JP2009214738A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトがスリップした場合に、最適な界磁電流値にすることで、発電機の発電電力が急増等するのを防止する。
【解決手段】車両の駆動力制御装置は、モータ４の消費電力に応じて、発電機７の界磁電流を制御する発電界磁電流制御部３０３及び界磁電流制限制御部３１０と、プーリ２ａ，７ａに対する無端ベルト６のスリップを検出するベルトスリップ判定部３０９と、備え、界磁電流制限制御部３１０は、ベルトスリップ判定部３０９がスリップ有りと判定した場合、発電機７の界磁電流値を減少させる変更をする。
【選択図】図８

Description

本発明は、電動機によって車輪を駆動可能な車両の駆動力制御装置に関する。

特許文献１に開示されている車両用駆動装置では、エンジンにより発電機を駆動し、該発電機で発電した電力をインバータを介してモータに供給し、該モータのトルクを減速ギヤを介して駆動輪に伝達している。
特開２００６−１８７０９０号公報

ところで、前記車両用駆動装置では、エンジン及び発電機それぞれにプーリを備え、プーリ間に駆動力伝達ベルトを架け渡して、エンジンから発電機に駆動力を伝達している。このような構成において、プーリに対して駆動力伝達ベルトがスリップしてしまう場合があり、このような場合には、発電機の回転数が低下する。このとき、モータが要求する電力（消費電力）に対して発電機の発電電力が不足するため、発電機の回転数が低下した状態で、発電機の界磁電流値を増加させて、発電機の発電電力を増加させている。

しかし、ベルトがスリップした状態からグリップした状態になると、発電機では、界磁電流値が大きくなっている状態で回転数が急激に増加するため、発電機の発電電力が急増する。これは、ベルトがスリップした状態からグリップした状態になった場合に、それに応じて界磁電流値を小さくしようとしても、界磁電流値が大きくなっていることで、界磁電流の応答性が悪く、発電応答性が悪くなるからである。このように、発電機の発電電力が急増すると、発電機とインバータとの間で余剰電力が発生するため、電力が跳ね上がり、機器が破損してしまう場合がある。
本発明の課題は、ベルトがスリップした場合に、最適な界磁電流値にすることで、発電機の発電電力が急増等するのを防止することである。

前記課題を解決するために、本発明は、エンジンと発電機とは、それぞれが備えたプーリに駆動力伝達ベルトが架け渡されて連結されており、プーリに対する駆動力伝達ベルトのスリップを検出した場合、発電機の界磁電流値を減少させる変更をする。

本発明によれば、プーリに対する駆動力伝達ベルトのスリップを検出した場合、発電機の界磁電流値を減少させる変更をすることで、ベルトがスリップした場合に、最適な界磁電流値にして、発電機の発電電力が急増等するのを防止できる。

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
（構成）
図１は、本発明を四輪駆動車両に適用した場合の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態の車両は、左右前輪１Ｌ，１Ｒが、熱機関（内燃機関）であるエンジン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。

エンジン２の吸気管路には、例えばメインスロットルバルブとサブスロットルバルブとを介装している。アクセルペダルの踏込み量等に応じてメインスロットルバルブのスロットル開度を調整制御する。ステップモータ等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サブスロットルバルブの開度を調整制御する。従って、サブスロットルバルブのスロットル開度をメインスロットルバルブ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、エンジンの出力トルクを減少させることができる。つまり、サブスロットルバルブの開度調整が、エンジン２による前輪１Ｌ，１Ｒの加速スリップを抑制する駆動力制御となる。

エンジン２の出力トルクＴｅは、トランスミッション及びデファレンスギヤ５を通じて左右前輪１Ｌ，１Ｒに伝達される。また、エンジン２の出力トルク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、発電機７は、エンジン２の回転数（以下、エンジン回転数という。）Ｎｅにプーリ２ａ，７ａのプーリ比を乗じた回転数（以下、発電機回転数という。）Ｎｇで回転する。
発電機７は、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ｉｆｇに応じてエンジン２に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた発電をする。発電機７の発電電力の大きさは、発電機回転数Ｎｇと界磁電流Ｉｆｇとの大きさにより決定される。なお、発電機７の発電機回転数Ｎｇは、エンジン２のエンジン回転数Ｎｅからプーリ比に基づき演算することができる。

