(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の駆動軸をエンジンで駆動し、他方の駆動軸をエンジンで発電される電気エネルギーによって駆動される電動モータを介して駆動するモータ四輪駆動車において、
走行状態に応じた駆動力を発生させるよう電動モータを駆動制御する電動モータ駆動制御手段と、
前記電動モータと駆動輪との間を断接可能な断接機構を設け、前記電動モータ駆動制御手段により電動モータを停止するときには前記断接機構を切り離す断接機構制御手段と、
走行中において４輪駆動状態から２輪駆動状態へ切り換える時、前記断接機構の切断により電動モータと駆動輪とを切り離す際、モータトルクを直ちにゼロにするのではなく、所定時間だけ４輪駆動状態でのモータトルクよりも低いモータトルクを残すモータトルク残留制御手段と、
を備えたことを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、
前記モータトルク残留制御手段は、断接機構の切断応答遅れ時間の間、４輪駆動状態でのモータトルクよりも低いモータトルクを残すことを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の何れか１項に記載されたモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、
前記モータトルク残留制御手段は、車軸上で負のトルクが入らない最小のモータトルクを残す制御を行うことを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載されたモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、
車速を検出する車速検出手段を設け、
前記モータトルク残留制御手段は、車速が設定車速以上であるとき所定時間だけ電動モータの駆動電流を残すモータトルク残留制御を実行することを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後輪の一方の車輪をエンジン駆動力で駆動すると共に、エンジンによって発電されたエネルギーを利用して前後輪の他方の車輪を駆動するモータ四輪駆動車の駆動制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ四輪駆動車のモータ動力伝達装置としては、例えば、特開２００１−２８７５５０号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来公報には、前輪を駆動するエンジンによって発電されたエネルギーを利用して後輪をモータ駆動するモータ動力伝達装置が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータ四輪駆動車のモータ動力伝達装置にあっては、走行中、４輪駆動状態から２輪駆動状態へと駆動力配分を移行する際、電動モータの停止を行い、クラッチを解放して駆動輪と電動モータとの切り離しを行うが、電動モータの応答性に比べてクラッチを断接するアクチュエータの応答性が遅いため、電動モータが停止してからクラッチが解放されることになる。このため、駆動輪からの慣性回転により、電動モータとクラッチとの間の減速歯車の歯車が空走してコースト側にぶつかり、異音を発生させる原因となっていた。
【０００５】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、モータ駆動系の長寿命化に寄与しながら、断接機構を切り離す際の振動や異音を低減し、走行フィーリングを向上させることができるモータ四輪駆動車の駆動制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、一方の駆動軸をエンジンで駆動し、他方の駆動軸をエンジンで発電される電気エネルギーによって駆動される電動モータを介して駆動するモータ四輪駆動車において、
走行状態に応じた駆動力を発生させるよう電動モータを駆動制御する電動モータ駆動制御手段と、
前記電動モータと駆動輪との間を断接可能な断接機構を設け、前記電動モータ駆動制御手段により電動モータを停止するときには前記断接機構を切り離す断接機構制御手段と、
走行中において４輪駆動状態から２輪駆動状態へ切り換える時、前記断接機構の切断により電動モータと駆動輪とを切り離す際、モータトルクを直ちにゼロにするのではなく、所定時間だけ４輪駆動状態でのモータトルクよりも低いモータトルクを残すモータトルク残留制御手段と、
を備えた。
【０００７】
ここで、「モータトルク残留制御手段」は、電動モータの駆動電流（＝モータトルク）を、断接機構の応答遅れ時間を考慮しながら残す制御を行う手段で、例えば、断接機構の切断応答遅れ時間の間、車軸上で負のトルクが入らない最小のモータトルクを残す制御をいう。
【０００８】
【発明の効果】
