JP2004254375A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前輪をエンジンで駆動し、後輪をモータで駆動する４ＷＤ車両において、モータで駆動される後輪の加速スリップを速やかに解消させる。
【解決手段】モータで後輪を駆動する４ＷＤモードのときに、後輪の加速スリップが検出されると、路面の摩擦係数をモータ駆動力，後輪荷重及び後輪速度に基づいて推定する。次いで、前記推定した路面の摩擦係数でのスリップ率と摩擦力との相関から、加速スリップを抑制できる最大モータトルクを求める。そして、前記最大モータトルクにまでステップ的にモータトルクを低下させることで、加速スリップの解消を図る。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の駆動力制御装置に関し、詳しくは、加速スリップ時に駆動トルクを減少させる制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、駆動輪の加速スリップを検出すると、駆動源としての内燃機関におけるスロットル制御，燃料制御，点火時期制御などを行うことで、内燃機関の発生トルクを減少させ、以って、前記駆動輪のスリップを抑制する駆動力制御が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、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４輪駆動（４ＷＤ）システムが提案されており、前記電動機による駆動を雪道などの滑り易い路面での発進・加速時にのみ行わせる構成とする場合があった（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−０９４９７９号公報
【特許文献２】
特開平７−２３１５０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の駆動力制御においては、スリップ率が大きくなると、内燃機関の駆動トルクを徐々に減少させ、スリップ率が減少すると、内燃機関の駆動トルクを徐々に復活させ、再度スリップ率が大きくなると、駆動トルクを再び徐々に減少させるようにしていた。
【０００６】
このため、スリップが収束するのに時間を要し、また、過剰に駆動トルクが制限されて加速性が損なわれてしまう可能性があった。
特に、上記の電動機を用いた４ＷＤシステムでは、電動機による駆動によって滑り易い路面での発進・加速を補償するシステムであるため、電動機で駆動される駆動輪のスリップは最小限かつ速やかに抑制されるべきであるが、従来のように、駆動トルクを減少制御する構成では、発進・加速性を維持しつつ、スリップを速やかに収束させることが困難で、滑り易い路面での良好な発進・加速性能を充分に保証することができない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、加速スリップの発生に対して、過剰に駆動トルクを抑制することなく、スリップを可及的速やかに収束させることができる車両の駆動力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、スリップ発生時に路面の摩擦係数を推定し、該摩擦係数に基づいて目標駆動トルクを設定し、該目標駆動トルクに向けて駆動源の発生トルクを減少させる構成とした。
【０００９】
かかる構成によると、路面の摩擦係数から、摩擦力とスリップ率との相関が推定され、該推定結果から加速スリップを抑制できる目標駆動トルクを設定する。そして、該目標駆動トルクまで駆動源のトルクを低下させることで、加速スリップの解消を図る。
【００１０】
従って、路面の摩擦係数からスリップ解消に適切な駆動トルクを設定し、係る駆動トルクにまでステップ的に減少させれば、スリップを速やかに解消でき、かつ、過剰に駆動トルクが抑制されることを回避できる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記摩擦係数に基づいて、スリップ率を所定範囲に収束させる最大駆動トルクを求め、該最大駆動トルクを前記目標駆動トルクとして設定する構成とした。
【００１２】
かかる構成によると、摩擦係数を一定としたときに、摩擦力は、スリップ率の増大に対して増大変化してその後減少変化するから、摩擦力が最大となる付近のスリップ率に収束させる最大駆動トルクは、そのときの路面でのスリップを回避できる許容最大トルクとなる。
【００１３】
従って、スリップの解消を図りつつ、最大限の駆動トルクで車輪を駆動させることができ、良好な加速性を維持できる。
請求項３記載の発明では、前記摩擦係数を、車輪の駆動力，輪荷重及び車輪の回転速度に基づいて推定する構成とした。
【００１４】
かかる構成によると、スリップ発生時における車輪の駆動力及び車輪速、更に、定数として与えることができる輪荷重に基づいて、路面の摩擦係数が推定される。
【００１５】
従って、路面の摩擦係数を、簡便に推定することができる。
【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、実施形態において本発明に係る駆動力制御装置が適用される４ＷＤシステムの構成図である。
