JP4050519B2 - 四輪駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前輪と後輪とを主駆動手段と従駆動手段との２つの駆動手段により駆動させる四輪駆動制御装置に関するものであり、特に、従駆動手段としてモータを用いた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、前輪と後輪の一方（主駆動輪）を駆動させるエンジンなどの主駆動手段と、前輪と後輪の他方（従駆動輪）を駆動させるモータとを有した車両駆動装置において、加速時や車両の走行路面に応じ、主駆動手段により駆動される主駆動輪のグリップ力を補助するよう、モータの駆動力を従駆動輪に付与して前後輪の駆動力・制動力の適正配分をはかる車両駆動制御装置が提案されている。なお、このような従来技術としては、例えば、特開２０００―９４９７９号に記載されたものが知られている。
【０００３】
上述のような従来技術において、コスト低減、車載重量の低減、およびコンパクト化を目的として、従駆動手段としてのモータに出力が比較的小さなものを用いた場合、モータの高速回転性能を越えるような車両の高速走行時にあっては、従駆動輪はモータによって回転されているのではなく、主駆動輪（主駆動手段）によって回転駆動される状態となる。
つまり、通常のモータを用いた四輪駆動制御では従駆動輪がモータにより回転駆動されるものであるが、上述のようにモータの性能を越える高速走行では、モータを回転させるという駆動側と従駆動側の逆転現象が生じてしまう。このような現象では、従駆動輪により主駆動手段に負荷を与えてブレーキがかかった状態となり、主駆動手段の出力状態を阻害するとともに、従駆動輪と従駆動手段との間に設けられたクラッチおよび従駆動手段に負荷を与えてしまうという問題が生じるとともに、エネルギ消費量の増大を招くという問題が生じる。
この現象の原因は、モータの回転数がモータの特性以上に上昇したことにある。すなわち、この状態では、モータは、発電機のように作用し、出力トルクおよび電流がマイナス方向に発生することになる。このモータの逆起電力が、モータをモータ自身が持つ特性以上に回転することを抑制する。
そして、この抑制力が前述の従駆動輪にブレーキをかける状態を形成する。
さらに、このような車両の高速領域では、クラッチやモータに過大な負荷が生じており、この領域におけるクラッチの断続やモータ駆動がこれらの構成の劣化を促す。
【０００５】
本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、主駆動輪を主駆動手段により駆動させ、従駆動輪を従駆動手段により駆動させるようにした四輪駆動制御装置において、従駆動手段が主駆動手段の負荷となること、クラッチや従駆動手段の耐久性低下の防止、およびエネルギ消費量増大防止を図ることができる四輪駆動制御装を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、主駆動手段により駆動される主駆動輪と、従駆動手段により駆動される従駆動輪と、前記主駆動手段により駆動され、前記従駆動手段を駆動させる電力を発電する発電機と、前記従駆動輪と前記従駆動手段との間に設けられ、前記従駆動輪に対する前記従駆動手段の回転駆動力の伝達を切断および接続の切り替えを可能とするクラッチと、前記クラッチの断続切り替えを車両の走行状態に基づいて制御するクラッチ制御手段と、前記従駆動手段の回転数を検出する回転数検出手段と、を備え、前記クラッチ制御手段は、前記従駆動手段の駆動を制御する従駆動制御手段が出力する回転指令信号を入力し、前記回転数検出手段が検出する検出回転数と前記回転指令信号とのいずれか一方が所定の回転数閾値を超えたことを検出したときに前記クラッチを切断作動させる回転数対応制御を実行するとともに、前記回転指令信号と前記検出回転数とが不一致の場合に、前記クラッチを切断作動させるフェールセーフ制御を実行することを特徴とする手段とした。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、主駆動手段により駆動される主駆動輪と、従駆動手段により駆動される従駆動輪と、前記主駆動手段により駆動され、前記従駆動手段を駆動させる電力を発電する発電機と、前記従駆動輪と前記従駆動手段との間に設けられ、前記従駆動輪に対する前記従駆動手段の回転駆動力の伝達を切断および接続の切り替えを可能とするクラッチと、前記クラッチの断続切り替えを車両の走行状態に基づいて制御するクラッチ制御手段と、前記従駆動手段の回転数を検出する回転数検出手段と、を備え、前記クラッチ制御手段は、前記回転数検出手段が検出する検出回転数が所定の回転数閾値を超えたことを検出したときに前記クラッチを切断作動させる回転数対応制御を実行するとともに、前記従駆動手段の駆動を制御する従駆動制御手段が出力する回転指令信号を入力し、前記回転指令信号と前記検出回転数とが不一致の場合に、前記クラッチを切断作動させるフェールセーフ制御を実行する手段であり、前記検出回転数を入力して、この回転数があらかじめ設定された第２回転数閾値よりも高いときに、前記クラッチを切断作動させる回転数監視手段を、前記クラッチ制御手段と並列に設けたことを特徴とする手段とした。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の四輪駆動制御装置において、前記回転数監視手段に、一旦、前記従駆動手段の回転数があらかじめ設定された前記第２回転数閾値よりも高くなって前記クラッチを切断作動させたら、その後、検出される前記従駆動手段の回転数に関わりなくこのクラッチ切断作動状態を維持させるラッチ手段を設けたことを特徴とする手段とした。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の四輪駆動制御装置において、前記クラッチ制御手段の回転数対応制御に用いる前記回転数閾値および前記第２回転数閾値は、前記従駆動手段が前記従駆動輪の負荷となる回転数よりも低い回転数に設定されていることを特徴とする手段とした。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の四輪駆動制御装置において、前記第２回転数閾値は、前記回転数閾値よりも高い値に設定されていることを特徴とする手段とした。また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動制御装置において、前記回転数閾値は、前記従駆動手段が前記従駆動輪の負荷となる回転数よりも低い回転数に設定されていることを特徴とする手段とした。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の四輪駆動制御装置において、前記主駆動手段はエンジンであり、前記従駆動手段がモータであることを特徴とする手段とした。
