(57)【要約】【課題】前後輪の一方をエンジンで駆動し且つ他方をモータで駆動可能とし、エンジンで駆動される発電機の交流電圧を整流し、それをインバータで変換してモータに交流電圧を付与する場合に、過電圧によるインバータスイッチング素子の損傷を抑制防止する。【解決手段】モータ４のロールバック状態を検出したら、トルクを発生するｑ軸電流と共にトルクに寄与しないｄ軸電流が流れるように目標電機子電流を設定することにより、モータ４の回生による発電電力を消費して直流リンク電圧の増大を抑制防止し、もってインバータ１０のスイッチング素子の損傷を抑制防止することができる。モータ４がロールバック状態から力行に移行したときに当該力行に必要なトルクを発生するための発電量をロールバック状態時に増加するように発電機７の界磁電流を制御することにより、モータ４がロールバックから力行に移行したときのトルク不足を回避することができる。【選択図】図１４
2009219189.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を駆動可能な３相交流電動機と、前記エンジンで駆動され且つ発電した電力で前記電動機を駆動する発電機と、前記発電機の界磁電流を制御する発電機制御部と、前記発電機の交流発電電力を直流電力に変換する整流回路部と、設定される目標電機子電流に応じて前記整流回路部からの直流電力を３相交流電力に変換して前記電動機に出力するインバータと、少なくとも前記電動機の目標電機子電流を設定して当該電動機のトルクを制御する電動機制御部とを備えた四輪駆動車両において、前記電動機の磁束に直交するｑ軸電流成分とｄ軸電流成分を個別に制御可能なベクトル制御インバータを前記インバータとして用い、前記電動機制御部は、電動機のロールバック状態を検出した場合に、トルクを発生するｑ軸電流と共にトルクに寄与しないｄ軸電流が流れるように目標電機子電流を設定するロールバック制御部を備えたことを特徴とする四輪駆動車両。
【請求項２】
前記ロールバック制御部は、前記ｑ軸電流及びｄ軸電流による損失電力量が電動機ロールバックトルクによる回生電力より大きくなるように前記目標電機子電流を設定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】
前記発電機制御部は、前記電動機がロールバック状態から力行に移行したときに当該力行に必要なトルクを発生するための発電量を電動機のロールバック状態時に増加するように発電機の界磁電流を制御することを特徴とする請求項１又は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を電動機（モータ）で駆動可能とした四輪駆動車両に関し、特にエンジンで発電機を駆動し、その発電機で発電された電力で電動機を駆動するバッテリレスの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、例えば前後輪の何れか一方（以下、主駆動輪とも記す）をエンジンで駆動し、前後輪の何れか他方（以下、従駆動輪とも記す）をモータで補助駆動するように構成すると共に、エンジンで発電機を駆動し、その発電機で発電された電力でモータを直接駆動する、所謂バッテリレス（発電機とモータとの間に蓄電装置がない）のモータ四輪駆動車両がある（例えば特許文献１参照）。このモータ四輪駆動車両では、前記発電機の交流発電電圧を整流回路部で直流電圧に変換し、インバータで、パルス幅変調制御によるパルス電圧の平均値が所定の電圧に等しくなるようにパルス幅を調整することで前記直流電圧を交流電圧に変換してモータに出力するように構成されており、発電機の発電量を発電機制御部で制御し、モータの回転駆動力をモータ制御部で制御する。また、発電機の界磁コイルに流れる界磁電流の調節によって、当該発電機の発電量（発電電圧）を調節するようにしている。また、モータの駆動トルクは、前記インバータによる電機子電流制御と界磁コイルの界磁電流制御とによって制御され、モータの高回転時には、モータの界磁電流を周知の弱め界磁制御することで、モータの誘起電圧を抑制して高回転時の出力を確保するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−１８６１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記特許文献１に記載されるようなバッテリレスのモータ四輪駆動車両において、モータが前進方向のトルクを出力しながら上り坂でずり下がる、所謂ロールバックするとモータが回生作動し、その発電電力がインバータ上流側のコンデンサに蓄積してインバータへの直流リンク電圧が増大し、インバータのスイッチング素子が損傷する恐れがある。
