(57)【要約】【課題】電動機と車軸とを接続する接続手段の異常に適正に対処することを目的とする。【解決手段】エンジン２２と自動変速機３０とからなる通常のＦＦ車両と同様の構成に、モータ４６をクラッチＣＬにより減速ギヤ機構９０とデファレンシャルギヤ９４とを介して後輪車軸に接続し、エンジン２２に取り付けられた発電機２６からの電力によりモータ４６を駆動する。そして、クラッチＣＬの異常が判定されたときには、車速がモータ４６の最大許容回転数を超えないようにエンジン２２から出力されるトルクを制限する。この結果、クラッチＣＬの異常に適正に対処すること、即ち、モータ４６が過回転となることによって発生する不都合、例えば、モータ４６の接触部品の摩耗や損傷，走行不能などの不都合を回避することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の車軸に動力を出力可能な動力出力装置と、
第２の車軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と前記第２の車軸との接続および接続の解除を行なう接続手段と、
前記接続手段による接続の解除が不能な状態である解除不能状態を検出する解除不能検出手段と、
該解除不能検出手段により前記解除不能状態が検出されたとき、車両を所定の車速以下の車速で走行させるよう前記動力出力装置と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備える自動車。
【請求項２】
前記制御手段は、車両の車速が所定の切替車速領域を下回るときには前記電動機と前記第２の車軸とが接続されるよう前記接続手段を制御すると共に運転者の操作に基づいて車両を走行させるよう前記動力出力装置と前記電動機とを制御し、車両の車速が前記所定の切替車速領域を上回るときには前記電動機と前記第２の車軸との接続が解除されるよう前記接続手段を制御すると共に運転者の操作に基づいて車両を走行させるよう前記動力出力装置と前記電動機とを制御する手段である請求項１記載の自動車。
【請求項３】
前記所定の車速は、前記所定の切替車速領域を上回る車速として設定されてなる請求項２記載の自動車。
【請求項４】
前記所定の車速は、車両が一般道での通常走行が可能な車速として設定されてなる請求項１ないし３いずれか記載の自動車。
【請求項５】
前記電動機からの動力を変速して前記第２の車軸に伝達する変速機を備える請求項１ないし４いずれか記載の自動車。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか記載の自動車であって、
前記動力出力装置からの動力の一部を用いて発電すると共に該発電した直流電力を前記電動機に供給する発電供給手段を備え、
前記電動機は、直流電動機であり、
前記制御手段は、運転者の操作に基づいて前記電動機に要求される動力に相当する電力が該電動機に供給されるよう前記発電供給手段を制御する手段である
自動車。
【請求項７】
前記動力出力装置は、内燃機関と変速機とを備え、該内燃機関からの動力を該変速機により変速して前記第１の車軸に出力可能な装置である請求項１ないし６いずれか記載の自動車。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか記載の自動車であって、
前記第１の車軸は、前輪に接続された車軸であり、
前記第２の車軸は、後輪に接続された車軸である
自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の自動車としては、前輪の車軸に変速機を介して動力を出力可能なエンジンと後輪の車軸に減速機を介して動力を出力可能な電動機とエンジンからの動力の一部を用いて発電すると共にこの発電により得られた電力を電動機に供給する発電機とを備える４輪駆動の自動車が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、発電機により得られる三相交流電力をそのまま電動機に供給するために、電動機の負荷が過大にならないよう電動機と減速機との間に所定の負荷が作用したときに滑りが生じるクラッチが取り付けられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２７２３６７号公報（図１、第３頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした自動車では、クラッチの接続異常、特に接続した状態に固定されたまま解除できない異常が生じたときには対処できない。このクラッチの接続異常は、三相交流電力を直接電動機に供給するタイプとは異なるタイプの自動車であっても不都合が生じる。例えば、電動機を減速機から解除できないことにより、車両を高速走行させる場合に電動機が過回転となることにより電動機の接続部品の摩耗や損傷などといった不都合を生じさせてしまう。
