JP6807914B2 - 電気自動車のためのトルクベクタリング制御を行う動力システム - Google Patents
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Description
電気動力またはハイブリッド動力の自動車、特にスポーツカーのための動力システムに関するもの、特に、トルクベクタリング制御を行う動力システムに関するものである。
トルクベクタリング制御は二つの目的を持っている。
第１の目的は、旋回走行時の走行抵抗を減少である。後輪駆動の自動車の旋回走行時には、後輪のトルクは直進走行方向に働き、前輪を操向すると走行抵抗が増加してエネルギー効率が低くなり、後輪のトルクベクタリングを行うと後輪のトルクは旋回方向にシフトして働くので前輪の走行抵抗が減少しエネルギー効率が高くなる。
第２の目的は、旋回走行特性の向上である。スポーツカーでは旋回走行時の内側車輪の空転を防ぐために外側車輪に多くのトルクを供給するすることが好ましい。実際には外側の車輪にのみトルクを供給し、さらには内側の車輪の制動を行う。
トルクベクタリング制御は内燃機関の自動車でも重要な機能であったが、１つの動力のトルクを任意の比率で左車輪と右車輪に分配する機構は複雑であり、重量とコストを増加させること、遊星ギアや多板クラッチ等により制御するために発熱等によるエネルギー損失と制御精度の低さのために普及しなかった。しかし、電気動力またはハイブリッド動力のスポーツカーでは、複数のモータを用いることが容易なこととモータの回転速度またはトルクの高精度の制御が容易なことにより、二つのモータの一方で右車輪を他方で左車輪を駆動する独立駆動方式トルクベクタリング制御の実現が容易になった。
第１の目的は、旋回走行時の走行抵抗を減少である。後輪駆動の自動車の旋回走行時には、後輪のトルクは直進走行方向に働き、前輪を操向すると走行抵抗が増加してエネルギー効率が低くなり、後輪のトルクベクタリングを行うと後輪のトルクは旋回方向にシフトして働くので前輪の走行抵抗が減少しエネルギー効率が高くなる。
第２の目的は、旋回走行特性の向上である。スポーツカーでは旋回走行時の内側車輪の空転を防ぐために外側車輪に多くのトルクを供給するすることが好ましい。実際には外側の車輪にのみトルクを供給し、さらには内側の車輪の制動を行う。
トルクベクタリング制御は内燃機関の自動車でも重要な機能であったが、１つの動力のトルクを任意の比率で左車輪と右車輪に分配する機構は複雑であり、重量とコストを増加させること、遊星ギアや多板クラッチ等により制御するために発熱等によるエネルギー損失と制御精度の低さのために普及しなかった。しかし、電気動力またはハイブリッド動力のスポーツカーでは、複数のモータを用いることが容易なこととモータの回転速度またはトルクの高精度の制御が容易なことにより、二つのモータの一方で右車輪を他方で左車輪を駆動する独立駆動方式トルクベクタリング制御の実現が容易になった。
従来の独立駆動方式トルクベクタリング制御は三つの課題を有している。
第１の課題は二つのモータの一方のモータのトルクを他方の車輪に配分できないことである。旋回走行状態では二つのモータの内、外側車輪を駆動するモータのみがトルクを発生し内側車輪を駆動するモータはほぼ空転状態にある。したがって定格出力が不必要に大きなモータを使用する必要があることである。
第２の課題は直進走行時に二つのモータがトルクを発生するので、加速時を除いて、それぞれのモータは定格出力に対して低いトルクすなわちエネルギー効率の低いトルク領域で使用しなければならないことである。
第３の課題は本質的に二つのモータを必要とすることである。動力システムも２つのモータの動力伝達を制御するために複雑な構造になり高コストになる。
第１の課題は二つのモータの一方のモータのトルクを他方の車輪に配分できないことである。旋回走行状態では二つのモータの内、外側車輪を駆動するモータのみがトルクを発生し内側車輪を駆動するモータはほぼ空転状態にある。したがって定格出力が不必要に大きなモータを使用する必要があることである。
第２の課題は直進走行時に二つのモータがトルクを発生するので、加速時を除いて、それぞれのモータは定格出力に対して低いトルクすなわちエネルギー効率の低いトルク領域で使用しなければならないことである。
第３の課題は本質的に二つのモータを必要とすることである。動力システムも２つのモータの動力伝達を制御するために複雑な構造になり高コストになる。
特許文献１と特許文献２の動力システムのモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御は、独立駆動方式トルクベクタリング制御の二つの課題を解決するものである。
独立駆動方式トルクベクタリング制御の第１の課題は、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御の複数のモータで片方の車輪を直接駆動する走行モード(200), (002)によって解決した。
独立駆動方式トルクベクタリング制御の第２の課題は、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御の一つのモータで片方の車輪を直接駆動する走行モード(100), (001)および一つのモータで双方の車輪を分配駆動する走行モード(010)によって、走行モード(101)を不要にすることにより解決した。
しかし、走行モード(100)と走行モード(001)の切換え時の駆動トルク抜けと切換え時の衝撃の発生防止のために過渡的に走行モード(010)を必要とし、そのための動力伝達機構を有している。
特許文献１と特許文献２の出願時には、独立駆動方式トルクベクタリング制御の第２の課題を重視していなかったので、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御は走行モード(110)、(011)、(101))を含む記述をしている。
走行モード(x y z)について説明する。x は第１車輪(左車輪)を直接駆動するモータ数、y は第１車輪(左車輪)と第２車輪(右車輪)を差動機構により分配駆動するモータ数、z は第２車輪(右車輪)を直接駆動するモータ数である。
独立駆動方式トルクベクタリング制御の第１の課題は、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御の複数のモータで片方の車輪を直接駆動する走行モード(200), (002)によって解決した。
独立駆動方式トルクベクタリング制御の第２の課題は、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御の一つのモータで片方の車輪を直接駆動する走行モード(100), (001)および一つのモータで双方の車輪を分配駆動する走行モード(010)によって、走行モード(101)を不要にすることにより解決した。
しかし、走行モード(100)と走行モード(001)の切換え時の駆動トルク抜けと切換え時の衝撃の発生防止のために過渡的に走行モード(010)を必要とし、そのための動力伝達機構を有している。
特許文献１と特許文献２の出願時には、独立駆動方式トルクベクタリング制御の第２の課題を重視していなかったので、モータ数差分制御方式トルクベクタリング制御は走行モード(110)、(011)、(101))を含む記述をしている。
走行モード(x y z)について説明する。x は第１車輪(左車輪)を直接駆動するモータ数、y は第１車輪(左車輪)と第２車輪(右車輪)を差動機構により分配駆動するモータ数、z は第２車輪(右車輪)を直接駆動するモータ数である。
特許文献１と特許文献２の動力システムのモータ数差分制御方式トルクベクタリング制御の課題は二つ以上のモータを必要とすることである。
特許文献１の実施例１(Model 2112)は、例外的に、一つのモータで片方の車輪を直接駆動する走行モード(100), (001)および一つのモータで双方の車輪を分配駆動する走行モード(010)が可能なモデルである。しかし、実施例１(Model 2112)は走行モードの切換え時にトルク抜けと切換えの衝撃が発生する課題を有する。
特許文献１の実施例１(Model 2112)は、例外的に、一つのモータで片方の車輪を直接駆動する走行モード(100), (001)および一つのモータで双方の車輪を分配駆動する走行モード(010)が可能なモデルである。しかし、実施例１(Model 2112)は走行モードの切換え時にトルク抜けと切換えの衝撃が発生する課題を有する。
本発明が解決しようとする課題は、従来の独立駆動方式トルクベクタリング制御の第３の課題を解決し、特許文献１の実施例１(Model 2112)の課題を解決し、１つのモータでもトルク抜けと切換えの衝撃のないトルクベクタリング制御が可能な動力システムを提供することである。
本発明の動力システムの課題を解決するための手段は、直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリンク制御である。
直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリンク制御は、自動車が直進走行、または直進走行から旋回走行に移行する過渡的な状態の左右の車輪の回転速度が概略等しい状態で、動力を第１出力軸へ直接伝達する第１走行モード、第２出力軸へ直接伝達する第２走行モードの切換えを行う。さらに、動力を第１出力軸と第２出力軸へ直接伝達する第３走行モード、差動機構によって第１出力軸と第２出力軸へ分配伝達する第４走行モードの切換えを行うトルクベクタリンク制御である。
直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリンク制御は、自動車が直進走行、または直進走行から旋回走行に移行する過渡的な状態の左右の車輪の回転速度が概略等しい状態で、動力を第１出力軸へ直接伝達する第１走行モード、第２出力軸へ直接伝達する第２走行モードの切換えを行う。さらに、動力を第１出力軸と第２出力軸へ直接伝達する第３走行モード、差動機構によって第１出力軸と第２出力軸へ分配伝達する第４走行モードの切換えを行うトルクベクタリンク制御である。
本発明の動力システムの効果について説明する。
第１の効果は、１つのモータで構成される動力システムでトルクベクタリング制御を可能にしたことである。
第２の効果は、モータの回転速度を制御することなしに、走行モードの切換え、すなわちトルクベクタリング制御可能にしたことである。
第３の効果は、第２の効果によるものであり、動力機構として、回転速度の高精度な制御が出来ない安価なモータや内燃機関を使用することを可能にしたことである。
第１の効果は、１つのモータで構成される動力システムでトルクベクタリング制御を可能にしたことである。
第２の効果は、モータの回転速度を制御することなしに、走行モードの切換え、すなわちトルクベクタリング制御可能にしたことである。
第３の効果は、第２の効果によるものであり、動力機構として、回転速度の高精度な制御が出来ない安価なモータや内燃機関を使用することを可能にしたことである。
図２は本発明の動力システム、Model 2211, Model 2221, Model 2231シリーズの動力システムの全体概要構成を説明する図である。
本発明の動力システムは電気動力またはハイブリッド動力の自動車のための動力システムであって、二次電池10、インバータ11、第１モータ(M1)12、制御装置17、第１車輪(左車輪)18、第２車輪(右車輪)19、動力伝達装置20、操舵制御システム60、自動運転制御システム70を有する。
動力伝達装置20の基本構成は、第１モータ(M1)12が接続される第１入力軸(Xi1)21、第１車輪(左車輪)18が接続される第１出力軸(Xo1)23、第２車輪(右車輪)19が接続される第２出力軸(Xo2)24を有し、第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23へ直接伝達する第１走行モード(100)、第１入力軸(Xi1)21の動力を第２出力軸(Xo2)24へ直接伝達する第２走行モード(001)の動力伝達が可能である。
本発明の動力システムは電気動力またはハイブリッド動力の自動車のための動力システムであって、二次電池10、インバータ11、第１モータ(M1)12、制御装置17、第１車輪(左車輪)18、第２車輪(右車輪)19、動力伝達装置20、操舵制御システム60、自動運転制御システム70を有する。
動力伝達装置20の基本構成は、第１モータ(M1)12が接続される第１入力軸(Xi1)21、第１車輪(左車輪)18が接続される第１出力軸(Xo1)23、第２車輪(右車輪)19が接続される第２出力軸(Xo2)24を有し、第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23へ直接伝達する第１走行モード(100)、第１入力軸(Xi1)21の動力を第２出力軸(Xo2)24へ直接伝達する第２走行モード(001)の動力伝達が可能である。
本発明の動力システムの出力軸同期切換えトルクベクタリング制御について説明する。
出力軸同期切換えトルクベクタリング制御は、第１車輪(左車輪)18が接続される第１出力軸(Xo1)23の回転速度と第２車輪(右車輪)19が接続される第２出力軸(Xo2)24の回転速度が概略等しい状態で走行モードの切換えを行うことにより、最小の切換え時のトルク抜けと最小の切換え時の衝撃を可能にする制御であり四つの方式がある。
第１方式は操舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御であり、
第２方式は前輪舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御であり、
第３方式は前輪舵角度予測情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御であり、
第４方式は旋回空転走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御である。
第１方式、第２方式、第３方式は、自動車が直進走行、または直進走行から旋回走行に移行する過渡的な状態の、概略直進走行していて左右の車輪の回転速度が概略等しい状態、すなわち出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が概略等しい状態で走行モードの切換えを行う。
第４方式は、内側車輪の接地力低下により空転して第１出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が概略等しくなる旋回走行状態で走行モードの切換えを行う旋回空転走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御である。
「回転速度が概略等しい」とは、第１モータ(M1)12、ドッグクラッチやシンクロ機構付のドッグクラッチの回転速度の同期能力により、トルク抜けと切換えの衝撃のない走行モードの切換えが可能な回転速度差であることである。
出力軸同期切換えトルクベクタリング制御は、第１車輪(左車輪)18が接続される第１出力軸(Xo1)23の回転速度と第２車輪(右車輪)19が接続される第２出力軸(Xo2)24の回転速度が概略等しい状態で走行モードの切換えを行うことにより、最小の切換え時のトルク抜けと最小の切換え時の衝撃を可能にする制御であり四つの方式がある。
第１方式は操舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御であり、
第２方式は前輪舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御であり、
第３方式は前輪舵角度予測情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御であり、
第４方式は旋回空転走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御である。
第１方式、第２方式、第３方式は、自動車が直進走行、または直進走行から旋回走行に移行する過渡的な状態の、概略直進走行していて左右の車輪の回転速度が概略等しい状態、すなわち出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が概略等しい状態で走行モードの切換えを行う。
第４方式は、内側車輪の接地力低下により空転して第１出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が概略等しくなる旋回走行状態で走行モードの切換えを行う旋回空転走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御である。
「回転速度が概略等しい」とは、第１モータ(M1)12、ドッグクラッチやシンクロ機構付のドッグクラッチの回転速度の同期能力により、トルク抜けと切換えの衝撃のない走行モードの切換えが可能な回転速度差であることである。
操舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式)について説明する。
操舵制御システム60は、ステアリングホイール61、ステアリングホイール61の中立位置を基準とする左右方向の回転角度である操舵角度Aを検出する操舵角度センサー62、前輪の角度を変化させる操舵機構63、横方向加速度センサー64を有し、操舵角度Aの情報を出力することが可能である。
制御装置17は、操舵角度Aの情報を検出し、操舵角度Aが右方向閾値角度ATRを超えると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、操舵角度Aが左方向閾値角度ATLを超えると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
図２１は本発明の動力システム、Model 22のステアリングホイール61の操舵角度を説明する図である。ステアリングホイール61には右方向閾値角度ATR、左方向閾値角度ATL、右方向操舵遊び角度LR、左方向操舵遊び角度LLが設定されている。図２１aは右方向操舵遊び角度LR＞右方向閾値角度ATR、左方向操舵遊び角度LL＞左方向閾値角度ATLの設定であり、図２１bは右方向閾値角度ATR＞右方向操舵遊び角度LR、左方向閾値角度ATL＞左方向操舵遊び角度LLの設定である。右方向操舵遊び角度LR、左方向操舵遊び角度LL、右方向閾値角度ATR、左方向閾値角度ATLは説明のため実際の角度より大きく表示している。
第１方式は、ステアリングホイール61の操舵角度Aの情報を検出して自動車が直進走行中に走行モードの切換えを行う方式なので、ステアリングホイール61に遊びを設けることにより、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい状態での走行モードの切換えが可能である。ステアリングホイール61の操舵角度Aの情報を検出する方式なので、運転者によって操縦される自動車に適している。
操舵制御システム60は、ステアリングホイール61、ステアリングホイール61の中立位置を基準とする左右方向の回転角度である操舵角度Aを検出する操舵角度センサー62、前輪の角度を変化させる操舵機構63、横方向加速度センサー64を有し、操舵角度Aの情報を出力することが可能である。
制御装置17は、操舵角度Aの情報を検出し、操舵角度Aが右方向閾値角度ATRを超えると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、操舵角度Aが左方向閾値角度ATLを超えると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
図２１は本発明の動力システム、Model 22のステアリングホイール61の操舵角度を説明する図である。ステアリングホイール61には右方向閾値角度ATR、左方向閾値角度ATL、右方向操舵遊び角度LR、左方向操舵遊び角度LLが設定されている。図２１aは右方向操舵遊び角度LR＞右方向閾値角度ATR、左方向操舵遊び角度LL＞左方向閾値角度ATLの設定であり、図２１bは右方向閾値角度ATR＞右方向操舵遊び角度LR、左方向閾値角度ATL＞左方向操舵遊び角度LLの設定である。右方向操舵遊び角度LR、左方向操舵遊び角度LL、右方向閾値角度ATR、左方向閾値角度ATLは説明のため実際の角度より大きく表示している。
第１方式は、ステアリングホイール61の操舵角度Aの情報を検出して自動車が直進走行中に走行モードの切換えを行う方式なので、ステアリングホイール61に遊びを設けることにより、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい状態での走行モードの切換えが可能である。ステアリングホイール61の操舵角度Aの情報を検出する方式なので、運転者によって操縦される自動車に適している。
前輪舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第２方式)について説明する。
操舵制御システム60は、前車輪の中立位置を基準とする左右方向の回転角度である前輪舵角度Sを検出する前輪舵角度センサー65、横方向加速度センサー64を有し、前輪舵角度Sの情報を出力することが可能である。
