专利名称：车辆驱动力控制设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及车辆驱动力控制设备，其中或者是前轮或后轮由发动机驱动，且辅助驱动轮可连接到电动机并由其驱动。更具体地说，本发明适用于具有由发动机驱动的主驱动轮及可由电动机制动并驱动的辅助驱动轮的四轮驱动车辆。
背景技术：
所谓电动机驱动四轮驱动车辆的一个例子，其中前轮(以下称为“主驱动轮”)由发动机驱动，而后轮(以下称为“辅助驱动轮”)由电动机以辅助的方式驱动，在日本专利公开出版物No.2001-253256中公开。在该公开中公开的车辆是这样设计的，当车辆的行驶速度达到或超过规定值时，释放安装在后轮与电动机之间的离合器(连接装置)，从而防止电动机以超过其最大允许转速转动。
就以上来看，对于业内专业人员从这一公开显然可见，需要一种改进的车辆驱动力控制设备。本发明即是针对业内这一需要以及其他需要，这些需要从这一公开对于业内专业人员是明显的。
发明内容
例如，已经发现，电动机与辅助驱动轮之间的离合器是一种在车辆加速期间释放的湿摩擦离合器，填充离合器的工作液的粘滞性将引起电动机共同转动，且电动机的转速增加。一般来说，工作液粘滞性随温度降低而上升，这样共同转动的问题在工作液温度降低时变得更为突出。在离合器释放之后由于共同转动电动机的转速将上升的情形下，当电动机的转速低于电动机最大允许转速时，离合器必须释放。因而，其中可使用四轮驱动的车辆行驶速度区是很窄的。
本发明是为了解决这些问题而研发的。本发明的一个目的是要提供一种四轮驱动车辆，该车辆通过防止电动机共同转动可放大能够使用四轮驱动的行驶速度区。
就以上来看，提供了一种车辆驱动力控制设备，其基本上包括一个主驱动源，一个电动机，一个连接装置及一个制动装置。主驱动源被配置并安排来驱动主驱动轮。电动机被配置并安排来驱动辅助驱动轮。辅助驱动轮被配置并安排由电动机驱动。连接装置安装在电动机与辅助驱动轮之间的转矩传动路径中。连接装置被配置并安排以便有选择地把电动机连接到辅助驱动轮及从其断开。制动装置被安排并配置，以便在电动机由连接装置从辅助驱动轮断开之后立即制动电动机。
对于业内专业人员，从以下参照附图公开了本发明的一个优选实施例的详细描述，本发明的这些和其他目的，特点，方式和优点将是明显可见的。
现在参照形成这一原始公开一部分的附图图1是装有根据本发明优选实施例的车辆驱动力控制设备的车辆的示意图；图2是一框图，表示图1中所示根据本发明说明性实施例的车辆驱动力控制设备的控制系统的配置；图3是一框图，表示图1中所示根据本发明说明性实施例用于车辆驱动力控制设备的4WD控制器；图4是一流程图，表示对于本发明说明性实施例图1-3中所示的车辆驱动力控制设备，由4WD控制器执行的处理序列(剩余负荷计算部分，目标转矩限制部分，及剩余转矩转换部分)；图5是一流程图，表示对于图1中所示根据本发明说明性实施例的车辆驱动力控制设备，由4WD控制器的剩余转矩计算部分执行的处理序列；图6是一流程图，表示对于图1中所示根据本发明说明性实施例的车辆驱动力控制设备，由4WD控制器的目标转矩控制(限制)部分执行的处理序列；图7是一流程图，表示根据本发明第一实施例由超额转矩转换部分执行的处理；图8是一流程图，提供了由图3所示离合器控制部分执行的处理的第一实施例；图9是一流程图，提供了由图3所示离合器控制部分执行的处理的第二实施例；图10是一流程图，提供了由图3所示离合器控制部分执行的处理的第三实施例；以及图11是一流程图，提供了由图3所示离合器控制部分执行的处理的第四实施例。
具体实施例方式
现在将参照
所选择的本发明的实施例。从这一公开业内专业人员明显可见，提供本发明实施例的以下描述只是用于解释，并非要限制所附权利要求及它们的等价物定义的本发明。
第一实施例首先参见图1-8，现在将根据本发明的第一实施例说明车辆驱动力控制设备。在图1可见，示意示出一个装有根据本发明的车辆驱动力控制设备的四轮驱动车辆。如图1所示，根据这一实施例的车辆具有左和右前轮1L和1R，它们由一内燃机或主驱动源2驱动，以及左和右后轮3L和3R，它们由电动机或辅助驱动源4驱动，辅助驱动源优选地是直流(DC)电动机。这样，前轮1L和1R作为主驱动轮，而后轮3L和3R作为辅助驱动轮。发动机2的输出转矩Te在通过变速器5a和差动齿轮5b之后传递到左和右前轮1L和1R。无接头传动带6将来自内燃机2的动力传送给发电机7，该发电机向电动机4提供电能。发动机2的输出转矩Te的一部分由无接头传动带6传递给发电机7。换言之，发电机7以转速Nh转动，该转速是通过将内燃机2的转速Ne乘以无接头传动带6的皮带轮比率获得的。
