ハイブリッド四輪駆動車の制御装置
【課題】車両の操縦性及び安定性を向上させることができるハイブリッド四輪駆動車の制御装置の提供を課題とする。
【解決手段】上記課題は、ハイブリッド四輪駆動車１の加速旋回時、エンジン２によって駆動される前輪５の動力増加タイミングと、モータジェネレータ６によって駆動される後輪９の動力増加タイミングとの間に時間差を設けることにより、解決できる。すなわち両車輪の動力増加タイミングに時間差を設けると、車両の加速旋回開始時のヨーレイトが大きくなり、回頭性が向上し、この結果、加速旋回時におけるハイブリッド四輪駆動車１の操縦性及び安定性を向上させることができる。
【解決手段】上記課題は、ハイブリッド四輪駆動車１の加速旋回時、エンジン２によって駆動される前輪５の動力増加タイミングと、モータジェネレータ６によって駆動される後輪９の動力増加タイミングとの間に時間差を設けることにより、解決できる。すなわち両車輪の動力増加タイミングに時間差を設けると、車両の加速旋回開始時のヨーレイトが大きくなり、回頭性が向上し、この結果、加速旋回時におけるハイブリッド四輪駆動車１の操縦性及び安定性を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド四輪駆動車の制御装置に関する技術、代表的には、車両の操縦性や安定性を向上させるための制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド四輪駆動車に関する背景技術としては、例えば特許文献１，２に開示されている。特許文献１には、電動機により駆動される第２の駆動輪の回生制動力を調整して操安性を向上させる技術が開示されている。特許文献２には、車速とアクセル操作量に応じた駆動力を配分するパターンを、蓄電池の充電状態に応じて切り替える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０４１８２号公報
【特許文献２】特開平９−２８４９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、内燃機関であるエンジンによって前後輪の一方を駆動し、電動機によって前後輪の他方を駆動するハイブリッド四輪駆動車が普及している。ハイブリッド四輪駆動車は、燃費の向上や排出ガス低減が可能であると共に、二輪駆動車よりも車両の操縦性や安定性が良い。最近では、背景技術よりもさらに車両の操縦性や安定性が良いハイブリッド四輪駆動車の提供が望まれている。この要望に対する対応案の一つとしては、前後の駆動力配分を適切に制御して加速旋回時における車両の操縦性や安定性を向上させることが考えられる。
【０００５】
尚、特許文献１に開示された技術では減速旋回のみを考慮しており、加速旋回時までは考慮していない。また、特許文献２に開示された技術のように、蓄電池の充電状態の情報によって前後輪の駆動状態を切り替えると、運転者が意図していない車両の操縦性や安定性になり、運転者に違和感を与えることが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
代表的な本発明の一つは、車両の操縦性及び安定性を向上させることができるハイブリッド四輪駆動車の制御装置を提供する。
【０００７】
ここに、代表的な本発明の一つは、車両の加速旋回時、第１動力源によって駆動される第１駆動輪の動力増加タイミングと、第２動力源によって駆動される第２駆動輪の動力増加タイミングとの間に時間差を設けることを特徴とする。
【０００８】
代表的な本発明の一つのように、両車輪の動力増加タイミングに時間差を設けると、車両の加速旋回開始時のヨーレイトが大きくなり、回頭性が向上する。
【発明の効果】
【０００９】
その結果、代表的な本発明の一つによれば、車両の操縦性及び安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例であるハイブリッド四輪駆動車の駆動系の構成を示す平面図。
【図２】図１のハイブリッド四輪駆動車に搭載されたエンジン制御装置，モータ制御装置及び各センサなどのとの信号の入出力関係を示すブロック図。
【図３】車両の前後輪の２輪モデルを示すモデル図（（ａ）参照）及び前後輪の駆動力とステアとの関係を示すステア特性図。
【図４】図１のハイブリッド四輪駆動車に搭載された制御装置の演算処理を示すフローチャート。
【図５】図１のハイブリッド四輪駆動車に搭載された制御装置の演算処理を示すフローチャート。
【図６】図１のハイブリッド四輪駆動車の動作を示すタイムチャート。
【図７】第１実施例の制御を実行したことによる効果を説明するための図であって、図１のハイブリッド四輪駆動車の動作状態を示す車両軌跡図。
【図８】本発明の第２実施例であるハイブリッド四輪駆動車の制御装置の演算処理を示すフローチャート。
【図９】第２実施例の制御を実行したことによる効果を説明するための図であって、ハイブリッド四輪駆動車の動作状態を示す車両軌跡図。
【図１０】第２実施例の制御を実行したことによる効果を説明するための図であって、ハイブリッド四輪駆動車の動作状態を示す車両軌跡図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１乃至図７を用いて本発明の第１実施例を説明する。
【００１３】
まず、図１を用いて、ハイブリッド四輪駆動車の駆動系の構成について説明する。
【００１４】
図１に示すように、ハイブリッド四輪駆動車１は、エンジン２とトランスアクスル３（変速機と差動装置（デファレンシャルギア）の一体化装置）が車体の前側に配設され、モータジェネレータ６と後輪差動装置（デファレンシャルギア）７が車両の後側に配設されている。
【００１５】
エンジン２の回転動力はトランスアクスル３及び前輪ドライブシャフト４を介して前輪５に伝達される。これによって前輪５が常時、駆動される。
【００１６】
尚、本実施例では、エンジン２としてガソリンエンジンを用いた場合を例に挙げて説明する。エンジン２としては、ディーゼルエンジン又は水素エンジン或いはガスエンジン若しくはバイオ燃料エンジンなど、他のエンジンを用いても構わない。
【００１７】
モータジェネレータ６の回転動力は後輪減速機１８、後輪差動装置７及び後輪ドライブシャフト８を介して後輪９に伝達される。これによって後輪９が、必要に応じて、すなわち前輪５のアシスト時やＥＶ走行時などにおいて、駆動される。モータジェネレータ６と後輪減速機１８の間にはクラッチ１２が配設されている。クラッチ１２は、通常は締結されているが、開放することでモータジェネレータ６と後輪差動装置７との間の動力伝達を断つことができる。
【００１８】
尚、本実施例では、モータジェネレータ６と後輪差動装置７との間にクラッチ１２及び後輪減速機１８を配置した構成を例に挙げて説明する。モータジェネレータ６の回転動力を伝達する構成としては、減速機１８がなく、モータジェネレータ６の回転動力がクラッチ１２を介して直接、後輪差動装置７に入力される構成であっても構わないし、クラッチ１２がなく、モータジェネレータ６と減速機１８が直接、接続される構成であっても構わない。
【００１９】
また、本実施例では、モータジェネレータ６として、三相交流同期機、例えば回転磁界を発生する電機子、及び永久磁石を備えた界磁から構成された永久磁石界磁型三相交流同期機を用いた場合を例に挙げて説明する。モータジェネレータ６としては三相交流誘導機或いは直流機を用いても構わない。また、三相交流同期機としては、回転磁界を発生する電機子、及び界磁巻線を備えた界磁から構成された巻線界磁型三相交流同期機を用いてもよい。
【００２０】
モータジェネレータ６の電機子に巻かれた巻線にはインバータ装置１０を介して蓄電装置１１が電気的に接続されている。蓄電装置１１はモータジェネレータ６の駆動用直流電源であり、車載電装品（ライトやラジオなど）の駆動用直流電源である車載補機用バッテリ（公称出力電圧１２ボルト）よりも高電圧のバッテリ（公称出力電圧３６ボルト以上、例えば３００〜４００ボルト）、例えばリチウムイオンバッテリ或いはニッケル水素バッテリにより構成されている。
