JP2004236425A - モータ四輪駆動車の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】４輪駆動モード中にアイドルストップ制御が行われる場合、電動モータへの電力消費を抑制でき、エンジン始動のみに電力を供給することで、速やかにエンジン自動停止後の再始動を達成することができるモータ四輪駆動車の駆動制御装置を提供すること。
【解決手段】一方の駆動軸をエンジン２で駆動し、他方の駆動軸をエンジン２で発電される電気エネルギーによって駆動されるモータ４を介して駆動するモータ四輪駆動車において、車両状態により、若しくは、ドライバー操作により４輪駆動モードが選択されている時、前記モータ４を駆動制御する電動モータ駆動制御手段と、前記エンジン２の自動停止とエンジン２の自動再始動を行うアイドルストップ制御手段と、少なくとも前記アイドルストップ制御手段によるエンジン２の再始動中は、前記モータ４を駆動制御する４輪駆動モードを禁止する４輪駆動モード禁止制御手段と、を備えた。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイドルストップ制御手段を組み込んだモータ四輪駆動車の駆動制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモータ四輪駆動車は、前輪を駆動するエンジンによって発電されたエネルギーを利用して後輪をモータ駆動し、エンジン駆動の前輪とモータ駆動の後輪で４輪駆動モードを達成するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８７５５０号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータ四輪駆動車に対し、車両停止時等において燃費向上を図るべくエンジンを自動停止するアイドルストップ制御手段を組み込んだ場合、４輪駆動モード中に、エンジンの自動停止後にエンジンを自動再始動させると、後輪駆動モータ負荷とエンジン始動モータ負荷が同時に作用し、車両の電力負荷が大きくなり、結果として、エンジン始動時間を著しく要してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、４輪駆動モード中にアイドルストップ制御が行われる場合、電動モータへの電力消費を抑制でき、エンジン始動のみに電力を供給することで、速やかにエンジン自動停止後の再始動を達成することができるモータ四輪駆動車の駆動制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、一方の駆動軸をエンジンで駆動し、他方の駆動軸をエンジンで発電される電気エネルギーによって駆動される電動モータを介して駆動するモータ四輪駆動車において、車両状態により、若しくは、ドライバー操作により４輪駆動モードが選択されている時、前記電動モータを駆動制御する電動モータ駆動制御手段と、前記エンジンの自動停止とエンジンの自動再始動を行うアイドルストップ制御手段と、少なくとも前記アイドルストップ制御手段によるエンジンの再始動中は、前記電動モータを駆動制御する４輪駆動モードを禁止する４輪駆動モード禁止制御手段と、を備えた。
【０００７】
ここで、「４輪駆動モード禁止制御手段」とは、少なくともアイドルストップ制御によるエンジンの再始動中において４輪駆動モードを禁止する手段をいい、例えば、アイドルストップ制御によりエンジンの自動停止が開始されると同時に４輪駆動モードを禁止し、エンジンの再始動が完了すると４輪駆動モードの禁止を解除するようにしても良い。
【０００８】
「アイドルストップ制御手段」とは、エンジン始動のモータリングに電力を必要とする手段をいい、このエンジン始動手段としては、例えば、スタータ、モータ、モータジェネレータ等が用いられる。
【０００９】
「電動モータ」は、エンジンの回転駆動力で発電される発電機（モータジェネレータやオルタネータ等）を電力供給源とするものであっても良いし、エンジン駆動のオルタネータにより蓄電されるバッテリを電力供給源とするものであっても良い。
【００１０】
【発明の効果】
よって、本発明にあっては、４輪駆動モード禁止制御手段において、少なくともアイドルストップ制御手段によるエンジンの再始動中は、電動モータを駆動制御する４輪駆動モードが禁止されるため、４輪駆動モード中にアイドルストップ制御が行われる場合、電動モータへの電力消費を抑制でき、エンジン始動のみに電力を供給することで、速やかにエンジン自動停止後の再始動を達成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を実現する実施の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図、図２は第１実施例装置の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。この第１実施例システムは、図１に示すように、左右前輪１Ｌ，１Ｒが内燃機関であるエンジン２によって駆動され、左右後輪３Ｌ，３Ｒが電動機であるモータ４（電動モータ）によって駆動可能な車両の場合の例である。
