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：
本发明涉及车辆驱动装置，代表性地涉及用于提高车辆行驶性能的技术。
背景技术：
作为涉及车辆驱动装置的背景技术，公知的是例如专利文献l中记载 的技术。在专利文献l中公开了一种两轮和四轮的切换控制技术，在由发 动机驱动前轮、由电动机驱动后轮的四轮驱动装置中，在车辆启动时，油 门开度为开，直到车轮速度到达规定值之前，为通过发动机驱动前轮、通 过电动机驱动后轮的四轮驱动模式，提高出发性能，如果车轮速度上升并 达到规定值，则减少电动机的驱动转矩，成为基于发动机的两轮驱动模式。专利文献1日本特开2005 — 186756号公报在专利文献l公开的技术中， 一旦车轮速度超过规定值，则中止电动 机的动作，切换为基于发动机的两轮驱动。并且，其控制构成是如果油门 开度为关，则同样切换为两轮驱动。但是，在这样的从四轮驱动向两轮驱动的切换中，与司机的意图相反， 或虽然继续进行四轮驱动使车辆稳定，但还进行向两轮驱动的切换，因此， 在如压雪路或冻结路这样的磨擦系数小的路面上，产生与方向盘的操作不 同的车辆的举动，或者再次发生打滑，将给司机一种虽然进行加速操作但 还失去加速感等的不安。并且，在坡道爬坡行驶中，当来到道路的曲线部分时，在关闭油门的 幵度，车辆减速、通过曲线部分后，频繁进行再次踩踏油门的操作。这样 的情况下，通过关闭油门开度，即使车速没有达到规定值，也从四轮驱动 切换到两轮驱动。此时，电动机与差速齿轮由离合器机械地断开，基于电 动机的后轮的驱动力消失。并且，在接着踩踏油门时，虽然从两轮驱动切换到四轮驱动，但由于即使机械地连接离合器，直到电动机的转速达到车 轮速度为止也要花费时间，所以在速度响应性方面不足，存在虽然司机加 速操作也得不到想要的加速的问题。如以上所述，在迄今的四轮自动驱动控制中，虽然持续四轮驱动提高 行驶性，但还切换到两轮驱动。因此，迄今，希望出现与四轮自动驱动控 制相比可以提高行驶性的驱动控制。发明内容本发明的代表之一是提供一种可以提高车辆行驶性能的车辆驱动装置。在此，本发明的代表之一的特征在于，在司机发出第二驱动模式(进 行基于内燃机的对第一车轮的驱动、基于电动机的对第二车轮的驱动的模 式)的持续要求指令的情况下，或者在车辆的行驶路状态发生变化的情况 下，控制电动机的驱动，使得基于第二驱动模式的车辆行驶持续进行。根据本发明的代表之一，由于可以使车辆的行驶稳定，从而可以提高 车辆行驶性能。并且，根据本发明的代表之一，由于可以使车辆的行驶稳定，从而可 以提高车辆行驶的安全性。


图1是表示使用本发明的第一实施方式中的四轮驱动装置的四轮驱动车辆的构成的系统构成图；图2是表示构成本发明的第一实施方式中的四轮驱动装置的四轮驱动 控制装置的构成的框图；图3是表示本发明的第一实施方式中的四轮驱动控制装置的开关判定 机构的构成的电路图；图4是表示本发明的第一实施方式中的四轮驱动控制装置的开关判定 机构的动作的时间图；图5是表示本发明的第一实施方式中的四轮驱动控制装置的控制逻辑 的动作的流程图；图6是表示本发明的第一实施方式中的四轮驱动控制装置的电动机控制机构的构成的框图；图7是表示本发明的第一实施方式的四轮驱动控制装置中的电动机温 度上升限制控制的内容的流程图；图8是表示本发明的第一实施方式的四轮驱动控制装置中的四驱车速 限制控制的内容的控制框图；图9是本发明的第一实施方式的四轮驱动控制装置中的四驱车速限制 控制时的特性图。图10是表示本发明的第二实施方式的四轮驱动装置中的四驱持续控 制的内容的流程图；图11是表示本发明的第三实施方式的四轮驱动装置中的四驱持续控 制的内容的流程图；图12是表示本发明的第四实施方式的四轮驱动装置中的四驱自动控 制的内容的流程图。符号说明l一发动机4一离合器5— 直流电动机6— 4WD控制单元 14R， 14L一前轮 15R， 15L—后轮100— 开关判定机构101— 两驱指令一四驱自动指令切换开关 107—四驱持续指令开关200 —控制逻辑 300—电动机控制机构具体实施方式
以下，利用图1 图9，说明本发明的第一实施方式的四轮驱动装置 的构成及动作。另外，本实施方式中，虽然是举出本发明适用于四轮驱动装置的情况的例子来进行说明，但本发明也适用于六轮以上的驱动装置。 例如，也可适用于卡车、拖车作业车等车辆。开始，利用图1，说明使用本实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动车 辆的构成。图1是表示使用本发明的第一实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动车 辆构成的系统构成图。四轮驱动车辆具有发动机1及直流电动机5。发动机1的驱动力经传 动装置12及第一车轴，传递到左右前轮14R，14L，驱动前轮。直流电动机5的驱动力经离合器4、差速齿轮3及第二车轴，传递到 左右后轮15R,15L，驱动后轮15R，15L。若差速齿轮3与离合器4连结， 则直流电动机5的旋转力经离合器4、差速齿轮3，传递到后轮轴，驱动 后轮15R，15L。若离合器4脱开，则直流电动机5从后轮15R，15L —侧机 械地断开，使后轮15R，15L不会将驱动力传递到地面。离合器4的缔结、 放开由四轮驱动控制单元(4WDCU) 6控制。另外，直流电动机5例如釆 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。另外，在以上的说明中，虽然说明了由发动机1驱动前轮14R,14L， 由直流电动机5驱动后轮15R,15L的四轮驱动车辆，但也可以由直流电动 机驱动前轮、由发动机驱动后轮。并且，也可以为不使用直流电动机而具 有前轮和后轮的驱动力调整机构，由传动轴连接的机械式四轮驱动车。