JP3555618B2

JP3555618B2 - 四輪駆動車両の駆動力制御装置

Info

Publication number: JP3555618B2
Application number: JP2002259162A
Authority: JP
Inventors: 弘一清水; 圭司門田; 達也鎌田; 平陳
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2022-09-04
Also published as: JP2004104845A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主駆動輪を内燃機関（エンジン）によって駆動し、従駆動輪を電動機（モータ）で駆動可能とした四輪駆動車両の駆動力制御装置に関し、特にエンジンで発電機を駆動し、その電力をモータに供給するようにした、所謂バッテリレス四輪駆動車両の駆動力制御装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなバッテリレス四輪駆動車両の駆動力制御装置としては、例えば１５ｋｍ／ｈ程度に設定された所定走行速度以下の領域で、前後輪の速度差が所定値以上になると、即ち加速スリップ量が所定値以上となったときにモータと従駆動輪との間のクラッチを締結して当該モータを駆動したり、アクセル開度量に応じてモータを駆動したりして四輪駆動状態とするように構成されている（例えば特許文献１参照）。そして、例えばアクセル開度が所定値以上の領域では、エンジンの出力のうちの一定の配分量を発電機の駆動力とし、その駆動力で発電された電力をモータに供給して従駆動輪を駆動するようにしている。なお、四輪駆動状態から二輪駆動状態への移行時には、通常、モータトルクの指令値（目標モータトルク）を減少し、その目標モータトルクが所定値以下になったらクラッチを解放する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３１８４７２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の四輪駆動車両の駆動力制御装置では、エンジンの出力のうちの一定の配分量を発電機の駆動力としているため、エンジンによる発電機駆動力が十分でない場合にはモータトルクが指令値、即ち目標モータトルクに達しない場合がある。例えば前記四輪駆動状態から二輪駆動状態への移行期に、このように目標モータトルクに実際のモータトルクが達しなくなると、クラッチを解放する前に、モータトルクが目標値を下回り、クラッチを解放するときには実際のモータトルクと前記モータトルク所定値とがずれ、クラッチ解放に伴ってショックが発生する恐れがある。
【０００５】
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、四輪駆動状態から二輪駆動状態へのクラッチ解放時にショックが発生しない四輪駆動車両の駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の四輪駆動車両の駆動力制御装置は、エンジンによる発電機発電量を検出し、このエンジンによる発電機発電量に応じて、クラッチ解放を伴う四輪駆動状態から二輪駆動状態への移行期の減少される電動機トルクを設定する、具体的にはエンジンによる発電機発電量が小さいときに電動機トルクを速やかに減少設定する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明の四輪駆動車両の駆動力制御装置によれば、エンジンによる発電機発電量に応じて、クラッチ解放とをもなう四輪駆動状態から二輪駆動状態への移行期の減少される電動機トルクを設定する、具体的にはエンジンによる発電機発電量が小さいときに電動機トルクを速やかに減少設定することにより、電動機トルクが目標値を下回りにくくなり、クラッチ解放時の電動機トルクと目標値との差が小さくなってショックを回避することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態について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。
【０００９】
すなわち、エンジン２の出力トルクＴｅが、トランスミッション３０及びディファレンスギア３１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四輪駆動（以下、４ＷＤとも記す）コントローラ８に出力する。
【００１０】
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。
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で回転し、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ｉｆｈ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電圧を発電する。
【００１１】
その発電機７が発電した電力は、電線９を介してモータ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。
