JP6292239B2 - ４輪駆動電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源にモータ/ジェネレータを有し、駆動源から前後輪への駆動力伝達経路に前後輪駆動力配分を外部からの指令により制御する電制カップリングを設けた４輪駆動電動車両の制御装置に関する。

従来、エンジンによる駆動源から前後輪への駆動力伝達経路に前後輪駆動力配分を外部からの指令により制御する電制カップリングを設けた４ＷＤシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３２７０００号公報

しかしながら、上記４ＷＤシステムにおいて、駆動源にモータ/ジェネレータを有する電動車両とした場合、モータ/ジェネレータを用いて回生制動を行うと、伝達トルクの変動によりショックが発生する場合がある、という問題があった。
すなわち、アクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作時、電制カップリングにドライブトルクによる残留トルクがある状態で回生制御が介入すると、電制カップリングにコーストトルク（ドライブトルクとは逆方向トルク）が入り、トルク変動が発生する。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、４輪駆動状態のとき、回生制御介入によるショックの発生を防止することができる４輪駆動電動車両の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、本発明は、駆動源にモータ/ジェネレータを有し、駆動源から前後輪への駆動力伝達経路に前後輪駆動力配分を外部からの指令により制御する電制カップリングを設けた。
この４輪駆動電動車両の制御装置において、車両状態に応じて４輪駆動状態とする伝達トルク指令値を前記電制カップリングに出力する４輪駆動力配分制御手段を備える。
前記４輪駆動力配分制御手段は、前記４輪駆動状態でのアクセル開放操作により前記電制カップリングの残存トルクが正のドライブ状態から負のコースト状態へと低下する場合であって、アクセル開放の後、前記４輪駆動状態から前記モータ/ジェネレータによる回生制御へ移行するとき、回生制御を開始する前に、前記アクセル開放に伴い前記電制カップリングの伝達トルクをゼロにして前記残存トルクをゼロにする回生制御介入協調制御部を有する。

よって、４輪駆動状態でのアクセル開放操作により電制カップリングの残存トルクが正のドライブ状態から負のコースト状態へと低下する場合、アクセル開放の後、４輪駆動状態からモータ/ジェネレータによる回生制御に移行するとき、回生制御を開始する前に、アクセル開放に伴い電制カップリングの伝達トルクをゼロにして残存トルクをゼロにする協調制御が行われる。
すなわち、回生制御介入によるコーストトルクが電制カップリングに入る前に、電制カップリングの残存トルク（ドライブトルク）がゼロになる。このため、回生制御が介入しても、電制カップリングでのトルク伝達が抑えられる。
この結果、４輪駆動状態のとき、回生制御介入によるショックの発生を防止することができる。

実施例１の制御装置が適用されたＦＦベースの４輪駆動ハイブリッド車両（４輪駆動電動車両の一例）を示す全体システム図である。 実施例１の制御装置が適用された４輪駆動ハイブリッド車両の後輪駆動系に設けられた電制カップリングを示す概略図である。 電制カップリングのカム機構を示す斜視図である。 実施例１の４ＷＤコントロールユニットにおける回生制御介入協調制御部を有する４輪駆動力配分制御系を示すブロック図である。 回生制御介入協調制御部の回生制御介入予測判定ブロックで実行される回生制御介入予測判定処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のハイブリッドコントロールモジュールで実行される回生制御のうち回生制御禁止要求による回生制御開始待ち処理の流れを示すフローチャートである。 アクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作時に電制カップリングのカム機構にて発生するショック・異音の発生メカニズムを示す説明図である。 比較例でのアクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作による回生制御介入時におけるカップリング上下Ｇ・回生トルク・４ＷＤ指令トルク・実トルク・カップリング電流・車速・ブレーキ・アクセルの各特性を示すタイムチャートである。 実施例１でのアクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作による回生制御介入時におけるカップリング上下Ｇ・回生トルク・４ＷＤ指令トルク・実トルク・カップリング電流・車速・ブレーキ・アクセルの各特性を示すタイムチャートである。

以下、本発明の４輪駆動電動車両の制御装置を実現する最良の形態を、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。
実施例１の制御装置が適用されたＦＦベースの４輪駆動ハイブリッド車両（４輪駆動電動車両の一例）の構成を、「全体システム構成」、「電制カップリングの詳細構成」、「回生制御介入協調制御の詳細構成」に分けて説明する。

［全体システム構成］
図１はＦＦベースの４輪駆動ハイブリッド車両の全体システムを示す。以下、図１に基づいて、ＦＦベースの４輪駆動ハイブリッド車両の全体システム構成を説明する。

ＦＦベースの４輪駆動ハイブリッド車両の前輪駆動系には、図１に示すように、スタータモータ１と、横置きエンジン２と、第１クラッチ３(略称「CL1」)と、モータ/ジェネレータ４（略称「MG」）と、第２クラッチ５（略称「CL2」）と、ベルト式無段変速機６（略称「CVT」）と、を備えている。ベルト式無段変速機６の出力軸は、終減速ギヤトレイン７と差動ギヤ８と左右の前輪ドライブシャフト９Ｒ，９Ｌを介し、左右の前輪１０Ｒ，１０Ｌに駆動連結される。

前記スタータモータ１は、横置きエンジン２のクランク軸に設けられたエンジン始動用ギヤに噛み合うギヤを持ち、エンジン始動時にクランク軸を回転駆動するクランキングモータである。このスタータモータ１は、１２Ｖバッテリ２２を電源として駆動する。

前記横置きエンジン２は、クランク軸方向を車幅方向としてフロントルームに配置したエンジンであり、電動ウォータポンプ１２と、横置きエンジン２の逆転を検知するクランク軸回転センサ１３と、を有する。

