JP2006168392A - 車両駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
クラッチ解放時のショックを低減できる車両駆動力制御装置を提供することにある。
【解決手段】
モータ回転角制御手段１２３は、４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行する際、クラッチ４の結合部のクラッチ角が所定範囲内となったときに、クラッチ４を解放状態とする。また、モータ回転角制御手段１２３は、４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行する際、クラッチ４の結合部のクラッチ角が所定範囲内の所定値となるように、モータの出力トルクを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主駆動輪を主駆動源にて駆動し、従駆動輪を従駆動源にて駆動することができる４輪駆動車用の制御装置に係り、特に、従駆動源と従駆動輪のトルク伝達経路に介装されたクラッチの接続／解放状態を制御するに好適な車両駆動力制御装置に関する。

従来、主駆動輪を主駆動源にて駆動し、従駆動輪を従駆動源にて駆動することができる４輪駆動車において、従駆動源と従駆動輪のトルク伝達経路に介装されたクラッチを制御する制御装置としては、例えば、特開２００４−８２８４２号公報に記載のように、従駆動源からクラッチまでのトルク伝達経路でのフリクション相当のトルクとなった場合に前記クラッチを解放することが知られている。

特開２００４−８２８４２号公報

しかしながら、特開２００４−８２８４２号公報記載のものでは、従駆動源（モータ）からクラッチまでのトルク伝達経路でのフリクション相当のトルクとなった場合にクラッチを解放することと明記されているが、このフリクションの要因は使用されるオイルにあり、このオイルの温度特性、粘性劣化特性について明記されていないため、正確なフリクショントルクを算出することが不可能であり、クラッチ解放時のショックが発生する可能性がある。また、クラッチ解放後には、従駆動源の負荷が低減するため、従駆動源であるモータが急激に回転上昇し、モータが壊れる可能性もある。

本発明の目的は、クラッチ解放時のショックを低減できる車両駆動力制御装置を提供することにある。

また、従駆動源の急激な回転上昇を防止できる車両駆動力制御装置を提供することにある。

本発明は、クラッチの解放時にクラッチの結合部をクラッチの解放に適した角度に従駆動源を回転制御し、クラッチを解放状態とする。この結果、クラッチを解放状態とする際のショックを回避可能する。また、クラッチを解放後の、従駆動源の負荷低減による従駆動源の回転上昇を回避可能とする。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、主駆動輪を主駆動源にて駆動し、従駆動輪を従駆動源にて駆動するとともに、前記従駆動源と前記従駆動輪のトルク伝達経路に介装されたクラッチを、４輪駆動状態では接続状態とし、２輪駆動状態では解放状態となるように制御する車両駆動力制御装置であって、４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行する際、前記クラッチの結合部のクラッチ角が所定範囲内となったときに、前記クラッチを解放状態とするクラッチ解放手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、クラッチ解放時のショックを低減し得るものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、さらに、前記クラッチの結合部のクラッチ角が前記所定範囲内の所定値となるように、前記従駆動源の出力トルクを制御する回転角制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、クラッチ解放時の従駆動源の急激な回転上昇を防止し得るものとなる。

（３）上記（２）において、好ましくは、前記回転角制御手段は、前記クラッチの結合部における前記従駆動輪の回転数に対して前記従駆動源の回転数が大きい場合、前記従駆動源である電動機の電圧又は電流を増加させ、前記従駆動輪の回転数に対して前記従駆動源の回転数が小さい場合、前記従駆動源である電動機の電圧又は電流を減少させるようにしたものである。

（４）上記（２）において、好ましくは、前記回転角制御手段は、前記クラッチ解放手段によるクラッチ解放指令の出力後も前記クラッチが実際に解放されるまで前記従駆動源の出力トルク制御を継続するようにしたものである。

（５）上記目的を達成するために、本発明は、主駆動輪を主駆動源にて駆動し、従駆動輪を従駆動源にて駆動するとともに、前記従駆動源と前記従駆動輪のトルク伝達経路に介装されたクラッチを、４輪駆動状態では接続状態とし、２輪駆動状態では解放状態となるように制御する車両駆動力制御装置であって、４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行する際、前記従駆動源の回転数と前記従駆動輪の回転数を同期させた上で、前記クラッチを解放状態とするクラッチ解放手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、クラッチ解放時のショックを低減し得るものとなる。

本発明によれば、クラッチ解放時のショックを低減できる。また、従駆動源の急激な回転上昇を防止できるものとなる。

以下、図１〜図１０を用いて、本発明の一実施形態による車両駆動力制御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、本実施形態による車両駆動力制御装置を用いる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車両駆動力制御装置を用いる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及びモータ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。