在发动机室内配置了进行通常的充电发电的辅机用发电机(ALT1) 13及辅机电池11。辅机用发电机13通过带由发动机1进行驱动，其输出 储存在辅机电池ll内。并且，在辅机用发电机13的附近配置有驱动用高输出发电机(ALT2) 2。驱动用高输出发电机(ALT2) 2通过带由发动机1驱动，利用其输出 驱动直流电动机5。驱动用高输出发电机(ALT2)2的发电电压由4WDCU6 控制。当驱动用高输出发电机(ALT2) 2的发电电力发生变化时，直流电 动机5的输出即直流电动机转矩发生变化。艮口， 4WDCU6通过对驱动用高输出发电机(ALT2) 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)，由此驱动 用高输出发电机(ALT2)2的发电功率变化。驱动用高输出发电机(ALT2)2的发电电压施加在直流电动机5的电枢线圈5b上，直流发动机5的输出 (直流电动机转矩)变化。4WDCU6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)。并且，在直流电动机5成为高旋转的区域，4WDCU6通过对在直流电 动机5的励磁绕组5a流过的励磁电流进行减弱励磁控制，来直接控制直 流电动机5，使直流电动机5可以高速旋转。发动机l的输出由电子控制节流阀来控制，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。在电子控制节流阀上设有油门开 度传感器(图示未表示)，检测油门开度。另外，在使用机械连杆的油门踏板及节流阀来代替电子控制节流阀的 情况下，可以在油门踏板处设置油门开度传感器。并且，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输入到4WDCU6 中。在前轮14R,14L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。并且，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或者传动装置控制单元 (TCU) 9或者其他的控制单元的接口，经由车内LAN (CAN)总线输入 到4WD控制单元(4WDCU) 6。在高输出发电机2与直流电动机5之间设置大容量继电器(RLY) 7， 形成可以切断高输出发电机2的输出的结构。继电器7的开闭由4WDCU6 控制。接着，利用图2说明构成本实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动控制 装置的结构。图2是表示构成本发明的第一实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动控 制装置的构成的框图。判定机构100，如利用图3后述那样，包括司机操作的开关。判定机 构100对应于司机的开关操作，输出指示两轮驱动控制的两驱指令；自动 地切换四轮驱动和两轮驱动，输出持续四轮驱动的四驱自动指令；在四轮 驱动中根据司机的指示输出持续四轮驱动的四驱持续指令。但是，四驱自动(四驱自动指令或四驱自动控制)，与司机的开关操 作无关，从四驱到两驱、从两驱到四驱的切换，或者持续四轮驱动，根据 运行状态通过判定机构(后述)自动地进行切换控制。并且，四驱持续(四驱持续指令或四驱持续控制)是根据司机的开关 操作，优先于四驱自动的判定条件而持续进行四驱控制的控制，根据后述 的其他的判定条件结束四驱持续控制，进入四驱自动控制。四轮驱动控制单元(4WDCU) 6具有控制逻辑200与电动机控制机构300。控制逻辑200以开关判定机构100的两驱指令、四驱自动指令、四驱 持续指令、和油门开度、车轮速度、外界气体温度、电动机的温度测量值 作为输入信号，将两驱控制、四驱控制的指示交接给电动机控制机构200， 并且为了抑制电动机温度上升，将降低电枢电流的电枢电流降低系数 Kim、表示四轮驱动的驱动区别(四驱自动、四驱持续)的灯显示信号输 出向判定机构100。并且，为了进行车速的限制控制，将节流阀开度限制信号输出向节流 阀控制单元(图示未表示)。另外，利用图5在后面对于控制逻辑200的详细控制内容进行叙述。电动机控制机构300根据来自控制逻辑机构200的两驱控制、四驱控 制的要求，进行离合器4、继电器7、电动机5的电枢电流、励磁电流的 控制。并且，为了抑制电动机的温度上升，禾,降低电枢电流的电枢电流 降低系数Kim，进行电枢电流的控制。另外，利用图6在后面对于电动机控制机构300的详细控制内容进行 叙述。接着，利用图3及图4，对本实施方式的四轮驱动控制装置的开关判 定机构100的构成及动作进行说明。图3是表示本发明的第一实施方式中的四轮驱动控制装置的开关判定 机构的构成的电路图。图4是表示本发明的第一实施方式中的四轮驱动控 制装置的开关判定机构的动作的时间图。图4 (A)是司机将两驱和四驱的切换开关101置于两驱一侧的接点 102处时的动作图，输出两驱指令，通过灯显示机构103，灯104亮灯显示，其他的灯106、 108熄灭，驱动区别为两驱。即，在该状态下，为两 驱控制的连续状态。图4 (B)是将切换开关101置于四驱一侧的接点105时的动作图， 输出四驱自动指令，通过灯显示机构103，灯104熄灭，灯106连续亮灯， 驱动区别为四驱自动。另外，详细情况在后面叙述，在四驱自动中，在向四驱控制的切换判 定条件成立的时刻tO，灯108亮灯，表示四驱控制。并且，在向两驱控制 切换的判定条件成立的时刻tl，灯108熄灭，但灯106仍保持亮灯，表示 四驱自动的指示。如果在时刻t2再次向四驱控制的切换判定条件成立，则 灯108亮灯。并且，四驱持续的判定结果，当判定为四驱持续时，灯108 闪烁显示。这样根据实际的驱动区别，控制灯108的亮灯与熄灭。