JP5245465B2 - 車両制御装置、車両制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法にかかり、特に必要に応じて四輪駆動走行と二輪駆動走行とを切替える車両の車両制御装置及び車両制御方法に関する。

現在、運転者の意志により四輪駆動と二輪駆動とを切替えて走行可能な車両が実用化されている。このような車両は、パートタイム４ＷＤとも言われている。パートタイム４ＷＤの車両は、運転者の操作によって四輪駆動モードと二輪駆動モードとを切替えることが可能である。そして、四輪駆動モード中にスリップが発生した等、四輪駆動走行の必要が生じた場合、自動的に四輪駆動で走行することができる。

従駆動輪をモータによって駆動する四輪駆動車両は、エンジンの回転を利用して発電する発電機を備え、発電した電力によってモータを回転させて後輪を駆動する。なお、モータ四輪駆動の車両には、発電機が発電した電力を蓄電するバッテリを持たない、バッテリレスの構成のものも多くある。
このような車両の従来技術として、例えば、特許文献１があげられる。特許文献１は、四輪駆動モード時であって、かつ、低速で走行している場合にはスリップが生じる可能性があることを予測して四輪駆動走行を実行するものである。
特開２０００−２１５４９９号公報

しかしながら、電気のエネルギー変換効率は、一般的に機械的に行われるエネルギー変換の効率より低い。このため、上記した従来技術の発明は、エンジンが発電機から奪われるエネルギーがいわゆるメカ４ＷＤの車両よりも大きくなる。このため、モータ四輪駆動車両は、四輪駆動走行時の加速度がメカ的な四輪駆動車両よりも低下する傾向があった。このような理由による加速度の低下は、路面が滑り難い場合に顕著になる。

特に、バッテリレスの車両は、四輪駆動専用のバッテリを持つ車両よりもさらに加速の低下が生じやすい。このため、二輪駆動走行から四輪駆動走行へ切替えたとき、運転者が、アクセル踏込み量が同じであるにも関わらず加速の程度が低下したと感じることがある。また、運転者が四輪駆動走行を望む場合、より大きな駆動力を得ようとしていることが推定される。このため、四輪駆動モードに切替えたにも関わらず加速性能が低下したと感じるのは車両の操作性を損ねることにもなる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、モータ四輪駆動車両の四輪駆動走行における加速度の低下を防止することができる車両制御装置、車両制御方法を提供することを目的とする。また、四輪駆動走行時には二輪駆動走行時よりも高い加速性能を得ることができる車両制御装置、車両制御方法を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明の車両制御装置は、主駆動輪を駆動する内燃機関、当該内燃機関によって駆動される発電機、当該発電機によって発電された電力を供給されて回転するモータ、当該モータによって駆動される従駆動輪を備え、前記主駆動輪の駆動によって走行する二輪駆動モードと、前記主駆動輪と前記従駆動輪とによる走行を可能にする四輪駆動モードとのいずれによっても走行可能な車両を制御する車両制御装置であって、運転者の操作によって前記発電機の発電電力量が設定される発電量設定手段と、前記発電量設定手段によって設定された設定値に応じて前記発電機による発電電力量を制御する発電電力量制御手段と、を備え、前記発電電力量制御手段は、前記二輪駆動モードと前記四輪駆動モードとにおいて前記設定値が等しい場合、前記四輪駆動モード時の発電電力量を、前記二輪駆動モード時の発電電力量よりも大きい値とし、前記四輪駆動モード時の場合、前記発電電力量制御手段の制御で発生する発電電力量から前記モータの目標モータトルクを算出することを特徴とする。

また、本発明の車両制御方法は、主駆動輪を駆動する内燃機関、当該内燃機関によって駆動される発電機、当該発電機によって発電された電力を供給されて回転するモータ、当該モータによって駆動される従駆動輪を備え、前記主駆動輪の駆動によって走行する二輪駆動モードと、前記主駆動輪と前記従駆動輪とによる走行を可能にする四輪駆動モードとのいずれによっても走行可能な車両を制御する車両制御装置に適用される車両制御方法であって、運転者の操作によって設定された設定値に応じて前記発電機による発電電力量を制御する発電電力量制御ステップを含み、前記発電電力量制御ステップにおいて、前記二輪駆動モードと前記四輪駆動モードとで前記設定値が等しい場合、前記四輪駆動モード時の発電電力量が、前記二輪駆動モード時の発電電力量よりも大きい値に設定し、前記四輪駆動モード時の場合、前記発電電力量制御ステップによる制御で発生する発電電力量から前記モータの目標モータトルクを算出することを特徴とする。
このように構成することにより、二輪駆動モードと四輪駆動モードとにおいて、運転者が発電機の発電電力量を同様に設定した場合であっても、四輪駆動モード時にはより大きい発電電力を得てモータにより大きい電力を供給することができる。

