JP7128771B2 - 車両用トランスファの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータを駆動源とする減速機の回転出力軸によってクラッチを押し付ける押し付け力を変化させることでクラッチから所定の車輪へ分配されるトルクの配分比を変更する車両用トランスファの制御装置に関する。

車両用トランスファの制御装置として、例えば特許文献１に記載されているように、回転角度センサにより減速機の回転出力軸のシャフト角度を検出し、シャフト角度がトルクの所望の配分比に応じた目標角度となるように、電動モータを駆動するものが知られている。

米国特許出願公開第２００７／０２５１３４５号明細書

ところで、減速機の回転出力軸は電動モータと比較して回転変化量が少ない。このため、上記の位置フィードバック制御にＰＩＤ制御を用いて微分項を算出する場合には、回転角度センサの検出分解能によってはシャフト角度の変化量を精度良く検出できず、微分項の演算精度を低下させるおそれがある。そこで、モータ角度センサにより検出された電動モータのモータ角度を用いてＰＩＤ制御における微分項を算出することが考えられる。

しかし、モータ角度センサを用いた場合には、当該制御装置においてモータ角度センサから出力されるパルス信号の読み込みやノイズ除去処理等で高負荷な割り込み処理が要求される。このため、当該制御装置の制御処理負荷を軽減すべくモータ角度センサを使用しない、あるいは、微分項の算出自体を行わないことも考えられるが、シャフト角度が目標角度に対してオーバーシュートを起こして、トランスファの応答性が低下するおそれがある。

そこで、本発明は以上のような問題点に鑑み、トランスファの応答性の低下を抑制しつつ制御処理負荷を軽減した車両用トランスファの制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る車両用トランスファの制御装置は、電動モータを駆動源とする減速機の回転出力軸によってクラッチを押し付ける押し付け力を変化させることでクラッチから所定の車輪へ分配されるトルクの配分比を変更する車両用トランスファを制御するものであり、電動モータを駆動する駆動回路と、電動モータの実電流を検出する電流センサと、配分比を新たに設定したときまたは変更したときに、配分比を保持するために電動モータに通電する必要がある電流として目標電流を算出し、実電流が目標電流となるように電動モータの操作量を算出する電流フィードバック制御を行って、操作量に応じた駆動信号を駆動回路へ出力する制御回路と、を備えている。

本発明に係る車両用トランスファの制御装置によれば、トランスファの応答性の低下を抑制しつつ制御処理負荷を軽減することができる。

第１実施形態のトランスファシステムの一例を示す概略図である。 同実施形態のトランスファの具体的構成の一例を示す模式図である。 同実施形態のトランスファの駆動モードの一例を示す模式図である。 同実施形態の保持電流の算出方法を示す説明図である。 同実施形態における各制御フェーズの範囲を示す模式図である。 同実施形態における実電流、操作量、実角度の時間変化を示す説明図である。 同実施形態におけるマイクロコンピュータの機能ブロック図である。 同実施形態におけるトランスファ制御処理を示すフローチャートである。 同実施形態におけるトランスファ制御処理を示すフローチャートである。 同実施形態におけるトランスファ制御処理を示すフローチャートである。 同実施形態におけるトランスファ制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態におけるマイクロコンピュータの機能ブロック図である。 従来のマイクロコンピュータの機能ブロック図である。

〔第１実施形態〕
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための第１実施形態について詳述する。図１は、車両用トランスファの制御装置を含むトランスファシステムを模式的に示すものである。車両１０に搭載されるエンジン１１の出力トルクは変速機１２に伝達され、変速機１２の出力トルクはトランスファ１３に伝達される。

トランスファ１３は、変速機１２の出力トルクを、単に後輪アクスル１４ａを介して後輪１４へ伝達するだけでなく、車輪の駆動方式である駆動モードに応じて、前輪アクスル１５ａを介して前輪１５へも分配して伝達するように構成されている。すなわち、トランスファ１３は、前輪１５及び後輪１４に伝達される２つの伝達トルクが変速機１２の出力トルクに対する百分率で示された前後輪トルク配分比を、０：１００に近い後輪駆動状態から５０：５０程度の四輪駆動状態まで変化させる機能を有する。具体的には、トランスファ１３は、後述のように、内蔵する電動モータの回転出力によって前輪１５へのトルク伝達を行うクラッチの締結状態を変化させることで、前後輪トルク配分比を変更できるようになっている。

エンジン１１は、エンジン制御用の電子コントロールユニット（ＥＮＧ－ＥＣＵ）１６によって制御される。変速機１２は、変速制御用の電子コントロールユニット（ＡＴ－ＥＣＵ）１７によって制御される。トランスファ１３は、トランスファ制御用の電子コントロールユニット（ＴＦ－ＥＣＵ）１８によって制御される。また、各車輪のブレーキを制御するＡＢＳ（Antilock Brake System）用の電子コントロールユニット（ＡＢＳ－ＥＣＵ）１９が設けられている。なお、ＥＮＧ－ＥＣＵ１６、ＡＴ－ＥＣＵ１７、ＴＦ－ＥＣＵ１８及びＡＢＳ－ＥＣＵ１９は、ＣＡＮ（Control Area Network）等の車載通信線２０によってそれぞれが通信可能に接続されている。

ＴＦ－ＥＣＵ１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリを含むマイクロコンピュータ１００を備える。また、ＴＦ－ＥＣＵ１８は、後述の電動モータ等を駆動する駆動回路２００、入力回路３００、通信回路４００等を備える。

ＴＦ－ＥＣＵ１８は、入力回路３００を介して、駆動モードを切り替えるための駆動モード切替スイッチ２１から出力された駆動モード信号を入力する。また、ＴＦ－ＥＣＵ１８は、通信回路４００を介して、ＥＮＧ－ＥＣＵ１６、ＡＴ－ＥＣＵ１７及びＡＢＳ－ＥＣＵ１９から各種車両情報を受信する。マイクロコンピュータ１００は、内蔵（あるいは外部）の不揮発性メモリからトランスファ１３の制御プログラムを読み出して実行し、駆動モード信号に応じた駆動モードに従って、駆動回路２００を介してトランスファ１３を制御する。また、マイクロコンピュータ１００は、トランスファ１３の動作状態（駆動モード等）を示すインジケータランプ２２の点消灯も駆動回路２００を介して制御する。

そして、マイクロコンピュータ１００は、所定の駆動モード（後述するＡＵＴＯモード）において、各種車両情報に基づいて前輪１５へ分配する伝達トルクの前輪トルク配分比（以下、「目標トルク配分比」という）を算出する。各種車両情報としては、車両１０の車速、後輪１４及び前輪１５のスリップ量、エンジン１１の出力トルク、変速機１２のシフト位置（変速比）等があげられる。

