JP3879746B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関で駆動される発電機の電力をモータとバッテリとに供給する車両の駆動力制御装置に関する。

特許文献１に記載の装置では、前輪を内燃機関で駆動し後輪をモータで駆動する車両において、内燃機関で駆動される発電機に対して一般電装品及び上記モータに電力を供給可能なメインバッテリと上記モータ専用のサブバッテリを並列に接続している。
特開平８−１７５２０９号公報

通常、車両電装品は１２Ｖで動作するものが主流であることから、このような装置構成を採用すると、後輪を駆動するモータにも１２Ｖ程度の電圧で電力供給することとなる。つまり、１２Ｖ程度では後輪の駆動するための充分な出力が得られない場合が想定される。
そこで、別途バッテリを搭載することなく、上記モータに供給する電圧を１２Ｖ以上とするために、発電機からの電力供給に対し切替機構としてのリレーを設けて電装品用のバッテリへの電力供給と車輪駆動用のモータへの電力供給を切替可能とし、発電機の電力をバッテリ及びモータに対し排他的に供給する、つまり、電装品用のバッテリ充電中は、発電機の電圧を１２Ｖ相当に調整し、モータ駆動中は、発電機の電圧がモータ駆動に必要な電圧となるように調整することが考えられる。

このとき、バッテリ充電状態からモータ駆動指令が出されて、バッテリの充電を中止して発電機の電力をモータに供給するためには、発電機とバッテリとの間のリレーを遮断する必要があるが、リレーに電流が流入している状態で接続状態から遮断状態へ切り替えることはリレーの耐久性に悪影響があるおそれがある。

一方、このリレーに電流が流入している状態で当該リレーの遮断の操作を回避しようとした場合、バッテリ充電用のリレーに対し電流が流れなくなるまで、発電機の出力電圧を落としてから上記リレーを遮断状態とし、その後に、発電機の電力を上記車輪駆動用のモータに供給することとなる。しかし、このような操作を行うと、一旦、発電機の出力電圧をバッテリ充電電流がゼロとなるまで落とし、その後にモータへの発電電力の供給を開始してモータの要求トルクに応じた発電電力に制御することとなり、モータ駆動の初期応答性のおくれに繋がる。
本発明は、上記のような点に着目したもので、発電機とバッテリと接続するリレーの耐久性の低下を抑えつつモータ駆動の初期応答性を向上させることと課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関で駆動される発電機の電力をバッテリ若しくはモータに供給する車両の駆動力制御装置において、バッテリ充電中にバッテリ充電を中止してモータ駆動を開始すると判定すると、発電機とモータとを接続することでバッテリに供給される電流をゼロ若しくは小さな状態にしてから発電機とバッテリとの接続を遮断することを特徴とするものである。

本発明によれば、発電機とバッテリとの間に介装されたリレーの遮断を、当該リレーへの電流が小さいか流れていない状態で実施しながら、モータ駆動の初期応答性を向上させることを可能とする。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る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、本実施形態の車両は、左右前輪１Ｌ、１Ｒが、エンジン２によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪３Ｌ、３Ｒが、モータ４によって駆動可能な従駆動輪である。上記エンジン２の出力トルクＴｅは、変速機３０及びディファレンスギア３１を通じて左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される。

上記変速機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４ＷＤコントローラ８に出力する。
上記変速機３０は、不図示の変速制御部からのシフト命令に基づき変速操作を行う。変速制御部は、例えば車両速度Ｖｖとアクセル開度θに基づく変速シフトスケジュールをテーブルなどの情報として有していて、現在の車両速度Ｖｖ及びアクセル開度θに基づき変速点を通過すると判定するとシフト命令を変速機３０に出力する。

上記エンジン２の吸気管路１４（例えばインテークマニホールド）には、メインスロットルバルブ１５とサブスロットルバルブ１６が介装されている。メインスロットルバルブ１５は、アクセル開度指示装置（加速指示操作部）であるアクセルペダル１７の踏み込み量等に応じてスロットル開度が調整制御される。このメインスロットルバルブ１５は、アクセルペダル１７の踏み込み量に機械的に連動するか、あるいは当該アクセルペダル１７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ４０の踏み込み量検出値に応じて、エンジンコントローラ１８が電気的に調整制御することで、そのスロットル開度が調整される。上記アクセルセンサ４０の踏み込み量検出値は、４ＷＤコントローラ８にも出力される。