上記エンジン２の吸気管路１４（例えばイ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であるアクセルペダル１７の踏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の踏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の踏込み量検出値は、４ＷＤコントローラ８にも出力される。
【００１２】
また、サブスロットルバルブ１６は、ステップモータ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。
【００１３】
また、エンジン２の回転数を検出するエン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１８及び４ＷＤコントローラ８に出力する。
また、符号３４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。
【００１４】
制動コントローラ３６は、入力したブレーキストローク量に応じて、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒに装備したディスクブレーキなどの制動装置３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲを通じて、車両に作用する制動力を制御する。
また、上記発電機７は、図２に示すように、出力電圧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によって界磁電流Ｉｆｈが調整されることで、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。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（界磁電流値）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。
【００１５】
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４ＷＤ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。
【００１６】
また、モータ４は、４ＷＤコントローラ８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Ｔｍ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。
【００１７】
また、上記クラッチ１２は、油圧クラッチ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締結状態又は解放状態となる。
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、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。
【００１８】
４ＷＤコントローラ８は、図３に示すように、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、及びガタ詰め制御部８Ｈ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の界磁電流Ｉｆｈを調整することで、発電機７の発電電圧Ｖを所要の電圧に調整する。
【００１９】
リレー制御部８Ｂは、発電機７からモータ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。このモータ制御部８Ｃが、本発明の電動機トルク制御手段を構成している。
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。具体的には、前記モータ制御部８Ｃで設定される目標モータトルクＴｍがモータトルク所定値Ｔ_ＴＣＬ以上であるとき、或いは後述する図８の演算処理によってクラッチ締結要請のあるときには、クラッチの入力側回転数であるモータ回転数と出力側回転数である平均後輪速との回転合わせを行い、両者が回転合わせされたときにクラッチを締結する。また、目標モータトルクＴｍがモータトルク所定値Ｔ_ＴＣＬ以下となったら、クラッチを解放する。原則として、クラッチの締結時が四輪駆動状態であり、クラッチ解放時が二輪駆動状態である。このクラッチ制御部８Ｄが、本発明のクラッチ締結制御手段を構成している。
【００２０】
また、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づき、図４に示すように、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。
まず、余剰トルク演算部８Ｅでは、図５に示すような処理を行う。
すなわち、先ず、ステップＳ１０において、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲからの信号に基づき演算した、前輪１Ｌ、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。
