(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センターディファレンシャルを介して前輪および後輪と駆動連結された発電機による回生制動手段と、前輪を制動する前輪制動手段と、後輪を制動する後輪制動手段とを備えた４輪駆動車にして、全制動力の目標値とそのとき得られる回生制動力の最大値とを算出し、算出された全制動力の目標値に応じて前輪制動力の大きさに対する後輪制動力の大きさの比を定めたスケジュールに基づいて前輪制動力と後輪制動力の目標値を算出し、前記回生制動手段による制動力の後輪分担量が前記の算出された後輪制動力の目標値を越えない範囲で前記回生制動手段による制動力を前記の算出された回生制動力の最大値を限度として増大させ、前記の算出された前輪制動力の目標値および後輪制動力の目標値のそれぞれを達成するに必要な制動力の不足分をそれぞれ前記前輪制動手段および前記後輪制動手段により補うようになっていることを特徴とする４輪駆動車。
【請求項２】
前記スケジュールは、前記全目標制動力が０より所定の第一の値までの範囲にあって前輪のトルクに対する後輪のトルクの比である「後前トルク比」が前記センターディファレンシャルの「後前トルク比」である低速スケジュール区分と、前記全目標制動力が前記第一の値より大きい所定の第二の値以上であって前記「後前トルク比」が前記センターディファレンシャルの「後前トルク比」より小さい値である高速スケジュール区分と、前記全目標制動力が前記第一の値より前記第二の値までの範囲にあって前記「後前トルク比」が前記センターディファレンシャルの「後前トルク比」から前記高速スケジュール区分の最初の値まで漸減する中速スケジュール区分とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の４輪駆動車。
【請求項３】
前記高速スケジュール区分に於ける「後前トルク比」の値は１より小さいことを特徴とする請求項２に記載の４輪駆動車。
【請求項４】
前記高速スケジュール区分は前記回生制動手段による回生制動力が所定の上限値となっても回生制動力のみによっては前記後輪目標制動力が得られない全目標制動力領域に対して設定されていることを特徴とする請求項２または３に記載の４輪駆動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センターディファレンシャルを備えた４輪駆動車の回生制動を伴う制動の制御に係る。
【背景技術】
【０００２】
前輪と後輪とにそれぞれ個別の電動発電機を接続した車輌に於いて、制動時に前輪の制動トルクと後輪の制動トルクの理想的配分率とそれに対する許容偏差とを算出し、電動発電機の発電効率が高くなるよう前記許容偏差の範囲内にて前記理想的配分より前後輪間トルク配分比を変更して回生制動行うことが下記の特許文献１に記載されている。また下記の特許文献２には、ハイブリッド動力源によりセンターディファレンシャルを介して前輪および後輪を駆動するハイブリッド車に於いて、前輪側または後輪側の一方に電動発電機を連結し、この電動発電機を電動機または発電機として作動させることにより前後輪間に於ける駆動トルク配分を変更することが記載されている。
【特許文献１】特開２００４-１３５４７１
【特許文献２】特開２００５-１４５３３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
センターディファレンシャルを介して前輪と後輪が駆動される４輪駆動車に於いては、駆動時に前後輪間に於ける接地荷重の配分が後寄りになることから、センターディファレンシャルの多くは、前輪に対するトルク配分より後輪に対するトルク配分の方が大きくなるよう設計されている。そのようなトルク配分比のセンターディファレンシャルを備えた４輪駆動車に於いては、エンジンブレーキによる制動力は後輪側に於いて前輪側に於けるより大きくなる。しかし、接地荷重が前寄りとなる制動時には、逆に前輪の制動トルクの方が後輪の制動トルクより大きい方が好ましい。前後輪間の制動トルクの配分は０．７：０．３程度であるのが好ましいので、センターディファレンシャルの前後輪間トルク配分が０．４：０．６程度であると、センターディファレンシャルによる前後輪間の制動トルクの配分は車輌の制動性能にとってはかなり不利である。
