(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ＰＷＭ制御してモータへの交流電圧を制御する場合に、過電圧によるインバータの損傷を未然に防止する。【解決手段】インバータ１０への入力電圧が上限値以上になると判断される場合に、インバータ１０のＰＷＭ制御の電圧変調を変更設定することで、当該インバータ１０への入力電圧を抑制する。車両の駆動に適合する交流電圧よりも大きな交流電圧を指令することでＰＷＭ制御のパルス幅を広げてモータ４への出力電流を増大したり（トルク変動許容過電圧保護処理）、同時にＰＷＭ制御の位相を調整することでモータ４のトルクが増大しないようにしたり（トルク一定過電圧保護処理）する。インバータ１０への過電圧は、エンジン駆動輪のスリップやアップシフト、空吹かしによるエンジン回転数から予測する。【選択図】図３
2009214584.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、前記発電機の発電量を制御する発電機制御部と、前記発電機の交流発電電圧を直流電圧に変換する整流回路部と、時間軸を微小時間の期間に等分割し且つパルス幅変調制御により前記等分割された各期間内での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前記電動機に出力するインバータと、前記電動機の回転駆動力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、前記インバータへの入力電圧が上限値以上になると判断される場合に、前記インバータのパルス幅変調制御の電圧変調を変更設定することで、当該インバータへの入力電圧を抑制する過電圧保護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】
前記過電圧保護制御部は、電動機のトルク一定保持制御が許容されない場合に、車両の駆動に適合する交流電圧よりも大きな交流電圧を指令することでパルス幅変調制御のパルス幅を広げて前記電動機への出力電流を増大してインバータへの入力電圧を抑制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】
前記過電圧保護制御部は、電動機のトルク一定保持制御が許容される場合に、車両の駆動に適合する交流電圧よりも大きな交流電圧を指令することでパルス幅変調制御のパルス幅を広げると共に当該パルス幅変調制御の位相を調整することで電動機のトルクが増大しないようにしながらインバータへの入力電圧を抑制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。
【請求項４】
前記電動機の損失電流のみが増大するようにパルス幅変調制御の位相を調整することを特徴とする請求項３に記載の四輪駆動車両。
【請求項５】
前記インバータの温度が所定値以下であるときに、前記電動機のトルクを一定に保持する制御を許容することを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の四輪駆動車両。
【請求項６】
前記過電圧保護制御部は、発電機からみた等価的なインバータのインピーダンスが一定になるように、車両の駆動に適合する交流電圧よりも大きな交流電圧を指令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７】
前記過電圧保護制御部は、エンジンで駆動される車輪のスリップを判定し、そのエンジン駆動輪が車両性能に基づく最大スリップ量に到達するときのインバータへの入力電圧を算出し、その算出されたインバータ入力電圧が所定値以上である場合にインバータへの入力電圧を抑制することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の四輪駆動車両。
【請求項８】
前記過電圧保護制御部は、前記エンジンとエンジンで駆動される車輪との間の変速機の変速後の変速比からエンジンの回転数を求め、そのエンジンの回転数に基づいてインバータへの入力電圧を算出し、その算出されたインバータ入力電圧が所定値以上である場合にインバータへの入力電圧を抑制することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の四輪駆動車両。
【請求項９】
前記エンジンとエンジンで駆動される車輪との間に手動変速機を備えている場合、前記過電圧保護制御部は、手動変速機に備えられているクラッチが解放され且つアクセルペダルが踏み込まれた場合にインバータへの入力電圧を抑制することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項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電動機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、電動機の回転駆動力を電動機制御部で制御する。また、発電機の界磁コイルに流れる電流の断続又は発電機の界磁コイルに印加する電圧の調節によって、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。
