JP7310731B2 - 四輪駆動車両 - Google Patents

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    • B60K23/08Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for changing number of driven wheels, for switching from driving one axle to driving two or more axles
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Description

本発明は、主駆動輪と副駆動輪とに分配する駆動力の割合が変更可能に構成された四輪駆動車両に関するものである。
駆動力源としてエンジンを備えるとともに、前記駆動力源からの駆動力を主駆動輪と副駆動輪とに分配する駆動力分配クラッチ、ウォーム駆動用モータ、前記ウォーム駆動用モータのシャフトに設けられたウォームと前記ウォームに噛合するウォームホイールとを含むギヤ機構、及び前記ウォームホイールの回転運動を前記駆動力分配クラッチの軸線方向への直線運動に変換して前記駆動力分配クラッチに押圧力を発生させる変換機構、を有する駆動力分配装置を備えた四輪駆動車両が知られている。例えば、特許文献1に記載された四輪駆動車両がそれである。
特開2010-151309号公報
特許文献1に記載された四輪駆動車両においては、主駆動輪及び副駆動輪に対する駆動力分配比が目標駆動力分配比となるようにウォーム駆動用モータの回転角度が制御される。すなわち、駆動力分配比を目標駆動力分配比に向けて変更する場合には、ウォーム駆動用モータの回転角度が目標駆動力分配比を実現する回転角度となるようにウォーム駆動用モータの電流指令値を設定し、この設定された電流指令値に従ってウォーム駆動用モータが回転駆動されることで、駆動力分配比が目標駆動力分配比に制御される。ところで、駆動力分配装置に加わる振動によってウォームホイールの回転のしやすさが変化するため、駆動力分配装置の振動状態によって回転駆動されたウォーム駆動用モータの回転角度が目標からずれてしまう、すなわち駆動力分配比が目標駆動力分配比からずれてしまうおそれがある。ここで、エンジンからの駆動力が駆動力分配装置に伝達されているか否かによって駆動力分配装置の振動状態が変わるため、この点において、駆動力分配比の制御精度を向上するうえで改善の余地があった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、エンジンからの駆動力が駆動力分配装置に伝達されることにより駆動力分配装置の振動状態が変化しても駆動力分配比の制御精度が低下することを抑制できる四輪駆動車両を提供することにある。
第1発明の要旨とするところは、駆動力源としてエンジンを備えるとともに、前記駆動力源からの駆動力を主駆動輪と副駆動輪とに分配する駆動力分配クラッチ、ウォーム駆動用モータ、前記ウォーム駆動用モータのシャフトに設けられたウォームと前記ウォームに噛合するウォームホイールとを含むギヤ機構、及び前記ウォームホイールの回転運動を前記駆動力分配クラッチの軸線方向への直線運動に変換して前記駆動力分配クラッチに押圧力を発生させる変換機構、を有する駆動力分配装置を備え、さらに前記主駆動輪及び前記副駆動輪に対する駆動力分配比が目標駆動力分配比となるように前記ウォーム駆動用モータの回転を制御する制御装置を備えた四輪駆動車両であって、(a)前記制御装置は、前記駆動力分配比を前記目標駆動力分配比に向けて変更する場合に前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されているか否かに応じて前記ウォーム駆動用モータを回転駆動させるための電流指令値を設定し、(b)前記制御装置は、前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されている場合には、前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されていない場合に比べて前記電流指令値を小さな値に設定して前記ウォーム駆動用モータを回転駆動させる制御である指令値低減制御を実行することにある。
第2発明の要旨とするところは、第1発明において、(a)前記エンジンと前記駆動力分配装置との間に変速機を備え、(b)前記指令値低減制御は、前記変速機が動力伝達可能な状態にある場合に実行されることにある。
第3発明の要旨とするところは、第1発明又は第2発明において、(a)前記駆動力源が車両駆動用回転機を含んでおり、(b)前記指令値低減制御は、前記車両駆動用回転機が前記エンジンからの駆動力に含まれる脈動成分を抑制する制振制御状態にある場合に実行されず、前記車両駆動用回転機が前記制振制御状態にない場合に実行されることにある。
第4発明の要旨とするところは、第1発明乃至第3発明のいずれか1の発明において、前記駆動力分配比が変更されず且つ前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されていない状態から伝達される状態へ変化する場合には、前記指令値低減制御が実行されないことにある。
第5発明の要旨とするところは、第1発明乃至第4発明のいずれか1の発明において、(a)前記電流指令値の設定は、前記目標駆動力分配比と前記電流指令値との関係が予め定められた制御マップを用いて行われ、(b)前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されているか否かに応じて前記電流指令値の設定で用いられる前記制御マップが異なることにある。
第6発明の要旨とするところは、第1発明乃至第4発明のいずれか1の発明において、前記指令値低減制御における前記電流指令値は、前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されていない場合における前記電流指令値に対して予め定められた所定の係数を乗じて設定されることにある。
第7発明の要旨とするところは、第6発明において、前記所定の係数は、前記駆動力分配装置の振動の大きさに基づく学習によって変更されることにある。
第1発明の四輪駆動車両によれば、(a)前記制御装置は、前記駆動力分配比を前記目標駆動力分配比に向けて変更する場合に前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されているか否かに応じて前記ウォーム駆動用モータを回転駆動させるための電流指令値を設定し、(b)前記制御装置は、前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されている場合には、前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されていない場合に比べて前記電流指令値を小さな値に設定して前記ウォーム駆動用モータを回転駆動させる制御である指令値低減制御を実行する。エンジンからの駆動力が駆動力分配装置に伝達されている場合には、エンジンからの駆動力が駆動力分配装置に伝達されていない場合に比べて駆動力分配装置に加わる振動が大きい。駆動力分配装置に加わる振動が大きい場合には、振動が小さい場合に比べてウォーム駆動用モータが回転駆動されやすい。そのため、エンジンからの駆動力が駆動力分配装置に伝達されている場合には、エンジンからの駆動力が駆動力分配装置に伝達されていない場合に比べてウォーム駆動用モータを回転駆動させるための電流指令値が小さな値に設定される。このように、駆動力分配装置の振動状態に応じて電流指令値が設定されるため、駆動力分配装置の振動状態が変化しても駆動力分配比の制御精度が低下することが抑制される。
第2発明の四輪駆動車両によれば、第1発明において、(a)前記エンジンと前記駆動力分配装置との間に変速機が備えられ、(b)前記指令値低減制御は、前記変速機が動力伝達可能な状態にある場合に実行される。エンジンから駆動力分配装置への駆動力の伝達に伴う振動伝達の有無に応じて指令値低減制御が実行され、駆動力分配比の制御精度が低下することが抑制される。
第3発明の四輪駆動車両によれば、第1発明又は第2発明において、(a)前記駆動力源が車両駆動用回転機を含んでおり、(b)前記指令値低減制御は、前記車両駆動用回転機が前記エンジンからの駆動力に含まれる脈動成分を抑制する制振制御状態にある場合に実行されず、前記車両駆動用回転機が前記制振制御状態にない場合に実行される。エンジンから駆動力分配装置への駆動力の伝達に伴う振動伝達が車両駆動用回転機の制御状態によって抑制されていない場合に指令値低減制御が実行され、駆動力分配比の制御精度が低下することが抑制される。
第4発明の四輪駆動車両によれば、第1発明乃至第3発明のいずれか1の発明において、前記駆動力分配比が変更されず且つ前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されていない状態から伝達される状態へ変化する場合には、前記指令値低減制御が実行されない。エンジンからの駆動力が駆動力分配装置に伝達されていない状態から伝達される状態へ変化する場合には、駆動力分配装置に加わる振動が大きくなってウォーム駆動用モータが回転駆動されやすくなる。しかし、そのような場合であっても、駆動力分配比が変更されない場合には、ウォーム駆動用モータの回転角度が変更されずウォーム駆動用モータが回転駆動されないため、指令値低減制御が実行される必要性がないからである。
第5発明の四輪駆動車両によれば、第1発明乃至第4発明のいずれか1の発明において、(a)前記電流指令値の設定は、前記目標駆動力分配比と前記電流指令値との関係が予め定められた制御マップを用いて行われ、(b)前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されているか否かに応じて前記電流指令値の設定で用いられる前記制御マップが異なる。このように、予め定められた制御マップを用いることにより、駆動力分配比が目標駆動力分配比となるようにウォーム駆動用モータを回転駆動制御するための電流指令値を迅速に設定でき、また、電流指令値の設定にあたっての演算負荷が低減される。
第6発明の四輪駆動車両によれば、第1発明乃至第4発明のいずれか1の発明において、前記指令値低減制御における前記電流指令値は、前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されていない場合における前記電流指令値に対して予め定められた所定の係数を乗じて設定される。指令値低減制御における電流指令値の設定で用いられるのは、エンジンからの駆動力が駆動力分配装置に伝達されていない場合において設定される電流指令値に対して乗ぜられる予め定められた所定の係数である。このため、エンジンからの駆動力が駆動力分配装置に伝達されている場合に用いられる制御マップを予め記憶しておくのに比べて、所定の係数を記憶しておくだけで良いため記憶容量が小さくて済む。
第7発明の四輪駆動車両によれば、第6発明において、前記所定の係数は、前記駆動力分配装置での振動の大きさに基づく学習によって変更される。個々の四輪駆動車両毎にエンジンから駆動力分配装置への振動の伝達されやすさに応じて駆動力分配装置の振動状態が異なるため、学習により所定の係数が変更されることにより、学習されない場合に比べて駆動力分配比の制御精度が低下することが抑制される。
本発明の実施例1に係る四輪駆動車両の概略構成を説明する図であるとともに、四輪駆動車両における各種制御のための制御機能の要部を説明する図である。 図1に示す自動変速機の概略構成を説明する骨子図である。 図2に示す機械式有段変速部の変速作動とそれに用いられる係合装置の断接状態の組み合わせとの関係を説明する係合作動表である。 図2に示す電気式無段変速部と機械式有段変速部とにおける各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。 図1に示すトランスファの構造を説明する骨子図である。 図5に示すトランスファに設けられた電動モータ及びウォームギヤを説明する図である。 機械式有段変速部の変速制御に用いるATギヤ段変速マップと、走行モードの切替制御に用いる走行モード切替マップと、の一例を示す図であって、それぞれの関係を示す図でもある。 エンジンからの駆動力がトランスファに伝達されていない場合における電流指令値制御マップ及びエンジンからの駆動力がトランスファに伝達されている場合における電流指令値制御マップの例である。 図1に示す電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートの一例である。 本発明の実施例2に係る四輪駆動車両の概略構成を説明する図であるとともに、四輪駆動車両における各種制御のための制御機能の要部を説明する図である。 所定の係数とトランスファ振動値との予め定められた関係の一例である。 後輪側分配率が変更される場合に、電動モータに供給するモータ電流の電流指令値を設定する方法を説明する図である。 図10に示す電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートの一例である。
