JP4092502B2 - モータ四輪駆動車のモータ出力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、主駆動輪をエンジンにより駆動し、従駆動輪を電動モータにより駆動し、電動モータは、エンジンにより駆動される発電機にて発電される電気エネルギーによって駆動されるモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置に関する。

従来のモータ四輪駆動車は、エンジンにより駆動される発電機と、後輪を駆動する電動モータとが、ジャンクションボックスを介して電線により連結され、ジャンクションボックス内には、ソレノイド駆動のメカニカルリレーが内蔵され、４ＷＤコントローラからメカニカルリレーへの指令によって電動モータに供給される電力（電流）の遮断及び接続が制御されている。
特開２００１−２２５１４４号公報

従来のモータ四輪駆動車にあっては、オン・オフスイッチ機能を持つメカニカルリレーへの指令によって従駆動輪の駆動トルクを遮断することはできるが、従駆動輪の加速スリップ時、従駆動輪の駆動トルクを調節することで加速スリップを抑制するためには、発電機の発電電力を調節する必要がある。

しかしながら、発電機の界磁電流は、界磁コイルのリアクタンスにより応答性が良くないため、発電電力の調節応答性も低い。このため、従駆動輪の加速スリップ時に、車両の安定性を確保するため、素早く電動モータの出力を低下させようとしても、発電電力の調節応答性の低さから、駆動トルクの抑制応答性が十分得られず、従駆動輪加速スリップが直ぐに収束しないという問題があった。

また、モータの界磁電流を制御して従駆動輪の駆動トルクを調整して加速スリップを抑制する場合も、界磁電流の応答性が良くないため、同様に、従駆動輪加速スリップが直ぐに収束しないという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、従駆動輪の加速スリップを素早く抑え、従駆動輪加速スリップ発生時に車両の安定性を確保することができるモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、主駆動輪をエンジンにより駆動し、従駆動輪を電動モータにより駆動し、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にて発電される電気エネルギーによって駆動されるモータ四輪駆動車において、
前記発電機と前記電動モータとを連結する電線の途中位置に設けた半導体スイッチ素子を有する調整型継電器と、前記従駆動輪の加速スリップを検出する従駆動輪加速スリップ検出手段と、従駆動輪加速スリップ検出時、前記電動モータの出力を抑制するように、前記調整型継電器を制御するモータ出力制御手段と、従駆動輪加速スリップ量の変化勾配に応じ、加速スリップ変化勾配が増大側で大きいほどオンパルス幅を狭くしオフパルス幅を広くするパルス幅算出手段と、を設け、前記モータ出力制御手段は、従駆動輪加速スリップ検出時、前記パルス幅算出手段により算出されたオン・オフ比率によるパルス波を得る指令を、前記調整型継電器へ出力することとした。

よって、本発明のモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置にあっては、モータ出力制御手段において、従駆動輪加速スリップ検出時、電動モータの出力を抑制するように、調整型継電器が制御される。ここで、半導体スイッチ素子を有する調整型継電器の応答速度は、発電機の界磁応答速度よりも遙かに速い。したがって、高応答である調整型継電器を制御することにより、従駆動輪の加速スリップを素早く抑え、従駆動輪加速スリップ発生時に車両の安定性を確保することができる。

以下、本発明のモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１乃至実施例３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１のモータ出力制御装置が適用されたモータ四輪駆動車を示す全体システム図、図２は実施例１のモータ四輪駆動車の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。この実施例１システムは、図１に示すように、左右前輪1L,1R（主駆動輪）が内燃機関であるエンジン２によって駆動され、左右後輪3L,3R（従駆動輪）が直流モータ４（電動モータ）によって駆動可能な車両の場合の例である。

そして、図１に示すように、エンジン２の出力トルクTeが、変速機&デフギア５を介して左右前輪1L,1Rに伝達されるようになっている。また、エンジン２の出力トルク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。

上記発電機７は、エンジン回転数Neにプーリ比を乗じた回転数Nhで回転し、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ifhに応じて、エンジン２に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた電力を発電する。その発電機７が発電した電力は、電線９を介して直流モータ４に供給可能になっている。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。

