JP4041418B2

JP4041418B2 - 車両の駆動制御装置

Info

Publication number: JP4041418B2
Application number: JP2003056001A
Authority: JP
Inventors: 英司二川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2023-03-03
Also published as: JP2004266958A

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で駆動し、従駆動輪を電動機で駆動する構成の車両の駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４輪駆動システムとして、エンジンによって主駆動輪（例えば前輪）を駆動し、電動機によって従駆動輪（例えば後輪）を駆動する構成が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
前記４輪駆動システムにおいては、エンジンで駆動される発電機からバッテリを介さずに前記電動機に対して直接電力を供給する構成とし、また、前記電動機での従駆動輪の駆動を発進・加速時に限定し、所定車速に到達すると、電動機と従駆動輪との間に介装させたクラッチを解放すると共に、発電機の発電を停止させて、４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行させる構成とする場合があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−０９４９７９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、クラッチを解放させて４輪駆動から２輪駆動に移行するときに、前記クラッチの解放タイミングと発電機の発電を停止する（回転子電流を低減させる）タイミングとを同期させることが困難で、クラッチの解放タイミングが相対的に早いと電動機が過回転し、逆にクラッチの解放タイミングが相対的に遅いと、電動機が車両駆動の負荷となって車両振動を引き起こすという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、クラッチを解放させて４輪駆動から２輪駆動に移行するときに、電動機の過回転及び車両振動を抑止できる車両の駆動制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明では、クラッチの解放制御後に、電動機の回転数が閾値以下になるまでの間、前記電動機の界磁電流の向きを強制的に逆転させ、前記電動機の回転数が閾値以下になったときに、前記電動機の界磁電流を強制的に遮断する構成とした。
【０００８】
かかる構成によると、クラッチの解放制御をまず行わせることで、電動機が車両駆動の負荷となって車両振動が発生することを抑止し、電動機の過回転は、電動機の回転数が閾値以下になるまでの間、電動機の界磁電流の向きを強制的に逆転させ、逆方向のトルクを発生させることで抑制され、電動機の回転数が閾値以下になったときに、電動機の界磁電流を強制的に遮断して、過剰に逆向きの界磁電流を流してしまうことを回避する。
【０００９】
請求項２記載の発明では、クラッチの解放制御時に、クラッチの入力側回転数と出力側回転数との偏差が第１閾値を上回ると前記クラッチを締結させ、前記偏差が前記第１閾値よりも小さい第２閾値を下回ると前記クラッチを解放させる構成とした。
【００１１】
かかる構成によると、電動機の回転速度がクラッチの解放に伴って所定以上に増大変化することを確実に回避でき、かつ、電動機が車両駆動の負荷になって車両振動を生じることを確実に回避できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施形態にかかる車両の駆動制御装置を示すシステム概要図、図２は、その要部を示す図である。
【００１３】
エンジン（内燃機関）１の駆動力は、前側クラッチ２、前側変速機３及びディファレンシャル４を介して前輪（主駆動輪）ＦＲＷに伝達される構成となっている。
【００１４】
