(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主駆動輪を内燃機関で駆動すると共に、従駆動輪を電動機で駆動可能とした四輪駆動車両の駆動力制御装置において、前記従動輪と電動機との間に介装されたクラッチの締結を制御するクラッチ締結制御手段と、自車両の走行速度を検出する走行速度検出手段とを備え、前記クラッチ締結手段は、前記走行速度検出手段で検出された走行速度がクリープ走行速度以下であるときには、前記電動機がトルクを出力しているか否かとは無関係に、前記クラッチを締結状態に維持することを特徴とする四輪駆動車両の駆動力制御装置。
【請求項２】
前記電動機による従駆動輪の駆動トルクを制御する電動機トルク制御手段を備え、前記電動機トルク制御手段は、少なくとも前記検出された走行速度がクリープ走行速度以下であるときに前記クラッチ締結制御手段によってクラッチが締結状態に維持されているとき、運転者がアクセルペダルの操作をしなくても車両が微低速走行可能な電動機トルクで従駆動輪を駆動することを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動車両の駆動力制御装置。
【請求項３】
前記電動機による従駆動輪の駆動トルクを制御する電動機トルク制御手段を備え、前記電動機トルク制御手段は、少なくとも前記検出された走行速度がクリープ走行速度以下であるときに前記クラッチ締結制御手段によってクラッチが締結状態に維持されているとき、前記内燃機関のクリープトルクによる車両速度又は当該クリープトルクによる車両速度及び車両加速度と同等以上の車両速度又は車両速度及び車両加速度が得られる電動機トルクで従駆動輪を駆動することを特徴とする請求項１又は２に記載の四輪駆動車両の駆動力制御装置。
【請求項４】
前記電動機による従駆動輪の駆動トルクを制御する電動機トルク制御手段を備え、前記電動機トルク制御手段は、少なくとも前記検出された走行速度がクリープ走行速度以下であるときに前記クラッチ締結制御手段によってクラッチが締結状態に維持されているとき、前記内燃機関による主駆動輪へのクリープトルクと同等以上又はほぼ同等以上の電動機トルクで従駆動輪を駆動することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の四輪駆動車両の駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主駆動輪を内燃機関（エンジン）などの主駆動源で駆動すると共に、従駆動輪を適宜モータで駆動することで四輪駆動状態となる四輪駆動車両に関し、特に前記モータと従駆動輪との間に介装されたクラッチの締結制御に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
前輪をエンジンで駆動し、四輪駆動時には後輪をモータで駆動する四輪駆動車両にあっては、通常、モータの出力トルクは、クラッチ及び減速機を介して後輪軸に伝達される（例えば特許文献１参照）。
この装置では、４輪駆動状態に移行する際のクラッチ締結におけるショックの発生を防止するために、後輪車軸回転速度とモータ回転速度とを合わせてからクラッチを締結している。
【０００３】
なお、一般に、アクセルペダルが踏まれて、前後輪速差が所定以上、つまり主駆動輪に所定以上の加速スリップが発生したことを検知すると、四輪駆動状態に移行すべくクラッチを接続して従駆動輪を  駆動状態としている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２４３６０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の四輪駆動車両の駆動力制御装置では、単に四輪駆動状態が必要なときにモータと従駆動輪との間に介装されたクラッチを締結するだけなので、それ以外の走行状態では、二輪駆動状態、即ちクラッチは締結されていない。ところが、クリープ走行状態のように、駆動力が小さく且つ低速走行時にモータと従駆動輪との間のクラッチを解放すると、ショックが発生する。また、このような二輪駆動状態での低速走行状態から、四輪駆動状態に移行すると、モータと従駆動輪系との間のガタ（バックラッシ等の隙間）が瞬時に詰められ、ショックが発生する。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、低速走行状態におけるクラッチ締結或いは解除時のショックを防止可能な四輪駆動車両の駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の四輪駆動車両の駆動力制御装置は、自車両の走行速度がクリープ走行速度以下であるときには、前記電動機がトルクを出力しているか否かとは無関係に、電動機と従駆動輪との間のクラッチを締結状態に維持する。また、そのときに、運転者がアクセルペダルを操作しなくても車両が微低速走行できる電動機トルク、或いはエンジンクリープトルクによる車両速度及び／又は車両加速度以上の車両速度及び／又は車両加速度が得られる電動機トルク、或いはエンジンによるクリープトルクと同等以上又はほぼ同等以上の電動機トルクで従駆動輪を駆動する。
【０００８】
【発明の効果】
