CN1535861A - 用于汽车的驱动控制设备和方法 - Google Patents

Abstract

在用于汽车的驱动控制设备和方法中，至少一对车轮相对于车宽方向构成一对平行车轮，设置多个分别独立地驱动该对平行车轮中的每个车轮的电机，并且一个电源对该多个电机提供电力，驱动该对平行车轮中的对应车轮的该多个电机相对于该电源能构成一个串联电路。

Description

用于汽车的驱动控制设备和方法

技术领域

本发明涉及能够利用电机组驱动车辆的全部或部分车轮的车辆驱动控制设备和方法。

背景技术

2000年11月21日发布的日本专利申请第一公布2000-318473号举例说明一种先前提出的利用电机组驱动多个车轮的一部分的车辆驱动控制设备。在该先前提出的驱动控制设备中，通过发动机驱动左前和右前车轮并且左后和右后车轮分别由各自相应的电机驱动。分别驱动左后和右后车轮的电机安装在车辆尾侧车宽方向的中心部分上，通过一个相应的降速单元每个电机和一个对应的车轮耦合。从一个作为电源的(第二)发电机对这二个电机提供电力并且一个电子控制电路控制每个电机的励磁电流，从而管理电动势并且进而管理和这二个电机中的一个对应的电动机连接的各个车轮上产生的驱动力。这样，在该先前提出的车辆驱动控制设备中，该作为第二发电机的电源以及二个电机电气上彼此并联地连接。

发明内容

但是，由于在车宽方向的中央部分安装分别独立驱动左、右车轮的电机，尾部处的底盘(floor)相应地高度变大。另外，因为相对于电源这二个电机彼此并联电连接，由于各个电机的直流电阻值以及反电动势偏差这二个电机的电枢电流值是不同的。因此，可能出现左、右车轮上产生的驱动力是不同的。在车辆的直线行驶期间，和电机连接的左、右车轮的驱动力差异会影响稳定性。

从而，本发明的一个目的是提供一种用于汽车的驱动控制设备和方法，即使用电机分别独立驱动车轮的左、右车轮对，也可以利用简单装置改善车辆直线行驶的稳定性。

依据本发明的一个方面，提供一种用于汽车的驱动控制设备，包括：至少一对车轮，其相对于车辆宽度方向构成位于该车宽方向的同一个轴上的一对平行车轮；多个分别独立地驱动这对平行车轮中的每个车轮的电机；以及一个对该多个电机提供电力的电源，驱动该对平行车轮中的相应车轮的该多个电机相对于该电源能构成一个串联电路。

依据本发明的另一个方面，提供一种用于汽车的驱动控制方法，包括：提供至少一对车轮，其相对于车辆宽度方向构成位于该车宽方向的同一个轴上的一对平行车轮；设置多个分别独立地驱动这对平行车轮中的每个车轮的电机；设置一个对该多个机提供电力的电源；以及使驱动该对平行车轮中的相应车轮的该多个电机相对于该电源构成一个串联电路。

本发明的该概要不必说明所有必要的特征，从而本发明也可以是这些所说明特征的子组合。

附图说明

图1是依据本发明的第一优选实施例中的用于汽车的驱动控制设备的粗略配置图。

图2是表示图1所示的第一实施例中车轮和对应电机之间的连接关系的配置图。

图3是表示图1所示的第一实施例中发电机和每个电动机之间的连接状态的配置图。

图4是图1所示第一实施例中一个4WD(四轮驱动)控制器的功能框图。

图5是表示图4所示4WD控制器的超转矩(extra torque)计算部分处理的操作流程图。

图6是表示图4所示4WD控制器的目标转矩控制部分处理的操作流程图。

图7是表示图4所示4WD控制器的超转矩转换部分处理的操作流程图。

图8是由图1所示的发动机控制器执行的操作流程图。

图9是依据本发明的驱动控制设备第二优选实施例中的电机控制部分的电路框图。

图10是依据本发明的驱动控制设备第三优选实施例中的电机控制部分的电路框图。

图11是依据本发明的第四优选实施例中的驱动控制设备的粗略配置图。

图12是表示可应用该第四优选实施例的驱动控制设备的汽车的每个电动机和每个车轮之间的连接关系的配置图。

图13是表示可应用该第四优选实施例的驱动控制设备的汽车的每个电机和每个车轮之间的另一种连接关系的配置图。

图14是表示依据本发明的驱动控制设备第五优选实施例的粗略配置图。

图15是图14所示第五实施例中每个电机和一个对应车轮之间的连接关系的配置图。

图16是依据本发明的第六优选实施例中的驱动控制设备的粗略配置图。

图17A和17B是表示依据本发明的第六实施例的驱动控制设备中的开关盒的切换状态的解释图。

图18是图16所示第六实施例的4WD控制器的功能框图。

图19是表示依据本发明的第六优选实施例驱动控制设备中的4WD控制器的电路切换控制部分的处理的操作流程图。

图20是表示依据本发明的第七优选实施例中的4WD控制器的电路切换控制部分的处理的操作流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明下面参照各附图。

(第一实施例)

图1示出可对其应用依据本发明的第一优选实施例之中的驱动控制设备的车辆***的粗略配置图。如图1所示，该第一实施例中的汽车具有由发动机(内燃机)2驱动的左前和右前车轮1L和1R，并且具有彼此分别独立地由驱动电机4RL和4RR中的对应的一个驱动的左后和右后车轮3L和3R。在该第一实施例中，各个驱动电机4RL和4RR的驱动轴通过减速器11RL和11RR以及离合器12RL和12RR直接和对应的后车轮3L和3R的轮轴耦合。发动机2的输出转矩Te经变速器30和差动齿轮31传送到左前和右前车轮1L和1R。

