JP2004218487A - ４輪駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主駆動輪をエンジン（内燃機関）で駆動し、従駆動輪をモータ（電動機）で駆動し、エンジン駆動される発電機によって前記モータに電力を直接供給する構成の４輪駆動制御装置において、非４輪駆動時における発電機駆動負荷を抑制しつつ、必要な発電量を確保できるようにする。
【解決手段】モータの要求トルクと、発電機における発電量とから、発電量不足の状態であるか否かを判断する。そして、発電量不足であれば、エンジンと組み合わされる自動変速機におけるトルクコンバータの油圧を強制的に低下させる。トルクコンバータの油圧を低下させると、エンジンの駆動負荷が低減することで、エンジン回転速度が増し、同時に、発電機の回転速度が増して、発電量が増加する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主駆動輪を内燃機関で駆動し、従駆動輪を電動機で駆動する構成の４輪駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４輪駆動システムとして、内燃機関によって主駆動輪（例えば前輪）を駆動し、電動機によって従駆動輪（例えば後輪）を駆動する構成が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、前記４輪駆動システムにおいて、前記電動機用のバッテリを備えず、前記電動機に対する電力供給を、内燃機関で駆動される発電機から直接行わせる構成があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−０９４９７９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように電動機に対する電力供給を、機関駆動の発電機から直接行わせる構成の場合、４輪駆動が要求される発進時の機関低回転状態において、電動機で必要トルクを発生させる（換言すれば、発電機で必要発電量を発生させる）ためには、機関と発電機との間のプーリー比を大きくし、機関回転速度に対する発電機の回転速度を上げる必要があった。
【０００６】
しかし、プーリー比を上げると、非４輪駆動時（例えば前輪駆動時）の発電機負荷が増して、燃費悪化を招くという問題が生じ、また、プーリー比を上げることでベルトが滑り易くなるため、滑り対策が必要になり、また、発電機の取り付けにおける制約が増すという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、非４輪駆動時（例えば前輪駆動時）における発電機負荷による燃費悪化を抑制しつつ、発進時に電動機で要求トルクを発生させることができる４輪駆動制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明では、機関で駆動される発電機における発電量の不足状態が検出されたときに、機関回転速度を強制的に増大させる制御を行う構成とした。
【０００９】
かかる構成によると、発電量の不足状態、即ち、電動機に要求されるトルクに見合う発電機の発電量（回転速度）よりも、実際の発電量（回転速度）が低いときに、機関回転速度を強制的に増大させることで、発電機の回転速度を増大させる。
【００１０】
従って、発電機の回転速度の不足が、機関回転速度の増大で補われるから、プーリー比を低く抑えつつ、発進時に電動機で要求トルクを発生させることができ、非４輪駆動時における発電機負荷を低くして、燃費向上を図ることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記機関回転速度を強制的に増大させる制御を、機関の出力トルクを変速機に伝達するトルクコンバータの油圧を強制的に低下させる制御とする構成とした。
【００１２】
かかる構成によると、トルクコンバータの油圧を低下させると、所謂トルクコンバータにおける滑りが大きくなって機関の主駆動輪駆動負荷が軽減され、機関回転速度が増大し、同時に発電機の回転速度が増大する。
【００１３】
従って、トルクコンバータの油圧を低下させることで、発電量の不足状態を解消させることができる。
また、トルクコンバータの油圧を低下させれば、機関による主駆動輪の駆動トルクが減る一方、機関回転速度の増大による発電量のアップによって電動機による従駆動輪の駆動トルクが高めることができ、加速性を損なうことなく、前輪のスリップを解消することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明では、前記機関回転速度を強制的に増大させる制御を、自動変速機の変速比を強制的に低速側にシフトさせる制御とする構成とした。
