JP3879736B2

JP3879736B2 - ４輪駆動車両の駆動制御装置

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Publication number: JP3879736B2
Application number: JP2003423035A
Authority: JP
Inventors: 英樹川島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: JP2005185006A

Description

本発明は、主駆動輪をエンジンで従動輪をモータでそれぞれ駆動する構成であって、エンジンで駆動される発電機の電力によってモータを駆動する４輪駆動車両の駆動制御装置に関するものである。

従来、主駆動輪をエンジンで従動輪をモータでそれぞれ駆動する構成であって、エンジンで駆動される発電機の電力によってモータを駆動する４輪駆動車両は、種々の構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の４輪駆動車両では、例えば発進時に主駆動輪がスリップした場合モータにより従動輪を駆動して、４輪を駆動することにより車両の発進を可能としている。そして、従動輪の駆動をモータで行っているため、機械式の４輪駆動車両と比較して、簡単な構成でスムーズな運転および広い室内空間と低燃費を実現した４輪駆動車両を達成している。
特開２０００−３１８４７３号公報

上述した従来の４輪駆動車両では、発電機の出力は、モータ要求トルクから算出されるモータ電流と電圧とで決定される。この際、車速が低い領域（一般に低エンジン回転速度領域）では、モータの誘起電圧が低いために、要求電圧が低いが、トルクを出すために大電流を流す必要がある。一方、車速が高い領域（一般に高エンジン回転速度領域）では、モータの誘起電圧が高いために、要求電圧が高い。そのため、低車速域では高電流を要求され、高車速域では高電圧を要求され、両者の要求を同時に満足する発電機とする必要があるが、両者の要求を同時に満足するためには、大きな発電機が必要になる問題があった。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、大きな発電機を必要とせずに、低車速域および高車速域を問わずモータの要求トルクを満たすことのできる４輪駆動車両の駆動制御装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成する本発明の4輪駆動車両の駆動制御装置は、主駆動輪をエンジンで従動輪をモータでそれぞれ駆動する構成であって、エンジンで駆動される発電機の電力によってモータを駆動する４輪駆動車両の駆動制御装置において、発電機は、複数の電機子コイルを備え、（１）低車速域では発電機のコイルを並列に接続するとともに、高車速域では発電機のコイルを直列に接続すること、（２）低車速域では発電機のコイルをデルタ結線に接続するとともに、高車速域では発電機のコイルをスター結線に接続すること、（３）低車速域では発電機のコイルを並列かつデルタ結線に接続するとともに、高車速域では発電機のコイルを直列かつスター結線に接続すること、（４）発進時は発電機のコイルを並列かつデルタ結線に接続し、低車速域では発電機のコイルを並列かつスター結線に接続し、中車速域では発電機のコイルを直列かつデルタ結線に接続し、高車速域では発電機のコイルを直列かつスター結線に接続し、発電機のコイルの接続形態を車速に応じて組み合わせることで、車速に応じて要求電圧電流を変化させることを特徴とするものである。

本発明に係る４輪駆動車両の駆動制御装置では、発電機の電機子コイルを車速に応じて切り換え事で、低車速域（一般に低エンジン回転速度域）では発電機は高電流を流すことでができ、モータに高トルクを発生させることが出来ると共に、高車速域（一般に高エンジン回転速度領域）では発電機は高電圧を発生することができ、モータ誘起電圧に打ち勝つ電圧を発生し、必要なモータトルクを発生することができる。

以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の駆動制御装置の対象となる４輪駆動車両の一例の構成を示す図である。本実施の形態においてはこの車両を、左右前輪１Ｌ，１Ｒを内燃機関であるエンジン２によって駆動するフロントエンジン・フロントホイールドライブ車（Ｆ／Ｆ車）をベース車両とし、左右後輪３Ｌ，３Ｒを必要に応じ電動モータである後輪駆動モータ４によって駆動可能としたモータ４輪駆動車両とする。

エンジン２は、変速機（ここでは自動変速機とする）５およびディファレンシャルギヤ装置６を一体ユニットに構成したトランスアクスルを介し左右前輪１Ｌ，１Ｒに駆動結合し、エンジン２の出力トルクが自動変速機５およびディファレンシャルギヤ装置６を経て左右前輪１Ｌ，１Ｒに伝達されて車両の走行に供されるものとする。

電動モータ４による後輪駆動系は、エンジン２の出力トルクの一部により無端ベルト７を介して駆動される専用発電機８を具え、この発電機８は、エンジン２の回転数にプーリ比を乗じた回転数で回転されており、４輪駆動コントローラ９によって調整される界磁電流Ifhに応じた発電負荷をエンジン２にかけて負荷トルクに応じた電力を発電する。発電機８が発電した電力は、電線１０によりリレー１１を経て後輪駆動モータ４に供給する。リレー１１はコントローラ９からの指令により、発電機８が制御不良になった時に電線１０を遮断したり、後輪駆動が不要でコントローラ９が発電機８に発電負荷をかけなようにした時も永久磁石による若干の発電があることからこれがモータ４に供給されないようにするために電線１０を遮断する。