四輪駆動モード時に、二輪駆動モードよりも大きい電力をモータに供給することができるので、モータを使って従駆動輪を駆動するモータ四輪駆動車両の四輪駆動走行における加速度の低下を防止することができる。また、四輪駆動モード時には二輪駆動モード時より高い加速性能を得ることができる車両制御装置、車両制御方法を提供することができる。

以下、図を参照して本発明にかかる車両制御装置、車両制御方法の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の車両制御装置が適用される車両の概略構成図である。図示した車両は、主駆動輪となる前輪１Ｌ、１Ｒを駆動するエンジン２、エンジン２によって駆動される発電機７、発電機７によって発電された電力を供給されて回転するモータ４、モータ４によって駆動される後輪３Ｌ、３Ｒを備え、前輪１Ｌ、１Ｒの駆動によって走行する二輪駆動モードと、前輪１Ｌ、１Ｒと後輪３Ｌ、３Ｒとによる走行を可能にする四輪駆動モードとのいずれによっても走行可能な車両である。

また、車両にはアクセルペダル２９が備えられている。アクセルペダル２９は、運転者が踏込むことによって操作され、運転者の任意の開度に設定される。一般的に、車両は、アクセル開度が大きくなるにしたがってエンジン回転数が高まる。エンジン回転に連動して発電機７が駆動する本実施形態では、エンジン回転数にしたがって発電電力量が変化する。したがって、運転者は、アクセルペダル２９の開度によって発電電力量を設定することができる。
また、エンジン回転数を高めるにあたっては、エンジン２に吸入される空気量を制御するスロットルバルブ３０を制御し、エンジン２に吸入される燃料と空気の混合気の量を増やすことが必要になる。スロットルバルブ３０の制御は、後述するスロットル制御部８Ｆによってなされている。

エンジン２の吸気管路には、例えばメインスロットルバルブとサブスロットルバルブとが介装されている。メインスロットルバルブは、アクセルペダルの踏込み量等に応じてスロットル開度が調整制御される。サブスロットルバルブは、ステップモータ等をアクチュエータとし、そのステップ数に応じた回転角により開度が調整制御される。したがって、サブスロットルバルブのスロットル開度をメインスロットルバルブの開度以下等に調整することによって、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して、エンジンの出力トルクを減少させることができる。つまり、サブスロットルバルブの開度調整が、エンジン２による前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑制する駆動力制御となる。

エンジン２の出力トルクＴｅは、トランスミッション及びデファレンスギヤ５を通じて左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される。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に伝達されることで、発電機７は、エンジン２の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｇで回転する。
発電機７は、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ｉｆｇ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発電をする。この発電機７の発電電力の大きさは、回転数Ｎｇと界磁電流Ｉｆｇとの大きさにより決定される。なお、発電機７の回転数Ｎｇ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。

図２は、４ＷＤコントローラ８を説明するための図である。４ＷＤコントローラ８は、目標モータトルク演算部８Ａ、発電機制御部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、ＴＣＳ制御部８Ｄ、クラッチ制御部８Ｅを備える。目標モータトルク演算部８Ａは、４輪の車輪速度信号に基づいて算出される前後輪の車輪速度差とアクセルペダル開度信号とから、モータ目標トルク指令値Ｔｔを算出する。なお、アクセルペダル開度信号とは、アクセルペダル２９の開度を示す信号であり、アクセルペダル２９の開度を検出する図示しない検出部によって出力されるものとする。

また、本実施形態では、４ＷＤコントローラ８が、スロットル制御部８Ｆを備えている。スロットル制御部８Ｆは、スロットルバルブ３０を制御することにより、運転者が操作するアクセルペダル２９の開度に応じてエンジン２に吸入される空気量を制御する。
そして、空気量を制御することによってエンジン２の回転数を制御し、結果的に発電機７の発電電力量を制御する。スロットル制御部８Ｆにもアクセルペダル開度信号が入力されていて、スロットル制御部８Ｆは、アクセルペダル開度信号に基づいてスロットルバルブ３０を制御している。

本実施形態では、スロットル制御部８Ｆが、アクセルペダル開度が等しい場合、四輪駆動モード時の発電電力量を、二輪駆動モード時の発電電力量よりも大きい値にする。
このような本実施形態において、スロットル制御部８Ｆは、発電電力量制御手段として機能する。
目標モータトルク演算部８Ａは、モータ４の目標トルクを算出するための構成である。本実施形態では、目標モータトルク演算部８Ａにも４ＷＤ切替え信号が入力されている。

