JP2004201452A

JP2004201452A - ハイブリッド自動車及びその駆動装置

Info

Publication number: JP2004201452A
Application number: JP2002369166A
Authority: JP
Inventors: Norikazu Matsuzaki; 則和松▲崎▼; Masaru Ito; 勝伊藤; Tatsuyuki Yamamoto; 立行山本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: CN1827440A; JP3591532B2

Abstract

【課題】発電機の出力を直接受けて電動機が駆動される電動式の四輪駆動車であるハイブリッド自動車において車両走行性能を向上させることにある。
【解決手段】車両が失速しない範囲に発電機トルクが維持されるように発電機の出力を制御することにある。具体的には、前後輪１４，１５の一方を回転駆動するエンジン１によって回転駆動される第２発電機２、第２発電機２の出力を直接受けて回転駆動され、前後輪１４，１５の他方を回転駆動する電動機５，第２発電機２及び電動機５の回転駆動を制御する四輪駆動制御装置６を有するハイブリッド自動車の駆動装置において、エンジン１が過負荷状態の場合、四輪駆動制御装置６で第２発電機２の出力を制限させることにある。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関と電動機とを駆動源とするハイブリッド自動車及びその駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関と電動機とを駆動源とするハイブリッド自動車としては、例えば特許文献１及び２に開示されたものが知られている。特許文献１には、前輪を回転駆動するエンジンによって発電機を回転駆動し、後輪を回転駆動する電動機を発電機の発電電力によって回転駆動する四輪駆動装置が開示されている（例えば特許文献１の第３頁及び第１図を参照）。特許文献２には、前輪を駆動するエンジンによって発電機を駆動し、後輪を駆動するモータ／ジェネレータを、インバータを介して供給される発電機の発電電力或いはキャパシタに蓄えられた電力によって駆動する前輪後輪駆動車両が開示されている（例えば特許文献２の第３頁及び第１図を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２７２３６７号公報
【特許文献２】
特開２００１−６３３９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
発電機の出力を直接受けて電動機が駆動される電動式の四輪駆動車では、例えば車両発進時や轍からの脱出時など必要トルクが高くかつ車速が低い時、電動機の入力電力の電流値が大きく電圧値が小さくなるように、発電機の出力電力の電流値及び電圧値が制御されている。また、車両走行時など必要トルクが低くかつ車速が高い時には、電動機の入力電力の電圧値が大きく電流値が小さくなるように、発電機の出力電力の電圧値及び電流値が制御されている。すなわち電動式の四輪駆動車では、車両発進時に電動機から最大トルクが出力され、車両発進時から車両の速度が上昇するにしたがって電動機のトルクが低くなるように制御されている。
【０００５】
このような制御によれば、発電機の出力を直接受けて電動機が駆動される電動式の四輪駆動車において、広い運転範囲に渡って機械式の四輪駆動車と遜色の無い駆動性能を確保することができる。しかし、発電機の出力を直接受けて電動機が駆動される電動式の四輪駆動車においては、その車両走行性能が二輪駆動時の車両走行性能に近づくことができるように、その車両走行性能のさらなる向上が要求されている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題に鑑み、発電機の出力を直接受けて電動機が駆動される電動式の四輪駆動車の車両走行性能において、車両加速性能が二輪駆動時の車両加速性能よりも小さいことに着目し、車両の駆動源である電動機、この駆動源である発電機及びこれらを制御する制御装置からなる駆動系側から車両加速性能の向上を図るための研究を行っていた。この結果、四輪駆動時の加速性能と二輪駆動時の加速性能との差が、車両発進時に大きくなる場合があるという現象を発見した。また、この現象は、乾いた路面における車両発進時において特に現れることが判明した。また、この現象は、排気量が１５００cc以下の内燃機関を搭載した四輪駆動車において特に見られた。
【０００７】
この現象の要因としては、車両発進時の最大トルク制御が考えられる。すなわち車両発進時の電動機の最大トルク出力のための発電機出力制御によって、発電機から内燃機関に与えられる発電機トルク（内燃機関の負荷トルク）が大きくなり、発電機によって奪われることが許される内燃機関許容トルクを超える。これにより、運転者の要求トルクに対する所望の内燃機関トルクが内燃機関から車輪に伝達されず（内燃機関が過負荷状態に陥り）、車両を失速させる。これが要因として考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、車両走行性能を向上させることができるハイブリッド自動車の駆動装置を提供する。具体的に本発明は、発電機の出力を直接受けて電動機が駆動される電動式の四輪駆動車であるハイブリッド自動車において、発電機の出力制御に起因する車両の失速を抑制し、車両加速性能を向上させることができるハイブリッド自動車の駆動装置を提供する。また、本発明は、四輪駆動車としての駆動性能を低下を招くことなく車両加速性能を向上させることができるハイブリッド自動車の駆動装置を提供する。また、本発明は、上記駆動装置を備えたハイブリッド自動車を提供する。
【０００９】
ここに、本発明は、車両が失速しない範囲に発電機トルクが維持されるように発電機の出力を制御することを基本的な特徴とする。具体的には、前後輪の一方を回転駆動する内燃機関によって回転駆動される発電機と、発電機の出力を直接受けて回転駆動され、前後輪の他方を回転駆動する電動機と、発電機及び前記電動機の回転駆動を制御する制御装置とを有するハイブリッド自動車の駆動装置において、内燃機関が過負荷状態の場合、制御装置で発電機の出力を制限させることを特徴とする。また、内燃機関が過負荷状態になり得る場合に発電機の出力を制限させてもよい。
【００１０】
このような解決手段を有する本発明によれば、発電機トルクが大きくなり、内燃機関許容トルクを超えるような時、例えば乾いた路面における車両発進時、発電機トルクを小さくして内燃機関許容トルクの範囲内とすることができる。従って、本発明によれば、発電機の出力制御に起因する車両の失速を抑制することができ、ハイブリッド自動車の車両走行性能、特に車両加速性能を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明では、発電機の出力制限時、電動機の界磁電流を増加させる機能を制御装置に具備させている。従って、本発明によれば、四輪駆動車としての駆動性能を低下を招くことない。
【００１２】
制御装置は、内燃機関が過負荷状態を、発電機トルクが内燃機関許容トルクを超えたことをもって判断する。或いは内燃機関のノッキング発生を検出したことをもって判断する。若しくは車両の加速度が車両の推定加速度を超えたことをもって判断する。又は発電機トルクが内燃機関に与えられても車両の加速度を所定の加速度以上に保持することができる発電機許容トルクを発電機トルクが超えたことをもって判断する。
【００１３】
発電機は、電動機によるアシスト駆動の際、電動機の回転駆動専用に用いられるものであり、内燃機関によって回転駆動される補機用発電機とは別に設けられたものである。また、発電機は、補機用発電機よりも大きい出力が得られるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例を図１〜図１１に基づいて説明する。図３は、本実施例のハイブリッド自動車(以下、「ＨＥＶ」と呼称する)である電動式の四輪駆動車の構成を示す。図中符号１は、ＨＥＶの１つの駆動源を構成する原動機であり、筒内で燃料を燃焼・爆発させる内燃機関であるエンジンを示す。符号５は、ＨＥＶのもう１つの駆動源を構成する原動機であり、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する回転電機である電動機を示す。
【００１５】
エンジン１は、排気量１４００cc，最高トルク１３０Ｎ・ｍ／rpm 程度のものであり、その出力軸が自動式の変速機（Ｔ／Ｍ）１２を介して前輪１４の駆動軸に機械的に接続されている。エンジン１の出力は、変速機１２によって変速されて前輪１４の駆動軸に伝達される。前輪１４は、その駆動軸に伝達されたエンジン１の出力によって回転駆動される。エンジン１には、ベルトを介して第１発電機（ＡＬＴ１）１３及び第２発電機（ＡＬＴ２）２がそれぞれ連結されている。第１発電機１３及び第２発電機２はエンジン１によってそれぞれ回転駆動され、所望の出力電力を発電する。尚、本実施例では、変速機１２として自動式のものを用いたが、手動式のものを用いてよい。
