(57)【要約】【課題】エンジントルクに応じてロスエネルギーの総和が最少になるように前後トルク配分比を適切に制御する。【解決手段】四輪駆動車の制御装置としてのコントローラ２０は、エンジン２が出力するエンジントルクを取得し、前輪９及び後輪１０において生じるタイヤロスエネルギーの和と、後輪１０の駆動に伴って生じる機械的なメカロスエネルギーと、のロスエネルギーの総和に基づき、前輪９に配分する駆動トルクと後輪１０に配分する駆動トルクとの比率を示す前後トルク配分比を決定し、この前後トルク配分比に従って、駆動トルクを前輪９と後輪１０とに配分する制御を行う。特に、コントローラ２０は、エンジントルクの大きさに応じて変化するロスエネルギーの総和に基づき、現在のエンジントルクに応じたロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比を決定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪と後輪とに配分する駆動トルクを制御する四輪駆動車の制御装置であって、
エンジンが出力するエンジントルクを取得する取得手段と、
前輪及び後輪において生じるタイヤロスエネルギーの和と、後輪の駆動に伴って生じる機械的なメカロスエネルギーと、のロスエネルギーの総和に基づき、前記エンジントルクに対応する駆動トルクにおいて前輪に配分する駆動トルクと後輪に配分する駆動トルクとの比率を示す前後トルク配分比を決定するトルク配分比決定手段と、
前記トルク配分比決定手段により決定された前記前後トルク配分比に従って、前記エンジントルクに対応する駆動トルクを前輪と後輪とに配分するための制御を行うトルク配分制御手段と、
を有し、
前記トルク配分比決定手段は、前記エンジントルクの大きさに応じて変化する前記ロスエネルギーの総和に基づき、前記取得手段により取得された現在のエンジントルクに応じた前記ロスエネルギーの総和が最小になる前記前後トルク配分比を決定する、ことを特徴とする四輪駆動車の制御装置。
【請求項２】
前記四輪駆動車は、前記エンジントルクの一部をカップリングを介して後輪に伝達し、このカップリングの締結トルクを変化させることにより、前記エンジントルクのうちで後輪に伝達する駆動トルクを可変に構成され、
前記トルク配分比決定手段は、前記メカロスエネルギーとして、前記エンジントルクに応じて１次関数的に変化する、前記カップリングにおいて生じるカップリングロスエネルギーを用いて、前記前後トルク配分比を決定する、請求項１に記載の四輪駆動車の制御装置。
【請求項３】
前記トルク配分制御手段は、前記トルク配分比決定手段により決定された前記前後トルク配分比に応じた前記カップリングの締結トルクを求めて、この締結トルクを前記カップリングに適用する制御を行う、請求項２に記載の四輪駆動車の制御装置。
【請求項４】
前記四輪駆動車は、トランスミッションからのエンジントルクをプロペラシャフトに伝達するパワーテイクオフを有し、
前記トルク配分比決定手段は、前記メカロスエネルギーとして、前記エンジントルクに応じて２次関数的に変化する、少なくとも前記パワーテイクオフに含まれるギヤユニットにおいて生じるギヤユニットロスエネルギーを用いて、前記前後トルク配分比を決定する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の四輪駆動車の制御装置。
【請求項５】
前記トルク配分比決定手段は、前記エンジントルクに応じて２次関数的に変化する前記タイヤロスエネルギーの和に基づき、前記前後トルク配分比を決定する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の四輪駆動車の制御装置。
【請求項６】
前記トルク配分比決定手段は、少なくともエンジントルクと前輪及び後輪の車輪速度とに基づき定められた前記ロスエネルギーの総和を表す演算式を用いて、現在のエンジントルクと前輪及び後輪の現在の車輪速度とに基づき、前記ロスエネルギーの総和が最小になる前記前後トルク配分比を決定する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の四輪駆動車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪と後輪とに配分する駆動トルクを制御する四輪駆動車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、補助駆動輪（典型的には後輪）に配分する駆動トルクを制御する種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１には、横加速度、エンジントルク及び旋回半径に基づいて、車輪において生じるタイヤロスエネルギーと機械的なメカロスエネルギーとのロスエネルギーの総和が最小になるように、前輪に配分する駆動トルクと後輪に配分する駆動トルクとの前後トルク配分比を決定する技術が開示されている。同様の技術が特許文献２にも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６２１７９３１号公報
