JP3573144B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主駆動輪をエンジンなどの主駆動源で駆動し、４輪駆動状態では従駆動輪をモータなどの従駆動源で駆動する車両の駆動力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前輪をエンジンで駆動し、後輪をモータで駆動可能とし、モータから後輪軸までのトルク伝達経路にクラッチや減速機が介装されている車両の駆動力制御装置としては、例えば特開平１１−２４３６０８号公報に記載されているものがある。
【０００３】
この従来技術では、走行中に４輪駆動状態へ移行する際には、モータの回転速度が車軸の回転速度に相当する速度と等しくなるようにモータを空転させてから、クラッチを接続することで、クラッチ接続時のショック発生を回避している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、クラッチの出力軸側と入力軸側の回転速度差がクラッチ動作時におけるショック発生の原因と考えるものである。この技術思想からすると、クラッチを解放状態に移行させる際には、当然に出力軸側と入力軸側との間に回転速度差が無いので、回転速度を合わせる処理をする必要はないし、ショックも発生することがないと考えるのが通常である。
【０００５】
しかしながら、主駆動輪と従駆動輪とを駆動する駆動源がそれぞれ別に構成され、必要なときにのみ従駆動輪を駆動するシステムの場合には、走行中に４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行するにあたり、モータの出力がゼロとなってから上記クラッチを解放状態に変更すると、走行中であることから、従駆動輪側からクラッチに作用するトルクが存在する。このため、クラッチ入出力軸の間で回転数差が無いものの、クラッチにトルクが作用していることから、ショックが発生する場合があるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、従駆動源と従駆動輪との間に介装されたクラッチを走行中に解放状態に移行する際のショック発生を防止することが可能な車両の駆動力制御装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、主駆動輪を駆動する主駆動源と、従駆動輪に駆動トルクを伝達可能な従駆動源と、上記従駆動源から従駆動輪までのトルク伝達経路に介装されたクラッチとを備えて、４輪駆動状態では上記クラッチを接続状態とし、２輪駆動状態では上記クラッチを解放状態とする車両の駆動力制御装置において、
車両走行中に４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行すると判定すると、従駆動源の出力トルクが、従駆動輪の加速度と同じ加速度で従駆動源が回転するのに必要なトルク相当のトルクになったときに上記クラッチを解放状態とするクラッチ解放手段と、上記従駆動源の出力トルクを制御する従駆動源制御手段とを備え、該従駆動源制御手段は、車両走行中に従駆動源の出力トルクが減少方向に変化していると判定し、且つ上記減少中の従駆動源の出力トルクが、上記従駆動輪の加速度と同じ加速度で従駆動源が回転するのに必要なトルク相当に近づくと、当該従駆動源の出力トルクの低減率を、上記従駆動源及び従駆動源制御手段で追従可能な値に規制することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、クラッチ入力側の従駆動源の加速度とクラッチ出力側である従駆動輪の加速度とが等しくなるとされるトルク相当のトルクまで、従駆動源の出力トルクが減少した時点でクラッチを解放することで、クラッチでのトルクがゼロ若しくは小さい状態でクラッチが解放される。この結果、クラッチを解放状態とする際のショック発生を回避可能となる。
【０００９】
なお、後輪が等速で回転する場合には、上記トルク相当のトルクは、モータ及びモータからクラッチまでのトルク伝達経路でのフリクション分に相当するトルクとなる。
すなわち、上記トルク相当のトルクは、「モータ及びモータからクラッチまでのトルク伝達経路でのフリクション分に相当するトルク分」と、「クラッチ入力側を従駆動輪と等しく加速させるのに要するトルク分」の和となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る車両のシステム構成を説明する図である。
