(57)【要約】【課題】車両がロールバック状態から前進状態へ切り替わる際のトルク抜けを防止可能な４輪駆動制御装置を提供する。【解決手段】前輪および後輪のうち、例えば前輪１０４ａ，１０４ｂをエンジン１０１により駆動し、他方の後輪１０５ａ，１０５ｂをモータ４により駆動する４輪駆動車両１００がロールバック状態にある時、ロールバック中に必要な電力を発電する際に、モータ制御パラメータ決定部５ｂで発電機２が出力可能な特性線上の動作点から、モータ４の制御パラメータとしてロールバック中のトルク指令値を決定し、決定した前記トルク指令値をそのまま維持して車両がロールバック中の状態から前進状態に切り替わる時に発電機２が発電してモータ４に供給すべき電力を、出力可能な界磁電流の最小値を界磁電流最小値推定部５ｃで推定して、ロールバック中においてあらかじめ発電機２に流すように制御する。【選択図】図１
2008120120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪および後輪のうち、一方の車輪をエンジンにより駆動し、他方の車輪をモータにより駆動する４輪駆動の車両に搭載され、前記エンジンの駆動力を使って駆動される発電機によって発電した発電電力をインバータにより交流に電力変換して前記モータを回転させる制御を行う４輪駆動制御装置において、前記発電機が発電電力として出力可能な特性線上の動作点から、前記モータを制御するためのパラメータとして車両がロールバック中のトルク指令値を決定するモータ制御パラメータ決定手段と、前記モータ制御パラメータ決定手段により決定したロールバック中の前記トルク指令値をそのまま維持した状態で、車両がロールバック中の状態から前進状態に切り替わる時に前記発電機が発電して前記モータに供給すべき電力を、出力することができる界磁電流の最小値を推定する界磁電流最小値推定手段と、を少なくとも備え、前記界磁電流最小値推定手段にて推定した前記界磁電流の最小値を、ロールバック中にあらかじめ前記発電機に流すように制御することを特徴とする４輪駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の４輪駆動制御装置において、前記モータ制御パラメータ決定手段が参照する発電電力として出力可能な前記特性線は、少なくとも、前記発電機の界磁電流と回転速度とにより可変に制御されるものであることを特徴とする４輪駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の４輪駆動制御装置において、前記界磁電流最小値推定手段により推定した前記界磁電流の最小値をロールバック中に前記発電機に流した場合に、ロールバック中に前記モータに供給すべき電力を出力する際の電圧を目標電圧として求め、求めた前記目標電圧を、ロールバック中の前記発電機の発電電圧として設定する目標電圧設定手段を備えていることを特徴とする４輪駆動制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の４輪駆動制御装置において、前記目標電圧設定手段が設定する前記目標電圧を求める際に、ロールバック中に前記モータに供給すべき電力を出力する際の電圧があらかじめ定めた高電圧閾値を超えない電圧値か否かを確認し、超えていない場合に、前記電圧を前記目標電圧として決定することを特徴とする４輪駆動制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の４輪駆動制御装置において、前記目標電圧設定手段が設定する前記目標電圧を求める際に、ロールバック中に前記モータに供給すべき電力を出力する際の電圧が前記高電圧閾値を超えていた場合、前記モータ制御パラメータ決定手段により決定したロールバック中の前記トルク指令値を少なくとも出力可能な電力であって、かつ、前記発電機が出力可能な特性線上の動作点にある前記高電圧閾値を超えない電圧で動作可能な電力を求め、当該電力が得られる電圧を、前記目標電圧として選択することを特徴とする４輪駆動制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の４輪駆動制御装置において、前記モータに対するトルク指令値を変更する場合、変更すべきトルク指令値に対応する発電電力に到達するまで、前記発電機が出力可能な特性線上の動作点にあって、かつ、前記発電機と前記モータとの効率が最も良好になる動作点にしたがって、前記発電機から前記モータに供給する電力の電圧および電流を順次変更していくように制御することを特徴とする４輪駆動制御装置。
【請求項７】
前輪および後輪のうち、一方の車輪をエンジンにより駆動し、他方の車輪をモータにより駆動する４輪駆動の車両における４輪駆動制御方法であって、前記エンジンの駆動力を使って駆動される発電機によって発電した発電電力をインバータにより交流に電力変換して前記モータを回転させる制御を行う４輪駆動制御方法において、前記発電機が発電電力として出力可能な特性線上の動作点から、前記モータを制御するためのパラメータとして決定した車両のロールバック中のトルク指令値をそのまま維持した状態で、車両がロールバック中の状態から前進状態に切り替わる時に前記発電機が発電して前記モータに供給すべき電力を、出力することができる界磁電流の最小値を推定し、推定した前記界磁電流の最小値を、ロールバック中にあらかじめ前記発電機に流すように制御することを特徴とする４輪駆動制