図２は、トランスファ１３の具体的な構成の一例を模式的に示すものである。トランスファ１３は、ベアリング２３，２４によって非回転部材であるトランスファケース２５に回転可能に支持された後輪側出力軸２６と、ベアリング２７，２８によってトランスファケース２５に回転可能に支持された前輪側出力軸２９と、を有する。後輪側出力軸２６は、変速機１２の出力軸と継手等を介して接続されて第１軸線Ｃ１を回転軸線として回転し、プロペラシャフト等を介して接続された後輪アクスル１４ａに動力を出力することで後輪１４に動力を伝達する。また、前輪側出力軸２９は、後輪側出力軸２６から後述の動力分配機構を介して動力が分配されて、第１軸線Ｃ１に対してオフセットした（平行の）第２軸線Ｃ２を回転軸線として回転する。これにより、前輪側出力軸２９は、プロペラシャフト等を介して接続された前輪アクスル１５ａに動力を出力することで前輪１５に動力を伝達する。

動力分配機構は、駆動ギヤ３０、従動ギヤ３１、動力伝達チェーン３２及びクラッチ３３を有している。

駆動ギヤ３０は、ベアリング３０ａによって後輪側出力軸２６に相対回転可能に支持されて、第１軸線Ｃ１回りで回転する。従動ギヤ３１は、前輪側出力軸２９に相対回転不能に連結されて、第２軸線Ｃ２回りで前輪側出力軸２９と一体に回転する。駆動ギヤ３０と従動ギヤ３１には動力伝達チェーン３２が巻き掛けられ、駆動ギヤ３０から従動ギヤ３１へ動力が伝達できるようになっている。

クラッチ３３は、後輪側出力軸２６から駆動ギヤ３０へ伝達するトルクを調整する多板の摩擦クラッチであり、クラッチハブ３４、クラッチドラム３５及び摩擦係合要素３６を有している。

クラッチハブ３４は、後輪側出力軸２６に相対回転不能に連結された筒状体ないし棒状体であり、第１軸線Ｃ１回りで後輪側出力軸２６と一体に回転する。クラッチドラム３５は、クラッチハブ３４の第１軸線Ｃ１回りの外周面を離間して包囲する筒状体であり、駆動ギヤ３０に、第１軸線Ｃ１回りで相対移動不能に、かつ、第１軸線Ｃ１方向で移動可能に支持されている。クラッチドラム３５には、第１軸線Ｃ１の方向の一方である方向Ｔ２からスラストベアリング３７を介して後述の直動部材が当接している。また、トランスファケース２５にはクラッチドラム３５を方向Ｔ２へ付勢するスプリング等の付勢部材３８が固定され、クラッチドラム３５はスラストベアリング３９を介して付勢部材３８と当接している。

摩擦係合要素３６は、クラッチハブ３４とクラッチドラム３５との第１軸線Ｃ１の放射方向における隙間で、第１軸線Ｃ１の方向でクラッチハブ３４及びクラッチドラム３５に交互に固定されている。クラッチハブ３４に対してクラッチドラム３５が第１軸線Ｃ１の方向に相対移動したときに、クラッチドラム３５に固定された摩擦係合要素３６がクラッチハブ３４に固定された摩擦係合要素３６に押し付けられて係合することで摩擦力が発生する。クラッチドラム３５の摩擦係合要素３６がクラッチハブ３４の摩擦係合要素３６を押し付ける力（押し付け力）の大小によって摩擦力が変化し、後輪側出力軸２６から駆動ギヤ３０へ伝達される動力が変化する。

クラッチ３３は、クラッチ駆動機構によって駆動される。クラッチ駆動機構は、直動部材４０、クラッチシャフト４１、減速機４２、及び、正逆方向に回転可能な電動モータ４３を有している。

直動部材４０は、後輪側出力軸２６に対して第１軸線Ｃ１の方向で相対移動可能な筒状体であり、後輪側出力軸２６が挿通されている。具体的には、トランスファケース２５には第１軸線Ｃ１の方向に延びる複数の案内レール４４が設けられ、直動部材４０は、複数の案内レール４４に沿って摺動する摺動部４０ａを有する。直動部材４０は、摺動部４０ａが案内レール４４に沿って摺動することで、第１軸線Ｃ１回りに回転不能に、かつ、後輪側出力軸２６に対して第１軸線Ｃ１の方向で相対移動可能に、トランスファケース２５に支持される。なお、直動部材４０には、上記のように、方向Ｔ１からスラストベアリング３７を介してクラッチドラム３５が当接している。

クラッチシャフト４１は、ベアリング４５，４６によって後輪側出力軸２６に第１軸線Ｃ１回りで相対回転可能に支持される筒状体であり、減速機４２の回転出力軸に相当する。クラッチシャフト４１には、方向Ｔ２からスラストベアリング４７を介してトランスファケース２５が当接し、方向Ｔ１から直動部材４０が対向している。

直動部材４０のうちクラッチシャフト４１と対向する対向面には、第１軸線Ｃ１回りの周方向に延び、第１軸線Ｃ１回りの角度が変化するに従って第１軸線Ｃ１の方向における位置が連続的に変化する傾斜溝４０ｂが形成されている。クラッチシャフト４１のうち直動部材４０と対向する対向面には、直動部材４０の傾斜溝４０ｂと第１軸線Ｃ１の方向で一定の間隔を保って離間した傾斜溝４１ａが形成されている。傾斜溝４０ｂと傾斜溝４１ａとの間にはボール状転動体４８が挟まれ、直動部材４０及びクラッチシャフト４１はボール状転動体４８を介して当接している。

クラッチシャフト４１が方向Ｒ１へ回転すると、ボール状転動体４８を介した傾斜溝４０ｂと傾斜溝４１ａとの間のカム作用によって、直動部材４０は方向Ｔ１へ移動する。一方、クラッチシャフト４１が方向Ｒ２へ回転すると、上記のカム作用によって、直動部材４０は方向Ｔ２へ移動する。

減速機４２は、食い違い軸を有する２つの歯車、すなわちウォームホイール４９とこれに噛み合うウォーム５０とで構成されたウォームギヤである。ウォームホイール４９は、クラッチシャフト４１のうち第１軸線Ｃ１回りの外周面に形成され、第１軸線Ｃ１回りでクラッチシャフト４１と一体に回転する。ウォーム５０は、電動モータ４３の出力軸と同心に連結されている。減速機４２は、ウォームホイール４９からウォーム５０を回転させることができない状態（すなわちセルフロック）とならないようにウォーム溝の進み角が設定されている。したがって、電動モータ４３に通電がなされていない場合であっても、付勢部材３８の付勢力が方向Ｔ２で直動部材４０に加えられていることで、直動部材４０が方向Ｔ２における限界位置へ移動するまでクラッチシャフト４１は方向Ｒ２へ回転可能である。

トランスファ１３は、直動部材４０が方向Ｔ２における限界位置まで移動したときには、クラッチハブ３４の摩擦係合要素３６とクラッチドラム３５の摩擦係合要素３６とが離れてクラッチ３３が解放された状態となるように構成されている。

