本申請(qǐng)主張享有2016年3月4日提出的日本專利申請(qǐng)第2016-042509號(hào)的優(yōu)先權(quán),并在此引用包括說(shuō)明書、附圖、摘要在內(nèi)的全部?jī)?nèi)容。
本發(fā)明涉及通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)車輪的車輛。
背景技術(shù):
在日本特開2011-188557號(hào)公報(bào)中公開了一種車輛,該車輛包括:車輪,其包括前輪以及后輪;前輪馬達(dá),其與前輪直接連結(jié);以及后輪馬達(dá),其與后輪直接連結(jié)。該車輛為了使所有馬達(dá)的綜合效率最大,對(duì)相對(duì)于前輪馬達(dá)以及后輪馬達(dá)的扭矩分配比進(jìn)行運(yùn)算,并根據(jù)獲得的扭矩分配比對(duì)前輪馬達(dá)以及后輪馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
日本特開2011-188557號(hào)公報(bào)的車輛構(gòu)成為采用前輪馬達(dá)直接與前輪連結(jié)、后輪馬達(dá)直接與后輪連結(jié)的所謂的直接驅(qū)動(dòng)方式。因此,對(duì)于前輪馬達(dá)以及后輪馬達(dá)要求與車輛的實(shí)際行駛速度對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速以及扭矩。因此,使用轉(zhuǎn)速特性以及扭矩特性為相同程度的前輪馬達(dá)與后輪馬達(dá)。
在轉(zhuǎn)速特性以及扭矩特性為相同程度的前輪馬達(dá)與后輪馬達(dá)中,根據(jù)轉(zhuǎn)速與扭矩確定的效率區(qū)域也同樣。因此,前輪馬達(dá)的高效率區(qū)域與后輪馬達(dá)的高效率區(qū)域位于比較接近的位置。因此,動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率高的行駛條件局限于狹窄的范圍。因此,存在無(wú)法良好地提高驅(qū)動(dòng)車輪的動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率的課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠提高驅(qū)動(dòng)車輪的動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率的車輛。
本發(fā)明的一形態(tài)的車輛的結(jié)構(gòu)上的特征在于,包括:左右一對(duì)第一車輪以及左右一對(duì)第二車輪;第一馬達(dá),其驅(qū)動(dòng)各上述第一車輪旋轉(zhuǎn),并且具有第一馬達(dá)特性;第二馬達(dá),其驅(qū)動(dòng)各上述第二車輪旋轉(zhuǎn),并且具有與上述第一馬達(dá)特性不同的第二馬達(dá)特性;減速器,其使上述第一馬達(dá)的扭矩放大并傳遞至上述第一車輪;綜合目標(biāo)車輪扭矩運(yùn)算單元,其對(duì)所有車輪的綜合車輪扭矩的目標(biāo)值即綜合目標(biāo)車輪扭矩進(jìn)行運(yùn)算;目標(biāo)車輪扭矩運(yùn)算單元,其根據(jù)上述第一馬達(dá)特性、上述第二馬達(dá)特性以及上述減速器的特性,對(duì)上述第一車輪所要求的車輪扭矩的目標(biāo)值即第一目標(biāo)車輪扭矩與上述第二車輪所要求的車輪扭矩的目標(biāo)值即第二目標(biāo)車輪扭矩進(jìn)行運(yùn)算;第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算單元,其使用上述減速器的減速比與上述第一目標(biāo)車輪扭矩,對(duì)上述第一馬達(dá)的馬達(dá)扭矩的目標(biāo)值即第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩進(jìn)行運(yùn)算;第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算單元,其根據(jù)上述第二目標(biāo)車輪扭矩對(duì)上述第二馬達(dá)的馬達(dá)扭矩的目標(biāo)值即第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩進(jìn)行運(yùn)算;以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制單元,其根據(jù)上述第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩對(duì)上述第一馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制,根據(jù)上述第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩對(duì)上述第二馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
根據(jù)以下參照附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明,本發(fā)明的上述以及更多的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)變得更加清楚,在附圖中,相同的附圖標(biāo)記表示相同的元素,其中:
附圖說(shuō)明
圖1是圖解表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的俯視圖。
圖2是圖解表示圖1所示的右前輪的剖視圖。
圖3是圖解表示圖1所示的右后輪的剖視圖。
圖4是表示圖1所示的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的第一馬達(dá)特性的圖形。
圖5是表示圖1所示的后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的第二馬達(dá)特性的圖形。
圖6是表示圖1所示的減速器的特性的圖形。
圖7是表示前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以及減速器的加總特性的圖形。
圖8是表示動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率的圖形。
圖9是表示前輪以及后輪的扭矩分配比的圖形。
圖10是表示車輛的行駛條件對(duì)應(yīng)的扭矩分配的樣子的示意圖。
圖11是表示ecu的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖12是用于對(duì)圖11所示的目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算部所形成的控制進(jìn)行說(shuō)明的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下,參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。圖1是圖解表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的車輛1的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的俯視圖。參照?qǐng)D1,車輛1是四輪驅(qū)動(dòng)式的車輛,具備轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2、一對(duì)前輪3、一對(duì)后輪4、逆變器5、電池6以及ecu(electroniccontrolunit:電子控制單元)7。
轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2包括方向盤8、轉(zhuǎn)向軸9、齒條軸10、齒輪齒條機(jī)構(gòu)11以及兩個(gè)橫拉桿12。轉(zhuǎn)向軸9根據(jù)方向盤8的轉(zhuǎn)向操縱旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2中,轉(zhuǎn)向軸9的旋轉(zhuǎn)被齒輪齒條機(jī)構(gòu)11變換為齒條軸10的往復(fù)移動(dòng)。一對(duì)前輪3連結(jié)于橫拉桿12,由此構(gòu)成為前輪3的轉(zhuǎn)向角變化、前輪3轉(zhuǎn)向。
一對(duì)前輪3包括右前輪3fr與左前輪3fl。一對(duì)后輪4包括右后輪4rr與左后輪4rl。前輪3以及后輪4均包括輪轂13與輪胎14。以下,右前輪3fr側(cè)的結(jié)構(gòu)以及左前輪3fl側(cè)的結(jié)構(gòu)大致同樣。因此,以右前輪3fr側(cè)的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明,并且對(duì)左前輪3fl側(cè)的結(jié)構(gòu)標(biāo)注與右前輪3fr側(cè)的結(jié)構(gòu)相同的附圖標(biāo)記,省略說(shuō)明。同樣地,以下,右后輪4rr側(cè)的結(jié)構(gòu)以及左后輪4rl側(cè)的結(jié)構(gòu)大致同樣。因此,以右后輪4rr側(cè)的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明,并且對(duì)左后輪4rl側(cè)的結(jié)構(gòu)標(biāo)注與右后輪4rr側(cè)的結(jié)構(gòu)相同的附圖標(biāo)記,省略說(shuō)明。
右前輪3fr被前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15(第一馬達(dá))以及減速器16旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15是安裝于右前輪3fr的輪轂13內(nèi)的轂內(nèi)型的三相交流電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)馬達(dá))。減速器16與前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15一同安裝于右前輪3fr的輪轂13內(nèi)。減速器16減少前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的轉(zhuǎn)速,且放大前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的扭矩,傳遞至右前輪3fr。
