(57)【要約】【課題】界磁電流を速やかに低減してモータの迅速な停止を実現し、次制御動作への移行時間を短縮することを課題とする。【解決手段】エンジン１５で前輪１２，１３が駆動され、発電機２３で得られた電力で動作するモータ２０で後輪１８，１９が駆動され、モータ２０と後輪１８，１９との間に設けられた電磁クラッチ２２を介して後輪１８，１９が選択的に駆動される４輪駆動車１００の走行を制御する４輪駆動車の制御装置において、モータ２０を停止する際に、界磁電流消費装置２５によってモータ２０の界磁電流を強制的に放電させて消費するように構成される。【選択図】図１
2008213766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関で駆動される主駆動輪と、
前記内燃機関で駆動される発電機で得られた電力で動作する電動機で駆動される従駆動輪と、
締結状態または解放状態とすることで前記電動機で得られた動力を前記従駆動輪に選択的に伝達／遮断制御するクラッチとを備えた４輪駆動車の走行を制御する
４輪駆動車の制御装置において、
前記電動機の駆動／停止を制御する電動機制御手段と、
前記電動機制御手段により前記電動機を停止する際に、前記電動機制御手段の界磁電流消費指令に基づいて、前記電動機の界磁電流を消費する界磁電流消費手段と
を有することを特徴とする４輪駆動車の制御装置。
【請求項２】
前記電動機制御手段は、前記電動機の界磁電流と予め設定された界磁電流しきい値とを比較判別する判別手段を備え、
前記界磁電流消費手段は、前記判別手段による判別の結果、前記電動機の界磁電流が予め設定された界磁電流しきい値よりも大きい場合に、前記電動機の界磁電流を消費する
ことを特徴とする請求項１に記載の４輪駆動車の制御装置。
【請求項３】
前記界磁電流消費手段は、前記電動機の界磁コイルに残存する電力を接地電位に流すことで界磁電流を放電して消費する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の４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、主駆動輪が内燃機関で駆動され、従駆動輪が電動機（モータ）で選択的に駆動される４輪駆動車におけるモータの停止制御を改善した４輪駆動車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、主駆動輪が内燃機関で駆動され、従駆動輪が電動機（モータ）で選択的に駆動される４輪駆動車では、モータで得られた駆動力（トルク）を従駆動輪軸に伝達する伝達経路にクラッチを設け、このクラッチを締結／解放制御することでモータで得られた駆動力を従駆動輪軸に伝達制御し、従駆動輪を選択的に駆動制御していた。したがって、主駆動輪とともに従駆動輪を駆動している状態（４輪駆動状態：４ＷＤ）から従駆動輪を非駆動状態にして主駆動輪だけを駆動状態（２輪駆動状態：２ＷＤ）する場合（４ＷＤ→２ＷＤ）には、モータを駆動停止させる指令信号に基づいて、モータの駆動を停止させるとともにクラッチを締結状態から解放状態にしてモータの駆動力が従駆動輪に伝達されないようにしていた。
【０００３】
このように、モータが駆動されている状態においてクラッチが締結状態から解放状態に移行すると、モータは負荷を失い、慣性力によって回転が持続して空転する場合があった。このような場合には、モータ自体やその取り付け元などにおいて振動や回転音が発生するおそれがあった。このような振動や回転音を止める方策として、従来では例えばモータの電機子電流を短絡させることで強制的に回転を停止させるモータブレーキ制御が採用されていた。
【特許文献１】特開２００６−０７０９８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなモータブレーキ制御を実施する場合に、モータの界磁電流が所定の値以上でモータブレーキ制御を実行すると突入電流によって過電流が発生するおそれがあった。したがって、モータブレーキ制御は、モータの界磁電流が所定の値に低下するまで実行できなかった。
【０００５】
一方、モータの界磁電流は、一般的に自由放電による応答遅れを有しており、モータの停止指令後であってもしばらくの間は通電してしまい、モータブレーキ制御が実行できる値に低下するまで時間がかかっていた。したがって、モータの停止を指令してモータブレーキ制御を実行しモータを停止させるまでに時間がかかり、上述した振動や回転音が持続したり、モータ停止後のクラッチの再接続等の次制御動作に移行するまでに時間がかかるといった不具合を招いていた。
