JP4788155B2

JP4788155B2 - 電動モータ式４輪駆動車両のスタック検出装置およびスタック時モータ駆動制御装置

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Publication number: JP4788155B2
Application number: JP2005042349A
Authority: JP
Inventors: 達也鎌田; 淳一平井; 麗増田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2025-02-18
Also published as: JP2006230130A

Description

本発明は、前後輪の一方を内燃機関（エンジン）などの主動力源により駆動し、他方の車輪を電動モータからの動力により駆動する電動モータ式4輪駆動車両に関し、特に、主動力源により駆動される主駆動輪が空回りする車両のスタック状態を検出する技術、および、これによりスタック状態が検出された時における電動モータの駆動制御技術に係わる。

内燃機関（エンジン）などの主動力源からの動力により駆動される主駆動輪のほかに、電動モータからの動力により駆動される電動モータ駆動車輪を具えた、電動モータ式4輪駆動車両としては従来、例えば特許文献１に記載されたごときものがある。

この車両は、前２輪（または後２輪）をエンジン駆動し、後２輪（または前２輪）を電動モータによりクラッチを介して駆動可能とし、エンジンに駆動結合した４輪駆動専用の発電機からの電力により電動モータを直接駆動する。
概略説明すると、エンジン駆動車輪が駆動スリップしそうな、若しくは駆動スリップした時におけるエンジンの余剰トルク分だけ発電機に負荷をかけて発電させ、この発電した電力で電動モータを駆動し、この時に締結させたクラッチを経て電動モータからの動力を電動モータ駆動車輪に伝達することによりモータ４輪駆動を可能にする。

従って、内燃機関（エンジン）などの主動力源からの動力により駆動される主駆動輪が空回りする車両のスタック時は、発電機に負荷をかけて発電させて発電させた電力で電動モータが駆動され、電動モータからの動力で電動モータ駆動車輪が駆動されて車両を４輪駆動状態にする。

かかる電動モータ式4輪駆動車両のスタック状態を検出するスタック検出装置としては従来、特許文献２に記載のごとく、低車速であり、この車速に対し主駆動輪速が高速であり、変速機が低速段に投入されており、エンジン回転数が選択変速段ギヤ比を考慮した車速に対して高回転である時をもって車両がスタック状態であると判定するようにしたものが知られている。

特許文献2には更に、当該スタック検出時にエンジン出力を上昇させてこれにより駆動される発電機からの電力で電動モータ（電動モータ駆動車輪）を駆動し、電動モータの駆動トルクをスタック状態からの脱出が実現されるまで最大モータトルクに向けて増大させるようにした電動モータ式4輪駆動車両のスタック時モータ駆動制御装置も提案されている。
特開２００２−２１８６０５号公報特開２０００−１４２１５７号公報

しかし、上記した従来のスタック検出装置においては、スタック状態の検出に際し車速を用いることから、以下の問題を生ずる。
つまり、車速は車輪速から求めるが、この車輪速を検出するセンサが車輪速0を検出することができず、例えば1.5km/h未満の車輪速を車輪速（車速）＝0と判断するしかない。
これがため、電動モータ駆動車輪の車輪速が1.5km/h未満（低車速）であっても車両がスタック状態から脱出しているのに未だスタック状態であると誤判定するという問題があった。

また前記した従来のスタック時モータ駆動制御装置にあっては、電動モータの駆動トルク指令をスタック状態であると判定する限りにおいて増大させるため、上記スタック状態の誤判定によりモータトルク指令が最大モータトルク指令にされることとなり、以下に説明するような問題を生ずる。
つまり電動モータは、モータ回転数Nmに対するモータトルクTmの変化特性が図13に例示するごときものとなり、モータ回転数Nmの上昇につれてモータトルクTmが低下する。
ところで、実線で示すような最大モータトルク指令を与えたとしても電動モータは実際上、波線で示すように指令値よりも大きなトルクを出力したり、指令値よりも小さなトルクを出力することが多く、指令値とおりのトルクを出力することは希である。

実際のモータトルクが指令値よりも小さい場合、指令値で狙ったとおりの電動モータ駆動車輪の駆動力が得られず、スタック状態からの脱出ができないという問題を生ずる。
逆に実際のモータトルクが指令値よりも大きい場合、モータトルクが、電動モータおよび電動モータ駆動車輪間に設けた減速機の許容最大トルクにより決まるモータトルク許容上限値を超えて、減速機の耐久性を低下させるという問題を生ずる。
これら、スタック状態からの脱出ができないという問題、および、減速機の耐久性を低下させるという問題を比較したとき、前者の問題に比べ後者の問題は電動モータ式4輪駆動車両の耐久性に係わる重大なもので、必ず回避しなければならない問題である。

本発明は、スタック検出装置に係わる上記の問題が、0を検出できない車速センサによる車速検出値を用いることに起因するとの事実認識に基づき、
低速時もロータリーエンコーダなどから正確に求め得る電動モータの回転数を用いてスタック状態を判定するスタック検出装置を提案し、
もって極低車速のうちにスタック状態からの脱出を検出し得るようになして、前記した誤判定（スタック状態から脱出しているのに未だスタック状態であるとする誤判定）に関する問題を解消することを目的とする。

