(57)【要約】【課題】  車両の走行性能をより向上させることを課題とする。【解決手段】  上記課題は、ローバックが検出され、ロールバック速度がロールバック速度制限値を超えた場合に、ロールバックを維持しつつ、モータ５００の駆動力をもってロールバック速度がロールバック速度制限値を目標速度として制限されるように、インバータ装置４００の作動を制御し、モータ５００の電機子電流を制御するためのロールバック制御部１５０をモータ制御装置１２０に設けることにより解決できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載電源から出力された電力を制御する電力変換装置、及び該電力変換装置により制御された電力を受けて車輪の駆動力を発生する電動機を有する車両駆動装置に備えられ、運転者からの駆動要求に関する信号を含む入力信号を入力して前記電力変換装置の作動を制御するための指令信号を出力する電子回路装置であって、
車両が進行方向とは逆の方向に後退する状態を検出するための信号を入力し、この入力信号から検出される後退速度が大きくなって後退制限速度を超えた場合には、前記後退制限速度を目標速度として前記後退速度を制限するための駆動電力が前記電力変換装置から前記電動機に供給されるように指令信号を生成し、この生成された指令信号を前記電力変換装置に出力する
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両駆動装置用電子回路装置において、
前記後退速度が前記後退制限速度を超えた場合に出力される指令信号は、前記後退速度を制限するための駆動電力が、前記後退速度が前記後退制限速度を超える前の駆動電力よりも大きくなるように生成される
ことを特徴とする車両駆動用電子回路装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両駆動装置用電子回路装置において、
前記後退速度が前記後退制限速度を超えた場合に出力される指令信号は、運転者からの駆動要求に関する入力信号から、運転者からの駆動要求があったことが検出されるまで出力される
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両駆動装置用電子回路装置において、
前記後退速度が前記後退制限速度を超えた場合に出力される指令信号は、前記電動機の損失を前記電動機の負の出力よりも上回らせるための指令を含む
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両駆動装置用電子回路装置において、
前記電動機の温度に関する信号を入力し、この入力された信号から前記電動機の温度の変化が検出された場合には、前記電動機の損失を前記電動機の負の出力よりも上回らせるための指令を変化させる
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項６】
請求項４に記載の車両駆動装置用電子回路装置において、
前記後退時、前記車載電源から前記電力変換装置に出力される余剰電力に関する信号を入力し、この入力された信号から得られる余剰電力が、前記後退速度から得られる余剰電力になるように、前記電動機の損失を前記電動機の負の出力よりも上回らせるための指令を変化させる
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項７】
請求項１に記載の車両駆動装置用電子回路装置において、
前記電力変換装置の作動を制御するための指令信号を前記電力変換装置に出力する制御部と、
車両の前記後退を検出するための検出部と、
該検出部によって前記後退が検出され、前記後退速度が前記後退制限速度を超えた場合に前記電動機の駆動力を決定する決定部と、を有し、
前記制御部は、前記検出部によって車両の前記後退が検出され、前記後退速度が前記後退制限速度を超えた場合には、前記後退制限速度を目標速度として前記後退速度を制限するための駆動電力が前記電力変換装置から前記電動機に供給されるように指令信号を生成し、この生成された指令信号を前記電力変換装置に出力する
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項８】
請求項７に記載の車両駆動装置用電子回路装置において、
前記検出部は、シフトレバーのレンジ位置、及びブレーキペダルの踏み込み量に関する信号を入力し、この入力された信号から車両が前記後退の態勢にあると判定したら、前記後退に対応する準備をするための準備モード信号を出力する
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項９】
車載電源から出力された電力を制御する電力変換装置、及び該電力変換装置により制御された電力を受けて車輪の駆動力を発生する電動機を有する車両駆動装置に備えられ、運転者からの駆動要求に関する信号を含む入力信号を入力して前記電力変換装置の作動を制御するための指令信号を出力する電子回路装置であって、
車両が進行方向とは逆の方向に後退した時にその速度を制限する制御を実行するための後退制限速度、及び前記後退速度の制限制御により前記後退速度を後退速度制限範囲に保持するための後退目標速度を設定しており、
車両が進行方向とは逆の方向に後退する状態を検出するための信号を入力し、この入力信号から検出される後退速度が大きくなって後退制限速度を超えた場合には、前記後退を維持し、かつ前記後退速度を前記後退目標速度に向かって収束させて前記後退制限速度制限範囲に保持するための駆動電力が前記電力変換装置から前記電動機に供給されるように指令信号を生成し、この生成された指令信号を前記電力変換装置に出力する
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の車両駆動装置用電子回路装置において、
前記後退目標速度を前記後退制限速度と同じ値に設定している
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の車両駆動装置用電子回路装置において、
前記後退目標速度の絶対値を、前記後退を維持でき、かつ前記後退制限速度の絶対値よりも小さい値に設定している
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項１２】
車輪の駆動力を発生する内燃機関により駆動される発電機、該発電機から出力された電力を制御する電力変換装置、及び該電力変換装置により制御された電力を受けて、前記内燃機関により駆動される車輪とは異なる車輪の駆動力を発生する電動機を有する車両駆動装置に備えられ、運転者からの駆動要求に関する信号を含む入力信号を入力して前記電力変換装置及び前記発電機の作動を制御するための指令信号を出力する電子回路装置であって、
車両が進行方向とは逆の方向に後退する状態を検出するための信号を入力し、この入力信号から検出される後退速度が大きくなって後退制限速度を超えた場合には、前記後退制限速度を目標速度として前記後退速度を制限するための駆動電力が前記電力変換装置から前記電動機に供給されるように指令信号を生成し、この生成された指令信号を前記電力変換装置に出力すると共に、前記駆動電力を発生させるための発電出力が前記発電機から前記電力変換装置に供給されるように指令信号を生成し、この生成された指令信号を前記発電機に出力する
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項１３】
車輪の駆動力を発生する内燃機関により駆動される発電機、該発電機から出力された電力を制御する電力変換装置、及び該電力変換装置により制御された電力を受けて、前記内燃機関により駆動される車輪とは異なる車輪の駆動力を発生する電動機を有する車両駆動装置に備えられ、運転者からの駆動要求に関する信号を含む入力信号を入力して前記電力変換装置及び前記発電機の作動を制御するための指令信号を出力する電子回路装置であって、
車両が進行方向とは逆の方向に後退した時にその速度を制限する制御を実行するための後退制限速度、及び前記後退速度の制限制御により前記後退速度を後退速度制限範囲に保持するための後退目標速度を設定しており、
車両が進行方向とは逆の方向に後退する状態を検出するための信号を入力し、この入力信号から検出される後退速度が大きくなって後退制限速度を超えた場合には、前記後退を維持し、かつ前記後退速度を前記後退目標速度に向かって収束させて前記後退制限速度制限範囲に保持するための駆動電力が前記電力変換装置から前記電動機に供給されるように指令信号を生成し、この生成された指令信号を前記電力変換装置に出力すると共に、前記駆動電力を発生させるための発電出力が前記発電機から前記電力変換装置に供給されるように指令信号を生成し、この生成された指令信号を前記発電機に出力する
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の車両駆動装置用電子回路装置において、
前記後退目標速度を前記後退制限速度と同じ値に設定している
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の車両駆動装置用電子回路装置において、
前記後退目標速度の絶対値を、前記後退を維持でき、かつ前記後退制限速度の絶対値よりも小さい値に設定している
ことを特徴とする車両駆動装置用電子回路装置。
【請求項１６】
内燃機関と共に車輪の駆動系を構成する車両駆動装置であって、
前記車輪に伝達される駆動力を発生する電動機と、
車載電源から供給された電力を制御して前記電動機に供給する電力変換装置と、
前記電力変換装置の作動を制御して前記電動機の駆動を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、車両が進行方向とは逆の方向に後退し、この後退速度が後退制限速度を超えた場合には、前記電動機の駆動力をもって前記後退速度が前記後退制限速度を目標速度として制御されるように、前記電力変換装置の作動を制御し、前記電動機の駆動を制御する
ことを特徴とする車両駆動装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の車両駆動装置において、
前記制御装置は、前記後退速度を制御する前記電動機の駆動力が、前記後退速度が前記後退制限速度を超える前の時の駆動力よりも大きくなるように、前記電力変換装置の作動を制御して前記電動機の電機子電流を制御する
ことを特徴とする車両駆動装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の車両駆動装置において、
前記制御装置は、前記電動機の駆動力による前記後退速度の制御を、前記車輪から前記後退に応じた駆動力を受けて前記電動機が逆回転している状態で、アクセルが踏み込まれる時まで続ける
ことを特徴とする車両駆動装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載の車両駆動装置において、
前記制御装置は、前記電動機の損失が前記電動機の負の出力よりも上回るように、かつ前記後退速度を制御する駆動力が前記電動機に発生するように、前記電力変換装置の作動を制御して前記電動機の電機子電流を制御する
ことを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の車両駆動装置において、
前記制御装置は、前記電動機の電機子温度の変化に対応する前記電動機の電機子巻線抵抗の変化に応じて前記電力変換装置の作動を制御し、前記電動機の電機子電流の無効分を制御する
ことを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の車両駆動装置において、
前記制御装置は、余剰分として前記車載電源から前記電力変換装置に出力された電力に応じて前記電力変換装置の作動を制御し、前記電動機の電機子電流の無効分を制御する
ことを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２２】
内燃機関と共に車輪の駆動系を構成する車両駆動装置であって、
前記車輪に伝達される駆動力を発生する電動機と、
車載電源から供給された電力を制御して前記電動機に供給する電力変換装置と、
前記電力変換装置の作動を制御して前記電動機の駆動を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置には、車両が進行方向とは逆の方向に後退した時にその速度を制限する制御を実行するための後退制限速度、及び前記後退速度の制限制御により前記後退速度を後退速度制限範囲に保持するための後退目標速度が設定されており、
前記制御装置は、前記後退が検出され、前記後退速度が前記後退制限速度を超えた場合には、前記後退が維持され、かつ前記後退速度が前記後退目標速度に向かって収束されて前記後退制限速度制限範囲に保持されるように、前記電力変換装置の作動を制御し、前記電動機の駆動を制御する
ことを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の車両駆動装置において、
前記後退目標速度は前記後退制限速度である
ことを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２４】
請求項２２に記載の車両駆動装置において、
前記後退目標速度の絶対値は、前記後退を維持でき、かつ前記後退制限速度の絶対値よりも小さい値である
ことを特徴とする車両駆動装置用制御装置。
【請求項２５】
車輪の駆動力を発生する内燃機関により駆動される発電機と、
該発電機から出力された電力を制御する電力変換装置と、
該電力変換装置により制御された電力を受けて、前記内燃機関により駆動される車輪とは異なる車輪の駆動力を発生する電動機と、
前記電力変換装置の作動を制御して前記電動機の駆動を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、車両が進行方向とは逆の方向に後退し、この後退速度が後退制限速度を超えた場合には、前記電動機の駆動力をもって前記後退速度が前記後退制限速度を目標速度として制御されるように、前記電力変換装置の作動を制御し、前記電動機の駆動を制御すると共に、前記後退速度を制限するための発電出力が前記発電機から前記電力変換装置に供給されるように、前記発電機の作動を制御する
ことを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２６】
車輪の駆動力を発生する内燃機関により駆動される発電機と、
該発電機から出力された電力を制御する電力変換装置と、
該電力変換装置により制御された電力を受けて、前記内燃機関により駆動される車輪とは異なる車輪の駆動力を発生する電動機と、