【００２１】
尚、本実施例では、公称出力電圧３６ボルト以上の高電圧バッテリにより蓄電装置１１を構成した場合を例に挙げて説明する。蓄電装置１１としては、大容量のキャパシタ或いはコンデンサを用いても構わない。
【００２２】
インバータ装置１０は電力変換回路を備え、モータジェネレータ６の電機子と蓄電装置１１との間において直流電力から三相交流電力への電力変換、及び三相交流電力から直流電力への電力変換を行う電力変換装置である。電力変換回路は、二つのスイッチング半導体素子を電気的に直列に接続した一相分の直列回路が三相分、蓄電装置１１の直流正負極間に対して電気的に並列に接続されることにより構成されている。各直列回路の中点にはモータジェネレータ６の電機子の対応する相の巻線が電気的に接続されている。
【００２３】
尚、本実施例では、電力変換用の六つのスイッチング半導体素子として、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いた場合を例に挙げて説明する。スイッチング半導体素子としては、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を用いても構わない。
【００２４】
エンジン２の作動はエンジン制御装置（図示省略）によって制御されている。エンジン制御装置は、エンジンコンポーネント機器（空気絞り弁，吸排気弁，燃料噴射弁など）に指令信号を出力してエンジンコンポーネント機器の駆動を制御する。この結果、エンジン２に供給される空気量，燃料量などが制御され、エンジン２から出力される回転動力が制御される。
【００２５】
モータジェネレータ６の作動はモータ制御装置１２によって制御されている。モータ制御装置１２は、インバータ装置１０に駆動指令信号を出力してインバータ装置１０の駆動（スイッチング半導体素子のスイッチング（オンオフ）動作）を制御する。この結果、モータジェネレータ６の電機子と蓄電装置１１との間の電力が制御され、モータジェネレータ６から出力される回転動力が制御されると共に、モータジェネレータ６による発電が制御される。
【００２６】
蓄電装置１１から供給された直流電力がインバータ装置１０によって三相交流電力に変換されてモータジェネレータ６の電機子に供給されると、モータジェネレータ６は力行動作、すなわち電動機として動作し、回転動力を発生する。発生した回転動力は、前述した動力伝達路を介して後輪９に伝達される。これにより、エンジン２によって駆動される前輪５に対しての駆動アシスト及びモータジェネレータ６のみの動力による車両の駆動が可能である。
【００２７】
一方、後輪９からの動力によってモータジェネレータ６が駆動されると、モータジェネレータ６は回生（発電）動作、すなわち発電機として動作し、三相交流電力を発生する。発生した三相交流電力はインバータ装置１０によって直流電力に変換され、蓄電装置１１に供給される。これにより、蓄電装置１１の蓄電及び回生制動が可能である。
【００２８】
次に、図２を用いて、モータ制御装置１２の構成について説明する。
【００２９】
図２に示すように、モータ制御装置１２には、モータジェネレータ６の制御に必要な複数の入力情報に対応する複数の信号が入力されている。複数の入力情報としては、例えばアクセルペダルセンサ２０の出力信号（エンジン２の空気絞り弁の開度でも良い）、ハンドル角センサ２１の出力信号，ブレーキペダルスイッチ２２の出力信号（ブレーキペダル踏込量でも良い），車輪速センサ２３（４輪とも），前後加速度センサ２４，横加速度センサ２５，ヨーレイトセンサ２６，シフトレバー位置センサ２７，パーキングブレーキスイッチ２８，蓄電装置１１のバッテリ制御装置から出力されたバッテリ状態情報２９（例えば充電状態（ＳＯＣ）情報，許容充放電量情報，劣化状態（ＳＯＨ）情報など），電流センサ３０（モータジェネレータ６とインバータ装置１０との間に流れる三相交流電流を検出），モータ回転位置センサ３１（モータジェネレータ６の回転位置を検出、例えばレゾルバなどの磁極位置センサ）などがある。
【００３０】
モータ制御装置１２は、通信ネットワークによってエンジン制御装置３２を含む他の制御装置と電気的に接続されおり、他の制御装置との間において信号伝送により、お互いの情報を送受信できる。モータ制御装置１２に入力される複数の入力情報は、各センサから直接入力されるか、或いは通信ネットワークを介して信号伝送されている。
【００３１】
モータ制御装置１２は、半導体装置であるマイクロコンピュータ及び記憶装置を含む複数の電子部品が電子回路基板に実装されて電気的に接続されることにより構成されている。マイクロコンピュータは所定のプログラムによって動作する演算処理装置であり、ソフトウエアによって構成されたモータジェネレータ制御部を備えている。
【００３２】
モータジェネレータ制御部は、インバータ装置１０のスイッチング半導体素子をオンオフさせるための駆動指令信号をインバータ装置１０に出力してインバータ装置１０による電力変換を制御し、これによってモータジェネレータ６の作動を制御する制御演算部であり、モータジェネレータ６に対するトルク指令値，モータジェネレータ６の磁極位置，インバータ装置１０とモータジェネレータ６との間の三相交流電流値を含む複数の入力情報に基づいて、インバータ装置１０のスイッチング半導体素子をオンオフするための駆動指令値を演算し、その駆動指令値を出力情報として、その駆動指令値に対応する信号（例えばＰＷＭ（パルス幅変調）信号）をインバータ装置１０の駆動回路に出力する。インバータ装置１０の駆動回路は、受けた駆動指令信号を、スイッチング半導体素子のゲート電極に入力される駆動信号とし、スイッチング半導体素子のゲート電極に出力する。これにより、６つのスイッチング半導体素子のオンオフが個々に制御され、電力変換が行われる。
【００３３】
次に、車両の駆動制御動作について説明する。
【００３４】
まず、図３を用いて、車両の前後輪の２輪モデル（（ａ）参照），前後輪の駆動力とステア特性との関係（（ｂ）参照）について説明する。
【００３５】
図３（ａ）において、Ｗは車重を、Ｗｆは前輪荷重を、Ｗｒは後輪荷重を、Ｌはホイールベースを、Ｌｆは重心点から前輪軸間までの距離を、Ｌｒは重心点から後輪軸間までの距離を、Ｈｇは重心高を、Ｆｘｆは前輪駆動力を、Ｆｘｒは後輪駆動力を、Ｆｙｆは前輪飽和横力を、Ｆｙｒは後輪飽和横力を、Ｍｚは旋回方向を正としたときの重心点周りのモーメントを、それぞれ示す。
【００３６】
駆動力と横力とのベクトル和は各輪でのタイヤ発生力になる。ある駆動力が発生しているとき、いわゆる摩擦円を最大に使用した場合の最大横力は飽和横力になる。
【００３７】
重心点周りのモーメントは式（１）から求められる。
【００３８】
Ｍｚ＝Ｆｙｆ×Ｌｆ−Ｆｙｒ×Ｌｒ …（１）
【００３９】
重心点周りのモーメントＭｚが０であれば、車両の自転が無いので、ニュートラルステアである。Ｍｚが負の値であれば、旋回方向と逆方向に自転するので、アンダーステアである。Ｍｚが正の値であれば、旋回方向に自転するので、オーバーステアである。
【００４０】
例えばＷ＝１５０００［Ｎ］，Ｌ＝２５００［mm］，Ｌｆ＝１０００［mm］，Ｌｒ＝１５００［mm］，Ｈｇ＝４５０［mm］の車両を考える。
【００４１】
静的な前後荷重配分は重心前後のモーメントの釣り合い式（２）から求められる。
【００４２】
Ｗｆ×Ｌｆ／Ｌ＝Ｗｒ×Ｌｒ／Ｌ …（２）
Ｗｆ×１０００／２５００＝Ｗｒ×１５００／２５００
Ｗｆ×０.４＝Ｗｒ×０.６
Ｗｆ：Ｗｒ＝０.６：０.４
Ｗｆ：Ｗｒ＝１５０００×０.６：１５０００×０.４
Ｗｆ：Ｗｒ＝９０００［Ｎ］：６０００［Ｎ］
【００４３】
つまり静的な前後荷重配分は６０：４０の９０００［Ｎ］：６０００［Ｎ］である。
【００４４】
ここで、前後加速度Ｇｘ＝０.２５［Ｇ］の加速旋回をすると、加速時の前後の移動荷重ΔＷは式（３）から求められる。
【００４５】
ΔＷ＝Ｗ×Ｇｘ×Ｈｇ／Ｌ …（３）
ΔＷ＝１５０００×０.２５×４５０／２５００
＝６７５［Ｎ］
【００４６】
このときの前輪荷重Ｗｆ（０.２５）と後輪荷重Ｗｒ（０.２５）は式（４）と式（５）から求められる。