上記直流モータ４の駆動トルクは、ギア減速機１１及び４ＷＤクラッチ１２を介して左右後輪3L,3Rに伝達可能になっている。尚、符号１３は左右後輪3L,3Rのディファレンシャルギアをあらわす。

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、スロットルバルブ１５が介装されている。このスロットルバルブ１５は、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アクセルバイワイヤー方式である。すなわち、上記スロットルバルブ１５は、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップモータ１９のステップ数に応じた回転角によりバルブ開度が調整制御される。そのステップモータ１９の回転角は、エンジンコントローラ１８からの開度信号によって調整制御される。

上記スロットルバルブ１５のバルブ開度を検出するスロットルセンサ１６を有し、該スロットルセンサ１６は、検出したバルブ開度に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。

上記アクセルペダル１７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２０を有し、該アクセルセンサ２０は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。

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、このエンジン回転数センサ２１は、検出したエンジン回転数に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。

上記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バルブ開度制御処理が行われる。

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によって界磁電流Ifhが調整されることで、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。電圧調整器２２は、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令（界磁電流値）を入力し、その発電機制御指令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を検出して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。

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から直流モータ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（直流モータ４の電圧）が、４ＷＤコントローラ８で検出される。

このジャンクションボックス１０内には、半導体スイッチ素子を用いた半導体リレー２４（調整型継電器）が設けられ、この半導体リレー２４は、４ＷＤコントローラ８からの指令によって、直流モータ４に供給される電力（電流）の遮断及び接続を制御する。さらに、左右後輪3L,3Rの加速スリップ時には、後述するモータ出力制御処理にしたがって、直流モータ４の出力を抑制するように、ＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation：パルス幅変調制御）が実行され、直流モータ４のモータトルクTMが調整される。なお、符号２５は直流モータ４の温度を測定するサーミスタである。

上記直流モータ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、検出したモータの回転数信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。

上記４ＷＤクラッチ１２は、油圧クラッチや電磁クラッチ等により構成され、４ＷＤコントローラ８からのクラッチ制御指令に応じたトルク伝達率でトルクの伝達を行う。

上記各車輪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。

上記４ＷＤコントローラ８は、アクセルセンサ２０からのアクセル開度に応じた駆動力を発生させるように直流モータ４を駆動制御する。この場合の駆動力制御は、４ＷＤコントローラ８からの指令によって発電機７の界磁電流Ifmが制御され、その界磁電流Ifmの調整によってモータトルクTMが調整される。

また、上記４ＷＤコントローラ８は、左右後輪3L,3Rにより直流モータ４が回転されるのを防止し、フリクションを低減するため、モータ駆動制御により直流モータ４を停止するときには、前記４ＷＤクラッチ１２を切り離す制御を行う。

次に、作用を説明する。

［モータ出力制御処理］
図３は実施例１の４ＷＤコントローラ８により実行されるモータ出力制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。

ステップＳ１では、従駆動輪を駆動しているか否かを判断するために、モータトルクTMがTM>０か否かが判断され、yesの場合はステップＳ２へ移行し、noの場合はリターン（メインルーチン）へ移行する。

ステップＳ２では、ステップＳ１での従駆動輪を駆動しているとの判断に基づき、従駆動輪加速スリップが検出され、ステップＳ３へ移行する。
ここで、「従駆動輪加速スリップ」は、例えば、左右後輪の車輪速のうち高い方の車輪速から、左右前輪の車輪速のうち低い方の車輪速を減算し、両車輪速差を求めることで検出する（特開２００２−３４７５９９号公報参照）。

ステップＳ３では、ステップＳ２での従駆動輪加速スリップ検出に基づき、従駆動輪加速スリップをしている状態か否かが判断され、yesの場合はステップＳ４へ移行し、noの場合はステップＳ８へ移行する。
ここで、「従駆動輪加速スリップ判断」は、例えば、左右後輪の車輪速のうち高い方の車輪速から、左右前輪の車輪速のうち低い方の車輪速を減算した車輪速差が、設定しきい値以上である場合に従駆動輪加速スリップと判断する（特開２００２−３４７５９９号公報参照）。

