DE102016123071A1

DE102016123071A1 - Antriebskraftsteuersystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016123071A1
Application number: DE102016123071.5A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Isono; Takanobu NASU
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2036-12-01
Also published as: US10279812B2; CN107054354B; JP6414044B2; CN107054354A; JP2017118735A; US20170183008A1; DE102016123071B4

Abstract

Es ist ein Antriebskraftsteuersystem für ein Fahrzeug vorgesehen, um ein Ausgangsdrehmoment einer Antriebsmaschine und ein Drehmomentverteilungsverhältnis auf rechte und linke Räder zur Verbesserung der Stabilität des Fahrzeugs zu steuern. Ein Controller (21, 36) berechnet basierend auf einem geforderten Antriebsmoment (T_dr) und Daten bezüglich einer Lage des Fahrzeugs (Ve) Solldrehmomente (T^r _di, T^l _di), die dem rechten Rad (3R, 4R) und dem linken Rad (3L, 4L) geliefert werden, und korrigiert die Solldrehmomente (T^r _di, T^l _di) basierend auf Schlupfverhältnissen (Sⁱ _a, Sⁱ _b) der Räder. Der Antriebsmotor (1, 2) wird basierend auf einem ersten Stromwert (I^*m _a, I^*m _b) gesteuert, der basierend auf einem Gesamtdrehmoment der korrigierten Solldrehmomente (Tⁱ _wla, Tⁱ _wlb) berechnet wird, die den Rädern (3R, 4R, 3L, 4L) zugeführt werden soll, und der Differentialmotor (6, 20) wird basierend auf einem zweiten Stromwert (I^*s _a, I^*s _b) gesteuert, der basierend auf einer Differenz zwischen den korrigierten Solldrehmomenten, die den Rädern (3R, 4R, 3L, 4L) zugeführt werden soll, berechnet wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität der am 25. Dezember 2015 beim japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2015-253254 , deren gesamter Inhalt in dieser Beschreibung durch Bezugnahme aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung betreffen die Technik eines Antriebskraftsteuersystems für ein Fahrzeug, das derart konfiguriert ist, dass es ein Drehmomentverteilungsverhältnis auf rechte und linke Räder steuert.
Stand der Technik
Die JP 2011-163519 A beschreibt eine Giermoment-Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Differentialeinheit zum Verteilen eines Drehmoments einer Antriebsmaschine auf rechte und linke Räder. Gemäß der Lehre der JP 2011-163519 A ist die Differentialeinheit mit einem Paar von Reibeingriffsvorrichtungen zum Ändern eines Drehmomentverteilungsverhältnisses auf ein rechtes Antriebsrad und ein linkes Antriebsrad versehen. Insbesondere wird das auf das rechte Antriebsrad verteilte Drehmoment durch Erhöhen der Reibeingriffskraft der rechten Reibeingriffsvorrichtung erhöht, und das auf das linke Antriebsrad verteilte Drehmoment wird durch Erhöhen der Reibeingriffskraft der linken Reibeingriffsvorrichtung erhöht. Bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt, wird das auf das Außenrad verteilte Drehmoment beispielsweise basierend auf einem Schlupfverhältnis des Außenrads verringert. Bei einer Abbremsung des Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt wird hingegen das auf das Innenrad verteilte Drehmoment basierend auf einem Schlupfverhältnis des Innenrads erhöht.
Gemäß der Lehre der JP 2011-163519 A verringert die Differentialeinheit, wenn die Differentialeinheit das Drehmoment erhöht, das einem der Antriebsräder geliefert wird, das Drehmoment, das dem anderen Antriebsrad geliefert wird. Gleichermaßen erhöht die Differentialeinheit, wenn die Differentialeinheit das Drehmoment, das einem der Antriebsräder geliefert wird, verringert, das Drehmoment, das dem anderen Antriebsrad geliefert wird. In dieser Situation wird das Drehmomentverteilungsverhältnis jedoch einfach basierend auf dem Schlupfverhältnis von einem der Antriebsräder gesteuert. Das heißt, obwohl das Drehmoment dieses einen der Antriebsräder optimiert werden kann, kann das Drehmoment der anderen Antriebsräder gegebenenfalls schlecht gesteuert werden. Aus diesem Grund kann sich die Fahrstabilität des Fahrzeugs verschlechtern, wenn das Drehmoment dieser anderen Antriebsräder übermäßig erhöht oder verringert wird.
KURZFASSUNG
Die Aspekte der vorliegenden Offenlegung wurden in Anbetracht der vorangehenden technischen Probleme entwickelt, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Antriebskraftsteuersystem für ein Fahrzeug zu schaffen, das derart konfiguriert ist, dass es ein Ausgangsdrehmoment einer Antriebsmaschine und ein Drehmomentverteilungsverhältnis auf rechte und linke Antriebsräder steuert, um die Stabilität des Fahrzeugs zu verbessern.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung betreffen ein Antriebskraftsteuersystem für ein Fahrzeug, das aufweist: einen Antriebsmotor, eine Differentialeinheit mit einer Mehrzahl von Drehelementen, die ein von dem Antriebsmotor geliefertes Drehmoment auf ein rechtes Rad und ein linkes Rad verteilt; einen Differentialmotor, der mit einem von Drehelementen der Differentialeinheit verbunden ist, und der ein Verteilungsverhältnis des auf das rechte Rad und das linke Rad verteilten Drehmoments mittels der Differentialeinheit durch Erzeugen eines Drehmoments steuert; und einen Controller, der elektrische Ströme steuert, die dem Antriebsmotor und dem Differentialmotor zugeführt werden. Um die vorstehend erklärte Aufgabe zu lösen, ist der Controller derart konfiguriert, dass er: ein Antriebsmoment, das von einem Fahrer gefordert wird, einschließlich eines Beschleunigungsmoments und eines Bremsmoments, basierend auf einem von einem Fahrer ausgeführten Vorgang berechnet; Solldrehmomente, die dem rechten Rad und dem linken Rad geliefert werden sollen, basierend auf dem Antriebsmoment und Daten bezüglich einer Lage des Fahrzeugs berechnet; die Solldrehmomente basierend auf einem erfassten Schlupfverhältnis von jedem des rechten Rads und des linken Rads korrigiert; einen ersten Stromwert, der dem Antriebsmotor zugeführt wird, basierend auf einem Gesamtdrehmoment des korrigierten Solldrehmoments, das einem der Räder geliefert werden soll, und dem korrigierten Solldrehmoment, das dem anderen Rad geliefert werden soll, berechnet; einen zweiten Stromwert, der dem Differentialmotor zugeführt wird, basierend auf einer Differenz zwischen dem korrigierten Solldrehmoment, das einem der Räder geliefert werden soll, und dem korrigierten Solldrehmoment, das dem anderen Rad geliefert werden soll, berechnet; und den Antriebsmotor basierend auf dem ersten Stromwert und den Differentialmotor basierend auf dem zweiten Stromwert steuert.
Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform kann das Antriebskraftsteuersystem ferner eine Bremsvorrichtung aufweisen, die mit einem der Drehelemente der Differentialeinheit verbunden ist, um entsprechend einem daran angelegten Strom ein Bremsmoment auf das Drehelement auszuüben. Zudem kann der Controller ferner derart konfiguriert sein, dass er einen der Bremsvorrichtung zugeführten Stromwert steuert, und einen der Bremsvorrichtung zugeführten dritten Stromwert basierend auf dem Gesamtdrehmoment der korrigierten Solldrehmomente berechnet.
Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform kann der Antriebsmotor einen Motor mit einer Erzeugungsfunktion umfassen. Zudem kann der Controller ferner derart konfiguriert sein, dass er, in einem Fall, dass das Gesamtdrehmoment der korrigierten Solldrehmomente ein Bremsmoment ist, das größer ist als das Grenzdrehmoment des Antriebsmotors, den ersten Stromwert in solcher Weise berechnet, dass ein Grenzdrehmoment des Antriebsmotors erzeugt wird, und den dritten Stromwert in solcher Weise berechnet, dass durch die Bremsvorrichtung eine Differenz zwischen dem Gesamtdrehmoment der korrigierten Solldrehmomente und dem Grenzdrehmoment des Antriebsmotors erzeugt wird.
Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform kann der Controller ferner derart konfiguriert sein, dass er die Solldrehmomente in solcher Weise berechnet, dass das Drehmoment eines der Räder erhöht wird, während das Drehmoment des anderen Rads während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs in demselben Umfang verringert wird.
Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform kann der Vorgang einen von dem Fahrer ausgeführten Beschleunigungsvorgang und einen Bremsvorgang umfassen.
Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform können die Daten bezüglich einer Lage des Fahrzeugs eine Gierrate des Fahrzeugs umfassen.
Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform kann das Schlupfverhältnis ein Verhältnis zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Raddrehzahl jedes der Räder umfassen.
