(57)【要約】【課題】クラッチを開放して車輪とモータとを切断したときに、モータが車輪と連れ回りするのを防止する。【解決手段】前輪をエンジンで駆動すると共に、後輪をモータで駆動可能とし、例えばモータ回転速度Ｎｍが基準速度ＶＣ以上であるときに、モータと後輪との間の湿式摩擦クラッチを開放して二輪駆動状態とするに当たり、クラッチを開放したらモータの電機子を短絡して制動すると共に、モータの回転速度Ｎｍが“０”になったらモータ界磁電流を“０”として制動する。クラッチ解放後、モータの回転速度Ｎｍの低下と共に制動側モータ界磁電流を付与して、モータ回転速度が小さいほど制動力を小さくする。クラッチ作動流体温度が小さいほど、或いは車両加速度が大きいほど、制動側モータ界磁電流を大きくしてモータの連れ回りを確実に防止する。【選択図】  図１０
2005137099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後輪の何れか一方を駆動するエンジンと、前後輪の何れか他方に接続されて当該車輪を駆動可能な電動機と、前記電動機と前後輪の何れか他方との間に介装されて、前記電動機と前後輪の何れか他方とを接続及び切断可能な断続手段と、前記断続手段が前記電動機と前後輪の何れか他方とを切断した直後に前記電動機を制動する制動手段とを備えることを特徴とする四輪駆動車両。
【請求項２】
前記制動手段は、前記電動機の電機子巻線を短絡して当該電動機を制動することを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動車両。
【請求項３】
前記電動機は電機子巻線と界磁巻線とを備えた界磁巻線式電動機であり、前記電動機の回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、前記制動手段は、前記断続手段の切断直後に前記電動機の電機子巻線を短絡して当該電動機を制動すると共に、前記回転速度検出手段で検出された前記断続手段切断時の電動機の回転速度に基づいて当該電動機の界磁電流を制御することを特徴とする請求項２に記載の四輪駆動車両。
【請求項４】
前記電動機は電機子巻線と界磁巻線とを備えた界磁巻線式電動機であり、前記断続手段は内部に作動流体が充填されたクラッチであって、前記作動流体の温度を検出する流体温度検出手段を備え、前記制動手段は、前記クラッチの切断直後に前記電動機の電機子巻線を短絡して当該電動機を制動すると共に、前記流体温度検出手段で検出された前記断続手段切断時の作動流体の温度に基づいて前記電動機の界磁電流を制御することを特徴とする請求項２に記載の四輪駆動車両。
【請求項５】
前記電動機は電機子巻線と界磁巻線とを備えた界磁巻線式電動機であり、車両の加速度を検出する加速度検出手段を備え、前記制動手段は、前記断続手段の切断直後に前記電動機の電機子巻線を短絡して当該電動機を制動すると共に、前記加速度検出手段で検出された前記断続手段切断時の車両の加速度に基づいて前記電動機の界磁電流を制御することを特徴とする請求項２に記載の四輪駆動車両。
【請求項６】
前記電動機は電機子巻線と界磁巻線とを備えた界磁巻線式電動機であり、前記断続手段は内部に作動流体が充填されたクラッチであって、前記電動機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記作動流体の温度を検出する流体温度検出手段とを備え、前記制動手段は、前記クラッチの切断直後に前記電動機の電機子巻線を短絡して当該電動機を制動すると共に、前記回転速度検出手段で検出された前記断続手段切断時の電動機の回転速度及び前記流体温度検出手段で検出された作動流体の温度に基づいて前記電動機の界磁電流を制御することを特徴とする請求項２に記載の四輪駆動車両。
【請求項７】
前記電動機は電機子巻線と界磁巻線とを備えた界磁巻線式電動機であり、前記電動機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、車両の加速度を検出する加速度検出手段とを備え、前記制動手段は、前記断続手段の切断直後に前記電動機の電機子巻線を短絡して当該電動機を制動すると共に、前記回転速度検出手段で検出された前記断続手段切断時の電動機の回転速度及び前記加速度検出手段で検出された車両の加速度に基づいて前記電動機の界磁電流を制御することを特徴とする請求項２に記載の四輪駆動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後輪の何れか一方をエンジンで駆動し、前後輪の何れか他方には電動機を接続して当該車輪を駆動可能とした四輪駆動車両に関し、例えば主駆動輪をエンジンによって駆動し、従駆動輪を電動機で制駆動可能とするようにした四輪駆動車両に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
