JP3594024B2

JP3594024B2 - 車両の駆動力制御装置

Info

Publication number: JP3594024B2
Application number: JP2002247554A
Authority: JP
Inventors: 弘一清水; 裕之大谷
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: JP2004088928A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主駆動輪をエンジ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電動モータで駆動する車両の駆動力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前輪をエンジンで駆動し、後輪を電動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、例えば特開平１１−２４３６０４号公報に記載されているものがある。
【０００３】
この公報には、所定値以上の前後輪差が発生するとモータによって後輪を駆動して４輪駆動状態とし、加速指示手段であるアクセルペダルの踏み込み量が所定値以下になった場合や、所定車速以上となると、電動モータによる後輪の駆動を停止することについて開示してある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような車両は、電動モータに電力を供給する電力供給源の電力供給能力の状態について何ら考慮されていない。例えば、バッテリが電力供給源とした場合に、当該バッテリの電力が何らかの理由で低下すると、モータトルクを目標トルク（トルク指令値）に制御できない場合が想定されるが、そのような際の対応について何ら記載がない。
【０００５】
本発明は、このようなことに着目してなされたもので、モータに電力を供給する電力供給源による電力供給の限界量が低下しても、それに対応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。
【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、本発明は、主駆動輪を駆動する主駆動源と、その主駆動源の動力で駆動される発電機と、その発電機の発電した電力が供給されると共に従駆動輪に駆動トルクを伝達可能な電動モータと、電動モータの界磁電流を調整する界磁電流調整手段とを備え、上記界磁電流調整手段は、上記電動モータの出力トルクが所定閾値トルク以下と判定すると、電動モータの界磁電流を所定限界界磁電流値に向けて低減させる車両の駆動力制御装置において、
上記界磁電流調整手段は、上記所定限界界磁電流値に向けた界磁電流の低減率を、アクセル開度などに基づき求めた上記発電機の発電限界量に応じて変化させ、当該発電限界量が小さい若しくは小さくなると推定するほど上記低減率を大きく設定することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば電動モータの出力トルクが所定閾値トルク以下となって４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行すると判定して、電動モータのトルクを低減するに合わせて当該電動モータの界磁電流を低減する際に、発電限界量が小さい程、界磁電流の低減率を大きくすることで、発電限界量内に応じたモータの最大トルク以下にモータトルクを制御可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１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（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（従駆動源）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４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００１０】
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（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４０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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、２Ｒ、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。
【００１４】
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（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】
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。
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。
【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、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、及びクラッチ解放処理部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をデューティ比ｃ１を通じて調整することで、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。
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。
【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、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。ここで、余剰トルク演算部８Ｅ、目標トルク制限部８Ｆ、及び余剰トルク変換部８Ｇが出力トルク制御手段を構成する。
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
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。
【００２６】
Ｔｈ＝ＴＧ＋ＴΔＶＦ
次に、目標トルク制限部８Ｆの処理について、図５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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
