JP2006101642A - 車両の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機への過大電流の負荷を抑えつつ適正にロールバックを抑えることが可能な車両の駆動制御装置を提供する。
【解決手段】前輪をエンジンで、後輪をモータで駆動可能となっている。また、エンジンの出力で発電する発電機を備え、その発電機の出力が上記モータに供給される。そして、車両がロールバック状態と判定すると、モータの発電による電機子電流と発電機から供給される電機子電流との総和が当該モータの性能から許容される最大電機子電流以下となるように、モータの界磁電流指令値を制限する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、前後輪の少なくとも一方が内燃機関（エンジン）で駆動され、他方が電動機で駆動される車両の駆動制御装置に関するものである。

前輪をエンジンで駆動すると共に後輪を電動機の出力トルクで駆動可能な車両としては、例えば特許文献１に記載されるものがある。
この車両の駆動制御装置では、後輪が電動機の出力で駆動可能となっていると共に、前輪がエンジンの出力で駆動され、さらに、そのエンジンの出力の一部で発電機を作動し、その発電機が発電した電力を上記電動機に供給する構成となっている。そして、発進から始動完了速度となるまでは、エンジンに加えてモータを駆動させて４輪駆動状態となる。また、車両発進時（車速がゼロ近傍の状態）において、上記電動機が発電状態となっていることを検出すると、電動機の駆動系に過負荷が加わってしまうという問題点を解決するため、上記電動機に供給される電機子電流又は界磁電流の少なくとも一方を減少制御している。
特開２００４−２３８８７号公報

上記特許文献１には、車両発進の際にロールバック（車両が前進方向の駆動制御状態にも関わらず、車両が後退）すると、車速がゼロ近傍において、電動機の電機子電流又は界磁電流を減少することが開示されているものの、どのように減少するのか何ら開示がない。
しかし、ロールバック状態ではモータが発電状態となっていることから、指令値の減少状態によっては、モータの電機子電流が過剰となってそのモータで許容される許容電機子電流を越えてしまうおそれがある。

また、ロールバック中にモータへの制御指令を下げすぎると、ロールバックしている車両が停止しなかったり、ロールバック中の加速性（後方への移動速度の低下）が悪くなったりするおそれがある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、電動機への過大電流の負荷を抑えつつ適正にロールバックを抑えることが可能な車両の駆動制御装置を提供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、主駆動輪を駆動する内燃機関と、内燃機関の出力の一部で作動する発電機と、発電機で発電した電力が供給されると共に従駆動輪を駆動可能な電動機とを備え、４輪駆動状態では、目標トルク指令値となるように電動機の電機子電流指令値及び界磁電流指令値を調整する車両の駆動制御装置において、
上記電動機が前進又は後進方向に駆動制御され且つ車両が上記電動機の駆動方向とは逆方向に移動している状態であるロールバックを検出するロールバック検出手段と、
そのロールバック検出手段の検出に基づき車両がロールバックしていると判定すると、電動機の発電による電機子電流と発電機から供給される電機子電流との総和が当該電動機の性能から許容される最大電機子電流以下となるように、上記界磁電流指令値を制限する界磁電流制限手段とを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、電動機への過大電流による負荷を抑えつつ適正にロールバックを抑えることが可能な車両の駆動制御装置を提供できる。

次に、本発明に係る第１実施形態を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及び図３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における発電機制御部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（電動機）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機子電流値Ｉａｔを検出し、当該検出した電機子電流Ｉａｔの信号を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、及びロールバック検出部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、図４に示すように、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
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・（Ｖｇ × Ｉａ）／（Ｋ３ × Ｎｈ）
ここで、
Ｖｇ：発電機の電圧
Ｉａ：発電機の電機子電流
Ｎｈ：発電機の回転数
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７での負荷トルクＴｈ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１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量に対し直接に所定ゲインを乗算して第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。

ここで、上記第２目標モータトルクＴｍ２を演算する際の特性値は、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る。若しくは、上記特性値は、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）がモータ特性において許容され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、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Ｓ３００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Ｓ３００に移行し、ステップＳ３００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Ｓ２２０に移行する。

ステップＳ２２０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Ｓ２３０に移行する。
ステップＳ２３０では、ロールバックフラグＲＬＢ−ＦＬＧがＯＮ、つまりロールバック状態か否かを判定し、ロールバック状態と判定した場合には、ステップＳ２４０に移行し、ロールバック状態でない場合にはステップＳ２６０に移行する。

