车辆驱动装置的制作方法

专利名称：车辆驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备电动机的车辆驱动装置，尤其涉及提高电动机控制性 的技术。
背景技术：
作为具备电动机的车辆驱动装置的背景技术，公知有一种车辆驱动装 置，其被搭载于前后轮中的一方被原动机驱动、另一方被电动机驱动的四 轮驱动车上。此处，电动机的旋转速度， 一般利用旋转传感器检测(例如，
参照专利文献l、 2)。另外，在利用旋转传感器检测旋转速度时， 一般根 据脉冲的边缘(edge)检测计算出周期，求出旋转速度。
专利文献l:日本特开2005—253196号公报
专利文献2:日本特开2006—87185号公报
但是，在旋转传感器的脉冲检测中，极低速旋转的检测时，脉冲周期 变长。因此，在旋转传感器的脉冲检测中，为了进一步提高旋转速度的检 测精度，有必要克服上述课题。并且在车辆驱动装置中，虽然将旋转传感 器设于电动机、或对电动机的输出进行减速的减速器上，来检测电动机的 旋转速度，但是容易受到电动机的噪音、负载噪音、减速器的松动等影响。 因此，在车辆驱动装置上设置旋转传感器来检测旋转速度时，为了进一步 提高其检测精度，有必要抑制上述影响。
抑制上述影响并进一步提高旋转速度的检测精度，与进一步提高电动 机的控制性、进而进一步提高车辆的行驶性相关联，非常重要。因此，期 望提供能够抑制上述影响、进一步提高旋转速度的检测精度，进一步提高 电动机的控制性的车辆驱动装置。并且，优选可以提供价格不高于至今为 止的车辆驱动装置。发明内容本发明的代表方案之一是提供一种车辆驱动装置，其可以抑制旋转传 感器设置时受到的影响，进一步提高电动机旋转速度的检测精度，进一步 提高电动机的控制性。此处，本发明的代表方案之一的特征在于，作为输出与电动机的旋转 速度有关的信息的旋转速度信息输出装置，车辆驱动装置具备旋转速度推 定装置，该旋转速度推定装置根据电动机的感应电压推定电动机的旋转速 度，根据包括由旋转速度推定装置推定的旋转速度的输入信息，控制电动 机的驱动。根据本发明的代表方案之一，取代旋转传感器的设置，具备旋转速度 推定装置，根据包括由旋转速度推定装置推定的旋转速度的输入信息，控 制电动机的驱动，因此，可以抑制旋转传感器设置时受到的影响，进一步 提高电动机的旋转速度的检测精度，能够进一步提高电动机的控制性。以下，列举本发明的实施方式。(1) 一种车辆驱动装置，其具备电动机，以车载电源作为驱动电 源，通过减速器向与由原动机驱动的车轮不同的车轮供给驱动力；控制装 置，控制从所述车载电源向所述电动机供给的功率，控制所述电动机的驱 动；以及输出与所述电动机的旋转速度相关的信息的装置，所述旋转速度 信息输出装置是根据所述电动机的感应电压推定所述电动机的旋转速度 的旋转速度推定装置，所述控制装置根据包括由所述旋转速度推定装置推 定的所述电动机旋转速度在内的输入信息，控制从所述车载电源向所述电 动机供给的功率。(2) 在上述(1)中，优选所述电动机具备励磁绕组，所述旋转速度 推定装置根据在所述励磁绕组流通的励磁电流推定第一电动机感应电压 常数Ek，利用该推定的第一电动机感应电压常数Ek推定所述电动机的旋 转速度。(3) 在上述(2)中，优选从所述电动机输出的驱动力通过离合器传 递至所述车轮侧，在所述离合器的输出轴旋转速度与所述电动机的旋转速 度同步时，所述旋转速度推定装置根据所述离合器的输出轴旋转速度以及 所述第一电动机感应电压常数Ek推定第二电动机感应电压常数Ekpr，并且将所述第一电动机感应电压常数Ek与所述第二电动机感应电压常数Ekpr的差量反馈给所述第一电动机感应电压常数Ek。(4) 在上述(3)中，优选所述旋转速度推定装置在将所述第一电动 机感应电压常数Ek与所述第二电动机感应电压常数Ekpr的比较结果反馈 给所述第一电动机感应电压常数Ek时，在所述第二电动机感应电压常数 Ekpr的值偏离预先设定的范围的情况下，禁止所述反馈，判定为系统异常。(5) 在上述(3)中，优选所述旋转速度推定装置在所述反馈的所述 第一电动机感应电压常数Ek的值偏离预先设定的范围的情况下，判定为 系统异常。(6) 在上述(3)中，优选所述旋转速度推定装置在所述反馈的所述 第一电动机感应电压常数Ek的值偏离预先设定的范围的情况下，判定为 所述电动机处于恶化状态。(7) 在上述(1)中，优选具有多个所述旋转速度推定装置，使该等 多个所述旋转速度推定装置分别推定所述电动机的旋转速度。(8) 在上述(7)中，优选在由所述多个旋转速度推定装置中的一个 即第一旋转速度推定装置推定的所述电动机的旋转速度超过了第一规定 值时，停止所述电动机对所述车轮的驱动，在由所述多个旋转速度推定装置中剩余的一个即第二旋转速度推定 装置推定的所述电动机的旋转速度超过了第二规定值时，停止所述电动机 对所述车轮的驱动，其中所述第二规定值大于所述第一规定值。