モータ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。クラッチ４が締結されると、モータ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が開放されると、モータ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・解放は、４ＷＤコントロールユニット（４ＷＤＣＵ）６によって制御される。なお、モータ５は、例えば、正転逆転の切替えが容易な直流分巻モータ、または他励直流モータを用いている。または、交流駆動の３相同期モータを用いることもできる。

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をモータ５で駆動する４輪駆動車両として説明しているが、前輪をモータで駆動し、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。

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１１に蓄積される。

また、補機用発電機１３の近傍には、高出力発電機（ＡＬＴ２）２が配設されている。高出力発電機（ＡＬＴ２）２は、エンジン１によりベルト駆動され、その出力によってモータ５が駆動される。高出力発電機（ＡＬＴ２）２の発電電力は、４ＷＤＣＵ６によって制御される。高出力発電機（ＡＬＴ２）２の発電電力が変化すると、モータ５の出力であるモータトルクが変化する。すなわち、４ＷＤＣＵ６は、高出力発電機（ＡＬＴ２）２に対して出力の指令値（高出力発電機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、高出力発電機（ＡＬＴ２）２の発電電力が変化する。高出力発電機（ＡＬＴ２）２の発電電力は、モータ５の電機子コイル５ｂに印加され、モータ５の出力（モータトルク）が変化する。４ＷＤＣＵ６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、モータ５の出力（モータトルク）を制御する。さらに、モータ５が高回転となる領域では、４ＷＤＣＵ６は、モータ５の界磁コイル５ａに流す界磁電流を弱め界磁制御することにより、モータ５を直接制御して、モータ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（図示せず）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（スロットル開度）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、４ＷＤＣＵ６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）６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とモータ５の間には、大容量リレー（リレー）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、４ＷＤＣＵ６によって制御される。

次に、図２を用いて、本実施形態による車両駆動力制御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車両駆動力制御装置の構成を示すシステムブロック図である。

４ＷＤＣＵ６は、運転モード判定手段１００と、モータトルク算出手段１１０と、ドライバ手段１２０とを備えている。４ＷＤＣＵ６には、入力信号として、車輪速信号（ＶＷ）と、アクセル開度信号（ＴＶＯ）信号と、シフト位置信号（ＳＦＴ）と、モータ電機子電流信号（Ｉａ）と、モータ界磁電流信号（Ｉｆ）と、モータ回転数信号（Ｎｍ）が入力する。

車輪速信号（ＶＷ）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、４ＷＤＣＵ６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。

アクセル開度信号（ＴＶＯ）は、前述したアクセル開度センサの出力が入力する。４ＷＤＣＵ６は、アクセル開度信号（ＴＶＯ）がアクセル開度３％となると、アクセルオン信号を生成し、３％未満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。

モータ電機子電流信号（Ｉａ）は、高出力発電機（ＡＬＴ２）２の出力電流でありモータの電機子コイル５ｂに流れる電流である。モータ界磁電流信号（Ｉｆ）は、モータ５の界磁コイル５ａに流れる界磁電流である。モータ回転数信号（Ｎｍ）は、モータ５の回転数を示す信号である。

運転モード判定手段１００は、車輪速信号（ＶＷ）と、アクセル開度信号（ＴＶＯ）と、シフト位置信号（ＳＦＴ）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、２ＷＤモード（運転モード２）、４ＷＤ待機モード（運転モード３）、車両クリープモード（運転モード４）、４ＷＤモード（運転モード５）、停止シーケンスモード（運転モード６）がある。

モータトルク算出手段１１０は、車速や前後輪の車速の差に応じて、必要とされるモータトルクを算出するものであり、その詳細については、図３を用いて後述する。

ドライバ手段１２０は、運転モード判定手段１００が判定した運転モード（運転モード１，２，…，６）及びモータトルク算出手段１１０が算出したモータトルクに基づいて、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発電機界磁電流制御信号（Ｃ１）と、モータ５の界磁コイル５ａに流れる界磁電流を制御するためのモータ界磁電流制御信号（Ｄｉｆ）と、リレー７の開閉を制御するリレー駆動信号（ＲＬＹ）と、クラッチ４の締結・解放を制御するクラッチ制御信号（ＣＬ）とを出力する。ドライバ手段１２０の詳細については、図８を用いて後述する。

次に、図３を用いて、本実施形態による車両駆動力制御装置の中のモータトルク算出手段１１０の構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置の中のモータトルク算出手段の構成を示すシステムブロック図である。