前記電力変換装置の作動を制御して前記電動機の駆動を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置には、車両が進行方向とは逆の方向に後退した時にその速度を制限する制御を実行するための後退制限速度、及び前記後退速度の制限制御により前記後退速度を後退速度制限範囲に保持するための後退目標速度が設定されており、
前記制御装置は、前記後退が検出され、前記後退速度が前記後退制限速度を超えた場合には、前記後退が維持され、かつ前記後退速度が前記後退目標速度に向かって収束されて前記後退制限速度制限範囲に保持されるように、前記電力変換装置の作動を制御し、前記電動機の駆動を制御すると共に、前記後退速度を制御するための発電出力が前記発電機から前記電力変換装置に供給されるように、前記発電機の作動を制御する
ことを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の車両駆動装置において、
前記後退目標速度は前記後退制限速度である
ことを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２８】
請求項２６に記載の車両駆動装置において、
前記後退目標速度の絶対値は、前記後退を維持でき、かつ前記後退制限速度の絶対値よりも小さい値である
ことを特徴とする車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動装置及びそれに用いられる電子回路装置に関し、代表的には車両の走行性能を向上させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行性能を向上するための背景技術としては、例えば特許文献１乃至３に開示されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、モータトルク指令値を、モータの回転速度が０のときは正の値で、回転速度が負方向に増加するにつれて正方向に次第に増加するモータ制御技術が開示されている。また、特許文献２には、ロールバックを検知したら、ロールバックを検知していないときよりも電動機における車両進行方向の駆動力を増加させる車両駆動技術が開示されている。これらの開示技術はいずれも、ロールバックをさせないヒルホールドを狙っているものと考えられる。
【０００４】
特許文献３には、前後輪の一方を内燃機関により駆動し、他方を電動機により駆動する車両において、登り坂で坂道発進した際に、車両が後退してロールバック状態と判定すると、後退速度がロールバック処理開始速度になるまでは、モータの目標トルクを車両の後退速度に応じた量だけ低減する制御技術が開示されている。特許文献３に開示された技術は、モータから車輪までのトルク伝達系に対する過大トルクの発生を抑制することを狙っているものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５８１０１号公報
【特許文献２】特開２００６−３１１６４４号公報
【特許文献３】特開２００６−１０１６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、電気自動車及びハイブリッド電気自動車に代表されるように、モータを駆動源とする自動車が増加している。このような自動車は、車両からの排気を低減できる或いはゼロにできることから地球環境に配慮できると共に、モータの応答性を活かして、モータの駆動力を車両走行の各場面において利用できることから車両の走行性能を向上させることができる。例えば特許文献１乃至３に開示された技術のように、車両のロールバックの抑制にモータの駆動力を利用することにより、車両の坂道発進時の走行性能を向上させることができる。
【０００７】
今後さらに、モータを駆動源とする自動車を普及させるためには、モータを駆動源とする自動車の商品性をより向上させる必要がある。これを達成するためには、車両走行の各場面においてモータの駆動力をより有効に利用したり、車両走行の各場面におけるモータの駆動をより最適に制御するなどして、車両走行の各場面における車両の走行性能をより向上させる必要がある。
【０００８】
例えば車両の坂道発進時、坂路が急勾配の場合、ブレーキが解除されてからアクセルが踏み込まれるまでの間に車両が加速的にロールバックし、このロールバック速度が大きくなり過ぎると、車両をロールバックから脱出させ難くなる。従って、車両の走行性能をより向上させる一つの方法としては、ロールバックの加速を抑制して車両の坂道発進特性を向上させることが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の代表的な一つは、車両の走行性能をより向上させることができる車両駆動装置用電子回路装置を提供する。
【００１０】
ここに、本発明の代表的な一つの特徴は、車両が進行方向とは逆の方向に後退し、この速度が後退制限速度を超えた場合には、後退速度を制限することにある。
【００１１】
本発明の代表的な一つによれば、後退速度を制限するので、後退速度の加速的な増加を抑制できる、車両を後退から脱出させ易くできる。
【００１２】
また、本発明の代表的な他の一つは、車両の走行性能をより向上させることができる車両駆動装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の代表的な一つによれば、車両を後退から脱出させ易くできるので、車両の坂路発進特性が向上する。従って、本発明の代表的な一つによれば、車両の走行性能がより向上する。
【００１４】
車両の走行性能の向上は、電動駆動装置を搭載した車両の商品性をより向上させ、電動駆動装置を搭載した車両の普及に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１６】
以下の実施例では、本発明を自動車用電動駆動システムに適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１７】
本発明を適用した電動駆動システムは自動車以外の車両にも駆動システムとして採用できる。特に急勾配の坂道において、運転者がブレーキを解除してアクセルを踏み込むまでの間に、車体がクリープトルクに逆らって進行方向とは逆の方向に後退する車両への採用が好ましい。
【００１８】
ここで、後退とは、車両が進行方向に前進するとき（シフトレンジ位置（自動変速機の場合）が「Ｄ」のとき）は後進することを、車両が進行方向に後進するとき（シフトレンジ位置（自動変速機の場合）が「Ｒ」のとき）は前進することをそれぞれ示す。また、後退はロールバック或いはずり下がり若しくはずり落ちと呼ばれることもある。本明細書では、後退という表現に代えて、ロールバック或いはずり下がり若しくはずり落ちという表現を用いる場合もある。
【実施例１】
【００１９】
図１乃至図１４に基づいて本発明の第１実施例を説明する。
【００２０】
本実施例は、本発明が適用された電動駆動システムを、モータ駆動用バッテリを持たない４輪駆動式ハイブリッド電気自動車に採用した例である。
【００２１】
まず、図１を用いて、モータ駆動用バッテリを持たない４輪駆動式ハイブリッド電気自動車の駆動システムの構成を説明する。
【００２２】
尚、図１では、制御信号を伝送する制御ケーブルを細い実線の矢印により、電気エネルギーを供給する電気ケーブルを、制御ケーブルを示す実線よりも太い実線によりそれぞれ示している。後述する図２も同様である。
【００２３】
モータ駆動用バッテリを持たない４輪駆動式ハイブリッド電気自動車（以下、「４輪駆動車１」と記述する）は、内燃機関であるエンジン６により前輪２（主輪）を、回転電機であるモータ５００により後輪４（従輪）をそれぞれ駆動するように、エンジン６による駆動システムと、モータ５００による駆動システムとを備えた複合駆動型車両である。エンジン６は、前輪２の主駆動系を構成する動力源であり、車両の走行範囲全域において熱エネルギーにより回転動力を発生する。モータ５００は、後輪４の従駆動系を構成する動力源であり、車両の発進時からエンジン６のみによる走行速度域に達するまでの間、及び氷結路など路面の摩擦係数μが小さい走行路においてエンジン６により駆動される前輪２にスリップが生じ、エンジン６の動力を路面に伝達できない時に電気エネルギーにより回転駆動力を発生する。
【００２４】
尚、本実施例では、エンジン６により前輪２を、モータ５００により後輪４をそれぞれ駆動する場合を例に挙げて説明するが、エンジン６により後輪４を、モータ５００により前輪２をそれぞれ駆動する構成としてもよい。
【００２５】
エンジン６の回転動力は、自動変速機７によって変速された後、動力伝達機構８を介して前輪２の駆動軸３に伝達される。これにより、前輪２は車両の走行範囲全域においてエンジン６により駆動される。
【００２６】
エンジン６には車載補機用発電機９及び駆動専用発電機２００がベルトを介して機械的に連結されている。両発電機は、エンジン６の回転動力を受けて作動し、それぞれ用途の異なる電力を発生する。
【００２７】
車載補機用発電機９は車載１４ボルト系電源を構成しており、公称出力電圧１２ボルトの車載バッテリ１０を充電するための直流電力及び車載補機用を駆動するための直流電力を発生する。
【００２８】
駆動専用発電機２００は、モータ５００の駆動用電力を専用に発生するモータ電源を構成すると共に、車載補機用発電機９よりも高い電力を出力できる車載４２ボルト系電源を構成しており、モータ５００に対する要求駆動力に応じて出力電圧を０ボルトから５０ボルト又は６０ボルトまで可変できる。
【００２９】
尚、本実施例では、モータ５００の電源として駆動専用発電機２００を備えた場合を例に挙げて説明する。この場合、モータ駆動専用大容量バッテリの搭載が不要な分、従駆動輪（本実施例では後輪４）の従駆動システムの搭載スペースを小さくできると共に、エンジンの動力により前後輪を駆動する機械式４輪駆動車と比べて従駆動輪の従駆動システムを安価に提供できる。
【００３０】
また、本実施例では、駆動専用発電機２００を電源として低電圧，大電流によりモータ５００を駆動するので、車両の走行性能において要求される高トルクを出力でき、エンジンの動力により前後輪を駆動する機械式４輪駆動車と比べて遜色のない従駆動システムを提供できる。
【００３１】
車載補機用発電機９及び駆動専用発電機２００はエンジン６と共にエンジンルーム内に配置されている。駆動専用発電機２００は水冷密閉型回転電機であるので、駆動専用発電機２００のエンジン６に対する取付位置は、空冷開放型回転電機である車載補機用発電機９のエンジン６に対する取付位置よりも低い位置にできる。
【００３２】
本実施例では、前述したように、モータ駆動用バッテリを備えていないので、駆動専用発電機２００から出力された直流電力はリレー３００を介してインバータ装置４００の直流側に直接入力される。インバータ装置４００は、入力された直流電力を、モータ５００の駆動に必要な三相交流電力に変換し、この変換された三相交流電力をモータ５００に供給する。モータ５００は三相交流電力を受けて作動し、後輪３の駆動に必要な回転動力を発生する。
【００３３】
モータ５００の回転動力は、モータ５００の出力側に接続されたクラッチ６００、及びクラッチ６００の出力側に接続されたデファレンシャルギヤ７００を介して後輪４の駆動軸５に伝達される。これにより、後輪４は、車両の発進時からエンジン６のみによる走行速度域に達するまでの間、及び氷結路など路面の摩擦係数μが小さい走行路においてエンジン６により駆動される前輪２にスリップが生じ、エンジン６の動力を路面に伝達できない時に駆動される。従って、本実施例の従駆動システムによれば、車両を安定させながら高トルクにより発進及び走行させることができ、前輪２にスリップが発生した時には、前輪２を速やかにグリップさせて、摩擦係数μの小さい走行路を安定にかつ確実に走破させることができる。
【００３４】
デファレンシャルギヤ７００は、モータ５００の回転動力を左右の駆動軸５に分配するための動力伝達機構であり、モータ５００の回転動力を減速するための減速機が一体に設けられている。
【００３５】
モータ５００及びインバータ装置４００は近接配置されて、車両の後部座席からトランクルームに至る床下にあり、かつデファレンシャルギヤ７００の近傍にある狭小スペースに設置されている。
【００３６】
尚、本実施例では、モータ５００及びインバータ装置４００を別体とした場合を例に挙げて説明するが、両者を一体のユニット（機電一体）構造にしてもよい。この場合、機器の小型化，車両への搭載性向上を達成できる。
【００３７】
また、モータ５００はクラッチ６００及びデファレンシャルギヤ７００と一体のユニット構造にしてもよい。
【００３８】
クラッチ６００は、２つのクラッチ板を電磁力により制御して動力伝達を制御する電磁式動力遮断機構であり、車両の発進時からエンジン６のみによる走行速度域に達するまでの間、及び氷結路など路面の摩擦係数μが小さい走行路においてエンジン６により駆動される前輪２にスリップが生じ、エンジン６の動力を路面に伝達できない時には２つのクラッチ板が締結されて、モータ５００の回転動力がデファレンシャルギヤ７００に伝達されるように制御され、エンジン６のみによる走行速度域にある時には２つのクラッチ板が解放されて、モータ５００からデファレンシャルギヤ７００への回転動力の伝達が遮断されるように制御される。
【００３９】
後輪４の従駆動系を構成する各機器の作動は、電子回路装置１００から供給された信号或いは電力によって制御される。電子回路装置１００は、プログラムに基づいて各機器の制御に必要な演算を実行するマイクロコンピュータ、マイクロコンピュータの演算に必要なプログラムやマップ及びパラメータなどのデータが予め格納された記憶装置、及び抵抗などの回路素子が集積された集積回路（ＩＣ）などの複数の電子部品を搭載した複数の制御基板を備えており、後述する４輪駆動制御装置，モータ制御装置、及びチョッパ回路を構成している。
【００４０】
電子回路装置１００が司る制御としては、駆動専用発電機２００に供給される界磁電流を制御して駆動専用発電機２００の発電を制御する界磁制御、リレー３００の接点の駆動を制御して駆動専用発電機２００とインバータ装置４００との間の電気的な接続を制御するリレー制御、インバータ装置４００の電力変換動作を制御してモータ５００の駆動を制御する駆動制御、モータ５００に供給される界磁電流を制御してモータ５００の駆動を制御する界磁制御、及びクラッチ６００に供給される励磁電流を制御してクラッチ６００の締結・遮断を制御するクラッチ制御がある。
【００４１】
