JP4958516B2

JP4958516B2 - 四輪駆動制御装置

Info

Publication number: JP4958516B2
Application number: JP2006296581A
Authority: JP
Inventors: 正幸佐山
Original assignee: Ｇｋｎドライブラインジャパン株式会社
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: JP2008110738A

Description

本発明は、駆動源に電動モータを用いた電気自動車や駆動源にエンジンと電動モータとを併用するハイ・ブリッド電気自動車の四輪駆動制御装置に関するものである。

従来の四輪駆動制御装置としては、主駆動源としてのエンジンの出力によって例えば左右の前輪を駆動させ、副駆動源としての電動モータの出力によって例えば左右の後輪を駆動させるものがある。

この四輪駆動制御装置では、Ａ／Ｔシフト信号、車輪速信号、エンジン回転数信号、モータ回転数信号、スロットル開度信号、ＡＢＳ（Antilock Brake System）信号、フェイル信号、ＴＣＳ（Traction Control System）信号等の各種信号に応じて、電動モータの出力を断続させ、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを自動的に切り換えるようになっている。

しかしながら、従来の四輪駆動制御装置では、四輪駆動走行時に前記スロットル開度信号やＡ／Ｔシフト信号等に基づき運転者の意図に反して二輪駆動状態に切り替わるという問題があった。

例えば、交差点などにおいて、アクセルを微妙に調整しつつ走行するとき、車輪にスリップがなければ、アクセルを戻したときにコントローラが車両をエンジンブレーキ状態であると判断し、四輪駆動状態を二輪駆動状態に切り替える場合等がある。

このような切換により、運転者は交差点走行などにおいて違和感を感じるという問題があり、改善が望まれていた。

特開２０００−３５５２２７公報

本発明が解決しようとする課題は、運転者の意図に反した四輪駆動状態から二輪駆動状態への自動的な切り換えが違和感を与える点である。

本発明は、自動的な切換による違和感を与えないようにするため、自動車の少なくともスロットル開度情報に基づいて把握される走行状態に応じて二輪駆動状態と四輪駆動状態とを自動的に切換制御するオートモードを制御手段によって行わせる四輪駆動制御装置において、前記制御手段は、ロックオートモードを備え、前記オートモードとロックオートモードとを選択可能とするスイッチを設け、前記ロックオートモードは、前記スロットル開度情報による四輪駆動状態から二輪駆動状態への切換制御を規制して四輪駆動状態を維持させることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、スイッチによってロックオートモードを選択すると、スロットル開度情報による四輪駆動状態から二輪駆動状態への切換制御を規制して四輪駆動状態を維持させることができる。

従って、自動的に二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り換えながら、微妙なアクセル操作時などには、四輪駆動状態を維持させることが可能となる。

自動的な切換による違和感を与えないようにするという目的を、スロットル開度信号による四輪駆動状態から二輪駆動状態への切換制御を規制することによって実現した。

［四輪駆動車の全体構成］
図１は、本発明に実施例に係る四輪駆動制御装置を適用した四輪駆動車のスケルトン平面図である。図１のように、四輪駆動車１は、駆動源にエンジンと電動モータとを併用するハイ・ブリッド電気自動車であり、主駆動源である内燃機関としてのエンジン３と、副駆動源である電動モータ５とを備えている。

前記エンジン３は、主駆動輪としての左右の前輪７，９を駆動し、電動モータ５は副駆動輪としての左右の後輪１１，１３を駆動するようになっている。但し、前輪を副駆動源の電動モータ５で駆動し、後輪１１，１３を主駆動源のエンジン３で駆動する構成にすることもできる。左右の前輪７，９には、制動手段としてのディスク・ブレーキ１５，１７が備えられており、左右の後輪１１，１３にも制動手段としてのブレーキ１６，１８が備えられている。

前記エンジン３の出力は、変速装置としてのトランス・ミッション１９を介してフロント・デファレンシャル装置２１（以下、「フロント・デフ２１」と称する。）に入力されるようになっている。フロント・デフ２１には、左右のアクスル・シャフト２３，２５を介して、前記前輪７，９が連動連結されている。

