(57)【要約】【課題】電磁クラッチの電磁コイルに過大な電流を流さないように制御してＥＣＵの発熱を防止し、低コストで高精度な４輪駆動車のトルク配分制御装置を提供する。【解決手段】エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクは、必要に応じてトルク伝達クラッチにより従動輪に配分される。車速およびスロットル開度に基づいてプレトルクがフィードフォワード的に演算される。駆動輪と従動輪との回転差および車速に基づいて補正トルクがフィードバック的に演算される。プレトルクおよび補正トルクを加算した指令トルクに応じてトルク伝達クラッチにより従動輪にトルクが伝達される。このとき指令トルクがエンジントルクに応じて上限値以下に制限されるので、エンジントルクが小さいときにＥＣＵが過大な電流を電磁コイルに流して発熱し温度上昇することがなくなる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクを従動輪に配分する電磁クラッチと、指令トルクに応じた指令電流を前記電磁クラッチの電磁コイルに印加する電流印加手段を備えた４輪駆動車のトルク配分制御装置において、車速、スロットル開度、および前記駆動輪と従動輪との回転差に基づいて前記指令トルクを演算する指令トルク演算手段と、エンジントルクに基づいて前記指令トルクを上限値以下に制限する指令トルクリミット処理手段を設けたことを特徴とする４輪駆動車のトルク配分制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記指令トルクを演算する指令トルク演算手段は、車速およびスロットル開度に基づいてプレトルクを演算するプレトルク演算手段と、前記駆動輪と従動輪との回転速度差および車速に基づいて補正トルクを演算する補正トルク演算手段と、前記プレトルクと補正トルクを加算して前記指令トルクを求める加算手段とによって構成したことを特徴とする４輪駆動車のトルク配分制御装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記指令トルクリミット処理手段は、エンジン回転数またはエンジン回転数およびスロットル開度からエンジントルクを推定し、該エンジントルクに基づいて前記指令トルクの上限値を演算することを特徴とする４輪駆動車のトルク配分制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４輪駆動車の従動輪へのトルク配分を制御するトルク配分制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクを、駆動輪と従動輪との回転差に応じて従動輪に配分する電磁クラッチを備えた４輪駆動車のトルク配分制御装置において、車両の加速度が所定値以上の場合は、駆動輪と従動輪との回転差の増加に対し従動輪に配分する指令トルクの増加割合を大きくした加速モードマップを選択し、回転差が大きいとき電磁クラッチが大きな指令トルクを従動輪に伝達するために、電磁クラッチの励磁コイルに大きな電流を印加することが特開２００１−７１７８１号公報に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−７１７８１号公報（第５頁、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来方法ではエンジントルクが小さいときにおいても、運転操作や走行状況によっては、過大な指令トルクが算出され、電磁クラッチの励磁コイルに大きな電流を流すことが度々発生する。これにより制御装置（ＥＣＵ）が発熱して抵抗、コンデンサなどの素子の特性が温度により変化し、励磁コイルに印加する電流精度が悪くなり従動輪へのトルク配分を高精度に行うことができなくなる。この対策のために温度による特性変化が小さい素子を使用しなければならずコスト的に不利であった。
【０００５】
