JP2005186756A

JP2005186756A - ４輪駆動装置

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Publication number: JP2005186756A
Application number: JP2003430149A
Authority: JP
Inventors: Norikazu Matsuzaki; 則和松崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: EP1547841A3; EP1547841B1; US20050150702A1; US7392875B2; CN1636789A; CN1330512C; EP1547841A2; JP4625632B2

Abstract

【課題】
スリップ時の駆動トルクが不足することを抑制して、走破性能の向上した４輪駆動装置を提供することにある。
【解決手段】
直流電動機トルク算出手段１３０のＲスリップ検出手段１３７は、後輪の空転によるスリップを検出する。後輪スリップが検出されると、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、後輪の駆動力を減少した後増加するように後輪トルクを補正する。Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、後輪の駆動トルクをスリップが収束する駆動トルクまで減少させ、減少させた駆動トルクをスリップが収束するまで継続した後、増加する。このとき、スリップが発生した時の駆動トルクの値以下まで駆動トルクを増加させる。そして、駆動トルクを予め設定しておいたスリップ回数に応じた制限値まで増加させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の４輪を駆動する４輪駆動装置に係り、特に、スリップ時の制御に好適な４輪駆動装置に関する。

従来の車両の４輪駆動装置としては、たとえば、特開２００２−６７７２３号公報に記載されているように、スリップを検出した際、このスリップしている駆動輪のトルクを小さくすることにより、スリップを回避するものが知られている。

特開２００２−６７７２３号公報

しかしながら、特開２００２−６７７２３号公報に記載のものでは、動摩擦係数が静摩擦係数より小さい点について配慮がされておらず、スリップを検出した際、該スリップを検出した駆動輪のトルクを小さくすると駆動力が不足し走破性能が悪化するという問題があった。

本発明の目的は、スリップ時の駆動トルクが不足することを抑制して、走破性能の向上した４輪駆動装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、前輪と後輪とにトルク配分可能な４輪駆動自動車の４輪を駆動制御する４輪駆動装置において、前記後輪の空転によるスリップを検出するスリップ検出手段と、このスリップ検出手段により検出された後輪の駆動力を減少した後増加するように後輪トルクを補正するトルク補正手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、スリップ時の駆動トルクが不足することを抑制して、走破性能の向上し得るものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記トルク補正手段は、前記後輪のスリップが検出されると、後輪の駆動トルクをスリップが収束する駆動トルクまで減少させるようにしたものである。

（３）上記（２）において、好ましくは、前記トルク補正手段は、前記後輪のスリップが検出されると、減少させた駆動トルクをスリップが収束するまで継続した後、増加するようにしたものである。

（４）上記（２）において、好ましくは、前記トルク補正手段は、前記後輪のスリップが検出されると、減少させた駆動トルクを一定時間継続した後、増加するようにしたものである。

（５）上記（３）若しくは（４）において、好ましくは、前記トルク補正手段は、スリップが発生した時の駆動トルクの値以下まで駆動トルクを増加させるようにしたものである。

（６）上記（３）若しくは（４）において、好ましくは、前記トルク補正手段は、駆動トルクを予め設定しておいたスリップ回数に応じた制限値まで増加させ空転によるスリップとグリップとを繰り返すことにより連続的なスリップを抑制するようにしたものである。

（７）上記（１）において、好ましくは、前記トルク補正手段は、前記後輪のスリップが検出されると、後輪の駆動トルクを０Ｎｍまで減少させるようにしたものである。

（８）また、上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関によって回転駆動される車輪とは異なる車輪を回転駆動する電動機と、内燃機関によって回転駆動される発電機と、前記電動機の駆動及び前記発電機の駆動を制御する制御装置とを有し、前記発電機は、前記電動機の駆動用電力を発生するそれ専用のものであり、前記電動機は、前記駆動用電力を直接受けて、それに応じた回転駆動力を発生させており、前記電動機によって回転駆動される車輪がスリップした場合には、その車輪の回転力がスリップ発生時点の回転力よりも低くい回転力になってから、その回転力よりも大きくかつスリップ発生時点の回転力よりも小さい回転力になるように、前記電動機によって回転駆動される車輪が動作し、それでもスリップが継続する場合には、上記動作をスリップが解消するまで継続させると共に、上げる回転力をその前の時よりも小さくするようにしたものである。
かかる構成により、スリップ時の駆動トルクが不足することを抑制して、走破性能の向上し得るものとなる。

本発明によれば、４輪駆動装置におけるスリップ時の駆動トルクが不足することを抑制して、走破性能の向上することができる。

以下、図１〜図１１を用いて、本発明の一実施形態による４輪駆動装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による４輪駆動装置を用いる４輪駆動車両の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による４輪駆動装置を用いる４輪駆動車両の全体構成を示すシステムブロック図である。
４輪駆動車両は、エンジン１及び直流電動機５を備えている。エンジン１の駆動力は、トランスミッション１２及び第１の車軸を介して、左右の前輪１４Ｒ，１４Lに伝達され、前輪１４Ｒ，１４Ｌを駆動する。