後輪４の従駆動系を構成する各機器と電子回路装置１００との間は信号ケーブル或いは電気ケーブルによって電気的に接続されている。車載バッテリ１０と電子回路装置１００との間は電気ケーブルによって電気的に接続されている。エンジン６のコンポーネント機器（空気絞り弁，給排気弁，燃料噴射弁），変速機７を構成する変速機構及び車載補機用発電機９の作動を制御するエンジン制御装置、及びアンチロックブレーキシステムを構成するキャリパーシリンダ機構の作動を制御するアンチロックブレーキシステム制御装置などの他の車載制御装置（図示省略）と電子回路装置１００との間はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）ケーブルによって電気的に接続されている。これにより、各車載制御装置の間において各車載制御装置の所有情報を共有でき、電子回路装置１００は、エンジン制御装置からエンジン回転数信号，シフト位置信号，アクセル開度信号、及びブレーキストローク信号を、アンチロックブレーキシステム制御装置から車輪速信号をそれぞれ必要に応じて入力情報として取得でき、それらの入力情報を電子回路装置１００の上記各制御に利用できる。
【００４２】
尚、本実施例では、自動変速機７を構成する変速機構の作動をエンジン制御装置が制御する場合を例に挙げて説明する。車両が変速機制御装置を搭載する場合には、自動変速機７を構成する変速機構の作動は変速機制御装置により制御される。この場合、電子回路装置１００に入力されるシフト位置信号は変速機制御装置からＬＡＮケーブルを介して取得される。
【００４３】
次に、図２を用いて、後輪４の従駆動系を構成する電動駆動システムの構成を具体的に説明する。
【００４４】
尚、図２では、リレー３００及びクラッチ６００を図示省略している。
【００４５】
電子回路装置１００は、４輪駆動制御装置１１０，モータ制御装置１２０、及びチョッパ回路１０１，１０２から構成されている。
【００４６】
尚、本実施例では、４輪駆動制御装置１１０，モータ制御装置１２０、及びチョッパ回路１０１，１０２を１つの電子回路装置１００とした場合を例に挙げて説明するが、それぞれを別体としてもよい。また、４輪駆動制御装置１１０のみ別体とし、残りを１つにしてもよい。
【００４７】
また、本実施例では、電子回路装置１００をモータ５００及びインバータ装置４００とは別体に設けた場合を例に挙げて説明する。モータ５００及びインバータ装置４００を機電一体ユニット構造とする場合には、そのユニットに電子回路装置１００を一体に組み込んでもよい。この場合、４輪駆動制御装置１１０はモータ制御装置１２０及びチョッパ回路１０１，１０２と共にユニット内に組み込まれていてもよいし、それのみ別体としてユニットの外に設けてもよい。また、モータ制御装置１２０はインバータ装置４００に、チョッパ回路１０１はクラッチ６００に、チョッパ回路１０２はモータ５００にそれぞれ組み込んでもよい。
【００４８】
４輪駆動制御装置１１０は、エンジン制御装置１１から出力されたシフト位置信号，アクセル開度信号、及びアンチロックブレーキシステム制御装置から出力された車輪速信号を入力情報としており、それらの入力情報に基づいてモータトルク目標値信号を出力情報としてモータ制御装置１２０に出力する。また、４輪駆動制御装置１１０は、入力情報に基づいて、クラッチ６００を駆動するためのクラッチ制御指令信号をチョッパ回路１０１に、リレー３００を駆動するためのリレー制御指令信号をリレー３００の駆動回路にそれぞれ出力情報として出力する。また、４輪駆動制御装置１１０は、後述するロールバック準備信号を入力情報として入力する。
【００４９】
モータ制御装置１２０は、４輪駆動制御装置１１０から出力されたモータトルク目標値信号，エンジン制御装置１１から出力されたシフト位置信号，アクセル開度信号，エンジン回転数信号、及びブレーキストローク情報信号、後述するセンサ４４０，５３０から出力されたモータ電機子電流信号，モータ界磁電流信号，モータ回転信号、及びコンデンサ電圧信号（インバータ入力電圧信号）を入力情報としており、それらの入力情報に基づいて、インバータ装置４００の駆動を制御するためのインバータ制御指令信号をインバータ装置４００に、モータ５００の界磁電流を制御するためのモータ界磁制御指令信号をチョッパ回路１０２に、駆動専用発電機２００の界磁電流を制御するための発電機界磁制御指令信号を駆動専用発電機２００の電圧調整器２４０に、車両のロールバックの対応に備えてリレー３００及びクラッチ６００を駆動させるためのロールバック準備信号を４輪駆動制御装置１１０にそれぞれ出力情報として出力する。
【００５０】
チョッパ回路１０１，１０２のそれぞれは、４輪駆動制御装置１１０及びモータ制御装置１２０から出力された指令信号に基づいて、車載バッテリ１０から供給された電流の通電と遮断とを繰り返して、対応する負荷（励磁巻線或いは界磁巻線）に供給される出力電圧の平均値を制御し、対応する負荷に流れる電流を制御する電流制御装置であり、スイッチング半導体素子１０１ａ，１０２ａ、及びこれを駆動するための駆動回路などから構成されている。ここで、車載バッテリ１０からクラッチ６００の励磁巻線（図示省略）に流れる励磁電流はチョッパ回路１０１により、車載バッテリ１０からモータ５００のロータ５２０の界磁巻線５２１に流れる界磁電流はチョッパ回路１０２によりそれぞれ制御される。
【００５１】
駆動専用発電機２００は、前述のように、エンジン６の駆動力をベルトを介して受けて駆動され、モータ５００を駆動するために要求された電力をインバータ装置４００に供給する交流式同期回転電機であり、ステータ２１０，ロータ２２０，整流器２３０及び電圧調整器２４０から構成されている。
【００５２】
ステータ２１０及びロータ２２０は両者の中心軸が同心となるように配置され、互いに径方向に対向している。
【００５３】
ステータ２１０は、電機子鉄心（図示省略）に電機子巻線２１１が巻かれて構成された電機子である。
【００５４】
ロータ２２０は、一方の極性に磁化される爪状磁極と他方の極性に磁化される爪状磁極とが周方向に交互に配置された磁極鉄心（図示省略）に界磁巻線２２１が巻かれ、周方向に隣接する爪状磁極の間に直方体状の永久磁石（図示省略）が設けられて構成されたルンデル構造の界磁である。永久磁石は、周方向の面の極性が、周方向に対向する爪状磁極の極性と同じになるように、周方向に着磁されている。
【００５５】
整流器２３０は、電機子巻線２１１から出力された三相交流電力を整流して直流電力に変換する変換装置であり、２つのダイオード２３１を電気的に直列に接続した直列回路を三相分、電気的に並列に接続（ブリッジ接続）した三相ブリッジ整流回路から構成されている。
【００５６】
電圧調整器２４０は、モータ制御装置１０２から出力された指令信号に基づいて、界磁巻線２２１に供給される界磁電流を制御し、駆動専用発電機２００から出力される発電電圧を制御する電圧制御装置であり、スイッチング半導体素子２４１及びこれを駆動するための駆動回路などから構成されている。界磁巻線２２１に流れる界磁電流は、駆動専用発電機２００の立上り時（発電量が所定値に達しておらず、所定の界磁電流が確保できない時）には車載バッテリ１０から、駆動専用発電機２００の立上り後には整流器２３０の出力側からそれぞれ供給される。
【００５７】
電圧調整器２４０によって制御された界磁電流が、ブラシとスリップリングとの機械的な摺動接触により電気的な接続を実現する導通機構（図示省略）を介して界磁巻線２２１に流れると、爪状磁極は対応する極性に磁化され、ロータ２２０に発生した磁束が爪状磁極の一方からステータ２１０を経由して爪状磁極の他方に至る磁気回路が形成される。この状態でエンジン６の駆動力によってロータ２２０が回転すると、ロータ２２０から出力された磁束は三相の電機子巻線２１１と鎖交し、三相の電機子巻線２１１のそれぞれに電圧が誘起される。これにより、電機子巻線２１１からは三相交流電力が出力される。出力された三相交流電力は整流器２３０によって直流電力に整流され、インバータ装置４００に供給される。
【００５８】
インバータ装置４００は、駆動専用発電機２００から出力された直流電力を、モータ制御装置１２０から出力された指令信号に基づいて、モータ５００の駆動に必要な三相交流電力に変換し、この変換された三相交流電力をモータ５００に供給する電力変換装置であり、パワーモジュール４１０，駆動回路４２０，平滑回路４３０及びセンサ４４０から構成されている。
【００５９】
パワーモジュール４１０は、駆動専用発電機２００から供給された直流電力をスイッチング半導体素子４１１のスイッチング動作により三相交流電力に変換する半導体回路装置であり、２つのスイッチング半導体素子４１１が電気的に直列に接続された直列回路を三相分、電気的に並列に接続（ブリッジ接続）した電力変換回路から構成され、駆動専用発電機２００とモータ５００との間に電気的に接続されている。
【００６０】
駆動回路４２０は、モータ制御装置１２０から出力された指令信号、すなわち６つのスイッチング半導体素子４１１のそれぞれに対応するインバータ制御指令信号から、６つのスイッチング半導体素子４１１のそれぞれの動作に必要な容量かつ電位の駆動信号を生成し、この生成された駆動信号を、対応するスイッチング半導体素子４１１のゲート電極に供給して、対応するスイッチング半導体素子４１１をオン・オフさせる回路であり、増幅回路や電位変換回路などを構成する複数の半導体素子などの回路素子が集積された集積回路（ＩＣ）から構成されている。
【００６１】
平滑回路４３０は、駆動専用発電機２００から供給された直流電力に含まれる脈動分を除去して、パワーモジュール４１０に供給される直流電力を平滑する回路であり、容量素子であるコンデンサ４３１から構成され、パワーモジュール４１０の直流側と駆動専用発電機２００の出力側との間に電気的に並列に接続されている。
【００６２】
センサ４４０は、コンデンサ電圧、すなわちパワーモジュール４１０の直流側に駆動専用発電機２００から印加される直流電圧を検出するための電圧センサ、及びモータ５００にパワーモジュール４１０の交流側（出力側）から供給されるモータ電機子電流を検出するための電流センサである。この他にもセンサ４４０には、パワーモジュール４１０の温度を検出するための温度センサなどが含まれる。
【００６３】
尚、図２では、電圧センサ及び電流センサをひとまとめにして図示したが、実際の製品では、それぞれ適切な測定場所に設けられている。電流センサを例に挙げると、電流センサは、パワーモジュール４１０の出力端子或いはその出力端子に電気的に接続された配線導体に設けられている。
【００６４】
モータ５００は、インバータ装置４００から出力された三相交流電力により駆動されて回転動力を発生する巻線界磁型三相交流式同期回転電機であり、ステータ５１０，ロータ５２０及びセンサ５３０から構成されている。
【００６５】
ステータ５１０及びロータ５２０は両者の中心軸が同心となるように配置され、互いに径方向に対向している。
【００６６】
ステータ５１０は、電機子鉄心（図示省略）に電機子巻線５１１が巻かれて構成された電機子である。
【００６７】
ロータ５２０は、一方の極性に磁化される爪状磁極と他方の極性に磁化される爪状磁極とを周方向に交互に配置した磁極鉄心（図示省略）が軸方向に２つ並設され、磁極鉄心のそれぞれに界磁巻線２２１が巻かれ、磁極鉄心のそれぞれの周方向に隣接する爪状磁極の間に直方体状の永久磁石（図示省略）が設けられて構成されたタンデム型ルンデル構造の界磁である。永久磁石は、周方向の面の極性が、周方向に対向する爪状磁極の極性と同じになるように、周方向に着磁されている。
【００６８】
センサ５３０は、チョッパ回路１０２から界磁巻線５２１に供給されるモータ界磁電流を検出するための電流センサ、及びロータ５２０の回転を検出するための回転センサである。回転センサには、ロータとステータとの間のギャップの変化に応じて変化し、かつ位相差を持つ２つの電圧を出力するレゾルバ、或いは回転磁性部材の磁気変化を感応してそれに対応する信号を出力するホール素子（磁気感応素子）を備えたホールセンサを用いている。
【００６９】
尚、図２では、電流センサ及び回転センサをひとまとめにして図示したが、実際の製品では、それぞれ適切な測定場所に設けられている。回転センサを例に挙げると、回転センサは、ロータ５２０の回転に同期して信号を出力するように、ロータ５２０の回転軸上にセンサ回転部が設けられ、センサ回転部と径方向に対向する部位にセンサ固定部が設けられている。
【００７０】
チョッパ回路１０２によって制御された界磁電流が界磁巻線５２１に、ブラシとスリップリングとの機械的な摺動接触により電気的な接続を実現する導通機構（図示省略）を介して供給されると、爪状磁極は対応する極性に磁化され、ロータ５２０に発生した磁束が爪状磁極の一方からステータ５１０を経由して爪状磁極の他方に至る磁気回路が形成される。一方、インバータ装置４００から出力された三相交流電力が電機子巻線５１１に供給されると、ステータ５１０は回転磁界を発生する。ステータ５１０が発生した回転磁界及びロータ５２０が発生した磁束により、ステータ５１０とロータ５２０との間には磁気的な力（吸引，反発）が作用する。これにより、ロータ５２０が回転し、この回転により発生する回転動力が後輪４側に出力される。
【００７１】
本実施例の電動駆動システムは、前述のように、モータ駆動用バッテリを持たない。このため、本実施例の電動駆動システムでは駆動専用発電機２００とインバータ装置４００との間の直流電力をほとんど吸収できない。また、本実施例の電動駆動システムでは、インバータ装置４００の制御として、高応答で高精度なトルク制御が可能である、ｄ−ｑ軸回転座標による電流制御を、駆動専用発電機２００の制御として、応答が遅い界磁電流制御をそれぞれ採用している。このため、本実施例の電動駆動システムでは、駆動専用発電機２００から出力される発電エネルギーＰｇと、インバータ装置４００及びモータ５００に入力される駆動（消費）エネルギーＰｍとが等しくなるように、モータ５００の駆動制御と駆動専用発電機２００の発電制御とを協調している。これにより、本実施例の電動駆動システムでは、余剰電力によってコンデンサ４３１及びスイッチング半導体素子４１１に生じる過電圧、及び電力不足によるコンデンサ４３１の電圧低下によって生じるモータ５００のトルク不足をそれぞれ防止できる。
【００７２】
また、本実施例の電動駆動システムは、前述のように、直流電力をほとんど吸収できないので、基本的にモータ５００を回生動作させることができない。このため、本実施例の電動駆動システムでは、４輪駆動車１の制動時、クラッチ６００を切り離して後輪４側とモータ５００側との間の動力伝達を遮断し、後輪４の駆動力によるモータ５００の駆動を防止している。これにより、本実施例の電動駆動システムでは、モータ５００の回生動作を防止できる。
【００７３】
