(57)【要約】【課題】モータ駆動車両における主駆動輪の空転を抑えながら発電機の発電力低下をも抑え、空転防止制御によって四輪駆動走行に支障が出ることを防ぐことができるモータ駆動車両用制御装置及びモータ駆動車両を提供することを目的とする。【解決手段】エンジン２の駆動力を前輪１Ｌ、１Ｒに伝達するトランスミッション部２０、エンジン２によって発電する発電機７、発電機７によって回転するモータ４、モータ４によって電力の供給を受ける後輪を備えたモータ駆動車両用の制御装置において、前輪１Ｌ、１Ｒの空転を検出する４ＷＤコントローラ８、空転が検出された場合にＡ／Ｔオイルポンプ２２の吐出圧力を高め、Ａ／Ｔオイルポンプ２２を回転させるためのトルクを高めて前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される駆動力を低減するＡ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９を設ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の駆動力を主駆動輪に伝達する駆動力伝達手段、前記内燃機関によって発電する発電機、当該発電機によって電力の供給を受けるモータ、当該モータによって駆動する従駆動輪を備えたモータ駆動車両用の制御装置であって、
前記主駆動輪の空転を検出する空転検出手段と、
前記空転検出手段によって前記主駆動輪の空転が検出された場合、前記駆動力伝達手段に含まれるオイルポンプの吐出圧力を高めることによって前記オイルポンプを回転させるためのトルクを高め、前記主駆動輪に伝達される駆動力を低減する駆動力伝達制御手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動車両用制御装置。
【請求項２】
前記駆動力伝達制御手段は、前記オイルポンプの吐出圧力、オイルポンプの回転数、オイルの温度の少なくとも１つに基づく制限の範囲内で吐出圧力を高めることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動車両用制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の出力トルクを低減することによって前記主駆動輪へ伝達されるトルクを低下させるトルク低下手段をさらに備え、
前記トルク低下手段は、
前記駆動力伝達制御手段によるトルクの低減後さらに前記空転検出手段によって前記主駆動輪の空転が検出された場合、前記内燃機関の出力トルクを低減することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動車両用制御装置。
【請求項４】
内燃機関の駆動力を主駆動輪に伝達する駆動力伝達手段、前記内燃機関によって発電する発電機、当該発電機によって電力の供給を受けるモータ、当該モータによって駆動する従駆動輪を備えたモータ駆動車両であって、
前記主駆動輪の空転を検出する空転検出手段、当該空転検出手段によって前記主駆動輪の空転が検出された場合に前記駆動力伝達手段に含まれるオイルポンプの吐出圧力を高めることによって前記オイルポンプを回転させるためのトルクを高め、前記主駆動輪に伝達される駆動力を低減する駆動力伝達制御手段、を有するモータ駆動車両用制御装置を備えたこと特徴とするモータ駆動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動車両及びモータ駆動車両用制御装置に係り、特に発電機によって発電された電力によってモータを回転させ、このモータの駆動トルクを後輪に供給して四輪駆動走行するモータ駆動車両の制御装置及びこの制御装置を備えたモータ駆動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、エンジンで発電機を回転させて発電し、発電された電力によってモータを回転させ、モータで後輪を駆動させて四輪駆動走行するモータ駆動車両がある。このようなモータ駆動車両の従来技術としては、例えば、前輪と後輪との回転速度の差によって前輪の空転を検出し、空転の量に応じて発電機によって供給されるトルクを制御する特許文献１が挙げられる。
【特許文献１】特開２００４−２１５４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来技術の多くは、エンジンによって回転される主駆動輪（前輪とする）の空転が検出された場合、空転をＴＣＳ（Traction Control System）を使って抑えるよう制御している。
ＴＣＳによる空転防止では、エンジン２への燃料供給量が絞られる。このため、エンジン回転数が低下して発電力が低減し、継続して四輪駆動走行ができなくなるおそれがある。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであって、エンジン回転数を低減することなく、前輪の空転を防止することを目的とする。そして、モータ駆動車両における主駆動輪の空転を抑えながら発電機の発電力低下をも抑え、空転防止制御によって四輪駆動走行に支障が出ることを防ぐことができるモータ駆動車両用制御装置及びモータ駆動車両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】