よって、本発明にあっては、走行中において４輪駆動状態から２輪駆動状態へ切り換える時、断接機構の切断により電動モータと駆動輪とを切り離す際、モータトルク残留制御手段において、モータトルクを直ちにゼロにするのではなく、所定時間だけ４輪駆動状態でのモータトルクよりも低いモータトルクを残す制御を行うため、電動モータのトルクゼロタイミングと実際に断接機構が切断されるタイミングとがほぼ一致し、駆動輪からの慣性回転により減速歯車の歯車が空走してコースト側にぶつかることが防止される。この結果、モータ駆動系の長寿命化に寄与しながら、断接機構を切り離す際の振動や異音を低減し、走行フィーリングを向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を実現する実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図、図２は第１実施例装置の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。この第１実施例システムは、図１に示すように、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、左右後輪3L,3Rが電動機であるモータ４（電動モータ）によって駆動可能な車両の場合の例である。
【００１１】
図１に示すように、エンジン２の出力トルクTeが、トランスミッション＆ディファレンシャルギア５を介して左右前輪1L,1Rに伝達されるようになっている。また、エンジン２の出力トルク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。
【００１２】
上記発電機７は、エンジン回転数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力を発電する。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に供給可能になっている。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。
【００１３】
上記モータ４の駆動トルクは、ギア減速機１１及びクラッチ１２（断接機構）を介して左右後輪3L,3Rに伝達可能になっている。尚、符号１３は左右後輪3L,3Rのディファレンシャルギアをあらわす。
【００１４】
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、スロットルバルブ１５が介装されている。このスロットルバルブ１５は、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アクセルバイワイヤー方式である。すなわち、上記スロットルバルブ１５は、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップモータ１９のステップ数に応じた回転角によりバルブ開度が調整制御される。そのステップモータ１９の回転角は、エンジンコントローラ１８からの開度信号によって調整制御される。
【００１５】
上記スロットルバルブ１５のバルブ開度を検出するスロットルセンサ１６を有し、該スロットルセンサ１６は、検出したバルブ開度に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００１６】
上記アクセルペダル１７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２０を有し、該アクセルセンサ２０は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００１７】
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、このエンジン回転数センサ２１は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００１８】
上記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バルブ開度制御処理が行われる。
【００１９】
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（界磁電流値）を入力し、その発電機制御指令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。
【００２０】
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。なお、図２において符号２４はリレーであり、４ＷＤコントローラ８からの指令によってモータ４に供給される電力（電流）の遮断及び接続が制御される。
【００２１】
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。
【００２２】
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、検出したモータの回転数信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００２３】
上記クラッチ１２は、油圧クラッチや電磁クラッチ等により構成され、４ＷＤコントローラ８からのクラッチ制御指令に応じたトルク伝達率でトルクの伝達を行う。
【００２４】
上記各車輪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。
【００２５】
上記４ＷＤコントローラ８は、アクセルセンサ２０からのアクセル開度に応じた駆動力を発生させるようにモータ４を駆動制御する（電動モータ駆動制御手段）。
【００２６】
上記４ＷＤコントローラ８は、左右後輪3L,3Rによりモータ４が回転されるのを防止し、フリクションを低減するため、モータ駆動制御によりモータ４を停止するときには、前記クラッチ１２を切り離す制御を行う（断接機構制御手段）。
