JP3985640B2 - 四輪駆動車両の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方の車輪駆動軸をエンジンにより駆動し、他方の車輪駆動軸を電動モータにより駆動して走行する、いわゆるモータ四輪駆動車両の制御装置に関し、特にエンジンストールを防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、一方の車輪駆動軸をエンジンにより駆動し、他方の車輪駆動軸を電動モータにより駆動して走行する四輪駆動車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この四輪駆動車両は、エンジンによって前輪駆動軸を駆動すると共に発電機を駆動し、この発電機の発電した電力を電動モータに供給し、この電動モータによって後輪駆動軸を駆動することで四輪駆動走行を行うようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２７２３６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような四輪駆動車両においては、四輪駆動走行の際にどのようにトルク配分を行うか、すなわち、エンジン発生トルクのうち、どの程度を後輪駆動軸の駆動用として使用するかが課題となる。特に、エンジン発生トルクが低い状態においては、前記発電機の駆動に伴う負荷によってエンジンストールが発生する場合があったことから、これを確実に回避する必要があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、いわゆるモータ四輪駆動車両において、四輪駆動走行時のエンジンストールを確実に防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明に係る四輪駆動車両の制御装置は、一方の車輪駆動軸がエンジンにより駆動され、他方の車輪駆動軸が前記エンジンにより駆動される発電機の発電電力の供給を受けて作動する電動モータにより駆動される四輪駆動車両の制御装置であって、エンジン発生トルクを算出すると共に、エンジン回転駆動を維持するための回転維持トルクを算出し、前記エンジン発生トルクから前記回転維持トルクを減算した余剰トルク、アクセル開度に基づいて設定される発電機駆動トルクの第１上限値及びエンジン回転速度に基づいて設定される発電機駆動トルクの第２上限値のうちの最小のトルクに基づいて、前記電動モータの作動電力を得るための発電機の駆動トルクを設定するようにした。
【０００７】
【発明の効果】
本発明に係る四輪駆動車両の制御装置によれば、四輪駆動走行時に電動モータの作動電力を得るため発電機に供給するトルクが、算出したエンジン発生トルクからエンジンの回転駆動を維持できる回転維持トルクを減算して余剰トルク、すなわち、あらかじめエンジン回転を維持する分のトルクを確保した余剰分の範囲を求める。そして、この余剰トルク、アクセル開度に基づいて設定される第１上限値及びエンジン回転速度に基づいて設定される第２上限値のうちの最小のトルクに基づいて設定されるので、余剰トルクに基づいて発電機に供給するトルクを演算することを基本としつつ誤演算の反映を回避して、四輪駆動走行時において、発電機を駆動する際のエンジン負荷によってエンジンストールに至る事態を確実に防止できる。
【０００８】
なお、本発明において、「他方の車輪駆動軸」を駆動する電動モータは、１つに限るものではなく、左側車輪と右側車輪とをそれぞれ別の電動モータで駆動する場合（すなわち、「他方の車輪駆動軸」が２本ある場合）も含まれる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る四輪駆動車両のシステム構成図である。この四輪駆動車両は、前輪駆動軸がエンジン１によって駆動され、後輪駆動軸が電動モータ１２によって駆動される、いわゆるモータ四輪駆動車両である。