变速器5a具有换档或齿轮位置检测装置5c(传动比检测装置)，其配置为检测变速器5a的当前换档范围或齿轮位置。换档位置检测装置5c向4WD控制器8发送指示检测到的换档位置的信号。变速器5a响应来自变速器控制单元(图中未示出)的换档命令执行换档。变速器控制单元保持包含基于车辆速度与加速器位置描述变速器换档规范的信息。当基于当前车速与加速器位置确定车辆将通过换档点时，变速器控制单元向变速器发出换档命令。
发电机7以转速Nh转动，该转速等于内燃机2和无接头传动带6的皮带轮比率的乘积。由于发电机7的励磁电流Ifh通过发电机7置于内燃机2上的负荷(转矩)，通过4WD控制器8调节，以产生对应于该负荷转矩的电压。由发电机7产生的电压通过电线9可提供给电动机4。在电动机4与发电机7之间的电线9的中点装有一接线盒10。电动机4的驱动轴通过减速齿轮11，离合器12及差动齿轮13，按传统的方式可连接到后轮3L和3R。
如以下所述，根据本发明的四轮驱动车辆是这样配置的，使得在离合器或其他连接装置12将电动机4从辅助驱动轮3L和3R断开之后，电动机4立即被制动，于是防止了电动机4的共同转动，并扩展了可使用四轮驱动的行驶速度范围。
内燃机2具有一进气通道14(例如进气歧管)，其包含一个主节流阀15和辅助节流阀16。根据加速器踏板17踏压量调节/控制主节流阀15的节流阀开度，该踏板还构成或起到加速器位置检测装置或传感器的作用，或节流阀开度指示装置或传感器。为了调节主节流阀15的节流阀开度，主节流阀15或者与加速器踏板17的踏压量机械链接，或者通过发动机控制器18根据来自加速器传感器29的踏压量检测值被调节/控制，加速器传感器29检测加速器踏板17的踏压量或主节流阀15的开度。来自加速器传感器29的踏压量检测值作为控制信号输出给4WD控制器8。加速器传感器29构成加速或节流阀检测装置或传感器。这样，这里所使用的短语“加速器位置开启度”是指或者是主节流阀15的节流阀开度，或者加速器踏板17或类似的装置的踏压量。
辅助节流阀16使用步进电动机19作为用于调节其节流阀开度的激励器。具体来说，辅助节流阀16的节流阀开度通过步进电动机19对应于步数的转动角度调节/控制。步进电动机19的转动角度通过来自电动机控制器20的驱动信号调节/控制。辅助节流阀16装有图2中所示的节流阀传感器。基于由这一节流阀传感器19a检测的节流阀开度检测值反馈控制步进电动机19的步数。通过调节辅助节流阀16的节流阀开度，使之小于主节流阀15的节流阀开度，内燃机2的输出转矩能够独立于加速器踏板17的驾驶者的操作被控制(减少)。
该车辆驱动力控制设备还装有一个发动机转速传感器21，其检测内燃机2的转速Ne。发动机转速传感器21向发动机控制器18与4WD控制器8两者输出指示发动机转速Ne的控制信号。
如图2中所示，发电机7装有电压调节器22(调整器)，用于调节输出电压V。4WD控制器8通过调节励磁电流Ifh诸如控制发电机控制命令值cl(额定比率或励磁电流值)，控制发电机反抗内燃机2的负荷转矩Th及产生的电压V。换言之，例如基于从4WD控制器8发出的发电机控制命令值cl(额定比率)，电压调节器22控制发电机7的励磁电流Ith，从而控制由发电机7加于发动机2的发电机负荷转矩Th，以及由发电机7产生的输出电压V。简而言之，电压调节器22接收来自4WD控制器8的发电机控制命令cl(额定比率或励磁电流值)，并把发电机7的励磁电流Ifh调节到对应于发电机控制命令值cl的一个值。电压调节器22还被配置并安排用于检测发电机7的输出电压V，并然后向4WD控制器8输出检测的电压值。这一结构构成了发电机输出电压调节部分。此外，可基于内燃机2的转速Ne及无接头传动带6的皮带轮比率计算发电机7的转速Nh。
电流传感器23装设在接线盒10内。电流传感器23检测从发电机7向电动机4提供的电力的电流值Ia，并向4WD控制器8输出检测的电枢电流信号。流过电线9的电压值由4WD控制器8检测，以产生指示电动机4两端电压的控制信号。继电器24根据来自4WD控制器8的控制命令断开或连接提供给电动机4的电压(电流)。该继电器是这样配置的，当其断开时电动机4的电枢接地，即被短路。
来自4WD控制器8的控制命令控制电动机4的励磁电流Ifm，以便把电动机4的驱动转矩调节到目标电动机转矩Tm。换言之，由4WD控制器8进行的励磁电流Ifm的调节，把电动机4的驱动转矩Tm调节到目标电动机转矩。电热调节器25测量电动机4的电刷温度，并产生指示电动机4温度的控制信号，该信号输出到4WD控制器8。
车辆驱动力控制设备还装有电动机转速装置或传感器26，检测电动机4的驱动轴的转速Nm。电动机转速传感器26向4WD控制器8输出控制信号，指示检测的电动机4的转速。电动机转速传感器26构成离合器12的输入轴转速传感器或传感器。
