(57)【要約】【課題】クラッチ再接続時における４ＷＤ性能を確保することができる車両の駆動力制御装置を提供する。【解決手段】エンジン２の出力が左右前輪１Ｌ，１Ｒに伝達されると共に、発電機７に伝達され、この発電機７の発電電圧がモータ４に供給されて、該モータ４の出力によって左右後輪３Ｌ，３Ｒが駆動される車両の駆動力制御装置において、２輪駆動状態から４輪駆動状態へ移行するとき、モータ４の回転速度が左右後輪３Ｌ，３Ｒの回転速度に相当する速度に等しくなるようにモータ４を空転させてからクラッチを接続状態とする場合に、ＰＷＭ電圧駆動と矩形波電圧駆動との切り換え前の所定期間、モータ４の目標モータトルクを制限する。【選択図】      図１
2008001185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主駆動輪を駆動する熱機関と、その熱機関で駆動される発電機と、前記発電機の電力が電力変換手段を介して供給されて従駆動輪を駆動するモータと、該モータから前記従駆動輪までのトルク伝達経路に介装されたクラッチとを備え、前記電力変換手段は、前記供給された電力から矩形波電圧を生成して前記交流モータに印加する矩形波電圧駆動と、前記供給された電力からＰＷＭ波電圧を生成して前記交流モータに印加するＰＷＭ波電圧駆動とを切り換えて実行する車両の駆動力制御装置において、
２輪駆動状態から４輪駆動状態へ移行するとき、前記モータの回転速度が前記従駆動輪の回転速度に相当する速度に等しくなるように前記モータを空転させてから前記クラッチを接続状態とするクラッチ制御手段と、該クラッチ制御手段で前記クラッチを接続状態とするとき、前記ＰＷＭ電圧駆動から前記矩形波電圧駆動への切り換え前の所定期間、前記モータの目標モータトルクを制限する目標モータトルク制限手段とを備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
【請求項２】
前記目標モータトルク制限手段は、前記発電機の回転数が高いほど、目標モータトルクの制限量を大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動力制御装置。
【請求項３】
前記目標モータトルク制限手段は、前記発電機の回転数が高いほど、目標モータトルクを制限するときのトルク変化率を小さく設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の駆動力制御装置。
【請求項４】
前記目標モータトルク制限手段は、前記発電機の回転数が高いほど、目標モータトルクの制限を開始するモータ回転数領域を低回転数側に設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両の駆動力制御装置。
【請求項５】
前記ＰＷＭ電圧駆動から前記矩形波電圧駆動へ切り換わった後、前記所定期間かけて前記目標モータトルク制限手段による目標モータトルクの制限を解除する制限解除手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両の駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主駆動軸を駆動する熱機関（例えば、エンジン）で発電機を駆動し、その発電機でモータを駆動して４輪駆動状態を実現する車両の駆動力制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動モータによりクラッチを介して車軸を駆動するように構成された従来の車両の駆動力制御装置として、車軸の駆動前に電動モータの回転速度が車軸の回転速度に相当する速度に等しくなるように、電動モータを空転させてからクラッチをオンするというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２４３６０８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、上記従来の車両の駆動力制御装置にあっては、クラッチ再接続時には既にエンジン回転数が高い状態でモータ回転数を立ち上げてクラッチの入出力回転数を一致させるため、電動モータを駆動するインバータに対するスイッチング制御としてＰＷＭ波駆動制御と矩形波駆動制御とを切り換えて実行する制御方式を採用した場合、通常の４ＷＤ走行時よりも発電機回転数（エンジン回転数）が高い状態でＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わることになる。
