車両の電源供給制御装置及び電源供給制御方法
【課題】単一の発電機のみを備えた構成であっても、エンジン回転数が低い状態において、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を確保することが可能な車両の電源供給制御装置及び電源供給制御方法を提供する。
【解決手段】左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求が無く、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動電圧未満である場合に、上アーム側スイッチング素子２８ｃと発電機４との電気的な接続を遮断し、上アーム側スイッチング素子２８ｃと被電力供給系１２とを電気的に接続し、発電機４と被電力供給系１２とを電機子コイル３６を介して接続し、電機子コイル３６と、下アーム側スイッチング素子３０ｃと、上アーム側スイッチング素子２８ｃとから、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成する。
【解決手段】左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求が無く、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動電圧未満である場合に、上アーム側スイッチング素子２８ｃと発電機４との電気的な接続を遮断し、上アーム側スイッチング素子２８ｃと被電力供給系１２とを電気的に接続し、発電機４と被電力供給系１２とを電機子コイル３６を介して接続し、電機子コイル３６と、下アーム側スイッチング素子３０ｃと、上アーム側スイッチング素子２８ｃとから、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の発電機が発電した電力の供給先を、従駆動輪を駆動するモータへ交流電力を供給するインバータから被電力供給系へ切り替える車両の電源供給制御装置及び電源供給制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、従駆動輪を駆動するモータを備えた車両では、エアコン等の被電力供給系の稼動に用いる１２Ｖ程度の電力を発電するオルタネータと、モータの駆動に用いる高圧の電力を発電するジェネレータ、すなわち、複数の発電機を備えている場合がある。これらの発電機は、共に、主駆動輪を駆動する主駆動源（エンジン）により駆動される。
しかしながら、車両に複数の発電機を備えている場合、これらの発電機の分、車両レイアウトの自由度が低下するという問題が生じる。また、車両の構成を、複数の発電機を備える構成とすることは、車両の製造コストが増加してしまうという問題が生じるおそれがある。
【０００３】
これらの問題を解決するために、例えば、単一の発電機により、被電力供給系の稼動に用いる１２Ｖ程度の電力と、モータの駆動に用いる高圧の電力とを切り替えて発電する、電源供給制御装置が提案されている。
上記のような、単一の発電機により、被電力供給系の稼動に用いる１２Ｖ程度の電力と、モータの駆動に用いる高圧の電力とを切り替えて発電する電源供給制御装置としては、例えば、特許文献１に記載されているような構成のものがある。
【０００４】
特許文献１に記載されている電源供給制御装置は、エンジンの出力によって発電し、その発電出力を被電力供給系用のバッテリーに充電する発電機を、発電機クラッチを介して、エンジンの出力軸に断接可能に設けている。
そして、被電力供給系用バッテリーのエネルギー消費量に応じて、発電機の発電を行うか否かを決定し、発電機の発電を行うときには発電機クラッチを接続状態とし、発電機の発電を行わないときには発電機クラッチを遮断状態とする。
【０００５】
このような電源供給制御装置では、被電力供給系用の電源エネルギーを貯蔵した被電力供給系用バッテリーに、エンジンの出力により駆動される発電機の発電出力を的確に給電するとともに、エンジンの燃料消費を抑制することが可能となっている。
【特許文献１】特開平１１−１５０８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の電源供給制御装置が備えているような、高圧の電力を発電可能な発電機は、エンジン回転数全域において、システム電圧が設計値を超えないように設計している場合が多い。また、このような発電機では、エンジン回転数と発電電圧との関係が、ほぼ比例関係となっており、エンジン回転数の増加に応じて、発電電圧も増加することとなる。
