JP6268820B2 - 駆動力配分制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動力配分制御装置に関するものである。

駆動力配分制御装置として、４輪駆動車の駆動力伝達装置の駆動力配分制御装置がある。前記駆動力配分制御装置は、クラッチ機構を備え、リレーをオンオフ制御することにより、同クラッチ機構を断接するための電磁コイルへの通電を制御している。

そして、前記駆動力配分制御装置は、リレーをオン制御した状態で、スイッチング素子（ＦＥＴ等）のスイッチ手段をオンオフ制御することにより、前記リレーを介して電源ラインに電気的に接続された電磁コイルを励消磁可能としている。そして、前記電磁コイルの励磁により、クラッチ機構が接続され、４輪駆動のためのトルク配分がなされる。

このような駆動力配分制御装置においては、前記電磁コイルを励磁する電流を電流検出回路部にて検出すると同時に、前記電流検出回路部に異常がないか否かを判定する、電流検出回路部の異常判定回路部を備えている。

そして、電流検出回路部の異常判定回路部により、電流検出回路部の異常を判定した場合でも、直ちにシステムを停止させるのではなく、異常確定カウンタを設け、異常確定カウンタがカウントアップした場合のみ、システムを停止させることにより、操舵フィーリングの急激な悪化を防止している（特許文献１参照）。

特開２００２−１７８９４５号公報

しかし、上記方法では、電流検出回路部の異常を判定しただけで、システムが停止してしまうため、例えば、駆動力配分制御装置を有する車両で、登坂中など、４ＷＤ駆動から急に２ＷＤ駆動に切り替わるため、操舵安定性、走行安定性、及び発進性が急激に悪化する虞があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、電流検出回路部に異常が発生した場合でも、操舵安定性、走行安定性、及び発進性を安定して継続できる駆動力配分制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、駆動源から駆動力伝達系を介して、複数の車輪へそれぞれ伝達される駆動力の割合を調節するための誘導負荷回路を制御する電流制御系をフィードバック制御する誘導負荷回路制御手段を備えた駆動力配分制御装置において、前記誘導負荷回路に流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記電流値を取り込む電流検出回路部と、前記電流検出手段が正常であるか、異常であるかを判定する異常判定手段と、を有し、前記異常判定手段は、前記電流検出回路部から出力された電圧値と異常判定閾値とを比較し、前記電圧値が前記異常判定閾値より大きい場合には、前記電圧値と電流オフセット電圧値とを比較し、前記電圧値が前記電流オフセット電圧値以上の場合には、前記電圧値と前記電流オフセット電圧値と補正係数とに基づいて前記電流値を演算するとともに異常確定フラグをリセットし、前記電圧値が前記電流オフセット電圧値より小さい場合には、前記電流値を０に設定するとともに前記異常確定フラグをリセットし、前記電圧値が前記異常判定閾値以下の場合には、前記電流値を０に設定するとともに前記異常確定フラグをセットし、前記誘導負荷回路制御手段は、前記異常判定手段により、前記異常確定フラグがセットされている場合には、前記電流制御系を前記フィードバック制御から、オープンループ制御に切り替え、前記異常確定フラグがリセットされている場合には、前記電流制御系を前記オープンループ制御から、前記フィードバック制御に切り替えること、を要旨とする。

誘導負荷回路に流れる電流値を検出する電流検出手段と、電流検出手段が正常であるか、異常であるかを判定する異常判定手段と、誘導負荷回路制御手段は、異常判定手段により、電流検出手段が異常と判定された場合には、電流制御系をフィードバック制御から、オープンループ制御に切り替える構成とした。

従って、上記構成によれば、電流検出手段が異常と判定された場合には、電流制御系をフィードバック制御から、オープンループ制御に切り替えるので、継続して誘導負荷回路を制御できる。その結果、電流検出手段に異常が発生した場合でも、操舵安定性、走行安定性、及び発進性を安定して継続できる。

さらに、前記電流検出手段が、オープン故障になった場合には、フィードバック制御系の電流指令値と、電流検出値（ほぼ零値）の偏差が過大となることを防止できる。その結果、操舵安定性、走行安定性、及び発進性の悪化を防止することができる。

