(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前軸または後軸の何れか一方を機械式自動変速機を介してエンジンで駆動し、他方をモータで駆動する４輪駆動車の駆動制御装置において、
上記モータで駆動する上記他方に左右輪間の駆動力配分を可変自在な左右駆動力配分可変手段を設け、
上記機械式自動変速機の変速前から変速中にかけての駆動制御の変化に応じて発生する車両挙動の変化を推定し、上記左右駆動力配分可変手段で上記左右輪間の駆動力配分を可変して上記車両挙動変化を抑制すると共に、
上記機械式自動変速機の変速中は、変速中の４輪の合計駆動力が変速前の４輪の合計駆動力を維持するべく上記モータの駆動力を制御することを特徴とする４輪駆動車の駆動制御装置。
【請求項２】
走行する路面の路面摩擦係数が低い場合は、上記機械式自動変速機の変速中に上記モータで駆動する車輪の上限駆動力を制限することを特徴とする請求項１記載の４輪駆動車の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前軸または後軸の何れか一方を機械式自動変速機を介してエンジンで駆動し、他方をモータで駆動するハイブリッド方式の４輪駆動車の駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等の車両においては、低公害、省資源の観点からエンジンとモータとを併用するハイブリッド車が開発・実用化されており、このようなハイブリッド車のエンジンとモータの駆動形態には様々なものが提案されている。例えば、特開平９−２８４９１１号公報には、前軸または後軸の一方を無段変速機（ＣＶＴ）を介してエンジンで駆動し、他方をモータにより駆動して、走行状態などによりＦＦ、ＲＲ、４ＷＤを選択可能な４輪駆動車が開示されている。
【０００３】
また、エンジンと連結する変速機としては、先行技術で示されるトルクコンバータとＣＶＴの組み合わせ以外にも、手動変速機のクラッチとギヤシフトをアクチュエータにより自動化し、高効率を維持しながら通常の自動変速機同様に手動変速不要な機械式自動変速機（ＡＭＴ：Automatic Mechanical Transmission ）を用いることが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、手動変速機では、変速時にエンジンのスロットルを戻しながらクラッチを切断して変速するため、変速時に加速度が失われ、強い引き込み感を伴う変速ショックが生じる。そして、特に機械式自動変速機においては、ドライバが変速操作をしなくても変速が行われる場合があり、変速ショックに対する不快感が強くなる傾向があり、改善の必要性が高い。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、前軸または後軸の何れか一方を機械式自動変速機を介してエンジンで駆動し、他方をモータで駆動する４輪駆動車において、変速により発生が予想される強い引き込み感を伴う変速ショックを抑制し、例え、ドライバ操作によらない変速が行われても自然で、ドライバに不快感を与えることのない４輪駆動車の駆動制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の本発明による４輪駆動車の駆動制御装置は、前軸または後軸の何れか一方を機械式自動変速機を介してエンジンで駆動し、他方をモータで駆動する４輪駆動車の駆動制御装置において、上記モータで駆動する上記他方に左右輪間の駆動力配分を可変自在な左右駆動力配分可変手段を設け、上記機械式自動変速機の変速前から変速中にかけての駆動制御の変化に応じて発生する車両挙動の変化を推定し、上記左右駆動力配分可変手段で上記左右輪間の駆動力配分を可変して上記車両挙動変化を抑制すると共に、上記機械式自動変速機の変速中