KR100560590B1 - 차량 구동력 제어 장치 - Google Patents

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가도따게이지
시미즈고오이찌
가마따다쯔야
오오야히로유끼
니시오게이고
첸핑
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

차량 구동력 제어 장치는 전원의 전력 공급 조건에 기초하여 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어한다. 전원은 차량의 적어도 하나의 차륜을 구동하는 전기 모터에 전력을 공급한다. 전력 공급 상태 검출부는 전원의 전력 공급 조건에 기초하여 전원의 전력 공급 용량을 판단하는 반면에, 전기 모터 토크 제어부는 전력 공급 상태 검출부에 의해 판단된 전력 공급 용량에 기초하여 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 다른 차륜을 구동하는 내연기관은 전기 모터의 전원으로 작용하는 발전기를 또한 구동한다. 이러한 차량 구동력 제어 장치는 4륜 구동 차량에 특히 유용하다.
구동력 제어, 4륜 구동, 발전기, 전기 모터, 계자 전류, 토크

Description

차량 구동력 제어 장치{VEHICLE DRIVING FORCE CONTROL APPARATUS}
도1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 차량 구동력 제어 장치가 구비된 차량의 개략 블록 선도.
도2는 본 발명의 예시된 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 제어 시스템 구성을 도시하는 블록 선도.
도3은 본 발명의 예시된 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 4륜 구동(4WD) 제어기를 도시하는 블록 선도.
도4는 본 발명의 예시된 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 4WD 제어기에 의해 실행되는 처리 시퀀스(processing sequence)를 도시하는 플로우차트.
도5는 본 발명의 예시된 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 4WD 제어기의 구동 모드 선택부에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도6은 본 발명의 예시된 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 4WD 제어기의 잉여 토크 연산부에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도7은 본 발명의 예시된 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치 를 위한 4WD 제어기의 목표 토크 제한(제어)부에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도8은 상이한 엔진 회전 속도(Ne)에 대한 스로틀 개도(θ) 및 엔진 토크(Te) 사이의 관계를 도시하는 엔진 토크 계산 맵(map).
도9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 4WD 제어기의 잉여 토크 변환부에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 클러치 해제 처리부에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 엔진 제어기에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 클러치 해제에 대한 샘플 시간 차트.
도13은 제2 실시예에서의 4WD 제어기의 잉여 토크 변환부에 의해 실행되는 처리 시퀀스의 일례를 도시하는 플로우차트.
도14는 상이한 모터 계자 전류(motor field current) 목표치에 대한 모터 토크 목표치와 전기자(armature) 전류 목표치 사이의 관계를 도시하는 전기자 전류 목표치 계산 맵.
도15는 제2 실시예의 작동을 설명하기 위한 시간 차트.
도16은 제2 실시예에 따른, 기어 변속이 주행단(drive range)의 제1속 위치 및 후진단(reverse range)으로 설정된 때 차속과 엔진 회전 속도 사이의 관계를 도시하는 특성 곡선도.
도17은 제2 실시예에서의 주행단에서의 작동과 후진단에서의 작동을 비교하는 시간 차트.
도18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 4WD 제어기의 잉여 토크 변환부에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 4WD 제어기의 백래시(backlash) 제거 처리부에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도20은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치에서 4WD 제어기에 의해 사용되는 목표 모터 토크를 설정하기 위한 클러치 제어부(8D)의 목표 모터 토크 판단부에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도21은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 엔진 제어기에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도22는 본 발명의 제3 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 시간 차트.
도23은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 시간 차트.
도24는 본 발명의 제3 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 시간 차트.
도25는 본 발명의 제3 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 시간 차트.
도26은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 시간 차트.
도27은 본 발명의 제4 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치에서 목표 모터 토크를 설정하기 위한 클러치 제어부(8D)의 목표 모터 토크 판단부에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도28은 본 발명의 제4 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 시간 차트.
도29는 본 발명의 제4 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 시간 차트.
도30은 본 발명의 제4 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 시간 차트.
도31은 본 발명의 제5 실시예의 잉여 토크 연산부에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도32는 본 발명의 제5 실시예에 따른 도1에 도시된 4WD 제어기의 발전 상태 검출부에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도33은 최소 발전 엔진 회전 속도 대 후륜 속도의 맵이 어떻게 얻어지는 가 를 도시하는 일련의 맵.
도34는 본 발명의 제5 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 잉여 토크 변환부에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도시하는 플로우차트.
도35는 본 발명의 제5 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치에서 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로의 정상적인 전환을 위한 클러치 해제 시간 차트.
도36은 본 발명의 제5 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 발전 용량에 기초한 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로의 전환을 위한 클러치 해제 시간 차트.
도37은 본 발명의 제5 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 발전 용량의 상태를 판단하기 위한 다른 맵의 일례를 도시하는 도면.
도38은 본 발명의 제5 실시예에 따른 도1에 도시된 차량 구동력 제어 장치를 위한 2륜 구동 상태로부터 4륜 구동 상태로의 전환과 관련한 문제점을 설명하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1L, 1R: 전륜
2: 내연기관
3L. 3R: 후륜
4: 전기 모터
7: 발전기
8: 4WD 제어기
12: 클러치
17: 가속기 페달
18: 엔진 제어기
30: 자동 변속기
36: 브레이크 제어기
본 발명은 한 쌍의 구동륜이 전기 모터로부터의 구동 토크에 의해 구동되는 차량을 위한 구동력 제어 장치에 관한 것이다. 양호하게는, 전기 모터는 내연기관에 의해 구동되는 발전기(generator)에 의해 생성된 전력으로 구동된다. 특히, 본 발명은 한 쌍의 주 구동륜(main drive wheel)이 내연기관 등의 주 구동원(main drive source)에 의해 구동되고 한 쌍의 부 구동륜(subordinate drive wheel)이 전기 모터에 구동되는 총륜 구동 차량(all wheel drive vehicle)에 유용하다. 따라서, 본 발명은 내연기관이 발전기를 구동하고 발전기로부터의 전력이 전기 모터로 공급되는 소위 무배터리(battery-less) 4륜 구동 차량에 특히 적합하다.
한 쌍의 전륜(front wheel)이 엔진에 의해 구동되고 한 쌍의 후륜(rear wheel)이 전기 모터에 의해 구동될 수 있도록 구성되고 클러치 및 감속 장치가 모터와 후륜 차축(axle) 사이의 토크 전달 경로에 설치된 종래의 차량 구동력 제어 장치의 일례가 일본 특허 공개 공보 (평)11-243604호에 나타나 있다. 이 공보에는 차량이 주행하면서 4륜 구동 상태로 전환되는 기술이 개시되어 있다. 클러치는 모터의 회전 속도가 후륜 차축의 회전 속도에 대응하는 회전 속도와 동일하게 될 때까지 모터가 무부하 상태에서 회전된 후에 연결된다. 결과적으로, 클러치가 연결될 때 충격 발생이 방지된다. 이 공보에는 전륜과 후륜 사이에서의 속도차가 소정 값과 동일하거나 이를 초과할 때 후륜이 전기 모터에 의해 구동되도록 차량을 4륜 구동 상태로 전환하는 것이 개시되어 있다. 한편, 전기 모터에 의한 후륜의 구동은 가속기 페달의 누름량이 소정 값 이하가 된 때 또는 차속이 소정 속도 이상이 된 때 정지된다.
종래의 차량 구동력 제어 장치의 다른 예가 일본 실용신안 공개 공보 (소)55-138129(제1면의 도2 참조)에 개시되어 있다. 이 차량 구동력 제어 장치에서, 전륜 또는 후륜은 내연기관으로부터 변속기를 통해 전달된 동력에 의해 구동되는 주 구동륜으로 취급되며 (내연기관에 의해 구동되지 않는) 후륜 또는 전륜은 전기 모터에 의해 구동된다. 전기 모터는 발전기에 의해 생성된 전력에 의해 구동된다. 발전기는 내연기관으로부터의 구동력에 의해 구동된다. 가속기 페달이 눌러지고 차속이 소정 값 이하일 때, 전기 모터는 전륜 및 후륜 모두가 구동되도록 작동한다.
종래의 차량 구동력 제어 장치의 또 다른 예가 일본 특허 공개 공보 제2000-318472호에 개시되어 있다. 이 공보에는 무배터리 4륜 구동 차량을 위한 차량 구동력 제어 장치가 개시되어 있다. 이 차량 구동력 제어 장치에서는, 차량이 소정 속도, 예컨대 15km/h 이하로 주행하고 전륜과 후륜 사이의 속도차가 소정 값에 도달하거나 이를 초과한 때, 즉 가속 슬립량(acceleration slippage amount)이 소정 값에 도달하거나 이를 초과한 때, 모터와 부 구동륜 사이에 클러치가 연결된다. 이러한 클러치 연결은 모터가 단순히 구동되거나 가속기의 위치에 따라 구동되는 4륜 구동 상태로 차량을 전환시킨다. 가속기의 위치가 소정 값 이상인 때, 엔진 출력의 고정 부분이 발전기를 구동하기 위해 사용되고, 엔진 출력의 이러한 고정 부분에 의해 생성된 전력은 모터로 공급되고 모터는 부 구동륜을 구동한다. 또한, 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환할 시기가 된 때 모터 토크 명령 값(목표 모터 토크)은 대체로 감소되고, 목표 모터 토크가 소정 값에 도달하거나 이보다 떨어진 때 클러치가 해제된다.
이상에서, 당해 기술 분야의 숙련자는 이러한 기재로부터 개량형 구동력 제어 장치에 대한 필요성이 존재함을 명백하게 알 것이다. 본 발명은 당해 기술 분야에서의 이러한 필요성 및 기타 필요성을 다루는 것이며, 이는 본 기재로부터 당해 기술 분야의 숙련자에게 명백하게 될 것이다.
전술한 차량 구동력 제어 장치는 전력을 전기 모터에 공급하는 전원의 전력 공급 조건(예컨대, 전력 공급 용량, 전력 공급 한계 또는 전력 부족)을 고려하지 않음을 알았다. 예컨대, 전원이 배터리라면, 배터리의 전력이 몇몇 이유로 감소됨으로 인해 전기 모터가 목표 토크(토크 명령 값)로 제어될 수 없는 상황이 발생할 수 있음을 생각할 수 있다. 전술한 공보들에는 이러한 상황을 어떻게 조정하는가 에 대한 언급이 없다.
본 발명은 이러한 종류의 상황을 고려하여 이루어졌으며, 본 발명의 목적은 전력을 전기 모터에 공급하는 전원의 전력 공급 조건을 고려하는 차량 구동력 제어 장치를 제공하는 것이다.
또한, 전술한 차량 구동력 제어 장치에 의해 제어되는 발전기는 내연기관에 의해 구동되는 발전기로부터의 전력에 의해 구동되는 전기 모터의 역기전력을 극복할 수 없다면 전류를 전기 모터로 전달할 수 없음을 알았다. 더 구체적으로는, 차속이 0인 때 발전기의 발전 용량은 0이며, 차속이 증가함에 따라 2차 곡선을 따라 증가한다. 따라서, 발전 용량의 증가율은 차속이 낮을 때 작고, 차속이 증가함에 따라 증가한다. 한편, 실선 곡선으로 나타낸 바와 같이, 전기 모터의 역기전력은 차속이 0일 때 역시 0이지만, 차속이 증가함에 따라 일정한 증가율로 증가한다. 따라서, 0으로부터 소정 차속(Vs)까지의 차속 범위에서, 발전기는 생성된 전류를 전기 모터에 전달할 수 없고 전기 모터는 구동 토크를 발생시킬 수 없는데, 그 이유는 발전기의 발전 용량이 모터의 역기전력보다 작기 때문이다. 그러나, 차속이 소정 차속(Vs)을 초과할 때, 발전기의 생성된 전류는 증가하고 전기 모터가 구동 토크를 발생시킬 수 있게 된다.
변속기가 내연기관의 출력측에 배치되고, 내연기관의 회전 속도는 변속기의 기어비를 변경함으로써 일정한 차속을 유지하면서 변화될 수 있다. 내연기관에 의해 구동되는 발전기의 발전 용량은 내연기관의 회전 속도에 따라 변화한다. 결과적으로, 예컨대 발전기의 발전 용량이 저속 구간에 사용되는 변속기의 최대 기어비 에 따라 설정된다면, 변속기의 선택된 기어비가 최대 기어비보다 작을 때에는 발전기로 입력되는 회전 속도는 감소하고 불충분한 발전 상태가 발생할 것이다. 결국, 전기 모터는 구동 토크를 발생시킬 수 없다. 이는 여전히 해결되어야 할 문제점이다.
특히, 자동 변속기가 사용될 때, 토크 컨버터는 가속기가 눌러지지 않을 때마다 엔진 회전 속도가 감소되게 하여서, 불충분한 발전이 발생하는 경향을 악화시킨다.
본 발명은 전술한 해결되지 않은 문제점을 고려하여 추가로 이루어졌는데, 본 발명의 다른 목적은 발전기가 불충분한 발전 상태에 있을 때에도 전기 모터가 요구 구동 토크를 발생시킬 수 있도록 구성된 차량 구동력 제어 장치를 제공하는 것이다.
전술된 종래의 4륜 구동 차량 구동력 제어 장치에서, 발전기를 구동하도록 할당된 엔진 출력의 일부분은 고정되어 있고 엔진은 충분한 양의 전력을 생성하도록 발전기에 충분한 구동력을 제공하지 않기 때문에, 모터 토크가 명령 값, 즉 목표 모터 토크에 도달하지 않는 때가 있다. 예컨대, 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환할 시기에 실제 모터 토크가 목표 모터 토크에 더 이상 도달하지 않는다면, 모터 토크는 클러치가 해제되기 전에 목표치보다 작게 될 것이다. 따라서, 클러치가 해제될 때, 실제 모터 토크와 설정된 모터 토크 값 사이에 격차가 있게 되어 클러치가 해제될 때 충격이 발생할 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 고려하여 추가로 이루어졌는데, 본 발명의 또 다 른 목적은 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환하기 위하여 클러치가 해제될 때 충격이 발생하지 않는 4륜 구동 차량 구동력 제어 장치를 제공하는 것이다.
전술된 종래 기술은 클러치가 작동될 때의 충격의 발생이 클러치의 출력축과 입력축 사이의 회전 속도차에 의해 야기된다는 생각에 기초한다. 통상적으로, 클러치가 해제될 때에는 클러치의 출력축과 입력축 사이에 회전 속도차가 없다고 여겨진다. 결과적으로, 이러한 기술적인 개념에 기초하여, 클러치가 해제될 때에는 충격이 발생하지 않으며 출력축과 입력축의 회전 속도를 일치시키려는 과정은 필요하지 않다. 그러나, 본 발명의 발명자들은 클러치를 해제할 때 충격이 발생하는 경우가 있음을 확인하였다.
더 구체적으로는, 주 구동륜 및 부 구동륜을 각각 구동하는 구동원들이 별개이고 부 구동륜이 필요시에만 구동되도록 구성된 시스템에서, 차량이 주행 중에 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환할 때, 모터 출력이 0이 된 후에 클러치가 해제된다면 부 구동륜은 클러치에 토크를 인가할 것이다. 결과적으로, 클러치의 입력축과 출력축 사이에 회전 속도차는 없지만, 소정 토크 값보다 큰 토크가 클러치 위치에서 인가되지 않으면 충격이 발생할 것이다.
엔진에 의해 구동되는 발전기로부터의 전력에 의해 모터가 구동되는 시스템에서, 발전기가 엔진의 회전 속도에 의해 영향을 받기 때문에 모터의 토크도 엔진의 회전 속도에 의해 영향을 받는다.
이러한 문제점을 고려하여, 본 발명의 목적은 발전기의 발전 용량에 의해 야기되는 차량 구동에 대한 바람직하지 않은 영향을 억제할 수 있는 차량 구동력 제 어 장치를 제공하는 것이다.
전술한 "소정 클러치 해제 토크를 초과하는 토크"는 소정 클러치 해제 토크와 소정 공차 토크의 합이 되도록 정의되며, 상기 토크는 모터 토크가 클러치 해제 토크로 유지될 수 있게 충분한 발전 용량이 보장될 수 있도록 하는 크기의 토크이다.
전술한 것을 고려하여, 적어도 하나의 제1 구동륜 및 제1 구동륜과 독립적으로 구동되는 제2 구동륜이 구비된 차량의 차량 구동력 제어 장치는 전원과, 전기 모터와, 전력 공급 상태 검출부와, 전기 모터 토크 제어부를 포함한다. 전원은 전력을 공급하도록 구성된다. 전기 모터는 전원으로부터의 전력을 공급받고 구동 토크를 제1 구동륜으로 전달하도록 구성된다. 전력 공급 상태 검출부는 전원의 전력 공급 조건에 기초하여 전원의 전력 공급 용량을 판단하도록 구성된다. 전기 모터 토크 제어부는 전력 공급 상태 검출부에 의해 판단된 전력 공급 조건에 기초하여 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하도록 구성된다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 태양 및 이점은 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 양호한 실시예들을 개시하는 이하의 상세한 설명으로부터 당해 기술 분야의 숙련자에게 명백하게 될 것이다.
본 발명의 선택된 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들의 이하의 설명은 단지 예시적인 목적으로 제공되며, 첨부된 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 한정되는 본 발명을 제한하기 위한 것이 아님을 본 기재로부터 당해 기술 분야의 숙련자는 명백하게 알 것이다.
본 발명의 후속의 상세한 설명에 있어서, 실시예들의 동일한 부분은 동일한 도면 부호가 부여될 것이다. 또한, 제1 실시예의 대응하는 구성 요소와 동일하거나 유사한 기능을 갖는 제2 실시예 및 기타 실시예들의 구성 요소의 설명은 간단하게 되거나 생략될 수 있다.
제1 실시예
먼저 도1 내지 도12를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량 구동력 제어 장치를 설명하기로 한다. 도1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 구동력 제어 장치가 구비된 4륜 구동 차량이 도식적으로 나타나 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량은 내연기관 또는 주 구동원(2)에 의해 구동되는 좌우측 전륜(1L, 1R)과, 양호하게는 직류(DC) 전기 모터인 전기 모터 또는 부 구동원(4)에 의해 구동되는 좌우측 후륜(3L, 3R)을 갖는다. 따라서, 좌우측 전륜(1L, 1R)이 주 구동륜으로서 역할하고, 후륜(3L, 3R)이 부 구동륜으로서 역할한다. 무한 구동 벨트(6)가 내연기관(2)으로부터 발전기(7)로 동력을 전달하고, 발전기는 전기 에너지를 전기 모터(4)에 공급한다.
이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예는 예컨대 전기 모터(4)의 출력 토크가 소정의 한계 토크 값 이하이고 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환될 것으로 판단되는 상황에 특히 적용 가능하다. 이러한 상황에서, 전기 모터(4)의 계자 전류(field current; Ifm)는 전기 모터(4)의 모터 토크(Tm)를 감소시키기 위해 본 발명에 의해 감소된다. 따라서, 이러한 경우에, 본 발명은 발전 용량 한계가 작아질수록 계자 전류(Ifm) 감소율이 더 커지도록 계자 전류 감소율을 설정함으로써 전기 모터(4)의 모터 토크(Tm)를 발전 용량 한계에 따라 결정되는 전기 모터의 최대 토크 이하인 토크로 제어할 수 있게 한다.
발전기(7)는 내연기관(2)의 회전 속도(Ne)와 무한 구동 벨트(6)의 풀리비(pulley ratio)의 곱과 동일한 회전 속도(Nh)로 회전한다. 발전기(7)의 계자 전류(Ifh)로 인해 발전기(7)에 의해 내연기관(2)에 인가되는 부하는 부하 토크에 대응하는 전압을 발생시키도록 4WD 제어기(8)에 의해 조절된다. 발전기(7)에 의해 발생되는 전압은 전선(9)을 통해 전기 모터(4)로 공급될 수 있다. 전기 모터(4)와 발전기(7) 사이의 전선(9)의 중간 지점에 배전반(10)이 제공된다. 전기 모터(4)의 구동축은 종래의 방식으로 감속 장치(11), 클러치(12) 및 차동 장치(13)를 통해 후륜(3L, 3R)에 연결될 수 있다.
양호하게는, 클러치(12)는 감속 장치(11)를 통해 전기 모터(4)에 결합된 입력축(12a)과, 차동 장치(13)를 통해 후륜(3L, 3R)에 결합된 출력축(12b)을 갖는 전자기 클러치이다. 바람직하게는, 클러치(12)는 온 상태로 되어, 전기 모터(4)로부터의 구동 토크가 후륜(3L, 3R)으로 전달되도록 입력축(12a) 및 출력축(12b)이 연결된 결합 작동을 수행한다. 클러치(12)가 오프 상태로 된 때, 전기 모터(4)로부터의 구동 토크가 후륜(3L, 3R)으로 더 이상 전달되지 않도록 입력축(12a) 및 출력축(12b)이 분리된 분리 또는 해제 작동이 일어난다. 따라서, 클러치(12)가 결합된 때, 차량은 모든 차륜(1L, 1R, 3L, 3R)들이 구동되는 4륜(다륜) 구동 상태에 있다. 클러치(12)가 해제된 때, 차량은 전륜(1L, 1R)만이 내연기관(2)에 의해 구동되는 2 륜(일부 차륜) 구동 상태에 있다. 본 발명에 따르면, 실질적으로 차량에서 충격이 발생하지 않도록 또는 적어도 차량에 대한 충격이 소정 한계치 이하이도록 차량의 주행 중에 클러치(12)를 해제하는 것이 바람직하다. 양호하게는, 클러치(12)는 전기 모터(4)의 구동 토크가 소정 한계치 이상의 차량 충격을 방지하기에 충분하도록 본 발명에 따라 차량 주행시 해제된다.
주 스로틀 밸브(15) 및 부 스로틀 밸브(16)는 내연기관(2)의 흡기 통로(14)(예컨대, 흡기 매니폴드) 내부에 배치된다. 주 스로틀 밸브(15)의 스로틀 개도는 가속기 페달(17)의 누름량에 따라 조절/제어된다. 주 스로틀 밸브(15)의 스로틀 개도를 조절하기 위하여, 가속기 페달(17)의 누름량에 기계적으로 링크 연결되거나, 가속기 페달(17)의 누름량 또는 주 스로틀 밸브(15)의 개도를 검출하는 가속기 센서(29)로부터의 누름량 검출값에 따라 엔진 제어기(18)에 의해 전기적으로 조절/제어된다. 가속기 센서(29)로부터의 누름량 검출값은 제어 신호로서 4WD 제어기(8)로 출력된다. 가속기 센서(29)는 가속기 위치 검출부 또는 가속 지시 검출부라고도 할 수 있는 가속 또는 스로틀 명령 센서를 구성한다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 "가속기 위치 개도"는 주 스로틀 밸브(15)의 스로틀 개방량 또는 가속기 페달(17) 또는 유사한 가속 장치의 누름량을 나타낸다.
부 스로틀 밸브(16)는 그 스로틀 개도를 조절하기 위한 작동기(actuator)로서 스테퍼 모터(stepper motor, 19)를 사용한다. 구체적으로, 부 스로틀 밸브(16)의 스로틀 개도는 스텝 카운트(step count)에 대응하는 스테퍼 모터(19)의 회전각에 의해 조절/제어된다. 스테퍼 모터(19)의 회전각은 모터 제어기(20)로부터의 구 동 신호에 의해 조절/제어된다. 부 스로틀 밸브(16)에는 도2에 도시된 스로틀 센서(19a)가 마련된다. 스로틀 센서(19)는 스로틀 개도 검출부 또는 가속 지시 검출부라고도 할 수 있는 가속 또는 스로틀 명령 장치 또는 센서를 구성하거나 그 기능을 한다. 스테퍼 모터(19)의 스텝 카운트는 스로틀 센서(19a)에 의해 검출된 스로틀 개도 검출값에 기초하여 피드백 제어된다. 내연기관(2)의 출력 토크는 부 스로틀 밸브(16)의 스로틀 개도를 주 스로틀 밸브(15)의 스로틀 개도보다 작게 되도록 조절함으로써 운전자의 가속기 페달(17) 조작과 독립적으로 제어(감소)될 수 있다.
구동력 제어 장치에는 내연기관(2)의 회전 속도(Ne)를 검출하는 엔진 회전 속도 센서(21)도 구비된다. 엔진 회전 속도 센서(21)는 엔진 회전 속도(Ne)를 나타내는 제어 신호를 엔진 제어기(18) 및 4WD 제어기(8)로 출력한다.
도1에 도시된 바와 같이, 내연기관(2)의 엔진 출력 토크(Te)는 종래의 방식으로 토크 컨버터를 사용하는 자동 변속기(30) 및 차동 장치(31)를 통해 좌우측 전륜(1L, 1R)으로 전달된다. 내연기관(2)의 엔진 출력 토크(Te)의 일부분은 전기 에너지를 전기 모터(4)에 공급하기 위해 무한 구동 벨트(6)를 사용하여 발전기(7)로 전달된다. 다시 말하면, 발전기(7)는 내연기관(2)의 회전 속도(Ne)에 무한 구동 벨트(6)의 풀리비를 곱함으로써 얻어지는 회전 속도(Nh)로 회전된다.
변속기(30)에는 자동 변속기(30)의 현재 기어단(gear range)을 검출하도록 구성 및 배열된 변속 위치 검출 장치 또는 센서(32)[기어비(gear ratio) 검출부 또는 장치]가 마련된다. 변속 위치 검출 센서(32)는 변속기(30)의 현재 기어단을 나타내는 검출된 변속 위치 신호를 4WD 제어기(8)로 출력 또는 전송하도록 구성 및 배열된다.
브레이크 명령/작동부를 구성하는 브레이크 페달(34)이 마련된다. 브레이크 페달(34)의 행정량(stroke amount)은 브레이크 작동량 센서 또는 감지부를 구성하는 브레이크 행정 센서(35)에 의해 검출된다. 브레이크 행정 센서(35)는 검출한 브레이크 행정량을 브레이크 제어기(36) 및 4WD 제어기(8)로 출력한다.
브레이크 제어기(36)는 브레이크 페달(34)에 의한 입력 브레이크 행정량에 응답하여 차륜(1L, 1R, 3L, 3R)에 설치된 제동 장치(예컨대, 디스크 브레이크)(37FL, 37FR, 37RL, 37RR)를 제어함으로써 차량에 작용하는 제동력을 제어한다.
도2에 도시된 바와 같이, 발전기(7)에는 출력 전압(V)을 조절하기 위한 전압 조절기(조정기)(22)가 구비된다. 4WD 제어기(8)는 발전기 제어 명령 값(C1)(듀티비(duty ratio) 또는 계자 전류 값)을 제어하는 등의 계자 전류(Ifh) 조절에 의해 내연기관(2)에 대항하는 발전기 부하 토크(Th) 및 발생된 전압(V)을 제어한다. 전압 조절기(22)는 4WD 제어기(8)로부터의 발전기 제어 명령 값(C1)을 수신하여 발전기(7)의 계자 전류(Ifh)를 발전기 제어 명령 값(C1)에 대응하는 값으로 조절한다. 또한, 전압 조절기(22)는 발전기(7)의 출력 전압(V)을 검출하고 나서 검출된 전압 값을 4WD 제어기(8)로 출력하도록 구성 및 배열된다. 부가적으로, 발전기(7)의 회전 속도(Nh)는 내연기관(2)의 회전 속도(Ne) 및 무한 구동 벨트(6)의 풀리비에 기초하여 연산될 수 있다.
전류 센서(23)가 배전반(10) 내에 제공된다. 전류 센서(23)는 발전기(7)로 부터 전기 모터(4)로 공급된 전력의 전류 값(Ia)을 검출하여 검출된 전기자 전류 신호를 4WD 제어기(8)로 출력한다. 전선(9)을 흐르는 전압 값은 4WD 제어기(8)에 의해 검출되어, 전기 모터(4)를 가로지른 전압을 나타내는 제어 신호를 발생시키도록 한다. 릴레이(24)는 4WD 제어기(8)로부터의 제어 명령에 따라 전기 모터(4)에 공급되는 전압(전류)를 차단 및 연결한다.
따라서, 4WD 제어기(8)로부터의 제어 명령은 전기 모터(4)의 계자 전류를 제어하는 계자 전류 조절 또는 제어부를 구성하는 4WD 제어기(8)에서의 처리에 의해 실행된다. 따라서, 4WD 제어기(8)에 의한 계자 전류(Ifm)의 조절은 전기 모터(4)의 구동 토크(Tm)를 조절한다. 서미스터(thermistor, 25)는 전기 모터(4)의 온도를 측정하고, 4WD 제어기(8)로 출력되는 전기 모터(4)의 온도를 나타내는 제어 신호를 발생시킨다.
차량 구동력 제어 장치에는 전기 모터의 구동축의 회전 속도(Nm)를 검출하는 모터 회전 속도 센서(26)도 구비된다. 모터 회전 속도 센서(26)는 전기 모터(4)의 검출된 회전 속도를 나타내는 제어 신호를 4WD 제어기(8)로 출력한다. 모터 회전 속도 센서(26)는 클러치(12)의 입력축 회전 속도 검출기 또는 센서를 구성한다.
클러치(12)는 양호하게는 4WD 제어기(8)로부터 발생된 클러치 제어 명령에 응답하여 접속 및 분리되는 전자기 클러치이다. 물론, 본 발명을 실행하는 몇몇 상황에서는 유압 클러치가 클러치(12)로서 사용될 수 있다. 따라서, 클러치(12)는 전기 모터(4)로부터의 토크를 4WD 제어기(8)로부터의 클러치 제어 명령에 대응하는 토크 전달율로 후륜(3L, 3R)으로 전달한다.
