(57)【要約】【課題】モータと従駆動輪との間に介装されたクラッチを走行中に解放状態に移行する際におけるショック発生を防止することが可能な車両の駆動力制御装置を提供する。【解決手段】走行中において、４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行して、クラッチ１２を解放するに際し、モータトルクを一定に保持し、その保持するトルクを、クラッチ１２でのトルクを略ゼロとするのにモータで出力が要求されるクラッチ解放トルクとする。また、目標モータトルクＴｍが、上記クラッチ解放トルクＴｆとした際の電機子電流値となる頻度が高い所定閾値以下になると、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判定する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主駆動輪を駆動する主駆動源と、従駆動輪に駆動トルクを伝達可能なモータと、上記モータから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て、４輪駆動状態では上記クラッチを接続状態とし、２輪駆動状態では上記クラッチを解放状態とする車両の駆動力制御装置であって、
車両走行中に４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行か否かを判定する移行判定手段と、
車両走行中に４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行すると判定すると、モータの出力トルクが、クラッチでのトルクを略ゼロとするのに必要とされるトルクであるクラッチ解放トルクとなっているときに上記クラッチを解放状態とするクラッチ解放手段と、
車両走行中に４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行すると判定すると、少なくともクラッチが解放されるまで、モータの出力トルクが上記クラッチ解放トルクとなるように制御するクラッチ解放トルク制御手段とを備え、
上記クラッチ解放トルク制御手段は、上記モータの界磁電流の指令値を一定値である終了時界磁電流値に制御すると共に、モータの界磁電流が上記終了時界磁電流値である場合に当該モータで上記クラッチ解放トルクを出力するために要する電機子電流値である終了時電機子電流値に、上記モータの電機子電流の指令値を制御することで、モータの出力トルクを上記クラッチ解放トルクに制御し、
上記移行判定手段は、上記モータの界磁電流に基づきモータの電機子電流が上記終了時電機子電流値となるモータトルクを検出すると、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判定することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
【請求項２】
上記移行判定手段は、電機子電流が上記終了時電機子電流値となる頻度が高いモータトルクを予め求めておき、当該求めたモータトルクとなったことを検出すると４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判定することを特徴とする請求項１に記載した車両の駆動力制御装置。
【請求項３】
上記移行判定手段は、電機子電流が上記終了時電機子電流値となったことを検出すると、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判定することを特徴とする請求項１に記載した車両の駆動力制御装置。
【請求項４】
上記クラッチ解放トルク制御手段は、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判定した直後から、上記モータの電機子電流の指令値を上記終了時電機子電流値に設定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載した車両の駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主駆動輪をエンジンなどの主駆動源で駆動し、４輪駆動状態では従駆動輪をモータで駆動する車両の駆動力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前輪をエンジンで駆動し、後輪をモータで駆動可能とし、モータから後輪軸までのトルク伝達経路にクラッチや減速機が介装されている車両の駆動力制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。
この特許文献１に記載の従来技術では、走行中において４輪駆動状態へ移行する際には、モータの回転速度が、車軸の回転速度に相当する速度と等しくなるように、モータを空転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発生を回避している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２４３６０８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、クラッチの出力軸側と入力軸側の回転速度差がクラッチ動作時におけるショック発生の原因と考えるものである。したがって、この技術思想からすると、クラッチを解放状態に移行させる際には、当然に出力軸側と入力軸側との間に回転速度差が無いので、クラッチの出力軸側と入力軸側の回転速度を合わせる処理を行う必要はないし、ショックも発生することがないと考えるのが通常である。
【０００５】
しかしながら、本発明者らは、上記クラッチを解放するときにショックが発生する場合があることを確認した。