この図１に示すように、本実施形態の車両は、左右前輪１Ｌ、１Ｒが、内燃機関であるエンジン２（主駆動源）によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪３Ｌ、３Ｒが、モータ４（従駆動源）によって駆動可能な従駆動輪である。
【００１１】
すなわち、エンジン２の出力トルクＴｅが、トランスミッション３０及びディファレンスギア３１を通じて左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されるようになっている。
上記トランスミッション３０には、現在の変速のレンジを検出するシフト位置検出手段３２が設けられ、該シフト位置検出手段３２は、検出したシフト位置信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００１２】
上記エンジン２の吸気管路１４（例えばインテークマニホールド）には、メインスロットルバルブ１５とサブスロットルバルブ１６が介装されている。メインスロットルバルブ１５は、アクセル開度指示装置（加速指示操作部）であるアクセルペダル１７の踏み込み量等に応じてスロットル開度が調整制御される。このメインスロットルバルブ１５は、アクセルペダル１７の踏み込み量に機械的に連動するか、あるいは当該アクセルペダル１７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ４０の踏み込み量検出値に応じて、エンジンコントローラ１８が電気的に調整制御することで、そのスロットル開度が調整される。上記アクセルセンサ４０の踏み込み量検出値は、４ＷＤコントローラ８にも出力される。
【００１３】
また、サブスロットルバルブ１６は、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップ数に応じた回転角により開度が調整制御される。上記ステップモータ１９の回転角は、モータコントローラ２０からの駆動信号によって調整制御される。なお、サブスロットルバルブ１６にはスロットルセンサが設けられており、このスロットルセンサで検出されるスロットル開度検出値に基づいて、上記ステップモータ１９のステップ数はフィードバック制御される。ここで、上記サブスロットルバルブ１６のスロットル開度をメインスロットルバルブ１５の開度以下等に調整することによって、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して、エンジン２の出力トルクを制御することができる。
【００１４】
また、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数検出センサ２１を備え、エンジン回転数検出センサ２１は、検出した信号をエンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力する。
また、符号３４は制動指示操作部を構成するブレーキペダルであって、そのブレーキペダル３４のストローク量がブレーキストロークセンサ３５によって検出される。該ブレーキストロークセンサ３５は、検出したブレーキストローク量を制動コントローラ３６及び４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００１５】
制動コントローラ３６は、入力したブレーキストローク量に応じて、各車輪１Ｌ、２Ｒ、３Ｌ、３Ｒに装備したディスクブレーキなどの制動装置３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲを通じて、車両に作用する制動力を制御する。
また、上記エンジン２の回転トルクＴｅの一部は、無端ベルト６を介して発電機７に伝達されることで、上記発電機７は、エンジン２の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転する。
【００１６】
上記発電機７は、図２に示すように、出力電圧Ｖを調整するための電圧調整器２２（レギュレータ）を備え、４ＷＤコントローラ８によって発電機制御指令値ｃ１（デューティ比）が制御されることで、界磁電流Ｉｆｈを通じて、エンジン２に対する発電負荷トルクＴｈ及び発電する電圧Ｖが制御される。すなわち、電圧調整器２２は、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令ｃ１（界磁電流値）を入力し、その発電機制御指令ｃ１に応じた値に発電機７の界磁電流Ｉｆｈを調整すると共に、発電機７の出力電圧Ｖを検出して４ＷＤコントローラ８に出力可能となっている。なお、発電機７の回転数Ｎｈは、エンジン２の回転数Ｎｅからプーリ比に基づき演算することができる。