以下、本発明の各実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施例において図は理解を容易とするために適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。
図1は、本発明の実施例1に係る四輪駆動車両10の概略構成を説明する図であるとともに、四輪駆動車両10における各種制御のための制御機能の要部を説明する図である。
四輪駆動車両10は、エンジン12(図1中の「ENG」参照)、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2を駆動力源PUとして備えたハイブリッド車両である。四輪駆動車両10は、少なくともエンジン12を含む駆動力源PUを備えた車両である。四輪駆動車両10は、左右一対の前輪14L,14Rと、左右一対の後輪16L,16Rと、エンジン12等からの駆動力を前輪14L,14R及び後輪16L,16Rへそれぞれ伝達する動力伝達装置18と、を備える。四輪駆動車両10は、FR(フロントエンジン・リヤドライブ)方式の車両をベースとする四輪駆動車両である。後輪16L,16Rは、二輪駆動状態及び四輪駆動状態においてともに駆動輪となり、本発明における「主駆動輪」に相当する。前輪14L,14Rは、二輪駆動状態において従動輪となり且つ四輪駆動状態において駆動輪となり、本発明における「副駆動輪」に相当する。本実施例では、特に区別しない場合には、前輪14L,14Rを前輪14と称し、後輪16L,16Rを後輪16と称する。また、エンジン12、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2については、特に区別しない場合には単に駆動力源PUと称する。
エンジン12は、四輪駆動車両10の走行用の駆動力源PUであって、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。エンジン12は、後述する電子制御装置140によって、四輪駆動車両10に備えられたスロットルアクチュエータや燃料噴射装置や点火装置等を含むエンジン制御装置20が制御されることによりエンジン12の出力トルクであるエンジントルクTe[Nm]が制御される。
第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、電動機(モータ)としての機能及び発電機(ジェネレータ)としての機能を有する回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、四輪駆動車両10の走行用の駆動力源PUとなり得るものであり、本発明における「車両駆動用回転機」に相当する。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、それぞれ四輪駆動車両10に備えられたインバータ22を介して、四輪駆動車両10に備えられたバッテリ24に接続されている。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、それぞれ後述する電子制御装置140によってインバータ22が制御されることにより、第1回転機MG1の出力トルクであるMG1トルクTg[Nm]及び第2回転機MG2の出力トルクであるMG2トルクTm[Nm]が制御される。車両駆動用回転機の出力トルクは、例えば正回転の場合、加速側となる正トルクでは力行トルクであり、減速側となる負トルクでは回生トルクである。バッテリ24は、第1回転機MG1及び第2回転機MG2のそれぞれに対して電力を授受する蓄電装置である。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、車体に取り付けられる非回転部材であるケース26内に設けられている。
動力伝達装置18は、ハイブリッド用のトランスミッションである自動変速機28(図1中の「HV用T/M」参照)、トランスファ30(図1中の「T/F」参照)、フロントプロペラシャフト32、リヤプロペラシャフト34、前輪側差動歯車装置36(図1中の「FDiff」参照)、後輪側差動歯車装置38(図1中の「RDiff」参照)、左右一対の前輪車軸40L,40R、及び左右一対の後輪車軸42L,42R、を備える。動力伝達装置18において、自動変速機28を介して伝達されたエンジン12等からの駆動力が、トランスファ30から、リヤプロペラシャフト34、後輪側差動歯車装置38、後輪車軸42L,42R等を順次介して後輪16L,16Rへ伝達される。また、動力伝達装置18において、トランスファ30に伝達されたエンジン12からの駆動力の一部が前輪14側へ分配される場合、その分配される駆動力が、フロントプロペラシャフト32、前輪側差動歯車装置36、前輪車軸40L,40R等を順次介して前輪14L,14Rへ伝達される。
図2は、図1に示す自動変速機28の概略構成を説明する骨子図である。自動変速機28は、ケース26内において共通の回転軸線CL1上に直列に配設された、電気式無段変速部44及び機械式有段変速部46等を備える。電気式無段変速部44は、直接的に或いは図示しないダンパーなどを介して間接的にエンジン12に連結されている。機械式有段変速部46は、電気式無段変速部44の出力側に連結されている。機械式有段変速部46の出力側は、トランスファ30に連結されている。自動変速機28において、エンジン12や第2回転機MG2等から出力される駆動力は、機械式有段変速部46へ伝達され、その機械式有段変速部46からトランスファ30へ伝達される。なお、以下、電気式無段変速部44については単に無段変速部44と記し、機械式有段変速部46については単に有段変速部46と記す。また、駆動力は、特に区別しない場合にはトルクや力も同意である。
無段変速部44及び有段変速部46は回転軸線CL1に対して略対称的に構成されており、図2ではその回転軸線CL1に対して下半分が省略されている。回転軸線CL1は、エンジン12のクランク軸、そのクランク軸に連結された自動変速機28の入力回転部材である連結軸48、自動変速機28の出力回転部材である出力軸50などの回転中心線である。連結軸48は無段変速部44の入力回転部材でもあり、出力軸50は有段変速部46の出力回転部材でもある。
無段変速部44は、第1回転機MG1及び差動機構54を備える。差動機構54は、エンジン12の駆動力を、第1回転機MG1と、無段変速部44の出力回転部材である中間伝達部材52と、に機械的に分割する動力分割機構である。中間伝達部材52には、第2回転機MG2が動力伝達可能に連結されている。無段変速部44は、第1回転機MG1の運転状態が制御されることにより差動機構54の差動状態が制御される電気式無段変速機である。無段変速部44は、変速比(ギヤ比ともいう)γ0(=エンジン回転速度Ne[rpm]/MG2回転速度Nm[rpm])が変化させられる電気的な無段変速機として作動させられる。エンジン回転速度Neは、エンジン12の回転速度であり、無段変速部44の入力回転速度すなわち連結軸48の回転速度と同値である。エンジン回転速度Neは、無段変速部44と有段変速部46とを合わせた全体の自動変速機28の入力回転速度でもある。MG2回転速度Nmは、第2回転機MG2の回転速度であり、無段変速部44の出力回転速度すなわち中間伝達部材52の回転速度と同値である。第1回転機MG1は、エンジン回転速度Neを制御可能な回転機である。なお、第1回転機MG1の運転状態を制御することは、第1回転機MG1の運転制御を行うことである。
差動機構54は、シングルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、サンギヤS0、キャリアCA0、及びリングギヤR0を備える。キャリアCA0には連結軸48を介してエンジン12が動力伝達可能に連結され、サンギヤS0には第1回転機MG1が動力伝達可能に連結され、リングギヤR0には第2回転機MG2が動力伝達可能に連結されている。差動機構54において、キャリアCA0は入力要素として機能し、サンギヤS0は反力要素として機能し、リングギヤR0は出力要素として機能する。
有段変速部46は、中間伝達部材52とトランスファ30との間の動力伝達経路を構成する有段変速機である。中間伝達部材52は、有段変速部46の入力回転部材としても機能する。中間伝達部材52には、第2回転機MG2が一体回転するように連結されている。有段変速部46は、走行用の駆動力源PUと駆動輪(前輪14、後輪16)との間の動力伝達経路の一部を構成する自動変速機である。有段変速部46は、例えば第1遊星歯車装置56及び第2遊星歯車装置58で構成された複数の遊星歯車装置と、クラッチC1、クラッチC2、ブレーキB1、ブレーキB2、及びワンウェイクラッチF1を含む複数の係合装置と、を備える、公知の遊星歯車式の自動変速機である。以下、クラッチC1、クラッチC2、ブレーキB1、及びブレーキB2については、特に区別しない場合は単に係合装置CBという。
係合装置CBは、油圧アクチュエータにより押圧される多板式或いは単板式のクラッチやブレーキ或いは油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成される、油圧式の摩擦係合装置である。係合装置CBは、四輪駆動車両10に備えられた油圧制御回路60(図1参照)から係合装置CBを制御する油圧アクチュエータに供給される調圧された各油圧により、それぞれ係合や解放などの状態である断接状態が切り替えられる。
有段変速部46は、第1遊星歯車装置56及び第2遊星歯車装置58の各回転要素が、直接的に或いは係合装置CBやワンウェイクラッチF1を介して間接的に、一部が互いに連結されたり、中間伝達部材52、ケース26、或いは出力軸50に連結されたりしている。第1遊星歯車装置56の各回転要素は、サンギヤS1、キャリアCA1、リングギヤR1であり、第2遊星歯車装置58の各回転要素は、サンギヤS2、キャリアCA2、リングギヤR2である。
有段変速部46は、複数の係合装置CBの断接状態の組み合わせが切り替えられることによって、変速比γat(=AT入力回転速度Ni[rpm]/出力回転速度No[rpm])が異なる複数の変速段(ギヤ段ともいう)のうちの何れかのギヤ段を形成する。つまり、有段変速部46は、複数の係合装置CBの何れかが係合されることで、ギヤ段を切り替えるすなわち変速を実行する。有段変速部46は、複数のギヤ段のそれぞれが形成可能な有段式の自動変速機である。本実施例では、有段変速部46にて形成されるギヤ段をATギヤ段と称す。AT入力回転速度Niは、有段変速部46の入力回転部材の回転速度である有段変速部46の入力回転速度であって、中間伝達部材52の回転速度と同値であり、又、MG2回転速度Nmと同値である。AT入力回転速度Niは、MG2回転速度Nmで表すことができる。出力回転速度Noは、有段変速部46の出力回転速度である出力軸50の回転速度であって、自動変速機28の出力回転速度でもある。自動変速機28は、駆動力源PUからの駆動力を出力軸50へ伝達する自動変速機である。自動変速機28は、エンジン12とトランスファ30との間に備えられ、本発明における「変速機」に相当する。
図3は、図2に示す機械式有段変速部46の変速作動とそれに用いられる係合装置CBの断接状態の組み合わせとの関係を説明する係合作動表である。図3において、「○」は係合状態、「△」はエンジンブレーキ時や有段変速部46のコーストダウンシフト時に係合状態、空欄は解放状態をそれぞれ表している。有段変速部46では、例えば図3に示すように、複数のATギヤ段として、AT1速ギヤ段(図3中の「1st」)-AT4速ギヤ段(図3中の「4th」)の4段の前進用のATギヤ段が形成可能である。最もロー側のAT1速ギヤ段の変速比γatが最も大きく、ハイ側のATギヤ段ほど変速比γatが小さくなる。後進用のATギヤ段(図3中の「Rev」)は、例えばクラッチC1及びブレーキB2が係合状態とされることによって形成される。つまり、後進走行を行う際には、例えばAT1速ギヤ段が形成される。
