(57)【要約】【課題】二輪駆動状態から四輪駆動状態に切り替わる際に車両挙動が不安定になるのを抑制することが可能な車両の制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵは、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替え可能な車両に適用されるものであり、二輪駆動状態のときに、所定時間後に四輪駆動状態になる必要があると予測される場合に、二輪駆動状態から四輪駆動状態への切り替えを開始するように構成されている。そして、所定時間は、二輪駆動状態から四輪駆動状態に切り替わる際に必要とされる時間である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替え可能な車両に適用される車両の制御装置であって、
前記二輪駆動状態のときに、所定時間後に前記四輪駆動状態になる必要があると予測される場合に、前記二輪駆動状態から前記四輪駆動状態への切り替えを開始するように構成され、
前記所定時間は、前記二輪駆動状態から前記四輪駆動状態に切り替わる際に必要とされる時間であることを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替え可能な車両が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の車両の制御装置は、駆動方式の切替条件データである領域マップを備え、領域マップにおいて二輪駆動領域の場合に二輪駆動状態にするとともに、領域マップにおいて四輪駆動領域の場合に四輪駆動状態にするようになっている。なお、領域マップは、車体速度と駆動輪のスリップ率とをパラメータとし、アクセル開度に対応して複数設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６６７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、二輪駆動状態から四輪駆動状態への切り替えには時間が必要であり、たとえば急制動時などに、四輪駆動領域に移行したにもかかわらず、四輪駆動状態への切り替えが完了していない状況になると、車両挙動が不安定になるおそれがある。なお、車両挙動が不安定になる場合の一例としては、車速が低下しすぎてディスコネクト機構がコネクトできない場合や、グリップ限界を超えた状態（スリップが発生する状態）で四輪駆動状態に切り替えようとする場合などが挙げられる。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、二輪駆動状態から四輪駆動状態に切り替わる際に車両挙動が不安定になるのを抑制することが可能な車両の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による車両の制御装置は、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替え可能な車両に適用されるものであり、二輪駆動状態のときに、所定時間後に四輪駆動状態になる必要があると予測される場合に、二輪駆動状態から四輪駆動状態への切り替えを開始するように構成されている。そして、所定時間は、二輪駆動状態から四輪駆動状態に切り替わる際に必要とされる時間である。
【０００８】
このように構成することによって、四輪駆動状態になる必要があると予測される時点の所定時間前に、二輪駆動状態から四輪駆動状態への切り替えを開始することにより、四輪駆動状態になる必要があると予測される時点で四輪駆動状態への切り替えが完了するように制御することができるので、車両挙動が不安定になるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車両の制御装置によれば、二輪駆動状態から四輪駆動状態に切り替わる際に車両挙動が不安定になるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態によるＥＣＵを備える車両の駆動系統を示した概略構成図である。
【図２】図１の車両におけるＥＣＵの構成を示したブロック図である。
【図３】車両における二輪駆動状態から四輪駆動状態への切替制御の一例を示したフローチャートである。
【図４】切替マップに含まれる第１マップの一例である。
【図５】切替マップに含まれる第２マップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
まず、図１、図２、図４および図５を参照して、本発明の一実施形態によるＥＣＵ４を備える車両１００について説明する。
【００１３】
車両１００は、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）式を基本とするパートタイム式の四輪駆動車両である。この車両１００は、後輪８Ｒのみを駆動する二輪駆動状態と、後輪８Ｒおよび前輪８Ｆの両方を駆動する四輪駆動状態とを切り替え可能に構成されている。具体的には、車両１００は、図１に示すように、エンジン１と、変速機２と、トランスファ３と、ＥＣＵ４（図２参照）とを備えている。