４ＷＤ切替え信号は、二輪駆動にみによって走行する二輪駆動モードか、必要に応じて四輪駆動走行をする四輪駆動モードをユーザが選択した結果を通知する信号である。４ＷＤ切替え信号は、図示しない操作部をユーザが操作して二輪駆動モード、四輪駆動モードのいずれかを選択した場合に出力される。
本実施形態の目標モータトルク演算部８Ａは、４ＷＤ切替え信号により、二輪駆動モードが選択されているか、四輪駆動モードが選択されているかを判断することができる。そして、二輪駆動モードの選択時と四輪駆動モードの選択時とで異なる演算を実行し、モータ４のトルクを算出する。

発電機制御部８Ｂは、目標モータトルク演算部８Ａで算出されたモータ目標トルク指令値Ｔｔとモータ回転速度Ｖｍとに基づいてモータ４に必要な電力Ｐｍを算出する。さらに、電力Ｐｍに基づいて、発電機７が出力すべき発電機必要電力Ｐｇを算出する構成である。
モータ制御部８Ｃは、モータ目標トルク指令値Ｔｔとモータ回転速度Ｖｍとから、公知のベクトル制御を行う。そして、インバータ９に３相パワー素子のスイッチング制御信号を出力して３相交流電流を制御する構成である。

ＴＣＳ制御部８Ｄは、エンジントルク制御コントローラ（ＥＣＭ）１００からのエンジン発生駆動トルクデマンド信号Ｔｅｔ、前輪回転速度Ｖｆｒ，Ｖｆｌ、車速Ｖに基づいて、公知の方法によりＥＣＭ１００に対してエンジン発生駆動トルクデマンド信号Ｔｅｔを送り返すことにより前輪トラクションコントロール制御を行う構成である。
クラッチ制御部８Ｅは、上記クラッチ１２の状態を制御する構成であり、４輪駆動状態と判定している間はクラッチ１２を接続状態に制御する。

図３は、スロットル制御部８Ｆを説明するための図である。スロットル制御部８Ｆは、車両の発進を検出する発進検出部３２、アクセルの開度の変化の状態を検出する踏込み速度検出部３３、踏増し検出部３４を備えている。
発進検出部３２は、車両が停止している状態から走行を開始したか否かを検出する構成であって、本実施形態では、前輪１Ｌ、１Ｒ、後輪３Ｌ、３Ｒの回転速度を使って発進を検出するものとする。具体的には、例えば、前輪１Ｌ、１Ｒの回転速度が０から所定の値に高まった場合に車両が発進したと判断することができる。発進検出部３２は、本実施形態の発進検出手段として機能する。

踏込み速度検出部３３は、踏込み速度が所定の速度以上であるか否かを検出する構成である。踏込み速度は、アクセル開度信号に基づいて、アクセルペダル２９の開度が踏込みによって単位時間当たりに所定の開度以上増加したか否かを算出することによって得ることができる。所定の速度以上の踏込み速度が得られた場合、一般的に運転者が早急な加速を望んでいることが推定される。

また、踏増し検出部３４は、アクセルペダル２９がすでに踏込まれているにも関わらずさらに踏込まれたこと（踏増し）を検出する構成である。踏増しは、アクセル開度信号に基づいてアクセルペダル２９がすでに開放されている状態からさらに踏込まれ、開度が大きくなったか否か判断することによって検出することができる。踏増しが検出された場合、運転者がさらに大きな加速を望んでいること、あるいは早急な加速を望んでいることが推定される。

踏込み速度検出部３３、踏増し検出部３４は、本実施形態のアクセル状態検出手段として機能する。
また、スロットル制御部８Ｆは、スロットルバルブ開放度演算部３５を備えている。スロットルバルブ開放度演算部３５は、発進検出部３２によって車両の発進が検出された場合に四輪駆動モード時の発電電力量を、二輪駆動モード時の発電電力量よりも大きい値にするものである。さらに、スロットル制御部８Ｆは、踏込み速度検出部３３によって検出された踏込み速度が所定の値以上であった場合、踏増し検出部３４によって踏増しが検出された場合に四輪駆動モード時の発電電力量を、二輪駆動モード時の発電電力量よりも大きい値にする。