【００１９】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の発明では、走行状態に基づいてクラッチの断続切り替えを行うクラッチ制御手段は、回転数検出手段が検出する従駆動手段の出力回転数が所定の回転数閾値を超えたときには、クラッチを切断作動させる回転数対応制御を実行する。したがって、従駆動手段の能力以上の回転となって、従駆動手段が主駆動手段に対する負荷となったり、クラッチにこの負荷が作用したりすることを防止して、従駆動手段の保護、クラッチの耐久性の向上、およびエネルギ消費の低減をはかることができる。また、回転数対応制御において、回転指令信号と検出回転数とのいずれか一方が回転数閾値を超えたときにクラッチを切断作動させるようにした。このように回転数対応制御を、回転指令信号に対応して実行することにより、実際の回転数が回転数閾値を超える前にクラッチを切断させることが可能となり、制御応答性の向上を図ることができるとともに、回転指令信号と検出回転数との２つの信号に基づいて回転数対応制御を実行することにより、制御の確実性を向上させることができる。また、なんらかの異常が発生して回転指令信号と検出回転数とが不一致になると、クラッチ制御手段は、クラッチを切断作動させるフェールセーフ制御を実行する。したがって、異常発生時に、従駆動輪と従駆動手段とを切り離して、従駆動輪に対して異常な回転制御が実行されるのを防止することができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明にあっては、回転数検出手段が検出する従駆動手段の出力回転数が所定の第２回転数閾値を超えたときには、回転数監視手段がクラッチを切断作動させる。したがって、請求項１に記載の発明と同様に、従駆動手段の能力以上の回転となって、従駆動手段が主駆動手段に対する負荷となったり、クラッチにこの負荷が作用したりすることを防止して、従駆動手段の保護、クラッチの耐久性の向上、およびエネルギ消費の低減を図ることができる。加えて、回転数監視手段は、クラッチ制御手段と並列に設けているため、制御系であるクラッチ制御手段に異常が発生しても、従駆動手段の回転数が回転数閾値を超えて回転することを確実に防止することができる。すなわち、クラッチ制御手段と、回転数監視手段とで並列に従駆動手段の回転数を監視して、必要に応じてクラッチを切断作動させる制御を実行する。したがって、クラッチ制御手段と回転数監視手段とのいずれか一方に異常が発生しても、必要に応じてクラッチを切断作動させて、従駆動手段が負荷となるのを防止することができ、上述の効果を確実に得ることができる。また、なんらかの異常が発生して回転指令信号と検出回転数とが不一致になると、クラッチ制御手段は、クラッチを切断作動させるフェールセーフ制御を実行する。したがって、異常発生時に、従駆動輪と従駆動手段とを切り離して、従駆動輪に対して異常な回転制御が実行されるのを防止することができる。
【００２３】
さらに、請求項３に記載の発明にあっては、ラッチ手段を設け、一旦、従駆動手段の出力回転数が第２回転数閾値を超えて回転数監視手段がクラッチを切断作動させると、この切断作動状態をラッチ手段が維持させるようにしたため、制御ハンチングの発生を抑えることができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明にあっては、従駆動手段の出力回転数が高くなった場合、まず、出力回転数が回転数閾値を超えた時点で、クラッチ制御手段による回転数対応制御によりクラッチの切断作動がなされる。また、クラッチ制御手段に異常などが発生して出力回転数が回転数閾値を超えても回転数対応制御によるクラッチの切断がなされない場合、その後、従駆動手段の出力回転数が第２回転数閾値を超えると、回転数監視手段の作動により、クラッチが切断作動される。このように回転数閾値と第２回転数閾値とを異ならせたため、クラッチ制御手段と、回転数監視部とで、同時に従駆動手段の回転異常を検出することがないとともに、クラッチ制御手段で回転異常を検出したことを冗長系の監視部である回転数監視部に知らせる必要もなくなる。
【００２６】
請求項７に記載の発明にあっては、従駆動手段であるモータの回転数が高回転になるのを防止することができ、モータとして安価な、例えば、ＤＣブラシモータなどを使用しても、モータがエンジンに対する負荷となったり、高回転となって耐久性が低下したりすることを防止することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、本発明の車両の駆動制御装置を説明するにあたり、前輪を主駆動輪とし、後輪を従動輪とする四輪駆動車を例に挙げて説明するが、本発明を実施するにあたっては、主駆動輪を前輪と後輪のいずれにしてもよい。
【００３１】
（実施の形態１）図１は、実施の形態１の四輪駆動制御装置を示すシステム概要図である。エンジン１の駆動力は、前側クラッチ２，前側変速機３およ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。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ている。
【００３２】
前記エンジン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から供給される電流により駆動するモータ６が設けられている。また、このモータ６で発生した駆動力は、後側クラッチ７，後側変速機８およ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。
なお、前記モータ６は、一般にＤＣブラシモータと呼ばれる安価なモータを使用しているとともに、電磁石を有し、この電磁石への通電方向を切り替えることにより回転方向が切り替わる構成となっている。
また、前記後側クラッチ７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構成となっている。
また、後側変速機８は、単に減速を行ってトルクを得るためのものである。
【００３３】
前記エンジン１の駆動、発電機５の駆動、モータ６の駆動、および後側クラッチ７の断接は４ＷＤコントローラ１０により制御される。
【００３４】
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。
【００３５】
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、図外の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、異常を示す図外の異常ランプを点灯させる信号であるフェール信号、図外のＴＣＳ制御装置がＴＣＳ制御を行っているか否かを示すＴＣＳ信号を入力する。
【００３６】
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における制御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。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。
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。
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。
前記クラッチ締結制御部１０ｈは、電磁式の後側クラッチ７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。
【００３７】
本実施の形態１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、さらに、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のみを駆動させる制御を実行することを基本制御としているものである。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。
【００３８】
次に、図２のフローチャートに基づいて４ＷＤコントローラ１０における基本制御の流れを説明する。