このような四輪駆動車両としては、例えば前輪（以下、主駆動輪とも記す）をエンジンで駆動し、後輪（以下、従駆動輪とも記す）を電動機で補助駆動する所謂モータ四輪駆動車両において、車両の走行速度が所定値以上となったときに電動機と後輪との間に介装されているクラッチ（断続手段）を開放して、電動機が耐久回転速度以上の過回転状態になるのを防止するものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２５３２５６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、例えば前記電動機と従駆動輪との間のクラッチが湿式摩擦クラッチであるような場合、車両の加速中にクラッチを開放しても、内部に封入された作動流体の粘性によって、所謂連れ回り状態となり、電動機の回転速度が上昇する。一般に作動流体の粘性は温度が低いほど大きくなるので、この連れ回りの問題は作動流体温度が低いほど顕著になる。そして、このようにクラッチを開放したにも係わらず電動機の回転速度が大きくなってしまうと、その分だけ、クラッチを開放すべき電動機の回転速度を耐久回転速度よりも低くしなければならず、従って、車両が四輪駆動状態で走行できる走行速度領域が狭くなる。
本発明は上記諸問題を解決するために開発されたものであり、電動機の連れ回りを防止して四輪駆動で走行できる走行速度領域を増大することができる四輪駆動車両を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記諸問題を解決するため、本発明の四輪駆動車両は、主駆動輪をエンジンで駆動すると共に従駆動輪に電動機を接続して当該従駆動輪を駆動可能とした四輪駆動車両において、車輪と電動機との間に介装されたクラッチ等の断続手段を切断した直後に当該電動機を制動することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
而して、本発明の四輪駆動車両によれば、車輪と電動機との間に介装されたクラッチ等の断続手段を切断した直後に当該電動機を制動する構成としたため、電動機の連れ回りを防止して四輪駆動状態で走行できる走行速度領域を増大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の四輪駆動車両の第１実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本実施形態の車両の概略構成を示す図である。本実施形態では、左右前輪１Ｌ、１Ｒがエンジン１によって駆動され、左右後輪３Ｌ、３Ｒがモータ（電動機）４によって駆動可能となっていて、このモータ４を駆動することで四輪駆動状態となる車両の例である。
【０００７】
まず、構成について説明すると、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及びディファレンスギヤ５を通じて左右前輪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。
前記発電機７は、エンジン２の回転速度Ｎｅにプーリ比を乗じた回転速度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圧を発電する。その発電機７が発電した電力は、電線９を介してモータ４に供給可能となっている。その電線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。前記モータ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はデファレンスギヤを示す。
【０００８】
前記エンジン２の吸気管路１４、例えばインテークマニホルドには、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であるアクセルペダル１７の踏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の踏込み量に機械的に連動するか、或いは当該アクセルペダル１７の踏込み量を検出するアクセルセンサの踏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。なお、前記アクセルセンサの踏込み量検出値は、４ＷＤコントローラ８にも出力される。
【０００９】
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。前記ステップモータ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、前記ステップモータ１９のステップ数はフィードバック制御される。ここで、前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、エンジンの出力トルクを減少させることができる。
