JP4582031B2 - 四輪駆動車の駆動力制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、前輪と後輪でそれぞれ独立に駆動源を有するハイブリッド四輪駆動車等に適用され、一方の駆動源の出力が限界に達していると判定された場合、出力限界に達していない側の駆動源トルクを増大させる四輪駆動車の駆動力制御装置の技術分野に属する。
従来、前輪と後輪でそれぞれ独立に駆動源を有するハイブリッド四輪駆動車において、一方のモータのみによる駆動源の出力が限界に達し、出力限界に達していないエンジンとモータによる駆動源の出力トルクを増大させるに際し、限界に達していると判定された時点から、実スリップ相当値がタイヤのスリップ許容限界値となる時点まで、エンジンとモータによる駆動源の出力トルクを増大し、限界に達したモータのみによる駆動源での出力トルク不足分を上乗せするようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−227679号公報
しかしながら、従来の四輪駆動車の駆動力制御装置にあっては、出力トルク増大制御を実スリップ相当値がタイヤのスリップ許容量を超えたスリップ許容限界値となるまで実行するものであるため、スリップ許容限界値となった時点でエンジンとモータによる駆動源の出力トルクの増大を抑制または禁止しても、駆動源からタイヤまでのトルクの伝達応答遅れにより、エンジンとモータによる駆動源により駆動されるタイヤのスリップ量がスリップ許容限界値を超えてしまい、例えば、前輪駆動ベースの四輪駆動車での旋回時であれば、前輪側のコーナリングフォースが低下してアンダーステア傾向を示すというように、車両挙動を不安定にしてしまう、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、一方の駆動源の出力が限界に達し、出力限界に達していない他方の駆動源の出力トルクを増大させるとき、出力限界に達していない駆動源により駆動されるタイヤのスリップが許容限界を超えるのを未然に防止し、トルク増大要求に応えつつ、車両挙動の安定性を確保することができる四輪駆動車の駆動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、
前後輪のうち一方を駆動する第1駆動源と、
前記前後輪のうち他方を駆動する第2駆動源と、
前記前後輪のうち少なくとも一方のスリップ量に基づいて前記第1駆動源および前記第2駆動源の駆動力を配分制御する駆動力配分制御手段と、
前記駆動力配分制御中、前記第1駆動源または前記第2駆動源の出力がドライバーの要求駆動力に対して応えられない限界に達しているか否かを判定する駆動源出力限界判定手段と、
前記第1駆動源または前記第2駆動源の出力が限界に達していると判定された場合、出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクを増大させる駆動源トルク増大手段と、
を備えた四輪駆動車の駆動力制御装置において、
前記駆動源トルク増大手段により出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクを増大させるときには、該駆動源により駆動されるタイヤの許容スリップ値を、出力限界に達していると判定されていないときの許容スリップ値であるスリップ許容限界値より低い値による許容スリップ値を設定する許容スリップ値設定手段を設け、
前記駆動源トルク増大手段は、前記出力限界に達していない側の駆動源により駆動されるタイヤの実スリップ相当値が、前記許容スリップ値設定手段により設定された前記許容スリップ値となるまでのトルク増加分を、出力限界判定時に増大させるトルク増加量の上限として設定したことを特徴とする。
よって、本発明の四輪駆動車の駆動力制御装置にあっては、駆動源トルク増大手段において、第1駆動源または第2駆動源の出力が限界に達していると判定された場合、出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクが増大される。このとき、出力限界に達していない側の駆動源により駆動されるタイヤの実スリップ相当値が、タイヤのスリップ許容限界値より低い値による許容スリップ値となるまでのトルク増加分が、出力限界判定時に増大させるトルク増加量の上限とされる。
例えば、実スリップ相当値がスリップ許容限界値となった時点で出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクの増大を抑制または禁止すると、駆動源の出力トルクは、ドライブシャフト等のトルク伝達機構を介してタイヤへ伝達されることで応答遅れがあるため、タイヤで監視されたスリップ状況がスリップ許容限界値となった時点から駆動源の出力トルクの増大を抑制または禁止しても、スリップ許容限界値を超えるスリップが生じることになる。
これに対し、本発明では、タイヤの実スリップ相当値が、タイヤのスリップ許容限界値より低い値による許容スリップ値となるまでのトルク増加分を、出力限界判定時に出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクを増大させるトルク増加量の上限として設定することで、仮に応答遅れ分のスリップが加わったとしても、スリップ許容限界値を超えるタイヤスリップが発生するのが未然に防止される。
このため、高μ路走行時等で、実スリップ相当値が小さいときには、許容スリップ値までの許容スリップ量が大きく、出力限界に達した側で不足する出力トルクを補うだけのトルク増大要求に応えることができる。
また、低μ路走行時等で、実スリップ相当値が大きいときには、実スリップ相当値が許容スリップ値となるまでにトルク増大が抑制されることで、車両挙動の安定性を左右するタイヤグリップ力が確保される。
この結果、一方の駆動源の出力が限界に達し、出力限界に達していない他方の駆動源の出力トルクを増大させるとき、出力限界に達していない駆動源により駆動されるタイヤのスリップが許容限界を超えるのを未然に防止し、トルク増大要求に応えつつ、車両挙動の安定性を確保することができる。
以下、本発明の四輪駆動車の駆動力制御装置を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例1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の駆動力制御装置が適用されたハイブリッド四輪駆動車(四輪駆動車の一例)を示す全体システム図である。