ステップＳ４では、ステップＳ３での従駆動輪加速スリップ判断に基づき、４輪の角車輪速に基づいて従駆動輪の加速スリップ率Ｓ（従駆動輪加速スリップ量の一例）を求め、この加速スリップ率Ｓの変化勾配を知るために加速スリップ率Ｓの微分値dS（＝dＳ/dt）を算出し、ステップＳ５へ移行する。

ステップＳ５では、ステップＳ４で算出された加速スリップ率Ｓの微分値dSを用い、直流モータ４に出力するパルス波のオンパルス幅を減少させる減少オンパルス幅αを算出し、ステップＳ６へ移行する。
ここで、減少オンパルス幅αは、
α＝ｋ・dS（dS>０）
α＝０（dS≦０） 但し、ｋは換算定数であり、αの単位は％である。
の式により算出される。つまり、加速スリップ変化勾配が増大側で大きいほど微分値dSは大きな値となるため、減少オンパルス幅αも大きな値となる。なお、加速スリップ変化勾配が減少側では、その減少に移行した時点でのオンパルス幅（デューティ比）が維持される。

ステップＳ６では、ステップＳ５での減少オンパルス幅αの算出に基き、オンパルス幅の前回値（１制御周期前の値）がα％以上であるか否かが判断され、yesの場合はステップＳ７へ移行し、noの場合（減算により０％未満となる場合）はリターンへ移行する。

ステップＳ７では、ステップＳ６でのオンパルス幅前回値≧α％との判断に基づき、オンパルス幅今回値を、オンパルス幅前回値からα％を差し引くことで算出し、リターン（メインルーチン）へ移行する。なお、メインルーチンでは、このステップＳ７にて算出されたオンパルス幅今回値を得る指令を半導体リレー２４へ出力する。

ステップＳ８では、ステップＳ３での従駆動輪加速スリップでないとの判断に基づき、オンパルス幅前回値が99％以下であるか否かが判断され、yesの場合はステップＳ９へ移行し、noの場合（加算により100％を超える場合）はリターンへ移行する。

ステップＳ９では、ステップＳ８でのオンパルス幅前回値≦99％との判断に基づき、オンパルス幅今回値を、オンパルス幅前回値に１％を加算することで算出し、リターン（メインルーチン）へ移行する。なお、メインルーチンでは、このステップＳ９にて算出されたオンパルス幅今回値を得る指令を半導体リレー２４へ出力する。

図３のフローチャートにおいて、ステップＳ２は従駆動輪加速スリップ検出手段に相当し、ステップＳ３、ステップＳ６、ステップＳ７はモータ出力制御手段に相当し、ステップＳ４，ステップＳ５はパルス幅算出手段に相当する。

［モータ出力制御作動］
例えば、氷結路等の滑りやすい低μ路での発進時において、従駆動輪加速スリップが発生し始めた場合、従駆動輪加速スリップ判断しきい値以下の従駆動輪加速スリップの発生初期段階では、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ８からリターンへ進む流れが繰り返される。
よって、半導体リレー２４に対し、振幅及び繰り返し周期が一定であるパルス波のオンパルス時間とオフパルス時間とを制御するＰＷＭデューティ制御では、オンパルス時間を100％とする制御が繰り返されることになる。

そして、従駆動輪加速スリップが増大し、加速スリップ判断しきい値を超えることで従駆動輪加速スリップ発生であると判断されると、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７へと進む流れが繰り返される。
よって、従駆動輪加速スリップの増大側では、加速スリップ率Ｓの上昇勾配が大きいほど、１制御周期毎に減らされる減少オンパルス幅αが大きくなる、言い換えると、オフパルス幅が減少オンパルス幅α分だけ大きくなるＰＷＭデューティ制御が半導体リレー２４に対し実行される。なお、従駆動輪加速スリップの減少側では、減少へ移行した時点のオンパルス幅とオフパルス幅とが保持される。

そして、上記半導体リレー２４に対するＰＷＭデューティ制御によるモータトルクTMの低減により、従駆動輪加速スリップが加速スリップ判断しきい値以下になると、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ８→ステップＳ９へと進む流れが、オンパルス時間が100％となるまで繰り返される。
よって、従駆動輪加速スリップが収束すると、１制御周期毎にオンパルス幅を１％ずつ大きくし、モータトルクTMをゆっくり増大させるＰＷＭデューティ制御が半導体リレー２４に対し実行される。