离合器12是一湿摩擦离合器，诸如液压离合器，并配置为根据从4WD控制器8发出的命令而收紧(连接)或释放(断开)。温度传感器40安装在离合器12中并作为工作液温度检测装置，检测离合器12内工作液的温度。
车轮1L，1R，3L和3R分别装有车轮速度传感器27FL，27FR，27RL和27RR。每一个速度传感器27FL，27FR，27RL和27RR向4WD控制器8输出对应于各车轮1L，1R，3L和3R转速的脉冲信号。每一脉冲信号作为分别指示各车轮1L，1R，3L和3R的转速的车轮速度检测值。车轮速度传感器27RL和27RR构成离合器12的输出轴转速传感器或传感器。
如图3所示，4WD控制器8装有发电机控制单元或部分8A，继电器控制单元或部分8B，电动机控制单元或部分8C，离合器控制单元或部分8D，剩余转矩计算单元或部分8E，目标转矩限制单元或部分8F，剩余转矩转换单元或部分8G以及四轮驱动终止处理单元或部分8H。
4WD控制器8是一个控制单元，其优选地包含带有4WD控制程序的微处理器，该处理器操作连接到内燃机2及电动机4，以便如以下所述控制由内燃机2施加到左和右前轮1L和1R的转矩，以及由电动机4施加到左和右后轮3L和3R的转矩。4WD控制器8还可包含其他常规的组件，诸如输入接口电路，输出接口电路，及存储装置，如ROM(只读存储器)装置与RAM(随机访问存取存储器)装置。存储器电路存储处理结果及控制程序。4WD控制器8的RAM存储操作标志状态及用于控制程序的各种控制数据。4WD控制器8的ROM存储用于控制程序的各种操作。4WD控制器8根据本控制程序能够有选择地控制驱动力控制设备的任何组件。从这一公开对于业内专业人员明显地，用于4WD控制器8的精确结构和算法可以是可执行本发明功能的硬件和软件任何组合。换言之，如权利要求中所使用“装置加功能”的语句应当包含任何结构，这包括但不限于能够被采用以执行“装置加功能”语句的功能的硬件和/或算法或软件。此外，如权利要求中使用的术语“装置”及“部分”应当包括任何结构，即单纯的硬件，单纯的软件，或硬件与软件的组合。
发电机控制部分8A使用电压调节器22监视发电机7的输出电压。这样，发电机控制部分8A配置为输出发电机7的发电机控制命令值cl，以根据发电机命令值cl调节励磁电流Ifh。换言之，发电机控制部分8A调节发电机7的励磁电流Ifh，以获得规定的输出电压V。
继电器控制部分8B控制(连接和断开)断开和连接从发电机7向电动机4提供的电力。简而言之，其功能是在驱动状态与非驱动状态之间切换电动机4。
监视器控制部分8C通过调节电动机4的励磁电流Ifm，把电动机4的转矩调节到所需的规定值。
离合器控制部分8D通过向离合器12输出离合器控制命令控制离合器12的状态。换言之，当确定车辆处于四轮驱动模式时，离合器控制部分8D把离合器12操作到啮合(连接)状态。
基于各种输入信号，剩余转矩计算部分8E，目标转矩限制部分8F，以及剩余转矩转换部分8G，根据如图4所示规定的采样时间，按顺序执行它们各自的处理序列(即首先是8E，然后8F，然后8G，返回8E等)。
现在将参照图5描述由剩余转矩计算部分8E执行的处理序列。
首先在步骤S10，剩余转矩计算部分8E计算滑动速度或速度ΔVF，该速度是前轮1L和1R加速滑动量值。特别地，基于来自车轮速度传感器27FL，27FR，27RL和27RR的信号计算平均车轮速度。剩余转矩计算部分8E从前轮1L和1R(主驱动轮)的车轮速度减去后轮3L和3R(辅助驱动轮)的平均车轮速度，以找出滑动速度或速度ΔVF。
现在将描述如何能够计算滑动速度ΔVF的示例。
首先使用以下两个方程式(1)和(2)计算前轮平均速度VWf(这是对于前轮1L和1R左和右车轮速度的平均)及后轮平均速度VWr(这是对于后轮3L和3R左和右车轮速度的平均)VWf＝(VWfl+VWfr)/2 (1)VWr＝(VWrl+VWrr)/2 (2)其次使用以下方程式(3)通过前轮平均速度VWf与后轮平均速度VWr之间的差计算前轮或主驱动轮1L和1R的滑动速度(加速滑动量值)ΔVFΔVF＝VWf-VWr(3)然后，4WD控制器8进到步骤S20。
在步骤S20，4WD控制器8的剩余转矩计算部分8E确定计算的滑动速度ΔVF是否超过规定值，诸如零。这样步骤S10和S20继续加速滑动检测部分，估计在由内燃机2驱动的前轮1L和1R中是否出现加速滑动。如果确定滑动速度ΔVF为零或低，则估计前轮1L和1R没有经过加速滑动，且4WD控制器8进到步骤S30，在此设置目标发电机负荷转矩Th为零，且4WD控制器8的剩余转矩计算部分8E返回控制回路的开始，并且4WD控制器8返回主程序。
反之，在步骤S20如果确定滑动速度ΔVF大于零，则剩余转矩计算部分8E估计前轮1L和1R正经过加速滑动，这样控制进到步骤S40。