차륜(1L, 1R, 3L, 3R)에는 차륜 속도 센서(27FL, 27FR, 27RL, 27RR)가 각각 제공된다. 각각의 차륜 속도 센서(27FL, 27FR, 27RL, 27RR)는 각각의 차륜(1L, 1R, 3L, 3R)의 회전 속도에 대응하는 펄스 신호를 4WD 제어기(8)로 출력한다. 각각의 펄스 신호는 각각의 차륜(1L, 1R, 3L, 3R)의 회전 속도를 나타내는 차륜 속도 검출 값으로서 역할한다. 차륜 속도 센서(27RL, 27RR)는 클러치(12)의 출력축 회전 속도 검출기 또는 센서를 구성한다.
도2에 도시된 바와 같이, 발전기(7)는 삼각형으로 연결된 3상 고정자 코일(SC) 및 계자 코일(FC)을 갖는다. 고정자 코일(SC)의 각각의 접속 노드(node)는 다이오드로 구성된 정류 회로(28)에 접속되고, 정류 회로(28)는 예컨대 42V의 최대 DC 전압(V)을 전달한다.
계자 코일(FC)의 일단부는 다이오드(D1)를 통해 정류 회로(28)의 출력측에 그리고 역방향의 다이오드(D2)를 통해 소정 전압(예컨대 12V)의 배터리(43) 및 4WD 또는 12V 릴레이(44)에 접속된다. 계자 코일(FC)의 타단부는 순방향의 플라이휘일 다이오드(DF)를 통해 다이오드(D1, D2)의 음극측에 접속되고 2극 트랜지스터(45)를 통해 접지된다.
12V 배터리(43)는 양호하게는 전자기 클러치인 클러치(12)로의 전력을 연결 및 차단하기 위하여 12V 전력 공급선에 설치된 12V 릴레이(44)에 의해 4WD 제어기(8)에 동작 전력을 공급한다.
정류 회로(28) 및 다이오드(D1)를 통해 계자 전류(Ifh)를 공급하는 회로는 자려식 회로(self excited circuit)를 형성하며, 배터리(43) 및 다이오드(D2)를 통 해 계자 전류(Ifh)를 공급하는 회로는 별도의 여자 회로(excited circuit)를 형성한다. 다이오드(D1, D2)는 자려식 회로의 전압과 별도의 여자 회로의 전압 사이에서 더 높은 전압을 선택하는 셀렉트-하이 기구(select-high mechanism)로서 기능한다.
4WD 또는 12V 릴레이(44)는 릴레이 코일의 일단부가 점화 스위치(47)를 통해 배터리(43)에 접속된 점화 릴레이(46)의 출력측에 접속되고 릴레이 코일의 타단부가 4WD 제어기(8)에 접속되도록 구성된다.
발전기(7)가 내연기관(2)에 부여하는 발전기 부하 토크(Tg) 및 생성된 전압(V)은 계자 코일(FC)을 흐르는 계자 전류(Ifh)를 조절함으로써 4WD 제어기(8)에 의해 제어된다. 2극 트랜지스터(45)는 펄스폭 변조(PWM) 발전기 제어 명령(듀티비 또는 계자 전류 값)(C1)을 4WD 제어기(8)로부터 수신하고, 발전기 제어 명령(C1)에 따라 발전기(7)의 계자 전류(Ifh)의 값을 조절한다.
모터 릴레이(24) 및 전류 센서(23)는 배전반(10) 내에서 직렬로 연결된다. 모터 릴레이(24)는 4WD 제어기(8)로부터의 명령에 따라 전기 모터(4)로 공급되는 전력을 연결 및 차단한다. 전류 센서(23)는 발전기(7)로부터 전기 모터(4)에 공급된 전기자 전류(Ia)를 검출하고, 검출된 전기자 전류(Ia)를 4WD 제어기(8)로 출력한다. 전기 모터(4)의 모터 전압(Vm)은 4WD 제어기(8)에서 검출된다.
전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)는 4WD 제어기(8)로부터의 펄스폭 계자 전류 제어 명령, 즉 모터 출력 토크 명령에 의해 제어되고, 구동 토크(Tm)는 계자 전류(Ifm)를 조절함으로써 조절된다. 전기 모터(4)의 온도는 서미스터(25)에 의해 검출되고, 온도 검출 값은 4WD 제어기(8)로 보내진다. 전기 모터(4)의 출력축의 회전 속도(Nm)는 모터 회전 속도 센서(26)에 의해 검출되고, 회전 속도(Nm)도 4WD 제어기(8)로 보내진다.
전자기 클러치(12)는 일단부가 4WD 릴레이(44)의 출력측에 연결되고 타단부가 4WD 제어기(8)에 연결된 여자 코일(12c)을 갖는다. 4WD 제어기(8)의 내부에서는, 여자 코일(12c)의 타단부가 스위칭 소자로서 역할하는 스위칭 트랜지스터(48)를 통해 접지된다. 여자 코일(12c)에서의 전류는 트랜지스터(48)의 베이스로 공급되는 펄스폭 변조 클러치 제어 명령(CL)에 의해 제어된다. 결과적으로, 전기 모터(4)로부터 후륜(3L, 3R)(부 구동륜)으로 전달된 토크가 제어된다.
도3에 도시된 바와 같이, 4WD 제어기(8)에는 발전기 제어부(8A), 릴레이 제어부(8B), 모터 제어부(8C), 클러치 제어부(8D), 잉여 토크 연산부(8E), 목표 토크 제한부(8F), 잉여 토크 변환부(8G), 클러치 해제 처리부(8H), 발전(전력 공급) 상태 검출부(8J), 구동 모드 선택부(8K), 및 백래시 또는 유격 제거 제어부(8L)가 구비된다. 클러치 해제 처리부(8H)는 출력축 정지 추정부, 입력축 정지 추정부 및 클러치 연결 명령 출력부를 구성 또는 포함한다. 그러나, 본 발명의 제1 실시예에서, 4WD 제어기(8)는 백래시 제거 제어부(8L)를 이용하지 않는다. 물론, 본 기재로부터 백래시 제거 제어부(8L)가 필요 및/또는 요구에 따라 제1 실시예에 합체될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련자에게 명백하게 될 것이다.
4WD 제어기(8)는 후술되는 바와 같이 내연기관(2)에 의해 좌우측 전륜(1L, 1R)에 인가되는 토크 및 전기 모터(4)에 의해 좌우측 후륜(3L, 3R)으로 인가된 토 크를 제어하기 위하여 양호하게는 내연기관(2) 및 전기 모터(4)에 작동 가능하게 연결된 4WD 제어 프로그램을 갖는 마이크로컴퓨터를 포함하는 제어 유닛이다. 또한, 4WD 제어기(8)는 입력 인터페이스 회로, 출력 인터페이스 회로, 그리고 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)과 같은 기억 장치 등의 다른 종래의 구성 요소를 포함할 수도 있다. 기억 회로는 처리 결과 및 제어 프로그램을 저장한다. 4WD 제어기(8)의 RAM은 작동 플랙(flag)의 상태 및 제어 프로그램을 위한 다양한 제어 데이터를 저장한다. 4WD 제어기(8)의 ROM은 제어 프로그램을 위한 다양한 연산들을 저장한다. 4WD 제어기(8)는 제어 프로그램에 따라 구동력 제어 장치의 구성 요소들 중 어느 것을 선택적으로 제어할 수 있다. 본 기재로부터 4WD 제어기(8)를 위한 정밀한 구조 및 알고리듬이 본 발명의 기능들을 수행하는 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합일 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련자에게 명백하게 될 것이다. 다시 말하면, 특허청구범위에 사용되는 "수단-기능" 청구항("means plus function" clauses)은 이들로 제한되는 것은 아니지만 "수단-기능" 청구항의 기능을 수행하기 위해 이용될 수 있는 하드웨어 및/또는 알고리듬 또는 소프트웨어를 포함하는 임의의 구조를 포함하여야 한다. 또한, 특허청구범위에 사용된 "장치" 및 "~부"라는 용어는 예컨대 하드웨어 단독, 소프트웨어 단독 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합인 임의의 구조를 포함하여야 한다.
전압 조절기(22)의 2극 트랜지스터(45)를 통해, 발전기 제어부(8A)는 발전기(7)의 발생 전압(V)을 감시하고, 발전기(7)의 계자 전류(Ifh)를 조절함으로써 발전기(7)의 발생 전압(V)을 요구 전압으로 조절한다. 따라서, 발전기 제어부(8A)는 후술되는 바와 같이 발전 부하 토크 조절부를 포함한다. 릴레이 제어부(8B)는 발전기(7)로부터 전기 모터(4)로의 전력 공급의 차단 및 연결을 제어한다. 모터 제어부(8C)는 전기 모터(4)의 토크를 요구치로 조절하기 위하여 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)를 조절한다. 클러치 제어부(8D)는 클러치 제어 명령을 클러치(12)로 출력함으로써 클러치(12)의 상태를 제어한다.
또한, 차량 구동력 제어 장치에는 운전자가 2륜(일부 차륜) 구동 모드 또는 4륜(다륜) 구동 모드를 수동적으로 선택할 수 있게 하는 구동 모드 또는 4WD 스위치(42)가 구비된다. 구동 모드 스위치(42)는 선택된 또는 지정된 구동 모드를 나타내는 제어 신호를 4WD 제어기(8)로 출력하도록 구성 및 배열된다. 다시 말하면, 본 발명의 구동 모드 스위치(42)는 다륜 구동 모드 및 일부 차륜 구동 모드 중 하나를 선택하도록 구성된 구동 모드 선택부(8K)를 구성한다. 따라서, 4WD 제어기(8)는 4륜 구동 모드가 지정된 때 클러치(12)를 연결하기 위하여 클러치 연결 명령을 출력하도록 구성된 클러치 연결 명령 출력부를 갖는다. 본 발명이 4개 이상의 차륜이 구비되거나 총륜 구동 모드가 없는 차량에서 이용될 때, 다륜 구동 모드는 제1 구동원(주 구동원)에 의해 구동되는 적어도 하나의 (주) 구동륜이 구동되고 제2 구동륜과 제2 구동원(부 구동원) 사이에 클러치가 배치된 상태에서 제2 구동원에 의해 구동되는 적어도 하나의 (부) 구동륜이 구동되는 모드를 말한다. 이러한 상황에서, 일부 차륜 구동 모드는 적어도 클러치가 제2 구동원(부 구동원)을 제2 구동륜(부 구동륜)으로부터 분리시키는 모드를 말한다.
도4에 도시된 바와 같이, 소정의 샘플링 시간 사이클에서, 4WD 제어기(8)는 구동 모드 선택부(8K), 잉여 토크 연산부(8E), 목표 토크 제한부(8F) 및 잉여 토크 변환부(8G)의 처리를 입력 신호에 기초하여 순차적으로 실행시킨다. 더불어, 구동 모드 선택부(8K), 잉여 토크 연산부(8E), 목표 토크 제한부(8F) 및 잉여 토크 변환부(8G)는 4WD 제어기(8)의 출력 토크 제어부를 구성한다.
먼저, 도5에 도시된 처리는 구동 모드 선택부(8K)에 의해 실행된다. 단계 S1에서는 구동 모드 스위치(42)로부터 모드 정보가 수신되며, 단계 S3에서는 4WD 제어기(8)가 4륜 구동 모드 또는 2륜 구동 모드가 선택되었는지 여부를 판단한다. 4륜 구동 모드가 선택되었다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S5로 진행한다. 2륜 구동 모드가 선택되었다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S7로 진행한다.
단계 S5에서, 4WD 제어기(8)는 클러치(12)를 작동시키기 위해 전력이 공급되도록 12V 릴레이 온(ON) 명령을 출력하고, 제어 루프의 처음으로 복귀한다. 한편, 단계 S7에서, 4WD 제어기(8)는 클러치(12)에 대한 전력을 차단하도록 12V 릴레이 오프(OFF) 명령을 출력하고, 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
다음으로, 도6에 도시된 처리를 수행하는 잉여 토크 연산부(8E)를 설명하기로 한다. 먼저, 단계 S10에서, 차륜 속도 센서(27FL, 27FR, 27RL, 27RR)로부터의 신호에 기초하여 연산된 차륜 속도는 전륜(1L, 1R)(주 구동륜)의 차륜 속도로부터 후륜(3L, 3R)(부 구동륜)의 차륜 속도를 감하여 슬립 속도(ΔVF)를 구하기 위해 사용되는데, 슬립 속도는 전륜(1L, 1R)의 가속 슬립의 크기이다. 그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 단계 S20으로 진행한다.
슬립 속도(ΔVF)는 다음과 같이 계산될 수 있다. 평균 전륜 속도(VWf; 전륜(1L, 1R)에 대한 좌우측 차륜 속도의 평균) 및 평균 후륜 속도(VWr; 전륜(3L, 3R)에 대한 좌우측 차륜 속도의 평균)이 다음 2개의 수학식 1 및 수학식 2를 사용하여 계산된다.
Figure 112003031538366-pat00001
Figure 112003031538366-pat00002
이제, 전륜 또는 주 구동륜(1L, 1R)의 슬립 속도(가속 슬립 크기,ΔVF)는 다음 수학식 3에 기재된 바와 같이 평균 전륜 속도(VWf)와 평균 후륜 속도(VWr) 사이의 차이에 의해 계산된다.
Figure 112003031538366-pat00003
단계 S20에서, 4WD 제어기(8)는 계산된 슬립 속도(ΔVF)가 0 등의 소정 값을 초과하는지 여부를 판단한다. 따라서, 단계 S10 및 S20은 내연기관(2)에 의해 구동되는 전륜(1L, 1R)에서 가속 슬립이 발생하는지 여부를 추정하는 가속 슬립 검출부를 구성한다. 슬립 속도(ΔVF)가 0 이하인 것으로 판단되면, 전륜(1L, 1R)이 가 속 슬립을 겪지 않는다고 추정하고 4WD 제어기(8)는 단계 S30으로 진행하며, 여기서 목표 발전기 부하 토크(Th)는 0으로 설정되며, 4WD 제어기(8)는 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
역으로, 단계 S20에서 슬립 속도(ΔVF)가 0보다 큰 것으로 판단되면, 전륜(1L, 1R)이 가속 슬립을 겪고 있다고 추정하여서 제어는 단계 S40으로 진행한다. 단계 S40에서, 전륜(1L, 1R)의 가속 슬립을 억제하기 위해 요구되는 흡수 토크(TΔVF)가 다음 수학식을 이용하여 계산되고, 4WD 제어기(8)는 단계 S50으로 진행한다. 흡수 토크(TΔVF)는 다음 수학식 4에 기재된 바와 같이 가속 슬립 크기에 비례하는 양이다.
Figure 112003031538366-pat00004
여기서, K1은 실험 등을 통해 얻어지는 이득이다.
단계 S50에서, 발전기(7)의 현재의 부하 토크(TG)는 이하의 수학식 5에 기초하여 계산되며, 4WD 제어기(8)는 단계 S60으로 진행한다.
Figure 112003031538366-pat00005
여기서, V는 발전기(7)의 전압, Ia는 발전기(7)의 전기자 전류, Nh는 발전기(7)의 회전 속도, K3은 효율, 그리고 K2는 계수이다.
단계 S60에서, 잉여 토크, 즉 발전기(7)가 부과하는 목표 발전기 부하 토크(Th)가 이하의 수학식 6에 기초하여 얻어지고, 4WD 제어기(8)는 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
Figure 112003031538366-pat00006
다음으로, 목표 토크 (제어) 제한부(8F)에 의해 실행되는 처리를 도7에 기초하여 설명하기로 한다. 도7의 플로우차트에서 목표 발전기 부하 토크(Th)의 처리는 가속 슬립 검출부가 구동륜에서 발생하는 가속 슬립을 추정할 때 구동륜의 가속 슬립 크기에 실질적으로 대응하게 하기 위해 발전기(7)의 발전 부하 토크를 제어하도록 구성된 발전기 제어부를 구성한다.
먼저, 단계 S10에서, 4WD 제어기(8)의 목표 토크 제한부(8F)는 목표 발전기 부하 토크(Th)가 발전기(7)의 최대 부하 용량(HQ)보다 큰지 여부를 판단한다. 목표 발전기 부하 토크(Th)가 발전기(7)의 최대 부하 용량(HQ) 이하라고 4WD 제어기(8)가 판단한다면 4WD 제어기(8)는 제어 프로그램의 처음으로 진행하여 그 처리 과정을 반복한다. 역으로, 목표 발전기 부하 토크(Th)가 발전기(7)의 최대 부하 용량(HQ)보다 크다고 4WD 제어기(8)가 판단한다면 4WD 제어기(8)는 단계 S120으로 진행한다.
단계 S120에서, 최대 부하 용량(HQ)를 초과하는 목표 발전기 부하 토크(Th)의 일부인 초과 토크(ΔTb)가 다음 수학식 7에 따라 얻어진다.
Figure 112003031538366-pat00007
그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 단계 S130으로 진행한다.
단계 S130에서, 현재의 엔진 토크(Te)는 도8에 도시된 엔진 토크 계산 맵(map)을 사용하여 스로틀 센서(19a) 및 엔진 회전 속도 센서(21)로부터의 신호들에 기초하여 계산된다. 그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 단계 S140으로 진행한다.
단계 S140에서, 엔진 토크 상한치(TeM)는 다음 수학식 8에 기재된 바와 같이 엔진 토크(Te)로부터 초과 토크(ΔTb)를 감하는 것에 의해 계산된다.
Figure 112003031538366-pat00008
엔진 토크 상한치(TeM)가 엔진 제어기(18)로 출력된 후에, 4WD 제어기(8)는 단계 S150으로 진행한다.
단계 S150에서, 최대 부하 용량(HQ)이 목표 발전기 부하 토크(Th)로서 할당되고 나서, 4WD 제어기(8)는 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
다음으로, 4WD 제어기(8)의 잉여 토크 변환부(8G)에 의해 실행되는 처리를 도9에 기초하여 설명하기로 한다. 먼저, 단계 S200에서, 4WD 제어기(8)는 목표 발전기 부하 토크(Th)가 0보다 큰지 여부를 판단한다. 목표 발전기 부하 토크(Th)가 0보다 크다고 판단되면, 전륜(1L, 1R)이 가속 슬립을 겪고 있기 때문에 4WD 제어기(8)는 단계 S210으로 진행한다. 목표 발전기 부하 토크(Th)가 0 이하라고 4WD 제어기(8)가 판단하면, 전륜(1L, 1R)이 가속 슬립을 겪고 있지 않기 때문에 4WD 제어기(8)는 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
단계 S210에서, 4WD 제어기(8)는 목표 모터 토크, 즉 전기 모터(4)에 전송된 토크 명령 값이 감소하고 있는지 여부를 판단한다. 4WD 제어기(8)는 목표 모터 토크가 감소하고 있다면 단계 S220으로 진행하고, 목표 모터 토크가 감소하고 있지 않다면 단계 S230으로 진행한다.
이하의 수학식 9를 사용하여 현재의 목표 모터 토크와 이전의 처리 사이클로부터의 목표 모터 토크를 단순히 비교함으로써 목표 모터 토크가 감소하는지 여부를 판단하는 것도 수용 가능하다.
Figure 112003031538366-pat00009
수학식 9에서, 첨자 (n-1)은 목표 모터 토크가 이전의 하나의 처리 사이클로부터의 것이고, 첨자 (n-2)는 목표 모터 토크가 이전의 2개의 처리 사이클들로부터의 것임을 나타낸다. 그러나, 잡음의 영향을 억제하기 위하여, 3개 이상의 이전 사이클로부터의 목표 모터 토크 값들에 기초하여 목표 모터 토크가 감소하고 있는지 여부를 판단하는 것도 수용 가능하다(예컨대, 이하에 나타낸 수학식은 6개의 처리 사이클들로부터의 값들을 사용한다). 또한, 목표 모터 토크가 복수개의 처리 사이클들에 걸쳐 연속적으로 감소할 때 목표 모터 토크가 감소한다고 이하의 수학식 10을 사용하여 판단하는 것도 수용 가능하다.
Figure 112003031538366-pat00010
단계 S220에서, 4WD 제어기(8)는 목표 모터 토크(Tm(n-1))가, 차량이 4륜 구동 상태 또는 모드로부터 2륜 구동 상태 또는 모드로 전환할 때와 같이 클러치(12)가 해제되어야 하는 소정 한계 토크 값(T-TM1) 이하인지 여부를 판단한다. 따라서, 단계 S220의 프로그램은 목표 모터 토크(Tm(n-1))를 소정 한계 토크 값(T-TM1)과 비교함으로써 전기 모터(4)의 구동 토크가 소정 한계 토크와 거의 동일한지 여부를 판단하도록 구성된 목표 구동 토크 판단부를 구성한다.
목표 모터 토크(Tm(n-1))가 소정 한계 토크 값(T-TM1) 이하인 것으로 판단된다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S240으로 진행한다. 목표 모터 토크(Tm(n-1))가 소정 한계 토크 값(T-TM1)보다 크다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S230으로 진행하여 정상적인 처리를 실행한다.
단계 S230에서, 모터 회전 속도 센서(26)에 의해 검출된 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)가 입력으로서 수신된다. 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)에 대응하는 목표 모터 계자 전류(Ifmt)가 계산되고, 목표 모터 계자 전류(Ifmt)는 모터 제어부(8C)로 출력된다. 그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 단계 S280으로 진행한다.
전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)에 대응하는 목표 모터 계자 전류(Ifmt)는 회전 속도(Nm)가 소정 회전 속도 미만인 때 고정된 소정 전류 값으로 유지되고, 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)는 전기 모터(4)가 소정 회전 속도 이상으로 회전할 때 공지의 약자장(weak magnetic field) 제어 방법에 의해 감소된다. 요약하면, 전기 모터(4)가 고속으로 회전할 때, 모터 토크는 모터 유도 전압(E)의 상승으로 인해 감소한다. 따라서, 앞서 논의된 바와 같이, 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)가 소정 값에 도달하거나 이를 초과한 때, 전기 모터(4)로 흐르는 전류는 증가하고, 요구되는 모터 토크(Tm(n))는 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)을 감소시키고 요구되는 모터 유도 전압(E)을 낮춤으로써 얻어진다. 결과적으로, 전기 모터(4)가 고속으로 회전할지라도, 모터 유도 전압(E)이 상승하는 것이 방지되고 모터 토크가 감소하는 것이 방지되기 때문에 요구 모터 토크(Tm(n))가 얻어질 수 있다. 또한, 모터 계자 전류(Ifm)가 2 단계, 즉 회전 속도가 소정 값 미만인 경우에서의 단계 및 회전 속도가 소정 값 이상인 경우에서의 단계로 제어되므로 연속적인 계자 전류 제어와 비교하여 전자 제어 회로의 가격이 낮아질 수 있다.
전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)에 따라 계자 전류(Ifm)를 조절함으로써 요구 모터 토크(Tm(n))를 연속적으로 보정하는 모터 토크 보정부를 제공하는 것도 수용 가능하다. 즉, 2개의 단계들 사이에서의 절환 대신에, 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)는 모터 회전 속도(Nm)에 따라 조절될 수 있다. 결과적으로, 전기 모터(4)가 고속으로 회전할지라도, 전기 모터(4)의 모터 유도 전압(E)이 상승하는 것이 방지되고 모터 토크가 감소하는 것이 방지되므로 요구 모터 토크(Tm(n))가 얻어질 수 있다. 더욱이, 매끄러운 모터 토크 특성이 얻어질 수 있으므로, 차량은 2 단계 제어의 경우에서보다 더 양호한 안정성을 가지고 주행할 수 있으며, 차량은 모터 구동 효율이 양호한 상태에서 항상 유지될 수 있다.
한편, 목표 모터 토크(Tm(n))가 클러치 해제 토크(T-TM1) 이하인 것으로 판단된다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S240으로 진행한다. 단계 S240에서, 4WD 제어기(8)는 계자 전류(Ifm)가 소정 (종료) 계자 전류 한계치(D-Ifm)보다 큰지 여부를 판단한다. 그러하다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S250으로 진행한다. 계자 전류(Ifm)가 소정 계자 전류 한계치(D-Ifm) 이하라면, 4WD 제어기(8)는 단계 S280으로 진행하고, 여기서 계자 전류(Ifm)는 소정 계자 전류 한계치(D-Ifm)에서 유지된다.
소정 계자 전류 한계치(D-Ifm)는 전기 모터(4)가 매우 작은 토크를 생성할 수 있는 최소 계자 전류 값이다. 한계치를 그러한 작은 값으로 설정하는 것은 2륜 구동 작동 중에 동력 소비를 억제하는 역할을 한다. 말할 것도 없이, 소정 계자 전류 한계치(D-Ifm)가 전기 모터(4)가 매우 작은 토크를 발생시킬 수 있는 최소 계자 전류 값보다 크게 되는 것도 수용 가능하다. 다시 말하면, 본 기재로부터 종료 계자 전류 한계치(D-Ifm)가 전기 모터(4)가 미소 토크를 발생시킬 수 있는 최소 계자 전류 값보다 클 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련자에게 명백하게 될 것이다.
단계 S250에서, 4WD 제어기(8)는 가속기 센서(29) 또는 대응하는 스로틀 개도 센서로부터의 신호에 기초하여 가속기 위치(ACC) 또는 대응하는 스로틀 개도가 4% 미만인지 여부를 판단한다. 가속기 위치 또는 대응하는 스로틀 개도가 4% 미만이라면, 4WD 제어기(8)는 단계 S260으로 진행한다. 그렇지 않다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S270으로 진행한다.
4% 미만의 가속기 위치 또는 대응하는 스로틀 개도(검출된 가속기 위치 개 도)는 가속기 페달(17)이 전혀 눌러지지 않았거나 차량의 가속에 영향을 끼칠 정도로 충분히 눌러지지 않았음(즉, 가속 지시량이 충분히 크지 않음)을 나타낸다. 다시 말하면, "가속기 위치 개도가 4% 미만이다"라는 문구는 가속기 페달(17)이 눌러지거나 눌러지지 않은 상태에 있는지 여부와 관계없이 가속에 대한 차량의 영향을 배제하기에 충분한 가속 지시량을 말한다.
단계 S260에서, 4WD 제어기(8)는 계자 전류를 제1 감소치(Dif1)의 양만큼 감소시키고, 단계 S280으로 진행하기 전에 새로운 계자 전류(Ifm)를 모터 제어부(8C)로 출력한다.
한편, 단계 S270에서, 4WD 제어기(8)는 계자 전류를 제2 감소치(Dif2)의 양만큼 감소시키고, 단계 S280으로 진행하기 전에 새로운 계자 전류(Ifm)를 모터 제어부(8C)로 출력한다.
제2 감소치(Dif2)는 제1 감소치(Dif1)보다 작은 값으로 설정된다. 결과적으로, 계자 전류 값이 소정 계자 전류 한계치(D-Ifm)를 향해 감소하는 감소율 또는 변화율은 소정 계자 전류 한계치(D-Ifm)에 곧 도달되도록 가속기 위치가 4% 미만인 때 더 크게 된다.
전술한 설명에서, 계자 전류가 감소되는 감소치는 가속기가 충분하게 눌러졌는지의 여부(즉, 충분한 가속 지시가 있는지의 여부)에 기초하여 2개의 상이한 값들 중 하나로 설정되지만, 계자 전류의 감소치를 3개 이상의 상이한 값들 중 하나로 설정하거나, 감소치를 가속 지시량에 따라 연속적으로 변화시키는 것도 수용 가능하다.
단계 S280에서, 전기 모터(4)의 유도 전압(E)은 전기 모터(4)의 목표 모터 계자 전류(Ifm) 및 회전 속도(Nm)에 기초하여 계산된다. 그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 단계 S290으로 진행한다.
단계 S290에서, 4WD 제어기(8)는 잉여 토크 연산부(8E)에 의해 연산된 발전기 부하 토크(Th)에 기초하여 대응하는 목표 모터 토크(Tm(n))를 계산하기 위하여 맵 등을 사용하고 나서 단계 S300으로 진행한다.
단계 S300에서, 4WD 제어기(8)는 클러치 해제 처리부(8H)를 실행시키고 나서 단계 S310으로 진행한다.
클러치 해제 처리부(8H)는 클러치 해제부를 구성한다. 클러치 해제 처리부(8H)에서, 현재의 목표 모터 토크(Tm(n))가 클러치 분리 토크와 대략 동일하다고 판단될 때, 즉 수학식 11이 만족될 때 클러치 해제 명령이 발생된다.
Figure 112003031538366-pat00011
여기서, α는 공차 값이다.
클러치 분리 또는 해제 토크(Tf)는 클러치(12)가 해제되고 클러치 입력축(12a)의 가속도 및 클러치 출력축(12b)의 가속도가 대략 동일하게 되는 시점에, 즉 클러치(12)에서의 토크가 대략 0일 때의 전기 모터(4)의 토크이다. 클러치 작동의 응답 지연을 보상하기 위하여 적당량만큼 클러치 분리 토크(Tf)를 보정하는 것이 바람직하다.
클러치 분리 토크(Tf)는 차량 가속도 및 후륜까지의 토크 전달 경로에서의 마찰 등의 인자들에 기초하여 맵 및 연산을 사용함으로써 계산되거나, 실험적으로 결정된 값이며, 클러치 분리 토크는 차량의 주행 상태에 따라 클러치(12)에서 0인 토크를 달성하기 위하여 요구되는 모터 토크 값으로서 역할한다. 클러치 분리 토크(Tf)는 전기 모터(4) 및 감속 장치(11)의 마찰에 기인한 토크와 전기 모터(4) 및 감속 장치(11)를 후륜(3R, 3L)과 동일한 가속율로 가속시키는 데 요구되는 토크의 합에 대응하지만, 정상적인 주행 중에는 전기 모터(4) 및 감속 장치(11)의 마찰로 인한 토크만을 포함한다. 클러치 분리 토크(Tf)가 실험적으로 결정된 고정 값인 것도 수용 가능하다.