本発明はこれらの諸問題を解決すべくなされたものであり、ロールバック時のインバータのスイッチング素子の損傷を抑制防止することが可能な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】
以上の課題を解決するため、本発明に係る四輪駆動車両は、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を駆動可能な３相交流電動機と、前記エンジンで駆動され且つ発電した電力で前記電動機を駆動する発電機と、前記発電機の界磁電流を制御する発電機制御部と、前記発電機の交流発電電力を直流電力に変換する整流回路部と、設定される目標電機子電流に応じて前記整流回路部からの直流電力を３相交流電力に変換して前記電動機に出力するインバータと、少なくとも前記電動機の目標電機子電流を設定して当該電動機のトルクを制御する電動機制御部とを備えた四輪駆動車両において、前記電動機の磁束に直交するｑ軸電流成分とｄ軸電流成分を個別に制御可能なベクトル制御インバータを前記インバータとして用い、前記電動機制御部は、電動機のロールバック状態を検出した場合に、トルクを発生するｑ軸電流と共にトルクに寄与しないｄ軸電流が流れるように目標電機子電流を設定するロールバック制御部を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る四輪駆動車両によれば、電動機のロールバック状態を検出した場合に、トルクを発生するｑ軸電流と共にトルクに寄与しないｄ軸電流が流れるように目標電機子電流を設定することにより、回生作動によって発生した電力を消費して直流リンク電圧の増大を抑制防止し、もってインバータのスイッチング素子の損傷を抑制防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図を参照して本発明の四輪駆動車両の実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態の四輪駆動車両のシステム構成を説明する図である。
この図１に示すように、本実施形態の四輪駆動車両は、前左右輪１Ｌ、１Ｒが、エンジン２によって駆動される主駆動輪であり、後左右輪３Ｌ、３Ｒが、モータ（電動機）４によって駆動可能な従駆動輪である。
エンジン２の回転トルクＴｅが、トランスミッション３０及びディファレンスギヤ３１を通じて前左右輪１Ｌ、１Ｒに伝達される。
前記トランスミッション３０には、現在の変速のレンジを検出するシフト位置検出手段３２が設けられ、該シフト位置検出手段３２は、検出したシフト位置信号を四輪駆動（以下、４ＷＤとも記す）コントローラ８に出力する。なお、本実施形態のトランスミッション３０は自動変速機である。
【０００７】
また、前記エンジン２には発電機７が取付けられている。この発電機７は、例えばエンジン２内の回転軸、例えばカムシャフトやクランクシャフト、或いはそれらと共に回転する歯車軸等にプーリを介して接続されている。この発電機７は、エンジン２の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転し、その回転数Ｎｈに応じた電流を発電すると共に、発電機界磁制御回路４１によって調整される界磁電流Ｉｆｈに応じて、エンジン２に対する負荷となり、その負荷トルクに応じた電力（電圧）を発電する。発電機界磁制御回路４１は４ＷＤコントローラ８によって制御され、発電機７の発電電圧は電圧センサ２２から４ＷＤコントローラ８にモニタされる。
【０００８】
その発電機７が発電した電力は、電線（パワーケーブル）９を介してモータ４に供給可能となっている。その電線９の途中には、発電機７の交流発電電圧を直流電圧に変換する整流回路部５及び整流回路部５からの直流電圧を３相交流電圧に電力変換してモータ４に供給するインバータ１０が設けられている。また、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。また、符号１３はディファレンスギヤを示す。
【０００９】