【０００４】
一般に、矩形波駆動制御はＰＷＭ波駆動制御に比べてモータ効率が良い。また、発電機の動作点は、発電機回転数と発電機界磁電流とをパラメータとする等界磁電流線上を辿ることになるが、この等界磁電流線は発電機回転数が高いほど急峻な傾きを持つ。
したがって、ＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わった場合、モータ効率が変化することによって発電電力過剰となり、発電機動作点が等界磁電流線上を高電圧側へ移動することになる。このとき、エンジン回転数が高く、等界磁電流線が急峻な傾きを持っている場合には、発電機の出力電圧の跳ね上がりが助長され、高電圧フェイルとなって４ＷＤ性能が悪化する可能性が高くなる。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、制御切り換え時における４ＷＤ性能を確保することができる車両の駆動力制御装置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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る車両の駆動力制御装置は、２輪駆動状態から４輪駆動状態へ移行するとき、クラッチ制御手段でモータの回転速度が従駆動輪の回転速度に相当する速度に等しくなるように前記モータを空転させてからクラッチを接続状態とし、前記クラッチ制御手段で前記クラッチを接続状態とするとき、目標モータトルク制限手段でＰＷＭ電圧駆動から矩形波電圧駆動への切り換え前の所定期間、前記モータの目標モータトルクを制限する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、クラッチ再接続時にはＰＷＭ波駆動制御と矩形波駆動制御との切り換え前の所定期間だけ目標モータトルクを制限するので、ＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御への切り換え時の発電機界磁電流を小さくして、モータ効率の変化に伴う発電電圧の上昇を抑制することができ、高電圧フェイルの発生を抑制して４ＷＤ性能を確保することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る車両のシステム構成を説明する図である。
この図１に示すように、本実施形態の車両は、左右前輪１Ｌ、１Ｒが、熱機関（内燃機関）であるエンジン２によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪３Ｌ、３Ｒが、モータ４によって駆動可能な従駆動輪である。
【０００８】
前記エンジン２の吸気管路には、例えばメインスロットルバルブと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が調整制御される。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、そのステップ数に応じた回転角により開度が調整制御される。従って、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って、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して、エンジンの出力トルクを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調整が、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制御となる。
【０００９】
上記エンジン２の出力トルクＴｅは、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に伝達されることで、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。