Somit wird der dem Antriebsmotor zugeführte erste Stromwert und der dem Differentialmotor zugeführte zweite Stromwert gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung basierend auf Schlupfverhältnissen der rechten und linken Räder berechnet. Gemäß der Ausführungsform wird das Drehmoment des anderen Rads daher nicht übermäßig erhöht oder verringert, selbst wenn das Drehmomentverteilungsverhältnis geändert wird und das Drehmoment von einem der linken und rechten Räder daher geändert wird. Aus diesem Grund kann die Laufstabilität des Fahrzeugs verbessert werden.
Wie beschrieben worden ist, weist der Antriebsmotor eine Erzeugungsfunktion, sowie die Bremsvorrichtung zum Ausüben eines Bremsmoments auf das Drehelement der Differentialeinheit auf. Zudem berechnet der Controller, in dem Fall, dass das Gesamtdrehmoment der korrigierten Solldrehmomente ein Bremsmoment ist, das größer ist als das Grenzdrehmoment des Antriebsmotors, den ersten Stromwert in solcher Weise, dass ein Grenzdrehmoment des Antriebsmotors erzeugt wird, und berechnet den dritten Stromwert in solcher Weise, dass durch die Bremsvorrichtung eine Differenz zwischen dem Gesamtdrehmoment der korrigierten Solldrehmomente und dem Grenzdrehmoment des Antriebsmotors erzeugt wird. Gemäß der Ausführungsform kann daher eine Energierückgewinnungseffizienz verbessert werden, während das von der Bremsvorrichtung herzustellende Bremsmoment verringert wird. Aus diesem Grund kann die Bremsvorrichtung verkleinert werden, oder Beschädigungen der Bremsvorrichtung können begrenzt werden.
Wie ebenfalls beschrieben worden ist, berechnet der Controller die Solldrehmomente in solcher Weise, dass das Drehmoment eines der Räder während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs erhöht wird, während das Drehmoment des anderen Rads in demselben Umfang verringert wird. Gemäß der Ausführungsform kann daher eine Kurvenleistung des Fahrzeugs verbessert werden, ohne die Längsbeschleunigung zu verringern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Merkmale und Aspekte sowie die Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung und die zugehörige Zeichnung, welche die Erfindung in keiner Weise beschränken sollen, besser verständlich.
1 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Routine zur Berechnung des von dem Fahrer geforderten Drehmoments zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Routine zur Berechnung eines Drehmomentverteilungsverhältnisses auf rechte und linke Räder zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Routine zur Korrektur des geforderten Drehmoments basierend auf einem Schlupfverhältnis zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Routine zur Berechnung von Stromwerten, die dem Antriebsmotor, dem Differentialmotor, und der Bremsvorrichtung zugeführt werden, basierend auf den Befehlsdrehmomenten für die Räder zeigt;
5 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel des Steuersystems gemäß der vorliegenden Anmeldung zeigt;
6 ist eine schematische Darstellung, die eine Struktur zum Ausüben des Drehmoments und Bremsmoments von dem ersten Motor auf die Vorderräder zeigt;
7 ist ein Blockdiagramm, das Funktionen der ersten ECU zeigt;
8 ist ein Blockdiagramm, das Funktionen der zweiten ECU zeigt;
9 zeigt ein Beispiel eines Kennfelds zur Berechnung des Bremsmoments basierend auf einem Niederdrückbetrag eines Bremspedals zeigt;
10 zeigt ein Beispiel eines Kennfelds zur Berechnung des Bremsmoments basierend auf einer auf das Bremspedal ausgeübten Niederdrückkraft;
11 zeigt ein Beispiel eines Kennfelds zur Berechnung eines Beteiligungsverhältnisses des Bremsmoments basierend auf einem Niederdrückbetrag eines Bremspedals;
12 zeigt ein Beispiel eines Kennfelds zur Berechnung eines Restriktionsverhältnisses des Drehmoments basierend auf einem Schlupfverhältnis während des Vortriebs; und
13 zeigt ein Beispiel eines Kennfelds zur Berechnung eines Restriktionsverhältnisses des Drehmoments basierend auf einem Schlupfverhältnis während des Abbremsens.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung mit Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung erklärt. In Bezug auf 5 ist eine Struktur des Steuersystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung schematisch gezeigt. Hierbei zeigen die gestrichelten Linien in 1 elektrische Verbindungen an. Wie in 5 dargestellt ist, ist ein Fahrzeug Ve mit einem ersten Antriebsmotor 1 und einem zweiten Antriebsmotor 2 versehen. Als erster Antriebsmotor 1 und zweiter Antriebsmotor 2 kann beispielsweise jeweils ein in herkömmlichen Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen verwendeter Permanentmagnet-Synchronmotor verwendet werden. Der erste Antriebsmotor 1 ist insbesondere an einer Mitte der Breite in einem Vorderteil des Fahrzeugs Ve angeordnet, um einem rechten Vorderrad 3R und einem linken Vorderrad 3L ein Drehmoment zu liefern, und der zweite Antriebsmotor 2 ist an einer Mitte der Breite in einem Hinterteil des Fahrzeugs Ve angeordnet, um einem rechten Hinterrad 4R und einem linken Hinterrad 4L ein Drehmoment zu liefern.
Eine erste Differentialeinheit 5 ist als Planetengetriebeeinheit mit dem ersten Motor 1 verbunden, um ein Ausgangsdrehmoment des ersten Motors 1 auf das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L zu verteilen. Um ein Drehmomentverteilungsverhältnis zu dem rechten Vorderrad 3R und dem linken Vorderrad 3L zu steuern, ist ein erster Differentialmotor 6 mit der ersten Differentialeinheit 5 in solcher Weise verbunden, dass ein Ausgangsdrehmoment des ersten Differentialmotors 6 auf eines von Drehelementen der ersten Differentialeinheit 5 ausgeübt wird. Insbesondere wird das auf eines von dem rechten Vorderrad 3R und dem linken Vorderrad 3L verteilte Drehmoment durch Ausüben des Drehmoments des ersten Differentialmotors 6 auf die erste Differentialeinheit 5 erhöht, und das auf das andere Vorderrad 3R oder 3L verteilte Drehmoment wird umgekehrt proportional zu der Erhöhung bei diesem einen der Vorderräder 3R und 3L verringert. Somit dienen die erste Differentialeinheit 5 und der erste Differentialmotor 6 als eine Torque-Vectoring-Vorrichtung bzw. Drehmomentverteilungsvorrichtung. Eine derartige Torque-Vectoring-Vorrichtung bzw. Drehmomentverteilungsvorrichtung ist in der internationalen PCT-Veröffentlichung mit dem Zeichen WO 2015/008661 beschrieben. Somit ist das Drehmomentverteilungsverhältnis eine Verteilungsrate des Ausgangsdrehmoments des ersten Antriebsmotors 1 auf eines der Vorderrädern 3R oder 3L.
Eine erste Bremsvorrichtung 7 ist an einer Position angeordnet, um mit einem Eingangselement der ersten Differentialeinheit 5 oder einem Drehelement, das an dem mit der ersten Differentialeinheit 5 verbundenen ersten Motor 1 angebracht ist, in Kontakt gebracht zu werden, um eine Reibbremskraft herzustellen. In Bezug auf 6 ist eine Struktur der in dem in 5 gezeigten Steuersystem verwendeten ersten Bremsvorrichtung 7 gezeigt. Wie in 6 dargestellt ist, ist ein Plattenelement 9 als Bremsrotor an einem vorderen Ende der Ausgangswelle 8 des ersten Motors 1 angebracht, und die erste Bremsvorrichtung 7 ist an einer Position angeordnet, um ein Bremsmoment auf das Plattenelement 9 auszuüben. Die erste Bremsvorrichtung 7 weist eine Bremsscheibe 10 und eine Spule 11 als elektromagnetisches Stellglied auf, das mit der Bremsschreibe 10 verbunden ist. Wenn die Spule 11 erregt wird, wird die Bremsschreibe 10 durch eine von der Spule 11 hergestellte elektromagnetische Kraft mit dem Plattenelement 9 in Kontakt gebracht.
Das so von der ersten Bremsvorrichtung 7 hergestellte Bremsmoment wird mittels der ersten Differentialeinheit 5 auf das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L ausgeübt. In dieser Situation kann ein Verteilungsverhältnis des Bremsmoments auf das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L durch Steuern des ersten Differentialmotors 6 geändert werden.