【００１６】
電動機５は、正転逆転の切替えが容易な他励分巻式の直流機であると共に、第２発電機２の出力電力を直接受けて回転駆動されるものであり、その出力軸がクラッチ（ＣＬ）４，デファレンシャルギヤ（以下、「ＤＥＦ」と呼称する）３を介して後輪１５の駆動軸に機械的に接続されている。クラッチ４が締結されている場合、電動機５の出力は、クラッチ４，ＤＥＦ３を介して後輪１５の駆動軸に伝達される。後輪１５は、その駆動軸に伝達された電動機５の出力よって回転駆動される。クラッチ４が切り離されている場合、電動機５の出力は後輪１５の駆動軸に伝達されない。電動機５の界磁巻線５ａには、後述するドライブ回路を介してバッテリ１１が電気的に接続されており、バッテリ１１から出力された電力がドライブ回路で制御され供給される。電動機５の電機子巻線５ｂにはリレー７を介して第２発電機２が電気的に接続されており、第２発電機２で発電かつ制御された電力が直接供給される。
【００１７】
このように、電動機５の電源を２系統にすることにより、第２発電機２の界磁電流を制御する方法と、電動機５の界磁電流を制御する方法の２通りで電動機５を制御することができる。例えば車両始動時や轍からの脱出時など、電動機５の必要回転数が低く、必要トルクが高い時には、第２発電機２の出力電流値を大きくし、電動機５の出力を低回転かつ高トルクとする。また、車両低速走行時（例えば１５〜２０km／ｈ）など、電動機５の必要回転数が高く、必要トルクが低い時には、第２発電機２の出力電圧値を大きくし、電動機５の出力を高回転かつ低トルクとする。
【００１８】
さらに、電動機５の界磁電流を下げることにより、車両低速走行時の応答性を改善しながら、電動機５の回転数を高くすることができる。トルク配分要求値が前輪１４の方が後輪１５よりも高い時などは、第２発電機２の界磁電流値を下げることにより、前輪１４と後輪１５のトルク配分を可変にできる。また、第２発電機２，電動機５及びバッテリ１１の許容範囲内にて第２発電機及び電動機５の界磁電流を制御することにより、更なる高出力及び低出力の範囲で電動機５を駆動することができる。従って、本実施例によれば、車両の発進時から車両低速走行時（２０km／ｈ程度）まで広範囲に充分な駆動パワーを得ることができ、四輪駆動車両として具備すべき走行モードを自由に選択できる制御とすることができる。
【００１９】
本実施例では、前輪１４をエンジン１で回転駆動しかつ後輪１５を電動機５で回転駆動する電動式の四輪駆動車について説明したが、後輪１５をエンジン１で回転駆動しかつ前輪１４を電動機５で回転駆動する電動式の四輪駆動車としてもよい。また、本実施例では、電動機５として直流機を用いた場合について説明したが、交流機を用いてもよい。
【００２０】
バッテリ１１は放電電圧１２ｖ程度のものである。バッテリ１１には、第１発電機１３が電気的に接続されており、第１発電機１３で発電かつ制御された電力が供給される。第１発電機１３は、最高出力電圧１４ｖ，最高出力２kw程度の空冷機であると共に、ＨＥＶの車両電機負荷、例えば空調用媒体を圧縮するコンプレッサの駆動用電動機，照明機器，エンジン１を始動するスタータなどに電力供給する低電圧系、換言すると１２ｖの定電圧系の充電発電システムをバッテリ１１と共に構成する補機専用機であり、開放型機器であることから、エンジン１に対して第２発電機２よりも高い位置、すなわち地面に対して離れた位置に配置されている。
【００２１】
尚、バッテリ１１から供給された電力は、電動機５の界磁巻線５ａ、上記車両電機負荷の他に、例えばエンジン１の始動時など、第１発電機１３自身及び第２発電機２自身で各自界磁巻線を励磁できない場合に励磁用電力として第１発電機１３及び第２発電機に供給される。このため、バッテリ１１には第２発電機２が電気的に接続されている。従って、クラッチ４が切り離され電動機５の出力が後輪１５に伝達されていない時、すなわち二輪駆動時、第２発電機で発生かつ制御された電力をバッテリ１１に供給することができる。また、第２発電機で発生かつ制御された電力は、他の車両電機負荷、特に高圧の電機負荷に駆動用電力として供給することもできる。
【００２２】
第２発電機は、最高出力電圧４２ｖ，最高出力８kw程度の水冷機であると共に、電動機５に広範囲の電力を専用で供給する可変電圧（高電圧系）発電システムを構成する駆動専用機であり、密閉型機器であることから、エンジン１に対して第１発電機１３よりも低い位置、すなわち地面に対して近い位置に配置されている。従って、本実施例によれば、錆を促進するような物質や故障の一因となる様な異物を吸い込むことが無く、特に車両走行中に発電機が冠水した場合でも発電機に水等の異物が進入することは殆ど無くなる。また、本実施例では、高電圧の電気漏洩や耐熱性などを考慮し、第２発電機２の出力電圧を５０ｖ以下に設定している。
【００２３】
エンジン１の駆動はエンジン制御装置（以下、「ＥＣＵ」と呼称する）８によって制御されている。ＥＣＵ８は、運転者からのトルク要求指令（アクセルペダルの踏込量）に応じて、エンジン１に供給される空気量を制御する電子制御スロットルなどの駆動を制御し、エンジン１の駆動を制御する。これにより、エンジン１は、運転者のトルク要求指令に対応するエンジントルクを出力する。このため、ＥＣＵ８には、エンジン１の駆動を制御するのに必要な車両運転状態量（例えばエンジン１の回転数）などが入力されている。また、ＥＣＵ８に設けられたメモリには、エンジン１の仕様に基づいて予め設定されたデータ（マップ）や制御用プログラムなどが格納されている。
【００２４】
第１発電機１３の駆動もＥＣＵ８によって制御されている。ＥＣＵ８は、バッテリ１１の残量状態に応じて、第１発電機１３の界磁巻線に流れる界磁電流を制御し、第１発電機１３の駆動を制御する。これにより、第１発電機１３は、バッテリ１１の残量に対応する出力電力を発電する。このため、ＥＣＵ８には、第１発電機１３の駆動を制御するのに必要な車両の運転状態量（例えば電機負荷の運転状態）などが入力されている。また、ＥＣＵ８に設けられたメモリには、第１発電機１３の仕様に基づいて予め設定されたデータ（マップ）や制御用プログラムなどが格納されている。
【００２５】
変速機１２によるエンジン出力の変速は変速機制御装置（以下、「ＴＣＵ」と呼称する）９によって制御されている。ＴＣＵ９は、運転者からのモード選択指令（運転者によって操作されるセレクトレバーの位置）に応じて、変速機構を駆動する駆動アクチュエータの駆動を制御し、変速機１２のギヤ比を制御する。これにより、変速機１２は、エンジン１の出力を変速して前輪１４の駆動軸に伝達する。このため、ＴＣＵ９には、変速機１２によるエンジン出力の変速制御に必要な車両の運転状態量（例えば車速）などが入力されている。また、ＴＣＵ９に設けられたメモリには、変速機１２の仕様に基づいて予め設定されたデータ（マップ）や制御用プログラムが格納されている。
【００２６】
前輪１４及び後輪１５にはブレーキ装置が設けられている。ブレーキ装置の駆動はアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）制御装置（以下、「ＡＣＵ」と呼称する）１０によって制御されている。ＡＣＵ１０は、運転者からのブレーキ要求指令（ブレーキペダルの踏込量）に応じて、ブレーキ機構を駆動するアクチュエータの駆動を制御し、ブレーキ装置の駆動を制御する。これにより、ブレーキ装置は、前輪１４及び後輪１５をロックさせることなくブレーキ要求指令に対応するブレーキ力を発生する。このため、ＡＣＵ１０には、ブレーキ装置の駆動を制御するのに必要な車両の運転状態量（例えば前輪１４及び後輪１５の速度）などが入力されている。また、ＡＣＵ１０に設けられたメモリには、ブレーキ装置の仕様に基づいて予め設定されたデータ（マップ）や制御用プログラムなどが格納されている。前輪１４の速度は、前輪１４の各輪に設けられた速度センサ１６によって検出されている。後輪１５の速度は、後輪１５の各輪に設けられた速度センサ１６によって検出されている。
【００２７】
電動機５及び第２発電機２の駆動は４ＷＤ制御装置（以下、「４ＷＤＣＵ」と呼称する）６によって制御されている。４ＷＤＣＵ６は、運転者からのトルク要求指令（アクセルペダルの踏込量）に応じて電動機５の界磁電流及び第２発電機２の界磁電流を制御し、電動機５の駆動及び第２発電機２の駆動を制御する。これにより、第２発電機２は、トルク要求指令に対応するモータトルクが得られるように、電動機５の駆動に必要な電力を出力する。電動機５は、トルク要求指令に対応するモータトルクを出力する。このため、４ＷＤＣＵ６には、電動機５及び第２発電機２の駆動を制御するのに必要な車両の運転状態量（例えば第２発電機の出力電圧）などが入力されている。また、４ＷＤＣＵ６に設けられたメモリには、電動機５及び第２発電機２の仕様に基づいて予め設定されたデータ（マップ）や制御用プラグラムなどが格納されている。
【００２８】
