JP2005343398A

JP2005343398A - 車両の駆動力制御装置

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Publication number: JP2005343398A
Application number: JP2004167913A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Matsuda; 俊郎松田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2024-06-07
Also published as: EP1604856A1; KR20060049533A; EP1604856B1; US20050284683A1; US7152707B2; DE602005014306D1; CN100588564C; JP4135682B2; CN1721228A; KR100659209B1

Abstract

【課題】４輪駆動状態で発進する際におけるエネルギー損失が小さな車両の駆動力制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】エンジン２の出力が、左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されると共に、発電機７に伝達される。発電機７の発電電圧はモータ４に供給され、該モータ４の出力によって左右後輪３Ｌ、３Ｒが駆動される。４輪駆動での発進時における目標モータトルクを小さな特性値を規定値として設定する。実際に発進できないことを検知すると上記特性値を大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、主駆動輪を駆動する内燃機関（エンジン）で発電機を駆動し、その発電機でモータを駆動して４輪駆動状態を実現する車両の駆動力制御装置に関する。

従来、特許文献１に記載のような駆動力制御装置にあっては、主駆動輪をエンジンで駆動すると共に、従駆動輪をモータで駆動することで４輪駆動状態を実現している。このとき、上記エンジンで駆動される発電機で上記モータを駆動することで、モータを駆動するバッテリを必ずしも必要としない構成としている。
特開２０００−３１８４７３号公報

ここで、発進時において、発電機の発電量を増やしてモータの駆動力を大きくすれば低μ路面での発進加速性は向上する。一方、発電機及びモータの効率は例えば６０〜９０％程度であり、エンジンから発電機を介してモータに伝達され当該モータで発生する力学的エネルギーは、その間に電気的エネルギーと力学的エネルギーとの間のエネルギー変換を何回も行う必要があることから、変換効率分のエネルギー損失が発生する。このため、モータの発生駆動力（目標モータトルク）を大きくすればするほど、車両全体でのエネルギー効率は低下することとなり、燃費の悪化や高μ路面での発進加速力の低下を招くおそれがある。

一方、発進時における路面μや走行抵抗は、発進時の状況によって異なり、深雪、砂地、穴ぼこ、シャーベット路のように大きなモータ駆動力でアシストしないと発進できない場面から、通常の生活シーンで想定されるような路面のように小さな駆動力でも充分発進できる場合まで様々である。
本発明は、上記のような点に着目したもので、所要の発進加速性を確保しつつ発進時のエネルギー損失を小さく抑え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、主駆動輪を駆動する内燃機関と、その内燃機関で駆動される発電機と、４輪駆動状態では上記発電機の電力で駆動されて従駆動輪を駆動するモータとを備える車両の駆動力制御装置であって、
４輪駆動状態で発進操作をしたにも関わらず車両が発進しないことを検知する発進検知手段と、発進検知手段が車両が発進しないことを検知すると上記モータの発進時における目標モータトルクを大きな値に変更する特性値変更手段とを備えることを特徴とするものである。
なお、発進時の目標モータトルクの初期の特性（変更前の特性）を、通常想定される路面で発進アシスト可能な小さめの特性値に設定することが好ましい。

本発明によれば、内燃機関の出力エネルギーの一部を発電機を介してモータに供給することで４輪駆動状態とする構成において、所要の発進加速性を確保しつつ発進時のエネルギー損失を小さく抑えることが可能となる。

次に、本発明の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、エンジン２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によって駆動可能な従駆動輪である。上記エンジン２の出力トルクＴｅは、変速機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。

上記変速機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。
上記変速機３０は、不図示の変速制御部からのシフト命令に基づき変速操作を行う。変速制御部は、例えば車速とアクセル開度に基づく変速シフトスケジュールをテーブルなどの情報として有していて、現在の車速及びアクセル開度に基づき変速点を通過すると判定するとシフト命令を変速機３０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、符号３９は、駆動モードスイッチであって、２ＷＤと４ＷＤとの切替指令を出力するものである。

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の発電機制御部８Ｅからの発電機制御指令値ｃ１（デューティ比）に応じた界磁電流Ｉｆｈに調整することで、エンジン２に対する発電負荷及び発電する電圧Ｖが制御される。すなわち、電圧調整器２２は、発電機制御部８Ｅ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に応じたデューティ比に発電機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４ＷＤコントローラ８に出力する。

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。
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Ｔｍ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である。
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、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、目標モータトルク演算部８Ａ、モータ制御部８Ｂ、リレー制御部８Ｃ、クラッチ制御部８Ｄ、発電機制御部８Ｅ、及び発進検知部８Ｆを備え、駆動モードスイッチ３９が４ＷＤ状態の場合に作動する。