本発明は、係る課題を解決するためになされたもので、電磁クラッチの電磁コイルに過大な電流を流さないように制御して電子制御装置の発熱を防止し、低コストで高精度な４輪駆動車のトルク配分制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクを従動輪に配分する電磁クラッチと、指令トルクに応じた指令電流を前記電磁クラッチの電磁コイルに印加する電流印加手段を備えた４輪駆動車のトルク配分制御装置において、車速、スロットル開度、および前記駆動輪と従動輪との回転差に基づいて前記指令トルクを演算する指令トルク演算手段と、エンジントルクに基づいて前記指令トルクを上限値以下に制限する指令トルクリミット処理手段を設けたことである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記指令トルクを演算する指令トルク演算手段は、車速およびスロットル開度に基づいてプレトルクを演算するプレトルク演算手段と、前記駆動輪と従動輪との回転速度差および車速に基づいて補正トルクを演算する補正トルク演算手段と、前記プレトルクと補正トルクを加算して前記指令トルクを求める加算手段とによって構成したことである。
【０００８】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記指令トルクリミット処理手段は、エンジン回転数またはエンジン回転数およびスロットル開度からエンジントルクを推定し、該エンジントルクに基づいて前記指令トルクの上限値を演算することである。
【０００９】
【発明の作用および効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクは、必要に応じてトルク伝達クラッチにより従動輪に配分される。車速、スロットル開度、および駆動輪と従動輪との回転速度差に基づいて指令トルクが演算され、該指令トルクに応じてエンジントルクがトルク伝達クラッチにより従動輪に伝達される。このとき指令トルクがエンジントルクに応じて上限値以下に制限されるので、エンジントルクが小さいときにＥＣＵが過大な電流を電磁コイルに流して発熱し温度上昇することがなくなる。これにより、広い温度範囲で特性変化が小さい素子を採用する必要がなくなり、高精度な４輪駆動車のトルク配分制御装置を低コストで提供することができる。
【００１０】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、車速およびスロットル開度に基づいてプレトルクがフィードフォワード的に演算される。駆動輪と従動輪との回転速度差および車速に基づいて補正トルクがフィードバック的に演算される。プレトルクおよび補正トルクを加算した指令トルクに応じてトルク伝達クラッチにより従動輪にトルクが伝達される。このとき指令トルクがエンジントルクに応じて上限値以下に制限されるので、エンジントルクが小さいときにＥＣＵが過大な電流を電磁コイルに流して発熱し温度上昇することがなくなる。これにより、広い温度範囲で特性変化が小さい素子を採用する必要がなくなり、高精度な４輪駆動車のトルク配分制御装置を低コストで提供することができる。
【００１１】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、エンジン回転数またはエンジン回転数およびスロットル開度からエンジントルクを推定し、該エンジントルクに応じて指令トルクの上限値を演算するので、請求項１に記載の発明の効果に加え、簡単な構成でエンジントルクを推定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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、本発明の実施の形態に係る４輪駆動車のトルク配分制御装置を搭載する４輪駆動車の構成を概念的に示す図である。図１において、エンジン１０の出力側にトランスアクスル１１が組付けられる。トランスアクスル１１は、トランスミッション１２、トランスファおよびフロントディファレンシャル１３を一体に備える。トランスアクスル１１は、エンジン１０の出力トルクを、フロントディファレンシャル１３を介してフロントアクスルシャフト１４に出力して駆動輪である左右の前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒを駆動するとともに第１プロペラシャフト１５に出力する。第１プロペラシャフト１５は電磁クラッチ１６を介して第２プロペラシャフト２０に連結されている。電磁クラッチ１６は、電子制御装置１７により車両の走行状況に応じて演算された指令トルクに基づいて制御され、エンジントルクを第２プロペラシャフト２０に伝達して従動輪である後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに配分する。電流制御回路１８は、制御装置１７により演算された指令トルクに応じた指令電流を電磁クラッチ１６の励磁コイル１９に印加し、電磁クラッチ１６は指令電流に応じて複数枚のクラッチ板を圧接してエンジントルクを第１プロペラシャフト１５から第２プロペラシャフト２０に伝達する。