【０００５】
以上の課題を解決するため、本発明は、内燃機関の駆動力を主駆動輪に伝達する駆動力伝達手段、前記内燃機関によって発電する発電機、当該発電機によって電力の供給を受けるモータ、当該モータによって駆動する従駆動輪を備えたモータ駆動車両用の制御装置であって、前記主駆動輪の空転を検出する空転検出手段と、前記空転検出手段によって前記主駆動輪の空転が検出された場合、前記駆動力伝達手段に含まれるオイルポンプの吐出圧力を高めることによって前記オイルポンプを回転させるためのトルクを高め、前記主駆動輪に伝達される駆動力を低減する駆動力伝達制御手段と、を備えることを特徴とする。
このため、車両の主駆動輪の空転が検出された場合、駆動力伝達手段のオイルポンプが吐出する油圧を制御することによって前記主駆動輪に伝達される駆動トルクが低減できる。したがって、内燃機関の回転数を低減することなく前輪の空転を抑えることができる。
【発明の効果】
【０００６】
内燃機関の回転数を低減することなく主駆動輪の空転を抑えることができる本発明は、モータ駆動車両における主駆動輪の空転を抑えながら発電機の発電力低下をも抑え、空転防止制御によって四輪駆動走行に支障が出ることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図を参照して本発明のモータ駆動車両用制御装置及びモータ駆動車両の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のモータ駆動車両用制御装置（以下、単に制御装置とも記す）を備えたモータ駆動車両を説明するための図である。図１に示した構成は、主にモータ駆動車両の電気的系統について示したものである。図示したように、本実施形態のモータ駆動車両は、主駆動輪（前輪１Ｌ、１Ｒ）に駆動力を伝達するエンジン２、エンジン２によって発電する発電機７、発電機７から電力を供給されて回転するモータ４、モータ４が発生した駆動トルクによって回転される従駆動輪（後輪３Ｌ、３Ｒ）を備えている。
【０００８】
図示した構成において、エンジン２の吸気管路には、図２に示すスロットバルブが接続されている。スロットバルブには、メインスロットルバルブと図示しないサブスロットルバルブとが介装されている。メインスロットルバルブは、アクセルペダルの踏込み量等に応じてスロットル開度を調整制御するバルブである。サブスロットルバルブは、ステップモータ等をアクチュエータとし、アクチュエータのステップ数に応じた回転角によって開度が調整制御されるバルブである。
【０００９】
サブスロットルバルブのスロットル開度をメインスロットルバルブの開度以下等に調整することにより、エンジンの出力トルクを運転者のアクセルペダルの操作とは独立して減少させることができる。つまり、サブスロットルバルブの開度を調整することによってエンジン２による前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑制する駆動力を制御することができる。
【００１０】
エンジン２の出力トルクＴｅは、図２で詳述するトランスミッション及びデファレンスギヤ５を通じて左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される。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。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Ｎｇで回転する。発電機７は、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ｉｆｇ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発電をする。
【００１１】
発電機７の発電電力の大きさは、回転数Ｎｇと界磁電流Ｉｆｇとの大きさにより決定される。なお、発電機７の回転数Ｎｇ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。
なお、図１では、モータ４が交流モータであって、発電機７が発電した電力は、インバータ９によって交流変換された後、モータ４に供給可能されている。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。
【００１２】
また、本実施形態のモータ駆動車両は、発電機７とインバータ９との間にジャンクションボックス１０を有している。ジャンクションボックス１０内には、インバータ９と発電機７とを接続・遮断するリレーが設けられている。そして、このリレーが接続されている状態で、発電機７から図示しない整流器を介して供給された直流の電力は、インバータ９内で三相交流に変換されてモータ４を駆動する。
