JP3536845B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents
車両の駆動力制御装置Info
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- Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)
- Arrangement And Mounting Of Devices That Control Transmission Of Motive Force (AREA)
- Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
Description
ンなどの主駆動源で駆動し、4輪駆動状態では従駆動輪
をモータで駆動する車両の駆動力制御装置に関する。
モータで駆動可能とし、モータから後輪軸までのトルク
伝達経路にクラッチや減速機が介装されている車両の駆
動力制御装置としては、例えば特許文献1に記載されて
いるものがある。この従来技術にあっては、走行中に4
輪駆動状態へ移行する際には、モータの回転速度が車軸
の回転速度に相当する速度と等しくなるようにモータを
空転させてから、クラッチを接続することで、クラッチ
接続時のショック発生を回避している。
ッチの出力軸側と入力軸側の回転速度差がクラッチ動作
時におけるショック発生の原因と考えるものである。こ
の技術思想からすると、クラッチを解放状態に移行させ
る際には、当然に出力軸側と入力軸側との間に回転速度
差が無いので、回転速度を合わせる処理をする必要はな
いし、ショックも発生することがないと考えるのが通常
である。
チを解放するときにショックが発生する場合があること
を確認した。すなわち、主駆動輪と従駆動輪とを駆動す
る駆動源がそれぞれ別に構成され、必要なときにのみ従
駆動輪を駆動するシステムの場合には、走行中に4輪駆
動状態から2輪駆動状態に移行するにあたり、モータの
出力がゼロとなってから上記クラッチを解放状態に変更
すると、走行中であることから、従駆動輪側からクラッ
チに作用するトルクが存在する。このため、クラッチ入
出力軸の間で回転数差が無いものの、クラッチ位置にお
いて所定以上のトルクが作用していることから、ショッ
クが発生する場合があるという問題がある。
でモータが駆動されるシステムにあっては、当該発電機
を介してエンジンの回転数によってもモータのトルクが
影響を受ける。本発明は、上記のような問題点に着目し
てなされたもので、発電機の発電可能量による車両駆動
への悪影響を抑えることが可能な車両の駆動力制御装置
を提供することを課題としている。
に、本発明では、主駆動輪を駆動する主駆動源と、その
主駆動源の動力によって駆動される発電機と、その発電
機で発電した電力で駆動可能なモータと、そのモータで
駆動される従駆動輪と、上記従駆動源から従駆動輪まで
のトルク伝達経路に介装されたクラッチとを備えて、4
輪駆動状態では上記クラッチを接続状態とし、2輪駆動
状態では上記クラッチを解放状態とする車両の駆動力制
御装置であって、4輪駆動状態から2輪駆動状態に移行
する際に、モータの駆動トルクを所定のクラッチ解放ト
ルク状態としてクラッチを解放する車両の駆動力制御装
置において、上記発電機において、モータで上記所定の
クラッチ解放トルクを越えるトルク状態とするだけの発
電が可能な状態か否かを判定する発電可能状態検出手段
と、上記発電可能状態検出手段で発電可能な状態でない
と判定すると、上記モータの駆動トルクを所定のクラッ
チ解放トルク状態に制御してクラッチを解放するクラッ
チ解放手段とを備えることを特徴とするものである。
るトルク状態には、上記所定のクラッチ解放トルクに所
定の余裕代分のトルクを加算したトルク状態であって、
実際のクラッチ解放まで、モータトルクをクラッチ解放
トルクに保持可能なだけの発電能力を確保可能な大きさ
が好ましい。
る際にモータに要求されるクラッチ解放トルクの出力が
出来なくなるおそれがあると、強制的にモータのトルク
を上記所定のクラッチ解放トルクとして2輪駆動状態に
移行する。これによって、主駆動源の駆動状態に影響を
受ける発電機による悪影響を防止して、4輪駆動状態か
ら2輪駆動状態に移行する際に、確実に所定のクラッチ
解放トルクでクラッチを解放することが可能となる。
クラッチ解放トルクは、クラッチでのトルクを略ゼロと
するのに必要とされるモータの出力トルクである」とい
う場合の「所定のクラッチ解放トルク」とは、「モータ
及びモータからクラッチまでのトルク伝達経路でのフリ
クション分に相当するトルク分」と、「クラッチ入力側
を従駆動輪と等しく加速させるのに要するトルク分」の
和と考えられ、後輪が等速で回転する場合には、当該ク
