JP3948453B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、主駆動輪をエンジンなどの主駆動源で駆動すると共に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。

従来、前輪（主駆動輪）をエンジンで駆動し、後輪をモータで駆動可能な構成にすると共に、上記エンジンによって駆動される発電機の電力を上記モータに供給する車両の駆動制御装置としては、例えば特許文献１に記載されるものがある。このような構成の採用によってモータに電力を供給するバッテリを必ずしも必要としない。そして、この装置では、発進時にだけモータで後輪を駆動することにより発進アシストを行うようにしている。
特開２０００−３１８４７３号公報

４輪駆動車両にあっては、主駆動輪の加速スリップを抑える目的で、主駆動輪の加速スリップ量を目標スリップ量となるようにエンジンの出力を抑えるトラクションコントロール機能（エンジンＴＣＳとも呼ぶ）が、装備されているものがある。
ここで、発電機は、その特性上、その回転数と界磁電流を増加させれば、出力電流を大きくとれるが、車両発進時において、主駆動輪がスリップして上述のトラクションコントロール機能が作動するとエンジンの回転数の増加が抑えられる結果、発電電流が抑えられモータが目的するトルクを出力できないおそれがある。

一方、上述のトラクションコントロール機能を廃止、もしくは単純に常時上記目標スリップ量を大きくしてトラクションコントロールの効きを弱めた場合には、車両走行時における舵の効きが低下し車両旋回性能や走行安定性の低下に繋がる。また、トラクションコントロール機能を確保する為に、主駆動輪の余剰トルクを吸収しきれるだけの大型の発電機が必要となる。
本発明は、上述のような点に着目してなされたもので、発電機を大型化することなく発進時の駆動力増大を可能にすることを課題としている。

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、その発電機の発電が供給されるモータと、そのモータで駆動可能な従駆動輪と、上記主駆動輪が加速スリップすると当該主駆動輪の加速スリップ度合を目標スリップ度合となるように上記主駆動源の出力を抑える主駆動源出力抑制手段と、を備えた車両の駆動力制御装置において、
上記目標スリップ度合は、車速が大きくなるにつれて、段階的に若しくは連続的に小さくなることを特徴とするものである。

本発明によれば、車両がゼロ若しくはほぼゼロに近い極低速時状態では、目標スリップ度合が大きく設定される。したがって、車両の発進時にスタック状態となって発進できずに主駆動輪が加速スリップしても、許容される加速スリップ量の上限値が大きいために、発電機の回転数が増大つまりモータによって駆動される従駆動輪の駆動力が増大する。この結果、発電機を大型化することなく、大きな駆動力が必要となる車両の発進時の駆動性能を向上させることができる。

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、主駆動源であるエンジン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。上記エンジン２の出力トルクＴｅは、変速機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。

上記変速機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。
上記変速機３０は、不図示の変速制御部からのシフト命令に基づき変速操作を行う。変速制御部は、例えば車速とアクセル開度に基づく変速シフトスケジュールをテーブルなどの情報として有していて、現在の車速及びアクセル開度に基づき変速点を通過すると判定するとシフト命令を変速機３０に出力する。

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。

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。

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。

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。

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（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を検出しつつ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。
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。

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目標モータトルクＴｍに調整される。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。

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。
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、４輪駆動終了処理部８Ｈ、目標ＴＣＳ変更部８Ｊ、及び駆動状態判定部８Ｋ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。
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の状態を制御し、４輪駆動状態と判定している間はクラッチ１２を接続状態に制御する。
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。
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。
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をそれぞれ算出する。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の加速スリップ度合を示すスリップ速度（加速スリップ量）ΔＶＦを、下記式により算出する。
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。

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。

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。
ＴＧ ＝Ｋ２・（Ｖ × Ｉａ）／（Ｋ３ × Ｎｈ）
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。
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、仕様等から定まる発電機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。

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。
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。

