JP2005185065A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両状態に応じてモータの過剰発熱を防止することを課題としている。
【解決手段】車輪を駆動するモータと、そのモータに電力を供給する発電機と、電源からモータに供給されるモータ電流を、アクセル開度に応じた値に調整するモータ電流調整手段とを備えた車両の駆動力制御装置である。モータがモータロック状態で且つアクセル開度が所定加速指示量以上の場合には、上記モータ電機子電流を、アクセル開度に応じた電流値よりも小さな値に制限する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車輪の少なくとも一部をモータ駆動する車両の駆動力制御装置に関する。

例えば、特許文献１に記載の駆動力制御装置は、前輪をエンジンで駆動し、後輪をモータで駆動可能とすると共に、上記エンジンで駆動される発電機に備える構成である。そして、その発電機が発電した電力を上記モータの電機子に供給することで、搭載されるバッテリの占有率を出来るだけ小さく且つ車両重量の増大を抑えている。
特開２０００−３１８４７３号公報

ここで、車両によっては、上記モータの温度を測定する温度センサが装備され、モータが過剰に加熱されていないか否かを検出しているものがある。
しかし、モータロック状態では、モータロック電流による発熱は、電流の二乗に比例して上昇するため、温度センサによる検出ではモータの過剰加熱の検出に遅れが生じる場合がある。

また、特開２００２−２８１６０３号公報に記載の発明は、発電機とモータ間に設置されたリレーが故障すると発電機の電圧がモータに掛かり続けるため、モータを回転させないとモータロック電流が流れ続けモータが過剰発熱することに鑑みたものであり、リレーが溶着状態になったときにモータを回転駆動させる技術が記載されている。しかしながら、走行抵抗が大きい場合には、後輪にモータが回転駆動トルクを伝達しても、モータがロック状態となっている場合も想定される。すなわち、単にモータを回転駆動するだけではモータの発熱を低減できない場面も想定される。
本発明は、このような点に着目したもので、車両状態に応じてモータの過剰発熱をフィードフォワードで防止することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、車輪を駆動するモータと、そのモータに電力を供給する電源と、電源からモータに供給されるモータ電流を、加速指示量に応じた値に調整するモータ電流調整手段とを備えた車両の駆動力制御装置において、
上記モータがモータロック状態か否かを判定するモータロック判定手段を備え、上記モータ電流調整手段は、上記モータロック判定手段によってモータロック状態と判定され且つ上記加速指示量が所定加速指示量以上と判定した場合には、上記モータ電流を、加速指示量に応じた電流値よりも小さな値に制限することを特徴とするものである。

本発明によれば、モータロックの状態で、アクセル開度などによる加速指示量が所定加速指示量以上となって大きな電流がモータに供給されていると推定すると、上記モータに供給する電流を制限することで、未然にモータの発熱を低減する。

次に、本発明の第１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（モータ）によって駆動可能な従駆動輪である。
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。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。

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（加速指示量を指示する操作部）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。

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。

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。

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。

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（デューティ比）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を検出しつつ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。ここで、上記発電機７は電源を構成し、上記電圧調整器２２はモータ電流調整手段の一部を構成する。

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に供給可能となっている。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。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。
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。

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目標モータトルクに調整される。なお、符号２５はモータ４の温度を測定するサーミスタからなる温度センサである。所定許容以上の温度状態となるとモータ４は停止される。
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。

また、クラッチ１２は、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って、クラッチ１２の接続・切断の制御が行われる。
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。

４ＷＤコントローラ８は、図３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、２輪移行処理部８Ｈ、第２目標負荷トルク演算部８Ｊ、第３目標負荷トルク演算部８Ｋ、及びモータロック判定部８Ｌ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の発電機指令値ｃ１を出力して界磁電流Ｉｆｈを調整する。

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、４輪駆動状態と判定している間はクラッチ１２を接続状態に制御する。
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４に示すような処理を行う。
すなわち、先ず、ステップＳ１０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Ｓ２０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。
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、それぞれ算出する。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。ここで、スリップ速度（加速スリップ量）ΔＶＦは、アクセル開度（要求トルク）が大きくなるほど大きな値となる。
ΔＶＦ ＝ ＶＷｆ −ＶＷｒ

ステップＳ２０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、Ｔｈにゼロを代入した後、ステップＳ７０に移行する。
一方、ステップＳ２０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Ｓ４０に移行する。

