(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素な構成によりないし既存の構成を活用して、モータ駆動される車輪に電気的な制動トルクを印加することができる、車両制御装置を提供する。【解決手段】エンジン３によって駆動される回転子５ａを備えると共に界磁電流２４が自在に通電され、エンジン回転数に応じた周波数の交流電圧２５を出力自在な発電機５と、誘導電動機４に交流電圧２５による回転磁界が発生自在となるよう、発電機５と誘導電動機４を電気的に接続する結線６と、エンジン３の回転数、発電機５の回転子５ａの回転数ないし交流電圧２５の周波数に対応する第１の信号２１と、第２の車輪の回転数ないし誘導電動機４の回転子４ａの回転数に対応する第２の信号２２と、が入力され、発電機５の回転子５ａの回転数が、誘導電動機４の回転子４ａの回転数よりも低いと判定した場合、発電機５に界磁電流２４を通電させる。【選択図】図２
2010234833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の車輪が、エンジンにより駆動自在であり、第２の車輪が、誘導電動機の回転子に直接又は間接的に接続されてモータ駆動自在な、車両において、
前記エンジンに直接又は間接的に接続されて駆動される回転子を備えると共に界磁電流が自在に通電され、エンジン回転数に応じた周波数の交流電圧を出力自在な発電機と、
前記誘導電動機に前記交流電圧による回転磁界が発生自在となるよう、前記発電機と該誘導電動機を電気的に接続する結線と、
前記エンジンの回転数、前記発電機の前記回転子の回転数ないし前記交流電圧の周波数に対応する第１の信号と、前記第２の車輪の回転数ないし前記誘導電動機の前記回転子の回転数に対応する第２の信号と、が入力され、該第１及び第２の信号に基づいて、前記発電機に通電される界磁電流の少なくともオンオフを制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記第１及び第２の信号に基づいて、前記発電機の前記回転子の回転数が、前記誘導電動機の前記回転子の回転数よりも低いと判定した場合、
前記発電機に前記界磁電流を通電させて、前記誘導電動機の前記回転子の回転周波数よりも低い周波数の前記交流電圧を出力させ、該誘導電動機に、当該交流電圧による前記回転磁界を発生させることにより、
前記誘導電動機は、すべりがマイナスの領域で運転され、該誘導電動機の前記回転子を介して、前記第２の車輪に制動トルクが印加自在である、
ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記車両の利用者のブレーキ意思を示す第３の信号を出力するブレーキスイッチを有し、
前記制御部は、前記第３の信号に基づいて、ブレーキ時、前記発電機に前記界磁電流を通電させ、前記誘導電動機によって、前記第２の車輪に前記制動トルクを印加させる、ことを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記発電機の前記回転子の回転数が、前記誘導電動機の前記回転子の回転数よりも高いと判定した場合、
前記発電機に前記界磁電流を通電させて、前記誘導電動機の前記回転子の回転周波数よりも高い周波数の前記交流電圧を出力させ、該誘導電動機に、当該交流電圧による前記回転磁界を発生させることにより、
前記誘導電動機は、すべりがプラスの領域で運転され、該誘導電動機の前記回転子を介して、前記第２の車輪に駆動トルクが印加自在である、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記結線の途中に、前記誘導電動機の前記回転磁界の回転方向を切り替えるリレーが接続され、
前記制御部は、前記リレーの切り替えにより、前進及び後進の両方において、前記第２の車輪に制動トルクを印加自在である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記界磁電流の波形の制御により、前記第２の車輪に印加される前記制動トルクを介して、ブレーキフィーリングを可変に設定する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置に関し、特に、エンジン駆動される第１の車輪と、モータ駆動される第２の車輪を備えた車両、中でも、四輪駆動車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジン駆動される前輪及び発電機と、左誘導電動機によって駆動される左後輪と、右誘電電動機によって駆動される右後輪と、を有する、四輪駆動車両において、エンジン駆動される発電機と、それぞれモータ駆動される左右の誘導電動機とを電気的に接続し、左右後輪に回転数差が発生した際、この回転数差が解消されるよう、左右誘導電動機のいずれか一方が自動的に駆動トルクを発生する、制御装置が提案されている。