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の４輪駆動制御方法において、前記発電機が発電電力として出力可能な前記特性線は、少なくとも、前記発電機の界磁電流と回転速度とにより可変に制御されるものであることを特徴とする４輪駆動制御方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の４輪駆動制御方法において、推定した前記界磁電流の最小値をロールバック中に前記発電機に流した場合に、ロールバック中に前記モータに供給すべき電力を出力する際の電圧を目標電圧として求め、求めた前記目標電圧を、ロールバック中の前記発電機の発電電圧として設定することを特徴とする４輪駆動制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の４輪駆動制御方法において、前記目標電圧を求める際に、ロールバック中に前記モータに供給すべき電力を出力する際の電圧があらかじめ定めた高電圧閾値を超えない電圧値か否かを確認し、超えていない場合に、前記電圧を前記目標電圧として決定することを特徴とする４輪駆動制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の４輪駆動制御方法において、前記目標電圧を求める際に、ロールバック中に前記モータに供給すべき電力を出力する際の電圧が前記高電圧閾値を超えていた場合、前記モータを制御するためのパラメータとして決定したロールバック中の前記トルク指令値を少なくとも出力可能な電力であって、かつ、前記発電機が出力可能な特性線上の動作点にある前記高電圧閾値を超えない電圧で動作可能な電力を求め、当該電力が得られる電圧を、前記目標電圧として選択することを特徴とする４輪駆動制御方法。
【請求項１２】
請求項７ないし１１のいずれかに記載の４輪駆動制御方法において、前記モータに対するトルク指令値を変更する場合、変更すべきトルク指令値に対応する発電電力に到達するまで、前記発電機が出力可能な特性線上の動作点にあって、かつ、前記発電機と前記モータとの効率が最も良好になる動作点にしたがって、前記発電機から前記モータに供給する電力の電圧および電流を順次変更していくように制御することを特徴とする４輪駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４輪駆動制御装置および４輪駆動制御方法に関し、特に、シフトポジションの設定方向（例えば前進方向）と逆方向（例えば後退方向）に車両が進むロールバック状態から車両がシフトポジションの設定方向に進む状態に切り替わる際の４輪駆動制御を円滑に行うための４輪駆動制御装置および４輪駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示す特開２００２−１８６１０９号公報「補助駆動装置および前後輪駆動車両」では、前輪および後輸のうち、一方がエンジンで駆動され、他方がモータによって駆動される車両に搭載され、エンジンによって駆動されて発電を行う発電機と、発電機の発電電力を交流に電力変換してモータに出力するインバータと、モータの回転駆動力を制御するモータ制御部を備えた４輪駆動車両におけるロールバック制御方法が記載されている。
【０００３】
一般に、インバータを用いた４輪駆動を行う車両においては、登坂路などでブレーキペダルを離した際に車両が後退するロールバック状態になった時に、車両を前進させるために、アクセルペダルを踏み込むと、アクセル開度に応じたモータ出力トルクが前進方向に発生される結果、モータ回転方向とトルク発生方向とが逆転しているため、モータは発電機として機能することになり、回生エネルギーを発生させ、発電機とインバータとの間の電圧が、高電圧閾値を超えて高電圧フェールが発生するおそれがある。
【０００４】
これを防ぐために、前記特許文献１においては、ロールバック制御動作として、モータが発電してしまった回生エネルギーを熱として消費するように、モータのｄ軸電流Ｉｄ（界磁電流成分：磁束を発生させるための成分）を大きく流す制御を行い、制御安定化を図るため、発電機からモータに対しては、ごく僅かの電力しか供給しないように制御している。
【特許文献１】特開２００２−１８６１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ロールバック状態にある場合、モータは該モータ自身の回生エネルギーによりモータ出力トルクを得ていたが、車両がロールバック状態から前進状態へ切り替わる時点以降においては、モータが出力すべきモータ出力トルクを発電機からインバータを介して電力供給することが必要であり、発電機は、車速０ｋｍ／ｈを境にして、モータに供給すべき発電電力量が急増する状態になる。
【０００６】