ステップＳ４０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Ｓ５０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。
ＴΔＶＦ ＝ Ｋ１ × 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Ｓ５０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Ｓ６０に移行する。
ＴＧ ＝Ｋ２×（Ｖ × Ｉａ）／（Ｋ３ × Ｎｈ）
ここで、
Ｖ ：発電機７の電圧
Ｉａ：発電機７の電機子電流（モータ電流）
Ｎｈ：発電機７の回転数
Ｋ３：効率
Ｋ２：係数
である。

ステップＳ６０では、下記式に基づき、余剰トルクつまり発電機７で負荷すべき目標発電負荷トルクＴｈを求め、ステップＳ７０に移行する。
Ｔｈ ＝ ＴＧ ＋ ＴΔＶＦ
ステップＳ７０では、所定車速以下、例えば時速３ｋｍ以下（極低速状態）かどうかを判定し、所定車速以下と判定した場合にはステップＳ８０に移行する。

ステップＳ８０では、加速指示量であるアクセル開度が所定値θａ以上か否かを判定し、所定値θａ以上であればステップＳ９０に移行し、所定値θａ未満であればステップＳ１００に移行する。上記所定値θａは、所定加速指示量であって、モータの設計的仕様により求められる放熱限界となるモータ電機子電流Ｉａに対応するアクセル開度若しくはその開度よりも大きなアクセル開度である。

ステップＳ９０では、後述のモータロック判定部８Ｌの判定に基づき、モータロック状態となっているか否かを判定し、モータロック状態になっていると判定した場合にはステップＳ１３０に移行し、モータロック状態でなければステップＳ１００に移行する。
ステップＳ１３０では、第３目標負荷トルク演算部８Ｋを起動し、新たに目標発電負荷トルクＴｈを求め直して、処理を終了する。

一方、ステップＳ１００では、第２目標負荷トルク演算部８Ｊを起動し、アクセル開度量（加速指示量つまり要求トルク量）に応じた第２目標発電負荷トルクＴｈ２を演算してステップＳ１１０に移行する。
ステップＳ１１０では、第２目標発電負荷トルクＴｈ２が目標発電負荷トルクＴｈよりも大きいか否かを判定し、第２目標発電負荷トルクＴｈ２の方が大きい場合にはステップＳ１２０に移行して目標発電負荷トルクＴｈに第２目標発電負荷トルクＴｈ２を代入して処理を終了する。一方、第２目標発電負荷トルクＴｈ２が目標発電負荷トルクＴｈと等しいか小さいときには、そのまま復帰する。

ここで、上記第２目標負荷トルク演算部８Ｊの処理について説明する。
まず、アクセル開度に基づき、加速指示量つまり運転者の要求トルクを推定し、その推定した要求トルクに比例した発電負荷への分配割合αを、図５に示すようなマップ等に基づく決定する。なお、分配割合の上限値を例えば２０％などと決定しておく。そして、エンジントルクＴｅを求め、そのエンジントルクＴｅの上記分配割合αを乗算して第２目標負荷トルクＴｈ２を演算する。なお、上記分配割合αは、全体を１とした場合の値であり、０．２などの値を取る。ここで、上記分配割合αは、運転者の指示したアクセル開度（要求トルク）に応じて変化するように設定しても良いし、一定の割合としても良い。

また、上記第３目標負荷トルク演算部の処理について説明する。
この第３目標負荷トルク演算部８Ｋで再演算するトルクＴｈは、上記第２目標負荷トルク演算部８Ｊのアクセル開度に比例した演算方式で演算した値よりも小さな値に制限したトルク値であって、発電電流がモータ（冷却ファン等の付属物を含む）の設計的仕様から決められる放熱限界に対応するモータ電機子電流（モータ電流）と等しいかそれよりも小さい電流となる発電出力に対応した、予め実験などから求めた発電負荷トルク値に設定する。なお、発電負荷トルクを制限することは、モータ電機子電流Ｉａを制限することになる。

ここで、上記発電機７は、エンジントルクを前輪と後輪に分配する機能を有し、発電負荷トルクを制限することは、前輪への分配率を大きくすることに繋がる。
次に、モータロック判定部８Ｌの処理を、図６を参照して説明する。本モータロック判定部は所定サンプリング時間単位に起動され、まずステップＳ２００にて、発電中か否かを判定し、発電中であればステップＳ２１０に移行し、発電中でなければステップＳ２５０に移行しモータロックフラグＭＴＬＣＫに０を代入し更にステップＳ２６０にてカウンタＭＣＮＴをゼロに初期化した後に復帰する。ここで、本実施形態では、アクセルスイッチがオンであれば、４輪駆動状態となるので、例えば、アクセルスイッチがオンであれば発電中と判定する。