换档位置检测器32安装在变速器30上用于检测当前的换挡范围并且用于把检测到的换档位置信号输出到4WD(四轮驱动)控制器8。在发动机2的进气管道14(例如进气歧管)中***主节流阀15和次节流阀16。根据作为加速器开度角命令单元(加速命令操作部分)的加速器踏板34的压下深度(压下量)可调地控制主节流阀15的节流开度角。通过和加速器踏板17的压下深度的机械互锁或者通过利用发动机控制器18的可调电控制，根据用来检测加速器踏板17的压下深度(量)的加速器(踏板)传感器40的压下深度(量)(检测值)来可调地控制主节流阀15的节流开度角。向4WD控制器8输出加速器踏板传感器40的压下深度检测值。另外，次节流阀16和一个驱动次节流阀16的致动器连接，该致动器是由一个步进电机19构成的，从而根据步进电机19的与该步进电机19的步进数一致的转角可调地控制次节流阀16的开度角。响应来自驱动电机控制器20的驱动信号可调地控制步进电机19的转角。注意在次节流阀16上安装一个节流传感器并且根据该节流传感器检测的节流开度角检测值反馈控制步进电机19的步进数。把次节流阀16的节流开度角调整成等于或者窄于主节流阀15的开度角允许与司机通过加速器踏板的人工操作(或操纵)无关地控制发动机2的输出转矩。

另外，在发动机2中安装一个发动机速度传感器21，用于检测发动机速度并且把发动机速度指示信号输出到发动机控制器18和4WD控制器8。在图1中，参考数字34代表一个构成制动命令操作部分的制动器踏板。通过制动冲程传感器35检测制动器踏板34的冲程量。制动冲程传感器35向制动控制器36以及4WD控制器8输出检测到的制动冲程量。制动控制器36根据输入的制动冲程量通过由安装在各个车轮1L、2R、3L和3R上的圆盘制动器构成的制动单元37FL、37FR、37RL和37RR来控制作用在车轮上的制动力。发动机2的一部分转动转矩Te通过环带6传送到发电机7，从而发动机按每分钟的转数(转速)Nh转动，其中Nh是发动机2的发动机速度Ne和皮带比率(pulley ratio)的乘积。

发动机7带有一个调整其输出电压V的稳压器(调压器)22。4WD控制器8控制发电机控制命令值C1(即，脉冲占空比)，从而励磁电流1fh使发动机负载转矩Th和生成的电压V受到控制。也就是说，稳压器22接收来自4WD控制器8的发电机控制命令C1(或励磁电流的值)，把励磁电流1fh调整成和发动机控制命令值C1相符的值并且使得能向4WD控制器8输出检测到的输出电压V。请注意，可以根据发动机2的发动机速度Ne的皮带比率计算发电机7的每分钟转数Nh(转速)。通过电线9能把发电机7产生的电力提供到二个驱动电机4RL和4RR。如图3中所示那样这二个电机4RL和4RR串联连接。通过电线9在中途设置一个接线盒10。在接线盒10内安装一个电流传感器23。电流传感器23检测发电机7提供到二个驱动电机4RL和4RR的电力流过电机9的电流值Ia并且向4WD控制器8输出检测到的电枢电流。另外，通过4WD控制器8检测经过电线9的电压值(驱动电机4RL和4RR上的电压)。参考数字24代表一个继电器，并且通过继电器24，一个4WD控制器8发出的命令用来控制断开或接通提供给驱动电机4RL和4RR的电压(或电流)。

另外，根据来自4WD控制器8的命令分别独立地控制二个驱动电机4RL和4RR的励磁电流，并且对每个励磁电流的调节造成调节后轮3L和3R的驱动电机4RL和4RR中对应的一个。设置一个转速传感器26以检测每个驱动电机4RL和4RR的转速(每分钟转数)Nm，并且向4WD控制器8输出驱动电机4RL和4RR中对应的一个的检测到的转速信号。驱动电机转速传感器26是通过输入轴转速检测装置(部分)构成的。

另外，每个离合器12由液压离合器或电磁离合器构成并且根据4WD控制器8发出的离合器命令处于咬合(或连接)状态或者断开状态。每个车轮1L、1R、3L和3R带有一个轮速传感器27FL、27FR、27RL和27RR。根据车轮1L、1R、3L和3R中一个对应车轮的转速产生脉冲序列信号。

4WD控制器8功能上包括：发电机控制部分8A，继电器控制部分8B，电机控制部分8C，离合器控制部分8D，超转矩计算部分8E，目标转矩控制部分8F以及超转矩转换部分8G。发电机控制部分8A输出用于发电机7的发电机命令值C1从而调整励磁电流Ifh并且同时监视经稳压器22的生成电压V。继电器控制部分8B控制从发电机7到驱动电机4RL和4RR的电力中断或连接。离合器控制部分8D通过向离合器12RL和12RR输出离合器控制命令控制离合器12RL和12RR的状态。另外，对每个预定的采样时间周期，根据每个输入的信号，按超转矩计算部分8E、目标转矩限制部分8F以及超转矩转换部分8G的顺序对处理进行循环。

接着，超转矩计算部分8E进行参照图5的流程图说明的处理。即，在步骤S10，超转矩计算部分8E从前轮1L和1R(主从动轮(main drivenwheel))的轮速减去后轮3L和3R(非从动轮(non-driven wheel))的轮速以得到作为每个前轮1L和1R的加速滑动量的滑动速度ΔVF，接着图5中示出的例程转到步骤S20。注意，滑动速度ΔVF是按如下计算的：例如，按下面的等式计算作为前轮1L和1R的左、右轮速的平均值的前轮平均速度VWf以及作为左、右后轮3L和3R的平均轮速的后轮平均速度VWr。

VWf＝(VWf1+VWfr)/2

VWr＝(VWr1+VWrr)/2然后，利用下式从前轮平均速度VWf和后轮平均速度VWr偏差计算作为主从动轮的左前和右前车轮1L和IR的滑动速度(加速滑动量)ΔVF。

ΔVF＝VWf-VWr在步骤S20，判定得出的滑动量ΔVF是否大于某预定值，例如零。如果在步骤S20，ΔVF≤0(否)，该例程转到步骤S30，因为超转矩计算部分8E估计前轮IL和IR不处于加速滑动状态。在步骤S30，把零代入Th(后面会说明)并且该例程返回到步骤S10。另一方面，在步骤S20如果ΔVF＞0(是)，因为前轮IL或IR之一处于加速滑动状态，该例程转到步骤S40。在步骤S40，超转矩计算部分8E利用下面的等式计算为遏制前轮IL和IR的加速滑动所需要的吸收转矩TΔVF并且该例程转到步骤S50。TΔVF＝K1×ΔVF，其中K1代表一个经试验得到的增益。在步骤S50，超转矩计算部分8E根据下面的等式计算该发电机7的负载转矩TG并且该例程转到步骤S60。