本発明によれば、電流検出回路部に異常が発生した場合でも、操舵安定性、走行安定性、及び発進性を安定して継続できる駆動力配分制御装置を提供することができる。

本実施形態における４輪駆動車の概略構成図。 本実施形態における駆動伝達装置の電気的接続を示すブロック図。 本実施形態における駆動伝達装置の制御ブロック図。 本実施形態の電流検出回路部の異常判定方法の処理手順を示すフローチャート図。 本実施形態の電流制御系の処理手順を示すフローチャート図。

以下、本発明を４輪駆動車の駆動力配分装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、４輪駆動車１は、内燃機関であるエンジン２及びトランスアクスル３を備えている。トランスアクスル３には、一対のフロントアクスル４、４及びプロペラシャフト５が連結されている。両フロントアクスル４、４にはそれぞれ前輪６、６が連結されている。プロペラシャフト５には駆動力伝達装置（トルクカップリング）７が連結されており、同トルクカップリング７にはドライブピニオンシャフト（図示略）を介してリヤディファレンシャル９が連結されている。リヤディファレンシャル９には一対のリヤアクスル１０、１０を介して両後輪１１、１１が連結されている。

エンジン２の駆動力は、トランスアクスル３及び両フロントアクスル４、４を介して両前輪６、６に伝達される。また、プロペラシャフト５とドライブピニオンシャフトとがトルクカップリング７にてトルク伝達可能に連結された場合、エンジン２の駆動力は、プロペラシャフト５、ドライブピニオンシャフト、リヤディファレンシャル９及び両リヤアクスル１０、１０を介して両後輪１１、１１に伝達される。また、エンジン２の駆動力は、発電機（図示略）を回転させ、バッテリ２０（図２参照）に電力を供給している。

トルクカップリング７は、湿式多板式の電磁クラッチ機構８を備えており、同電磁クラッチ機構８は互いに摩擦係合又は離間する複数のクラッチ板（図示略）を有している。電磁クラッチ機構８に内蔵された誘導負荷回路としての電磁コイルＬ０（図２参照）に対して、誘導負荷回路制御手段としての駆動力配分制御装置（ＥＣＵ）１２が電流指令値に応じた電流を供給すると各クラッチ板は互いに摩擦係合し、後輪１１にトルクの伝達が行なわれ、４ＷＤ制御になる。ＥＣＵ１２が電磁クラッチ機構８への電流指令値に応じた電流の供給を遮断すると、各クラッチ板は互いに離間し、後輪１１におけるトルクの伝達も遮断され、前輪駆動となる（２ＷＤ制御）。

また、各クラッチ板の摩擦係合力は電磁クラッチ機構８の電磁コイルＬ０へ供給する電流指令値に応じた電流の量（電流の強さ）に応じて増減し、これにより後輪１１への伝達トルク、即ち後輪１１への拘束力（電磁クラッチ機構８の摩擦係合力）を任意に調整可能となっている。この結果、ＥＣＵ１２は、４ＷＤ制御又は２ＷＤ制御のいずれかを選択すると共に、４ＷＤ制御において前後輪６、１１間の駆動力配分率（トルク配分率）を制御する。

次に、電磁コイルＬ０を制御するＥＣＵ１２の電気的構成を図２に従って説明する。
ＥＣＵ１２はＣＰＵ（図示略）、ＲＡＭ（図示略）、ＲＯＭ（図示略）及びＩ／Ｏインターフェース（図示略）等を備えたマイコン（誘導負荷回路制御手段）３０を中心として構成されている。ＲＯＭにはＥＣＵ１２が実行する各種の制御プログラム、各種のデータ及び各種のマップ等が格納されている。マップは車両モデルによる実験データ及び周知の理論計算等によって予め求められたものである。ＲＡＭはＲＯＭに書き込まれた電流検出回路異常検出プログラムを始めとして制御プログラムを展開してＣＰＵが各種の演算処理を実行するためのデータ作業領域である。

ＥＣＵ１２の入力側（Ｉ／Ｏインターフェースの入力端子）には各車輪速センサ（図示略）及びスロットル開度センサ（図示略）及びイグニッションスイッチ（ＩＧ）２２がそれぞれ接続されている。ＥＣＵ１２の出力側（Ｉ／Ｏインターフェースの出力端子）にはトルクカップリング７及びエンジン制御装置（図示略）がそれぞれ接続されている。

尚、前記車輪速センサは各車輪６、１１毎にそれぞれ設けられており、各車輪６、１１の速度（以下、車輪速度という）を各別に検出する。スロットル開度センサは、スロットルバルブ（図示略）に接続されており、スロットルバルブの開度、即ち運転者のアクセルペダル（図示略）の踏込操作量を検出する。そして、ＥＣＵ１２のマイコン３０は、前記各センサからの検出信号に基づいて、定常走行か否かを判定するとともに、電流指令値Ｉa*を演算する。