ところが、本実施例の電動駆動システムでは、車両の発進時にはクラッチ６００が締結状態にあるので、モータ５００を回生動作させる場合がある。すなわち車両が坂路（登坂路）において発進（前進或いは後進）する場合である。通常、平坦路や勾配の緩やかな坂路では、シフトレンジ位置が「Ｄ（ドライブ）」或いは「Ｒ（リバース）」の状態において運転者がブレーキを解除すると、エンジン６及びモータ５００から出力されたクリープトルクにより前輪２及び後輪４が駆動され、車両は進行方向に発進する。しかし、勾配の急な坂路（例えば傾斜が１０％を超える坂路）では、車重と重力との積により表される力の走行路面に水平な成分、及び走行路面から受ける抵抗力などによってクリープトルクが小さくなり、車両はロールバックする。
【００７４】
車両にロールバックが生じると、モータ５００は、後輪４の駆動力により駆動され、逆回転（モータ回転Ｎｍ＜０rpm ）する。この時、モータ５００は、クリープトルク或いは運転者のアクセルの踏み込み量に応じた要求トルク（モータトルクＴｍ＞０Ｎｍ）を出力するように、インバータ装置４００によって制御されている。このため、モータ５００の回転とトルクとの積で表されるモータ５００の出力（モータ出力Ｐ＝−Ｔｎ×Ｔｍ）は負になる。すなわちモータ５００は制動状態になる。
【００７５】
ロールバックによりモータ５００が制動状態になると、モータ駆動用バッテリを持つハイブリッド自動車では通常、モータが発電機として作動（回生動作）するので、回生エネルギー（電力）が発生する。発生した回生エネルギーはモータ駆動用バッテリに回収（充電）される。しかし、本実施例の電動駆動システムでは、モータ５００を発電機として作動（回生動作）させて回生エネルギーＰｂを発生させると、発生した回生エネルギーＰｂはコンデンサ４３１に吸収されるが、コンデンサ４３１の容量が車載バッテリ１０よりも遥かに小さいことから、僅かしか吸収されない。この結果、本実施例の電動駆動システムでは、インバータ装置４００の入力側（直流側）の電圧が、発生した回生エネルギーＰｂによって急上昇する。
【００７６】
そこで、本実施例の電動駆動システムでは、ロールバック時、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂの全てを、モータ５００の損失Ｐｌとして消費するようにモータ５００の銅損を調整している。このため、本実施例の電動駆動システムでは、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂを、モータ５００の電機子巻線５１１から発生するジュール熱に変えるように、モータ５００の磁束方向の電流成分であるｄ軸電流、すなわちモータ５００の電機子巻線５１１に流れる電機子電流の無効分をインバータ装置４００により制御している。具体的には、モータ５００の逆回転時（車輪速が負（正）の時でクリープトルク発生時、及び運転者のアクセルの踏み込み量に応じた要求トルク発生時）、モータ５００の電機子巻線５１１に流れる電機子電流の無効分が、モータ５００の正回転時（車輪速が正（負）の時でクリープトルク発生時、及びロールバック時と同じ条件（車速及び運転者のアクセル踏み込み量）の下での要求トルク発生時）よりも大きくなるように、ロールバック速度に応じてインバータ装置４００の作動を制御している。これにより、本実施例の電動駆動システムでは、ロールバック時、モータ５００が制動状態になっても、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂによってインバータ装置４００の入力側（直流側）の電圧を急上昇させることがなく、コンデンサ４３１及びスイッチング半導体素子４１１を過電圧から保護できる。
【００７７】
また、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂとモータ５００の損失Ｐｌとを等しくすれば、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂは原理的に全てモータ５００の損失Ｐｌになる。しかし、エンジン６の回転などによる外乱がある中、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂとモータ５００の損失Ｐｌとを常に等しくすることは非常に難しい。そこで、本実施例の電動駆動システムでは、ロールバック時、モータ５００の損失Ｐｌが、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂよりも大きくなるように、上記クリープトルク及び要求トルクの発生分に加えて、損失となる余剰の発電エネルギーＰｓ（＝Ｐｌ−Ｐｂ）を駆動専用発電機２００からインバータ装置４００に供給している。これにより、本実施例の電動駆動システムでは、モータ５００の損失Ｐｌが、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂを常に上回る。
【００７８】
ところで、本実施例の電動駆動システムでは、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂをモータ５００の損失Ｐｌのみで補償している。このため、本実施例の電動駆動システムでは、ロールバック時、モータ５００の出力（制動力）が大きくなり過ぎた場合、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂをモータ５００の損失Ｐｌのみで補償しきれなくなることが考えられる。例えば勾配が２０％程度の急な坂路においてロールバックが生じた時、運転者によりアクセルが直ちに踏み込まれなかった場合、ロールバック速度は負の加速度を増しながら大きくなる。この結果、運転者によりアクセルが踏み込まれた時には、ロールバック速度は非常に大きくなっている。この時、モータ500の逆回転速度、及び車両をロールバックから脱出させて登坂させるために必要なトルクが非常に大きいので、モータ５００の負の出力（制動力）は非常に大きくなる。一方、モータ５００の駆動を制御するインバータ装置４００には通常、故障防止のために電流制限が設けられている。このため、上記状態になった場合、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂを、モータ５００の電機子電流の無効分を増加させて、モータ５００の損失Ｐｌとして消費しようとしても、モータ５００の制動状態（制動力の大きさ）によっては、インバータ装置４００の電流制限以上にモータ５００の電機子電流の無効分を増加させる場合が生じて、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂに対してモータ５００の損失Ｐｌを上回せることができず、回生を生じさせる場合があると考えられる。
【００７９】
尚、上記回避方法としては、インバータ装置４００の容量を大きくする、すなわちより大きな電力に対応したインバータ装置にすることが考えられる。しかし、インバータ装置４００の容量増加は価格上昇や容積の増加を招き、小型で安価な電動駆動システムを提供できなくなる。
【００８０】
また、上記回避方法としては、運転者によってアクセルが踏み込まれる前からそれ相応のトルクをモータ５００から出力し、車両がロールバックから直ちに脱出するように、或いはロールバックしないようにすることが考えられる。しかし、運転者によっては、その車両挙動が通常の車両挙動とは異なる、すなわち車両がロールバックするのにロールバックしないとして、違和感を感じる場合がある。
【００８１】
また、前述のように、ロールバック速度（モータ５００の逆回転速度）が非常に大きい状態において、車両をロールバックから脱出させて登坂させるために、運転者のアクセルの踏み込みに応じて大きなトルクを出力しようとした場合、モータ５００の出力軸にねじりが生じ、そのねじりの大きさによっては、インバータ装置４００によるモータ５００の駆動の制御が不安定になり、車両をロールバックから直ちに脱出させることができない場合があると考えられる。
【００８２】
そこで、本実施例の電動駆動システムでは、モータ制御装置１２０にロールバック制御部を設け、ロールバック速度が加速度を増して大きくならないように、モータ５００の駆動をインバータ装置４００により制御して、モータ５００の駆動力によりロールバック速度を制限する。
【００８３】
詳述すると、本実施例の電動駆動システムでは、勾配が２０％程度の急な坂路においてロールバックが生じても、運転者がアクセルを踏み込んだ時には、インバータ装置４００の容量に応じた電流制限内で供給できる最大電機子電流とモータ５００の仕様によって決まる最大トルクを用いて車両をロールバックから容易に脱出させることができるロールバック速度、或いは負の車輪速とモータトルクとの関係を示すマップ（データテーブル）から得られる最大トルクに対応する負の車輪速範囲の負の最大値をロールバック速度制限値として設定し、クリープトルク発生時、すなわち運転者がブレーキを解除（オフ）してからアクセルを踏み込む（オン）する時までの間に、ローバックが検出され、ロールバック速度がロールバック速度制限値（例えば−１km／ｈ）を超えた場合には、運転者がアクセルを踏み込む時まで、ロールバックを維持しつつ、モータ５００の駆動力によりロールバック速度がロールバック速度制限値を目標速度として制限されるように、インバータ装置４００の作動を制御し、モータ５００の電機子電流を制御する。この結果、ロールバック速度は、制限制御開始後、ロールバック速度制限値に向かって収束する。ロールバック速度制限値に達した後、ロールバック速度は、ロールバック速度制限値を中間ラインとして微増減を繰り返しながら、運転者がアクセルを踏み込む時まで、ロールバック速度制限値を中間値とするロールバック速度制限範囲（例えば−１km／ｈ±０.２km／ｈ）に保持される。
【００８４】
尚、本実施例では、ロールバック速度制限値とロールバック速度目標値とを等しくした場合を例に挙げて説明する。ロールバック速度目標値としては、その絶対値を、ロールバックを維持でき、かつロールバック速度制限値の絶対値よりも小さい値としてもよい。この場合、ロールバック速度制限範囲をそのロールバック速度目標値を中間値とする範囲となる。
【００８５】
以上の制御により、本実施例の電動駆動システムでは、急勾配の坂路であっても車両のロールバック速度が加速度を増して大きくなることがなく、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーＰｂに対してモータ５００の損失Ｐｌを上回せることができるので、回生を生じさせることなく、車両をロールバックから容易に脱出させ登坂させることができる。従って、本実施例の電動駆動システムによれば、車両の坂路発進特性を向上させることができ、車両の走行性能をより向上させることができる。車両の走行性能の向上は、電動駆動システムを搭載した車両の商品性をより向上させ、電動駆動システムを搭載した車両の普及に寄与する。
【００８６】
また、本実施例の電動駆動システムでは、前述のように、インバータ装置４００を大容量化して、モータ５００に流す電機子電流の無効分を大きくする必要がない。従って、本実施例の電動駆動システムによれば、インバータ装置４００の大型化及び価格上昇を招くことがない。
【００８７】
さらに、本実施例の電動駆動システムでは、車両をロールバックさせながらロールバック速度を制限するので、ロールバックが生じる坂路において、運転者がアクセルを踏み込む前に、車両がロールバックから脱出する或いはロールバックしないなど、通常の車両挙動とは異なる車両挙動を生じさせることがない。従って、本実施例の電動駆動システムによれば、通常の車両挙動とは異なる車両挙動によって運転者に与える違和感を小さくできる。
【００８８】
さらにまた、本実施例の電動駆動システムでは、車両をロールバックさせながらロールバック速度を制限するので、運転者の安全性をより向上させながら、車両の走行路が坂路であることを運転者に認知させ、運転者がアクセルを直ちに踏み込むように仕向けることができる。
【００８９】
さらにまた、本実施例の電動駆動システムでは、急勾配の坂路であっても車両のロールバック速度が加速度を増して大きくなることがないので、運転者のアクセルの踏み込みに応じて、逆回転するモータ５００から出力される正のトルクによりモータ５００の出力軸に生じるねじりを小さくできる。従って、本実施例の電動駆動システムによれば、モータ５００の出力軸に生じるねじりが大きくなることがないので、インバータ装置４００によりモータ５００の駆動を安定に制御できる。
【００９０】
次に、図３乃至図１１を用いて、４輪駆動制御装置１１０及びモータ制御装置１２０の詳細な構成を説明しながら、上記ロールバック速度制限制御を実現するための構成について説明する。
【００９１】
ロールバック速度制限制御は、前述ように、モータ５００の駆動制御の一部である。このため、本実施例では、ロールバック速度制限制御を実行する制御部を、モータ制御装置１２０を構成する複数の制御部のうち、モータ５００の駆動制御を実行する制御部内に設けている。
【００９２】
まず、図３を用いて、４輪駆動制御装置１１０の構成について説明する。
【００９３】
４輪駆動制御装置１１０は、シフト位置信号，アクセル開度信号、及び車輪速信号を入力情報として入力し、それら入力情報に基づいて運転モードを判定し、この判定した運転モードに対応して、モータトルク目標値信号，クラッチ制御指令信号、及びリレー制御指令信号を出力情報として出力する。このため、４輪駆動制御装置１１０は、モード判定部１１１，トルク演算部１１２，クラッチ制御部１１３、及びリレー制御部１１４を備えている。また、４輪駆動制御装置１１０は、後述するロールバック準備信号を入力情報として入力しており、ロールバック準備信号に応じてクラッチ制御指令信号、及びリレー制御指令信号のそれぞれを出力情報として出力する。
【００９４】
シフト位置信号は、変速機のシフトレバーの近傍に設置された位置センサの出力信号である。４輪駆動制御装置１１０は、変速機が自動変速機である場合、位置センサの出力信号に基づいてシフトレバーが「Ｄ（ドライブ）」レンジ又は「Ｒ（リバース）」レンジの位置にあるか否かを判断する。アクセル開度信号は、アクセルペダルの近傍又はエンジン６に供給される空気量を調整するスロットル装置に設けられた開度センサの出力信号である。４輪駆動制御装置１１０は、開度センサの出力信号に基づいてアクセル開度がオンであるかオフであるか、例えばアクセル開度が２％以上かそれ未満かを判断する。車輪速信号は、４輪のそれぞれの近傍に設置された速度センサの出力信号である。４輪駆動制御装置１１０は、速度センサの出力信号に基づいて４輪の平均速度，前輪の平均速度、及び後輪の平均速度を演算すると共に、前輪の平均速度と後輪の平均速度との間に速度差があるか否か、すなわちスリップの有無を判断する。
【００９５】