【００４７】
Ｗｆ（０.２５）＝Ｗｆ−ΔＷ …（４）
＝９０００−６７５
＝８３２５［Ｎ］
Ｗｒ（０.２５）＝Ｗｒ＋ΔＷ …（５）
＝６０００＋６７５
＝６６７５［Ｎ］
【００４８】
つまり、前後加速度Ｇｘ＝１［Ｇ］での駆動力を１００とすれば、前後加速度Ｇｘ＝０.２５［Ｇ］のときの前後力と横力のベクトル和の最大値、つまり摩擦円の大きさは次の通りとなる。
【００４９】
Ｗｆ（０.２５）＝８３２５／１５０００×１００
＝５５.５ …（６）
Ｗｒ（０.２５）＝６６７５／１５０００×１００
＝４４.５ …（７）
【００５０】
この前後加速度Ｇｘ＝０.２５［Ｇ］のときの駆動力は前後加速度Ｇｘ＝１［Ｇ］での駆動力の２５［％］であるから、前後の駆動力Ｆｘｆ及びＦｘｒには下記の関係がある。
【００５１】
Ｆｘｆ＋Ｆｘｒ＝加速度×１００
＝０.２５×１００
Ｆｘｆ＝２５−Ｆｘｒ …（８）
Ｆｘｒ＝２５−Ｆｘｆ …（９）
【００５２】
ここで、ニュートラルステア、つまりＭｚ＝０での前後の駆動力Ｆｘ及びびＦｘｒを式（１）から求めると、次の通りになる。
【００５３】
Ｍｚ＝Ｆｙｆ×Ｌｆ−Ｆｙｒ×Ｌｒ
０＝Ｆｙｆ×１０００−Ｆｙｒ×１５００
０＝１０００Ｆｙｆ−１５００Ｆｙｒ
Ｆｙｆ＝１.５Ｆｙｒ
Ｆｙｆ：Ｆｙｒ＝３：２
Ｆｙｆ2：Ｆｙｒ2＝９：４ …（１０）
【００５４】
上記の結果から、前後の飽和横力Ｆｙｆ及びＦｙｒを求める。ここで、前後力と飽和横力のベクトル和がタイヤ発生最大力であるので、（６），（７）から次の結果が得られる。
【００５５】
Ｗｆ（０.２５）2＝Ｆｘｆ2＋Ｆｙｆ2
５５.５＝Ｆｘｆ2＋Ｆｙｆ2
Ｆｙｆ2＝５５.５2−Ｆｘｆ2 …（１１）
Ｗｒ（０.２５）2＝Ｆｘｒ2＋Ｆｙｒ2
４４.５＝Ｆｘｒ2＋Ｆｙｒ2
Ｆｙｒ2＝４４.５2−Ｆｘｒ2 …（１２）
【００５６】
そして、（９），（１０），（１１），（１２）より、次の結果が得られる。
【００５７】
５５.５2−Ｆｘｆ2：４４.５2−Ｆｘｒ2＝９：４
４（５５.５2−Ｆｘｆ2）＝９（４４.５2−Ｆｘｒ2）
４×５５.５2−４Ｆｘｆ2＝９×４４.５2−９Ｆｘｒ2
−４Ｆｘｆ2＋９Ｆｘｒ2−５５０１.２５＝０
−４Ｆｘｆ2＋９（２５−Ｆｘｆ）2−５５０１.２５＝０
−４Ｆｘｆ2＋９（６２５−５０Ｆｘｆ＋Ｆｘｆ2）−５５０１.２５＝０
５Ｆｘｆ2−４５０Ｆｘｆ＋１２３.７５６＝０
Ｆｘｆ＝（４５０±√｛４５０2−４×５×１２３.７５｝）／（２×５）
Ｆｘｆ＝（４５０±√｛２０００２５｝）／１０
Ｆｘｆ＝４５±４４.７２４
Ｆｘｆ≒０.３
∵式（８）よりＦｘｆ≦２５
Ｆｙｒ＝２５−Ｆｘｆ
＝２４.７
Ｆｘｆ：Ｆｙｒ＝０.３：２４.７
≒１：９９
【００５８】
以上のことから、前後加速度Ｇｘ＝０.２５［Ｇ］の加速旋回では、ほぼ後輪駆動でニュートラルステアであることがわかる。
【００５９】
以上説明した演算を、前後加速度を変えて実施した結果が、図３（ｂ）に示すニュートラルステア線である。ニュートラルステア線上ではニュートラルステアの状態にある。ニュートラルステアの線より下の範囲では、Ｍｚが負の値になり、アンダーステアの状態になる。ニュートラルステアの線より上の範囲では、Ｍｚが正の値になり、オーバーステアの状態になる。
【００６０】
ニュートラルステア線上の前後駆動力配分で前後輪を駆動すればニュートラルステアになる。しかし、後輪９はモータジェネレータ６による駆動である。このため、モータジェネレータ６の最大出力によって後輪９の駆動力が制限されてしまう。すなわち全ての走行状態でニュートラルステアを実現しようとすれば、大出力のモータジェネレータ６が必要になり、現実的ではない。
【００６１】
そこで、本実施例では、加速旋回初期に後輪駆動力を優勢として、徐々に前輪駆動力を優勢とすることにより、ニュートラルステアから徐々にアンダーステアに移行して操縦性・安定性を高めている。
【００６２】
次に、図４を用いて、モータ制御装置１２の演算処理について説明する。
【００６３】
まず、ステップ１００では、要求駆動力を計算する。要求駆動力は、例えばアクセルの踏み込み量に係数を乗算することにより計算することができる。この後、ステップ１０１に進む。
【００６４】
ステップ１０１では、蓄電装置の充電量が良好な状態であるか否かを判断する。例えば充電量が予め設定されたしきい値以上であるか否かを判断する。充電量がしきい値未満、すなわち良好な状態に無いと判断した場合には、蓄電エネルギーが不足しているので、ステップ１０６に進む。充電量がしきい値以上、すなわち良好な状態にあると判断した場合には、蓄電エネルギーが足りているので、ステップ１０２に進む。
【００６５】
ステップ１０２では、発進状態であるか否かを判断する。例えば車速が予め設定されたしきい値以上であるか否かで判断する。発進状態であると判断すればステップ１０３に進む。発進状態では無く、走行中であると判断すればステップ１０４に進む。
【００６６】
ステップ１０４では、要求駆動力に対する後輪の駆動力を計算する。ステップ１０４における計算方法については後述する。この後、ステップ１０７に進む。
【００６７】
ステップ１０７では、要求駆動力から、前のステップにおいて演算或いは設定された後輪駆動力を減算して前輪駆動力を求める。この後、ステップ１０８に進む。
【００６８】
ステップ１０８では、前のステップにおいて演算或いは設定された後輪駆動力にタイヤ半径を乗算し、これを後輪総減速比により除算してモータジェネレータ６の駆動トルクを求める。この後、ステップ１０９に進む。
【００６９】
ステップ１０９では、前輪駆動力にタイヤ半径を乗算し、これを前輪総減速比により除算してエンジントルクトルクを求める。
【００７０】
ステップ１０６では、後輪駆動力を０に設定する。この後、ステップ１０７に進む。
【００７１】
ステップ１０３では、旋回状態であるか否かを判断する。例えばハンドル角の値が予め設定されたしきい値以上であるか否かを判断する。旋回状態ではないと判断された場合には、ステップ１０４に進む。旋回状態であると判断された場合には、ステップ１０５に進む。
【００７２】
ステップ１０５では、後輪駆動力を計算する。この後、ステップ１０７に進む。
【００７３】
ここで、例えば圧雪路の交差点における発進のように、路面の摩擦係数の小さい場所における旋回発進において後輪の駆動力が大きいと、スピン傾向となり、車両が安定しない。すなわち旋廻発進状態では、直進発進時よりも後輪駆動力を抑えたほうが良いということができる。従って、ステップ１０３において、旋回状態と判断されると、車両は旋回発進状態であるので、ステップ１０５における後輪駆動力の計算値は、ステップ１０４における後輪駆動力の計算値よりも低く設定する。
【００７４】
次に、図５を用いて、ステップ１０７における後輪駆動力設定方法について説明する。
【００７５】
まず、ステップ２００では、最大後輪駆動力を計算する。例えばモータジェネレータ全負荷トルクを示す３次元マップ（モータトルクとモータ回転速度とモータジェネレータ全負荷トルクとの関係を示すデータテーブル）を参照して求めたモータジェネレータ全負荷トルクに後輪総減速比を乗算して求める。この後、ステップ２１０に進む。
【００７６】
ここで、モータジェネレータ全負荷トルクマップは、種々条件（例えば蓄電装置１１が供給できる電気エネルギー，インバータ１０の温度，モータジェネレータ６の温度など）に応じて刻々に変化するように設定することが好ましい。このようにすれば、種々条件によって最大トルク及び最大出力が制限された場合でも計算に不備は起こらない。
【００７７】
ステップ２０１では、要求駆動力に対する要求後輪駆動力を計算する。例えば要求駆動力と要求後輪駆動力との関係を示す２次元マップ（データテーブル）を参照して求める。この後、ステップ２０２に進む。
【００７８】
ステップ２０２では、時間の経過にしたがって、後輪駆動力を減算させるための係数を設定する。この後、ステップ２０３に進む。
【００７９】
