JP2004270593A - 車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータによる従駆動輪の駆動によって、運転者の意図しない減速やエンジンストールを引き起こすことがない車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】前輪をエンジン，クラッチ，変速機の組み合わせで駆動する車両において、後輪を駆動するモータを設ける。そして、前記クラッチの締結時にエンストの可能性が生じると、エンジンにおける電子制御スロットルの目標開度を増大補正する。一方、前記エンスト回避制御中は、前輪速に後輪速を一致させるようにモータトルクを制御し、かつ、係るモータ駆動負荷分だけ前記目標開度を増大補正する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主駆動輪をエンジンで駆動し、従駆動輪を電動機で駆動する構成であって、前記エンジンで駆動される発電機から前記電動機に直接電力を供給する構成の車両の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４輪駆動システムとして、エンジンによって主駆動輪（例えば前輪）を駆動し、電動機（モータ）によって従駆動輪（例えば後輪）を駆動する構成として、発進・加速時に従駆動輪を駆動させて４輪駆動状態とするシステムが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、運転者のアクセル開操作に伴って駆動輪がスリップしたときに、エンジンのスロットルを絞ることによってエンジントルク（駆動トルク）を減少させ、スリップを抑制する所謂トラクションコントロールが知られている（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０２−１３６５２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記４輪駆動システムにおいて、電動機に対する電力供給を、エンジンで駆動される発電機から直接行わせ、電動機に電力を供給するバッテリを備えない構成とした場合、４輪駆動状態においては電動機を駆動させる負荷がエンジンに加わることになる。
【０００６】
そして、例えばトラクションコントロールによってエンジントルク（駆動トルク）が抑制されるときに、電動機負荷がエンジンに加わると、電動機負荷分だけ余分にエンジントルクが減少し、これにより運転者の意図に反する減速が発生したり、最悪の場合にはエンジンストールを引き起こす可能性があるという問題があった。
【０００７】
また、エンジンの出力がクラッチを介して変速機に伝達されるシステムにおいて、クラッチを締結して発進するときのエンジンストールを防止すべく、エンジントルクを増大制御する場合があるが、この場合も、従駆動輪を駆動するための電動機負荷がエンジンに加わることで、必要なエンジントルクの増大が得られずにエンジンストールを引き起こす可能性があるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、たとえ、スリップ発生によりエンジントルクを強制的に絞っている場合や、エンジンストールを回避すべくエンジントルクを増大制御している場合であっても、電動機による従駆動輪の駆動によって、運転者の意図しない減速が発生したり、エンジンストールを引き起こすことがない車両の駆動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、電動機の駆動負荷分だけエンジントルクの調整手段における目標エンジントルクを増大補正する構成とした。
【００１０】
かかる構成によると、電動機に電力を供給する発電機の負荷分を上乗せしてエンジントルクが調整されるから、電動機によって従駆動輪を駆動しているときであっても要求のエンジントルクを発生させることができる。
【００１１】
従って、例えばトラクション制御によってエンジントルクが絞られるときに、必要以上にエンジントルクが減少して、運転者の意図しない減速が発生したり、エンジンストールを引き起こすことを防止することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、エンジンがエンジンストール傾向を示すときに、従駆動輪の車輪速が主駆動輪の車輪速に一致するように電動機を制御する構成とした。
【００１３】
かかる構成によると、例えばクラッチを介してエンジントルクが主駆動輪に伝達される構成において、クラッチを接続して発進するときにエンジンストール傾向を示すと、従駆動輪の車輪速が主駆動輪の車輪速に一致するように制御して、主駆動輪に追従して従駆動輪が電動機で駆動されるようにする。
【００１４】
