JP6075554B2 - 車両の駆動力配分制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の駆動力配分制御装置に係り、特に四輪駆動車の主副駆動輪におけるエンジンの駆動力の配分を制御する車両の駆動力配分制御装置に関する。

車両には、主駆動輪の駆動力を駆動力配分装置（カップリング）を介して副駆動輪に伝える形式のトルクスプリット型の四輪駆動車（４ＷＤ車）がある。
このトルクスプリット型の四輪駆動車は、センタデフを使用したフルタイム４ＷＤ車や、２ＷＤと４ＷＤとに切り替えるトランスファを使用したパートタイム４ＷＤ車に対して、２ＷＤをベースとして小規模な変更で４ＷＤにすることができることや、必要の無いときには２ＷＤにして燃費を向上させることが容易である等の利点がある。
これらに使用されている駆動力配分装置には、主駆動輪と副駆動輪との回転速度差が発生した（スリップした）時のみ駆動力を伝えるビスカスカップリングを代表とした受動的（パッシブ）なものと、電子制御式クラッチ等を用いて駆動力を自由自在にオン・オフできる能動的（アクティブ）なものがある（電子制御式カップリング）。
後者の電子制御式カップリングを用いたものは、電子制御アクティブトルクスプリット形式の４ＷＤである。これは、自由に駆動力をオン・オフできる特徴を活かして必要の無いところでは２ＷＤとすることで、燃費を稼ぎ、「必要性がありそう」、「滑りそう」なときには、先読みして４ＷＤにすることで、駆動性能を満足するといった柔軟な使い方が可能である。このことから、燃費と駆動性能とを両立させるために広く用いられるようになっている。
このような駆動力配分制御装置としては、以下の先行技術文献がある。

実公平４−１６７４０号公報 特開２０１２−２２４３１３号公報

特許文献１に係る四輪駆動車の駆動力配分制御装置は、車両が旋回走行時であることが検出され、且つアクセルペダルの踏み込み状態から戻し方向へ操作移行したことが検出されたら、主副駆動輪（前後駆動輪）への駆動力配分を等配分方向へ変更させるものである。
特許文献２に係る車両の制御装置は、アクセルオフでの旋回初期のみに限って四輪駆動状態にするものであり、また、トルク急変防止のために、フィルタ処理（なまし処理）を行うものである。

ところで、上記の特許文献１、２において、タックインが発生しやすい場合に、四輪駆動状態に制御している。上記のタックインとは、アクセルオフでコーナーに進入する際に、ヨーモーメント（旋回モーメント）が強くなる現象をいう。
しかしながら、上記の特許文献１、２では、タックインが発生しやすい走行状態と予測されている時に駆動力を最適に配分する制御を実施することができない。また、タックインが発生しやすい走行状態と予測されている時であっても二輪駆動状態の方が望ましい状況における制御を実施することができない。このため、改善が望まれていた。

そこで、この発明は、タックインが発生しやすい走行状態と予測されている時には四輪駆動状態にしてタックインの発生を抑制し、また、タックインが発生しやすい走行状態と予測されている時に駆動力を最適に配分し、さらに、タックインが発生しやすい走行状態と予測されている時であっても二輪駆動状態の方が望ましいと判定される場合には二輪駆動状態に制御することができる車両の駆動力配分制御装置を提供することを目的とする。

この発明は、エンジンの駆動力を主駆動輪及び副駆動輪に配分する駆動力配分装置を備え、前記主駆動輪又は前記副駆動輪の一方で車両を駆動する二輪駆動状態と、前記主駆動輪及び前記副駆動輪の両方で車両を駆動する四輪駆動状態とを切り替えることが可能な車両の駆動力配分制御装置において、タックインが発生しやすい走行状態か否かを予測する発生予測手段と、前記発生予測手段によりタックインが発生しやすい走行状態と予測された時から経過した経過時間を計測する経過時間計測手段と、前記発生予測手段によりタックインが発生しやすい走行状態と予測されている時に、四輪駆動状態に切り替えて、前記経過時間計測手段により計測された経過時間が増加するにつれて前記副駆動輪に配分する駆動力を減少させる制御手段とを備えることを特徴とする。

