车辆控制装置的制作方法

1.本发明涉及一种进行抑制差动装置烧结的控制的车辆控制装置。


背景技术：

2.以往，在差动装置配置于车辆的左右轮间的车辆中，提出了防止因转速差的增大而引起的烧结的产生的技术。例如，已知在左右的车轮轴的转速差(旋转速度差)为规定值以上的情况下，通过使向电机供给的电流为零或者使电机反向旋转来减少转速差的技术。通过这样的控制，能够防止差动装置的烧结(参照专利文献1)
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利第5379541号公报
6.发明所要解决的技术问题
7.一般而言，由差动装置分配的左右轮的转速(旋转速度)的平均值与被输入该差动装置的转速(输入转速)一致。因此，通过计测左轮的转速、右轮的转速以及输入转速中的至少两种转速，能够求得差动装置的转速差。另一方面，在计测左右轮的转速的车轮速度传感器故障的情况下，有难以求得确切的转速差而不能够防止烧结的产生的情况。


技术实现要素：

8.本发明的目的中的一个是提供一种鉴于上述的技术问题而发明的能够抑制车轮速度传感器故障时的差动装置的烧结的车辆控制装置。除了该目的以外，本发明的另一目的是起到后述的“具体实施方式”所示的各结构导出的、以往的技术无法得到的作用效果。
9.用于解决技术问题的技术手段
10.公开的车辆控制装置，具备：驱动源，该驱动源搭载于车辆；差动装置，该差动装置将由所述驱动源生成的驱动力向右驱动轮和左驱动轮分配；速度传感器，该速度传感器检测所述驱动源的旋转速度；以及一对车轮速度传感器，该一对车轮速度传感器检测所述右驱动轮和所述左驱动轮的旋转速度。另外，具备控制装置，该控制装置在所述一对车轮速度传感器的至少一方故障的情况下，设定具有所述驱动源的旋转速度乘以规定的系数所得到的值的指标值，并且基于所述指标值来控制从所述驱动源输出的转矩。
11.发明的效果
12.根据本发明的技术，能够抑制车轮速度传感器故障时的差动装置的烧结。
附图说明
13.图1是应用了作为实施例的车辆控制装置的车辆的示意图。
14.图2是表示图1的控制装置(ecu)的结构的框图。
15.图3是用于说明图1的控制装置的处理内容的框图。
16.图4a是保存于图1的控制装置的映射的例子，并且是规定了前轮用的差动装置中
的旋转速度差(指标值)和前轮用的电机的转矩限制值的关系的映射。
17.图4b是保存于图1的控制装置的映射的例子，并且是规定了后轮用的差动装置中的旋转速度差(指标值)和后轮用的电机的转矩限制值的关系的映射。
18.图5是表示由图1的控制装置实施的控制的流程的流程图。
具体实施方式
19.[1.结构]
[0020]
参照图1～图5对应用了作为实施例的车辆控制装置的车辆1进行说明。在该车辆1搭载有电机2和差动装置3。电机2是利用储存于电池6的电力来生成车辆1的驱动力的车辆1的驱动源。电机2例如是三相交流型的同步电动机，并且经由逆变器5而与电池6连接。虽然在图1所示的车辆1单独搭载有前轮用的电机2(前部电机)和后轮用的电机2(后部电机)，但是也可以省略任一方，也可以是以单一的电机2来驱动四轮的装置结构。
[0021]
差动装置3是将由电机2生成的驱动力向左右的驱动轮分配的装置，并且配置于左轮轴与右轮轴之间。在连接电机2和差动装置3的驱动力的传递路径配置有变速器4。变速器4是使从电机2输出的驱动力变速(减速或者增速)的装置，并且内置有例如多个齿轮列、行星齿轮机构等。作为变速器4的输入旋转速度与输出旋转速度的比的传动比(即，输入旋转速度
÷
输出旋转速度)可以是固定值，也可以是可变值。变速器4的传动比的信息由后述的控制装置10(ecu)掌握。
[0022]
电池6例如是锂离子电池、镍氢电池，是能够供给数百伏特的高压直流电流的二次电池。另外，逆变器5是用于转换电池6侧的直流电和电机2侧的交流电的电力转换装置，并且配置于连接电池6和电机2的动力线上。逆变器5内置有逆变器电路，该逆变器电路包括igbt(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极晶体管)、mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等开关元件。通过控制逆变器5的工作状态(接通/断开的时间、驱动频率)来控制电机2的输出(转矩)。
[0023]
