JP3791525B2 - Four-wheel drive vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、前後輪の何れか一方をエンジンで駆動し、前後輪の何れか他方を電動機(モータ)で駆動可能とした四輪駆動車両に関し、特にエンジンで発電機を駆動し、その発電機で発電された電力で電動機を駆動するバッテリレスの四輪駆動車両に好適なものである。 The present invention relates to a four-wheel drive vehicle in which either one of the front and rear wheels is driven by an engine and the other one of the front and rear wheels can be driven by an electric motor (motor), and more particularly, the generator is driven by the engine. It is suitable for a battery-less four-wheel drive vehicle that drives an electric motor with the electric power generated by the motor.
このような四輪駆動車両としては、例えば前後輪の何れか一方(以下、主駆動輪とも記す)をエンジンで駆動し、前後輪の何れか他方(以下、従駆動輪とも記す)をモータで補助駆動するように構成すると共に、エンジンで発電機を駆動し、その発電機で発電された電力でモータを直接駆動する、所謂バッテリレス(発電機とモータとの間に蓄電装置がない)のモータ四輪駆動車両がある(例えば特許文献1参照)。そして、路面反力トルクが運転者の要求トルクよりも小さい場合には、その差分に応じた発電負荷トルクとなるように発電機を制御し、更に主駆動輪スリップ時にエンジンの駆動力を低減する制御を行うにあたっては、当該発電機負荷トルク分だけ、制御量を小さくする。
しかしながら、前記従来の四輪駆動車両では、主駆動輪のスリップ時にエンジンの駆動力低減制御を行うことにより、発電機の発電電力が低減し、十分な電力をモータに供給できなくなり、その結果、必要なモータトルクを出力できなくなるという問題がある。
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あり、十分な電力をモータに供給して必要なモータトルクを得ることが可能な四輪駆動車両を提供することを目的とするものである。
However, in the conventional four-wheel drive vehicle, by performing the driving force reduction control of the engine when the main drive wheel slips, the generated power of the generator is reduced, and sufficient power cannot be supplied to the motor. There is a problem that the necessary motor torque cannot be output.
The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object thereof is to provide a four-wheel drive vehicle capable of obtaining a necessary motor torque by supplying sufficient electric power to the motor. To do.
上記課題を解決するために、本発明の四輪駆動車両は、前後輪の何れか一方をエンジンで駆動し、他方を電動機(モータ)で駆動可能とすると共に、エンジンで発電機を駆動し、発電機で発電された電力でモータを駆動する四輪駆動車両において、前記モータで車輪を駆動するときには、前記エンジンの駆動力低減制御を禁止することを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the four-wheel drive vehicle of the present invention drives either one of the front and rear wheels with an engine and the other with an electric motor (motor), and drives a generator with the engine. In a four-wheel drive vehicle that drives a motor with electric power generated by a generator, when the wheels are driven by the motor, the driving force reduction control of the engine is prohibited.
而して、本発明の制動制御装置によれば、モータで車輪を駆動するときには、エンジンの駆動力低減制御を禁止する構成としたため、十分なエンジン駆動力を得て十分な電力を発電することができ、もってモータに十分な電力を供給して必要なモータトルクを得ることができる。 Thus, according to the braking control device of the present invention, when the wheels are driven by the motor, the engine driving force reduction control is prohibited, so that sufficient engine driving force is obtained and sufficient electric power is generated. Therefore, a necessary motor torque can be obtained by supplying sufficient electric power to the motor.
