JP6515988B1 - 四輪駆動車の制御装置及び四輪駆動車 - Google Patents

Abstract

【課題】広範囲の車速域にわたって車両姿勢がアンダーステア傾向になることを緩和する。【解決手段】コントローラ１００は、四輪駆動車１が旋回中である場合、車速センサ値と、操舵角センサ値とに基づいて目標ヨーレート及び目標横Ｇをそれぞれ設定する。コントローラ１００は、目標ヨーレートに基づいて後輪１２Ｒへの分配トルクである第１分配トルクを設定し、且つ、目標横Ｇに基づいて後輪１２Ｒへの分配トルクである第２分配トルクを設定する。コントローラ１００は、第１ゲインと第２ゲインとのうち大きい方のゲインを選択し、大きい方のゲインを用いて後輪１２Ｒへの分配トルクを設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、駆動源が生成したトルクを主駆動輪と補助駆動輪とに分配する技術に関するものである。

従来、四輪駆動車では、旋回時における後輪への分配トルクは、操舵角と車速とが増大するにつれて増大するように決定されていた。つまり、操舵角と車速とが増大するにつれて後輪への分配トルクを高めることにより、前輪のコーナリングフォースを後輪のコーナリングフォースより高め、車両姿勢がアンダーステア傾向になることを緩和する制御が行われていた。

しかし、この方法では、操舵角及び車速のみが考慮されており、エンジントルクのような走行シーンによって変化する他のパラメータが考慮されていないため、走行シーンによっては後輪への分配トルクが不足して、車両姿勢がアンダーステア傾向になるとの課題があった。

そこで、走行シーンを考慮に入れた適切な旋回制御を行う技術として例えば特許文献１が知られている。この特許文献１では、目標ヨーレートに対して車両で実際に発生している実ヨーレートを一致させるためのフィードバック制御を行う際に、旋回初期の横車両加速度が小さなシーンにおいては、フィードバックゲインを減少させて、応答性を鋭くする旋回制御が行われている。一方、旋回後期の横車両加速度が大きなシーンにおいては、フィードバックゲインを増大させて応答性を鈍くする旋回制御を行い、旋回中の車両の安定性が確保されている。

特開平７−１１７５１０号公報

ここで、目標ヨーレートは、低速域では旋回応答性を高めるべく車速と共に増大するように設定されるが、高速域では車両姿勢の安定性を図るべく車速の増大に伴って減少するように設定される。

しかし、特許文献１では、目標値として目標ヨーレートのみが考慮された旋回制御が実施されているので、高速域において、目標ヨーレートの低下により実ヨーレートが低下し、それに伴って、車両姿勢がアンダーステア傾向になるという課題が発生する。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、広範囲の車速域にわたって、車両姿勢がアンダーステア傾向になることを緩和する技術を提供することである。

本発明の一態様に係る四輪駆動車の制御装置は、駆動源で生成されたトルクの一部を補助駆動輪である後輪に分配するための分配装置を有する四輪駆動車の制御装置であって、
前記四輪駆動車の旋回時に、目標ヨーレートに基づいて設定された前記後輪へのトルク分配値である第１トルク分配値と、目標横車両加速度に基づいて設定された前記後輪へのトルク分配値である第２トルク分配値とのうち大きい方のトルク分配値に基づいて前記分配装置を制御する。

目標ヨーレートに基づいて設定される第１トルク分配値のみを用いて分配装置を制御した場合、第１トルク分配値が目標横車両加速度に基づいて設定される第２トルク分配値よりも小さな車速域では後輪へのトルクが不足し、車両姿勢がアンダーステア傾向になるおそれがある。このことは、第２トルク分配値のみを用いて分配装置を制御した場合も同様に起こり得る。

この構成によれば、第１トルク分配値が第２トルク分配値よりも小さな車速域では第２トルク分配値に基づいて分配装置が制御されるので、この車速域で車両姿勢がアンダーステア傾向になることが緩和される。

一方、第１トルク分配値が第２トルク分配値よりも大きな車速域では第１トルク分配値に基づいて分配装置が制御されるので、この車速域で車両姿勢がアンダーステア傾向になることが緩和される。

よって、本構成によれば、広範囲の車速域にわたって車両姿勢がアンダーステア傾向になることを緩和できる。

上記態様において、前記後輪への最大分配トルクを超えない範囲内で、前記最大分配トルクと前記大きい方のトルク分配値とに基づいて前記分配装置を制御することが好ましい。

この構成によれば、後輪に付与されるトルクが最大分配トルク以下に制限されるので、後輪へ付与されるトルクが過大になって車両姿勢がオーバーステア傾向になることを緩和できる。

上記態様において、前記四輪駆動車の旋回度合いが第１閾値以上であるときに、前記第１トルク分配値と前記第２トルク分配値とのうち大きい方のトルク分配値に基づいて前記分配装置を制御することが好ましい。

この構成によれば、旋回度合いが第１閾値以上でありアンダーステア傾向を緩和する必要があるシーンにおいてのみ、前記大きい方のトルク分配値に基づく分配装置の制御を実行することができる。その結果、旋回の度合いが小さく、アンダーステア傾向を緩和する必要がないシーンにおいて、当該制御が実施されず、処理負担を軽減できる。