上記発電機７は、出力電圧Ｖを調整するための電圧調整器（レギュレータ）を備え、４ＷＤコントローラ８からの発電機制御指令値ｃ１（デューティ比）に応じた界磁電流Ｉｆｇに調整することで、エンジン２に対する発電負荷及び発電する電圧Ｖが制御される。
【００１０】
発電機７が発電した電力は、ジャンクションボックス１０及びインバータ９を介してモータ４に供給可能となっている。前記モータ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。なお、本実施形態のモータ４は交流モータである。また、図中の符号１３はデファレンスギヤを示す。
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から供給された交流の電力は、図示しない整流器により直流に整流され、インバータ９内で三相電流に変換されてモータ４を駆動する。ここで、インバータ９が電力変換手段に対応している。
【００１１】
また、上記ジャンクションボックス１０内には電流センサが設けられ、該電流センサは、発電機７からモータ４に供給される電力の電機子電流値Ｉａｔを検出し、当該検出した電機子電流Ｉａｔの信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。また、電線を流れる電圧値（モータ４の電圧）が４ＷＤコントローラ８で検出される。
モータ４は、４ＷＤコントローラ８からの指令によって界磁電流Ｉｆｍが制御され、その界磁電流Ｉｆｍの調整によって駆動トルクが目標モータトルクＴｍに調整される。
【００１２】
この車両には、モータ４の駆動軸の回転数Ｎｍを検出するモータ回転数センサが設けられ、該モータ回転数センサは、検出したモータ４の回転数信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
また、前記クラッチ１２は、例えば湿式多板クラッチであって、４ＷＤコントローラ８からの指令に応じて締結及び開放を行う。なお、本実施形態においては、締結手段としてのクラッチを湿式多板クラッチとしたが、例えばパウダークラッチやポンプ式クラッチであってもよい。
【００１３】
また、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８に出力する。
４ＷＤコントローラ８は、図２に示すように、余剰トルク演算部８Ａ、モータ制御部８Ｂ、発電機制御部８Ｃ、リレー制御部８Ｄ及びクラッチ制御部８Ｅを備え、２ＷＤと４ＷＤとの切替指令を出力する図示しない駆動モードスイッチが４ＷＤ状態の場合に作動する。
【００１４】
余剰トルク演算部８Ａは、後述する図３の余剰トルク演算処理を実行し、前輪の加速スリップに応じた余剰のエンジントルクを演算する。
モータ制御部８Ｂは、余剰トルク演算部８Ａで演算した余剰トルクをもとに４輪駆動状態（モータ駆動要求状態）か否かを判断し、４輪駆動状態であると判断したときには、クラッチ制御部８Ｅに対して指令信号を出力することでクラッチ１２を接続して４輪駆動状態とする。
【００１５】
４輪駆動状態においては、前輪のスリップ率やアクセル開度に応じた目標モータトルクＴｍに基づいてモータ４を制御すると共に、目標モータトルクＴｍとするための発電機７の目標発電電圧Ｖｔを後述する発電機制御部８Ｃへ出力するようになっている。ここで、モータ４を制御する制御方式としては、モータ回転数Ｎｍの領域が低速回転領域では、発電機７から供給された電力をもとにＰＷＭ波電圧を生成してモータ４に印加するＰＷＭ波駆動制御、中速〜高速回転領域では、発電機７から供給された電力をもとに矩形波電圧を生成してモータ４に印加する矩形波駆動制御を採用する。
【００１６】
また、２輪駆動状態から４輪駆動状態へ移行するクラッチ接続時には、後述する図４のクラッチ接続時制御処理を実行し、モータ回転数Ｎｍを目標モータ回転数Ｎｍ１に一致するように空転させてからクラッチ１２を接続状態とするようにする。さらに、このクラッチ接続時において、ＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御への制御切り換え前の所定期間だけ目標モータトルクＴｍを制限するようになっている。
【００１７】
