(57)【要約】【課題】車両の坂路走行時における車両の駆動力をその坂路に応じて制御できる車両駆動装置の提供を課題とする。【解決手段】上記課題は、四輪駆動車１００の坂路走行時、四輪駆動車１００の進行方向に対する坂路が登坂路であるか降坂路であるかに応じて、四輪駆動車１００の坂路走行時における後輪トルクを、四輪駆動車１００の平坦路走行時における後輪トルクに対して増減させることにより解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車軸の少なくとも一つである第１車軸を内燃機関の動力により駆動し、残りの車軸の少なくとも一つである第２車軸を電動力により駆動する車両に搭載された駆動装置であって、
前記電動力を発生する電動機と、
該電動機に電力を供給する電力供給手段と、
前記電動機の駆動を制御する制御手段とを有し、
車両の坂路走行時、車両の進行方向に対する坂路が登坂路であるか降坂路であるかに応じて、車両の坂路走行時における電動力を、車両の平坦路走行時における電動力に対して増減させることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用駆動装置において、
車両の前進による登坂路走行時或いは車両の後進による降坂路走行時には、車両の坂路走行時における電動力を、車両の平坦路走行時における電動力よりも増加させることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用駆動装置において、
車両の前進による降坂路走行時或いは車両の後進による登坂路走行時には、車両の坂路走行時における電動力を、車両の平坦路走行時における電動力よりも減少させることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両用駆動装置において、
前記第２車軸に設けられた車輪がスリップした場合、車両の坂路走行時における電動力の増減量を、車両の進行方向に対する坂路が登坂路であるか降坂路であるかに応じて補正することを特徴とする車両駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両駆動装置において、
車両の前進による登坂路走行時或いは車両の後進による降坂路走行時には、車両の坂路走行時における電動力の増加量を小さくすることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項６】
請求項４に記載の車両駆動装置において、
車両の前進による降坂路走行時或いは車両の後進による登坂路走行時には、車両の坂路走行時における電動力の減少量を大きくすることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項７】
前後輪の一方の車軸を内燃機関により駆動し、その他方の車軸を電動力によって駆動する四輪駆動車であって、前記電動力は、請求項１乃至６のいずれかに記載された車両駆動装置から供給されることを特徴とする四輪駆動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用駆動装置及びそれを搭載した四輪駆動車に関し、特に車両の走行路に応じて車両の駆動力を制御するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行路に応じて車両の駆動力を制御する背景技術としては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されたものが知られている。このうち、特許文献１には、車両の発進時、路面状況に応じて求めた発進加速度に基づいて電動機の出力トルクを制御する技術が記載されている。また、特許文献２には、坂路の勾配が大きくになるにつれて大きな出力のモータを選択する技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１３１８５８号公報
【特許文献２】特許第３２０６０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の車輪を駆動して走行する車両、例えば四輪駆動車が坂路を走行する場合、前輪を介して路面にかかる車両の荷重と後輪を介して路面にかかる車両の荷重は、車両の進行方向に対する坂路の勾配に応じて異なる。このため、同一の摩擦係数の路面上であっても、前輪から路面に伝達可能な車両の最大駆動力と後輪から路面に伝達可能な車両の最大駆動力は異なる。例えば車両が前進で坂路を登坂する場合、後輪を介して路面が受ける車両の荷重が前輪を介して路面が受ける車両の荷重よりも増加し、車両が前進で坂路を降坂する場合、前輪を介して路面が受ける車両の荷重が後輪を介して路面が受ける車両の荷重よりも増加する。
【０００５】
以上のことから、平坦路と同じように、坂路でも車両を安定して走行させるには、車両駆動装置から車輪に出力される駆動力を、車両の進行方向に対する坂路の状態に応じて最適に制御する必要がある。もし、駆動力の制御が最適に行われないと、坂路における車両の走行が安定せず、次のような状態に至る場合もある。例えば車両が前進で坂路を登坂する場合、後輪に出力される駆動力が小さいと、車両は登坂できず失速する。また、車両が前進で坂路を降坂する場合、特に路面が低μ路の場合、後輪に出力される駆動力が大きいと、後輪がスリップし、車両は横滑りする。従って、車両駆動装置から車輪に出力される駆動力を、車両の進行方向に対する坂路の状態に応じて最適に制御し、坂路における車両の走行を安定させることが必要である。