图4 (C)是将切换开关101置于四驱一侧的接点105处并输出四驱 自动指令，在四驱自动状态中，司机打开开关107并输出四驱持续指令时 的动作图。四驱自动的指示通过使灯106亮灯来表示。并且，从向四驱控 制的切换判定条件成立的时刻t0到时刻t3，驱动区别是四驱自动，即灯 108亮灯。在时刻t3若接通开关107，则驱动区别为四驱持续，灯108变 为闪烁亮灯，通知司机为四驱持续。对于四驱持续的控制的详情在后面叙 述，在四驱持续的结束判定条件成立的时刻t4，切换为四驱自动，根据四 驱和两驱的切换判定条件，选择是四驱控制还是两驱控制。在图4 (C) 中，在时刻t4选择两驱控制，灯108熄灭，灯106亮灯。但是，在司机接通开关107，要求四驱持续的情况下，有在坡路上的 爬坡行驶、或在路面磨擦系数p小的道路的行驶、或在曲线部分频繁重复 的道路上的行驶等，可以举出以下内容作为其理由。一般，对于从四驱自动控制向两驱控制移转的判定条件，包含油门开 关的断开、打滑的收敛、车速的上限来进行设定。因此，在坡路的上坡路或小^的路上打滑收敛，判定条件成立时，司 机对爬坡驱动力产生不满，或在再次产生打滑而向四驱移转的时间延迟的 期间内，车辆的动作将不稳定，给司机带来不安。另外，在坡路的上坡路上车速的判定条件成立时，突然失去加速感， 根据车速条件反复产生从两驱到四驱、从四驱到两驱的情况，将给司机带来不悦感。并且，在不平的上坡路上，由于司机在反复进行离开或踩踏油门的操 作的同时来调整车速，所以根据油门开关的判定条件，反复进行从两驱到 四驱、从四驱到两驱，踩踏油门时的行驶不稳定。为了改善以上那样的状况，根据司机的意思指示持续四轮驱动，在四 驱持续控制下，不使电动机超负荷。接着，利用图5对本实施方式中的四轮驱动控制装置的控制逻辑200 的动作进行说明。图5是表示本发明的第一实施方式中的四轮驱动控制装置的控制逻辑 动作的流程图。在步骤201中，控制逻辑200判定开关101的状态，在开关101置于 接点102 —侧的情况下，在步骤202中，使灯104连续亮灯，使灯106熄 灭，表示两驱，选择两驱控制210，在只基于发动机1的两轮驱动控制下 行驶。另外，灯108熄灭，四驱持续标记设定为关。在该情况下，只要司 机不对开关101进行操作，持续两轮驱动控制。在司机判断为不会发生打 滑的路面磨擦系数大的道路或没有坡路上坡的平坦道路的情况下，选择这 样的两轮驱动控制，特别是在夏季干燥的路面上更多的选择两轮驱动控 制。在步骤201，在开关101置于接点105 —侧的情况下，在步骤203中， 使灯106连续亮灯，使灯104熄灭，表示四驱自动。在步骤204中，控制逻辑200通过四驱持续标记的开、关，判定是否 在四驱持续控制中，如果是关，则在步骤220中执行四驱自动控制处理。在步骤220的四驱自动控制处理中，控制逻辑200最初在步骤221中， 对应于车辆的行驶路况判定是否需要四驱持续。当判定为需要四驱持续 时，在步骤225中使四驱持续标记为开。在不需要四驱持续的情况下，进 入步骤224。在步骤220控制逻辑200判定为需要四驱持续的情况，例如是以下这 样的情况，1)在坡道连续弯曲的情况，2)小p路与大^i路交替反复的情 况，3)在直行路面反复上下的情况。1)所谓坡道连续转弯的情况，是在上坡路连续转弯的情况和在下坡路连续转弯的情况。在上坡路连续转弯的情况下，在直线部分，油门开度 为开，在转弯处油门开度为关，再次在直线路段油门开度为开。在只是四 轮驱动的自动控制中，在以四轮驱动行驶过直线路后，在转弯处油门开度 若变为关则成为两轮驱动，在直线路再次成为四轮驱动。在成为四轮驱动 时，由于即使机械地连结离合器，电动机的转速达到车轮速度为止也要花 费时间，所以在速度响应性上欠缺，不管司机如何加速操作也得不到想要 的加速。相对于此，控制逻辑200在上坡路连续转弯时判定车辆的行驶路的状态，在本实施方式中，判定为四驱持续模式。控制逻辑200根据图2 所示的油门开度与方向盘角度来判定在上坡路连续转弯的情况。即，在上 坡路的直线部分，油门开度变大，在转弯处由于脚离开油门踏板，油门开 度为零。因此，通过看油门开度的变化量，可以判别加速与减速的反复， 并且，如果方向盘角度是零度以外的角度，由此可以判定进入转弯部分。 这样，可以根据油门开度与方向盘角度判定在上坡路的连续转弯的情况。 另外，作为其他的方法，也可以根据汽车导航器的导航信息来判定在上坡 路的连续转弯。另外，作为其他的方法，根据由倾斜角传感器检测的倾斜 角判定是否是上坡，根据G传感器的横向的加速度可以判定是否是转弯。 另外，在下坡时连续转弯的情况也是同样的。2)所谓小p路与大p路交替反复的情况是，在市区街道或山间的雪 道等，朝阳的部分与背阳的部分交替反复，在背阳的路面上在压雪状态下 为低H路，在朝阳路面，雪融化而成为高^路的情况。在这样的情况下， 在只是四轮驱动的自动控制中，反复进行在低n路段发生打滑而以四轮驱 动行驶、当在高p路段时打滑收敛而以两轮驱动进行行驶。当这样的四轮 驱动与两轮驱动反复进行时，车辆相对于转向操作的动作不同，并且，相 对于油门操作的加速感也不同。相对于此，控制逻辑200在低p路段与高 p路段交替反复时判定车辆的行驶路况的状态，在本实施方式中，判定为 四驱持续模式。控制逻辑200根据图2所示的四轮的车轮速度与外界气温 判定低p路段与高p路段的交替反复的情况。即，由于在背阳的部分外界 气温低，在朝阳的部分外界气温高，所以可以判定是朝阳还是背阳。并且， 根据四轮的车轮速度例如可以检测出前轮的打滑。如果外界气温低并发生 打滑，之后，外界气温变高并且打滑收敛的情况反复出现，则可以由此判定低p路段与高p路段交替反复的情况。3)所谓在直行路面反复上下的情况是，在直行路的丘陵地带等反复 上下的情况。在这样的情况下，在上坡部分，油门开度为开，在下坡部分 油门开度为关，再次在上坡部分油门开度为开。在只是四轮驱动的自动控 制中，在以四轮驱动行驶上坡部分后，在下坡部分油门开度为关，进行两 轮驱动，在上坡部分再次为四轮驱动。