後述する電子制御装置140によって、ドライバー(すなわち運転者)のアクセル操作や車速V[km/h]等に応じて、有段変速部46において形成されるATギヤ段が切り替えられる、すなわち複数のATギヤ段の何れかが選択的に形成される。例えば、有段変速部46の変速制御においては、係合装置CBの何れかの掴み替えにより変速が実行される、すなわち係合装置CBの係合状態と解放状態との切替えにより変速が実行される、所謂クラッチツゥクラッチ変速が実行される。
図2に戻り、四輪駆動車両10は、更にワンウェイクラッチF0、機械式のオイルポンプであるMOP62、及び不図示の電動式のオイルポンプ等、を備える。
ワンウェイクラッチF0は、キャリアCA0を回転不能に固定することができるロック機構である。すなわち、ワンウェイクラッチF0は、エンジン12のクランク軸と連結された、キャリアCA0と一体的に回転する連結軸48を、ケース26に対して固定することができるロック機構である。ワンウェイクラッチF0は、相対回転可能な2つの部材のうちの一方の部材が連結軸48に一体的に連結され、他方の部材がケース26に一体的に連結されている。ワンウェイクラッチF0は、エンジン12の作動時の回転方向である正回転方向に対して空転する一方で、エンジン12の作動時とは逆の回転方向に対して機械的に自動係合する。したがって、ワンウェイクラッチF0の空転時には、エンジン12はケース26に対して相対回転可能な状態とされる。一方で、ワンウェイクラッチF0の自動係合時には、エンジン12はケース26に対して相対回転不能な状態とされる。すなわち、ワンウェイクラッチF0の係合により、エンジン12はケース26に固定される。このように、ワンウェイクラッチF0は、エンジン12の作動時の回転方向となるキャリアCA0の正回転方向の回転を許容し且つキャリアCA0の負回転方向の回転を阻止する。すなわち、ワンウェイクラッチF0は、エンジン12の正回転方向の回転を許容し且つ負回転方向の回転を阻止することができるロック機構である。
MOP62は、連結軸48に連結されており、エンジン12の回転に従って回転させられて動力伝達装置18にて用いられる作動油OILを吐出する。また、不図示の電動式のオイルポンプは、例えばエンジン12の停止時すなわちMOP62の非駆動時に駆動させられる。MOP62や不図示の電動式のオイルポンプが吐出した作動油OILは、油圧制御回路60へ供給される。作動油OILは、油圧制御回路60により係合装置CBの断接状態を制御する油圧アクチュエータに供給される各油圧に調圧されて動力伝達装置18へ供給される(図1参照)。
図4は、図2に示す無段変速部44と有段変速部46とにおける各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。図4において、無段変速部44を構成する差動機構54の3つの回転要素に対応する3本の縦線Y1,Y2,Y3は、左側から順に、第2回転要素RE2に対応するサンギヤS0の回転速度を表すg軸、第1回転要素RE1に対応するキャリアCA0の回転速度を表すe軸、及び第3回転要素RE3に対応するリングギヤR0の回転速度(すなわち有段変速部46の入力回転速度)を表すm軸である。また、有段変速部46の4本の縦線Y4,Y5,Y6,Y7は、左から順に、第4回転要素RE4に対応するサンギヤS2の回転速度、第5回転要素RE5に対応する相互に連結されたリングギヤR1及びキャリアCA2の回転速度(すなわち出力軸50の回転速度)、第6回転要素RE6に対応する相互に連結されたキャリアCA1及びリングギヤR2の回転速度、及び第7回転要素RE7に対応するサンギヤS1の回転速度をそれぞれ表す軸である。縦線Y1,Y2,Y3の相互の間隔は、差動機構54の歯車比ρ0に応じて定められる。また、縦線Y4,Y5,Y6,Y7の相互の間隔は、第1遊星歯車装置56及び第2遊星歯車装置58のそれぞれの歯車比ρ1,ρ2に応じて定められる。共線図の縦軸間の関係において、サンギヤとキャリアとの間が1に対応する間隔とされると、キャリアとリングギヤとの間が遊星歯車装置の歯車比ρ(=サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)に対応する間隔とされる。
図4の共線図を用いて表現すれば、無段変速部44の差動機構54において、第1回転要素RE1にエンジン12(図4中の「ENG」参照)が連結され、第2回転要素RE2に第1回転機MG1(図4中の「MG1」参照)が連結され、中間伝達部材52と一体回転する第3回転要素RE3に第2回転機MG2(図4中の「MG2」参照)が連結されて、エンジン12の回転が中間伝達部材52を介して有段変速部46へ伝達されるように構成されている。無段変速部44では、縦線Y2を横切る各直線L0e、L0m、L0Rにより、サンギヤS0の回転速度とリングギヤR0の回転速度との関係が示される。
有段変速部46において、第4回転要素RE4はクラッチC1を介して中間伝達部材52に選択的に連結され、第5回転要素RE5は出力軸50に連結され、第6回転要素RE6はクラッチC2を介して中間伝達部材52に選択的に連結されるとともにブレーキB2を介してケース26に選択的に連結され、第7回転要素RE7はブレーキB1を介してケース26に選択的に連結される。有段変速部46では、係合装置CBの係合解放制御によって縦線Y5を横切る各直線L1、L2、L3、L4、LRにより、出力軸50における「1st」、「2nd」、「3rd」、「4th」、「Rev」の各回転速度が示される。
図4中に実線で示す、直線L0e及び直線L1、L2、L3、L4は、少なくともエンジン12を駆動力源PUとして走行するハイブリッド走行(=HV走行)が可能なHV走行モードでの前進走行における各回転要素の相対速度を示している。HV走行モードでは、差動機構54において、キャリアCA0に入力される正トルクのエンジントルクTeに対して、第1回転機MG1による負トルクの反力トルクとなるMG1トルクTgがサンギヤS0に入力されると、リングギヤR0には正回転にて正トルクとなるエンジン直達トルクTd[Nm](=Te/(1+ρ0)=-(1/ρ0)×Tg)が現れる。そして、要求駆動力Frdem[N]に応じて、エンジン直達トルクTdとMG2トルクTmとの合算トルクが四輪駆動車両10の前進方向の駆動トルクとして、AT1速ギヤ段-AT4速ギヤ段のうちの何れかのATギヤ段が形成された有段変速部46を介してトランスファ30へ伝達される。第1回転機MG1は、正回転にて負トルクを発生する場合には発電機として機能する。第1回転機MG1の発電電力Wg[W]は、バッテリ24に充電されたり、第2回転機MG2で消費されたりする。第2回転機MG2は、発電電力Wgの全部又は一部を用いて、或いは、発電電力Wgに加えてバッテリ24から供給される電力を用いて、MG2トルクTmを出力する。
図4中の一点鎖線で示す直線L0m及び図4中の実線で示す直線L1,L2,L3,L4は、エンジン12の作動を停止した状態で第1回転機MG1及び第2回転機MG2のうちの少なくとも一方の車両駆動用回転機を駆動力源PUとして走行するモータ走行(=EV走行)が可能なEV走行モードでの前進走行における各回転要素の相対速度を示している。EV走行モードでの前進走行におけるEV走行としては、例えば第2回転機MG2のみを駆動力源PUとして走行する単駆動EV走行と、第1回転機MG1及び第2回転機MG2を共に駆動力源PUとして走行する両駆動EV走行と、がある。単駆動EV走行では、キャリアCA0はゼロ回転とされ、リングギヤR0には正回転にて正トルクとなるMG2トルクTmが入力される。このとき、サンギヤS0に連結された第1回転機MG1は、無負荷状態とされて負回転にて空転させられる。単駆動EV走行では、ワンウェイクラッチF0が解放されており、連結軸48はケース26に対して固定されていない。
両駆動EV走行では、キャリアCA0がゼロ回転とされた状態で、サンギヤS0に負回転にて負トルクとなるMG1トルクTgが入力されると、キャリアCA0の負回転方向への回転が阻止されるようにワンウェイクラッチF0が自動係合される。ワンウェイクラッチF0の係合によってキャリアCA0が回転不能に固定された状態においては、MG1トルクTgによる反力トルクがリングギヤR0へ入力される。加えて、両駆動EV走行では、単駆動EV走行と同様に、リングギヤR0にはMG2トルクTmが入力される。キャリアCA0がゼロ回転とされた状態で、サンギヤS0に負回転にて負トルクとなるMG1トルクTgが入力された際に、MG2トルクTmが入力されなければ、MG1トルクTgによる単駆動EV走行も可能である。EV走行モードでの前進走行では、エンジン12は作動されず、エンジン回転速度Neはゼロとされ、MG1トルクTg及びMG2トルクTmのうちの少なくとも一方のトルクが四輪駆動車両10の前進方向の駆動トルクとして、AT1速ギヤ段-AT4速ギヤ段のうちの何れかのATギヤ段が形成された有段変速部46を介してトランスファ30へ伝達される。EV走行モードでの前進走行では、MG1トルクTgは負回転且つ負トルクの力行トルクであり、MG2トルクTmは正回転且つ正トルクの力行トルクである。
図4中の破線で示す、直線L0R及び直線LRは、EV走行モードでの後進走行における各回転要素の相対速度を示している。このEV走行モードでの後進走行では、リングギヤR0には負回転にて負トルクとなるMG2トルクTmが入力され、そのMG2トルクTmが四輪駆動車両10の後進方向の駆動トルクとして、AT1速ギヤ段が形成された有段変速部46を介してトランスファ30へ伝達される。四輪駆動車両10では、後述する電子制御装置140によって、複数のATギヤ段のうちの前進用のロー側のATギヤ段である例えばAT1速ギヤ段が形成された状態で、前進走行時における前進用のMG2トルクTmとは正負が反対となる後進用のMG2トルクTmが第2回転機MG2から出力させられることで、後進走行を行うことができる。EV走行モードでの後進走行では、MG2トルクTmは負回転且つ負トルクの力行トルクである。なお、HV走行モードにおいても、直線L0Rのように第2回転機MG2を負回転とすることが可能であるので、EV走行モードと同様に後進走行を行うことが可能である。
図5は、図1に示すトランスファ30の構造を説明する骨子図である。図6は、図5に示すトランスファ30に設けられた電動モータ86及びウォームギヤ88を説明する図である。
トランスファ30は、非回転部材としてのトランスファケース64を備える。トランスファ30は、トランスファケース64内において、後輪側出力軸66、前輪駆動用ドライブギヤ68、及び前輪駆動用クラッチ70を、共通の回転軸線CL1を回転中心にして備える。トランスファ30は、トランスファケース64内において、前輪側出力軸72及び前輪駆動用ドリブンギヤ74を、共通の回転軸線CL2を回転中心にして備える。回転軸線CL2は、フロントプロペラシャフト32の回転中心線でもある。さらに、トランスファ30は、前輪駆動用アイドラギヤ76を備える。
後輪側出力軸66は、出力軸50に動力伝達可能に連結されているとともに、リヤプロペラシャフト34に動力伝達可能に連結されている。後輪側出力軸66は、駆動力源PUから自動変速機28を介して出力軸50に伝達された駆動力を後輪16へ出力する。なお、出力軸50は、トランスファ30の後輪側出力軸66に駆動力源PUからの駆動力を入力するトランスファ30の入力回転部材、つまりトランスファ30に駆動力源PUからの駆動力を伝達する駆動力伝達軸としても機能する。
前輪駆動用ドライブギヤ68は、後輪側出力軸66に対して相対回転可能に設けられている。前輪駆動用クラッチ70は、多板の湿式クラッチであり、後輪側出力軸66から前輪駆動用ドライブギヤ68へ伝達される伝達トルクを変更できる。すなわち、前輪駆動用クラッチ70は、後輪側出力軸66から前輪側出力軸72へ伝達される伝達トルクを変更できる。
前輪駆動用ドリブンギヤ74は、前輪側出力軸72に一体的に設けられており、前輪側出力軸72に動力伝達可能に連結されている。前輪駆動用アイドラギヤ76は、前輪駆動用ドライブギヤ68と前輪駆動用ドリブンギヤ74とにそれぞれ噛み合わされており、前輪駆動用ドライブギヤ68と前輪駆動用ドリブンギヤ74との間を動力伝達可能に連結する。
前輪側出力軸72は、前輪駆動用ドリブンギヤ74及び前輪駆動用アイドラギヤ76を介して前輪駆動用ドライブギヤ68に動力伝達可能に連結されているとともに、フロントプロペラシャフト32に動力伝達可能に連結されている。前輪側出力軸72は、前輪駆動用クラッチ70を介して前輪駆動用ドライブギヤ68に伝達された駆動力源PUからの駆動力の一部を前輪14へ出力する。