$\mathrm{TG}=K2\×\frac{V}{K3}\×\frac{\mathrm{Ia}}{\mathrm{Nh}}$

其中，V代表发电机7二端的电压，Ia代表流过发电机7的电枢电流，Nh代表发电机7的转速，K3代表一个预定效率，而K2代表一个预定系数。在步骤S60，超转矩计算部分8E计算超转矩，即要由发电机7加载的目标负载转矩Th，然后该例程返回到步骤S10。

Th＝TG+TΔVF

接着，根据图6的流程图说明目标转矩限止部分8F的处理。即，在步骤S110，目标转矩限制部分8F判定目标发电机负载转矩Th是否大于发电机8的最大负载能力HQ。如果目标转矩限制部分8F判定目标发电机负载转矩Th等于或低于最大负载能力HQ，该例程返回到起始步骤，即步骤S110。如果目标转矩限制部分8F判定目标发电机负载转矩Th大于发电机7的最大负载能力HQ(是)，该例程转到步骤S120。在步骤S120，利用下式确定目标发电机负载转矩Th超过最大负载能力HQ的超转矩ΔTb，然后该例程转到步骤S130。

ΔTb＝Th-HQ

在步骤S130，超转矩计算部分8E根据发动机速度传感器21和节流阀传感器的输出信号计算目前的发动机转矩Te。在步骤S140，超转矩计算部分8E计算发动机转矩上限值TeM，该值为从发动机转矩Te减去超转矩ΔTb的差。把得到的发动机转矩上限值TeM输出到发动机控制器18。然后，该例程进入步骤S150。

TeM＝Te-ΔTb

在步骤S150，把最大负载能力HQ代入到目标发电机负载转矩Th中并且该例程按预定的采样周期返回到步骤S110。

接着，参照图7的流程图说明超转矩转换部分8G。注意对每个驱动电机单独地进行超转矩转换部分8G的全部或部分处理。首先，超转矩转换部分8G判定目标发动机负载转矩Th是否大于零(0)。若在步骤S200，Th≤0(否)，该例程返回到同一步骤。如果在步骤S200，Th＞0(是)，在每个前轮IL和IR上出现加速滑动并且该例程转到步骤S220。在步骤S220，超转矩转换部分8G输入由驱动电机转速传感器21检测的每个驱动电机4RL和4RR的转速Nm，根据每个驱动电机4RL和4RR的转速Nm计算驱动电机目标励磁电流Ifm，并且向电机控制部分8C输出目标驱动马达励磁电流Ifm。接着，该例程转到步骤S230。

在转速Nm等于或低于预定转速的情况下，目标驱动电机励磁电流Ifm相对于驱动电机4RL和4RR的转速Nm提供固定的预定电流值。如果驱动电机4RL和4RR之一等于或高于预定转速时，周知的励磁削弱控制造成励磁电流Ifm变得较小。也就是说，由于当驱动电机4RL和4RR高速转动时驱动电机4RL和4RR的感应电压E增大从而减小驱动电机转矩，则如上面说明那样励磁电流Ifm变小从而在每个驱动电机4RL和4RR的转速Nm变高时减小感应电压E。结果是，驱动电机4RL和4RR高速转动从而遏制驱动电机4RL和4RR的感应电压E的上升。这样，遏制驱动电机转矩的减小。由此，可以得到所需的驱动电机转矩。另外，可以达到低于预定发动机速度和等于或高于预定转速的二级控制。这样，和连续励磁电流控制相比，这种控制目的的控制电路是便宜的。

请注意，可以设置一个相对于所需要的驱动电机转矩根据驱动电机4RL和4RR的转速调整励磁电流Ifm的驱动电机转矩修正部分，从而连续地修正驱动电机转矩。即，对于双级切换，可以根据一个相应的驱动电机4RL和4RR的转速来调整每个驱动电机4RL和4RR的励磁电流Ifm。因此，即使驱动电机4RL和4RR高速转动，每个驱动电机4RL和4RR的感应电压E的升高被遏制而且遏制了驱动电机转矩的下降。从而，可以得到所需的驱动电机转矩。另外，由于可以得到平滑的驱动电机转矩特性，和二级控制相比可以在行驶期间使车辆稳定，而且每个驱动电机4RL和4RR的驱动效率总是可以处于良好状态。

接着，在图7的步骤S230，超转矩转换部分8E根据由其计算的目标发电机负载转矩Th计算与一张图对应的目标驱动电机转矩Tm(n)，然后该例程转到步骤S240。在步骤S240，转矩转换部分8E把目标驱动电机转矩Tm(n)和目标驱动电机励磁电流Ifm作为参数根据一张图计算对应的目标电枢电流Ia。在步骤S260，在超转矩转换部分8E根据目标电枢电流Ia计算作为发电机控制命令值的脉冲信号占空比C1并且输出占空比C1后，超转矩转换部分8E返回，从而该例程返回到步骤S200。

下面接着说明电机控制部分8C的处理。电机控制部分8C调整各个电机4RL和4RR的励磁电流Ifm以和由超转矩转换部分得出的目标驱动电机励磁电流Ifm一致。由此，分别调整二个驱动电机4RL和4RR的转矩，从而把驱动电机4RL和4RR的转矩调整到所需值。

