JP2020100360A - 四輪駆動車両のトルク制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】前輪及び後輪のいずれか一方をエンジンにより駆動し、前輪及び後輪のいずれか他方をモータにより駆動する四輪駆動車両において、エンジンストールを防止して、乗員の要求を満たしながら四輪駆動走行することができる四輪駆動車両を提供すること。【解決手段】前輪を駆動するエンジンと、後輪を駆動するモータジェネレータと、モータジェネレータに電力を供給するバッテリとを備えた四輪駆動車両のトルク制御装置であって、ドライバ要求トルクに基づきエンジントルクとモータトルクとを制御するＶＣＭを備え、ＶＣＭは、エンジン及びモータジェネレータの双方の駆動力で走行する四輪駆動時に、エンジンの回転駆動に必要な最小限のトルクをエンジントルクとしてエンジンに出力させ、ドライバ要求トルクからエンジントルクを差し引いたトルクをモータトルクとしてモータジェネレータに出力させる。【選択図】図３

Description

本発明は、四輪駆動車両のトルク制御装置に関する。
特許文献１には、一方の車両駆動軸がエンジンにより駆動され、他方の車両駆動軸が電動モータにより駆動される四輪駆動車両の制御装置が開示されている。この四輪駆動車両の制御装置においては、四輪駆動走行時に電動モータの作動電力を得るため発電機に供給するトルクが、算出したエンジン発生トルクからエンジンの回転駆動を維持できる回転維持トルクを減算した余剰トルクに基づいて、すなわち、あらかじめエンジン回転を維持する分のトルクを確保した余剰分の範囲で設定される。これにより、特許文献１に記載の四輪駆動車両の制御装置は、四輪駆動走行時において、発電機を駆動する際のエンジン負荷によってエンジンストールに至る事態を防止する。
特開２００４−１０４９７１号公報
しかしながら、上述の従来の四輪駆動車両の制御装置にあっては、エンジン回転速度とスロットル開度とを基に算出されるエンジントルクがそれほど大きくない状況下では、エンジンの回転駆動を維持できる程度でエンジンを駆動すると、電動モータのトルクを出力せずともエンジン回転速度とスロットル開度を基に算出されたエンジントルクを満たすことができる為、エンジンを駆動した場合に余剰トルクを設定できない可能性がある。仮に、上記算出されるエンジントルクをエンジンと電動モータの両方のトルクで出力させる場合には、エンジンの回転速度を維持できる程度以下まで落として駆動する必要があるためエンジンの回転駆動を維持できなくなり、エンジンストールする可能性がある。
このため、従来の四輪駆動車両では、上記のような場合、発電機を駆動できず、電動モータに電力を供給できなくなるため、エンジンの動力のみによって走行してしまい、四輪駆動走行ができないおそれがある。
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、前輪及び後輪のいずれか一方をエンジンにより駆動し、前輪及び後輪のいずれか他方をモータにより駆動する四輪駆動車両において、エンジンストールを防止して、乗員の要求を満たしながら四輪駆動走行することができる四輪駆動車両のトルク制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するため、前輪及び後輪のいずれか一方を駆動するエンジンと、前記前輪及び前記後輪のいずれか他方を駆動するモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、を備えた四輪駆動車両のトルク制御装置であって、車速及びアクセル開度に基づき乗員の要求トルクを算出し、前記要求トルクに基づき、前記エンジンのトルクであるエンジントルクと前記モータのトルクであるモータトルクとを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記エンジン及び前記モータの双方の駆動力で走行する四輪駆動時に、前記エンジンの回転駆動に必要な最小限のトルクを前記エンジントルクとして前記エンジンに出力させ、前記要求トルクから前記エンジントルクを差し引いたトルクを前記モータトルクとして前記モータに出力させる構成を有する。
本発明によれば、前輪及び後輪のいずれか一方をエンジンにより駆動し、前輪及び後輪のいずれか他方をモータにより駆動する四輪駆動車両において、エンジンストールを防止して、乗員の要求を満たしながら四輪駆動走行することができる四輪駆動車両のトルク制御装置を提供することができる。