このため、本実施形態では、スロットル制御部８Ｆがデータ保存部３１を備えている。データ保存部３１には、アクセルペダル２９の開度に対応するスロットルバルブ３０の開度の設定値を示すデータが２種類保存されている。２種類のデータのうち、一方は四輪駆動モードであって発進検出部３２によって発進が検出された場合、踏込み速度検出部３３によって所定の値以上の踏込み速度が検出された場合、踏増し検出部３４によって踏増しが検出された場合に使用されるデータである。また、他方は、四輪駆動モードであって、かつ発進、所定の値以上の踏込み速度、踏増しが検出されなかった場合、及び二輪駆動モード時に使用されるデータである。

図４は、データ保存部３１に保存されているデータ４１、４２を示す図である。図４に示したデータは、縦軸にスロットルバルブ３０の開度を、横軸にアクセルペダル２９の開度を示している。
本実施形態では、四輪駆動モードであって、かつ発進、所定の値以上の踏込み速度、踏増しが検出された場合にはデータ４２を用いてスロットルバルブ３０の開度を算出する。また、四輪駆動モードであって、かつ発進等の検出がなされなかった場合及び二輪駆動モード時にはデータ４１を用いてスロットルバルブ３０の開度を算出する。

図から明らかなように、データ４２は、データ４１よりもアクセルペダル２９の開度に対応するスロットルバルブ３０の開度が大きい値に設定されている。本実施形態では、スロットルバルブ開放度演算部３５が車両の発進、比較的高速の踏込み速度、踏増しが検出された場合にはデータ４２を使ってスロットルバルブ３０の開度を算出する。そして、他の場合にはデータ４１を使ってスロットルバルブ３０の開度を算出する。このような制御により、本実施形態は、四輪駆動モード時であって、かつ発進時等の発電電力量を、二輪駆動モード時の発電電力量よりも大きい値にすることができる。

スロットルバルブ開放度演算部３５は、算出されたスロットルバルブ３０の開度を示す信号をバルブ開度制御信号としてスロットルバルブ３０に出力する。また、スロットルバルブ３０の開度の設定にデータ４２を使った場合、演算にデータ４２を用いたことを示す演算切替え信号を、目標モータトルク演算部８Ａに出力する。
このように構成したことにより、本実施形態は、車両の発進時、所定の値以上の踏込み速度の検出時、踏増しの検出時といった早急な加速が要求されていることが推定される場合には、アクセルペダル２９を同様に操作して、他の場合よりもエンジンの回転数を増加することができる。このため、車両は、エンジンの駆動力をエネルギー変換する際のエネルギー損失によらず、所望の加速度を速やかに得ることができるようになる。

なお、エンジン回転数の増加分をエネルギー変換の際の損失を補う量に設定した場合、本実施形態は、四輪駆動モード走行時のエネルギー損失に関わらず二輪駆動モード時と同様に車両を加速することができる。また、エンジン回転数の増加分をエネルギー変換の際の損失を補う量以上に設定した場合、本実施形態は、発進時等には二輪駆動モード以上の加速度を車両に与えることができる。

図５は、目標モータトルク演算部８Ａの詳細を示すブロック図である。本実施形態の目標モータトルク演算部８Ａは、前輪１Ｌ、１Ｒと後輪３Ｌ、３Ｒとの回転速度の差分を算出する前後回転差演算部８１、回転速度の差分に基づいて第１モータ駆動力ＴΔＶを算出する第１モータ駆動力演算部８２、車両の速度を算出する車速演算部８３、車速度に基づいて第２モータ駆動力Ｔｖを算出する第２モータ駆動力演算部８４、第１モータ駆動力ＴΔＶ、第２モータ駆動力Ｔｖのうちいずれか大きい値を有するものを選択するセレクトハイ部８５、選択されたいずれかの値に基づいてＴＣＳ制御をする後輪ＴＣＳ制御部８６を備えている。

さらに、本実施形態の目標モータトルク演算部８Ａは、第３モータ駆動力演算部８７を有している。前述した演算切替え信号は、第３モータ駆動力演算部８７に入力する。第３モータ駆動力演算部８７は、演算切替え信号の入力によってスロットルバルブ３０の開度がデータ４２を使って算出されたことを検出する。そして、エンジン２の回転数、発電機７の発電負荷、モータ４の回転数からモータ４の駆動力（モータトルク）を算出する。

以下、図５に示した構成の動作について説明する。
四輪駆動モードであって、かつ発進、所定の値以上の踏込み速度、踏増し（以降、発進、所定の値以上の踏込み速度、踏増しを総称して発進等と記す）が検出されていない場合に四輪駆動走行する場合、目標モータトルク演算部８Ａは、先ず、前後回転差演算部８１において、４輪の車輪速度信号Ｖｆｒ〜Ｖｒｒに基づいて次式をもとに前後回転差ΔＶを算出する。
ΔＶ＝（Ｖｆｒ＋Ｖｆｌ）／２−（Ｖｒｒ−Ｖｒｌ）／２