また、前記エンジン２の吸気管路１４（例えばインテークマニホールド）には、スロットルバルブ１５が介装されている。このスロットルバルブ１５は、通常時は、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。但し、このスロットルバルブ１５は、アクセルペダル１７の踏込み量に機械的に連動していない、所謂アクセル・バイ・ワイヤであり、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スロットル開度が調整制御される。
【００１０】
具体的には、アクセルペダル１７の踏込み量、即ちアクセル開度Ａｃｃをアクセルセンサ１６で検出し、通常は、その検出されたアクセル開度Ａｃｃに応じたスロットル開度になるように、ステップモータ１９の回転角、即ちステップ数を制御する。ステップモータ１９の回転角は、スロットルセンサで検出されたスロットル開度検出値に基づいて、モータコントローラ２０からの駆動信号によってフィードバック制御される。
【００１１】
ここで、前記スロットルバルブ１５のスロットル開度を前記アクセルペダル１７の踏込み量に応じたスロットル開度と異なるスロットル開度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２の出力トルクを制御することができる。ちなみに、エンジンコントローラ１８や４ＷＤコントローラ８からスロットル開度指令値が出力されたときには、当該スロットル開度指令値が達成されるようにスロットル開度を制御する。なお、前記アクセルセンサ１６で検出されたアクセル開度Ａｃｃは４ＷＤコントローラ８にも出力される。
【００１２】
また、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数センサ２１を備え、エンジン回転数センサ２１は、検出したエンジン回転数Ｎｅをエンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力する。
エンジンコントローラ１８は、例えば前記アクセルセンサ１６で検出されたアクセルペダル１７の踏込み量、即ちアクセル開度Ａｃｃに応じた目標回転トルクが得られるようにエンジン２の運転状態を制御する。また、このエンジンコントローラ１８内には、エンジン２によって駆動される前左右輪１Ｌ、１Ｒの回転数が車体速度を大幅に上回るスリップ過多の状態なると、前記スロットルバルブ１５のスロットル開度を閉方向に調整して、当該エンジン２の駆動トルクを低減し、もって前左右輪１Ｌ、１Ｒのスリップを抑制する機能なども備えている。
【００１３】
また、図中の符号３４はブレーキペダルであって、そのブレーキペダル３４のストローク量がブレーキストロークセンサ３５によって検出される。そして、ブレーキストロークセンサ３５は、検出したブレーキストローク量を制動コントローラ３６及び４ＷＤコントローラ８に出力する。
制動コントローラ３６は、入力したブレーキストローク量に応じて、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒに装備したディスクブレーキなどの制動装置３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲを通じて車両に作用する制動トルクを制御する。
【００１４】
また、前記発電機７は、特に出力電圧Ｖを調整するための発電機界磁制御回路４１を備え、４ＷＤコントローラ８によって発電機界磁電流Ｉｆｈが制御されることで、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。発電機界磁制御装置４１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、発電機界磁電流Ｉｆｈはチョッパ制御される。
【００１５】
また、前記インバータ１０の発電機５側には、インバータ１０への直流リンク電圧を検出するための電圧センサ２４が設けられている。後述するように、前記電線９には、整流回路部５からの直流電圧を一時的にホールドして平滑化するコンデンサが設けられ、このコンデンサ部位における電圧値をインバータ１０への直流リンク電圧として検出する。この電圧センサ２４で検出された直流リンク電圧は電圧検出回路２３で検出され、その検出直流リンク電圧値が４ＷＤコントローラ８で読込まれる。
【００１６】
