JP2003326997A - 前後輪駆動車用の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】前輪の駆動手段であるエンジンとは独立した電
動モータで後輪側を駆動する駆動装置において、モータ
駆動しないときは、電動モータと後輪側を非連結状態に
して、走行中に生じるブレーキ感を解消する。 【解決手段】車両の四輪駆動走行中に車速が所定値に達
した場合に、電動モータと後輪側との電磁クラッチによ
る連結を遮断するものであって、電動モータがモータ駆
動状態から発電動作側に変更される際に、電磁クラッチ
の結合を遮断し、電動モータと後輪側との連結を遮断し
てブレーキ感の発生を防止する。また、電磁クラッチの
入り切りする設定車速にヒステリシスを持たせること
で、ＯＮ−ＯＦＦ制御時のハンチングを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、前後輪駆動車用の
駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の駆動装置の一形式として、前
後輪の一方の車輪である主駆動輪を主駆動手段で駆動
し、かつ、前後輪の他方の車輪である補助駆動輪を補助
駆動手段で駆動する形式の前後輪駆動車用の駆動装置が
ある。当該形式の駆動装置は、通常走行時には、主駆動
手段にて主駆動輪を駆動して二輪駆動走行状態を形成
し、かつ、車両の発進時や低速走行時には、主駆動手段
および補助駆動手段を駆動することにより、自動車の前
後輪の主駆動輪および補助駆動輪の両輪を共に駆動して
四輪駆動走行状態を形成するものであり、その一例が、
特開２００１−２５３２５６号公報に「車両駆動装置」
の名称で提案されている。

【０００３】当該車両駆動装置は具体的には、主駆動輪
である前輪側を主駆動手段であるエンジンで駆動し、か
つ、補助駆動輪である後輪側を補助駆動手段である電動
モータで駆動するもので、エンジンで駆動される第１の
発電機、第１の発電機で発生する電力を蓄電する低電圧
バッテリー、エンジンで駆動される第２の発電機を備
え、第２の発電機で発生する電力を電動モータに供給し
て後輪側を駆動するように構成されている。

【０００４】また、当該車両駆動装置においては、電動
モータにて駆動される補助駆動輪である後輪側と同電動
モータ側間にクラッチが介在されていて、後輪側が非駆
動の状態にある場合には、同クラッチを遮断することに
よって、後輪側と電動モータとの駆動力伝達可能な連結
状態を遮断し、後輪側を駆動状態にする場合には、同ク
ラッチを結合することによって、後輪側と電動モータ側
とを駆動力伝達可能に連結するように構成されている。

【０００５】当該車両駆動装置によれば、通常の四輪駆
動車では必須不可欠としている、エンジンの駆動力を後
輪側へ伝達するための長尺のドライブシャフト等、長尺
の駆動力伝達機構が不要となり、車両の重量の低減と、
大幅な省エネルギー化とを図ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、当該形式
の駆動装置においては、当該車両駆動装置に認められる
ように、補助駆動輪の駆動時には、補助駆動輪側と補助
駆動手段である電動モータとがクラッチで駆動力伝達可
能に連結されている。このため、当該連結構造では、電
動モータのモータ特性に起因して下記のごとき問題が発
生する。

【０００７】すなわち、電動モータは、図８に示すモー
タ特性から、被駆動側へ出力する伝達トルクが零になる
最大の回転数が決まっており、これに起因して、被駆動
側である補助駆動輪を駆動できる最大の回転速度（アシ
スト上限車速）が決まる。このため、電動モータと補助
駆動輪側が駆動力伝達可能に連結している場合に、補助
駆動輪が電動モータの上記した最大回転数以上の回転速
度（車速）になると、電動モータが駆動動作側から発電
動作側へ変更されて電動モータに逆方向のトルクがかか
り、補助駆動輪側にブレーキ作用が付与される。この結
果、乗員にはブレーキ感を与え、乗員の乗り心地を損な
うことになる。

【０００８】従って、当該形式の駆動装置においては、
上記したブレーキ感を解消するためには、補助駆動輪の
駆動時に補助駆動輪側と補助駆動手段である電動モータ
とを駆動力伝達可能に連結しているクラッチの断続動作
を的確に制御することが必要である。

【０００９】クラッチの断続制御においては、図９
（ａ）に示すように、クラッチの断続動作を制御する際
に、クラッチをつなぐ車速を、前記補助駆動輪を駆動で
きる最大回転速度（アシスト上限速度）にしておくと、
クラッチをつないだ後に電動モータにより補助駆動輪が
駆動されて車速が上り、前記アシスト上限車速を越えて
クラッチを切ることになる。クラッチが切れると、補助
駆動輪が駆動されず車速が下がり、前記アシスト上限車
速以下で再びクラッチがつながることになる。この状態
が繰り返されると、制御のハンチングが発生する。