後輪駆動モータ４の駆動軸は、減速機１２およびこれに内蔵されたクラッチ１３を介して後輪３Ｌ，３Ｒのディファレンシャルギヤ装置１４に結合し、モータ４の出力トルクが減速機１２によりギヤ比分で増大され、クラッチ１３が締結状態であれば、この増大されたトルクがディファレンシャルギヤ装置１４により左右後輪３Ｌ，３Ｒに分配出力されるようになす。

クラッチ１３の締結・解放、およびモータ４の回転方向・駆動トルクも４輪駆動コントローラ９によって制御する。モータ４の制御に当たってコントローラ９は、モータ４への界磁電流Ifmの調整によってモータ駆動トルクを制御し、界磁電流Ifmの方向によってモータ回転方向を制御する。

モータ４、発電機８、リレー１１、クラッチ１３の上記した制御を行うために４輪駆動コントローラ９には、４輪駆動スイッチ２１からの信号を入力するほかに、左右前輪１Ｌ，１Ｒの車輪速（前輪速）Ｖ_ＷＦＬ，Ｖ_ＷＦＲおよび左右後輪３Ｌ，３Ｒの車輪速（後輪速）Ｖ_ＷＲＬ，Ｖ_ＷＲＲを個々に検出する車輪速センサ群２２からの信号と、後輪駆動モータ４の回転速度Nmを検出するモータ回転センサ２３からの信号と、自動変速機５の選択レンジRNG（運転者による走行方向指令）が前進（Ｄ）レンジか後進（Ｒ）レンジかを検出するインヒビタスイッチ２４からの信号と、アクセルペダル踏み込み量APOを検出するアクセル開度センサ２５からの信号とを入力する。なお４輪駆動コントローラ９は、運転者が４輪駆動スイッチ２１をONにしている間、以下に説明するごとく４輪駆動の必要を判断して自動的にモータ４輪駆動を行い、運転者が４輪駆動スイッチ２１をOFFにしている間、前２輪のエンジン駆動のみによる２輪駆動を継続的に行わせるものとする。

次に、上述した４輪駆動車両においてモータ４の要求トルクから発電機８の要求電圧、電流を算出する方法について説明する。

図２は、本発明の４輪駆動車両の駆動制御装置において、モータの要求トルクから発電機の要求電圧、電流を算出する方法の一例を示すフローチャートである。図２に示す例において、まず、エンジン駆動輪である前輪１Ｌ，１Ｒの駆動スリップを生起させるエンジン２の余剰トルクを演算する。すなわち、ステップＳ１において、車輪速センサ群２２で検出した前輪速Ｖ_ＷＦＬ，Ｖ_ＷＦＲから求め得る平均前輪速Vwfより、同じく車輪速センサ群２２で検出した後輪速Ｖ_ＷＲＬ，Ｖ_ＷＲＲから求め得る平均後輪速Vwrを減算して、エンジン駆動輪である左右前輪１Ｌ，１Ｒの加速スリップ量ΔVfを求める。

次のステップＳ２では、上記左右前輪１Ｌ，１Ｒの加速スリップ量ΔVfが所定値、例えば３km/h以上か否かにより、加速スリップが発生しているか否かを判定する。加速スリップ量ΔVfが３km/h未満と判定する場合は、加速スリップが発生しておらず、エンジン出力の余剰がないとして制御をそのまま終了する。ステップＳ２で加速スリップ量ΔVfが３km/h以上と判定する加速スリップ発生時は、ステップＳ３において、前輪１Ｌ，１Ｒの加速スリップを発生させるエンジンの余剰トルク、つまり加速スリップを抑制するのに必要な吸収トルクＴ（ΔVf）を、Ｔ（ΔVf）＝K1×ΔVfにより演算する。なおK1は、実験などによって求めたゲインである。

次のステップＳ４では現在の発電機８の負荷トルクTgを求め、更にステップＳ５において、現在の発電機負荷トルクTgと、前記の余剰トルクＴ（ΔVf）との合算により発電機８の目標発電負荷トルクThを求める。そしてステップＳ６で、前記車輪速Ｖ_ＷＦＬ，Ｖ_ＷＦＲ，Ｖ_ＷＲＬ，Ｖ_ＷＲＲから求め得る車速が、クラッチ１３の締結時にモータ４を過回転させる車速域の下限値であるモータ過回転車速（例えば６０km/h）未満か否かをチェックする。