第２プロペラシャフト２０に伝達されたエンジントルクはリアディファレンシャル２１に伝達され、リアディファレンシャル２１からリアアクスルシャフト２２に出力されて従動輪である左右の後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに伝達される。駆動輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒおよび従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒの車輪速度を検出する車輪速センサＳｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒが各車輪に対応して設けられている。なお、各車輪速センサは、各車輪を制動する各車輪ブレーキＢｆｌ，Ｂｆｒ，Ｂｒｌ，Ｂｒｒを独立して制御するアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）用の車輪速センサを兼用する。さらに、エンジン１０の吸気系のスロットルボデーには、アクセルペダルの踏み込み量に応じて吸気量を調整するスロットルバルブ２４のスロットル開度θを検出するスロットル開度センサＳｔｈが設けられている。エンジン１０には、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサＳｅが設けられている。
【００１３】
電子制御装置１７は、図２に示すように、車輪速センサＳｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒ、スロットル開度センサＳｔｈおよびエンジン回転数センサＳｅに接続されるとともに電流制御回路１８に接続されている。電子制御装置１７は、電磁クラッチ１６を制御するための各種演算処理を行うＣＰＵ２５と、ＣＰＵ２５により実行される図６に示すトルク配分制御プログラムを予め格納したＲＯＭ２６と、ＣＰＵ２５のトルク配分制御中に随時必要なデータが読み書きされるＲＡＭ２７と、車輪速センサＳｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒおよびスロットル開度センサＳｔｈから車輪速信号およびスロットル開度信号を入力するとともにＣＰＵ２５による演算結果である指令電流Ｉを電流制御回路１８に出力する入出力回路２８とを含んで構成されている。
【００１４】
図３に示すように、電子制御装置１７は、演算した指令トルクＴに基づいて電磁クラッチ１６が従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒにエンジントルクを配分するために電磁コイル１９に印加しなければならない指令電流Ｉを演算して電流制御回路１８に出力する。指令トルクＴと指令電流Ｉとの関係はトルク電流マップ２９としてＲＯＭ２６に記憶され、指令トルクに対する指令電流はこのトルク電流マップ２９から読み出される。なお、指令電流は指令トルクと指令電流との関係を示す計算式から求めてもよい。
【００１５】
電流制御回路１８は、電磁クラッチ１６の電磁コイル１９に流れた実電流Ｉｒを電流検出部３０で検出し、電子制御装置１７から入力された指令電流Ｉと実電流Ｉｒとの差を減算部３１で演算し、ＰＩ制御部３２で増幅してＰＷＭ出力変換部３３でパルス幅変調した電圧を出力駆動部３４からスイッチング・トランジスタ３５のベースに印加している。スイッチング・トランジスタ３５は電磁コイル１９と直列にバッテリＢに接続されているので、電磁コイル１９には指令電流Ｉが印加される。トルク電流マップ２９および電流制御回路１８等により、電磁クラッチ１６が指令トルクＴに応じたエンジントルクを伝達するために必要な指令電流Ｉを電磁クラッチ１６の電磁コイル１９に印加する電流印加手段５５が構成されている。
【００１６】
電子制御装置１７は、車速Ｖおよびスロットル開度θに基づいてプレトルクＴｆｆを演算するプレトルク演算手段３６と、駆動輪と従動輪との回転速度差ΔＮおよび車速Ｖに基づいて補正トルクＴｆｂを演算する補正トルク演算手段３７と、プレトルクＴｆｆおよび補正トルクＴｆｂを加算して指令トルクＴを演算する加算手段４０とによって構成された指令トルク演算手段３８と、エンジントルクＴｅに基づいて指令トルクＴを上限値以下に制限する指令トルクリミット処理手段３９を備えている。車速Ｖは、車輪速センサＳｒｌ，Ｓｒｒにより検出された従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒの回転数の平均値から算出した車輪周速度と等しいとし、スロットル開度θは、スロットルセンサＳｔｈにより検出されたスロットルバルブ２４の開度を全開状態に対してパーセントで表したものである。