モード判定部１１１は、シフト位置信号，アクセル開度信号、及び車輪速信号に応じて運転モードを判定する。運転モードとしては、待機モード，クリープモード，４輪駆動制御モード，停止モード、及び回転合せモードがある。そして、モード判定部１１１は、運転モード信号を、トルク演算部１１２，クラッチ制御部１１３、及びリレー制御部１１４に出力する。また、モード判定部１１１は、判定した運転モードが待機モード，クリープモード、及び停止モードのいずれかである時、その運転モードに対応するモータトルク目標値信号を出力情報としてモータ制御装置１２０に出力する。
【００９６】
トルク演算部１１２は、運転モード信号，アクセル開度信号、及び車輪速信号を入力情報として入力し、運転モードが４輪駆動制御モード、及び回転合せモードのいずれかである時、メモリ（図示省略）に予め設定されたマップ（データテーブル）、すなわちアクセル開度とモータトルクとの関係を示すマップ、及び前後輪速度差とモータトルクとの関係を示すマップを用いて、アクセル開度、及び前後輪速度差に応じたモータトルク目標値を演算し、モータトルク目標値信号を出力情報としてモータ制御装置１２０に出力する。ここで、トルク演算部１１２は、運転モードに応じて出力するモータトルク目標値を切り替えており、運転モードが４輪駆動制御モードである時、アクセル開度とモータトルクとの関係を示すマップを用いて、アクセル開度に応じたモータトルク目標値、すなわちアクセル感応トルクを所定の車輪速（後輪平均速）まで出力し、運転モードが回転合せモードである時、前後輪速度差とモータトルクとの関係を示すマップを用いて、前後輪速度差に応じたモータトルク目標値、すなわち前後輪速度差感応トルクを所定の車輪速（前後輪平均速差）の範囲内において出力する。
【００９７】
クラッチ制御部１１３は、運転モード信号を入力情報として入力し、クラッチ６００を駆動するクラッチ制御指令信号（オン・オフ指令）を出力情報としてチョッパ回路１０１に出力する。ここで、クラッチ制御部１１３は、運転モードが停止モードである時、オフのクラッチ制御指令信号を出力し、それ以外の運転モード時、及びロールバック準備信号が入力された時、オンのクラッチ制御指令信号を出力する。
【００９８】
リレー制御部１１４は、運転モード信号を入力情報として入力し、リレー３００を駆動するリレー制御指令信号（オン・オフ指令）を出力情報としてリレー３００の駆動回路に出力する。ここで、リレー制御部１１４は、運転モードが停止モードである時、オフのリレー制御指令信号を出力し、それ以外の運転モード時、及びロールバック準備信号が入力された時、オンのリレー制御指令信号を出力する。
【００９９】
ここで、運転モードのそれぞれに対応する、（ａ）運転モード判断条件、（ｂ）モータトルク目標値〔Ｎ・ｍ〕、及び（ｃ）クラッチ並びにリレーの動作（オン・オフ）をそれぞれまとめて示すと、以下に列挙する通りである。また、（ａ）運転モード判断条件において、（１）〜（４）により示す条件項目はそれぞれ、（１）シフト位置（Ｄ又はＲ・それ以外）、（２）アクセル開度（オン・オフ）、（３）スリップ（有・無）、（４）は車輪速〔km／ｈ〕である。
【０１００】
・待機モード
（ａ）  （１）Ｄ又はＲ
（２）オフ
（３）無
（４）Ｖw＝０
（ｂ）  Ｔmt＝Ｔ1
（ｃ）  オン
例えばＴ1は１〔Ｎ・ｍ〕よりも小さい値である。
【０１０１】
・クリープモード
（ａ）  （１）Ｄ又はＲ
（２）オフ
（３）無
（４）Ｖw＞０
（ｂ）  Ｔmt＝Ｔ2（Ｔ1＜Ｔ2）
（ｃ）  オン
【０１０２】
・４輪駆動制御モード
（ａ）  （１）Ｄ又はＲ
（２）オン
（３）無
（４）０＜Ｖw＜Ｖw1
（ｂ）  Ｔmt＝Ｔ3（Ｔ2＜Ｔ3）
（ｃ）  オン
Ｔ3はＶwがＶw1以上に達するまで継続される。Ｖw1は、アクセル開度に応じたモータトルク目標値（アクセル感応トルク）に応じてモータ５００の駆動が制御され、後輪４が駆動されている状態から、モータ５００による後輪４の駆動を停止する速度（エンジン６及びモータ５００により車両を駆動している状態から、エンジン６のみにより車両を駆動する速度）であり、モータ５００により後輪４を駆動することが許される速度範囲の上限値Ｖwmaxよりは低い速度である。
【０１０３】
また、４輪駆動制御モードでは、ＶwがＶw1以上に達してから所定時間後、或いは車輪速が０＜Ｖw＜Ｖw1を満たしている状態においてアクセルがオフされた時、ＴmtがＴ3からＴ1に直線的に減少される。
【０１０４】
・回転合せモード
（ａ）  （１）Ｄ又はＲ
（２）オン
（３）有
（４）０＜Ｖw＜Ｖwmax、かつΔＶw1＜ΔＶw≦ΔＶw2
（ｂ）  ０＜Ｔm≦Ｔ4（Ｔ3＜Ｔ4）
（ｃ）  オン
例えばΔＶw1及びΔＶw2は０よりも大きく、１０km／ｈよりも小さい。
【０１０５】
また、回転合せモードでは、ΔＶw がΔＶw1以下に達してから所定時間後、或いは車輪速差がΔＶw1＜ΔＶw≦ΔＶw2 を満たしている状態においてアクセルがオフされた時、４輪駆動制御モードに移行され、４輪駆動制御モードの条件下において決定されるＴmtが出力される。
【０１０６】
・停止モード
（ａ）  （１）Ｄ又はＲ
（２）オン／オフ
（３）無
（４）Ｖw≧Ｖw1／０＜Ｖw＜Ｖw1
（ｂ）  Ｔm＝０
（ｃ）  オフ
４輪駆動制御モードにおいてＴmtがＴ1に達してから所定時間後、ＴmtがＴ1から０に変更される。
【０１０７】
次に、図４乃至図１１を用いて、モータ制御装置１２０の構成を説明する。
【０１０８】
モータ制御装置１２０は、図４に示すように、モータトルク目標値信号，モータ電機子電流信号，モータ界磁電流信号，モータ回転信号，アクセル開度信号，エンジン回転数信号，ブレーキストローク信号，シフト位置信号、及びコンデンサ電圧信号を入力情報として入力して、モータ５００の駆動を制御するための演算、及び駆動専用発電機２００の発電を制御するための演算をそれぞれ実行し、インバータ制御指令信号，モータ界磁制御指令信号，ロールバック準備信号、及び発電機界磁制御指令信号を出力情報として各機器或いは各回路に出力する。このため、モータ制御装置１２０は、モータ制御部１３０、及び発電制御部１４０を備えている。
【０１０９】
シフト位置信号、及びアクセル開度信号は、前述のように、位置センサ、及び開度センサの出力信号である。モータ制御装置１２０は、前述のように、位置センサの出力信号に基づいてシフトレバーが「Ｄ（ドライブ）」レンジ又は「Ｒ（リバース）」レンジの位置にあるか否か、開度センサの出力信号に基づいてアクセル開度がオンであるかオフであるかをそれぞれ判断する。ブレーキストローク信号は、ブレーキペダルの近傍に設けられたブレーキセンサの出力信号である。モータ制御装置１２０は、ブレーキセンサの出力信号に基づいてブレーキがオンであるかオフであるかを判断する。エンジン回転数信号は、エンジン６に設けられた回転センサ或いはエンジン制御装置１１の出力信号である。モータ制御装置１２０は、回転センサ或いはエンジン制御装置１１の出力信号に基づいて駆動専用発電機２００の回転数を演算する。モータトルク目標値信号は４輪駆動制御装置１１０の出力信号である。
【０１１０】
モータ電機子電流信号は、インバータ装置４００の出力（交流）側に設けたれた電流センサの出力信号である。コンデンサ電圧信号は、インバータ装置４００の入力（直流）側に設けられた電圧センサの出力信号である。モータ界磁電流信号は、モータ５００に設けられた電流センサの出力信号である。モータ回転信号は、モータ５００に設けられた回転センサの出力信号である。モータ制御装置１２０は、それらの出力信号に基づいてモータ電機子電流，コンデンサ電圧，モータ界磁電流，モータ回転速度、及びモータ回転数をそれぞれ検出する。
【０１１１】
モータ制御部１３０は、図５に示すように、モータトルク目標値信号，モータ電機子電流信号，モータ界磁電流信号，モータ回転信号，アクセル開度信号，シフト位置信号，ブレーキストローク信号、及びエンジン回転数信号を入力情報として入力し、モータ５００の電機子電流を制御するための演算，モータ５００の界磁電流を制御するための演算、及び駆動専用発電機２００の界磁電流をモータ５００側の必要電力に合せて協調しながら制御するための演算を実行し、インバータ制御指令信号，モータ界磁電圧指令値信号，コンデンサ電圧指令値信号、及びロールバック準備信号を出力情報として各機器或いは各回路若しくは他の制御部に出力する。このため、モータ制御部１３０は、ロールバック制御部１５０，インバータ制御部１６０，コンデンサ電圧制御部１７０、及びモータ界磁電圧制御部１８０を備えている。
【０１１２】
ロールバック制御部１５０は、図６に示すように、モータトルク目標値信号，モータ回転信号，アクセル開度信号，シフト位置信号，ブレーキストローク信号、及びロールバック目標速度信号を入力情報として入力し、ロールバックの検出，ロールバックの前状態の検出，ロールバック速度を制御するための演算、及びモータトルク目標値の選択をそれぞれ実行し、ロールバック準備信号，ロールバック検出信号、及びモータトルク目標値信号を出力情報として各機器或いは各回路若しくは他の制御部に出力する。このため、ロールバック制御部１５０は、ロールバック検出部１５１，トルク決定部１５２、及びトルク選択部１５３を備えている。
【０１１３】
ロールバック速度目標値は、モータ制御装置１２０の内部に設けられたメモリ（図示省略）に予め記憶された記憶情報であり、前述のように、ロールバック速度を制限するためのロールバック速度制限値である。
【０１１４】
ロールバック検出部１５１は、シフト位置信号，ブレーキストローク信号、及びモータ回転信号を入力情報として入力し、ロールバックの前状態の検出、及びロールバックの検出を実行する。ここで、ロールバック検出部１５１は、シフト位置信号に基づいてシフトレバーの位置が「Ｄ」或いは「Ｒ」であり、ブレーキストローク信号に基づいてブレーキペダルが「オン」である場合にはロールバックの前状態であると判断し、ロールバック準備信号を出力情報としてクラッチ制御部１１３、及びリレー制御部１１４に出力する。また、ロールバック検出部１５１は、モータ回転信号に基づいてモータ回転数が「負」であり、シフト位置信号に基づいてシフトレバーの位置が「Ｄ」である場合、或いはモータ回転信号に基づいてモータ回転数が「正」であり、シフト位置信号に基づいてシフトレバーの位置が「Ｒ」である場合にはロールバック状態であると判断し、ロールバック検出信号を出力情報として、後述するインバータ制御部１６０，トルク決定部１５２、及びトルク選択部１５３に出力する。
【０１１５】
尚、本実施例では、前述のように、ロールバック検出部１５１からロールバック準備信号をクラッチ制御部１１３、及びリレー制御部１１４に出力している。４輪駆動制御装置１１０が判断した待機モードでは、クラッチ６００、及びリレー３００がオンされるが、所定時間過ぎるとオフされるように制御ロジックが構成されている。このため、本実施例では、ロールバック準備信号の出力により、クラッチ６００、及びリレー３００のオン状態を継続させている。このような制御は、４輪駆動制御装置１１０とモータ制御装置120とが別体の時に有効である。
【０１１６】
トルク決定部１５２は、図７に示すように、モータ回転信号，ロールバック速度目標値信号、及びロールバック検出信号を入力情報として入力し、ロールバック状態であり、かつロールバック速度がロールバック速度目標値を超えた場合には、ロールバック速度目標値を目標速度としてロールバック速度を制限し、ロールバック速度を平均的にロールバック速度目標値の近傍に保持するためのロールバックトルク目標値を演算し、ロールバックトルク目標値信号を出力情報としてトルク選択部１５３に出力する。このため、トルク決定部１５２は、減算器１５５，加算器１５８，速度検出部１５６、及び第１，第２トルク演算部１５４，１５７を備えている。尚、トルク決定部１５２はロールバック検出信号の入力により起動される。
【０１１７】
速度検出部１５６は、モータ回転信号を入力情報として入力し、モータ５００の回転速度からロールバック速度を検出し、ロールバック速度信号を出力情報として減算器１５５に出力する。
【０１１８】
本実施例によれば、高精度に検出可能なモータ回転に基づいてロールバック速度を検出するので、ロールバック速度を極低速域から検出できる。
【０１１９】
減算器１５５は、ロールバック速度目標値信号、及びロールバック速度信号を入力情報として入力し、ロールバック速度目標値とロールバック速度との差分値であるロールバック速度差分値を演算し、ロールバック速度差分値信号を出力情報として第１トルク演算部１５７に出力する。
【０１２０】
第２トルク演算部１５４は、ロールバック速度目標値信号を入力情報として入力し、メモリ（図示省略）に予め記憶されたマップ（データテーブル）、すなわちロールバック速度目標値と、車両がロールバック速度目標値でロールバックするために必要なロールバックトルク目標値との関係を示すマップを用いて、ロールバック速度目標値に応じたロールバックトルク目標値を演算し、第２ロールバックトルク目標値信号を出力情報として加算器１５８に出力する。
【０１２１】
第１トルク演算部１５７は比例積分演算器であり、ロールバック速度差分値信号を入力情報として入力し、ロールバック速度がロールバック速度目標値（ロールバック速度制限値）に一致するように、ロールバック速度差分値を比例積分してロールバックトルク目標値を演算し、第１ロールバックトルク目標値信号を出力情報として加算器１５８に出力する。
【０１２２】
加算器１５８は、第１ロールバックトルク目標値信号、及び第２ロールバックトルク目標値信号を入力情報として入力し、第１ロールバックトルク目標値と第２ロールバックトルク目標値との加算値であるロールバックトルク目標値を演算し、ロールバックトルク目標値信号を出力情報としてトルク選択部１５３に出力する。
【０１２３】
本実施例によれば、第１トルク演算部１５７によるフィードバック制御系に対して、第２トルク演算部１５４によるフィードフォワード制御系を並列に設けているので、ロールバックトルク目標値の出力特性を安定にできる。
【０１２４】
尚、ロールバックトルクは、ロールバック速度がロールバック速度制限値（ロールバック速度目標値）を超える前にモータ５００から出力されていたトルク、すなわちクリープトルクよりも大きくなる。この場合、ロールバック速度制限時におけるモータ５００の電機子電流の有効分（ｑ軸電流）を、ロールバック速度がロールバック速度制限値（ロールバック速度目標値）を超える前の時におけるモータ５００の電機子電流の有効分（ｑ軸電流）よりも増加させればよい。
【０１２５】