前記第１クラッチ３は、横置きエンジン２とモータ/ジェネレータ４との間に介装された油圧作動によるノーマルオープンの乾式多板摩擦クラッチであり、第１クラッチ油圧により完全締結/スリップ締結/開放が制御される。

前記モータ/ジェネレータ４は、第１クラッチ３を介して横置きエンジン２に連結された三相交流の永久磁石型同期モータである。このモータ/ジェネレータ４は、後述する強電バッテリ２１を電源とし、ステータコイルには、力行時に直流を三相交流に変換し、回生時に三相交流を直流に変換するインバータ２６が、ＡＣハーネス２７を介して接続される。

前記第２クラッチ５は、モータ/ジェネレータ４と駆動輪である左右の前輪１０Ｒ，１０Ｌとの間に介装された油圧作動による湿式の多板摩擦クラッチであり、第２クラッチ油圧により完全締結/スリップ締結/開放が制御される。実施例１の第２クラッチ５は、遊星ギヤによるベルト式無段変速機６の前後進切替機構に設けられた前進クラッチ５ａと後退ブレーキ５ｂを流用している。つまり、前進走行時には、前進クラッチ５ａが第２クラッチ５とされ、後退走行時には、後退ブレーキ５ｂが第２クラッチ５とされる。

前記ベルト式無段変速機６は、プライマリ油室とセカンダリ油室への変速油圧によりベルトの巻き付き径を変えることで無段階の変速比を得る変速機である。このベルト式無段変速機６には、メインオイルポンプ１４（メカ駆動）と、サブオイルポンプ１５（モータ駆動）と、メインオイルポンプ１４からのポンプ吐出圧を調圧することで生成したライン圧PLを元圧として第１，第２クラッチ油圧及び変速油圧を作り出す図外のコントロールバルブユニットと、を有する。なお、メインオイルポンプ１４は、モータ/ジェネレータ４のモータ軸（＝変速機入力軸）により回転駆動される。サブオイルポンプ１５は、主に潤滑冷却用油を作り出す補助ポンプとして用いられる。

前記第１クラッチ３とモータ/ジェネレータ４と第２クラッチ５により１モータ・２クラッチの駆動システムが構成され、この駆動システムによる主な駆動態様として、「EVモード」と「HEVモード」を有する。「EVモード」は、第１クラッチ３を開放し、第２クラッチ５を締結してモータ/ジェネレータ４のみを駆動源に有する電気自動車モードであり、「EVモード」による走行を「EV走行」という。「HEVモード」は、両クラッチ３，５を締結して横置きエンジン２とモータ/ジェネレータ４を駆動源に有するハイブリッド車モードであり、「HEVモード」による走行を「HEV走行」という。

なお、図１の回生協調ブレーキユニット１６は、ブレーキ操作時、原則として回生動作を行うことに伴い、トータル制動トルクをコントロールするデバイスである。この回生協調ブレーキユニット１６には、ブレーキペダルと、横置きエンジン２の吸気負圧を用いる負圧ブースタと、マスタシリンダと、を備える。そして、ブレーキ操作時、ペダル操作量に基づく要求制動力から回生制動力を差し引いた分を液圧制動力で分担するというように、回生分/液圧分の協調制御を行う。

ＦＦベースの４輪駆動ハイブリッド車両の前輪駆動系には、図１に示すように、トランスファー４０と、プロペラシャフト４１と、電制カップリング４２と、リアファイナルドライブ４３と、左右の後輪ドライブシャフト４４Ｒ，４４Ｌと、左右の後輪１１Ｒ，１１Ｌと、を備えている。

前記トランスファー４０は、電制カップリング４２が締結されているとき、差動ギヤ８からの駆動トルクを、プロペラシャフト４１、電制カップリング４２と、リアファイナルドライブ４３と、左右の後輪ドライブシャフト４４Ｒ，４４Ｌを介して左右の後輪１１Ｒ，１１Ｌへ伝達する。なお、電制カップリング４２の詳細構成は後述する。

ＦＦハイブリッド車両の電源システムとしては、図１に示すように、モータ/ジェネレータ電源としての強電バッテリ２１と、１２Ｖ系負荷電源としての１２Ｖバッテリ２２と、を備えている。

前記強電バッテリ２１は、モータ/ジェネレータ４の電源として搭載された二次電池であり、例えば、多数のセルにより構成したセルモジュールを、バッテリパックケース内に設定したリチウムイオンバッテリが用いられる。この強電バッテリ２１には、強電の供給/遮断/分配を行うリレー回路を集約させたジャンクションボックスが内蔵され、さらに、バッテリ冷却機能を持つ冷却ファンユニット２４と、バッテリ充電容量（バッテリSOC）やバッテリ温度を監視するリチウムバッテリコントローラ８６と、が付設される。

前記強電バッテリ２１とモータ/ジェネレータ４は、ＤＣハーネス２５とインバータ２６とＡＣハーネス２７を介して接続される。インバータ２６には、力行/回生制御を行うモータコントローラ８３が付設される。つまり、インバータ２６は、強電バッテリ２１の放電によりモータ/ジェネレータ４を駆動する力行時、ＤＣハーネス２５からの直流をＡＣハーネス２７への三相交流に変換する。また、モータ/ジェネレータ４での発電により強電バッテリ２１を充電する回生時、ＡＣハーネス２７からの三相交流をＤＣハーネス２５への直流に変換する。