下面接着说明发动机控制器18的处理。发动机控制器18根据各个输入信号进行如图8的流程图所示的处理。即，在步骤S610，发动机控制器18根据加速踏板传感器40的检测信号计算司机要求的目标输出转矩TeN，然后该例程转到步骤S620。在步骤S620，4WD控制器8判定是否存在来自4WD控制器8的限制输出转矩TeM的输入。如果存在TeM的输入(是)，该例程转到步骤S630。另一方面，如果在步骤S620不存在限制输出转矩TeM的输入(否)，该例程转到步骤S670。在步骤S630，发动机控制器8判定目标输出转矩TeN是否大于限制输出转矩TeM。如果目标输出转矩TeN大于限制输出转矩TeM，该例程转到步骤S640。另一方面，如果目标输出转矩TeN等于或小于限制输出转矩TeM，该例程转到步骤S670。在步骤S640，发动机控制器8把限制输出转矩TeM代入到目标输出转矩TeN以减小目标输出转矩TeN，并且该例程转到步骤S670。在步骤S670，发动机控制器8根据节流阀开度角和发动机转速计算当前的输出转矩Te并且该例程转到步骤S680。在步骤S680，发动机控制器8根据下面的公式输出目标输出转矩TeN和当前输出转矩Te之间的偏差ΔTe’并且该例程转到步骤S690。

ΔTe’＝TeN-Te

在步骤S690，发动机控制器8计算节流阀开度角θ的改变Δθ并且向步进电机19输出和节流阀的改变Δθ对应的开度角信号，然后该例程返回到步骤S610。

下面接着说明上面描述的第一实施例中的驱动控制设备的动作。

如果因为司机对加速踏板17的大压下深度(量)或者由于小的路面摩擦系数μ，发动机2传送到前轮IL和IR的转矩大于传送到前轮IL和IR的路面反作用力限制转矩，即，如果作为主驱动轮的前轮IL和IR加速滑动，连接每个离合器12RL和12RR并且发电机7产生和加速滑动量相符的发电机负载转矩Th。这样，该车辆转换成四轮驱动(4WD)状态。然后，把传送到每个前轮IL和IR的驱动转矩调整到接近前轮IL和IR的路面反作用限制转矩，从而该车辆进入二轮驱动(2WD)状态。这样，遏制作用为主驱动轮的前轮IL和IR的加速滑动。

另外，通过发电机7产生的超电力(extra power)驱动驱动电机4RL和4RR并且驱动作为主动轮的后轮3L和3R。这样，改进车辆的加速特性。此时，由于通过超过主从动轮IL和IR的路面反作用力限制转矩的超转矩驱动来驱动电机4RL和4RR，能量效率以及燃料消耗得到改进。

当车辆进入四轮驱动状态时，从作为公用电源的发电机7向左、右驱动电机4RL和4RR提供电枢电流。如图3中所示，由于右、右驱动电机4RL和4RR与发电机7串联连接，故左、右驱动电机4RL和4RR的电枢电流彼此相同，从而左、右驱动电机4RL和4RR的驱动转矩具有相同的值，并且进而各个驱动电机4RL和4RR在左、右车轮上形成的驱动力变成互相相等。因此，尽管左后和右后车轮3L和3R分别独立地由电机驱动，在车辆的直线行驶期间车辆的直线稳定性得到改进。另外，由于左、右驱动电机4RL和4RR安装在对应的车轮附近，即，由于二个驱动电机4RL和4RR不安装在车辆的中央部位，在降低车身尾部处设置底盘的情况下可以增大底盘空间(floor space)。不过，左、右驱动电机4RL和4RR也可以设置在车宽方向的中央部位。

应注意，在该第一实施例中，在前轮处于加速滑动状态的情况下驱动左后和右后轮3L和3R。但是，本发明可应用到其中根据加速踏板开度角驱动状态转换到4WD状态的***。另外，可以设置一个4WD开关，4WD开关能在2WD(二轮驱动)状态和4WD(四轮驱动)状态之间切换车辆的驱动状态。也就是说，对驱动电机4RL和4RR的驱动控制不受上面说明的控制的限制。

另外，在第一实施例中，通过发电机7产生的电压V驱动驱动电机4RL和4RR以便构成4WD状态。但是，本发明不受这一点的限制。本发明可应用于其中能用公用电池向二个驱动电机4RL和4RR提供电能的***。在此情况下，可以从电池和发电机二者提供电力。或者，虽然在第一实施例中把内燃机示例说明为主驱动源，替代地也可使一个电机构成主驱动源。

(第二实施例)

接着参照附图说明驱动控制设备的第二优选实施例。用和第一实施例相同的参考数字表示第二实施例中的类似部件。第二实施例的基本结构大致和第一实施例中说明的结构相同。不同点在电机控制部分8C的处理上。

第二实施例中的电机控制部分8C包括：操作判定部分50，目标偏航率检测部分51，实际偏航率检测部分52，偏差计算部分53，倒相放大器54，左后轮控制部分55，以及右后轮控制部分56。偏差计算部分53构成驱动差异检测部分(装置)。倒相放大器54、左后轮控制部分55以及右后轮控制部分56构成励磁电流检测部分(装置)。

操作判定部分50判定是否应对每个驱动电机4RL和4RR修正励磁电流命令值。当操作判定部分确定满足项①到③描述的条件时，进行对励磁电流命令值的修正并且操作判定部分50向目标偏航率检测部分51以及实际偏航率检测部分52输出激励命令。另外，当下述条件①至③中至少一个不满足时，操作判定部分50发出停止命令。①Th＞0，即发电机7发电并且车辆进入4WD驱动状态；②不进行诸如TCS(牵引控制***)控制的强制制动控制；以及③方向盘的转向角在零附近，即，方向盘的绝对值在一预定角之内。该预定角表示在方向盘的一个运行变量范围之内，司机指示车辆进行直线运行。

接着，目标偏航率检测部分51启动输入激励命令的操作，从转向角传感器输入该转向角的检测值，从车速传感器输入车速，并且通过周知的计算算出目标偏航率。持续地向偏差计算部分53输出计算出的偏航率。以同样的方式，实际偏航率检测部分52根据从偏航率传感器导出的信号向偏差计算部分53输出实际偏航率值。

