JP4600670B2 - 車両の駆動力配分制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の駆動力配分制御装置に係り、特に車両状態に最適なトルクを副駆動輪に伝達するとともに、充電系装置に負担のかからないシステムを構築する車両の駆動力配分制御装置に関するものである。

車両には、エンジンの駆動力を前輪及び後輪に伝達し、四輪全てを駆動するいわゆる四輪駆動車がある。このような車両には、エンジンからの駆動力を車両の走行状態に応じて主駆動輪及び副駆動輪へと配分する駆動力配分装置を備えた駆動力配分制御装置が設けられているものがある。

従来、車両の駆動力配分制御装置には、駆動力配分装置の作動温度が耐久性に影響を与えることから、温度推定装置を用いて駆動力配分装置の作動温度を推定するものがある。
また、車両の駆動力配分制御装置には、駆動力配分装置を構成する摩擦板が所定温度を超えた場合に、摩擦板を完全締結状態又は完全解放状態にする制御を行うものがある。
更に、車両の駆動力配分制御装置には、油温と差回転数から駆動力配分装置の駆動電流値を制御するものがある。
更にまた、車両の駆動力配分制御装置には、検出した油温に基づいて駆動力配分装置を構成する湿式多板クラッチの締結力を変更するものがある。
また、車両の駆動力配分制御装置には、作動油の温度をパラメータとして駆動力配分装置を構成するオイルポンプに印加する電圧値を補正するものがある。
特開平１−１２２７２８号公報 特開昭６１−１７８２３２号公報 特開昭６３−２５１６３５号公報 特開平８−３３７１２７号公報 特開２００１−２０６０９２号公報

ところで、上述した各特許文献に開示される車両の駆動力配分制御装置においては、駆動電流により駆動される駆動力配分装置の機械的機構が有する伝達トルク特性に対して、駆動力配分装置の油温に応じて駆動電流値を制御して機械的機構の伝達トルク特性を変更することが行われていた。

しかし、駆動力配分装置は、低温状態において、常温状態と比べて伝達トルクが大きくなる特性を有しているので、駆動電流値が同じでも、駆動力配分装置自体の温度又は駆動力配分装置周囲の雰囲気温度としての駆動力配分装置の温度によって、駆動力配分装置が副駆動輪に配分する伝達トルクが大きく異なっており、必要以上のトルクが副駆動輪に伝達される場合がある。

即ち、駆動力配分制御装置は、車両に取り付けられた様々な各種センサ情報から、副駆動輪に伝達すべきトルクを算出し、この算出された伝達トルクに応じて駆動力配分装置に出力する駆動電流値を決定している。

この駆動電流値を算出する特性は、駆動力配分装置自体の温度又は駆動力配分装置周囲の雰囲気温度としての駆動力配分装置の温度によって大きく異なるため、伝達トルクが常温時より高くなる特性をもっている低温時に、常温時と同じ駆動電流値で駆動力配分装置を駆動すると、駆動力配分装置自体や、駆動力配分装置と連結しているディファレンシャル、トランスファ等に最大耐久トルク以上のトルクがかかる場合がある。

このため、従来の車両の駆動力配分制御装置においては、必要以上のトルクが副駆動輪に伝達される場合を考慮して、駆動力配分装置自体や、この駆動力配分装置と連結しているディファレンシャル、トランスファ等を、最大耐久トルク以上のトルクに耐え得る剛性の高い構造としなければならず、重量の増加やコストアップを招くという問題がある。

また、従来の車両の駆動力配分制御装置においては、駆動力配分装置が必要以上のトルクを副駆動輪に伝達する際に、必要以上の駆動電流値が流れることになるため、バッテリや発電機等の充電系装置に大きな負担がかかるという問題がある。

そこで、この発明は、駆動力を主駆動輪及び副駆動輪へと配分する駆動力配分装置を備えた車両において、車両状態に最適なトルクを副駆動輪に伝達したり、充電系装置（バッテリ、発電機）に負担のかからないシステムを構築することを目的としている。