は、変速中の４輪の合計駆動力が変速前の４輪の合計駆動力を維持するべく上記モータの駆動力を制御することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載の本発明による４輪駆動車の駆動制御装置は、請求項１記載の４輪駆動車の駆動制御装置において、走行する路面の路面摩擦係数が低い場合は、上記機械式自動変速機の変速中に上記モータで駆動する車輪の上限駆動力を制限することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１記載の４輪駆動車の駆動制御装置は、モータで駆動する他方に左右輪間の駆動力配分を可変自在な左右駆動力配分可変手段を設け、機械式自動変速機の変速前から変速中にかけての駆動制御の変化に応じて発生する車両挙動の変化を推定し、左右駆動力配分可変手段で左右輪間の駆動力配分を可変して車両挙動変化を抑制すると共に、機械式自動変速機の変速中は、変速中の４輪の合計駆動力が変速前の４輪の合計駆動力を維持するべくモータの駆動力を制御する。このため、通常走行状態から変速状態に移行しても、途絶えられるエンジンからの駆動力はモータにより補完され、強い引き込み感を伴う変速ショックが抑制されて、例え、ドライバ操作によらない変速が行われても自然で、ドライバに不快感を与えることがない。また、変速中は前後軸で走行する状態からモータで駆動する他方の軸のみの走行状態に変わるため、左右駆動力配分可変手段により車両に新たに生じるアンダーステア傾向或いはオーバーステア傾向を抑制して、変速に移行する際の車両挙動を安定させることができる。
【００１０】
また、請求項２記載の４輪駆動車の駆動制御装置は、走行する路面の路面摩擦係数が低い場合は、機械式自動変速機の変速中にモータで駆動する車輪の上限駆動力を制限するようにして、変速時にモータで駆動力を補完する際に、モータで駆動する他方の軸の駆動力が大きくなりすぎることを抑制し、低μ路であっても安定した車両挙動を保てるようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図７は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両に搭載した駆動制御装置の全体説明図、図２はリヤファイナルドライブ装置の構成説明図、図３は駆動制御プログラムのフローチャート、図４は前輪駆動力演算ルーチンのフローチャート、図５はエンジン回転数とスロットル開度に対するエンジントルクの特性説明図、図６はクラッチレリーズストロークに対するクラッチ伝達トルク容量の特性説明図、図７は駆動制御装置による効果を説明するタイムチャートである。
【００１３】
図１において、符号１は車両を示し、符号２はエンジンで、車両前部に配置されている。このエンジン２の出力軸は機械式自動変速機３に接続されており、エンジン駆動力が、この機械式自動変速機３から図示しないディファレンシャル装置を介して前軸４に伝達されて、左前輪５fl及び右前輪５frを駆動する構成となっている。
【００１４】
機械式自動変速機３は、エンジン２のフライホイールに対しクラッチディスクを圧接・離隔させる通常の機械式クラッチで構成したクラッチ装置と、後段と前進複数段の変速が可能な歯車式変速機（以上図示せず）とからなる。そして、クラッチ装置は、変速機が自動変速される際には、これにともない自動的に断接制御され、手動変速のみならず自動変速も可能に構成されている。
【００１５】
また、ドライバが操作する車両１のセレクトレバー３ａには、Ｎ（ニュートラル）レンジ、Ｒ（リバース）レンジ、自動変速モードに相当するＤ（ドライブ）レンジ、手動変速モードに相当するＭ（マニュアル）レンジが設けられている。
【００１６】