【００１０】
また、エンジン２の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ２１を備え、エンジン回転速度センサ２１は、検出した信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
また、前記発電機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（レギュレータ）２２を備え、前記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。この電圧調整器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の回転速度Ｎｈは、エンジン２の回転速度Ｎｅからプーリ比に基づき演算することができる。
【００１１】
また、前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、この電流センサ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の出力する。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からの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と共に、リレーＯＦＦ時にはモータ４の電機子が接地、即ち短絡されるように構成されている。
【００１２】
また、前記モータ４は、電機子巻線と界磁巻線とを備えた界磁巻線式電動機であり、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２５はモータ４のブラシ温度を検出するサーミスタである。
前記モータ４の駆動軸の回転速度Ｎｍを検出する回転速度検出手段としてのモータ回転速度センサ２６を備え、このモータ回転速度センサ２６は、検出したモータ４の回転速度信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００１３】
また、前記クラッチ１２は、例えば油圧クラッチのような湿式摩擦クラッチであって、４ＷＤコントローラ８からの指令に応じて締結（接続）及び開放（切断）を行う。このクラッチ１２内には、クラッチ内の作動流体の温度を検出するための流体温度検出手段としての温度センサ４０が配設されている。
また、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒには、車輪速度センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲが設けられている。各車輪速度センサ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度検出値として４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００１４】
前記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８Ｇ、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を備える。
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いて、図４に示すように、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８Ｊの順に循環して処理が行われる。
前記発電機制御部８Ａは、電圧調整部２２を通じて、発電機７の発電電圧Ｖをモニタしながら、当該発電機７の界磁電流Ｉｆｈを調整することで、発電機７の発電電圧Ｖを所定の電圧に調整する。
【００１５】
前記リレー制御部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。即ち、モータの駆動・非駆動の切換えを行う。
前記モータ制御部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のトルクを所定の値に調整する。
前記余剰トルク演算部８Ｅでは、図５に示すような処理を行う。即ち、まずステップＳ１０において、前記車輪速度センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲからの信号に基づいて演算した前輪（主駆動輪）１Ｌ、１Ｒの車輪速度から後輪（従駆動輪）３Ｌ、３Ｒの車輪速度を減算することで、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。
【００１６】