【００１３】
図１に示すように、エンジン２の出力トルクＴｅが、トランスミッション＆ディファレンシャルギア５を介して左右前輪１Ｌ，１Ｒに伝達されるようになっている。また、エンジン２の出力トルク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。
【００１４】
上記発電機７は、エンジン回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転し、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ｉｆｈに応じて、エンジン２に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた電力を発電する。その発電機７が発電した電力は、電線９を介してモータ４に供給可能になっている。その電線９の途中には、ジャンクションボックス１０が設けられている。
【００１５】
上記モータ４の駆動トルクは、ギア減速機１１及びクラッチ１２を介して左右後輪３Ｌ，３Ｒに伝達可能になっている。尚、符号１３は左右後輪３Ｌ，３Ｒのディファレンシャルギアをあらわし、符号ＲＤＵは後輪駆動ユニットをあらわす。
【００１６】
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、スロットルバルブ１５が介装されている。このスロットルバルブ１５は、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アクセルバイワイヤー方式である。すなわち、上記スロットルバルブ１５は、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップモータ１９のステップ数に応じた回転角によりバルブ開度が調整制御される。そのステップモータ１９の回転角は、エンジンコントローラ１８からの開度信号によって調整制御される。
【００１７】
上記スロットルバルブ１５のバルブ開度を検出するスロットルセンサ１６を有し、該スロットルセンサ１６は、検出したバルブ開度に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００１８】
上記アクセルペダル１７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２０を有し、該アクセルセンサ２０は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００１９】
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（エンジン回転数検出手段）を備え、このエンジン回転数センサ２１は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００２０】
上記エンジンコントローラ１８では、エンジン２の自動停止と再始動によるアイドルストップ制御（アイドルストップ制御手段）と、また、このエンジンコントローラ１８では、アイドルストップ制御によりエンジン２の自動停止が開始されると同時に４輪駆動モードを禁止し、エンジン２の再始動が完了すると４輪駆動モードの禁止を解除する制御（４輪駆動モード禁止制御手段）と、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バルブ開度を制御するエンジン制御と、を実施する。このアイドルストップ制御において、エンジン２の再始動は、エンジンコントローラ１８からスタータ３０に対する駆動指令により行われる。また、エンジンコントローラ１８と４ＷＤコントローラ８とは、双方向通信線により接続されている。
【００２１】
上記発電機７は、図２に示すように、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によって界磁電流Ｉｆｈが調整されることで、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。電圧調整器２２は、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令（界磁電流値）を入力し、その発電機制御指令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。
【００２２】
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。なお、図２において符号２４はリレーであり、４ＷＤコントローラ８からの指令によってモータ４に供給される電力（電流）の遮断及び接続が制御される。
【００２３】
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Ｔｍが調整される。なお、符号２５はモータ４の温度を測定するサーミスタである。