制御装置17は、前輪舵角度Sの情報を検出し、前輪舵角度Sが右方向前輪閾値角度STRを超えると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、車輪角度Sが左方向前輪閾値角度STLを超えると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
第２方式は、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度に僅かに差がある状態で走行モードの切換えを行う。ステアリングホイール61の操作に依存しない方式なので、運転者によって操縦される自動車にも自動運転の自動車にも適している。
操舵制御システム60は、前車輪の中立位置を基準とする左右方向の回転角度である前輪舵角度Sを検出する前輪舵角度センサー65、横方向加速度センサー64を有し、前輪舵角度Sの情報を出力することが可能である。
制御装置17は、前輪舵角度Sの情報を検出し、前輪舵角度Sが右方向前輪閾値角度STRを超えると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、車輪角度Sが左方向前輪閾値角度STLを超えると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
第２方式は、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度に僅かに差がある状態で走行モードの切換えを行う。ステアリングホイール61の操作に依存しない方式なので、運転者によって操縦される自動車にも自動運転の自動車にも適している。
前輪舵角度予測情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第３方式)について説明する。
自動運転制御システム70は、地図情報とGPS位置情報の組合せ情報、光学的に検出・認識した道路形状の情報等に基づき、操舵制御情報を出力する。
操舵制御システム60は、操舵制御情報を検出すると前輪舵角度Sを変化させる操舵制御を行うとともに、操舵制御を行う前に将来の前輪舵角度Sの情報である前輪舵角度Sの予測情報を出力することが可能である。
制御装置17は、前輪舵角度Sの予測情報を検出し、予測情報の前輪舵角度Sが右方向前輪閾値角度STRを超えると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、予測情報の前輪舵角度Sが左方向前輪閾値角度STLを超えると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
第３方式は、前輪舵角度Sの予測情報を検出して自動車が直進走行中に走行モードの切換えを行う方式なので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい状態での走行モードの切換えが可能である。自動操縦制御システム70が出力する制御情報に依存する方式なので、自動運転の自動車に適している。
自動運転制御システム70は、地図情報とGPS位置情報の組合せ情報、光学的に検出・認識した道路形状の情報等に基づき、操舵制御情報を出力する。
操舵制御システム60は、操舵制御情報を検出すると前輪舵角度Sを変化させる操舵制御を行うとともに、操舵制御を行う前に将来の前輪舵角度Sの情報である前輪舵角度Sの予測情報を出力することが可能である。
制御装置17は、前輪舵角度Sの予測情報を検出し、予測情報の前輪舵角度Sが右方向前輪閾値角度STRを超えると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、予測情報の前輪舵角度Sが左方向前輪閾値角度STLを超えると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
第３方式は、前輪舵角度Sの予測情報を検出して自動車が直進走行中に走行モードの切換えを行う方式なので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい状態での走行モードの切換えが可能である。自動操縦制御システム70が出力する制御情報に依存する方式なので、自動運転の自動車に適している。
旋回空転走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第４方式)について説明する。
操舵制御システム60は、車体の横方向Gを検出する横方向加速度センサー64を有し、右旋回走行または左旋回走行の旋回走行情報を出力する。
制御装置17は、右旋回走行の旋回走行情報を検出し、第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が概略等しいことを検出すると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、左旋回走行の旋回走行情報を検出し、第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が概略等しいことを検出すると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
第４方式は、高速旋回走行等で操舵角度と旋回方向が一致しないドリフト走行や何らかの理由で直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式、第２方式、第３方式)が機能しなかった場合において有効であり、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度を検出して制御を行うので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい状態での走行モードの切換えが可能である。ステアリングホイール61の操作に依存しない方式なので、運転者によって操縦される自動車にも自動運転の自動車にも適している。
操舵制御システム60は、車体の横方向Gを検出する横方向加速度センサー64を有し、右旋回走行または左旋回走行の旋回走行情報を出力する。
制御装置17は、右旋回走行の旋回走行情報を検出し、第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が概略等しいことを検出すると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、左旋回走行の旋回走行情報を検出し、第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が概略等しいことを検出すると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
第４方式は、高速旋回走行等で操舵角度と旋回方向が一致しないドリフト走行や何らかの理由で直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式、第２方式、第３方式)が機能しなかった場合において有効であり、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度を検出して制御を行うので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい状態での走行モードの切換えが可能である。ステアリングホイール61の操作に依存しない方式なので、運転者によって操縦される自動車にも自動運転の自動車にも適している。
図１は本発明の動力システム、Model 22の主要なモデルの分類を示す図である。
Model 221は二つの走行モードの切換えを行う2-走行モード切換え方式である。
Model 2211はModel 221の基本モデルである2-クラッチ方式・電気動力モデルであり、動力伝達装置20が第１入力軸(Xi1)21と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)41、第１入力軸(Xi1)21と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)42を有し、第１走行モード(100)、第２走行モード(001)が可能である。
Model 222は二つの走行モードと直進走行に限定される一つの走行モードの切換えを行う2.5-走行モード切換え方式である。
Model 2221はModel 222の基本モデルである2-クラッチ方式・電気動力モデルであり、動力伝達装置20がModel 2211と同じ構成であるが、Model 2211の走行モードの他に、第３走行モード(101)が可能である。
Model 223は三つの走行モードの切換えを行う3-走行モード切換え方式である。
Model 2231はModel 223の基本モデルである3-クラッチ方式・電気動力モデルであり、動力伝達装置20が第１クラッチ機構(C1)41、第２クラッチ機構(C2)42、差動機構(Def)26、第１入力軸(Xi1)21と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第３クラッチ機構(C3)43を有し、第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第４走行モード(010)が可能である。
Model 2212は、Model 2211の第１方式ハイブリッド動力モデルであり、Model 2211の第１走行モード(100)、第２走行モード(001)の他に、第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)が可能である。
Model 2213は、Model 2211の第２方式ハイブリッド動力モデルであり、Model 2211の第１走行モード(100)、第２走行モード(001)の他に、第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)が可能である。
Model 2222は、Model 2221の第１方式ハイブリッド動力モデルであり、Model 2221の第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第３走行モード(101)の他に、第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)、第３A走行モード(202)が可能である。
Model 2223は、Model 2221の第２方式ハイブリッド動力モデルであり、Model 2221の第１走行モード(200)、第２走行モード(002)、第３走行モード(101)の他に、第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)、第３A走行モード(202)が可能である。
Model 2232は、Model 2231の第１方式ハイブリッド動力モデルであり、Model 2231の第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第４走行モード(010)の他に、第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)、第4A走行モード(020)が可能である。
Model 2233は、Model 2231の第２方式ハイブリッド動力モデルであり、Model 2231の第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第４走行モード(010)の他に、第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)、第4A走行モード(020)が可能である。
Model 2211X, Model 2212X, Model 2221X, Model 2222XはModel 2211, Model 2212, Model 2221, Model 2222の変形モデルである同軸クラッチ方式・電気動力システムであり、それぞれModel 2211, Model 2212, Model 2221, Model 2222と同じ走行モードが可能である。
Model 2231DL, Model 2232DLはModel 2231, Model 2232の変形モデルであるデフロッククラッチ方式・電気動力システムであり、動力伝達装置20が差動機構(Def)26、デフロッククラッチ機構(DLC)47、第１差動機構出力軸(Xod1)28と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１出力軸クラッチ機構(Co1)48、第２差動機構出力軸(Xod2)29と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第２出力軸クラッチ機構(Co2)49を有し、Model 2231と同様に第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第４走行モード(010)が可能である。
Model 2211V, Model 2211XV, Model 2212V, Model 2212XV, Model 2213V, Model 2221V, Model 2221XV, Model 2222V, Model 2222XV, Model 2223V, Model 2231V, Model 2231DLV, Model 2232V, Model 2232DLV, Model 2233Vは、Model 2211, Model 2211X, Model 2212, Model 2212X, Model 2213, Model 2221, Model 2221X, Model 2222, Model 2222X, Model 2223, Model 2231, Model 2231DL, Model 2232, Model 2232DL, Model 2233の動力伝達装置20が第１モータ(M1)12の変速機構を有するモデルである。
Model 221は二つの走行モードの切換えを行う2-走行モード切換え方式である。
Model 2211はModel 221の基本モデルである2-クラッチ方式・電気動力モデルであり、動力伝達装置20が第１入力軸(Xi1)21と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)41、第１入力軸(Xi1)21と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)42を有し、第１走行モード(100)、第２走行モード(001)が可能である。
Model 222は二つの走行モードと直進走行に限定される一つの走行モードの切換えを行う2.5-走行モード切換え方式である。
Model 2221はModel 222の基本モデルである2-クラッチ方式・電気動力モデルであり、動力伝達装置20がModel 2211と同じ構成であるが、Model 2211の走行モードの他に、第３走行モード(101)が可能である。
Model 223は三つの走行モードの切換えを行う3-走行モード切換え方式である。
Model 2231はModel 223の基本モデルである3-クラッチ方式・電気動力モデルであり、動力伝達装置20が第１クラッチ機構(C1)41、第２クラッチ機構(C2)42、差動機構(Def)26、第１入力軸(Xi1)21と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第３クラッチ機構(C3)43を有し、第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第４走行モード(010)が可能である。
Model 2212は、Model 2211の第１方式ハイブリッド動力モデルであり、Model 2211の第１走行モード(100)、第２走行モード(001)の他に、第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)が可能である。
Model 2213は、Model 2211の第２方式ハイブリッド動力モデルであり、Model 2211の第１走行モード(100)、第２走行モード(001)の他に、第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)が可能である。
Model 2222は、Model 2221の第１方式ハイブリッド動力モデルであり、Model 2221の第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第３走行モード(101)の他に、第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)、第３A走行モード(202)が可能である。
Model 2223は、Model 2221の第２方式ハイブリッド動力モデルであり、Model 2221の第１走行モード(200)、第２走行モード(002)、第３走行モード(101)の他に、第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)、第３A走行モード(202)が可能である。
Model 2232は、Model 2231の第１方式ハイブリッド動力モデルであり、Model 2231の第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第４走行モード(010)の他に、第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)、第4A走行モード(020)が可能である。
Model 2233は、Model 2231の第２方式ハイブリッド動力モデルであり、Model 2231の第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第４走行モード(010)の他に、第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)、第4A走行モード(020)が可能である。
Model 2211X, Model 2212X, Model 2221X, Model 2222XはModel 2211, Model 2212, Model 2221, Model 2222の変形モデルである同軸クラッチ方式・電気動力システムであり、それぞれModel 2211, Model 2212, Model 2221, Model 2222と同じ走行モードが可能である。
Model 2231DL, Model 2232DLはModel 2231, Model 2232の変形モデルであるデフロッククラッチ方式・電気動力システムであり、動力伝達装置20が差動機構(Def)26、デフロッククラッチ機構(DLC)47、第１差動機構出力軸(Xod1)28と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１出力軸クラッチ機構(Co1)48、第２差動機構出力軸(Xod2)29と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第２出力軸クラッチ機構(Co2)49を有し、Model 2231と同様に第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第４走行モード(010)が可能である。
Model 2211V, Model 2211XV, Model 2212V, Model 2212XV, Model 2213V, Model 2221V, Model 2221XV, Model 2222V, Model 2222XV, Model 2223V, Model 2231V, Model 2231DLV, Model 2232V, Model 2232DLV, Model 2233Vは、Model 2211, Model 2211X, Model 2212, Model 2212X, Model 2213, Model 2221, Model 2221X, Model 2222, Model 2222X, Model 2223, Model 2231, Model 2231DL, Model 2232, Model 2232DL, Model 2233の動力伝達装置20が第１モータ(M1)12の変速機構を有するモデルである。
本発明の走行モードの表記について説明する。
走行モード(x z)と走行モード(x y z)について説明する。
x は第１出力軸(Xo1)23に動力を直接伝達する入力軸の数、y は第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)24に動力を分配伝達する入力軸の数、z は第２出力軸(Xo2)24に動力を直接伝達する入力軸の数である。
電気動力モデルにおいては、入力軸は第１モータ(M1)12が接続される第１入力軸(Xi1)21のみであるので、第１走行モード(100)、第２走行モード(100)、第３走行モード(101)、第４走行モード(010)が可能である。
第３走行モード(101)は、第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)24に直接伝達する走行モード、すなわち第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)24が接続されている走行モードであり、第４走行モード(010)は第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)24に分配伝達する走行モードである。