(9) 在上述(8)中，优选向所述第一以及第二旋转速度推定装置中 并行输入分别与以下这些相关的信息之中的至少一个信息，即所述电动 机的励磁电流、用于切换只由所述原动机进行的车轮驱动和由所述原动机 及所述电动机进行的车轮驱动的切换装置的状态、以及功率系统电压。(10) 另外， 一种车辆驱动装置，其特征在于，具备电动机，通过 减速器向与由原动机驱动的车轮不同的车轮供给驱动力；发电机，由所述 原动机驱动，产生用于驱动所述电动机的功率；控制装置，控制从所述发 电机向所述电动机供给的功率，控制所述电动机的驱动；以及输出与所述 电动机的旋转速度相关的信息的装置，所述旋转速度信息输出装置是根据 所述电动机的感应电压推定所述电动机的旋转速度的旋转速度推定装置，所述控制装置根据包括由所述旋转速度推定装置推定的所述电动机的旋 转速度在内的输入信息，控制从所述发电机向所述电动机供给的功率。 发明效果根据本发明的代表方案之一，可以抑制旋转传感器设置时受到的影 响，进一步提高电动机的旋转速度的检测精度，进一步提高电动机的控制 性，因此可以进一步提高车辆的行驶性。例如通过提高旋转速度的检测精 度，可以谋求防止打滑的误检测、提高打滑的收敛性、进一步防止电动机 的转矩振荡等，因此车辆行驶的稳定性、越野性变高，可以进一步提高车 辆的行驶性。并且，根据本发明的代表方案之一，价格不会高于至今为止的车辆驱 动装置，甚至由于用旋转速度推定装置代替旋转传感器，反而可以提供低 价的车辆驱动装置。


图1是表示采用本发明一个实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动车辆整体构成的系统框图；图2是表示本发明一个实施方式的四轮驱动装置的构成的系统框图；图3是表示在本发明一个实施方式的四轮驱动装置中的运转模式判定 装置的动作的时间图；图4是表示在本发明一个实施方式的四轮驱动装置中的直流电动机转 矩算出装置的构成的框图；图5是表示在本发明一个实施方式的四轮驱动装置的直流电动机转矩 算出装置中的油门感应转矩计算装置的动作的特性图；图6是表示在本发明一个实施方式的四轮驱动装置的直流电动机转矩 算出装置中的前后轮速差感应转矩计算装置的动作的特性图；图7是表示在本发明一个实施方式的四轮驱动装置中的驱动器装置的 构成的框图；图8是表示本发明一个实施方式的四轮驱动装置的直流电动机旋转速 度推定装置的处理的流程图；图9是表示本发明一个实施方式的四轮驱动装置的直流电动机旋转速度推定装置使用的直流电动机感应电压常数算出表的说明图。 图中，l一发动机；2 —高输出发电机；3 —差速齿轮；4一离合器；5 —直流 电动机；7 —大容量继电器；8 —发动机控制单元；9一传动装置控制单元； IO —制动防抱死控制单元；ll一辅机电池；12 —传动装置；13 —辅机发电 机；14R、 14L一前轮；15R、 15L—后轮；16R、 16L—前轮车轮速度传感 器；17R、 17L—厚轮车轮速度传感器；100—4WD控制单元；100A、 100B 一计算装置；110 —模式判定装置；130 —直流电动机转矩算出装置；131 一油门感应转矩计算装置；133 —转矩切换装置；135 —前后轮速差感应转 矩计算装置；150—驱动器装置；152—直流电动机励磁电流计算装置；154 —直流电动机电枢线圈电流计算装置；156、 158 —反馈控制装置；170 — 直流电动机旋转速度推定装置；190、 190A—直流电动机旋转速度正常判 定装置。
具体实施方式
以下，利用图1 图9，说明本发明的一个实施方式的四轮驱动装置 的构成以及动作。首先利用图1，说明采用本实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动车辆 的整体构成。图1是表示采用本发明的一个实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动车 辆的整体构成的系统框图。四轮驱动车辆具备发动机1以及直流电动机5。发动机1的驱动力通 过传动装置12以及第一车轴传递至左右的前轮14R、 14L，驱动前轮14R、 14L。直流电动机5的驱动力经离合器4、差速齿轮3以及第二车轴被传递 给左右的后轮15R、 15L，驱动后轮15R、 15L。如果差速齿轮3和离合器 4连结，则直流电动机5的旋转力经离合器4、差速齿轮3被传递给后轮 轴，驱动后轮15R、 15L。如果松开离合器4，则直流电动机5从后轮15R、 15L—侧机械地被分离，后轮15R、 15L不会将驱动力传给路面。离合器 4的缔结、释放由四轮驱动控制单元(4WDCU) 100控制。而且，直流电动机5例如采用正转逆转的切换容易的直流并励电动机、或他励直流电动 机。