【００１４】
エンジン１は、たとえばガソリンエンジンであり、走行用の駆動力を出力可能に構成されている。エンジン１は、たとえば、吸気通路に設けられたスロットルバルブのスロットル開度（吸入空気量）、燃料噴射量、点火時期などを調整することにより運転状態を制御可能である。このエンジン１の出力軸（クランクシャフト）は、変速機２に連結されている。
【００１５】
変速機２は、たとえばトルクコンバータおよび自動変速機を含んでいる。トルクコンバータは、入力側のポンプインペラおよび出力側のタービンランナなどを有しており、それらポンプインペラとタービンランナとの間で流体（作動油）を介して動力伝達を行うように構成されている。ポンプインペラはエンジン１の出力軸に連結され、タービンランナはタービンシャフトを介して自動変速機の入力軸に連結されている。また、トルクコンバータは、ロックアップクラッチが設けられ、ロックアップクラッチが係合することによってポンプインペラおよびタービンランナが一体的に回転するようになっている。自動変速機は、摩擦係合要素および遊星歯車装置などを有しており、選択的に摩擦係合要素を係合させることにより複数の変速段を成立させるように構成されている。自動変速機の出力軸は、トランスファ３に連結されている。
【００１６】
トランスファ３は、自動変速機の出力軸と後輪用プロペラシャフト５Ｒとを接続するとともに、自動変速機の出力軸と前輪用プロペラシャフト５Ｆとを接続または切断するために設けられている。すなわち、トランスファ３は、変速機２から出力される駆動力を後輪用プロペラシャフト５Ｒのみに伝達する状態と、変速機２から出力される駆動力を後輪用プロペラシャフト５Ｒおよび前輪用プロペラシャフト５Ｆの両方に伝達する状態とで切り替え可能に構成されている。
【００１７】
後輪用プロペラシャフト５Ｒには、後輪用デファレンシャル装置６Ｒおよび後輪用ドライブシャフト７Ｒを介して後輪８Ｒが連結されている。前輪用プロペラシャフト５Ｆには、前輪用デファレンシャル装置６Ｆおよび前輪用ドライブシャフト７Ｆを介して前輪８Ｆが連結されている。
【００１８】
ＥＣＵ４は、エンジン１の出力制御、変速機２の変速制御、二輪駆動状態と四輪駆動状態との切替制御などを行うように構成されている。ＥＣＵ４は、図２に示すように、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４２と、ＲＡＭ４３と、バックアップＲＡＭ４４と、インターフェース４５と、これらを互いに接続するバス４６とを備えている。なお、ＥＣＵ４は、本発明の「車両の制御装置」の一例である。
【００１９】
ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に記憶された各種制御プログラムやマップなどに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ４２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１による演算結果や各種センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ４４は、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。
【００２０】
インターフェース４５には、エンジン回転数センサ２１、アクセル開度センサ２２、ブレーキペダルセンサ２３、操舵角センサ２４、車速センサ２５、車輪速センサ２６、前後加速度センサ２７、横加速度センサ２８およびヨーレートセンサ２９などが接続されている。
【００２１】
エンジン回転数センサ２１は、エンジン１の出力軸の回転数を示す信号を検出する。アクセル開度センサ２２は、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度を示す信号を検出し、ブレーキペダルセンサ２３は、ブレーキペダルに対する操作の有無を示す信号を検出する。操舵角センサ２４は、ステアリングホイールの操舵角を示す信号を検出する。車速センサ２５は、車速を示す信号を検出し、車輪速センサ２６は、４輪（左右の前輪８Ｆおよび左右の後輪８Ｒ）の車輪速を示す信号を検出する。前後加速度センサ２７は、車両１００の前後加速度を示す信号を検出し、横加速度センサ２８は、車両１００の横加速度を示す信号を検出し、ヨーレートセンサ２９は、車両１００のヨーレートを示す信号を検出する。
【００２２】
また、インターフェース４５には、エンジン１、変速機２およびトランスファ３が接続されている。そして、ＥＣＵ４は、たとえば、スロットル開度、燃料噴射量および点火時期などを調整することにより、エンジン１の運転状態を制御するように構成されている。また、ＥＣＵ４は、たとえば、車速およびアクセル開度をパラメータとする変速マップに基づいて目標変速段を設定し、実際の変速段が目標変速段になるように制御することにより、自動変速機の変速制御を行うように構成されている。
【００２３】