在右前輪3fr與減速器16之間設(shè)置有離合器17。離合器17設(shè)置為能夠在結(jié)合狀態(tài)與脫離狀態(tài)之間切換,所述結(jié)合狀態(tài)是指通過(guò)結(jié)合離合器17來(lái)允許前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力向右前輪3fr的傳遞的狀態(tài),所述脫離狀態(tài)是指從結(jié)合狀態(tài)脫離離合器17來(lái)禁止前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力向右前輪3fr的傳遞。離合器17例如是平時(shí)處于結(jié)合狀態(tài)的電磁離合器。
右后輪4rr被后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18(第二馬達(dá))旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18是安裝于右后輪4rr的輪轂13內(nèi)的轂內(nèi)型的三相交流電動(dòng)機(jī)(電動(dòng)馬達(dá))。右后輪4rr構(gòu)成為采用被后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18直接旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的所謂的直接驅(qū)動(dòng)方式。因此,右后輪4rr被以與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的轉(zhuǎn)速以及扭矩大致相等的轉(zhuǎn)速以及扭矩驅(qū)動(dòng)。
逆變器5例如由三相逆變器電路構(gòu)成,由ecu7進(jìn)行控制。逆變器5構(gòu)成為能夠獨(dú)立地變更相對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15以及后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的電力的供給形態(tài)。逆變器5將從電池6供給的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力,供給至前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15。由此,驅(qū)動(dòng)前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15。在離合器17的結(jié)合狀態(tài)下,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的轉(zhuǎn)速被減速器16減少,且前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的扭矩被放大,傳遞至右前輪3fr。由此,右前輪3fr被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。另一方面,在離合器17的脫離狀態(tài)下,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力不傳遞至右前輪3fr,因此右前輪3fr不被前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
同樣地,逆變器5將從電池6供給的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力,供給至后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18。由此,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18被驅(qū)動(dòng),右后輪4rr被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在車輛1還搭載有油門傳感器19、制動(dòng)器傳感器20以及車速傳感器21。油門傳感器19對(duì)油門踏板(未圖示)的踩踏量進(jìn)行檢測(cè)。制動(dòng)器傳感器20對(duì)制動(dòng)踏板(未圖示)的踩踏量進(jìn)行檢測(cè)。車速傳感器21對(duì)該車輛1的車速v進(jìn)行檢測(cè)。油門傳感器19將油門踏板(未圖示)的踩踏量輸出為油門開度信號(hào)acc。制動(dòng)器傳感器20將制動(dòng)踏板(未圖示)的踩踏量輸出為制動(dòng)信號(hào)brk。車速傳感器21將車輛1的當(dāng)前的車速v輸出為車速信號(hào)。
ecu7例如由具備cpu以及存儲(chǔ)器(rom、ram、非易失性存儲(chǔ)器等)的微機(jī)構(gòu)成。ecu7通過(guò)執(zhí)行規(guī)定的程序來(lái)作為多個(gè)功能處理部發(fā)揮功能。在ecu7,作為其控制對(duì)象而連接有逆變器5、離合器17、油門傳感器19、制動(dòng)器傳感器20以及車速傳感器21等。
由油門傳感器19、制動(dòng)器傳感器20以及車速傳感器21檢測(cè)出的信號(hào)輸入至ecu7。前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15、后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18、逆變器5以及離合器17被根據(jù)由各傳感器檢測(cè)出的信號(hào)等控制。ecu7構(gòu)成為能夠經(jīng)由逆變器5對(duì)前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的轉(zhuǎn)速以及扭矩與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的轉(zhuǎn)速以及扭矩進(jìn)行可變控制。
接下來(lái),參照?qǐng)D2,對(duì)右前輪3fr的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖2是圖解表示圖1所示的右前輪3fr的剖視圖。以下,將車輛1的內(nèi)側(cè)的方向稱為“車內(nèi)側(cè)”,將車輛1的外側(cè)的方向稱為“車外側(cè)”。右前輪3fr包括上述的輪轂13與輪胎14。右前輪3fr的輪轂13包括第一輪輞25與第一盤27。在第一輪輞25安裝輪胎14。第一盤27與第一輪輞25構(gòu)成一體,在第一盤27的徑向中央部一體地設(shè)置有前輪側(cè)車軸26。在該輪轂13內(nèi)配置有用于支承右前輪3fr的車輪支承體28。
車輪支承體28例如經(jīng)由懸架裝置(未圖示)無(wú)法旋轉(zhuǎn)地支承于車身(未圖示)。車輪支承體28包括圓筒狀的筒部29與環(huán)狀部31。筒部29配置于輪轂13內(nèi)且將前輪側(cè)車軸26作為中心軸。環(huán)狀部31形成為大致封閉筒部29的車外側(cè)開口且具有車軸插通孔30。在環(huán)狀部31中的車軸插通孔30的周邊部設(shè)置有朝向車外側(cè)突出的圓筒狀的突出部32。前輪側(cè)車軸26配置在該突出部32內(nèi)。在該突出部32的內(nèi)周面與前輪側(cè)車軸26之間配置有軸承33。右前輪3fr經(jīng)由軸承33旋轉(zhuǎn)自由地支承于車輪支承體28。
上述的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15以及減速器16配置于車輪支承體28(輪轂13)內(nèi)。前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15包括第一定子34、第一轉(zhuǎn)子35以及第一馬達(dá)軸36。第一定子34固定于筒部29的內(nèi)周面。第一轉(zhuǎn)子35配置于第一定子34的徑向內(nèi)側(cè)。第一馬達(dá)軸36固定于第一轉(zhuǎn)子35。即,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15是內(nèi)轉(zhuǎn)子型的馬達(dá)。第一定子34具有定子繞組,該定子繞組包括與前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的u相、v相以及w相對(duì)應(yīng)的u相繞組、v相繞組以及w相繞組。
減速器16是行星齒輪機(jī)構(gòu)44,該行星齒輪機(jī)構(gòu)44包括太陽(yáng)齒輪40、齒圈41、行星齒輪42以及行星架43。太陽(yáng)齒輪40與第一馬達(dá)軸36的車外側(cè)的端部連結(jié),被前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。齒圈41呈包圍太陽(yáng)齒輪40的周圍的筒狀,設(shè)置為相對(duì)于太陽(yáng)齒輪40無(wú)法旋轉(zhuǎn)。齒圈41可以固定于車輪支承體28。
行星齒輪42以與太陽(yáng)齒輪40以及齒圈41卡合的方式配置于太陽(yáng)齒輪40與齒圈41之間。行星齒輪42在太陽(yáng)齒輪40的周圍邊自轉(zhuǎn)邊公轉(zhuǎn)。行星架43支承多個(gè)行星齒輪42,包括根據(jù)行星齒輪42的公轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的行星架軸45。行星架43經(jīng)由與行星架軸45連接的上述的離合器17連結(jié)于前輪側(cè)車軸26。對(duì)于減速器16的減速比i,使用太陽(yáng)齒輪40的齒數(shù)zs以及齒圈41的齒數(shù)zr,通過(guò)下述關(guān)系式(1)表示。
i=(zr/zs)+1…(1)
這里,對(duì)每一個(gè)前輪3(在圖2的例子中為右前輪3fr)的扭矩以及轉(zhuǎn)速與前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的扭矩以及轉(zhuǎn)速的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。將每一個(gè)前輪3的扭矩定義為第一車輪扭矩tiwm1,將每一個(gè)前輪3的轉(zhuǎn)速定義為第一車輪轉(zhuǎn)速niwm1。將前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的扭矩定義為第一馬達(dá)扭矩tm1,將前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的轉(zhuǎn)速定義為第一馬達(dá)轉(zhuǎn)速nm1。