モータトルク算出手段１１０は、アクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）算出手段１１１と、スリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）算出手段１１２と、トルク切替手段１１３とを備えている。

アクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）算出手段１１１は、ドライ路等においてモータ５が出力すべきトルクを算出する。アクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）算出手段１１１によるトルク算出方法については、図４を用いて後述する。スリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）算出手段１１２は、低μ路等において車輪のスリップが検出された場合に、モータ５が出力すべきトルクを算出する。スリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）算出手段１１２によるトルク算出方法については、図５を用いて後述する。トルク切替手段１１３は、アクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）算出手段１１１が算出したアクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）と、スリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）算出手段１１２が算出したスリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）の内、大きい方のトルクをモータトルク目標値（ＭＴｔ）として出力する。

ここで、図４を用いて、本実施形態による車両駆動力制御装置の中のアクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）算出手段１１１の動作について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置の中のアクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）算出手段によるトルク算出方法の説明図である。

図４において、横軸はリア車輪速（ＶＷＲ）を示している。リア車輪速（ＶＷＲ）は、後輪車輪速センサ１７Ｒ，１７Ｌによって検出された後輪の車輪速ＶＷＲ＿ＲＨ，ＶＷＲ＿ＬＨの平均値である。図４の縦軸はアクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）を示している。

図４に示すように、リア車輪速（ＶＷＲ）が５ｋｍ／ｈ以下の場合には、アクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）算出手段１１１は、アクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）として、例えば、１０Ｎｍを出力し、リア車輪速（ＶＷＲ）が５ｋｍ／ｈより速い場合には、アクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）算出手段１１１は、アクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）として、例えば、０Ｎｍを出力する。

次に、図５を用いて、本実施形態による車両駆動力制御装置の中のスリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）算出手段１１２の動作について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置の中のスリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）算出手段によるトルク算出方法の説明図である。

図５において、横軸は前後輪差（ＤＶ）を示している。前後輪差（ＤＶ）は、（フロント車輪速（ＶＷＦ）−リア車輪速（ＶＷＲ））として求められる。図５の縦軸はスリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）を示している。

図５に示すように、前後輪差（ＤＶ）が２ｋｍ／ｈより小さい場合には、スリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）算出手段１１２は、スリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）として、例えば、０Ｎｍを出力する。前後輪差（ＤＶ）が２ｋｍ／ｈ〜７ｋｍ／ｈの場合には、スリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）算出手段１１２は、スリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）として、例えば、前後輪差（ＤＶ）に応じて、０Ｎｍから１０Ｎｍまで図示するように増加するトルクを出力する。前後輪差（ＤＶ）が７ｋｍ／ｈより大きい場合には、スリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）算出手段１１２は、スリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）として、例えば、１０Ｎｍを出力する。

次に、図６を用いて、本実施形態による車両駆動力制御装置によるドライ路における動作について説明する。
図６は、本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置によるドライ路における動作を示すタイミングチャートである。図６（Ａ）はシフト位置（ＳＦＴ）信号を示し、図６（Ｂ）はアクセル開度（ＴＶＯ）信号を示し、図６（Ｃ）はモータトルク目標値（ＭＴｔ）を示している。また、図６（Ｄ）はフロント車輪速（ＶＷＦ）及びリア車輪速（ＶＷＲ）を示し、図６（Ｅ）は運転モード（ＭＯＤＥ）を示している。

図６に示すように、時刻ｔ１において、運転モード判定手段１００は、シフト位置信号（ＳＦＴ）がニュートラルレンジもしくはパーキングレンジの場合、運転モード（ＭＯＤＥ）は、運転モード２（ＭＯＤＥ２）の２ＷＤモードと判定する。このときは、モータトルク算出手段は、モータトルク目標値（ＭＴｔ）を例えば０Ｎｍとしている。

時刻ｔ２において、４ＷＤＣＵ６がシフト位置信号（ＳＦＴ）をドライブレンジと検出すると、運転モード判定手段１００は、運転モード（ＭＯＤＥ）を、運転モード３（ＭＯＤＥ３）の４ＷＤ待機モードと判定する。そして、運転モード判定手段１００は、図２に示したドライバ手段１２０に対して、モータトルク目標値（ＭＴｔ）として、例えば、０．５Ｎｍを出力する。モータ５の出力トルクを、例えば０．５Ｎｍとして、モータ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輪駆動モード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１２０は、モータトルクが例えば０．５Ｎｍとなるように、発電機界磁電流制御信号（Ｃ１）を出力するが、ドライバ手段１２０の詳細については、図８を用いて後述する。

