JP2004222443A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の動力によって駆動される発電機でモータが駆動される形式の駆動力制御装置であっても、エンジンルームの容積が小さい車両であっても容易に搭載可能とする。
【解決手段】発電機７の電力を、条件によって、モータ、若しくはランプ類などの一般電装品用のバッテリ５２に供給可能とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後輪のうちの一方の車輪である主駆動輪を内燃機関で駆動し、他方の車輪である従駆動輪を電動モータで駆動可能となっている車両の駆動力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前輪を内燃機関（エンジン）で駆動し、後輪を電動モータで駆動する車両としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。
この従来例は、エンジンで駆動されるモータ用発電機を備え、該モータ用発電機で発電した電力によって上記電動モータを駆動することで４輪駆動状態となる。すなわち、上記従来例は、所謂バッテリレス式モータ４ＷＤの駆動力制御装置の例である。
【０００３】
ここで、通常、車両には、ランプ類などの一般電装品が搭載されており、その一般電装品を駆動するために、一般電装品用のバッテリ、及び当該バッテリを充電するための一般電装用発電機を備える。
また、一般電装品とは、ランプ類、ワイパー、エアコンディショナーなどを指す。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３１８４７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両にあっては、エンジンに対して、モータ駆動用発電機と、一般電装用発電機との２台の発電機が接続される構成であることから、エンジンルームの容積が小さい車両にあっては、当該エンジンルームに２台の発電機が配置できるようにレイアウトを設計する必要があることから、その他の搭載部品のレイアウトが制限を受ける。
【０００６】
本発明は、そのようなことに着目してなされたもので、内燃機関の動力によって駆動される発電機でモータが駆動される形式の駆動力制御装置であっても、エンジンルームの容積が小さい車両であっても容易に搭載可能とすることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、主駆動輪を駆動する内燃機関と、従駆動輪を駆動可能な電動モータとを備えた車両の駆動力制御装置において、
上記内燃機関の動力で駆動され且つ発電した電力を上記電動モータに供給可能な発電機と、車両の走行状態に応じて電動機の出力トルクを制御する電動機トルク制御手段と、ランプなどの一般電装品に電力を供給するためのバッテリと、上記発電機で発電した電力の全部若しくは一部の供給先を上記バッテリに振り替える切替手段と、
電動機によるトルク要求が無い若しくは所定値以下と判定すると、上記切替手段を介して、発電機で発電した電力の全部若しくは一部の供給先を上記バッテリ側に変更する切替制御手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、モータ駆動用のバッテリを必要としない所謂バッテリレス式モータ４ＷＤの駆動力制御装置を採用しても、エンジンルーム内に配置する発電機を１台にすることが可能となる。したがって、エンジンルームの容積が小さな車両に対しても、所謂バッテリレス式モータ４ＷＤ形式の駆動力制御装置の搭載が容易化する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
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（主駆動源）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（電動モータ）によって駆動可能な従駆動輪である。
【００１０】
すなわち、エンジン２の出力トルクＴｅが、トランスミッション３０及びディファレンスギア３１を通じて左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されるようになっている。
上記トランスミッション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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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は制動指示操作部を構成する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。
【００１４】