ラッチ解放トルクは、モータ及び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分に相当するトル
クとなる。このように、モータトルクがクラッチ解放ト
ルクになるように一定値に制御した状態でのクラッチの
解放が可能となることで、安定してモータトルクがクラ
ッチ解放トルクとなっているときにクラッチを解放する
ことができる。
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、内燃機関であるエンジン2(主駆動源)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。
が、トランスミッション30及びディファレンスギア3
1を通じて左右前輪1L、1Rに伝達されるようになっ
ている。上記トランスミッション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。
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4
0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。
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。
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1
8及び4WDコントローラ8に出力する。また、符号3
4は制動指示操作部を構成する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。
キストローク量に応じて、各車輪1L、2R、3L、3
Rに装備したディスクブレーキなどの制動装置37F
L、37FR、37RL、37RRを通じて、車両に作
用する制動力を制御する。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。
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によって発電機制御
指令値c1(デューティ比)が制御されることで、界磁
電流Ifhを通じて、エンジン2に対する発電負荷トル
クTh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、4WDコントローラ8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に応じた値に発電機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を検出して4WDコント
ローラ8に出力可能となっている。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。
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
流値Iaを検出し、当該検出した電機子電流信号を4W
D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。
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。モータ用回転数センサ26
は、入力軸側回転速度検出手段を構成する。
や電磁クラッチであって、4WDコントローラ8からの
クラッチ制御指令に応じて接続状態又は切断状態とな
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、27
RL、27RRは、対応する車輪1L、1R、3L、3
R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。
に、発電機制御部8A、リレー制御部8B、モータ制御
部8C、クラッチ制御部8D、余剰トルク演算部8E、
目標トルク制限部8F、余剰トルク変換部8G、クラッ
チ解放処理部8H、及び発電可能状態検出部8Jを備え
る。上記発電機制御部8Aは、電圧調整器22を通じ
て、発電機7の発電電圧Vをモニターしながら、当該発
電機7の発電機指令値c1を出力して界磁電流Ifhを
調整する。
4への電力供給の遮断・接続を制御する。モータ制御部
8Cは、モータ4の界磁電流Ifmを調整することで、
当該モータ4のトルクを所要の値に調整する。クラッチ
制御部8Dは、上記クラッチ12にクラッチ制御指令を
出力することで、クラッチ12の状態を制御する。
した各信号に基づき、余剰トルク演算部8E→目標トル
ク制限部8F→余剰トルク変換部8Gの順に循環して処
理が行われる。次に、余剰トルク演算部8Eでは、図4
に示すような処理を行う。すなわち、先ず、ステップS
10において、車輪速センサ27FL、27FR、27
RL、27RRからの信号に基づき演算した、前輪1