并且在以上的说明中，说明了用发动机l驱动前轮14R、 14L，用直 流电动机5驱动后轮15R、 15L的四轮驱动车辆。也可以由直流电动机驱 动前轮，由发动机驱动后轮。在发动机室内配置有进行通常的充电发电系统的辅机用发电机 (ALT1) 13以及辅机电池11。辅机用发电机13由发动机1进行带驱动， 其输出存储于辅机电池ll。另外，在辅机用发电机13的附近配置有驱动用高输出发电机(ATL2) 2。驱动用高输出发电机(ATL2) 2由发动机1进行带驱动，通过其输出 驱动直流电动机5。驱动用高输出发电机(ATL2) 2的发电电压受 4WDCU100控制。如果驱动用高输出发电机(ATL2) 2的发电电力变动， 则作为直流电动机5的输出的直流电动机转矩也变化。艮卩，4WDCU100 通过对驱动用高输出发电机(ATL2) 2输出指令值(使发电机(交流发电 机)的励磁电流值成为规定值的占空信号)，驱动用高输出发电机(ATL2) 2的发电功率发生变化。驱动用高输出发电机(ATL2) 2的发电功率被施 加于直流电动机5的电枢线圈5b，直流电动机5的输出(直流电动机转矩) 发生变化。4WDCU100通过控制高输出发电机2的输出(发电功率)，控 制直流电动机5的输出(直流电动机转矩)。进一步，在直流电动机5变 为高速旋转的区域中，4WDCU100通过对在直流电动机5的励磁线圈5a 流通的励磁电流进行减弱励磁控制，直接控制直流电动机5，控制直流电 动机5可以进行高速旋转。发动机1的输出通过电子控制节流阀控制，该电子控制节流阀由来自 发动机控制单元(ECU) 8的指令驱动。在电子控制节流阀中设置有油门 开度传感器(未图示)，检测油门开度。并且，在采用机械连杆的油门踏 板以及节流阀来代替电子控制节流阀时，可以在油门踏板上设置油门开度 传感器。另外，传动装置控制器(TCU) 9控制传动装置12。油门开度传 感器的输出被读入4WDCU100。在前轮14R、 14L以及后轮15R、 15L的各车轮上设有检测旋转速度 的车轮速度传感器16R、 16L、 17R、 17L。另外在制动器上设有由制动防抱死控制单元(ACU) IO控制的制动防抱死执行器。各信号线也可以从发动机控制单元(ECU) 8、或传动装置控制单元 (TCU) 9、或其他的控制单元的接口，经由车内LAN (CAN)总线而输 入4WD控制单元(4WDCU) 100。在高输出发电机2与直流电动机5之间设有大容量继电器(RLY) 7， 而构成为能够切断高输出发电机2的输出。继电器7的开闭由4WDCU100 控制。另外，辅机用电池ll的低电压通过4WD继电器19供应给离合器 4，开闭离合器4。离合器4的开闭控制由4WDCU100进行。4WDSW18是用于切换4WD和2WD的开关，由司机操作。4WDSW18 表示的选择4WD还是选择2WD的状态信号，被读入4WDCU100。 下面，利用图2说明本实施方式的四轮驱动装置的构成。 图2是表示本发明一个实施方式的四轮驱动装置的构成的系统框图。 4WDCU100具备第一计算装置100A和第二计算装置IOOB。第一计算装置IOOA具备:运转模式判定装置IIO;直流电动机转矩算出装置130; 驱动器装置150;直流电动机旋转速度推定装置170;第一直流电动机旋转速度正常判定装置190A。第二计算装置IOOB具备直流电动机旋转速 度推定装置170;第二直流电动机旋转速度正常判定装置190B。直流电动 机旋转速度推定装置170是输出与直流电动机5的旋转速度有关的信息的 旋转速度信息输出装置，替代以往的旋转传感器。4WDCU100的第一计算装置100A作为输入信号，输入车轮速度(VW) 信号、油门开度(TVO)信号、换档位置(SFT)信号、驱动用高输出发 电机的输出电流(Ia)信号、直流电动机的励磁电流(If)信号、4WDSW 信号、发动机转速(TACHO)信号、直流电动机电压(MHV)信号、功 率系统电压(PVB)信号。对4WDCU100的第二计算装置100B，作为输入信号，输入驱动用高 输出发电机的输出电流(Ia)信号、直流电动机的励磁电流(If)信号、 4WDSW信号、直流电动机电压(MHV)信号、功率系统电压(PVB)信 号。车轮速度(VW)信号由车轮速度传感器14R、 14L、 15R、 15L分别 检测到的右前轮车轮速度VWF_RH、左前轮车轮速度VWFJLH、右后轮车轮速度VWR_RH、左后轮车轮速度VWR_LH构成。并且4WDCU100 在内部计算出右后轮车轮速度VWR_RH和左后轮车轮速度VWR-LH的平均值即后轮平均速度VWR。油门开度(TVO)信号输入所述的油门开度传感器的输出。4WDCU100 在油门开度(TVO)信号为油门开度2%时，生成油门开启信号，若在2% 以下时生成油门关闭信号。另外，也可以设判断为油门开启时的阈值为 3%，判断油门关闭时的阈值为1%，也可以使油门开启关闭判定的阈值具 有磁滞特性。