図１は、本発明の第１実施例に係る四輪駆動車両の概略構成図である。 図２は、本発明の第１実施例に係る四輪駆動車両に搭載されたＶＣＭによって参照される前輪側ベース配分算出マップである。 図３は、本発明の第１実施例に係る四輪駆動車両に搭載されたＶＣＭによって実行される前後輪駆動トルクの決定処理を示すブロック図である。 図４は、本発明の第１実施例に係る四輪駆動車両に搭載されたＶＣＭによって参照される前輪側ベース配分補正量算出マップである。 図５は、本発明の第１実施例に係る四輪駆動車両に搭載されたＶＣＭによって参照される補正後前輪駆動トルク算出マップである。 図６は、本発明の第１実施例に係る四輪駆動車両に搭載されたＶＣＭによって参照される最終後輪駆動トルク算出マップである。 図７は、本発明の第２実施例に係る四輪駆動車両に搭載されたＶＣＭによって実行される前後輪駆動トルクの決定処理を示すブロック図である。 図８は、本発明の第２実施例に係る四輪駆動車両に搭載されたＶＣＭによって参照される前輪制動トルク算出マップである。 図９は、本発明の第２実施例に係る四輪駆動車両に搭載されたＶＣＭによって参照される前輪駆動トルク補正量算出マップである。
本発明の一実施の形態に係る四輪駆動車両のトルク制御装置は、前輪及び後輪のいずれか一方を駆動するエンジンと、前輪及び後輪のいずれか他方を駆動するモータと、モータに電力を供給するバッテリと、を備えた四輪駆動車両のトルク制御装置であって、車速及びアクセル開度に基づき乗員の要求トルクを算出し、要求トルクに基づき、エンジンのトルクであるエンジントルクとモータのトルクであるモータトルクとを制御する制御部を備え、制御部は、エンジン及びモータの双方の駆動力で走行する四輪駆動時に、エンジンの回転駆動に必要な最小限のトルクをエンジントルクとしてエンジンに出力させ、要求トルクからエンジントルクを差し引いたトルクをモータトルクとしてモータに出力させることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る四輪駆動車両のトルク制御装置は、前輪及び後輪のいずれか一方をエンジンにより駆動し、前輪及び後輪のいずれか他方をモータにより駆動する四輪駆動車両において、エンジンストールを防止して、乗員の要求を満たしながら四輪駆動走行することができる。
以下、本発明の一実施例に係るトルク制御装置を搭載した四輪駆動車両について図面を参照して説明する。
（第１実施例）
図１に示すように、第１実施例に係る四輪駆動車両１は、エンジン２と、トランスミッション３と、モータとしてのモータジェネレータ４と、前輪５及び後輪６と、ブレーキ装置１７，１８と、エンジン２を制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１１と、トランスミッション３を制御するＴＣＭ（Transmission Control Module）１２と、制御部としてのＶＣＭ（Vehicle Control Module）１３と、を含んで構成されている。
本実施例の四輪駆動車両１は、エンジン２の動力によって前輪５を駆動し、モータジェネレータ４の動力によって後輪６を駆動し、エンジン２とモータジェネレータ４との駆動力の配分を調整することによって二輪駆動又は四輪駆動を切り換えることができる。なお、本実施例では、エンジン２が前輪５、モータジェネレータ４が後輪６をそれぞれ駆動する構成としたが、これと反対に、エンジン２が後輪６、モータジェネレータ４が前輪５をそれぞれ駆動する構成としてもよい。
エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。
エンジン２には、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）２０が連結されている。ＩＳＧ２０は、図示しないベルト等の動力伝達部材を介してエンジン２のクランクシャフトに連結されている。ＩＳＧ２０は、第１のインバータ２１を介してバッテリ８及び第２のインバータ４１に接続されている。
ＩＳＧ２０は、バッテリ８から電力が供給されることにより回転することでエンジン２を回転駆動させる電動機の機能と、エンジン２の駆動によってクランクシャフトから入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。
ＩＳＧ２０は、エンジン２の駆動によって発電した電力をバッテリ８又は第２のインバータ４１に供給、若しくはバッテリ８及び第２のインバータ４１の双方に供給することが可能となっている。
トランスミッション３は、エンジン２から出力された回転を複数の変速段のいずれかに応じた変速比で変速して出力する、トルクコンバータ付きの自動変速機によって構成されている。自動変速機としては、多段のＡＴ（Automatic Transmission）やＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）を用いることができる。また、自動変速機には、多段のＡＴやＣＶＴのほか、変速段の切替操作とクラッチ操作とを自動で行う、ＡＭＴ（Automated Manual Transmission）も含まれる。トランスミッション３は、ドライブシャフト３１を介して左右の前輪５を駆動する。