在成为该四轮驱动时，由于即使机 械地连结离合器，电动机的转速达到车轮速度为止也要花费时间，所以在 速度响应性上有欠缺，不管司机如何加速操作也得不到想要的加速。相对于此，控制逻辑200在直行路反复上坡下坡时判定车辆的行驶路况，在本 实施方式中，判定为四驱持续模式。控制逻辑200根据从图2所示的四轮 的车轮速度算出的车速，来判定在直行路上反复的上坡上坡。车速可以由 后轮的平均车轮速度、或者四轮的平均车轮速度来算出。通过反复的车速 变快、变慢，可以判别反复的上下坡。接着，在图5的步骤221中，如果判定为不需要四驱持续，则在步骤 224中，控制逻辑200判定图3的开关107是否接通。在开关107接通的 情况下，在步骤225中，使四驱持续标记为关。在开关107断开的情况下， 进入步骤230。在开关107关闭的情况下，在步骤230中，执行行驶状态的判定处理。 即，在步骤231中，判定油门开关的开闭，即，油门开度是否为零。并且， 在步骤232中，判定有无打滑。在四轮的车轮速度中例如前轮车轮速度比 后轮车轮速度快的情况下，可以判定为前轮打滑。另外，在步骤233中， 判定车速是否比设定值VA大。并且，在油门开关接通(油门开度不为零)、 有打滑、车速为设定值VA以下的条件下，在步骤222变为四驱控制，当 某一个条件不满足时，在步骤210变为两驱控制。在步骤222的四驱控制中，设定控制后述的电动机5的电枢电流或励 磁电流的指令值，进行电动机的旋转控制。另外，在四驱控制中也包含操 作继电器7或离合器4的待命动作。并且，实际上通过灯108的连续亮灯 来表示变为四驱控制。然后，四驱自动控制中，在步骤223中，只要没有检测出司机操作了 开关107，选择关闭，继续四驱自动控制。当四轮自动控制继续中，若司机为了要求持续四轮驱动而接通开关107，则在步骤223，选择打开，成为步骤240的四驱持续控制。但是，在车辆停车中司机自己对路面状态的判断优先，有时司机感觉 上希望进行稳定加速的情况，在接着的出发以及行驶时希望四轮驱动的情 况。与其对应，即使在出发前也在步骤224判定开关107的状态。在步骤 221的车速判定中车速为零、即步骤221为"是"的状态下，执行步骤224 的开关107的状态判定，对于打开时的记忆在步骤225使四驱持续标记为 开，进行待机。然后，在步骤222的四驱控制中，利用操作继电器7或离 合器4的待命动作，成为可以控制电动机的状态。即使在步骤223中判定 开关107是断开状态，由于已经在步骤225使四驱持续标记为开，所以在 步骤204的四驱持续标记的判定处理中选择开，可以进行步骤240的四驱 持续控制。在步骤240的四驱持续控制中，控制逻辑200首先在步骤231中，判 定后述的步骤400的电动机温度上升限制控制中测量的电动机温度测量值 Tm，是否超过了额定的界限值Tmlimit，如果为"否"，则进入接下来的 步骤242的判定，判定在步骤400的电动机温度上升限制控制中设定的四 驱持续设定时间Ktm，是否超过了四驱持续时间测量值tm，如果是"否"， 则为了继续四驱持续控制，并用步骤400的电动机温度上升限制控制与步 骤500的四驱车速限制控制，变为四驱控制。并且，在步骤243中将四驱 持续标记设置为开，如图4 (C)所示那样，通过使灯106闪烁亮灯，来 表示在四驱持续控制中。通过使四驱持续标记为开，由于步骤204的判定为开，所以以后不用 执行步骤223、 224中的开关107的判定处理，步骤220的四驱自动控制 被中断，继续进行四驱持续控制240。如果电动机的温度达到额定的界限值Tmlimit，或经过四驱持续设定 时间Ktm，则由于四驱持续控制达到了界限，所以步骤241的判定与步骤 242的判定选择"是"，在步骤244中将四驱持续标记设定为关，进入步 骤220的四驱自动控制。但是，在通过电动机5驱动后轮的四轮驱动装置中，电动机5的设计 值有时不会成为用于正常对电动机5进行四轮驱动的、满足功率容量或全车速范围的转速容量的额定值。在这样的情况下，为了持续进行四轮驱动， 在不超过这些容量的范围内，必须有设置限制的控制。限制控制中的限制电动机的温度上升并使四驱持续控制的时间尽可 能延长的控制，是在步骤400中的电动机温度上升限制控制，具体的是降 低电动机电枢电流。在此，利用图6 图9，说明本实施方式的四轮驱动控制装置中的四 轮驱动时的直流电动机5的电枢电流与励磁电流的控制方法。图6是表示本发明的第一实施方式的四轮驱动控制装置的电动机控制 机构的构成的框图。如图6所示，电动机控制机构300具有电动机励磁电流算出机构311、 电动机电枢电流算出机构32K乘法器324、以及减法器325、减法器326。电动机励磁电流算出机构311根据输入的电动机转速求出励磁电流的 指令值。减法器325检测电动机励磁电流算出机构311算出的电动机励磁 电流指令值与在电动机5的励磁绕组中流通的实际的励磁电流的差量。根 据该差量，在用于驱动电动机5的驱动电路中，输出用于对H电桥进行占 空控制的PWM信号。另外，在四驱持续控制中，不进行励磁电流的操作。另外，电动机电枢电流算出机构321对于输入的电动机转矩目标值， 算出得到该转矩目标值的电枢电流的指令值imp。乘法器324在电枢电流 指令值imp上乘以电流限制系数Kim，输出修正后的电枢电流指令值imp'。 减法器326检测出乘法器324输出的电枢电流指令值imp'与在电动机5的 电枢绕组中流通的实际的电枢电流的差量。根据该差量，改变交流发电机 2的励磁电流，控制发电机2的发电量。在没有进行步骤400的电动机温度上升限制控制的通常的四轮驱动控 制中，电流限制系数Kim是l，对应于电枢电流算出机构321的输出控制 交流发电机2。在进行步骤400的电动机温度上升限制控制的步骤230的四驱持续控 制中，输入电枢电流降低系数Kim，乘以指令值imp。