている。その状態から車両が減速されていくと、モータ回転数Ｎmを上限回転数Ｎmlに維持し、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とを上限回転数Ｎmlで同期させるため、滑り係合状態にあるクラッチ２の滑り量が徐々に減少させられる。言い換えると、クラッチ２の係合度合いが徐々に高められる。
FIG. 4 shows a time chart when the routine shown in the flowchart of FIG. 2 is executed. When the vehicle travels at the vehicle speed V2 and the
また、それと共に、前記の所定のトルク指令値よりもさらに回生側のトルクがモータ・ジェネレータ１に作用するように、トルク指定値が回生側に増大される。すなわち、クラッチ２の滑り量を漸減させる制御とモータ・ジェネレータ１の回生トルクを増大させる制御とが協調的に制御されて、モータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlに維持されている。
At the same time, the specified torque value is increased to the regenerative side so that the regenerative side torque acts on the
そして、車速がさらに低下すると、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とが上限回転数Ｎmlで同期する。すなわち、このときの車速がモータを利用することのできる上限の車速Ｖmlであって、その時点でクラッチ２が完全係合となるように、クラッチ２の滑り量を漸減させる制御とモータ・ジェネレータ１の回生トルクを増大させる制御とが協調的に制御される。
When the vehicle speed further decreases, the rotation of the motor /
以上のように、上記の図２および図４に示すこの発明の第２の制御例によれば、車両の減速時に、モータ・ジェネレータ１と車輪５との間に設けられたクラッチ２が滑り係合状態に設定され、回生がおこなわれるようにモータ・ジェネレータ１が制御される。そして、そのモータ・ジェネレータ１のモータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlに維持されるように、クラッチ２の滑り量を漸減させる制御とモータ・ジェネレータ１の回生トルクを増大させる制御とが協調的に制御され、さらに、モータ・ジェネレータ１の回転とクラッチ２の車輪側部材２ｂの回転とが上限回転数Ｎmlで同期する時点でクラッチ２が完全係合状態となるように、それらのクラッチ２の滑り量を漸減させる制御とモータ・ジェネレータ１の回生トルクを増大させる制御とが協調的に制御される。
As described above, according to the second control example of the present invention shown in FIGS. 2 and 4 described above, the clutch 2 provided between the motor /
そのため、クラッチ２における滑り係合状態から完全係合状態への移行を滑らかにおこなうことができ、クラッチ２が完全係合される際のショックを効果的に防止もしくは抑制することができる。また、モータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlまで上昇させられる間、あるいはモータ回転数Ｎmが上限回転数Ｎmlに維持される間も、モータ・ジェネレータ１は回生がおこなわれる方向に制御されて、モータ・ジェネレータ１の回生エネルギを効率よく増大させることができる。
Therefore, the transition from the sliding engagement state to the complete engagement state in the clutch 2 can be smoothly performed, and a shock when the
ここで上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述したステップＳ９の機能的手段が、この発明における駆動指示手段に相当し、ステップＳ１０の機能的手段が、この発明における係合指示手段に相当する。なお、ステップＳ１５の機能的手段は、言わば半係合指示手段に相当し、ステップＳ１８の機能的手段は、言わば完全係合指示手段に相当するものである。また、ステップＳ１５の機能的手段は、言わば過渡滑り指示手段に相当し、ステップＳ１６の機能的手段は、言わば回生トルク制御手段に相当するものである。 Here, the relationship between each of the above-described specific examples and the present invention will be briefly described. The functional means in step S9 described above corresponds to the drive instruction means in the present invention, and the functional means in step S10 is in the present invention. This corresponds to the engagement instruction means . Note that the functional hands stage of step S15, as it were equivalent to half the engagement instructing means, functional hand stage of step S18, it is shall be as it were equivalent to complete Zenkakarigo instruction means. Further, the functional hands stage of step S15, as it were equivalent to transient slip instructing means, functional hand stage of step S16, it is shall be equivalent to speak regenerative torque control means.