次に、余剰トルク変換部８Ｇの処理について、図６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、そのまま復帰する。
【００３０】
ステップＳ２１０では、モータ４へのトルク指令値である目標モータトルクが減少中か否かを判定し、減少中と判定した場合には、ステップＳ２２０に移行し、減少中でないと判定した場合には、ステップＳ２３０に移行する。
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。
【００３１】
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。
【００３２】
｛Ｔｍ（ｎ−１）＋Ｔｍ（ｎ−２）＋Ｔｍ（ｎ−３）｝− ｛Ｔｍ（ｎ−４）＋Ｔｍ（ｎ−５）＋Ｔｍ（ｎ−６）｝＜０
ステップＳ２２０では、目標モータトルクＴｍ（ｎ−１）が、４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行するなど、クラッチ解放すべき所定閾値トルクＴ−ＴＭ１以下か否かを判定し、目標モータトルクＴｍ（ｎ−１）が、所定閾値トルクＴ−ＴＭ１以下と判定した場合には、ステップＳ２４０に移行し、所定閾値トルクＴ−ＴＭ１より大きい場合には、通常処理をすべくステップＳ２３０に移行する。
【００３３】
ステップＳ２３０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Ｓ２８０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（ｎ）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（ｎ）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。
【００３４】
なお、所要のモータトルクに対しモータ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。
【００３５】
一方、クラッチ解放すべきトルク（Ｔ−ＴＭ１）以下と判定するとステップＳ２４０に移行し、当該ステップＳ２４０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し、大きい場合にはステップＳ２５０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Ｓ２８０に移行して、界磁電流Ｉｆｍを所定限界界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍに維持する。
【００３６】
ここで、所定限界界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍは、モータ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。ステップＳ２５０では、アクセルセンサからの信号に基づき、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Ｓ２６０に移行し、そうでない場合には、ステップＳ２７０に移行する。
【００３７】
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。
ステップＳ２６０では、界磁電流Ｉｆｍを第１低減値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。
【００３８】
一方、ステップＳ２７０では、界磁電流Ｉｆｍを第２低減値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Ｓ２８０に移行する。
ここで、第２低減値Ｄｉｆ２は、第１低減値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。
【００３９】
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の低減値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の低減値を変更するように設定しても良い。
ステップＳ２８０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Ｓ２９０に移行する。
【００４０】
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Ｓ３００に移行する。
ステップＳ３００では、クラッチ解放処理部８Ｈを実行した後に、ステップＳ３１０に移行する。
【００４１】
クラッチ解放処理部８Ｈでは、現在の目標モータトルクＴｍ（ｎ）が、クラッチ切断トルクと略一致、つまり下記式を満足すると判定するとクラッチ解放指令を出力する。このクラッチ解放処理部８Ｈは、クラッチ解放手段を構成する。
Ｔｆ −α ≦Ｔｍ（ｎ） ≦Ｔｆ −α
上記クラッチ切断トルクＴｆは、クラッチ解放される瞬間のクラッチ入力側の加速度とクラッチ出力側の加速度が略一致する、つまりクラッチでのトルクが略ゼロとなるときのモータのトルクである。なお、クラッチ動作の応答遅れ分だけ上記クラッチ切断トルクＴｆを補正しておくことが好ましい。
【００４２】
ここで、上記クラッチ切断トルクＴｆは、車両加速度や後輪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、走行状態に応じてクラッチ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。すなわち、このクラッチ切断トルクＴｆは、「モータ４及び減速機１１のフリクション分のトルク」と「モータ４、減速機１１を後輪３Ｌ、３Ｒの加速度と等しく加速させるためのトルク」との和に相当し、定常走行時には「モータ４及び減速機１１のフリクション分のトルク」だけとなる。なお。このクラッチ切断トルクＴｆは、実験などで定めた固定値であって良い。また、上記αは、余裕代である。
【００４３】
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。
ステップＳ３２０では、上記目標電機子電流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。
【００４４】
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７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Ｓ６２０に移行する。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、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。
【００４９】