まず、ステップ１０１では、車輪速信号に基づいて車輪速を計算する。
次のステップ１０２では、前輪ＦＲＷと後輪ＲＲＷの車輪速差を計算する。
次のステップ１０３では、ステップ１０２の計算結果に基づいて、前輪ＦＲＷの車輪速が後輪ＲＲＷの車輪速よりも大きいか否か、すなわち、主駆動輪である前輪にスリップが生じているか否か判断し、ＮＯつまり前輪がスリップしていない場合には、ステップ１１３に進んで、後側クラッチ７をＯＦＦとするとともに、モータ６を停止させて２輪駆動状態とする。
【００３９】
一方、ステップ１０３において、ＹＥＳすなわち前輪ＦＲＷがスリップしていると判断した場合には、ステップ１０４に続く処理と、ステップ１０８に続く処理とを並列に実行する。なお、この並列の処理は、時間的に同期させて実行させる。
【００４０】
ステップ１０４では、前輪が後輪に対して所定以上の過大なスリップ状態であるか否か判断し、ＹＥＳすなわち過大スリップ状態であるときには、ステップ１０５に進み、ＮＯすなわち前輪のスリップ状態が過大でない場合には、そのままステップ１０１に戻る
ステップ１０５およびステップ１０６における処理は、主駆動輪制御部１０ｂおよびエンジントルク量制御部１０ｃにおいて行うものであるが、ステップ１０５では、前輪トルク制限値を演算し、続くステップ１０６でエンジンＴＣＳ制御、すなわち前輪トルク制限値に基づいてエンジントルク量を制御する制御信号を出力して、前輪のスリップ状態が過大とならないようにエンジンの出力を制限する制御を実行し、これにより、ステップ１０７において前輪トルクが低減されることになる。
【００４１】
また、ステップ１０８では、車速があらかじめ設定された始動完了車速未満であるか否か判断し、始動完了車速以上の場合には、前記ステップ１１３に進んで２輪駆動状態とし、一方、車速が始動完了車速未満の場合には、ステップ１０９に進む。
このステップ１０９では、必要な後輪トルクの要求値を演算し、次のステップ１１０では、この後輪トルク要求値に応じて、モータトルク量制御部１０ｆを作動（非作動を含む）させてモータ６の出力トルクを制御するとともに、駆動方向切替部１０ｇによりモータ６の駆動方向、すなわち前進方向に駆動させるか後退方向に駆動させるかの切替を行い、ステップ１１１において後側クラッチ７を締結させるとともに、モータ６を駆動させて４輪駆動状態とし、後輪トルクの増加が成される。
【００４２】
次に、モータ６の回転の監視について説明する。
本実施の形態では、モータ６として、発進時の車両の安定性を確保することを目的としているため、出力の小さいモータを用いている。
そのため、モータ６の回転を監視して、モータ６が過大に回転して主駆動輪である前輪ＦＲＷの負荷となったり、モータ６が劣化したり、後側クラッチ７が劣化したりするのを防止すべく、モータ６の回転監視結果に基づいてクラッチ締結制御部１０ｈの駆動を制御している。
【００４３】
図３は、モータ監視部分の構成を示すシステム図であって、上述のモータ６の回転数の監視ならびにクラッチ締結制御部１０ｈの制御を、演算部１０ａと回転数監視部１０ｍとの２系統で行っている。
すなわち、演算部１０ａならびに回転数監視部１０ｍには、モータ回転数センサ１１からモータ回転数信号が入力されている。なお、このモータ回転数センサ１１は、例えば、車輪速センサと同様に回転に伴ってパルス信号を出力するものを用いる。
【００４４】
また、このモータ６の回転数を検出する手段としては、上述のように実際の回転数を検出する手段に限られず、以下に述べるいくつかの手段を用いることができる。
まず、第１の手段としては、車両データ通信で得られる車輪速センサからの信号からモータ６により駆動される後輪ＲＲＷの回転数をモニタし、この回転数からモータ６の回転数を求める手段がある。
次に、第２の手段として、モータ６から後輪ＲＲＷの車軸までの回転伝達経路の途中に存在する軸に取り付けられているロータから回転数を検出する手段がある。また、このロータとして、車速センサを適用すれば、コストダウンを図ることができる。
次に、第３の手段として、車両の前後Ｇから車両の加速および減速状態を求め、この加速・減速状態を積算して、車速を求め、この車速からモータ６の回転数を求める手段がある。
次に、第４の手段として、エンジン１のクランク角（エンジン回転数）とシフトポジションに基づいて、シフトのギヤ比×エンジン回転数により、車速を求めることができ、この車速からモータ回転数を求める手段がある。
第５の手段として、スロットル（アクセル）開度によりエンジン回転数を推定し、第４の手段と同様にして、このエンジン回転数とシフトポジションとから車速を求め、この車速からモータ回転数を求める手段がある。
第６の手段として、モータ回転指令値を、モータ回転数と等しいと見なして、モータ回転数とする手段がある。
【００４５】
ここで回転数監視部１０ｍは、特許請求の範囲の回転数監視手段に相当するものであり、その一例を示すと、図４（ａ）に示す回路により構成することができる。この回路は、図４（ｂ）に示すように、モータ回転数センサ１１から出力される回転数パルスの、立ち上がりおよび立ち下がりに対応した変換信号１を形成し、さらに、この変換信号１の立ち上がりごとにコンデンサ４０１に充電する。抵抗４０２を調整することで、放電量が強く設定され、これにより回転数が低い場合には、放電が充電に勝って、変換信号３は、第２回転数閾値Ｙを越えることはない。しかし、モータ６の回転数、すなわち、回転数パルス数が多くなると充電量が勝って変換信号３の出力値が第２回転数閾値Ｙを越え、これに対応してクラッチ遮断信号を出力するよう構成されている。
【００４６】
また、ラッチ回路１０ｎは、請求項３に記載の発明のラッチ手段に相当するものであり、その一例を示すと、図５（ａ）に示す回路により構成することができる。このラッチ回路１０ｎによれば、入力信号として一度Ｈｉの信号が入力されると、その後、入力信号がＬｏｗとなっても、出力信号としてＨｉの出力が継続される。
【００４７】
次に、図６によりモータ回転監視の制御流れについて説明する。
このフローチャートにおいて、演算部と記載している左側の流れは、演算部１０ａにおける流れを示しており、一方、監視部と記載している右側の流れは回転数監視部１０ｍにおける流れを示している。
前記演算部１０ａは、特許請求の範囲のクラッチ制御手段に相当するもので、まず、演算部１０ａにおける制御流れについて説明する。
ステップ６０１では、車両データ通信の読み込みを行う。
次のステップ６０２では、モータ指令値（回転指令信号）の演算を行う。なお、このモータ指令値とは、図２のステップ１１０におけるモータＡＬＴ制御において演算されるものと同様であり、このステップ１１０において得られたモータ指令値を読み込むものとしてもよい。
【００４８】
次に、ステップ６０３では、モータ指令値とあらかじめ設定された回転数閾値Ｘとを比較し、モータ指令値≧Ｘの場合には、ステップ６０７に進んで、後側クラッチ７の切り離しを行う。また、ステップ６０３において、モータ指令値<Ｘの場合は、ステップ６０４に進んで、モータ回転数センサ１１から得られるモータ回転数をモニタし（読み込み）、次のステップ６０５において、検出されたモータ回転数（検出回転数）と回転数閾値Ｘとを比較して、モータ回転数≧Ｘの場合は、ステップ６０７に進んで、後側クラッチ７の切断を行う。また、ステップ６０５においてモータ回転数<Ｘの場合はステップ６０６に進んで、ステップ６０２で得られたモータ指令値とステップ６０４で得られたモータ回転数とが一致しているか否か判断し、両者が一致していれば、ステップ６０８に進んで、後側クラッチ７の締結制御を開始あるいは継続する。一方、ステップ６０６において、モータ指令値とモータ回転数とが不一致の場合には、ステップ６０７に進んで、後側クラッチ７の切り離しを行う。このステップ６０６および６０７の処理が、請求項１に記載のフェールセーフ制御に相当する。