【０００６】
この点、特許文献１に記載された技術では、坂路における車両の安定走行を考慮していない。また、特許文献２に記載された技術では、モータの選択により、坂路走行時に車両の駆動力を向上できるものの、坂路走行時におけるスリップを考慮していないし、複数のモータを搭載する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、車両の坂路走行時における車両の駆動力をその坂路に応じて制御できる車両駆動装置を提供する。
【０００８】
上記車両駆動装置の提供にあたっては、駆動性能の向上とスリップの抑制とを両立できることが好ましい。
【０００９】
また、上記車両駆動装置の提供にあたっては、駆動輪にスリップが生じた場合、走行する坂路に応じて制御される車両の駆動力を、スリップが収まるように、変更できることが好ましい。
【００１０】
ここに、本発明は、車両の坂路走行時、車両の進行方向に対する坂路が登坂路であるか降坂路であるかに応じて、車両の坂路走行時における電動力を、車両の平坦路走行時における電動力に対して増減させることを特徴とする。
【００１１】
このような特徴を備えた本発明によれば、例えば車両の前進による登坂路走行時或いは車両の後進による降坂路走行時には、車両の坂路走行時における電動力を、車両の平坦路走行時における電動力よりも増加させ、車両の前進による降坂路走行時或いは車両の後進による登坂路走行時には、車両の坂路走行時における電動力を、車両の平坦路走行時における電動力よりも減少させるというように、車両の坂路走行時における車両の駆動力をその坂路に応じて制御できる。
【００１２】
また、本発明は、上記車両用駆動装置を搭載した四輪駆動車を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明した本発明によれば、車両の坂路走行時における車両の駆動力をその坂路に応じて制御できるので、例えば登坂時には車両の駆動力を向上し、降坂時にはスリップを抑制しながら駆動するというように、坂路でも平坦路と同じように、車両を安定して走行させることができる車両駆動装置を提供できる。
【００１４】
また、本発明によれば、上記車両駆動装置を搭載した四輪駆動車を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１６】
以下の実施例の説明では、前後輪（四輪）のうち、前輪を内燃機関であるエンジンの動力によって駆動し、車両走行領域の一部、例えば車両の発進時から前輪駆動のみ（エンジン駆動のみ）による走行速度に達するまでの間（車両の発進時から車速３０km／ｈまでの間）において後輪を電動力によって駆動する四輪駆動車に搭載された電動式車両駆動装置に、本発明の構成を適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１７】
上記四輪駆動車では、前輪がエンジンの動力によって駆動され、後輪が電動力によって駆動されるが、後輪をエンジンの動力によって駆動し、前輪を電動力によって駆動するようにしてもよい。
【００１８】
また、以下において説明する構成は、六輪以上の車輪を有する車両に搭載された電動式車両駆動装置に適用してもよい。
【００１９】
図１乃至図５を用いて、本発明の実施例を説明する。
【００２０】
まず、図４を用いて、本実施例の四輪駆動車１００の駆動システムの構成を説明する。
【００２１】
図４は、本実施例の四輪駆動車１００の駆動システムの全体構成を示す。
【００２２】
車体１０の前部側には前輪車軸１３が回転可能に軸支されている。前輪車軸１３の両端には前輪１１，１２が取り付けられている。前輪車軸１３の中央部には、差動式の動力伝達機構である前輪側デファレンシャルギヤ２３（以下、前輪側ＤＥＦ２３と呼称する）が設けられている。
【００２３】
前輪１１，１２は、内燃機関であるエンジン２０の回転動力が、トルクコンバータ２１と変速機機構２２とを備えてなる自動変速機により変速されて前輪側ＤＥＦ２３に伝達され、前輪側ＤＥＦ２３から前輪車軸１３に伝達されることにより、車両の走行範囲全域において駆動される。すなわちエンジン２０，トルクコンバータ２１と変速機機構２２とを備えてなる自動変速機及び前輪側ＤＥＦ２３から構成された動力系は、いわゆる前輪駆動車と同じ構成であり、主駆動系を構成している。
【００２４】
尚、自動変速機は多段或いは無段のどちらのものを用いてもよい。
【００２５】
車体１０の後部側には後輪車軸１６が回転可能に軸支されている。後輪車軸１６の両端には後輪１４，１５が取り付けられている。後輪車軸１６の中央部には、差動式の動力伝達機構である後輪側デファレンシャルギヤ３５（以下、後輪側ＤＥＦ３５と呼称する）が設けられている。
【００２６】