したがって、特許文献１に記載の電源供給制御装置では、特にアイドリング時等のエンジン回転数が低い状態において、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を発電することが困難となるという問題が生じるおそれがある。
【０００７】
この問題の対応策として、例えば、アイドリング時におけるエンジン回転数を、運転者からの駆動力要求、すなわち、アクセル操作量（アクセル開度）に応じた値よりも上げることにより、発電電圧を増加させる方法がある。しかしながら、この方法では、アイドリング時における燃料の消費量が増加するため、燃費が悪化するという問題が生じるおそれがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、単一の発電機のみを備えた構成であっても、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を供給することが可能な、車両の電源供給制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、主駆動輪を駆動する主駆動源からの駆動力を動力源として発電する発電機が発電した電力の供給先を、前記発電機から供給された電力を交流電力に変換し、この変換した交流電力を、従駆動輪を駆動するモータへ供給するインバータから、前記インバータ及び前記モータとは異なる被電力供給系へ切り替える車両の電源供給制御装置であって、
前記インバータは、上下で一相となる一組のスイッチング素子を複数相備え、
前記モータは、電機子コイルを備え、
前記複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と前記発電機との電気的な接続の遮断、前記一方のスイッチング素子と前記被電力供給系との電気的な接続、及び前記発電機と前記被電力供給系との前記電機子コイルを介した接続を、前記従駆動輪への駆動力要求及び前記発電機の発電電圧に応じて行うことを特徴とする車両の電源供給制御装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従駆動輪への駆動力要求及び発電機の発電電圧に応じて、複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と発電機との電気的な接続の遮断と、一方のスイッチング素子と被電力供給系との電気的な接続を行う。これに加え、従駆動輪への駆動力要求及び発電機の発電電圧に応じて、発電機と被電力供給系との電機子コイルを介した接続を行う。
これにより、電機子コイルと、発電機との電気的な接続を遮断したスイッチング素子と同相のスイッチング素子と、発電機との電気的な接続を遮断したスイッチング素子とから、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成する。
【００１０】
以上により、単一の発電機のみを備えた構成であっても、アイドリング時等のエンジン回転数が低い状態において、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を確保することが可能となる。
なお、上記の「被電力供給系」とは、エンジンスタータやエアコン等の電装部品の他に、これらの電装部品に接続され、電装部品に電力を供給可能なバッテリーを含む。これは、以下の説明においても同様である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ説明する。
（構成）
図１は、本実施形態の電源供給制御装置を備えた車両の概略装置構成図である。
図１中に示すように、本実施形態の電源供給制御装置を備えた車両は、エンジン１と、主駆動輪２と、発電機４と、インバータ６と、モータ８と、従駆動輪１０と、被電力供給系１２とを有する車両である。
エンジン１は、内燃機関であり、主駆動輪２を駆動させる主駆動源を構成している。本実施形態では、主駆動輪２を、車両前後方向前方において、それぞれ、左右に配置した、左右前輪２Ｌ、２Ｒによって構成している。
【００１２】
エンジン１の吸気管路（図示せず）には、例えば、メインスロットルバルブとサブスロットルバルブとを介装している。メインスロットルバルブは、運転者によるアクセルペダル（図示せず）の踏込み量等に応じて、スロットル開度を調整制御する。
サブスロットルバルブは、ステップモータ等をアクチュエータとして用い、そのステップ数に応じた回転角によりスロットル開度を調整制御する。これにより、後述するエンジン制御部１６が出力する制御指令に応じて、サブスロットルバルブのスロットル開度を、メインスロットルバルブのスロットル開度以下等に調整する。以上により、運転者のアクセルペダルの操作状態とは独立させて、エンジン１の出力トルクを調整する。なお、運転者のアクセルペダルの操作状態とは、例えば、「アクセル開度」である。