本発明は更に、かかるスタック検出装置の検出結果に応動して、モータトルクが、電動モータおよび電動モータ駆動車輪間に設けた減速機の許容最大トルクにより決まるモータトルク許容上限値を超えることのないようにしたスタック時モータトルク制御装置を提案し、これにより、減速機の耐久性が低下するという前記の問題を解消することをも目的とする。

前者の目的のため、本発明による電動モータ式4輪駆動車両のスタック検出装置は、請求項１に記載のごとく、
主動力源からの動力により駆動される主駆動輪と、電動モータからの動力により駆動される電動モータ駆動車輪とを具える、電動モータ式4輪駆動車両において、
前記電動モータの駆動軸と前記電動モータ駆動車輪とが非連結状態で前記主駆動輪が駆動される2輪駆動時に、前記主駆動輪用の車輪速センサによって検出した前記主駆動輪の車輪速から、前記電動モータ駆動車輪用の車輪速センサによって検出した前記電動モータ駆動車輪の車輪速を減じた前記主駆動輪のスリップ量が、スリップ判定用所定値以上であるか否かを判定し、
前記主駆動輪のスリップ量がスリップ判定用所定値以上であることをもって前記主駆動輪のスリップ発生を検出したとき、前記電動モータからの動力により前記電動モータ駆動車輪を駆動し、
前記電動モータの駆動軸の回転を前記電動モータ駆動車輪に伝達可能とした状態で前記主駆動輪および電動モータ駆動車輪が共に駆動される4輪駆動時に、前記電動モータ用のモータ回転センサによって検出したモータ回転数が、主駆動輪の回転数に応じて定めたスタック判定回転数未満である状態を設定時間以上に亘って検知するとき、主駆動輪が空回りしているスタック状態であると判定するよう構成したことを特徴とするものである。

後者の目的のため、本発明による電動モータ式4輪駆動車両のスタック時モータ駆動制御装置は、請求項２に記載のごとく、
上記した本発明のスタック検出装置が前記スタック状態を検出したとき、前記電動モータが出力するモータトルクがモータトルク許容上限値を超えないようモータトルクの上昇を抑制するモータトルク抑制手段を設けたことを特徴とするものである。

本発明のスタック検出装置によれば、主駆動輪および電動モータ駆動車輪が共に駆動される4輪駆動時に、電動モータの回転数が、主駆動輪の回転数に応じて定めたスタック判定回転数未満である状態を設定時間以上に亘って検知するとき、主駆動輪が空回りしているスタック状態であると判定するため、
この判定に当たってモータ回転数を用いることとなり、また、このモータ回転数を低速時もロータリーエンコーダなどから正確に求め得る事実に起因し、
極低車速のうちにスタック状態からの脱出を検出することができ、前記した従来装置の誤判定（スタック状態から脱出しているのに未だスタック状態であるとする誤判定）に関する問題を解消することができる。
なお、上記スタック状態の判定に主駆動輪の回転数をも用いるが、スタック状態では主駆動輪が空回りしていて回転数が高いことから、上記誤判定の原因になることはない。

また本発明によるスタック時モータ駆動制御装置によれば、
上記した本発明のスタック検出装置がスタック状態を検出したとき、電動モータの出力トルク（モータトルク）が、電動モータおよび電動モータ駆動車輪間における減速機の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないようモータトルクの上昇を抑制するモータトルク抑制手段を設けたため、
電動モータおよび電動モータ駆動車輪間に設けた減速機へ、その許容最大トルクを越えたトルクが入力されなくすることができ、減速機が許容最大トルクを越えた大トルクの入力で耐久性を低下されるという前記の問題を解消することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例になるスタック検出装置およびスタック時モータ駆動制御装置を具えた電動モータ式４輪駆動車両の駆動系を略示し、本実施例においてはこの車両を、左右前輪１Ｌ，１Ｒを主動力源としてのエンジン（内燃機関）２によって駆動するフロントエンジン・フロントホイールドライブ車（Ｆ／Ｆ車）をベース車両とし、左右後輪３Ｌ，３Ｒを必要に応じ電動モータである後輪駆動モータ４によって駆動可能とした、所謂モータ４輪駆動車両とする。

エンジン２は、自動変速機（ここでは無段変速機とする）５およびディファレンシャルギヤ装置６を一体ユニットに構成したトランスアクスルを介し左右前輪（主駆動輪）１Ｌ，１Ｒに駆動結合し、エンジン２の出力トルクが自動変速機５およびディファレンシャルギヤ装置６を経て左右前輪１Ｌ，１Ｒに伝達されて車両の走行に供されるものとする。

次に電動モータ４による後輪駆動系を説明するに、これを基本的には前記の特許文献１に記載されたモータ４輪駆動車両におけると同様なものとする。
つまり、エンジン２の出力トルクの一部により無端ベルト７を介して駆動される専用発電機８を具え、この発電機８は、エンジン２の回転数にベルトプーリ比を乗じた回転数で回転されており、４輪駆動コントローラ９によって調整される界磁電流Ifhに応じた発電負荷をエンジン２にかけて負荷トルクに応じた電力を発電する。
発電機８が発電した電力は、電力線１０によりリレー１１を経て後輪駆動モータ４に供給する。