そして、前後回転差ΔＶに基づいて、第１モータ駆動力演算部８２で予め格納されたマップを参照し、第１モータ駆動力ＴΔＶを算出して後述するセレクトハイ部に出力する。第１モータ駆動力ＴΔＶは、前後回転差ΔＶが大きくなると共に比例的に大きく算出されるように設定されている。
車速演算部８３では、車速Ｖが常にセレクトロー信号以下になることを利用して、総駆動力信号Ｆとセレクトロー信号から総駆動力Ｆに比例する上昇勾配を加速制限値としてもつ漸増信号を生成し、車速Ｖを算出する。ここで、総駆動力Ｆは、トルクコンバータ滑り比から推定される前輪駆動力とモータ目標トルク指令値Ｔｔから推定される後輪駆動力との和によって求められる。総駆動力Ｆを算出する手順を図６に、セレクトローの処理を図７に示しておく。

第２モータ駆動力演算部８４では、第２モータ駆動力Ｔｖを算出する。具体的には、車速演算部８３から出力された車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃとに基づいて、予め格納されたマップを参照して、算出する。この第２モータ駆動力Ｔｖは、アクセル開度Ａｃｃが大きくなるほど大きく、また車速Ｖが大きくなるほど小さく算出されるように設定されている。

次にセレクトハイ部８５で、第１モータ駆動力演算部８２から出力された第１モータ駆動力ＴΔＶと、第２モータ駆動力演算部８４から出力された第２モータ駆動力Ｔｖとをセレクトハイした値を、目標トルクＴｔｔとして後輪ＴＣＳ制御部８６に出力する。
そして、後輪速Ｖｒｌ，Ｖｒｒ、車速Ｖに基づいて、公知の方法により後輪トラクションコントロール制御を行って、最終的なモータ４のモータ目標トルク指令値Ｔｔを出力する。

一方、発進等が検出された場合、演算切替え信号が第３モータ駆動力演算部８７に入力する。第３モータ駆動力演算部８７は、エンジン２の回転数を例えばＥＣＭ１００から取得する、あるいは車輪回転速度を入力して算出する。また、発電機制御部８Ｂから発電機７の界磁電流や起電力から求められる発電負荷の情報を入力する。そして、発電機７の発電機７のパワーを、以下の式から算出する。
発電機パワー＝エンジン回転数×発電負荷

さらに、算出された発電機パワーをモータ４の回転数で割り、モータ４の目標トルクＴｔｔを算出する。
モータトルク＝発電機パワー／モータ回転数
モータ４の回転数は、例えば、モータ４近傍に設けられている図示しないセンサによって検出するものであってもよい。また、モータ制御部８Ｃが出力する制御信号を入力し、信号に基づいて算出するものであってもよい。
算出されたモータトルクは、図５に示したように、第３モータ駆動力として後輪ＴＣＳ制御部８６に入力される。後輪ＴＣＳ制御部８６は、第３モータ駆動力を、第１モータ駆動力ＴΔＶ、第２モータ駆動力Ｔｖと比較してセレクトハイした値を最終的なモータ４のモータ目標トルク指令値Ｔｔとして出力する。

なお、本実施形態はこのような構成に限定されるものではない。すなわち、上記した演算では、第３モータ駆動力を後輪ＴＣＳ制御部８６に入力する構成としている。しかし、本実施形態は、演算切替え信号が出力されて第３モータ駆動力演算部８７における演算が実行された場合、算出された第３モータ駆動力をそのままモータ目標トルク指令値Ｔｔとしてモータ制御部８Ｃに出力してもよい。
また、本実施形態は、四輪駆動モードであって発進等の検出時にのみデータ４２を使ってスロットルバルブ３０の開度を決定している。しかし、本実施形態は、このような構成に限定されるものでなく、四輪駆動モードが選択され、かつ四輪駆動走行をする場合には常にデータ４２を使ってスロットルバルブ３０の開度を演算するものであってもよい。

図８は、後輪ＴＣＳ制御部８６の内部の構成を説明するための図である。後輪ＴＣＳ制御部８６は、内部に２つの素子８１、８２を備えている。素子８１は、後輪３Ｒの回転速度Ｖｒｒと車速Ｖとの差分と所定のスリップを表す値Ｓｒ２とを比較し、後輪３Ｒの回転速度Ｖｒｒと車速Ｖとの差分が値Ｓｒ２より大きい場合に１を出力する。また、素子８２は、後輪３Ｌの回転速度Ｖｒｌと車速Ｖとの差分と所定のスリップを表す値Ｓｒ１とを比較し、後輪３Ｌの回転速度Ｖｒｌと車速Ｖとの差分が値Ｓｒ１より大きい場合に１を出力する。なお、値Ｓｒ２と値Ｓｒ１との間には、値Ｓｒ２≧値Ｓｒ１の関係があるものとする。