直流電動機５の駆動力は、クラッチ４，デファレンシャルギヤ３及び第２の車軸を介して、左右の後輪１５Ｒ，１５Ｌに伝達され、後輪１５Ｒ，１５Ｌを駆動する。デファレンシャルギヤ３とクラッチ４が連結されると、直流電動機５の回転力は、クラッチ４，デファレンシャルギヤ３を介して後輪軸に伝えられ、後輪１５Ｒ，１５Ｌを駆動する。クラッチ４が外れると、直流電動機５は後輪１５Ｒ，１５Ｌ側から機械的に切り離され、後輪１５Ｒ，１５Ｌは駆動力を路面に伝えないものである。クラッチ４の締結・開放は、４輪駆動コントロールユニット（４ＷＤＣＵ）１００によって制御される。なお、直流電動機５は、例えば、正転逆転の切替えが容易な直流分巻電動機、または他励直流電動機を用いている。
なお、以上の説明では、前輪１４Ｒ，１４Ｌをエンジン１で駆動し、後輪１５Ｒ，１５Ｌを直流電動機５で駆動する４輪駆動車両として説明しているが、前輪を直流電動機で駆動し、後輪をエンジンで駆動するようにしてもよいものである。また、直流電動機を用いず前輪と後輪の駆動力調整手段を有し、プロペラシャフトにて接続させるメカ式４輪駆動車としても良いものである。
エンジンルーム内には、通常の充電発電システムを行う補機用発電機（ＡＬＴ１）１３及び補機バッテリー１１が配置される。補機用発電機１３は、エンジン１によってベルト駆動され、その出力は補機バッテリー１１に蓄積される。

また、補機用発電機１３の近傍には、駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２が配設されている。駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２は、エンジン１によりベルト駆動され、その出力によって直流電動機５が駆動される。駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の発電電圧は、４ＷＤＣＵ１００によって制御される。駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の発電電力が変化すると、直流電動機５の出力である直流電動機トルクが変化する。すなわち、４ＷＤＣＵ１００は、駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２に対して出力の指令値（発電機（オルタネータ）の界磁電流値が所定値となるようなデューティ信号）を出力することにより、駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の発電電力が変化する。駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の発電電圧は、直流電動機５の電機子コイル５ｂに印加され、直流電動機５の出力（直流電動機トルク）が変化する。４ＷＤＣＵ１００は、高出力発電機２の出力（発電電力）を制御することにより、直流電動機５の出力（直流電動機トルク）を制御する。さらに、直流電動機５が高回転となる領域では、４ＷＤＣＵ１００は、直流電動機５の界磁巻線５ａに流す界磁電流を弱め界磁制御することにより、直流電動機５を直接制御して、直流電動機５が高速回転可能となるように制御する。
エンジン１の出力は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）８からの指令により駆動される電子制御スロットルにより制御される。電子制御スロットルには、アクセル開度センサ（図示せず）が設けられており、アクセル開度を検出する。なお、電子制御スロットルの代わりにメカリンクのアクセルペダル及びスロットルを用いる場合には、アクセルペダルにアクセル開度センサを設けることができる。また、トランスミッションコントローラ（ＴＣＵ）９は、トランスミッション１２を制御する。アクセル開度センサの出力は、４ＷＤＣＵ１００に取り込まれる、
前輪１４Ｒ，１４Ｌ及び後輪１５Ｒ，１５Ｌの各車輪には、回転速度を検出する車輪速センサ１６Ｒ，１６Ｌ，１７Ｒ，１７Ｌが設けられている。また、ブレーキには、アンチロックブレーキコントロールユニット（ＡＣＵ）１０によって制御されるアンチロックブレーキアクチュエータが設けられている。
各信号線は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）８又は、トランスミッションコントロールユニット（ＴＣＵ）９又は他の制御ユニットのインターフェイスから車内ＬＡＮ（ＣＡＮ）バス経由で４ＷＤコントロールユニット（４ＷＤＣＵ）１００に入手するようにしてもよいものである。
高出力発電機２と直流電動機５の間には、大容量リレー（ＲＬＹ）７が設けられ高出力発電機２の出力を遮断できる構成とする。リレー７の開閉は、４ＷＤＣＵ１００によって制御される。

次に、図２を用いて、本実施形態による４輪駆動装置の構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による４輪駆動装置の構成を示すシステムブロック図である。

４ＷＤＣＵ１００は、モード判定手段１１０と、直流電動機トルク算出手段１３０と、ドライバ手段１５０とを備えている。４ＷＤＣＵ１００には、入力信号として、車輪速（ＶＷ）信号と、アクセル開度（ＴＶＯ）信号と、シフト位置信号と、電流（Ｉａ）信号と、電流（Ｉｆ）信号と、直流電動機回転数（Ｎｍ）信号が入力する。

車輪速（ＶＷ）信号は、車輪速センサ１６Ｒ，１６Ｌ，１７Ｒ，１７Ｌによってそれぞれ検出された右前輪車輪速ＶＷＦ＿ＲＨと、左前輪車輪速ＶＷＦ＿ＬＨと、右後輪車輪速ＶＷＲ＿ＲＨと、左後輪車輪速ＶＷＲ＿ＬＨとからなる。なお、４ＷＤＣＵ１００は、内部において、右後輪車輪速ＶＷＲ＿ＲＨと左後輪車輪速ＶＷＲ＿ＬＨとから平均値である後輪平均速ＶＷＲを算出する。

アクセル開度（ＴＶＯ）信号は、前述したアクセル開度センサの出力が入力する。４ＷＤＣＵ１００は、アクセル開度（ＴＶＯ）信号がアクセル開度２％となると、アクセルオン信号を生成し、２％以下になるとアクセルオフ信号を生成する。なお、アクセルオンと判断するときのしきい値を３％として、アクセルオフと判断するときのしきい値を１％として、オンオフ判定のしきい値にヒステリシス特性をもたせることも可能である。