リレー１１はコントローラ９からの指令により、発電機８が制御不良になった時に電力線１０を遮断したり、後輪駆動が不要でコントローラ９が発電機８に発電負荷をかけなようにした時も永久磁石による若干の発電があることからこれがモータ４に供給されないようにするために電力線１０を遮断する。

後輪駆動モータ４の駆動軸は、減速機１２およびこれに内蔵されたクラッチ１３を介して後輪（電動モータ駆動車輪）３Ｌ，３Ｒのディファレンシャルギヤ装置１４に結合し、モータ４の出力トルクが減速機１２によりギヤ比分で増大され、クラッチ１３が締結状態であれば、この増大されたトルクがディファレンシャルギヤ装置１４により左右後輪３Ｌ，３Ｒに分配出力されるようになす。

クラッチ１３の締結・解放、および電動モータ４の回転方向・駆動トルクも４輪駆動コントローラ９によって制御する。
電動モータ４の制御に当たってコントローラ９は、電動モータ４への界磁電流Ifmの調整によってモータ駆動トルク（モータトルク）を制御し、界磁電流Ifmの方向によってモータ回転方向を制御する。

モータ４、発電機８、リレー１１、クラッチ１３の上記した制御を行うために４輪駆動コントローラ９には、４輪駆動スイッチ２１からの信号を入力するほかに、
左右前輪１Ｌ，１Ｒの車輪速（前輪速）Ｖ_ＷＦＬ，Ｖ_ＷＦＲおよび左右後輪３Ｌ，３Ｒの車輪速（後輪速）Ｖ_ＷＲＬ，Ｖ_ＷＲＲを個々に検出する車輪速センサ群２２からの信号と、
後輪駆動モータ４の回転速度Nmを検出するロータリーエンコーダなどのモータ回転センサ２３からの信号と、
自動変速機５の選択レンジRNG（運転者による走行方向指令）が前進（Ｄ）レンジか後進（Ｒ）レンジかを検出するインヒビタスイッチ２４からの信号と、
アクセルペダル踏み込み量APOを検出するアクセル開度センサ２５からの信号とを入力する。

なお４輪駆動コントローラ９は、運転者が４輪駆動スイッチ２１をONにしている間、以下に説明するごとく４輪駆動の必要を判断して自動的にモータ４輪駆動を行い、
運転者が４輪駆動スイッチ２１をOFFにしている間、前２輪のエンジン駆動のみによる２輪駆動を継続的に行わせるものとする。

以下、コントローラ９が行う基本的な４輪駆動制御を説明する。
まず図２に示す処理により、主駆動輪（エンジン駆動輪）である前輪１Ｌ，１Ｒの駆動（加速）スリップを生起させる原因となるエンジン２の余剰トルクを演算する。
ステップＳ１において、車輪速センサ群２２で検出した前輪速Ｖ_ＷＦＬ，Ｖ_ＷＦＲから求め得る平均前輪速Vwfより、同じく車輪速センサ群２２で検出した後輪速Ｖ_ＷＲＬ，Ｖ_ＷＲＲから求め得る平均後輪速Vwrを減算して、主駆動輪である左右前輪１Ｌ，１Ｒの加速（駆動）スリップ量ΔVfを求める。

次のステップＳ２では、上記左右前輪１Ｌ，１Ｒの駆動スリップ量ΔVfがスリップ判定用の所定値、例えば３km/h以上か否かにより、前輪の駆動スリップが発生しているか否かを判定する。
駆動スリップ量ΔVfが３km/h未満と判定する場合は、駆動スリップが発生しておらず、エンジン出力の余剰がないとして制御をそのまま終了する。

ステップＳ２で駆動スリップ量ΔVfが３km/h以上と判定する駆動スリップ発生時は、ステップＳ３において、前輪１Ｌ，１Ｒの駆動スリップを発生させているエンジンの余剰トルク、つまり駆動スリップを抑制するのに必要な吸収トルクＴ（ΔVf）を、Ｔ（ΔVf）＝K1×ΔVfにより演算する。
なおK1は、実験などによって求めたゲインである。

次のステップＳ４では現在の発電機８の負荷トルクTgを求め、
更にステップＳ５において、現在の発電機負荷トルクTgと、前記の余剰トルクＴ（ΔVf）との合算により発電機８の目標発電負荷トルクThを求める。
そしてステップＳ６で、前記車輪速Ｖ_ＷＦＬ，Ｖ_ＷＦＲ，Ｖ_ＷＲＬ，Ｖ_ＷＲＲから求め得る車速が、クラッチ１３の締結時にモータ４を過回転させる車速域の下限値であるモータ過回転車速（例えば３０km/h）未満か否かをチェックする。

車速がモータ過回転車速以上である場合、モータ４が過回転してその耐久性が低下することから４輪駆動を行わせないよう制御をそのまま終了するが、車速がモータ過回転車速未満ならステップＳ７において発電機８の最大負荷トルクThmaxを求める。
次いでステップＳ８において、発電機８の目標発電負荷トルクThが最大負荷トルクThmax以上か否かをチェックし、以上ならステップＳ９でTh＝Thmaxとして目標発電負荷トルクThを実現可能な限界であるThmaxに制限し、Th<Thmaxなら制御を終了して目標発電負荷トルクThをステップＳ５で求めたままの値とする。