後輪１４，１５は、電動機３０の回転動力が減速機３３により減速されて、電磁クラッチ３４を介して後輪側ＤＥＦ３５に伝達され、後輪側ＤＥＦ３５から後輪車軸１６に伝達されることにより、車両走行の一部分、例えば車両の発進時から前輪１１，１２の駆動のみ（エンジン２０の駆動のみ）による走行速度に達するまでの間（車両の発進時から車速３０km／ｈまでの間）において駆動される。また、後輪１４，１５は、前輪１１，１２にスリップが発生した場合にも駆動されるようになっている。すなわち電動機３０，減速機３３，電磁クラッチ３４及び後輪側ＤＥＦ３５から構成された動力系は従駆動系を構成している。
【００２７】
尚、減速機３３及び電磁クラッチ３４は後輪側ＤＥＦ３５と一体に設けられていてもよい。
【００２８】
エンジン２０には車載電装用発電機４０及び駆動専用発電機３１が機械的に連結されている。両発電機は、エンジン２０の回転動力を受けて作動し、それぞれ用途の異なる電力を発生する。車載電装用発電機４０は車載１４ボルト系電源を構成するものであり、公称電圧１２ボルトの車載バッテリ及びこの車載バッテリに電気的に接続された電気負荷（ラジオやライトなど）を含む車載電装品４１に供給するための直流電力を発生する。駆動専用発電機３１は、電動機３０の駆動用電力を専用に発生する電動機の電源を構成するものであると共に、車載電装用発電機４０よりも高い電力を出力できる車載４２ボルト系電源を構成するものであり、車両の運転状態に応じて出力電圧を０ボルトから６０ボルトまで可変にできる。
【００２９】
車載電装用発電機４０と駆動専用発電機３１はエンジン２０と共にエンジンルーム内に配置されている。駆動専用発電機３１は、界磁巻線と永久磁石とを備えたルンデル型回転子（爪形磁極回転子）を有する水冷密閉型のものであり、エンジン２０の一方の補機取付側部に取り付けられている。車載電装用発電機４０は、界磁巻線を備えたルンデル型回転子を有する空冷開放型のものであり、エンジン２０の他方の補機取付側部に取り付けられている。
【００３０】
車載電装用発電機４０及び駆動専用発電機３１は、エンジン２０のプーリ２４と車載電装用発電機４０のプーリ４４と駆動専用発電機３１のプーリ３２との間に１本のプーリベルト２５が掛架されることにより、エンジン２０に機械的に連結され、エンジン２０の動力を受けることができる。
【００３１】
本実施例では、電動機３０の駆動電源として駆動専用発電機３１を備えているので、電動機３０を駆動するための専用の大容量バッテリを搭載することがなく、その分、車載スペースを有効活用できる（換言すれば、電動機３０の駆動専用バッテリの車載スペースを不要にできる）。しかも、本実施例では、従来の機械式四輪駆動車（エンジンによって前後輪を駆動する方式の車両）と比べて、プロペラシャフトなどの大掛かりかつ高価な装置が不要になるので、従駆動輪（本実施例では後輪）の動力系を簡単にかつ安価に構成できる。
【００３２】
車体１０に設けられたエンジンルーム内には、車載空調装置６０を構成する電動コンプレッサ６１が搭載されている。本実施例では、電動コンプレッサ６１を採用することにより、エンジン２０の一方側の側近にある補機取付側部に空き空間を形成でき、その空間に駆動専用発電機３１を近接配置し、新設される駆動専用発電機３１と、エンジン駆動の他の車載補機との干渉を避けながら、駆動専用発電機３１をエンジン２０の動力によって駆動させている。従って、本実施例では、エンジン２０に対する取付位置の自由度が向上するので、車両に対する駆動専用発電機３１の搭載性を向上でき、電動式車両用駆動装置の搭載できる車種を拡大できる。
【００３３】
尚、本実施例では、電動化するエンジン駆動補機として車載空調用のコンプレッサを対象としたが、他のエンジン駆動補機、例えば油圧ポンプなどを対象としても構わない。また、本実施例では、エンジンの近傍に駆動専用発電機搭載用の空き空間を形成する車載補機としてエンジン駆動補機を対象としたが、エンジンの近傍に配置された車載電装品を対象としても構わない。
【００３４】
駆動専用発電機３１から出力された直流電力は電力分配器３６を介して電動機３０の電機子側に直接入力されている。また、駆動専用発電機３１から出力された直流電力は電力分配器３６を介して電動コンプレッサ６１に直接入力されている。このように、本実施例では、駆動専用発電機３１を電動機３０以外の電源として用いることにより、専ら電動機３０の駆動電源として用いられている駆動専用発電機３１の電気的エネルギーを電動機駆動以外において有効に活用できる。従って、本実施例では、電動機駆動以外においてエンジン２０の無駄な負荷となり、エンジン２０に対して無駄に燃料を消費させていた駆動専用発電機３１を、電動機駆動以外でもエンジン２０の有効な負荷にでき、エンジン２０の燃料の消費を有効なものにできる。
【００３５】
また、本実施例では、バッテリよりも高い電力の供給が可能な駆動専用発電機３１から電動コンプレッサ６１に高圧電力を供給して電動コンプレッサ６１を作動させるので、電動コンプレッサ６１の作動効率を向上できる。従って、駆動専用発電機３１の電気的エネルギーの有効活用にあたっては、電動コンプレッサ６１のように、高圧電力の供給により作動効率の向上が望める車載補機を、駆動専用発電機３１の高圧電力の供給対象に選定することが好ましい。
【００３６】