前輪駆動用クラッチ70は、クラッチハブ78、クラッチドラム80、摩擦係合要素82、及びピストン84を備える。なお、「前輪駆動用クラッチ70」は、本発明における「駆動力分配クラッチ」に相当する。クラッチハブ78は、後輪側出力軸66に動力伝達可能に連結されている。クラッチドラム80は、前輪駆動用ドライブギヤ68に動力伝達可能に連結されている。摩擦係合要素82は、クラッチハブ78に対して回転軸線CL1方向に相対移動可能且つクラッチハブ78に対して相対回転不能に設けられた複数枚の第1摩擦板82aと、クラッチドラム80に対して回転軸線CL1方向に相対移動可能且つクラッチドラム80に対して相対回転不能に設けられた複数枚の第2摩擦板82bと、を有する。第1摩擦板82aと第2摩擦板82bとは、回転軸線CL1方向で交互に重なるように配置されている。ピストン84は、回転軸線CL1方向に移動可能に設けられ、摩擦係合要素82に当接して第1摩擦板82aと第2摩擦板82bとを押圧する。この押圧により、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量が変更される。なお、ピストン84が摩擦係合要素82を押圧しない場合には、前輪駆動用クラッチ70が解放状態となり、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量がゼロとなる。
前輪駆動用クラッチ70は、そのトルク容量が変更されることで、自動変速機28を介して伝達された駆動力源PUからの駆動力を、後輪側出力軸66及び前輪側出力軸72に分配する。前輪駆動用クラッチ70が解放状態にある場合には、後輪側出力軸66と前輪駆動用ドライブギヤ68との間の動力伝達経路が切断される。この場合、駆動力源PUから自動変速機28を介してトランスファ30に伝達された駆動力は、リヤプロペラシャフト34等を介して後輪16に伝達される。また、トランスファ30は、前輪駆動用クラッチ70がスリップ係合状態又は完全係合状態にある場合には、後輪側出力軸66と前輪駆動用ドライブギヤ68との間の動力伝達経路が接続される。この場合、駆動力源PUから自動変速機28を介してトランスファ30に伝達された駆動力の一部が、フロントプロペラシャフト32等を介して前輪14に伝達されるとともに、駆動力の残部がリヤプロペラシャフト34等を介して後輪16に伝達される。トランスファ30は、駆動力源PUからの駆動力を前輪14及び後輪16に伝達することができ、本発明における「駆動力分配装置」に相当する。
トランスファ30は、前輪駆動用クラッチ70を作動させる装置として、電動モータ86、ウォームギヤ88、及びカム機構90を備える。
ウォームギヤ88は、図6に示すように、電動モータ86のモータシャフト86aに一体的に形成されたウォーム92と、ウォーム92に噛み合う歯が形成されたウォームホイール94と、を含む歯車対である。なお、「電動モータ86」、「モータシャフト86a」、及び「ウォームギヤ88」は、本発明における「ウォーム駆動用モータ」、「シャフト」、及び「ギヤ機構」にそれぞれ相当する。ウォームホイール94は、回転軸線CL1を中心にして回転可能に設けられている。電動モータ86が回転すると、ウォームホイール94は回転軸線CL1を中心にして回転させられる。ウォームホイール94は、そのウォームホイール94の外周歯の歯すじがウォームホイール94の回転中心である回転軸線CL1に対して平行な平歯車である。また、図6に示すように、電動モータ86のモータシャフト86aは、そのモータシャフト86aの回転中心である回転軸線CL3がウォームホイール94の回転中心である回転軸線CL1に直交する回転平面Pに対してウォーム92のピッチ角θg[rad]分傾斜するように配置されている。
図5に示すように、カム機構90は、ウォームホイール94と前輪駆動用クラッチ70のピストン84との間に設けられている。カム機構90は、ウォームホイール94に接続されている第1部材96と、ピストン84に接続されている第2部材98と、第1部材96と第2部材98との間に介挿されている複数個のボール100と、を備える。
複数個のボール100は、回転軸線CL1を中心とする回転方向において等角度間隔に配置されている。第1部材96及び第2部材98においてボール100に接触する面には、それぞれカム溝が形成されている。各カム溝は、第1部材96が第2部材98に対して相対回転した場合において、第1部材96と第2部材98とが回転軸線CL1方向で互いに乖離するように形成されている。このような構成により、第1部材96が第2部材98に対して相対回転すると、第1部材96と第2部材98とが互いに乖離して第2部材98が回転軸線CL1方向に移動させられ、第2部材98に接続されているピストン84が摩擦係合要素82を押圧する。したがって、電動モータ86によってウォームホイール94が回転させられると、ウォームホイール94の回転運動が、カム機構90を介して回転軸線CL1方向への直線運動に変換されてピストン84に伝達され、ピストン84が摩擦係合要素82を押圧する。このように、カム機構90は、ウォームホイール94の回転運動を前輪駆動用クラッチ70の回転軸線CL1方向への直線運動に変換して前輪駆動用クラッチ70に押圧力F[N]を発生させる機構である。なお、「回転軸線CL1」及び「カム機構90」は、本発明における「軸線」及び「変換機構」にそれぞれ相当する。
ピストン84が摩擦係合要素82を押圧する押圧力Fが変更されることにより、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量が変更される。トランスファ30は、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量を変更することで、前輪14と後輪16とに分配する駆動力源PUからの駆動力の割合である駆動力分配比Rxを変更することができる。
駆動力分配比Rxは、例えば駆動力源PUから後輪16及び前輪14に伝達される総駆動力に対する後輪16に伝達される駆動力の割合、すなわち後輪側分配率Xrである。また、駆動力分配比Rxは、例えば駆動力源PUから後輪16及び前輪14に伝達される総駆動力に対する前輪14に伝達される駆動力の割合、すなわち前輪側分配率Xf(=1-Xr)である。本実施例では、後輪16が主駆動輪であるので、駆動力分配比Rxとして主側分配率である後輪側分配率Xrを用いる。
ピストン84が摩擦係合要素82を押圧しない場合には、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量がゼロになって後輪側分配率Xrは1.0になる。換言すれば、前輪14と後輪16とへの駆動力の分配すなわち前後輪の駆動力分配を、総駆動力を100として前輪14の駆動力:後輪16の駆動力で表せば、前後輪の駆動力分配は0:100になる。一方で、ピストン84が摩擦係合要素82を押圧する場合には、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量がゼロよりも大きくなり、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量が増加するほど後輪側分配率Xrが低下する。前輪駆動用クラッチ70が完全係合されるトルク容量になると、後輪側分配率Xrは0.5になる。換言すれば、前後輪の駆動力分配は50:50で均衡した状態になる。このように、トランスファ30は、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量を変更することによって、後輪側分配率Xrを1.0~0.5の間で調節できる、すなわち前後輪の駆動力分配を0:100~50:50の間で調節できる。つまり、トランスファ30は、駆動力源PUからの駆動力を後輪16のみに伝達する二輪駆動状態と、駆動力源PUからの駆動力を後輪16及び前輪14に伝達する四輪駆動状態と、に切替可能である。
図7は、有段変速部46の変速制御に用いるATギヤ段変速マップと、走行モードの切替制御に用いる走行モード切替マップと、の一例を示す図であって、それぞれの関係を示す図でもある。ATギヤ段変速マップは、車速V[km/h]と要求駆動力Frdem[N]とを変数としてアップシフト線(実線)及びダウンシフト線(破線)を有する関係(変速線図、変速マップ)が予め実験的に或いは設計的に求められて記憶されたものである。変数である実際の車速V及び要求駆動力Frdemで表される点がアップシフト線(実線)又はダウンシフト線(一点鎖線)を横切ると、変速制御の開始が判断される。一般的に、エンジン効率が低下する一点鎖線Aで示される車速Vが比較的低い低車速域において或いは要求駆動力Frdemが比較的低い低負荷領域において、EV走行が実行される。
また、EV走行は、第2回転機MG2にインバータ22を介して接続されたバッテリ24の充電状態値(充電容量値)SOC[%]が所定値以上の場合に適用される。この変速線図に基づいて有段変速部46の変速段が形成されることで、四輪駆動車両10におけるエネルギー効率(例えば燃費)が有利となる。なお、ATギヤ段変速マップは、車速Vに替えて出力回転速度Noなどが用いられても良い。また、要求駆動力Frdemに替えて要求駆動トルクTrdem[Nm]やアクセル開度θacc[%]やスロットル弁開度θth[%]などが用いられても良い。
図1に戻り、四輪駆動車両10は、駆動力源PU及びトランスファ30などを制御する四輪駆動車両10の制御装置を含むコントローラとしての電子制御装置140を備える。図1は、電子制御装置140の入出力系統を示す図であり、電子制御装置140による制御機能の要部を説明する機能ブロック図である。電子制御装置140は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより四輪駆動車両10の各種制御を実行する。電子制御装置140は、必要に応じてエンジン制御用、変速制御用等の各コンピュータを含んで構成される。なお、電子制御装置140は、本発明における「制御装置」に相当する。
電子制御装置140には、四輪駆動車両10に備えられた各種センサ等(例えば、エンジン回転速度センサ110、出力回転速度センサ112、MG1回転速度センサ114、MG2回転速度センサ116、前輪14,後輪16毎に設けられた車輪速センサ118、アクセル開度センサ120、スロットル弁開度センサ122、Gセンサ124、シフトポジションセンサ126、ヨーレートセンサ128、ステアリングセンサ130、バッテリセンサ132、油温センサ134など)による検出値に基づく各種信号等(例えば、エンジン回転速度Ne、車速Vに対応する出力回転速度No、第1回転機MG1の回転速度であるMG1回転速度Ng[rpm]、AT入力回転速度Niと同値であるMG2回転速度Nm、各前輪14,後輪16の回転速度である車輪速Nr[rpm]、運転者の加速操作の大きさを表す運転者のアクセル操作量であるアクセル開度θacc、電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θth、四輪駆動車両10の前後加速度Gx[m/sec]及び左右加速度Gy[m/sec]、四輪駆動車両10に備えられたシフトレバーの操作ポジションPOSsh、四輪駆動車両10の重心を通る鉛直軸まわりの車両回転角の変化速度であるヨー角速度Vyaw[rad/sec]、四輪駆動車両10に備えられたステアリングホイールの操舵角度θsw[rad]及び操舵方向Dsw、バッテリ24のバッテリ温度THbat[℃]やバッテリ充放電電流Ibat[A]やバッテリ電圧Vbat[V]、作動油OILの温度である作動油温THoil[℃]など)が、それぞれ入力される。
電子制御装置140からは、四輪駆動車両10に備えられた各装置(例えば、エンジン制御装置20、インバータ22、油圧制御回路60、電動モータ86など)に各種指令信号(例えば、エンジン12を制御するためのエンジン制御信号Se、第1回転機MG1及び第2回転機MG2をそれぞれ制御するための回転機制御信号Smg、係合装置CBの断接状態を制御するための油圧制御信号Sat、電動モータ86を回転制御するための電動モータ制御信号Swなど)が、それぞれ出力される。
電子制御装置140は、ハイブリッド制御部142、AT変速制御部144、四輪駆動制御部146、及びマップ記憶部148を機能的に備える。
AT変速制御部144は、例えば図7に示したATギヤ段変速マップを用いて有段変速部46の変速判断を行い、必要に応じて有段変速部46の変速制御を実行するための油圧制御信号Satを油圧制御回路60へ出力する。