换档位置信号从在换档杆附近设置的换档位置传感器输出。此处，输 入的信号表示换档位置是处于D档，还是处于其他档。电流(Ia)信号是驱动用高输出发电机(ATL2) 2的输出电流即在直 流电动机的电枢线圈5b流通的电流。电流(If)信号是在直流电动机5的 励磁线圈流通的励磁电流。4WDSW信号是表示切换4WD和2WD的开关 的状态的信号。直流电动机旋转速度(Nm)信号是表示直流电动机5的 旋转速度的信号。另外，直流电动机电压(MHV)信号是表示直流电动机 5的动作电压的信号。功率系统电压信号是从辅机用电池11提供的用于驱 动离合器4的电压信号。另外，4WDCU100的第一计算装置100A输出用于控制在驱动用高 输出发电机(ALT2) 2的励磁线圈中流通的励磁电流的驱动用高输出发电 机的输出电流控制信号(Cl);用于控制在直流电动机5的励磁线圈中流 通的励磁电流的电动机励磁电流控制信号(C2);控制继电器7的开闭的 RLY驱动信号(RLY);控制离合器4的缔结、打开的离合器控制信号(CL); 以及用于驱动4WD继电器的4WDRLY输出(AVBRLY) 。 4WDCU100 的第二计算装置100B输出用于驱动4WD继电器的4WDRLY输出 (AVBRLY)。运转模式判定装置IIO根据车轮速度(VW)信号、油门开度(TVO) 信号、换档位置信号，判定四轮驱动的模式。作为判定的模式，有I )4WD 待机模式、II)爬行模式、III) 4WD控制模式、IV)旋转对合(回転 合朽甘)模式、V)停止顺序(停止、乂一^y只)模式。此处，参照图3，对本实施方式的四轮驱动装置中的运转模式判定装置110的动作进行说明。图3是表示本发明的一个实施方式的四轮驱动装置中的运转模式判定装置的动作的时间图。在图3中，图3 (A)表示路面状态。例如表示路面的摩擦系数大的 干燥路和摩擦系数小的低P路。图3 (B)表示换档位置。根据换档位置 传感器的输出，区分换档位置是处于D档还是处于其他档。图3 (C)表 示油门开度。如前所述，对应于油门开度(TVO)信号，当油门开度为2% 时油门开启，在2%以下时油门关闭。图3 (D)表示直流电动机转矩目标 值(MTt)。图3 (E)表示车轮速度VW。车轮速度(VW)信号由右前 轮车轮速度VWF—RH、左前轮车轮速度VWF—LH、右后轮车轮速度 VWR—RH、左后轮车轮速度VWR—LH构成。此处图示的是对前轮车轮速 度取平均的前轮平均速度(VWF)和对后轮车轮速度取平均的后轮平均速 度(VWR)。图3 (F)表示由运转模式判定装置110判定的模式。如图3 (C)所示油门开度为关，如图3 (B)所示换档位置为空档， 如图3 (E)所示车轮速度VW为0km/h时，运转模式判定装置110判定 为I ) 4WD待机模式。并且，模式判定装置110相对于图2所示的驱动 器装置150，作为目标直流电动机转矩例如输出O.ONm。即，直流电动机 5处于不产生驱动力的状态。如图3 (C)所示油门开度为关，如图3 (B)所示换档位置为驱动档， 如图3 (E)所示车轮速度VW为Okm/h时，运转模式判定装置110判定 为II)爬行模式。并且，模式判定装置110相对于图2所示的驱动器装置 150，作为目标直流电动机转矩例如输出l.ONm。通过使直流电动机5的 输出转矩例如为l.ONm，从直流电动机5稍向后轮传递驱动转矩，进行待 机使得在接着成为四轮驱动时可以直接响应。驱动器装置150输出ALT 励磁电流控制信号，使目标直流电动机转矩例如为l.ONm，关于驱动器装 置150的详细状况，后面利用图7进行说明。接着，在如图3 (C)所示油门开度为开，如图3 (B)所示换档位置 为驱动档时，运转模式判定装置IIO判定为III) 4WD控制模式。并且， 运转模式判定装置110对图2所示的直流电动机转矩算出装置130通知是 III) 4WD控制模式。直流电动机转矩算出装置130，如图3 (D)所示，使目标直流电动机转矩例如为5.0Nm。然后，维持目标直流电动机转矩为 5.0Nm，直到图3 (E)所示的车轮速度VW达到5km/h为止。在车轮速度 VW达到5km/h后，使目标直流电动机转矩直线减少，使得目标转矩为 l.ONm。若图3 (D)所示的目标转矩达到l.ONm，则运转模式判定装置 IIO判定为V)停止顺序模式，在将l.ONm的目标直流电动机转矩保持规 定时间T1的期间之后，关闭继电器7，也关闭离合器4。然后，使目标直 流电动机转矩为ONm，在车辆出发时，不仅由发动机l驱动前轮，还通过 直流电动机5驱动后轮，使出发时为四轮驱动，提高在低M路上的出发性 能。并且以上的顺序，如图3 (A)所示，是路面状态为干燥路时的控制 内容。并且，在图3 (A)所示的低p路上，如果车轮发生打滑，则运转模 式判定装置110判定为用于使打滑状态收敛的ni) 4WD控制模式，关于 这一点后面进行叙述。