(57)【要約】【課題】装置構成を簡素化することができるモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置及び制御方法を提供することにある。【解決手段】エンジン１によって駆動されることで、４２ボルトの３相交流電力を発電する４２Ｖオルタネータ２と、４２Ｖオルタネータ２が発電した３相交流電力を整流し、整流後の直流電力を後輪駆動用のモータＭ１に供給する整流回路１４と、４２Ｖオルタネータ２が発電した電力を、１４ボルトに降圧すると共に、降圧後の交流電力を直流電力に変換する昇降圧インバータ３と、昇降圧インバータ３より得られる電力が供給されて充電される１４ＶバッテリＥ１とを備える。このような構成により、１４ＶバッテリＥ１を充電するための発電機と、モータＭ１の駆動電力を生成するための発電機を兼用とすることができ、装置構成を簡素化することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前輪または後輪のうちの、一方の車輪をエンジンにより駆動し、他方の車輪を必要に応じてモータにより駆動するようにしたモータ駆動４ＷＤ車両を制御する４ＷＤ車両の制御装置において、
前記エンジンによって駆動されることで、第１の定格電圧の３相交流電力を発電する電動発電機と、
前記電動発電機が発電した３相交流電力を整流し、整流後の直流電力を前記モータに供給する整流回路と、
前記電動発電機が発電した第１の定格電圧の電力を、この第１の定格電圧よりも低い第２の定格電圧の電力に降圧する昇降圧インバータと、
前記昇降圧インバータより得られる第２の定格電圧の電力が供給されて充電されるバッテリと、
を具備したことを特徴とするモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置。
【請求項２】
前記電動発電機は、前記エンジンによって駆動されることで、第１の定格電圧の３相交流電力を発電する機能に加えて、３相交流電力が供給された際には、電動機として回転駆動する機能を備え、
前記昇降圧インバータは、前記バッテリに蓄積された電力を前記第１の定格電圧となる３相交流電力に昇圧し、前記電動発電機は、前記第１の定格電圧に昇圧された３相交流電力により駆動力を発生し、前記エンジンは、この駆動力により始動することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置。
【請求項３】
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を備え、該回転数検出手段にて検出されるエンジンの回転数が所定の回転数未満である場合には、前記電動発電機で発電され前記整流回路で整流された直流電力と、前記バッテリに充電された直流電力を前記昇降圧インバータで昇圧して得られる直流電力との双方を用いて前記モータを駆動することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置。
【請求項４】
前記エンジンは、車両に搭載されるアクセル操作を検出するアクセルスイッチがオンとされたときに始動されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置。
【請求項５】
前記昇降圧インバータと前記バッテリとの連結状態を切り換える第１のスイッチと、前記整流回路と前記モータとの連結状態を切り換える第２のスイッチを備え、
エンジン始動時には、前記第１のスイッチを閉路し、第２のスイッチを開路することにより、前記バッテリに充電された電力を前記昇降圧インバータに供給し、
前記バッテリ充電時には、前記第１のスイッチを閉路し、第２のスイッチを開路することにより、前記昇降圧インバータで降圧、整流された電力を前記バッテリに供給し、
前記モータ駆動時には、前記第１のスイッチを開路し、第２のスイッチを閉路することにより、前記整流回路で整流された直流電力を前記モータに供給することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置。
【請求項６】
車両の前輪または後輪のうちの、一方の車輪をエンジンにより駆動し、他方の車輪を必要に応じてモータにより駆動するようにしたモータ駆動４ＷＤ車両を制御する４ＷＤ車両の制御方法において、
前記バッテリの充電時には、前記電動発電機で発電された第１の定格電圧となる３相交流電力を第２の定格電圧となる直流電力に変換し、この直流電力をバッテリに供給することにより、該バッテリを充電し、