在步骤S40，剩余转矩计算部分8E计算必须被吸收以便抑制前轮1L和1R加速滑动的转矩量TΔVF。换言之，吸收转矩TΔVF是与加速滑动量值成正比的量。使用以下方程式(4)计算吸收转矩TΔVF
TΔVF＝K1×ΔVF(4)其中K1是通过实验等找出的增益。
然后，4WD控制器8的剩余转矩计算部分8E进到步骤S50。
在步骤S50，通过剩余转矩计算部分8E基于以下方程式(5)计算发电机7的当前负荷转矩TG，并然后剩余转矩计算部分8E进到步骤S60。
TG=K2V×IaK3×Nh---(5)]]>其中V发电机7的电压，Ia发电机7的电枢电流，Nh发电机7的转速，K3效率，以及K2系数。
在步骤S60中，剩余转矩计算部分8E计算剩余转矩，即由发电机7所加的目标发电机负荷转矩Th。例如，基于以下所述方程式(6)找出目标发电机负荷转矩Th，且4WD控制器8返回控制回路的开始。
Th＝TG+TΔVF(6)以下将基于图6解释由目标转矩(控制)限制部分8F执行的处理。在图6的流程图中目标发电机负荷转矩Th的处理构成发电机控制部分，其配置为当加速滑动检测部分估计在驱动轮中出现加速滑动时，基本上对应于驱动轮的加速滑动量值控制发电机7产生负荷转矩。
首先在步骤S200，4WD控制器8的目标转矩限制部分8F确定目标发电机负荷转矩Th是否大于发电机7的最大负荷容量HQ。如果目标转矩限制部分8F确定目标发电机负荷转矩Th小于或等于发电机7的最大负荷容量HQ，则目标转矩限制部分8F进到控制程序的开始以便重复该处理。反之，如果4WD控制器8确定目标发电机负荷转矩Th大于发电机7的最大负荷容量HQ，则目标转矩限制部分8F进到步骤S210。
在步骤S210，目标转矩限制部分8F计算超过的转矩ΔTb，这是目标发电机负荷转矩Th超过发电机7的最大负荷转矩HQ的量。可根据以下方程式(7)计算超过的转矩ΔTbΔTb＝Th-HQ (7)然后目标转矩限制部分8F进到步骤S220。
在步骤S220，目标转矩限制部分8F计算当前发动机转矩Te。例如，基于来自节流阀传感器19a与发动机转速传感器21的信号使用发动机转矩计算映象计算当前发动机转矩Te。然后4WD控制器8进到步骤S230。
在步骤S230，目标转矩限制部分8F计算发动机转矩上限值TeM。发动机转矩上限值TeM是通过从发动机转矩Te减去超过的转矩ΔTb计算的，如以下方程式(8)所述TeM＝Te-ΔTb(8)在向发动机控制器18输出发动机转矩上限值TeM之后，目标转矩限制部分8F进到步骤S240。
这里，发动机控制器18这样限制发动机转矩Te，使得从目标转矩限制部分8F接收到的发动机转矩上限值TeM变为发动机转矩Te的上限值，而不论驾驶者如何操作加速器踏板17。
在步骤S240，目标转矩限制部分8F使最大负荷容量HQ代替目标发电机负荷转矩Th，且4WD控制器8返回主程序。
在步骤S240，目标转矩限制部分8F使最大负荷容量HQ代替目标发电机负荷转矩Th。换言之，最大负荷容量HQ指定为目标发电机负荷转矩Th，且目标转矩限制部分8F返回控制回路的开始，4WD控制器8返回主程序。
以下将基于图7解释由剩余转矩转换部分8G执行的处理。
首先在步骤S300，4WD控制器8的剩余转矩转换部分8G确定目标发电机负荷转矩Th是否大于0。如果确定目标发电机负荷转矩Th大于0，则剩余转矩转换部分8G的程序进到步骤S310，因为前轮1L和1R正经历加速滑动。如果剩余转矩转换部分8G确定目标发电机负荷转矩Th小于或等于0，则剩余转矩转换部分8G返回控制回路的开始，因为前轮1L和1R没有经历加速滑动，或车辆的行驶速度使得电动机4以超过电动机4的最大允许转速转动，且4WD控制器8返回主程序，而不执行剩余转矩转换部分8G进一步的步骤。这样，车辆保持在两轮驱动模式。
在步骤S310，剩余转矩转换部分8G读入由电动机转速传感器26检测的电动机4的转速Nm。计算对应于电动机转速Nm的目标电动机励磁电流Ifmt。然后，在剩余转矩转换部分8G进到步骤S320之前，剩余转矩转换部分8G向电动机控制部分8C发送计算的目标电动机励磁电流Ifmt。
只要转速Nm小于规定转速，目标电动机励磁电流Ifmt相对于电动机4的转速Nm保持在固定电流值。当转速Nm超过规定转速时，使用周知的弱磁场控制方法降低电动机4的励磁电流Ifm。更具体来说，当电动机4的转速变高时，电动机感应电压E升高且电动机转矩降低。这样，当电动机4的转速Nm超过规定值时，电动机4的励磁电流Ifmt降低，以降低感应电压E，并从而升高流向电动机4的电流，以获得规定的电动机转矩Tm。结果是，即使电动机4的转速变高，也能够获得规定的转矩Tm，因为抑制了感应电压E的增加，因而抑制了电动机转矩的降低。由于电动机的励磁电流Ifmt在两个阶段得到控制，即一个励磁电流用于低于规定转速的转速，而另一个励磁电流用于等于或高于规定转速的转速，与基于连续控制励磁电流的情形相比，能够降低电子电路的成本。
