JP4165487B2

JP4165487B2 - 車両の駆動力制御装置

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Publication number: JP4165487B2
Application number: JP2004285152A
Authority: JP
Inventors: 浩一中里
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: JP2006101644A

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、車両がロールバックしていると判断したとき、モータの電機子電流及び界磁電流の少なくとも一方を通常時の電流値に比べて低い値となるように減少制御することで、発進時にモータから車輪までの動力伝達系に過大な負荷がかかることを防止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、車両がロールバックしている間減少制御を継続するので、減少制御の時間が長すぎるとロールバック状態から発進状態への移行が妨げられて４ＷＤ性能が悪化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、ロールバック状態で発進操作した際の過大トルク発生を防止すると共に４ＷＤ性能を確保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、ロールバック検出手段で車両がロールバックしていることを検出し、前記ロールバック検出手段で車両がロールバックしていると判断したときに発進操作をしたとき、トルク指令値制限手段で、実モータトルクが所定値を超えてから所定時間だけ前記目標トルク指令値を制限し、当該トルク指令値制限手段は、ロールバック速度が大きいほど前記目標トルク指令値を小さい値に制限する。
また、本発明に係る車両の駆動力制御装置は、ロールバック検出手段で車両がロールバックしていることを検出し、前記ロールバック検出手段で車両がロールバックしていると判断したときに発進操作をしたとき、トルク指令値制限手段で所定時間だけ前記目標トルク指令値を制限し、当該トルク指令値制限手段は、ロールバック速度が大きいほど前記目標トルク指令値を小さい値に制限する。

本発明によれば、車両がロールバックしている状態で発進操作をしたとき、モータの目標トルク指令値を実モータトルクが所定値を超えてから所定時間だけ制限するので、ドライブシャフト上にクラッチ容量を越える過大なトルクが発生することを抑制して、計画トルク値内に収めることができ、クラッチ容量アップによるコスト増加を回避することができると共に、４ＷＤ性能の悪化を防止することができるという効果が得られる。また、実モータトルクが所定値を越えない低トルク状態ではモータの目標トルク指令値の制限処理を非作動とすることができるという効果が得られる。
さらに、車両がロールバックしている状態で発進操作をしたとき、モータの目標トルク指令値を所定時間だけ制限すると共に、ロールバック速度が大きいほど当該目標トルク指令値を小さい値に制限するので、ロールバック速度に応じた適切な目標モータトルクの制限処理を行う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及び図３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（電動機）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である目標モータトルク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、及びロールバック検出手段としてのロールバック判断部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目標モータトルクＴｍ１を求めて処理を終了する。この第１目標モータトルクＴｍ１は、前輪の加速スリップ量に応じた目標モータトルクとなる。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目標モータトルク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目標モータトルク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目標モータトルクＴｍ２を演算する。この第２目標モータトルク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目標モータトルクの最大値（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目標モータトルクＴｍ１、Ｔｍ２についてセレクトハイを行い、大きい方の値を目標モータトルクＴｍとして決定し、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、ステップＳ２７０に移行して発電停止（目標発電トルクＶ＝０）の信号など２輪駆動状態の各種の信号を出力して復帰する。

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し、２輪への移行と判定した場合にはステップＳ２７０に移行し、ステップＳ２７０にて、クラッチ制御部８Ｄにクラッチオフ指令を出力、発電停止（目標発電トルクＶ＝０）などの４輪駆動終了処理を行った後に、復帰する。例えば、モータ回転数が許容限界回転数に近づいたと判定したり、変速機３０のレンジが非駆動レンジ（パーキング又はニュートラル）となっていたりすると、２輪駆動状態への移行と判定する。一方、４輪駆動状態であればステップＳ２１５に移行する。
ステップＳ２１５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Ｓ２２０に移行する。

次に、ステップＳ２２０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をモータ界磁電流の目標値とした後、ステップＳ２３０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。

次に、ステップＳ２３０では、後述する目標モータトルク制限処理を行って目標モータトルクＴｍを制限し、ステップＳ２５０に移行する。
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。