【０００６】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、界磁電流を速やかに低減してモータの迅速な停止を実現し、次制御動作への移行時間を短縮した４輪駆動車の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内燃機関で駆動される主駆動輪と、前記内燃機関で駆動される発電機で得られた電力で動作する電動機で駆動される従駆動輪と、締結状態または解放状態とすることで前記電動機で得られた動力を前記従駆動輪に選択的に伝達／遮断制御するクラッチとを備えた４輪駆動車の走行を制御する４輪駆動車の制御装置において、前記電動機の駆動／停止を制御する電動機制御手段と、前記電動機制御手段により前記電動機を停止する際に、前記電動機制御手段の消費指令に基づいて、前記電動機の界磁電流を消費する界磁電流消費手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
上記特徴の請求項１に記載の発明によれば、界磁電流を速やかに低減して、電動機の迅速な停止を実現し、次制御動作への移行時間を短縮することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の４輪駆動車の制御装置において、前記電動機制御手段は、前記電動機の界磁電流と予め設定された界磁電流しきい値とを比較判別する判別手段を備え、前記界磁電流消費手段は、前記判別手段による判別の結果、前記電動機の界磁電流が予め設定された界磁電流しきい値よりも大きい場合に、前記電動機の界磁電流を消費することを特徴とする。
【００１０】
上記特徴の請求項２に記載の発明によれば、界磁電流の消費が必要な時にのみ界磁電流消費手段を適切に作動させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の４輪駆動車の制御装置において、前記界磁電流消費手段は、前記電動機の界磁コイルに残存する電力を接地電位に流すことで界磁電流を放電して消費することを特徴とする。
【００１２】
上記特徴の請求項３に記載の発明によれば、簡単な構成で界磁電流を消費することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の実施例１に係る制御装置を搭載した４輪駆動車の概略構成を示す図である。図１に示す実施例１の４輪駆動車１００は、車体１０の前部側に第一の車軸となる前輪車軸１１が回転可能に軸支され、前輪車軸１１の両端には主駆動輪となる前輪１２，１３が取り付けられている。前輪車軸１１の中央部には、差動式の動力伝達機構である前輪側デファレンシャルギヤ（以下、前輪側ＤＥＦと呼称する）１４が設けられている。
【００１５】
前輪１２，１３は、内燃機関であるエンジン１５の回転動力が、トルクコンバータ１６と変速機機構１７とを備えてなる自動変速機により変速されて前輪側ＤＥＦ１４に伝達され、前輪側ＤＥＦ１４から前輪車軸１１に伝達されることにより、車両の走行範囲全域において駆動される。
【００１６】
すなわち、エンジン１５、トルクコンバータ１６と変速機機構１７とを備えてなる自動変速機及び前輪側ＤＥＦ１４から構成された動力系は、いわゆる前輪駆動車と同じ構成であり、主駆動系を構成している。なお、自動変速機は多段或いは無段のどちらのものを用いてもよい。
【００１７】
車体１０の後部側には、第二の車軸となる後輪車軸２９が回転可能に軸支され、後輪車軸２９の両端には従駆動輪となる後輪１８，１９が取り付けられている。後輪車軸２９の中央部には、差動式の動力伝達機構である後輪側デファレンシャルギヤ（以下、後輪側ＤＥＦと呼称する）３０が設けられている。
【００１８】
後輪１８，１９は、電動機（モータ）２０の回転動力が、モータ２０の回転数と車輪回転数との差を調整する減速機２１により減速されて、電磁クラッチ２２を介して後輪側ＤＥＦ３０に伝達され、後輪側ＤＥＦ３０から後輪車軸２９に伝達されることにより、車両走行の一部分、例えば車両の発進時から前輪１２，１３の駆動のみ（エンジン１５の駆動のみ）による走行速度に達するまでの間において駆動される。また、後輪１８，１９は、前輪１２，１３にスリップが発生した場合にも駆動されるようになっている。すなわち、モータ２０，減速機２１，電磁クラッチ２２及び後輪側ＤＥＦ３０から構成された動力系は従駆動系を構成している。
【００１９】
なお、減速機２１及び電磁クラッチ２２は、後輪側ＤＥＦ３０と一体に設けられていてもよい。
【００２０】
エンジン１５には、モータ２０に電力を供給する発電機２３が機械的に連結されている。エンジン１５の回転動力を受けて作動し、車両の運転状態に応じた電力を発生する。発電機２３はエンジン１５と共にエンジンルーム内に配置されている。発電機２３は、エンジン１５のプーリ（図示せず）と発電機２３のプーリ（図示せず）との間に１本のプーリベルト２４が掛架されることにより、エンジン１５に機械的に連結され、エンジン１５の動力を受けることができる。
【００２１】