この発明は、エンジンからの駆動力を車両の走行状態に応じて主駆動輪及び副駆動輪へと配分する駆動力配分装置を備えた車両の駆動力配分制御装置において、前記副駆動輪に伝達するトルクを算出する伝達トルク算出手段を備え、この伝達トルク算出手段により算出された伝達トルクに応じて前記駆動力配分装置を駆動する駆動電流値を算出する駆動電流算出手段を備え、前記駆動力配分装置の温度を検出する温度検出手段を備え、この温度検出手段により検出された前記駆動力配分装置の温度に応じて前記駆動電流値の最大値である最大駆動電流値を設定する最大駆動電流設定手段を備え、この最大駆動電流設定手段は摂氏零度を下回る低温を含む範囲において前記駆動力配分装置の温度が低くなるほど最大駆動電流値を小さくし、前記駆動電流算出手段により算出された駆動電流値が前記最大駆動電流設定手段により設定された最大駆動電流値よりも大きい場合には、前記駆動電流値として前記最大駆動電流値を前記駆動力配分装置に出力する駆動電流制御手段を備えたことを特徴とする。

この発明の車両の駆動力配分制御装置は、車両周囲の環境が変化しても、必要以上のトルクを副駆動輪に伝達させないようにし、運転者自身が環境変化に気を配る必要をなくし、これにより、常に車両状態に最適なトルクを副駆動輪に伝達することができ、また、必要以上に駆動電流が駆動力配分装置に流れることをなくし、充電系装置（バッテリ、発電機等）に負担のかからないシステムを構築することができる。

この発明は、車両状態に最適なトルクを副駆動輪に伝達したり、充電系装置（バッテリ、発電機）に負担のかからないシステムを構築する目的を、駆動力配分装置への駆動電流に最大駆動電流値で制限をかけて実現するものである。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。

図１〜図４は、この発明の第１実施例を示すものである。

図４において、２はいわゆる四輪駆動車としての車両、４はエンジン、６はトランスミッション、８は前側ディファレンシャル、１０Ｒ・１０Ｌは右前車軸・左前車軸、１２Ｒ・１２Ｌは例えば主駆動輪としての右前車輪・左前車輪、１４はトランスファ、１６はプロペラシャフト、１８は駆動力配分装置、２０は後側ディファレンシャル、２２Ｒ・２２Ｌは右後車軸・左後車軸、２４Ｒ・２４Ｌは例えば副駆動輪としての右後車輪・左後車輪である。なお、右前車輪・左前車輪１２Ｒ・１２Ｌを副駆動輪として取り扱うとともに、右後車輪・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌを主駆動輪として取り扱うことも可能である。

車両２においては、前側に横置き搭載したエンジン４の駆動力をトランスミッション６により変換して前側ディファレンシャル８に伝達し、右・左前車軸１０Ｒ・１０Ｌにより右・左前車輪１２Ｒ・１２Ｌを駆動する。また、車両２においては、トランスミッション６の出力する駆動力の一部をトランスファ１４により取り出して、プロペラシャフト１６と駆動力配分装置１８とを介して後側ディファレンシャル２０に伝達し、右・左後車軸２２Ｒ・２２Ｌにより右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌを駆動する。

駆動力配分装置１８は、エンジン４からの駆動力を車両２の走行状態に応じて主駆動輪としての右・左前車輪１２Ｒ・１２Ｌ及び副駆動輪としての右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌへと配分する。駆動力配分装置１８は、電子的に制御可能なクラッチ２６とこのクラッチ２６の締結力を決定するコイル２８とによって構成され、コイル２８を駆動力配分制御装置３０に接続している。

この駆動力配分装置１８は、駆動力配分制御装置３０からの制御信号である駆動電流によりコイル２８が駆動されてクラッチ２６の締結力が決定され、この締結力に応じて配分された伝達トルクを右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達する。

駆動力配分制御装置３０には、右前車輪回転速度センサ３２Ｒ・左前車輪回転速度センサ３２Ｌ、右後車輪回転速度センサ３４Ｒ・左後車輪回転速度センサ３４Ｌ、吸気温センサ３６、外気温センサ３８、車両制御装置４０が接続されている。

右・左前車輪回転速度センサ３２Ｒ・３２Ｌ、右・左後車輪回転速度センサ３４Ｒ・３４Ｌは、右・左前車輪１２Ｒ・１２Ｌ、右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌの各回転速度を測定する。これら各回転速度センサ３２Ｒ・３２Ｌ、３４Ｒ・３４Ｌとしては、通常の四輪駆動車が備えているアンチ・ロック・ブレーキシステム（ＡＢＳ）の車輪回転速度センサを流用することも可能である。

吸気温センサ３６は、エンジン４に取り付けられ、このエンジン４のシリンダに吸い込まれていく空気の温度を測定する。

外気温センサ３８は、エンジン４からの熱の影響を受けないような部分に取り付けられ、外気の温度を測定する。

車両制御装置４０は、少なくともエンジン４を制御するエンジンコントローラ４０−１とトランスミッション６を制御するトランスミッションコントローラ４０−２とから構成されている。このエンジンコントローラ４０−１とトランスミッション４０−２とは、エンジン回転速度やスロットル開度、変速段等の、駆動力配分装置１８を制御するために必要な各種センサ情報を駆動力配分制御装置３０に出力する。

