JP2006296131A - 車両用駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の加速要求があるのに車両が加速しない高負荷時に、電動機の駆動力を増加させて車両を加速させる。
【解決手段】４輪駆動状態で走行しているときに（ステップＳ１の判定が“Yes”）、時点ｔ１から運転者の加速要求があるのに（ステップＳ３又はＳ４の判定が“Yes”）、車両が加速しない高負荷状態を検知したら（ステップＳ５の判定が“No”）、一旦、時点ｔ２でエンジン２に対するジェネレータ７の発電負荷を制限し、その値を徐々に減少させる（ステップＳ９）。そして、ジェネレータ７の発電負荷を減少させてから、エンジン回転数Ｎｅの上昇に伴って前輪が所定量以上加速したときに（ステップＳ１１の“No”）、発電負荷を減少させる前よりもエンジントルクＴｅが上昇したと判断して発電負荷の減少方向への制御を解除する（ステップＳ２）。
【選択図】図８

Description

本発明は、主駆動輪を駆動する内燃機関の動力によって発電を行い、発電した電力を電動機に供給することで補助駆動輪を駆動可能な車両用駆動制御装置に関するものである。

従来、例えば前輪を駆動するエンジンの動力によって発電を行い、発電した電力を電動モータに供給して後輪を駆動可能とし、前輪の回転速度が後輪の回転速度を超えるときの余分な駆動力を後輪に配分するものがあった（特許文献１参照）。
特開２００２−２１５４９９号公報

ところで、アクセル開度が１／２程度の大きな領域にあるのに、車速が一定に保たれるような状況（深雪路や登坂路など）で走行している場合、更にアクセル開度を１／１程度まで大きくしたときには、車両を速やかに加速させたい。
ところが、一般的なエンジンの出力特性は、図９に示すように、アクセル開度が１／２程度の大きな領域では、更にアクセル開度が１／１程度まで増加してもエンジントルクはそれほど増加しない、つまりアクセル開度の増加に対するエンジントルクの増加が鈍くなってしまう（図中Ａ）。むしろ、この状況ではエンジン回転数が増加するときの方がエンジントルクは増加する（図中Ｂ）。

したがって、上記特許文献１に記載された従来例のように、バッテリを持たず、エンジントルクに依存して電動モータを駆動する場合、アクセル開度が１／２程度の大きな領域で、更にアクセル開度を１／１程度まで大きくしても、エンジントルクがそれほど増加しないので、電動モータの駆動力も僅かしか増加せず、運転者が望むような加速を実現することができない。

すなわち、エンジントルクは、アクセル開度を大きくしても増加しないまま走行抵抗と発電負荷とに消費された状態で均衡してしまうので、このエンジントルクによって賄われている電動モータの駆動力を増加させることができない。
そこで、本発明は上記問題に着目してなされたものであり、運転者の加速要求があるのに車両が加速しない高負荷時に、電動機の駆動力を増加させて車両を加速させることのできる車両用駆動制御装置の提供を課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両用駆動制御装置は、主駆動輪を駆動する内燃機関と、内燃機関の動力を得て発電する発電機と、発電機で発電された電力によって補助駆動輪を駆動可能な電動機と、を備えた車両用駆動制御装置であって、電動機によって補助駆動輪を駆動しているときに運転者の加速要求があるのに車両が加速しない高負荷状態を検知したら、一旦、高負荷状態を検知していないときよりも内燃機関に対する発電機の発電負荷を減少方向に制御することを特徴としている。
ここで、運転者の加速要求があるのに車両が加速しない高負荷状態とは、内燃機関の駆動力が走行抵抗と発電負荷とに消費された状態で均衡し、運転者の加速要求があっても内燃機関の駆動力を殆ど増加させることができない状態のことを指す。

本発明によれば、運転者の加速要求があるのに車両が加速しない高負荷状態を検知したときに、一旦、内燃機関に対する発電機の発電負荷を減少方向に制御するので、内燃機関の回転数を上昇させることができる。これに伴って、内燃機関の駆動力も増加するので、発電負荷を減少させる前よりも内燃機関の駆動力が増加した時点で、発電負荷の減少方向への制御を解除すれば、発電負荷を減少させる前よりも発電機の出力を増加させることができる。その結果、電動機の駆動力を増加させ、車両を加速させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の概略構成図であり、前輪１ＦＬ・１ＦＲをエンジン２（内燃機関）で駆動する主駆動輪とし、後輪１ＲＬ・１ＲＲを電動モータ３（電動機）で駆動可能な補助駆動輪とする所謂スタンバイ型の４輪駆動車両である。
エンジン２の駆動力は、トルクコンバータを有する自動変速機４、及びディファレンシャルギヤ５を順に介して前輪１ＦＬ・１ＦＲに伝達されると共に、Ｖベルト６を介してジェネレータ７（発電機）に伝達される。このジェネレータ７は、Ｖベルト６を介して伝達された動力によって発電を行い、発電した電力はパワーケーブル８で送電され、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式のインバータ９によって直流を交流に変換してから電動モータ３に供給される。電動モータ３の駆動力は、減速機１０、電磁クラッチ１１、及びディファレンシャルギヤ１２を順に介して後輪１ＲＬ・１ＲＲに伝達される。