クラッチ３３の解放状態で、電動モータ４３を正転させてクラッチシャフト４１を方向Ｒ１へ回転させると、直動部材４０は方向Ｔ１へ移動する。これにより、クラッチドラム３５は、付勢部材３８の付勢力に抗して方向Ｔ１へ移動して、クラッチハブ３４及びクラッチドラム３５の両方の摩擦係合要素３６が互いに接近する。そして、クラッチドラム３５の摩擦係合要素３６がクラッチハブ３４の摩擦係合要素３６を押し付けて係合を開始したときにクラッチ３３が締結される。

一方、クラッチ３３の締結状態で、電動モータ４３を逆転させてクラッチシャフト４１を方向Ｒ２へ回転させると、直動部材４０は方向Ｔ２へ移動する。これにより、クラッチドラム３５は、付勢部材３８の付勢力によって方向Ｔ２へ移動するので、クラッチハブ３４の摩擦係合要素３６に対するクラッチドラム３５の摩擦係合要素３６の押し付け力が低下する。そして、クラッチドラム３５の摩擦係合要素３６とクラッチハブ３４の摩擦係合要素３６との係合が解除されたときにクラッチ３３が解放される。

クラッチ３３の締結状態すなわちクラッチドラム３５の摩擦係合要素３６がクラッチハブ３４の摩擦係合要素３６を押し付けて係合している状態では、クラッチシャフト４１の回転角度と前輪トルク配分比とは比例関係にある。したがって、前輪トルク配分比から、これに対応するクラッチシャフト４１の回転角度を算出することが可能である。

図３は、トランスファ１３の駆動モードとクラッチシャフト４１の回転角度θとの相関関係を示すものである。トランスファ１３の駆動モードには、２ＷＤモード、４Ｈモード及びＡＵＴＯモードが含まれる。

２ＷＤモードは、クラッチ３３が解放状態となって、前輪１５への伝達トルクと後輪１４への伝達トルクとの比率である前後輪トルク配分比が０：１００に近い後輪駆動状態となる駆動モードである。２ＷＤモードにおいて、クラッチシャフト４１の回転角度θは所定角度θ_２ＷＤに保持される。本実施形態では、クラッチシャフト４１の回転角度θが所定角度θ_２ＷＤであるときに、直動部材４０が方向Ｔ２における上記の限界位置に位置するものとする。直動部材４０が方向Ｔ２における上記の限界位置にあるときには、直動部材４０は付勢部材３８の付勢力が加わっても限界位置から方向Ｔ２へは移動できないので、クラッチシャフト４１の回転角度θは所定角度θ_２ＷＤに保持される。したがって、クラッチシャフト４１の回転角度θを所定角度θ_２ＷＤに保持するための保持トルクをクラッチシャフト４１に加える必要がないため、２ＷＤモードでは保持トルクの発生に必要な保持電流を電動モータ４３に通電しなくてもよい。

４Ｈモードは、クラッチ３３が締結状態となって、前輪１５への伝達トルクと後輪１４への伝達トルクとの比率である前後輪トルク配分比が５０：５０程度の四輪駆動状態となる駆動モードである。４Ｈモードでは、クラッチシャフト４１の回転角度θが所定角度θ_４Ｈ（＞θ_２ＷＤ）に保持される。４Ｈモードでは、付勢部材３８の付勢力及びクラッチハブ３４からの押し付け反力がクラッチシャフト４１に伝達されるため、クラッチシャフト４１の回転角度θを所定角度θ_４Ｈに保持するための保持トルクをクラッチシャフト４１に加える必要がある。このため、４Ｈモードでは保持トルクの発生に必要な保持電流が電動モータ４３に通電される。

ＡＵＴＯモードは、後輪駆動状態から四輪駆動状態まで、前輪トルク配分比を連続的に変更可能な駆動モードである。ＡＵＴＯモードでは、クラッチシャフト４１の回転角度θが所定角度θ_ＡＵＴＯ（ただしθ_２ＷＤ＜θ_ＡＵＴＯ＜θ_４Ｈ）から所定角度θ_４Ｈまでの間で変化する。このうち、クラッチシャフト４１が所定角度θ_ＡＵＴＯから所定角度θｃ（ただしθ_ＡＵＴＯ＜θｃ＜θ_４Ｈ）まで回転したときにクラッチ３３が締結され、所定角度θｃから所定角度θ_４Ｈまでがクラッチ３３の締結範囲（図中の網掛け部）となる。クラッチシャフト４１が所定角度θｃから所定角度θ_ＡＵＴＯに向けて回転するに従って、前輪トルク配分比は、クラッチシャフト４１の回転角度θと所定角度θｃとの差分に比例して大きくなる。

ＡＵＴＯモードでは、クラッチ３３の締結範囲において、付勢部材３８の付勢力とクラッチハブ３４からの押し付け反力とがクラッチシャフト４１に伝達される。このため、クラッチシャフト４１の回転角度θをクラッチ３３の締結範囲で目標トルク配分比に応じた目標角度θ^＊に保持するための保持トルクを、クラッチシャフト４１に加える必要がある。したがって、ＡＵＴＯモードでは保持トルクを発生させるために必要な保持電流が電動モータ４３に通電される。

ここで、本発明により解決しようとする課題を詳細に説明するために、マイクロコンピュータ１００に代えてマイクロコンピュータ１０００を備えた従来のＴＦ－ＥＣＵ１８ｚによるトランスファ１３の制御方法について説明する。

図１３は、従来のＴＦ－ＥＣＵ１８ｚにおけるマイクロコンピュータ１０００のトランスファ制御に関する機能ブロックを概略的に示すものである。従来のトランスファ制御では、位置フィードバック制御により、クラッチシャフト４１の実際の回転角度（以下、「実角度」という）θａがクラッチシャフト４１の目標角度θ^＊に近づくように、駆動回路２００を介して電動モータ４３を駆動することでクラッチシャフト４１を回転させている。

マイクロコンピュータ１０００において、目標トルク配分比算出部１００１は上記のように各種車両情報に基づいて目標トルク配分比を算出する。制御目標算出部１００２は、クラッチシャフト４１の回転角度と前輪トルク配分比との比例関係から、目標トルク配分比に対応するクラッチシャフト４１の回転角度θを目標角度θ^＊として算出する。シャフト実角度算出部１００３は、クラッチシャフト４１の実角度θａを検出するためのシャフト角度センサ５１の出力信号に基づいて、クラッチシャフト４１の実角度θａを算出する。減算部１００４は目標角度θ^＊と実角度θａとの偏差Δθを算出する。

マイクロコンピュータ１０００は、基本的には、クラッチシャフト４１の目標角度θ^＊とクラッチシャフト４１の実角度θａとの偏差Δθを用いてＰＩＤ制御を行うことで、電動モータ４３の操作量Ｄを算出する。これによりトランスファ１３の良好な応答性及び安定性を図るようにしている。電動モータ４３の操作量Ｄは、加算部１００５において、ＰＩＤ制御により得られる、比例項、積分項及び微分項の和から算出される。比例項は比例項算出部１００６によって偏差Δθに基づいて算出され、積分項は積分項算出部１００７によって偏差Δθに基づいて算出されるが、微分項算出部１００８で算出される微分項には偏差Δθが用いられていない。これは、以下の理由によるものである。