【特許文献２】特許第５７９３８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本発明の発明者らは、上述したタイヤロスエネルギーとメカロスエネルギーとのロスエネルギーの総和が最小になるような前後トルク配分比が、エンジントルク（エンジンの駆動力／駆動トルク）の大きさに応じて種々に変化することを見出した。つまり、前後トルク配分比とロスエネルギーとの関係がエンジントルクの大きさに応じて変わるため、ロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比がエンジントルクに応じて変化するのである。上記した特許文献１及び２に記載された技術のいずれも、エンジントルクに応じて変化するロスエネルギーを考慮に入れて前後トルク配分比を決定してはいない。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、エンジントルクに応じてロスエネルギーの総和が最少になるように前後トルク配分比を適切に制御することができる四輪駆動車の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、前輪と後輪とに配分する駆動トルクを制御する四輪駆動車の制御装置であって、エンジンが出力するエンジントルクを取得する取得手段と、前輪及び後輪において生じるタイヤロスエネルギーの和と、後輪の駆動に伴って生じる機械的なメカロスエネルギーと、のロスエネルギーの総和に基づき、エンジントルクに対応する駆動トルクにおいて前輪に配分する駆動トルクと後輪に配分する駆動トルクとの比率を示す前後トルク配分比を決定するトルク配分比決定手段と、トルク配分比決定手段により決定された前後トルク配分比に従って、エンジントルクに対応する駆動トルクを前輪と後輪とに配分するための制御を行うトルク配分制御手段と、を有し、トルク配分比決定手段は、エンジントルクの大きさに応じて変化するロスエネルギーの総和に基づき、取得手段により取得された現在のエンジントルクに応じたロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比を決定する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、エンジントルクの大きさに応じて変化するロスエネルギーの総和を考慮に入れて、現在のエンジントルクに応じたロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比を決定する。これにより、エンジントルクに応じてロスエネルギーの総和が最少になるように、前後トルク配分比を適切に制御することができる。
【０００７】
本発明において、好ましくは、四輪駆動車は、エンジントルクの一部をカップリングを介して後輪に伝達し、このカップリングの締結トルクを変化させることにより、エンジントルクのうちで後輪に伝達する駆動トルクを可変に構成され、トルク配分比決定手段は、メカロスエネルギーとして、エンジントルクに応じて１次関数的に変化する、カップリングにおいて生じるカップリングロスエネルギーを用いて、前後トルク配分比を決定する。
このように構成された本発明によれば、エンジントルクに応じて１次関数的に変化するカップリングロスエネルギーをメカロスエネルギーとして用いることで、そのようなカップリングロスエネルギーを含むロスエネルギーの総和が最少になる前後トルク配分比を適切に決定することができる。
【０００８】
本発明において、好ましくは、トルク配分制御手段は、トルク配分比決定手段により決定された前後トルク配分比に応じたカップリングの締結トルクを求めて、この締結トルクをカップリングに適用する制御を行うのがよい。
【０００９】