【００１７】
図１において、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。
【００１８】
即ち、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。
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。
【００１９】
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。
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。
【００２０】
マイクロコンピュータを含んで構成される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。
ここで、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、前記４ＷＤコントロールユニット１０は、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。
【００２１】
そして、４ＷＤモード（４輪駆動モード）においては、前記発電機５に発電を行わせると共に、電磁クラッチ８をＯＮ（締結）し、モータ６の駆動力で後輪（従駆動輪）ＲＷを駆動することで、前輪（主駆動輪）ＦＷがエンジン１で駆動され、後輪（従駆動輪）ＲＷがモータ６で駆動される４輪駆動（４ＷＤ）状態とする。
【００２２】
一方、２ＷＤモード（前輪駆動モード）においては、前記発電機５の発電を停止させると共に、電磁クラッチ８をＯＦＦ（解放）し、モータ６による後輪（従駆動輪）ＲＷの駆動を停止させることで、前輪のみがエンジン１で駆動される２輪駆動（２ＷＤ）状態とする。
【００２３】
ここで、前記４ＷＤコントロールユニット１０によるモータ制御の詳細を、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、ステップＳ１では、４ＷＤモードであるか否かを判別する。
【００２４】
前記４ＷＤモードは、４ＷＤスイッチ，車速，前輪の加速スリップ状態などに基づいて選択される。
４ＷＤモードであるときには、ステップＳ２へ進み、モータ６による後輪ＲＷの要求駆動トルクを、アクセル開度，車速，エンジン運転状態などに基づいて算出する。
【００２５】
ステップＳ３では、モータ６で駆動される後輪ＲＷのスリップ率λを、車体速度Ｖ，後輪回転速度Ｖｗに基づいて演算する。
λ＝（Ｖｗ−Ｖ）／Ｖｗ
ステップＳ４では、前記スリップ率λと所定値とを比較して、後輪ＲＷの加速スリップ状態であるか否かを判別する。
【００２６】
ステップＳ４で、後輪ＲＷの加速スリップの発生状態ではないと判別されると、ステップＳ５を迂回してステップＳ６へ進み、前記ステップＳ２で算出された要求駆動トルクに応じて発電機５及びモータ６を制御すると共に、電磁クラッチ８をＯＮ（締結）制御して、４ＷＤ駆動状態とする。
【００２７】
また、ステップＳ１で、４ＷＤモードではないと判別されると、ステップＳ７へ進んで、発電機５及びモータ６を停止すると共に、電磁クラッチ８をＯＦＦ（解放）制御して、２ＷＤ駆動状態とする。
【００２８】
４ＷＤモード時に後輪ＲＷに加速スリップが発生していると、ステップＳ４で判断されると、ステップＳ５へ進む。
ステップＳ５では、モータ６で駆動される後輪ＲＷの加速スリップを抑制すべく、モータ６の駆動トルクの制限値を算出する。
【００２９】
ステップＳ５では、以下のようにしてモータトルクの制限値を算出する。
図３は、横軸をスリップ率λ，縦軸を摩擦力（Ｎ）とし、路面の摩擦係数μ毎にスリップ率λと摩擦力（Ｎ）との相関の変化を示すものである。
【００３０】
この図から、各路面摩擦係数μ毎に、スリップ率λが０．２程度の状態のときに摩擦力が最大になることが分かる。
一方、前記図３には、一定のモータトルク（点線示）を与えたときのスリップ率λと摩擦力（Ｎ）との相関を示す曲線も記載されている。
【００３１】
例えば、路面摩擦係数μが最大で０．１５程度の滑り易い路面で、モータトルクとして１０Ｎｍを与えたとすると、μｍａｘ＝０．１５の曲線と、モータトルク＝１０Ｎｍの曲線との交点Ａが、路面摩擦係数μｍａｘ＝０．１５でモータトルク＝１０Ｎｍを与えたときのスリップ率λの収束点となる。
【００３２】
従って、路面摩擦係数μｍａｘ＝０．１５でモータトルク＝１０Ｎｍを与えると、加速スリップ率λが過大で摩擦力が低下する加速スリップ状態になることを示す。一方、同じ路面摩擦係数μｍａｘ＝０．１５でモータトルクを９Ｎｍとした場合には、路面摩擦係数μｍａｘ＝０．１５とモータトルク＝９Ｎｍとの交点Ｂがスリップ率λの収束点となる。
【００３３】
前記収束点Ｂは、最大摩擦力付近となるスリップ率λ＝０．２近傍であり、これは、路面摩擦係数μｍａｘ＝０．１５のときには、過大な加速スリップを発生させることのない最大駆動トルクが略９Ｎｍ程度であることを示す。
【００３４】