車速がモータ過回転車速以上である場合、モータ４が過回転してその耐久性が低下することから４輪駆動を行わせないよう制御をそのまま終了するが、車速がモータ過回転車速未満ならステップＳ７において発電機８の最大負荷トルクThmaxを求める。次いでステップＳ８において、発電機８の目標発電負荷トルクThが最大負荷トルクThmax以上か否かをチェックし、以上ならステップＳ９でTh＝Thmaxとして目標発電負荷トルクThを実現可能な限界であるThmaxに制限し、Th<Thmaxなら制御を終了して目標発電負荷トルクThをステップＳ５で求めたままの値とする。

なお図２では、エンジン駆動輪１Ｌ，１Ｒが加速スリップを発生した場合のみについて、発電機８の目標発電負荷トルクThを求める方法を説明したが、エンジン駆動輪１Ｌ，１Ｒが加速スリップする虞のある場合や、或いは所定以下の低速状態である時も、モータ４輪駆動を実現するために発電機８の目標発電負荷トルクThを運転状況に応じて求めるものとする。

コントローラ９は、上記のようにして求めた発電機８の目標発電負荷トルクThを基に図３の制御プログラムにより発電機８およびモータ４を制御する。ステップＳ１１においては、発電機８の目標発電負荷トルクThが正か否かにより発電要求があるか否かをチェックする。発電要求がなければ制御を終了して発電機８の発電負荷をエンジン２にかけないようにすると共に、クラッチ１３を解放状態にしておく発電要求があればステップＳ１２において、予定のマップをもとにモータ回転速度Nmから目標モータ界磁電流Ifmを算出してこれをモータ４に指令する。なお図示しなかったが同時に、クラッチ１３の入出力回転速度が一致した時にクラッチ１３を締結してモータ４の回転を後輪３Ｌ，３Ｒで伝達可能にする。

ここで、モータ４の回転数Nmに対する目標モータ界磁電流IfmはステップＳ１２内に図示するごとく、モータ回転数Nmが所定回転数以下の場合には一定の所定電流値とし、それ以上のモータ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。その理由は、モータ４が高速回転になるとモータ逆起電圧Ｅの上昇によりモータトルクが低下することから、モータ回転数Nmが所定値以上になったらモータ４の界磁電流Ifmを小さくして逆起電圧Ｅを低下させることによりモータ４に流れる電流を増加させて所要のモータトルクTmが得られるようにするためである。

次いでステップＳ１３において、上記のようにして求めた目標モータ界磁電流Ifmおよびモータ４の回転数Nmから予定のマップをもとにモータ４の逆起電圧Ｅを算出する。更にステップＳ１４で、前記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を算出し、次にステップＳ１５で、目標モータトルクTmおよび目標モータ界磁電流Ifmの関数である目標電機子電流Iaを算出し、その後ステップＳ１６において、目標電機子電流Ia、総合抵抗Ｒ、および逆起電圧Ｅから発電機８の目標電圧ＶをＶ＝Ia×Ｒ＋Ｅの演算により求める。コントローラ９は、発電機８の実電圧が、このようにして求めた目標電圧Ｖとなるよう、発電機８の界磁電流Ifhをフィードバック制御する。

本発明の４輪駆動車両の駆動制御装置の特徴は、上述した構成の４輪駆動車両において、発電機８を構成する電機子コイルを車速に応じて切り換えることで、車速に拘わらずモータ４の回転を最適に制御することにある。以下、その特徴について第１実施例〜第４実施例により詳述する。

なお、本発明では、車体速度そのものの代わりに、モータ回転速度、または、変速機の変速比や変速段、または、エンジン回転速度、または、アクセル開度を用いても構わない。これらは、全て本発明の車速の定義に含まれるため、これらのパラメータに応じて電機子コイルの結線を変えることで、車速に応じて電機子コイルの結線を変えることとほぼ同じ意味となる。

＜第１実施例＞
本発明の第１実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置は、例えば上述した構成の４輪駆動車両において、低車速域では発電機８のコイルを並列に接続し、電流を多く流せるシステム構造とするとともに、高車速域では発電機８のコイルを直列に接続し、電圧を高くするシステム構造とした点に特徴がある。
なお、低車速域と高車速域との区分は、並列のままだと車速上昇に伴って電圧上昇可能な限界点となる車速を低速と高速との境界線としている。この境界線はモータの仕様や発電機の仕様により、設計的または実験的に求める事ができる。

図４は本発明の第１実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機のコイル構成の一例を示す図である。図４に示す例においては、スター結線で接続されたコイルの例を示している。本例では、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相がそれぞれ供給されるコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを、コイルＬｕをコイルＬｕ１とコイルＬｕ２とをスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介して接続して構成し、コイルＬｖをコイルＬｖ１とコイルＬｖ２とをスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介して接続して構成し、コイルＬｗをコイルＬｗ１とコイルＬｗ２とをスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介して接続して構成することで、発電機８のコイルを構成している。