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における左右輪速度の平均値である平均前輪速度ＶＷｆ、及び後輪３Ｌ、３Ｒにおける左右輪速度の平均値である平均後輪速度ＶＷｒを、夫々下記式によって算出する。
ＶＷｆ＝（ＶＷｆｌ＋ＶＷｆｒ）／２
ＶＷｒ＝（ＶＷｒｌ＋ＶＷｒｒ）／２
次に、前記平均前輪速度ＶＷｆと平均後輪速度ＶＷｒとの差から、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を下記式によって算出する。
ΔＶＦ＝ＶＷｆ−ＶＷｒ
前記ステップＳ２０では、前記求めたスリップ速度ΔＶＦが所定値、例えば“０”より大きいか否かを判定する。スリップ速度ΔＶＦが所定値以下と判定した場合には、前輪１Ｌ、１Ｒがスリップしていないと推定されるので、ステップＳ６０に移行し、目標発電負荷トルクＴｈに“０”を代入した後にメインプログラムに復帰する。
【００１７】
一方、前記ステップ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Ｓ３０に移行する。
前記ステップＳ３０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Ｓ４０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。
ＴΔＶＦ＝Ｋ１×ΔＶＦ
【００１８】
ここで、Ｋ１は、実験などによって求めたゲインである。
前記ステップＳ４０では、現在の発電機７の負荷トルクＴＧを、下記式に基づいて演算した後、ステップＳ５０に移行する。
ＴＧ＝Ｋ２×Ｖ×Ｉａ／（Ｋ３×Ｎｈ）
ここで、
Ｖ  ：発電機７の電圧
Ｉａ：発電機７の電機子電流
Ｎｈ：発電機７の回転速度
Ｋ３：効率
Ｋ２：係数
である。
【００１９】
前記ステップＳ５０では、下記式に基づいて、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、メインプログラムに復帰する。
Ｔｈ＝ＴＧ＋ＴΔＶＦ
次に、目標トルク制限部８Ｆの処理について、図６に基づいて説明する。
即ち、まずステップＳ２００で、前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、メインプログラムに復帰する。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Ｓ２１０に移行する。
【００２０】
前記ステップＳ２１０では、前記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Ｓ２２０に移行する。
ΔＴｂ＝ＴｈーＨＱ
前記ステップＳ２２０では、前記エンジン回転速度センサ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Ｓ２３０に移行する。
【００２１】
ステップＳ２３０では、下記式のように、前記エンジントルクＴｅから前記超過トルク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Ｓ２４０に移行する。
ＴｅＭ＝ＴｅーΔＴｂ
ここで、エンジンコントローラ１８では、運転者のアクセルペダル１７の操作に関係なく、入力したエンジントルク上限値ＴｅＭをエンジントルクＴｅの上限値となるように当該エンジントルクＴｅを制限する。
前記ステップＳ２４０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、メインプログラムに復帰する。
【００２２】
次に、前記余剰トルク変換部８Ｇの処理について、図７に基づいて説明する。
まず、ステップＳ３００で、前記目標発電負荷トルクＴｈが“０”より大きいか否かを判定する。目標発電負荷トルクＴｈが“０”より大きいと判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしているので、ステップＳ３１０に移行する。目標発電負荷トルクＴｈが“０”以下と判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒは加速スリップしていない状態かモータが過回転となる走行速度状態であるので、以降の処理を行うことなくメインプログラムに復帰する。
【００２３】
前記ステップＳ３１０では、前記モータ回転速度センサ２６で検出したモータ４の回転速度Ｎｍを入力し、そのモータ回転速度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Ｓ３２０に移行する。