一方、符号６はモータを示し、このモータ６の出力軸はリヤファイナルドライブ装置７に接続されており、モータ駆動力が、リヤファイナルドライブ装置７を介して後軸８に伝達されて、左後輪５rl及び右後輪５rrを駆動するように構成されている。
【００１７】
モータ６は、エンジン駆動の発電機９からバッテリ１０に蓄電した電力により駆動される。また、車両１の減速時は、モータ６により発電し、バッテリ１０に蓄電するように構成され、エネルギ効率の良い運転が可能になっている。
【００１８】
また、リヤファイナルドライブ装置７は、図２に示すように、左右輪間の差動機能と動力配分機能を有するもので、ベベルギヤ式の差動機構部１１と、３列歯車からなる歯車機構部１２と、後輪における左右輪間の駆動力配分を可変する２組のクラッチ機構部１３とから主要に構成され、ディファレンシャルキャリア１４内に一体的に収容されている。
【００１９】
また、モータ６からの駆動力を伝達するドライブピニオン１５は、差動機構部１１のディファレンシャルケース１６の外周に設けられたファイナルギヤ１７と噛合されている。
【００２０】
差動機構部１１は、ディファレンシャルケース１６に固定したピニオンシャフト１８に回転自在に軸支されたディファレンシャルピニオン１９と、これに噛み合う左右のサイドギヤ２０Ｌ，２０Ｒをディファレンシャルケース１６内に収容して構成されている。これらサイドギヤ２０Ｌ，２０Ｒには、後軸８の端部がそれぞれ軸着されている。
【００２１】
歯車機構部１２は、第１，第２，第３の歯車２１z1，２１z2，２１z3が、後軸８を回転中心として差動機構部１１側から順に並設されており、第１の歯車２１z1は、ディファレンシャルケース１６に固定され、第２，第３の歯車２１z2，２１z3は、後軸８に固定されている。
【００２２】
これら第１，第２，第３の歯車２１z1，２１z2，２１z3は、同一回転軸芯上に配設された第４，第５，第６の歯車２１z4，２１z5，２１z6と噛合され、第４の歯車２１z4は、クラッチ機構部１３の第１のデフコントロールクラッチ２２ａを介して第５の歯車２１z5と連結・解放自在に構成されている。また、第４の歯車２１z4は、クラッチ機構部１３の第２のデフコントロールクラッチ２２ｂを介して第６の歯車２１z6と連結・解放自在に構成されている。
【００２３】
そして、第１，第２，第３，第４，第５，第６の歯車２１z1，２１z2，２１z3，２１z4，２１z5，２１z6のそれぞれの歯数ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４，ｚ５，ｚ６は、例えば、８２，７８，８６，４６，５０，４２に設定されており、第１，第４の歯車２１z1，２１z4の歯車列（（ｚ４／ｚ１）＝０．５６）を基準として、第２，第５の歯車２１z2，２１z5の歯車列（（ｚ５／ｚ２）＝０．６４）が増速、第３，第６の歯車２１z3，２１z6の歯車列（（ｚ６／ｚ３）＝０．４９）が減速の歯車列となっている。
【００２４】
このため、第１，第２のデフコントロールクラッチ２２ａ，２２ｂの両方を連結作動させない場合、ドライブピニオン１５からの駆動力は、そのまま差動機構部１１を経て左右後輪５rl，５rrに等配分されるが、第１のデフコントロールクラッチ２２ａを連結作動させた場合は、右後輪５rrのトルク配分が大きくなり、通常の路面μであれば車両の左旋回性が向上される。また逆に、第２のデフコントロールクラッチ２２ｂを連結作動させた場合は、左後輪５rlのトルク配分が大きくなり、通常の路面μであれば車両の右旋回性が向上される。
【００２５】
第１，第２のデフコントロールクラッチ２２ａ，２２ｂは、複数のソレノイドバルブを擁した油圧回路で構成するデフコントロールクラッチ駆動部２３と接続されており、このデフコントロールクラッチ駆動部２３で発生される油圧で解放・連結が行われる。そして、デフコントロールクラッチ駆動部２３を駆動させる制御信号（各ソレノイドバルブに対する出力信号）は、制御装置３０から出力されるようになっている。こうして、リヤファイナルドライブ装置７とデフコントロールクラッチ駆動部２３とで左右駆動力配分可変手段が構成されている。