【００１０】本発明の目的は、当該制御のハンチングを
解消することにあり、クラッチを切る車速とクラッチを
つなぐ車速にヒステリシスを持たすことにより、制御の
ハンチングを解消するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前後輪駆動車
用の駆動装置に関するものである。本発明に係る駆動装
置は、前後輪の一方の車輪である主駆動輪側を駆動する
主駆動手段と、前後輪の他方の車輪である補助駆動輪側
を駆動する補助駆動手段である電動モータと、同電動モ
ータと前記補助駆動輪側との駆動力伝達可能な連結を断
続するクラッチを備え、同クラッチを結合して前記電動
モータと前記補助駆動輪側とを駆動力伝達可能に連結し
た状態で、前記電動モータにより前記補助駆動輪側を駆
動する形式の前後輪駆動車用の駆動装置である。

【００１２】しかして、本発明に係る前後輪駆動車用の
駆動装置は、前記補助駆動輪の駆動中に車速が所定値に
達した場合に前記電動モータと前記補助駆動輪側との前
記クラッチによる連結を遮断する制御手段を備え、車速
が前記電動モータの出力トルクの出力トルクに起因する
補助駆動輪を駆動できる最大回転速度Ｓに上昇したとき
前記クラッチを遮断し、かつ、車速が前記電動モータの
駆動に起因する補助駆動輪を駆動できる最大回転速度Ｓ
より所定値ｓ小さい速度（Ｓ−ｓ）に低下したとき前記
クラッチを結合することを特徴とするものである。

【００１３】本発明に係る前後輪駆動車用の駆動装置に
おいては、前記電動モータの出力トルクに起因する前記
補助駆動輪を駆動できる最大回転速度Ｓは、前記電動モ
ータに供給される電力の電源電圧から求めた同電動モー
タの出力トルクが零となる最大の回転数から算出するよ
うにする。

【００１４】また、本発明に係る前後輪駆動車用の駆動
装置においては、前記主駆動手段として内燃機関である
エンジンを採用するとともに、前記電動モータに対する
電力の供給源として前記エンジンで駆動する発電機を採
用する構成とすることができる。

【００１５】この場合、前記発電機で発生する電力を、
低電圧バッテリーに蓄電し、同低電圧バッテリーからＤ
Ｃ−ＤＣコンバータを経て高電圧バッテリーに蓄電し
て、同高電圧バッテリーから前記電動モータに供給する
構成とすることができる。また、前記発電機で発生する
電力を、同発電機を低電圧バッテリーと前記電動モータ
とに選択的に電気的接続が可能な切替スイッチを介して
前記電動モータに供給する構成とすることができる。

【００１６】

【発明の作用・効果】このように、本発明に係る前後輪
駆動車用の駆動装置は、補助駆動輪の駆動中に車速が所
定値に達した場合に電動モータと補助駆動輪側とのクラ
ッチによる連結を遮断する制御手段を備えている。この
ため、補助駆動輪の駆動中に電動モータが発電動作側に
変更された場合には、クラッチの結合を遮断して、電動
モータと補助駆動輪側との連結を遮断することができ、
これにより、車両が前後両輪の走行状態にある場合に生
じるブレーキ感を解消することができる。

【００１７】しかして、本発明に係る前後輪駆動車用の
駆動装置においては、クラッチを断続する制御手段は、
車速が電動モータの出力トルクに起因する補助駆動輪を
駆動できる最大回転速度Ｓに上昇したときクラッチを遮
断し、かつ、車速が電動モータの出力トルクに起因する
補助駆動輪を駆動できる最大回転速度Ｓより所定値ｓ小
さい速度（Ｓ−ｓ）に低下したときクラッチを結合する
制御機能を備えている。このため、クラッチの断続制御
に、図９（ｂ）に示すように、ヒステリシスを持たせる
ことができて、クラッチの断続が継続してなされる現象
を防止することができて、クラッチの断続制御でのハン
チングを防止することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は、前後輪駆動車用の駆動
装置に関するものであり、前後輪の一方の車輪である主
駆動輪側を駆動する主駆動手段と、前後輪の他方の車輪
である補助駆動輪側を駆動する補助駆動手段と、同補助
駆動手段と前記補助駆動車輪側との駆動力伝達可能な連
結を断続するクラッチを備え、前記補助駆動輪側を駆動
する際には、前記クラッチにより前記補助駆動手段と前
記補助駆動輪側とを駆動力伝達可能に連結して、前記補
助駆動手段にて、前記補助駆動輪側を駆動する形式の前
後輪駆動車用の駆動装置を適用対象とするものである。

【００１９】当該形式の前後輪駆動車用の駆動装置に
は、幾多のタイプの駆動装置があり、本実施形態では、
本発明者等が開発した２つのタイプの駆動装置を図１お
よび図４に例示する。これらの駆動装置は、いずれも、
主駆動輪を前輪として内燃機関であるエンジンで駆動
し、補助駆動輪を後輪として電動モータで駆動するもの
である。