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、前左右輪1L、1Rが、エンジン2によって駆動される主駆動輪であり、後左右輪3L、3Rが、モータ(電動機)4によって駆動可能な従駆動輪である。
エンジン2の回転トルクTeが、トランスミッション30及びディファレンスギア31を通じて前左右輪1L、1Rに伝達される。
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。なお、本実施形態のトランスミッション30は自動変速機である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration of a vehicle according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, in the vehicle of this embodiment, front left and
The rotational torque Te of the
The
また、上記エンジン2には発電機7が取付けられている。この発電機7は、例えばエンジン2内の回転軸、例えばカムシャフトやクランクシャフト、或いはそれらと共に回転する歯車軸等にプーリを介して接続されている。この発電機7は、エンジン2の回転速度Neにプーリ比を乗じた回転速度Nhで回転し、その回転速度Nhに応じた電流を発電すると共に、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。
その発電機7が発電した電力は、電線(パワーケーブル)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。
A
The electric power generated by the
また、前記エンジン2の吸気管路14(例えばインテークマニホールド)には、スロットルバルブ15が介装されている。このスロットルバルブ15は、通常時は、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。但し、このスロットルバルブ15は、アクセルペダル17の踏込み量に機械的に連動していない、所謂アクセル・バイ・ワイヤであり、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スロットル開度が調整制御される。具体的には、アクセルペダル17の踏込み量、即ちアクセル開度Acc1 をアクセルセンサ16で検出し、通常は、その検出されたアクセル開度Acc1 に応じたスロットル開度になるように、ステップモータ19の回転角、即ちステップ数を制御する。ステップモータ19の回転角は、スロットルセンサで検出されたスロットル開度検出値に基づいて、モータコントローラ20からの駆動信号によってフィードバック制御される。ここで、上記スロットルバルブ15のスロットル開度を前記アクセルペダル17の踏込み量に応じたスロットル開度と異なるスロットル開度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。ちなみに、エンジンコントローラ18や4WDコントローラ8からスロットル開度指令値が出力されたときには、当該スロットル開度指令値が達成されるようにスロットル開度を制御する。なお、前記アクセルセンサ16で検出されたアクセル開度Acc1 は4WDコントローラ8にも出力される。
A
また、エンジン2の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ21を備え、エンジン回転速度センサ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。
エンジンコントローラ18は、例えば前記アクセルセンサ16で検出されたアクセルペダル17の踏込み量、即ちアクセル開度に応じた目標回転トルクが得られるようにエンジン2の運転状態を制御するが、例えば4WDコントローラ8から、前記発電機7の発電電力、つまり発電電圧と発電電流が所定の状態になるようにエンジン回転速度を制御するように要求された場合には、当該発電電力が得られるように、例えば当該スロットルバルブ15のスロットル開度を調整してエンジン2の運転状態、つまりこの場合はエンジン回転速度を制御する。また、このエンジンコントローラ18内には、エンジン2によって駆動される前左右輪1L、1Rの回転速度が車体速度を大幅に上回るスリップ過多の状態になると、前記スロットルバルブ15のスロットル開度を閉方向に調整して当該エンジン2の駆動トルクを低減し、もって前左右輪1L、1Rのスリップを抑制する駆動力低減制御機能を備えている。
The engine
The
また、符号34は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16によって検出される。該ブレーキストロークセンサ16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。
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トルクを制御する。
The
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(界磁電流値)を入力し、その発電機制御指令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。
Further, as shown in FIG. 2, the
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。なお、4WDコントローラ8で検出された発電機7の発電電流値及び発電電圧値は、前記エンジンコントロールユニット18にもモニタされる。
In addition, a
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。
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。
上記モータ4の駆動軸の回転速度Nmを検出するモータ用回転速度センサ26を備え、該モータ用回転速度センサ26は、検出したモータ4の回転速度信号を4WDコントローラ8に出力する。
ちなみに、本実施形態では、前記モータ4を回生作動し、後輪3L、3Rに制動トルクを付与する。このモータ4による回生制動トルクも、前記界磁電流Ifmの調整によって制御される。
In the
A motor
Incidentally, in the present embodiment, the
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、車輪速度センサ27FL、27FR、27RL、27RRが設けられている。各車輪速度センサ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度検出値として4WDコントローラ8に出力する。
4WDコントローラ8は、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、及び発進制御部8Jを備える。
The
Each
As shown in FIG. 3, the
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。
リレー制御部8Bは、発電機7からモータ4への電力供給、或いはモータ4を回生作動したときのモータ4から発電機7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。
The
The relay control unit 8B controls the power supply from the
The
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、例えば後述する演算処理によって後左右輪3L、3Rをモータ4で駆動する必要のある際には、クラッチ12の入力側回転速度と出力側回転速度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、例えば後左右輪3L、3Rをモータ4で駆動する必要がなくなったらクラッチ12を解放する。
The
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。
まず、余剰トルク演算部8Eでは、例えば前輪1L、1Rの平均前輪速度から後輪3L、3Rの平均後輪速度(≒車体速度)を減じてスリップ速度(加速スリップ量)を算出し、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を算出すると共に、現在の発電機7の負荷トルクを算出し、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を求める。
In addition, processing is performed in a cycle of surplus
First, the surplus
次に、目標トルク制限部8Fでは、例えば前記目標発電負荷トルクが発電機7の最大負荷容量より大きいか否かを判定し、目標発電負荷トルクが発電機7の最大負荷容量よりも大きいと判定した場合には、最大負荷容量を越える超過トルクを求め、現在のエンジントルクから超過トルクを減算したエンジントルク上限値を算出し、それを前記エンジンコントローラ18に出力すると共に、目標発電負荷トルクを最大負荷容量に設定する。
Next, the target
次に、余剰トルク変換部8Gでは、モータ用回転速度センサ21が検出したモータ4の回転速度に応じた目標モータ界磁電流を算出し、当該目標モータ界磁電流をモータ制御部8Cに出力すると共に、上記目標モータ界磁電流及びモータ4の回転速度からモータ4の誘起電圧を算出し、上記余剰トルク演算部8Eが演算した発電負荷トルクに基づき目標モータトルクを算出し、当該目標モータトルク及び目標モータ界磁電流を変数として対応する目標電機子電流を算出し、この目標電機子電流、抵抗、及び前記誘起電圧から発電機7の目標電圧を算出し、当該発電機7の目標電圧を発電機制御部8Aに出力する。
Next, the surplus
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。
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、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調整されると共に、前記発電機7で発電された電力がモータ4に供給され、そのモータ4の駆動トルクによって後輪3L、3Rが駆動される。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。
Next, the operation of the apparatus having the above configuration will be described.