【００２４】
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、検出したモータの回転数信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００２５】
上記クラッチ１２は、油圧クラッチや電磁クラッチ等により構成され、４ＷＤコントローラ８からのクラッチ制御指令に応じたトルク伝達率でトルクの伝達を行う。
【００２６】
上記各車輪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。
【００２７】
上記４ＷＤコントローラ８は、４輪駆動モード時に、アクセルセンサ２０からのアクセル開度に応じた駆動力を発生させるようにモータ４を駆動制御する（電動モータ駆動制御手段）。
【００２８】
上記４ＷＤコントローラ８は、左右後輪３Ｌ，３Ｒによりモータ４が回転されるのを防止し、フリクションを低減するため、モータ駆動制御によりモータ４を駆動しないときは、前記クラッチ１２を切り離す制御を行う。
【００２９】
上記４ＷＤコントローラ８は、車両発進時、アクセルペダル１７が踏み込まれる直前に前記クラッチ１２を接続とし、モータ駆動系のギア減速機１１のガタを詰める分だけモータ４に初期トルクを与える制御を行う。
【００３０】
このガタ詰め制御は、インヒビタースイッチ２８により検出されるレンジ位置がニュートラルレンジ（Ｎレンジ）から走行可能レンジ（Ｄレンジ）にセレクトされた場合、前記クラッチ１２を接続する。そして、ブレーキスイッチ２９からのスイッチ信号によりブレーキペダルが解放されたことが検出された場合、ギア減速機１１のバックラッシュ等によるガタを詰める分だけモータ４に初期トルクを与える。
【００３１】
次に、作用を説明する。
【００３２】
［４輪駆動モード禁止制御処理］
図３はエンジンコントローラ１８で実行される４輪駆動モード禁止制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００３３】
ステップＳ１では、車速やブレーキ操作等に基づいて、アイドルストップ制御を許可しても良いか否かが判定され、ＮＯの場合はステップＳ１の判定を繰り返し、ＹＥＳの場合はステップＳ２へ移行する。
【００３４】
ステップＳ２では、ステップＳ１でのアイドルストップ許可判定と同時に、つまり、エンジン２を自動停止するアイドルストップ開始と同時に４駆モード禁止フラグをＯＮとし、４駆モード禁止フラグ＝ＯＮを４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００３５】
ステップＳ３では、ブレーキ操作量等に基づいて、アイドルストップ制御を解除しても良いか否かが判定され、ＮＯの場合はステップＳ２の４駆モード禁止フラグ＝ＯＮを維持し、ＹＥＳの場合はステップＳ４へ移行する。
【００３６】
ステップＳ４では、エンジン２を再始動させるためにエンジン始動手段であるスタータ３０を用いてエンジン２を始動させ、ステップＳ５へ移行する。
【００３７】
ステップＳ６では、エンジン回転数検出値がエンジン始動完了判断しきい値以上に到達することにより、エンジン始動が完了したか否かが判定され、ＮＯの場合はステップＳ４へ戻り、ＹＥＳの場合はステップＳ６へ移行する。このエンジン始動完了判断しきい値は、アクセル踏み込み前にエンジン始動のためにモータリングを開始し、その後、アクセル踏み込み操作によりエンジン回転数が上昇し、確実にクランキング終了と判断される時点でのエンジン回転数（アイドル回転数より少し高い回転数）に設定される。
【００３８】
ステップＳ６では、ステップＳ６にてエンジン始動完了と判定されると同時に４駆モード禁止フラグをＯＦＦとし、４輪駆動を許容する４駆モード禁止フラグ＝ＯＦＦを４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００３９】
［４輪駆動モード禁止制御作用］
前輪１Ｌ，１Ｒを駆動するエンジン２によって発電されたエネルギーを利用して後輪３Ｌ，３Ｒをモータ４により駆動し、エンジン駆動の前輪１Ｌ，１Ｒとモータ駆動の後輪３Ｌ，３Ｒで４輪駆動モードを達成するモータ四輪駆動車に対し、車両停止時等において燃費向上を図るべくエンジン２を自動停止し、再始動するアイドルストップ制御を採用した場合、４輪駆動モード中に、エンジン２の自動停止後にエンジン２を自動再始動させると、後輪３Ｌ，３Ｒを駆動するモータ４による負荷と、エンジン２を始動するスタータ３０による負荷が同時に作用し、車両の電力負荷が大きくなり、結果として、エンジン始動時間を長くしてしまう。
【００４０】
これに対し、第１実施例装置では、エンジンコントローラ１８において、アイドルストップ制御が行われる場合、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６へと進む流れとなり、アイドルストップ許可判断に基づくエンジン２の自動停止が開始されると同時に４輪駆動モードを禁止し、エンジン２の再始動後、エンジン回転数検出値がエンジン始動完了判断しきい値以上に到達したら４輪駆動モードの禁止を解除する制御が行われる。