すなわち、主駆動輪と従駆動輪とを駆動する駆動源がそれぞれ別に構成され、必要なときにのみ従駆動輪を駆動するシステムの場合には、走行中に４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行するにあたり、モータの出力がゼロとなってから上記クラッチを解放状態に変更すると、走行中であることから、従駆動輪側からクラッチに作用するトルクが存在する。このため、クラッチ入出力軸の間で回転数差は無いものの、クラッチ位置において所定以上のトルクが作用していることから、上記作用しているトルクによってはショックが発生する場合がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、モータと従駆動輪との間に介装されたクラッチを、走行中に解放状態に移行する際におけるショック発生を防止することが可能な車両の駆動力制御装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、主駆動輪を駆動する主駆動源と、従駆動輪に駆動トルクを伝達可能なモータと、上記モータから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て、４輪駆動状態では上記クラッチを接続状態とし、２輪駆動状態では上記クラッチを解放状態とする車両の駆動力制御装置であって、
車両走行中に４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行か否かを判定する移行判定手段と、
車両走行中に４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行すると判定すると、モータの出力トルクが、クラッチでのトルクを略ゼロとするのに必要とされるトルクであるクラッチ解放トルクとなっているときに上記クラッチを解放状態とするクラッチ解放手段と、
車両走行中に４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行すると判定すると、少なくともクラッチが解放されるまで、モータの出力トルクが上記クラッチ解放トルクとなるように制御するクラッチ解放トルク制御手段とを備え、
上記クラッチ解放トルク制御手段は、上記モータの界磁電流の指令値を一定値である終了時界磁電流値に制御すると共に、モータの界磁電流が上記終了時界磁電流値である場合に当該モータで上記クラッチ解放トルクを出力するために要する電機子電流値である終了時電機子電流値に、上記モータの電機子電流の指令値を制御することで、モータの出力トルクを上記クラッチ解放トルクに制御し、
上記移行判定手段は、上記モータの界磁電流に基づきモータの電機子電流が上記終了時電機子電流値となるモータトルクを検出すると、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行と判定することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、クラッチでのトルクがゼロ若しくは小さい状態でクラッチが解放される結果、クラッチを解放状態とする際のショック発生を回避可能となる。
また、モータトルクがクラッチ解放トルクになるように一定値に制御した状態でのクラッチの解放が可能となることで、安定してモータトルクがクラッチ解放トルクとなっているときにクラッチを解放することができる。
【０００９】
このとき、本発明によれば、４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行してモータトルクをクラッチ解放トルクに一定値制御する際に、目標とする電機子電流値（終了時電機子電流値）との偏差が小さい状態で、上記モータトルクの一定値制御を開始することで、実際の電機子電流値の変動を小さく、つまり実際のモータトルクの変動を小さく抑えることが可能となる。すなわち、上記クラッチ解放時のモータトルクを、より確実にクラッチ解放トルクとすることが可能となる。
【００１０】
ここで、上記クラッチ解放トルクは、「モータ及びモータからクラッチまでのトルク伝達経路でのフリクション分に相当するトルク分」と、「クラッチ入力側を従駆動輪と等しく加速させるのに要するトルク分」の和と考えられ、後輪が等速で回転する場合には、当該クラッチ解放トルクは、モータ及びモータからクラッチまでのトルク伝達経路でのフリクション分に相当するトルクとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
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、内燃機関であるエンジン２（主駆動源）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（モータ）によって駆動可能な従駆動輪である。
【００１２】
すなわち、エンジン２の出力トルクＴｅが、トランスミッション３０及びディファレンスギア３１を通じて左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されるようになっている。
上記トランスミッション３０には、現在の変速のレンジを検出するシフト位置検出手段３２が設けられ、該シフト位置検出手段３２は、検出したシフト位置信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００１３】
上記エンジン２の吸気管路１４（例えばインテークマニホールド）には、メインスロットルバルブ１５とサブスロットルバルブ１６が介装されている。メインスロットルバルブ１５は、アクセル開度指示装置（加速指示操作部）であるアクセルペダル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。このメインスロットルバルブ１５は、アクセルペダル１７の踏み込み量に機械的に連動するか、あるいは当該アクセルペダル１７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ４０の踏み込み量検出値に応じて、エンジンコントローラ１８が電気的に調整制御することで、そのスロットル開度が調整される。上記アクセルセンサ４０の踏み込み量検出値は、４ＷＤコントローラ８にも出力される。