また、エンジン３側には、発電器としてのジェネレータ２７が設けられている。ジェネレータ２７は、エンジン３の回転に連動して発電するようになっている。

前記電動モータ５は、制御手段としてのコントローラ２９によって制御されるようになっている。電動モータ５は、減速駆動装置３１の駆動源として構成され、ジェネレータ２７から給電され駆動する。電動モータ５の出力は、減速駆動装置３１の減速機構３３に入力される。減速機構３３からは、リヤ・デファレンシャル装置３５（以下、「リヤ・デフ３５」と称する。）入力される。リヤ・デフ３５には、左右のアクスル・シャフト３７，３９を介して、前記左右の後輪１１，１３が連動連結されている。左右の後輪１１，１３には、制動手段としてディスク・ブレーキ４１，４３が備えられている。電動モータ５から後輪１１，１３の駆動系路には、トルク伝達を断続する断続部が設けられており、本実施例においては、前記減速機構３３とリヤ・デフ３５との間に、トルク伝達を断続する断続部としてのクラッチ４５が設けられている。クラッチ４５は、前記コントローラ２９によってトルク伝達を断続制御されるようになっている。
［制御手段］
前記制御手段としてのコントローラ２９は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）４７及びモータ４ＷＤ・ＥＣＵ４９を備えている。ＥＣＵ４７と４ＷＤ・ＥＣＵ４７とは、ＣＡＮ（Community Area Network）を構築し、相互に情報を共有する。なお、ＥＣＵ４７は、４ＷＤ・ＥＣＵ４７と結合した単一のＥＣＵとしてもよく、また複数のＥＣＵから構成してもよい。

前記ＥＣＵ４７は、車両情報として例えばトランス・ミッション１９のＡ／Ｔシフトセンサ５０からの信号であるＡ／Ｔシフト信号、車輪速センサ５１からの車輪速信号、エンジン回転数センサ５３からのエンジン回転数信号、加速装置のスロットル開度センサ５５からのスロットル開度信号、モータ回転数センサ５７からのモータ回転数信号、ディスク・ブレーキ１５，１７，１６，１８からのブレーキ信号の他、車両異常を示すフェイル信号、ＴＣＳ（Traction Control System）制御装置がＴＣＳ制御を行っているか否かを示すＴＣＳ信号等が入力されるようになっている。

前記モータ４ＷＤ・ＥＣＵ４９は、駆動制御モードとして４ＷＤオートモードと４ＷＤロックオートモードと２ＷＤモードとを備えている。各モードは、スイッチ５９の操作によって選択可能となっている。
［四輪駆動制御］
四輪駆動制御は、前記４ＷＤオートモードと４ＷＤロックオートモードにおいて、発進時や前輪７，９のスリップ時に後輪１１，１３によるトルクアシスト等を行う。基本制御は、４ＷＤオートモードと４ＷＤロックオートモードとの何れにおいても、発進から１５〜３０ｋｍ／ｈ程度までの所定の低速域でエンジン３に加えて電動モータ５を駆動させて四輪駆動状態とする。一方、中・高速域では、エンジン３のみを駆動させて二輪駆動状態とする。
かかる基本制御に加え、ＥＣＵ４７に入力された車両情報としての各種信号に基づきモータ４ＷＤ・ＥＣＵ４９によってクラッチ４５を断続させ二輪駆動状態と四輪駆動状態とを自動的に切換制御する。

すなわち、前記４ＷＤオートモードは、Ａ／Ｔシフト信号、車輪速信号、エンジン回転数信号、スロットル開度信号、モータ回転数信号、ＡＢＳ信号、フェイル信号、ＴＣＳ信号に基づいて二輪駆動状態と四輪駆動状態とを自動的に切換制御する。

前記スロットル開度信号及びＡ／Ｔシフト信号に基づく切換制御は、スロットル開度が所定値となったとき又は変速位置であるシフト位置が所定の高速段としての３速以上となったときに二輪駆動状態とするものである。

前記４ＷＤロックオートモードは、スロットル開度信号及びＡ／Ｔシフト信号以外の信号に応じて二輪駆動状態と四輪駆動状態とを自動的に切換制御し、且つスロットル開度信号及びＡ／Ｔシフト信号による二輪駆動状態と四輪駆動状態との切換制御を規制して四輪駆動状態とするものである。