なお図２では、エンジン駆動輪１Ｌ，１Ｒが駆動スリップを発生した場合のみについて、発電機８の目標発電負荷トルクThを求める方法を説明したが、エンジン駆動輪１Ｌ，１Ｒが駆動スリップする虞のある場合や、或いは所定以下の低速状態である時も、モータ４輪駆動を実現するために発電機８の目標発電負荷トルクThを運転状況に応じて求めるものとする。

コントローラ９は、上記のようにして求めた発電機８の目標発電負荷トルクThを基に図３の制御プログラムにより発電機８およびモータ４を制御する。
ステップＳ１１においては、発電機８の目標発電負荷トルクThが正か否かにより発電要求があるか否かをチェックする。
発電要求がなければ制御を終了して発電機８の発電負荷をエンジン２にかけないようにすると共に、クラッチ１３を解放状態にしておく。
発電要求があればステップＳ１２において、予定のマップをもとにモータ回転速度Nmから目標モータ界磁電流Ifmを算出してこれをモータ４に指令する。
なお図示しなかったが同時に、クラッチ１３の入出力回転速度が一致した時にクラッチ１３を締結してモータ４の回転を後輪３Ｌ，３Ｒで伝達可能にする。

ここで、モータ４の回転数Nmに対する目標モータ界磁電流IfmはステップＳ１２内に図示するごとく、モータ回転数Nmが所定回転数以下の場合には一定の所定電流値とし、それ以上のモータ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。
その理由は、モータ４が高速回転になるとモータ逆起電圧Ｅの上昇によりモータトルクが低下することから、モータ回転数Nmが所定値以上になったらモータ４の界磁電流Ifmを小さくして逆起電圧Ｅを低下させることによりモータ４に流れる電流を増加させて所要のモータトルクTmが得られるようにするためである。

次いでステップＳ１３において、上記のようにして求めた目標モータ界磁電流Ifmおよびモータ４の回転数Nmから予定のマップをもとにモータ４の逆起電圧Ｅを算出する。
更にステップＳ１４で、前記した発電負荷トルクThに基づき対応する目標モータトルクTmを算出し、次にステップＳ１５で、目標モータトルクTmおよび目標モータ界磁電流Ifmの関数である目標電機子電流Iaを算出し、
その後ステップＳ１６において、目標電機子電流Ia、総合抵抗Ｒ、および逆起電圧Ｅから発電機８の目標電圧ＶをＶ＝Ia×Ｒ＋Ｅの演算により求める。
コントローラ９は、発電機８の発電電圧が、このようにして求めた目標電圧Ｖとなるよう、発電機８の界磁電流Ifhをフィードバック制御する。

上記は、４輪駆動コントローラ９が実行する基本的な４輪駆動制御であるが、４輪駆動コントローラ９はその他に、図４に示す制御プログラムを実行して、前輪１Ｌ，１Ｒが空回りする車両のスタック状態を以下のごとくに検出すると共に、このスタック検出時に電動モータ４を以下のごとくに駆動制御してスタック状態からの脱出を図る。
図４のステップＳ２１においては、図２のステップＳ２におけると同様の判定、つまり、左右前輪１Ｌ，１Ｒの駆動スリップ量ΔVfがスリップ判定用の所定値（例えば３km/h）以上か否かの判定により、前輪の駆動スリップが発生しているか否かの判定を行う。
駆動スリップ量ΔVfが３km/h未満と判定する場合は、駆動スリップが発生しておらず、スタック状態になることがないし、本発明によるスタック時モータ駆動制御も不要であるから制御をそのまま終了する。

ステップＳ２１で駆動スリップ量ΔVfが３km/h以上と判定する前輪駆動スリップ発生時は、ステップＳ２２において、センサ２３（図1参照）で検出したモータ回転数Nmが、左右前輪１Ｌ，１Ｒの回転速度に応じて定めたスタック判定回転数未満か否かにより、スタック状態か否かを判定する。
モータ回転数Nmがスタック判定回転数未満でなければ（後輪が回転していてスタック状態でないと判断されれば）、本発明によるスタック時モータ駆動制御も不要であるから制御をそのまま終了する。

ステップＳ２１で前輪駆動スリップ発生と判定しているのに、ステップＳ２２でモータ回転数Nmがスタック判定回転数未満であると判定する場合は、例えば図５の瞬時t1以後に示すごとくモータ回転数Nmおよび減速機１２のギヤ比から求め得るモータ回転数Nmの後輪速換算値が前輪速（図５では便宜上、左右前輪速Ｖ_ＷＦＬ，Ｖ_ＷＦＲが同じとして示した）を大きく下回り、前輪が空回りしているスタック状態であるから、次のステップＳ２３において、このスタック状態が設定時間Δt以上に亘って継続しているか否かにより、当該スタック状態が急加速などに伴う一時的なものでなく、本発明によるスタック時モータ駆動制御が必要な継続的なスタック状態であるか否かをチェックする。