【００１７】
その発電機７が発電した電力は、電線９を介してモータ４に供給可能となっている。その電線９の途中にはジャンクションボックス１０が設けられている。上記モータ４の駆動軸は、減速機１１及びクラッチ１２を介して後輪３Ｌ、３Ｒに接続可能となっている。符号１３はデフを表す。
また、上記ジャンクションボックス１０内には電流センサ２３が設けられ、該電流センサ２３は、発電機７からモータ４に供給される電力の電流値Ｉａを検出し、当該検出した電機子電流信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。また、電線９を流れる電圧値（モータ４の電圧）が４ＷＤコントローラ８で検出される。符号２４は、リレーであり、４ＷＤコントローラ８から指令によってモータ４に供給される電圧（電流）の遮断及び接続が制御される。
【００１８】
また、モータ４は、４ＷＤコントローラ８からの指令によって界磁電流Ｉｆｍが制御され、その界磁電流Ｉｆｍの調整によって駆動トルクＴｍ（ｎ）が調整される。なお、符号２５はモータ４の温度を測定するサーミスタである。
上記モータ４の駆動軸の回転数Ｎｍを検出するモータ用回転数センサ２６を備え、該モータ用回転数センサ２６は、検出したモータ４の回転数信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。モータ用回転数センサ２６は、入力軸側回転速度検出手段を構成する。
【００１９】
また、上記クラッチ１２は、油圧クラッチや電磁クラッチであって、４ＷＤコントローラ８からのクラッチ制御指令に応じて接続状態又は切断状態となる。
また、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒには、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲが設けられている。各車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲは、対応する車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００２０】
４ＷＤコントローラ８は、図３に示すように、発電機制御部８Ａ、リレー制御部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、クラッチ制御部８Ｄ、余剰トルク演算部８Ｅ、目標トルク制限部８Ｆ、余剰トルク変換部８Ｇ、及びクラッチ解放処理部８Ｈを備える。
上記発電機制御部８Ａは、電圧調整器２２を通じて、発電機７の発電電圧Ｖをモニターしながら、当該発電機７の発電機指令値ｃ１を出力して界磁電流Ｉｆｈを調整する。
【００２１】
リレー制御部８Ｂは、発電機７からモータ４への電力供給の遮断・接続を制御する。
モータ制御部８Ｃは、モータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整することで、当該モータ４のトルクを所要の値に調整する。
クラッチ制御部８Ｄは、上記クラッチ１２にクラッチ制御指令を出力することで、クラッチ１２の状態を制御する。
【００２２】
また、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づき、余剰トルク演算部８Ｅ→目標トルク制限部８Ｆ→余剰トルク変換部８Ｇの順に循環して処理が行われる。ここで、余剰トルク演算部８Ｅ、目標トルク制限部８Ｆ、及び余剰トルク変換部８Ｇが従駆動源制御手段を構成する。
次に、余剰トルク演算部８Ｅでは、図４に示すような処理を行う。
【００２３】
すなわち、先ず、ステップＳ１０において、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲからの信号に基づき演算した、前輪１Ｌ、１Ｒ（主駆動輪）の車輪速から後輪３Ｌ、３Ｒ（従駆動輪）の車輪速を減算することで、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量であるスリップ速度ΔＶＦを求め、ステップＳ２０に移行する。
【００２４】
ここで、スリップ速度ΔＶＦの演算は、例えば、次のように行われる。
前輪１Ｌ、１Ｒにおける左右輪速の平均値である平均前輪速ＶＷｆ、及び後輪３Ｌ、３Ｒにおける左右輪速の平均値である平均後輪速ＶＷｒを、それぞれ下記式により算出する。
ＶＷｆ＝（ＶＷｆｌ＋ＶＷｆｒ）／２
ＶＷｒ＝（ＶＷｒｌ＋ＶＷｒｒ）／２