【００４９】
以上のように、演算部１０ａにあっては、車両データに基づいて演算されたモータ指令値と、モータ回転数センサ１１により検出されたモータ回転数とのいずれか一方が回転数閾値Ｘを越えたときは、後側クラッチ７を切り離して、従駆動輪である後輪ＲＲＷとモータ６との連繋を絶つ。ここで、回転数閾値Ｘとは、モータ６が発電現象を起こしてエンジン１の負荷となる回転数よりも小さな値に設定されている。
【００５０】
一方、図６のフローチャートにおける監視部の流れにあっては、まず、ステップ６１１において、モータ回転数センサ１１が検出するモータ回転数をモニタする。
次のステップ６１２では、モータ回転数を第２回転数閾値Ｙと比較し、モータ回転数≧Ｙの場合は、ステップ６１３に進んで、後側クラッチ７の切り離しを行うとともに、ラッチ回路１０ｎの作動に基づいてこの切り離し状態を維持させる。また、ステップ６１２において、モータ回転数＜Ｙの場合は、ステップ６１１に戻る。
【００５１】
したがって、回転数監視部１０ｍにあっては、モータ回転数センサ１１が検出するモータ回転数が、第２回転数閾値Ｙを越えると、後側クラッチ７を切り離すとともに、この切り離し状態を維持させる。
ここで、図７のタイムチャートに基づき回転数閾値Ｘと第２回転数閾値Ｙとについて説明すると、両者は、モータ６の限界回転数Ｌｍｉよりも低い値に設定されているとともに、モータ６が負荷となる回転数Ｌｄよりも低い値に設定されている。また、第２回転数閾値Ｙは回転数閾値Ｘよりも大きな値に設定されている。そして、これらの値は、後側クラッチ７を切り離した後に、モータ６の回転が上昇することを見込んで設定されている。すなわち、後側クラッチ７を解放する指令を出力してから実際に後側クラッチ７が解放されるまでには、ｔ１，ｔ２の作動時間を要すものであり、この間にモータ６の回転が上昇しても、回転数Ｌｄを越えないような設定となっている。また、この間のモータ６の上昇分は、車両加速度の上限値に基づいて設定されている。
【００５２】
以上のように、実施の形態１の四輪駆動制御装置にあっては、演算部１０ａが正常に作動を行っている状態では、モータ指令値と実際に検出されるモータ回転数のいずれかが回転数閾値Ｘを越えると、後側クラッチ７を切り離して後輪ＲＲＷとモータ６との連繋を絶つため、車速が高くなってモータ６の能力を超えたときに、モータ６が負荷となることがない。
これにより、モータ６として、安価なＤＣブラシモータを使用しても、モータ６および後側クラッチ７の耐久性を向上させることができる。
さらに、演算部１０ａに異常が生じた場合には、ステップ６０６におけるモータ指令値と実際のモータ回転数との比較により異常を判断して、異常発生時にも後側クラッチ７を切り離して、従駆動輪である後輪ＲＲＷが前輪ＦＲＷと関連のない駆動をしてしまうことを防止することができる。
加えて、演算部１０ａの異常により、モータ６の回転数が回転数閾値Ｘを越えてしまった場合、これが第２回転数閾値Ｙを越えたときには、回転数監視部１０ｍが後側クラッチ７を解放させるとともに、ラッチ回路１０ｎがこの後側クラッチ７を解放させる信号を出力する状態を維持する。したがって、モータ６が異常に高回転するのを冗長的に確実に防止することができるとともに、このように回転数閾値Ｘと第２回転数閾値Ｙとの値を異ならせているため、演算部１０ａと回転数監視部１０ｍとで、後側クラッチ７を解放させたか否かなどの連絡を取り合う必要がなく、制御の簡略化を図ることができる。
【００６２】
以上、図面により実施の形態について説明してきたが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態では、主駆動源としてエンジン１を用いた例を示したが、モータなど他の駆動手段を用いてもよい。また、実施の形態では、主駆動輪を前輪、従駆動輪を後輪としたが、前後逆にしてもよい。また、実施の形態では、従駆動手段としてモータ６を示したが、モータ６に限定されるものではなく、エンジンなどの他の駆動手段を用いることも可能であり、このような構成であっても、クラッチ（後側クラッチ７）の保護を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の四輪駆動制御装置を示すシステム概要図である。
【図２】実施の形態１の四輪駆動制御装置における４ＷＤコントローラ１０の基本制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１の四輪駆動制御装置におけるモータ監視部分の構成を示すシステム図である。
【図４】（ａ）は実施の形態１の四輪駆動制御装置における回転数監視部の一例を示す回路図、（ｂ）はこの回転数監視部の信号出力特性図である。
【図５】（ａ）は実施の形態１の四輪駆動制御装置おけるラッチ回路の一例を示す回路図、（ｂ）はこのラッチ回路の信号出力特性図である。
【図６】実施の形態１の四輪駆動制御装置におけるモータ回転の監視の制御流れを示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１の四輪駆動制御装置の作動例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン（主駆動手段）
５ 発電機
６ モータ（従駆動手段）
７ 後側クラッチ
１０ ４ＷＤコントローラ
１０ａ 演算部（クラッチ制御手段）
１０ｃ エンジントルク量制御部
１０ｅ 発電機発電制御部
１０ｆ モータトルク量制御部
１０ｈ クラッチ締結制御部
１０ｊ 電圧監視部
１０ｋ ラッチ回路
１０ｍ 回転数監視部
１０ｎ ラッチ回路
１１ モータ回転数センサ
ＦＲＷ 前輪（主駆動輪）
ＲＲＷ 後輪（従駆動輪）
【発明の属する技術分野】
本発明は、前輪と後輪とを主駆動手段と従駆動手段との２つの駆動手段により駆動させる四輪駆動制御装置に関するものであり、特に、従駆動手段としてモータを用いた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、前輪と後輪の一方（主駆動輪）を駆動させるエンジンなどの主駆動手段と、前輪と後輪の他方（従駆動輪）を駆動させるモータとを有した車両駆動装置において、加速時や車両の走行路面に応じ、主駆動手段により駆動される主駆動輪のグリップ力を補助するよう、モータの駆動力を従駆動輪に付与して前後輪の駆動力・制動力の適正配分をはかる車両駆動制御装置が提案されている。なお、このような従来技術としては、例えば、特開２０００―９４９７９号に記載されたものが知られている。
【０００３】
上述のような従来技術において、コスト低減、車載重量の低減、およびコンパクト化を目的として、従駆動手段としてのモータに出力が比較的小さなものを用いた場合、モータの高速回転性能を越えるような車両の高速走行時にあっては、従駆動輪はモータによって回転されているのではなく、主駆動輪（主駆動手段）によって回転駆動される状態となる。
つまり、通常のモータを用いた四輪駆動制御では従駆動輪がモータにより回転駆動されるものであるが、上述のようにモータの性能を越える高速走行では、モータを回転させるという駆動側と従駆動側の逆転現象が生じてしまう。このような現象では、従駆動輪により主駆動手段に負荷を与えてブレーキがかかった状態となり、主駆動手段の出力状態を阻害するとともに、従駆動輪と従駆動手段との間に設けられたクラッチおよび従駆動手段に負荷を与えてしまうという問題が生じるとともに、エネルギ消費量の増大を招くという問題が生じる。