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、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。
【００１５】
上記発電機７は、磁界を永久磁石で形成する永久磁石式の発電機であって、エンジン２の回転数に応じた発電を行い、発電した電力を電線９を通じてモータ４に供給可能となっている。上記モータ４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。
上記電線９の途中には、切替ボックス５０及びジャンクションボックス１０が設けられている。
【００１６】
上記切替ボックス５０は、切替手段を構成し、４ＷＤコントローラ８からの指令に応じて、発電機７が発電した電力を、モータ４側若しくはバッテリ５２側に切り替える。この切替ボックス５０は、例えばメカニカルリレー式や半導体リレー式によって構成すればよい。
この切替ボックス５０とバッテリ５２とを接続する電線５５の途中には、モータ用の電圧（例えば４２Ｖ）をバッテリ５２用の電圧（例えば１２Ｖ）に変換する電圧変換器５１が介装されている。上記バッテリ５２は、ランプ類などの一般電装品５４の電源となるものであって、各一般電装品５４からの電力要求に応じて対応する一般電装品５４に電力を供給する。
【００１７】
なお、本実施形態では、一般電装品５４からの電力要求の信号、若しくは一般電装品５４の作動指令信号が、上記４ＷＤコントローラにも供給される。
また、上記バッテリ５２の蓄電率を計測する蓄電量センサ５３が設けられ、その蓄電量センサ５３は、計測した蓄電率を４ＷＤコントローラに供給可能となっている。なお、蓄電量センサ５３は、蓄電量検出手段を構成する。
【００１８】
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流値Ｉａを検出し、当該検出した電機子電流信号を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。
【００１９】
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調整される。
また、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。
【００２０】
また、上記クラッチ１２は、油圧クラッチや電磁クラッチであって、４ＷＤコントローラ８からのクラッチ制御指令に応じて接続状態又は切断状態となる。
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。
【００２１】
４ＷＤコントローラ８は、図２に示すように、リレー制御部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、クラッチ制御部８Ｄ、コントローラ本体部８Ｘを備える。
上記リレー制御部８Ｂは、発電機７からモータ４への電力供給の遮断・接続を制御する。
モータ制御部８Ｃは、モータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整することで、当該モータ４のトルクを所要の値に調整する。
【００２２】
クラッチ制御部８Ｄは、上記クラッチ１２にクラッチ制御指令を出力することで、クラッチ１２の状態を制御する。
また、上記コントローラ本体部８Ｘは、所定サンプリング時間毎に図３に示す処理を行う。すなわち、まずステップＳ１０にて、蓄電量センサからの信号に基づきバッテリ５２の蓄電率が５０％以下か否かを判定し、５０％以下と判定した場合にはステップＳ２０に移行する。一方、５０％を超える蓄電率と判定した場合にはステップＳ４０に移行する。
【００２３】
ステップＳ２０では、一般電装品５４への電力要求があるか否かを判定し、電力要求があると判定した場合には、ステップＳ３０に移行し、電力要求が無いと判定した場合にはステップＳ４０に移行する。
ステップＳ３０では、切替ボックス５０に対し、バッテリ５２側に電力供給可能な状態にスイッチを切り替える指令を出力した後に復帰する。
【００２４】
また、ステップＳ４０では、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Ｓ５０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。
【００２５】
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、それぞれ下記式により算出する。
ＶＷｆ＝（ＶＷｆｌ＋ＶＷｆｒ）／２
ＶＷｒ＝（ＶＷｒｌ＋ＶＷｒｒ）／２
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。
【００２６】
ΔＶＦ ＝ ＶＷｆ −ＶＷｒ
ステップＳ５０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に移行して、上述のように切替ボックス５０に対し、バッテリ５２側に電力供給可能な状態にスイッチを切り替える指令を出力した後に復帰する。