【００４１】
４輪駆動モードでの走行中に、例えば、赤信号等により車両が停止し、エンジン２を自動停止するアイドルストップ制御が行われる場合について説明する。アイドルストップ制御の開始により４駆モード禁止フラグがＯＮの状態で、赤信号が青信号に変わり、まず、ブレーキペダルを離すと、図４の動作タイムチャートのブレーキペダルストローク特性に示すように、ブレーキペダルストロークが所定ストローク以下になった時点ｔ１にてアイドルストップ解除判定がなされる。そして、アイドルストップ解除判定に基づいて、アクセルペダルを踏み込む前にエンジン２を始動するためのモータリング（スタータ３０）を開始すると、図４の動作タイムチャートのエンジン回転数特性に示すように、時点ｔ２にてエンジン回転数が上昇し始め、その後、アクセル踏み込み操作を行うと、図４の動作タイムチャートのアクセル開度特性に示すように、時点ｔ３からアクセル開度が上昇し、これに伴ってエンジン回転数も上昇してゆく。そして、図４の動作タイムチャートのエンジン回転数特性に示すように、時点ｔ４にてエンジン回転数がエンジン始動完了判断しきい値に達すると、クランキング（エンジンのクランク軸を回してエンジンを始動させること。）を終了させ、図４の動作タイムチャートの４ＷＤモード開始特性に示すように、時点ｔ４から４輪駆動モードに移行可能な指令である４駆モード禁止フラグ＝ＯＦＦが４ＷＤコントローラ８に出力される。４駆モード禁止フラグ＝ＯＦＦを受けた４ＷＤコントローラ８では、モータ４に駆動指令が出力され、図４の動作タイムチャートの駆動力モータトルク特性に示すように、時点ｔ５からモータトルクの上昇がみられ、時点ｔ６にてアクセル開度に応じて後輪３Ｌ，３Ｒを駆動する４輪駆動モードへと復帰する。
【００４２】
よって、例えば、４輪駆動モード中にアイドルストップ制御が行われる場合、４輪駆動モードが禁止されることでモータ４への電力消費を抑制でき、エンジン始動手段であるスタータ３０のみに電力を供給することで、速やかにエンジン自動停止後の再始動を達成することができる。
【００４３】
次に、効果を説明する。
第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４４】
（１） 一方の駆動軸をエンジン２で駆動し、他方の駆動軸をエンジン２で発電される電気エネルギーによって駆動されるモータ４を介して駆動するモータ四輪駆動車において、車両状態により、若しくは、ドライバー操作により４輪駆動モードが選択されている時、前記モータ４を駆動制御する電動モータ駆動制御手段と、前記エンジン２の自動停止とエンジン２の自動再始動を行うアイドルストップ制御手段と、少なくとも前記アイドルストップ制御手段によるエンジン２の再始動中は、前記モータ４を駆動制御する４輪駆動モードを禁止する４輪駆動モード禁止制御手段と、を備えたため、４輪駆動モード中にアイドルストップ制御が行われる場合、モータ４への電力消費を抑制でき、エンジン始動のみに電力を供給することで、速やかにエンジン自動停止後の再始動を達成することができる。
【００４５】
（２） エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ２１を設け、前記４輪駆動モード禁止制御手段を、アイドルストップ許可判断に基づくエンジン２の自動停止が開始されると同時に４輪駆動モードを禁止し、エンジン２の再始動後、エンジン回転数検出値がエンジン始動完了判断しきい値以上に到達したら４輪駆動モードの禁止を解除する手段としたため、４輪駆動モード中にアイドルストップ制御が行われる場合、モータ４の電力消費を大幅に抑制できると共に、エンジン自動停止後の速やかな再始動を確実に達成することができる。
【００４６】
（３） モータ４への電力供給源は、エンジン２の回転駆動力で発電される発電機７であるため、発電機負荷を低減させることで、エンジン自動停止後のエンジン再始動をより速やかに行うことができる。
【００４７】
（第２実施例）
第１実施例は、モータ４への電力供給源は、エンジン２の回転駆動力で発電される発電機７としたのに対し、第２実施例は、モータ４への電力供給源を、エンジン駆動のオルタネータにより蓄電されるバッテリとした例である。
【００４８】
すなわち、図５に示すように、モータ４への電力供給源を、エンジン駆動のオルタネータ３１により蓄電されるバッテリ３２としている。なお、図５において、１Ｌ，１Ｒは前輪、２はエンジン、３Ｌ，３Ｒは後輪、４はモータ、５はトランスミッション＆ディファレンシャルギア、８は４ＷＤコントローラ、１１はギア減速機、１２はクラッチ、１３はディファレンシャルギア、１８はエンジンコントローラ、３０はスタータ、ＲＤＵは後輪駆動ユニットである。なお、これらの構成は、第１実施例と同様の構成であるので説明を省略する。作用的にも第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００４９】
次に、効果を説明する。