前記四輪駆動制御について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、駆動モード制御の概略を示すフローチャートである。図３は４ＷＤオートモードの詳細を示すフローチャートである。図４は、４ＷＤロックオートモードの詳細を示すフローチャートである。

図２のように、四輪駆動制御では、ステップＳ１において車両データ通信が行われる。すなわち、Ａ／Ｔシフト信号、車輪速信号、エンジン回転数信号、スロットル開度信号、モータ回転数信号、ブレーキ信号、フェイル信号、ＴＣＳ信号等がＥＣＵ４７に入力される。これによりステップＳ１の処理は完了し、ステップＳ２へ移行する。

ステップＳ２では、駆動制御モードの判断を行う。すなわち、駆動制御モードが、４ＷＤオートモード、４ＷＤロックオートモード、２ＷＤモードのいずれに選択されているかを判断する。

４ＷＤオートモードに選択されている場合にはステップＳ３へ移行し、４ＷＤロックオートモードに切り替えられている場合にはステップＳ４へ移行し、２ＷＤモードに選択されている場合にはステップＳ５へ移行する。

そして、ステップＳ３では４ＷＤオートモードが実行され、ステップＳ４では４ＷＤロックオートモードが実行される。ステップＳ５では、２ＷＤモードが実行され、モータ４ＷＤ・ＥＣＵ４９によってクラッチ４５の切り離しや電動モータ５の駆動停止を行わせる。

各ステップＳ３〜Ｓ５が完了した後は、ステップＳ１からの処理が繰り返されることになる。
［４ＷＤオートモード］
図２のステップＳ４に係る４ＷＤオートモードについて、図３を参照して説明する。

図３のように、４ＷＤオートモードでは、ステップＳ１１において、各種信号の読み込みが行われる。すなわち、モータ４ＷＤ・ＥＣＵ４９が、Ａ／Ｔシフト信号、車輪速信号、エンジン回転数信号、スロットル開度信号、モータ回転数信号、ブレーキ信号等に基づくＡＢＳ（Antilock Brake System）制御装置がＡＢＳ制御を行っているか否かを示すＡＢＳ信号、フェイル信号、ＴＣＳ信号をＥＣＵ４７から読み込む。これによってステップＳ１１の処理は完了し、ステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ１２では、読み込んだ信号に基づいてクラッチ４５の切り離し決定を行う。すなわち、シフト位置が３速以上となったか否か、車輪速、エンジン回転数、スロットル開度、モータ回転数が所定値となったか否か、及びＡＢＳ信号、フェイル信号、ＴＣＳ信号の有無等を判断する。そして、かかる判断結果に基づいてクラッチ４５の切り離しを行うか否かを決定する。

前記スロットル開度信号及びＡ／Ｔシフト信号に基づく場合は、スロットル開度が所定値となったとき又はシフト位置が３速以上となったときに、クラッチの切り離しを行う決定をする。

そして、クラッチの切り離しを行うと判断した場合はステップＳ１３へ移行し、同切り離しを行わないと判断した場合はステップＳ１４へ移行する。

ステップＳ１３では、モータ４ＷＤ・ＥＣＵ４９によってクラッチ４５の切り離しを行わせる。クラッチ４５を切り離すと、減速機構３３とリヤ・デフ３５の間でトルク伝達が遮断状態となる。このため、電動モータ５の駆動力が左右の後輪１１，１３へ伝達することが規制され、左右の前輪７，９のみによる二輪駆動状態となる。これによってステップＳ１３の処理が完了し、ステップＳ１１からの処理が繰り返される。

ステップＳ１４では、モータ４ＷＤ・ＥＣＵ４９によってクラッチ４５の締結させておく。従って、減速機構３３とリヤ・デフ３５との間でトルク伝達が接続状態であり、電動モータ５の駆動力が減速機構３３からクラッチ４５、リヤ・デフ３５、左右のアクスル・シャフト３７，３９を介して左右の後輪１１，１３へ伝達される。このため、左右の前後輪７，９，１１，１３による四輪駆動状態となる。これによってステップＳ１４の処理が完了し、ステップＳ１１からの処理が繰り返される。
［４ＷＤロックオートモード］
図２のステップＳ５に係る４ＷＤロックオートモードについて、図４を参照して説明する。