ＥＣＵ８，ＴＣＵ９，ＡＣＵ１０，４ＷＤＣＵ６は車内ＬＡＮ（ＣＡＮ）バスによって相互に電気的に接続されている。従って、他の制御装置に入力されたセンサの検出信号を車内ＬＡＮバスを介して間接的に得ることができる。当然、センサの検出信号を並列に直接得てもよいが、車内配線の低減による車内通信系の簡略化や低コスト化を考慮すると前者の方が好ましい。また、他の制御装置によって算出されたデータなども共有することもできる。尚、図中の点線の矢印は制御信号の流れを示す。ここで、片方向矢印は入力又は出力される制御信号を、両方向矢印は入力及び出力される制御信号をそれぞれ表す。また、実線の矢印は電力の流れを示す。
【００２９】
図１，図２は４ＷＤＣＵ６の構成を示す。４ＷＤＣＵ６は、電動機５及び第２発電機２の本体の外に設けられていると共に、マイクロコンピュータからなる中央演算処理部及び電動機ドライブ回路２４を備えており、第２発電機９の本体に設けられた電圧調整器及び電動機ドライブ回路２４などの制御部と共に後輪１５の駆動制御系を構成している。また、４ＷＤＣＵ６は、この他にも入出力回路，メモリなどを備えている。尚、本実施例では、入出力回路，メモリなどは図示省略している。
【００３０】
中央演算処理部は、電動機目標トルク算出部２０，電動機・発電機目標界磁電流算出部２１，発電機制御部２２及び電動機制御部２３を備えており、運転者のトルク要求指令に応じたモータトルクが出力できるように、電動機５及び第２発電機２の駆動を制御するのに必要な演算を実行している。また、中央演算処理部は、エンジントルク算出部３０，エンジン負荷トルク算出部３１，発電機効率算出部３２，エンジン許容トルク算出部３３，発電機トルク算出部３４及びトルク比較判定部３５から構成された失速判定部２５を備えており、エンジン１の過負荷状態を判断し、エンジン１が過負荷状態の場合には第２発電機２の出力を制限することができるようにしている。さらに、中央演算処理部は、電動機増加界磁電流算出部２６を備えており、エンジン１の過負荷状態の場合、第２発電機２の出力が制限されても電動機５の出力が低下しないように、電動機５の界磁電流を増加することができるようにしている。尚、中央演算処理部は、クラッチ４及びリレー７にＯＮ・ＯＦＦ指令を出力する制御部も備えているが、本実施例では図示省略している。
【００３１】
クラッチ４及びリレー７を制御する制御部は、運転席に設けられたモード選択スイッチ（図示省略）からモード選択指令（四輪駆動モード指令）が出力された場合、クラッチ４を締結すると共にリレー７を投入する。モード選択指令が出力されなくなった場合には、クラッチ４を切り離すと共にリレー７を遮断する。また、クラッチ４及びリレー７を制御する制御部は、車両の始動時（車速がゼロの状態）から所定値（例えば２０km／ｈ）以下の範囲の前進走行及び後退時に限定して、クラッチ４を締結すると共にリレー７を投入する。車速が２０km／ｈ以上になったらクラッチ４を切り離すと共にリレー７を遮断する。このような制御を行うことにより、四輪駆動機構を小型，軽量化できると共に、燃費向上にも寄与することができる。
【００３２】
図４〜図７は本実施例の４ＷＤＣＵ６の制御動作を示す。まず、車両運転状態として電動機５の界磁電流Ｉfmと、エンジン１の回転数Ｅn と、電機負荷状態Ｅl と、トルク要求指令Ｔvo（アクセルペダルの踏込量或いはエンジン１に設けられた電子制御スロットルのスロットル開度）と、第２発電機２の出力電圧Ａv ，出力電流Ａi 及び回転数Ａn と、前輪１４の各輪の速度Ｗfls ，Ｗfrs と、後輪１５の各輪の速度Ｗrls ，Ｗrrs が入力される（ステップＳ１）。
【００３３】
トルク要求指令Ｔvoは、アクセルペダルに設けられた踏込量検出センサ或いはエンジン１の電子制御スロットルに設けられた開度検出センサから直接入力される。或いはＥＣＵ８を介して入力されてもよい。エンジン１の回転数Ｅn は、エンジン１に設けられた回転センサから直接入力される。或いはＥＣＵ８を介して入力されてもよい。前輪１４の各輪の速度Ｗfls ，Ｗfrs 及び後輪１５の各輪の速度Ｗrls ，Ｗrrs は、前輪１４に設けられた速度センサ１６及び後輪１５に設けられた速度センサ１７から直接入力される。或いはＡＣＵ１０を介して入力されてもよい。
【００３４】
第２発電機２の出力電圧Ａv 及び出力電流Ａi は、電圧及び電流が検出可能に構成されたリレー７から直接入力される。或いは電流センサ及び電圧センサを別に設けてこれらから直接入力してもよい。第２発電機の回転数Ａn は、エンジン１の回転数に基づいてＥＣＵ８で算出されたものが入力される。或いはエンジン１に設けられた回転センサから直接入力し、４ＷＤＣＵ６で算出してもよい。若しくはＥＣＵ８を介して入力し、４ＷＤＣＵ６で算出してもよい。電機負荷状態Ｅl はＥＣＵ８を介して入力される。或いは電機負荷状態を検出するセンサから直接入力されてもよい。
【００３５】
車両運転状態が入力された後、電動機目標トルク算出部２０による電動機目標トルク算出処理（ステップＳ２）と、失速判定部２５及び電動機増加界磁電流算出部２６による第２発電機２の出力制限処理（ステップＳ３）がそれぞれ並列して実行される。
【００３６】
まず、電動機目標トルク算出処理について説明する。電動機目標トルク算出部２０にはトルク要求指令Ｔvo、前輪１４の各輪の速度Ｗfls ，Ｗfrs 及び後輪１５の各輪の速度Ｗrls ，Ｗrrs 入力される。電動機目標トルク算出部２０では、前輪１４の各輪の速度Ｗfls ，Ｗfrs に基づいて前輪１４の速度（平均速度）が、後輪１５の各輪の速度Ｗrls ，Ｗrrs に基づいて後輪１５の速度(平均速度)がそれぞれ算出され、そのうちの低速側を車速とするなどの処理によって車速が算出される（ステップＳ２ａ）。車速が算出された後、予めメモリに格納されていると共に、トルク要求と車速との関係からなる電動機トルク特性マップから、ステップＳ２ａで算出された車速とトルク要求指令Ｔvoに対応する電動機目標トルクＴtmを算出する（ステップＳ２ｂ）。これにより、電動機目標トルク算出部２０からは電動機目標トルクＴtmが出力される。尚、図８は、電動機トルク特性マップの一例を示す。
【００３７】
次に、第２発電機２の出力制限処理について説明する。第２発電機２の出力制限処理は、失速判定部２５によるエンジン１の過負荷状態判定処理が実行されてから電動機増加界磁電流算出処理が実行される。エンジン１の過負荷状態判定処理では、エンジントルク算出部３０，エンジン負荷トルク算出部３１及びエンジン許容トルク算出部３３によるエンジン許容トルク算出処理と、発電機効率算出部３２及び発電機トルク算出部３４による発電機トルク算出処理がそれぞれ並列して実行される。
【００３８】
まず、エンジン許容トルク算出処理について説明する。エンジントルク算出部３０にはエンジン１の回転数Ｅn 及びトルク要求指令Ｔvoが入力される。エンジントルク算出部３０では、予めメモリに格納されていると共に、トルク要求指令とエンジン回転数との関係からなるエンジントルク特性マップから、入力されたエンジン１の回転数Ｅn 及びトルク要求指令Ｔvoに対応するエンジントルクＴe を算出する（ステップＳ３ａ）。これにより、エンジントルク算出部３０からはエンジントルクＴe が出力される。尚、図９は、エンジントルク特性マップのテーブルの一例を示す。
【００３９】
エンジン負荷トルク算出部３１には電機負荷状態Ｅl が入力される。エンジン負荷トルク算出部３１では、予めメモリに格納されていると共に、電機負荷の仕様から決定される電機負荷トルクと電機負荷状態（例えばＯＮ・ＯＦＦ）との関係からなる電機負荷トルク特性マップから、入力された電機負荷状態に対応するエンジン負荷トルクＴle（第２発電機２の発電機トルクを除く他の電機負荷のトルク）を算出する（ステップＳ３ｂ）。例えば電機負荷が空気調整装置の圧縮機駆動用電動機の場合、圧縮機駆動用電動機の仕様から決まるトルク特性から空気調整装置がＯＮ時の圧縮機駆動用電動機の出力トルク（この他の電機負荷も運転中の場合は、運転中の全部の電機負荷の出力トルクの合計）をエンジン負荷トルクＴleとして算出する。これにより、エンジン負荷トルク３１からはエンジン負荷トルクＴleが出力される。
【００４０】
エンジン許容トルク算出部３３には、ステップＳ３ａで算出されたエンジントルクＴe と、ステップＳ３ｂで算出されたエンジン負荷トルクＴleとが入力される。エンジン許容トルク算出部３３では、次の数式に基づいてエンジン許容トルクＴpeを算出（ステップＳ３ｃ）する。
【００４１】
Ｔpe＝（Ｔe−Ｔle）×Ｋt×Ｋp …（数１）
ここで、Ｋt は、変速機１２の仕様から決まる特性、例えばトルクコンバータの駆動力伝達特性マップから算出された変速機係数である。Ｋp は、ベルトによって直結される第２発電機２のプーリとエンジン１のプーリとの比である。これにより、エンジン許容トルク算出部３３からはエンジン許容トルクＴpeが出力される。
【００４２】
次に、発電機トルク算出処理について説明する。発電機効率算出部３２には第２発電機２の出力電圧Ａv 及び回転数Ａn が入力される。発電機効率算出部３２では、第２発電機２の発電電圧と第２発電機２の回転数との関係からなる第２発電機２の効率特性マップから、入力された第２発電機２の出力電圧Ａv 及び回転数Ａn に対応する発電機効率Ａηを算出する（ステップＳ３ｄ）。これにより、発電機効率算出部３２からは発電機効率Ａηが出力される。尚、図１０は、第２発電機２の効率特性マップのテーブルの一例を示す。