ステップＳ２４０では、車速ＶＷｒがロールバック処理開始速度Ｖrollか否かを判定し、ロールバック処理開始速度Ｖroll以上の場合にはステップＳ２５０に移行し、そうでない場合にはステップＳ２４５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。

上記ロールバック処理開始速度Ｖrollは、例えば２．５〜４ｋｍ／ｈの範囲の値である。このロールバック処理開始速度Ｖrollは、通常の運転者がロールバックを許容すると想定されるロールバック速度の最大値であって、通常それ以上の速度になると操縦安定性が悪くなって一般の運転者がアクセルペダルを離してブレーキを掛けるであろう後退速度（移動速度）の限界値である。

ステップＳ２５０では、下記式に基づき、目標モータトルクＴｍを、ロールバック時の車両後退速度（移動速度：ロールバック速度とも呼ぶ）に応じた量だけ低減した後に、ステップＳ２５５に移行する。
Ｔｍ ＝ Ｔｍ −ｆ×ＶＷｒ −α
ここで、ロールバック時の車両速度がロールバック速度となる。また、ｆは、ロールバック速度を低減するトルクに変換するためのゲインである。なお、予め実験などで求めたマップを使用しても良い。

また、損失分αは、ロールバック時に想定されるモータ回転数の変化が生じるときに発生する、モータ回転子の慣性モーメントによるトルクとフリクションによる損失トルク分との和からなる損失分である。
また、ステップＳ２４５では、下記式に基づき、目標モータトルクＴｍを上記損失分αだけ低減した後に、ステップＳ２５５に移行する。

ステップＳ２５５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Ｓ２７０に移行する。
ここで、ステップＳ２５５は、車両がロールバック状態のときの目標モータ界磁電流Ｉｆｍを算出する処理である。

このロールバック時の目標モータ界磁電流Ｉｆｍの値について説明すると、図７及び図８に示すように、ロールバック時の目標モータ界磁電流Ｉｆｍは、車両の後退速度に応じて制限され、第１後退速度Ｖｒ１（所定後退速度の範囲の下限値）までは、徐々に小さくなり、さらに第１後退速度Ｖｒ１〜第２後退速度Ｖｒ２の範囲（所定後退速度の範囲）では一定の界磁電流に保持され、続けて第２後退速度Ｖｒ２（所定後退速度の範囲の上限値）以上では、徐々に小さくなるように設定されている。

上記第１後退速度Ｖｒ１は、後退速度がゼロ（車速ゼロ）のときの目標モータ界磁電流「あ」と等しい値に界磁電流に固定したときに、モータ４の発電による電機子電流値が、目標モータトルク及び界磁電流値から決定される目標電機子電流値と等しくなる後退速度（Ａ点）である。
また、上記第２後退速度Ｖｒ２は、上記界磁を一定に保持したときの界磁電流「い」に固定したときに、モータ４の発電による電機子電流値が、目標モータトルクＴｍ及び界磁電流値から決定される目標電機子電流値と等しくなる後退速度（Ｂ点）である。

さらに、本実施形態では、上記第２後退速度Ｖｒ２を、ロールバック処理開始速度Ｖrollと等しくなるように設定している。
次に、ステップＳ２６０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Ｓ２７０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。

次に、ステップＳ２７０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Ｓ２８０に移行する。
ステップＳ２８０では、上記目標電機子電流Ｉａに基づき、目標モータトルクＴｍとするための目標発電電圧Ｖ（＝Ｉａ×Ｒ＋Ｅ：Ｅはモータ４の誘起電圧、Ｒは発電機７とモータ４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、ロールバック中は、Ｅは負値となっている。
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ｃ１を演算し、電圧調整器２２を介して、その発電機制御指令値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７の出力電圧を制御する。