【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】
しかしながら、前記特許文献１に記載されるモータ四輪駆動車両では、発電機の界磁コイルに流れる電流の断続又は発電機の界磁コイルに印加する電圧の調節によって、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だけであるため、発電機の発電量調節の応答性では間に合わないような発電機回転数の増大があった場合、即ち主駆動輪のスリップが急激に増加する場合や、自動変速機などの変速機の変速比が急激に増加する場合などのエンジン回転数急増大時には発電機の発電電圧を制御できず、発電機の発電電圧がインバータの耐電圧上限値以上になってインバータが損傷してしまう可能性がある。
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、発電機の発電電圧がインバータの耐電圧上限値以上になってもインバータの損傷を未然に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エンジンで駆動し、前後輪の何れか他方を電動機で駆動可能とすると共に、エンジンで駆動される発電機の発電電力で前記電動機を駆動する構成とし、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、時間軸を微小時間の期間に等分割し且つパルス幅変調制御により前記等分割された各期間内でのパルス電圧の平均値が所定の電圧に等しくなるようにインバータで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前記電動機に出力するものとし、前記発電機の発電量を発電機制御部で制御すると共に、前記電動機の回転駆動力を電動機制御部で制御する四輪駆動車両において、前記インバータへの入力電圧が上限値以上になると判断される場合に、前記インバータのパルス幅変調制御の電圧変調を変更設定することで、当該インバータへの入力電圧を抑制する過電圧保護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、発電機の発電電圧がインバータの帯電電圧上限値以上になってもインバータの損傷を未然に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、４ＷＤコントローラ８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圧を発電する。
【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Ａｃｃ１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Ａｃｃ１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Ａｃｃ１は４ＷＤコントローラ８にも出力される。
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。
【００１２】
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が、例えば４ＷＤコントローラ８から、前記発電機７の発電電力、つまり発電電圧と発電電流が所定の状態になるようにエンジン回転速度を制御するように要求された場合には、当該発電電力が得られるように、例えばスロットルバルブ１５のスロットル開度を調整してエンジン２の運転状態、つまりこの場合はエンジン回転数を制御する。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を備えている。
【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、出力電圧Ｖを調整するための電圧調整器（レギュレータ）２２を備え、４ＷＤコントローラ８によって界磁電流Ｉｆｈが調整されることで、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。電圧調整器２２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。
【００１５】
また、前記インバータ１０内には電流センサ２３が設けられ、該電流センサ２３は、インバータ１０からモータ４に供給される電力の電流値Ｉａを検出し、当該検出した電流信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。また、発電機７からインバータ１０への入力電圧Ｖｄｃが４ＷＤコントローラ８で検出される。なお、４ＷＤコントローラ８で検出されたモータ４への入力電流値及びインバータ１０への入力電圧値は、前記エンジンコントローラ１８にもモニタされる。
【００１６】