【００４３】
発電機トルク算出部３４には、入力された第２発電機２の出力電流Ａi ，出力電圧Ａv 及び回転数Ａn と、ステップＳ３ｄで算出された発電機効率Ａηとが入力される。発電機トルク算出部３４では、次の数式に基づいて発電機トルクＴg を算出（ステップＳ３ｅ）する。
【００４４】
Ｔg ＝Ａv×Ａi×Ｋg1／（Ａη×Ａn×Ｋg2） …（数２）
ここで、Ｋgl，Ｋg2は、第２発電機の仕様から決まる発電機特性に基づいて算出された発電機係数である。これにより、発電機トルク算出部３４からは発電機トルクＴg が出力される。
【００４５】
トルク比較判定部３５には、ステップＳ３ｄで算出されたエンジン許容トルクＴpeと、ステップＳ３ｅで算出された発電機トルクＴg とが入力される。トルク比較判定部３５では、入力されたエンジン許容トルクＴpeと発電機トルクＴg とを比較（Ｔpe−Ｔg ）し（ステップＳ３ｆ）、発電機トルクＴg がエンジン許容トルクＴpeを超えているか否かを判定する（ステップＳ３ｇ）。この結果、ステップＳ３ｇにおいて肯定の場合（Ｔpe−Ｔg ＜０）は、トルク比較判定部３５から発電機トルク低減要求Ａtlが出力される（ステップＳ３ｈ）。一方、ステップＳ３ｇにおいて否定の場合（Ｔpe−Ｔg ＞０）は、トルク比較判定部３５から発電機トルク低減要求Ａtlが出力されない（ステップＳ３ｉ）。
【００４６】
次に、ステップＳ３ｈで発電機トルク低減要求Ａtlが出力された場合には電動機増加界磁電流算出処理が実行される。ステップＳ３ｇにおいて肯定の場合、電動機増加界磁電流算出部２６には発電機トルク低減要求Ａtl及び電動機界磁電流Ｉfmが入力される。電動機増加界磁電流算出部２６では、発電機トルク低減要求Ａtlが入力されたことをもって、後述するように予めメモリに格納されている第２発電機２の出力制限時の電動機目標界磁電流Ｉftm を読み込み、発電機トルク低減要求Ａtlの入力時の電動機５の界磁電流Ｉfmと電動機目標界磁電流Ｉftm との差を算出し、この算出された差を電動機増加界磁電流Ｉfim とする（ステップＳ３ｊ）。これにより、電動機増加界磁電流算出部２６からは電動機増加界磁電流Ｉfim が出力される。
【００４７】
ステップＳ２で電動機目標トルク算出処理と、ステップＳ３で第２発電機２の出力制限処理とが並列して実行された後、電動機・発電機目標界磁電流算出処理が実行される（ステップＳ４）。
【００４８】
電動機・発電機目標界磁電流算出部２１には、ステップＳ２で算出された電動機目標トルクＴtmが入力される。また、エンジン１が過負荷状態と判断された場合には、ステップＳ３で算出された発電機トルク低減要求Ａtl及び電動機増加界磁電流Ｉfim が入力される。電動機・発電機目標界磁電流算出部２１では、発電機トルク低減要求Ａtlが入力されたか否かを判断する（ステップＳ４ａ）。発電機トルク低減要求入力判断が否定の場合、通常の四輪駆動制御が実行される。すなわち通常の四輪駆動制御では、ステップＳ２ｂで算出された電動機目標トルクＴtmに基づいて、電動機５の電機子巻線５ｂに供給されるべき電機子電流を他励分巻式直流電動機の関係式から算出する（ステップＳ４ｂ）。次に、後輪１５の各輪の速度Ｗrls ，Ｗrrs から算出された電動機５の回転数に基づいて、電動機５の電機子巻線５ｂに発生させるべき電機子電圧を他励分巻式直流電動機の関係式から算出する（ステップＳ４ｃ）。次に、ステップＳ４ｂで算出された電機子電流とステップＳ４ｃで算出された電圧とに基づいて、電動機５の電機子巻線５ｂに供給されるべき入力電圧（第２発電機２の出力電圧）を他励分巻式直流電動機の関係式から算出する（ステップＳ４ｄ）。次に、ステップＳ４ｄで算出された入力電圧に基づいて第２発電機２の発電機目標界磁電流Ｉftg 及び電動機５の電動機目標界磁電流Ｉftm を算出する（ステップＳ４ｅ）。これにより、電動機・発電機目標界磁電流算出部２１からは発電機目標界磁電流Ｉftg 及び電動機目標界磁電流Ｉftm が出力される。
【００４９】
尚、本実施例では、電動機目標トルクＴtmと電動機５の回転数に基づいて、他励分巻式直流電動機の関係式から電動機５の電機子巻線５ｂに供給されるべき入力電圧（第２発電機２の出力電圧）を算出し、この算出された入力電圧から発電機目標界磁電流Ｉftg 及び電動機目標界磁電流Ｉftm を算出する例について説明したが、電動機目標トルクと電動機界磁電流との関係からなる電動機界磁電流特性マップから電動機目標トルクＴtmに対応する電動機目標界磁電流Ｉftm を算出すると共に、電動機目標トルクと発電機界磁電流との関係からなる発電機界磁電流特性マップから電動機目標トルクＴtmに対応する発電機目標界磁電流Ｉftg を算出するようにしてもよい。
【００５０】
一方、発電機トルク低減要求入力判断が肯定の場合、第２発電機２の出力制限を考慮した四輪駆動制御が実行される。すなわち第２発電機２の出力制限を考慮した四輪駆動制御では、第２発電機の出力が一定に制限される。すなわち電動機５の電機子巻線５ｂに供給されるべき入力電圧が一定に制限される。第２発電機の制限出力は、第２発電機２からエンジン１に与えられる最大負荷トルクが、第２発電機２を除く他の全負荷（エンジン１によって駆動される全負荷、例えば第１発電機１３などがある）からエンジン１に与えられる最大負荷トルクとエンジン１の最大トルクとの差分以下となるように、すなわち第２発電機２の最大負荷トルクがそれによって奪われることが許されるエンジン１の最大許容トルク範囲内となるように設定される。このため、第２発電機２の出力制限を考慮した四輪駆動制御では、第２発電機２の出力（電動機５の電機子巻線５ｂに供給されるべき入力電圧）が一定の設定値となるように、発電機目標界磁電流Ｉftg が予め決定され、メモリに格納されている。従って、第２発電機２の出力制限を考慮した四輪駆動制御では、発電機トルク低減要求入力判断が肯定の場合、予め決定された発電機目標界磁電流Ｉftg がメモリから読み込まれ（ステップＳ４ｆ）、出力される。
【００５１】
また、第２発電機２の出力制限を考慮した四輪駆動制御では、前述のように電動機５の電機子巻線５ｂに供給されるべき入力電圧が設定されているので、電動機５の界磁巻線５ａに供給されるべき電動機界磁電流も予め決定し、メモリに格納しておくことができる。従って、第２発電機２の出力制限を考慮した四輪駆動制御では、発電機トルク低減要求入力判断が肯定の場合、予め決定された電動機界磁電流がメモリから読み込まれる（ステップＳ４ｇ）。しかし、第２発電機２の出力制限を考慮した四輪駆動制御では第２発電機２の出力を制限するので、電動機目標トルクＴtmに対応する電動機５の駆動力が得られない。このため、電動機・発電機目標界磁電流算出部２１では、ステップＳ４ｇで読み込まれた電動機界磁電流に、ステップＳ３ｊで算出された電動機増加界磁電流Ｉfim を加算している（ステップＳ４ｈ）。この加算によって得られた結果は電動機目標界磁電流Ｉftm として出力される。
【００５２】
ステップＳ４で電動機・発電機目標界磁電流算出処理が実行された後、第２発電機２の発電機制御処理（ステップＳ５）及び電動機５の電動機制御処理（ステップＳ６）が実行される。
【００５３】
まず、発電機制御処理について説明する。発電機制御部２２には、ステップＳ４ｅで算出された発電機目標界磁電流Ｉftg 或いはステップＳ４ｆで読み込まれた発電機目標界磁電流Ｉftg が入力される。発電機制御部２２では、入力された発電機目標界磁電流Ｉftg に基づいて第２発電機２の電圧調整器への界磁電流指令信号Ｉfcg を生成し、これを第２発電機２の電圧調整器に出力する。第２発電機２の電圧調整器では、界磁電流指令信号Ｉfcg に基づいて界磁巻線に流れる界磁電流を制御する。これにより、電動機５の電機子巻線５ｂに供給されるべき所定電圧の電力が第２発電機２で発電され、電動機５の電機子巻線５ｂに供給される。
【００５４】
次に、電動機制御処理について説明する。電動機制御部２３には、ステップＳ４ｅで算出された電動機目標界磁電流Ｉftm 或いはステップＳ４ｈで算出された電動機目標界磁電流Ｉftm が入力される。電動機制御部２３では、入力された電動機目標界磁電流Ｉftm に基づいて電動機ドライブ回路２４への界磁電流指令信号Ｉfcm を生成し、これを電動機ドライブ回路２４に出力する。電動機ドライブ回路２４では、界磁電流指令信号Ｉfcm に基づいて、ブリッジ回路を構成する半導体スイッチング素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）をＯＮ・ＯＦＦ制御する。これにより、電動機ドライブ回路２４に供給されたバッテリ電流Ｉb が電動機ドライブ回路２４で所定の電動機界磁電流Ｉfmに変換され、電動機５の界磁巻線５ａに供給される。
【００５５】
第２発電機２の発電機制御処理及び電動機５の電動機制御処理が実行された後は、車速が所定値（例えば２０km／ｈ）以上であるか否かの判断及びモード選択スイッチがＯＮであるかＯＦＦであるかの判断に基づいて四輪駆動制御終了か続行かが判断される。そして、四輪駆動制御終了の場合は四輪駆動制御プログラムが終了し、四輪駆動制御続行の場合はステップＳ１に戻り、前述した一連の四輪駆動制御プログラムが実行される。尚、本実施例では、この処理の図示を省略している。