ここで、前記モータ４の回転速度Ｎｍに対する目標モータ界磁電流Ｉｆｍは、回転速度Ｎｍが所定回転速度以下の場合には一定の所定電流値とし、モータ４が所定回転速度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。即ち、モータ４が高速回転状態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、前述のように、モータ４の回転速度Ｎｍが所定回転速度以上になったら、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定モータトルクＴｍを得るようにする。この結果、モータ４が高速回転状態になっても、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、所定のモータトルクＴｍを得ることができる。また、モータ界磁電流Ｉｆｍを所定の回転速度未満と所定の回転速度以上の二段階で制御することにより、連続的な界磁電流制御に比して制御の電子回路を安価にできる。
【００２４】
なお、所用のモータトルクＴｍに対し、モータ４の回転速度Ｎｍに応じて界磁電流Ｉｆｍを調整することで、モータトルクＴｍを連続的に補正するモータトルク補正手段を備えてもよい。即ち、前述したモータ界磁電流Ｉｆｍのに段階切換に対し、モータ回転速度Ｎｍに応じてモータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整するとよい。この結果、モータ４が高速回転状態になってもモータ４の誘起電圧Ｅを抑え、モータトルクの低下を抑制するため、所用のモータトルクＴｍを得ることができる。また、滑らかなモータトルク特性にできるため、二段階制御に比べて車両は安定して走行できるし、常にモータ駆動効率のよい状態とすることができる。
【００２５】
前記ステップＳ３２０では、前記目標モータ界磁電流Ｉｆｍ及びモータ回転速度Ｎｍからモータ４の誘起電圧Ｅを算出して、ステップＳ３３０に移行する。
前記ステップＳ３３０では、前記余剰トルク演算部８Ｅで演算された発電負荷トルクＴｈに基づいて、対応する目標モータトルクＴｍを算出して、ステップＳ３４０に移行する。
前記ステップＳ３４０では、前記目標モータトルクＴｍ及び目標モータ界磁電流Ｉｆｍを変数として、対応する目標電機子電流Ｉａを算出して、ステップＳ３５０に移行する。
前記ステップＳ３５０では、下記式に基づき、前記目標電機子電流Ｉａ、抵抗Ｒ、及び誘起電圧Ｅから発電機７の目標電圧Ｖを算出し、当該発電機の７の目標電圧Ｖを前記発電機制御部８Ａに出力した後、メインプログラムに復帰する。
Ｖ＝Ｉａ×Ｒ＋Ｅ
【００２６】
なお、抵抗Ｒは、電線９の抵抗及びモータ４のコイルの抵抗である。
ここで、前記余剰トルク変換部８Ｇでは、モータ４側の制御を考慮して目標の発電負荷トルクＴｈに応じた発電機７での目標電圧Ｖを算出しているが、前記目標発電負荷トルクＴｈから直接に、当該目標発電負荷トルクＴｈとなる電圧値Ｖを算出しても構わない。
【００２７】
次に、前記クラッチ制御部８Ｄの処理について、図８に基づいて説明する。
まず、ステップＳ４１０において、前記目標発電負荷トルクＴｈが“０”より大きいか否かを判定する。目標発電負荷トルクＴｈが“０”より大きいと判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒがスリップしている、つまり四輪駆動条件を満たしているので、ステップＳ４２０に移行する。一方、目標発電負荷トルクＴｈが“０”以下であると判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒは加速スリップしていない、つまり二輪駆動状態であるので、ステップＳ４５０に移行する。
【００２８】
ここで、例えば路面μやアクセル開度によっては、四輪駆動状態で発進した後に、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップがなくなるタイミング、即ち前記目標負荷トルクＴｈが“０”となるタイミングが異なる。つまり、路面μが大きいときには前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップは走行速度の小さな領域でしか発生しない。また、アクセル開度が小さいときにも、加速スリップは発生しにくい。従って、四輪駆動状態から二輪駆動状態への移行タイミング、具体的には四輪駆動状態から二輪駆動状態に移行する走行速度或いはモータ回転速度は、走行状態によって異なる。
【００２９】
前記ステップＳ４２０では、クラッチ切り離し条件が満たされているか否かを判定し、クラッチ切り離し条件が満たされていると判定すれば前記ステップＳ４５０に移行し、クラッチ切り離し条件を満たしていなければステップＳ４３０に移行する。クラッチ切り離し条件を満たしているか否かは、現在のモータ回転速度Ｎｍが、例えば３０km/h程度に設定された基準速度ＶＣ以下か否かで判定し、現在のモータ回転速度Ｎｍが基準速度ＶＣ以上であればクラッチ切り離し条件が満たされていると判定する。ここで、本実施形態では、実際の走行速度を使用せず、モータ回転速度Ｎｍが基準速度ＶＣ以上か否かでクラッチ切り離し条件を判定している。即ち、モータ回転速度Ｎｍによって現在の走行速度を推定して所定の基準速度以上になっているか否かを判定している。そして、前記基準速度ＶＣに対応する走行速度が基準走行速度値（前記基準速度ＶＣにギヤ比等を乗じて求められる）となる。勿論、実際の走行速度で基準走行速度値以上か否かを判定してもよい。