【００１７】
プレトルク演算手段３６では、車速Ｖおよびスロットル開度θに応じてプレトルクＴｆｆを設定したプレトルクマップＭＴｆｆがＲＯＭ２６に登録され、トルク配分制御プログラムが実行されて、車速Ｖおよびスロットル開度θに対応するプレトルクＴｆｆがプレトルクマップＭＴｆｆから読取られる。図４に示すプレトルクマップＭＴｆｆにおいては全体の傾向として、プレトルクＴｆｆは車速Ｖがゼロ近傍で大であり、所定速度まで車速の増加につれて減少し、且つスロットル開度θの増加に対する増加割合は大である。車速が所定速度以上になると、プレトルクＴｆｆは小さく、スロットル開度θの増加に対する増加割合も小さい。なお、プレトルクＴｆｆは、プレトルクマップＭＴｆｆから演算するのではなく、車速Ｖおよびスロットル開度θから所定の計算式により演算するようにしてもよい。
【００１８】
補正トルク演算手段３７では、駆動輪と従動輪との回転差ΔＮおよび車速Ｖに対する補正トルクＴｆｂが設定された補正トルクマップＭＴｆｂがＲＯＭ２６に登録され、トルク配分制御プログラムが実行されて、駆動輪と従動輪との回転差ΔＮおよび車速Ｖに対応して補正トルクＴｆｂが補正トルクマップＭＴｆｂから読み取られる。図５に例示する補正トルクマップＭＴｆｂにおいては、回転差ΔＮに対する補正トルクＴｆｂが複数の車速Ｖをパラメータとして設定されている。補正トルクＴｆｂは駆動輪と従動輪との回転差ΔＮがゼロのときゼロであり、回転差ΔＮが正のときはその増加に比例して一定の傾きで増加し、所定値を超えると傾きが小さくなっている。補正トルクＴｆｂは、車速Ｖが低速ほど大きく、高速になるにつれて小さく設定されている。
【００１９】
指令トルクリミット処理手段３９では、エンジン回転数Ｎｅに対するエンジントルクＴｅの推定値を示すエンジントルクマップＭＴｅおよびエンジントルクＴｅに対する指令トルクＴの上限値を示す指令トルク上限値マップＭＴｕｌがＲＯＭ２６に登録され、トルク配分制御プログラムが実行されて、エンジン回転数ＮｅにおけるエンジントルクＴｅがエンジントルクマップＭＴｅから読み取られ、エンジントルクＴｅにおける指令トルクＴの上限値Ｔｕｌが指令トルク上限値マップＭＴｕｌから読み出され、指令トルク演算手段３８により演算された指令トルクＴが上限値以下に制限される。図３においては、エンジン回転数Ｎｅに対するエンジンの最大トルクを示すエンジン性能曲線図をエンジントルクマップＭＴｅとして使用し、指令トルク上限値マップＭＴｕｌでは、この最大トルクに基づいて指令トルクＴｅの上限値を設定している。
【００２０】
次に、上記実施の形態に係る４輪駆動車のトルク配分制御装置の作動を説明する。ＣＰＵ２５は、図６のトルク配分制御プログラムを微小時間間隔Δｔで実行し、先ず、車輪速センサＳｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒ、スロットルセンサＳｔｈおよびエンジン回転数センサＳｅからの各種信号を取込処理する（ステップ４１）。車輪速センサＳｒｌ，Ｓｒｒにより検出された従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒの回転数の平均値に基づいて車速Ｖが演算される（ステップ４２）。車輪速センサＳｆｌ，Ｓｆｒにより検出された駆動輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒの回転数の平均値から従動輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒの回転数の平均値が減算されて駆動輪と従動輪との回転差ΔＮが演算される（ステップ４３）。車速ＶおよびスロットルセンサＳｔｈにより検出されたスロットル開度θに対応するプレトルクＴｆｆがプレトルクマップＭＴｆｆからフィードフォワード的に読み取られる（ステップ４４）。補正トルクマップＭＴｆｂに基づいて回転差ΔＮおよび車速Ｖに対応する補正トルクＴｆｂが補正トルクマップＭＴｆｂに基づいてフィードバック的に演算される（ステップ４５）。プレトルクＴｆｆおよび補正トルクＴｆｂが加算されて指令トルクＴが演算される（ステップ４６）。
【００２１】