スタック状態が急加速などに伴う一時的なものである場合は、本発明によるスタック時モータ駆動制御が不要であるから制御をそのまま終了するが、スタック状態が一時的なものではなくて継続的なものである場合、図５の瞬時t2において本発明によるスタック時モータ駆動制御が必要なスタック状態であるとの判定により、制御をステップＳ２３からステップＳ２４に進め、以下のごとくにスタック時モータ駆動制御を実行することによりスタック状態からの脱出を図る。

ステップＳ２４で実行する本発明のスタック時モータ駆動制御を詳述するに、先ず電動モータ４へのモータ通電量、モータ界磁電圧、および電動モータ４の温度から予定のマップを基に電動モータ４のモータトルクTmを検索して推定し、このモータトルク推定値Tmが、電動モータ４および電動モータ駆動車輪３Ｌ，３Ｒ間に設けた減速機１２の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないよう図６に実線で示すごとくに定めた時系列変化を持つモータトルク指令値に追従して上昇するようモータトルクをフィードバック制御する。

つまりステップＳ２４は、モータトルクTmが減速機１２の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないよう抑制する機能を果たし、本発明におけるモータトルク抑制手段に相当する。
そして上記のフィードバック制御により漸増される電動モータ４のモータトルクは、左右後輪３Ｌ，３Ｒの駆動力を漸増させて車両をスタック状態から脱出させることができる。

ところで本実施例によれば、主駆動輪である前輪１Ｌ，１Ｒおよび電動モータ駆動車輪である後輪３Ｌ，３Ｒが共に駆動される4輪駆動時に、電動モータ４の回転数Nmが、主駆動輪（前輪１Ｌ，１Ｒ）の回転数に応じて定めたスタック判定回転数未満である状態を設定時間以上に亘って検知するとき（ステップＳ２２およびステップＳ２３）、主駆動輪（前輪１Ｌ，１Ｒ）が空回りしているスタック状態であると判定するため、
この判定に当たってモータ回転数Nmを用いることとなり、また、このモータ回転数を低速時もロータリーエンコーダなどから正確に求め得る事実に起因し、
極低車速のうちにスタック状態からの脱出をステップＳ２２で検出することができ、極低車速でスタック状態から脱出しているのに未だスタック状態であるとする誤判定を行うことがない。

また、上記のように極低車速のうちにスタック状態からの脱出を検出することができるのに加えて、スタック状態の検出時に、電動モータ４の出力トルク（モータトルク）Tmが、電動モータ４および電動モータ駆動車輪３Ｌ，３Ｒ間における減速機１２の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないようモータトルクの上昇を抑制する（ステップＳ２４）ため、
減速機１２へ、その許容最大トルクを越えたトルクが決して入力されることがなく、減速機１２が許容最大トルクを越えた大トルクの入力で耐久性を低下されるとい問題を解消することができる。

なお本実施例においては、電動モータ４の出力トルク（モータトルク）Tmとしてその推定値を用い、このモータトルク推定値がモータトルク許容上限値を超えないような時系列変化をもって上昇するようモータトルクをフィードバック制御するため、モータトルクの困難な実測が不要で、コスト上大いに有利である。
更に、上記のモータトルク推定値を求めるに際し、電動モータ４へのモータ通電量、モータ界磁電圧、および電動モータ４の温度から予定のマップを基にモータトルク推定値を検索することから、モータトルク推定値を実際のモータトルクに近い正確なものにし得て上記の作用効果を一層顕著なものにすることができる。

図７は、本発明の他の実施例になるスタック時モータ駆動制御を示す、図４に代わる制御プログラムのフローチャートである。
ステップＳ２１〜ステップＳ２３においては、図４に同符号で示すステップと同様の判定を行い、スタックを検出した時に制御をステップＳ２３からステップＳ２５へ進めてスタック時モータ駆動制御を実行することによりスタック状態からの脱出を図るが、スタックを検出しない間はステップＳ２１、またはステップＳ２２、或いはステップＳ２３で制御をそのまま終了させることによりステップＳ２５を実行しない。

ステップＳ２５で実行する本発明のスタック時モータ駆動制御を、図８により詳述するに、スタック検出瞬時t2（図５のt2と同じ）より後で、モータトルクTmに関する指令値が所定値に上昇した瞬時t3より、該モータトルク指令値の時間変化勾配をこれまでの勾配α（図６と同じ）よりも緩やかなβとし、この時間変化勾配βでモータトルク指令値を漸増させる。
これによりステップＳ２５は、モータトルクTmが減速機１２の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないよう抑制する機能を果たし、本発明におけるモータトルク抑制手段に相当する。

なお、モータトルクTmがモータトルク許容上限値を超えないよう抑制する上記の機能を更に確実にするには、モータ回転数Nmがスタック状態からの脱出を判定するためのスタック脱出判定回転数以上になった図８の瞬時t4より二点鎖線で示すごとく、モータトルクTmに関する指令値をスタック脱出判定時t4のモータトルク指令値に保持するのがよい。

電動モータ４のトルクTmは、上記のように定めた時系列変化を持つモータトルク指令値に追従して上昇するよう制御され、かように漸増される電動モータ４のモータトルクTmは、左右後輪３Ｌ，３Ｒの駆動力を漸増させて車両をスタック状態から脱出させることができる。