即ち、路面摩擦係数μｍａｘ＝０．１５のときに、モータトルクを９Ｎｍよりも大きくすると、スリップ率が過大になり、逆に、モータトルクを９Ｎｍよりも小さくすれば、更にスリップ率を小さくできるものの、トルクとしては過剰に抑止されることになり、モータトルクを９Ｎｍ近傍に制御すれば、過大な加速スリップを発生させることなく、最大限の加速性能を得られることになる。
【００３５】
このように、そのときの路面の摩擦係数が分かれば、過大な加速スリップを発生させることなく、最大限の加速性能を得られるモータの目標駆動トルクを設定できることになる。
【００３６】
そこで、ステップＳ５では、そのときの路面の摩擦係数μから、過大なスリップの発生を抑止できる最大のモータトルクを設定する。
具体的には、まず、路面の摩擦係数μを下式に従って算出する。
【００３７】
μ＝（１／Ｍｇ）・（Ｆｍ−Ｍｗ・ｄＶｗ／ｄｔ）
尚、Ｍは車重、Ｆｍはモータ駆動力（後輪駆動力）、Ｍｗは輪荷重、Ｖｗは車輪速度である。
【００３８】
摩擦係数μを求めると、図３に示すような相関から、そのときの摩擦係数μにおいて、最大摩擦力相当値を含む所定範囲（例えば０．１〜０．２）のスリップ率に収束することになる最大モータトルクをマップ検索或いは演算によって求め、求めたモータトルクを、ステップＳ２での演算結果に代えて、モータトルク制御の目標値とする。
【００３９】
即ち、ステップＳ２での演算結果のままにモータトルクを制御すると、過大な加速スリップを発生するので、前記ステップＳ５で路面の摩擦係数μに応じたモータトルクにまでステップ的に減少変化させる。
【００４０】
ここで、前記摩擦係数μに応じた目標のモータトルクは、スリップ率を低く抑制できる最大トルクであるから、後輪のスリップ状態を速やかに解消しつつ、加速性能が悪化することを回避できる。
【００４１】
尚、本実施形態では、モータ６で駆動される駆動輪（後輪）の加速スリップに対して、摩擦係数に応じてモータトルクの目標値を設定する構成としたが、駆動源をモータに限定するものではなく、エンジン（内燃機関）１で駆動される駆動輪（前輪）の加速スリップに対して、摩擦係数に応じてエンジントルクの目標値を設定する構成とすることができる。
【００４２】
また、図３の摩擦力とスリップ率との相関において、あるモータトルクにおける摩擦力とスリップ率との相関を示す曲線と、ある摩擦係数における摩擦力とスリップ率との相関を示す曲線との交点が２つ以上あり、複数の異なるスリップ率で収束する可能性があるときには、係るモータトルクを目標値から除外するようにすれば、確実に加速スリップを抑制させることができる。
【００４３】
また、ステップＳ５におけるモータトルクの制限によっても、加速スリップが解消されないときには、前記摩擦係数から求めた目標値を徐々に低下させるようにすれば良く、この場合でも、最初から徐々に低下させる場合に比べて、大凡の最適値付近にまで低下させた後で微修正することになるから、収束応答性の改善が図られる。
【００４４】
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１〜３のいずれか１つに記載の車両の駆動力制御装置において、
車両の前輪と後輪との一方をエンジンで駆動し、他方を電動機で駆動する構成であって、
前記電動機で駆動される駆動輪の加速スリップを検出し、加速スリップを検出したときに、前記摩擦係数に基づいて前記電動機の目標駆動トルクを設定することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
【００４５】
かかる構成によると、車両の前輪と後輪との一方をエンジンで駆動し、他方を電動機で駆動する４輪駆動（４ＷＤ）車両において、電動機で駆動される車輪の加速スリップを、過剰に駆動トルクを抑制することなく可及的速やかに収束させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における４ＷＤシステムの構成図。
【図２】同上４ＷＤシステムにおけるモータトルク制御を示すフローチャート。
【図３】スリップ率と摩擦力との相関を、路面の摩擦係数毎、及び、モータトルク毎に示す線図。
【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. 車両の駆動輪における加速スリップを検出し、加速スリップを検出したときに、駆動源の発生トルクを減少させる車両の駆動力制御装置であって、
   加速スリップ発生時に路面の摩擦係数を推定し、
   該摩擦係数に基づいて目標駆動トルクを設定し、該目標駆動トルクに向けて駆動源の発生トルクを減少させることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 前記摩擦係数に基づいて、スリップ率を所定範囲に収束させる最大駆動トルクを求め、該最大駆動トルクを前記目標駆動トルクとして設定することを特徴とする請求項１記載の車両の駆動力制御装置。
3. 前記摩擦係数を、車輪の駆動力，輪荷重及び車輪速度に基づいて推定することを特徴とする請求項１又は２記載の車両の駆動力制御装置。

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