When the road surface μ is small or the amount of depression of the
従って、例えば後述する発進制御部8Jによって四輪駆動制御の必要が生じた場合には、前記余剰トルク演算部8E、目標トルク制限部8F、余剰トルク変換部8Gで前輪1L、1Rの加速スリップを抑制する四輪駆動制御が行われる。また、発進制御部8Jによって、エンジンによる前輪1L、1Rのみの駆動制御の必要が生じた場合には、前記クラッチ12を開放して前輪1L、1Rのみをエンジン2で駆動する前輪駆動制御が行われる。
この発進制御部8Jでは、図4の演算処理によって、車両の発進時に、前記四輪駆動制御と前輪駆動制御とを切換えると共に、モータトルクによって後輪3L、3Rのみを駆動する後輪制御を行う。
Therefore, for example, when a four-wheel drive control is required by a
The
図4の演算処理では、まずステップS1で、自車両の走行速度が発進閾値以上であるか否かを判定し、自車両の走行速度が発進閾値以上である場合にはステップS2に移行し、そうでない場合にはステップS17に移行する。この発進閾値とは、例えば10km/h程度に設定された比較的小さな走行速度の閾値であり、この閾値より小さな走行速度領域では、後輪3L、3Rをモータ4で駆動して強制的に四輪駆動状態とする。なお、自車両の走行速度は、前記車輪速度センサ27RL、27RRで検出された後輪3L、3Rの平均後輪速度を車体速度と同等なものとして用いる。
In the calculation process of FIG. 4, first, in step S1, it is determined whether or not the traveling speed of the host vehicle is equal to or higher than the start threshold value. If the traveling speed of the host vehicle is equal to or higher than the start threshold value, the process proceeds to step S2. Otherwise, the process proceeds to step S17. The start threshold is a threshold of a relatively small traveling speed set to, for example, about 10 km / h. In a traveling speed region smaller than this threshold, the
前記ステップS2では、四輪駆動条件を満足しているか否かを判定し、四輪駆動条件を満足している場合にはステップS3に移行し、そうでない場合にはステップS16に移行する。四輪駆動条件とは、例えば前記平均後輪速度からなる走行速度に対し、エンジン2で駆動される前輪3L、3Rの平均前輪速度が所定値以上の速度差で加速スリップしていることなどが挙げられる。
In step S2, it is determined whether or not the four-wheel drive condition is satisfied. If the four-wheel drive condition is satisfied, the process proceeds to step S3. Otherwise, the process proceeds to step S16. The four-wheel drive condition is, for example, that the average front wheel speed of the
前記ステップS3では、自車両の走行速度が、モータトルクによる車両推進上限値以下であるか否かを判定し、自車両の走行速度が、モータトルクによる車両推進上限値以下である場合にはステップS4に移行し、そうでない場合にはステップ13に移行する。一般に、モータの出力は一定であるので、図5に実線で示すように、回転速度が大きくなると、トルクは低下する。これに対し、車両を推進するのに必要な駆動トルク(モータ出力軸換算)が図5の破線に示すような場合には、モータトルク曲線との交点より回転速度の大きい領域では、仮にモータを高速回転しても、車両を推進できないことになる。従って、この交点が車両推進上限値に相当するモータ回転速度の値であり、これに減速比を乗じた値が、走行速度に対する車両推進上限値となる。 In step S3, it is determined whether or not the traveling speed of the host vehicle is equal to or lower than the vehicle propulsion upper limit value based on the motor torque. The process proceeds to S4, and if not, the process proceeds to step 13. In general, since the output of the motor is constant, as shown by the solid line in FIG. 5, the torque decreases as the rotational speed increases. On the other hand, when the drive torque (converted to the motor output shaft) necessary for propelling the vehicle is as shown by the broken line in FIG. 5, the motor is temporarily set in a region where the rotational speed is larger than the intersection with the motor torque curve. Even if it rotates at high speed, the vehicle cannot be propelled. Therefore, this intersection is the value of the motor rotation speed corresponding to the vehicle propulsion upper limit value, and a value obtained by multiplying this by the reduction ratio becomes the vehicle propulsion upper limit value for the travel speed.