図７は、前記ステップＳ２３０で実行する目標モータトルク制限処理を示すフローチャートである。この目標モータトルク制限処理では、車両がロールバックしている状態で発進操作を行ったときに、目標モータトルクＴｍを所定時間だけ制限し、所定時間が経過したら制限前の通常状態に戻すような処理を行う。
先ずステップＳ２３１で車両がロールバックしているか否かを判定する。この判定は、後述するロールバック判断部８Ｆで設定したロールバック判定フラグＦｒが、車両がロールバックしていることを示す“１”にセットされているか否かによって行い、Ｆｒ＝０であるときには、車両がロールバックしておらずモータは正転しているので、目標モータトルク指令値Ｔｍを制限する必要はないと判断してステップＳ２３２に移行し、目標モータトルクＴｍの制限値であるモータトルク最大値Ｔｍ_maxを、通常値である正転時最大トルクＳに設定する。

次いでステップＳ２３３に移行して、目標モータトルクＴｍの制限処理を行う時間を計測するタイマのカウント値Ｎを“０”にクリアしてから所定のメインプログラムに復帰する。
また、前記ステップＳ２３１の判定結果がＦｒ＝１であるときには、車両がロールバック中であると判断してステップＳ２３４に移行し、目標モータトルクＴｍの制限タイマカウントが開始されているか、即ちカウント値Ｎ＞０であるか否かを判定する。そして、Ｎ＝０でありタイマカウントが開始されていないときには、ステップＳ２３５に移行して高トルク指令判定を行う。この判定は、実モータトルクが所定の高トルク判定閾値Ｔｍ_THを超えているか否かによって行い、高トルク判定閾値Ｔｍ_TH以下であるときにはそのまま所定のメインプログラムに復帰する。

一方、実モータトルクが高トルク判定閾値Ｔｍ_THを超えているときには、ステップＳ２３６に移行して、目標モータトルクＴｍの制限値であるモータトルク最大値Ｔｍ_maxを出し渋り時最大トルクＬに設定し、ステップＳ２３７に移行してカウント値Ｎをインクリメントしてから所定のメインプログラムに復帰する。
また、前記ステップＳ２３４の判定結果が、Ｎ＞０であるときにはタイマカウントが開始されており、目標モータトルクＴｍの制限処理中であると判断してステップＳ２３８に移行し、カウント値Ｎが、目標モータトルク制限処理を継続する所定時間Ｔに相当する設定値Ｎｓ以上であるか否かを判定する。

ところで、車両がロールバック状態で発進する際、ドライブシャフト軸上にはクラッチ容量を越える過大なトルクが発生する。これは、ロールバック中にはモータの誘起電圧が低くなってジェネレータとの電位差が大きくなり、モータに電機子電流が流れ込むためである。また、モータの回転方向と逆向きに働く損失トルクが、正転時には電気的トルクから差し引かれるのに対し、ロールバック時には電気的トルクに加わるのも原因の一つである。

そこで前記所定時間Ｔは、ロールバック状態で発進する際の過大トルクが発生し終わると判断される時間（例えば、０．５ｓ）に設定する。これにより、発進時の過大トルクが発生している間だけ目標モータトルクＴｍを制限することができる。
ステップＳ２３８の判定結果がＮ＜Ｎｓであるときには、目標モータトルクＴｍの制限処理が開始されてから所定時間が経過していないものと判断して前記ステップＳ２３６に移行し、Ｎ≧ＮｓであるときにはステップＳ２３９に移行する。

ステップＳ２３９では、目標モータトルクＴｍの制限処理を徐々に解除するための処理を行う。具体的には、次式に示すように、モータトルク最大値Ｔｍ_maxをトルクΔＴだけ大きく設定する。
Ｔｍ_max＝Ｔｍ_max＋ΔＴ
次いでステップＳ２４０に移行して、この時点でのモータトルク最大値Ｔｍ_maxが出し渋り解除時最大トルクＨ以上であるか否かを判定し、Ｔｍ_max≧ＨであるときにはステップＳ２４１に移行してＴｍ_max＝Ｈに設定してから所定のメインプログラムに復帰する。また、前記ステップＳ２４０の判定結果がＴｍ_max＜Ｈであるときには、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。

このようにモータトルク最大値Ｔｍ_maxを設定することにより、各モータトルク最大値Ｔｍ_maxで目標モータトルクＴｍが制限されることになる。
この図７において、ステップＳ２３１及びステップＳ２３４〜Ｓ２３８の処理がトルク指令値制限手段に対応し、ステップＳ２３９〜Ｓ２４１の処理がトルク指令値制限解除手段に対応している。