【００５６】
尚、本実施例では、ステップＳ３ｆにおいてエンジン許容トルクＴpeと発電機トルクＴg とを比較し、発電機トルクＴg がエンジン許容トルクＴpeを超えている（Ｔpe−Ｔg ＜０）と判定した場合に、エンジン１が過負荷状態であると判断し、発電機トルク低減要求Ａtlを出力したが、次の通り行っても構わない。発電機トルクＴg とエンジン許容トルクＴpeが一致した場合（Ｔpe−Ｔg ＝０）或いはエンジン許容トルクＴpeよりも若干小さい値を予め設定しておき、発電機トルクＴg がその設定値を超えた場合（発電機トルクＴg がエンジン許容トルクＴpeを超えそうになった場合）に、エンジン１が過負荷状態になり得ると判断し、発電機トルク低減要求Ａtlを出力してもよい。
【００５７】
また、本実施例では、第２発電機２の出力を制限する四輪駆動制御を実行している途中で発電機トルク低減要求Ａtlの出力が無くなった場合、すなわち発電機トルクＴg がエンジン許容トルクＴpeを超えていない（Ｔpe−Ｔg0）場合に通常の四輪駆動制御に移行する。この時、本実施例では、この制御動作によってエンジン１に急激に第２発電機２の負荷がからないようにするために、一定時間、第２発電機２の出力を制限する四輪駆動制御を継続した後、徐々に緩やかに通常の四輪駆動制御に移行している。
【００５８】
以上本実施例によれば、発電機トルクＴg がエンジン許容トルクＴpeを超えている場合（Ｔpe−Ｔg ＜０）にはエンジン１が過負荷状態と判断し、発電機トルク低減要求Ａtlを出力して第２発電機２の出力を制限するようにしたので、第２発電機２からエンジン１に与える負荷トルクを制限することができる。これにより、本実施例によれば、アクセル開度全開時であって、車両の加速度と時間との関係からなる図１１の車両加速度特性図から判るように、二輪駆動時の最大加速度（０.４Ｇ）に対して四輪駆動時の最大加速度を０.３５Ｇとすることができる。
【００５９】
従って、本実施例によれば、本実施例のような第２発電機２の出力制限を行わない四輪駆動時よりも最大加速度を二輪駆動時の最大加速度に近づけることができる（最大加速度の低下を０.０５Ｇ以下に抑えることができる）ので、四輪駆動時におけるスムーズな加速を実現することができ、四輪駆動時の車両加速性能を向上させることができる。尚、本実施例のような第２発電機２の出力制限を行わない四輪駆動時の最大加速度は０.３Ｇである。このような加速度では、運転者が車両の失速を体感する場合がある。
【００６０】
エンジンに電制スロットルが装備された車両では、電制スロットルによる空気量と燃料量との空燃制御によってエンジントルクを増幅することができ、車両加速性能の低下を回避することができると考えられる。しかし、この方法では、燃料消費量が増加する。一方、本実施例では、そのような課題が生じず、車両の燃費向上に寄与することができる。また、エンジン１を排気量の大きいものに交換することも考えられるが、車両のスペックが大幅に変わってしまうと共に、車両価格が増加するので、好ましくない。
【００６１】
また、本実施例によれば、発電機トルク低減要求Ａtlが出力された場合、発電機トルク低減要求Ａtlが出力されたことをもって、電動機増加界磁電流Ｉfim を算出し、これを予め決定されている電動機目標界磁電流Ｉftm に加算して電動機５の界磁巻線５ａに流れる界磁電流Ｉfmを増加させるので、第２発電機２の出力が制限されても、電動機５の出力低下（後輪１５の駆動力低下）を抑制することができる。従って、本実施例によれば、４輪駆動による車両走行性能の低下を抑制することができる。
【００６２】
本発明の第２実施例を図１２，図１３に基づいて説明する。図１２は本実施例の４ＷＤＣＵ６の構成を示す。図１３は本実施例の４ＷＤＣＵ６の第２発電機出力制限処理を示す。本実施例の４ＷＤＣＵ６は、第１実施例の失速判定部２５に代わってノッキング判定部２７を備えている。この他の構成は第１実施例と同様であり、同符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
エンジン１には、高負荷が与えられたことによって引き起こす異常燃焼（ノッキング）を検知するためのノッキングセンサが設けられている。ノッキングセンサの出力信号はＥＣＵ８に入力されている。ＥＣＵ８では、ノッキングセンサから入力された信号に基づいてエンジン１の異常燃焼を判定している。そこで、本実施例では、エンジン１の異常燃焼が起こった場合には第２発電機２の出力を制限するようにしている。このため、本実施例の４ＷＤＣＵ６では、エンジン１で異常燃焼が起こった場合には、エンジン１で異常燃焼が起こっていることを示すノッキング信号Ｋout がＥＣＵ８から入力されるようにしている。或いはノッキングセンサからの信号が直接又はＥＣＵ８を介して入力し、エンジン１の異常燃焼を判断するようにしてもよい。
【００６４】
次に、本実施例の４ＷＤＣＵ６の四輪駆動制御動作について説明する。尚、本実施例の四輪駆動制御動作は第１実施例と比べて、ステップＳ３における第２発電機出力制限処理のみ異なる。他の処理は第１実施例と同じである。また、本実施例の第２発電機出力制限処理（ステップＳ７）においても、エンジン１の過負荷状態判定処理のみ第１実施例と異なっており、電動機増加界磁電流算出処理は第１実施例と同じである。
【００６５】
エンジン１の異常燃焼が起こった場合、ステップＳ１においてノッキング信号Ｋout が入力される。エンジン１の異常燃焼が起こっていない場合、ノッキング信号Ｋout は入力されない。ノッキング判定部２７には、ステップＳ１においてノッキング信号Ｋout が入力された場合に入力される。ノッキング判定部２７ではノッキング信号Ｋout が入力されたか否かを判断する（ステップＳ７ａ）。この結果、ステップＳ７ａにおいて否定された場合は、ノッキング判定部２７から発電機トルク低減要求Ａtlが出力されず（ステップＳ７ｃ）、通常の四輪駆動制御が実行される。
【００６６】
一方、ステップＳ７ａにおいて肯定された場合は、ノッキング判定部２７から発電機トルク低減要求Ａtlが出力される（ステップＳ７ｂ）。ステップＳ７ｂにおいて発電機トルク低減要求Ａtlが出力されると、第１実施例のステップＳ３ｊと同様に、電動機増加界磁電流算出部２６において電動機増加界磁電流Ｉfim が算出される（ステップＳ７ｄ）。これにより、ノッキング判定部２７からは発電機トルク低減要求Ａtlが、電動機増加界磁電流算出部２６からは電動機増加界磁電流Ｉfim がそれぞれ出力され、第２発電機２の出力を制限する四輪駆動制御が実行される。
【００６７】
尚、ノッキングセンサからの信号が直接又はＥＣＵ８を介して入力される場合にはエンジン１の異常燃焼を判断し、エンジン１が異常燃焼していないと判断された場合には発電機トルク低減要求Ａtlをせず、エンジン１が異常燃焼していると判断された場合には発電機トルク低減要求Ａtl及び電動機増加界磁電流Ｉfim を出力する。
【００６８】
また、本実施例では、第２発電機２の出力を制限する四輪駆動制御を実行している途中で発電機トルク低減要求Ａtlの出力が無くなった場合、すなわちノッキングセンサからの信号が入力されなくなった場合に通常の四輪駆動制御に移行する。この時、本実施例では、この制御動作によってエンジン１に急激に第２発電機２の負荷がからないようにするために、一定時間、第２発電機２の出力を制限する四輪駆動制御を継続した後、徐々に緩やかに通常の四輪駆動制御に移行している。
【００６９】
以上本実施例によれば、第１実施例と同様に、エンジン１が過負荷状態と判断された場合に第２発電機２の出力を制限するので、第２発電機２からエンジン１に与える負荷トルクを制限することができ、四輪駆動時の車両加速性能を向上させることができる。また、本実施例によれば、発電機トルク低減要求Ａtlが出力された場合、電動機増加界磁電流Ｉfim を算出して電動機５の界磁巻線５ａに流れる界磁電流Ｉfmを増加させるので、電動機５の出力低下（後輪１５の駆動力低下）を抑制することができ、４輪駆動による車両走行性能の低下を抑制することができる。
【００７０】
本発明の第３実施例を図１４〜図１６に基づいて説明する。図１４は本実施例の４ＷＤＣＵ６の構成を示す。図１５は本実施例の４ＷＤＣＵ６の第２発電機出力制限処理を示す。図１６は、アクセル開度と車両加速度閾値との関係からなる特性マップの一例を示す。本実施例の４ＷＤＣＵ６は第１実施例と比べて失速判定部の構成が異なる。この他の構成は第１実施例と同様であり、同符号を付してその説明を省略する。失速判定部２８は、車両加速度閾値算出部４０，車輪最高速度選択部４１，車両加速度算出部４２及び加速度比較判定部４３から構成されている。
【００７１】
次に、本実施例の４ＷＤＣＵ６の四輪駆動制御動作について説明する。尚、本実施例の四輪駆動制御動作は第１実施例と比べて、ステップＳ３における第２発電機出力制限処理のみ異なる。他の処理は第１実施例と同じである。また、本実施例の第２発電機出力制限処理（ステップＳ８）においても、エンジン１の過負荷状態判定処理のみ第１実施例と異なっており、電動機増加界磁電流算出処理は第１実施例と同じである。
【００７２】