次に、上記平均前輪速ＶＷｆと平均後輪速ＶＷｒとの偏差から、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒのスリップ速度（加速スリップ量）ΔＶＦを、下記式により算出する。
【００２５】
ΔＶＦ ＝ ＶＷｆ −ＶＷｒ
ステップＳ２０では、上記求めたスリップ速度ΔＶＦが所定値、例えばゼロより大きいか否かを判定する。スリップ速度ΔＶＦが０以下と判定した場合には、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしていないと推定されるので、ステップＳ３０に移行し、Ｔｈにゼロを代入した後、復帰する。
【００２６】
一方、ステップＳ２０において、スリップ速度ΔＶＦが０より大きいと判定した場合には、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしていると推定されるので、ステップＳ４０に移行する。
ステップＳ４０では、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑えるために必要な吸収トルクＴΔＶＦを、下記式によって演算してステップＳ５０に移行する。この吸収トルクＴΔＶＦは加速スリップ量に比例した量となる。
【００２７】
ＴΔＶＦ ＝ Ｋ１ × ΔＶＦ
ここで、Ｋ１は、実験などによって求めたゲインである。
ステップＳ５０では、現在の発電機７の負荷トルクＴＧを、下記式に基づき演算したのち、ステップＳ６０に移行する。

ここで、
Ｖ ：発電機７の電圧
Ｉａ：発電機７の電機子電流
Ｎｈ：発電機７の回転数
Ｋ３：効率
Ｋ２：係数
である。
ステップＳ６０では、下記式に基づき、余剰トルクつまり発電機７で負荷すべき目標の発電負荷トルクＴｈを求め、復帰する。
【００２８】
Ｔｈ ＝ ＴＧ ＋ ＴΔＶＦ
次に、目標トルク制限部８Ｆの処理について、図５に基づいて説明する。
すなわち、まず、ステップＳ１１０で、上記目標発電負荷トルクＴｈが、発電機７の最大負荷容量ＨＱより大きいか否かを判定する。目標発電負荷トルクＴｈが当該発電機７の最大負荷容量ＨＱ以下と判定した場合には、復帰する。一方、目標発電負荷トルクＴｈが発電機７の最大負荷容量ＨＱよりも大きいと判定した場合には、ステップＳ１２０に移行する。
【００２９】
ステップＳ１２０では、目標の発電負荷トルクＴｈにおける最大負荷容量ＨＱを越える超過トルクΔＴｂを下記式によって求め、ステップＳ１３０に移行する。
ΔＴｂ＝ Ｔｈ − ＨＱ
ステップＳ１３０では、エンジン回転数検出センサ２１及びスロットルセンサからの信号等に基づいて、現在のエンジントルクＴｅを演算してステップＳ１４０に移行する。
【００３０】
ステップＳ１４０では、下記式のように、上記エンジントルクＴｅから上記超過トルクΔＴｂを減算したエンジントルク上限値ＴｅＭを演算し、求めたエンジントルク上限値ＴｅＭをエンジンコントローラ１８に出力した後に、ステップＳ１５０に移行する。
ＴｅＭ ＝Ｔｅ −ΔＴｂ
ステップＳ１５０では、目標発電負荷トルクＴｈに最大負荷容量ＨＱを代入した後に、復帰する。
【００３１】
次に、余剰トルク変換部８Ｇの処理について、図６に基づいて説明する。
まず、ステップＳ２００で、Ｔｈが０より大きいか否かを判定する。Ｔｈ＞０と判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしているので、ステップＳ２１０に移行する。また、Ｔｈ≦０と判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒは加速スリップしていない状態であるので、そのまま復帰する。
【００３２】
ステップＳ２１０では、モータ用回転数センサ２１が検出したモータ４の回転数Ｎｍを入力し、そのモータ４の回転数Ｎｍに応じた目標モータ界磁電流Ｉｆｍを算出し、当該目標モータ界磁電流Ｉｆｍをモータ制御部８Ｃに出力した後、ステップＳ２２０に移行する。
ここで、上記モータ４の回転数Ｎｍに対する目標モータ界磁電流Ｉｆｍは、回転数Ｎｍが所定回転数以下の場合には一定の所定電流値とし、モータ４が所定の回転数以上になった場合には、公知の弱め界磁制御方式でモータ４の界磁電流Ｉｆｍを小さくする。すなわち、モータ４が高速回転になるとモータ誘起電圧Ｅの上昇によりモータトルクが低下することから、上述のように、モータ４の回転数Ｎｍが所定値以上になったらモータ４の界磁電流Ｉｆｍを小さくして誘起電圧Ｅを低下させることでモータ４に流れる電流を増加させて所要モータトルクＴｍ（ｎ）を得るようにする。この結果、モータ４が高速回転になってもモータ誘起電圧Ｅの上昇を抑えてモータトルクの低下を抑制するため、所要のモータトルクＴｍ（ｎ）を得ることができる。また、モータ界磁電流Ｉｆｍを所定の回転数未満と所定の回転数以上との２段階で制御することで、連続的な界磁電流制御に比べ制御の電子回路を安価にできる。