シフト位置信号は、シフトレバーの近傍に備えられたシフトポジションセンサの出力が入力する。ここでは、シフト位置がＤレンジにあるか、他のレンジになっているかの信号が入力する。

電流（Ｉａ）信号は、駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の出力電流であり直流電動機の電機子コイル５ｂに流れる電流である。電流（Ｉｆ）信号は、直流電動機５の界磁コイルに流れる界磁電流である。直流電動機回転数（Ｎｍ）信号は、直流電動機５の回転数を示す信号である。

また、４ＷＤＣＵ１００は、駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の界磁コイルに流れる界磁電流を制御するためのＡＬＴ界磁電流制御信号と、直流電動機５の界磁コイルに流れる界磁電流を制御するための直流電動機界磁電流制御信号と、リレー７の開閉を制御するＲＬＹ駆動信号と、クラッチ４の締結・開放を制御するクラッチ制御信号とを出力する。

モード判定手段１１０は、車輪速（ＶＷ）信号と、アクセル開度（ＴＶＯ）信号と、シフト位置信号とに基づいて、４輪駆動のモードを判定する。判定されたモードとしては、I）４ＷＤ待機モードと、II）クリープモードと、III）４ＷＤ制御モードと、IV）回転合わせモードと、V）停止シーケンスモードがある。

ここで、図３も参照して、本実施形態による４輪駆動装置の中のモード判定手段１１０の動作について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による４輪駆動装置の中のモード判定手段の動作を示すタイミングチャートである。

図３において、図３（Ａ）は路面状態を示している。例えば、路面の摩擦係数の大きなドライ路と、摩擦係数の小さな低μ路を示している。図３（Ｂ）は、アクセル開度を示している。前述したように、アクセル開度（ＴＶＯ）信号に応じて、アクセル開度２％となるとアクセルオンとなり、２％以下になるとアクセルオフとなる。図３（Ｃ）は、直流電動機トルク（Ｎｍ）を示している。図３（Ｄ）は、シフト位置を示している。シフトポジションセンサの出力により、シフト位置がＤレンジにあるか、他のレンジを区別している。図３（Ｅ）は、車輪速ＶＷを示している。車輪速（ＶＷ）信号は、右前輪車輪速ＶＷＦ＿ＲＨと、左前輪車輪速ＶＷＦ＿Ｌと、右後輪車輪速ＶＷＲ＿ＲＨと、左後輪車輪速ＶＷＲ＿ＬＨとからなるが、ここでは必要なものを図示している。図３（Ｆ）は、モード判定手段１１０によって判定されたモードを示している。

図３（Ｂ）に示すようにアクセル開度がオフで、図３（Ｄ）に示すようにシフト位置がドライブレンジであり、図３（Ｅ）に示すように車輪速ＶＷが０ｋｍ／ｈのとき、モード判定手段１１０は、I）４ＷＤ待機モードと判定する。そして、モード判定手段１１０は、図２に示したドライバ手段１５０に対して、目標直流電動機トルクとして、例えば、０．５Ｎｍを出力する。直流電動機５の出力トルクを、例えば０．５Ｎｍとして、直流電動機５からわずかに、駆動トルクを後輪に伝えておくことにより、次に４輪駆動となった際に直ちに応答できるように待機する。ドライバ手段１５０は、目標直流電動機トルクが、例えば０．５Ｎｍとなるように、ＡＬＴ界磁電流制御信号を出力するが、ドライバ手段１５０の詳細については、図７を用いて後述する。

次に、図３（Ｂ）に示すようにアクセル開度がオフで、図３（Ｄ）に示すようにシフト位置がドライブレンジであり、図３（Ｅ）に示すように車輪速ＶＷが０ｋｍ／ｈよりわずかに大きくなり、車両がクリープ状態になると、モード判定手段１１０は、II）クリープモードと判定する。そして、モード判定手段１１０は、図２に示したドライバ手段１５０に対して、目標直流電動機トルクとして、I）４ＷＤ待機モード時よりは大きな、例えば、１．０Ｎｍを出力する。すなわち、エンジン１によって前輪に駆動力が伝達され、車両がクリープ状態になったときは、後輪に対しても直流電動機５から駆動力を伝達して、前後輪の駆動によるでクリープ状態とする。

次に、図３（Ｂ）に示すようにアクセル開度がオンとなり、図３（Ｄ）に示すようにシフト位置がドライブレンジになると、モード判定手段１１０は、III）４ＷＤ制御モードと判定する。そして、モード判定手段１１０は、図２に示した直流電動機トルク算出手段１３０に対して、III）４ＷＤ制御モードであることを通知する。直流電動機トルク算出手段１３０は、図３（Ｃ）に示すように、目標直流電動機トルクを、例えば、４．５Ｎｍとする。そして、図３（Ｅ）に示す車輪速ＶＷが５ｋｍ／ｈになるまで、目標直流電動機トルクを４．５Ｎｍに維持する。車輪速ＶＷが５ｋｍ／ｈになると、その後、所定時間Ｔ２の後目標トルクが０．５Ｎｍとなるように、目標直流電動機トルクを直線的に減少させる。図３（Ｃ）に示す目標トルクが０．５Ｎｍとなると、モード判定手段１１０は、V）停止シーケンスモードと判定して、０．５Ｎｍの目標直流電動機トルクを所定時間Ｔ３の間保持した後、リレー７をオフし、また、クラッチ４もオフする。そして、目標直流電動機トルクを０Ｎｍとして、車両の発進時に、エンジン１によって前輪を駆動するだけでなく、直流電動機５によって後輪を駆動することによって、発進時を４輪駆動として、低μ路での発進性能を向上する。なお、以上のシーケンスは、図３（Ａ）に示すように、路面状態がドライ路の時の制御内容である。