図２は発電機７の界磁電流駆動回路の構造を示す図である。
図２（ａ）に示すように、この回路は、界磁電流電源として車両の１４Ｖバッテリ７ａのような定電圧電源と発電機自身の出力電圧とを選択する構成を適用し、界磁電流電源のプラス側を界磁コイル７ｂに繋げて、トランジスタ７ｃをスイッチングするように構成されている。この場合、発電機出力がバッテリ電圧Ｖｂを下回っている状態では、他励領域となってバッテリ電圧Ｖｂが界磁コイル７ｂの電源となり、発電機出力が増加して出力電圧Ｖｇがバッテリ電圧Ｖｂ以上となると、自励領域となって発電機の出力電圧Ｖｇが選ばれて界磁コイル７ｂの電源となる。即ち、界磁電流値を発電機の電源電圧により増大することができるので、大幅な発電機出力の増加が可能である。

なお、界磁電流駆動回路は、図２（ｂ）に示すように界磁電流電源として車両の１４Ｖバッテリ７ａのみ（他励領域のみ）を適用するようにしてもよい。
発電機７が発電した電力は、ジャンクションボックス１０及びインバータ９を介してモータ４に供給可能となっている。前記モータ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。なお、本実施形態のモータ４は交流モータである。また、図中の符号１３はデファレンスギヤを示す。

ジャンクションボックス１０内には、インバータ９と発電機７とを接続・遮断するリレーを設けている。そして、リレーが接続されている状態で、発電機７から図示しない整流器を介して供給された直流の電力は、インバータ９内で三相交流に変換されてモータ４を駆動する。
また、ジャンクションボックス１０内には、発電電圧を検出する発電機電圧センサと、インバータ９の入力電流である発電電流を検出する発電機電流センサとを設けて、これらの検出信号は４ＷＤコントローラ８に出力される。また、モータ４の駆動軸にはレゾルバが連結されており、モータ４の磁極位置信号θを出力する。

クラッチ１２は、例えば湿式多板クラッチであって、４ＷＤコントローラ８からの指令に応じて締結及び開放を行う。なお、クラッチ１２は、例えばパウダークラッチやポンプ式クラッチであってもよい。
また、各車輪１Ｌ，１Ｒ，３Ｌ，３Ｒには、車輪速センサ２７ＦＬ，２７ＦＲ，２７ＲＬ，２７ＲＲを設けている。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、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成され、前記各車輪速度センサ２７ＦＬ〜２７ＲＲで検出される車輪速度信号、ジャンクションボックス１０内の電圧センサ及び電流センサの出力信号、モータ４に連結されたレゾルバの出力信号及びアクセルペダル（不図示）の踏込み量に相当するアクセル開度等が入力される。

図３は、４ＷＤコントローラ８の構成を示す。
図３に示すように、４ＷＤコントローラ８は、目標モータトルク演算部８Ａ、発電機供給電力演算部８Ｂ、発電電流指令演算部８Ｃ、発電機制御部８Ｄ、モータ制御部８Ｅ、ＴＣＳ制御部８Ｆ、及びクラッチ制御部８Ｇを備える。
目標モータトルク演算部８Ａは、従駆動輪である後輪３Ｌ，３Ｒの要求駆動力、例えば、４輪の車輪速度信号に基づいて算出される前後輪の車輪速度差とアクセルペダル開度信号とから、モータトルク指令値Ｔｔを算出する。

発電機供給電力演算部８Ｂは、トルク指令値Ｔｔ及びモータ回転数Ｎｍに基づいて、下記（１）式をもとに発電機供給電力Ｐｇを演算する。
Ｐｇ＝Ｔｔ×Ｎｍ／Иｍ ・・・（１）
ここで、Иｍはインバータ効率である。すなわち、発電機供給電力Ｐｇは、トルク指令値Ｔｔとモータ回転数Ｎｍとの積により求められるモータに必要な電力Ｐｍ（＝Ｔｔ×Ｎｍ）よりインバータ効率Иｍ分多い値となる。
発電電流指令演算部８Ｃは、発電機供給電力演算部８Ｂで算出した発電機供給電力Ｐｇと、後述するモータ制御部８Ｅで算出した発電電圧指令値Ｖｄｃ^＊とに基づいて、下記（２）式をもとに発電電流指令値Ｉｄｃ^＊を演算する。
Ｉｄｃ^＊＝Ｐｇ／Ｖｄｃ^＊ ・・・（２）