【０００５】
本発明の自動車は、電動機と車軸とを接続する接続手段の異常に適正に対処することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の自動車は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の自動車は、
第１の車軸に動力を出力可能な動力出力装置と、
第２の車軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と前記第２の車軸との接続および接続の解除を行なう接続手段と、
前記接続手段による接続の解除が不能な状態である解除不能状態を検出する解除不能検出手段と、
該解除不能検出手段により前記解除不能状態が検出されたとき、車両を所定の車速以下の車速で走行させるよう前記動力出力装置と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の自動車では、解除不能検出手段により電動機と第２の車軸との接続および接続の解除を行なう接続手段による接続の解除が不能な状態である解除不能状態が検出されたときには、車両を所定の車速以下の車速で走行させるよう第１の車軸に動力を出力可能な動力出力装置と第２の車軸に動力を出力可能な電動機とを制御する。この結果、電動機と第２の車軸との接続を解除できない異常に適正に対処すること、即ち、電動機が過回転となることによる電動機の接触部品の摩耗や損傷などの不都合を回避することができる。
【０００９】
こうした本発明の自動車において、前記制御手段は、車両の車速が所定の切替車速領域を下回るときには前記電動機と前記第２の車軸とが接続されるよう前記接続手段を制御すると共に運転者の操作に基づいて車両を走行させるよう前記動力出力装置と前記電動機とを制御し、車両の車速が前記所定の切替車速領域を上回るときには前記電動機と前記第２の車軸との接続が解除されるよう前記接続手段を制御すると共に運転者の操作に基づいて車両を走行させるよう前記動力出力装置と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車両が比較的低車速のときにだけ電動機を駆動するものとして自動車を構成することができる。この態様の本発明の自動車において、前記所定の車速は、前記所定の切替車速領域を上回る車速として設定されてなるものとすることもできる。ここで、所定の車速は、一般道路で通常の走行が可能な車速として設定することもできる。
【００１０】
また、本発明の自動車において、前記電動機からの動力を変速して前記第２の車軸に伝達する変速機を備えるものとすることもできる。
【００１１】
さらに、本発明の自動車において、前記動力出力装置からの動力の一部を用いて発電すると共に該発電した直流電力を前記電動機に供給する発電供給手段を備え、前記電動機は、直流電動機であり、前記制御手段は、運転者の操作に基づいて前記電動機に要求される動力に相当する電力が該電動機に供給されるよう前記発電供給手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、発電供給手段を制御することにより、電動機を制御することができると共に電動機の消費電力と発電機の発電電力との偏差を緩衝するために電力を蓄える手段等を備える必要がない。
【００１２】
あるいは、本発明の自動車において、前記動力出力装置は、内燃機関と変速機とを備え、該内燃機関からの動力を該変速機により変速して前記第１の車軸に出力可能な装置であるものとすることもできるし、前記第１の車軸は、前輪に接続された車軸であり、前記第２の車軸は、後輪に接続された車軸であるものとすることもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車２０は、図示するように、エンジン２２を中心として構成される前輪用駆動部２０ａと、モータ４６を中心として構成される後輪用駆動部２０ｂと、車両全体をコントロールする電子制御ユニット７０とを備える。
【００１４】
前輪用駆動部２０ａは、フロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ）型としてのガソリンエンジン車両の構成とほぼ同等の構成をしており、横置きされたエンジン２２と、図示しないトルクコンバータおよびトランスミッションにより構成される自動変速機３０とを備え、エンジン２２からの動力が自動変速機３０で変速され、デファレンシャルギヤ６４を介して前輪６６ａ，６６ｂに出力されるようになっている。また、エンジン２２のクランクシャフトにはベルト２８を介して発電機２６が取り付けられており、エンジン２２からの動力を用いて発電できるようになっている。エンジン２２および自動変速機３０は、前輪駆動用電子制御ユニット（以下、前輪駆動用ＥＣＵという）２９により制御されている。この前輪駆動用ＥＣＵ２９は、電子制御ユニット７０と通信しており、電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２および自動変速機３０を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２および自動変速機３０の運転状態に関するデータを電子制御ユニット７０に出力する。なお、発電機２６は、電子制御ユニット７０により駆動制御されている。
