JP4013936B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、主駆動軸を駆動する内燃機関（エンジン）で発電機を駆動し、その発電機でモータを駆動して４輪駆動状態を実現する車両の駆動力制御装置に関するものである。

従来の車両の駆動力制御装置としては、前輪がスリップしているときにはモータによって後輪を駆動して４輪駆動状態とし、前輪がスリップしていないか、前輪がスリップしており前輪速が所定の車速以上であるときには、モータを停止すると共にクラッチをＯＦＦして、４輪駆動状態から２輪駆動状態にするというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２３８８７号公報

しかしながら、上記従来の車両の駆動力制御装置にあっては、４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行するときに、モータの出力をゼロにしてクラッチを解放状態としているので、従駆動輪側からクラッチに作用するトルクによってクラッチを解放するときにショックが発生するという未解決の課題がある。
このクラッチオフ時のショック対策として、２輪駆動状態への移行時に、モータがクラッチに対して低トルクをかけつつクラッチオフする低トルク制御を行うことが考えられる。この低トルク制御ではモータ界磁電流を小さい値に設定する必要があるが、モータ界磁電流の変化量が大きいと、モータの誘起電圧が急に低くなってジェネレータとの電位差が大きくなり、モータに過大な電機子電流が流れる所謂跳ね上がりが発生するという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、２輪駆動状態への移行時に、クラッチオフのショックを防止すると共にモータの電機子電流の跳ね上がりを低減することができる車両の駆動力制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両の駆動力制御装置は、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判定したとき、モータの出力トルクがクラッチ解放トルクとなるように、前記モータの界磁電流指令値を第一の低下率でクラッチ解放界磁電流値まで低下して、前記クラッチを解放状態とし、前記移行と判定する前であって、モータトルク要求値が所定の閾値以下であると判定すると、界磁電流低下手段でモータの界磁電流指令値をクラッチ解放界磁電流値に向けて前記第一の低下率より小さい第二の低下率で低下させ、その後、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行を判定すると、前記第一の低下率で前記モータの界磁電流指令値を前記クラッチ解放界磁電流値まで低下させる。

本発明によれば、モータトルク要求値が所定の閾値以下であると判定したとき、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判断する前からモータの界磁電流指令値を緩やかに低下させるので、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行時におけるモータ界磁電流の変化量を小さくして、モータの電機子電流の跳ね上がり発生を低減することができ、モータのブラシ耐久や跳ね上がり後の電流制御性に悪影響を与えることを抑制することができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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によって駆動可能な従駆動輪である。上記エンジン２の出力トルクＴｅは、変速機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。

上記変速機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。
上記変速機３０は、不図示の変速制御部からのシフト命令に基づき変速操作を行う。変速制御部は、例えば車速とアクセル開度に基づく変速シフトスケジュールをテーブルなどの情報として有していて、現在の車速及びアクセル開度に基づき変速点を通過すると判定するとシフト命令を変速機３０に出力する。

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。

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。

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。

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、符号３９は、駆動モードスイッチであって、２ＷＤと４ＷＤとの切替指令を出力するものである。

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。
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の発電機制御部８Ｅからの発電機制御指令値ｃ１（デューティ比）に応じた界磁電流Ｉｆｈに調整することで、エンジン２に対する発電負荷及び発電する電圧Ｖが制御される。すなわち、電圧調整器２２は、発電機制御部８Ｅから発電機制御指令ｃ１（デューティ比）を入力し、その発電機制御指令ｃ１に応じたデューティ比に発電機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４ＷＤコントローラ８に出力する。

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。
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機子電流値Ｉａｔを検出し、当該検出した電機子電流Ｉａｔの信号を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。

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が目標トルク指令値としての目標モータトルクＴｍに調整される。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。

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。
４ＷＤコントローラ８は、図３に示すように、目標モータトルク演算部８Ａ、モータ制御部８Ｂ、リレー制御部８Ｃ、クラッチ制御部８Ｄ、発電機制御部８Ｅ、及びクラッチ解放処理部８Ｆを備え、駆動モードスイッチ３９が４ＷＤ状態の場合に作動する。