さらに、ＥＣＵ４は、車両１００の運転状態に応じて、二輪駆動状態と四輪駆動状態との切替制御を行うように構成されている。ここで、ＥＣＵ４のＲＯＭ４２には、二輪駆動状態から四輪駆動状態に切り替えられる際に参照される切替マップが記憶されている。この切替マップは、後輪８Ｒの前後力と車速とをパラメータとする第１マップ（図４参照）と、後輪８Ｒの前後力と横加速度とをパラメータとする第２マップ（図５参照）とを含んでいる。なお、第２マップは、後輪８Ｒと路面との摩擦係数μに対応して複数設けられている。また、第１マップおよび第２マップにおいて、ハッチング領域が二輪駆動領域（２ＷＤ領域）であり、その他の領域が四輪駆動領域（４ＷＤ領域）である。
【００２４】
そして、従来では、二輪駆動状態から四輪駆動状態への切替制御を切替マップに準じて行っていた。たとえば、第１マップまたは第２マップにおいて四輪駆動領域に移行する場合に、二輪駆動状態から四輪駆動状態への切り替えを開始する。しかしながら、二輪駆動状態から四輪駆動状態への切り替えには時間が必要であり、たとえば急制動時などに、四輪駆動領域に移行したにもかかわらず、四輪駆動状態への切り替えが完了していない状況になると、車両挙動が不安定になるおそれがある。
【００２５】
そこで、本実施形態では、ＥＣＵ４は、二輪駆動状態のときに、所定時間後に四輪駆動状態になる必要があると予測される場合（所定時間後に四輪駆動状態への切り替えが完了している必要があると予測される場合）に、二輪駆動状態から四輪駆動状態への切り替えを開始するように構成されている。なお、所定時間は、予め設定された時間であり、二輪駆動状態から四輪駆動状態に切り替わる際に必要とされる時間（切り替えが開始されてから完了されるまでの時間）である。また、所定時間後に四輪駆動状態になる必要があると予測される場合とは、たとえば、所定時間後に切替マップで四輪駆動領域に移行していると予測される場合である。
【００２６】
具体的には、ＥＣＵ４は、二輪駆動状態であるときにおいて、制動中に第１条件が成立した場合に、四輪駆動状態への切り替えを開始するように構成されている。この第１条件は以下の式（１）である。
【００２７】
Ｖｎ≦Ｖｔ＋Ｖｇ×Ｔ    ・・・（１）
なお、式（１）において、Ｖｎは、現在の車速であり、Ｖｔは、四輪駆動状態への切り替え完了の目標車速であり、Ｖｇは、減速度（負の加速度）の絶対値であり、Ｔは、二輪駆動状態から四輪駆動状態に切り替わる際に必要とされる所定時間である。また、目標車速Ｖｔは、たとえば、第１マップの二輪駆動領域における車速についての最小値（第１マップの横軸における二輪駆動領域と四輪駆動領域との境界値）である。すなわち、式（１）は、現在の車速Ｖｎと減速度の絶対値Ｖｇとから、目標車速Ｖｔと所定時間Ｔとを考慮して、四輪駆動状態への切り替えを開始する必要があるか否かを判断するためのものである。つまり、第１条件である式（１）が成立する場合とは、所定時間後の車両１００の運転状態が第１マップにおいて四輪駆動領域に移行していると予測される場合である。
【００２８】
また、ＥＣＵ４は、二輪駆動状態であるときに第２条件が成立した場合に、四輪駆動状態への切り替えを開始するように構成されている。この第２条件は、所定時間後の車両１００の運転状態が第２マップにおいて四輪駆動領域に移行していると予測される場合に、成立すると判断される。なお、所定時間後の横加速度の予測値は、たとえば、車速、操舵角および摩擦係数μに基づいて算出される。また、所定時間後の前後力の予測値は、たとえば、エンジン回転数およびアクセル開度から推定されるエンジントルク、変速機２の変速比、および、後輪８Ｒの直径などに基づいて算出される。
【００２９】
−二輪駆動状態から四輪駆動状態への切替制御−
次に、図３を参照して、本実施形態のＥＣＵ４による二輪駆動状態から四輪駆動状態への切替制御について説明する。なお、以下の各ステップはＥＣＵ４により実行される。
【００３０】
まず、図３のステップＳ１において、二輪駆動状態であるか否かが判断される。そして、二輪駆動状態であると判断された場合には、ステップＳ２に移る。なお、二輪駆動状態ではないと判断された場合（四輪駆動状態である場合）には、リターンに移る。
【００３１】
次に、ステップＳ２において、制動中であるか否かが判断される。なお、制動中であるか否かは、たとえば、ブレーキペダルセンサ２３（図２参照）の検出結果に基づいて判断される。そして、制動中であると判断された場合には、ステップＳ３に移る。その一方、制動中ではないと判断された場合には、ステップＳ４に移る。
【００３２】
そして、ステップＳ３において、第１条件が成立するか否かが判断される。すなわち、上記した式（１）が成立するか否かが判断される。そして、第１条件が成立すると判断された場合には、ステップＳ５に移る。その一方、第１条件が成立しないと判断された場合には、ステップＳ４に移る。
【００３３】
また、ステップＳ４において、第２条件が成立するか否かが判断される。すなわち、所定時間後の車両１００の運転状態が第２マップにおいて四輪駆動領域に移行していると予測されるか否かが判断される。そして、第２条件が成立すると判断された場合には、ステップＳ５に移る。その一方、第２条件が成立しないと判断された場合には、ステップＳ６に移る。