本例では、図４に示した状態において、低車速域の場合に用いる発電機８のコイルを並列に接続した状態（すなわち、Ｌｕ１とＬｕ２の組、Ｌｖ１とＬｖ２の組、Ｌｗ１とＬｗ２の組のそれぞれの組を並列に接続した状態）となる。この状態から、すべてのスイッチＳＷ１、ＳＷ２を切り替えることで、高車速域の場合に用いる発電機８のコイルを直列に接続した状態（すなわち、Ｌｕ１とＬｕ２の組、Ｌｖ１とＬｖ２の組、Ｌｗ１とＬｗ２の組のそれぞれの組を直列に接続した状態）にすることができる。

図５は本発明の第１実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機のコイル構成の他の例を示す図である。図５に示す例において、図４に示した例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図５に示す例では、図４に示した例におけるコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのスター結線による接続に代えて、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗをデルタ結線による接続としている。本例では、図５に示した状態において、高車速域の場合に用いる発電機８のコイルを直列に接続した状態となる。この状態から、すべてのスイッチＳＷ１、ＳＷ２を切り替えることで、低車速域の場合に用いる発電機８のコイルを並列に接続した状態にすることができる。

図６は本発明の第１実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機の出力可能な電流−電圧特性の概要をコイル直列時とコイル並列時の場合について示したグラフである。図６に示す例は図４に示すスター結線の場合を示す。図６に示す例から明らかなように、発電機８のコイルを直列に接続することで、高い出力可能電圧が得られるとともに、発電機８のコイルを並列に接続することで、高い出力可能電流が得られることがわかる。
また、図６に示す例から、破線で示す発電機必要電圧のうち、コイル直列では達成できない発進時の発電機必要電圧をコイルを並列にして達成できるとともに、コイル並列では達成できない高速時の発電機必要電圧をコイルを直列にして達成できることがわかる。すなわち、破線が長くなる事で、より広い車速領域でモータの要求トルクを確保することができる。

図７は、本発明の第１実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置において、低車速域ではコイルを並列接続とし、高車速域ではコイルを直列接続とする場合のフローチャートを示す図である。図７に従って説明すると、まず、Ｓ７００においてドライバ要求加速度に対し、実加速度が不足しているかどうかを判定する。Ｓ７００においてドライバ要求加速度に対し実加速度が不足していると判定された場合は、Ｓ７０１で発電機のコイルを並列接続にして終了する。Ｓ７００においてドライバ要求加速度に対し実加速度が不足していないと判定された場合は、Ｓ１００において、現在の車速検出値が、並列接続の電圧上昇限界点となる車速αｋｍ／ｈより小さいか否かを判定する。なお、このＳ７００とＳ７０１のステップは必要に応じて行うことができ、場合によっては削除することもできる。

Ｓ１００においてＹｅｓと判定された場合は、Ｓ１０６で発電機８のコイルを並列に接続するように設定し、Ｓ１０１で、図３に示すフローチャートに従って、モータ４の要求トルクから発電機８の要求電圧、電流を算出する。次に、Ｓ１０２において、エンジンの回転センサが検出したエンジン回転速度Ｎｅを読み込み、Ｎｅにプーリー比を乗じて発電機８の回転速度を算出する。次に、Ｓ１０３において、算出した発電機８の回転速度において、図３に示す電圧と電流の関数より、Ｓ１０１で算出された電流において出力可能な電圧を算出する。次に、Ｓ１０４において、Ｓ１０１で算出された発電機８の必要電圧とＳ１０３で算出された発電機８の出力可能な電圧を比較する。Ｓ１０４における比較の結果、必要発電機電圧よりも現在の出力可能電圧が低い場合には、Ｓ１０５に移行し、発電機８のコイルを並列から直列に設定を変更して、終了する。Ｓ１０４における比較の結果、必要発電機電圧が現在の出力可能電圧より小さい場合は、コイルの切り替えを行わずそのまま終了する。

Ｓ１００においてＮｏと判定された場合は、Ｓ２０６で発電機８のコイルを直列に接続するように設定し、Ｓ２０１で、図３に示すフローチャートに従って、モータ４の要求トルクから発電機８の要求電圧、電流を算出する。次に、Ｓ２０２において、エンジンの回転センサが検出したエンジン回転速度Ｎｅを読み込み、Ｎｅにプーリー比を乗じて発電機８の回転速度を算出する。次に、Ｓ２０３において、算出した発電機８の回転速度において、図３に示す電圧と電流の関数より、Ｓ２０１で算出された電圧において出力可能な電流を算出する。次に、Ｓ２０４において、Ｓ２０１で算出された発電機８の必要電流とＳ２０３で算出された発電機８の出力可能な電流を比較する。Ｓ２０４における比較の結果、必要発電機電流よりも現在の出力可能電流が低い場合には、Ｓ２０５に移行し、発電機８のコイルを直列から並列に設定を変更して、終了する。Ｓ２０４における比較の結果、必要発電機電流が現在の出力可能電流より小さい場合は、コイルの切り替えを行わずそのまま終了する。