従って、発進時などにおいてエンジンストール傾向を示すときに、従駆動輪側が過剰に駆動されて車体の揺れを助長し、車両の走行安定性が損なわれることを回避できる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、主駆動輪のスリップが発生したときに、従駆動輪の車輪速が車体速に一致するように電動機を制御する構成とした。
かかる構成によると、主駆動輪に加速スリップが発生して、主駆動輪の車輪速が車体速を上回るときに、従駆動輪の車輪速を車体速に一致させるように電動機を制御する。
【００１６】
従って、主駆動輪側の過剰な駆動トルク状態に影響されて、従駆動輪が過剰に駆動されることが回避され、車両の走行安定性を保持することができる。
【００１７】
【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、実施形態における車両の駆動装置のシステム構成図である。
【００１８】
図１において、エンジン１の駆動力は、前側クラッチ２、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。
即ち、エンジン１，前側クラッチ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。
【００１９】
前記前側クラッチ２は、運転者が操作するクラッチペダルに機械的に連動して締結・解放される構成のクラッチであっても良いし、電磁コイル等のアクチュエータによって締結・解放される電子制御式のものであっても良い。
【００２０】
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、後側クラッチ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。
【００２１】
４ＷＤコントロールユニット１０は、前記発電機５、モータ６及び後側クラッチ８の制御機能を有する。
前記４ＷＤコントロールユニット１０には、前輪ＦＷ及び後輪ＲＷそれぞれの車輪速を検出する車輪速センサ２１ａ，２１ｂ、前記前側クラッチ２の締結・解放を検出するクラッチスイッチ２２、フットブレーキ操作を検出するブレーキスイッチ２３からの検出信号が入力される。
【００２２】
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が設けられており、エンジン１の電子制御スロットル２５などを制御する。
前記電子制御スロットル２５は、エンジン１の吸気通路に介装されるバタフライ式のスロットルバルブ２５ａ，該スロットルバルブ２５ａを開閉するスロットルモータ２５ａで構成される。
【００２３】
尚、前記電子制御スロットル２５が、本実施形態においてエンジントルクを調整する調整手段に相当する。
前記エンジンコントロールユニット１１には、エンジン回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転センサ３０、前記スロットルバルブ２５ａの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ３１、アクセル開度ＡＰＳを検出するアクセル開度センサ３２などからの検出信号が入力される。
【００２４】
前記４ＷＤコントロールユニット１０とエンジンコントロールユニット１１とは相互に通信可能に構成され、エンジンコントロールユニット１１から４ＷＤコントロールユニット１０側へは、アクセル開度信号，スロットル開度信号，エンジン回転信号などが送信され、４ＷＤコントロールユニット１０からエンジンコントロールユニット１１側へは、車輪速信号やブレーキ信号などが送信される。
【００２５】
ここで、前記エンジンコントロールユニット１１は、アクセル開度ＡＰＳに応じて電子制御スロットル２５を制御する一方、前輪ＦＷがスリップしたときに、前記電子制御スロットル２５を制御してエンジントルクを減少させ、前輪ＦＷのスリップを減少させるトラクション制御を行うと共に、前記前側クラッチ２を締結させて車両を発進させるときに、エンジンストールを回避すべく前記電子制御スロットル２５を制御するエンスト回避制御を行う。
【００２６】
一方、４ＷＤコントロールユニット１０は、４ＷＤ（４輪駆動）モードのときに、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。
【００２７】
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ＦＷのみがエンジン１で駆動される２輪駆動（２ＷＤ）状態とする。
【００２８】
尚、前記４ＷＤモードは、例えば、滑りやすい路面での発進・加速時に設定される。
図２のフローチャートは、前記エンスト回避制御及び４ＷＤ制御を示し、図３は、前記エンスト回避制御時の各種パラメータの変化を示すタイムチャートである。