なお、図３（Ａ）に示す低μ路では、車輪のスリップが発生すると、モード判定手段１１０は、スリップ状態を収束するためのIV）回転合わせモードと判定するが、この点については、後述する。

ここで、図４を用いて、本実施形態による４輪駆動装置の中の直流電動機トルク算出手段１３０の構成について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による４輪駆動装置の中の直流電動機トルク算出手段の構成を示すブロック図である。

直流電動機トルク算出手段１３０は、アクセル感応トルク演算手段１３１と、トルク切替手段１３３と、前後輪速差感応トルク演算手段１３５と、Ｒスリップ検出手段１３７と、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９とを備えている。

アクセル感応トルク演算手段１３１は、モード判定手段１１０がIII）４ＷＤ制御モードと判定した場合の目標直流電動機トルクを算出する手段である。前後輪速差感応トルク演算手段１３５は、前輪速と後輪速とに差が生じた場合であって、特に前輪側が後輪速よりも早く、前輪がスリップ状態となったときの目標直流電動機トルクを算出する手段である。トルク切替手段１３３は、アクセル感応トルク演算手段１３１が出力する目標直流電動機トルクと、前後輪速差感応トルク演算手段１３５が出力する目標直流電動機トルクとを比較し大きい方を出力する手段である。III）４ＷＤ制御モードと判定し、かつドライ路の場合には、前後輪速差感応トルク演算手段１３５が出力する目標直流電動機トルクは０Ｎｍであるため、トルク切替手段１３３の出力は、アクセル感応トルク演算手段１３１の出力と同じものである。

Ｒスリップ検出手段１３７は、前輪速と後輪速とに差が生じた場合であって、特に後輪側が前輪速よりも早く、後輪がスリップ状態となったことを検出する手段である。後輪のスリップ状態が検出されると、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、トルク切替手段１３３が出力する目標直流電動機トルクを補正して、後輪のスリップを収束するように、目標直流電動機トルクを補正する。III）４ＷＤ制御モードと判定し、後輪のスリップ状態が検出されないドライ路の場合には、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９による補正は行われないため、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９の出力は、アクセル感応トルク演算手段１３１の出力と同じものである。

ここで、図４及び図５を用いて、モード判定手段１１０がIII）４ＷＤ制御モードと判定した場合に、アクセル感応トルク演算手段１３１が算出する目標直流電動機トルクについて説明する。
図５は、本発明の一実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中のアクセル感応トルク演算手段の動作を示す特性図である。

アクセル感応トルク演算手段１３１は、後輪平均速ＶＷＲと、アクセル開度ＴＶＯが入力する。後輪平均速ＶＷＲは、右後輪速ＶＷＲ＿ＲＨと、左後輪速ＶＷＲ＿ＬＨの平均値として求められる値である。

アクセル感応トルク演算手段１３１は、図５に示すように、後輪平均速ＶＷＲが５ｋｍ／ｈ以下では、アクセル感応トルクＴＱＡＣが４．５Ｎｍとなり、後輪平均速ＶＷＲが５ｋｍ／ｈ以上では、アクセル感応トルクＴＱＡＣが０Ｎｍとなるように、アクセル開度ＴＶＯがオンとなると、後輪平均速ＶＷＲに対するアクセル感応トルクＴＱＡＣを出力する。

その結果、図３で説明したように、直流電動機トルク算出手段１３０は、図３（Ｃ）に示すように、目標直流電動機トルクを、例えば、４．５Ｎｍとする。そして、図３（Ｅ）に示す車輪速ＶＷが５ｋｍ／ｈになるまで、目標直流電動機トルクを４．５Ｎｍに維持する。車輪速ＶＷが５ｋｍ／ｈになると、アクセル感応トルク演算手段１３１は、所定時間Ｔ２の後目標トルクが０．５Ｎｍとなるように、目標直流電動機トルクを直線的に減少させる。

次に、図３に戻り、図３（Ａ）に示す低μ路において、走行中に車輪のスリップが発生すると、モード判定手段１１０は、スリップ状態を収束するためのIV）回転合わせモードと判定する。すなわち、図３（Ｅ）に示すように、前輪速ＶＷＦと後輪速ＶＷＲとに差が生じた場合であって、前輪側ＶＷＦが後輪速ＶＷＲよりも早く、前輪がスリップ状態となると、モード判定手段１１０は、IV）回転合わせモードと判定する。回転数合わせモードでは、車輪軸回転数が直流電動機回転数と一致するまで継続する。

図４に示す前後輪速差感応トルク演算手段１３５は、前輪速ＶＷＦと後輪速ＶＷＲとの差に基づいて、前輪のスリップ状態を収束するための目標直流電動機トルクを算出する。

ここで、図４及び図６を用いて、モード判定手段１１０がIV）回転合わせモードと判定した場合に、前後輪速差感応トルク演算手段１３５が算出する目標直流電動機トルクについて説明する。
図６は、本発明の一実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中の前後輪速差感応トルク演算手段の動作を示す特性図である。