第２実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置にあっては、第１実施例の（１），（２）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００５０】
（４）モータ４への電力供給源を、エンジン駆動のオルタネータ３１により蓄電されるバッテリ３２としたため、バッテリ負荷を低減させることで、エンジン自動停止後のエンジン再始動をより速やかに行うことができる。
【００５１】
以上、本発明のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を第１実施例及び第２実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００５２】
例えば、第１実施例では、前輪駆動ベースで後輪をモータ駆動する四輪駆動車の例を示したが、後輪駆動ベースで前輪をモータ駆動する四輪駆動車にも提供することができる。
【００５３】
また、４輪駆動モード禁止制御手段は、アイドルストップ制御によるエンジンの再始動中にのみ４輪駆動モードを禁止するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。
【図３】第１実施例装置におけるエンジンコントローラで実行される４輪駆動モード禁止制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１実施例装置での４輪駆動モード禁止制御時のブレーキペダルストローク、アクセル開度、エンジン回転数、４ＷＤモード開始、駆動力モータトルクの各特性を示すタイムチャートである。
【図５】第２実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図である。
【符号の説明】
１Ｌ，１Ｒ 左右前輪
２ エンジン
３Ｌ，３Ｒ 左右後輪
４ モータ（電動モータ）
５ トランスミッション＆ディファレンシャルギア
６ 無端ベルト
７ 発電機
８ ４ＷＤコントローラ
９ 電線
１０ ジャンクションボックス
１１ ギア減速機
１２ クラッチ
１３ ディファレンシャルギア
１４ 吸気管路
１５ スロットルバルブ
１６ スロットルセンサ
１７ アクセルペダル
１８ エンジンコントローラ
１９ ステップモータ
２０ アクセルセンサ
２１ エンジン回転数センサ
２２ 電圧調整器（レギュレータ）
２３ 電流センサ
２４ リレー
２５ サーミスタ
２６ モータ用回転数センサ
２７ＦＬ，２７ＦＲ，２７ＲＬ，２７ＲＲ 車輪速センサ
２８ インヒビタースイッチ
２９ ブレーキスイッチ
３０ スタータ

Claims (4)

1. 一方の駆動軸をエンジンで駆動し、他方の駆動軸をエンジンで発電される電気エネルギーによって駆動される電動モータを介して駆動するモータ四輪駆動車において、
   車両状態により、若しくは、ドライバー操作により４輪駆動モードが選択されている時、前記電動モータを駆動制御する電動モータ駆動制御手段と、
   前記エンジンの自動停止とエンジンの自動再始動を行うアイドルストップ制御手段と、
   少なくとも前記アイドルストップ制御手段によるエンジンの再始動中は、前記電動モータを駆動制御する４輪駆動モードを禁止する４輪駆動モード禁止制御手段と、
   を備えたことを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
2. 請求項１に記載されたモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、
   エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を設け、
   前記４輪駆動モード禁止制御手段は、エンジンの再始動後、エンジン回転数検出値がエンジン始動完了判断しきい値以上に到達したら４輪駆動モードの禁止を解除する手段であることを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
3. 請求項１または請求項２の何れか１項に記載されたモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、
   前記電動モータへの電力供給源は、エンジンの回転駆動力で発電される発電機であることを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
4. 請求項１または請求項２の何れか１項に記載されたモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、
   前記電動モータへの電力供給源は、エンジン駆動のオルタネータにより蓄電されるバッテリであることを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。

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