また、ステップＳ２１０では、モータ回転数がＮｍ０未満か否かを判定しＮｍ０未満であればステップＳ２２０に移行し、Ｎｍ０以上であればステップＳ２５０に移行する。Ｎｍ０未満とはモータが回転していないに等しいと判定可能な回転数である。若しくは、車両がクリープで移動する際のモータ回転数をＮｍ０としても良い。
ステップＳ２２０では、カウンタＭＣＮＴがｔ以上か否かを判定し、ｔ以上であればステップＳ２４０にてモータロックフラグＭＴＬＣＫに１を代入して復帰する。一方、ｔ未満であればステップＳ２３０に移行してカウンタＭＣＮＴをカウントアップして処理を終了する。

すなわち、ステップＳ２２０〜Ｓ２４０にて、モータロックが数秒以上継続しているとモータロックフラグＭＴＬＣＫに１が設定される。
次に、目標トルク制限部８Ｆの処理について、図７に基づいて説明する。
すなわち、まず、ステップＳ３１０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Ｓ３２０に移行する。

ステップＳ３２０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Ｓ３３０に移行する。
ΔＴｂ＝ Ｔｈ − ＨＱ
ステップＳ３３０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Ｓ３４０に移行する。
ステップＳ３４０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Ｓ３５０に移行する。
ＴｅＭ ＝Ｔｅ −ΔＴｂ
ステップＳ３５０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。

次に、余剰トルク変換部８Ｇの処理について、図８に基づいて説明する。
まず、ステップＳ４００で、Ｔｈが０より大きいか否かを判定する。Ｔｈ＞０と判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしているかアクセルペダルが踏み込まれているので、ステップＳ４１０に移行する。また、Ｔｈ≦０と判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒは加速スリップしていない状態であり且つアクセルが踏まれていないので、２輪駆動状態としてステップＳ４７０に移行する。

ステップＳ４１０では、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行か否かを判定し、２輪への移行と判定した場合にはステップＳ４７０に移行し、そうでない場合には、通常の処理をすべく、ステップＳ４２０に移行する。例えば、モータ回転数が許容限界回転数に近づいたと判定したり、温度センサに基づきモータの温度が許容温度以上であるとすると、２輪駆動状態への移行と判定する。
ステップＳ４２０では、クラッチ制御部８Ｄに接続指令を出力してステップＳ４３０に移行する。
次に、ステップＳ４３０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Ｓ４４０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。もっとも、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。

次に、ステップＳ４４０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を算出して、ステップＳ４５０に移行する。
ステップＳ４５０では、上記目標モータトルクＴｍ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Ｓ４６０に移行する。ステップＳ４６０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、２輪駆動への移行、若しくは２輪駆動状態と判定されてステップＳ４７０に移行すると、クラッチ解放処理部８Ｈを実行した後に、ステップＳ２８０に移行する。
ここで、本実施形態のクラッチ解放処理部８Ｈでは、クラッチ制御部８Ｄを通じて電磁クラッチ部１０６を通電オフ状態として保持器１０４を解放する。
ステップＳ２８０では、発電機制御指令値であるデューティ比ｃ１に「０」を設定した後に、復帰する。また、４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行する際における、その他の処理も行う。

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９に示すような処理が行われる。
すなわち、まずステップＳ６１０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Ｓ６２０に移行する。
ステップＳ６２０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Ｓ６３０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Ｓ６７０に移行する。

ステップＳ６３０では、制限出力トルクＴｅＭが目標出力トルクＴｅＮよりも小さいか否かを判定する。制限出力トルクＴｅＭの方が小さいと判定した場合には、ステップＳ６４０に移行する。一方、制限出力トルクＴｅＭの方が大きいか目標出力トルクＴｅＮと等しければステップＳ６７０に移行する。
ステップＳ６４０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を制限して、ステップＳ６７０に移行する。
ステップＳ６７０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Ｓ６８０に移行する。

ステップＳ６８０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Ｓ６９０に移行する。
ΔＴｅ′ ＝ＴｅＮ − Ｔｅ
ステップＳ６９０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。

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輪駆動状態に移行する。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。

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、発進時などの所定以下の低速走行状態にあっては、加速スリップを、前後輪の速度差ΔＶで推定しても路面反力限界トルクで推定しても、加速スリップしているとの推定が適切に行われないおそれがある（低速であるほど、ロータリセンサなどによる車輪速検出精度が悪くなることや、車両の加速が小さく路面反力が小さすぎることから加速スリップ検出の精度が悪くなるため）。したがって、実際に加速スリップしていても四輪駆動状態とならない可能性がある。一方、砂地や積雪路面で主駆動輪１Ｌ、１Ｒに加速スリップが発生すると主駆動輪１Ｌ、１Ｒの接地路面が変化し走行条件（路面μの低下や走行抵抗増加）が悪化するが、車両の速度が低いほど自車両が変化させた路面による影響が大きいので、発進時などの極低速状態ではスリップすることで路面状況が悪化し、その後に四輪駆動となっても発進困難となる場合がある。