ところで本実施例によれば、スタック状態の検出時に、電動モータ４の出力トルク（モータトルク）Tmが、電動モータ４および電動モータ駆動車輪３Ｌ，３Ｒ間における減速機１２の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないようモータトルクの上昇を抑制する（ステップＳ２５）ため、
減速機１２へ、その許容最大トルクを越えたトルクが決して入力されることがなく、減速機１２が許容最大トルクを越えた大トルクの入力で耐久性を低下されるとい問題を解消することができる。

なお本実施例においては、スタック検出後、モータトルクTmに関する指令値が所定値に上昇した瞬時t3より、モータトルク指令値の時間変化勾配をこれまでの勾配αよりも緩やかなβとすることにより上記の作用効果が得られるようにしたため、モータトルク指令値の時間変化勾配を変更するだけの簡単な制御で安価に上記の作用効果を達成することができる。

図９は、本発明の更に他の実施例になるスタック時モータ駆動制御を示す、図４および図７に代わる制御プログラムのフローチャートである。
ステップＳ２１〜ステップＳ２３においては、図４に同符号で示すステップと同様の判定を行い、スタックを検出した時に制御をステップＳ２３からステップＳ２６およびステップＳ２７へ順次進めてスタック時モータ駆動制御を実行することによりスタック状態からの脱出を図るが、スタックを検出しない間はステップＳ２１、またはステップＳ２２、或いはステップＳ２３で制御をそのまま終了させることによりステップＳ２６およびステップＳ２７へ制御を進めない。

ステップＳ２６およびステップＳ２７で実行する本発明のスタック時モータ駆動制御を図10により詳述するに、ステップＳ２６では、スタック検出瞬時t2（図５のt2と同じ）以後、電動モータ４のモータ回転数Nm（図10では減速機１２のギヤ比から求め得るモータ回転数Nmの後輪速換算値として示した）がスタック状態からの脱出を判定するためのスタック脱出判定回転数以上になったか否かをチェックする。
モータ回転数Nmがスタック脱出判定回転数以上になったと判定する図10のスタック脱出判定瞬時t4より前においては、制御をそのまま終了させてモータトルクTmに関する指令値を図10に示すようにこれまでの時間変化勾配α（図６のαと同じ）と同じ時間変化勾配で上昇させ続ける。

ステップＳ２６でモータ回転数Nmがスタック脱出判定回転数以上になったと判定する図10のスタック脱出判定瞬時t4以後においては、制御をステップＳ２６からステップＳ２７へと進めてモータトルクTmに関する指令値を図10に示すようにスタック脱出判定瞬時t4のモータトルク指令値に保持する。
これによりステップＳ２７は、モータトルクTmが減速機１２の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないよう抑制する機能を果たし、本発明におけるモータトルク抑制手段に相当する。

電動モータ４のトルクTmは、上記のように定めた時系列変化を持つモータトルク指令値に追従するよう制御され、かように制御される電動モータ４のモータトルクTmは、左右後輪３Ｌ，３Ｒの駆動力を漸増させて車両をスタック状態から脱出させることができる。

ところで本実施例においても、スタック状態の検出時に、電動モータ４の出力トルク（モータトルク）Tmが、電動モータ４および電動モータ駆動車輪３Ｌ，３Ｒ間における減速機１２の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないようモータトルクの上昇を抑制する（ステップＳ２７）ため、
減速機１２へ、その許容最大トルクを越えたトルクが決して入力されることがなく、減速機１２が許容最大トルクを越えた大トルクの入力で耐久性を低下されるとい問題を解消することができる。

なお本実施例においては、スタック検出後、モータ回転数Nmがスタック脱出判定回転数まで上昇した瞬時t4より、モータトルクTmの指令値を当該瞬時t4の値に保持することにより上記の作用効果が得られるようにしたため、モータトルク指令値を保持するだけの一層簡単な制御で更に安価に上記の作用効果を達成することができる。

上記した各実施例になるスタック時モータ駆動制御装置の着想はそれぞれ任意に組み合わせて用いることができ、図11はその組み合わせ例になるスタック時モータ駆動制御を示す、図４、図７および図９に代わる制御プログラムのフローチャートである。
ステップＳ２１〜ステップＳ２３においては、図４に同符号で示すステップと同様の判定を行い、スタックを検出した時に制御をステップＳ２３からステップＳ２８〜ステップＳ３１へ順次進めてスタック時モータ駆動制御を実行することによりスタック状態からの脱出を図るが、スタックを検出しない間はステップＳ２１、またはステップＳ２２、或いはステップＳ２３で制御をそのまま終了させることによりステップＳ２８〜ステップＳ３１へ制御を進めない。

ステップＳ２８〜ステップＳ３１で実行する本発明のスタック時モータ駆動制御を図12により詳述する。
ステップＳ２８においては、スタック検出時t2（図５のt2と同じ）より、該モータトルク指令値の時間変化勾配をこれまでの勾配α（図６と同じ）よりも緩やかなγとし、この時間変化勾配γでモータトルク指令値を漸増させる。