단계 S310에서, 4WD 제어기(8)는 변수로서 현재 사이클의 목표 모터 토크(Tm(n)) 및 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)를 사용하여 대응하는 전기자 전류 목표치(Ia)를 계산하고 나서, 단계 S320으로 진행한다.
단계 S320에서, 4WD 제어기(8)는 발전기 제어 명령 값으로서 역할하는 듀티비(C1)를 전기자 전류 목표치(Ia)에 기초하여 연산하고, 제어 루프의 처음으로 복귀하기 전에 이를 출력한다.
이제, 클러치 해제 처리부(8H)를 도10을 참조하여 설명하기로 한다.
클러치 해제 처리부(8H)는 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환하는 시점에 작동하기 시작한다. 단계 S401에서, 4WD 제어기(8)는 클러치 해제 명령을 출력하고 단계 S402로 진행한다. 클러치 해제 명령이 발생된 시점과 클러치(12)가 실제로 해제되는 시점 사이에 경과하는 클러치 응답 지연이 있지만, 이러 한 클러치 응답 지연 시간은 미리 확인된다.
단계 S402에서, 4WD 제어기(8)는 토크 유지 시간 카운터(CLH-CNT)가 0인지 여부를 판단한다. 토크 유지 시간 카운터(CLH-CNT)가 0이라면, 4WD 제어기(8)는 단계 S405로 진행하고, 여기서 모터 토크가 고정 값으로 유지되는 것을 막기 위하여 목표 모터 토크(Tm(n))를 0으로 설정하고 나서 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
한편, 토크 유지 시간 카운터(CLH-CNT)가 0보다 크다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S403으로 진행하고, 여기서 토크 유지 시간 카운터(CLH-CNT)를 카운트 다운한다. 단계 S404에서, 4WD 제어기(8)는 목표 모터 토크(Tm(n))를 클러치 해제 토크(Tf)의 고정 값으로 유지하기 위하여 클러치 해제 토크(Tf)를 목표 모터 토크(Tm(n))로서 할당하도록 Tm(n-1)과 동일한 Tm(n)을 설정한다. 그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
전술한 토크 유지 시간 카운터(CLH-CNT)는 차량이 4륜 구동 상태에 있는 동안 초기화된다. 토크 유지 시간 카운터(CLH-CNT)는 클러치 응답 지연에서의 변동을 흡수하고, 실제 모터 토크가 실질적으로 클러치 해제 토크(Tf)에서 유지될 때 클러치가 신뢰성 있게 해제되는 것을 보장하는 값으로 초기화된다.
클러치 해제 처리부(8H)는 클러치 해제부 및 클러치 해제 토크 제어부를 구성한다.
다음으로, 엔진 제어기(18)에 의해 실행되는 처리를 도11을 참조하여 설명하기로 한다. 소정 샘플링 시간 사이클에 따라, 엔진 제어기(18)는 입력 신호들에 기초하여 도11에 도시된 처리를 실행한다.
단계 S610에서, 엔진 제어기(18)는 가속기 센서(29)로부터의 검출 신호에 기초하여 운전자에 의해 요구된 목표 출력 토크(TeN)를 연산하고 나서 단계 S620으로 진행한다.
단계 S620에서, 엔진 제어기(18)는 출력 토크 상한치(TeM)가 4WD 제어기(8)로부터 수신되었는지 여부를 판단한다. 출력 토크 상한치가 수신되었다고 판단되면, 엔진 제어기(18)는 단계 S630으로 진행한다. 그렇지 않으면, 엔진 제어기(18)는 단계 S670으로 진행한다.
단계 S630에서, 엔진 제어기(18)는 출력 토크 상한치(TeM)가 목표 출력 토크(TeN)보다 큰지 여부를 판단한다. 출력 토크 상한치(TeM)가 더 크다면, 엔진 제어기(18)는 단계 S640으로 진행한다. 한편, 출력 토크 상한치(TeM)는 목표 출력 토크(TeN) 이하라면, 엔진 제어기(18)는 단계 S670으로 진행한다.
단계 S640에서, 엔진 제어기(18)는 출력 토크 상한치(TeM)를 목표 출력 토크(TeN)로서 할당함으로써, 목표 출력 토크(TeN)를 증가시키며, 단계 S670으로 진행한다.
단계 S670에서, 엔진 제어기(18)는 스로틀 개도, 엔진 속도 등에 기초하여 현재의 출력 토크(Te)를 계산하고 나서 단계 S680으로 진행한다.
단계 S680에서, 엔진 제어기(18)는 이하에 나타낸 수학식 12를 사용하여 현재의 출력 토크(Te)로부터 목표 출력 토크(TeN)의 편차(ΔTe')를 계산하고 나서 단계 S690으로 진행한다.
Figure 112003031538366-pat00012
단계 S690에서, 엔진 제어기(18)는 편차(ΔTe')에 따라 스로틀 개도(θ)에서의 변화량(Δθ)을 계산하고, 스로틀 개도 변화량(Δθ)에 대응하는 스로틀 개도 신호를 스테퍼 모터(19)로 출력한다. 그리고 나서, 엔진 제어기(18)는 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
이제, 지금까지 설명된 바와 같이 구성된 장치의 작동을 설명하기로 한다. 이하의 설명은 지정된 구동 모드가 4륜 구동 모드로 설정된 것으로 가정한다. 클러치(12)는 지정된 구동 모드가 2륜 구동 모드로 설정된 때 연결되지 않는다.
내연기관(2)으로부터 전륜(1L, 1R)으로 전달된 토크가 노면 반력 한계 토크(road surface reaction force limit torque)보다 클 때, 즉 노면 마찰 계수(μ)가 작거나 운전자가 가속기 페달(17)을 너무 깊게 누른 것에 의해 (주 구동륜(1L, 1R)인) 전륜(1L, 1R)에서 가속 슬립이 발생한 때, 발전기(7)가 가속 슬립의 크기에 대응하는 발전기 부하 토크(Th)에서 발전하게 함으로써 전륜(1L, 1R)으로 전달된 구동 토크가 전륜(1L, 1R)의 노면 반력 한계 토크에 접근하도록 제어된다. 결과적으로, (주 구동륜인) 전륜(1L, 1R)의 가속 슬립이 억제된다.
또한, 발전기(7)에 의해 생성된 잉여 전력은 (부 구동륜인) 후륜(3L, 3R)을 구동하는 전기 모터(4)를 구동하기 위해 사용되므로, 차량의 가속 성능이 향상된다.
전기 모터(4)는 주 구동륜(1L, 1R)의 노면 반력 한계 토크를 초과하여 존재 하는 잉여 토크에 의해 구동되므로, 에너지 효율이 향상되며, 이는 연료 소비를 향상시킨다.
후륜(3L, 3R)이 항상 구동되는 경우에, 수 회의 에너지 변환(기계 에너지 → 전기 에너지 → 기계 에너지 등)이 일어나며, 변환 효율에 따라 에너지 손실이 발생한다. 따라서, 차량의 가속 성능은 전륜(1L, 1R)만이 구동되는 경우와 비교하여 하락한다. 결국, 후륜(3L, 3R)의 구동이 대체로 억제되는 것이 바람직하다. 역으로, 본 실시예는 미끄러운 노면 등에서 주행할 때 내연기관(2)의 출력 토크(Te) 모두가 전륜(1L, 1R)으로 전달될지라도 일부 토크가 구동력으로서 사용될 것이라는 사실을 고려한다. 전륜(1L, 1R)에 의해 효율적으로 이용될 수 없는 구동력이 후륜(3L, 3R)으로 출력되어 가속 성능이 향상된다.
4륜 구동 상태를 성취하기 위해 클러치(12)가 연결되고 가속 슬립이 억제된 후에, 모터 토크는 계속 감소한다. 목표 모터 토크(Tm(n-1))가 소정 한계 토크 값(T-TM1)에 도달하거나 그 아래로 떨어진 때, 클러치(12)가 해제될 것이라고 판단되는데, 즉 차량이 2륜 구동 상태로 전환될 것이라 판단되며, 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)는 소정 계자 전류 한계치(D-Ifm)까지 낮아지도록 소정 감소율로 감소된다.
가속기 페달(17)이 해제된 때, 엔진 토크가 하락하고 발전기(7)의 발전 용량 한계가 하락한다. 따라서, 전기 모터(4)가 출력할 수 있는 최대 토크 값은 감소되고 목표 모터 토크보다 작게 될 수 있다.
제1 실시예는 이러한 가능한 시나리오에 다음과 같이 적응된다. 가속기 페 달(17)이 충분히 눌러지고 차량이 가속되고 있다고 판단된 때, 4WD 제어기(8)의 발전(전력 공급) 상태 검출부(8J)는 발전기(7)의 발전 전압 한계가 소정 값 이상인 것으로 추정하고 모터 계자 전류(Ifm)의 감소치를 정상 값(Dif2)으로 설정하는 처리를 실행한다. 한편, 가속기 페달(17)이 해제되고 사실상 가속 명령이 없을 때, 4WD 제어기(8)의 발전(전력 공급) 상태 검출부(8J)는 발전기(7)의 발전 전압 한계가 하락할 것이라고 추정하며, 모터 계자 전류(Ifm)의 감소치는 Dif2보다 큰 값(Dif1)으로 설정된다. 모터 계자 전류(Ifm)의 감소율을 증가시킴으로써, 전기 모터(4)의 역기전 전압(counter electromotive voltage)은 발전기(7)의 발전 전압 한계의 하락에 응답하여 억제된다. 결과적으로, 목표 모터 토크를 얻는 데 필요한 전류를 성취하기 위해 유효 전압차가 보장되고 목표 모터 토크가 전달될 수 있다.
따라서, 2륜 구동으로의 전환 중에 가속기 페달(17)이 해제되고 발전기(7)의 발전 전압 한계가 하락할지라도, 계자 전류의 감소율을 미리 증가시킴으로써 목표 모터 토크가 얻어질 수 있다.
결국, 발전기(7)의 발전 전압 한계가 하락할지라도, 클러치(12)가 연결된 동안에 모터 토크가 구동 트레인 마찰보다 작게 될 때 실제 모터 토크는 하락이 방지될 수 있고, 감속측에 대항한 감속 장치(11)의 치(teeth)의 충돌에 의해 야기되는 충격의 발생이 방지될 수 있다. 목표 모터 토크(Tm(n))가 클러치 해제 토크(Tf)와 거의 동일하게 될 때 클러치 해제 명령을 발생시킬 수 있게 된다. 다시 말하면, 모터 토크가 클러치(12)에서의 토크가 대략 0이 되도록 하는 것일 때 클러치(12)가 해제된다. 결과적으로, 발전기(7)의 발전 용량 한계가 하락할지라도, 클러치가 해 제될 때의 충격 발생은 방지될 수 있다.
발전기(7)의 발전 용량 한계의 하락으로 인해 모터 토크의 최대 토크 값은 목표 모터 토크 이하로 떨어지고, 실제 모터 토크가 목표 모터 토크에 대해 급격하게 하락할 가능성이 있다. 이러한 종류의 하락은 모터 토크를 목표치로 제어하는 것을 불가능하게 할뿐만 아니라 클러치(12)에서의 토크가 대략 0인 조건 하에서 클러치(12)를 해제하는 것을 불가능하게 하여서, 클러치(12)가 해제될 때 충격이 발생하게 한다.
도12는 예시적인 시간 차트이다. 도12에서 일점쇄선은 가속기 페달(17)이 해제될 때 발전기(7)의 발전 용량 한계가 하락하는 경우의 예를 나타낸다. 이러한 경우에, 계자 전류의 감소율(단위 시간당 감소치)을 증가시킴으로써 발전기(7)의 발전 용량 한계에서의 하락을 수용하는 값으로 모터 토크가 제어된다. 결국, 모터 토크는 적당히 제어된다.
본 실시예에서는 발전기(7)의 발전 용량 한계가 작은지 또는 막 작아지려는지 여부를 판단하기 위해 가속기 위치가 사용되었지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 예컨대, 4WD 제어기(8)의 발전(전력 공급) 상태 검출부(8J)는 내연기관(2)의 회전 속도, 발전기(7)의 회전 속도, 변속기(30)의 다른 기어로의 변속 등의 다른 인자들을 이용하여 발전기(7)의 발전 용량 한계가 작은지 또는 작아지는지 여부를 추정할 수 있다.
본 실시예에서, 주 구동원(2)이 내연기관이었지만, 주 구동원이 전기 모터인 것도 수용 가능하다.
또한, 전술된 시스템은 전륜의 가속 슬립에 응답하여 4륜 구동 상태로 전환하지만, 본 발명은 가속기 위치 또는 다른 매개변수에 응답하여 4륜 구동 상태로 전환하는 시스템에도 적용 가능하다.
제2 실시예
이제, 도1 내지 도8, 도11 및 도13 내지 도17을 참조하여, 제2 실시예에 따른 구동력 제어 장치를 설명하기로 한다. 제1 실시예와 제2 실시예 사이의 유사성을 고려하여, 제1 실시예의 부품 또는 단계와 동일한 제2 실시예의 부품 또는 단계에는 제1 실시예의 부품 또는 단계와 동일한 도면 부호가 부여될 것이다. 또한, 제1 실시예의 부품 또는 단계와 동일한 제2 실시예의 부품 또는 단계의 설명은 간결성을 위하여 생략될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예의 차량 구동력 제어 장치는 도1에서 도시적으로 나타내어진 4륜 구동 차량에 설치된다. 본 발명의 제2 실시예에서, 4WD 제어기(8)는 발전기(7)의 계자 전류(Ifh)를 조절하도록 구성 및 배열된다. 특히, 발전기(7)는 4WD 제어기(8)에 의해 조절되는 발전기(7)의 계자 전류(Ifh)에 따라 내연기관(2)에 부하를 부과하여서, 발전기(78)는 부하 토크에 따라 전력을 발생시킨다. 이에 따라, 발전기(7)는 본 실시예에서 도2에 도시된 바와 같이 구성 및 배열된다.
또한, 제2 실시예의 차량 구동력 제어 장치용 4WD 제어기(8)가 도3에서 블록 선도로서 도시적으로 나타나 있다. 더욱이, 제2 실시예의 차량 구동력 제어 장치용 4WD 제어기(8)는 제1 실시예를 참조하여 앞서 설명된 동일한 방식으로 도4 내지 도7에 도시된 처리 시퀀스를 실행한다. 다시 말하면, 제2 실시예의 4WD 제어기(8) 에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술된 바와 같이 도4에 전반적으로 도시되어 있다. 제2 실시예의 구동 모드 선택부(8D)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술된 바와 같이 도5에 도시되어 있다. 제2 실시예의 잉여 토크 연산부(8E)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술된 바와 같이 도6에 도시되어 있다. 제2 실시예의 목표 토크 제한부(8F)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술된 바와 같이 도7에 도시되어 있다. 그러나, 제2 실시예의 차량 구동력 제어 장치용 4WD 제어기(8)는 잉여 토크 변환부(8G)에서의 처리 시퀀스를 도13에 도시된 바와 같이 실행한다.
또한, 제2 실시예의 차량 구동력 제어 장치용 엔진 제어기(18)는 전술된 바와 같이 도11에 도시된 처리 시퀀스를 실행한다.
제2 실시예에 따른 발명에 의하면, 후술하는 바와 같이, 차량이 전기 모터(4)가 부 구동륜을 구동하는 4륜 구동 상태에 있고 발전기(7)가 변속기(30)의 기어비에 기초하여 불충분한 발전 상태로 진입하려 한다고 판단된 때 전기 모터(4)의 계자 전류가 보다 작은 값으로 보정된다. 결과적으로, 전기 모터(4)에 의해 발생되는 역기전력은 감소되고, 발전기(7)의 발전 부족이 제거되며, 요구 구동 토크가 신뢰성 있게 발생될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서, 발전 상태 검출부(8J)는 발전기(7)가 불충분한 발전 상태로 진입할 것인지 여부를 변속기(30)의 기어비에 기초하여 판단하도록 하는 처리를 실행한다.
모터 제어부(8C)는 전기 모터(4)의 토크를 요구치로 조절하기 위하여 잉여 토크 변환부(8G)에서 계산된 목표 모터 계자 전류(Ifmt)에 기초하여 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)를 조절한다(이후 논의됨).
모터 제어부(8C)는 잉여 토크 연산부(8E)에 의해 연산된 발전기 부하 토크 값(Th)에 기초하여 대응 모터 토크 목표치(Tm)를 계산한다(이후 논의됨). 그리고 나서, 클러치 제어부(8D)는 모터 토크 목표치(Tm)에 기초하여 이후에 나타낸 수학식 13의 계산을 수행함으로써 전자기 클러치(12)의 클러치 전달 토크(TCL)를 계산한다. 다음으로, 클러치 제어부(8D)는 클러치 전달 토크(TCL)를 클러치 전류 명령 값(ICL)으로 변환한다. 그리고 나서, 클러치 제어부(8D)는 클러치 전류 명령 값(ICL)의 펄스폭 변조(PMW)를 수행하고, 클러치 전류 명령 값(ICL)에 대응하는 듀티비를 갖는 클러치 전류 제어 출력(CL)을 계산한다. 클러치 전류 제어 출력(CL)은 스위칭 트랜지스터(48)로 전달된다.
Figure 112003031538366-pat00013
상기 수학식에서, KDEF는 차동 장치(13)의 감속 기어비이고, KTM은 클러치 토크 여유이며, TCL0은 클러치(12)의 초기 토크이다.
엔진 제어기(18)는 엔진 토크 상한치(TeM)가 운전자의 가속기 페달(17) 조작 방식과는 무관하게 엔진 토크(Te)의 상한치가 되도록 엔진 토크(Te)를 제한한다.
도7의 단계 S150에서, 최대 부하 용량(HQ)은 발전기 부하 토크 목표치(Th)로서 할당된다. 그리고 나서, 제어 루프는 종료하고 4WD 제어기(8)는 잉여 토크 변환부(8G)로 진행한다.
기본적으로, 제2 실시예는 도9에 도시된 제1 실시예의 처리 시퀀스 대신에 도13에 도시된 바와 같이 4WD 제어기(8)의 잉여 토크 변환부(8G)에 의해 실행되는 처리를 사용한다. 다시 말하면, 제2 실시예의 처리 시퀀스는 제1 실시예의 처리 시퀀스로부터 수정된다. 따라서, 제2 실시예에서, 4WD 제어기(8)의 잉여 토크 변환부(8G)에 의해 실행되는 처리는 제1 및 제2 실시예들의 처리 시퀀스들 사이에서 공통인 단계들에 대해 동일한 도면 부호가 사용된 도13에 기초하여 설명될 것이다.
먼저, 단계 S201에서, 4WD 제어기(8)는 슬립 속도(ΔVF)가 0보다 큰지 여부를 판단한다. 슬립 속도(ΔVF)가 0보다 크다고 판단되면, 4WD 제어기(8)는 단계 S230으로 진행하는데, 그 이유는 전륜(1L, 1R)이 가속 슬립을 겪기 때문이다. 제어기가 슬립 속도(ΔVF)가 0 이하라고 판단한다면, 전륜(1L, 1R)이 가속 슬립을 겪지 않기 때문에 4WD 제어기(8)는 단계 S230으로 진행하지 않는다. 대신에, 4WD 제어기(8)는 제어 루프를 종료시키고 잉여 토크 연산부(8E)로 복귀한다(도6 참조).
단계 S230에서, 4WD 제어기(8)는 모터 회전 속도 센서(26)에 의해 검출된 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)를 수신하고, 도13에 도시된 모터 계자 전류 목표치를 사용하여 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)에 기초한 모터 계자전류 목표치(Ifmt)를 계산한다.
목표 모터 계자 전류 계산 맵은 자동 변속기(30)의 주행단(drive range)(D)의 제1속(주행단에서의 최고 기어비)에 기초하여 생성되었다. 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)는 도13에 도시된 바와 같이 수평축 상의 모터 회전 속도(Nm) 및 수직축 상의 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)를 가지고 작도된 특성 곡선을 따른다. 0으로부터 제1 소정 값(N1)까지의 모터 회전 속도(Nm) 구간에서, 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)는 미리 설정된 최대 전류 값(IMAX)에서 유지된다. 모터 회전 속도가 소정 값(N1)을 지나 증가한다면, 이에 따라 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)는 비교적 큰 경사를 이루며 감소한다. 그리고 나서, 제1 소정 값(N1)보다 큰 제2 소정 값(N2)과 제2 소정 값(N2)보다 큰 제3 소정 값(N3) 사이의 회전 속도에서, 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)는 초기 전류 값(IIN)보다 작은 낮은 전류 값(IL)에서 유지된다. 모터 회전 속도(Nm)가 더 증가하여 제3 소정 값(N3)을 초과한다면, 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)는 0에 도달할 때까지 보다 큰 경사를 이루며 감소한다.
따라서, 전기 모터(4)의 계자 전류는 0으로부터 소정 값(N1)까지의 회전 속도(Nm) 구간에서 소정의 고정 전류 값(IMAX)에서 유지되고, 전기 모터(4)가 소정 값(N1) 이상의 속도로 회전할 때 공지의 약자장 제어 방법을 사용하여 감소된다(도13 참조). 요약하면, 전기 모터(4)가 고속으로 회전할 때, 모터 토크는 전기 모터(4)에서의 유도 전압(E)의 상승으로 인해 감소한다. 따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)가 소정 값(N1)에 도달하거나 이를 초과함에 따라, 전기 모터(4)로 흐르는 전류는 증가되고, 요구 모터 토크(Tm)는 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)를 감소시키고 유도 전압(E)을 낮춤으로써 얻어진다. 결과적으로, 전기 모터(4)가 고속으로 회전할지라도, 유도 전압(E)이 상승하는 것이 방지되고 모터 토크가 감소하는 것이 방지되므로 요구 모터 토크(Tm)가 얻어질 수 있다. 또한, 모터 계자 전류(Ifm)가 2 단계, 즉 회전 속도가 소정 값 미만인 경우에서의 단계 및 회전 속도가 소정 값 이상인 경우에서의 단계로 제어되므로 연속적인 계자 전류 제어와 비교하여 전자 제어 회로의 가격이 낮아질 수 있다.
다음으로, 단계 S231에서, 4WD 제어기(8)는 변속 위치 센서(32)에 의해 검출된 변속 위치를 읽어 들이고, 변속 위치가 주행단(D)의 제1속보다 기어비가 작고 주행단(D)의 제2속보다 기어비가 큰 후진단(reverse range)(R)에 있는지 여부를 판단한다. 변속 위치가 후진단(R)에 있지 않다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S235로 바로 진행한다. 변속 위치가 후진단(R)에 있다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S233으로 진행하는데, 여기서 이하의 수학식 14에 따라, 단계 S230에서 계산된 목표 모터 계자 전류(Ifmt)에 1 미만인 계수(KA)(예컨대, KA = 0.8)를 곱함으로써 새로운 목표 모터 계자 전류(Ifmt)를 계산한다. 그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 단계 S235로 진행한다.
Figure 112003031538366-pat00014
단계 S235에서, 4WD 제어기(8)는 단계 S230 또는 단계 S233에서 계산되었던 목표 모터 계자 전류(Ifmt)를 모터 제어부(8C)로 출력하고 나서 단계 S280으로 진행한다.
단계 S280에서, 4WD 제어기(8)는 도13에 도시된 모터 유도 전압 계산 맵을 사용하여, 모터 회전 속도(Nm) 및 단계 S230 또는 단계 S233에서 계산된 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)에 기초한 모터 유도 전압(E)을 계산한다. 모터 유도 전압 계산 맵은 상이한 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)들에 대한 곡선들이 수평축 상의 모터 회전 속도(Nm) 및 수직축 상의 모터 유도 전압(E)을 갖는 그래프 상에 작도되도록 구성된다. 모터 유도 전압(E)은 모터 회전 속도(Nm)가 증가함에 따라 실질적으로 선형 증가하고, 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)가 증가함에 따라 역시 증가한다.
단계 S290에서, 4WD 제어기(8)는 잉여 토크 연산부(8E)(도6)에서 연산된 발전기 부하 토크 목표치(Th)에 기초하여 대응 모터 토크 목표치(Tm)를 계산하고 나서 단계 S310으로 진행한다.
단계 S310에서, 4WD 제어기(8)는 도14에 도시된 전기자 전류 목표치 계산 맵을 사용하여 모터 토크 목표치(Tm) 및 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)에 기초한 전기자 전류 값(Iat)을 계산한다. 전기자 전류 목표치 계산 맵은 상이한 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)들에 대한 곡선들이 수평축 상의 모터 토크 목표치(Tm) 및 수직축 상의 전기자 전류 목표치(Iat)를 갖는 그래프 상에 작도되도록 구성된다. 모터 출력 토크(Tm)가 0일 때, 전기자 전류 목표치(Iat)는 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)의 값과 무관하게 0이다. 모터 출력 토크(Tm)가 증가함에 따라 전기자 전류 목표치(Iat)가 증가하지만, 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)가 증가함에 따라 전기자 전류 목표치(Iat)는 감소한다. 모터 출력 토크(Tm)가 더 커질 때, 전기자 전류 목표치(Iat)는 최소 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)로부터 순서대로 순차적으로 0으로 된다.
단계 S325에서, 4WD 제어기(8)는 전기자 전류 목표치(Iat), 전선(9) 및 전기 모터(4)의 코일의 조합된 저항, 그리고 유도 전압(E)에 기초하여 발전기(7)의 전압 목표치(V)를 계산하기 위하여 이하의 수학식 15를 사용한다. 4WD 제어기(8)가 발전기(7)의 전압 목표치(V)를 발전기 제어부(8A)로 출력한 후에, 제어 루프는 종료하고 4WD 제어기(8)는 잉여 토크 연산부(8E)(도6)로 복귀한다.
Figure 112003031538366-pat00015
모터 제어부(8C)와 함께 도13의 단계 S230 및 단계 S235에서 실행된 처리는 계자 전류 제어부에 대응하고, 단계 S231 및 단계 S233에서 실행된 처리는 계자 전류 보정부에 대응한다.
다음으로, 도15에에 도시된 시간 차트를 사용하여 제2 실시예의 작동을 설명하기로 한다. 먼저, 자동 변속기(30)의 선택 레버가 주차단(P)으로 설정되어 있고 내연기관(2)은 점화 스위치(47)를 온(ON) 위치로 함으로써 시동되어 있으며, 차량은 정지 조건에 있다고 가정한다.
이러한 정지 조건에 있는 동안, 운전자는 도15의 그래프 (a)에 나타낸 시점 t1에서 4WD 구동 모드 스위치(42)를 온 상태로 한다. 도15의 그래프 (c)에 도시된 바와 같이 변속 레버는 시점 t1에서 주차단(P) 위치에 있으므로, 4WD 릴레이 제어부(8B)는 4WD 릴레이(44)를 오프 상태로 한다. 따라서, 4WD 제어기(8)로의 전력 공급은 정지되고 배터리(43)로부터 발전기(7)의 계자 코일(FC), 배전반(10)의 모터 릴레이(24) 또는 전자기 클러치(12)의 클러치 코일(12a)로 전력이 공급되지 않는다.
시점 t2에서, 선택 레버가 주차단(P)으로부터 후진단(R) 및 중립단(N)을 지나 주행단(D) 위치로 변속된다. 시점 t3에서 주행단(D)이 선택된 이후로, 소정 시간, 예컨대 0.05초가 경과한 시점 t4에서, 4WD 릴레이 제어부(8B)는 도15의 그래프 (b)에 나타낸 바와 같이 4WD 릴레이(44)를 온 상태로 한다.
이때, 차량은 여전히 정지 상태에 있으며, 결국 전륜(1L, 1R)의 평균 차륜 속도(VWf) 및 후륜(3L, 3R)의 평균 차륜 속도(VWr)가 모두 0이고 슬립 속도(ΔVF )도 0이다. 따라서, 4WD 제어기(8)는 잉여 토크 변환부(8G)의 단계 S230 내지 S325(도13에 도시됨)를 건너뛰어, 단계 S20을 실행한 후에 잉여 토크 연산부(8E)로 복귀한다.
결과적으로, 발전기 제어부(8A)는 (발전기 전압 목표치(V)에 기초하는) 발전기 제어 출력(C1) 및 모터 계자 출력(MF) 모두를 오프 상태로 한다. 또한, 클러치 제어부(8D)는 클러치 제어 출력(CL)을 오프 상태로 한다. 따라서, 발전기(7)의 발전 및 전기 모터(4)의 구동은 모두 정지되고 클러치(12)는 연결되지 않도록 제어된다.
이러한 상태로부터, 운전자가 가속기 페달(17)을 깊게 눌러 차량을 급작스럽게 움직이게 하는 것으로 인해 또는 (가속기 페달(17)을 반드시 깊이 누를 필요가 없이) 노면의 마찰 계수가 낮은 빗길, 눈길 또는 빙판길 조건 하에서 차량을 전방으로 움직이게 하는 운전으로 인해 시점 t5에서 전륜(주 구동륜)(1L, 1R)에 가속 슬립이 발생한 것으로 가정한다. 전륜과 후륜 사이에 발생된 속도차는 슬립 속도( ΔVF)가 양의 값이 되게 한다.