次に、ロールバック検出部８Ｆの処理を、図９を参照して説明する。
このロールバック検知部８Ｆは、所定サンプリング時間毎に作動し、まず、ステップＳ４００にて、変速機３０のシフトが前進駆動レンジか否かを判定し、前進駆動レンジと判定した場合にはステップＳ４１０に移行し、そうでない場合にはステップＳ４６０に移行する。
ステップＳ４１０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Ｓ４２０に移行する。所定アクセル開度未満のときにはステップＳ４６０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Ｓ４２０では、パーキングブレーキＰＫＢがオフか否かを判定し、パーキングブレーキＰＫＢがオフであればステップＳ４３０に移行し、パーキングブレーキＰＫＢがオンであればステップＳ４６０に移行する。
ステップＳ４３０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Ｓ４４０に移行し、ブレーキ作動中と判定した場合にはステップＳ４６０に移行する。

ステップＳ４４０では、モータ４が発電状態か否かを判定し、発電状態と判定した場合には、ステップＳ４５０に、発電状態でない状態と判定した場合にはステップＳ４６０に移行する。
ここで、発電状態かどうかの判定は、モータ４が車両前進方向とは逆方向に回転することにより発生する逆起電力が発生しているか否かで判定する。
ステップＳ４５０では、ロールバック状態であることを示すロールバックフラグＲＬＢ−ＦＬＧをＯＮにして処理を終了する。
ステップＳ４６０では、ロールバックフラグＲＬＢ−ＦＬＧをＯＦＦにして処理を終了する。

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１０に示すような処理が行われる。
すなわち、まずステップＳ５００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Ｓ５１０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Ｓ５５０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Ｓ５２０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Ｓ５２０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Ｓ５３０に移行する。
ステップＳ５３０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Ｓ５４０に移行する。
ステップＳ５４０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Ｓ５６０に移行する。
ΔＴｅ ＝ＴｅＮ − Ｔｅ

一方、ステップＳ５５０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Ｓ５６０に移行する。
また、ステップＳ５６０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Ｔｍ２に基づきモータ４及び発電機７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Ｔｍ１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Ｔｍに基づきモータ４及び発電機７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。

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Ｔｍ１の方が、アクセル開度に応じた目標モータトルクＴｍ２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Ｔｍ１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４を駆動するため車両全体でのエネルギー効率は良い。

そして、登り坂で坂道発進した際に、車両が後退してロールバック状態と判定すると、後退速度がロールバック処理開始速度Ｖrollとなるまでは、モータ４の目標モータトルクＴｍを損失分αだけ小さくする。さらに後退速度がロールバック処理開始速度Ｖrollを越えても運転者がアクセルを踏み続けて発進しようとする意思がある場合には、モータ４の目標モータトルクＴｍをさらに後退速度に応じた量だけ小さくなるよるように、当該目標モータトルクＴｍを抑制する。図１１に、ロールバック状態での車速に対するモータ４の制御指令値である目標モータトルクＴｍの変化の概念図を示す。

ロールバック時は通電方向と実際の回転方向が逆になることから、図１２に示すように、車速の大きさが同じでも、通常方向に比べモータ４から後輪までのトルク伝達系に負荷されるトルクが大きくなる。そのトルク伝達系には、クラッチやドライブシャフト等の強度の低い部品があるので、当該トルク伝達系に対する過大トルクの負荷は防止したい。
本実施形態では、ロールバック状態では、車速の絶対値が同じ前進走行時のときの目標モータトルクＴｍよりも小さく抑えることで、上記トルク伝達系への過大なトルク発生を抑制できる。

このとき、ロールバック時の後退速度が小さい場合には、通電方向と実際の回転方向が逆によって増大するトルク分が小さいので、本実施形態では、ロールバック処理開始速度Ｖroll以上の後退速度となったら、後退速度分に応じた大きさのトルク分だけ抑制するようにして、過大なトルク発生を抑制しつつ４ＷＤ性能（登坂性能）を確保するようにしている。

さらに、ロールバック状態では、モータ４の駆動方向と逆方向にモータ回転軸が回転し且つモータ４が発電状態となることから、モータ４の電機子電流は、当該モータ４の発電による電機子電流と発電機７から供給される電流の総和となる。このため、車両発進時と同様の高い界磁電流値のままにしておくと目標モータトルクＴｍに制御できなくなるので、本実施形態では、前述の図７等のように、後退速度の増加に伴い界磁電流値を制限つまり低減してモータ４の電機子電流値を大きくし、モータ４への通電電流の増加によるモータトルクの増大を抑え、目的とする目標モータトルクＴｍに制御可能としている。