偏差计算部分50计算输入的目标偏航率和实际偏航率之间的偏差，把一个根据该偏差量的值直接输出到左后轮控制部分55，而倒相放大器54反转该遵照所述偏差量的值的极性，并且把该反转后的值提供到右后轮控制部分56。注意该偏差计算部分53包括：具有正、负输入端的运算放大器53A，积分电路53B以及采样/保持电路53C。运算放大器53A在实际偏航率具有比目标偏航率更向右转趋势的情况下确定正值的偏差量，并且在实际偏航率具有比目标偏航率更向左转趋势的情况下确定负值的偏差量。接着，积分电路53B利用一个时间常数约为一秒的滤波器消除掉交流分量。采样/保持电路53C用于在出现车轮滑动或转向角等于或大于预定转向角的情况下保持在积分恰好开始之前的值。

接着，左右轮控制部分55以这样的方式控制驱动电机励磁电流，即，对由超转矩转换部分8G导出的目标驱动电机励磁电流Ifm添加上从偏差计算部分53输入的偏差值，从而对每个左后轮驱动电机4RL给出电机励磁电流。另外，右后轮控制部分56以这样的方式控制驱动电机励磁电流，即，对由超转矩转换部分8G导出的目标驱动电机励磁电流Ifm添加上从偏差计算部分53输入的偏差值，从而对每个右后轮驱动电机4RR给出电机励磁电流。

下面接着说明该第二实施例中的驱动控制设备的动作和优点。理论上，如第一实施例中说明那样，在直线行驶状态下，左、右车轮驱动电机4RL和4RR的驱动转矩应相等。但是，由于机械效率和磁场效率上的差异，在左、右驱动电机4RL和4RR之间可能出现驱动转矩不同。为此，在该第二实施例中，根据目标偏航率和实际偏航率之间的偏差，按使该偏差变小的方向相应地修正左、右驱动电机4RL和4RR产生的驱动力差异的值以及左、右驱动电机4RL和4RR各自的励磁电流值。这样，车辆直线行驶的稳定性得到改进。

假定在不执行TCS控制的粘着范围(grip range)内于车辆行驶期间进行励磁电流的修正，从而不考虑路面左右侧摩擦系数不平衡造成的影响。另外，只在转向角位于零附近进行励磁电流的修正，从而不检测转弯期间因偏航率造成的偏差。另外，以这样的方式修正励磁电流，即，左、右驱动电机4RL和4RR具有相同值的励磁电流修正量绝对值，从而励磁电流的变化不改变二个电机之间端电压的和。左、右励磁电流的修正值相等但极性相反。从而容易计算。其它的结构、动作和优点和第一实施例中所说明的相同。

(第三实施例)

下面接着说明依据本发明的第三优选实施例的驱动控制设备。和第一实施例中相同的参考数字表示第三实施例中的类似、部件。第三实施例的基本结构和第二实施例中说明的结构相同。但是，将说明电机控制部分8C中的一部分处理，因为它和第一以及第二实施例不同。

如图10中所示，电机控制部分8C包括：操作判定部分50，右轮驱动转矩计算部分61，左轮驱动转矩计算部分62，偏差计算部分53，倒相放大器54，左右轮控制部分55以及右后轮控制部分56。右轮驱动转矩计算部分61根据安装在左驱动电机4RL上的转矩传感器输出的信号计算右后轮3R的驱动转矩并且把指示该计算结果的信号输出到运算放大器58A。运算放大器53A在右轮驱动转矩大时输出正值的偏差而在左轮驱动转矩大时输出负值的偏差。

第三实施例中的驱动控制设备的其它结构和第二实施例中的电机控制部分8C相同。在该第三实施例中，计算和左、右车轮上产生的驱动力偏差相符的值并且分别修正左、右驱动电机4RL和4RR的励磁电流值，从而减小偏差(左、右从动轮之间的驱动转矩差)。第三实施例的动作和优点大致和第二实施例中说明的动作和优点相同。

(第四实施例)

接着参照图11说明第四优选实施例中的驱动控制设备。和第一至第三实施例中相同的参考数字表示类似的、部件。图11示出第四实施例中驱动控制设备的粗略配置。如图11中所示，左前和右前车轮可以分别独立地由第一实施例中说明的驱动电机4FL和4FR驱动。这样，可以从发电机7为四个驱动电机4RL、4RR、4FL和4FR提供电力。在该第四实施例中，相对于作为公用电源的发电机7，四个驱动电机4RL、4RR、4FL和4FR电气上彼此串联连接。另外，4WD控制器8使发电机7根据加速踏板开度角发电，并且基于来自4WD开关的信号执行左后和右后驱动离合器的连接或断开。注意，上面的解释基于主从动轮是前车轮。但是，二轮驱动状态下驱动的主从动轮可以是后轮3L和3R。可以设置一个前轮和后轮开关，从而根据情况把二轮驱动期间驱动的车轮切换到前轮或者后轮3L和3R。另外，在执行第二和第三实施例中说明的励磁电流值修正控制的情况下，在形成左、右车轮对的车轮之间进行励磁电流值的修正。这样，与对左后和右后车轮间的励磁电流修正相独立地进行左前和右前车轮间的励磁电流修正。此外，在上面的解释中，所有四个车轮驱动电机4RL、4RR、4FL和4FR和发电机7串联连接。但是，这种串联电连接至少可以在成对的车轮之间执行。具体说，如图13中所示，串联连接和左、右轮3L和3R对应的二个驱动电机4RL和4RR。与左前和右前轮1L和1R对应的二个驱动电机4FL和4FR可以并联地和另二个与左后和右后轮3L和3R对应的驱动电机4RL和4RR连接。

即使通过左前和右前轮的驱动电机4FL和4FR进行驱动控制，仍可改进车辆直线行驶的稳定性。在该第四实施例中，用于左后和右后轮的驱动电机4RL和4RR的电源以及用于前和右前轮的驱动电机4FL和4FR的电源形成公用电源。但是，左后和右后轮驱动电机4RL和4RR的电源可独立于左前和右前轮驱动电机4FL和4FR的电源。总之，驱动一对中的相对车轮的电机组可以和它们的公用电源串联连接。

(第五实施例)

下面参照图14和15说明依据本发明的第五实施例的驱动控制设备。和第一至第四实施例中相同的参考数字表示该实施例中的类似部件。如图14中示出的第五实施例的基本结构和第四实施例中说明的基本结构相同。但是，第五实施例的不同点在于，公用电源由发电机7、电池70和电流控制电路71构成。在该第五实施例中，由于四个驱动电机4RL、4RR、4FL和4FR串联连接，所以设置单个电流控制电路71。其结构、动作和优点和第四实施例中所说明的相同。