이때, 클러치 제어부(8D)는 클러치 제어 출력(CL)을 소정 듀티비로 제어하고 전자기 클러치(12)가 연결된다. 동시에, 슬립 속도(ΔVF)가 양의 값이므로, 4WD 제어기(8)는 잉여 토크 연산부(8E)의 단계 S2로부터 단계 S4까지 진행하고(도6에 도시된 처리), 슬립 속도(ΔVF)에 이득(K1)을 곱함으로써 가속 슬립을 억제하는 데 요구되는 흡수 토크(TΔVF)를 계산한다. 그리고 나서, 도6의 단계 S50에서, 4WD 제어기(8)는 현재의 발생 전압(V), 전기자 전류(Ia) 및 발전기 회전 속도(Nh)에 기초하여 현재의 발전기 부하 토크(TG)를 수학식 5를 사용하여 계산한다. 도15의 그래프 (d)에 도시된 바와 같이, 현재의 발전기 부하 토크(TG)는 차량이 처음 움직이기 시작할 때 발전기 회전 속도(Nh)가 비교적 작기 때문에 발생 전압(V) 및 전기자 전류(Ia)의 증가에 따라 현재의 발전기 부하 토크(TG)가 증가한다. 또한, 발전기 부하 토크 목표치(Th)는 흡수 토크(TΔVF) 및 현재의 발전기 부하 토크(TG)의 곱을 얻음으로써 계산되므로 도15의 그래프 (e)에 도시된 바와 같이 증가한다.
차량이 처음 움직이기 시작할 때, 도15의 그래프 (j)에 도시된 바와 같이, 발전기(7)의 발생 전압(V)은 배터리 전압(VB)보다 낮기 때문에 배터리 전압(VB)이 발전기(7)의 계자 코일(FC)로 공급되도록 다이오드(D1)는 오프 상태가 되고 다이오드(D2)는 온 상태로 된다. 이는 충분한 계자 전류(ifh)가 계자 코일(FC)로 전달될 수 있게 하고, 발생 전압(V)이 증가되게 하며, 전기 모터(4)에 공급되는 전기자 전 류(Ia)가 증가되게 한다.
발전기(7)의 발생 전압(V)은 도13에 도시된 처리를 갖는 잉여 토크 변환부(8G)에 의해 제어되고, 전선 저항(R)에 전기자 전류 목표치(Iat)를 곱함으로써 얻어진 전압 값에 전기 모터(4)의 유도 전압(E)을 더함으로써 계산되는데, 여기서 전기자 전류 목표치(Iat)는 도14에 도시된 전기자 전류 목표치 계산 맵을 사용하여 모터 토크 목표치(Tm) 및 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)를 기초로 계산된다.
모터 계자 전류 목표치(Ifmt)는 모터 회전 속도(Nm) 및 모터 계자 전류 목표치 계산 맵을 사용하여 도13의 단계 S230에서 계산되지만, 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)는 차량이 처음으로 움직이기 시작할 때 모터 회전 속도(Nm)가 여전히 낮기 때문에 최대 전류(IMAX)로 설정된다.
자동 변속기(30)의 선택 레버가 주행단(D) 위치에 있고 자동 변속기(30)가 제1속에 있어 차속이 비교적 낮기 때문에, 4WD 제어기(8)는 단계 S231로부터 단계 S235로 직접 진행하고, 단계 S230에서 계산된 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)를 모터 제어부(8C)로 출력함으로써, 전기 모터(4)가 구동을 시작하도록 한다.
그리고 나서, 단계 S280에서 계산된 모터 유도 전압(E)은 도15의 그래프 (h)에 도시된 바와 같이 증가하므로, 단계 S310에서 계산된 전기자 전류 목표치(Iat)는 도15의 그래프 (i)에 도시된 바와 같이 시간에 따라 증가하여 필요한 모터 토크(Tm)가 보장될 수 있다. 도15의 그래프 (f)에 도시된 바와 같이, 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)는 전륜(1L, 1R)의 가속 슬립에 따라 증가한다.
따라서, 차량이 정지 상태로부터 급가속되거나 마찰계수가 낮은 노면 상에서 움직이기 시작할 때 주 구동륜, 즉 전륜(1L, 1R)이 가속 슬립을 겪는다면, 전륜(1L, 1R)의 가속 슬립을 제거하도록 부 구동륜, 즉 후륜(3L, 3R)은 전기 모터(4)에 의해 구동되고, 차량은 매끄럽게 움직이기 시작한다.
이후에, 발생 전압(V)이 시점 t6에서 배터리 전압(VB)을 초과할 때, 배터리 전압(VB)이 계자 코일(FC)로 공급되는 별개의 여자 제어 상태로부터 발전기(7)의 정류 회로(28)로부터의 발생 전압(V)이 계자 코일(FC)로 공급되는 자려식 제어 상태로 발전기(7)가 절환하도록 다이오드(D2)는 오프 상태로 되고 다이오드(D1)는 온 상태로 된다.
그리고 나서, 시점 t7에서, 발전기 부하 토크 목표치(Th)가 최고치에 도달하고 하락하기 시작하여, 전기자 전류 목표치(Iat)가 점차적으로 감소하게 하고 이에 따라 발생 전압(V)이 서서히 증가하게 한다.
시점 t8 이후에, 발전기 부하 토크 목표치(Th)는 비교적 낮은 고정 값을 유지하고, 모터 회전 속도(Nm)는 상승 추세를 계속 유지하므로 모터 유도 전압(E)은 계속 상승 추세에 있고 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)는 최대 값(IMAX)에 머무른다. 결과적으로, 전기자 전류 목표치(Iat)도 비교적 낮은 고정 값에서 머무르고, 발생 전압(V)은 모터 유도 전압(E)의 증가와 함께 증가한다.
시점 t9에서 모터 회전 속도(Nm)가 소정 회전 속도(N1)에 도달한 때, 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)는 감소하고 약자장 제어가 시작된다. 모터 회전 속도(Nm) 가 계속 증가하므로, 모터 유도 전압(E)은 도15의 그래프 (h)에 도시된 바와 같이 고정 상태로 남아 있다. 한편, 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)의 감소와 관련하여, 전기자 전류 목표치(Iat)는 도15의 그래프 (i)에 도시된 바와 같이 완만한 상승 추세에 진입하고, 발생 전압(V)도 도15의 그래프 (j)에 도시된 바와 같이 서서히 증가한다.
시점 t10에서 모터 회전 속도(Nm)가 소정 회전 속도(N2)에 도달한 때, 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)는 고정된 낮은 전류 값(IL) 수준이 된다. 결과적으로, 모터 유도 전압(E)은 모터 회전 속도(Nm)의 증가에 따라 도15의 그래프 (h)에 도시된 바와 같이 증가하며, 전기자 전류 목표치(Iat)는 도15의 그래프 (i)에 도시된 바와 같이 고정 값에서 유지되고, 발생 전압(E)은 모터 유도 전압(E)의 증가에 따라 증가한다.
시점 t11에 모터 회전 속도(Nm)가 소정 회전 속도(N3)에 도달한 때, 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)는 도15의 그래프 (g)에 도시된 바와 같이 0이 된다. 결국, 모터 유도 전압(E)도 0이 되며, 전기자 전류 목표치(Iat)는 0에 가까운 값으로 떨어지며, 발생 전압(V)은 0에 가까운 값으로 떨어진다.
이러한 주기 동안에, 도13의 단계 S290에서의 발전기 부하 토크 목표치(Th)에 기초하여 계산된 모터 토크 목표치(Tm)가 점차적으로 감소한다. 모터 토크 목표치(Tm)가 미리 설정된 클러치 차단 한계치에 도달한 때, 전자기 클러치(12)에 공급된 클러치 제어 출력(CL)은 클러치 제어부(8D)에 의해 오프 상태로 되고, 전자기 클러치(12)는 연결 상태로부터 해제 상태로 변화하여서, 4륜 구동 상태를 종료하고 차량을 2륜 구동 상태로 전환시킨다.
한편, 차량이 여전히 정지 조건에 있을 때 선택 레버가 주차단(P)으로부터 후진단(R) 위치로 이동되고 차량이 후진 방향으로의 이동으로 설정된다면, 그 처리 과정은 선택 레버가 주행단(D) 위치에 놓이고 차량이 전진 이동을 시작할 때와 기본적으로 동일할 것이다. 정지 상태로부터의 급가속 또는 마찰 계수가 낮은 노면 상에서 움직이기 시작하는 것에 의해 야기되는 가속 슬립을 제거하기 위하여, 전기 모터(4)가 구동되고, 가속 슬립을 제거하도록 모터의 구동 토크가 제어된다.
그러나, 자동 변속기(30)의 후진단(R)은 전술된 주행단(D)의 제2속에 비해 크지만 최대 기어비인 제1속에 비해 작은 기어비를 갖는다. 따라서, 도16에 도시된 바와 같이. 엔진 회전 속도 대 차속의 그래프는 주행단(D)의 제1속을 위한 특성(L1)(실선으로 도시됨)의 경우에 비해 후진단(R)을 위한 특성(LR)(점선으로 도시됨)의 경우에 그 기울기가 더 작다.
결과적으로, 차량이 후진단(R)을 사용하여 후진할 때, 발전기(7)가 그 발생 전압이 전기 모터(4)의 역기전력을 초과하고 차량의 주행단(D)의 제1속에서의 주행시 전류를 전달할 수 있는 상태에 도달하게 되는 차속인 Vg에 차속이 도달하지 않은 때, 발전기(7)는 발전을 행할 수 있는 상태에 아직 도달하지 않을 것이다. 대신에, 차속이 (V1보다 더 빠른) 차속(Vr)에 도달한 때에만, 발전기(7)는 전류를 전달할 수 있는 상태에 처음으로 도달하고, 발전기(7)의 발전량은 주행단(R)의 제1속에서보다 후진단(R)에서 대체로 더 작다.
따라서, 차량이 후진단(R)에서 주행할 때, 발전기(7)의 발전량은 주행단(D)의 제1속을 사용한 전진 주행과 비교하여 하락한다. 특히, 정지 상태로부터 움직이기 시작할 때 또는 차속이 증가된 후에 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환될 때, 전기 모터(4)에 공급되는 전기자 전류(Ia)는 전기자 전류 목표치(Iat) 미만이고, 불충분한 발전은 전기 모터(4)의 구동 토크를 너무 낮게 함으로써, 전기 모터의 정확한 제어를 실행할 수 없게 한다.
본 실시예에서, 차량이 후진단(R)을 이용하여 주행할 때, 도13의 처리는 4WD 제어기(8)가 단계 S231로부터 단계 S233으로 진행하여 단계 S230에서 계산된 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)에 예컨대 0.8로 설정된 보정 계수(KA)를 곱하도록 실행된다. 따라서, 단계 S230에서 계산된 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)가 더 작은 모터 토크 계자 전류 목표치(Ifmt)로 보정되고, 더 작은 모터 토크 계자 전류 목표치(Ifmt)는 모터 제어부(8C)로 출력된다. 전기 모터(4)의 모터 계자 전류(Ifm)는 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)와 일치하도록 제어된다.
결국, 도17의 그래프 (b)에 도시된 바와 같이, 차량이 후진단(R)에서 주행할 때, 모터 계자 전류 값(Ifm)은 주행단(D)에서 주행할 때 사용된 모터 계자 전류 값(Ifm)보다 더 작다. 이에 따라, 전기 모터(4)에서 발생된 모터 유도 전압(E)은 모터 회전 속도 및 모터 계자 전류(Ifm)의 곱에 비례하므로, 도17의 그래프 (c)에 도시된 바와 같이 모터 유도 전압(E)은 주행단(D)에서 주행할 때에 비해 비교적 더 작다. 결과적으로, 발전기(7)에 의해 발생된 전류는 모터 유도 전압(E)의 감소량 에 따라 증가하고, 전기자 전류 목표치(Iat)보다 큰 구동 전류가 전기 모터(4)에 공급될 수 있다. 전기 모터의 전기자 전류(Iat)는 도17의 그래프 (d)에 도시된 바와 같이 전기자 전류 목표치(Iat)와 정확하게 일치하도록 제어될 수 있으며, 요구 모터 토크(Tm)가 정확하게 발생될 수 있다.
주행단(D)에서 주행할 때 사용된 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)와 동일한 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)가 후진단(R)에서의 후진 중에 사용된다면, 모터 유도 전압(E)은 도17의 그래프 (c)에서 점선으로 나타낸 바와 같이 높은 값에서 유지되어 발전기(7)의 발전 용량을 초과할 것이다. 결국, 도17의 그래프 (d)에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 전기 모터(4)의 전기자 전류(Ia)는 불충분하게 될 것이고, 전기 모터(4)는 필요한 모터 토크(Tm)를 발생시킬 수 없을 것이며, 가속 슬립을 제거하는 구동력 제어 장치의 능력에 영향을 미칠 것이다.
자동 변속기(30)는 토크 컨버터를 통해 내연기관(2)의 출력측에 연결되므로, 가속기 페달(17)이 해제된 때, 엔진 회전 속도(Ne)는 급격히 감소하고 이에 따라 발전기(7)의 회전 속도는 감소하여서 발전 부족을 악화시킨다. 본 실시예에 의하면, 전술한 바와 같이, 모터 계자 전류(Ifm)는 후진단(R)으로 주행할 때 낮은 값으로 제어되어서 모터 유도 전압(E)을 감소시키고 발전기(7)에 의해 발생되는 전류를 증가시킨다. 결과적으로, 엔진 회전 속도(Ne)가 공회전 회전 속도 부근으로 떨어질지라도, 발생 전류가 유지되고 전기 모터(4)의 전기자 전류(Ia)가 전기자 전류 목표치(Iat)와 일치될 수 있어서, 모터 토크(Tm)가 정확하게 제어될 수 있게 한다.
더구나, 발전기(7)에 의해 발생된 잉여 전력이 후륜(부 구동륜)(3L, 3R)을 구동하는 전기 모터(4)를 구동하기 위해 사용되므로 차량의 가속 성능이 향상된다.
전기 모터(4)는 주 구동륜(1L, 1R)의 노면 반력 한계 토크를 초과하여 존재하는 잉여 토크에 의해 구동되므로, 에너지 효율이 향상되고 이는 연료 소비를 향상시킨다.
후륜(3L, 3R)이 항상 구동되는 경우에, 수 회의 에너지 변환(기계 에너지 → 전기 에너지 → 기계 에너지 등)이 일어나며, 변환 효율에 따라 에너지 손실이 발생한다. 따라서, 차량의 가속 성능은 전륜(1L, 1R)만이 구동되는 경우와 비교하여 하락한다. 결국, 후륜(3L, 3R)의 구동이 대체로 억제되는 것이 바람직하다. 역으로, 본 실시예는 미끄러운 노면 등에서 주행할 때 내연기관(2)의 출력 토크(Te) 모두가 전륜(1L, 1R)으로 전달될지라도 일부 토크가 구동력으로서 사용될 것이라는 사실을 고려한다. 전륜(1L, 1R)에 의해 효율적으로 이용될 수 없는 구동력이 후륜(3L, 3R)으로 출력되어 가속 성능이 향상된다.
부가적으로, 제2 실시예에는 기어비 검출부에 의해 검출된 기어비가 미리 설정된 기어비 아래로 떨어질 때, 즉 변속기에서 주행단(D)으로부터 후진단(R)으로 변속된 때 발전기(7)에 의해 발생된 전력이 충분한지 여부를 판단하고 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)를 보다 작은 값으로 보정하는 계자 전류 보정부가 제공된다. 결과적으로, 발전기(7)에 의해 발생된 전력이 불충분하게 될 것이라는 사실이 정확하게 검출되며, 전력 부족이 신뢰성 있게 방지될 수 있다.
또한, 제2 실시예에는 전기 모터(4)의 회전 속도를 검출하는 전기 모터 회전 속도 검출 장치로서 역할하는 모터 회전 속도 센서(26)가 제공된다. 모터 계자 전 류 목표치는 모터 회전 속도 센서(26)에 의해 검출된 모터 회전 속도(Nm)에 기초하여 계산되므로, 전기 모터(4)에 의해 발생된 구동 토크는 정확하게 제어될 수 있다.
또한, 제2 실시예에는 기어비가 소정 기어비 아래로 감소할 때 계자 전류 제어부에 의해 계산된 전기 모터 계자 전류 목표치에 그 값이 1 미만인 보정 계수를 곱하는 계자 전류 보정부가 제공된다. 결과적으로, 전기 모터 계자 전류 목표치는 더 낮은 값으로 신뢰성 있게 보정되며 발전기의 발전 부족은 제거될 수 있다.
제2 실시예는 자동 변속기(30)의 변속 위치가 변속 위치 센서(32)에 의해 검출되고 후진단(R)이 선택된 때 기어비가 감소하여 전력 부족이 발생할 것이라고 판단되는 구성을 사용하여 설명되었지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 자동 변속기(30)의 입력 회전 속도 및 출력 회전 속도를 검출하고 이러한 회전 속도들의 비율에 기초하여 기어비를 검출하는 것도 수용 가능하다.
제2 실시예는 후진단(R) 이외의 다른 단 대신에 후진단(R)이 선택된 때 전력부족이 발생할 것이라고 판단되는 구성을 사용하여 설명되었지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 전력 부족은 4륜 구동 중에 변속기에서 주행단(D)의 제1속 위치로부터 (더 낮은 기어비를 갖는) 제2속 위치로 상향 변속된 때도 발생한다. 따라서, 변속기에서 제2속으로 상향 변속된 때 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)에 본 실시예에서 설명된 것보다 작은 보정 계수(KA)를 곱하여 더 작은 값으로 보정되게 구성하는 것도 수용 가능하다. 이러한 경우에, 변속기가 제1속 위치 또는 제2속 위치에 있는지 여부는 자동 변속기(30)의 입력 회전 속도 및 출력 회전 속도를 계산함으로써 또는 자동 변속기(30)를 제어하는 변속 제어기로부터 출력된 변속 명령 값을 검출함으로써 판단되는 것이 바람직하다.
제2 실시예는 차량이 자동 변속기(30)를 사용하는 구성에 관하여 설명되었지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 벨트식 무단 변속기 또는 원환형 무단 변속기 등의 무단 변속기를 사용하는 것도 수용 가능하다. 이러한 경우에, 무단 변속기의 기어비는 무단 변속기의 입력 회전 속도 및 출력 회전 속도를 검출함으로써 검출될 수 있고, 모터 전류 목표치(Ifmt)는 기어비가 최대 기어비로부터 벗어날 때 소정 값만큼 또는 기어비 변화에 따라 변화하는 보정 계수(KA)를 사용하여 보정될 수 있다. 수동 변속기를 사용하는 것도 수용 가능하다.
본 실시예는 전력이 부족하다고 검출한 때 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)가 보정 계수(KA)와 곱해짐으로써 보정되는 구성에 관하여 설명되었지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)로부터 소정 값의 보정 계수를 감하여 새로운 모터 계자 전류 목표치(Ifmt)를 계산하는 것도 수용 가능하다.
제2 실시예는 발전기(7)의 발생 전압(V)이 모터 유도 전압(E) 및 전기자 전류 목표치(Iat)에 기초하여 계산되고 발전기(7)의 계자 전류 제어 출력(MF)이 발생 전압(V)에 기초하여 제어되는 구성에 관하여 설명되었지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. (전류 센서(23)에 의해 검출되는) 전기 모터(4)에 공급된 실제 전기자 전류(Ia)와 전기자 전류 목표치(Iat) 사이의 차이(ΔIa)를 구하고 차이(ΔIa)에 비례 제어 이득을 곱하거나 차이(ΔIa)의 적분값에 적분 제어 이득을 곱함으로써 발전기 계자 전류(Ifh)를 계산하는 것도 수용 가능하다. 그리고 나서, 발전기 계자 전류(Ifh)에 따라 듀티비가 계산되고 이러한 듀티비의 발전 출력이 2극 트랜지스터(45)로 공급된다.
제2 실시예는 전자기 클러치(12)가 클러치로서 사용된 구성에 관하여 설명되었지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 유압 클러치를 사용하는 것도 가능하다. 이러한 경우에, 클러치 결합력은 유압 클러치에 공급되는 유압을 제어하는 압력 제어 밸브를 전기적으로 제어함으로써 제어되어야 한다. 클러치 결합력이 전기적으로 제어될 수 있는 임의의 다른 클러치를 사용하는 것도 수용 가능하다.
제2 실시예는 발전기(7)의 입력축이 구동 벨트(6)를 사용하여 내연기관(2)에 의해 구동되는 구성에 관하여 설명되었지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 전달 케이스(transfer case)의 출력측과 전륜(1L, 1R) 사이의 회전부를 따른 임의의 위치에서 발전기(7)의 입력축을 연결하는 것도 수용 가능하다. 이러한 구성은 공회전 중에 내연기관에 대한 부하를 감소시킬 수 있다.
제2 실시예는 모터 회전 속도 센서(26)가 모터 회전 속도 검출 장치로서 사용되고 모터 회전 속도 센서(Nm)가 모터 회전 속도 센서(26)에 의해 직접 검출되는 구성에 관하여 설명되었지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 차륜 센서(27RL, 27RR)에 의해 검출된 차륜 속도(VwRL, VwRR)와 차동 장치(13)의 기어비에 기초하여 모터 회전 속도를 추정하는 것도 수용 가능하다.
제2 실시예는 전륜(1L, 1R)이 주 구동륜이고 후륜(3L, 3R)이 부 구동륜인 4륜 구동 차량에 관하여 설명되었지만, 본 발명은 이러한 차량으로 제한되지 않는다. 후륜(3L, 3R)을 주 구동륜으로서 그리고 전륜(1L, 1R)을 부 구동륜으로서 취급하는 것도 수용 가능하다.
또한, 제2 실시예는 4륜 구동 차량에 관하여 설명되었지만, 본 발명은 4륜 구동 차량으로 제한되지 않는다. 본 발명은 일부의 차륜이 내연기관에 의해 구동되는 주 구동륜이고 나머지 차륜이 전기 모터에 의해 구동되는 부 구동륜인, 전방 및 후방에 2개 이상의 구동륜이 배열된 임의의 차량에도 적용될 수 있다. 본 발명은 발전기가 내연기관 또는 다른 회전 구동원에 의해 구동되고 전기 모터가 발전기에 의해 구동되며 차륜이 전기 모터에 의해 구동되는 전기 구동 장치에도 적용될 수 있다.
제3 실시예
이제, 도1 내지 도8 및 도18 내지 도26을 참조하여, 제3 실시예에 따른 차량 구동력 제어 장치를 설명하기로 한다. 이전 실시예들과 본 실시예 사이의 유사성을 고려하여, 이전 실시예들의 부품 또는 단계와 동일한 본 실시예의 부품 또는 단계에는 이전 실시예들의 부품 또는 단계와 동일한 도면 부호가 부여될 것이다. 또한, 이전 실시예들의 부품 또는 단계와 동일한 본 실시예의 부품 또는 단계의 설명 은 간결성을 위하여 생략될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예의 차량 구동력 제어 장치는 도1에서 도시적으로 나타내어진 4륜 구동 차량에 설치된다. 그러나, 본 발명의 제3 실시예에서는, 4WD 제어기(8)가 백래시 제거 제어부(8L)를 포함하도록 구성 및 배열된다.
따라서, 전기 모터(4), 발전기(7) 및 4WD 제어기(8)가 도2에 도시된 바와 같이 본 실시예에서 구성 및 배열된다. 또한, 제3 실시예의 차량 구동 제어 장치용 4WD 제어기(8)는 도3의 블록 선도로서 도식적으로 나타나 있다. 더욱이, 제3 실시예의 차량 구동력 제어 장치용 4WD 제어기(8)는 제1 실시예를 참조하여 전술된 방식과 동일하게 도4 내지 도7에 나타낸 처리 시퀀스를 실행한다. 다시 말하면, 제3 실시예의 4WD 제어기(8)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술된 바와 같이 도4에 전반적으로 도시되어 있다. 제3 실시예의 구동 모드 선택부(8D)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술된 바와 같이 도5에 도시되어 있다. 제3 실시예의 잉여 토크 연산부(8E)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술된 바와 같이 도6에 도시되어 있다. 제3 실시예의 목표 토크 제한부(8F)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술된 바와 같이 도7에 도시되어 있다. 그러나, 제3 실시예의 차량 구동력 제어 장치용 4WD 제어기(8)는 도13에 도시된 잉여 토크 변환부(8G)에서의 처리 시퀀스를 실행한다.
제3 실시예의 차량 구동력 제어 장치용 엔진 제어기(8)는 도11의 처리 시퀀스 대신에 도21에 도시된 처리 시퀀스를 실행한다.
후술되는 바와 같은 본 발명의 제3 실시예의 4륜 구동 차량 구동력 제어 장 치에 의하면, 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환하는 시점에 클러치(12)를 해제하기 위한 목표 전기 모터 토크의 소정 값은 (내연기관에 의존하는) 발전기 발전량에 따라 설정된다. 보다 구체적으로는, (내연기관에 의존하는) 발전기 발전량이 발전 상태 검출부(8J)에 의해 작은 것으로 판단된 때, 구동력 제어 장치는 목표 전기 모터 토크를 큰 값으로 설정한다. 발생된 전력이 불충분한 때, 전기 모터 토크는 급격히 감소한다. 클러치(12)를 해제하기 위한 목표 전기 모터 토크를 큰 값으로 설정하고 해제 명령을 클러치에 대해 조기에 발생시킴으로써, 클러치(12)가 실제로 해제되기 전에 전기 모터 토크가 목표치 이하로 떨어지는 것이 어렵게 된다, 결과적으로, 전기 모터 토크와 클러치 해제시의 목표치 사이의 차이는 작고 충격이 방지될 수 있다.
발전기(7)는 내연기관(2)의 회전 속도(Ne)와 풀리비의 곱과 동일한 회전 속도(Nh)로 회전한다. 발전기는 4WD 제어기(8)에 의해 조절되는 계자 전류(Ifh)에 따라 내연기관(2)에 부하를 가하고, 부하 토크에 따라 전압을 발생시킨다.
모터 제어부(8C)는 전기 모터(4)의 토크를 요구 값으로, 즉 후술되는 처리를 통해 계산되는 목표 모터 토크(Tm)로 조절하도록 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)를 조절한다. 모터 제어부(8C)는 본 발명의 전기 모터 토크 제어부를 구성한다. 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환할 때, 목표 모터 토크(Tm)는 점차적으로 감소한다.
클러치 제어부(8D)는 클러치 제어 명령을 클러치(12)로 출력함으로써 클러치(12)의 상태를 제어한다. 더 구체적으로는, 목표 모터 토크(Tm)는 모터 제 어부(8C)에 의해 설정된다. 목표 모터 토크(Tm)가 모터 토크 설정치(TTCL) 이하가 되면, 클러치(12)는 해제된다. 통상적으로, 차량은 클러치(12)가 연결된 때 4륜 구동 상태에 있으며, 클러치(12)가 분리된 때 2륜 구동 상태에 있다. 목표 모터 토크(Tm)가 모터 토크 설정치(TTCL) 이상이 된 때 또는 클러치 연결 요구가 도19에 도시된 처리로부터 기인한 때(후술됨), 모터 회전 속도(클러치의 입력 회전 속도)와 평균 후륜 속도(클러치의 출력 회전 속도)는 서로 일치되고, 클러치(12)는 2개의 회전 속도가 동일하게 된 후에 연결된다. 클러치 제어부(8D)는 본 발명의 클러치 연결 제어부를 구성한다.
다음으로, 잉여 토크 변환부(8G)에 의해 실행되는 처리는 도18에 기초하여 설명하기로 한다.
먼저, 단계 S200에서, 4WD 제어기(8)는 목표 발전기 부하 토크(th)가 0보다 큰지 여부를 판단한다. 목표 발전기 부하 토크(Th)가 0보다 크다고 판단되면, 전륜(1L, 1R)이 가속 슬립을 겪고 있기 때문에 4WD 제어기(8)는 단계 S230으로 진행한다. 4WD 제어기(8)가 목표 발전기 부하 토크(Th)가 0이하라고 판단하면, 전륜(1L, 1R)이 가속 슬립을 겪지 않고 있기 때문에 4WD 제어기(8)는 단계 S341로 진행한다.
단계 S230에서, 모터 회전 속도 센서(26)에 의해 검출된 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)가 입력으로서 수신된다. 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)에 대응하는 목표 모터 계자 전류(Ifmt)가 계산되고, 목표 모터 계자 전류(Ifmt)는 모터 제어부(8C)로 출력된다. 그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 단계 S280으로 진행한다.
회전 속도(Nm)가 소정 회전 속도 미만인 때 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)에 대응하는 목표 모터 계자 전류(Ifmt)는 고정된 소정 전류 값으로 유지되고, 전기 모터(4)가 소정 회전 속도 이상으로 회전하고 있을 때 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)는 공지의 약자장 제어 방법에 의해 감소된다. 요약하면, 전기 모터(4)가 고속으로 회전할 때, 모터 토크는 모터 유도 전압(E)의 상승으로 인해 감소한다. 따라서, 전술된 바와 같이, 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)가 소정 값에 도달하거나 이를 초과할 때, 전기 모터(4)로 흐르는 전류는 증가하고, 요구 모터 토크(Tm)는 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)를 감소시키고 유도 전압(E)을 낮춤으로써 얻어진다. 결과적으로, 전기 모터(4)가 고속으로 회전할지라도, 모터 유도 전압(E)이 상승되는 것이 방지되고 모터 토크가 감소되는 것이 방지되므로 요구 모터 토크(Tm)가 얻어질 수 있다. 또한, 모터 계자 전류(Ifm)가 2 단계, 즉 회전 속도가 소정 값 미만인 경우에서의 단계 및 회전 속도가 소정 값 이상인 경우에서의 단계로 제어되므로 연속적인 계자 전류 제어와 비교하여 전자 제어 회로의 가격이 낮아질 수 있다.