ここで、後退速度がロールバック処理開始速度Ｖroll以下の状態で目標モータトルクＴｍが一定になっている状態では、モータ４の発電による電機子電流が目標電機子電流を越えないだけの値に制限した一定の界磁電流に原則的に制御しているのは、モータ４の発電による電機子電流と目標電機子電流との差分の電流を発電機７で供給すればよいので、電機子電流の過電流を抑えつつ、狙いとするモータトルクに制御できるようにするためである。

ただし、モータトルクの立上り直後であって車速０近傍においては、モータ４の発電による電機子電流も微少であり、且つ発電機７の発電能力の立上りに遅れがあるので、応答性の高い目標界磁電流について車速ゼロでの目標界磁電流を大きめに設定し、後退速度に応じて上記一定の界磁電流に向けて目標界磁電流を低減している。これによってモータトルクの立上り直後など発電機７から供給される電流が目標電機子電流に近づくまでに遅れがあっても所要のモータトルクを稼ぐことが可能となる。

さらに、後退速度がロールバック処理開始速度Ｖrollを越えると、そのままでは発電機７からの電流で目標電機子電流を制御できなくなるので、界磁電流を後退速度の増大に応じて小さくして発電機７からの電流で目標電機子電流を制御可能としている。これに合わせて目標モータトルクＴｍを低減することで、電機子電流がモータ性能から規定される許容電機子電流を越えることを防止している。

図１３に、上述の関係を示す。
ここで、上記実施形態では、ロールバック処理開始速度Ｖroll以上の後退速度の場合にのみ、目標モータトルクＴｍを後退速度に応じた量だけ低減するように説明しているが、ロールバック発生を検知すると、ロールバック処理開始速度Ｖroll未満であっても目標モータトルクＴｍを後退速度に応じた量だけ低減するようにしても良い。

また、本実施形態では、上記後退速度に応じた量の他に損失分αだけ目標モータトルクＴｍを小さくしているが、これは次の理由による。
すなわち、上記モータ４と後輪との間のトルク伝達系の軸は、所定のばね定数を持っていることから、アクセルが踏まれてモータ４がトルクを出力すると、上記トルク伝達系の軸にねじれが生じることで、図１２に示すように、モータ４の回転数が車速に対し相対的に減速し続いて加速する状態となり、回転慣性分だけ伝達トルクが増大してしまう。この増大分を考慮して、本実施形態では、ロールバック時の目標モータトルクＴｍを損失分αだけ減少している。

なお、上記損失分α分だけ許容が可能であれば、この損失分αを無視していも良い。また、上記損失分αが入力されるのは、一般には、モータトルク発生開始から所定時間範囲内であるので、ロールバック検出から所定時間の範囲でだけ損失分α小さくするようにしても良い。
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Ｔｍ値も加味して実際の目標モータトルクＴｍ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Ｔｍ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Ｔｍの特性と発進後の走行中の目標モータトルクＴｍ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Ｔｍの特性を異ならせるように設定しても良い。上記説明では、発進時のロールバックを例示しているが、走行中にトルクが低減してロールバックする場合にも上記制御指令の抑制は行われる。

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Ｔｍ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Ｔｍ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。

ここで、車両発進の際の目標モータトルクＴｍは、通常、図５に示すようなマップから演算される第２目標モータトルクＴｍ２が採用され、発進時のモータ４の出力は、モータ特性で許容される最大のトルクとなるように演算される。しかし、モータ回転数の車速相当と車速との間には、上述のように違いが発生する場合があるので、上記第２目標モータトルクＴｍ２を演算する場合には、上述のように車速つまり車輪速を使用して図５に示すマップから求めた第２目標モータトルクＴｍ２と、モータ回転数の車速相当の回転数を使用して図５に示すマップから求めた第２目標モータトルクＴｍ２とのセレクトローを行って、実際の第２目標モータトルクＴｍ２を演算して、第２目標モータトルクＴｍ２が確実にモータ特性で許容される最大のトルクを越えないようにすることが好ましい。