発電機制御部８Ｃでは、現在の発電電圧Ｖを入力しつつ、上記目標発電電圧Ｖｔとなる発電機制御指令値を演算し、電圧調整器２２を介して、その発電機制御指令ｃ１に応じた値に発電機７の界磁電流Ｉｆｇを調整することで、発電機の出力電圧を制御する。
リレー制御部８Ｄは、発電機７からモータ４への電力供給の遮断・接続を制御し、４輪駆動状態となっている間は、リレー２４を接続状態とする。
クラッチ制御部８Ｅは、モータ制御部８Ｂからの指令信号に基づいて上記クラッチ１２の状態を制御し、４輪駆動状態と判定している間はクラッチ１２を接続状態（オン状態）に制御する。
【００１８】
次に、余剰トルク演算部８Ａで実行される余剰トルク演算処理について、図３に示すフローチャートをもとに説明する。この余剰トルク演算処理は、所定のサンプリング時間毎に実行され、先ずステップＳ１で、４ＷＤコントローラ８は、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲからの信号に基づいて、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量であるスリップ速度ΔＶＦを求め、ステップＳ２に移行する。
【００１９】
具体的には、上記スリップ速度ΔＶＦは次のように求める。
先ず、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲからの信号に基づいて、前輪１Ｌ、１Ｒにおける左右輪速の平均値である平均前輪速ＶＷｆ、及び後輪３Ｌ、３Ｒにおける左右輪速の平均値である平均後輪速ＶＷｒをそれぞれ算出する。次に、上記平均前輪速ＶＷｆと平均後輪速ＶＷｒとの偏差から、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ度合を示すスリップ速度（加速スリップ量）ΔＶＦを、次式をもとに算出する。
ΔＶＦ＝ＶＷｆ−ＶＷｒ  ………（１）
【００２０】
ステップＳ２では、４ＷＤコントローラ８は、スリップ速度ΔＶＦが所定値ΔＶＦTH（例えば、３ｋｍ／ｈ）以上であるか否かを判定する。そして、ΔＶＦ＜ΔＶＦTHであると判定した場合には、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしておらず、エンジン出力の余剰がないと判断してステップＳ３に移行し、余剰トルク（発電負荷トルク）Ｔｈを“０”に設定してから余剰トルク演算処理を終了する。
【００２１】
一方、前記ステップＳ２において、４ＷＤコントローラ８がΔＶＦ≧ΔＶＦTHであると判定した場合には、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしていると判断して、ステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、４ＷＤコントローラ８は、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑えるために必要な吸収トルクＴΔＶＦを、次式をもとに演算してステップＳ５に移行する。この吸収トルクＴΔＶＦは加速スリップ量に比例した量となる。
ＴΔＶＦ＝Ｋ１×ΔＶＦ  ………（２）
【００２２】
ステップＳ５では、４ＷＤコントローラ８は、現在の発電機７の負荷トルクＴＧを、次式をもとに演算し、ステップＳ６に移行する。
ＴＧ＝Ｋ２・（Ｖ×Ｉａ）／（Ｋ３×Ｎｈ）  ………（３）
ここで、Ｖは発電機７の出力電圧、Ｉａは発電機７の電機子電流、Ｎｈは発電機７の回転数、Ｋ３は効率、Ｋ２は係数である。
ステップＳ６では、４ＷＤコントローラ８は、前記ステップＳ４で算出した吸収トルクＴΔＶＦと前記ステップＳ５で算出した負荷トルクＴＧとの合算により、余剰トルクつまり発電機７で負荷すべき発電負荷トルクＴｈを求め、ステップＳ７に移行する。
Ｔｈ＝ＴＧ＋ＴΔＶＦ  ………（４）
【００２３】
ステップＳ７では、４ＷＤコントローラ８は、前記平均前輪速ＶＷｆ及び前記平均後輪速ＶＷｒに基づいて求め得る車速Ｖｓが、クラッチ１２の締結時にモータ４を過回転させる車速域の下限値であるモータ過回転車速ＶｓTH（例えば、３０ｋｍ／ｈ）より小さいか否かを判定する。そして、Ｖｓ≧ＶｓTHであるときには、モータ４が過回転してその耐久性が低下することから、４輪駆動を行わせないように前記ステップＳ３に移行する。
【００２４】