電動機を駆動する場合には、変換効率分のエネルギー損失が発生し、内燃機関だけで駆動する場合に比べて車両の加速性が低下するため、電動機駆動は原則として抑えることが望まれる。本発明の四輪駆動車両の駆動力制御装置によれば、自車両の走行速度がクリープ走行速度以下であるときには、電動機がトルクを出力しているか否かとは無関係に、電動機と従駆動輪との間のクラッチを締結状態に維持する構成としたため、不要に電動機を駆動して内燃機関だけで駆動する場合に比べて車両の加速性が低下してしまうことを防止しつつ、クラッチを解放するときのショックを回避することができる。また、自車両の走行速度がクリープ走行速度以下であり、電動機と従駆動輪との間のクラッチを締結しているときに、運転者がアクセルペダルを操作しなくても車両が微低速走行できる電動機トルク、或いはエンジンクリープトルクによる車両速度及び／又は車両加速度以上の車両速度及び／又は車両加速度が得られる電動機トルク、或いはエンジンによるクリープトルクと同等以上又はほぼ同等以上の電動機トルクで従駆動輪を駆動する構成としたため、電動機から従駆動輪までの間のガタが詰められ、四輪駆動時に必要なトルクで従駆動輪を駆動する際のショックを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る車両のシステム構成を説明する図である。
この図１に示すように、本実施形態の車両は、左右前輪１Ｌ、１Ｒが、内燃機関であるエンジン２によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪３Ｌ、３Ｒが、モータ４によって駆動可能な従駆動輪である。
【００１０】
すなわち、エンジン２の出力トルクＴｅが、トランスミッション３０及びディファレンスギア３１を通じて左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されるようになっている。
上記トランスミッション３０には、現在の変速のレンジを検出するシフト位置検出手段３２が設けられ、該シフト位置検出手段３２は、検出したシフト位置信号を４輪駆動（以下、４ＷＤとも記す）コントローラ８に出力する。
【００１１】
また、上記エンジン２の回転トルクＴｅの一部は、無端ベルト６を介して発電機７に伝達される。
上記発電機７は、エンジン２の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転し、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ｉｆｈに応じて、エンジン２に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた電圧を発電する。
【００１２】
その発電機７が発電した電力は、電線９を介してモータ４に供給可能となっている。その電線９の途中にはジャンクションボックス１０が設けられている。上記モータ４の駆動軸は、減速機１１及びクラッチ１２を介して後輪３Ｌ、３Ｒに接続可能となっている。符号１３はデフを表す。
上記エンジン２の吸気管路１４（例えばインテークマニホールド）には、メインスロットルバルブ１５とサブスロットルバルブ１６が介装されている。メインスロットルバルブ１５は、アクセル開度指示装置であるアクセルペダル１７の踏み込み量等に応じてスロットル開度が調整制御される。このメインスロットルバルブ１５は、アクセルペダル１７の踏み込み量に機械的に連動するか、あるいは当該アクセルペダル１７の踏み込み量を検出するアクセルセンサの踏み込み量検出値に応じて、エンジンコントローラ１８が電気的に調整制御することで、そのスロットル開度が調整される。上記アクセルセンサの踏み込み量検出値は、４ＷＤコントローラ８にも出力される。
【００１３】
また、サブスロットルバルブ１６は、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップ数に応じた回転角により開度が調整制御される。上記ステップモータ１９の回転角は、モータコントローラ２０からの駆動信号によって調整制御される。なお、サブスロットルバルブ１６にはスロットルセンサが設けられており、このスロットルセンサで検出されるスロットル開度検出値に基づいて、上記ステップモータ１９のステップ数はフィードバック制御される。ここで、上記サブスロットルバルブ１６のスロットル開度をメインスロットルバルブ１５の開度以下等に調整することによって、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して、エンジン２の出力トルクを制御することができる。
【００１４】
また、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数検出センサ２１を備え、エンジン回転数検出センサ２１は、検出した信号をエンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力する。
また、符号３４は制動指示操作部を構成するブレーキペダルであって、そのブレーキペダル３４のストローク量がブレーキストロークセンサ３５によって検出される。該ブレーキストロークセンサ３５は、検出したブレーキストローク量を制動コントローラ３６及び４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００１５】
制動コントローラ３６は、入力したブレーキストローク量に応じて、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒに装備したディスクブレーキなどの制動装置３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲを通じて、車両に作用する制動力を制御する。