Wenn das Fahrzeug Ve geparkt wird, wird das Fahrzeug Ve abgeschaltet, weswegen die erste Bremsvorrichtung 7 die Bremskraft während des Parkens nicht aufrechterhalten kann. Um die Bremskraft aufrechtzuerhalten, wenn das Fahrzeug Ve abgeschaltet ist, ist das Fahrzeug Ve mit einer ersten Parksperrvorrichtung 12 versehen. Wie in 6 dargestellt ist, weist die erste Parksperrvorrichtung 12 ein Schubelement 13 auf, das die Bremsscheibe 10 in Richtung des Plattenelements 9 drückt, sowie ein elektromagnetisches Stellglied 14, das das Schubelement 13 bei Erregung vorwärts bewegt, um die Bremsscheibe 10 mit dem Plattenelement 9 in Kontakt zu bringen und das bei Nichterregung eine Position des Schubelements 13 fixiert.
Das heißt, ein Kontaktdruck zwischen der Bremsscheibe 10 und dem Plattenelement 9 als Bremsmoment kann entsprechend einem Schubbetrag des Schubelements 13 gesteuert werden, während das elektromagnetische Stellglied 14 erregt wird, und die so hergestellte Bremskraft kann durch Stoppen der Stromzufuhr zu dem elektromagnetischen Stellglied 14 aufrechterhalten werden. Daher kann das Bremsmoment bei dem Fahrzeug Ve anstelle der ersten Bremsvorrichtung 7 auch durch die erste Parksperrvorrichtung 12 sichergestellt werden.
Rückbezüglich auf 5 sind der erste Antriebsmotor 1, der erste Differentialmotor 6 und die erste Bremsvorrichtung 7 mit einer Hochspannungsspeichervorrichtung 15 wie einem Akku und einem Kondensator verbunden. Bei dem Fahrzeug Ve wird dem ersten Antriebsmotor 1, dem ersten Differentialmotor 6 und der ersten Bremsvorrichtung 7 daher eine elektrische Energie von der Speichervorrichtung 15 zugeführt, und eine von dem ersten Antriebsmotor 1 erzeugte elektrische Energie wird der Speichervorrichtung 15 zugeführt. Um Gleichstrom und Wechselstrom umzuwandeln, und um einen Wert und eine Frequenz des Stroms zu steuern, der dem ersten Antriebsmotor 1, dem ersten Differentialmotor 6 und der Spule 11 zugeführt wird, ist ein erster Wechselrichter 16 zwischen der Speichervorrichtung 15 und dem ersten Motor 1 sowie dem ersten Differentialmotor 6 angeordnet.
Eine zweite Differentialeinheit 17 ist ebenfalls als Planetengetriebeeinheit mit dem zweiten Antriebsmotor 2 verbunden, um ein Ausgangsdrehmoment des zweiten Antriebsmotors 2 auf das rechte Hinterrad 4R und das linke Hinterrad 4L zu verteilen. Eine zweite Bremsvorrichtung 18 ist ebenfalls an einer Position angeordnet, um mit einem Eingangselement der zweiten Differentialeinheit 17 oder einem Drehelement, das an dem mit der zweiten Differentialeinheit 17 verbundenen zweiten Antriebsmotor 2 angebracht ist, in Kontakt gebracht zu werden, um ein Bremsmoment herzustellen. Das von der zweiten Bremsvorrichtung 18 hergestellte Bremsmoment wird mittels der zweiten Differentialeinheit 17 auf das rechte Hinterrad 4R und das linke Hinterrad 4L ausgeübt. Ein Verteilungsverhältnis des Bremsmoments auf das rechte Hinterrad 4R und das linke Hinterrad 4L kann ebenso durch Steuern eines mit der zweiten Differentialeinheit 17 verbundenen zweiten Differentialmotors 20 geändert werden. Es ist ebenso eine zweite Parksperrvorrichtung 19 mit gleicher Struktur wie die erste Parksperrvorrichtung 12 angeordnet, um eine Bremskraft auch dann sicherzustellen, wenn ein Fehler bei einem elektrischen System zum Zuführen von elektrischer Energie zu der zweiten Bremsvorrichtung 18 auftritt. Somit werden das rechte Hinterrad 4R und das linke Hinterrad 4L nach denselben Prinzipien angetrieben und gestoppt wie das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L. Ebenso ist ein zweiter Wechselrichter 22 zwischen der Speichervorrichtung 15 und dem zweiten Antriebsmotor 2 sowie dem zweiten Differentialmotor 20 angeordnet, um Gleichstrom und Wechselstrom umzuwandeln, und um einen Wert und eine Frequenz des Stroms zu steuern, der dem zweiten Motor 2, dem zweiten Differentialmotor 20 etc. zugeführt wird.
Um den ersten Antriebsmotor 1, den zweiten Antriebsmotor 2, den ersten Differentialmotor 6, den zweiten Differentialmotor 20, die erste Bremsvorrichtung 7 und die zweite Bremsvorrichtung 18 zu steuern, ist eine erste elektronische Steuereinheit (nachstehend mit „erste ECU” abgekürzt) 21 als Controller elektrisch mit diesen Elementen verbunden. Die erste ECU 21 besteht hauptsächlich aus einem Mikrocomputer, und die Funktionen der ersten ECU 21 sind in 7 gezeigt.
Wie in 7 gezeigt ist, werden der ersten ECU 21 Signale gesendet, die eine Lage des Fahrzeugs Ve und Details zu Bedienvorgängen des Fahrers darstellen. Die erste ECU 21 ist derart konfiguriert, dass sie Sollwerte eines Fahrzeugverhaltens basierend auf einfallenden Signalen unter Verwendung von darin installierten Formeln und Kennfeldern berechnet, und dass sie mittels des ersten Wechselrichters 16 und des zweiten Wechselrichters 22 Befehlssignale an die Motoren und Bremsvorrichtungen übermittelt. Die erste ECU 21 berechnet die Steuersignale insbesondere in solcher Weise, dass eine Antiblockier-Bremssteuerung, eine Antriebssteuerung, eine elektronische Stabilitätssteuerung, eine dynamische Gierratensteuerung und dergleichen ausgeführt wird.
Die erste ECU 21 empfängt beispielsweise Erfassungssignale von einem Beschleunigersensor 23 zum Erfassen eines Niederdrückbetrags eines Beschleunigerpedals, einem ersten Bremssensor 24 zum Erfassung einer auf ein Bremspedal ausgeübten Niederdrückkraft, einem zweiten Bremssensor 25 zum Erfassen eines Niederdrückbetrags des Bremspedals, einem Lenksensor 26 zum Erfassen eines Lenkwinkels eines Lenkrads, und einem Lenkmomentsensor 27 zum Erfassen eines Lenkmoments des Lenkrads, welche Details zu Bedienvorgängen des Fahrers darstellen. Die erste ECU 21 empfängt außerdem Erfassungssignalevon einem ersten Beschleunigungssensor 28 zum Erfassen einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs Ve, einem zweiten Beschleunigungssensor 29 zum Erfassen einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs Ve, einem Gierratensensor 30 zum Erfassen einer Gierrate des Fahrzeugs Ve, einem ersten Raddrehzahlsensor 31 zum Erfassen einer Drehzahl des rechten Vorderrads 3R, einem zweiten Raddrehzahlsensor 32 zum Erfassen einer Drehzahl des linken Vorderrads 3L, einem dritten Raddrehzahlsensor 33 zum Erfassen einer Drehzahl des rechten Hinterrads 4R, und einem vierten Raddrehzahlsensor 34 zum Erfassen einer Drehzahl des linken Hinterrads 4L, welche eine Lage des Fahrzeugs Ve darstellen.
Zum Betrieb der ersten ECU 21 und um einem nicht gezeigten Transistor des ersten Wechselrichters 16 eine elektrische Energie zuzuführen, ist das Fahrzeug Ve ferner mit einer ersten Hilfsbatterie 35 versehen, deren Spannung niedriger ist als jene der Speichervorrichtung 15.
Wenn bei dem elektrischen System ein Fehler zwischen der ersten ECU 21 und der ersten Hilfsbatterie 35 oder dem ersten Wechselrichter 16 auftritt, werden die erste Parksperrvorrichtung 12 und die zweite Parksperrvorrichtung 19 von einer zweiten elektronischen Steuereinheit (nachstehend mit „zweite ECU” abgekürzt) 36 als zweiter Controller gesteuert, um eine Bremskraft sicherzustellen. Die zweite ECU 36 besteht ebenfalls hauptsächlich aus einem Mikrocomputer, und die Funktionen der zweiten ECU 36 sind in 8 gezeigt. Wie in 8 gezeigt ist, werden auch der zweiten ECU 36 Signale gesendet, die eine Lage des Fahrzeugs Ve und Details zu Bedienvorgängen des Fahrers darstellen. Die zweite ECU 36 ist derart konfiguriert, dass sie eine Betätigung der ersten Parksperrvorrichtung 12 und der zweiten Parksperrvorrichtung 19 bestimmt, und dass sie basierend auf den einfallenden Signalen unter Verwendung von darin installierten Formeln und Kennfeldern Steuergrößen der ersten Parksperrvorrichtung 12 und der zweiten Parksperrvorrichtung 19 berechnet. Die berechneten Steuergrößen werden in Form von Befehlssignalen an die erste Parksperrvorrichtung 12 und die zweite Parksperrvorrichtung 19 übermittelt.