逆变器5的工作状态由控制装置10控制。控制装置10是通过管理内置于逆变器5的开关元件的接通断开状态来控制从电机2输出的转矩的电子控制装置(计算机)。如图2所示，在控制装置10的内部内置有处理器(中央处理装置)、存储器(主存储器)、存储装置(storage)、接口装置等，并且这些部件经由内部总线而以能够彼此通信的方式连接。另外，控制装置10与电机速度传感器7、右车轮速度传感器8、左车辆速度传感器9连接，并且该控制装置10还与未图示的车速传感器、油门开度传感器连接。
[0024]
电机速度传感器7是检测电机旋转速度(从电机2输出的旋转速度)的速度传感器。另外，右车轮速度传感器8是检测相比差动装置3在右侧的驱动轮的旋转速度(右车轮速度)的车轮速度传感器，左车轮速度传感器9是检测相比差动装置3在左侧的驱动轮的旋转速度(左车轮速度)的车轮速度传感器。由这些传感器7～9检测出的各种旋转速度的信息被输入控制装置10。此外，车速传感器是检测车辆1的行驶速度(车速)的传感器，油门开度传感器是检测加速踏板的踏入量(油门开度)的传感器。另外，虽然在图1中传感器7～9分别设置于前侧和后侧，但是也可以省略任一方。
[0025]
从电机2输出的转矩的大小根据车速、油门开度设定。另一方面，依据车辆1的行驶
状态，有电机2的转矩过大的情况。例如，当左右的驱动轮的旋转数量差较大时，有在差动装置3的内部产生烧结的担忧。因此，控制装置10设定电机2的转矩限制值，并且以使实际从电机2输出的转矩不超过转矩限制值的方式控制逆变器5。在图1所示的车辆1中，对于前轮用的电机2和后轮用的电机2，分别基于单独设定的转矩限制值来控制各自的输出。
[0026]
图3是用于说明设定转矩限制值的处理内容的框图。转矩限制值在车轮速度传感器8、9故障的情况和没有故障的情况下使用不同的方法来设定。例如，在设置于相同的差动装置3的左右的一对车轮速度传感器8、9没有故障的情况下，基于左右的驱动轮旋转速度差来设定转矩限制值。另一方面，在设置于相同的差动装置3的左右的一对车轮速度传感器8、9的至少任一个故障的情况下，基于电机旋转速度来设定转矩限制值。前者的设定方法与图3中下方所示的处理内容对应，后者的设定手法与图3中上方所示的处理内容对应。此外，车轮速度传感器8、9中的故障的有无也可以基于从车轮速度传感器8、9传递的信号来判断，也可以使用未图示的故障判定装置的判定结果。
[0027]
在此，对于一对车轮速度传感器8、9的至少任一个故障的情况下的设定方法进行详述。图3中所示的除算器11计算电机旋转速度除以变速器4的传动比的值(乘以变速器4的传动比的倒数的值)。在此计算出的值相当于从变速器4输出的旋转速度，换而言之，相当于被输入差动装置3的旋转速度。由除算器11计算出的值在经由绝对值运算器12去除了符号后，输入乘算器13。乘算器13计算输入的值乘以规定的系数所得到的指标值。系数的值例如被设定为接近2的值(例如1.9～2.1的范围内)。该系数的值优选被设定为2以上的值(例如2.0～2.1的范围内)，进一步优选的是被设定为2。由乘算器13计算出的值被输入乘算器14。
[0028]
乘算器14计算由乘算器13计算出的值与故障判定器15的输出的乘积。故障判定器15在一对车轮速度传感器8、9的至少任一个故障的情况下输出1，并且在一对车轮速度传感器8、9均没有故障的情况下输出0。因此，在一对车轮速度传感器8、9均没有故障的情况下，无论乘算器13的输出的大小，乘算器14的输出为0。只有在一对车轮速度传感器8、9的至少任一个故障的情况下，从乘算器14直接输出乘算器13的输出。这样，乘算器14在一对车轮速度传感器8、9的至少任一方故障的情况下，以设定具有电机旋转速度乘以规定的系数所得到的值的指标值的方式发挥功能。由乘算器14计算出的值向加算器20传递。
[0029]
接着，对于一对车轮速度传感器8、9均没有故障的情况下的设定方法进行详述。图3中所示的减算器17计算从左轮速度减去右轮速度的值(将左轮速度和右轮速度的相反数相加的值)。在此计算出的值相当于差动装置3中的左右的旋转速度差。由减算器17计算出的值在经由绝对值运算器18去除了符号后输入乘算器19。乘算器19输出绝对值运算器18的输出与减算器16的输出的乘积。减速器16输出将故障判定器15的输出反转后的值。
[0030]