図４に示すように、前後輪速差感応トルク演算手段１３５は、後輪平均速ＶＷＲと、前輪平均速ＶＷＦが入力する。前輪平均速ＶＷＦは、右前輪速ＶＷＦ＿ＲＨと、左前輪速ＶＷＦ＿ＬＨの平均値として求められる値である。

前後輪速差感応トルク演算手段１３５は、図６に示すように、後輪平均速ＶＷＲと、前輪平均速ＶＷＦとの差ΔＶ（＝ＶＷＦ−ＶＷＲ）に基づいて、例えば、前後輪速差ΔＶが２ｋｍ／ｈのときは、前後輪差感応トルクＴＱＤＶが０Ｎｍであり、その後、前後輪速差ΔＶが７ｋｍ／ｈのときに、前後輪差感応トルクＴＱＤＶが１０Ｎｍとなるように、漸次増加する前後輪差感応トルクＴＱＤＶを出力する。トルク切替手段１３３は、アクセル感応トルク演算手段１３１の出力ＴＱＡＣと、前後輪速差感応トルク演算手段１３５の出力ＴＱＤＶとを比較して大きい方を目標トルク算出手段１３０の出力する。

その結果、図３で説明したように、直流電動機トルク算出手段１３０は、図３（Ｃ）に示すように、目標直流電動機トルクを、例えば、１０Ｎｍとする。例えば、車速が５ｋｍ／ｈ以下であれば、図５に示したように、アクセル感応トルク演算手段１３１の出力ＴＱＡＣは、４．５Ｎｍである。また、例えば、後輪平均速ＶＷＲと前輪平均速ＶＷＦとの差ΔＶ（＝ＶＷＦ−ＶＷＲ）が３ｋｍ／ｈであり、このときの前後輪速差感応トルク演算手段１３５の出力ＴＱＤＶが５．５Ｎｍとすると、トルク切替手段１３３の出力は５．５Ｎｍとなる。そして、車輪軸回転数が直流電動機回転数と一致するまで継続する。両者の回転数が一致すると、（III）４ＷＤ制御モードに移行して、４ＷＤＣＵ１００は、クラッチ４をオンし、アクセル感応トルク演算手段１３１は、後輪平均速ＶＷＲと前輪平均速ＶＷＦとの差ΔＶ（＝ＶＷＦ−ＶＷＲ）が２ｋｍ／ｈ以下となった場合、所定時間Ｔ２の後目標トルクが０．５Ｎｍとなるように、目標直流電動機トルクを直線的に減少させる。直流電動機トルクが０．５Ｎｍになると、（V）停止シーケンスモードに移行して、所定時間後、４ＷＤＣＵ１００は、リレー７をオフし、また、クラッチ４もオフする。

ここで、図７を用いて、本実施形態による４輪駆動装置の中のドライバ手段１５０の構成について説明する。
図７は、本発明の一実施形態による４輪駆動装置の中のドライバ手段の構成を示すブロック図である。

ドライバ手段１５０は、直流電動機界磁電流算出手段１５２と、直流電動機電機子コイル電流算出手段１５４と、減算器１５６，１５８を備えている。直流電動機界磁電流算出手段１５２は、図２に示した４ＷＤＣＵ１００に入力する直流電動機回転数信号Ｎｍに基づいて、直流電動機５の界磁コイル５ａに流す電流を算出する。直流電動機界磁電流算出手段１５２は、図７に示すように、例えば、直流電動機回転数ＮｍがＮ１以下では、目標直流電動機界磁電流Ｉｆｔを１０Ａとする。そして、直流電動機回転数ＮｍがＮ１〜Ｎ２では、目標直流電動機界磁電流Ｉｆｔを１０Ａから３．６Ａまで順次減少させる。さらに、直流電動機回転数ＮｍがＮ２以上では、目標直流電動機界磁電流Ｉｆｔを３．６Ａとする。このように、直流電動機５が高回転となると、弱め界磁制御を行い、直流電動機５が高回転可能となるように制御する。目標直流電動機界磁電流Ｉｆｔと、実際に検出された直流電動機５の界磁電流Ｉｆは、減算器１５６で差分が検出され、差分が０となるように、直流電動機５の界磁コイルに与えられる電流（ここでは、電力変換器をスイッチングするデューティ信号のデューティ比）Ｃ２を変化させて、フィードバック制御する。

直流電動機電機子コイル電流算出手段１５４は、目標トルク算出手段１３０が出力する目標直流電動機トルクＭＴｔと、直流電動機界磁電流算出手段１５２が出力する目標直流電動機界磁電流Ｉｆｔとに基づいて、マップを用いて、直流電動機電機子コイル５ｂに流す電流を算出する。目標オルタ界磁電流Ｉａｔと、実際に検出された直流電動機電機子コイル電流Ｉａは、減算器１５８で差分が検出され、差分が０となるように、駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の界磁コイルに与えられる電流（ここでは、電力変換器をスイッチングするデューティ信号のデューティ比）Ｃ１を変化させて、フィードバック制御する。

次に、図８〜図１１を用いて、本実施形態による４輪駆動装置における後輪スリップ時の検出方法及び直流電動機トルクの補正方法について説明する。
最初に、図８を用いて、本実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中のＲスリップ検出手段１３７の構成について説明する。
図８は、本発明の一実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中のＲスリップ検出手段の構成を示すブロック図である。