また、本例において、従来１つのコイルで構成していたコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのそれぞれと、コイルＬｕ１とＬｕ２、コイルＬｖ１とＬｖ２、コイルＬｗ１とＬｗ２との関係については、コイルＬｕ１、Ｌｕ２、Ｌｖ１、Ｌｖ２、Ｌｗ１、Ｌｗ２の各コイルを、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの各コイルと同じ特性を発揮できるよう構成している。

＜第２実施例＞
本発明の第２実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置は、例えば上述した構成の４輪駆動車両において、低車速域では発電機８のコイルをデルタ結線に接続し、電流を多く流せるシステム構造とするとともに、高車速域では発電機８のコイルをスター結線に接続し、電圧を高くできるシステム構造とした点に特徴がある。
なお、低車速域と高車速域との区分は、デルタ結線のままだと車速上昇に伴って電圧上昇可能な限界点となる車速を低速と高速との境界線としている。

図８は本発明の第２実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機のコイル構成の一例を示す図である。図８に示す例において、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｌ相を、スイッチＳＷを介して接続している。本例では、図８に示した状態において、低エンジン回転速度域の場合に用いる発電機８のコイルをデルタ結線に接続した状態（Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗがデルタ結線に接続された状態）となる。この状態からすべてのスイッチＳＷを切り替えることで、高エンジン回転速度域の場合に用いる発電機８のコイルをスター結線に接続した状態（Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗがスター結線に接続した状態）となる。

なお、本例でも、一般的に低車速の時は低エンジン回転速度であることから、エンジン回転速度で車速の判断を行っており、デルタ結線のままでは車速上昇に伴って電圧上昇可能な限界点となる車速に対応するエンジン回転速度に設定している。本例において、車両の低エンジン回転速度域と高エンジン回転速度域との定義については、境界となるエンジンの回転速度に対し、エンジンの回転速度がそれ以下の低い場合を低エンジン回転速度域とし、境界となるエンジンの回転速度に対し、エンジンの回転速度がそれ以上の高い場合を高エンジン回転速度域としている。境界となるエンジンの回転速度については、車両の使用目的等に応じて適宜決定することができる。一例として、境界となるエンジンの回転速度を２０００ｒｐｍとした場合は、２０００ｒｐｍ以下を低エンジン回転速度域とし、２０００ｒｐｍ以上を高エンジン回転速度域とする。

図９は本発明の第２実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機の出力可能な電流−電圧特性の概要をコイルスター結線時とコイルデルタ結線時の場合について示したグラフである。図９に示す例から明らかなように、発電機８のコイルをスター結線に接続することで、高い出力可能電圧が得られるとともに、発電機８のコイルをデルタ結線に接続することで、高い出力可能電流が得られることがわかる。
また、図９に示す例から、破線で示す発電機必要電圧のうち、スター結線では達成できない発進時の発電機必要電圧をコイルをデルタ結線にして達成できるとともに、デルタ結線では達成できない高速時の発電機必要電圧をコイルをスター結線にして達成できることがわかる。すなわち、破線が長くなる事で、より広い車速領域でモータの要求トルクを確保することができる。

図１０は、本発明の第２実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置において、低エンジン回転速度域（低車速域）ではコイルをデルタ結線とし、高エンジン回転速度領域（高車速域）ではコイルをスター結線とする場合のフローチャートを示す図である。図１０に従って説明すると、まず、Ｓ７００においてドライバ要求加速度に対し、実加速度が不足しているかどうかを判定する。Ｓ７００においてドライバ要求加速度に対し実加速度が不足していると判定された場合は、Ｓ７０２で発電機のコイルを並列接続にして終了する。Ｓ７００においてドライバ要求加速度に対し実加速度が不足していないと判定された場合は、Ｓ３００において、現在のエンジン回転速度検出値がデルタ結線の電圧上昇限界点となるエンジン回転速度βｒｐｍより小さいか否かを判定する。なお、このＳ７００とＳ７０２のステップは必要に応じて行うことができ、場合によっては削除することもできる。

Ｓ３００においてＹｅｓと判定された場合は、Ｓ３０６で発電機８のコイルをデルタ結線にするよう設定し、Ｓ３０１で、図３に示すフローチャートに従って、モータ４の要求トルクから発電機８の要求電圧、電流を算出する。次に、Ｓ３０２において、エンジンの回転センサが検出したエンジン回転速度Ｎｅを読み込み、Ｎｅにプーリー比を乗じて発電機８の回転速度を算出する。次に、Ｓ３０３において、算出した発電機８の回転速度において、図３に示す電圧と電流の関数より、Ｓ３０１で算出された電流において出力可能な電圧を算出する。次に、Ｓ３０４において、Ｓ３０１で算出された発電機８の必要電圧とＳ３０３で算出された発電機８の出力可能な電圧を比較する。Ｓ３０４における比較の結果、必要発電機電圧よりも現在の出力可能電圧が低い場合には、Ｓ３０５に移行し、発電機８のコイルをデルタ結線からスター結線に設定を変更して、終了する。Ｓ３０４における比較の結果、必要発電機電圧が現在の出力可能電圧より小さい場合は、コイルの切り替えを行わずそのまま終了する。