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、２輪駆動状態としてそのまま復帰する。

ステップＳ２１０では、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行か否かを判定し、２輪への移行と判定した場合にはステップＳ２７０に移行し、ステップＳ２７０にて、クラッチ解放、発電停止（ｃ１＝０）などの４輪駆動終了処理を行った後に、復帰する。例えば、モータ回転数が許容限界回転数に近づいたと判定したり、変速機３０のレンジが非駆動レンジ（パーキング又はニュートラル）となっていたりすると、２輪駆動状態への移行と判定する。一方、４輪駆動状態であればステップＳ２１５に移行する。
ステップＳ２１５では、クラッチ制御部８Ｄにクラッチオン指令を出力してステップＳ２２０に移行する。
次に、ステップＳ２２０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Ｓ２３０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。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。

次に、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に基づきマップなどから対応する目標モータトルクＴｍを算出して、ステップＳ２５０に移行する。
ステップＳ２５０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、マップなどに基づき、対応する目標電機子電流Ｉａを求め、ステップＳ２６０に移行する。
ステップＳ２６０では、上記目標電機子電流Ｉａに基づき、目標モータ電圧にするための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、処理を終了する。
次に、発進状態判定手段を構成する駆動状態判定部８Ｋの処理を、図７を参照して説明する。

この駆動状態判定部８Ｋは、所定サンプリング時間毎に作動し、まず、ステップＳ３００にて、変速機３０のシフトが駆動レンジか否かを判定し、駆動レンジと判定した場合にはステップＳ３１０に移行し、そうでない場合つまり非駆動レンジ（パーキングやニュートラル）と判定した場合にはステップＳ３７０に移行する。
ステップＳ３１０では、加速指示量を示すアクセル開度が所定開度以上か否かを判定し、所定開度以上と判定した場合にはステップＳ３２０に移行する。所定アクセル開度未満のときにはステップＳ３７０に移行する。上記所定アクセル開度とは、車両加速の意思があると見なされるだけのアクセル開度の下限値である。
ステップＳ３２０では、パーキングブレーキＰＢＫがオフか否かを判定し、パーキングブレーキＰＢＫがオフであればステップＳ３３０に移行し、パーキングブレーキＰＢＫがオンであればステップＳ３７０に移行する。

ステップＳ３３０では、ブレーキペダル３４の踏み込み量などからブレーキが作動中か否かを判定し、ブレーキが非作動と判定した場合にはステップＳ３４０に移行し、ブレーキ作動中と判定した場合にはステップＳ３７０に移行する。
ステップＳ３４０では、カウンタＦｃｎｔが所定値ΔＦ以上か否かを判定し、所定値ΔＦ以上であれば、ステップＳ３６０に移行し、所定値ΔＦ未満である場合にはステップＳ３５０に移行する。
ステップＳ３５０では、カウンタＦｃｎｔをカウントアップして処理を終了する。
ステップＳ３６０では、発進開始状態を示すカウンタＣｃｎｔに１を代入して処理を終了する。
また、ステップＳ３７０では、Ｆｃｎｔにゼロを代入し、続けてステップＳ３８０にてＣｃｎｔに０を代入して処理を終了する。

次に、発進アシスト手段を構成する目標ＴＣＳ変更部８Ｊの処理を図８を参照して説明する。
ここで、本実施形態では、図９に示すように、エンジンＴＣＳ制御で使用される目標スリップ量Ｔslipを、車速が大きくなるにつれて段階的に小さくなるように設定している。すなわち、その目標スリップ量Ｔslipは、発進開始〜発進直後の極低速状態であるＶｒ１未満（例えば車速が１．０ｋｍ／ｈまで）においてはＴslip１（例えば１５ｋｍ／ｈ）、確実に発進したと想定される速度Ｖｒ１から車速がＶｒ２の低速時状態（例えば１０．０ｋｍ／ｈ）まではＴslip２（例えば１０ｋｍ／ｈ）に、車速がＶｒ２を越えるとＴslip０（例えば８ｋｍ／ｈ）に設定され、上記値はＴslip１＞Ｔslip２＞Ｔslip０の関係になっている。