図４は、発電機７の発電制御を行う発電機制御部８Ｄの詳細を示すブロック図である。
発電機制御部８Ｄは、Ｐ制御部１０１と、Ｉ制御部１０２と、ＦＦ制御部１０３と、制御量加算部１０４と、界磁制御部１０５とで構成され、界磁電圧ＰＷＭデューティ比Ｃ１を決定して発電機７の界磁電流ＩｆｇをＰＷＭ制御する。
Ｐ制御部１０１では、前記（２）式により算出された発電電流指令値Ｉｄｃ^＊と実発電電流値Ｉｄｃとの偏差に基づいてＰ制御を行う。先ず、発電電流指令値Ｉｄｃ^＊と実発電電流値Ｉｄｃとの偏差に所定のゲインを乗算する。そして、発電機の回転数変動に対してゲインの感度を一定にするために、この値に発電機回転数Ｎｇの逆数を乗算し、これをＰ制御における制御量Ｖｐとして後述する制御量加算部１０４に出力する。

Ｉ制御部１０２では、前記（２）式により算出された発電電流指令値Ｉｄｃ^＊と実発電電流値Ｉｄｃとの偏差に基づいてＩ制御を行う。つまり、発電電流指令値Ｉｄｃ^＊と実発電電流値Ｉｄｃとの偏差を積分していく。ここで、積分値は上限値及び下限値をもつ。そして、前記Ｐ制御同様、この積分値に発電機回転数Ｎｇの逆数を乗算し、これをＩ制御における制御量Ｖｉとして後述する制御量加算部１０４に出力する。

ＦＦ制御部１０３では、図５に示すように予め格納された回転数毎の発電機特性マップを参照し、発電電圧指令値Ｖｄｃ^＊と発電電流指令値Ｉｄｃ^＊とに基づいて、フィードフォワードで発電機界磁電圧のＰＷＭデューティ比Ｄ１を求める。この図５において、曲線ａ１〜ａ４は、発電機７の自励領域において界磁電圧のＰＷＭデューティ比Ｄ１を固定とし、発電機７の負荷を徐々に変化させた場合の動作点の軌跡であり、曲線ａ１〜ａ４はデューティ比Ｄ１の違いを示している。

そして、このＰＷＭデューティ比Ｄ１と発電電圧指令値Ｖｄｃ^＊とに基づいて、下記（３）式をもとにＦＦ制御における制御量Ｖｆｆを算出し、制御量加算部１０４に出力する。
Ｖｆｆ＝Ｄ１×Ｖｄｃ^＊ ・・・（３）
なお、本実施形態においては、ＰＷＭデューティ比Ｄ１と発電電圧指令値Ｖｄｃ^＊とに基づいて制御量Ｖｆｆを算出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、発電機７の界磁電流Ｉｆと界磁コイル抵抗Ｒｆとに基づいて制御量Ｖｆｆを算出するようにしてもよい。

この場合、先ず、モータ回転数Ｎｍとトルク指令値Ｔｔとから予め格納されたマップを参照して発電機７に必要な必要発電電圧Ｖ_０及び必要発電電流Ｉ_０を算出し、これらをもとに図６に示すように予め格納された回転数毎の発電機７の界磁電流特性マップを参照し、必要界磁電流Ｉｆ_０を算出する。そして、算出した必要界磁電流Ｉｆ_０に基づいて、Ｖｆｆ＝Ｉｆ_０×Ｒｆにより制御量Ｖｆｆを算出するようにすればよい。

制御量加算部１０４では、制御量Ｖｐと制御量Ｖｉと制御量Ｖｆｆとを加算し、これを界磁コイルにかける電圧Ｖｆとして界磁制御部１０５に出力する。
界磁制御部１０５では、実発電電圧値Ｖｄｃが発電機７の界磁電流電源としてのバッテリ電圧Ｖｂ以下であるか否かを判定し、Ｖｄｃ≦Ｖｂであるときには下記（４）式をもとに界磁電圧ＰＷＭのデューティ比Ｃ１を算出する。
Ｃ１＝Ｖｆ／Ｖｂ ・・・（４）
一方、Ｖｄｃ＞Ｖｂであるときには、下記（５）式をもとに界磁電圧ＰＷＭデューティ比Ｃ１を算出する。
Ｃ１＝Ｖｆ／Ｖｄｃ ・・・（５）
そして、このようにして算出されたデューティ比Ｃ１に応じて、発電機７の界磁電流Ｉｆｇを制御する。

つまり発電機制御部８Ｄでは、トルク指令値Ｔｔから決まる発電機供給電力Ｐｇを実現する発電機動作点をフィードフォワードで指定すると共に、発電電流指令値Ｉｄｃ^＊と実発電電流値Ｉｄｃとの偏差をＰＩ補償にてフィードバックすることにより、実発電電流値Ｉｄｃを発電電流指令値Ｉｄｃ^＊に追従させる。これにより、モータ４の要求に応じた電力をインバータ９に供給するように発電機７の界磁電流Ｉｆｇが制御される。
なお、ここではフィードバック制御に用いる制御手法としてＰＩ補償を適用しているが、これに限定されるものではなく、系を安定にする制御手法であればよい。