なお、上記の具体例ではこの発明に係る電動機を搭載した車両の制御装置を、前輪を内燃機関により駆動して後輪をモータ・ジェネレータにより駆動する、四輪駆動のハイブリッド車における後輪駆動部に適用した例を示したが、この発明は、上述した具体例に限定されないのであって、モータにより駆動される電気自動車の駆動部に適用してもよい。要は、この発明に係る電動機を搭載した車両の制御装置は、ハイブリッド車あるいは電気自動車などにおける、モータ・ジェネレータもしくはモータなどの電動機による駆動部に適用することができる。 In the above specific example, the vehicle control apparatus equipped with the electric motor according to the present invention is a rear wheel drive unit in a four-wheel drive hybrid vehicle in which the front wheels are driven by an internal combustion engine and the rear wheels are driven by a motor / generator. However, the present invention is not limited to the specific example described above, and may be applied to a drive unit of an electric vehicle driven by a motor. In short, the control device for a vehicle equipped with the electric motor according to the present invention can be applied to a drive unit using an electric motor such as a motor / generator or a motor in a hybrid vehicle or an electric vehicle.
また、この発明おける「係合機構」は、上記の具体例で説明したクラッチに限定されないのであって、その係合状態を「完全係合状態」と「滑り係合状態」と「完全解放状態」とに選択的に設定できるものであれば、それらの形式は問わない。例えば電磁クラッチなどを適用することもできる。 Further, the “engagement mechanism” in the present invention is not limited to the clutch described in the above specific example, and the engagement states are “completely engaged state”, “sliding engagement state”, and “completely released state”. Any format can be used as long as it can be selectively set. For example, an electromagnetic clutch or the like can be applied.
そして、この発明における「係合機構の回転数」および「電動機の上限回転数」および「車輪側要素の回転数」ならびに「入力側要素の回転数」などは、それらの回転数そのもの、もしくはそれらの回転数に相当する回転数を意味している。したがって、上記のような各回転数は、「係合機構の回転数に相当する回転数」および「電動機の上限回転数に相当する回転数」および「車輪側要素の回転数に相当する回転数」ならびに「入力側要素の回転数に相当する回転数」などと読み替えることができる。そのため、例えば、電動機が上限回転数で駆動されている場合に変速機を介して検出される回転数などであっても、「電動機の上限回転数に相当する回転数」、すなわちこの発明における「電動機の上限回転数」とすることができる。 In the present invention, “the number of rotations of the engagement mechanism”, “the upper limit number of rotations of the electric motor”, “the number of rotations of the wheel side element”, “the number of rotations of the input side element”, etc. This means the number of revolutions corresponding to the number of revolutions. Therefore, each of the rotation speeds as described above is “the rotation speed corresponding to the rotation speed of the engagement mechanism”, “the rotation speed corresponding to the upper limit rotation speed of the electric motor”, and “the rotation speed corresponding to the rotation speed of the wheel side element”. And “the number of revolutions corresponding to the number of revolutions of the input side element”. Therefore, for example, even if the rotation speed is detected via the transmission when the electric motor is driven at the upper limit rotation speed, “the rotation speed corresponding to the upper limit rotation speed of the motor”, that is, “ The upper limit number of rotations of the electric motor ”.
１…モータ・ジェネレータ、 ２…係合機構（クラッチ）、 ２ａ…入力側部材、 ２ｂ…車輪側部材、 ３…歯車機構、 ４…デファレンシャル、 ５…車輪、 １５…電子制御装置（ＥＣＵ）。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記車両の減速時に前記係合機構の回転数が前記電動機の上限回転数を超えていることにより前記係合機構が解放されている状態で前記電動機をその上限回転数に維持するように駆動する駆動指示手段と、
前記係合機構の回転数が前記電動機の上限回転数に同期した場合に前記係合機構を係合させる係合指示手段と
を備えていることを特徴とする電動機を搭載した車両の制御装置。 In a control apparatus for a vehicle equipped with an electric motor having a power generation function coupled to a wheel via an engagement mechanism and driving the electric motor with torque input from the wheel to perform regeneration,
When the vehicle decelerates, the rotation speed of the engagement mechanism exceeds the upper limit rotation speed of the electric motor, so that the motor is driven to maintain the upper limit rotation speed in a state where the engagement mechanism is released. Drive instruction means;
A control device for a vehicle equipped with an electric motor, comprising: an engagement instruction means for engaging the engagement mechanism when the rotation speed of the engagement mechanism is synchronized with an upper limit rotation speed of the electric motor.
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