しかしながら、車載用として通常用いられる界磁巻線型の発電機の場合、発電応答は、数百ｍｓと非常に遅いため、モータ側からの急激な発電量の増加要求には追従することができず、インバータを介してモータへ実際に供給されてくる発電量は緩やかに増加する不十分な電力値になってしまい、その結果、モータが必要としているモータ出力トルクを急激に失ってしまうトルク抜けが発生するという課題がある。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、モータへインバータを介して電力供給する界磁巻線型の発電機を制御する動作として、車両がロールバック状態から前進状態へ切り替わる際のトルク抜けを防止可能な４輪駆動制御装置および４輪駆動制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前述の課題を解決するために、ロールバック状態から前進状態に切り替わる時点で発電機が発電してモータに供給すべき電力を出力可能な界磁電流の最小値を推定し、推定した界磁電流の最小値をロールバック中に発電機にあらかじめ流すように制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の４輪駆動制御装置および４輪駆動制御方法によれば、ロールバック状態から前進状態への切り替わり時においても、発電機にあらかじめ流している界磁電流により、発電機がモータに供給すべき電力をただちに発電することができるので、発電機が発電した電力をインバータを介してモータに遅れることなく供給することが可能な状態となり、モータは、発電機の発電応答（界磁電流応答）を待つ必要がなく、トルク抜けを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明による４輪駆動制御装置および４輪駆動制御方法の最良の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
まず、本発明の４輪駆動制御装置（４ＷＤコントローラ）を搭載した４輪駆動車両システムの構成例について、図１を用いて説明する。図１に示すように、本発明の一例を示す４輪駆動制御装置１は、前輪１０４ａ，１０４ｂおよび後輪１０５ａ，１０５ｂのうち、一方例えば前輪１０４ａ，１０４ｂがエンジン１０１で駆動され、他方例えば後輪１０５ａ，１０５ｂがモータ４によって駆動される４輪駆動車両１００に搭載されている。なお、前輪１０４ａ，１０４ｂおよび後輪１０５ａ，１０５ｂのうち、後輪１０５ａ，１０５ｂがエンジン１０１で駆動され、前輪１０４ａ，１０４ｂがモータ４によって駆動されるような場合であっても良い。
【００１２】
ここで、４輪駆動制御装置１は、エンジン１０１によって駆動されて発電を行う発電機２の発電量と、発電機２の発電電力を交流に電力変換してモータ４に出力するインバータ３の動作と、発電機２からインバータ３を介して供給される電力によって駆動するモータ４のモータ出力トルクと、を制御するために、モータ４の回転駆動力を制御するモータ制御部５と発電機２の界磁電流を制御する界磁制御部６と、を少なくとも備えて、４輪駆動用の制御を行うものである。
【００１３】
図１において、発電機２は、エンジン１０１のクランク軸と補機駆動ベルト１０８を介して連結されて、エンジン１０１の回転に応じた駆動力により回転駆動され、モータ制御部５からの制御信号に基づいて動作する界磁制御部６からの制御値に応じた界磁電流を流すことによって、発電を行う。
【００１４】
また、前輪１０４ａ，１０４ｂは、エンジン１０１の回転駆動力が変速機１０２にて変換された前輪駆動力によって駆動されて、前輪１０４ａ，１０４ｂの回転速度は、車輪速センサ１０６ａ，１０６ｂにてそれぞれ検出され、モータ制御部５に通知される。一方、後輪１０５ａ，１０５ｂは、モータ４の回転駆動力が駆動力伝達部１０３にて変換されて伝達されてくる後輪駆動力によって駆動されて、後輪１０５ａ，１０５ｂの回転速度は、車輪速センサ１０６ｃ，１０６ｄにてそれぞれ検出され、モータ制御部５に通知される。
【００１５】
さらに、図１において、４輪駆動車両１００の走行速度が、車速センサ１０７によって検出され、また、モータ４の回転数が、回転センサ４０によって検出され、モータ制御部５にそれぞれ通知される。
【００１６】
ここで、本発明の一実施例を示す図１のモータ制御部５は、発電指令制御部５ａ、モータ制御パラメータ決定部５ｂ、界磁電流最小値推定部５ｃ、モータ目標電圧設定部５ｄを少なくとも備えている。
【００１７】
発電指令制御部５ａは、モータ４が所望のモータ出力トルクを発生するために必要とする電力を演算して発電目標電力として求め、前記発電目標電力を発電するように発電機２への発電指令を制御する発電指令制御手段である。
【００１８】
また、モータ制御パラメータ決定部５ｂは、発電機２が発電電力として出力可能な特性線上の動作点に基づいて、モータ４を制御するためのパラメータとしてトルク指令値を決定するモータ制御パラメータ決定手段であり、例えば、発電機２が出力可能な特性線上の動作点から、４輪駆動車両１００のロールバック中のトルク指令値を決定する。ここで、発電機２が出力可能な特性線上の動作点とは、各発電電力の発電電圧と発電電流とに関する動作点を示すものであり、該特性線は、少なくとも、発電機２に流れる界磁電流、エンジン１０１により駆動される発電機２の回転速度などにより可変に制御されて決定されるものである。
【００１９】
また、界磁電流最小値推定部５ｃは、モータ制御パラメータ決定部５ｂにより決定したロールバック中のトルク指令値をそのまま維持した状態で、４輪駆動車両１００がロールバック中の状態から前進状態に移行する時に発電機２が発電してモータ４に供給すべき発電電力を、出力することができる界磁電流の最小値を推定して、界磁制御部６へ制御信号として供給する界磁電流最小値推定手段である。
【００２０】
また、モータ目標電圧設定部５ｄは、界磁電流最小値推定部５ｃにより推定した前記界磁電流の最小値をロールバック中に発電機２に流す場合に、ロールバック中においてモータ４に供給すべき電力（本実施例では、例えば１００Ｗ）を出力する際の電圧を目標電圧として演算し、演算した前記目標電圧の値を、ロールバック中の発電機２の発電電圧として設定する目標電圧設定手段である。