上記態様において、前記駆動源で生成されるトルクが第２閾値以上のときに、前記第１トルク分配値と前記第２トルク分配値とのうち大きい方のトルク分配値に基づいて前記分配装置を制御することが好ましい。

この構成によれば、駆動源で生成されるトルクが第２閾値以上でありアンダーステア傾向を緩和する必要があるシーンにおいてのみ、前記大きい方のトルク分配値に基づく分配装置の制御を実行することができる。その結果、アンダーステア傾向を緩和する必要がないシーンにおいて、当該制御が実施されず、処理負担を軽減できる。

上記態様において、前記四輪駆動車の旋回度合いが第１閾値未満であるときには、前輪の駆動ロスと、前記後輪の駆動ロスとを比較し、
前記前輪の駆動ロスが大きいときには前記トルク分配値を増加させる一方、前記後輪の駆動ロスが大きいときには前記トルク分配値を減少させることが好ましい。

この構成によれば、旋回度合いが第１閾値未満であるときは、前輪の駆動ロスと後輪の駆動ロスとが等しくなるように、分配装置が制御されるので、前輪の駆動ロスと後輪の駆動ロスとの総和を最小化することができる。

上記態様において、前記目標ヨーレート及び前記目標横車両加速度は、車速センサ値及び操舵角センサ値に応じた値に設定されることが好ましい。

この構成によれば、目標ヨーレートと目標横車両加速度とは、車速センサ値及び操舵角センサ値に応じた値に設定されるので、上述した第１トルク分配値と第２トルク分配値とを上位選択する手法を採用した場合、広範囲の車速域にわたって車両姿勢がアンダーステア傾向になることを緩和できる。

本発明の別の一態様に係る四輪駆動車は、
駆動源と、
主駆動輪である前輪と、
補助駆動輪である後輪と、
車速センサと、
操舵角センサと、
前記駆動源で生成されたトルクの一部を前記後輪に分配するための分配装置と、
プロセッサとを備え、
前記プロセッサは、
前記四輪駆動車が旋回中か否かを判定し、
前記旋回中と判定したときに、
前記車速センサが検知した車速センサ値及び前記操舵角センサが検知した操舵角センサ値に基づいて目標ヨーレートを設定し、
前記目標ヨーレートに基づいて前記後輪へのトルク分配値である第１トルク分配値を設定し、
前記車速センサ値及び前記操舵角センサ値に基づいて目標横車両加速度を設定し、
前記目標横車両加速度に基づいて前記後輪へのトルク分配値である第２トルク分配値を設定し、
前記第１トルク分配値と前記第２トルク分配値とのうち大きい方のトルク分配値に基づいて、前記分配装置を制御するように構成されている。

この構成によれば、第１トルク分配値が第２トルク分配値よりも小さな車速域では第２トルク分配値に基づいて分配装置が制御されるので、この車速域で車両姿勢がアンダーステア傾向になることが緩和される。

一方、第１トルク分配値が第２トルク分配値よりも大きな車速域では第１トルク分配値に基づいて分配装置が制御されるので、この車速域で車両姿勢がアンダーステア傾向になることが緩和される。

よって、本構成によれば、広範囲の車速域にわたって車両姿勢がアンダーステア傾向になることを緩和できる。

本発明によれば、広範囲の車速域にわたって車両姿勢がアンダーステア傾向になることを緩和することができる。

本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の制御装置が適用された四輪駆動車の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 コントローラが目標ヨーレート及び目標横Ｇを設定する際に用いる目標値設定マップの一例を示す図である。 第１ゲインマップ及び第２ゲインマップの一例を示すグラフである。 カップリングへの印加電流と、目標後輪トルクとの対応関係を示す印加電流マップの一例を示すグラフである。 前輪及び後輪に対するトルク分配比と、エネルギー損失Ｅ１、エネルギー損失Ｅ２、及びエネルギー損失Ｅ３との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の制御装置の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の制御装置が適用された四輪駆動車１の構成を概略的に示す図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る四輪駆動車１は、一対の前輪１２Ｆと、一対の後輪１２Ｒと、駆動源としてのエンジン１４と、エンジン１４の駆動力を前輪１２Ｆ及び後輪１２Ｒに伝達するためのトランスミッション１６と、トランスミッション１６からの駆動力を車軸１８を介して前輪１２Ｆに伝達する前輪用デフ２０と、後輪１２Ｒに伝達する駆動力を取り出すトランスファ２２と、トランスファ２２からの駆動力を左右の後輪１２Ｒに車軸２４を介して伝達する後輪用デフ２６とを備えている。

トランスファ２２と後輪用デフ２６とは、車体の前後方向に延びる駆動力伝達軸３０と、後輪１２Ｒに伝達されるトルクを変更するためのカップリング２８とを介して連結されている。具体的には、トランスファ２２の出力軸が駆動力伝達軸３０の一端に連結され、駆動力伝達軸３０の他端がカップリング２８の入力軸に連結され、カップリング２８の出力軸が後輪用デフ２６の入力軸に連結されている。カップリング２８は分配装置の一例である。また、本実施の形態に係る四輪駆動車１では、前輪１２Ｆが主駆動輪であり、後輪１２Ｒが補助駆動輪である。