また、モータ４は、４ＷＤコントローラ８からの指令によってインバータ１０からの出力電圧が制御され、そのインバータ１０からの出力電圧によって駆動トルクＴｍが調整される。インバータ１０の具体的な構成の一例を図２に示す。このインバータ１０は、モータ４の電機子電流をｑ軸電流成分とｄ軸電流成分に個別に制御可能なベクトル制御インバータである。このインバータ１０内には、スイッチング素子として６個のＭＯＳＦＥＴＱが設けられており、その夫々に整流用ダイオードＤが接続されている。そして、４ＷＤコントローラ８からモータ目標電圧が出力されると、ＭＯＳＦＥＴドライバ５１によるＰＷＭ（パルス幅変調）制御によって、これらＭＯＳＦＥＴＱを高速にオン・オフし、インバータ１０からの出力電圧がモータ目標電圧に等しくなるように制御される。これらのＭＯＳＦＥＴＱのうち、例えば図の上側のＭＯＳＦＥＴＱを上アーム、図の下側のＭＯＳＦＥＴＱを下アームと呼ぶ。また、インバータ１０の上流側には平滑用のコンデンサＣが配設されている。
【００１７】
前記モータ４は、インバータ１０による電機子電流制御及びモータ界磁制御回路４３によるモータ界磁電流制御によってトルク制御が行われる。このモータ界磁電流Ｉｆｍは、モータ界磁制御回路４３から４ＷＤコントローラ８にモニタされる。また、このモータ界磁電流Ｉｆｍもチョッパ制御される。
また、前記モータ４の駆動軸の回転数Ｎｍを検出するモータ用回転数センサ２６を備え、該モータ用回転数センサ２６は、検出したモータ４の回転数信号を４ＷＤコントローラに出力する。また、モータ４の電機子電流、即ちインバータ１０の出力電流は電流センサ２５によって検出される。
【００１８】
また、前記クラッチ１２は、油圧クラッチや電磁クラッチで構成され、４ＷＤコントローラ８からのクラッチ制御指令に応じて締結状態又は解放状態が制御される。
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の回転数に応じた正弦波信号を出力し、それを４ＷＤコントローラ８内でパルス化して車輪速度検出値として認識する。
【００１９】
４ＷＤコントローラ８は、発電機制御部８Ａ、モータ制御部８Ｃ、ロールバック制御部８Ｊなどを備える。前記発電機制御部８Ａは、発電機界磁制御回路４１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。前記モータ制御部８Ｃは、インバータ１０からの出力電圧ＶをＰＷＭ制御により調整してモータ４の電機子電流を制御すると共にモータ界磁制御回路４３を通じてモータ４の界磁電流Ｉｆｍを制御することで、当該モータ４のトルクを所定の値に制御する。また、ロールバック制御部８Ｊは、モータ４がロールバックしているときのモータ４の電機子電流や発電機７の界磁電流Ｉｆｈを調整することでインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱを損傷から保護する。これらの制御部は、４ＷＤコントローラ８内に設けられたマイクロコンピュータなどの演算処理装置で行われる演算処理によって構築されている。以下、４ＷＤコントローラ８内で行われる種々の演算処理について説明する。
【００２０】
図３には、車両総駆動力算出及び車体速度算出の演算処理をブロック図で示す。この演算処理では、前輪駆動力算出部１０１で、エンジン２によって駆動される前輪１Ｌ，１Ｒの車輪速度ＶＦＬ，ＶＦＲ及びエンジン回転数（＝トランスミッション入力回転数）Ｎｅを読込み、前輪速度ＶＦＬ，ＶＦＲの平均値とエンジン回転数Ｎｅの比から自動変速機からなるトランスミッション３０のトルクコンバータ滑り比を求め、そのトルクコンバータ滑り比から前輪駆動力Ｆｆを算出する。また、後輪駆動力算出部１０２で、後述する目標モータトルクＴｍを読込み、その目標モータトルクＴｍから後輪駆動力Ｆｒを算出する。そして、総駆動力算出部１０３では、前輪駆動力算出部１０１で算出された前輪駆動力Ｆｆと後輪駆動力算出部１０２で算出された後輪駆動力Ｆｒとの和から総駆動力Ｆを算出する。
【００２１】
更に、車体速度算出部１０４では、後述する図６にも示すように、前輪１Ｌ，Ｒ１の車輪速度ＶＦＬ，ＶＦＲ及び後輪３Ｌ，３Ｒの車輪速度ＶＦＬ，ＶＦＲ及び総駆動力Ｆを用いて車体速度Ｖを算出する。具体的には、既存のアンチスキッド制御装置における車体速度算出と同様に、全車輪速度ＶＦＬ〜ＶＲＲの最小値をセレクトローによって選出し、それを総駆動力Ｆに応じた加速度で規制して車体速度Ｖとする。例えば、セレクトローによって選出された最小車輪速度Ｖｍｉｎが図４に二点鎖線で示すものである場合、最小車輪速度Ｖｍｉｎが総駆動力Ｆに応じた加速度未満である場合には当該最小車輪速度Ｖｍｉｎを車体速度Ｖとし、その最小車輪速度Ｖｍｉｎが総駆動力Ｆに応じた加速度以上の加速度で加速しようとする場合には、その最小車輪速度Ｖｍｉｎに総駆動力Ｆに応じた加速度のフィルタをかけて規制し、その規制された車体速度Ｖが最小車輪速度Ｖｍｉｎを上回ったら最小車輪速度Ｖｍｉｎを再び車体速度Ｖに設定する。