此处利用图4，对本实施方式的四轮驱动装置中的直流电动机转矩算 出装置130的构成进行说明。图4是表示在本发明一个实施方式的四轮驱动装置中的直流电动机转 矩算出装置的构成的框图。直流电动机转矩算出装置130具备油门感应转矩计算装置131;转 矩切换装置133;前后轮速差感应转矩计算装置135。油门感应转矩计算装置131是计算目标直流电动机转矩的装置。前后 轮速差感应转矩计算装置135，是在前轮速度与后轮速度产生差的情况下， 特别是前轮速度快于后轮速度、前轮处于打滑状态时，计算目标直流电动 机转矩的装置。转矩切换装置133是对油门感应转矩计算装置131输出的 目标直流电动机转矩与前后轮速差感应转矩计算装置135输出的目标直流 电动机转矩进行比较并输出较大一方的装置。在干燥路面的情况下，因为 前后轮速差感应转矩计算装置135输出的目标直流电动机转矩是0Nm，因 此转矩切换装置133的输出与油门感应转矩计算装置131的输出相同。此处，利用图4以及图5，说明油门感应转矩计算装置131计算的目 标直流电动机转矩。图5是表示本发明一个实施方式的四轮驱动装置的直流电动机转矩算出装置中的油门感应转矩计算装置的动作的特性图。油门感应转矩计算装置131输入后轮平均速度VWR和油门开度 TVO。后轮平均速度VWR是作为右后轮速度VWR_RH与左后轮速度 VWR_LH的平均值而求得的值。油门感应转矩计算装置131，如图5所示，在油门开度TVO为时，以 如下方式输出与后轮平均速度VWR相对的油门感应转矩TQAC，即在 后轮平均速度VWR为5km/h以下时，使油门感应转矩TQAC为5.0Nm， 在后轮平均速度VWR为5km/h以上时，使油门感应转矩TQAC为ONm。其结果如图3说明的那样，直流电动机转矩计算装置130，如图3 (D) 所示，令目标直流电动机转矩例如为5.0Nm。然后，维持目标直流电动机 转矩为5.0Nm，直到图3 (E)所示的车轮速度VW达到5km/h为止。若 车轮速度VW达到5km/h，油门感应转矩计算装置131使目标直流电动机 转矩直线减少，使得目标转矩为l.ONm。下面回到图3，在图3 (A)所示的低)i路上，如图3 (E)所示，在 前轮平均速度VWF与后轮平均速度VWR产生差的情况下，如果前轮一 侧的VWF大于后轮一侧的VWR，前轮处于打滑状态时，则运转模式判定 装置IIO判定为III) 4WD控制模式。图4所示的前后轮速差感应转矩计算装置135根据前轮速度VWF与 后轮速度VWR的差，计算出用于使前轮的打滑状态收敛的目标直流电动 机转矩。此处利用图4以及图6，说明在运转模式判定装置110判定为III)4WD 控制模式时，前后轮速差感应转矩计算装置135计算出的目标直流电动机 转矩。图6是表示在本发明一个实施方式的四轮驱动装置的直流电动机转矩 算出装置中的前后轮速差感应转矩计算装置的动作的特性图。如图4所示，前后轮速差感应转矩计算装置135输入后轮平均速度 VWR和前轮平均速度VWF。前轮平均速度VWF是作为右前轮速度 VWF_RH与左前轮速度VWF—LH的平均值而求得的值。前后轮速差感应转矩计算装置135，如图6所示，根据后轮平均速度 VWR和前轮平均速度VWF的差AV (=VWF—VWR)，输出逐渐增加的前后轮差感应转矩TQDV，使得例如在前后轮速差AV为2km/h时，使 前后轮差感应转矩TQDV为0Nm，之后，当前后轮速差AV为7km/h时， 使前后轮差感应转矩TQDV为10Nm。转矩切换装置133对油门感应转矩 计算装置131的输出TQAC和前后轮速差感应转矩计算装置135的输出 TQDV进行比较，将较大的一方作为目标转矩计算装置130的输出。其结果如图3说明的那样，直流电动机转矩计算装置130，如图3 (C) 所示，令目标直流电动机转矩例如为10Nm。例如如果车速为5km/h以下， 如图5所示，油门感应转矩计算装置131的输出TQAC为5.0 Nm。另夕卜， 例如若后轮平均速度VWR与前轮平均速度VWF的差AV (二VWF — VWR)为3km/h，此时的前后轮速差感应转矩计算装置135的输出TQDV 为5.5Nm，则转矩切换装置133的输出为5.5Nm。在后轮平均速度VWR 与前轮平均速度VWF的差AV (=VWF—VWR)变为2km/h以下时，前 后轮速差感应转矩计算装置135使目标直流电动机转矩直线减少，使得目 标转矩变为l.ONm。在直流电动机转矩变为l.ONm后，移向V)停止顺序 模式，在规定时间后，4WDCU100关闭继电器7，另外也使离合器4断开。此处，利用图7说明本实施方式的四轮驱动装置中的驱动器装置150 的构成。图7是表示在本发明一个实施方式的四轮驱动装置中的驱动器装置的 构成的框图。驱动器装置150具备直流电动机励磁电流算出装置152;直流电动 机电枢线圈电流算出装置154;反馈控制装置156、 158。