【００１０】
図１において、エンジン１の吸気管路（例えば、インテークマニホールド）２には、吸入空気量を制御するスロットルバルブ３が介装されている。このスロットルバルブ３は、アクセルペダル４の踏み込み量等に応じてその開度（スロットル開度）が調整制御されるアクセルバイワイヤー方式のものであり、ステップモータ（アクチュエータ）５のステップ数に応じた回転角により開度調整される。
【００１１】
エンジン１からの出力トルクは、自動変速機（Ａ／Ｔ）６及びディファレンシャルギヤ７を介して左右の前輪８Ｌ、８Ｒに伝達されると共に、その一部が無端ベルト９を介して発電機１０に伝達されるようになっている。
前記発電機１０は、前記エンジン１の回転速度Ｎｅにプーリ比を乗じた回転速度Ｎｈで回転駆動され、電圧調整器（レギュレータ）１１によって調整される界磁電流Ｉｆｈに応じてエンジン１に対する負荷となり、この負荷トルク（以下、これを発電機駆動トルクという）Ｔｇに応じた電力を発電する。
【００１２】
電動モータ１２は、ジャンクションボックス１３を介して前記発電機１０と接続されており、前記発電機１０の発電した電力の供給を受けて作動し、その界磁電流Ｉｆｍに応じた駆動トルク（モータ駆動トルク）Ｔｍを出力する。なお、前記ジャンクションボックス１３内には、前記発電機１０からの電力（電流）を遮断・接続するリレー１４が設けられている。
【００１３】
前記電動モータ１２の出力したモータ駆動トルクＴｍは、減速機１５、クラッチ１６及びディファレンシャルギヤ１７を介して左右の後輪１８Ｌ、１８Ｒに伝達される。なお、前記クラッチ１５は、油圧クラッチや電磁クラッチから構成されており、所定のトルク伝達率で前記モータ駆動トルクＴｍの伝達を行う。
ここにおいて、エンジンコントローラ１９には、エンジン回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転速度センサ２１、前記スロットルバルブ３の開度（スロットル開度）ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２２、セレクトレバースイッチ２３、エンジン冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ２４、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ５等の各種センサからの検出信号が入力されるようになっている。なお、前記セレクトレバースイッチ２３は、パーキング（Ｐ）、ニュートラル（Ｎ）、リバース（Ｒ）およびドライブ（Ｄ）のいずれかのレンジに切換えるセレクトレバー位置に応じてＰ、Ｎ、Ｒ、ＤのいずれかのスイッチがＯＮとなる。
【００１４】
そして、エンジンコントローラ１９は、これらの入力情報に基づいて燃料噴射量、点火時期、前記自動変速機６等を制御する。
また、エンジンコントローラ１９は、アイドル時におけるエンジン回転速度Ｎｅが、エンジン冷却水温度Ｔｗや前記自動変速機６の負荷の状態等に応じて設定される目標回転速度となるように吸入空気量を制御するアイドル回転速度制御（ＩＳＣ）を実行する。なお、かかるアイドル回転速度制御は、走行レンジ（Ｄレンジの停止時と、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）と、の双方においてそれぞれ実行されるものであり、その内容としては、前記スロットルバルブ３の開度を制御する制御デューティ値を以下のようにして算出するものである。
【００１５】
制御デューティ値＝基本デューティ値＋フィードバック補正値＋負荷補正量＋学習値