【００２２】
図５には、エンジンコントローラ１８へのエンジン駆動トルク指令値Ｔｅｃを算出する演算処理をブロック図で示す。この演算処理では、エンジン駆動力指令値算出部１０５で、エンジン２によって駆動される前輪１Ｌ，１Ｒの車輪速度ＶＦＬ，ＶＦＲ及び車体速度Ｖ及びエンジンコントローラ１８から読込んだエンジン駆動トルクＴｅに基づいてエンジン駆動トルク指令値Ｔｅｃを算出する。具体的には、車体速度Ｖと前輪速度ＶＦＬ，ＶＦＲの差から各前輪１Ｌ，１Ｒのスリップ量を求め、何れか大きい方のスリップ量をセレクトハイによって選出する。このセレクトハイスリップ量が比較的小さな第１所定値未満の場合にはエンジンコントローラ１８から読込んだエンジン駆動トルクＴｅをそのままエンジン駆動トルク指令値Ｔｅｃに設定する。セレクトハイスリップ量が前記第１所定値以上且つ比較的大きな第２所定値未満である場合には、エンジン駆動トルクＴｅから比較的小さな所定値を減じた値をエンジン駆動トルク指令値Ｔｅｃに設定する。セレクトハイスリップ量が前記第２所定値以上である場合には、エンジン駆動トルクＴｅから比較的大きな所定値を減じた値をエンジン駆動トルクＴｅｃに設定する。即ち、エンジン２によって駆動される前輪１Ｌ，１Ｒのスリップ量が大きいほど、エンジン２の駆動トルクＴｅを速やかに低減して前輪１Ｌ，１Ｒのスリップを速やかに減少する。
【００２３】
図６には、目標モータトルクＴｍを算出する演算処理をブロック図で示す。この演算処理では、まず前後輪速度差算出部１０６で前後輪速度差ΔＶを算出する。具体的には、エンジン２によって駆動される前輪１Ｌ，１Ｒの車輪速度ＶＦＬ，ＶＦＲの和からモータ４によって駆動される後輪３Ｌ，３Ｒの車輪速度ＶＲＬ，ＶＲＲの和を減じて前後輪速度差ΔＶを算出する。次いで、前後輪速度差対応モータトルク算出部１０７では、前記前後輪速度差ΔＶに係数Ａを乗じて前後輪速度差対応モータトルクＴΔＶを算出する。
【００２４】
一方、車体速度−アクセル開度対応モータトルク算出部１０８では、前記車体速度算出部１０４で算出された車体速度Ｖ及びアクセル開度Ａｃｃに応じた車体速度−アクセル開度対応モータトルクＴｖを算出する。具体的には、車体速度Ｖが大きいほど小さくなるモータトルク係数Ｔｖｃｏｎｓｔを算出設定すると共に、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど大きくなる車体速度−アクセル開度対応モータトルクＴｖを算出設定する。モータトルク係数Ｔｖｃｏｎｓｔはアクセル開度Ａｃｃに応じたモータトルク算出のパラメータとなっており、モータトルク係数Ｔｖｃｏｎｓｔが大きいほど車体速度−アクセル開度対応モータトルクＴｖが大きくなるように設定されている。即ち、車体速度Ｖが小さく且つアクセル開度Ａｃｃが大きいほど車体速度−アクセル開度対応モータトルクＴｖは大きく設定される。但し、アクセル開度Ａｃｃが所定値以上の領域では、それまでの車体速度−アクセル開度対応モータトルクＴｖがホールドされる。
【００２５】
そして、前後輪速度差対応モータトルク算出部１０７で算出された前後輪速度差対応モータトルクＴΔＶと車体速度−アクセル開度対応モータトルク算出部１０８で算出された車体速度−アクセル開度対応モータトルクＴｖの何れか大きい方をセレクトハイスイッチ１０９で選出する。更に、目標モータトルク算出部１１０では、このセレクトハイスイッチ１０９で選出されたセレクトハイモータトルクＴｍｈを後輪スリップ量で補正して目標モータトルクＴｍを算出する。具体的には、前記エンジン駆動力指令値算出部１０５と同様に、モータ４によって駆動される後輪３Ｌ，３Ｒの車輪速度ＶＲＬ，ＶＲＲと車体速度Ｖの差から各後輪３Ｌ，３Ｒのスリップ量を求め、何れか大きい方のスリップ量をセレクトハイによって選出する。このセレクトハイスリップ量が比較的小さな第１所定値未満の場合にはセレクトハイモータトルクＴｍｈをそのまま目標モータトルクＴｍに設定する。セレクトハイスリップ量が前記第１所定値以上且つ比較的大きな第２所定値未満である場合には、セレクトハイモータトルクＴｍｈから比較的小さな所定値を減じた値を目標モータトルクＴｍに設定する。セレクトハイスリップ量が前記第２所定値以上である場合には、セレクトハイモータトルクＴｍｈから比較的大きな所定値を減じた値を目標モータトルクＴｍに設定する。即ち、モータ４によって駆動される後輪３Ｌ，３Ｒのスリップ量が大きいほど、モータ４の駆動トルクＴｍを速やかに低減して後輪３Ｌ，３Ｒのスリップを速やかに減少する。