【０００４】
しかし、従来、通常の自動車等の車輌に於いては、別途制動装置が設けられており、しかも内燃機関による所謂エンジンブレーキによる制動力は制動装置による制動力に比してかなり小さいので、センターディファレンシャルによるエンジンブレーキの前後配分が制動にとって好ましい配分比とは逆であることは、さしたる問題とはなっていなかった。
【０００５】
しかし、自動車等の車輌の動力源が原動機と電気動力によってハイブリッド化されると、所謂エンジンブレーキ時に有効エネルギの回生が可能となり、また所謂エンジンブレーキの強さも従来の内燃機関によるエンジンブレーキよりはるかに強くできるので、燃費の更なる向上のため所謂エンジンブレーキの効きをより一層高めることが考えられる。そうなると、センターディファレンシャルによる４輪駆動車では、センターディファレンシャルのトルク前後配分比が制動性能にとって問題となることが想到される。本発明は、かかる観点に立って、センターディファレンシャルによる４輪駆動車を改良することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、センターディファレンシャルを介して前輪および後輪と駆動連結された発電機による回生制動手段と、前輪を制動する前輪制動手段とを備えた４輪駆動車にして、全制動力の大きさに応じて前記回生制動手段による制動力の大きさと前記前輪制動手段による制動力の大きさの割合を変更するようになっていることを特徴とする４輪駆動車を提案するものである。
【０００７】
上記の如き４輪駆動車は、更に後輪を制動する後輪制動手段を備え、全制動力の大きさに応じて前記回生制動手段による制動力の大きさと前記前輪制動手段による制動力の大きさと前記後輪制動手段による制動力の大きさの割合を変更するようになっていてよい。
【０００８】
いずれにしても、上記の如き４輪駆動車は、全制動力の大きさに応じて前輪制動力の大きさに対する後輪制動力の大きさの比を定めたスケジュールを設定し、全目標制動力を前記スケジュールに従って前輪目標制動力と後輪目標制動力とに配分し、前輪および後輪の制動力がそれぞれ前記前輪目標制動力および前記後輪目標制動力となるよう制動制御を行うようになっていてよい。
【０００９】
その場合、前記後輪目標制動力を達成するに当たって前記回生制動手段により得られる回生制動力を最大限に使用するようになっていてよい。
【００１０】
更に詳細には、前記スケジュールは、前記全目標制動力が０より所定の第一の値までの範囲にあって前輪のトルクに対する後輪のトルクの比である「後前トルク比」が前記センターディファレンシャルの「後前トルク比」である低速スケジュール区分と、前記全目標制動力が前記第一の値より大きい所定の第二の値以上であって前記「後前トルク比」が前記センターディファレンシャルの「後前トルク比」より小さい値である高速スケジュール区分と、前記全目標制動力が前記第一の値より前記第二の値までの範囲にあって前記「後前トルク比」が前記センターディファレンシャルの「後前トルク比」から前記高速スケジュール区分の最初の値まで漸減する中速スケジュール区分とを含んでいてよい。前記高速スケジュール区分に於ける「後前トルク比」の値は１より小さくされてよい。
【００１１】
前記高速スケジュール区分は前記回生制動手段による回生制動力が所定の上限値となっても回生制動力のみによっては前記後輪目標制動力が得られない全目標制動力領域に対して設定されていてよい。
【発明の効果】
【００１２】