前記１２Ｖバッテリ２２は、補機類である１２Ｖ系負荷の電源として搭載された二次電池であり、例えば、エンジン車等で搭載されている鉛バッテリが用いられる。強電バッテリ２１と１２Ｖバッテリ２２は、ＤＣ分岐ハーネス２５ａとDC/DCコンバータ３７とバッテリハーネス３８を介して接続される。DC/DCコンバータ３７は、強電バッテリ２１からの数百ボルト電圧を１２Ｖに変換するものであり、このDC/DCコンバータ３７を、ハイブリッドコントロールモジュール８１により制御することで、１２Ｖバッテリ２２の充電量を管理する構成としている。

ＦＦハイブリッド車両の制御システムとしては、図１に示すように、車両全体の消費エネルギーを適切に管理する機能を担う統合制御手段として、ハイブリッドコントロールモジュール８１（略称：「HCM」）を備えている。このハイブリッドコントロールモジュール８１に接続される制御手段として、エンジンコントロールモジュール８２（略称：「ECM」）と、モータコントローラ８３（略称：「MC」）と、CVTコントロールユニット８４（略称：「CVTCU」）と、４ＷＤコントロールユニット８５（略称：「4WDCU」）と、リチウムバッテリコントローラ８６（略称：「LBC」）と、を有する。ハイブリッドコントロールモジュール８１を含むこれらの制御手段は、CAN通信線９０（CANは「Controller Area Network」の略称）により双方向情報交換可能に接続される。

前記ハイブリッドコントロールモジュール８１は、各制御手段、イグニッションスイッチ９１、アクセル開度センサ９２、車速センサ９３等からの入力情報に基づき、様々な制御を行う。エンジンコントロールモジュール８２は、横置きエンジン２の燃料噴射制御や点火制御や燃料カット制御等を行う。モータコントローラ８３は、インバータ２６によるモータジェネレータ４の力行制御や回生制御等を行う。CVTコントロールユニット８４は、第１クラッチ３の締結油圧制御、第２クラッチ５の締結油圧制御、ベルト式無段変速機６の変速油圧制御等を行う。リチウムバッテリコントローラ８６は、強電バッテリ２１のバッテリSOCやバッテリ温度等を管理する。

前記４ＷＤコントロールユニット８５は、４ＷＤモードスイッチ９４、車輪速センサ９５、舵角センサ９６、ヨーレートセンサ９７、Ｇセンサ９８、ブレーキスイッチ９９等からの信号を入力する。そして、所定の演算処理を行った後、電制カップリング４２に伝達トルク指令値を出力する。例えば、４ＷＤモードスイッチ９４にてオート（AUTO）が選択されているときには、イニシャルトルク処理と、差回転トルク処理と、駆動力配分トルク処理のうち、セレクトハイにより最終指令トルクを選択し、前輪１０Ｒ，１０Ｌと後輪１１Ｒ，１１Ｌへの駆動力配分を制御する。制御される駆動力配分比は、（前輪配分比：後輪配分比）が（100％：０％，前輪駆動）から（50％：50％，４輪等配分駆動）までの無段階による配分比である。

［電制カップリングの詳細構成］
図２は、電制カップリング４２を示す概略図であり、図３は、電制カップリング４２のカム機構を示す斜視図である。以下、図２及び図３に基づき、電制カップリング４２の詳細構成を説明する。

前記電制カップリング４２は、図２及び図３に示すように、ソレノイド４５と、カップリング入力軸４６と、カップリング出力軸４７と、クラッチハウジング４８と、アーマチュア４９と、コントロールクラッチ５０と、コントロールカム５１と、メインカム５２と、ボール５３と、メインクラッチ５４と、カム溝５５と、を備えている。

前記カップリング入力軸４６は、一端部がプロペラシャフト４１に連結され、他端部がクラッチハウジング４８に固定される。カップリング出力軸４７は、リアファイナルドライブ４３の入力ギヤに固定されている。

前記コントロールクラッチ５０は、クラッチハウジング４８とコントロールカム５１との間に介装されたクラッチである。メインクラッチ５４は、クラッチハウジング４８とカップリング出力軸４７との間に介装されたクラッチである。

前記コントロールカム５１と、メインカム５２と、両カム５１，５２に形成されたカム溝５５，５５の間に挟持されたボール５３により、図３に示すようにカム機構が構成される。

ここで、電制カップリング４２の締結作動について説明する。まず、４ＷＤコントロールユニット８５からの指令により、ソレノイド４５に電流が流されると、ソレノイド４５の回りに磁界が発生し、アーマチュア４９をコントロールクラッチ５０側に引き寄せる。この引き寄せられたアーマチュア４９に押され、コントロールクラッチ５０で摩擦トルクが発生し、コントロールクラッチ５０で発生した摩擦トルクは、カム機構のコントロールカム５１に伝達される。コントロールカム５１に伝達されたトルクは、カム溝５５，５５及びボール５３を介して軸方向のトルクに増幅・変換され、メインカム５２をフロント方向に押し付ける。メインカム５２がメインクラッチ５４を押し、メインクラッチ５４に電流値に比例した摩擦トルクが発生する。メインクラッチ５４で発生したトルクは、カップリング出力軸４７を経過し、駆動トルクとしてリアファイナルドライブ４３へと伝達される。

［回生制御介入協調制御の詳細構成］
図４は、４ＷＤコントロールユニット８５における回生制御介入協調制御部を有する４輪駆動力配分制御系を示す。以下、図４に基づき、回生制御介入協調制御部を有する４輪駆動力配分制御系の構成を説明する。