前記モータの駆動時には、前記電動発電機で発電された第１の定格電圧となる３相交流電力を整流回路で整流し、この整流された電力を前記モータに供給して、該モータを回転駆動させるべく制御を行うことを特徴とするモータ駆動４ＷＤ車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前輪または後輪のうちの、一方をエンジンにより駆動し、他方をモータにより駆動するようにしたモータ駆動４ＷＤ車両を制御する制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンが発生する駆動力で前輪を駆動し、エンジンによって回転させられる発電機により発電された電力によって、モータを回転駆動させ、この駆動力で後輪を駆動させるようにした４ＷＤ車両が知られている。（例えば、特開２００２−１５２９１１号公報、特開２００２−２００９３２号参照）
【特許文献１】特開２００２−１５２９１１号公報
【特許文献２】特開２００２−２００９３２号公報
【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、従来の車両においては、後輪を駆動するために設けられている発電機と、車両の電装品に電力を供給するための発電機とが別々に設けられているために、部品点数が多くなり、レイアウト上の制約になるという問題があった。また、重量が増加し、且つコストアップを招くという問題があった。
【０００４】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、装置構成を簡素化することができるモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、車両の前輪または後輪のうちの、一方の車輪をエンジンにより駆動し、他方の車輪を必要に応じてモータにより駆動するようにしたモータ駆動４ＷＤ車両を制御する４ＷＤ車両の制御装置において、前記エンジンによって駆動されることで、第１の定格電圧（例えば、４２ボルト）の３相交流電力を発電する電動発電機を有する。更に、前記電動発電機が発電した３相交流電力を整流し、整流後の直流電力を前記モータに供給するための整流回路と、前記電動発電機が発電した第１の定格電圧の電力を、この第１の定格電圧よりも低い第２の定格電圧（例えば、１４ボルト）の電力に降圧する昇降圧インバータを有する。また、前記昇降圧インバータより得られる第２の定格電圧の電力が供給されて充電されるバッテリを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置及び制御方法では、エンジンが駆動している際には、電動発電機で発電された電力を整流且つ降圧してバッテリを充電することができ、更に、４ＷＤ動作させる場合には、電動発電機で発電される３相交流電力を整流回路にて整流して、モータに供給することができる。従って、バッテリを充電するために用いる発電機と、モータを駆動させるために用いる発電機とを兼用とすることができ、レイアウト上の自由度が向上すると共に、重量を少なく抑えることができ、且つコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る制御装置は、前輪、または後輪のいずれか一方をエンジンにより駆動し、他方をモータにより駆動する構成をなす車両を制御するものであり、図１に示すように、エンジン１と、該エンジン１にベルトで連結され、エンジン１の回転動力を用いて４２ボルト（第１の定格電圧）の３相交流電力を発電する４２Ｖオルタネータ（電動発電機）２と、車両に搭載される各種の電装機器に電力を供給する１４ＶバッテリＥ１と、モータＭ１と、を備えている。
【０００８】
また、４２Ｖオルタネータ２より出力される３相交流電力を１４ボルト（第２の定格電圧）に降圧した後整流して１４ＶバッテリＥ１に充電電力を供給し、または１４ＶバッテリＥ１より出力される直流電力を４２ボルト（第１の定格電圧）の３相交流電力に変換して４２Ｖオルタネータ２に供給し、または１４ＶバッテリＥ１より出力される直流電力を昇圧してモータＭ１に供給する電力を生成する昇降圧インバータ３を有している。
【０００９】
更に、４２Ｖオルタネータ２で発電された３相交流電力を整流してモータＭ１に供給する整流回路１４を備えている。
【００１０】
更に、エンジン１の回転数を検出するための回転センサ（回転数検出手段）１０と、この回転センサ１０の検出信号、及びアクセルセンサ（図示省略）の検出信号に基づいて、エンジン１に点火信号を出力し、且つ噴射弁の制御を行うエンジン制御コントローラ１２と、モータＭ１の駆動を制御する４ＷＤコントローラ９と、昇降圧インバータ３及び４２Ｖオルタネータ２の駆動を制御する駆動回路６と、を備えている。