【０００３】
特許文献２には、エンジン駆動される前輪及び交流発電機と、誘導電動機によって駆動される後輪と、を有する、四輪駆動車両において、交流発電機と、誘導電動機を電気的に接続し、交流発電機が出力する交流電圧によって、誘導電動機に駆動トルクが発生し、この駆動トルクによって、後輪が駆動される制御装置が提案されている。また、特許文献２には、高速時や下り坂時で、通常は後輪を駆動する誘導電動機を発電機として使用し、車両内には誘導電動機による発電を充電または消費する設備を設けておくことにより、回生制動、発電制動といった制動力を得ることができる、と開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１８６０４号公報（請求項１、段落００３６）
【特許文献２】特開２００５−３１２２７３号公報（段落００２３、００３０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている制動方式によれば、モータ駆動される車輪に電気的に得られる制動トルクを印加するためには、バッテリ及びインバータや抵抗等の新たな設備の追加が必要であるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２には、モータ駆動される車輪に電気的に得られる制動トルクを印加する制御については、特段の開示がない。
【０００７】
本発明の目的は、簡素な構成によりないし既存の構成を活用して、モータ駆動される車輪に電気的な制動トルクを印加することができる、車両制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１の視点において、第１の車輪が、エンジンにより駆動自在であり、第２の車輪が、誘導電動機の回転子に直接又は間接的に接続されてモータ駆動自在な、車両において、前記エンジンに直接又は間接的に接続されて駆動される回転子を備えると共に界磁電流が自在に通電され、エンジン回転数に応じた周波数の交流電圧を出力自在な発電機と、前記誘導電動機に前記交流電圧による回転磁界が発生自在となるよう、前記発電機と該誘導電動機を電気的に接続する結線と、前記エンジンの回転数、前記発電機の前記回転子の回転数ないし前記交流電圧の周波数に対応する第１の信号と、前記第２の車輪の回転数ないし前記誘導電動機の前記回転子の回転数に対応する第２の信号と、が入力され、該第１及び第２の信号に基づいて、前記発電機に通電される界磁電流の少なくともオンオフを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１及び第２の信号に基づいて、前記発電機の前記回転子の回転数が、前記誘導電動機の前記回転子の回転数よりも低いと判定した場合、前記発電機に前記界磁電流を通電させて、前記誘導電動機の前記回転子の回転周波数よりも低い周波数の前記交流電圧を出力させ、該誘導電動機に、当該交流電圧による前記回転磁界を発生させることにより、前記誘導電動機は、すべりがマイナスの領域で運転され、該誘導電動機の前記回転子を介して、前記第２の車輪に制動トルクが印加自在である、車両制御装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
（１）ブレーキ時など、エンジン回転数が低下ないし減少していく際、エンジンによって回されている発電機の回転子の回転数が、モータ駆動される車輪によって回されている、誘導電動機の回転子の回転数よりも、低くなる状態が発生する。このとき、制御部が、発電機に界磁電流を通電すると、発電機が出力する交流電圧の周波数は、誘導電動機の回転子の回転周波数よりも低くなる。このように、周波数の相対的に低い交流電圧が誘導電動機に印加されると、誘導電動機の回転磁界の回転数は、誘導電動機の回転子の回転数よりも低くなり、すなわち、誘導電動機は、すべりがマイナスの領域で運転され、誘導電動機の回転子には、制動トルクが印加される。かくして、制御部は、ブレーキ時等、必要に応じて、誘導電動機の回転子を介して、モータ駆動される車輪に電気的な制動トルクを印加することができる。
（２）本発明によれば、簡素な構成、すなわち、エンジン駆動される発電機を、所定の車輪を駆動する誘導電動機に接続した構成により、必要に応じて、電気的な制動トルクをモータ駆動される車輪に印加することができる。