この現象の原因は、モータの回転数がモータの特性以上に上昇したことにある。すなわち、この状態では、モータは、発電機のように作用し、出力トルクおよび電流がマイナス方向に発生することになる。このモータの逆起電力が、モータをモータ自身が持つ特性以上に回転することを抑制する。
そして、この抑制力が前述の従駆動輪にブレーキをかける状態を形成する。
さらに、このような車両の高速領域では、クラッチやモータに過大な負荷が生じており、この領域におけるクラッチの断続やモータ駆動がこれらの構成の劣化を促す。
【０００５】
本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、主駆動輪を主駆動手段により駆動させ、従駆動輪を従駆動手段により駆動させるようにした四輪駆動制御装置において、従駆動手段が主駆動手段の負荷となること、クラッチや従駆動手段の耐久性低下の防止、およびエネルギ消費量増大防止を図ることができる四輪駆動制御装を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、主駆動手段により駆動される主駆動輪と、従駆動手段により駆動される従駆動輪と、前記主駆動手段により駆動され、前記従駆動手段を駆動させる電力を発電する発電機と、前記従駆動輪と前記従駆動手段との間に設けられ、前記従駆動輪に対する前記従駆動手段の回転駆動力の伝達を切断および接続の切り替えを可能とするクラッチと、前記クラッチの断続切り替えを車両の走行状態に基づいて制御するクラッチ制御手段と、前記従駆動手段の回転数を検出する回転数検出手段と、を備え、前記クラッチ制御手段は、前記従駆動手段の駆動を制御する従駆動制御手段が出力する回転指令信号を入力し、前記回転数検出手段が検出する検出回転数と前記回転指令信号とのいずれか一方が所定の回転数閾値を超えたことを検出したときに前記クラッチを切断作動させる回転数対応制御を実行するとともに、前記回転指令信号と前記検出回転数とが不一致の場合に、前記クラッチを切断作動させるフェールセーフ制御を実行することを特徴とする手段とした。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、主駆動手段により駆動される主駆動輪と、従駆動手段により駆動される従駆動輪と、前記主駆動手段により駆動され、前記従駆動手段を駆動させる電力を発電する発電機と、前記従駆動輪と前記従駆動手段との間に設けられ、前記従駆動輪に対する前記従駆動手段の回転駆動力の伝達を切断および接続の切り替えを可能とするクラッチと、前記クラッチの断続切り替えを車両の走行状態に基づいて制御するクラッチ制御手段と、前記従駆動手段の回転数を検出する回転数検出手段と、を備え、前記クラッチ制御手段は、前記回転数検出手段が検出する検出回転数が所定の回転数閾値を超えたことを検出したときに前記クラッチを切断作動させる回転数対応制御を実行するとともに、前記従駆動手段の駆動を制御する従駆動制御手段が出力する回転指令信号を入力し、前記回転指令信号と前記検出回転数とが不一致の場合に、前記クラッチを切断作動させるフェールセーフ制御を実行する手段であり、前記検出回転数を入力して、この回転数があらかじめ設定された第２回転数閾値よりも高いときに、前記クラッチを切断作動させる回転数監視手段を、前記クラッチ制御手段と並列に設けたことを特徴とする手段とした。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の四輪駆動制御装置において、前記回転数監視手段に、一旦、前記従駆動手段の回転数があらかじめ設定された前記第２回転数閾値よりも高くなって前記クラッチを切断作動させたら、その後、検出される前記従駆動手段の回転数に関わりなくこのクラッチ切断作動状態を維持させるラッチ手段を設けたことを特徴とする手段とした。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の四輪駆動制御装置において、前記クラッチ制御手段の回転数対応制御に用いる前記回転数閾値および前記第２回転数閾値は、前記従駆動手段が前記従駆動輪の負荷となる回転数よりも低い回転数に設定されていることを特徴とする手段とした。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の四輪駆動制御装置において、前記第２回転数閾値は、前記回転数閾値よりも高い値に設定されていることを特徴とする手段とした。また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動制御装置において、前記回転数閾値は、前記従駆動手段が前記従駆動輪の負荷となる回転数よりも低い回転数に設定されていることを特徴とする手段とした。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の四輪駆動制御装置において、前記主駆動手段はエンジンであり、前記従駆動手段がモータであることを特徴とする手段とした。
【００１９】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の発明では、走行状態に基づいてクラッチの断続切り替えを行うクラッチ制御手段は、回転数検出手段が検出する従駆動手段の出力回転数が所定の回転数閾値を超えたときには、クラッチを切断作動させる回転数対応制御を実行する。したがって、従駆動手段の能力以上の回転となって、従駆動手段が主駆動手段に対する負荷となったり、クラッチにこの負荷が作用したりすることを防止して、従駆動手段の保護、クラッチの耐久性の向上、およびエネルギ消費の低減をはかることができる。また、回転数対応制御において、回転指令信号と検出回転数とのいずれか一方が回転数閾値を超えたときにクラッチを切断作動させるようにした。このように回転数対応制御を、回転指令信号に対応して実行することにより、実際の回転数が回転数閾値を超える前にクラッチを切断させることが可能となり、制御応答性の向上を図ることができるとともに、回転指令信号と検出回転数との２つの信号に基づいて回転数対応制御を実行することにより、制御の確実性を向上させることができる。また、なんらかの異常が発生して回転指令信号と検出回転数とが不一致になると、クラッチ制御手段は、クラッチを切断作動させるフェールセーフ制御を実行する。したがって、異常発生時に、従駆動輪と従駆動手段とを切り離して、従駆動輪に対して異常な回転制御が実行されるのを防止することができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明にあっては、回転数検出手段が検出する従駆動手段の出力回転数が所定の第２回転数閾値を超えたときには、回転数監視手段がクラッチを切断作動させる。したがって、請求項１に記載の発明と同様に、従駆動手段の能力以上の回転となって、従駆動手段が主駆動手段に対する負荷となったり、クラッチにこの負荷が作用したりすることを防止して、従駆動手段の保護、クラッチの耐久性の向上、およびエネルギ消費の低減を図ることができる。加えて、回転数監視手段は、クラッチ制御手段と並列に設けているため、制御系であるクラッチ制御手段に異常が発生しても、従駆動手段の回転数が回転数閾値を超えて回転することを確実に防止することができる。すなわち、クラッチ制御手段と、回転数監視手段とで並列に従駆動手段の回転数を監視して、必要に応じてクラッチを切断作動させる制御を実行する。したがって、クラッチ制御手段と回転数監視手段とのいずれか一方に異常が発生しても、必要に応じてクラッチを切断作動させて、従駆動手段が負荷となるのを防止することができ、上述の効果を確実に得ることができる。また、なんらかの異常が発生して回転指令信号と検出回転数とが不一致になると、クラッチ制御手段は、クラッチを切断作動させるフェールセーフ制御を実行する。したがって、異常発生時に、従駆動輪と従駆動手段とを切り離して、従駆動輪に対して異常な回転制御が実行されるのを防止することができる。