一方、前記ステップＳ７で、４ＷＤコントローラ８がＶｓ＜ＶｓTHであると判定したときには、ステップＳ８に移行して発電機７の最大負荷トルクＴｈｍａｘを算出する。
次に、ステップＳ９では、４ＷＤコントローラ８は、前記ステップＳ６で算出した発電負荷トルクＴｈが最大負荷トルクＴｈｍａｘ以上であるか否かを判定する。そして、Ｔｈ≧Ｔｈｍａｘであるときには、ステップＳ１０に移行して最終的な発電負荷トルクＴｈを最大負荷トルクＴｈｍａｘに制限し、Ｔｈ＜Ｔｈｍａｘであるときには、そのまま余剰トルク演算処理を終了する。
【００２５】
次に、モータ制御部８Ｂで実行されるクラッチ接続時制御処理について、図４に示すフローチャートをもとに説明する。
先ず、ステップＳ２１で、４ＷＤコントローラ８は、発電負荷トルクＴｈが０より大きいか否かを判定し、Ｔｈ＞０であると判定したときにはステップＳ２２に移行し、Ｔｈ≦０であると判定したときには、クラッチ１２を解放状態とするものと判断してそのままクラッチ接続時制御処理を終了する。
【００２６】
ステップＳ２２では、４ＷＤコントローラ８は、発電負荷トルクＴｈに基づいて目標モータトルクＴｍを算出する。本実施形態では、発電負荷トルクＴｈに応じた第１目標モータトルクＴｍ１と、車両速度Ｖｓ及びアクセル開度θに応じた第２目標モータトルクＴｍ２とをセレクトハイした結果を目標モータトルクＴｍとして算出するものとする。
この第１目標モータトルクＴｍ１は、前輪の加速スリップ量に応じた目標モータトルクとなる。また、第２目標モータトルクＴｍ２は、アクセル開度θが大きいほど大きく、且つ車両速度Ｖｓが小さいほど小さい値とし、所定車両速度以上ではゼロとする。ここで、所定車両速度とは、例えば、車両が発進状態から脱したと推定される低速の車両速度とする。
【００２７】
次に、ステップＳ２３で、４ＷＤコントローラ８は、前記ステップＳ２２で算出した目標モータトルクＴｍを、モータ４が出し得る最大トルク特性を用いて制限する。
ステップＳ２４では、４ＷＤコントローラ８は、モータ制御をＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換える際の、制御切り換え時モータトルクＴｍｌｉｍを算出する。ここで、制御切り換え時モータトルクＴｍｌｉｍは、エンジン回転数Ｎｅが高いほど比例的に小さく算出されるように設定されており、発電機７のＩｆ一定線の傾きが急峻であっても高電圧異常とならないトルク値に設定されている。
【００２８】
ステップＳ２５では、４ＷＤコントローラ８は、モータ制御をＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換える際の、モータトルクを制限するときのトルク変化率である制御切り換え時トルク変化率Ｔｍｒａｔｅを算出する。ここで、制御切り換え時トルク変化率Ｔｍｒａｔｅは、エンジン回転数Ｎｅが高いほど比例的に小さく算出されるように設定されており、発電機７のＩｆ一定線の傾きが急峻であっても高電圧異常とならないトルク変化率に設定されている。
【００２９】
次に、ステップＳ２６では、４ＷＤコントローラ８は、モータ制御をＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換える際の、モータトルクの制限を開始するモータ回転数域である制御切り換え時トルク制限回転数域Ｎｍｌｉｍを算出する。ここで、制御切り換え時トルク制限回転数域Ｎｍｌｉｍは、エンジン回転数Ｎｅが高いほど比例的に小さく算出されるように設定されており、目標モータトルクがトルク変化率Ｔｍｒａｔｅで目標モータトルクＴｍｌｉｍまで変化するときの、モータ制御切り換えまでに必要な時間を考慮して設定されている。
ステップＳ２７では、４ＷＤコントローラ８は、ステップＳ２２〜ステップＳ２６の算出結果に基づいて、最終的な目標モータトルクＴｍを決定する。
【００３０】
つまり、通常時はステップＳ２３で算出された目標モータトルクＴｍを最終的な目標モータトルクＴｍとして設定し、モータ回転数Ｎｍが制御切り換え時トルク制限回転数域Ｎｍｌｉｍ内にある場合には、ステップＳ２３で算出された目標モータトルクＴｍをトルク変化率Ｔｍｒａｔｅで目標モータトルクＴｍｌｉｍまで制限した値を、最終的な目標モータトルクＴｍとして設定する。また、ＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わった後には、目標モータトルクＴｍｌｉｍからステップＳ２３で算出された目標モータトルクＴｍまでトルク変化率Ｔｍｒａｔｅで制限解除した値を、最終的な目標モータトルクＴｍとして設定する。