【００３３】
なお、所要のモータトルクＴｍ（ｎ）に対しモータ４の回転数Ｎｍに応じて界磁電流Ｉｆｍを調整することでモータトルクＴｍ（ｎ）を連続的に補正するモータトルク補正手段を備えても良い。すなわち、２段階切替えに対し、モータ回転数Ｎｍに応じてモータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整すると良い。この結果、モータ４が高速回転になってもモータ４の誘起電圧Ｅの上昇を抑えモータトルクの低下を抑制するため、所要のモータトルクＴｍ（ｎ）を得ることができる。また、なめらかなモータトルク特性にできるため、２段階制御に比べ車両は安定して走行できるし、常にモータ駆動効率が良い状態にすることができる。
【００３４】
ステップＳ２２０では、上記目標モータ界磁電流Ｉｆｍ及びモータ４の回転数Ｎｍからモータ４の誘起電圧Ｅを算出して、ステップＳ２３０に移行する。
ステップＳ２３０では、上記余剰トルク演算部８Ｅが演算した発電負荷トルクＴｈに基づき対応する目標モータトルクＴｍ（ｎ）を算出して、ステップＳ２４０に移行する。
【００３５】
ステップＳ２４０では、後述のクラッチ解放処理部８Ｈを実行した後に、ステップＳ２５０に移行する。
ステップＳ２５０では、上記今回の目標モータトルクＴｍ（ｎ）及び目標モータ界磁電流Ｉｆｍを変数として対応する目標電機子電流Ｉａを算出して、ステップＳ２６０に移行する。
【００３６】
ステップＳ２６０では、上記目標電機子電流Ｉａから発電機の７の制御指令値となるデューティ比ｃ１を求め、出力した後に復帰する。
ここで、上記余剰トルク変換部８Ｇでは、モータ側の制御を考慮して目標の発電負荷トルクＴｈに応じた発電機７での目標電圧Ｖを算出しているが、上記目標発電負荷トルクＴｈから直接に、当該目標発電負荷トルクＴｈとなる電圧値Ｖを算出しても構わない。
【００３７】
次に、クラッチ解放処理部８Ｈの処理について、図７を参照して説明する。
まず、ステップＳ４１０にて、目標モータトルクが減少中か否かを判定し、減少中と判定した場合には、ステップＳ４２０に移行し、減少中でないと判定した場合には、処理を中止して復帰する。
減少中か否かは、下記のように、前回値と単純に比較して判定しても良い。
【００３８】
Ｔｍ（ｎ） −Ｔｍ（ｎ−１）＜０
ここで、添え字（ｎ−１）は、１演算周期前の目標モータトルクである。
もっとも、ノイズ等の影響を抑えるために、下記のように３周期分以上の目標モータトルクの履歴値に基づいて減少中か否かを判定しても良い（下記式では６周期分の値を使用した例）。また、複数演算周期分だけ連続して目標モータトルク値が減少している場合に、減少中と判定しても良い。
【００３９】
｛Ｔｍ（ｎ）＋Ｔｍ（ｎ−１）＋Ｔｍ（ｎ−２）｝
− ｛Ｔｍ（ｎ−３）＋Ｔｍ（ｎ−４）＋Ｔｍ（ｎ−５）｝ ＜ ０
また、ステップＳ４２０では、今回の目標モータトルクＴｍ（ｎ）が、モータトルク減少率切替閾値Ｔ−ＴＭ１よりも小さいか否かを判定し、小さいと判定した場合には、２輪駆動状態へ移行中としてステップＳ４３０に移行して、モータトルクの減少勾配を一定に設定する。一方、モータトルク減少率切替閾値Ｔ−ＴＭ１と等しいかそれよりも大きいと判定した場合には、ステップＳ４６０に移行する。
【００４０】
ステップＳ４３０では、今回の目標モータトルクＴｍ（ｎ）が、モータトルク低減率切替閾値Ｔ−ＴＭ２よりも小さいか否かを判定し、小さいと判定した場合には、ステップＳ４４０に移行し、そうでない場合には、ステップＳ４５０に移行する。
ステップＳ４４０では、下記式に基づき、通常のトルク低減率ＤＴｍでモータトルクが減少するように設定して、ステップＳ４６０に移行する。
【００４１】
Ｔｍ（ｎ） ＝ Ｔｍ（ｎ−１）−ＤＴｍ
一方、ステップＳ４５０では、下記式に基づき、トルクの減少率が遅くなるように、１より小さなゲインＫ（例えば０．５）を通常のトルク低減率ＤＴｍに乗算して低減率を小さく規制して、ステップＳ４６０に移行する。
Ｔｍ（ｎ） ＝ Ｔｍ（ｎ−１）−ＤＴｍ×Ｋ
なお、１より小さなゲインＫを掛けて低減率を小さく規制しているが、予め設定した所定の低減率で減算しても良い。この規制後の低減率は、モータのトルク制御で追従可能なだけ、つまり実際のトルク値と目標モータトルク（トルク指令値）との差が生じない範囲で、小さな低減率となるように設定する。上記「モータのトルク制御で追従可能な」とは、例えば、実際のトルク値がトルク指令値となるまでの応答の速さよりも遅い低減率に設定する。