また、サブスロットルバルブ１６は、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開度が調整制御される。上記ステップモータ１９の回転角は、モータコントローラ２０からの駆動信号によって調整制御される。なお、サブスロットルバルブ１６にはスロットルセンサが設けられており、このスロットルセンサで検出されるスロットル開度検出値に基づき、上記ステップモータ１９のステップ数はフィードバック制御される。ここで、上記サブスロットルバルブ１６のスロットル開度をメインスロットルバルブ１５の開度以下等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。

また、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数検出センサ２１を備え、エンジン回転数検出センサ２１は、検出した信号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。
また、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。該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、２Ｒ、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力を制御する。
また、符号３９は、駆動モードスイッチであって、２ＷＤと４ＷＤとの切替指令を出力するものである。
また、上記エンジン２の回転トルクＴｅの一部は、無端ベルト６を介して発電機７に伝達されることで、上記発電機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で回転する。

上記発電機７は、図２に示すように、出力電圧Ｖｇを調整するための電圧調整器２２（レギュレータ）を備え、４ＷＤコントローラ８のバッテリ・発電機制御部８Ｅからの発電機制御指令値ｃ１（デューティ比）に応じた界磁電流Ｉｆｈに調整することで、エンジン２に対する発電負荷Ｔｈ及び発電する電圧Ｖｇを制御する。すなわち、電圧調整器２２は、バッテリ・発電機制御部８Ｅから発電機制御指令ｃ１（デューティ比）を入力し、その発電機制御指令ｃ１に応じたデューティ比に発電機７の界磁電流Ｉｆｈを調整すると共に、発電機７の出力電圧Ｖｇを検出しつつ４ＷＤコントローラ８に出力可能となっている。

なお、発電機７の回転数Ｎｈは、エンジン２の回転数Ｎｅからプーリ比に基づき演算することができる。
その発電機７が発電した電力は、電線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の途中にはジャンクションボックス１０が設けられている。上記モータ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。符号１３はデフを表す。

また、上記ジャンクションボックス１０内には電流センサ２３が設けられ、該電流センサ２３は、発電機７からモータ４に供給される電力の電流値Ｉａを検出し、当該検出した電機子電流信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。また、電線９を流れる電圧値（モータ４の電圧）が４ＷＤコントローラ８で検出される。符号２４は、第１のリレーを構成するリレーであり、４ＷＤコントローラ８から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界磁電流Ｉｆｍが制御され、その界磁電流Ｉｆｍの調整によって駆動トルクが目標モータトルクＴｍに調整される。なお、符号２５はモータ４の温度を測定するサーミスタである。
上記モータ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８に出力する。

上記電線９は、ジャンクションボックス１０よりも上流位置で第２電線４１に分岐し、その第２電線４１は、スイッチＳＷを介して一般電装品４４用のバッテリ４２に接続されている。上記スイッチＳＷは、４ＷＤコントローラ８からの指令に応じて接続・遮断が制御される。上記スイッチＳＷは、半導体整流素子、及び第２のリレーを構成する充電用リレーから構成される。そして、上記リレー２４及びスイッチＳＷをそれぞれ制御することで、発電機７の出力先を調整できる。上記半導体整流素子は逆流防止手段を構成する。
また、上記バッテリ４２の残存容量を検出する残存容量検出手段４３を備え、該残存容量検出手段４３は検出した信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。

また、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒには、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲが設けられている。各車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲは、対応する車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として４ＷＤコントローラ８に出力する。
４ＷＤコントローラ８は、図３に示すように、目標モータトルク演算部８Ａ、モータ変数調整部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、リレー制御部８Ｄ、クラッチ制御部８Ｅ、及びバッテリ・発電機制御部８Ｆを備える。目標モータトルク演算部８Ａ、モータ変数調整部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、リレー制御部８Ｄ、クラッチ制御部８Ｅは、駆動モードスイッチ３９が４ＷＤ状態の場合に作動する。

リレー制御部８Ｃは、発電機７からモータ４への電力供給の遮断・接続を制御し、４輪駆動状態となっている間、つまり後述の目標モータトルクＴｍがゼロより大きい場合には、リレー２４を接続状態とし、目標モータトルクＴｍがゼロの場合には遮断状態とする。
クラッチ制御部８Ｄは、上記クラッチ１２の状態を制御し、４輪駆動状態と判定している間、つまり後述の目標モータトルクＴｍがゼロより大きい場合にはクラッチ１２を接続状態に制御し、目標モータトルクＴｍがゼロの場合には開放状態とする。