次に、ロールバック判断部８Ｆでの処理について説明する。
このロールバック判断部８Ｆでは、車両がロールバックしているか否かを判断して、ロールバック判定フラグＦｒをモータ制御部８Ｂに出力する。このロールバック判断は、先ず、変速機３０のシフトが前進駆動レンジか否かを判定し、その後、前進駆動レンジと判断した場合には、モータの誘起電圧Ｅｒが所定のロールバック判断閾値Ｅｒ_TH（例えば、０．６Ｖ）より小さいか否かを判断することによって行う。

モータ電圧Ｖｍ、モータ電機子電流Ｉａ及びモータ抵抗Ｒに基づいて、次式をもとにモータの誘起電圧Ｅｒを算出する。
Ｅｒ＝Ｖｍ−Ｉａ×Ｒ
そして、このようにして算出された誘起電圧Ｅｒがロールバック判断閾値Ｅｒ_THより小さいときには、車両がロールバックしていると判断してロールバック判定フラグＦｒを“１”にセットし、Ｅｒ≧Ｅｒ_THであるときには、ロールバックしていないと判断してロールバック判定フラグＦｒを“０”にリセットする。

ここで、誘起電圧Ｅｒが所定のロールバック判断閾値Ｅｒ_THより小さいか否かで、ロールバック状態であるか否かを判定できるのは、例えば、車両が前進するときにモータが回転する方向と同じ方向にモータが回転した場合に誘起電圧Ｅｒが正の方向に出力されるように設定しておくと、逆に回転した場合は、誘起電圧Ｅｒが負値となる。演算上、誘起電圧Ｅｒが負値の場合に、“０”とする処理を行うと、車輪速が所定値より高い（車輪が回転している）状態にあるにもかかわらず、誘起電圧Ｅｒが“０”となるので、ロールバック判断閾値Ｅｒ_THより小さくなり、モータが前進方向に回転する場合と逆に回転しているとして、ロールバック状態を検出することができる。

また、上記ロールバック判断は、変速機のシフトが前進駆動レンジにあるときに後進してしまう状態として説明しているが、本発明はこれに限らず、変速機のシフトが後進駆動レンジにあるときに車両が前進してしまう状態もロールバック状態と判断することができる。この場合、変速機のシフトが後進駆動レンジにあるか否かを判定し、変速機のシフトが後進駆動レンジにあり、且つ、モータが車両前進方向に回転していると判定したときにロールバック状態であると判定することができる。

次に、エンジンコントローラ１８の処理について説明する。
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。
発進時において、前輪に加速スリップが発生する前には、アクセル開度に応じた目標モータトルクに基づきモータ及び発電機が制御される。さらに、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ことで、主駆動輪１Ｌ、１Ｒである前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、加速スリップに応じた目標モータトルクが演算され、この目標モータトルクと上記アクセル開度に応じた目標モータトルクとのセレクトハイが行われ、大きい側の目標モータトルクに基づきモータ及び発電機が制御される。これによって発進時における車両の加速性が向上する。

今、自車両がＤレンジにシフトした状態で登坂路に停車し、発進に際し運転者がブレーキペダルから足を離してアクセルペダルを踏み込もうとするときに、車両が自動変速機のクリープトルクで停車を維持できずロールバックしたものとする。このとき、モータの誘起電圧Ｅｒはロールバック判断閾値Ｅｒ_THより小さいので、ロールバック判断部８Ｆで車両がロールバックしていると判断してロールバック判断フラグＦｒを“１”にセットする。

図９は、車両がロールバックした状態で運転者がアクセルペダルを踏み込んだときのモータトルクの模式的なタイムチャートを示す図である。図９（ａ）はロールバック判断フラグＦｒの状態であり、Ｆｒ＝１は車両がロールバックしている状態を示す。また、図９（ｂ）は目標モータトルクの制限処理を行う時間を計測するタイマのカウント値Ｎ、図９（ｃ）は目標モータトルクＴｍ、図９（ｄ）は実モータトルクである。

車両がロールバックしているときに、時刻ｔ１で運転者がアクセルペダルを踏み込んで発進操作を行うと、アクセル開度に応じた目標モータトルクが算出されてトルク指令が立ち上がる。ここで、実モータトルクは、フィルタ処理が施されているために図に示すようにある程度の勾配をもって目標モータトルクまで立ち上がる。
このとき、時刻ｔ２で実モータトルクが高トルク判定閾値Ｔｍ_THを超えると、図７に示す目標モータトルク制限処理で、ステップＳ２３５からステップＳ２３６に移行して、モータトルク最大値Ｔｍ_maxが出し渋り時最大トルクＬに設定され、目標モータトルクの制限処理を行うタイマカウントが開始される。これにより、目標モータトルクは、二点鎖線に示す制限前の値から出し渋り時最大トルクＬに制限され、これにより実モータトルクも制限される。