エンジン回転数ＮｅにおけるエンジントルクＴｅがエンジントルクマップＭＴｅから読み取られ（ステップ４７）、該エンジントルクＴｅにおける指令トルクＴの上限値Ｔｕｌが指令トルク上限値マップＭＴｕｌから読み取られる（ステップ４８）。指令トルクＴが指令トルク上限値Ｔｕｌより大きいか否か判定され（ステップ４９）、小さい場合、ステップ４６で演算された指令トルクＴが指令トルクＴとされ（ステップ５０）、大きい場合、指令トルク上限値Ｔｕｌが指令トルクＴとされる（ステップ５１）。電磁クラッチ１６が指令トルクＴに応じたエンジントルクを伝達するために、電磁コイル１９に印加しなければならない指令電流Ｉが、指令トルクＴに対する指令電流Ｉを記憶したトルク電流マップ２９から読み出され（ステップ５２）、電流制御回路１８に出力される。（ステップ５３）。電流制御回路１８は、指令電流Ｉと電磁クラッチ１６の電磁コイル１９に流れる実電流Ｉｒとの差を増幅してパルス幅変調し、スイッチング・トランジスタ３５に出力して電磁コイル１９に指令電流Ｉを印加する。これにより電磁クラッチ１６は指令トルクＴに応じたエンジントルクを第１プロペラシャフト１５から第２プロペラシャフト２０に伝達して従動輪である後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｌに配分する。
【００２２】
これにより、エンジントルクＴｅが小さいとき、指令トルクＴがエンジントルクＴｅに応じて設定された上限値以下に制限されるので、ＥＣＵが過大な電流Ｉを電磁コイル１９に流して発熱し温度上昇することがなくなる。ＥＣＵの発熱を抑えることができるので、広い温度範囲で特性変化が小さい素子を採用する必要がなくなり、電流を高精度に制御可能なＥＣＵを低コストで作成することができる。
【００２３】
上記実施形態においては、エンジン性能曲線図をエンジントルクマップＭＴｅとして使用しているが、エンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度θに対応してエンジントルクＴｅを記憶したエンジントルクマップをＲＯＭ２６に登録しておいてもよく、またエンジントルクＴｅをエンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度θから計算式で求めるようにしてもよい。さらに、エンジン回転数、スロットル開度、吸気圧および燃料噴射量などの情報を用いてエンジントルクの推定値をより正確に演算するようにしてもよい。エンジンを制御する制御装置からエンジントルク信号が送出されている場合やセンサにより実エンジントルクが検出されている場合は、これらエンジントルクに応じて指令トルクの上限値を設定するようにしてもよい。
【００２４】
上記実施形態においては、プレトルクマップＭＴｆｆ、補正トルクマップＭＴｆｂには、プレトルクＴｆｆ、補正トルクＴｆｂが記憶されているが、駆動輪に伝達される実トルクがセンサにより検出される場合は、従動輪に配分する割合を記憶するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る４輪駆動車のトルク配分制御装置の概念図。
【図２】電子制御装置を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態に係る４輪駆動車のトルク配分制御装置の各部の機能を示すブロック図。
【図４】プレトルクマップの一例を示す図。
【図５】補正トルクマップの一例を示す図。
【図６】トルク配分制御プログラムを示す図。
【符号の説明】
１０…エンジン、１１…トランスアクスル、１２…トランスミッション、１３…フロントディファレンシャル、１４…フロントアクスル、１５…第１プロペラシャフト、１６…電磁クラッチ、１７…電子制御装置、１８…電流制御回路、１９…電磁コイル、２０…第２プロペラシャフト、２１…リアディファレンシャル、２２…リアアクスル、２９…トルク電流マップ、３６…プレトルク演算手段、３７…補正トルク演算手段、３８…指令トルク演算手段、３９…指令トルクリミット処理手段、４０…加算手段、５５…電流印加手段、Ｗｆｌ，Ｗｆｒ…前輪（駆動輪）、Ｗｒｌ，Ｗｒｒ…後輪（従動輪）、Ｓｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒ…車輪速センサ、Ｓｔｈ…スロットル開度センサ、Ｓｅ…エンジン回転数センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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