ステップ２０２の係数設定により、後輪駆動力を徐々に低下させることができる。係数の設定は、例えばタイマー時間と係数との関係を示す２次元マップ（データテーブル）を参照して設定する。係数は、初め最大値を示す。この最大値は所定時間、継続する。最大値が所定時間継続した後、係数は、時間が経過するにしたがって徐々に小さくなる。
【００８０】
尚、図５に示すように、タイマーは、毎処理サイクル毎にリセットされるよな記載になっている。実際には、一度セットされたタイマーは、時間経過後にクリアされ無い限り新たにはセットされない。
【００８１】
ステップ２０３では、ステップ２０１において求めた要求後輪駆動力と、ステップ２００において求めた最大後輪駆動力とを比較する。要求後輪駆動力が最大後輪駆動力よりも小さいと判断した場合にはステップ２０４に進む。最大後輪駆動力が要求後輪駆動力よりも小さいと判断した場合にはステップ２０５に進む。
【００８２】
ステップ２０４では、要求後輪駆動力を後輪駆動力に設定する。この後、ステップ２０６に進む。
【００８３】
ステップ２０５では、最大後輪駆動力を後輪駆動力に設定する。とこの後、ステップ２０６に進む。
【００８４】
ステップ２０６では、オーバーステアであるか否かを判断する。例えばヨーレイトセンサにおいて検知された実ヨーレイトと、ハンドル角と車速とに基づいて計算された目標ヨーレイトとを比較し、実ヨーレイトが目標ヨーレイトよりも大きい場合にはオーバーステアと判断する。ステップ２０６においてオーバーステアであると判断した場合にはステップ２０７に進む。ステップ２０６においてオーバーステアではないと判断した場合にはステップ２０８に進む。
【００８５】
ステップ２０７では、ステップ２０２において求めた係数に基づいて、ステップ２０４或いはステップ２０５において設定された後輪駆動力を削減する。このように、オーバーステアであると判断して後輪駆動力Ｆｘｒを減少させると、後輪飽和横力Ｆｙｒが増加して、式（１）のＭｚが小さくなり、オーバーステア傾向が緩和される。この後、ステップ２０８に進む。
【００８６】
ステップ２０８では、例えばハンドル角で旋回方向を判断し、後輪の左右輪の車輪速を比較して予め設定した車輪速閾値とを比較する。ステップ２０８において、旋廻外輪となる方の車輪速が車輪速閾値よりも高いと判断した場合にはステップ２０９に進む。ステップ２０８において、旋廻外輪となる方の車輪速が車輪速閾値よりも小さい或いは等しいと判断した場合には後輪駆動力設定処理を終了する。
【００８７】
ステップ２０９では、ステップ２０２において求めた係数に基づいて、ステップ２０４或いはステップ２０５若しくはステップ２０７において設定された後輪駆動力を削減する。すなわち後輪の旋廻内輪の方が旋回外輪よりも大幅に大きいということは、旋回内輪が低μ路上であり、旋廻方向のヨーレイトが大きくなると判断できる。このような場合、後輪駆動力Ｆｘｒを減少させると、後輪飽和横力Ｆｙｒが増加して、式（１）のＭｚが小さくなる。この結果、ヨーレイトの急激な増加が抑えられ、操縦性が向上する。
【００８８】
次に、図６及び図７を用いて、以上説明した本実施例による前後輪の駆動制御の効果について、従来例との比較に基づいて説明する。
【００８９】
図６は、上から順に、操舵角，アクセル開度，後輪駆動力，前輪駆動力，ヨーレイト，前後加速度のそれぞれの時間変化を示す。
【００９０】
尚、図６では、（１）の時点から操舵し始め、これと同じタイミングでアクセルを深く踏んで加速する場合を例に挙げている。
【００９１】
従来例では、アクセルを踏むと前輪駆動力と後輪駆動力がほぼ同時に増加するため、アクセル踏み始めからアンダーステア傾向が大きく、ヨーレイトの変化が小さい。一方、本実施例では、後輪駆動力はアクセルの踏込みに応じてまず増加し、所定時間後（（２）のあたりから）、徐々に減少する。前輪駆動力は、旋廻初期は小さく、所定時間後（（２）のあたりから）、後輪駆動力に応じて徐々に増加する。これにより、アクセルの踏み始めではアンダーステア傾向が小さく、ヨーレイトの変化が大きくなる。この結果、本実施例では、図７に示すように、旋廻初期のヨーレイトが大きくなり、従来例よりも内側の軌跡を通過することができる。
【実施例２】
【００９２】
図８乃至図１０を用いて本発明の第２実施例を説明する。
【００９３】
本実施例は、第１実施例の改良例であり、第１実施例の後輪差動装置７に対して、後輪の左右輪の速度差によって差動制限力を発生する速度差感応型差動制限機能を付与した点が第１実施例とは異なっている。
【００９４】
この他の構成は第１実施例と同様である。第１実施例と同様の構成については第１実施例と同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００９５】
まず、旋回内輪が低μ路である場合を考える。図９に示すように、旋回内輪が低μ路になると、後旋回内輪の速度が車体速度よりも大幅に大きくなる。差動制限機能が無い後輪作動装置を搭載した比較例の場合では、モータジェネレータの回転動力の殆どが低μ路側に流れ、後輪の駆動力がほぼ“０”になり、アンダーステア傾向になる。一方、差動制限機能がある後輪作動装置を搭載した本実施例の場合では、旋回内輪低μ路側の動力が旋回外輪高μ路側へ流れて駆動力が発揮され、旋回外輪の駆動力が旋回内輪に比べて大きくなり、アンダーステア傾向は打ち消される。
【００９６】
次に、旋回外輪が低μ路である場合を考える。図１０に示すように、旋回外輪が低μ路になると、後旋回外輪の速度が車体速度よりも大幅に大きくなる。差動制限機能が無い後輪作動装置を搭載した比較例の場合では、モータジェネレータの回転動力の殆どが低μ路側に流れてしまい、後輪の駆動力がほぼ“０”になり、アンダーステア傾向になる。一方、差動制限機能がある後輪作動装置を搭載した本実施例の場合では、旋回外輪低μ路側の動力が旋回内輪高μ路側へ流れて駆動力が発揮される。ところが、この場合では、旋回内輪の駆動力が旋回外輪に比べて大きくなるので更にアンダーステア傾向が顕著になる。
【００９７】
このようなことから、本実施例では、旋回外輪が低μ路と判断した場合は、後輪駆動力を下げるように制御している。
【００９８】
次に、図８を用いて、旋回外輪が低μ路であると判断した場合における後輪駆動力減少制御について説明する。
【００９９】
本実施例では、第１実施例の図５に示したフローチャートのステップ２０４，２０５とステップ２０６との間に、旋回外輪が低μ路であるか否かを判断するためのステップ２１０と、ステップ２１０において旋回外輪が低μ路であると判断した場合には、ステップ２０４或いはステップ２０５において設定された後輪駆動力を、ステップ２０２において設定された係数に基づいて削減するためのステップ２１１を追加している。旋回外輪が低μ路であるか否かは、例えばハンドル角で旋回方向を判断し、後輪の左右輪の車輪速を比較してその車輪速差が予め設定された閾値よりも大きければ旋回外輪が低μ路と判断できる。
【０１００】
以上説明した本実施例によれば、旋回外輪が低μ路と判断された場合には、後輪駆動力を減少させて旋回内後輪の駆動力を減少させるので、重心点周りの旋回方向と逆のモーメントが小さくなり、アンダーステア傾向が緩和される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド四輪駆動車の制御装置に関する技術、代表的には、車両の操縦性や安定性を向上させるための制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド四輪駆動車に関する背景技術としては、例えば特許文献１，２に開示されている。特許文献１には、電動機により駆動される第２の駆動輪の回生制動力を調整して操安性を向上させる技術が開示されている。特許文献２には、車速とアクセル操作量に応じた駆動力を配分するパターンを、蓄電池の充電状態に応じて切り替える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０４１８２号公報