また、上記発電機７は、図２に示すように、出力電圧Ｖを調整するための電圧調整器２２（レギュレータ）を備え、４ＷＤコントローラ８によって界磁電流Ｉｆｈが調整されることで、エンジン２に対する発電負荷トルクＴｈ及び発電する電圧Ｖが制御される。電圧調整器２２は、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令ｃ１（界磁電流値）を入力し、その発電機制御指令ｃ１に応じた値に発電機７の界磁電流Ｉｆｈを調整すると共に、発電機７の出力電圧Ｖを検出して４ＷＤコントローラ８に出力可能となっている。なお、発電機７の回転数Ｎｈは、エンジン２の回転数Ｎｅからプーリ比に基づき演算することができる。
【００１６】
また、上記ジャンクションボックス１０内には電流センサ２３が設けられ、該電流センサ２３は、発電機７からモータ４に供給される電力の電流値Ｉａを検出し、当該検出した電機子電流信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。また、電線９を流れる電圧値（モータ４の電圧）が４ＷＤコントローラ８で検出される。符号２４は、リレーであり、４ＷＤコントローラ８から指令によってモータ４に供給される電圧（電流）の遮断及び接続が制御される。
【００１７】
また、モータ４は、４ＷＤコントローラ８からの指令によって界磁電流Ｉｆｍが制御され、その界磁電流Ｉｆｍの調整によって駆動トルクＴｍが調整される。なお、符号２５はモータ４の温度を測定するサーミスタである。
上記モータ４の駆動軸の回転数Ｎｍを検出するモータ用回転数センサ２６を備え、該モータ用回転数センサ２６は、検出したモータ４の回転数信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００１８】
また、上記クラッチ１２は、油圧クラッチや電磁クラッチであって、４ＷＤコントローラ８からのクラッチ制御指令に応じて締結状態又は解放状態となる。
また、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒには、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲが設けられている。各車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲは、対応する車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００１９】
４ＷＤコントローラ８は、図３に示すように、発電機制御部８Ａ、リレー制御部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、クラッチ制御部８Ｄ、余剰トルク演算部８Ｅ、目標トルク制限部８Ｆ、及び余剰トルク変換部８Ｇを備える。
上記発電機制御部８Ａは、電圧調整器２２を通じて、発電機７の発電電圧Ｖをモニターしながら、当該発電機７の界磁電流Ｉｆｈを調整することで、発電機７の発電電圧Ｖを所要の電圧に調整する。
【００２０】
リレー制御部８Ｂは、発電機７からモータ４への電力供給の遮断・接続を制御する。モータ制御部８Ｃは、モータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整することで、当該モータ４のトルクを所要の値に調整する。このモータ制御部８Ｃが、本発明の電動機トルク制御手段を構成している。
クラッチ制御部８Ｄは、上記クラッチ１２にクラッチ制御指令を出力することで、クラッチ１２の状態を制御する。このクラッチ制御部８Ｄが、本発明のクラッチ締結制御手段を構成している。
【００２１】
また、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づき、図４に示すように、余剰トルク演算部８Ｅ→目標トルク制限部８Ｆ→余剰トルク変換部８Ｇの順に循環して処理が行われる。
まず、余剰トルク演算部８Ｅでは、図５に示すような処理を行う。
すなわち、先ず、ステップＳ１０において、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲからの信号に基づき演算した、前輪１Ｌ、１Ｒ（主駆動輪）の車輪速から後輪３Ｌ、３Ｒ（従駆動輪）の車輪速を減算することで、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量であるスリップ速度ΔＶＦを求め、ステップＳ２０に移行する。
【００２２】
ここで、スリップ速度ΔＶＦの演算は、例えば、次のように行われる。
前輪１Ｌ、１Ｒにおける左右輪速の平均値である平均前輪速ＶＷｆ、及び後輪３Ｌ、３Ｒにおける左右輪速の平均値である平均後輪速ＶＷｒを、それぞれ下記式により算出する。
ＶＷｆ＝（ＶＷｆｌ＋ＶＷｆｒ）／２
ＶＷｒ＝（ＶＷｒｌ＋ＶＷｒｒ）／２
次に、上記平均前輪速ＶＷｆと平均後輪速ＶＷｒとの偏差から、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒのスリップ速度（加速スリップ量）ΔＶＦを、下記式により算出する。
【００２３】
ΔＶＦ＝ＶＷｆ−ＶＷｒ