エンジン２の出力は、エンジンコントローラ２０によって制御される。エンジンコントローラ２０は、アクセルセンサ２１で検出されるアクセル開度Ａｃｃに応じて、スロットルバルブ２２に連結されたスロットルモータ２３の回転角を調整することにより、エンジン２の出力を制御する。
ジェネレータ７の出力電圧は、４ＷＤコントローラ２４によって制御される。４ＷＤコントローラ２４は、ジェネレータ７に内蔵されたＩＣレギュレータを介して界磁電流Ｉｇを調整することにより、ジェネレータ７の出力電圧Ｖｇを制御する。ＩＣレギュレータの回路電源には、車両の１４Ｖバッテリ２５を用い、図２（ａ）に示すように、ジェネレータ７の出力電圧Ｖｇがバッテリ電圧Ｖｂ未満のときにバッテリ電圧Ｖｂを用い、出力電圧Ｖｇがバッテリ電圧Ｖｂ以上のときに出力電圧Ｖｇを用いるようにしてもよいし、図２（ｂ）に示すように、常時、バッテリ電圧Ｖｂを用いるようにしてもよい。なお、図中の７ａが、界磁電流Ｉｇの流れるロータコイルである。

また、パワーケーブル８の途中に設けられたジャンクションボックス２６には、４ＷＤコントローラ２４からのリレー制御指令に応じて電動モータ３に対する電力供給のＯＮ／ＯＦＦを行うメインリレーと、通電電流Ｉａ、ジェネレータ電圧Ｖｇ、及びモータ誘起電圧Ｖｍを４ＷＤコントローラ２４でモニタするための電流センサ及び電圧検出回路と、が内蔵されている。

また、電動モータ３の出力は、４ＷＤコントローラ２４によって制御される。４ＷＤコントローラ２４は、インバータ９に内蔵されたスイッチング素子のデューティ比を調整すると共に、電動モータ３の界磁電流Ｉｍを調整することにより、電動モータ３の出力を制御する。この電動モータ３には、モータ回転数Ｎｍとモータ温度を４ＷＤコントローラ２４でモニタするためのモータ回転センサ及びサーミスタが取り付けられている。

また、電磁クラッチ１１は、４ＷＤコントローラ２４からのクラッチ制御指令に応じて励磁電流の通電が制御されることにより、電動モータ３から後輪１ＲＬ・１ＲＲへの動力伝達が制御される。
また、４ＷＤコントローラ２４には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ、アクセル開度Ａｃｃを検出するアクセルセンサ、及び各車輪速Ｖｗ_FL〜Ｖｗ_RRを検出する車輪速センサ２７ＦＬ〜２７ＲＲの各検出信号も入力される。

図３は、４ＷＤコントローラ２４で実行する演算処理のブロック図であり、目標モータトルク演算部２４Ａと、モータ必要電力演算部２４Ｂと、発電制御部２４Ｃと、モータ制御部２４Ｄと、高負荷時制御部２４Ｅと、を備えている。なお、メインリレー及び電磁クラッチ１１の制御については、その詳細説明を省略するが、４ＷＤコントローラ２４は、電動モータ３を駆動制御する際、メインリレーへのリレー制御指令を出力して電動モータ３への電力供給をＯＮ状態に制御すると共に、電磁クラッチ１１へのクラッチ制御指令を出力してクラッチ１０を締結状態に制御しているものとする。

先ず、目標モータトルク演算部２４Ａで実行する演算処理を、図４のブロック図に従って説明する。
スリップ速度算出部３０では、前輪１ＦＬ・１ＦＲのスリップ速度ΔＶ_Fを算出する。このスリップ速度ΔＶ_Fは、例えば下記（１）式に示すように、前輪１ＦＬ・１ＦＲの平均車輪速から、後輪１ＲＬ・１ＲＲの平均車輪速を減じて算出する。
ΔＶ_F＝（Ｖｗ_FL＋Ｖｗ_FR）／２−（Ｖｗ_RL＋Ｖｗ_RR）／２ ………（１）

第１モータトルク算出部３１では、図中の制御マップを参照し、スリップ速度ΔＶ_Fに応じて第１モータトルクＴｍ１を算出する。ここで、制御マップは、横軸をスリップ速度ΔＶ_F、縦軸を第１モータトルクＴｍ１とし、スリップ速度ΔＶ_Fが増加すると、これに応じて第１モータトルクＴｍ１が増加するように設定されている。
一方、車速算出部３２では、車輪速Ｖｗ_FL〜Ｖｗ_RRのセレクトローした値と車両の総駆動力Ｆとに応じて車速Ｖを算出する。ここで、総駆動力Ｆは、トルクコンバータ滑り比から推定される前輪駆動力と、目標モータトルクＴｍ^*から推定される後輪駆動力との和によって求められる。