Ｒスリップ検出手段１３７は、前輪速と後輪速とに差が生じた場合であって、特に後輪側が前輪速よりも早く、後輪がスリップ状態となったことを検出する手段である。

Ｒスリップ検出手段１３７は、微分器１３７Ａ，１３７Ｂ，１３７Ｃと、加速度スリップ検出器１３７Ｄと、幾何スリップ検出器１３７Ｅと、左右差スリップ検出器１３７Ｆと、ＯＲ回路１３７Ｇとを備えている。

微分器１３７Ａは、後輪速ＶＷＲの微分値，すなわち、後輪の加速度ＧＷＲを算出する。車輪が路面をグリップしている状態からスリップ状態に移行すると、スリップ状態に移行した瞬間、車輪の回転速度は急激に増加する，すなわち、車輪の加速度が増加するので、この加速度によりスリップ状態となったかどうかを検出することができる。微分器１３７Ｂは、後左輪の加速度ＧＷＲＬを算出する。微分器１３７Ｃは、後右輪の加速度ＧＷＲＲを算出する。加速度スリップ検出器１３７Ｄは、微分器１３７Ａ，１３７Ｂ，１３７Ｃの出力値が所定値を越えると、後輪にスリップが発生したと検出する。

幾何スリップ検出器１３７Ｅには、後左輪速（ＶＷＲ＿ＬＨ）と、後右輪速（ＶＷＲ＿ＲＨ）と、前左輪速（ＶＷＦ＿ＬＨ）と、前右輪速（ＶＷＦ＿ＲＨ）とが入力し、これらに基づいて、前輪速と後輪速を比較して、両者に速度差が生じると、後輪にスリップが発生したと検出する。

左右差スリップ検出器１３７Ｆには、後左輪速（ＶＷＲ＿ＬＨ）と、後右輪速（ＶＷＲ＿ＲＨ）とが入力し、後輪の左右輪速を比較して、両者に速度差が生じると、後輪にスリップが発生したと検出する。

ＯＲ回路１３７Ｇは、加速度スリップ検出器１３７Ｄと、幾何スリップ検出器１３７Ｅと、左右差スリップ検出器１３７Ｆのそれぞれの出力のオアを演算して、後輪がスリップしていることを示すリアスリップフラグ（ＲＳＬＰ）を立てる。

次に、図４及び図９〜図１１を用いて、本実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中のＲスリップ直流電動機トルク補正手段１３９の動作について説明する。
図９は、本発明の一実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中のＲスリップ直流電動機トルク補正手段の動作を示すフローチャートである。図１０は、本発明の一実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中のＲスリップ直流電動機トルク補正手段が用いるトルク制限テーブルの説明図である。図１１は、本発明の一実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中のＲスリップ直流電動機トルク補正手段の動作を示すタイミングチャートである。

図４に示したように、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９には、Ｒスリップ検出手段１３７の出力と、トルク切替手段１３３の出力が入力する。Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、Ｒスリップ検出手段１３７によって、後輪のスリップ状態が検出されると、図９に示すように、トルク切替手段１３３が出力する目標直流電動機トルクを補正して、後輪のスリップを収束するように、目標直流電動機トルクを補正する。図９の駆動制御ルーチンは、所定時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

図９のステップＳ１００において、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、Ｒスリップ検出手段１３７が出力するリアスリップフラグ（ＲＳＬＰ）に基づいて、後輪のスリップが発生しているか否かを判定する。後輪スリップが検出されるとステップＳ１１０に進み、検出されない場合にはステップＳ１６０に進む。

以下、後輪スリップが検出された場合について説明する。ここで、図１１（Ａ）は、スリップの発生状態を示している。図１１（Ａ）において、破線ＶＷＦが前輪車輪速を示し、実線ＶＷＲが後輪車輪速を示し、一点鎖線ＶＷが車体速を示している。ここでは、図８の加速度スリップ検出器１３７Ｄによって後輪スリップが検出されたものとする。例えば、図１１（Ａ）の後輪車輪速ＶＷＲの後輪スリップＳ１，Ｓ２，Ｓ３に示すように、後輪車輪速ＶＷＲが急激に増加した場合に、後輪スリップが発生したと検出される。このような場合、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、図９のステップＳ１１０以降の処理を実行する。

ステップＳ１１０において、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、スリップ回転数カウント処理を実行し、スリップ回転数カウンタの内容に、＋１を加算して、空転によるスリップが何回目であるかカウントアップする。。スリップ回転数カウンタの内容が、それまでに発生したスリップの回数を示している。

次に、ステップＳ１２０において、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、スリップ駆動輪トルク減少処理を実行する。後輪が空転してスリップした場合、後輪の駆動力を減少させる。すなわち、４ＷＤコントロールユニット（４ＷＤＣＵ）１００から高出力発電機２への出力指令を減少させ、直流電動機５の出力を減少させることで駆動力を減少させる。図１１（Ｂ）において、実線は、目標駆動トルク値ＭＴｔを示し、破線は実際の駆動トルクＴｍを示している。例えば、図１１（Ａ）の時刻ｔ１において、後輪スリップが検出されたとすると、図１１（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１から後輪の目標駆動トルク値ＭＴｔを減少して、目標トルクがＴ０となるようなスリップ駆動輪トルク減少処理を実行する。
減少させる駆動トルクは、予め算出しておいた空転によるスリップが確実に収まる駆動トルクである。例えば、予め発進又は登坂可能とする路面さえ確定していれば、車両重量Ｗ、動摩擦係数Ｄμ、駆動力伝達効率をη、減速比Ｇ、タイヤ動半径をＴＲとすると、直流電動機５の駆動トルクＴ０は、