ステップＳ２０では、上記求めたスリップ速度ΔＶＦが所定値、例えばゼロより大きいか否かを判定する。スリップ速度ΔＶＦが０以下と判定した場合には、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしていないと推定されるので、ステップＳ３０に移行し、Ｔｈにゼロを代入した後、復帰する。
【００２４】
一方、ステップＳ２０において、スリップ速度ΔＶＦが０より大きいと判定した場合には、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしていると推定されるので、ステップＳ４０に移行する。
ステップＳ４０では、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑えるために必要な吸収トルクＴΔＶＦを、下記式によって演算してステップＳ５０に移行する。この吸収トルクＴΔＶＦは加速スリップ量に比例した量となる。
【００２５】
ＴΔＶＦ＝Ｋ１×ΔＶＦ
ここで、Ｋ１は、実験などによって求めたゲインである。
ステップＳ５０では、現在の発電機７の負荷トルクＴＧを、下記式に基づき演算したのち、ステップＳ６０に移行する。
0003610970.tif 000002
ここで、
Ｖ：発電機７の電圧
Ｉａ：発電機７の電機子電流
Ｎｈ：発電機７の回転数
Ｋ３：効率
Ｋ２：係数
である。
【００２６】
ステップＳ６０では、下記式に基づき、余剰トルクつまり発電機７で負荷すべき目標の発電負荷トルクＴｈを求め、復帰する。
Ｔｈ＝ＴＧ＋ＴΔＶＦ
次に、目標トルク制限部８Ｆの処理について、図６に基づいて説明する。
すなわち、まず、ステップＳ１１０で、上記目標発電負荷トルクＴｈが、発電機７の最大負荷容量ＨＱより大きいか否かを判定する。目標発電負荷トルクＴｈが当該発電機７の最大負荷容量ＨＱ以下と判定した場合には、復帰する。一方、目標発電負荷トルクＴｈが発電機７の最大負荷容量ＨＱよりも大きいと判定した場合には、ステップＳ１２０に移行する。
【００２７】
ステップＳ１２０では、目標の発電負荷トルクＴｈにおける最大負荷容量ＨＱを越える超過トルクΔＴｂを下記式によって求め、ステップＳ１３０に移行する。
ΔＴｂ＝Ｔｈ−ＨＱ
ステップＳ１３０では、エンジン回転数検出センサ２１及びスロットルセンサからの信号等に基づいて、現在のエンジントルクＴｅを演算してステップＳ１４０に移行する。
【００２８】
ステップＳ１４０では、下記式のように、上記エンジントルクＴｅから上記超過トルクΔＴｂを減算したエンジントルク上限値ＴｅＭを演算し、求めたエンジントルク上限値ＴｅＭをエンジンコントローラ１８に出力した後に、ステップＳ１５０に移行する。
ＴｅＭ＝Ｔｅ−ΔＴｂ
ステップＳ１５０では、目標発電負荷トルクＴｈに最大負荷容量ＨＱを代入した後に、復帰する。
【００２９】
次に、余剰トルク変換部８Ｇの処理について、図７に基づいて説明する。
まず、ステップＳ２００で、Ｔｈが０より大きいか否かを判定する。Ｔｈ＞０と判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしているので、ステップＳ２１０に移行する。また、Ｔｈ≦０と判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒは加速スリップしていない状態であるので、メインプログラムに復帰する。
【００３０】
ステップＳ２１０では、モータ用回転数センサ２１が検出したモータ４の回転数Ｎｍを入力し、そのモータ４の回転数Ｎｍに応じた目標モータ界磁電流Ｉｆｍを算出し、当該目標モータ界磁電流Ｉｆｍをモータ制御部８Ｃに出力した後、ステップＳ２２０に移行する。
ここで、上記モータ４の回転数Ｎｍに対する目標モータ界磁電流Ｉｆｍは、回転数Ｎｍが所定回転数以下の場合には一定の所定電流値とし、モータ４が所定の回転数以上になった場合には、公知の弱め界磁制御方式でモータ４の界磁電流Ｉｆｍを小さくする。すなわち、モータ４が高速回転になるとモータ誘起電圧Ｅの上昇によりモータトルクが低下することから、上述のように、モータ４の回転数Ｎｍが所定値以上になったらモータ４の界磁電流Ｉｆｍを小さくして誘起電圧Ｅを低下させることでモータ４に流れる電流を増加させて所要モータトルクＴｍを得るようにする。この結果、モータ４が高速回転になってもモータ誘起電圧Ｅの上昇を抑えてモータトルクの低下を抑制するため、所要のモータトルクＴｍを得ることができる。また、モータ界磁電流Ｉｆｍを所定の回転数未満と所定の回転数以上との２段階で制御することで、連続的な界磁電流制御に比べ制御の電子回路を安価にできる。
【００３１】
なお、所要のモータトルクＴｍに対しモータ４の回転数Ｎｍに応じて界磁電流Ｉｆｍを調整することでモータトルクＴｍを連続的に補正するモータトルク補正手段を備えても良い。すなわち、２段階切替えに対し、モータ回転数Ｎｍに応じてモータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整すると良い。この結果、モータ４が高速回転になってもモータ４の誘起電圧Ｅの上昇を抑えモータトルクの低下を抑制するため、所要のモータトルクＴｍを得ることができる。また、なめらかなモータトルク特性にできるため、２段階制御に比べ車両は安定して走行できるし、常にモータ駆動効率が良い状態にすることができる。
【００３２】
ステップＳ２２０では、上記目標モータ界磁電流Ｉｆｍ及びモータ４の回転数Ｎｍからモータ４の誘起電圧Ｅを算出して、ステップＳ２３０に移行する。