减算器16例如在故障判定器15输出0时输出1且在故障判定器15输出1时输出0。因此，在一对车轮速度传感器8、9的至少任一个故障的情况下，无论绝对值运算器18的输出的大小，乘算器19的输出为0。只有在一对车轮速度传感器8、9均没有故障的情况下，从乘算器19直接输出绝对值运算器18的输出。这样，乘算器19在一对车轮速度传感器8、9没有故障的情况下，以计算左右的驱动轮的旋转速度差的方式发挥功能。由乘算器19计算出的值向加算器20传递。
[0031]
加算器20计算乘算器14的输出与乘算器19的输出的和。乘算器14的输出在一对车轮速度传感器8、9没有故障的情况下为0，乘算器19的输出在一对车轮速度传感器8、9故障
的情况下为0。因此，加算器20以直接接收乘算器14、19中的输出不是0的值的一方，并且将该信息向下游侧传达的方式发挥功能。从加算器20输出的值被输入限制值设定器21。限制值设定器21输出与从加算器20传递的值(指标值或者旋转速度差)对应的限制值。在限制值设定器21至少预先保存有规定由乘算器14设定的指标值与转矩限制值的对应关系的映射、公式。
[0032]
图4a是例示前轮用的电机2中的转矩限制值与指标值的关系的曲线图。曲线图中的实线表示转矩限制值，虚线表示能够在前轮用的差动装置3产生烧结的转矩。虚线的曲线表示纵轴的转矩与横轴的指标值几乎成反比例的关系。另外，图4b是例示后轮用的电机2中的转矩限制值与指标值的关系的曲线图。曲线图中的实线表示转矩限制值，虚线表示能够在后轮用的差动装置3产生烧结的转矩。
[0033]
后轮用的电机2和差动装置3与前轮用的电机2和差动装置3分开设置，并不一定与前轮用的电机2和差动装置2具有相同的特性。因此，后轮用的电机2的转矩限制值能够与前轮用的电机2的转矩限制值分开设定。图4b中的实线和虚线曲线的形状并不一定与图4a中的实线和虚线曲线的形状一致。另外，图4b中的转矩限制值的最大值t2与图4a中的转矩限制值的最大值t1不同。同样，图4b中的指标值的最大值r2与图4a中的指标值的最大值r1不同。
[0034]
在图4a、图4b的任一图中，由实线表示的转矩限制值的曲线都至少相比虚线的曲线设定于下方(左侧)。因此，在旋转速度差被输入限制值设定器21的情况下，通过设定与该旋转速度差对应的转矩限制值，从而防止从电机2输出过大的转矩的状况，并且抑制差动装置3处的烧结的产生。另外，在指标值被输入限制值设定器21的情况下，该指标值具有与几乎两倍于电机2的旋转速度的旋转速度相当的值。另一方面，已知能够在差动装置3产生的旋转速度差最大为输入旋转速度的两倍。即，此处所说的指标值具有相当于能够在差动装置3产生的最大旋转速度差的值。因此，通过代替旋转速度差而使用指标值来设定转矩限制值，从而防止从电机2输出过大的转矩的状况，并且可靠地抑制差动装置3处的烧结的产生。
[0035]
[2.流程图]
[0036]
图5是表示由控制装置10实施的控制的流程的流程图。
[0037]
在步骤a1中，由电机速度传感器7检测出的电机旋转速度的信息、由左右一对车轮速度传感器8、9检测出的左右轮速度的信息被输入控制装置10。另外，在变速器4的传动比可变的情况下，与该值相关的信息也被输入控制装置10。接着，在步骤a2中，判定一对车轮速度传感器8、9的至少任一个是否故障。如图1所示，在前轮侧和后轮侧分别设置有左右一对车轮速度传感器8、9的情况下，前轮侧和后轮侧被区分而彼此独立地判定故障的有无。
[0038]
在步骤a2中判定为车轮速度传感器8、9的至少一方存在故障的情况下，进入步骤a3，基于电机旋转速度来设定指标值。指标值例如通过对电机旋转速度除以变速器4的传动比的值的绝对值乘以规定的系数而算出。接着，在步骤a4中，使用指标值作为图4a、图4b所示的映射的自变量，从而获取与指标值对应的转矩限制值。随后，在步骤a5中，以电机2的转矩不超过转矩限制值的方式控制逆变器5的工作状态。这样，即使车轮速度传感器8、9故障，由于电机2的转矩适当地被限制，因此差动装置3处的烧结的产生被抑制。
[0039]
在步骤a2中判定为车轮速度传感器8、9没有故障的情况下，进入步骤a6，计算实际的旋转速度差。旋转速度差例如被计算为从左轮速度减去右轮速度的值的绝对值。接着，在
步骤a7中，使用旋转速度差作为图4a、图4b所示的映射的自变量，从而获取与旋转速度差对应的转矩限制值。随后，在步骤a5中，以电机2的转矩不超过转矩限制值的方式控制逆变器5的工作状态。这样，在车轮速度传感器8、9没有故障的情况下，高精度地算出旋转速度差的值。因此，电机2的转矩适当地被限制，差动装置3处的烧结的产生被抑制。