直流电动机励磁 电流算出装置152根据输入到图2所示的4WDCU100中的直流电动机旋 转速度信号Nm，计算在直流电动机5的励磁线圈5a流通的电流。直流电动机励磁电流算出装置152，如图7所示，例如在直流电动机 旋转速度Nm为Nl以下，使目标直流电动机励磁电流Ift为IOA。然后， 当直流电动机旋转速度Nm为N1 N2时，使目标直流电动机励磁电流Ift 从10A向3.6A逐渐减少。进一步，在直流电动机旋转速度Nm为N2以 上时，使目标直流电动机励磁电流Ift为3.6A。像这样，若直流电动机5 的旋转速度变块，进行减弱励磁控制，控制直流电动机5使其可以进行高 速旋转。目标直流电动机励磁电流Ift与实际检测出的直流电动机5的励磁电流If的差量由反馈控制装置156检测，使施加于直流电动机5的励磁 线圈的电流(此处，是对功率变换器进行开关的占空信号的占空比)C2 变化，进行反馈控制，使得上述差量为0。直流电动机电枢线圈电流算出装置154根据目标转矩计算装置130输 出的目标直流电动机转矩MTt、和直流电动机励磁电流算出装置152输出 的目标直流电动机励磁电流Ift，利用映象(map)计算出在直流电动机电 枢线圈5b流通的电流。目标直流电动机电枢线圈电流Iat和实际检测出的 直流电动机电枢线圈电流Ia的差量由反馈控制装置158检测，使施加于 驱动用高输出发电机(ATL2) 2的励磁线圈的电流(此处，是对功率变换 器进行开关的占空信号的占空比)Cl变化，进行反馈控制，使得上述差 量为0。下面利用图2、图8以及图9，说明本实施方式的四轮驱动装置中的 直流电动机旋转速度推定装置170。图8是表示在本发明一个实施方式的四轮驱动装置中的直流电动机旋 转速度推定装置的处理的流程图。图9是在本发明一个实施方式的四轮驱 动装置的直流电动机旋转速度推定装置使用的直流电动机感应电压常数 算出表的说明图。在将车轮速的旋转速度变换为向直流电动机轴的旋转速度时，由于差 速齿轮3使车轮速度的最大值成为直流电动机轴旋转速度，因此在步骤 S171中，直流电动机旋转速度推定装置170对由车轮速度传感器15R、 15L 分别检测到的右后轮车轮速度VWR—RH和左后轮车轮速度VWR—LH进 行比较，将最大值作为后轮最大车轮速度VWRmax，加上轮胎动半径弁Tk 和差速齿轮减速比弁DGR，通过Nsr=VWRmax60/1000/(27t#Tk)X#DGR计算出直流电动机轴换算车轮速旋转速度Nsr。接着，在步骤S172中，直流电动机旋转速度推定装置170利用用于 从直流电动机电压MHV排除直流电动机电枢线圈电流Ia引起的电压上升 部分的从直流电动机电压MHV检测地点到GND地点的电阻值弁RM，通 过E=MHV— (IaX#RM)计算出直流电动机感应电压E。此处，因为弁Rm是电阻，所以也可以 利用热敏电阻或温度推定装置进行温度修正。接着，在步骤S173中，直流电动机旋转速度推定装置170利用图9 的直流电动机感应电压常数算出表，根据直流电动机励磁电流If计算出第 一直流电动机感应电压常数Ek。接着，在步骤S174中，直流电动机旋转速度推定装置170利用直流 电动机感应电压E和第一直流电动机感应电压常数Ek，通过Nm=ExEk计算出直流电动机旋转速度Nm。然后，通过以上处理，可以推定直 流电动机旋转速度Nm。推算出的直流电动机旋转速度Nm被提供给直流 电动机转矩算出装置130以及驱动器装置150。如上所述，在本实施方式中，不利用旋转传感器，由直流电动机电压 MHV和直流电动机电枢线圈电流Ia计算出电动机的直流电动机感应电压 E，由于利用该直流电动机感应电压E，推定电动机的旋转速度Nm，因此 可以提高在极低速旋转时的精度，还有，可以防止由电动机的噪音或负载 噪音、减速器的松动引起的误检测以及低精度，提高电动机的控制时的控 制性。接着，在图8的步骤S175中，直流电动机旋转速度推定装置170对 直流电动机轴换算车轮速旋转速度Nsr和直流电动机旋转速度Nm进行比 较，在处于规定范围内时，离合器完全连接，判定为直流电动机轴换算车 轮速旋转速度Nsr与直流电动机旋转速度Nm同步。进一步，在步骤S175中，在判定为同步时，是离合器被连接、减少 离合器的松动以及齿轮的松动的状态，由于可以说是直流电动机轴换算车 轮速旋转速度Nsr与直流电动机旋转速度Nm是相同的旋转速度，因此在 步骤S176中，直流电动机旋转速度推定装置170利用直流电动机感应电 压E和直流电动机轴换算车轮速旋转速度Nsr，通过Ekpr=E/Nsr计算出直流电动机感应电压常数2Ekpr。接着，在步骤S177中，直流电动机旋转速度推定装置170对直流电 动机感应电压常数1Ek和直流电动机感应电压常数2Ekpr进行比较，将差量作为直流电动机感应电压常数修正值DEk。接着，在步骤S178中，直流电动机旋转速度推定装置170将直流电 动机感应电压常数修正值DEk的值，反馈至图9所示的直流电动机感应电 压常数算出表。