第１のハイブリッド動力モデルにおいては、元の電気動力モデルの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第３走行モード(101)、第４走行モード(010)に、内燃機関(E)14と第２モータ(M2)13が接続される第２入力軸(Xi2)22による走行モード(010)が付加された、第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)、第３A走行モード(202)、第４A走行モード(020)も可能である。
第２のハイブリッド動力モデルにおいては、元の電気動力モデルの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第３走行モード(101)、第４走行モード(010)に、内燃機関(E)14と第２モータ(M2)13が接続される第２入力軸(Xi2)による走行モード(100)、走行モード(001)、走行モード(101)、走行モード(010)が付加された、第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)、第４A走行モード(020)も可能であり、Model 2223では第３A走行モード(202)も可能である。
走行モード(x z)と走行モード(x y z)について説明する。
x は第１出力軸(Xo1)23に動力を直接伝達する入力軸の数、y は第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)24に動力を分配伝達する入力軸の数、z は第２出力軸(Xo2)24に動力を直接伝達する入力軸の数である。
電気動力モデルにおいては、入力軸は第１モータ(M1)12が接続される第１入力軸(Xi1)21のみであるので、第１走行モード(100)、第２走行モード(100)、第３走行モード(101)、第４走行モード(010)が可能である。
第３走行モード(101)は、第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)24に直接伝達する走行モード、すなわち第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)24が接続されている走行モードであり、第４走行モード(010)は第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)24に分配伝達する走行モードである。
第１のハイブリッド動力モデルにおいては、元の電気動力モデルの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第３走行モード(101)、第４走行モード(010)に、内燃機関(E)14と第２モータ(M2)13が接続される第２入力軸(Xi2)22による走行モード(010)が付加された、第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)、第３A走行モード(202)、第４A走行モード(020)も可能である。
第２のハイブリッド動力モデルにおいては、元の電気動力モデルの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第３走行モード(101)、第４走行モード(010)に、内燃機関(E)14と第２モータ(M2)13が接続される第２入力軸(Xi2)による走行モード(100)、走行モード(001)、走行モード(101)、走行モード(010)が付加された、第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)、第４A走行モード(020)も可能であり、Model 2223では第３A走行モード(202)も可能である。
実施例１はModel 2211シリーズ(Model 2211, Model 2211V, Model 2211X, Model 2211XV)であり、二つの走行モードの切換えを行う2-走行モード切換え方式・電気動力モデルの動力システムである。
図２はModel 2211シリーズの動力システムの全体概要構成を説明する図である。
動力システムは、二次電池10、インバータ11、第１モータ(M1)12、制御装置17、第１車輪(左車輪)18、第２車輪(右車輪)19、動力伝達装置20、操舵制御システム60、自動運転制御システム70を有する。
動力伝達装置20は、第１モータ(M1)12が接続される第１入力軸(Xi1)21、第１車輪(左車輪)18が接続される第１出力軸(Xo1)23、第２車輪(右車輪)19が接続される第２出力軸(Xo2)(24)を有する。
操舵制御システム60の基本構成は、ステアリングホイール61、操舵角度センサー62、操舵機構63を有し、操舵角度Aの情報を出力することが可能である。さらに、前輪舵角度センサー65、横方向加速度センサー64を有し、前輪舵角度Sの情報または前輪舵角度Sの予測情報や右旋回走行または左旋回走行の旋回走行情報を出力することが可能である。
Model 2211シリーズの動力システムは、第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23へ直接伝達する第１走行モード(100)、第２出力軸(Xo2)(24)へ直接伝達する第２走行モード(001)が可能である。
図２はModel 2211シリーズの動力システムの全体概要構成を説明する図である。
動力システムは、二次電池10、インバータ11、第１モータ(M1)12、制御装置17、第１車輪(左車輪)18、第２車輪(右車輪)19、動力伝達装置20、操舵制御システム60、自動運転制御システム70を有する。
動力伝達装置20は、第１モータ(M1)12が接続される第１入力軸(Xi1)21、第１車輪(左車輪)18が接続される第１出力軸(Xo1)23、第２車輪(右車輪)19が接続される第２出力軸(Xo2)(24)を有する。
操舵制御システム60の基本構成は、ステアリングホイール61、操舵角度センサー62、操舵機構63を有し、操舵角度Aの情報を出力することが可能である。さらに、前輪舵角度センサー65、横方向加速度センサー64を有し、前輪舵角度Sの情報または前輪舵角度Sの予測情報や右旋回走行または左旋回走行の旋回走行情報を出力することが可能である。
Model 2211シリーズの動力システムは、第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23へ直接伝達する第１走行モード(100)、第２出力軸(Xo2)(24)へ直接伝達する第２走行モード(001)が可能である。
図５はModel 2211シリーズの動力システムの詳細な部分構成を説明する図である。
図５aは2-クラッチ方式・電気動力モデルのModel 2211である。動力伝達装置20は、第１入力軸(Xi1)21と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)41、第１入力軸(Xi1)21と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)42、第１入力軸回転速度センサー31、第１出力軸回転速度センサー33、第２出力軸回転速度センサー34を有する。
図５bは同軸クラッチ方式・電気動力モデルのModel 2211Xであり、Model 2211の変形モデルである。動力伝達装置20は、第１入力軸(Xi1)21が歯車機構によって分割されて第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)24と同軸に配置されているがModel 2211と同じ機構で構成される。歯車機構が二組から一組に削減されている。
図５cは変速方式・同軸クラッチ方式・電気動力モデルのModel 2211XVであり、Model 2211Xの 動力伝達装置20が第１モータ(M1)12の変速機構を有する電気動力モデルである。動力伝達装置20は中間動力伝達軸(Xm)25、第１入力軸(Xi1)21の動力を中間動力伝達軸(Xm)25に伝達する第１速歯車機構51、第１速クラッチ機構52、第２速歯車機構53、第２速クラッチ機構54、 中間動力伝達軸(Xm)25と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)41、中間動力伝達軸(Xm)25と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)42、第１入力軸回転速度センサー31、第１出力軸回転速度センサー33、第２出力軸回転速度センサー34を有する。Model 2211XVはModel 2211Vに比べて歯車機構が四組から二組に削減されている。
図５aは2-クラッチ方式・電気動力モデルのModel 2211である。動力伝達装置20は、第１入力軸(Xi1)21と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)41、第１入力軸(Xi1)21と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)42、第１入力軸回転速度センサー31、第１出力軸回転速度センサー33、第２出力軸回転速度センサー34を有する。
図５bは同軸クラッチ方式・電気動力モデルのModel 2211Xであり、Model 2211の変形モデルである。動力伝達装置20は、第１入力軸(Xi1)21が歯車機構によって分割されて第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)24と同軸に配置されているがModel 2211と同じ機構で構成される。歯車機構が二組から一組に削減されている。
図５cは変速方式・同軸クラッチ方式・電気動力モデルのModel 2211XVであり、Model 2211Xの 動力伝達装置20が第１モータ(M1)12の変速機構を有する電気動力モデルである。動力伝達装置20は中間動力伝達軸(Xm)25、第１入力軸(Xi1)21の動力を中間動力伝達軸(Xm)25に伝達する第１速歯車機構51、第１速クラッチ機構52、第２速歯車機構53、第２速クラッチ機構54、 中間動力伝達軸(Xm)25と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)41、中間動力伝達軸(Xm)25と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)42、第１入力軸回転速度センサー31、第１出力軸回転速度センサー33、第２出力軸回転速度センサー34を有する。Model 2211XVはModel 2211Vに比べて歯車機構が四組から二組に削減されている。
図２２はModel 2211シリーズの操舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式)を説明する図である。
制御装置17は、第２走行モード(001)の直進走行状態で、操舵角度A＞右方向閾値角度ATRになると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第１走行モード(100)の直進走行状態で、操舵角度A＞左方向閾値角度ATLになると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
Model 2211シリーズは二つの設定が可能である。第１の閾値角度設定は右方向操舵遊び角度LR＞右方向閾値角度ATR、左方向操舵遊び角度LL＞左方向閾値角度ATLであり、第２の閾値角度設定は右方向閾値角度ATR＞右方向操舵遊び角度LR、左方向閾値角度ATL＞左方向操舵遊び角度LLである。
図２２aは第１の閾値角度設定である。
P1ではA＞LL＞ATLなので第２走行モード(001)による左旋回走行である。
P3, P4ではLL＞A＞ATL, LL＞ATL＞A、LL＞ATL＞A, LR＞ATR＞Aなので第２走行モード(001)による直進走行である。
P5ではLR＞A＞ATRなので第１走行モード(100)による直進走行に切換えられる。
P6, P8ではA＞LR＞ATRなので第１走行モード(100)による右旋回走行である。
第１の閾値角度設定の第２走行モード(001)から第１走行モード(100)への切換えはP4からP5の直進走行状態で行われるので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい状態での走行モードの切換えが可能である。
図２２bは第２の閾値角度設定である。
P1, P2ではA＞ATL＞LL, ATL＞A＞LLなので第２走行モード(001)による左旋回走行である。
P3ではATL＞LL＞A, ATR＞LR＞Aなので第２走行モード(001)による直進走行である。
P6ではATR＞A＞LRなので第２走行モード(001)による右旋回走行である。
P8ではA＞ATR＞LRなので第１走行モード(100)による右旋回走行に切換えられる。
第２の閾値角度設定の第２走行モード(001)から第１走行モード(100)への切換えはP6からP7の直進走行から右旋回走行に移行する過渡的な状態で行われるので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度に僅かに差がある状態で走行モードの切換えを行う。
制御装置17は、第２走行モード(001)の直進走行状態で、操舵角度A＞右方向閾値角度ATRになると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第１走行モード(100)の直進走行状態で、操舵角度A＞左方向閾値角度ATLになると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
Model 2211シリーズは二つの設定が可能である。第１の閾値角度設定は右方向操舵遊び角度LR＞右方向閾値角度ATR、左方向操舵遊び角度LL＞左方向閾値角度ATLであり、第２の閾値角度設定は右方向閾値角度ATR＞右方向操舵遊び角度LR、左方向閾値角度ATL＞左方向操舵遊び角度LLである。
図２２aは第１の閾値角度設定である。
P1ではA＞LL＞ATLなので第２走行モード(001)による左旋回走行である。
P3, P4ではLL＞A＞ATL, LL＞ATL＞A、LL＞ATL＞A, LR＞ATR＞Aなので第２走行モード(001)による直進走行である。
P5ではLR＞A＞ATRなので第１走行モード(100)による直進走行に切換えられる。
P6, P8ではA＞LR＞ATRなので第１走行モード(100)による右旋回走行である。
第１の閾値角度設定の第２走行モード(001)から第１走行モード(100)への切換えはP4からP5の直進走行状態で行われるので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい状態での走行モードの切換えが可能である。
図２２bは第２の閾値角度設定である。
P1, P2ではA＞ATL＞LL, ATL＞A＞LLなので第２走行モード(001)による左旋回走行である。
P3ではATL＞LL＞A, ATR＞LR＞Aなので第２走行モード(001)による直進走行である。
P6ではATR＞A＞LRなので第２走行モード(001)による右旋回走行である。
P8ではA＞ATR＞LRなので第１走行モード(100)による右旋回走行に切換えられる。
第２の閾値角度設定の第２走行モード(001)から第１走行モード(100)への切換えはP6からP7の直進走行から右旋回走行に移行する過渡的な状態で行われるので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度に僅かに差がある状態で走行モードの切換えを行う。
Model 2211シリーズの前輪舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第２方式)と前輪舵角度予測情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第３方式)について説明する。
第２方式の操舵制御システム60は、前輪舵角度Sの情報を出力することが可能であり、第３方式の操舵制御システム60は、前輪舵角度Sの予測情報を出力することが可能である。
制御装置17は、前輪舵角度Sの情報または前輪舵角度Sの予測情報を検出し、第２走行モード(001)の直進走行状態で、前輪舵角度S＞右方向前輪閾値角度STRになると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第１走行モード(100)の直進走行状態で、前輪舵角度S＞左方向前輪閾値角度STLになると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
第２方式の操舵制御システム60は、前輪舵角度Sの情報を出力することが可能であり、第３方式の操舵制御システム60は、前輪舵角度Sの予測情報を出力することが可能である。
制御装置17は、前輪舵角度Sの情報または前輪舵角度Sの予測情報を検出し、第２走行モード(001)の直進走行状態で、前輪舵角度S＞右方向前輪閾値角度STRになると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第１走行モード(100)の直進走行状態で、前輪舵角度S＞左方向前輪閾値角度STLになると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
Model 2211シリーズの旋回空転走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第４方式)について説明する。
操舵制御システム60は、右旋回走行または左旋回走行の旋回走行情報を出力する。
制御装置17は、第２走行モード(001)の走行状態で、旋回走行情報が右旋回走行であり、第２車輪(右車輪)19の空転により第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第１走行モード(100)の走行状態で、旋回走行情報が左旋回走行であり、第１車輪(左車輪)18の空転により第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
操舵制御システム60は、右旋回走行または左旋回走行の旋回走行情報を出力する。
制御装置17は、第２走行モード(001)の走行状態で、旋回走行情報が右旋回走行であり、第２車輪(右車輪)19の空転により第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第１走行モード(100)の走行状態で、旋回走行情報が左旋回走行であり、第１車輪(左車輪)18の空転により第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
Model 2211シリーズの基本の制御は直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式、第２方式、第３方式)であり、何らかの理由で直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御が機能しなかった時に旋回空転走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第４方式)を行う。
Model 2211の出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式、第２方式、第３方式、第４方式)は二つの課題を有している。第１の課題は第１走行モード(100)、第２走行モード(001)の直進走行時にヨーモーメントが発生することである。
第２の課題は第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を同時に駆動できないことによる高トルク駆動時のトルク伝達能力不足である。
第１の課題を解決する二つの方法がある。第１の方法は、ステア・バイ・ワイヤ(電動パワーステアリング)によるものであって、駆動トルクを測定してヨーモーメントを予測し、ヨーモーメントを補償することができる。第２の方法は、自動運転システムのLKS(車線維持支援システム)によるもので、ヨーモーメントを補償することができる。
第２の課題はModel 2211の出力軸同期切換えトルクベクタリング制御では解決できない。
Model 2211の出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式、第２方式、第３方式、第４方式)は二つの課題を有している。第１の課題は第１走行モード(100)、第２走行モード(001)の直進走行時にヨーモーメントが発生することである。
第２の課題は第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を同時に駆動できないことによる高トルク駆動時のトルク伝達能力不足である。