【００４２】
なお、ステップＳ４２０とＳ４４０を省略し、ステップＳ４３０からステップＳ４５０に移行したとき、ステップＳ４５０に代わりに、制御されているモータトルクの低減率に所定の最大制限値を掛けて、所定の低減率より大きくならないよう、すなわち、すばやくモータトルクが低下しないようにしても良い。
ステップＳ４６０では、今回の目標モータトルクＴｍ（ｎ）が、クラッチ解放される瞬間のクラッチ入力側の加速度とクラッチ出力側の加速度が略一致する、つまりクラッチでのトルクが略ゼロとなるトルクＴｆ（以下、相当トルクＴｆと呼ぶ）と略一致したか否かを判定し、当該相当するトルクＴｆと略一致したと判定した場合には、ステップＳ４７０で、クラッチ制御部８Ｄを通じてクラッチ解放指令を出力した後に処理を終了する。一方、相当するトルクＴｆと略一致しない場合には、そのまま処理を終了して復帰する。
【００４３】
なお、クラッチ動作の応答遅れ分だけ上記相当トルクＴｆを補正しておくことが好ましい。
ここで、上記モータトルク減少率切替閾値Ｔ−ＴＭ１、モータトルク低減率切替閾値Ｔ−ＴＭ２、及び相当トルクＴｆについて説明する。この３つの値は、下記のような関係にある。
【００４４】
Ｔ−ＴＭ１ ＞ Ｔ−ＴＭ２ ＞ Ｔｆ
上記相当トルクＴｆは、車両加速度やモータ側のトルク伝達経路のフリクションなどに応じて、マップや演算によって算出、若しくは実験で求めた値であって、走行状態に応じてクラッチ１２でのトルクをゼロとするに要するモータトルクである。
【００４５】
この相当トルクＴｆは、「モータ及び減速機のフリクション分のトルク」と「モータ、減速機を後輪の加速度と等しく加速させるためのトルク」との和であると推定される。なお。この相当トルクＴｆは、実験などで定めた固定値であって良い。
モータトルク低減率切替閾値Ｔ−ＴＭ２は、上記相当トルクＴｆより大きく且つ当該相当トルクＴｆに近いトルク値であって、モータ制御のシステムが追従応答可能なだけ上記相当トルクＴｆよりも大きな値である。
【００４６】
また、モータトルク減少率切替閾値Ｔ−ＴＭ１は、４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行中の状態と想定されるトルク値である。
ここで、上記クラッチ解放処理部８Ｈ、クラッチ制御部８Ｄは、クラッチ解放処理部を構成する。
次に、エンジンコントローラ１８の処理について説明する。
【００４７】
エンジンコントローラ１８では、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づいて図８に示すような処理が行われる。
すなわち、まずステップＳ６１０で、アクセルセンサ４０からの検出信号に基づいて、運転者の要求する目標出力トルクＴｅＮを演算して、ステップＳ６２０に移行する。
【００４８】
ステップＳ６２０では、４ＷＤコントローラ８から制限出力トルクＴｅＭの入力があるか否かを判定する。入力が有ると判定するとステップＳ６３０に移行する。一方、入力が無いと判定した場合にはステップＳ６５０に移行する。
ステップＳ６３０では、制限出力トルクＴｅＭが目標出力トルクＴｅＮよりも大きいか否かを判定する。制限出力トルクＴｅＭの方が大きいと判定した場合には、ステップＳ６４０に移行する。一方、制限出力トルクＴｅＭの方が小さいか目標出力トルクＴｅＮと等しければステップＳ６５０に移行する。
【００４９】
ステップＳ６４０では、目標出力トルクＴｅＮに制限出力トルクＴｅＭを代入することで目標出力トルクＴｅＮを増大して、ステップＳ６７０に移行する。
ステップＳ６７０では、スロットル開度やエンジン回転数などに基づき、現在の出力トルクＴｅを算出してステップＳ６８０に移行する。
ステップＳ６８０では、現在の出力トルクＴｅに対する目標出力トルクＴｅＮのの偏差分ΔＴｅ′を下記式に基づき出力して、ステップＳ６９０に移行する。
【００５０】
ΔＴｅ′ ＝ＴｅＮ − Ｔｅ
ステップＳ６９０では、その偏差分ΔＴｅに応じたスロットル開度θの変化分Δθを演算し、その開度の変化分Δθに対応する開度信号を上記ステップモータ１９に出力して、復帰する。
次に、上記構成の装置における作用などについて説明する。
【００５１】