【００２０】図１には、本発明に係る第１駆動装置を搭
載して構成した第１の四輪駆動車１０を概略的に示して
いる。第１駆動装置は、前輪側を駆動する第１駆動機構
１０ａと、後輪側を駆動する第２駆動機構１０ｂと、第
２駆動機構１０ｂを制御する制御装置１０ｃを備えてい
る。

【００２１】第１駆動機構１０ａは、内燃機関であるエ
ンジン１１および発電機であるジェネレータ１２を備え
ている。第１駆動機構１０ａにおいて、エンジン１１の
駆動力は、トランスミッション１３ａ、減速ギヤ列１３
ｂ、フロントディファレンシャル１３ｃを経て各ドライ
ブシャフト１３ｄに伝達され、各ドライブシャフト１３
ｄによって前輪１３ｅが駆動される。この間、エンジン
１１は、ジェネレータ１２を駆動して電力を発生させ
る。発生した電力は、低電圧バッテリー１４に蓄電され
る。低電圧バッテリー１４は、補機駆動用のバッテリー
であって、例えば１２Ｖバッテリーである。

【００２２】第２駆動機構１０ｂは、電動モータ１５、
ＤＣ−ＤＣコンバータ１６、高電圧バッテリー１７、お
よび電磁クラッチ１８を備えている。高電圧バッテリー
１７は、電動モータ１５を駆動する専用のバッテリーで
あって、例えば３６Ｖバッテリーである。第２駆動機構
１０ｂにおいては、電動モータ１５は電力の供給を受け
て駆動し、電動モータ１５の駆動力は減速ギヤ列１９
ａ、電磁クラッチ１８、およびリヤディファレンシャル
１９ｂを経て各ドライブシャフト１９ｃに伝達され、各
ドライブシャフト１９ｃによって後輪１９ｄが駆動され
る。

【００２３】制御装置１０ｃは、図２に示すように、ア
クセル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、ブレーキセン
サＳ3、高電圧バッテリーの電圧センサＳ4、４ＷＤスイ
ッチの状態を検出するスイッチセンサＳ5、電磁クラッ
チ１８の状態を検出する電磁クラッチセンサＳ6に接続
されているもので、ＭＰＵ（マイクロプロッセサ）１０
ｃ1および駆動回路１０ｃ2を備えている。

【００２４】ＭＰＵ１０ｃ1は、ＣＰＵと、電動モータ
１５およびクラッチ１８を制御する制御用プログラムや
データを保持するメモリを有するもので、各センサＳ1
〜Ｓ6から出力される検出信号を、インタフェースを介
して取り込んで、電動モータ１５や電磁クラッチ１８等
の動作すべき状態を判定し、電動モータ１５や電磁クラ
ッチ１８等の動作すべき状態を指令信号として、インタ
フェースを介して駆動回路１０ｃ2に出力する。駆動回
路１０ｃ2は、ＭＰＵ１０ｃ1からの指令信号に基づい
て、電動モータ１５の駆動を制御し、かつ、電磁クラッ
チ１８の断続（ＯＮ−ＯＦＦ）制御を行う。

【００２５】ＭＰＵ１０ｃ1が有する制御用プログラム
には、車速が電動モータ１５の出力トルクに起因する後
輪１９ｄの回転速度（車速）が所定の値に達した場合に
クラッチ１８の断続（ＯＮ−ＯＦＦ）を制御する制御プ
ログラムが包含されている。当該制御プログラムは、車
速が電動モータ１５の出力トルクに起因する後輪１９ｄ
側を駆動できるの最大回転速度Ｓに上昇したとき電磁ク
ラッチ１８の結合状態を遮断し、かつ、車速が電動モー
タ１５の出力トルクに起因する後輪１９ｄ側を駆動でき
る最大回転速度Ｓより所定値ｓ小さい速度（Ｓ−ｓ）に
低下したとき電磁クラッチ１８を結合する制御機能を有
するものである。

【００２６】上記した最大回転速度Ｓは、電動モータ１
５に付与される電力の電源電圧と、電動モータ１５の出
力トルクが零となる電動モータ１５の最大回転数から決
定されるもので、以下の式に基づいて算出される。すな
わち、電動モータ１５の出力トルク＝トルク定数×モー
タ電流，電動モータ１５の出力トルクが零となる最大回
転数＝（電源電圧−電機子抵抗×モータ電流）／逆起電
力定数に基づいて算出される。