第１の課題を解決する二つの方法がある。第１の方法は、ステア・バイ・ワイヤ(電動パワーステアリング)によるものであって、駆動トルクを測定してヨーモーメントを予測し、ヨーモーメントを補償することができる。第２の方法は、自動運転システムのLKS(車線維持支援システム)によるもので、ヨーモーメントを補償することができる。
第２の課題はModel 2211の出力軸同期切換えトルクベクタリング制御では解決できない。
図１１はModel 2211, Model 2211Xの動力伝達装置20の制御を説明する図である。Model 2211とModel 2211Xは機能的には同じ機構で構成されるので制御も同じである。
図１１aは第１走行モード(100)、すなわち、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動する右旋回走行または直進走行である。
図１１bは第２走行モード(001)、すなわち、第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動する左旋回走行または直進走行である。
制御装置17は、第１走行モード(100)から第２走行モード(001)への切換えを行うには、第１クラッチ機構(C1)41を切断して第２クラッチ機構(C2)42を接続する制御を行う。
第２走行モード(001)から第１走行モード(100)への切換えを行うには、第２クラッチ機構(C2)42を切断して第１クラッチ機構(C1)41を接続する制御を行う。
第１出力軸(Xo1)23の回転速度と第２出力軸(Xo2)24の回転速度は概略等しいので、切換え時のトルク抜けと切換えの衝撃はない。
図１１aは第１走行モード(100)、すなわち、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動する右旋回走行または直進走行である。
図１１bは第２走行モード(001)、すなわち、第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動する左旋回走行または直進走行である。
制御装置17は、第１走行モード(100)から第２走行モード(001)への切換えを行うには、第１クラッチ機構(C1)41を切断して第２クラッチ機構(C2)42を接続する制御を行う。
第２走行モード(001)から第１走行モード(100)への切換えを行うには、第２クラッチ機構(C2)42を切断して第１クラッチ機構(C1)41を接続する制御を行う。
第１出力軸(Xo1)23の回転速度と第２出力軸(Xo2)24の回転速度は概略等しいので、切換え時のトルク抜けと切換えの衝撃はない。
図１２はModel 2211V, Model 2211XVの動力伝達装置20の制御を説明する図である。
図１２aは第１走行モード(100)、図１２bは第２走行モード(001)であり、Model 2211と同様の制御である。
図１２aは第１走行モード(100)、図１２bは第２走行モード(001)であり、Model 2211と同様の制御である。
実施例２はModel 2212シリーズ(Model 2212, Model 2212V, Model 2212X, Model 2212XV)であり、2-走行モード切換え方式・第１方式ハイブリッド動力モデルの動力システムである。
図３はModel 2212シリーズの動力システムの全体概要構成を説明する図であり、Model 2211シリーズとの差異について説明する。
動力システムは、さらに、内燃機関(E)14、必要に応じて第２モータ(M2)13を有し、動力伝達装置20は、さらに、内燃機関(E)14が接続される 第２入力軸(Xi2)22を有する。
Model 2212シリーズの動力システムは、さらに、第１入力軸(Xi1)21と第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23へ直接伝達する第１A走行モード(200)、第２出力軸(Xo2)(24)へ直接伝達する第２A走行モード(002)が可能である。
図３はModel 2212シリーズの動力システムの全体概要構成を説明する図であり、Model 2211シリーズとの差異について説明する。
動力システムは、さらに、内燃機関(E)14、必要に応じて第２モータ(M2)13を有し、動力伝達装置20は、さらに、内燃機関(E)14が接続される 第２入力軸(Xi2)22を有する。
Model 2212シリーズの動力システムは、さらに、第１入力軸(Xi1)21と第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23へ直接伝達する第１A走行モード(200)、第２出力軸(Xo2)(24)へ直接伝達する第２A走行モード(002)が可能である。
図６はModel 2212シリーズの動力システムの詳細な部分構成を説明する図であり、Model 2211シリーズとの差異について説明する。
図６aは2-クラッチ方式・第１方式ハイブリッド動力モデルのModel 2212である。動力伝達装置20は、さらに、第１入力軸(Xi1)21と第２入力軸(Xi2)22の接続と切断を行う第４クラッチ機構(C4)44、第２入力軸回転速度センサー32を有する。
図６bは変速方式・同軸クラッチ方式第１方式ハイブリッド動力モデルのModel 2212XVである。動力伝達装置20は、さらに、中間動力伝達軸(Xm)25、第１入力軸(Xi1)21の動力を中間動力伝達軸(Xm)25に伝達する第１速歯車機構51、第１速クラッチ機構52、第２速歯車機構53、第２速クラッチ機構54、 中間動力伝達軸(Xm)25と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)41、中間動力伝達軸(Xm)25と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)42、第１入力軸回転速度センサー31、第１出力軸回転速度センサー33、第２出力軸回転速度センサー34を有する。
図６aは2-クラッチ方式・第１方式ハイブリッド動力モデルのModel 2212である。動力伝達装置20は、さらに、第１入力軸(Xi1)21と第２入力軸(Xi2)22の接続と切断を行う第４クラッチ機構(C4)44、第２入力軸回転速度センサー32を有する。
図６bは変速方式・同軸クラッチ方式第１方式ハイブリッド動力モデルのModel 2212XVである。動力伝達装置20は、さらに、中間動力伝達軸(Xm)25、第１入力軸(Xi1)21の動力を中間動力伝達軸(Xm)25に伝達する第１速歯車機構51、第１速クラッチ機構52、第２速歯車機構53、第２速クラッチ機構54、 中間動力伝達軸(Xm)25と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)41、中間動力伝達軸(Xm)25と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)42、第１入力軸回転速度センサー31、第１出力軸回転速度センサー33、第２出力軸回転速度センサー34を有する。
Model 2212シリーズの出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式、第２方式、第３方式、第４方式)はModel 2211シリーズの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)を第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)に置き換えるものであって、Model 2211シリーズと同様の制御である。
図１３はModel 2212, Model 2212Xの動力伝達装置20の制御を説明する図である。
図１３aは第1A走行モード(200)、すなわち、内燃機関(E)14、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動する右旋回走行または直進走行である。
図１３bは第2A走行モード(002)、すなわち、内燃機関(E)14、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動する右旋回走行または直進走行である。
Model 2212XVの第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)と走行モード切換え制御はModel 2212と同様の制御である。
図１３aは第1A走行モード(200)、すなわち、内燃機関(E)14、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動する右旋回走行または直進走行である。
図１３bは第2A走行モード(002)、すなわち、内燃機関(E)14、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動する右旋回走行または直進走行である。
Model 2212XVの第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)と走行モード切換え制御はModel 2212と同様の制御である。
Model 2212シリーズの動力システムで前輪を駆動しModel 2211シリーズの動力システムで後輪を駆動する四輪駆動動力システムが可能である。また、前輪を駆動するModel 2212シリーズの内燃機関(E)14と第１モータ(M1)12で発電し、後輪を駆動するModel 2211シリーズの第１モータ(M1)12で駆動する、シリーズハイブリッド動力システムが可能である。
実施例２はModel 2213シリーズ(Model 2213, Model 2213V)であり、2-走行モード切換え方式・2-クラッチ方式・第２方式ハイブリッド動力モデルの動力システムである。
図４はModel 2213シリーズの動力システムの全体概要構成を説明する図であり、Model 2211シリーズとの差異について説明する。
動力システムは、さらに、内燃機関(E)14、必要に応じて第２モータ(M2)13を有し、動力伝達装置20は、さらに、内燃機関(E)14が接続される 第２入力軸(Xi2)22、差動機構(Def)26を有する。
Model 2213シリーズの動力システムは、さらに、第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23へ直接伝達し第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ分配伝達する第１B走行モード(110)、第１入力軸(Xi1)21の動力を第２入力軸(Xi2)22へ直接伝達し第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ分配伝達する第２B走行モード(011)が可能である。また、第１入力軸(Xi1)21の動力伝達を行わない第４走行モード(010)が可能である。
図４はModel 2213シリーズの動力システムの全体概要構成を説明する図であり、Model 2211シリーズとの差異について説明する。
動力システムは、さらに、内燃機関(E)14、必要に応じて第２モータ(M2)13を有し、動力伝達装置20は、さらに、内燃機関(E)14が接続される 第２入力軸(Xi2)22、差動機構(Def)26を有する。
Model 2213シリーズの動力システムは、さらに、第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23へ直接伝達し第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ分配伝達する第１B走行モード(110)、第１入力軸(Xi1)21の動力を第２入力軸(Xi2)22へ直接伝達し第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ分配伝達する第２B走行モード(011)が可能である。また、第１入力軸(Xi1)21の動力伝達を行わない第４走行モード(010)が可能である。
図７はModel 2213シリーズの動力システムの詳細な部分構成を説明する図であり、Model 2211シリーズとの差異について説明する。
図７aは2-クラッチ方式・第２方式ハイブリッド動力モデルのModel 2213である。動力伝達装置20は、さらに、差動機構(Def)26、差動機構入力軸(Xid)27、第１出力軸(Xo1)23と一体の第１差動機構出力軸(Xod1)28、第２出力軸(Xo2)24と一体の第２差動機構出力軸(Xod2)29、第２入力軸(Xi2)22と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第４クラッチ機構(C4)44、第２入力軸回転速度センサー32を有する。
図７bは変速方式・2-クラッチ方式・第２方式ハイブリッド動力モデルのModel 2213Vである。動力伝達装置20は、さらに、差動機構(Def)26、差動機構入力軸(Xid)27、第１出力軸(Xo1)23と一体の第１差動機構出力軸(Xod1)28、第２出力軸(Xo2)24と一体の第２差動機構出力軸(Xod2)29、第２入力軸(Xi2)22と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第４クラッチ機構(C4)44、第２入力軸回転速度センサー32を有する。
さらに、中間動力伝達軸(Xm)25、第１入力軸(Xi1)21の動力を中間動力伝達軸(Xm)25に伝達する第１速歯車機構51、第１速クラッチ機構52、第２速歯車機構53、第２速クラッチ機構54、中間動力伝達軸(Xm)25と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)41、中間動力伝達軸(Xm)25と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)42、中間軸回転速度センサー35を有する。
図７aは2-クラッチ方式・第２方式ハイブリッド動力モデルのModel 2213である。動力伝達装置20は、さらに、差動機構(Def)26、差動機構入力軸(Xid)27、第１出力軸(Xo1)23と一体の第１差動機構出力軸(Xod1)28、第２出力軸(Xo2)24と一体の第２差動機構出力軸(Xod2)29、第２入力軸(Xi2)22と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第４クラッチ機構(C4)44、第２入力軸回転速度センサー32を有する。
図７bは変速方式・2-クラッチ方式・第２方式ハイブリッド動力モデルのModel 2213Vである。動力伝達装置20は、さらに、差動機構(Def)26、差動機構入力軸(Xid)27、第１出力軸(Xo1)23と一体の第１差動機構出力軸(Xod1)28、第２出力軸(Xo2)24と一体の第２差動機構出力軸(Xod2)29、第２入力軸(Xi2)22と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第４クラッチ機構(C4)44、第２入力軸回転速度センサー32を有する。
さらに、中間動力伝達軸(Xm)25、第１入力軸(Xi1)21の動力を中間動力伝達軸(Xm)25に伝達する第１速歯車機構51、第１速クラッチ機構52、第２速歯車機構53、第２速クラッチ機構54、中間動力伝達軸(Xm)25と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)41、中間動力伝達軸(Xm)25と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)42、中間軸回転速度センサー35を有する。
Model 2213シリーズの出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式、第２方式、第３方式、第４方式)はModel 2211シリーズの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)を第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)に置き換えるものであってModel 2211シリーズと同様の制御である。
図１４はModel 2213の動力伝達装置20の制御を説明する図である。
図１４aは第１B走行モード(110)、すなわち、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41で第１車輪(左車輪)18を直接駆動し、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、差動機構(Def)26で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する右旋回走行または直進走行である。
図１４bは第２B走行モード(011)、すなわち、第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42で第２車輪(右車輪)19を直接駆動し、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、差動機構(Def)26で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する左旋回走行または直進走行である。
図１４cは第４走行モード(010)、すなわち、第１モータ(M1)12を停止し、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、差動機構(Def)26で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する直進走行または右旋回走行または左旋回走行である。
Model 2213Vの第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)、第４走行モード(010)と走行モード切換え制御はModel 2213と同様の制御である。
図１４aは第１B走行モード(110)、すなわち、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41で第１車輪(左車輪)18を直接駆動し、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、差動機構(Def)26で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する右旋回走行または直進走行である。
図１４bは第２B走行モード(011)、すなわち、第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42で第２車輪(右車輪)19を直接駆動し、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、差動機構(Def)26で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する左旋回走行または直進走行である。
図１４cは第４走行モード(010)、すなわち、第１モータ(M1)12を停止し、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、差動機構(Def)26で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する直進走行または右旋回走行または左旋回走行である。
Model 2213Vの第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)、第４走行モード(010)と走行モード切換え制御はModel 2213と同様の制御である。
図２５はModel 2213シリーズの四輪駆動動力システムを説明する図である。
例えば、後輪を駆動するModel 2213シリーズの内燃機関(E)14と第２モータ(M2)13で発電し、前輪を駆動するModel 2211シリーズの第１モータ(M1)12と後輪を駆動するModel 2213シリーズの第１モータ(M1)12で駆動する、シリーズハイブリッド動力システムが可能である。
例えば、後輪を駆動するModel 2213シリーズの内燃機関(E)14と第２モータ(M2)13で発電し、前輪を駆動するModel 2211シリーズの第１モータ(M1)12と後輪を駆動するModel 2213シリーズの第１モータ(M1)12で駆動する、シリーズハイブリッド動力システムが可能である。
実施例４はModel 2221シリーズ(Model 2221, Model 2221V, Model 2221X, Model 2221XV)であり、二つの走行モードと直進走行に限定される一つの走行モードの切換えを行う2.5--走行モード切換え方式・電気動力モデルの動力システムである。
Model 2221シリーズの動力システムの全体概要構成は図２で説明したModel 2211シリーズと同様である。
Model 2221, Model 2221X, Model 2221XVの動力システムの詳細な部分構成は図５で説明したModel 2211, Model 2211X, Model 2211XVと同様である。
Model 2221シリーズの動力システムは、Model 2211シリーズの動力システムの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)の他に、第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ直接伝達する第３走行モード(101)が可能である。