【００２１】
次に、図１に一例として示した４輪駆動制御装置１に関し、ロールバック状態から前進状態に切り替わる際の制御動作について、図２に示すフローチャートを基にして、図１に例示したモータ制御部５に備えている各手段を中心に説明する。図２は、本発明の一例である４輪駆動制御装置１のロールバック状態における動作の一例を説明するためのフローチャートであり、ロールバック状態から前進状態に切り替わる際の動作を制御する本発明の４輪駆動制御方法の一例を示している。
【００２２】
まず、図２の説明に先立って、本発明による図２のフローチャートに示すような制御動作を行わない従来の４輪駆動制御装置の場合について、すなわち、ロールバック状態から前進状態に切り替わる際に発生するトルク抜けの防止策を施していない従来の一般的な４輪駆動制御装置の制御動作について、図３のタイムチャートを用いて説明する。図３は、ロークバック状態から前進状態に切り替わる際の従来の一般的な制御動作例を示すタイムチャートである。
【００２３】
図３に示すように、例えば登坂路上で、４輪駆動車両のブレーキペダルを踏んでブレーキＯＮで停止している状態から、ブレーキペダルから脚を離してアクセルペダルに踏みかえようとした場合、時刻ｔ０において、ブレーキＯＦＦの状態に移行するとともに、ややタイムラグをおいた時刻ｔ１において、アクセルＯＦＦの状態からアクセルＯＮの状態に切り替わる。
【００２４】
このブレーキＯＮからＯＦＦに切り替わった時刻ｔ０以降、アクセル開度に感応したモータ４に対するモータトルク指令が届く時刻ｔ１までの間は、４輪駆動車両の車速は、０ｋｍ／ｈから前進方向とは逆方向の後退方向に徐々に加速されるロールバック状態になり、モータ４が逆回転して回生エネルギーを発生し、後輪１０５ａ，１０５ｂに対する後退方向の駆動輪トルクが発生する。
【００２５】
しかる後、アクセルペダルが踏み込まれて、エンジン１０１の回転数が徐々に上昇して、エンジン１０１により駆動される前輪１０４ａ，１０４ｂにその駆動力が伝わるとともに、モータトルク指令がモータ４に達して、モータトルク指令に比例するトルク電流Ｉｑが流れ始める。時刻ｔ２に達すると、モータ４により駆動される後輪１０５ａ，１０５ｂにもその駆動力が伝わり、モータ４の後退方向への回転速度が徐々に減少していくようになり、ロールバック状態にあるものの、４輪駆動車両１００の車速は、後退方向への増加はなくなり、後退方向から前進方向に向かって上昇を開始する。
【００２６】
その後、車速が０ｋｍ／ｈに達し、ロールバック状態から脱して前進状態に切り替わる時刻ｔ３においては、モータ４が、モータ４自身の回生エネルギーではなく、発電機２からの電力によって回転駆動力を得ようとする。しかし、モータ４のモータ出力トルクを出力可能な発電電力を得るための界磁電流を発電機２に流して、所望の発電電力を発電してモータ４に対して供給開始しようとしても、界磁巻線型の発電機２の発電応答は、曲線Ｂに示すように、極めて鈍く、ただちには、モータ４が必要とする出力トルクに応じた所望の発電電力を発電することができない。
【００２７】
この結果、発電要求として指定されたモータトルク指令に対応する十分な電力をモータ４に供給することができないために、モータ４は、曲線Ｃのように、モータトルク指令として指令されている前進状態を維持するためのトルク電流Ｉｑに不足を来たし、モータトルク指令値によって指令されたモータ出力トルクを維持することができなくなり、曲線Ａにように、モータトルク抜けに陥ってしまう。
【００２８】
かくのごとき従来のロールバック制御に対して、図２のフローチャートに一例を示す本発明の動作例においては、４輪駆動車両１００の前進開始時に必要とする最低限の電力を発電することが可能な界磁電流の最小値を求めて、この界磁電流の最小値を、発電機２の界磁電流として、ロールバック状態においても、保持して発電機２に流すことによって、車速０ｋｍ／ｈに達した時刻ｔ３においても、発電機２の界磁応答の遅れすなわち発電応答の遅れが生じないように制御し、ロールバック状態から前進状態へのスムーズな切り替え制御を可能としている。
【００２９】
すなわち、図２のフローチャートにおいて、まず、回転センサ４０から入力されてくるモータ４の回転数Ｎｍｔｒを取得して、回転数Ｎｍｔｒが、マイナスか否かをチェックし、４輪駆動車両１００の進行しようとする方向（前進方向）とは逆方向（後退方向）に進む状態のロールバック状態が発生しているか否かを確認する（ステップＳ１０）。ロールバック状態ではなかった場合（ステップＳ１０のＮｏ）、本処理を終了する。
【００３０】
一方、モータ４の回転数Ｎｍｔｒがマイナスで、４輪駆動車両１００が逆方向に進んでいるロールバック状態にあった場合（ステップＳ１０のＹｅｓ）、次のステップＳ２０に進み、発電指令制御部５ａとモータ制御パラメータ決定部５ｂとにおいて、発電機２が出力可能な特性線上の動作点（すなわち発電機２が出力し得る電流、電圧の関係）を示す発電機２の発電状態を参酌しながら、ロールバック中にモータ４が出力すべき最低限のモータ出力トルクＴ１を指示するトルク指令値を算出する。
【００３１】
すなわち、発電指令制御部５ａにて、まず、ロールバック中に本来必要とするモータ出力トルクＴ１を発生するための発電機２の電力を演算した後、高電圧フェールを発生させない高電圧閾値以下の範囲内で、かつ、発電機２が出力し得る電流、電圧の関係に基づいて、モータ４に供給すべき最低限の発電電力Ｐｒを算出する。