実施例1の前輪駆動ベースによるハイブリッド四輪駆動車は、図1に示すように、エンジン1(第1駆動源)と、フロントモータ2F(第1駆動源)と、リアモータ2R(第2駆動源)と、左前輪タイヤ3FLと、右前輪タイヤ3FRと、左後輪タイヤ3RLと、右後輪タイヤ3RRと、フロントディファレンシャル4Fと、リアディファレンシャル4Rと、フロントトランスミッション5Fと、リアトランスミッション5Rと、を備えている。
前記フロントモータ2Fとリアモータ2Rは、電動発電機として、力行と回生の両方を行う。
前記左右前輪タイヤ3FL,3FRは、エンジン1とフロントモータ2Fのうち少なくとも一方を駆動源とし、フロントトランスミッション5Fを経過した駆動力が、フロントディファレンシャル4Fにより左右等配分にして駆動される。
前記左右後輪タイヤ3RL,3RRは、リアモータ2Rのみを駆動源とし、リアトランスミッション5Rを経過した駆動力が、リアディファレンシャル4Rにより左右等配分にして駆動される。なお、リアディファレンシャル4Rは、内部に設定された差動制限クラッチの締結力制御や、内部に設定された左クラッチと右クラッチに対する締結力制御により駆動力配分を制御可能としても良い。
実施例1のハイブリッド四輪駆動車の駆動力配分制御系は、図1に示すように、車輪速センサ6と、舵角センサ7と、横加速度センサ8(横加速度検出手段)と、車速センサ9と、アクセル開度センサ10、コントローラ11と、強電バッテリ12と、フロントインバータ13Fと、リアインバータ13Rと、を備えている。
前記車輪速センサ6は、左前輪速センサ6FL、右前輪速センサ6FR、左後輪速センサ6RL、右後輪速センサ6RRにより構成され、各輪のタイヤ回転数情報を得る。
前記舵角センサ7からは舵角情報を得る。前記横加速度センサ8からは横加速度情報を得る。前記車速センサ9からは車速情報を得る。前記アクセル開度センサ10からはアクセル開度情報を得る。
前記コントローラ11は、車輪速センサ6、舵角センサ7、横加速度センサ8、車速センサ9、アクセル開度センサ10、からの情報を読み込み、基本的に前後輪回転速度差Δfrが大きくなるほど、リアモータ2Rの駆動力を大きくする。つまり、左右の後輪タイヤ3RL,3RRへ伝達される駆動力を大きくするフィードバック制御を行と共に、前後輪での総出力トルクが、アクセル開度にあらわれるドライバーの要求駆動力となるように、前後輪の駆動力配分比率に応じて、前輪の第1駆動源(エンジン1+フロントモータ2F)と後輪の第2駆動源(リアモータ2R)とで目標駆動力を振り分け、両駆動源に対し前輪トルク指令値と後輪トルク指令値を出力する。

前記強電バッテリ12は、両インバータ13F,13Rを経由して電力を両モータ2F,2Rに供給すると共に、両モータ2F,2Rによる発電電力を回収する役目も果たす。
前記フロントインバータ13Fとリアインバータ13Rは、強電バッテリ12の電気エネルギーを両モータ2F,2Rへ供給することと、両モータ2F,2Rにより回生した電気エネルギーを強電バッテリ12へ戻す役割を果たす。
図2は実施例1のコントローラ11にて実行される駆動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(駆動力制御装置)。
ステップS1では、後輪トルク指令値RrTRQ_REFと、実後輪トルクRrTRQ_REALと、前輪タイヤ3FL,FRの許容スリップ値ADM_FrSLIPと、前輪タイヤ3FL,FRの実スリップ量REAL_FrSLIPと、前輪駆動トルクFrTRQと、横加速度YGと、が読み込まれ、ステップS2へ移行する。
前記後輪トルク指令値RrTRQ_REFは、コントローラ11において、リアモータ2Rへの駆動力指令値として演算される値である。
前記実後輪トルクRrTRQ_REALは、リアモータ2Rへのモータ駆動電流等を計測することで演算されたトルク値である。
前記前輪タイヤ3FL,FRの許容スリップ値ADM_FrSLIPは、例えば、図7に示すように、出力限界に達していない後輪側のリアモータ2Rにより駆動される左右後輪タイヤ3RL,RRのスリップ許容限界値より低い値に設定される(許容スリップ値設定手段)。
前記前輪タイヤ3FL,FRの実スリップ量REAL_FrSLIPは、例えば、前輪速と後輪速との差である前後輪回転速度差により算出される。前輪速は、左前輪速センサ6FLからの左前輪速と、右前輪速センサ6FRからの右前輪速との平均値により算出され、後輪速は、左後輪速センサ6RLからの左後輪速と、右後輪速センサ6RRからの右後輪速との平均値により算出される。
前記前輪駆動トルクFrTRQは、エンジン1の回転数とアクセル開度により推定したエンジントルクと、フロントモータ2Fへのモータ駆動電流等を計測することで演算されたモータトルクとの合計により算出される。
前記横加速度YGは、横加速度センサ8からのセンサ信号に基づいて算出される。
ステップS2では、ステップS1での各制御情報の読み込みに続き、読み込まれた後輪トルク指令値RrTRQ_REFから実後輪トルクRrTRQ_REALを差し引くことで後輪出力トルク不足量dltRrTRQを算出し、ステップS3へ移行する。
ステップS3では、ステップS2での後輪出力トルク不足量dltRrTRQの算出に続き、後輪出力トルク不足量dltRrTRQが、dltRrTRQ>0か否かを判断し、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(駆動源出力限界判定手段)。
すなわち、このステップS3は、第2駆動源である後輪側のリアモータ2Rの出力がドライバーの要求駆動力に対して応えられない限界に達しているか否かを判定するステップであり、実施例1では、0を出力限界判定閾値とした。なお、出力限界判定閾値としては、例えば、後輪トルク指令値RrTRQ_REFの演算誤差や実後輪トルクRrTRQ_REALの計測誤差を考慮し、誤差上限値を出力限界判定閾値としても良い。
ステップS4では、ステップS3でのdltRrTRQ>0との判断に続き、前輪タイヤ3FL,FRの実スリップ量REAL_FrSLIPが、前輪タイヤ3FL,FRの許容スリップ値ADM_FrSLIPより小さいか否かを判断し、YESの場合はステップS5へ移行し、NOの場合はステップS8へ移行する。