對(duì)于每一個(gè)前輪3的第一車輪扭矩tiwm1、每一個(gè)前輪3的第一車輪轉(zhuǎn)速niwm1、前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)扭矩tm1、前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)轉(zhuǎn)速nm1,使用減速器16的減速比i,通過(guò)下述關(guān)系式(2)以及(3)表示。此外,轉(zhuǎn)速的單位為“rpm”,扭矩的單位為“n·m”。
tiwm1=i×tm1…(2)
niwm1=nm1/i…(3)
若在離合器17的結(jié)合狀態(tài)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15,則前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)轉(zhuǎn)速nm1被減速器16減少,且前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)扭矩tm1被減速器16放大,傳遞至前輪側(cè)車軸26。這樣一來(lái),前輪3被以第一車輪扭矩tiwm1(=i×tm1)以及第一車輪轉(zhuǎn)速niwm1(=nm1/i)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。另一方面,在離合器17的脫離狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的情況下,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力不傳遞至前輪側(cè)車軸26。由此,前輪3不被前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
參照上述關(guān)系式(2)以及(3),例如,在減速器16的減速比i為“10”的情況下,每一個(gè)前輪3的第一車輪扭矩tiwm1的扭矩域?yàn)榍拜嗱?qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)扭矩tm1的扭矩域的10倍,每一個(gè)前輪3的第一車輪轉(zhuǎn)速niwm1的轉(zhuǎn)速域?yàn)榍拜嗱?qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)轉(zhuǎn)速nm1的轉(zhuǎn)速域的十分之一。
接下來(lái),參照?qǐng)D3,對(duì)右后輪4rr的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖3是圖解表示圖1所示的右后輪4rr的剖視圖。右后輪4rr包括上述的輪轂13與輪胎14。右后輪4rr的輪轂13包括第二輪輞50與第二盤52。在第二輪輞50安裝有輪胎14。第二盤52與第二輪輞50構(gòu)成一體,在第二盤52的徑向中央部一體地設(shè)置有后輪側(cè)車軸51。
上述的后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18配置于輪轂13內(nèi)。后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18包括第二定子54、第二轉(zhuǎn)子55、轉(zhuǎn)子殼體56以及第二馬達(dá)軸57。第二定子54以相對(duì)于后輪側(cè)車軸51無(wú)法旋轉(zhuǎn)的方式經(jīng)由軸承53與該后輪側(cè)車軸51連結(jié)。第二轉(zhuǎn)子55配置于第二定子54的徑向外側(cè)。轉(zhuǎn)子殼體56支承第二轉(zhuǎn)子55。第二馬達(dá)軸57經(jīng)由轉(zhuǎn)子殼體56與第二轉(zhuǎn)子55連結(jié)。即,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18是外轉(zhuǎn)子型的馬達(dá)。
在本實(shí)施方式中,表示第二馬達(dá)軸57與后輪側(cè)車軸51構(gòu)成一體的例子。然而,跟后輪側(cè)車軸51分體的第二馬達(dá)軸57可以與該后輪側(cè)車軸51連結(jié)。第二定子54例如經(jīng)由懸架裝置(未圖示)無(wú)法旋轉(zhuǎn)地支承于車身(未圖示)。第二定子54具有定子繞組,該定子繞組包括與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的u相、v相以及w相對(duì)應(yīng)的u相繞組、v相繞組以及w相繞組。
后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18側(cè)的第二馬達(dá)軸57的直徑
這里,將每一個(gè)后輪4(在圖3的例子中為右后輪4rr)的扭矩定義為第二車輪扭矩tiwm2,將每一個(gè)后輪4的轉(zhuǎn)速定義為第二車輪轉(zhuǎn)速niwm2,將后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的扭矩定義為第二馬達(dá)扭矩tm2,將后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的轉(zhuǎn)速定義為第二馬達(dá)轉(zhuǎn)速nm2。每一個(gè)后輪4的第二車輪扭矩tiwm2、每一個(gè)后輪4的第二車輪轉(zhuǎn)速niwm2、后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的第二馬達(dá)扭矩tm2、后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的第二馬達(dá)轉(zhuǎn)速nm2通過(guò)下述關(guān)系式(4)以及(5)表示。此外,轉(zhuǎn)速的單位為“rpm”,扭矩的單位為“n·m”。
tiwm2=tm2…(4)
niwm2=nm2…(5)
參照上述關(guān)系式(4)以及(5),若旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18,則后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的第二馬達(dá)轉(zhuǎn)速nm2以及第二馬達(dá)扭矩tm2保持不變地傳遞至后輪側(cè)車軸51。由此,右后輪4rr被以與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的第二車輪轉(zhuǎn)速niwm2以及第二馬達(dá)扭矩tm2大致相等的第二車輪轉(zhuǎn)速niwm2(=nm2)以及第二車輪扭矩tiwm2(=tm2)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
圖4是表示圖1所示的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)特性的圖形。圖5是表示圖1所示的后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的第二馬達(dá)特性的圖形。在本實(shí)施方式中,定義為在前輪3的轉(zhuǎn)速以及后輪4的轉(zhuǎn)速均為“1000rpm”的情況下,車輛1達(dá)到最高速度,以下進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D4,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)特性具體地是指前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的單體效率。參照?qǐng)D5,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的第二馬達(dá)特性具體地是指后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的單體效率。
參照?qǐng)D4以及圖5,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15相對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18為高旋轉(zhuǎn)低扭矩型的馬達(dá)。另一方面,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18相對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15為低旋轉(zhuǎn)高扭矩型的馬達(dá)。即,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15是鐵損引起的損耗大于后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18、銅損引起的損耗小于后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的馬達(dá)。另一方面,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18是鐵損引起的損耗小于前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15、銅損引起的損耗大于前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的馬達(dá)。
前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15為“高旋轉(zhuǎn)低扭矩型的馬達(dá)”意味著前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)速高于后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)速,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的最大扭矩tf低于后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的最大扭矩tb。后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18為“低旋轉(zhuǎn)高扭矩型的馬達(dá)”意味著后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)速低于前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)速、后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的最大扭矩tb高于前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的最大扭矩tf。