リレー制御部８Ｃは、発電機７からモータ４への電力供給の遮断・接続を制御し、４輪駆動状態となっている間は、リレー２４を接続状態とする。
クラッチ制御部８Ｄは、上記クラッチ１２の状態を制御し、４輪駆動状態と判定している間はクラッチ１２を接続状態に制御する。
上記目標モータトルク演算部８Ａは、余剰トルク演算部８Ａａ、加速アシストトルク演算部８Ａｂ、及びモータトルク決定部８Ａｃを備える。

余剰トルク演算部８Ａａは、前輪の加速スリップに応じた余剰のエンジントルクを演算する手段であって、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づき、図４に示す処理を行う。
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。

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をそれぞれ算出する。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の加速スリップ度合を示すスリップ速度（加速スリップ量）ΔＶＦを、下記式により算出する。
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、Ｔｍ１にゼロを代入した後、復帰する。
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。
ＴΔＶＦ＝Ｋ１×ΔＶＦ ………（１）
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。
ＴＧ＝Ｋ２・（Ｖ×Ｉａ）／（Ｋ３×Ｎｈ）
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で負荷すべき発電負荷トルクＴｈを求め、ステップＳ７０に移行する。
Ｔｈ＝ＴＧ＋ＴΔＶＦ
次に、ステップＳ７０では、上記発電負荷トルクＴｈが、仕様等から定まる発電機７の最大負荷容量ＨＱより大きいか否かを判定する。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、ステップＳ９０に移行する。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を越えている場合には、ステップＳ８０にて、発電負荷トルクＴｈを最大負荷容量ＨＱに制限してステップＳ９０に移行する。

ステップＳ９０では、上記発電機負荷トルクＴｈに応じた第１モータトルク要求値Ｔｍ１を求めて処理を終了する。この第１モータトルク要求値Ｔｍ１は、前輪の加速スリップ量に応じたモータトルク要求値となる。なお、上記処理では、一度発電機での負荷トルクを求めてから第１モータトルク要求値Ｔｍ１を演算しているが、前輪の加速スリップ量に直接所定のゲインを乗算して第１モータトルク要求値Ｔｍ１を演算しても良い。

次に、加速アシストトルク演算部８Ａｂの処理について説明する。
加速アシストトルク演算部８Ａｂは、図５に示すマップに基づき、車両速度とアクセル開度θ（運転者による加速指示量）に応じた第２モータトルク要求値Ｔｍ２を演算する。この第２モータトルク要求値Ｔｍ２は、アクセル開度θが大きい程大きく且つ、車両速度が小さい程小さい値となり、所定車両速度以上ではゼロとなるように設定される。所定車両速度とは、例えば、車両が発進状態から脱したと推定される低速の車両速度とする。

この特性値は、第２モータトルク要求値の最大値（図５中のＣＯＮＳＴの部分）が通常想定される路面での発進が可能と思われるモータトルクとなるように設定されている。
次に、モータトルク決定部８Ａｃは、上記余剰トルク演算部８Ａａ及び加速アシストトルク演算部８Ａｂが演算した第１及び第２モータトルク要求値Ｔｍ１、Ｔｍ２についてセレクトハイを行い、大きい方の値を最終的なモータトルク要求値Ｔｍｒｑとする。そして、このモータトルク要求値Ｔｍｒｑに対して、ノイズ除去等のために変化量に制限等をかけるフィルタ処理を施して目標モータトルクＴｍを求めて、モータ制御部８Ｂに出力する。

次に、モータ制御部８Ｂの処理について、図６を参照しつつ説明する。モータ制御部８Ｂは、所定サンプリング時間毎に作動し、まず、ステップＳ２００で、目標モータトルクＴｍが「０」より大きいか否かを判定する。Ｔｍ＞０と判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしているなど４輪駆動状態（モータ駆動要求状態）であるのでので、ステップＳ２１０に移行する。また、Ｔｍ≦０と判定されれば、４輪駆動状態（モータ駆動要求状態）でないので、そのまま処理を終了して復帰する。

ステップＳ２１０では、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行か否かを判定する。この判定は、目標モータトルクＴｍが第２の閾値としての所定の閾値トルクＴ−ＴＭ１以下（例えば、０．５Ｎｍ以下）であるか否かによって行い、Ｔｍ＞Ｔ−ＴＭ１であるときにはステップＳ２２０に移行し、Ｔｍ≦Ｔ−ＴＭ１であるときには、２輪駆動状態への移行と判定して後述するステップＳ２１１に移行する。