また、符号２４はリレーであり、４ＷＤコントローラ８からの指令によってモータ４に供給される電圧（電流）の遮断及び接続が制御される。
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内には、例えば図示しないスイッチングトランジスタが設けられ、それらが４ＷＤコントローラ８によるＰＷＭ（パルス幅変調）制御によって高速にオン・オフされ、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。
【００１７】
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。ちなみに、本実施形態では、前記モータ４を回生作動し、後輪３Ｌ、３Ｒに制動トルクを付与する。
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。
【００１８】
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。
４ＷＤコントローラ８は、図２に示すように、発電機制御部８Ａ、リレー制御部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、クラッチ制御部８Ｄ、余剰トルク演算部８Ｅ、目標トルク制限部８Ｆ、余剰トルク変換部８Ｇ、及び過電圧保護制御部８Ｊを備える。
【００１９】
前記発電機制御部８Ａは、電圧調整器２２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。
前記リレー制御部８Ｂは、発電機７からモータ４への電力供給、或いはモータ４を回生作動したときのモータ４から発電機７への電力供給の遮断・接続を制御する。
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。
【００２０】
前記クラッチ制御部８Ｄは、前記クラッチ１２にクラッチ制御指令を出力することで、クラッチ１２の締結状態を制御する。具体的には、例えば車両を四輪で駆動する場合、即ち後左右輪３Ｌ、３Ｒをモータ四で駆動する必要のある場合には、クラッチ１２の入力側回転数と出力側回転数との回転数合わせを行い、両者が一致又はほぼ一致したときにクラッチ１２を締結する。また、例えば後左右輪３Ｌ、３Ｒをモータ４で駆動する必要のない場合には、クラッチ１２を解放する。
【００２１】
また、前記余剰トルク演算部８Ｅ、目標トルク制限部８Ｆ、余剰トルク変換部８Ｇでは、所定サンプリング時間毎に、入力した各信号に基づき、余剰トルク演算部８Ｅ→目標トルク制限部８Ｆ→余剰トルク変換部８Ｇの順に循環して処理が行われる。
まず、余剰トルク演算部８Ｅでは、例えば前輪１Ｌ、１Ｒの平均前輪速度から後輪３Ｌ、３Ｒの平均後輪速度（≒車体速度）を減じて前輪１Ｌ、１Ｒのスリップ速度（加速スリップ量）を算出し、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑制するために必要な吸収トルクを算出すると共に、現在の発電機７の負荷トルクを算出し、余剰トルク、つまり発電機７で負荷すべき目標の発電負荷トルクを求める。
【００２２】
次に、目標トルク制限部８Ｆでは、例えば前記目標発電負荷トルクが発電機７の最大負荷容量より大きいか否かを判定し、目標発電負荷トルクが発電機７の最大負荷容量よりも大きいと判定した場合には、最大負荷容量を超える超過トルクを求め、現在のエンジントルクから超過トルクを減算したエンジントルク上限値を算出し、それを前記エンジンコントローラ１８に出力すると共に、目標発電負荷トルクを最大負荷容量に設定する。
【００２３】
次に、余剰トルク変換部８Ｇでは、例えば前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量が所定値になるために必要なモータ４の目標モータトルクを算出設定し、モータ用回転数センサ２１で検出されたモータ４の回転数に応じ、前記目標モータトルクを発生するために必要な目標モータ電流を算出し、電流センサ２３で検出されたインバータ１０の出力電流値、即ちモータ４の入力電流値と目標モータ電流とを比較し、目標モータ電流を達成するためにモータ４二位Ｋなすべき必要な電圧を目標モータ電圧として算出設定し、その目標モータ電圧のＰＷＭ変調信号をインバータ１０に出力する。
【００２４】
従って、これらの構成によれば、路面μが小さい場合や運転者によるアクセルペダル１７の踏込み量が大きい場合にあって、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、その加速スリップ量に応じた発電負荷トルクで発電機７が発電することで、前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される駆動トルクが調整されると共に、前記発電機７で発電された電力がインバータ１０を介してモータ４に供給され、そのモータ４の駆動トルクによって後輪３Ｌ、３Ｒが駆動される。この結果、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップが抑制される。