【００２７】
一方、ステップＳ５０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Ｓ６０に移行する。
ステップＳ６０では、切替ボックス５０に対し、モータ側に電力供給可能な状態にスイッチを切り替える指令を出力した後にステップＳ７０に移行する。
【００２８】
ステップＳ７０では、下記式のように、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップに、設計的または実験的に求めておいた係数Ｋ１を乗じて目標モータトルクＴｍを算出した後に、ステップＳ８０に移行する。これによって、後輪３Ｌ、３Ｒのトルクは加速スリップ量に応じたトルクに設定される。
Ｔｍ ＝ Ｋ１ × ΔＶＦ
ステップＳ８０では、モータ電機子電流Ｉａ、つまり発電機７の発電電流を検出し、続いてステップＳ９０にてモータの回転速度Ｎｍを検出してステップＳ１００に移行する。
【００２９】
ステップＳ１００では、目標モータトルクＴｍ、モータ電機子電流Ｉａ、及びモータ回転数Ｎｍを変数として、マップなどに基づきモータ界磁電流を算出し、算出した界磁電流Ｉｆｍをモータ制御部８Ｃに出力した後に復帰する。
ここで、上記ステップＳ１０〜ステップＳ３０は、振替制御手段を構成する。ステップＳ４０〜１００は、電動機トルク制御手段を構成する。
【００３０】
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Ｓ２１０で、アクセルセンサ４０からの検出信号に基づいて、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Ｓ２２０に移行する。
【００３１】
ステップＳ２２０では、スロットル開度やエンジン回転数などに基づき、現在の出力トルクＴｅを算出してステップＳ２３０に移行する。
ステップＳ２３０では、加速スリップがあるか否かを判定し、加速スリップが加速スリップが無いと判定すればステップＳ２９０に移行する。一方、加速スリップが有る場合にはステップＳ２４０に移行する。
【００３２】
ステップＳ２４０では、加速スリップを吸収するための吸収トルクＴΔＦを、例えば下記式によって求めた後にステップＳ２５０に移行する。
ＴΔＦ ＝ ΔＶＦ × Ｋ２
ここで、Ｋ２は、実験などによって求めたゲインである。
ステップＳ２５０では、現時点でのモータトルクＴｍＤを求めてステップＳ２６０に移行する。なお、２輪駆動状態では、モータトルクＴｍＤはゼロである。
【００３３】
ステップＳ２６０では、モータ４の駆動トルクで吸収しきれないトルク分（ＴΔＦ−ＴｍＤ）だけ、現在のモータトルクよりも小さな制限出力トルクＴｅＭを、下記式によって求め、ステップＳ２７０に移行する。
ＴｅＭ ＝ Ｔｅ −（ＴΔＦ −ＴｍＤ）
ステップＳ２７０では、制限出力トルクＴｅＭが目標出力トルクＴｅＮよりも大きいか否かを判定する。制限出力トルクＴｅＭの方が大きいと判定した場合には、ステップＳ２８０に移行する。一方、制限出力トルクＴｅＭの方が小さいか目標出力トルクＴｅＮと等しければステップＳ２９０に移行する。
【００３４】
ステップＳ２８０では、目標出力トルクＴｅＮに制限出力トルクＴｅＭを代入することで目標出力トルクＴｅＮを増大して、ステップＳ２９０に移行する。
ステップＳ２９０では、現在の出力トルクＴｅに対する目標出力トルクＴｅＮのの偏差分ΔＴｅ′を下記式に基づき出力して、ステップＳ３００に移行する。
ΔＴｅ′ ＝ＴｅＮ − Ｔｅ
ステップＳ３００では、その偏差分ΔＴｅに応じたスロットル開度θの変化分Δθを演算し、その開度の変化分Δθ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。
【００３５】
ここで、上記ステップＳ２３０からＳ２８０は、トラクション制御手段を構成し、この処理によって、モータ４が駆動されない状態若しくはモータ４の駆動トルクで吸収出来ないトルク分をエンジン側で吸収して上記加速スリップが低減される。なお、この上記ステップＳ２３０からＳ２８０は、モータが非駆動状態のときにのみ実施しても良い。
【００３６】
次に、上記構成の装置における作用などについて説明する。
上記構成の装置にあっては、一般電装品５４用のバッテリ蓄電量が５０％以下であって且つ一般電装品５４が作動中（バッテリ消費中）の状態中には、切替ボックス５０のスイッチがバッテリ５２側に切り替わって、発電機７の発電による電力がバッテリ５２に供給される。これによって、確実に、ランプ類などの一般電装品５４の作動を確保可能となる。
【００３７】
また、車両が加速スリップしていない場合にも、電力の供給先がバッテリ５２側となってバッテリ５２の充電が可能となっている。