図７は、インバータ９によりモータ４を制御するモータ制御部８Ｅの詳細を示すブロック図である。
モータ制御部８Ｅは、Ｉｄ，Ｉｑ指令値演算部２０１と、Ｖｄ，Ｖｑ指令値演算部２０２と、Ｖｄｃ^＊指令値演算部２０３と、２相／３相変換部２０４と、ＰＷＭ制御部２０５と、界磁電流指令値演算部２０６と、界磁磁束演算部２０７とで構成され、目標モータトルク演算部８Ａで算出されたトルク指令値Ｔｔが入力されて実モータトルクＴがトルク指令値Ｔｔとなるようにインバータ９の３相のパワー素子をスイッチング制御する。

Ｉｄ，Ｉｑ指令値演算部２０１では、トルク指令値Ｔｔとモータ回転数Ｎｍとに基づいて、トルク指令値Ｔｔに一致するトルクを出力するためのｄ軸（磁束成分）電流とｑ軸（トルク成分）電流との指令値Ｉｄ^＊、Ｉｑ^＊を演算し、Ｖｄ，Ｖｑ指令値演算部２０２に出力する。
Ｖｄ，Ｖｑ指令値演算部２０２では、Ｉｄ，Ｉｑ指令値演算部２０１から入力される電流指令値Ｉｄ^＊、Ｉｑ^＊と、モータ回転数Ｎｍと、後述する界磁磁束演算部２０７から入力されるモータパラメータ（インダクタンスＬｄ，Ｌｑ、界磁磁束Φ）とに基づいて、ｄ軸電流値Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊にするためのｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊と、ｑ軸電流値Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊にするためのｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊とを演算する。

Ｖｄｃ^＊指令値演算部２０３では、Ｖｄ，Ｖｑ指令値演算部２０２で算出された電圧指令値Ｖｄ^＊、Ｖｑ^＊に基づいて、発電電圧指令値Ｖｄｃ^＊を演算し、前述の図４の発電機制御部８Ｄに出力する。
Ｖｄｃ^＊＝２√２／√３・√（Ｖｄ^＊２＋Ｖｑ^＊２） ・・・（６）
また、２相／３相変換部２０４では、Ｖｄ，Ｖｑ指令値演算部２０２で演算されたｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊を３相正弦波指令値である３相座標系のＵ相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ^＊に変換し、ＰＷＭ制御部２０５に出力する。

ＰＷＭ制御部２０５では、２相／３相変換部２０４から入力される３相正弦波指令値をもとに三角波との大小比較をしてＰＷＭ指令を演算し、インバータ９に出力するスイッチング信号を生成する。インバータ９は、このスイッチング信号に応じたＰＷＭ波電圧を生成してモータ４へ印加し、これによりモータ４が駆動される。
三角波比較の際、本実施形態では、直流電圧指令値である発電電圧指令値Ｖｄｃ^＊を用いて、例えばＵ相の場合、Ｖｕ^＊／Ｖｄｃ^＊により正弦波振幅の正規化を行い、この正弦波指令値と三角波とを比較することでＵ相のスイッチング信号を出力する。これにより、発電機から見たインバータのインピーダンスは、トルク指令値Ｔｔ、モータ回転数Ｎｍの組み合わせ毎に固定となる。つまりこれは、ＰＷＭ波電圧のパルス幅をトルク指令値Ｔｔ、モータ回転数Ｎｍごとに固定することに相当する。

また、界磁電流指令値演算部２０６では、モータ回転数Ｎｍに基づいて界磁電流指令値Ｉｆ^＊を演算して界磁磁束演算部２０７に出力し、この界磁磁束演算部２０７で界磁磁束を演算して前述したＶｄ，Ｖｑ指令値演算部２０２に出力する。
したがって、このモータ制御部８Ｅでは、要求されるモータ出力に対し、インバータの動作を、要求電圧が満足されたときに行われるスイッチングパターンで固定している。

また、図３のＴＣＳ制御部８Ｆは、図示しないエンジントルク制御コントローラ（ＥＣＭ）からのエンジン発生駆動トルクデマンド信号Ｔｅｔ、左右前輪の回転速度Ｖ_ＦＲ，Ｖ_ＦＬ、車速Ｖに基づいて、公知の方法によりＥＣＭに対してエンジン発生駆動トルクデマンド信号Ｔｅを送り返すことにより前輪トラクションコントロール制御を行う。
クラッチ制御部８Ｇは、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。