トルク選択部１５３は、アクセル開度信号，モータ回転信号，ロールバック目標速度信号，モータトルク目標値信号，ロールバックトルク目標値信号、及びロールバック検出信号を入力情報として入力し、４輪駆動制御装置１１０からのモータトルク目標値信号、及びトルク決定部１５２からのロールバックトルク目標値信号のうちのいずれか一方を選択する。ここで、トルク選択部１５３は、ロールバック目標速度信号及びモータ回転信号に基づいてロールバック速度がロールバック目標速度を「超過」し、アクセル開度信号に基づいてアクセルペダルが「オフ」であり、ロールバック検出信号に基づいてロールバックが「有」であると判断されると、アクセル開度信号に基づいてアクセルペダルが「オン」であると判断されるまで、トルク決定部１５２から出力されたロールバックトルク目標値信号を選択し、これをモータトルク目標値信号として出力する。それ以外と判断された場合、トルク選択部１５３は、４輪駆動制御装置１１０から出力されたモータトルク目標値信号を出力する。
【０１２６】
インバータ制御部１６０は、図８に示すように、モータトルク目標値信号，ロールバック検出信号，モータ回転信号、及びモータ電機子電流信号を入力情報として入力し、インバータ装置４００を制御してモータ５００の電機子電流を制御するための演算，駆動専用発電機２００を制御するための演算、及びモータ５００の界磁電流を制御するための演算をそれぞれ実行し、インバータ制御指令信号，ｄ軸モータ電圧指令値信号，ｑ軸モータ電圧指令値信号、及びモータ界磁電流指令値信号を出力情報として各機器或いは各回路若しくは他の制御部に出力する。このため、インバータ制御部１６０は、速度・磁極位置検出部１６８，電流検出部１６７，３相２相変換部１６９，電流指令演算部１６１，電圧指令演算部１６４，減算器１６２，１６３，２相３相変換部１６５、及び信号生成部１６６を備えている。
【０１２７】
速度・磁極位置検出部１６８は、モータ回転信号を入力情報として入力し、モータ回転速度、及びモータ５００のロータ５２０の磁極位置を検出し、モータ回転速度信号を電流指令演算部１６１に、モータ磁極位置信号を２相３相変換部１６５、及び３相２相変換部１６９にそれぞれ出力情報として出力する。
【０１２８】
電流検出部１６７は、モータ電機子電流信号を入力情報として入力し、モータ電機子電流値（３相分）を検出し、ｕ相，ｖ相，ｗ相モータ電機子電流信号を出力情報として３相２相変換部１６９に出力する。
【０１２９】
３相２相変換部１６９は、モータ磁極位置信号、及びｕ相，ｖ相，ｗ相モータ電機子電流信号を入力情報として入力し、モータ磁極位置に基づいてｕ相，ｖ相，ｗ相モータ電機子電流をｄ軸，ｑ軸電流に変換し、ｄ軸電流信号を減算器１６２に、ｑ軸電流信号を減算器１６３にそれぞれ出力情報として出力する。
【０１３０】
電流指令演算部１６１は、モータトルク目標値信号，モータ回転速度信号、及びロールバック検出信号を入力情報として入力し、ｄ軸電流指令値，ｑ軸電流指令値、及びモータ界磁電流指令値をそれぞれ演算し、ｄ軸電流指令値信号を減算器１６２に、ｑ軸電流指令値信号を減算器１６３に、モータ界磁電流指令値信号をモータ界磁電圧制御部１８０にそれぞれ出力情報として出力する。ｄ軸電流指令値，ｑ軸電流指令値、及びモータ界磁電流指令値の演算にあたっては、メモリ（図示省略）に予め記憶されたマップ（データテーブル）を用いている。すなわちｄ軸電流指令値は、モータトルク目標値とモータ回転速度とｄ軸電流指令値との関係を示すマップを用いて、ｑ軸電流指令値は、モータトルク目標値とモータ回転速度とｑ軸電流指令値との関係を示すマップを用いて、モータ界磁電流指令値は、モータトルク目標値とモータ回転速度とモータ界磁電流指令値との関係を示すマップを用いてそれぞれ演算する。
【０１３１】
ここで、電流指令演算部１６１は、通常の４輪駆動制御時に用いられるｄ軸，ｑ軸電流指令値マップと、ロールバック発生時に用いられるｄ軸，ｑ軸電流指令値マップとを備えており、ロールバック検出信号に基づいて判断されるロールバックの有無に応じて、２つのｄ軸，ｑ軸電流指令値マップを切り替えて用いている。すなわち本実施例では、前述のように、ロールバック発生時、モータ５００の電機子電流の無効分（ｄ軸電流）を通常の４輪駆動制御時に比べて大きくし、モータ５００がロールバック時に発生しようとする回生エネルギーをモータ５００の損失（銅損）として消費させている。このため、本実施例では、ロールバックの有無に応じて２つのｄ軸，ｑ軸電流指令値マップを使い分けるようにしている。
【０１３２】
また、モータ界磁電流指令値はモータ５００の回転数に応じて設定されている。この理由は、モータ５００の回転数が上昇すると、モータ５００の誘起電圧が上昇するためである。このため、本実施例では、モータ５００の回転数が上昇するにしたがってモータ界磁電流指令値を減少する特性になっている。また、本実施例では、モータトルク目標値に応じてモータ界磁電流指令値を設定できるようにし、モータ５００の界磁巻線５１１に供給される界磁電流をモータトルク目標値に応じて変化できるようにしている。モータトルク目標値の大きさに応じてモータ５００の界磁電流を変化させることにより、界磁電流一定に対してモータ５００の効率を向上できる。
【０１３３】
減算器１６２は、ｄ軸電流指令値信号、及びｄ軸電流信号を入力情報として入力し、ｄ軸電流指令値とｄ軸電流との差分値であるｄ軸電流差分値を演算し、ｄ軸電流差分値信号を出力情報として電圧指令演算部１６４に出力する。
【０１３４】
減算器１６３は、ｑ軸電流指令値信号、及びｑ軸電流信号を入力情報として入力し、ｑ軸電流指令値とｑ軸電流との差分値であるｑ軸電流差分値を演算し、ｑ軸電流差分値信号を出力情報として電圧指令演算部１６４に出力する。
【０１３５】
電圧指令演算部１６４は比例積分器であり、ｄ軸電流差分値信号、及びｑ軸電流差分値信号を入力情報として入力し、ｄ軸電流がｄ軸電流指令値に、ｑ軸電流がｑ軸電流指令値にそれぞれ一致するように、ｄ軸電流差分値、及びｑ軸電流差分値のそれぞれを比例積分してｄ軸電圧指令値、及びｑ軸電圧指令値のそれぞれを演算し、ｄ軸，ｑ軸電圧指令値信号を出力情報として２相３相変換部１６５に出力する。
【０１３６】
２相３相変換部１６５は、ｄ軸電圧指令値信号，ｑ軸電圧指令値信号、及びモータ磁極位置信号を入力情報として入力し、モータ磁極位置に基づいてｄ軸電圧指令値，ｑ軸電圧指令値をｕ相，ｖ相，ｗ相電圧指令値に変換し、ｕ相，ｖ相，ｗ相電圧指令値信号を出力情報として信号生成部１６６に出力する。
【０１３７】
信号生成部１６６は、ｕ相，ｖ相，ｗ相電圧指令値信号を入力情報として入力し、インバータ装置４００の各アーム（各スイッチング半導体素子４１１）に対応する６つのインバータ制御指令をｕ相，ｖ相，ｗ相電圧指令値に応じて演算し、６つのインバータ指令指令信号（パルス波形）を出力情報としてインバータ装置４００の駆動回路４２０に出力する。
【０１３８】
ここで、本実施例では、インバータ装置４００のスイッチング制御方式として、矩形波制御、及びＰＷＭ（パルス幅変調）制御を採用し、モータ５００の動作点（回転数）に応じて矩形波制御とＰＷＭ制御とを切り替えて用いている。例えば車両の停止時，発進時及び低速走行時（例えばモータ回転数５０００rpm 未満）ではＰＷＭ制御を、車両の中・高速走行時（例えばモータ回転数５０００rpm 以上）では矩形波制御をそれぞれ用いる。このため、本実施例では、矩形波制御時には、正弦基本波の半周期に対して１つのパルス波形が、ＰＷＭ制御時には、正弦基本波の半周期に対して、パルス幅が変調された複数のパルス波形がそれぞれ信号生成部１６６から出力される。
【０１３９】
コンデンサ電圧制御部１７０は、図９に示すように、エンジン回転数信号，ｄ軸モータ電圧指令値信号、及びｑ軸モータ電圧指令値信号を入力情報として入力し、駆動専用発電機２００に供給される界磁電流をモータ５００側の必要電力に合せて協調しながら制御するための演算を実行し、コンデンサ電圧指令値信号を出力情報として発電制御部１４０に出力する。このため、コンデンサ電圧制御部１７０は、電圧演算部１７１、及び電圧指令演算部１７２を備えている。
【０１４０】
電圧演算部１７１は、ｄ軸モータ電圧指令値信号、及びｑ軸モータ電圧指令値信号を入力情報として入力し、ｄ軸モータ電圧指令値、及びｑ軸モータ電圧指令値に基づいて所定の算出式からモータ５００の相電圧を演算すると共に、その相電圧に基づいて所定の算出式からコンデンサ電圧（駆動専用発電機２００の出力電圧）を演算し、コンデンサ電圧信号を出力情報として電圧指令演算部１７２に出力する。
【０１４１】
電圧指令演算部１７２は、コンデンサ電圧信号、及びエンジン回転数信号を入力情報として入力し、メモリ（図示省略）に予め記憶されたマップ（データテーブル）、すなわち駆動専用発電機２００の回転数に応じた駆動専用発電機２００の発電特性マップ（出力電圧と出力電流との関係を示す特性）を用いて、エンジン回転数（駆動専用発電機２００の回転数）、及びコンデンサ電圧に応じて駆動専用発電機２００の出力電流を演算する。次に、電圧指令演算部１７２は、演算された駆動専用発電機２００の出力電圧（コンデンサ電圧）、及び出力電流によりモータ５００を駆動した時、モータ５００に要求される出力がモータ５００から出力できるか否かを判断する。ここで、モータ５００に要求される出力がモータ５００から出力できると判断した場合には、電圧指令演算部１７２は、モータ５００、及び駆動専用発電機２００が最も効率良く動作できるコンデンサ電圧を再度演算し、この演算値をコンデンサ電圧指令値とし、コンデンサ電圧指令値信号を出力情報として発電制御部１４０に出力する。
【０１４２】
モータ界磁電圧制御部１８０は、図１０に示すように、モータ界磁電流指令値信号、及びモータ界磁電流信号を入力情報として入力し、モータ５００の界磁電流を制御するための演算を実行し、モータ界磁制御指令信号を出力情報としてチョッパ回路１０２に出力する。このため、モータ界磁電圧制御部１８０は減算器１８１，電圧指令演算部１８２、及び信号生成部１８３を備えている。
【０１４３】
減算器１８１は、モータ界磁電流指令値信号、及びモータ界磁電流信号を入力情報として入力し、モータ界磁電流指令値とモータ界磁電流との差分値であるモータ界磁電流差分値を演算し、モータ界磁電流差分値信号を出力情報として電圧指令演算部１８２に出力する。
【０１４４】
電圧指令演算部１８２は比例積分器であり、モータ界磁電流差分値信号を入力情報として入力し、モータ界磁電流がモータ界磁電流指令値に一致するように、モータ界磁電流差分値を比例積分してモータ界磁電圧指令値を演算し、モータ界磁電圧指令値信号を出力情報として信号生成部１８３に出力する。
【０１４５】
信号生成部１８３は、モータ界磁電圧指令値信号を入力情報として入力し、モータ界磁電圧指令値に応じて、チョッパ回路１０２の駆動を制御するためのモータ界磁制御指令を演算し、モータ界磁制御指令信号（パルス波形）を出力情報としてチョッパ回路１０２に出力する。
【０１４６】
発電制御部１４０は、図１１に示すように、コンデンサ電圧信号、及びコンデンサ電圧指令値信号を入力情報として入力し、駆動専用発電機２００に供給される界磁電流を制御するための演算を実行し、発電機界磁指令信号を出力情報として駆動専用発電機２００の電圧調整器２４１に出力する。このため、発電制御部１４０は減算器１４１，電圧指令演算部１４２、及び信号生成部１４３を備えている。
【０１４７】
減算器１４１は、コンデンサ電圧信号、及びコンデンサ電圧指令値信号を入力情報として入力し、コンデンサ電圧とコンデンサ電圧指令値との差分値であるコンデンサ電圧差分値を演算し、コンデンサ電圧差分値信号を出力情報として電圧指令演算部１４２に出力する。
【０１４８】
電圧指令演算部１４２は比例積分器であり、コンデンサ電圧差分値信号を入力情報として入力し、コンデンサ電圧がコンデンサ電圧指令値に一致するように、コンデンサ電圧差分値を比例積分して発電機界磁電圧指令値を演算し、発電機界磁電圧指令値信号を出力情報として信号生成部１４３に出力する。
【０１４９】
信号生成部１４３は、コンデンサ電圧信号、及び発電機界磁電圧指令値信号を入力情報として入力し、コンデンサ電圧に対する発電機界磁電圧指令値の比に応じて、駆動専用発電機２００の電圧調整器２４１の駆動を制御するための発電機制御指令を演算し、発電機制御指令信号（パルス波形）を出力情報として駆動専用発電機２００の電圧調整器２４１に出力する。これにより、駆動専用発電機２００の界磁電流が制御され、モータ５００の駆動エネルギーＰｍを発生させるために必要な発電エネルギーが駆動専用発電機２００から出力される。
【０１５０】
次に、図１２乃至図１４を用いて、ロールバック速度制限制御を含む４輪駆動制御の流れとその制御による車両の動作を説明する。
【０１５１】
まず、図１２を用いて、４輪駆動制御処理の全体の流れについて説明する。
【０１５２】
４輪駆動制御処理では初めにＳ１を実行する。Ｓ１では、イグニションキースイッチがオン（ＹＥＳ）であるか、オフ（ＮＯ）であるかを判定する。エンジン６の始動時は、イグニションキースイッチがオンになり、電子回路装置１００に電源が供給されて電子回路制御装置１００が起動し、異常チェックなどの初期処理が行われて４輪駆動制御処理が開始されてから判定される。
【０１５３】
Ｓ１の判定の結果、ＮＯである場合はＳ１に戻り、Ｓ１の判定を行う。ＹＥＳである場合はＳ２に進む。
【０１５４】
Ｓ２では、４輪駆動スイッチがオン（ＹＥＳ）であるか、オフ（ＮＯ）であるかを判定する。４輪駆動スイッチは図示省略したが、運転者の操作により車両の走行を２輪駆動とするか、４輪駆動とするかを選択させるための選択器であり、車内の運転席の近くに設けられた切替スイッチである。
【０１５５】
Ｓ２の判定の結果、ＮＯである場合はＳ１に戻り、Ｓ１，Ｓ２の判定を行う。ＹＥＳである場合はＳ３に進む。
【０１５６】
Ｓ３では、車両の走行に４輪駆動が選択されている時、４輪駆動制御の実行に必要な各種データを読み込む。各種データは、図３乃至図１１を用いて説明したように、運転者からの要求，車両の作動状態、及び電動駆動システムを構成する各機器の作動状態などを示す情報である。
【０１５７】
この後、４輪駆動制御処理はＳ４に進む。
【０１５８】
Ｓ４では、Ｓ３において読み込んだ各種データに基づいて運転モードを判定し、この判定した運転モードに応じてモータトルク目標値を決定する、モータトルク目標値決定処理のループを実行する。モータトルク目標値決定処理は、４輪駆動制御装置１１０により実行され、判定された運転モードに対するモータトルク目標値を、図３を用いて説明したように、シフト位置，アクセル開度，スリップ有無、及び車輪速の各条件に基づいて決定する。また、Ｓ４では、判定された運転モードに応じてクラッチ６００、及びリレー３００をそれぞれ制御する。
【０１５９】
この後、４輪駆動制御処理はＳ５に進む。
【０１６０】