まず、ステップＳ１において、トルク要求指令Ｔvoと、前輪１４の各輪の速度Ｗfls ，Ｗfrs 及び後輪１５の各輪の速度Ｗrls ，Ｗrrs が入力される。これらが入力されると、車両加速度算出処理と車両加速度閾値算出処理が平行して実行される。車両加速度閾値算出処理では、車両加速度閾値算出部４０にトルク要求指令Ｔvoが入力される。車両加速度閾値算出部４０では、予めメモリに格納されている図１６の特性マップから、入力されたトルク要求指令Ｔvoに対応する車両加速度閾値Ｃvsを算出する（ステップＳ８ａ）。これにより、車両加速度閾値算出部４０からは車両加速度閾値Ａvsが出力される。
【００７３】
一方、車両加速度算出処理では、車輪最高速度選択部４１に前輪１４の各輪の速度Ｗfls ，Ｗfrs 及び後輪１５の各輪の速度Ｗrls ，Ｗrrs が入力される。車輪最高速度選択部４１では、入力された前輪１４の各輪の速度Ｗfls ，Ｗfrs に基づいて前輪１４の速度（平均速度）及び後輪１５の各輪の速度Ｗrls ，Ｗrrs に基づいて後輪１５の速度（平均速度）を算出し（ステップＳ８ｂ）、そのうちの最大の速度を車輪最高速度Ｗsmaxとして選択する（ステップＳ８ｃ）。これにより、車輪最高速度選択部４１からは車輪最高速度Ｗsmaxが出力される。ステップＳ８ｃで選択された車輪最高速度Ｗsmaxは車両加速度算出部４２に入力される。車両加速度算出部４２では、入力された車輪最高速度Ｗsmaxを微分して車両加速度Ａv を算出する（ステップＳ８ｄ）。これにより、車両加速度算出部４２からは車両加速度Ｃv が出力される。
【００７４】
この後、失速判定部２８では加速度比較判定部４３による加速度比較判定処理を実行する。加速度比較判定処理では、ステップＳ８ａで算出された車両加速度閾値Ｃvsと、ステップＳ８ｄで算出された車両加速度Ｃv とが加速度比較判定部４３に入力される。加速度比較判定部４３では、入力された車両加速度閾値Ｃvsと車両加速度Ｃv とを比較（Ｃvs−Ｃv ）し（ステップＳ８ｅ）、車両加速度Ｃv が車両加速度閾値Ｃvsを超えているか否かを判定する（ステップＳ８ｆ）。この結果、ステップＳ８ｆにおいて否定の場合（Ｃvs−Ｃv ＞０）は、加速度比較判定部４３から発電機トルク低減要求Ａtlが出力されず（ステップＳ８ｈ）、通常の四輪駆動制御が実行される。
【００７５】
一方、ステップＳ８ｆにおいて肯定の場合（Ｃvs−Ｃv ＜０）は、加速度比較判定部４３から発電機トルク低減要求Ａtlが出力される（ステップＳ８ｇ）。ステップＳ８ｆにおいて発電機トルク低減要求Ａtlが出力されると、第１実施例のステップＳ３ｊと同様に、電動機増加界磁電流算出部２６において電動機増加界磁電流Ｉfim が算出される（ステップＳ８ｉ）。これにより、加速度比較判定部４３からは発電機トルク低減要求Ａtlが、電動機増加界磁電流算出部２６からは電動機増加界磁電流Ｉfim がそれぞれ出力され、第２発電機２の出力を制限する四輪駆動制御が実行される。
【００７６】
尚、本実施例では、ステップＳ８ｅにおいて車両加速度閾値Ｃvsと車両加速度Ｃv とを比較し、車両加速度Ｃv が車両加速度閾値Ｃvsを超えている（Ｃvs−Ｃv ＜０）と判定した場合に、エンジン１が過負荷状態であると判断し、発電機トルク低減要求Ａtlを出力したが、次の通り行っても構わない。車両加速度閾値Ｃvsと車両加速度Ｃv が一致した場合（Ｃvs−Ｃv ＝０）或いは車両加速度閾値Ｃvsよりも若干小さい値を予め設定しておき、車両加速度Ｃv がその設定値を超えた場合（車両加速度Ｃv が車両加速度閾値Ｃvsを超えそうになった場合）に、エンジン１が過負荷状態になり得ると判断し、発電機トルク低減要求Ａtlを出力してもよい。
【００７７】
また、本実施例では、第２発電機２の出力を制限する四輪駆動制御を実行している途中で発電機トルク低減要求Ａtlの出力が無くなった場合、すなわち車両加速度Ｃv が車両加速度閾値Ｃvsを超えていない（Ｃvs−Ｃv ＞０）場合に通常の四輪駆動制御に移行する。この時、本実施例では、この制御動作によってエンジン１に急激に第２発電機２の負荷がからないようにするために、一定時間、第２発電機２の出力を制限する四輪駆動制御を継続した後、徐々に緩やかに通常の四輪駆動制御に移行している。
【００７８】
以上本実施例によれば、第１実施例と同様に、エンジン１が過負荷状態と判断された場合に第２発電機２の出力を制限するので、第２発電機２からエンジン１に与える負荷トルクを制限することができ、四輪駆動時の車両加速性能を向上させることができる。また、本実施例によれば、発電機トルク低減要求Ａtlが出力された場合、電動機増加界磁電流Ｉfim を算出して電動機５の界磁巻線５ａに流れる界磁電流Ｉfmを増加させるので、電動機５の出力低下（後輪１５の駆動力低下）を抑制することができ、４輪駆動による車両走行性能の低下を抑制することができる。
【００７９】
本発明の第４実施例を図１７，図１８に基づいて説明する。図１７は本実施例の４ＷＤＣＵ６の構成を示す。図１８は本実施例の４ＷＤＣＵ６の第２発電機出力制限処理を示す。本実施例の４ＷＤＣＵ６は第１実施例と比べて失速判定部の構成が異なる。この他の構成は第１実施例と同様であり、同符号を付してその説明を省略する。失速判定部２９は、記憶部５０と、発電機効率算出部５１と、発電機トルク算出部５２と、トルク比較判定部５３とを備えている。発電機効率算出部５１は第１実施例の発電機効率算出部３２と同様の機能を有している。発電機トルク算出部５２は第１実施例の発電機トルク算出部３４と同様の機能を有している。
【００８０】
次に、本実施例の４ＷＤＣＵ６の四輪駆動制御動作について説明する。尚、本実施例の四輪駆動制御動作は第１実施例と比べて、ステップＳ３における第２発電機出力制限処理のみ異なる。他の処理は第１実施例と同じである。また、本実施例の第２発電機出力制限処理（ステップＳ９）においても、エンジン１の過負荷状態判定処理のみ第１実施例と異なっており、電動機増加界磁電流算出処理は第１実施例と同じである。
【００８１】
まず、ステップＳ１において第２発電機２の出力電圧Ａv ，出力電流Ａi 及び回転数Ａn が入力されると、発電機トルク算出処理と発電機トルク制限値読み込み処理が平行して実行される。まず、発電機トルク算出処理では、ステップＳ１で入力された第２発電機２の出力電圧Ａv 及び回転数Ａn が発電機効率算出部５１に入力される。発電機効率算出部５１では、第１実施例のステップＳ３ｄと同様に、入力された第２発電機２の出力電圧Ａv 及び回転数Ａn に基づいて発電機効率Ａηを算出する（ステップＳ９ａ）。これにより、発電機効率算出部５１からは発電機効率Ａηが出力される。
【００８２】
この後、ステップＳ９ａで算出された発電機効率Ａηと、ステップＳ１で入力された第２発電機２の出力電圧Ａv ，出力電流Ａi 及び回転数Ａn が発電機トルク算出部５２に入力される。発電機トルク算出部５２では、第１実施例のステップＳ３ｅと同様に、入力された第２発電機２の出力電圧Ａv ，出力電流Ａi ，回転数Ａn 及び発電機効率Ａηに基づいて数２から発電機トルクＴg を算出する（ステップＳ９ｂ）。これにより、発電機トルク算出部５２からは発電機トルクＴg が出力される。
【００８３】
一方、発電機トルク制限値読み込み処理では記憶部５０から発電機トルク制限値Ｔlimgが読み込まれる（ステップＳ９ｃ）。発電機トルク制限値Ｔlimgは、エンジン１の仕様で決定される最高エンジントルクから車両発進時の最高エンジントルクを算出し、これに変速機１２の仕様から決まる特性、例えばトルクコンバータの駆動力伝達特性マップから算出された変速機係数と、ベルトによって直結される第２発電機２のプーリとエンジン１のプーリとの比が乗算されたものであり、予め算出されて記憶部５０に格納されているものである。ステップＳ９ｃで記憶部５０から読み込まれた発電機トルク制限値Ｔlimgはトルク比較判定部５３に入力される。
【００８４】
この後、トルク比較判定部５３によるトルク比較判定処理が実行される。トルク比較判定処理では、ステップＳ９ｂで算出された発電機トルクＴg と、ステップＳ９ｃで読み込まれた発電機トルク制限値Ｔlimgとがトルク比較判定部５３に入力される。トルク比較判定部５３では、入力された発電機トルク制限値Ｔlimgと発電機トルクＴg とを比較（Ｔlimg−Ｔg ）し（ステップＳ９ｄ）、発電機トルクＴg が発電機トルク制限値Ｔlimgを超えているか否かを判定する（ステップＳ９ｅ）。この結果、ステップＳ９ｅにおいて否定の場合（Ｔlimg−Ｔg ＞０）はトルク比較判定部５３から発電機トルク低減要求Ａtlが出力されず（ステップＳ９ｇ）、通常の四輪駆動制御が実行される。
【００８５】
一方、ステップＳ９ｅにおいて肯定の場合（Ｔlimg−Ｔg ＜０）はトルク比較判定部５３から発電機トルク低減要求Ａtlが出力される（ステップＳ９ｆ）。ステップＳ９ｆにおいて発電機トルク低減要求Ａtlが出力されると、第１実施例のステップＳ３ｊと同様に、電動機増加界磁電流算出部２６において電動機増加界磁電流Ｉfim が算出される（ステップＳ９ｈ）。これにより、トルク比較判定部５３からは発電機トルク低減要求Ａtlが、電動機増加界磁電流算出部２６からは電動機増加界磁電流Ｉfim がそれぞれ出力され、第２発電機２の出力を制限する四輪駆動制御が実行される。