【００２１】
ここで、スリップ速度ΔＶＦの演算は、例えば、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３Ｌ、３Ｒにおける左右輪速の平均値である平均後輪速ＶＷｒ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。
【００２２】
ΔＶＦ＝ＶＷｆ−ＶＷｒ
ステップＳ２０では、上記求めたスリップ速度ΔＶＦが所定値、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１Ｌ、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。
【００２３】
一方、ステップＳ２０において、スリップ速度ΔＶＦが０より大きいと判定した場合には、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしていると推定されるので、ステップＳ４０に移行する。
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。
【００２４】
ＴΔＶＦ＝Ｋ１×ΔＶＦ
ここで、Ｋ１は、実験などによって求めたゲインである。
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。
【００２５】
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。
Ｔｈ＝ＴＧ＋ＴΔＶＦ
次に、目標トルク制限部８Ｆの処理について、図６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ＨＱ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。
【００２６】
ステップＳ１２０では、目標の発電負荷トルク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。
【００２７】
ステップＳ１４０では、下記式のように、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。
【００２８】
次に、余剰トルク変換部８Ｇの処理について、図７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Ｓ２１０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、ステップＳ２９０に移行する。
【００２９】
ステップＳ２１０では、モータ用回転数センサ２１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Ｓ２２０に移行する。
ここで、上記モータ４の回転数Ｎｍに対す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Ｔｍ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Ｔｍ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。
【００３０】
なお、所要のモータトルクＴｍに対しモータ４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Ｔｍ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Ｔｍ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。
【００３１】
ステップＳ２２０では、上記目標モータ界磁電流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Ｓ２３０に移行する。
ステップＳ２３０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に基づき対応する目標モータトルクＴｍを算出して、ステップＳ２４０に移行する。
【００３２】
ステップＳ２４０では、上記目標モータトルクＴｍ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Ｓ２５０に移行する。
ステップＳ２５０では、下記式に基づき、上記目標電機子電流Ｉａ、抵抗Ｒ、及び誘起電圧Ｅから発電機７の目標電圧Ｖを算出し、ステップＳ２６０に移行する。
【００３３】
Ｖ＝Ｉａ×Ｒ＋Ｅ
なお、抵抗Ｒは、電線９の抵抗及びモータ４のコイルの抵抗である。
ステップＳ２６０は、ガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧが「１」つまりガタ詰め処理中か否かを判定し、ガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧが「１」であればステップＳ２７０に移行し、「０」であれば、ステップＳ３１０に移行する。
【００３４】
ステップＳ２７０及びステップＳ２８０では、Ｖとガタ詰め用目標電圧ＧａＶとを比較し、ガタ詰め用目標電圧ＧａＶの方が大きければ、Ｖにガタ詰め用目標電圧ＧａＶを代入して、ステップＳ３１０に移行する。
ステップＳ３１０では、当該発電機７の目標電圧Ｖを発電機制御部８Ａに出力したのち、復帰する。