本発明において、好ましくは、四輪駆動車は、トランスミッションからのエンジントルクをプロペラシャフトに伝達するパワーテイクオフを有し、トルク配分比決定手段は、メカロスエネルギーとして、エンジントルクに応じて２次関数的に変化する、少なくともパワーテイクオフに含まれるギヤユニットにおいて生じるギヤユニットロスエネルギーを用いて、前後トルク配分比を決定する。
このように構成された本発明によれば、エンジントルクに応じて２次関数的に変化するギヤユニットロスエネルギーをメカロスエネルギーとして用いることで、そのようなギヤユニットロスエネルギーを含むロスエネルギーの総和が最少になる前後トルク配分比を適切に決定することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、トルク配分比決定手段は、エンジントルクに応じて２次関数的に変化するタイヤロスエネルギーの和に基づき、前後トルク配分比を決定する。
このように構成された本発明によれば、エンジントルクに応じて２次関数的に変化するタイヤロスエネルギーを用いることで、そのようなタイヤロスエネルギーを含むロスエネルギーの総和が最少になる前後トルク配分比を適切に決定することができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、トルク配分比決定手段は、少なくともエンジントルクと前輪及び後輪の車輪速度とに基づき定められたロスエネルギーの総和を表す演算式を用いて、現在のエンジントルクと前輪及び後輪の現在の車輪速度とに基づき、ロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比を決定する。
このように構成された本発明によれば、ロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比を精度良く決定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の四輪駆動車の制御装置によれば、エンジントルクに応じてロスエネルギーの総和が最少になるように前後トルク配分比を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による四輪駆動車の制御装置が適用された車両を概略的に示す全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態によるコントローラの機能構成図を示す。
【図３】エンジントルクと各種ロスエネルギーとの関係についての説明図である。
【図４】エンジントルクの大きさに応じたロスエネルギーの総和の変化についての説明図である。
【図５】エンジントルクの大きさに応じたロスエネルギーの総和の変化についての更なる説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による四輪駆動車の制御装置を説明する。
【００１５】
［装置構成］
まず、図１を参照して、本発明の実施形態による四輪駆動車の制御装置が適用された車両の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態による四輪駆動車の制御装置が適用された車両を概略的に示した全体構成図である。
【００１６】
図１に示すように、車両１は、主に、エンジン２と、トランスミッション３と、ＰＴＯ（パワーテイクオフ（Power Take Off））５と、フロントドライブシャフト７Ｒ、７Ｌと、左右一対の前輪９（右前輪９Ｒ及び左前輪９Ｌ）と、左右一対の後輪１０（右後輪１０Ｒ及び左後輪１０Ｌ）と、プロペラシャフト１２と、電磁カップリング１３と、リヤデファレンシャルギヤ１５と、リヤドライブシャフト１７Ｒ、１７Ｌと、コントローラ２０と、アクセル開度センサ３１と、前輪速度センサ３２Ｒ、３２Ｌと、後輪速度センサ３３Ｒ、３３Ｌと、を有する。
【００１７】
車両１は、フロントエンジン・フロントドライブ方式（ＦＦ方式）をベースとした四輪駆動車である。具体的には、車両１は、フルタイム式の四輪駆動を実施するのではなく、二輪駆動状態（前輪９のみを駆動する状態）と、四輪駆動状態（前輪９及び後輪１０の両方を駆動する状態）とを適宜切り替え可能に構成されている。また、車両１は、図示しないステアリングの操作に応じて、前輪９を操舵するように構成されている。なお。本発明は、図１に示すような四輪駆動車の駆動形式への適用に限定はされず、四輪駆動車の種々の駆動形式（例えばフロントエンジン・リアドライブ方式（ＦＲ方式）など）に対して適用可能である。
【００１８】