さらに、本実施例では、車両の駆動シーンとは独立した駆動シーンを持つ電動コンプレッサ６１に駆動専用発電機３１の発電電力を供給して電動コンプレッサ６１を駆動しているので、駆動専用発電機３１の発電電力によって電動コンプレッサ６１を駆動している状態において、電動機３０による車両の駆動が必要になった時でも、電動コンプレッサ６１の駆動に関係なく、駆動専用発電機３１の発電電力の供給を直ちに電動機３０に切り替えて電動機３０を駆動できる。
【００３７】
電動機３０は、固定子（界磁）に界磁巻線を備えた直流機であり、車両の後部座席からトランクルームに至る床下の狭いスペースに設置され、かつ後輪側ＤＥＦ３５近傍に配置されている。
【００３８】
尚、本実施例では、電動機３０として界磁巻線型の直流電動機を用いた場合を例に挙げて説明する。電動機３０としては界磁巻線型の交流電動機を用いてもよい。この場合、交流電動機を駆動するためのインバータ装置（直流電力を交流電力に変換する変換器）が設けられ、駆動専用発電機３１から出力された直流電力は電力分配器３６を介して、交流電動機とインバータ装置とを備えた電動機ユニットに直接供給され、インバータ装置の入力側（直流側）に直接入力される。交流電動機としては、界磁巻線と永久磁石とを備えたルンデル型回転子（爪形磁極回転子）を有するものが用いられる。この電動機を用いることにより、直流電動機よりも大きい駆動力を出力できる。また、直流電動機よりも高い回転数の出力を出力でき、直流電動機の時よりも大きい走行速度（例えば６０km／ｈ）まで後輪を駆動できる。
【００３９】
電力分配器３６は、入力電力を複数の電気負荷のそれぞれに対応した電力に分配し、複数の電気負荷のそれぞれに対して分配した電力を供給するものであり、半導体スイッチ及びそれを駆動する駆動回路などから構成されている。電力分配器３６の入力側には駆動専用発電機３１が、その出力側には電動機３０及び電動コンプレッサ６１がそれぞれ電気的に接続されている。
【００４０】
四輪駆動車１００の内部には、４輪駆動制御装置５０，エンジン制御装置５１，変速機制御装置５２，アンチロックブレーキシステム制御装置５３及び車載空調制御装置５４を含む複数の車載制御装置が設けられている。複数の車載制御装置は、図示省略された車内通信網によって電気的に接続されており、各制御装置が所有する情報を信号伝送によってお互いに共有できる。
【００４１】
エンジン制御装置５１は、エンジン２０に搭載された絞り弁や燃料噴射弁などのエンジン機器の作動を制御してエンジン２０から出力される動力、及び車載電装用発電機４０の電圧調整器の作動を制御して車載電装用発電機４０の界磁巻線に供給される界磁電流を制御し、車載電装用発電機４０から出力される電力を制御するためのものである。変速機制御装置５２は、自動変速機の変速機機構３の作動を制御して自動変速機から前輪側ＤＥＦ２３に伝達される動力を制御するためのものである。アンチロックブレーキシステム制御装置５３は、前輪１１，１２及び後輪１４，１５のブレーキ力を制御して、ブレーキペダルの強い踏み込みによる各車輪のロックを回避するアンチロックブレーキシステム（図示省略）の作動を制御するためのものである。車載空調制御装置５４は、電動コンプレッサ６１の作動やクーリングユニットなどを含む車載空調装置６０の作動を制御するためのものである。
【００４２】
４輪駆動制御装置５０は、駆動専用発電機３１の電圧調整器の作動を制御してバッテリ或いは車載電装用発電機４０若しくは自己発電の発電電流の一部から駆動専用発電機３１の界磁巻線に供給される界磁電流を制御し、車載電装用発電機４０から出力される電力を制御するための機能と、Ｈブリッジ回路の作動を制御してバッテリ或いは車載電装用発電機４０から電動機３０の界磁巻線に供給される界磁電流を制御するための機能と、電圧調整器の作動を制御してバッテリ或いは車載電装用発電機４０から励磁コイルに供給される励磁電流を制御し、電磁クラッチ３４の締結状態（完全締結，すべり締結，切離）を制御するための機能と、電力分配器３６の半導体スイッチの駆動回路の作動を制御して半導体スイッチのスイッチング動作を制御し、各電気負荷に供給される電力の分配を制御するための機能とを備えている。
【００４３】
４輪駆動制御装置５０には、車両に対する運転者の要求値であるアクセル開度信号がエンジン制御装置５１から、シフトレバーの位置を示すＡ／Ｔシフト信号が変速機制御装置５２から、前輪１１，１２及び後輪１４，１５の各車輪速度値を示す車輪速信号がアンチロックブレーキシステム制御装置５３から、電動コンプレッサ６１の駆動に必要な電力値を示す消費電力信号が車載空調制御装置５４から、登降坂路の勾配θを示す勾配信号が勾配検出装置７０から、電動機３０回転数を示す回転信号が回転検出装置３７からそれぞれ入力されている。４輪駆動制御装置５０は、それらの入力信号に基づいて駆動専用発電機３１，電動機３０，電磁クラッチ３４及び電力分配器３６の各制御対象の制御に必要な制御値を演算し、各制御対象のそれぞれに対して、その制御値に対応する制御信号を出力する。
【００４４】
次に、図１を用いて、４輪駆動制御装置５０の具体的な制御動作について説明する。
【００４５】
図１は、４輪駆動制御装置５０によって実行される制御の流れを示す。
【００４６】
Ｓ１０１乃至Ｓ１０５では、４輪駆動制御装置５０に入力された各種信号及び各種情報並びに演算情報に基づいて、その後のステップにおける条件判断や演算処理に必要な情報を得るための演算処理を行う。
【００４７】