【００８６】
尚、本実施例では、ステップＳ９ｄにおいて発電機トルク制限値Ｔlimgと発電機トルクＴg とを比較し、発電機トルクＴg が発電機トルク制限値Ｔlimgを超えている（Ｔlimg−Ｔg ＜０）と判定した場合に、エンジン１が過負荷状態であると判断し、発電機トルク低減要求Ａtlを出力する例について説明したが、次の通り判断しても構わない。発電機トルク制限値Ｔlimgと発電機トルクＴg が一致した場合（Ｔlimg−Ｔg ＝０）或いは発電機トルク制限値Ｔlimgよりも若干小さい値を予め設定しておき、発電機トルクＴg がその設定値を超えた場合（発電機トルクＴg が発電機トルク制限値Ｔlimgを超えそうになった場合）に、エンジン１が過負荷状態になり得ると判断し、発電機トルク低減要求Ａtlを出力するようにしてもよい。
【００８７】
また、本実施例では、第２発電機２の出力を制限する四輪駆動制御を実行している途中で発電機トルク低減要求Ａtlの出力が無くなった場合、すなわち発電機トルクＴg が発電機トルク制限値Ｔlimgを超えていない（Ｔlimg−Ｔg ＞０）場合に通常の四輪駆動制御に移行する。この時、本実施例では、この制御動作によってエンジン１に急激に第２発電機２の負荷がからないようにするために、一定時間、第２発電機２の出力を制限する四輪駆動制御を継続した後、徐々に緩やかに通常の四輪駆動制御に移行している。
【００８８】
以上本実施例によれば、第１実施例と同様に、エンジン１が過負荷状態と判断された場合に第２発電機２の出力を制限するので、第２発電機２からエンジン１に与える負荷トルクを制限することができ、四輪駆動時の車両加速性能を向上させることができる。また、本実施例によれば、発電機トルク低減要求Ａtlが出力された場合、電動機増加界磁電流Ｉfim を算出して電動機５の界磁巻線５ａに流れる界磁電流Ｉfmを増加させるので、電動機５の出力低下（後輪１５の駆動力低下）を抑制することができ、４輪駆動による車両走行性能の低下を抑制することができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上本発明によれば、車両が失速しない範囲に発電機トルクが維持されるように発電機の出力を制御するので、車両加速性能を向上させることができる、従って、本発明によれば、車両走行性能を向上させることができるハイブリッド自動車及びその駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であるハイブリッド自動車の四輪駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の四輪駆動制御装置の失速判定部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の四輪駆動制御装置を備えたハイブリッド自動車の駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図４】図１の四輪駆動制御装置における四輪駆動制御の全体の流れを示すフローチャート図である。
【図５】図４の四輪駆動制御における電動機目標トルク算出処理の流れを示すフローチャート図である。
【図６】図４の四輪駆動制御における第２発電機出力制限処理の流れを示すフローチャート図である。
【図７】図４の四輪駆動制御における電動機・発電機目標界磁電流算出処理の流れを示すフローチャート図である。
【図８】図１の四輪駆動制御装置のメモリに格納されているデータであって、トルク要求と車速との関係からなる電動機トルク特性マップの一例を示す。
【図９】図１の四輪駆動制御装置のメモリに格納されているデータであって、トルク要求指令とエンジン回転数との関係からなるエンジントルク特性マップのテーブルの一例を示す。
【図１０】図１の四輪駆動制御装置のメモリに格納されているデータであって、第２発電機２の発電電圧と第２発電機２の回転数との関係からなる第２発電機２の効率特性マップのテーブルの一例を示す。
【図１１】図１の四輪駆動制御装置による効果を示す特性図であって、車両の加速度と時間との関係からなる車両加速度特性図（アクセル開度全開時）であり、二輪駆動時における車両加速度（実線）と、四輪駆動時（発電機出力制限有）における車両加速度（点線）と、四輪駆動時（発電機出力制限無）における車両加速度（一点鎖線）との加速度比較を示す。
【図１２】本発明の第２実施例であるハイブリッド自動車の四輪駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２の四輪駆動制御装置の四輪駆動制御における第２発電機出力制限処理の流れを示すフローチャート図である。
【図１４】本発明の第３実施例であるハイブリッド自動車の四輪駆動制御装置の失速判定部の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１４の四輪駆動制御装置の四輪駆動制御における第２発電機出力制限処理の流れを示すフローチャート図である。
【図１６】図１４の四輪駆動制御装置のメモリに格納されているデータであって、アクセル開度と車両加速度閾値との関係からなる特性マップの一例を示す。
【図１７】本発明の第４実施例であるハイブリッド自動車の四輪駆動制御装置の失速判定部の構成を示すブロック図である。
【図１８】図１７の四輪駆動制御装置の四輪駆動制御における第２発電機出力制限処理の流れを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…第２発電機、５…電動機、６…四輪駆動制御装置、１４…前輪、１５…後輪。

Claims

前後輪の一方を回転駆動する内燃機関によって回転駆動される発電機と、前記発電機の出力を直接受けて回転駆動され、前記前後輪の他方を回転駆動する電動機と、前記発電機及び前記電動機の回転駆動を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記内燃機関が過負荷状態の場合、前記発電機の出力を制限させることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１において、前記制御装置は、前記内燃機関が過負荷状態になり得る場合にも前記発電機の出力を制限させることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１において、前記制御装置は、前記発電機から前記内燃機関に与えられる発電機トルクが、前記発電機によって奪われることが許される内燃機関許容トルクを超えたことをもって、前記内燃機関を過負荷状態と判断し、前記発電機の出力を制限させることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１において、前記制御装置は、前記内燃機関のノッキング発生を検出したことをもって、前記内燃機関を過負荷状態と判断し、前記発電機の出力を制限させることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１において、前記制御装置は、車両の加速度が車両の推定加速度を超えたことをもって、前記内燃機関を過負荷状態と判断し、前記発電機の出力を制限させることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１において、前記制御装置は、前記発電機から前記内燃機関に発電機トルクが与えられても車両の加速度を所定の加速度以上に保持することができる発電機許容トルクを、前記発電機から前記内燃機関に与えられる発電機トルクが超えたことをもって、前記内燃機関を過負荷状態と判断し、前記発電機の出力を制限させることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１において、前記制御装置は、前記発電機の出力制限時、前記電動機の界磁電流を増加させることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１において、前記発電機は、前記電動機によるアシスト駆動の際、前記電動機の回転駆動専用に用いられるものであり、前記内燃機関によって回転駆動される補機用発電機とは別に設けられていることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１において、前記制御装置は、運転者の要求トルク及び車速に基づいて前記電動機の目標トルクを算出する手段と、前記目標トルクから前記発電機及び前記電動機の目標界磁電流を算出する手段と、前記発電機に対応する目標界磁電流に基づいて前記発電機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段と、前記電動機に対応する目標界磁電流に基づいて前記電動機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段と、前記要求トルク，前記内燃機関の運転状態，前記発電機の運転状態及び前記内燃機関によって駆動される補機の運転状態に基づいて前記内燃機関の過負荷状態を判断し、前記判断に