(57)【要約】【課題】モータを利用した四輪駆動装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】エンジンによって前輪軸が駆動される車両の四輪駆動装置において、エンジンと連結されて電流を生成する発電機；前記発電機から供給される電流によって後輪軸を駆動する駆動力を提供するモータ；前記発電機から供給される電流によって充電されるバッテリー；前記発電機と前記モータの接点をスイッチングする第１リレイ；及び前記発電機と前記バッテリーの接点をスイッチングする第２リレイを含み、前記発電機によって生成される電流は前記モータまたはバッテリーに選択的に供給されることを特徴とする。  【選択図】図１
2005102463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって前輪軸が駆動される車両の四輪駆動装置において、
エンジンと連結されて電流を生成する発電機；
前記発電機から供給される電流によって後輪軸を駆動する駆動力を提供するモータ；
前記発電機から供給される電流によって充電されるバッテリー；
前記発電機と前記モータの接点をスイッチングする第１リレイ；及び
前記発電機と前記バッテリーの接点をスイッチングする第２リレイを含み、
前記発電機によって生成される電流は前記モータまたはバッテリーに選択的に供給されることを特徴とする四輪駆動装置。
【請求項２】
前記四輪駆動装置は制御部をさらに含み、
前記制御部は、
前記モータ駆動時前記第１リレイをオン制御し、前記第２リレイをオフ制御し、
前記バッテリー充電時前記第１リレイをオフ制御し、前記第２リレイをオン制御することを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動装置。
【請求項３】
バッテリー電圧を検出する第１電圧検出部；及び
発電機電圧を検出する第２電圧検出部をさらに含み、
バッテリー充電時、前記制御部は前記バッテリー出力電圧と発電機出力電圧差に基づいて前記発電機の励磁電流を制御することを特徴とする請求項２に記載の四輪駆動装置。
【請求項４】
前記発電機はパルス幅変調方式によって制御されることを特徴とする請求項３に記載の四輪駆動装置。
【請求項５】
前記発電機に印加される励磁電流のデューティ値は０に設定された初期値から段階的に上昇することを特徴とする請求項４に記載の四輪駆動装置。
【請求項６】
前輪軸の回転速度を検出する第１速度検出部；及び
後輪軸の回転速度を検出する第２速度検出部をさらに含み、
モータ駆動時、前記制御部は前記前輪軸の回転数と前記後輪軸の回転速度の差に基づいて前記発電機に励磁電流を印加することを特徴とする請求項２に記載の四輪駆動装置。
【請求項７】
前記発電機はパルス幅変調方式によって制御されることを特徴とする請求項６に記載の四輪駆動装置。
【請求項８】
車両の前輪軸を駆動するエンジンの出力側と連結されて電流を生成する発電機；
前記発電機から供給される電流に駆動されて後輪軸を駆動するための駆動力を提供するモータ；
前記発電機から供給される電流によって充電されるバッテリー；
前記発電機と前記モータの接点をスイッチングする第１リレイ；及び
前記発電機と前記バッテリーの接点をスイッチングする第２リレイを含む車両の四輪駆動装置の制御方法において、前記四輪駆動装置の制御部は、
バッテリー電圧を検出して検出されたバッテリー出力電圧が設定された第１電圧以上であるかどうかを判断する段階；
四輪駆動が要求されるかどうかを判断する段階；
検出されたバッテリー出力電圧が設定された第１電圧以上であり、四輪駆動が要求される場合、前記第１リレイをオン制御し、前記第２リレイをオフ制御する段階；
前／後輪の速度の差に基づいて前記発電機に励磁電流を印加して電流を生成する段階；及び
前記発電機から供給される電流によってモータを駆動して後輪軸に駆動力を伝達する段階を含むプロセスによって駆動されることを特徴とする四輪駆動方法。
【請求項９】
四輪駆動が要求されるかどうかを判断する段階は、
前／後輪の回転速度を検出する段階；
検出された前記前／後輪の回転速度の差を計算する段階；及び
前記回転速度の差を設定された速度の差と比較する段階を含み、
前記速度の差が設定された速度の差以上であれば、前記制御部は四輪駆動が要求されることと判断することを特徴とする請求項８に記載の四輪駆動方法。
【請求項１０】
前記検出されたバッテリー電圧が設定された電圧未満である場合、
前記発電機に初期デューティ値が０から順次に上昇する励磁電流を印加する段階；