ステップＳ２２０では、モータトルク要求値Ｔｍｒｑが４輪駆動状態の性能上トルク不要と判断する所定のトルク要求閾値Ｔｍｒｑ_TH以下（例えば、０．５Ｎｍ以下）であるか否かを判定し、Ｔｍｒｑ＞Ｔｍｒｑ_THであるときにはステップＳ２３０に移行し、Ｔｍｒｑ≦Ｔｍｒｑ_THであるときには後述するステップＳ２２１に移行する。

ここで、モータトルク要求値Ｔｍｒｑは、アクセル操作量、前輪のスリップ量及び走行路面反力の少なくとも１つに基づいてマップ等を参照して算出し、アクセル開度が小さいほど小さく、スリップ量が小さいほど小さく、また路面反力により走行路面がドライであると判断されるほど小さく算出される。本実施形態では、上記余剰トルク演算部８Ａａ及び加速アシストトルク演算部８Ａｂが演算した第１及び第２モータトルク要求値Ｔｍ１、Ｔｍ２に応じて算出される。また、トルク要求閾値Ｔｍｒｑ_THは、４輪駆動状態の性能上トルク不要であると判断できる程度の値に設定する。

ステップＳ２３０では、クラッチ制御部８Ｄにクラッチオン指令を出力してステップＳ２４０に移行する。
次に、ステップＳ２４０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に応じたモータの界磁電流指令値としての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をモータ界磁電流の目標値とした後、ステップＳ２５０に移行する。なお、センサで検出された界磁電流値の目標モータ界磁電流Ｉｆｍに対する偏差に基づきフィードバック制御が行われる。

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。

なお、所要のモータトルクに対しモータ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。

ステップＳ２５０では、目標モータトルクＴｍ及び目標モータ界磁電流Ｉｆｍを変数として、マップなどに基づき、対応する目標電機子電流Ｉａを求め、ステップＳ２６０に移行する。
ステップＳ２６０では、上記目標電機子電流Ｉａに基づき、目標モータトルクとするための目標発電電圧Ｖ（＝Ｉａ×Ｒ＋Ｅ：Ｅはモータの誘起電圧、Ｒは発電機とモータとの間の抵抗）を演算し出力した後に、処理を終了する。

なお、発電機制御部８Ｅでは、現在の発電電圧を入力しつつ、上記目標発電電圧Ｖとなる発電機制御指令値を演算し、電圧調整器２２を介して、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を調整することで、発電機の出力電圧を制御する。
また、前記ステップＳ２１０の判定結果がＴｍ≦Ｔ−ＴＭ１であるときには、４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行すべきであると判断して、ステップＳ２１１で目標モータ界磁電流Ｉｆｍがクラッチ解放界磁電流値としての終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍより大きいか否かを判定、大きい場合にはステップＳ２１２に移行する。一方、界磁電流Ｉｆｍが終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍ以下の場合にはステップＳ２１３に移行して、界磁電流Ｉｆｍを終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍに保持して、後述するステップＳ２２６に移行する。

ステップＳ２１２では、アクセルセンサからの信号に基づき、アクセル開度が４％未満か否かを判定し、アクセル開度が４％未満と判定した場合には、ステップＳ２１４に移行し、そうでない場合には、ステップＳ２１５に移行する。
アクセル開度が４％未満とは、アクセルペダルが踏まれていない状態か踏まれていても、車両が加速に影響の無い程度の加速指示量であることを示す。

ステップＳ２１４では、界磁電流Ｉｆｍを第１低減率Ｄｉｆ１だけ小さくし、当該界磁電流Ｉｆｍをモータ制御部８Ｃに出力したのち、後述するステップＳ２２６に移行する。 一方、ステップＳ２１５では、界磁電流Ｉｆｍを第２低減率Ｄｉｆ２だけ小さくし、当該界磁電流Ｉｆｍをモータ制御部８Ｃに出力したのち、後述するステップＳ２２６に移行する。
ここで、第２低減率Ｄｉｆ２は、第１低減率Ｄｉｆ１よりも小さい値に設定されている。これによって、アクセル開度が４％未満の場合の方が、終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍに向けた界磁電流値の低減率が大きくなるように設定されて、早めに終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍとすることができる。

