(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪と後輪との一方をエンジンで駆動する駆動輪、他方を従動輪とする車両に搭載する、従動輪を直流モータで駆動する車両用電動式駆動装置における直流モータの電流制御装置であって、
直流モータに流す電流値をＰＷＭ方式で制御するものにおいて、
直流モータの要求出力トルクに応じた目標電流値の電流を直流モータに該モータを停止した状態で流すのに必要な目標ＰＷＭ値を算出する手段と、
モータ回転時に発生する逆起電力を補償するのに必要な回転補償ＰＷＭ値を算出する手段と、
目標ＰＷＭ値と回転補償ＰＷＭ値とを加算して指令ＰＷＭ値を算出する手段と、
指令ＰＷＭ値に応じたパルス幅で直流モータに通電する手段と、
を備えることを特徴とする車両用電動式駆動装置におけるモータ電流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前輪と後輪との一方をエンジンで駆動する駆動輪、他方を従動輪とする車両に搭載する、従動輪を直流モータで駆動する車両用電動式駆動装置における直流モータの電流制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直流モータは、モータ回転速度が目標回転速度に接近維持されるように、目標回転速度と実回転速度との偏差に基づくフィードバックによる速度制御を行うを一般としている。
【０００３】
然し、車両用電動式駆動装置では、従動輪に所要の駆動力を付与することが必要である。そのため、所要の出力トルクが得られるように、直流モータに流すモータ電流値を制御することが必要になる。
【０００４】
直流モータのモータ電流値は通電パルス幅を管理するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式で制御できるが、車両用電動式駆動装置では、従動輪のスリップ等によりモータ回転速度が変動し易く、直流モータの回転時に発生する逆起電力が回転変動によって変動するため、モータ電流値を所要の出力トルクが得られるような値に維持することは困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の点に鑑み、モータ回転速度が変動してもモータ電流値を所要の出力トルクが得られる値に応答性良く制御できるようにしたモータ電流制御装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、前輪と後輪との一方をエンジンで駆動する駆動輪、他方を従動輪とする車両に搭載する、従動輪を直流モータで駆動する車両用電動式駆動装置における直流モータの電流制御装置であって、直流モータに流す電流値をＰＷＭ方式で制御するものにおいて、直流モータの要求出力トルクに応じた目標電流値の電流を直流モータに該モータを停止した状態で流すのに必要な目標ＰＷＭ値を算出する手段と、モータ回転時に発生する逆起電力を補償するのに必要な回転補償ＰＷＭ値を算出する手段と、目標ＰＷＭ値と回転補償ＰＷＭ値とを加算して指令ＰＷＭ値を算出する手段と、指令ＰＷＭ値に応じたパルス幅で直流モータに通電する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
モータ回転速度の変動で逆起電力が変動しても、この逆起電力は回転補償ＰＷＭ値分の通電パルス幅の変化で相殺され、モータ電流値は目標電流値に応答性良く制御される。かくて、従動輪を直流モータにより所要の駆動力で安定して駆動できる。
【０００８】
尚、後記する実施形態において、目標ＰＷＭ値算出手段に相当するのは図４のＳ１のステップであり、回転補償ＰＷＭ値算出手段に相当するのは図４のＳ２のステップであり、指令ＰＷＭ値算出手段に相当するのは図４のＳ３のステップであり、モータ通電手段に相当するのはモータドライバ１１Ｌ，１１Ｒ，１１である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、エンジン１により変速機２を介して左右の前輪３Ｌ，３Ｒを駆動する前輪駆動車両を示しており、従動輪たる左右の後輪４Ｌ，４Ｒを電動式駆動装置５により駆動し得るようにしている。
【００１０】