駆動力配分制御装置３０は、各種センサ３２Ｒ・３２Ｌ、３４Ｒ・３４Ｌ、３６、３８、及び車両制御装置４０から駆動力配分装置１８を制御するために必要な各種センサ情報を入力し、駆動力配分装置１８を構成するクラッチ２６の締結力を求め、この締結力に応じた駆動電流を制御信号としてコイル２８に出力する。

また、この駆動力配分制御装置３０は、右前車輪回転速度センサ３２Ｒで検出された回転速度と左前車輪回転速度センサ３２Ｌで検出された回転速度との平均を前車輪回転速度として認識するとともに、右後車輪回転速度センサ３４Ｒで検出された回転速度と左後車輪回転速度センサ３４Ｌで検出された回転速度との平均を後車輪回転速度として認識する。そして、駆動力配分装置１８での滑り量は、前車輪回転速度から後車輪回転速度を減算した絶対値として求められる。

更に、駆動力配分制御装置３０は、伝達トルク算出手段４２と、駆動電流算出手段４４と、温度検出手段４６と、最大駆動電流設定手段４８と、駆動電流制御手段５０と、メモリ５２とを備えている。

伝達トルク算出手段４２は、エンジン回転速度等の各種センサ情報から副駆動輪である右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達するトルクを算出する。

駆動電流算出手段４４は、図２の「伝達トルク−駆動電流特性」のテーブルに示すように、伝達トルク算出手段４２により算出された伝達トルクに応じて駆動力配分装置１８のコイル２８を駆動する駆動電流値を算出する。この駆動電流値は、一般的な手法として、図２に示すように、予め決められている「伝達トルク−駆動電流特性」のテーブルを基に決定されるが、他の方法を用いて求めることも可能である。

温度検出手段４６は、駆動力配分装置１８の温度として、駆動力配分装置１８自体の温度又は駆動力配分装置１８周囲の雰囲気温度を測定する。なお、温度検出手段４６としては、吸気温センサ３６や外気温センサ３８等の既存のセンサを用いることも可能である。

最大駆動電流設定手段４８は、温度検出手段４６により検出された駆動力配分装置１８の温度に応じて駆動電流値の最大値である最大駆動電流値を設定する。

また、この最大駆動電流設定手段４８は、図３の「駆動力配分装置温度と最大駆動電流値の関係」のテーブルに示すように、駆動力配分装置１８の温度が低くなるほど、最大駆動電流値を小さな値に設定する。

駆動電流制御手段５０は、駆動電流算出手段４４により算出された駆動電流値が最大駆動電流設定手段４８により設定された最大駆動電流値よりも大きい場合には、前記駆動電流値として前記最大駆動電流値を駆動力配分装置１８に出力する。

メモリ５２は、温度検出手段４６で測定された駆動力配分装置１８の温度として、駆動力配分装置１８自体の温度又は駆動力配分装置１８周囲の雰囲気温度を入力して記憶する。

駆動力配分制御装置３０には、図２に示す「伝達トルク−駆動電流特性」のテーブルと、図３に示す「駆動力配分装置温度と最大駆動電流値の関係」のテーブルとが設定されている。図２は、「伝達トルク−駆動電流特性」を温度毎に持っていない場合のものである。図３では、駆動力配分装置１８の温度が低い程、最大駆動電流値を小さい値に決定する。

次に、この第１実施例の作用を、図１のフローチャートに基づいて説明する。

図１のフローチャートは、駆動力配分装置１８の温度として、駆動力配分装置１８自体の温度又は駆動力配分装置１８周囲の雰囲気温度を測定する温度検出手段４６が取り付けられており、図２の「伝達トルク−駆動電流特性」を温度毎に持っていない場合を説明し、所定周期毎に繰り返し実行・処理可能である。

図１に示すように、駆動力配分制御装置３０において、プログラムがスタートすると（ステップ１０２）、先ず、温度検出手段４６で測定された駆動力配分装置１８の温度として、駆動力配分装置１８自体の温度又は駆動力配分装置１８周囲の雰囲気温度を入力してメモリ５２に記憶する（ステップ１０４）。