【００３０】
前記ステップＳ４３０では、クラッチＯＮ指令を出力した後、ステップＳ４４０に移行する。
前記ステップＳ４４０では、前記リレー制御部８ＢにリレーＯＮ指令を供給することで、四輪駆動状態とした後、メインプログラムに復帰する。
一方、前記ステップＳ４５０では、クラッチＯＦＦ指令を出力した後、ステップＳ４６０に移行する。
前記ステップＳ４６０では、前記リレー制御部８ＢにリレーＯＦＦ指令を供給することで、モータ電機子２９を短絡した後、ステップＳ４７０に移行する。
前記ステップＳ４７０では、前記モータ回転速度Ｎｍが“０”になっているか否かを判定し、モータ回転速度Ｎｍが“０”になっていると判定されれば、ステップＳ４８０に移行する。
【００３１】
前記ステップＳ４８０では、前記モータ制御部８Ｃにモータ制動指令を出力し、前記モータ界磁電流Ｉｆｍを“０”としてモータ４を制動してから、メインプログラムに復帰する。
次に、前記構成の装置における作用などについて説明する。
例えば路面μが小さいとか、運転者によるアクセルペダル１７の踏込み量が大きいといった理由によって、エンジン２から前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されるトルクが路面反力限界トルクよりも大きくなると、つまり主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、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、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。この結果、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップが抑えられる。
【００３２】
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、四輪駆動状態となって車両の加速性が向上する。
このとき、主駆動輪である前輪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、燃費の向上につながる。
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し、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。
【００３３】
また、四輪駆動状態になっていても、走行速度が所定基準走行速度値、つまりモータ回転速度Ｎｍが所定の基準速度ＶＣ以上になった場合には、クラッチ１２を開放して二輪駆動状態とし、これによりモータ４の過回転を防止して当該モータ４を保護する。その際、本実施形態では、前記リレー２４をＯＦＦとすることにより、モータ４の電機子が短絡され、これによりモータ４に制動力が作用する。また、この制動力によってモータ４の回転速度Ｎｍが減少し、当該回転速度Ｎｍが“０”になったら、当該モータへの界磁電流Ｉｆｍを“０”とすることで、これによってもモータ４に制動力が作用する。従って、前記クラッチ１２が湿式摩擦クラッチであるような場合にも、モータ４が後輪３Ｌ、３Ｒと共に連れ回りすることはなく、従って前記四輪駆動状態から二輪駆動状態へのモータ回転速度Ｎｍの切換閾値、即ち基準速度ＶＣをモータ保護の限界値に設定することができ、その結果、四輪駆動状態の速度領域を増大することが可能となる。特に、モータ４の制動を電機子短絡によって行うため、個別の制動機構を備える必要がなく、その分、コストの増加を回避することができる。また、モータ停止までの時間を短縮することができるので、整流ブラシの摩耗を軽減したり、ロータアンバランスによる回転振動発生時間を短縮できるというメリットもある。
【００３４】
また、一般的にクラッチの容量を大きくするほど、モータの連れ回りトルクが大きくなるため、クラッチ容量に限界があったが、本実施形態では、モータの連れ回りを防止することができるので、逆にクラッチの容量を大きくすることも可能となる。
次に、本発明の四輪駆動車両の第２実施形態について、図９のフローチャートを用いて説明する。この図９のフローチャートは、前記第１実施形態のクラッチ制御部８Ｄの処理を示す図８に代わるものである。
【００３５】
