(57)【要約】【課題】低車速域に限らず、中車速域においても４ＷＤ駆動によるトルクアシストが可能であって、かつ、搭載性の悪化を招くことがないモータ四輪駆動車の駆動制御装置を提供すること。【解決手段】一方の駆動軸を駆動するエンジンと、エンジンにより発電する発電機と、該発電機の電気エネルギーによって駆動され、他方の駆動軸を駆動する電動モータと、前記発電機及び前記電動モータの駆動状態を制御するモータ駆動制御手段と、を備えたモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、前記電動モータを複数個設け、それぞれの電動モータを異なる軸上に配置し、前記電動モータの配置された複数の軸と前記駆動軸とを異なる減速比で接続した。【選択図】        図１
2004262346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の駆動軸を駆動するエンジンと、
エンジンにより発電する発電機と、
該発電機の電気エネルギーによって駆動され、他方の駆動軸を駆動する電動モータと、
前記発電機及び前記電動モータの駆動状態を制御するモータ駆動制御手段と、
を備えたモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、
前記電動モータを複数個設け、それぞれの電動モータを異なる軸上に配置し、前記電動モータの配置された複数の軸と前記駆動軸とを異なる減速比で接続したことを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、
前記電動モータを、第１モータと第２モータの二つから構成し、
前記第１モータを配置した軸を第１軸とし、
前記第２モータを配置した軸を第２軸とし、
前記第１軸と前記駆動軸とを接続する減速比を、前記第２軸と前記駆動軸とを接続する減速比よりも小さな減速比とし、
前記第２モータと前記駆動軸とを断接可能な第２モータクラッチを設けたことを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、
前記駆動軸と、この駆動軸と一体に回転する駆動輪とを断接可能なクラッチを設け、
前記モータ駆動制御手段は、第１設定車速未満のときは前記クラッチと前記第２モータクラッチを締結し、前記第１モータと前記第２モータの両方の駆動力により駆動軸を駆動し、
前記第１設定車速以上であって、かつ、第２設定車速未満のときは、前記クラッチを締結し、前記第２モータクラッチを解放し、前記第２モータを停止し、前記第１モータのみで駆動軸を駆動し、
前記第２設定車速以上のときは、前記クラッチ及び前記第２モータクラッチを解放し、前記第１モータ及び前記第２モータの両方を停止することを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後輪の一方の車輪をエンジン駆動力で駆動すると共に、エンジンによって発電されたエネルギーを利用して前後輪の他方の車輪を駆動するモータ四輪駆動車の駆動制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ四輪駆動車の駆動制御装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来公報には、前輪を駆動するエンジンによって発電されたエネルギーを利用して後輪をモータ駆動する技術が記載されている。このモータ四輪駆動車には、エンジンにより駆動される発電機が設けられている。そして、後輪をモータ駆動する際には、発電機により発電された電気エネルギーをバッテリを介すことなく電動モータへ供給し、後輪をモータ駆動する。また、電動モータと駆動輪との間にはクラッチが設けられており、予め設定された車速を越えると、電動モータによる駆動を停止すると共にクラッチを解放状態とし、電動モータの連れ回りによる負荷を軽減している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２５３２５６号公報（第４頁、右下参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータ四輪駆動車の駆動制御装置にあっては、下記に示す問題があった。
（１）低車速域のトルクアシスト（４ＷＤ駆動）を電動モータにより実行する際、電動モータと駆動軸との間の減速比を大きくとると、電動モータの回転数が非常に高くなり、中車速域において対応できない。
（２）中車速域においてトルクアシスト（４ＷＤ駆動）を実行しようとすると、減速比をあまり大きくできず、結果として、低車速域では大きなモータトルクが必要となり、モータの大型化を招く。基本的にモータトルクはモータの径によって決定されるため、コンパクトカーにあっては、モータの径を大きくすると、フロアパネル側に突出してしまい、搭載性の悪化を招く。
【０００６】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、低車速域に限らず、中車速域においても４ＷＤ駆動によるトルクアシストが可能であって、かつ、搭載性の悪化を招くことがないモータ四輪駆動車の駆動制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、電動モータを複数個設け、それぞれの電動モータを異なる軸上に配置し、電動モータの配置された複数の軸と駆動軸とを異なる減速比で接続することで、走行状態に応じた減速比による電動モータのトルクアシストが可能となり、低車速域のみに限らず広範な車速域において４ＷＤ駆動によるトルクアシストが可能となる。また、電動モータを複数用い、駆動軸と異なる減速比で接続することで、電動モータに要求されるトルクを小さくすることが可能となり、モータの小径化を図ることができる。これに伴い、コンパクトカー等への搭載性を向上することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を実現する実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施例）