【００３２】
しかる後、発電機２が出力可能な特性線上の動作点（すなわち発電機２が出力し得る電流、電圧の関係）に基づいて求められた前記最低限の発電電力Ｐｒに対応するトルク指令値Ｔｒｑを求めて、モータ４側で最低限必要としていたモータ出力トルクＴ１を満たすモータ出力トルクの出力を指示する値として決定する。
【００３３】
ここで、発電指令制御部５ａとモータ制御パラメータ決定部５ｂとにおいて、モータ４に対する実際の制御パラメータとして、ロールバック中のトルク指令値Ｔｒｑ（すなわちロールバック状態から前進状態に移るまで継続して出力するトルク指令値）を決定する動作について、図４を用いてさらに説明する。図４は、本発明の４輪駆動制御装置１において発電機２が出力し得る電流と電圧との関係を示す特性線上の動作点からモータ４を制御するために最低限必要とするモータトルク指令値を求める動作を示す説明図であり、発電機２の電流と電圧との出力可能値をプロットしている。すなわち、図４は、発電機２の出力特性に基づいて最低限出力する必要がある電力を算出して、かかる最低限必要な電力に該当するモータ４のトルク指令値に換算して、モータ４に対してトルク指令を行う様子を示している。
【００３４】
この際に、高電圧フェールが発生しないようにトルク指令をモータ４に出力するために、ロールバック中にモータ４に供給すべき電力を出力する際の電圧が、あらかじめ定めた高電圧閾値ＶＨを超えない電圧にて発電電力を発電機２からモータ４に対して供給しようとしているか否かを確認して、高電圧閾値ＶＨを超えない電圧であれば、その電力をモータ４に対して供給する。
【００３５】
一方、高電圧閾値ＶＨを超えてしまう電圧の電力供給になる場合、発電機２の出力特性上、当該電力での発電を行うことなく、ロールバック中のトルク指令値を少なくとも出力可能な電力であって、かつ、発電機２が出力可能な特性線上の動作点にある高電圧閾値ＶＨを超えない電圧で動作可能な電力を求めて、当該電力が得られる電圧（高電圧閾値ＶＨを超えない電圧）を発電機２に設定するようにし、当該電力に対応するトルク指令値を、ロールバック中のトルク指令値Ｔｒｑとして設定し直す。
【００３６】
以下、図４について説明する。なお、本実施例においては、説明を理解し易くするために、モータ４、インバータ３における電力損失がなく、発電機２の発電電力が、そのまま、モータ４の出力トルクとして用いられる理想状態について説明することとする。発電機２の出力特性から決定される発電電力として出力可能な特性線が、発電機２の或る界磁電流、或る回転速度において、図４の曲線Ｄで与えられている場合に、図４の曲線Ｅに示すように、ロールバック中のモータ４において本来必要とするモータ出力トルクＴ１から決定される発電電力（すなわちモータ４側に供給すべき電力）として求められた場合、発電機２の出力特性から決定される発電電力として出力可能な曲線Ｄで示す特性線上の各動作点から、発電条件（発電電圧、発電電流）として交点ａが得られる。
【００３７】
しかし、この発電条件は、ロールバック状態における高電圧フェールを回避可能な高電圧閾値ＶＨを超えているため、高電圧閾値ＶＨ以下の電圧値で、曲線Ｅが示す該発電電力を最低限満たす電力として、交点ａに近接した位置にあって、高電圧閾値ＶＨと曲線Ｄとが交差する交点ｂを与える発電電力が選択される。すなわち、曲線Ｆに示すような発電機２の出力から決定される電力を示す電力線と曲線Ｄに示す発電電力として出力可能な特性線との交点ｂの発電条件（発電電圧、発電電流）が、発電機２の発電すべき最低限の発電目標電力Ｐｒとして決定される。
【００３８】
而して、ロールバック中にモータ４において本来必要とするモータ出力トルクＴ１を満たし、かつ、高電圧フェールを回避することが可能なモータ４に対する実際の制御パラメータとしてトルク指令値Ｔｒｑを決定することができる。
【００３９】
この結果、発電機２の出力特性から最低限出力する必要がある発電電力として、高電圧フェールを回避することが可能な高電圧閾値ＶＨを超えない範囲内で算出され、該最低限の発電電力に該当するモータ出力トルクのトルク指令値Ｔｒｑを、ロールバック状態から車速０ｋｍ／ｈに至るまでの間、一定のレベルに維持してモータ４に対して継続して出力することができる状態になる。
【００４０】
図２のフローチャートに戻って、次に、４輪駆動車両１００をロールバック状態から脱出して前進させるために、車速０ｋｍ／ｈの時点で、モータ４へ供給すべき供給電力Ｐ１すなわち発電機２が発電してモータ４へ供給すべき発電目標電力Ｐ１を、次の計算式によって算出する（ステップＳ２０）。
【００４１】
Ｐ１＝Ｔｒｑ×Ｎｍｔｒ１
ここで、Ｔｒｑは、ロールバック状態から車速０ｋｍ／ｈに至るまでの間、一定のレベルに維持してモータ４に指令されるトルク指令値であり、Ｎｍｔｒ１は、ロールバック状態から前進状態に切り替わる際に基準となるモータ４の前進用の基準回転数である。基準回転数Ｎｍｔｒ１は、モータ４の実回転数Ｎｍｔｒが極低回転時において供給電力が過剰になることを防止するためにできるだけ小さい値に設定しておくことが望ましく、例えば、Ｎｍｔｒ１＝１０ｒｐｍに設定する。なお、この基準回転数Ｎｍｔｒ１の値は、実際のモータ４の回転数の上昇率を参照して、適宜、チューニングすることが望ましい。
【００４２】