Ｓ５では、Ｓ４において決定されたモータトルク目標値、或いはＳ３において読み込んだ各種データに基づいて演算されたロールバックトルク目標値に応じて、図１３に示す処理手順にしたがって、モータ５００の駆動を制御するための処理を実行し、発電機界磁制御指令，インバータ制御指令、及びモータ界磁制御指令の各指令信号を出力する。これにより、駆動専用発電機２００，インバータ装置４００、及びモータ５００の各機器の作動が制御され、最終的には、モータ５００から後輪４に、運転者からの要求に応じた駆動力が伝達される。
【０１６１】
Ｓ１からＳ５までの一連の処理が終了すると、４輪駆動制御処理はＳ１に戻り、Ｓ１からＳ５までの一連の処理を繰り返す。そして、Ｓ１において、イグニションキースイッチがオフ（ＮＯ）であると判定されると、電子回路装置１００は停止処理を実行し、動作を停止する。
【０１６２】
次に、図１３を用いて、図１２のＳ５におけるモータ制御処理を詳細に説明する。
【０１６３】
本実施例では、前述のように、ロールバック制御部１５０がインバータ制御部１６０の前段に設けられている。このため、モータ制御処理ではまず、ロールバック制御処理を実行して最終的なモータトルク目標値を決定し、この後、最終的なモータトルク目標値に応じて、インバータ制御処理，モータ界磁制御処理，発電機界磁制御処理を実行するようになっている。
【０１６４】
モータ制御処理では初めにＳ１０を実行する。Ｓ１０では、シフト位置Ｓｐが「Ｄ」又は「Ｒ」である（ＹＥＳ）か、それ以外である（ＮＯ）かを判定する。ここで、ロールバック検出部１５１は、ロールバック検出のための条件の一つ目として、シフト位置Ｓｐとしている。
【０１６５】
Ｓ１０の判定の結果、ＮＯである場合はモータ制御処理は終了され、メインループの４輪駆動制御処理に戻る。ＹＥＳである場合はＳ１１に進む。
【０１６６】
Ｓ１１では、プレーキペダルが踏み込まれてオン（ＹＥＳ）であるか、ブレーキペダルの踏み込みが解除されてオフ（ＮＯ）であるかを判定する。ここで、ロールバック検出部１５１は、ロールバック検出のための条件の二つ目として、プレーキのオンオフとしている。
【０１６７】
Ｓ１１の判定の結果、ＹＥＳである場合はＳ１２に進む。ＮＯである場合はＳ１６に進む。
【０１６８】
まず、Ｓ１２では、ロールバック準備信号を出力する。ロールバック準備信号はロールバック検出部１５１からクラッチ制御部１１３、及びリレー制御部１１４に対して出力される。これにより、ブレーキペダルの踏み込みが解除された後のロールバックに備えてクラッチ６００、及びリレー３００がオンする。
【０１６９】
この後、モータ制御処理はＳ１３に進む。
【０１７０】
Ｓ１３では、４輪駆動制御装置１１０から出力されたモータトルク目標値、及びトルク決定部１５２から出力されたロールバックトルク目標値のどちらか一方を最終的なモータトルク目標値として選択する。ここで、トルク選択部１５３は、ロールバックの有無，アクセルのオンオフ、及びロールバック速度制限値に対するロールバック速度の大小に関する判定が行われていないので、４輪駆動制御装置１１０から出力されたモータトルク目標値を無条件に選択し、この選択されたモータトルク目標値をインバータ制御部１６０に出力する。
【０１７１】
この後、モータ制御処理はＳ１４に進む。
【０１７２】
Ｓ１４では、Ｓ１３において出力されたモータトルク目標値、及びＳ３において読み込んだ各種データに基づいて、発電制御部１４０，インバータ制御部１６０，コンデンサ電圧制御部１７０、及びモータ界磁電圧制御部１８０の各制御部が通常時の演算処理を実行し、電圧調整器２４０，インバータ装置４００、及びチョッパ回路１０２のそれぞれに指令信号を出力する。ここで、電流指令演算部１６１は、ロールバック検出信号が無であるので、通常の４輪駆動制御時に用いられるマップを用いて、モータトルク目標値に基づく電流指令値を演算する。
【０１７３】
この後、モータ制御処理はＳ１５に進む。
【０１７４】
Ｓ１５では、Ｓ１４において演算されて指令信号に基づいて、電圧調整器２４０，インバータ装置４００、及びチョッパ回路１０２の駆動処理が実行され、モータ５００に供給される電機子電流、及び界磁電流が制御される。これにより、モータ５００の駆動が制御される。
【０１７５】
一方、Ｓ１６では、ロールバック検出の有無を判定する。ここで、ロールバック検出部１５１は、ロールバック検出のための条件の三つ目として、モータ５００の回転数（回転方向）としている。この結果、ロールバック検出部１５１は、上記３つの条件において以下のアンドがとれれば、ロールバック検出が有であると判定する。すなわちモータ５００の回転数が「負」、シフトレバーの位置が「Ｄ」、ブレーキが「オフ」である場合、或いはモータ５００の回転数が「正」、シフトレバーの位置が「Ｒ」、ブレーキが「オフ」である場合である。
【０１７６】
Ｓ１６の判定の結果、ロールバックが有（ＹＥＳ）の場合はＳ１７に進む。ロールバックが無（ＮＯ）の場合はＳ１３に進み、Ｓ１３乃至Ｓ１５までの処理を実行する。Ｓ１３乃至Ｓ１５の処理は前述の通りである。
【０１７７】
Ｓ１７では、Ｓ１６の結果を受けてロールバック検出信号を出力する。ロールバック検出信号は、ロールバック検出部１５１からトルク決定部１５２，トルク選択部１５３、及び電流指令演算部１６１に対して出力される。
【０１７８】
この後、モータ制御処理はＳ１８に進む。
【０１７９】
Ｓ１８では、ロールバック速度目標値とロールバック速度に基づいてロールバックトルク目標値を演算する、ロールバックトルク目標値演算処理が実行される。ここで、トルク決定部１５２はロールバック検出信号により起動され、図７を用いて説明したように、マップを用いた制御系とフィードバック制御系との並列の制御系からロールバックトルク目標値を演算する。
【０１８０】
この後、モータ制御処理はＳ１９に進む。
【０１８１】
Ｓ１９では、アクセルペダルが踏み込まれてアクセルがオン（ＹＥＳ）であるか、アクセルペダルが踏み込まれずアクセルがオフ（ＮＯ）であるかを判定する。ここで、トルク選択部１５３は、ロールバックトルク目標値の出力を終了する条件として、アクセルのオンとしている。
【０１８２】
Ｓ１９の判定の結果、ＹＥＳである場合はＳ２０に進む。ＮＯである場合はＳ２２に進む。
【０１８３】
まず、Ｓ２０では、４輪駆動制御装置１１０から出力されたモータトルク目標値、及びトルク決定部１５２から出力されたロールバックトルク目標値のどちらか一方を最終的なモータトルク目標値として選択する。ここで、トルク選択部１５３は、ロールバックが有であるものの、アクセルがオンであり、かつロールバック速度制限値に対するロールバック速度の大小に関する判定が行われていないので、４輪駆動制御装置１１０から出力されたモータトルク目標値を選択し、この選択されたモータトルク目標値をインバータ制御部１６０に出力する。
【０１８４】
この後、モータ制御処理はＳ２１に進む。
【０１８５】
Ｓ２１では、Ｓ２０において出力されたモータトルク目標値、及びＳ３において読み込んだ各種データに基づいて、発電制御部１４０，インバータ制御部１６０，コンデンサ電圧制御部１７０、及びモータ界磁電圧制御部１８０の各制御部がロールバック時の演算処理を実行し、電圧調整器２４０，インバータ装置４００、及びチョッパ回路１０２のそれぞれに指令信号を出力する。ここで、電流指令演算部１６１は、ロールバック検出信号が有であるので、ロールバック時に用いられるマップを用いて、モータトルク目標値に基づく電流指令値を演算する。これにより、駆動専用発電機２００から余剰エネルギーを加えながら、ロールバックによってモータ５００が発生しようとする回生エネルギーをモータ５００の損失エネルギーとして消費しながら、モータ５００の駆動力を後輪４に伝達できる。
【０１８６】
この後、モータ制御処理は、前述したＳ１５に進む。
【０１８７】
一方、Ｓ２２では、ロールバック速度制限値Ｖrlimに対するロールバック速度Ｖr の大小を判定する。ここで、トルク選択部１５３は、ロールバックトルク目標値を出力する条件として、ロールバック速度Ｖr がロールバック速度制限値Ｖrlimを超えた場合としている。
【０１８８】
Ｓ２２の判定の結果、ＹＥＳである（ロールバック速度Ｖr がロールバック速度制限値Ｖrlimを超えた）場合はＳ２３に進む。ＮＯである（ロールバック速度Ｖr がロールバック速度制限値Ｖrlim以下である）場合はＳ２０に進み、Ｓ２０，Ｓ２１，Ｓ１５の処理を実行する。
【０１８９】
Ｓ２３では、４輪駆動制御装置１１０から出力されたモータトルク目標値、及びトルク決定部１５２から出力されたロールバックトルク目標値のどちらか一方を最終的なモータトルク目標値として選択する。ここで、トルク選択部１５３は、ロールバックが有、アクセルがオンであり、ロールバック速度Ｖr がロールバック速度制限値Ｖrlimを超えているので、トルク決定部１５２から出力されたロールバックトルク目標値を選択し、この選択されたロールバックトルク目標値をモータトルク目標値としてインバータ制御部１６０に出力する。これにより、ロールバック制限速度を目標速度としてモータ５００の駆動力によりロールバック速度が制限される。
【０１９０】
この後、モータ制御処理は、前述したＳ２１に進む。これ以降は、Ｓ２１，Ｓ１５の処理を実行する。Ｓ１５の処理を実行後、モータ制御処理は終了し、４輪駆動制御処理に戻る。
【０１９１】
次に、図１４を用いて、ロールバック速度制限制御時における車両の動作を説明する。
【０１９２】
図１４は、運転モードに対応した、時間変化ｔ（横軸）に対する車輪速（ロールバック速度），ブレーキストローク（ＯＮ・ＯＦＦ）、及びアクセル開度（ＯＮ・ＯＦＦ）の変化（縦軸）を示している。図中、縦軸に対応する破線は、予め設定されたロールバック速度制限値、点線の範囲はロールバック速度制限範囲をそれぞれ示す。横軸に対応する点線は任意の時間（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３）を示す。
【０１９３】
まず、車両は待機モードにある。この時、車輪速は０、ブレーキはオン、及びアクセルはオフの状態にある。
【０１９４】
この後、時刻ｔ１においてブレーキがオフになると、車両はクリープモードになる。この時、エンジン６及びモータ５００から出力されるクリープトルクに対して走行抵抗が大きい状態にあるので、車両はロールバックし始める。これにより、車輪速は０から負の方向の速度になり、次第に加速的に大きくなる。この状態においては、ブレーキ及びアクセルはオフの状態である。また、その状態においては、駆動専用発電機２００から余剰エネルギーを加えながら、ロールバックによってモータ５００が発生しようとする回生エネルギーをモータ５００の損失エネルギーとして消費する。
【０１９５】
この後、時刻ｔ２において、車輪速（ロールバック速度）がロールバック速度制限値を超えると、車両はロールバック速度制限処理になる。この時、モータトルク目標値としてロールバックトルク目標値が設定されるので、車輪速（ロールバック速度）はロールバック速度制限値を目標速度として、ロールバック速度制限値に向かって収束し、ロールバック速度制限値に達した後、ロールバック速度制限値を境界ラインとして微増減を繰り返しながら、ロールバック速度制限値を含むロールバック速度制限範囲内に保持されるようになる。
【０１９６】
尚、本図では、ロールバック速度制限範囲内に保持されている車輪速（ロールバック速度）を示す波形を直線的に表示している。これは、図示の簡略化を図るためであり、実際の波形は走行抵抗などにより微増減を繰り返すものとなる。その微増減は運転者が気にならない程度のものである。また、その微増減が生じないようにロールバック速度を一定に制御することもできる。
【０１９７】
そして、時刻ｔ３において、アクセルがオンになると、車両は４輪駆動制御モードになる。この時、モータトルク目標値として、４輪駆動制御装置１１０から出力された、アクセル開度に応じたモータトルク目標値が設定され、ロールバック速度制限制御時のモータトルク目標値よりも大きいので、車輪速（ロールバック速度）はロールバック速度制限値から負の速度から０に向かって次第に大きくなり、ある時点において正の方向の速度になる。すなわち車両はロールバックを脱出して進行方向に進行する。この時、車両はロールバック速度がロールバック速度制限値に保持されているので、ロールバックから容易かつ速やかに脱出できる。また、ロールバック速度が０に達するまでの間は、駆動専用発電機２００から余剰エネルギーを加えながら、ロールバックによってモータ５００が発生しようとする回生エネルギーをモータ５００の損失エネルギーとして消費し、車輪速が０を超えた時点で通常の４輪駆動制御になる。
【０１９８】
このようにロールバック速度制限制御を備えた本実施例の電動駆動システムでは、急勾配の坂路であっても車両のロールバック速度が加速度を増して大きくなることがなく、車両をロールバックから容易に脱出させ登坂させることができるので、車両の坂路発進特性を向上させることができ、車両の走行性能をより向上させることができる。また、本実施例の電動駆動システムでは、ロールバック速度制限時においてモータ５００による回生を生じることがない。
【実施例２】
【０１９９】
図１５に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【０２００】
本実施例は、第１実施例の改良例であり、モータ５００の電機子巻線５１１の温度に応じた補償をインバータ制御部１６０に対して行うための温度補償部１９０をロールバック制御部１５０に設けたことを特徴の一つとする。
【０２０１】
尚、この他の構成については第１実施例と同様であり、その説明を省略する。
【０２０２】
本実施例では、第１実施例と同様に、ロールバックによってモータ５００が発生しようとする回生エネルギーを、モータ５００の損失（Ｐ１＝３×電機子電流Ｉma2× 電機子巻線抵抗Ｒ）を通常の４輪駆動制御時よりも大きくして消費している。上記式から判るように、モータ５００の損失の大きさはモータ５００の電機子巻線５１１の抵抗値に比例しており、電機子巻線５１１の抵抗値の大きさに応じて変動する。このため、気温が非常に低い寒冷地（例えばスキー場の駐車場）に長時間、車両が放置されてモータ５００が冷え切った状態になると、電機子巻線５１１の温度は低下し、電機子巻線５１１の抵抗値もその温度特性から温度の低下相当量だけ小さくなる。
【０２０３】
第１実施例において述べたように、モータ制御装置１２０は、車両にロールバックが生じた場合、モータ５００の損失を増加させて、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーを消費するように、ある温度条件下で設定したロールバック電流指令値演算用マップを用いて電流指令値を演算し、その電流指令値に基づいてモータ５００の電機子電流の無効分を制御する。しかし、上記のように、電機子巻線５１１の温度が低下し、電機子巻線５１１の抵抗値が温度の低下相当量だけ小さくなる状態では、電機子巻線５１１の温度が電流指令値演算用マップの設定時の温度条件よりも下回ってモータ５００の損失が小さくなり、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーがモータ５００の損失を上回る場合があると考えられる。