そして、この駆動力配分装置１８の温度を基に、図３に示す「駆動力配分装置温度と最大駆動電流値の関係」のテーブルから駆動電流値の最大値である最大駆動電流値を決定する（ステップ１０６）。この場合、図３に示すように、この最大駆動電流値は、駆動力配分装置１８の温度が低い程、小さい値に設定される。

そして、ＣＡＮデータ（エンジン回転数、スロットル開度、各回転速度センサ３２Ｒ・３２Ｌ、３４Ｒ・３４Ｌ、３６、３８、４０等の各センサ情報）により、副駆動輪としての右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達するトルクを算出する（ステップ１０８）。

さらに、この算出された右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達するトルクを、図２に示す「伝達トルク−駆動電流特性」のテーブルに当てはめ、駆動電流指令値を算出する（ステップ１１０）。

次いで、この算出された駆動電流指令値と前記最大駆動電流値とを比較、つまり、駆動電流指令値≦最大駆動電流値か否かを判断する（ステップ１１２）。

このステップ１１２が、駆動電流指令値≦最大駆動電流値で、つまり、駆動電流算出手段４４により算出された駆動電流値が前記最大駆動電流設定手段４８により設定された最大駆動電流値以下で、ＹＥＳの場合には、その算出された駆動電流指令値をそのまま駆動電流値として駆動力配分装置１８に出力し（ステップ１１４）、車両状態に最適なトルクを右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達する。

一方、前記ステップ１１２が、駆動電流指令値＞最大駆動電流値で、つまり、駆動電流算出手段４４により算出された駆動電流値が前記最大駆動電流設定手段４８により設定された最大駆動電流値よりも大きく、ＮＯの場合には、駆動電流指令値を最大駆動電流値とし（ステップ１１６）、そして、この最大駆動電流値を駆動力配分装置１８に出力し（ステップ１１４）、車両状態に最適なトルクを右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達する。

前記ステップ１１４の処理後は、プログラムをエンドとする（ステップ１１８）。

この結果、副駆動輪としての右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達するトルクを算出する伝達トルク算出手段４２を備え、この伝達トルク算出手段４２により算出された伝達トルクに応じて駆動力配分装置１８を駆動する駆動電流値を算出する駆動電流算出手段４４を備え、駆動力配分装置１８の温度を検出する温度検出手段４６を備え、この温度検出手段４６により検出された駆動力配分装置１８の温度に応じて駆動電流値の最大値である最大駆動電流値を設定する最大駆動電流設定手段４８を備え、駆動電流算出手段４４により算出された駆動電流値が最大駆動電流設定手段４８により設定された最大駆動電流値よりも大きい場合には、駆動電流値として前記最大駆動電流値を動力配分装置１８に出力する駆動電流制御手段５０を備えている。

これにより、車両周囲の環境が変化しても、必要以上のトルクを副駆動輪としての右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達することはないので、運転者自身が環境変化に気を配る必要がなく、これにより、常に車両状態に最適なトルクを副駆動輪としての右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達することができ、また、必要以上に駆動電流が駆動力配分装置１８に流れることがないので、充電系装置（バッテリ、発電機）に負担のかからないシステムを構築することができる。

また、最大駆動電流設定手段４８は、駆動力配分装置１８の温度が低くなるほど、最大駆動電流値を小さな値に設定することにより、気温が摂氏零度を下回るような低温状態においても、必要以上のトルクを副駆動輪としての右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝えることがないので、駆動力配分装置１８を含めた駆動系構造の信頼性を向上させることが可能である。

図５、図６は、この発明の第２実施例を示すものである。

この第２実施例においては、上述の第１実施例と同一機能を果たす箇所には同一符号を付して説明する。

この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、駆動力配分装置１８の温度として、駆動力配分装置１８自体の温度又は駆動力配分装置１８周囲の雰囲気温度を測定し、その温度毎に決められている図６の「伝達トルクー駆動電流特性」のテーブルから駆動電流値を算出し、この駆動電流値を駆動力配分装置１８に出力する。この図６のテーブルでは、低温時と常温時の２つの特性を設定しているが、温度の刻みを細かくして、温度毎にもっと多くの特性をもたせてもよいし、他にも、例えば、駆動力配分装置温度＜摂氏零度で、低温時の場合は、「伝達トルク−駆動電流特性１」を選択し、摂氏零度≦駆動力配分装置温度で、常温時の場合には、「伝達トルク−駆動電流特性２」を選択するといった具合に、１つの「伝達トルク−駆動電流特性」に、温度幅を持たせることも可能である。