路面μが小さいためや運転者によるアクセルペダル１７の踏み込み量が大きいなどによって、エンジン２から前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されたトルクが路面反力限界トルクよりも大きくなると、つまり、主駆動輪１Ｌ、１Ｒである前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、クラッチ１２が接続されると共に、その加速スリップ量に応じた発電負荷トルクＴｈで発電機７が発電することで、４輪駆動状態に移行し、続いて、前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される駆動トルクが、当該前輪１Ｌ、１Ｒの路面反力限界トルクに近づくように調整されることで、２輪駆動状態に移行する。この結果、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒでの加速スリップが抑えられる。
【００５２】
しかも、発電機７で発電した余剰の電力によってモータ４が駆動されて従駆動輪である後輪３Ｌ、３Ｒも駆動されることで、車両の加速性が向上する。
このとき、主駆動輪１Ｌ、１Ｒの路面反力限界トルクを越えた余剰のトルクでモータ４を駆動するため、エネルギー効率が向上し、燃費の向上に繋がる。
ここで、常時、後輪３Ｌ、３Ｒを駆動状態とした場合には、力学的エネルギー→電気的エネルギー→力学的エネルギーと何回かエネルギー変換を行うために、変換効率分のエネルギー損失が発生することで、前輪１Ｌ、１Ｒだけで駆動した場合に比べて車両の加速性が低下する。このため、後輪３Ｌ、３Ｒの駆動は原則として抑えることが望まれる。これに対し、本実施形態では、滑り易い路面等では前輪１Ｌ、１Ｒに全てのエンジン２の出力トルクＴｅを伝達しても全てが駆動力として使用されないことに鑑みて、前輪１Ｌ、１Ｒで有効利用できない駆動力を後輪３Ｌ、３Ｒに出力して加速性を向上させるものである。
【００５３】
また、クラッチ１２が接続されて４輪駆動状態となり、続いて加速スリップが抑えられるにつれて、モータトルクが連続して減少して２輪駆動状態に移行する。
このとき、目標モータトルクがモータトルク減少率切替閾値Ｔ−ＴＭ１を越えると、２輪駆動状態へ移行中としてモータトルクの減少率つまり低減率がＤＴｍと一定に設定されて所定の勾配で減少し、さらに、目標モータトルクが相当トルクＴｆと略一致した時点でクラッチ解放指令を出力してクラッチ１２を解放する。このとき、クラッチ１２でのトルクが小さいので、クラッチ解放時にショックが発生することが防止される。
【００５４】
さらに、本実施形態では、相当トルクＴｆとなる前に、目標モータトルクがモータトルク低減率切替閾値Ｔ−ＴＭ２を越えると、モータトルクの減少率つまり低減率を、モータ駆動制御の制御性能上追従可能な小さな値に規制することで、トルク指令値と実トルクのずれを小さく抑える。この結果、クラッチ解放時におけるモータトルク制御性が向上して、より確実に、クラッチ１２でのトルクが小さいモータトルク状態に調整することができ、もって、より確実にクラッチ解放時にショックが発生することを防止できる。
【００５５】
図９にそのタイムチャート例を示す。
この図９から分かるように、相当トルクＴｆに近づいた時点でモータトルクの減少率を故意に遅く設定しても、その時間は短く、また、トルクがＴ−ＴＭ１〜Ｔ−ＴＭ２の間では、トルクの減少率は所望の値に設定可能である。
ここで、上記実施形態では、発電機７の発電した電圧でモータ４を駆動して４輪駆動を構成する場合で説明しているが、これに限定されない。モータ４ヘ電力供給できるバッテリを備えるシステムに採用しても良い。この場合には、バッテリから微小電力を供給するようにすればよいし、さらにはバッテリからの供給と共に発電機７からの電力供給も併行して行うようにしてもよい。
【００５６】
または、上記実施形態では、主駆動源として内燃機関を例示しているが、主駆動源をモータから構成しても良い。
また、上記システムでは、前輪の加速スリップに応じて４輪駆動状態に移行する場合で説明したが、アクセル開度などに応じて４輪駆動状態に移行するシステムであっても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る概略装置構成図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係るシステム構成図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係る４ＷＤコントローラを示すブロック図である。
【図４】本発明に基づく実施形態に係る余剰トルク演算部の処理を示す図である。
【図５】本発明に基づく実施形態に係る目標トルク制御部の処理を示す図である。