【００１５】
後輪用駆動部２０ｂは、クラッチＣＬにより減速ギヤ機構９０とデファレンシャルギヤ９４とを介して後輪９６ａ，９６ｂに接続されたモータ４６を備えている。モータ４６は電力ラインにより発電機２６に接続されており、この電力ラインには切替スイッチＳが設けられている。なお、モータ４６は、例えばブラシレスの直流電動機として構成されており、モータ４６には、回転数を検出する回転数センサ４８が設けられている。
【００１６】
電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。電子制御ユニット７０には、シフトレバー８０の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８１からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８２の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８３からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８４の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８５からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８６からの車速Ｖ，回転数センサ４８からのモータ回転数Ｎｍなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット７０からは、発電機２６への駆動制御信号，切替スイッチＳへのスイッチ信号，クラッチＣＬの図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、電子制御ユニット７０は、前述したように、前輪駆動用ＥＣＵ２９と通信ポートを介して接続されており、前輪駆動用ＥＣＵ２９と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００１７】
次に、こうして構成された実施例の自動車２０の動作、特に、クラッチＣＬが解除不能状態となったときの動作について説明する。図２は、実施例の電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００１８】
駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８３からのアクセルペダル開度Ａｃｃや車速センサ８６からの車速Ｖ、回転数センサ４８からのモータ回転数Ｎｍを読み込み（ステップＳ１００）、読み込んだアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて運転者が要求するトルクをエンジン要求トルクＴｅ＊として設定すると共に読み込んだアクセル開度Ａｃｃに基づいてモータ要求トルクＴｍ＊を設定する（ステップＳ１０２）。ここで、エンジン要求トルクＴｅ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとエンジン要求トルクＴｅ＊との関係を予め設定して要求トルク設定マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられるとＲＯＭ７４に記憶された要求トルク設定マップから対応するエンジン要求トルクＴｅ＊を導出するものとした。また、モータ要求トルクＴｍ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃとモータ要求トルクＴｍ＊との関係を予め設定してモータ要求トルク設定マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃが与えられるとＲＯＭ７４に記憶されたモータ要求トルク設定マップから対応するモータ要求トルクＴｍ＊を導出するものとした。エンジン要求トルク設定マップの一例を図３に、モータ要求トルク設定マップの一例を図４に示す。
【００１９】
モータ要求トルクＴｍ＊が設定されると、発電機２６の発生要求電圧Ｅ＊をモータ要求トルクＴｍ＊とモータ回転数Ｎｍと定数α，βとを用いて次式（１）により計算して設定する（ステップＳ１０４）。
【００２０】
【数１】