（３）本発明によれば、車両に、インバータ及びバッテリ等の高価な設備を新たに搭載しなくても、例えば、所定の車輪をモータ駆動するための構成を利用して、ブレーキ時など必要に応じて、電気的な制動トルクをモータ駆動される車輪に印加することができる。
（４）本発明によれば、モータ駆動される車輪に対して、電気的な制動力を印加することができるため、モータ駆動される車輪に対して設けられる油圧ブレーキの小型化ないし低容量化が可能となる。なお、ブレーキ時、モータ駆動される車輪、例えば、後輪、に印加される荷重の小さい小型車両においては、油圧ブレーキの廃止も可能となる。このような、油圧ブレーキの小型化あるいは廃止によって、誘導電動機を設けたことによる重量増加が相殺され、車両のバネ下重量の増加も抑制される。これにより、車両を駆動する誘導電動機を取り付けることに起因する、乗り心地や運動性能の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例に係る車両制御装置のブロック図である。
【図２】図１に示した制御装置の要部を説明するブロック図である。
【図３】図１及び図２に示した誘導電動機のトルク−すべり特性を示す図である。
【図４】図１及び図２に示した制御装置が後輪に制動トルクを印加する際の動作を説明するフローチャートである。
【図５】図１及び図２に示した制御装置が後輪に制動トルクを印加する際の動作を説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態に係る車両制御装置は、前記車両の利用者のブレーキ意思を示す第３の信号を出力するブレーキスイッチを有し、前記制御部は、前記第３の信号に基づいて、ブレーキ時、前記発電機に界磁電流を通電させ、前記誘導電動機によって、前記第２の車輪に制動トルクを印加させる。この形態によれば、利用者の意思に同期して、誘導電動機から電気的な制動力を得ることができる。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る車両制御装置において、前記制御部は、前記発電機の前記回転子の回転数が、前記誘導電動機の前記回転子の回転数よりも高いと判定した場合、前記発電機に前記界磁電流を通電させて、前記誘導電動機の前記回転子の回転周波数よりも高い周波数の前記交流電圧を出力させ、該誘導電動機に、当該交流電圧による前記回転磁界を発生させることにより、前記誘導電動機は、すべりがプラスの領域で運転され、該誘導電動機の前記回転子を介して、前記第２の車輪に駆動トルクが印加自在である。この形態によれば、駆動用の誘導電動機を必要に応じて利用して、この誘導電動機から電気的な制動力を得ることができる。
【００１３】
本発明の実施の形態に係る車両制御装置において、前記結線の途中に、前記誘導電動機の前記回転磁界の回転方向を切り替えるリレーが接続され、前記制御部は、前記リレーの切り替えにより、前進及び後進の両方において、前記第２の車輪に制動トルクを印加自在である。この形態によれば、車両の進行方向によらず、電気的な制動力を得ることができる。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る車両制御装置において、前記制御部は、前記界磁電流の波形の制御により、前記第２の車輪に印加される制動トルクを介して、ブレーキフィーリングを可変に設定する。この形態によれば、電気的な制動トルクによって、ブレーキフィーリングを改善することができる。
【００１５】
本発明の実施の形態に係る車両制御装置において、前記制御部は、エンジン回転数に応じて、例えば、エンジンと第１の車輪の間に接続されたトランスミッションの変速比（ギア比など）に応じて、界磁電流を制御する。
【実施例１】
【００１６】
以下図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示した制御装置の要部を説明するブロック図である。
【００１７】
［四輪駆動車両］
図１及び図２を参照すると、四輪駆動車両３１は、エンジン３により駆動自在な左右の前輪（第１の車輪）１，１と、左右の誘導電動機４，４の回転子４ａ，４ａにそれぞれ接続された左右の後輪（第２の車輪）２，２と、を有している。エンジン３の動力は、トランスミッション８を介して変速されて、さらに、ディファレンシャル機構９を介して、左右の前輪１，１に伝達される。左右の誘導電動機４，４には、分配リレー４ｒを介して、交流電流が分配される。なお、本実施例において、左右の前輪１，１、左右の後輪２，２および左右の誘導電動機４，４はそれぞれ、等価に取り扱うことができるため、以下、主として、一方の前輪１、後輪２および誘導電動機４について、説明する。
【００１８】
［四輪駆動車両の制御装置］