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。
【００５０】
また、クラッチ１２が接続されて４輪駆動状態となり、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、目標モータトルクＴｍ（ｎ−１）が所定閾値トルクＴ−ＴＭ１以下となると、クラッチ解放つまり２輪駆動状態へ移行すると判定し、モータ４の界磁電流Ｉｆｍを所定限界界磁電流値ＤーＩｆｍに落とすべく、所定の低減率で界磁電流Ｉｆｍを低減する。
【００５１】
ここで、アクセルペダル１７が解放されると、それに応じてエンジントルクが低下して発電機７の発電限界量が低下することで、モータ４で出力できるトルク最大値も小さく抑えられて、当該トルク最大値が、目標モータトルクより小さくなる可能性もある。
これに鑑み、本実施形態では、アクセルペダル１７が有効に踏まれて、車両加速中と判定されれば、発電機７の発電限界電圧が所定以上と推定して、モータ界磁電流Ｉｆｍの低減値を通常のＤｉｆ２に設定するが、アクセルペダル１７が解放されているなど、有効な加速指示が無い場合には、発電機７の発電限界電圧が低下すると推定して、上記モータ界磁電流Ｉｆｍの低減値として上記Ｄｉｆ２よりも大きなＤｉｆ１を使用する。このように、モータ界磁電流Ｉｆｍの低減率を大きくすることで、発電機７の発電限界電圧の低下に応じてモータ逆起電圧を抑えることで目標モータトルクを得る電流を流すための有効な電圧差が確保され、目標モータトルクを出力することを実現できる。
【００５２】
これによって、２輪駆動への移行時に、アクセルペダル１７が解放されて、発電機７の発電限界電圧が低下する場合であっても、予め界磁電流の低減率が大きくなることで、目標モータトルクが得られるようになる。
この結果、発電機７の発電限界電圧が低下しても、実際のモータトルクの低下を防止でき、クラッチ締結中にモータトルクが駆動系フリクションより小さくなったときに、減速機ギアが車両減速側に歯打ちを起こして発生するショックの発生が防止される。また、目標モータトルクＴｍ（ｎ）がクラッチ解放トルクＴｆと略一致となる時点でクラッチ解放指令を出力することが可能となり、つまりクラッチ１２でのトルクが略ゼロのモータトルクのときにクラッチ１２が解放されることで、発電機７の発電限界量が低下しても、クラッチ解放時のショック発生が防止される。
【００５３】
ここで、発電機７の発電限界量の低下によってモータトルクでの最大トルク値が、目標モータトルクを下回った状態になると、目標モータトルクに対し、実際のモータトルクが急激に低下するおそれがあり、このような減少は、目的としたモータトルク制御が出来ないばかりか、クラッチ１２でのトルクが略ゼロの状態でクラッチ１２を解放することが出来ずにクラッチ解放時にショックが発生する原因となる。
【００５４】
図８が、そのタイムチャート例である。図８における一点鎖線が、アクセルが解放されて、発電機７の発電限界量が低下する場合の例である。この場合には、界磁電流の低減率（単位時間当たりの低減値）が大きくなることでモータトルクが、発電機７の発電限界量の低下に対応した値に制御され、この結果、モータトルクが適切に制御される。
【００５５】
ここで、上記実施形態では、アクセル開度によって、発電機７の発電限界量が小さい若しくは小さくなると推定すると判定しているが、これに限定されない。例えば、エンジンの回転速度、発電機７の回転速度、トランスミッション３０でのシフト変更などに基づいて、発電機７の発電限界量が小さい若しくは小さくなると推定するようにしても良い。
【００５６】
また、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく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５】本発明に基づく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６】本発明に基づく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７】本発明に基づく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８】本発明に基づく実施形態に係るクラッチ解放のタイムチャート例を示す図である。
【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
８Ａ発電機制御部
８Ｂリレー制御部
８Ｃモータ制御部
８Ｄクラッチ制御部
８Ｅ余剰トルク演算部
８Ｆ目標トルク制限部
８Ｇ余剰トルク変換部
８Ｈクラッチ解放処理部
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（制動操作量検出手段）
３６制動コントローラ
３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲ制動装置
４０アクセルセンサ（加速指示検出手段）
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（回転速度）
ΔＮｍモータの回転加速度
ＴＧ発電機負荷トルク
Ｔｈ目標発電機負荷トルク
Ｔｍモータの現在の目標トルク
Ｔｅエンジンの出力トルク
Ｔ−ＴＭ１所定閾値
Ｔｆクラッチ開放トルク
Ｄ−Ｉｆｍ限界界磁電流値
Ｄｉｆ１Ｄｉｆ２より大きな低減値
Ｄｉｆ２低減値

Claims

主駆動輪を駆動する主駆動源と、その主駆動源の動力で駆動される発電機と、その発電機の発電した電力が供給されると共に従駆動輪に駆動トルクを伝達可能な電動モータと、電動モータの界磁電流を調整する界磁電流調整手段とを備え、上記界磁電流調整手段は、上記電動モータの出力トルクが所定閾値トルク以下と判定すると、電動モータの界磁電流を所定限界界磁電流値に向けて低減させる車両の駆動力制御装置において、
上記界磁電流調整手段は、上記所定限界界磁電流値に向けた界磁電流の低減率を、上記発電機の発電限界量に応じて変化させ、当該発電限界量が小さい若しくは小さくなると推定するほど上記低減率を大きく設定することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
運転者による加速指示量を検出する加速指示量検出手段を備え、上記界磁電流調整手段は、上記加速指示量検出手段の検出値に基づき、加速指示量が小さいほど上記発電限界量が小さい若しくは小さくなると推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。
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、上記電動モータの出力トルクが、所定閾値トルク以下で且つクラッチでのトルクが略ゼロとなるトルク状態のときに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請求項１又は請求項２に記載した車両の駆動力制御装置。