また、上記説明では、アクセルペダルが有効に踏まれているか否か（有効な加速指示があるか否か）により２段階で、界磁電流Ｉｆｍの低減率を変化させているが、加速指示量に応じて３段階以上の多段階若しくは無段階で界磁電流Ｉｆｍの低減率を変更するように設定しても良い。また、アクセル開度が４％未満か否かの判定は、発電能力の低下を推定するものであるので、たとえば、上記ステップＳ２１２にて、エンジン回転数や発電機の回転数などに基づいて発電能力が低下若しくは低下するおそれが有ると判定すると、ステップＳ２１４に移行し、そうでない場合にはステップＳ２１５に移行するようにしても良い。

ステップＳ２２６では、クラッチ解放処理を実行した後に、ステップＳ２６０に移行する。
また、前記ステップＳ２２０の判定結果がＴｍｒｑ≦Ｔｍｒｑ_THであるときには、４輪駆動状態の性能上必要とされるトルクが小さく、２輪駆動状態への移行処理の準備を開始できると判断し、目標モータ界磁電流Ｉｆｍを前記第１及び第２低減率（請求項１の第一の低下率の相当）より小さい第３低減率ΔＩｆｍ（請求項１の第二の低下率に相当、例えば、０．１Ａ／１０ｍｓ）で終了時モータ界磁電流Ｄ−Ｉｆｍまで低減する処理を行う。

ここで、終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍは、モータ４が微小トルクを発生可能な最低限の界磁電流値であって、２輪駆動状態時に、このような小さな値にすることで消費電力を抑えている。本実施形態では、終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍを３．０［Ａ］としている。勿論、終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍは、当該モータ４が微小トルクを発生可能な最低限の界磁電流値よりも大きく設定しても構わない。

先ずステップＳ２２１で、前回の目標モータ界磁電流Ｉｆｍ（ｎ−１）から目標モータ界磁電流の第３低減率ΔＩｆｍを減算した値が、終了時モータ界磁電流Ｄ−Ｉｆｍより大きいか否かを判定する。そして、Ｉｆｍ（ｎ−１）−ΔＩｆｍ＞Ｄ−Ｉｆｍであるときには、ステップＳ２２２に移行して今回の目標モータ界磁電流Ｉｆｍ（ｎ）をＩｆｍ（ｎ−１）−ΔＩｆｍに設定し、前記ステップＳ２５０に移行する。

一方、前記ステップＳ２２１の判定結果がＩｆｍ（ｎ−１）−ΔＩｆｍ≦Ｄ−Ｉｆｍであるときには、今回の目標モータ界磁電流Ｉｆｍ（ｎ）を終了時モータ界磁電流Ｄ−Ｉｆｍに設定してから前記ステップＳ２５０に移行する。
この図６の処理において、ステップＳ２２０〜Ｓ２２３の処理が界磁電流低下手段に対応している。

次に、クラッチ解放処理部８Ｆの処理について、図７を参照して説明する。
当該クラッチ解放処理部８Ｆは、２輪駆動状態への移行時にステップＳ２２６のクラッチ解放処理において作動し、まず、ステップＳ４００にて、クラッチ解放指令を出力した後にステップＳ４１０に移行する。
ステップＳ４１０では、トルク保持時間カウンタＣＬＨ−ＣＮＴがゼロ以下か否かを判定し、トルク保持時間カウンタＣＬＨ−ＣＮＴがゼロと判定した場合には、モータトルクを一定に保持することを中止すべく、ステップＳ４５０にて、目標モータトルクＴｍ（ｎ）に「０」を代入すると共に目標電機子電流値Ｉａにも「０」を代入して復帰する。

一方、トルク保持時間カウンタＣＬＨ−ＣＮＴがゼロより大きい場合には、目標モータトルクＴｍ（ｎ）を一定値のクラッチ解放トルクＴｆに保持すべく、クラッチ解放トルクＴｆに代入し、続いてステップＳ４３０にて、目標電機子電流値Ｉａに終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａを代入した後に、ステップＳ４４０に移行する。
ここで、上記トルク保持時間カウンタＣＬＨ−ＣＮＴは、４輪駆動状態中等に初期設定される。このトルク保持時間カウンタＣＬＨ−ＣＮＴの初期値としては、クラッチ応答遅れの変動分を吸収して、モータトルク値が一定に保持されているときに確実にクラッチ１２が解放されるような値が設定される。