ステップＳ２３０では、上記余剰トルク演算部８Ｅが演算した発電負荷トルクＴｈに基づき対応する目標モータトルクＴｍを算出して、ステップＳ２４０に移行する。
【００３３】
ステップＳ２４０では、上記目標モータトルクＴｍ及び目標モータ界磁電流Ｉｆｍを変数として対応する目標電機子電流Ｉａを算出して、ステップＳ２５０に移行する。
ステップＳ２５０では、上記目標電機子電流Ｉａから発電機７の目標発電量に相当するデューティ比を前記発電機制御指令ｃ１として算出してからステップＳ３１０に移行する。
【００３４】
ステップＳ３１０では、前記ステップＳ２５０で算出された発電機制御指令ｃ１を前記発電機制御部８Ａに向けて出力してからメインプログラムに復帰する。
次に、エンジンコントローラ１８の処理について説明する。
エンジンコントローラ１８では、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づいて図８に示すような処理が行われる。
【００３５】
すなわち、まずステップＳ６１０で、アクセルセンサ２０からの検出信号に基づいて、運転者の要求する目標出力トルクＴｅＮを演算して、ステップＳ６２０に移行する。
ステップＳ６２０では、４ＷＤコントローラ８から制限出力トルクＴｅＭの入力があるか否かを判定する。入力が有ると判定するとステップＳ６３０に移行する。一方、入力が無いと判定した場合にはステップＳ６５０に移行する。
【００３６】
ステップＳ６３０では、制限出力トルクＴｅＭが目標出力トルクＴｅＮよりも大きいか否かを判定する。制限出力トルクＴｅＭの方が大きいと判定した場合には、ステップＳ６４０に移行する。一方、制限出力トルクＴｅＭの方が小さいか目標出力トルクＴｅＮと等しければステップＳ６７０に移行する。
ステップＳ６４０では、目標出力トルクＴｅＮに制限出力トルクＴｅＭを代入することで目標出力トルクＴｅＮを増大して、ステップＳ６７０に移行する。
【００３７】
ステップＳ６７０では、スロットル開度やエンジン回転数などに基づき、現在の出力トルクＴｅを算出してステップＳ６８０に移行する。
ステップＳ６８０では、現在の出力トルクＴｅに対する目標出力トルクＴｅＮのの偏差分ΔＴｅ′を下記式に基づき出力して、ステップＳ６９０に移行する。
ΔＴｅ′＝ＴｅＮ−Ｔｅ
ステップＳ６９０では、その偏差分ΔＴｅに応じたスロットル開度θの変化分Δθを演算し、その開度の変化分Δθに対応する開度信号を上記ステップモータ１９に出力して、復帰する。
【００３８】
次に、前記クラッチ制御部８Ｄで行われる図９のクラッチ締結制御の演算処理について説明する。なお、このクラッチ締結制御の演算処理は、所定サンプリング時間ΔＴ毎にタイマ割込処理によって実行される。また、この演算処理では、特に通信のためのステップを設けていないが、必要な情報は随時読込まれるし、算出された結果は随時出力される。また、クラッチ制御部８Ｄで行われる演算処理は、この図９以外のものも多数あるし、特にクラッチ１２の解放制御は、４輪駆動状態を必要としない状況で随時行われる。
【００３９】
この演算処理では、まずステップＳ７１で前述した目標モータトルクＴｍが、例えば１Ｎ・ｍ程度に予め設定されたモータトルク所定値ＴＴＣＬ  以下であるか否かを判定し、目標モータトルクＴｍがモータトルク所定値ＴＴＣＬ  以下である場合にはステップＳ７２に移行し、そうでない場合にはステップＳ７３に移行する。前記ステップＳ７３では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、クラッチ締結制御を行ってからメインプログラムに復帰する。具体的には、四輪駆動要求があったときに、モータ回転数と平均後輪速とを回転合わせし、両者の差が所定値以下になったときにクラッチを締結する。
【００４０】
前記ステップＳ７２では、自車両の走行速度と同等又はほぼ同等な前記平均後輪速ＶＷｒが、例えば５ｋｍ／ｈ程度に予め設定された平坦路にて主駆動輪がクリープ走行するときの走行速度に余裕代を持たせた低速所定値ＶＣＬ以下であるか否かを判定し、平均後輪速ＶＷｒが低速所定値ＶＣＬ以下である場合にはステップＳ７４に移行し、そうでない場合にはステップＳ７５に移行する。
【００４１】
前記ステップＳ７５では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記クラッチの解放制御を行ってからメインプログラムに復帰する。
一方、前記ステップＳ７４では、同ステップ内で行われる個別の演算処理に従って、前記クラッチの締結状態を維持する制御を行ってからメインプログラムに復帰する。クラッチ締結状態維持制御とは、例えばクラッチが締結状態なら締結状態を維持し、クラッチが解放状態なら解放状態を維持する。
【００４２】
この演算処理によれば、前述のようにして設定された目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  より大きいときには、クラッチが締結されて四輪駆動状態となる。
これに対し、目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以下であり、且つ自車両の走行速度と同等の平均後輪速ＶＷｒが前記低速所定値ＶＣＬより大きいときには、クラッチは解放される。
【００４３】