ハイブリッド制御部142は、エンジン制御部142aと回転機制御部142bとを機能的に含んでおり、それらの制御機能によりエンジン12、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2によるハイブリッド駆動制御等を実行する。エンジン制御部142aは、エンジン12の運転状態(作動状態、非作動状態)を制御するエンジン制御手段として機能する。回転機制御部142bは、インバータ22を介して第1回転機MG1及び第2回転機MG2の運転状態を制御する回転機制御手段として機能する。
ハイブリッド制御部142は、例えばアクセル開度θacc及び車速Vと駆動要求量としての要求駆動力Frdemとの予め定められた関係である駆動要求量マップを用いて、要求駆動力Frdemを算出する。要求駆動力Frdemは、見方を換えれば目標駆動力でもある。前記駆動要求量としては、要求駆動力Frdemの他に、各駆動輪(前輪14、後輪16)における要求駆動トルクTrdem[Nm]、各駆動輪における要求駆動パワーPrdem[W]、出力軸50における要求AT出力トルク等を用いることもできる。
ハイブリッド制御部142は、四輪駆動車両10の駆動力が目標駆動力となるように、エンジン12、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2の運転状態を制御する。
例えば、バッテリ24の充電可能電力Win[W]や放電可能電力Wout[W]等が考慮されて、要求駆動トルクTrdemと車速Vとに基づく要求駆動パワーPrdemを実現するように、エンジン制御部142aは、エンジン12を制御する指令信号であるエンジン制御信号Seを出力してエンジン12の運転状態を制御する。エンジン制御信号Seは、例えばそのときのエンジン回転速度NeにおけるエンジントルクTeを出力するエンジン12のパワーであるエンジンパワーPe[W]の指令値である。
バッテリ24の充電可能電力Winは、バッテリ24の入力電力の制限を規定する入力可能な最大電力であり、バッテリ24の入力制限を示している。バッテリ24の放電可能電力Woutは、バッテリ24の出力電力の制限を規定する出力可能な最大電力であり、バッテリ24の出力制限を示している。バッテリ24の充電可能電力Winや放電可能電力Woutは、例えばバッテリ温度THbat及びバッテリ24の充電状態値SOCに基づいて電子制御装置140により算出される。バッテリ24の充電状態値SOCは、バッテリ24の充電量に相当する充電状態を示す値であり、例えばバッテリ充放電電流Ibat及びバッテリ電圧Vbatなどに基づいて電子制御装置140により算出される。
回転機制御部142bは、インバータ22を介して第1回転機MG1及び第2回転機MG2の運転状態を制御する指令信号である回転機制御信号Smgを出力する。回転機制御信号Smgは、例えばエンジントルクTeの反力トルクとしての指令出力時のMG1回転速度NgにおけるMG1トルクTgを出力する第1回転機MG1の発電電力Wgの指令値であり、又、指令出力時のMG2回転速度NmにおけるMG2トルクTmを出力する第2回転機MG2の消費電力Wm[W]の指令値である。
ハイブリッド制御部142は、例えば無段変速部44を無段変速機として作動させて自動変速機28全体を無段変速機として作動させる場合、最適エンジン動作点等を考慮して、要求駆動パワーPrdemを実現するエンジンパワーPeが得られるエンジン回転速度NeやエンジントルクTeとなるように、エンジン12を制御するとともに第1回転機MG1の発電電力Wgを制御することで、無段変速部44の無段変速制御を実行して無段変速部44の変速比γ0を変化させる。この制御の結果として、無段変速機として作動させる場合の自動変速機28の変速比γt(=γ0×γat=Ne/No)が制御される。最適エンジン動作点は、例えば要求エンジンパワーPedem[W]を実現するときに、エンジン12単体の燃費にバッテリ24における充放電効率等を考慮した四輪駆動車両10におけるトータル燃費が最も良くなるエンジン動作点として予め定められている。このエンジン動作点は、エンジン回転速度NeとエンジントルクTeとで表されるエンジン12の運転点である。最適エンジン動作点におけるエンジン回転速度Neは、四輪駆動車両10におけるエネルギー効率が最良となる最適エンジン回転速度Neb[rpm]である。
ハイブリッド制御部142は、例えば無段変速部44を有段変速機のように変速させて自動変速機28全体を有段変速機のように変速させる場合、予め定められた関係である例えば有段変速マップを用いて自動変速機28の変速判断を行い、AT変速制御部144による有段変速部46のATギヤ段の変速制御と協調して、変速比γtが異なる複数のギヤ段を選択的に成立させるように無段変速部44の変速制御を実行する。複数のギヤ段は、それぞれの変速比γtを維持できるように出力回転速度Noに応じて第1回転機MG1によりエンジン回転速度Neを制御することによって成立させることができる。
ハイブリッド制御部142は、走行モードとして、EV走行モード又はHV走行モードを走行状態に応じて選択的に成立させる。例えば、ハイブリッド制御部142は、要求駆動パワーPrdemが予め定められた閾値よりも小さなEV走行領域にある場合には、EV走行モードを成立させる一方で、要求駆動パワーPrdemが予め定められた閾値以上となるHV走行領域にある場合には、HV走行モードを成立させる。
ハイブリッド制御部142は、EV走行モードを成立させたときに、第2回転機MG2のみで要求駆動パワーPrdemを実現できる場合には、第2回転機MG2による単駆動EV走行にて四輪駆動車両10を走行させる。一方で、ハイブリッド制御部142は、EV走行モードを成立させたときに、第2回転機MG2のみでは要求駆動パワーPrdemを実現できない場合には、両駆動EV走行にて四輪駆動車両10を走行させる。ハイブリッド制御部142は、第2回転機MG2のみで要求駆動パワーPrdemを実現できるときであっても、第2回転機MG2のみを用いるよりも第1回転機MG1及び第2回転機MG2を併用した方が四輪駆動車両10におけるエネルギー効率を向上させられる場合には、両駆動EV走行にて四輪駆動車両10を走行させても良い。
ハイブリッド制御部142は、要求駆動パワーPrdemがEV走行領域にあるときであっても、バッテリ24の充電状態値SOCが予め定められたエンジン始動閾値未満となる場合やエンジン12の暖機が必要な場合などには、HV走行モードを成立させる。前記エンジン始動閾値は、エンジン12を自動的に始動してバッテリ24を充電する必要がある充電状態値SOCであることを判断するための予め定められた閾値である。
四輪駆動制御部146は、後輪側分配率Xrを変更する駆動力分配制御を実行する。
四輪駆動制御部146は、分配比変更決定部146a、エンジン状態判定部146b、変速機状態判定部146c、回転機状態判定部146d、及び電動モータ制御部146eを機能的に備える。
分配比変更決定部146aは、駆動力分配制御において後輪側分配率Xrを変更するか否か、すなわち主駆動輪である後輪16及び副駆動輪である前輪14に対する駆動力分配比Rxを変更するか否かを決定する。分配比変更決定部146aは、例えば出力回転速度センサ112やGセンサ124などから判断される四輪駆動車両10の走行状態に応じて、後輪側分配率Xrの目標値である目標後輪側分配率Xrtgtを変更することを決定する。なお、「後輪側分配率Xr」及び「目標後輪側分配率Xrtgt」は、本発明における「駆動力分配比」及び「目標駆動力分配比」にそれぞれ相当する。分配比変更決定部146aは、例えば直進走行時には、前輪駆動用クラッチ70を解放して後輪側分配率Xrを1.0(すなわち、前後輪の駆動力分配を0:100)とする。また、分配比変更決定部146aは、旋回走行中の操舵角度θswと車速V等とに基づいて目標ヨー角速度Vyawtgt[rad/sec]を算出し、ヨーレートセンサ128によって随時検出されるヨー角速度Vyawが目標ヨー角速度Vyawtgtに追従するように、後輪側分配率Xrを変更する。
後輪側分配率Xrの変更は、電動モータ86に供給するモータ電流Im[A]を制御すること、すなわちモータ電流Imの電流指令値Iminstを設定することによって行われる。モータ電流Imの電流指令値Iminstが設定されることにより、電流指令値Iminstの大きさに応じて電動モータ86が回転駆動され、例えば電動モータ86の回転角度であるモータ回転角度θm[rad]が制御される。モータ回転角度θmが変化すると、ウォームギヤ88及びカム機構90を介して前輪駆動用クラッチ70のピストン84が回転軸線CL1方向に移動させられる。ピストン84の移動により摩擦係合要素82を押圧する押圧力Fが変更されることにより、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量が変更される。
ところで、ウォームホイール94の回転のしやすさは、トランスファ30の振動状態によって変化する。具体的には、トランスファ30が振動していない状態に比べて、トランスファ30が振動している状態の方がウォームホイール94は回転しやすい。そのため、モータ電流Imが同じであっても、トランスファ30の振動状態によってウォームホイール94の回転角度すなわちそのウォームホイール94の回転角度に対応したモータ回転角度θmが変化してしまう。エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されていない状態に比べて、エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されている状態の方がトランスファ30の振動は大きい。したがって、エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されていない状態に比べて、エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されている状態の方が同じモータ電流Imであってもウォームホイール94は回転しやすくモータ回転角度θmが大きくなって目標とする回転角度からずれてしまう場合がある。モータ回転角度θmが目標とする回転角度からずれてしまうと、実際の後輪側分配率Xrが目標後輪側分配率Xrtgtからずれてしまい、後輪側分配率Xrの制御精度が低下してしまう。以下、エンジン12からの爆発周期に対応する脈動成分を含む駆動力がトランスファ30に伝達されている状態を「エンジン脈動伝達状態」といい、エンジン12からの駆動力の脈動成分がトランスファ30に伝達されていない状態を「エンジン脈動非伝達状態」ということとする。
マップ記憶部148は、後輪側分配率Xrを目標後輪側分配率Xrtgtに向けて変更する場合において、電動モータ86に供給するモータ電流Imの電流指令値Iminstを設定するために用いられる電流指令値制御マップを記憶している。
ここで、目標後輪側分配率Xrtgtに対応したモータ回転角度θmの目標値である回転角度を目標モータ回転角度θmtgtということとする。電流指令値制御マップは、例えば目標モータ回転角度θmtgtとモータ電流Imの電流指令値Iminstとの関係が予め実験的に定められたものである。電流指令値制御マップには、後述の電流指令値制御マップMAPi_0及び電流指令値制御マップMAPi_1がある。
図8は、エンジン脈動非伝達状態における電流指令値制御マップMAPi_0及びエンジン脈動伝達状態における電流指令値制御マップMAPi_1の例である。前述したように、モータ回転角度θmに応じてピストン84が摩擦係合要素82を押圧する押圧力Fが変更されることにより前輪駆動用クラッチ70のトルク容量が変更され、その結果として後輪側分配率Xrが変更される。したがって、電流指令値制御マップMAPi_0,MAPi_1は、目標モータ回転角度θmtgtと電流指令値Iminstとの関係が予め定められたものであるとともに、目標後輪側分配率Xrtgtと電流指令値Iminstとの関係が予め定められたものでもある。なお、電流指令値制御マップMAPi_0,MAPi_1は、本発明における「制御マップ」に相当する。
電流指令値制御マップMAPi_0,MAPi_1では、いずれも電流指令値Iminstの増加に従って目標モータ回転角度θmtgtが増加している、すなわち目標後輪側分配率Xrtgtが100%から50%に向かって変化している。