また、図２に示すようにバッテリ２０には、ヒューズ２１、リレー３１、ノイズ除去フィルタ３２のコイルＬ、電磁コイルＬ０に流れる電流検出用抵抗器（Ｒ１）３６、電磁コイルＬ０、スイッチング素子（ＦＥＴ）３５の直列回路が接続されている。コイルＬと電流検出用抵抗器３６との接続点には、一方が接地されたコンデンサＣの他方が接続されている。前記コンデンサＣとコイルＬとにより、ノイズ除去フィルタ３２が構成されている。又、電磁コイルＬ０の負端には、フライホイールダイオード３４が接続されている。

電源スイッチとしてのＩＧ２２は、バッテリ２０の電力をマイコン３０に供給する。マイコン３０は、ＩＧ２２がオン操作されて、電力が供給されると、各種制御プログラムの処理を行う。又、上記電流検出用抵抗器３６の両端は電流検出器（電流検出手段）３７に入力され、電流検出器３７の出力はマイコン３０のＡ／Ｄポート３０aに接続され、電磁コイルＬ０に流れる電流検出値Ｉaを検出可能としている。

又、マイコン３０のＰＷＭポート３０bは駆動回路部３８と接続されている。駆動回路部３８は前記電流指令値Ｉa*に応じて、電磁クラッチ機構８の電磁コイルＬ０へ供給する電流の量を制御すべく、ＰＷＭポート３０bより出力されてくるＰＷＭ信号により、ＦＥＴ３５をオンオフ制御（ＰＷＭ制御）する。この結果、電磁クラッチ機構８の電磁コイルＬ０へ供給する電流指令値Ｉa*に応じた電流の量が制御されることにより、前輪側と後輪側との駆動力配分が可変制御される。

次に、マイコン３０の制御構成について、図３に基づいて説明する。同図に示すように、ＥＣＵ１２は、電磁コイル制御信号を出力するマイコン３０と、その電磁コイル制御信号に基づいて、トルクカップリング７の駆動源である電磁コイルＬ０に駆動電力を供給する駆動回路部３８とを備えている。更に、ＥＣＵ１２は、電磁コイルＬ０を流れる電流検出値Ｉaを検出する電流検出器３７を備えている。

詳述すると、本実施形態のマイコン３０は、電磁コイルＬ０に与えるべき電流指令値Ｉa*を演算する電流指令値生成部４０と、フィードバック制御系と、オープンループ制御系を切り替える制御系切替部４１を備えている。制御系切替部４１は、電流検出回路部の異常判定回路部（異常判定手段）４６（後述する）から出力される、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧ（後述する）の状態によって、制御系が切り替えられる。

即ち、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧがリセット状態なら、制御系切替部４１の制御系切替部接点、４１aと４１cが接続されて、フィードバック制御系が選択される。一方、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧがセット状態なら、制御系切替部４１の制御系切替部接点、４１bと４１cが接続されて、オープンループ制御系が選択される。

そして、フィードバック制御系は、減算器５０とＰＩＤ制御部（比例、積分、微分）４２と、電圧指令切替部４３で構成されている。一方、オープンループ制御系は、電磁コイルモデル部４４で構成されている。電磁コイルモデル部４４は、Ｌms＋Ｒmであらわされ、Ｌmは電磁コイルインダクタンス、Ｒmは電磁コイル抵抗である。
そして、電圧指令切替部４３は、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧがリセット状態なら、電圧指令切替部４３の電圧指令切替部接点４３aと４３cが接続されて、フィードバック制御系が選択される。一方、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧがセット状態なら、電圧指令切替部４３の電圧指令切替部接点４３bと４３cが接続されて、オープンループ制御系が選択される。

そして、本実施形態のＥＣＵ１２は、このようにフィードバック制御系、または、オープンループ制御系から生成された電磁コイル制御信号を、マイコン３０が駆動回路部３８に出力し、駆動回路部３８がその電磁コイル制御信号に基づく駆動力を、電磁コイルＬ０に供給することにより、電磁クラッチ機構８の作動を制御し、これにより、トルクカップリング７の結合力を制御する構成となっている。