还可以接受的是提供一种电动机转矩校正装置，其根据电动机4的转速Nm通过调节励磁电流Ifmt基于连续方式校正电动机转矩。换言之，可接受的是基于连续的方式根据电动机的转速Nm而不是基于两阶段，调节电动机4的励磁电流Ifmt。这里仍然是即使电动机4的转速变高，也能够获得所需的电动机转矩Tm，因为抑制了电动机4的感应电压E增加，使得抑制了电动机转矩降低。这一方法提供了平滑的电动机转矩特性，从而能够使车辆以比两阶段控制的情形更加稳定的方式行驶，且使电动机总是以有效率的状态被驱动。
在步骤S320，剩余转矩转换部分8G基于目标电动机励磁电流Ifm及电动机转速Nm，计算电动机4的感应电压E，并进到步骤S330。
在步骤S330，剩余转矩转换部分8G计算对应于由剩余转矩计算部分8E计算的发电机负荷转矩Th的目标电动机转矩Tm。
在步骤S340，剩余转矩转换部分8G计算对应于目标电动机转矩Tm及目标电动机励磁电流Ifm的目标电枢电流Ia，并进到步骤S350。
在步骤S350，剩余转矩转换部分8G基于目标电枢电流Ia，电阻R及感应电压E使用以下方程式(9)，计算发电机7的目标电压VV＝Ia×R+E (9)电阻R是电线9与电动机4的线圈的电阻。
然后剩余转矩转换部分8G向发电机控制部分8A发送计算的发电机7的目标电压V，且4WD控制器8返回主程序。
虽然本实施例中，当计算为获得目标发电机负荷转矩Th所需的发电机7的目标电压V时，考虑了电动机4的控制，但也可接受的是从目标发电机负荷转矩Th直接计算目标电压值V。
现在将参照图8描述由离合器控制部分8D执行的处理序列。
在步骤S410，离合器控制部分8D确定目标发电机负荷转矩Th是否大于0。如果目标发电机负荷转矩Th大于0，则离合器控制部分8D确定前轮1L和1R在滑动，即满足四轮驱动条件，且进到步骤S420。同时，如果目标发电机负荷转矩Th为0或低，则离合器控制部分8D确定前轮1L和1R不滑动，即车辆处于两轮驱动状态，并进到步骤S450。
在四轮驱动方式中车辆从停止开始移动之后，前轮1L和1R暂停经历加速滑动的定时，即目标发电机负荷转矩Th变为0的定时，依赖于诸如道路表面的摩擦系数μ以及加速器的位置这些因素而不同。更具体来说，如果道路表面的摩擦系数μ大，则前轮1L和1R的加速滑动将只出现在车辆行驶低速区。类似地，当加速器踏板踏压量小时，则也很难发生加速滑动。这样，车辆从两轮驱动向四轮驱动转移的定时，取决于车辆的行驶状态而不同。更具体来说，车辆从四轮驱动向两轮驱动转移的行驶速度或电动机转速，取决于车辆的行驶状态而不同。
在步骤S420，离合器控制部分8D确定是否满足断开离合器的条件。如果满足，则离合器控制部分8D进到步骤S450。如果不满足，则离合器控制部分8D进到步骤S430。确定离合器断开条件是否满足，是通过确定当前电动机转速Nm是否小于对应于诸如车辆速度值30km/h的基准速度VC而进行的。如果当前电动机转速Nm大于基准速度VC，则离合器控制部分8D确定满足离合器断开条件。在这一实施例中，离合器断开条件不基于实际的车辆行驶速度，而是基于电动机转速Nm是否大于基准速度VC。换言之，电动机转速Nm用来估计当前行驶速度，且估计的速度与规定的基准速度比较。对应于基准速度VC的行驶速度是基准行驶速度值，并通过将基准速度VC乘以适当的传动比获得。不必说，还可接受的是，确定实际的行驶速度是否大于基准行驶速度值。
在步骤S430，离合器控制部分8D发出离合器接通命令，并进到步骤S440。
在步骤S440，离合器控制部分8D把继电器接通命令馈送给继电器控制部分8B，以便把车辆投入四轮驱动，且4WD控制器8返回主程序。
同时，在步骤S450，离合器控制部分发出离合器断开命令，并进到步骤S460。
在步骤S460，离合器控制部分8D向继电器控制部分8B馈送继电器断开命令，以便使电动机电枢29短路，并进到步骤S470。
在步骤S470，离合器控制部分8D确定电动机转速Nm是否为0。如果电动机转速Nm为0，则离合器控制部分8D进到步骤S480。
在步骤S480，离合器控制部分8D向电动机控制部分8C发出电动机制动命令，从而通过设置电动机励磁电流Ifm为0而制动电动机。这样，步骤S480构成电动机制动装置。然后4WD控制器返回主程序。
现在将说明上述配置的四轮驱动车辆的操作效果。
当从发动机2传动给前轮1L和1R的转矩超过路面反作用力转矩极限时，即当前轮1L和1R(主驱动轮1L和1R)经历加速滑动时，由于路面摩擦系数μ小或驾驶者踏压加速器踏板17深，发电机7以对应于加速滑动量值的负荷转矩Th操作，使得传动给前轮1L和1R的驱动转矩调节到前轮1L和1R的路面反作用力转矩极限附近的一个值。结果是，抑制了前轮1L和1R(主驱动轮1L和1R)的加速滑动。