【特許文献２】特開平９−２８４９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、内燃機関であるエンジンによって前後輪の一方を駆動し、電動機によって前後輪の他方を駆動するハイブリッド四輪駆動車が普及している。ハイブリッド四輪駆動車は、燃費の向上や排出ガス低減が可能であると共に、二輪駆動車よりも車両の操縦性や安定性が良い。最近では、背景技術よりもさらに車両の操縦性や安定性が良いハイブリッド四輪駆動車の提供が望まれている。この要望に対する対応案の一つとしては、前後の駆動力配分を適切に制御して加速旋回時における車両の操縦性や安定性を向上させることが考えられる。
【０００５】
尚、特許文献１に開示された技術では減速旋回のみを考慮しており、加速旋回時までは考慮していない。また、特許文献２に開示された技術のように、蓄電池の充電状態の情報によって前後輪の駆動状態を切り替えると、運転者が意図していない車両の操縦性や安定性になり、運転者に違和感を与えることが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
代表的な本発明の一つは、車両の操縦性及び安定性を向上させることができるハイブリッド四輪駆動車の制御装置を提供する。
【０００７】
ここに、代表的な本発明の一つは、車両の加速旋回時、第１動力源によって駆動される第１駆動輪の動力増加タイミングと、第２動力源によって駆動される第２駆動輪の動力増加タイミングとの間に時間差を設けることを特徴とする。
【０００８】
代表的な本発明の一つのように、両車輪の動力増加タイミングに時間差を設けると、車両の加速旋回開始時のヨーレイトが大きくなり、回頭性が向上する。
【発明の効果】
【０００９】
その結果、代表的な本発明の一つによれば、車両の操縦性及び安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例であるハイブリッド四輪駆動車の駆動系の構成を示す平面図。
【図２】図１のハイブリッド四輪駆動車に搭載されたエンジン制御装置，モータ制御装置及び各センサなどのとの信号の入出力関係を示すブロック図。
【図３】車両の前後輪の２輪モデルを示すモデル図（（ａ）参照）及び前後輪の駆動力とステアとの関係を示すステア特性図。
【図４】図１のハイブリッド四輪駆動車に搭載された制御装置の演算処理を示すフローチャート。
【図５】図１のハイブリッド四輪駆動車に搭載された制御装置の演算処理を示すフローチャート。
【図６】図１のハイブリッド四輪駆動車の動作を示すタイムチャート。
【図７】第１実施例の制御を実行したことによる効果を説明するための図であって、図１のハイブリッド四輪駆動車の動作状態を示す車両軌跡図。
【図８】本発明の第２実施例であるハイブリッド四輪駆動車の制御装置の演算処理を示すフローチャート。
【図９】第２実施例の制御を実行したことによる効果を説明するための図であって、ハイブリッド四輪駆動車の動作状態を示す車両軌跡図。
【図１０】第２実施例の制御を実行したことによる効果を説明するための図であって、ハイブリッド四輪駆動車の動作状態を示す車両軌跡図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１乃至図７を用いて本発明の第１実施例を説明する。
【００１３】
まず、図１を用いて、ハイブリッド四輪駆動車の駆動系の構成について説明する。
【００１４】
図１に示すように、ハイブリッド四輪駆動車１は、エンジン２とトランスアクスル３（変速機と差動装置（デファレンシャルギア）の一体化装置）が車体の前側に配設され、モータジェネレータ６と後輪差動装置（デファレンシャルギア）７が車両の後側に配設されている。
【００１５】
エンジン２の回転動力はトランスアクスル３及び前輪ドライブシャフト４を介して前輪５に伝達される。これによって前輪５が常時、駆動される。
【００１６】
尚、本実施例では、エンジン２としてガソリンエンジンを用いた場合を例に挙げて説明する。エンジン２としては、ディーゼルエンジン又は水素エンジン或いはガスエンジン若しくはバイオ燃料エンジンなど、他のエンジンを用いても構わない。
【００１７】
モータジェネレータ６の回転動力は後輪減速機１８、後輪差動装置７及び後輪ドライブシャフト８を介して後輪９に伝達される。これによって後輪９が、必要に応じて、すなわち前輪５のアシスト時やＥＶ走行時などにおいて、駆動される。モータジェネレータ６と後輪減速機１８の間にはクラッチ１２が配設されている。クラッチ１２は、通常は締結されているが、開放することでモータジェネレータ６と後輪差動装置７との間の動力伝達を断つことができる。
【００１８】
尚、本実施例では、モータジェネレータ６と後輪差動装置７との間にクラッチ１２及び後輪減速機１８を配置した構成を例に挙げて説明する。モータジェネレータ６の回転動力を伝達する構成としては、減速機１８がなく、モータジェネレータ６の回転動力がクラッチ１２を介して直接、後輪差動装置７に入力される構成であっても構わないし、クラッチ１２がなく、モータジェネレータ６と減速機１８が直接、接続される構成であっても構わない。
【００１９】
また、本実施例では、モータジェネレータ６として、三相交流同期機、例えば回転磁界を発生する電機子、及び永久磁石を備えた界磁から構成された永久磁石界磁型三相交流同期機を用いた場合を例に挙げて説明する。モータジェネレータ６としては三相交流誘導機或いは直流機を用いても構わない。また、三相交流同期機としては、回転磁界を発生する電機子、及び界磁巻線を備えた界磁から構成された巻線界磁型三相交流同期機を用いてもよい。
【００２０】
モータジェネレータ６の電機子に巻かれた巻線にはインバータ装置１０を介して蓄電装置１１が電気的に接続されている。蓄電装置１１はモータジェネレータ６の駆動用直流電源であり、車載電装品（ライトやラジオなど）の駆動用直流電源である車載補機用バッテリ（公称出力電圧１２ボルト）よりも高電圧のバッテリ（公称出力電圧３６ボルト以上、例えば３００〜４００ボルト）、例えばリチウムイオンバッテリ或いはニッケル水素バッテリにより構成されている。
【００２１】
尚、本実施例では、公称出力電圧３６ボルト以上の高電圧バッテリにより蓄電装置１１を構成した場合を例に挙げて説明する。蓄電装置１１としては、大容量のキャパシタ或いはコンデンサを用いても構わない。
【００２２】
インバータ装置１０は電力変換回路を備え、モータジェネレータ６の電機子と蓄電装置１１との間において直流電力から三相交流電力への電力変換、及び三相交流電力から直流電力への電力変換を行う電力変換装置である。電力変換回路は、二つのスイッチング半導体素子を電気的に直列に接続した一相分の直列回路が三相分、蓄電装置１１の直流正負極間に対して電気的に並列に接続されることにより構成されている。各直列回路の中点にはモータジェネレータ６の電機子の対応する相の巻線が電気的に接続されている。
【００２３】
尚、本実施例では、電力変換用の六つのスイッチング半導体素子として、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いた場合を例に挙げて説明する。スイッチング半導体素子としては、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を用いても構わない。
【００２４】
エンジン２の作動はエンジン制御装置（図示省略）によって制御されている。エンジン制御装置は、エンジンコンポーネント機器（空気絞り弁，吸排気弁，燃料噴射弁など）に指令信号を出力してエンジンコンポーネント機器の駆動を制御する。この結果、エンジン２に供給される空気量，燃料量などが制御され、エンジン２から出力される回転動力が制御される。
【００２５】
モータジェネレータ６の作動はモータ制御装置１２によって制御されている。モータ制御装置１２は、インバータ装置１０に駆動指令信号を出力してインバータ装置１０の駆動（スイッチング半導体素子のスイッチング（オンオフ）動作）を制御する。この結果、モータジェネレータ６の電機子と蓄電装置１１との間の電力が制御され、モータジェネレータ６から出力される回転動力が制御されると共に、モータジェネレータ６による発電が制御される。
【００２６】