すなわち、エンジン１、前側クラッチ２、前側変速機３、ディファレンシャル４は、いわゆる前輪駆動車と同じに構成されており、また、前側変速機３は、多段あるいは無段の自動変速機、あるいは手動変速機が用いられる。
【００１５】
エンジン１には、エンジン１により駆動される発電機５が設けられ、さらに、この発電機５から直接供給される電流（回転子電流）により駆動するモータ（電動機）６が設けられる。
【００１６】
尚、前記モータ６の界磁電流（フィールド電流Ｉｆ）は、後述する４ＷＤコントローラ１０によって制御される。
前記モータ６で発生した駆動力は、後側変速機７、後側クラッチ８及びディファレンシャル９を介して後輪（従駆動輪）ＲＲＷに伝達される構成となっている。
【００１７】
前記後側変速機７は、減速を行ってトルクを増強するためのものである。
また、前記後側クラッチ８は、電磁石に通電して締結状態となり、通電を停止して解放状態となる電磁クラッチである。
【００１８】
前記エンジン１、発電機５、モータ６の駆動及び後側クラッチ８の解放・締結は、４ＷＤコントローラ１０により行われる。
前記４ＷＤコントローラ１０は、演算部１０ａと、主駆動輪制御部１０ｂと、エンジントルク量制御部１０ｃと、従駆動輪制御部１０ｄと、発電機発電制御部１０ｅと、モータトルク量制御部１０ｆと、駆動方向切替部１０ｇと、クラッチ締結制御部１０ｈと、電圧監視部１０ｊと、ラッチ回路１０ｋと、回転数監視部１０ｍと、ラッチ回路１０ｎとを備えている。
【００１９】
前記演算部１０ａは、入力信号として、車両データ通信から、前側変速機３に設けられた図外のシフトスイッチからの信号であるＡＴシフト信号、車輪速センサからの信号に基づく車輪速を示す車輪速信号、図外のエンジン回転数センサが検出するエンジン回転数（ｒｐｍ）を示すエンジン回転信号、図外のスロットル開度センサが検出するスロットル開度を示すスロットル開度信号、図外のＡＢＳ制御装置がＡＢＳ制御を行っているか否かを示すＡＢＳ信号をモニタし、異常を示す異常ランプを点灯させる信号であるフェール信号、ＴＣＳ制御を行っているか否かを示すＴＣＳ信号を出力する。
【００２０】
また、前記エンジントルク量制御部１０ｃは、主駆動輪である前輪ＦＲＷの回転状態を制御すべくエンジン１の出力トルクを増減させるものであり、主駆動輪制御部１０ｂにおける制動に基づいて図外のスロットルの開度や燃料の噴射量などを変更する信号を出力する。
【００２１】
ここで、エンジン１として、エンジン制御コントローラを含む場合には、このエンジン制御コントローラに対してエンジントルク量を変更する信号を出力する。
【００２２】
前記発電機発電制御部１０ｅは、発電機５からモータ６へ供給する電流（回転子電流Ｉａ）の制御を行うものである。
前記モータトルク量制御部１０ｆは、モータ６の出力トルクを調整するもので、モータ６への電流を調整する。
【００２３】
前記駆動方向切替部１０ｇは、車両の進行方向（前進・後退）に応じて、モータ６の回転方向、すなわち従駆動輪である後輪ＲＲＷの回転方向を切り替えるもので、モータ６に流す電流を切り替える信号を出力する。
【００２４】
前記クラッチ締結制御部１０ｈは、電磁式の後側クラッチ８の締結および解放を行う信号、すなわち、ＯＮ信号／ＯＦＦ信号の出力を切り替える。
本実施形態では、主駆動輪スリップ時など従駆動輪のトルクアシストの必要なとき、すなわち、発進時を含むあらかじめ設定された始動完了車速（例えば、１５〜３０ｋｍ／ｈの範囲の車速）未満の低速域でのみエンジン１に加えてモータ６を駆動させて４輪駆動状態とし、従駆動輪駆動源が負荷となる領域、すなわち、所定車速以上の中・高速域では、エンジン１のみで駆動する２輪駆動状態（前輪駆動状態）に移行させる。
【００２５】
よって、モータ６としては、出力が比較的小さなものが用いられている。
また、図２に示すように、前記車速を検出できる車輪速信号を出力する車輪速センサ１１、モータ６の（回転子）端子電圧を検出する電圧センサ１２と、回転子に流れる電流Ｉａ（アーマチュア電流）を検出する電流センサ１３が備えられている。
【００２６】
ここで、本願の特徴である４輪駆動から２輪駆動状態への移行制御の第１実施形態を、図３のフローチャートに従って説明する。