Hierzu werden auf der zweiten ECU 36 Signale gesendet, die Details zu Bedienvorgängen des Fahrers darstellen. Die zweite ECU 36 empfängt insbesondere Erfassungssignale von dem ersten Bremssensor 24, dem zweiten Bremssensor 25, und nicht gezeigten Sensoren zum Erfassen von Stromwerten der ersten Bremsvorrichtung 7 und der zweiten Bremsvorrichtung 18. Der zweiten ECU 36 werden ebenso Signale gesendet, die das Fahrzeugverhalten darstellen, wie Richtungssignale der Raddrehzahlsensoren 31 bis 34. Die zweite ECU 36 ist insbesondere derart konfiguriert, dass sie die erste Parksperrvorrichtung 12 und die zweite Parksperrvorrichtung 19 basierend auf zumindest einem von den folgenden Fakten betätigt, dass: (i) das Fahrzeug Ve länger als eine vorbestimmte Zeitdauer geparkt worden ist; (ii) ein Schalter zum Betätigen des elektromagnetischen Stellglieds 14 von einem Fahrer oder Passagier eingeschaltet wird; (iii) eine Zündung während des Parkens abgeschaltet wird; und (iv) zumindest eine von der ersten Bremsvorrichtung 7 und/oder der zweiten Bremsvorrichtung 18 nicht aktiviert werden kann. Die zweite ECU 36 ist ferner derart konfiguriert, dass sie Sollbremsmomente, die von der ersten Parksperrvorrichtung 12 und der zweiten Parksperrvorrichtung 19 erzielt werden sollen, basierend auf einer Niederdrückkraft und einem Niederdrückbetrag des Bremspedals sowie Drehzahlen der Räder 3R, 3L, 4R, 4L berechnet, und den elektromagnetischen Stellgliedern (nicht gezeigt) der ersten Parksperrvorrichtung 12 und der zweiten Parksperrvorrichtung 19 Strom zuführt, um die berechneten Bremsmomente zu erzielen. Zum Betrieb der zweiten ECU 36 und um der ersten Parksperrvorrichtung 12 und der zweiten Parksperrvorrichtung 19 eine elektrische Energie zuzuführen, ist das Fahrzeug Ve ferner mit einer zweiten Hilfsbatterie 37 versehen. Das Befehlssignal kann zwischen der ersten ECU 21 und der zweiten ECU 36 übermittelt werden. Die zweite ECU 36 kann beispielweise betrieben werden, wenn bei der ersten ECU 21 ein Fehler auftritt.
Nachstehend werden die Verfahren zum Berechnen von Stromwerten zum Aktivieren des ersten Antriebsmotors 1, des zweiten Antriebsmotors 2, des ersten Differentialmotors 6 und des zweiten Differentialmotors 18 mit Bezug auf die 1 bis 4 erklärt, und die in den 1 bis 4 gezeigten Routinen werden von der ersten ECU 21 ausgeführt. Es ist zu beachten, dass die in den 1 bis 4 gezeigten Routinen nacheinander ausgeführt werden können, jedoch zur besseren Erklärung einzeln erläutert werden. In Bezug auf 1 ist eine Routine zum Berechnen eines von dem Fahrer geforderten Drehmoments gezeigt. Durch die in 1 gezeigte Routine wird insbesondere ein Antriebsmoment zum Beschleunigen und Abbremsen des Fahrzeugs Ve berechnet.
Als erster Verarbeitungsschritt werden bei Schritt S1 die einfallenden Signale von den vorstehend erklärten Sensoren 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 und 34 gelesen. Anschließend wird bei Schritt S2 eine Fahrzeuggeschwindigkeit V_b unter Verwendung der nachfolgenden Formel geschätzt: V_b = V_w·F(G) wobei „V_w” eine Raddrehzahl ist und „G” eine Längsbeschleunigung. Hierzu kann als Raddrehzahl V_w nicht nur eine durchschnittliche Drehzahl der Räder 3R, 3L, 4R und 4L angewendet werden, sondern auch eine von einer Drehzahl der Räder 3R, 3L, 4R und 4L.
Anschließend wird bei Schritt S3 ein Niederdrückbetrag STK_b des Bremspedals mit einem vorbestimmten Grenzwert K_sb verglichen, um zu bestimmen, ob der Fahrer beabsichtigt, das Fahrzeug Ve abzubremsen oder nicht. Hierzu kann der Grenzwert K_sb basierend auf einem Versuchsergebnis bestimmt werden, und der Niederdrückbetrag STK_b des Bremspedals kann von dem ersten Bremssensor 24 erfasst werden.
Wenn der Niederdrückbetrag STK_b des Bremspedals größer ist als der Grenzwert K_sb, so dass die Antwort bei Schritt S3 JA lautet, geht die Routine zu Schritt S4 über, um ein von dem Fahrer gefordertes Bremsmoment T_bk zu berechnen. Bei Schritt S4 wird zunächst ein auf einem Niederdrückbetrag STK_b des Bremspedals basierendes Bremsmoment T_sb mit Bezug auf ein in 9 gezeigtes Kennfeld erhalten, das in der ersten ECU 21 installiert ist. Das in 9 gezeigte Kennfeld wird basierend auf einem Versuchsergebnis erstellt, und wie aus 9 ersichtlich ist, wird das Bremsmoment T_sb mit Zunahme des Niederdrückbetrags STK_b des Bremspedals quadratisch erhöht.
Anschließend wird mit Bezug auf ein in 10 gezeigtes Kennfeld ein Bremsmoment T_bp basierend auf einer auf das Bremspedal ausgeübten Niederdrückkraft F_b erhalten. Wie aus 10 ersichtlich ist, wird das Bremsmoment T_bp auf null eingestellt, bis die auf das Bremspedal ausgeübte Niederdrückkraft F_b auf einen vorbestimmten Wert erhöht worden ist, und wird bei Überschreitung des vorbestimmten Werts proportional zu einer Erhöhung der Niederdrückkraft F_b erhöht.
Danach wird das von dem Fahrer geforderte Bremsmoment T_bk basierend auf dem Bremsmoment T_sb und dem Bremsmoment T_bp unter Verwendung der folgenden Formel berechnet: T_bk = a_b·T_sb + (1 – a_b)·T_bp wobei „a_b” ein Beteiligungsverhältnis des Bremsmoments T_sb ist, um das von dem Fahrer geforderte Bremsmoment T_bk zu berechnen. Hierzu wird das Beteiligungsverhältnis a_b mit Bezug auf ein in 11 gezeigtes Kennfeld bestimmt. Wie aus 11 ersichtlich ist, wird das Beteiligungsverhältnis ab proportional zu einer Erhöhung des Bremsmoments T_sb verringert.
In einem Fall, dass die Bremsanforderung des Fahrers auf diese Weise bestimmt wird, geht die Routine nach dem Berechnen des von dem Fahrer geforderten Bremsmoments T_bk zu Schritt S5 über, um ein von dem Fahrer gefordertes Antriebsmoment T_ac auf „0” einzustellen, und um eine Bremsanforderungsbestimmungsflag F_bk einzuschalten.
Wenn der Niederdrückbetrag STK_b des Bremspedals jedoch geringer ist als des Grenzwert K_sb, so dass die Antwort bei Schritt S3 NEIN lautet, geht die Routine zu Schritt S6 über, um das von dem Fahrer geforderte Antriebsmoment T_ac unter Verwendung der folgenden Formel zu berechnen: T_ac = K_a·STK_a wobei „K_a” ein vorbestimmter Koeffizient ist, der dazu verwendet wird, einen Niederdrückbetrag STK_a des Beschleunigerpedals in das von dem Fahrer geforderte Antriebsmoment T_ac umzuwandeln.
In einem Fall, dass die Antriebsanforderung des Fahrers auf diese Weise bestimmt wird, geht die Routine nach dem Berechnen des von dem Fahrer geforderten Antriebsmoments T_ac zu Schritt S7 über, um das von dem Fahrer geforderte Bremsmoment T_bk auf „0” einzustellen, und um die Bremsanforderungsbestimmungsflag F_bk auszuschalten.
Nachdem das von dem Fahrer geforderte Bremsmoment T_bk oder das von dem Fahrer geforderte Antriebsmoment T_ac auf diese Weise berechnet worden ist, geht die Routine zu Schritt S8 über, um ein gefordertes Drehmoment T_dr des Fahrzeugs Ve unter Verwendung der folgenden Formel zu berechnen: T_dr = T_ac – T_bk.