更に、本実施形態のマイコン３０は、電流検出器３７から入力した電流検出値Ｉaをマイコン３０に取り込む電流検出回路部４５を有している。更に、本実施形態のマイコン３０は、電流検出回路部４５から出力された電流検出回路Ａ／Ｄ入力電圧値Ｖinが正常か、異常かを判定する電流検出回路部の異常判定回路部（異常判定手段）４６を有している。電流検出回路部の異常判定回路部４６は、電流オフセット電圧値Ｖoffを、電流オフセット電圧値記憶部４７から、電流検出回路部の異常判定閾値Ｖabを電流検出回路部の異常判定閾値記憶部４８から、電流検出電圧値補正係数αを電流検出電圧値補正係数α記憶部４９から読み出して、電流検出回路部４５の異常判定を行う。

更に、電流検出回路部の異常判定回路部４６は、電流検出回路部の異常判定閾値Ｖab、及び電流オフセット電圧値Ｖoffに基づいて、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧのセット、リセットを行う。そして、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧを制御系切替部４１、及び電圧指令切替部４３に出力し、最適な制御系を構成する。

また、電流検出回路部の異常判定回路部４６は、電流検出回路部の異常判定閾値Ｖab、及び電流オフセット電圧値Ｖoffに基づいて、電流検出値Ｉaを演算する。そして、電流検出回路部の異常判定回路部４６で演算された電流検出値Ｉaは、減算器５０に入力され、フィードバック制御系を構成する。

次に、本実施形態の電流検出回路部の異常判定方法の処理手順を、図４のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
まず、マイコン３０は、電流検出回路Ａ／Ｄ入力電圧値Ｖinを読み込む（ステップＳ１０１）。次に、マイコン３０は、電流オフセット電圧値Ｖoffを読み込む（ステップＳ１０２）。次に、マイコン３０は、電流検出回路部の異常判定閾値Ｖabを読み込む（ステップＳ１０３）。次に、マイコン３０は、電流検出電圧値補正係数αを読み込む（ステップＳ１０４）。

次に、マイコン３０は、電流検出回路Ａ／Ｄ入力電圧値Ｖinが電流検出回路部の異常判定閾値Ｖab以下か否かを判定する（ステップＳ１０５）。そして、マイコン３０は、電流検出回路Ａ／Ｄ入力電圧値Ｖinが電流検出回路部の異常判定閾値Ｖabより大きい場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）には、電流検出回路Ａ／Ｄ入力電圧値Ｖinが電流オフセット電圧値Ｖoff以上か否かを判定する（ステップＳ１０６）。

そして、マイコン３０は、電流検出回路Ａ／Ｄ入力電圧値Ｖinが電流オフセット電圧値Ｖoff以上の場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）には、電流検出値Ｉaを演算（Ｉa←（Ｖin−Ｖoff）*α:ステップＳ１０７）する。更に、マイコン３０は、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧをリセット（ＦＬＧ←「０」：ステップＳ１０８）し、処理を終える。

一方、マイコン３０は、電流検出回路Ａ／Ｄ入力電圧値Ｖinが電流オフセット電圧値Ｖoffより小さい場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）には、電流検出値Ｉaを演算（Ｉa←０:ステップＳ１０９）する。更に、マイコン３０は、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧをリセット（ＦＬＧ←「０」：ステップＳ１０８）し、処理を終える。

更に、マイコン３０は、電流検出回路Ａ／Ｄ入力電圧値Ｖinが電流検出回路部の異常判定閾値Ｖab以下の場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）には、電流検出値Ｉaを演算（Ｉa←０:ステップＳ１１０）する。更に、マイコン３０は、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧをセット（ＦＬＧ←「１」：ステップＳ１１１）し、処理を終える。

次に、本実施形態の電流制御系の処理手順を、図５のフローチャートに基づいて説明する。
マイコン３０は、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧがセットされているか否かを判定する（ステップＳ２０１）。そして、マイコン３０は、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧがセットされている場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）には、電流検出回路部の異常が確定したと判断して、電流検出回路部を使用しないオープンループ制御を実行（ステップＳ２０２）し、処理を終わる。一方、マイコン３０は、電流検出回路部異常確定フラグＦＬＧがセットされていない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）には、電流検出回路部が正常であると判定して、電流検出回路部を使用するフィードバック制御を実行（ステップＳ２０３）し、処理を終わる。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
誘導負荷回路に流れる電流値を検出する電流検出回路部と、電流検出回路部が正常であるか、異常であるかを判定する電流検出回路部の異常判定回路部を有する構成とした。そして、電流検出回路部の異常判定回路部により、電流検出回路部が異常と判定された場合には、誘導負荷回路電流制御系をフィードバック制御から、オープンループ制御に切り替える。