【００２９】
図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、ブレーキスイッチ２３のＯＮ・ＯＦＦに基づいてブレーキ操作中であるか否かを判別する。
そして、ブレーキスイッチ２３がＯＦＦでブレーキ操作が行われていない場合に、ステップＳ２へ進む。
【００３０】
ステップＳ２では、アクセル開度センサ３２で検出されるアクセル開度ＡＰＳが所定開度以上で、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれている状態であるか否かを判別する。
【００３１】
そして、アクセルペダルが踏み込まれている状態であれば、ステップＳ３へ進む。
ステップＳ３では、クラッチスイッチ２２のＯＮ・ＯＦＦに基づいて、前側クラッチ（Ｃ／Ｌ）２の解放状態であるか否かを判別する。
【００３２】
前側クラッチ２が解放状態ではなく、締結途中又は完全締結状態であるときには、ステップＳ４へ進む。
ステップＳ４では、エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度以下であるか否かを判別する。
【００３３】
エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度以下であれば、ステップＳ５へ進み、スロットル開度ＴＶＯの単位時間当たりの変化量ΔＴＶＯが所定値以下であるか否か、換言すれば、スロットル開度ＴＶＯの増大変化速度が所定値以下であるか否かを判別する。
【００３４】
エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度以下で、かつ、スロットル開度ＴＶＯの増大変化が緩やかであると、エンジンストール（エンスト）の可能性があると判断して、ステップＳ６へ進む。
【００３５】
ステップＳ６では、前記電子制御スロットル２５における目標スロットル開度ＴＶＯの増大補正を行なう。
具体的には、前回値ＴＶＯ_−１に、最新の変化量ΔＴＶＯに補正定数Ｓ１（＞１）を乗算した値を加算し、今回の目標値とする。
【００３６】
ＴＶＯ＝ＴＶＯ_−１＋Ｓ１・ΔＴＶＯ
尚、スロットル開度ＴＶＯの増量分を一定値としても良い。
上記のようにして、スロットル開度ＴＶＯを増大させることで、エンジントルクを増大させ、エンストの発生を回避する。
【００３７】
更に、前記前側クラッチ２が、電磁コイル等のアクチュエータによって締結・解放される電子制御式である場合には、ステップＳ７で、前側クラッチ２の締結量（締結力）の減少補正を行なう。
【００３８】
具体的には、エンスト回避制御を開始した時点での締結量から、そのときの前後輪の車輪速差に応じた減少補正分を減算する。
締結量＝制御開始時の締結量−（Ｘ・Ｓ２）
上式で、Ｓ２は補正定数であり、また、Ｘは前後輪の車輪速差に応じて設定される値であって、前後輪の車輪速差がない場合（前輪がスリップしていない場合）には１に設定され、前輪速が後輪速に比べて大きくなるほど（前輪のスリップが大きいほど）、１を超えるより大きな値に設定され、締結量の減少補正量を大きくする。
【００３９】
従って、前側クラッチ２は、エンスト回避のためにその締結量が減少補正されると共に、前輪ＦＷがスリップしているときには締結量がより大きく減少補正されて、前輪ＦＷのスリップ回避が図られる。
【００４０】
尚、前側クラッチ２が運転者のクラッチペダル操作に機械的に連動して締結・解放されるクラッチである場合には、前記ステップＳ７の処理は省略される。
ステップＳ８では、４ＷＤモードであるか否かを判別する。
【００４１】
そして、４ＷＤモードであるときには、ステップＳ９へ進み、後輪ＲＷの車輪速が、前輪ＦＷの車輪速に一致するように、モータ６のモータトルクを制御する。
【００４２】
このように、エンスト傾向にあるときに、後輪ＲＷの車輪速が前輪ＦＷの車輪速に一致するようにモータ６を制御すれば、エンスト傾向による車両の揺れがモータ６による後輪ＲＷの駆動によって助長されることがなく、車両安定性を保持できる。
【００４３】
また、次のステップＳ１０では、モータ６に電力を供給する発電機５の駆動負荷を演算し、ステップＳ１１では、前記駆動負荷分をスロットル開度増加分ＴＶＯｍに変換する。
【００４４】
そして、ステップＳ１２では、前記開度増加分ＴＶＯｍによって電子制御スロットル２５における目標スロットル開度ＴＶＯの増大補正する。
ＴＶＯ＝ＴＶＯ＋ＴＶＯｍ
即ち、後輪ＲＷをモータ６で駆動する４ＷＤモードにおいては、モータ６に電力を供給するために発電機５で発電を行わせる必要が生じ、発電機５の発電は、エンジン１の負荷になる。
【００４５】
従って、ステップＳ６で、エンスト回避のためにスロットル開度ＴＶＯを増大補正したとしても、係る増大補正分が発電負荷で相殺され、所期のエンジントルクの増大を図ることができなくなる可能性がある。