【００２６】
図７には、目標発電電圧及び目標電機子電流及び目標モータ界磁電流算出の演算処理をブロック図で示す。この演算処理では、目標発電電圧及び目標電機子電流算出部１１１で、目標モータトルクＴｍ、モータ回転数Ｎｍ、エンジン回転数Ｎｅから得られる発電機回転数Ｎｈ及び後述するロールバック判定に基づいて、後述する図８の演算処理に従って目標発電電圧及び目標電機子電流を算出する。そして、目標発電電圧から発電電圧を減じた値をＰｉＤ（比例−積分−微分）制御器からなる前記発電機界磁制御回路４１に入力し、発電機界磁電流Ｉｆｈが出力される。また、目標電機子電流から電機子電流を減じた値をインバータ１０への電機子電流指令信号として出力する。また、目標モータ界磁電流算出部１１２では、モータ回転数Ｎｍが大きいほど小さな目標モータ界磁電流を算出設定し、それからモータ界磁電流Ｉｆｍをフィードバックした値をＰｉＤ（比例−積分−微分）制御器からなる前記モータ界磁制御回路４３に入力し、モータ界磁電流Ｉｆｍが出力される。なお、ロールバック判定は、モータ４が力行状態にある（通常は前進状態）のにモータ４が逆回転していることで判定する。
【００２７】
図８には、ロールバック時でないときの一般的な目標発電電圧及び目標電機子電流算出の演算処理をブロック図で示す。この演算処理では、まず要求電力・最低電圧算出部１１３で、目標モータトルクＴｍ及び所定のモータ回転数Ｎｍｏから要求電力と発電機７に必要な最低電圧を算出する。所定のモータ回転数Ｎｍｏは、例えば極低速に相当する２５０ｒｐｍ程度でモータが力行するときの回転数であり、その回転数で要求電力を発生するのに必要な発電機最低電圧を算出する。一方、安定限界旋算出部１１４では、発電機回転数Ｎｈから安定限界線を設定する。そして、目標発電電圧・電流算出部１１５では、要求電力及び最低電圧を安定限界線内の領域で達成するための目標発電電圧・電流を算出する。次いで目標発電機界磁電流算出部１１６では、この目標発電電圧・電流を達成するための発電機回転数Ｎｈに応じた制御マップから発電機７の目標発電機界磁電流を算出する。次いで、目標電機子電流算出部では、前記目標発電機界磁電流曲線と目標モータトルクＴｍ及びモータ回転数Ｎｍから決まる要求電力曲線との交点から目標電機子電流を算出設定する。
【００２８】
次に、ロールバック時に行われる目標発電電圧及び目標電機子電流算出の演算処理を図９にフローチャートで示す。この演算処理では、まずステップＳ１で、目標モータトルクＴｍを読込む。
次にステップＳ２に移行して、エンジン回転数Ｎｅを読込む。
次にステップＳ３に移行して、目標モータトルクＴｍ及びモータ効率から前記所定のモータ回転数における電力曲線を求め、その電力曲線から発電機７に必要な要求電圧・電流を算出する。具体的には、電力曲線の中で、効率や応答の良い電圧・電流を要求電圧・電流に設定する。
【００２９】
次にステップＳ４に移行して、現在のエンジン回転数Ｎｅ、つまり発電機回転数Ｎｈで要求電圧・電流を達成可能な発電機界磁電流（曲線）を算出する。
次にステップ５に移行して、後述する算出方法で求めたロールバック時の電力曲線とステップＳ４で算出した発電機界磁電流曲線との交点から目標発電電圧・電流を求める。
次にステップＳ６に移行して、後述する算出方法により目標電機子電流を算出してからメインプログラムに復帰する。
【００３０】
次に、前述したロールバック時の電力曲線及び目標電機子電流の算出方法について説明する。図１０ａには、ロールバックが発生するときの車両の動きを、図１０ｂには、ロールバックから車両が前進するときのモータ回転数とトルクの関係を示す。ロールバックとは、力行状態にあるモータが逆回転されることを意味する。力行状態にあるモータが逆回転されると、回生作動によって発電され、それがインバータ１０の上流側に配設されているコンデンサＣに蓄積され、直流リンク電圧が増大してインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱが損傷する。
【００３１】
そこで、本実施形態では、ロールバックが発生したら、図１１に示すように、モータ４の電機子電流のうち、ｄ軸電流Ｉｄをモータ回転数Ｎｍが回生方向に回転するほど大きく設定する。このモータ電機子電流のうち、ｑ軸電流はトルクを発生させるものであるが、ｄ軸電流はトルクに寄与せず、損失される電流であり、損失電流とも、励磁電流とも呼ばれる。つまり、ロールバック時の回生作動によって発生する発電電力を、モータ４へのｄ軸電流Ｉｄとして消費するのである。つまり、ロールバック時には、このｄ軸電流Ｉｄが目標電機子電流に付加される。また、例えばモータ回転数Ｎｍによって決まる（実際にはモータ界磁電流Ｉｆｍも寄与する）ロールバック時の発電電力を消費するだけのｄ軸電流が図１１の二点鎖線で示すものであった場合、本実施形態では、目標電機子電流に付加するｄ軸電流Ｉｄを実線のように絶対値の大きなものとする。