上記目標モータトルク演算部８Ａは、余剰トルク演算部８Ａａ、加速アシストトルク演算部８Ａｂ、及びモータトルク決定部８Ａｃを備える。
余剰トルク演算部８Ａａは、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップに応じた余剰のエンジントルクを演算する手段であって、図４に示すように、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づき、次のような処理を行う。
すなわち、先ず、ステップＳ１０において、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲからの信号に基づき演算した、前輪１Ｌ、１Ｒ（主駆動輪）の車輪速から後輪３Ｌ、３Ｒ（従駆動輪）の車輪速を減算することで、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量であるスリップ速度ΔＶＦを求め、ステップＳ２０に移行する。

ここで、スリップ速度ΔＶＦの演算は、例えば、次のように行われる。
前輪１Ｌ、１Ｒにおける左右輪速の平均値である平均前輪速ＶＷｆ、及び後輪３Ｌ、３Ｒにおける左右輪速の平均値である平均後輪速ＶＷｒをそれぞれ算出する。次に、上記平均前輪速ＶＷｆと平均後輪速ＶＷｒとの偏差から、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ度合を示すスリップ速度（加速スリップ量）ΔＶＦを、下記式により算出する。
ΔＶＦ ＝ ＶＷｆ −ＶＷｒ

ステップＳ２０では、上記求めたスリップ速度ΔＶＦが所定値、例えばゼロより大きいか否かを判定する。スリップ速度ΔＶＦが０以下と判定した場合には、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしていないと推定されるので、ステップＳ３０に移行し、Ｔｍ１にゼロを代入した後、復帰する。
一方、ステップＳ２０において、スリップ速度ΔＶＦが０より大きいと判定した場合には、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしていると推定されるので、ステップＳ４０に移行する。

ステップＳ４０では、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑えるために必要な吸収トルクＴΔＶＦを、下記式によって演算してステップＳ５０に移行する。この吸収トルクＴΔＶＦは加速スリップ量に比例した量となる。
ＴΔＶＦ ＝ Ｋ１ × ΔＶＦ
ここで、Ｋ１は、実験などによって求めたゲインである。

ステップＳ５０では、現在の発電機７の負荷トルクＴＧを、下記式に基づき演算したのち、ステップＳ６０に移行する。
ＴＧ ＝Ｋ２・（Ｖｇ × Ｉａ）／（Ｋ３ × Ｎｈ）
ここで、
Ｖｇ：発電機７の電圧
Ｉａ：発電機７の電機子電流
Ｎｈ：発電機７の回転数
Ｋ３：効率
Ｋ２：係数
である。

ステップＳ６０では、下記式に基づき、余剰トルクつまり発電機７で負荷すべき発電負荷トルクＴｈを求め、ステップＳ７０に移行する。
Ｔｈ ＝ ＴＧ ＋ ＴΔＶＦ
次に、ステップＳ７０では、上記発電負荷トルクＴｈが、仕様等から定まる発電機７の最大負荷容量ＨＱより大きいか否かを判定する。発電負荷トルクＴｈが当該発電機７の最大負荷容量ＨＱ以下と判定した場合には、ステップＳ９０に移行する。一方、目標発電負荷トルクＴｈが発電機７の最大負荷容量ＨＱを越えている場合には、ステップＳ８０にて、発電負荷トルクＴｈを最大負荷容量ＨＱに制限してステップＳ９０に移行する。

ステップＳ９０では、上記発電機負荷トルクＴｈに応じた第１目標モータトルクＴｍ１を求めて処理を終了する。この第１目標モータトルクＴｍ１は、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量に応じた目標モータトルクとなる。なお、上記処理では、一度、発電機７での負荷トルクＴｈを求めてから第１目標モータトルクＴｍ１を演算しているが、前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量から直接に第１目標モータトルクＴｍ１を演算しても良い。

次に、加速アシストトルク演算部８Ａｂの処理について説明する。
加速アシストトルク演算部８Ａｂは、図５に示すマップに基づき、車両速度Ｖｖとアクセル開度θ（運転者による加速指示量）に応じた第２目標モータトルクＴｍ２を演算する。この第２目標モータトルクＴｍ２は、アクセル開度θが大きい程大きく且つ、車両速度Ｖｖが小さい程小さい値となり、所定車両速度以上ではゼロとなるように設定される。所定車両速度は、例えば、車両が発進状態から脱したと推定される低速の車両速度とする。
次に、モータトルク決定部８Ａｃは、上記余剰トルク演算部８Ａａ及び加速アシストトルク演算部８Ａｂが演算した第１及び第２目標モータトルクＴｍ１、Ｔｍ２についてセレクトハイを行い、大きい方の値を目標モータトルクＴｍとして決定し、モータ変数調整部８Ｂに出力する。