図８は、車両内において、本発明を実現するための構成を示す。
図８に示すように、車両は、エンジンコントローラ３０１、ベルトグリップ時発電電力推定部３０２、発電機界磁電流制御部３０３、減算部３０４、実発電電力演算部３０５、ベルトスリップ推定部３０６，３０８、リップル周波数検出部３０７、ベルトスリップ判定部３０９、界磁電流制限制御部３１０、消費電力演算部３１１及び発電機特性マップ３１２を備える。例えば、これらの構成は、４ＷＤコントローラ８において構成されている。

ベルトグリップ時発電電力推定部３０２は、エンジンの出力を制御するエンジンコントローラ（例えばエンジントルク制御コントローラ（ＥＣＭ））３０１から出力されるエンジン回転数Ｎｅと、発電機界磁電流制御部３０３が発電機７を制御するための界磁電流指令値（界磁電流Ｉｆｇ）とに基づいて、ベルトグリップ時の発電電力を推定する。
すなわち、発電機７の発電機回転数Ｎｇは、無端ベルト６がエンジン２及び発電機７のプーリ２ａ，７ａに対してグリップしている場合、エンジン２のエンジン回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた値となり、さらに、発電機７の発電電力の大きさは、発電機回転数Ｎｇ及び界磁電流値の大きさにより決定される。このようなことから、エンジンコントローラ３０１から出力されたエンジン回転数Ｎｅにプーリ比を乗じて発電機回転数Ｎｇを算出し、算出した発電機回転数Ｎｇと界磁電流指令値とに基づいて、発電機７の発電電力値を推定する。ベルトグリップ時発電電力推定部３０２は、算出した発電電力値（推定発電電力値）を減算部（減算器）３０４に出力する。

実発電電力演算部３０５は、発電機７の実発電電流値Ｉｄｃと実発電電圧値Ｉｄｃとが入力されており、これら値に基づいて、実発電電力値を算出する。なお、発電機７の実発電電圧値Ｉｄｃは、後述のリップル周波数検出部３０７にも入力されている。実発電電力演算部３０５は、算出した実発電電力値を減算部３０４に出力する。
減算部３０４には、前述のように、ベルトグリップ時発電電力推定部３０２が算出した発電電力値（推定発電電力値）及び実発電電力演算部３０５が算出した実発電電力値が入力されており、減算部３０４では、これらの値の差分値（電力乖離量）を算出する。減算部３０４が算出した差分値は、ベルトスリップ推定部３０６に入力される。

電力乖離量（差分値）からベルトスリップを推定するベルトスリップ推定部（以下、第１ベルトスリップ推定部という。）３０６は、減算部３０４から入力された差分値、すなわち電力乖離量の程度からベルトスリップの有無を推定しており、具体的には、差分値が所定のしきい値以上の場合、ベルトスリップ有りと推定する。ここで、所定のしきい値は、ベルトスリップ有りと推定できる値であり、例えば実験値又は経験値等である。第１ベルトスリップ推定部３０６は、推定結果（第１推定結果）をベルトスリップ判定部３０９に出力する。

リップル周波数検出部３０７は、実発電電圧値Ｉｄｃのリップル周波数に基づいて、発電機７の発電機回転数を推定し、推定した発電機回転数（推定発電機回転数）を、リップル周波数からベルトスリップを推定するベルトスリップ推定部３０８に出力する。
なお、実発電電流値Ｉｄｃのリップル周波数に基づいて、発電機７の発電機回転数を推定してもよい。

リップル周波数からベルトスリップを推定するベルトスリップ推定部（以下、第２ベルトスリップ推定部という。）３０８では、エンジンコントローラ３０１から出力されるエンジン回転数Ｎｅと、リップル周波数検出部３０７からの推定発電機回転数に基づいて、ベルトスリップの有無を推定している。例えば、無端ベルト６がエンジン２及び発電機７のプーリ２ａ，７ａに対してグリップしている場合、発電機７の発電機回転数は、エンジン２のエンジン回転数にプーリ比を乗じた値となる関係があるから、この関係を基にして、リップル周波数部が出力した推定発電機回転数とエンジン回転数Ｎｅとの関係から、ベルトスリップの有無を推定する。例えば、エンジン２のエンジン回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた値と推定発電機回転数との差分値が所定のしきい値以上の場合、ベルトスリップ有りと推定する。ここで、所定のしきい値は、ベルトスリップ有りと推定できる値であり、例えば実験値又は経験値等である。第２ベルトスリップ推定部３０８は、推定結果（第２推定結果）をベルトスリップ判定部３０９に出力する。