第２モータトルク算出部３３では、図中の制御マップを参照し、車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃとに応じて第２モータトルクＴｍ２を算出する。ここで、制御マップは、横軸をアクセル開度Ａｃｃとし、縦軸を第２モータトルクＴｍ２とし、アクセル開度Ａｃｃが増加すると、これに応じて第２モータトルクＴｍ２が増加すると共に、車速Ｖが高いほど第２モータトルクＴｍ２が小さくなるように設定されている。

そして、目標モータトルク算出部３４では、第１モータトルクＴｍ１と第２モータトルクＴｍ２とのセレクトハイした値を、後輪速Ｖｗ_RL・Ｖｗ_RR、及び車速Ｖに基づいて、後輪１ＲＬ・１ＲＲの加速スリップを抑制する値まで制限し（公知のトラクションコントロール）、最終的な目標モータトルクＴｍ^*を算出する。
次に、図３のモータ必要電力演算部２４Ｂでは、電動モータ３に必要とされるモータ必要電力Ｐｍ^*を、下記（２）式に示すように、目標モータトルクＴｍ^*とモータ回転数Ｎｍとに応じて算出する。
Ｐｍ^*＝Ｔｍ^*×Ｎｍ ………（２）

次に、図３の発電制御部２４Ｃで実行する演算処理を、図５のブロック図に従って説明する。
目標電力算出部４０では、ジェネレータ７が出力すべき目標電力Ｐｇ^*を、下記（３）式に示すように、モータ必要電力Ｐｍ^*とモータ効率ηｍとに応じて算出する。
Ｐｇ^*＝Ｐｍ^*／ηｍ ………（３）
制限値算出部４１では、出力電力に対する制限値ＰＬ１及びＰＬ２を算出する。
ここで、制限値ＰＬ１は、Ｖベルト６のベルトスリップを抑制可能な上限値であり、下記（４）式に示すように、Ｖベルト６が伝達可能なトルク上限値ＴＬ、ジェネレータ回転数Ｎｇ、ジェネレータ効率ηｇに応じて算出する。
ＰＬ１＝ＴＬ×Ｎｇ×ηｇ ………（４）

また、制限値ＰＬ２は、エンジン２の過負荷に起因したエンストや運転性劣化を抑制可能な上限値であり、エンジン回転数Ｎｅに応じて算出してもよいし、所定値としてもよい。
最終目標電力算出部４２では、目標電力Ｐｇ^*と制限値ＰＬ１及びＰＬ２とのセレクトローした値を最終的な目標電力Ｐｇ^*として算出する。
制御処理部４３では、ジェネレータ７で目標電力Ｐｇ^*が出力されるように、ジェネレータ７の界磁電流Ｉｇを制御する。具体的には、図６に示すように、目標電力Ｐｇ^*と実際の出力電力Ｐｇとが一致するように、フィードバック制御によって界磁電流Ｉｇを制御する。
すなわち、出力電力算出部４３ａで、ジェネレータ電圧Ｖｇと通電電流Ｉａとの乗算によって実際の出力電力Ｐｇ（＝Ｖｇ×Ｉａ）を算出する。

そして、目標界磁電流算出部４３ｂで、実際の出力電力Ｐｇと目標電力Ｐｇ^*との偏差ΔＰｇが０となるような目標界磁電流Ｉｇ^*を算出する。
そして、界磁電流制御部４４ｃで、実際の界磁電流Ｉｇと目標界磁電流Ｉｇ^*との偏差ΔＩｇが０となるように、ロータコイル７ａに流れる界磁電流Ｉｇを、ＩＣレギュレータを介して制御する。なお、実際の界磁電流Ｉｇは電流センサによって検出する。
次に、図３のモータ制御部２４Ｄでは、例えば図７に示すように、目標モータトルクＴｍ^*とモータ回転数Ｎｍとに応じて公知のベクトル制御を行い、目標モータトルクＴｍ^*が出力されるように、インバータ９に内蔵されたスイッチング素子のデューティ比、及び電動モータ３の界磁電流Ｉｍを調整する。

次に、図３の高負荷時制御部２４Ｅで実行する第１実施形態の演算処理を、図８のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ１では、エンジン２で前輪１ＦＬ・１ＦＲを駆動すると共に、電動モータ３で後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動した４輪駆動状態であるか否かを判定する。ここで、前輪１ＦＬ・１ＦＲだけを駆動した２輪駆動状態であると判定されたときには、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２では、ジェネレータ７の発電負荷を通常状態にする、つまり図３における発電制御部２４Ｃの処理をそのまま実行し、それから所定のメインプログラムに復帰する。