すなわち、このステップS4において、ADM_FrSLIP>REAL_FrSLIPの間はステップS5以降へ進んで前輪タイヤ3FL,FRへの出力トルクを増大するが、ADM_FrSLIP≦REAL_FrSLIPになると、ステップS8へ進んで前輪タイヤ3FL,FRへの出力トルクの増大を禁止することで、実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIPとなるまでのトルク増加分を、出力限界判定時に増大させるトルク増加量の上限として設定している。
ステップS5では、ステップS4でのADM_FrSLIP>REAL_FrSLIPであるとの判断に続き、前輪タイヤ3FL,FRへ受け持たせるトルク増加量dltFrTRQを決定し、ステップS6へ移行する(駆動源トルク増大手段)。
ここで、トルク増加量dltFrTRQは、下記の式により求められる。
dltSLIP=ADM_FrSLIP−REAL_FrSLIP …(1)
dltFrTRQ=min(FrTRQ×(dltSLIP/REAL_FrSLIP)×HOSEIKEISU−FrTRQ,dltRrTRQ)…(2)
但し、dltSLIPはスリップ許容量であり、(1)式は、スリップ許容量算出手段に相当する。
HOSEIKEISUは補正係数であり、図3に示すように、実スリップ量REAL_FrSLIPが所定量A以上の領域では1とされ、所定量A以下の領域では、実スリップ量REAL_FrSLIPが小さくなるほど1より小さな値とされる。
すなわち、出力限界に達していないエンジン1とフロントモータ2Fの出力トルク増加量(FrTRQ×(dltSLIP/REAL_FrSLIP)×HOSEIKEISU−FrTRQ)と、出力限界に達したリアモータ2Rの出力トルク不足量dltRrTRQと、のセレクトローにより、出力限界に達していないエンジン1とフロントモータ2Fに出力トルクを受け持たせる際のトルク増加量dltFrTRQが決められる。
ステップS6では、ステップS5での前輪タイヤ3FL,FRへ受け持たせるトルク増加量dltFrTRQの決定に続き、前輪タイヤ3FL,FRへトルク増加量dltFrTRQを受け持たせる際の傾きKを決定し、ステップS7へ移行する(駆動源トルク増大手段)。
ここで、前輪タイヤ3FL,FRへの出力トルクを増大させるときの傾きKは、スリップ許容量dltSLIPに応じた第1係数K1と、横加速度YGに応じた第2係数K2とを掛け合わせて求められる。
前記第1係数K1は、図4に示すように、スリップ許容量dltSLIPが所定値Bまではゼロとされ、所定値Bを超える領域では、スリップ許容量dltSLIPが大きいほど上昇する特性による値にて与える。
前記第2係数K2は、図5に示すように、横加速度YGが0〜Cまでの領域では緩勾配により低下する特性による値にて与え、横加速度YGがC〜Dまでの領域では急勾配によりゼロまで低下する特性による値にて与える。
ステップS7では、ステップS6での前輪タイヤ3FL,FRへトルク増加量dltFrTRQを受け持たせる際の傾きを決定に続き、最終的な前輪トルクFrTRQを決定し、ステップS7へ移行する(駆動源トルク増大手段)。
ここで、最終的な前輪トルクFrTRQは、
FrTRQ=min(FrTRQ+dltFrTRQ,FrTRQ+K1×K2×FrTRQ)
にてあらわされるように、トルク増大制御前の前輪駆動トルクFrTRQにトルク増加量dltFrTRQを加えた値と、トルク増大制御前の前輪駆動トルクFrTRQにスリップ許容量dltSLIP及び横加速度YGに基づくトルク増大分(K1×K2×FrTRQ)を加えた値と、のセレクトローにより決定される。
ステップS8では、ステップS7での最終的な前輪トルクFrTRQの決定に続き、決定された最終的な前輪トルクFrTRQを得る指令をエンジン1とフロントモータ2Fに出力し、リターンへ移行する。
次に、作用を説明する。
従来、前輪と後輪でそれぞれ独立に駆動源を有するハイブリッド四輪駆動車において、一方のモータのみによる駆動源の出力が限界に達し、出力限界に達していないエンジンとモータによる駆動源の出力トルクを増大させるに際し、図6に示すように、限界に達していると判定された時点t1から、実スリップ量がタイヤのスリップ許容限界値となるまでの時点t2まで、エンジンとモータによる駆動源の出力トルクを増大し、限界に達したモータのみによる駆動源での出力トルク不足分を上乗せするようにしている。
しかし、出力トルク増大制御を実スリップ量がスリップ許容限界値となる時点t2まで実行するものであるため、スリップ許容限界値となった時点t2でエンジンとモータによる駆動源の出力トルクの増大を抑制または禁止しても、駆動源からタイヤまでのトルクの伝達応答遅れにより(タイムラグΔt)、エンジンとモータによる駆動源により駆動されるタイヤのスリップ量がt3の時点でスリップ許容限界値を超えてしまう。
このため、例えば、前輪駆動ベースの四輪駆動車において、図6に示すように、アクセル開度一定、かつ、舵角一定で旋回しているとき、実スリップ量がスリップ許容限界値を超える時点t3前後の時間領域では、ヨーレイトが急激に低下するというように、車両挙動を不安定にしてしまう。
具体的には、前輪側にて駆動力が増大し、図7に示すように、前輪タイヤにおいてスリップ許容限界値を超えてしまうと、コーナリングフォースが大幅に低下し、図8の駆動力配分と操縦安定性のメカニズムに示すように、車両の走行ラインが、ドライバーの意図する点線の走行ラインから外側に大きく膨らむというように、アンダーステア傾向を示す。このアンダーステア傾向は、駆動力の変化が急であるほど顕著になる。
これに対し、実施例1のハイブリッド四輪駆動車の駆動力制御装置では、一方の駆動源の出力が限界に達し、出力限界に達していない他方の駆動源の出力トルクを増大させるとき、出力限界に達していない駆動源により駆動されるタイヤのスリップが許容限界を超えるのを未然に防止し、トルク増大要求に応えつつ、車両挙動の安定性を確保することができるようにした。
すなわち、従来技術では、図9(a)に示すように、後輪側駆動源の出力が限界に達し、出力限界に達していない前輪側駆動源の出力トルクを増大させるとき、総駆動トルクを確保することを主眼とし、後輪側駆動源での出力トルクの不足分を前輪側駆動源での出力トルク増大により補う手法を採用している。
しかし、駆動源での出力トルク増大とタイヤでのスリップ発生との間にはタイムラグがあり、このタイムラグを原因として従来手法では出力限界に達していない前輪側駆動源により駆動されるタイヤがスリップ許容限界値を超えてしまう点に着目し、実施例1では、出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクを増大させる際、タイヤの実スリップ相当値が、スリップ許容限界値より低い値による許容スリップ値となるまでのトルク増加分を、出力限界判定時に増大させるトルク増加量の上限として設定する手段を採用した。
