JP4001141B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、主駆動輪を内燃機関（エンジン）などの主駆動源で駆動すると共に、従駆動輪を適宜モータで駆動することで４輪駆動状態となる４ＷＤ車両の駆動力制御装置に係り、特にモータから従駆動輪へのトルク伝達経路の途中にクラッチが介挿された車両の駆動力制御装置に関するものである。

従来の車両の駆動力制御装置としては、４輪駆動状態で車両がロールバックしていると判断したとき、モータの電機子電流及び界磁電流の少なくとも一方を通常時の電流値に比べて低い値となるように減少制御することで、発進時にモータから車輪までの動力伝達系に過大な負荷がかかることを防止するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２３８８７号公報

ところで、モータ駆動当初における動力伝達系のバックラッシュ等に起因するショックを抑制するために、４輪駆動状態に移行する前に、モータから車輪までの動力伝達経路に存在するガタを詰める所謂ガタ詰め制御を行うという方法をとることが想定される。
しかしながら、上記従来の車両の駆動力制御装置にあっては、４輪駆動状態で車両がロールバックしているときに前記減少制御を行うだけであり、上述したような４輪駆動状態に移行する前のガタ詰め制御中に、車両がロールバックする場合を考慮していない。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ガタ詰め制御中に車両がロールバックしている状態のとき、そのロールバック速度に応じた適切な制御を行うことができる車両の駆動力制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両の駆動力制御装置は、駆動予測手段で従駆動輪が駆動される可能性のある状態か否かを推定し、前記駆動予測手段で前記従駆動輪が駆動状態に移行する可能性があると判定したとき、ガタ詰め制御手段でクラッチを接続状態にすると共にモータを微小トルク発生状態にするガタ詰め制御を行い、ロールバック検出手段で車両がロールバックしていることを検出し、前記ガタ詰め制御手段でのガタ詰め制御中に、前記ロールバック検出手段で車両がロールバックしていると判定し、且つ車両移動速度が第１の車速以上であると判定すると、界磁電流制御手段で前記モータの界磁電流指令値を、通常のガタ詰め制御時の界磁電流指令値より低下させる。

本発明によれば、ガタ詰め制御中に車両がロールバックしているときには、車両移動速度が所定の車速以上となったときに、モータの界磁電流指令値を通常のガタ詰め制御時の界磁電流指令値より小さい値に低下させるので、モータとジェネレータとの電位差を少なくすることができ、モータに過大な電機子電流が流れることを防止することができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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。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、符号３９は、駆動モードスイッチであって、２ＷＤと４ＷＤとの切替指令を出力するものである。
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の発電機制御部８Ｅからの発電機制御指令値ｃ１（デューティ比）に応じた界磁電流Ｉｆｈに調整することで、エンジン２に対する発電負荷及び発電する電圧Ｖが制御される。すなわち、電圧調整器２２は、発電機制御部８Ｅ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に応じたデューティ比に発電機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４ＷＤコントローラ８に出力する。

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、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機子電流値Ｉａｔを検出し、当該検出した電機子電流Ｉａｔの信号を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、目標モータトルク演算部８Ａ、モータ制御部８Ｂ、リレー制御部８Ｃ、クラッチ制御部８Ｄ、発電機制御部８Ｅ、及びガタ詰め処理を行うガタ詰め制御部８Ｆを備え、駆動モードスイッチ３９が４ＷＤ状態の場合に作動する。ここで、ガタ詰め処理は、モータから車輪までのトルク伝達経路中にあるクラッチ等の機構に存在するガタを詰めるような処理であり、２輪駆動状態から４輪駆動状態へ移行する間の４輪駆動待機状態に行われる。

リレー制御部８Ｃは、発電機７からモータ４への電力供給の遮断・接続を制御し、４輪駆動状態となっている間は、リレー２４を接続状態とする。
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。
上記目標モータトルク演算部８Ａは、余剰トルク演算部８Ａａ、加速アシストトルク演算部８Ａｂ、及びモータトルク決定部８Ａｃを備える。