一方、上記ステップＳ１で、全輪１ＦＬ〜１ＲＲを駆動した４輪駆動状態であると判定されたときには、ステップＳ３に移行する。
ステップＳ３では、運転者がアクセルペダルを踏み増したか否か、つまり例えばアクセル開度Ａｃｃが１秒のうちに１／８から１／２まで増加したか否かを判定する。運転者がアクセルペダルを踏み増したと判定されたときには、後述するステップＳ５に移行する。一方、運転者がアクセルペダルを踏みましていないと判定されたときには、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４では、アクセル開度Ａｃｃが所定値（例えば１／２）以上であるか否かを判定する。アクセル開度Ａｃｃが所定値未満であるときには、前記ステップＳ２に移行する。一方、アクセル開度Ａｃｃが所定値以上であるときには、ステップＳ５に移行する。
ステップＳ５では、前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速しているか否か、つまり前輪１ＦＬ・１ＦＲの加速度Ｖ_F′が０より大きいか否かを判定する。この加速度Ｖ_F′は、前輪１ＦＬ・１ＦＲの平均車輪速を微分して算出する。ここで、判定結果がＶ_F′＞０であるときには、運転者の加速要求に応じて前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速していると判断して後述するステップＳ１０に移行する。一方、判定結果がＶ_F′≦０であるときには、運転者の加速要求があるのに前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速しない高負荷状態であると判断してステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では、検知フラグＦが“０”にリセットされているか否かを判定する。この判定結果がＦ＝０であるときには、高負荷状態を検知した直後であると判断してステップＳ７に移行する。
続くステップＳ７では、検知フラグＦを“１”にセットする。
続くステップＳ８では、この時点の前輪１ＦＬ・１ＦＲの平均車輪速Ｖ_Fを初期値Ｖ₀として記憶してからステップＳ９に移行する。
一方、上記ステップＳ６の判定結果がＦ＝１であるときには、高負荷状態を検知済みであると判断してそのままステップＳ９に移行する。

ステップＳ９では、図３の発電制御部２４Ｃの処理を、エンジン２に対するジェネレータ７の発電負荷が減少するように変更してから所定のメインプログラムに復帰する。すなわち、発電負荷（負荷トルク）の大きさは、ジェネレータ７の出力電力Ｐｇの大きさに比例するので、図５の例えば最終目標電力算出部４２で算出される目標電力Ｐｇ^*を減少させることにより、ジェネレータ７の発電負荷を減少させる。具体的には、初回の演算処理では最終目標電力算出部４２で算出された目標電力Ｐｇ^*に０.９を乗じ、それ以後の演算処理では目標電力Ｐｇ^*の前回値に０.９を乗じ、こうして変更された目標電力Ｐｇ^*が出力されるように、ジェネレータ７の界磁電流Ｉｇを制御する。

一方、ステップＳ５から移行するステップＳ１０では、検知フラグＦが“０”にリセットされているか否かを判定する。この判定結果がＦ＝０であるときには、高負荷状態を検知していないと判断して前記ステップＳ２に移行する。一方、判定結果がＦ＝１であるときには、高負荷状態を検知していたと判断してステップＳ１１に移行する。
ステップＳ１１では、前輪１ＦＬ・１ＦＲの平均車輪速度Ｖ_Fが、初期値Ｖ₀＋所定値Ｖ₁（例えばＶ₁＝５ｋｍ／ｈ）以上であるか否かを判定する。この判定結果がＶ_F＜Ｖ₀＋Ｖ₁であるときには、前輪１ＦＬ・１ＦＲの加速が不充分であると判断し、ステップＳ１２に移行して１サイクル前に演算されたジェネレータ７の発電負荷を維持してから所定のメインプログラムに復帰する。一方、判定結果がＶ_F≧Ｖ₀＋Ｖ₁であるときには、前輪１ＦＬ・１ＦＲが充分に加速したと判断してステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、検知フラグＦを“０”にリセットする。
続くステップＳ１４では、初期値Ｖ₀をリセットしてから前記ステップＳ２に移行する。
以上より、ステップＳ３〜Ｓ５の処理が「高負荷状態検知手段」に対応し、ステップＳ２、Ｓ９の処理が「負荷制御手段」に対応している。

次に、上記第１実施形態の動作や作用効果について説明する。
今、アクセルペダルが大きく踏込まれたり、或いは降雨路、雪路、凍結路のように路面の摩擦係数が低かったりして、エンジン２によって駆動される前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速スリップしたとする。
このとき、前輪スリップ速度ΔＶ_Fの増加やアクセル開度Ａｃｃの増加に伴って目標モータトルクＴｍ^*が算出され、これに応じてジェネレータ７の発電が開始されると共に、電動モータ３の力行が開始される。こうして、加速スリップで損失する回転エネルギーを電気エネルギーに変換することで、エンジン２の出力が抑制されることになり、前輪１ＦＬ・１ＦＲの加速スリップを抑制することができる。

また、ジェネレータ７で発電された電力を電動モータ３に供給し、この電動モータ３によって後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動する、つまり４輪駆動状態にすることにより、エネルギー効率を向上させるだけでなく、スムーズで安定した発進性能および走行性能を発揮することができる。
また、電動モータ３に必要とされる必要電力Ｐｍ^*を算出し、この必要電力Ｐｍ^*からジェネレータ７が出力すべき目標電力Ｐｇ^*を算出し、この目標電力Ｐｇ^*が実際の出力電力Ｐｇと一致するようにジェネレータ７の界磁電流Ｉｇを制御するので、ジェネレータ７は電動モータ３に必要とされる必要電力Ｐｍ^*を正確に供給することができ、目標モータトルクＴｍ^*を正確に出力することができる。