【００１４】
また、サブスロットルバルブ１６は、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップ数に応じた回転角により開度が調整制御される。上記ステップモータ１９の回転角は、モータコントローラ２０からの駆動信号によって調整制御される。なお、サブスロットルバルブ１６にはスロットルセンサが設けられており、このスロットルセンサで検出されるスロットル開度検出値に基づいて、上記ステップモータ１９のステップ数はフィードバック制御される。ここで、上記サブスロットルバルブ１６のスロットル開度をメインスロットルバルブ１５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２の出力トルクを制御することができる。
【００１５】
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、エンジン回転数検出センサ２１は、検出した信号をエンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力する。
また、符号３４は制動指示操作部を構成するブレーキペダルであって、そのブレーキペダル３４のストローク量がブレーキストロークセンサ３５によって検出される。該ブレーキストロークセンサ３５は、検出したブレーキストローク量を制動コントローラ３６及び４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００１６】
制動コントローラ３６は、入力したブレーキストローク量に応じて、各車輪１Ｌ、２Ｒ、３Ｌ、３Ｒに装備したディスクブレーキなどの制動装置３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲを通じて、車両に作用する制動力を制御する。
また、上記エンジン２の回転トルク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、上記発電機７は、エンジン２の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転する。
【００１７】
上記発電機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によって発電機制御指令値ｃ１（デューティ比）が制御されることで、界磁電流Ｉｆｈを通じて、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。すなわち、電圧調整器２２は、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令ｃ１（界磁電流値）を入力し、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。
【００１８】
その発電機７が発電した電力は、電線９を介してモータ４に供給可能となっている。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。上記モータ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。符号１３はデフを表す。
また、上記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からモータ４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（モータ４の電圧）が４ＷＤコントローラ８で検出される。符号２４は、リレーであり、４ＷＤコントローラ８から指令によってモータ４に供給される電圧（電流）の遮断及び接続が制御される。
【００１９】
また、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調整される。なお、符号２５はモータ４の温度を測定するサーミスタである。
上記モータ４の駆動軸の回転数Ｎｍを検出するモータ用回転数センサ２６を備え、該モータ用回転数センサ２６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。モータ用回転数センサ２６は、入力軸側回転速度検出手段を構成する。
【００２０】
また、上記クラッチ１２は、油圧クラッチや電磁クラッチであって、４ＷＤコントローラ８からのクラッチ制御指令に応じて接続状態又は切断状態となる。
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。
【００２１】
４ＷＤコントローラ８は、図３に示すように、発電機制御部８Ａ、リレー制御部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、クラッチ制御部８Ｄ、余剰トルク演算部８Ｅ、目標トルク制限部８Ｆ、余剰トルク変換部８Ｇ、及びクラッチ解放処理部８Ｈを備える。
上記発電機制御部８Ａは、電圧調整器２２を通じて、発電機７の発電電圧Ｖをモニターしながら、当該発電機７の発電機指令値ｃ１を出力して界磁電流Ｉｆｈを調整する。
【００２２】
リレー制御部８Ｂは、発電機７からモータ４への電力供給の遮断・接続を制御する。
モータ制御部８Ｃは、モータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整することで、当該モータ４のトルクを所要の値に調整する。
クラッチ制御部８Ｄは、上記クラッチ１２にクラッチ制御指令を出力することで、クラッチ１２の状態を制御する。
【００２３】
また、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づき、余剰トルク演算部８Ｅ→目標トルク制限部８Ｆ→余剰トルク変換部８Ｇの順に循環して処理が行われる。