余剰トルク演算部８Ａａは、前輪の加速スリップに応じた余剰のエンジントルクを演算する手段であって、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、Ｔｍ１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 ………（１）
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で負荷すべき発電負荷トルクＴｈを求め、ステップＳ７０に移行する。
Ｔｈ＝ＴＧ＋ＴΔＶＦ
次に、ステップＳ７０では、上記発電負荷トルク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。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、ステップＳ９０に移行する。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を越えている場合には、ステップＳ８０にて、発電負荷トルクＴｈを最大負荷容量ＨＱに制限してステップＳ９０に移行する。

ステップＳ９０では、上記発電機負荷トルクＴｈに応じた第１目標モータトルクＴｍ１を求めて処理を終了する。この第１目標モータトルクＴｍ１は、前輪の加速スリップ量に応じた目標モータトルクとなる。なお、上記処理では、一度発電機での負荷トルクを求めてから第１目標モータトルクＴｍ１を演算しているが、前輪の加速スリップ量に直接所定のゲインを乗算して第１目標モータトルクＴｍ１を演算しても良い。

次に、加速アシストトルク演算部８Ａｂの処理について説明する。
加速アシストトルク演算部８Ａｂは、図５に示すマップに基づき、車両速度とアクセル開度θ（運転者による加速指示量）に応じた第２目標モータトルクＴｍ２を演算する。この第２目標モータトルクＴｍ２は、アクセル開度θが大きい程大きく且つ、車両速度が小さい程小さい値となり、所定車両速度以上ではゼロとなるように設定される。所定車両速度とは、例えば、車両が発進状態から脱したと推定される低速の車両速度とする。

この特性値は、第２目標モータトルクの最大値（図５中のＣＯＮＳＴの部分）が通常想定される路面での発進が可能と思われるモータトルクとなるように設定されている。
次に、モータトルク決定部８Ａｃは、上記余剰トルク演算部８Ａａ及び加速アシストトルク演算部８Ａｂが演算した第１及び第２目標モータトルクＴｍ１、Ｔｍ２についてセレクトハイを行い、大きい方の値を目標モータトルクＴｍとして決定し、モータ制御部８Ｂに出力する。

次に、モータ制御部８Ｂの処理について、図６を参照しつつ説明する。モータ制御部８Ｂは、所定サンプリング時間毎に作動し、まず、ステップＳ２００で、目標モータトルクＴｍが０より大きいか否かを判定する。Ｔｍ＞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、Ｔｍ≦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。
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をモータ界磁電流の目標値とした後、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。

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。

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Ｓ２４０に移行する。
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。
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。
ステップＳ２７０では、後述するガタ詰め維持フラグＧＡＴＡＦＬＧ１が「１」、つまり４輪駆動状態への移行を禁止してガタ詰め処理を維持している状態か否かを判定し、ＧＡＴＡＦＬＧ１＝１であるときにはステップＳ２８０に移行して、前記ステップＳ２５０で算出された目標電圧Ｖの大きさにかかわらず、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。

また、前記ステップＳ２７０の判定結果がＧＡＴＡＦＬＧ１＝０であるときには、ステップＳ２９０に移行して、前記ステップＳ２５０で算出された目標電圧Ｖとガタ詰め用目標電圧ＧａＶとを比較し、Ｖ≧ＧａＶであるときには、ステップＳ３００で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。一方、Ｖ＜ＧａＶであるときには、そのままステップ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。
一方、前記ステップＳ２００にて、Ｔｍが「０」の場合にはステップＳ３２０に移行する。そして、ガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧが「１」つまりガタ詰め処理中であればステップＳ３３０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前記ステップＳ３１０に移行する。また、前記ステップＳ３２０で、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そのまま処理を終了して復帰する。
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、ガタ詰め制御部８Ｆの処理について説明する。
ガタ詰め制御部８Ｆ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７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に移行する。一方、「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。

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。

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処理を終了して、復帰する。
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、許容回転数越えるおそれがないか否かを判定し、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。

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。
または、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。