電流指令値制御マップMAPi_0,MAPi_1では、トランスファ30の振動状態によって実際のモータ回転角度θmが目標モータ回転角度θmtgtからずれることがないように電流指令値Iminstが予め定められている。すなわち、ウォームホイール94が回転しやすい状態における電流指令値制御マップMAPi_1では、ウォームホイール94が回転しにくい状態における電流指令値制御マップMAPi_0に比較して、同じ目標後輪側分配率Xrtgtに対応した目標モータ回転角度θmtgtにおける電流指令値Iminstが小さくなっている。
例えば、目標モータ回転角度θmtgtが回転角度θ1である場合には、モータ電流Imの電流指令値Iminstは以下のように設定される。エンジン脈動非伝達状態の場合では、電流指令値制御マップMAPi_0が用いられて電流指令値Iminstは指令値Bに設定される。一方、エンジン脈動伝達状態の場合では、電流指令値制御マップMAPi_1が用いられて電流指令値Iminstは指令値A1に設定される。このように、エンジン脈動非伝達状態とエンジン脈動伝達状態とで異なる電流指令値制御マップMAPi_0,MAPi_1がそれぞれ用いられることで、実際のモータ回転角度θmが目標モータ回転角度θmtgtである回転角度θ1からずれることが抑制され、実際の後輪側分配率Xrが目標後輪側分配率Xrtgtからずれることが抑制される。
エンジン状態判定部146b、変速機状態判定部146c、及び回転機状態判定部146dは、後輪側分配率Xrが変更される場合に、エンジン12からの駆動力、特にエンジン12からの駆動力の脈動成分がトランスファ30に伝達されているか否かを判定するものである。
エンジン状態判定部146bは、エンジン12が作動状態にあるか否かを判定する。例えば、エンジン12がエンジン制御信号Seにより回転駆動させられている場合には、エンジン12が作動状態にあると判定される。一方、エンジン12がエンジン制御信号Seにより回転駆動させられていない場合には、エンジン12が作動状態には無いすなわち非作動状態にあると判定される。エンジン12が回転駆動されていれば、非作動状態から作動状態への移行中及び作動状態から非作動状態への移行中も作動状態にあると判定される。
変速機状態判定部146cは、自動変速機28がエンジン12の駆動力をトランスファ30へ動力伝達可能な状態にあるか否かを判定する。無段変速部44及び有段変速部46のいずれもが動力伝達可能な状態にある場合には、自動変速機28が動力伝達可能な状態にあると判定され、無段変速部44及び有段変速部46の少なくとも一方が動力伝達可能な状態に無い場合には、自動変速機28が動力伝達可能な状態には無いと判定される。例えば、無段変速部44において第1回転機MG1による反力トルクがサンギヤS0に入力されている場合には、無段変速部44はエンジン12の駆動力をトランスファ30へ動力伝達可能な状態にあると判定される。一方、無段変速部44において第1回転機MG1による反力トルクがサンギヤS0に入力されていない場合には、無段変速部44はエンジン12の駆動力をトランスファ30へ動力伝達可能な状態には無いと判定される。例えば、有段変速部46において前述の図3に示す何れかのATギヤ段が形成されている場合には、有段変速部46は動力伝達可能な状態にあると判定される。一方、有段変速部46において前述の図3に示す何れのギヤ段も形成されていない場合(例えばニュートラルの場合)には、有段変速部46は動力伝達可能な状態には無いと判定される。
回転機状態判定部146dは、第1回転機MG1が制振制御状態にあるか否かを判定する。第1回転機MG1が制振制御状態にある場合には、エンジン12からの駆動力の脈動成分を抑制するようにすなわち打ち消すように、回転機制御部142bは、第1回転機MG1から反力トルクとなるMG1トルクTgが出力されている。第1回転機MG1が制振制御状態にある場合には、制振制御状態にない場合に比べてエンジン12からトランスファ30に伝達される振動が小さくなってトランスファ30の振動が小さくなる。
エンジン状態判定部146bによりエンジン12が作動状態にあると判定され、変速機状態判定部146cにより自動変速機28がエンジン12の駆動力をトランスファ30へ動力伝達可能な状態にあると判定され、且つ回転機状態判定部146dにより第1回転機MG1が制振制御状態にはないと判定された場合には、四輪駆動制御部146は、エンジン脈動伝達状態にあると判定する。一方、エンジン状態判定部146bによりエンジン12が作動状態でないと判定された場合、変速機状態判定部146cにより自動変速機28がエンジン12の駆動力をトランスファ30へ動力伝達可能な状態にないと判定された場合、及び回転機状態判定部146dにより第1回転機MG1が制振制御状態にあると判定された場合のいずれかの場合には、四輪駆動制御部146は、エンジン脈動非伝達状態にあると判定する。
分配比変更決定部146aにより後輪側分配率Xrを変更すると決定された場合、電動モータ制御部146eは、図8に示した電流指令値制御マップ(MAPi_0,MAPi_1)を用いてモータ電流Imの電流指令値Iminstを設定する。エンジン状態判定部146b、変速機状態判定部146c、及び回転機状態判定部146dによりエンジン脈動非伝達状態にあると判定された場合には、電動モータ制御部146eは、電流指令値制御マップMAPi_0を用いてモータ電流Imの電流指令値Iminstを設定する。一方、エンジン状態判定部146b、変速機状態判定部146c、及び回転機状態判定部146dによりエンジン脈動伝達状態にあると判定された場合には、電動モータ制御部146eは、電流指令値制御マップMAPi_1を用いてモータ電流Imの電流指令値Iminstを設定する。
電動モータ制御部146eは、設定されたモータ電流Imの電流指令値Iminstにより前輪駆動用クラッチ70のトルク容量を変更することによって後輪側分配率Xrが目標後輪側分配率Xrtgtになるように、電動モータ86を制御するための電動モータ制御信号Swを出力する。このように電子制御装置140は、後輪側分配率Xrが目標後輪側分配率Xrtgtとなるようにモータ回転角度θmを制御する。例えば、目標モータ回転角度θmtgtが回転角度θ1である場合において、エンジン脈動非伝達状態にあると判定されると電流指令値Iminstとして指令値Bが設定され、エンジン脈動伝達状態にあると判定されると電流指令値Iminstとして指令値A1(<B)が設定される。
電動モータ制御部146eは、エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されているか否かに応じて電動モータ86に供給するモータ電流Imの電流指令値Iminstを設定し、エンジン脈動伝達状態にある場合には、エンジン脈動非伝達状態にある場合に比べて電流指令値Iminstを小さな値に設定する。この小さな値に設定された電流指令値Iminstが用いられて後輪側分配率Xrが目標後輪側分配率Xrtgtとなるように電動モータ86が回転駆動される制御である指令値低減制御が実行される。このように、トランスファ30の振動状態に対応した電流指令値制御マップ(MAPi_0,MAPi_1)が用いられてモータ電流Imの電流指令値Iminstが設定されるため、トランスファ30の振動状態が変化してもモータ回転角度θmの制御精度の低下が抑制され、その結果として後輪側分配率Xrの制御精度が低下することが抑制される。
図9は、図1に示す電子制御装置140の制御作動の要部を説明するフローチャートの一例である。図9のフローチャートは、繰り返し実行される。
分配比変更決定部146aの機能に対応するステップS10において、後輪側分配率Xrの変更が決定されたか否かが判定される。ステップS10の判定が肯定された場合は、ステップS20が実行される。ステップS10の判定が否定された場合は、リターンとなる。
エンジン状態判定部146bの機能に対応するステップS20において、エンジン12が作動状態にあるか否かが判定される。ステップS20の判定が肯定された場合は、ステップS30が実行される。ステップS20の判定が否定された場合は、ステップS70が実行される。
変速機状態判定部146cの機能に対応するステップS30において、自動変速機28がエンジン12の駆動力をトランスファ30へ動力伝達可能な状態にあるか否かが判定される。ステップS30の判定が肯定された場合は、ステップS40が実行される。ステップS30の判定が否定された場合は、ステップS70が実行される。
回転機状態判定部146dの機能に対応するステップS40において、第1回転機MG1が制振制御状態にあるか否かが判定される。ステップS40の判定が肯定された場合は、ステップS70が実行される。ステップS40の判定が否定された場合は、ステップS50が実行される。
電動モータ制御部146eの機能に対応するステップS50において、モータ回転角度θmを目標後輪側分配率Xrtgtに対応した目標モータ回転角度θmtgtに制御するためのモータ電流Imの電流指令値Iminstが、エンジン脈動伝達状態における電流指令値制御マップMAPi_1を用いて指令値A1に設定される。そしてステップS60が実行される。
電動モータ制御部146eの機能に対応するステップS60において、電流指令値Iminstとして指令値A1が使用されて電動モータ86が回転駆動される。そしてリターンとなる。
電動モータ制御部146eの機能に対応するステップS70において、モータ回転角度θmを目標後輪側分配率Xrtgtに対応した目標モータ回転角度θmtgtに制御するためのモータ電流Imの電流指令値Iminstが、エンジン脈動非伝達状態における電流指令値制御マップMAPi_0を用いて指令値Bに設定される。そしてステップS80が実行される。なお、目標後輪側分配率Xrtgtが同じ場合すなわち目標モータ回転角度θmtgtが同じである場合、ステップS50で設定される指令値A1は、ステップS70で設定される指令値Bよりも小さい値である。
電動モータ制御部146eの機能に対応するステップS80において、電流指令値Iminstとして指令値Bが使用されて電動モータ86が回転駆動される。そしてリターンとなる。
ステップS60では、電流指令値IminstとしてステップS80よりも小さな値が設定されて指令値低減制御が実行される一方、ステップS80では、電流指令値IminstとしてステップS60よりもが大きな値が設定されて指令値低減制御が実行されない。
なお、ステップS10の判定が否定された場合は、電流指令値Iminstとしてこれまでの値が維持される。すなわち、後輪側分配率Xrの変更がない場合は、エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されていない状態から伝達される状態へ変化したとしても、電流指令値Iminstとしてエンジン脈動非伝達状態における電流指令値制御マップMAPi_0を用いて設定された指令値Bが維持されて指令値低減制御が実行されない。
本実施例によれば、(a)電子制御装置140は、後輪側分配率Xrを目標後輪側分配率Xrtgtに向けて変更する場合にエンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されているか否かに応じて電動モータ86を回転駆動させるための電流指令値Iminstを設定し、(b)電子制御装置140は、エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されている場合には、エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されていない場合に比べて電流指令値Iminstを小さな値に設定して電動モータ86を回転駆動させる制御である指令値低減制御を実行する。エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されている場合には、エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されていない場合に比べてトランスファ30に加わる振動が大きい。トランスファ30に加わる振動が大きい場合には、振動が小さい場合に比べて電動モータ86が回転駆動されやすい。そのため、エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されている場合には、エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されていない場合に比べて電動モータ86を回転駆動させるための電流指令値Iminstが小さな値に設定される。このように、トランスファ30の振動状態に応じて電流指令値Iminstが設定されるため、トランスファ30の振動状態が変化しても後輪側分配率Xrの制御精度が低下することが抑制される。