次に、余剰トルク演算部８Ｅでは、図４に示すような処理を行う。
すなわち、先ず、ステップＳ１０において、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲからの信号に基づき演算した、前輪１Ｌ、１Ｒ（主駆動輪）の車輪速から後輪３Ｌ、３Ｒ（従駆動輪）の車輪速を減算することで、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Ｓ２０に移行する。
【００２４】
ここで、スリップ速度ΔＶＦの演算は、例えば、次のように行われる。
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、それぞれ下記式により算出する。
ＶＷｆ＝（ＶＷｆｌ＋ＶＷｆｒ）／２
ＶＷｒ＝（ＶＷｒｌ＋ＶＷｒｒ）／２
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のスリップ速度（加速スリップ量）ΔＶＦを、下記式により算出する。
【００２５】
ΔＶＦ　＝　ＶＷｆ　−ＶＷｒ
ステップＳ２０では、上記求めたスリップ速度ΔＶＦが所定値、例えばゼロより大きいか否かを判定する。スリップ速度ΔＶＦが０以下と判定した場合には、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしていないと推定されるので、ステップＳ３０に移行し、Ｔｈにゼロを代入した後、復帰する。
【００２６】
一方、ステップＳ２０において、スリップ速度ΔＶＦが０より大きい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推定されるので、ステップＳ４０に移行する。
ステップＳ４０では、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、下記式によって演算してステップＳ５０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。
【００２７】
ＴΔＶＦ　＝　Ｋ１　×　ΔＶＦ
ここで、Ｋ１は、実験などによって求めたゲインである。
ステップＳ５０では、現在の発電機７の負荷トルクＴＧを、下記式に基づき演算したのち、ステップＳ６０に移行する。
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ステップＳ６０では、下記式に基づき、余剰トルクつまり発電機７で負荷すべき目標の発電負荷トルクＴｈを求め、復帰する。
【００２８】
Ｔｈ　＝　ＴＧ　＋　ＴΔＶＦ
次に、目標トルク制限部８Ｆの処理について、図５に基づいて説明する。
すなわち、まず、ステップＳ１１０で、上記目標発電負荷トルクＴｈが、発電機７の最大負荷容量ＨＱより大きいか否かを判定する。目標発電負荷トルクＴｈが当該発電機７の最大負荷容量ＨＱ以下と判定した場合には、復帰する。一方、目標発電負荷トルクＴｈが発電機７の最大負荷容量ＨＱよりも大きいと判定した場合には、ステップＳ１２０に移行する。
【００２９】
ステップＳ１２０では、目標の発電負荷トルクＴｈにおける最大負荷容量ＨＱを越える超過トルクΔＴｂを下記式によって求め、ステップＳ１３０に移行する。
ΔＴｂ＝　Ｔｈ　−　ＨＱ
ステップＳ１３０では、エンジン回転数検出センサ２１及びスロットルセンサからの信号等に基づいて、現在のエンジントルクＴｅを演算してステップＳ１４０に移行する。
【００３０】
ステップＳ１４０では、下記式のように、上記エンジントルクＴｅから上記超過トルクΔＴｂを減算したエンジントルク上限値ＴｅＭを演算し、求めたエンジントルク上限値ＴｅＭをエンジンコントローラ１８に出力した後に、ステップＳ１５０に移行する。
ＴｅＭ　＝Ｔｅ　−ΔＴｂ
ステップＳ１５０では、目標発電負荷トルクＴｈに最大負荷容量ＨＱを代入した後に、復帰する。
【００３１】
次に、余剰トルク変換部８Ｇの処理について、図６に基づいて説明する。
まず、ステップＳ２００で、Ｔｈが０より大きいか否かを判定する。Ｔｈ＞０と判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしているので、ステップＳ２１０に移行する。また、Ｔｈ≦０と判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒは加速スリップしていない状態であるので、そのまま復帰する。
【００３２】
ステップＳ２１０では、４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行中か否かを判定し、２輪移行中と判定した場合にはステップＳ２５０に移行し、そうでない場合には、通常の処理をすべくステップＳ２２０に移行する。このステップＳ２１０は、移行判定手段を構成する。
本実施形態では、目標モータトルクが減少中で、且つ当該目標モータトルクが所定閾値トルクＴ−ＴＭ１（＝１［Ｎｍ］）以下の場合に、クラッチ１２を解放すべき２輪駆動状態への移行と判定する。
【００３３】
ここで、上記所定閾値トルクは、実験などで予め求めた値であって、モータ４の界磁電流が終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍ（＝３．６［Ａ］）のときにモータトルクがクラッチ解放トルクＴｆ（＝０．５［Ｎｍ］）となる電機子電流値値を終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａ（＝２７［Ａ］）と定義したときに、上記モータ４で、電機子電流が上記終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａとなる頻度が高いモータトルク値を予め求めて、上記閾値トルクＴ−ＴＭ１（＝１［Ｎｍ］）として設定いる。
【００３４】