カップリング２８は、コントローラ１００の制御の下、エンジン１４が生成するトルクのうち、後輪１２Ｒへの分配トルクを調節する。ここで、カップリング２８は、例えば、複数のクラッチ板を含む電磁クラッチにより構成され、コントローラ１００から出力される印加電流にしたがって、クラッチ板同士の締結力を調節することで、後輪１２Ｒへの分配トルクを調整する。

更に、四輪駆動車１は、前輪１２Ｆの輪速を検出する前輪速センサ３６と、後輪１２Ｒの輪速を検出する後輪速センサ３８と、カップリング２８の作動を制御するコントローラ１００とを備えている。前輪速センサ３６によって検出される前輪１２Ｆの輪速と、後輪速センサ３８によって検出される後輪１２Ｒの輪速とは、それぞれ、コントローラ１００に入力される。前輪速センサ３６及び後輪速センサ３８を区別しない場合、車速センサ４３と記述する。また、車速センサ４３が検知するセンサ値を車速センサ値と記述する。なお、以下の説明で車速センサ値は、前輪速センサ３６が検知したセンサ値が採用されてもよいし後輪速センサ３８が検知したセンサ値が採用されてもよいし、両センサ値の平均が採用されてもよい。

更に、四輪駆動車１は、乗員が四輪駆動車１を操舵する際に回転させるステアリング４０と、ステアリング４０の操舵角を検出する操舵角センサ４１とを備える。操舵角センサ４１によって検出された操舵角センサ値はコントローラ１００に入力される。

図２は、本発明の実施の形態に係る四輪駆動車１の制御装置１０の電気的構成を示すブロック図である。制御装置１０は、図１に示す操舵角センサ４１、車速センサ４３、カップリング２８、及びコントローラ１００の他、アクセル開度センサ４２、スロットル弁４４、点火プラグ４５、可変動弁機構４６、及び燃料噴射装置４７を備える。

コントローラ１００には、エンジン１４のトルク、変速段、及びトランスミッション１６の出力軸の回転速度等の各種情報が入力される。本実施の形態では、コントローラ１００は、後述するように、これら各種情報に基づいてカップリング２８の作動を制御する。

操舵角センサ４１は、例えば、ステアリングシャフトに取り付けられ、操舵の向き、中立位置、及び操舵角に応じた信号をコントローラ１００に出力する。操舵角センサ４１は、例えば、ステアリングホイールと連動して回転する円盤状のスリット板と、スリット板を挟んで配置されたフォトインタラプタとで構成されている。

アクセル開度センサ４２は、例えば、抵抗体の上を接点が摺動するポテンショ式の角度センサで構成され、アクセルペダルの変位量を検知して電気信号に変換してコントローラ１００に出力する。

車速センサ４３は、例えば、ブレーキドラムなどの回転部分に設けられた歯車状のロータと、ロータに対して一定の隙間を設けて配置され、コイル及び磁極等で構成されたセンシング部とを備え、ロータの回転によりコイルに発生する交流電圧に基づいて、車輪の回転速度を検出する。

スロットル弁４４は、エンジン１４への吸気量を調節する。点火プラグ４５は、エンジン１４のシリンダー内で火花を飛ばし燃料を点火させる。可変動弁機構４６は、例えば、油圧式の可変動弁機構又は電動式の可変動弁機構で構成され、吸気バルブ及び排気バルブのそれぞれの開閉タイミングを調整する機構である。燃料噴射装置４７は、エンジン１４の気筒内に直接燃料を噴射する直噴タイプの燃料噴射装置で構成されている。

コントローラ１００は、ＣＰＵ等のプロセッサとメモリとを含む、１以上のコンピュータで構成されている。そして、コントローラ１００は、四輪駆動車１が旋回中か否かを判定し、旋回中と判定した場合、車速センサ４３が検知した車速センサ値と、操舵角センサ４１が検知した操舵角センサ値とに基づいて目標ヨーレートを設定する。また、コントローラ１００は、車速センサ値及び操舵角センサ値に基づいて目標横車両加速度（以下、「目標横Ｇ」と記述する。）を設定する。

図３は、コントローラ１００が目標ヨーレート及び目標横Ｇを設定する際に用いる目標値設定マップの一例を示す図である。ここで、目標ヨーレートは、四輪駆動車１に発生するヨーレートの目標値である。目標横Ｇは、四輪駆動車１に発生する横車両加速度（以下、「横Ｇ」と記述する。）の目標値である。なお、目標値設定マップはコントローラ１００のメモリに事前に記憶されている。

近年、車両の旋回時にエンジン１４のトルクを減少させ、車両に減速度を発生させて車両を前傾させ、ステアリング操作の応答性を高めることで、車両姿勢の安定化を図る車両姿勢制御が搭載された車両が知られている（例えば、特許６１１２３０４号公報参照）。この車両では、車両姿勢制御が終了し、エンジン１４のトルクを通常のトルクに復帰させた後の一定期間、車両姿勢の安定化を図るために所定のブレーキング制御が行われる。目標ヨーレート及び目標横Ｇは、本来的にはこのブレーキング制御に用いられるものであるが、本実施の形態では、この目標ヨーレート及び目標横Ｇを後輪１２Ｒへの分配トルクを設定するためのパラメータとして用いている。