また、ジェネレータ７の界磁電流Ｉｇを電流センサで検出し、この実際の界磁電流Ｉｇが目標界磁電流Ｉｇ^*に追従するようにフィードバック制御するので、出力電力Ｐｇを確実に目標電力Ｐｇ^*に追従させることができる。
ところで、アクセル開度Ａｃｃが１／２程度の大きな領域にあるのに、車速が一定に保たれるような状況（深雪路や登坂路など）で走行している場合、更にアクセル開度Ａｃｃを１／１程度まで大きくしたときには、車両を速やかに加速させたい。

ところが、一般的なエンジンの出力特性は、図９に示すように、アクセル開度Ａｃｃが１／２程度の大きな領域では、更にアクセル開度Ａｃｃが１／１程度まで増加してもエンジントルクＴｅはそれほど増加しない、つまりアクセル開度Ａｃｃの増加に対するエンジントルクＴｅの増加が鈍くなってしまう（図中Ａ）。むしろ、この状況ではエンジン回転数Ｎｅが増加するときの方がエンジントルクＴｅは増加する（図中Ｂ）。

したがって、本実施形態のように、バッテリを用いず、エンジントルクＴｅに依存して電動モータ３を駆動する場合、アクセル開度Ａｃｃが１／２程度の大きな領域で、更にアクセル開度Ａｃｃを１／１程度まで大きくしても、エンジントルクＴｅがそれほど増加しないので、電動モータ３の駆動力も僅かしか増加せず、運転者が望むような加速を実現することができない。

すなわち、エンジントルクＴｅは、アクセル開度Ａｃｃを大きくしても増加しないまま走行抵抗と発電負荷とに消費された状態で均衡してしまうので、このエンジントルクＴｅによって賄われている電動モータ３の駆動力を増加させることができなくなってしまう。
そこで、本発明における第１実施形態では、図１０に示すように、４輪駆動で走行しているときに（ステップＳ１の判定が“Yes”）、時点ｔ１から運転者の加速要求があるのに（ステップＳ３又はＳ４の判定が“Yes”）、前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速しない高負荷状態を検知したら（ステップＳ５の判定が“No”）、一旦、時点ｔ２でジェネレータ７の発電負荷を制限し、その値を徐々に減少させる（ステップＳ９）。

これにより、一旦、エンジン２の負荷が軽減されるので、エンジントルクＴｅが走行抵抗と発電負荷とによって消費された状態の均衡が破れ、時点ｔ２からエンジン回転数Ｎｅを上昇させることができ、結果としてエンジントルクＴｅも増加させることができる（図９のＢ）。
そして、ジェネレータ７の発電負荷を減少させてから、エンジン回転数Ｎｅの上昇に伴って前輪が所定量以上加速したら（ステップＳ１１の判定が“No”）、発電負荷を減少させる前よりもエンジントルクＴｅが上昇したと判断して発電負荷の減少方向への制御を解除する（ステップＳ２）。

これにより、発電負荷を減少させる前よりもジェネレータ７の出力電力Ｐｇを増加させることができるので、モータトルクＴｍを増加させて、時点ｔ３から車両を加速させることができる。
このときの、前後輪のトルク配分について説明したのが図１１である。時点ｔ１では、通常の４輪駆動で走行しており、前輪トルクの余剰分、つまり前輪の路面反力を上回る分が後輪トルクに配分されている。この状態で、アクセル開度Ａｃｃが１／１まで増加しても、高負荷状態のために前輪トルクの余剰分を増加させることができず、結果として後輪トルクを増加させることができない。

時点ｔ２では、一旦、発電負荷を制限して後輪トルクを減少させる。ここでは、説明を簡単にするために、発電負荷を０まで減少させて２輪駆動に切換えた様子を示している。これにより、前輪速（エンジン回転数Ｎｅ）が上昇することで前輪トルク（エンジントルクＴｅ）も上昇し、発電負荷を制限する前よりも前輪トルクの余剰分を増加させることができる。この前輪トルクの余剰分の増加は、車両総駆動力の増加を意味する。

時点ｔ３では、発電負荷を再び制限前の状態に復帰させ、２輪駆動から４輪駆動に切換える。このとき、発電負荷を制限する前よりも前輪トルクの余剰分が増加しているので、発電負荷を制限する前よりも後輪トルクが増加することになり、車両を加速させることができる。
そして、上記の第１実施形態では、高負荷状態を検知して発電負荷を制限する際、発電負荷を一気に減少させるのではなく、徐々に減少させているので、モータトルクＴｍの急減少を防止することができる。したがって、車両駆動力の不連続や車両の急な失速を防ぐことができる。