エンジン２は、燃料と空気との混合気を燃焼させて、車両１の推進力としての駆動トルク（エンジントルク）を発生し、この駆動トルクをトランスミッション３に伝達する。トランスミッション３は、複数の段階にギヤ比を変化させることが可能な変速機であり、エンジン２からの駆動トルクを設定されたギヤ比にて伝達する。この場合、トランスミッション３は、エンジン２からの駆動トルクを、フロントドライブシャフト７Ｒ、７Ｌを介して前輪９に伝達すると共に、トランスファーに相当するＰＴＯ５に伝達する。ＰＴＯ５は、トランスミッション３からの駆動トルクをプロペラシャフト１２に伝達し、プロペラシャフト１２は、ＰＴＯ５からの駆動トルクを電磁カップリング１３に伝達する。そして、電磁カップリング１３は、プロペラシャフト１２からの駆動トルクをリヤデファレンシャルギヤ１５に伝達し、リヤデファレンシャルギヤ１５は、電磁カップリング１３から伝達された駆動トルクを、リヤドライブシャフト１７Ｒ、１７Ｌを介して右後輪１０Ｒと左後輪１０Ｌとに配分する。
【００１９】
詳しくは、電磁カップリング１３は、プロペラシャフト１２とリヤデファレンシャルギヤ１５に接続されたシャフトとを連結するカップリングであり、図示しない電磁コイルやカム機構やクラッチなどを有している。電磁カップリング１３は、コントローラ２０による制御の元で、内部の電磁コイルに供給される電流に応じて、当該電磁カップリング１３における締結トルクを可変に構成されている。このように締結トルクを変えることで、電磁カップリング１３は、プロペラシャフト１２からの駆動トルクのうち、リヤデファレンシャルギヤ１５に伝達する駆動トルク（つまり後輪１０に伝達する駆動トルク）の最大値である最大伝達トルクを変えられるようになっている。この場合、電磁カップリング１３は、コントローラ２０の制御により最大伝達トルクが設定され、この最大伝達トルクに応じた駆動トルクをリヤデファレンシャルギヤ１５に伝達するよう機能する。
【００２０】
具体的には、電磁カップリング１３は、プロペラシャフト１２から伝達された、最大伝達トルク以下の駆動トルクについては、この駆動トルクをそのままリヤデファレンシャルギヤ１５に伝達する。他方で、電磁カップリング１３は、プロペラシャフト１２から伝達された、最大伝達トルクを超える駆動トルクについては、伝達された駆動トルクの全てをリヤデファレンシャルギヤ１５に伝達せず、最大伝達トルクに対応する駆動トルクのみをリヤデファレンシャルギヤ１５に伝達する。なお、電磁カップリング１３には、例えば特開２０１３−３２０６０号公報に記載されたような構成を適用することができる。
【００２１】
他方で、アクセル開度センサ３１は、ドライバによるアクセルペダル（不図示）の操作量に対応するアクセル開度を検出する。前輪速度センサ３２Ｒは、右前輪９Ｒの車輪速度を検出し、前輪速度センサ３２Ｌは、左前輪９Ｌの車輪速度を検出する。後輪速度センサ３３Ｒは、右後輪１０Ｒの車輪速度を検出し、後輪速度センサ３３Ｌは、左後輪１０Ｌの車輪速度を検出する。これらのアクセル開度センサ３１、前輪速度センサ３２Ｒ、３２Ｌ及び後輪速度センサ３３Ｒ、３３Ｌは、それぞれ、検出したアクセル開度、前輪速度（右前輪９Ｒ及び左前輪９Ｌの車輪速度）、及び後輪速度（右後輪１０Ｒ及び左後輪１０Ｌの車輪速度）に対応する検出信号をコントローラ２０に出力する。
【００２２】
次に、図２は、本発明の実施形態によるコントローラ２０の機能構成図を示す。図２に示すように、コントローラ２０は、機能的には、取得部２１と、トルク配分比決定部２２と、トルク配分制御部２３と、を有する。
【００２３】
コントローラ２０の取得部２１は、エンジン２が出力するエンジントルクを取得する。コントローラ２０は、車両１の運転状態（典型的にはアクセル開度センサ３１が検出したアクセル開度。その他には車速やトランスミッション３のギヤ段等。）に基づき、車両１から発生させるべき目標加速度を設定し、この目標加速度を実現するためのエンジン２の目標エンジントルクを設定してエンジン２を制御する。１つの例では、取得部２１は、そのように設定されたエンジントルクを取得する。なお、このように取得部２１がエンジントルクを取得するのに限定はされず、所定のセンサを用いてエンジントルクを求めてもよい。
【００２４】
コントローラ２０のトルク配分比決定部２２は、エンジン２が出力したエンジントルクに対応する駆動トルクにおいて、前輪９に配分する駆動トルクと後輪１０に配分する駆動トルクとの比率を示す前後トルク配分比を決定する。特に、トルク配分比決定部２２は、取得部２１が取得したエンジントルクや、前輪速度センサ３２Ｒ、３２Ｌ及び後輪速度センサ３３Ｒ、３３Ｌのそれぞれが検出した車輪速度などに基づき、前輪９及び後輪１０において生じるタイヤロスエネルギーの和と、後輪１０の駆動に伴って生じる機械的なメカロスエネルギーとのロスエネルギーの総和に応じて、前後トルク配分比を決定する。