目標設定値マップは、操舵角に応じて複数存在しており、図３の例では、（Ａ）〜（Ｆ）の６つの目標値設定マップが示されている。図３（Ａ）はある操舵角θ（例えば、３０度）における目標値設定マップが示され、図３の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、それぞれ、操舵角が２θ、３θ、４θ、５θ、６θのときの目標値設定マップが示されている。すなわち、図３では、（Ａ）〜（Ｆ）に示す目標値設定マップは、（Ａ）〜（Ｆ）に向けて操舵角が大きくなっている。

各目標値設定マップにおいて、左側の縦軸はヨーレート（ｒａｄ／ｓ）を示し、右側の縦軸は横Ｇを示し、横軸は車速（ｋｍ／ｈ）を示している。

図３（Ａ）〜（Ｆ）を概観すると、操舵角が増大するにつれて、目標ヨーレート及び目標横Ｇは、共に、車速に対する立ち上がり時の傾きが増大する傾向を有している。また、各目標値設定マップは、交点Ｐより車速が低い領域（以下、「低速領域」と記述する。）では、目標ヨーレートの方が目標横Ｇよりも全体的に大きな値で推移している。これは、車速が低い場合、四輪駆動車１には大きな横Ｇが発生しないため、大きな目標横Ｇを設定したとしてもそれを達成できないからである。また、低速領域では、目標ヨーレート及び目標横Ｇは、共に、車速の増大に伴って高速領域（交点Ｐより車速が高い領域）に比べて急峻な傾きで増大している。

一方、高速領域では、目標横Ｇの方が目標ヨーレートよりも全体的に大きな値で推移しており、詳細には、目標横Ｇは車速の増大に伴って緩やかに増大しているが、目標ヨーレートは車速の増大に伴って緩やかに減少している。これは、高速走行時に目標ヨーレートを大きく設定してしまうと、車両姿勢が不安定になることを考慮したためである。

なお、目標値設定マップに示す目標ヨーレート及び目標横Ｇは、車両姿勢を安定化させるために要求されるヨーレート及び横Ｇを決定するための実験を行うことによって決定されたものである。

ここでは、（Ａ）〜（Ｆ）に示す６つの目標値設定マップが例示されているが、これは一例であり、目標値設定マップの個数は５つ以下であってもよいし、７つ以上であってもよい。

コントローラ１００は、操舵角センサ４１及び車速センサ４３から操舵角センサ値及び車速センサ値が入力されると、図３に示す目標値設定マップの中から、入力された操舵角センサ値が示す操舵角に対応する目標値設定マップを参照し、入力された車速センサ値に対応する目標ヨーレートと目標横Ｇとをそれぞれ決定すればよい。なお、入力された操舵角センサ値に対応する目標値設定マップが存在しない場合、コントローラ１００は、例えば、入力された操舵角センサ値が示す操舵角に対して操舵角が前後する２つの目標値設定マップを参照し、これらの目標値設定マップに示される目標ヨーレート及び目標横Ｇを線形補間することによって、目標ヨーレート及び目標横Ｇを決定すればよい。

図２に参照を戻す。コントローラ１００は、目標ヨーレートに基づいて後輪１２Ｒへの分配トルクである第１分配トルク（第１トルク分配値の一例）を設定し、且つ、目標横Ｇに基づいて後輪１２Ｒへの分配トルクである第２分配トルク（第２トルク分配値の一例）を設定する。ここで、コントローラ１００は、第１分配トルクを設定するために、図４（Ａ）に示す第１ゲインマップを参照して、設定した目標ヨーレートに対応する第１ゲインを設定し、且つ、第２分配トルクを設定するために、図４（Ｂ）に示す第２ゲインマップを参照して、設定した目標横Ｇに対応する第２ゲインを設定する。なお、第１ゲインマップ及び第２ゲインマップはコントローラ１００のメモリにより事前に記憶されている。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、第１ゲインマップ及び第２ゲインマップの一例を示すグラフである。図４（Ａ）において、縦軸及び横軸は、それぞれ、第１ゲイン及び目標ヨーレートを示し、図４（Ｂ）において、縦軸及び横軸は、それぞれ、第２ゲイン及び目標横Ｇを示している。

図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１ゲイン及び第２ゲインは、それぞれ、目標ヨーレートが増大するにつれて、０から、ゲイン最大値である１に向けて漸近するように増大している。また、第１ゲインマップと第２ゲインマップとを比較すると、第１ゲインの方が第２ゲインに比べ、若干、立ち上がりの傾きが急峻であることが分かる。これは、低速領域では、横Ｇはヨーレートに比べて相対的に低く発生することを考慮したためである。

図２に参照を戻す。コントローラ１００は、第１分配トルクと第２分配トルクとのうち大きい方の分配トルクを選択し、大きい方の分配トルクを最終分配トルクとして用いてカップリング２８を制御する。

ここで、特許文献１のように、目標ヨーレートのみを設定する態様を採用した場合を考える。この場合、図３に示すように、高速領域においては、目標ヨーレートは、目標横Ｇよりも全体的に低く、しかも徐々に低下しているため、この目標ヨーレートに対応する第１ゲインを用いて後輪１２Ｒへの分配トルクを設定すると、後輪１２Ｒへの分配トルクが不足し、車両姿勢がアンダーステア傾向になる可能性がある。

一方、目標横Ｇのみを設定する態様を採用した場合、低速領域においては、目標横Ｇは目標ヨーレートよりも低く設定されるため、後輪１２Ｒへの分配トルクが不足し、車両姿勢がアンダーステア傾向になる可能性がある。