作为反馈的方法，利用EPROM等存储介质存储所述直流 电动机感应电压常数修正值DEk，在参照图9的直流电动机感应电压常数 算出表时，从EPROM等存储介质读出所述直流电动机感应电压常数修正 值DEk，并进行修正。另外，也可以将图9的直流电动机感应电压常数算 出表存储于EPROM等存储介质而进行直接修正。直流电动机感应电压常 数修正值DEk，也可以在每个图9的直流电动机感应电压常数算出表的格 子或者在由格子中间分开的范围内进行平均化并进行反馈。并且，在直流电动机感应电压常数修正值DEk,或者直流电动机感应 电压常数Ekpr、直流电动机感应电压常数Ek的值分别处于预先设定的第 一范围以外时，直流电动机旋转速度推定装置170判定为电动机的劣化。 在判定为电动机劣化的情况下，禁止直流电动机感应电压常数修正值DEk 的反馈。另外，在直流电动机感应电压常数修正值DEk，或者直流电动机感应 电压常数Ekpr、直流电动机感应电压常数Ek的值分别处于预先设定在所 述的判定为电动机劣化的范围的更加外侧的第二范围外时，直流电动机旋 转速度推定装置170判定为系统异常。在判定为系统异常的情况下，禁止 直流电动机感应电压常数修正值DEk的反馈。如图2所示，在第一计算装置IOOA中，直流电动机旋转速度推定装 置170的输出被输入至第一直流电动机旋转速度正常判定装置190A。在 由直流电动机旋转速度推定装置170推定的旋转速度Nm在规定值Nml 以上时，直流电动机旋转速度正常判定装置190A判定为推定的旋转速度 Nm为异常，通过打开4WD继电器19，停止辅机用电池11的电压向离合 器4的供应，开放离合器4。由此，可以在推定旋转速度Nm异常时，将 电动机从车轮断开，可以形成故障自动保险(failsafe)。另外，如图2所示，第二计算装置IOOB也具备直流电动机旋转速度 推定装置170，直流电动机旋转速度推定装置170的输出被输入至第二直 流电动机旋转速度正常判定装置190B。在直流电动机旋转速度推定装置170推定的旋转速度Nm在第二规定值Nm2 (Nm2>Nml)以上时，直流 电动机旋转速度正常判定装置190B判定为推定的旋转速度Nm为异常， 通过打开4WD继电器19，停止辅机用电池ll的电压向离合器4的提供， 开放离合器4。由此，可以在推定旋转速度Nm异常时，将电动机从车轮 断开，可以形成故障自动保险。另外，即使由于第一计算装置100A的失 控等而使得电动机即将过度旋转时，也可以通过开放离合器4提高安全性。此处，设置第二计算装置100B的目的是为了转速推定用的故障自动 保险。而且，作为第二计算装置100B的输入信号，有驱动用高输出发电 机的输出电流(Ia)信号、直流电动机的励磁电流(If)信号、4WDSW信 号、直流电动机电压(MHV)信号、功率系统电压(PVB)信号这五个信 号。这些信号也输入向第一计算装置100A,构成双重系统。五个信号中，直流电动机电压(MHV)信号和驱动用高输出发电机的 输出电流(Ia)信号，在图2的第二计算装置100B的直流电动机旋转速 度推定装置170，用于直流电动机的旋转速度的推定，这与第一计算装置 100A的直流电动机旋转速度推定装置170中的直流电动机的旋转速度的 推定构成双重系统，在电动机旋转速度的推定时，作为双重系统用于提高 安全性。另外，由于驱动用高输出发电机的输出电流(Ia)信号用于高精 度地推定电动机旋转速度，所以从双重系统的观点来看，也可以只使直流 电动机电压(MHV)信号为双重系统。另外，因为直流电动机的励磁电流(If)信号可以判别电动机的励磁 电流的状态，所以在电动机的励磁电流异常大时，第二计算装置100B的 直流电动机旋转速度正常判定装置190B，形成故障自动保险，通过打开 4WD继电器19，停止辅机用电池ll的电压向离合器4的供应，开放离合 器4。并且，功率系统电压(PVB)的电源是电池，提供继电器、离合器等 的驱动电源。因为功率系统电压(PVB)信号可以用于监视4WD继电器 19的状态，所以在该电压异常时，第二计算装置100B的直流电动机旋转 速度正常判定装置1卯B，形成故障自动保险，通过打开4WD继电器19， 停止辅机用电池ll的电压向离合器4的供应，开放离合器4。另外，因为4WDSW信号也可以监视4WD继电器19的状态，所以在其电压异常时，第二计算装置100B的直流电动机旋转速度正常判定装置 190B,形成故障自动保险，通过打开4WD继电器19，停止辅机用电池ll 的电压向离合器4的供应，开放离合器4。如以上说明，根据本实施方式，可以不受直流电动机的噪音、负载噪 音、减速器的松动等影响，从极低的转速中能够以高精度检测出电动机的 旋转速度。由此，可以提高行驶的稳定性、越野性。另外，电动机的劣化 以及异常检测变得容易，可以提高安全性。
权利要求