前記ステップS4では、車輪速度センサ25FL、27FRで検出されたエンジン駆動輪、即ち前輪1L、1Rの回転速度の増加率が所定値以上であるか否かを判定し、エンジン駆動輪の回転速度の増加率が所定値以上である場合にはステップS5に移行し、そうでない場合には前記ステップS13に移行する。例えば、図6cに示すように、後輪3L、3Rをモータ4で駆動していない状態で、エンジン2による駆動輪、即ち前輪1L、1Rと後輪3L、3Rとが同等又は略同等の速度で回転しているときには、前輪1L、1Rは加速スリップしておらず、前輪1L、1Rのみを駆動して加速走行することができる。また、図6bに示すように、後輪3L、3Rをモータ4で駆動していない状態で、エンジン2による駆動輪、即ち前輪1L、1Rが、当該後輪3L、3Rに対して、少しだけ加速スリップしているときには、例えば前記駆動力低減制御によってエンジン2の駆動トルクを低減すれば、前輪1L、1Rのタイヤはグリップ力を回復して加速走行することができる。これに対し、図6aに示すように、後輪3L、3Rをモータ4で駆動していない状態で、エンジン2による駆動輪、即ち前輪1L、1Rが、当該後輪3L、3Rに対して、大幅に加速スリップしている場合には、前記駆動力低減制御によってエンジン2の駆動トルクを低減しても、もはや前輪1L、1Rのタイヤが十分なグリップ力を回復する可能性は低い。そこで、エンジン駆動輪である前輪1L、1Rの回転速度の増加率が所定値以上である場合に、前輪1L、1Rが大幅な加速スリップ状態にあると判定し、駆動力低減制御を禁止すると共にモータ4で後輪3L、3Rを駆動して走行する。
In step S4, it is determined whether or not the rate of increase in the rotational speed of the engine drive wheels detected by the wheel speed sensors 25FL and 27FR, that is, the
前記ステップS5では、前記平均後輪速度からなる自車両の走行速度と前記アクセルセンサ16で検出されたアクセル開度とから車両に要求されている駆動トルクを求め、その駆動トルクをモータ4のみで得るために必要な必要モータトルクを算出してからステップS6に移行する。
前記ステップS6では、前記ステップS5で算出された必要モータトルクを得るために必要な必要モータ電力を算出してからステップS7に移行する。必要モータ電力は、必要モータ電圧と必要モータ電流とのマトリックスの形で与えられる。なお、本実施形態では、前記発電機7で発電された電力がそのままモータ4に供給されるので、必要モータ電圧及び必要モータ電流は、そのまま要求発電電圧及び要求発電電流となる。
In step S5, the driving torque required for the vehicle is obtained from the traveling speed of the host vehicle consisting of the average rear wheel speed and the accelerator opening detected by the
In step S6, the necessary motor power necessary to obtain the necessary motor torque calculated in step S5 is calculated, and then the process proceeds to step S7. The required motor power is given in the form of a matrix of required motor voltage and required motor current. In the present embodiment, since the electric power generated by the
前記ステップS7では、前記ステップS6で算出された必要モータ電圧と必要モータ電流とからなる必要モータ電力を得るためのエンジン回転速度の下限値を要求エンジン回転速度下限値として算出してからステップS8に移行する。例えば、エンジン回転速度(図中のrpm表示)毎の発電電圧/発電電流特性が図7に示すものである場合、必要モータ電力を得るために必要なエンジン回転速度が求められる。この必要エンジン回転速度を要求エンジン回転速度の下限値に設定する。 In step S7, the lower limit value of the engine speed for obtaining the required motor power consisting of the required motor voltage and the required motor current calculated in step S6 is calculated as the required engine speed lower limit value, and then the process proceeds to step S8. Transition. For example, when the generated voltage / generated current characteristic for each engine speed (indicated by rpm in the figure) is as shown in FIG. 7, the engine speed required to obtain the required motor power is obtained. This required engine speed is set to the lower limit value of the required engine speed.