此外，因为由发电机7产生的剩余电力用来驱动电动机4，其转而驱动辅助驱动轮，即后轮3L和3R(四轮驱动)，改进了车辆的加速性能。
而且，由于在主驱动轮1L和1R的路面反作用转矩极限超过时使用剩余转矩驱动电动机4，改进了车辆的能效和燃油经济性。
如果总是后轮3L和3R被驱动，则将发生几种能量转换(从机械能到电能，并再从电能到机械能)，造成与转换效率对应的能量损失。结果是，与只有前轮1L和1R被驱动的情形相比，车辆的加速性能降低。这样，一般最好避免后轮3L和3R的驱动。反之，本实施例考虑了这样的事实，当行驶在滑动路面等时，即使内燃机2所有的输出转矩Te传动给前轮1L和1R，但并不是所有的转矩用作为驱动力。不能由前轮1L和1R有效使用的驱动力输出到后轮3L和3R，并改进了加速性能。
在车辆进入四轮驱动后，当车辆的行驶速度达到或超过规定的基准行驶速度值时，即当电动机转速Nm达到或超过规定的基准速度VC时，离合器12释放且车辆返回两轮驱动。通过避免电动机4达到超过最大允许转速的转速，离合器的释放保护了电动机4。本实施例中，当离合器12释放时，继电器24转为断开，且电动机4的电枢被短路，这引起制动力作用于电动机4。此外，这一制动力引起电动机4的转速Nm降低到0之后，通过把提供给电动机4的励磁电流Ifm降落为0而将另一制动力施加到电动机4。这样，即使离合器12是湿摩擦型离合器，也能够防止电动机4与后轮3L和3R共同转动，且作为对于从四轮驱动向两轮驱动转移的阈值的电动机转速Nm，即基准速度VC，可设置为电动机保护极限值。因而，能够扩展可使用四轮驱动的速度区。此外，由于电动机4的制动是通过短路电枢而实现的，因而无需专用的制动机构，并可避免成本增加。此外，由于能够减少停止电动机4所需的时间，能够降低整流刷的磨损，并能够缩短由于电动机不平衡而发生旋转振动的时间周期。
一般来说，因为离合器的容量越大，作用于电动机的共同转动的转矩越大，因而离合器的容量受到限制。然而使用本发明，可使用大容量的离合器，因为能够防止电动机的共同转动。
第二实施例现在参见图9，现在将说明改根据本发明第二实施例的车辆驱动力控制设备。第二实施例中使用的车辆的配置与第一实施例中的车辆配置(参见图1)相同。就第一和第二实施例之间的相似性来看，为了简略起见，可以省略与第一实施例部件或步骤等同的第二实施例的部件或步骤的描述。换言之，除非另有说明，第二实施例中其余的车辆配置和处理与第一实施例的配置相同。
图9中所示的流程图是对示出第一实施例离合器控制部分8D的处理的图8的替代。图9中所示的第二实施例的处理类似于图8中所示的第一实施例的处理，且许多步骤相同。使用相同的标号指示与第一实施例步骤相同的步骤，且为简洁其说明从略。更具体来说，图9不同于图8在于，在步骤S460与S470之间插入了新的步骤S462。
在步骤S462中，离合器控制部分8D基于由电动机转速传感器26在离合器释放时检测的电动机转速Nm，计算电动机励磁电流(制动方向)Ifm，并进到步骤S470。电动机励磁电流Ifm的值是这样设置的，使得当电动机转速Nm小时其较小，并当电动机转速Nm大时其较大。换言之，电动机转速Nm越小，施加到电动机4的制动力将越小。
在步骤S470，如果离合器控制部分8D发现电动机转速大于0，则离合器控制部分8D返回步骤S462。
简而言之，在根据第二实施例的四轮驱动车辆中，根据在离合器释放时检测的电动机转速控制电动机的励磁电流，使得如果电动机转速Nm较小，则作用于电动机4的制动力较小，且如果电动机转速Nm较大，则制动力较大。这样，除了第一实施例的效果之外，第二实施例有避免噪声和物理冲击出现的效果，并使电动机能够以稳定的方式停止。
第三实施例现在参见图10，现在将说明改根据本发明第三实施例的车辆驱动力控制设备。第三实施例中使用的车辆的配置与第一实施例中的车辆配置(参见图1)相同。就第三和先前的实施例之间的相似性来看，为了简略起见，可以省略与先前的实施例部件或步骤等同的第三实施例的部件或步骤的描述。换言之，除非另有说明，第三实施例中其余的车辆配置和处理与先前实施例的配置相同。
图10中所示的流程图是对示出第二实施例离合器控制部分8D的处理的图9的替代。图10中所示的第三实施例的处理类似于图9中所示的第二实施例的处理，且许多步骤相同。使用相同的标号指示与第二实施例相同的步骤，且为简洁其说明从略。更具体来说，图10不同于图9在于，在步骤S460与S462之间插入了新的步骤S461，并且步骤S462修改为S462’。