L、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。
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3
L、3Rにおける左右輪速の平均値である平均後輪速V
Wrを、それぞれ下記式により算出する。 VWf=(VWfl+VWfr)/2 VWr=(VWrl+VWrr)/2 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。
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1
L、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S30に移行し、Thにゼロを代入した後、復
帰する。
速度ΔVFが0より大きいと判定した場合には、前輪1
L、1Rが加速スリップしていると推定されるので、ス
テップS22に移行する。ステップS22では、発電可
能状態検出部8Jを起動した後に、ステップS24に移
行して発電可能か否か、つまりFAが「1」か否かを判
定し、発電可能(FA=1)と判定した場合には、ステ
ップS26に移行する。一方、発電可能でない(FA=
0)と判定した場合には、ステップS27に移行する。
出力した後にステップS40に移行して、4輪駆動の処
理を行う。また、ステップS27では、クラッチが接続
されているか否かを判定し、クラッチが接続、つまり4
輪駆動制御中と判定すればステップS40に移行する。
一方、クラッチが非接続状態であれば、2輪駆動状態か
ら4輪駆動状態に移行する直前であって、且つ発電可能
状態でないので、4輪駆動状態への移行を禁止すべく、
ステップS29に移行して、Thに「0」を代入して復
帰する。
29までの処理は、4輪移行禁止手段を構成する。ま
た、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。
る。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。 ここで、 V :発電機7の電圧 Ia:発電機7の電機子電流 Nh:発電機7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で負荷すべき目標の発電負荷トルク
Thを求め、復帰する。
5に基づき説明する。発電可能状態検出部8Jは、発電
可能状態検出手段を構成する。まず、ステップS710
にて、クラッチ解放トルクTfを出力可能な車速と発電
可能エンジン回転数とのマップを予め用意しておき(図
5中のステップS710参照)、車輪速センサ27R
L、27RRからの信号に基づき、現在の車速に相当す
る後輪3L、3Rの車輪速(後輪速)VWrを演算し、
その演算した後輪速VWrと上記マップから、クラッチ
解放トルクTfを発電可能な発電可能エンジン回転数N
EAを求める。
ルクTfとする場合には、モータ界磁電流Ifmを、省
エネなどの観点からD−Ifmに制御するので、モータ
界磁電流IfmをD−Ifmとしたときにおけるクラッ
チ解放トルクTfとするのに必要な電圧を発電するのに
必要な電圧値となるエンジン回転数が、上記発電可能エ
ンジン回転数NEAとなる。
転数Nhとは、1次比例の関係にあるので、上記発電可
能エンジン回転数NEAは、プーリ比を乗算して発電可
能な発電回転数と置き換えることもできる。つまり、発
電可能エンジン回転数NEAは、発電可能な発電回転数
と同義である。ここで、上記車速と発電可能エンジン回
転数とのマップについて図6を参照して説明すると、エ
ンジン回転数と、発電機で発電可能な最大発電電圧との
関係は、図6(a)のように表すことができる。
A)を一定として、クラッチ解放トルクTfを発生させ
るのに必要な電機子電流Ia(=27A)を発生させる
のに必要な電圧とモータ回転数とは、図6(b)のよう
な一次の関係で表すことができる。発電機での発電電圧
がモータでの電圧であるので、上記図6(a)と図6
(b)とから、図6(c)の関係、つまり、クラッチ解
放トルクTfを発生させるのに必要な、モータ回転数と
エンジン回転数NEAとの関係が得られる。さらに、モ
ータ回転数を後輪速に変換すると、図6(d)となり、
図5中のステップS710のマップとなる。
トルク値に応じたエンジン回転数の差分NEαを、アク
セル開度に基づき算出して、ステップS730に移行す
る。本実施形態では、アクセル開度が大きいときほど、
上記差分NEαが大きくなるように設定している。但
し、アクセル開度が4%未満、つまり実質上アクセルペ
ダルが踏み込まれていない状態にあっても上記差分NE
αを大きく設定している。なお、上記差分NEαを固定
値とする場合には、予め図6(b)において、上記余裕
代分のトルク値に応じた電圧値分だけ大きくしておいて