前記４輪駆動力配分制御系は、図４の実線ブロックに示すように、車速に基づくイニシャルトルク処理部Ｂ０１と、前後差回転に基づく差回転トルク処理部Ｂ０２と、アクセル開度及び駆動力に基づく駆動力配分トルク処理部Ｂ０３と、を備える。そして、各処理部Ｂ０１，Ｂ０２，Ｂ０３からのトルクのうち、セレクトハイにより選択する最終指令トルク選択部Ｂ０４を備える。さらに、選択された最終指令トルクを通常時（緩勾配）ブロックＢ０５に基づき減少変化率を制限する最終指令トルク減少変化率制限部Ｂ０６と、減少変化率が制限されたトルクを最終指令トルクとする最終指令トルクブロックＢ０７と、を備える。

前記回生制御介入協調制御部は、図４の点線ブロックに示すように、回生制御介入予測判定ブロックＢ０８と、トルク切り替えブロックＢ０９と、制御判定時（急勾配）ブロックＢ１０と、勾配切り替えブロックＢ１１と、を備える。

前記回生制御介入予測判定ブロックＢ０８は、アクセル開度と車速とソレノイド電流値を入力し、車速が回生車速領域にあり、かつ、アクセル開度が閾値以下であり、かつ、ソレノイド通電電流が閾値未満を一定時間以上維持していないとき、回生制御介入予測判定信号を出力する（図５）。

前記トルク切り替えブロックＢ０９は、回生制御介入予測判定ブロックＢ０８からの回生制御介入予測判定信号を入力すると、イニシャルトルク処理部Ｂ０１からのトルクをゼロとし（カット）、差回転トルク処理部Ｂ０２からのトルクをゼロとする（カット）。

前記勾配切り替えブロックＢ１１は、回生制御介入予測判定ブロックＢ０８からの回生制御介入予測判定信号を入力すると、通常時（緩勾配）ブロックＢ０５からの通常時減少勾配（緩勾配）から制御判定時（急勾配）ブロックＢ１０からの制御判定時減少勾配（急勾配）へと切り替える。

図５は、４ＷＤコントロールユニット８５の回生制御介入予測判定ブロックＢ０８で実行される回生制御介入予測判定処理の流れを示す。以下、図５の各ステップについて説明する。

ステップＳ０１では、車速が、ブレーキ操作時に回生を行う下限閾値を超えているか否かを判断する。YES（車速＞下限閾値）の場合はステップＳ０２へ進み、NO（車速≦下限閾値）の場合はステップＳ０６へ進む。

ステップＳ０２では、ステップＳ０１での車速＞下限閾値であるとの判断に続き、車速が、ブレーキ操作時に回生を行う上限閾値未満である否かを判断する。YES（車速＜上限閾値）の場合はステップＳ０３へ進み、NO（車速≧上限閾値）の場合はステップＳ０６へ進む。

ステップＳ０３では、ステップＳ０２での車速＜上限閾値であるとの判断に続き、アクセル開度が閾値未満であるか否かを判断する。YES（アクセル開度＜閾値）の場合はステップＳ０４へ進み、NO（アクセル開度≧閾値）の場合はステップＳ０６へ進む。
ここで、アクセル開度の閾値は、アクセル開放を判定するための閾値であり、本来、ゼロであるが、センサノイズ等を考慮した僅かな開度値に設定される。

ステップＳ０４では、ステップＳ０３でのアクセル開度＜閾値であるとの判断に続き、ソレノイド通電電流＜閾値を一定時間以上継続していないか否かを判断する。YES（ソレノイド通電電流＜閾値の継続時間が一定時間未満）の場合はステップＳ０５へ進み、NO（ソレノイド通電電流＜閾値を一定時間以上継続）の場合はステップＳ０６へ進む。
ここで、ソレノイド通電電流の閾値は、ソレノイド通電電流がゼロであることを判定するための閾値であり、本来、ゼロであるが、電流の微変動等を考慮した僅かな電流値に設定される。また、一定時間は、電制カップリング４２へのソレノイド通電電流をゼロにした後、コントロールクラッチ５０及びメインクラッチ５４の開放動作が完了し、伝達トルクがゼロになるのに要する時間を実験により測定し、その測定結果に基づき設定される。

ステップＳ０５では、ステップＳ０４でのソレノイド通電電流＜閾値の継続時間が一定時間未満であるとの判断に続き、回生制御介入予測判定信号を出力し、この回生制御介入予測判定信号の出力に基づき、イニシャルトルク制御、差回転制御をカットし、ソレノイド通電電流の減少勾配を、通常時の緩勾配による減少から急勾配による減少に切り替え、エンドへ進む。
ここで、回生制御介入予測判定信号が出力されると、ハイブリッドコントロールモジュール８１の回生制御部に対し回生制御禁止要求が出力される。

ステップＳ０６では、ステップＳ０１，ステップＳ０２,ステップＳ０３，ステップＳ０４の何れかでのNOであるとの判断に続き、回生制御介入予測判定信号の出力を停止した状態で、イニシャルトルク制御、差回転制御をカットしない通常制御を行い、エンドへ進む。
ここで、回生制御禁止要求を出力しているときにステップＳ０６へ進むと、回生制御介入予測判定信号の出力停止に基づき、イニシャルトルク制御、差回転制御を通常制御に復帰する。そして、ソレノイド通電電流の減少勾配を、急勾配による減少から通常時の緩勾配による減少に戻す。さらに、ハイブリッドコントロールモジュール８１の回生制御部に対し回生制御禁止要求の出力を停止する。

図６は、ハイブリッドコントロールモジュール８１で実行される回生制御のうち回生制御禁止要求による回生制御開始待ち処理の流れを示す。以下、図６の各ステップについて説明する。