［モータ出力制御作用］
滑りやすい氷雪路での発進時におけるモータ出力制御作用を、図４に示す従駆動輪速特性と加速スリップ検出特性とオンパルス幅特性を示すタイミングチャートにより説明する。

図４の時刻t0で従駆動輪加速スリップの発生が検出されると、時刻t0から従駆動輪加速スリップが増大する時刻t1までの間は、従駆動輪加速スリップの上昇勾配が大きいほど、１制御周期毎に減らされる減少オンパルス幅αが大きくするＰＷＭデューティ制御が半導体リレー２４に対し実行される。このため、モータトルクTMは、従駆動輪加速スリップの上昇勾配に応じて素早く低減することになり、短時間にて従駆動輪加速スリップの上昇が抑えられることになる。

そして、従駆動輪加速スリップがピークとなる時刻t1から、従駆動輪加速スリップの収束が検出される時刻t2までの間は、従駆動輪加速スリップの下降勾配にかかわらず、時刻t1でのオンパルス幅とオフパルス幅をそのまま維持するＰＷＭデューティ制御が半導体リレー２４に対し実行される。このため、例えば、従駆動輪加速スリップが下降勾配の特性を示すのに対しオンパルス幅を増してゆく場合に比べ、従駆動輪加速スリップの収束に要する時間を短くすることができる。また、例えば、従駆動輪加速スリップが下降勾配の特性を示すのに対しオンパルス幅を減じてゆく場合に比べ、従駆動輪加速スリップが収束した後のモータトルクTMを高く確保することができる。

そして、従駆動輪加速スリップの収束が検出される時刻t2から次の従駆動輪加速スリップの発生が検出される時刻t3までは、１制御周期毎に１％づつオンパルス幅を増加するＰＷＭデューティ制御が半導体リレー２４に対し実行される。このため、モータトルクTMは、従駆動輪加速スリップの収束の直後から元のモータトルクTMに復帰することがなく、従駆動輪加速スリップの収束直後、再度、従駆動輪加速スリップが発生することが防止される。

そして、滑りやすい氷雪路での発進時であるため、アクセル踏み込み操作等により、２回目の従駆動輪加速スリップの発生が検出される時刻t3から時刻t4までは、上記と同様に、従駆動輪加速スリップの上昇勾配が大きいほど、１制御周期毎に減らされる減少オンパルス幅αが大きくするＰＷＭデューティ制御が半導体リレー２４に対し実行され、時刻t4から時刻t5までは、時刻t4でのオンパルス幅とオフパルス幅をそのまま維持するＰＷＭデューティ制御が半導体リレー２４に対し実行され、時刻t5以降は、１制御周期毎に１％づつオンパルス幅を増加するＰＷＭデューティ制御が半導体リレー２４に対し実行される。

なお、２回目の従駆動輪加速スリップの発生に対しては、モータ出力低減制御を開始するオンパルス幅が100％以下であることで、時刻t5では、低いモータトルクTMに維持され、その後、アクセル操作量を増大したり、路面μがより低μ側に変化しない限り、当分の間は従駆動輪加速スリップの発生が抑制されることになる。

次に、効果を説明する。
実施例１のモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 主駆動輪をエンジン２により駆動し、従駆動輪を電動モータ４により駆動し、前記電動モータ４は、前記エンジン２により駆動される発電機７にて発電される電気エネルギーによって駆動されるモータ四輪駆動車において、前記発電機７と前記電動モータ４とを連結する電線９の途中位置に設けた半導体スイッチ素子を有する調整型継電器と、前記従駆動輪の加速スリップを検出する従駆動輪加速スリップ検出手段と、従駆動輪加速スリップ検出時、前記電動モータ４の出力を抑制するように、前記調整型継電器を制御するモータ出力制御手段と、を備えたため、従駆動輪の加速スリップを素早く抑え、従駆動輪加速スリップ発生時に車両の安定性を確保することができる。