參照?qǐng)D4,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15在高轉(zhuǎn)速域(例如7000rpm~10000rpm的范圍)且低扭矩域(例如0n·m~10n·m的范圍),損耗大。前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15在低轉(zhuǎn)速域(例如1500rpm~5000rpm的范圍)且高扭矩域(例如20n·m~30n·m的范圍),損耗小。即,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)特性在低轉(zhuǎn)速域且高扭矩域具有高效率區(qū)域。在圖4中,在效率為88%以下的區(qū)域中,實(shí)際在效率降低的方向上大幅度變化。
參照?qǐng)D5,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18在低轉(zhuǎn)速域(例如0rpm~500rpm的范圍)且高扭矩域(例如150n·m~300n·m的范圍),損耗大。后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18在高轉(zhuǎn)速域(例如500rpm~1000rpm的范圍)且低扭矩域(例如50n·m~150n·m的范圍),損耗小。即,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的第二馬達(dá)特性在高轉(zhuǎn)速域且低扭矩域具有高效率區(qū)域。在圖5中,在效率為88%以下的區(qū)域中,實(shí)際在效率降低的方向上大幅度變化。
接下來(lái),參照?qǐng)D6以及圖7,對(duì)減速器16的特性進(jìn)行說(shuō)明。圖6是表示圖1所示的減速器16的特性的圖形。圖7是表示前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15以及減速器16的加總特性(以下,簡(jiǎn)稱為“減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的特性”)的圖形。在圖6中,橫軸為從減速器16輸出的減速后的轉(zhuǎn)速,縱軸為從減速器16輸出的減速后的扭矩。
參照?qǐng)D6,減速器16的特性具體地是指減速器16的單體效率。參照?qǐng)D7,減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的特性具體地是指通過(guò)將前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)特性(參照?qǐng)D4)與減速器16的特性(參照?qǐng)D6)相乘求出的結(jié)果。參照?qǐng)D6,減速器16的特性不因轉(zhuǎn)速的增減大幅度變動(dòng),而因扭矩的增減大幅度變動(dòng)。在減速器16中,產(chǎn)生一定的拖拽扭矩,因此拖拽扭矩相對(duì)于輸入至減速器16的輸入扭矩的比例隨著變?yōu)榈团ぞ囟黾?。因此,減速器16的特性在低扭矩域(例如低于200n·m的范圍)具有低效率區(qū)域,在高扭矩域(例如200n·m以上的范圍)具有高效率區(qū)域。
參照?qǐng)D7,對(duì)于減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的特性,在本實(shí)施方式中,減速器16的減速比i設(shè)定為“10”。因此,相對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的單體特性,轉(zhuǎn)速域變?yōu)槭种?,扭矩域變?yōu)?0倍。在本實(shí)施方式中,以前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的最大扭矩tf(=30n·m)與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的最大扭矩tb(=300n·m)相等的方式設(shè)定減速器16的減速比i。因此,減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的最大扭矩tfr與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的最大扭矩tb(=300n·m)相等。
減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的轉(zhuǎn)速域以及扭矩域與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的轉(zhuǎn)速域以及扭矩域相比,為大致相同程度的轉(zhuǎn)速域(0rpm~1000rpm)以及大致相同程度的扭矩域(0n·m~300n·m)。因此,對(duì)于減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的特性,轉(zhuǎn)速域以及扭矩域與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的轉(zhuǎn)速域以及扭矩域大致相等。
參照?qǐng)D4以及圖6,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)特性中的高效率區(qū)域(低轉(zhuǎn)速域且高扭矩域)與減速器16的特性中的高效率區(qū)域(高扭矩域)重復(fù)。因此,減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的特性與前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)特性同樣地在低轉(zhuǎn)速域且高扭矩域具有高效率的區(qū)域。
參照?qǐng)D5以及圖7,減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的特性以及后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的特性均在相互不同的范圍具有高效率區(qū)域以及低效率區(qū)域。更具體而言,減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的特性在與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的高效率區(qū)域相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速域(例如500rpm~1000rpm的范圍)以及扭矩域(例如50n·m~150n·m的范圍)具有低效率區(qū)域。另一方面,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的特性在與減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的高效率區(qū)域相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速域(例如100rpm~500rpm的范圍)以及扭矩域(例如200n·m~300n·m的范圍)具有低效率區(qū)域。
像這樣,在本實(shí)施方式中,減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的轉(zhuǎn)速域與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的轉(zhuǎn)速域?yàn)橄嗤潭?0rpm~1000rpm的范圍)。并且,減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的最大轉(zhuǎn)速與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的最大轉(zhuǎn)速為與車輛1的最高速度對(duì)應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)速(1000rpm)。另外,在本實(shí)施方式中,減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的扭矩域與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的扭矩域?yàn)橄嗤潭?0n·m~300n·m的范圍)。減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的最大扭矩tfr與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的最大扭矩tb為相同程度(300n·m)。
即,在本實(shí)施方式的車輛1中,減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的特性與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的特性具有相互相等的轉(zhuǎn)速域以及扭矩域,并且在相互不同的區(qū)域具有高效率區(qū)域以及低效率區(qū)域。因此,不存在只有某一方的車輪能夠旋轉(zhuǎn)的速度域,因此扭矩分配的自由度高,容易進(jìn)行效率良好的扭矩分配。
圖8是表示車輛1的動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率的圖形。圖9是表示相對(duì)于前輪3的扭矩分配的圖形。在圖8以及圖9中,橫軸為車速v,縱軸表示所有車輪(前輪3以及后輪4)的綜合車輪扭矩tiwm。圖8以及圖9的各圖形是根據(jù)圖4~圖7所示的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一馬達(dá)特性、后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的第二馬達(dá)特性以及減速器16的特性而制成的。
圖8中用百分率表示的數(shù)值為車輛1的動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率。另一方面,圖9中用百分率表示的數(shù)值為分配至前輪3的綜合車輪扭矩tiwm的比例、即相對(duì)于前輪3的綜合車輪扭矩tiwm的扭矩分配比。例如,在分配至前輪3的綜合車輪扭矩tiwm的比例為“100%”、即相對(duì)于前輪3的綜合車輪扭矩tiwm的扭矩分配比為“1”的情況下,僅借助前輪3輸出綜合車輪扭矩tiwm。在分配至前輪3的綜合車輪扭矩tiwm的比例為“50%”、即相對(duì)于前輪3的綜合車輪扭矩tiwm的扭矩分配比為“0.5”的情況下,借助前輪3輸出綜合車輪扭矩tiwm的一半,借助后輪4輸出綜合車輪扭矩tiwm的一半。