また、上記クラッチ解放トルク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、走行中にクラッチ１２でのトルクをゼロとするに要するモータトルク値である。このクラッチ解放トルクＴｆは、「モータ及び減速機のフリクション分のトルクＴｆ１」と「モータ、減速機を後輪の加速度と等しく加速するためのトルクＴｆ２」との和（Ｔｆ＝Ｔｆ１＋Ｔｆ２）であると推定される。

そして、本実施形態では、「モータ及び減速機のフリクション分のトルクＴｆ１」の寄与分が、「モータ、減速機を後輪の加速度と等しく加速するためのトルクＴｆ２」の寄与分よりも大きいとして、上記クラッチ解放トルクＴｆを、実験などで求められる「モータ及び減速機のフリクション分のトルクＴｆ１」相当の固定値（＝０．５Ｎｍ）としている。

また、モータ４の界磁電流が終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍ（＝３．０Ａ）のときにモータトルクがクラッチ解放トルクＴｆ（＝０．５Ｎｍ）となる電気子電流を終了時電気子電流Ｄ−Ｉａと定義し、２４Ａに設定する。
ステップＳ４４０では、上記トルク保持時間カウンタＣＬＨ−ＣＮＴをカウントダウンした後に処理を終了して復帰する。
なお、本実施形態では、トルク要求閾値Ｔｍｒｑ_TH及び閾値トルクＴ−ＴＭ１をクラッチ解放トルクＴｆと同一値とする場合について説明したが、これに限定されるものではない。

次に、エンジンコントローラ１８の処理について説明する。
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Ｓ３００にて、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量ΔＶを求めてステップＳ３１０に移行して、その加速スリップ量ΔＶが目標スリップ量Ｔ_slipを越えているか否かを判定し、目標スリップ量Ｔ_slipを越えている場合にはステップＳ４００に移行する。一方、加速スリップ量ΔＶが目標スリップ量Ｔ_slip以下の場合には、ステップＳ３２０に移行する。なお、目標スリップ量Ｔ_slipは、例えばスリップ率で１０％程度に設定される。

ステップＳ３２０では、アクセルセンサ４０からの検出信号等に基づいて、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Ｓ３３０に移行する。
ステップＳ３３０では、スロットル開度やエンジン回転数Ｎｅなどに基づき、現在の出力トルクＴｅを算出してステップＳ３４０に移行する。
ステップＳ３４０では、現在の出力トルクＴｅに対する目標出力トルクＴｅＮの偏差分ΔＴｅを下記式に基づき出力して、ステップＳ３５０に移行する。
ΔＴｅ＝ＴｅＮ−Ｔｅ

一方、ステップＳ４００では、いわゆるエンジンＴＣＳ制御を行い、所定のＴＣＳトルク変化分を上記偏差分ΔＴｅに代入してステップＳ３５０に移行する。
また、ステップＳ３５０では、その偏差分ΔＴｅに応じたスロットル開度αの変化分Δαを演算し、その開度の変化分Δα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。なお、上述の説明では、説明を分かりやすくするために、偏差分ΔＴｅに対応する開度信号Δαを出力するとしているが、実際には、トルク等の変化を滑らかにするために、起動のたびに所定のトルク増加分若しくはトルク減少分ずつ変化させている。

次に、本実施形態の動作について説明する。なお、駆動モードスイッチ３９が４ＷＤ状態に操作されているものとする。
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。

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。

また、上述のように加速スリップが発生しクラッチ１２が接続されて４輪駆動状態となっているときに、上記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いく。そして、４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行と判定すると、モータトルクがクラッチ解放トルクＴｆ（＝０．５）となるように制御されて、実際にクラッチ１２が解放される前後における実際のモータトルク値を、ほぼクラッチ解放トルクＴｆと等しい一定のトルクに保持することで、温度など要因によってクラッチ１２の応答遅れ時間が多少変動しても、実際のクラッチ解放時のモータトルク値をほぼクラッチ解放トルクＴｆとすることができる結果、確実にクラッチ解放時におけるショックの発生が防止される。

図９は、４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行する場合のタイムチャートを示している。図９（ａ）において、太線はモータトルク要求値Ｔｍｒｑ、細線は目標トルク指令値Ｔｍを示している。このように、４輪駆動状態の性能上トルクが不要な状態であっても、フィルタ処理が施されていることにより、実際には細線で示すような目標トルク指令値が出ている。また、図９（ｂ）はクラッチ状態、図９（ｃ）は目標モータ界磁電流Ｉｆｍを示している。