発電機の出力電圧を検出して、前記発電機出力電圧が前記検出されたバッテリー出力電圧以上であるかどうかを判断する段階；
発電機の出力電圧が前記検出されたバッテリーの出力電圧以上である場合、前記第１リレイをオフ制御し、前記第２リレイをオン制御する段階；及び
バッテリー出力電圧をフィードバック制御して、設定された第２電圧に維持する段階をさらに前記制御部のプロセスに含むことを特徴とする請求項８に記載の四輪駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータを利用した四輪駆動装置及び方法に関し、さらに詳しくはエンジンによって前輪が駆動される自動車でモータを利用して後輪を駆動するための装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
四輪駆動装置は一般に通常の二輪駆動（２ＷＤ）方式の車両とは異なって、常時、または必要な時、車両の前後輪全てを駆動輪として使用できる装置である。四つの車輪の全てに動力が伝えられて、一般的な自動車駆動方式である二輪駆動に比べて、推進力が優れているので、非舗装道路のような険路、傾斜が非常に急な道路及び路面が滑りやすい道路を走行する場合、走行性及び安全度を向上させる。
【０００３】
しかし、従来の四輪駆動装置はエンジンから出る動力は機械的な結合によってトランスファケースを経て前後車輪に配分伝達されるため、機械的な結合による動力損失が発生し、追加して機械的な動力伝達装置を設けなければならないので、車両の重量が増加するなどの問題点があった。
【特許文献１】特開２００３−２９１６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はトランスファケースを利用した従来の機械的な四輪駆動装置の問題点を解決するためのものであって、モータを利用した四輪駆動装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
本発明による四輪駆動装置は、エンジンによって前輪軸が駆動される車両の四輪駆動装置において、エンジンの出力側と連結されて電流を生成する発電機；前記発電機から供給される電流によって駆動されて後輪軸を駆動するモータ；前記発電機から供給される電流によって充電されるバッテリー；前記発電機と前記モータの接点をスイッチングする第１リレイ；及び前記発電機と前記バッテリーの接点をスイッチングする第２リレイを含み、前記発電機によって生成される電流は前記モータまたはバッテリーに選択的に供給される。
【０００５】
好ましくは、前記四輪駆動装置は制御部をさらに含み、前記制御部は前記モータ駆動時、前記第１リレイをオン制御し、前記第２リレイをオフ制御し、前記バッテリー充電時、前記第１リレイをオフ制御し、前記第２リレイをオン制御する。
【０００６】
好ましくは、前記四輪駆動装置はバッテリー出力電圧を検出する第１電圧検出部；及び発電機出力電圧を検出する第２電圧検出部をさらに含み、バッテリー充電時前記制御部は前記バッテリー電圧と発電機電圧の差に基づいて前記発電機の励磁電流を印加する。
【０００７】
この時、前記発電機はパルス幅変調方式によって制御され、前記発電機に印加される励磁電流のデューティ値は０に設定された初期値から順次に上昇する。
【０００８】
好ましくは、前記四輪駆動装置は前輪軸の回転速度を検出する第１速度検出部；及び後輪軸の回転速度を検出する第２速度検出部をさらに含み、モータ駆動時前記制御部は前記前輪軸の回転数と前記後輪軸の回転速度の差に基づいて前記発電機に励磁電流を印加する。
【０００９】
この時、前記発電機はパルス幅変調方式によって制御される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、車両の前輪軸を駆動するエンジンの出力側と連結されて電流を生成する発電機；前記発電機から供給される電流によって駆動されて後輪軸を駆動するための駆動力を提供するモータ；前記発電機から供給される電流によって充電されるバッテリー；前記発電機と前記モータの接点をスイッチングする第１リレイ；及び前記発電機と前記バッテリーの接点をスイッチングする第２リレイを含む車両の四輪駆動装置の制御方法において、前記四輪駆動装置の制御部は、バッテリー出力電圧を検出して検出されたバッテリー出力電圧が設定された電圧以上であるかどうかを判断する段階；四輪駆動が必要であるかどうかを判断する段階；前記検出されたバッテリー出力電圧が設定された電圧以上であって、四輪駆動が必要である場合、前記第１リレイをオン制御し、前記第２リレイをオフ制御する段階；前／後輪の速度の差に基づいて前記発電機に励磁電流を印加して電流を生成する段階；及び前記発電機から供給される電流によってモータを駆動して後輪軸に駆動力を伝達する段階を含むプロセスによって駆動される。