次のステップＳ２９では、スタック検出時t2（図５のt2と同じ）以後、電動モータ４のモータ回転数Nm（図12では減速機１２のギヤ比から求め得るモータ回転数Nmの後輪速換算値として示した）がスタック状態からの脱出を判定するためのスタック脱出判定回転数以上になったか否かをチェックする。
ステップＳ２９でモータ回転数Nmがスタック脱出判定回転数以上になったと判定する図12のスタック脱出判定瞬時t4以後、ステップＳ３０において、時間変化勾配γで上昇しているモータトルクTmの指令値を図12に示すようにスタック脱出判定時t4のモータトルク指令値に保持する。

上記から明らかなようにステップＳ２８およびステップＳ３０は、図12に示すモータトルク指令値の時系列変化によっても明白なとおり、モータトルクTmが減速機１２の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないよう抑制する機能を果たし、本発明におけるモータトルク抑制手段に相当する。

電動モータ４のトルクTmは、上記のように定めた時間変化勾配γの時系列変化を持つモータトルク指令値に追従するよう制御され、かように制御される電動モータ４のモータトルクTmは、左右後輪３Ｌ，３Ｒの駆動力を漸増させて車両をスタック状態から脱出させることができる。

本実施例においても、スタック状態の検出時に、電動モータ４の出力トルク（モータトルク）Tmが、電動モータ４および電動モータ駆動車輪３Ｌ，３Ｒ間における減速機１２の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないようモータトルクの上昇を抑制する（ステップＳ２８およびステップＳ３０）ため、
減速機１２へ、その許容最大トルクを越えたトルクが決して入力されることがなく、減速機１２が許容最大トルクを越えた大トルクの入力で耐久性を低下されるとい問題を解消することができる。

なお本実施例においては図12に示すごとく、スタック検出時t2よりモータトルクTmの指令値を緩やかな時間変化勾配γで上昇させ、モータ回転数Nmがスタック脱出判定回転数まで上昇した瞬時t4以後、モータトルクTmの指令値を当該瞬時t4の値に保持することにより上記の作用効果が得られるようにしたため、モータトルク指令値の時間変化勾配を変更した後、モータトルク指令値を保持するだけの簡単な制御で安価に上記の作用効果を達成することができる。

本実施例においては更に、ステップＳ２９でモータ回転数Nmがスタック脱出判定回転数以上になったと判定する図12のスタック脱出判定瞬時t4に至るまでの間は、ステップＳ３１において、図４のステップＳ２４と同様の処理を行う。
つまり、先ず電動モータ４へのモータ通電量、モータ界磁電圧、および電動モータ４の温度から予定のマップを基に電動モータ４のモータトルクTmを検索して推定し、このモータトルク推定値Tmが、電動モータ４および電動モータ駆動車輪３Ｌ，３Ｒ間に設けた減速機１２の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないよう図12の最下段に示すごとくに定めた勾配δの時系列変化を持つモータトルク指令値に追従して上昇するようモータトルクをフィードバック制御する。

このステップＳ３１は、モータトルクTmが減速機１２の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないよう抑制する機能を果たし、本発明におけるモータトルク抑制手段に相当する。
そして上記のフィードバック制御により漸増される電動モータ４のモータトルクは、左右後輪３Ｌ，３Ｒの駆動力を漸増させて車両をスタック状態から脱出させることができる。

この場合も、スタック状態の検出時に、電動モータ４の出力トルク（モータトルク）Tmが、電動モータ４および電動モータ駆動車輪３Ｌ，３Ｒ間における減速機１２の許容最大トルクに対応したモータトルク許容上限値を超えないようモータトルクの上昇を抑制する（ステップＳ３１）ため、
減速機１２へ、その許容最大トルクを越えたトルクが決して入力されることがなく、減速機１２が許容最大トルクを越えた大トルクの入力で耐久性を低下されるとい問題を解消することができる。

また、電動モータ４の出力トルク（モータトルク）Tmとしてその推定値を用い、このモータトルク推定値がモータトルク許容上限値を超えないような時系列変化をもって上昇するようモータトルクをフィードバック制御するため、モータトルクの困難な実測が不要で、コスト上大いに有利である。
更に、上記のモータトルク推定値を求めるに際し、電動モータ４へのモータ通電量、モータ界磁電圧、および電動モータ４の温度から予定のマップを基にモータトルク推定値を検索することから、モータトルク推定値を実際のモータトルクに近い正確なものにし得て上記の作用効果を一層顕著なものにすることができる。

本発明の一実施例になるスタック検出装置およびスタック時モータ駆動制御装置を具えた電動モータ式４輪駆動車両の駆動制御系を示す略線図である。同モータ４輪駆動車両の駆動制御系における４輪駆動コントローラが実行するエンジン余剰トルク演算プログラムを示すフローチャートである。同４輪駆動コントローラが実行する発電機制御プログラムを示すフローチャートである。同４輪駆動コントローラが実行するスタック検出プログラムおよびスタック時モータ駆動制御プログラムを示すフローチャートである。同スタック検出プログラムによるスタック検出動作を示す動作タイムチャートである。図４のスタック時モータ駆動制御プログラムにより制御されるモータトルクの変化タイムチャートである。図１の４輪駆動コントローラが実行するスタック検出プログラムおよびスタック時モータ駆動制御プログラムの他の例を示すフローチャートである。図７におけるスタック時モータ駆動制御プログラムの動作タイムチャートである。図１の４輪駆動コントローラが実行するスタック検出プログラムおよびスタック時モータ駆動制御プログラムの更に他の例を示すフローチャートである。図９におけるスタック検出プログラムおよびスタック時モータ駆動制御プログラムの動作タイムチャートである。図１の４輪駆動コントローラが実行するスタック検出プログラムおよびスタック時モータ駆動制御プログラムの更に別の例を示すフローチャートである。図１１におけるスタック検出プログラムおよびスタック時モータ駆動制御プログラムの動作タイムチャートである。電動モータ式4輪駆動車両に用いるモータのモータトルク指令値と、実モータトルクとの関係を示す、モータの動作特性図である。