【００２３】
さらに、請求項３に記載の発明にあっては、ラッチ手段を設け、一旦、従駆動手段の出力回転数が第２回転数閾値を超えて回転数監視手段がクラッチを切断作動させると、この切断作動状態をラッチ手段が維持させるようにしたため、制御ハンチングの発生を抑えることができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明にあっては、従駆動手段の出力回転数が高くなった場合、まず、出力回転数が回転数閾値を超えた時点で、クラッチ制御手段による回転数対応制御によりクラッチの切断作動がなされる。また、クラッチ制御手段に異常などが発生して出力回転数が回転数閾値を超えても回転数対応制御によるクラッチの切断がなされない場合、その後、従駆動手段の出力回転数が第２回転数閾値を超えると、回転数監視手段の作動により、クラッチが切断作動される。このように回転数閾値と第２回転数閾値とを異ならせたため、クラッチ制御手段と、回転数監視部とで、同時に従駆動手段の回転異常を検出することがないとともに、クラッチ制御手段で回転異常を検出したことを冗長系の監視部である回転数監視部に知らせる必要もなくなる。
【００２６】
請求項７に記載の発明にあっては、従駆動手段であるモータの回転数が高回転になるのを防止することができ、モータとして安価な、例えば、ＤＣブラシモータなどを使用しても、モータがエンジンに対する負荷となったり、高回転となって耐久性が低下したりすることを防止することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、本発明の車両の駆動制御装置を説明するにあたり、前輪を主駆動輪とし、後輪を従動輪とする四輪駆動車を例に挙げて説明するが、本発明を実施するにあたっては、主駆動輪を前輪と後輪のいずれにしてもよい。
【００３１】
（実施の形態１）図１は、実施の形態１の四輪駆動制御装置を示すシステム概要図である。エンジン１の駆動力は、前側クラッチ２，前側変速機３およ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。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ている。
【００３２】
前記エンジン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から供給される電流により駆動するモータ６が設けられている。また、このモータ６で発生した駆動力は、後側クラッチ７，後側変速機８およ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。
なお、前記モータ６は、一般にＤＣブラシモータと呼ばれる安価なモータを使用しているとともに、電磁石を有し、この電磁石への通電方向を切り替えることにより回転方向が切り替わる構成となっている。
また、前記後側クラッチ７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構成となっている。
また、後側変速機８は、単に減速を行ってトルクを得るためのものである。
【００３３】
前記エンジン１の駆動、発電機５の駆動、モータ６の駆動、および後側クラッチ７の断接は４ＷＤコントローラ１０により制御される。
【００３４】
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。
【００３５】
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、図外の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、異常を示す図外の異常ランプを点灯させる信号であるフェール信号、図外のＴＣＳ制御装置がＴＣＳ制御を行っているか否かを示すＴＣＳ信号を入力する。
【００３６】
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における制御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。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。
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。
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。
前記クラッチ締結制御部１０ｈは、電磁式の後側クラッチ７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。
【００３７】
本実施の形態１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、さらに、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のみを駆動させる制御を実行することを基本制御としているものである。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。
【００３８】
次に、図２のフローチャートに基づいて４ＷＤコントローラ１０における基本制御の流れを説明する。
まず、ステップ１０１では、車輪速信号に基づいて車輪速を計算する。
次のステップ１０２では、前輪ＦＲＷと後輪ＲＲＷの車輪速差を計算する。
次のステップ１０３では、ステップ１０２の計算結果に基づいて、前輪ＦＲＷの車輪速が後輪ＲＲＷの車輪速よりも大きいか否か、すなわち、主駆動輪である前輪にスリップが生じているか否か判断し、ＮＯつまり前輪がスリップしていない場合には、ステップ１１３に進んで、後側クラッチ７をＯＦＦとするとともに、モータ６を停止させて２輪駆動状態とする。
【００３９】
一方、ステップ１０３において、ＹＥＳすなわち前輪ＦＲＷがスリップしていると判断した場合には、ステップ１０４に続く処理と、ステップ１０８に続く処理とを並列に実行する。なお、この並列の処理は、時間的に同期させて実行させる。
【００４０】
ステップ１０４では、前輪が後輪に対して所定以上の過大なスリップ状態であるか否か判断し、ＹＥＳすなわち過大スリップ状態であるときには、ステップ１０５に進み、ＮＯすなわち前輪のスリップ状態が過大でない場合には、そのままステップ１０１に戻る
ステップ１０５およびステップ１０６における処理は、主駆動輪制御部１０ｂおよびエンジントルク量制御部１０ｃにおいて行うものであるが、ステップ１０５では、前輪トルク制限値を演算し、続くステップ１０６でエンジンＴＣＳ制御、すなわち前輪トルク制限値に基づいてエンジントルク量を制御する制御信号を出力して、前輪のスリップ状態が過大とならないようにエンジンの出力を制限する制御を実行し、これにより、ステップ１０７において前輪トルクが低減されることになる。
【００４１】
また、ステップ１０８では、車速があらかじめ設定された始動完了車速未満であるか否か判断し、始動完了車速以上の場合には、前記ステップ１１３に進んで２輪駆動状態とし、一方、車速が始動完了車速未満の場合には、ステップ１０９に進む。