전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)에 따라 계자 전류(Ifm)를 조절함으로써 요구 모터 토크(Tm)를 연속적으로 보정하는 모터 토크 보정부를 제공하는 것도 수용 가능하다. 즉, 2개의 단계 사이에서의 절환 대신에, 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)는 모터 회전 속도(Nm)에 따라 조절될 수 있다. 결과적으로, 전기 모터(4)가 고속으로 회전할지라도, 모터(4)의 유도 전압(E)이 상승하는 것이 방지되고 모터 토크 가 감소하는 것이 방지되므로 요구 모터 토크(Tm)가 얻어질 수 있다. 또한, 매끄러운 모터 토크 특성이 얻어질 수 있으므로, 차량이 2단계 제어의 경우에 비해 양호한 안정성을 가지고 주행할 수 있고, 차량은 모터 구동 효율이 양호한 상태에서 항상 유지될 수 있다.
단계 S280에서, 전기 모터(4)의 유도 전압(E)은 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm) 및 목표 모터 계자 전류(Ifmt)에 기초하여 계산된다. 따라서, 4WD 제어기(8)는 단계 S290으로 진행한다.
단계 S290에서, 대응 목표 모터 토크(Tm)는 잉여 토크 연산부(8E)에 의해 연산된 발전기 부하 토크(Th)에 기초하여 계산된다(도6). 그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 단계 S310으로 진행한다.
단계 S310에서, 변수로서 목표 모터 토크(Tm) 및 목표 모터 계자 전류(Ifmt)를 사용하여 대응 전기자 전류 목표치(Ia)가 계산된다. 그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 단계 S331로 진행한다.
단계 S331에서, 발전기(7)의 목표 전압(V)은 전술한 수학식 15를 사용하여 전기자 전류 목표치(Ia), 저항(R) 및 유도 전압(E)에 기초하여 계산된다. 저항(R)은 전선(9)의 저항 및 전기 모터(4)의 코일의 저항이다. 그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 단계 S333으로 진행한다.
단계 S333에서, 4WD 제어기(8)는 백래시 제거 플랙(GATAFLG)의 값이 1인지 여부, 즉 백래시 제거 처리가 수행되는지 여부를 판단한다. 백래시 제거 플랙(GATAFLG)의 값이 1이라면, 4WD 제어기(8)는 단계 S335로 진행한다. 백래시 제거 플랙(GATAFLG)의 값이 0이라면, 4WD 제어기(8)는 단계 S345로 진행한다.
단계 S335 및 단계 S337에서, 전압(V)과 백래시 제거용 목표 전압(GaV)이 비교된다. 백래시 제거용 목표 전압(GaV)이 크다면, 백래시 제거용 목표 전압(GaV)의 값은 전압(V)의 값으로서 할당되고, 4WD 제어기(8)는 단계 S345로 진행한다.
단계 S345에서, 발전기(7)의 목표 전압(V)이 발전기 제어부(8A)로 출력되고, 4WD 제어기(8)는 제어 루프의 처음으로 복구한다.
반면에, 단계 S200에서 목표 발전기 부하 토크(Th)가 0이라면, 4WD 제어기(8)는 단계 S341로 진행한다. 백래시 제거 플랙(GATAFLG)이 단계 S341에서 1인 것으로 발견된다면, 즉 백래시 제거 처리가 실행되고 있다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S343으로 진행하고 여기서 백래시 제거용 목표 전압(GaV)이 전압(B)으로 할당되고 4WD 제어기(8)는 단계 S345로 진행한다. 한편, 백래시 제거 플랙(GATAFLG)이 0인 것으로 발견되면, 즉 백래시 제거 처리가 진행 중이지 않다면, 제어 루프는 종료하고 처음으로 복귀한다.
잉여 토크 변환부(8G)는 전기 모터(4)의 제어를 고려하면서 목표 발전기 부하 토크(Th)에 따라 발전기(7)의 목표 전압(V)을 계산한다. 그러나, 목표 발전기 부하 토크(Th)를 성취하는 데 요구되는 목표 전압(V)을 목표 발전기 부하 토크(Th)로부터 직접 계산하는 것도 수용 가능하다.
다음으로, 백래시 제거부(8H)에 의해 실행되는 처리를 도19를 참조하여 설명하기로 한다. 소정의 샘플링 시간 사이클에 따라, 백래시 제거부는 입력 신호에 기초하여 도19에 도시된 처리를 실행한다.
먼저, 단계 S410에서, 4WD 제어기(8)는 백래시 제거 플랙(GATAFLG)의 값이 0인지 여부, 즉 백래시 제거 처리가 수행되고 있는지 여부를 판단한다. 플랙 값이 0이라고 판단되면, 즉 백래시 제거 처리가 진행되고 있지 않다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S420으로 진행한다. 플랙 값이 1이라고 판단되면, 즉 백래시 제거 처리가 진행 중이라면, 4WD 제어기(8)는 단계 S540으로 진행한다.
단계 S420에서, 4WD 제어기(8)는 변속기가 구동단(D, R, 1 또는 2), 즉 주차단(P) 또는 중립단(N) 이외의 위치에 있는지 여부를 변속 위치 검출 센서 또는 장치(32)에 기초하여 판단한다. 변속기가 구동단에 있다고 판단되면, 즉 토크가 내연기관(2)으로부터 전륜(1L, 1R)으로 전달되고 있다고 판단되면, 제어기는 단계 S430으로 진행한다. 역으로, 변속기가 구동단에 있지 않다고 판단되면, 제어 루프는 종료하고 처음으로 복귀한다.
단계 S430에서, 4WD 제어기(8)는 전륜(주 구동륜)(1L, 1R)의 차륜 속도가 0이거나 거의 0인지 여부를 판단한다. 그러하다면, 즉 차량이 정지 상태로부터 움직이기 시작한다고 판단되면, 4WD 제어기(8)는 단계 S440으로 진행한다. 차량이 움직이기 시작하지 않는다면, 제어 루프는 종료하고 처음으로 복귀한다.
본 실시예에서, 단계 S430은 차량이 움직이기 시작할 때만 백래시 제거 처리가 실행되도록 설계된다. 그러나, 차량이 주행 중일 때 백래시 제거 처리가 실행되도록 단계 S430을 설계하는 것도 수용 가능하다. 이는 전기 모터(4)의 회전 속도가 허용 회전 속도 이하인지 여부를 차량 주행 속도 등에 기초하여 판단하고 모터 회전 속도가 허용 회전 속도를 초과한 때 백래시 제거 처리를 실행하지 않음으 로써 성취될 수 있다.
단계 S440에서, 브레이크 행정 센서(35)로부터의 신호에 기초하여, 브레이크 페달(34)이 해제 방향으로 이동하는지, 즉 브레이크 명령을 감소시키는 방향으로 이동하는지 여부가 판단된다. 그러하다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S450으로 진행한다. 그러하지 않다면, 제어 루프는 종료하고 처음으로 복귀한다.
브레이크 페달(34)이 해제되었는지 여부를 판단하고, 그러하다면 단계 S450으로 진행하고, 그러하지 않다면 처리를 종료하고 제어 루프의 처음으로 복귀하는 것도 수용 가능하다.
단계 S450에서, 4WD 제어기(8)는 브레이크 행정 센서(35)로부터의 신호에 기초하여 브레이크 행정의 해제량(감소량)의 변화율을 구하고 나서 미리 설정된 맵 또는 수학 함수를 사용하여 감소량에 대응하는 백래시 제거용 목표 모터 토크(GaTm)를 계산한다. 그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 단계 S460으로 진행한다. 본 실시예에서, 백래시 제거용 목표 모터 토크(GaTm)는 감소량이 소정 값보다 큰 때 감소량에 대응하는 값으로 설정된다. 그러나, 백래시 제거용 목표 모터 토크(GaTm)를 감소량에 무관하게 고정된 상태로 유지하는 것도 수용 가능하다.
단계 S460에서, 백래시를 제거하기 위해 사용되는 대응 목표 전기자 전류(GaIa)가 백래시 제거용 목표 모터 토크(GaTm)를 변수로 사용하여 계산된다. 그리고 나서, 단계 S470에서, 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm) 및 소정 값으로 고정된 모터 계자 전류(Ifm)에 기초하여 전기 모터(4)의 유도 전압(GaE)이 계산된다. 그리고 나서, 4WD 제어기(8)는 단계 S480으로 진행한다. 차량이 정지 상태로부터 움직이기 시작할 때만 백래시 제거 제어가 실행된다면, 전기 모터(4)의 유도 전압(GaE)에서의 변동을 무시하고 유도 전압(GaE)을 위한 고정 값을 사용하여(즉, 계산 없이) 처리를 수행하는 것도 수용 가능하다.
단계 S480에서, 발전기의 백래시 제거용 목표 전압(GaV)이 계산되고, 단계 S490에서는 목표 전압(GaV)을 변수로 사용하여 대응 목표 발전기 부하 토크(GaTh)가 계산된다. 단계 S500에서, 계산된 값이 출력되고 4WD 제어기(8)는 단계 S510으로 진행한다.
단계 S510에서, 백래시 제거 플랙(GATAFLG)이 1로 설정되고 제어기는 단계 S530으로 진행한다. 백래시 제거 플랙(GATAFLG)을 1로 설정하는 것은 잉여 토크 변환부(8G)가 출력된 목표 전압(GaV) 및 목표 발전기 부하 토크(GaTh)에 따라 모터 토크를 처리하게 한다. 요약하면, 백래시 제거 처리가 진행 중이므로, 모터(4)는 매우 작은 토크 발생 상태에 놓이게 된다.
단계 S530에서, 4WD 제어기(8)는 모터 회전 속도(클러치의 입력 회전 속도)와 평균 후륜 속도(클러치의 출력 회전 속도)를 서로 일치시키기 위해 클러치 제어부(8D)를 사용하고 2개의 회전 속도가 동일하게 된 후에 클러치(12)를 연결한다. 처리는 종료하고 4WD 제어기(8)는 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
한편, 단계 S410에서 백래시 제거 플랙(GATAFLG)이 0이 아니라면, 즉 백래시 제거 처리가 진행 중이라고 판단되면, 4WD 제어기(8)는 단계 S540으로 진행한다. 단계 S540에서, 4WD 제어기(8)는 가속기 센서(29)로부터의 신호에 기초하여 가속기 위치(가속 지시량)를 구하고, 가속기 위치가 5%보다 큰지 여부를 판단한다. 스로 틀 개도가 5%보다 크다면, 제어기는 단계 S550으로 진행하고 여기서 백래시 제거 플랙(GATAFLG)이 0으로 설정되며 제어 루프는 종료하고 처음으로 복귀한다.
한편, 단계 S540에서 스로틀 개도가 5% 미만이라고 판단되면, 4WD 제어기(8)는 단계 S530으로 진행하고, 이미 연결되어 있지 않다면 클러치(12)가 연결된다. 그리고 나서, 제어 루프는 종료한다.
클러치 제어부(8D)에 의해 실행되는 처리를 도20에 기초하여 설명하기로 한다. 이러한 처리는 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환하는 시기에 클러치(12)가 해제되기 전에 실행된다. 더 구체적으로는, 이러한 처리는 클러치 해제를 위한 기준 목표 모터 토크(Tm)(차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환하는 시기에 감소함)로서 사용될 소정 토크 값(TTCL)을 설정한다. 따라서, 전술된 바와 같이 계산된 목표 모터 토크(Tm)가 소정 모터 토크 값(TTCL) 이하가 되는 때 클러치(12)가 해제된다.
먼저, 단계 S571에서, 4WD 제어기(8)는 도5에 도시된 처리에 의해 계산된 슬립 속도(ΔVF)가 소정 값(ΔVF0), 예컨대 5km/h 이상인지 여부를 판단한다. 슬립 속도(ΔVF)가 소정 값(ΔVF0) 이상이라면, 4WD 제어기(8)는 단계 S572로 진행한다. 그렇지 않으면, 4WD 제어기(8)는 단계 S573으로 진행한다.
단계 S573에서, 4WD 제어기(8)는 가속기 센서(29)에 의해 검출된 가속기 페달 누름량(작동량), 즉 가속기 위치(APO)가 소정 값(APO1)보다 큰지 여부를 판단한 다. 가속기 위치(APO)가 소정 값(APO1)보다 크다면, 제어기는 단계 S574로 진행한다. 가속기 위치(APO)가 소정 값(APO1) 이하라면, 4WD 제어기(8)는 단계 S575로 진행한다.
단계 S574에서, 4WD 제어기(8)는 변속기가 현재 (최대 감속비(기어비)를 갖는 기어인) 제1 기어(또는 "제1속")에 있는지 여부를 판단한다. 현재의 기어가 제1 기어라면, 즉 현재의 감속비(기어비)가 "제1 기어"에 해당하는 소정 값보다 크다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S572로 진행한다. 그러하지 않다면, 감속비(기어비)가 "제1 기어"에 해당하는 소정 값 이하라면, 4WD 제어기(8)는 단계 S576으로 진행한다.
단계 S572에서, 4WD 제어기(8)는 비교적 작은 소정 값(TTCL1)을 클러치 해제를 위한 소정 모터 토크 값(TTCL)으로서 할당하고 나서 단계 S577로 진행한다.
단계 S576에서, 4WD 제어기(8)는 소정 값(TTCL1)보다 큰 비교적 큰 소정 값(TTCL2)을 클러치 해제를 위한 소정 모터 토크 값(TTCL)으로서 할당하고 나서 단계 S577로 진행한다.
단계 S575에서, 4WD 제어기(8)는 소정 값(TTCL1)보다 큰 비교적 큰 소정 값(TTCL3)을 클러치 해제를 위한 소정 모터 토크 값(TTCL)으로서 할당하고 나서 단계 S577로 진행한다.
따라서, 단계 S573 및 S574에 의해 실행되는 처리는 전력 공급 상태 검출부 에 의해 검출된 전력 공급 용량에 기초하여 클러치(12)를 해제하기 위한 소정 구동 토크 값(TTCL)을 판단하도록 구성된 목표 모터 토크 판단부를 구성한다.
단계 S577에서, 4WD 제어기(8)는 예컨대 도7에 도시된 처리에 의해 계산된 목표 토크(Tm)가 소정 모터 토크 값(TTCL) 이하인지 여부를 판단한다. 목표 모터 토크(Tm)가 소정 모터 토크 값(TTCL) 이하라면, 4WD 제어기(8)는 단계 S578로 진행한다. 그렇지 않으면, 4WD 제어기(8)는 메인 프로그램으로 복귀한다.
단계 S578에서, 4WD 제어기(8)는 클러치(12)를 해제시키고 나서 메인 프로그램으로 복귀한다.
직전에 설명된 처리에 의하면, 가속기 위치(APO)가 소정 값(APO1) 미만이거나 엔진 출력이 작거나 변속기의 기어비가 소정 값 이하인 때와 같이 (내연기관(2)에 의존하는) 발전기(7)의 발전량이 발전 상태 검출부(8J)에 의해 작은 것으로 판단된 때, 클러치가 해제되는 목표 모터 토크(Tm)로서 사용된 소정 모터 토크 값(TTCL)은 큰 값, 즉 소정 값(TTCL2 또는 TTCL3)으로 설정된다. 따라서, (내연기관(2)에 의존하는) 발전기(7)의 발전량이 작기 때문에 발생된 전력이 불충분한 때, 클러치 해제시 충격의 발생은 클러치(12)가 해제되기 전에 전기 모터 토크가 목표치 이하로 떨어지는 것을 방지함으로써 클러치 해제시에 전기 모터 토크와 목표 토크 값 사이의 차이를 작게 유지하는 것에 의해 방지될 수 있다. 주어진 엔진 출력에 대해, 변속기의 기어비가 상향 변속 등으로 인해 감소한다면, 엔진 토크의 대부분은 차륜(1L, 1R)을 구동하는 데 소비되고, (내연기관(2)에 의존하는) 발전기(7)의 발전량은 상대적으로 감소할 것이다.
다음으로, 엔진 제어기(18)에 의해 실행되는 처리를 도21을 참조하여 설명하기로 한다. 제3 실시예의 엔진 제어기(18)에 의해 실행되는 처리는 추가 단계 S650 및 S660을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다. 소정의 샘플링 시간 사이클에 따르면, 엔진 제어기(18)는 입력 신호에 기초하여 도21에 도시된 처리를 실행한다.
단계 S610에서, 엔진 제어기(18)는 가속기 센서(29)로부터의 검출 신호에 기초하여 운전자에 의해 요구된 목표 출력 토크(TeN)를 연산하고 나서 단계 S620으로 진행한다.
단계 S620에서, 엔진 제어기(18)는 출력 토크 한계치(TeM)가 4WD 제어기(8)로부터 수신되었는지 여부를 판단한다. 출력 토크 한계치(TeM)가 수신되었다고 판단되면, 엔진 제어기(18)는 단계 S630으로 진행한다. 그렇지 않으면, 엔진 제어기(18)는 단계 S650으로 진행한다.
단계 S630에서, 엔진 제어기(18)는 출력 토크 한계치(TeM)가 목표 출력 토크(TeN)보다 큰지 여부를 판단한다. 출력 토크 한계치(TeM)가 더 크다면, 엔진 제어기(18)는 단계 S640으로 진행한다. 한편, 출력 토크 한계치(TeM)가 목표 출력 토크(TeN) 이하라면, 엔진 제어기(18)는 단계 S650으로 진행한다.
단계 S640에서, 엔진 제어기(18)는 출력 토크 한계치(TeM)의 값을 목표 출력 토크(TeN)로 할당함으로써 목표 출력 토크(TeN)를 증가시키고, 단계 S650으로 진행한다.
단계 S650에서, 엔진 제어기(18)는 백래시 제거 플랙(GATAFLG)이 1인지 여부, 즉 백래시 제거 처리가 진행 중인지 여부를 판단한다. 백래시 제거 처리가 진행 중인 것으로 판단되면, 엔진 제어기(18)는 단계 S660으로 진행한다. 백래시 제거 처리가 진행 중이지 않은 것으로 판단되면, 엔진 제어기(18)는 단계 S670으로 진행한다.
단계 S660에서, 엔진 제어기(18)는 목표 출력 토크(TeN)를 백래시 제거용 목표 부하 토크(GaTh)의 양만큼 증가시키고 나서 단계 S670으로 진행한다.
단계 S670에서, 엔진 제어기(18)는 스로틀 개도, 엔진 속도 등에 기초하여 현재의 출력 토크(Te)를 계산하고 나서, 엔진 제어기(18)는 단계 S680으로 진행한다.
단계 S680에서, 엔진 제어기(18)는 전술된 수학식 12를 사용하여 현재의 출력 토크(Te)로부터 목표 출력 토크(TeN)의 편차(ΔTe')를 계산하고 나서 단계 S690으로 진행한다.
단계 S690에서, 엔진 제어기(18)는 편차(ΔTe')에 따라 스로틀 개도(θ)에서의 변화량(Δθ)을 계산하고 스로틀 개도 변화량(Δθ)에 대응하는 스로틀 개도 신호를 스테퍼 모터(19)로 출력한다. 그리고 나서, 엔진 제어기(18)는 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
이제, 지금까지 설명된 바와 같이 구성된 구동력 제어 장치의 작동을 설명하기로 한다. 내연기관(2)으로부터 전륜(1L, 1R)으로 전달된 토크가 노면 반력 한계 토크보다 큰 때, 즉 노면 마찰 계수(μ)가 작은 것으로 인해 또는 운전자가 가속기 페달(17)을 너무 깊게 누르는 것으로 인해 (주 구동륜인) 전륜(1L, 1R)에서 가속 슬립이 발생한 때, 발전기(7)가 가속 슬립의 양에 대응하는 발전기 부하 토크(Th)에서 발전하게 함으로써 전륜(1L, 1R)으로 전달된 구동 토크가 전륜(1L, 1R)의 노면 반력 한계 토크에 접근하도록 제어된다. 결과적으로, (주 구동륜인) 전륜(1L, 1R)의 가속 슬립은 억제된다.
또한, 발전기(7)에 의해 발생된 잉여 전력이 (부 구동륜인) 후륜(3L, 3R)을 구동하는 전기 모터(4)를 구동하는 데 사용되므로 차량의 가속 성능이 향상된다.
모터(4)가 주 구동륜(1L, 1R)의 노면 반력 한계 토크를 초과하여 존재하는 잉여 토크에 의해 구동되므로, 에너지 효율이 향상되고 이는 연료 소비를 향상시킨다.
후륜(3L, 3R)이 항상 구동되는 경우에, 수 회의 에너지 변환(기계 에너지 → 전기 에너지 → 기계 에너지 등)이 일어나며, 변환 효율에 따라 에너지 손실이 발생한다. 따라서, 차량의 가속 성능은 전륜(1L, 1R)만이 구동되는 경우와 비교하여 하락한다. 결국, 후륜(3L, 3R)의 구동이 대체로 억제되는 것이 바람직하다. 역으로, 본 실시예는 미끄러운 노면 등에서 주행할 때 내연기관(2)의 출력 토크(Te) 모두가 전륜(1L, 1R)으로 전달될지라도 일부 토크가 구동력으로서 사용될 것이라는 사실을 고려한다. 전륜(1L, 1R)에 의해 효율적으로 이용될 수 없는 구동력이 후륜(3L, 3R)으로 출력되어 가속 성능이 향상된다.
부가적으로, 본 실시예에서, 차량이 움직이기 시작하게 하기 위해서 브레이크 페달이 눌러진 상태로부터 해제될 때, 제어기는 브레이크 페달이 초기에 해제될 때 브레이크 페달의 행정 속도에 비례하는 백래시 제거용 목표 모터 토크(GaTm)에 따라 모터(4)를 위한 목표 전압(GaV)을 계산한다. 결과적으로, 모터(4)는 클러치(12)가 연결되는 동안에 매우 작은 토크를 발생시킨다. (부 구동륜인) 후륜(3L, 3R)을 구동하기에 충분하지 않은 매우 작은 토크는 모터(4)와 후륜(3L, 3R) 사이의 토크 전달 경로에 작용하여 상기 토크 전달 경로를 구성하는 기구들(즉, 클러치(12), 감속 장치(11), 차동 장치(13)) 중에 존재하는 어떠한 백래시(유격)을 제거하는 기능을 한다.
이후에, 전륜(1L, 1R)에서 가속 슬립이 발생하고 차량이 4륜 구동 상태로 진입한 때, 백래시는 직전에 설명한 바와 같이 이미 제거되어 있다. 결국, 동력 전달 시스템에서의 백래시에 의한 충격 발생이 방지될 뿐만 아니라, 모터가 후륜(3L, 3R)을 구동하기 시작하기 전에 동력 전달 시스템에서의 백래시가 이미 제거되어 있으므로 모터(4)에 의해 구동되는 후륜(3L, 3R)의 응답이 향상된다. 요약하면, 차량이 4륜 구동 상태로 전환된 때 차량의 응답이 향상된다. 그리고 나서, 4륜 구동용 모터 토크가 작은 값인 모터 토크(GaTh)보다 크게 된 때, 실제 모터 토크는 4륜 구동용 모터 토크가 될 것이다.
브레이크 페달이 초기에 해제될 때 그 속도가 빠르면, 가속기 페달(17)이 즉시 눌러지고 가속이 시작될 가능성, 즉 4륜 구동으로의 천이가 조기에 실행될 가능성이 높다. 본 실시예에서, 초기에 해제된 브레이크 페달(34)의 속도가 빠를수록, 모터(4)의 매우 작은 토크(GaTh)가 설정될 값이 더 커진다. 결과적으로, 브레이크 해제 속도가 빠를 때, 4륜 구동으로의 조기 천이가 수용될 수 있도록 백래시가 조 기에 제거된다.
내연기관(2)이 구동 상태에 있을지라도, 차량이 내연기관(2)의 출력 토크가 주 구동륜, 즉 전륜(1L, 1R)으로 전달되지 않는 비구동단(non-driving range)에 있다면 백래시를 제거할 필요가 없다. 따라서, 백래시 제거 처리의 실행을 방지함으로써 단계 S420에서의 불필요한 작은 토크의 발생이 회피된다. 다시 말하면, 발전기(7)의 작은 전류의 발전을 방지함으로써 전기 에너지의 낭비가 방지될 수 있다. 또한, 백래시 방지가 진행 중일지라도 4WD 제어기(8)가 예컨대 차량이 단계 S540에서 구동단에 있는지 여부를 판단하고 차량이 비구동단에 있다면 4WD 제어기(8)가 단계 S550으로 진행하여 백래시 제거를 중지시키도록 제어 프로그램을 설계하는 것도 수용 가능하다.
백래시 제거는 가속기 위치가 소정량(예컨대, 단계 S540에서 5%)을 초과할 때도 중지된다. 소정 가속기 위치를 0%로 설정하는 것도 수용 가능하지만, 차량이 움직이기 시작한 후에 가속 슬립이 발생하고 차량이 4륜 구동으로 전환된 경우에는, 백래시가 미리 제거되었을지라도 차량의 초기의 작은 이동량 동안에 백래시가 발달할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서, 소정량은 5%로 설정되었는데, 이 값은 가속기 페달(17)이 약간 눌러져서 차량이 움직이기 시작하거나 가속 슬립을 겪기 시작할 때 존재하는 것으로 예상되는 근사 가속기 위치이다. 따라서, 가속기 페달(17)이 약간 눌러져서 차량이 움직이기 시작하거나 가속 슬립을 겪기 시작할 때 존재하는 것으로 예상되는 가속기 위치에 근사한 양으로 소정 가속기 위치를 설정하는 것이 대체로 바람직하다.
도22는 전술된 처리를 위한 시간 차트이다. 도22에서, 실선 및 파선 모두는 이전에 설명된 처리의 실제 구현을 나타낸다. 파선은 실선의 경우에 비해 브레이크 해제 속도가 빠르고 가속기 누름 시점이 빠른 경우에 대한 것이다. 어느 경우에서도, 차량은 양호한 응답을 갖고 4륜 구동 상태로 전환한다.
이제, 도20에 도시된 처리의 작용 효과를 도23에 도시된 시간 차트를 사용하여 설명하기로 한다. 이 시간 차트에서, 시점 t01에서, 가속기 페달(17)은 변속기 기어비(기어 위치)가 제1속에 대응하고 가속기 페달(17)이 해제되어 있는 정지 상태로부터 소정량(APO > APO1)만큼 눌러진다. 주구동륜(1L, 1R)은 평균 전륜 속도(VWf)로 회전하면서 가속 슬립을 겪는다. 결과적으로, 차량은 4륜 구동 상태로 진입하고 모터(4)는 특정 목표 모터 토크(Tm)에 의해 구동된다. 그리고 나서, 시점 t02 이후에, 2륜 구동 상태로의 전환을 위해 목표 모터 토크(Tm)는 감소한다. 시점 t03에, 목표 모터 토크(Tm)는 소정의 모터 토크 값(TTCL) 이하가 된다. 따라서, 시점 t03에서 클러치(12)가 해제되고 차량은 2륜 구동 상태로 전환한다.
이러한 시뮬레이션에서, 전륜(주 구동륜)(1L, 1R)이 평균 속도(VWf)로 회전하면서 미끄러지고 있으므로, 차체의 속도와 동일하거나 거의 동일한 평균 속도(VFr)로 움직이는 후륜과 전륜 사이에 슬립 속도(ΔVF)가 발생한다. 본 예에서, 슬립 속도(ΔVF)가 소정 값(ΔVF0)보다 크므로, 도20의 제어 처리는 가속기 위치(APO) 및 변속기 기어(기어 위치)와 무관하게 비교적 작은 소정 값(TTCL1)을 소정 모터 토크 값(TTCL)으로서 할당한다. 클러치는 모터 토크(Tm)가 소정 모터 토크 값(TTCL)에 도달하거나 그 아래로 떨어지는 때인 시점 t03에서 해제된다. 따라서, 내연기관(2)에 의해 회전되는 주 구동륜인 전륜(1L, 1R)이 미끄러질 때, 내연기관(2)은 비교적 높은 회전 속도로 회전하고 (내연기관에 의존하는) 발전기(7)의 발전량은 발전 상태 검출부(8J)에 의해 큰 것으로 판단된다. 결국, 많은 전력이 발생되고, 실제 모터 토크가 목표치 아래로 떨어짐이 없이 목표 모터 토크가 쉽게 성취될 수 있다. 따라서, 비교적 작은 소정 값(TTCL1)으로 설정되었던 소정 모터 토크 값(TTCL) 미만까지 목표 모터 토크(Tm)가 감소된 후에도, 클러치(12)가 해제될 때 실제 모터 토크와 목표치 사이에 편차가 없으며 충격이 발생하지 않는다. 전륜(1L, 1R)의 슬립량 작을 때 발전기(7)의 발전량도 작기 때문에, 슬립량에 따라 목표 모터 토크를 설정하는 것도 수용 가능하다.
도24의 시간 차트에 있어서, 시점 t11에서, 가속기 페달(17)은 변속기 기어비(기어 위치)가 제1속에 대응하고 가속기 페달(17)이 해제되어 있는 정지 상태로부터 소정량(APO > APO1)만큼 눌러진다. 차량은 평균 전륜 속도(VWf)로 회전하는 주 구동륜(1L, 1R)에서 어떠한 과도한 슬립도 발생함이 없이 움직이기 시작한다. 결과적으로, 차량은 4륜 구동 상태로 진입하고 모터는 특정 목표 모터 토크(Tm)로 구동된다. 그리고 나서, 시점 t12 이후에, 2륜 구동 상태로 전환하기 위하여 목표 모터 토크(Tm)가 감소된다. 시점 t13에서, 목표 모터 토크(Tm)는 소정 모터 토크 값(TTCL) 이하가 된다. 따라서, 시점 t13에서 클러치는 해제되고 차량은 2륜 구동 상태로 전환한다.