【００２５】
前述したように、本実施形態でも、前記特許文献１と同様、発電機制御部８Ａにより発電機の発電電力、即ち発電電流並びに発電電圧が制御されるが、発電機７はエンジン２によって強制的に回転されているので、エンジン２の回転数が急激に増大した場合には、前記発電機制御部８Ａによる発電電圧制御が間に合わず、発電機７の発電電圧が所定値を超えて大きくなり、インバータ１０が損傷してしまう恐れがある。そこで、本実施形態では、４ＷＤコントローラ８内に設けられた過電圧保護制御部８Ｊによって発電機７からインバータ１０に入力される過電圧を低減し、もってインバータ１０の損傷を未然に防止する。
【００２６】
図３には、過電圧保護制御部８Ｊの具体的な構成をブロック図で示す。この過電圧保護制御部８Ｊの各ブロックは、実質的に、例えばマイクロコンピュータ内で実行される演算処理で構築される。この過電圧保護制御部８Ｊは、エンジン２で駆動される前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量が最大になるときの到達エンジン回転数を算出する最大前輪スリップ時到達エンジン回転数算出部５１と、トランスミッション３０の変速時の到達エンジン回転数を算出する変速時エンジン回転数算出部５２と、これら到達エンジン回転数算出部５１、５２で算出された到達エンジン回転数から発電機７によるインバータ１０への入力電圧の到達電圧を算出する到達インバータ入力電圧算出部５４と、この到達インバータ入力電圧算出部５４で算出された到達インバータ入力電圧からインバータ１０への入力電圧の過電圧を判定する過電圧判定部５５と、この過電圧判定部５５の判定結果に応じて切り換えられる通常モータ制御部５６及びトルク変化許容判定部５７と、このトルク変化許容判定部５７の判定結果に応じて切り換えられるトルク一定過電圧保護処理部５８及びトルク変化許容過電圧保護処理部５９とを備えて構成され、このうち通常モータ制御部５６は、前記余剰トルク変換部８Ｇに目標モータ電圧の算出設定並びにそのＰＷＭ変調信号の出力を指示する。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が、トランスミッション３０が手動変速機である場合には、その手動変速機に設けられているクラッチが解放されているときの到達エンジン回転数を算出するクラッチＯＦＦ時到達エンジン回転数算出部５３を設け、このクラッチＯＦＦ時到達エンジン回転数算出部５３で算出された到達エンジン回転数も考慮して前記到達インバータ入力電圧算出部５４で到達インバータ入力電圧を算出するようにしても良い。
【００２７】
図４には、図３の過電圧保護制御部８Ｊで行われる演算処理のフローチャートを示す。この演算処理では、まずステップＳ１で、前記前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量ΔＶから最大前輪スリップ時到達エンジン回転数Ｎｅｓｌｉｐを算出する。具体的には、例えば図５に示すように、例えば低μ路での発進時に到達するであろうとして設定された車両諸元に基づく最大スリップ量ΔＶｍａｘｃａｒと加速スリップ量ΔＶとの差分値を算出し、その差分値と現在の変速比ｓｈｉｆｔとを用いてエンジン回転数に変換し、それを現在のエンジン回転数Ｎｅに加算して最大前輪スリップ時到達エンジン回転数Ｎｅｓｌｉｐを算出する。つまり、現在の前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップが最大に到達したときの到達エンジン回転数Ｎｅｓｌｉｐを予測するのである。
【００２８】
次にステップＳ２に移行して、前記アクセル開度ＡＰＯ及び前輪平均速度Ｖｆｒ及びエンジン回転数Ｎｅから変速時到達エンジン回転数Ｎｅｓｈｉｆｔを算出する。具体的には、図６に示すように、アクセル開度ＡＰＯ及び前輪平均速度Ｖｆｒ及びエンジン回転数Ｎｅからシフトアップ時の最大スリップ量ΔＶｍａｘｓｈｉｆｔを算出し、そのシフトアップ時最大スリップ量ΔＶｍａｘｓｈｉｆｔとシフトアップした現在の変速比Ｓｈｉｆｔとを用いてエンジン回転数に変換し、そのエンジン回転数を現在のエンジン回転数Ｎｅに加算して変速時到達エンジン回転数Ｎｅｓｈｉｆｔを算出する。つまり、シフトアップに伴って増速する前輪１Ｌ、１Ｒが路面反力トルクに抗してスリップしたときの到達エンジン回転数Ｎｅｓｈｉｆｔを予測するのである。
【００２９】
次に、前記クラッチＯＦＦ時到達エンジン回転数算出部５３を設ける場合にはステップＳ３に移行して、アクセル開度ＡＰＯ及びクラッチオフ信号ＣｌｏｆｆからクラッチＯＦＦ時到達エンジン回転数Ｎｅｃｌｏｆｆを算出する。具体的には、図７に示すように、クラッチオフ信号Ｃｌｏｆｆによりクラッチが解放されているとき、アクセル開度ＡＰＯに応じたエンジンの到達回転数をクラッチＯＦＦ時到達エンジン回転数Ｎｅｃｌｏｆｆとして算出する。つまり、クラッチが解放されているとき、即ちエンジン単体がアクセルペダルの踏込みによって到達する到達エンジン回転数Ｎｅｃｌｏｆｆを予測するのである。
【００３０】