由于降低系数Kim 是比1小的值，所以通过与指令值imp的相乘计算，最终的电枢电流指令 值imp'比电枢电流算出机构321算出的指令值imp小。并且，通过与电枢 直接连结的驱动用高输出发动机2的发电控制，由于电动机电枢电流受指令值imp'控制，所以可以限制电动机的温度上升。在此，利用图7 图9，详细说明本实施方式的四轮驱动控制装置中的电动机温度上升限制控制与四驱车速限制控制。图7是表示本发明的第一实施方式的四轮驱动控制装置中的电动机温 度上升限制控制的内容的流程图。图8是表示本发明的第一实施方式的四 轮驱动控制装置中的四驱车速限制控制的内容的控制框图。图9是本发明 的第一实施方式的四轮驱动控制装置中的四驱车速限制控制时的特性图。最初利用图7说明图5的步骤400的电动机温度上升限制控制的内容。在电动机温度上升限制控制中，为了限制电动机的温度上升，对应于 温度测量值Tm设定电枢电流降低系数Kim，降低电枢电流。在步骤401中，测量电动机5的温度，作为电动机温度测量值Tm记 录下来。接着，在步骤402中，相对于温度测量值Tm设定电流降低系数Kim。 电流降低系数Kim最大为1.0，随着电动机5的温度测量值Tm升高，将 小于l.O，并且电枢电流的指令值变小。在温度测量值Tm变为Tml时，电流降低系数Kim将减小到Kiml ， 温度测量值Tm从Tml到Tm2，电流降低系数是从Kiml直线下降到Kim2， 温度测量值Tm从Tm2到Tmlmit，电流降低系数从Km2直线下降到Km3。 Tmlmit是设计上的最大容许温度，这时的系数为Kim3。接着，在步骤403中，将电动机电枢电流降低系数-Kim记录下来。但是，车辆根据行驶中、风雨、降雪等天气状态的不同，有可能在电 动机的温度上升没有达到最大容许温度Tmlimit的值时继续进行四驱持续 控制。在该情况下，虽然电动机的热容量没有超过设计值，但是驱动用高 输出发电机2或用于控制励磁电流的由半导体功率元件构成的H电桥，进 而连结电动机与后轮驱动轴的离合器4的热负担变大。所以，在步骤404，相对于温度测量值Tm设定四驱持续设定时间Ktm。 设定温度测量值Tm连续到达Tm3，温度测量值从Tm3到达Tmlimit直线 减少。例如，Tm在Tm4，持续时间为Ktml 。 Tmlimit的持续时间为Ktm2。接着，在步骤405，将四驱持续设定时间二Ktm记录下来，并且，在 步骤406，将四驱持续时间测量值二tm记录下来。在步骤400的电动机温度上升限制控制中得到的电枢电流降低系数Kim成为所述的图6的电动机控制机构300的输入，与电枢电流算出机构 321的输出即电枢电流指令值imp相乘计算，成为实际的电枢电流指令值 imp'并降低电枢电流。并且，电动机温度测量值Tm、四驱持续时间测量值tm、四驱持续设 定时间Ktm，成为在图4的控制逻辑机构200中的步骤230的四驱持续控 制的步骤231、 232的输入，用于向两驱控制切换的判定。接着，利用图8及图9，说明步骤500的四驱车速限制控制。从图5的步骤220的四驱自动控制可知，驱动电动机的四轮驱动的条 件是车速在设定值vA以下(步骤233)的情况。该情况由于是表示四轮 驱动时的电动机转速存在限制，所以在四驱的继续控制中，必须维持不超 过电动机转速的上限值的车速。设定值vA，在电动四轮驱动车的情况下， 例如为30km/h左右，在混合动力汽车的情况下，例如为60km/h左右。在本实施方式中，车速的限制是由控制发动机的空气量的节流阀的开 度控制进行的。特别以电动式节流阀装置(未图示)进行说明，其油门与 节流阀不是由电线连动，利用油门的信号驱动直接连结在节流阀上的电动 机。在图8中，车速限制系数Ktvo设定块501在车速vp达到四轮驱动的 限制车速设定值vplimit时，使限制系数Ktvo从1.0开始下降并将其输出。一方面，节流阀开度要求指令设定块502，对输入的油门开度Acc输 出直线变化的节流阀开度Tvo。乘法块503以节流阀开度Tvo乘以限制系数Ktvo之后的值作为节流 阀的开度，限制车速。图9的实线是通过节流阀开度限制车速的情况的结果，在为了达到限 制车速设定值vplimit的节流阀开度控制在1/8附近的情况下，如实线XI 表示的那样，直到节流阀开度达到1/8为止，节流阀开度相对于油门开度 直线变化，节流阀开度达到1/8以上时，相对于节流阀开度的变化率，油 门开度的变化率减小，渐渐地，油门开度变大。其结果是车速如实线Yl 表示的那样，直到限制车速设定值vplimit，直线地增加，但在限制车速设 定值vplimit以上时，与以前相比上升缓慢，车速受到限制。另外，在图8中，虽然设定限制车速设定值vplimit并限制了节流阀 开度，但没有检测车速，可以直接限制相对于油门开度的节流阀开度。该 情况的控制结果，如图9中的虚线所表示的那样，相对于油门最大开度的 节流阀开度，将节流阀开度限制在l/8处(虚线X2)，车速也被限制为限 制车速设定值vplimit (虚线Y2)。
另外，开关判定机构100的构成，只要是司机可选择三个选择机构， 可以生成两驱指令、四驱自动指令、四驱持续指令的构成，并不限定为图 3的构成。并且，对于灯显示，只要是对应于两驱指令、四驱自动指令、 四驱持续指令可以判别的构成，就不限定于图3的动作，例如，对于四驱 持续控制，也可以形成另外点灯进行动作的结构。进而，两驱指令、四驱 自动指令是由灯104、 106表示的构成，除了电表示以外，也可以是通过 机械地决定开关自身的位置目视可以确认的构成。
另外，虽然选择开关101在接点102 —侧构成两驱指令的判定逻辑， 但也可以构成为没有接点102—侧的接点，即作为电信号没有输出两驱指 令，没有在接点105—侧连接的判定逻辑，即作为电信号没有输出两驱指 令的构成。
另外，在图5的步骤230的行驶状态的判定中从四驱到两驱的切换判 定时，虽然在步骤231中通过油门开关的开、关来判定，但不限定于开关， 也可以对油门的输出值设定阈值，通过将油门输出与阈值进行比较来进行 判定。