在步骤S461中，离合器控制部分8D基于由温度传感器40在离合器释放时检测的离合器工作液的温度，计算励磁电流比例常数If0，并进到步骤S462’。比例常数If0是这样计算的，使得工作液温度越小，比例常数If0的值设置得越大。类似于先前实施例步骤S462中设置的电动机励磁电流，为制动电动机4的目的在步骤S462’设置电动机励磁电流Ifm。因而，设置电动机励磁电流Ifm使得，在比例常数If0变得较大即工作液温度变低时，施加到电动机4的制动力变得较大。
类似于步骤S462，在步骤S462’，离合器控制部分8D基于由电动机转速传感器26在离合器释放时检测的电动机转速Nm，计算基准电动机励磁电流If，并然后通过使基准电动机励磁电流If乘以在步骤S461计算的比例常数If0，计算电动机励磁电流(制动方向)Ifm。然后离合器控制部分8D进到步骤S470。基准电动机励磁电流值If是这样设置的，使得当电动机转速Nm小时其较小，并当电动机转速Nm大时其较大。换言之，电动机转速Nm越小，施加到电动机4的制动力将越小。
在步骤S470，如果离合器控制部分8D发现电动机转速大于0，则离合器控制部分8D返回步骤S462’。
简而言之，在根据第三实施例的四轮驱动车辆中，根据在离合器释放(即连接装置释放)时检测的工作液温度，控制电动机的励磁电流，使得如果离合器工作液温度低，则作用于电动机4的制动力较大，且如果工作液温度高，则制动力较小。这样，除了第二实施例的效果之外，第三实施例有可靠防止由共同转动转矩引起的电动机转动的效果，该转矩在工作液温度降低且工作液粘滞性增加时升高。
第四实施例现在参见图11，现在将说明根据本发明第四实施例的车辆驱动力控制设备。第四实施例中使用的车辆的配置与第一实施例中的车辆配置(参见图1)相同。就第四和先前的实施例之间的相似性来看，为了简略起见，可以省略与先前的实施例部件或步骤等同的第四实施例的部件或步骤的描述。换言之，除非另有说明，第四实施例中其余的车辆配置和处理与先前实施例的配置相同。
现在将使用图11中所示的流程图说明根据本发明的四轮驱动车辆的第四实施例。图11所示的流程图是对示出第三实施例离合器控制部分8D处理的图10的替代。图11中所示的第四实施例的处理类似于图10中所示的第三实施例的处理，且许多步骤相同。使用相同的标号指示与第三实施例相同的步骤，且为简洁其说明从略。更具体来说，图11不同于图10在于，步骤S461已修改为S461’，并且步骤S462’已修改为S462”。
在步骤S461’中，离合器控制部分8D通过微分后轮3L和3R(辅助驱动轮)的转速计算在离合器释放时车辆的加速度，并然后基于计算的车辆加速度计算励磁电流比例常数Ifa。比例常数Ifa的值是这样设置的，当车辆加速度较大时其较大，而当车辆加速度较小时其较小。类似于先前实施例步骤S462’中设置的电动机励磁电流，为制动电动机4的目的在步骤S460”设置电动机励磁电流Ifm。因而，电动机励磁电流Ifm的设置使得，在比例常数Ifa变得较大即车辆加速度变得较大时，施加到电动机4的制动力变得较大。
在步骤S462”，类似于先前实施例的步骤S461’，离合器控制部分8D基于由电动机转速传感器26在离合器释放时检测的电动机转速Nm，计算基准电动机励磁电流If，并然后通过使基准电动机励磁电流If乘以在步骤S461’计算的比例常数Ifa，计算电动机励磁电流(制动方向)Ifm。然后离合器控制部分8D进到步骤S470。基准电动机励磁电流值If是这样设置的，使得当电动机转速Nm小时其较小，并当电动机转速Nm大时其较大。换言之，电动机转速Nm越小，施加到电动机4的制动力将越小。
在步骤S470，如果发现电动机转速大于0，则离合器控制部分8D返回步骤S462”。
简而言之，在根据第四实施例的四轮驱动车辆中，根据在离合器释放时检测的车辆加速度，控制电动机的励磁电流，使得如果车辆加速度较大，则施加到电动机4的制动力较大，且如果车辆加速度较小，则制动力较小。这样，除了第二实施例的效果之外，第四实施例有可靠防止由共同转动转矩引起的电动机转动的效果，该转矩在车辆加速度增加时增加。
虽然这里所提供的实施例描述了电动机为直流电动机的情形，本发明也可适用于使用交流电动机的情形。当使用交流电动机时一般使用逆变器，并例如通过接通逆变器所有相位的上臂或接通逆变器所有相位的下臂，能够短路交流电动机的电枢。
虽然这里提供的实施例描述了，通过使用由发电机7产生的电力驱动电动机4而实现四轮驱动的情形，但本发明不限于这种结构。还可接受的是，使用分开的电池驱动电动机4。在这种情形下，由发电机7产生的电力将通过将其馈送给一负荷装置而不是电动机4而被消耗。
虽然这里提供的实施例描述了，借助于节流阀控制限制发动机输出的情形，但本发明不限于这种方法。还可接受的是，通过诸如延迟发动机点火定时、切断点火及降低或停止向发动机传送燃油的方法控制驱动力。