ステップＳ１１では、ブレーキペダル踏力が閾値を超えているか否かを判断する。YES（ペダル踏力＞閾値）の場合はステップＳ１２へ進み、NO（ペダル踏力≦閾値）の場合はエンドへ進む。
ここで、ペダル踏力の閾値は、ブレーキペダル踏み込み操作があったことを判定する値に設定される。

ステップＳ１２では、ステップＳ１１でのペダル踏力＞閾値であるとの判断に続き、車速が下限閾値を超え、上限閾値未満の回生制御範囲にあるか否かを判断する。YES（下限閾値＜車速＜上限閾値）の場合はステップＳ１３へ進み、NO（車速≦下限閾値、又は、車速≧上限閾値）の場合はエンドへ進む。

ステップＳ１３では、ステップＳ１２での下限閾値＜車速＜上限閾値であるとの判断に続き、回生制御禁止要求が無いか否かを判断する。YES（回生制御禁止要求無し）の場合はステップＳ１４へ進み、NO（回生制御禁止要求有り）の場合はエンドへ進む。
ここで、回生制御禁止要求は、４ＷＤコントロールユニット８５からの回生制御介入予測判定処理により入力される。

ステップＳ１４では、ステップＳ１３での回生制御禁止要求無しであるとの判断に続き、回生制御を開始し、エンドへ進む。

次に、作用を説明する。
実施例１のＦＦベースの４輪駆動ハイブリッド車両の制御装置における作用を、［回生制御介入時におけるショック・異音発生作用］、［回生制御介入時におけるショック・異音抑制作用］に分けて説明する。

［回生制御介入時におけるショック・異音発生作用］
図７は、アクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作時に電制カップリング４２のカム機構にて発生するショック・異音の発生メカニズムを示す。以下、図７に基づき、回生制御介入時におけるショック・異音発生メカニズムを説明する。

区間(1)は、駆動源から駆動輪へトルクが伝達されるアクセルONのドライブ状態であり、プロペラシャフトトルクが緩やかに上昇する区間である、この区間(1)においては、コントロールカム５１とメインカム５２に形成されたカム溝５５，５５の間にボール５３が挟持され、メインクラッチ５４がトルク伝達小（ドライブ）にて締結される。

区間(2)は、アクセルON→OFFとし、その後、ブレーキONとして回生トルクが発生し始めることで、プロペラシャフトトルクが急上昇して急低下するが４ＷＤカップリングの残存トルクが正のドライブ状態である区間である。この区間(2)においては、コントロールカム５１とメインカム５２に形成されたカム溝５５，５５の間にボール５３が挟持され、メインクラッチ５４がトルク伝達大（ドライブ）にて締結される。

区間(3)は、回生トルクの上昇により、プロペラシャフトトルクのトルクが負のコースト状態に低下する区間である。この区間(3)においては、コントロールカム５１とメインカム５２に形成されたカム溝５５，５５の間にボール５３が挟持されたままで、メインクラッチ５４がトルク伝達大（コースト）にて締結される。すなわち、カム反転前のコーストトルク伝達状態になる。

区間(4)は、プロペラシャフトトルクが負のコースト状態で、回生トルク＞カップリングトルクになることでコントロールカム５１が反転し始め、カム溝５５，５５の間のボール５３が挟持からフリー状態になる区間である。この区間(4)においては、トルクが一気に解放されてニュートラル状態となることで、大きなコーストトルクが急激にゼロトルクに向かって変動し、この変動トルクによりショックや異音が発生する。

図８は、比較例でのアクセル開放操作後のブレーキ踏み込みによる回生制御介入時における各特性を示すタイムチャートである。以下、図８に基づき、比較例での回生制御介入時におけるショック・異音発生作用を説明する。

まず、アクセル操作時の電制カップリングへの伝達トルク制御とブレーキ操作時の回生トルク制御との間で協調制御を行うことなく、それぞれ独立に制御するものを比較例とする。この比較例の場合、時刻t1にてアクセル踏み込み操作をし、時刻t2にてアクセル足離し操作をし、時刻t3にてブレーキ踏み込み操作を行っている。この時刻t3において、ブレーキ踏み込操作に応じて回生トルクの発生があるのに対し、時刻t4まで緩やかな勾配にて低下している。このため、上記発生メカニズムで説明したように、時刻t4にてコントロールカム５１の反転によりニュートラル状態になると、矢印Ａの実トルク特性に示すように、実トルクが大きなコーストトルクからゼロトルクに向かって急変する。そして、この実トルクの急変に伴い、矢印Ｂのカップリング上下Ｇ特性に示すように、ショック・異音が発生する。

［回生制御介入時におけるショック・音抑制作用］
実施例１での回生制御介入時におけるショック・音抑制作用を、図４〜図６に基づき説明する。

４ＷＤコントロールユニット８５での駆動力配分制御を説明する。回生車速条件（下限閾値＜車速＜上限閾値）が成立し、かつ、アクセル開放条件（アクセル開度＜閾値）が成立し、ソレノイド通電電流＜閾値の継続時間が一定時間未満の場合には、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ０１→ステップＳ０２→ステップＳ０３→ステップＳ０４→ステップＳ０５へ進む。ステップＳ０５では、回生制御介入予測判定信号が出力され、イニシャルトルク制御、差回転制御がカットされ、ソレノイド通電電流の低下勾配が、通常時の緩勾配による減少から急勾配による減少に切り替えられる。
すなわち、図４に示すように、トルク切り替えブロックＢ０９が、回生制御介入予測判定ブロックＢ０８からの回生制御介入予測判定信号を入力すると、イニシャルトルク処理部Ｂ０１と、差回転トルク処理部Ｂ０２からのトルクを共にゼロ（カット）とする。また、勾配切り替えブロックＢ１１が、回生制御介入予測判定ブロックＢ０８からの回生制御介入予測判定信号を入力すると、通常時減少勾配（緩勾配）から制御判定時減少勾配（急勾配）へと切り替えられる。さらに、回生制御介入予測判定信号を出力している間は、ハイブリッドコントロールモジュール８１の回生制御部に対し回生制御禁止要求を出力する。