(第六实施例)

图16示出依据本发明第六优选实施例的驱动控制设备的粗略配置。在该第六实施例中，各个驱动电机4RL和4RR的驱动轴通过减速器11RL和11RR以及离合器12RL和12RR直接与对应的后轮3L和3R的轮轴连接。但是，图16中所示的驱动控制设备的结构和图1所示的第一实施例中的结构总体上相同。从而，下面只说明对第一实施例的不同点。即，发动机7产生的电力能通过电线提供给二个驱动电机4RL和4RR。在电线9的中途，***一个接线盒10和一个开关盒41。和第一实放例中一样在接线盒10内设置一个电流传感器23。另一方面，开关盒41用于选择左、右驱动电机4RL和4RR对发动机7的并联连接或串联连接。与左、右驱动电机4RL和4RR各自的电枢线圈的二端连接的二条线9a和9b以及9c和9d的各个端点和开关盒41连接。来自4WD控制器8的信号切换发电机7和左、右驱动电机4RL、4RR之间的电气连接状态，即，发出串联连接命令并输入到开关盒41，开关盒41的内部结构按图17A中所示。从而，从发电机7拉出的电线9通过线9a和左驱动电机4RL的电枢线圈的一端连接，而左驱动电机4RL的电枢线圈的另一端通过线9b和9c和右驱动电机4RR的电枢线圈的一端连接。右驱动电机4RR的电枢线圈的另一端通过线9d和开关盒41接地。由此，左、右驱动电机4RL和4RR以及发电机7彼此串联连接以构成一个串联电路。另一方面，当发出并联连接命令并且输入到开关盒41时，切换成图17B中所示的连接。来自发电机7的电线9分支成分别和左、右驱动电机4RL和4RR的电枢线圈的一端连接的线9a和9c，而左、右电机4RL和4RR的电枢线圈的另一端通过线9b或9d接地。因此，左、右驱动电机4RL及4RR和发电机7并联连接以构成一个并联电路。注意开关盒41构成一个电路切换部分(装置)。

另外，在司机的座位上设置一个构成选择操作部分(装置)的电路切换操作部分42以提供司机对4WD控制器的选择方式。在该第六实施例中，选择的方式分成二类方式，即“自动方式”和“LSD方式”。“自动方式”是用于根据车辆行驶状态自动选择串联电路和并联电路之一的方式。另一方面，“LSD方式”是强制选择并联电路的方式。

另外，4WD控制器8功能上包括：发电机控制部分8A，继电器控制部分8B，电机控制部分8C，超转矩计算部分8E，目标转矩控制部分8F，超转矩转换部分8G，以及构成电路切换控制部分(装置)的电路切换控制部分8H。下面只说明对第一实施例的不同点。图5、6、7和8的流程图可应用于该第六实施例。现参照图19的流程图说明电路切换控制部分8H的处理。电路切换控制部分8h根据对每个预定时段输入的相应信号执行图19所示的处理。在步骤S400，电路切换控制部分42判定司机选择的方式是否是“自动方式”。如果部分8H在步骤S400判定为“自动方式”(是)，该例程转到步骤S410。如果部分8H判定为“LSD方式”(否)，该例程转到步骤S430。电路切换操作部分42的缺省值例如置成LSD方式。在步骤S410，电路切换控制部分8H根据是否基于转向角传感器的信号的转向角量(角位移)、由横向G传感器检测的车辆上形成的横向G的幅值以及左、右轮速之间差的幅值等于或大于一个预定值来判定车辆行驶状态是否处于转弯状态。如果部分8H判定车辆行驶状态处于转弯状态，该例程转到步骤S420。如果在步骤S410车辆行驶状态不处于转弯状态(否)，该例程转到步骤S430。在步骤S420，例如，电路切换控制部分8H根据例如从车身速度和转向角确定的目标偏航率与实际检测到的实际偏航率之间偏差的方向(正方向或负方向)来判定车辆行驶状态是否具有过度转弯趋势。如果部分8H判定车辆驱动状态处于过度转弯趋势(是)，该例程转到步骤S430。如果在步骤S420部分8H判定车辆驱动状态不处于过度转弯趋势(否)，该例程转到步骤S440。在步骤S430，部分8H向开关盒41输出并联连接命令以构建上面说明的并联电路。在步骤S440，部分8H向开关盒41输出串联连接命令以构建上述串联电路，请注意，步骤S410构成转弯判定部分(装置)而步骤S420构成过度转弯判定(装置)。发动机控制器18的处理和第一实施例中所说明的相同。

下面说明第六实施例中的驱动控制设备的动作和优点。

当由于低的路面摩擦系数(低μ)或者由于大的加速踏板17的压下量(深度)，从发动机2传送到前轮1L和1R上的转矩大于路面反作用力限制转矩时，即发生作为主从动轮的前轮1L和1R的加速滑动时，连接每个离合器12RL和12RR从而把左后和右后车轮3L和3R分别连接到驱动电机4RL和4RR的驱动轴上。另外，发电机7根据加速滑动量通过发电机负载转矩Th产生电力从而转换成四驱动轮状态。接着，把传送到左前和左前轮1L和1R的驱动转矩调整成接近路面反作用力限制转矩，并且然后把车辆驱动状态转换成二轮驱动状态。从而遏制作为主驱动轮的左前和右前轮1L和1R上的加速滑动。

另外，当车辆驱动状态转换成4WD(四轮驱动)状态时，作为公用电源的发电机7向左、右驱动电机4RL和4RR提供电枢电流。在此情况下，除非判定车辆转弯状态且出现过度转向趋势，对于左、右驱动电机4RL和4RR相对于充当电源的发电机7的电气连接，选择串联电路。注意在车辆转弯期间，由于由于内轮侧上的电机速度(即，内轮上的轮速)相对慢，和外轮相比感应电压低于内轮。在采用并联电路的情况下，内轮侧的电机转矩变大从而难以使车辆转弯。然而，通过选择如第六实施例中的串联电路，即使左、右驱动电机4RL和4RR的感应电压出现差异，提供给左、右轮驱动电机4RL和4RR的电枢电流值也总是保持相同值。这样，可以避免并联情况中的车辆转弯的困难。