「2.5--走行モード切換え方式」の「0.5--走行モード」は第３走行モード(101)が直進走行しかできない使用が限定された走行モードであることによる。
Model 2221シリーズの動力システムの全体概要構成は図２で説明したModel 2211シリーズと同様である。
Model 2221, Model 2221X, Model 2221XVの動力システムの詳細な部分構成は図５で説明したModel 2211, Model 2211X, Model 2211XVと同様である。
Model 2221シリーズの動力システムは、Model 2211シリーズの動力システムの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)の他に、第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ直接伝達する第３走行モード(101)が可能である。
「2.5--走行モード切換え方式」の「0.5--走行モード」は第３走行モード(101)が直進走行しかできない使用が限定された走行モードであることによる。
図２３はModel 2221シリーズの操舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式)を説明する図である。
制御装置17は、第３走行モード(101)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、操舵角度A＞右方向閾値角度ATRになると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第３走行モード(101)または第１走行モード(100)の直進走行状態で、操舵角度A＞左方向閾値角度ATLになると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。第１走行モード(100)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、右方向閾値角度ATR＞操舵角度Aまたは左方向閾値角度ATL＞操舵角度Aになると第３走行モード(101)への切換え制御を行う。
Model 2221シリーズは二つの設定が可能である。第１の閾値角度設定は右方向操舵遊び角度LR＞右方向閾値角度ATR、左方向操舵遊び角度LL＞左方向閾値角度ATLであり、第２の閾値角度設定は右方向閾値角度ATR＞右方向操舵遊び角度LR、左方向閾値角度ATL＞左方向操舵遊び角度LLである。
図２３aは第１の閾値角度設定である。
P1ではA＞LL＞ATLなので第２走行モード(001)による左旋回走行である。
P3ではLL＞A＞ATLなので第２走行モード(001)による直進走行である。
P4ではLL＞ATL＞A, LR＞ATR＞Aなので第３走行モード(101)による直進走行に切換えられる。
P5ではLR＞A＞ATRなので第１走行モード(100)による直進走行に切換えられる。
P6, P7ではA＞LR＞ATRなので第１走行モード(100)による右旋回走行である。
第１の閾値角度設定の第２走行モード(001)から第３走行モード(101)への切換えはP3からP4の直進走行状態で行われ、第３走行モード(101)から第１走行モード(100)への切換えはP4からP5の直進走行状態で行われるので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい状態での走行モードの切換えが可能である。
図２３bは第２の閾値角度設定である。
P1ではA＞ATL＞LLなので第２走行モード(001)による左旋回走行である。
P2ではATL＞A＞LLなので第３走行モード(101)による左旋回走行に切換えられる。
P3ではATL＞LL＞A, ATR＞LR＞Aなので第３走行モード(101)による直進走行である。
P6ではATR＞A＞LRなので第３走行モード(101)による右旋回走行である。
P7, P8ではA＞ATR＞LRなので第１走行モード(100)による右旋回走行に切換えられる。
第２の閾値角度設定の第２走行モード(001)から第３走行モード(101)への切換えはP1からP2の左旋回走行状態で行われ、第３走行モード(101)から第１走行モード(100)への切換えはP6からP7の直進走行から右旋回走行に移行する過渡的な状態で行われるので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度に僅かに差がある状態で走行モードの切換えを行う。
Model 2221の第２の設定は、コーナー出口から直線の終わりまでの長い時間の間第３走行モード(101)が可能であるのて゛スポーツ走行に適し、第１の設定は、トルク抜けと切換えの衝撃のないトルクベクタリング制御が可能であり、第３走行モード(101)の走行時間が短いのでエコロジー走行に適している。
制御装置17は、第３走行モード(101)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、操舵角度A＞右方向閾値角度ATRになると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第３走行モード(101)または第１走行モード(100)の直進走行状態で、操舵角度A＞左方向閾値角度ATLになると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。第１走行モード(100)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、右方向閾値角度ATR＞操舵角度Aまたは左方向閾値角度ATL＞操舵角度Aになると第３走行モード(101)への切換え制御を行う。
Model 2221シリーズは二つの設定が可能である。第１の閾値角度設定は右方向操舵遊び角度LR＞右方向閾値角度ATR、左方向操舵遊び角度LL＞左方向閾値角度ATLであり、第２の閾値角度設定は右方向閾値角度ATR＞右方向操舵遊び角度LR、左方向閾値角度ATL＞左方向操舵遊び角度LLである。
図２３aは第１の閾値角度設定である。
P1ではA＞LL＞ATLなので第２走行モード(001)による左旋回走行である。
P3ではLL＞A＞ATLなので第２走行モード(001)による直進走行である。
P4ではLL＞ATL＞A, LR＞ATR＞Aなので第３走行モード(101)による直進走行に切換えられる。
P5ではLR＞A＞ATRなので第１走行モード(100)による直進走行に切換えられる。
P6, P7ではA＞LR＞ATRなので第１走行モード(100)による右旋回走行である。
第１の閾値角度設定の第２走行モード(001)から第３走行モード(101)への切換えはP3からP4の直進走行状態で行われ、第３走行モード(101)から第１走行モード(100)への切換えはP4からP5の直進走行状態で行われるので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい状態での走行モードの切換えが可能である。
図２３bは第２の閾値角度設定である。
P1ではA＞ATL＞LLなので第２走行モード(001)による左旋回走行である。
P2ではATL＞A＞LLなので第３走行モード(101)による左旋回走行に切換えられる。
P3ではATL＞LL＞A, ATR＞LR＞Aなので第３走行モード(101)による直進走行である。
P6ではATR＞A＞LRなので第３走行モード(101)による右旋回走行である。
P7, P8ではA＞ATR＞LRなので第１走行モード(100)による右旋回走行に切換えられる。
第２の閾値角度設定の第２走行モード(001)から第３走行モード(101)への切換えはP1からP2の左旋回走行状態で行われ、第３走行モード(101)から第１走行モード(100)への切換えはP6からP7の直進走行から右旋回走行に移行する過渡的な状態で行われるので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度に僅かに差がある状態で走行モードの切換えを行う。
Model 2221の第２の設定は、コーナー出口から直線の終わりまでの長い時間の間第３走行モード(101)が可能であるのて゛スポーツ走行に適し、第１の設定は、トルク抜けと切換えの衝撃のないトルクベクタリング制御が可能であり、第３走行モード(101)の走行時間が短いのでエコロジー走行に適している。
Model 2221シリーズの前輪舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第２方式)と前輪舵角度予測情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第３方式)について説明する。
第２方式の操舵制御システム60は、前輪舵角度Sの情報を出力することが可能であり、第３方式の操舵制御システム60は、前輪舵角度Sの予測情報を出力することが可能である。
制御装置17は、前輪舵角度Sの情報または前輪舵角度Sの予測情報を検出し、第３走行モード(101)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、前輪舵角度S＞右方向前輪閾値角度STRになると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第３走行モード(101)または第１走行モード(100)の直進走行状態で、前輪舵角度S＞左方向前輪閾値角度STLになると第２走行モード(001)への切換え制御を行い、第１走行モード(100)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、右方向前輪閾値角度STR＞前輪舵角度Sまたは左方向前輪閾値角度STL＞前輪舵角度Sになると第３走行モード(101)への切換え制御を行う。
第２方式の操舵制御システム60は、前輪舵角度Sの情報を出力することが可能であり、第３方式の操舵制御システム60は、前輪舵角度Sの予測情報を出力することが可能である。
制御装置17は、前輪舵角度Sの情報または前輪舵角度Sの予測情報を検出し、第３走行モード(101)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、前輪舵角度S＞右方向前輪閾値角度STRになると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第３走行モード(101)または第１走行モード(100)の直進走行状態で、前輪舵角度S＞左方向前輪閾値角度STLになると第２走行モード(001)への切換え制御を行い、第１走行モード(100)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、右方向前輪閾値角度STR＞前輪舵角度Sまたは左方向前輪閾値角度STL＞前輪舵角度Sになると第３走行モード(101)への切換え制御を行う。
Model 2221シリーズの旋回空転走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第４方式)について説明する。
操舵制御システム60は、右旋回走行または左旋回走行の旋回走行情報を出力する。
制御装置17は、第２走行モード(001)の旋回走行状態で、旋回走行情報が右旋回走行であり、第２車輪(右車輪)19の空転により第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなると第３走行モード(101)または第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第１走行モード(100)での旋回走行状態で、旋回走行情報が左旋回走行であり、第１車輪(左車輪)18の空転により第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなると第３走行モード(101)または第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
操舵制御システム60は、右旋回走行または左旋回走行の旋回走行情報を出力する。
制御装置17は、第２走行モード(001)の旋回走行状態で、旋回走行情報が右旋回走行であり、第２車輪(右車輪)19の空転により第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなると第３走行モード(101)または第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第１走行モード(100)での旋回走行状態で、旋回走行情報が左旋回走行であり、第１車輪(左車輪)18の空転により第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなると第３走行モード(101)または第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
Model 2221シリーズの基本の制御は直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式、第２方式、第３方式)であり、何らかの理由で直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御が機能しなかった時に旋回空転走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第４方式)を行う。
Model 2221の第３走行モード(101)は第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19の双方に動力を伝達するので、Model 2211の第２の課題すなわち直進走行状態でのトルク伝達能力の不足を解決することができる。
Model 2221は、第３走行モード(101)の使用頻度を変化させることによってスポーツ走行とエコロジー走行の切換えが可能である。
操舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式)では、右方向閾値角度ATRと左方向閾値角度ATLの値を変化さすことにより、前輪舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第２方式)と前輪舵角度予測情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第３方式)では、右方向前輪閾値角度STRと左方向前輪閾値角度STLを変化さすことにより、第３走行モード(101)の使用頻度を変化させることができる。
Model 2221の第３走行モード(101)は第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19の双方に動力を伝達するので、Model 2211の第２の課題すなわち直進走行状態でのトルク伝達能力の不足を解決することができる。
Model 2221は、第３走行モード(101)の使用頻度を変化させることによってスポーツ走行とエコロジー走行の切換えが可能である。
操舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式)では、右方向閾値角度ATRと左方向閾値角度ATLの値を変化さすことにより、前輪舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第２方式)と前輪舵角度予測情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第３方式)では、右方向前輪閾値角度STRと左方向前輪閾値角度STLを変化さすことにより、第３走行モード(101)の使用頻度を変化させることができる。
図１５はModel 2221, Model 2221Xの動力伝達装置20の制御を説明する図である。
図１５aは第１走行モード(100)、すなわち、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動する右旋回走行または過渡的な直進走行である。
図１５bは第３走行モード(101)、すなわち第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第２クラッチ機構(C2)42、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を直接駆動する直進走行である。
図１５cは第２走行モード(001)、すなわち第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動する左旋回走行または過渡的な直進走行である。
制御装置17は、第１走行モード(100)から第３走行モード(101)への切換えを行うには第２クラッチ機構(C2)42を接続する制御を行い、第３走行モード(101)から第１走行モード(100)への切換えは第２クラッチ機構(C2)42を切断する制御を行う。
第２走行モード(001)から第３走行モード(101)への切換えを行うには第１クラッチ機構(C1)41を接続する制御を行い、第３走行モード(101)から第２走行モード(001)への切換えは第１クラッチ機構(C1)41を切断する制御を行う。
第１出力軸(Xo1)23の回転速度と第２出力軸(Xo2)24の回転速度は等しいので、切換え時のトルク抜けと切換えの衝撃はない。
過渡的な直進走行とは恒常的な直進走行ではなく切換えを行うための一時的な直進走行である。
Model 2221V, Model 2221XVの第１走行モード(100)、第３走行モード(101)、第２走行モード(001)と走行モード切換え制御はModel 2221と同様の制御である。
図１５aは第１走行モード(100)、すなわち、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動する右旋回走行または過渡的な直進走行である。
図１５bは第３走行モード(101)、すなわち第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第２クラッチ機構(C2)42、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を直接駆動する直進走行である。
図１５cは第２走行モード(001)、すなわち第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動する左旋回走行または過渡的な直進走行である。
制御装置17は、第１走行モード(100)から第３走行モード(101)への切換えを行うには第２クラッチ機構(C2)42を接続する制御を行い、第３走行モード(101)から第１走行モード(100)への切換えは第２クラッチ機構(C2)42を切断する制御を行う。
第２走行モード(001)から第３走行モード(101)への切換えを行うには第１クラッチ機構(C1)41を接続する制御を行い、第３走行モード(101)から第２走行モード(001)への切換えは第１クラッチ機構(C1)41を切断する制御を行う。
第１出力軸(Xo1)23の回転速度と第２出力軸(Xo2)24の回転速度は等しいので、切換え時のトルク抜けと切換えの衝撃はない。
過渡的な直進走行とは恒常的な直進走行ではなく切換えを行うための一時的な直進走行である。
Model 2221V, Model 2221XVの第１走行モード(100)、第３走行モード(101)、第２走行モード(001)と走行モード切換え制御はModel 2221と同様の制御である。
実施例５はModel 2222シリーズ(Model 2222, Model 2222V, Model 2222V, Model 2222XV)であり、2.5-走行モード切換え方式・第１方式ハイブリッド動力モデルの動力システムである。
Model 2222シリーズの動力システムの全体概要構成は図３のModel 2212シリーズと同じであり、Model 2212シリーズの第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)の他に、第１入力軸(Xi1)21と第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ直接伝達する第３A走行モード(202)が可能である。
Model 2222の詳細な部分構成は図６aのModel 2212と同じであり、Model 2222XVの詳細な部分構成は図６bのModel 2212XVと同じである。
Model 2222シリーズの動力システムの全体概要構成は図３のModel 2212シリーズと同じであり、Model 2212シリーズの第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)の他に、第１入力軸(Xi1)21と第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ直接伝達する第３A走行モード(202)が可能である。
Model 2222の詳細な部分構成は図６aのModel 2212と同じであり、Model 2222XVの詳細な部分構成は図６bのModel 2212XVと同じである。