前後輪間の制動トルクの配分が後寄りであることが制動性能に及ぼす影響は、全制動力の値がある程度以上に大きくならないときには、さして重大ではない。一方、ハイブリッド車に於いては、所謂エンジンブレーキの効きを高めることができるとはいえ、得られる回生制動の強さにはやはり限度があり、必要とされる全制動力中に占める回生制動の割合はさして高くはならない。そこで、センターディファレンシャルを介して前輪および後輪と駆動連結された発電機による回生制動手段と、前輪を制動する前輪制動手段とを備えた４輪駆動車に於いて、全制動力の大きさに応じて前記回生制動手段による制動力の大きさと前記前輪制動手段による制動力の大きさの割合を変更するようになっていれば、要求される全制動力がさして大きくない領域では、前後輪間の制動トルクの配分は多少後寄りであってもよいという事情と、要求される全制動力に比して得られる回生制動の大きさは然程大きくないという事情とを勘案し、これら２つの事情が矛盾無く整合するよう、全制動力の大きさに応じて回生制動手段による制動力の大きさと前輪制動手段による制動力の大きさの割合を変更することができる。
【００１３】
車輌が更に後輪を制動する後輪制動手段を備えているときには、全制動力の大きさに応じて前記回生制動手段による制動力の大きさと前記前輪制動手段による制動力の大きさと前記後輪制動手段による制動力の大きさの割合を変更することにより、上記の整合をより適切に行うことができる。
【００１４】
また全制動力の大きさに応じて前輪制動力の大きさに対する後輪制動力の大きさの比を定めたスケジュールを設定し、全目標制動力を前記スケジュールに従って前輪目標制動力と後輪目標制動力とに配分し、前輪および後輪の制動力がそれぞれ前記前輪目標制動力および前記後輪目標制動力となるよう制動制御を行うことにより、上記の整合を的確に行うことができる。この場合、前記後輪目標制動力を達成するに当たって前記回生制動手段により得られる回生制動力を最大限に使用するようになっていれば、回生制動による有効エネルギ回収効果を最大限に高めることができる。
【００１５】
前記スケジュールが、前記全目標制動力が０より所定の第一の値までの範囲にあって前輪のトルクに対する後輪のトルクの比である「後前トルク比」が前記センターディファレンシャルの「後前トルク比」である低速スケジュール区分と、前記全目標制動力が前記第一の値より大きい所定の第二の値以上であって前記「後前トルク比」が前記センターディファレンシャルの「後前トルク比」より小さい値である高速スケジュール区分と、前記全目標制動力が前記第一の値より前記第二の値までの範囲にあって前記「後前トルク比」が前記センターディファレンシャルの「後前トルク比」から前記高速スケジュール区分の最初の値まで漸減する中速スケジュール区分とを含むように設定されれば、制動時の車輌の走行安定性の確保と回生制動による有効エネルギ回収効果の向上とを適切に調和させつつ、制動力零から最大制動力までの全制動力域にわたって要求される全目標制動力に対応して必要な制動力を発生することができる。この場合、前記高速スケジュール区分に於ける「後前トルク比」の値が１より小さくされれば、急制動時にも車輌の高い走行安定性を確保することができる。
【００１６】
前記高速スケジュール区分が前記回生制動手段による回生制動力が所定の上限値となっても回生制動力のみによっては前記後輪目標制動力が得られない全目標制動力領域に対して設定されていれば、回生制動を最大限に使用しつつ高速域での制動時に制動トルク配分を前輪寄りにする制御に滑らかに移行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明による車輌の一つの実施の形態をその要部の構成のみについて示す概略図である。但し、本発明はかかる構成による車輌の制動制御に関するソフトウエア的事項であり、図１に表れている構成そのものはいずれも公知のものである。
【００１８】