リレー制御部８Ｃは、発電機７からモータ４への電力供給の遮断・接続を制御し、４輪駆動状態となっている間は、リレー２４を接続状態とする。
クラッチ制御部８Ｄは、上記クラッチ１２の状態を制御し、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。
上記目標モータトルク演算部８Ａは、余剰トルク演算部８Ａａ、加速アシストトルク演算部８Ａｂ、及びモータトルク決定部８Ａｃを備える。

余剰トルク演算部８Ａａは、前輪の加速スリップに応じた余剰のエンジントルクを演算する手段であって、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づき、次のような処理を行う。
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の加速スリップ度合を示すスリップ速度（加速スリップ量）ΔＶＦを、下記式により算出する。
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Ｓ１００に移行し、Ｔｍ１にゼロを代入した後、復帰する。
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Ｓ３１に移行する。

ステップＳ３１では、車両が発進できたか否かを判定するｎｓｔ−ＦＬＧがＯＮ（発進できていない）か否かを判定、つまり所定時間経過しても発進できないと判定した場合には、ステップＳ３５に移行して、Ｋ１にＫ１max を代入し、発進開始及び所定以上の速度で走行中と判定した場合には、Ｋ１に規定値であるＫ１min を代入する。その後、ステップＳ４０に移行する。

ここで、Ｋ１max とＫ１min とはＫ１max ＞Ｋ１min の関係にある。このＫ１min とＫ１max とは、次の観点から値を設定すればよい。すなわち、下記（１）式で演算される吸収トルクＴΔＶＦが、Ｋ１がＫ1minの場合には、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑えるために必要な丁度のトルク値となり、Ｋ１がＫ1maxの場合には、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑えるために必要なトルクよりも大きなトルク値となるように、上記Ｋ１min とＫ１max を設定する。これらのＫ１min 、Ｋ１max は、実験などによって求めたゲインである。ここで、上記ステップＳ３１〜Ｓ３５は、特性値変更手段を構成する。

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・・・（１）

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
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で負荷すべき発電負荷トルクＴｈを求め、ステップＳ７０に移行する。
Ｔｈ＝ＴＧ＋ＴΔＶＦ
次に、ステップＳ７０では、上記発電負荷トルクＴｈが、仕様等から定まる発電機７の最大負荷容量ＨＱより大きいか否かを判定する。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、ステップＳ９０に移行する。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を越えている場合には、ステップＳ８０にて、発電負荷トルクＴｈを最大負荷容量ＨＱに制限してステップＳ９０に移行する。

ステップＳ９０では、上記発電機負荷トルクＴｈに応じた第１目標モータトルクＴｍ１を求めて処理を終了する。この第１目標モータトルクＴｍ１は、前輪の加速スリップ量に応じた目標モータトルクとなる。なお、上記処理では、一度発電機での負荷トルクを求めてから第１目標モータトルクＴｍ１を演算しているが、前輪の加速スリップ量に直接に所定にゲイン（但し、ｎｓｔーＦＬＧがＯＮとＯＦＦとで値を変更する）を乗算して第１目標モータトルクＴｍ１を演算しても良い。

次に、加速アシストトルク演算部８Ａｂの処理について説明する。
加速アシストトルク演算部８Ａｂは、図５に示すマップに基づき、車両速度とアクセル開度θ（運転者による加速指示量）に応じた第２目標モータトルクＴｍ２を演算する。この第２目標モータトルクＴｍ２は、アクセル開度θが大きい程大きく且つ、車両速度が小さい程小さい値となり、所定車両速度以上ではゼロとなるように設定される。所定車両速度とは、例えば、車両が発進状態から脱したと推定される低速の車両速度とする。

本実施形態の第２目標モータトルクＴｍ２は、ｎｓｔ−ＦＬＧがＯＦＦの場合には、図５中実線で示す特性値に設定され、ｎｓｔ−ＦＬＧがＯＮの場合には、図５中破線で示す特性値に設定されていて、ｎｓｔ−ＦＬＧがＯＮの場合の方が、アクセル開度に対する特性値が大きい、つまり演算した第２目標モータトルクＴｍ２が大きくなるように設定されている。この切り分けは特性値変更手段を構成する。なお、第２目標モータトルクＴｍ２は、ｎｓｔ−ＦＬＧのＯＮ／ＯＦＦによってその特性値を変更しなくても良い。