【００１１】
前記四輪駆動が必要であるかどうかを判断する段階は、前／後輪の回転速度を検出する段階；検出された前記前／後輪の回転速度の差を計算する段階；及び前記回転速度の差を設定された速度の差と比較する段階を含み、前記速度の差が設定された速度の差以上であれば、前記制御部は、四輪駆動が必要であると判断する。
【００１２】
前記検出されたバッテリー出力電圧が設定された電圧以上であるかどうかを判断する段階において、前記検出されたバッテリー出力電圧が設定された電圧未満である場合、前記発電機に初期デューティ値が０から順次上昇する励磁電流を印加する段階；発電機の出力電圧を検出して、前記発電機出力電圧が前記検出されたバッテリー出力電圧以上であるかどうかを判断する段階；前記検出された発電機の出力電圧がバッテリーの出力電圧以上である場合、前記第１リレイをオフ制御し、前記第２リレイをオン制御する段階；及びバッテリー出力電圧をフィードバック制御して設定された電圧に維持する段階をさらに前記制御部のプロセスに含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の四輪駆動装置及びその制御方法は、四輪駆動時には発電機によって生成した電流を利用して後輪に駆動力を提供し、四輪駆動しない時は発電機によって生成した電流をバッテリーに充電する効率的な四輪駆動装置をであり、バッテリー充電時、発電機の出力電圧を直接制御してバッテリーに印加することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータが不要で、構造が簡単となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して前記の特徴を有する本発明の一実施例について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
【実施例】
【００１５】
図１には本発明の一実施例によるモータを利用した四輪駆動装置のブロック図を示す。
【００１６】
エンジン１１はトランスミッション１３と連結して車両の前輪軸を駆動すると同時に、発電機１５と連結して電流を生成する。発電機１５は直流機が好ましい。
【００１７】
発電機１５はバッテリー１９及びモータ２３と連結して、生成した電流を利用して選択的にバッテリー１９を充電するかモータ２３を駆動する。
【００１８】
第１リレイ２１は発電機１５とモータ２３との間の接点をスイッチングし、第２リレイ１７は発電機１５とバッテリー１９との間の接点をスイッチングする。
【００１９】
モータ２３を駆動する時には、第１リレイ２１が発電機１５とモータ２３の間の接点を連結し、第２リレイ１７が発電機１５とバッテリー１９の間の接点を遮断し、発電機１５で生成した電流がモータ２３に供給できるようにする。
【００２０】
これに反し、バッテリーの充電時には、第２リレイ１７が発電機１５とバッテリー１９の間の接点を連結し、第１リレイ２１が発電機１５とモータ２３の間の接点を遮断して、発電機１５で生成した電流がバッテリー１９に供給できるようにする。
【００２１】
バッテリー１９には第１電圧検出機３１が連結されて、バッテリー１９の出力電圧を検出し、発電機１５には第２電圧検出機３７が連結されて発電機１５の出力電圧を検出する。
【００２２】
前輪軸と後輪軸には各々第１回転数検出機３３及び第２回転数検出機３５が設けられて前輪軸と後輪軸の回転数を検出する。
【００２３】
検出されたバッテリー１９の出力電圧、検出された発電機１５の出力電圧及び前後輪の回転数に対する信号は制御部２９に伝えられる。
【００２４】
制御部２９は設定されたプログラムによって作動するマイクロプロセッサーであって、発電機１５、クラッチ２５、第１リレイ２１、第２リレイ１７を制御する。
【００２５】
図２には本発明の一実施例によるモータを利用した四輪駆動装置の制御ブロック図を示す。
【００２６】
制御部２９はパルス幅変調方式によって発電機１５の励磁電流を指令し、発電機１５で生成した電流は第１リレイ２１と第２リレイ１７のスイッチング動作によってモータ２３を駆動するかバッテリー１９を充電する。
【００２７】
バッテリー充電時、制御部２９は第１電圧検出機３１によって検出されたバッテリー１９の出力電圧及び第２電圧検出機３７によって検出された発電機１５の出力電圧に基づいて励磁電流を発電機１５に印加する。