そして、ソレノイド通電電流＜閾値の継続時間が一定時間以上になると、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ０１→ステップＳ０２→ステップＳ０３→ステップＳ０４→ステップＳ０６へ進む。ステップＳ０６では、回生制御介入予測判定信号の出力が停止され、イニシャルトルク制御、差回転制御をカットしない通常制御に復帰し、ソレノイド通電電流の低下勾配が、急勾配による減少から通常時の緩勾配による減少に切り替えられる。回生制御禁止要求を出力しているときにステップＳ０６へ進むと、回生制御介入予測判定信号の出力停止に基づき、ハイブリッドコントロールモジュール８１の回生制御部に対し回生制御禁止要求が取り下げられる。

次に、ハイブリッドコントロールモジュール８１での回生制御を説明する。
ブレーキペダル踏力条件（ペダル踏力＞閾値）と回生車速条件（下限閾値＜車速＜上限閾値）が成立すると、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１１→ステップＳ１２→ステップＳ１３へと進む。ステップＳ１３では、回生制御禁止要求が無いか否かが判断され、回生制御禁止要求有りの場合はエンドへ進み、制動時の回生制御条件が成立しているにもかかわらず、回生制御の開始が待たれる。そして、ステップＳ１３で回生制御禁止要求が無いと判断されると、ステップＳ１４へ進み、ステップＳ１４では、回生制御が開始される。すなわち、回生制御介入予測判定信号を出力している間は、ブレーキ踏み込み操作を行っても、回生制御の開始が待機される。

図９は、実施例１でのアクセル開放操作後のブレーキ踏み込みによる回生制御介入時における各特性を示すタイムチャートである。以下、図９に基づき、実施例１での回生制御介入時におけるショック・異音抑制作用を説明する。

実施例１の場合、比較例と同様に、時刻t1にてアクセル踏み込操作をし、時刻t2にてアクセル足離し操作をし、時刻t3にてブレーキ踏み込み操作を行っている。アクセル足離し操作時刻t2において、図９の矢印Ｃの４ＷＤ指令トルク特性（実トルク特性）に示すように、４ＷＤ指令トルク（実トルク）の減少勾配を急勾配にしている。このため、時刻t2の直後である時刻t2’にて４ＷＤ指令トルク（実トルク）がゼロになっている。

そして、図９の矢印Ｄのカップリング電流特性に示すように、カップリング電流がゼロを維持している継続時間を確認している。そして、ブレーキ踏み込み操作時刻t3以降の継続時間条件が成立するときに、図９の矢印Ｅの回生トルク特性及び４ＷＤ指令トルク特性に示すように、回生制御を開始すると共に、通常の４ＷＤ制御に復帰している。このように、アクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作時、電制カップリング４２の残存トルクをゼロとし、回生制御を開始するようにしているため、図９の矢印Ｆのカップリング上下Ｇ特性に示すように、ショック・異音の発生が抑制される。

上記のように、実施例１では、アクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作時、モータ/ジェネレータ４による回生制御を開始する前に、電制カップリング４２の伝達トルクをゼロにする回生制御介入による協調制御を行う構成を採用した。
すなわち、回生制御介入によるコーストトルクが電制カップリング４２に入る前に、電制カップリング４２の残存トルク（ドライブトルク）がゼロになる。このため、回生制御が介入しても、電制カップリング４２でのトルク伝達が抑えられる。
この結果、アクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作時、回生制御介入によるショックの発生を防止することができる。

実施例１では、回生制御介入予測判定ブロックＢ０８は、回生車速条件とアクセル開放条件が成立すると回生制御介入予測判定信号を出力し、回生制御介入予測判定信号が出力されると、勾配切り替えブロックＢ１１からの伝達トルク指令値の減少勾配を、応答遅れを持たせた通常時の減少勾配よりも急勾配とする構成を採用した。
すなわち、回生制御介入しない通常時においては、アクセル開放操作により電制カップリング４２への伝達トルク指令値をゼロにするとき、駆動力配分の急変を防止するために敢えて緩やかな減少勾配にて伝達トルク指令値を低下させている。しかし、回生制御介入が予測される状況で緩やかな減少勾配にて伝達トルク指令値を低下させると、電制カップリング４２の伝達トルク（残留トルク）がゼロになるまでに要する時間が長くなる。
これに対し、回生制御介入が予測される状況では、急な減少勾配にて伝達トルク指令値を低下させるため、通常時における駆動力配分の急変を防止しつつ、回生制御介入が予測される状況で短時間にて電制カップリング４２の伝達トルクをゼロにすることができる。さらに、回生制御の開始待ち時間も短くなり、減少勾配を変えない場合に比べ、回生効率を向上させることができる。

実施例１では、回生制御介入予測判定信号の出力から所定時間、回生制御禁止要求を出力し、ブレーキ踏み込み操作時であって回生車速条件が成立しているとき、回生制御禁止要求が出力されている間、モータ/ジェネレータ４による回生制御の開始を遅らせる構成を採用した。
すなわち、モータ/ジェネレータ４による回生制御は、応答の良い制御であり、回生制御が開始されると直ちにコーストトルクが発生する。このため、回生制御介入が予測されると、予測時点から所定時間が経過するまでモータ/ジェネレータ４による回生制御の開始を遅らせることで、電制カップリング４２の伝達トルクが確実にゼロになった後、回生制御が開始される。
したがって、回生制御介入が予測されると、回生制御側で回生制御の開始を遅らせることにより、アクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作時、回生制御介入によるショックの発生を確実に防止することができる。