但し、基本デューティ値：エンジン冷却水温度Ｔｗに基づいてあらかじめ設定される値、フィードバック補正量：目標回転速度と実際の回転速度との差に基づいて設定される値、負荷補正量：エアコンの作動や電気負荷の作動による負荷を補償するための補正値、学習値：フィードバック補正量の平均値、である。
【００１６】
一方、４ＷＤコントローラ２０には、前記エンジンコントローラ１９からの所定の情報や前記電圧調整器１１によって検出される前記発電機１０の出力電圧Ｖが入力される他、前記水温センサ２４、前記電動モータ１２に供給される電力の電流値Ｉを検出する電流センサ２６、前記電動モータ１２の駆動軸の回転速度Ｎｍを検出するモータ回転速度センサ２７、前記電動モータ７の温度を計測するサーミスタ（図示省略）、各車輪（８Ｌ、８Ｒ、１８Ｌ、１８Ｒ）それぞれに設けられた車輪速センサ（２８ＦＬ、２８ＦＲ、２８ＲＬ、２８ＲＲ）等からの検出信号が入力されるようになっている。
【００１７】
そして、４ＷＤコントローラ２０は、これらの入力情報に基づく演算処理を行い、前記電圧調整器１１に発電機制御指令（界磁電流値）を出力し、前記発電機１０の界磁電流Ｉｆｈを調整して発電量を制御すると共に、前記電動モータ１２に電動モータ制御指令（界磁電流値）を出力し、その界磁電流Ｉｆｍを調整してモータ駆動トルクＴｍを制御する。
【００１８】
また、前記リレー１４にＯＮ／ＯＦＦ指令を出力して前記電動モータ１２への電力（電流）供給及びその遮断を制御し、前記クラッチ１６にクラッチ制御指令を出力してトルク伝達率を制御する。
ここで、前記エンジンコントローラ１９に実行されるトルク演算について図２のブロック図に基づいて説明する。
【００１９】
図２において、エンジン発生トルク演算部１０１では、エンジン回転速度Ｎｅとスロットル開度ＴＶＯとに基づいて（すなわち、エンジン１の吸入空気量に基づいて）エンジン発生トルクＴＥＮＧ０を算出する。
補機負荷トルク演算部１０２では、エンジン１により駆動されるエアコン（Ａ／Ｃ）のコンプレッサ等の補機分のエンジン負荷（外部負荷、以下、これを補機負荷トルクという）ＴＨＯＫＩを算出する。
【００２０】
そして、第１減算部１０３において、前記エンジン発生トルクＴＥＮＧ０から前記補機負荷トルクＴＨＯＫＩを減算してトルクＴＥＮＧ１（＝ＴＥＮＧ０−ＴＨＯＫＩ）を算出する。
アイドル相当トルク演算部２０１では、走行レンジにおける（Ｄレンジで停止中の）アイドル回転速度制御時のエンジン負荷（内部負荷、以下、これをアイドル相当トルクという）ＴＩＳＣを算出する。このアイドル相当トルク演算部２０１は、図中破線で示すように、フリクショントルクの基本値である冷機ＴＦＲＴＷを算出する冷機フリクショントルク演算部２０２ａと、フリクショントルクのアイドル回転速度制御時のフィードバック学習値であるフリクショントルク学習値ＴＦＲＧＫを算出するフリクショントルク学習部２０２ｂと、加算部２０３と、を含んで構成される。
【００２１】
冷機フリクショントルク演算部２０２ａでは、エンジン冷却水温度Ｔｗに基づいて、図に示すようなテーブルを検索して冷機フリクショントルクＴＦＲＴＷを算出する。なお、この冷機フリクションＴＦＲＴＷは、エンジン冷却水温度Ｔｗが低いほど、オイルの粘性抵抗が増大してエンジンフリクションが増大することから、高く設定される。
【００２２】
フリクショントルク学習部２０２ｂでは、走行レンジにおけるアイドル回転速度制御時のエンジン出力軸トルクＴＥＮＧ２に基づいて、フリクショントルク学習値ＴＦＲＧＫを算出する。具体的には、学習条件判定部において、学習条件が成立していると判定された場合に、次式のようにフリクショントルク学習値ＴＦＲＧＫ算出して更新・記憶する（なお、学習条件不成立の場合には、前回学習値が保持される）。
【００２３】
ＴＦＲＧＫ＝ＴＦＲＧＫ（ｎ−１）＋ＴＥＮＧ２×ＧＴＦＲＧＫ＃