【００２８】
一方、モータの駆動時、制御部２９は第１回転数検出機３３及び第２回転数検出機３５によって検出された前輪軸と後輪軸の回転数に基づいて励磁電流を発電機１５に印加する。
【００２９】
以下、図３を参照して、本発明の一実施例によるモータを利用した四輪駆動装置の制御方法を具体的に説明する。
【００３０】
第１電圧検出機３１によって検出されたバッテリー１９の出力電圧に関する信号は制御部２９に伝えられ、制御部２９はバッテリー１９の出力電圧が設定された電圧以上であるかどうかを判断する（Ｓ３０１）。
【００３１】
前記設定された電圧は車両に設けられた電気装備の正常な作動のための最少電圧である。
【００３２】
バッテリー１９の検出された出力電圧が前記設定された電圧以上である場合、制御部２９は四輪駆動が必要であるかどうかを判断する（Ｓ３０３）。
【００３３】
四輪駆動作動条件は回転数検出機３３、３５で各々検出された前輪軸と後輪軸の回転速度に基づいて判断する。制御部２９は前輪軸と後輪軸の回転速度の差が設定された速度以上である場合、四輪駆動が必要であると判断する。
【００３４】
四輪駆動作動条件を満足する場合、制御部２９は第１リレイ２１をオン制御し、第２リレイ１７をオフ制御する。つまり、発電機１５とモータ２３が電気的に連結されて、発電機１５で生成した電流をモータ２３に供給する（Ｓ３０５）。
【００３５】
この時、前輪軸と後輪軸の回転速度の差に基づいて算出した励磁電流が発電機１５に印加され、発電機１５に生成した電流によって駆動されるモータ２３からの駆動力はクラッチ２５と差動ギヤ２７を経て後輪軸に伝達される（Ｓ３０７）。
【００３６】
励磁電流を印加する制御部２９はパルス幅変調方式によって発電機１５を制御する。
【００３７】
バッテリー１９の出力電圧が設定された第１電圧未満であるか、四輪駆動作動条件を満足しない場合には、制御部２９はバッテリーを充電するための電流を生成するために発電機１５に励磁電流を印加する（Ｓ３０９）。
【００３８】
この時、制御部２９はパルス幅変調方式によって発電機１５を制御するものの、励磁電流のデューティ値の初期値は０に設定される。
【００３９】
制御部２９は第２電圧検出機３７から検出した発電機１５の出力電圧が第１電圧検出機３１から検出したバッテリー１９の出力電圧以上であるかどうかを判断する（Ｓ３１１）。
【００４０】
発電機１５の出力電圧がバッテリー１９の出力電圧未満である場合、励磁電流を印加する段階（Ｓ３０９）に戻って、デューティ値を増加させる。
【００４１】
Ｓ３０９段階と前記Ｓ３１１段階は発電機の出力電圧がバッテリーの出力電圧以上になるまで反復的に行なわれる。
【００４２】
励磁電流を発電機１５に印加する時、デューティ値を順次に増加させることによって、発電機１５とバッテリー１９の接点を連結する場合、両端の電圧差の衝撃を防止することができる。
【００４３】
発電機１５の出力電圧が上昇してバッテリー１９の出力電圧以上である場合、制御部２９は第１リレイ２１をオフ制御し、第２リレイ１７をオン制御し、発電機１５で生成される電流をバッテリー１９に供給して充電する（Ｓ３１３）。
【００４４】
制御部２９は第１電圧検出機によって検出されるバッテリー１９の出力電圧が設定された第２電圧に維持されるようにフィードバック制御する（Ｓ３１５）。
【００４５】
バッテリー電圧が設定された電圧で制御された後、制御部２９は四輪駆動作動条件を判断する（Ｓ３１７）。四輪駆動作動条件を判断する段階（Ｓ３１７）は前述した四輪駆動作動条件を判断する段階（Ｓ３０３）と同様な方法で行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例によるモータを利用した四輪駆動装置の構成を示した図面である。
【図２】本発明の一実施例によるモータを利用した四輪駆動装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の一実施例による四輪駆動装置の制御方法を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１１  エンジン
１３  トランスミッション
１５  発電機
１７  第２リレイ
１９  バッテリー
２１  第１リレイ
２３  モータ
２９  制御部
３１  第１電圧検出機
３３  第１回転数検出機
３５  第２回転数検出機
３７  第２電圧検出機
【図１】
2005102463.tif 000003
【図２】
2005102463.tif 000004
【図３】
2005102463.tif 000005