【００３５】
一方、ステップＳ２００にて、Ｔｈが「０」の場合にはステップＳ２９０に移行する。ステップＳ２００において、ガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧが「１」つまりガタ詰め処理があればステップＳ３００に移行して、Ｖにガタ詰め用目標電圧ＧａＶを代入して移行してステップＳ３１０に移行する。また、ガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧが「０」つまりガタ詰め処理中でなければ処理を終了して復帰する。
【００３６】
ここで、上記余剰トルク変換部８Ｇでは、モータ側の制御を考慮して目標の発電負荷トルクＴｈに応じた発電機７での目標電圧Ｖを算出しているが、上記目標発電負荷トルクＴｈから直接に、当該目標発電負荷トルクＴｈとなる電圧値Ｖを算出しても構わない。
次に、ガタ詰め処理部８Ｈの処理について説明する。
【００３７】
ガタ詰め処理部では、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づき、図８に示す処理が行われる。
まず、ステップ４１０にて、ガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧが「０」か否か、つまり、ガタ詰め処理中か否かを判定し、「０」すなわちガタ詰め処理中でないと判定した場合にはステップＳ４２０に移行し、「１」すなわちガタ詰め処理中と判定した場合にはステップＳ５４０に移行する。
【００３８】
ステップＳ４２０では、シフト位置検出手段３１からの信号に基づいて、変速が駆動レンジ（Ｄ・Ｒ・１・２）つまり、パーキングやニュートラル以外のレンジか否かを判定し、駆動レンジつまりエンジン２から前輪１Ｌ、１Ｒにトルク伝達されている状態と判定した場合には、ステップＳ４３０に移行する。一方、非駆動レンジと判定した場合には処理を終了して、復帰する。
【００３９】
ステップＳ４３０では、主駆動輪で前輪１Ｌ、１Ｒの車輪速が、ゼロ若しくはほぼゼロか否かを判定し、ゼロ若しくはほぼゼロと判定した場合、つまり車両発進時と判定した場合にはステップＳ４４０に移行する。車両発進時で無いと判定した場合にはステップＳ４３０に移行する。
ここで、本実施形態では、Ｓ４３０の処理のように車両発進時にだけガタ詰め処理を行うようにしているが、走行中についてもガタ詰め処理を行う場合には、ステップＳ４３０の処理を、走行速度等に基づき、モータ４の回転数が許容回転数以下か否かを判定し、モータ許容回転数を越えている場合にはガタ詰め処理を行わないという処理とすれば良い。
【００４０】
ステップＳ４４０では、ブレーキストロークセンサ３５からの信号に基づき、ブレーキペダル３４が戻される方向に変位、つまり制動指示が小さくなる方向に変位すると判定するとステップＳ４５０に移行し、そうでない場合には、処理を終了して復帰する。
また、ブレーキペダル３４が解放されたか否かを判定し、解放された時にステップＳ４５０へ移行し、そうでない場合には処理を終了して復帰するようにしてもよい。
【００４１】
ステップＳ４５０では、上記ブレーキストロークセンサ３５からの信号に基づきブレーキストロークの緩め量の変化（減少速度）を求め、その減少速度に応じたガタ詰め用目標モータトルクＧａＴｍを予め設定したマップや関数から算出し、ステップＳ４６０に移行する。本実施形態では、上記減少量が所定値以上の場合には、ガタ詰め用目標モータトルクＧａＴｍを上記減少量に比例した値としている。もっとも、上記ガタ詰め用目標モータトルクＧａＴｍを上記減少量の関係なく一定としても良い。
【００４２】
ステップＳ４６０では、上記ガタ詰め用目標モータトルクＧａＴｍを変数として対応するガタ詰めに用いる目標電機子電流ＧａＩａを算出し、続いてステップＳ４７０で、所定値に固定したモータ界磁電流Ｉｍｆとモータの回転数Ｎｍからモータの誘起電圧Ｇ−Ｅを算出し、ステップＳ４８０に移行する。なお、車両発進時にのみガタ詰め制御を実施するのであれば、モータの誘起電圧Ｇ−Ｅの変動を無視して、モータの誘起電圧Ｇ−Ｅの算出を行うことなく所定値として処理をしても構わない。
【００４３】
ステップＳ４８０では、発電機のガタ詰め用目標電圧ＧａＶを算出し、続いて、ステップＳ４９０で、上記目標電圧ＧａＶを変数として対応する目標発電負荷トルクＧａＴｈを算出し、ステップＳ５００にて出力した後、ステップＳ５１０に移行する。
ステップＳ５１０では、ガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧを「１」にした後、ステップＳ５３０に移行する。ガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧを「１」とすることで、余剰トルク変換部８Ｇなどによって上記出力した目標電圧ＧａＶや目標発電負荷トルクＧａＴｈに応じたモータトルクなどの処理が行われる。すなわち、ガタ詰めのために、モータ４が微小トルク発生状態となる。
【００４４】
ステップＳ５３０では、クラッチ制御部８Ｄを介して、前記クラッチの入力側回転数であるモータ回転数と出力側回転数である平均後輪速との回転合わせを行い、両者が回転合わせされた状態でクラッチを締結制御した後、処理を終了して復帰する。