이러한 시뮬레이션에서, 평균 속도(VWf)는 전륜(주 구동륜)이 과도하게 미끄러지지 않도록 하는 것이므로, (차체의 속도와 동일하거나 거의 동일한 평균 속도(VFr)로 움직이는) 후륜과 전륜 사이에 발생하는 속도차, 즉 슬립 속도(ΔVF)는 소정 값(ΔVF0)보다 작다. 본 예에서, 가속기 위치(APO)는 소정 값(APO1)보다 큰 값에서 유지되고 변속 기어비(기어 위치)는 제1속에서 유지되므로, 도20의 제어 처리는 (도23에 도시된 경우와 유사하게) 비교적 작은 소정 값(TTCL1)을 소정 모터 토크 값(TTCL)으로서 할당하고, 클러치는 모터 토크(Tm)가 이러한 소정 모터 토크 값(TTCL)에 도달하거나 그 아래로 떨어진 때인 시점 t13에서 해제된다. 따라서, 가속기 위치가 크고 기어비가 큰 때, (내연기관에 의존하는) 발전기의 발전량은 크다. 결국, 많은 전력이 발생되고, 실제 모터 토크가 목표치 아래로 떨어짐이 없이 목표 모터 토크가 쉽게 성취될 수 있다. 따라서, 비교적 작은 소정 값(TTCL1)으로 설정되었던 소정 모터 토크 값(TTCL) 미만까지 목표 모터 토크(Tm)가 감소된 후에도, 클러치(12)가 해제될 때 실제 모터 토크와 목표치 사이에 편차가 없으며 충격이 발생하지 않는다.
한편, 도25의 시간 차트에 있어서, 시점 t21에, 가속기 페달(17)은 변속기 기어비(기어 위치)가 제1속에 대응하고 가속기 페달(17)이 해제되어 있는 정지 상태로부터 소정량(APO > APO1)만큼 눌러진다. 차량은 평균 전륜 속도(VWf)로 회전하 는 주 구동륜(1L, 1R)에서 어떠한 과도한 슬립도 발생함이 없이 움직이기 시작한다. 결과적으로, 차량은 4륜 구동 상태로 진입하고 모터는 특정 목표 모터 토크(Tm)로 구동된다. 그리고 나서, 시점 t22 이후에, 2륜 구동 상태로 전환하기 위하여 목표 모터 토크(Tm)가 감소된다. 시점 t23에서, 가속기 페달(17)이 해제되고(APO < APO1), 실질적으로 동시에 목표 모터 토크(Tm)는 소정 모터 토크 값(TTCL) 이하가 된다. 따라서, 시점 t23에서 클러치(12)는 해제되고 차량은 2륜 구동 상태로 전환한다.
이러한 시뮬레이션에서, 가속기 페달(17)이 시점 t23에서 해지되고 가속기 위치(APO)가 소정 값(APO1) 이하가 되므로, 비교적 큰 소정 값(TTCL3)이 소정 모터 토크 값(TTCL)으로서 할당되고, 결과적으로 클러치(12)가 해제되고 차량은 가속기 페달(17)의 해제와 실질적으로 동시에 2륜 구동 상태로 전환한다. 따라서, 가속기 위치가 작을 때, (내연기관에 의존하는) 발전기의 발전량은 작아서 충분한 전력이 발생될 수 없다. 결국, 목표 모터 토크가 쉽게 성취될 수 없고, 실제 모터 토크가 목표치 아래로 떨어질 가능성이 있다. 따라서, 이와 같은 조건 하에서, 클러치(12)를 해제하기 위한 소정 모터 토크 값(TTCL)은 큰 값으로 설정되어, 클러치 해제 시점을 빠르게 하고 클러치(12)가 해제되기 전에 모터 토크가 목표치 아래로 떨어지는 것을 방지한다. 결과적으로, 클러치 해제시의 전기 모터 토크와 목표치 사이의 차이는 작고, 클러치 해제시 충격의 발생이 방지된다.
한편, 도26의 시간 차트에 있어서, 시점 t31에, 가속기 페달(17)은 변속기 기어비(기어 위치)가 제1속에 대응하고 가속기 페달(17)이 해제되어 있는 정지 상태로부터 소정량(APO > APO1)만큼 눌러진다. 차량은 평균 전륜 속도(VWf)로 회전하는 주 구동륜(1L, 1R)에서 어떠한 과도한 슬립도 발생함이 없이 움직이기 시작한다. 결과적으로, 차량은 4륜 구동 상태로 진입하고 모터는 특정 목표 모터 토크(Tm)로 구동된다. 그리고 나서, 시점 t32 이후에, 2륜 구동 상태로 전환하기 위하여 목표 모터 토크(Tm)가 감소된다. 시점 t33에서, 변속기는 제2속에 대응하는 기어비(기어 위치)로 상향 변속되고, 실질적으로 동시에 목표 모터 토크(Tm)는 소정 모터 토크 값(TTCL) 이하가 된다. 따라서, 시점 t33에서 클러치가 해제되고 차량은 2륜 구동 상태로 전환한다. 가속기 페달 누름량이 일정하므로, 엔진 회전 속도는 상향 변속과 관련하여 초기에 감소하지만 시점 t33 이후에 계속 증가한다.
이러한 시뮬레이션에서, 변속기는 시점 t33에서 제2속에 대응하는 기어비(기어 위치)로 상향 변속되므로, 비교적 큰 소정 값(TTCL2)이 소정 모터 토크 값(TTCL)으로서 할당되고, 결과적으로 클러치는 해제되고 차량은 가속기 페달의 해제와 실질적으로 동시에 2륜 구동으로 전환한다. 따라서, 변속기 기어비가 작을 때, (내연기관에 의존하는) 발전기의 발전량은 작아서 충분한 전력이 발생될 수 없다. 결국, 목표 모터 토크가 쉽게 성취될 수 없고, 실제 모터 토크가 목표치 아래로 떨어질 가능성이 있다. 따라서, 이와 같은 조건 하에서, 클러치(12)를 해제하기 위한 소정 모터 토크 값(TTCL)은 큰 값으로 설정되어, 클러치 해제 시점을 빠르게 하고 클러치가 해제되기 전에 모터 토크가 목표치 아래로 떨어지는 것을 방지한다. 결과 적으로, 클러치 해제시의 전기 모터 토크와 목표치 사이의 차이는 작고, 클러치 해제시 충격의 발생이 방지된다.
실시예들이 주 구동원으로서 내연기관을 사용하지만, 주 구동원을 위해 전기 모터를 사용하는 것도 수용 가능하다.
또한, 실시예가 본 발명의 4륜 차량에의 적용을 예시하지만, 전기 모터(4)를 주 구동원으로서 사용하는 2륜 차량에 본 발명을 적용하는 것도 수용 가능하다.
제4 실시예
이제 도27 내지 도30을 참조하여 제4 실시예에 따른 차량 구동력 제어 장치를 설명하기로 한다. 이전의 실시예들과 본 실시예가 유사하므로, 이전의 실시예들의 부품 또는 단계와 동일한 본 실시예의 부품 또는 단계에는 이전의 실시예들의 부품 또는 단계와 동일한 도면 부호가 주어질 것이다. 또한, 이전의 실시예들의 부품 또는 단계와 동일한 본 실시예의 부품 또는 단계에 대한 설명은 간결성을 위해 생략될 수 있다.
본 발명의 제4 실시예의 차량 구동력 제어 장치는 도1에 도식적으로 도시되어 있는 4륜 구동 차량 내에 설치된다. 본 제4 실시예의 차량 구동력 제어 장치는 클러치 제어부(8D)에 의한 목표 토크의 설정이 도20의 처리 대신에 도27의 처리에 기초한다는 점을 제외하고는 전술한 본 발명의 제3 실시예와 기본적으로 동일하다.
따라서, 전기 모터(4), 발전기(7), 및 4WD 제어기(8)는 본 발명의 본 실시예에서 도2에 도시된 바와 같이 구성 및 배열된다. 또한, 제4 실시예의 차량 구동력 제어 장치를 위한 4WD 제어기(8)는 도3에서 블록 선도로서 도식적으로 도시되어 있 다. 또한, 제4 실시예의 차량 구동력 제어 장치를 위한 4WD 제어기(8)는 제1 실시예를 참조하여 전술한 바와 동일한 방식으로 도4 내지 도7에 도시된 처리 시퀀스를 실행한다. 바꾸어 말하면, 제4 실시예의 4WD 제어기(8)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술한 바와 같이 도4에 전반적으로 도시되어 있다. 제4 실시예의 구동 모드 선택부(8D)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술한 바와 같이 도5에 도시되어 있다. 제4 실시예의 잉여 토크 연산부(8E)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술한 바와 같이 도6에 도시되어 있다. 제4 실시예의 목표 토크 제한부(8F)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술한 바와 같이 도7에 도시되어 있다. 본 제4 실시예의 잉여 토크 변환부(8G)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 도18에 도시되어 있다. 본 제4 실시예의 백래시 제거 제어부(8L)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 도19에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 모터 제어부(8C)는 본 발명의 전기 모터 토크 제어부를 구성하고, 클러치 제어부(8D)는 본 발명의 클러치 연결 제어부를 구성한다.
제4 실시예의 차량 구동력 제어 장치를 위한 엔진 제어기(18)는 도11의 처리 시퀀스 대신에 도21에 도시된 처리 시퀀스를 실행한다.
후술되는 본 발명의 본 실시예의 4륜 구동 차량 구동력 제어 장치에 의하면, 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환되는 시점에서, 전기 모터 토크는 클러치(12)가 해제되며 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환될 때의 (내연기관(2)에 의존하는) 발전기의 발전량에 따라 감소하도록 설정된다. 특히, (내연기관(2)에 의존하는) 발전기의 발전량이 발전 상태 검출부(8J)에 의해 작다고 판단되면, 차량 구동력 제어 장치는 전기 모터 토크를 신속하게 감소시켜서 전기 모터 토크가 목표 값 아래로 떨어지는 것을 어렵게 한다. 결과적으로, 클러치 해제 시점에서의 전기 모터 토크와 목표 값 사이의 차이가 작고 충격이 회피될 수 있다.
이제 4WD 제어기(8)의 클러치 제어부(8D)에 의해 실행되는 처리를 도27에 기초하여 설명하기로 한다. 이러한 처리는 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환되는 시점에서 클러치가 해제되기 전에 실행된다. 특히, 이러한 처리는 목표 모터 토크가 감소되는 기울기를 설정한다. 따라서, 이러한 처리를 사용하여 설정된 목표 모터 토크(Tm)가 소정의 모터 토크 값(TTCL) 이하로 되면, 클러치가 해제된다.
먼저, 단계 S571'에서, 4WD 제어기(8)는 도18에 도시된 처리에 의해 계산된 목표 모터 토크(Tm)가 이전의 모터 토크 값(Tm0)보다 작은지를 판단한다. 목표 모터 토크(Tm)가 이전의 모터 토크 값(Tm0)보다 작으면, 4WD 제어기(8)는 단계 S572'로 진행한다. 그렇지 않으면, 4WD 제어기(8)는 단계 S573'로 진행한다.
단계 S572'에서, 4WD 제어기(8)는 가속기 센서(29)에 의해 검출된 가속기 페달 누름량(작동량), 즉 가속기 위치(APO)가 미리 설정된 비교적 작은 값인 소정 값(APO1)보다 큰지를 판단한다. 가속기 위치(APO)가 소정 값(APO1)보다 크면, 제어기는 단계 S574'로 진행한다. 가속기 위치(APO)가 소정 값(APO1) 이하이면, 제어기는 단계 S575'로 진행한다.
단계 S574'에서, 4WD 제어기(8)는 변속기가 현재 가장 큰 감속비(기어비)를 갖는 기어인 제1 기어 (또는 "제1속")에 있는지를 판단한다. 현재의 기어가 제1 기어이면, 즉 현재의 감속비(기어비)가 "제1 기어"에 대응하는 소정 값보다 크면, 4WD 제어기(8)는 단계 S576'으로 진행한다. 그렇지 않으면, 즉 감속비(기어비)가 "제1 기어"에 대응하는 소정 값 이하이면, 제어기는 단계 S577'로 진행한다.
단계 S576'에서, 4WD 제어기(8)는 이전의 모터 토크 값(Tm0)에서 비교적 작은 소정 값(ΔTm1)을 감하여 얻어진 값을 목표 모터 토크(Tm)로 할당하고, 그 다음 단계 S573'로 진행한다.
단계 S577'에서, 4WD 제어기(8)는 이전의 모터 토크 값(Tm0)에서 비교적 큰 소정 값(ΔTm2)을 감하여 얻어진 값을 목표 모터 토크(Tm)로 할당하고, 그 다음 단계 S573'로 진행한다.
단계 S575'에서, 4WD 제어기(8)는 이전의 모터 토크 값(Tm0)에서 비교적 큰 소정 값(ΔTm3)을 감하여 얻어진 값을 목표 모터 토크(Tm)로 할당하고, 그 다음 단계 S573'로 진행한다.
단계 S573'에서, 4WD 제어기(8)는 새롭게 설정된 목표 모터 토크(Tm)를 출력하고 단계 S578'로 진행한다.
단계 S578'에서, 4WD 제어기(8)는 이전의 모터 토크 값(Tm0)을 새롭게 설정된 목표 모터 토크(Tm)로 갱신한다.
전술한 처리에 의하면, 목표 모터 토크(Tm)는 (내연기관(2)에 의존하는) 발전기의 발전량이 작을 때 신속하게 감소된다 (즉, 각각의 사이클에서 비교적 큰 소정 값(ΔTm2 또는 ΔTm3)만큼 감소된다). 발전 상태 검출부(8J)는 가속기 위치(APO)가 엔진 출력을 작게 하는 소정 값(APO1) 이하라고 판단했을 때 또는 변속기의 기어비가 소정 값 이하일 때 발전기(7)의 발전량이 작다고 판단한다. 바꾸어 말하면, 목표 모터 토크(Tm)는 큰 감소 기울기를 따라서 또는 높은 감소 속도로 감소된다. 따라서, (내연기관에 의존하는) 발전기(7)의 발전량이 작기 때문에 생성되는 전력이 불충분하면, 클러치 해제 시점에서의 충격 발생은 클러치가 해제되기 전에 전기 모터 토크가 목표 값 아래로 떨어지는 것을 방지함으로써 클러치 해제 시점에서 전기 모터 토크와 목표 토크 값 사이의 차이를 작게 유지함으로써 회피될 수 있다. 주어진 엔진 출력에 대하여, 변속기의 기어비가 상향 변속 등으로 인해 감소하면, 엔진 토크의 더 많은 부분이 차륜을 구동하는 데 소비될 것이고, 엔진 회전 속도는 감소할 것이고, (내연기관에 의존하는) 발전기(7)의 발전량은 상대적으로 감소할 것이다.
이제 도27에 도시된 처리의 작용 효과를 도28에 도시된 시간 차트를 사용하여 설명하기로 한다. 시간 차트에서, 시점 t01에서, 가속기 페달은 변속기 기어비(기어 위치)가 제1속에 대응하고 가속기 페달(17)이 해제되어 있는 정지 상태로부터 일정량(APO > APO1)만큼 눌려진다. 주 구동 차륜(1L, 1R)은 평균 전륜 속도(VWf)로 회전하면서 가속 슬립을 겪는다. 결과적으로, 차량은 4륜 구동 상태로 진입하고, 모터는 특정 목표 모터 토크(Tm)로 구동된다. 그 다음, 시점 t02 이후에, 목표 모터 토크(Tm)는 2륜 구동 상태로 전환하기 위해 감소된다. 시점 t03에서, 목표 모터 토크(Tm)는 0이 되고, 거의 동시에 목표 모터 토크(Tm)는 소정의 모터 토크 값(TTCL) 이하로 된다. 따라서, 시점 t03에서, 클러치는 해제되고 차량은 2륜 구동 상태로 전환된다.
이러한 시뮬레이션에서, 가속기 위치(APO)가 소정 값(APO1)보다 큰 값으로 유지되고 변속기 기어비(기어 위치)가 (변속기 기어비가 크다는 것을 의미하는) 제1속으로 유지되므로, 도27의 제어 처리는 각각의 샘플링 사이클에서 목표 모터 토크(Tm)를 비교적 작은 소정 값(ΔTm1)만큼 감소시킨다. 따라서, 목표 모터 토크가 (점선으로 표시된) 기울기 제한이 없이 감소하는 기울기에 비해, 최종 목표 모터 토크(Tm)는 더 천천히, 즉 더 작은 기울기를 따라서 또는 더 작은 변화 속도로 감소한다. 가속기 위치 또는 기어비가 발전 상태 검출부(8J)에 의해 판단된 것만큼 크면, (내연기관에 의존하는) 발전기(7)의 발전량도 전술한 바와 같이 크다고 판단된다. 그러한 조건 하에서, 다량의 전력이 생성될 수 있고 목표 모터 토크는 즉시 달성될 수 있다. 따라서, 실제 모터 토크가 목표 값 아래로 떨어지지 않고서 목표 모터 토크가 점진적으로 감소될 수 있다. 모터 토크가 천천히 감소하고 있을 때 클러치(12)를 해제함으로써, 클러치 해제 시점에서의 충격 발생이 최소로 유지될 수 있다.
한편, 도29의 시간 차트에서, 시점 t11에서, 가속기 페달(17)은 변속기 기어 비(기어 위치)가 제1속에 대응하며 가속기 페달이 해제되어 있는 정지 상태로부터 일정량(APO > APO1)만큼 눌려진다. 결과적으로, 차량은 4륜 구동 상태로 진입하고 모터는 특정 목표 모터 토크(Tm)로 구동된다. 그 다음, 시점 t12 이후에, 목표 모터 토크(Tm)는 2륜 구동 상태로 전환하기 위해 감소된다. 시점 t13에서 가속기 페달은 해제되고(APO < APO1), 시점 t14에서 목표 모터 토크(Tm)는 0이 되고 거의 동시에 목표 모터 토크(Tm)는 소정의 모터 토크 값(TTCL) 이하로 된다. 따라서, 시점 t14에서, 클러치(12)는 해제되고 차량은 2륜 구동 상태로 전환된다.
이러한 시뮬레이션에서, 도27의 제어 처리는 가속기 위치(APO)가 소정 값(APO1)보다 큰 값으로 유지되며 변속기 기어비(기어 위치)가 (변속기 기어비가 크다는 것을 의미하는) 제1속에서 유지되기 때문에 시점 t12로부터 시점 t13까지의 기간 중에 각각의 샘플링 사이클에서 목표 모터 토크(Tm)를 비교적 작은 소정 값(ΔTm1)만큼 감소시킨다. 그러나, 가속기 페달(17)이 시점 t13에서 해제된 후에, 도27의 제어 처리는 가속기 위치(APO)가 소정 값(APO1) 이하이기 때문에 각각의 샘플링 사이클에서 목표 모터 토크(Tm)를 비교적 큰 소정 값(ΔTm3)만큼 감소시킨다. 따라서, 목표 모터 토크가 (점선으로 표시된) 기울기 제한이 없이 감소하는 기울기에 비해, 최종 목표 모터 토크(Tm)는 더 신속하게, 즉 더 큰 기울기를 따라서 또는 더 높은 변화 속도로 감소한다. 가속기 위치가 작으면, (내연기관에 의존하는) 발전기의 발전량도 전술한 바와 같이 작다. 그러한 조건 하에서, 충분한 전력이 생 성될 수 없으며 목표 모터 토크를 달성하기 어려워서, 실제 모터 토크가 목표 값 아래로 떨어지는 위험을 야기한다. 목표 모터 토크를 신속하게 감소시킴으로써, 실제 모터 토크와 목표 값 사이의 편차가 제거되고 클러치가 해제될 때 충격이 발생하는 것이 억제되거나 방지된다.
도30의 시간 차트에서, 시점 t21에서, 가속기 페달(17)은 변속기 기어비(기어 위치)가 제1속에 대응하며 가속기 페달(17)이 해제되어 있는 정지 상태로부터 일정량(APO > APO1)만큼 눌려진다. 결과적으로, 차량은 4륜 구동 상태로 진입하고 모터(4)는 특정 목표 모터 토크(Tm)로 구동된다. 그 다음, 시점 t22 이후에, 목표 모터 토크(Tm)는 2륜 구동 상태로 전환하기 위해 감소된다. 시점 t23에서 변속기는 제2속에 대응하는 기어비(기어 위치)로 상향 변속되고, 시점 t24에서 목표 모터 토크(Tm)는 0이 되고 거의 동시에 목표 모터 토크(Tm)는 소정의 모터 토크 값(TTCL) 이하로 된다. 따라서, 시점 t24에서, 클러치(12)는 해제되고 차량은 2륜 구동 상태로 전환된다. 가속기 페달 누름량이 일정하게 유지되므로, 엔진 회전 속도(Ne)는 시점 t24 이후에 계속 증가한다.
이러한 시뮬레이션에서, 도27의 제어 처리는 가속기 위치(APO)가 소정 값(APO1)보다 큰 값으로 유지되며 변속기 기어비(기어 위치)가 (변속기 기어비가 크다는 것을 의미하는) 제1속에서 유지되기 때문에 시점 t22로부터 (변속기가 제2속으로 상향 변속되는) 시점 t23까지의 기간 중에 각각의 샘플링 사이클에서 목표 모터 토크(Tm)를 비교적 작은 소정 값(Δm1)만큼 감소시킨다. 그러나, 변속기가 시점 t23에서 제2속에 대응하는 기어비(기어 위치)로 상향 변속된 후에, 도27의 제어 처리는 각각의 샘플링 사이클에서 목표 모터 토크(Tm)를 비교적 큰 소정 값(Δm2)만큼 감소시킨다. 따라서, 목표 모터 토크가 (점선으로 표시된) 기울기 제한이 없이 감소하는 기울기에 비해, 최종 목표 토크(Tm)는 더 신속하게, 즉 더 큰 기울기를 따라서 또는 더 높은 변화 속도로 감소한다. 변속기 기어비가 작으면, (내연기관에 의존하는) 발전기(7)의 발전량도 전술한 바와 같이 발전 상태 검출부(8J)에 의해 작다고 판단된다. 그러한 조건 하에서, 충분한 전력이 생성될 수 없으며 목표 모터 토크를 달성하기 어려워서, 실제 모터 토크가 목표 값 아래로 떨어지는 위험을 야기한다. 목표 모터 토크를 신속하게 감소시킴으로써, 실제 모터 토크와 목표 값 사이의 편차가 제거되고 클러치가 해제될 때 충격이 발생하는 것이 억제되거나 방지된다.
실시예는 주 구동원으로서 내연기관을 사용하지만, 주 구동원에 대해 전기 모터를 사용하는 것도 수용 가능하다.
또한, 실시예는 4륜 차량에 대한 본 발명의 적용을 설명하지만, 본 발명을 주 구동원으로서 전기 모터(4)를 사용하는 2륜 차량에 적용하는 것도 수용 가능하다.
제5 실시예
이제 도31 내지 도39를 참조하여 제5 실시예에 따른 차량 구동력 제어 장치를 설명하기로 한다. 이전의 실시예들과 본 실시예가 유사하므로, 이전의 실시예 들의 부품 또는 단계와 동일한 본 실시예의 부품 또는 단계에는 이전의 실시예들의 부품 또는 단계와 동일한 도면 부호가 주어질 것이다. 또한, 이전의 실시예들의 부품 또는 단계와 동일한 본 실시예의 부품 또는 단계에 대한 설명은 간결성을 위해 생략될 수 있다.
본 발명의 본 제5 실시예의 차량 구동력 제어 장치는 도1에 도식적으로 도시되어 있는 4륜 구동 차량 내에 설치된다. 따라서, 전기 모터(4), 발전기(7), 및 4WD 제어기(8)는 본 발명의 본 제5 실시예에서 도2에 도시된 바와 같이 구성 및 배열된다. 또한, 본 제5 실시예의 차량 구동력 제어 장치를 위한 4WD 제어기(8)는 도3에서 블록 선도로서 도식적으로 도시되어 있다.
또한, 본 제5 실시예의 차량 구동력 제어 장치를 위한 4WD 제어기(8)는 제1 실시예와 관련하여 전술한 바와 동일한 방식으로 도4 내지 도7에 도시된 처리 시퀀스를 실행한다. 바꾸어 말하면, 제5 실시예의 4WD 제어기(8)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술한 바와 같이 도4에 전반적으로 도시되어 있다. 제5 실시예의 구동 모드 선택부(8D)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술한 바와 같이 도5에 도시되어 있다. 제5 실시예의 잉여 토크 연산부(8E)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 도6 대신에 도31에 도시되어 있다. 제5 실시예의 목표 토크 제한부(8F)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 전술한 바와 같이 도7에 도시되어 있다. 그러나, 본 제5 실시예의 차량 구동력 제어 장치를 위한 4WD 제어기(8)는 도34에 도시된 바와 같이 잉여 토크 변환부(8G) 내의 처리 시퀀스를 실행한다. 제5 실시예의 발전 상태 검출부(8J)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 도32에 도시되어 있다. 제5 실시예의 발 전 상태 검출부(8J)에 의해 실행되는 이러한 처리 시퀀스는 이전 실시예들의 처리 시퀀스에 대해 사용될 수도 있다.
본 제5 실시예의 차량 구동력 제어 장치를 위한 엔진 제어기(18)도 전술한 바와 같이 도11에 도시된 처리 시퀀스를 실행한다.
후술되는 본 발명의 제5 실시예에 의하면, 4륜 구동 모드를 종료하는 시점에서 전기 모터(4)가 요구되는 클러치 해제 토크를 송출할 수 없을 가능성이 있을 때, 모터 토크는 강제로 소정의 클러치 해제 토크로 조정되고 차량은 2륜 구동 상태로 전환된다. 차량 구동력 제어 장치의 이러한 배열은 주 구동원 또는 내연기관(2)의 구동 조건에 의해 영향을 받는 발전기(7)로부터 야기될 수 있는 악영향을 방지하고, 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환될 때 클러치 해제 토크에서 클러치(12)를 확실하게 해제하는 것을 가능케 한다. 본원에서 사용되는 클러치 해제 토크는 "클러치(12)의 토크를 대략 0으로 만들기 위해 요구되는 전기 모터 출력 토크"를 말한다. 이렇게 정의된 클러치 해제 토크는 모터에서의 마찰 및 모터(4)와 클러치(12) 사이의 토크 전달 경로 내의 마찰에 대응하는 토크와, 클러치(12)의 입력측을 보조 구동 차륜(3L, 3R)의 가속과 동일한 가속으로 가속하기 위해 요구되는 토크의 합으로 여겨진다. 후륜(3L, 3R)이 일정 속도로 회전하고 있을 때, 클러치 해제 토크는 단지 모터(4)에서의 마찰 및 모터(4)와 클러치(12) 사이의 토크 전달 경로 내의 마찰에 대응하는 토크이다. 따라서, 클러치 해제 토크를 달성하기 위해 모터 토크를 고정 값으로 제어한 후에 클러치(12)가 해제될 수 있으므로, 클러치(12)는 모터 토크가 클러치 해제 토크에서 안정화된 조 건 하에서 해제될 수 있다.
이제, 도31에 도시된 처리를 실행하는 본 제5 실시예의 잉여 토크 연산부(8E)를 설명하기로 한다. 먼저, 단계 S10에서, 차륜 속도 센서(27FL, 27FR, 27RL, 27RR)로부터의 신호에 기초하여 연산된 차륜 속도는 전륜(1L, 1R; 주 구동 차륜)의 차륜 속도에서 후륜(3L, 3R; 보조 구동 차륜)의 차륜 속도를 감하여 전륜(1L, 1R)의 가속 슬립의 크기인 슬립 속도(ΔVF)를 찾아내는 데 사용된다. 그 다음, 4WD 제어기(8)는 단계 S20으로 진행한다.
슬립 속도(ΔVF)는 다음과 같이 계산될 수 있다. (전륜(1L, 1R)에 대한 좌우측 차륜 속도의 평균인) 평균 전륜 속도(VWf)와, (후륜(3L, 3R)에 대한 좌우측 차륜 속도의 평균인) 평균 후륜 속도(VWr)가 위에서 도6과 관련하여 제시된 수학식 1 및 수학식 2를 사용하여 계산된다.
이제, 전륜 또는 주 구동 차륜(1L, 1R)의 슬립 속도(ΔVF; 가속 슬립 크기)가 위에서 도6과 관련하여 제시된 수학식 3에서와 같이 평균 전륜 속도(VWf)와 평균 후륜 속도(VWr) 사이의 차이에 의해 계산된다.
역으로, 단계 S20에서 슬립 속도(ΔVF)가 0보다 크다고 판단되면, 전륜(1L, 1R)이 가속 슬립을 겪고 있는 것으로 추정되고, 따라서 제어는 단계 S22로 진행한다.
단계 S22에서, 4WD 제어기(8)는 발전 상태 검출부(8J)를 기동시키고, 그 다 음 단계 S24로 진행하여 충분한 전력이 생성될 수 있는지, 즉 FA가 1인지를 판단한다. 충분한 전력이 생성될 수 있으면 (FA = 1), 4WD 제어기(8)는 단계 S26으로 진행한다. 충분한 전력이 생성될 수 없으면 (FA = 0), 4WD 제어기(8)는 단계 S27로 진행한다.
단계 S26에서, 4WD 제어기(8)는 클러치 연결 명령을 출력하고, 그 다음 단계 S40으로 진행하여 4륜 구동 제어를 실행한다.