この発明は、タックインが発生しやすい走行状態と予測されている時に四輪駆動状態に切り替えるため、タックインによる車両の挙動の乱れが発生する前に車両の挙動の乱れを抑制することができる。また、タックインが発生しやすい走行状態と予測されている時に経過時間が増加するにつれて、副駆動輪に配分する駆動力を減少させるため、タックインによる車両の挙動の乱れを有効に抑制するとともに、燃費の向上及び旋回性の向上を実現することができる。

図１は駆動力配分制御装置を搭載した車両の概略構成図である。（実施例） 図２は駆動力配分制御装置の制御ブロック図である。（実施例） 図３は駆動力配分制御のフローチャートである。

図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。
図１に示すように、四輪駆動車（４ＷＤ車：以下「車両」という）１には、駆動源としてのエンジン２と、このエンジン２に連結した変速機３とが搭載されている。変速機３には、トランスファ４が連結している。
変速機３及びトランスファ４には、左側主駆動輪（左側前輪）５Ｌと右側主駆動輪（右側前輪）５Ｒとを取り付けた主駆動軸（前側車軸）６が接続している。
また、トランスファ４には、プロペラシャフト７の一端が接続している。このプロペラシャフト７の他端は、駆動力配分装置８を介して差動機９が連結している。
差動機９には、左側副駆動輪（左側後輪）１０Ｌと右側副駆動輪（右側後輪）１０Ｒとを取り付けた副駆動軸（後側車軸）１１が接続している。
駆動力配分装置８は、電子制御式カップリングであって、いわゆるトルク配分用クラッチであり、エンジン２の駆動力を主駆動輪５Ｌ・５Ｒ及び副駆動輪１０Ｌ・１０Ｒに配分するものである。

車両１は、走行状態等から左側副駆動輪（左側後輪）１０Ｌと右側副駆動輪（右側後輪）１０Ｒとへ配分する駆動力を決定する４ＷＤ機構を採用した構成である。
この実施例に係る４ＷＤ機構では、主駆動輪５Ｌ・５Ｒの駆動ベースを元にした電子制御トルクスプリット４ＷＤであって、主駆動輪５Ｌ・５Ｒにエンジン２の駆動力を主に伝達する。
車両１には、４ＷＤ制御用の駆動力配分制御装置１２を備えるとともに、この駆動力配分制御装置１２に接続して、エンジン制御装置（ＥＣＭ）１３と、アンチロックブレーキ機能を含む横滑り防止装置（ＥＳＰ）１４と、変速機制御装置（ＡＴ）１５と、電動パワーステアリング制御装置（ＥＰＳ）１６とを備える。また、駆動力配分制御装置１２には、駆動力配分装置８と、ブレーキペダル１７の踏み込み状態を検出するストップランプスイッチ１８と、コンビネーションメータ１９と、駆動選択スイッチ２０とが接続する。
更に、駆動力配分制御装置１２には、図２に示すように、ボディ制御装置（ＢＣＭ）２１が接続する。このボディ制御装置２１は、駆動力配分制御装置１２に締結力変更要求情報を提供するとともに、駆動力配分制御装置１２から駆動力配分装置８の締結情報を取得する。