トランスミッション３で成立可能な変速段としては、例えば１速段から４速段までの走行用の変速段と、後進段とがある。走行用の変速段の段数は、四輪駆動車両１の諸元により異なり、上述の１速段から４速段に限られるものではない。
モータジェネレータ４は、ドライブシャフト６１を介して左右の後輪６に連結されている。モータジェネレータ４は、第２のインバータ４１に接続されている。第２のインバータ４１には、バッテリ８が接続されている。バッテリ８は、第２のインバータ４１を介してモータジェネレータ４に電力を供給する。
モータジェネレータ４は、バッテリ８から供給される電力によって駆動する電動機としての機能と、後輪６から入力される逆駆動力によって発電を行う発電機としての機能とを有する。
バッテリ８は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池によって構成されている。バッテリ８は、ＩＳＧ２０やモータジェネレータ４の発電によって充電されるほか、外部電源９０によって充電器９を介して充電されるようになっている。なお、四輪駆動車両１は、外部電源９０による充電を行わない構成としてもよい。この場合、四輪駆動車両１は、充電器９を有さない。
バッテリ８には、バッテリセンサ８１が設けられている。バッテリセンサ８１は、バッテリ８の充放電電流や電圧を検出してＶＣＭ１３に出力する。ＶＣＭ１３は、バッテリセンサ８１から入力された検出結果に基づき、バッテリ８の充電状態、すなわちＳＯＣ（State Of Charge）を算出する。なお、四輪駆動車両１に、バッテリ８を管理するＢＭＳ（Battery Management System）が設けられる場合には、ＢＭＳにおいてＳＯＣを算出し、算出したＳＯＣをＢＭＳからＶＣＭ１３に送信する構成であってもよい。
ブレーキ装置１７は、エンジン２により駆動される左右の前輪５にそれぞれ制動力を作用させるようになっている。ブレーキ装置１８は、モータジェネレータ４により駆動される左右の後輪６にそれぞれ制動力を作用させるようになっている。
ブレーキ装置１７，１８は、図示しないブレーキコントローラを介してＶＣＭ１３によって作動液としてのブレーキ液の液圧（以下、「ブレーキ液圧」という）が制御されるようになっている。
本実施例のブレーキ装置１７，１８は、ＡＢＳ（Antilock Brake System）制御を実施可能に構成されている。ＡＢＳ制御は、急ブレーキ時などにブレーキ液圧を制御して車輪のロックを防止する制御である。
ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２及びＶＣＭ１３は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
これらのコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２及びＶＣＭ１３としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。
すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２及びＶＣＭ１３としてそれぞれ機能する。
本実施例において、ＥＣＭ１１は、ＶＣＭ１３に接続されており、ＶＣＭ１３からの指令に応じてエンジン２を制御する。ＥＣＭ１１には、クランク角センサ２３が接続されている。ＥＣＭ１１は、クランク角センサ２３からの検出情報に基づきエンジン回転数を算出する。
ＴＣＭ１２は、ＶＣＭ１３に接続されており、ＶＣＭ１３からの指令に応じてトランスミッション３を制御する。ＴＣＭ１２には、車速センサ１０１が接続されている。ＴＣＭ１２は、車速センサ１０１から入力された車速を示す情報をＶＣＭ１３に送信する。車速センサ１０１は、例えば、トランスミッション３の出力軸の回転数を検出している。
ＶＣＭ１３は、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２及び第２のインバータ４１に接続されている。ＶＣＭ１３には、ＥＶモードスイッチ１０４、４ＷＤモードスイッチ１０５の各種スイッチ類が接続されている。
ＥＶモードスイッチ１０４は、四輪駆動車両１の動作モードを切り替える押しボタン式のスイッチである。４ＷＤモードスイッチ１０５は、四輪駆動車両１の運転モードを切り替える押しボタン式のスイッチである。