ベルトスリップ判定部３０９は、第１ベルトスリップ推定部３０６の推定結果（第１推定結果）、すなわち電力乖離量に基づくベルトスリップの有無の推定結果と、第２ベルトスリップ推定部３０８の推定結果（第２推定結果）、すなわち発電機回転数の推定値に基づくベルトスリップの有無の推定結果とに基づいて、ベルトスリップの有無を最終的に決定する。具体的には、第１ベルトスリップ推定部３０６及び第２ベルトスリップ推定部３０８のうちの少なくとも一方でベルトスリップ有りと推定できる場合、最終的にベルトスリップ有りとの判定をする。ベルトスリップ判定部３０９は、判定結果を界磁電流制限制御部３１０に出力する。

消費電力演算部３１１は、インバータ９（モータ制御部８Ｅ）からの要求電圧値及び要求電流値に基づいて、モータ４の消費電力値を算出し、算出した消費電力値を、モータ４を駆動させるための要求電力値として、界磁電流制限制御部３１０に出力する。
界磁電流制限制御部３１０は、ベルトスリップ判定部３０９からの判定結果、エンジンコントローラ３０１から出力されるエンジン回転数Ｎｅ及び消費電力演算部３１１からの要求電力値に基づいて、発電機７の界磁電流値を制限した界磁電流制限値を得る。界磁電流制限値は、ベルトがグリップするようになった場合でも（ベルトグリップ状態に復帰しても）、発電機７で過剰発電にならないように制限された界磁電流値である。例えば、発電機の特性データがからなる発電機特性マップ３１２を参照して、エンジン回転数Ｎｅ及び要求電力値に対応付けされている界磁電流制限値を得る。

図９は、発電機特性マップ３１２の例を示す。
図９に示すように、発電機特性マップ３１２は、要求電力値を得るための要求電流及び要求電圧から界磁電流値を算出する特性図を、エンジン回転数毎に用意したマップである。界磁電流制限制御部３１０は、エンジン回転数に対応した発電機回転数になっても、余剰電力が発生しない値として、この発電機特性マップ３１２を参照し、界磁電流制限値を得る。ここで、エンジン回転数に対応した発電機回転数とは、エンジン回転数にプーリ比を乗じて得られる値である。

そして、界磁電流制限制御部３１０は、界磁電流制限値を発電機界磁電流制御部３０３に出力する。ここで、ベルトスリップ判定部からの判定結果（ベルトスリップ有りとの判定結果）の入力タイミングで、界磁電流制限値を取得し、その取得した界磁電流制限値を発電機界磁電流制御部３０３に出力する。
発電機界磁電流制御部３０３は、界磁電流指令値に基づいて、発電機７を制御するとともに、界磁電流指令値をベルトグリップ時発電電力推定部に出力する。このとき、発電機界磁電流制御部３０３は、界磁電流制限制御部３１０から界磁電流制限値が入力された場合には、その界磁電流制限値に基づいて、発電機７を制御する。すなわち、発電機界磁電流制御部３０３は、ベルトスリップ時には、界磁電流制限値を越えない範囲で発電機７を制御する。

図１０は、前述の構成による処理手順を示す。
図１０に示すように、処理を開始すると、先ずステップＳ１において、エンジン回転数を検出する。すなわち、エンジンコントローラ３０１は、エンジン回転数を、ベルトグリップ時発電電力推定部３０２、ベルトスリップ推定部３０８及び界磁電流制限制御部３１０に出力する。
続いてステップＳ２において、ベルトスリップの有無を判定する。すなわち、第１ベルトスリップ推定部３０６が、発電機７の電力乖離量の程度からベルトスリップの有無を判定するとともに、第２ベルトスリップ推定部３０８が、発電機７の回転数を基にベルトスリップの有無を判定し、ベルトスリップ判定部３０９が、それら判定結果を基に、ベルトスリップの有無を最終的に判定する。このステップＳ２にてベルトスリップ有りと判定した場合、ステップＳ３に進み、そうでない場合、ステップＳ１からの処理を繰り返し行う。

続いてステップＳ３において、発電機回転数を演算する。
続いてステップＳ４において、モータ消費電力を演算する。すなわち、消費電力演算部３１１が、インバータ９（モータ制御部８Ｅ）からの要求電圧値及び要求電流値に基づいて、モータ４の消費電力値を要求電力値として算出する。
続いてステップＳ５において、界磁電流制限値を算出する。すなわち、界磁電流制限制御部３１０が、ベルトスリップ判定部３０９からの判定結果、エンジンコントローラ３０１から出力されるエンジン回転数Ｎｅ及び消費電力演算部３１１からの要求電力値に基づいて、界磁電流制限値を算出する。このとき、界磁電流制限制御部３１０は、ベルトグリップした状態になり、エンジン回転数に対応した発電機回転数になっても、発電機７とインバータ９（モータ４）との間で余剰電力が発生しない値となるように界磁電流制限値を算出する。
続いてステップＳ６において、発電機７を制御する。すなわち、発電機界磁電流制御部３０３が、界磁電流制限値に基づいて、発電機７を制御する。