(2) 従駆動輪加速スリップ量の変化勾配に応じ、加速スリップ変化勾配が増大側で大きいほどオンパルス幅を狭くしオフパルス幅を広くするパルス幅算出ステップＳ４，Ｓ５を設け、前記モータ出力制御手段は、従駆動輪加速スリップ検出時、前記パルス幅算出ステップＳ４，Ｓ５により算出されたオン・オフ比率によるパルス波を得る指令を、前記調整型継電器へ出力するため、従駆動輪加速スリップ検出時、一定の比率でオンパルス幅を狭くする場合に比べ、従駆動輪の加速スリップをより応答良く抑制することができる。

(3) 前記調整型継電器は、半導体スイッチ素子を用いた半導体リレー２４であり、前記電動モータは、前記半導体リレー２４からの直流電流により駆動される直流モータ４であるため、従駆動輪を直流モータ４で駆動するモータ四輪駆動車において、メカニカルリレーに代え応答性が有利な半導体リレー２４を採用することで、より従駆動輪加速スリップを素早く抑えることができる。また更に、メカニカルリレーのように溶着故障が発生することがない。

実施例２は、調整型継電器を、半導体スイッチ素子を用いたインバータ３０とし、電動モータを、インバータ３０からの交流電流により駆動される交流モータ４’とする例である。

まず、構成を説明すると、図５に示すように、発電機７と三相の交流モータ４’とを連結する電線９及び三相電線９’の間に、半導体スイッチ素子を用いたインバータ３０を設けている。なお、他の構成は図１及び図２に示す実施例１の構成と同様であるため、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明する。

［モータ出力制御処理］
図６は実施例２の４ＷＤコントローラ８により実行されるモータ出力制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図６のステップＳ２１〜ステップＳ２３は、図３のステップＳ１〜ステップＳ３にそれぞれ対応するので説明を省略する。

ステップＳ２６では、ステップＳ２３での従駆動輪加速スリップ判断に基づき、インバータパルス幅（オンパルス幅）の前回値が５％以上であるか否かが判断され、yesの場合はステップＳ２７へ移行し、noの場合（減算により０％未満となる場合）はリターンへ移行する。ここで、１回の制御周期にて低減するインバータパルス幅である５％は、従駆動輪加速スリップ発生時、加速スリップを早期に抑制する適正値として予め設定された値である（パルス幅設定手段）。

ステップＳ２７では、ステップＳ２６でのインバータパルス幅前回値≧５％との判断に基づき、インバータパルス幅今回値を、インバータパルス幅前回値から５％を差し引くことで算出し、リターン（メインルーチン）へ移行する。なお、メインルーチンでは、このステップＳ２７にて算出されたインバータパルス幅今回値を得る指令をインバータ３０へ出力する。

ステップＳ２８では、ステップＳ２３での従駆動輪加速スリップでないとの判断に基づき、インバータパルス幅前回値が99％以下であるか否かが判断され、yesの場合はステップＳ２９へ移行し、noの場合（加算により100％を超える場合）はリターンへ移行する。

ステップＳ２９では、ステップＳ２８でのインバータパルス幅前回値≦99％との判断に基づき、インバータパルス幅今回値を、インバータパルス幅前回値に１％を加算することで算出し、リターン（メインルーチン）へ移行する。なお、メインルーチンでは、このステップＳ２９にて算出されたインバータパルス幅今回値を得る指令をインバータ３０へ出力する。

図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２２は従駆動輪加速スリップ検出手段に相当し、ステップＳ２３、ステップＳ２６、ステップＳ２７はモータ出力制御手段に相当する。

［モータ出力制御作動］
例えば、氷結路等の滑りやすい低μ路での発進時において、従駆動輪加速スリップが発生し始めた場合、従駆動輪加速スリップ判断しきい値以下の従駆動輪加速スリップの発生初期段階では、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２１→ステップＳ２２→ステップＳ２３→ステップＳ２８からリターンへ進む流れが繰り返される。
よって、各位相でのインバータパルス時間を100％とするＰＷＭデューティ制御がインバータ３０に対し実行される。