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図、図２は第１実施例装置の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。この第１実施例システムは、図１に示すように、左右前輪１Ｌ，１Ｒが内燃機関であるエンジン２によって駆動され、左右後輪３Ｌ，３Ｒが電動機である第１モータ４０（第１電動モータ）及び第２モータ（第２電動モータ）によって駆動可能な車両の場合の例である。
【００１１】
図１に示すように、エンジン２の出力トルクＴｅが、トランスミッション＆ディファレンシャルギア５を介して左右前輪１Ｌ，１Ｒに伝達されるようになっている。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を駆動する。
【００１２】
発電機７は、エンジン回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転し、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ｉｆｈに応じて、エンジン２に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた電力を発電する。その発電機７が発電した電力は、電線９を介して第１モータ４０及び第２モータ５０に供給可能になっている。その電線９の途中には、ジャンクションボックス１０が設けられている。
【００１３】
第１モータ４０及び第２モータ５０の駆動トルクは、第１モータ駆動軸４１，第２モータ駆動軸５１，第２モータクラッチ５２，第１減速ギア４２，第２減速ギア５３，ギア減速機１１及びクラッチ１２（断接機構）を介して左右後輪３Ｌ，３Ｒに伝達可能になっている。尚、符号１３は左右後輪３Ｌ，３Ｒのディファレンシャルギアである。
【００１４】
エンジン２の吸気管路１４（例えば、インテークマニホールド）には、スロットルバルブ１５が介装されている。このスロットルバルブ１５は、アクセルペダル１７の踏み込み量等に応じてスロットル開度が調整制御されるアクセルバイワイヤー方式である。すなわち、上記スロットルバルブ１５は、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップモータ１９のステップ数に応じた回転角によりバルブ開度が調整制御される。そのステップモータ１９の回転角は、エンジンコントローラ１８からの開度信号によって調整制御される。
【００１５】
また、スロットルバルブ１５のバルブ開度を検出するスロットルセンサ１６を有し、該スロットルセンサ１６は、検出したバルブ開度に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００１６】
また、アクセルペダル１７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２０を有し、該アクセルセンサ２０は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００１７】
また、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数検出センサ２１を備え、このエンジン回転数センサ２１は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００１８】
エンジンコントローラ１８では、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づいてバルブ開度制御処理が行われる。
【００１９】
発電機７は、図２に示すように、出力電圧Ｖを調整するための電圧調整器２２（レギュレータ）を備え、４ＷＤコントローラ８によって界磁電流Ｉｆｈが調整されることで、エンジン２に対する発電負荷トルクＴｈ及び発電する電圧Ｖが制御される。電圧調整器２２は、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令（界磁電流値）を入力し、その発電機制御指令に応じた値に発電機７の界磁電流Ｉｆｈを調整すると共に、発電機７の出力電圧Ｖを検出して４ＷＤコントローラ８に出力可能となっている。なお、発電機７の回転数Ｎｈは、エンジン２の回転数Ｎｅからプーリ比に基づき演算することができる。
【００２０】
また、ジャンクションボックス１０内には、電流センサ２３が設けられ、該電流センサ２３は、発電機７から第１モータ４０及び第２モータ５０に供給される電力の電流値Ｉａを検出し、当該検出した電機子電流信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。また、電線９を流れる電圧値（第１モータ４０及び第２モータ５０の電圧）が、４ＷＤコントローラ８で検出される。なお、図２において符号２４はリレーであり、４ＷＤコントローラ８からの指令によって第１モータ４０及び第２モータ５０に供給される電力（電流）の遮断及び接続が制御される。
【００２１】
また、第１モータ４０及び第２モータ５０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Ｔｍが調整される。なお、符号４０ａ，５０ａは第１モータ４０及び第２モータ５０の温度を測定するサーミスタである。また、符号４０ｂ，５０ｂは第１モータ４０及び第２モータ５０の駆動軸の回転数Ｎｍを検出するモータ用回転数センサである。このモータ用回転数センサ４０ｂ，５０ｂは、検出したモータの回転数信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００２２】