如圖9所示,在中速域(20km/h~60km/h的范圍)且中扭矩域(400n·m~800n·m的范圍)的情況下,扭矩主要分配至該區(qū)域的效率高的前輪3。在高速域(70km/h~100km/h的范圍)且低扭矩域(100n·m~250n·m的范圍)的情況下,扭矩主要分配至該區(qū)域的效率高的后輪4。因此,如圖8所示,車輛1的動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率ηp在中速域并且中扭矩域與高速域且低扭矩域變高。
車輛1的動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率為車輛1的能量效率,通過(guò)將傳遞至前輪3以及后輪4的兩方的動(dòng)力(車輛驅(qū)動(dòng)力)除以電池6的消耗電力而求出。以下,將動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率定義為綜合效率ηp,將傳遞至前輪3以及后輪4的動(dòng)力定義為車輛驅(qū)動(dòng)力p,將電池6的消耗電力定義為電池消耗電力pbat。對(duì)于車輛驅(qū)動(dòng)力p,若將前輪3側(cè)的輸出定義為輸出pf,將后輪4側(cè)的輸出定義為輸出pr,則使用每一個(gè)前輪3的第一車輪扭矩tiwm1、每一個(gè)前輪3的第一車輪轉(zhuǎn)速niwm1、每一個(gè)后輪4的第二車輪扭矩tiwm2以及每一個(gè)后輪4的第二車輪轉(zhuǎn)速niwm2,通過(guò)下述關(guān)系式(6)~(8)表示。此外,轉(zhuǎn)速的單位為“rpm”,扭矩的單位為“n·m”。另外,車輛驅(qū)動(dòng)力p、前輪3側(cè)的輸出pf以及后輪4側(cè)的輸出pr的各單位為“瓦特(w)”。
p=pf+pr…(6)
pf=(2π/60)×(niwm1×tiwm1)×2…(7)
pr=(2π/60)×(niwm2×tiwm2)×2…(8)
此外,一對(duì)右前輪3fr以及左前輪3fl為大致相同的結(jié)構(gòu),因此上述關(guān)系式(7)是假定右前輪3fr的輸出以及左前輪3fl的輸出為相同程度的情況下的計(jì)算式。在右前輪3fr的輸出與左前輪3fl的輸出不同的情況下,獨(dú)立地計(jì)算右前輪3fr的輸出以及左前輪3fl的輸出并相加,由此求出前輪3側(cè)的輸出pf。
同樣地,在上述關(guān)系式(8)中,由于一對(duì)右后輪4rr以及左后輪4rl為大致相同的結(jié)構(gòu),因此上述關(guān)系式(8)是假定右后輪4rr的輸出以及左后輪4rl的輸出為相同程度的情況下的計(jì)算式。在右后輪4rr的輸出與左后輪4rl的輸出不同的情況下,獨(dú)立地計(jì)算右后輪4rr的輸出以及左后輪4rl的輸出并相加,由此求出后輪4側(cè)的輸出pr。
對(duì)于電池消耗電力pbat,若將電池6的輸出電流定義為輸出電流ibat,將電池6的輸出電壓定義為輸出電壓vbat,則通過(guò)下述關(guān)系式(9)表示。輸出電流ibat的單位為“安培(a)”,輸出電壓vbat的單位為“伏特(v)”。電池消耗電力pbat的單位為“瓦特(w)”。
pbat=ibat×vbat…(9)
而且,對(duì)于綜合效率ηp,使用上述的車輛驅(qū)動(dòng)力p以及電池消耗電力pbat,通過(guò)下述關(guān)系式(10)表示。綜合效率ηp的單位為“%”。
ηp=(p/pbat)sign(pbat)×100…(10)
在上述關(guān)系式(10)中,sign(pbat)在電池6消耗電力來(lái)對(duì)全部的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15以及后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)為“1”、在對(duì)全部的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15以及后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來(lái)向電池6再生電力時(shí)為“-1”的無(wú)量綱數(shù)。
接下來(lái),除圖8以及圖9之外,還參照?qǐng)D10,對(duì)與車輛1的特定的行駛條件對(duì)應(yīng)的扭矩分配進(jìn)行說(shuō)明。圖10是表示車輛1的與行駛條件對(duì)應(yīng)的扭矩分配的樣子的示意圖。以下,對(duì)圖8以及圖9的各圖形所示的第一車輛動(dòng)作點(diǎn)ω1、第二車輛動(dòng)作點(diǎn)ω2以及第三車輛動(dòng)作點(diǎn)ω3處的扭矩分配進(jìn)行說(shuō)明。第一車輛動(dòng)作點(diǎn)ω1、第二車輛動(dòng)作點(diǎn)ω2以及第三車輛動(dòng)作點(diǎn)ω3是根據(jù)車速v以及該車速v下的所有車輪的綜合車輪扭矩tiwm確定的點(diǎn)(v,tiwm)。
參照?qǐng)D8,在第一車輛動(dòng)作點(diǎn)ω1處,表示(v,tiwm)=(100km/h,100n·m),車輛1在高速且低扭矩下行駛的條件。第一車輛動(dòng)作點(diǎn)ω1處的綜合效率ηp為93%。在第二車輛動(dòng)作點(diǎn)ω2處,表示(v,tiwm)=(20km/h,500n·m),車輛1在低速且中扭矩下行駛的條件。第二車輛動(dòng)作點(diǎn)ω2處的綜合效率ηp為93%。在第三車輛動(dòng)作點(diǎn)ω3處,表示(v,tiwm)=(60km/h,850n·m),車輛1在高速且高扭矩下行駛的條件。第三車輛動(dòng)作點(diǎn)ω3處的綜合效率ηp為89%。
參照?qǐng)D9,在第一車輛動(dòng)作點(diǎn)ω1處,綜合車輪扭矩tiwm(=100n·m)全部分配至后輪4。因此,分配至前輪3的扭矩為零,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15不被驅(qū)動(dòng)。然而,實(shí)際在第一車輛動(dòng)作點(diǎn)ω1處,經(jīng)由伴隨著車輛1的行駛而從動(dòng)旋轉(zhuǎn)的前輪3,減速器16與前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15被旋轉(zhuǎn)。在該情況下,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18輸出的扭矩的一部分被減速器16以及前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)消耗,因而產(chǎn)生能量損耗。因此,在本實(shí)施方式中,在后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15不進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下,不經(jīng)由從動(dòng)旋轉(zhuǎn)的前輪3向減速器16以及前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15傳遞扭矩。
具體而言,參照?qǐng)D10(a),在第一車輛動(dòng)作點(diǎn)ω1處,離合器17處于脫離狀態(tài),由此不經(jīng)由從動(dòng)旋轉(zhuǎn)的前輪3向減速器16以及前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15傳遞后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18所輸出的扭矩。由此,能夠抑制前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15以及減速器16中的能量損耗的產(chǎn)生。也能夠?qū)?jīng)由前輪3而旋轉(zhuǎn)的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15、減速器16的旋轉(zhuǎn)能量進(jìn)行再生。然而,若考慮傳遞效率,則切斷離合器17的情況下的綜合損耗小。
參照?qǐng)D9,在第二車輛動(dòng)作點(diǎn)ω2處,綜合車輪扭矩tiwm(=500n·m)全部分配至前輪3。因此,分配至后輪4的扭矩為零,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18不被驅(qū)動(dòng)。參照?qǐng)D10(b),在第二車輛動(dòng)作點(diǎn)ω2處,綜合車輪扭矩tiwm(=500n·m)全部分配至前輪3。因此,離合器17處于結(jié)合狀態(tài),僅前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15被驅(qū)動(dòng)。另一方面,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18經(jīng)由伴隨著車輛1的行駛而從動(dòng)旋轉(zhuǎn)的后輪4被旋轉(zhuǎn)。除在后輪4側(cè)不存在減速器16這點(diǎn)之外,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的鐵損以及拖拽扭矩比較小。因此,因后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的損耗微小。此時(shí),后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18可以像圖10(b)所示的箭頭那樣,借助輸入的旋轉(zhuǎn)能量進(jìn)行再生。
參照?qǐng)D9,第三車輛動(dòng)作點(diǎn)ω3中,綜合車輪扭矩tiwm(=850n·m)中的50%(=425n·m)分配至前輪3,綜合車輪扭矩tiwm(=850n·m)中的50%(=425n·m)分配至后輪4。參照?qǐng)D10(c),在第三車輛動(dòng)作點(diǎn)ω3處,前輪3以及后輪4雙方被驅(qū)動(dòng)。因此,在前輪3側(cè),離合器17處于結(jié)合狀態(tài)。
像這樣,在本實(shí)施方式中,根據(jù)車輛1的行駛條件,對(duì)相對(duì)于轉(zhuǎn)速以及扭矩的高效率區(qū)域的位置不同的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。根據(jù)各行駛條件對(duì)相對(duì)于前輪3(減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15)與后輪4(后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18)的扭矩分配比進(jìn)行變更。由此,能夠使動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率ηp最大化。