【００３２】
ロールバック時のトルクＴは、モータ４の極対数Ｐとモータ４の磁束Φとｑ軸電流Ｉｑの積であるから、そのときのエネルギはモータ回転数ωを乗じたＴωで表れる。一方、モータの３相分の抵抗をＲ、インバータ内での損失をｋとすると、モータ４の損失エネルギＥはＲ（Ｉｄ２＋Ｉｑ２）＋ｋ（Ｉｄ２＋Ｉｑ２）で表れ、この損失エネルギＥをロールバック時発生エネルギＴωより大きくすれば、回生トルクを発生しつつ、直流リンク電圧を上昇させることがない。そこで、本実施形態では、目標電機子電流に付加するｄ軸電流Ｉｄを、ロールバック時の発電電力を消費するだけのｄ軸電流よりも、絶対値の大きなものとする。このようにすれば、モータ４の抵抗Ｒの個体差によって必要なＩｑ、Ｉｄが変化する場合や、モータ４の回転数に外乱があった場合でも、直流リンク電圧の増大を抑制防止することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、図１２に示すように、本来であれば、ロールバックに伴う回生時に発電する必要のない電力を余分に発電させる。ロールバックしながら車両が発進すると、図１０ｂに示すロールバックトルクを発生しながら発進するが、車体速度と共に後輪速度、即ちモータ回転数Ｎｍはゼロに近づき、更に正方向に加速していく。つまり、モータ４は回生から力行に移行するため、ロールバック時に回生していたモータ４は力行後、エネルギを消費することになる。つまり、回生では基本的に発電機７からのエネルギ供給が必要なかったものが、力行になったときからエネルギを必要とする。そこで、本実施形態では、極低速相当の前記所定のモータ回転数でモータ４が力行しているときの電力を求め、この電力を確保できる発電機界磁電流Ｉｆｈをロールバック中にも供給し、モータ４が力行に移行した直後から必要電力を確保可能とする。例えば、ロールバック時に必要な電力を確保するだけの電力が図１３の破線で示す○部分だとしても、本実施形態ではロールバック中も実線で示す○部分の大きな界磁電流を供給し、モータ４が力行に移行した直後に必要な二点鎖線で示す○部分の電力を速やかに発生できるようにした。これにより、モータ４がロールバックから力行に移行したときのトルク不足を回避することができる。
【００３４】
図１４には、本実施形態の四輪駆動車両の上り坂発進時の制御態様を示す。このシミュレーションでは、上り坂の途中でブレーキペダルを踏み込んで一時停止し、その後、アクセルペダルを踏み込んで発進する際、車両がずり下がってロールバックが発生したというものであり、時刻ｔ１でブレーキペダルを開放、時刻ｔ２でアクセルペダル踏み込んでいる。また、アクセルペダルが踏み込まれていないときには、所謂クリープトルクとして、例えば１．２Ｎｍ程度のモータトルクが発生するようにしている。にもかかわらず、時刻ｔ１でブレーキペダルを開放すると車両のずり下がりに伴って車輪が後転し、モータ４がロールバックして回生による発電が行われる。しかしながら、本実施形態では、ロールバックの発生と共にｄ軸電流（図では励磁電流）Ｉｄが印加されるので、発電電力は損失として消費される。そして、時刻ｔ２以後、アクセルペダルの踏み込みに伴って目標モータトルクが次第に大きく設定されると、トルクを発生するｑ軸電流（図ではトルク電流）Ｉｄも次第に大きく設定される。このような場合には、モータトルクとモータ回転数に応じて損失が大きくなるようにｄ軸電流の絶対値を大きく設定する。その後、時刻ｔ３で車輪が前転、即ちモータ４が正転に転じたら損失を増やす必要はないので、ｄ軸電流Ｉｄを速やかにゼロにする。
【００３５】
このように本実施形態の四輪駆動車両によれば、以下のような効果が得られる。即ち、
