JP2021123257A - 車両の駆動力配分制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
このように構成された本発明によれば、駆動力配分制御装置は、非牽引時および/または非加速時における前後輪の基本駆動力配分比(たとえば、路面μなどに依存するスリップを抑制するような配分比や、駆動力配分装置が複数の摩擦板によるカップリング装置である場合の熱発生やエネルギ損失を減少させるような配分比など)を決定し、牽引時かつ加速時には、その基本駆動力配分比を補正し、その補正された駆動力配分比に基づいて後輪への駆動力配分量を算出し、駆動力配分装置を制御するので、より効果的に、後輪のスリップを抑制することができる。
このように構成された本発明によれば、四輪駆動車は、前輪が主駆動輪であり、その前輪の駆動力を駆動力配分装置により後輪へ駆動力を配分する、いわゆるFF(フロントエンジンフロンドドライブ)ベースの四輪駆動車であり、ドライバの要求加速度が大きいほど四輪駆動車の後輪への駆動力配分量をより小さくするので、効果的に、後輪のスリップを抑制することができる。
このように構成された本発明によれば、四輪駆動車は、後輪が主駆動輪であり、その後輪の駆動力を駆動力配分装置により前輪へ駆動力を配分する、いわゆるFR(フロントエンジンリアドライブ)ベースの四輪駆動車であり、ドライバの要求加速度が大きいほど四輪駆動車の前輪への駆動力配分量を大きくするので、そのように前輪への駆動力配分量を大きくした分、後輪への駆動力配分量を小さくすることが出来、これにより、効果的に、後輪のスリップを抑制することができる。
このように構成された本発明によれば、ドライバが牽引走行モードを選択したときに牽引時の駆動力配分制御が行われるので、ドライバの違和感を抑制することができる。
このように構成された本発明によれば、被牽引車が四輪駆動車の連結部に連結されている間、すなわち、実際に牽引が行われている間、被牽引車を牽引していると判定するので、より効果的に、牽引時における駆動力配分制御を実行させることができる。
まず、図1を参照して、車両(牽引車両)がトレーラ(被牽引車)を牽引し、かつ、車両が加速している場合の車両の後輪の接地荷重の減少について説明する。図1は、本発明の第1および第2実施形態による車両の駆動力配分制御システムが適用される牽引車両である四輪駆動車と、被牽引車であるトレーラとを示すと共に、牽引時にそれらに作用する力の概念を説明するための概略側面図である。
このようなトレーラTの前部が浮き上がろうとする力により、連結器H(ヒッチ点)には、車両Vの上下方向の上方に向く力FHが加わる。この力FHは車両Vの後部に伝達され、車両Vには、その後部を浮き上がらせるような力F2が生じると共に、相対的に、その前部を沈み込ませるような力F1が生じる。このうち、車両Vの後部を浮き上がらせるような力F2により、後輪WRの路面への接地荷重が減少し、その減少した分、後輪WRのスリップが生じ易くなる。一方、前輪WFの接地荷重は増加する。
図2に示すように、本実施形態による車両の駆動力配分制御システム1は、四輪駆動車2に適用される。
ここで、カップリング装置10は、ECU(Electronic Control Unit)4で制御され(図3など参照)、このECU4は、本発明における「駆動力配分制御装置」に相当し、カップリング装置10は、本発明における「駆動力配分装置」に相当する。カップリング装置10の制御は、ECU4内の回路で実行される。
四輪駆動車2は、さらに、エンジン12の駆動力をプロペラシャフト20を介して後輪8側に振り分けるトランスファ22と、プロペラシャフト20に接続されたカップリング装置10と、このカップリング装置10に接続され、カップリング装置10により配分された駆動力を後輪用ドライブシャフト24を介して左右の後輪に振り分ける後輪用デファレンシャル26とを備える。
本実施形態におけるトルク配分(前輪:後輪)は、前後輪のスリップ状態に応じて、基本の100:0から、たとえば50:50まで制御される。
まず、本実施形態では、前後輪の路面に対するスリップ状態に応じて、そのようなスリップ状態が抑制されるような駆動力配分量で、前後輪6、8に駆動力が配分されるようにしている。本実施形態において、スリップ状態とは、たとえば、雪道や濡れた路面などの低μ路面の走行時、登坂・降坂走行時、凹状路面からの脱出など、路面に対する前後輪6、8のスリップや空転が生じることを想定している。