そこで、本実施の形態では、第１分配トルクと第２分配トルクとのうち大きい方の分配トルクを最終分配トルクとして設定することで、車両姿勢がアンダーステア傾向になることを緩和している。

なお、最終分配トルクが過大になると、車両姿勢がオーバーステア傾向になる可能性がある。そこで、コントローラ１００は、現在の四輪駆動車１の状態（例えば、車速とアクセル開度とから得られる目標Ｇ）に応じた最大分配トルクを設定し、その最大分配トルクを超えない範囲内で、最終分配トルクを設定し、車両姿勢がオーバーステア傾向になることを緩和している。ここで、最大分配トルクは、現在の四輪駆動車１の状態に対して設定することが可能な、後輪１２Ｒへの分配トルクの最大値を指す。

コントローラ１００は、このようにして、最終分配トルクを決定すると、その最終分配トルクで後輪１２Ｒを駆動するための印加電流を設定し、カップリング２８に出力する。

図５は、カップリング２８への印加電流ＩＤと、目標後輪トルク（トルク伝達容量）との対応関係を示す印加電流マップの一例を示すグラフであり、縦軸はカップリング２８の目標後輪トルク（トルク伝達容量）を示し、横軸は印加電流ＩＤを示している。図５に示すように、カップリング２８は印加電流ＩＤが増大するにつれて目標後輪トルクが増大する特性を備えている。目標後輪トルクは後輪１２Ｒへの分配トルクの目標値である。したがって、コントローラ１００は、印加電流ＩＤを増減させることにより、後輪１２Ｒへの分配トルクを目的とする値に調整できる。なお、印加電流マップはコントローラ１００のメモリに事前に記憶されている。

図２に参照を戻す。コントローラ１００は、四輪駆動車１が旋回中でないと判定した場合、例えば、前輪１２Ｆのエネルギー損失と後輪１２Ｒのエネルギー損失との総和を最小化する制御（以下、「ミニマムロス制御」と記述する。）を用いて最終分配トルクを設定する。ミニマムロス制御の手法としては、例えば、特許第５７９３８７７号公報に記載された手法が採用できる。

ここで、前輪１２Ｆのエネルギー損失には、前輪１２Ｆのスリップによるエネルギー損失Ｅ１が含まれる。また、後輪１２Ｒのエネルギー損失には、後輪１２Ｒのスリップによるエネルギー損失Ｅ２と、エンジン１４のトルクを後輪１２Ｒへ伝達するトルク伝達機構の機械損失に基づくエネルギー損失Ｅ３とが含まれる。トルク伝達機構としては、例えば、図１のトランスファ２２、駆動力伝達軸３０、カップリング２８、及び後輪用デフ２６等が該当する。

図６は、前輪１２Ｆ及び後輪１２Ｒに対するトルク分配比と、エネルギー損失Ｅ１、エネルギー損失Ｅ２、及びエネルギー損失Ｅ３との関係を示すグラフである。図６において、縦軸はエネルギー損失を示し、横軸はトルク分配比を示している。横軸において、前輪と後輪とのトルク分配比は、前輪：後輪で示されている。横軸の左端は、前輪１２Ｆと後輪１２Ｒとのトルク分配比が１００：０を示しており、全てのトルクが前輪１２Ｆに分配されている。横軸の右端は前輪１２Ｆと後輪１２Ｒとのトルク分配比が５０：５０を示しており、前輪１２Ｆと後輪１２Ｒとに対するトルク分配比は等しくされている。つまり、横軸においては左端から右端に向かうにつれて、後輪１２Ｒへのトルク分配比が０から５０に向けて増大していく。

また、図６において、実線のグラフはエネルギー損失Ｅ１を示し、波線のグラフはエネルギー損失Ｅ２を示し、一点鎖線のグラフはエネルギー損失Ｅ３を示している。

図６に示すように後輪１２Ｒへのトルク分配比が増大するにつれてエネルギー損失Ｅ１は、次第に減少している。これは、後輪１２Ｒへのトルクの分配比が増大するにつれて、前輪１２Ｆのスリップ量が減るからである。また、エネルギー損失Ｅ２はトルク分配比が増大するにつれて次第に増大している。これは、後輪１２Ｒへのトルク分配比の増大に伴って後輪１２Ｒのスリップ量が増大するからである。また、エネルギー損失Ｅ３はトルク分配比が増大するにつれて次第に増大している。これは、後輪１２Ｒへのトルク分配比の増大に伴って後輪１２Ｒへトルクを伝達する機構の機械的損失が増大するからである。

エネルギー損失Ｅ１〜Ｅ３の総和エネルギー損失（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３）は、エネルギー損失Ｅ１がエネルギー損失（Ｅ２＋Ｅ３）と等しい場合に最小になることが知られている。したがって、コントローラ１００は、エネルギー損失Ｅ１がエネルギー損失（Ｅ２＋Ｅ３）と等しくなるように、カップリング２８を制御することで、総和エネルギー損失（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３）を最小化する。