これに対し、本実施形態では、発進時などの所定以下の低速状態であれば、加速スリップする前であっても予め、運転者のアクセル開度（要求駆動トルク）に応じた駆動トルクで従駆動輪３Ｌ、３Ｒも駆動することで、砂地などの加速スリップしやすい路面状況で発進する場合であっても安定した発進が行われるなど、低速走行時における安定した走行が可能となる。

ここで、余剰トルク変換部８ＧにおけるステップＳ６３０にて、目標発電負荷トルクＴｈから目標モータトルクＴＭを算出する際に、少なくとも所定以下の低速状態で且つＴｈ２をＴｈとして選択された場合に、アクセル開度に応じて目標モータトルクＴＭを算出するようにしても良い。
また、上述のように発電機は、アクセル開度が大きいほど、モータに供給される電力が大きくなるようにしてモータ駆動トルクを増大させているが、本実施形態では、モータロック状態が所定時間以上継続している場合であって、アクセル開度が所定値以上つまり当該アクセル開度に対応するモータ電流（電機子電流）が所定以上の場合には、発電電流、つまりモータ電流を小さく制限することでフィードフォワード制御でモータ温度の上昇を抑える。

ここで、アクセルが踏まれているにも拘わらず車両が走行しないで、モータロック状態となるシーンとしては、例えば次の２つのシーンが考えられる。すなわち、第１のシーンは、路面が深い砂地や雪道などで走行出来ないスタック状態のシーンであり、第２のシーンは、登坂路において駆動力が不足して走行していない状態である。

ここで、登坂路においてのモータロック状態では、通常、アクセル開度が、小〜中程度の開度量であり、この程度ではモータ電機子電流Ｉａが小さいのでモータロック状態によるモータの発熱はさほど問題とならないと考えられる。逆に登坂路においてモータ電機子電流を制限すると車両全体での駆動力が低下して、車両がずり落ちるおそれがある。これに対し、本実施形態では、モータ発熱が上昇すると思われる大きなアクセル開度でのみモータ電機子電流（モータ電流）を制限するため、上記登坂路でのずり落ちが防止できる。また、このような登坂路においては、アクセル開度を更に増加した場合には、駆動トルクが増加することでモータロック状態が回避される。

一方、第１のスタック状態のシーンでは、アクセル開度を大きくしても車両がスタックを脱出できない状態では、アクセル開度が大きいために、モータの発熱が増加して過熱状態になるおそれあるが、本実施形態では、その前にモータ電機子電流Ｉａを小さくしてモータの発熱を抑えることで防止できる。
なおこのとき、アクセルを更に踏み込んだ場合にモータの駆動力が増大してスタックを脱出できる可能性がある。これに鑑みて、ステップＳ９０にてモータロック状態が数秒継続したことを検出してからステップＳ１３０に移行してモータ電機子電流Ｉａを制限するようにしても良い。つまり、所定以上のアクセル開度状態においてモータロックを検知してから数秒つまり、アクセルをさらに踏み込む機会を与えてから、モータ電機子電流Ｉａを制限するようにしても良い。

図１０に本実施形態のタイムチャートを例示する。
モータロックの状態でアクセルが踏み込まれると、それに同期をとってモータ電機子電流Ｉａも増加するが、モータの発熱と放熱がバランスする放熱限界に対応するモータ電機子電流Ｉａに応じたアクセル開度以上にアクセルが踏み込まれると、モータ電機子電流Ｉａが、モータの発熱と放熱がバランスするモータ電機子電流Ｉａ以下に抑えられる。その結果、モータ温度の上昇が抑えられモータの過剰加熱が抑えられる。なお、加速スリップ量が大きい場合には、制限前の電機子電流はもっと大きい値となっている。

ここで、上記実施形態では、モータの発熱と放熱がバランスする放熱限界に対応するモータ電機子電流Ｉａよりも若干小さなモータ電機子電流Ｉａに制限するように調整しているが、もっと小さなモータ電機子電流Ｉａ値に制限しても良い。
また、上記実施形態では、発電機７の発電した電圧でモータ４を駆動して４輪駆動を実施する構成の場合で説明しているが、これに限定されない。モータ４ヘ電力供給できるバッテリを備える駆動システムに採用しても良い。この場合には、バッテリから電力を供給するようにすればよいし、さらにはバッテリからの供給と共に発電機７からの電力供給も併行して行うようにしてもよい。