Ｔ０=Ｗ×Ｄμ×ＴＲ／Ｇ／ η

と計算できる。そこで、直流電動機５の駆動トルクＴを、上述の駆動トルクＴ０よりも小さい値とすれば、空転によるスリップが確実に収まることになる。ここで、目標トルクＴ０は、例えば、０．３Ｎｍである。

次に、ステップＳ１３０において、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、スリップ駆動輪トルク保持処理を実行する。すなわち、図１１（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間、減少した後輪の目標駆動トルク値Ｔ０を保持する。保持時間Δｔ（＝ｔ３−ｔ２）は、例えば、０．１ｓｅｃである。目標駆動トルクを減少させ、さらに、一定時間保持することにより、より確実に空転によるスリップを収束させることができる。すなわち、減少させた駆動トルクは、車輪等の慣性モーメントにより空転によるスリップが収まらないことも考えられるため、一定時間減少させた駆動トルクを継続（保持）させることにより、より確実に空転によるスリップを収束させることができる。

次に、ステップＳ１４０において、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、スリップ駆動輪トルク増加処理を実行する。すなわち、図１１（Ｂ）に示すように、目標駆動トルクＭＴｔをトルクＴ１まで増加する。ここで、減少された駆動トルクを増加させる際、制限をせず駆動トルクを増加すると再度スリップが発生するため、ステップＳ１００にて空転によるスリップ検出時のトルク以下まで駆動トルクを増加させる。目標駆動トルクを増加させることにより、走破性を向上することができ、また、その増加トルクをスリップ時のトルク以下とすることにより、再度のスリップを回避可能となる。

そして、ステップＳ１４０において、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、スリップ駆動輪トルク制限処理を実行する。スリップ駆動輪トルク制限処理は、ステップＳ１１０でカウントしたスリップ回数Ｎに応じて、図１０に示した駆動トルク制限テーブルに基づいて、制限駆動トルクＬＴを算出し、駆動トルクを制限駆動トルクＬＴ以下となるよう高出力発電機２の出力指令を４ＷＤコントロールユニット（４ＷＤＣＵ）１００より制御することにより、数回の空転によるスリップにて駆動トルクが最適な値となり安定した走行が可能となる。すなわち、ステップＳ１１０でカウントされたスリップ回数に基づいて、スリップ回数Ｎが１回の場合には、制限駆動トルクＬＴが３２０Ｎｍであり、スリップ回数Ｎが２回の場合には、制限駆動トルクＬＴが２４０Ｎｍであるというように、スリップ回数Ｎが増加するほど、制限駆動トルクを小さくする。図１１（Ａ）に示すように、第１回目のスリップＳ１が発生した場合には、制限駆動トルクＬＴを３２０Ｎｍ（図１１（Ａ）のトルクＴ１）とする。

次に、ステップＳ１００に戻り、スリップ検出を継続する。例えば、図１１（Ａ）に示すように、第２回目のスリップが発生すると、ステップＳ１５０の処理により、図１０の制限テーブルを用いて、制限駆動トルクＬＴを２４０Ｎｍ（図１１（Ａ）のトルクＴ２）とする。さらに、第３回目のスリップが発生すると、ステップＳ１５０の処理により、図１０の制限テーブルを用いて、制限駆動トルクＬＴを２００Ｎｍ（図１１（Ａ）のトルクＴ３）とする。このように、繰り返しスリップが発生するときは、目標駆動トルクＭＴｔを次第に減少するように制限することで、より確実にスリップを収束させることができる。
次に、ステップＳ１００の判定でスリップが検出されないと、ステップＳ１６０において、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、スリップ回数リセット処理を実行して、スリップ回数Ｎを０クリアする。
なお、スリップ回数Ｎの０クリアは、駆動トルクを増加した後、カウントしたスリップ回数をアクセル開度センサが０％となった場合、もしくは、空転によるスリップが一定時間ない場合、もしくは、路面μが回復した場合に０とするようにすることができる。スリップ回数を０クリアした後、制限をしていた駆動トルクを増加する。

なお、上述のステップＳ１２０の処理では、空転によるスリップをしている後輪の駆動力を減少させるため、直流電動機５の出力トルクを減少させたが、クラッチ４を開放して、機械的に直流電動機５を車軸より切り離すようにしてもよいものである。この場合、駆動力は一時的に０Ｎｍまで低下することとなる。

また、空転によるスリップをしている車輪の駆動力の減少方法については、一定の傾きにて減少することとしても良いが空転によるスリップを抑制するため、急激に減少させることが望ましいものである。

また、直流電動機トルクの減少方法としては、ステップＳ１００のスリップ判定を用いて、空転によるスリップが無くなるまで減少させるようにすることもできる。

また、上述のステップＳ１３０の処理では、一定時間減少したトルクを保持しているが、ステップＳ１００のスリップ判定を用いて、空転によるスリップが無くなるまで，すなわち、後輪加速度ＧＷＲが０になるまで、継続させるようにすることもできる。なお、減少させた駆動トルクにて空転によるスリップが収まるのであれば、ここで減少させた駆動トルクを継続（保持）する必要はないものである。