ＥＶモードスイッチ１０４及び４ＷＤモードスイッチ１０５は、ハンドル等、運転者が操作しやすい位置に配置されている。ＥＶモードスイッチ１０４及び４ＷＤモードスイッチ１０５は、押しボタン式に限らず、ダイヤル式など、他の方式であってもよい。
四輪駆動車両１の動作モードとしては、ＨＥＶモード及びＥＶモードが設定されている。ＨＥＶモードは、エンジン２及びモータジェネレータ４の双方を駆動して走行する動作モードである。ＥＶモードは、モータジェネレータ４の駆動力のみで走行する動作モードである。ＥＶモードでは、モータジェネレータ４の駆動力のみで四輪駆動車両１を走行させる二輪駆動状態となる。
ＥＶモードスイッチ１０４は、四輪駆動車両１の動作モードとして、ＨＥＶモードとＥＶモードとを切り替えるスイッチであり、ＯＮされるとＥＶモードに切り替え、ＯＦＦされるとＨＥＶモードに切り替える。
四輪駆動車両１の運転モードとしては、ノーマルモード及び４ＷＤモードが設定されている。ノーマルモードは、四輪駆動車両１の走行状態に応じてエンジン２及びモータジェネレータ４の少なくともいずれか一方の駆動力で走行する運転モードである。したがって、ノーマルモードでは、エンジン２の駆動力を用いた二輪駆動状態と、モータジェネレータ４の駆動力を用いた二輪駆動状態と、四輪駆動状態とが四輪駆動車両１の走行状態に応じて自動で切り替えられる。
具体的には、ノーマルモードでは、四輪駆動車両１が例えば悪路走行中であれば四輪駆動状態とされ、四輪駆動車両１が悪路走行中でなく、バッテリ８のＳＯＣが所定閾値以上であれば、すなわちバッテリ８の充電状態が良好であればモータジェネレータ４の駆動力を用いた二輪駆動状態とされる。
悪路走行か否かは、ＶＣＭ１３によって判断され、ＶＣＭ１３は、例えば前輪５及び後輪６のスリップや空転、又は車体揺れを検出した場合に悪路走行であると判断することができる。前輪５及び後輪６のスリップや空転は、後述する車輪速センサ１０７、１０８の検出結果に基づき検出することができる。また、車体揺れは、例えば図示しない加速度センサ等の検出結果に基づき検出することができる。
さらに、ノーマルモードでは、四輪駆動車両１が悪路走行中でなく、バッテリ８のＳＯＣが所定閾値未満であれば、すなわちバッテリ８の充電状態が良好でなければエンジン２の駆動力を用いた二輪駆動状態とされる。
４ＷＤモードは、エンジン２及びモータジェネレータ４の双方の駆動力で走行する運転モードである。４ＷＤモードでは、エンジン２及びモータジェネレータ４の双方が常時駆動される四輪駆動状態となる。なお、運転モードとして４ＷＤモードが設定されると、自動的に動作モードがＨＥＶモードに設定される。
ここで、運転モードがノーマルモードであるときは、動作モードがＨＥＶモード又はＥＶモードのいずれであるかに応じて前輪５に対する駆動力の配分（以下、「前輪側ベース配分」という）が決定される。動作モードがＨＥＶモードであるときは、前輪５に対してのみ駆動力が配分される。これに対し、動作モードがＥＶモードであるときは、後輪６に対してのみ駆動力が配分される。
これに対し、運転モードが４ＷＤモードであるときは、車速とアクセル開度とに応じて図２に示す前輪側ベース配分算出マップが参照されることにより、前輪側ベース配分が０．０から１．０の間で決定される。図２に示す前輪側ベース配分算出マップにおいては、アクセル開度が大きくなるほど前輪側ベース配分が小さくなるよう定義されている。
また、図２に示す前輪側ベース配分算出マップにおいては、所定の車速以上の領域では、車速が大きくなるほど前輪側ベース配分が大きくなるように定義されている。前輪側ベース配分算出マップは、車速とアクセル開度とに対して前輪側ベース配分が対応付けられたマップであり、予め実験的に求めてＶＣＭ１３のＲＯＭに記憶されている。なお、図２に示す前輪側ベース配分算出マップは、一例であって、これに限定されるものではない。
４ＷＤモードスイッチ１０５は、四輪駆動車両１の運転モードとして、ノーマルモードと４ＷＤモードとを切り替えるスイッチであり、ＯＮされると４ＷＤモードに切り替え、ＯＦＦされるとノーマルモードに切り替える。
ＶＣＭ１３は、ＥＶモードスイッチ１０４及び４ＷＤモードスイッチ１０５それぞれのＯＮ・ＯＦＦ状態に基づき、動作モードとしてＨＥＶモード又はＥＶモードを、運転モードとしてノーマルモード又は４ＷＤモードを設定するようになっている。
また、ＶＣＭ１３には、アクセルセンサ１０６、左右の前輪５の車輪速センサ１０７及び左右の後輪６の車輪速センサ１０８等の各種センサ類が接続されている。
アクセルセンサ１０６は、運転者による図示しないアクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度Ａｃｃとして検出する。車輪速センサ１０７及び車輪速センサ１０８は、左右の前輪５及び左右の後輪６それぞれの回転速度を前輪車速及び後輪車速として検出する。