【００２７】
上記４ＷＤコントローラ８は、モータ４を停止し、モータ４と左右後輪3L,3Rとを切り離す際、所定時間だけモータ４の駆動電流を残す制御を行う（モータトルク残留制御手段）。第１実施例のモータトルク残留制御は、クラッチ１２の切断指令からクラッチ１２の切断応答遅れ時間（例えば、0.5sec）の間、車軸上で負のトルクが入らない最小のモータトルク（例えば、モータトルク＝１Nm）を残す制御を行う。
【００２８】
このモータトルク残留制御は、前輪速センサ27FL,27FRからの左右前輪速平均値等により検出される車速Ｖが設定車速Ｖ0以上であるとき、クラッチ１２の切断応答遅れ時間の間、モータトルクを残す制御を行う。つまり、車速Ｖが設定車速Ｖ0未満であるときは、同時にクラッチ１２の切断指令とモータ４の停止指令を出力する。
【００２９】
次に、作用を説明する。
【００３０】
［モータトルク残留制御処理］
図３は４ＷＤコントローラ８で実行される４→２駆動力配分移行時のモータトルク残留制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００３１】
ステップＳ１では、４輪駆動指令から２輪駆動指令への駆動力配分変更指令時か否かが判断され、ＹＥＳの場合はステップＳ２へ移行し、ＮＯの場合は終了へ移行する。
【００３２】
ステップＳ２では、車速Ｖが設定車速Ｖ0以上であるか否かが判断され、Ｖ≧Ｖ0である場合はステップＳ３へ移行し、Ｖ＜Ｖ0である場合にはステップＳ６へ移行する。
【００３３】
ステップＳ３では、クラッチ１２の切断指令が出力され、ステップＳ４へ移行する。
【００３４】
ステップＳ４では、１Nmを0.5sec保持するモータトルク指令が出力され、ステップＳ５へ移行する。
【００３５】
ステップＳ５では、モータ４の停止指令が出力され、終了へ移行する。
【００３６】
ステップＳ６では、クラッチ１２の切断指令が出力され、ステップＳ７へ移行する。
【００３７】
ステップＳ７では、モータ４の停止指令が出力され、終了へ移行する。
【００３８】
［４→２駆動力配分移行時のモータトルク残留制御作用］
モータ４により駆動される後輪駆動系として、第１実施例装置のように、ギア減速機１１を適用し、クラッチ１２としてカム機構を有する多板クラッチを適用した場合、ギア減速機１１のバックラッシュガタに加え、カムを回転させる量のガタ分がさらに加わり、後輪駆動系には大きなガタ量を持つことになる。
【００３９】
よって、走行中に４輪駆動状態から２輪駆動状態への切り換え時、モータ４の回転停止指令と同時にクラッチ１２の解放指令を出力すると、クラッチ１２の切断応答遅れにより、モータ４やギア減速機１１の歯車等の回転慣性物がガタ量分を空走し、歯車等のコースト側にぶつかってしまう。その結果、車両に振動や異音が発生するという問題がある。
【００４０】
また、モータトルク指令を変えずに、モータ回転停止指令のみをクラッチ１２の解放指令より遅らせて出力すると、モータ４のトルク低下遅れと、クラッチ１２の切断応答遅れにより、車軸に対し正の駆動力が残っている状態でクラッチ１２が先に切断されることがあり、この場合、駆動力が急激に解放され、車両に振動や異音が発生するという問題がある。
【００４１】
これに対し、第１実施例では、走行中における４輪駆動状態から２輪駆動状態への切り換え時、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５へと進み、ステップＳ３にてクラッチ１２の切断指令が出力され、ステップＳ４にて低いモータトルク（１Nm）を0.5secだけ保持する指令が出力され、ステップＳ５にてモータ４を停止する指令が出力される。
【００４２】
つまり、加速走行中において４輪駆動状態から２輪駆動状態への切り換える時の各特性を図４のタイムチャートに示す。このタイムチャートにおいて、t0の時点で走行を開始すると、クラッチ１２が接続されると共にモータ４がアクセル開度に応じた指令トルクにより回転駆動され、４輪駆動状態による発進走行が確保される。
【００４３】
そして、t1の時点で４輪駆動状態から２輪駆動状態への駆動力配分の変更指令が出力されると、モータ制御側では１Nmを0.5secだけ保持するモータトルク指令が出力され、クラッチ制御側では直ちにクラッチ１２を接続から切断とする指令が出力される。
【００４４】
よって、モータトルク特性は、t1の時点のトルクから１Nmレベルのトルクになるまで一気に低下した後、徐々に低下する特性を示し、時点t2を少し経過するとモータトルクはゼロとなる。一方、実際のクラッチの動きを見ると、クラッチ１２の応答遅れにより、t1の時点から僅かの間は接続が維持され、その後、切断へと移行し、時点t2のタイミングで切断状態となる。
【００４５】
よって、この４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行する0.5secの過渡期における車軸トルク（後輪）を見ると、正の車軸トルクを保ったままで滑らかな曲線特性によりゼロに収束する特性を示す。これは、４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行が、車両に振動や異音を発生させることなく、滑らかに行われていることを意味する。
【００４６】