おいても良い。
現在のエンジン回転数が、上記発電可能エンジン回転数
NEAに余裕代分のトルク値に応じたエンジン回転数の
差分NEαを加算した値よりも大きいか否かを判定し、
等しいか大きい場合にはステップS740に移行し、小
さい場合にはステップS750に移行する。 NE ≧ (NEA +NEα) ステップS740では、発電可能としてFAに「1」を
代入して処理を終了し、復帰する。また、ステップS7
50では、発電可能でないとして、FAに「0」を代入
して処理を終了し、復帰する。
て、図7に基づいて説明する。すなわち、まず、ステッ
プS110で、上記目標発電負荷トルクThが、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。目
標発電負荷トルクThが当該発電機7の最大負荷容量H
Q以下と判定した場合には、復帰する。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よりも大
きいと判定した場合には、ステップS120に移行す
る。
ルクThにおける最大負荷容量HQを越える超過トルク
ΔTbを下記式によって求め、ステップS130に移行
する。 ΔTb= Th − HQ ステップS130では、エンジン回転数検出センサ21
及びスロットルセンサからの信号等に基づいて、現在の
エンジントルクTeを演算してステップS140に移行
する。
上記エンジントルクTeから上記超過トルクΔTbを減
算したエンジントルク上限値TeMを演算し、求めたエ
ンジントルク上限値TeMをエンジンコントローラ18
に出力した後に、ステップS150に移行する。 TeM =Te −ΔTb ステップS150では、目標発電負荷トルクThに最大
負荷容量HQを代入した後に、復帰する。
て、図8に基づいて説明する。まず、ステップS200
で、Thが0より大きいか否かを判定する。Th>0と
判定されれば、前輪1L、1Rが加速スリップしている
ので、ステップS205に移行する。また、Th≦0と
判定されれば、前輪1L、1Rは加速スリップしていな
い状態であるので、そのまま復帰する。
可能状態検出部8Jの処理結果に基づき、発電可能(F
A=「1」)か否かを判定し、発電可能と判定した場合
にはステップS210に移行し、発電可能で無いと判定
した場合には、2輪駆動状態に移行すべく、ステップS
230に移行する。ステップS210では、加速スリッ
プが収まって、4輪駆動状態から2輪駆動状態へ移行す
るか若しくは移行中か否かを判定し、2輪移行中と判定
した場合にはステップS230に移行し、そうでない場
合には、通常の処理をすべくステップS220に移行す
る。
クが減少中で、且つ当該目標モータトルクがクラッチ解
放トルクTfに近傍でかつ当該クラッチ解放トルクより
大きな所定閾値トルクT−TM1以下の場合に、クラッ
チを解放すべき2輪駆動状態への移行中と判定する。こ
こで、上記クラッチ解放トルクTfは、車両加速度やモ
ータ側のトルク伝達経路のフリクションなどに応じて、
マップや演算によって算出、若しくは実験で求めた値で
あって、走行中にクラッチ12でのトルクをゼロとする
に要するモータトルク値である。このクラッチ解放トル
クTfは、「モータ及び減速機のフリクション分のトル
クTf1」と「モータ、減速機を後輪の加速度と等しく
加速させるためのトルクTf2」との和(Tf=Tf1
+Tf2)であると推定される。そして、本実施形態で
は、「モータ及び減速機のフリクション分のトルクTf
1」の寄与分が、「モータ、減速機を後輪の加速度と等
しく加速させるためのトルクTf2」寄与分よりも大き
いとして、上記クラッチ解放トルクTfを、実験などで
求められる「モータ及び減速機のフリクション分のトル
クTf1」相当の固定値にしている。
タトルクが減少中か否かは、下記のように、目標モータ
トルクについて前回値と単純に比較して判定しても良
い。 Tm(n−1) −Tm(n−2)<0 ここで、添え字(n−1)は、1演算周期前の目標モー
タトルクを示し、添え字(n−2)は、2演算周期前の
目標モータトルクを示す。もっとも、ノイズ等の影響を
抑えるために、下記のように3周期分以上の目標モータ
トルクの履歴値に基づいて減少中か否かを判定しても良
い(下記式では6周期分の値を使用した例)。また、複
数演算周期分だけ連続して目標モータトルク値が減少し
ている場合に、減少中と判定しても良い。
(n−3)}− {Tm(n−4)+Tm(n−5)+
Tm(n−6)} < 0 次に、ステップS220では、モータ用回転数センサ2
1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をモータ制御部
8Cに出力した後、ステップS280に移行する。
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。また、モータ界磁電流Ifmを所定の