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た後、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、上記減少量に関係なく一定としても良い。その場合、ステップＳ４４０及び４５０の処理は省略することができる。

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、通常のガタ詰め制御時の界磁電流指令値として所定値に設定されたガタ詰め用モータ界磁電流ＧａＩｆｍとモータの回転数Ｎｍとからモータの誘起電圧ＧａＥ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ＧａＥの変動を無視して、モータの誘起電圧ＧａＥ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。

ステップＳ４８０では、前記ステップＳ４６０で算出されたガタ詰めに用いる目標電機子電流ＧａＩａ、抵抗Ｒ及び前記ステップＳ４７０で算出されたモータの誘起電圧ＧａＥに基づいて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Ｓ５２０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。

ステップＳ５２０では、クラッチ１２の入力軸と出力軸との入出力回転数差ΔＶｃがゼロもしくはほぼゼロであるか否かを判定し、入出力回転数差ΔＶｃがゼロもしくはほぼゼロであると判定した場合にはステップＳ５３０に移行し、そうでない場合には、処理を終了して復帰する。
ここで、上記入出力回転数差ΔＶｃは、入力側であるモータ４のモータ回転数検出センサの検出値に減速機１１の減速比を乗じた値と、出力側である後輪３Ｌ、３Ｒの車輪回転速度の左右平均値とリヤデフ３のギア比と、の差から算出することができる。

なお、上記ステップＳ５２０の入出力回転数差ΔＶｃの処理は、クラッチ接続時のショックを出来るだけ小さく抑えるために行われる処理であり、必ずしも必要ではない。また、発進時の場合には上記ステップＳ５２０の処理は不要である。
ステップＳ５３０では、クラッチ制御部８Ｄを介してクラッチ１２を接続状態にした後、処理を終了して復帰する。

一方、前記ステップ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、後述する界磁電流制御処理を行い、車両のロールバック速度（車両移動速度）に応じてモータの界磁電流の大きさを制御すると共に、アクセル操作に応じてガタ詰め処理の終了判断を行ってから処理を終了する。
この図７の処理において、ステップＳ４２０〜Ｓ４４０の処理が駆動予測手段に対応している。

図８は、図７のステップＳ５４０で実行される界磁電流制御処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ５４１で車両がロールバックしているか否かを判定する。この判断は、変速機３０のシフトが前進駆動レンジか否かを判定し、その後、前進駆動レンジと判断した場合には、モータ電圧Ｖｍ、モータ電機子電流Ｉａ及びモータ抵抗Ｒに基づいて、次式をもとに算出したモータ誘起電圧Ｅｒが所定のロールバック閾値Ｅｒ_THを下回っているか否かを判断することによって行う。ここで、ロールバック閾値Ｅｒ_THは、例えば０．６Ｖ程度とする。
Ｅｒ＝Ｖｍ−Ｉａ×Ｒ

そして、Ｅｒ＜Ｅｒ_THであるときには、車両がロールバックしているものと判断してステップＳ５４２に移行し、Ｅｒ≧Ｅｒ_THであるときには後述するステップＳ５４８に移行する。
ここで、誘起電圧Ｅｒが所定のロールバック判断閾値Ｅｒ_THより小さいか否かで、ロールバック状態であるか否かを判定できるのは、例えば、車両が前進するときにモータが回転する方向と同じ方向にモータが回転した場合に誘起電圧Ｅｒが正の方向に出力されるように設定しておくと、逆に回転した場合は、誘起電圧Ｅｒが負値となる。演算上、誘起電圧Ｅｒが負値の場合に、“０”とする処理を行うと、車輪速が所定値より高い（車輪が回転している）状態にあるにもかかわらず、誘起電圧Ｅｒが“０”となるので、ロールバック判断閾値Ｅｒ_THより小さくなり、モータが前進方向に回転する場合と逆に回転しているとして、ロールバック状態を検出することができる。