【００２５】
コントローラ２０のトルク配分制御部２３は、トルク配分比決定部２２が決定した前後トルク配分比に従って、駆動トルクを前輪９と後輪１０とに配分するための制御を行う。具体的には、トルク配分制御部２３は、前後トルク配分比に基づいて電磁カップリング１３に対して設定すべき最大伝達駆動トルクを求め、この最大伝達駆動トルクを電磁カップリング１３に対して設定する制御を行って、所望の駆動トルクが後輪１０に対して伝達されるようにする。より詳しくは、トルク配分制御部２３は、電磁カップリング１３に適用すべき締結トルクを求め、この締結トルクを電磁カップリング１３に適用する制御を行う。この場合、トルク配分制御部２３は、電磁カップリング１３に流す電流量を算出する。
【００２６】
このように、コントローラ２０は、本発明における「四輪駆動車の制御装置」に相当する。なお、コントローラ２０は、１つ以上のプロセッサ（ＣＰＵ）、当該プロセッサ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。例えば、コントローラ２０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって構成される。
【００２７】
［制御方法］
次に、本実施形態においてコントローラ２０が行う制御方法について具体的に説明する。
【００２８】
上述したように、コントローラ２０は、前輪９及び後輪１０において生じるタイヤロスエネルギーの和と、後輪１０の駆動に伴って生じる機械的なメカロスエネルギーとのロスエネルギーの総和に応じて、前後トルク配分比を決定し、この前後トルク配分比に従って駆動トルクを前輪９と後輪１０とに配分するための制御を行う。特に、本実施形態では、コントローラ２０は、エンジントルクの大きさに応じたロスエネルギーの総和に基づき、現在のエンジントルクに応じたロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比を決定する。こうするのは、タイヤロスエネルギーとメカロスエネルギーとのロスエネルギーの総和が最小になるような前後トルク配分比が、エンジントルクの大きさに応じて種々に変化するからである。つまり、前後トルク配分比とロスエネルギーとの関係がエンジントルクの大きさに応じて変わるため、ロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比がエンジントルクに応じて変化するからである。
【００２９】
ここで、図３乃至図５を参照して、本実施形態に係る制御方法の基本概念について具体的に説明する。
【００３０】
図３は、エンジントルクと各種ロスエネルギーとの関係についての説明図である。図３（ａ）は、エンジントルクとギヤユニットロスエネルギーとの関係を示し、図３（ｂ）は、エンジントルクとカップリングロスエネルギーとの関係を示し、図３（ｃ）は、エンジントルクとタイヤロスエネルギーとの関係を示している。図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、或る前後トルク配分比でのロスエネルギーの一例を示している。つまり、前後トルク配分比を固定させてエンジントルクを変化させたときのロスエネルギーの一例を示している。
【００３１】
図３（ａ）のギヤユニットロスエネルギーは、ＰＴＯ５などのギヤユニットにおいて生じるロスエネルギーであり、図３（ｂ）のカップリングロスエネルギーは、電磁カップリング１３において生じるロスエネルギーであり、本実施形態では、少なくともギヤユニットロスエネルギーとカップリングロスエネルギーとの和をメカロスエネルギーとして用いる。ギヤユニットロスエネルギーは、主にＰＴＯ５において生じるロスに相当し、ＰＴＯ５においてギヤの歯面が滑るときのロスや、ＰＴＯ５内でのオイル攪拌に伴ったロスを含む。また、カップリングロスエネルギーは、典型的には電磁カップリング１３が滑っているときに生じるロスエネルギーである。その他のメカロスエネルギーとしては、リヤデフアレンシャルに起因するものがあり、これはＰＴＯ５のロスと同傾向を有する。なお、メカロスエネルギーは、厳密には、後輪１０の駆動に関する機械的なロスエネルギーだけでなく、前輪９の駆動に関する機械的なロスエネルギーも含む。