Model 2222シリーズの出力軸同期切換えトルクベクタリング制御はModel 2221シリーズの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第３走行モード(101)を第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)、第３A走行モード(202)に置き換えるのであって、Model 2221シリーズと同様の制御である。
図１６aはModel 2222, Model 2222Xの第３A走行モード(202)の動力伝達装置20の制御を説明する図である。
第３A走行モード(202)は、内燃機関(E)14、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第２クラッチ機構(C2)42、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を直接駆動する右旋回走行または直進走行である。
Model 2222, Model 2222Xの走行モード切換え制御はModel 2221の制御と同じであり、Model 2222XVの第３A走行モード(202)と走行モード切換え制御はModel 2222と同じである。
第３A走行モード(202)は、内燃機関(E)14、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第２クラッチ機構(C2)42、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を直接駆動する右旋回走行または直進走行である。
Model 2222, Model 2222Xの走行モード切換え制御はModel 2221の制御と同じであり、Model 2222XVの第３A走行モード(202)と走行モード切換え制御はModel 2222と同じである。
Model 2222シリーズの動力システムで前輪を駆動しModel 2211シリーズまたはModel 2221シリーズの動力システムで後輪を駆動する四輪駆動動力システムが可能である。また、前輪を駆動するModel 2222シリーズの内燃機関(E)14と第１モータ(M1)12で発電し、後輪を駆動するModel 2211シリーズまたはModel 2221シリーズの第１モータ(M1)12で駆動する、シリーズハイブリッド動力システムが可能である。
実施例６はModel 2223シリーズ(Model 2223, Model 2223V)であり、2.5--走行モード切換え方式・2-クラッチ方式・第２方式ハイブリッド動力モデルの動力システムである。
Model 2223シリーズの動力システムの全体概要構成は図４のModel 2213シリーズと同じであり、Model 2213シリーズの第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)、第４走行モード(010)の他に、第１入力軸(Xi1)21と第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ直接伝達する第３B走行モード(202)が可能である。
Model 2223の詳細な部分構成は図7aのModel 2213と同じであり、Model 2223Vの詳細な部分構成は図７bのModel 2213Vと同じである。
Model 2223シリーズの動力システムの全体概要構成は図４のModel 2213シリーズと同じであり、Model 2213シリーズの第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)、第４走行モード(010)の他に、第１入力軸(Xi1)21と第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ直接伝達する第３B走行モード(202)が可能である。
Model 2223の詳細な部分構成は図7aのModel 2213と同じであり、Model 2223Vの詳細な部分構成は図７bのModel 2213Vと同じである。
Model 2223シリーズの出力軸同期切換えトルクベクタリング制御はModel 2221シリーズの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第３走行モード(101)を第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)、第３B走行モード(202)に置き換えるのであって、Model 2221シリーズと同様の制御である。
図１６bはModel 2223の第３B走行モード(202)の動力伝達装置20の制御を説明する図である。
第３B走行モード(202)は第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第２クラッチ機構(C2)42、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を直接駆動し、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、差動機構(Def)26で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する直進走行または右旋回走行または左旋回走行であり、走行モード切換え制御はModel 2221と同様の制御である。
第３B走行モード(202)が走行モード(111)とならないのは、第１クラッチ機構(C1)41と第２クラッチ機構(C2)42を同時に接続することにより、第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)24はは接続されて差動機構(Def)26は機能しないからである。第３B走行モード(202)は第３A走行モード(202)のと同じ機能を提供する。
第３B走行モード(202)は第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第２クラッチ機構(C2)42、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を直接駆動し、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、差動機構(Def)26で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する直進走行または右旋回走行または左旋回走行であり、走行モード切換え制御はModel 2221と同様の制御である。
第３B走行モード(202)が走行モード(111)とならないのは、第１クラッチ機構(C1)41と第２クラッチ機構(C2)42を同時に接続することにより、第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)24はは接続されて差動機構(Def)26は機能しないからである。第３B走行モード(202)は第３A走行モード(202)のと同じ機能を提供する。
図２５はModel 2213, Model 2223シリーズの四輪駆動動力システムを説明する図である。
例えば、後輪を駆動するModel 2223シリーズの内燃機関(E)14と第２モータ(M2)13で発電し、前輪を駆動するModel 2211シリーズまたはModel 2221シリーズの第１モータ(M1)12と後輪を駆動するModel 2223シリーズの第１モータ(M1)12で駆動する、シリーズハイブリッド四輪駆動動力システムが可能である。
例えば、後輪を駆動するModel 2223シリーズの内燃機関(E)14と第２モータ(M2)13で発電し、前輪を駆動するModel 2211シリーズまたはModel 2221シリーズの第１モータ(M1)12と後輪を駆動するModel 2223シリーズの第１モータ(M1)12で駆動する、シリーズハイブリッド四輪駆動動力システムが可能である。
実施例７はModel 2231シリーズ(Model 2231, Model 2231V, Model 2231DL, Model 2231DLV)であり、三つの走行モードの切換えを行う3--走行モード切換え方式・電気動力モデルの動力システムである。
Model 2231シリーズの動力システムの全体概要構成は図２で説明したModel 2211シリーズと同様であり、Model 2211シリーズの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)の他に、第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ分配伝達する第４走行モード(010)が可能である。
Model 2231シリーズの動力システムの全体概要構成は図２で説明したModel 2211シリーズと同様であり、Model 2211シリーズの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)の他に、第１入力軸(Xi1)21の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ分配伝達する第４走行モード(010)が可能である。
図８はModel 2231シリーズの動力システムの詳細な部分構成を説明する図である。
図８aは3-クラッチ方式・電気動力モデルのModel 2231である。動力伝達装置20は、第１入力軸(Xi1)21と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)41、第１入力軸(Xi1)21と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)42、差動機構(Def)26、差動機構入力軸(Xid)27、第１出力軸(Xo1)23と一体の第１差動機構出力軸(Xod1)28、第２出力軸(Xo2)24と一体の第２差動機構出力軸(Xod2)29、第１入力軸(Xi1)21と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第３クラッチ機構(C3)43、第１入力軸回転速度センサー31、第１出力軸回転速度センサー33、第２出力軸回転速度センサー34を有する。
図８aは3-クラッチ方式・電気動力モデルのModel 2231である。動力伝達装置20は、第１入力軸(Xi1)21と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)41、第１入力軸(Xi1)21と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)42、差動機構(Def)26、差動機構入力軸(Xid)27、第１出力軸(Xo1)23と一体の第１差動機構出力軸(Xod1)28、第２出力軸(Xo2)24と一体の第２差動機構出力軸(Xod2)29、第１入力軸(Xi1)21と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第３クラッチ機構(C3)43、第１入力軸回転速度センサー31、第１出力軸回転速度センサー33、第２出力軸回転速度センサー34を有する。
図８bはデフロッククラッチ方式・電気動力モデルのModel 2231DLであり、Model 2231の変形モデルである。動力伝達装置20は、第１入力軸(Xi1)21と差動機構入力軸(Xid)27が歯車機構によって接続されている。差動機構入力軸(Xid)27と第１差動機構出力軸(Xod1)28の接続と切断を行うデフロッククラッチ機構(DLC)47、第１差動機構出力軸(Xod1)28と第１出力軸(Xo1)23の接続と切断を行う第１出力軸クラッチ機構(Co1)48、第２差動機構出力軸(Xod2)29と第２出力軸(Xo2)24の接続と切断を行う第２出力軸クラッチ機構(Co2)49を有する。デフロッククラッチ機構(DLC)47、第１出力軸クラッチ機構(Co1)48、第２出力軸クラッチ機構(Co2)49は同軸に配置されている。Model 2231DLはModel 2231に比べて歯車機構が三組から一組に削減される。
図８cは変速方式・デフロッククラッチ方式・電気動力モデルのModel 2231DLVであり、Model 2231DLの動力伝達装置20が第１モータ(M1)12の変速機構を有する電気動力モデルである。動力伝達装置20は、第１入力軸(Xi1)21の動力を差動機構入力軸(Xid)27に伝達する第１速歯車機構51、第１速クラッチ機構52、第２速歯車機構53、第２速クラッチ機構54を有する。
図２４はModel 2231シリーズの操舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式)を説明する図である。
制御装置17は、第４走行モード(010)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、操舵角度A＞右方向閾値角度ATRになると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第４走行モード(010)または第１走行モード(100)の直進走行状態で、操舵角度A＞左方向閾値角度ATLになると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。第１走行モード(100)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、右方向閾値角度ATR＞操舵角度Aまたは左方向閾値角度ATL＞操舵角度Aがになると第４走行モード(010)への切換え制御を行う。
Model 2231シリーズは二つの設定が可能である。第１の閾値角度設定は右方向操舵遊び角度LR＞右方向閾値角度ATR、左方向操舵遊び角度LL＞左方向閾値角度ATLであり、第２の閾値角度設定は右方向閾値角度ATR＞右方向操舵遊び角度LR、左方向閾値角度ATL＞左方向操舵遊び角度LLである。
図２４aは第１の閾値角度設定である。
P1ではA＞LL＞ATLなので第２走行モード(001)による左旋回走行である。
P3ではLL＞A＞ATLなので第２走行モード(001)による直進走行である。
P4ではLL＞ATL＞A, LR＞ATR＞Aなので第４走行モード(010)による直進走行に切換えられる。
P5ではLR＞A＞ATRなので第１走行モード(100)による直進走行に切換えられる。
P6, P7ではA＞LR＞ATRなので第１走行モード(100)による右旋回走行である。
第１の閾値角度設定の第２走行モード(001)から第４走行モード(010)への切換えはP3からP4の直進走行状態で行われ、第４走行モード(010)から第１走行モード(100)への切換えはP4からP5の直進走行状態で行われるので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい状態での走行モードの切換えが可能である。
図２４bは第２の閾値角度設定である。
P1ではA＞ATL＞LLなので第２走行モード(001)による左旋回走行である。
P2ではATL＞A＞LLなので第４走行モード(010)による左旋回走行に切換えられる。
P3ではATL＞LL＞A, ATR＞LR＞Aなので第４走行モード(010)による直進走行である。
P6ではATR＞A＞LRなので第４走行モード(010)による右旋回走行である。
P7, P8ではA＞ATR＞LRなので第１走行モード(100)による右旋回走行に切換えられる。
第２の閾値角度設定の第２走行モード(001)から第４走行モード(010)への切換えはP1からP2の左旋回走行状態で行われ、第４走行モード(010)から第１走行モード(100)への切換えはP6からP7の直進走行から右旋回走行に移行する過渡的な状態で行われるので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度に僅かに差がある状態で走行モードの切換えを行う。
制御装置17は、第４走行モード(010)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、操舵角度A＞右方向閾値角度ATRになると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第４走行モード(010)または第１走行モード(100)の直進走行状態で、操舵角度A＞左方向閾値角度ATLになると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。第１走行モード(100)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、右方向閾値角度ATR＞操舵角度Aまたは左方向閾値角度ATL＞操舵角度Aがになると第４走行モード(010)への切換え制御を行う。
Model 2231シリーズは二つの設定が可能である。第１の閾値角度設定は右方向操舵遊び角度LR＞右方向閾値角度ATR、左方向操舵遊び角度LL＞左方向閾値角度ATLであり、第２の閾値角度設定は右方向閾値角度ATR＞右方向操舵遊び角度LR、左方向閾値角度ATL＞左方向操舵遊び角度LLである。
図２４aは第１の閾値角度設定である。
P1ではA＞LL＞ATLなので第２走行モード(001)による左旋回走行である。
P3ではLL＞A＞ATLなので第２走行モード(001)による直進走行である。
P4ではLL＞ATL＞A, LR＞ATR＞Aなので第４走行モード(010)による直進走行に切換えられる。
P5ではLR＞A＞ATRなので第１走行モード(100)による直進走行に切換えられる。
P6, P7ではA＞LR＞ATRなので第１走行モード(100)による右旋回走行である。
第１の閾値角度設定の第２走行モード(001)から第４走行モード(010)への切換えはP3からP4の直進走行状態で行われ、第４走行モード(010)から第１走行モード(100)への切換えはP4からP5の直進走行状態で行われるので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しい状態での走行モードの切換えが可能である。
図２４bは第２の閾値角度設定である。
P1ではA＞ATL＞LLなので第２走行モード(001)による左旋回走行である。
P2ではATL＞A＞LLなので第４走行モード(010)による左旋回走行に切換えられる。
P3ではATL＞LL＞A, ATR＞LR＞Aなので第４走行モード(010)による直進走行である。
P6ではATR＞A＞LRなので第４走行モード(010)による右旋回走行である。
P7, P8ではA＞ATR＞LRなので第１走行モード(100)による右旋回走行に切換えられる。
第２の閾値角度設定の第２走行モード(001)から第４走行モード(010)への切換えはP1からP2の左旋回走行状態で行われ、第４走行モード(010)から第１走行モード(100)への切換えはP6からP7の直進走行から右旋回走行に移行する過渡的な状態で行われるので、出力軸(Xo1)34と第２出力軸(Xo2)35の回転速度に僅かに差がある状態で走行モードの切換えを行う。
Model 2231シリーズの前輪舵角度情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第２方式)と前輪舵角度予測情報検出方式・直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第３方式)について説明する。
第２方式の操舵制御システム60は、前輪舵角度Sの情報を出力することが可能であり、第３方式の操舵制御システム60は、前輪舵角度Sの予測情報を出力することが可能である。
制御装置17は、前輪舵角度Sの情報または前輪舵角度Sの予測情報を検出し、第４走行モード(010)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、車輪角度S＞右方向前輪閾値角度STRになると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第４走行モード(010)または第１走行モード(100)の直進走行状態で、前輪舵角度S＞左方向前輪閾値角度STLになると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。第１走行モード(100)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、右方向前輪閾値角度STR＞前輪舵角度Sまたは左方向前輪閾値角度STL＞前輪舵角度Sになると第４走行モード(010)への切換え制御を行う。
第２方式の操舵制御システム60は、前輪舵角度Sの情報を出力することが可能であり、第３方式の操舵制御システム60は、前輪舵角度Sの予測情報を出力することが可能である。
制御装置17は、前輪舵角度Sの情報または前輪舵角度Sの予測情報を検出し、第４走行モード(010)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、車輪角度S＞右方向前輪閾値角度STRになると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第４走行モード(010)または第１走行モード(100)の直進走行状態で、前輪舵角度S＞左方向前輪閾値角度STLになると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。第１走行モード(100)または第２走行モード(001)の直進走行状態で、右方向前輪閾値角度STR＞前輪舵角度Sまたは左方向前輪閾値角度STL＞前輪舵角度Sになると第４走行モード(010)への切換え制御を行う。