図１に於いて、１０fl，１０fr,１０rl,１０rrはそれぞれ一つの４輪駆動車の左前輪、右前輪、左後輪、左右輪である。１２は内燃機関と電動発電機とを組み合わせたハイブリッド式動力源装置であり、その出力軸１４により、センターディファレンシャル１６、前輪駆動軸１８、前輪ディファレンシャル２０、左前輪駆動軸２２、右前輪駆動軸２４を経て左右の前輪１０fl，１０frを駆動すると共に、センターディファレンシャル１６、後輪駆動軸２６、後輪ディファレンシャル２８、左後輪駆動軸３０、右後輪駆動軸３２を経て左右の後輪１０rl,１０rrを駆動するようになっている。またかかる駆動構造により、車輌の減速時には上記の駆動系を逆に伝わるトルクにより車輪がハイブリッド式動力源装置１２に組み込まれた電動発電機を駆動して発電を行うことにより制動力を発生する回生制動が行われるようになっている。
【００１９】
更に、左右の前輪および後輪にはそれぞれブレーキディスクとブレーキパッドとによる摩擦制動装置３４fl，３４fr,３４rl,３４rrが組み込まれている。
【００２０】
ハイブリッド式動力源装置１２の内燃機関または電動発電機の一方または両方を作動させて車輪を駆動することは、図には示されていないアクセルセンサや車速センサからの送られてくるアクセル開度や車速を示す信号が供給される電子制御装置（ＥＣＵ）３６により制御される。電子制御装置３６には、更にブレーキペダル３８の踏込み量を検出するブレーキセンサ４０からの信号、操舵角センサ４２から送られてくる操舵角を示す信号も供給されており、電子制御装置３６はこれらの信号に基づいて、摩擦制動装置３４fl，３４fr,３４rl,３４rrに於けるブレーキパッドをブレーキディスクに押し付け、或はハイブリッド式動力源装置１２に組み込まれた電動発電機を発電機として作動させ、或はこれら両方によって車輌を制動するようになっている。
【００２１】
図２は、電子制御装置３６により行われる制動制御の一つの実施の形態を前輪制動力の大きさに対する後輪制動力の大きさの比を定めたスケジュールとして示すグラフである。図２に於いて、横軸は前輪制動力の目標値Ｆfの値を示し、縦軸は後輪制動力の目標値Ｆrの値を示す。図にて実線により示された前輪制動力の目標値Ｆfの値と後輪制動力の目標値Ｆrの値との間の関係を定めるスケジュールは、ＦrをＦfの関数ｆ(Ｆf)として表したものであり、ＦfとＦrの合計である全目標制動力が０より所定の第一の値Ｆfa+＋Ｆraまでの範囲にあって、センターディファレンシャルの「後前トルク比」をＫeとしたとき、Ｆr＝ｆ(Ｆf)がＦr＝ＫeＦfである低速スケジュール区分と、全目標制動力が前記第一の値より大きい所定の第二の値Ｆfｂ+＋Ｆrｂ以上であってセンターディファレンシャルの「後前トルク比」Ｋeより小さい一定値をＫtとしてＦr＝ｆ(Ｆf)が少なくとも初期にはＦr＝ＫtＦfである高速スケジュール区分と、全目標制動力がＦfa+＋ＦraよりＦfｂ+＋Ｆrｂまでの範囲にあってＦr／Ｆfがセンターディファレンシャルの「後前トルク比」ＫeからＫtまで漸減する中速スケジュール区分とを含んでいる。尚、高速スケジュール区分に於けるＦr＝ｆ(Ｆf)は、初期のＦr＝ＫtＦfの如くＦrがＦfに一定の係数Ｋtにて比例する関係からＦfの増大に連れてＦfに対するＦrの割合が次第に減小する関係に変化するようになっていてよい。
【００２２】
また図示の例では、高速スケジュール区分に於けるＦr／Ｆfの一定値は１より小さく、また高速スケジュール区分は回生制動手段による回生制動力が所定の上限値Ｆemaxとなり、その後輪側での回生制動力がＦermax-mとなっても、回生制動力のみによっては後輪目標制動力が得られない全目標制動力領域に対して設定されている。
【００２３】
図３は、図２に示すスケジュールに基づいて図１に示す車輌の制動制御を行う要領の一つの実施の形態を示すフローチャートである。かかるフローチャートによる制御はイグニッションスイッチの如き車輌の運転指令装置がオンとされたときから始まって電子制御装置３６により実行され、車輌の運転中数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されてよい。