かかる構成によると、自動変速機の変速比を強制的に低速側にシフトさせることで、主駆動輪の車速に対して機関回転速度が増大し、以って、発電機の回転速度が増大する。
【００１５】
従って、変速比を強制的に低速側にシフトさせることで、発電量の不足状態を解消させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施形態における４輪駆動制御装置のシステム構成図である。
【００１７】
エンジン（内燃機関）１の駆動力は、トルクコンバータ２、自動変速機３及びディファレンシャル４を介して前輪（主駆動輪）ＦＷに伝達される。
すなわち、エンジン１，トルクコンバータ２，自動変速機３，ディファレンシャル４からなる動力系は、いわゆる前輪駆動車と同様に構成される。
【００１８】
尚、前記自動変速機３は、多段あるいは無段の自動変速機である。
前記エンジン１には、該エンジン１により駆動される発電機５が設けられ、該発電機５から直接電力が供給されるモータ（電動機）６が設けられる。
【００１９】
前記モータ６の発生駆動力は、減速機７、電磁クラッチ８及びディファレンシャル９を介して後輪（従駆動輪）ＲＷに伝達される。
４ＷＤコントロールユニット１０は、前記発電機５、モータ６及び電磁クラッチ８の制御機能を有する。
【００２０】
また、前記エンジン１を制御するエンジンコントロールユニット１１、前記トルクコンバータ２，自動変速機３を制御するＡ／Ｔコントロールユニット１２、及び、アンチロックブレーキシステムを制御するＡＢＳコントロールユニット１３と、前記４ＷＤコントロールユニット１０とは、相互に通信可能に構成される。
【００２１】
そして、前記４ＷＤコントロールユニット１０は、前記相互通信によって、ＡＴシフト信号，前後輪の車輪速信号，アクセル開度信号などを入力すると共に、エンジン制御要求信号，Ａ／Ｔ制御要求信号を出力する。
【００２２】
ここで、４ＷＤコントロールユニット１０による基本制御機能を、図２のフローチャートに従って説明する。
図２のフローチャートにおいて、まず、ステップ１０１では、前記ＡＢＳコントロールユニット１３から入力される車輪速信号に基づいて、前輪（主駆動輪）ＦＷ及び後輪（従駆動輪）ＲＷの車輪速をそれぞれに演算する。
【００２３】
ステップ１０２では、前輪ＦＷと後輪ＲＷの車輪速差を演算する。
ステップ１０３では、ステップ１０２の演算結果に基づいて、前輪ＦＷの車輪速が後輪ＲＷの車輪速よりも大きいか否か、すなわち、主駆動輪である前輪ＦＷにスリップが生じているか否か判断する。
【００２４】
そして、前輪ＦＷがスリップしていない場合には、ステップ１１１に進んで、電磁クラッチ８をＯＦＦ（解放）とするとともに、モータ６を停止させて２輪駆動状態（前輪駆動状態）とする。
【００２５】
一方、ステップ１０３において、前輪ＦＷがスリップしていると判断した場合には、ステップ１０４以降のエンジン制御（前輪駆動力制御）と、ステップ１０７以降のモータ制御（後輪駆動力制御）とを並行して実行する。
【００２６】
ステップ１０４では、前輪ＦＷのスリップ状態が所定以上の過大なスリップ状態であるか否か判断する、
そして、前輪ＦＷの過大スリップ状態であるときには、ステップ１０５に進み、前輪ＦＷのスリップ状態が過大でない場合は、そのままステップ１０１に戻る。
【００２７】
ステップＳ１０５では、前輪ＦＷのスリップ状態に応じて、前輪トルク制限値（スロット開度や燃料供給の制限値）演算し、続くステップ１０６では、スロットル開度や燃料供給の制限を要求するトラクションコントロール要求信号ＴＣＳを、前記エンジンコントロールユニット１１に出力する。
【００２８】
前記エンジンコントロールユニット１１は、前記トラクションコントロール要求信号ＴＣＳに基づいて、電子制御スロットルの開度を絞る制御や、エンジン１への燃料噴射をカットする制御などを行う。
【００２９】
この結果、前輪ＦＷの駆動トルクが低減され、前輪ＦＷのスリップ状態の解消が図られる。
また、ステップ１０７では、車速が予め設定された４輪駆動最高車速（例えば１５〜３０ｋｍ／ｈ）未満であるか否か判断する。
【００３０】
そして、車速が４輪駆動最高車速以上の場合には、前記ステップ１１１に進んで、電磁クラッチ８をＯＦＦ（解放）し、モータ６を停止させる２輪駆動状態（前輪駆動状態）とする。
【００３１】
一方、車速が４輪駆動最高車速未満の場合には、ステップ１０８に進む。
ステップ１０８では、後輪ＲＷの駆動トルク要求値を演算し、次のステップ１０９では、この後輪ＲＷの駆動トルク要求値に応じて、発電機５及びモータ６を制御する。