前記ステップS8では、前記ステップS7で算出された要求エンジン回転速度下限値がエンジン回転速度の上限値以下であるか否かを判定し、要求エンジン回転速度下限値がエンジン回転速度上限値以下である場合にはステップS9に移行し、そうでない場合には前記ステップS13に移行する。エンジン回転速度の上限値は、所謂レブ・リミット(rev. limit)である。前述のように、要求エンジン回転速度下限値は要求モータ電力を得るために必要なエンジン回転速度である。従って、図8に示すように、要求エンジン回転速度下限値がレブ・リミットに相当するエンジン回転速度上限値を越えているときには、その回転速度を得ることができない。その場合には、後述する駆動力低減制御の禁止やモータ4のみによる後輪3L、3R駆動走行を中止する。
In Step S8, it is determined whether or not the required engine speed lower limit calculated in Step S7 is equal to or lower than the upper limit of the engine speed, and the required engine speed lower limit is equal to or lower than the engine speed upper limit. If so, the process proceeds to step S9. If not, the process proceeds to step S13. The upper limit value of the engine speed is a so-called rev. Limit. As described above, the required engine speed lower limit is the engine speed necessary to obtain the required motor power. Therefore, as shown in FIG. 8, when the required engine rotational speed lower limit exceeds the engine rotational speed upper limit corresponding to the rev limit, the rotational speed cannot be obtained. In that case, prohibition of driving force reduction control, which will be described later, and driving of the
前記ステップS9では、要求エンジン回転速度の上限値を設定してからステップS10に移行する。要求エンジン回転速度の上限値は、以下のようにして設定する。即ち、例えば本実施形態では、図9に示すように、モータによる後輪駆動システムの電圧に上限値VLMT が設定されている。エンジン回転速度に応じた発電電力特性に対し、発電電圧が上限値VLMT を越えてはならないから、そのエンジン回転速度を要求エンジン回転速度の上限値に設定する。 In step S9, after setting the upper limit value of the required engine speed, the process proceeds to step S10. The upper limit value of the required engine speed is set as follows. That is, for example, in this embodiment, as shown in FIG. 9, the upper limit value V LMT is set for the voltage of the rear wheel drive system by the motor. Since the generated voltage must not exceed the upper limit value V LMT for the generated power characteristic corresponding to the engine speed, the engine speed is set to the upper limit value of the required engine speed.
前記ステップS10では、前記エンジンコントローラ18による駆動力低減制御機能の停止指令を出力してからステップS11に移行する。
前記ステップS11では、前記自動変速機であるトランスミッション30のギヤ位置をN(ニュートラル)ポジションにしてからステップS12に移行する。本実施形態では、エンジン2及び発電機7によって必要なモータ電力を得ながら、モータ4による後輪3L、3R駆動のみによって車両を走行させるので、エンジン2とその駆動輪である前輪1L、1Rとの駆動力伝達経路を遮断する。
In step S10, after the stop command for the driving force reduction control function by the
In step S11, the gear position of the
前記ステップS12では、前記ステップS5で算出された必要モータトルクが得られるようにエンジン回転速度を制御するよう、前記エンジンコントローラ18に指令してからメインプログラムに復帰する。具体的には、前記要求エンジン回転速度下限値を目標エンジン回転速度に設定し、且つ要求エンジン回転速度上限値をリミッタとして、エンジン回転速度のフィードバック制御を行う。
一方、前記ステップS13では、前記エンジンコントロールユニット18の駆動力低減制御機能を復帰してからステップS14に移行する。
In step S12, the
On the other hand, in step S13, after the driving force reduction control function of the
前記ステップS14では、前記自動変速機であるトランスミッション30のギヤ位置をD(通常走行)ポジションにしてからステップS15に移行する。
前記ステップS15では、前記余剰トルク演算部8E、目標トルク制限部8F、余剰トルク変換部8Gによる四輪駆動制御を行ってからメインプログラムに復帰する。
また、前記ステップS16では、前記クラッチ12を開放し、エンジンコントロールユニット18による前輪(エンジン駆動輪)駆動制御を行ってからメインプログラムに復帰する。
また、前記ステップS17でも、前記余剰トルク演算部8E、目標トルク制限部8F、余剰トルク変換部8Gによる四輪駆動制御を行ってからメインプログラムに復帰する。
In step S14, the gear position of the
In step S15, the four-wheel drive control is performed by the
In step S16, the clutch 12 is disengaged and the front control (engine drive wheel) drive control by the
In step S17, the four-wheel drive control is performed by the surplus
この演算処理によれば、自車両の走行速度が、四輪駆動制御を解除可能な発進閾値以上であり、且つエンジン2による駆動輪、即ち前輪1L、1Rの加速スリップ量が所定値以上であるなど、四輪駆動条件が満足され、且つ走行速度がモータトルクによる車両推進上限値以上であり、且つエンジン駆動輪である前輪1L、1Rの回転速度の増加率が所定値以上である場合に、モータ4による後輪3L、3Rの駆動のみで車両を走行すべく、車両走行速度とアクセル開度とに応じた必要モータトルクを算出し、更にそれを得るために必要な必要モータ電力を算出する。そして、この必要モータ電力を得るための要求エンジン回転速度下限値を算出し、その要求エンジン回転速度下限値がエンジン回転速度上限値以下である場合には、システム電圧上限値を越えない要求エンジン回転速度上限値を設定する。次いで、前記エンジンコントローラ18による駆動力低減制御機能を停止し、自動変速機であるトランスミッション30のギヤ位置をニュートラルとしてから、必要モータトルクが得られるように、具体的には前記要求エンジン回転速度下限値を目標エンジン回転速度とし且つ要求エンジン回転速度上限値をリミッタとして、エンジン回転速度のフィードバック制御をエンジンコントローラ18に指令する。