他方で、図３（ｃ）のタイヤロスエネルギーは、前輪９において生じるタイヤロスエネルギーと後輪１０において生じるタイヤロスエネルギーとの和である。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、ギヤユニットロスエネルギーはエンジントルクに応じて程度は小さいものの２次関数的に変化する傾向にあり、図３（ｂ）に示すように、カップリングロスエネルギーはエンジントルクに応じて１次関数的に変化する傾向にあり、図３（ｃ）に示すように、タイヤロスエネルギーはエンジントルクに応じて２次関数的に変化する傾向にある。このように、ギヤユニットロスエネルギー、カップリングロスエネルギー及びタイヤロスエネルギーは、エンジントルクに応じて、それぞれで別々に変化するのである。なお、ここでいう「２次関数的に変化」とは、完全なる２次関数に従った変化だけでなく、実際には２次関数に従った変化ではないが、全体的に見て２次関数のように変化することも含むものとする。「１次関数的に変化」も同様である。
【００３３】
次に、図４を参照して、エンジントルクの大きさに応じたロスエネルギーの総和の変化について説明する。図４（ａ）は、エンジントルクが比較的大きい場合における前後トルク配分比とロスエネルギーとの関係の一例を示し、図４（ｂ）は、エンジントルクが比較的小さい場合における前後トルク配分比とロスエネルギーとの関係の一例を示している。図４（ａ）、（ｂ）は、４輪が一様な路面にある状態における、それぞれ、エンジントルクを固定させて前後トルク配分比を変化させたときのロスエネルギーを示している。
【００３４】
具体的には、図４（ａ）、（ｂ）において、グラフＧ１１、Ｇ２１は、前輪９において生じるタイヤロスエネルギーを示し、グラフＧ１２、Ｇ２２は、後輪１０において生じるタイヤロスエネルギーを示し、グラフＧ１３、Ｇ２３は、メカロスエネルギー（主にギヤユニットロスエネルギーとカップリングロスエネルギーとの和）を示し、グラフＧ１４、Ｇ２４は、これら前輪９のタイヤロスエネルギーと後輪１０のタイヤロスエネルギーとメカロスエネルギーとの総和を示している。
【００３５】
図４（ａ）のグラフＧ１４より、エンジントルクが比較的大きい場合には、前後トルク配分比Ｒ１においてロスエネルギーの総和が最小になる。これに対して、図４（ｂ）のグラフＧ２４より、エンジントルクが比較的小さい場合には、この前後トルク配分比Ｒ１とは異なる前後トルク配分比Ｒ２においてロスエネルギーの総和が最小になる。したがって、エンジントルクの大きさに応じてロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比が変化するのである。これは、前後トルク配分比に対する前輪９のタイヤロスエネルギーと後輪１０のタイヤロスエネルギーとメカロスエネルギーとのそれぞれの関係が、エンジントルクの大きさに応じて別々に変化するからである。その要因は、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明したように、ギヤユニットロスエネルギー、カップリングロスエネルギー及びタイヤロスエネルギーのそれぞれがエンジントルクに応じて別々に変化するからである。
【００３６】
図５を追加的に参照して、エンジントルクの大きさに応じたロスエネルギーの総和の変化について更に説明する。図５は、エンジントルクに応じた前後トルク配分比とロスエネルギーとの関係の変化を３次元的に示している。図５において、グラフＧ１４は、図４（ａ）と同様の、エンジントルクが比較的大きい場合における前輪９のタイヤロスエネルギーと後輪１０のタイヤロスエネルギーとメカロスエネルギーとの総和を示しており、グラフＧ２４は、図４（ｂ）と同様の、エンジントルクが比較的小さい場合における前輪９のタイヤロスエネルギーと後輪１０のタイヤロスエネルギーとメカロスエネルギーとの総和を示している。また、前後トルク配分比Ｒ１、Ｒ２も、図４（ａ）、（ｂ）に示したものと同様である。図５中の矢印Ａ１に示すように、エンジントルクの大きさに応じてロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比が変化することが容易に理解できる。
【００３７】