この状態から所定時間Ｔが経過し、時刻ｔ３でカウント値Ｎが設定値Ｎｓ以上となると、目標モータトルクの制限処理を解除するものとして、ステップＳ２３８からステップＳ２３９に移行し、モータトルク最大値Ｔｍ_maxをΔＴだけ大きい値に設定する。このようなΔＴの加算処理を、モータトルク最大値Ｔｍ_maxが出し渋り解除時最大トルクＨ以上となるまで継続する。これにより、目標モータトルクの制限が徐々に解除され、実モータトルクも徐々に大きい値となる。

そして、時刻ｔ４でロールバックが解消されてモータが正転し、車両が前進すると、ステップＳ２３１の判定によりステップＳ２３２に移行して、モータトルク最大値Ｔｍ_maxを通常値である正転時最大トルクＳに設定する。
このように、本実施形態では、車両がロールバックしている状態でアクセルペダルを踏むなどの発進操作を行ったときには、目標モータトルクを制限するので、後輪ドライブシャフト上のトルクがクラッチ容量を越えることを防止することができる。

また、車両がロールバック状態で発進操作を行ったとき、所定時間だけ目標モータトルクを制限するので、ドライブシャフト上のトルクが過大に発生している間だけこれを制限し、過大なトルクが発生していないときには制限を解除することができ、過大トルクの発生防止と４ＷＤ性能面との両立を図ることができる。
さらに、ドライブシャフト軸上でのトルクが計画トルク値内に収まるため、クラッチ容量をアップする必要がなく、コストの増加を回避することができる。

また、車両がロールバック状態で発進操作を行ったときには、実モータトルクが所定の閾値を越えてから所定時間だけ当該目標モータトルクを制限するので、実モータトルクが閾値を越えない低トルク状態では目標モータトルクの制限処理を非作動とすることができる。
さらにまた、目標モータトルクを所定時間制限した後、この制限を緩やかに解除していくので、目標モータトルクの制限状態から非制限状態への移行を比較的スムーズに行うことができる。

なお、上記実施形態においては、出し渋り時最大トルクをロールバック速度にかかわらず一定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く、ロールバック速度が大きいほど出し渋り時最大トルクを小さい値に設定するようにしてもよい。これにより、ロールバック速度に応じた適切な目標モータトルクの制限処理を行うことができる。

また、上記実施形態においては、車両がロールバック状態で発進操作を行ったときに目標モータトルクを直接制限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く、モータの界磁電流を制限するようにしてもよい。
さらに、上記実施形態においては、目標モータトルクを所定時間制限した後、この制限を段階的に解除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く、目標モータトルクの変化が滑らかになるように解除してもよい。

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。図６の目標モータトルク制限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。

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
８４ＷＤ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ロールバック判断部
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

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、前記発電機の電力で駆動されて従駆動輪を駆動するモータと、該モータの出力トルクを目標トルク指令値に制御する出力トルク制御手段とを備える車両の駆動力制御装置において、
車両がロールバックしていることを検出するロールバック検出手段と、該ロールバック検出手段で車両がロールバックしていると判断しているときに発進操作をしたとき、実モータトルクが所定値を超えてから所定時間だけ前記目標トルク指令値を制限するトルク指令値制限手段とを備え、前記トルク指令値制限手段は、ロールバック速度が大きいほど前記目標トルク指令値を小さい値に制限することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
前記トルク指令値制限手段で前記所定時間だけ目標トルク指令値を制限した後、緩やかにこの制限を解除するトルク指令値制限解除手段を備え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。
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、前記発電機の電力で駆動されて従駆動輪を駆動するモータと、該モータの出力トルクを目標トルク指令値に制御する出力トルク制御手段とを備える車両の駆動力制御装置において、
車両がロールバックしていることを検出するロールバック検出手段と、該ロールバック検出手段で車両がロールバックしていると判断しているときに発進操作をしたとき、所定時間だけ前記目標トルク指令値を制限するトルク指令値制限手段とを備え、前記トルク指令値制限手段は、ロールバック速度が大きいほど前記目標トルク指令値を小さい値に制限することを特徴とする車両の駆動力制御装置。