まず、Ｓ１０１では、回転検出装置３７の出力信号に基づいて電動機３０の回転数を求めるための演算処理を行う。
【００４８】
その後、Ｓ１０２では、勾配検出装置７０の出力信号に基づいて四輪駆動車１００の走行路面の勾配角度θを求めるための演算処理を行う。走行路面の勾配は、本実施例のように、勾配検出専用のセンサを設けて求めてもよいが、加速度センサなど他のセンサを代用して求めてもよい。
【００４９】
その後、Ｓ１０３では、運転者からの指令に基づいて後輪１４，１５のトルク要求値を求めるための演算処理を行う。具体的には、エンジン制御装置５１から出力されたアクセル開度信号に基づくアクセル開度量と、Ｓ１０１において演算された電動機３０の回転数に基づいて所定の演算式から電動機３０の発生トルク量を演算して求める。後輪トルク要求値は、本実施例のように、所定の演算式を用いて求めてもよいが、プログラム上に設定された値を検索するマップを用いて求めてもよい。
【００５０】
その後、Ｓ１０４では、アンチロックブレーキシステム制御装置５３から出力された車輪速信号に基づいて前輪１１，１２の車輪速（前輪車軸１３の速度）及び後輪１４，１５の車輪速（後輪車軸１６の速度）を求めるための演算処理を行う。ここで、前輪車輪速は前輪１１の車輪速と前輪１２の車輪速との平均値である。後輪車輪速は後輪１４の車輪速と後輪１５の車輪速との平均値である。
【００５１】
その後、Ｓ１０５では、Ｓ１０４において演算された前輪車輪速と後輪車輪速とを比較してそれらの差（車輪速差）を求めるための演算処理を、Ｓ１０６では、Ｓ１０５において演算された車輪速差に基づいて後輪１４，１５にスリップが生じているか否かの判断処理をそれぞれ行う。Ｓ１０６における判断の結果が肯定（ＹＥＳ）の場合にはＳ１０７に進み、否定（ＮＯ）の場合にはＳ１０８に進む。
【００５２】
Ｓ１０６の判断結果が肯定（ＹＥＳ）の場合、Ｓ１０７では、後輪１４，１５のスリップが収まるように、後輪トルク要求値の増減補正量を修正する。尚、Ｓ１０７の具体的な増減補正量修正処理については、図面を用いて後述する。
【００５３】
その後、Ｓ１１９では、Ｓ１０７において演算された補正後の後輪トルク要求値に基づいて、電動機３０及び駆動専用発電機３１を制御（後輪を駆動）するための演算処理を行う。この結果、電動機３０及び駆動専用発電機３１の界磁が制御され（交流式電動機を用いた交流式の車両駆動装置の場合はインバータ装置の駆動も制御され）、電動機３０から後輪１４，１５に伝達されるトルクが、後輪１４，１５のスリップを収めるように制御される。
【００５４】
Ｓ１０６の判断結果が否定（ＮＯ）の場合、Ｓ１０８乃至Ｓ１１８の処理フローを実行する。この処理フローは、Ｓ１０３において演算された後輪トルク要求値を補正するためのものである。
【００５５】
まず、Ｓ１０８では、Ｓ１０２において演算された勾配θが所定値以上であるか否かの判断処理を行う。Ｓ１０８における判断の結果が肯定（ＹＥＳ）の場合にはＳ１１１に進み、否定（ＮＯ）の場合にはＳ１０９に進む。
【００５６】
Ｓ１０８の判断結果が否定（ＮＯ）の場合、Ｓ１０９では、四輪駆動車１００の走行路が平坦路であり（坂路ではなく）、後輪トルク要求値の補正処理が不要であるので、後輪トルク補正量Ｒhosei ＝１とするための設定処理を行う。
【００５７】
その後、Ｓ１１０では、Ｓ１０３において演算された後輪トルク要求値に、Ｓ１０９において設定された後輪トルク補正量Ｒhosei を乗算し、補正後の後輪トルク要求値とするための演算処理を行う。
【００５８】
その後、Ｓ１１９では、Ｓ１１０において演算された補正後の後輪トルク要求値に基づいて、電動機３０及び駆動専用発電機３１を制御（後輪を駆動）するための演算処理を行う。この結果、電動機３０及び駆動専用発電機３１の界磁が制御され（交流式電動機を用いた交流式の車両駆動装置の場合はインバータ装置の駆動も制御され）、電動機３０から後輪１４，１５に伝達されるトルクが、Ｓ１１０において演算された後輪トルク要求値になるように制御される。
【００５９】
Ｓ１０８の判断結果が肯定（ＹＥＳ）の場合、Ｓ１１１乃至Ｓ１１８の処理フローを実行する。この処理フローは、四輪駆動車１００の進行方向及びその方向に対する坂路の状況に応じて、Ｓ１０３において演算された後輪トルク要求値の補正量を求めるためのものである。
【００６０】
まず、Ｓ１１１では、Ｓ１０４において演算された前輪及び後輪の車輪速に基づいて四輪駆動車１００の進行方向が前進であるか否かの判断処理を行う。Ｓ１１１における判断の結果が肯定（ＹＥＳ）の場合にはＳ１１２に進み、否定（ＮＯ）の場合にはＳ１１６に進む。
【００６１】
Ｓ１１１の判断結果が肯定（ＹＥＳ）の場合にはＳ１１２において、否定（ＮＯ）の場合にはＳ１１６において、ステップ１０２において演算された勾配θに基づいて四輪駆動車１００の進行方向に対する坂路が登坂であるか否かの判断処理を行う。Ｓ１１２における判断の結果が肯定（ＹＥＳ）の場合にはＳ１１３（前進登坂補正ルーチン）に進み、否定（ＮＯ）の場合にはＳ１１５（前進降坂補正ルーチン）に進む。また、Ｓ１１６における判断の結果が肯定（ＹＥＳ）の場合にはＳ１１７（後進登坂補正ルーチン）に進み、否定（ＮＯ）の場合にはＳ１１８（後進降坂補正ルーチン）に進む。
【００６２】