言い換えると、図9(b)に示すように、後輪側駆動源の出力が限界に達し、出力限界に達していない前輪側駆動源の出力トルクを増大させるとき、前輪側駆動源により駆動されるタイヤのスリップを許容スリップに収めることを主眼とし、後輪側駆動源での出力トルクの不足分の一部を前輪側駆動源での出力トルク増大により補い、余剰トルク分は捨てるという手法を採用した。
したがって、タイヤの実スリップ量が、タイヤのスリップ許容限界値より低い値による許容スリップ値となるまでのトルク増加分を、出力限界判定時に出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクを増大させるトルク増加量の上限として設定することで、仮に応答遅れ分のスリップが加わったとしても、スリップ許容限界値を超えるタイヤスリップが発生するのが未然に防止される。
このため、高μ路走行時等で、実スリップ量が小さいときには、許容スリップ値までの許容スリップ量が大きく、出力限界に達した側で不足する出力トルクを補うだけのトルク増大要求に応えることができる。
また、低μ路走行時等で、実スリップ量が大きいときには、実スリップ相当値が許容スリップ値となるまでにトルク増大が抑制されることで、車両挙動の安定性を左右するタイヤグリップ力が確保される。
この結果、一方の駆動源の出力が限界に達し、出力限界に達していない他方の駆動源の出力トルクを増大させるとき、出力限界に達していない駆動源により駆動されるタイヤのスリップが許容限界を超えるのを未然に防止し、トルク増大要求に応えつつ、車両挙動の安定性を確保することができる。
以下、実施例1のハイブリッド四輪駆動車の駆動力制御装置における、[駆動力制御作動]、[前輪側駆動源が受け持つトルク増大量の設定作用]、[スリップ許容量によるトルク増大の傾き設定作用]、[横加速度によるトルク増大の傾き設定作用]、について説明する。
[駆動力制御作動]
第2駆動源である後輪側のリアモータ2Rの出力がドライバーの要求駆動力に対して応えている場合には、図2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へと進む流れとなる。つまり、ステップS3にて後輪出力トルク不足量dltRrTRQが、dltRrTRQ=0であり、第2駆動源が出力限界であると判定されない場合は、ステップS8へ進み、例えば、前後輪回転速度差Δfrが大きくなるほど、リアモータ2Rの駆動力を大きくする。つまり、左右の後輪タイヤ3RL,3RRへ伝達される駆動力を大きくするフィードバック制御を行うと共に、前後輪での総出力トルクが、アクセル開度にあらわれるドライバーの要求駆動力となるように、前後輪の駆動力配分比率に応じて、前輪の第1駆動源(エンジン1+フロントモータ2F)と後輪の第2駆動源(リアモータ2R)とで振り分け、両駆動源に対し前輪トルク指令値と後輪トルク指令値を出力する。
第2駆動源である後輪側のリアモータ2Rの出力がドライバーの要求駆動力に対して応えられない限界に達している場合であって、前輪タイヤ3FL,FRの実スリップ量REAL_FrSLIPが、前輪タイヤ3FL,FRの許容スリップ値ADM_FrSLIPより小さい場合には、図2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→ステップS8へと進む流れとなる。
すなわち、ステップS5では、ステップS4でのADM_FrSLIP>REAL_FrSLIPであるとの判断に続き、前輪タイヤ3FL,FRへ受け持たせるトルク増加量dltFrTRQを決定し、ステップS6では、前輪タイヤ3FL,FRへトルク増加量dltFrTRQを受け持たせる際の傾きKを決定し、ステップS7では、最終的な前輪トルクFrTRQを決定し、ステップS8では、決定された最終的な前輪トルクFrTRQを得るトルク指令がエンジン1とフロントモータ2Fに出力される。
上記ステップS5〜ステップS7でのエンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクの増大制御により、前輪タイヤ3FL,FRの実スリップ量REAL_FrSLIPが増し、前輪タイヤ3FL,FRの実スリップ量REAL_FrSLIPが、前輪タイヤ3FL,FRの許容スリップ値ADM_FrSLIP以上になると、図2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S8へと進む流れとなる。
すなわち、ステップS5〜ステップS7でのエンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクの増大制御を禁止し、ステップS8では、実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIPに一致した時点での前輪トルクFrTRQを得るトルク指令を固定し、エンジン1とフロントモータ2Fに出力される。
[前輪側駆動源が受け持つトルク増大量の設定作用]
図10は、旋回走行時で後輪側の駆動源であるリアモータ2Rが出力が限界に達したと判定されたときのヨーレイト・前後回転数・前後駆動力・舵角・アクセル開度の各特性を示すタイムチャートである。
以下、図10のタイムチャートに基づいて、旋回走行時で後輪側の駆動源であるリアモータ2Rが出力が限界に達したと判定され、実スリップ量が許容スリップ値となるまで前輪側駆動源の出力トルクを増大させるときの前輪側駆動源が受け持つトルク増大量の設定作用を説明する。
後輪出力トルク不足量dltRrTRQが、dltRrTRQ>0となる時刻t1にて、第2駆動源である後輪側のリアモータ2Rの出力がドライバーの要求駆動力に対して応えられない限界に達していると判定されると、前輪タイヤ3FL,FRの実スリップ量REAL_FrSLIPが、前輪タイヤ3FL,FRの許容スリップ値ADM_FrSLIPより小さいため、図2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→ステップS8へと進み、エンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクの増大制御が実行される。