【００１１】
４ＷＤコントローラ９は、車輪速センサ（図示省略）の検出信号、アクセルセンサの検出信号を入力し、これらの各検出信号に基づいて、整流回路１４とモータＭ１との間に介置されたスイッチＳＷ２（第２のスイッチ）のオン、オフ状態を切り換え、更に、モータＭ１の界磁電流（界磁巻線に流れる電流）を制御する界磁制御部１３、及び４２Ｖオルタネータ２の界磁電流を制御する界磁制御部８に制御信号を出力する。
【００１２】
また、モータＭ１の出力軸は、ディファレンスギヤ４を介して後輪５に連結されている。なお、ここでは、後輪５をモータＭ１で駆動する例について説明するが、後輪５をエンジン動力で駆動する場合には、モータＭ１は前輪を駆動することになる。
【００１３】
昇降圧インバータ３は、６個のＩＧＢＴ或いはＭＯＳ−ＦＥＴ等のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６を備えており、該昇降圧インバータ３のグランド側端子は、１４ＶバッテリＥ１のマイナス側端子に接続され、更に、グランドに接続されている。
【００１４】
１４ＶバッテリＥ１のプラス側端子は、スイッチＳＷ１（第１のスイッチ）を介して３相の界磁巻線を有する４２Ｖオルタネータ２の中性点に接続されている。更に、１４ＶバッテリＥ１には、この充電電圧を測定するための電圧センサ７が設けられている。
【００１５】
駆動回路６は、アクセルスイッチＳＷ３の操作信号、電圧センサ７の検出信号、及び４２Ｖオルタネータ２の回転位置を検出するための位置センサ１１の検出信号を入力し、これらの信号を受けて、昇降圧インバータ３が有する６個のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の制御入力端子へ駆動信号を出力する。更に、スイッチＳＷ１にオン、オフ動作の制御信号を出力する。
【００１６】
そして、該駆動回路６及び４ＷＤコントローラ９の制御動作により、スイッチＳＷ１をオン（閉路）、スイッチＳＷ２をオフ（開路）とした状態で昇降圧インバータ３を力行運転させることにより、４２Ｖオルタネータ２を電動機として動作させて、エンジン１を始動させることができる。また、エンジン１駆動中に昇降圧インバータ３を回生運転させることにより、１４ＶバッテリＥ１への充電を行うことができる。更に、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンとした状態で、昇降圧インバータ３を停止させ、４２Ｖオルタネータ２で発電される３相交流電力を整流回路１４で整流して得られる直流電力をモータＭ１に供給することにより、該モータＭ１を回転駆動させ、車両を４ＷＤ駆動させることができる。
【００１７】
次に、本実施形態に係るモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置の動作を、（イ）エンジン始動時、（ロ）１４Ｖバッテリ充電時、及び（ハ）４ＷＤ駆動時のそれぞれについて説明する。なお、各動作時における４２Ｖオルタネータ２、昇降圧インバータ３、１４ＶバッテリＥ１、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、モータＭ１の動作は、図５に示す通りである。
【００１８】
（イ）エンジン始動時の動作
図２は、エンジン始動時における処理動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１で、アクセルスイッチＳＷ３がオンとされているかどうかが判断される。アクセルスイッチＳＷ３がオンである場合には、ステップＳ１でＹＥＳとなり、ステップＳ２で、スイッチＳＷ１をオンとする。
【００１９】
次いで、ステップＳ３で、界磁制御部８を動作させ、４２Ｖオルタネータ２の界磁巻線を励磁させる。その後、ステップＳ４で、昇降圧インバータ３を力行運転することにより、１４ＶバッテリＥ１に充電されている直流電力を４２ボルトの３相交流電力に変換し、この３相交流電力を４２Ｖオルタネータ２に供給することにより、該４２Ｖオルタネータ２を回転駆動させる。
【００２０】
これにより、エンジン１が回転動力を得ることになり、ステップＳ５で、エンジン１が完爆し始動が確認された場合には、ステップＳ６でスイッチＳＷ１をオフとし、ステップＳ７で昇降圧インバータ３の力行運転動作を停止させ、且つ、ステップＳ８で、４２Ｖオルタネータ２の界磁巻線の励磁を停止させる。
【００２１】
こうして、１４ＶバッテリＥ１に充電されている直流電力を用いて、４２Ｖオルタネータ２を回転させ、エンジン１を始動させることができるのである。