モータ２０は、例えば固定子（界磁）に界磁巻線を備えた直流機で構成され、車両の例えば後部座席からトランクルームに至る床下の狭いスペースに設置され、かつ後輪側ＤＥＦ３０近傍に配置されている。なお、モータ２０として界磁巻線型の交流モータを用いてもよい。交流モータを用いた場合には、発電機で得られた直流電力を交流電力に変換して交流モータに供給するインバータ装置が設けられ、発電機２３から出力された直流電力は、例えばモータコントロールユニット２７に備えられたインバータ装置で交流電力に変換されてモータ２０に供給される。このように交流モータを用いることにより、直流モータよりも大きい駆動力を出力できる。また、直流モータよりも高い回転数の出力を出力でき、直流モータの時よりも大きい走行速度まで後輪を駆動できる。
【００２２】
モータ２０には、界磁電流を選択的に消費する界磁電流消費装置２５が設けられている。この界磁電流消費装置２５は、消費指令に基づいて、モータ２０の界磁コイルと接地電位とを選択的に接続制御するスイッチ等を介して界磁コイルに残存する電力を強制的に接地電位に放電させ、界磁電流が予め設定した所定値以下になるまで強制的に消費する。これにより、界磁電流消費装置２５は、簡単な構成で、従来に比べて自由放電により界磁電流を消費する場合に比べて格段に速やかに界磁電流を消費して低下させる機能を有する。また、モータ２０には、モータ２０の回転数を検出する回転数センサ２６が設けられいる。
【００２３】
４輪駆動車１００の内部には、モータコントロールユニット２７ならびに車両コントロールユニット２８を含む複数の車載制御装置が設けられている。
【００２４】
モータコントロールユニット２７は、モータ駆動要求（トルク指令）に基づいて、モータ２０に供給される界磁電流ならびに電機子電流を制御し、所望の回転数とトルクでモータ２０を回転駆動制御する。また、モータコントロールユニット２７は、界磁電流消費装置２５に界磁電流の消費開始を指令し、界磁電流が予め設定された値に低下したか否かを判別し、低下した後消費停止の指令を与えることで、界磁電流消費装置２５の動作を制御する。
【００２５】
車両コントロールユニット２８は、４輪駆動車の動作を制御する制御中枢として機能し、図示しないがエンジン１５に搭載された絞り弁や燃料噴射弁などのエンジン機器の作動を制御してエンジン１５から出力される動力を制御するエンジン制御装置、自動変速機の作動を制御して自動変速機から前輪側ＤＥＦ１４に伝達される動力を制御する変速機制御装置、前輪１２，１３及び後輪１８，１９のブレーキ力を制御して、ブレーキペダルの強い踏み込みによる各車輪のロックを回避するアンチロックブレーキシステム制御装置等の制御装置を備えている。
【００２６】
また、車両コントロールユニット２８は、車輪速センサ（図示せず）等で検出された車輪速信号ならびにアクセルの開度を検出するセンサで検出されたアクセル開度を入力し、これら車両の走行状態を示す情報に基づいて、後輪１８，１９を駆動するか否かを決定する発進状態、スリップ状態等の車両の状態を判別する。車両コントロールユニット２８は、後輪１８，１９を駆動すると判別された場合には、駆動に必要な駆動量（トルク量）を算出し、算出した駆動量に基づいて発電機２３で発電する発電量を算出し、発電機２３の発電量を制御する。車両コントロールユニット２８は、算出した駆動量やモータ２０の回転数等に基づいてモータコントロールユニット２７にモータ駆動要求（トルク指令）を与える。車両コントロールユニット２８は、後輪１８，１９の駆動／非駆動に応じて電磁クラッチ２２の締結／解放を制御する。したがって、車両コントロールユニット２８はモータコントロールユニット２７とともにモータ２０を駆動制御する電動機制御手段として機能する。
【００２７】
次に、図２のフローチャートを参照して、この実施例１に係る制御の手順を説明する。この制御手順は、車両の走行状態が刻々と変化する中で、後輪１８，１９が駆動されている状態から駆動が不要となる状態に移行する制御手順である。なお、図２に示す手順は予め設定された処理周期で繰り返えし実行される。
【００２８】
図２において、先ずモータ駆動要求（トルク指令）が車両コントロールユニット２８からモータコントロールユニット２７に与えられて、モータ２０が駆動され後輪１８，１９が駆動されている状態において、車両の走行状態を示す情報に基づいて後輪１８，１９の駆動が継続して必要か否かを判別する（ステップＳ１００）。判別の結果、後輪１８，１９の駆動がさらに必要な場合には、継続してモータ駆動要求が出力されてモータ２０が駆動され、電磁クラッチ２２を締結状態に保持する。
【００２９】
一方、後輪１８，１９の駆動が不要であると判別された場合には、車両コントロールユニット２８は、締結状態の電磁クラッチ２２を解放してモータコントロールユニット２７へのモータ駆動要求の出力を停止する。モータコントロールユニット２７は、このモータ駆動要求の停止を受けて、モータ２０の回転駆動を停止するモータ駆動停止処理を実行する（ステップＳ１０１）。このモータ駆動停止処理は、モータ２０の駆動を制御する制御パラメータとなる、例えば発電機２３の発電量、モータ２０の電圧、電流等に基づいて発電機２３とモータ２０との関係が回生モードとならないようにモータ２０の回転数を低下させて停止させるための処理であり、従来から用いられている処理である。