接下來(lái),參照?qǐng)D11以及圖12,對(duì)為了使動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率ηp最大化而通過(guò)ecu7執(zhí)行的控制進(jìn)行說(shuō)明。圖11是表示ecu7的結(jié)構(gòu)例的框圖。在圖11中,為了便于說(shuō)明,將逆變器5分為第一逆變器5a與第二逆變器5b來(lái)表示。第一逆變器5a使前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15驅(qū)動(dòng)。第二逆變器5b使后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18驅(qū)動(dòng)。
參照?qǐng)D11,ecu7包括目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算部60、第一目標(biāo)馬達(dá)電流運(yùn)算部61、第一偏差運(yùn)算部62、第一pi控制部63、第一pwm控制部64、第二目標(biāo)馬達(dá)電流運(yùn)算部65、第二偏差運(yùn)算部66、第二pi控制部67以及第二pwm控制部68。在第一逆變器5a連接有第一電流檢測(cè)電路69,該第一電流檢測(cè)電路69對(duì)在前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15流動(dòng)的實(shí)際的第一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im1進(jìn)行檢測(cè)。在第二逆變器5b連接有第二電流檢測(cè)電路70,該第二電流檢測(cè)電路70對(duì)在后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18流動(dòng)的實(shí)際的第二馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im2進(jìn)行檢測(cè)。
目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算部60對(duì)第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*與第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*進(jìn)行運(yùn)算。第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*為前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的馬達(dá)扭矩的目標(biāo)值。第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*為后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的馬達(dá)扭矩的目標(biāo)值。以下,參照?qǐng)D12,對(duì)第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*以及第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*的運(yùn)算例進(jìn)行說(shuō)明。圖12是用于對(duì)基于圖11所示的目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算部60的控制進(jìn)行說(shuō)明的流程圖。
參照?qǐng)D12,目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算部60首先對(duì)所有車輪的綜合車輪扭矩tiwm的目標(biāo)值即綜合目標(biāo)車輪扭矩tiwm*進(jìn)行運(yùn)算(步驟s1)。綜合目標(biāo)車輪扭矩tiwm*根據(jù)來(lái)自油門傳感器19的油門開度信號(hào)acc、來(lái)自制動(dòng)器傳感器20的制動(dòng)信號(hào)brk、來(lái)自車速傳感器21的車速信號(hào)(即當(dāng)前的車速v)以及圖8的圖形來(lái)運(yùn)算。
接下來(lái),目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算部60根據(jù)當(dāng)前的車速v以及運(yùn)算出的綜合目標(biāo)車輪扭矩tiwm*設(shè)定目標(biāo)車輛動(dòng)作點(diǎn)ω*(v,tiwm*)(步驟s2)。
接下來(lái),目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算部60根據(jù)已設(shè)定的目標(biāo)車輛動(dòng)作點(diǎn)ω*(v,tiwm*)以及圖9的圖形對(duì)相對(duì)于前輪3的綜合目標(biāo)車輪扭矩tiwm*的第一扭矩分配比r1與相對(duì)于后輪4的綜合目標(biāo)車輪扭矩tiwm*的車輪扭矩的第二扭矩分配比r2(=1-r1)進(jìn)行運(yùn)算(步驟s3)。
接下來(lái),目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算部60根據(jù)綜合目標(biāo)車輪扭矩tiwm*、第一扭矩分配比r1以及第二扭矩分配比r2,對(duì)每一個(gè)前輪3所要求的車輪扭矩的目標(biāo)值即第一目標(biāo)車輪扭矩tiwm1*與每一個(gè)后輪4所要求的車輪扭矩的目標(biāo)值即第二目標(biāo)車輪扭矩tiwm2*進(jìn)行運(yùn)算(步驟s4)。第一目標(biāo)車輪扭矩tiwm1*以及第二目標(biāo)車輪扭矩tiwm2*通過(guò)下述關(guān)系式(11)以及(12)求出。
tiwm1*=(tiwm*/2)×r1…(11)
tiwm2*=(tiwm*/2)×r2…(12)
接下來(lái),目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算部60根據(jù)第一目標(biāo)車輪扭矩tiwm1*以及第二目標(biāo)車輪扭矩tiwm2*對(duì)第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*與第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*進(jìn)行運(yùn)算(步驟s5)。第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*為前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的馬達(dá)扭矩的目標(biāo)值。第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*為后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的馬達(dá)扭矩的目標(biāo)值。
對(duì)于第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*以及第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*,使用扭矩放大率α、減速器16的減速比i、減速器16的正效率η,通過(guò)下述關(guān)系式(13)~(15)求出。此外,扭矩放大率α、減速器16的減速比i以及減速器16的正效率η均是根據(jù)減速器16的規(guī)格確定的規(guī)定值。
α=i×η…(13)
tm1*=tiwm1*/α=tiwm1*/(i×η)…(14)
tm2*=tiwm2*…(15)
這樣一來(lái),第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*與第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*由目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算部60運(yùn)算。由目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算部60運(yùn)算出的第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*賦予第一目標(biāo)馬達(dá)電流運(yùn)算部61。由目標(biāo)馬達(dá)扭矩運(yùn)算部60運(yùn)算出的第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*賦予第二目標(biāo)馬達(dá)電流運(yùn)算部65。
第一目標(biāo)馬達(dá)電流運(yùn)算部61將前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的第一扭矩常量kt1的倒數(shù)(=1/kt1)乘以第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*。由此,對(duì)用于驅(qū)動(dòng)前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流的目標(biāo)值即第一目標(biāo)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im1*(=tm1*/kt1)進(jìn)行運(yùn)算。由第一目標(biāo)馬達(dá)電流運(yùn)算部61運(yùn)算出的第一目標(biāo)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im1*輸出至第一偏差運(yùn)算部62。