【００４６】
そこで、エンスト回避のためにスロットル開度ＴＶＯを増大補正すると共に、４ＷＤモード時には、更に発電負荷分を上乗せして、発電負荷があってもエンスト回避が確実に図れるようにしてある。
【００４７】
図４のフローチャートは、前記トラクション制御及び４ＷＤ制御を示し、図５は、前記トラクション制御時の各種パラメータの変化を示すタイムチャートである。
【００４８】
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、ブレーキ操作中であるか否かを判別し、ブレーキ操作中でなければ、ステップＳ２へ進む。
ステップＳ２２では、アクセルペダルが踏み込まれているか否かを判別し、アクセルペダルが踏み込まれていれば、ステップＳ２３へ進む。
【００４９】
ステップＳ２３では、車速が所定速度以下であるか否かを判別し、所定車速以下であれば、ステップＳ２４へ進む。
ステップＳ２４では、前輪ＦＷの車輪速ｒωｆと、後輪ＲＷの車輪速ｒωｒとの偏差（ｒωｆ−ｒωｒ）が所定値ｘ以上であるか否かを判別することで、前輪ＦＷが加速スリップしているか否かを判別する。
【００５０】
ｒωｆ−ｒωｒ≧ｘであって、前輪ＦＷが加速スリップしていると判断されると、ステップＳ２５へ進み、前輪ＦＷの車輪速ｒωｆと後輪ＲＷの車輪速ｒωｒとの偏差ｓａｂｕｎの単位時間当たりの変化量Δｓａｂｕｎを算出する。
【００５１】
次のステップＳ２６では、前記変化量Δｓａｂｕｎが０以下であるか否か、換言すれば、スリップが減少傾向にあるか否かを判別する。
前記変化量Δｓａｂｕｎが０以下ではなく、スリップが増大傾向にあるときには、ステップＳ２７へ進み、前記電子制御スロットル２５における目標スロットル開度ＴＶＯを、アクセル開度ＡＰＳ相当値から所定値（１）だけ減少補正した値とする。
【００５２】
このように、スロットル開度ＴＶＯを減少補正してエンジントルクを低下させることで、前輪ＦＷのスリップの解消を図る。
そして、スロットル開度ＴＶＯを減少補正した結果、スリップが減少傾向に転じ、ステップＳ２６で前記変化量Δｓａｂｕｎが０以下であると判別されるようになると、ステップＳ２８へ進み、前記電子制御スロットル２５における目標スロットル開度ＴＶＯを、前回値から所定値（２）（＜所定値（１））だけ増大させる。
【００５３】
ステップＳ２９では、前記ステップＳ２８におけるスロットル開度の増大補正によって、目標スロットル開度ＴＶＯがアクセル開度ＡＰＳ相当にまで戻ったか否かを判別する。
【００５４】
そして、目標スロットル開度ＴＶＯがアクセル開度ＡＰＳ相当にまで戻ると、ステップＳ３０へ進んでトラクション制御を終了させる。
また、ステップＳ３１では、４ＷＤモードであるか否かを判別する。
【００５５】
そして、４ＷＤモードであるときには、ステップＳ３２へ進み、後輪ＲＷの車輪速が車体速に一致するように、モータ６のモータトルクを制御する。
このように、前輪ＦＷがスリップしているときに、後輪ＲＷの車輪速が車体速に一致するようにモータ６を制御すれば、前輪ＦＷに対して過剰に駆動トルクが加わっている状態に影響されて、後輪ＲＷも過剰なトルクで駆動されることを回避でき、車両の安定性を向上させることができる。
【００５６】
また、次のステップＳ３３では、モータ６に電力を供給する発電機５の駆動負荷を演算し、ステップＳ３４では、前記駆動負荷分をスロットル開度増加分ＴＶＯｍに変換する。
【００５７】
そして、ステップＳ３５では、前記開度増加分ＴＶＯｍによって電子制御スロットル２５における目標スロットル開度ＴＶＯの増大補正する。
ＴＶＯ＝ＴＶＯ＋ＴＶＯｍ
前述のように、後輪ＲＷをモータ６で駆動する４ＷＤモードにおいては、モータ６に電力を供給するために発電機５で発電を行わせる必要が生じ、発電機５の発電は、エンジン１の負荷になる。
【００５８】
従って、スリップ回避のためにスロットル開度ＴＶＯを減少補正しているときに、更に、発電機５の発電負荷がエンジン１に加わると、過剰にエンジントルクが減少してしまう。
【００５９】
そこで、スリップ抑制のためにスロットル開度ＴＶＯを減少補正しているときの４ＷＤモードにおいては、発電負荷分だけ目標開度ＴＶＯを増大補正し、スリップ回避に必要とされる分だけエンジントルクが減少されるようにする。
【００６０】
尚、上記実施形態では、エンジントルクの調整手段として電子制御スロットル２５を用いる構成としたが、この他、スロットルバルブをバイパスして流れる吸気量を調整することでエンジントルクを調整する構成や、燃料噴射量，点火時期の補正によってエンジントルクを調整する構成であっても良い。
【００６１】