【００１３】
左右前輪２Ｌ、２Ｒには、それぞれ、前輪速センサ１８ＦＬ、１８ＦＲを設けている。
各前輪速センサ１８ＦＬ、１８ＦＲは、それぞれ、対応する左右前輪２Ｌ、２Ｒの回転速度及び回転数を検出し、この検出した回転速度及び回転数を含む情報信号を、４ＷＤコントローラ１４に出力する。
エンジン１と左右前輪２Ｌ、２Ｒとの間には、トランスミッション等を備える変速機２０を介装している。これにより、エンジン１が駆動すると、エンジン１の回転トルクＴｅが、変速機２０を介して、左右前輪２Ｌ、２Ｒに伝達される構成としている。
【００１４】
発電機４は、エンジン１からの駆動力を動力源として駆動し、電力を発電する構成となっている。具体的には、発電機４が有する回転軸が、エンジン１の回転軸と無端ベルト２２を介して連結している。これにより、エンジン１の回転トルクＴｅの一部を、無端ベルト２２を介して発電機４に伝達し、発電機４の回転軸を、エンジン１の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転させて、電力を発電する。
【００１５】
ここで、図２を参照して、発電機４の出力特性について説明する。
図２は、発電機４の出力特性の一例を示す図である。
図２中に示すように、発電機４の出力特性は、エンジン回転数と発電電圧ＶＤＣ及び発電電流が、ほぼ比例関係となる特性となっている。すなわち、発電機４の出力特性は、エンジン回転数全域において、システム電圧が設計値を超えない特性となっている。
したがって、図２中に示すように、エンジン１の回転数が６００ｒｐｍ未満の領域では、発電機４の発電電圧ＶＤＣが１２Ｖ未満となる。なお、このエンジン１は、アイドリング時のエンジン回転数が６００ｒｐｍ未満となる特性を有する。
【００１６】
以下、図１を参照した説明に戻る。
発電機４は、４ＷＤコントローラ１４が調整する界磁電流Ｉｆｇに応じて、エンジン１に対する負荷となり、その負荷トルクに応じた発電を行う。発電機４が発電する電力（発電電力）の大きさは、回転数Ｎｇと界磁電流Ｉｆｇとの大きさにより決定する。なお、発電機４の回転数Ｎｇは、エンジン１の回転数Ｎｅから、プーリ比に基づき演算することが可能である。
【００１７】
発電機４には、第一ジャンクションボックス２４を介してインバータ６が接続している。そして、発電機４が発電した電力を、第一ジャンクションボックス２４を介して、インバータ６へ供給可能となっている。
第一ジャンクションボックス２４は、その内部に、発電機４とインバータ６とを接続・遮断するリレーが設けてある。そして、このリレーを接続した状態で、発電機４が直流の電力をインバータ６へ供給する。インバータ６は、発電機４が供給した直流の電力を、例えば、三相交流等の交流電力に変換してモータ８へ供給する。
【００１８】
また、第一ジャンクションボックス２４の内部には、発電機４の発電電圧を検出する発電機電圧センサ２６を設けている。
発電機電圧センサ２６は、発電機４の発電電圧を検出し、この検出した発電電圧を含む情報信号を、４ＷＤコントローラ１４に出力する。
また、インバータ６は、複数個のスイッチング素子２８，３０（ＭＯＳＦＥＴ）と、インバータ側切り替え部３２と、インバータ駆動回路３４とを備えている。本実施形態では、インバータ６が、それぞれ３個のスイッチング素子２８，３０、すなわち、６個のスイッチング素子を備えている場合について説明する。
【００１９】
本実施形態では、６個のスイッチング素子２８，３０を、それぞれ、上下で一相となる、３個の上アーム側スイッチング素子２８ａ〜２８ｃと、３個の下アーム側スイッチング素子３０ａ〜３０ｃとから構成している。なお、図１中では、３個の上アーム側スイッチング素子２８ａ〜２８ｃを、発電機４に近い側から、上アーム側スイッチング素子２８ａ、上アーム側スイッチング素子２８ｂ、上アーム側スイッチング素子２８ｃと記載している。同様に、図１中では、３個の下アーム側スイッチング素子３０ａ〜３０ｃを、発電機４に近い側から、下アーム側スイッチング素子３０ａ、下アーム側スイッチング素子３０ｂ、下アーム側スイッチング素子３０ｃと記載している。
【００２０】
上アーム側スイッチング素子２８ａと下アーム側スイッチング素子３０ａ等、上下で一相となる３組のスイッチング素子２８，３０は、それぞれ、モータ８が備える電機子コイル３６の三相に対応する。すなわち、インバータ６は、上下で一相となる三組のスイッチング素子２８，３０を備える。そして、その３組の各スイッチング素子２８，３０を、それぞれ、スイッチング制御することにより、三相交流をモータ８に供給する構成となっている。各スイッチング素子２８，３０のスイッチング制御は、インバータ駆動回路３４が出力する制御指令によって行う。