【００２７】但し、電動モータ１５には摩擦トルクがあ
り、これに打ち勝つトルクが零になるモータ出力トルク
が必要となり、このときモータ出力トルク分のモータ電
流が流れる。このときの電動モータ１５の回転数が、電
動モータ１５の出力トルクが零になる最大回転数であ
り、当該最大回転数にて駆動する後輪１９ｄ側の回転速
度が最大回転速度Ｓ（アシスト上限速度）となる。当該
最大回転速度Ｓを演算するプログラムは、制御装置１０
ｃのＭＰＵ１０ｃ1に保存されている。

【００２８】制御装置１０ｃは、４ＷＤスイッチがＯＮ
している場合に、電動モータ１５よび電磁クラッチ１８
の作動状態を選択する制御を行う。制御装置１０ｃは、
アクセル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、ブレーキセ
ンサＳ3、高電圧バッテリーの電圧センサＳ4、４ＷＤス
イッチの状態を検出するスイッチセンサＳ5、電磁クラ
ッチ１８の状態を検出するクラッチセンサＳ6からの信
号に基づいて、電動モータ１５が作動すべき状態、電磁
クラッチ１８の作動すべき状態を判定する。判定結果
は、指令信号として駆動回路１０ｃ2に出力され、駆動
回路１０ｃ2は、当該指令信号に基づいて電動モータ１
５および電磁クラッチ１８の作動を制御する。

【００２９】図３は、制御装置１０ｃによる電動モータ
１５および電磁クラッチ１８の作動を制御する制御プロ
グラムを実行するフローチャートである。制御装置１０
ｃを構成するマイクロコンピュータは、ステップ２１に
て、４ＷＤスイッチがＯＮ状態であると判定した場合に
は、ステップ２２にて、電動モータ１５の作動状態を選
択すべき判定を行う。また、マイクロコンピュータは、
ステップ２１にて、４ＷＤスイッチがＯＦＦ状態である
と判定した場合には、ステップ２３にて電磁クラッチ１
８をＯＦＦ（遮断）にして、制御プログラムの実行を終
了する。

【００３０】マイクロコンピュータは、ステップ２２に
て、電動モータ１５が駆動作動を選択すべき否かの駆動
制御の判定を行う。駆動制御の判定は、アクセル開度セ
ンサや車輪速センサ等の信号に基づいて行い、車両は低
速状態でアクセル開度が一定以上である場合には駆動制
御と判定して、プログラムをステップ２４に進め、ステ
ップ２４にて電磁クラッチ１８をＯＮ（結合）にし、ス
テップ２５にて電動モータ１５を駆動可能状態に制御す
るとともに、高電圧バッテリー１７から制御装置１０ｃ
の駆動回路１０ｃ2を介して電動モータ１５へ電力を供
給する。これにより、後輪１９ｄは、電動モータ１５の
出力トルクによって駆動し、車両を四輪駆動走行状態と
する。マイクロコンピュータは、この間、電磁クラッチ
１８のＯＮ−ＯＦＦ（断続）制御を行う。

【００３１】また、マイクロコンピュータは、ステップ
２２にて、駆動制御ではないと判定した場合には、プロ
グラムをステップ２６に進めて電磁クラッチ１８をＯＦ
Ｆにするとともに、ステップ２７にて、高電圧バッテリ
ー１７から電動モータ１５へ電力を供給することなく電
動モータ１５を非駆動状態に維持する。

【００３２】マイクロコンピュータは、以上の制御プロ
グラムを当該フローチャートに基づいて循環して実行す
るとともに、車両が四輪駆動走行中には、後述する電磁
クラッチのＯＮ−ＯＦＦ制御を行う。

【００３３】このように、当該駆動装置を搭載した前後
輪駆動車１０においては、制御装置１０ｃの作動によ
り、必要時、車両を四輪駆動状態に円滑に変更すること
ができるものであるが、後輪１９ｄの駆動手段である電
動モータ１５を駆動する駆動源として高電圧バッテリー
１７の蓄電電力を採用して、電動モータ１５を駆動する
専用の発電機の使用を廃止している。高電圧バッテリー
１７は、車両の狭いスペースのどこにでも搭載可能であ
り、従って、当該駆動装置の車両への搭載性は極めて良
好である。

【００３４】また、電動モータ１５の駆動源として、電
動モータ１５を駆動させる専用の発電機に替えて高電圧
バッテリー１７の蓄電電力を採用することにより、四輪
駆動車の構成には、二輪駆動車の設計を大幅に変更する
必要がなくて、四輪駆動車を構成する場合に四輪駆動車
の専用設計が不要となる。このため、四輪駆動車を構成
するためのコストの増大を大幅に軽減することができ
る。

【００３５】また、当該駆動装置においては、高電圧バ
ッテリー１７の蓄電用電源として、主駆動手段であるエ
ンジン１１にて駆動するジェネレータ１２で発生する電
力を蓄電する低電圧バッテリー１４を選定して、低電圧
バッテリー１４の蓄電電力を高電圧に変換して高電圧バ
ッテリー１７に蓄電させるＤＣ−ＤＣコンバータ１６を
備える構成としている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１６は、
高電圧バッテリー１７と同様に、車両の狭いスペースの
どこにでも搭載可能であり、従って、当該駆動装置の車
両への良好な搭載性は十分に確保される。