また、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などによって、エンジン２から前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されたトルクが路面反力限界トルクよりも大きくなると、つまり、主駆動輪１Ｌ、１Ｒである前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、クラッチ１２が接続され且つモータ４に電力が供給されて加速スリップに応じたモータ４の駆動力が後輪３Ｌ、３Ｒに伝達されることで４輪駆動状態に移行し、続いて、前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される駆動トルクが、当該前輪１Ｌ、１Ｒの路面反力限界トルクに近づくように調整されることで、２輪駆動状態に移行する。この結果、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒでの加速スリップが抑えられる。
【００３８】
ここで、加速スリップ状態の場合には、エンジン２の回転数も高くなり易いことから発電機７の発電量も大きくなって、モータ４の駆動トルクも大きく設定可能となるが、このモータ４の駆動トルクによっても加速スリップを吸収できない状態や、上記一般電装品５４用のバッテリ蓄電量が５０％以下であって且つ一般電装品５４が作動中（バッテリ消費中）の状態中となって４輪駆動に移行できずに加速スリップが吸収されない状態となる可能性もある。これに対し、本実施形態では、その分エンジンのトルクが調整されることで、加速スリップが低減する。すなわち、エンジンＴＣＳ制御によって加速スリップを抑制するため、このことから大きな発電機７を備えること無く主駆動輪である前輪の加速スリップを抑制することができる。このことは、エンジンルームの容積が小さな車両においても、所謂バッテリレスモータ４ＷＤ方式の駆動装置を搭載することがより容易となる。
【００３９】
以上のように、エンジンルーム内に備える発電機７は１つで済むので、エンジンルームの容積が小さな車両においても、所謂バッテリレスモータ４ＷＤ方式の駆動装置を搭載することが容易となる。
ここで、上記システムでは、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップに応じて４輪駆動状態に移行する場合で説明したが、アクセル開度などに応じて４輪駆動状態に移行するシステムであっても適用可能である。
【００４０】
また、上記実施形態では、モータ４と後輪３Ｌ、３Ｒとの間に減速機１１及びクラッチ１２を介装した構成となっているが、当該減速機１１及びクラッチ１２は無くても構わない。
また、上記実施形態では、切替ボックス５０によって択一的に電力の供給先を切り替えているが、これに限定されない。例えば、一般電装品５４用のバッテリ蓄電量が５０％以下であって且つ一般電装品５４が作動中（バッテリ消費中）の状態中であっても、モータ４側にも電力の一部を供給するように構成しても良い。
【００４１】
また、モータの電圧とバッテリ５２の電圧が同じ場合には、電圧変換器５１は不要である。
また、上記実施形態では、発電機７として永久磁石式を例示しているが、界磁制御式の発電機を採用しても良い。
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部品などについては同一の符号を付して説明する。
【００４２】
本実施形態の基本構成は、図５に示すように、上記第１実施形態と同様であるが、発電機７が、界磁制御によってエンジン２に対する発電負荷を制御可能な場合の例である。
本実施形態の発電機７は、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によって発電機制御指令値ｃ１（デューティ比）が制御されることで、界磁電流Ｉｆｈを通じて、エンジン２に対する発電負荷トルクＴｈ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、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令ｃ１（界磁電流値）を入力し、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を調整すると共に、発電機７の出力電圧Ｖを検出して４ＷＤコントローラ８に出力可能となっている。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。
【００４３】
また、本実施形態の４ＷＤコントローラ８は、図６に示すように、発電機制御部８Ａ、リレー制御部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、クラッチ制御部８Ｄ、余剰トルク演算部８Ｅ、目標トルク制限部８Ｆ、余剰トルク変換部８Ｇ、及び切替制御手段を構成する切替ＳＷ制御部を備える。
上記発電機制御部８Ａは、電圧調整器２２を通じて、発電機７の発電電圧Ｖをモニターしながら、当該発電機７の発電機７指令値ｃ１を出力して界磁電流Ｉｆｈを調整する。