車速０ｋｍ／ｈの時点で発電機２が発電してモータ４へ供給すべき発電目標電力Ｐ１は、図４の曲線Ｇに示すＰ１に相当する電力線のように、車速０ｋｍ／ｈ時点におけるモータ４の基準回転数Ｎｍｔｒ１の回転数を満たす電力となり、曲線Ｇ上にあって、発電電力として出力可能な特性線を示す曲線Ｄと交差する交点ｃの発電条件で発電を行うことを示している。
【００４３】
次に、４輪駆動車両１００がロールバック中の状態から前進状態に移行した際に、トルク抜けを生じないように、モータ制御パラメータ決定部５ｂにより決定したトルク指令値Ｔｒｑをそのまま維持した状態で、発電機２が発電してモータ４に供給すべき発電電力Ｐ１を出力することが可能な発電機２の界磁電流の最小値すなわち最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎを、界磁電流最小値推定部５ｃにおいて算出する（ステップＳ３０）。
【００４４】
ここで、使用する発電機２の最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎと発電機２の出力電力Ｐ１との関係は、予め定数化しておき、この関係式から、ロールバック状態から前進状態に切り替わる車速０ｋｍ／ｈ時点で必要になる供給電力Ｐ１を発電機２から出力することが可能とするように、発電機２へ流すべき最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎを決定する。ステップＳ３０で決定した最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎに相当する界磁電流を、車速０ｋｍ／ｈ時点に達する以前のロールバック中の状態にある時点から、前以て、一定レベルで継続して発電機２へ流すように、界磁制御部６に対して指示する。この結果、ロールバック状態から前進状態に切り替わる際の発電機２の発電応答の遅れを回避する状態に設定することができる。
【００４５】
最後に、界磁電流最小値推定部５ｃにより算出した最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎをロールバック中に発電機２に流した場合に、ロールバック中に必要とする供給電力Ｐｒを出力する際の目標電圧Ｖｒをモータ目標電圧設定部５ｄにより決定し、この目標電圧Ｖｒの値をロールバック中の電圧として設定する（ステップＳ４０）。
【００４６】
この結果、ロールバック状態にある間は、ロールバック中に必要とする発電電力Ｐｒ（モータ４への供給電力）を、モータ目標電圧設定部５ｄにより決定した目標電圧Ｖｒと界磁電流最小値推定部５ｃにより算出した最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎという発電条件で、発電機２が発電するように、発電指令制御部５ａから発電機２に対して指令される。
【００４７】
ここに、ロールバック中に必要とする供給電力Ｐｒは、使用するモータ４、インバータ３の特性により異なるが、本実施例においては、例えば１００Ｗとする。このため、最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎにおいて例えばロールバック中の出力電力１００Ｗを与えることができる電圧の関係についても、使用する発電機２の特性に応じて、あらかじめ定数化しておき、この関係式から、出力電力Ｐｒにおける発電機２の目標電圧Ｖｒを決定するようにすれば良い。
【００４８】
このようにして決定した発電機２に関する発電電圧（目標電圧Ｖｒ）、界磁電流（最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎ）という発電条件で、ロールバック中に必要とする供給電力Ｐｒを発電するように、あらかじめ、発電機２に出力指示しておくことにより、ロールバック状態から前進状態に切り替わる時点で、必要とする発電電力Ｐ１をただちに発電することができ、発電機２の界磁応答の遅れがなく、発電応答の遅れを防止することができるので、モータ４が必要とするモータ出力トルクのトルク抜けを防止して、スムーズに前進することが可能になる。
【００４９】
なお、本実施例においては、ロールバック中に供給すべき最低限の電力Ｐｒを目標電圧Ｖｒで発電する場合について説明したが、ロールバック状態から前進状態に切り替わる車速０ｋｍ／ｈ時点で供給すべき電力を発電可能な界磁電流をロールバック時にもあらかじめ流すようにすれば、ロールバック中に供給すべき最低限の電力Ｐｒ、目標電圧Ｖｒの発電条件に限る必要はなく、場合によっては、ロールバック中に供給すべき最低限の電力Ｐｒを満たす限り、さらに大きい電力を供給するようにしても構わない。
【００５０】
以上のように、ロールバック中でも、発電機２に一定の界磁電流を保持してあらかじめ流し続けることにより、ロールバック状態から前進状態への切り替わり時において、発電機２は前進に必要とする電力をただちに発電することができるので、インバータ３を介してモータ４に遅れることなく発電電力を供給することが可能であり、モータ４が発電機２の発電応答（界磁電流応答）を待つ必要がなく、ロールバック状態から前進状態への切り替わり時のモータトルク抜けを防止することができる。
【００５１】