【００３２】
ステップＳ１１０では、電磁クラッチ８をＯＮ（締結）させて、４輪駆動状態とする。
また、本実施形態において前記４ＷＤコントロールユニット１０は、前記発電機５からモータ６に必要電力を直接供給させるべく、前記Ａ／Ｔコントロールユニット１２を介して自動変速機３（トルクコンバータ２）を制御する機能を有しており、係る制御機能を、図３のフローチャートに従って説明する。
【００３３】
図３のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１では、モータトルクの要求値を演算し、ステップＳ２０２では、前記演算結果に基づいて、モータ６による後輪ＲＷの駆動トルクが要求される４輪駆動要求状態であるか否かを判別する。
【００３４】
そして、４輪駆動要求状態であるときには、ステップＳ２０３へ進み、前記発電機５における発電量を演算する。
次のステップＳ２０４では、前記モータトルクの要求値と、前記発電機５における実際の発電量との相関から、発電量がトルク要求値に見合う値であるか否か、即ち、発電量不足の状態であるか否かを判別する。
【００３５】
発電量不足がステップＳ２０４で判定されると、ステップＳ２０５へ進み、前記Ａ／Ｔコントロールユニット１２に対して、トルクコンバータ２の油圧を強制的に低下させる油圧低下要求信号を出力する。
【００３６】
前記油圧低下要求信号を受けたＡ／Ｔコントロールユニット１２は、トルクコンバータ作動圧を通常値よりも強制的に低下させる制御を行う。
トルクコンバータ２の油圧を低下させると、トルクコンバータ２における滑りが大きくなってエンジン１の駆動負荷が軽減され、エンジン回転速度が増大し、同時に発電機５の回転速度が増大することで、発電機５の発電量が増加し、トルク要求値に見合う発電量にすることができる。
【００３７】
エンジン回転速度に対して発電機５の回転が比較的高くなるようにプーリー比を設定すれば、エンジン回転速度が低い状態から、要求モータトルクに見合う発電量を発電機５で発生させることが可能である。
【００３８】
しかし、プーリー比を上げることでエンジン低回転時の発電量を確保する構成では、前輪駆動時における発電機５の負荷が増して燃費悪化を招き、また、プーリー比を上げることでベルトが滑り易くなるため、滑り対策が必要になるなどの問題が発生する。
【００３９】
これに対し、エンジン回転速度が低く、そのままでは、要求モータトルクに見合う発電量を発生させることができないときに、トルクコンバータ２の油圧を低下させることで、エンジン回転速度（発電機５の回転速度）をアップさせる構成であれば、前輪駆動時における発電機５の負荷を必要充分に抑制できるプーリー比に設定しつつ、要求モータトルクを確保することができる。
【００４０】
尚、トルクコンバータ２の油圧を低下させることで前輪ＦＷの駆動トルクが低下することになるが、相対的に後輪ＲＷを駆動するモータートルクが上がるので、加速不良となることはない。
【００４１】
ところで、図３のフローチャートに示した実施形態では、発電量不足を解消すべくエンジン回転速度を上げるために、トルクコンバータ２の油圧を強制的に低下させる構成としたが、エンジン回転速度を上げる方法として変速比を強制的にシフトさせるようにしても良く、係る構成とした第２の実施形態を、図４のフローチャートに従って説明する。
【００４２】
図４のフローチャートは、前記図３のフローチャートに対して、ステップＳ２０５Ａの部分のみが異なる。
即ち、図４のフローチャートに示す第２の実施形態では、発電量不足が判定されてステップＳ２０５Ａに進むと、前記Ａ／Ｔコントロールユニット１２に対して、変速比を強制的に低速側にシフトさせるシフト要求信号を出力する。
【００４３】
前記シフト要求信号を受けた前記Ａ／Ｔコントロールユニット１２は、通常のシフトスケジュールに応じた変速比よりも低速側にシフトさせる。
変速比を低速側にシフトさせると、前輪車速に対するエンジン回転速度が上がり、同時に、発電機５の回転速度が上がって発電量がアップするから、発電量不足の状態を解消し得る。
【００４４】
尚、自動変速機３が無段変速機であれば、エンジン回転速度を上げるための変速による急激な駆動力の変動を回避できるため、上記第２の実施形態は、無段変速機を用いる車両に適用することが好ましい。
【００４５】
図５のフローチャートは、第３の実施形態を示す。
この第３の実施形態は、トルクコンバータ油圧の制御を、第１の実施形態と同様にエンジン回転速度（発電機５の回転速度）を上昇させるために用いると共に、前輪ＦＷのスリップ解消に用いる構成としてある。
【００４６】