【００４４】
リレー制御部８Ｂは、発電機７からモータ４への電力供給の遮断・接続を制御する。
モータ制御部８Ｃは、モータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整することで、当該モータ４のトルクを所要の値に調整する。
クラッチ制御部８Ｄは、上記クラッチ１２にクラッチ制御指令を出力することで、クラッチ１２の状態を制御する。
【００４５】
また、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づき、余剰トルク演算部８Ｅ→目標トルク制限部８Ｆ→余剰トルク変換部８Ｇの順に循環して処理が行われる。
次に、余剰トルク演算部８Ｅでは、図７に示すような処理を行う。
すなわち、先ず、ステップＳ４１０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Ｓ４２０に移行する。
【００４６】
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、それぞれ下記式により算出する。
ＶＷｆ＝（ＶＷｆｌ＋ＶＷｆｒ）／２
ＶＷｒ＝（ＶＷｒｌ＋ＶＷｒｒ）／２
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。
【００４７】
ΔＶＦ ＝ ＶＷｆ −ＶＷｒ
ステップＳ４２０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Ｓ４７０に移行し、一方、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Ｓ４３０に移行する。
【００４８】
ステップＳ４３０では、切替フラグＦＬＧ−ＳＷに「１」を代入して、モータ側にスイッチを設定した後、ステップＳ４４０に移行する。
ステップＳ４４０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Ｓ４５０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。
【００４９】
ＴΔＶＦ ＝ Ｋ３ × ΔＶＦ
ここで、Ｋ１は、実験などによって求めたゲインである。
ステップＳ４５０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Ｓ４６０に移行する。

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
Ｋ４：効率
Ｋ５：係数
である。
ステップＳ４６０では、下記式に基づき、余剰トルクつまり発電機７で負荷すべき目標の発電負荷トルクＴｈを求め、復帰する。
【００５０】
Ｔｈ ＝ ＴＧ ＋ ＴΔＶＦ
一方、ステップＳ４２０で前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしていないと推定されるとステップＳ４７０に移行して切替フラグＦＬＧ−ＳＷに「０」を代入して電力供給先をバッテリ５２側に設定した後に、ステップＳ４８０に移行する。
スリップＳ４８０では、蓄電量センサ５３からの信号に基づきバッテリ蓄電量が９９％以下が否かを判定し、９９％以下と判定した場合にはステップＳ４９０に移行し、また、９９％を超える蓄電量、つまりフル充電に近い状態と判定した場合にはステップＳ５００に移行して、目標の発電負荷トルクＴｈにゼロを代入して復帰する。
【００５１】
ステップＳ４９０では、蓄電率に応じた発電負荷トルクＴｈを算出し、蓄電率が少ないほど上記発電負荷トルクＴｈが大きくつまり早く充電可能に設定して復帰する。
ここで、上記ステップＳ４１０及びＳ４２０は駆動輪スリップ推定手段を構成する。
【００５２】
ステップＳ４９０は、バッテリ蓄電量演算手段を構成する。なお、発電負荷トルクＴｈがバッテリへの電力供給量に相当する。
また、上記余剰トルク演算部８Ｅが、発電機のトルクを制御する発電機制御手段を構成する。ここで、本実施形態の説明では、発電機７からの電力を排他的にモータ４若しくはバッテリ５２に供給する構成となっているので、上記発電負荷トルクＴｈが、スリップ分発電負荷トルク若しくは蓄電分発電負荷トルクであり、総合発電負荷トルクとなる。発電機からの電力を、モータ４とバッテリ５２に振り分ける場合には、例えば、スリップ分発電負荷トルクと蓄電分発電負荷トルクとそれぞれ求め、その和を、総合発電負荷トルクとして、上記発電負荷トルクＴｈとする。なお、両方４，５２に供給する場合の配分比を一定としておいて、蓄電分発電負荷トルクを、スリップ分発電負荷トルクから演算するようにしても良い。
【００５３】
次に、目標トルク制限部８Ｆの処理について、図８に基づいて説明する。