第一偏差運(yùn)算部62對(duì)第一目標(biāo)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im1*與第一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im1的第一電流偏差δi1(=im1*-im1)進(jìn)行運(yùn)算。第一目標(biāo)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im1*由第一目標(biāo)馬達(dá)電流運(yùn)算部61運(yùn)算。第一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im1由第一電流檢測(cè)電路69檢測(cè)。由第一偏差運(yùn)算部62運(yùn)算出的第一電流偏差δi1輸出至第一pi控制部63。第一pi控制部63進(jìn)行相對(duì)于由第一偏差運(yùn)算部62運(yùn)算出的第一電流偏差δi1的pi運(yùn)算。由此,生成用于將在前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15流動(dòng)的第一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im1調(diào)整為第一目標(biāo)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im1*的第一驅(qū)動(dòng)指令值x1。由第一pi控制部63生成的第一驅(qū)動(dòng)指令值x1輸入至第一pwm控制部64。
第一pwm控制部64生成與由第一pi控制部63生成的第一驅(qū)動(dòng)指令值x1對(duì)應(yīng)的占空比的pwm控制信號(hào),供給至第一逆變器5a。由此,與第一驅(qū)動(dòng)指令值x1對(duì)應(yīng)的電力供給至前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15。第一偏差運(yùn)算部62以及第一pi控制部63構(gòu)成電流反饋控制單元。通過(guò)該電流反饋控制單元的動(dòng)作,在前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15流動(dòng)的第一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im1被控制為接近由第一目標(biāo)馬達(dá)電流運(yùn)算部61運(yùn)算出的第一目標(biāo)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im1*。
由此,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15被以與第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*(=tiwm1*/(i×η))對(duì)應(yīng)的實(shí)際的第一馬達(dá)扭矩tm1(=tiwm1/(i×η))驅(qū)動(dòng)控制。由此,前輪3被以與第一目標(biāo)車輪扭矩tiwm1*(=(i×η)×tm1*)對(duì)應(yīng)的第一車輪扭矩tiwm1(=(i×η)×tm1)驅(qū)動(dòng)控制。
另一方面,第二目標(biāo)馬達(dá)電流運(yùn)算部65將后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的第二扭矩常量kt2的倒數(shù)(=1/kt2)乘以第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*。由此,對(duì)用于驅(qū)動(dòng)后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流的目標(biāo)值即第二目標(biāo)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im2*(=tm2*/kt2)進(jìn)行運(yùn)算。由第二目標(biāo)馬達(dá)電流運(yùn)算部65運(yùn)算出的第二目標(biāo)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im2*輸出至第二偏差運(yùn)算部66。
第二偏差運(yùn)算部66對(duì)第二目標(biāo)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im2*與第二馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im2的第二電流偏差δi2(=im2*-im2)進(jìn)行運(yùn)算。第二目標(biāo)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im2*由第二目標(biāo)馬達(dá)電流運(yùn)算部65運(yùn)算。第二馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im2由第二電流檢測(cè)電路70檢測(cè)。由第二偏差運(yùn)算部66運(yùn)算出的第二電流偏差δi2輸出至第二pi控制部67。第二pi控制部67進(jìn)行相對(duì)于由第二偏差運(yùn)算部66運(yùn)算出的第二電流偏差δi2的pi運(yùn)算。由此,生成用于將在后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18流動(dòng)的第二馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im2調(diào)整為第二目標(biāo)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im2*的第二驅(qū)動(dòng)指令值x2。由第二pi控制部67生成的第二驅(qū)動(dòng)指令值x2輸入至第二pwm控制部68。
第二pwm控制部68生成與由第二pi控制部67生成的第二驅(qū)動(dòng)指令值x2對(duì)應(yīng)的占空比的pwm控制信號(hào),供給至第二逆變器5b。由此,與第二驅(qū)動(dòng)指令值x2對(duì)應(yīng)的電力供給至后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18。第二偏差運(yùn)算部66以及第二pi控制部67構(gòu)成電流反饋控制單元。通過(guò)該電流反饋控制單元的動(dòng)作,在后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18流動(dòng)的第二馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im2被控制為接近由第二目標(biāo)馬達(dá)電流運(yùn)算部65運(yùn)算出的第二目標(biāo)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流im2*。
由此,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18被以與第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*(=tiwm2*)對(duì)應(yīng)的實(shí)際的第二馬達(dá)扭矩tm2(=tiwm2)驅(qū)動(dòng)控制。由此,后輪4被以與第二目標(biāo)車輪扭矩tiwm2*(=tm2*)對(duì)應(yīng)的實(shí)際的第二車輪扭矩tiwm2(=tm2)驅(qū)動(dòng)控制。這樣一來(lái),ecu7以成為與根據(jù)第一目標(biāo)車輪扭矩tiwm1*和減速器16的扭矩放大率α(=i×η)運(yùn)算出的第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*(=tiwm1*/(i×η))大致相等的第一馬達(dá)扭矩tm1(=tiwm1/(i×η))的方式對(duì)前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制(反饋控制)。由此,前輪3被以與第一目標(biāo)車輪扭矩tiwm1*(=(i×η)×tm1*)大致相等且考慮了減速器16的扭矩放大率α(=i×η)的第一車輪扭矩tiwm1(=(i×η)×tm1)驅(qū)動(dòng)控制。
ecu7以成為與根據(jù)第二目標(biāo)車輪扭矩tiwm2運(yùn)算出的第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*(=tiwm2*)大致相等的第二馬達(dá)扭矩tm2(=tiwm2)的方式對(duì)后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制(反饋控制)。由此,后輪4被以與第二目標(biāo)車輪扭矩tiwm2*(=tm2*)大致相等的第二車輪扭矩tiwm2(=tm2)驅(qū)動(dòng)控制。
也可以理解為:在圖11以及圖12中,ecu7以在第一目標(biāo)車輪扭矩tiwm1*、第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*、第二目標(biāo)車輪扭矩tiwm2*以及第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*之間、考慮了減速比i的下述關(guān)系式(16)更具體地是考慮了扭矩放大率α(=i×η)的下述關(guān)系式(17)成立的方式對(duì)前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15以及后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
(tm1*×i)/tiwm1*>tm2*/tiwm2*…(16)
(tm1*×α)/tiwm1*>tm2*/tiwm2*…(17)
至此,在本實(shí)施方式的車輛1中,減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18具有相互不同的效率特性。因此,與僅通過(guò)馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)前輪3以及后輪4雙方的情況相比,能夠在寬的轉(zhuǎn)速域以及寬的扭矩域進(jìn)行提高動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率ηp的扭矩分配。在本實(shí)施方式的車輛1中,與在前輪3以及后輪4雙方設(shè)置有減速器16的情況相比,能夠與未在后輪4側(cè)設(shè)置減速器16相應(yīng)地提高后輪4側(cè)的效率。因此,能夠在各種行駛條件下,提高驅(qū)動(dòng)車輪的動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率ηp。