ＶＣＭ１３は、アクセルセンサ１０６によって検出されたアクセル開度Ａｃｃと、車速センサ１０１によって検出された車速とに基づいて図示しない要求トルク算出マップを参照し、運転者が要求するトルクであるドライバ要求トルクを算出するようになっている。要求トルク算出マップは、アクセル開度と車速とに対してドライバ要求トルクが対応付けられたマップであり、予め実験的に求めてＶＣＭ１３のＲＯＭに記憶されている。ドライバ要求トルクは、エンジン２による二輪駆動状態においてはエンジン要求トルクと一致する一方で、四輪駆動状態ではエンジン要求トルクとモータ要求トルクとの合算となる。
ＶＣＭ１３は、上述のように算出したドライバ要求トルクに基づき、エンジン２が出力するトルクであるエンジントルクと、モータジェネレータ４が出力するモータトルクとを制御するようになっている。ここで、エンジントルクは、前輪５の駆動トルク（以下、「前輪駆動トルク」という）に相当し、モータトルクは、後輪６の駆動トルク（以下、「後輪駆動トルク」という）に相当する。
本実施例において、ＶＣＭ１３は、例えば運転モードが４ＷＤモードであるとき等の四輪駆動状態では、エンジンストールを防止して乗員の要求を満たしながら四輪駆動走行することができるように、種々の補正等を加えることにより最終的な前輪駆動トルク及び後輪駆動トルクを決定するようになっている。
図３を参照して、本実施例に係るＶＣＭ１３によって実行される前後輪駆動トルクの決定処理について説明する。
図３に示すように、ＶＣＭ１３は、車速とアクセル開度Ａｃｃとに基づきドライバ要求トルクを決定する（ステップＳ１）。ＶＣＭ１３は、車速、アクセル開度Ａｃｃ、動作モード及び運転モードに基づき前輪側ベース配分を決定する（ステップＳ２）。
また、ＶＣＭ１３は、前輪車速と後輪車速との速度差、すなわち前後輪車速差ΔＮに基づき、図４に示す前輪側ベース配分補正量算出マップを参照して前輪側ベース配分補正量を決定する（ステップＳ３）。
図４に示すように、前輪側ベース配分補正量算出マップは、前後輪車速差ΔＮが所定速度差となるまでは前後輪車速差ΔＮに比例して前輪側ベース配分補正量の絶対値が増加するが、前後輪車速差ΔＮが所定速度差を超えた後は一定の前輪側ベース配分補正量となる特性を有する。
また、前輪側ベース配分補正量算出マップにおいては、前後輪車速差ΔＮが正側の場合、つまり前輪車速が後輪車速よりも大きい場合、前輪側ベース配分補正量が負の値となるよう定義されている。これに対し、前後輪車速差ΔＮが負側の場合、つまり前輪車速が後輪車速よりも小さい場合、前輪側ベース配分補正量が正の値となるよう定義されている。前輪側ベース配分補正量算出マップは、前後輪車速差ΔＮに対して前輪側ベース配分補正量が対応付けられたマップであり、予め実験的に求めてＶＣＭ１３のＲＯＭに記憶されている。
ＶＣＭ１３は、ステップＳ２で決定された前輪側ベース配分に、ステップＳ３で決定された前輪側ベース配分補正量を加えることにより、前輪配分を決定する（ステップＳ４）。前輪配分は、０．０から１．０の間で決定される。そして、ＶＣＭ１３は、ステップＳ４で決定された前輪配分に基づき後輪配分を決定する（ステップＳ５）。
ＶＣＭ１３は、ステップＳ１で決定されたドライバ要求トルクとステップＳ４で決定された前輪配分とを乗算することにより、前輪駆動トルクを算出する（ステップＳ６）。また、ＶＣＭ１３は、ステップＳ１で決定されたドライバ要求トルクとステップＳ５で決定された後輪配分とを乗算することにより、後輪駆動トルクを算出する（ステップＳ７）。
ＶＣＭ１３は、ステップＳ６で算出した前輪駆動トルク、前輪ＭＡＸトルク及び前輪ＭＩＮトルクに基づき補正後前輪駆動トルクを算出する（ステップＳ８）。前輪ＭＡＸトルクは、前輪駆動トルクとして決定可能な上限トルクであり、エンジン２の最大トルク特性、及び変速比やシフトマップ等のトランスミッション３の特性に基づき決定される。
前輪ＭＩＮトルクは、前輪駆動トルクとして決定な可能な下限トルクであり、高速域ではエンジン２のフリクショントルク及びトランスミッション３の特性に基づき決定され、例えばクリープ領域等の低速域ではトルクコンバータ特性及びアイドル回転速度に基づき決定される。ここで、クリープ領域等の低速域における前輪ＭＩＮトルクは、エンジン２の回転駆動に必要な最小限のトルク、すなわちエンジン２がアイドル回転速度を維持可能な最小のトルクとされるのが好ましい。