また、発電負荷を減少方向に制御してから、前輪１ＦＬ・１ＦＲの回転速度が所定量以上増加したときに、この発電負荷の減少方向への制御を解除しているので、発電負荷を減少させる前よりもエンジントルクＴｅが増加したか否かを正確に判断することができ、車両を確実に加速させることができる。
また、アクセル開度Ａｃｃの増加に対して前輪１ＦＬ・１ＦＲの回転速度が増加しないときに、高負荷状態であると検知するように構成されているので、この高負荷状態を容易に且つ正確に検知することができる。

また、アクセル開度Ａｃｃが増加傾向になくても、それが所定値以上であるときには、高負荷状態であると検知するように構成されているので、アクセルペダルが既にストロークエンドに達しているようなときや、アクセル開度Ａｃｃが例えば１／２〜１／１等の大きな領域で維持されているようなときでも、高負荷状態を容易に且つ正確に検知することができる。

なお、上記の作用効果では、前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速スリップしているときに、電動モータ３を駆動する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１２に示すように、前輪１ＦＬ・１ＦＲがグリップ状態にあり、単に運転者のアクセル開度Ａｃｃに応じて電動モータ３を駆動する場合についても同様の作用効果を得ることができる。ここで、発電負荷を制限したときに、前輪１ＦＬ・１ＦＲがグリップしていることで、車両が速やかに加速した場合には、エンジントルクＴｅに余剰分が発生した時点で、この余剰分をモータトルクＴｍに配分して（４輪駆動）走行すればよい。このように、前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速スリップしているか否かに関わらず、運転者の加速要求があるのに高負荷状態のために車両が加速しない状況では、本発明を適用することができる。

また、上記の第１実施形態では、発電負荷の制限を解除するか否かを判断するために、発電負荷を制限してから前輪速Ｖ_Fが所定量（例えば５ｋｍ／ｈ）以上増加したか否かを判定しているが、これに限定されるものではない。要は、発電負荷を制限する前よりもエンジントルクＴｅが増加したか否かを判断できればよいので、エンジン回転数Ｎｅが所定量（例えば１０００ｒｐｍ）以上増加したか否かを判定してもよい。勿論、前輪速Ｖ_F及びエンジン回転数Ｎｅの双方で判断してもよい。

また、上記の第１実施形態では、前輪スリップ速度ΔＶ_Fに応じて第１モータトルクＴｍ１を算出しているが、これに限定されるものではない。要は、前輪１ＦＬ・１ＦＲのスリップ傾向に応じて第１モータトルクＴｍ１を算出すればよいので、例えば前輪１ＦＬ・１ＦＲの車輪加速度やスリップ率に応じて第１モータトルクＴｍ１を算出してもよい。
また、上記の第１実施形態では、前輪１ＦＬ・１ＦＲをエンジン２で駆動する主駆動輪とし、後輪１ＲＬ・１ＲＲを電動モータ３で駆動可能な補助駆動輪としているが、これに限定されるものではなく、後輪１ＲＬ・１ＲＲを主駆動輪とし、前輪１ＦＬ・１ＦＲを補助駆動輪としてもよい。

また、上記の第１実施形態では、１台の電動モータ３で後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動する１モータ方式のパワートレイン（動力伝達システム）を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、２台の電動モータで夫々の車輪を駆動する２モータ方式や、モータをばね下（車体側に対し車輪側）に配置したホイールインモータ方式を採用してもよい。

また、上記の第１実施形態では、電動モータ３に交流モータを使用しているが、直流モータを使用してもよい。
さらに、上記の第１実施形態では、本発明を４輪車両に適用しているが、２輪車両や３輪車両、或いは５輪以上の車両に適用してもよい。
次に、本発明の第２実施形態を図１３〜図１５に基づいて説明する。

この第２実施形態では、高負荷状態を検知したときに、発電負荷を減少させるのではなく、電動モータ３の駆動効率を上昇させるものである。
そこで、図３の高負荷時制御処理部２４Ｅで実行される第２実施形態の演算処理を、図１３に示すように、前述した図８のステップＳ２、Ｓ９、Ｓ１２の処理を、夫々、新たなステップＳ２０〜Ｓ２２の処理に変更したことを除いては、前述した第１実施形態と同様の処理を実行するので、対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

ステップＳ２０では、電動モータ３の駆動効率を通常状態にする、つまり図３におけるモータ制御部２４Ｄの処理をそのまま実行し、それから所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ２１では、図３のモータ制御処理２４Ｄの処理を、電動モータ３の駆動効率が上昇するように変更してから所定のメインプログラムに復帰する。すなわち、電力損失は、通電電流Ｉａの二乗に比例するので、インバータ９によってＰＷＭのパルス幅を狭めて通電電流Ｉａを減少させることで、電力損失を軽減させて電動モータ３の駆動効率を上昇させる。
ステップＳ２２では、１サイクル前に演算された駆動効率を維持してから所定のメインプログラムに復帰する。
以上より、ステップＳ２０〜Ｓ２２の処理が「効率制御手段」に対応している。