Model 2231シリーズの旋回空転走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第４方式)について説明する。
制御装置17は、第４走行モード(010)または第２走行モード(001)の旋回走行状態で、旋回走行情報が右旋回走行であり、第２車輪(右車輪)19の空転により第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第４走行モード(010)または第１走行モード(100)での旋回走行時に、旋回走行情報が左旋回走行であり、第１車輪(左車輪)18の空転により第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
制御装置17は、第４走行モード(010)または第２走行モード(001)の旋回走行状態で、旋回走行情報が右旋回走行であり、第２車輪(右車輪)19の空転により第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなると第１走行モード(100)への切換え制御を行い、第４走行モード(010)または第１走行モード(100)での旋回走行時に、旋回走行情報が左旋回走行であり、第１車輪(左車輪)18の空転により第１出力軸(Xo1)34の回転速度と第２出力軸(Xo2)35の回転速度が等しくなると第２走行モード(001)への切換え制御を行う。
Model 2231シリーズは、積極的にトルクベクタリングを行う場合は直進走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第１方式、第２方式、第３方式)を行い、最小限のトルクベクタリングを行う場合は旋回空転走行・出力軸同期切換えトルクベクタリング制御(第４方式)を行う。
Model 2221シリーズの第４走行モード(010)は第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19の双方に動力を伝達するので、Model 2211の第２の課題すなわち直進走行状態でのトルク伝達能力の不足を解決することができる。
Model 2221シリーズの第４走行モード(010)は第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19の双方に動力を伝達するので、Model 2211の第２の課題すなわち直進走行状態でのトルク伝達能力の不足を解決することができる。
図１７はModel 2231の動力伝達装置20の制御を説明する図である。
図１７aは第１走行モード(100)、すなわち、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動する右旋回走行または直進走行である。
図１７bは第４走行モード(010)、すなわち、第１モータ(M1)12、第３クラッチ機構(C3)43、差動機構(Def)26、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する直進走行または右旋回走行または左旋回走行である。
図１７cは第２走行モード(001)、すなわち、第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動する左旋回走行または直進走行である。
制御装置17は、第１走行モード(100)から第４走行モード(010)への切換えを行うには、第１クラッチ機構(C1)41を切断して第３クラッチ機構(C3)43を接続し、第４走行モード(010)から第１走行モード(100)への切換えを行うには、第３クラッチ機構(C3)43を切断して第１クラッチ機構(C1)41を接続する。
第２走行モード(001)から第４走行モード(010)への切換えを行うには、第２クラッチ機構(C2)42を切断して第３クラッチ機構(C3)43を接続し、第４走行モード(010)から第２走行モード(001)への切換えを行うには、第３クラッチ機構(C3)43を切断して第２クラッチ機構(C2)42を接続する。
図１７aは第１走行モード(100)、すなわち、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動する右旋回走行または直進走行である。
図１７bは第４走行モード(010)、すなわち、第１モータ(M1)12、第３クラッチ機構(C3)43、差動機構(Def)26、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する直進走行または右旋回走行または左旋回走行である。
図１７cは第２走行モード(001)、すなわち、第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動する左旋回走行または直進走行である。
制御装置17は、第１走行モード(100)から第４走行モード(010)への切換えを行うには、第１クラッチ機構(C1)41を切断して第３クラッチ機構(C3)43を接続し、第４走行モード(010)から第１走行モード(100)への切換えを行うには、第３クラッチ機構(C3)43を切断して第１クラッチ機構(C1)41を接続する。
第２走行モード(001)から第４走行モード(010)への切換えを行うには、第２クラッチ機構(C2)42を切断して第３クラッチ機構(C3)43を接続し、第４走行モード(010)から第２走行モード(001)への切換えを行うには、第３クラッチ機構(C3)43を切断して第２クラッチ機構(C2)42を接続する。
図１８はModel 2231DLの動力伝達装置20の制御を説明する図である。
図１８aは第１走行モード(100)、すなわち、デフロッククラッチ機構(DLC)47を接続し、第１モータ(M1)12、第１出力軸クラッチ機構(Co1)48、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動する右旋回走行また直進走行である。
図１８bは第４走行モード(010)、すなわち、デフロッククラッチ機構(DLC)47を切断し、第１モータ(M1)12、差動機構(Def)26、第１出力軸クラッチ機構(Co1)48、第２出力軸クラッチ機構(Co2)49、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する直進走行または右旋回走行または左旋回走行である。
図１８cは第２走行モード(001)、すなわち、デフロッククラッチ機構(DLC)47を接続し、第１モータ(M1)12、第２出力軸クラッチ機構(Co2)49、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動する左旋回走行または直進走行である。
制御装置17は、第１走行モード(100)から第４走行モード(010)への切換えを行うには、デフロッククラッチ機構(DLC)47を切断して第２出力軸クラッチ機構(Co2)49を接続し、第４走行モード(010)から第１走行モード(100)への切換えを行うには、第２出力軸クラッチ機構(Co2)49を切断してデフロッククラッチ機構(DLC)47を接続する。
第２走行モード(001)から第４走行モード(010)への切換えを行うには、デフロッククラッチ機構(DLC)47を切断して第１出力軸クラッチ機構(Co1)48を接続し、
第４走行モード(010)から第２走行モード(001)への切換えを行うには、第１出力軸クラッチ機構(Co1)48を切断してデフロッククラッチ機構(DLC)47を接続する。
Model 2231DLVの第１走行モード(100)、第４走行モード(010)、第２走行モード(001)と走行モード切換え制御はModel 2231DLと同様の制御である。
図１８aは第１走行モード(100)、すなわち、デフロッククラッチ機構(DLC)47を接続し、第１モータ(M1)12、第１出力軸クラッチ機構(Co1)48、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動する右旋回走行また直進走行である。
図１８bは第４走行モード(010)、すなわち、デフロッククラッチ機構(DLC)47を切断し、第１モータ(M1)12、差動機構(Def)26、第１出力軸クラッチ機構(Co1)48、第２出力軸クラッチ機構(Co2)49、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する直進走行または右旋回走行または左旋回走行である。
図１８cは第２走行モード(001)、すなわち、デフロッククラッチ機構(DLC)47を接続し、第１モータ(M1)12、第２出力軸クラッチ機構(Co2)49、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動する左旋回走行または直進走行である。
制御装置17は、第１走行モード(100)から第４走行モード(010)への切換えを行うには、デフロッククラッチ機構(DLC)47を切断して第２出力軸クラッチ機構(Co2)49を接続し、第４走行モード(010)から第１走行モード(100)への切換えを行うには、第２出力軸クラッチ機構(Co2)49を切断してデフロッククラッチ機構(DLC)47を接続する。
第２走行モード(001)から第４走行モード(010)への切換えを行うには、デフロッククラッチ機構(DLC)47を切断して第１出力軸クラッチ機構(Co1)48を接続し、
第４走行モード(010)から第２走行モード(001)への切換えを行うには、第１出力軸クラッチ機構(Co1)48を切断してデフロッククラッチ機構(DLC)47を接続する。
Model 2231DLVの第１走行モード(100)、第４走行モード(010)、第２走行モード(001)と走行モード切換え制御はModel 2231DLと同様の制御である。
実施例８はModel 2232シリーズ(Model 2232, Model 2232V, Model 2232DL, Model 2232DLV)であり、3--走行モード切換え方式・第１のハイブリッド動力モデルの動力システムである。
Model 2232シリーズの動力システムの全体概要構成は図３のModel 2212シリーズと同じであり、Model 2212シリーズの第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)の他に、第１入力軸(Xi1)21と第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ分配伝達する第４A走行モード(020)が可能である。
Model 2232シリーズの動力システムの全体概要構成は図３のModel 2212シリーズと同じであり、Model 2212シリーズの第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)の他に、第１入力軸(Xi1)21と第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ分配伝達する第４A走行モード(020)が可能である。
図９はModel 2232シリーズの動力システムの詳細な部分構成を説明する図であり、Model 2231、Model 2231DLVとの差異について説明する。
図９aは3-クラッチ方式・第１方式ハイブリッド動力モデルのModel 2232である。動力伝達装置20は、さらに、内燃機関(E)14、第２入力軸(Xi2)22、第２入力軸(Xi2)22と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第４クラッチ機構(C4)44、第２入力軸回転速度センサー32を有する。
図９bは変速方式・デフロッククラッチ方式・第１のハイブリッド動力モデルのModel 2232DLVである。動力伝達装置20は、さらに、内燃機関(E)14、第２入力軸(Xi2)22、第２入力軸(Xi2)22と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第４クラッチ機構(C4)44、第２入力軸回転速度センサー32を有する。
図９aは3-クラッチ方式・第１方式ハイブリッド動力モデルのModel 2232である。動力伝達装置20は、さらに、内燃機関(E)14、第２入力軸(Xi2)22、第２入力軸(Xi2)22と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第４クラッチ機構(C4)44、第２入力軸回転速度センサー32を有する。
図９bは変速方式・デフロッククラッチ方式・第１のハイブリッド動力モデルのModel 2232DLVである。動力伝達装置20は、さらに、内燃機関(E)14、第２入力軸(Xi2)22、第２入力軸(Xi2)22と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第４クラッチ機構(C4)44、第２入力軸回転速度センサー32を有する。
Model 2232シリーズの出力軸同期切換えトルクベクタリング制御はModel 2231シリーズの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第４走行モード(010)を第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)、第４A走行モード(020)に置き換えるのであって、Model 2231シリーズと同様の制御である。
図１９はModel 2232の動力伝達装置20の制御を説明する図である。
図１９aは第１A走行モード(200)、すなわち、内燃機関(E)14、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動する右旋回走行または直進走行である。
図１９bは第４A走行モード(020)、すなわち、内燃機関(E)14、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第３クラッチ機構(C3)43、差動機構(Def)26、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する直進走行または右旋回走行または左旋回走行である。
図１９cは第２A走行モード(002)、すなわち、内燃機関(E)14、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動する左旋回走行または直進走行である。
制御装置17は、第１A走行モード(200)から第４A走行モード(020)への切換えを行うには、第１クラッチ機構(C1)41を切断して第３クラッチ機構(C3)43を接続する。第４A走行モード(020)から第１A走行モード(200)への切換えを行うには、第３クラッチ機構(C3)43を切断して第１クラッチ機構(C1)41を接続する。
第２A走行モード(002)から第４A走行モード(020)への切換え、第４A走行モード(020)から第２走行モード(002)への切換えも同様である。
Model 2232DLVの第１A走行モード(200)、第４A走行モード(020)、第２A走行モード(002)とそれらの走行モード切換え制御はModel 2231DLの第１走行モード(100)、第４走行モード(010)、第２走行モード(001)を第１A走行モード(200)、第４A走行モード(020)、第２A走行モード(002)に置き換えるものであり、Model 2232の第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)、第４A走行モード(020)とそれらの走行モード切換え制御との組合せにより説明できる。
図１９aは第１A走行モード(200)、すなわち、内燃機関(E)14、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動する右旋回走行または直進走行である。
図１９bは第４A走行モード(020)、すなわち、内燃機関(E)14、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第３クラッチ機構(C3)43、差動機構(Def)26、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する直進走行または右旋回走行または左旋回走行である。
図１９cは第２A走行モード(002)、すなわち、内燃機関(E)14、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動する左旋回走行または直進走行である。
制御装置17は、第１A走行モード(200)から第４A走行モード(020)への切換えを行うには、第１クラッチ機構(C1)41を切断して第３クラッチ機構(C3)43を接続する。第４A走行モード(020)から第１A走行モード(200)への切換えを行うには、第３クラッチ機構(C3)43を切断して第１クラッチ機構(C1)41を接続する。
第２A走行モード(002)から第４A走行モード(020)への切換え、第４A走行モード(020)から第２走行モード(002)への切換えも同様である。
Model 2232DLVの第１A走行モード(200)、第４A走行モード(020)、第２A走行モード(002)とそれらの走行モード切換え制御はModel 2231DLの第１走行モード(100)、第４走行モード(010)、第２走行モード(001)を第１A走行モード(200)、第４A走行モード(020)、第２A走行モード(002)に置き換えるものであり、Model 2232の第１A走行モード(200)、第２A走行モード(002)、第４A走行モード(020)とそれらの走行モード切換え制御との組合せにより説明できる。
図２６はModel 2232シリーズの四輪駆動動力システムを説明する図である。
Model 2232シリーズの動力システムで前輪を駆動しModel 2211シリーズまたはModel 2221シリーズの動力システムで後輪を駆動する四輪駆動動力システムが可能である。また、前輪を駆動するModel 2232シリーズの内燃機関(E)14と第１モータ(M1)12で発電し、後輪を駆動するModel 2211シリーズまたはModel 2221シリーズの第１モータ(M1)12で駆動する、シリーズハイブリッド動力システムが可能である。
Model 2232シリーズの動力システムで前輪を駆動しModel 2211シリーズまたはModel 2221シリーズの動力システムで後輪を駆動する四輪駆動動力システムが可能である。また、前輪を駆動するModel 2232シリーズの内燃機関(E)14と第１モータ(M1)12で発電し、後輪を駆動するModel 2211シリーズまたはModel 2221シリーズの第１モータ(M1)12で駆動する、シリーズハイブリッド動力システムが可能である。
実施例９はModel 2233シリーズ(Model 2233, Model 2233V)であり、3--走行モード切換え方式・第２のハイブリッド動力モデルの動力システムである。
Model 2233シリーズの動力システムの全体概要構成は図４のModel 2213シリーズと同じであり、Model 2213シリーズの第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)の他に、第１入力軸(Xi1)21と第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ分配伝達する第４B走行モード(020)が可能である。
Model 2233シリーズの動力システムの全体概要構成は図４のModel 2213シリーズと同じであり、Model 2213シリーズの第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)の他に、第１入力軸(Xi1)21と第２入力軸(Xi2)22の動力を第１出力軸(Xo1)23と第２出力軸(Xo2)(24)へ分配伝達する第４B走行モード(020)が可能である。
図１０はModel 2233シリーズの動力システムの詳細な部分構成を説明する図であり、Model 2231、Model 2231Vとの差異について説明する。
図１０aは3-クラッチ方式・第２方式ハイブリッド動力モデルのModel 2233である。図１０bは変速方式・3-クラッチ方式・第２方式ハイブリッド動力モデルのModel 2233Vである。Model 2233とModel 2233Vの動力伝達装置20は、さらに、第２入力軸(Xi2)22と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第４クラッチ機構(C4)44、第２入力軸回転速度センサー32を有する。
図１０aは3-クラッチ方式・第２方式ハイブリッド動力モデルのModel 2233である。図１０bは変速方式・3-クラッチ方式・第２方式ハイブリッド動力モデルのModel 2233Vである。Model 2233とModel 2233Vの動力伝達装置20は、さらに、第２入力軸(Xi2)22と差動機構入力軸(Xid)27の接続と切断を行う第４クラッチ機構(C4)44、第２入力軸回転速度センサー32を有する。