Eine solche Berechnung bei Schritt S8 wird ausgeführt, um die Drehmomente zum Antrieb sowohl in Vorwärts- als auch Rückwärtsrichtung integral zu berechnen. Hierzu wird bei Schritt S8 das Drehmoment zum Beschleunigen des Fahrzeugs Ve in Vorwärtsrichtung auf einen positiven Wert eingestellt, und das Drehmoment zum Abbremsen des Fahrzeugs wird in einen negativen Wert umgewandelt. Das heißt, da ein bei Schritt S4 berechneter Wert des Bremsmoments T_bk positiv ist, wird das Bremsmoment T_bk bei Schritt S8 in einen negativen Wert umgewandelt. Daher entspricht das bei Schritt S8 berechnete geforderte Drehmoment T_dr dem beanspruchten „Antriebsmoment”.
Nachdem das geforderte Drehmoment T_dr des Fahrzeugs Ve auf diese Weise berechnet worden ist, werden ein Drehmoment T^r _di, das den rechten Rädern (d. h., ein Gesamtdrehmoment der Ausgangsdrehmomente des rechten Vorderrads 3R und des rechten Hinterrads 4R) geliefert werden soll, und ein Drehmoment T^l _di, das den linken Rädern (d. h., ein Gesamtrehmoment der Ausgangsdrehmomente des linken Vorderrads 3L und des linken Hinterrads 4L) geliefert werden soll, berechnet, um die Laufstabilität des Fahrzeugs Ve während einer Kurvenfahrt zu verbessern. Hierzu geht die Routine zu einer in 2 gezeigten Routine über. Um die elektronische Stabilitätssteuerung und die dynamische Gierratensteuerung auszuführen, werden das Drehmoment T^r _di und das Drehmoment T^l _di insbesondere basierend auf Daten bezüglich einer Lage des Fahrzeugs Ve wie einer von dem Gierratensensor 30 erfassten tatsächlichen Gierrate berechnet.
Bei der in 2 gezeigten Routine wird bei Schritt S9 zunächst eine Soll-Gierrate γ_tgt basierend auf einem Lenkwinkel δ unter Verwendung der folgenden Formel berechnet: γ_tgt = ((1/1 + A·V_b ²)·(V_b/l))·(δ/n) wobei „A” ein Stabilitätsfaktor ist, „l” ein Radstand ist, und „n” ein Übersetzungsverhältnis des Lenkrads ist.
Anschließend wird bei Schritt S10 eine Abweichung Δγ zwischen der bei Schritt S9 berechneten Soll-Gierrate γ_tgt und einer tatsächlichen Gierrate γ_real berechnet. Danach werden, um die Soll-Gierrate γ_tgt zu erreichen, bei Schritt S11 das Drehmoment T^r _di, das den rechten Rädern geliefert werden soll, und das Drehmoment T^l _di, das den linken Rädern geliefert werden soll, unter Verwendung der folgenden Formeln berechnet: T^r _di = –K_γ·Δγ; und T^l _di = K_γ·Δγ wobei „K_γ” ein in der ersten ECU 21 gespeicherter Verteilungskoeffizient des Drehmoments ist, das auf die rechten Räder und linken Räder verteilt werden soll. In der nachfolgenden Beschreibung wird das auf diese Weise bei Schritt S11 berechnete Drehmoment als „Verteilungsdrehmoment” bezeichnet.
Wenn die in den 5 und 6 gezeigte Differentialeinheit 5 beispielsweise das dem rechten Vorderrad 3R gelieferte Drehmoment erhöht, verringert die Differentialeinheit 5 das dem linken Vorderrad 3L gelieferte Drehmoment in demselben Umfang. Bei Schritt S11 werden daher das Drehmoment T^r _di und das Drehmoment T^l _di in solcher Weise berechnet, dass die den rechten Rädern und linken Rädern gelieferten Drehmomente in demselben Umfang erhöht und verringert werden.
Anschließend werden ein den Antriebsmotoren 1 und 2 zugeführter Stromwert I^*m, ein den Differentialmotoren 6 und 20 zugeführter Stromwert I^*s, und ein den Bremsvorrichtungen 7 und 18 zugeführter Stromwert I^*b basierend auf dem geforderten Drehmoment T_dr und den Verteilungsdrehmomenten T^r _di und T^l _di berechnet. Hierzu werden insbesondere die Befehlsantriebsmomente Tⁱ _wla und Befehlsantriebsmomente Tⁱ _wlb für die Räder 3R, 3L, 4R und 4L durch eine in 3 gezeigte Routine berechnet, und die Stromwerte I^*m, I^*s, I^*b werden durch eine in 4 gezeigte Routine berechnet.
Bei der in 3 gezeigten Routine wird zunächst bei Schritt S12 bestimmt, ob die vorgenannte Bremsanforderungsbestimmungsflag F_bk ausgeschaltet ist oder nicht, das heißt, es wird bestimmt, ob das Antriebsmoment von dem Fahrer angefordert wird oder nicht.
Wenn das Antriebsmoment von dem Fahrer angefordert wird, so dass die Antwort bei Schritt S12 JA lautet, geht die Routine zu Schritt S13 über, um ein Übertragungsdrehmoment für jedes der Räder zu berechnen. Bei Schritt S13 wird insbesondere jeweils ein Übertragungsdrehmoment T^fr _w zu dem rechten Vorderrad 3R, ein Übertragungsdrehmoment T^fl _w zu dem linken Vorderrad 3L, ein Übertragungsdrehmoment T^rr _w zu dem rechten Hinterrad 4R, und ein Übertragungsdrehmoment T^rl _w zu dem linken Hinterrad 4L jeweils basierend auf dem bei Schritt S8 berechneten geforderten Drehmoment T_dr, und dem Drehmoment T^r _di, das den rechten Rädern geliefert werden soll, sowie dem Drehmoment T^l _di, das den linken Rädern geliefert werden soll, unter Verwendung der folgenden Formeln berechnet: T^fr _w = 1/6·T_dr + 1/3T^r _di; T^fl _w = 1/6·T_dr + 1/3T^l _di; T^rr _w = 1/3·T_dr + 2/3T^r _di; und T^rl _w = 1/3·T_dr + 2/3T^l _di.
Hierbei wird beim Erzeugen des Antriebsmoments eine große vertikale Kraft auf jedes des rechten Hinterrads 4R und des linken Hinterrads 4L ausgeübt. In diesem Fall wird daher ein Verteilungsverhältnis des Übertragungsdrehmoments T^fr _w zu dem rechten Vorderrad 3R zu dem Übertragungsdrehmoment T^rr _w zu dem rechten Hinterrad 4R auf ein Verhältnis von 1 zu 2 eingestellt. Gleichermaßen wird ein Verteilungsverhältnis des Übertragungsdrehmoment T^fl _w zu dem linken Vorderrad 3L zu dem Übertragungsdrehmoment T^rl _w zu dem linken Hinterrad 4L ebenso auf ein Verhältnis von 1 zu 2 eingestellt. Jedoch kann das Verteilungsverhältnis des Übertragungsdrehmoments zu dem Vorderrad zu dem Übertragungsdrehmoment zu dem Hinterrad je nach Bedarf eingestellt werden.
Anschließend wird bei Schritt S14 ein durch Erzeugen des Antriebsmoments verursachter Schlupf jeden Rads erfasst. Bei Schritt S14 wird insbesondere ein Schlupfverhältnis Sⁱ _a jedes des rechten Vorderrads 3R, des linken Vorderrads 3L, des rechten Hinterrads 4R und des linken Hinterrads 4L jeweils basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V_b und der Raddrehzahl Vⁱ _w jedes der Räder 3R, 3L, 4R und 4L unter Verwendung der folgenden Formel berechnet: Sⁱ _a = (Vⁱ _w/V_b) – 1.
Hierbei wird das Schlupfverhältnis jedes der Räder einzeln berechnet, obwohl vorstehend nur eine gemeinsame Formel unter Verwendung eines gemeinsamen Symbols „i”, das alle der Räder darstellt, angezeigt ist. In der nachfolgenden Beschreibung werden der Einfachheit halber zudem ausschließlich gemeinsame Formeln unter Verwendung des gemeinsamen Symbols „i”, die zur Berechnung der Parameter der Räder bei den nachfolgenden Schritten verwendet werden, erklärt, und das gemeinsame Symbol „i” wird zur Darstellung aller Räder verwendet.