然而，在车辆具有过度转向趋势的情况下，选择并联电路，从而车辆转弯困难造成一个遏制过度转向趋势的力矩作用在车辆上。从而改进车辆稳定性。如上面说明那样，可以通过简单的对适当电气连接的选择性切换改善预定的转弯性能和转弯稳定性。其它优点以及替代方式和第一实施例中所说明的相同。本发明可应用于二轮驱动电动车辆以及其中分别在左、右轮上独立安装电机的电机驱动型车辆。

(第七实施例)

接着参照附图说明依据本发明的第七优选实施例的驱动控制设备。和第一至第六实施例相同的参考数字表示第七实施例中的类似部件。第七实施例的基本结构总体上和第一(或第六)实施例的结构相同。但是，和第六实施例的不同点在于电路切换控制部分8H的处理上。另外，第七实施例中的电路切换操作部分42的方式为“自动方式”、“并联方式”和“串联方式”三类。

第七实施例中的电路切换控制部分8H根据对每个预定采样周期输入的各个信号执行图20的流程图中示出的处理。

即，在步骤S800，电路切换控制部分8H判定司机选择的方式是否是“自动方式”。如果在步骤S800部分8H判定对该方式选择“自动方式”(是)，该例程转到步骤S810。如果部分8H判定所选择的方式不是自动方式(否)，该例程转到步骤S820。在步骤S820，部分8H判定是否左、右电机从动轮中只有一个车轮处于加速滑动。如果部分8H判定左、右电机从动轮中只有一个车轮处于加速滑动(是)，该例程转到步骤S830。如果部分8H判定左、右电机从动轮中不是只有一个车轮处于加速滑动(否)，该例程转到步骤S840。按如下进行是否左、右电机从动轮中只有一个车轮处于加速滑动的判定。即，例如从检测到的车体速度、转向角位移以及横向G确定转弯半径，并且从左、右轮之一的实际轮速是否大于基于该转弯半径算出的每个左、右轮的参考轮速可以检测左、右轮之一的加速滑动。步骤S810构成加速滑动检测部分(装置)。

在步骤S820，部分8H判定司机选择的方式是否是“并联方式”。若选择“并联方式”，该例程转到步骤S830。若部分8H判定选择“串联方式”(否)，该例程转到步骤S840。在步骤S830，部分8H向开关盒41输出并联连接命令并且该例程返回到步骤S800。如果部分8H判定所选择的方式不是并联方式，该例程转到步骤S840。在步骤S840，部分8H向开关盒41输出串联连接命令并且结束处理(该例程返回到步骤S800)。注意，作为电路切换控制部分8H的处理，可以在直线行驶期间采用图20所示的处理。在转弯期间，可以采用第六实施例中说明的图19所示的处理。

另外，在第七实施例的电机控制部分中判定选择串联电路的情况下进行下述对串联电路的控制。已在图10中所示的第三实施例中说明串联电路目的控制部分。

下面说明该第七实施例的动作和优点。在即使车辆直线行驶也总是存在左、右车轮之间的轮速不同的情况下，选择串联电路。从而，流过左、右驱动电机4RL和4RR的电枢电流变成彼此相同。左、右驱动电机的驱动转矩变成彼此相同。另外，各个对应驱动电机在左、右车轮上形成的驱动力变成彼此相同。由此，改进车辆直线行驶的稳定性。此外，即使车辆沿直线行驶在左、右轮之一处于加速滑动的情况下，把电路选择成并联电路从而激励差异限制功能。接着，向必定不处于加速滑动状态的左、右轮之一施加驱动转矩，从而可以改进加速性能。第七实施例的其它结构、动作和优点和第一以及第六实施例中所说明的相同。

注意如图10中所示，电机控制部分8C的串联电路目的控制部分可以由操作判定部分50、右车轮驱动转矩计算部分61、左车轮驱动转矩计算部分62、偏差计算部分53、极性反转部分54、左后轮控制部分55以及右后轮控制部分56构成。细节上，右车轮驱动转矩计算部分61根据安装在右驱动电机4RR上的转矩传感器的输出信号计算右后轮3R的驱动转矩并且把算出的驱动转矩输出到运算放大器53A。左车轮驱动转矩计算部分62根据安装在左驱动电机4RL上的转矩传感器的输出信号计算左后轮3L的驱动转矩并且把算出的驱动转矩输出到运算放大器53A。运算放大器53A在右车轮驱动转矩大于左车轮驱动转矩时输出正值的偏差，而当左车轮驱动转矩大于右车轮驱动转矩时输出负值的偏差。电机控制部分8C的其它结构和第二实施例中付电机控制部分8C的说明相同。在此情况下，从左、右车轮之间的转矩差计算和左、右车轮上形成的驱动力的偏差相符的值，并且分别修正左、右驱动电机4RL和4RR的励磁电流值从而减小该偏差。

日本2003-105999号(2003年4月10日在日本申请)以及2003-113278号(2003年4月17日在日本申请)专利申请的全部内容收录作为参考。本发明的范围是参照下面的权利要求书定义的。

Claims (20)

1.一种用于汽车的驱动控制设备，包括：

至少一对车轮，其相对于车辆宽度方向构成位于该车宽方向的同一轴上的一对平行车轮；

多个分别独立地驱动这对平行车轮中的每个车轮的电机；以及

一个对所述多个电机提供电力的电源，使驱动该对平行车轮中的相应车轮的所述多个电机相对于该电源能构成一个串联电路。

2.如权利要求1所述的用于汽车的驱动控制设备，其中该车辆配备有一台内燃机并且该电源包括一台由该内燃机的动力驱动的发电机。

3.权利要求1所述的用于汽车的驱动控制设备，还包括：一个用于检测由各个所述电机驱动的车轮中构成该对平行车轮的每个车轮上的驱动力的偏差的驱动力偏差检测部分；以及一个根据该驱动力偏差修正驱动该对平行车轮的每个电机的励磁电流值的励磁电流修正部分。