次に、モータ変数調整部８Ｂの処理について、図６を参照しつつ説明する。モータ制御部８Ｂは、所定サンプリング時間毎に作動し、まず、ステップＳ２００で、目標モータトルクＴｍが「０」より大きいか否かを判定する。Ｔｍ＞０と判定されれば、前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップしているなど４輪駆動状態（モータ駆動要求状態）であるので、ステップＳ２１０に移行する。また、Ｔｍ≦０と判定されれば、４輪駆動状態（モータ駆動要求状態）でないので、ステップＳ３１０に移行して発電停止（Ｖｍ＝０）の信号など２輪駆動状態の各種の信号を出力して復帰する。

ステップＳ２１０では、４輪駆動状態から２輪駆動状態への移行か否かを判定し、２輪への移行と判定した場合にはステップＳ３１０に移行し、発電停止（Ｖｍ＝０）などの４輪駆動終了処理を行った後に、復帰する。例えば、モータ回転数が許容限界回転数に近づいたと判定したり、変速機３０のレンジが非駆動レンジ（パーキング又はニュートラル）となっていたりすると、２輪駆動状態への移行と判定する。一方、４輪駆動状態であればステップＳ２１５に移行する。

ステップＳ２１５では、スイッチＳＷがＯＮつまりバッテリ４２が接続状態か否かを判定し、接続状態と判定した場合にはステップＳ２６０に移行し、スイッチＳＷがＯＦＦとなってバッテリ４２が切り離されている状態の場合にはステップＳ２２０に移行して、通常のモータ駆動制御のための目標モータ界磁電流Ｉｆｍの演算に移行する。すなわち、ステップＳ２６０では、目標モータ界磁電流Ｉｆｍが「０」否か（モータ駆動の１回目のサイクルか否か）を判定し、「０」と判定した場合、つまりモータ駆動のための目標モータ界磁電流Ｉｆｍの設定がされていない場合には、そのままステップＳ２２０に移行してモータ駆動のための目標モータ界磁電流Ｉｆｍの設定を行う。

一方、目標モータ界磁電流Ｉｆｍが「０」でない場合には、ステップＳ２７０に移行して、バッテリ切り離しのための処理として目標モータ界磁電流Ｉｆｍの低減を行った後にステップＳ２３０に移行する。このステップＳ２７０は界磁調整手段を構成する。
次に、ステップＳ２２０では、モータ用回転数センサ２１が検出したモータ４の回転数Ｎｍを入力し、そのモータ４の回転数Ｎｍに応じた目標モータ界磁電流Ｉｆｍを算出し、ステップＳ２３０に移行する。なお、センサで検出された界磁電流値の目標モータ界磁電流Ｉｆｍに対する偏差に基づきモータ制御部８Ｃにてフィードバック制御が行われる。

ここで、上記モータ４の回転数Ｎｍに対する目標モータ界磁電流Ｉｆｍは、回転数Ｎｍが所定回転数以下の場合には一定の所定電流値とし、モータ４が所定の回転数以上になった場合には、公知の弱め界磁制御方式でモータ４の界磁電流Ｉｆｍを小さくする。すなわち、モータ４が高速回転になるとモータ誘起電圧Ｅの上昇によりモータトルクが低下することから、上述のように、モータ４の回転数Ｎｍが所定値以上になったらモータ４の界磁電流Ｉｆｍを小さくして誘起電圧Ｅを低下させることでモータ４に流れる電流を増加させて所要モータトルクを得るようにする。この結果、モータ４が高速回転になってもモータ誘起電圧Ｅの上昇を抑えてモータトルクの低下を抑制するため、所要のモータトルクを得ることができる。また、モータ界磁電流Ｉｆｍを所定の回転数未満と所定の回転数以上との２段階で制御することで、連続的な界磁電流制御に比べ制御の電子回路を安価にできる。なお、所要のモータトルクに対しモータ４の回転数Ｎｍに応じて界磁電流Ｉｆｍを調整することでモータトルクを連続的に補正するモータトルク補正手段を備えても良い。すなわち、２段階切替えに対し、モータ回転数Ｎｍに応じてモータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整すると良い。この結果、モータ４が高速回転になってもモータ４の誘起電圧Ｅの上昇を抑えモータトルクの低下を抑制するため、所要のモータトルクを得ることができる。また、なめらかなモータトルク特性にできるため、２段階制御に比べ車両は安定して走行できるし、常にモータ駆動効率が良い状態にすることができる。