図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、クラッチ８を締結させ、かつ、発電機５に発電を行わせてモータ６を駆動し、モータトルクを制御する４ＷＤ制御を行う。
【００２７】
ステップＳ１２では、車速をモニタし、次のステップＳ１３で、車速モニタ値と閾値Ｘとを比較して、２輪駆動状態への移行時期であるか否かを判断する。
車速モニタ値が閾値Ｘ以下であれば、ステップＳ１１で戻って４ＷＤ制御を継続させる。
【００２８】
一方、車速モニタ値が閾値Ｘを超える中・高速域になると、ステップＳ１４へ進む。
ステップＳ１４では、前記クラッチ８にＯＦＦ信号を出力して解放させると共に、発電機５の発電を停止させる制御（回転子電流（アーマチュア電流）Ｉａを停止させる制御）を行わせる。
【００２９】
発電機５の発電（回転子電流（アーマチュア電流）Ｉａ）が実際に停止するまでの時間は、クラッチ８が実際に解放されるまでの時間よりも長いため、上記ステップＳ１４の制御を行わせると、モータ６が車両駆動の負荷になって車両振動が発生することは抑止されるが、モータ６が無負荷状態で駆動されることになって、モータ６が過回転してしまう可能性がある。
【００３０】
そこで、ステップＳ１５では、モータ６の界磁電流Ｉｆ（フィールド電流）を強制的に逆転させる制御を行う。
次のステップＳ１６では、モータ６の回転数（ｒｐｍ）をモニタし、ステップＳ１７では、モータ回転数が閾値Ｙ以下にまで低下したか否かを判別する。
【００３１】
そして、モータ回転数が閾値Ｙを超えるときには、界磁電流Ｉｆ（フィールド電流）を強制的に逆転させた状態を保持して、ステップＳ１６に戻る。
一方、モータ回転数が閾値Ｙ以下にまで低下したことが、ステップＳ１７で判別されると、ステップＳ１８へ進んで、前記界磁電流Ｉｆ（フィールド電流）を強制的に遮断させ、２ＷＤ状態へ移行させる（ステップＳ１９）。
【００３２】
上記構成によると、界磁電流Ｉｆ（フィールド電流）を強制的に逆転させることで、効果的にモータ回転を抑制できる。
また、モータ回転数が閾値Ｙ以下にまで低下した時点で、それまで逆転させていた前記界磁電流Ｉｆ（フィールド電流）を遮断するから、界磁電流Ｉｆ（フィールド電流）の逆転状態が無用に継続されてしまうことを回避できる。
【００３３】
図４のフローチャートは、４輪駆動から２輪駆動状態への移行制御の第２実施形態を示す。
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２１〜ステップＳ２４において、車速モニタ値が閾値Ｘを超える中・高速域になると、前記クラッチ８にＯＦＦ信号を出力して解放させると共に、発電機５の発電を停止させる制御（回転子電流（アーマチュア電流）Ｉａを停止させる制御）を行わせる構成は、前記ステップＳ１１〜ステップＳ１４と同様にして行われる。
【００３４】
ステップＳ２５では、車速及びモータ６の回転数をモニタする。
そして、ステップＳ２６では、モータ回転数が閾値Ｙ以下で、モータ６の停止状態と判断できるか否かを判別する。
【００３５】
ここで、モータ回転数が閾値Ｙを超えているときには、ステップＳ２７へ進み、モータ回転数から求まるクラッチの入力側回転数と車速から求まるクラッチの出力側回転数との偏差が閾値Ｂ（＞０）以下であるか否かを判別する。
【００３６】
前記偏差が閾値Ｂ以下であるときには、クラッチ８の解放に伴うモータ６の回転上昇レベルが低いと判断し、ステップＳ２５へ戻る。
一方、前記偏差が閾値Ｂを超えていると判断されると、ステップＳ２８へ進み、クラッチ８を再度ＯＮ（締結）させる制御を行う（図５参照）。
【００３７】
クラッチ８をＯＮさせると、車速側の回転が低いから、モータ６の回転は、駆動輪側が負荷となって低下することになる。
ステップＳ２８でクラッチ８を再度ＯＮ（締結）させると、ステップＳ２９で再度車速及びモータ回転数をモニタする。
【００３８】
そして、ステップＳ３０では、モータ回転数から求まるクラッチの入力側回転数と車速から求まるクラッチの出力側回転数との偏差が閾値Ｃ（Ｂ＞Ｃ＞０）よりも大きいか否かを判別する。
【００３９】
前記偏差が閾値Ｃよりも大きい場合には、クラッチ８を締結させたことによるモータ回転数の低下が不十分であると判断し、クラッチ８の締結状態を保持させたままステップＳ２９へ戻る。
【００４０】