またこのとき、信号ノイズ等による悪影響を防止するために、検出した上記車速やモータ回転数に対してフィルタ処理を施して、変化量を制限することが行われることがある。また、目標モータトルク指令値自体にフィルタ処理を施して、変化量を制限することが行われることがある。
このようなフィルタ処理が施された場合には、フィルタ処理で遅れた分だけ、後退速度に応じた制御指令値の低減開始が遅れる。従って、上記ロール処理開始速度Ｖrollを、その開始遅れ分ΔＶrollだけ小さくして（Ｖroll＝Ｖroll−ΔＶroll）、フィルタ処理によて生じる遅れによる制御指令値が過大となることを抑えるようにすることが好ましい。なお、実際の検出値とフィルタ処理後の値との偏差が所定偏差以上の場合にのみ、上記ロール処理開始速度Ｖrollを、その開始遅れ分ΔＶrollだけ小さくするようにしても良い。

また、上記実施形態では、第１後退速度Ｖｒ１を、車速ゼロでの界磁電流に等しい界磁電流で、モータ４の発電による電機子電流が目標電機子電流となる後退速度に設定しているが、所定の余裕と持たせて、モータ４の発電による電機子電流が目標電機子電流よりも若干小さな電流値となる後退速度に設定つまり、上記後退速度よりも若干小さな後退速度に設定しても良い。

同様に、第１後退速度Ｖｒ１を、界磁一定のときの界磁電流に等しい界磁電流で、モータ４の発電による電機子電流が目標電機子電流となる後退速度に設定しているが、所定の余裕と持たせて、モータ４の発電による電機子電流が目標電機子電流よりも若干小さな電流値となる後退速度に設定つまり、上記後退速度よりも若干小さな後退速度に設定しても良い。

また、上記実施形態では、第２後退速度Ｖｒ２とロール処理開始速度Ｖrollとを一致させているが、モータ４の発電による電機子電流と発電機７からの電流の総和が、当該モータ４が許容する最大電機子電流を越えない範囲で、第２後退速度Ｖｒ２をロール処理開始速度Ｖrollがずらした後退速度としても良い。

また、上記説明では、本実施形態のロールバック検出部８Ｆの処理を、図９に示すように、前進駆動レンジか否かを判断した後、アクセルの開度状態、パーキングブレーキのオン・オフ、ブレーキペダル３４の踏み込み量、モータ４の発電状態に基づき、ロールバック状態であるか否かを判定しているが、図１４に示すような処理を行ってロールバックを検出しても良い。すなわち、ステップＳ６００にて、変達機３０のシフトが前進駆動レンジか否かを判定し、前進駆動レンジと判定した場合にはステップＳ６１０に移行し、そうでない場合にはステップＳ６３０に移行する。ステップＳ６１０では、モータ４の誘起電圧Ｅｒが所定のロールバック判定値ＥｒTH（例えば、０．６Ｖ）より小さいか否かの判定を行う。まず、モータ電圧Ｖｍ、モータ電機子電流Ｉａ及びモータ抵抗Ｒに基づいて、次式を基に誘起電圧Ｅｒを算出する。
Ｅｒ ＝Ｖ −Ｉａ×Ｒ

そして、このように算出された誘起電圧Ｅｒがロールバック判定値ＥｒTHより小さいときには、ステップＳ６２０に移行して車両がロールバック状態であることを示すロールバックフラグＲＬＢーＦＬＧをＯＮにして処理を終了する。一方、誘起電圧Ｅｒがロールバック判定値ＥｒTH以上の場合にはステップＳ６３０に移行する。

ステップＳ６３０では、ロールバックフラグＲＬＢ−ＦＬＧをＯＦＦにして処理を終了する。
ここで、誘起電圧Ｅｒが所定のロールバック判定値ＥｒTHより小さいか否かで、ロールバック状態であるか否かを判定できるのは、例えば、車両が前進するときにモータが回転する方向と同じ方向にモータが回転した場合に誘起電圧Ｅｒが正の方向に出力されるように設定しておくと、逆方向に回転した場合には、誘起電圧Ｅｒが負値となる。演算上、誘起電圧Ｅｒが負値の場合に、“０”とする処理を行うと、車輪速が所定値より高い（車輪が回転している）状態にあるにもかかわらず、誘起電圧Ｅｒが“０″となるので、ロールバック判定値ＥｒTHより小さくなり、モータが前進方向に回転する場合と逆に回転しているとして、ロールバック状態を検出することができる。

また、本実施形態では、ロールバック状態を、変達機のシフトが前進駆動レンジにあるときに後進してしまう状態として説明しているが、本発明はこれに限らず、変速機のシフトが後進駆動レンジにあるときに車両が前進してしまう状態もロールバック状態とすることができる。この場合、変速機のシフトが後進レンジにあるか否かを判定し、変達機のシフトが後進駆動レンジにあり、且つ、モータが車両前進方向に回転していると判定したときにロールバック状態であると判定することができる。