（動作及び作用）
動作及び作用は次のようになる。
ベルトスリップ有りと判定した場合、発電機回転数を算出するとともに、モータ消費電力値（要求電力値）を算出する（前記ステップＳ１〜ステップＳ４）。そして、界磁電流制限値を算出するとともに、その界磁電流制限値を基に、発電機７を制御する（前記ステップＳ５〜ステップＳ６）。
図１１は、ベルトスリップ時及びその後、ベルトグリップした時の、各値を示す。同図（ａ）は、エンジン回転数と発電機回転数との関係で示し、同図（ｂ）は、発電機７の電圧指令値と実電圧値との関係で示し、同図（ｃ）は、発電機７の界磁電流値を示す。

同図（ａ）に示すように、ベルトスリップが発生すると、すなわち、エンジン回転数と発電機回転数とが大きくかけ離れると、従来では、同図（ｂ）に示すように、発電機回転数が低下することで、インバータ９（モータ４）が要求する電圧指令値に対して、発電機７の実電圧値が小さくなる。これにより、同図（ｃ）に示すように、電圧指令値に実電圧値を追従させようとするため、発電機７の界磁電流値が大きくなる。このように発電機７の界磁電流値が大きくなっている状態でベルトグリップした場合、同図（ａ）に示すように、エンジン回転数に追従するため、発電機回転数が急上昇する。しかし、発電機７の界磁電流値が大きくなっていたことで、界磁電流値の減少が間に合わず、同図（ｂ）に示すように、実電圧値が電圧指令値を大きく超えてしまい（同図の×点）、機器を破損させてしまっていた。

これに対して、本発明を適用した場合、同図（ａ）に示すようにベルトスリップが発生した場合に、これを検出して、同図（ｃ）に示すように、界磁電流値を制限する。これにより、同図（ａ）に示すように、その後にベルトグリップの状態になり、発電機回転数がエンジン回転数に追従して急上昇しても、同図（ｂ）に示すように、実電圧値が電圧指令値を大きく超えてしまうのを抑制でき、機器を破損させてしまうのを防止できる。

なお、前記実施形態の説明において、エンジン２は、主駆動輪を駆動するエンジンを実現している。また、発電機７は、前記エンジンで駆動される発電機を実現している。また、モータ４は、前記発電機の電力により従駆動輪を駆動する電動機を実現している。また、無端ベルト６は、前記エンジンと発電機とがそれぞれ備えたプーリに架け渡された駆動力伝達ベルトを実現している。また、ベルトグリップ時発電電力推定部３０２、発電機界磁電流制御部３０３、減算部３０４、実発電電力演算部３０５、ベルトスリップ推定部３０６，３０８、リップル周波数検出部３０７及びベルトスリップ判定部３０９は、前記プーリに対する駆動力伝達ベルトのスリップを検出するベルトスリップ検出手段を実現している。また、発電機界磁電流制御部３０３、界磁電流制限制御部３１０、消費電力演算部３１１及び発電機特性マップ３１２は、前記電動機の消費電力に応じて、前記発電機の界磁電流値を制御する界磁電流制御手段を実現しており、前記ベルトスリップ検出手段が駆動力伝達ベルトのスリップを検出した場合、前記発電機の界磁電流値を減少させる変更をすることを実現している。

（効果）
（１）エンジン２と発電機７とは、それぞれが備えたプーリ２ａ，７ａに無端ベルト６が架け渡されて連結されており、プーリ２ａ，７ａに対する無端ベルト６のスリップを検出した場合、発電機７の界磁電流値を減少させる変更（制限）をしている。これにより、プーリ２ａ，７ａに対して無端ベルト６がスリップした場合に、最適な界磁電流値にして、発電機７の発電電力が急増等するのを防止できる。
（２）無端ベルト６がスリップした状態からグリップする状態に復帰した場合でも、モータ４の消費電力に対して過剰発電にならない界磁電流値に変更している。これにより、ベルトがスリップした場合に、より最適な界磁電流にして、発電機７の発電電力が急増等するのを確実に防止できる。