【００３６】また、当該駆動装置においては、電動モー
タ１５の駆動力の後輪１９ｄ側への伝達を断続する電磁
クラッチ１８、および、駆動装置の各構成部品を車両の
状態に応じて制御する制御装置１０ｃを備える構成とし
ている。これにより、当該駆動装置を、意図する車両状
態を的確に形成すべく作動させて、総合的に、エネルギ
ーの利用効率を一層高めることができる。

【００３７】当該駆動装置は、このように、当該形式の
四輪駆動車を構成するために極めて有用な駆動装置であ
るが、当該駆動装置を構成する制御装置１０ｃは、車両
の四輪駆動走行中に電磁クラッチ１８をＯＮ−ＯＦＦ制
御する制御機能を備えていて、電動モータ１５の発電動
作側への移行を防止してブレーキ感の発生を防止し、か
つ、電磁クラッチ１８のＯＮ−ＯＦＦ制御に起因するハ
ンチングの発生を防止している。制御装置１０ｃは、電
磁クラッチ１８のＯＮ−ＯＦＦ制御の制御プログラム
を、図７に示すフローチャートに基づいて実行する。

【００３８】図４は、本発明に係る第２駆動装置を搭載
して形成した第２の四輪駆動車３０を概略的に示してい
る。当該駆動装置は、前輪側を駆動する第１駆動機構３
０ａと、後輪側を駆動する第２駆動機構３０ｂと、第２
駆動機構３０ｂを制御する制御装置３０ｃを備えてい
る。

【００３９】第１駆動機構３０ａは、内燃機関であるエ
ンジン３１および発電機であるジェネレータ３２を備え
ている。第１駆動機構３０ａにおいて、エンジン３１の
駆動力は、トランスミッション３３ａ、減速ギヤ列３３
ｂ、フロントディファレンシャル３３ｃを経て各ドライ
ブシャフト３３ｄに伝達され、各ドライブシャフト３３
ｄによって前輪３３ｅが駆動される。この間、エンジン
３１は、ジェネレータ３２を駆動して電力を発生させ
る。

【００４０】第２駆動機構３０ｂは、電動モータ３４お
よび電磁クラッチ３５を備えている。電動モータ３４
は、高電圧の電力の供給を受けて駆動する。電磁クラッ
チ３５がＯＮして結合している場合に電動モータ３４が
駆動すると、電動モータ３４の出力トルクは、減速ギヤ
列３６ａ、電磁クラッチ３５、およびリヤディファレン
シャル３６ｂを経て各ドライブシャフト３６ｃに伝達さ
れ、各ドライブシャフト３６ｃによって後輪３６ｄが駆
動される。

【００４１】第１駆動機構３０ａを構成するジェネレー
タ３２は発電電圧可変の発電機であって、切替スイッチ
３７を介して、低電圧バッテリー３８と電動モータ３４
とに選択的に接続される構成となっている。低電圧バッ
テリー３８は、車両に搭載されている各種の補機部品３
９を駆動すべく機能する。切替スイッチ３７の切替操動
作は、制御装置３０ｃの駆動回路３０ｃ2を介し行われ
る。

【００４２】制御装置３０ｃは、図５に示すように、ア
クセル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、ブレーキセン
サＳ3、低電圧バッテリーの電圧センサＳ4、４ＷＤスイ
ッチの状態を検出するスイッチセンサＳ5、電磁クラッ
チ３５の状態を検出するクラッチセンサＳ6に接続され
ているもので、ＭＰＵ（マイクロプロッセサ）３０ｃ1
および駆動回路３０ｃ2を備えている。

【００４３】ＭＰＵ３０ｃ1は、ＣＰＵと、電動モータ
３４、クラッチ３５および切替スイッチ３７を制御する
制御プログラムやデータを保持するメモリを有するもの
で、各センサＳ1〜Ｓ6にて出力される検出信号を、イン
タフェースを介して取り込んで、電動モータ３４、電磁
クラッチ３５および切替スイッチ３７の動作すべき状態
を判定し、電動モータ３４，電磁クラッチ３５および切
替スイッチ３７の動作すべき状態を指令信号として、イ
ンタフェースを介して駆動回路３０ｃ2に出力する。駆
動回路３０ｃ2は、ＭＰＵ３０ｃ1からの指令信号に基づ
いて、切替スイッチ３７の切替動作を制御し、電動モー
タ３４の駆動を制御し、かつ、電磁クラッチ３５のＯＮ
−ＯＦＦ制御を行う。ＭＰＵ３０ｃ1が有する制御プロ
グラムには、ＭＰＵ１０ｃ1と同様に、車両が四輪駆動
走行中に電磁クラッチ３５をＯＮ−ＯＦＦ（断続）制御
する制御プログラムを包含している。