According to this calculation process, the traveling speed of the host vehicle is equal to or greater than the start threshold value at which the four-wheel drive control can be canceled, and the acceleration slip amount of the drive wheels by the
これにより、エンジン2及び発電機7で前記必要モータ電力が発電され、その発電電力によってモータ4が駆動され、その駆動力によって後輪3L、3Rが駆動されて車両が走行する。このとき、エンジンコントローラ18による駆動力低減制御は禁止されているので、十分なエンジン回転速度を得て必要モータ電力が発電される。また、自動変速機であるトランスミッション30のギヤ位置がニュートラルとされてエンジン2から前輪1L、1Rへの駆動力の伝達が遮断されているので、当該前輪1L、1Rの加速スリップは速やかに収束する。
As a result, the necessary motor power is generated by the
図10には、本実施形態の四輪駆動車両における極低μ路発進時の車輪速度、走行速度、後輪(モータ)トルク、前輪(エンジン)トルクの経時変化を示す。時刻t00で車両が発進すると、アクセル開度の増大に伴ってエンジントルクと共に前輪トルクが増大し、合わせてモータトルクと共に後輪トルクが増大して四輪駆動状態になる。しかしながら、アクセル開度が大きいときのエンジントルクは、モータトルクよりも遙かに大きいので、当該エンジンで駆動される前輪が加速スリップし始め、前輪速度と後輪速度との差は著しく大きくなる。 FIG. 10 shows changes over time in the wheel speed, traveling speed, rear wheel (motor) torque, and front wheel (engine) torque when starting an extremely low μ road in the four-wheel drive vehicle of the present embodiment. When the vehicle starts at time t 00 , the front wheel torque increases with the engine torque as the accelerator opening increases, and the rear wheel torque increases together with the motor torque, resulting in a four-wheel drive state. However, since the engine torque when the accelerator opening is large is much larger than the motor torque, the front wheels driven by the engine start to slip and the difference between the front wheel speed and the rear wheel speed becomes remarkably large.
やがて、走行速度が前記発進閾値となる時刻t01で、前記エンジン駆動輪である前輪の回転速度の増加率が所定値以上であったため、前記モータによる後輪駆動のみで車両を加速走行する。即ち、エンジン駆動力低減制御が禁止され、ギヤ位置がニュートラルとされてエンジンは必要モータ電力を発電機で発電するためだけに利用され、その発電電力でモータを駆動することで後輪を駆動する。その結果、前輪の加速スリップは速やかに収束し、車両は次第に加速する。なお、この後のエンジントルクは、前述のように発電機7で発電するためだけに利用されるので、回転速度は高くてもトルクは小さい(図中の二点鎖線参照)。また、走行速度の増大、即ちモータ回転速度の増大に伴ってモータトルクも次第に減少する。
Eventually, at time t 01 when the traveling speed becomes the start threshold, the rate of increase in the rotational speed of the front wheels, which are the engine-driven wheels, was greater than or equal to a predetermined value. That is, engine driving force reduction control is prohibited, the gear position is neutral, and the engine is used only to generate the necessary motor power with the generator, and the rear wheels are driven by driving the motor with the generated power. . As a result, the acceleration slip of the front wheels converges quickly and the vehicle gradually accelerates. Since the engine torque thereafter is used only for power generation by the
そして、時刻t03で、走行速度が前記モータトルクによる車両推進上限値となってモータによる後輪駆動のみでの加速走行が終了し、ギヤ位置は通常走行位置とされて、エンジントルクが前輪に伝達される。この時点では、未だモータトルクが後輪に伝達されて四輪駆動状態が維持されるが、モータトルクは減少され続け、やがて時刻t04で“0”となり、前輪駆動状態に移行する。
この図から明らかなように、エンジンで駆動される前輪が大幅に加速スリップする極低μ路でも、車両発進時の前輪の加速スリップは速やかに収束し、車両を滑らかに加速することができる。
At time t 03 , the traveling speed becomes the vehicle propulsion upper limit value by the motor torque, the acceleration traveling only by the rear wheel drive by the motor is finished, the gear position is set to the normal traveling position, and the engine torque is changed to the front wheel. Communicated. At this time, the motor torque is still transmitted to the rear wheels and the four-wheel drive state is maintained, but the motor torque continues to decrease and eventually becomes “0” at time t 04 and shifts to the front wheel drive state.
As is apparent from this figure, even on an extremely low μ road where the front wheels driven by the engine are greatly accelerated and slipped, the acceleration slip of the front wheels at the start of the vehicle converges quickly, and the vehicle can be accelerated smoothly.