すなわち、微分項は、マイクロコンピュータ１０００における前回及び今回の制御周期において算出された２つの偏差Δθの変化量、換言すれば、前回及び今回の制御周期において算出された２つの実角度θａの変化量に応じた値となる。しかし、クラッチシャフト４１には電動モータ４３から減速機４２を介して回転出力が伝達されるため、クラッチシャフト４１は電動モータ４３と比較して回転変化量が少ない。このため、シャフト角度センサ５１の検出分解能によっては、各制御周期における実角度θａの変化量を精度良く検出できず、微分項の演算精度を低下させる可能性がある。微分項の演算精度が低下すると、実角度θａが目標角度θ^＊に対してオーバーシュートやハンチングを起こして、トランスファ１３の応答性及び安定性が低下するおそれがある。そこで、微分項を算出するために、モータ実角度算出部１００９により、電動モータ４３の実角度φａを検出するモータ角度センサ５２からの出力信号に基づいて前回及び今回の制御周期における電動モータ４３の２つの実角度φａの変化量を算出している。これにより、微分項算出部１００８は、モータ実角度算出部１００９で算出した２つの実角度φａの変化量と減速機４２の既知の減速比とを用いることで、実質的に実角度θａの検出分解能を向上させた状態で微分項を算出できるので、微分項の演算精度が向上する。

駆動信号出力部１０１０は、加算部１００５において算出された操作量Ｄに基づいて、駆動回路２００に対する駆動信号を生成して出力する。操作量Ｄは、電動モータ４３に流れる電流を変化させるパラメータである。例えば駆動信号がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である場合には、操作量Ｄとして、駆動回路２００の半導体スイッチをスイッチングさせるときのＰＷＭ信号１周期当たりのオン比率（すなわちＰＷＭデューティ比）あるいは変調率等を用いることができる。電動モータ４３がブラシ付きモータであれば、操作量としてモータ端子に印加する電圧値を用いてもよい。操作量Ｄについては、ＴＦ－ＥＣＵ１８においても同様である。

なお、マイクロコンピュータ１０００には、トランスファシステムの故障診断のために、電動モータ４３に実際に流れる電流を駆動回路２００で検出する電流センサ５３と、電動モータ４３の温度を検出する温度センサ５４と、が接続されている。

しかし、モータ角度センサ５２を用いた場合には、マイクロコンピュータ１０００は、モータ角度センサ５２から出力されるパルス信号の読み込みについて、立ち上がりの検出及び立ち上がり周期の計測やノイズ除去処理等で高負荷な割り込み処理が要求される。このため、マイクロコンピュータ１０００の制御処理負荷を軽減すべく、モータ角度センサ５２を使用しない、あるいは微分項の算出自体を行わないことも考えられるが、いずれにしてもトランスファ１３の応答性及び安定性が低下するおそれがある。

そこで、ＴＦ－ＥＣＵ１８のマイクロコンピュータ１００では、トランスファ１３の応答性及び安定性の低下を抑制しつつ制御処理負荷を軽減するために、以下で説明するように、電流フィードバック制御を用いることでトランスファ１３を制御している。

図４は、目標トルク配分比を保持するために電動モータ４３に通電する必要がある保持電流を求める方法を示す。図４（ａ）はクラッチシャフト４１の回転角度θとこれを保持するのに必要な保持トルクＴとの相関関係を示し、図４（ｂ）は保持トルクＴとこれを発生させるために電動モータ４３に通電する必要がある保持電流Ｉとの相関関係を示している。

図４（ａ）を参照すると、クラッチシャフト４１の回転角度θが所定角度θ_２ＷＤから所定角度θｃの範囲にあるときには、クラッチ３３は解放状態であるので、クラッチシャフト４１の回転角度θと保持トルクＴとは付勢部材３８の付勢力により略比例関係にある。クラッチシャフト４１の回転角度θが所定角度θｃから所定角度θ_４Ｈへ上昇するに従って、付勢部材３８の付勢力に加えてクラッチハブ３４からの押し付け反力が大きくなるので、保持トルクＴはクラッチシャフト４１の回転角度θの比例値から大きくなっていく。

上記のように、前輪トルク配分比とクラッチ締結範囲におけるクラッチシャフト４１の回転角度θとは比例関係にあることから、目標トルク配分比に対応（比例）するクラッチシャフト４１の回転角度θが目標角度θ^＊として算出される。目標角度θ^＊に対応する目標保持トルクＴ^＊は、図４（ａ）におけるクラッチシャフト４１の回転角度θと保持トルクＴとの相関関係から求められる。

図４（ｂ）を参照すると、保持トルクＴと電動モータ４３において保持トルクＴを発生させるために必要な保持電流Ｉとは略比例関係にある。したがって、図４（ｂ）の相関関係から、目標保持トルクＴ^＊に対応する保持電流Ｉを電動モータ４３の目標電流Ｉ^＊として求めることができる。そして、電動モータ４３の操作量Ｄとこれにより電動モータ４３に流れる電流との既知の相関関係（例えば比例関係）から、電動モータ４３に対する目標電流Ｉ^＊の通電を保持するのに必要な操作量Ｄとして目標操作量Ｄ^＊が求められる。

次に、図５及び図６を参照しつつ、ＴＦ－ＥＣＵ１８によるトランスファ制御の概略を説明する。図５は、トランスファ制御における制御フェーズの範囲を示し、図６は、電動モータ４３に実際に流れる電流（以下、「実電流」という）Ｉａ、電動モータ４３の操作量Ｄ及びクラッチシャフト４１の実角度θａのそれぞれの時間変化を示す。

ＴＦ－ＥＣＵ１８は、電流フィードバック制御により、電動モータ４３の実電流Ｉａが目標電流Ｉ^＊に近づくように、電動モータ４３を用いてクラッチシャフト４１を駆動している。ただし、電流フィードバック制御は、実角度θａが目標角度θ^＊に比較的近い範囲に到達してから行われる。実角度θａが目標角度θ^＊から比較的遠い範囲では、トランスファ１３の応答性を向上させるべく、フィードフォワード制御（以下、「ＦＦ制御」という）が行われる。かかるＦＦ制御は、具体的には、操作量固定制御と操作量漸減制御とで構成される。

操作量固定制御では、実角度θａが所定角度α（＜θ^＊）となるまでは、電動モータ４３の操作量Ｄを目標操作量Ｄ^＊以上の所定値Ｄmaxに固定する。所定値Ｄmaxは、例えばＰＷＭデューティ比１００％等、許容可能な最大操作量と設定することができる。操舵量漸減制御では、実角度θａが所定角度αに到達してから、電動モータ４３の操作量Ｄを目標操作量Ｄ^＊に到達するまで所定変化率で減少させる。