【００１３】
また、ジャンクションボックス１０内には、発電電圧を検出する発電機電圧センサと、インバータ９の入力電流である発電電流を検出する発電機電流センサとが設けられ、これらの検出信号は４ＷＤコントローラ８に出力される。また、モータ４の駆動軸にはレゾルバが連結されており、モータ４の磁極位置信号θを出力している。 
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コントローラに出力する。 
【００１４】
４ＷＤコントローラ８には、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成され、各車輪速度センサ２７ＦＬ〜２７ＲＲで検出される車輪速度信号、ジャンクションボックス１０内の電圧センサ及び電流センサの出力信号、モータ４に連結されたレゾルバの出力信号及びアクセルペダルの踏込み量に相当するアクセル開度等が入力される。
【００１５】
４ＷＤコントローラ８は、入力された信号に基づき、以下の式を使って前輪１Ｌ、１Ｒの空転を検出する。つまり、４輪の車輪速度信号Ｖｆｒ〜Ｖｒｒに基づいて次式をもとに前後回転差ΔＶを算出する。なお、次式において、Ｖｆｒは前輪１Ｒの車輪速度信号であって、Ｖｆｌは前輪１Ｌの車輪速度信号である。Ｖｒｒは後輪３Ｒの車輪速度信号であって、Ｖｒｌは後輪３Ｌの車輪速度信号である。
ΔＶ＝（Ｖｆｒ＋Ｖｆｌ）／２−（Ｖｒｒ−Ｖｒｌ）／２
また、４ＷＤコントローラ８は、算出された前後回転差ΔＶを、予め設定されているしきい値ΔＶｔｈと比較する。そして、前後回転差ΔＶがしきい値ΔＶｔｈを上回った場合には前輪１Ｌ、１Ｒが空転していると判断する。このような４ＷＤコントローラ８は、本実施形態の空転検出手段として機能する。
【００１６】
図２は、本実施形態のモータ駆動車両用制御装置を、モータ駆動車両において変速機として機能するトランスミッション部２０の構成を中心に示した図である。トランスミッション部２０は、オートマチック・トランスミッション（(automatic transmission)以下、ＡＴと記す）によって前輪１Ｌ、１Ｒに回転トルクを供給するものとする。
トランスミッション部２０は、ＡＴオイルポンプ２２と、ＡＴトルクコンバータ２３、ＡＴギア列２４、コントロールバルブ２５を含んでいる。ＡＴオイルポンプ２２及びＡＴトルクコンバータ２３、ＡＴギア列２４は、エンジン２の駆動力を前輪１Ｌ、１Ｒに伝達する駆動力伝達手段として機能する。
【００１７】
また、図２に示した構成は、トランスミッション部２０を制御するオートマチック・トランスミッション・コントロール・ユニット）Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９を備えている。Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９は、前輪１Ｌ、１Ｒの空転が検出された場合、ＡＴオイルポンプ２２の油圧を制御することによって前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される駆動トルクを低減する構成である。Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９は、本実施形態の駆動力伝達制御手段として機能する。
【００１８】
なお、トランスミッション部２０において作動油圧を作り出すオイルは、ＡＴＦ（オイル・トランスミッション・フルード）と呼ばれるオイルである。本実施形態では、以降単にオイルと記す。ＡＴＦは、Ａ／Ｔトルクコンバータ２３の作動流体として機能する他、ブレーキやクラッチを作動させる作動油、ギアや軸受等の潤滑や冷却機にも使用されている。
【００１９】
Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９は、コンピュータで構成され、車速センサ２７ＦＲ、２７ＦＬ等から信号を入力し、演算して変速命令やトランスミッション部２０の作動オイル圧の制御、シフトパターンの選択を実行する。本実施形態では、Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９には、前輪の空転が検出されたことを示す空転信号ａが４ＷＤコントローラ８から通信ラインを介して入力されている。
Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９は、オイル圧の制御信号等をコントロールバルブ２５に出力する。コントロールバルブ２５は、車両の変速にかかる設定を、油圧回路を切替えることによって決定する構成である。
【００２０】
また、エンジン２には電気的に制御されるサブスロットルバルブ２１が接続されていて、エンジン２及びサブスロットルバルブ２１は、エンジン集中制御システムＥＣＣＳ  Ｃ／Ｕ２８によって制御されている。ＥＣＣＳ  Ｃ／Ｕ２８には、空転信号ａ及びアクセルペダルの開度信号が入力されている。ＥＣＣＳ  Ｃ／Ｕ２８は、アクセル開度と前輪の空転状況に応じてエンジン回転数を制御し、空転を抑えるよう車両を制御することができる。