次に、図５を用いて、ステップＳ３０、Ｓ４０の最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎ、目標電圧Ｖｒの決定方法について、さらに補足して説明する。ここに、図５は、本発明の４輪駆動制御装置においてロールバック状態から前進状態に切り替わる際の発電応答不足を回避するための動作を説明する説明図であり、図５（Ａ）が、ロールバック状態から前進状態に切り替わる際の発電条件を示す図であり、図５（Ｂ）が、ロールバック状態から前進状態に切り替わるまでの発電機２の状態、モータ４の状態の遷移を示すタイムチャートである。なお、図５（Ｂ）には、車速０ｋｍ／ｈになる時刻を、図３と同様、時刻ｔ３として示している。
【００５２】
まず、図５（Ａ）において、曲線Ｈ，Ｉ，Ｊは、ロールバック状態、車速０ｋｍ／ｈ時点（ロールバック状態から前進状態に切り替わる時点）、前進状態、のそれぞれにおいて、発電機２からインバータ３を介してモータ４へ供給するために必要とする発電電力を示すものであり、曲線Ｈが、前述したロールバック時に必要な電力Ｐｒを示し、曲線Ｉが、前述した車速０ｋｍ／ｈで基準回転数Ｎｍｔｒ１を得るために必要とする電力Ｐ１を示している。
【００５３】
また、図５（Ａ）において、曲線Ｋ，Ｌ，Ｍは、いずれも、或る界磁電流、或る回転速度で、発電機２が出力可能な特性線上の動作点の発電電力を示し、それぞれ、ロールバック状態において発電機２が発電すべき電力を出力し得る最小の界磁電流を示す特性線（ロールバック時発電最小特性線）、車速０ｋｍ／ｈ時点において発電機２が発電すべき電力を出力し得る最小の界磁電流を示す特性線（前進時発電最小特性線：前進時に必要な発電最小特性線）、前進状態において発電機２が発電すべき電力を出力し得る界磁電流を示す特性線（前進時発電特性線）を示している。
【００５４】
また、図５（Ａ）において、曲線Ｎは、発電機２、モータ４の特性によって定まる最も効率が良い出力が得られる電圧・電流の関係を示す最良効率出力線（発電機２の最大出力点軌跡）であり、この曲線Ｎ上の任意の動作点で発電機２を動作させることにより、発電機２、モータ４を総合的に最も効率良く動作させることができる。該最良効率出力線は、発電機２、モータ４の特性によってユニークに決定される。
【００５５】
ロールバック状態が発生した場合、ロールバック状態において必要とする電力Ｐｒは、通常の従来の４輪駆動制御装置の場合は、図３に示したように、クラッチがた詰め用のトルクを出力するために、図５（Ａ）における曲線Ｈによって与えられる。したがって、発電機２において発電するための界磁電流として、例えば、ロールバック時発電最小特性線として示した曲線Ｋ上の電流値が設定されている場合は、曲線Ｈと曲線Ｋとが交わる交点ｇで与えられる発電条件（発電電圧、発電電流）によって、ロールバック用の電力Ｐｒが発電される。
【００５６】
これに対して、本実施例においては、図２のフローチャートにて説明したように、ロールバック状態から前進状態に切り替わる時点において直ちに必要とする電力Ｐ１を供給可能とするために、ロールバック中であっても、図５（Ｂ）のタイムチャートに示すように、該電力Ｐ１を発電するために必要とする最小の界磁電流である最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎをあらかじめ発電機２に流すように制御している。すなわち、図５（Ａ）において曲線Ｌに示す前進時発電最小特性線上を動作点とする最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎをロールバック中でも一定して継続的に流すように制御している。
【００５７】
したがって、ロールバック中における発電条件（発電電圧、発電電流）は、曲線Ｌが曲線Ｈと交わる交点ｄによって与えられ、交点ｄが示すロールバック時の目標電圧Ｖｒと最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎという条件で、ロールバックに必要とする電力Ｐｒが発電されることになる。なお、ここで、ロールバック時のトルク指令値Ｔｒｑを求める場合に、前述したように、ロールバック時における高電圧フェールを回避可能とするために、発電機２の出力特性に基づいて、図４の高電圧閾値ＶＨを超えないような電圧（発電機２の動作点となる電圧に対応する電圧）が用いられており、目標電圧Ｖｒは、高電圧閾値ＶＨを超えない範囲に設定されることになる。
【００５８】
以降、ロールバック中でも、図５（Ｂ）のタイムチャートに示すように、車速が０ｋｍ／ｈの前進状態への切り替え時点（時刻ｔ３）に達するまで、モータ出力トルクＴｒｑを一定のレベルに維持して、発電機２の最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎを流し続けるように制御する。すなわち、ロールバック状態から前進状態への切り替わり時点に到達するまでの間は、発電機２の界磁電流を指定する発電指令は変わらない。
【００５９】
しかる後、図５（Ｂ）のタイムチャートの時刻ｔ３で車速０ｋｍ／ｈ（モータ４の回転数Ｎｍｔｒ＝０）に達すると、発電機２は、基準回転数Ｎｍｔｒ１として設定した極低回転時において必要とする電力Ｐ１を発電するような発電指令を発電指令制御部５ａから受け取る。かかる発電指令を受け取った発電機２には、すでに、電力Ｐ１を発電するために必要とする最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎが流れているので、ただちに、必要とする電力Ｐ１を発電することができる。すなわち、車速が０ｋｍ／ｈの時点では、図５（Ａ）の前進時発電最小特性線の曲線Ｌ上を、曲線Ｉで示す車速０ｋｍ／ｈ時点での発電電力Ｐ１との交点ｅまで移動して、交点ｅの発電条件でただちに発電する状態になる。ここで、最小界磁電流Ｉｆｇｍｉｎで発電電力Ｐ１を発電するこの交点ｅの発電条件は、最良効率出力線（最大出力点軌跡）の曲線Ｎとの交点ともなっており、最も効率が良い状態で発電し供給することができる。