すなわち、まず、ステップＳ６１０で、上記目標発電負荷トルクＴｈが、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。目標発電負荷トルク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、復帰する。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よりも大きいと判定した場合には、ステップＳ６２０に移行する。なお、本実施形態にあっては、目標発電負荷トルクＴｈが発電機７の最大負荷容量ＨＱよりも大きくなるのは、モータ４に電力を供給する場合だけである。すなわち、目標発電負荷トルクＴｈがスリップ分発電負荷トルクとなっている場合である。
【００５４】
ステップＳ６２０では、目標の発電負荷トルクＴｈにおける最大負荷容量ＨＱを越える超過トルクΔＴｂを下記式によって求め、ステップＳ６３０に移行する。
ΔＴｂ＝ Ｔｈ − ＨＱ
ステップＳ６３０では、エンジン回転数検出センサ２１及びスロットルセンサからの信号等に基づいて、現在のエンジントルクＴｅを演算してステップＳ６４０に移行する。
【００５５】
ステップＳ６４０では、下記式のように、上記エンジントルクＴｅから上記超過トルクΔＴｂを減算したエンジントルク上限値ＴｅＭを演算し、求めたエンジントルク上限値ＴｅＭをエンジンコントローラ１８に出力した後に、ステップＳ６５０に移行する。
ＴｅＭ ＝Ｔｅ −ΔＴｂ
ステップＳ６５０では、目標発電負荷トルクＴｈに最大負荷容量ＨＱを代入した後に、復帰する。
【００５６】
次に、余剰トルク変換部８Ｇの処理について、図９に基づいて説明する。
この余剰トルク変換部８Ｇは電動機トルク制御手段を構成する。
まず、ステップＳ７１０で、ＦＬＧ−ＳＷが「１」か否か、つまり電力の供給先がモータ４側か否かを判定し、ＦＬＧ−ＳＷが「１」つまりモータ４側（このとき前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしていると判定されている）であれば、ステップＳ７２０に移行する。一方、ＦＬＧ−ＳＷが「０」つまりバッテリ５２側であればステップＳ７６０に移行する。
【００５７】
ステップＳ７２０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をモータ制御部８Ｃに出力した後、ステップＳ７３０に移行する。
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。
【００５８】
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。
【００５９】
次に、ステップＳ７３０では、上記余剰トルク演算部８Ｅが演算した発電負荷トルクＴｈに基づきマップなどから対応する目標モータトルクＴｍ（ｎ）を算出して、ステップＳ７４０に移行する。
ステップＳ７４０では、上記目標モータトルクＴｍ（ｎ）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Ｓ７５０に移行する。
【００６０】
ステップＳ７５０では、上記目標電機子電流Ｉａに基づき、発電機制御指令値であるデューティ比ｃ１を演算し出力した後に、復帰する。
一方、電力の供給先がバッテリ５２側の場合には、ステップＳ７６０に移行して、上記余剰トルク演算部８Ｅが演算した発電負荷トルクＴｈに基づきマップなどから対応する発電機制御指令値であるデューティ比ｃ１を演算し出力した後に、復帰する。
【００６１】
次に、切替ＳＷ制御部８Ｈの処理について説明する。
切替ＳＷ制御部８Ｈは、所定の所定のサンプリング時間毎に、図１０に示すような処理が行われる。
すなわち、先ずステップＳ８１０にて、フラグＦＬＧ−ＳＷが「１」か否かを判定し、フラグＦＬＧ−ＳＷが「１」であれば、ステップＳ８２０にて、切替ボックスに対してスイッチをモータ側に切り替える指令を出力した後に復帰し、一方、フラグＦＬＧ−ＳＷが「０」であれば、ステップＳ８３０にて、切替ボックスに対してスイッチをバッテリ５２側に切り替える指令を出力した後に復帰する。
【００６２】
次に、本実施形態における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１１に示すような処理が行われる。
すなわち、まずステップＳ９１０で、アクセルセンサ４０からの検出信号に基づいて、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Ｓ９２０に移行する。
【００６３】
ステップＳ９２０では、４ＷＤコントローラ８から制限出力トルクＴｅＭの入力があるか否かを判定する。入力が有ると判定するとステップＳ９３０に移行する。一方、入力が無いと判定した場合にはステップＳ９５０に移行する。
ステップＳ９３０では、制限出力トルクＴｅＭが目標出力トルクＴｅＮよりも大きいか否かを判定する。制限出力トルクＴｅＭの方が大きいと判定した場合には、ステップＳ９４０に移行する。一方、制限出力トルクＴｅＭの方が小さいか目標出力トルクＴｅＮと等しければステップＳ９５０に移行する。
【００６４】
ステップＳ９４０では、目標出力トルクＴｅＮに制限出力トルクＴｅＭを代入することで目標出力トルクＴｅＮを増大して、ステップＳ９５０に移行する。