【００３１】
次に、ステップＳ２８では、４ＷＤコントローラ８は、モータ４の回転数Ｎｍに応じた目標モータ界磁電流Ｉｆｍを算出し、当該目標モータ界磁電流Ｉｆｍをモータ界磁電流の目標値とし、ステップＳ２９に移行する。これにより、センサで検出された界磁電流値の目標モータ界磁電流Ｉｆｍに対する偏差に基づいてフィードバック制御が行われる。
ここで、上記モータ４の回転数Ｎｍに対する目標モータ界磁電流Ｉｆｍは、回転数Ｎｍが所定回転数以下の場合には一定の所定電流値とし、モータ４が所定の回転数以上になった場合には、公知の弱め界磁制御方式でモータ４の界磁電流Ｉｆｍを小さくするようになっている。
【００３２】
ステップＳ２９では、４ＷＤコントローラ８は、目標モータトルクＴｍ及び目標モータ界磁電流Ｉｆｍに基づいて、予め格納されたマップを参照し、目標電機子電流Ｉａを算出する。
ステップＳ３０では、４ＷＤコントローラ８は、上記目標電機子電流Ｉａに基づいて、目標モータトルクＴｍとするための目標発電電圧Ｖｔ（＝Ｉａ×Ｒ＋Ｅ：Ｅはモータの誘起電圧、Ｒは発電機とモータとの間の抵抗）を演算し、これを発電機制御部８Ｃに出力する。
【００３３】
次に、ステップＳ３１では、４ＷＤコントローラ８は、現在のモータ回転数Ｎｍが目標モータ回転数Ｎｍ１に一致しているか否かを判定する。ここで、目標モータ回転数Ｎｍ１は、従駆動輪である後輪３Ｌ，３Ｒの回転速度に相当する回転数である。
そして、Ｎｍ＝Ｎｍ１であるときにはステップＳ３２に移行し、クラッチ制御部８Ｄにクラッチオン指令を出力してクラッチ接続時制御処理を終了し、Ｎｍ≠Ｎｍ１であるときには前記ステップＳ２２に移行する。
この図４において、ステップＳ２４〜Ｓ２６の処理が目標モータトルク制限手段に対応し、ステップＳ２７の処理が制限解除手段に対応し、ステップＳ３１及びＳ３２の処理がクラッチ制御手段に対応している。
【００３４】
次に、本実施形態の動作及び効果について説明する。なお、駆動モードスイッチは４ＷＤ状態に操作されているものとする。
発進時において、前輪に加速スリップが発生しない場合には、アクセル開度に応じた目標モータトルクに基づいてモータ４及び発電機７が制御される。
その後、路面μが小さかったり運転者によるアクセルペダル１７の踏み込み量が大きかったりすることで、主駆動輪１Ｌ、１Ｒである前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、４ＷＤコントローラ８は、加速スリップに応じた目標モータトルクを演算する。そして、この目標モータトルクとアクセル開度に応じた目標モータトルクとのセレクトハイを行い、大きい側の目標モータトルクに基づいてモータ及び発電機７を制御する。これによって発進時における車両の加速性が向上される。
【００３５】
本実施形態では、前輪スリップを検出して２輪駆動状態から４輪駆動状態へ移行する場合に、モータ回転数を従駆動輪の回転速度に相当する回転数に一致させてからクラッチを接続することで、クラッチ接続時のショックを軽減している。このクラッチ再接続時には、エンジン回転数が既に高い状態でモータ回転数を０から立ち上げることになる。
ところで、モータ４を制御する制御方式としては、ＰＷＭ波駆動制御と矩形波駆動制御とを切り換える制御方式を採用しており、モータ回転数が低回転領域ではＰＷＭ波駆動制御、中速〜高速回転領域では矩形波駆動制御を実行する。
【００３６】
このように、モータ回転数領域に応じてモータ制御方式の切り換えを行う場合、クラッチ再接続時には、クラッチ接続前におけるモータ回転数の立ち上げの途中で上記ＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御への制御切り換えが行われることになる。
このとき、本実施形態のように制御切り換え前の所定期間、目標モータトルクを制限する手法を採用しない場合、制御切り換え時に高電圧フェイルとなる可能性がある。これを以下に詳述する。
【００３７】