本実施例によれば、(a)エンジン12とトランスファ30との間に自動変速機28が備えられ、(b)指令値低減制御は、自動変速機28が動力伝達可能な状態にある場合に実行される。エンジン12からトランスファ30への駆動力の伝達に伴う振動伝達の有無に応じて指令値低減制御が実行され、後輪側分配率Xrの制御精度が低下することが抑制される。
本実施例によれば、(a)駆動力源PUが第1回転機MG1を含んでおり、(b)指令値低減制御は、第1回転機MG1がエンジン12からの駆動力に含まれる脈動成分を抑制する制振制御状態にある場合に実行されず、第1回転機MG1が制振制御状態にない場合に実行される。エンジン12からトランスファ30への駆動力の伝達に伴う振動伝達が第1回転機MG1の制御状態によって抑制されていない場合に指令値低減制御が実行され、後輪側分配率Xrの制御精度が低下することが抑制される。
本実施例によれば、後輪側分配率Xrが変更されず且つエンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されていない状態から伝達される状態へ変化する場合には、指令値低減制御が実行されない。エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されていない状態から伝達される状態へ変化する場合には、トランスファ30に加わる振動が大きくなって電動モータ86が回転駆動されやすくなる。しかし、そのような場合であっても、後輪側分配率Xrが変更されない場合には、電動モータ86のモータ回転角度θmが変更されず電動モータ86が回転駆動されないため、指令値低減制御が実行される必要性がないからである。
本実施例によれば、(a)電流指令値Iminstの設定は、目標後輪側分配率Xrtgtに対応した目標モータ回転角度θmtgtと電流指令値Iminstとの関係が予め定められた電流指令値制御マップ(MAPi_0,MAPi_1)を用いて行われ、(b)エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されているか否かに応じて電流指令値Iminstの設定で用いられる電流指令値制御マップが異なる。このように、予め定められた電流指令値制御マップを用いることにより、後輪側分配率Xrが目標後輪側分配率Xrtgtとなるように電動モータ86を回転駆動制御するための電流指令値Iminstを迅速に設定でき、また、電流指令値Iminstの設定にあたっての演算負荷が低減される。
図10は、本発明の実施例2に係る四輪駆動車両210の概略構成を説明する図であるとともに、四輪駆動車両210における各種制御のための制御機能の要部を説明する図である。本実施例は、前述の実施例1の構成と略同じであるが、四輪駆動車両10には設けられていなかったトランスファ30の振動の大きさを検出する振動センサ136が設けられている点と、電子制御装置140の替わりに電子制御装置240となっている点と、が異なる。そのため、本実施例では、前述の実施例1と異なる部分を中心に説明することとし、前述の実施例1と機能において実質的に共通する部分には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
電子制御装置240には、前述の実施例1における電子制御装置140に入力された各種信号等に加え、四輪駆動車両210のトランスファ30に備えられた振動センサ136による検出値に基づくトランスファ30の振動の大きさを表すトランスファ振動値Vbが入力される。例えば、振動センサ136は加速度センサであり、振動の大きさを表すトランスファ振動値Vbは、トランスファ30における振動の加速度Vacc[m/sec]である。なお、電子制御装置240は、本発明における「制御装置」に相当する。
電子制御装置240は、前述の実施例1における電子制御装置140の機能と略同じであるが、マップ記憶部148の替わりにマップ記憶部248となっている点、電子制御装置140が備えていなかった係数記憶部250を備える点、及び四輪駆動制御部146の替わりに四輪駆動制御部246となっている点が異なる。
マップ記憶部248は、エンジン脈動非伝達状態における電流指令値Iminstを設定するために、例えば前述の実施例1における電流指令値制御マップMAPi_0を記憶している。
四輪駆動制御部246は、前述の実施例1における四輪駆動制御部146の機能と略同じであるが、電動モータ制御部146eの替わりに電動モータ制御部246eとなっている点と、四輪駆動制御部146が備えていなかった学習部246fを機能的に備える点と、が異なる。
電動モータ制御部246eは、後輪側分配率Xrが変更される場合に、マップ記憶部248に記憶された電流指令値制御マップMAPi_0及び係数記憶部250に記憶された所定の係数kに基づいて、モータ電流Imの電流指令値Iminstを設定する。係数記憶部250に記憶された所定の係数kについては、後述する。
学習部246fは、実際のモータ回転角度θmを同じ目標モータ回転角度θmtgtに制御する場合において、エンジン脈動非伝達状態における電流指令値Iminstに対するエンジン脈動伝達状態における電流指令値Iminstの比を表す所定の係数kと、トランスファ振動値Vbと、の予め定められた関係を記憶している。所定の係数kとトランスファ振動値Vbとの関係は、予め実験的に求められて定められる。
図11は、所定の係数kとトランスファ振動値Vbとの予め定められた関係の一例である。図11に示すように、エンジン脈動非伝達状態では、トランスファ振動値Vbが振動値Vb0であり、所定の係数kは1.0である。エンジン脈動伝達状態では、トランスファ振動値Vbが大きくなるのに応じてウォームホイール94は回転しやすくなるため、所定の係数kは次第に小さくなっている。すなわち、エンジン脈動伝達状態では、所定の係数kは1.0未満である。
学習部246fは、例えば所定の学習期間Ts[hour]が経過する毎に、トランスファ振動値Vbに基づく学習によって係数記憶部250に記憶された所定の係数kを変更する。所定の学習期間Tsは、後輪側分配率Xrの制御精度が低下することを抑制するために定期的に実行される学習の予め定められた期間である。例えば、エンジン脈動伝達状態において後輪側分配率Xrが変更される場合に、前述の図11で例示した所定の係数k及びトランスファ振動値Vbの予め定められた関係と、実際のトランスファ振動値Vbと、に基づいて、所定の係数kが学習される。図11によれば、実際のトランスファ振動値Vbが振動値Vb1である場合には所定の係数kとして係数値k1が学習され、実際のトランスファ振動値Vbが振動値Vb2である場合には所定の係数kとして係数値k2が学習され、実際のトランスファ振動値Vbが振動値Vb3である場合には所定の係数kとして係数値k3が学習される。学習された係数値は、係数記憶部250に更新された所定の係数kとして記憶される。
図12は、後輪側分配率Xrが変更される場合に、電動モータ86に供給するモータ電流Imの電流指令値Iminstを設定する方法を説明する図である。
目標後輪側分配率Xrtgtに対応した目標モータ回転角度θmtgtが回転角度θ1に変更される場合には、モータ電流Imの電流指令値Iminstである指令値A2が以下のように設定される。
エンジン脈動非伝達状態では、電流指令値制御マップMAPi_0及び回転角度θ1に基づいて、モータ電流Imの電流指令値Iminstは指令値Bに設定される。一方、エンジン脈動伝達状態では、エンジン脈動非伝達状態における電流指令値Iminstである指令値Bに係数記憶部250に記憶された所定の係数kが乗じられた指令値A2が設定される。例えば、図12に示すように、所定の係数kが係数値k1である場合には、指令値A2として指令値A2aが設定され、所定の係数kが係数値k2である場合には、指令値A2として指令値A2bが設定され、所定の係数kが係数値k3である場合には、指令値A2として指令値A2cが設定される。
図12に示す直線Lk1は、電流指令値制御マップMAPi_0を用いて定められる指令値に対して所定の係数kとして係数値k1を乗じて算出される指令値が設定される電流指令値制御マップに相当する。同様に、直線Lk2は、所定の係数kとして係数値k2を乗じて算出される指令値が設定される電流指令値制御マップに相当し、直線Lk3は、所定の係数kとして係数値k3を乗じて算出される指令値が設定される電流指令値制御マップに相当する。エンジン脈動伝達状態において、電流指令値制御マップMAPi_0及び所定の係数kを用いて電流指令値Iminstを指令値A2に設定することは、電流指令値制御マップMAPi_0を用いて設定される指令値に対して所定の係数kを乗じて算出される指令値が設定される電流指令値制御マップを用いて電流指令値Iminstを指令値A2に設定することと同義である。例えば、所定の係数kが係数値k1である場合には直線Lk1で表される電流指令値制御マップを用いて電流指令値Iminstを指令値A2に設定することと同義である。同様に、所定の係数kが係数値k2及び係数値k3である場合には、直線Lk2及び直線Lk3で表される電流指令値制御マップを用いて電流指令値Iminstを指令値A2に設定することとそれぞれ同義である。
図13は、図10に示す電子制御装置240の制御作動の要部を説明するフローチャートの一例である。図13のフローチャートは、繰り返し実行される。
図13のフローチャートは、前述の実施例1における図9のフローチャートと略同じであるが、ステップS50~S60の替わりにステップS150~S160となっている点と、ステップS200~S220が設けられている点と、が異なる。そのため、図9のフローチャートのステップと機能において実質的に共通する部分には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
電動モータ制御部246eの機能に対応するステップS150において、モータ回転角度θmを目標後輪側分配率Xrtgtに対応した目標モータ回転角度θmtgtに制御するためのモータ電流Imの電流指令値Iminstが、エンジン脈動非伝達状態における電流指令値制御マップMAPi_0を用いて設定される指令値Bに対して所定の係数kが乗じられた指令値A2に設定される。そしてステップS160が実行される。なお、目標後輪側分配率Xrtgtが同じ場合、ステップS150で設定される指令値A2は、ステップS70で設定される指令値Bよりも小さい値である。
電動モータ制御部246eの機能に対応するステップS160において、電流指令値Iminstとして指令値A2が使用されて電動モータ86が回転駆動される。そしてステップS200が実行される。
学習部246fの機能に対応するステップS200において、前回の学習から所定の学習期間Tsが経過したか否かが判定される。ステップS200の判定が肯定された場合は、ステップS210が実行される。ステップS200の判定が否定された場合は、リターンとなる。
学習部246fの機能に対応するステップS210において、エンジン脈動伝達状態におけるトランスファ振動値Vbが検出される。そしてステップS220が実行される。
学習部246fの機能に対応するステップS220において、所定の係数kが学習される。例えば、図11に示した所定の係数kとトランスファ振動値Vbとの予め定められた関係及びステップS210で検出されたトランスファ振動値Vbに基づいて、所定の係数kが学習される。係数記憶部250は、所定の係数kを学習されたものに再設定する、すなわち所定の係数kが更新されて記憶される。図13のフローチャートが次回以降実行される場合には、ステップS150では、係数記憶部250に更新されて記憶された所定の係数kが用いられて指令値A2が設定される。そしてリターンとなる。
本実施例によれば、電流指令値Iminstの設定において、エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されているか否かに応じて異なる電流指令値制御マップMAPi_0,MAPi_1が用いられるとの構成以外は、前述の実施例1の構成と同様であるため、この実施例1と同様の構成に基づいた同様の効果を奏する。
本実施例によれば、指令値低減制御における電流指令値Iminstは、エンジン12からの駆動力がトランスファ30に伝達されていない場合における電流指令値Iminstに対して予め定められた所定の係数kを乗じて設定される。指令値低減制御における電流指令値Iminstの設定で用いられるのは、エンジン脈動非伝達状態において設定される電流指令値Iminstに対して乗ぜられる予め定められた所定の係数kである。このため、前述の実施例1のようにエンジン脈動伝達状態で用いられる電流指令値制御マップMAPi_1を予め記憶しておくのに比べて、所定の係数kを記憶しておくだけで良いため記憶容量が小さくて済む。