次にステップＳ４に移行して、前記最大前輪スリップ時到達エンジン回転数Ｎｅｓｌｉｐ及び変速時到達エンジン回転数Ｎｅｓｈｉｆｔ及びステップＳ３が存在する場合にはクラッチＯＦＦ時到達エンジン回転数Ｎｅｃｌｏｆｆから到達インバータ入力電圧Ｖｄｃｐｒｅを算出する。具体的には、図８に示すように、最大前輪スリップ時到達エンジン回転数Ｎｅｓｌｉｐ及び変速時到達エンジン回転数Ｎｅｓｈｉｆｔ及びステップＳ３が存在する場合にはクラッチＯＦＦ時到達エンジン回転数Ｎｅｃｌｏｆｆからセレクトハイによって最大到達エンジン回転数を選出し、その最大到達エンジン回転数及びトルク指令値Ｔｒｑ及び発電指令Ｃ１によって決まるインバータ入力電圧Ｖｄｃのマップから到達インバータ入力電圧Ｖｄｃｐｒｅを算出する。
【００３１】
次にステップＳ５に移行して、前記ステップＳ４で算出された到達インバータ入力電圧Ｖｄｃｐｒｅ又は検出されたインバータ入力電圧Ｖｄｃが予め設定された上限所定値ＶｄｃＨｉｇｈ以上であるか否かを判定し、到達インバータ入力電圧Ｖｄｃｐｒｅ又はインバータ入力電圧Ｖｄｃが上限所定値ＶｄｃＨｉｇｈ以上である場合にはステップＳ６に移行し、そうでない場合には、前記通常モータ制御部５６による通常モータ制御が行われるべくメインプログラムに復帰する。
【００３２】
前記ステップＳ６では、検出されたインバータ１０の温度Ｔｉｎｖが予め設定された上限所定値ＴｉｎｖＨｉｇｈ以下であるか否かを判定し、インバータ温度Ｔｉｎｖが上限所定値ＴｉｎｖＨｉｇｈ以下である場合にはステップＳ８に移行し、そうでない場合にはステップＳ７に移行する。
前記ステップＳ７では、後述する手法により、トルク変化許容過電圧保護処理を行ってからメインプログラムに復帰する。
また、前記ステップＳ８では、後述する手法により、トルク一定過電圧保護処理を行ってからメインプログラムに復帰する。
【００３３】
次に、前記図４の演算処理のステップＳ７及びステップＳ８で行われるトルク変化許容過電圧保護処理及びトルク一定過電圧保護処理について説明する。
始めに、トルク変動許容電圧保護処理について説明する。トルク変動許容電圧保護処理とは、文字通り、通常のモータ制御時に対し、モータ４の出力トルクの変動を許容しながら、インバータ１０を過電圧から保護する方法である。例えば、通常モータ制御における目標モータ電圧が図９ａ上のように設定された場合、その目標モータ電圧を達成するためにインバータ１０に入力されるＰＷＭ変調信号は図９ａ下のように表れる。これに対し、トルク変動許容過電圧保護処理では、図９ｂ上に示すように、目標モータ電圧の波高値そのものを大きくする（ゲインを大きくする）ことで、図９ｂ下に示すように、三角波との比較によるＰＷＭ変調信号のパルス幅を広げる。ＰＷＭ変調信号のパルス幅が広がれば、モータ４に流れる電流が増大するので、相対的にインバータ１０への入力電圧が低減し、インバータ１０を保護することができる。
【００３４】
一方、トルク一定過電圧保護処理とは、モータ４の出力トルクを、通常モータ制御時と同じ値に保持しながら、インバータ１０を過電圧から保護する方法である。前記トルク変動許容過電圧保護処理では、単純にモータ４に流れる電流が増大してしまうので、モータ４の出力トルクも増大する。本実施形態のトルク一定過電圧保護処理では、例えば、通常モータ制御における目標モータ電圧及びＰＷＭ変調信号が図１０ａに示すものである場合、図１０ｂに示すように、単に目標モータ電圧の波高値を大きくする（ゲインを大きくする）だけでなく、位相を調整する。この位相調整は、モータトルク電流、所謂ｑ軸電流を維持し、モータ損失電流、所謂ｄ軸電流のみを増大させることで、モータ４の出力トルクを通常モータ制御時と同じ値にすることができる。
【００３５】
但し、モータ損失電流を増大してモータ出力トルクを一定にすると、損失分が熱エネルギーとなり、インバータ１０の発熱量が大きくなる。つまり、インバータ１０の温度Ｔｉｎｖが高いときには、トルク一定過電圧保護処理を行うことができない。そこで、インバータ温度Ｔｉｎｖが上限所定値ＴｉｎｖＨｉｇｈを超えている場合には、モータのトルク変動が許容されないものとしてトルク変動許容過電圧保護処理を行い、インバータ温度Ｔｉｎｖが上限所定値ＴｉｎｖＨｉｇｈ以下である場合にのみ、トルク一定過電圧保護処理を行う。
【００３６】
また、図３に示す負荷固定フラグＬｏａｄＦｉｘがオンしている（Ｈｉレベルにある）場合には、発電機７からみたインバータ１０の等価的なインピーダンスが一定になるように目標モータ電圧を設定する。具体的な手法は、前記トルク変動許容過電圧保護処理と同じように目標モータ電圧の波高値を大きくすればよいが、そのゲインを調整して発電機７からみたインバータ１０の等価的なインピーダンスが、それ以前と同じになるようにすればよい。
【００３７】