次に、時刻ｔ３において、アクセル開度信号（ＴＶＯ）がオフで、シフト位置信号（ＳＦＴ）がＤレンジであり、リア車輪速信号（ＶＷＲ）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、運転モード判定手段１００は、運転モード（ＭＯＤＥ）を運転モード４（ＭＯＤＥ４）の車両クリープモードと判定する。そして、運転モード判定手段１００は、図２に示したドライバ手段１２０に対して、モータトルク目標値（ＭＴｔ）として、運転モード３（ＭＯＤＥ３）の４ＷＤ待機モード時よりは大きな、例えば、１．０Ｎｍを出力する。ドライバ手段１２０は、モータトルクが例えば１．０Ｎｍとなるように、発電機界磁電流制御信号（Ｃ１）を出力し、これによって、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、後輪に対してもモータ５から駆動力を伝達して、前後輪の駆動によりクリープ状態とする。

次に、時刻ｔ４において、シフト位置信号（ＳＦＴ）がドライブレンジであり、アクセル開度信号（ＴＶＯ）がオンとなると、運転モード判定手段１００は、運転モード（ＭＯＤＥ）を運転モード５（ＭＯＤＥ５）の４ＷＤモードと判定する。そして、運転モード判定手段１００は、モータトルク算出手段１１０に対して、運転モードが運転モード４（ＭＯＤＥ４）の４ＷＤモードであることを通知する。

モータトルク算出手段１１０のアクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）算出手段１１１は、アクセル開度信号（ＴＶＯ）のオンにより、図４に示すように、アクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）を出力する。車速が５ｋｍ／ｈ以下であるので、トルク（ＴＱＡＣ）は、例えば、１０Ｎｍである。一方、本例では、ドライ路であるため、エンジン１によるスリップが発生せず、スリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）算出手段１１２は、スリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）は発生しない。トルク切替手段１１３は、アクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）とスリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）を比較して、大きいトルクをモータトルク目標値（ＭＴｔ）として出力する。時刻ｔ４では、アクセル感応トルク（ＴＱＡＣ）算出手段１１１の出力トルクである１０．０Ｎｍが出力される。そして、図４の特性から理解されるように、リア車輪速信号（ＶＷＲ）が５ｋｍ／ｈになるまで、モータトルク目標値（ＭＴｔ）を１０．０Ｎｍに維持する。

時刻ｔ５において、リア車輪速信号（ＶＷＲ）が５ｋｍ／ｈになると、その後、目標トルクを例えば２Ｎｍとした後、所定時間Ｔ５に目標トルクが０Ｎｍ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６（Ｃ）に示すモータトルク目標値（ＭＴｔ）が所定トルクになると、運転モード判定手段１００は、停止シーケンスモードと判定して、ドライバ手段１２０に対して、運転モードが運転モード６（ＭＯＤＥ６）の停止シーケンスモードであることを通知する。ここで、所定のトルクとは、デファレンシャギアのガタや、車軸のねじれによるフリクションに相当するトルクである。停止シーケンスモードでは、ドライバ手段１２０は、図８〜図１２を用いて後述するモータ回転角度制御手段を用い、クラッチの解放に適したモータ回転角度となるまでモータ回転角度制御を実施し、クラッチ４を解放し、その後、大容量リレー７もオフする。これにより、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、モータ５によって後輪を駆動することによって、発進時を４輪駆動として発進性能を向上する。

次に、図７を用いて、本実施形態による車両駆動力制御装置による低μ路における動作について説明する。
図７は、本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置による低μ路における動作を示すタイミングチャートである。なお、図６（Ａ）〜（Ｅ）は、図５（Ａ）〜（Ｅ）と同様である。

時刻ｔ１〜ｔ４までの制御は、図６に示したものと同じである。

時刻ｔ４において、シフト位置信号（ＳＦＴ）がドライブレンジであり、アクセル開度信号（ＴＶＯ）がオンとなると、運転モード判定手段１００は、運転モード（ＭＯＤＥ）を運転モード５（ＭＯＤＥ５）の４ＷＤモードと判定する。そして、運転モード判定手段１００は、モータトルク算出手段１１０に対して、運転モードが運転モード４（ＭＯＤＥ４）の４ＷＤモードであることを通知する。