（３）エンジン回転数と界磁電流とを基に、無端ベルト６のグリップ時における発電機７の発電電力を算出するとともに、発電機７の実発電電力とを検出し、算出した無端ベルト６のグリップ時における発電機７の発電電力と検出した発電機７の実発電電力との差分を基に、無端ベルト６のスリップを推定している（第１ベルトスリップ推定部３０６によるスリップ推定）。このようにすることで、無端ベルト６のスリップを簡単に推定できる。
（４）発電機７の発電電圧又は電流のリップル周波数を基に、発電機７の回転数を算出し、算出した発電機７の回転数とエンジン回転数との関係を基に、無端ベルト６のスリップを推定している（第２ベルトスリップ推定部３０８によるスリップ推定）。このようにすることで、無端ベルト６のスリップを簡単に推定できる。

本発明の実施形態を示す概略構成図である。 発電機の構造を示す図である。 ４ＷＤコントローラの詳細を示すブロック図である。 図３の発電機制御部の詳細を示すブロック図である。 回転数毎の発電機特性マップである。 回転数毎の界磁電流特性マップである。 モータ制御部の詳細を示すブロック図である。 本発明を実現する構成を示す図である。 発電機特性マップの例を示す図である。 本発明を実現する構成による処理手順を示すフローチャートである。 動作及び作用の説明に用いた特性図である。

符号の説明

１Ｌ，１Ｒ 前輪、２ エンジン、２ａ プーリ、３Ｌ，３Ｒ 後輪、４ モータ、６ ベルト、７ 発電機、７ａ プーリ、８ ４ＷＤコントローラ、８Ａ 目標モータトルク演算部、８Ｂ 発電機供給電力演算部、８Ｃ 発電電流指令演算部、８Ｄ 発電機制御部、８Ｅ モータ制御部、８Ｆ ＴＣＳ制御部、８Ｇ クラッチ制御部、８Ｈ 負荷固定判断部、８Ｉ モータ制御部、９ インバータ、１０ジャンクションボックス、１１ 減速機、１２ クラッチ、２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲ 車輪速センサ、１０１ Ｐ制御部、１０２ Ｉ制御部、１０３ ＦＦ制御部、１０４ 制御量加算部、１０５ 界磁制御部、２０１ Ｉｄ，Ｉｑ指令値演算部、２０２ Ｖｄ，Ｖｑ指令値演算部、２０３ Ｖｄｃ^＊指令値演算部、２０４ ２相／３相変換部、２０５ ＰＷＭ制御部、２０６ 界磁電流指令値演算部、２０７ 界磁磁束演算部、３０１ エンジンコントローラ、３０２ ベルトグリップ時発電電力推定部、３０３ 発電機界磁電流制御部、３０４ 減算部、３０５ 実発電電力演算部、３０６，３０８ ベルトスリップ推定部、３０７ リップル周波数検出部、３０９ ベルトスリップ判定部、３１０ 界磁電流制限制御部、３１１ 消費電力演算部、３１２ 発電機特性マップ

Claims (4)

1. 主駆動輪を駆動するエンジンと、前記エンジンで駆動される発電機と、前記発電機の電力により従駆動輪を駆動する電動機とを備える車両の駆動力制御装置において、
   前記エンジンと発電機とは、それぞれが備えたプーリに駆動力伝達ベルトが架け渡されて連結されており
   前記電動機の消費電力に応じて、前記発電機の界磁電流値を制御する界磁電流制御手段と、
   前記プーリに対する駆動力伝達ベルトのスリップを検出するベルトスリップ検出手段と、を備え、
   前記界磁電流制御手段は、前記ベルトスリップ検出手段が駆動力伝達ベルトのスリップを検出した場合、前記発電機の界磁電流値を減少させる変更をすることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 前記界磁電流制御手段は、駆動力伝達ベルトがスリップした状態からグリップする状態に復帰した場合でも、電動機の消費電力に対して過剰発電にならない界磁電流値に変更することを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動力制御装置。
3. 前記ベルトスリップ検出手段は、前記内燃機関のエンジン回転数と界磁電流値とを基に、前記駆動力伝達ベルトのグリップ時における前記発電機の発電電力を算出するとともに、前記発電機の実発電電力とを検出し、算出した前記駆動力伝達ベルトのグリップ時における前記発電機の発電電力と検出した前記発電機の実発電電力との差分を基に、前記駆動力伝達ベルトのスリップを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の駆動力制御装置。
4. 前記ベルトスリップ検出手段は、前記発電機の発電電圧又は電流のリップル周波数を基に、前記発電機の回転数を算出し、算出した発電機の回転数と前記内燃機関のエンジン回転数との関係を基に、前記駆動力伝達ベルトのスリップを検出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両の駆動力制御装置。

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