今、車両が走行中であり、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判断される前の時刻ｔ１で、運転者がアクセル操作をやめたり、走行路面がドライな状態で車輪がスリップしていない状態であったりすることにより、モータトルク要求値Ｔｍｒｑがトルク要求閾値Ｔｍｒｑ_TH（＝Ｔｆ）以下となったときには、所定の低減率ΔＩｆｍで目標モータ界磁電流Ｉｆｍを緩やかに低下させる。この操作を、目標モータ界磁電流Ｉｆｍが終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍとなるまで継続する。

目標モータトルク指令値がクラッチ解放トルク（Ｔｆ）となるまでに、運転者がアクセルペダルの踏み込み操作を行うなどにより、モータトルク要求値Ｔｍｒｑがトルク要求閾値Ｔｍｒｑ_THを超えたときには、目標モータ界磁電流Ｉｆｍの低下処理を終了し、モータ回転数Ｎｍに応じた目標モータ界磁電流Ｉｆｍに基づいた通常の４輪駆動状態に移行する。

一方、Ｔｍｒｑ≦Ｔｍｒｑ_THの状態が継続されて、時刻ｔ２で目標トルク指令値Ｔｍが閾値トルクＴ−ＴＭ１（＝Ｔｆ）以下となって、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判定すると、モータトルクがクラッチ解放トルクＴｆとなるように目標モータ界磁電流Ｉｆｍを終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍに制御する。このとき、モータの界磁電流Ｉｆｍは、終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍに近い値となっているので、モータ界磁電流の変化量を小さく抑えることができる。

図９（ｃ）の破線は、目標トルク指令値Ｔｍが閾値トルクＴ−ＴＭ１以下となった時点で目標モータ界磁電流Ｉｆｍを終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍに制御した場合を示している。この場合には、目標トルク指令値Ｔｍが閾値トルクＴ−ＴＭ１以下となった時点でのモータ界磁電流と、終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍとで比較的大きな偏差が発生していることから、モータ界磁電流の変化量が大きくなり、モータの電機子電流の跳ね上がりが発生するという問題がある。

これに対して本実施形態では、目標モータ界磁電流の減少変化率を小さく抑えることができるので、モータの誘起電圧が急に低くなることを防止して、モータの電機子電流の跳ね上がりを低減することができる。
その後、時刻ｔ３でクラッチ１２が解放状態となって、２輪駆動状態へ移行する。
このように、上記実施形態では、モータトルク要求値が４輪駆動状態の性能上トルク不要と判断する所定の閾値以下となったときには、２輪駆動状態への移行と判断される前からモータの界磁電流指令値を所定の低減率で緩やかに低下させるので、目標トルク指令値が所定値以下となって４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行すると判断されたときのモータ界磁電流の変化量を小さくすることができる。そのため、モータの誘起電圧が急に小さくなることを防止して、モータの電機子電流が跳ね上がることを防止することができる。

また、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判定されたときには、モータトルクがクラッチ解放トルクとなっている状態でクラッチを解放状態とするので、クラッチオフ時のショック発生を回避することができる。
さらに、アクセル操作量、前記主駆動輪のスリップ量及び走行路面反力の少なくとも１つに基づいてモータトルク要求値を検出するので、２輪駆動状態への移行処理の準備を開始するタイミングを適切に判断して、モータの界磁電流指令値の低減処理を行うことができる。

なお、上記実施形態では、モータトルク要求値が４輪駆動状態の性能上トルク不要と判断する所定の閾値以下となったときに、モータ界磁電流指令値を緩やかに低下させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１０のタイムチャートに示すように、運転者がアクセルオフしたと判断したときに、モータ界磁電流指令値を緩やかに低下させるようにしてもよい。

図１０において、図１０（ａ）はクラッチ状態、図１０（ｂ）はアクセル開度、図１０（ｃ）は目標モータ界磁電流を示している。時刻ｔ１でアクセル開度が４％以下となって運転者がアクセルオフしたと判断したときに、所定の低減率（例えば、０．１Ａ／１０ｍｓ）で目標モータ界磁電流Ｉｆｍを低下していき、時刻ｔ２で目標トルク指令値Ｔｍが閾値トルクＴ−ＴＭ１以下となって、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判定すると、モータトルクがクラッチ解放トルクＴｆとなるように目標モータ界磁電流Ｉｆｍを制御し、時刻ｔ３でクラッチを解放状態とすることにより２輪駆動状態に移行する。
この場合にも、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行時に、モータの界磁電流の変化量を小さくして、モータの電機子電流の跳ね上がりを防止することができる。