そして、従駆動輪加速スリップが増大し、加速スリップ判断しきい値を超えることで従駆動輪加速スリップ発生であると判断されると、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２１→ステップＳ２２→ステップＳ２３→ステップＳ２６→ステップＳ２７へと進む流れが繰り返される。
よって、従駆動輪加速スリップの増大側では、各位相でのインバータパルス幅のうち、１制御周期毎に減らされる減少インバータパルス幅を５％とするＰＷＭデューティ制御がインバータ３０に対し実行される。

そして、上記インバータ３０に対するＰＷＭデューティ制御によるモータトルクTMの低減により、従駆動輪加速スリップが加速スリップ判断しきい値以下になると、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２１→ステップＳ２２→ステップＳ２３→ステップＳ２８→ステップＳ２９へと進む流れが、インバータパルス時間が100％となるまで繰り返される。
よって、従駆動輪加速スリップが収束すると、１制御周期毎にインバータパルス幅を１％ずつ大きくし、モータトルクTMをゆっくり増大させるＰＷＭデューティ制御がインバータ３０に対し実行される。

［モータ出力制御作用］
滑りやすい氷雪路での発進時におけるモータ出力制御作用を、図７に示す従駆動輪速特性と加速スリップ検出特性とインバータパルス幅特性を示すタイミングチャートにより説明する。

図７の時刻t0で従駆動輪加速スリップの発生が検出されると、時刻t0から従駆動輪加速スリップが収束する時刻t1までの間は、１制御周期毎に減らされる減少インバータパルス幅を５％とするＰＷＭデューティ制御がインバータ３０に対し実行される。このため、モータトルクTMは素早く低減することになり、短時間にて従駆動輪加速スリップが抑えられることになる。

そして、従駆動輪加速スリップの収束が検出される時刻t1から次の従駆動輪加速スリップの発生が検出される時刻t2までは、１制御周期毎に１％づつインバータパルス幅を増加するＰＷＭデューティ制御がインバータ３０に対し実行される。このため、モータトルクTMは、従駆動輪加速スリップの収束の直後から元のモータトルクTMに復帰することがなく、従駆動輪加速スリップの収束直後、再度、従駆動輪加速スリップが発生することが防止される。

そして、滑りやすい氷雪路での発進時であるため、アクセル踏み込み操作等により、２回目の従駆動輪加速スリップの発生が検出される時刻t2から時刻t3までは、上記と同様に、１制御周期毎に減らされるインバータパルス幅を５％とするＰＷＭデューティ制御がインバータ３０に対し実行され、時刻t3以降は、１制御周期毎に１％づつインバータパルス幅を増加するＰＷＭデューティ制御がインバータ３０に対し実行される。

なお、２回目の従駆動輪加速スリップの発生に対しては、モータ出力低減制御を開始するインバータパルス幅が100％以下であることで、時刻t3では、低いモータトルクTMに維持され、その後、アクセル操作量を増大したり、路面μがより低μ側に変化しない限り、当分の間は従駆動輪加速スリップの発生が抑制されることになる。

次に、効果を説明する。
実施例２のモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置にあっては、実施例１の(1)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。

(4) 従駆動輪の加速スリップ検出時に１回の制御周期にて低減するオンパルス幅を、従駆動輪の加速スリップ収束後に１回の制御周期にて増大させるオンパルス幅よりも大きな値に設定するパルス幅設定手段を設け、前記モータ出力制御手段は、従駆動輪加速スリップ検出時、前記パルス幅設定手段により設定されたオン・オフ比率によるパルス波を得る指令を、前記調整型継電器へ出力するため、従駆動輪加速スリップ検出時、１回の制御周期毎の減少オンパルス幅を固定値により与える簡単な制御により、従駆動輪加速スリップを素早く抑えることができる。

(5) 前記調整型継電器は、半導体スイッチ素子を用いたインバータ３０であり、前記電動モータは、前記インバータ３０からの交流電流により駆動される交流モータ４’であるため、従駆動輪を交流モータ４’で駆動するモータ四輪駆動車において、半導体スイッチ素子を構成要素とし、発電機７からの直流電流を所望の周波数による交流に変換する既存のインバータ３０を利用することで、より従駆動輪加速スリップを素早く抑えることができる。