これに対し、図11は、走行速度が発進閾値以上になり、エンジン駆動輪である前輪が大幅に加速スリップしているときには、駆動力低減制御によって車両を加速しようとする場合の極低μ路における車輪速度、走行速度、後輪(モータ)トルク、前輪(エンジン)トルクの経時変化を示したものである。この比較例では、走行速度と同等の後輪速度に対し、所定の幅を持たせた駆動力復帰領域(図の網掛け部分)を設定し、一度、駆動力低減制御が開始されると、この駆動力復帰領域よりも前輪回転速度が大きいときにはエンジントルクを“0”とし、駆動力復帰領域に前輪回転速度が収束したときにだけエンジントルクを復帰させるようにした。 On the other hand, FIG. 11 shows an extremely low μ road when the vehicle speed is to be accelerated by the driving force reduction control when the traveling speed is equal to or higher than the start threshold value and the front wheels, which are engine driving wheels, are greatly accelerating and slipping. 3 shows changes with time in wheel speed, traveling speed, rear wheel (motor) torque, and front wheel (engine) torque. In this comparative example, a driving force return region (shaded portion in the figure) having a predetermined width is set for the rear wheel speed equivalent to the traveling speed, and once the driving force reduction control is started, The engine torque is set to “0” when the front wheel rotation speed is larger than the driving force return area, and the engine torque is returned only when the front wheel rotation speed converges in the driving force return area.
従って、時刻t10で車両が発進し、時刻t11で走行速度が発進閾値以上になると、前輪が大幅に加速スリップしているので、エンジントルクを“0”とする。その結果、前輪速度は急速に減少し、前記駆動力復帰領域になるため、再びエンジントルクが復帰し、それに伴って前輪が大幅に加速スリップする。この繰り返しが、前輪速度が駆動力復帰領域内で安定する時刻t13まで継続され、その間、エンジンは回転速度が増大したり減少した理を繰り返し、運転者に違和感を与える。 Therefore, the vehicle is starting at time t 10, when the running speed at the time t 11 is equal to or higher than the starting threshold value, since the front wheel is greatly acceleration slippage, the engine torque to "0". As a result, the front wheel speed rapidly decreases and enters the driving force return region, so that the engine torque is restored again, and the front wheels are greatly accelerated and slipped accordingly. This repetition is continued until time t 13 the front wheel speed is stabilized by the driving force return area, while the engine is repeatedly sense the rotational speed is reduced or increased, discomfort to the driver.
このように本実施形態の四輪駆動車両によれば、モータで車輪を駆動するときに、エンジンの駆動力低減制御を禁止する構成としたため、特に発電機とモータとの間に蓄電装置を介装しないバッテリレス四輪駆動車両において、モータで車輪を駆動するのに必要な電力を得ることができ、もって十分な電力をモータに供給して必要なモータトルクを得ることが可能となる。 As described above, according to the four-wheel drive vehicle of the present embodiment, since the driving force reduction control of the engine is prohibited when the wheels are driven by the motor, the power storage device is particularly interposed between the generator and the motor. In a battery-less four-wheel drive vehicle that is not mounted, it is possible to obtain electric power necessary for driving wheels with a motor, and to supply sufficient electric power to the motor to obtain necessary motor torque.
また、エンジンの回転速度の増加率が所定値以上であるときに、エンジンの駆動力低減制御を禁止する構成としたため、エンジンの駆動力低減制御では車両を適切に加速できない極低μ路でも、車両を滑らかに加速することが可能となる。
また、エンジンの駆動力低減制御禁止中、トランスミッションのギヤ位置をニュートラルにするなどしてエンジンから車輪への駆動力の伝達を遮断する構成としたため、エンジンによる駆動輪の加速スリップを速やかに収束することができ、エンジンを必要な電力の発電にのみ利用することができる。
In addition, since the engine driving force reduction control is prohibited when the increase rate of the engine rotation speed is equal to or higher than a predetermined value, even on an extremely low μ road where the vehicle cannot be accelerated properly by the engine driving force reduction control, The vehicle can be accelerated smoothly.
In addition, while the driving force reduction control of the engine is prohibited, the transmission slip from the engine to the wheels is cut off by setting the gear position of the transmission to neutral, etc., so that the acceleration slip of the driving wheels by the engine converges quickly. And the engine can only be used to generate the necessary power.
また、モータのみによって車両を駆動するのに必要なモータトルクを算出し、その必要モータトルクを発生するのに必要な発電電力を算出し、その発電電力を得るのに必要なエンジン回転速度の下限値を算出し、エンジンから車輪への駆動力の伝達を遮断したときには、算出されたエンジン回転速度の下限値以上の領域でエンジン回転速度を制御する構成としたため、モータのみによって車両を駆動するのに必要なモータトルクを確実に得ることができる。 In addition, the motor torque required to drive the vehicle only with the motor is calculated, the generated power necessary to generate the required motor torque is calculated, and the lower limit of the engine rotation speed required to obtain the generated power When the value is calculated and the transmission of the driving force from the engine to the wheels is interrupted, the engine speed is controlled in a region equal to or greater than the lower limit value of the calculated engine speed, so the vehicle is driven only by the motor. It is possible to reliably obtain the motor torque necessary for the above.