一方、目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以下であり、且つ自車両の走行速度と同等の平均後輪速ＶＷｒが前記低速所定値ＶＣＬ以下であるときには、クラッチはその締結状態が維持される。つまり、締結状態であれば締結状態に維持され、解放状態であれば解放状態に維持される。
次に、上記構成の装置における作用などについて説明する。
【００４４】
路面μが小さいためや運転者によるアクセルペダル１７の踏み込み量が大きいなどによって、エンジン２から前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されたトルクが路面反力限界トルクよりも大きくなると、つまり、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、その加速スリップ量に応じた発電負荷トルクＴｈで発電機７が発電することで、前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される駆動トルクが、当該前輪１Ｌ、１Ｒの路面反力限界トルクに近づくように調整される。この結果、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒでの加速スリップが抑えられる。
【００４５】
しかも、発電機７で発電した余剰の電力によってモータ４が駆動されて従駆動輪である後輪３Ｌ、３Ｒも駆動されることで、車両の加速性が向上する。
このとき、主駆動輪１Ｌ、１Ｒの路面反力限界トルクを越えた余剰のトルクでモータ４を駆動するため、エネルギー効率が向上し、燃費の向上に繋がる。
ここで、常時、後輪３Ｌ、３Ｒを駆動状態とした場合には、力学的エネルギー→電気的エネルギー→力学的エネルギーと何回かエネルギー変換を行うために、変換効率分のエネルギー損失が発生することで、前輪１Ｌ、１Ｒだけで駆動した場合に比べて車両の加速性が低下する。このため、後輪３Ｌ、３Ｒの駆動は原則として抑えることが望まれる。これに対し、本実施形態では、滑り易い路面等では前輪１Ｌ、１Ｒに全てのエンジン２の出力トルクＴｅを伝達しても全てが駆動力として使用されないことに鑑みて、前輪１Ｌ、１Ｒで有効利用できない駆動力を後輪３Ｌ、３Ｒに出力して加速性を向上させるものである。
【００４６】
図１０〜図１２は、前記図９の演算処理の作用を示すタイミングチャートである。図１０は、アクセルオフ、目標モータトルクＴｍが“０”、自車両走行速度と等価な平均後輪速ＶＷｒが“０”、クラッチオンの停止状態から、時刻ｔ０１でアクセルペダルを踏込み、その結果、目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以上に立上った後、例えば加速スリップの減少に伴って目標モータトルクＴｍが次第に減少したときのシミュレーションである。この目標モータトルクＴｍの増大に伴って、平均後輪速ＶＷｒは時刻ｔ０２で前記低速所定値ＶＣＬより大きくなり、しかしながら、その時点では目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  より大きいためにクラッチは締結され続ける。そして、その後、前記減少する目標モータトルクＴｍは時刻ｔ０３で前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以下となるため、当該時刻ｔ０３以後、クラッチは解放される。
【００４７】
また、図１１は、同じくアクセルオフ、目標モータトルクＴｍが“０”、自車両走行速度と等価な平均後輪速ＶＷｒが“０”、クラッチオンの停止状態から、時刻ｔ１１でアクセルペダルを踏込み、その結果、目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以上に立上った後、例えば加速スリップの減少に伴って目標モータトルクＴｍが次第に減少したときのシミュレーションである。前記減少する目標モータトルクＴｍは時刻ｔ１２で前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以下となるが、その時点では平均後輪速ＶＷｒが前記低速所定値ＶＣＬ以下であるために、クラッチは締結状態に維持される。その後、次第に走行速度が増加し、時刻ｔ１３で前記平均後輪速ＶＷｒが前記低速所定値ＶＣＬより大きくなると、クラッチが解放され、モータ回転数Ｎｍは減少する。
【００４８】
これに対し、図１２は、同じくアクセルオフ、目標モータトルクＴｍが“０”、自車両走行速度と等価な平均後輪速ＶＷｒが“０”、クラッチオンの停止状態から、時刻ｔ２１でアクセルペダルを踏込み、その結果、目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以上に立上った後、例えば加速スリップの減少に伴って目標モータトルクＴｍが次第に減少し、その後、アクセルオフしたときのシミュレーションである。このアクセルオフにより、自車両の走行速度と等価な平均後輪速ＶＷｒが前記低速所定値ＶＣＬより大きくなることはなかった。前記減少する目標モータトルクＴｍは時刻ｔ２２で前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以下となるが、その時点では平均後輪速ＶＷｒが前記低速所定値ＶＣＬ以下であるために、クラッチは締結状態に維持される。そして、その後も平均後輪速ＶＷｒが低速所定値ＶＣＬより大きくなることはないので、クラッチは締結状態に維持され続けるが、車両は、エンジンによるクリープトルクで、低速走行し続けている。クラッチが解放されるときには、クラッチからモータまでのイナーシャが瞬時になくなるので、特にクリープ走行時のように、駆動トルクが小さく、且つ低速走行時にショックとなる。本実施形態では、目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以下となっても、低速走行中はクラッチを締結状態に維持するので、例えばクリープ走行中のクラッチ解放に伴うショックを回避することができる。