【００２１】
ＡＴオイルポンプ２２は、ＡＴトルクコンバータ２３のポンプインペラ、ドライブプレートを介してエンジン２の出力軸と結合され、エンジンの回転に同期して回転する。
また、ＡＴオイルポンプ２２は、回転することによってオイルパン２６からオイルを吸入し、コントロールバルブ２５に吐出している。回転数が一定の場合、ＡＴオイルポンプ２２の駆動トルクと吐出圧とは比例関係にある。Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９は、コントロールバルブ２５の吐出圧から現在のライン圧を判定し、このライン圧を調整している。
【００２２】
トルクコンバータ２３では、ポンプインペラがＡＴオイルポンプ２２の回転によって回転すると、オイルがタービンライナに向かって流れ、タービンライナを回転させることによってエンジン２の回転トルクをＡ／Ｔギア列２４に伝達している。ＡＴギア列２４では、図示しないシフトコントローラ等から入力されたシフト信号に応じてギアが選択され、選択されたギアが伝達された回転トルクによって回転する。
【００２３】
以上述べた構成は、以下のように動作する。すなわち、４ＷＤコントローラ８が前輪１Ｌ、１Ｒの空転を検出した場合、空転信号ａを、通信ラインを介してＡ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９に出力する。Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９は、空転信号ａを入力し、トランスミッション部２０のライン圧を高めるように指示する制御信号をコントロールバルブ２５に出力する。
コントロールバルブ２５は、この制御信号によってＡＴオイルポンプ２２がオイルを吐出する吐出圧を高める。吐出圧が高まったことにより、ＡＴオイルポンプ２２の回転トルクが上昇する。したがって、エンジン２の駆動力によって発生した回転トルクのうち、ＡＴオイルポンプ２２の回転によって消費される回転トルクが上昇する。
【００２４】
このため、ＡＴオイルポンプ２２からトルクコンバータ２３を介してＡ／Ｔギア列２４に伝達される回転トルクが減少する。Ａ／Ｔギア列２４に伝達される回転トルクが減少した結果、Ａ／Ｔギア列２４が前輪１Ｌ、１Ｒを回転させるトルクが減少する。トルクが減少したことにより、前輪１Ｌ、１Ｒの空転が抑えられる。
このような本実施形態によれば、エンジン回転数を低減することなく前輪１Ｌ、１Ｒの空転を抑えることができる。このため、モータ駆動車両において、空転抑止のために発電機７の発電量が低下して四輪駆動走行ができなくなるという不具合が発生することを防止することができる。
【００２５】
ところで、一般に、Ａ／Ｔオイルポンプ２２の吐出圧の上昇は、キャビテーションが発生し、Ａ／Ｔオイルポンプ２２を破損させる場合があることが知られている。本実施形態は、このような現象を防ぐため、Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９がＡＴオイルポンプ２２のオイル吐出圧力、ＡＴオイルポンプ２２の回転数、オイルの温度の少なくとも１つに基づく制限の範囲内で吐出圧力を高めるよう制御する。
【００２６】
図３は、オイルの吐出圧の制限を説明するための模式図である。図示した３つの軸は、ＡＴオイルポンプ２２の吐出圧力、オイル温度、回転数を各々示していて、吐出圧力の限界値をｐ、オイル温度の限界値をｑ、回転数をｒとして各々示した。各限界値は、いずれもキャビテーションが発生しない限度によって設定された値であって、以降キャビテーション限界と記す。キャビテーション限界ｐ、ｑ、ｒの３点で形成される四面体に符号３０を付して示す。
【００２７】
Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９は、図３に示した四面体３０の範囲内でＡＴオイルポンプ２２の吐出圧力を高める。このようにすることにより、本実施形態は、前輪１Ｌ、１Ｒの空転防止のために吐出圧を高める場合にあっても、吐出圧を高めたことによってキャビテーションが発生することを防ぎ、ＡＴオイルポンプ２２を保護することができる。
さらに、吐出圧アップの量が制限される本実施形態は、吐出圧を高めるだけでは前輪１Ｌ、１Ｒの空転を充分に抑止できない可能性がある。このため、本実施形態は、トルク低下手段として従来のＥＴＣ制御を使用する。ＥＴＣ制御は、ＥＣＣＳ  Ｃ／Ｕ２８によって行われる制御であって、前輪１Ｌ、１Ｒの空転を、エンジン２の回転数を低減することによって前輪１Ｌ、１Ｒへ伝達される駆動トルクを低下させる。
【００２８】