ここで、前輪へ受け持たせる際の傾きKは、例えば、K=1であると仮定する。この場合、出力限界に達していないエンジン1とフロントモータ2Fのトルク増加量delFrTRQは、出力トルク増加量(FrTRQ×(dltSLIP/REAL_FrSLIP)×HOSEIKEISU−FrTRQ)と、出力限界に達したリアモータ2Rの出力トルク不足量dltRrTRQと、のセレクトローにより与えられる。
つまり、時刻t1から前輪タイヤ回転数が増大し始め、後輪タイヤ回転数が減少し始める時刻t2までは、スリップ許容量dltSLIPが、許容スリップ値ADM_FrSLIPと実スリップ量REAL_FrSLIPとの差により与えられ、補正係数HOSEIKEISUは、図3に示すように、実スリップ量REAL_FrSLIPの大きさにより与えられる。
そして、時刻t2から実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIP以上となる時刻t3までは、スリップ許容量dltSLIPが、実スリップ量REAL_FrSLIPが増大するほど小さくなる値で与えられ、補正係数HOSEIKEISUは、図3に示すように、実スリップ量REAL_FrSLIPが増大するほど大きくなる値で与えられる。
そして、実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIP以上となる時刻t3以降は、図2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S8へと進む流れとなり、エンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクの増大制御が禁止され、実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIPに一致した時点での前輪トルクFrTRQを得るトルク指令が固定される。
この実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIP以上となるまでのエンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクの増大制御により、前輪タイヤ3FL,FRのスリップがスリップ許容限界値を超えてしまうのを未然に防止することができ、高μ路旋回時等で実スリップ量REAL_FrSLIPが小さく、許容スリップ値ADM_FrSLIPが大きいときには、出力限界に達したリアモータ2Rの出力トルク不足量dltRrTRQが、増大制御により補われることで、ドライバーの要求する駆動力を満たすことができる。
一方、低μ路旋回時等で実スリップ量REAL_FrSLIPが大きく、許容スリップ値ADM_FrSLIPが小さいときには、図10のハッチングに示すように、ドライバーの要求トルクを満たさないものの、前輪タイヤ3FL,FRのスリップがスリップ許容限界値を超えることがなく、許容スリップ値ADM_FrSLIPに沿った前輪タイヤ回転数となることで、アンダーステアの増加を未然に防ぐことができ、直進時は、前輪タイヤ3FL,FRのスリップ率の増加を未然に防ぐことができる。
[スリップ許容量によるトルク増大の傾き設定作用]
図11は、旋回走行時で後輪側の駆動源であるリアモータ2Rが出力が限界に達したと判定されたときのヨーレイト・前後回転数・前後駆動力・舵角・アクセル開度の各特性を示すタイムチャートである。
以下、図11のタイムチャートに基づいて、旋回走行時で後輪側の駆動源であるリアモータ2Rが出力が限界に達したと判定され、実スリップ量が許容スリップ値となるまで前輪側駆動源の出力トルクを増大させるときのスリップ許容量によるトルク増大の傾きの設定作用を説明する。
後輪出力トルク不足量dltRrTRQが、dltRrTRQ>0となる時刻t1にて、第2駆動源である後輪側のリアモータ2Rの出力がドライバーの要求駆動力に対して応えられない限界に達していると判定されると、前輪タイヤ3FL,FRの実スリップ量REAL_FrSLIPが、前輪タイヤ3FL,FRの許容スリップ値ADM_FrSLIPより小さいため、図2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→ステップS8へと進み、エンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクの増大制御が実行される。
ここで、前輪へ受け持たせるトルク増加量delFrTRQは一定量であり、前輪へ受け持たせる際の傾きKのうち、横加速度YGに応じた第2係数K2は一定値であると仮定する。この場合、前輪へ受け持たせる際の傾きKのうち、スリップ許容量dltSLIPに応じた第1係数K1は、図4に示すように、スリップ許容量dltSLIPが所定値Bまではゼロとされ、所定値Bを超える領域では、スリップ許容量dltSLIPが大きいほど上昇する特性による値にて与える。
つまり、時刻t1から前輪タイヤ回転数が増大し始め、後輪タイヤ回転数が減少し始める時刻t2を経過し、実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIP以上となる時刻t3までは、スリップ許容量dltSLIPが小さいことで、第1係数K1は、スリップ許容量dltSLIPが小さいほど緩やかな勾配にて上昇する特性にて与えられる。
そして、実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIP以上となる時刻t3以降は、図2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S8へと進む流れとなり、エンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクの増大制御が禁止され、実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIPに一致した時点での前輪トルクFrTRQを得るトルク指令が固定される。
したがって、許容スリップ値ADM_FrSLIPと実スリップ量REAL_FrSLIPとの差であるスリップ許容量dltSLIPが大きいほど大きな傾きでエンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクを増大し、スリップ許容量dltSLIPが小さければ小さいほど小さな傾きでエンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクを増大することにより、スリップ許容量dltSLIPが大きい高μ路走行時には、応答良く後輪側での出力トルク不足量dltRrTRQが補われることで、ドライバーの要求する駆動力を満たすことができる。一方、スリップ許容量dltSLIPが小さい低μ路走行時には、緩やかな勾配にてエンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクの増大制御が行われることで、前輪タイヤ3FL,FRのスリップ許容限界値を超えるスリップ増加を未然に防ぐことができる。