并且，在图5中，在司机将开关101选择在接点102—侧时，虽然输 出两驱指令，但由于车辆或者发送地不同而省略开关101，消除强制的两 驱指令，平时，通过步骤220的四驱自动控制的步骤230的行驶状态的判 定处理，只要在步骤231、 232、 233的判定条件成立时就可以成为两轮驱 动。该方法具有的效果是，即使司机忘记操作开关101，也可以可靠地执 行四轮驱动。
并且，在图5中，在步骤221的判定车速为零时，如果接通开关107， 则在步骤224判定为接通，在步骤225使四驱持续标记为开，进行步骤240 的四驱持续控制。但是，在长时间的停车状态(车速为零)的情况下，徒 劳地对继电器7或离合器4通电。所以，在车速为零的时间经过一定时间之后的情况下，使四驱持续标记为关，返回到步骤220的四驱自动控制的 状态，由此关闭继电器7或离合器4，可以节省电能。
另外，在四驱持续控制的车速限制控制中，限制节流阀开度，间接地 将电动机的转速限制在容许范围内。作为其他的实施方式，直接地限制电 动机的转速，可以在容许范围内持续进行四轮驱动进行控制。并且，根据 车辆的变速位置不同，也可以并用车速限制控制和电动机转速控制。
并且，作为在图1中所示的后轮的驱动源，虽然使用直流电动机，但 不限于直流电动机，也可以适用于采用交流电动机的构成中的四轮驱动。
如以上说明的那样，根据本实施方式，可以具有各种模式，如两轮 驱动控制；四轮驱动自动控制，该四轮驱动自动控制通过行驶状态的判定 来切换四驱和两驱，并且可以持续四轮；以及四轮驱动持续控制，该四轮 驱动持续控制可以使根据司机的意图可以选择的四驱控制持续。由此，可 以进行适当的四驱控制，可以消除由车辆的稳定行驶或加速感的不足或四 驱、两驱间的切换带来的不悦感。
并且，由于司机自身可以选择，所以可以提高四轮驱动的自由度。
并且，在四轮驱动的持续控制中，通过在容许温度范围、容许转速范 围内驱动电动机，所以不会发生过负荷状态。
进而，区别并表示通常的四驱自动控制与四驱持续控制，通过视觉确 认四驱持续控制中的电动机电流的降低和限制车速的行驶性能，并告知司 机。
进而，在路面为干燥状态的夏季，在司机判断为不会发生打滑的路面 磨擦系数高的道路或者没有坡路上坡的平坦路的情况下，由于可以通过开 关选择两驱控制，所以不会发生离合器4或电动机5的带转，可以降低磨 擦，可以提高单位燃料的行驶公里数。
接着，利用图10，说明本发明的第二实施方式中的四轮驱动装置的动 作。另外，使用本实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动车辆的构成，与图 1所示的构成相同。并且，构成本实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动控 制装置的构成，与图2所示的构成相同。并且，本实施方式的四轮驱动控 制装置的开关判定机构IOO的构成及动作，与图3及图4所示的相同。并 且，本实施方式中的四轮驱动控制装置中的四轮驱动时的直流电动机5的电枢电流与励磁电流的控制方法，与图6 图9所示的相同。
另外，本实施方式的四轮驱动控制装置的控制逻辑200的动作，基本 上与图5所示的相同，但是步骤240的四驱持续控制的控制内容，如以下 说明的那样，如步骤240A的四驱持续控制那样，改变了一部分。
图10是表示本发明的第二实施方式的四轮驱动装置中的四驱持续控 制的内容的流程图。
电动机的温度上升除自身发热外还受外部气体温度的影响。在冬季或 寒冷地区，由于外部气体温度低，所以有时降低电动机的电枢电流不是必 要条件。图IO是表示如上述情况的实施方式。
在图10中，在步骤240A的四驱持续控制的逻辑中，省略图5所示 的步骤400的电动机温度上升限制控制，只由步骤500的四驱车速限制控 制构成。在图10中，在判定了四驱持续指令之后，通过步骤241中的电 动机的温度测量值Tm与最大容许温度Tmlimit的比较判定，在Tm>Tmlmit 时，为了保护电动机，向两驱控制移转，如果在Tmlmit以下，则通过步 骤500的四驱车速限制控制进行四驱持续控制。
另外，在图10的例子中，由于没有设定四驱持续时间，所以在司机 感觉没有四驱控制的必要性的情况下，通过将图3所示的开关101选择在 接点102—侧，可以向两驱控制移转。
接着，利用图11说明本发明的第三实施方式的四轮驱动装置的动作。 另外，使用本实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动车辆的构成与图l所示 的相同。并且，构成本实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动控制装置的构 成与图2所示的相同。并且，本实施方式中的四轮驱动控制装置的开关判 定机构100的构成及动作，与图3及图4所示的相同。并且，本实施方式 的四轮驱动控制装置中的四轮驱动时的直流电动机5的电枢电流与励磁电 流的控制方法，与图6 图9所示的相同。
另外，本实施方式的四轮驱动控制装置的控制逻辑200的动作，虽然 基本上与图5所示的动作相同，但是步骤240的四驱持续控制的控制内容 如以下的说明那样，如步骤240B的四驱持续控制那样，改变了一部分。
图11是表示本发明的第三实施方式的四轮驱动装置中的四驱持续控 制的内容的流程图。本实施方式在图5的步骤240的四驱持续控制中追加了一个逻辑块， 是向没有加速意思时或者在车速为零的停止情况下的图5的步骤220的四
驱自动控制转移的逻辑。
在步骤240B的四驱持续控制中，在步骤245的判定中，根据油门关 闭了设定时间以上，来判定司机没有加速的意思的状态，在该情况下，在 步骤244中，使四驱持续标记为关，向步骤220的四驱自动控制转移。所 谓油门没有关闭设定时间以上的情况，有在上坡路的曲线行驶中临时地关 闭油门的情况，在该情况下，继续四驱持续控制。