具体的には、コントローラ１００は、前輪速センサ３６で検知された前輪１２Ｆの輪速に基づいて前輪１２Ｆのスリップ量を算出し、算出したスリップ量に基づいて前輪１２Ｆのスリップによるエネルギー損失Ｅ１を算出する。また、コントローラ１００は、後輪速センサ３８で検知された後輪１２Ｒの輪速に基づいて後輪１２Ｒのスリップ量を算出し、算出したスリップ量に基づいて後輪１２Ｒのエネルギー損失Ｅ２を算出する。また、コントローラ１００は、エンジン１４のトルクを後輪１２Ｒへ伝達するトルク伝達機構の機械損失に基づくエネルギー損失Ｅ３を算出する。

そして、コントローラ１００は、エネルギー損失Ｅ１が、エネルギー損失Ｅ２とエネルギー損失Ｅ３との和であるエネルギー損失（Ｅ２＋Ｅ３）より大きい場合、後輪１２Ｒへのトルク分配比を増大させる。一方、コントローラ１００は、エネルギー損失Ｅ１がエネルギー損失（Ｅ２＋Ｅ３）以下の場合、前輪１２Ｆへのトルク分配比を増大させる。これによって、コントローラ１００は、エネルギー損失Ｅ１がエネルギー損失（Ｅ２＋Ｅ３）と等しくなるようにエンジン１４のトルク分配比を決定する。そして、コントローラ１００は、決定した後輪１２Ｒへのトルク分配比に目標トルクを乗じて後輪１２Ｒへの分配トルクを求め、求めた分配トルクでカップリング２８を駆動させるための印加電流を生成し、カップリング２８に出力する。

図７は、本発明の実施の形態に係る四輪駆動車１の制御装置１０の処理を示すフローチャートである。なお、図７のフローチャートは、所定の演算周期で繰り返し実行される。Ｓ１では、コントローラ１００は、各種センサ信号を読み込む。ここでは、例えば、操舵角センサ４１が検知した操舵角センサ値、アクセル開度センサ４２が検知したアクセル開度センサ値、及び車速センサ４３が検知した車速センサ値がセンサ信号として読み込まれる。

Ｓ２では、コントローラ１００は、Ｓ１で読み込んだ車速センサ値及びアクセル開度センサ値から目標Ｇを設定する。目標Ｇとは、加速度と減速度とを含む概念であり、四輪駆動車１に対して進行方向に与えるべき加速度及び減速度を示す。

ここで、コントローラ１００は、車速及びアクセル開度に応じた目標Ｇが予め登録された目標Ｇマップをメモリーに記憶しておき、この目標Ｇマップを参照することで、現在の車速とアクセル開度とに対応する目標Ｇを設定すればよい。

Ｓ３では、コントローラ１００は、目標Ｇからエンジン１４の目標トルクを設定する。ここで、コントローラ１００は、Ｓ２で設定した目標Ｇに対して、現在設定されている変速段などを考慮した所定の演算を行うことで、目標トルクを算出すればよい。

Ｓ４では、コントローラ１００は、四輪駆動車１（車両）が旋回中であるか否かを判定する。ここで、コントローラ１００は、Ｓ１で取得した車速センサ値及び操舵角センサ値を所定の演算式に代入することでヨーレート（旋回度合いの一例）を算出し、算出したヨーレートが閾値Ｔｈ１（第１閾値の一例）以上であれば四輪駆動車１が旋回中であると判定し、算出したヨーレートが閾値Ｔｈ１未満であれば四輪駆動車１が旋回中でないと判定すればよい。閾値Ｔｈ１としては、例えば、四輪駆動車１が実質的に旋回しているとみなせる予め定められたヨーレートの下限値が採用できる。これにより、四輪駆動車１が旋回しているものの直進しているとみなせる程度に旋回の度合いが小さく、車両姿勢がアンダー傾向になることを緩和する必要がないシーンにおいて、Ｓ５以降の処理が実施されず、コントローラ１００の処理負担を軽減できる。

そして、四輪駆動車１が旋回中であれば（Ｓ４でＹＥＳ）、処理はＳ５に進み、四輪駆動車１が旋回中でなければ（Ｓ４でＮＯ）、処理はＳ１８に進む。

Ｓ５では、コントローラ１００は、Ｓ３で設定した目標トルクが閾値Ｔｈ２（第２閾値の一例）以上であれば（Ｓ５でＹＥＳ）、処理をＳ６に進め、Ｓ３で設定した目標トルクが閾値Ｔｈ２未満であれば（Ｓ５でＮＯ）、処理をＳ１８に進める。ここで、閾値Ｔｈ２としては、これ以上、目標トルクが大きくなると車両姿勢がアンダーステア傾向になることが見込まれる予め定められた値が採用できる。これにより、四輪駆動車１が旋回中であるが、目標トルクが小さく車両姿勢がアンダー傾向になることを緩和する必要がないシーンにおいて、Ｓ６以降の処理が実施されず、コントローラ１００の処理負担を軽減できる。

Ｓ６では、コントローラ１００は、Ｓ２で設定した目標Ｇに応じた前輪１２Ｆ及び後輪１２Ｒのそれぞれの接地荷重を求め、求めた接地荷重から後輪１２Ｒに対して付与することが可能な分配トルクの最大値である最大分配トルクを設定する。