また、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とし、モータ６で駆動される従駆動輪を後輪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とし、モータ６で駆動される従駆動輪を前輪とする構成にも、適用可能であることは明らかである。
【００６２】
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又は２記載の車両の駆動装置において、
前記エンジンの出力がクラッチを介して主駆動輪に伝達される構成であり、
前記クラッチの締結時におけるエンジンストールを防止すべく前記調整手段を制御するエンスト回避制御を行う一方、
前記エンスト回避制御中において、前記電動機の駆動負荷分だけ前記調整手段における目標エンジントルクを増大補正することを特徴とする車両の駆動装置。
【００６３】
かかる構成によると、クラッチの締結時におけるエンジンストールを防止すべくエンジントルクを増大補正すると共に、該エンスト回避制御中においては、電動機に電力を供給する発電機による負荷分だけ、エンジントルクを増大補正する。
【００６４】
従って、エンスト回避のためのエンジントルクの増大分が、発電機の負荷によって相殺されてしまうことがなく、エンストを確実に回避できる。
（ロ）請求項１又は３記載の車両の駆動装置において、
前記主駆動輪がスリップしたときに前記調整手段を制御して主駆動輪の駆動トルクを低下させるトラクション制御を行う一方、
前記トラクション制御中において、前記電動機の駆動負荷分だけ前記調整手段における目標エンジントルクを増大補正することを特徴とする車両の駆動装置。
【００６５】
かかる構成によると、主駆動輪のスリップを解消すべくエンジントルクを減少補正すると共に、該トラクション制御中においては、電動機に電力を供給する発電機による負荷分だけ、エンジントルクを増大補正する。
【００６６】
従って、スリップ解消のためのエンジントルクの減少分に、更に、発電機の負荷が加わり、過剰にエンジントルクが低下してしまうことを回避できる。
（ハ）請求項（イ）記載の車両の駆動装置において、
前記クラッチが電子制御クラッチであって、該電子制御クラッチの締結時におけるエンジンストールを防止すべく、前記電子制御クラッチの締結力を制御することを特徴とする車両の駆動装置。
【００６７】
かかる構成によると、クラッチの締結時におけるエンジンストールを、エンジントルクの増大補正と、クラッチ締結力の低下との双方から回避することで、より確実なエンスト防止が図られる。
（ニ）請求項１〜３，（イ）〜（ハ）のいずれか１つに記載の車両の駆動装置において、
前記調整手段が電子制御スロットルであることを特徴とする車両の駆動装置。
【００６８】
かかる構成によると、例えば、エンスト回避制御やトラクション制御のためにスロットル開度を補正すると共に、電動機の駆動負荷分だけスロットル開度を増大補正し、エンスト回避制御やトラクション制御のために必要なエンジントルク制御を行わせる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる車両の駆動装置を示すシステム概要図。
【図２】同上装置におけるエンスト回避制御及び４ＷＤ制御を示すフローチャート。
【図３】前記エンスト回避制御時における各種パラメータの変化を示すタイムチャート。
【図４】同上装置におけるトラクション制御及び４ＷＤ制御を示すフローチャート。
【図５】前記トラクション制御時における各種パラメータの変化を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）、２…前側クラッチ、３…変速機、４…ディファレンシャル、５…発電機、６…モータ（電動機）、７…減速機、８…後側クラッチ、９…ディファレンシャル、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、２１ａ，２１ｂ…車輪速センサ、２２…クラッチスイッチ、２３…ブレーキスイッチ、２５…電子制御スロットル、３０…エンジン回転センサ、３１…スロットルセンサ、３２…アクセル開度センサ

Claims (3)

1. 主駆動輪を駆動するエンジンと、従駆動輪を駆動する電動機と、エンジントルクを調整する調整手段とを備えると共に、前記エンジンで駆動される発電機から前記電動機に直接電力を供給する構成の車両の駆動装置において、
   前記電動機の駆動負荷分だけ前記調整手段における目標エンジントルクを増大補正することを特徴とする車両の駆動装置。
2. 前記エンジンがエンジンストール傾向を示すときに、従駆動輪の車輪速が主駆動輪の車輪速に一致するように前記電動機を制御することを特徴とする請求項１記載の車両の駆動装置。
3. 前記主駆動輪のスリップが発生したときに、従駆動輪の車輪速が車体速に一致するように前記電動機を制御することを特徴とする請求項１記載の車両の駆動装置。

Images