本例では、低μ路であるため、エンジン１によるスリップが発生したとすると、図７（Ｄ）に示すように、フロント車速（ＶＷＦ）とリア車速（ＶＷＲ）に差が生じるので、モータトルク算出手段１１０のスリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）算出手段１１２は、前後輪差（ＤＶ）に応じたスリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）を発生する。スリップが発生しているので、トルク切替手段１１３は、前後輪差（ＤＶ）に応じたスリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）をモータトルク目標値（ＭＴｔ）として出力する。そして、前後輪差（ＤＶ）が２ｋｍ／ｈ以下になるまで、前後輪差（ＤＶ）に応じたスリップ感応トルク（ＴＱＤＶ）を発生する。

図７（Ｃ）に示すモータトルク目標値（ＭＴｔ）が所定トルクになると、運転モード判定手段１００は、停止シーケンスモードと判定して、ドライバ手段１２０に対して、運転モードが運転モード６（ＭＯＤＥ６）の停止シーケンスモードであることを通知する。ドライバ手段１２０は、図８〜図１２を用いて後述するモータ回転角度制御手段を用い、クラッチの解放に適したモータ回転角度となるまでモータ回転角度制御を実施し、クラッチ４を解放し、その後、大容量リレー７もオフする。これにより、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、モータ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路における発進性能を向上する。

次に、図８〜図１２を用いて、本実施形態による車両駆動力制御装置によるモータ回転角制御の内容について説明する。
最初に、図８を用いて、本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置の中のドライバ手段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車両駆動力制御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１１３は、モータ界磁電流目標値（Ｉｆｔ）算出手段１２１と、モータ電機子電流目標値（Ｉａｔｔ）算出手段１２２と、モータ回転角度制御手段１２３と、モータ電機子電流目標値切替手段１２５と、モータ界磁電流とモータ電機子電流の電流フィードバック制御実施する為のフィードバック制御手段１２４，１２６とを備えている。

モータ界磁電流目標値（Ｉｆｔ）算出手段１２１は、図２に示した４ＷＤＣＵ６に入力するモータ回転数（Ｎｍ）信号に基づいて、モータ５の界磁コイル５ａに流す電流を算出する。モータ界磁電流目標値（Ｉｆｔ）算出手段１２１は、図８に示すように、例えば、モータ回転数（Ｎｍ）信号がＮ１以下では、モータ界磁電流目標値Ｉｆｔを１０Ａとする。そして、モータ回転数（Ｎｍ）信号がＮ１〜Ｎ２では、モータ界磁電流目標値（Ｉｆｔ）を１０Ａから３．０Ａまで順次減少させる。さらに、モータ回転数（Ｎｍ）信号がＮ２以上では、モータ界磁電流目標値（Ｉｆｔ）を３．０Ａとする。このように、モータ５が高回転となると、弱め界磁制御を行い、モータ５が高回転可能となるように制御する。モータ界磁電流目標値（Ｉｆｔ）と、実際に検出されたモータ５の界磁電流Ｉｆは、差分が検出され、差分が０となるように、モータ５の界磁コイル５ａ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モータ界磁電流制御信号（Ｄｉｆ））を変化させて、フィードバック制御する。

モータ電機子電流目標値（Ｉａｔｔ）算出手段１２２は、モータトルク算出手段１１０が出力するモータトルク目標値（ＭＴｔ）と、モータ界磁電流目標値（Ｉｆｔ）算出手段１２１が出力するモータ界磁電流目標値（Ｉｆｔ）とに基づいて、マップを用いて、モータ電機子電流目標値（Ｉａｔｔ）を算出する。

ここで、図９〜図１２を用いて、本実施形態による車両駆動力制御装置のドライバ手段１１３の中のモータ回転角度制御手段１２３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車両駆動力制御装置のドライバ手段１１３の中のモータ回転角度制御手段１２３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車両駆動力制御装置のドライバ手段１１３の中のモータ回転角度制御手段１２３が用いるモータトルク算出マップの一例の説明図である。図１１は、本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置によって制御されるクラッチのくさび角と伝達トルクの説明図である。図１２は、本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置のドライバ手段１１３の中のモータ回転角度制御手段１２３の制御内容を示すタイミングチャートである。

なお、図１２（Ａ）はモータトルク目標値（ＭＴｔ）と算出されたモータトルク（ＴＭｐｒ）とを示し、図１２（Ｂ）は実電機子電流目標値（Ｉａｔ）を示している。また、図１２（Ｃ）はクラッチ解放信号（ＣＬ）を示し、図１２（Ｄ）はクラッチの実状態を示している。また、図１２（Ａ）のモータトルク目標値（ＭＴｔ）は、図６（Ｃ）と同じものである。