図４のように、４ＷＤロックオートモードでは、ステップＳ２１において、４ＷＤロック信号の入力が行われる。すなわち、スイッチ５９の選択に基づいて出力された４ＷＤロック信号が、モータ４ＷＤ・ＥＣＵ４９に入力される。これによって、ステップＳ２１の処理が完了し、ステップＳ２２へ移行する。

ステップＳ２２では、前記４ＷＤロック信号に応じて、Ａ／Ｔシフト規制及びスロットル開度信号の読込規制が行われる。すなわち、モータ４ＷＤ・ＥＣＵ４９は、Ａ／Ｔシフトが３速以上の高速段へ変速することを規制する規制信号をＥＣＵ４７を介してＡ／Ｔシフト側へ送信する。これによって、Ａ／Ｔシフトは、３速以上の高速段へ変速せず、低速段である２速までしか変速しないように制限される。なお、このばあいの変速段は、１速にすることも可能である。

同時に、モータ４ＷＤ・ＥＣＵ４９は、４ＷＤロック信号に応じて、アクセル開度信号を読み込まないように規制され、アクセル開度の検出値が無効化される。これよってステップＳ２２の処理が完了し、ステップＳ２３へ移行する。

ステップＳ２３では、各種信号の読み込みが行われる。すなわち、モータ４ＷＤ・ＥＣＵ４９は、読込規制されているアクセル開度信号以外のＡ／Ｔシフト信号、車輪速信号、エンジン回転数信号、モータ回転数信号、ＡＢＳ信号、フェイル信号、ＴＣＳ信号をＥＣＵ４７から読み込む。これによってステップＳ２１の処理は完了し、ステップＳ２４へ移行する。

ステップＳ２４では、読み込んだ信号に基づいて、クラッチ４５の切り離し決定を行う。すなわち、エンジン回転数、車輪速、モータ回転数が所定値となったか否か、及びＡＢＳ信号、フェイル信号、ＴＣＳ信号の有無等を判断する。そして、かかる判断結果に基づいてクラッチ４５の切り離しを行うか否かを決定する。

このとき、４ＷＤロックオートモードでは、前記スロットル開度信号の読み込みが規制され且つＡ／Ｔシフトが３速以上の高速段へ変速することを規制されているため、スロットル開度及びシフト位置に基づくクラッチの切り離し決定は行われない。

前記クラッチの切り離しを行うと判断した場合はステップＳ２５へ移行し、同切り離しを行わないと判断した場合はステップＳ２６へ移行する。

ステップＳ２５では図３のステップＳ１３と同様の処理が行われ、ステップＳ２６では図３のステップＳ１４と同様の処理が行われる。両ステップＳ２５，Ｓ２６が完了した後は、ステップＳ２１からの処理が繰り返されることになる。

従って、４ＷＤロックオートモードでは、スロットル開度信号及びＡ／Ｔシフト信号以外の信号に応じて二輪駆動状態と四輪駆動状態とを自動的に切換制御させる。また、スロットル開度信号による四輪駆動状態から二輪駆動状態への切換制御を規制して四輪駆動状態を維持させる。

本実施例では、制動時又は前記電動モータの許容回転数を超えるとき以外は四輪駆動状態を維持する。

このため、４ＷＤロックオートモードでは、交差点での走行時に微妙なアクセル制御を行っているとき運転者の意に反して四輪駆動状態から二輪駆動状態に変更されることがなく、違和感無く走行することができる。また、凍結時の坂道走行などにおいてアクセルを離しても３速へシフトアップされることが無く、四輪駆動状態から二輪駆動状態に変更されずに違和感の少ない又は違和感のない走行を行わせることができる。
［実施例の効果］
本実施例によれば、４ＷＤロックオートモードでは、走行状態に応じて二輪駆動状態と四輪駆動状態とを自動的に切換制御すると共にスロットル開度情報による四輪駆動状態から二輪駆動状態への切換制御を規制して四輪駆動状態を維持させることができる。

従って、４ＷＤロックオートモードによって、自動的に二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り換える場合であっても、確実に四輪駆動状態を維持することができる。

また、４ＷＤオートモードは、スロットル開度が所定値となったとき又はシフト位置が所定の高速段である３速以上となったときに二輪駆動状態とし、４ＷＤロックオートモードでは、モータ４ＷＤ・ＥＣＵ４９の制御によって、スロットル開度信号の読込規制によりスロットル開度の検出値を無効化すると共にシフト位置が３速以上となることを規制し、四輪駆動状態を維持することができる。