【００４９】
次に、本発明のクラッチ締結制御装置の第２実施形態について説明する。本実施形態の車両の概略構成は、前記第１実施形態の図１のものと同様であり、また４輪駆動制御を司る４ＷＤコントローラの構成も前記第１実施形態の図２及び図３のものと同様である。更に、前記４ＷＤコントローラ内で行われる演算処理も、前記図９の演算処理を除き、前記第１実施形態のものと同様である。
【００５０】
本実施形態では、クラッチ制御部８Ｄで行われるクラッチ締結制御の演算処理が前記図９のものから図１３のものに変更されている。なお、この演算処理は、前記図９のものに類似しており、同等のステップもある。同等のステップには同等の符号を附して詳細な説明を省略する。この図１３の演算処理では、前記図９の演算処理のステップＳ７４の次にステップＳ７６と、ステップＳ７７とが付加されている。
【００５１】
前記ステップＳ７６では、前記目標モータトルクＴｍが、例えばエンジンによるクリープトルク相当のモータトルク最小値ＴｍＭＩＮ  以下であるか否かを判定し、目標モータトルクＴｍがモータトルク最小値ＴｍＭＩＮ  以下である場合には前記ステップＳ７７に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
前記ステップＳ７７では、前記モータトルク最小値ＴｍＭＩＮ  を目標モータトルクＴｍに設定し、それを前記モータ制御部８Ｃに出力してからメインプログラムに復帰する。
【００５２】
この演算処理では、前記図９の演算処理の作用に加え、目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以下となり、自車両の走行速度と等価な平均後輪速ＶＷｒが前記低速所定値ＶＣＬ以下となると、クラッチの締結状態が維持されるが、その時の目標モータトルクＴｍが前記モータトルク最小値ＴｍＭＩＮ  以下であるときには当該モータトルク最小値ＴｍＭＩＮ  が目標モータトルクＴｍに差し替えられる。このモータトルク最小値ＴｍＭＩＮ  は、前述のようにエンジンによるクリープトルクに相当するので、モータから従駆動輪である後左右輪３Ｌ、３Ｒには、主駆動輪である前左右輪１Ｌ、１Ｒと同等の駆動トルクが付加されることになる。
【００５３】
図１４、図１５は、前記図１３の演算処理の作用を示すタイミングチャートである。図１４は、アクセルオフ、目標モータトルクＴｍが“０”、自車両走行速度と等価な平均後輪速ＶＷｒが“０”、クラッチオンの停止状態から、時刻ｔ３１でアクセルペダルを踏込み、その結果、目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以上に立上った後、例えば加速スリップの減少に伴って目標モータトルクＴｍが次第に減少したときのシミュレーションである。この目標モータトルクＴｍの増大に伴って、平均後輪速ＶＷｒは時刻ｔ３２で前記低速所定値ＶＣＬより大きくなり、しかしながら、その時点では目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  より大きいためにクラッチは締結され続ける。そして、その後、前記減少する目標モータトルクＴｍは時刻ｔ３３で前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以下となるため、当該時刻ｔ３３以後、クラッチは解放される。また、クラッチが解放された後は、目標モータトルクＴｍの修正は行われないので、目標モータトルクＴｍは“０”となり、モータ回転数Ｎｍも“０”となる。
【００５４】
これに対し、図１５は、同じくアクセルオフ、目標モータトルクＴｍが“０”、自車両走行速度と等価な平均後輪速ＶＷｒが“０”、クラッチオンの停止状態から、時刻ｔ４１でアクセルペダルを踏込み、その結果、目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以上に立上った後、例えば加速スリップの減少に伴って目標モータトルクＴｍが次第に減少し、その後、アクセルオフしたときのシミュレーションである。このアクセルオフにより、自車両の走行速度と等価な平均後輪速ＶＷｒが前記低速所定値ＶＣＬより大きくなることはなかった。前記減少する目標モータトルクＴｍは時刻ｔ４２で前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以下となるが、その時点では平均後輪速ＶＷｒが前記低速所定値ＶＣＬ以下であるために、クラッチは締結状態に維持される。そして、その後も平均後輪速ＶＷｒが低速所定値ＶＣＬより大きくなることはないので、クラッチは締結状態に維持され続けるが、時刻ｔ４３で目標モータトルクＴｍが前記モータトルク最小値ＴｍＭＩＮ  以下となると、それ以後、目標モータトルクＴｍは当該モータトルク最小値ＴｍＭＩＮ  に維持される。従って、従駆動輪である後左右輪３Ｌ、３Ｒには、エンジンによるクリープトルクに相当する駆動トルクがモータから付与され続ける。
【００５５】