一方、ステップＳ４１０でガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧ＝０でない、つまりガタ詰め処理中と判定した場合にはステップＳ５４０に移行する。ステップＳ５４０では、アクセルセンサからの信号に基づき、加速指示量であるアクセル開度を求め、該アクセル開度が５％を越えているか否かを判定し、アクセル開度が５％を越えていると判定すると、ステップＳ５５０に移行しガタ詰フラグＧＡＴＡＦＬＧに「０」を代入して処理を終了し、復帰する。
【００４５】
一方、ステップＳ５４０にてアクセル開度が５％以下と判定した場合には、ステップＳ５３０に移行し、まだクラッチ１２が締結状態でなければクラッチ１２を締結状態として処理を終了する。
次に、前記モータトルク制御部８Ｃで行われる図９の演算処理について説明する。この演算処理は、前記四輪駆動状態から二輪駆動状態への移行期にクラッチ解放に先立って行われるものであり、具体的には減少される目標モータトルクの減少勾配を設定するものである。従って、この演算処理で設定される目標モータトルクＴｍが、前記モータトルク所定値Ｔ_ＴＣＬ以下になったときにクラッチが解放される。
【００４６】
この演算処理では、まずステップＳ７１で前記図７の演算処理等で設定された目標モータトルクＴｍがモータトルク前回値Ｔｍ_０より小さいか否かを判定し、当該目標モータトルクＴｍがモータトルク前回値Ｔｍ_０より小さい場合にはステップＳ７２に移行し、そうでない場合にはステップＳ７３に移行する。
前記ステップＳ７２では、前記アクセルセンサで検出されたアクセルペダルの踏込み量（操作量）、即ちアクセル開度ＡＰＯが、予め設定された比較的小さな所定値ＡＰＯ_１より大きいか否かを判定し、当該アクセル開度ＡＰＯが所定値ＡＰＯ_１より大きい場合にはステップＳ７４に移行し、そうでない場合、即ちアクセルペダル開度ＡＰＯが所定値ＡＰＯ_１以下である場合にはステップＳ７５に移行する。
【００４７】
前記ステップＳ７４では、前記トランスミッションでの現在の変速段が、所謂減速比（変速比）の最も大きい、“１”速であるか否かを判定し、現在の変速段が“１”速である、即ち減速比（変速比）が“１”速相当の所定値未満である場合にはステップＳ７６に移行し、そうでない場合、即ち減速比（変速比）が“１”速相当の所定値以下である場合にはステップＳ７７に移行する。
【００４８】
前記ステップＳ７６では、前記モータトルク前回値Ｔｍ_０から比較的小さな所定値ΔＴｍ_１を減じた値を目標モータトルクＴｍに設定してから前記ステップＳ７３に移行する。
また、前記ステップＳ７７では、前記モータトルク前回値Ｔｍ_０から比較的大きな所定値ΔＴｍ_２を減じた値を目標モータトルクＴｍに設定してから前記ステップＳ７３に移行する。
【００４９】
また、前記ステップＳ７６では、前記モータトルク前回値Ｔｍ_０から比較的大きな所定値ΔＴｍ_３を減じた値を目標モータトルクＴｍに設定してから前記ステップＳ７３に移行する。
前記ステップＳ７３では、前記設定された目標モータトルクＴｍを出力してからステップＳ７８に移行する。
【００５０】
前記ステップＳ７８では、前記設定された目標モータトルクＴｍをモータトルク前回値Ｔｍ_０に更新記憶してからメインプログラムに復帰する。
この演算処理によれば、アクセル開度ＡＰＯが所定値ＡＰＯ_１以下であるといったようにエンジンの出力自体が小さいとか、或いは変速比が所定値以下であるといったように、エンジンによる発電機発電量が小さいときには、目標モータトルクＴｍを前記比較的大きな所定値ΔＴｍ_２、ΔＴｍ_３ずつ減少、つまり速やかに減少設定する、換言すれば大きな減少勾配で減少する、或いは大きな減少変化率で減少する。従って、このようにエンジンによる発電機発電量が小さいときの発電力不足に伴い、モータトルクが目標値を下回らないようにしてクラッチ解放時の電動機トルクと目標値との差を小さくし、もってクラッチ解放時のショックを回避することができる。なお、エンジン出力が同等であるときに、例えばアップシフト等により、変速比が小さくなると、より多くのエンジントルクが車輪駆動に消費され、合わせてエンジン回転数が減少することになり、エンジンによる発電機発電量は相対的に小さくなる。
【００５１】
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。
すなわち、まずステップＳ６１０で、アクセルセンサ２０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Ｓ６２０に移行する。
【００５２】
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。
ステップＳ６３０では、制限出力トルクＴｅＭ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。
【００５３】
ステップＳ６４０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Ｓ６５０に移行する。
ステップＳ６５０では、ガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧ＝１つまりガタ詰め処理中であるか否かを判定する。ガタ詰め処理中と判定した場合には、ステップＳ６６０に移行する。一方、ガタ詰め処理中でないと判定した場合にはステップＳ６７０に移行する。