[横加速度によるトルク増大の傾き設定作用]
図12は、旋回走行時で後輪側の駆動源であるリアモータ2Rが出力が限界に達したと判定されたときのヨーレイト・前後回転数・前後駆動力・舵角・アクセル開度の各特性を示すタイムチャートである。
以下、図12のタイムチャートに基づいて、旋回走行時で後輪側の駆動源であるリアモータ2Rが出力が限界に達したと判定され、実スリップ量が許容スリップ値となるまで前輪側駆動源の出力トルクを増大させるときの横加速度によるトルク増大の傾きの設定作用を説明する。
後輪出力トルク不足量dltRrTRQが、dltRrTRQ>0となる時刻t1にて、第2駆動源である後輪側のリアモータ2Rの出力がドライバーの要求駆動力に対して応えられない限界に達していると判定されると、前輪タイヤ3FL,FRの実スリップ量REAL_FrSLIPが、前輪タイヤ3FL,FRの許容スリップ値ADM_FrSLIPより小さいため、図2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→ステップS8へと進み、エンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクの増大制御が実行される。
ここで、前輪へ受け持たせるトルク増加量delFrTRQは一定量であり、前輪へ受け持たせる際の傾きKのうち、スリップ許容量dltSLIPに応じた第1係数K1は一定値であると仮定する。この場合、前輪へ受け持たせる際の傾きKのうち、横加速度YGに応じた第2係数K2は、図5に示すように、横加速度YGが0〜Cまでの領域では緩勾配により低下する特性による値にて与え、横加速度YGがC〜Dまでの領域では急勾配によりゼロまで低下する特性による値にて与える。
つまり、時刻t1から前輪タイヤ回転数が増大し始め、後輪タイヤ回転数が減少し始める時刻t2を経過し、実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIP以上となる時刻t3までは、横加速度YGが大きいことで、第2係数K2は、横加速度YGが大きいほど緩やかな勾配にて上昇する特性にて与えられる。
そして、実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIP以上となる時刻t3以降は、図2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S8へと進む流れとなり、エンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクの増大制御が禁止され、実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIPに一致した時点での前輪トルクFrTRQを得るトルク指令が固定される。
したがって、旋回時における前輪側スリップ率の上昇はアンダーステアの増加を意味するため、横横加速度YGが大きく旋回している際は、直進時の時よりさらにゆっくりとした小さな傾きでエンジン1とフロントモータ2Fに対する出力トルクを増大することにより、急激なアンダーステアの発生を抑制することができる。
次に、効果を説明する。
実施例1の四輪駆動車の駆動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) 前後輪のうち一方を駆動する第1駆動源と、前記前後輪のうち他方を駆動する第2駆動源と、前記第1駆動源または前記第2駆動源の出力がドライバーの要求駆動力に対して応えられない限界に達しているか否かを判定する駆動源出力限界判定手段(ステップS2)と、前記第1駆動源または前記第2駆動源の出力が限界に達していると判定された場合、出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクを増大させる駆動源トルク増大手段(ステップS5〜ステップS7)と、を備えた四輪駆動車の駆動力制御装置において、前記出力限界に達していない側の駆動源により駆動されるタイヤのスリップ許容限界値より低い値による許容スリップ値ADM_FrSLIPを設定する許容スリップ値設定手段(ステップS1)を設け、前記駆動源トルク増大手段(ステップS5〜ステップS7)は、前記出力限界に達していない側の駆動源により駆動されるタイヤの実スリップ相当値REAL_FrSLIPが、前記許容スリップ値ADM_FrSLIPとなるまでのトルク増加分を(ステップS4でYES→NO)、出力限界判定時に増大させるトルク増加量の上限として設定したため、一方の駆動源の出力が限界に達し、出力限界に達していない他方の駆動源の出力トルクを増大させるとき、出力限界に達していない駆動源により駆動されるタイヤのスリップが許容限界を超えるのを未然に防止し、トルク増大要求に応えつつ、車両挙動の安定性を確保することができる。
(2) 前記駆動源出力限界判定手段(ステップS3)は、リアモータ2Rへの後輪トルク指令値RrTRQ_REFとリアモータ2Rの実後輪トルクRrTRQ_REALとの差による後輪出力トルク不足量dltRrTRQを算出し、該後輪出力トルク不足量dltRrTRQが出力限界判定閾値を超える場合、リアモータ2Rの出力がドライバーの要求駆動力に対して応えられない限界に達していると判定するため、後輪出力トルクの不足開始タイミングに応答するタイミングにて出力限界に達していない前輪側の駆動源の出力トルクの増大を開始でき、前後輪の総出力トルクの低下を最小限に抑えることができる。
(3) 前記駆動源トルク増大手段(ステップS5〜ステップS7)は、リアモータ2Rの出力が限界に達していると判定された時点から(ステップS3でYES)、前輪タイヤ3FL,FRの実スリップ量REAL_FrSLIPがタイヤのスリップ許容限界値より低い値に設定された許容スリップ値ADM_FrSLIPとなるまでは(ステップS4でYES)、出力限界に達していない前輪側の駆動源の出力トルクを増大し、前輪タイヤ3FL,FRの実スリップ量REAL_FrSLIPが許容スリップ値ADM_FrSLIP以上になると(ステップS4でNO)、出力限界に達していない前輪側の駆動源の出力トルクの増大を禁止するため、タイヤのスリップ許容限界値より低い値に許容スリップ値ADM_FrSLIPを設定しておき、前輪タイヤ3FL,FRの実スリップ量REAL_FrSLIPが、許容スリップ値ADM_FrSLIPになったか否かを判断するだけの簡単な制御則により、出力限界判定時に増大させるトルク増加量の上限を設定することができる。