また、変形例として、たとえば、前輪6のスリップにより発生する前輪6でのエネルギ損失、後輪8のスリップにより発生する後輪8でのエネルギ損失、および、カップリング装置10を介して後輪8に駆動力を伝達することによる駆動系の機械的エネルギ損失の3つのエネルギ損失の合計量が少なくなるように、前後輪6、8の駆動力配分量を制御してもよい。
さらなる変形例として、カップリング装置10の過度な発熱を防止するよう、カップリング装置10の複数の摩擦板の発熱によるエネルギ損失を考慮して、前後輪6、8の駆動力配分量を制御してもよい。
図3に示すように、ECU4は、図示しないマイクロコンピュータ、メモリ、I/F回路などを有する。
本実施形態において、ECU4には、車両の運転席近傍に設けられ、ドライバにより手動で選択可能な牽引モードスイッチ30からの牽引モードのON、OFFに関する出力信号、アクセル開度センサ32からのアクセルペダル開度に関する出力信号、前輪6の回転数を検出する前輪速センサ34からの前輪6のスリップ状態を検知するための出力信号、後輪8の回転数を検出する後輪速センサ36からの後輪8のスリップ状態を検知するための出力信号、連結器Hの通電センサである実牽引センサ38からの被牽引車が連結されているか否かを判定するための出力信号、エンジン回転数センサ40からのエンジン12の回転数に関する出力信号、変速機入力軸回転数センサ42からの変速機14の入力軸の回転数に関する出力信号、および、変速機出力軸回転数センサ44からの変速機14の出力軸の回転数に関する出力信号が、それぞれ入力される。
また、ECU4は、変速機入力軸回転数センサ42および変速機出力軸回転数センサ44からの出力信号に基づいて、変速機14における減速比に関する値を算出する。
ECU4は、カップリング装置10に接続され、各出力信号に基づいて、後述するように、カップリング装置10を制御する。すなわち、ECU4は、前後輪の駆動力配分(前後輪のトルク配分割合)に関する指令値をカップリング装置10に出力し、カップリング装置10は、この指令値に基づいて、前後輪6、8の駆動力を配分するよう制御される。また、ECU4は、後述するように、この駆動力配分に関する指令値などに基づいて、カップリング装置10におけるカップリング伝達トルクを算出する。
具体的には、S2において、ECU4は、まず、S1において取得したエンジン回転数およびエンジン諸元からエンジン12から出力されるエンジントルクの値を算出する。ECU4は、さらに、S1で取得した変速機14の入力軸および出力軸の各回転数から変速機14の変速比の値を算出する。ECU4は、さらに、算出されたエンジントルクの値および変速比の値に基づいて、変速機14から出力されるトルクを算出する。ECU4は、さらに、この変速機14からの出力トルクと、S1で取得した前後輪の駆動力配分に関する指令値とに基づき、カップリング装置10におけるカップリング伝達トルクを算出する。
そして、ECU4は、S2において、この算出されたカップリング伝達トルクの値と、S1で読み出された車両諸元の各値とに基づいて後輪の推定接地荷重を算出する。
本実施形態では、このようにして、ドライバが牽引走行モードを選択したときにS4、S5の補正処理が行われるようにして、ドライバの違和感を抑制するようにすると共に、実際に牽引が行われている間、被牽引車を牽引していると判定するようにして、より効果的に、牽引時におけるS4、S5の処理を実行させるようにしている。
このS4においては、第1の補正係数として、車両重量(固定値)、車両のホイールベース(固定値)、後輪と連結器H(ヒッチ点)との間の距離、被牽引車Tの重量(固定値)、および、車両におけるドライバの要求加速度に基づいて補正係数を決定する。
また、第4の補正係数として、このS4の前回の処理時に、すでに上述したように補正係数が決定され、かつ、その前回の処理時のドライバの要求加速度に対して今回の処理時のドライバの要求加速度が変化していない場合、補正係数を1とし、前回の処理時と同様の補正量(B)を得るようにしてもよい。
補正後の推定接地荷重(S5)=推定接地荷重(S2)×補正係数(S4)
との計算を行う。
一方、本実施形態では、上述したようにドライバの要求加速度が大きいほど、後輪8への駆動力配分量が小さくなるように補正し、チャート(c)に示すように後輪8の駆動力を減少させるようにしている。これにより、動的接地荷重が減少しても、後輪8がスリップしないようにしている。
なお、チャート(d)に示すように、後輪8への駆動力配分量が小さくなるように補正した分、前輪の駆動力は増加する。
図7に示すように、第2実施形態による車両の駆動力配分制御システム1は、四輪駆動車102とECU(駆動力配分制御装置)104とで構成される。