所定角度α及び所定変化率は、実角度θａが目標角度θ^＊に収束するまでの時間である制御応答時間が最も短くなるように、すなわち、実角度θａが目標角度θ^＊に対してオーバーシュート等を起こさないように設定される。例えば、所定角度αは、目標トルク配分比を新たに設定又は変更したときの実角度θａである開始角度θ_０（例えばθ_２ＷＤ）から目標角度θ^＊までの必要回転量の所定割合分（例えば８０％）を開始角度θ_０に加算して得られる。所定変化率は、この変化率で操作量Ｄを所定値Ｄmaxから目標操作量Ｄ^＊へ減少させたときに、クラッチシャフト４１が所定角度αから目標角度θ^＊へ向けて回転して実角度θａが目標角度θ^＊に対してオーバーシュート等を起こさないように設定される。このような所定角度αと所定変化率との組み合せのうち制御応答時間が最も短くなると推定されるものが選択される。

操作量Ｄが目標操作量Ｄ^＊に到達すると、操作量漸減制御から電流フィードバック制御に切り替えられる。操作量固定制御及び操作量漸減制御により実角度θａが目標角度θ^＊に対してオーバーシュート等を起こす可能性を低減しているので、電流フィードバック制御では、微分項の算出を省略したＰＩ制御が用いられている。

このように、ＴＦ－ＥＣＵ１８によるトランスファ制御では、基本的に、３つの制御フェーズで構成され、第１フェーズとして操作量固定制御を行い、第２フェーズとして操作量漸減制御を行い、第３フェーズとして電流フィードバック制御を行っている。

図７は、ＴＦ－ＥＣＵ１８におけるマイクロコンピュータ１００のトランスファ制御に関する機能ブロックを概略的に示すものである。

マイクロコンピュータ１００は、その機能として、目標トルク配分比算出部１０１、シャフト実角度算出部１０２、モータ実電流算出部１０３、制御目標算出部１０４、第１操作量算出部１０５、減算部１０６、ＰＩ制御部１０７、第２操作量算出部１０８、制御切替え判定部１０９、切替部１１０及び駆動信号出力部１１１を有している。以下、マイクロコンピュータ１００は、予め記憶された制御プログラムを読み込んで実行することで上記の各機能を発揮するものとして説明するが、機能の一部又は全部がハードウェアの構成により実現されることを排除するものではない。

目標トルク配分比算出部１０１は上記のように各種車両情報に基づいて目標トルク配分比を算出する。シャフト実角度算出部１０２はシャフト角度センサ５１の出力信号に基づいてクラッチシャフト４１の実角度θａを算出する。モータ実電流算出部１０３は電流センサ５３の出力信号に基づいて電動モータ４３のモータ電流を算出する。

制御目標算出部１０４は、従来と同様にして、目標トルク配分比に対応するクラッチシャフト４１の回転角度θを目標角度θ^＊として算出する。また、制御目標算出部１０４は、クラッチシャフト４１の回転角度θのうち操作量Ｄの漸減を開始する基準となる所定角度αを算出し、シャフト実角度算出部１０２で算出した実角度θａが所定角度αとなる漸減タイミングを検出する。さらに、制御目標算出部１０４は、図５（ａ），（ｂ）の相関関係を参照して、目標角度θ^＊から目標電流Ｉ^＊を算出し、この目標電流Ｉ^＊で電動モータ４３に通電するのに必要な操作量Ｄとして目標操作量Ｄ^＊を算出する。

第１操作量算出部１０５は、制御目標算出部１０４で操作量漸減タイミング（θａ＝α）が検出されていない場合には、例えば最大値（ＰＷＭデューティ比：１００％）等の所定値Ｄmaxを第１操作量Ｄ１として設定する。一方、第１操作量算出部１０５は、制御目標算出部１０４で漸減タイミング（θａ＝α）が検出されたときには、検出時からの経過時間に応じて所定変化率で第１操作量Ｄ１の漸減を開始する。

減算部１０６は目標電流Ｉ^＊と実電流Ｉａとの偏差ΔＩを算出し、ＰＩ制御部１０７は偏差ΔＩに基づいて比例項及び積分項を算出し、第２操作量算出部１０８は、比例項と積分項との和を第２操作量Ｄ２として算出する。

制御切替え判定部１０９は、第１操作量算出部１０５で算出した第１操作量Ｄ１と制御目標算出部１０４で算出した目標操作量Ｄ^＊とを比較して、第１操作量Ｄ１が所定値Ｄmaxから目標操作量Ｄ^＊まで低下したときに切替トリガ信号を生成する。切替トリガ信号は、ＦＦ制御から電流フィードバック制御に切り替えるタイミングとなる信号である。切替部１１０は、制御切替え判定部１０９で生成した切替トリガ信号によって、電動モータ４３の操作量Ｄを、第１操作量Ｄ１から第２操作量Ｄ２に切り替える。駆動信号出力部１１１は、切替部１１０において選択された操作量Ｄ（例えばＰＷＭデューティ比）に基づいて、駆動回路２００に対する駆動信号を生成して出力し、これにより電動モータ４３を駆動する。

なお、マイクロコンピュータ１００には、トランスファシステムの故障診断を従来のマイクロコンピュータ１０００と同様のレベルで行うべく、トランスファ制御と共用の電流センサ５３以外に、電動モータ４３の温度を検出する温度センサ５４が接続される。したがって、マイクロコンピュータ１００では、トランスファ制御にシャフト角度センサ５１及び電流センサ５３が用いられ、故障診断に電流センサ５３及び温度センサ５４が用いられているので、電流センサ５３の共用により、３つのセンサが必要になる。

図８～図１１は、車両１０のイグニッションスイッチがオン操作されてマイクロコンピュータ１００に電源が供給されたことを契機として、マイクロコンピュータ１００において繰り返し実行されるトランスファ制御処理の一例を示すものである。

ステップＳ１（図中では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、マイクロコンピュータ１００は、目標トルク配分比算出部１０１により算出した目標トルク配分比の値（今回値）が前回算出した値（前回値）以外の値であるか否かを判定する。そして、マイクロコンピュータ１００は、今回値が前回値以外の値である、と判定した場合には（ＹＥＳ）、目標トルク配分比を新たに設定又は変更したと判断して、処理をステップＳ２へ進める。一方、マイクロコンピュータ１００は、今回値が前回値と同じ値であると判定した場合には（ＮＯ）、目標トルク配分比は変更されていないので前回の制御フェーズでトランスファ制御を続行すべく、処理をステップＳ１０へ進める。

ステップＳ２では、マイクロコンピュータ１００は、制御目標算出部１０４により、上記のようにして、目標角度θ^＊、所定角度α、目標電流Ｉ^＊及び目標操作量Ｄ^＊を算出する。

ステップＳ３では、マイクロコンピュータ１００は、制御目標算出部１０４で算出した目標角度θ^＊とシャフト実角度算出部１０２で算出した実角度θａすなわち開始角度θ_０との初期角度偏差Δθ_０を算出する。

ステップＳ４では、マイクロコンピュータ１００は、ステップＳ３で算出した初期角度偏差Δθ_０の絶対値がしきい値β（＞０）より大きいか否かを判定する。そして、マイクロコンピュータ１００は、初期角度偏差Δθ_０の絶対値がしきい値θthより大きいと判定した場合には（ＹＥＳ）、操作量固定制御を行うべく、処理をステップＳ５へ進める。一方、マイクロコンピュータ１００は、初期角度偏差Δθ_０の絶対値がしきい値θth以下であると判定した場合には（ＮＯ）、操舵量固定制御及び操舵量漸減制御を省略して電流フィードバック制御を行うべく、処理をステップＳ９へ進める。