また、上述のステップＳ１４０の処理では、駆動トルクの増加時に、一定の傾きにて増加することとしても良いが、空転によるスリップを即抑制するには、急激に増加させることが望ましいものである。

以上説明したように、本実施形態の制御方法によれば、低μ路での走行において、図１１（Ｂ）に示したような駆動力となり、スリップが抑制されると共に、有効なトラクションが確保でき、安定した走行ができるものである。

本発明の一実施形態による４輪駆動装置を用いる４輪駆動車両の全体構成を示すシステムブロック図である。本発明の一実施形態による４輪駆動装置の構成を示すシステムブロック図である。本発明の一実施形態による４輪駆動装置の中のモード判定手段の動作を示すタイミングチャートである。本発明の一実施形態による４輪駆動装置の中の直流電動機トルク算出手段の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中のアクセル感応トルク演算手段の動作を示す特性図である。本発明の一実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中の前後輪速差感応トルク演算手段の動作を示す特性図である。本発明の一実施形態による４輪駆動装置の中のドライバ手段の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中のＲスリップ検出手段の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中のＲスリップ直流電動機トルク補正手段の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中のＲスリップ直流電動機トルク補正手段が用いるトルク制限テーブルの説明図である。本発明の一実施形態による４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中のＲスリップ直流電動機トルク補正手段の動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１…エンジン
２…高出力発電機
３…デファレンシャルギヤ
４…クラッチ
５…直流電動機
７…大容量リレー
８…エンジンコントロールユニット
９…トランスミッションコントロールユニット
１０…アンチロックブレーキコントロールユニット
１１…補機バッテリ
１２…トランスミッション
１３…補機発電機
１４Ｒ，１４Ｌ…前輪
１５Ｒ，１５Ｌ…後輪
１６Ｒ，１６Ｌ…前輪車輪速センサ
１７Ｒ，１７Ｌ…後輪車輪速センサ
１００…４ＷＤコントロールユニット
１１０…モード判定手段
１３０…直流電動機トルク算出手段
１３１…アクセル感応トルク演算手段
１３３…トルク切替手段
１３５…前後輪速差感応トルク演算手段
１３７…Ｒスリップ検出手段
１３７Ａ，１３７Ｂ，１３７Ｃ…微分器
１３７Ｄ…加速度スリップ検出器
１３７Ｅ…幾何スリップ検出器
１３７Ｆ…左右差スリップ検出器
１３７Ｇ…ＯＲ回路
１３９…Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段
１５０…ドライバ手段
１５２…直流電動機界磁電流算出手段
１５４…オルタ界磁電流算出手段
１５６，１５８…減算器

Claims

前輪と後輪とにトルク配分可能な４輪駆動自動車の４輪を駆動制御する４輪駆動装置において、
前記後輪の空転によるスリップを検出するスリップ検出手段と、
このスリップ検出手段により検出された後輪の駆動力を減少した後増加するように後輪トルクを補正するトルク補正手段を備えたことを特徴とする４輪駆動装置。
請求項１記載の４輪駆動装置において、
前記トルク補正手段は、前記後輪のスリップが検出されると、後輪の駆動トルクをスリップが収束する駆動トルクまで減少させることを特徴とする４輪駆動装置。
請求項２記載の４輪駆動装置において、
前記トルク補正手段は、前記後輪のスリップが検出されると、減少させた駆動トルクをスリップが収束するまで継続した後、増加することを特徴とする４輪駆動装置。
請求項２記載の４輪駆動装置において、
前記トルク補正手段は、前記後輪のスリップが検出されると、減少させた駆動トルクを一定時間継続した後、増加することを特徴とする４輪駆動装置。
請求項３若しくは請求項４のいずれかに記載の４輪駆動装置において、
前記トルク補正手段は、スリップが発生した時の駆動トルクの値以下まで駆動トルクを増加させることを特徴とする４輪駆動装置。
請求項３若しくは請求項４のいずれかに記載の４輪駆動装置において、
前記トルク補正手段は、駆動トルクを予め設定しておいたスリップ回数に応じた制限値まで増加させ空転によるスリップとグリップとを繰り返すことにより連続的なスリップを抑制することを特徴とする４輪駆動装置。
請求項１記載の４輪駆動装置において、
前記トルク補正手段は、前記後輪のスリップが検出されると、後輪の駆動トルクを０Ｎｍまで減少させることを特徴とする４輪駆動装置。
内燃機関によって回転駆動される車輪とは異なる車輪を回転駆動する電動機と、
内燃機関によって回転駆動される発電機と、
前記電動機の駆動及び前記発電機の駆動を制御する制御装置と
を有し、
前記発電機は、前記電動機の駆動用電力を発生するそれ専用のものであり、
前記電動機は、前記駆動用電力を直接受けて、それに応じた回転駆動力を発生させており、
前記電動機によって回転駆動される車輪がスリップした場合には、その車輪の回転力がスリップ発生時点の回転力よりも低くい回転力になってから、その回転力よりも大きくかつスリップ発生時点の回転力よりも小さい回転力になるように、前記電動機によって回転駆動される車輪が動作し、
それでもスリップが継続する場合には、上記動作をスリップが解消するまで継続させると共に、上げる回転力をその前の時よりも小さくする
ことを特徴とする四輪駆動車の電機駆動システム。