（１）前輪１Ｌ、１Ｒを駆動するエンジン２と、後輪３Ｌ、３Ｒを駆動可能なモータ（電動機）４と、エンジン２で駆動され且つ発電した電力でモータ４を駆動する発電機７と、発電機７の界磁電流Ｉｆｈを制御する発電機制御部８Ａと、発電機７の交流発電電力を直流電力に変換する整流回路部５と、設定される目標電機子電流に応じて整流回路部５からの直流電力を３相交流電力に変換してモータ４に出力するインバータ１０と、少なくともモータ４の目標電機子電流を設定して当該モータ４のトルクを制御するモータ機制御部８Ｃとを備えた四輪駆動車両において、前記モータ４の磁束に直交するｑ軸電流成分とｄ軸電流成分を個別に制御可能なベクトル制御インバータ１０を用い、前記モータ制御部８Ｃは、モータ４のロールバック状態を検出した場合に、トルクを発生するｑ軸電流と共にトルクに寄与しないｄ軸電流が流れるように目標電機子電流を設定するロールバック制御部８Ｊを備えたことにより、モータ４の回生による発電電力を消費してロールバック発生時の直流リンク電圧ＶＤＣの増大を抑制防止し、もってインバータ１０のスイッチング素子ＭＯＳＦＥＴＱの損傷を抑制防止することができる。
（２）ロールバック制御部８Ｊは、ｑ軸電流及びｄ軸電流による損失電力量がモータロールバックトルクによる回生電力より大きくなるように目標電機子電流を設定することにより、モータ４の抵抗Ｒの個体差によって必要なｑ軸電流、ｄ軸電流が変化する場合や、モータ４の回転数に外乱があった場合でも、直流リンク電圧の増大を抑制防止することができる。
【００３６】
（３）発電機制御部８Ａは、モータ４がロールバック状態から力行に移行したときに当該力行に必要なトルクを発生するための発電量をモータ４のロールバック状態時に増加するように発電機７の界磁電流を制御することにより、モータ４がロールバックから力行に移行したときのトルク不足を回避することができる。
なお、本実施形態では、前輪１Ｌ、１Ｒをエンジン２で、後輪３Ｌ、３Ｒをモータ４で駆動する構成についてのみ説明したが、本発明の四輪駆動車両は、例えば前輪をモータで、後輪をエンジンで駆動する場合にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の四輪駆動車両の一実施形態を示すシステム概略構成図である。
【図２】インバータの具体的な回路構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１の４ＷＤコントローラで行われる総駆動力及び車体速度算出のための演算処理を示すブロック図である。
【図４】車体速度算出の説明図である。
【図５】図１の４ＷＤコントローラで行われるエンジン駆動トルク指令値算出のための演算処理を示すブロック図である。
【図６】図１の４ＷＤコントローラで行われる目標モータトルク算出のための演算処理を示すブロック図である。
【図７】図１の４ＷＤコントローラで行われる目標発電電圧及び目標電機子電流及び目標モータ界磁電流算出のための演算処理を示すブロック図である。
【図８】図７の演算処理で行われる通常時の目標発電電圧及び目標電機子電流算出のための演算処理を示すブロック図である。
【図９】図７の演算処理で行われるロールバック時の目標発電電圧及び目標電機子電流算出のための演算処理を示すフローチャートである。
【図１０】ロールバック及びロールバックトルクの説明図である。
【図１１】ロールバック時に電機子電流に付加するｄ軸電流の説明図である。
【図１２】ロールバック時に余分に発電する発電量の説明図である。
【図１３】ロールバックから力行に移行したときの電力の説明図である。
【図１４】ロールバックをシミュレートしたタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１Ｌ、１Ｒは前輪、２はエンジン、３Ｌ、３Ｒは後輪、４はモータ（電動機）、５は整流回路部、７は発電機、８は４ＷＤコントローラ、８Ａは発電機制御部、８Ｃはモータ（電動機）制御部、８Ｊはロールバック制御部、１０はインバータ、２２は電流センサ、２３は電圧検出回路、２４は電圧センサ、４１は発電機界磁制御回路、４３はモータ界磁制御回路
【図１】
2009219189.tif 000003
【図２】
2009219189.tif 000004
【図３】
2009219189.tif 000005
【図４】
2009219189.tif 000006
【図５】
2009219189.tif 000007
【図６】
2009219189.tif 000008
【図７】
2009219189.tif 000009
【図８】
2009219189.tif 000010
【図９】
2009219189.tif 000011
【図１０】
2009219189.tif 000012
【図１１】
2009219189.tif 000013
【図１２】
2009219189.tif 000014
【図１３】
2009219189.tif 000015
【図１４】
2009219189.tif 000016