ここで、上記特性値は、例えば、ｎｓｔ−ＦＬＧ＝ＯＦＦの場合の特性値は、第２目標モータトルクの最大値（図５中のＣＯＮＳＴの部分）が通常想定される路面での発進が可能と思われるモータトルクとなるように設定されたものであり、ｎｓｔ−ＦＬＧ＝ＯＮの場合の特性値は、深雪などの走行抵抗が大きい路面での発進を可能とすべく、第２目標モータトルクの最大値（図５中のＣＯＮＳＴの部分）をモータ特性における最大値となるように設定する。

次に、モータトルク決定部８Ａｃは、上記余剰トルク演算部８Ａａ及び加速アシストトルク演算部８Ａｂが演算した第１及び第２目標モータトルクＴｍ１、Ｔｍ２についてセレクトハイを行い、大きい方の値を目標モータトルクＴｍとして決定し、モータ制御部８Ｂに出力する。
次に、モータ制御部８Ｂの処理について、図６を参照しつつ説明する。モータ制御部８Ｂは、所定サンプリング時間毎に作動し、まず、ステップＳ２００で、目標モータトルクＴｍが「０」より大きいか否かを判定する。Ｔｍ＞０と判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしているなど４輪駆動状態（モータ駆動要求状態）であるのでので、ステップＳ２１０に移行する。また、Ｔｍ≦０と判定されれば、４輪駆動状態（モータ駆動要求状態）でないので、ステップＳ２７０に移行して発電停止（目標発電トルクＶ＝０）の信号など２輪駆動状態の各種の信号を出力して復帰する。

ステップＳ２１０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Ｓ２７０に移行し、ステップＳ２７０にて、クラッチ制御部８Ｄにクラッチオフ指令を出力、発電停止（目標発電トルクＶ＝０）などの４輪駆動終了処理を行った後に、復帰する。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、変速機３０のレンジが非駆動レンジ（パーキング又はニュートラル）となっていたりすると、２輪駆動状態への移行と判定する。一方、４輪駆動状態であればステップＳ２１５に移行する。

ステップＳ２１５では、クラッチ制御部８Ｄにクラッチオン指令を出力してステップＳ２２０に移行する。
次に、ステップＳ２２０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をモータ界磁電流の目標値とした後、ステップＳ２５０に移行する。なお、センサで検出された界磁電流値の目標モータ界磁電流Ｉｆｍに対する偏差に基づきフィードバック制御が行われる。

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。すなわち、モータ４が高速回転になるとモータ誘起電圧Ｅの上昇によりモータトルクが低下することから、上述のように、モータ４の回転数Ｎｍが所定値以上になったらモータ４の界磁電流Ｉｆｍを小さくして誘起電圧Ｅを低下させることでモータ４に流れる電流を増加させて所要モータトルクを得るようにする。この結果、モータ４が高速回転になってもモータ誘起電圧Ｅの上昇を抑えて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、モータ界磁電流Ｉｆｍを所定の回転数未満と所定の回転数以上との２段階で制御することで、連続的な界磁電流制御に比べ制御の電子回路を安価にできる。なお、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Ｓ２５０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Ｓ２６０に移行する。
ステップＳ２６０では、上記目標電機子電流Ｉａに基づき、目標モータトルクとするための目標発電電圧Ｖ（＝Ｉａ×Ｒ＋Ｅ：Ｅはモータの誘起電圧、Ｒは発電機とモータとの間の抵抗）を演算し出力した後に、処理を終了する。
なお、発電機制御部８Ｅでは、現在の発電電圧を入力しつつ、上記目標発電電圧Ｖとなる発電機制御指令値を演算し、電圧調整器２２を介して、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を調整することで、発電機の出力電圧を制御する。

次に、発進検知部の処理を、図７を参照して説明する。
この発進検知部８Ｆは、所定サンプリング時間毎に作動し、まず、ステップＳ５１０にて、変速機３０のシフトが駆動レンジか否かを判定し、駆動レンジと判定した場合にはステップＳ５２０に移行し、そうでない場合つまり非駆動レンジ（パーキングやニュートラル）と判定した場合にはステップＳ６００に移行する。
ステップＳ５２０では、加速指示量を示すアクセル開度が所定開度以上か否かを判定し、所定開度以上と判定した場合にはステップＳ５３０に移行する。所定アクセル開度未満のときにはステップＳ６００に移行する。上記所定アクセル開度とは、車両加速の意思があると見なされるだけのアクセル開度の下限値である。

ステップＳ５３０では、後輪３Ｌ、３Ｒの車輪速ＶＷｒが所定車輪速以下か否かを判定して、所定車輪速以下と判定した場合にはステップＳ５４０に移行し、所定車輪速を越えたと判定した場合にはステップＳ６００に移行する。なお、本実施形態では、車両速度を後輪の車輪速で推定している場合の例である。車両速度を直接使用し判定しても良い。この場合、後輪の加速スリップの影響を抑えることが出来る。