クラッチ１２及び第２モータクラッチ５２は、油圧クラッチや電磁クラッチ等により構成され、４ＷＤコントローラ８からのクラッチ制御指令に応じたトルク伝達率でトルクの伝達を行う。
【００２３】
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。
【００２４】
４ＷＤコントローラ８は、アクセルセンサ２０からのアクセル開度に応じた駆動力を発生させるように第１モータ４０及び第２モータ５０を駆動制御する。
【００２５】
図３は第１実施例における後輪駆動系を表す概略図である。第１モータ４０は出力回転に対して減速比α／βの関係を有し、第２モータ５０は出力回転に対して減速比α／γの関係を有する。尚、α＜β＜γである。ここで、図３（ｂ）に示すように、出力回転に対して、低車速に相当するＶＳＰ１までは、第１モータ４０及び第２モータ５０の両方で駆動する。次に、図３（ｃ）に示すように、ＶＳＰ１以上になると、第２モータクラッチ５２をＯＦＦとし、中車速に相当するＶＳＰ２まで、第１モータ４０のみで駆動する。
【００２６】
図４は第１実施例における４ＷＤ制御処理を表すフローチャートである。尚、４ＷＤコントローラ８からは、基本的に車速が中車速を表すＶＳＰ２未満のときは、４ＷＤ駆動要求を出力するものとする。
【００２７】
ステップ１０１では、４ＷＤコントローラ８から４ＷＤ駆動要求が出力されているかどうか（すなわち、車速ＶＳＰ＜ＶＳＰ２）を判断し、要求されているときはステップ１０２へ進み、それ以外は本制御を終了する。
【００２８】
ステップ１０２では、スロットル開度ＴＶＯが加速意図に相当するＴＶＯ１以上かどうかを判断し、ＴＶＯ１以上のときはステップ１０３へ進み、それ以外は本制御を終了する。
【００２９】
ステップ１０３では、車速ＶＳＰが低車速を表すＶＳＰ１以上かどうかを判断し、ＶＳＰ１未満のときはステップ１０４へ進み、それ以外はステップ１０６へ進む。
【００３０】
ステップ１０４では、第２モータクラッチ５２をＯＮとする。
【００３１】
ステップ１０５では、第１モータ４０及び第２モータ５０の駆動制御を実行する。
【００３２】
ステップ１０６では、第２モータクラッチ５２をＯＦＦとする。
【００３３】
ステップ１０７では、第２モータ５０の駆動を停止し、第１モータ４０による駆動制御を実行する。
【００３４】
すなわち、４ＷＤ駆動要求が出力され、低車速（ＶＳＰ１未満）で運転者に加速意図があるときには、第１モータ４０及び第２モータ５０の両方の駆動力を用いることで、運転者の意図にあったスムーズな加速を達成する。
【００３５】
次に、車速が中車速（ＶＳＰ２以上）になると、図３（ｃ）に示すように、第２モータ５０の回転数が高回転となり、低車速よりも要求されるトルクが小さいため、第２モータクラッチ５２をＯＦＦとし、第１モータ４０のみで駆動する。
【００３６】
以上説明したように、第１実施例のモータ四輪駆動車の構成にあっては、第１モータ４０と第２モータ５０を設け、それぞれのモータ４０，５０を異なる軸４１，５１上に配置し、これら複数の軸４１，５１とトランスミッション＆デファレンシャル５とを異なる減速比で接続することで、走行状態に応じた減速比によるモータ４０，５０のトルクアシストが可能となり、低車速域のみに限らず広範な車速域において４ＷＤ駆動によるトルクアシストが可能となる。また、モータを複数用い、トランスミッション＆デファレンシャル５と異なる減速比で接続することで、モータに要求されるトルクを小さくすることが可能となり、モータの小径化を図ることができる。これに伴い、コンパクトカー等への搭載性を向上することができる。
【００３７】
また、第２モータ５０とトランスミッション＆デファレンシャル５とを断接可能な第２モータクラッチ５２を設けたことにより、中車速域において第２モータ５０に対して高回転の入力を防止することが可能となり、高回転数に対応する必要のない低コストなモータを用いることができる（請求項２に対応）。
【００３８】
また、低車速域では第１モータ４０と第２モータ５０の駆動力により４ＷＤ駆動する。中車速域では第２モータクラッチ５２を解放し、第１モータ４０のみの駆動力により４ＷＤ駆動する。それ以上の車速域ではクラッチ１２を解放し、４ＷＤ駆動しない。このような構成としたことで、高車速域において、前輪の駆動力のみで走行する場合の後輪側のフリクションを低減することが可能となり、燃費性能の向上を図ることができる（請求項３に対応）。
【００３９】
（第２実施例）
次に、第２実施例について説明する。基本的な構成は第１実施例と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図５は第２実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図である。図５に示すように、第２実施例では、大容量バッテリ３０が設けられている。この大容量バッテリ３０は、発電機７により発電された電気エネルギーを蓄電することができると共に、第１モータ４０及び第２モータ５０によって、制動時の制動エネルギーを回生作動により電気エネルギーとして蓄電することができるものである。
【００４０】
図６は第２実施例における回生制御処理を表すフローチャートである。
【００４１】
ステップ２０１では、車速ＶＳＰが低車速を表すＶＳＰ１以上かどうかを判断し、ＶＳＰ１以上のときはステップ２０５へ進み、ＶＳＰ１未満のときはステップ２０２へ進む。
【００４２】
ステップ２０２では、スロットル開度ＴＶＯが運転者の加速意図を表すＴＶＯ１以上かどうかを判断し、ＴＶＯ１以上のときはステップ２０８へ進み、それ以外はステップ２０３へ進む。