Ｅ＊＝α・Ｔｍ＊＋β・Ｎｍ    （１）
【００２１】
式（１）中の定数α，βは次のように求めることができる。式（２），式（３）は直流電動機のトルクと電流との関係を表す関係式である。ここで、Ｋｔは電流をトルクに変換するトルク係数，Ｉｍはモータ４６内に流れる電流値，Ｋｍはモータの回転数を逆起電圧に変換する逆起電圧定数，Ｒｍはモータの内部抵抗，ｉは減速ギヤ機構９０のギヤ比である。こうした式（２），式（３）を発電機２６の発生要求電圧Ｅ＊で解けば式（４）となる。この式（４）中のモータ要求トルクＴｍ＊の係数部分が上式（１）の定数αであり、モータ４６の回転数Ｎｍの係数部分が定数βである。
【００２２】
【数２】
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【００２３】
こうして発電機２６の発生要求電圧Ｅ＊が設定されると、車速Ｖを閾値Ｖ１および閾値Ｖ２と比較する（ステップＳ１０６）。ここで、閾値Ｖ２は、発電機２６による発生電圧とモータ４６の逆起電圧とがほぼ等しくなるモータ４６の回転数を換算係数ｋｖ（モータ４６の回転数を車速Ｖに換算する換算係数）で除した値として設定されるものであり、モータ４６の特性や減速ギヤ機構９０のギヤ比などにより求めることができる。また、閾値Ｖ１は、切替スイッチＳやクラッチＣＬのオンオフの切り替えの際にヒステリシスを持たせるために閾値Ｖ２よりも若干小さな値として設定されるものである。今、停車している車両に対して運転者がアクセルペダル８２を踏み込んで発進し、閾値Ｖ２以上の車速とした後で、閾値Ｖ１未満の車速とする場合を考える。発進時から車速Ｖが閾値Ｖ２に至るまでは切替スイッチＳ，クラッチＣＬはオンの状態で（ステップＳ１０８）、設定したエンジン要求トルクＴｅ＊が出力されるようエンジン２２を駆動制御すると共に設定した発生要求電圧Ｅ＊となるよう発電機２６を駆動制御する（ステップＳ１１６）。車速Ｖが閾値Ｖ２に至ったときには発生要求電圧Ｅ＊を値０に設定すると共に切替スイッチＳ，クラッチＣＬをオフとして（ステップＳ１１０）、設定したエンジン要求トルクＴｅ＊が出力されるようエンジン２２を駆動制御すると共に設定した発生要求電圧Ｅ＊となるよう発電機２６を駆動制御する（ステップＳ１１６）。ここで、車速Ｖが閾値Ｖ２以上のときにはクラッチＣＬの異常判定（ステップＳ１１２）も行なわれるが、通常は、クラッチＣＬの異常は判定されないので実質的には上述した処理となる。そして、車速Ｖが閾値Ｖ１より小さくなると、スイッチＳ，クラッチＣＬをオンとして（ステップＳ１０８）、発進時と同様の状態、即ち、エンジン２２とモータ４６による駆動の状態とされる。
【００２４】
クラッチＣＬの異常判定処理は、図５に示すクラッチ異常判定ルーチンにより行なわれる。このルーチンでは、まず、車速Ｖとモータの回転数Ｎｍとを読み込み（ステップＳ２００）、車速Ｖが閾値Ｖ３以上であるか否かを判定すると共に（ステップＳ２０２）、車速Ｖに換算係数ｋｖを乗じたものとモータ回転数Ｎｍとの偏差が閾値Ｎｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。ここで、閾値Ｖ３は、クラッチＣＬがオフとなっているかどうかが判断できる程度の車速として設定されている。車速Ｖが閾値Ｖ３以上で偏差が閾値Ｎｒｅｆ以上であるときには、クラッチＣＬが解除されていると判断してクラッチＣＬが異常でないことを示すためにクラッチ異常判定フラグＦに値０を設定する（ステップＳ２１０）。車速Ｖが閾値Ｖ３以上で偏差が閾値Ｎｒｅｆ未満であるときには、クラッチＣＬが解除することができない異常状態であるとしてクラッチ異常判定フラグＦに値１を設定すると共に（ステップＳ２０６）、ワーニングランプを点灯するなど運転者にその旨を報知して（ステップＳ２０８）、本ルーチンを終了する。なお、車速Ｖが閾値Ｖ３未満のときには、クラッチＣＬの異常判定はできないものと判断して、本ルーチンを終了する。図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１１２では、こうして設定されたクラッチ異常判定フラグＦを読み込むことによりクラッチＣＬの異常を判断するのである。
【００２５】