符号の説明

1L 左前輪（主駆動輪）
1R 右前輪（主駆動輪）
２エンジン（主動力源）
3L 左前輪（電動モータ駆動車輪）
3R 右前輪（電動モータ駆動車輪）
４後輪駆動モータ（電動モータ）
５無段変速機（自動変速機）
６ディファレンシャルギヤ装置
７無端ベルト
８発電機
９４輪駆動コントローラ
10 電力線
11 リレー
12 減速機
13 クラッチ
14 ディファレンシャルギヤ装置
21 ４輪駆動スイッチ
22 車輪速センサ群
23 モータ回転センサ
24 インヒビタスイッチ
25 アクセル開度センサ

Claims

主動力源からの動力により駆動される主駆動輪と、電動モータからの動力により駆動される電動モータ駆動車輪とを具える、電動モータ式4輪駆動車両において、
前記電動モータの駆動軸と前記電動モータ駆動車輪とが非連結状態で前記主駆動輪が駆動される2輪駆動時に、前記主駆動輪用の車輪速センサによって検出した前記主駆動輪の車輪速から、前記電動モータ駆動車輪用の車輪速センサによって検出した前記電動モータ駆動車輪の車輪速を減じた前記主駆動輪のスリップ量が、スリップ判定用所定値以上であるか否かを判定し、
前記主駆動輪のスリップ量がスリップ判定用所定値以上であることをもって前記主駆動輪のスリップ発生を検出したとき、前記電動モータからの動力により前記電動モータ駆動車輪を駆動し、
前記電動モータの駆動軸の回転を前記電動モータ駆動車輪に伝達可能とした状態で前記主駆動輪および電動モータ駆動車輪が共に駆動される4輪駆動時に、前記電動モータ用のモータ回転センサによって検出したモータ回転数が、主駆動輪の回転数に応じて定めたスタック判定回転数未満である状態を設定時間以上に亘って検知するとき、主駆動輪が空回りしているスタック状態であると判定するよう構成したことを特徴とする電動モータ式4輪駆動車両のスタック検出装置。
請求項１に記載のスタック検出装置が前記スタック状態を検出したとき、前記電動モータが出力するモータトルクが、前記電動モータおよび電動モータ駆動車輪間に設けた減速機の許容最大トルクに対応するモータトルク許容上限値を超えないようモータトルクの上昇を抑制するモータトルク抑制手段を設けたことを特徴とする電動モータ式4輪駆動車両のスタック時モータ駆動制御装置。
請求項２に記載のスタック時モータ駆動制御装置において、
前記モータトルク抑制手段は、前記モータトルクを推定してこのモータトルク推定値がモータトルク許容上限値を超えないような時系列変化をもって上昇するようモータトルクをフィードバック制御するものである電動モータ式4輪駆動車両のスタック時モータ駆動制御装置。
請求項３に記載のスタック時モータ駆動制御装置において、
前記モータトルク抑制手段は、電動モータへの通電量、界磁電圧、および電動モータの温度から予定のマップを基にモータトルク推定値を検索するものである電動モータ式4輪駆動車両のスタック時モータ駆動制御装置。
請求項２に記載のスタック時モータ駆動制御装置において、
前記モータトルク抑制手段は、前記スタック状態が検出された後、前記モータトルクに関する指令値が所定値に上昇した時より、該モータトルク指令値の時間変化勾配を緩やかにするものである電動モータ式4輪駆動車両のスタック時モータ駆動制御装置。
請求項２に記載のスタック時モータ駆動制御装置において、
前記モータトルク抑制手段は、前記スタック状態が検出された時より、前記モータトルクに関する指令値の時間変化勾配を緩やかにするものである電動モータ式4輪駆動車両のスタック時モータ駆動制御装置。
請求項６に記載のスタック時モータ駆動制御装置において、
前記モータトルク抑制手段は、前記スタック状態が検出された時より、前記モータトルクを推定してこのモータトルク推定値が、前記緩やかにした時間変化勾配をもって上昇するよう前記モータトルクに関する指令値をフィードバック制御により決定するものである電動モータ式4輪駆動車両のスタック時モータ駆動制御装置。
請求項２，５〜７のいずれか1項に記載のスタック時モータ駆動制御装置において、
前記モータトルク抑制手段は、前記電動モータの回転数がスタック状態からの脱出を判定するためのスタック脱出判定回転数以上になった時より、前記モータトルクに関する指令値を該スタック脱出判定時のモータトルク指令値に保持するものである電動モータ式4輪駆動車両のスタック時モータ駆動制御装置。