ステップＳ９５０では、スロットル開度やエンジン回転数などに基づき、現在の出力トルクＴｅを算出してステップＳ９６０に移行する。
ステップＳ９６０では、現在の出力トルクＴｅに対する目標出力トルクＴｅＮのの偏差分ΔＴｅ′を下記式に基づき出力して、ステップＳ９７０に移行する。
【００６５】
ΔＴｅ′ ＝ＴｅＮ − Ｔｅ
ステップＳ９７０では、その偏差分ΔＴｅに応じたスロットル開度θの変化分Δθを演算し、その開度の変化分Δθ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。
ここで、ステップＳ９２０〜Ｓ９４０が、トラクション制御手段を構成する。なお、上記目標発電負荷トルクＴｈが、スリップ分発電負荷トルクと蓄電分負荷トルクとの和からなる場合には、上記制限出力トルクＴｅＭは、スリップ分発電負荷トルクの寄与分から求める。蓄電分負荷トルクは、発電機の発生可能な最大限界トルクに影響するが、車輪の加速スリップには直接影響しないからである。
【００６６】
その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
次に、上記構成の装置における作用などについて説明する。
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などによって、エンジン２から前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されたトルクが路面反力限界トルクよりも大きくなると、つまり、主駆動輪１Ｌ、１Ｒである前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、クラッチ１２が接続されると共に、その加速スリップ量に応じた発電負荷トルクＴｈで発電機７が発電することで、４輪駆動状態に移行し、続いて、前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される駆動トルクが、当該前輪１Ｌ、１Ｒの路面反力限界トルクに近づくように調整されることで、２輪駆動状態に移行する。この結果、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒでの加速スリップが抑えられる。
【００６７】
しかも、発電機７で発電した余剰の電力によってモータ４が駆動されて従駆動輪である後輪３Ｌ、３Ｒも駆動されることで、車両の加速性が向上する。
このとき、主駆動輪１Ｌ、１Ｒの路面反力限界トルクを越えた余剰のトルクでモータ４を駆動するため、エネルギー効率が向上し、燃費の向上に繋がる。
ここで、常時、後輪３Ｌ、３Ｒを駆動状態とした場合には、力学的エネルギー→電気的エネルギー→力学的エネルギーと何回かエネルギー変換を行うために、変換効率分のエネルギー損失が発生することで、前輪１Ｌ、１Ｒだけで駆動した場合に比べて車両の加速性が低下する。このため、後輪３Ｌ、３Ｒの駆動は原則として抑えることが望まれる。これに対し、本実施形態では、滑り易い路面等では前輪１Ｌ、１Ｒに全てのエンジン２の出力トルクＴｅを伝達しても全てが駆動力として使用されないことに鑑みて、前輪１Ｌ、１Ｒで有効利用できない駆動力を後輪３Ｌ、３Ｒに出力して加速性を向上させるものである。
【００６８】
また、加速スリップが発生していないか小さいときには、２輪駆動状態となって発電機７による発電が行われず、モータ４に対して電力の供給が行われず、当該発電機７は、エンジンの負荷となっていない。
この状態つまり、２輪駆動状態と判定されると、バッテリ５２の蓄電率に応じて、上記発電機７が発電状態となり、その発電による電力が一般電装用のバッテリ５２に供給されて当該バッテリ５２の充電が行われる。このとき、バッテリ５２の蓄電率に応じて発電機７の発電量を調整するので、必要以上に発電機７がエンジン２の負荷となることが防止されて、燃費向上に寄与する。
【００６９】
これによって、一般電装用だけの発電機７を搭載する必要が無くなり、エンジンルーム内に備える発電機７は１台で済む。したがって、エンジンルームの容積が小さな小型車両であっても、所謂バッテリレスモータ４ＷＤ方式の駆動装置を搭載することが容易となる。
また、上記実施形態では、発電機７の最大容量を超える分は、エンジンＴＣＳ制御によって加速スリップを抑制するため、このことから大きな発電機７を備えること無く主駆動輪である前輪の加速スリップを抑制することができる。このことからも、エンジンルームの容積が小さな車両においても、所謂バッテリレスモータ４ＷＤ方式の駆動装置を搭載することが容易となる。
【００７０】