次に、上記第２実施形態の動作や作用効果について説明する。
本発明における第２実施形態では、図１４に示すように、４輪駆動状態で走行しているときに（ステップＳ１の判定が“Yes”）、時点ｔ１から運転者の加速要求があるのに（ステップＳ３又はＳ４の判定が“Yes”）、前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速しない高負荷状態を検知したら（ステップＳ５の判定が“No”）、一旦、時点ｔ２で電動モータ３の駆動効率を上昇させる（ステップＳ２９）。

なお、高負荷状態を検知する前から、通電電流Ｉａの減少による高効率運転をしていないのは、電動モータ３への通電電流Ｉａが大きいほど、モータトルクＴｍを大きくすることができるからである。
こうして、電動モータ３の駆動効率が上昇した分だけ、エンジン２の負荷が軽減されるので、時点ｔ２からエンジン回転数Ｎｅを上昇させることができ、結果としてエンジントルクＴｅも増加させることができる（図９のＢ）。

このとき、図３の発電制御部２４Ｃでは、目標電力Ｐｇ^*を出力するために、ジェネレータ７の界磁電流Ｉｇを制御しているので、ジェネレータ７の出力電力Ｐｇが低下することはない。したがって、電動モータ３の出力が低下することもないので、車両駆動力の不連続や車両の失速を防ぐことができる。
そして、電動モータ３の駆動効率を上昇させてから、エンジン回転数Ｎｅの上昇に伴って前輪が所定量以上加速したら（ステップＳ１１の判定が“No”）、電動モータ３の駆動効率を上昇させる前よりもエンジントルクＴｅが上昇したと判断して駆動効率の上昇方向への制御を解除する（ステップＳ２２）。

これにより、駆動効率を上昇させる前よりもジェネレータ７の出力電力Ｐｇを増加させることができるので、電動モータ３のモータトルクＴｍを増加させて、時点ｔ３から車両を加速させることができる。
このときの、前後輪のトルク配分について説明したのが図１５である。時点ｔ１では、通常の４輪駆動で走行しており、前輪トルクの余剰分、つまり前輪の路面反力を上回る分が後輪トルクに配分されている。この状態で、アクセル開度Ａｃｃが１／１まで増加しても、高負荷状態のために前輪トルクの余剰分を増加させることができず、結果として後輪トルクを増加させることができない。

時点ｔ２では、後輪トルクは一定に保ったまま、一旦、駆動効率を上昇させる。これにより、前輪速（エンジン回転数Ｎｅ）が上昇することで前輪トルク（エンジントルクＴｅ）も上昇し、駆動効率を上昇させる前よりも前輪トルクの余剰分を増加させることができる。この前輪トルクの余剰分の増加は、車両総駆動力の増加を意味する。
時点ｔ３では、駆動効率を上昇させる前の状態に復帰させる。このとき、駆動効率を上昇させる前よりも前輪トルクの余剰分が増加しているので、駆動効率を上昇させる前よりも後輪トルクが増加することになり、車両を加速させることができる。

そして、上記の第２実施形態では、駆動効率を上昇方向に制御してから、前輪１ＦＬ・１ＦＲの回転速度が所定量以上増加したときに、この駆動効率の上昇方向への制御を解除しているので、駆動効率を上昇させる前よりもエンジントルクＴｅが増加したか否かを正確に判断することができ、車両を確実に加速させることができる。
なお、上記の第２実施形態では、高負荷状態を検知したときに、電動モータ３の駆動効率を上昇させているが、これに限定されるものではなく、ジェネレータ７の駆動効率を上昇させてもよい。更には、電動モータ３又はジェネレータ７を冷却することにより、駆動効率を上昇させてもよい。

その他の作用効果については前述した第１実施形態と同様である。
なお、上記の第１及び第２実施形態では、高負荷時状態を検知したときに、発電負荷を減少させる場合と駆動効率を上昇させる場合とを別々に説明したが、これに限定されるものではなく、これら第１及び第２実施形態を組み合わせてもよい。
すなわち、高負荷状態を検知したら、先ず、駆動効率を上昇方向に制御することで、エンジン回転数Ｎｅを上昇させる。これに伴って、エンジントルクＴｅも増加するので、駆動効率を上昇させる前よりもエンジントルクＴｅが増加した時点で、駆動効率の上昇方向への制御を解除し、モータトルクＴｍを増加させて車両を加速させる。したがって、第２実施形態で説明したように、電動モータ３の出力低下を抑制しつつ、車両を加速させることができる。

ところが、駆動効率の限界によってこの駆動効率を上昇方向に制御することができない場合には、今度は、一旦、ジェネレータ７の発電負荷を減少方向に制御することで、エンジン回転数Ｎｅを上昇させればよい。これに伴って、エンジントルクＴｅも増加するので、発電負荷を減少させる前よりもエンジントルクＴｅが増加した時点で、発電負荷の減少方向への制御を解除し、モータトルクＴｍを増加させて車両を加速させる。したがって、電動モータ３の一時的な出力低下は発生するものの、第１実施形態で説明したように、車両を確実に加速させることができる。