【００６０】
したがって、車速が０ｋｍ／ｈとなってロールバック状態から前進状態へ切り替わり、モータ自体の回生エネルギーで駆動していた状態から、発電機２からの供給電力Ｐ１により駆動する状態に切り替わったとしても、発電機２からは、モータ４が必要とするトルク指令値Ｔｒｑに該当する電力Ｐ１を、発電応答の遅れもなく、ただちに、供給することが可能であり、従来のように、車速０ｋｍ／ｈの時点で界磁電流を急増させるような制御を行う場合とは異なり、トルク抜けの発生を防止することができる。
【００６１】
しかる後、４輪駆動車両１００が前進状態を継続して、車速０ｋｍ／ｈ時点での最小限必要とするトルク指令値Ｔｒｑから異なるトルク指令値Ｔ２に増加しようとすると、トルク指令値Ｔｒｑを得るための前進時発電最小特性線の曲線Ｌの動作点（交点ｅ）から、発電機２が出力可能な発電条件（発電電圧、発電電流）が制限された状態で、最良効率出力線（最大出力点軌跡）の曲線Ｎ上を、徐々に、トルク指令値がトルク指令値Ｔ２の出力に対応する発電電力を示す曲線Ｊと前進時発電特性線（前進状態において発電機２がトルク指令値Ｔ２に対応する電力を最も効率良く出力し得る界磁電流を示す特性線）を示す曲線Ｍとの交点ｆに向かって移動するように制御される。
【００６２】
すなわち、変更すべきトルク指令値Ｔ２に対応する発電電力（曲線Ｊで示す発電電力）に到達するまで、発電機２が出力可能な特性線上の動作点にあって、かつ、発電機２とモータ４との効率が最も良好になる動作点（曲線Ｎで示す最大出力点軌跡）にしたがって、発電機２からモータ４に供給する電力の電圧および電流を順次変更していくように制御する。この結果、モータ４のモータ出力トルクが所望のトルク指令値Ｔ２に到達するまでにやや時間を要するものの、発電機２やモータ４は常に効率が良い動作点で動作することが可能になる。
【００６３】
ここで、このような最良効率出力線（最大出力点軌跡）の曲線Ｎ上を動作点として制限するような制御を行わない従来の通常の４輪駆動制御装置の場合、モータ４やインバータ３に対して変更すべきトルク指令値Ｔ２がただちに出力されてしまう一方、トルク指令値Ｔ２に対応する電力を発電しようとする発電機２の界磁電流の変更が追いつかないため、発電機２からの発電電力は緩やかな発電応答となって出力されてしまう。この結果、図５（Ａ）の破線の矢印に示すように、ロールバック中における前述のような動作点である曲線Ｈと曲線Ｋとの交点ｇから、右下がりに、トルク指令値Ｔｒｑを出力する車速０ｋｍ／ｈの時点では、曲線Ｌ上の交点ｈに移動し、さらに、トルク指令値Ｔ２を出力する時点では、曲線Ｍ上の交点ｉへと移動していく。この結果、モータ４が必要とする電力が、発電機から供給されない状態が発生してしまう可能性がある。
【００６４】
以上のように、本実施例においては、ロールバック中には、あらかじめ、ロールバック状態から前進状態に切り替わる際に必要とする最小限のトルク指令値に対応する界磁電流と、該界磁電流を流した場合の目標電力とによる発電動作をあらかじめ行うように制御することによって、ロールバック制御におけるトルク抜けの発生を防止するとともに、最良効率の出力を維持できるような発電制御を行うことによって制御系の発散を防止することも可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の４輪駆動制御装置を搭載した４輪駆動車両システムの構成例を示す構成図である。
【図２】本発明の一例である４輪駆動制御装置のロールバック状態における動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３】ロークバック状態から前進状態に切り替わる際の従来の一般的な制御動作例を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の４輪駆動制御装置において発電機が出力し得る電流と電圧との関係を示す特性線上の動作点からモータを制御するために最低限必要とするモータトルク指令値を求める動作を示す説明図である。
【図５】本発明の４輪駆動制御装置においてロールバック状態から前進状態に切り替わる際の発電応答不足を回避するための動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…４輪駆動制御装置、２…発電機、３…インバータ、４…モータ、５…モータ制御部、５ａ…発電指令制御部、５ｂ…モータ制御パラメータ決定部、５ｃ…界磁電流最小値推定部、５ｄ…モー目標電圧設定部、６…界磁制御部、４０…回転センサ、１００…４輪駆動車両、１０１…エンジン、１０２…変速機、１０３…駆動力伝達部、１０４ａ，１０４ｂ…前輪、１０５ａ，１０５ｂ…後輪、１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ…車輪速センサ、１０７…車速センサ、１０８…補機駆動ベルト。
【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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