ステップＳ４の判定を行うのは、実角度θａが既に目標角度θ^＊に近い位置にある場合に、操作量固定制御及び操作量漸減制御を行うと、実角度θａが目標角度θ^＊に対してオーバーシュートを起こして、トランスファ１３の応答性に影響を与えるおそれがあるからである。したがって、回転角度（θ^＊±β）から操作量固定制御及び操作量漸減制御を行ったときに、実角度θａが目標角度θ^＊に対してオーバーシュートを起こさない、あるいは、オーバーシュートを起こしてもトランスファ１３の応答性に影響を与えないように、しきい値βが設定される。しきい値βは、例えば、操作量漸減制御により操作量Ｄを所定値Ｄmaxから目標操作量Ｄ^＊まで所定変化率で減少させたときのクラッチシャフト４１の回転角度の変化量より大きい値として設定することができる。

ステップＳ５では、マイクロコンピュータ１００は、初期角度偏差Δθ_０が正の値であるか否かを判定する。そして、マイクロコンピュータ１００は、初期角度偏差Δθ_０が正の値であると判定した場合には（ＹＥＳ）、実角度θａが目標角度θ^＊よりも小さいのでクラッチシャフト４１を方向Ｒ１（図２参照）へ回転させる必要があると判断して、処理をステップＳ６へ進める。一方、マイクロコンピュータ１００は、初期角度偏差Δθ_０が負の値であると判定した場合には（ＮＯ）、実角度θａが目標角度θ^＊よりも大きいのでクラッチシャフト４１を方向Ｒ２（図２参照）へ回転させる必要があると判断して、処理をステップＳ７へ進める。

ステップＳ６では、マイクロコンピュータ１００は、クラッチシャフト４１を方向Ｒ１へ回転させるために、電動モータ４３の回転方向を示す回転方向フラグＦrotを、正転を示す値（例えば「０」）に設定する。ステップＳ７では、マイクロコンピュータ１００は、クラッチシャフト４１を方向Ｒ２へ回転させるために、回転方向フラグＦrotを、逆転を示す値（例えば「１」）に設定する。

ステップＳ８では、マイクロコンピュータ１００は、操舵量固定制御を行うべく、制御フェーズを示す制御フェーズフラグＦphaseの値を、第１フェーズを示す値（例えば「１」）に設定する。なお、制御フェーズフラグＦphaseは、マイクロコンピュータ１００に内蔵された揮発性メモリに格納されている。ステップＳ９では、マイクロコンピュータ１００は、操舵量固定制御及び操舵量漸減制御を省略して電流フィードバック制御を行うべく、制御フェーズフラグＦphaseの値を、第３フェーズを示す値（例えば「３」）に設定する。

ステップＳ１０では、マイクロコンピュータ１００は、制御フェーズフラグＦphaseが第１フェーズを示す値であるか否かを判定する。そして、マイクロコンピュータ１００は、制御フェーズフラグＦphaseが第１フェーズを示す値であると判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１１へ進める一方、制御フェーズフラグＦphaseが第１フェーズ以外を示す値であると判定した場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ１６へ進める。

ステップＳ１１では、マイクロコンピュータ１００は、回転方向フラグＦrotが正転を示す値であるか否かを判定する。そして、マイクロコンピュータ１００は、回転方向フラグＦrotが正転を示す値であると判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１２へ進める一方、回転方向フラグＦrotが逆転を示す値であると判定した場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ１３へ進める。

マイクロコンピュータ１００は、ステップＳ１２において、操作量Ｄを所定値Ｄmaxに固定して電動モータ４３を正転させ、ステップＳ１３において、操作量Ｄを所定値Ｄmaxに固定して電動モータ４３を逆転させる。具体的には、マイクロコンピュータ１００において、第１操作量算出部１０５で所定値Ｄmaxに固定された第１操作量Ｄ１が切替部１１０により操作量Ｄとして選択される。そして、駆動信号出力部１１１により、ステップＳ１２では第１操作量Ｄ１に基づいて正転方向の駆動信号が生成され、ステップＳ１３では第１操作量Ｄ１に基づいて逆転方向の駆動信号が生成されて、生成された駆動信号が駆動回路２００へ出力される。

ステップＳ１４では、マイクロコンピュータ１００は、実角度θａが所定角度αまで到達したか否かを判定する。より具体的には、マイクロコンピュータ１００は、電動モータ４３の正転時には実角度θａが所定角度αまで上昇したか否かを判定し、電動モータ４３の逆転時には実角度θａが所定角度αまで低下したか否かを判定する。そして、マイクロコンピュータ１００は、実角度θａが所定角度αまで到達したと判定した場合には（ＹＥＳ）、次に操舵量漸減制御を行うべく、処理をステップＳ１５へ進める。一方、マイクロコンピュータ１００は、実角度θａが未だ所定角度αに到達していないと判定した場合には（ＮＯ）、引き続き操舵量固定制御を行うべく、ステップＳ１５を省略してトランスファ制御処理を終了する（再びステップＳ１へ戻る）。

ステップＳ１５では、マイクロコンピュータ１００は、操舵量固定制御の次に操作量漸減処理を行うべく、制御フェーズを示す制御フェーズフラグＦphaseの値を、第２フェーズを示す値（例えば「２」）に設定する。

ステップＳ１６では、マイクロコンピュータ１００は、制御フェーズフラグＦphaseが第２フェーズを示す値であるか否かを判定する。そして、マイクロコンピュータ１００は、制御フェーズフラグＦphaseが第２フェーズを示す値であると判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１７へ進める。一方、マイクロコンピュータ１００は、制御フェーズフラグＦphaseが第３フェーズを示す値であると判定した場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ２２へ進める。

ステップＳ１７では、マイクロコンピュータ１００は、回転方向フラグＦrotが正転を示す値であるか否かを判定する。そして、マイクロコンピュータ１００は、回転方向フラグＦrotが正転を示す値であると判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１８へ進める一方、回転方向フラグＦrotが逆転を示す値であると判定した場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ１９へ進める。

ステップＳ１８では、マイクロコンピュータ１００は、操作量Ｄを前回値から所定変化率で減少させた値で電動モータ４３を正転させる。ステップＳ１９では、マイクロコンピュータ１００は、操作量Ｄを前回値から所定変化率で減少させた値で電動モータ４３を逆転させる。具体的には、マイクロコンピュータ１００は、第１操作量算出部１０５により第１操作量Ｄ１を前回値から所定変化率で減少させ、前回値から減少させた第１操作量Ｄ１が切替部１１０により操作量Ｄとして選択される。そして、駆動信号出力部１１１により、ステップＳ１８では第１操作量Ｄ１に基づいて正転方向の駆動信号が生成され、ステップＳ１９では第１操作量Ｄ１に基づいて逆転方向の駆動信号が生成されて、生成された駆動信号が駆動回路２００へ出力される。