素子８１、素子８２の出力が１，１のとき、後輪ＴＣＳ制御部８６は、比較的大きなスリップが発生しているものとして急速なトルクダウンが生じるようにモータ目標トルク指令値Ｔｔを出力する。また、素子８１、素子８２の出力が０，１の場合にはより緩やかなトルクダウンが生じるようモータ目標トルク指令値Ｔｔを出力し、出力が０，０の場合にはモータ目標トルク指令値Ｔｔと目標トルクＴｔｔとを一致させる。

ここで前輪１Ｌ、１ＲのＴＣＳ制御についても簡単に説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、前輪１Ｌ、１ＲのＴＣＳ制御について説明するための図である。図９（ａ）は、前輪ＴＣＳ制御部９６を示した図であって、（ｂ）は、前輪ＴＣＳ制御部９６の内部について説明するための図である。
前輪ＴＣＳ制御部９６は、前輪１Ｒの回転速度、１Ｌの回転速度、車速Ｖと共に、ＥＣＭ１００によって出力されたエンジン発生駆動トルクデマンド信号Ｔｅｔを入力する。このような前輪ＴＣＳ制御部９６は、後輪ＴＣＳ制御部８６と共にＴＣＳ制御部８Ｄに含まれる構成である。

前輪ＴＣＳ制御部９６は、内部に２つの素子９１、９２を備えている。素子９１は、前輪１Ｒの回転速度Ｖｆｒと車速Ｖとの差分と所定のスリップを表す値Ｓｆ２とを比較し、前輪１Ｒの回転速度Ｖｆｒと車速Ｖとの差分が値Ｓｆ２より大きい場合に１を出力する。また、素子９２は、前輪１Ｌの回転速度Ｖｆｌと車速Ｖとの差分と所定のスリップを表す値Ｓｆ１とを比較し、前輪１Ｌの回転速度Ｖｆｌと車速Ｖとの差分が値Ｓｆ１より大きい場合に１を出力する。なお、値Ｓｆ２と値Ｓｆ１との間には、値Ｓｆ２≧値Ｓｆ１の関係があるものとする。

素子９１、素子９２の出力が１，１の場合、前輪ＴＣＳ制御部９６は、比較的大きなスリップが発生しているものとして急速なトルクダウンが生じるようにモータ目標トルク指令値Ｔｔを出力する。また、素子９１、素子９２の出力が０，１の場合にはより緩やかなトルクダウンが生じるようモータ目標トルク指令値Ｔｔを出力し、出力が０，０の場合には出力トルクＴｅとエンジン発生駆動トルクデマンド信号Ｔｅｔとを一致させる。
図１０（ａ）、（ｂ）は、発電機制御部８Ｂ、モータ制御部８Ｃをより詳細に示した図である。（ａ）は、モータがＤＣモータであって、インバータを必要としない場合の構成を示している。また、（ｂ）は、発電機７が発電した直流電流をインバータ９で交流変換し、直流モータであるモータ４に供給する場合の構成を示している。

図示するように、本実施形態では、発電機制御部８Ｂが、モータ４あるいは発電機（ジェネレータ）７の電機子電流を予め設定されているマップを使って決定する。そして、発電機７の電機子電流の実測値を使って周知のフィードバック制御であるＰｉＤ制御をし、発電機７を制御する。また、モータ制御部８Ｃは、モータ回転速度を入力し、回転速度に基づいて予め設定されているマップを使って目標界磁電流を決定する。
さらに、決定した目標界磁電流とモータ４に供給されるモータ界磁電流を使って周知のＰｉｄ制御をし、実際のモータ界磁電流値を目標値にフィードバックしている。

図１１は、４ＷＤコントローラ８において実行される本実施形態の車両制御方法を説明するためのフローチャートである。また、図１２は、図１１に示した処理による車両の動作を説明するためのタイミングチャートである。以下、図１１、図１２を用い、本実施形態の車両制御装置の制御方法と制御されている車両の動作について説明する。
図１１に示したように、車両制御装置は、４ＷＤコントローラ８が４ＷＤ切替え信号を読込む（Ｓ６０１）。そして、発進等が検出されたか否か判断する（Ｓ６０２）。ステップＳ６０２の判断の結果にしたがって、スロットル制御部８Ｆは、図４に示したデータ４１、データ４２のいずれかを使ってスロットルバルブ３０の開度を演算により決定する（Ｓ６０３）。