Ｓ１１３，Ｓ１１５，Ｓ１１７，Ｓ１１８では、それぞれ所定の数式から後輪垂直増加分を求めるための演算処理を行う。
【００６３】
その後、Ｓ１１４では、Ｓ１１３，Ｓ１１５，Ｓ１１７，Ｓ１１８のいずれかにおいて演算された後輪垂直増加分に基づいて所定の数式から後輪トルク補正量Ｒhosei を求めるための演算処理を行う。
【００６４】
その後、Ｓ１１０では、Ｓ１０３において演算された後輪トルク要求値に、Ｓ１１４において演算された後輪トルク補正量Ｒhosei を乗算し、補正後の後輪トルク要求値とするための演算処理を行う。
【００６５】
その後、Ｓ１１９では、Ｓ１１０において演算された補正後の後輪トルク要求値に基づいて、電動機３０及び駆動専用発電機３１を制御（後輪を駆動）するための演算処理を行う。この結果、電動機３０及び駆動専用発電機３１の界磁が制御され（交流式電動機を用いた交流式の車両駆動装置の場合はインバータ装置の駆動も制御され）、電動機３０から後輪１４，１５に伝達されるトルクが、Ｓ１１０において演算された後輪トルク要求値になるように制御される。
【００６６】
次に、図２を用いて、Ｓ１１３，Ｓ１１５，Ｓ１１７，Ｓ１１８，Ｓ１１４における具体的な演算処理方法を説明する。
【００６７】
図２は、登坂路において四輪駆動車１００に作用する力の関係を示す。
【００６８】
ここで、各記号の意味は次の通りである。
【００６９】
θ：地平面に対する登坂路の勾配
ｈ：登坂路面に対する車両重心の高さ
Ｗ：車両総重量
ｌ：ホイールベース
ｍ：タイヤ半径
μ：登坂路面の摩擦係数
Ｗｆ：前輪荷重
Ｗｒ：後輪荷重
Ｆｆ：前輪駆動力
Ｆｒ：後輪駆動力
Ｔｆ：前輪トルク
Ｔｒ：後輪トルク
Ｗsinθ：登坂路面に対する車両総重量の水平成分（車両に対する勾配抵抗）
Ｗcosθ：登坂路面に対する車両総重量の垂直成分
Ｗｆcosθ：登坂路面に対する前輪荷重の垂直成分
Ｗｒcosθ：登坂路面に対する後輪荷重の垂直成分
平坦路において後輪をスリップさせずに四輪駆動車１００を走行させるためには、後輪において発生する後輪駆動力Ｆｒがスリップ限界を超えないようにする必要がある。ここで、スリップ限界は、後輪駆動力Ｆｒ，摩擦係数μ，登坂路面に対する後輪荷重Ｗｒの関係から式１で表すことができる。
【００７０】
Ｆｒ＝μ・Ｗｒ                                                      （式１）
また、スリップ限界における後輪トルク（伝達トルク）Ｔｒは、式１とタイヤ半径ｍの関係から式２で表すことができる。
【００７１】
Ｔｒ＝Ｆｒ・ｍ
＝ｍ（μ・Ｗｒ）                                                （式２）
しかしながら、勾配θの登坂路では、車体が勾配θ分だけ傾き、後輪にかかる荷重が変わるので、同じ摩擦係数μの路面であってもスリップ限界が変化する。その変化量は式３で表すことができる。
【００７２】
Ｆｒ′＝μ（Ｗｒcosθ＋（ｈ／ｌ）・Ｗsinθ）                        （式３）
尚、式３は前進登坂における後輪の駆動力を示すが、後進降坂の場合も同様の駆動力になる。すなわち後輪の垂直荷重は、勾配と、前輪及び後輪の位置関係により算出方法が決まるので、後進降坂の場合も同様の駆動力になる。この結果、Ｓ１１３における前進登坂補正ルーチンの算出方法とＳ１１８における後進降坂補正ルーチンの算出方法が同じになり、Ｓ１１８における後進降坂補正ルーチンにもＳ１１３における前進登坂補正ルーチンと同様に式３を適用できる。
【００７３】
式３から判るように、前進登坂及び後進降坂ではスリップ限界が増加する。従って、その増加分だけ、後輪を駆動する電動機のトルクを増加できる。
【００７４】
一方、前進降坂では、後輪に対する影響が登坂路とは逆転する。従って、前進降坂におけるスリップ限界の変化量は式４で表すことができる。
【００７５】
Ｆｒ′＝μ（Ｗｒcosθ−（ｈ／ｌ）・Ｗsinθ）                        （式４）
尚、式４は前進降坂における後輪の駆動力を示すが、後進登坂の場合も同様の駆動力になる。すなわち後輪の垂直荷重は、前述したように、勾配と、前輪及び後輪の位置関係により算出方法が決まるので、後進登坂の場合も同様の駆動力になる。この結果、Ｓ１１５における前進降坂補正ルーチンの算出方法とＳ１１７における後進登坂補正ルーチンの算出方法が同じになり、Ｓ１１７における後進降坂補正ルーチンにもＳ１１５における前進降坂補正ルーチンと同様に式４を適用できる。
【００７６】
式４から判るように、前進降坂及び後進登坂ではスリップ限界が減少し、スリップが生じ易くなる。従って、その分だけ、後輪を駆動する電動機のトルクを減少させる必要がある。
【００７７】
また、勾配分を含んだスリップ限界における後輪トルク（伝達トルク）Ｔｒ′は、式３及び式４とタイヤ半径ｍの関係から式５で表すことができる。
【００７８】
Ｔｒ′＝Ｆｒ′・ｍ
＝ｍ（μ（Ｗｒcosθ±（ｈ／ｌ）・Ｗsinθ））                  （式５）
ところで、式５を成立させるためには、路面の摩擦係数μを検出したり、登坂路面に対する後輪荷重の垂直成分Ｗｒ′をロードセンシングバルブなどを用いて検出したりする必要がある。ところが、簡易的な車両駆動装置ではその検出が困難な場合があり、式５を用いて坂路走行時の伝達トルク（後輪トルク）を直接求め、そのトルクに応じて後輪の駆動を制御することが困難な場合がある。