Ｓ３００においてＮｏと判定された場合は、Ｓ４０６で発電機のコイルをスター結線にするよう設定し、Ｓ４０１で、図３に示すフローチャートに従って、モータ４の要求トルクから発電機８の要求電圧、電流を算出する。次に、Ｓ４０２において、エンジンの回転センサが検出したエンジン回転速度Ｎｅを読み込み、Ｎｅにプーリー比を乗じて発電機８の回転速度を算出する。次に、Ｓ４０３において、算出した発電機８の回転速度において、図３に示す電圧と電流の関数より、Ｓ４０１で算出された電圧において出力可能な電流を算出する。次に、Ｓ４０４において、Ｓ４０１で算出された発電機８の必要電流とＳ４０３で算出された発電機８の出力可能な電流を比較する。Ｓ４０４における比較の結果、必要発電機電流よりも現在の出力可能電流が低い場合には、Ｓ４０５に移行し、発電機８のコイルをスター結線からデルタ結線に設定を変更して、終了する。Ｓ４０４における比較の結果、必要発電機電流が現在の出力可能電流より小さい場合は、コイルの切り替えを行わずそのまま終了する。

＜第３実施例＞
本発明の第３実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置は、例えば上述した構成の４輪駆動車両において、低車速域では発電機８のコイルを並列かつデルタ結線に接続し、電流を多く流せるシステム構造とするとともに、高車速域域では発電機８のコイルを直列かつスター結線に接続し、電圧を高くできるシステム構造とした点に特徴がある。

図１１は本発明の第３実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機のコイル構成の一例を示す図である。図１１に示す例においては、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相がそれぞれ供給されるコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを、コイルＬｕをコイルＬｕ１とコイルＬｕ２とを２つのスイッチＳＷを介して接続して構成し、コイルＬｖをコイルＬｖ１とコイルＬｖ２とを２つのスイッチＳＷを介して接続して構成し、コイルＬｗをコイルＬｗ１とコイルＬｗ２とを２つのスイッチＳＷを介して接続して構成することで、発電機８のコイルを構成している。

本例では、図１１に示した状態において、低車速（所定ローギヤード）域の場合に用いる発電機８のコイルを並列かつデルタ結線に接続した状態となる。この状態から、すべてのスイッチＳＷを切り替えることで、高車速（所定ローギヤードでない）域の場合に用いる発電機８のコイルを直列かつスター結線に接続した状態となる。基準となる出力電圧をＥ、出力電流をＩとしたとき、並列かつデルタ結線にしたときの発電機の出力電圧電流と直列かつスター結線にしたときの発電機の出力電圧電流は、以下の表１に示す通りである。

表１の結果から明らかなように、発電機８のコイルを並列かつデルタ結線に接続することで、高い出力可能電流が得られるとともに、発電機８のコイルを直列かつデルタ結線に接続することで、高い出力可能電圧が得られることがわかる。

図１２は、本発明の第３実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置において、低車速（所定ローギヤード）域ではコイルを並列かつデルタ結線とし、高車速（所定ローギヤードでない）域ではコイルを直列かつスター結線とする場合のフローチャートを示す図である。図１２に従って説明すると、まず、Ｓ５００において、変速機の変速比が所定のローギヤード路油域であるか否かを判定する。

Ｓ５００においてＹｅｓと判定された場合は、Ｓ５０６で発電機８のコイルを並列加圧デルタ結線にするよう設定し、Ｓ５０１で、図３に示すフローチャートに従って、モータ４の要求トルクから発電機８の要求電圧、電流を算出する。次に、Ｓ５０２において、エンジンの回転センサが検出したエンジン回転速度Ｎｅを読み込み、Ｎｅにプーリー比を乗じて発電機８の回転速度を算出する。次に、Ｓ５０３において、算出した発電機８の回転速度において、図３に示す電圧と電流の関数より、Ｓ５０１で算出された電流において出力可能な電圧を算出する。次に、Ｓ５０４において、Ｓ５０１で算出された発電機８の必要電圧とＳ５０３で算出された発電機８の出力可能な電圧を比較する。Ｓ５０４における比較の結果、必要発電機電圧よりも現在の出力可能電圧が低い場合には、Ｓ５０５に移行し、発電機８のコイルを並列かつデルタ結線から直列かつスター結線に設定を変更して、終了する。Ｓ５０４における比較の結果、必要発電機電圧が現在の出力可能電圧より小さい場合は、コイルの切り替えを行わずそのまま終了する。