本実施例によれば、所定の係数kは、トランスファ30の振動の大きさを表すトランスファ振動値Vbに基づく学習によって変更される。個々の四輪駆動車両10毎にエンジン12からトランスファ30への振動の伝達されやすさに応じてトランスファ30の振動状態が異なるため、学習により所定の係数kが変更されることにより、学習されない場合に比べて後輪側分配率Xrの制御精度が低下することが抑制される。
以上、本発明の各実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
前述の実施例1,2では、四輪駆動車両10は、FR方式の車両をベースとする四輪駆動車両であり、又、走行状態に応じて二輪駆動状態及び四輪駆動状態が切り替えられるパートタイム式の四輪駆動車両であり、又、エンジン12、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2を駆動力源PUとするハイブリッド車両の四輪駆動車両であったが、本発明はこの態様に限らない。
例えば、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式の車両をベースとする四輪駆動車両、又、フルタイム式の四輪駆動車両、又、エンジン及び車両駆動用回転機からの駆動力が駆動輪へ伝達されるパラレル式のハイブリッド車両、又、エンジンのみを駆動力源PUとする車両などであっても、本発明を適用することができる。なお、FF方式の車両をベースとする四輪駆動車両の場合には、前輪が主駆動輪となり、後輪が副駆動輪となり、前輪側分配率Xfが主側分配率となる。差動制限クラッチを有する中央差動歯車装置(センターデフ)を備えたフルタイム式の四輪駆動車両の場合には、センターデフの差動を制限する差動制限クラッチの非作動時に、例えば前後輪の駆動力分配が30:70等の所定の駆動力分配とされ、差動制限クラッチが作動することで前後輪の駆動力分配が50:50に変更される。
要は、駆動力源PUとして少なくともエンジンを備えるとともに、駆動力源PUからの駆動力を主駆動輪及び副駆動輪に分配する駆動力分配クラッチ、ウォーム駆動用モータ、そのウォーム駆動用モータのシャフトに設けられたウォーム及びそのウォームに噛合するウォームホイールを含むギヤ機構、および、前記ウォームホイールの回転運動を駆動力分配クラッチの軸線方向への直線運動に変換して駆動力分配クラッチに押圧力を発生させる変換機構を有する駆動力分配装置と、前記主駆動輪及び前記副駆動輪に対する駆動力分配比が目標駆動力分配比となるように前記ウォーム駆動用モータの回転角度を制御する制御装置と、を備えた四輪駆動車両であれば、本発明を適用することができる。
前述の実施例1,2では、駆動力分配比Rxである後輪側分配率Xrの変更は、電流指令値Iminstが設定されることにより、電流指令値Iminstの大きさに応じて電動モータ86の回転角度であるモータ回転角度θmが制御されたが、本発明はこの態様に限らない。例えば、後輪側分配率Xrの変更は、電流指令値Iminstが設定されることにより、電流指令値Iminstの大きさに応じて電動モータ86の回転回数[回]が制御される態様であっても良い。このように電動モータ86の回転回数が制御される態様の場合には、電動モータ86の回転回数に応じてウォームホイール94の回転角度は離散的な値に制御され、駆動力分配比Rxも離散的な値に制御される。本発明は、連続的或いは離散的か否かにかかわらず、駆動力分配比Rxがその目標値となるように電動モータ86の回転を制御するものであれば良い。
前述の実施例1では、エンジン12とトランスファ30との間に無段変速部44と有段変速部46とを直列に有する自動変速機28が設けられていたが、本発明はこの態様に限らない。例えば、自動変速機28は、公知の遊星歯車式自動変速機、公知のDCT(Dual Clutch Transmission)を含む同期噛合型平行2軸式自動変速機、公知のベルト式無段変速機、又は公知の電気式無段変速機などであっても良い。また、本発明は、自動変速機28が設けられていない態様であっても良い。このような態様であっても、エンジン脈動伝達状態において、エンジン脈動非伝達状態に比べて電流指令値Iminstが小さな値に設定されることで、トランスファ30の振動状態が変化しても後輪側分配率Xrの制御精度が低下することが抑制される。
前述の実施例1では、指令値低減制御は、第1回転機MG1が制振制御状態にはない場合に実行される態様であったが、本発明はこの態様に限らない。第1回転機MG1が制振制御状態にある場合であっても、エンジン12からの駆動力の脈動を完全には打ち消せない。そのため、第1回転機MG1が制振制御状態にある場合に指令値低減制御が実行される態様であっても良い。
前述の実施例1,2では、第1回転機MG1が制振制御状態にない場合には、指令値低減制御が実行され、第1回転機MG1が制振制御状態にある場合には、指令値低減制御が実行されなかったが、本発明はこの態様に限らない。例えば、第1回転機MG1が制振制御状態にない場合であっても、第2回転機MG2が制振制御状態にある場合には、指令値低減制御が実行されない構成であっても良い。すなわち、四輪駆動車両10の駆動力源PUである車両駆動用回転機のうち少なくとも1つが制振制御状態にある場合には、指令値低減制御が実行されず、四輪駆動車両10の駆動力源PUである車両駆動用回転機のいずれも制振制御状態にない場合には、指令値低減制御が実行される構成であっても良い。四輪駆動車両10の駆動力源PUである車両駆動用回転機のいずれも制振制御状態にない場合には、そうでない場合に比較してエンジン12からトランスファ30へ伝達される振動が大きくなるからである。
前述の実施例1では、電流指令値Iminstの設定は、目標後輪側分配率Xrtgtと電流指令値Iminstとの関係が予め定められた電流指令値制御マップMAPi_0,MAPi_1を用いて行われる態様であったが、本発明はこの態様に限らない。例えば、エンジン脈動非伝達状態及びエンジン脈動伝達状態のそれぞれにおける目標後輪側分配率Xrtgtと電流指令値Iminstとの関係が予め定められた数式を用いて電流指令値Iminstが設定される態様であっても良い。同様に、前述の実施例2では、エンジン脈動非伝達状態において、例えば目標後輪側分配率Xrtgtと電流指令値Iminstとの関係が予め定められた数式を用いて電流指令値Iminstが設定される態様であっても良い。
前述の実施例2では、所定の学習期間Tsは時間で定められたものであったが、本発明はこの態様に限らない。例えば、所定の学習期間Tsは、四輪駆動車両10の走行距離で予め定められたものであっても良い。また、学習は、四輪駆動車両10の出荷前の工場において1回だけ実施される態様であっても良く、四輪駆動車両10の工場からの出荷後や修理された四輪駆動車両10の受け渡し後において1回だけ実施される態様であっても良い。
前述の実施例2では、振動の大きさを表すトランスファ振動値Vbはトランスファ30における振動の加速度Vaccであったが、本発明はこの態様に限らない。例えば、振動センサ136は速度センサであり、振動の大きさを表すトランスファ振動値Vbは、振動の速度Vv[mm/sec]であっても良い。
前述の実施例1,2では、トランスファ30を構成する前輪駆動用クラッチ70のピストン84は、電動モータ86が回転すると、カム機構90を介して摩擦係合要素82側に移動させられ、摩擦係合要素82を押圧するように構成されていたが、本発明はこの態様に限らない。例えば、電動モータ86が回転すると、回転運動を直線運動に変換するボールねじ等を介してピストン84が摩擦係合要素82を押圧するように構成されるものであっても良い。
なお、上述したのはあくまでも本発明の実施例であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
10、210:四輪駆動車両
12:エンジン
14(14L,14R):前輪(副駆動輪)
16(16L,16R):後輪(主駆動輪)
28:自動変速機(変速機)
30:トランスファ(駆動力分配装置)
70:前輪駆動用クラッチ(駆動力分配クラッチ)
86:電動モータ(ウォーム駆動用モータ)
86a:モータシャフト(シャフト)
88:ウォームギヤ(ギヤ機構)
90:カム機構(変換機構)
92:ウォーム
94:ウォームホイール
140、240:電子制御装置(制御装置)
CL1:回転軸線(軸線)
F:押圧力
Iminst:電流指令値
k:所定の係数
MAPi_0:電流指令値制御マップ(制御マップ)
MAPi_1:電流指令値制御マップ(制御マップ)
MG1:第1回転機(車両駆動用回転機)
MG2:第2回転機(車両駆動用回転機)
PU:駆動力源
Xr:後輪側分配率(駆動力分配比)
Xrtgt:目標後輪側分配率(目標駆動力分配比)

Claims (7)

  1. 駆動力源としてエンジンを備えるとともに、前記駆動力源からの駆動力を主駆動輪と副駆動輪とに分配する駆動力分配クラッチ、ウォーム駆動用モータ、前記ウォーム駆動用モータのシャフトに設けられたウォームと前記ウォームに噛合するウォームホイールとを含むギヤ機構、及び前記ウォームホイールの回転運動を前記駆動力分配クラッチの軸線方向への直線運動に変換して前記駆動力分配クラッチに押圧力を発生させる変換機構、を有する駆動力分配装置を備え、さらに前記主駆動輪及び前記副駆動輪に対する駆動力分配比が目標駆動力分配比となるように前記ウォーム駆動用モータの回転を制御する制御装置を備えた四輪駆動車両であって、
    前記制御装置は、前記駆動力分配比を前記目標駆動力分配比に向けて変更する場合に前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されているか否かに応じて前記ウォーム駆動用モータを回転駆動させるための電流指令値を設定し、
    前記制御装置は、前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されている場合には、前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されていない場合に比べて前記電流指令値を小さな値に設定して前記ウォーム駆動用モータを回転駆動させる制御である指令値低減制御を実行する
    ことを特徴とする四輪駆動車両。
  2. 前記エンジンと前記駆動力分配装置との間に変速機を備え、
    前記指令値低減制御は、前記変速機が動力伝達可能な状態にある場合に実行される
    ことを特徴とする請求項1に記載の四輪駆動車両。
  3. 前記駆動力源が車両駆動用回転機を含んでおり、
    前記指令値低減制御は、前記車両駆動用回転機が前記エンジンからの駆動力に含まれる脈動成分を抑制する制振制御状態にある場合に実行されず、前記車両駆動用回転機が前記制振制御状態にない場合に実行される
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の四輪駆動車両。
  4. 前記駆動力分配比が変更されず且つ前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されていない状態から伝達される状態へ変化する場合には、前記指令値低減制御が実行されない
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1に記載の四輪駆動車両。
  5. 前記電流指令値の設定は、前記目標駆動力分配比と前記電流指令値との関係が予め定められた制御マップを用いて行われ、
    前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されているか否かに応じて前記電流指令値の設定で用いられる前記制御マップが異なる
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1に記載の四輪駆動車両。
  6. 前記指令値低減制御における前記電流指令値は、前記エンジンからの駆動力が前記駆動力分配装置に伝達されていない場合における前記電流指令値に対して予め定められた所定の係数を乗じて設定される
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1に記載の四輪駆動車両。
  7. 前記所定の係数は、前記駆動力分配装置の振動値に基づく学習によって変更される
    ことを特徴とする請求項6に記載の四輪駆動車両。
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