(4) 前記駆動源トルク増大手段(ステップS5)は、出力限界に達していない側の駆動源の出力トルク増加量(FrTRQ×(dltSLIP/REAL_FrSLIP)×HOSEIKEISU−FrTRQ)と、出力限界に達した駆動源の出力トルク不足量dltRrTRQと、のセレクトローにより、出力限界に達していない駆動源に出力トルクを受け持たせるトルク増加量dltFrTRQを決めるため、実スリップ量REAL_FrSLIPが小さくスリップ許容量dltSLIPが大き場合には、ドライバーの要求する駆動力を満たしつつ、実スリップ量REAL_FrSLIPが大きくスリップ許容量dltSLIPが小さい場合には、ステア特性の急変やスリップ率の増加を未然に防ぐことができる。
(5) 許容スリップ値ADM_FrSLIPと実スリップ量REAL_FrSLIPとの差によりスリップ許容量dltSLIPを算出するスリップ許容量算出手段(ステップS5)を設け、前記駆動源トルク増大手段(ステップS6)は、出力限界に達していない駆動源に出力トルクを受け持たせる際、前記スリップ許容量dltSLIPが大きいほどトルク増加の傾きを大きくするため、スリップ許容量dltSLIPが大きい場合には、出力限界に達した駆動源の出力トルク不足に対し応答良くドライバーの要求する駆動力を満たしつつ、スリップ許容量dltSLIPが小さい場合には、出力限界に達していない駆動源により駆動されるタイヤのスリップ許容限界値を超えるスリップ増加を未然に防ぐことができる。
(6) 横加速度YGを検出する横加速度センサ8を設け、前記駆動源トルク増大手段(ステップS6)は、出力限界に達していない駆動源に出力トルクを受け持たせる際、前記横加速度YGが大きいほどトルク増加の傾きを小さくするため、横横加速度YGが大きく旋回している際に、急激なステア特性の変化を抑制することができる。
(7) 前記車両は、エンジン1と第1モータ2Fを第1駆動源として前輪タイヤ3FR,3FLを駆動し、第2モータ2Rを第2駆動源として後輪タイヤ3RR,3RLを駆動する前輪駆動ベースのハイブリッド四輪駆動車であり、前記駆動源トルク増大手段(ステップS4〜ステップS7)は、前記第2モータ2Rから後輪タイヤ3RR,3RLへの出力が限界に達していると判定された場合、出力限界に達していないエンジン1及び第1モータ2Fから前輪タイヤ3FR,3FLへの出力トルクを増大させるため、第2モータ2Rの出力が限界に達し、エンジン1及び第1モータ2Fの出力トルクを増大させるとき、エンジン1及び第1モータ2Fにより駆動される前輪タイヤ3FR,3FLのスリップが許容限界を超えるのを未然に防止し、トルク増大要求に応えつつ、アンダーステアの発生を抑制して車両挙動の安定性を確保することができる。
以上、本発明の四輪駆動車の駆動力制御装置を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例1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では、前輪駆動ベースのハイブリッド四輪駆動車に対する適用例を示したが、後輪駆動ベースのハイブリッド四輪駆動車にも適用することができるもので、後輪駆動ベースのハイブリッド四輪駆動車の場合、第2モータから前輪タイヤへの出力が限界に達していると判定された場合、出力限界に達していないエンジン及び第1モータから後輪タイヤへの出力トルクをスリップ許容値まで増大させることで、エンジン及び第1モータにより駆動される後輪タイヤのスリップが許容限界を超えるのを未然に防止し、トルク増大要求に応えつつ、オーバーステアの発生を抑制して車両挙動の安定性を確保することができる。
実施例1では、駆動源トルク増大手段は、第1駆動源または第2駆動源の出力が限界に達していると判定された時点から、実スリップ相当値がタイヤのスリップ許容限界値より低い値に設定された許容スリップ値となるまでは、出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクを増大し、実スリップ相当値が許容スリップ値以上になると、出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクの増大を禁止する例を示したが、実スリップ相当値が許容スリップ値以上になると、出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクの増大を抑制するようにしても良い。要するに、駆動源トルク増大手段としては、出力限界に達していない側の駆動源により駆動されるタイヤの実スリップ相当値が、許容スリップ値となるまでのトルク増加分を、出力限界判定時に増大させるトルク増加量の上限として設定するものであれば、本発明に含まれる。
実施例1では、前後輪にそれぞれモータを有するハイブリッド四輪駆動車への適用例を示したが、例えば、第1駆動源としてエンジンのみを搭載し、第2駆動源として1つのモータ、もしくは、2つのモータを備えたハイブリッド四輪駆動車等にも適用できる。さらには、ハイブリッド四輪駆動車に限らず、第1駆動源として第1エンジンを搭載し、第2駆動源として別の第2エンジンを搭載したエンジン四輪駆動車や、第1駆動源として第1モータを搭載し、第2駆動源として別の第2モータを搭載した四輪駆動電気自動車等にも適用できる。要するに、前後輪のうち一方を駆動する第1駆動源と、前後輪のうち他方を駆動する第2駆動源と、を備えた四輪駆動車には適用することができる。