また、本実施形態では、目標スリップ量Ｔslipの初期値を、上記設定値のうちで一番小さなＴslip０としている。そして、車両が停止状態や、車両が走行中でもブレーキペダルが踏まれて車両に制動が掛かったり、変速レンジが非駆動レンジとなった場合には、いずれの車速であっても目標スリップ量Ｔslipを初期値のＴslip０としている。なお、図９の模式図では目標スリップ量の変化が急峻に変化するように図示されているが、目標スリップ量が変更される場合には、徐徐に目標スリップ量が変化する過渡状態を有する。

この目標ＴＣＳ変更部８Ｊは、所定サンプリング時間毎に起動され、図８のように、まず、ステップＳ４００にて、駆動状態判定部８Ｋで設定されるＣｃｎｔが１か否か、つまり発進開始後の駆動状態か否かを判定する。Ｃｃｎｔが１であればステップＳ４２０に移行し、そうで無ければステップＳ４１０に移行する。
ステップＳ４１０では、目標加速スリップ量Ｔslipを初期値のＴslip０として処理を終了する。

ステップＳ４２０では、後輪速がＶｒ１以上か否かを判定して、Ｖｒ１以上であればステップＳ４４０に移行し、そうで無ければステップＳ４３０に移行する。
このＶｒ１は、車両が発進後において、ほぼ車両が停止している状態と見なせる極低速の上限値である。すなわち、Ｖｒ１は、実質車両が停止すると見なされる値であって、スタックから脱出したと判定できる車輪速値である。Ｖｒ１は、例えば０．１〜５ｋｍ／ｈの間で設定する。

ステップＳ４３０では、発進状態であるので目標スリップ量Ｔslipを一番大きな値Ｔslip１に設定して処理を終了する。
ステップＳ４４０では、後輪速がＶｒ２以上か否かを判定し、Ｖｒ２以上であればステップＳ４６０に移行し、Ｖｒ２未満であればステップＳ４５０に移行する。
Ｖｒ２は、通常、車速が低速から中速に移行したと判定される車速であって、例えば１０ｋｍ／ｈに設定する。
ステップＳ４５０では、目標スリップ量ＴslipとしてＴslip２を設定して処理を終了する。
ステップＳ４６０では、目標スリップ量ＴslipとしてＴslip０を設定して処理を終了する。

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８に示すような処理が行われる。
すなわち、まずステップＳ５９０にて、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量ΔＶを求めてステップＳ６００に移行して、その加速スリップ量ΔＶが目標スリップ量Ｔslipを越えているか否かを判定し、目標スリップ量Ｔslipを越えている場合にはステップＳ７００に移行する。一方、加速スリップ量ΔＶが目標スリップ量Ｔslip以下の場合には、ステップＳ６１０に移行する。なお、目標スリップ量Ｔslipの初期値は基準値であるＴslip０である。

ステップＳ６１０では、アクセルセンサ４０からの検出信号等に基づいて、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。
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Ｓ６７０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よりも小さいか否かを判定する。制限出力トルクＴｅＭの方が小さ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の方が大きいか目標出力トルクＴｅＮと等しければステップＳ６７０に移行する。
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を制限して、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
一方、ステップＳ７００では、いわゆるエンジンＴＣＳ制御を行い、所定のＴＣＳトルクダウン分（＞０）を上記偏差分ΔＴｅ′に代入してステップＳ６９０に移行する。このステップは、主駆動源出力抑制手段を構成する。

また、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。なお、上述の説明では、説明を分かりやすくするために、偏差分ΔＴｅ′に対応する開度信号Δθを出力するとしているが、実際には、トルク等の変化を滑らかにするために、起動のたびに所定のトルク増加分若しくはトルク減少分ずつ変化させている。

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。
車両走行中に、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ことで、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ΔＶに応じた発電負荷トルクＴｈで発電機７が発電してモータ４が駆動され、もって４輪駆動状態に移行する。このとき、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。また、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。

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。
また、車両走行中に加速スリップ量ΔＶが目標スリップ量Ｔslipを越える場合には、エンジン２の出力を抑える所謂エンジンＴＣＳ制御が作動して、上記発電機７の作動とは別に、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを目標スリップ量Ｔslipに制御する。