Ｓ５００においてＮｏと判定された場合は、Ｓ６０６で発電機８のコイルを直列かつスター結線にするよう設定し、Ｓ６０１で、図３に示すフローチャートに従って、モータ４の要求トルクから発電機８の要求電圧、電流を算出する。次に、Ｓ６０２において、エンジンの回転センサが検出したエンジン回転速度Ｎｅを読み込み、Ｎｅにプーリー比を乗じて発電機８の回転速度を算出する。次に、Ｓ６０３において、算出した発電機８の回転速度において、図３に示す電圧と電流の関数より、Ｓ６０１で算出された電圧において出力可能な電流を算出する。次に、Ｓ６０４において、Ｓ６０１で算出された発電機８の必要電流とＳ６０３で算出された発電機８の出力可能な電流を比較する。Ｓ６０４における比較の結果、必要発電機電流よりも現在の出力可能電流が低い場合には、Ｓ６０５に移行し、発電機８のコイルを直列かつスター結線から並列かつデルタ結線に設定を変更して、終了する。Ｓ４０４における比較の結果、必要発電機電流が現在の出力可能電流より小さい場合は、コイルの切り替えを行わずそのまま終了する。
なお、所定のローギヤード領域は、例えば、有段変速機であれば１速を所定のローギヤード領域とする。また、無段変速機であれば、第１実施例や第２実施例のように、並列かつデルタ結線での電圧上昇限界点に相当する変速比を基に所定のローヤード領域を設定すれば良い。

＜第４実施例＞
本発明の第４実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置は、例えば上述した構成の４輪駆動車両において、発進時では発電機８のコイルを並列かつデルタ結線に接続し、低車速域では発電機８のコイルを並列かつスター結線に接続し、中車速域では発電機８のコイルを直列かつデルタ結線に接続し、高車速域では発電機８のコイルを直列かつスター結線に接続し、発電機８のコイルの仕様を車速に応じて組み合わせることで、車速に応じて要求電圧電流を変化させる点に特徴がある。

図１３は本発明の第４実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機のコイル構成の一例を示す図である。図１３に示す例においては、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相がそれぞれ供給されるコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを、コイルＬｕをコイルＬｕ１とコイルＬｕ２とをスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介して接続して構成し、コイルＬｖをコイルＬｖ１とコイルＬｖ２とをスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介して接続して構成し、コイルＬｗをコイルＬｗ１とコイルＬｗ２とをスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介して接続して構成することで、発電機８のコイルを構成している。

本例では、図１３に示した状態において、発進時（例えば０〜５ｋｍ／ｈ）の場合に用いる発電機８のコイルを並列かつデルタ結線に接続した状態となる。この状態から、スイッチＳＷのみを切り替えることで、低車速域（例えば５〜１０ｋｍ／ｈ）の場合に用いる発電機８のコイルを並列かつスター結線に接続した状態となる。この状態から、すべてのスイッチＳＷ、ＳＷ１、ＳＷ２を切り替えることで、中車速域（例えば１０〜４０ｋｍ／ｈ）の場合に用いる発電機８のコイルを直列かつデルタ結線に接続した状態となる。この状態から、スイッチＳＷのみを切り替えることで、高車速域（例えば４０ｋｍ／ｈ以上）の場合に用いる発電機８のコイルを直列かつスター結線に接続した状態となる。なお、発進時、低車速域、中車速域、高車速域のそれぞれの境界線は、コイルの接続の各形態での電圧上昇限界点となる車速を基に設定している。

基準となる出力電圧をＥ、出力電流をＩとしたとき、並列かつデルタ結線にした場合、並列かつスター結線にした場合、直列かつデルタ結線にした場合、直列かつスター結線にした場合の発電機の出力電圧電流は、以下の表２に示す通りである。

表２の結果から明らかなように、出力電圧は、並列かつデルタ結線にした場合、並列かつスター結線にした場合、直列かつデルタ結線にした場合、直列かつスター結線にした場合の順に高くなるとともに、出力電流は、並列かつデルタ結線にした場合、並列かつスター結線にした場合、直列かつデルタ結線にした場合、直列かつスター結線にした場合の順に低くなることがわかる。

なお、上記各実施例において、車速そのもの、または、変速機の変速比や変速段、または、エンジン回転速度によって車速領域を判断しているが、これらの代わりに、モータ回転速度、または、アクセル開度を用いて、車速領域を判断しても構わない。
以上説明した通り、各実施例では、大きなモータトルクが要求される発進時を含む低車速域では、大きな電流をモータへ供給することができ、一方、モータの誘起電圧が高くなる高車速域では、大きな電圧を発生させることで、モータの誘起電圧に打ち勝ってモータへ電流を流すことができるため、より広い車速領域で、必要なモータトルクを発生することができる。