実施例1の駆動力制御装置が適用されたハイブリッド四輪駆動車を示す全体システム図である。 実施例1のコントローラにて実行される駆動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の駆動力制御で用いられる実スリップ量に対する補正係数マップの一例を示す図である。 実施例1の駆動力制御で用いられるスリップ許容量に対する第1係数マップの一例を示す図である。 実施例1の駆動力制御で用いられる横加速度に対する第2係数マップの一例を示す図である。 従来の駆動力制御において旋回走行時で後輪側の駆動源であるリアモータが出力が限界に達したと判定されたときのヨーレイト・前後回転数・前後駆動力・舵角・アクセル開度の各特性を示すタイムチャートである。 駆動輪のスリップ率に対する駆動力及びコーナリング特性の一例を示す図である。 右旋回中の2輪モデルによる駆動力配分と操縦安定性のメカニズムを示す図である。 従来の駆動力制御に採用された手段と実施例1の駆動力制御に採用された手段との対比図である。 実施例1の駆動力制御で旋回走行時で後輪側の駆動源であるリアモータが出力が限界に達したと判定されたときの前輪側駆動源が受け持つトルク増大量の設定作用を説明するためのヨーレイト・前後回転数・前後駆動力・舵角・アクセル開度の各特性を示すタイムチャートである。 実施例1の駆動力制御で旋回走行時で後輪側の駆動源であるリアモータが出力が限界に達したと判定されたときのスリップ許容量によるトルク増大の傾き設定作用を説明するためのヨーレイト・前後回転数・前後駆動力・舵角・アクセル開度の各特性を示すタイムチャートである。 実施例1の駆動力制御で旋回走行時で後輪側の駆動源であるリアモータが出力が限界に達したと判定されたときの横加速度によるトルク増大の傾き設定作用を説明するためのヨーレイト・前後回転数・前後駆動力・舵角・アクセル開度の各特性を示すタイムチャートである。
符号の説明
1 エンジン(第1駆動源)
2F フロントモータ(第1駆動源)
2R リアモータ(第2駆動源)
3FL 左前輪タイヤ
3FR 右前輪タイヤ
3RL 左後輪タイヤ
3RR 右後輪タイヤ
4F フロントディファレンシャル
4R リアディファレンシャル
5F フロントトランスミッション
5R リアトランスミッション
6 車輪速センサ
7 舵角センサ
8 横加速度センサ
9 車速センサ
10 アクセル開度センサ
11 コントローラ
12 強電バッテリ
13F フロントインバータ
13R リアインバータ

Claims (7)

  1. 前後輪のうち一方を駆動する第1駆動源と、
    前記前後輪のうち他方を駆動する第2駆動源と、
    前記前後輪のうち少なくとも一方のスリップ量に基づいて前記第1駆動源および第2駆動源の駆動力を配分制御する駆動力配分制御手段と、
    前記駆動力配分制御中、第1駆動源または前記第2駆動源の出力がドライバーの要求駆動力に対して応えられない限界に達しているか否かを判定する駆動源出力限界判定手段と、
    前記第1駆動源または前記第2駆動源の出力が限界に達していると判定された場合、出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクを増大させる駆動源トルク増大手段と、
    を備えた四輪駆動車の駆動力制御装置において、
    前記駆動源トルク増大手段により出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクを増大させるときには、該駆動源により駆動されるタイヤの許容スリップ値を、出力限界に達していると判定されていないときの許容スリップ値であるタイヤのスリップ許容限界値より低い値による許容スリップ値を設定する許容スリップ値設定手段を設け、
    前記駆動源トルク増大手段は、前記出力限界に達していない側の駆動源により駆動されるタイヤの実スリップ相当値が、前記許容スリップ値設定手段により設定された前記許容スリップ値となるまでのトルク増加分を、出力限界判定時に増大させるトルク増加量の上限として設定したことを特徴とする四輪駆動車の駆動力制御装置。
  2. 請求項1に記載された四輪駆動車の駆動力制御装置において、
    前記駆動源出力限界判定手段は、駆動源への出力トルク指令値と駆動源の実出力トルクとの差による出力トルク不足量を算出し、該出力トルク不足量が出力限界判定閾値を超える場合、その駆動源の出力がドライバーの要求駆動力に対して応えられない限界に達していると判定することを特徴とする四輪駆動車の駆動力制御装置。
  3. 請求項1または2に記載された四輪駆動車の駆動力制御装置において、
    前記駆動源トルク増大手段は、前記第1駆動源または前記第2駆動源の出力が限界に達していると判定された時点から、実スリップ相当値がタイヤのスリップ許容限界値より低い値に設定された許容スリップ値となるまでは、出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクを増大し、実スリップ相当値が許容スリップ値以上になると、出力限界に達していない側の駆動源の出力トルクの増大を抑制または禁止することを特徴とする四輪駆動車の駆動力制御装置。
  4. 請求項3に記載された四輪駆動車の駆動力制御装置において、
    前記駆動源トルク増大手段は、出力限界に達していない側の駆動源の出力トルク増加量と、出力限界に達した側の駆動源の出力トルク不足量と、のセレクトローにより、出力限界に達していない駆動源に出力トルクを受け持たせるトルク増加量を決めることを特徴とする四輪駆動車の駆動力制御装置。
  5. 請求項1乃至4の何れか1項に記載された四輪駆動車の駆動力制御装置において、
    許容スリップ値と実スリップ相当値との差によりスリップ許容量を算出するスリップ許容量算出手段を設け、
    前記駆動源トルク増大手段は、出力限界に達していない駆動源に出力トルクを受け持たせる際、前記スリップ許容量が大きいほどトルク増加の傾きを大きくすることを特徴とする四輪駆動車の駆動力制御装置。
  6. 請求項3乃至5の何れか1項に記載された四輪駆動車の駆動力制御装置において、
    横加速度を検出する横加速度検出手段を設け、
    前記駆動源トルク増大手段は、出力限界に達していない駆動源に出力トルクを受け持たせる際、前記横加速度が大きいほどトルク増加の傾きを小さくすることを特徴とする四輪駆動車の駆動力制御装置。
  7. 請求項1乃至6の何れか1項に記載された四輪駆動車の駆動力制御装置において、
    前記車両は、エンジンと第1モータを第1駆動源として前輪タイヤを駆動し、第2モータを第2駆動源として後輪タイヤを駆動する前輪駆動ベースのハイブリッド四輪駆動車であり、
    前記駆動源トルク増大手段は、前記第2モータから後輪タイヤへの出力が限界に達していると判定された場合、出力限界に達していないエンジン及び第1モータから前輪タイヤへの出力トルクを増大させることを特徴とする四輪駆動車の駆動力制御装置。
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