実施例１では、回生制御介入予測判定信号が出力されると、イニシャルトルク制御と差回転トルク制御をカットし、電制カップリング４２の伝達トルクをゼロにする指令値の出力から所定時間を経過すると、イニシャルトルク制御と差回転トルク制御のカットを解除し、通常制御に復帰させる構成を採用した。
すなわち、回生制御介入が予測されると、電制カップリング４２の伝達トルクをゼロにするため、イニシャルトルク制御と差回転トルク制御をカットする必要がある。しかし、カットした制御はなるべく早期に復帰させたいという要求がある。そこで、電制カップリング４２への伝達トルクゼロ指令値の出力から所定時間を経過すると復帰させている。
したがって、モータ/ジェネレータ４による回生制御中に通常の４輪駆動力配分制御による伝達トルクを発生させることができる。

実施例１では、電制カップリング４２を、コントロールクラッチ５０と、コントロールカム５１とメインカム５２に形成されたカム溝５５，５５の間に挟持されたボール５５により構成されたカム機構と、メインクラッチ５４と、を有する構成とした。
したがって、４輪駆動状態のとき、回生制御介入によるショックの発生を防止することができると共に、カム機構による異音の発生を防止することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のＦＦベースの４輪駆動ハイブリッド車両の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) 駆動源にモータ/ジェネレータ４を有し、駆動源から前後輪への駆動力伝達経路に前後輪駆動力配分を外部からの指令により制御する電制カップリング４２を設けた４輪駆動電動車両（ＦＦベースの４輪駆動ハイブリッド車両）の制御装置において、
車両状態に応じて４輪駆動状態とする伝達トルク指令値を前記電制カップリング４２に出力する４輪駆動力配分制御手段（４ＷＤコントロールユニット８５）を備え、
前記４輪駆動力配分制御手段（４ＷＤコントロールユニット８５）は、前記４輪駆動状態で前記モータ/ジェネレータ４による回生制御が介入したとき、回生制御を開始する前に、前記電制カップリング４２の伝達トルクをゼロにする回生制御介入協調制御部（図５）を有する。
このため、４輪駆動状態のとき、回生制御介入によるショックの発生を防止することができる。

(2) ブレーキ操作時、ブレーキ踏み込み操作量に応じて回生トルク指令値を前記モータ/ジェネレータ４に出力する回生制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）を備え、
前記４輪駆動力配分制御手段（４ＷＤコントロールユニット８５）は、アクセル操作時、アクセル踏み込み操作量に応じて前後輪伝達トルクを変更する伝達トルク指令値を前記電制カップリング４２に出力し、
前記回生制御介入協調制御部（図５）は、アクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作時、前記モータ/ジェネレータ４による回生制御を開始する前に、前記電制カップリング４２の伝達トルクをゼロにする。
このため、(1)の効果に加え、アクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作時、回生制御介入によるショックの発生を防止することができる。

(3) 前記４輪駆動力配分制御手段（４ＷＤコントロールユニット８５）は、アクセル操作量の減少に伴い伝達トルク指令値を減少するとき、所定の応答遅れを持たせて伝達トルク指令値を減少変更する伝達トルク指示部（勾配切り替えブロックＢ１１）を有し、
前記回生制御介入協調制御部（回生制御介入予測判定ブロックＢ０８）は、回生車速条件とアクセル開放条件が成立すると回生制御介入予測判定信号を出力し、回生制御介入予測判定信号が出力されると、前記伝達トルク指示部（勾配切り替えブロックＢ１１）からの伝達トルク指令値の減少勾配を、前記応答遅れを持たせた通常時の減少勾配よりも急勾配とする（図４）。
このため、(2)の効果に加え、通常時における駆動力配分の急変を防止しつつ、回生制御介入が予測される状況で短時間にて電制カップリング４２の伝達トルクをゼロにすることができる。

(4) 前記回生制御介入協調制御部（回生制御介入予測判定ブロックＢ０８）は、前記回生制御介入予測判定信号の出力から所定時間、回生制御禁止要求を出力し、
前記回生制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）は、ブレーキ踏み込み操作時であって回生車速条件が成立しているとき、前記回生制御禁止要求が出力されている間、前記モータ/ジェネレータ４による回生制御の開始を遅らせる（図６）。
このため、(3)の効果に加え、アクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作時、回生制御介入によるショックの発生を確実に防止することができる。

(5) 前記４輪駆動力配分制御手段（４ＷＤコントロールユニット８５）は、車速に基づくイニシャルトルク制御（イニシャルトルク処理部Ｂ０１）と、前後輪差回転に基づく差回転トルク制御（差回転トルク処理部Ｂ０２）と、アクセル開度に基づく駆動力配分トルク制御（駆動力配分トルク処理部Ｂ０３）を行い、
前記回生制御介入協調制御部（回生制御介入予測判定ブロックＢ０８，トルク切り替えブロックＢ０９）は、前記回生制御介入予測判定信号が出力されると前記イニシャルトルク制御と差回転トルク制御をカットし、前記電制カップリング４２の伝達トルクをゼロにする指令値の出力から所定時間を経過すると、前記イニシャルトルク制御と差回転トルク制御のカットを解除し、通常制御に復帰させる（図４）。
このため、(3)又は(4)の効果に加え、モータ/ジェネレータ４による回生制御中に通常の４輪駆動力配分制御による伝達トルクを発生させることができる。