【００７９】
そこで、本実施例では、簡易的な車両駆動装置においても、式５を用いてスリップ限界における伝達トルクを直接求め、そのトルクに応じて後輪の駆動を制御するものと同等に後輪の駆動を制御できるようにしている。すなわち本実施例では、式２の伝達トルクに対する式５の伝達トルクの比率を式６の通り求め、その比率を平坦路に対する勾配θ分のスリップ限界の増減量（後輪トルク補正量Ｒhosei ）とし、その比率に基づいて後輪トルク要求値を補正している。
【００８０】
Ｒhosei ＝Ｔｒ′／Ｔｒ
＝ｍ（μ（Ｗｒcosθ±（ｈ／ｌ）・Ｗsinθ）／ｍ（μ・Ｗｒ）
＝（Ｗｒcosθ±（ｈ／ｌ）・Ｗsinθ）／Ｗｒ                  （式６）
式６から判るように、後輪トルク補正量Ｒhosei は、最終的には後輪荷重Ｗｒに対する勾配θによる後輪の垂直荷重の変化量（後輪垂直増加分）で表すことができる。
【００８１】
ここで、式６において、ホイールベースｌは固定値、車両総重量Ｗ、及び重心ｈもほぼ固定値である。また、後輪荷重Ｗｒは空車時における重量とすれば固定値にできるので、検出する必要がない。さらに、摩擦係数μは、式６の最終右項を導く過程で打ち消されるので、検出する必要がない。タイヤ半径ｍも打ち消される。このようなことから、勾配θのみを変動値として検出し、その勾配θに基づいて式６から後輪トルク補正量Ｒhosei を求めることが可能である。
【００８２】
従って、本実施例では、四輪駆動車１００の進行方向及びそれに対する坂路が登坂であるか降坂であるかに応じて、Ｓ１１３，Ｓ１１５，Ｓ１１７，Ｓ１１８のいずれかにおいて、Ｓ１０２において演算された勾配θに基づいて式６の分子の演算式から後輪垂直増加分を演算し、Ｓ１１４において、Ｓ１１３，Ｓ１１５，Ｓ１１７，Ｓ１１８のいずれかにおいて演算された後輪垂直増加分に基づいて式６から後輪トルク補正量Ｒhosei を演算している。そして、本実施例では、Ｓ１１０において、Ｓ１１４において演算された後輪トルク補正量Ｒhosei を、Ｓ１０３において演算された後輪トルク要求値に乗算し、補正後の後輪トルク要求値としている。
【００８３】
後輪トルク要求値は、一般的に乾燥平坦路において、後輪トルクを後輪トルク要求値の通りに発生させてもスリップが生じない設定となっている。従って、前進登坂及び後進降坂では、スリップ限界の増加比率分、後輪トルク要求値を増大させても、スリップが生じることはない。また、前進降坂及び後進登坂では、スリップ限界の減少比率分、後輪トルク要求値を減少させないとスリップが生じる。
【００８４】
以上説明した本実施例の坂路におけるトルク制御によれば、四輪駆動車１００の前進による登坂路走行時或いは後進による降坂路走行時には、四輪駆動車１００の坂路走行時における後輪駆動トルクを、四輪駆動車１００の平坦路走行時における後輪駆動トルクよりも増加させるので、駆動性能を向上できる。また、四輪駆動車１００の前進による降坂路走行時或いは後進による登坂路走行時には、四輪駆動車１００の坂路走行時における後輪駆動トルクを、四輪駆動車１００の平坦路走行時における後輪駆動トルクよりも減少させるので、後輪１４，１５のスリップを抑制できる。このように、本実施例では、坂路における駆動性能の向上とスリップの抑制とを両立できる。従って、本実施例によれば、四輪駆動車１００の坂路走行時、四輪駆動車１００の進行方向とその方向に対する坂路の状況に応じて後輪１４，１５の駆動力を最適に制御でき、坂路でも平坦路と同じように、四輪駆動車１００の安定走行を実現できる。
【００８５】
図５にその効果を示す。図５は、勾配％の変化と、本実施例の制御有無における後輪要求トルクの変化との関係を示す。尚、実線は、本実施例の後輪トルク補正制御有りの場合における後輪要求トルクを、点線は、本実施例の後輪トルク補正制御無しの場合における後輪要求トルクを表す。
【００８６】
図５から明らかなように、勾配が大きく増加する登坂路の走行では、後輪トルク補正制御無し（点線）に対して後輪トルク補正制御有り（実線）の方が、動力性能代分、後輪要求トルクが大きく、駆動性能を向上していることが判る。また。勾配が大きく減少する降坂路の走行では、後輪トルク補正制御無し（点線）に対して後輪トルク補正制御有り（実線）の方が、スリップ防止代分、後輪要求トルクが小さく、スリップを抑制していることが判る。
【００８７】
次に、図３を用いて、Ｓ１０７における後輪トルクの増減量補正処理を説明する。
【００８８】
図３は、後輪トルクの増減量補正処理の流れを示す。
【００８９】
Ｓ１０６の判断結果が肯定（ＹＥＳ）の場合、Ｓ１０７に進み、Ｓ２０１乃至Ｓ２１０の処理を実行する。Ｓ２１０乃至Ｓ２０３，Ｓ２０７乃至Ｓ２１０の処理は、図１に示すＳ１１１乃至Ｓ１１３，Ｓ１１５乃至Ｓ１１８と同じ判断及び演算処理を行い、後輪垂直増加分を求める。
【００９０】
Ｓ２０３における前進登坂及びＳ２１０における後進降坂では、前述の通り、平坦路に比べてスリップ限界が高い。このため、後輪トルクを減らして後輪のスリップを収めるためには、後輪トルク補正量（増加量）が小さくなるように補正を行う必要がある。このようなことから、後輪荷重Ｗｒに対する勾配θによる後輪の垂直荷重の変化量（後輪垂直増加分）を用いて後輪トルク補正量（増加量）の補正を行う。すなわち式３の考え方を適用する。