エンジン制御装置１３は、図１に示すように、エンジン２に接続するとともに、アクセルペダル２２の踏み込み状態を検出するアクセル開度センサ２３に接続する。このエンジン制御装置１３は、エンジン２のエンジントルクを制御するものであって、図２に示すように、駆動力配分制御装置１２に、スロットル開度情報と、アクセル開度情報と、エンジン回転数情報とを提供するとともに、駆動力配分制御装置１２から駆動モード情報を取得する。
横滑り防止装置１４は、左側主駆動輪５Ｌの回転速度を検出する左側主駆動輪速度検出センサ２４Ｌと、右側主駆動輪５Ｒの回転速度を検出する右側主駆動輪速度検出センサ２４Ｒと、左側副駆動輪１０Ｌの回転速度を検出する左側副駆動輪速度検出センサ２５Ｌと、右側副駆動輪１０Ｒの回転速度を検出する右側副駆動輪速度検出センサ２５Ｒとに接続している。この横滑り防止装置１４は、駆動力配分制御装置１２に、各車輪速度情報と、制御実行中情報とを提供するとともに、駆動力配分制御装置１２から駆動力配分装置８の締結情報を取得する。
変速機制御装置１５は、変速機３に接続し、シフトポジション情報を取得する。
電動パワーステアリング制御装置１４は、ステアリングホイール２６の操舵角状態を検出する操舵角センサ２７に接続する。この電動パワーステアリング制御装置１４は、駆動力配分制御装置１２に操舵角情報を提供する。
コンビネーションメータ１９は、駆動力配分モード表示灯と、駆動力配分モード警告灯と、インフォメーションディスプレイとを備える。
駆動選択スイッチ２０は、ハードウェアスイッチであって、モード信号を出力する。

この実施例に係る駆動力配分制御装置１２は、主駆動輪５Ｌ・５Ｒ又は副駆動輪１０Ｌ・１０Ｒの一方で車両を駆動する二輪駆動状態と、主駆動輪５Ｌ・５Ｒ及び副駆動輪１０Ｌ・１０Ｒの両方で車両を駆動する四輪駆動状態とを切り替えることが可能なものである。
この駆動力配分制御装置１２は、図２に示すように、４ＷＤ制御手段２８と、車両運動協調制御手段２９と、ＣＡＮ通信手段３０と、駆動系保護制御手段３１と、フェイルセーフ制御手段３２と、セルフダイアグノーシス手段３３とを備える。
また、この駆動力配分制御装置１２は、図１に示すように、タックインが発生しやすい走行状態か否かを予測する発生予測手段３４と、発生予測手段３４によりタックインが発生しやすい走行状態と予測された時から経過した経過時間を計測する経過時間計測手段３５と、制御手段３６と、各車輪速情報から車速を検出する車速検出手段３７とを備える。
制御手段３６は、発生予測手段３４によりタックインが発生しやすい走行状態と予測されている時に、四輪駆動状態に切り替えて、経過時間計測手段３５により計測された経過時間が増加するにつれて副駆動輪１０Ｌ・１０Ｒに配分する駆動力を減少させる。
また、制御手段３６は、車速検出手段３７により検出された車速が予め設定された設定値未満である時に、発生予測手段３４によりタックインが発生しやすい走行状態と予測されている時であっても、二輪駆動状態を維持する。
さらに、制御手段３６は、スリップ制御又はブレーキアシスト制御が実行された時に、発生予測手段３４によりタックインが発生しやすい走行状態と予測されている時であっても、二輪駆動状態を維持する。

タックインの現象は、２ＷＤ車には発生しやすいが、４ＷＤ車においては、旋回開始時に副駆動輪１０Ｌ・１０Ｒより主駆動輪５Ｌ・５Ｒが速く回転しようとするのを打ち消す方向のトルクが駆動機構の中に発生することで、ヨーの立ち上がりが鈍くなるという特性により軽減される傾向にある。
その４ＷＤ車でも、主駆動輪５Ｌ・５Ｒに対して副駆動輪１０Ｌ・１０Ｒの駆動力を制御する機構を採用する車両においては、燃費やタイトコーナーブレーキングの抑制、旋回性の向上のために、アクセルオフ中は副駆動輪１０Ｌ・１０Ｒの駆動力をカットし、主駆動輪５Ｌ・５Ｒのみの２ＷＤとなる制御が採用されているため、タックインが発生しやすいアクセルオフ時には、前輪駆動車と同様に、タックインが発生する場合がある。ここで、上記のタイトコーナーブレーキングとは、４ＷＤ車が旋回時に発生する主駆動輪５Ｌ・５Ｒと副駆動輪１０Ｌ・１０Ｒとの回転速度差が発生するが、舗装路においてその差が吸収しきれずにブレーキがかかったようになり、曲がりにくくなる現象をいう。
そこで、この実施例では、車両旋回時にタックインの発生を予測し、副駆動輪１０Ｌ・１０Ｒのトルク制御を行うことで、タックインによる挙動の乱れを抑制する４ＷＤ制御方法を採用する。