モータ回転角度制御手段１２３は、ステップＳ１２３−１において、図１０に示すモータトルク算出マップを用いて、モータ電機子電流値（Ｉａ）とモータ界磁電流値（Ｉｆ）からモータトルク（Ｔｍｐｒ）を算出する。

モータ回転角度制御手段１２３は、ステップＳ１２３−２において、算出したモータトルク（Ｔｍｐｒ）の中であるリア車輪速以下で最大トルクとなった場合に、クラッチ角リセット信号（ＣＬＶＲｓｅｔ）を１とする。すなわち、図１２（Ａ）に破線で示すように、モータトルク（Ｔｍｐｒ）が変化した場合、モータ回転角度制御手段１２３は、一定時間間隔でモータトルク（Ｔｍｐｒ）を順次比較して、最大値を検出し、最大値となったときに，例えば、図１２（Ａ）の時刻ｔ１０において、クラッチ角リセット信号（ＣＬＶＲｓｅｔ）を１とする。

クラッチ角リセット信号（ＣＬＶＲｓｅｔ）が１となると、モータ回転角度制御手段１２３は、ステップＳ１２３−３において、図１１に示すクラッチ特性マップによりクラッチ角（ＣＬＶ）を算出する。

図１１に示すクラッチ特性マップは、クラッチのくさび角（°）（クラッチ角）と、クラッチの伝達トルク（Ｎｍ）との関係を示している。例えば、図１に示したように、モータ５−クラッチ４−デファレンシャギア３−車軸−車輪１５Ｒ，１５Ｌのように接続され、クラッチ４が締結しているものとする。車輪１５Ｒ，１５Ｌが回転しておらず、また、モータ５も駆動していない場合、モータ５の側の第１のクラッチ板とデファレンシャルギア３の側の第２のクラッチ板は、互いに押し付けられている。この状態で、モータ５が回転を始めると、クラッチ４の第１のクラッチ板と第２のクラッチ板は押圧されたまま捻れ、モータ５が回転を開始する前の状態に対して所定のくさび角を有して押圧された状態となる。このくさび角に応じて、クラッチにて伝達されるトルクが変化する様子を、図１１は示している。例えば、クラッチのくさび角が０°では伝達トルクは０Ｎｍであり、クラッチのくさび角が１５°では伝達トルクは３６０Ｎｍであり、クラッチのくさび角が２０°では伝達トルクは５４０Ｎｍである。

ステップＳ１２３−３において、クラッチ角（ＣＬＶ）（クラッチのくさび角）を算出した後、若しくは、ステップＳ１２３−３の判定処理で、クラッチ角リセット信号（ＣＬＶＲｓｅｔ）が０の場合は、次に、ステップＳ１２３−４において、モータ回転角度制御手段１２３は、回転数差（ＤＮｍ）算出処理を行う。

たとえば、図４に示すアクセル感応トルクが必ず出力されるリア車輪速（ＶＷＲ）５ｋｍ／ｈ以下でモータトルク（Ｔｍｐｒ）が１０Ｎｍとなり最大となった場合に、ステップＳ１２３−２の処理により、クラッチ角リセット信号（ＣＬＶＲｓｅｔ）を１とし、図１に示すデファレンシャルギア３による減速比３６を加味し、伝達トルクは３６０Ｎｍであるので、図１１に示すクラッチ特性マップにより、現在のクラッチ角（ＣＬＶ）が１５°であると把握することができる。

次に、ステップＳ１２３−５において、モータ回転角度制御手段１２３は、左右のリア車輪速を比較し大きい車輪速を最大リア車輪速（ＶＷＲＭ）としモータ回転数（Ｎｍ）を用いデファレンシャルギア３による減速比を加味しクラッチの結合部の回転数差（ＤＮｍ）を算出する。

たとえば、最大リア車輪速（ＶＷＲＭ）が１５ｋｍ／ｈとし、タイヤ動半径を０．２ｍとし、デファレンシャルギア３の減速比を３６とすると、

リア車輪回転数＝ＶＷＲＭ×１０００／６０／（２π０．２）／６０／１０００

となるので、リア車輪回転数は、０．００５２３ｒ／１０ｍｓとなる。デファレンシャルギア３に内蔵されるクラッチ４が車輪軸上に設置されているとするとモータ回転数（Ｎｍ）は、