【００５４】
ステップＳ６６０では、目標出力トルクＴｅＮをガタ詰め用目標負荷トルクＧａＴｈ分だけ増大してステップＳ６７０に移行する。
ステップＳ６７０では、スロットル開度や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Ｓ６８０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。
【００５５】
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。
次に、上記構成の装置における作用などについて説明する。
【００５６】
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、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、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、前輪１Ｌ、１Ｒ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。
【００５７】
しかも、発電機７で発電した余剰の電力によってモータ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。
【００５８】
また、発進時などにおいて、車両の加速等のために、踏み込まれていたブレーキペダルが戻されると、その戻し始めのブレーキペダルのストローク速度に比例したガタ詰め用目標モータトルクＧａＴｍに応じたモータ４の目標電圧ＧａＶが算出されてモータ４が微小トルク発生状態となると共にクラッチ１２が接続状態となる。この結果、従駆動輪である後輪３Ｌ、３Ｒを駆動できるほどではない微小トルクが、モータから後輪３Ｌ、Ｒまでのトルク伝達経路に作用して、当該トルク伝達経路中にあるクラッチ１２、減速機１１、ディファレンシャル・ギヤ３などの機構に存在するガタが詰められた状態となる。
【００５９】
その後、前輪１Ｌ、１Ｒに加速スリップが生じて４輪駆動状態に移行する際には、上記ガタ詰めが行われているので、上記動力伝達系のバックラッシュなどに起因するショックの発生が防止できるばかりか、動力伝達系のガタが詰められた状態となっているので、モータ駆動による後輪３Ｌ、３Ｒの応答が向上、つまり４輪駆動状態への移行する際の応答が向上する。そして、４輪駆動のためのモータトルクが上記微小のモータトルクＧａＴｈよりも大きくなると、４輪駆動のためのモータトルクに実際のモータトルクが移行する。
【００６０】
このとき、ブレーキペダルの戻り始めの速度が速い場合には、すぐにアクセルペダル１７が踏まれて加速開始・発進開始つまり、４輪駆動状態への移行が早期に行われる可能性が高いが、本実施形態では、ブレーキペダル３４の戻り始めの速度が速いほどモータの微小トルクＧａＴｈを大きくして早めにガタ詰めを行うことで、上記早期の４輪駆動状態への移行であっても対応可能としている。
【００６１】
また、エンジン２が駆動状態であっても、エンジン２の出力トルクが主駆動輪である前輪１Ｒ、１Ｌにトルクが伝達されない非駆動レンジ状態では、ガタ詰めをする必要がない。したがって、上記ステップＳ４２０でガタ詰め処理に移行することを防止することで、無用に微小トルク発生をしない、すなわち、発電機で微小電流を発生することを防止して、電気エネルギーの無駄を防ぐ。なお、ガタ詰め処理中であっても、例えばステップＳ５４０の位置で、駆動レンジか否かを判定し、非駆動レンジの場合にステップＳ５５０に移行してガタ詰め処理を中止しても良い。
【００６２】
また、アクセル開度が所定量（ステップＳ５４０では５％を例示）を越えると、ガタ詰め処理を中止する。ここで、上記アクセル開度の所定量は、０％でもよいが少し車両が動いてから加速スリップ発生し４ＷＤになる場合、ガタ詰めしておいたにも関わらず少し動く間にガタが出る可能性がある。このため、少しアクセルペダルが踏まれて車両が発進し始めるか加速スリップが起き始めるであろう５％とした。すなわち、上記所定量としては、一般に、少しアクセルペダルが踏まれて車両が発進し始めるか加速スリップが起き始めるであろうアクセル開度とすることが好ましい。
【００６３】
図１１に、上記処理のタイムチャートを示す。
図１１中の、実線も破線も上記処理を実施した場合のものである。破線は、実線に対し、ブレーキを緩める速度が速く、かつアクセルを踏み込むタイミングが早い場合を示している。いずれにしても、応答良く４輪駆動状態となっている。
次に、前記図９の演算処理による作用について図１２のタイミングチャートを用いて説明する。このタイミングチャートは、変速比（変速段）は“１”速のまま、アクセルペダルを解放した停止状態から、時刻ｔ_０１でアクセルペダルを一定量だけ踏込み（ＡＰＯ＞ＡＰＯ_１）、その結果、四輪駆動状態となって、ある一定の目標モータトルクＴｍでモータが駆動され、その後、二輪駆動状態に移行すべく、時刻ｔ_０２以後、目標モータトルクＴｍが減少設定され、時刻ｔ_０３で目標モータトルクＴｍが“０”となると共に、ほぼ同時に当該目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値Ｔ_ＴＣＬ以下となったため、当該時刻ｔ_０３でクラッチを解放して二輪駆動状態に移行したものである。