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、前記エンジン２で駆動され且つ発電した電力で前記モータ４を駆動する発電機７と、前記発電機７の発電量を制御する発電機制御部８Ａと、前記発電機７の交流発電電圧を直流電圧に変換する整流回路部５と、時間軸を微小時間の期間に等分割し且つＰＷＭ（パルス幅変調）制御により前記等分割された各期間内での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前記モータ４に出力するインバータ１０と、前記モータ４の回転駆動力を制御する４ＷＤコントローラ（電動機制御部）８とを備えた四輪駆動車両において、前記インバータ１０への入力電圧が上限値以上になると判断される場合に、前記インバータ１０のＰＷＭ制御の電圧変調を変更設定することで、当該インバータ１０への入力電圧を抑制する過電圧保護制御部８Ｊを備えたことにより、インバータ１０への入力電圧が過電圧になるのを予測し、その場合のインバータ１０の損傷を未然に防止することができる。
【００３８】
（２）前記過電圧保護制御部８Ｊは、モータ４のトルク一定保持過電圧保護処理が許容されない場合に、車両の駆動に適合する交流電圧よりも大きな交流電圧を指令することでＰＷＭ制御のパルス幅を広げて前記モータ４への出力電流を増大してインバータ１０への入力電圧を抑制する構成としたため、インバータ１０の損傷を確実に防止することができる。
【００３９】
（３）前記過電圧保護制御部８Ｊは、モータ４のトルク一定保持過電圧保護処理が許容される場合に、車両の駆動に適合する交流電圧よりも大きな交流電圧を指令することでＰＷＭ制御のパルス幅を広げると共に当該ＰＷＭ制御の位相を調整することでモータ４のトルクが増大しないようにしながらインバータ１０への入力電圧を抑制する構成としたため、インバータ１０の損傷を確実に防止すると共に、モータ４による駆動トルクの変動を防止することが可能となる。
【００４０】
（４）前記モータ４の損失電流のみが増大するようにＰＷＭ制御の位相を調整する構成としたため、モータ４による駆動トルクの変動を確実に防止することができる。
（５）前記インバータ１０の温度が所定値以下であるときに、前記モータ４のトルクを一定に保持する制御を許容する構成としたため、モータ４のトルク一定保持過電圧保護処理を適正に行うことが可能となる。
（６）前記過電圧保護制御部８Ｊは、発電機７からみた等価的なインバータ１０のインピーダンスが一定になるように、車両の駆動に適合する交流電圧よりも大きな交流電圧を指令する構成としたため、過電圧保護処理中の発電機７の負荷を一定にすることが可能となる。
【００４１】
（７）前記過電圧保護制御部８Ｊは、エンジン２で駆動される前輪１Ｌ、１Ｒのスリップを判定し、そのエンジン駆動輪が車両性能に基づく最大スリップ量に到達するときのインバータ１０への到達インバータ入力電圧Ｖｄｃｐｒｅを算出し、その算出された到達インバータ入力電圧Ｖｄｃｐｒｅが所定値ＶｄｃＨｉｇｈ以上である場合にインバータ１０への入力電圧を抑制する構成としたため、インバータ１０への入力電圧が過電圧になることを適正に判断することができる。
【００４２】
（８）前記過電圧保護制御部８Ｊは、前記エンジン２と前輪１Ｌ、１Ｒとの間のトランスミッション（変速機）３０の変速後の変速比からエンジン２の回転数を求め、そのエンジン２の回転数に基づいてインバータ１０への到達インバータ入力電圧Ｖｄｃｐｒｅを算出し、その算出された到達インバータ入力電圧Ｖｄｃｐｒｅが所定値ＶｄｃＨｉｇｈ以上である場合にインバータ１０への入力電圧を抑制する構成としたため、インバータ１０への入力電圧が過電圧になることを適正に判断することができる。
【００４３】
（９）前記エンジン２と前輪１Ｌ、１Ｒとの間に手動変速機を備えている場合、前記過電圧保護制御部８Ｊは、手動変速機に備えられているクラッチが解放され且つアクセルペダルが踏み込まれた場合にインバータへの入力電圧を抑制する構成としたため、インバータ１０への入力電圧が過電圧になることを適正に判断することができる。
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】
【００４４】
【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】図１のモータを制御する４ＷＤコントローラのブロック図である。
【図３】図２の過電圧保護制御部のブロック図である。
【図４】図２の過電圧保護制御部で行われる演算処理のフローチャートである。
【図５】最大スリップ時到達エンジン回転数算出の説明図である。
【図６】変速時到達エンジン回転数算出の説明図である。
【図７】クラッチＯＦＦ時到達エンジン回転数算出の説明図である。
【図８】到達インバータ入力電圧算出の説明図である。
【図９】トルク変動許容過電圧保護処理の説明図である。
【図１０】トルク一定過電圧保護処理の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
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（電動機制御部）、８Ａは発電機制御部、８Ｊは過電圧保護制御部、１０はインバータ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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