クラッチ軸モータ回転数＝Ｎｍ／３６／６０／１０００

となるから、モータ回転数（Ｎｍ）が７１５０ｒ／ｍｉｎとすると、クラッチ軸モータ回転数は、０．００３３１ｒ／１０ｍｓとなるから、回転数差（ＤＮｍ）は、

回転数差（ＤＮｍ）＝リア車輪回転数−クラッチ軸モータ回転数

により、０．００１９２ｒ／１０ｍｓとなる。

回転数差（ＤＮｍ）を用い、図９のフローチャートが１０ｍｓ毎に演算されていると仮定すると、１ｒ／１０ｍｓで３６０°であるから
クラッチ角度差＝３６０×回転数差（ＤＮｍ）
となり、クラッチ角度差は、０．６９１２°となる。

次に、ステップＳ１２３−６において、モータ回転角度制御手段１２３は、クラッチ角（ＣＬＶ）算出処理を実行する。

すなわち、前回演算したクラッチ角（ＣＬＶ）もしくは、クラッチ角リセット信号（ＣＬＶＲｓｅｔ）算出処理（ステップＳ１２３−２）にて算出されたクラッチ角リセット信号（ＣＬＶＲｓｅｔ）が１の場合に、クラッチ角リセット処理（ステップＳ−１２３−４）により算出されるクラッチ角（ＣＬＶ）にクラッチ角度差を加算ことにより、クラッチ角（ＣＬＶ）を算出する。

つまり、クラッチ角（ＣＬＶ）は、モータトルク（Ｔｍｐｒ）が最大値となった時にデフォルト値とし、最大リア車輪速（ＶＷＲＭ）とモータ回転数（Ｎｍ）を用いた変位となる。ここでは、クラッチ角リセット処理（ステップＳ１２３−４）にてクラッチ角（ＣＬＶ）が１５°と算出されているのでクラッチ角度差０．６９１２°を減算し、クラッチ角（ＣＬＶ）は１４．３０８８°の位置にあることが算出できる。

次に、ステップＳ１２３−７において、モータ回転角度制御手段１２３は、クラッチ解放の可否を判定し、クラッチ解放が可のときはステップＳ１２３−８において、クラッチ解放処理を実行し、クラッチ解放が否のときはステップＳ１２３−９において、回転角制御処理を実行する。

すなわち、クラッチ角（ＣＬＶ）算出処理にて算出されたクラッチ角（ＣＬＶ）を用い、図１１のクラッチ特性マップのクラッチ解放に適した角度となった場合に、クラッチ解放信号を１とする。たとえば、クラッチ角０°±１０°がクラッチ開放に適した角度とすると、クラッチ角（ＣＬＶ）が１４．３０８８°の場合は、クラッチ解放信号は０のままとなり、回転角制御処理を行う。このとき、クラッチの一方の入力軸（モータに接続される側）の回転数と、他方の入力軸（車輪に接続される側）の回転数とがほぼ一致しており、モータの回転数と、車輪の回転数が同期しているので、両者が同期したタイミングで、クラッチを解放するようにする。

ステップＳ１２３−９の回転角制御処理は、クラッチ角（ＣＬＶ）０°を目標としてフィードバック制御を行い、モータ回転角度制御用電機子電流目標値（Ｉａｍｔ）を算出する。これにより、クラッチ角（ＣＬＶ）が大きくなると、モータ回転角度制御用電機子電流目標値（Ｉａｍｔ）が大きくなり、クラッチ角（ＣＬＶ）が小さくなると、モータ回転角度制御用電機子電流目標値（Ｉａｍｔ）が小さくなるように、モータの出力トルクを制御する。

ステップＳ１２３−７の判定で、クラッチ角（ＣＬＶ）がクラッチ開放に適した角度（例えば、０°±１０°）となり、クラッチ解放信号が１となった場合には、ステップＳ１２３−８においてクラッチ解放処理を行う。

クラッチ解放処理では、図１２（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１１において、クラッチ４に対しクラッチ解放信号（ＣＬ）を出力する。ここで、クラッチの応答遅れを加味し、図１２（Ｄ）に示すように、時刻ｔ７クラッチが実際に解放となった後も、図１２（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１２まで、モータ回転角度制御手段１２３を継続することでクラッチ解放に伴うショックと、クラッチ解放後のモータ回転数（Ｎｍ）の上昇を防ぐことができる。