【００４４】制御装置３０ｃを構成するマイクロコンピ
ュータは、４ＷＤスイッチがＯＮしている場合に、四輪
駆動状態を選択すべきか否かを判定し、四輪駆動状態を
選択すべき判定をした場合には、電磁クラッチ３５をＯ
Ｎして結合し、次いで、切替スイッチ３７の切替状態を
選択し得る状態にあるか否かを判定し、切替スイッチ３
７が切替状態を選択し得る状態にあると判定した場合に
は、切替スイッチ３７を切替え、かつ、ジェネレータ３
２の発電状態を低電圧側から高電圧側に切替えて、ジェ
ネレータ３２を電動モータ３４に接続する。

【００４５】これにより、ジェネレータ３２は、高電圧
の電力を電動モータ３４に供給して、電動モータ３４を
駆動して車両を四輪駆動状態に形成する。なお、マイク
ロコンピュータによる四輪駆動状態を選択すべきか否か
の判定は、アクセル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、
ブレーキセンサＳ3、低電圧バッテリーの電圧センサＳ
4、４ＷＤスイッチの状態を検出するスイッチセンサＳ
5、電磁クラッチ３５の状態を検出するクラッチセンサ
Ｓ6からの検出信号に基づいて行い、車両の発進時、加
速時、低速走行時等で、低電圧バッテリー３８に十分な
蓄電量が残存している場合に、四輪駆動状態を形成す
る。

【００４６】制御装置３０ｃを構成するマイクロコンピ
ュータは、以上の制御プログラムを、図６に示すフロー
チャートに基づいて実行する。マイクロコンピュータ
は、ステップ４１にて低電圧バッテリー３８の蓄電電力
の残量をモニタし、蓄電電力の残量が所定値Ａ未満であ
ると判定した場合にはプログラムをステップ４２に進
め、また、蓄電電力の残量が所定値Ａ以上であると判定
した場合にはプログラムをステップ４３に進める。

【００４７】マイクロコンピュータは、ステップ４２に
て、低電圧側における電力の現在の消費量をモニタし、
消費量が所定値Ｂ未満である場合にはプログラムをステ
ップ４３に進め、また、消費量が所定値Ｂ以上である場
合にはプログラムをステップ４４に進める。これによ
り、ジェネレータ３２と低電圧バッテリー３８および補
機部品３９との接続関係が保持され、ジェネレータ３２
は、低電圧バッテリー３８および補機部品３９への低電
圧の電力の供給を継続する。

【００４８】マイクロコンピュータは、ステップ４３で
は、車両が四輪駆動すべき状態か否かを判定し、車両が
四輪駆動すべき状態ではないと判定した場合には、プロ
グラムをステップ４４に進める。これにより、ジェネレ
ータ３２と低電圧バッテリー３８および補機部品３９と
の接続関係が保持され、ジェネレータ３２は、低電圧バ
ッテリー３８および補機部品３９への低電圧の電力の供
給を継続する。

【００４９】マイクロコンピュータは、ステップ４３に
て、車両が四輪駆動すべき状態にあると判定した場合に
はプログラムをステップ４５に進める。ステップ４５で
は、電磁クラッチ３５をＯＮし、切替スイッチ３７を電
動モータ３４側へ切替え、かつ、ジェネレータ３２を高
電圧発電側に切替える。これにより、電動モータ３４は
ジェネレータ３２から高電圧の電力の供給を受けて駆動
し、車両を四輪駆動状態に形成する。

【００５０】マイクロコンピュータは、以上の制御プロ
グラムを当該フローチャートに基づいて循環して実行す
るとともに、車両が四輪駆動走行中には、ステップ４５
にて、後述するクラッチのＯＮ−ＯＦＦ制御を行う。

【００５１】このように、当該駆動装置においては、制
御装置３０ｃの作動により、必要時、車両を四輪駆動状
態に円滑に形成することができるが、当該駆動装置で
は、主駆動手段であるエンジン３１にて駆動して電力を
発生する発電機として、従来の発電機に替えて、発電電
圧可変のジェネレータ３２を採用し、ジェネレータ３２
を従来の低電圧系補機側である低電圧バッテリー３８お
よび補機部品３９と、高電圧系の電動モータ３４とに選
択的に接続可能に構成している。これにより、当該駆動
装置においては、ジェネレータ３２で電動モータ３４を
駆動して後輪３６ｄ側を駆動させることができて、ジェ
ネレータ３２の電力によって車両を四輪駆動状態に形成
することができる。