実施例３は、実施例１や実施例２を用いたシステムにおいて、半導体リレー２４やインバータ３０に出力するＰＷＭデューティ指令を、加速スリップ量微分値により設定する例である。

構成的には、実施例１や実施例２と同様であるので、図示並びに説明を省略する。

作用を説明する。図８は従駆動輪加速スリップ発生時の従駆動輪速特性と加速スリップ量特性と加速スリップ量微分値特性とＰＷＭデューティ比特性を示すタイミングチャートである。
発進時等で図８の従駆動輪速特性に示すような従駆動輪加速スリップが発生する時、スリップ開始時刻t0から時刻t1までは加速スリップ量△Ｖが上昇する特性を示し、これに伴って加速スリップ量微分値βは、時刻t0から時刻t1までは０から急激に上昇して０へと戻る山なりの特性となる。このため、加速スリップ量微分値βに基づき、下記のＰＩＤ制御で用いられる式により求められるＰＷＭデューティ比は、時刻t0から時刻t'までのスリップ開始域において急激な勾配により低下し、時刻t'で最低値となる。
ＰＷＭ ＤＵＴＹ＝ＫP・△Ｖ＋ＫD・β＋ＫI・∫△Ｖ
但し、ＫP：比例ゲイン、ＫD：微分ゲイン、ＫI：積分ゲイン

そして、時刻t'から時刻t2までのスリップ収束域では、加速スリップ量△Ｖが低下するし、加速スリップ量微分値βは負の値となることにより、徐々に100％まで復帰する点線特性を示す。なお、ここでは、加速スリップの開始域から収束域までの全域にわたってＰＩＤ制御を適用したが、時刻t0から時刻t'までのスリップ開始域においてのみＰＩＤ制御を適用し、時刻t'以降は、図８の実線特性に示すように、加速スリップ量微分値βが正から負へと切り替わる時刻t1にてＰＷＭデューティ比を100％まで戻すようにしても良い。

次に、効果を説明する。
実施例３のモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置にあっては、実施例１の(1),(3)、実施例２の(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(6) 従駆動輪加速スリップ量の微分値を算出する加速スリップ量微分値算出手段を設け、前記モータ出力制御手段は、従駆動輪加速スリップ検出時、前記加速スリップ量微分値算出手段により算出された加速スリップ量微分値βに基づき、前記直流モータ４または交流モータ４’の出力を抑制するように、前記半導体リレー２４またはインバータ３０を制御するため、従駆動輪の加速スリップ発生時、加速スリップ量△Ｖの変化速度に応じた高応答のモータ出力抑制により、速やかに従駆動輪の加速スリップ量を抑制することができる。特に、加速スリップの初期段階において応答良く加速スリップを抑えることで、過大な加速スリップへと発展するのを未然に防止することができる。

以上、本発明のモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置を実施例１乃至実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１，２では、従駆動輪加速スリップ検出手段として、左右後輪の車輪速のうち高い方の車輪速から、左右前輪の車輪速のうち低い方の車輪速を減算した車輪速差が、設定しきい値以上である場合に従駆動輪加速スリップと判断する例を示したが、例えば、車体速を推定し、推定車体速と左右後輪の車輪速に基づいて従駆動輪加速スリップを検出する等、他の検出手段を用いても良い。

実施例１では、加速スリップ率の微分値（加速スリップ変化勾配）により減少オンパルス幅を可変値で与え、実施例３では加速スリップ量微分値によりＰＷＭデューティ比を与える例を示したが、加速スリップ量やアクセル操作量やアクセル操作速度等の他の要素により減少オンパルス幅を可変値で与えるようにしても良い。

実施例２では、減少インバータパルス幅を１制御周期当たり５％とする例を示したが、減少インバータパルス幅を固定値で与える場合、その値は、５％に限られず、実験等により求められた５％以外の設定値を用いるようにしても良い。

本発明のモータ出力制御装置は、左右前輪をエンジンにより駆動する前輪駆動ベースのモータ四輪駆動車への適用例を示したが、左右後輪をエンジンにより駆動する後輪駆動ベースのモータ四輪駆動車へも適用することができる。