本実施形態では、ＥＣＣＳ  Ｃ／Ｕ２８が、Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９によるトルクの低減後、さらに４ＷＤコントローラ８によって前輪１Ｌ、１Ｒの空転が検出された場合、エンジン回転数を低減する。エンジン回転数の低減により、前輪１Ｌ、１Ｒへ伝達される駆動トルクが低下する。このため、本実施形態は、キャビテーション限界の制限内でＡＴオイルポンプ２２の吐出圧力を高めても前輪１Ｌ、１Ｒの空転が抑えられない場合、ＥＴＣ制御を併用して空転を抑えることができる。
このような本実施形態によれば、ＥＴＣ制御によるエンジン回転数の低下を最小限に抑えながら前輪１Ｌ、１Ｒの空転を充分に抑えることができる。
【００２９】
図４は、以上述べた本実施形態のモータ駆動車両用制御装置の動作を説明するためのフローチャートであって、（ａ）は本実施形態のモータ駆動車両用制御装置の動作を示している。（ｂ）は、本実施形態と比較するために示した従来技術の動作のフローチャートである。
図示したように、本実施形態の制御装置は、４ＷＤコントローラ８が、前輪１Ｌ、１Ｒの空転を検出すると開始される（Ｓ４１）。前輪１Ｌ、１Ｒの空転が検出されない間（Ｓ４１：Ｎｏ）、制御装置は、空転が検出されるまで待機する。
ステップＳ４１において、前輪１Ｌ、１Ｒの空転が検出された場合（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９は、トランスミッション部２０がＡＴ変速中であるか否かを判断する（Ｓ４２）。この結果、変速中であると判断された場合（Ｓ４２：Ｙｅｓ）、Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９がライン圧を変速に合わせて制御する（Ｓ４６）。
【００３０】
変速中でない場合（Ｓ４２：Ｎｏ）、Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９は、現在のライン圧がキャビテーション限界の範囲内であるか否か判断する（Ｓ４３）。現在のライン圧がキャビテーション限界内である場合（Ｓ４３：Ｙｅｓ）、Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ２９がＡＴオイルポンプ２２のライン圧をアップし（Ｓ４５）、Ａ／Ｔギア列２３に供給されるトルクを低減する。
一方、ステップＳ４３において、キャビテーション限界内でないと判断された場合（Ｓ４４：Ｎｏ）、ＥＣＣＳ  Ｃ／Ｕ２８によってＴＣＳの作動をし、エンジン回転を低減して前輪トルクを抑える（Ｓ４４）。
【００３１】
以上述べた本実施形態は、キャビテーション限界内であれば、ライン圧をアップすることによって前輪１Ｌ、１Ｒのトルクを抑えた後、再び前輪１Ｌ、１Ｒの空転を検出する（Ｓ４１）。そして、なお空転が生じている場合であってライン圧を高められない場合にだけエンジン回転数を低減する。このため、エンジン回転数の低減を最小限にしながら前輪１Ｌ、１Ｒの空転を抑えることができる。
【００３２】
本実施形態に対し、（ｂ）に示した従来技術は、前輪１Ｌ、１Ｒの空転が検出された場合（Ｓ５１：Ｙｅｓ）、ＥＣＣＳ  Ｃ／Ｕ２８がＴＣＳを作動させ、エンジン指令トルクを低減する（Ｓ５２）。このような従来技術は、エンジン回転数低減のみによって前輪１Ｌ、１Ｒの空転を抑えるため、トルクの低下量が同一であるなら、本実施形態に比べてエンジン２の回転数が大きく低下することが明らかである。
したがって、本実施形態は、前輪１Ｌ、１Ｒの空転を抑えながら、かつ発電量の低下量を抑え、車両の四輪駆動走行を維持することが可能なモータ駆動車両用制御装置及びこの制御装置を備えたモータ駆動車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態のモータ駆動車両用制御装置を備えたモータ駆動車両を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態のモータ駆動車両及びモータ駆動車両用制御装置を、変速機として機能するトランスミッション部の構成を中心に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態のオイルの吐出圧の制限を説明するための模式図である。
【図４】本発明の一実施形態のモータ駆動車両用制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１Ｌ、１Ｒ  前輪
２  エンジン
３Ｌ、３Ｒ  後輪
４  モータ
７  発電機
８  ４ＷＤコントローラ
１１  減速機
２０  トランスミッション部
２１  サブスロットルバルブ
２２  Ａ／Ｔオイルポンプ
２４  Ａ／Ｔギア列
２５  コントロールバルブ
２６  オイルパン
２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲ  車輪速センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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