また、モータによる車輪駆動システムの電圧上限値から要求エンジン回転速度の上限値を算出し、エンジンから車輪への駆動力の伝達を遮断したときには、算出されたエンジン回転速度の上限値以下の領域でエンジン回転速度を制御する構成としたため、システムの電圧上限値以上の電圧が発生することがない。
また、必要モータトルクに応じて算出されたエンジン回転速度の下限値を目標エンジン回転速度とすると共に、システムの電圧上限値に応じて算出されたエンジン回転速度の上限値以下の領域で、目標エンジン回転速度に追従するようにエンジン回転速度を制御する構成としたため、モータのみによって車両を駆動する際にエネルギーの無駄がない。
In addition, when the upper limit value of the required engine speed is calculated from the voltage upper limit value of the wheel drive system by the motor and the transmission of the driving force from the engine to the wheels is cut off, the calculated engine speed is within an area below the upper limit value. Since the configuration is such that the engine speed is controlled, a voltage higher than the voltage upper limit value of the system is not generated.
In addition, the lower limit value of the engine speed calculated according to the required motor torque is set as the target engine speed, and the target engine is within a range equal to or lower than the upper limit value of the engine speed calculated according to the voltage upper limit value of the system. Since the engine rotational speed is controlled to follow the rotational speed, energy is not wasted when the vehicle is driven only by the motor.
また、モータのトルクだけでは車両を加速できないときには、エンジンの駆動力低減制御を復帰する構成としたため、エンジンのみ、或いはエンジンとモータによって車両を走行することが可能となる。
また、必要モータトルクに応じて算出されたエンジン回転速度の下限値が予め設定されたエンジン回転速度の上限値以上であるときには、エンジンの駆動力低減制御を復帰する構成としたため、エンジンのみ、或いはエンジンとモータによって車両を走行することが可能となる。
Further, when the vehicle cannot be accelerated only by the torque of the motor, the driving force reduction control of the engine is restored, so that the vehicle can be driven only by the engine or by the engine and the motor.
Further, when the lower limit value of the engine rotation speed calculated according to the necessary motor torque is equal to or higher than the upper limit value of the engine rotation speed set in advance, the engine driving force reduction control is restored, so that only the engine or The vehicle can be driven by the engine and the motor.
以上より、前記図1の4WDコントローラ8が本発明の電動機駆動手段を構成し、以下同様に、前記図1のエンジンコントローラ18が駆動力低減制御手段を構成し、前記図4の演算処理が禁止手段を構成し、前記図1のエンジン回転速度センサ21がエンジン回転速度検出手段を構成し、前記トランスミッション30が駆動力遮断手段を構成し、前記図4の演算処理のステップS5が必要電動機トルク算出手段を構成し、前記図4の演算処理のステップS6が必要電力算出手段を構成し、前記図4の演算処理のステップS7が要求エンジン回転速度下限値算出手段を構成し、前記図4の演算処理のステップS9が要求エンジン上限値算出手段を構成し、前記図4の演算処理のステップS3が加速不能検出手段を構成している。
From the above, the
なお、本発明の駆動力遮断手段は、トランスミッションをニュートラルポジションにすることに限らない。例えば、エンジンとエンジン駆動車輪との間にクラッチなどの締結要素を介装してもよい。
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。
また、前記発電機は、エンジンとスプラインやチェーンなどによって結合してもよい。
また、従駆動源と車輪との間には減速機やクラッチが介装されていなくても構わない。クラッチがない車両にあってモータ駆動輪を駆動しないときには、従駆動源であるモータに電流を付与しなければよい。
また、前輪をエンジンで駆動するものの他にも、後輪をエンジンで駆動するような形態であっても構わない。その場合には、前輪をモータで駆動する。
Note that the driving force blocking means of the present invention is not limited to the transmission in the neutral position. For example, a fastening element such as a clutch may be interposed between the engine and the engine drive wheel.
In the above embodiment, the case of a four-wheeled vehicle is exemplified, but the present invention may be applied to a two-wheeled vehicle using the
The generator may be coupled to the engine by a spline or a chain.
Further, a reduction gear or a clutch may not be interposed between the slave drive source and the wheel. When the vehicle does not have a clutch and the motor drive wheels are not driven, it is only necessary to apply current to the motor that is the slave drive source.
In addition to driving the front wheels with the engine, the rear wheels may be driven with the engine. In that case, the front wheels are driven by a motor.
1L、1R 前輪
2 エンジン
3L、3R 後輪
4 モータ
7 発電機
8 4WD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 スロットルバルブ
16 アクセルセンサ
17 アクセルペダル
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 エンジン回転速度センサ
22 電圧調整器
23 電流センサ
26 モータ用回転速度センサ
27FL、27FR、27RL、27RR 車輪速度センサ
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
1L,
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