蓄電装置１１から供給された直流電力がインバータ装置１０によって三相交流電力に変換されてモータジェネレータ６の電機子に供給されると、モータジェネレータ６は力行動作、すなわち電動機として動作し、回転動力を発生する。発生した回転動力は、前述した動力伝達路を介して後輪９に伝達される。これにより、エンジン２によって駆動される前輪５に対しての駆動アシスト及びモータジェネレータ６のみの動力による車両の駆動が可能である。
【００２７】
一方、後輪９からの動力によってモータジェネレータ６が駆動されると、モータジェネレータ６は回生（発電）動作、すなわち発電機として動作し、三相交流電力を発生する。発生した三相交流電力はインバータ装置１０によって直流電力に変換され、蓄電装置１１に供給される。これにより、蓄電装置１１の蓄電及び回生制動が可能である。
【００２８】
次に、図２を用いて、モータ制御装置１２の構成について説明する。
【００２９】
図２に示すように、モータ制御装置１２には、モータジェネレータ６の制御に必要な複数の入力情報に対応する複数の信号が入力されている。複数の入力情報としては、例えばアクセルペダルセンサ２０の出力信号（エンジン２の空気絞り弁の開度でも良い）、ハンドル角センサ２１の出力信号，ブレーキペダルスイッチ２２の出力信号（ブレーキペダル踏込量でも良い），車輪速センサ２３（４輪とも），前後加速度センサ２４，横加速度センサ２５，ヨーレイトセンサ２６，シフトレバー位置センサ２７，パーキングブレーキスイッチ２８，蓄電装置１１のバッテリ制御装置から出力されたバッテリ状態情報２９（例えば充電状態（ＳＯＣ）情報，許容充放電量情報，劣化状態（ＳＯＨ）情報など），電流センサ３０（モータジェネレータ６とインバータ装置１０との間に流れる三相交流電流を検出），モータ回転位置センサ３１（モータジェネレータ６の回転位置を検出、例えばレゾルバなどの磁極位置センサ）などがある。
【００３０】
モータ制御装置１２は、通信ネットワークによってエンジン制御装置３２を含む他の制御装置と電気的に接続されおり、他の制御装置との間において信号伝送により、お互いの情報を送受信できる。モータ制御装置１２に入力される複数の入力情報は、各センサから直接入力されるか、或いは通信ネットワークを介して信号伝送されている。
【００３１】
モータ制御装置１２は、半導体装置であるマイクロコンピュータ及び記憶装置を含む複数の電子部品が電子回路基板に実装されて電気的に接続されることにより構成されている。マイクロコンピュータは所定のプログラムによって動作する演算処理装置であり、ソフトウエアによって構成されたモータジェネレータ制御部を備えている。
【００３２】
モータジェネレータ制御部は、インバータ装置１０のスイッチング半導体素子をオンオフさせるための駆動指令信号をインバータ装置１０に出力してインバータ装置１０による電力変換を制御し、これによってモータジェネレータ６の作動を制御する制御演算部であり、モータジェネレータ６に対するトルク指令値，モータジェネレータ６の磁極位置，インバータ装置１０とモータジェネレータ６との間の三相交流電流値を含む複数の入力情報に基づいて、インバータ装置１０のスイッチング半導体素子をオンオフするための駆動指令値を演算し、その駆動指令値を出力情報として、その駆動指令値に対応する信号（例えばＰＷＭ（パルス幅変調）信号）をインバータ装置１０の駆動回路に出力する。インバータ装置１０の駆動回路は、受けた駆動指令信号を、スイッチング半導体素子のゲート電極に入力される駆動信号とし、スイッチング半導体素子のゲート電極に出力する。これにより、６つのスイッチング半導体素子のオンオフが個々に制御され、電力変換が行われる。
【００３３】
次に、車両の駆動制御動作について説明する。
【００３４】
まず、図３を用いて、車両の前後輪の２輪モデル（（ａ）参照），前後輪の駆動力とステア特性との関係（（ｂ）参照）について説明する。
【００３５】
図３（ａ）において、Ｗは車重を、Ｗｆは前輪荷重を、Ｗｒは後輪荷重を、Ｌはホイールベースを、Ｌｆは重心点から前輪軸間までの距離を、Ｌｒは重心点から後輪軸間までの距離を、Ｈｇは重心高を、Ｆｘｆは前輪駆動力を、Ｆｘｒは後輪駆動力を、Ｆｙｆは前輪飽和横力を、Ｆｙｒは後輪飽和横力を、Ｍｚは旋回方向を正としたときの重心点周りのモーメントを、それぞれ示す。
【００３６】
駆動力と横力とのベクトル和は各輪でのタイヤ発生力になる。ある駆動力が発生しているとき、いわゆる摩擦円を最大に使用した場合の最大横力は飽和横力になる。
【００３７】
重心点周りのモーメントは式（１）から求められる。
【００３８】
Ｍｚ＝Ｆｙｆ×Ｌｆ−Ｆｙｒ×Ｌｒ …（１）
【００３９】
重心点周りのモーメントＭｚが０であれば、車両の自転が無いので、ニュートラルステアである。Ｍｚが負の値であれば、旋回方向と逆方向に自転するので、アンダーステアである。Ｍｚが正の値であれば、旋回方向に自転するので、オーバーステアである。
【００４０】
例えばＷ＝１５０００［Ｎ］，Ｌ＝２５００［mm］，Ｌｆ＝１０００［mm］，Ｌｒ＝１５００［mm］，Ｈｇ＝４５０［mm］の車両を考える。
【００４１】
静的な前後荷重配分は重心前後のモーメントの釣り合い式（２）から求められる。
【００４２】
Ｗｆ×Ｌｆ／Ｌ＝Ｗｒ×Ｌｒ／Ｌ …（２）
Ｗｆ×１０００／２５００＝Ｗｒ×１５００／２５００
Ｗｆ×０.４＝Ｗｒ×０.６
Ｗｆ：Ｗｒ＝０.６：０.４
Ｗｆ：Ｗｒ＝１５０００×０.６：１５０００×０.４
Ｗｆ：Ｗｒ＝９０００［Ｎ］：６０００［Ｎ］
【００４３】
つまり静的な前後荷重配分は６０：４０の９０００［Ｎ］：６０００［Ｎ］である。
【００４４】
ここで、前後加速度Ｇｘ＝０.２５［Ｇ］の加速旋回をすると、加速時の前後の移動荷重ΔＷは式（３）から求められる。
【００４５】
ΔＷ＝Ｗ×Ｇｘ×Ｈｇ／Ｌ …（３）
ΔＷ＝１５０００×０.２５×４５０／２５００
＝６７５［Ｎ］
【００４６】
このときの前輪荷重Ｗｆ（０.２５）と後輪荷重Ｗｒ（０.２５）は式（４）と式（５）から求められる。
【００４７】
Ｗｆ（０.２５）＝Ｗｆ−ΔＷ …（４）
＝９０００−６７５
＝８３２５［Ｎ］
Ｗｒ（０.２５）＝Ｗｒ＋ΔＷ …（５）
＝６０００＋６７５
＝６６７５［Ｎ］
【００４８】
つまり、前後加速度Ｇｘ＝１［Ｇ］での駆動力を１００とすれば、前後加速度Ｇｘ＝０.２５［Ｇ］のときの前後力と横力のベクトル和の最大値、つまり摩擦円の大きさは次の通りとなる。
【００４９】
Ｗｆ（０.２５）＝８３２５／１５０００×１００
＝５５.５ …（６）
Ｗｒ（０.２５）＝６６７５／１５０００×１００
＝４４.５ …（７）
【００５０】
この前後加速度Ｇｘ＝０.２５［Ｇ］のときの駆動力は前後加速度Ｇｘ＝１［Ｇ］での駆動力の２５［％］であるから、前後の駆動力Ｆｘｆ及びＦｘｒには下記の関係がある。
【００５１】
Ｆｘｆ＋Ｆｘｒ＝加速度×１００
＝０.２５×１００
Ｆｘｆ＝２５−Ｆｘｒ …（８）
Ｆｘｒ＝２５−Ｆｘｆ …（９）
【００５２】
ここで、ニュートラルステア、つまりＭｚ＝０での前後の駆動力Ｆｘ及びびＦｘｒを式（１）から求めると、次の通りになる。
【００５３】
Ｍｚ＝Ｆｙｆ×Ｌｆ−Ｆｙｒ×Ｌｒ
０＝Ｆｙｆ×１０００−Ｆｙｒ×１５００
０＝１０００Ｆｙｆ−１５００Ｆｙｒ
Ｆｙｆ＝１.５Ｆｙｒ
Ｆｙｆ：Ｆｙｒ＝３：２
Ｆｙｆ2：Ｆｙｒ2＝９：４ …（１０）
【００５４】
上記の結果から、前後の飽和横力Ｆｙｆ及びＦｙｒを求める。ここで、前後力と飽和横力のベクトル和がタイヤ発生最大力であるので、（６），（７）から次の結果が得られる。
【００５５】
Ｗｆ（０.２５）2＝Ｆｘｆ2＋Ｆｙｆ2
５５.５＝Ｆｘｆ2＋Ｆｙｆ2
Ｆｙｆ2＝５５.５2−Ｆｘｆ2 …（１１）
Ｗｒ（０.２５）2＝Ｆｘｒ2＋Ｆｙｒ2
４４.５＝Ｆｘｒ2＋Ｆｙｒ2
Ｆｙｒ2＝４４.５2−Ｆｘｒ2 …（１２）
【００５６】
そして、（９），（１０），（１１），（１２）より、次の結果が得られる。
【００５７】
５５.５2−Ｆｘｆ2：４４.５2−Ｆｘｒ2＝９：４
４（５５.５2−Ｆｘｆ2）＝９（４４.５2−Ｆｘｒ2）
４×５５.５2−４Ｆｘｆ2＝９×４４.５2−９Ｆｘｒ2
−４Ｆｘｆ2＋９Ｆｘｒ2−５５０１.２５＝０