なお、上述した第1実施形態と同様に、カップリング装置110は、ECU(Electronic Control Unit)104で制御され、このECU104は、本発明における「駆動力配分制御装置」に相当し、カップリング装置110は、本発明における「駆動力配分装置」に相当する。カップリング装置110の制御は、ECU104内の回路で実行される。
本実施形態におけるトルク配分(前輪:後輪)は、基本の0:100から前後輪のスリップ状態に応じて、たとえば、50:50まで制御される。
また、変形例として、たとえば、前輪6のスリップにより発生する前輪6でのエネルギ損失、後輪8のスリップにより発生する後輪8でのエネルギ損失、および、カップリング装置10を介して後輪8に駆動力を伝達することによる駆動系の機械的エネルギ損失の3つのエネルギ損失の合計量が少なくなるように、前後輪6、8の駆動力配分量を制御してもよい。
さらなる変形例として、カップリング装置10の過度な発熱を防止するよう、カップリング装置10の複数の摩擦板の発熱によるエネルギ損失を考慮して、前後輪6、8の駆動力配分量を制御してもよい。
図8に示すように、ECU4には、上述した第1実施形態と同様に、ドライバにより手動で選択可能な牽引モードスイッチ30からの牽引モードのON、OFFに関する出力信号、アクセル開度センサ32からのアクセルペダル開度に関する出力信号、前輪6の回転数を検出する前輪速センサ34からの前輪6のスリップ状態を検知するための出力信号、後輪8の回転数を検出する後輪速センサ36からの後輪8のスリップ状態を検知するための出力信号、連結器Hの通電センサである実牽引センサ38からの被牽引車が連結されているか否かを判定するための出力信号、エンジン回転数センサ40からのエンジン112の回転数に関する出力信号、変速機入力軸回転数センサ42からの変速機114の入力軸の回転数に関する出力信号、および、変速機出力軸回転数センサ44からの変速機114の出力軸の回転数に関する出力信号が、それぞれ入力される。
また、ECU104は、変速機入力軸回転数センサ42および変速機出力軸回転数センサ44からの出力信号に基づいて、変速機114における減速比に関する数値を算出する。
ECU104は、カップリング装置110に接続され、各出力信号に基づいて、後述するように、カップリング装置110を制御する。すなわち、ECU4は、前後輪の駆動力配分に関する指令値をカップリング装置110に出力し、カップリング装置110は、この指令値に基づいて、前後輪106、108の駆動力を配分するよう制御される。また、ECU104は、後述するように、この駆動力配分に関する指令値などに基づいて、カップリング装置110におけるカップリング伝達トルクを算出する。
このS4においては、第1の補正係数として、車両重量(固定値)、車両のホイールベース(固定値)、後輪と連結器H(ヒッチ点)との間の距離、被牽引車Tの重量(固定値)、および、車両におけるドライバの要求加速度に基づいて補正係数を決定する。
また、第4の補正係数として、このS4の処理の前回の処理時に、すでに上述したように補正係数が決定され、かつ、前回の処理時のドライバの要求加速度に対して今回の処理時のドライバの要求加速度が変化していない場合、補正係数を1とし、前回の処理と同様の補正量(C)を得るようにしてもよい。
一方、第2実施形態では、上述したようにドライバの要求加速度が大きいほど、前輪106への駆動力配分量が大きくなるように補正し(チャート(d))、相対的に、後輪108の駆動力を減少させるようにしている(チャート(c))。これにより、後輪108の動的接地荷重が減少しても、後輪108がスリップしないようにしている。
本発明の第1および第2実施形態による車両の駆動力配分制御システム1は、四輪駆動車V、2、102の前後輪6、8、106、108の駆動力を配分する駆動力配分装置10、110と、この駆動力配分装置による前後輪の駆動力配分量を制御するECU(駆動力配分制御装置)4、104と、を備え、駆動力配分制御装置は、四輪駆動車が被牽引車を牽引しているか否かを判定する牽引判定手段と、四輪駆動車におけるドライバの要求加速度を検出する要求加速度検出手段と、を備え、ECU4、104は、四輪駆動車が被牽引車を牽引していると判定され、かつ、ドライバの要求加速度が検出されているとき、ドライバの要求加速度が大きいほど四輪駆動車の後輪8、108への駆動力配分量が小さくなるよう駆動力配分装置を制御するように構成されている。