前記偏差が閾値Ｃ以下になると、ステップＳ３１へ進んで、クラッチ８をＯＦＦし、それ以上のモータ回転の低下を抑制するようにする（図５参照）。
次のステップＳ３２では、前記閾値Ｂを初期値から所定値Ａだけ減算し、より小さな値に変化させる（Ｂ←Ｂ−Ａ）。
【００４１】
但し、所定値Ａだけ減算した後も、Ｂ＞Ｃなる関係を満たすものとする。
ステップＳ３２の後は、ステップＳ２５に戻り、クラッチ８のＯＦＦ（解放制御）に伴うモータ回転数の上昇によって、前記偏差が減算処理後のＢを上回るようになると、再度、ステップＳ２８へ進んで、クラッチ８をＯＮ（締結）させる。
【００４２】
そして、クラッチ８のＯＮ（締結）状態で、前記偏差が閾値Ｃ以下になると、ステップＳ３１へ進んでクラッチ８をＯＦＦ（解放）させる。
上記のようにクラッチ８のＯＮ・ＯＦＦを繰り返している間に、発電の停止制御に伴って回転子電流（アーマチュア電流）Ｉａが小さくなると、クラッチ８をＯＦＦ（解放）状態（無負荷状態）に放置しても、モータ回転数が大きく上昇することがなくなり、ステップＳ２７からステップＳ２８へ進むことが無くなる。
【００４３】
従って、その後、回転子電流（アーマチュア電流）Ｉａが０になれば、モータ回転は漸減し、ステップＳ２６でモータ回転数が閾値Ｙ以下であると判定されることで、２ＷＤ状態への移行制御が完結する（ステップＳ３３）。
【００４４】
上記実施形態によると、界磁電流（フィールド電流）Ｉｆを制御することなく、クラッチ８のＯＮ・ＯＦＦ制御のみによって、２ＷＤ状態への移行時におけるモータ６の過回転、及び、車両振動の発生を回避できる。
【００４５】
尚、上記実施形態は、エンジン１で駆動される主駆動輪を前輪とし、モータ６で駆動される従駆動輪を後輪とする構成としたが、逆に、エンジン１で駆動される主駆動輪を後輪とし、モータ６で駆動される従駆動輪を前輪とする構成にも、適用可能であることは明らかである。
【００４６】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項２記載の車両の駆動制御装置において、
前記クラッチの解放状態を締結状態に切り換える回転速度の閾値を、段階的に低くすることを特徴とする車両の駆動制御装置。
【００４７】
かかる構成によると、最初にクラッチを締結状態に戻すときよりも、再度の解放後に再びクラッチを締結させるときの方が、より低い回転速度となり、電動機の回転速度を応答良く収束させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる車両の駆動制御装置を示すシステム概要図。
【図２】同上装置の要部を示す回路図。
【図３】同上装置における４ＷＤから２ＷＤへの移行制御の第１実施形態を示すフローチャート。
【図４】同上装置における４ＷＤから２ＷＤへの移行制御の第２実施形態を示すフローチャート。
【図５】上記第２実施形態の制御特性を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）、５…発電機、６…モータ（電動機）、８…クラッチ、１０…４ＷＤコントローラ、１１…車速センサ

Claims

主駆動輪をエンジンで駆動し、従駆動輪を電動機で駆動し、
前記エンジンで駆動される発電機から前記電動機に直接電力を供給すると共に、前記電動機の駆動力がクラッチを介して従駆動輪に伝達され、
前記クラッチを車両の走行中に解放制御する構成の車両の駆動制御装置において、
前記クラッチの解放制御後に、前記電動機の回転数が閾値以下になるまでの間、前記電動機の界磁電流の向きを強制的に逆転させ、前記電動機の回転数が閾値以下になったときに、前記電動機の界磁電流を強制的に遮断することを特徴とする車両の駆動制御装置。
主駆動輪をエンジンで駆動し、従駆動輪を電動機で駆動し、
前記エンジンで駆動される発電機から前記電動機に直接電力を供給すると共に、前記電動機の駆動力がクラッチを介して従駆動輪に伝達され、
前記クラッチを車両の走行中に解放制御する構成の車両の駆動制御装置において、
前記クラッチの解放制御時に、前記クラッチの入力側回転数と出力側回転数との偏差が第１閾値を上回ると前記クラッチを締結させ、前記偏差が前記第１閾値よりも小さい第２閾値を下回ると前記クラッチを解放させることを特徴とする車両の駆動制御装置。