−４Ｆｘｆ2＋９（２５−Ｆｘｆ）2−５５０１.２５＝０
−４Ｆｘｆ2＋９（６２５−５０Ｆｘｆ＋Ｆｘｆ2）−５５０１.２５＝０
５Ｆｘｆ2−４５０Ｆｘｆ＋１２３.７５６＝０
Ｆｘｆ＝（４５０±√｛４５０2−４×５×１２３.７５｝）／（２×５）
Ｆｘｆ＝（４５０±√｛２０００２５｝）／１０
Ｆｘｆ＝４５±４４.７２４
Ｆｘｆ≒０.３
∵式（８）よりＦｘｆ≦２５
Ｆｙｒ＝２５−Ｆｘｆ
＝２４.７
Ｆｘｆ：Ｆｙｒ＝０.３：２４.７
≒１：９９
【００５８】
以上のことから、前後加速度Ｇｘ＝０.２５［Ｇ］の加速旋回では、ほぼ後輪駆動でニュートラルステアであることがわかる。
【００５９】
以上説明した演算を、前後加速度を変えて実施した結果が、図３（ｂ）に示すニュートラルステア線である。ニュートラルステア線上ではニュートラルステアの状態にある。ニュートラルステアの線より下の範囲では、Ｍｚが負の値になり、アンダーステアの状態になる。ニュートラルステアの線より上の範囲では、Ｍｚが正の値になり、オーバーステアの状態になる。
【００６０】
ニュートラルステア線上の前後駆動力配分で前後輪を駆動すればニュートラルステアになる。しかし、後輪９はモータジェネレータ６による駆動である。このため、モータジェネレータ６の最大出力によって後輪９の駆動力が制限されてしまう。すなわち全ての走行状態でニュートラルステアを実現しようとすれば、大出力のモータジェネレータ６が必要になり、現実的ではない。
【００６１】
そこで、本実施例では、加速旋回初期に後輪駆動力を優勢として、徐々に前輪駆動力を優勢とすることにより、ニュートラルステアから徐々にアンダーステアに移行して操縦性・安定性を高めている。
【００６２】
次に、図４を用いて、モータ制御装置１２の演算処理について説明する。
【００６３】
まず、ステップ１００では、要求駆動力を計算する。要求駆動力は、例えばアクセルの踏み込み量に係数を乗算することにより計算することができる。この後、ステップ１０１に進む。
【００６４】
ステップ１０１では、蓄電装置の充電量が良好な状態であるか否かを判断する。例えば充電量が予め設定されたしきい値以上であるか否かを判断する。充電量がしきい値未満、すなわち良好な状態に無いと判断した場合には、蓄電エネルギーが不足しているので、ステップ１０６に進む。充電量がしきい値以上、すなわち良好な状態にあると判断した場合には、蓄電エネルギーが足りているので、ステップ１０２に進む。
【００６５】
ステップ１０２では、発進状態であるか否かを判断する。例えば車速が予め設定されたしきい値以上であるか否かで判断する。発進状態であると判断すればステップ１０３に進む。発進状態では無く、走行中であると判断すればステップ１０４に進む。
【００６６】
ステップ１０４では、要求駆動力に対する後輪の駆動力を計算する。ステップ１０４における計算方法については後述する。この後、ステップ１０７に進む。
【００６７】
ステップ１０７では、要求駆動力から、前のステップにおいて演算或いは設定された後輪駆動力を減算して前輪駆動力を求める。この後、ステップ１０８に進む。
【００６８】
ステップ１０８では、前のステップにおいて演算或いは設定された後輪駆動力にタイヤ半径を乗算し、これを後輪総減速比により除算してモータジェネレータ６の駆動トルクを求める。この後、ステップ１０９に進む。
【００６９】
ステップ１０９では、前輪駆動力にタイヤ半径を乗算し、これを前輪総減速比により除算してエンジントルクトルクを求める。
【００７０】
ステップ１０６では、後輪駆動力を０に設定する。この後、ステップ１０７に進む。
【００７１】
ステップ１０３では、旋回状態であるか否かを判断する。例えばハンドル角の値が予め設定されたしきい値以上であるか否かを判断する。旋回状態ではないと判断された場合には、ステップ１０４に進む。旋回状態であると判断された場合には、ステップ１０５に進む。
【００７２】
ステップ１０５では、後輪駆動力を計算する。この後、ステップ１０７に進む。
【００７３】
ここで、例えば圧雪路の交差点における発進のように、路面の摩擦係数の小さい場所における旋回発進において後輪の駆動力が大きいと、スピン傾向となり、車両が安定しない。すなわち旋廻発進状態では、直進発進時よりも後輪駆動力を抑えたほうが良いということができる。従って、ステップ１０３において、旋回状態と判断されると、車両は旋回発進状態であるので、ステップ１０５における後輪駆動力の計算値は、ステップ１０４における後輪駆動力の計算値よりも低く設定する。
【００７４】
次に、図５を用いて、ステップ１０７における後輪駆動力設定方法について説明する。
【００７５】
まず、ステップ２００では、最大後輪駆動力を計算する。例えばモータジェネレータ全負荷トルクを示す３次元マップ（モータトルクとモータ回転速度とモータジェネレータ全負荷トルクとの関係を示すデータテーブル）を参照して求めたモータジェネレータ全負荷トルクに後輪総減速比を乗算して求める。この後、ステップ２１０に進む。
【００７６】
ここで、モータジェネレータ全負荷トルクマップは、種々条件（例えば蓄電装置１１が供給できる電気エネルギー，インバータ１０の温度，モータジェネレータ６の温度など）に応じて刻々に変化するように設定することが好ましい。このようにすれば、種々条件によって最大トルク及び最大出力が制限された場合でも計算に不備は起こらない。
【００７７】
ステップ２０１では、要求駆動力に対する要求後輪駆動力を計算する。例えば要求駆動力と要求後輪駆動力との関係を示す２次元マップ（データテーブル）を参照して求める。この後、ステップ２０２に進む。
【００７８】
ステップ２０２では、時間の経過にしたがって、後輪駆動力を減算させるための係数を設定する。この後、ステップ２０３に進む。
【００７９】
ステップ２０２の係数設定により、後輪駆動力を徐々に低下させることができる。係数の設定は、例えばタイマー時間と係数との関係を示す２次元マップ（データテーブル）を参照して設定する。係数は、初め最大値を示す。この最大値は所定時間、継続する。最大値が所定時間継続した後、係数は、時間が経過するにしたがって徐々に小さくなる。
【００８０】
尚、図５に示すように、タイマーは、毎処理サイクル毎にリセットされるよな記載になっている。実際には、一度セットされたタイマーは、時間経過後にクリアされ無い限り新たにはセットされない。
【００８１】
ステップ２０３では、ステップ２０１において求めた要求後輪駆動力と、ステップ２００において求めた最大後輪駆動力とを比較する。要求後輪駆動力が最大後輪駆動力よりも小さいと判断した場合にはステップ２０４に進む。最大後輪駆動力が要求後輪駆動力よりも小さいと判断した場合にはステップ２０５に進む。
【００８２】
ステップ２０４では、要求後輪駆動力を後輪駆動力に設定する。この後、ステップ２０６に進む。
【００８３】
ステップ２０５では、最大後輪駆動力を後輪駆動力に設定する。とこの後、ステップ２０６に進む。
【００８４】
ステップ２０６では、オーバーステアであるか否かを判断する。例えばヨーレイトセンサにおいて検知された実ヨーレイトと、ハンドル角と車速とに基づいて計算された目標ヨーレイトとを比較し、実ヨーレイトが目標ヨーレイトよりも大きい場合にはオーバーステアと判断する。ステップ２０６においてオーバーステアであると判断した場合にはステップ２０７に進む。ステップ２０６においてオーバーステアではないと判断した場合にはステップ２０８に進む。
【００８５】
ステップ２０７では、ステップ２０２において求めた係数に基づいて、ステップ２０４或いはステップ２０５において設定された後輪駆動力を削減する。このように、オーバーステアであると判断して後輪駆動力Ｆｘｒを減少させると、後輪飽和横力Ｆｙｒが増加して、式（１）のＭｚが小さくなり、オーバーステア傾向が緩和される。この後、ステップ２０８に進む。
【００８６】
ステップ２０８では、例えばハンドル角で旋回方向を判断し、後輪の左右輪の車輪速を比較して予め設定した車輪速閾値とを比較する。ステップ２０８において、旋廻外輪となる方の車輪速が車輪速閾値よりも高いと判断した場合にはステップ２０９に進む。ステップ２０８において、旋廻外輪となる方の車輪速が車輪速閾値よりも小さい或いは等しいと判断した場合には後輪駆動力設定処理を終了する。