一般に、矩形波駆動制御はＰＷＭ波駆動制御に比べてモータ効率が良い。したがって、ＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わると、モータ効率の変化に伴って発電機側の供給電力とモータ側の消費電力とのバランスが崩れ、発電電力が過剰傾向となる。
発電機の動作点は、発電機回転数と発電機界磁電流とをパラメータとする等界磁電流線上を辿るため、発電電力過剰となると発電機の出力電圧が等界磁電流線上を高電圧側へ移動する。
【００３８】
ここで、上記等界磁電流線は、発電機回転数が高いほど急峻な傾きを持つ特性があるため、クラッチ再接続時のようにエンジン回転数（発電機回転数）が高い状態でＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わると、発電機の出力電圧の跳ね上がりが助長され、高電圧フェイルとなって４ＷＤ性能が悪化する可能性が高くなる。
これに対して、本実施形態では、制御切り換え前の所定期間、目標モータトルクを制限することで、発電機の供給電力を制限することができるので、発電機の出力電力の跳ね上がりを抑制し、高電圧フェイルの発生を抑制することができる。
【００３９】
つまり、モータ回転数Ｎｍを後輪３Ｌ，３Ｒの車軸の回転速度に相当する目標モータ回転数Ｎｍ１に一致させてからクラッチ１２を締結する場合に、図４に示すクラッチ接続時制御により、ＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御への切り換え前の所定期間だけ目標モータトルクＴｍを制限する。
前輪１Ｌ，１Ｒに加速スリップが発生すると、前輪スリップ率に応じて発電負荷トルクＴｈが正の値に算出されるため、４ＷＤコントローラ８は、図４のステップＳ２１でＹＥＳと判定し、ステップＳ２２で発電負荷トルクＴｈに応じた目標モータトルクＴｍを算出し、ステップＳ２３でこの目標モータトルクＴｍを最大トルク特性に基づいて制限する。
【００４０】
またこのとき、エンジン回転数Ｎｇは比較的高いため、４ＷＤコントローラ８は、ステップＳ２４で制御切り換え時モータトルクＴｍｌｉｍを小さく算出し、ステップＳ２５で制御切り換え時トルク変化率Ｔｍｒａｔｅを小さく算出し、ステップＳ２６で制御切り換え時トルク制限回転数域Ｎｍｌｉｍを小さく算出する。
つまり、この場合、目標モータトルクＴｍを低回転数領域から緩やかに且つ小さい値まで制限することになる。
【００４１】
モータ回転数Ｎｍが非常に小さく、制御切り替え時トルク制限回転数域Ｎｍｌｉｍ内にない場合、４ＷＤコントローラ８はステップＳ２７で、ステップＳ２３で算出した目標モータトルクＴｍを最終的な目標モータトルクＴｍに設定し、これに基づいてモータ４及び発電機７を制御する。
その後、モータ回転数Ｎｍが上昇して制御切り替え時トルク制限回転数域Ｎｍｌｉｍに達すると、４ＷＤコントローラ８はステップＳ２７で、目標モータトルクＴｍをトルク変化率Ｔｍｒａｔｅで制限した値を最終的な目標モータトルクＴｍに設定する。これにより、ステップＳ３０で算出される発電機７の目標発電電圧Ｖｔが通常時に比して制限されることになる。この目標モータトルクＴｍの制限は、目標モータトルクＴｍが制御切り換え時モータトルクＴｍｌｉｍとなるまで継続される。
【００４２】
そして、モータ回転数ＮｍがＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御への切り換え回転数に達すると、モータ制御方式がＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わる。
このとき、モータ効率が変化することにより発電電圧が上昇した場合であっても、発電電圧の跳ね上がり量が抑制されるため、発電電圧が高電圧閾値を超えることを抑制することができる。
【００４３】
モータ制御方式がＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り換わった後は、４ＷＤコントローラ８はステップＳ２７で、目標モータトルクＴｍの制限を解除するように最終的な目標モータトルクＴｍを算出する。具体的には、目標モータトルクＴｍが、制御切り換え時モータトルクＴｍｌｉｍからステップＳ２３で算出された目標モータトルクＴｍまでトルク変化率Ｔｍｒａｔｅで上昇するように算出する。つまり、目標モータトルクの制限解除は、制御切り換え後から、制御切り換え前における目標モータトルクの制限に要した時間と同じ所定時間かけて行われる。