ここで、上記所定車輪速は、実質車両が停止していると見なされる極低速時の上限値であって、スタックから脱出したと判定できる車輪速値である。例えば０．１〜５ｋｍ／ｈの間で設定する。
ステップＳ５４０では、パーキングブレーキＰＢＫがオフか否かを判定し、パーキングブレーキＰＢＫがオフであればステップＳ５５０に移行し、パーキングブレーキＰＢＫがオンであればステップＳ６００に移行する。

ステップＳ５５０では、ブレーキペダル３４の踏み込み量などからブレーキが作動中か否かを判定し、ブレーキが非作動と判定した場合にはステップＳ５６０に移行し、ブレーキ作動中と判定した場合にはステップＳ６００に移行する。
ステップＳ５６０では、カウンタＦｃｎｔが所定値ΔＦ以上か否かを判定し、所定値ΔＦ以上であれば、ステップＳ５８０に移行し、所定値ΔＦ未満である場合にはステップＳ５７０に移行する。

ステップＳ５７０では、カウンタＦｃｎｔをカウントアップして処理を終了する。
ステップＳ５８０では、発進操作をしたにも拘わらず発進できないことを示すため、ｎｓｔ−ＦＬＧをＯＮにして処理を終了する。
ステップＳ６００では、カウンタＦｃｎｔにゼロを代入してステップＳ４１０に移行し、ステップＳ６１０では、ｎｓｔ−ＦＬＧをＯＦＦにして処理を終了する。なお、停車状態、発進操作初期の状態、所定車速での走行時には、ｎｓｔ−ＦＬＧはＯＦＦとなっている。

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８に示すような処理が行われる。
すなわち、まずステップＳ３００にて、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量ΔＶを求めてステップＳ３１０に移行して、その加速スリップ量ΔＶが目標スリップ量Ｔslipを越えているか否かを判定し、目標スリップ量Ｔslipを越えている場合にはステップＳ４００に移行する。一方、加速スリップ量ΔＶが目標スリップ量Ｔslip以下の場合には、ステップＳ３２０に移行する。なお、目標スリップ量Ｔslipは、例えばスリップ率で１０％程度に設定される。

ステップＳ３２０では、アクセルセンサ４０からの検出信号等に基づいて、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Ｓ６７０に移行する。
ステップＳ３３０では、スロットル開度やエンジン回転数Ｎｅなどに基づき、現在の出力トルクＴｅを算出してステップＳ３４０に移行する。
ステップＳ３４０では、現在の出力トルクＴｅに対する目標出力トルクＴｅＮの偏差分ΔＴｅを下記式に基づき出力して、ステップＳ３５０に移行する。
ΔＴｅ＝ＴｅＮ − Ｔｅ

一方、ステップＳ４００では、いわゆるエンジンＴＣＳ制御を行い、所定のＴＣＳトルク変化分を上記偏差分ΔＴｅに代入してステップＳ３５０に移行する。
また、ステップＳ３５０では、その偏差分ΔＴｅに応じたスロットル開度αの変化分Δαを演算し、その開度の変化分Δα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。なお、上述の説明では、説明を分かりやすくするために、偏差分ΔＴｅに対応する開度信号Δαを出力するとしているが、実際には、トルク等の変化を滑らかにするために、起動のたびに所定のトルク増加分若しくはトルク減少分ずつ変化させている。

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。なお、駆動モードスイッチ３９が４ＷＤ状態に操作されているものとして説明する。
発進時において、前輪に加速スリップが発生する前には、アクセル開度に応じた目標モータトルクに基づきモータ及び発電機が制御される。さらに、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ことで、主駆動輪１Ｌ、１Ｒである前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、加速スリップに応じた目標モータトルクが演算され、この目標モータトルクと上記アクセル開度に応じた目標モータトルクとのセレクトハイが行われ、大きい側の目標モータトルクに基づきモータ及び発電機が制御される。これによって発進時における車両の加速性が向上する。

このとき、本実施形態では、アクセル開度に応じた目標モータトルクの特性値を小さめに設定していることで、発進時におけるエネルギー損失を抑えている。
なお、前輪が加速スリップをしている場合に、当該加速スリップ量に応じた目標モータトルクの方が、アクセル開度に応じた目標モータトルクよりも大きい場合には、加速スリップ量に応じた目標モータトルクとしているが、この場合には、前輪の路面反力限界トルクを越えた余剰トルク分相当の発電出力でモータを駆動するため車両全体でのエネルギー効率は良い。