または、上記実施形態では、主駆動源として内燃機関を例示しているが、主駆動源をモータ等から構成しても良い。また、上記実施形態では、４輪自動車を例に説明しているが、モータを駆動源とする２輪車に適用しても構わない。
また、上記実施形態では、ステップＳ７０〜Ｓ１３０にて、所定車速以下では、アクセル開度から直接に、モータ電機子電流Ｉａに応じた発電負荷トルクを算出するようにしているが、ステップＳ７０，Ｓ１００〜Ｓ１２０の処理を止めても良い。この場合であっても、アクセルが大きいほど加速スリップ量ΔＶＦが増大してモータ電機子電流Ｉａが大きくなるので、モータロック状態でアクセル開度が所定以上大きい場合には、ステップＳ１３０でモータ電機子電流Ｉａを制限することでモータの過剰発熱を防止することでできる。
また、ステップＳ４５０とＳ４６０との間にて、モータロック状態で且つアクセル開度が所定以上と判定したら、直接モータ電気子電流Ｉａを小さい値に制限しても良い。

ここで、上記実施形態では、ステップＳ９０の判定で使用するアクセル開度θａとして、モータ電機子電流Ｉａがモータの発熱と放熱とがバランスする電流値に対応する大きさのアクセル開度に設定しているが、これに限定されない。例えば、車両がスタック状態と推定可能なアクセル開度量をθａに設定しても良い。図１１にその場合のタイムチャートを示す。この場合には、モータ電機子電流Ｉａがモータの発熱と放熱とがバランスする電流値よりも一時的に大きな電流値が流れるが、その後モータ電機子電流Ｉａ値が制限されることで、モータが過剰発熱することが抑えられるか、若しくは一時的に過剰発熱状態に近づいても短時間で発熱は小さくなる。図１１に破線で示されるものは、登坂路でロック状態となる場合を併記したものであるが、登坂路でモータロック状態となった場合にはモータ電機子電流Ｉａが制限されるまでモータ電気電流が大きくならないので、モータ電機子電流Ｉａの制限が実施されない。
また、アクセル開度だけでスタック状態と判定する代わりに、モータロック状態のときに主駆動輪である前輪の加速スリップ量が所定値以上になったらモータ電機子電流Ｉａを制限するようにしても良い。

本発明に基づく実施形態に係る概略装置構成図である。 本発明に基づく実施形態に係るシステム構成図である。 本発明に基づく実施形態に係る４ＷＤコントローラを示すブロック図である。 本発明に基づく実施形態に係る余剰トルク演算部の処理を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る分配割合の例を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係るモータロック判定部の処理を示す図である。 本発明に基づく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。 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。 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。 本発明に基づく実施形態に係るアクセル開度とモータ温度との関係を示すタイムチャート例である。 本発明に基づく実施形態に係る別のアクセル開度とモータ温度との関係を示すタイムチャート例である。

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 ２輪移行処理部
８Ｊ 第２目標負荷トルク演算部
８Ｋ 第３目標負荷トルク演算部
８Ｌ モータロック判定部
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
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）
Ｔｈ 目標発電機負荷トルク
Ｔｍ モータの目標トルク
Ｔｅ エンジンの出力トルク
ＭＴＣＮＴ モータロック判定用のフラグ

Claims (4)

1. 車輪を駆動するモータと、そのモータに電力を供給する電源と、電源からモータに供給されるモータ電流を、加速指示量に応じた値に調整するモータ電流調整手段とを備えた車両の駆動力制御装置において、
   上記モータがモータロック状態か否かを判定するモータロック判定手段を備え、
   上記モータ電流調整手段は、上記モータロック判定手段によってモータロック状態と判定され且つ上記加速指示量が所定加速指示量以上と判定した場合には、上記モータ電流を、加速指示量に応じた電流値よりも小さな値に制限することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 上記モータの設計的仕様から求められる放熱限界になると推定されるモータ電流に対応した加速指示量若しくはそれよりも大きな加速指示量を、上記所定加速指示量とし、上記モータ電流調整手段は、上記モータ電流を上記放熱限界になると推定されるモータ電流値以下に調整することで上記制限を実行する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. 上記加速指示量の所定加速指示量は、車両がスタック状態になっていると推定される値であり、上記モータ電流調整手段は、上記モータ電流を上記放熱限界になると推定されるモータ電流値以下に調整することで上記制限を実行する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。
4. 主駆動輪を駆動する主駆動源を備え、且つ上記モータで駆動される車輪を従駆動輪とすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した車両の駆動力制御装置。

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