단계 S27에서, 4WD 제어기(8)는 클러치가 연결되었는지를 판단한다. 클러치가 연결되었으면, 즉 4륜 구동 제어가 진행 중이면, 4WD 제어기(8)는 단계 S40으로 진행한다. 클러치(12)가 연결되지 않았으면, 차량은 충분한 전력이 생성될 수 없는 조건 하에서 2륜 구동 상태로부터 4륜 구동 상태로 전환되기 직전에 있다. 그러므로, 4륜 구동으로의 전환을 금지하기 위하여, 4WD 제어기(8)는 단계 S29로 진행하여 Th를 0으로 설정하고, 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
단계 S22 내지 단계 S29는 본 실시예의 4륜 구동 금지부를 구성한다.
단계 S50에서, 발전기(7)의 현재의 부하 토크(TG)가 전술한 수학식에 기초하여 계산되고, 그 다음 4WD 제어기(8)는 단계 S60으로 진행한다.
다음으로, 발전 상태 검출부(8J)에 의해 실행되는 처리를 도32에 기초하여 설명하기로 한다.
먼저, 단계 S710에서, 4WD 제어기(8)는 클러치 해제 토크(Tf)가 발생될 수 있는 차량 속도에 대한 (충분한 전력이 생성될 수 있는 최소 엔진 회전 속도인) 최소 발전 엔진 회전 속도의 맵을 준비한다 (도32의 단계 S710 참조). 차륜 센서(27RL, 27RR)로부터의 신호에 기초하여, 4WD 제어기(8)는 현재의 차량 속도에 대응하는 후륜(3L, 3R)의 차륜 속도(VWr; 후륜 속도)를 연산한다. 그 다음, 연산된 후륜 속도(VWr) 및 맵에 기초하여, 4WD 제어기(8)는 충분한 전력이 클러치 해제 토크(Tf)를 발생시키도록 생성될 수 있는 최소 발전 엔진 회전 속도(NEA)를 판단한다.
본 실시예에서, 모터 토크가 클러치 해제 토크(Tf)로 설정되면, 모터 계자 전류(Ifm)는 에너지 절약을 고려하여 값(D-Ifm)으로 제어된다. 그러므로, 최소 발전 엔진 회전 속도(NEA)는 모터 계자 전류(Ifm)가 D-Ifm으로 설정되었을 때 생성되는 전압이 클러치 해제 토크(Tf)를 발생시키기 위해 요구되는 전압과 동일한 엔진 속도(Ne)이다.
엔진 회전 속도(Ne)와 발전기(7)의 회전 속도(Nh)가 비례하므로, 최소 발전 엔진 회전 속도(NEA)는 풀리비에 의해 곱해져서 발전기(7)가 충분한 전력을 생성할 수 있는 발전기 회전 속도인 최소 발전 발전기 회전 속도로 대체될 수 있다. 바꾸어 말하면, 최소 발전 엔진 회전 속도(NEA)와 최소 발전 발전기 회전 속도는 동일한 의미이다.
이제 차량 속도 및 최소 발전 엔진 회전 속도의 맵을 도33을 참조하여 설명하기로 한다. 엔진 회전 속도와 발전기가 생성할 수 있는 최대 전압 사이의 관계는 도33의 맵 (a)에 도시된 바와 같이 표현될 수 있다.
모터 계자 전류(Ifm; = 3.6 A)가 일정하다고 가정하면, 클러치 해제 토크(Tf)를 발생시키기 위해 요구되는 전기자 전류(Ia; = 27 A)를 생성하기 위해 요구되는 전압과 모터 회전 속도 사이의 관계는 도33의 맵 (b)에 도시된 선형 관계로 표현될 수 있다.
발전기에 의해 생성되는 전압이 모터의 전압이므로, 엔진 회전 속도(NEA)와 도33의 맵 (c)에 도시된 클러치 해제 토크를 생성하기 위해 요구되는 모터 회전 속도 사이의 관계는 도33의 맵 (a) 및 맵 (b)로부터 얻어질 수 있다. 모터 회전 속도를 후륜 속도로 변환함으로써, 도33의 맵 (d), 즉 도32의 단계 S710의 맵에 도시된 곡선이 얻어진다.
단계 S720에서, 4WD 제어기(8)는 허용 토크 값에 대응하는 엔진 회전 속도 차이 부분(NEα)을 계산하고 단계 S730으로 진행한다. 본 실시예에서, 차이 부분(NEα)은 증가하는 가속기 위치와 함께 증가하도록 설정된다. 그러나, 차이 부분(NEα)은 가속기 위치가 4%보다 작더라도, 즉 가속기 페달이 실질적으로 눌려지지 않았더라도 큰 값으로 설정된다. 차이 부분(NEα)에 대해 고정 값을 사용하고 단지 허용 토크 값에 따라 미리 도33의 맵 (b)에서 전압 값을 증가시키는 것도 수용 가능하다.
단계 S730에서, 4WD 제어기(8)는 현재의 엔진 회전 속도가 허용 토크 값에 대응하는 엔진 회전 속도 차이 부분(NEα)에 최소 발전 엔진 회전 속도(NEA)를 더함으로써 얻어진 값보다 큰지를 판단하기 위해 아래의 수학식을 사용한다. 현재의 엔진 회전 속도가 상기 합 이상이면, 4WD 제어기(8)는 단계 S740으로 진행한다. 더 작으면, 4WD 제어기(8)는 단계 S750으로 진행한다.
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단계 S740에서, 충분한 전력이 생성될 수 있는 것으로 판단되었기 때문에 FA가 1로 설정되고, 그 다음 4WD 제어기(8)는 처리를 종료하고 제어 루프의 처음으로 복귀한다. 단계 S750에서, 충분한 전력이 생성될 수 없는 것으로 판단되었기 때문에 FA가 0으로 설정되고, 그 다음 4WD 제어기(8)는 처리를 종료하고 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
다음으로, 본 제5 실시예의 잉여 토크 변환부(8G)에 의해 실행되는 처리 시퀀스를 도34에 기초하여 설명하기로 한다. 본 제5 실시예의 잉여 토크 변환부(8G)에 의해 실행되는 처리 시퀀스는 단계 S205 및 단계 S215가 제1 실시예의 단계 S210 및 단계 S220을 대체하고 새로운 단계 S285가 추가되었다는 점을 제외하고는 도9의 제1 실시예의 잉여 토크 변환부(8G)에 의해 실행되는 처리 시퀀스와 거의 동일하다. 제1 및 제5 실시예들의 처리 시퀀스들이 유사하므로, 동일한 도면 부호가 제1 및 제5 실시예들의 동일한 단계에 대해 사용될 것이다.
먼저, 단계 S200에서, 4WD 제어기(8)는 Th가 0보다 큰지를 판단한다. Th가 0보다 크다고 판단되면, 4WD 제어기(8)는 전륜(1L, 1R)이 가속 슬립을 겪고 있기 때문에 단계 S210으로 진행한다. 4WD 제어기(8)가 Th가 0 이하라고 판단하면, 4WD 제어기(8)는 전륜(1L, 1R)이 가속 슬립을 겪고 있지 않기 때문에 제어 루프의 처음으로 복귀한다.
단계 S205에서, 4WD 제어기(8)는 이전에 실행된 발전 상태 검출부(8J)로부터의 결과에 기초하여 충분한 전력이 생성될 수 있는지 여부(즉, FA = 1인지 여부)를 판단한다. 충분한 전력이 생성될 수 있는 것으로 판단되면, 4WD 제어기(8)는 단계 S210으로 진행한다. 충분한 전력이 생성될 수 없는 것으로 판단되면, 4WD 제어기(8)는 단계 S230으로 진행하여 2륜 구동 상태로 전환한다.
단계 S210에서, 4WD 제어기(8)는 가속 슬립이 제거되었는지 그리고 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환될 것인지 또는 전환 중인지를 판단한다. 차량이 2륜 구동 상태로 전환되고 있는 것으로 판단되면, 4WD 제어기(8)는 단계 S230으로 진행한다. 그렇지 않으면, 4WD 제어기(8)는 단계 S220으로 진행하여 정상적인 제어를 실행한다.
본 실시예에서, 4WD 제어기(8)는 차량이 2륜 구동 상태로 전환 중이며 다음과 같은 조건들, 즉 목표 모터 토크가 감소하고 있음, 목표 모터 토크가 클러치 해제 토크(Tf)에 근접함, 그리고 목표 모터 토크가 클러치 해제 토크보다 큰 소정의 한계 토크 값(T-TM1) 이하임이 만족될 때 클러치가 해제되어야 한다고 판단한다.
따라서, 클러치 해제 토크(Tf)는 차량이 주행하고 있을 때 클러치(12)의 토크를 0으로 만드는 데 필요한 모터 토크 값이며, 실험적으로 판단되거나 차량 가속과 모터의 토크 전달 경로 내의 마찰에 따라 맵과 연산을 사용해서 계산된다. 클러치 해제 토크(Tf)는 모터 및 감속 기어 내의 마찰로부터 발생된 토크(Tf1)와 모터 및 감속 기어를 후륜의 가속과 동일한 가속으로 가속하기 위해 요구되는 토크(Tf2) 의 합으로 추정된다 (즉, Tf = Tf1 + Tf2). 본 실시예에서, 모터 및 감속 기어 내의 마찰로부터 발생된 토크(Tf1)의 기여는 모터 및 감속 기어를 후륜의 가속과 동일한 가속으로 가속하기 위해 요구되는 토크(Tf2)의 기여보다 크고 실험적으로 판단된 모터 및 감속 기어 내의 마찰로부터 발생된 토크(Tf1)에 대응하는 고정 값이 클러치 해제 토크(Tf)로서 사용되는 것으로 가정된다.
전술한 수학식 9는 모터(4)로 보내지는 토크 명령 값인 목표 모터 토크가 감소하고 있는지를 판단하는 데 사용된다. 이러한 수학식은 단지 목표 모터 토크를 이전의 처리 사이클의 값과 비교한다. 목표 모터 토크가 전술한 수학식 10을 사용하여 복수의 처리 사이클에 걸쳐 연속적으로 감소할 때 목표 모터 토크가 감소하고 있다고 판단하는 것도 수용 가능하다.
단계 S220에서, 4WD 제어기(8)는 모터 회전 속도 센서(26)로부터 모터(4)의 회전 속도(Nm)를 수신하여 모터(4)의 회전 속도(Nm)에 대응하는 목표 모터 계자 전류(Ifmt)를 계산한다. 4WD 제어기(8)는 그 다음 단계 S280으로 진행하기 전에 새롭게 계산된 목표 모터 계자 전류(Ifmt)를 모터 제어부(8C)로 출력한다.
전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)에 대응하는 목표 모터 계자 전류(Ifmt)는 회전 속도(Nm)가 소정의 회전 속도보다 낮을 때 고정된 소정 전류 값으로 유지되고, 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)는 전기 모터(4)가 소정의 회전 속도보다 높게 회전하고 있을 때 공지의 약자장 제어 방법에 의해 감소된다. 요컨대, 전기 모터(4)가 고속으로 회전하면, 모터 토크는 모터 유도 전압(E)의 상승으로 인해 감소한다. 그러므로, 전술한 바와 같이, 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)가 소정 값에 도달하거나 그를 초과하면, 전기 모터(4)로 흐르는 전류는 증가되고 요구되는 모터 토크(Tm(n))는 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)를 감소시키고 유도 전압(E)을 낮춤으로써 얻어진다. 결과적으로, 전기 모터(4)가 고속으로 회전하더라도, 모터 유도 전압(E)이 상승하는 것이 방지되며 모터 토크가 감소하는 것이 방지되기 때문에 요구되는 모터 토크(Tm(n))가 얻어질 수 있다. 또한, 전자 제어 회로의 가격은 모터 계자 전류(Ifm)가 회전 속도가 2단계, 즉 소정 값보다 낮은 경우를 위한 단계와 회전 속도가 소정 값 이상인 경우를 위한 단계로 제어되기 때문에, 연속 계자 전류 제어와 비교해서 감소될 수 있다.
전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)에 따라 계자 전류(Ifm)를 조정함으로써 요구되는 모터 토크를 연속적으로 교정하는 모터 토크 교정부를 제공하는 것도 수용 가능하다. 즉, 두 단계들 사이의 절환 대신에, 전기 모터(4)의 계자 전류(Ifm)는 모터 회전 속도(Nm)에 따라 조정될 수 있다. 결과적으로, 전기 모터(4)가 고속으로 회전하더라도, 모터(4)의 유도 전압(E)이 상승하는 것이 방지되며 모터 토크가 감소하는 것이 방지되기 때문에 요구되는 모터 토크(Tm)가 얻어질 수 있다. 또한, 매끄러운 모터 토크 특성이 얻어질 수 있으므로, 차량은 2단계 제어의 경우에서보다 양호한 안정성을 가지고 주행할 수 있으며 차량은 항상 모터 구동 효율이 양호한 상태로 유지될 수 있다.
한편, 차량이 2륜 구동 상태로 전환되고 있으며 클러치가 해제되어야 하는 것으로 판단되면, 4WD 제어기(8)는 단계 S230으로 진행한다. 단계 S230에서, 4WD 제어기(8)는 계자 전류(Ifm)가 소정의 계자 전류 제한 값(D-Ifm)보다 큰지를 판단한다. 그렇다면, 4WD 제어기(8)는 단계 S240으로 진행한다. 계자 전류(Ifm)가 소정의 계자 전류 제한 값(D-Ifm) 이하이면, 4WD 제어기(8)는 단계 S235로 진행하여 계자 전류(Ifm)를 소정의 계자 전류 제한 값(D-Ifm)으로 유지한다. 4WD 제어기(8)는 그 다음 단계 S270으로 진행한다.
소정의 계자 전류 제한 값(D-Ifm)은 전기 모터가 매우 작은 토크를 생성할 수 있는 최소 계자 전류 값이다. 제한 값을 그러한 작은 값으로 설정하는 것은 2륜 구동 작동 중에 동력 소모를 억제하는 데 사용된다. 물론, 소정의 계자 전류 제한 값(D-Ifm)은 전기 모터가 매우 작은 토크를 생성할 수 있는 최소 계자 전류 값보다 클 수 있다.
단계 S240에서, 4WD 제어기(8)는 가속기 센서로부터의 신호에 기초하여 가속기 위치가 4%보다 작은지를 판단한다. 가속기 위치가 4%보다 작으면, 4WD 제어기(8)는 단계 S250으로 진행한다. 그렇지 않으면, 4WD 제어기(8)는 단계 S260으로 진행한다.
4%보다 작은 가속기 위치는 가속기 페달이 전혀 눌려지지 않았거나 차량의 가속에 영향을 미치기에 충분하게 눌려지지 않았다는 (즉, 가속 명령 양이 충분히 크지 않다는) 것을 표시한다.
단계 S250에서, 4WD 제어기(8)는 계자 전류를 제1 감소 값(Dif1)의 양만큼 감소시켜서 단계 S280으로 진행하기 전에 새로운 계자 전류(Ifm)를 모터 제어부(8C)로 출력한다.
한편, 단계 S260에서, 4WD 제어기(8)는 계자 전류를 제2 감소 값(Dif2)의 양만큼 감소시켜서 단계 S280으로 진행하기 전에 새로운 계자 전류(Ifm)를 모터 제어부(8C)로 출력한다.
제2 감소 값(Dif2)은 제1 감소 값(Dif1)보다 큰 값으로 설정된다. 결과적으로, 가속기 위치가 4%보다 작으면 계자 전류 값이 소정의 계자 전류 제한 값(D-Ifm)을 향해 감소되는 속도가 더 크고, 따라서 소정의 계자 전류 제한 값(D-Ifm)이 더 일찍 도달될 수 있다.
이전의 설명에서 계자 전류(Ifm)가 감소되는 속도는 가속기 페달이 충분하게 눌려지는지(즉, 충분한 가속 지시가 있는지)에 기초하여 두 개의 다른 값들 중 하나로 설정되지만, 계자 전류(Ifm)의 감소 속도를 셋 이상의 다른 값들 중 하나로 설정하거나 감소 속도를 가속 지시량에 따라 연속적인 방식으로 변경하는 것도 수용 가능하다. 또한, 단계 S240에서 가속기 위치가 4%보다 작은지를 판단하는 목적이 발전 용량이 감소할 것인지를 추정하는 것이므로, 엔진 회전 속도 또는 발전기의 회전 속도에 기초하여 발전 용량이 감소할 것인지 또는 감소할 위험이 있는지를 판단하여 그렇다면 단계 S250으로 진행하고 그렇지 않으면 단계 S260으로 진행하는 것도 수용 가능하다.
단계 S280에서, 전기 모터(4)의 유도 전압(E)은 목표 모터 계자 전류(Ifmt) 및 전기 모터(4)의 회전 속도(Nm)에 기초하여 계산된다. 그 다음, 4WD 제어기(8)는 단계 S280으로 진행한다.
단계 S280에서, 4WD 제어기(8)는 차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태 로 전환 중인지 또는 FA의 값이 1인지를 판단한다. 차량이 2륜 구동 상태로 전환되고 있으면, 4WD 제어기(8)는 단계 S300으로 진행한다. 그렇지 않으면, 4WD 제어기(8)는 단계 S290으로 진행한다.
차량이 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로 전환 중인지에 대한 판단은 단계 S205 및 단계 S210에서와 동일한 방식으로 이루어질 수 있다. 단계 S210에서 차량이 2륜 구동 상태로 전환 중인지를 표시하는 플랙을 설정하고 판단을 이루기 위해 플랙을 사용하는 것도 수용 가능하다.
단계 S290에서, 4WD 제어기(8)는 잉여 토크 연산부(8E)에 의해 연산된 발전기 부하 토크(Th)에 기초하여 대응 목표 모터 토크(Tm(n))를 계산하기 위해 맵 등을 사용하고, 그 다음 단계 S310으로 진행한다.
한편, 단계 S300에서, 4WD 제어기(8)는 클러치 해제 처리부(8H)를 실행하고, 그 다음 단계 S310으로 진행한다.
단계 S310에서, 4WD 제어기(8)는 대응 목표 전기자 전류(Ia)를 계산하기 위해 변수로서 현재 사이클의 목표 모터 토크(Tm(n)) 및 목표 모터 계자 전류(Ifmt)를 사용하고, 그 다음 단계 S320으로 진행한다.
단계 S320에서, 4WD 제어기(8)는 목표 전기자 전류(Ia)에 기초하여 발전기 제어 명령 값으로서 사용되는 듀티비(c1)를 연산하여 제어 루프의 처음으로 복귀하기 전에 출력한다.
본 제5 실시예에 대한 클러치 해제 처리부(8H)는 위에서 도10을 참조하여 설명되었다. 본 제5 실시예의 클러치 해제 처리부(8H)는 클러치 해제부 및 클러치 해제 토크 제어부를 구성한다.
클러치(12)가 연결되면, 차량은 4륜 구동 상태로 진입하고 가속 슬립이 억제된다. 그 다음, 모터 토크는 감소되고 차량은 2륜 구동 상태로 전환된다.
도35에 도시된 바와 같이, 목표 모터 토크가 클러치 해제 토크(Tf)에 접근하여 소정의 한계 값(T-TM1) 이하로 되면, 4WD 제어기(8)는 목표 모터 토크(Tm)를 클러치 해제 토크(Tf)로 설정하고 2륜 구동 상태로의 전환을 개시하기 위해 클러치 해제 명령을 송출한다. 클러치(12)의 응답 지연 시간이 경과한 후에, 실제 모터 토크가 대체로 클러치 해제 토크(Tf)로 고정되어 유지되는 조건 하에서 클러치(12)가 해제된다. 요컨대, 클러치(12)의 토크가 대략 0인 조건 하에서 클러치(12)가 해제되므로, 차량이 주행하고 있는 동안 클러치(12)가 해제될 때 충격이 발생하는 것이 방지된다.
실제 모터 토크가 클러치(12)의 실제 해제 직전 및 직후의 기간 동안 클러치 해제 토크(Tf)와 대체로 동일한 고정 토크 값으로 유지되므로, 실제 모터 토크 값은 클러치(12)의 응답 지연 시간이 어느 정도 변동하더라도 클러치(12)가 해제될 때 대체로 클러치 해제 토크(Tf)가 되도록 보장될 수 있다. 결과적으로 클러치 해제 시점에서 충격 발생이 확실하게 방지된다.
발전기(7)의 발전 용량이 감소하고 발전기가 생성할 수 있는 최대 전압이 허용 토크 값의 양만큼 클러치 해제 토크(Tf)를 초과하는 토크를 발생시키기에 충분하지 않을 것으로 판단된 경우에, 제어기는 강제로 목표 모터 토크를 클러치 해제 토크(Tf)로 설정하고 목표 모터 토크가 클러치 해제 토크(Tf)에 접근하여 소정의 한계 값(T-TM1) 이하로 되기 전에 차량을 2륜 구동 상태로 전환시킨다. 이러한 배열은 클러치가 해제될 때 모터 토크가 클러치 해제 토크(Tf)가 되도록 보장하고 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로의 전환과 관련하여 클러치가 해제될 때 충격 발생을 방지하는 것을 가능케 한다.
모터 토크의 클러치 해제 토크(Tf)로의 강제적인 설정이 허용 토크 값만큼 클러치 해제 토크(Tf)를 초과하는 토크 값에 기초하는 이유는 클러치가 실제로 해제될 때까지 모터 토크가 대체로 클러치 해제 토크(Tf)로 유지될 수 있는 것을 보장하기 때문이다.
다시 말하면, 허용 토크 값은 충분한 발전 용량이 적어도 클러치 응답 지연의 기간 동안 모터 토크를 클러치 해제 토크(Tf)로 유지하도록 이용될 수 있는 것을 보장하는 관점에서 설정되어야 한다.
도36은 목표 모터 토크(Tm)가 강제로 클러치 해제 토크(Tf)로 설정되는 경우에 대한 시간 차트이다. 도36에 도시된 바와 같이, 발전 용량은 가속 슬립이 제거되기 전에 감소한다. 클러치 해제 시점에서의 충격 발생은 전력이 필요 이상으로 감소하기 전에, 즉 최대 모터 토크 값이 클러치 해제 토크(Tf) 아래로 떨어지기 전에 2륜 구동 상태로 전환함으로써 방지된다.
허용 토크 값에 대응하는 값(NEα)이 단계 S720에서 증가하는 가속기 위치와 함께 증가하도록 설정되는 이유는 가속기가 그러한 시점에서 해제되었다면 가속기 위치가 클수록 발전 용량의 감소가 크기 때문이다. 따라서, 허용 토크 값에 대응하는 값(NEα)은 상기 더 큰 감소를 예상하여 더 큰 값으로 설정된다. 값(NEα)은 미리 실험적으로 판단될 수 있다. 또한, 가속기가 실제로 해제될 때 값(NEα)도 더 큰 값으로 설정되는 이유는 가속기가 해제될 때 엔진 회전 속도가 현저하게 감소하기 때문이다.
상기 설명에서, 충분한 전기가 생성될 수 있는지에 대한 판단은 후륜 속도에 대한 최소 발전 엔진 회전 속도(NEA)의 맵에 기초하여 단계 S710에서 수행된다. 그러나, 도33의 맵 (b)로부터 직접 얻어지고 도33의 맵 (d)에 상응하는 도37에 도시된 맵을 사용하여 모터의 요구되는 전압 (즉, 요구되는 발전기 출력 전압) 및 후륜 속도에 기초하여 충분한 전력이 생성될 수 있는지를 판단하는 것도 수용 가능하다. 도38에서, 값(VEα)은 허용 토크 값에 대응한다.
그러나, 더 안정된 판단은 후륜 속도에 대한 최소 발전 엔진 회전수(NEA)의 맵을 사용함으로써 이루어질 수 있다.
본 제5 실시예는 또한 가속 슬립이 발생할 때 충분한 전력이 생성될 수 있는지 그리고 차량이 2륜 구동 상태로부터 4륜 구동 상태로 전환될지를 판단하여 충분한 전력이 생성될 수 없으면 4륜 구동 상태로의 전환을 금지하도록 구성된다.
2륜 구동 상태로부터 4륜 구동 상태로 전환하기 전에 충분한 전력이 생성될지를 판단하지 않는 장치에서, 모터는 도38에 도시된 바와 같이 전륜이 미끄러지고 전륜 속도(VWf)와 후륜 속도(VWr) 사이에서 가속 슬립이 발생할 때 모터가 회전하기 시작할 것이다. 그 다음, 충분한 전력이 생성될 수 없으면, 4WD 제어기(8)는 즉시 차량을 2륜 구동 상태로 복귀시켜서 헌칭 현상이 발생할 가능성을 야기한다. 역으 로, 본 실시예는 충분한 전력이 생성될 수 없을 때 헌칭의 발생을 억제하고 모터의 불필요한 구동을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제5 실시예는 단계 S710에 도시된 바와 같이 후륜 속도에 대한 최소 발전 엔진 회전 속도의 맵에 기초하여 충분한 전력이 생성될 수 있는지를 판단한다. 모터 회전 속도에 대한 최소 발전 엔진 회전 속도의 맵이 사용되지 않는 이유는 모터 회전 속도가 도38에 도시된 바와 같이 안정적이지 않기 때문이다. 모터 회전 속도에 기초하여 판단이 되었다면, 판단 결과는 충분한 전력이 생성될 수 있다는 판단과 충분한 전력이 생성될 수 없다는 판단 사이에서 변동할 것이고, 차량은 4륜 구동 상태와 2륜 구동 상태 사이에서 헌칭되어, 차량의 주행 정숙성을 저하시킬 수 있다. 또한, 차량이 4륜 구동 상태로 실제로 전환된 후에, 차량 속도에 상응하는 후륜 속도가 충분한 전력이 생성될 수 있는지를 판단하기 위해 사용된다. 그러나, 차량 구동력 제어 장치가 4륜 구동 상태로부터 2륜 구동 상태로의 전환 시에만 발전 상태를 판단하도록 구성되면, 후륜 속도 대신에 모터 회전 속도를 사용하는 것도 수용 가능하다.
제5 실시예는 차량이 일정 속도로 주행하고 있을 때 (즉, 가속이 0일 때) 모터 및 감속 기어 내의 마찰로부터 발생된 토크 값(Tf1)과 동일한 고정된 클러치 해제 토크(Tf)를 사용하지만, 본 발명은 그러한 배열로 제한되지 않는다. 후륜 또는 차체의 가속(감속 시에는 음의 가속)에 기초하여 클러치 해제 토크(Tf)를 조정하는 것도 수용 가능하다. 그러한 경우에, 클러치 명령 출력 토크(T-TM2)는 클러치 해 제 토크(Tf)의 조정에 따라 변화되거나 상기 조정으로부터 발생되는 변동을 예상하는 값으로 설정될 수도 있다.
제5 실시예는 4륜 구동이 발전기(7)에 의해 생성되는 전압으로 전기 모터(4)를 구동함으로써 달성되는 경우에 대한 것이지만, 본 발명은 그러한 배열로 제한되지 않는다. 본 발명은 전기 모터(4)로 전력을 공급할 수 있는 배터리를 구비한 시스템에 적용될 수도 있다. 그러한 시스템에서, 배터리가 매우 작은 양의 전력을 송출하도록 배열되는 것으로 충분하며, 배터리와 발전기(7)로부터 전력을 송출하는 것도 수용 가능하다.
제5 실시예에서 주 구동원은 내연기관이지만, 주 구동원이 전기 모터인 것도 수용 가능하다.
또한, 제5 실시예의 시스템은 전륜의 가속 슬립에 응답하여 4륜 구동 상태로 전환하지만, 본 발명은 가속기 위치 또는 다른 매개변수에 응답하여 4륜 구동 상태로 전환하는 시스템에 적용될 수도 있다.
상기 실시예들 각각에서, 본원에서 장치의 구성요소, 부 또는 부분을 설명하기 위해 사용되는 "구성된"이라는 용어는 원하는 기능을 수행하도록 구성되고 그리고/또는 프로그래밍된 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함한다.
또한, 상기 실시예들 각각에서, 청구범위에서 "기능적 수단"으로 표현된 용어들은 본 발명의 그러한 부분의 기능을 수행하도록 이용될 수 있는 임의의 구조를 포함해야 한다.
또한, 상기 실시예들 각각에서, 본원에서 사용되는 "대체로", "약" 및 "대 략"과 같은 정도를 나타내는 용어들은 최종 결과가 현저하게 변화되지 않도록 변경된 항의 편차의 적당량을 의미한다. 예를 들어, 이러한 용어들은 이러한 편차가 변경된 단어의 의미를 부정하지 않는 한 변경된 항의 적어도 ±5%의 편차를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
본 출원은 일본 특허 출원 제2002-247554호, 제2002-259158호, 제2002-259161호, 제2002-259162호 및 제2002-291241호에 기초하여 우선권을 주장한다. 일본 특허 출원 제2002-247554호, 제2002-259158호, 제2002-259161호, 제2002-259162호 및 제2002-291241호의 전체 개시 내용이 본원에서 전체적으로 참조되었다.
단지 선택된 실시예만이 본 발명을 설명하기 위해 선정되었지만, 다양한 변경 및 변형이 첨부된 청구범위에서 한정된 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서 만들어질 수 있다는 것은 본 명세서로부터 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 실시예의 상기 설명은 단지 예시적으로만 제공되었고 첨부된 청구범위에 의해 한정된 본 발명 및 그의 등가물을 제한하려는 목적으로 제공된 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범주는 개시된 실시예로 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 전력을 전기 모터에 공급하는 전원의 전력 공급 조건을 고려하는 차량 구동력 제어 장치는 발전기가 불충분한 발전 상태에 있을 때에도 전기 모터가 요구 구동 토크를 발생시킬 수 있으며, 발전기의 발전 용량에 의해 야기되는 차량 구동에 대한 바람직하지 않은 영향을 억제할 수 있다.