以上述べたことから、本実施形態では、コントローラ２０は、エンジントルクの大きさに応じて変化するロスエネルギーの総和を考慮に入れて、現在のエンジントルクに応じたロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比を決定する。特に、コントローラ２０は、少なくともエンジントルクと前輪９及び後輪１０の車輪速度とに基づき定められたロスエネルギーの総和を表す演算式を用いて、現在のエンジントルクと前輪９及び後輪１０の現在の車輪速度とに基づき、ロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比を決定する。以下では、前後トルク配分比を決定するための演算式について具体的に説明する。
【００３８】
まず、本明細書で使用する主な記号を、以下のように定義する。
Ｆfl、Ｆfr、Ｆrl、Ｆrr：左前輪駆動トルク、右前輪駆動トルク、左後輪駆動トルク、右後輪駆動トルク
Ｆ：駆動トルク（エンジントルク）
Ｖfl、Ｖfr、Ｖrl、Ｖrr：左前輪速度、右前輪速度、左後輪速度、右後輪速度
Ｖf、Ｖr：前輪速度、後輪速度
ＶV：車体速度
ｘ：前後トルク配分比
Ｌtire：タイヤロスエネルギーの総和
ＬU：ギヤユニットロスエネルギー
ＬC：カップリングロスエネルギー
ＬUC：メカロスエネルギー
Ｌtotal：ロスエネルギーの総和
【００３９】
一般的に、所定の領域では、車輪において駆動トルクとスリップ率との関係がドライビングスティフネスに応じた一次関数の関係となる。そのため、各輪が発生する駆動トルクＦｗは、検出した各輪のスリップ率とドライビングスティフネスとの積で求めることができる。
【００４０】
各輪の駆動トルクは、エンジントルクＦと前後トルク配分比ｘ（エンジントルクの後輪への配分の割合であって１以下の変数）を含む数式で表すことができる。この場合、後輪分はｘを用いて表された式に応じた駆動トルクが付与され、前輪分は（１−ｘ）を用いて表された式に応じた駆動トルクが付与されることになる。
【００４１】
ここで、各輪がそれぞれ発生している駆動トルクと各輪のスリップ率の積が、タイヤロスエネルギーである。各輪のスリップ率は、車体速度と各輪の車輪速度の差で推定するため、タイヤロスエネルギーは、各輪について、駆動力と車体速度と車輪速度の差を乗じた値の、４輪分の和で表される。各輪駆動力には、上述のとおり前後トルク配分比ｘが含まれているため、タイヤロスエネルギーは、整理すると次式で表される。
Ｌtire＝Ｆ2｛（Ｐf＋Ｐr）ｘ2−２Ｐfｘ＋Ｐf｝    式（１）
【００４２】
式（１）において、「Ｐf」、「Ｐr」は、タイヤロスエネルギーが、エンジン駆動力の二乗と前後トルク配分比ｘの二乗を代表的な変数として表されるよう式を整理した過程で生じた各係数を、前輪側と後輪側に分けてまとめたものである。特に、「Ｐf」は、前輪速度Ｖfl、Ｖfrや前輪のドライビングスティフネスによって表され、「Ｐr」は、後輪速度Ｖrl、Ｖrrや後輪のドライビングスティフネスによって表される。
【００４３】
次に、ギヤユニットロスエネルギーＬUは、前後トルク配分比ｘを用いて、式（２）により表される。式（２）中の「ａ」、「ｂ」、「ｃ」は、それぞれ、ギヤユニットにおいて決まる係数である。式（２）に示すように、ギヤユニットロスエネルギーＬUは、前後トルク配分比ｘの２次関数として表される。
ＬU＝ａｘ2＋ｂｘ＋ｃ    式（２）
【００４４】
また、カップリングロスエネルギーＬCは、前後輪の回転数差と当該カップリングが後輪に伝達する駆動トルクに依存するところ、駆動トルク（エンジントルク）Ｆの１次関数として表されると共に、前後トルク配分比ｘの１次関数として表される。
ＬC＝（ＤＶf−ＥＶr）×αＦｘ    式（３）
【００４５】
式（３）において、Ｄ、Ｅ、αは、エンジン駆動力Ｆと前後トルク配分比ｘが代表的な変数として表されるよう式を整理した過程で生じた各係数を前輪側と後輪側に分けてまとめたものである。
【００４６】
式（２）と式（３）とを統合すると、メカロスエネルギーＬUCは、式（４）のように表される。
ＬUC＝ＬU＋ＬC
＝Ａｘ2＋Ｂｘ＋Ｃ    式（４）
【００４７】
式（４）中の「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」は、前後トルク配分比ｘが代表的な変数として表されるよう式を整理した過程で生じた各係数をまとめたものである。
【００４８】
次に、ロスエネルギーの総和Ｌtotalは、タイヤロスエネルギーの総和ＬtireとメカロスエネルギーＬUCとから、式（５）のように表される。式（５）に示すように、ロスエネルギーの総和Ｌtotalは、前後トルク配分比ｘの２次関数として表されると共に、駆動トルク（エンジントルク）Ｆの２次関数として表される。