図５のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１〜２０５の処理は、前記図３のフローチャートにおけるステップＳ２０１〜２０５と同様に行われ、ステップＳ２０４で、発電量不足の状態ではないと判断されたときに、ステップＳ２０６以降の処理を行う点が、本実施形態の特徴点である。
【００４７】
ステップＳ２０６では、前後輪の車輪速差を演算し、ステップＳ２０７は、前輪のスリップ過大状態であるか否かを判別する。
そして、前輪のスリップ過大状態であれば、ステップＳ２０８へ進み、前記Ａ／Ｔコントロールユニット１２に対して、トルクコンバータ２の油圧を強制的に低下させる油圧低下要求信号を出力する。
【００４８】
このステップＳ２０８での処理は、ステップＳ２０５と同じであるが、ステップＳ２０５がエンジン回転速度を上げることが主目的であるのに対し、ステップＳ２０８は、前輪ＦＷの駆動トルクを低下させることを主目的とする。
【００４９】
即ち、トルクコンバータ２の油圧を低下させることで、トルクコンバータ２の滑りが大きくなって、変速機側に伝達されるトルクが減少し、以って、前輪ＦＷの駆動トルクが低下するものである。
【００５０】
係る構成であれば、トルクコンバータ２の油圧制御によって、エンジン１におけるスロットル開度や燃料供給を制限することなく前輪ＦＷのスリップを解消することができると共に、発電機５における必要発電量を確保することができ、４輪駆動制御システムを簡略化することが可能である。
【００５１】
尚、上記実施形態は、エンジン１で駆動される主駆動輪を前輪ＦＷとし、モータ６で駆動される従駆動輪を後輪ＲＷとする構成としたが、逆に、エンジン１で駆動される主駆動輪を後輪ＲＷとし、モータ６で駆動される従駆動輪を前輪ＦＷとする構成にも、適用可能であることは明らかである。
【００５２】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項２記載の４輪駆動制御装置において、
前記発電機における発電量の不足状態が検出されたときに、前記トルクコンバータの油圧を強制的に低下させると共に、
主駆動輪のスリップが検出されたときに、前記トルクコンバータの油圧を強制的に低下させることを特徴とする４輪駆動制御装置。
【００５３】
かかる構成によると、主駆動輪のスリップが検出されたときに、トルクコンバータの油圧を低下させると、トルクコンバータにおける滑りが増えることで、変速機への伝達トルクが低下し、主駆動輪の駆動トルクが低減される。
【００５４】
従って、トルクコンバータの油圧制御によって、発電機の発電量、引いては、従駆動輪の駆動トルクを確保できると共に、主駆動輪のスリップを解消させることができ、４輪駆動制御システムを簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における４輪駆動制御装置を示すシステム構成図。
【図２】同上装置における基本制御機能を示すフローチャート。
【図３】発電量不足を解消する制御の第１実施形態を示すフローチャート。
【図４】発電量不足の解消する制御の第２実施形態を示すフローチャート。
【図５】発電量不足の解消する制御の第３実施形態を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）、２…トルクコンバータ、３…自動変速機、５…発電機、６…モータ（電動機）、８…電磁クラッチ、１０…４ＷＤコントロールユニット、１１…エンジンコントロールユニット、１２…Ａ／Ｔコントロールユニット、１３…ＡＢＳコントロールユニット、ＦＷ…前輪（主駆動輪）、ＲＷ…後輪（従駆動輪）

Claims (3)

1. 主駆動輪を内燃機関で駆動し、従駆動輪を電動機で駆動する一方、
   前記内燃機関で駆動される発電機によって前記電動機に電力を直接供給する構成の４輪駆動制御装置において、
   前記発電機における発電量の不足状態が検出されたときに、前記内燃機関の回転速度を強制的に増大させる制御を行うことを特徴とする４輪駆動制御装置。
2. 前記内燃機関の出力トルクがトルクコンバータを介して変速機に入力される構成であり、
   前記内燃機関の回転速度を強制的に増大させる制御が、前記トルクコンバータの油圧を強制的に低下させる制御であることを特徴とする請求項１記載の４輪駆動制御装置。
3. 前記内燃機関の出力トルクが自動変速機を介して車輪に伝達される構成であり、
   前記内燃機関の回転速度を強制的に増大させる制御が、前記自動変速機の変速比を強制的に低速側にシフトさせる制御であることを特徴とする請求項１記載の４輪駆動制御装置。

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