図３には、この実施例に係る駆動力配分制御のフローチャートを示す。
図３に示すように、駆動力配分制御装置１２のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、アクセル開度センサ２３からのアクセル開度と車速検出手段３７により検出された車速とを読み込み、アクセル開度がアクセル開度閾値以下且つ車速が車速閾値以上か否かを判断する（ステップＡ０２）。つまり、このステップＡ０２では、アクセル開度と車速とによりアクセルオフで旋回中というタックインが発生しやすい状態になっているかどうかを判断する。また、車速の下限値を指定することにより、低速域におけるタイトコーナブレーキングの発生を防止できる。
このステップＡ０２がＹＥＳの場合には、制御が必要有りとして、トルク伝達時間をインクルメントする（ステップＡ０３）。つまり、このステップＡ０３では、上記のステップＡ０２の条件を満たしている時間を積算する。これは、旋回開始直後が最も挙動が乱れやすく、トルクが多く必要であり、時間と共にその必要性が薄れていくために、トルク伝達を行っている時間のカウントが必要となるからである。
そして、車速と操舵角センサ２７からの舵角（操舵角）とを読み込み、この車速と操舵角とのマップより、伝達トルク値を求める（ステップＡ０４）。つまり、このステップＡ０４では、車速と操舵角とにより、車両のこれから起こる挙動（かかるであろう横加速度等）を推測し、挙動を安定させるために必要とされる伝達トルクを、そのマップから求める。
その後、トルク伝達時間から伝達トルク係数を求める（ステップＡ０５）。つまり、このステップＡ０５では、上記のステップＡ０３で積算したトルク伝達時間によって車体の挙動を推測し、必要とされる伝達トルク係数を求める。
そして、上記のステップＡ０４での伝達トルク値と上記のステップＡ０５での伝達トルク係数とから副駆動輪伝達トルクを求める（ステップＡ０６）。つまり、副駆動輪伝達トルクは、伝達トルク値に伝達トルク係数を掛けて算出される。
その後、ブレーキ制御が行われているかを判断する（ステップＡ０７）。つまり、このステップＡ０７では、横滑り防止装置１４や電動パワーステアリング制御装置１６の作動のようなブレーキ制御が働いた場合に、伝達トルクが発生していると、意図せぬ挙動が発生するおそれがある。
このステップＡ０７がＮＯで、ブレーキ制御が行われていない場合には、上記の副駆動輪伝達トルクを出力する（ステップＡ０８）。
このステップＡ０７がＹＥＳで、ブレーキ制御が行われている場合には、伝達トルクを零（０）にして（伝達トルク＝０）、２ＷＤ状態にする（ステップＡ０９）。
一方、前記ステップＡ０２がＮＯの場合には、制御が必要無しとして、伝達トルクを零（０）とし（伝達トルク＝０）（ステップＡ１０）、また、トルク伝達時間をリセットし（ステップＡ１１）、制御を抜ける。
前記ステップＡ０８の処理後、前記ステップＡ０９の処理後、又は前記ステップＡ１１の処理後は、プログラムをリターンする（ステップＡ１２）。

この結果、この実施例では、アクセル開度、車速、操舵角という運転者の操作から車両の旋回状態を予測することにより、実際の挙動が起こる前に制御を行うことから、乱れてから抑えるのではなく、乱れる前に抑えることが可能となり、最低限のトルク制御で済むこととなる。
また、上記の効果に加えて、制御ロジックが簡素なために、計算時間が短く、反応が早く、処理を迅速に実行可能となる。
更に、他の制御と独立しているために、不要なときはその制御をオフにすることも可能であり、簡便である。