クラッチ異常判定処理でクラッチＣＬの異常が判定され、図２のステップＳ１１２でクラッチＣＬの異常を判断すると、車速Ｖが閾値Ｖ４以下となるようエンジン要求トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ１１４）、設定したエンジン要求トルクＴｅ＊となるようエンジン２２を駆動制御すると共に設定した発生要求電圧Ｅ＊（値０）となるよう発電機２６を駆動制御して（ステップＳ１１６）、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、閾値Ｖ４は、実施例では、モータ４６の最大許容回転数を換算係数ｋｖで除したものよりも若干小さな値として設定されている。そして、モータ４６は最大許容回転数が一般道路で通常の走行が可能な程度の車速（例えば、５０ｋｍ／ｈないし６０ｋｍ／ｈなど）に相当する回転数に設定されている。したがって、閾値Ｖ４は、一般道路で通常の走行が可能な程度の車速に設定されることになる。エンジン要求トルクＴｅ＊の設定は、実施例では、図６に例示するエンジン要求トルク設定マップを用いて設定するものとした。このマップでは、車速Ｖが閾値Ｖ４近傍の値Ｖ５になるまでは図３のエンジン要求トルク設定マップと同様にアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応したエンジン要求トルクＴｅ＊を設定して通常どおりの走行を可能とし、車速Ｖが値Ｖ５から閾値Ｖ４の間ではアクセル開度Ａｃｃに拘わらず車速Ｖが閾値Ｖ４より大きくならないようエンジン要求トルクＴｅ＊を制限している。車速Ｖが閾値Ｖ４のときに収束するトルクＴｅ１は、平坦路で車速Ｖが閾値Ｖ４で安定するのに必要なエンジン２２から出力するべきトルクである。こうした処理の結果、クラッチＣＬの異常、即ち、モータ４６と後輪９６ａ，９６ｂが接続された車軸との接続を解除することができない状態が発生してもモータ４６が過回転となることを防ぐことができる。したがって、モータ４６の過回転によって発生する不都合、例えば、モータ４６の接触部品の摩耗や損傷などの不都合を回避することができるのである。
【００２６】
以上説明した実施例の自動車２０によれば、クラッチＣＬが異常であると判定されたときには、車速Ｖが閾値Ｖ４以下となるようにエンジン２２から出力されるトルクを制限するから、モータ４６が過回転となることを防ぐことができる。したがって、モータ４６の過回転によって発生する不都合、例えば、モータ４６の接触部品の摩耗や損傷などの不都合を回避することができる。
【００２７】
実施例の自動車２０では、前輪用駆動部２０ａの動力源としてガソリンエンジン２２を用いるものとしたが、軽油などの他の炭化水素系の燃料により動力を出力するエンジンを用いるものとしてもよいし、その他の動力源を用いるものとしてもよい。
【００２８】
実施例の自動車２０では、クラッチＣＬをモータ４６と減速ギヤ機構９０との間に介在するよう構成するものとしたが、クラッチＣＬを減速ギヤ機構９０とデファレンシャルギヤ９４との間に介在するよう構成するものとしてもよい。また、減速ギヤ機構９０を備えないものとしてもよい。また、減速ギヤ機構９０は、変速比を変更可能なもの、例えば、有段変速機や無段変速機としても構わない。さらに、減速ギヤ機構９０がクラッチＣＬの機能を有していれば、その機能を用いて上述の駆動制御ルーチンを行なうものとしてもよい。
【００２９】
実施例の自動車２０では、エンジン２２の動力の一部を発電機２６により電力変換した電力を直接用いてモータ４６を駆動するものとしたが、発電機２６とモータ４６とのそれぞれと電力のやり取りが可能なバッテリを備えるものとしてもよい。こうすれば、発電機２６の発電により得られる電力量にかかわらずモータ４６を駆動することができる。
【００３０】
実施例の自動車２０では、モータ４６として直流電動機を使用するものとしたが、モータ４６として三相交流を用いた同期電動機や誘導電動機などの種々の電動機を用いるものとしてもよい。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】エンジン要求トルク設定マップの一例を示す説明図である。
【図４】モータ要求トルク設定マップの一例を示す説明図である。
【図５】クラッチ異常判定ルーチンの一例を示す説明図である。
【図６】クラッチＣＬが異常であると判定されたときのエンジン要求トルク設定マップの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
２０  自動車、２２  エンジン、２９  前輪駆動用電子制御ユニット（前輪駆動用ＥＣＵ）、２６  発電機、２８  ベルト、３０  自動変速機、４６  モータ、４８  回転数センサ、６４  デファレンシャルギヤ、６６ａ，６６ｂ  前輪、７０  電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  シフトレバー、８１  シフトポジションセンサ、８２  アクセルペダル、８３  アクセルペダルポジションセンサ、８４  ブレーキペダル、８５  ブレーキペダルポジションセンサ、８６  車速センサ、９０  減速ギヤ機構、９４  デファレンシャルギヤ、９６ａ，９６ｂ  後輪、ＣＬ  クラッチ、Ｓ  切替スイッチ。
【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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