【００３０】
このモータ駆動停止処理を実行した後、モータ２０の界磁電流と予め設定された界磁電流しきい値とを比較判別する（ステップＳ１０２）。ここで、界磁電流しきい値は、先に触れたようにモータブレーキ制御を実施した際に突入電流による過電流が発生しない程度の値に設定される。比較判別の結果、モータの２０の界磁電流が界磁電流しきい値よりも大きな場合には、この状態ではブレーキ制御を実施すると前述したように不具合が生じるので、界磁電流を低下させる。
【００３１】
次に、界磁電流消費装置２５が作動状態で界磁電流を消費しているか否かを判別する（ステップＳ１０３）。判別の結果、界磁電流消費装置２５が作動している場合には、一旦処理を終了して次回の処理周期の開始を待つ。一方、界磁電流消費装置２５が作動しておらず界磁電流を消費していない場合には、界磁電流消費指令がモータコントロールユニット２７から界磁電流消費装置２５に与えられて界磁電流消費装置２５は作動し（ステップＳ１０４）、モータ２０の界磁電流は界磁電流消費装置２５を介して接地電位に流されて強制的に消費され、一旦処理を終了して次回の処理周期の開始を待つ。
【００３２】
次に、次回の処理周期が開始され、界磁電流が界磁電流消費装置２５により消費されている状態において、再び先のステップＳ１０２の比較判別処理が実行され、界磁電流が界磁電流しきい値を下回ったか否かが判別される。判別の結果、界磁電流が強制的に消費されて界磁電流しきい値以下に低下した場合には、界磁電流消費装置２５が作動状態であるか否かを判別する（ステップＳ１０５）。判別の結果、界磁電流消費装置２５が作動されている場合には、作動を停止して界磁電流の消費を停止する（ステップＳ１０６）。
【００３３】
その後、回転数センサ２６で検出されたモータ２０の回転数が予め設定された目標回転数よりも小さいか否かを比較判別する（ステップＳ１０７）。ここで、目標回転数はモータブレーキ制御を実施して空転しているモータ２０の回転数を低下させる必要があるか否かのしきい値となる回転数として設定される。比較判別の結果、モータ２０の回転数が目標回転数よりも大きな場合には、モータブレーキ制御を実行して制動トルクを発生させ、界磁電流の消費終了後空回り状態にあるモータ２０を速やかに停止させる（ステップＳ１０８）。これにより、モータ２０の空転による振動や騒音を速やかに止めることができる。
【００３４】
以上説明したように、この実施例によれば、モータ２０で得られた駆動力により後輪１８，１９が駆動されている状態において、後輪１８，１９の駆動が不要となり、モータ２０を停止させる際に、界磁電流消費装置２５を作動させることで、従来の自由放電に比べて格段に速やかにモータ２０の界磁電流を低下させることが可能となる。これにより、解放された電磁クラッチ２２により負荷を失ったモータ２０に対して、従来に比べて迅速にモータブレーキ制御を実施してモータ２０の回転数を速やかに低下させることができる。したがって、例えば再び後輪１８，１９の駆動要求が生じた場合には、電磁クラッチ２２の再締結等の次制御動作への移行時間を短縮することができ、車両走行の円滑化や安全性を向上させることが可能となる。
【００３５】
さらに、上記実施例から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
【００３６】
（イ）請求項２又は３記載の４輪駆動車の制御装置において、
前記電動機制御手段は、前記判別手段による判別の結果、前記電動機の界磁電流が予め設定された界磁電流しきい値よりも小さく、かつモータ２０の回転数が予め設定された回転数よりも大きい場合には、前記電動機にモータブレーキ制御を実施する
ことを特徴とする４輪駆動車の制御装置。
【００３７】
上記（イ）項の構成によれば、前記電動機を速やかに停止させることが可能となり、前記電動機が無負荷状態での空転による振動や騒音を速やかに止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１に係る４輪駆動車の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る制御処理の動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１０…車体
１１…前輪車軸
１２，１３…前輪
１４…前輪側ＤＥＦ
１５…エンジン
１６…トルクコンバータ
１７…変速機機構
１８，１９…後輪
２０…モータ
２１…減速機
２２…電磁クラッチ
２３…発電機
２４…プーリベルト
２５…界磁電流消費装置
２６…回転数センサ
２７…モータコントロールユニット
２８…車両コントロールユニット
２９…後輪車軸
３０…後輪側ＤＥＦ
１００…４輪駆動車
【図１】
2008213766.tif 000003
【図２】
2008213766.tif 000004