このステップ１０９では、必要な後輪トルクの要求値を演算し、次のステップ１１０では、この後輪トルク要求値に応じて、モータトルク量制御部１０ｆを作動（非作動を含む）させてモータ６の出力トルクを制御するとともに、駆動方向切替部１０ｇによりモータ６の駆動方向、すなわち前進方向に駆動させるか後退方向に駆動させるかの切替を行い、ステップ１１１において後側クラッチ７を締結させるとともに、モータ６を駆動させて４輪駆動状態とし、後輪トルクの増加が成される。
【００４２】
次に、モータ６の回転の監視について説明する。
本実施の形態では、モータ６として、発進時の車両の安定性を確保することを目的としているため、出力の小さいモータを用いている。
そのため、モータ６の回転を監視して、モータ６が過大に回転して主駆動輪である前輪ＦＲＷの負荷となったり、モータ６が劣化したり、後側クラッチ７が劣化したりするのを防止すべく、モータ６の回転監視結果に基づいてクラッチ締結制御部１０ｈの駆動を制御している。
【００４３】
図３は、モータ監視部分の構成を示すシステム図であって、上述のモータ６の回転数の監視ならびにクラッチ締結制御部１０ｈの制御を、演算部１０ａと回転数監視部１０ｍとの２系統で行っている。
すなわち、演算部１０ａならびに回転数監視部１０ｍには、モータ回転数センサ１１からモータ回転数信号が入力されている。なお、このモータ回転数センサ１１は、例えば、車輪速センサと同様に回転に伴ってパルス信号を出力するものを用いる。
【００４４】
また、このモータ６の回転数を検出する手段としては、上述のように実際の回転数を検出する手段に限られず、以下に述べるいくつかの手段を用いることができる。
まず、第１の手段としては、車両データ通信で得られる車輪速センサからの信号からモータ６により駆動される後輪ＲＲＷの回転数をモニタし、この回転数からモータ６の回転数を求める手段がある。
次に、第２の手段として、モータ６から後輪ＲＲＷの車軸までの回転伝達経路の途中に存在する軸に取り付けられているロータから回転数を検出する手段がある。また、このロータとして、車速センサを適用すれば、コストダウンを図ることができる。
次に、第３の手段として、車両の前後Ｇから車両の加速および減速状態を求め、この加速・減速状態を積算して、車速を求め、この車速からモータ６の回転数を求める手段がある。
次に、第４の手段として、エンジン１のクランク角（エンジン回転数）とシフトポジションに基づいて、シフトのギヤ比×エンジン回転数により、車速を求めることができ、この車速からモータ回転数を求める手段がある。
第５の手段として、スロットル（アクセル）開度によりエンジン回転数を推定し、第４の手段と同様にして、このエンジン回転数とシフトポジションとから車速を求め、この車速からモータ回転数を求める手段がある。
第６の手段として、モータ回転指令値を、モータ回転数と等しいと見なして、モータ回転数とする手段がある。
【００４５】
ここで回転数監視部１０ｍは、特許請求の範囲の回転数監視手段に相当するものであり、その一例を示すと、図４（ａ）に示す回路により構成することができる。この回路は、図４（ｂ）に示すように、モータ回転数センサ１１から出力される回転数パルスの、立ち上がりおよび立ち下がりに対応した変換信号１を形成し、さらに、この変換信号１の立ち上がりごとにコンデンサ４０１に充電する。抵抗４０２を調整することで、放電量が強く設定され、これにより回転数が低い場合には、放電が充電に勝って、変換信号３は、第２回転数閾値Ｙを越えることはない。しかし、モータ６の回転数、すなわち、回転数パルス数が多くなると充電量が勝って変換信号３の出力値が第２回転数閾値Ｙを越え、これに対応してクラッチ遮断信号を出力するよう構成されている。
【００４６】
また、ラッチ回路１０ｎは、請求項３に記載の発明のラッチ手段に相当するものであり、その一例を示すと、図５（ａ）に示す回路により構成することができる。このラッチ回路１０ｎによれば、入力信号として一度Ｈｉの信号が入力されると、その後、入力信号がＬｏｗとなっても、出力信号としてＨｉの出力が継続される。
【００４７】
次に、図６によりモータ回転監視の制御流れについて説明する。
このフローチャートにおいて、演算部と記載している左側の流れは、演算部１０ａにおける流れを示しており、一方、監視部と記載している右側の流れは回転数監視部１０ｍにおける流れを示している。
前記演算部１０ａは、特許請求の範囲のクラッチ制御手段に相当するもので、まず、演算部１０ａにおける制御流れについて説明する。
ステップ６０１では、車両データ通信の読み込みを行う。
次のステップ６０２では、モータ指令値（回転指令信号）の演算を行う。なお、このモータ指令値とは、図２のステップ１１０におけるモータＡＬＴ制御において演算されるものと同様であり、このステップ１１０において得られたモータ指令値を読み込むものとしてもよい。
【００４８】
次に、ステップ６０３では、モータ指令値とあらかじめ設定された回転数閾値Ｘとを比較し、モータ指令値≧Ｘの場合には、ステップ６０７に進んで、後側クラッチ７の切り離しを行う。また、ステップ６０３において、モータ指令値<Ｘの場合は、ステップ６０４に進んで、モータ回転数センサ１１から得られるモータ回転数をモニタし（読み込み）、次のステップ６０５において、検出されたモータ回転数（検出回転数）と回転数閾値Ｘとを比較して、モータ回転数≧Ｘの場合は、ステップ６０７に進んで、後側クラッチ７の切断を行う。また、ステップ６０５においてモータ回転数<Ｘの場合はステップ６０６に進んで、ステップ６０２で得られたモータ指令値とステップ６０４で得られたモータ回転数とが一致しているか否か判断し、両者が一致していれば、ステップ６０８に進んで、後側クラッチ７の締結制御を開始あるいは継続する。一方、ステップ６０６において、モータ指令値とモータ回転数とが不一致の場合には、ステップ６０７に進んで、後側クラッチ７の切り離しを行う。このステップ６０６および６０７の処理が、請求項１に記載のフェールセーフ制御に相当する。
【００４９】
以上のように、演算部１０ａにあっては、車両データに基づいて演算されたモータ指令値と、モータ回転数センサ１１により検出されたモータ回転数とのいずれか一方が回転数閾値Ｘを越えたときは、後側クラッチ７を切り離して、従駆動輪である後輪ＲＲＷとモータ６との連繋を絶つ。ここで、回転数閾値Ｘとは、モータ６が発電現象を起こしてエンジン１の負荷となる回転数よりも小さな値に設定されている。
【００５０】
一方、図６のフローチャートにおける監視部の流れにあっては、まず、ステップ６１１において、モータ回転数センサ１１が検出するモータ回転数をモニタする。
次のステップ６１２では、モータ回転数を第２回転数閾値Ｙと比較し、モータ回転数≧Ｙの場合は、ステップ６１３に進んで、後側クラッチ７の切り離しを行うとともに、ラッチ回路１０ｎの作動に基づいてこの切り離し状態を維持させる。また、ステップ６１２において、モータ回転数＜Ｙの場合は、ステップ６１１に戻る。
【００５１】
したがって、回転数監視部１０ｍにあっては、モータ回転数センサ１１が検出するモータ回転数が、第２回転数閾値Ｙを越えると、後側クラッチ７を切り離すとともに、この切り離し状態を維持させる。
ここで、図７のタイムチャートに基づき回転数閾値Ｘと第２回転数閾値Ｙとについて説明すると、両者は、モータ６の限界回転数Ｌｍｉよりも低い値に設定されているとともに、モータ６が負荷となる回転数Ｌｄよりも低い値に設定されている。また、第２回転数閾値Ｙは回転数閾値Ｘよりも大きな値に設定されている。そして、これらの値は、後側クラッチ７を切り離した後に、モータ６の回転が上昇することを見込んで設定されている。すなわち、後側クラッチ７を解放する指令を出力してから実際に後側クラッチ７が解放されるまでには、ｔ１，ｔ２の作動時間を要すものであり、この間にモータ６の回転が上昇しても、回転数Ｌｄを越えないような設定となっている。また、この間のモータ６の上昇分は、車両加速度の上限値に基づいて設定されている。