この第２実施例の作用を、図５のフローチャートに基づいて説明する。

図５のフローチャートは、駆動力配分装置１８の温度としての、駆動力配分装置１８自体の温度又は駆動力配分装置１８周囲の雰囲気温度を測定する温度検出手段４６が取り付けられており、図６の「伝達トルク−駆動電流特性」を温度毎に持っている場合を説明し、所定周期毎に繰り返し実行・処理可能である。

図５に示すように、駆動力配分制御装置３０において、プログラムがスタートすると（ステップ２０２）、先ず、温度検出手段４６で測定された駆動力配分装置１８の温度としての、駆動力配分装置１８自体の温度又は駆動力配分装置１８周囲の雰囲気温度を入力してメモリ５２に記憶する（ステップ２０４）。

そして、ＣＡＮデータ（エンジン回転数、スロットル開度、各回転速度センサ３２Ｒ・３２Ｌ、３４Ｒ・３４Ｌ、３６、３８、４０等の各センサ情報）により、副駆動輪としての右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達するトルクを算出する（ステップ２０６）。

次いで、図６に示す「伝達トルク−駆動電流特性」のテーブルと、ＣＡＮデータにより算出された副駆動輪としての右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達するトルクとから、駆動電流指令値を算出する（ステップ２０８）。

そして、この算出された駆動電流指令値を駆動力配分装置１８に出力し（ステップ２１０）、プログラムをエンドとする（ステップ２１２）。

この結果、駆動力配分制御装置３０は、駆動力配分装置１８の温度としての駆動力配分装置１８自体の温度又は駆動力配分装置の雰囲気温度が変化しても、必要以上のトルクを副駆動輪としての右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達することはないので、運転者自身が環境変化に気を配る必要がなく、これにより、常に車両状態に最適なトルクを副駆動輪としての右・左後車輪２４Ｒ・２４Ｌに伝達することができる。

駆動力配分装置に出力する駆動電流に最大駆動電流値で制限をかけることを、四輪駆動車以外の車両にも適用することができる。

第１実施例において駆動力配分制御のフローチャートである。 第１実施例において「伝達トルク−駆動電流特性」のテーブルを示す図である。 第１実施例において「駆動力配分装置温度と最大駆動電流値の関係」のテーブルを示す図である。 第１実施例において駆動力配分制御装置のシステム構成図である。 第２実施例において駆動力配分制御のフローチャートである。 第２実施例において「伝達トルク−駆動電流特性」のテーブルを示す図である。

符号の説明

２ 車両
４ エンジン
６ トランスミッション
８ 前側ディファレンシャル
１２Ｒ 右前車輪
１２Ｌ 左前車輪
１４ トランスファ
１６ プロペラシャフト
１８ 駆動力配分装置
２０ 後側ディファレンシャル
２４Ｒ 右後車輪
２４Ｌ 左後車輪
３０ 駆動力配分制御装置
３２Ｒ 右前車輪回転速度センサ
３２Ｌ 左前車輪回転速度センサ
３４Ｒ 右後車輪回転速度センサ
３４Ｌ 左後車輪回転速度センサ
３６ 吸気温センサ
３８ 外気温センサ
４０ 車両制御装置
４２ 伝達トルク算出手段
４４ 駆動電流算出手段
４６ 温度検出手段
４８ 最大駆動電流設定手段
５０ 駆動電流制御手段
５２ メモリ

Claims (1)

1. エンジンからの駆動力を車両の走行状態に応じて主駆動輪及び副駆動輪へと配分する駆動力配分装置を備えた車両の駆動力配分制御装置において、前記副駆動輪に伝達するトルクを算出する伝達トルク算出手段を備え、この伝達トルク算出手段により算出された伝達トルクに応じて前記駆動力配分装置を駆動する駆動電流値を算出する駆動電流算出手段を備え、前記駆動力配分装置の温度を検出する温度検出手段を備え、この温度検出手段により検出された前記駆動力配分装置の温度に応じて前記駆動電流値の最大値である最大駆動電流値を設定する最大駆動電流設定手段を備え、この最大駆動電流設定手段は摂氏零度を下回る低温を含む範囲において前記駆動力配分装置の温度が低くなるほど最大駆動電流値を小さくし、前記駆動電流算出手段により算出された駆動電流値が前記最大駆動電流設定手段により設定された最大駆動電流値よりも大きい場合には、前記駆動電流値として前記最大駆動電流値を前記駆動力配分装置に出力する駆動電流制御手段を備えたことを特徴とする車両の駆動力配分制御装置。

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