上記構成によれば、電流検出回路部が異常と判定された場合には、誘導負荷回路電流制御系をフィードバック制御から、オープンループ制御に切り替えるので、継続して誘導負荷回路を制御できる。その結果、電流検出回路部に異常が発生した場合でも、操舵安定性、走行安定性、及び発進性を安定して継続できる。

尚、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を、前輪を主駆動輪とする車両の駆動力配分装置に具体化
したが、後輪を主駆動輪とする車両の駆動力配分装置に具体化してもよい。

・本実施形態では、本発明を、駆動力配分装置に具体化したが、他の装置、例えば電動パワーステアリング装置に具体化してもよい。

１：４輪駆動車、２：エンジン、３：トランスアクスル、４：フロントアクスル、
５：プロペラシャフト、６：前輪、７：駆動力伝達装置（トルクカップリング）、８：電磁クラッチ機構、９：リヤディファレンシャル、１０：リヤアクスル、
１１：後輪、１２：駆動力配分制御装置（ＥＣＵ）、
２０：バッテリ、２１：ヒューズ、２２：イグニッションスイッチ（ＩＧ）、
３０：マイコン（誘導負荷回路制御手段）、
３０a：Ａ／Ｄポート、３０b：ＰＷＭポート、
３１：リレー、３２：ノイズ除去フィルタ、
３４：フライホイールダイオード、３５：スイッチング素子（ＦＥＴ等）、
３６：電流検出用抵抗器（Ｒ１）、３７：電流検出器（電流検出手段）、
３８：駆動回路部、４０：電流指令値生成部、４１：制御系切替部、
４１a、４１b、４１c：制御系切替部接点、４２：ＰＩＤ制御部、
４３：電圧指令切替部、４３a、４３b、４３c：電圧指令切替部接点、
４４：電磁コイルモデル部、４５：電流検出回路部、
４６：電流検出回路部の異常判定回路部（異常判定手段）、
４７：電流オフセット電圧値Ｖoff記憶部（メモリ）、
４８：電流検出回路部の異常判定閾値Ｖab記憶部（メモリ）、
４９：電流検出電圧値補正係数α記憶部（メモリ）、５０：減算器、
Ｌ０：電磁コイル、
Ｉa*：電流指令値、Ｉa：電流検出値、
Ｖin：電流検出回路Ａ／Ｄ入力電圧値、Ｖoff：電流オフセット電圧値、
Ｖab：電流検出回路部の異常判定閾値、α：電流検出電圧値補正係数、
Ｌm：電磁コイルインダクタンス、Ｒm：電磁コイル抵抗、
ＦＬＧ：電流検出回路部異常確定フラグ（制御系切替用）

Claims (1)

1. 駆動源から駆動力伝達系を介して、複数の車輪へそれぞれ伝達される駆動力の割合を調節するための誘導負荷回路を制御する電流制御系をフィードバック制御する誘導負荷回路制御手段を備えた駆動力配分制御装置において、
   前記誘導負荷回路に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
   前記電流値を取り込む電流検出回路部と、
   前記電流検出手段が正常であるか、異常であるかを判定する異常判定手段と、を有し、
   前記異常判定手段は、前記電流検出回路部から出力された電圧値と異常判定閾値とを比較し、前記電圧値が前記異常判定閾値より大きい場合には、前記電圧値と電流オフセット電圧値とを比較し、前記電圧値が前記電流オフセット電圧値以上の場合には、前記電圧値と前記電流オフセット電圧値と補正係数とに基づいて前記電流値を演算するとともに異常確定フラグをリセットし、前記電圧値が前記電流オフセット電圧値より小さい場合には、前記電流値を０に設定するとともに前記異常確定フラグをリセットし、前記電圧値が前記異常判定閾値以下の場合には、前記電流値を０に設定するとともに前記異常確定フラグをセットし、
   前記誘導負荷回路制御手段は、前記異常判定手段により、前記異常確定フラグがセットされている場合には、前記電流制御系を前記フィードバック制御から、オープンループ制御に切り替え、前記異常確定フラグがリセットされている場合には、前記電流制御系を前記オープンループ制御から、前記フィードバック制御に切り替えること、
   を特徴とする駆動力配分制御装置。

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