このように、走行中において４輪駆動状態から２輪駆動状態への切り換える時、クラッチ１２の切断によりモータ４と左右後輪3L,3Rとを切り離す際、モータ４のトルクを直ちにゼロにするのではなく、クラッチ１２の切断応答遅れ時間の間、車軸上で負のトルクが入らない最小のモータトルク（１Nm）を残す制御を行うようにしたため、クラッチ１２の切断応答遅れにより、モータ４やギア減速機１１の歯車等の回転慣性物がガタ量分を空走し、歯車等のコースト側にぶつかってしまうという従来の問題が解消され、
▲１▼４→２駆動力配分切り換え時、振動や異音を低減する。
▲２▼４→２駆動力配分切り換え時、モータ駆動系への衝撃入力を抑え、モータ駆動系の寿命を向上させる。
という利点が得られ、４→２駆動力配分切り換え時における走行フィーリングが大幅に向上する。
【００４７】
なお、停車時や低速走行時等であって、車速Ｖが設定車速Ｖ0未満である場合には、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ６→ステップＳ７へと進む流れとなり、クラッチ１２の切断指令とモータ４の回転停止指令を同時に出力し、モータトルク残留制御は実行されない。これは、停車時や低速走行域では、モータ駆動音が乗員にとって耳障りとなるためであり、モータ駆動音が乗員にとって騒音とならない車両が設定車速Ｖ0以上の走行中に限ってモータトルク残留制御を実行している。
【００４８】
次に、効果を説明する。
第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４９】
(1) モータ４を停止し、モータ４と左右後輪3L,3Rとを切り離す際、所定時間だけモータ４の駆動電流を残す制御を行うようにしたため、モータ駆動系の長寿命化に寄与しながら、クラッチ１２を切り離す際の振動や異音を低減し、走行フィーリングを向上させることができる。
【００５０】
(2) モータトルク残留制御は、クラッチ１２の切断指令からクラッチ１２の切断応答遅れ時間（例えば、0.5sec）の間、車軸上で負のトルクが入らない最小のモータトルク（例えば、モータトルク＝１Nm）を残す制御を行うようにしたため、モータ４のトルクゼロタイミングと実際にクラッチ１２が切断されるタイミングとがほぼ一致し、効果的にクラッチ１２を切り離す際の振動や異音を低減することができる。
加えて、モータトルクを４輪駆動状態での高いレベルのまま残す場合のように、モータトルクの低下応答遅れによりクラッチ１２が先に切断されることによる振動や異音も確実に防止でき、実際のクラッチ１２が切断されるまでの間、車軸トルクを正の値で保つことができる。
【００５１】
(3) モータトルク残留制御は、前輪速センサ27FL,27FRからの左右前輪速平均値等により検出される車速Ｖが設定車速Ｖ0以上であるとき、クラッチ１２の切断応答遅れ時間の間、モータトルクを残す制御を行うようにしたため、走行時にはスムーズな２輪駆動状態への移行を達成しながら、停車時や低速走行時に乗員にとって耳障りとなるモータ騒音の発生を防止することができる。
【００５２】
以上、本発明のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００５３】
例えば、第１実施例では、モータトルク残留制御として、0.5secという一定時間だけモータトルクを残留させる例を示したが、走行状態や車両状態によりクラッチ１２の切断応答遅れ時間を推定演算等により求め、算出された可変値による切断応答遅れ時間だけモータトルクを残留させるようにしても良い。また、残留させるモータトルクも、第１実施例のように、１Nmという固定値で与えるのではなく、車軸トルク等を検出したり推定して、可変値によるモータトルクにて与えるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。
【図３】第１実施例装置における４ＷＤコントローラで実行されるモータトルク残留制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１実施例装置でのモータトルク残留制御時における車速、モータ回転数、モータ指令トルク、モータトルク、クラッチ制御、実際のクラッチの動き、車軸トルク（前輪）、車軸トルク（後輪）の各特性を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1L,1R  左右前輪
２  エンジン
3L,3R  左右後輪
４  モータ（電動モータ）
５  トランスミッション＆ディファレンシャルギア
６  無端ベルト
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  ギア減速機
１２  クラッチ（断接機構）
１３  ディファレンシャルギア
１４  吸気管路
１５  スロットルバルブ
１６  スロットルセンサ
１７  アクセルペダル
１８  エンジンコントローラ
１９  ステップモータ
２０  アクセルセンサ
２１  エンジン回転数センサ
２２  電圧調整器（レギュレータ）
２３  電流センサ
２４  リレー
２５  サーミスタ
２６  モータ用回転数センサ
27FL,27FR,27RL,27RR  車輪速センサ
２８  インヒビタースイッチ
２９  ブレーキスイッチ
【図１】
0003705254.tif 000002
【図２】
0003705254.tif 000003
【図３】
0003705254.tif 000004
【図４】
0003705254.tif 000005