以上、この発明の実施例について説明してきたが、上述の実施例の構成を請求項毎に当てはめて説明する。
先ず、請求項１に係る発明において、駆動力配分制御装置１２は、タックインが発生しやすい走行状態か否かを予測する発生予測手段３４と、発生予測手段３４によりタックインが発生しやすい走行状態と予測された時から経過した経過時間を計測する経過時間計測手段３５と、発生予測手段３４によりタックインが発生しやすい走行状態と予測されている時に、四輪駆動状態に切り替えて、経過時間計測手段３５により計測された経過時間が増加するにつれて副駆動輪１０Ｌ、１０Ｒに配分する駆動力を減少させる制御手段３６とを備える。
これにより、タックインが発生しやすい走行状態と予測されている時に四輪駆動状態に切り替えるため、タックインによる車両の挙動の乱れが発生する前に車両の挙動の乱れを抑制することができる。また、タックインが発生しやすい走行状態と予測されている時に経過時間が増加するにつれて、副駆動輪１０Ｌ、１０Ｒに配分する駆動力を減少させるため、タックインによる車両の挙動の乱れを有効に抑制するとともに、燃費の向上及び旋回性の向上を実現することができる。
請求項２に係る発明において、制御手段３６は、車速検出手段３７により検出された車速が予め設定された設定値未満である時に、発生予測手段３４によりタックインが発生しやすい走行状態と予測されている時であっても、二輪駆動状態を維持する。
これにより、車速が予め設定された設定値未満である時には、二輪駆動状態を維持するため、低車速域におけるタイトコーナーブレーキングを防止することができる。
請求項３に係る発明において、制御手段３６は、スリップ制御又はブレーキアシスト制御が実行された時に、発生予測手段３４によりタックインが発生しやすい走行状態と予測されている時であっても、二輪駆動状態を維持する。
これにより、スリップ制御又はブレーキアシスト制御が実行された時には、二輪駆動状態を維持するため、スリップ制御又はブレーキアシスト制御に影響を与えないようにすることができる。

なお、この発明においては、前輪を主駆動輪にした電子制御トルクスプリット４ＷＤ車について述べたが、後輪が主駆動輪であっても、同様の効果が期待できる。

１ 車両
２ エンジン
３ 変速機
４ トランスファ
５Ｌ 左側主駆動輪
５Ｒ 右側主駆動輪
８ 駆動力配分装置
９ 差動機
１０Ｌ 左側副駆動輪
１０Ｒ 右側副駆動輪
１２ 駆動力配分制御装置
１３ エンジン制御装置
１４ 横滑り防止装置
１５ 変速機制御装置
１６ 電動パワーステアリング制御装置
２４Ｌ 左側主駆動輪速度検出センサ
２４Ｒ 右側主駆動輪速度検出センサ
２５Ｌ 左側副駆動輪速度検出センサ
２５Ｒ 右側副駆動輪速度検出センサ
３４ 発生予測手段
３５ 経過時間計測手段
３６ 制御手段
３７ 車速検出手段

Claims (3)

1. エンジンの駆動力を主駆動輪及び副駆動輪に配分する駆動力配分装置を備え、前記主駆動輪又は前記副駆動輪の一方で車両を駆動する二輪駆動状態と、前記主駆動輪及び前記副駆動輪の両方で車両を駆動する四輪駆動状態とを切り替えることが可能な車両の駆動力配分制御装置において、タックインが発生しやすい走行状態か否かを予測する発生予測手段と、前記発生予測手段によりタックインが発生しやすい走行状態と予測された時から経過した経過時間を計測する経過時間計測手段と、前記発生予測手段によりタックインが発生しやすい走行状態と予測されている時に、四輪駆動状態に切り替えて、前記経過時間計測手段により計測された経過時間が増加するにつれて前記副駆動輪に配分する駆動力を減少させる制御手段とを備えることを特徴とする車両の駆動力配分制御装置。
2. 車速を検出する車速検出手段を備え、前記制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速が予め設定された設定値未満である時に、前記発生予測手段によりタックインが発生しやすい走行状態と予測されている時であっても、二輪駆動状態を維持することを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動力配分制御装置。
3. 前記制御手段は、スリップ制御又はブレーキアシスト制御が実行された時に、前記発生予測手段によりタックインが発生しやすい走行状態と予測されている時であっても、二輪駆動状態を維持することを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動力配分制御装置。

Images