Ｌtotal＝Ｌtire＋ＬUC
＝Ｆ2｛（Ｐf＋Ｐr）ｘ2−２Ｐfｘ＋Ｐf｝
＋Ａｘ2＋Ｂｘ＋Ｃ
＝｛Ａ＋（Ｐf＋Ｐr）Ｆ2｝ｘ2
＋（Ｂ−２ＰfＦ2）ｘ＋Ｃ＋ＰfＦ2    式（５）
【００４９】
ここで、式（５）をｘで微分した式「ｄ／ｄｘ（Ｌtotal）」に関して、「ｄ／ｄｘ（Ｌtotal）＝０」が成立するときの前後トルク配分比ｘにおいて、ロスエネルギーの総和Ｌtotalが最小となる。このロスエネルギーの総和Ｌtotalが最小となる前後トルク配分比ｘminは、式（６）で表される。
ｘmin＝（２ＰfＦ2−Ｂ）／２｛Ａ＋（Ｐf＋Ｐr）Ｆ2｝    式（６）
【００５０】
式（６）によれば、駆動トルク（エンジントルク）Ｆと、「Ｐf」、「Ｐr」と、「Ａ」、「Ｂ」とにより、ロスエネルギーの総和Ｌtotalが最小となるときの前後トルク配分比ｘminを求めることができる。この場合、「Ｐf」、「Ｐr」は車輪速度から求まり、「Ｂ」は車輪速度及び駆動トルク（エンジントルク）から求まる。よって、式（６）の前後トルク配分比ｘminは、駆動トルク（エンジントルク）Ｆと車輪速度Ｖfl、Ｖfr、Ｖrl、Ｖrrとから求めることができる。
【００５１】
したがって、上述したコントローラ２０（トルク配分比決定部２２）は、式（６）の演算式（式（５）でも良い）を所定の内部メモリなどに記憶させておき、取得部２１が取得した現在のエンジントルクＦと、前輪速度センサ３２Ｒ、３２Ｌ及び後輪速度センサ３３Ｒ、３３Ｌのそれぞれが検出した現在の車輪速度Ｖfl、Ｖfr、Ｖrl、Ｖrrとを式（６）に代入することで、適用すべき前後トルク配分比ｘminを求める。
【００５２】
［作用効果］
次に、本発明の実施形態による四輪駆動車の制御装置の作用効果を述べる。
【００５３】
本実施形態によれば、コントローラ２０は、エンジントルクの大きさに応じて変化するロスエネルギーの総和を考慮に入れて、現在のエンジントルクに応じたロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比を決定する。これにより、エンジントルクに応じてロスエネルギーの総和が最少になるように前後トルク配分比を適切に制御することができる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、コントローラ２０は、エンジントルクに応じて１次関数的に変化するカップリングロスエネルギーをメカロスエネルギーとして用いることで、そのようなカップリングロスエネルギーを含むロスエネルギーの総和が最少になる前後トルク配分比を適切に決定することができる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、コントローラ２０は、エンジントルクに応じて２次関数的に変化するギヤユニットロスエネルギーをメカロスエネルギーとして用いることで、そのようなギヤユニットロスエネルギーを含むロスエネルギーの総和が最少になる前後トルク配分比を適切に決定することができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、コントローラ２０は、エンジントルクに応じて２次関数的に変化するタイヤロスエネルギーを用いることで、そのようなタイヤロスエネルギーを含むロスエネルギーの総和が最少になる前後トルク配分比を適切に決定することができる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、コントローラ２０は、エンジントルク及び前輪９及び後輪１０の車輪速度などに基づき定められたロスエネルギーの総和を表す演算式を用いて、現在のエンジントルク及び前輪９及び後輪１０の現在の車輪速度とに基づき、ロスエネルギーの総和が最小になる前後トルク配分比を精度良く決定することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  車両
２  エンジン
３  トランスミッション
５  ＰＴＯ（パワーテイクオフ）
９  前輪
１０  後輪
１２  プロペラシャフト
１３  電磁カップリング
１５  リヤデファレンシャルギヤ
２０  コントローラ
３１  アクセル開度センサ
３２Ｒ、３２Ｌ  前輪速度センサ
３３Ｒ、３３Ｌ  後輪速度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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