この実施形態の図９の処理は、前記第１実施形態の図８の処理と類似しており、同等のステップも多数存在する。そこで、同等のステップには同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。図８の処理と図９の処理との具体的な差異は、前記ステップＳ４６０とステップＳ４７０との間に、新たにステップＳ４６２が介装されている点にある。
このステップＳ４６２では、前記モータ回転速度センサ２６で検出されたクラッチ開放時のモータ回転速度Ｎｍに基づいてモータ界磁電流（制動側）Ｉｆｍを算出してから前記ステップＳ４７０に移行する。このモータ界磁電流Ｉｆｍは、モータ回転速度Ｎｍが小さいほど、小さな値に設定される。即ち、モータ回転速度Ｎｍが小さいほど、モータ４への制動力が小さくなる。
【００３６】
そして、前記ステップＳ４７０では、前記モータ回転速度Ｎｍが“０”より大きいときに前記ステップＳ４６２に移行する。
従って、本実施形態の四輪駆動車両によれば、前記第１実施形態の効果に加えて、クラッチ開放時のモータの回転速度に応じて当該モータの界磁電流を制御する構成としたため、モータ回転速度Ｎｍが小さいほど、モータ４の制動力を小さくすることが可能となり、これにより異音やショックの発生を回避して、安定したモータの停止を行うことが可能となる。
【００３７】
次に、本発明の四輪駆動車両の第３実施形態について、図１０のフローチャートを用いて説明する。この図１０のフローチャートは、前記第２実施形態のクラッチ制御部８Ｄの処理を示す図９に代わるものである。
この実施形態の図１０の処理は、前記第２実施形態の図９の処理と類似しており、同等のステップも多数存在する。そこで、同等のステップには同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。図９の処理と図１０の処理との具体的な差異は、前記ステップＳ４６０とステップＳ４６２との間に、新たにステップＳ４６１が介装され、且つ前記ステップＳ４６２がステップＳ４６２’に変更されている点にある。
【００３８】
前記ステップＳ４６１では、前記温度センサ４０で検出されたクラッチ開放時のクラッチ作動流体温度に基づいて界磁電流比例定数Ｉｆ０を算出した後、前記ステップＳ４６２’に移行する。この比例定数Ｉｆ０は、作動流体温度が小さいほど、大きく設定される。前述のステップＳ４６２と同様に、ステップＳ４６２’で設定されるモータ界磁電流Ｉｆｍは、モータ４を制動するためのものであるので、比例定数Ｉｆ０が大きいほど、即ち作動流体温度が小さいほど、モータ４の制動力が大きく設定されることになる。
【００３９】
前記ステップＳ４６２’では、前記ステップＳ４６２と同様に、モータ回転速度センサ２６で検出されたクラッチ開放時のモータ回転速度Ｎｍに基づいて基準モータ界磁電流Ｉｆを算出し、この基準モータ界磁電流Ｉｆに、前記ステップＳ４６１で設定された比例定数Ｉｆ０を乗じてモータ界磁電流（制動側）Ｉｆｍを算出してから前記ステップＳ４７０に移行する。この基準モータ界磁電流Ｉｆは、モータ回転速度Ｎｍが小さいほど、小さな値に設定される。即ち、モータ回転速度Ｎｍが小さいほど、モータ４への制動力が小さくなる。
【００４０】
そして、前記ステップＳ４７０では、前記モータ回転速度Ｎｍが“０”より大きいときに前記ステップＳ４６２’に移行する。
従って、本実施形態の四輪駆動車両によれば、前記第２実施形態の効果に加えて、クラッチ、即ち断続要素の開放時の作動流体温度に応じてモータの界磁電流を制御する構成としたため、クラッチ作動流体温度が小さいほど、モータ４の制動力を大きくすることが可能となり、作動流体の温度が小さいほど粘性の増大に伴って大きくなる連れ回りトルクに対し、モータの回転を確実に防止することが可能となる。
【００４１】
次に、本発明の四輪駆動車両の第４実施形態について、図１１のフローチャートを用いて説明する。この図１１のフローチャートは、前記第３実施形態のクラッチ制御部８Ｄの処理を示す図１０に代わるものである。
この実施形態の図１１の処理は、前記第３実施形態の図１０の処理と類似しており、同等のステップも多数存在する。そこで、同等のステップには同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。図１０の処理と図１１の処理との具体的な差異は、前記ステップＳ４６１がステップＳ４６１’に変更され、且つ前記ステップＳ４６２’がステップＳ４６２”に変更されている点にある。
【００４２】
前記ステップＳ４６１’では、例えば従駆動輪である後輪３Ｌ、３Ｒの車輪回転速度の微分値からクラッチ開放時の車両の加速度を算出し、その車両加速度に基づいて界磁電流比例定数Ｉｆａを算出した後、前記ステップＳ４６２”に移行する。この比例定数Ｉｆａは、車両加速度が大きいほど、大きく設定される。前述のステップＳ４６２’と同様に、ステップＳ４６２”で設定されるモータ界磁電流Ｉｆｍは、モータ４を制動するためのものであるので、比例定数Ｉｆａが大きいほど、即ち車両加速度が大きいほど、モータ４の制動力が大きく設定されることになる。