【００２６】
制御装置３０は、マイクロコンピュータとその周辺回路により構成され、車両全体の総合的な制御、すなわち、エンジン２に関する制御、機械式自動変速機３に関する制御（主にクラッチ装置の制御）、モータ６に関する制御、バッテリ１０に関する制御、デフコントロールクラッチ駆動部２３に関する制御等を実行すると共に、車両１の駆動制御を実行する。
【００２７】
そして、制御装置３０では、駆動制御に関しては、機械式自動変速機３のクラッチ装置のクラッチレリーズストローク、エンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度Ｔｈ、ギヤ比ｉ、車速Ｖ、操舵角θ等のセンサ値、シフトポジション等のスイッチ信号や、路面摩擦係数μ等の推定演算値が入力されて、後述する駆動制御プログラムに従って車両１の駆動制御を実行する。
【００２８】
以下、制御装置３０で実行される駆動制御を、図３の駆動制御プログラムのフローチャートに基づき説明する。この駆動制御プログラムは所定時間毎に実行され、まず、ステップ（以下「Ｓ」と略称）１０１で必要パラメータ、すなわち、機械式自動変速機３のクラッチ装置のクラッチレリーズストローク、エンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度Ｔｈ、ギヤ比ｉ、車速Ｖ、操舵角θ等のセンサ値、シフトポジション等のスイッチ信号や、路面摩擦係数μ等の推定演算値を入力する。
【００２９】
次いで、Ｓ１０２に進み、通常の駆動制御を実行する。この通常の駆動制御とは、後輪駆動力を、４輪駆動車としての性能を発揮するために前輪駆動力に所定の比率、例えば、０．３を乗じた値に制御することを基本として実行する。そして、高μ路等の走行条件により、４輪駆動車としての性能が必要無い場合は、前輪駆動力に乗じる比率を０にする等して可変し駆動制御する。
【００３０】
その後、Ｓ１０３に進み、変速が開始されたか否か判定する。この変速開始の判定は、クラッチレリーズストロークの値から判定する。この判定の結果、変速開始ではない場合は、再びＳ１０１に戻り、変速開始の場合はＳ１０４に進む。
【００３１】
Ｓ１０４では、図４に示す前輪駆動力Ｆfa演算ルーチンに従って、前輪駆動力Ｆfaを演算する。図４のフローチャートでは、まず、Ｓ２０１で、エンジン回転数Ｎｅとスロットル開度Ｔｈを基に、予め設定しておいたマップ（図５）を参照してエンジントルクＴｅを設定する。
【００３２】
次いで、Ｓ２０２に進み、クラッチレリーズストロークを基に予め設定しておいたマップ（図６）を参照してクラッチ伝達トルク容量Ｔｃを設定する。
【００３３】
その後、Ｓ２０３に進み、エンジントルクＴｅとクラッチ伝達トルク容量Ｔｃとを比較して、エンジントルクＴｅの方がクラッチ伝達トルク容量Ｔｃより小さければＳ２０４に進み、トランスミッション入力トルクＴｉをエンジントルクＴｅとする。また、エンジントルクＴｅがクラッチ伝達トルク容量Ｔｃ以上の場合はＳ２０５に進み、トランスミッション入力トルクＴｉをクラッチ伝達トルク容量Ｔｃとする。
【００３４】
そして、Ｓ２０４或いはＳ２０５でトランスミッション入力トルクＴｉを設定した後、Ｓ２０６に進み、前輪駆動力Ｆfaを以下（１）式に基づき演算する。
Ｆfa＝Ｔｉ・ｉ／Ｒ      …（１）
ここで、Ｒはタイヤ半径。
【００３５】
Ｓ１０４で前輪駆動力Ｆfaを演算した後、Ｓ１０５に進み、目標４輪合計駆動力Ｆ4tを演算する。
この目標４輪合計駆動力Ｆ4tは、変速前の４輪合計駆動力Ｆ１と変速後の４輪合計駆動力Ｆ２と変速開始からの経過時間ｔとで以下の（２）式に基づき演算する。Ｔ０を目標とする変速時間として、
Ｆ4t＝（Ｆ２−Ｆ１）・ｔ／Ｔ０＋Ｆ１    …（２）