また、車両の停車していた路面が、深雪、砂地、穴ぼこ、シャーベット路などの走行抵抗の高い路面の場合には、上述のような特性値が小さめのままでは発進ができないおそれがあるが、発進操作後所定時間、車両が発進できないことが検知されると、上記目標モータトルクを演算するための特性値が高い値に変更されることで加速性がさらに向上して車両の発進が可能となる。

このように、本実施形態では、通常の路面での発進では、目標モータトルク、さらには発電量を小さめに抑えることで発進時のエネルギー損失が抑えられ、また、実際に発進できないことを検出したときにのみ目標モータトルクの特性値を大きくして発進加速性を大きくして発進しやすくしている。
ここで、上記深雪、砂地、穴ぼこ、シャーベット路などの走行抵抗の高い路面は、通常の走行環境で遭遇する確率かなり小さいと考えられるので、殆どの発進時は、小さな特性値の目標モータトルクが採用されて、上述のようにエネルギー損失を小さくすることが出来る。

図９に、発進時のモータトルクの模式的なタイムチャートを示す。この図９に示されるように、通常の路面にあってはモータトルクが出し渋り状態で発進され、深雪などで走行抵抗の高い路面の場合にだけモータトルクが大きな値で発進するようになる。
また、上記装置構成では、発進できない場合には、目標モータトルクの特性値を常に大きな値に変更しているが、これに限定されない。運転者の操作によるアクセル開度が所定以上の場合にのみ、つまり、運転者がアクセルペダルを多めに踏み込んで明らかな発進の意図がある状態で且つ実際に発進できない場合にだけ上記特性値を大きくするようにしても良い。この場合には、運転者が本当に発進したいという意思があると推定されるときにのみモータトルクの出し渋りが解除されて、さらに発進時におけるエネルギー損失を小さくすることが出来る。

また、上記実施形態では、発進時に前輪が加速スリップすると、加速スリップに応じた目標モータトルク値も加味して実際の目標モータトルク値を決定しているが、アクセル開度だけに基づいて発進時の目標モータトルク値を決定するようにしても良い。
また、上記実施形態では、発進時における目標モータトルクの特性と発進後の走行中の目標モータトルクの特性を同じに設定しているが、発進時と走行時における目標モータトルクの特性を異ならせるように設定しても良い。

また、上記実施形態では、発進時における目標モータトルクは、少なくともアクセル開度に基づき演算されるようになっているが、発進時の目標モータトルクをアクセル開度に関係なく求めるような装置構成であっても本発明を適用できる。
また、モータ４は、直流モータの替わりに交流モータであってもよい。

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アクセル開度と第２目標モータトルクとの関係を示す図である。本発明に基づく実施形態に係るモータ制御部を示す図である。本発明に基づく実施形態に係る発進検知部の処理を説明する図である。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発進時の模式的な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
８４ＷＤコントローラ
８Ａ目標モータトルク演算部
８Ａａ余剰トルク演算部
８Ａｂ加速アシストトルク演算部
８Ａｃモータトルク決定部
８Ｂモータ制御部
８Ｃリレー制御部
８Ｄクラッチ制御部
８Ｅ発電機制御部
８Ｆ発進検知部
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変速機
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
３９駆動モードスイッチ
４０アクセルセンサ
Ｔｍ目標モータトルク
Ｔｍ１第１目標モータトルク
Ｔｍ２第２目標モータトルク
ｎｓｔ−ＦＬＧ発進検知フラグ
Ｔslip 目標スリップ量
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発電機負荷トルク
Ｔｅエンジンの出力トルク

Claims

主駆動輪を駆動する内燃機関と、その内燃機関で駆動される発電機と、４輪駆動状態では上記発電機の電力で駆動されて従駆動輪を駆動するモータとを備える車両の駆動力制御装置であって、
４輪駆動状態で発進操作をしたにも関わらず車両が発進しないことを検知する発進検知手段と、発進検知手段が車両が発進しないことを検知すると上記モータの発進時における目標モータトルクを大きな値に変更する特性値変更手段とを備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
上記発進時における目標モータトルクは、少なくとも運転者の加速指示量に基づき決定され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。
上記特性値変更手段は、上記加速指示量が所定以上の場合にのみ作動することを特徴とする請求項１又は２に記載した車両の駆動力制御装置。
上記発進検知手段は、発進開始から所定時間の間、従駆動輪の車輪速度若しくは車両速度が所定値以下である場合に車両が発進しないと判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載した車両の駆動力制御装置。