1.一种车辆驱动装置，其特征在于，具备电动机，以车载电源作为驱动电源，通过减速器向与由原动机驱动的车轮不同的车轮供给驱动力；控制装置，控制从所述车载电源向所述电动机供给的功率，控制所述电动机的驱动；以及输出与所述电动机的旋转速度相关的信息的装置，所述旋转速度信息输出装置是根据所述电动机的感应电压推定所述电动机的旋转速度的旋转速度推定装置，所述控制装置根据包括由所述旋转速度推定装置推定的所述电动机旋转速度在内的输入信息，控制从所述车载电源向所述电动机供给的功率。
2. 如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述电动机具备励磁绕组，所述旋转速度推定装置根据在所述励磁绕组流通的励磁电流推定第 一电动机感应电压常数(Ek)，利用该推定的第一电动机感应电压常数(Ek) 推定所述电动机的旋转速度。
3. 如权利要求2所述的车辆驱动装置，其特征在于， 从所述电动机输出的驱动力通过离合器传递至所述车轮侧， 在所述离合器的输出轴旋转速度与所述电动机的旋转速度同步时，所述旋转速度推定装置根据所述离合器的输出轴旋转速度以及所述第一电 动机感应电压常数(Ek)推定第二电动机感应电压常数(Ekpr)，并且将 所述第一电动机感应电压常数(Ek)与所述第二电动机感应电压常数 (Ekpr)的差量反馈给所述第一电动机感应电压常数(Ek)。
4. 如权利要求3所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述旋转速度推定装置在将所述第一电动机感应电压常数(Ek)与所述第二电动机感应电压常数(Ekpr)的比较结果反馈给所述第一电动机感 应电压常数(Ek)时，在所述第二电动机感应电压常数(Ekpr)的值偏离预先设定的范围的情况下，禁止所述反馈，判定为系统异常。
5. 如权利要求3所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述旋转速度推定装置在所述反馈的所述第一电动机感应电压常数(Ek)的值偏离预先设定的范围的情况下，判定为系统异常。
6. 如权利要求3所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述旋转速度推定装置在所述反馈的所述第一电动机感应电压常数(Ek)的值偏离预先设定的范围的情况下，判定为所述电动机处于恶化状 态。
7. 如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于， 具有多个所述旋转速度推定装置，使该等多个所述旋转速度推定装置分别推定所述电动机的旋转速度。
8. 如权利要求7所述的车辆驱动装置，其特征在于， 在由所述多个旋转速度推定装置中的一个即第一旋转速度推定装置推定的所述电动机的旋转速度超过了第一规定值时，停止所述电动机对所 述车轮的驱动，在由所述多个旋转速度推定装置中剩余的一个即第二旋转速度推定 装置推定的所述电动机的旋转速度超过了第二规定值时，停止所述电动机 对所述车轮的驱动，其中所述第二规定值大于所述第一规定值。
9. 如权利要求8所述的车辆驱动装置，其特征在于， 向所述第一以及第二旋转速度推定装置中并行输入分别与以下这些相关的信息之中的至少一个信息，即所述电动机的励磁电流、用于切换 只由所述原动机进行的车轮驱动和由所述原动机及所述电动机进行的车 轮驱动的切换装置的状态、以及功率系统电压。
10. —种车辆驱动装置，其特征在于，具备电动机，通过减速器向与由原动机驱动的车轮不同的车轮供给驱动力；发电机，由所述原动机驱动，产生用于驱动所述电动机的功率； 控制装置，控制从所述发电机向所述电动机供给的功率，控制所述电 动机的驱动；以及输出与所述电动机的旋转速度相关的信息的装置，所述旋转速度信息输出装置是根据所述电动机的感应电压推定所述 电动机的旋转速度的旋转速度推定装置，所述控制装置根据包括由所述旋转速度推定装置推定的所述电动机 的旋转速度在内的输入信息，控制从所述发电机向所述电动机供给的功率。
全文摘要
提供一种可以高精度地得到旋转速度，提高电动机控制性的四轮驱动装置。在四轮驱动车辆中，前轮(14R、14L)由发动机(1)驱动，后轮(15R、15L)由电动机(5)驱动。高输出发电机(2)由发动机(1)驱动，通过其发电功率驱动电动机(5)。4WDCU(100)控制高输出发电机(2)的发电以及电动机(5)的驱动，并且根据电动机(5)的电压(MHV)和高输出发电机(2)的输出电流(Ia)推定电动机的感应电压(E)，从推定出的感应电压(E)的推定值推定电动机的旋转速度(Nm)。
文档编号B60L15/20GK101234609SQ20081000385
公开日2008年8月6日 申请日期2008年1月24日 优先权日2007年1月31日
发明者伊藤恒平, 伊藤胜, 松崎则和, 藤原慎, 高宗裕一郎 申请人:株式会社日立制作所