四輪駆動車両３１の制御装置３２は、エンジン３によって駆動される回転子５ａを備えると共に界磁電流２４が自在に通電され、エンジン回転数に応じた周波数の交流電圧２５を出力自在な発電機５を有している。発電機５の回転子５ａには、エンジン３の動力が、プーリーセット１０を介して伝達される。また、エンジン３の動力は、補機用発電機１１にも伝達される。補機用発電機１１は、バッテリ１４を充電することができる。バッテリ１４の電力は、後述する制御部７に供給される。誘導電動機４は、三相交流誘導モータであり、発電機５は三相交流同期発電機であり、両者は対称的な構成を有している。
【００１９】
制御装置３２は、誘導電動機４に交流電圧２５による回転磁界が発生自在となるよう、発電機５と誘導電動機４を電気的に接続する結線６を有している。結線６の途中には、誘導電動機４の回転磁界の回転方向を切り替える相切替リレー６ｒが接続されている。
【００２０】
制御装置３２は、エンジン３の回転数、発電機５の回転子５ａの回転数ないし交流電圧２５の周波数に対応するエンジン回転数信号（第１の信号）２１と、後輪４の回転数ないし誘導電動機４の回転子４ａの回転数に対応する後輪回転数信号（第２の信号）２２と、が入力され、エンジン回転数信号及び後輪回転数信号２１，２２に基づいて、界磁電流２４の少なくともオンオフを制御する制御部７と、を有している。制御部７は、所定のプログラムを実行するコンピュータないしＥＣＵから構成することができる。
【００２１】
［各種センサ］
エンジン３には、エンジン回転数を検出し、エンジン回転数信号（第１の信号）２１を出力するエンジン回転数センサ３ｓが付設されている。制御部７は、発電機５の回転子５ａの回転数を、すなわち、発電機５が出力する交流電圧２５の周波数を、エンジン回転数とプーリーセット１０のギヤ比から算出することができる。
【００２２】
後輪２には、後輪回転数を検出して後輪回転数信号（第２の信号）２２を出力する後輪回転数センサ２ｓが付設されている。誘導電動機４の回転子４ａと後輪２の間には、減速機１２が接続されている。したがって、制御部７は、誘導電動機４の回転子４ａの回転数を、後輪回転数と減速機１２の減速比から算出することができる。
【００２３】
利用者が操作するブレーキペダル１３には、利用者のブレーキ意思を示すブレーキ信号（第３の信号）を出力するブレーキスイッチ１３ｓが付設されている。
【００２４】
なお、四輪駆動車両３１の所定箇所には、誘導電動機４の温度を検出する温度センサ、シフトポジションセンサ、サイドブレーキの操作状態を検出するサイドブレーキスイッチ等が設置される。制御部７は、これらのセンサやスイッチが出力する検出信号に基づいて、各種制御を実行することができる。
【００２５】
［制御部］
特に、図２を参照すると、制御部７は、エンジン回転数信号（第１の信号）２１および後輪回転数信号（第２の信号）２２に基づいて、発電機５の回転子５ａの回転数が、誘導電動機４の回転子４ａの回転数よりも低いと判定した場合、発電機５にバッテリ１４から供給される電力による界磁電流２４を通電（オン）して、誘導電動機４の回転子４ａの回転周波数よりも低い周波数の交流電圧２５を出力させ、誘導電動機４に、交流電圧２５による回転磁界を発生させることにより、誘導電動機４は、後述する図３で示すように、“すべりがマイナスの領域”で運転され、回転子４ａを介して、後輪２に制動トルクが印加自在である。
【００２６】
制御部７は、特に、ブレーキ時、ブレーキ信号（第３の信号）２３に基づいて、発電機５に界磁電流２４を通電して、上述のように、誘導電動機４によって、後輪２に制動トルクを印加させる。なお、制御部７は、相切替リレー６ｒの切り替えにより、四輪駆動車両３１の前進及び後進の両方において、後輪２に制動トルクを印加させることができる。
【００２７】
［誘導電動機４を、そのすべりがマイナスの領域で使用すること］
図３は、図１及び図２に示した誘導電動機のトルク−すべり特性を示す図である。図１〜図３を参照すると、本実施例による誘導電動機４は、ブレーキ時、図３中、斜線で記す、“すべりがマイナスの領域”で使用されて、後輪２に制動トルクを印加することができる。
【００２８】
その理由は、ブレーキ時、エンジン回転数が低下ないしアイドル回転数となっていくため、発電機５の回転子５ａの回転数が、後輪２によって駆動される誘導電動機４の回転子４ａの回転数よりも、低くなる期間（図３中の斜線部参照）が発生し、発電機５は、誘導電動機４の回転子４ａの回転周波数よりも低い周波数の交流電圧２５を出力し、周波数の相対的に低い交流電圧２５が誘導電動機４の一次側に入力されることにより、誘導電動機４の回転子４ａに制動トルクが印加されるからである。
【００２９】