また、上記ロールバック判断は、変速機のシフトが前進駆動レンジにあるときに後進してしまう状態として説明しているが、本発明はこれに限らず、変速機のシフトが後進駆動レンジにあるときに車両が前進してしまう状態もロールバック状態と判断することができる。この場合、変速機のシフトが後進駆動レンジにあるか否かを判定し、変速機のシフトが後進駆動レンジにあり、且つ、モータが車両前進方向に回転していると判定したときにロールバック状態であると判定することができる。

ステップＳ５４２では、後輪速ＶＷｒが第１の車速ＶＷｒ１以下であるか否かを判定し、ＶＷｒ≦ＶＷｒ１であるときにはステップＳ５４３に移行し、ＶＷｒ＞ＶＷｒ１であるときには後述するステップＳ５４８に移行する。ここで、第１の車速ＶＷｒ１は、例えば−２ｋｍ／ｈとする。
ステップＳ５４３では、ガタ詰め用モータ界磁電流ＧａＩｆｍを通常値から制限値ＧａＩｆｍ１（例えば、２Ａ）に制限し、この制限値ＧａＩｆｍ１を用いて前述した図７のステップＳ４７０〜Ｓ４９０と同様の処理を行って、目標電圧ＧａＶと目標発電負荷トルクＧａＴｈとを算出し、出力する。

具体的には、ＧａＩｆｍ１に制限したガタ詰め用モータ界磁電流とモータの回転数Ｎｍからモータの誘起電圧ＧａＥを算出し、この誘起電圧ＧａＥ、ガタ詰めに用いる目標電機子電流ＧａＩａ及び抵抗Ｒに基づいて発電機のガタ詰め用目標電圧ＧａＶを算出する。また、算出されたガタ詰め用目標電圧ＧａＶを変数として対応する目標発電負荷トルクＧａＴｈを算出する。

次いでステップＳ５４４で、後輪速ＶＷｒが第２の車速ＶＷｒ２以下であるか否かを判定し、ＶＷｒ≦ＶＷｒ２であるときにはステップＳ５４５に移行し、ＶＷｒ＞ＶＷｒ２であるときには後述するステップＳ５４８に移行する。ここで、第２の車速ＶＷｒ２は、通常運転者が遭遇し得るロールバック速度とし、例えば−４ｋｍ／ｈとする。
ステップＳ５４５では、ガタ詰め維持フラグＧＡＴＡＦＬＧ１を、ガタ詰め処理の解除を禁止すなわち４輪駆動状態への移行を禁止することを意味する“１”にセットしてステップＳ５４６に移行し、後輪速ＶＷｒが第３の車速ＶＷｒ３以下であるか否かを判定する。

そして、ＶＷｒ≦ＶＷｒ３であるときにはステップＳ５４７に移行して、クラッチオフすることによりガタ詰め処理を終了して２輪駆動状態に移行すると共に、ガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧ及びガタ詰め維持フラグＧＡＴＡＦＬＧ１を“０”にリセットしてステップＳ５４８に移行する。
なお、本実施形態では、ロールバック速度が第３の車速以上となったときにクラッチオフして２輪駆動状態に移行する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、クラッチオフに加えてモータ界磁電流をゼロに設定するようにしてもよい。

また、前記ステップＳ５４６の判定結果がＶＷｒ＞ＶＷｒ３であるときには、そのまま処理を終了する。ここで、第３の車速ＶＷｒ３は、例えば−８ｋｍ／ｈとする。
ステップＳ５４８では、アクセルセンサからの信号に基づいて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Ｓ５４９に移行しガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧ及びガタ詰め維持フラグＧＡＴＡＦＬＧ１を“０”にリセットして処理を終了し、復帰する。

一方、前記ステップＳ５４８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Ｓ５５０に移行し、前記入出力回転数差ΔＶｃがゼロもしくは略ゼロであると判定した場合で、まだクラッチ１２が接続状態でなければクラッチ１２を接続状態とするクラッチ締結処理を行ってから処理を終了する。
この図８の処理において、ステップＳ５４１の処理がロールバック検出手段に対応し、ステップＳ５４２及びＳ５４３の処理が界磁電流制御手段に対応し、ステップＳ５４４及びＳ５４５の処理がガタ詰め制御継続手段に対応し、ステップＳ５４６及びＳ５４７の処理がガタ詰め制御終了手段に対応している。