ステップＳ２０では、マイクロコンピュータ１００は、第１操作量算出部１０５により算出した第１操作量Ｄ１が制御目標算出部１０４により算出した目標操作量Ｄ^＊まで低下したか否かを判定する。そして、マイクロコンピュータ１００は、第１操作量Ｄ１が目標操作量Ｄ^＊まで低下したと判定した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ２１へ進める。一方、マイクロコンピュータ１００は、第１操作量Ｄ１が目標操作量Ｄ^＊まで低下していないと判定した場合には（ＮＯ）、ステップＳ２１を省略してトランスファ制御処理を終了する（再びステップＳ１へ戻る）。

ステップＳ２１では、マイクロコンピュータ１００は、操舵量漸減制御の次に電流フィードバック制御を行うべく、制御フェーズフラグＦphaseの値を、第３フェーズを示す値（例えば「３」）に設定する。

ステップＳ２２では、マイクロコンピュータ１００は、切替部１１０により操作量Ｄを第１操作量Ｄ１から第２操作量Ｄ２へ切り換えて、駆動信号出力部１１１により第２操作量Ｄ２に基づいて駆動信号を生成し、生成した駆動信号を駆動回路２００へ出力する。これにより、マイクロコンピュータ１００は、電流フィードバック制御（ＰＩ制御）によってクラッチシャフト４１を駆動する。

なお、操作量固定制御及び操作量漸減制御では、マイクロコンピュータ１００は、目標トルク配分比を新たに設定したときまたは変更したときに設定された回転方向フラグＦrotの値が示す回転方向に電動モータ４３を駆動していた。これに対し、電流フィードバック制御では、マイクロコンピュータ１００は、目標電流Ｉ^＊と実電流Ｉａとの偏差ΔＩを算出するたびに、この偏差ΔＩが示す値が正負のいずれであるかによって電動モータ４３を駆動するときの回転方向が決まる。

このようなＴＦ－ＥＣＵ１８によれば、上記の操作量固定制御及び操作量漸減制御を行った後に電流フォードバック制御（ＰＩ制御）で電動モータ４３を駆動している。このため、モータ角度センサ５２から出力されるパルス信号の読み込みやノイズ除去処理等で高負荷な割り込み処理を行う位置フィードバック制御を用いることなく、トランスファ１３を制御することができる。したがって、ＴＦ－ＥＣＵ１８によれば、トランスファ１３の応答性及び安定性の低下を抑制しつつ制御処理負荷を軽減して、トランスファ１３を制御することができる。

また、ＴＦ－ＥＣＵ１８のマイクロコンピュータ１００では、上記のように、トランスファ制御及びトランスファシステムの故障診断に３つのセンサが必要になる。これに対して、従来のＴＦ－ＥＣＵ１８ｚのマイクロコンピュータ１０００では、上記のように、トランスファ制御にシャフト角度センサ５１及びモータ角度センサ５２が用いられ、故障診断に電流センサ５３及び温度センサ５４が用いられているので、４つのセンサが必要になる。したがって、マイクロコンピュータ１００では、従来のマイクロコンピュータ１０００と比較すると、トランスファ制御及び故障診断に必要なセンサ数を減少させることができる。

〔第２実施形態〕
次に、図７を参照し、本発明を実施するための第２実施形態について詳述する。図７は、第２実施形態に係るＴＦ－ＥＣＵ１８ａにおけるマイクロコンピュータ１００ａのトランスファ制御に関する機能ブロックを概略的に示すものである。なお、第１実施形態と同様の構成については、符号を同一にしてその説明を省略ないし簡潔にする。

ＴＦ－ＥＣＵ１８ａでは、ＴＦ－ＥＣＵ１８と比較すると、ＦＦ制御すなわち操作量固定制御及び操作量漸減制御を行わず、電動モータ４３の電流フィードバック制御によってクラッチシャフト４１を駆動する。ＴＦ－ＥＣＵ１８ａのマイクロコンピュータ１００ａでは、マイクロコンピュータ１００における、シャフト実角度算出部１０２、第１操作量算出部１０５、制御切替え判定部１０９、切替部１１０の機能が不要となる。また、マイクロコンピュータ１００ａでは、マイクロコンピュータ１００に接続されていたシャフト角度センサ５１も不要となる。ただし、電流フィードバック制御では、実角度θａが目標角度θ^＊に対してオーバーシュートやハンチングを起こす可能性を低減すべく、ＰＩ制御部１０７をＰＩＤ制御部１０７ａに置き換えて、比例項及び積分項に加えて微分項の算出も行っている。また、制御目標算出部１０４ａでは所定角度α及び目標操作量Ｄ^＊の算出が不要となる。

このようなＴＦ－ＥＣＵ１８ａによれば、目標電流Ｉ^＊と実電流Ｉａとの偏差ΔＩに基づいて電流フィードバック制御（ＰＩＤ制御）を行うことで電動モータ４３を駆動している。このため、第１実施形態と同様に、モータ角度センサ５２から出力されるパルス信号の読み込みやノイズ除去処理等で高負荷な割り込み処理を行う位置フィードバック制御を用いることなく、トランスファ１３を制御することができる。したがって、ＴＦ－ＥＣＵ１８ａによれば、トランスファ１３の応答性及び安定性の低下を抑制しつつマイクロコンピュータ１００ａの制御処理負荷を軽減して、トランスファ１３を制御することができる。

また、ＴＦ－ＥＣＵ１８ａのマイクロコンピュータ１００ａでは、トランスファ制御に電流センサ５３を用い、トランスファシステムの故障診断に温度センサ５４を用いているので、２つのセンサが必要になる。これに対して、従来のＴＦ－ＥＣＵ１８ｚのマイクロコンピュータ１０００では、上記のように４つのセンサが必要になる。したがって、マイクロコンピュータ１００ａでは、従来のマイクロコンピュータ１０００と比較すると、トランスファ制御及び故障診断に必要なセンサ数をさらに減少させることができる。

なお、上記の第１実施形態において、目標電流Ｉ^＊から算出された目標操作量Ｄ^＊を、電動モータ４３の周囲温度に応じて補正することができる。例えば、電動モータ４３の周囲温度が上昇するに従って電動モータ４３のコイル抵抗が増大するので、目標操作量Ｄ^＊を、温度センサ５４によって検出された電動モータ４３の周囲温度の上昇に応じて増大補正してもよい。

上記の第１実施形態では、電動モータ４３の正転時には付勢部材３８の付勢力に抗してクラッチシャフト４１を回転させる一方、電動モータ４３の逆転時には、付勢部材３８の付勢力による回転力がクラッチシャフト４１の回転方向と同一方向に加わっている。これにより、実角度θａが目標角度θ^＊に対してオーバーシュートする可能性も変わってくる。したがって、操作量固定制御から操作量漸減制御への漸減タイミングである所定角度α及び操作量漸減制御における操作量Ｄの所定変化率は、電動モータ４３の正転時と逆転時とで異なるように設定することができる。例えば、所定角度αは、電動モータ４３の正転時よりも逆転時の方が目標角度θ^＊からより遠い位置に設定され、操作量Ｄの所定変化率は、電動モータ４３の正転時よりも逆転時の方が小さくなるように設定されてもよい。