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及び車両速度と第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ロールバック時の目標界磁電流の状態を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係るロールバック時の目標界磁電流の決め方の例を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係るロールバック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ロールバック時の制御指令値である目標モータトルクの変化を示す模式図である。 本発明に基づく実施形態に係るロールバック時の目標界磁電流及び目標電機子電流の変化を示す模式図である。 モータ回転数の変動に伴うトルク変動を説明する図である。 本発明に基づく他の実施形態に係るロールバック検知部の処理を説明する図である。

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 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 ロールバック検知部
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
ＲＬＢ−ＦＬＧ ロールバック検知フラグ
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
Ｖｒ１ 第１後退速度（下限値）
Ｖｒ２ 第２後退速度（下限値）

Claims (11)

1. 主駆動輪を駆動する内燃機関と、内燃機関の出力の一部で作動する発電機と、発電機で発電した電力が供給されると共に従駆動輪を駆動可能な電動機とを備え、４輪駆動状態では、目標トルク指令値となるように電動機の電機子電流指令値及び界磁電流指令値を調整する車両の駆動制御装置において、
   上記電動機が前進又は後進方向に駆動制御され且つ車両が上記電動機の駆動方向とは逆方向に移動している状態であるロールバックを検出するロールバック検出手段と、
   そのロールバック検出手段の検出に基づき車両がロールバックしていると判定すると、電動機の発電による電機子電流と発電機から供給される電機子電流との総和が当該電動機の性能から許容される最大電機子電流以下となるように、上記界磁電流指令値を制限する界磁電流制限手段とを備えることを特徴とする車両の駆動制御装置。
2. 上記界磁電流制限手段は、ロールバック状態の車両の移動速度が大きくなるのに応じて上記界磁電流指令値を連続的に若しくは段階的に小さくすることを特徴とする請求項１に記載した車両の駆動制御装置。
3. 車両の移動速度がゼロのときの上記界磁電流指令値を、ロールバック状態の車両の移動速度が所定速度より低い低速走行時の界磁電流指令値よりも高めに設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した車両の駆動制御装置。
4. 上記界磁電流制限手段は、所定の移動速度範囲では上記界磁電流指令値を一定に保持し、その界磁一定の移動速度範囲の上限値は、当該一定の界磁電流指令値において電動機の発電による電機子電流が電機子電流指令値と等しくなるか当該電機子電流指令よりも所定電流値だけ低い値となる移動速度であ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制御装置。
5. 上記移動速度範囲の下限値は、車両の移動速度がゼロにおける界磁電流指令値と等しい界磁電流指令値で電動機の発電による電機子電流が電機子電流指令値と等しくなる移動速度であることを特徴とする請求項４に記載した車両の駆動制御装置。
6. 上記界磁電流制限手段は、ロールバック状態の車両の移動速度が所定以上の場合にのみ上記移動速度に応じた界磁電流指令値の制限を実施することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載した車両の駆動制御装置。
7. 上記目標トルク指令値をロールバック状態の車両の移動速度に応じた量だけ小さく抑える目標トルク低減手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載した車両の駆動制御装置。
8. 上記目標トルク低減手段は、電動機の回転数の加減速変化によって生じる回転慣性分だけ、さらに目標トルク指令値を小さく抑えることを特徴とする請求項６に記載した車両の駆動制御装置。
9. 上記目標トルク低減手段は、上記移動速度が所定速度以上の場合にのみ、上記目標トルク指令値の移動速度に応じた抑制を実施することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載した車両の駆動制御装置。
10. 上記界磁電流制限手段は、所定の移動速度範囲では上記界磁電流指令値を一定に保持し、その界磁一定の移動速度範囲の上限値は、当該一定の界磁電流指令値において電動機の発電による電機子電流が電機子電流指令値と等しくなるか当該電機子電流指令よりも所定電流値だけ低い値となる移動速度であり、且つその上限値となる移動速度と上記所定速度とが等しいことを特徴とする請求項９に記載した車両の駆動制御装置。
11. 上記移動速度はモータ回転数から推定することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載した車両の駆動制御装置。

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