【００２２】
（ロ）次に、図３に示すフローチャートを参照しながら、１４ＶバッテリＥ１を充電する際の動作について説明する。
【００２３】
まず、ステップＳ１１で、回転センサ１０の検出結果に基づき、エンジン１の回転数が一定の回転数以上となっているかどうかが判断される。そして、一定の回転数以上となっている場合には、ステップＳ１２にて、現在４ＷＤ動作中、即ち、モータＭ１が回転駆動しているかどうかが判断される。
【００２４】
４ＷＤ動作中でない場合には、ステップＳ１３にて、電圧センサ７の検出信号に基づき、１４ＶバッテリＥ１の充電電圧が所定のレベルに達しているかどうかが判断される。その結果所定のレベルに達していないと判断された場合には、ステップＳ１４にて、スイッチＳＷ１をオンとし、且つ、ステップＳ１５で界磁制御部８により４２Ｖオルタネータ２の界磁制御を行う。これにより、４２Ｖオルタネータ２で発電された電力が、昇降圧インバータ３で降圧、整流されて１４ＶバッテリＥ１に供給され、該１４ＶバッテリＥ１が充電される。
【００２５】
こうして、エンジン１の回転数が一定の回転数以上で、且つ、４ＷＤ動作していないことを条件として、４２Ｖオルタネータ２で発電された電力を用いて、１４ＶバッテリＥ１を充電することができるのである。
【００２６】
（ハ）４ＷＤ駆動時の動作
次に、図４に示すフローチャートを参照しながら、４ＷＤ駆動時の動作について説明する。まず、ステップＳ２１では、４ＷＤコントローラ９が、車輪速センサ及びアクセルセンサの検出信号に基づいて、４ＷＤ駆動を行うかどうかを判断する。その結果、４ＷＤ駆動を行う場合には、ステップＳ２２にて、スイッチＳＷ１をオフとし、ステップＳ２３にて、スイッチＳＷ２をオンとする。これにより、整流回路１４の出力側とモータＭ１とが電気的に連結され、且つ、昇降圧インバータ３の出力側とモータＭ１とが電気的に連結される。
【００２７】
この状態で、ステップＳ２４では、回転センサ１０の検出結果に基づき、エンジン１の回転数が所定の回転数以上であるか、或いは所定の回転数未満であるかが判断される。そして、所定の回転数以上である場合には、４２Ｖオルタネータ２で発電される電力から、モータＭ１を駆動するための充分な電力を得ることができるので、ステップＳ２７では、整流回路１４より得られる直流電力を、モータＭ１に供給する。
【００２８】
他方、エンジン１の回転数が所定の回転数未満である場合には、４２Ｖオルタネータ２で発電される電力から、モータＭ１を駆動させるための充分な電力を得ることができないので、ステップＳ２５にて、昇降圧インバータ３を用いて、１４ＶバッテリＥ１に充電されている直流電力を昇圧し、昇圧後の直流電力モータＭ１に供給する。つまり、整流回路１４で整流された電力と、１４ＶバッテリＥ１の直流電力を昇降圧インバータ３で昇圧して得られる電力の双方を用いて、モータＭ１を駆動させる。
【００２９】
その後、ステップＳ２６にて、界磁制御部１３に制御信号を出力し、モータＭ１の界磁を調整することにより、整流回路１４より得られる直流電力、或いは整流回路１４と昇降圧インバータ３の双方から得られ直流電力を用いて、モータＭ１を回転駆動させる。これにより、後輪５を回転駆動させることができ、４ＷＤ動作を行うことができる。
【００３０】
このようにして、本実施形態に係るモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置では、エンジン１が駆動している際には、４２Ｖオルタネータ２にて発電された電力を整流且つ降圧して１４ＶバッテリＥ１を充電することができ、更に、４ＷＤ動作させる場合には、４２Ｖオルタネータ２で発電される３相交流電力を整流回路１４にて整流して、モータＭ１に供給することができる。従って、１４ＶバッテリＥ１を充電するために用いる発電機と、モータＭ１を駆動させるために用いる発電機とを兼用とすることができ、装置構成を簡素化することができる。
【００３１】
即ち、それぞれ定格電圧の異なるモータ、及びバッテリに対して、一つの電動発電機（４２Ｖオルタネータ２）から電力を供給することができるようになるので、レイアウト上の自由度が向上すると共に、重量を少なく抑えることができ、且つコストダウンを図ることができる。
【００３２】
また、エンジン１を始動させる際には、昇降圧インバータ３を用いて１４ＶバッテリＥ１に充電されている電力を４２ボルトの３相交流電力に変換することにより、４２Ｖオルタネータ２を駆動させ、これにより、エンジン１を始動させることができるので、エンジン１を始動させるための他の動力源を必要とせず、構成の簡素化を図ることができる。
【００３３】