応じて前記発電機の出力制限要求を出力する手段とを有し、前記目標界磁電流算出手段は、前記内燃機関が過負荷状態の場合、前記出力制限要求に応じて前記発電機の出力を制限するための目標界磁電流を、前記発電機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段に与えることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項９において、前記制御装置は、前記出力制限要求に応じて、前記発電機の出力制限による前記電動機の出力低下を補うための、前記電動機に対応する増加界磁電流を算出する手段を有し、前記目標界磁電流算出手段は、前記内燃機関が過負荷状態の場合、前記増加界磁電流に基づいて前記電動機の界磁電流を増加させるための目標界磁電流を算出し、前記電動機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段に与えることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項９において、前記出力制限要求出力手段は、前記発電機の出力電圧，出力電流及び回転数に基づいて、前記発電機から前記内燃機関に与えられる発電機トルクを算出する手段と、前記内燃機関の空気制御弁の開度或いは前記空気制御弁の開度を制御するためのアクセルの踏込量である前記要求トルク，前記内燃機関の回転数，前記補機の運転状態に基づいて、前記発電機によって奪われることが許される内燃機関許容トルクを算出する手段と、前記発電機トルクと前記内燃機関許容トルクとを比較し、前記発電機トルクが前記内燃機関許容トルクを超えた場合、前記出力制限要求を出力する手段とを有することを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１において、前記制御装置は、運転者の要求トルク及び車速に基づいて前記電動機の目標トルクを算出する手段と、前記目標トルクから前記発電機及び前記電動機の目標界磁電流を算出する手段と、前記発電機に対応する目標界磁電流に基づいて前記発電機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段と、前記電動機に対応する目標界磁電流に基づいて前記電動機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段と、前記内燃機関のノッキング発生の検出に基づいて前記内燃機関の過負荷状態を判断し、前記判断に応じて前記発電機の出力制限要求を出力する手段とを有し、前記目標界磁電流算出手段は、前記内燃機関が過負荷状態の場合、前記出力制限要求に応じて前記発電機の出力を制限するための目標界磁電流を、前記発電機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段に与えることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１２において、前記制御装置は、前記出力制限要求に応じて、前記発電機の出力制限による前記電動機の出力低下を補うための、前記電動機に対応する増加界磁電流を算出する手段を有し、前記目標界磁電流算出手段は、前記内燃機関が過負荷状態の場合、前記増加界磁電流に基づいて前記電動機の界磁電流を増加させるための目標界磁電流を算出し、前記電動機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段に与えることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１２において、出力制限要求出力手段は、前記内燃機関に取り付けられたノッキングセンサからの出力信号或いは前記内燃機関の駆動を制御する内燃機関制御装置からのノッキング発生信号に基づいて前記内燃機関におけるノッキングの発生有無を判断し、前記判断に応じて前記出力制限要求を出力するものであることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１において、前記制御装置は、運転者の要求トルク及び車速に基づいて前記電動機の目標トルクを算出する手段と、前記目標トルクから前記発電機及び前記電動機の目標界磁電流を算出する手段と、前記発電機に対応する目標界磁電流に基づいて前記発電機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段と、前記電動機に対応する目標界磁電流に基づいて前記電動機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段と、前記運転者からの要求トルク及び前記車速に基づいて前記内燃機関の過負荷状態を判断し、前記判断に応じて前記発電機の出力制限要求を出力する手段とを有し、前記目標界磁電流算出手段は、前記内燃機関が過負荷状態の場合、前記出力制限要求に応じて前記発電機の出力を制限するための目標界磁電流を、前記発電機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段に与えることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１５において、前記制御装置は、前記出力制限要求に応じて、前記発電機の出力制限による前記電動機の出力低下を補うための、前記電動機に対応する増加界磁電流を算出する手段を有し、前記目標界磁電流算出手段は、前記内燃機関が過負荷状態の場合、前記増加界磁電流に基づいて前記電動機の界磁電流を増加させるための目標界磁電流を算出し、前記電動機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段に与えることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１５において、出力制限要求出力手段は、前記前後輪の速度のうち、最大速度に基づいて車両の加速度を算出する手段と、前記内燃機関の空気制御弁の開度或いは前記空気制御弁の開度を制御するためのアクセルの踏込量である前記要求トルクに基づいて車両の加速度閾値を算出する手段と、前記車両の加速度と前記車両の加速度閾値とを比較し、前期車両の加速度が前記車両の加速度閾値を超えた場合、前記出力制限要求を出力する手段とを有することを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１において、前記制御装置は、運転者の要求トルク及び車速に基づいて前記電動機の目標トルクを算出する手段と、前記目標トルクから前記発電機及び前記電動機の目標界磁電流を算出する手段と、前記発電機に対応する目標界磁電流に基づいて前記発電機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段と、前記電動機に対応する目標界磁電流に基づいて前記電動機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段と、前記発電機の運転状態及び予め設定された発電機許容トルクに基づいて前記内燃機関の過負荷状態を判断し、前記判断に応じて前記発電機の出力制限要求を出力する手段とを有し、前記目標界磁電流算出手段は、前記内燃機関が過負荷状態の場合、前記出力制限要求に応じて前記発電機の出力を制限するための目標界磁電流を、前記発電機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段に与えることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１８において、前記制御装置は、前記出力制限要求に応じて、前記発電機の出力制限による前記電動機の出力低下を補うための、前記電動機に対応する増加界磁電流を算出する手段を有し、前記目標界磁電流算出手段は、前記内燃機関が過負荷状態の場合、前記増加界磁電流に基づいて前記電動機の界磁電流を増加させるための目標界磁電流を算出し、前記電動機の界磁電流制御手段に制御信号を出力する手段に与えることを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
請求項１８において、前記発電機許容トルクは、前記発電機から前記内燃機関に発電機トルクが与えられても車両の加速度を所定の加速度以上に保持することができる制限値であり、前記出力制限要求出力手段は、前記発電機許容トルクを記憶する手段と、前記発電機の出力電圧，出力電流及び回転数に基づいて、前記発電機から前記内燃機関に与えられる発電機トルクを算出する手段と、前記発電機トルクと前記発電機許容トルクとを比較し、前記発電機トルクが前記発電機許容トルクを超えた場合、前記出力制限要求を出力する手段とを有することを特徴とするハイブリッド自動車駆動装置。
前後輪の一方を回転駆動する内燃機関と、前記前後輪の他方を回転駆動する電動機とを駆動源とする自動車であって、前記内燃機関によって回転駆動される発電機の出力を直接受けて前記電動機が回転駆動されると共に、前記内燃機関が過負荷状態の場合には前記発電機の出力が制限されることを特徴とするハイブリッド自動車。