在本實(shí)施方式的車輛1中,減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15能夠產(chǎn)生的扭矩域(0n·m~300n·m的范圍)與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18能夠產(chǎn)生的扭矩域(0n·m~300n·m的范圍)為同等的扭矩域。根據(jù)該結(jié)構(gòu),不存在只有被前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15驅(qū)動(dòng)的前輪3以及被后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18驅(qū)動(dòng)的后輪4中的某一方的車輪能夠旋轉(zhuǎn)的扭矩域。因此,扭矩分配的自由度高,且能夠進(jìn)行效率良好的扭矩分配。
在本實(shí)施方式的車輛1中,在前輪3與減速器16之間配置有離合器17。因此,在車輛1行駛時(shí),在驅(qū)動(dòng)力僅分配至后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的情況下,離合器17處于脫離狀態(tài),由此能夠防止經(jīng)由從動(dòng)旋轉(zhuǎn)的前輪3向減速器16以及前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15傳遞驅(qū)動(dòng)力。由此,能夠減少能量損耗。
在本實(shí)施方式的車輛1中,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18側(cè)的第二馬達(dá)軸57的直徑
在本實(shí)施方式的車輛1中,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15被以成為與根據(jù)第一目標(biāo)車輪扭矩tiwm1*和減速器16的扭矩放大率α(=i×η)運(yùn)算出的第一目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm1*(=tiwm1*/(i×η))大致相等的第一馬達(dá)扭矩tm1(=tiwm1/(i×η))的方式驅(qū)動(dòng)控制(反饋控制)。而且,前輪3被以與第一目標(biāo)車輪扭矩tiwm1*(=(i×η)×tm1*)大致相等的第一車輪扭矩tiwm1(=(i×η)×tm1)驅(qū)動(dòng)控制。即,前輪3被考慮了減速器16的減速比i(更具體而言,為減速器16的扭矩放大率α)的第一馬達(dá)扭矩tm1(=tiwm1/(i×η))驅(qū)動(dòng)。由此,能夠消除前輪3所要求的扭矩不足,因此能夠有效地提高動(dòng)力系統(tǒng)的綜合效率ηp。
另一方面,在本實(shí)施方式的車輛1中,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18被以成為與根據(jù)第二目標(biāo)車輪扭矩tiwm2*運(yùn)算出的第二目標(biāo)馬達(dá)扭矩tm2*(=tiwm2*)大致相等的第二馬達(dá)扭矩tm2(=tiwm2)的方式驅(qū)動(dòng)控制(反饋控制)。而且,后輪4被以與第二目標(biāo)車輪扭矩tiwm2*(=tm2*)大致相等的第二車輪扭矩tiwm2(=(i×η)×tm2)驅(qū)動(dòng)控制。由此,在后輪4側(cè),能夠以足夠且適當(dāng)?shù)呐ぞ仳?qū)動(dòng)后輪4。
至此,對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明,但本發(fā)明的實(shí)施方式還能夠以其他方式實(shí)施。例如,在上述的實(shí)施方式中,可以在用在前輪3不設(shè)置減速器16、在后輪4設(shè)置有減速器16的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18是比前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15高旋轉(zhuǎn)或低扭矩型的馬達(dá)。在該結(jié)構(gòu)中,可以在后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18(減速器16)與后輪4之間設(shè)置離合器17。在該情況下,在不存在減速器16的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15側(cè)可以不設(shè)置離合器17。
在上述的實(shí)施方式中,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15可以不必配置于前輪3(輪轂13)內(nèi)。前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15可以構(gòu)成為其一部分或全部配置于輪轂13外。同樣地,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18也可以不必配置于后輪4(輪轂13)內(nèi)。后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18可以構(gòu)成為其一部分或全部配置于輪轂13外。
在上述的實(shí)施方式中,可以利用一個(gè)前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15驅(qū)動(dòng)前輪3(右前輪3fr以及左前輪3fl),利用一個(gè)后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18驅(qū)動(dòng)后輪4(右后輪4rr以及左后輪4rl)。在上述的實(shí)施方式中,后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18可以是第二轉(zhuǎn)子55配置于第二定子54的徑向內(nèi)側(cè)的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的馬達(dá)。
在上述的實(shí)施方式中,對(duì)車輛1加速或勻速行駛時(shí)的扭矩(驅(qū)動(dòng)力)分配進(jìn)行了說(shuō)明,但車輛1減速時(shí)的制動(dòng)力(再生力)分配也同樣。即,在對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15以及后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18求解再生能量能夠最大化的制動(dòng)力分配時(shí)也能夠應(yīng)用本發(fā)明。在上述的實(shí)施方式中,對(duì)于減速器16的減速比i,可以使用前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的最大扭矩tf與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的最大扭矩tb,根據(jù)下述關(guān)系式(18)設(shè)定。
i=n×(tb/tf),n>0…(18)
在上述關(guān)系式(18)中,在前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的最大扭矩tf為“30n·m”、后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的最大扭矩tb為“300n·m”的情況下,優(yōu)選減速器16的減速比i為“5~20”。據(jù)此,能夠抑制減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的扭矩域與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的扭矩域背離。此外,在上述關(guān)系式(18)中,最大扭矩tf、tb可以使用額定扭矩、啟動(dòng)扭矩等馬達(dá)的其他扭矩參數(shù)。
在上述的實(shí)施方式中,對(duì)于減速器16的減速比i,可以使用前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)速nf與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)速nb,根據(jù)下述關(guān)系式(19)設(shè)定。
i=m×(nf/nb),m>0…(19)
在上述關(guān)系式(19)式中,在前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)速nf為“10000rpm”、后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)速nb為“1000rpm”的情況下,優(yōu)選減速器16的減速比i為“5~20”。據(jù)此,能夠抑制減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的轉(zhuǎn)速域與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的轉(zhuǎn)速域背離。此外,在上述關(guān)系式(19)中,無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)速nf、nb可以使用額定轉(zhuǎn)速(額定速度)、同步轉(zhuǎn)速(同步速度)等馬達(dá)的其他轉(zhuǎn)速參數(shù)。
在上述的實(shí)施方式中,減速器16的減速比i可以是滿足上述關(guān)系式(18)以及上述關(guān)系式(19)兩式的值。在上述的實(shí)施方式中,減速后的前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15的最大扭矩tfr與后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的最大扭矩tb可以不是相等的扭矩。在上述的實(shí)施方式中,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15以及后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18可以是感應(yīng)馬達(dá)等其他交流馬達(dá)。
在上述的實(shí)施方式中,前輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15、減速器16以及后輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18的轉(zhuǎn)速、扭矩、以及效率所涉及的特性并不局限于上述實(shí)施方式的數(shù)值,可以自由地變更。在上述的實(shí)施方式中,逆變器5、第一電流檢測(cè)電路69以及第二電流檢測(cè)電路70可以安裝于ecu7內(nèi)。
除此之外,能夠在權(quán)利要求所記載的事項(xiàng)的范圍內(nèi)實(shí)施各種設(shè)計(jì)變更。