本発明の４輪駆動車両の駆動制御装置は、主駆動輪をエンジンで従動輪をモータでそれぞれ駆動する構成であって、エンジンで駆動される発電機の電力によってモータを駆動する４輪駆動車両において、大きな発電機を必要とせずに、低車速域および高車速域を問わずモータの要求を満たすことのできる駆動制御装置を得る用途に好適に利用することができる。

本発明の対象となるモータ４輪駆動車両の一例の構成を示す図である。モータ４輪駆動車両の駆動制御系における４輪駆動コントローラが実行するエンジン余剰トルク演算プログラムの一例を示すフローチャートである。４輪駆動コントローラが実行する発電機制御プログラムの一例を示すフローチャートである。本発明の第１実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機のコイル構成の一例を示す図である。本発明の第１実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機のコイル構成の他の例を示す図である。本発明の第１実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機の出力可能な電流−電圧特性の概要をコイル直列時とコイル並列時の場合について示したグラフである。本発明の第１実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置において、低車速域（低エンジン回転速度域）ではコイルを並列接続とし、高車速域（高エンジン回転速度域）ではコイルを直列接続とする場合を示すフローチャートである。本発明の第２実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機のコイル構成の一例を示す図である。本発明の第２実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機の出力可能な電流−電圧特性の概要をコイルスター結線時とコイルデルタ結線時の場合について示したグラフである。本発明の第２実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置において、低車速域（低エンジン回転速度域）ではコイルをデルタ結線とし、高車速域（高エンジン回転速度域）ではコイルをスター結線とする場合を示すフローチャートである。本発明の第３実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機のコイル構成の一例を示す図である。本発明の第３実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置において、低車速域（低エンジン回転速度域）ではコイルを並列かつデルタ結線とし、高車速域（高エンジン回転速度域）ではコイルを直列かつスター結線とする場合を示すフローチャートである。本発明の第４実施例に係る４輪駆動車両の駆動制御装置における発電機のコイル構成の一例を示す図である。

符号の説明

1L 左前輪
1R 右前輪
２エンジン
3L 左前輪（電動モータ駆動車輪）
3R 右前輪（電動モータ駆動車輪）
４後輪駆動モータ（電動モータ）
５自動変速機
６ディファレンシャルギヤ装置
７無端ベルト
８発電機
９４輪駆動コントローラ
10 電線
11 リレー
12 減速機
13 クラッチ
14 ディファレンシャルギヤ装置
21 ４輪駆動スイッチ
22 車輪速センサ群
23 モータ回転センサ
24 インヒビタスイッチ
25 アクセル開度センサ

Claims

主駆動輪をエンジンで従動輪をモータでそれぞれ駆動する構成であって、エンジンで駆動される発電機の電力によってモータを駆動する４輪駆動車両の駆動制御装置において、発電機は、複数の電機子コイルを備え、低車速域では発電機のコイルを並列に接続するとともに、高車速域では発電機のコイルを直列に接続することを特徴とする４輪駆動車両の駆動制御装置。
主駆動輪をエンジンで従動輪をモータでそれぞれ駆動する構成であって、エンジンで駆動される発電機の電力によってモータを駆動する４輪駆動車両の駆動制御装置において、発電機は、複数の電機子コイルを備え、低車速域では発電機のコイルをデルタ結線に接続するとともに、高車速域では発電機のコイルをスター結線に接続することを特徴とする４輪駆動車両の駆動制御装置。
主駆動輪をエンジンで従動輪をモータでそれぞれ駆動する構成であって、エンジンで駆動される発電機の電力によってモータを駆動する４輪駆動車両の駆動制御装置において、発電機は、複数の電機子コイルを備え、低車速域では発電機のコイルを並列かつデルタ結線に接続するとともに、高車速域では発電機のコイルを直列かつスター結線に接続することを特徴とする４輪駆動車両の駆動制御装置。
主駆動輪をエンジンで従動輪をモータでそれぞれ駆動する構成であって、エンジンで駆動される発電機の電力によってモータを駆動する４輪駆動車両の駆動制御装置において、発電機は、複数の電機子コイルを備え、発進時は発電機のコイルを並列かつデルタ結線に接続し、低車速域では発電機のコイルを並列かつスター結線に接続し、中車速域では発電機のコイルを直列かつデルタ結線に接続し、高車速域では発電機のコイルを直列かつスター結線に接続し、発電機のコイルの接続形態を車速に応じて組み合わせることで、車速に応じて要求電圧電流を変化させることを特徴とする４輪駆動車両の駆動制御装置。
エンジンと主駆動輪との間に変速機を備え、変速機の変速比が所定ローギヤード領域の場合は、低車速域と判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の４輪駆動車両の駆動制御装置。
ドライバ要求加速度に対し、実加速度が不足していると判定した場合に、並列またはデルタ結線にすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の４輪駆動車両の駆動制御装置。