【００８７】
ステップ２０９では、ステップ２０２において求めた係数に基づいて、ステップ２０４或いはステップ２０５若しくはステップ２０７において設定された後輪駆動力を削減する。すなわち後輪の旋廻内輪の方が旋回外輪よりも大幅に大きいということは、旋回内輪が低μ路上であり、旋廻方向のヨーレイトが大きくなると判断できる。このような場合、後輪駆動力Ｆｘｒを減少させると、後輪飽和横力Ｆｙｒが増加して、式（１）のＭｚが小さくなる。この結果、ヨーレイトの急激な増加が抑えられ、操縦性が向上する。
【００８８】
次に、図６及び図７を用いて、以上説明した本実施例による前後輪の駆動制御の効果について、従来例との比較に基づいて説明する。
【００８９】
図６は、上から順に、操舵角，アクセル開度，後輪駆動力，前輪駆動力，ヨーレイト，前後加速度のそれぞれの時間変化を示す。
【００９０】
尚、図６では、（１）の時点から操舵し始め、これと同じタイミングでアクセルを深く踏んで加速する場合を例に挙げている。
【００９１】
従来例では、アクセルを踏むと前輪駆動力と後輪駆動力がほぼ同時に増加するため、アクセル踏み始めからアンダーステア傾向が大きく、ヨーレイトの変化が小さい。一方、本実施例では、後輪駆動力はアクセルの踏込みに応じてまず増加し、所定時間後（（２）のあたりから）、徐々に減少する。前輪駆動力は、旋廻初期は小さく、所定時間後（（２）のあたりから）、後輪駆動力に応じて徐々に増加する。これにより、アクセルの踏み始めではアンダーステア傾向が小さく、ヨーレイトの変化が大きくなる。この結果、本実施例では、図７に示すように、旋廻初期のヨーレイトが大きくなり、従来例よりも内側の軌跡を通過することができる。
【実施例２】
【００９２】
図８乃至図１０を用いて本発明の第２実施例を説明する。
【００９３】
本実施例は、第１実施例の改良例であり、第１実施例の後輪差動装置７に対して、後輪の左右輪の速度差によって差動制限力を発生する速度差感応型差動制限機能を付与した点が第１実施例とは異なっている。
【００９４】
この他の構成は第１実施例と同様である。第１実施例と同様の構成については第１実施例と同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００９５】
まず、旋回内輪が低μ路である場合を考える。図９に示すように、旋回内輪が低μ路になると、後旋回内輪の速度が車体速度よりも大幅に大きくなる。差動制限機能が無い後輪作動装置を搭載した比較例の場合では、モータジェネレータの回転動力の殆どが低μ路側に流れ、後輪の駆動力がほぼ“０”になり、アンダーステア傾向になる。一方、差動制限機能がある後輪作動装置を搭載した本実施例の場合では、旋回内輪低μ路側の動力が旋回外輪高μ路側へ流れて駆動力が発揮され、旋回外輪の駆動力が旋回内輪に比べて大きくなり、アンダーステア傾向は打ち消される。
【００９６】
次に、旋回外輪が低μ路である場合を考える。図１０に示すように、旋回外輪が低μ路になると、後旋回外輪の速度が車体速度よりも大幅に大きくなる。差動制限機能が無い後輪作動装置を搭載した比較例の場合では、モータジェネレータの回転動力の殆どが低μ路側に流れてしまい、後輪の駆動力がほぼ“０”になり、アンダーステア傾向になる。一方、差動制限機能がある後輪作動装置を搭載した本実施例の場合では、旋回外輪低μ路側の動力が旋回内輪高μ路側へ流れて駆動力が発揮される。ところが、この場合では、旋回内輪の駆動力が旋回外輪に比べて大きくなるので更にアンダーステア傾向が顕著になる。
【００９７】
このようなことから、本実施例では、旋回外輪が低μ路と判断した場合は、後輪駆動力を下げるように制御している。
【００９８】
次に、図８を用いて、旋回外輪が低μ路であると判断した場合における後輪駆動力減少制御について説明する。
【００９９】
本実施例では、第１実施例の図５に示したフローチャートのステップ２０４，２０５とステップ２０６との間に、旋回外輪が低μ路であるか否かを判断するためのステップ２１０と、ステップ２１０において旋回外輪が低μ路であると判断した場合には、ステップ２０４或いはステップ２０５において設定された後輪駆動力を、ステップ２０２において設定された係数に基づいて削減するためのステップ２１１を追加している。旋回外輪が低μ路であるか否かは、例えばハンドル角で旋回方向を判断し、後輪の左右輪の車輪速を比較してその車輪速差が予め設定された閾値よりも大きければ旋回外輪が低μ路と判断できる。
【０１００】
以上説明した本実施例によれば、旋回外輪が低μ路と判断された場合には、後輪駆動力を減少させて旋回内後輪の駆動力を減少させるので、重心点周りの旋回方向と逆のモーメントが小さくなり、アンダーステア傾向が緩和される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１動力源から出力された動力によって、前後輪の一方側である第１駆動輪を、第２動力源から出力された動力によって、前記前後輪の他方側である第２駆動輪を、それぞれ駆動するハイブリッド四輪駆動車に搭載された制御装置であって、
車両の加速旋回時、前記第１駆動輪に供給される動力の増加タイミングと前記第２駆動輪に供給される動力の増加タイミングとの間に時間差を設ける、
ことを特徴とするバイブリッド四輪駆動車の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド四輪駆動車の制御装置において、
前記ハイブリッド四輪駆動車は、前記第２駆動輪の左右輪間に、前記第２動力源から出力された動力を前記左右輪に分配する差動装置を備えており、
前記差動装置は、前記左右輪の速度差によって差動制限力を発生する速度差感応型差動制限機能付差動装置である、
ことを特徴とするハイブリッド四輪駆動車の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のハイブリッド四輪駆動車の制御装置において、
車両のヨー安定性を検知し、不安定と判断した場合には前記第２駆動輪に供給される動力を調整する、
ことを特徴とするハイブリッド四輪駆動車の制御装置。
【請求項１】
第１動力源から出力された動力によって、前後輪の一方側である第１駆動輪を、第２動力源から出力された動力によって、前記前後輪の他方側である第２駆動輪を、それぞれ駆動するハイブリッド四輪駆動車に搭載された制御装置であって、
車両の加速旋回時、前記第１駆動輪に供給される動力の増加タイミングと前記第２駆動輪に供給される動力の増加タイミングとの間に時間差を設ける、
ことを特徴とするバイブリッド四輪駆動車の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド四輪駆動車の制御装置において、
前記ハイブリッド四輪駆動車は、前記第２駆動輪の左右輪間に、前記第２動力源から出力された動力を前記左右輪に分配する差動装置を備えており、
前記差動装置は、前記左右輪の速度差によって差動制限力を発生する速度差感応型差動制限機能付差動装置である、
ことを特徴とするハイブリッド四輪駆動車の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のハイブリッド四輪駆動車の制御装置において、
車両のヨー安定性を検知し、不安定と判断した場合には前記第２駆動輪に供給される動力を調整する、
ことを特徴とするハイブリッド四輪駆動車の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２２８６８９（Ｐ２０１０−２２８６８９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８０８４９（Ｐ２００９−８０８４９）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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