回転数未満と所定の回転数以上との2段階で制御するこ
とで、連続的な界磁電流制御に比べ制御の電子回路を安
価にできる。
の回転数Nmに応じて界磁電流Ifmを調整することで
モータトルクを連続的に補正するモータトルク補正手段
を備えても良い。すなわち、2段階切替えに対し、モー
タ回転数Nmに応じてモータ4の界磁電流Ifmを調整
すると良い。この結果、モータ4が高速回転になっても
モータ4の誘起電圧Eの上昇を抑え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。また、なめらかなモータトルク特性にできるため、
2段階制御に比べ車両は安定して走行できるし、常にモ
ータ駆動効率が良い状態にすることができる。
行中と判定するとステップS230に移行し、当該ステ
ップS230にて、界磁電流Ifmが所定限界界磁電流
値D−Ifmより大きい否かを判定、大きい場合にはス
テップS240に移行する。一方、界磁電流Ifmが所
定限界界磁電流値D−Ifm以下の場合にはステップS
235に移行して、界磁電流Ifmを所定限界界磁電流
値D−Ifmに維持したのち、ステップS270に移行
する。
は、モータ4が微小トルクを発生可能な最低限の界磁電
流値であって、2輪駆動状態時に、このような小さな値
にすることで消費電力を抑えている。勿論、所定限界界
磁電流値D−Ifmは、当該モータ4が微小トルクを発
生可能な最低限の界磁電流値よりも大きくても構わな
い。
らの信号に基づき、アクセル開度が4%未満か否かを判
定し、アクセル開度が4%未満と判定した場合には、ス
テップS250に移行し、そうでない場合には、ステッ
プS260に移行する。アクセル開度が4%未満とは、
アクセルペダルが踏まれていない状態か踏まれていて
も、車両が加速に影響の無い程度の加速指示量であるこ
とを示す。
第1低減率Dif1だけ小さくし、当該界磁電流Ifm
をモータ制御部8Cに出力したのち、ステップS280
に移行する。一方、ステップS260では、界磁電流I
fmを第2低減率Dif2だけ小さくし、当該界磁電流
Ifmをモータ制御部8Cに出力したのち、ステップS
280に移行する。
率Dif1よりも大きい値に設定されている。これによ
って、アクセル開度が4%未満の場合の方が、所定限界
界磁電流値D−Ifmに向けた界磁電流値の低減率が大
きくなるように設定されて、早めに所定限界界磁電流値
D−Ifmとすることができる。また、上記説明では、
アクセルペダルが有効に踏まれているか否か(有効な加
速指示があるか否か)により2段階で、界磁電流Ifm
の低減率を変化させているが、加速指示量に応じて3段
階以上の多段階若しくは無段階で界磁電流Ifmの低減
率を変更するように設定しても良い。また、アクセル開
度が4%未満か否かの判定は、発電能力の低下を推定す
るものであるので、上記ステップS240にて、エンジ
ン回転数や発電機の回転数などに基づいて発電能力が低
下若しくは低下するおそれが有ると判定すると、ステッ
プS250に移行し、そうでない場合にはステップS2
60に移行するようにしても良い。
磁電流Ifm及びモータ4の回転数Nmからモータ4の
誘起電圧Eを算出して、ステップS280に移行する。
ステップS280では、4輪駆動状態から2輪駆動状態
へ移行中か否か若しくはFA=「1」か否かを判定し、
2輪駆動状態へ移行中等と判定した場合には、ステップ
S300に移行し、そうでない場合には、ステップS2
90に移行する。
否かの判定は、上記ステップS210及びステップS2
05と同様に行えばよい。また、ステップS210で2
輪駆動状態への移行中か否かのフラグを設定して、それ
によって判定しても良い。ステップS290では、上記
余剰トルク演算部8Eが演算した発電負荷トルクThに
基づきマップなどから対応する目標モータトルクTm
(n)を算出して、ステップS310に移行する。
放処理部8Hを実行した後に、ステップS310に移行
する。ステップS310では、上記今回の目標モータト
ルクTm(n)及び目標モータ界磁電流Ifmを変数と
して対応する目標電機子電流Iaを算出して、ステップ
S320に移行する。
流Iaに基づき、発電機制御指令値であるデューティ比
c1を演算し出力した後に、復帰する。次に、クラッチ
解放処理部8Hの処理について、図9を参照して説明す
る。当該クラッチ解放処理部8Hは、2輪駆動状態への
移行時に作動し、まず、ステップS410にて、クラッ
チ解放指令を出力してステップS420に移行する。こ
こで、クラッチ解放指令を出力してから実際にクラッチ
が解放されるまでのクラッチ応答遅れ時間があるが、こ
のクラッチ応答遅れ時間は予め判明している。
ウンタCLH−CNTがゼロか否かを判定し、トルク保
持時間カウンタCLH−CNTがゼロと判定した場合に
は、モータトルクを一定に保持することを中止すべく、