【００４４】
ところで、制御切り換え時に過剰となる発電電力を小さくするために、クラッチを接続するまで目標モータトルクを小さく制限してしまうと、モータ回転数の上昇が遅くなるため、クラッチ再接続時間が増大してしまう。
これに対して本実施形態では、制御切り換え後は目標モータトルクの制限を解除して通常値まで復帰させるため、目標モータトルクを制限する時間を短くすることができ、モータ回転数の上昇が遅くなることに起因するクラッチ接続時間の増大を回避することができる。
【００４５】
また、目標モータトルクの制限時と同様の変化率で制限解除を行うため、急激に制限解除することに起因する発電機側の供給電力とモータ側の消費電力とのバランスの崩れを抑制することができる。
その後、モータ回転数Ｎｍが徐々に上昇し、モータ回転数Ｎｍが目標モータ回転数Ｎｍ１と一致すると、４ＷＤコントローラ８は、図４のステップＳ３１でＹＥＳと判定してステップＳ３２に移行し、クラッチ１２をオン状態とするための指令信号をクラッチ制御部８Ｅに対して出力する。これにより、クラッチ１２が締結されて４輪駆動状態に移行する。
【００４６】
このように、本実施形態では、モータ回転数を従駆動輪の回転速度に相当する目標モータ回転数に一致させてからクラッチを接続する場合に、ＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御への切り換え前の所定期間だけモータトルクを制限するので、発電機回転数が高い状態で制御切り換えが行われることに起因する発電電圧の急激な上昇を抑制することができ、高電圧フェイルの発生を抑制して４ＷＤ性能を確保することができる。
【００４７】
また、エンジン回転数が高いほど制御切り換え時のモータトルクを小さく設定するので、発電電圧の跳ね上がりが大きい発電機高速回転であるほどモータトルク制限量を大きくすることができ、適切に高電圧フェイルとなることを抑制することができる。
さらに、エンジン回転数が高いほど制御切り換え時のモータトルク変化率を小さくするので、発電機とモータとの運転のバランスを保って安定した動作を確保することができる。
【００４８】
また、エンジン回転数が高いほど、モータトルクの制限を開始するモータ回転数域を低回転数側に設定するので、モータトルク制限を早いタイミングから開始することができ、発電機とモータとの運転のバランスを保ちながら適切な値までモータトルクを制限することができる。
さらに、ＰＷＭ波駆動制御から矩形波駆動制御へ切り替わった後、モータトルクの制限を所定時間かけて解除するので、モータトルクが制限されたままとなることを防止してクラッチ再接続時間の増大を抑制することができる。
なお、上記本実施形態においては、制御切り換え時モータトルクＴｍｌｉｍ、制御切り換え時トルク変化率Ｔｍｒａｔｅ及び制御切り換え時トルク制限回転数域Ｎｍｌｉｍを、予め設定されたマップをもとに算出する場合について説明したが、発電機特性をもとに演算することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１における４ＷＤコントローラを示すブロック図である。
【図３】余剰トルク演算部で実行する余剰トルク演算処理を示すフローチャートである。
【図４】モータ制御部で実行するクラッチ接続時制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１Ｌ、１Ｒ 前輪
２  エンジン
３Ｌ、３Ｒ  後輪
４  モータ
６  ベルト
７  発電機
８  ４ＷＤコントローラ
８Ａ  目標モータトルク演算部
８Ｂ モータ制御部
８Ｃ  発電機制御部
８Ｄ リレー制御部
８Ｅ クラッチ制御部
１０ ジャンクションボックス
１１ 減速機
１２ クラッチ
２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲ  車輪速センサ
【図１】
2008001185.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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