Anschließend wird bei Schritt S15 eine Beschränkungsrate αⁱ _lima des Übertragungsdrehmoments für jedes der Räder berechnet, um die Antriebssteuerung auszuführen, das heißt, um zu verhindern, dass dem Rad bei einem Schlupf bei dem hohen Schlupfverhältnis Sⁱ _a ein übermäßiges Antriebsmoment geliefert wird. Bei Schritt S15 wird insbesondere die Beschränkungsrate αⁱ _lima des Übertragungsdrehmoments für jedes des rechten Vorderrads 3R, des linken Vorderrads 3L, des rechten Hinterrads 4R und des linken Hinterrads 4L jeweils basierend auf dem bei Schritt S14 berechneten Schlupfverhältnis Sⁱ _a mit Bezug auf ein in 12 gezeigtes Kennfeld berechnet. Hierzu wird das in 12 gezeigte Kennfeld basierend auf einem Versuchsergebnis erstellt, und in der ersten ECU 21 gespeichert. Wie aus 12 ersichtlich ist, wird die Beschränkungsrate αⁱ _lima in einem Fall, dass das Schlupfverhältnis Sⁱ _a größer ist als ein vorbestimmter Wert, auf einen konstanten Wert eingestellt. In einem Fall hingegen, dass das Schlupfverhältnis Sⁱ _a kleiner ist als der vorbestimmte Wert, wird die Beschränkungsrate αⁱ _lima mit abnehmendem Schlupfverhältnis Sⁱ _a erhöht.
Anschließend wird bei Schritt S16 ein Befehlsdrehmoment Tⁱ _wla für jedes des rechten Vorderrads 3R, des linken Vorderrads 3L, des rechten Hinterrads 4R und des linken Hinterrads 4L jeweils basierend auf dem bei Schritt S13 berechneten Übertragungsdrehmoment Tⁱ _w und der bei Schritt S15 berechneten Beschränkungsrate αⁱ _lima unter Verwendung der folgenden Formel berechnet: Tⁱ _wla = Tⁱ _w·αⁱ _lima.
Wenn die Bremsanforderungsbestimmungsflag F_bk hingegen eingeschaltet ist, so dass die Antwort bei Schritt S12 NEIN lautet, geht die Routine zu Schritt S17 über, um das Übertragungsdrehmoment Tⁱ _w für jedes der Räder 3R, 3L, 4R und 4L unter Verwendung der folgenden Formeln zu berechnen: T^fr _w = 1/3·T_dr + 2/3T^r _di; T^fl _w = 1/3·T_dr + 2/3T^l _di; T^rr _w = 1/6·T_dr + 1/3T^r _di; und T^rl _w = 1/6·T_dr + 1/3T^l _di.
In diesem Fall soll bei Schritt S17 ein Bremsmoment erzeugt werden. Das heißt, im Gegensatz zu Schritt S13 wird eine größere vertikale Kraft auf jedes des rechten Vorderrads 3R und des linken Vorderrads 3L ausgeübt. In diesem Fall wird daher ein Verteilungsverhältnis des Übertragungsdrehmoments T^fr _w auf das rechte Vorderrad 3R zu dem Übertragungsdrehmoment T^rr _w auf das rechte Hinterrad 4R auf ein Verhältnis von 2 zu 1 eingestellt. Gleichermaßen wird ein Verteilungsverhältnis des Übertragungsdrehmoments T^fl _w zu dem linken Vorderrad 3L zu dem Übertragungsdrehmoment T^rl _w zu dem linken Hinterrad 4L auf ein Verhältnis von 2 zu 1 eingestellt. Jedoch kann das Verteilungsverhältnis des Übertragungsdrehmoments zu dem Vorderrad zu dem Übertragungsdrehmoment zu dem Hinterrad je nach Bedarf eingestellt werden.
Anschließend wird bei Schritt S18 ein durch Erzeugen des Bremsmoments verursachter Schlupf erfasst. Bei Schritt S18 wird insbesondere ein Schlupfverhältnis Sⁱ _b jedes des rechten Vorderrads 3R, des linken Vorderrads 3L, des rechten Hinterrads 4R und des linken Vorderrads 4L jeweils basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V_b und der Raddrehzahl Vⁱ _w jedes der Räder 3R, 3L, 4R und 4L unter Verwendung der folgenden Formel berechnet: Sⁱ _b = 1 – (Vⁱ _w/V_b).
Anschließend wird bei Schritt S19 eine Beschränkungsrate αⁱ _limb des Übertragungsdrehmoments für jedes der Räder berechnet, um die Antiblockier-Bremssteuerung auszuführen, das heißt, um zu verhindern, dass dem Rad bei einem Schlupf bei dem hohen Schlupfverhältnis Sⁱ _b ein übermäßiges Bremsmoment geliefert wird. Bei Schritt S19 wird insbesondere die Beschränkungsrate αⁱ _limb des Übertragungsdrehmoments für jedes des rechten Vorderrads 3R, des linken Vorderrads 3L, des rechten Hinterrads 4R und des linken Hinterrads 4L jeweils basierend auf dem bei Schritt S18 berechneten Schlupfverhältnis Sⁱ _b mit Bezug auf ein in 13 gezeigtes Kennfeld berechnet. Hierzu wird das in 13 gezeigte Kennfeld basierend auf einem Versuchsergebnis erstellt, und in der ersten ECU 21 gespeichert. Wie aus 13 ersichtlich ist, wird die Beschränkungsrate αⁱ _limb, in einem Fall, dass das Schlupfverhältnis Sⁱ _b größer ist als ein vorbestimmter Wert, ebenfalls auf einen konstanten Wert eingestellt. In einem Fall hingegen, dass das Schlupfverhältnis Sⁱ _b kleiner ist als der vorbestimmte Wert, wird die Beschränkungsrate αⁱ _limb mit abnehmendem Schlupfverhältnis Sⁱ _b ebenfalls erhöht.
Im Anschluss daran, wird bei Schritt S20 ein Befehlsdrehmoment Tⁱ _wlb für jedes des rechten Vorderrads 3R, des linken Vorderrads 3L, des rechten Hinterrads 4R und des linken Hinterrads 4L jeweils basierend auf dem bei Schritt S17 berechneten Übertragungsdrehmoment Tⁱ _w und der bei Schritt S19 berechneten Beschränkungsrate αⁱ _limb unter Verwendung der folgenden Formel berechnet: Tⁱ _wlb = Tⁱ _w·αⁱ _limb.
Daher wird in dem Fall des Erzeugens des Antriebsmoments das Übertragungsdrehmoment Tⁱ _w für jedes des rechten Vorderrads 3R, des linken Vorderrads 3L, des rechten Hinterrads 4R und des linken Hinterrads 4L jeweils bei Schritt S13 berechnet, und das Befehlsdrehmoment Tⁱ _wla für jedes der Räder wird jeweils durch Multiplizieren des Übertragungsdrehmoment Tⁱ _w mit der Beschränkungsrate αⁱ _lima berechnet. Das heißt, das Übertragungsdrehmoment Tⁱ _w wird basierend auf dem Schlupfverhältnis Sⁱ _a korrigiert. Gleichermaßen wird in dem Fall des Erzeugens des Bremsmoments das Übertragungsdrehmoment Tⁱ _w für jedes des rechten Vorderrads 3R, des linken Vorderrads 3L, des rechten Hinterrads 4R und des linken Hinterrads 4L jeweils bei Schritt S17 berechnet, und das Befehlsdrehmoment Tⁱ _wlb für jedes der Räder wird jeweils durch Multiplizieren des Übertragungsdrehmoments Tⁱ _w mit der Beschränkungsrate αⁱ _limb berechnet. Das heißt, das Übertragungsdrehmoment Tⁱ _w wird basierend auf dem Schlupfverhältnis Sⁱ _b korrigiert.
Anschließend werden der Stromwert I^*m, der jedem der Antriebsmotoren 1 und 2 zugeführt wird, der Stromwert I^*s, der jedem der Differentialmotoren 6 und 20 zugeführt wird, und der Stromwert I^*b, der jeder der Bremsvorrichtungen 7 und 18 zugeführt wird, basierend auf dem bei Schritt S16 berechneten Befehlsdrehmoment Tⁱ _wla und dem bei Schritt S20 berechneten Befehlsdrehmoment Tⁱ _wlb berechnet. In dem Fall des Erzeugens des Antriebsmoments werden der Stromwert I^*m _a, der jedem der Antriebsmotoren 1 und 2 zugeführt wird, und der Stromwert I^*s, der jedem der Differentialmotoren 6 und 20 zugeführt wird, bei Schritt S21 basierend auf dem bei Schritt S16 berechneten Befehlsdrehmoment Tⁱ _wla unter Verwendung der folgenden Formeln berechnet: I^*m _a = K_Ima·(T^*r _wla + T^l _wla); und I^*s _a = K_Is·(T^*r _wla – T^l _wla)/2 wobei K_Ima eine in der ersten ECU 21 gespeicherte Übertragungskonstante zum Umwandeln der geforderten Drehmomente des ersten Antriebsmotors 1 und des zweiten Antriebsmotors 2 in Stromwerte ist. Bei den vorstehenden Formeln stellt „*” sowohl das Vorderrad als auch das Hinterrad dar. Der Stromwert I^*m _a für den ersten Antriebsmotor 1 wird insbesondere durch Addieren der Befehlsdrehmomente für das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L, und Multiplizieren des Gesamtbefehlsdrehmoments mit der Konstante K_Ima berechnet. Gleichermaßen wird der Stromwert I^*m _a für den zweiten Antriebsmotor 2 durch Addieren der Befehlsdrehmomente für das rechte Hinterrad 4R und das linke Hinterrad 4L, und Multiplizieren des Gesamtbefehlsdrehmoments mit der Konstante K_Ima berechnet. Andererseits wird der Stromwert I^*s _a, der dem ersten Differentialmotor 6 zugeführt wird, durch Dividieren einer Differenz zwischen den Befehlsdrehmomenten für das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L, und Multiplizieren des erhaltenen Wertes mit der Konstante K_Is berechnet. Gleichermaßen wird der Stromwert I^*s _a, der dem zweiten Differentialmotor 20 zugeführt wird, durch Dividieren einer Differenz zwischen den Befehlsdrehmomenten für das rechte Hinterrad 4R und das linke Hinterrad 4L, und Multiplizieren des erhaltenen Werts mit der Konstante K_Is berechnet.