但し、ＴＥＮＧ２は後述する第２減算部２０４で算出されるアイドル回転速度制御時のエンジン出力軸トルクであり、ＧＴＦＲＧＫ＃はフィードバック学習係数である。また、前記学習条件の成立とは、アイドル回転速度制御の実行中であること（ＩＳＣクローズド）及びセレクトレバー位置が（Ｎ）レンジでないこと（ニュートラルＳＷ ＯＦＦ）、すなわち、走行レンジ（Ｄレンジ）で停止中に行われるアイドル回転速度制御が実行中であることである。
【００２４】
そして、加算部２０３において、前記冷機フリクショントルクＴＦＲＴＷに前記フリクショントルク学習値ＴＦＲＧＫを加算して学習補正を行い、アイドル相当トルクＴＩＳＣを算出し、これを第２減算部２０４に出力する。なお、ここで算出されるアイドル相当トルクＴＩＳＣは、エンジン発生トルクＴＥＮＧ０のうち、走行レンジでのアイドル運転時にエンジン１内で損失するトルク分に相当する。
【００２５】
第２減算部２０４では、前記第１減算部１０３で算出されたトルクＴＥＮＧ１からアイドル相当トルクＴＩＳＣを減算すること、つまり、エンジン発生トルクＴＥＮＧ０から補機負荷トルクＴＨＯＫＩ及びアイドル相当トルクＴＩＳＣを減算することで、エンジン１の正味出力となるエンジン出力軸トルクＴＥＮＧ２を算出する。
【００２６】
なお、前記補機負荷トルクＴＨＯＫＩ及び前記アイドル相当トルクＴＩＳＣ（＝ＴＦＲＴＷ＋ＴＦＲＧＫ）を合計したトルクは、走行レンジでのアイドル運転が可能であるトルクに相当し、これを確保することでエンジン１の回転駆動を確実に維持できることになる。従って、この合計したトルク（＝ＴＨＯＫＩ+ＴＦＲＴＷ＋ＴＦＲＧＫ）が本発明に係る回転維持トルクに相当する。
【００２７】
また、前記第２減算部２０４においてエンジン発生トルクＴＥＮＧ０から前記回転維持トルクを減算して算出されるエンジン出力軸トルクＴＥＮＧ２は、算出したエンジン発生トルクＴＥＮＧ０のうち走行レンジでのアイドル運転に必要なトルク分をあらかじめ確保したトルクであり、本発明に係る余剰トルクに相当する。
【００２８】
一方、第１リミット値設定部２０５では、アクセル開度ＡＰＯに基づいて発電機駆動トルクＴｇの第１上限値Ｔｍ１を設定し、第２リミット値設定部２０６では、エンジン回転速度Ｎｅに基づいて発電機駆動トルクＴｇの第２上限値Ｔｍ２を設定する。
そして、前記第２減算部２０４で算出されたエンジン出力軸トルク（余剰トルク）ＴＥＮＧ２、前記第１リミット値設定部２０５で設定された第１上限値Ｔｍ１及び第２リミット値設定部２０６で設定された第２上限値Ｔｍ２は、選択部２０７に入力される。
【００２９】
選択部２０７では、入力されたトルクのうちの最小のものを選択する。これは、前記フリクショントルク学習部２０２ｂにおいて誤学習が行われた場合にその結果の反映を確実に防止するためである。なお、学習が正しく行われた場合には、前記エンジン出力軸トルクＴＥＮＧ２が選択されることになる。
【００３０】
前記選択部２０７で選択されたトルクは、乗算部２０８において、あらかじめ設定されたリミッタ係数ＫＴＲＱ＃（＜１）が乗算され、発電機駆動トルクＴｇが算出される。
そして、この発電機駆動トルクＴｇは、後述する第４減算部１０４及び前記４ＷＤコントローラ２０に出力され、前記４ＷＤコントローラ２０は、かかる発電機駆動トルクＴｇに基づいて前記発電機１０、前記電動モータ１２等を制御し、この電動モータ１２の出力するトルクＴｍが、前記減速機１５、クラッチ１６及びディファレンシャルギヤ１７を介して後輪１８Ｌ、１８Ｒに伝達される。
【００３１】
一方、第３減算部１０４では、前記第１減算部１０３において算出されたトルクＴＥＮＧ１（＝エンジン発生トルクＴＥＮＧ０−補機負荷トルクＴＨＯＫＩ）から更に前記発電機駆動トルクＴｇを減算してトルクＴＥＮＧを算出する。
そして、かかるトルクＴＥＮＧが前記自動変速機６及びディファレンシャルギヤ７を介して前輪８Ｌ、８Ｒに伝達される。