ここで、上記クラッチ解放トルクＴｆは、車両加速度やモータ側のトルク伝達経路のフリクションなどに応じて、マップや演算によって算出、若しくは実験で求めた値であって、走行中にクラッチ１２でのトルクをゼロとするに要するモータトルク値である。このクラッチ解放トルクＴｆは、「モータ及び減速機のフリクション分のトルクＴｆ１」と「モータ、減速機を後輪の加速度と等しく加速させるためのトルクＴｆ２」との和（Ｔｆ＝Ｔｆ１＋Ｔｆ２）であると推定される。
【００３５】
そして、本実施形態では、「モータ及び減速機のフリクション分のトルクＴｆ１」の寄与分が、「モータ、減速機を後輪の加速度と等しく加速させるためのトルクＴｆ２」寄与分よりも大きいとして、上記クラッチ解放トルクＴｆを、実験などで求められる「モータ及び減速機のフリクション分のトルクＴｆ１」相当の固定値（＝０．５［Ｎｍ］）としている。
【００３６】
また、モータ４へのトルク指令値である目標モータトルクが減少中か否かは、下記のように、目標モータトルクについて前回値と単純に比較して判定しても良い。
Ｔｍ（ｎ−１）　−Ｔｍ（ｎ−２）＜０
ここで、添え字（ｎ−１）は、１演算周期前の目標モータトルクを示し、添え字（ｎ−２）は、２演算周期前の目標モータトルクを示す。もっとも、ノイズ等の影響を抑えるために、下記のように３周期分以上の目標モータトルクの履歴値に基づいて減少中か否かを判定しても良い（下記式では６周期分の値を使用した例）。また、複数演算周期分だけ連続して目標モータトルク値が減少している場合に、減少中と判定しても良い。
【００３７】
2004122998.tif 000004
次に、ステップＳ２２０では、モータ用回転数センサ２１が検出したモータ４の回転数Ｎｍを入力し、そのモータ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をモータ制御部８Ｃに出力した後、ステップＳ２３０に移行する。
【００３８】
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。すなわち、モータ４が高速回転になるとモータ誘起電圧Ｅの上昇によりモータトルクが低下することから、上述のように、モータ４の回転数Ｎｍが所定値以上になったらモータ４の界磁電流Ｉｆｍを小さくして誘起電圧Ｅを低下させることでモータ４に流れる電流を増加させて所要モータトルクを得るようにする。この結果、モータ４が高速回転になってもモータ誘起電圧Ｅの上昇を抑えてモータトルクの低下を抑制するため、所要のモータトルクを得ることができる。また、モータ界磁電流Ｉｆｍを所定の回転数未満と所定の回転数以上との２段階で制御することで、連続的な界磁電流制御に比べ制御の電子回路を安価にできる。
【００３９】
なお、所要のモータトルクに対しモータ４の回転数Ｎｍに応じて界磁電流Ｉｆｍを調整することでモータトルクを連続的に補正するモータトルク補正手段を備えても良い。すなわち、２段階切替えに対し、モータ回転数Ｎｍに応じてモータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整すると良い。この結果、モータ４が高速回転になってもモータ４の誘起電圧Ｅの上昇を抑えモータトルクの低下を抑制するため、所要のモータトルクを得ることができる。また、なめらかなモータトルク特性にできるため、２段階制御に比べ車両は安定して走行できるし、常にモータ駆動効率が良い状態にすることができる。
【００４０】
次に、ステップＳ２３０では、上記余剰トルク演算部８Ｅが演算した発電負荷トルクＴｈに基づきマップなどから対応する目標モータトルクＴｍ（ｎ）を算出して、ステップＳ２４０に移行する。
ステップＳ２４０では、上記目標モータトルクＴｍ（ｎ）及び目標モータ界磁電流Ｉｆｍを変数として、マップなどに基づき、対応する目標電機子電流Ｉａを求め、ステップＳ３１０に移行する。
【００４１】
一方、ステップＳ２１０にて、クラッチ解放すべき２輪駆動への移行中と判定されてステップＳ２５０に移行すると、当該ステップＳ２５０にて、界磁電流Ｉｆｍが終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍより大きいか否かを判定、大きい場合にはステップＳ２６０に移行する。一方、界磁電流Ｉｆｍが終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍ以下の場合にはステップＳ２９０に移行して、界磁電流Ｉｆｍを終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍに保持して、ステップＳ３００に移行する。
【００４２】
ここで、終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍは、モータ４が微小トルクを発生可能な最低限の界磁電流値であって、２輪駆動状態時に、このような小さな値にすることで消費電力を抑えている。本実施形態では、終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍを３．６［Ａ］としている。勿論、終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍは、当該モータ４が微小トルクを発生可能な最低限の界磁電流値よりも大きく設定しても構わない。
【００４３】
ステップＳ２６０では、アクセルセンサからの信号に基づき、アクセル開度が４％未満か否かを判定し、アクセル開度が４％未満と判定した場合には、ステップＳ２７０に移行し、そうでない場合には、ステップＳ２８０に移行する。
アクセル開度が４％未満とは、アクセルペダルが踏まれていない状態か踏まれていても、車両が加速に影響の無い程度の加速指示量であることを示す。
【００４４】
ステップＳ２７０では、界磁電流Ｉｆｍを第１低減率Ｄｉｆ１だけ小さくし、当該界磁電流Ｉｆｍをモータ制御部８Ｃに出力したのち、ステップＳ３００に移行する。
一方、ステップＳ２８０では、界磁電流Ｉｆｍを第２低減率Ｄｉｆ２だけ小さくし、当該界磁電流Ｉｆｍをモータ制御部８Ｃに出力したのち、ステップＳ３００に移行する。
【００４５】