4.如权利要求3所述的用于汽车的驱动控制设备，其中当判定车辆沿直线行驶时，该励磁电流修正部分根据该驱动力偏差检测部分的检测结果修正每个连接到该对平行车轮中的一个对应车轮上的电机的励磁电流值，以使该对平行车轮的驱动力彼此相等。

5.如权利要求4所述的用于汽车的驱动控制设备，其中该励磁电流修正部分按如下方式修正每个连接到该对平行车轮中的一个对应车轮上的电机的励磁电流值，即，相对减少为该对平行车轮中形成大驱动力的一个车轮设置的电机的励磁电流值，并且提高为该对平行车轮中形成小驱动力的另一个车轮设置的另一个电机的励磁电流值。

6.如权利要求5所述的用于汽车的驱动控制设备，其中该励磁电流修正部分按照使各个电机的相应励磁电流值的绝对值彼此相等的方式同时修正每个连接到该对平行车轮中的一个对应车轮上的电机的励磁电流值。

7.如权利要求1所述的用于汽车的驱动控制设备，其中使所述多个驱动该对平行车轮中的对应车轮的电机相对于电源能够构成一个并联电路，并且其中该驱动控制设备还包括：一个电路切换部分，用于选择性地把该多个电机相对于该电源的电气连接设置为并联电路和串联电路之一；以及一个电路切换控制部分，用于根据车辆的行驶状态和对车辆的操纵中的至少之一来控制该电路切换部分以把该多个电机相对于该电源的电气连接设置为并联电路和串联电路之一。

8.如权利要求7所述的用于汽车的驱动控制设备，其中该驱动控制设备还包括一个用于判定车辆的行驶状态是否是转弯状态的车辆转弯判定部分，并且其中当该车轮转弯判定部分判定车辆的行驶状态为转弯时，所述电路切换控制部分控制该电路切换部分以便选择串联电路。

9.如权利要求7所述的用于汽车的驱动控制设备，其中该驱动控制设备还包括一个用于判定车辆是否指示过度转向趋势的过度转向趋势判定部分，并且其中当该过度转向趋势判定部分指示过度转向趋势时，所述电路切换控制部分控制所述电路切换部分以便选择并联电路。

10.如权利要求7所述的用于汽车的驱动控制设备，其中该驱动控制设备还包括一个用于检测由各个电机驱动的每个左、右车轮是否存在加速滑动的加速滑动检测部分，并且其中当该加速滑动检测部分检测出该对平行车轮中仅一个车轮处于加速滑动状态时，所述电路切换控制部分控制所述电路切换部分以便选择并联电路。

11.如权利要求7所述的用于汽车的驱动控制设备，其中该驱动控制设备还包括一个可根据其操纵来选择并联电路和串联电路中之一的选择操作部分，并且其中所述电路切换控制部分根据该选择操作部分的操纵来控制所述电路切换部分以便选择并联电路和串联电路之一。

12.如权利要求7所述的用于汽车的驱动控制设备，其中该车辆的前轮和后轮之一由该车辆中装备的内燃机驱动，而其他的前轮和后轮由所述多个电机驱动，并且所述电源包括一个由内燃机的动力驱动的发电机。

13.如权利要求1所述的用于汽车的驱动控制设备，其中该对平行车轮由左后和右后车轮构成，并且其中左前轮和右前轮由车辆的内燃机驱动，以及所述电源包括用内燃机的动力驱动的发电机。

14.如权利要求13所述的用于汽车的驱动控制设备，其中作为左后轮和右后轮的该对平行车轮中的每个通过离合器和减速器与所述电机中对应的一个的驱动轴直接耦合。

15.如权利要求14所述的用于汽车的驱动控制设备，其中该驱动控制设备还包括一个用于检测各个左前轮、右前轮的加速滑动的前车轮加速滑动检测部分，以及其中当该加速滑动检测部分检测出加速滑动时，啮合各个左后轮和右后车轮的离合器，该发电机根据加速滑动量通过发电动负载转矩(Th)产生电力以使车辆转入四轮驱动状态，然后，调整传送到每个左前轮和右前轮的驱动转矩以接近路面反作用力限制转矩，从而使车辆转入二轮驱动状态。

16.如权利要求3所述的用于汽车的驱动控制设备，其中所述驱动力偏差检测部分检测由车辆中装备的内燃机的动力驱动的左前轮和右前轮上的驱动力的偏差，并且该对平行车轮是左后轮和右后轮，而且其中该驱动力偏差检测部分根据目标偏航率和实际偏航率之间的差以及左前轮和右前轮的驱动转矩之间的差中的至少一个来检测驱动力上的偏差。

17.如权利要求1所述的用于汽车的驱动控制设备，其中左前轮和右前轮以及左后轮和右后轮由平行车轮对构成，并且各个和左前轮、右前轮、左后轮和右后轮中对应的一个连接的电机与所述电源串联连接。

18.如权利要求1所述的用于汽车的驱动控制设备，其中左前轮和右前车轮由该对平行车轮构成，并且左后轮和右后车轮由另一对平行车轮构成，而且其中和左前轮、右前轮串联连接的电机与和左后轮、右后车轮串联连接的其他电机彼此并联地连接。

19.一种用于汽车的驱动控制设备，包括：

车轮装置，用于相对于车辆宽度方向构成位于该车宽方向的同一轴上的一对平行车轮；

用于分别独立地驱动这对平行车轮的车轮装置的电机装置；以及

用于对该电机装置提供电力的电源装置，使驱动该对平行车轮的车轮装置的电机装置相对于该电源装置能够构成一个串联电路。

20.一种用于汽车的驱动控制方法，包括：

提供至少一对车轮，该对车轮相对于车辆宽度方向构成位于该车宽方向的同一轴上的一对平行车轮；

设置多个分别独立地驱动这对平行车轮中的每个车轮的电机；

设置一个对该多个电机提供电力的电源；以及

使得驱动该对平行车轮中的相应车轮的该多个电机相对于该电源能够构成一个串联电路。

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