另外，在步骤246的判定中，在车速为零且判定车辆停止了设定时间 以上，在该情况下，在步骤244中，使四驱持续标记为关，向步骤220的 四驱自动控制转移。所谓车速为零但车辆没有停止设定时间以上的情况， 有堵塞行驶时暂时停止的情况，在该情况下，继续四驱持续控制。
在没有满足上述的判定条件的情况下，进入步骤241的判定，与图5 同样以下执行四驱持续控制。
在本实施方式中，即使在上坡路的曲线行驶中暂时地关闭油门的情况 或在堵塞行驶中暂时停止的情况下，之后如果踩踏油门，就可以继续四驱 驱动。
接着，利用图12说明本发明的第四实施方式的四轮驱动装置的动作。 另外，使用本实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动车辆的构成，与图l所 示的相同。并且，构成本实施方式的四轮驱动装置的四轮驱动控制装置的 构成，与图2所示的构成相同。并且，本实施方式中的四轮驱动控制装置 的开关判定机构100的构成及动作，与图3及图4所示的相同。并且，本 实施方式的四轮驱动控制装置中的四轮驱动时的直流电动机5的电枢电流 与励磁电流的控制方法，与图6 图9所示的相同。
另外，本实施方式的四轮驱动控制装置的控制逻辑200的动作，虽然 基本上与图5所示的相同，但是步骤220的四驱自动控制的控制内容，如 以下说明的那样，如步骤220A的四驱自动控制那样，改变了一部分。
图12是表示本发明的第四实施方式的四轮驱动装置中的四驱自动控 制的内容的一部分的流程图。
在图5的步骤240的四驱持续控制中，电动机的温度超过设定值，通过步骤244的处理向四驱自动控制转移的情况下，在图5的步骤220的四 驱自动控制中，在电动机温度高的状态下，如果通过步骤230的行驶状态 的判定，步骤23K 232、 233的四驱的切换判定成立，则再次成为四驱控 制，成为电动机超负荷状态。
相对于此，在本实施方式中，在步骤230A的判定处理中，追加步骤 235，在该步骤235中，在测量电动机温度的测量值Tml超过了设定值的 情况下，通过向步骤210的两驱控制转移，不会使电动机成为超负荷状态。 另外，如果电动机温度在设定值以下，则在步骤231、 232、 233的判定条 件成立的情况下，可以成为四驱控制。
权利要求
1.一种车辆驱动装置，是搭载在切换第一驱动模式和第二驱动模式而行驶的车辆上的车辆驱动装置，所述第一驱动模式通过内燃机的第一动力驱动第一车轮，所述第二驱动模式通过所述第一动力驱动所述第一车轮，并且通过从车载电源的输出功率得到的第二动力驱动与所述第一车轮不同的第二车轮，所述车辆驱动装置的特征在于，具有产生所述第二动力的电动机和控制该电动机的驱动的控制装置，所述控制装置在有司机发出的所述第二驱动模式的持续要求指令的情况下，或者在车辆的行驶路况发生了变化的情况下，控制所述电动机的驱动，使得基于所述第二驱动模式的车辆行驶持续进行。
2. 如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述控制装置输入由司机操作的操作器的输出信号，判断是否有所述第二驱动模式的持续要求指令。
3. 如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于， 将所述电动机的温度作为检测信息输入到所述控制装置中， 所述控制装置在所述温度超过了设定值的情况下，控制所述电动机的驱动，以解除基于所述第二驱动模式的车辆行驶的持续。
4. 如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述控制装置具有显示控制部，所述显示控制部对用来引导车辆的驱动模式的显示器输出显示指令，所述显示控制部在执行所述第二驱动模式的情况下，和持续所述第二 驱动模式的情况下，以在所述显示器中的显示方法不同的方式对所述显示 器输出显示指令。
5. 如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述控制装置在所述车辆的行驶路况发生变化的情况下，若判定为在坡路上有连续转弯，则控制所述电动机的驱动，使得基于所述第二驱动模 式的车辆行驶持续进行。
6. 如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于，所述控制装置在所述车辆的行驶路况发生变化的情况下，若判定为低 p路和高p路交替反复，则控制所述电动机的驱动，使得基于所述第二驱 动模式的车辆行驶持续进行。
7. 如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述控制装置在所述车辆的行驶路况发生变化的情况，若判定为在直行路面上反复上下，则控制所述电动机的驱动，使得基于所述第二驱动模 式的车辆行驶持续进行。
8. 如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述控制装置在为了使基于所述第二驱动模式的车辆行驶持续进行而对所述电动机的驱动进行控制时，在所述电动机的温度达到规定温度以 上的情况下，降低所述电动机的转矩。
9. 如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述控制装置在为了使基于所述第二驱动模式的车辆行驶持续进行而对所述电动机的驱动迸行控制时，限制所述电动机的驱动时间。
10. 如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述控制装置在为了使基于所述第二驱动模式的车辆行驶持续进行而对所述电动机的驱动进行控制时，在所述电动机的温度超过了设定值的 情况下，结束用于使基于所述第二驱动模式的车辆行驶持续进行的所述电 动机的驱动控制。