該電動式駆動装置５は、図２に示す如く、左右１対の直流モータ６Ｌ，６Ｒと、左右１対の差動装置７Ｌ，７Ｒとを備えている。各差動装置７Ｌ，７Ｒは、サンギア７ａと、リングギア７ｂと、該両ギア７ａ，７ｂに噛合するプラネタリピニオン７ｃを担持するキャリア７ｄとを有する遊星歯車式差動装置で構成されている。そして、各差動装置７Ｌ，７Ｒのサンギア７ａに各直流モータ６Ｌ，６Ｒを各減速ギア列８Ｌ，８Ｒを介して連結すると共に、各差動装置７Ｌ，７Ｒのキャリア７ｄを各後輪４Ｌ，４Ｒに連結している。また、両差動装置７Ｌ，７Ｒのリングギア７ｂ，７ｂ同士を連結して、リングギア７ｂの回転をブレーキ手段９で拘束し得るようにしている。
【００１１】
ブレーキ手段９は、リングギア７ｂにスプライン係合させた可動ドグ９ａと、電動式駆動装置５のケーシング５ａに固定した固定ドグ９ｂとを有するドグクラッチで構成されており、可動ドグ９ａをソレノイド９ｃにより進退させて固定ドグ９ｂに係脱させ、リングギア７ｂの拘束とその解除とを行わせる。
【００１２】
各直流モータ６Ｌ，６Ｒは、コントローラ１０により制御される各モータドライバ１１Ｌ，１１Ｒを介してバッテリ１２からの電力を供給され、また、ソレノイド９ｃへの通電もコントローラ１０により制御される。コントローラ１０は、滑り易い路面での発進時に前輪３Ｌ，３Ｒがスリップしたとき発進アシスト制御を行い、車両の旋回時に旋回アシスト制御を行う。
【００１３】
発進アシスト制御では、ソレノイド９ｃに通電してブレーキ手段９によりリングギア７ｂの回転を拘束すると共に、両直流モータ６Ｌ，６Ｒを駆動する。これによれば、各差動装置７Ｌ，７Ｒのサンギア７ａが各減速ギア列８Ｌ，８Ｒを介して回転され、リングギア７ｂを反力受けとして各差動装置７Ｌ，７Ｒのプラネタリピニオン７ｃが自転しつつ公転して、各差動装置７Ｌ，７Ｒのキャリア７ｄが回転し、各直流モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクが各後輪４Ｌ，４Ｒに伝達されて、従動輪たる後輪４Ｌ，４Ｒの駆動により発進がアシストされる。
【００１４】
発進後車速が所定速度に上昇すると、ソレノイド９ｃへの通電を停止してブレーキ手段９によるリングギア７ｂの拘束を解除すると共に、直流モータ６Ｌ，６Ｒの駆動を停止する。これによれば、各後輪４Ｌ，４Ｒの回転による各差動装置７Ｌ，７Ｒのキャリア７ｄの回転でリングギア７ｄが空転して、後輪４Ｌ，４Ｒ側からの逆駆動力がサンギア７ａに伝達されなくなり、減速ギア列８Ｌ，８Ｌ及び直流モータ６Ｌ，６Ｒの回転が停止される。
【００１５】
旋回アシスト制御では、車両の旋回時に、ドグクラッチ９をオフしたまま左右の直流モータ６Ｌ，６Ｒのうち外輪側の直流モータを正転させると共に内輪側の直流モータを逆転させる。例えば、右旋回時には、左側の直流モータ６Ｌを正転させると共に右側の直流モータ６Ｒを逆転させる。これによれば、左側の差動装置７Ｌのサンギア７ａが正転されてそのキャリア７ｄがリングギア７ｂに対し正転されると共に、右側の差動装置７Ｒのサンギア７ａが逆転されてそのキャリア７ｄがリングギア７ｂに対し逆転される。この場合、左側の差動装置７Ｌのリングギア７ｂには逆転方向の反力が作用し、右側の差動装置７Ｒのリングギア７ｂには正転方向の反力が作用するが、両リングギア７ｂ，７ｂは互に連結されているため、両反力は打消される。従って、リングギア７ｂの回転速度を基準にして、左側の差動装置７Ｌのキャリア７ｄ、即ち、左後輪４Ｌが増速され、右側の差動装置７Ｒのキャリア７ｄ、即ち、右後輪４Ｒが減速される。その結果、外輪たる左後輪４Ｌに駆動力、内輪たる右後輪４Ｒに制動力が付与されて右旋回方向へのヨーモーメントが発生し、旋回がアシストされる。
【００１６】
各モータドライバ１１Ｌ，１１Ｒは、図３に示す如く、各直流モータ６Ｌ，６Ｒを正転させる、ハイレベルの信号の入力でオンする正転用の１対のスイッチング素子１１ａ，１１ｂと、各直流モータ６Ｌ，６Ｒを逆転させる、ハイレベルの信号の入力でオンする逆転用の１対のスイッチング素子１１ｃ，１１ｄとから成るＨブリッジのスイッチング素子を備えており、コントローラ１０から出力される、正転時にハイレベルとなる回転方向信号を正転用＋側スイッチング素子１１ａと、第１ＡＮＤゲート１１ｅを介して正転用−側スイッチング素子１１ｂと、ＮＯＴゲート１１ｆを介して逆転用＋側スイッチング素子１１ｃと、ＮＯＴゲート１１ｆと第２ＡＮＤゲート１１ｇとを介して逆転用−側スイッチング素子１１ｄとに入力している。そして、コントローラ１０から出力される、モータ駆動時にハイレベルとなるモータ駆動信号と、矩形パルス信号たるＰＷＭ信号とを第３ＡＮＤゲート１１ｈを介して第１と第２のＡＮＤゲート１１ｅ，１１ｇに入力し、モータ駆動時にＰＷＭ信号のパルス幅で周期的に各直流モータ６Ｌ，６Ｒに通電し、各直流モータ６Ｌ，６Ｒに流すモータ電流値をＰＷＭ方式で制御できるようにしている。