また、車両発進時においても、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、上述のように加速スリップ量ΔＶに応じた発電負荷トルクＴｈで発電機７が発電し、加速スリップ量ΔＶに応じた電機子電流でモータ４が駆動されることで、モータ４によって発進時の駆動力がアシストされる。
このとき、発進時に車両が停車していた路面状態が、深雪、砂地、穴ぼこ、シャーベット路等の走行抵抗が大きい路面であると、発進時に主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしてスタック状態から脱出できず発進できないおそれがある。

これに対し、本実施形態では、スタックを脱出したと見なされる極低速の車速Ｖｒ１以上となるまでは、発進の意思があると判定すると（アクセルペダル１７が大きく踏み込まれ、変速のレンジが駆動レンジであり、且つ制動装置が作動していない状態）、目標スリップ量Ｔslipを大きなＴslip１に増大させて、意図的にトラクションコントロール機能の効きを弱める。もって、エンジンの許容回転数を、初期値のＴslip０のときよりも増大させて、発電機７による発電量を増大させる。これにより、モータ４による後輪３Ｌ、３Ｒの駆動力が増大して、発進時の駆動力が増大する。そして、スタックから脱出したと見なされる所定車速Ｖｒ１以上に車両の速度が増加すると、目標スリップ量ＴslipをＴslip２に低減して、発進後の舵の効きを通常通りとして車両旋回性能や走行安定性への影響を抑える。

このように、本実施形態では、車両がスタック状態となって車両が実質的に止まっているに近い極低速時の状態まででのみ、目標スリップ量Ｔslipを増大させているので、目標スリップ量の増大による舵の効きの低下は問題とならない。
また、本実施形態では、発進開始とする条件（アクセルペダルが踏み込まれ、変速のレンジが駆動レンジであり、且つ制動装置に作動していない状態で実質的に車両停止状態）が、所定時間（例えば５秒）継続したときに、発進開始と判定することによって、確実に運転者が発進したい状態ということを検知できるようにしている。

さらに、車速が増大してＶｒ２以上の中速以上となると、その車速に見合った目標スリップ量に下げるべく目標スリップ量ＴslipをＴslip０としている（図９参照）。
図１１に、車両を発進したときスタック状態となった場合のタイムチャートを例示する。この図１１から分かるように、変速レンジが駆動レンジに設定され、ブレーキペダルが踏まれていない状態でかつパーキングブレーキがオフの状態において、アクセルペダル１７が踏み込まれると、エンジン２が稼働されて主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒに駆動力が伝達される。この状態が所定時間（例えば５秒）だけ継続すると運転者に発進の意思があるとして目標スリップ量を大きなＴslip１に設定している。これによって、例えば、深雪、砂地、穴ぼこ、シャーベット路等の走行抵抗が大きな路面からの発進であっても、後輪の駆動トルクを増大させてスタックから脱出しやすくなる。

続いて、車速がスタック脱出したとされる車速Ｖｒ１以上となると、目標スリップ量をＴslip２として低速走行用の目標スリップ量とする。なおこのとき、図９にように、制御の１次遅れなどによって、目標スリップ量Ｔslipを徐徐に下げるようにしてハンチングの回避を図っている。
さらに、図１１には図示されていないが、車速がＶｒ２以上となると、初期値のＴslip０としている。

ここで、本実施形態では、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量ΔＶに応じた量だけ発電機７で発電する構成であるので、図１１に示されるように、モータ４による後輪３Ｌ、３Ｒの駆動力はほぼ前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量ΔＶに沿って変化する値となっている。
ここで、本実施形態では、低速走行から中速走行時に目標スリップ量を低く設定変更するようにしているが、これに限定されない。車速が大きくなるにつれて複数段階で目標スリップ量が小さくなるように設定しても良いし、車速が大きくなるにつれて無段階で目標スリップ量が小さくなるように設定していても良い。