また、上記実施形態に代わり、図１１のタイムチャートに示すように、モータトルク要求値Ｔｍｒｑがトルク要求閾値Ｔｍｒｑ_TH（＝Ｔｆ）以下となったとき（時刻ｔ１）は、そのとき（時刻ｔ１）の目標トルク指令値Ｔｍとトルク要求閾値Ｔｍｒｑ_TH（＝Ｔｆ）とから、目標トルク指令値Ｔｍがトルク要求閾値Ｔｍｒｑ_TH（＝Ｔｆ）以下になる時間（時刻ｔ２）を推定し、時刻ｔ２において、目標モータ界磁電流Ｉｆｍが終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍと同じになるように、低減率を算出し、当該低減率（請求項２の第三の低下率に相当）で目標モータ界磁電流Ｉｆｍを低下させるようにしてもよい。当該低減率は、例えば、時刻ｔ１のときの目標モータ界磁電流Ｉｆｍから終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍを除した値を、時刻ｔ２から時刻ｔ１を除した値で割ることにより算出することができる。

この場合には、クラッチオフシーケンスに入るとき（時刻ｔ２）に、目標モータ界磁電流Ｉｆｍと終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍとが一致しているので、クラッチオフシーケンスに入るときでも、モータ界磁電流の減少変化率が大きくならないので、モータの誘起電圧が急激に低下することなく、モータの電機子電流の跳ね上がりを低減することができる。
また、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間間隔が短く、上記目標モータ界磁電流Ｉｆｍの低下手段により算出した低減率が、所定値（モータの電機子電流の跳ね上がりが発生する低減率）より大きい場合には、上記手段を禁止して、所定の低減率ΔＩｆｍで目標モータ界磁電流を低下させることもできる。

本発明の実施形態を示す概略構成図である。 本発明の実施形態を示すシステム構成図である。 図１における４ＷＤコントローラを示すブロック図である。 余剰トルク演算部で実行する処理を示すフローチャートである。 アクセル開度と第２目標モータトルクとの関係を示す図である。 モータ制御部で実行する処理を示すフローチャートである。 クラッチ解放処理部で実行する処理を示すフローチャートである。 エンジンコントローラで実行する処理を示すフローチャートである。 本発明の動作を説明するタイムチャートである。 本発明の他の例の動作を説明するタイムチャートである。 本発明の他の例の動作を説明するタイムチャートである。

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 目標モータトルク演算部
８Ａａ 余剰トルク演算部
８Ａｂ 加速アシストトルク演算部
８Ａｃ モータトルク決定部
８Ｂ モータ制御部
８Ｃ リレー制御部
８Ｄ クラッチ制御部
８Ｅ 発電機制御部
８Ｆ 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 変速機
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
３６ 制動コントローラ
３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲ 制動装置
３９ 駆動モードスイッチ
４０ アクセルセンサ

Claims (3)

1. 主駆動輪を駆動する内燃機関と、その内燃機関で駆動される発電機と、前記発電機の電力が供給されて従駆動輪を駆動するモータと、該モータから前記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、４輪駆動状態で前記クラッチを接続状態とし、２輪駆動状態で前記クラッチを解放状態とし、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判定したとき、前記モータの出力トルクがクラッチ解放トルクとなるように、前記モータの界磁電流指令値を第一の低下率でクラッチ解放界磁電流値まで低下して、前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、
   前記移行と判定する前であって、モータトルク要求値が所定の閾値以下であると判定すると、前記モータの界磁電流指令値を前記クラッチ解放界磁電流値に向けて前記第一の低下率より小さい第二の低下率で低下させ、その後、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行を判定すると、前記第一の低下率で前記モータの界磁電流指令値を前記クラッチ解放界磁電流値まで低下させる界磁電流低下手段を備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 前記界磁電流低下手段は、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行を判断するときに、前記第二の低下率で低下させる前記モータの界磁電流指令値が前記クラッチ解放界磁電流値と一致するように、前記第二の低下率を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動力制御装置。
3. 前記モータトルク要求値は、アクセル操作量、前記主駆動輪のスリップ量及び走行路面反力の少なくとも１つに基づいて検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の駆動力制御装置。

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