なお、エンジン回転数が十分に高い場合、すなわち、制御部７は、発電機５の回転子５ａの回転数が、誘導電動機４の回転子４ａの回転数よりも高いと判定した場合、発電機５に界磁電流２４を通電して、誘導電動機４の回転子４の回転周波数よりも高い周波数の交流電圧２５を出力させ、誘導電動機４に、当該交流電圧２５による回転磁界を発生させることにより、誘導電動機４は、“すべりがプラス（０＜ｓ＜１）の領域”で運転され、誘導電動機４の回転子４ａを介して、後輪１に駆動トルクを印加することができる。
【００３０】
図４は、図１及び図２に示した制御装置が後輪に制動トルクを印加する際の動作を説明するフローチャートである。図５は、図１及び図２に示した制御装置が後輪に制動トルクを印加する際の動作を説明するタイミングチャートである。
【００３１】
図２、図４及び図５を参照すると、ステップＳ１で、制御部７は、ブレーキ信号２３に基づいて、利用者によるブレーキ操作の有無を判定し、ブレーキペダル１３が操作されてブレーキオンの場合には、ステップＳ２に移行し、ブレーキペダル１３が操作されずブレーキオフの場合には、本ルーチンを終了する。
【００３２】
ブレーキ１３がオンされている場合には、図１に示したトランスミッション８の低速化（ギアダウン）、或いは、エンジン３のオフ又はその出力の低下に伴って、エンジン回転数（発電機回転子回転周波数２７を参照）は、後輪回転数（２２）に先んじて、低くなっていき、エンジン駆動されている発電機５の回転子５ａの回転数（２７）も、後輪２によって回されている誘導電動機４の回転子４ａの回転数（誘導電動機回転子回転周波数２６を参照）に先んじて、低くなっていく。
【００３３】
ステップＳ２で、制御部７は、発電機５の回転子５ａの回転数（２７）と、誘導電動機４の回転子４ａの回転数（２６）の大小を比較判定して、発電機５の回転子５ａの回転数（２７）が誘導電動機４の回転子４ａの回転数（２６）よりも低い場合、すなわち、Ｍ：“誘導電動機回転子回転周波数”（２６）＞ＡＬＴ：“発電機回転子回転周波数”（２７）の場合、ステップＳ３に移行し、そうでない場合には、本ルーチンを終了する。
【００３４】
ステップＳ３で、制御部７は、発電機５に、バッテリ１４から供給される電力による界磁電流２４を通電して、三相の交流電圧２５を発生させる。交流電圧２５の周波数は、誘導電動機４の回転子４ａの回転周波数よりも低いものとなる。これによって、誘導電動機４は、図３中で斜線で示した、“すべりがマイナスの領域”で運転され、その回転子４ａには制動トルクが印加され、回転子４ａに接続されている後輪２には、電気的な制動力が印加され、後輪回転数（２２）も次第に低下していく。なお、界磁電流２４の波形制御により、交流電圧２５の大きさ等を可変することにより、ブレーキフィーリングを自在に制御することができる。
【００３５】
ステップＳ４で、制御部７は、発電機５の回転子５ａの回転数（２７）と、誘導電動機４の回転子４ａの回転数（２６）の大小を比較判定して、後輪回転数（２２）が十分に低下した場合、すなわち、Ｍ：“誘導電動機回転子回転周波数”（２６）＜ＡＬＴ：“発電機回転子回転周波数”（２７）の場合、ステップＳ５に移行して、界磁電流２４の通電を停止して、本ルーチンを終了し、そうでない場合には、ステップＳ３に戻って、界磁電流２４の通電を継続させる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、エンジンと駆動モータによって駆動される四輪駆動車両、特に、パートタイム式四輪駆動車両に好適に適用される。
【符号の説明】
【００３７】
１  前輪（第１の車輪）
２  後輪（第２の車輪）
２ｓ  後輪回転数センサ
３  エンジン
３ｓ  エンジン回転数センサ
４  誘導電動機
４ａ  回転子
４ｒ  分配リレー
５  発電機
５ａ  回転子
６  結線
６ｒ  相切替リレー
７  制御部
８  トランスミッション
９  ディファレンシャル機構
１０  プーリーセット
１１  補機用発電機
１２  減速機
１３  ブレーキペダル
１３ｓ  ブレーキスイッチ
１４  バッテリ
２１  エンジン回転数信号（エンジン回転数、第１の信号）
２２  後輪回転数信号（後輪回転数、第２の信号）
２３  ブレーキ信号（第３の信号）
２４  界磁電流
２５  交流電圧
２６  誘導電動機の回転子の回転周波数（誘導電動機の回転子の回転数）
２７  発電機の回転子の回転周波数（発電機の回転子の回転周波数）
３１  四輪駆動車両
３２  制御装置
【図１】
2010234833.tif 000003
【図２】
2010234833.tif 000004
【図３】
2010234833.tif 000005
【図４】
2010234833.tif 000006
【図５】
2010234833.tif 000007