【００４３】
ステップ２０３では、第２モータクラッチ５２をＯＮとする。
【００４４】
ステップ２０４では、第１モータ４０及び第２モータ５０による回生制御を実行する。
【００４５】
ステップ２０５では、スロットル開度ＴＶＯが運転者の加速意図を表すＴＶＯ１以上かどうかを判断し、ＴＶＯ１以上のときはステップ２０８へ進み、それ以外はステップ２０６へ進む。
【００４６】
ステップ２０６では、第２モータクラッチ５２をＯＦＦとする。
【００４７】
ステップ２０７では、第２モータ５０を停止し、第１モータ５０による回生制御を実行する。
【００４８】
ステップ２０８では、第１実施例で説明した４ＷＤ制御処理を実行する。
【００４９】
すなわち、低車速で運転者に加速意図がないときは、第２モータクラッチ５２を締結し、第１モータ４０及び第２モータ５０の両方で回生制御を実行する。一方、中車速で運転者に加速意図がないときは、第２モータ５０の回転数が高くなりすぎるため、第２モータクラッチ５２をＯＦＦとし、第２モータ５０の作動を停止し、第１モータ４０のみで回生制御を実行する。
【００５０】
以上説明したように、第２実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置にあっては、大容量バッテリ３０を設け、走行状態に応じて第１モータ４０及び第２モータ５０により回生制御を実行することで、十分な電気エネルギーを確保することが可能となり、４ＷＤ駆動域を拡大することができる。よって、燃費性能の向上を図ると共に、車両の安定性を確保することができる。
【００５１】
更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００５２】
（イ）請求項１ないし３に記載のモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、蓄電手段と、車速を検出する車速検出手段と、運転者の減速意図を検出する減速意図検出手段を設け、
前記モータ駆動制御手段は、減速意図が検出されたときは、検出された車速に応じた減速比を有する電動モータを用いて回生作動させ、前記蓄電手段により電気エネルギーを蓄電することを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
【００５３】
すなわち、減速時の車速に応じて電動モータの回転数が高く成りすぎない減速比を有する電動モータを選択し、その電動モータによって回生作動することで、高回転対応型の高価な電動モータを用いることなく、走行状況に応じた回生作動が可能となる。尚、複数の電動モータのうち、高回転に成りすぎない電動モータを複数用いて回生作動してもよいのは言うまでもない。
【００５４】
（ロ）請求項３及び（イ）に記載のモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、
前記クラッチを、２ウェイクラッチとしたことを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
【００５５】
基本的に、４ＷＤ駆動する状況とは、例えばエンジンにより前輪側を駆動した場合、駆動力不足や路面μ不足により十分な加速が得られない状況である。このような状況において、前輪のみで十分な加速が得られるときは、後輪側の駆動力は必要としない。そこで、エンジンにより駆動される駆動軸の回転数が、電動モータにより駆動される駆動軸の回転数を上回ったときは、自動的にクラッチが切り離されることで、最適なタイミングでクラッチを解放することができる。一方、後退時であっても、２ウェイクラッチであるため、最適なタイミングでクラッチを解放することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。
【図３】第１実施例装置における後輪駆動系を表す説明図である。
【図４】第１実施例装置での４ＷＤ制御処理を表すフローチャートである。
【図５】第２実施例装置でのモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図である。
【図６】第２実施例装置での回生制御処理を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１Ｌ，１Ｒ  左右前輪
２  エンジン
３Ｌ，３Ｒ  左右後輪
５  トランスミッション＆ディファレンシャルギア
６  無端ベルト
６ａ  エンジン側プーリ
６ｂ  発電機側プーリ
７  発電機
８  ４ＷＤコントローラ
９  電線
１０  ジャンクションボックス
１１  ギア減速機
１２  クラッチ
１３  ディファレンシャルギア
１４  吸気管路
１５  スロットルバルブ
１６  スロットルセンサ
１７  アクセルペダル
１８  エンジンコントローラ
１９  ステップモータ
２０  アクセルセンサ
２１  エンジン回転数センサ
２２  電圧調整器（レギュレータ）
２３  電流センサ
２４  リレー
２５  サーミスタ
２６  モータ用回転数センサ
２７ＦＬ，２７ＦＲ，２７ＲＬ，２７ＲＲ  車輪速センサ
２８  インヒビタースイッチ
２９  ブレーキスイッチ
３０  大容量バッテリ
４０  第１モータ
４１  第１モータ駆動軸
４２  第１減速ギア
５０  第２モータ
５１  第２モータ駆動軸
５２  第２モータクラッチ
５３  第２減速ギア
【図１】
2004262346.tif 000003
【図２】
2004262346.tif 000004
【図３】
2004262346.tif 000005
【図４】
2004262346.tif 000006
【図５】
2004262346.tif 000007
【図６】
2004262346.tif 000008