【００５２】また、当該駆動装置においては、主駆動手
段であるエンジン３１にて駆動して電力を発生する発電
機として、従来の発電機に替えて、発電電圧可変のジェ
ネレータ３２を採用して、ジェネレータ３２を電動モー
タ３４の駆動源としていることから、電動モータ３４を
駆動するための専用の発電機や、その他の電動機専用の
駆動手段は不要である。従って、当該駆動装置の車両へ
の搭載性は極めて良好である。

【００５３】また、当該駆動装置においては、主駆動手
段であるエンジン３１にて駆動して電力を発生する発電
機として発電電圧可変のジェネレータ３２を採用して構
成されていることから、当該駆動装置を採用して四輪駆
動車を構成する場合、二輪駆動車の構成を大幅に変更す
る必要はなく、四輪駆動車を構成する場合の四輪駆動車
の専用設計を省略することができる。

【００５４】このため、四輪駆動車を構成するためのコ
ストの増大を大幅に軽減することができる。また、当該
駆動装置は、それ自体、新たな高価な部品の追加が不要
であることから、四輪駆動車を構成するためのコストの
増大を一層大幅に軽減することができる。

【００５５】当該駆動装置において、車両を四輪駆動状
態にすることが要求される場合、例えば、車両の発進時
や低速走行時等の短時間の間、ジェネレータ３２から電
力を電動モータ３４に供給することから、低電圧系の補
機部品３９側への電力は、従来の低電圧バッテリー３７
から供給することになり、この場合には、一時的に、低
電圧系の補機部品３９側への要求電力が不足することが
あり得る。

【００５６】当該駆動装置においては、この場合を想定
して、一時的に低電圧系の補機部品３９側への要求電力
が不足する場合には、ジェネレータ３２の高電圧系の電
動モータ３４への接続を中止する制御機能を備える制御
装置３０ｃを採用している。これにより、車両の四輪駆
動状態の形成を一旦中断して、低電圧系補機側への要求
電力の不足を補うことができる。

【００５７】しかして、上記した各四輪駆動車１０，３
０を構成している各駆動装置においては、車両の四輪駆
動走行中、制御装置は、電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦ制
御の制御プログラムを図７に示すフローチャートに基づ
いて実行する。

【００５８】制御装置を構成するマイクロコンピュータ
は、制御プログラムをスタートして、ステップ５１に
て、電動モータの出力トルクが零となる最大回転数を電
源電圧に基づいて算出するとともに、算出した最大回転
数に起因する後輪を駆動できる最大回転速度（アシスト
上限車速Ｓ）を算出し、ステップ５２にて、車速とアシ
スト上限車速Ｓを比較してその大小を判定する。

【００５９】マイクロコンピュータは、ステップ５２に
て、車速がアシスト上限車速Ｓ以上であると判定した場
合には、ステップ５３にて電磁クラッチの結合を遮断
（ＯＦＦ）して、電動モータと後輪側との駆動力伝達可
能な連結状態を遮断し、プログラムをステップ５４に進
める。また、マイクロコンピュータは、ステップ５２に
て、車速がアシスト上限車速Ｓ未満であると判定した場
合には、電磁クラッチの結合を遮断することなく、プロ
グラムの実行を終了する。

【００６０】マイクロコンピュータは、ステップ５４に
て、再度、車速とアシスト上限車速Ｓを比較してその大
小を判定する。マイクロコンピュータは、車速がアシス
ト上限車速Ｓより所定値ｓ小さい値（Ｓ−ｓ）未満であ
ると判定した場合には、ステップ５５にて電磁クラッチ
をＯＮ（結合）し、電動モータと後輪側とを駆動力伝達
可能に連結してプログラムの実行を終了し、車速がアシ
スト上限車速Ｓより所定値ｓ小さい値（Ｓ−ｓ）以上で
あると判定した場合には、電磁クラッチをＯＮすること
なくプログラムの実行を終了する。マイクロコンピュー
タは、以上の制御プログラムを当該フローチャートに基
づいて循環して実行する。

【００６１】このように、当該電磁クラッチのＯＮ−Ｏ
ＦＦ制御においては、車両の四輪駆動走行中に車速が所
定値に達した場合に、電動モータと後輪側との電磁クラ
ッチによる連結を遮断するものであって、後輪の駆動
中、電動モータが発電動作側に変更される場合には、電
磁クラッチの結合を遮断して、電動モータと後輪側との
連結を遮断するものである。これにより、車両が四輪駆
動走行状態にある場合に生じるブレーキ感を解消するこ
とができる。

【００６２】しかして、当該電磁クラッチのＯＮ−ＯＦ
Ｆ制御では、図９（ｂ）に示すように、車速が電動モー
タによるアシスト上限車速Ｓに達したとき電磁クラッチ
の結合を遮断し、かつ、車速がアシスト上限車速Ｓより
所定値ｓ小さい速度（Ｓ−ｓ）に低下したとき電磁クラ
ッチを結合するものである。このため、電磁クラッチの
ＯＮ−ＯＦＦ制御にヒステリシスを持たせることができ
て、電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦが継続してなされる現
象を防止して、電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦ制御でのハ
ンチングを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１駆動装置を搭載して構成した
第１の四輪駆動車の概略的構成図である。