詳細には、コントローラ１００は、予め定められた、停止時における前輪１２Ｆ及び後輪１２Ｒの接地荷重と、Ｓ２で設定した目標Ｇとを用いた所定の演算を行うことにより、停止時における後輪１２Ｒの接地荷重に対する後輪１２Ｒの接地荷重の増大量を求める。そして、コントローラ１００は、求めた増大量から前輪１２Ｆと後輪１２Ｒとの接地荷重の割合を求め、Ｓ３で設定した目標トルクに、後輪１２Ｒの接地荷重の割合を乗じることで、後輪１２Ｒの最大分配トルクを算出する。この演算は、目標Ｇが増大するほど、後輪１２Ｒへの接地荷重が増大し、その接地荷重の増大に伴って後輪１２Ｒへ付与することができる最大分配トルクが増大するという考えに基づいている。Ｓ６を設けることで、後輪１２Ｒへ付与される分配トルクは最大分配トルク以下に制限されることになり、車両姿勢がオーバーステア傾向になることを緩和できる。

Ｓ７では、コントローラ１００は、Ｓ１で取得した操舵角センサ値と車速センサ値とに基づいて目標ヨーレートを設定する。ここで、コントローラ１００は、図３に示す目標値設定マップを参照し、操舵角センサ値と車速センサ値とに対応する目標ヨーレートを決定する。

Ｓ８では、コントローラ１００は、Ｓ７で設定した目標ヨーレートに基づいて第１ゲインを設定する。ここで、コントローラ１００は、図４に示す第１ゲインマップを参照し、目標ヨーレートに対応する第１ゲインを決定する。

Ｓ９では、コントローラ１００は、操舵角センサ値と車速センサ値とに基づき、目標横Ｇを設定する。ここで、コントローラ１００は、図３に示す目標値設定マップを参照し、操舵角センサ値と車速センサ値とに対応する目標横Ｇを決定する。

Ｓ１０では、コントローラ１００は、Ｓ９で設定した目標横Ｇに基づいて第２ゲインを設定する。ここで、コントローラ１００は、図４に示す第２ゲインマップを参照し、目標横Ｇに対応する第２ゲインを決定する。

Ｓ１１では、コントローラ１００は、第１ゲインが第２ゲイン以上であるか否かを判定する。第１ゲインが第２ゲイン以上であれば（Ｓ１１でＹＥＳ）、コントローラ１００は、Ｓ６で設定した最大分配トルクとＳ８で設定した第１ゲインとから後輪１２Ｒへの最終分配トルクを設定する。ここで、コントローラ１００は、最大分配トルクに第１ゲインを乗じることで最終分配トルクを設定すればよい。

一方、第１ゲインが第２ゲイン未満であれば（Ｓ１１でＮＯ）、コントローラ１００は、Ｓ６で設定した最大分配トルクとＳ１０で設定した第２ゲインとから後輪１２Ｒへの最終分配トルクを設定する。ここで、コントローラ１００は、最大分配トルクに第２ゲインを乗じることで最終分配トルクを設定すればよい。

第１ゲイン及び第２ゲインは１以下であるため、後輪１２Ｒへの最終分配トルクは最大分配トルク以下に制限され、車両姿勢がオーバーステア傾向になることを緩和できる。

Ｓ１４では、コントローラ１００は、Ｓ１２又はＳ１３で設定した最終分配トルクに対応する印加電流を設定する。ここで、コントローラ１００は、図５に示す印加電流マップを参照して最終分配トルクに対応する印加電流を設定する。

Ｓ１５では、コントローラ１００は、Ｓ３で設定した目標トルクを実現するための目標吸気量と、目標燃料噴射量と、目標点火時期とをそれぞれ設定する。なお、目標トルクが決まると、目標吸気量、目標燃料噴射量、及び目標点火時期はそれぞれ一意に決定できる。そこで、コントローラ１００は、目標吸気量、目標燃料噴射量、及び目標点火時期と、目標トルクと、の対応関係が予め登録された決定マップをメモリに記憶しておき、この決定マップを参照することで、目標吸気量、目標燃料噴射量、及び目標点火時期をそれぞれ決定すればよい。

Ｓ１６では、コントローラ１００は、Ｓ１５で設定した目標吸気量を実現するためのスロットル弁４４の開度と可変動弁機構４６の閉弁時期とを設定する。また、Ｓ１６では、Ｓ１５で設定した目標燃料噴射量を実現するための燃料噴射時間を設定する。

Ｓ１７では、コントローラ１００は、Ｓ１６で設定した開度にするための指令値をスロットル弁４４に出力する。また、Ｓ１７では、コントローラ１００は、Ｓ１６で設定した閉弁時期で閉弁させるための指令値を可変動弁機構４６に出力する。また、Ｓ１７では、Ｓ１６で設定した燃料噴射時間で燃料を噴射させるための指令値を燃料噴射装置４７に出力する。また、Ｓ１７では、Ｓ１５で設定された目標点火時期で点火させるための指令値を点火プラグ４５に出力する。

Ｓ１８では、コントローラ１００は、旋回中でないため、図６を用いて説明したミニマムロス制御の手法を用いて最終分配トルクを設定する。

このように、本実施の形態によれば、第１分配トルクが第２分配トルクよりも小さな車速域では第２分配トルクに基づいてカップリング２８が制御されるので、この車速域で車両姿勢がアンダーステア傾向になることが緩和される。