これにより、牽引車両(四輪駆動車)V、2、102の加速時に、被牽引車Tが慣性力により側面視で後傾姿勢となって、その被牽引車Tの前部が浮き上がり、それに伴い、連結されている四輪駆動車V、2、102の後部を浮き上がらせて、その後輪8、108の接地荷重が減少しても、ドライバの要求加速度が大きいほど後輪8、108への駆動力配分を小さくして、後輪8、108から路面へ伝達される駆動トルクを減少させることが出来る。従って、牽引時かつ加速時に、接地荷重が減少する後輪8、108のスリップを抑制することができる。
T トレーラ(被牽引車)
G 被牽引車の重心
H 連結器(連結部)
F 力、荷重
M モーメント
1 車両の駆動力配分制御システム
2、102 四輪駆動車
4、104 ECU(駆動力配分制御装置)
6、106、WF 前輪
8、108、WR 後輪
10、110 カップリング装置(駆動力配分装置)
Claims (6)
- 被牽引車を牽引可能な四輪駆動車における前後輪の駆動力の配分量を制御する車両の駆動力配分制御システムであって、
上記四輪駆動車の前後輪の駆動力を配分する駆動力配分装置と、
上記駆動力配分装置による上記前後輪の駆動力配分量を制御する駆動力配分制御装置と、を備え、
上記駆動力配分制御装置は、
上記四輪駆動車が上記被牽引車を牽引しているか否かを判定する牽引判定手段と、
上記四輪駆動車におけるドライバの要求加速度を検出する要求加速度検出手段と、を備え、
上記駆動力配分制御装置は、上記牽引判定手段により上記四輪駆動車が被牽引車を牽引していると判定され、かつ、上記要求加速度検出手段によりドライバの要求加速度が検出されているとき、上記ドライバの要求加速度が大きいほど上記四輪駆動車の後輪への駆動力配分量が小さくなるよう上記駆動力配分装置を制御するように構成されている、ことを特徴とする車両の駆動力配分制御システム。 - 上記駆動力配分制御装置は、
上記牽引判定手段により上記四輪駆動車が被牽引車を牽引していないと判定され、および/または、上記要求加速度検出手段によりドライバの要求加速度が検出されていないとき、上記四輪駆動車の前後輪の基本駆動力配分比を決定する基本駆動力配分比決定手段と、
上記牽引判定手段により上記四輪駆動車が被牽引車を牽引していると判定され、かつ、上記要求加速度検出手段によりドライバの要求加速度が検出されているとき、上記基本駆動力配分比決定手段により決定された上記前後輪の基本駆動力配分比に対し、後輪への駆動力配分比が小さくなるよう上記基本駆動力配分比を補正する駆動力配分比補正手段と、を有し、
上記駆動力配分制御装置は、上記牽引判定手段により上記四輪駆動車が被牽引車を牽引していると判定され、かつ、上記要求加速度検出手段によりドライバの要求加速度が検出されているとき、上記駆動力配分比補正手段により補正された駆動力配分比に基づいて上記後輪への駆動力配分量を算出し、上記駆動力配分装置を制御するよう構成されている、請求項1に記載の車両の駆動力配分制御システム。 - 上記四輪駆動車は、前輪が主駆動輪であり、その前輪の駆動力を上記駆動力配分装置により後輪へ駆動力を配分する四輪駆動車であり、
上記駆動力配分制御装置は、上記ドライバの要求加速度が大きいほど上記四輪駆動車の後輪への駆動力配分量が小さくなるよう上記駆動力配分装置を制御するよう構成されている、請求項1または請求項2に記載の車両の駆動力配分制御システム。 - 上記四輪駆動車は、後輪が主駆動輪であり、その後輪の駆動力を上記駆動力配分装置により前輪へ駆動力を配分する四輪駆動車であり、
上記駆動力配分制御装置は、上記ドライバの要求加速度が大きいほど上記四輪駆動車の前輪への駆動力配分量が大きくなるよう上記駆動力配分装置を制御するよう構成されている、請求項1または請求項2に記載の車両の駆動力配分制御システム。 - 上記駆動力配分制御装置の牽引判定手段は、ドライバにより牽引走行モードが選択されたときに上記四輪駆動車が被牽引車を牽引していると判定する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の車両の駆動力配分制御システム。
- さらに、非牽引車が、上記四輪駆動車の後部に設けられた連結部に連結されているか否かを判定する被牽引車連結判定装置を備え、
上記駆動力配分制御装置の牽引判定手段は、上記被牽引車連結判定装置により被牽引車が連結されていると判定されている間、上記ドライバによる牽引走行モードの選択を受け入れ、上記四輪駆動車が被牽引車を牽引していると判定する、請求項5に記載の車両の駆動力配分制御システム。
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