【００２４】
制御が開始されると、このフローチャートに沿う制御を開始する度に、ステップ１０に於いて、そのときの車輌の運転状態に応じて全制動力の目標値Ｆtとそのとき得られる回生制動力の最大値Ｆemaxが算出される。
【００２５】
次いで、ステップ２０に於いて、全制動力の目標値Ｆtが０より大きいか否かが判断される。答がノー（Ｎ）であれば、制御はステップ３０へ進み、前輪に対する制動力の目標値Ｆfが０にリセットされ、この回の制御はこれにて終了する。ステップ２０の答がイエス（Ｙ）であれば、制御はステップ４０へ進む。
【００２６】
ステップ４０に於いては、今回のフローに於けるステップ１０にて算出された全制動力の目標値Ｆt(n)が前回のフローに於けるステップ１０にて算出された全制動力の目標値Ｆt(n-１)より大きいか否かが判断される。答がイエスであり、即ち、全制動力の目標値が増大中であれば、制御はステップ５０へ進む。答がノーであり、即ち、全制動力の目標値が一定に留まっているか減小中であれば、制御はステップ６０へ進む。
【００２７】
制御がステップ５０へ進んだ時には、前輪に対する制動力の目標値Ｆfが或る所定の微小値ΔＦfだけ増大され、またそれに対応して関数ｆ(Ｆf)に基づき後輪に対する制動力の目標値Ｆrが算出される。次いで、制御はステップ７０へ進み、ステップ５０にて算出されたＦfとＦrの和がステップ１０にて算出された全制動力の目標値Ｆtを越えたか否かが判断される。答がノーである間、制御はステップ５０へ戻り、更にＦfを微小値ΔＦfずつ増大させ、またそれに対応して関数ｆ(Ｆf)に基づき後輪に対する制動力の目標値Ｆrも増大される。こうして、やがてステップ７０の答はノーからイエスに転ずる。かかるステップ５０と６０の繰り返しは、電子制御装置のマイクロコンピュータの演算速度に応じた微小時間にて行われる。
【００２８】
一方、制御がステップ６０へ進んだ時には、今回のフローに於けるステップ１０にて算出された全制動力の目標値Ｆt(n)が前回のフローに於けるステップ１０にて算出された全制動力の目標値Ｆt(n-１)より小さいか否かが判断される。答がイエスであり、即ち、全制動力の目標値が減小中であれば、制御はステップ８０へ進む。答がノーであり、即ち、全制動力の目標値が一定に留まっているときには、制御は以下のステップ８０および９０をバイパスしてステップ１００へ進む。
【００２９】
制御がステップ８０へ進んだ時には、前輪に対する制動力の目標値Ｆfが或る所定の微小値ΔＦfだけ低減され、またそれに対応して関数ｆ(Ｆf)に基づき後輪に対する制動力の目標値Ｆrが算出される。次いで、制御はステップ９０へ進み、ステップ８０にて算出されたＦfとＦrの和がステップ１０にて算出された全制動力の目標値Ｆt以下に下がったか否かが判断される。答がノーである間、制御はステップ８０へ戻り、更にＦfを微小値ΔＦfずつ低減させ、またそれに対応して関数ｆ(Ｆf)に基づき後輪に対する制動力の目標値Ｆrも低減される。こうして、やがてステップ９０の答はノーからイエスに転ずる。かかるステップ８０と９０の繰り返しもまた、電子制御装置のマイクロコンピュータの演算速度に応じた微小時間にて行われ。
【００３０】
いずれにしても、次いで、制御はステップ１００へ進み、上に算出された後輪に対する制動力の目標値Ｆrが、ステップ１０に於いて算出されたそのとき得られる回生制動力の最大値Ｆemaxに基づいて後輪にて得られる回生制動力、即ち、ＦemaxＫe/(Ｋe＋１)より大きいか否かが判断される。これは、図２で見て、例えば全制動力の目標値に対する前輪の制動力の目標値Ｆfおよび後輪の制動力の目標値ＦrがそれぞれＦfsとＦrsであるとすると、これに対し車輌の運転状態次第で得られる回生制動力の最大値が、後輪で見て、Ｆermax-1のような値であるか、Ｆermax-2のような値であるかの違いに対処するものである。
【００３１】