前輪ＭＡＸトルク及び前輪ＭＩＮトルクは、図５中、点線で示すように、車速に応じて変化する特性を有している。したがって、図５に示すように、ドライバ要求トルクに基づく前輪駆動トルクが前輪ＭＡＸトルクを超えた場合には、補正後前輪駆動トルクが前輪ＭＡＸトルクに制限される。また、ドライバ要求トルクに基づく前輪駆動トルクが前輪ＭＩＮトルクを下回る場合には、補正後前輪駆動トルクが前輪ＭＩＮトルクに制限される。
ＶＣＭ１３は、ステップＳ６で算出した前輪駆動トルクとステップＳ８で算出した補正後前輪駆動トルクとの差を前輪駆動トルク補正量として求め、当該前輪駆動トルク補正量とステップＳ７で算出した後輪駆動トルクとを合算することにより補正前後輪駆動トルクを算出する（ステップＳ９）。
そして、ＶＣＭ１３は、ステップＳ９で算出した補正前後輪駆動トルク、後輪ＭＡＸトルク及び後輪ＭＩＮトルクに基づき最終後輪駆動トルクを算出する（ステップＳ１０）。後輪ＭＡＸトルク及び後輪ＭＩＮトルクは、最終後輪駆動トルクとして決定可能な上限トルク及び下限トルクであり、モータジェネレータ４の最大トルク特性に基づき決定される。
後輪ＭＡＸトルク及び後輪ＭＩＮトルクは、図６中、点線で示すように、車速に応じて変化する特性を有している。したがって、図６に示すように、補正前後輪駆動トルクが後輪ＭＡＸトルクを超えた場合には、最終後輪駆動トルクが後輪ＭＡＸトルクに制限される。また、補正前後輪駆動トルクが後輪ＭＩＮトルクを下回る場合には、最終後輪駆動トルクが後輪ＭＩＮトルクに制限される。
ＶＣＭ１３は、ステップＳ９で算出した補正前後輪駆動トルクとステップＳ１０で算出した最終後輪駆動トルクとの差を後輪駆動トルク補正量として求め、当該後輪駆動トルク補正量とステップＳ８で算出した補正後前輪駆動トルクとを合算することにより再補正前輪駆動トルクを算出する（ステップＳ１１）。
そして、ＶＣＭ１３は、ステップＳ１１で算出した再補正前輪駆動トルク、前輪ＭＡＸトルク及び前輪ＭＩＮトルクに基づき最終前輪駆動トルクを算出する（ステップＳ１２）。ステップＳ１１で算出された再補正前輪駆動トルクが前輪ＭＡＸトルクを超える場合には、ステップＳ１２において最終前輪駆動トルクが前輪ＭＡＸトルクに制限されて出力される。また、ステップＳ１１で算出された再補正前輪駆動トルクが前輪ＭＩＮトルクを下回る場合には、ステップＳ１２において最終前輪駆動トルクが前輪ＭＩＮトルクに制限されて出力される。
ＶＣＭ１３は、上述のように決定された最終前輪駆動トルク及び最終後輪駆動トルクに基づきエンジン２及びモータジェネレータ４を制御する。
以上のように、本実施例に係る四輪駆動車両のトルク制御装置は、エンジン２及びモータジェネレータ４の双方の駆動力で走行する四輪駆動時に、エンジン２の回転駆動に必要な最小限のトルク以上の最終前輪駆動トルクをエンジントルクとしてエンジン２に出力させ、ドライバ要求トルクから当該エンジントルクを差し引いたトルクに相当する最終後輪駆動トルクをモータトルクとしてモータジェネレータ４に出力させる。
これにより、本実施例に係る四輪駆動車両のトルク制御装置は、例えばクリープ領域等の低速域で四輪駆動走行が要求された際にも、最終前輪駆動トルクがエンジン２の回転駆動に必要な最小限のトルクを考慮して決定されるので、運転者の意図する駆動力としつつ、エンジンストールを防止することができる。このように、本実施例に係る四輪駆動車両のトルク制御装置は、エンジンストールを防止して、乗員の要求を満たしながら四輪駆動走行することができる。
（第２実施例）
第２実施例に係る四輪駆動車両１は、第１実施例と比べて前後輪駆動トルクの決定処理が一部異なるが、他の構成は第１実施例と同一である。具体的には、本実施例に係る前後輪駆動トルクの決定処理は、ステップＳ８までは第１実施例と同一であり、ステップＳ９以降の処理が第１実施例と異なる。図７では、前後輪駆動トルクの決定処理における第１実施例と同一のステップＳ７までの処理を省略している。
図７に示すように、本実施例においては、ＶＣＭ１３は、ステップＳ６で算出した前輪駆動トルク、前輪ＭＡＸトルク及び前輪ＭＩＮトルクに基づき補正後前輪駆動トルクを算出する（ステップＳ８）。
ＶＣＭ１３は、ステップＳ６で算出した前輪駆動トルクとステップＳ８で算出した補正後前輪駆動トルクとの差ΔＴに基づき、図８に示す前輪制動トルク算出マップを参照することにより前輪制動トルクを決定する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９で決定された前輪制動トルクは、エンジン２により駆動される前輪５に対して作用する制動力となる。本実施例において、ステップＳ１９で決定された前輪制動トルクは、ブレーキ装置１７によって左右の前輪５に対して制動力を作用させるための制動トルクとなる。