ステップS450にて、目標モータトルクTm(n)に
ゼロを代入して復帰する。一方、トルク保持時間カウン
タCLH−CNTがゼロより大きい場合には、ステップ
S430にて、上記トルク保持時間カウンタCLH−C
NTをカウントダウンし、続いて、ステップS440に
て、目標モータトルクTm(n)を一定値のクラッチ解
放トルクTfに保持すべく、下記式のように目標モータ
トルクTm(n)にクラッチ解放トルクTfを代入し
て、処理を復帰する。
は、4輪駆動状態中に初期設定される。このトルク保持
時間カウンタCLH−CNTには、クラッチ応答遅れの
変動分を吸収して、実際のモータトルクの値がほぼクラ
ッチ解放トルクTに保持されているときに確実にクラッ
チ12が解放されるような値が、初期値として設定され
る。
ッチ解放手段及びクラッチ解放トルク制御手段を構成す
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。
セルセンサ40からの検出信号に基づいて、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S6
20に移行する。ステップS620では、4WDコント
ローラ8から制限出力トルクTeMの入力があるか否か
を判定する。入力が有ると判定するとステップS630
に移行する。一方、入力が無いと判定した場合にはステ
ップS650に移行する。
eMが目標出力トルクTeNよりも大きいか否かを判定
する。制限出力トルクTeMの方が大きいと判定した場
合には、ステップS640に移行する。一方、制限出力
トルクTeMの方が小さいか目標出力トルクTeNと等
しければステップS650に移行する。ステップS64
0では、目標出力トルクTeNに制限出力トルクTeM
を代入することで目標出力トルクTeNを増大して、ス
テップS670に移行する。
エンジン回転数などに基づき、現在の出力トルクTeを
算出してステップS680に移行する。ステップS68
0では、現在の出力トルクTeに対する目標出力トルク
TeNのの偏差分ΔTe′を下記式に基づき出力して、
ステップS690に移行する。 ΔTe′ =TeN − Te ステップS690では、その偏差分ΔTeに応じたスロ
ットル開度θの変化分Δθを演算し、その開度の変化分
Δθ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。
ついて説明する。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などによって、
エンジン2から前輪1L、1Rに伝達されたトルクが路
面反力限界トルクよりも大きくなると、つまり、主駆動
輪1L、1Rである前輪1L、1Rが加速スリップする
と、クラッチ12が接続されると共に、その加速スリッ
プ量に応じた発電負荷トルクThで発電機7が発電する
ことで、4輪駆動状態に移行し、続いて、前輪1L、1
Rに伝達される駆動トルクが、当該前輪1L、1Rの路
面反力限界トルクに近づくように調整されることで、2
輪駆動状態に移行する。この結果、主駆動輪である前輪
1L、1Rでの加速スリップが抑えられる。
よってモータ4が駆動されて従駆動輪である後輪3L、
3Rも駆動されることで、車両の加速性が向上する。こ
のとき、主駆動輪1L、1Rの路面反力限界トルクを越
えた余剰のトルクでモータ4を駆動するため、エネルギ
ー効率が向上し、燃費の向上に繋がる。ここで、常時、
後輪3L、3Rを駆動状態とした場合には、力学的エネ
ルギー→電気的エネルギー→力学的エネルギーと何回か
エネルギー変換を行うために、変換効率分のエネルギー
損失が発生することで、前輪1L、1Rだけで駆動した
場合に比べて車両の加速性が低下する。このため、後輪
3L、3Rの駆動は原則として抑えることが望まれる。
これに対し、本実施形態では、滑り易い路面等では前輪
1L、1Rに全てのエンジン2の出力トルクTeを伝達
しても全てが駆動力として使用されないことに鑑みて、
前輪1L、1Rで有効利用できない駆動力を後輪3L、
3Rに出力して加速性を向上させるものである。
状態となり、続いて加速スリップが抑えられるにつれ
て、モータトルクが連続して減少して2輪駆動状態に移
行する。このとき、図11に示すように、目標モータト
ルクがクラッチ解放トルクTfに近づき所定所定閾値T
−TM1以下となると、2輪駆動状態への移行として、
目標モータトルクがクラッチ解放トルクTfに制御され
ると共にクラッチ解放指令が出力され、その後、クラッ
チ12の応答遅れ分だけ経過して、実際のモータトルク
が略クラッチ解放トルクTfと一定に保持されている状
態でクラッチ12が解放される。すなわち、走行中にク
ラッチ12でのトルクが略ゼロとなる状態でクラッチ1
2が解放されることで、クラッチ解放時におけるショッ
クの発生が防止される。