【図２】同駆動装置を構成する制御装置の概略構成図で
ある。

【図３】同制御装置が有する駆動制御プログラムを実行
するためのフローチャートである。

【図４】本発明に係る第２駆動装置を搭載して構成した
第２の四輪駆動車の概略的構成図である。

【図５】同駆動装置を構成する制御装置の概略構成図で
ある。

【図６】同制御装置が有する駆動制御プログラムを実行
するためのフローチャートである。

【図７】各駆動装置の制御装置が有するクラッチのＯＮ
−ＯＦＦ制御プログラムを実行するためのフローチャー
トである。

【図８】電動モータのモータ特性を示すグラフである。

【図９】従来のクラッチ制御におけるクラッチのＯＮ−
ＯＦＦの推移を示す図（ａ）、および、本発明に係るク
ラッチ制御におけるクラッチのＯＮ−ＯＦＦの推移を示
す図（ｂ）である。

【符号の説明】

１０，３０…四輪駆動車、１０ａ，３０ａ…第１駆動機
構、１０ｂ，３０ｂ…第２駆動機構、１０ｃ，３０ｃ…
制御装置、１１，３１…エンジン、１２，３２…ジェネ
レータ、１３ａ，３３ａ…トランスミッション、１３
ｂ，３３ｂ…減速ギヤ列、１３ｃ，３３ｃ…フロントデ
ィファレンシャル、１３ｅ，３３ｅ…前輪、１４，３８
…低電圧バッテリー、１５，３４…電動モータ、１６…
ＤＣ−ＤＣコンバータ、１７…高電圧バッテリー、１
８，３５…電磁クラッチ、１９ａ，３６ａ…減速ギヤ
列、１９ｂ，３６ｂ…リヤディファレンシャル、１９
ｃ，３６ｃ…ドライブシャフト、１９ｄ，３６ｄ…後
輪、３７…切替スイッチ、３９…補機部品。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 直行 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 3D039 AA03 AB01 AB27

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前後輪の一方の車輪である主駆動輪側を駆
   動する主駆動手段と、前後輪の他方の車輪である補助駆
   動輪側を駆動する補助駆動手段である電動モータと、同
   電動モータと前記補助駆動輪側との駆動力伝達可能な連
   結を断続するクラッチを備え、同クラッチを結合して前
   記電動モータと前記補助駆動輪側とを駆動力伝達可能に
   連結した状態で、前記電動モータにより前記補助駆動輪
   側を駆動する形式の前後輪駆動車用の駆動装置であり、
   当該駆動装置は、前記補助駆動輪の駆動中に車速が所定
   値に達した場合に前記電動モータと前記補助駆動輪側と
   の前記クラッチによる連結を遮断する制御手段を備え、
   車速が前記電動モータの出力トルクに起因する補助駆動
   輪を駆動できる最大回転速度Ｓに上昇したとき前記クラ
   ッチを遮断し、かつ、車速が前記電動モータの出力トル
   クに起因する補助駆動輪を駆動できる最大回転速度Ｓよ
   り所定値ｓ小さい速度（Ｓ−ｓ）に低下したとき前記ク
   ラッチを結合することを特徴とする前後輪駆動車用の駆
   動装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の前後輪駆動車用の駆動装
   置において、前記電動モータの出力トルクに起因する前
   記補助駆動輪を駆動できる最大回転速度Ｓは、前記電動
   モータに供給される電力の電源電圧から求めた同電動モ
   ータの出力トルクが零となる最大の回転数から算出する
   ものであることを特徴とする前後輪駆動車用の駆動装
   置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の前後輪駆動車用の駆動装
   置において、前記主駆動手段として内燃機関であるエン
   ジンを採用するとともに、前記電動モータに対する電力
   の供給源として前記エンジンで駆動する発電機を採用す
   ることを特徴とする前後輪駆動車用の駆動装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の前後輪駆動車用の駆動装
   置において、前記発電機で発生する電力は低電圧バッテ
   リーに蓄電され、同低電圧バッテリーからＤＣ−ＤＣコ
   ンバータを経て高電圧バッテリーに蓄電され、同高電圧
   バッテリーから前記電動モータに供給されることを特徴
   とする前後輪駆動車用の駆動装置。
5. 【請求項５】請求項３に記載の前後輪駆動車用の駆動装
   置において、前記発電機で発生する電力は、同発電機を
   低電圧バッテリーと前記電動モータとに選択的に電気的
   接続が可能な切替スイッチを介して前記電動モータに供
   給されることを特徴とする前後輪駆動車用の駆動装置。