図８に示すように、前輪制動トルク算出マップは、前輪駆動トルクよりも補正後前輪駆動トルクが大きい場合、すなわち前輪駆動トルクと補正後前輪駆動トルクとの差ΔＴが負側の場合、差ΔＴが負側に大きくなるほど前輪制動トルクが負側に大きくなる特性を有する。また、前輪制動トルク算出マップは、前輪駆動トルクよりも補正後前輪駆動トルクが小さい場合、すなわち前輪駆動トルクと補正後前輪駆動トルクとの差ΔＴが正側の場合は前輪制動トルクが生じないように定義されている。前輪制動トルク算出マップは、前輪駆動トルクと補正後前輪駆動トルクとの差ΔＴに対して前輪制動トルクが対応付けられたマップであり、予め実験的に求めてＶＣＭ１３のＲＯＭに記憶されている。
ＶＣＭ１３は、ステップＳ６で算出した前輪駆動トルクとステップＳ８で算出した補正後前輪駆動トルクとの差ΔＴに基づき、図９に示す前輪駆動トルク補正量算出マップを参照することにより前輪駆動トルク補正量を決定する（ステップＳ２０）。
図９に示すように、前輪駆動トルク補正量算出マップは、前輪駆動トルクよりも補正後前輪駆動トルクが小さい場合、すなわち前輪駆動トルクと補正後前輪駆動トルクとの差ΔＴが正側の場合、差ΔＴが大きくなるほど前輪駆動トルク補正量が大きくなる特性を有する。差ΔＴが正側の場合には、当該差ΔＴが後輪駆動トルクと合算される前輪駆動トルク補正量となる。
また、前輪駆動トルク補正量算出マップは、前輪駆動トルクよりも補正後前輪駆動トルクが大きい場合、すなわち前輪駆動トルクと補正後前輪駆動トルクとの差ΔＴが負側の場合は前輪駆動トルク補正量が０に定義されている。前輪駆動トルク補正量算出マップは、前輪駆動トルクと補正後前輪駆動トルクとの差ΔＴに対して前輪駆動トルク補正量が対応付けられたマップであり、予め実験的に求めてＶＣＭ１３のＲＯＭに記憶されている。
ＶＣＭ１３は、ステップＳ２０で決定された前輪駆動トルク補正量とステップＳ７で算出した後輪駆動トルクとを合算することにより補正前後輪駆動トルクを算出する（ステップＳ２１）。
そして、ＶＣＭ１３は、ステップＳ２１で算出した補正前後輪駆動トルク、後輪ＭＡＸトルク及び後輪ＭＩＮトルクに基づき最終後輪駆動トルクを算出する（ステップＳ２２）。後輪ＭＡＸトルク及び後輪ＭＩＮトルクは、第１実施例で説明した後輪ＭＡＸトルク及び後輪ＭＩＮトルクと同一である。
ＶＣＭ１３は、ステップＳ２１で算出した補正前後輪駆動トルクとステップＳ２２で算出した最終後輪駆動トルクとの差を後輪駆動トルク補正量として求め、当該後輪駆動トルク補正量とステップＳ８で算出した補正後前輪駆動トルクとを合算することにより再補正前輪駆動トルクを算出する（ステップＳ２３）。
そして、ＶＣＭ１３は、ステップＳ２３で算出した再補正前輪駆動トルク、前輪ＭＡＸトルク及び前輪ＭＩＮトルクに基づき最終前輪駆動トルクを算出する（ステップＳ２４）。ステップＳ２３で算出された再補正前輪駆動トルクが前輪ＭＡＸトルクを超える場合には、ステップＳ２４において最終前輪駆動トルクが前輪ＭＡＸトルクに制限されて出力される。また、ステップＳ２３で算出された再補正前輪駆動トルクが前輪ＭＩＮトルクを下回る場合には、ステップＳ２４において最終前輪駆動トルクが前輪ＭＩＮトルクに制限されて出力される。
ＶＣＭ１３は、上述のように決定された最終前輪駆動トルク及び最終後輪駆動トルクに基づきエンジン２及びモータジェネレータ４を制御する。本実施例では、さらに、ステップＳ１９で決定した前輪制動トルクを左右の前輪５に対して作用させる。これにより、例えば、エンジン２がアイドル回転速度を維持可能な最小のトルクで駆動されている状態で四輪駆動走行を行おうとした場合に、前輪駆動トルクのうち前輪制動トルクによって抑制された分を後輪駆動トルクとして出力させることが可能となる。この結果、エンジントルクが小さい場合であっても、エンジンストールを防止しつつ、四輪駆動走行を行うことができる。
以上のように、本実施例に係る四輪駆動車両のトルク制御装置は、エンジン２及びモータジェネレータ４の双方の駆動力で走行する四輪駆動時に、エンジン２の回転駆動に必要な最小限のトルク以上の最終前輪駆動トルクをエンジントルクとしてエンジン２に出力させ、ドライバ要求トルクから当該エンジントルクを差し引いたトルクに相当する最終後輪駆動トルクをモータトルクとしてモータジェネレータ４に出力させる。
これにより、本実施例に係る四輪駆動車両のトルク制御装置は、例えばクリープ領域等の低速域で四輪駆動走行が要求された際にも、最終前輪駆動トルクがエンジン２の回転駆動に必要な最小限のトルクを考慮して決定されるので、運転者の意図する駆動力としつつ、エンジンストールを防止することができる。
さらに、本実施例に係る四輪駆動車両のトルク制御装置は、例えばエンジン２がアイドル回転速度を維持可能な最小のトルクで駆動されている状態での四輪駆動時に、ブレーキ装置１７により制動トルクを発生させて、ドライバ要求トルクからエンジントルクと制動トルクとを差し引いたトルクをモータトルクとしてモータジェネレータ４に出力させる。ここで、制動トルクは負の値である。