すなわち、変速前の４輪合計駆動力Ｆ１と変速後の４輪合計駆動力Ｆ２とから経過時間ｔに応じた、変速中の目標４輪合計駆動力Ｆ4tの変化を推定して、変速中の目標４輪合計駆動力Ｆ4tを滑らかに設定する。
【００３６】
ここで、変速前の４輪合計駆動力Ｆ１は、変速前のエンジントルクをＴe1、ギヤ比をｉ１、ファイナルギヤ比をＧｆとすると、
Ｆ１＝Ｔe1・ｉ１・Ｇｆ／Ｒ
尚、エンジントルクＴe1は、変速前のエンジン回転数Ｎe1とスロットル開度Ｔh1を基に図５を参照して求めたものである。
【００３７】
また、変速後の４輪合計駆動力Ｆ２は、変速後のエンジントルクをＴe2、ギヤ比をｉ２として、
Ｆ２＝Ｔe2・ｉ２・Ｇｆ／Ｒ
ここで、変速後のエンジントルクＴe2は、変速後のエンジン回転数Ｎe2とスロットル開度Ｔh2を基に図５を参照して求めたものである。そして、変速後のエンジン回転数Ｎe2は、Ｎe2＝Ｎe1・ｉ１／ｉ２で算出する。
【００３８】
次いで、Ｓ１０６に進むと、Ｓ１０４で演算した前輪駆動力ＦfaとＳ１０５で演算した目標４輪合計駆動力Ｆ4tとを基に、後輪目標駆動力Ｆrtを演算する。
Ｆrt＝Ｆ4t−Ｆfa              …（３）
【００３９】
次に、Ｓ１０７に進み、後輪目標駆動力Ｆrtが、タイヤのスリップ限界を超えるか否か判定する。このタイヤのスリップ限界を規定する限界値は、路面摩擦係数μに応じて設定し、限界値＝Ｗｒ・μ・Ｒ（Ｗｒは後軸荷重）で設定する。
【００４０】
このＳ１０７での結果、後輪目標駆動力Ｆrtが限界値以上の場合はＳ１０８で後輪目標駆動力Ｆrtを限界値（＝Ｗｒ・μ・Ｒ）に制限して、Ｓ１０９へと進む。一方、Ｓ１０７での結果、後輪目標駆動力Ｆrtが限界値を越えていなければ、そのまま、Ｓ１０９に進む。
【００４１】
Ｓ１０９では、車両挙動に応じて左右駆動力配分比Ｆri／Ｆro（旋回内側車輪の駆動力／旋回外側車輪の駆動力）を設定する。
Ｆri／Ｆro＝ｋ・｜θ｜・Ｖ          …（４）
ここで、ｋは定数。
【００４２】
すなわち、前輪駆動は弱アンダーステア傾向、後輪駆動ではオーバーステア傾向の旋回特性となる。そのため変速時には、モータ６による後輪駆動となるため、ステア特性は、弱アンダーステア傾向からオーバーステア傾向に変化し、ドライバに不自然な感覚を与える可能性がある。そこで、このステア特性の変化を抑制するべく左右駆動力配分比Ｆri／Ｆroを補正して設定するのである。ここで、旋回特性の変化は操舵角θと車速Ｖが大きいほど顕著となるので、左右駆動力配分比Ｆri／Ｆroは、上記（４）式に示すように、例えば操舵角θと車速Ｖの積に比例した値とする。尚、本実施の形態では、後輪をモータ駆動とするため、変速時にリヤ駆動となり、オーバーステア傾向を緩和するため旋回外側車輪のトルクを減少するようになっているが、前輪をモータ駆動する場合には、アンダーステア傾向となるため、旋回内側車輪のトルクを減少することでアンダーステア傾向を緩和することができる。
【００４３】
そして、Ｓ１１０に進み、Ｓ１０６或いはＳ１０８で制限して設定した後輪目標駆動力Ｆrtに基づきモータ６を駆動制御すると共に、Ｓ１０９で演算した左右駆動力配分比Ｆri／Ｆroに基づきデフコントロールクラッチ駆動部２３に対して制御信号を出力しデフコントロールクラッチ制御する。
【００４４】
その後、Ｓ１１１で変速が終了したか否か判定し、変速が終了していなければ再びＳ１０４からの処理を繰り返し、変速が終了していればルーチンから抜ける。
【００４５】
このような本発明の実施の形態による駆動制御装置による効果を、図７に示すのタイムチャートで説明する。まず、図７（ｂ）でクラッチレリーズストロークの値から機械式自動変速機３のクラッチ装置が係合状態にあるときには、通常の駆動制御が行われ、４輪合計の駆動力は、図７（ａ）に示すように、前輪の駆動力と後輪の駆動力の和で表される。