【００６４】
このシミュレーションでは、アクセル開度ＡＰＯが前記所定値ＡＰＯ_１より大きな値に維持され、且つ変速比（変速段）が“１”速のままである、つまり変速比が大きいため、前記図９の演算処理で減少設定される目標モータトルクＴｍは、前記サンプリング時間毎に前記比較的小さな所定値ΔＴｍ_１ずつ減少されることになる。従って、図に破線で示す傾き制限前の目標モータトルクに対し、最終的な目標モータトルクＴｍは比較的緩やかに減少する、換言すれば小さな減少勾配で減少する、或いは小さな減少変化率で減少する。このようにアクセル開度が大きいときや、変速比が大きいときには、前述のようにエンジンによる発電機発電量が大きいため、十分な発電力が得られ、それにより目標とするモータトルクが得易いので、目標モータトルクを緩やかに減少しても、実際のモータトルクが目標値を下回ることはない。そして、このようにモータトルクが緩やかに減少しているときにクラッチを解放すれば、クラッチ解放時のショックを最小限に抑制防止することができる。
【００６５】
一方、図１３のタイミングチャートは、変速比（変速段）は“１”速のまま、アクセルペダルを解放した停止状態から、時刻ｔ_１１でアクセルペダルを一定量だけ踏込み（ＡＰＯ＞ＡＰＯ_１）、その結果、四輪駆動状態となって、ある一定の目標モータトルクＴｍでモータが駆動され、その後、二輪駆動状態に移行すべく、時刻ｔ_１２以後、目標モータトルクＴｍが減少設定され、更にその後、時刻ｔ_１３でアクセルペダルを解放し（ＡＰＯ＜ＡＰＯ_１）、時刻ｔ_１４で目標モータトルクＴｍが“０”となると共に、ほぼ同時に当該目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値Ｔ_ＴＣＬ以下となったため、当該時刻ｔ_１４でクラッチを解放して二輪駆動状態に移行したものである。
【００６６】
このシミュレーションでは、前記時刻ｔ_１２からアクセルオフとなる時刻ｔ_１３までの間、アクセル開度ＡＰＯが前記所定値ＡＰＯ_１より大きな値に維持され、且つ変速比（変速段）が“１”速のままである、つまり変速比が大きいため、前記図９の演算処理で減少設定される目標モータトルクＴｍは、前記サンプリング時間毎に前記比較的小さな所定値ΔＴｍ_１ずつ減少されることになる。しかしながら、前記時刻ｔ_１３でアクセルペダルを解放すると、アクセル開度ＡＰＯが前記所定値ＡＰＯ_１以下となるため、これ以後、前記図９の演算処理で減少設定される目標モータトルクＴｍは、前記サンプリング時間毎に前記比較的大きな所定値ΔＴｍ_３ずつ減少されることになる。従って、図に破線で示す傾き制限前の目標モータトルクに対し、最終的な目標モータトルクＴｍは比較的速やかに減少する、換言すれば大きな減少勾配で減少する、或いは大きな減少変化率で減少する。このようにアクセル開度が小さいときには、前述のようにエンジンによる発電機発電量が小さいため、十分な発電力が得られず、それにより目標とするモータトルクが得難いので、実際のモータトルクが目標値を下回る恐れがある。そこで、このような状況下では、目標モータトルクＴｍを速やかに減少させることにより実際のモータトルクとのずれをなくし、もってクラッチ解放時のショックを抑制防止する。
【００６７】
また、図１４のタイミングチャートは、アクセルペダルを解放した停止状態から、変速比（変速段）“１”速の状態で時刻ｔ_２１でアクセルペダルを一定量だけ踏込み（ＡＰＯ＞ＡＰＯ_１）、その結果、四輪駆動状態となって、ある一定の目標モータトルクＴｍでモータが駆動され、その後、二輪駆動状態に移行すべく、時刻ｔ_２２以後、目標モータトルクＴｍが減少設定され、更にその後、時刻ｔ_１３で変速比（変速段）が“２”速にアップシフトし、時刻ｔ_２４で目標モータトルクＴｍが“０”となると共に、ほぼ同時に当該目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値Ｔ_ＴＣＬ以下となったため、当該時刻ｔ_２４でクラッチを解放して二輪駆動状態に移行したものである。なお、アクセルペダルは一定に踏込まれたままなので、前記時刻ｔ_２４以後もエンジン回転数Ｎｅは増加し続ける。
【００６８】
このシミュレーションでは、前記時刻ｔ_２２から変速比（変速段）が“２”速となる時刻ｔ_２３までの間、アクセル開度ＡＰＯが前記所定値ＡＰＯ_１より大きな値に維持され、且つ変速比（変速段）が“１”速のままである、つまり変速比が大きいため、前記図９の演算処理で減少設定される目標モータトルクＴｍは、前記サンプリング時間毎に前記比較的小さな所定値ΔＴｍ_１ずつ減少されることになる。しかしながら、前記時刻ｔ_２３で変速比（変速段）が“２”速にアップシフトすると、これ以後、前記図９の演算処理で減少設定される目標モータトルクＴｍは、前記サンプリング時間毎に前記比較的大きな所定値ΔＴｍ_２ずつ減少されることになる。従って、図に破線で示す傾き制限前の目標モータトルクに対し、最終的な目標モータトルクＴｍは比較的速やかに減少する、換言すれば大きな減少勾配で減少する、或いは大きな減少変化率で減少する。このように変速比が大きいときにも、前述のようにエンジンによる発電機発電量が小さいため、十分な発電力が得られず、それにより目標とするモータトルクが得難いので、実際のモータトルクが目標値を下回る恐れがある。そこで、このような状況下では、目標モータトルクＴｍを速やかに減少させることにより実際のモータトルクとのずれをなくし、もってクラッチ解放時のショックを抑制防止する。