(6) 前記電制カップリング４２は、外部からソレノイド４５への電流値により締結されるコントロールクラッチ５０と、コントロールカム５１とメインカム５２に形成されたカム溝５５，５５の間に挟持されたボール５３により構成されたカム機構と、該カム機構を介して締結されるメインクラッチ５４と、を有するカップリングである（図２、３）。
このため、(1)〜(5)の効果に加え、４輪駆動状態のとき、回生制御介入によるショックの発生を防止することができると共に、カム機構による異音の発生を防止することができる。

以上、本発明の４輪駆動電動車両の制御装置を実施例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、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、電制カップリング４２として、コントロールクラッチ５０とカム機構とメインクラッチ５４とを有するカップリングの例を示した。しかし、電制カップリングとしては、前後輪駆動力配分を外部からの指令により制御するカップリングであれば、制御油圧により作動する多板クラッチ等の例としても良い。

実施例１では、本発明の制御装置をＦＦベースの４輪駆動ハイブリッド車両に適用する例を示した。しかし、本発明の制御装置は、ＦＦベースの４輪駆動ハイブリッド車両に限らず、ＦＲベースの４輪駆動ハイブリッド車両に対しても適用することができる。さらに、４輪駆動ハイブリッド車両に限らず、４輪駆動電気自動車に対しても適用することができる。要するに、駆動源にモータ/ジェネレータを有し、駆動源から前後輪への駆動力伝達経路に前後輪駆動力配分を外部からの指令により制御する電制カップリングを設けた４輪駆動電動車両であれば適用できる。

Claims (6)

1. 駆動源にモータ/ジェネレータを有し、駆動源から前後輪への駆動力伝達経路に前後輪駆動力配分を外部からの指令により制御する電制カップリングを設けた４輪駆動電動車両の制御装置において、
   車両状態に応じて４輪駆動状態とする伝達トルク指令値を前記電制カップリングに出力する４輪駆動力配分制御手段を備え、
   前記４輪駆動力配分制御手段は、前記４輪駆動状態でのアクセル開放操作により前記電制カップリングの残存トルクが正のドライブ状態から負のコースト状態へと低下する場合であって、アクセル開放の後、前記４輪駆動状態から前記モータ/ジェネレータによる回生制御へ移行するとき、回生制御を開始する前に、前記アクセル開放に伴い前記電制カップリングの伝達トルクをゼロにして前記残存トルクをゼロにする回生制御介入協調制御部を有する
   ことを特徴とする４輪駆動電動車両の制御装置。
2. 請求項１に記載された４輪駆動電動車両の制御装置において、
   ブレーキ操作時、ブレーキ踏み込み操作量に応じたて回生トルク指令値を前記モータ/ジェネレータに出力する回生制御手段を備え、
   前記４輪駆動力配分制御手段は、アクセル操作時、アクセル踏み込み操作量に応じて前後輪伝達トルクを変更する伝達トルク指令値を前記電制カップリングに出力し、
   前記回生制御介入協調制御部は、アクセル開放操作後のブレーキ踏み込み操作時、前記モータ/ジェネレータによる回生制御を開始する前に、前記アクセル開放に伴い前記電制カップリングの伝達トルクをゼロにして残存トルクをゼロにする
   ことを特徴とする４輪駆動電動車両の制御装置。
3. 請求項２に記載された４輪駆動電動車両の制御装置において、
   前記４輪駆動力配分制御手段は、アクセル操作量の減少に伴い伝達トルク指令値を減少するとき、所定の応答遅れを持たせて伝達トルク指令値を減少変更する伝達トルク指示部を有し、
   前記回生制御介入協調制御部は、回生車速条件とアクセル開放条件が成立すると回生制御介入予測判定信号を出力し、回生制御介入予測判定信号が出力されると、前記伝達トルク指示部からの伝達トルク指令値の減少勾配を、応答遅れを持たせた通常時の減少勾配よりも急勾配とする
   ことを特徴とする４輪駆動電動車両の制御装置。
4. 請求項３に記載された４輪駆動電動車両の制御装置において、
   前記回生制御介入協調制御部は、前記回生制御介入予測判定信号の出力から所定時間、回生制御禁止要求を出力し、
   前記回生制御手段は、ブレーキ踏み込み操作時であって回生車速条件が成立しているとき、前記回生制御禁止要求が出力されている間、前記モータ/ジェネレータによる回生制御の開始を遅らせる
   ことを特徴とする４輪駆動電動車両の制御装置。
5. 請求項３又は４に記載された４輪駆動電動車両の制御装置において、
   前記４輪駆動力配分制御手段は、車速に基づくイニシャルトルク制御と、前後輪差回転に基づく差回転トルク制御と、アクセル開度に基づく駆動力配分トルク制御を行い、
   前記回生制御介入協調制御部は、前記回生制御介入予測判定信号が出力されると前記イニシャルトルク制御と差回転トルク制御をカットし、前記電制カップリングの伝達トルクをゼロにする指令値の出力から所定時間を経過すると、前記イニシャルトルク制御と差回転トルク制御のカットを解除し、通常制御に復帰させる
   ことを特徴とする４輪駆動電動車両の制御装置。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載された４輪駆動電動車両の制御装置において、
   前記電制カップリングは、外部からソレノイドへの電流値により締結されるコントロールクラッチと、コントロールカムとメインカムに形成されたカム溝の間に挟持されたボールにより構成されたカム機構と、該カム機構を介して締結されるメインクラッチと、を有するカップリングである
   ことを特徴とする４輪駆動電動車両の制御装置。
   

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