本発明の概略構成図である。 ＩＣレギュレータの電源回路である。 ４ＷＤコントローラで実行する演算処理のブロック図である。 目標モータトルク演算部２４Ａのブロック図である。 発電制御部２４Ｃのブロック図である。 制御処理部４３のブロック図である。 モータ制御部２４Ｄのブロック図である。 高負荷時制御部２４Ｅで実行される第１実施形態の演算処理を示すフローチャートである。 エンジンの特性図である。 第１実施形態の動作を説明するタイムチャートである（前輪が加速スリップしている場合）。 第１実施形態における前後輪のトルク配分を説明するグラフである。 第１実施形態の動作を説明するタイムチャートである（前輪がグリップしている場合）。 高負荷時制御部２４Ｅで実行される第２実施形態の演算処理を示すフローチャートである。 第２実施形態の動作を説明するタイムチャートである（前輪が加速スリップしている場合）。 第２実施形態における前後輪のトルク配分を説明するグラフである。

符号の説明

１ＦＬ・１ＦＲ 前輪（主駆動輪）
１ＲＬ・１ＲＲ 後輪（補助駆動輪）
２ エンジン（内燃機関）
３ 電動モータ（電動機）
４ 自動変速機
５ ディファレンシャルギヤ
６ Ｖベルト
７ ジェネレータ
８ パワーケーブル
９ インバータ
１０ 減速機１０
１１ 電磁クラッチ
１２ ディファレンシャルギヤ
２０ エンジンコントローラ
２１ アクセルセンサ
２２ スロットルバルブ
２３ スロットルモータ
２４ ４ＷＤコントローラ
２５ １４Ｖバッテリ
２６ ジャンクションボックス
２４Ａ 目標モータトルク演算部
２４Ｂ モータ必要電力演算部
２４Ｃ 発電制御部
２４Ｄ モータ制御部
２４Ｅ 高負荷時制御部

Claims (8)

1. 主駆動輪を駆動する内燃機関と、該内燃機関の動力を得て発電する発電機と、該発電機で発電された電力によって補助駆動輪を駆動可能な電動機と、を備える車両用駆動制御装置において、
   前記電動機によって前記補助駆動輪を駆動しているときに運転者の加速要求があるのに車両が加速しない高負荷状態を検知する高負荷状態検知手段と、該高負荷状態検知手段で高負荷状態を検知したら、一旦、当該高負荷状態を検知していないときよりも前記内燃機関に対する前記発電機の発電負荷を減少方向に制御する負荷制御手段と、を備えることを特徴とする車両用駆動制御装置。
2. 主駆動輪を駆動する内燃機関と、該内燃機関の動力を得て発電する発電機と、該発電機で発電された電力によって補助駆動輪を駆動可能な電動機と、を備える車両用駆動制御装置において、
   前記電動機によって前記補助駆動輪を駆動しているときに運転者の加速要求があるのに車両が加速しない高負荷状態を検知する高負荷状態検知手段と、該高負荷状態検知手段で高負荷状態を検知したら、一旦、当該高負荷状態を検知していないときよりも前記発電機及び前記電動機の少なくとも一方の駆動効率を上昇方向に制御する効率制御手段と、を備えることを特徴とする車両用駆動制御装置。
3. 主駆動輪を駆動する内燃機関と、該内燃機関の動力を得て発電する発電機と、該発電機で発電された電力によって補助駆動輪を駆動可能な電動機と、を備える車両用駆動制御装置において、
   前記電動機によって前記補助駆動輪を駆動しているときに運転者の加速要求があるのに車両が加速しない高負荷状態を検知する高負荷状態検知手段と、該高負荷状態検知手段で高負荷状態を検知したら、一旦、当該高負荷状態を検知していないときよりも前記発電機及び前記電動機の少なくとも一方の駆動効率を上昇方向に制御する効率制御手段と、前記駆動効率を上昇方向に制御することができないと判断した場合、一旦、前記高負荷状態を検知していないときよりも前記内燃機関に対する前記発電機の発電負荷を減少方向に制御する負荷制御手段と、を備えることを特徴とする車両用駆動制御装置。
4. 前記負荷制御手段は、前記発電負荷を徐々に減少させることを特徴とする請求項１又は３に記載の車両用駆動制御装置。
5. 前記負荷制御手段は、前記発電負荷を減少方向に制御してから、前記主駆動輪又は前記内燃機関の回転速度が所定量以上増加したときに、当該発電負荷の減少方向への制御を解除することを特徴とする請求項１、３、４の何れか一項に記載の車両用駆動制御装置。
6. 前記効率制御手段は、前記駆動効率を上昇方向に制御してから、前記主駆動輪又は前記内燃機関の回転速度が所定量以上増加したときに、当該駆動効率の上昇方向への制御を解除することを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用駆動制御装置。
7. 前記高負荷状態検知手段は、アクセル開度の増加に対して前記主駆動輪又は前記補助駆動輪の回転速度が増加しないときに高負荷状態であると検知することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の車両用駆動制御装置。
8. 前記高負荷状態検知手段は、アクセル開度が所定値以上であるときに高負荷状態であると検知することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の車両用駆動制御装置。

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