次に、ステップＳ２３０では、上記目標モータトルクＴｍ及び目標モータ界磁電流Ｉｆｍを変数として、マップなどに基づき、対応する目標電機子電流Ｉａを求め、ステップＳ２４０に移行する。
ステップＳ２４０では、上記目標電機子電流Ｉａに基づき、目標モータトルクＴｍとするための発電電圧Ｖｍ（＝Ｉａ×Ｒ＋Ｅ：Ｅはモータの誘起電圧Ｅ、Ｒは発電機７とモータ４との間の抵抗）を演算し出力した後に、処理を終了する。

また、モータ制御部８Ｃでは、モータ変数調整部８Ｂで決定した目標界磁電流Ｉｆｍを目標値としてモータ界磁電流をフィードバック制御する。
また、バッテリ・発電機制御部８Ｆは、発電変数調整部８Ｆａと発電制御部本体８Ｆｂとからなる。
発電変数調整部８Ｆａは、目標発電電圧Ｖｔの決定及びバッテリ充電を調整する処理部であり、所定サンプリング時間毎に図７に示す処理が行われる。

すなわち、ステップＳ４１０では、モータ駆動要求の有無、例えば目標モータトルクＴｍがゼロより大きいか否かを判定し、モータ駆動要求ありと判定した場合にはステップＳ４２０に移行し、モータ駆動要求無しと判定した場合にはステップＳ４７０に移行する。
まず、目標モータトルクＴｍがゼロより大きくモータ駆動要求ありと判定した場合について説明する。なお、モータ駆動要求ありの場合には、リレー２４はＯＮになっていて発電機７とモータ４とは接続された状態になっている。

ステップＳ４２０では、スイッチＳＷがＯＮか否かを判定し、スイッチＳＷがＯＮつまりバッテリ４２が接続状態の場合にはステップＳ４３０に移行し、そうでなければステップＳ５５０に移行する。
ステップＳ５５０では、発電目標電圧Ｖｔをモータの目標電圧Ｖｍとして処理を終了する。
また、ステップＳ４３０では、バッテリ４２への電流Ｉｂがゼロか否かを判定し、ゼロであればステップＳ４６０に移行し、ゼロで無ければステップＳ４４０に移行する。電流Ｉｂがゼロか否かは、直接にバッテリ４２に流入する電流の有無を検出しても良いし、または、発電電圧がバッテリ電圧以下になったかどうかで判定しても良い。
ステップＳ４６０では、スイッチＳＷをオフにしてバッテリ４２を発電機７及びモータ４から切り離して処理を終了する。

また、ステップＳ４４０では、モータ回転数Ｎｍがゼロより大きいか否か、つまりモータ４が回転しているか否かを判定し、モータ４が回転している場合にはそのまま処理を終了し、モータ４が回転していない場合には、発電機７の目標電圧Ｖｔを低減して処理を終了する。なお、上記モータ４が回転している場合に、モータ駆動要求があってから所定時間経過してもバッテリ４２への電流Ｉｂが流れている場合に、無条件にスイッチＳＷをＯＦＦに変更するようにしても良い。

次に、モータ駆動の要求が無い場合の処理について説明する。なお、この場合には、リレー２４はＯＦＦになっていて発電機７とモータ４とは非接続の状態になっている。
ステップＳ４７０で、残存容量検出手段４３からの信号に基づきバッテリ４２の充電を行う必要があるかどうか判定し、充電必要と判定した場合にはステップＳ４８０に移行し、充電不要と判定した場合にはステップＳ５００に移行する。ステップＳ５００では、発電目標電圧Ｖｔをゼロとし、続いてステップＳ５１０にてスイッチＳＷをＯＦＦにした後に処理を終了する。

ステップＳ４８０では、発電目標電圧Ｖｔをバッテリ充電電圧ＶＤに設定した後に、ステップＳ４９０にてスイッチＳＷをＯＮにして処理を終了する。
発電制御部本体８Ｆｂは、上記発電目標電圧Ｖｔ及び現在の出力電圧Ｖｇに基づき、発電目標電圧Ｖｔとするための界磁電流値を求め、その界磁電流値に相当する発電機制御指令値（デューティ比）を求めて発電機７の電圧調整器２２に出力することで、発電機７の出力電圧Ｖｇを制御する。