【００５２】
以上のように、実施の形態１の四輪駆動制御装置にあっては、演算部１０ａが正常に作動を行っている状態では、モータ指令値と実際に検出されるモータ回転数のいずれかが回転数閾値Ｘを越えると、後側クラッチ７を切り離して後輪ＲＲＷとモータ６との連繋を絶つため、車速が高くなってモータ６の能力を超えたときに、モータ６が負荷となることがない。
これにより、モータ６として、安価なＤＣブラシモータを使用しても、モータ６および後側クラッチ７の耐久性を向上させることができる。
さらに、演算部１０ａに異常が生じた場合には、ステップ６０６におけるモータ指令値と実際のモータ回転数との比較により異常を判断して、異常発生時にも後側クラッチ７を切り離して、従駆動輪である後輪ＲＲＷが前輪ＦＲＷと関連のない駆動をしてしまうことを防止することができる。
加えて、演算部１０ａの異常により、モータ６の回転数が回転数閾値Ｘを越えてしまった場合、これが第２回転数閾値Ｙを越えたときには、回転数監視部１０ｍが後側クラッチ７を解放させるとともに、ラッチ回路１０ｎがこの後側クラッチ７を解放させる信号を出力する状態を維持する。したがって、モータ６が異常に高回転するのを冗長的に確実に防止することができるとともに、このように回転数閾値Ｘと第２回転数閾値Ｙとの値を異ならせているため、演算部１０ａと回転数監視部１０ｍとで、後側クラッチ７を解放させたか否かなどの連絡を取り合う必要がなく、制御の簡略化を図ることができる。
【００６２】
以上、図面により実施の形態について説明してきたが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態では、主駆動源としてエンジン１を用いた例を示したが、モータなど他の駆動手段を用いてもよい。また、実施の形態では、主駆動輪を前輪、従駆動輪を後輪としたが、前後逆にしてもよい。また、実施の形態では、従駆動手段としてモータ６を示したが、モータ６に限定されるものではなく、エンジンなどの他の駆動手段を用いることも可能であり、このような構成であっても、クラッチ（後側クラッチ７）の保護を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の四輪駆動制御装置を示すシステム概要図である。
【図２】実施の形態１の四輪駆動制御装置における４ＷＤコントローラ１０の基本制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１の四輪駆動制御装置におけるモータ監視部分の構成を示すシステム図である。
【図４】（ａ）は実施の形態１の四輪駆動制御装置における回転数監視部の一例を示す回路図、（ｂ）はこの回転数監視部の信号出力特性図である。
【図５】（ａ）は実施の形態１の四輪駆動制御装置おけるラッチ回路の一例を示す回路図、（ｂ）はこのラッチ回路の信号出力特性図である。
【図６】実施の形態１の四輪駆動制御装置におけるモータ回転の監視の制御流れを示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１の四輪駆動制御装置の作動例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン（主駆動手段）
５ 発電機
６ モータ（従駆動手段）
７ 後側クラッチ
１０ ４ＷＤコントローラ
１０ａ 演算部（クラッチ制御手段）
１０ｃ エンジントルク量制御部
１０ｅ 発電機発電制御部
１０ｆ モータトルク量制御部
１０ｈ クラッチ締結制御部
１０ｊ 電圧監視部
１０ｋ ラッチ回路
１０ｍ 回転数監視部
１０ｎ ラッチ回路
１１ モータ回転数センサ
ＦＲＷ 前輪（主駆動輪）
ＲＲＷ 後輪（従駆動輪）
Claims (7)
- 主駆動手段により駆動される主駆動輪と、
従駆動手段により駆動される従駆動輪と、
前記主駆動手段により駆動され、前記従駆動手段を駆動させる電力を発電する発電機と、
前記従駆動輪と前記従駆動手段との間に設けられ、前記従駆動輪に対する前記従駆動手段の回転駆動力の伝達を切断および接続の切り替えを可能とするクラッチと、
前記クラッチの断続切り替えを車両の走行状態に基づいて制御するクラッチ制御手段と、
前記従駆動手段の回転数を検出する回転数検出手段と、を備え、
前記クラッチ制御手段は、
前記従駆動手段の駆動を制御する従駆動制御手段が出力する回転指令信号を入力し、
前記回転数検出手段が検出する検出回転数と前記回転指令信号とのいずれか一方が所定の回転数閾値を超えたことを検出したときに前記クラッチを切断作動させる回転数対応制御を実行するとともに、
前記回転指令信号と前記検出回転数とが不一致の場合に、前記クラッチを切断作動させるフェールセーフ制御を実行すること
を特徴とする四輪駆動制御装置。 - 主駆動手段により駆動される主駆動輪と、
従駆動手段により駆動される従駆動輪と、
前記主駆動手段により駆動され、前記従駆動手段を駆動させる電力を発電する発電機と、
前記従駆動輪と前記従駆動手段との間に設けられ、前記従駆動輪に対する前記従駆動手段の回転駆動力の伝達を切断および接続の切り替えを可能とするクラッチと、
前記クラッチの断続切り替えを車両の走行状態に基づいて制御するクラッチ制御手段と、
前記従駆動手段の回転数を検出する回転数検出手段と、を備え、
前記クラッチ制御手段は、
前記回転数検出手段が検出する検出回転数が所定の回転数閾値を超えたことを検出したときに前記クラッチを切断作動させる回転数対応制御を実行するとともに、
前記従駆動手段の駆動を制御する従駆動制御手段が出力する回転指令信号を入力し、前記回転指令信号と前記検出回転数とが不一致の場合に、前記クラッチを切断作動させるフェールセーフ制御を実行する手段であり、
前記検出回転数を入力して、この回転数があらかじめ設定された第２回転数閾値よりも高いときに、前記クラッチを切断作動させる回転数監視手段を、前記クラッチ制御手段と並列に設けたこと
を特徴とする四輪駆動制御装置。 - 請求項２に記載の四輪駆動制御装置において、前記回転数監視手段に、一旦、前記従駆動手段の回転数があらかじめ設定された前記第２回転数閾値よりも高くなって前記クラッチを切断作動させたら、その後、検出される前記従駆動手段の回転数に関わりなくこのクラッチ切断作動状態を維持させるラッチ手段を設けたことを特徴とする四輪駆動制御装置。
- 請求項２または３に記載の四輪駆動制御装置において、前記クラッチ制御手段の回転数対応制御に用いる前記回転数閾値および前記第２回転数閾値は、前記従駆動手段が前記従駆動輪の負荷となる回転数よりも低い回転数に設定されていることを特徴とする四輪駆動制御装置。
- 請求項２〜４のいずれかに記載の四輪駆動制御装置において、前記第２回転数閾値は、前記回転数閾値よりも高い値に設定されていることを特徴とする四輪駆動制御装置。
- 請求項１に記載の四輪駆動制御装置において、前記回転数閾値は、前記従駆動手段が前記従駆動輪の負荷となる回転数よりも低い回転数に設定されていることを特徴とする四輪駆動制御装置。
- 請求項１〜６のいずれかに記載の四輪駆動制御装置において、前記主駆動手段はエンジンであり、前記従駆動手段がモータであることを特徴とする四輪駆動制御装置。
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