11. 如权利要求l所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述控制装置在用于使基于所述第二驱动模式的车辆行驶持续进行的、所述电动机的驱动控制的时间超过了设定时间的情况下，结束用于使 基于所述第二驱动模式的车辆行驶持续进行的所述电动机的驱动控制。
12. 如权利要求l所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述控制装置在油门开度在设定值以下的时间持续了规定值以上的情况下，结束用于使基于所述第二驱动模式的车辆行驶持续进行的所述电 动机的驱动控制。
13. 如权利要求1所述的车辆驱动装置，其特征在于， 所述控制装置在车速为零的时间持续了设定值以上的情况下，结束用于使基于所述第二驱动模式的车辆行驶持续进行的所述电动机的驱动控 制。
14. 如权利要求l所述的车辆驱动装置，其特征在于，所述控制装置在为了使基于所述第二驱动模式的车辆行驶持续进行 而对所述电动机的驱动进行控制时，在所述电动机的温度超过了设定值的 情况下，将相对于油门幵度用来限制所述内燃机的节流阀开度的指令信号 输出到所述内燃机的控制装置中。
15. —种车辆驱动装置，是搭载在切换第一驱动模式和第二驱动模式而行驶的车辆上的车辆驱动装置，所述第一驱动模式通过内燃机的第一动 力驱动第一车轮，所述第二驱动模式通过所述第一动力驱动所述第一车 轮，并且通过从车载电源的输出功率得到的第二动力驱动与所述第一车轮 不同的第二车轮，所述车辆驱动装置的特征在于，具有产生所述第二动力的电动机和控制该电动机的驱动的控制装置， 所述控制装置在有司机发出的所述第二驱动模式的持续要求指令的 情况下，或者在车辆的行驶路况发生了变化的情况下，进行基于所述第二 驱动模式的车辆行驶，并控制所述电动机的驱动，使得基于所述第二驱动 模式的车辆行驶限时性地持续进行。
16. —种车辆驱动装置，是搭载在切换第一驱动模式和第二驱动模式而行驶的车辆上的车辆驱动装置，所述第一驱动模式通过内燃机的第一动力驱动第一车轮，所述第二驱动模式通过所述第一动力驱动所述第一车轮，并且通过从车载电源的输出功率得到的第二动力驱动与所述第一车轮 不同的第二车轮，所述车辆驱动装置的特征在于，具有产生所述第二动力的电动机和控制该电动机的驱动的控制装置， 所述控制装置在有司机发出的所述第二驱动模式的持续要求指令的 情况下，或者在车辆的行驶路况发生了变化的情况下，进行基于所述第二 驱动模式的车辆行驶，并控制所述电动机的驱动，使得基于所述第二驱动 模式的车辆行驶与基于所述第一驱动模式与所述第二驱动模式的切换的 车辆行驶分开而限时性地持续进行。
17. —种车辆驱动装置，其特征在于，具有电动机和控制该电动机的驱动的控制装置，所述电动机生成用于驱动与由内燃机的第一动力驱动的第一车轮不 同的第二车轮的第二动力，所述控制装置在有司机发出的基于所述第二动力的所述第二车轮的 驱动持续要求指令的情况下，或者在车辆的行驶路况发生变化的情况下， 控制所述电动机的驱动，从所述电动机向所述第二车轮输出所述第二动 力，限时性地持续从所述电动机向所述第二车轮的第二动力的输出。
18. —种车辆驱动装置，其特征在于，具有电动机和控制该电动机的驱动的控制装置，所述电动机生成用于驱动与由内燃机的第一动力驱动的第一车轮不 同的第二车轮的第二动力，所述控制装置在有司机发出的基于所述第二动力的所述第二车轮的 驱动持续要求指令的情况下，或者在车辆的行驶路况发生变化的情况下， 控制所述电动机的驱动，从所述电动机向所述第二车轮输出所述第二动 力，使从所述电动机向所述第二车轮的第二动力的输出，与基于所述第一 动力的所述第一车轮的驱动和基于所述第一、第二动力的所述第一、第二 车轮的驱动的切换相分开而限时性地持续进行。
19. 一种车辆驱动装置，是搭载在切换第一模式和第二模式而行驶的 车辆上的车辆驱动装置，所述第一模式在内燃机和第一车轮之间传递动 力，所述第二模式在所述内燃机和所述第一车轮之间传递动力，并且在以 车载电源作为动作电源的电机械和第二车轮之间进行动力传递，所述车辆驱动装置的特征在于，具有构成所述电子机械的旋转电机和控制该旋转电机的动作的控制 装置，所述控制装置在有司机发出的所述第二模式的持续要求指令的情况 下，或者在车辆的行驶路况发生变化的情况下，进行所述第二模式并控制 所述旋转电机的动作，使得所述第二模式限时性地持续进行。
20. —种车辆驱动装置，是搭载在切换第一模式和第二模式而行驶的 车辆上的车辆驱动装置，所述第一模式在内燃机和第一车轮之间传递动力，所述第二模式在所述内燃机和所述第一车轮之间传递动力，并且在以 车载电源作为动作电源的电子机械和第二车轮之间进行动力传递， 所述车辆驱动装置的特征在于，具有构成所述电子机械的旋转电机和控制该旋转电机的动作的控制 装置，所述控制装置在有司机发出的所述第二模式的持续要求指令的情况 下，或者在车辆的行驶路况发生变化的情况下，进行所述第二模式并控制 所述旋转电机的动作，使所述第二模式与所述第一模式和所述第二模式的 切换相分开而限时性地持续进行。
全文摘要
提供一种车辆驱动装置，其对应于司机的意志或车辆的行驶路况可以适当地持续四轮驱动，提高行驶性。其具有驱动后轮(15R、15L)的电动机(5)，和控制输入到电动机内的电能并控制电动机的驱动的4WDCU(6)。4WDCU(6)的控制逻辑(200)在司机发出四驱持续的持续要求指令的情况下，或者在车辆的行驶路况发生变化的情况下，使通过电动机(5)驱动后轮，通过内燃机(1)驱动前轮的四驱模式持续。
文档编号B60L15/20GK101264731SQ20081000385
公开日2008年9月17日 申请日期2008年1月24日 优先权日2007年3月13日
发明者山本立行, 松崎则和 申请人:株式会社日立制作所