後における実際のモータトルク値を、ほぼクラッチ解放
トルクTfと等しい一定のトルクに保持されることで、
温度など要因によってクラッチ12の応答遅れ時間が多
少変動しも、実際のクラッチ解放時のモータトルク値を
ほぼクラッチ解放トルクTfとすることができる結果、
確実にクラッチ解放時におけるショックの発生が防止さ
れる。
ラッチ解放トルクTfに近づき所定所定閾値T−TM1
以下となる前であっても、発電機の発電機能力が低下し
て、発電機で発電可能な最大の発電電圧がクラッチ解放
トルクTfより余裕代のトルク値だけ大きなトルクを発
生することが出来なくなると判定した場合には、目標モ
ータトルクをクラッチ解放トルクTfに強制的に設定し
て、2輪駆動状態に移行することで、確実にモータトル
クが上記クラッチ解放トルクTfのときにクラッチを解
放することが可能となり、4輪駆動状態から2輪駆動状
態に移行する際の、クラッチ解放時のショック発生を防
止できる。
も余裕代分のトルク値だけ大きい場合に、クラッチ解放
トルクTfに強制的に設定変更しているのは、実際のク
ラッチ解放までモータトルクを略クラッチ解放トルクT
fに維持可能とするためである。すなわち、上記余裕代
分のトルク値は、少なくともクラッチの応答遅れ分だけ
は、クラッチ解放トルクTfにモータトルクを維持可能
な発電能力が確保できるような観点から設定すればよ
い。
示す。この図12から分かるように、加速スリップが収
束しなくても、発電能力が低下して発電が必要以上に低
下つまりモータトルクの最大値がクラッチ解放トルクT
f以下となる前に2輪駆動状態に移行することで、クラ
ッチ解放時のショック発生を防止可能となる。ここで、
ステップS720のように、上記余裕代分のトルク値に
応じた値NEαを、アクセル開度が大きいほど大きく設
定しているのは、アクセル開度が大きいほど、その時点
でアクセルが戻された場合の発電能力の落ち込みが大き
いので、その落ち込みを見込んで上記余裕代分のトルク
値に応じた値NEαを大きく設定している。この値NE
αは、予め実験などで求めることが可能である。なお、
アクセルが戻された場合にも値NEαを大きく設定して
いるのは、この場合にもエンジン回転数の落ち込みが大
きいためである。
を、ステップS710のように、発電可能エンジン回転
数NEAと後輪速とのマップから求めているが、図6
(b)から直接、図6(d)に応じた図13のマップを
求めて、モータの必要電圧(発電機の発電電圧)と後輪
速とから、発電可能状態か否かを判定することも考えら
れる。図13中VEαは、上記余裕代分のトルク値に応
じた値である。
後輪速とのマップから求めた方が、より安定して判定す
ることが可能である。また、本実施形態では、加速スリ
ップが生じて2輪駆動状態から4輪駆動状態に移行する
際にも発電可能状態か否かを判定して、上記発電可能状
態でなければ、4輪駆動状態に移行することを禁止して
いる。
に移行する際にも発電可能状態か否かを判定しない場合
には、図13のように、前輪がスリップして前輪速VW
fとVWrとの間に加速スリップが発生するとモータが
回転していくが、上記発電可能状態でなければすぐに2
輪移行状態に戻るというような、ハンチング現象が発生
するおそれがある。これに対し、本実施形態では、上記
発電可能状態でなければ、このようなハンチング現象を
抑えることが出来ると共に、不要にモータを駆動するこ
とが防止される。
かを、ステップS710のように、発電可能エンジン回
転数NEAと後輪速とのマップから求めて、発電可能エ
ンジン回転数NEAとモータ回転数とのマップを使用し
ていないのは、図14のような場合には、モータ回転数
が不安定であるので、発電可能状態と発電不可能状態と
の間で判定を繰り返し、4輪駆動状態と2輪駆動状態と
の間をハンチングして乗り心地を悪化させるおそれがあ
るためであり、また、実際に4輪駆動状態となった状態
で発電可能状態を判定するために、車速に相当する後輪
速を使用している。もっとも、4輪駆動状態から2輪駆
動状態に移行する場合にだけ発電可能状態か否かを判定
する場合には、後輪速の代わりにモータ回転数を使用し
ても良い。
トルクTfを、定常走行時(加速度=ゼロ)の値である
「モータ及び減速機のフリクション分のトルクTf1」
として一定としているが、これに限定されない。後輪若
しくは車体の加速度(減速時は負の加速度)に基づき補
正するようにしても良い。この場合には、クラッチ指令
出力トルクT−TM2についても、クラッチ解放トルク
Tfの補正に応じて変更しても良いし、その補正による
変動分を見込んだ値としても良い。。
した電圧でモータ4を駆動して4輪駆動を構成する場合
で説明しているが、これに限定されない。モータ4ヘ電
力供給できるバッテリを備えるシステムに採用しても良
い。この場合には、バッテリから微小電力を供給するよ
うにすればよいし、さらにはバッテリからの供給と共に