【００１７】
コントローラ１０はＰＷＭ信号の周期に対するパルス幅の比率を表わすＰＷＭ値を演算して、ＰＷＭ値に応じたパルス幅のＰＷＭ信号を出力する。ＰＷＭ値の演算に際しては、図４に示すように、先ず、各直流モータ６Ｌ，６Ｒの要求出力トルクに応じた目標電流値の電流を各直流モータ６Ｌ，６Ｒに該各モータを停止した状態で流すのに必要な目標ＰＷＭ値を算出する（Ｓ１）。尚、目標ＰＷＭ値は、定数をＫとして、次式、
目標ＰＷＭ値＝Ｋ・目標電流値／電源電圧
で求められる。
【００１８】
ところで、直流モータ６Ｌ，６Ｒが回転するとモータ自体が発電機となって逆起電力が発生するため、ＰＷＭ値が同じであってもモータ電流値は図５に示す如く変化する。そこで、モータ回転時に発生する逆起電力を補償するのに必要な回転補償ＰＷＭ値を算出する（Ｓ２）。回転補償ＰＷＭ値は、電流センサ１１ｉで直流モータ６Ｌ，６Ｒに流れる実電流値を検出し、次式、
回転補償ＰＷＭ値＝前回の回転補償ＰＷＭ値
＋Ｋ・（前回の目標電流値−前回の実電流値）／電源電圧
で求められる。
【００１９】
そして、指令ＰＷＭ値を、次式、
指令ＰＷＭ値＝目標ＰＷＭ値＋回転補償ＰＷＭ値
で算出し（Ｓ３）、指令ＰＷＭ値に応じたパルス幅のＰＷＭ信号を出力する（Ｓ４）。
【００２０】
以上の制御によれば、目標電流値が図６（Ａ）のａ線の如く設定され、モータ回転速度が図６（Ｂ）に示す如く変化した場合、指令ＰＷＭ値は図６（Ｃ）のａ線で示す目標ＰＷＭ値に回転補償ＰＷＭ値を加算した値となって図６（Ｃ）のｂ線の如く変化し、モータの回転変動があってもモータ電流値を図５（Ａ）のｂ線の如く目標電流値に応答性良く制御できる。尚、モータがその駆動方向と逆方向に回転した場合、指令ＰＷＭ値は目標ＰＷＭ値より小さな値になる。
【００２１】
尚、上記実施形態では、発進アシスト制御と旋回アシスト制御とを行い得られるようにしているが、発進アシスト制御のみを行う場合には、電動式駆動装置５を、図７に示す如く、１個の直流モータ６からの出力トルクをソレノイド１３ａによりオンオフされるクラッチ１３と減速ギア列８と傘歯式の差動装置７とを介して左右の後輪４Ｌ，４Ｒに伝達するように構成しても良い。そして、コントローラ１０によりソレノイド１３ａへの通電を制御して、発進アシスト時にクラッチ１３をオンすると共に、バッテリ１２からの電力を直流モータ６に供給するモータドライバ１１を上記と同様に構成し、発進アシスト時にコントローラ１０により上記と同様に指令ＰＷＭ値を算出して、ＰＷＭ方式でモータ電流値を制御する。
【００２２】
以上、前輪駆動車両における後輪の電動式駆動装置について説明したが、後輪駆動車両における従動輪たる前輪の電動式駆動装置の直流モータの電流制御にも同様に本発明を適用できる。また、図３は永久磁石界磁直流モータの制御回路を示しているが、直流分巻モータにおける電機子電流の制御にも同様に本発明を適用できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、モータ回転速度が変動してもモータ電流値を所要の出力トルクが得られる値に応答性良く制御でき、従動輪を所要の駆動力で安定して駆動して、ドライバビリティを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置の使用例を示す図
【図２】  本発明装置の第１実施形態を示すスケルトン図
【図３】  第１実施形態のモータドライバの回路図
【図４】  モータ電流の制御プログラムを示すフロー図
【図５】  モータ回転速度とモータ電流値との関係を示すグラフ
【図６】  （Ａ）目標電流値と実電流値とを示すグラフ、（Ｂ）モータ回転速度を示すグラフ、（Ｃ）目標ＰＷＭ値と指令ＰＷＭ値とを示すグラフ
【図７】  本発明装置の第２実施形態を示すスケルトン図
【符号の説明】
１    エンジン        ３Ｌ，３Ｒ  前輪（駆動輪）
４Ｌ，４Ｒ  後輪（従動輪）        ５    電動式駆動装置
６Ｌ，６Ｒ，６    直流モータ
１０    コントローラ（各ＰＷＭ値の算出手段）
１１Ｌ，１１Ｒ，１１  モータドライバ（直流モータに通電する手段）
【図１】
0003850544.tif 000002
【図２】
0003850544.tif 000003
【図３】
0003850544.tif 000004
【図４】
0003850544.tif 000005
【図５】
0003850544.tif 000006
【図６】
0003850544.tif 000007
【図７】
0003850544.tif 000008