【００３４】
そして、ステップＳ５では、二輪駆動状態から四輪駆動状態への切り替えが開始される。すなわち、切替マップに準じた切替制御よりも早期に四輪駆動状態への切り替えが開始される。たとえば、車両１００が急制動することにより第１条件が成立した場合には、四輪駆動状態への切り替えが開始される。また、アクセルペダルの操作量やステアリングホイールの操舵角が急変されるなどのことにより第２条件が成立した場合には、四輪駆動状態への切り替えが開始される。その後、リターンに移る。
【００３５】
また、ステップＳ６では、切替マップに準じた切替制御が行われる。たとえば、車両１００の運転状態が第１マップまたは第２マップにおいて四輪駆動領域に移行する場合に、四輪駆動状態への切り替えを開始し、車両１００の運転状態が第１マップおよび第２マップにおいて二輪駆動領域のままである場合に、二輪駆動状態が継続される。その後、リターンに移る。
【００３６】
−効果−
本実施形態では、上記のように、二輪駆動状態のときに、所定時間後に四輪駆動状態になる必要があると予測される場合に、二輪駆動状態から四輪駆動状態への切り替えを開始することによって、四輪駆動状態になる必要があると予測される時点で四輪駆動状態への切り替えが完了するように制御することができるので、車両挙動が不安定になるのを抑制することができる。
【００３７】
具体的には、車両１００が急制動することにより第１条件が成立した場合に、四輪駆動状態への切り替えを開始することによって、四輪駆動状態への切り替え完了の目標車速Ｖｔになる時点で、四輪駆動状態への切り替えが完了するように制御することができる。
【００３８】
また、アクセルペダルの操作量やステアリングホイールの操舵角が急変されるなどのことにより第２条件が成立した場合に、四輪駆動状態への切り替えを開始することによって、第２マップにおいて四輪駆動領域に移行する時点で、四輪駆動状態への切り替えが完了するように制御することができる。
【００３９】
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４０】
たとえば、本実施形態では、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）式を基本とするパートタイム式の四輪駆動車両を示したが、これに限らず、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）式を基本とするパートタイム式の四輪駆動車両などであってもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、走行用の駆動力源としてエンジン１のみが設けられる例を示したが、これに限らず、走行用の駆動力源としてエンジンおよび電動モータが設けられていてもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、エンジン１がガソリンエンジンである例を示したが、これに限らず、エンジンがディーゼルエンジンなどであってもよい。
【００４３】
また、本実施形態では、変速機２が自動変速機を含む例を示したが、これに限らず、変速機が無段変速機を含んでいてもよい。
【００４４】
また、本実施形態において、加速が予測されることによって第２条件が成立する場合には、エンジントルクを制限するようにしてもよいし、エンジントルクの立ち上がりを遅延させるようにしてもよい。すなわち、四輪駆動状態への切り替えが完了されるまで、グリップ限界を超えないようにエンジントルクを制御するようにしてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、ブレーキペダルセンサ２３の検出結果に基づいて制動中であるか否かを判断する例を示したが、これに限らず、ブレーキマスタシリンダ圧センサ（図示省略）や前後加速度センサなどの他のセンサの検出結果に基づいて制動中であるか否かを判断するようにしてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、所定時間後の車両１００の運転状態が第２マップにおいて四輪駆動領域に移行していると予測される場合に、第２条件が成立すると判断する例を示したが、これに限らず、所定時間後の車両１００の運転状態がグリップ限界を超えると予測される場合に、第２条件が成立すると判断するようにしてもよい。なお、グリップ限界は、たとえば、前後加速度、横加速度、摩擦係数μおよび車両諸元に基づいて算出される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替え可能な車両を制御する車両の制御装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
４      ＥＣＵ（車両の制御装置）
１００  車両
【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】
2017171092.tif 000007