演算の結果は、スロットルバルブ３０に出力され、スロットルバルブ３０は図示しない駆動部によって決定された開度で開放される。
また、目標モータトルク演算部８Ａは、発進等が検出されたか否かを判断する（Ｓ６０４）。なお、この判断は、演算切替え信号の入力によって可能である。発進等が検出されていない場合（Ｓ６０４：Ｎｏ）、目標モータトルク演算部８Ａは、図５に示した第１モータ駆動力演算部８２、第２モータ駆動力演算部８４によって目標トルクＴｔｔを算出し（Ｓ６０７）、後輪ＴＣＳ制御をする。
ステップＳ６０４において、発進等が検出されたと判断された場合（Ｓ６０４：Ｙｅｓ）、発電機７の発電のパワーを算出し（Ｓ６０５）、算出された発電機７のパワーからモータトルクを算出する（Ｓ６０６）。

以上の処理により、車両は、図１２（ａ）〜（ｇ）に示したように動作する。すなわち、ステップＳ６０１の４ＷＤ切替え信号が出力され、二輪駆動モードから四輪駆動モードへ図示しないスイッチが切替えられる（ａ）。そして、本実施形態では、さらに発進等が検出されたタイミングＴｓにおいて、ステップＳ６０３に示したように、アクセル開度に対応するスロットルバルブ３０の開度がより大きい値に設定される（ｂ）。このため、図１２（ｃ）に示すように、エンジン２の回転数が増加する。

エンジン２と発電機７とは、無端ベルト６によって直接接続されている。このため、発電機７の回転数はエンジン２の回転数の上昇と共に上昇し、発電機７の出力パワーが増加する（ｄ）。発電機７の出力パワーの上昇によってモータ４に供給されるパワーが増加し（ｅ）、モータ４が出力するモータトルクが一定の期間増加する（ｆ）。モータトルクが増加する間、モータ４の回転数が上昇し、モータトルクの変化が開始する以前の状態に戻ると車速は上昇後、一定の値をとる（ｇ）。

以上述べたように、本実施形態は、四輪駆動モード時と二輪駆動モード時において、運転者が同じ程度にアクセルペダル２９を操作した場合にも四輪駆動モード時には、より大きな加速性能を得ることができる。四輪駆動モードの加速性能の上昇をエネルギー変換時の損失を補う程度に設定すれば、本実施形態は、四輪駆動車両モードと二輪駆動モードとで同様の加速性能を得ることができる。
また、前記したように、発進等が検出された場合にスロットルバルブ３０の開度を大きく設定することも可能である。このような場合、四輪駆動モードの加速性能を二輪駆動モード時の加速性能以上に設定すれば、運転者が特に加速を望むと考えられる場合に高い加速性能を得ることができる。

本発明の一実施形態の車両制御装置が適用される車両の概略構成図である。 図１に示した４ＷＤコントローラを説明するための図である。 図２に示したスロットル制御部を説明するための図である。 図３に示したデータ保存部に保存されているデータを示す図である。 図２に示した目標モータトルク演算部の詳細を示すブロック図である。 図５に示した車速演算部に入力される総駆動力Ｆを算出する手順を示した図である。 図５に示した車速演算部において実行されるセレクトローの処理を示した図である。 図５に示した後輪ＴＣＳ制御部の内部の構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態の前輪のＴＣＳ制御について説明するための図である。 図２に示した発電機制御部、モータ制御部をより詳細に示した図である。 図２に示した４ＷＤコントローラにおいて実行される本実施形態の車両制御方法を説明するためのフローチャートである。 図１１に示した処理による車両の動作を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１Ｌ，１Ｒ 前輪
２ エンジン
３Ｌ，３Ｒ 後輪
５ デファレンスギヤ
６ 無端ベルト
７ 発電機
８ ４ＷＤコントローラ
８Ａ 目標モータトルク演算部
８Ｂ 発電機制御部
８Ｃ モータ制御部
８Ｄ ＴＣＳ制御部
８Ｅ クラッチ制御部
８Ｆ スロットル制御部
９ インバータ
１２ クラッチ
２９ アクセルペダル
３０ スロットルバルブ
３１ データ保存部
３２ 発進検出部
３３ 速度検出部
３４ 踏増し検出部
３５ スロットルバルブ開放度演算部
４１，４２ データ

Claims (4)