ステップ１００の答がイエスであるとき、即ち、例えばＦfおよびＦrがそれぞれＦfsとＦrsであって、そのときの車輌の運転状態次第で得られる回生制動力の最大値が後輪で見てＦrs以下のＦermax-1のような値であるときには、制御はステップ１１０へ進む。一方、ステップ９０の答がノーであるとき、即ち、例えばＦfおよびＦrがそれぞれＦfsとＦrsであって、そのときの車輌の運転状態次第で得られる回生制動力の最大値が後輪で見てＦrs以上のＦermax-2のような値であるときには、制御はステップ１２０へ進む。
【００３２】
ステップ１１０に於いては、後輪に対する回生制動力の目標値Ｆerがそのとき後輪にて得られる回生制動力の最大値ＦemaxＫe/(Ｋe＋１)とされ、後輪に対する制動力の目標値Ｆrに対する不足分Ｆr−Ｆerを摩擦制動装置にて得るための摩擦制動力の目標値ＦmrがＦr−Ｆerとされる。また、前輪に対しては、回生制動力の目標値Ｆefがそのとき前輪にて得られる回生制動力の最大値Ｆemax/(Ｋe＋１)とされ、前輪に対する制動力の目標値Ｆfに対する不足分Ｆf−Ｆefを摩擦制動装置にて得るための摩擦制動力の目標値ＦmfがＦf−Ｆefとされる。
【００３３】
一方、ステップ１２０に於いては、後輪に対する制動力の目標値Ｆrは全て回生で得られるので、後輪に対する回生制動力の目標値ＦerはＦrとされ、後輪に対する摩擦制動力の目標値Ｆmrは０とされる。また、前輪に対しては、回生制動力の目標値Ｆefは、後輪に対する回生制動力の目標値Ｆerに対応するＦer／Ｋeとされ、前輪に対する制動力の目標値Ｆfに対する不足分Ｆf−Ｆefを摩擦制動装置にて得るための摩擦制動力の目標値ＦmfがＦf−Ｆefとされる。尚、ステップ１１０を省略してステップ１２０のみを実行する実施の形態も可能であり、そのような実施の形態はセンターディファレンシャルを介して前輪および後輪と駆動連結された発電機による回生制動手段と、前輪を制動する前輪制動手段とを備えた４輪駆動車に於いて可能である。
【００３４】
いずれにしても、次いで、制御はステップ１３０へ進み、上に算出されたＫer，Ｋef，Ｋmr，Ｋmfに基づいて、電子制御装置３６により、ハイブリッド式動力源装置１２の電動発電機がＫer＋Ｋefを回生制動力の目標として発電機として作動するよう制御され、後輪の摩擦制動装置３４rlおよび３４rrがＫmrを目標値として作動するよう制御され、前輪の摩擦制動装置３４flおよび３４frがＫmfを目標値として作動するよう制御される。
【００３５】
以上に於いては本発明を一つの実施の形態について詳細に説明したが、かかる実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による車輌の一つの実施の形態をその要部の構成のみについて示す概略図。
【図２】電子制御装置により行われる制動制御の一つの実施の形態を前輪制動力の大きさに対する後輪制動力の大きさの比を定めたスケジュールとして示すグラフ。
【図３】図２に示すスケジュールに基づいて図１に示す車輌の制動制御を行う要領の一つの実施の形態を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３７】
１０fl，１０fr,１０rl,１０rr…左前輪、右前輪、左後輪、左右輪、１２…ハイブリッド式動力源装置、１４…動力源装置の出力軸、１６…センターディファレンシャル、１８…前輪駆動軸、２０…前輪ディファレンシャル、２２…左前輪駆動軸、２４…右前輪駆動軸、２６…後輪駆動軸、２８…後輪ディファレンシャル、３０…左後輪駆動軸、３２…右後輪駆動軸、３４fl，３４fr,３４rl,３４rr…摩擦制動装置、３６…電子制御装置（ＥＣＵ）、３８…ブレーキペダル、４０…ブレーキセンサ、４２…操舵角センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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