【００４３】
前記ステップＳ４６２”では、前記ステップＳ４６２’と同様に、モータ回転速度センサ２６で検出されたクラッチ開放時のモータ回転速度Ｎｍに基づいて基準モータ界磁電流Ｉｆを算出し、この基準モータ界磁電流Ｉｆに、前記ステップＳ４６１’で設定された比例定数Ｉｆａを乗じてモータ界磁電流（制動側）Ｉｆｍを算出してから前記ステップＳ４７０に移行する。この基準モータ界磁電流Ｉｆは、モータ回転速度Ｎｍが小さいほど、小さな値に設定される。即ち、モータ回転速度Ｎｍが小さいほど、モータ４への制動力が小さくなる。
【００４４】
そして、前記ステップＳ４７０では、前記モータ回転速度Ｎｍが“０”より大きいときに前記ステップＳ４６２”に移行する。
従って、本実施形態の四輪駆動車両によれば、前記第２実施形態の効果に加えて、クラッチ開放時の車両加速度に応じてモータの界磁電流を制御する構成としたため、車両加速度が大きいほど、モータ４の制動力を大きくすることが可能となり、車両加速度が大きいほど大きくなる連れ回りトルクに対し、モータの回転を確実に防止することが可能となる。
【００４５】
なお、前記各実施形態では、モータに直流モータを用いた場合について説明したが、本発明のモータには交流モータを使用することも可能である。交流モータを用いる場合、一般的にインバータを用いるが、交流モータを短絡する場合には、例えばインバータの全相の上アーム又は全相の下アームを同時にＯＮすることなどにより当該交流モータの電機子を短絡することができる。
【００４６】
また、前記各実施形態では、発電機７の発電した電力でモータ４を駆動して四輪駆動を構成する場合で説明しているが、本発明はこれに限定されない。即ち、モータ４を個別のバッテリで駆動するように構成してもよい。この場合には、発電機７が発電した電力を他の負荷装置に供給して、当該負荷装置で消費するようにすればよい。
また、前記実施形態では、スロットル制御によってエンジン出力を制限する場合について説明しているが、本発明はこれに限定されない。駆動力制御の手法としては、例えばエンジンの点火時期リタード、点火カット、燃料の減少若しくは供給停止等が挙げられる。
【００４７】
また、前記実施形態では、各演算処理を行うためにマイクロコンピュータ等の演算処理装置を用いたが、同様の演算処理が可能であれば適宜の演算器を組み合わせて用いてもよい。
また、前記実施形態では、クラッチを湿式摩擦クラッチとしたが、例えば特開平１０−２１３１５８号公報に記載されているような電磁パウダークラッチやポンプ式クラッチを断続手段として用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の四輪駆動車両の概略構成図である。
【図２】図１の四輪駆動車両の４ＷＤコントローラの説明図である。
【図３】図３の４ＷＤコントローラで行われる演算処理のブロック図である。
【図４】図３の余剰トルク演算部と目標トルク制限部と余剰トルク変換部の循環を示す説明図である。
【図５】図３の余剰トルク演算部の処理を示すフローチャートである。
【図６】図３の目標トルク制限部の処理を示すフローチャートである。
【図７】図３の余剰トルク変換部の処理を示すフローチャートである。
【図８】図３のクラッチ制御部の処理の第１実施形態を示すフローチャートである。
【図９】図３のクラッチ制御部の処理の第２実施形態を示すフローチャートである。
【図１０】図３のクラッチ制御部の処理の第３実施形態を示すフローチャートである。
【図１１】図３のクラッチ制御部の処理の第３実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１Ｌ、１Ｒは前輪（主駆動輪）
２はエンジン
３Ｌ、３Ｒは後輪（従駆動輪）
４はモータ（電動機）
７は発電機
８は４ＷＤコントローラ
８Ａは発電機制御部
８Ｂはリレー制御部
８Ｃはモータ制御部
８Ｄはクラッチ制御部
８Ｅは余剰トルク演算部
８Ｆは目標トルク制限部
８Ｇは余剰トルク変換部
１１は減速機
１２はクラッチ（断続手段）
１５はメインスロットルバルブ
１６はサブスロットルバルブ
１８はエンジンコントローラ
１９はステップモータ
２０はモータコントローラ
２１はエンジン回転速度センサ
２３は電流センサ
２４はリレー
２６はモータ回転速度センサ
２７ＦＬ〜２７ＲＲは車輪速度センサ
Ｉｆｈは発電機の界磁電流
Ｖは発電機の電圧
Ｎｈは発電機の回転速度
Ｉａは電機子電流
Ｉｆｍはモータの界磁電流
Ｅはモータの誘起電圧
Ｎｍはモータの回転速度
ＴＧは発電機の負荷トルク
Ｔｈは目標発電負荷トルク
Ｔｍはモータのトルク
ＴＭはモータの目標トルク
Ｔｅはエンジンの出力トルク
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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