【００３２】
以上説明した実施形態では、以下に記すような効果を有する。
（１）算出したエンジン発生トルクＴＥＮＧ０から補機負荷トルクＴＨＯＫＩを減算し、更にアイドル相当トルクＴＩＳＣ（冷機フリクショントルクＴＦＲＴＷ＋フリクショントルク学習値ＴＦＲＧＫ）を減算してエンジン１の正味出力であるエンジン出力軸トルクＴＥＮＧ２を算出し、このエンジン出力軸トルクＴＥＮＧ２に基づいて発電機駆動トルクＴｇを算出するので、エンジン発生トルクＴＥＮＧ０のうち走行レンジにおけるアイドル運転分のトルク（すなわち、クリープ走行が可能なトルク）をあらかじめ確保し、その余剰分の範囲内で発電機駆動トルクＴｇを算出することになる。従って、発電機１０を駆動して四輪駆動走行を行ったとしても、これに伴う負荷の増加によってエンジンストールに至るような事態を確実に防止できる。
（２）前記フリクショントルク学習値ＴＦＲＧＫは、走行レンジでのアイドル回転速度制御時に算出し、更新していくので、経時劣化等によるエンジンフリクションの変化（増加）にも対応しつつ、走行レンジでのアイドル運転可能なトルクを精度よく算出できる。これにより、四輪駆動走行時のエンジンストールを更に確実に防止できる。
（３）前記アイドル回転速度制御を実行できるトルク分を除いたエンジン出力軸トルク（余剰トルク）ＴＥＮＧ２と第１上限値Ｔｍ１と第２上限値Ｔｍ２のうち最小のものを選択するので、前記アイドル相当トルクＴＩＳＣの演算（学習）が誤った場合のフェールセーフとして機能させることができる。これにより、学習制御によるトルク配分を基本としつつ、誤学習の反映を回避して四輪駆動走行時のエンジンストールを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る四輪駆動車両のシステム構成図である。
【図２】本実施形態に係るエンジントルク演算を示すのブロック図である。
【符号の説明】
１…エンジン、３…スロットルバルブ、１０…発電機、１１…レギュレータ、１２…電動モータ、１９…エンジンコントローラ、２０…４ＷＤコントローラ、２１…回転速度センサ、２２…スロットル開度センサ、２３…ポジションセンサ、２４…水温センサ、２５…アクセル開度センサ

Claims (3)

1. 一方の車輪駆動軸がエンジンにより駆動され、他方の車輪駆動軸が電動モータにより駆動される四輪駆動車両の制御装置であって、
   前記電動モータは、前記エンジンにより駆動される発電機の発電電力の供給を受けて作動し、
   前記エンジンが発生するトルクを算出するエンジン発生トルク算出手段と、
   前記エンジンの回転駆動を維持できる回転維持トルクを算出する回転維持トルク算出手段と、
   前記エンジン発生トルクから前記回転維持トルクを減算して余剰トルクを算出する余剰トルク算出手段と、
   アクセル開度に基づいて、前記発電機を駆動する駆動トルクの第１上限値を設定する第１上限値設定手段と、
   エンジン回転速度に基づいて、前記発電機の駆動する駆動トルクの第２上限値を設定する第２上限値設定手段と、
   前記余剰トルク、前記第１上限値及び前記第２上限値のうちの最小のトルクを選択し、この選択したトルクに基づいて、前記電動モータの作動電力を得るための前記発電機の駆動トルクを設定する発電機駆動トルク設定手段と、
   を備えることを特徴とする四輪駆動車両の制御装置。
2. 前記回転維持トルクは、走行レンジでのアイドル運転が可能なトルクであることを特徴とする請求項１記載の四輪駆動車両の制御装置。
3. 前記回転維持トルクを、走行レンジにおけるアイドル回転速度制御時に学習することを特徴とする請求項２記載の四輪駆動車両の制御装置。

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