虽然这里提供的实施例使用了微型计算机执行各种计算机化的控制操作，但还可接受的是，使用能够实现相同控制处理的任何适当的功能单元的组合。
虽然这里提供的实施例使用了湿摩擦离合器作为连接装置，但可接受的是例如使用诸如在日本专利公开出版物No.10-213158中描述的泵型离合器或电磁动力离合器。
作为这里使用的以下的方向术语“向前，向后，在上，向下，垂直，水平，以下及反向”以及任何其他类似的方向术语，是指配备本发明的车辆的方向。因而，这些术语在用于描述本发明时应当相对于配备本发明的车辆解释。
这里用来描述装置的组件、部分或部件的术语“配置”包括被构成和/或编程以实施所需功能的硬件和/或软件。此外，在权利要求中表述为“装置加功能”的术语应当包括任何能够用来实施本发明部件的功能的结构。程度的术语诸如这里所使用的“基本上”，“大约”，“几乎”，意味着使最终结果没有显著变化的被修改的项合理的偏差量。例如，这些术语可解释为包含被修改项至少±5％的偏差，如果这一偏差并不否定其修改的字汇的含义。
本申请要求日本专利申请No.2003-369452的优先权。在此日本专利申请No.2003-369452的全部公开据此结合以资参考。
虽然只是选择的实施例被选为示例说明本发明，但从这一公开对于业内专业人员明显的是，其中在不背离如所附权利要求中定义的本发明范围之下可作出各种变化和修改。此外，根据本发明的实施例的上述说明只是供示例说明，而并非要限制如权利要求定义的本发明及其等价物。这样，本发明的范围不限于公开的实施例。
权利要求
1.一种车辆驱动力控制设备，包括主驱动源，被安排并配置以驱动主驱动轮；电动机，被安排并配置以驱动辅助驱动轮；安装在电动机与辅助驱动轮之间的转矩传动路径中的连接装置，所述连接装置被配置并安排以便有选择地把电动机连接到辅助驱动轮及从其断开；以及制动装置，被安排并配置以便在电动机由连接装置从辅助驱动轮断开之后立即制动电动机。
2.如权利要求1中所述的车辆驱动力控制设备，其中制动装置被配置以便通过短路电动机的电枢线圈制动电动机。
3.如权利要求1中所述的车辆驱动力控制设备，其中制动装置进一步被配置，以便当连接装置从辅助驱动轮断开电动机时，基于由转速检测装置检测的电动机转速，控制电动机的励磁电流。
4.如权利要求2中所述的车辆驱动力控制设备，其中制动装置进一步被配置，以便当连接装置从辅助驱动轮断开电动机时，基于由流体温度检测装置检测的连接装置内工作液的温度，控制电动机的励磁电流。
5.如权利要求2中所述的车辆驱动力控制设备，其中制动装置进一步被配置，以便当连接装置从辅助驱动轮断开电动机时，基于由加速度检测装置检测的车辆加速度，控制电动机的励磁电流。
6.如权利要求2中所述的车辆驱动力控制设备，其中制动装置进一步被配置，以便当连接装置从辅助驱动轮断开电动机时，基于由流体温度检测装置检测的连接装置内工作液的温度，以及由转速检测装置检测的电动机的转速，控制电动机的励磁电流。
7.如权利要求2中所述的车辆驱动力控制设备，其中制动装置进一步被配置，以便当连接装置从辅助驱动轮断开电动机时，基于由加速度检测装置检测的车辆加速度，以及由转速检测装置检测的电动机的转速，控制电动机的励磁电流。
8.如权利要求1中所述的车辆驱动力控制设备，还包括发电机，被配置并安排以便由主驱动源驱动。
9.如权利要求1中所述的车辆驱动力控制设备，其中主驱动源是内燃机。
10.如权利要求1中所述的车辆驱动力控制设备，其中主驱动源进一步被配置以便驱动一对主驱动轮，且电动机进一步被配置以便驱动一对辅助驱动轮。
11.一种车辆驱动力控制设备，包括主驱动装置，用于转动主驱动轮；电动机装置，用于转动辅助驱动轮；连接装置，用于有选择地把电动机连接到辅助驱动轮及从其断开；以及制动装置，用于在电动机装置由连接装置从辅助驱动轮断开之后立即制动电动机装置。
12.一种控制车辆驱动力控制设备的方法，包括提供用于转动主驱动轮的旋转驱动力；向电动机提供用于转动辅助驱动轮的电力；有选择地把电动机连接到辅助驱动轮及从其断开；以及在电动机从辅助驱动轮断开之后，立即制动电动机。
全文摘要
本发明涉及一种车辆驱动力控制设备，所述设备被配置为，当连接车轮与电动机的离合器释放(断开)时，防止由一对车轮转动引起的电动机的共同转动。当离合器释放时，通过短路电枢制动电动机。然后当电动机的转速达到0时通过设置电动机的励磁电流为0，电动机再次被制动。在离合器释放之后，制动方向的励磁电流根据电动机降低的转速施加到电动机，使得制动力随电动机转速降低而降低。
文档编号B60W10/08GK1611382SQ200410089690
公开日2005年5月4日 申请日期2004年10月29日 优先权日2003年10月29日
发明者得能英通, 中条谕, 松永康郎 申请人:日产自动车株式会社