これにより、本実施例に係る四輪駆動車両のトルク制御装置は、エンジン２においてアイドル回転速度を維持可能な最小のトルクを出力しつつ、前輪５に対して制動トルクを作用させることで、前輪駆動トルクと後輪駆動トルクとの配分を調整することができる。
このように、本実施例に係る四輪駆動車両のトルク制御装置は、エンジンストールを防止して、乗員の要求を満たしながら四輪駆動走行することができる。さらに、ドライバ要求トルクが小さくエンジントルクが小さい場合であっても、前輪駆動トルクと後輪駆動トルクとの配分を調整することができ、エンジンストールを防止しつつ、四輪駆動走行を行うことができる。したがって、例えば登坂路等においてクリープトルクで走行する状況下において、四輪駆動走行が可能となるためタイヤスリップを防止できる。
なお、本実施例では、ステップＳ１９で決定された前輪制動トルクを、左右の前輪５に対してブレーキ装置１７によって作用させたが、これに限らず、例えばＩＳＧ等の補機類の負荷によって左右の前輪５に対して作用させてもよい。ＩＳＧの負荷によって制動トルクを発生させる場合、制動トルクに基づいて補機バッテリ用に電力を回生させてもよい。
また、本実施例において、図７のステップＳ１９で決定される制動トルクを、前輪５のスリップ量に応じた制動トルクとしてもよい。この場合、ＶＣＭ１３は、四輪駆動時に、エンジン２により駆動される前輪５のスリップ量に応じた制動トルクをブレーキ装置１７によって発生させる。
ＶＣＭ１３は、四輪駆動時に、スリップ量が所定値を超えた場合にはスリップ量が所定値以下の場合と比較して大きな制動トルクをブレーキ装置１７によって発生させるのが好ましい。
これにより、ＶＣＭ１３は、前輪５のスリップ量が大きい場合には、モータトルクの配分、すなわち後輪駆動トルクの配分を多めに設定することができ、タイヤスリップを防止することができる。
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
１ 四輪駆動車両
２ エンジン
３ トランスミッション（自動変速機）
４ モータジェネレータ（モータ）
５ 前輪
６ 後輪
８ バッテリ
１１ ＥＣＭ
１２ ＴＣＭ
１３ ＶＣＭ（制御部）
１７ ブレーキ装置（制動装置）
２０ ＩＳＧ
１０１ 車速センサ
１０４ ＥＶモードスイッチ
１０５ ４ＷＤモードスイッチ
１０６ アクセルセンサ
１０７、１０８ 車輪速センサ

Claims (4)

  1. 前輪及び後輪のいずれか一方を駆動するエンジンと、前記前輪及び前記後輪のいずれか他方を駆動するモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、を備えた四輪駆動車両のトルク制御装置であって、
    車速及びアクセル開度に基づき乗員の要求トルクを算出し、前記要求トルクに基づき、前記エンジンのトルクであるエンジントルクと前記モータのトルクであるモータトルクとを制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記エンジン及び前記モータの双方の駆動力で走行する四輪駆動時に、前記エンジンの回転駆動に必要な最小限のトルクを前記エンジントルクとして前記エンジンに出力させ、前記要求トルクから前記エンジントルクを差し引いたトルクを前記モータトルクとして前記モータに出力させることを特徴とする四輪駆動車両のトルク制御装置。
  2. 前記四輪駆動車両は、前記エンジンにより駆動される前輪及び後輪のいずれか一方に対して制動トルクを作用させる制動装置を備え、
    前記制御部は、前記四輪駆動時に、前記制動装置により前記制動トルクを発生させて、前記要求トルクから前記エンジントルクと前記制動トルクとを差し引いたトルクを前記モータトルクとして前記モータに出力させることを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動車両のトルク制御装置。
  3. 前記制御部は、前記四輪駆動時に、前記エンジンにより駆動される前輪及び後輪のいずれか一方のスリップ量に応じた前記制動トルクを前記制動装置によって発生させることを特徴とする請求項２に記載の四輪駆動車両のトルク制御装置。
  4. 前記制御部は、前記四輪駆動時に、前記スリップ量が所定値を超えた場合には前記スリップ量が前記所定値以下の場合と比較して大きな前記制動トルクを前記制動装置によって発生させることを特徴とする請求項３に記載の四輪駆動車両のトルク制御装置。

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