1. 主駆動輪を駆動する内燃機関、当該内燃機関によって駆動される発電機、当該発電機によって発電された電力を供給されて回転するモータ、当該モータによって駆動される従駆動輪を備え、前記主駆動輪の駆動によって走行する二輪駆動モードと、前記主駆動輪と前記従駆動輪とによる走行を可能にする四輪駆動モードとのいずれによっても走行可能な車両を制御する車両制御装置であって、
   運転者の操作によって前記発電機の発電電力量が設定される発電量設定手段と、
   前記発電量設定手段によって設定された設定値に応じて前記発電機による発電電力量を制御する発電電力量制御手段と、を備え、
   前記発電量設定手段は、運転者が踏込むことによって操作されるアクセルペダルであって、当該アクセルペダルの開度によって発電電力量を設定し、
   前記発電電力量制御手段は、前記アクセルペダルの開度に応じて前記内燃機関に吸入される空気量を制御するスロットルバルブの開度を制御することで前記内燃機関の出力によって発電電力量を制御し、
   前記アクセルペダルの開度に対する前記スロットルバルブの開度のデータとして、予め二輪駆動モード用のデータと四輪駆動モード用のデータとを個別に保存するデータ保持部を備え、その二輪駆動モード用のデータと四輪駆動モード用のデータとは、アクセルペダルの開度が大きいほど前記スロットルバルブの開度が大きくなるように設定されていると共に、四輪駆動モード用のデータの方は、二輪駆動モード用のデータに比べ、アクセルペダルの開度の増加に対するスロットルバルブの開度の増加の割合が大きく設定されており、
   前記発電電力量制御手段は、前記二輪駆動モード用のデータと四輪駆動モード用のデータの一方を選択することで、前記二輪駆動モードと前記四輪駆動モードとにおいて前記設定値が等しい場合、前記四輪駆動モード時の発電電力量を、前記二輪駆動モード時の発電電力量よりも大きい値とし、
   前記四輪駆動モード時の場合、前記発電電力量制御手段の制御で発生する発電電力量から前記モータの目標モータトルクを算出することを特徴とする車両制御装置。
2. 車両の発進を検出する発進検出手段をさらに備え、
   前記発電電力量制御手段は、
   前記四輪駆動モード時であって、かつ、前記発進検出手段によって車両の発進が検出された場合の発電電力量を、前記二輪駆動モード時の発電電力量よりも大きい値にすることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記アクセルペダルの開度の変化の状態を検出するアクセル状態検出手段をさらに備え、
   前記発電電力量制御手段は、
   前記四輪駆動モード時において、
   前記アクセルペダルがすでに所定の程度踏込まれていて、かつ、さらに踏込まれる踏み増しが生じた場合、または前記アクセル開度が踏込みによって単位時間当たりに所定の開度以上増加した場合の発電電力量を、前記二輪駆動モード時の発電電力量よりも大きい値にすることを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。
4. 主駆動輪を駆動する内燃機関、当該内燃機関によって駆動される発電機、当該発電機によって発電された電力を供給されて回転するモータ、当該モータによって駆動される従駆動輪を備え、前記主駆動輪の駆動によって走行する二輪駆動モードと、前記主駆動輪と前記従駆動輪とによる走行を可能にする四輪駆動モードとのいずれによっても走行可能な車両を制御する車両制御装置に適用される車両制御方法であって、
   運転者のアクセルペダルの操作によるアクセルペダルの開度によって設定された設定値に応じて、内燃機関のスロットルバルブの開度を制御することで前記内燃機関の出力によって前記発電機による発電電力量を制御する発電電力量制御ステップを含み、
   前記アクセルペダルの開度に対する前記スロットルバルブの開度のデータとして、予め二輪駆動モード用のデータと四輪駆動モード用のデータとを個別に備え、その二輪駆動モード用のデータと四輪駆動モード用のデータとは、アクセルペダルの開度が大きいほど前記スロットルバルブの開度が大きくなるように設定されていると共に、四輪駆動モード用のデータの方は、二輪駆動モード用のデータに比べ、アクセルペダルの開度の増加に対するスロットルバルブの開度の増加の割合が大きく設定されており、
   前記発電電力量制御ステップにおいて、前記二輪駆動モード用のデータと四輪駆動モード用のデータの一方を選択することで、前記二輪駆動モードと前記四輪駆動モードとで前記設定値が等しい場合、前記四輪駆動モード時の発電電力量が、前記二輪駆動モード時の発電電力量よりも大きい値に設定し、
   前記四輪駆動モード時の場合、前記発電電力量制御ステップによる制御で発生する発電電力量から前記モータの目標モータトルクを算出することを特徴とする車両制御方法。

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