次に、エンジンコントローラ１８の処理について説明する。
エンジンコントローラ１８では、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づいて図８に示すような処理が行われる。
すなわち、まずステップＳ６００にて、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップ量ΔＶを求めてステップＳ６１０に移行して、その加速スリップ量ΔＶが目標スリップ量Ｔslipを越えているか否かを判定し、目標スリップ量Ｔslipを越えている場合にはステップＳ６６０に移行する。一方、加速スリップ量ΔＶが目標スリップ量Ｔslip以下の場合には、ステップＳ６２０に移行する。なお、目標スリップ量Ｔslipは、例えばスリップ率で１０％程度に設定される。

ステップＳ６２０では、アクセルセンサ４０からの検出信号等に基づいて、運転者の要求する目標出力トルクＴｅＮを演算して、ステップＳ６３０に移行する。
ステップＳ６３０では、スロットル開度やエンジン回転数Ｎｅなどに基づき、現在の出力トルクＴｅを算出してステップＳ６４０に移行する。
ステップＳ６４０では、現在の出力トルクＴｅに対する目標出力トルクＴｅＮの偏差分ΔＴｅを下記式に基づき出力して、ステップＳ６５０に移行する。
ΔＴｅ ＝ＴｅＮ − Ｔｅ

一方、ステップＳ６６０では、いわゆるエンジンＴＣＳ制御を行い、所定のＴＣＳトルク変化分を上記偏差分ΔＴｅに代入してステップＳ６５０に移行する。このステップは、内燃機関出力抑制手段を構成する。
また、ステップＳ６５０では、その偏差分ΔＴｅに応じたスロットル開度αの変化分Δαを演算し、その開度の変化分Δαに対応する開度信号を上記ステップモータ１９に出力して、復帰する。なお、上述の説明では、説明を分かりやすくするために、偏差分ΔＴｅに対応する開度信号Δαを出力するとしているが、実際には、トルク等の変化を滑らかにするために、起動のたびに所定のトルク増加分若しくはトルク減少分ずつ変化させている。

次に、上記構成の装置における作用などについて説明する。なお、駆動モードスイッチ３９が４ＷＤ状態に操作されているものとして説明する。
車両走行中に、路面μが小さいためや運転者によるアクセルペダル１７の踏み込み量が大きいことで、エンジン２から前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されたトルクが路面反力限界トルクよりも大きくなると、つまり、主駆動輪１Ｌ、１Ｒである前輪１Ｌ、１Ｒが加速スリップすると、クラッチ１２が接続されると共に、発電機７は、エンジンに対して上記加速スリップ量ΔＶに応じた発電負荷で発電してモータ４が駆動され、もって４輪駆動状態に移行する。このとき、発電機７で発電した余剰の電力によってモータ４が駆動されて従駆動輪である後輪３Ｌ、３Ｒも駆動されることで、車両の加速性が向上する。また、主駆動輪１Ｌ、１Ｒの路面反力限界トルクを越えた余剰のトルクでモータ４を駆動するため、エネルギー効率が向上し、燃費の向上に繋がる。

続いて、前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される駆動トルクが、当該前輪１Ｌ、１Ｒの路面反力限界トルクに近づくように調整されることで、２輪駆動状態に移行する。この結果、主駆動輪である前輪１Ｌ、１Ｒでの加速スリップが抑えられる。
また、発進時にあっては、前輪１Ｌ、１Ｒでの加速スリップがゼロか小さい状態であっても、アクセル開度θに応じた目標モータトルクＴｍ２でモータが駆動されて発進加速性が確保される。
また、モータ４が駆動されない状態において、バッテリ充電が必要な場合には、スイッチＳＷがＯＮとなり、発電電圧が充電電圧ＶＤに調整されることでバッテリ充電が行われる。
このバッテリ充電中に、上述のようにモータ駆動要と判定されると、バッテリ４２を切り離し４輪駆動の制御に移行する。

本実施形態におけるこの移行処理は、次のように実施される。
すなわち、発電機７とモータ４とが接続されて発電機７の出力の一部をモータ４に供給、つまり発電電流の一部がモータ４側に流れることで発電出力を落とすことなく発電機７の電圧が低下する。さらに、車両走行中であれば、目標モータ界磁電流Ｉｆｍを、一旦モータ制御の目標値に設定した後に、バッテリ４２に電流が流れなくなるまで上記目標モータ界磁電流Ｉｆｍを低減するように調整して、バッテリ４２側に電流が流れなくなった時点でスイッチＳＷのリレーをオフにしてバッテリ４２を切り離し、その後に、目標モータ界磁電流Ｉｆｍをモータ駆動のための界磁電流値に戻すと共に発電目標電圧もバッテリ電圧ＶＤから目標モータトルクに応じた発電Ｖｍに変更して完全に４輪駆動のための制御に移行する。