ここで、第２低減率Ｄｉｆ２は、第１低減率Ｄｉｆ１よりも大きい値に設定されている。これによって、アクセル開度が４％未満の場合の方が、終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍに向けた界磁電流値の低減率が大きくなるように設定されて、早めに終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍとすることができる。なお、第１低減率Ｄｉｆ１は、例えば、界磁電流値の減少率が５［Ａ／ｓｅｃ　］となる値にサンプリング時間などに基づき設定する。
【００４６】
また、上記説明では、アクセルペダルが有効に踏まれているか否か（有効な加速指示があるか否か）により２段階で、界磁電流Ｉｆｍの低減率を変化させているが、加速指示量に応じて３段階以上の多段階若しくは無段階で界磁電流Ｉｆｍの低減率を変更するように設定しても良い。また、アクセル開度が４％未満か否かの判定は、発電能力の低下を推定するものであるので、たとえば、上記ステップＳ２６０にて、エンジン回転数や発電機の回転数などに基づいて発電能力が低下若しくは低下するおそれが有ると判定すると、ステップＳ２７０に移行し、そうでない場合にはステップＳ２８０に移行するようにしても良い。
【００４７】
ステップＳ３００では、クラッチ解放処理部８Ｈを実行した後に、ステップＳ３１０に移行する。
ステップＳ３１０では、上記目標電機子電流Ｉａに基づき、発電機制御指令値であるデューティ比ｃ１を演算し出力した後に、復帰する。
次に、クラッチ解放処理部８Ｈの処理について、図７を参照して説明する。
【００４８】
当該クラッチ解放処理部８Ｈは、２輪駆動状態への移行時に作動し、まず、ステップＳ４００にて、クラッチ解放指令を出力した後にステップＳ４１０に移行する。
ステップＳ４１０では、トルク保持時間カウンタＣＬＨ−ＣＮＴがゼロ以下か否かを判定し、トルク保持時間カウンタＣＬＨ−ＣＮＴがゼロと判定した場合には、モータトルクを一定に保持することを中止すべく、ステップＳ４５０にて、目標モータトルクＴｍ（ｎ）に「０」を代入すると共に目標電機子電流値Ｉａにも「０」を代入して復帰する。
【００４９】
一方、トルク保持時間カウンタＣＬＨ−ＣＮＴがゼロより大きい場合には、目標モータトルクＴｍ（ｎ）を一定値のクラッチ解放トルクＴｆに保持すべく、クラッチ解放トルクＴｆに代入し、続いてステップＳ４３０にて、目標電機子電流値Ｉａに終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａを代入した後に、ステップＳ４４０に移行する。
【００５０】
ここで、上記トルク保持時間カウンタＣＬＨ−ＣＮＴは、４輪駆動状態中等に初期設定される。このトルク保持時間カウンタＣＬＨ−ＣＮＴの初期値としては、クラッチ応答遅れの変動分を吸収して、モータトルク値が一定に保持されているときに確実にクラッチ１２が解放されるような値が、設定される。
ステップＳ４４０では、上記トルク保持時間カウンタＣＬＨ−ＣＮＴをカウントダウンした後に処理を終了して復帰する。
【００５１】
ここで、上記クラッチ解放処理部は、クラッチ解放トルク制御手段を構成し、また、ステップＳ４００は、クラッチ解放手段を構成する。
次に、エンジンコントローラ１８の処理について説明する。
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図８に示すような処理が行われる。
【００５２】
すなわち、まずステップＳ６１０で、アクセルセンサ４０からの検出信号に基づいて、運転者の要求する目標出力トルクＴｅＮを演算して、ステップＳ６２０に移行する。
ステップＳ６２０では、４ＷＤコントローラ８から制限出力トルクＴｅＭの入力があるか否かを判定する。入力が有ると判定するとステップＳ６３０に移行する。一方、入力が無いと判定した場合にはステップＳ６５０に移行する。
【００５３】
ステップＳ６３０では、制限出力トルクＴｅＭが目標出力トルクＴｅＮよりも大きいか否かを判定する。制限出力トルクＴｅＭの方が大きいと判定した場合には、ステップＳ６４０に移行する。一方、制限出力トルクＴｅＭの方が小さいか目標出力トルクＴｅＮと等しければステップＳ６５０に移行する。
ステップＳ６４０では、目標出力トルクＴｅＮに制限出力トルクＴｅＭを代入することで目標出力トルクＴｅＮを増大して、ステップＳ６７０に移行する。
【００５４】
ステップＳ６７０では、スロットル開度やエンジン回転数などに基づき、現在の出力トルクＴｅを算出してステップＳ６８０に移行する。
ステップＳ６８０では、現在の出力トルクＴｅに対する目標出力トルクＴｅＮのの偏差分ΔＴｅ′を下記式に基づき出力して、ステップＳ６９０に移行する。
ΔＴｅ′　＝ＴｅＮ　−　Ｔｅ
ステップＳ６９０では、その偏差分ΔＴｅに応じたスロットル開度θの変化分Δθを演算し、その開度の変化分Δθに対応する開度信号を上記ステップモータ１９に出力して、復帰する。
【００５５】
次に、上記構成の装置における作用などについて説明する。
路面μが小さいためや運転者によるアクセルペダル１７の踏み込み量が大きいなどによって、エンジン２から前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されたトルクが路面反力限界トルクよりも大きくなると、つまり、主駆動輪１Ｌ、１Ｒである前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、クラッチ１２が接続されると共に、その加速スリップ量に応じた発電負荷トルクＴｈで発電機７が発電することで、４輪駆動状態に移行し、続いて、前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される駆動トルクが、当該前輪１Ｌ、１Ｒの路面反力限界トルクに近づくように調整されることで、２輪駆動状態に移行する。この結果、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒでの加速スリップが抑えられる。