Anschließend werden die auf diese Weise bei Schritt S21 berechneten Stromwerte I^*m _a und I^*s _a bei Schritt S22 dem ersten Antriebsmotor 1 und dem zweiten Antriebsmotor 2, sowie dem ersten Differentialmotor 6 und dem zweiten Differentialmotor 20 zugeführt.
In dem Fall hingegen, dass der Fahrer beabsichtigt, das Fahrzeug Ve abzubremsen, so dass die Antwort bei Schritt S12 NEIN lautet, wird bei Schritt S23 ein Gesamtbremsmoment T_wlb durch Addieren von Befehlsdrehmomenten T^fr _wlb für das rechte Vorderrad 3R, T^fl _wlb für das linke Vorderrad 3L, T^rr _wlb für das rechte Hinterrad 4R, und T^rl _wlb für das linke Hinterrad 4L berechnet. Anschließend wird bei Schritt S24 bestimmt, ob das bei Schritt S23 berechnete Gesamtbremsmoment T_wlb von dem ersten Antriebsmotor 1 und dem zweiten Antriebsmotor 2 erzeugt werden kann oder nicht. Es wird insbesondere bestimmt, ob das Gesamtbremsmoment T_wlb durch Erzeugen von Energie mittels des ersten Antriebsmotors 1 und des zweiten Antriebsmotors 2, ausgedrückt durch die folgende Ungleichung, erzeugt werden kann oder nicht: T_wlb < T_kai wobei T_kai ein maximaler Wert eines Regenerativdrehmoments (d. h., eines Grenzdrehmoments) ist, das von dem ersten Antriebsmotor 1 und dem zweiten Antriebsmotor 2 erzeugt werden kann. Das heißt, T_kai richtet sich nach den Kapazitäten des ersten Antriebsmotors 1 und des zweiten Antriebsmotors 2.
Wenn das Gesamtbremsmoment T_wlb geringer ist als das Grenzdrehmoment T_kai, so dass die Antwort bei Schritt S24 JA lautet, werden der Stromwert I^*m _b, der jedem der Antriebsmotoren 1 und 2 zugeführt wird, und der Stromwert I^*s _b, der jedem der Differentialmotoren 6 und 20 zugeführt wird, bei Schritt S25 basierend auf dem bei Schritt S20 berechneten Befehlsdrehmoment Tⁱ _wlb unter Verwendung der folgenden Formeln berechnet: I^*m _b = K_Imb·(T^*r _wlb + T^l _wlb); und I^*s _b = K_Is·(T^*r _wlb – T^l _wlb)/2 wobei K_Imb eine ebenfalls in der ersten ECU 21 gespeicherte Übertragungskonstante zum Umwandeln der geforderten Drehmomente des ersten Antriebsmotors 1 und des zweiten Antriebsmotors 2 in Stromwerte ist. Somit werden bei Schritt S25 die Stromwerte durch ähnliche Verfahren wie bei Schritt S21 berechnet.
Wenn das Gesamtbremsmoment T_wlb hingegen größer ist als das Grenzdrehmoment T_kai, so dass die Antwort bei Schritt S24 NEIN lautet, wird von dem ersten Antriebsmotor 1 und dem zweiten Antriebsmotor 2 das maximale Regenerativdrehmoment erzeugt, und ein fehlendes Bremsmoment des Gesamtbremsmoments T_wlb wird von der ersten Bremsvorrichtung 7 und der zweiten Bremsvorrichtung 18 erzeugt. Hierzu wird bei Schritt S26 der Stromwert I^*m _b, der jedem der Antriebsmotoren 1 und 2 zugeführt wird, und ein Stromwert I^*b _b, der jeder der Bremsvorrichtungen 7 und 18 zugeführt wird, und ein Stromwert I^*s _b, der jedem der Differentialmotoren 6 und 20 zugeführt wird, unter Verwendung der folgenden Formeln berechnet: I^*m _b = K_Imb·(T_kai/2); I^*b _b = K_Ib·(T^*r _wlb + T^l _wlb – T_kai/2); und I^*s _b = K_Is·(T^*r _wlb – T^l _wlb)/2.
Somit wird der Stromwert I^*b _b, der jeder der Bremsvorrichtungen 7 und 18 zugeführt wird, wie bei Schritt S21 ebenfalls basierend auf einer Differenz zwischen den Befehlsdrehmomenten für das rechte Vorderrad 3R und das linke Vorderrad 3L, und einer Differenz zwischen den Befehlsdrehmomenten für das rechte Hinterrad 4R und das linke Hinterrad 4L berechnet. Zudem wird der Stromwert I^*s _b, der jedem der Differentialmotoren 6 und 20 zugeführt wird, durch das gleiche Verfahren wie bei Schritt S25 berechnet.
Anschließend werden die auf diese Weise bei Schritt S26 berechneten Stromwerte I^*m _b, I^*b _b und I^*s _b bei Schritt S22 dem ersten Antriebsmotor 1 und dem zweiten Antriebsmotor 2, dem ersten Differentialmotor 6 und dem zweiten Differentialmotor 20, sowie der ersten Bremsvorrichtung 7 und der zweiten Bremsvorrichtung 18 zugeführt.
Daher werden die Stromwerte I^*m _a und I^*m _b, die dem ersten Antriebsmotor 1 und dem zweiten Antriebsmotor 2 zugeführt werden, sowie die Stromwerte I^*s _a und I^*s _b, die dem ersten Differentialmotor 6 und dem zweiten Differentialmotor 20 zugeführt werden, gemäß der in den 1 bis 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform basierend auf den Schlupfverhältnissen Sⁱ _a und Sⁱ _b jedes des rechten Vorderrads 3R, des linken Vorderrads 3L, des rechten Hinterrads 4R und des linken Hinterrads 4L berechnet. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform erhöht oder verringert sich daher das Drehmoment des anderen Rads nicht übermäßig, selbst wenn sich das Drehmomentverteilungsverhältnis ändert und sich somit das Drehmoment von einem der rechten oder linken Räder ändert. Aus diesem Grund kann die Laufstabilität des Fahrzeugs verbessert werden.
In dem Fall, dass das Gesamtbremsmoment T_wlb von dem ersten Antriebsmotor 1 und dem zweiten Antriebsmotor 2 hergestellt werden kann, wird der Stromwert I^*m _b in solcher Weise gesteuert, dass das Gesamtbremsmoment T_wlb ausschließlich von dem ersten Antriebsmotor 1 und dem zweiten Antriebsmotor 2 hergestellt wird. Aus diesem Grund kann eine Energierückgewinnungseffizienz verbessert werden. Selbst wenn das Gesamtbremsmoment T_wlb hingegen nicht alleinig von dem ersten Antriebsmotor 1 und dem zweiten Antriebsmotor 2 hergestellt werden kann, wird der Stromwert I^*m _b in solcher Weise gesteuert, dass das maximale Regenerativdrehmoment von dem ersten Antriebsmotor 1 und dem zweiten Antriebsmotor 2 hergestellt wird, und dass das fehlende Bremsmoment des Gesamtbremsmoments T_wlb von der ersten Bremsvorrichtung 7 und der zweiten Bremsvorrichtung 18 hergestellt wird. Das heißt, eine Energierückgewinnungseffizienz kann verbessert werden, während die von der ersten Bremsvorrichtung 7 und der zweiten Bremsvorrichtung 18 herzustellenden Bremsmomente verringert werden. Aus diesem Grund können die erste Bremsvorrichtung 7 und die zweite Bremsvorrichtung 18 verkleinert werden, oder Beschädigungen der ersten Bremsvorrichtung 7 und der zweiten Bremsvorrichtung 18 können begrenzt werden.