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９に示すような処理が行われる。
すなわち、まずステップＳ３００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Ｓ３１０に移行して、その加速スリップ量ΔＶが目標スリップ量Ｔ_slipを越えているか否かを判定し、目標スリップ量Ｔ_slipを越えている場合にはステップＳ４００に移行する。一方、加速スリップ量ΔＶが目標スリップ量Ｔ_slip以下の場合には、ステップＳ３２０に移行する。なお、目標スリップ量Ｔ_slipは、例えばスリップ率で１０％程度に設定される。

ステップＳ３２０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Ｓ３２１に移行する。
ステップＳ３２１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Ｓ３２２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Ｓ３４０に移行する。ステップＳ３２２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Ｓ３３０に移行する。

ステップＳ３３０では、スロットル開度やエンジン回転数Ｎｅなどに基づき、現在の出力トルクＴｅを算出してステップＳ３４０に移行する。
ステップＳ３４０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Ｓ３５０に移行する。
ΔＴｅ＝ＴｅＮ−Ｔｅ
一方、ステップＳ４００では、いわゆるエンジンＴＣＳ制御を行い、所定のＴＣＳトルク変化分を上記偏差分ΔＴｅに代入してステップＳ３５０に移行する。

また、ステップＳ３５０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、本実施形態の動作について説明する。
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、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。

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。

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。

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。

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。

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、図７のステップ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、例えば図８のステップＳ５４１の前で駆動レンジか否かを判定し、非駆動レンジの場合にガタ詰め処理を中止するようにしても良い。

また、アクセル開度が所定量（ステップＳ５４８では４％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４％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。

次に、図８の演算処理による作用について図１０のタイムチャートを用いて説明する。この図１０において、上段はモータの界磁電流、下段は後輪速ＶＷｒを示している。今、前述したようなガタ詰め処理中に、車両がロールバックしているものとする。そして、時刻ｔ１で後輪速ＶＷｒが−２ｋｍ／ｈ以下、即ちロールバック速度が２ｋｍ／ｈ以上となると、図８のステップＳ５４２の判定によりステップＳ５４３に移行して、ガタ詰め用モータ界磁電流を１速での通常値３Ａから制限値２Ａに制限する。これにより、２Ａに制限されたモータ界磁電流に基づいた微小なモータトルクが発生される。

この状態で、運転者がアクセルペダルを踏み込んでアクセル開度が５％を超えると、ステップＳ５４８の判定によりステップＳ５４９に移行して、ガタ詰めフラグＧＡＴＡＦＬＧ＝０即ちガタ詰め処理を行っていない状態として、４輪駆動状態に移行する。
一方、運転者がアクセル操作することなく、時刻ｔ２で後輪速ＶＷｒが−４ｋｍ／ｈ以下、即ちロールバック速度が４ｋｍ／ｈ以上となると、ステップＳ５４４の判定によりステップＳ５４５に移行してガタ詰め維持フラグＧＡＴＡＦＬＧ１＝１にセットすることにより、ガタ詰め処理の解除を禁止する。つまり、この状態で運転者がアクセルペダルを踏み込んでアクセル開度が４％を越えた場合であっても、ガタ詰め処理を継続するので、４輪駆動状態には移行せず、モータトルクは立ち上がらない。

この状態から、時刻ｔ３で後輪速ＶＷｒが−８ｋｍ／ｈ以下、即ちロールバック速度が８ｋｍ／ｈ以上となると、ステップＳ５４６の判定によりステップＳ５４７に移行して、クラッチオフすることによりガタ詰め処理を終了し、２輪駆動状態に移行する。
このように、上記実施形態では、ガタ詰め処理中に車両がロールバックしているときには、そのロールバック速度に応じてモータの界磁電流指令値を制御するので、ロールバック速度が大きくなるにしたがってモータの誘起電圧が小さくなることに起因するモータの過電流を防止することができる。