ここで、発電の出力電圧−電流特性は、図９に示すような関係となっていて、発電出力が同じ場合には、出力電流を大きくするほど出力電圧は低下する。そして、モータ界磁電流を小さくするほどモータ誘起電圧Ｅが低くなりモータ４に流入する電流が大きくなるため、発電機７の出力電圧は、図９に示すような電圧−電流特性の線に沿って動いて電圧が低くなる。なお、モータ界磁電流の大きさに関係なく単に接続するだけでもモータ４側に電流が流れるため、リレー２４を接続することでバッテリ４２側に電流が流れない電圧値まで発電電圧が低下した場合には、上述のような移行のためのモータ界磁電流の調整が行われることなく、４ＷＤ駆動のためのモータ駆動制御に移行する。
ここで、上記モータ回転中での移行時においては、バッテリ４２に電流が流れないようにするために、発電機７の発電出力を必ずしも落とす必要は無いが、別途、発電機７の界磁も絞って発電出力も低下させるようにしても良い。

以上のように、バッテリ充電状態からモータ駆動制御へ移行すると判定すると、モータ界磁電流は小さめに抑えられる可能性はあるものの、すぐにモータ４の駆動が行われて４輪駆動状態に設定できる共に、スイッチＳＷを電流が流れていない状態で切断することで、スイッチＳＷの耐久性劣化も防止できる。また、上記移行時のモータ界磁電流について、できるだけモータ制御の目標界磁電流に近い状態にしているので、スイッチＳＷをＯＦＦにしてから、本来の目標モータ界磁電流への復帰も早期に行われる。ここで、移行中におけるモータトルクは、目標モータ界磁電流を本来に目標値よりも低減することで、小さめに抑えられる可能性はあるものの、界磁電流を抑えたことによりモータ電流が増加する分だけモータトルクも増大して補償される。

ここで、比較として、充電状態からモータ駆動への切替の際に、単純に発電機７の出力を低下させることでバッテリ４２へ流入する電流をゼロにする場合を想定すると、図１０に示すように、発電機７の界磁電流を下げて（矢印ｉ参照）発電機出力を絞ってから、スイッチＳＷをＯＦＦにした後に、リレー２４をＯＮにしてモータ４を接続状態とし、その後、再び発電機７の界磁電流を増やして目標とするモータトルクを得るための発電出力の電圧・電流に調整することとなる。このため、本実施形態よりもモータ駆動の初期応答性が遅くなる。

図１１に、本実施形態の場合のバッテリ充電からモータ駆動制御への移行時のタイムチャート例を示す。
また、車両発進時などモータ４が回転していない状態でバッテリ充電からモータ駆動に移行する場合には、リレー２４をＯＮにして発電機７とモータ４とを接続状態にして、つまりモータ４側に電流を流すことで発電出力を落とすこと無く発電電圧の低下を図り、それでもバッテリ４２側に電流が流入する場合には発電機７の電圧が低くなるように発電機７の界磁を絞り、バッテリ４２側に電流が流れなくなった時点でスイッチＳＷをＯＦＦにしてバッテリ４２を切り離している。

この場合であっても、モータ駆動要求があるとすぐにモータ４の駆動を行うことができる結果、初期応答性が向上する。また、発電出力を小さくするおそれはあるものの、モータ４側に電流を流入させて発電電圧を低下させてから発電出力自体を絞るようにしているため、図１０に示すような比較例に比べて、発電電力の低減量も小さく抑えられ、よってスイッチＳＷをＯＦＦにした後の目標モータトルクに対応する発電電力への移行時間も短くすることが出来る。

また、原則として、発電機７からの電力としてバッテリ４２若しくはモータ４に供給する構成を前提しているものの、上記バッテリ充電からモータ駆動への移行処理において、本実施形態では、一時的に発電機７に対しバッテリ４２及びモータ４の両方が並列に接続した状態となる。このとき、モータ４の要求電圧よりもバッテリ４２の電圧の方が高い場合も想定されるが、本実施形態では、バッテリ電流の逆流を防止するための半導体整流素子をスイッチＳＷに設けているため、バッテリ４２からモータ４に過剰な電流が流れることを防止できる。すなわち、氷結路などの低μ路で上記のように過剰電流がモータ４に流れてモータトルクが必要以上に大きくなりすぎると後輪３Ｌ、３Ｒがスリップ（空転）するおそれがあるが、本実施形態では、バッテリ電流の逆流を防止する手段として半導体整流素子を設けているので、このような不都合は防止される。