Claims (68)

  1. 적어도 하나의 제1 구동륜과, 상기 제1 구동륜과 독립적으로 구동되는 제2 구동륜을 구비한 차량의 차량 구동력 제어 장치이며,
    전력을 공급하도록 구성된 전원과,
    전원으로부터 전력을 공급받고 구동 토크를 제1 구동륜으로 전달하도록 구성된 전기 모터와,
    전원의 전력 공급 조건에 기초하여 전원의 전력 공급 용량을 판단하도록 구성된 전력 공급 상태 검출부와,
    전력 공급 상태 검출부에 의해 판단된 전력 공급 용량에 기초하여 목표 모터 토크가 제한되도록 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하도록 구성된 전기 모터 토크 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부에 의해 판단된 발전 조건은 전원의 전력 공급 용량인 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부에 의해 판단된 발전 조건은 상기 전원의 전력 생성 부족 측정치인 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 가속 지시 명령량을 검출하는 가 속 지시 검출부를 구비하고, 가속 지시 검출부에 의해 검출된 가속 명령량이 작아짐에 따라 전력 공급 용량이 보다 작게 평가되도록 가속 지시 검출부에 의해 검출된 가속 명령량에 기초하여 전원의 전력 공급 조건을 평가하도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 제2 구동륜에 작동 가능하게 연결된 차량의 변속기의 기어비를 검출하도록 구성된 기어비 검출부를 구비하고, 기어비 검출부에 의해 검출된 기어비가 낮은 엔진 속도를 초래함에 따라 전력 공급 용량이 보다 낮게 평가되도록 상기 기어비 검출부에 의해 검출된 변속기의 기어비에 기초하여 전원의 전력 공급 조건을 평가하도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 제2 구동륜 내의 가속 슬립량을 검출하도록 구성된 가속 슬립 검출부를 구비하고, 가속 슬립 검출부에 의해 검출된 가속 슬립량이 작아짐에 따라 전력 공급 용량이 보다 낮게 평가되도록 상기 가속 슬립 검출부에 의해 검출된 가속 슬립량에 기초하여 전원의 전력 공급 조건을 평가하도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 전원이 전기 모터에 공급할 수 있는 최대 전압과 전기 모터의 유도 전압에 기초하여 발생될 수 있는 전력 공급 용량 을 판단하도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 전원의 발전기의 회전 속도와 차량의 차속에 기초하여 발생될 수 있는 전력 공급 용량을 판단하도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서, 전기 모터 토크 제어부는 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하기 위해 구동 토크 판단부와 계자 전류 제어부와 협동하고, 상기 구동 토크 판단부는 전기 모터의 구동 토크가 소정의 한계 토크 이하인지를 판단하도록 구성되고, 상기 계자 전류 제어부는 전기 모터의 구동 토크가 소정의 한계 토크보다 크지 않다고 구동 토크 판단부가 판단할 때 전기 모터의 계자 전류를 소정의 계자 전류 한계치를 향해 소정 감소율로 감소시킴으로써 판단되는 전력 공급 조건에 기초하여 전기 모터의 토크 제어 명령을 조절하도록 구성되고 또한 전원의 전력 공급 용량이 보다 작게 평가됨에 따라 상기 감소율을 보다 큰 값으로 설정하도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서, 전기 모터 토크 제어부는 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하기 위해 계자 전류 제어부와, 기어비 검출부와, 계자 전류 보정부와 협동하고, 상기 계자 전류 제어부는 전기 모터의 계자 전류를 제어하도록 구성되고, 상기 기어비 검출부는 제2 구동륜에 작동 가능하게 연결된 차량의 변속기의 기어비를 검출 하도록 구성되고, 상기 계자 전류 보정부는 전기 모터가 목표 토크를 전달하기 위해 불충분한 전력 공급 용량 상태로 전원이 진입하는 것을 전원 공급 상태 검출부가 기어비에 기초하여 판단할 때 계자 전류를 보다 작은 계자 전류 값으로 변경함으로써 판단된 전력 공급 조건에 기초하여 전기 모터의 토크 제어 명령을 조절하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서, 차량이 클러치를 통해 연결된 전기 모터에 의해 구동되는 제1 구동륜이 적어도 구동되고 적어도 하나의 다른 구동륜이 클러치에 의해 연결되지 않은 구동원에 의해 구동되는 다륜 구동 모드에 있을 때, 제1 구동륜과 전기 모터 사이에 설치된 클러치를 연결시키도록 구성된 클러치 연결 제어부를 더 포함하고, 상기 클러치 연결 제어부는 전력 공급 상태 검출부에 의해 검출된 전력 공급 용량에 기초하여 클러치를 해제하기 위한 소정의 구동 토크 값을 판단하도록 구성된 목표 모터 토크 판단부를 구비하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 전기 모터의 구동 토크가 목표 구동 토크와 일치하도록 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하도록 또한 구성되고, 상기 클러치 연결 제어부는 목표 구동 토크가 소정의 구동 토크 값 아래로 떨어질 때 차량이 주행하는 동안에 적어도 클러치가 전기 모터를 클러치를 통해 제1 구동륜으로부터 해제하는 일부 차륜 구동 모드로 전환되도록 클러치를 해제하게 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  12. 제1항에 있어서, 차량이 클러치를 통해 연결된 전기 모터에 의해 구동되는 제1 구동륜이 적어도 구동되고 적어도 하나의 다른 구동륜이 클러치에 의해 연결되지 않은 구동원에 의해 구동되는 다륜 구동 모드에 있을 때 제1 구동륜과 전기 모터 사이에 설치된 클러치를 연결시키도록 구성되고 차량이 일부 차륜 구동 모드에 있을 때 전기 모터를 제1 구동륜으로부터 연결 해제하기 위해 클러치를 해제하도록 구성되는 클러치 연결 제어부를 더 포함하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 전력 공급 상태 검출부에 의해 검출된 전력 공급 용량에 기초하여 다륜 구동 모드로부터 일부 차륜 구동 모드로의 전환 중에 전기 모터의 구동 토크를 낮추도록 설정함으로써 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  13. 제1항에 있어서, 차량이 클러치를 통해 연결된 전기 모터에 의해 구동되는 제1 구동륜이 적어도 구동되고 적어도 하나의 다른 구동륜이 클러치에 의해 연결되지 않은 구동원에 의해 구동되는 다륜 구동 모드에 있을 때 제1 구동륜과 전기 모터 사이에 설치된 클러치를 연결시키도록 구성되고 차량이 일부 차륜 구동 모드에 있을 때 전기 모터를 제1 구동륜으로부터 연결 해제하기 위해 클러치를 해제하도록 구성되는 클러치 연결 제어부를 더 포함하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 차량이 다륜 구동 모드로부터 일부 차륜 구동 모드로 전환하기 이전에 전기 모터의 구동 토크를 소정의 클러치 해제 토크로 제어하도록 또한 구성되고, 클러치 연결 제어부는 소정의 클러치 해제 토크를 초과하는 값에서 전기 모터가 구동 토크를 전달하기에 불충분한 전력 공급 용량 상태로 전원이 진입하는 것을 판단하는 전력 공급 상태 검출부에 기초하여 클러치를 해제시키도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 전원은 적어도 제2 구동륜을 구동하도록 구성된 내연기관과 상기 내연기관에 의해 구동되고 전기 모터에 작동 가능하게 결합된 발전기를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  15. 제14항에 있어서, 전기 모터 토크 제어부는 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하기 위해 구동 토크 판단부와 계자 전류 제어부와 협동하고, 상기 구동 토크 판단부는 전기 모터의 구동 토크가 소정의 한계 토크 이하인지를 판단하도록 구성되고, 상기 계자 전류 제어부는 전기 모터의 구동 토크가 소정의 한계 토크보다 크지 않다고 구동 토크 판단부가 판단할 때 전기 모터의 계자 전류를 소정의 계자 전류 한계치를 향해 소정 감소율로 감소시킴으로써 판단되는 전력 공급 조건에 기초하여 전기 모터의 토크 제어 명령을 조절하도록 구성되고 또한 발전기의 전력 공급 용량이 보다 작게 평가됨에 따라 상기 감소율을 보다 큰 값으로 설정하도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  16. 제15항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 가속 지시 명령량을 검출하는 가속 지시 검출부를 구비하고, 가속 지시 검출부에 의해 검출된 가속 명령량이 작아짐에 따라 전력 공급 용량 한계가 보다 낮게 평가되도록 상기 가속 지시 검출부에 의해 검출된 가속 명령량에 기초하여 전력 공급 용량 한계를 평가하도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  17. 제14항에 있어서, 전기 모터 토크 제어부는 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하기 위해 계자 전류 제어부와, 기어비 검출부와, 계자 전류 보정부와 협동하고, 상기 계자 전류 제어부는 전기 모터의 계자 전류를 제어하도록 구성되고, 상기 기어비 검출부는 내연기관과 제2 구동륜 사이에 작동 가능하게 연결된 차량의 변속기의 기어비를 검출하도록 구성되고, 상기 계자 전류 보정부는 전기 모터가 목표 토크를 전달하기 위해 불충분한 전력 공급 용량 상태로 발전기가 진입하는 것을 전력 공급 상태 검출부가 기어비에 기초하여 판단할 때 계자 전류를 보다 작은 계자 전류 값으로 변경함으로써 판단된 전력 공급 조건에 기초하여 전기 모터의 토크 제어 명령을 조절하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  18. 제17항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 기어비 검출부에 의해 검출된 기어비가 소정의 기어비 아래로 떨어지는 것을 판단함에 기초하여 발전기가 불충분한 발전 상태로 진입하는 것을 판단하도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  19. 제17항에 있어서, 전기 모터의 회전 속도를 검출하도록 구성된 전기 모터 회전 속도 검출부를 더 포함하고, 상기 계자 전류 보정부는 전기 모터 회전 속도 검 출부에 의해 검출된 전기 모터 회전 속도에 기초하여 전기 모터 계자 전류 목표치를 계산함으로써 계자 전류 제어부에 의해 제어되는 계자 전류를 제어하도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 계자 전류 보정부는 기어비가 소정의 기어비 아래로 떨어질 때 1보다 작은 보정 계수를 전기 모터 계자 전류 목표치에 곱함으로써 계자 전류 제어부에 의해 제어되는 계자 전류를 보다 작은 계자 전류 값으로 조절하도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  21. 제1항에 있어서, 전기 모터와 제1 구동륜 사이의 토크 전달 경로 내에 작동 가능하게 배치되고 전기 모터의 구동 토크를 제1 구동륜에 선택적으로 단속하도록 구성된 클러치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  22. 제21항에 있어서, 전기 모터의 구동 토크가 소정의 한계 토크보다 크지 않아 클러치가 클러치의 토크가 사실상 0이 되는 클러치 해제 토크를 가질 때 전기 모터의 구동 토크가 제1 구동륜에 대해 연결 해제하기 위해 클러치를 해제하도록 구성된 클러치 연결 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  23. 제21항에 있어서, 차량이 클러치를 통해 연결된 전기 모터에 의해 구동되는 제1 구동륜이 적어도 구동되고 적어도 하나의 다른 구동륜이 클러치에 의해 연결되 지 않은 구동원에 의해 구동되는 다륜 구동 모드에 있을 때, 전기 모터의 구동 토크를 제1 구동륜에 연결시키기 위해 클러치와 결합하도록 구성된 클러치 연결 제어부를 더 포함하고, 상기 클러치 연결 제어부는 전력 공급 상태 검출부에 의해 검출된 전력 공급 용량에 기초하여 클러치를 해제하기 위한 소정의 구동 토크 값을 판단하도록 구성된 목표 모터 토크 판단부를 구비하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 전기 모터의 구동 토크가 목표 구동 토크와 일치하도록 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하도록 또한 구성되고, 상기 클러치 연결 제어부는 목표 구동 토크가 소정의 구동 토크 값 아래로 떨어질 때 차량이 주행하는 동안에 적어도 클러치가 전기 모터를 클러치를 통해 제1 구동륜으로부터 해제하는 일부 차륜 구동 모드로 전환되도록 클러치를 해제하게 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 클러치 연결 제어부는 전력 공급 상태 검출부에 의해 검출된 전력 공급 용량이 소정의 용량 값보다 작을 때 소정의 구동 토크 값을 증가시키도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  25. 제23항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는 가속 지시 명령량을 검출하도록 구성된 가속 지시 검출부를 구비하고, 상기 클러치 연결 제어부는 가속 지시 검출부에 의해 검출된 가속 지시 명령량이 소정의 가속 지시 명령 값보다 크지 않은 것을 검출함에 기초하여 소정의 구동 토크 값을 증가시키도록 또한 구성되는 것 을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  26. 제23항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 내연기관과 제2 구동륜 사이에 설치된 차량의 변속기의 기어비를 검출하는 기어비 검출부를 구비하고, 상기 클러치 연결 제어부는 기어비 검출부에 의해 검출된 기어비가 소정의 기어비 값보다 크지 않은 것을 검출함에 기초하여 소정의 구동 토크 값을 증가시키도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  27. 제24항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 제2 구동륜 내의 가속 슬립량을 검출하는 가속 슬립 검출부를 구비하고, 상기 클러치 연결 제어부는 가속 슬립량이 가속 슬립 검출부에 의해 검출된 것보다 작아짐에 따라 소정의 구동 토크 값을 증가시키도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  28. 제21항에 있어서, 차량이 클러치를 통해 연결된 전기 모터에 의해 구동되는 제1 구동륜이 적어도 구동되고 적어도 하나의 다른 구동륜이 클러치에 의해 연결되지 않은 구동원에 의해 구동되는 다륜 구동 모드에 있을 때 클러치와 결합하여 전기 모터의 구동 토크를 제1 구동륜에 연결시키고, 차량이 일부 차륜 구동 모드에 있을 때 전기 모터를 제1 구동륜으로부터 연결 해제하기 위해 클러치를 해제하도록 구성되는 클러치 연결 제어부를 더 포함하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 전력 공급 상태 검출부에 의해 검출된 전력 공급 용량에 기초하여 다륜 구동 모드로부터 일부 차륜 구동 모드로의 전환 중에 전기 모터의 구동 토크를 낮추도록 설정함으로써 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 전기 모터 토크 제어부는 전력 공급 상태 검출부에 의해 검출된 전력 공급 용량이 최소한 소정의 용량 값보다 작을 때 보다 빠른 속도로 구동 토크를 감소시키도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  30. 제28항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는 가속 지시 명령량을 검출하는 가속 지시 검출부를 구비하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 가속 지시 검출부에 의해 검출된 가속 지시 명령량이 작아짐에 따라 보다 빠른 속도로 구동 토크를 감소시키도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  31. 제28항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는 제2 구동륜에 작동 가능하게 연결된 차량의 변속기의 기어비를 검출하는 기어비 검출부를 구비하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 기어비 검출부에 의해 검출된 기어비가 작아짐에 따라 보다 빠른 속도로 구동 토크를 감소시키도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  32. 제21항에 있어서, 차량이 클러치를 통해 연결된 전기 모터에 의해 구동되는 제1 구동륜이 적어도 구동되고 적어도 하나의 다른 구동륜이 클러치에 의해 연결되지 않은 구동원에 의해 구동되는 다륜 구동 모드에 있을 때 전기 모터의 구동 토크를 제1 구동륜에 연결시키기 위해 클러치를 결합시키도록 구성되고 차량이 일부 차륜 구동 모드에 있을 때 전기 모터를 제1 구동륜으로부터 연결 해제하기 위해 클러치를 해제하도록 구성되는 클러치 연결 제어부를 더 포함하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 차량이 다륜 구동 모드로부터 일부 차륜 구동 모드로 전환되기 이전에 전기 모터의 구동 토크를 소정의 클러치 해제 토크로 제어하도록 또한 구성되고, 상기 클러치 연결 제어부는 소정의 클러치 해제 토크를 초과하는 값에서 전기 모터가 구동 토크를 전달하기에 불충분한 전력 공급 용량 상태로 전원이 진입하는 것을 판단하는 전력 공급 상태 검출부에 기초하여 클러치를 해제시키도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  33. 제32항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는 전원이 전기 모터에 공급할 수 있는 최대 전압과 전기 모터의 유도 전압에 기초하여 발생될 수 있는 전력 공급 용량을 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는 전기 모터의 회전 속도와 차량의 차속 중의 적어도 하나에 기초하여 전기 모터의 유도 전압을 평가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  35. 제32항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는 발전기의 회전 속도와 차량의 차랑 속도에 기초하여 발생될 수 있는 전력 공급 용량을 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  36. 제32항에 있어서, 소정의 클러치 해제 토크가 전기 모터의 출력 토크와 사실상 동일하게 되어 클러치의 토크를 사실상 0이 되게 하도록 전기 모터의 구동 토크를 소정의 클러치 해제 토크로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  37. 제36항에 있어서, 상기 전기 모터 토크 제어부는 클러치의 해제 작동 중에 전기 모터의 구동 토크를 소정의 클러치 해제 토크로 유지하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  38. 제32항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는, 가속 지시 명령량을 검출하는 가속 지시 검출부와, 소정의 공차 토크 값을 소정의 클러치 해제 토크에 추가함으로써 전기 모터용 경계 구동 토크를 설정하는 토크 계산부와, 가속 지시 검출부에 의해 검출된 가속 지시 명령량이 증가함에 따라 소정의 공차 토크 값을 보다 큰 양으로 설정하는 공차 토크 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  39. 제32항에 있어서, 전원이 전기 모터가 소정의 클러치 해제 토크를 초과하는 양으로 구동 토크를 전달하기에 충분한 전력을 공급할 수 없는 것을 전력 공급 상태 검출부가 검출한 때 상기 클러치가 해제되는 것을 방지하도록 구성된 클러치 결합 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  40. 제1항에 있어서, 구동 토크를 제2 구동륜으로 전달하도록 구성된 구동원과, 적어도 제1 및 제2 구동륜이 구동되는 다륜 구동 모드와 제1 및 제2 구동륜 중의 하나가 구동되지 않는 일부 차륜 구동 모드를 선택하도록 구성된 구동 모드 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  41. 제40항에 있어서, 전기 모터와 제1 구동륜 사이의 토크 전달 경로 내에 작동 가능하게 배치되고 전기 모터의 구동 토크를 제1 구동륜에 선택적으로 단속하도록 구성된 클러치와, 다륜 구동 모드가 구동 모드 선택부에 의해 선택될 때 클러치 해제 명령을 출력하여 클러치를 결합 해제하는 클러치 해제 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  42. 제41항에 있어서, 상기 클러치 해제 제어부는 전기 모터의 구동 토크가 소정의 한계 토크보다 크지 않고 클러치가 사실상 0인 클러치 해제 토크를 가질 때 클러치 해제 명령을 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장 치.
  43. 제41항에 있어서, 차량이 다륜 구동 모드에 있을 때 전기 모터의 구동 토크를 제1 구동륜에 연결하기 위해 클러치를 결합시키도록 구성되고 차량이 일부 차량 구동 모드에 있을 때 전기 모터의 구동 토크를 제1 구동륜으로부터 연결 해제하기 위해 클러치를 해제하도록 구성된 클러치 연결 제어부를 더 포함하고, 상기 클러치 연결 제어부는 전력 공급 상태 검출부에 의해 검출된 전력 공급 용량에 기초하여 클러치를 해제하기 위한 소정의 구동 토크 값을 판단하도록 구성된 목표 모터 토크 판단부를 구비하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 전기 모터의 구동 토크가 목표 구동 토크와 일치하도록 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하도록 또한 구성되고, 상기 클러치 연결 제어부는 목표 구동 토크가 소정의 구동 토크 값 아래로 떨어질 때 차량이 주행하는 동안에 적어도 클러치가 전기 모터를 클러치를 통해 제1 구동륜으로부터 해제하는 일부 차륜 구동 모드로 전환되도록 클러치를 해제하게 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  44. 제43항에 있어서, 상기 클러치 연결 제어부는 전력 공급 상태 검출부에 의해 검출된 전력 공급 용량이 소정의 용량 값보다 작을 때 소정의 구동 토크 값을 증가시키도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  45. 제43항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는 가속 지시 명령량을 검출하 도록 구성된 가속 지시 검출부를 구비하고, 상기 클러치 연결 제어부는 가속 지시 검출부에 의해 검출된 가속 지시 명령량이 소정의 가속 명령 값보다 크지 않은 것을 검출함에 기초하여 소정의 구동 토크 값을 증가시키도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  46. 제43항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 구동원과 제2 구동륜 사이에 설치된 차량의 변속기의 기어비를 검출하는 기어비 검출부를 구비하고, 상기 클러치 연결 제어부는 기어비 검출부에 의해 검출된 기어비가 소정의 기어비 값보다 크지 않은 것을 검출함에 기초하여 소정의 구동 토크 값을 증가시키도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  47. 제44항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 제2 구동륜 내의 가속 슬립량을 검출하는 가속 슬립 검출부를 구비하고, 상기 클러치 연결 제어부는 가속 슬립량이 가속 슬립 검출부에 의해 검출된 것보다 작아짐에 따라 소정의 구동 토크 값을 증가시키도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  48. 제41항에 있어서, 차량이 다륜 구동 모드에 있을 때 전기 모터의 구동 토크를 제1 구동륜에 연결시키기 위해 클러치와 결합하도록 구성되고, 차량이 일부 차륜 구동 모드에 있을 때 전기 모터의 구동 토크를 제1 구동륜으로부터 연결 해제하기 위해 클러치를 해제하도록 구성되는 클러치 연결 제어부를 더 포함하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 전력 공급 상태 검출부에 의해 검출된 전력 공급 용량에 기초하여 다륜 구동 모드로부터 일부 차륜 구동 모드로의 전환 중에 전기 모터의 구동 토크를 낮추도록 설정함으로써 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  49. 제48항에 있어서, 상기 전기 모터 토크 제어부는 전력 공급 상태 검출부에 의해 검출된 전력 공급 용량이 최소한 소정의 용량 값보다 작을 때 보다 빠른 속도로 구동 토크를 감소시키도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  50. 제48항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는 가속 지시 명령량을 검출하는 가속 지시 검출부를 구비하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 가속 지시 검출부에 의해 검출된 가속 지시 명령량이 작아짐에 따라 보다 빠른 속도로 구동 토크를 감소시키도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  51. 제48항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는 구동원과 제2 구동륜 사이에 설치된 차량의 변속기의 기어비를 검출하는 기어비 검출부를 구비하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 기어비 검출부에 의해 검출된 기어비가 작아짐에 따라 보다 빠른 속도로 구동 토크를 감소시키도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  52. 제41항에 있어서, 차량이 다륜 구동 모드에 있을 때 전기 모터의 구동 토크를 제1 구동륜에 연결시키기 위해 클러치를 결합시키도록 구성되고 차량이 일부 차륜 구동 모드에 있을 때 전기 모터의 구동 토크를 제1 구동륜으로부터 연결 해제하기 위해 클러치를 해제하도록 구성된 클러치 연결 제어부를 더 포함하고, 상기 전기 모터 토크 제어부는 차량이 다륜 구동 모드로부터 일부 차륜 구동 모드로 전환되기 이전에 전기 모터의 구동 토크를 소정의 클러치 해제 토크로 제어하도록 또한 구성되고, 상기 클러치 연결 제어부는 소정의 클러치 해제 토크를 초과하는 값에서 전기 모터가 구동 토크를 전달하기에 불충분한 전력 공급 용량 상태로 전원이 진입하는 것을 판단하는 전력 공급 상태 검출부에 기초하여 클러치를 해제시키도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  53. 제52항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는 전원이 공급할 수 있는 최대 전압과 전기 모터의 유도 전압에 기초하여 발생될 수 있는 전력 공급 용량을 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  54. 제53항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는 전기 모터의 회전 속도와 차량의 차속 중의 적어도 하나에 기초하여 전기 모터의 유도 전압을 평가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  55. 제52항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는 발전기의 회전 속도와 차량의 차랑 속도에 기초하여 발생될 수 있는 전력 공급 용량을 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  56. 제52항에 있어서, 소정의 클러치 해제 토크가 전기 모터의 출력 토크와 사실상 동일하게 되어 클러치의 토크를 사실상 0이 되게 하도록 전기 모터의 구동 토크를 소정의 클러치 해제 토크로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  57. 제56항에 있어서, 상기 전기 모터 토크 제어부는 클러치의 해제 작동 중에 전기 모터의 구동 토크를 소정의 클러치 해제 토크로 유지하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  58. 제52항에 있어서, 상기 전력 공급 상태 검출부는, 가속 지시 명령량을 검출하는 가속 지시 검출부와, 소정의 공차 토크 값을 소정의 클러치 해제 토크에 추가함으로써 전기 모터용 경계 구동 토크를 설정하는 토크 계산부와, 가속 지시 검출부에 의해 검출된 가속 지시 명령량이 증가함에 따라 소정의 공차 토크 값을 보다 큰 양으로 설정하는 공차 토크 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  59. 제52항에 있어서, 전원이 전기 모터가 소정의 클러치 해제 토크를 초과하는 양으로 구동 토크를 전달하기에 충분한 전력을 공급할 수 없는 것을 전력 공급 상태 검출부가 검출한 때 상기 클러치가 해제되는 것을 방지하도록 구성된 클러치 결합 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  60. 제40항에 있어서, 상기 구동원은 제2 구동륜을 구동하도록 구성된 내연기관을 구비하고, 상기 전원은 내연기관에 의해 구동되고 전기 모터에 작동 가능하게 결합되는 발전기를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  61. 제60항에 있어서, 전기 모터 토크 제어부는 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하기 위해 구동 토크 판단부와 계자 전류 제어부와 협동하고, 상기 구동 토크 판단부는 전기 모터의 구동 토크가 소정의 한계 토크 이하인지를 판단하도록 구성되고, 상기 계자 전류 제어부는 전기 모터의 구동 토크가 소정의 한계 토크보다 크지 않다고 구동 토크 판단부가 판단할 때 전기 모터의 계자 전류를 소정의 계자 전류 한계치를 향해 소정 감소율로 감소시킴으로써 판단되는 전력 공급 조건에 기초하여 전기 모터의 토크 제어 명령을 조절하도록 구성되고 또한 발전기의 전력 공급 용량이 보다 작게 평가됨에 따라 상기 감소율을 보다 큰 값으로 설정하도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  62. 제61항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 가속 지시 명령량을 검출하는 가 속 지시 검출부를 구비하고, 가속 지시 검출부에 의해 검출된 가속 명령량이 작아짐에 따라 전력 공급 용량 한계가 보다 낮게 평가되도록 상기 가속 지시 검출부에 의해 검출된 가속 명령량에 기초하여 전력 공급 용량 한계를 평가하도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  63. 제60항에 있어서, 전기 모터 토크 제어부는 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하기 위해 계자 전류 제어부와, 기어비 검출부와, 계자 전류 보정부와 협동하고, 상기 계자 전류 제어부는 전기 모터의 계자 전류를 제어하도록 구성되고, 상기 기어비 검출부는 제2 구동륜에 작동 가능하게 연결된 차량의 변속기의 기어비를 검출하도록 구성되고, 상기 계자 전류 보정부는 전기 모터가 목표 토크를 전달하기 위해 불충분한 전력 공급 용량 상태로 발전기가 진입하는 것을 전력 공급 상태 검출부가 기어비에 기초하여 판단할 때 계자 전류를 보다 작은 계자 전류 값으로 변경함으로써 판단된 전력 공급 조건에 기초하여 전기 모터의 토크 제어 명령을 조절하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  64. 제63항에 있어서, 전력 공급 상태 검출부는 기어비 검출부에 의해 검출된 기어비가 소정의 기어비 아래로 떨어지는 것을 판단함에 기초하여 발전기가 불충분한 발전 상태로 진입하는 것을 판단하도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  65. 제63항에 있어서, 전기 모터의 회전 속도를 검출하도록 구성된 전기 모터 회전 속도 검출부를 더 포함하고, 상기 계자 전류 보정부는 전기 모터 회전 속도 검출부에 의해 검출된 전기 모터 회전 속도에 기초하여 전기 모터 계자 전류 목표치를 계산함으로써 계자 전류 제어부에 의해 제어되는 계자 전류를 제어하도록 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  66. 제65항에 있어서, 상기 계자 전류 보정부는 기어비가 소정의 기어비 아래로 떨어질 때 1보다 작은 보정 계수를 전기 모터 계자 전류 목표치에 곱함으로써 계자 전류 제어부에 의해 제어되는 계자 전류를 보다 작은 계자 전류 값으로 보정하도록 또한 구성된 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  67. 적어도 하나의 제1 구동륜과, 상기 제1 구동륜과 독립적으로 구동되는 제2 구동륜을 구비한 차량의 차량 구동력 제어 장치이며,
    전력을 공급하기 위한 전원 공급 수단과,
    전원 공급 수단으로부터의 전력에 기초하여 구동 토크를 제1 구동륜으로 전달하기 위한 전기적 구동 수단과,
    전원 공급 수단의 전력 공급 조건에 기초하여 전원 공급 수단의 전력 공급 용량을 판단하기 위한 전력 공급 상태 검출 수단과,
    전력 공급 상태 검출 수단에 의해 판단된 전력 공급 용량에 기초하여 목표 모터 토크가 제한되도록 전기적 구동 수단의 토크 제어 명령을 제어하기 위한 전기 모터 토크 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 장치.
  68. 적어도 하나의 제1 구동륜과, 상기 제1 구동륜과 독립적으로 구동되는 제2 구동륜을 구비한 차량의 차량 구동력을 제어하기 위한 방법이며,
    전원으로부터 전기 모터로 전력을 공급하는 단계와,
    전원으로부터 전기 모터로 공급된 전력에 기초하여 구동 토크를 제1 구동륜에 전달하는 단계와,
    전원의 전력 공급 조건에 기초하여 전원의 전력 공급 용량을 판단하는 단계와,
    전원의 전력 공급 용량에 기초하여 목표 모터 토크가 제한되도록 전기 모터의 토크 제어 명령을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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