この実施形態によれば、前記第１実施形態と同様に、目標モータトルクＴｍが前記モータトルク所定値ＴＴＣＬ  以下となっても、低速走行中はクラッチを締結状態に維持するので、例えばクリープ走行中のクラッチ解放に伴うショックを回避することができる。合わせて、従駆動輪である後左右輪３Ｌ、３Ｒに、エンジンによるクリープトルク相当の駆動トルクが付与され続け、モータから後輪３Ｌ、Ｒまでのトルク伝達経路に作用して、当該トルク伝達経路中にあるクラッチ１２、減速機１１、ディファレンシャル・ギヤ３などの機構に存在するガタが詰められた状態となる。従って、例えばその後、前輪１Ｌ、１Ｒに加速スリップが生じて４輪駆動状態に移行する際には、上記ガタ詰めが行われているので、上記動力伝達系のバックラッシなどが瞬時に詰められることに起因するショックの発生が防止できるばかりか、動力伝達系のガタが詰められた状態となっているので、モータ駆動による後輪３Ｌ、３Ｒへの駆動トルクが急激に増大してもショックが発生しないので、４輪駆動での加速性を最大限に発揮することができる。
【００５６】
なお、上記実施形態では、発電機７の発電した電圧でモータ４を駆動して４輪駆動を構成する場合で説明しているが、これに限定されない。モータヘ電力供給できるバッテリを備えるシステムに採用しても良い。
また、上記実施形態では、発電機７で発電した電力でモータ４を駆動する場合を例示しているが、これに限定されない。例えば、モータ４を別途バッテリで駆動する構成の車両に本願発明を適用しても構わない。
また、上記実施形態では、４輪車の場合で例示しているが、モータ４を駆動源とした２輪車に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第１実施形態に係る概略装置構成図である。
【図２】本発明に基づく第１実施形態に係るシステム構成図である。
【図３】本発明に基づく第１実施形態に係る４ＷＤコントローラを示すブロック図である。
【図４】本発明に基づく第１実施形態に係る装置で処理手順を示す図である。
【図５】本発明に基づく第１実施形態に係る余剰トルク演算部の処理を示す図である。
【図６】本発明に基づく第１実施形態に係る目標トルク制御部の処理を示す図である。
【図７】本発明に基づく第１実施形態に係る余剰トルク変換部の処理を示す図である。
【図８】本発明に基づく第１実施形態に係るエンジンコントローラの処理を示す図である。
【図９】本発明に基づく第１実施形態に係るクラッチ締結制御の処理を示す図である。
【図１０】図９の演算処理の作用を説明するタイミングチャートである。
【図１１】図９の演算処理の作用を説明するタイミングチャートである。
【図１２】図９の演算処理の作用を説明するタイミングチャートである。
【図１３】本発明に基づく第２実施形態に係るクラッチ締結制御の処理を示す図である。
【図１４】図１３の演算処理の作用を説明するタイミングチャートである。
【図１５】図１３の演算処理の作用を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
１Ｌ、１Ｒ  前輪
２  エンジン
３Ｌ、３Ｒ  後輪
４  モータ
６  ベルト
７  発電機
８  ４ＷＤコントローラ
９  電線
１０  ジャンクションボックス
１１  減速機
１２  クラッチ
１４  吸気管路
１５  メインスロットルバルブ
１６  サブスロットルバルブ１８エンジンコントローラ
１９  ステップモータ
２０  モータコントローラ
２１  エンジン回転数センサ
２２  電圧調整器
２３  電流センサ
２６  モータ用回転数センサ
２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲ  車輪速センサ
３０  トランスミッション
３１  ディファレンシャル・ギヤ
３２  シフト位置検出手段
３４  ブレーキペダル
３５  ブレーキストロークセンサ
３６  制動コントローラ
３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲ  制動装置
Ｉｆｈ  発電機の界磁電流
Ｖ  発電機の電圧
Ｎｈ  発電機の回転数
Ｉａ  電機子電流
Ｉｆｍ  モータの界磁電流
Ｅ  モータの誘起電圧
Ｎｍ  モータの回転数
ＴＧ  発電機負荷トルク
Ｔｈ  目標発電機負荷トルク
Ｔｈ２  第２目標発電機負荷トルク
Ｔｍ  モータのトルク
Ｔｅ  エンジンの出力トルク
ｃ１  発電機制御指令
Ｔ１  設定時間
Ｎ１  設定回転数
【図１】
0003610970.tif 000003
【図２】
0003610970.tif 000004
【図３】
0003610970.tif 000005
【図４】
0003610970.tif 000006
【図５】
0003610970.tif 000007
【図６】
0003610970.tif 000008
【図７】
0003610970.tif 000009
【図８】
0003610970.tif 000010
【図９】
0003610970.tif 000011
【図１０】
0003610970.tif 000012
【図１１】
0003610970.tif 000013
【図１２】
0003610970.tif 000014
【図１３】
0003610970.tif 000015
【図１４】
0003610970.tif 000016
【図１５】
0003610970.tif 000017