ここで、上記実施形態では、バッテリ４２に流入する電流が確実にゼロとなってからスイッチＳＷをＯＦＦとするように制御しているが、これに限定されない。例えば、発進時など、モータ４が回転していない状態では、発電機７をモータ４と接続することだけで発電電圧を低減させたら無条件でスイッチＳＷをＯＦＦとしても良い。流入電流がゼロでないおそれがあるものの、バッテリ４２への流入する電流が小さくなった状態でスイッチＳＷをＯＦＦにすることが出来る。

本発明に基づく実施形態に係る概略装置構成図である。 本発明に基づく実施形態に係るシステム構成図である。 本発明に基づく実施形態に係る４ＷＤコントローラを示すブロック図である。 本発明に基づく実施形態に係る余剰トルク演算部の処理を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係るアクセル開度と第２目標モータトルクとの関係を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係るモータ変数調整部を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る発電変数調整部の処理を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係るエンジンコントローラの処理を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る所定車速を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る移行時の挙動を説明する図である。 比較例における、移行時の挙動を説明する図である。

符号の説明

１Ｌ、１Ｒ 前輪
２ エンジン
３Ｌ、３Ｒ 後輪
４ モータ
６ ベルト
７ 発電機
８ ４ＷＤコントローラ
８Ａ 目標モータトルク演算部
８Ａａ 余剰トルク演算部
８Ａｂ 加速アシストトルク演算部
８Ａｃ モータトルク決定部
８Ｂ モータ変数調整部
８Ｃ モータ制御部
８Ｄ リレー制御部
８Ｅ クラッチ制御部
８Ｆ バッテリ・発電機制御部
８Ｆａ 発電変数調整部
８Ｆｂ 発電制御部本体
９ 電線
１０ ジャンクションボックス
１１ 減速機
１２ クラッチ
１４ 吸気管路
１５ メインスロットルバルブ
１６ サブスロットルバルブ
１８ エンジンコントローラ
１９ ステップモータ
２０ モータコントローラ
２１ エンジン回転数センサ
２２ 電圧調整器
２３ 電流センサ
２６ モータ用回転数センサ
２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲ
車輪速センサ
３０ 変速機
３１ ディファレンシャル・ギヤ
３２ シフト位置検出手段
３４ ブレーキペダル
３５ ブレーキストロークセンサ
３６ 制動コントローラ
３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲ
制動装置
３９ 駆動モードスイッチ
４０ アクセルセンサ
４１ 第２電線
４２ バッテリ
Ｔｍ 目標モータトルク
Ｔｍ１ 第１目標モータトルク
Ｔｍ２ 第２目標モータトルク
Ｔslip 目標スリップ量
Ｉｆｈ 発電機の界磁電流
Ｖｇ 発電機の電圧
Ｖｔ 発電機の目標電圧
Ｖｍ モータの発電目標電圧
ＶＤ バッテリ充電電圧
Ｎｈ 発電機の回転数
Ｉａ 目標電機子電流
Ｉｆｍ 目標モータ界磁電流
Ｅ モータの誘起電圧
Ｎｍ モータの回転数（回転速度）
θ アクセル開度
Ｔｈ 発電機負荷トルク
Ｔｅ エンジンの出力トルク

Claims (5)

1. 内燃機関で駆動される発電機の電力をバッテリ若しくはモータに供給する車両の駆動力制御装置において、バッテリ充電中にバッテリ充電を中止してモータ駆動を開始すると判定すると、発電機とモータとを接続することでバッテリに供給される電流をゼロ若しくは小さな状態にしてから発電機とバッテリとの接続を遮断することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
2. 内燃機関で駆動される発電機と、その発電機で駆動されるモータと、その発電機によって充電されるバッテリと、発電機とモータとの間の接続・遮断を行う第１のリレーと、発電機とバッテリとの間の接続・遮断を行う第２のリレーと、を備え、
   上記発電機でバッテリ充電中にモータ駆動指令が入力されると、上記第１のリレーを接続状態にしてから第２のリレーを遮断状態とすることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
3. 上記第２のリレーの遮断は、発電機の電圧がバッテリ電圧以下となったと判断したら行うことを特徴とする請求項２に記載した車両の駆動力制御装置。
4. 上記モータの界磁電流を調整することで発電機の電圧をバッテリ電圧以下に向けて調整する界磁調整手段を備えることを特徴とする請求項３に記載した車両の駆動力制御装置。
5. バッテリからモータ側への電流の逆流を防止する逆流防止手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した車両の駆動力制御装置。

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