即ち、エンジンを始動させる際には、昇降圧インバータを用いてバッテリに充電された電力を第１の定格電圧となる３相交流電力に変換し、これにより電動発電機を回転駆動させ、エンジンを始動させることができるので、他の動力源を必要とせず、構成の簡素化を図ることができる。
【００３４】
更に、４ＷＤ駆動時には、エンジン１の回転数を検出し、検出された回転数が所定の回転数以上である場合には、整流回路１４で整流された直流電力を用いてモータＭ１を回転駆動させ、回転数が所定の回転数未満である場合には、整流回路１４で整流された直流電力及び１４ＶバッテリＥ１に充電されている直流電力を昇圧して得られる電力との双方を用いてモータＭ１を回転駆動させるので、エンジン１の回転数が低い場合であっても、確実にモータＭ１の駆動に必要となる電力を供給することができ、円滑な４ＷＤ駆動を行うことができる。
【００３５】
即ち、モータ駆動時には、回転数検出手段にて検出されるエンジンの回転数が所定の回転数未満である場合には、整流回路で整流された直流電力と、バッテリに充電されている直流電力を昇圧して得られる直流電力の双方を用いて、モータに駆動電力を供給するので、エンジンの回転数が低い場合であっても、モータに必要なる電力を確実に供給することができ、モータを円滑に回転駆動させることができる。
【００３６】
更に、アクセルスイッチＳＷ３がオンとなったときに、４２Ｖオルタネータ２が回転駆動し、エンジン１を始動させるので、アイドルストップを実現することができ、燃費を向上させることができる。
【００３７】
即ち、エンジンは、アクセル操作を検出するアクセルスイッチがオンとされたときに始動されるので、アイドルストップを実現することができ、燃費を向上させることができる。
【００３８】
また、スイッチＳＷ１、及びスイッチＳＷ２のオン（閉路）、オフ（開路）を切り換えることにより、エンジン１の始動及び１４ＶバッテリＥ１への充電と、モータＭ１の駆動を切り換えるので、エンジン１の始動時或いは１４ＶバッテリＥ１への充電時には、スイッチＳＷ２をオフとすることにより、確実にモータＭ１と昇降圧インバータ３とを切り離すことができ、また、モータＭ１の駆動時には、１４ＶバッテリＥ１と昇降圧インバータ３とを確実に切り離すことができるので、誤動作の発生を防止し、操作性を向上させることができる。
【００３９】
即ち、第１のスイッチ、及び第２のスイッチの閉路、開路状態を切り換えることにより、エンジン始動時或いはバッテリ充電時には、確実にモータと昇降圧インバータとを切り離すことができ、モータ駆動時には、確実にバッテリと昇降圧インバータとを切り離すことができるので、誤動作の発生を防止し、操作性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
モータを用いた４ＷＤ車両の構成を簡素化する上で、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置の、エンジン始動時の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係るモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置の、バッテリ充電時の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係るモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置の、モータ駆動時の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係るモータ駆動４ＷＤ車両の制御装置の、各機器の動作状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  エンジン
２  ４２Ｖオルタネータ
３  昇降圧インバータ
４  ディファレンスギヤ
５  後輪
６  駆動回路
７  電圧センサ
８  界磁制御部
９  ４ＷＤコントローラ
１０  回転センサ（回転数検出手段）
１１  位置センサ
１２  エンジン制御コントローラ
１３  界磁制御部
１４  整流回路
Ｍ１  モータ
ＳＷ１  スイッチ（第１のスイッチ）
ＳＷ２  スイッチ（第２のスイッチ）
ＳＷ３  アクセルスイッチ
Ｅ１  １４Ｖバッテリ
【図１】
2005151686.tif 000003
【図２】
2005151686.tif 000004
【図３】
2005151686.tif 000005
【図４】
2005151686.tif 000006
【図５】
2005151686.tif 000007