【００５６】
しかも、発電機７で発電した余剰の電力によってモータ４が駆動されて従駆動輪である後輪３Ｌ、３Ｒも駆動されることで、車両の加速性が向上する。
このとき、主駆動輪１Ｌ、１Ｒの路面反力限界トルクを越えた余剰のトルクでモータ４を駆動するため、エネルギー効率が向上し、燃費の向上に繋がる。
ここで、常時、後輪３Ｌ、３Ｒを駆動状態とした場合には、力学的エネルギー→電気的エネルギー→力学的エネルギーと何回かエネルギー変換を行うために、変換効率分のエネルギー損失が発生することで、前輪１Ｌ、１Ｒだけで駆動した場合に比べて車両の加速性が低下する。このため、後輪３Ｌ、３Ｒの駆動は原則として抑えることが望まれる。これに対し、本実施形態では、滑り易い路面等では前輪１Ｌ、１Ｒに全てのエンジン２の出力トルクＴｅを伝達しても全てが駆動力として使用されないことに鑑みて、前輪１Ｌ、１Ｒで有効利用できない駆動力を後輪３Ｌ、３Ｒに出力して加速性を向上させるものである。
【００５７】
また、上述のように加速スリップが発生しクラッチ１２が接続されて４輪駆動状態となっているときに、上記加速スリップが抑えられるにつれて、モータトルクが連続して減少していく。そして、４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行と判定すると、モータトルクがクラッチ解放トルクＴｆ（＝０．５）となるように制御されて、実際にクラッチ１２が解放される前後における実際のモータトルク値を、ほぼクラッチ解放トルクＴｆと等しい一定のトルクに保持することで、温度など要因によってクラッチ１２の応答遅れ時間が多少変動しも、実際のクラッチ解放時のモータトルク値をほぼクラッチ解放トルクＴｆとすることができる結果、確実にクラッチ解放時におけるショックの発生が防止される。
【００５８】
また、上記４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行との判定を、モータトルクが連続して減少して当該モータトルクが１［Ｎｍ］以下になったことで判定することで、２輪駆動状態に移行と判定した時点における目標電機子電流値を、図９に示すように、モータトルクがクラッチ解放トルクＴｆ（＝０．５［Ｎｍ］）となる終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａに近づけることが可能となる。
【００５９】
すなわち、上記図９に示すタイムチャート例では、２輪駆動への移行と判定したときの電機子電流値が３０［Ａ］と、終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａ（＝２７［Ａ］）に近い値であるので、実電機子電流値の変動が小さく抑えられて、実際のクラッチ解放時のモータトルクをほぼクラッチ解放トルクＴｆに保持することが容易となる。
【００６０】
ここで、目標モータトルクがクラッチ解放トルクＴｆとなった時点で、２輪駆動状態へ移行と判定する場合のタイムチャート例を、比較例として、図１０に示す。
この図１０に示す場合には、目標モータトルクがクラッチ解放トルクＴｆと判定した時点では、モータ界磁電流が終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍよりも高い関係から、電機子電流値が終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａよりも低い値（１２［Ａ］程度）となって所定の偏差が発生していることから、目標モータトルクがクラッチ解放トルクＴｆと判定した時点で、電機子電流値を終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａとすると、２輪駆動状態への移行処理中の実電機子電流、さらには、実際のモータトルクの変動が、本実施形態よりも大きくなる。
【００６１】
なお、図１０において、界磁電流を所定勾配で低減して目標とする終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍとしているのは、２輪駆動状態への移行判定直後にモータ界磁電流Ｉｆｍを終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍに設定すると、実電機子電流にピーク状の変動が発生するためである。
また、モータトルクをクラッチ解放トルクＴｆに一定に制御する際に、目標モータ界磁電流Ｉｆｍに合わせて、モータトルクがクラッチ解放トルクＴｆとなるように目標電機子電流を制御する方式（目標モータ界磁電流Ｉｆｍを終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍに向かって低減されに応じて、目標電機子電流が上昇する。図１０中、一点鎖線のような状態（符号Ｘ））も考えられるが、上述のように、２輪駆動状態への移行判定直後から、目標電機子電流値を終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａに設定した方が、実電機子電流の収束も早い。
【００６２】
また、本実施形態では、２輪駆動状態への移行判定直後に、目標電機子電流値を終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａに設定する際に、目標モータ界磁電流Ｉｆｍと終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍとの間に所定以上の段差が有るが、上述のように徐々に終了時界磁電流値Ｄ−Ｉｆｍに近接させる必要があるので、問題はない。