【００４６】
その後、図７（ｂ）に示すように、クラッチレリーズストロークの値から機械式自動変速機３のクラッチ装置が解放に向かい変速を開始すると、図７（ａ）に示すように、エンジン２により駆動される前輪の駆動力は減少し、変速中では前輪の駆動力はゼロとなる。このとき、モータ６により駆動される後輪の駆動力（外側後輪＋内側後輪）は次第に増加し、旋回中では、この後輪の駆動力が上記（３）式により求められた値となって、４輪合計の駆動力となるように滑らかに補われて出力される。このため、変速により発生が予想される強い引き込み感を伴う変速ショックが抑制され、例え、ドライバ操作によらない変速が行われても自然で、ドライバに不快感を与えることが防止される。また、変速中にモータ駆動力で補うにあたり、後輪の駆動力は、路面摩擦係数μに応じた限界値（＝Ｗｒ・μ・Ｒ）に制限されるため、後輪がスリップすることが確実に防止される。
【００４７】
また、この時の後輪の駆動力は、車両１の車速Ｖと旋回状態とを考慮して、上記（４）式に基づき旋回外側後輪に多く配分される。このため、例え、車両１が旋回中であっても車両のステア特性が変わるようなことが無く安定した旋回走行が継続できる。
【００４８】
そして、図７（ｂ）に示すように、クラッチレリーズストロークの値から機械式自動変速機３のクラッチ装置が係合されていくと、図７（ａ）に示すように、エンジン２により駆動される前輪の駆動力は再び増加され、モータ６により駆動される後輪の駆動力は再び減少される。その後、機械式自動変速機３のクラッチ装置が係合されると、再び通常の駆動制御に移行する。
【００４９】
尚、本実施の形態による機械式自動変速機３は、自動変速可能な歯車変速機で説明したが、本発明はサブクラッチ付きの機械式自動変速機でも適用でき、この場合には、変速中でもトルクの伝達が可能なため、後輪目標駆動力Ｆrtを低く抑えることができ、バッテリ１０の消費電流を抑えることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、リヤファイナルドライブ装置７に設けた左右動力配分機能を用いて左右に駆動力の配分を行うようになっているが、ホイールモータを使用して左右輪の駆動力配分を行っても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、前軸または後軸の何れか一方を機械式自動変速機を介してエンジンで駆動し、他方をモータで駆動する４輪駆動車において、変速により発生が予想される強い引き込み感を伴う変速ショックを抑制し、例え、ドライバ操作によらない変速が行われても自然で、ドライバに不快感を与えることが有効に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両に搭載した駆動制御装置の全体説明図
【図２】リヤファイナルドライブ装置の構成説明図
【図３】駆動制御プログラムのフローチャート
【図４】前輪駆動力演算ルーチンのフローチャート
【図５】エンジン回転数とスロットル開度に対するエンジントルクの特性説明図
【図６】クラッチレリーズストロークに対するクラッチ伝達トルク容量の特性説明図
【図７】駆動制御装置による効果を説明するタイムチャート
【符号の説明】
１    車両
２    エンジン
３    機械式自動変速機
４    前軸
５fl，５fr  前輪
５rl，５rr  後輪
６    モータ
７    リヤファイナルドライブ装置（左右駆動力配分可変手段）
８    後軸
１０    バッテリ
２３    デフコントロールクラッチ駆動部（左右駆動力配分可変手段）
３０    制御装置
【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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