Während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs Ve werden die Verteilungsdrehmomente T^r _di auf das rechte Rad und das Verteilungsdrehmoment T^l _di auf das linke Rad bei Schritt S11 in solcher Weise berechnet, dass die Drehmomente, die den rechten Rädern und linken Rädern geliefert werden sollen, in demselben Umfang erhöht und verringert werden. Aus diesem Grund kann die Kurvenleistung des Fahrzeugs Ve verbessert werden, ohne die Längsbeschleunigung zu verringern.
Ferner werden die Stromwerte I^*m _a und I^*m _b, die dem ersten Antriebsmotor 1 und dem zweiten Antriebsmotor 2 zugeführt werden, die Stromwerte I^*s _a und I^*s _b, die dem ersten Differentialmotor 6 und dem zweiten Differentialmotor 20 zugeführt werden, und der Stromwert I^*b _b, der jeder der Bremsvorrichtungen 7 und 18 zugeführt wird, basierend auf den Übertragungsdrehmomenten für die Räder 3R, 3L, 4R und 4L berechnet. Zudem kann das Drehmomentverteilungsverhältnis zu dem rechten Rad 3R (oder 4R) und dem linken Rad 3L (oder 4L) von dem Differentialmotor 6 (oder 20) gesteuert werden, ohne einen Reibverlust zu verursachen. Aus diesem Grund können die Leistungen des ersten Antriebsmotors 1 und des zweiten Antriebsmotors 2 auf effiziente Weise zu den Rädern 3R, 3L, 4R und 4L geliefert werden, ohne einen Leistungsverlust zu verursachen.
Obwohl die vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann verständlich, dass die vorliegende Anmeldung nicht auf die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Sinnes und des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Das Steuersystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann beispielsweise nicht nur auf das vierradgetriebene Fahrzeug wie es in 5 gezeigt ist angewendet werden, sondern ebenso auf ein vorderradgetriebenes Fahrzeug und ein hinterradgetriebenes Fahrzeug. In diesem Fall werden die in den Berechnungen der Drehmomente des rechten Rads und des linken Rads verwendeten Koeffizienten bei Schritt S13 und S17 auf 1 zu 1 eingestellt. Zudem können die rechten und linken angetriebenen Räder mittels einer Differentialgetriebeeinheit verbunden sein, und eine Bremsvorrichtung kann in der Differentialgetriebeeinheit angeordnet sein. In diesem Fall können die Bremsmomente des rechten Rads und des linken Rads ebenso durch die in den 1 bis 4 gezeigten Verfahren berechnet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015-253254 [0001]
JP 2011-163519 A [0003, 0003, 0004]
WO 2015/008661 [0031]

Claims

Antriebskraftsteuersystem für ein Fahrzeug (Ve), das aufweist: einen Antriebsmotor (1, 2), eine Differentialeinheit (5, 17) mit einer Mehrzahl von Drehelementen, die ein von dem Antriebsmotor (1, 2) geliefertes Drehmoment auf ein rechtes Rad (3R, 4R) und ein linkes Rad (3L, 4L) verteilt; und einen Differentialmotor (6, 20), der mit einem von den Drehelementen der Differentialeinheit (5, 17) verbunden ist, und der ein Verteilungsverhältnis des auf das rechte Rad (3R, 4R) und das linke Rad (3L, 4L) verteilten Drehmoments mittels der Differentialeinheit (5, 17) durch Erzeugen eines Drehmoments steuert; gekennzeichnet durch: einen Controller (21, 36), der elektrische Ströme steuert, die dem Antriebsmotor (1, 2) und dem Differentialmotor (6, 20) zugeführt werden, wobei der Controller (21, 36) derart konfiguriert ist, dass er: ein Antriebsmoment (T_dr), das von einem Fahrer gefordert wird, einschließlich eines Beschleunigungsmoments und eines Bremsmoments, basierend auf einem von einem Fahrer ausgeführten Vorgang berechnet, Solldrehmomente (T^r _di, T^l _di), die dem rechten Rad und dem linken Rad geliefert werden sollen, basierend auf dem Antriebsmoment (T_dr) und Daten bezüglich einer Lage des Fahrzeugs berechnet, die Solldrehmomente (T^r _di, T^l _di) basierend auf einem erfassten Schlupfverhältnis (Sⁱ _a, Sⁱ _b) von jedem des rechten Rads (3R, 4R) und des linken Rads (3L, 4L) korrigiert, einen ersten Stromwert (I^*m _a, I^*m _b), der dem Antriebsmotor (1, 2) zugeführt wird, basierend auf einem Gesamtdrehmoment des korrigierten Solldrehmoments (Tⁱ _wla, Tⁱ _wlb), das einem der Räder (3R, 4R, 3L, 4L) geliefert werden soll, und dem korrigierten Solldrehmoment, das dem anderen Rad (3R, 4R, 3L, 4L) geliefert werden soll, berechnet, einen zweiten Stromwert (I^*s _a, I^*s _b), der dem Differentialmotor (6, 20) zugeführt wird, basierend auf einer Differenz zwischen dem korrigierten Solldrehmoment (Tⁱ _wla, Tⁱ _wlb), das einem der Räder (3R, 4R, 3L, 4L) geliefert werden soll, und dem korrigierten Solldrehmoment (Tⁱ _wla, Tⁱ _wlb), das dem anderen Rad (3R, 4R, 3L, 4L) geliefert werden soll, berechnet, und den Antriebsmotor (1, 2) basierend auf dem ersten Stromwert (I^*m _a, I^*m _b) und den Differentialmotor (6, 20) basierend auf dem zweiten Stromwert (I^*s _a, I^*s _b) steuert.
Antriebskraftsteuersystem für ein Fahrzeug (Ve) nach Anspruch 1, das ferner aufweist: eine Bremsvorrichtung (7, 18), die mit einem der Drehelemente der Differentialeinheit (5, 17) verbunden ist, um entsprechend einem daran angelegten Strom ein Bremsdrehmoment auf das Drehelement auszuüben; wobei der Controller (21, 36) ferner derart konfiguriert ist, dass er einen der Bremsvorrichtung (7, 18) zugeführten Stromwert steuert, und einen der Bremsvorrichtung (7, 18) zugeführten dritten Stromwert (I^*b _b) basierend auf dem Gesamtdrehmoment der korrigierten Solldrehmomente (Tⁱ _wla, Tⁱ _wlb) berechnet.
Antriebskraftsteuersystem für ein Fahrzeug (Ve) nach Anspruch 2, wobei der Antriebsmotor (1, 2) einen Motor mit einer Erzeugungsfunktion umfasst, und wobei der Controller (21, 36) ferner derart konfiguriert ist, dass er, in einem Fall, dass das Gesamtdrehmoment der korrigierten Solldrehmomente (Tⁱ _wla, Tⁱ _wlb) ein Bremsdrehmoment (T_wlb) ist, das größer ist als das Grenzdrehmoment (T_kai) des Antriebsmotors, den ersten Stromwert (I^*m _a, I^*m _b) in solcher Weise berechnet, dass ein Grenzdrehmoment (T_kai) des Antriebsmotors (1, 2) erzeugt wird, und den dritten Stromwert (I^*b _b) in solcher Weise berechnet, dass durch die Bremsvorrichtung (7, 18) eine Differenz zwischen dem Gesamtdrehmoment der korrigierten Solldrehmomente (Tⁱ _wla, Tⁱ _wlb) und dem Grenzdrehmoment (T_kai) des Antriebsmotors (1, 2) erzeugt wird.
Antriebskraftsteuersystem für ein Fahrzeug (Ve) nach einem der Anspruche 1 bis 3, wobei der Controller (21, 36) ferner derart konfiguriert ist, dass er die Solldrehmomente (T^r _di, T^l _di) in solcher Weise berechnet, dass das Drehmoment von einem der Räder (3R, 4R, 3L, 4L) erhöht wird, während das Drehmoment des anderen Rads (3R, 4R, 3L, 4L) während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs (Ve) in demselben Umfang verringert wird.
Antriebskraftsteuersystem für ein Fahrzeug (Ve) nach einem der Anspruche 1 bis 4, wobei der Vorgang einen von dem Fahrer ausgeführten Beschleunigungsvorgang und einen Bremsvorgang umfasst.
Antriebskraftsteuersystem für ein Fahrzeug (Ve) nach einem der Anspruche 1 bis 5, wobei die Daten bezüglich einer Lage des Fahrzeugs eine Gierrate (γ) des Fahrzeugs (Ve) umfasst.
Antriebskraftsteuersystem für ein Fahrzeug (Ve) nach einem der Anspruche 1 bis 6, wobei das Schlupfverhältnis (Sⁱ _a, Sⁱ _b) ein Verhältnis zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V_b) und einer Raddrehzahl (Vⁱ _w) jedes der Räder (3R, 4R, 3L, 4L) umfasst.