また、車速がＶｒ１未満では、舵の効きは余り問題とならないので、Ｔslip１の値としてもっと大きな値となるように設定しても良いし、アクセル開度に応じてつまり加速指示量に応じて大きく設定しても良い。さらには、車速がＶｒ１未満では、エンジンＴＣＳ制御を一時的に停止しておいても良い。
また、上記実施形態では、低速走行から高速走行に移行するときに目標加速スリップ量Ｔslipを変更しているがＴslip２をＴslip０と等しくしても良い。

また、原則として車速が大きくなるにつれて段階的に目標スリップ量を小さく設定するが、加速スリップ量が大きくても舵の効きに余り影響の無い、車速がＶｒ１未満の範囲では、発進開始状態からの経過時間に応じて目標スリップ量が大きくなるように設定して、車両発進後のスタック状態が長いほどモータ４で駆動される後輪の駆動トルクが増大するように設定しても良い。

また、上記実施形態では、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップに応じて４輪駆動状態に移行つまりモータ４を駆動する場合で説明したが、発進時や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。つまり、発進時にモータ４を駆動して発進アシストするものであれば、モータ４の駆動条件は上記条件に限定されない。
また、上記実施形態では、エンジンＴＣＳ制御を目標スリップ量に基づき制御しているが、目標スリップ率に基づき制御するようにしても良い。つまり目標スリップ度合は、スリップ量に限定されずスリップ率等であっても良い。
また、目標スリップ量Ｔslipを増大させた際に実際の加速スリップ量ΔＶが当該目標スリップ量Ｔslipに向けて増加しない場合には、アクセル開度に関係無くエンジン回転数を増大させて確実にスリップ量を増大させても良い。

本発明に基づく実施形態に係る概略装置構成図である。 本発明に基づく実施形態に係るシステム構成図である。 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。 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。 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。 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。 本発明に基づく実施形態に係る駆動状態判定部の処理を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る目標ＴＣＳ変更部の処理を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る目標スリップ量と車速との関係を示す図である。 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。 本発明に基づく実施形態に係るタイムチャート例である。

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
８ ４ＷＤ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 ４輪駆動終了処理部
８Ｊ 目標ＴＣＳ変更部
８Ｋ 駆動状態判定部
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 変速機
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
４０ アクセルセンサ
Ｔslip 目標スリップ量
Ｔslip０ 基準（初期値）の目標スリップ量
Ｔslip１ 発進時（極低速時）の目標スリップ量
Ｔslip２ 低速時の目標スリップ量
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 目標電機子電流
Ｉｆｍ 目標モータ界磁電流
Ｅ モータの誘起電圧
Ｎｍ モータの回転数（回転速度）
Ｔｈ 目標発電機負荷トルク
Ｔｅ エンジンの出力トルク

Claims (6)

1. 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、その発電機の発電が供給されるモータと、そのモータで駆動可能な従駆動輪と、上記主駆動輪が加速スリップすると当該主駆動輪の加速スリップ度合を目標スリップ度合となるように上記主駆動源の出力を抑える主駆動源出力抑制手段と、を備えた車両の駆動力制御装置において、
   上記目標スリップ度合は、車速が大きくなるにつれて、段階的に若しくは連続的に小さくなることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 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、その発電機の発電が供給されるモータと、そのモータで駆動可能な従駆動輪と、上記主駆動輪が加速スリップすると当該主駆動輪の加速スリップ度合を予め設定された目標スリップ度合となるように上記主駆動源の出力を抑える主駆動源出力抑制手段と、を備えた車両の駆動力制御装置において、
   発進状態か否かを判定する発進状態判定手段と、発進状態と判定しているときは、上記目標スリップ度合を増大させる発進アシスト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。
3. 上記発進アシスト手段は、上記主駆動源への加速指示量に応じて上記目標スリップ度合を増大させ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。
4. 上記発進アシスト手段は、発進状態と判定開始からの時間経過に応じて上記目標スリップ度合を増大させることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載した車両の駆動力制御装置。
5. 上記発進状態とは、車両がスタック状態から脱出したとされる速度未満の極低速時未満の車速状態であることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載した車両の駆動力制御装置。
6. 上記発電機は、少なくとも発進時に主駆動輪の加速スリップ量に応じて発電することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した車両の駆動力制御装置。

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