一方、第１分配トルクが第２分配トルクよりも大きな車速域では第１分配トルクに基づいてカップリング２８が制御されるので、この車速域で車両姿勢がアンダーステア傾向になることが緩和される。

よって、本構成によれば、広範囲の車速域にわたって車両姿勢がアンダーステア傾向になることを緩和できる。

本発明は以下の変形例が採用できる。

（１）上記実施の形態では、目標ヨーレート及び目標横Ｇは、ステアリング４０が切り込み中であるか切り戻し中であるかに拘わらず、図３の目標値設定マップを参照することにより、操舵角に応じた値が決定されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、ステアリング４０の切り込み中は、切り戻し中に比べ、目標ヨーレート及び目標横Ｇは大きくなるように設定されてもよい。この場合、コントローラ１００は操舵角の変化量が正である場合又は操舵角の微分値が正である場合はステアリング４０は切り込み中であると判定し、操舵角の変化量が負である場合又は操舵角の微分値が負である場合はステアリング４０は切り戻し中であると判定すればよい。

（２）上記実施の形態では、駆動源としてエンジン１４が採用されているが、本発明はこれに限定されず、電動機が採用されてもよいし、電動機及びエンジン１４とが組み合わされたハイブリッド駆動源が採用されてもよい。

（３）図７のフローチャートでは、目標トルクが閾値Ｔｈ２以上であるか否かを判定するＳ５の処理が設けられているが、本発明はこの処理は省かれてもよい。

（４）図７のＳ１１では、第１ゲインと第２ゲインとが上位選択されているが、これは一例であり、第１分配トルクと第２分配トルクとが上位選択されてもよい。この場合、Ｓ１１の処理は、Ｓ１２の処理とＳ１３の処理との後に設けられればよい。

（５）上記実施の形態では、ヨーレートを旋回度合いの一例として採用したが、本発明はこれに限定されず、操舵角センサ値が旋回度合いとして採用されてもよい。また、ヨーレートセンサを設け、ヨーレートセンサが検知したヨーレートセンサ値を旋回度合いの一例として採用してもよい。

１ 四輪駆動車
１０ 制御装置
１２Ｆ 前輪
１２Ｒ 後輪
１４ エンジン
４０ ステアリング
４１ 操舵角センサ
４２ アクセル開度センサ
４３ 車速センサ
４４ スロットル弁
４５ 点火プラグ
４６ 可変動弁機構
４７ 燃料噴射装置
１００ コントローラ

Claims (7)

1. 駆動源で生成されたトルクの一部を補助駆動輪である後輪に分配するための分配装置を有する四輪駆動車の制御装置であって、
   前記四輪駆動車の旋回時に、目標ヨーレートに基づいて設定された前記後輪へのトルク分配値である第１トルク分配値と、目標横車両加速度に基づいて設定された前記後輪へのトルク分配値である第２トルク分配値とのうち大きい方のトルク分配値に基づいて前記分配装置を制御する、
   四輪駆動車の制御装置。
2. 請求項１に記載の四輪駆動車の制御装置であって、
   前記後輪への最大分配トルクを超えない範囲内で、前記最大分配トルクと前記大きい方のトルク分配値とに基づいて前記分配装置を制御する四輪駆動車の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の四輪駆動車の制御装置であって、
   前記四輪駆動車の旋回度合いが第１閾値以上であるときに、前記第１トルク分配値と前記第２トルク分配値とのうち大きい方のトルク分配値に基づいて前記分配装置を制御する四輪駆動車の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の四輪駆動車の制御装置であって、
   前記駆動源で生成されるトルクが第２閾値以上のときに、前記第１トルク分配値と前記第２トルク分配値とのうち大きい方のトルク分配値に基づいて前記分配装置を制御する四輪駆動車の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の四輪駆動車の制御装置であって、
   前記四輪駆動車の旋回度合いが第１閾値未満であるときには、前輪の駆動ロスと、前記後輪の駆動ロスとを比較し、
   前記前輪の駆動ロスが大きいときには前記トルク分配値を増加させる一方、前記後輪の駆動ロスが大きいときには前記トルク分配値を減少させる四輪駆動車の制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の四輪駆動車の制御装置であって、
   前記目標ヨーレート及び前記目標横車両加速度は、車速センサ値及び操舵角センサ値に応じた値に設定される四輪駆動車の制御装置。
7. 四輪駆動車であって、
   駆動源と、
   主駆動輪である前輪と、
   補助駆動輪である後輪と、
   車速センサと、
   操舵角センサと、
   前記駆動源で生成されたトルクの一部を前記後輪に分配するための分配装置と、
   プロセッサとを備え、
   前記プロセッサは、
   前記四輪駆動車が旋回中か否かを判定し、
   前記旋回中と判定したときに、
   前記車速センサが検知した車速センサ値及び前記操舵角センサが検知した操舵角センサ値に基づいて目標ヨーレートを設定し、
   前記目標ヨーレートに基づいて前記後輪へのトルク分配値である第１トルク分配値を設定し、
   前記車速センサ値及び前記操舵角センサ値に基づいて目標横車両加速度を設定し、
   前記目標横車両加速度に基づいて前記後輪へのトルク分配値である第２トルク分配値を設定し、
   前記第１トルク分配値と前記第２トルク分配値とのうち大きい方のトルク分配値に基づいて、前記分配装置を制御するように構成されている、
   四輪駆動車。

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