【図６】本発明に基づく実施形態に係る余剰トルク変換部の処理を示す図である。
【図７】本発明に基づく実施形態に係るクラッチ解放処理部の処理を示す図である。
【図８】本発明に基づく実施形態に係るエンジンコントローラの処理を示す図である。
【図９】本発明に基づく実施形態に係るクラッチ解放のタイムチャートを示す図である。
【符号の説明】
１Ｌ、１Ｒ 前輪
２ エンジン
３Ｌ、３Ｒ 後輪
４ モータ
６ ベルト
７ 発電機
８ ４ＷＤコントローラ
８Ａ 発電機制御部
８Ｂ リレー制御部
８Ｃ モータ制御部
８Ｄ クラッチ制御部
８Ｅ 余剰トルク演算部
８Ｆ 目標トルク制限部
８Ｇ 余剰トルク変換部
８Ｈ クラッチ解放処理部
９ 電線
１０ ジャンクションボックス
１１ 減速機
１２ クラッチ
１４ 吸気管路
１５ メインスロットルバルブ
１６ サブスロットルバルブ
１８ エンジンコントローラ
１９ ステップモータ
２０ モータコントローラ
２１ エンジン回転数センサ
２２ 電圧調整器
２３ 電流センサ
２６ モータ用回転数センサ
２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲ車輪速センサ
３０ トランスミッション
３１ ディファレンシャル・ギヤ
３２ シフト位置検出手段
３４ ブレーキペダル
３５ ブレーキストロークセンサ（制動操作量検出手段）
３６ 制動コントローラ
３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲ制動装置
４０ アクセルセンサ（加速指示検出手段）
Ｉｆｈ 発電機の界磁電流
Ｖ 発電機の電圧
Ｎｈ 発電機の回転数
Ｉａ 電機子電流
Ｉｆｍ モータの界磁電流
Ｅ モータの誘起電圧
Ｎｍ モータの回転数（回転速度）
ΔＮｍ モータの回転加速度
ＴＧ 発電機負荷トルク
Ｔｈ 目標発電機負荷トルク
Ｔｈ２ 第２目標発電機負荷トルク
Ｔｍ（ｎ） モータの現在の目標トルク
Ｔｅ エンジンの出力トルク
Ｔ−ＴＭ１ モータトルク減少率切替閾値
Ｔ−ＴＭ２ モータトルク低減率切替閾値
Ｔｆ 相当トルク
ＴＤｍ 低減率

Claims (3)

1. 主駆動輪を駆動する主駆動源と、従駆動輪に駆動トルクを伝達可能な従駆動源と、上記従駆動源から従駆動輪までのトルク伝達経路に介装されたクラッチとを備えて、４輪駆動状態では上記クラッチを接続状態とし、２輪駆動状態では上記クラッチを解放状態とする車両の駆動力制御装置において、
   車両走行中に４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行すると判定すると、従駆動源の出力トルクが、従駆動輪の加速度と同じ加速度で従駆動源が回転するのに必要なトルク相当のトルクになったときに上記クラッチを解放状態とするクラッチ解放手段と、上記従駆動源の出力トルクを制御する従駆動源制御手段とを備え、
   該従駆動源制御手段は、車両走行中に従駆動源の出力トルクが減少方向に変化していると判定し、且つ上記減少中の従駆動源の出力トルクが、上記従駆動輪の加速度と同じ加速度で従駆動源が回転するのに必要なトルク相当に近づくと、当該従駆動源の出力トルクの低減率を、上記従駆動源及び従駆動源制御手段で追従可能な値に規制することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 主駆動輪を駆動する主駆動源と、従駆動輪に駆動トルクを伝達可能な従駆動源と、上記従駆動源から従駆動輪までのトルク伝達経路に介装されたクラッチとを備えた車両の駆動力制御装置において、
   車両走行中に従駆動源の出力トルクが減少方向に変化していると判定すると、従駆動源の出力トルクが、従駆動輪の加速度と同じ加速度で従駆動源が回転するのに必要なトルク相当のトルクになったときにクラッチを解放状態とするクラッチ解放手段を備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
3. 従駆動源の出力トルクを制御する従駆動源制御手段を備え、該従駆動源制御手段は、車両走行中に従駆動源の出力トルクが減少方向に変化していると判定し、且つ上記減少中の従駆動源の出力トルクが、上記従駆動輪の加速度と同じ加速度で従駆動源が回転するのに必要なトルク相当に近づくと、当該従駆動源の出力トルクの低減率を、上記従駆動源及び従駆動源制御手段で追従可能な値に規制することを特徴とする請求項２に記載した車両の駆動力制御装置。

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