Model 2233シリーズの出力軸同期切換えトルクベクタリング制御はModel 2231シリーズの第１走行モード(100)、第２走行モード(001)、第４走行モード(010)を第１B走行モード(110)、第２B走行モード(011)、第４B走行モード(020)に置き換えるのであって、Model 2231シリーズと同様の制御である。
図２０はModel 2233の動力伝達装置20の制御を説明する図である。
図２０aは第１B走行モード(110)、すなわち第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動し、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、差動機構(Def)26、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する右旋回走行または直進走行である。
図２０bは第４B走行モード(020)、すなわち、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第３クラッチ機構(C3)43、差動機構(Def)26、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する直進走行または右旋回走行または左旋回走行である。
図２０cは第２B走行モード(011)、すなわち第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動し、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、差動機構(Def)26、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する左旋回走行または直進走行である。
制御装置17は、第１B走行モード(110)から第４B走行モード(020)への切換えを行うには第１クラッチ機構(C1)41を切断して第３クラッチ機構(C3)43を接続する。第４B走行モード(020)から第１B走行モード(110)への切換えを行うには第３クラッチ機構(C3)43を切断して第１クラッチ機構(C1)41を接続する。
第２B走行モード(011)から第４B走行モード(020)への切換え、第４B走行モード(020)から第２B走行モード(011)への切換えも同様である。
Model 2233Vの動力システムの出力軸同期切換えトルクベクタリング制御はModel 2233と同様の制御である。
図２０aは第１B走行モード(110)、すなわち第１モータ(M1)12、第１クラッチ機構(C1)41、第１出力軸(Xo1)23で第１車輪(左車輪)18を直接駆動し、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、差動機構(Def)26、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する右旋回走行または直進走行である。
図２０bは第４B走行モード(020)、すなわち、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、第１モータ(M1)12、第３クラッチ機構(C3)43、差動機構(Def)26、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する直進走行または右旋回走行または左旋回走行である。
図２０cは第２B走行モード(011)、すなわち第１モータ(M1)12、第２クラッチ機構(C2)42、第２出力軸(Xo2)24で第２車輪(右車輪)19を直接駆動し、内燃機関(E)14、第２モータ(M2)13、第４クラッチ機構(C4)44、差動機構(Def)26、第１出力軸(Xo1)23、第２出力軸(Xo2)24で第１車輪(左車輪)18と第２車輪(右車輪)19を分配駆動する左旋回走行または直進走行である。
制御装置17は、第１B走行モード(110)から第４B走行モード(020)への切換えを行うには第１クラッチ機構(C1)41を切断して第３クラッチ機構(C3)43を接続する。第４B走行モード(020)から第１B走行モード(110)への切換えを行うには第３クラッチ機構(C3)43を切断して第１クラッチ機構(C1)41を接続する。
第２B走行モード(011)から第４B走行モード(020)への切換え、第４B走行モード(020)から第２B走行モード(011)への切換えも同様である。
Model 2233Vの動力システムの出力軸同期切換えトルクベクタリング制御はModel 2233と同様の制御である。
Model 2211シリーズまたはModel 2221シリーズまたはModel 2231シリーズの動力システムで前輪を駆動しModel 2233シリーズの動力システムで後輪を駆動する四輪駆動動力システムが可能である。例えば、後輪を駆動するModel 2233シリーズの内燃機関(E)14と第２モータ(M2)13で発電し、前輪を駆動するModel 2211シリーズまたはModel 2221シリーズまたはModel 2231シリーズの第１モータ(M1)12と後輪を駆動するModel 2213シリーズの第１モータ(M1)12で駆動する、シリーズハイブリッド動力システムが可能である。
10 二次電池
11 インバータ
12 第１モータ(M1)
13 第２モータ(M2)
14 内燃機関(E)
15 トランスミッション
16 燃料噴射装置
17 制御装置
18 第１車輪(左車輪)
19 第２車輪(右車輪)
20 動力伝達装置
21 第１入力軸(Xi1)
22 第２入力軸(Xi2)
23 第１出力軸(Xo1)
24 第２出力軸(Xo2)
25 中間動力伝達軸(Xm)
26 差動機構(Def)
27 差動機構入力軸(Xid)
28 第１差動機構出力軸(Xod1)
29 第２差動機構出力軸(Xod2)
31 第１入力軸回転速度センサー
32 第２入力軸回転速度センサー
33 第１出力軸回転速度センサー
34 第２出力軸回転速度センサー
35 中間動力伝達軸回転速度センサー
41 第１クラッチ機構(C1)
42 第２クラッチ機構(C2)
43 第３クラッチ機構(C3)
44 第４クラッチ機構(C4)
47 デフロッククラッチ機構(DLC)
48 第１出力軸クラッチ機構(Co1)
49 第２出力軸クラッチ機構(Co2)
50 変速機構(T1)
51 第１速歯車機構
52 第１速クラッチ機構
53 第２速歯車機構
54 第２速クラッチ機構
60 操舵制御システム
61 ステアリングホイール
62 操舵角度センサー
63 操舵機構
64 横方向加速度センサー
65 前輪舵角度センサー
70 自動運転制御システム
11 インバータ
12 第１モータ(M1)
13 第２モータ(M2)
14 内燃機関(E)
15 トランスミッション
16 燃料噴射装置
17 制御装置
18 第１車輪(左車輪)
19 第２車輪(右車輪)
20 動力伝達装置
21 第１入力軸(Xi1)
22 第２入力軸(Xi2)
23 第１出力軸(Xo1)
24 第２出力軸(Xo2)
25 中間動力伝達軸(Xm)
26 差動機構(Def)
27 差動機構入力軸(Xid)
28 第１差動機構出力軸(Xod1)
29 第２差動機構出力軸(Xod2)
31 第１入力軸回転速度センサー
32 第２入力軸回転速度センサー
33 第１出力軸回転速度センサー
34 第２出力軸回転速度センサー
35 中間動力伝達軸回転速度センサー
41 第１クラッチ機構(C1)
42 第２クラッチ機構(C2)
43 第３クラッチ機構(C3)
44 第４クラッチ機構(C4)
47 デフロッククラッチ機構(DLC)
48 第１出力軸クラッチ機構(Co1)
49 第２出力軸クラッチ機構(Co2)
50 変速機構(T1)
51 第１速歯車機構
52 第１速クラッチ機構
53 第２速歯車機構
54 第２速クラッチ機構
60 操舵制御システム
61 ステアリングホイール
62 操舵角度センサー
63 操舵機構
64 横方向加速度センサー
65 前輪舵角度センサー
70 自動運転制御システム
Claims (11)
- 電気動力またはハイブリッド動力の自動車のための動力システムであって、
前記動力システムは、第１モータ(M1)(1２)、第１車輪(左車輪)(18)、第２車輪(右車輪)(19)、前記第１モータの動力を前記第１車輪と前記第２車輪に伝達する動力伝達装置(20)、操舵制御システム(60)、制御装置(17)を有すること、
前記動力伝達装置は、前記第１モータが接続される第１入力軸(Xi1)(21)、前記第１車輪が接続される第１出力軸(Xo1)(23)、前記第２車輪が接続される第２出力軸(Xo2)(24)を有し、前記第１入力軸の動力を前記第１出力軸へ直接伝達する第１走行モード(100)、前記第１入力軸の動力を前記第２出力軸へ直接伝達する第２走行モード(001)の動力伝達が可能なこと、
前記操舵制御システムは、ステアリングホイール(61)、ステアリングホイール(61)の中立位置を基準とする左右方向の回転角度である操舵角度Aを検出する操舵角度センサー(62)、前輪の角度を変化させる操舵機構(63)を有し、前記操舵角度Aの情報を出力すること、
前記ステアリングホイールは、右方向操舵遊び角度LR＞右方向閾値角度ATR、左方向操舵遊び角度LL＞左方向閾値角度ATLと設定されていること、
前記制御装置は、前記操舵角度Aが、右方向閾値角度ATR＞操舵角度Aの状態から右方向操舵遊び角度LR＞操舵角度A＞右方向閾値角度ATRの状態に変化すると、前記動力伝達装置を制御して前記第１走行モード(100)への切換えを行い、
前記操舵角度Aが、左方向閾値角度ATL＞操舵角度Aの状態から左方向操舵遊び角度LL＞操舵角度A＞左方向閾値角度ATLの状態に変化すると前記動力伝達装置を制御して前記第２走行モード(001)への切換えを行う、出力軸同期切換えトルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。
- 請求項１の動力システムにおいて、
前記動力システムは自動運転制御システム(70)を有し、
前記操舵制御システム(60)は前記自動運転制御システムからの操舵制御情報に基づき操舵制御を行うこと、
前記制御装置(17)は、前輪舵角度Sの予測情報に基づいて、前記操舵制御システムが操舵制御を行う前に、直進走行で前記第１出力軸の回転速度と前記第２出力軸の回転速度が概略等しい状態で走行モード切換え制御を行うこと、
前記制御装置(17)は、検出した前記予測情報の前輪舵角度Sが右方向前輪閾値角度STRを超えると、前記動力伝達装置を制御して前記第１走行モード(100)への切換えを行い、
検出した前記予測情報の前輪舵角度Sが左方向前輪閾値角度STLを超えると、前記動力伝達装置を制御して前記第２走行モード(001)への切換えを行う、
前記出力軸同期切換えトルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。
- 請求項１の動力システムにおいて、
前記制御装置(17)は、右旋回走行または左旋回走行であることを示す旋回走行情報の検出と、内側車輪が接地力低下により空転することにより、前記第１出力軸(Xo1)(23)と前記第２出力軸(Xo2)(24)の回転速度が概略等しくなったことの検出が可能なこと、
前記制御装置(17)は、前記旋回走行情報を検出し、内側車輪が接地力低下により空転することにより前記第１出力軸と前記第２出力軸の回転速度が概略等しくなったことを検出し、
前記旋回走行情報が右旋回走行を示す情報であると、前記第１走行モード(100)への切換え制御を行い、
前記旋回走行情報が左旋回走行を示す情報であると、前記第２走行モード(001)への切換え制御を行う、
前記出力軸同期切換えトルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。
- 請求項１、２または３の動力システムにおいて、
前記動力伝達装置(20)は、前記第１入力軸(Xi1)(21)と前記第１出力軸(Xo1)(23)の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)(41)、前記第１入力軸と前記第２出力軸(Xo2)(24)の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)(42)を有すること、
前記制御装置(17)は、前記第２走行モード(001)から前記第１走行モード(100)へ切換える時には、前記動力伝達装置を制御して、前記第１クラッチ機構の接続と前記第２クラッチ機構の切断を行い、前記第１走行モード(100)から前記第２走行モード(001)へ切換える時には、前記動力伝達装置を制御して、前記第２クラッチ機構の接続と前記第１クラッチ機構の切断を行う、前記出力軸同期切換えトルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。 - 請求項１、２または３の動力システムにおいて、
前記動力伝達装置（２０）は、前記第１入力軸（Ｘｉ１）（２１）の動力を前記第１出力軸（Ｘｏ１）（２３）と前記第２出力軸（Ｘｏ２）（２４）の双方へ直接伝達する第３走行モード（１０１）の動力伝達が可能なこと、
前記制御装置（１７）は、前記第１出力軸の回転速度と前記第２出力軸の回転速度が概略等しい状態で、前記操舵角度Ａ＜前記右方向閾値角度ＡＴＲまたは前記操舵角度Ａ＜前記左方向閾値角度ＡＴＬになると、前記動力伝達装置を制御して、前記第３走行モード（１０１）への切換えを行う、出力軸同期切換えトルクベクタリング制御を行うこと、
または、前記制御装置は、前記第１出力軸の回転速度と前記第２出力軸の回転速度が概略等しい状態で、前輪舵角度Ｓ＜右方向前輪閾値角度ＳＴＲまたは前輪舵角度Ｓ＜左方向前輪閾値角度ＳＴＬになると、前記動力伝達装置を制御して、前記第３走行モード（１０１）への切換えを行う、出力軸同期切換えトルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。 - 請求項５の動力システムにおいて、
前記動力伝達装置(20)は、前記第１入力軸(Xi1)(21)と前記第１出力軸(Xo1)(23)の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)(41)、前記第１入力軸と前記第２出力軸(Xo2)(24)の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)(42)を有すること、
前記制御装置(17)は、前記第２走行モード(001)または前記第３走行モード(101)から前記第１走行モード(100)へ切換える時には、前記動力伝達装置を制御して、前記第１クラッチ機構の接続と前記第２クラッチ機構の切断を行い、前記第１走行モード(100)または前記第３走行モード(101)から前記第２走行モード(001)へ切換える時には、前記動力伝達装置を制御して、前記第２クラッチ機構の接続と前記第１クラッチ機構の切断を行い、前記第１走行モード(100)または前記第２走行モード(001)から前記第３走行モード(101)へ切換える時には、前記動力伝達装置を制御して、前記第２クラッチ機構の接続と前記第１クラッチ機構の接続を行う、前記出力軸同期切換えトルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。
- 請求項１、２または３の動力システムにおいて、
前記動力伝達装置(20)は、前記第１入力軸(Xi1)(21)の動力を前記第１出力軸(Xo1)(23)と前記第２出力軸(Xo2)(24)へ分配伝達する第４走行モード(010)の動力伝達が可能なこと、
前記制御装置(17)は、前記第１出力軸の回転速度と前記第２出力軸の回転速度が概略等しい状態で、前記操舵角度A＜前記右方向閾値角度ATRまたは前記操舵角度A＜前記左方向閾値角度ATLになると、前記動力伝達装置を制御して、前記第４走行モード(010)への切換えを行う、出力軸同期切換えトルクベクタリング制御を行うこと、
または、前記制御装置は、前記第１出力軸の回転速度と前記第２出力軸の回転速度が概略等しい状態で、前輪舵角度S＜右方向前輪閾値角度STRまたは前輪舵角度S＜左方向前輪閾値角度STLになると、前記動力伝達装置を制御して、前記第４走行モード(010)への切換えを行う、出力軸同期切換えトルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。
- 請求項７の動力システムにおいて、
前記動力伝達装置(20)は、差動機構(Def)(26)、差動機構入力軸(Xid)(27)、第１差動機構出力軸(Xod1)(28)、第２差動機構出力軸(Xod2)(29)、前記第１入力軸(Xi1)(21)と前記第１出力軸(Xo1)(23)の接続と切断を行う第１クラッチ機構(C1)(41)、前記第１入力軸と前記第２出力軸(Xo2)(24)の接続と切断を行う第２クラッチ機構(C2)(42)、前記第１入力軸と前記差動機構入力軸の接続と切断を行う第３クラッチ機構(C3)(43)を有すること、
前記第１差動機構出力軸は前記第１出力軸と一体であり、前記第２差動機構出力軸は前記第２出力軸と一体であること、
前記制御装置(17)は、前記第２走行モード(001)または前記第４走行モード(010)から前記第１走行モード(100)へ切換える時には、前記動力伝達装置を制御して、前記第１クラッチ機構の接続と前記第２クラッチ機構の切断と前記第３クラッチ機構の切断を行い、前記第１走行モード(100)または前記第４走行モード(010)から前記第２走行モード(001)へ切換える時には、前記動力伝達装置を制御して、前記第２クラッチ機構の接続と前記第１クラッチ機構の切断と前記第３クラッチ機構の切断を行い、前記第２走行モード(001)または前記第１走行モード(100)から前記第４走行モード(010)へ切換える時には、前記動力伝達装置を制御して、前記第３クラッチ機構の接続と前記第１クラッチ機構の切断と前記第２クラッチ機構の切断を行う、前記出力軸同期切換えトルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。
- 請求項７の動力システムにおいて、
前記動力伝達装置（２０）は、差動機構（Ｄｅｆ）（２６）、差動機構入力軸（Ｘｉｄ）（２７）、第１差動機構出力軸（Ｘｏｄ１）（２８）、第２差動機構出力軸（Ｘｏｄ２）（２９）、デフロッククラッチ機構（ＤＬＣ）（４７）、第１出力軸クラッチ機構（Ｃｏ１）（４８）、第２出力軸クラッチ機構（Ｃｏ２）（４９）を有すること、
前記デフロッククラッチ機構は、前記差動機構入力軸と前記第１差動機構出力軸と前記第２差動機構出力軸のいずれか２つの接続と切断を行い、前記第１出力軸クラッチ機構は、前記第１差動機構出力軸と前記第１出力軸（Ｘｏ１）（２３）の接続と切断を行い、前記第２出力軸クラッチ機構は、前記第２差動機構出力軸と前記第２出力軸（Ｘｏ２）（２４）の接続と切断を行うこと、
前記制御装置（１７）は、前記第２走行モード（００１）または前記第４走行モード（０１０）から前記第１走行モード（１００）へ切換える時には、前記動力伝達装置を制御して、前記デフロッククラッチ機構の接続と前記第１出力軸クラッチ機構の接続と前記第２出力軸クラッチ機構の切断を行い、前記第１走行モード（１００）または前記第４走行モード（０１０）から前記第２走行モード（００１）へ切換える時には、前記動力伝達装置を制御して、前記デフロッククラッチ機構の接続と前記第２出力軸クラッチ機構の接続と前記第１出力軸クラッチ機構の切断を行い、前記第２走行モード（００１）または前記第１走行モード（１００）から前記第４走行モード（０１０）へ切換える時には、前記動力伝達装置を制御して、前記デフロッククラッチ機構の切断と前記第１出力軸クラッチ機構の接続と前記第２出力軸クラッチ機構の接続を行う、前記出力軸同期切換えトルクベクタリング制御を行うこと、
を特徴とする動力システム。 - 請求項１から９のいずれかの動力システムにおいて、
前記動力システムは、内燃機関(E)(14)、または前記内燃機関と第２モータ(M2)(13)を有すること、
前記動力伝達装置(20)は、前記内燃機関または前記内燃機関と前記第２モータが接続される第２入力軸(Xi2)(22)を有し、前記第１入力軸(Xi1)(21)と前記第２入力軸の動力を前記第１出力軸(Xo1)(23)へ直接伝達する第１A走行モード(200)、前記第２出力軸(Xo2)(24)へ直接伝達する第２A走行モード(002)が可能であること、
を特徴とする動力システム。 - 請求項１から９のいずれかの動力システムにおいて、
前記動力システムは、内燃機関(E)(14)、または前記内燃機関と第２モータ(M2)(13)を有すること、
前記動力伝達装置(20)は、前記内燃機関または前記内燃機関と前記第２モータが接続される第２入力軸(Xi2)(22)を有し、前記第１入力軸(Xi1)(21)の動力を前記第１出力軸(Xo1)(23)へ直接伝達し、前記第２入力軸の動力を前記第１出力軸と前記第２出力軸(Xo2)(24)へ分配伝達する第１B走行モード(110)、前記第１入力軸の動力を前記第２出力軸へ直接伝達し、前記第２入力軸の動力を前記第１出力軸と前記第２出力軸へ分配伝達する第２B走行モード(011)が可能であること、
を特徴とする動力システム。
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