その他の作用などについては上記第１実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、４輪駆動状態のときにバッテリ５２の蓄電を実施しない構成となっているが、これに限定されない。例えば、バッテリ５２の蓄電率が小さく且つ一般電装品５４が作動中の状態の場合には、バッテリ５２に供給する電力供給量を演算し、その電力分も加算した発電負荷トルクとして、発電機７が発電した電力の一部をバッテリ５２側に供給するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第１実施形態に係る概略装置構成図である。
【図２】本発明に基づく第１実施形態に係る４ＷＤコントローラを示すブロック図である。
【図３】本発明に基づく第１実施形態に係るコントローラ本体部の処理を示す図である。
【図４】本発明に基づく第１実施形態に係るエンジンコントローラの処理を示す図である。
【図５】本発明に基づく第２実施形態に係る概略装置構成図である。
【図６】本発明に基づく第２実施形態に係る４ＷＤコントローラを示すブロック図である。
【図７】本発明に基づく第２実施形態に係る余剰トルク演算部を示す図である。
【図８】本発明に基づく第２実施形態に係る目標トルク制限部の処理を示す図である。
【図９】本発明に基づく実施形態に係る余剰トルク変換部の処理を示す図である。
【図１０】本発明に基づく第２実施形態に係る切替ＳＷ制御部の処理を示す図である。
【図１１】本発明に基づく実施形態に係るエンジンコントローラの処理を示す図である。
【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
８ ４ＷＤコントローラ
８Ａ 発電機制御部
８Ｂ リレー制御部
８Ｃ モータ制御部
８Ｄ クラッチ制御部
８Ｅ 余剰トルク演算部
８Ｆ 目標トルク制限部
８Ｇ 余剰トルク変換部
８Ｈ 切替ＳＷ制御部
８Ｘ コントローラ本体部
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 トランスミッション
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
４０ アクセルセンサ
５０ 切替ボックス
５１ 電圧変換器
５２ バッテリ
５４ 一般電装品
Ｉｆｈ 発電機の界磁電流
Ｖ 発電機の電圧
Ｎｈ 発電機の回転数
Ｉａ 目標電機子電流
Ｉｆｍ 目標モータ界磁電流
Ｅ モータの誘起電圧
Ｎｍ モータの回転数（回転速度）
ΔＮｍ モータの回転加速度
ＴＧ 発電機負荷トルク
Ｔｈ 目標発電機負荷トルク
Ｔｍ（ｎ） モータの現在の目標トルク
Ｔｅ エンジンの出力トルク
ＦＬＧ−ＳＷ 供給先切替用のフラグ

Claims (5)

1. 主駆動輪を駆動する内燃機関と、従駆動輪を駆動可能な電動モータとを備えた車両の駆動力制御装置において、
   上記内燃機関の動力で駆動され且つ発電した電力を上記電動モータに供給可能な発電機と、車両の走行状態に応じて電動機の出力トルクを制御する電動機トルク制御手段と、ランプなどの一般電装品に電力を供給するためのバッテリと、上記発電機で発電した電力の全部若しくは一部の供給先を上記バッテリに振り替える切替手段と、
   電動機によるトルク要求が無い若しくは所定値以下と判定すると、上記切替手段を介して、発電機で発電した電力の全部若しくは一部の供給先を上記バッテリ側に変更する切替制御手段と、を備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 上記発電機は、界磁制御で発電負荷が制御可能なことを特徴とする請求項１に記載した車両の駆動力制御装置。
3. 上記バッテリの蓄電量を検出する蓄電量検出手段を備え、
   上記振替制御手段は、上記蓄電量検出手段の検出値に基づき上記バッテリの蓄電量が所定値以下と判定すると、電動機の出力トルクが所定値以上であっても、上記発電機で発電した電力の一部の供給先を上記バッテリの振り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した車両の駆動力制御装置。
4. 上記主駆動輪が加速スリップしているか否かを推定する駆動輪スリップ推定手段と、
   バッテリへの電力供給量若しくはその電力供給量に対応する発電負荷トルク分を演算するバッテリ蓄電量演算手段と、
   上記駆動輪スリップ推定手段の推定に基づき求めた上記主駆動輪の加速スリップ量に応じたスリップ分発電負荷トルク、及び上記バッテリ蓄電量演算手段の演算値に基づき求めたバッテリへ供給する電力に応じた蓄電分発電負荷トルクの和である総合発電負荷トルクに、上記発電機のトルクを制御する発電機制御手段と、を備えることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載した車両の駆動力制御装置。
5. 上記総合発電負荷トルクが発電機で発生可能な最大限界トルクを越えると判定した場合には、上記スリップ分発電負荷トルクと最大限界トルクとの差分のトルクに応じて内燃機関の出力トルクを減少させるトラクション制御手段を備えることを特徴とする請求項４に記載した車両の駆動力制御装置。

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