上記の第１実施形態において、マイクロコンピュータ１００は、実電流Ｉａが目標電流Ｉ^＊に収束したときに、以下の異常診断を行うことができる。すなわち、マイクロコンピュータ１００は、シャフト角度センサ５１で検出された実角度θａが目標角度θ^＊から乖離しているか否かを判定することでトランスファシステムの異常診断を行うことができる。例えば、マイクロコンピュータ１００は、目標角度θ^＊に対する実角度θａのずれ量Δθ_Ia=I*が所定量以上であるときに、トランスファシステムに異常が発生していると判定する。マイクロコンピュータ１００は、異常時処理として、ステップＳ２（図８参照）に戻って、ずれ量Δθ_Ia=I*に基づいて目標電流Ｉ^＊を補正するとともに目標操作量Ｄ^＊を補正し、その後、ステップＳ３以降の処理を実行してもよい。また、マイクロコンピュータ１００は、ずれ量Δθ_Ia=I*が比較的大きい場合には、電動モータ４３への通電量を制限するか、あるいは通電を停止してもよい。これらの異常診断及び異常時処理は、第２実施形態においてシャフト角度センサ５１が接続されたマイクロコンピュータ１００ａでも可能である。

上記の第１実施形態及び第２実施形態では、トランスファ１３は、前輪１５及び後輪１４に伝達される２つの伝達トルクの前後輪トルク配分比を、０：１００に近い後輪駆動状態から５０：５０程度の四輪駆動状態まで変化させる機能を有するものとして説明した。これに代えて、あるいはこれに加えて、トランスファ１３は、後輪１４及び前輪１５の少なくとも一方において、左右の車輪に伝達される２つの伝達トルクの左右輪トルク配分比を、０：１００に近い右側車輪駆動状態から、１００：０に近い左側車輪駆動状態まで変化させる機能を有するものとして構成されてもよい。また、トランスファ１３は２ＷＤモードで後輪駆動状態となるものとして説明したが、これに代えて、２ＷＤモードで前輪駆動状態となるようにしてもよい。

上記の実施形態等で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

例えば、図２のトランスファ１３の構成は、単なる一例であり、電動モータ４３を駆動源とする減速機の回転出力軸によってクラッチ３３を押し付ける押し付け力を変化させることでクラッチ３３から所定の車輪へ分配されるトルクの配分比を変更するトランスファであれば、いかなる構成であってもよい。

１０…車両、１３…トランスファ、１４…後輪、１５…前輪、１８，１８ａ…ＴＦ－ＥＣＵ、３３…クラッチ、４１…クラッチシャフト、４２…減速機、４３…電動モータ、５１…シャフト角度センサ、５３…電流センサ、５４…温度センサ、１００，１００ａ…マイクロコンピュータ、１０１…目標トルク配分比算出部、１０２…シャフト実角度算出部、１０３…モータ実電流算出部、１０４，１０４ａ…制御目標算出部、１０５…第１操作量算出部、１０６…減算部、１０７…ＰＩ制御部、１０７ａ…ＰＩＤ制御部、１０８…第２操作量算出部、１０８ａ…操作量算出部、１０９…制御切替え判定部、１１０…切替部、１１１…駆動信号出力部、２００…駆動回路、Ｄ…操作量、Ｄ^＊…目標操作量、Ｄmax…所定値、Ｉ^＊…目標電流、Ｉａ…実電流、θ^＊…目標角度、θａ…実角度、θ_０…開始角度、α…所定角度、β…しきい値、Δθ_０…初期角度偏差、Δθ_Ia=I*…実電流収束時の目標角度に対する実角度のずれ量

Claims (11)

1. 電動モータを駆動源とする減速機の回転出力軸によってクラッチを押し付ける押し付け力を変化させることで前記クラッチから所定の車輪へ分配されるトルクの配分比を変更する車両用トランスファの制御装置であって、
   前記電動モータを駆動する駆動回路と、
   前記電動モータの実電流を検出する電流センサと、
   前記配分比を新たに設定したときまたは変更したときに、前記配分比を保持するために前記電動モータに通電する必要がある保持電流を目標電流として算出し、前記実電流が前記目標電流となるように前記電動モータの操作量を算出する電流フィードバック制御を行って、前記操作量に応じた駆動信号を前記駆動回路へ出力する制御回路と、
   を備えた、車両用トランスファの制御装置。
2. 前記制御回路は、前記目標電流を保持するのに必要な前記操作量を目標操作量として算出し、前記操作量を前記目標操作量以上の所定値に固定した後に前記電流フィードバック制御を行う、請求項１に記載の車両用トランスファの制御装置。
3. 前記所定値は最大操作量である、請求項２に記載の車両用トランスファの制御装置。
4. 前記制御回路は、前記所定値に固定された前記操作量を所定変化率で減少させて、前記操作量が前記目標操作量まで低下したときに前記電流フィードバック制御を開始する、請求項２又は請求項３に記載の車両用トランスファの制御装置。
5. 前記減速機の回転出力軸の実角度を検出する角度センサを更に備え、
   前記制御回路は、前記減速機の回転出力軸の前記配分比に応じた目標角度と、前記配分比を新たに設定したときまたは変更したときの前記実角度である開始角度と前記目標角度との間の所定角度と、を更に算出し、
   前記制御回路は、前記実角度が前記所定角度に到達するまでは前記操作量を前記所定値に固定し、前記実角度が前記所定角度に到達したときに前記所定値に固定された前記操作量を前記所定変化率で減少させる、請求項４に記載の車両用トランスファの制御装置。
6. 前記制御回路は、前記目標角度と前記開始角度との初期角度偏差が所定のしきい値以下である場合には、前記配分比を新たに設定したときまたは変更したときに、前記電流フィードバック制御を行う、請求項５に記載の車両用トランスファの制御装置。
7. 前記制御回路は、前記電流フィードバック制御において前記実電流が前記目標電流に収束したときに、前記目標角度に対する前記実角度のずれ量を算出する、請求項５又は請求項６に記載の車両用トランスファの制御装置。
8. 前記制御回路は、前記ずれ量に基づいて、前記目標電流及び前記目標操作量を補正する、請求項７に記載の車両用トランスファの制御装置。
9. 前記電動モータの周囲温度を検出する温度センサを更に備え、
   前記制御回路は前記周囲温度に応じて前記目標操作量を補正する、請求項２～請求項８のいずれか１つに記載の車両用トランスファの制御装置。
10. 前記電流フィードバック制御にはＰＩ制御が用いられる、請求項２～請求項９のいずれか１つに記載の車両用トランスファの制御装置。
11. 前記電流フィードバック制御にはＰＩＤ制御が用いられる、請求項１に記載の車両用トランスファの制御装置。

Images