このため、本実施例では、容易且つ確実に四輪駆動状態の維持を行わせることができる。

本実施例では、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り換えるために断続される副駆動源が、エンジン３の回転による発電電力によって駆動する電動モータ５であり、４ＷＤロックオートモード時に、シフト位置が３速以上となることが規制される。

従って、本実施例では、４ＷＤロックオートモード時に、エンジン３の高回転を維持しジェネレータ２７の発電量を確実に確保することができる。このため、電動モータ５を確実に駆動させ、四輪駆動状態を確実に維持させることができる。

さらに説明すると、一般に副駆動源に電動モータ５を用いた場合は、シフト位置が３速以上となるとエンジン３の回転数が低下してジェネレータ２７の発電量が低下する。発電量が低下すると、電動モータ５を駆動するための電力を確保できなくなり、四輪駆動状態を維持することができなくなるおそれがある。

これに対し、本実施例は、上記のようにシフト位置が３速以上となることを規制して、ジェネレータ２７の発電量を確保できるようにしている。

また、本実施例では、減速駆動装置３１の減速機構３３とリヤ・デフ３５との間に設けられたクラッチ４５の断続によって二輪駆動状態と四輪駆動状態との切り換えるため、該切り換えを容易且つ確実に行わせることができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、構成の要素に付随した各種の設計変更が可能である。例えば、上記実施例では、スロットル開度信号を無効化すると共にシフト位置が３速となることを規制して二輪駆動状態と四輪駆動状態との切換制御を規制していたが、スロットル開度信号及びシフト位置信号の双方を無効化するようにしてもよい。

また、上記実施例では、所定の高速段を３速としていたが、例えば低速段を１速とし、高速段を２速や４速とすることも可能である。

四輪駆動制御装置を適用した四輪駆動車のスケルトン平面図である（実施例）。駆動モード制御の概略を示すフローチャートである（実施例）。４ＷＤオートモードの詳細を示すフローチャートである（実施例）。４ＷＤロックオートモードの詳細を示すフローチャートである（実施例）。

符号の説明

１四輪駆動車
３エンジン（主駆動源）
５電動モータ（副駆動源）
７，９前輪（主駆動輪）
１１，１３後輪（副駆動輪）
２７ジェネレータ
２９コントローラ（制御手段）
４５クラッチ（断続部）
４７ＥＣＵ
４９モータ４ＷＤ・ＥＣＵ
５９スイッチ

Claims

自動車の少なくともスロットル開度情報に基づいて把握される走行状態に応じて二輪駆動状態と四輪駆動状態とを自動的に切換制御するオートモードを制御手段によって行わせる四輪駆動制御装置において、
前記制御手段は、ロックオートモードを備え、
前記オートモードとロックオートモードとを選択可能とするスイッチを設け、
前記ロックオートモードは、前記スロットル開度情報による四輪駆動状態から二輪駆動状態への切換制御を規制して四輪駆動状態を維持させる
ことを特徴とする四輪駆動制御装置。
請求項１記載の四輪駆動制御装置であって、
主駆動輪を駆動する主駆動源及び副駆動輪を駆動する副駆動源を備え、
前記制御手段は、前記副駆動源からの駆動力伝達を断続することによって前記二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り換える
ことを特徴とする四輪駆動制御装置。
請求項２記載の四輪駆動制御装置であって、
前記主駆動源は、エンジンであり、
前記副駆動源は、前記エンジンの回転による発電電力によって駆動する電動モータである
ことを特徴とする四輪駆動制御装置。
請求項３記載の四輪駆動制御装置であって、
前記ロックオートモードは、前記スロットル開度情報による四輪駆動状態から二輪駆動状態への切換制御を規制した場合に制動時又は前記電動モータの許容回転数を超えるとき以外は四輪駆動状態を維持する
ことを特徴とする四輪駆動制御装置。
請求項３又は４記載の四輪駆動制御装置であって、
前記制御手段は、前記ロックオートモードの四輪駆動状態で変速位置を１速又は２速とする
ことを特徴とする四輪駆動制御装置。