【０２０４】
そこで、本実施例では、前述のように、温度補償部１９０をロールバック制御部１５０に設け、電流指令演算部１６１により演算されたロールバック用電流指令値（ｄ軸電流指令値）に対応する損失Ｐｌがモータ５００において実際に生じるように、ステータ５１０の温度変化による電機子巻線５１１の巻線抵抗Ｒの変動に応じてロールバック用電流指令値（ｄ軸電流指令値）を制御している。ｑ軸電流指令値は、電流指令演算部１６１により演算されたロールバック用電流指令値のままとしているので、モータ５００から出力されるトルクの変動を最小限にできる。
【０２０５】
温度補償部１９０は、図１５に示すように、モータ温度信号，ロールバックベース電流指令値信号、及びロールバックベース温度信号を入力情報として入力し、それらの入力情報に基づいてロールバック用電流指令値を演算し、ロールバック用電流指令値信号を出力情報としてインバータ制御部１６０（減算器１６２）に出力する。ロールバック用電流指令値の演算について具体的に説明すると、温度補償部１９０は、ロールバックベース電流指令値（ｄ軸，ｑ軸の各電流指令値）に基づいてロールバックベース電機子電流を演算すると共に、ロールバックベース温度に基づいてその温度におけるロールバックベース巻線抵抗値を演算し、それらの演算情報に基づいてロールバックベース損失を、前述した損失Ｐｌの演算式を用いて演算する。また、温度補償部１９０は、モータ温度に基づいて現在の巻線抵抗値を演算する。次に、温度補償部１９０は、巻線抵抗値とロールバックベース損失とに基づいてロールバック用電機子電流を、前述した損失Ｐｌの演算式を用いて逆算する。次に、温度補償部１９０は、ロールバック用電機子電流、及びロールバックベース電流指令値信号（ｑ軸電流指令値）に基づいてロールバック用電流指令値（ｄ軸電流指令値）を、電機子電流の演算式、すなわちｄ軸電流の二乗とｑ軸電流の二乗との加算値の平方根をとる演算式を用いて逆算する。
【０２０６】
モータ温度信号は、モータ５００のステータ５１０に設けられた温度センサの出力信号である。ロールバックベース電流指令値信号は、ロールバック時、電流指令演算部１６１により演算されて出力された電流指令値信号であり、ｄ軸電流指令値信号、及びｑ軸電流指令値信号を示す。ロールバックベース温度信号は、メモリ（図示省略）に予め記憶された記憶情報に関する信号であり、ロールバック時、電流指令演算部１６１の演算に用いられるロールバック演算用マップを設定した時のモータ５００のステータ５１０の温度に関する信号である。
【０２０７】
尚、本実施例では、前述した損失Ｐｌの演算式を用いてロールバック用電流指令値を演算する場合を例に挙げて説明した。ロールバック用電流指令値を演算するための方法としては、モータ５００の損失Ｐｌが変化しないように、温度変化による電機子巻線５１１の巻線抵抗Ｒの変動分だけロールバックベース電流指令値を調整する演算方式を用いるようにしてもよい。
【０２０８】
本実施例によれば、電機子巻線５１１の温度が低下し、電機子巻線５１１の抵抗値が温度の低下相当量だけ小さくなる状態において、電機子巻線５１１の温度が電流指令値演算用マップの設定時の温度条件よりも下回ってモータ５００の損失が小さくなる場合にはそれを補償でき、安定に回生の発生を防止してロールバックからの脱出を図ることが可能となる。
【実施例３】
【０２０９】
図１６に基づいて本発明の第３実施例を説明する。
【０２１０】
本実施例は、第１実施例の改良例であり、ロールバック時、駆動専用発電機２００から供給される余剰電力が、演算により得られた余剰電力指令値に一致するように、ロールバック用電流指令値を演算するためのロールバック用電流演算部１９１をロールバック制御部１５０に設けたことを特徴の一つとする。
【０２１１】
尚、この他の構成については第１実施例と同様であり、その説明を省略する。
【０２１２】
第２実施例の温度補償方法では、モータ５００の動作点（トルク，回転数）の変化に応じて常にロールバックベース損失を求める必要がある。また、その演算にはすべて指令値が用いられている。このため、指令値と実際の値との間に差異が生じた場合には回生エネルギーが損失エネルギーを上回る可能性があると考えられる。そこで、本実施例では、実際の状態をフィードバックし、これに応じて回生エネルギーが損失エネルギーを上回らないようにしている。
【０２１３】
ロールバック用電流演算部１９１は、図１６に示すように、発電機出力電流信号，発電機出力電圧信号，ロールバックベース電流指令値信号、及びモータ回転信号を入力情報として入力し、それらの入力情報に基づいて、ロールバック時に必要となるロールバック用電流指令値（ｄ軸電流指令値）を演算し、ロールバック用電流指令値信号を出力情報としてインバータ制御部１６０（減算器１６２）に出力する。このため、ロールバック用電流演算部１９１は、余剰電力指令演算部１９２，余剰電力演算部１９３、及び電流指令演算部１９４を備えている。
【０２１４】
余剰電力指令演算部１９２は、モータ回転信号を入力情報として入力し、予め設定されてメモリ（図示省略）に格納された、余剰電力指令値とロールバック速度との関係を示すマップ（データテーブル）を用いて、モータ回転から得られるロールバック速度に応じた余剰電力指令値を演算し、余剰電力指令値信号を出力情報として電流指令演算部１９４に出力する。
【０２１５】
余剰電力演算部１９３は、発電機出力電流信号、及び発電機出力電圧信号を入力情報として入力し、発電機出力電流と発電機出力電圧との積算から余剰電力を演算し、余剰電力信号を出力情報として電流指令演算部１９４に出力する。発電機出力電流信号、及び発電機出力電圧信号は、駆動専用発電機２００の出力端に設けられたセンサ、或いは電圧調整器２４０の出力信号である。
【０２１６】
電流指令演算部１９４は、インバータ制御部１６０の電流指令演算部１６１から出力されたロールバックベース電流指令値信号（ｄ軸電流指令値信号），余剰電力信号、及び余剰電力指令値信号を入力情報として入力し、余剰電力と余剰電力指令値との差分値を演算すると共に、余剰電力が余剰電力指令値に一致するようにその差分値を比例積分し、この比例積分により得られた結果をロールバックベース電流指令値信号（ｄ軸電流指令値）に加算してロールバック用電流指令値（ｄ軸電流指令値）を演算し、ロールバック用電流指令値信号（ｄ軸電流指令値信号）をインバータ制御部１６０（減算器１６２）に出力する。
【０２１７】
本実施例によれば、モータ５００の損失を、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーに対して常に上回らせるとができ、より安定に回生の発生を防止してロールバックからの脱出を図ることが可能となる。
【実施例４】
【０２１８】
図１７に基づいて本発明の第４実施例を説明する。
【０２１９】
まず、図１７を用いて、本実施例の４輪駆動式ハイブリッド自動車１２の駆動系の構成を説明する。
【０２２０】
後輪４を駆動する電動駆動システムは、モータ５００の駆動電源を除き、第１実施例と同じ構成になっている。モータ５００の駆動電源としてはモータ駆動用バッテリ１０００を備えている。モータ駆動用バッテリ１０００はインバータ装置４００の直流（入力）側に電気的に接続されている。
【０２２１】
一方、前輪２を駆動する駆動システムは、エンジン６と、エンジン６にクラッチ（図示省略）を介して機械的に接続されたモータジェネレータ９００とを備えたパラレル式ハイブリッド駆動システムにより構成されている。モータジェネレータ９００はモータ駆動用バッテリ１０００を駆動電源としている。モータ駆動用バッテリ１０００はインバータ装置８００の直流（入力）側に電気的に接続されている。インバータ装置８００は、電子回路装置１００からの指令信号を受けて、モータ駆動用バッテリ１０００から出力された直流電力を三相交流電力に変換し、その三相交流電力をモータジェネレータ９００に供給して、モータジェネレータ９００の駆動を制御している。モータジェネレータ９００は、永久磁石を鉄心の内部に埋設したロータと、集中巻或いは分布巻によりコイル導体が鉄心に巻かれて構成された三相のステータコイルを備えたステータとを有する永久磁石式回転電機である。パラレル式ハイブリッド駆動システムは、低速走行時にはモータジェネレータ９００による単独駆動，中・高速走行時にはエンジン６による単独駆動，加速走行時或いは高負荷走行時にはモータジェネレータ９００とエンジン６とによるハイブリッド駆動が可能である。
【０２２２】
尚、本実施例では、前輪２を駆動する駆動システムとして、モータジェネレータ９００がクラッチを介してエンジン６のクランクシャフトに直結されたパラレル式ハイブリッド駆動システムを適用した場合を例に挙げて説明したが、モータジェネレータ９００を、エンジン６のクランクシャフトにベルトを介して機械的に接続するモータジェネレータに換え、それをエンジン６の始動用，加速走行時の駆動アシスト用、及び発電用として使用する駆動システムを適用してもよい。
【０２２３】
また、本実施例では、インバータ装置８００の制御装置を電子回路装置１００に設けた場合を例に挙げて説明したが、電子回路装置１００とは別の電子回路装置を用意し、それに設けてもよい。
【０２２４】
本実施例の４輪駆動式ハイブリッド自動車１２では、第１実施例と同様に、急勾配の坂路においてロールバックする。従って、本実施例では、第１実施例と同様に、ロールバック速度を制限するための制御ロジックを、後輪４を駆動するモータ５００の制御ロジックの中に組み込んでいる。これにより、本実施例の４輪駆動式ハイブリッド自動車１２においても第１実施例と同様の効果を達成できる。
【０２２５】
また、本実施例では、モータジェネレータ９００により発電される電力をモータ駆動用バッテリ１０００に蓄積できると共に、モータ駆動用バッテリ１０００から出力された電力を電源としてモータ５００を駆動できる。このため、本実施例では、４輪駆動式ハイブリッド自動車１２にロールバックが発生した場合には、モータ５００が発生した回生エネルギーをモータ駆動用バッテリ１０００に蓄積でき、第１実施例のように、ロールバック時の回生エネルギーを無駄にすることがない。
【０２２６】
また、本実施例では、モータ駆動用バッテリ１０００の状態を制御する制御装置（図示省略）からの出力情報に基づいて電子回路装置１００が、モータ駆動用バッテリ１０００の蓄電状態を監視しており、モータ５００が発生した回生エネルギーをモータ駆動用バッテリ１０００に回収しきれない時には、第１実施例と同様に、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーをモータ５００の損失（銅損）として消費させている。この際、本実施例では、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーがモータ５００の損失が常に上回るように、モータジェネレータ９００、或いはモータ駆動用バッテリ１０００から余剰電力を供給するようにしている。これにより、本実施例の４輪駆動式ハイブリッド自動車１２においても第１実施例と同様の効果を達成できる。
【０２２７】
尚、モータ駆動用バッテリ１０００の充電時において、モータ駆動用バッテリ１０００が満充電やそれに近い状態でない場合にも、瞬時に大電流が流れこむ場合には、モータ駆動用バッテリ１０００が満充電だと判断する場合もある。そのような場合においても、上記ように、モータ５００が発生しようとする回生エネルギーをモータ５００の損失として消費させる手段が有効である。例えば滑りやすい坂道発進時、或いは深雪や泥濘から脱出する際など、進行方向に進みたくても滑って進めないような状態においては、運転者はアクセルを踏み込む。この結果、エンジン回転数やトルク指令は大きくなって回生が生じ、回生エネルギーがモータ駆動用バッテリ１０００に充電される。しかし、モータ駆動用バッテリ１０００に流れ込む電流が比較的大きくなり、モータ駆動用バッテリ１０００への充電ができないと判断される可能性がある。そこで、回生エネルギーの全てをモータ駆動用バッテリ１０００に充電せず、その一部をモータ５００の損失として消費させながら充電する。こうすることにより、モータ駆動用バッテリ１０００に効率良く充放電できる制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０２２８】
【図１】本発明の第１実施例である４輪駆動車の駆動システムの構成を示す平面図。
【図２】図１の電動駆動システムの構成を示すブロック図。
【図３】図１の電動駆動システムの電子回路装置に設けられた４輪駆動制御装置の構成を示すブロック図。
【図４】図１の電動駆動システムの電子回路装置に設けられたモータ制御装置の構成を示すブロック図。
【図５】図４のモータ制御装置のモータ制御部の構成を示すブロック図。
【図６】図５のモータ制御部のロールバック制御部の構成を示すブロック図。
【図７】図６のロールバック制御部のトルク決定部の構成を示すブロック図。
【図８】図５のモータ制御部のインバータ制御部の構成を示すブロック図。
【図９】図５のモータ制御部のコンデンサ電圧制御部の構成を示すブロック図。
【図１０】図５のモータ制御部のモータ界磁電圧制御部の構成を示すブロック図。
【図１１】図４のモータ制御装置の発電制御部の構成を示すブロック図。
【図１２】図１の電動駆動システムの電子回路装置による４輪駆動制御処理の全体の流れを示すフロー図。
【図１３】図１２の４輪駆動制御処理のうち、ロールバック速度制限制御を含むモータ制御処理の流れを示すフロー図。
【図１４】図１３のロールバック速度制限制御時の車両の動作を示す図であり、時間変化に対する運転モードの遷移，車輪速（ロールバック速度）の変化，ブレーキ及びアクセルの状態変化をそれぞれ示す。
【図１５】本発明の第２実施例であるモータ制御部のロールバック制御部の構成を示すブロック図。
【図１６】本発明の第３実施例であるモータ制御部のロールバック制御部の構成を示すブロック図。
【図１７】本発明の第４実施例である４輪駆動車の駆動システムの構成を示す平面図。
【符号の説明】
【０２２９】
１００  電子回路装置
１２０  モータ制御装置
１５０  ロールバック制御部
１６０  インバータ制御部
２００  駆動専用発電機
４００  インバータ装置
５００  モータ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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