モータ電機子電流目標値（Ｉａｔｔ）とモータ回転角度制御用モータ電機子電流目標値（Ｉａｍｔ）を運転モード判定手段１００にて判定された運転モードにより運転モード（ＭＯＤＥ）が運転モード３（４ＷＤ待機モード）、運転モード４（車両クリープモード）、運転モード５（４ＷＤモード）の場合は、モータ電機子電流目標値（Ｉａｔｔ）を運転モード６（停止シーケンスモード）では、モータ回転角度制御用モータ電機子電流目標値（Ｉａｍｔ）とモータ電機子電流目標値（Ｉａｔｔ）とを、モータ電機子電流目標値切替手段１２５により切替え、実モータ電機子電流目標値（Ｉａｔ）を算出する。

実モータ電機子電流目標値（Ｉａｔ）と実際に検出されたモータ電機子電流値（Ｉａ）は減算され、差分が０となるように、高出力発電機（ＡＬＴ２）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）を変化させて、フィードバック制御する。

以上説明したように、本実施形態によれば、クラッチ解放に適したクラッチ角となったとき、クラッチを解放するようにしているため、クラッチ解放時のショックを低減できる。また、モータの回転角をクラッチ解放後も継続することで、クラッチ解放後のモータの回転数上昇を防止することができる。

本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置を用いる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車両駆動力制御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車両駆動力制御装置の中のモータトルク算出手段を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置のモータトルク算出手段の中のアクセル感応トルク算出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車両駆動力制御装置のモータトルク算出手段の中のスリップ感応トルク算出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車両駆動力制御装置の中のドライ路での運転モード判定手段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車両駆動力制御装置の中の低μ路での運転モード判定手段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車両駆動力制御装置のドライバ手段を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置のドライバ手段の中のモータ回転角度制御手段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車両駆動力制御装置のドライバ手段の中のモータ回転角度制御手段の中のモータトルク算出処理で使用するモータトルク算出マップである。 本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置のクラッチ特性を示すマップである。 本発明の一実施形態による車両駆動力制御装置のドライバ手段１１３の中のモータ回転角度制御手段１２３の制御内容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…モータ
６…４ＷＤコントロールユニット
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…運転モード判定手段
１１０…モータトルク算出手段
１１１…アクセル感応トルク算出手段
１１２…スリップ感応トルク算出手段
１１３…トルク切替手段
１２０…モータオルタドライバ手段
１２１…モータ界磁電流目標値算出手段
１２２…モータ電機子電流目標値算出手段
１２３…モータ回転数制御手段
１２４…ＰＩ制御手段
１２５…モータ電機子電流目標値切替手段
１２６…ＰＩ制御手段

Claims (5)

1. 主駆動輪を主駆動源にて駆動し、従駆動輪を従駆動源にて駆動するとともに、前記従駆動源と前記従駆動輪のトルク伝達経路に介装されたクラッチを、４輪駆動状態では接続状態とし、２輪駆動状態では解放状態となるように制御する車両駆動力制御装置であって、
   ４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行する際、
   前記クラッチの結合部のクラッチ角が所定範囲内となったときに、前記クラッチを解放状態とするクラッチ解放手段を備えることを特徴とする車両駆動力制御装置。
2. 請求項１記載の車両駆動力制御装置において、さらに、
   ４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行する際、
   前記クラッチの結合部のクラッチ角が前記所定範囲内の所定値となるように、前記従駆動源の出力トルクを制御する回転角制御手段を備えることを特徴とする車両駆動力制御装置。
3. 請求項２記載の車両駆動力制御装置において、
   前記回転角制御手段は、前記クラッチの結合部における前記従駆動輪の回転数に対して前記従駆動源の回転数が大きい場合、前記従駆動源である電動機の電圧又は電流を増加させ、前記従駆動輪の回転数に対して前記従駆動源の回転数が小さい場合、前記従駆動源である電動機の電圧又は電流を減少させることを特徴とする車両駆動力制御装置。
4. 請求項２記載の車両駆動力制御装置において、
   前記回転角制御手段は、前記クラッチ解放手段によるクラッチ解放指令の出力後も前記クラッチが実際に解放されるまで前記従駆動源の出力トルク制御を継続することを特徴とする車両駆動力制御装置。
5. 主駆動輪を主駆動源にて駆動し、従駆動輪を従駆動源にて駆動するとともに、前記従駆動源と前記従駆動輪のトルク伝達経路に介装されたクラッチを、４輪駆動状態では接続状態とし、２輪駆動状態では解放状態となるように制御する車両駆動力制御装置であって、
   ４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行する際、
   前記従駆動源の回転数と前記従駆動輪の回転数を同期させた上で、前記クラッチを解放状態とするクラッチ解放手段を備えることを特徴とする車両駆動力制御装置。

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