また、ガタ詰め制御中にロールバック速度が第１の車速以下となったときに、界磁電流指令値を通常のガタ詰め制御時の界磁電流指令値より小さい値に制限するので、モータとジェネレータとの電位差を少なくすることができ、モータに過大な電機子電流が流れることを防止することができると共に、部品保護の効果が得られる。
さらに、ガタ詰め処理中のロールバック速度が第１の車速より大きい第２の車速以下となったときには、運転者がアクセル操作を行った場合であっても、ガタ詰め処理を継続して４輪駆動状態への移行を禁止するので、このようにロールバック速度が大きい状態でモータトルク指令を出そうとすることに起因するモータの過電流を確実に防止することができる。

また、第２の車速を運転者が通常遭遇し得るロールバック速度に設定するので、通常あり得るロールバック状態において運転者がアクセル操作したときには、通常の４輪駆動状態に移行してモータトルクを立ち上げることができ、運転者に違和感のない制御を行うことができる。
さらに、ガタ詰め処理中のロールバック速度が第２の車速より大きい第３の車速以下となったときには、クラッチを解放してガタ詰め処理を終了し、２輪駆動状態に移行するので、ロールバック速度が大きいことに起因するガタ詰め処理中のモータの過電流を防止することができ、確実に部品保護を行うことができる。

本発明の実施形態を示す概略構成図である。 本発明の実施形態を示すシステム構成図である。 図１における４ＷＤコントローラを示すブロック図である。 余剰トルク演算部で実行する処理を示すフローチャートである。 アクセル開度と第２目標モータトルクとの関係を示す図である。 モータ制御部で実行する処理を示すフローチャートである。 ガタ詰め処理部で実行する処理を示すフローチャートである。 図７の界磁電流制御処理を示すフローチャートである。 エンジンコントローラで実行する処理を示すフローチャートである。 本発明の動作を説明するタイムチャートである。

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 目標モータトルク演算部
８Ａａ 余剰トルク演算部
８Ａｂ 加速アシストトルク演算部
８Ａｃ モータトルク決定部
８Ｂ モータ制御部
８Ｃ リレー制御部
８Ｄ クラッチ制御部
８Ｅ 発電機制御部
８Ｆ ガタ詰め制御部
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
３９ 駆動モードスイッチ
４０ アクセルセンサ

Claims (4)

1. 主駆動輪を駆動する内燃機関と、その内燃機関で駆動される発電機と、前記発電機の電力で駆動されて従駆動輪を駆動するモータと、該モータから前記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を備える車両の駆動力制御装置において、
   前記従駆動輪が駆動される可能性のある状態か否かを推定する駆動予測手段と、該駆動予測手段で前記従駆動輪が駆動状態に移行する可能性があると判定したとき、前記クラッチを接続状態にすると共に前記モータを微小トルク発生状態にするガタ詰め制御を行うガタ詰め制御手段と、車両がロールバックしていることを検出するロールバック検出手段と、前記ガタ詰め制御手段でのガタ詰め制御中に、前記ロールバック検出手段で車両がロールバックしていると判定し、且つ車両移動速度が第１の車速以上であると判定すると、前記モータの界磁電流指令値を、通常のガタ詰め制御時の界磁電流指令値より低下させる界磁電流制御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。
2. 前記ガタ詰め制御中に、前記ロールバック検出手段で車両がロールバックしていると判定し、且つ車両移動速度が前記第１の車速より大きい第２の車速以上であると判定すると、４輪駆動状態への移行を禁止して、前記ガタ詰め制御手段でのガタ詰め制御を継続するガタ詰め制御継続手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動力制御装置。
3. 前記第２の車速は、通常運転者が遭遇し得る車両移動速度に設定することを特徴とする請求項２に記載の車両の駆動力制御装置。
4. 前記ガタ詰め制御中に、前記ロールバック検出手段で車両がロールバックしていると判定し、且つ車両移動速度が前記第２の車速より大きい第３の車速以上であると判定すると、前記ガタ詰め制御手段でのガタ詰め制御を終了するガタ詰め制御終了手段を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の車両の駆動力制御装置。

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