実施例１のモータ出力制御装置が適用されたモータ四輪駆動車を示す全体システム図である。 実施例１のモータ四輪駆動車の制御系を示すブロック図である。 実施例１の４ＷＤコントローラにより実行されるモータ出力制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１における従駆動輪加速スリップ発生時の従駆動輪速特性と加速スリップ検出特性とインバータパルス幅特性を示すタイミングチャートである。 実施例２のモータ出力制御装置が適用されたモータ四輪駆動車を示す全体システム図である。 実施例２の４ＷＤコントローラにより実行されるモータ出力制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２における従駆動輪加速スリップ発生時の従駆動輪速特性と加速スリップ検出特性とインバータパルス幅特性を示すタイミングチャートである。 実施例３における従駆動輪加速スリップ発生時の従駆動輪速特性と加速スリップ量特性と加速スリップ微分値特性とＰＷＭデューティ比特性を示すタイミングチャートである。

符号の説明

1L,1R 左右前輪（主駆動輪）
２ エンジン
3L,3R 左右後輪（従駆動輪）
４ 直流モータ（電動モータ）
４’ 交流モータ（電動モータ）
５ 変速機&デフギア
６ 無端ベルト
７ 発電機
８ ４ＷＤコントローラ（モータ出力制御手段）
９ 電線
９’ 三相電線
１０ ジャンクションボックス
２４ 半導体リレー（調整型継電器）
３０ インバータ（調整型継電器）

Claims (5)

1. 主駆動輪をエンジンにより駆動し、従駆動輪を電動モータにより駆動し、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にて発電される電気エネルギーによって駆動されるモータ四輪駆動車において、
   前記発電機と前記電動モータとを連結する電線の途中位置に設けた半導体スイッチ素子を有する調整型継電器と、
   前記従駆動輪の加速スリップを検出する従駆動輪加速スリップ検出手段と、
   従駆動輪加速スリップ検出時、前記電動モータの出力を抑制するように、前記調整型継電器を制御するモータ出力制御手段と、
   従駆動輪加速スリップ量の変化勾配に応じ、加速スリップ変化勾配が増大側で大きいほどオンパルス幅を狭くしオフパルス幅を広くするパルス幅算出手段と、を設け、
   前記モータ出力制御手段は、従駆動輪加速スリップ検出時、前記パルス幅算出手段により算出されたオン・オフ比率によるパルス波を得る指令を、前記調整型継電器へ出力することを特徴とするモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置。
2. 請求項１に記載されたモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置において、
   前記調整型継電器は、半導体スイッチ素子を用いた半導体リレーであり、
   前記電動モータは、前記半導体リレーからの直流電流により駆動される直流モータであることを特徴とするモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置。
3. 主駆動輪をエンジンにより駆動し、従駆動輪を電動モータにより駆動し、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にて発電される電気エネルギーによって駆動されるモータ四輪駆動車において、
   前記発電機と前記電動モータとを連結する電線の途中位置に設けた半導体スイッチ素子を有する調整型継電器と、
   前記従駆動輪の加速スリップを検出する従駆動輪加速スリップ検出手段と、
   従駆動輪加速スリップ検出時、前記電動モータの出力を抑制するように、前記調整型継電器を制御するモータ出力制御手段と、
   従駆動輪加速スリップ量の微分値を算出する加速スリップ量微分値算出手段と、を設け、
   前記モータ出力制御手段は、従駆動輪加速スリップ検出時、前記加速スリップ量微分値算出手段により算出された加速スリップ量微分値に基づき、前記電動モータの出力を抑制するように、前記調整型継電器を制御することを特徴とするモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置。
4. 請求項３に記載されたモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置において、
   前記調整型継電器は、半導体スイッチ素子を用いた半導体リレーであり、
   前記電動モータは、前記半導体リレーからの直流電流により駆動される直流モータであることを特徴とするモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置。
5. 請求項３に記載されたモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置において、
   前記調整型継電器は、半導体スイッチ素子を用いたインバータであり、
   前記電動モータは、前記インバータからの交流電流により駆動される交流モータであることを特徴とするモータ四輪駆動車のモータ出力制御装置。

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