【００６９】
なお、上記実施形態では、主駆動源とし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、上記実施形態では、４輪車の場合で例示しているが、モータ４を駆動源とした２輪車に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく一実施形態に係る概略装置構成図である。
【図２】本発明に基づく一実施形態に係るシステム構成図である。
【図３】本発明に基づく一実施形態に係る４ＷＤコントローラを示すブロック図である。
【図４】本発明に基づく一実施形態に係る装置で処理手順を示す図である。
【図５】本発明に基づく一実施形態に係る余剰トルク演算部の処理を示す図である。
【図６】本発明に基づく一実施形態に係る目標トルク制御部の処理を示す図である。
【図７】本発明に基づく一実施形態に係る余剰トルク変換部の処理を示す図である。
【図８】本発明に基づく一実施形態に係るガタ詰め処理部の処理を示す図である。
【図９】本発明に基づく一実施形態に係る目標モータトルク設定の処理を示す図である。
【図１０】本発明に基づく一実施形態に係るエンジンコントローラの処理を示す図である。
【図１１】本発明に基づく一実施形態に係るタイムチャートを示す図である。
【図１２】本発明に基づく一実施形態に係るタイムチャートを示す図である。
【図１３】本発明に基づく一実施形態に係るタイムチャートを示す図である。
【図１４】本発明に基づく一実施形態に係るタイムチャートを示す図である。
【符号の説明】
１Ｌ、１Ｒ前輪
２エンジン
３Ｌ、３Ｒ後輪
４モータ
６ベルト
７発電機
８４ＷＤコントローラ
９電線
１０ジャンクションボックス
１１減速機
１２クラッチ
１４吸気管路
１５メインスロットルバルブ
１６サブスロットルバルブ１８エンジンコントローラ
１９ステップモータ
２０モータコントローラ
２１エンジン回転数センサ
２２電圧調整器
２３電流センサ
２６モータ用回転数センサ
２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲ車輪速センサ
３０トランスミッション
３１ディファレンシャル・ギヤ
３２シフト位置検出手段
３４ブレーキペダル
３５ブレーキストロークセンサ
３６制動コントローラ
３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲ制動装置
Ｉｆｈ発電機の界磁電流
Ｖ発電機の電圧
Ｎｈ発電機の回転数
Ｉａ電機子電流
Ｉｆｍモータの界磁電流
Ｅモータの誘起電圧
Ｎｍモータの回転数
ＴＧ発電機負荷トルク
Ｔｈ目標発電機負荷トルク
Ｔｈ２第２目標発電機負荷トルク
Ｔｍモータのトルク
Ｔｅエンジンの出力トルク
ｃ１発電機制御指令
Ｔ１設定時間
Ｎ１設定回転数

Claims

主駆動輪を内燃機関で駆動すると共に、従駆動輪を電動機で駆動可能とし、前記内燃機関で発電機を駆動して、その電力を前記電動機に供給するようにした四輪駆動車両の駆動力制御装置において、少なくとも四輪駆動状態では前記従駆動輪と電動機との間に介装されたクラッチの締結し且つ二輪駆動状態では当該クラッチを解放するクラッチ締結制御手段と、前記内燃機関による発電機の発電量を検出する発電機発電量検出手段と、前記電動機による従駆動輪の駆動トルクを制御する電動機トルク制御手段とを備え、前記電動機トルク制御手段は、前記発電機発電量検出手段で検出された内燃機関による発電機発電量に基づいて、前記四輪駆動状態から二輪駆動状態への移行期に減少する電動機トルクを設定することを特徴とする四輪駆動車両の駆動力制御装置。
前記電動機トルク制御手段は、前記発電機発電量検出手段で検出された内燃機関による発電機発電量が小さいときに、前記四輪駆動状態から二輪駆動状態への移行期の電動機トルクを速やかに減少設定することを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動車両の駆動力制御装置。
前記発電機発電量検出手段として、運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度検出手段を備え、前記電動機トルク制御手段は、前記アクセル開度検出手段で検出されたアクセルペダルの操作量が小さいほど、前記四輪駆動状態から二輪駆動状態への移行期の電動機トルクを速やかに減少設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の四輪駆動車両の駆動力制御装置。
前記発電機発電量検出手段として、前記内燃機関と主駆動輪との間に介装された変速機の変速比を検出する変速比検出手段を備え、前記電動機トルク制御手段は、前記変速比検出手段で検出された変速機の変速比が小さいほど、前記四輪駆動状態から二輪駆動状態への移行期の電動機トルクを速やかに減少設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の四輪駆動車両の駆動力制御装置。