また、上記実子形態では、４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行する際の判定として、電機子電流値が終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａとなる頻度が高いモータトルクを予め求めて所定閾値Ｔ−ＴＭ１としているが、これに限定されない。例えば、モータの電機子電流をモニタして当該電機子電流が終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａとなったことを検出したら４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行と安定しても良い。
【００６３】
または、上記終了時電機子電流値Ｄ−Ｉａとなる、目標モータトルクＴｍと目標モータ界磁電流Ｉｆｍとの関係を、図１１のように予め求めておき、モータ界磁電流をモニタして、上記図１１から求まるモータトルクとその時点での目標モータトルクとの偏差を求め、当該偏差が所定範囲内であれば、４輪駆動状態から２輪駆動状態へ移行と判定しても良い。
【００６４】
ここで、ステップＳ２２０で示すマップのように、本実子形態では、目標モータ界磁電流Ｉｆｍを、モータ回転数に応じて２段階で制御しているので、２つの目標モータ界磁電流Ｉｆｍ単位に上記所定閾値トルクＴ−ＴＭ１を予め設定しておき、モータ回転数に応じて２つのうちの一方の所定閾値トルクＴ−ＴＭ１を使用するようにしても良い。
【００６５】
なお、上記の場合にあっても、モータトルクが減少中であることが前提（２輪駆動状態から４輪駆動状態への移行期を外すため）である。
またここで、上記実施形態では、クラッチ解放トルクＴｆを、定常走行時（加速度＝ゼロ）の値である「モータ及び減速機のフリクション分のトルクＴｆ１」として一定としているが、これに限定されない。後輪若しくは車体の加速度（減速時は負の加速度）に基づき変更するようにしても良い。
【００６６】
また、上記実施形態では、発電機７の発電した電圧でモータ４を駆動して４輪駆動を構成する場合で説明しているが、これに限定されない。モータ４ヘ電力供給できるバッテリを備えるシステムに採用しても良い。この場合には、バッテリから微小電力を供給するようにすればよいし、さらにはバッテリからの供給と共に発電機７からの電力供給も併行して行うようにしてもよい。
【００６７】
または、上記実施形態では、主駆動源として内燃機関を例示しているが、主駆動源をモータから構成しても良い。
また、上記システムでは、前輪の加速スリップに応じて４輪駆動状態に移行する場合で説明したが、アクセル開度などに応じて４輪駆動状態に移行するシステムであっても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る概略装置構成図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係るシステム構成図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係る４ＷＤコントローラを示すブロック図である。
【図４】本発明に基づく実施形態に係る余剰トルク演算部の処理を示す図である。
【図５】本発明に基づく実施形態に係る目標トルク制御部の処理を示す図である。
【図６】本発明に基づく実施形態に係る余剰トルク変換部の処理を示す図である。
【図７】本発明に基づく実施形態に係るクラッチ解放処理部の処理を示す図である。
【図８】本発明に基づく実施形態に係るエンジンコントローラの処理を示す図である。
【図９】本発明に基づく実施形態に係る２輪駆動状態への移行のタイムチャートを示す図である。
【図１０】比較例における２輪駆動状態への移行のタイムチャートを示す図である。
【図１１】電機子電流を終了時電機子電流値とした場合における界磁電流値とモータトルクとの関係を示す図である。
【符号の説明】
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　　発電機制御部
８Ｂ　　リレー制御部
８Ｃ　　モータ制御部
８Ｄ　　クラッチ制御部
８Ｅ　　余剰トルク演算部
８Ｆ　　目標トルク制限部
８Ｇ　　余剰トルク変換部
８Ｈ　　クラッチ解放処理部
９　　電線
１０　ジャンクションボックス
１１　減速機
１２　クラッチ
１４　吸気管路
１５　メインスロットルバルブ
１６　サブスロットルバルブ
１８　エンジンコントローラ
１９　ステップモータ
２０　モータコントローラ
２１　エンジン回転数センサ
２２　電圧調整器
２３　電流センサ
２６　モータ用回転数センサ
２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲ
車輪速センサ
３０　トランスミッション
３１　ディファレンシャル・ギヤ
３２　シフト位置検出手段
３４　ブレーキペダル
３５　ブレーキストロークセンサ
３６　制動コントローラ
３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲ
制動装置
４０　アクセルセンサ
Ｉｆｈ　　発電機の界磁電流
Ｖ　　　　発電機の電圧
Ｎｈ　　　発電機の回転数
Ｉａ　　　目標電機子電流
Ｉｆｍ　　目標モータ界磁電流
Ｅ　　　　モータの誘起電圧
Ｎｍ　　　モータの回転数（回転速度）
ΔＮｍ　　モータの回転加速度
ＴＧ　　　発電機負荷トルク
Ｔｈ　　　目標発電機負荷トルク
Ｔｍ（ｎ）　モータの現在の目標トルク
Ｔｅ　　　エンジンの出力トルク
Ｔ−ＴＭ１　所定閾値トルク
Ｔｆ　　　　クラッチ解放トルク
Ｄ−Ｉｆｍ　終了時界磁電流値
Ｄ−Ｉａ　　終了時電機子電流値
ＣＨＬ−ＣＮＴ　トルク保持時間カウンタ
【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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【図７】
2004122998.tif 000011
【図８】
2004122998.tif 000012
【図９】
2004122998.tif 000013
【図１０】
2004122998.tif 000014
【図１１】
2004122998.tif 000015