【００９１】
Ｓ２０７における前進降坂及びＳ２０９における後進登坂では、前述の通り、平坦路に比べてスリップ限界が低い。このため、後輪トルクを減らして後輪のスリップを収めるためには、後輪トルク補正量（減少量）が大きくなるように補正を行う必要がある。このようなことから、後輪荷重Ｗｒに対する勾配θによる後輪の垂直荷重の変化量（後輪垂直増加分）を用いて後輪トルク補正量（減少量）の補正を行う。すなわち式４の考え方を適用する。
【００９２】
Ｓ２０４では、後輪トルク補正量（増減量）の補正を行うために、スリップ時補正ゲインＳhosei を求めるための演算処理を行う。
【００９３】
この演算においても、式２におけるスリップ限界における後輪トルク（伝達トルク）と式５における勾配分を含んだスリップ限界における後輪トルク（伝達トルク）との比率が用いられる。但し、スリップ時補正ゲインＳhosei は、後輪トルクを減少させてスリップを減少させる補正ゲインとなるので、式６の逆数となる。従って、スリップ時補正ゲインＳhosei は、式７のように、勾配θによる後輪の垂直荷重の変化量（後輪垂直増加分）に対する後輪荷重Ｗｒで表すことができる。
【００９４】
Ｓhosei ＝Ｔｒ／Ｔｒ′
＝ｍ（μ・Ｗｒ）／ｍ（μ（Ｗｒcosθ±（ｈ／ｌ）・Ｗsinθ）
＝Ｗｒ／（Ｗｒcosθ±（ｈ／ｌ）・Ｗsinθ）                  （式７）
Ｓ２０５では、後輪トルクを減少させて後輪のスリップを収めるために、Ｓ２０４において演算されたスリップ時補正ゲインＳhosei に基づいてスリップ時トルク減少量（後輪トルク要求値減少量）ＳＬＰを求めるための演算処理を行う。この演算処理では、後輪トルク要求値減少量を求めるための所定の基準値ＳＬＰbaseに、Ｓ２０４において演算されたスリップ時補正ゲインＳhosei を乗算することによってスリップ時トルク減少量ＳＬＰを求める。
【００９５】
Ｓ２０６では、Ｓ２０５において演算されたスリップ時トルク減少量ＳＬＰに基づいて後輪のスリップを収束させるための新たな後輪トルク要求値を求めるための演算処理を行う。この演算処理では、Ｓ１１０において演算された前回の補正後の後輪トルク要求値から、Ｓ２０５において演算されたスリップ時トルク減少量ＳＬＰを減算することによって新たな後輪トルク要求値を求める。
【００９６】
その後、Ｓ１１９において、増減量が補正された新たな後輪トルク要求値に基づいて後輪駆動制御を実行する。
【００９７】
以上説明した本実施例の後輪トルク増減量補正によれば、四輪駆動車１００の前進による登坂路走行時或いは後進による降坂路走行時には、後輪トルク補正量（増加量）を小さくできるので、四輪駆動車１００の坂路走行時における後輪駆動トルクを減少させることができる。また、四輪駆動車１００の前進による降坂路走行時或いは後進による登坂路走行時には、後輪トルク補正量（減少量）を大きくできるので、四輪駆動車１００の坂路走行時における後輪駆動トルクを減少させることができる。このように、本実施例では、坂路において後輪にスリップが生じた場合には、後輪トルク増減量を補正して後輪駆動トルクを減少させ、後輪のスリップの収束を図ることができるので、四輪駆動車１００の坂路における走行性の低下を抑制できる。
【００９８】
以上説明した実施例では、簡易な車両駆動装置に後輪トルク補正制御を適用する場合を例に挙げて説明したが、路面の摩擦係数及び後輪の荷重を検出できるシステムを搭載した車両駆動装置に後輪トルク補正制御を適用する場合には、式５を直接用いてスリップ限界の伝達トルクを求め、その伝達トルクを後輪トルク要求値として後輪駆動制御を行うようにしてもよい。
【００９９】
また、以上説明した実施例では、後輪のスリップ発生時の後輪トルクの減少を後輪トルク増減量の補正にて行ったが、電磁クラッチ３４の締結力を弱める或いは切り離すなどのクラッチ制御により後輪トルクを減少させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施例である四輪駆動車用車両駆動装置の後輪トルク補正制御を示す制御フローチャート。
【図２】図１の後輪トルク補正制御の原理を示す図であって、四輪駆動車に作用する力の関係を示す。
【図３】本発明の実施例である四輪駆動車用車両駆動装置の後輪スリップ時の後輪トルク増減量補正制御を示す制御フローチャート。
【図４】本発明の実施例である四輪駆動車用車両駆動装置の構成を示すブロック図。
【図５】図１の後輪トルク補正制御の効果を説明するための図であって、勾配の変化と、後輪要求トルクの変化を示す。
【符号の説明】
【０１０１】
１１，１２…前輪、１３…前輪車輪軸、１４，１５…後輪、１６…後輪車輪軸、２０…エンジン、３０…電動機、３１…駆動専用発電機、５０…４輪駆動制御装置、１００…四輪駆動車。
【図１】
2007276641.tif 000003
【図２】
2007276641.tif 000004
【図３】
2007276641.tif 000005
【図４】
2007276641.tif 000006
【図５】
2007276641.tif 000007