[0040]
[3.作用、效果]
[0041]
(1)在上述的车辆控制装置设置有：搭载于车辆1的电机2；将由电机2生成的驱动力向左右的驱动轮分配的差动装置3；检测电机2的旋转速度的电机速度传感器7；以及检测左右的驱动轮的旋转速度的一对车轮速度传感器8、9。另外，在上述的车辆控制装置设置有控制装置10，该控制装置10在一对车轮速度传感器8、9中的至少任一方故障的情况下，设定具有电机2的旋转速度乘以规定的系数所得到的值的指标值，并且基于该指标值控制从电机2输出的转矩。通过这样的结构，能够不使用由车轮速度传感器8、9获得的信息就限制电机2的转矩，从而能够抑制车轮速度传感器8、9故障时的差动装置3的烧结。
[0042]
(2)在上述的车辆控制装置中，在一对车轮速度传感器8、9的至少任一方故障的情况下设定的指标值例如被设定为具有输入差动装置3的旋转速度的两倍以上的值。由此，能够使指标值至少相当于能够在差动装置3产生的最大的旋转速度差的值(或者其以上的值)。因此，能够可靠地抑制差动装置3处的烧结的产生。
[0043]
(3)如图3所示，通过将规定的系数设定为2，指标值被设定为具有电机旋转速度除以传动比所得到的值的两倍的值。通过这样的设定，指标值是相当于能够在差动装置3产生的最大的旋转速度差的值，能够最高效且可靠地抑制差动装置3处的烧结的产生。此外，考虑到控制误差、运算误差等的存在，对于将规定的系数的值设定为稍微偏离2的情况的技术意义也能够认同。
[0044]
(4)在上述的车辆控制装置中，如图4a、图4b所示，使用规定了指标值与转矩限制值的关系的映射。使用该映射，通过将从电机2输出的转矩控制为不超过与指标值对应的大小的转矩限制值，能够容易地避免过大的转矩被输入差动装置3的状况。另外，通过使指标值与转矩限制值的关系映射化，能够迅速且容易地获取转矩限制值的值，从而减轻运算负担。因此，能够抑制例如因电机2的控制延迟而引起的烧结的产生。
[0045]
(5)在上述的车辆控制装置中，在一对车轮速度传感器8、9没有故障的情况下，计算左右的驱动轮的旋转速度差。另外，转矩限制值通过将旋转速度差代替指标值代入映射而获取。通过这样的控制结构，如图4a、图4b所示，对于一个电机2仅准备单独的映射即可，不需要追加新的控制用映射。因此，能够节约控制资源，从而能够有效地抑制烧结的产生。
[0046]
[4.变形例]
[0047]
上述的实施例仅是例示，并不旨在排除本实施例中没有明示的各种变形、技术上的应用。本实施方式的各结构能够在不脱离主旨的范围内进行各种变形并实施。另外，能够根据需求进行取舍选择，或者能够适当进行组合。
[0048]
例如，虽然在上述的实施例中，使用电机2作为车辆1的驱动源，但是也能够将上述的车辆控制装置应用于并用电机2和发动机(汽油发动机、柴油发动机等内燃机)的混合动力汽车。另外，也可以将上述的车辆控制装置应用于仅以发动机为车辆1的驱动源的汽车。或者，也可以将上述的车辆控制装置应用于使用电动发动机(兼备电动机的功能和发电机的功能的装置)代替电机2作为驱动源的车辆。至少通过设定具有驱动源的旋转速度乘以规
定的系数所得到的值的指标值，并且基于该指标值来控制从驱动源输出的转矩，就能实现与上述的实施方式相同的效果。
[0049]
本技术基于2020年6月1日申请的日本技术(日本特愿2020-095235)，并且将其内容作为参照组入于此。
[0050]
产业上的利用可能性
[0051]
根据本发明的车辆控制装置，能够抑制车轮速度传感器故障时的差动装置的烧结。
[0052]
符号说明
[0053]
1 车辆
[0054]
2 电机(驱动源)
[0055]
3 差动装置
[0056]
4 变速器
[0057]
5 逆变器
[0058]
6 电池
[0059]
7 电机速度传感器(速度传感器)
[0060]
8 右车轮速度传感器(车轮速度传感器)
[0061]
9 左车轮速度传感器(车轮速度传感器)
[0062]
10 控制装置(电子控制装置)
[0063]
11 除算器
[0064]
12 绝对值运算器
[0065]
13 乘算器
[0066]
14 乘算器
[0067]
15 故障判定器
[0068]
16 减算器
[0069]
17 减算器
[0070]
18 绝对值运算器
[0071]
19 乘算器
[0072]
20 加算器
[0073]
21 限制值设定器