発電機7からの電力供給も併行して行うようにしてもよ
い。
て内燃機関を例示しているが、主駆動源をモータから構
成しても良い。また、上記システムでは、前輪の加速ス
リップに応じて4輪駆動状態に移行する場合で説明した
が、アクセル開度などに応じて4輪駆動状態に移行する
システムであっても適用可能である。
である。
である。
ーラを示すブロック図である。
部の処理を示す図である。
態検出部の処理を示す図である。
め方を説明するための図である。
部の処理を示す図である。
部の処理を示す図である。
理部の処理を示す図である。
トローラの処理を示す図である。
駆動状態から2輪駆動状態に移行する際のクラッチ解放
のタイムチャートを示す図である。
基づく4輪駆動状態から2輪駆動状態に移行する際のク
ラッチ解放のタイムチャートを示す図である。
る。
の問題点を説明する図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 主駆動輪を駆動する主駆動源と、その主
駆動源の動力によって駆動される発電機と、その発電機
で発電した電力で駆動可能なモータと、そのモータで駆
動される従駆動輪と、上記従駆動源から従駆動輪までの
トルク伝達経路に介装されたクラッチとを備えて、4輪
駆動状態では上記クラッチを接続状態とし、2輪駆動状
態では上記クラッチを解放状態とする車両の駆動力制御
装置であって、4輪駆動状態から2輪駆動状態に移行す
る際に、モータの駆動トルクを所定のクラッチ解放トル
ク状態としてクラッチを解放する車両の駆動力制御装置
において、 上記発電機において、モータで上記所定のクラッチ解放
トルクを越えるトルク状態とするだけの発電が可能な状
態か否かを判定する発電可能状態検出手段と、 上記発電可能状態検出手段で発電可能な状態でないと判
定すると、上記モータの駆動トルクを所定のクラッチ解
放トルク状態に制御してクラッチを解放するクラッチ解
放手段とを備えることを特徴とする車両の駆動力制御装
置。 - 【請求項2】 上記発電可能状態検出手段は、上記発電
が可能な状態か否かを、判定時における、発電機で発生
可能な最大電圧とモータの誘起電圧とに基づき判定する
ことを特徴とする請求項1に記載した車両の駆動力制御
装置。 - 【請求項3】 上記モータの誘起電圧は、モータ回転数
若しくは車速から推定することを特徴とする請求項2に
記載した車両の駆動力制御装置。 - 【請求項4】 上記発電可能状態検出手段は、主駆動源
で駆動される発電機の回転数と車速とに基づき上記発電
が可能な状態か否かを判定することを特徴とする請求項
1に記載した車両の駆動力制御装置。 - 【請求項5】 上記所定のクラッチ解放トルクは、クラ
ッチでのトルクを略ゼロとするのに必要とされるモータ
の出力トルクであることを特徴とする請求項1〜請求項
4のいずれかに記載した車両の駆動力制御装置。 - 【請求項6】 車両走行中に4輪駆動状態から2輪駆動
状態に移行すると判定すると、少なくともクラッチが解
放されるまで、モータのトルクを上記所定のクラッチ解
放トルクに制御するクラッチ解放トルク制御手段を備え
ることを特徴とする請求項5に記載した車両の駆動力制
御装置。 - 【請求項7】 アクセル操作量を検出するアクセル操作
量検出手段を備え、上記発電可能状態検出手段において
上記発電が可能な状態か否かを判定する境界のモータト
ルクを、上記所定のクラッチ解放トルクに所定の余裕代
分のトルク値を加算した値として、 上記アクセル操作量検出手段の検出値に基づきアクセル
操作量が大きいほど上記余裕代分のトルク値を大きくす
る余裕トルク調整手段を備えることを特徴とする請求項
1〜請求項6のいずれかに記載した車両の駆動力制御装
置。 - 【請求項8】 上記発電可能状態検出手段が発電可能な
状態でないと判定すると、2輪駆動状態から4輪駆動状
態への移行を禁止する4輪移行禁止手段を備えることを
特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載した車
両の駆動力制御装置。
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DE60312445T DE60312445T2 (de) | 2002-08-27 | 2003-08-21 | Vorrichtung zur Steuerung der Antriebskraft eines Fahrzeuges |
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- 2002-10-03 JP JP2002291241A patent/JP3536845B2/ja not_active Expired - Lifetime
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