【００２１】
インバータ側切り替え部３２は、上アーム側スイッチング素子２８ｂと上アーム側スイッチング素子２８ｃとの間に介装してあり、三箇所のインバータ側接続部３８ａ〜３８ｃを有している。インバータ側接続部３８ａは、上アーム側スイッチング素子２８ｂに接続しており、インバータ側接続部３８ｂは、上アーム側スイッチング素子２８ｃに接続している。また、インバータ側接続部３８ｃは、被電力供給系１２に接続している。
また、インバータ側切り替え部３２は、上アーム側スイッチング素子２８ｃと発電機４及び被電力供給系１２との電気的な接続状態を切り替える機能を有する。その切り替え制御は、４ＷＤコントローラ１４が備える電力供給先切り替え手段が出力する制御指令によって行う。
【００２２】
具体的には、インバータ側切り替え部３２は、電力供給先切り替え手段が出力する制御指令によって、インバータ側第一切り替え状態と、インバータ側第二切り替え状態とを切り替える。
インバータ側第一切り替え状態は、インバータ側接続部３８ａとインバータ側接続部３８ｂとを電気的に接続する状態である。これにより、インバータ側第一切り替え状態は、上アーム側スイッチング素子２８ｃと発電機４とを電気的に接続するとともに、上アーム側スイッチング素子２８ｃと被電力供給系１２との電気的な接続を遮断する状態となる。
【００２３】
一方、インバータ側第二切り替え状態は、インバータ側接続部３８ｂとインバータ側接続部３８ｃとを電気的に接続する状態である。これにより、インバータ側第二切り替え状態は、上アーム側スイッチング素子２８ｃと発電機４との電気的な接続を遮断するとともに、上アーム側スイッチング素子２８ｃと被電力供給系１２とを電気的に接続する状態となる。また、インバータ側第二切り替え状態は、発電機４と被電力供給系１２とを、モータ８が備える電機子コイル３６を介して接続する状態となる。なお、図１中には、インバータ側第二切り替え状態を記載している。また、電機子コイル３６の説明は後述する。
【００２４】
ここで、図３を参照して、インバータ駆動回路３４の構成について説明する。
図３は、インバータ駆動回路３４の構成を示すブロック図である。
図３中に示すように、インバータ駆動回路３４は、通常インバータ駆動制御部３４Ａと、通常モータ界磁制御部３４Ｂと、昇圧時処理部３４Ｃとを備えている。
通常インバータ駆動制御部３４Ａは、モータトルク指令値Ｔｔとモータ８の回転速度Ｖｍとから公知のベクトル制御を行い、インバータ６に三相パワー素子のスイッチング制御信号を出力して、三相交流を制御する。
【００２５】
通常モータ界磁制御部３４Ｂは、モータ界磁電流が、モータ８の回転速度Ｖｍに基づき求めた目標モータ界磁電流となるように、モータ８にスイッチング制御信号を出力する。
なお、通常インバータ駆動制御部３４Ａ及び通常モータ界磁制御部３４Ｂの処理は、公知の目標モータトルクに関する制御方法であれば適用可能である。
昇圧時処理部３４Ｃは、各スイッチング素子２８，３０のオン・オフ状態を制御する。昇圧時処理部３４Ｃによる、各スイッチング素子２８，３０のオン・オフ状態の詳細な制御については、後述する。
なお、通常インバータ駆動制御部３４Ａ、通常モータ界磁制御部３４Ｂ、昇圧時処理部３４Ｃの動作は、４ＷＤコントローラ１４が備える電力供給先切り替え手段が出力する制御指令によって行う。
【００２６】
以下、図１を参照した説明に戻る。
モータ８は、界磁巻線型同期モータであり、界磁コイル４０を有するロ一タと、回転磁界を発生するための三相巻線（電機子コイル３６）が巻かれたステータとを備えている。
また、モータ８は、ロータが有する界磁コイル４０に電流を流すことで発生する磁界と、ステータに巻かれた電機子コイル３６から発生する磁界との相互作用により回転運動する。これにより、モータ８は、従駆動輪１０を駆動させる従駆動源を構成している。本実施形態では、従駆動輪１０を、車両前後方向後方において、それぞれ左右に配置した、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒによって構成している。
【００２７】
また、モータ８は、ロータが外力により回転させられる場合には、これらの磁界の相互作用により、電機子コイル３６の両端に起電力を発生して、発電動作する。
左右後輪１０Ｌ、１０Ｒには、それぞれ、後輪速センサ４２ＲＬ、４２ＲＲを設けている。
各後輪速センサ４２ＲＬ、４２ＲＲは、それぞれ、対応する左右後輪１０Ｌ、１０Ｒの回転速度及び回転数を検出し、この検出した回転速度及び回転数を含む情報信号を、４ＷＤコントローラ１４に出力する。
【００２８】
モータ８の駆動軸は、減速機４４、クラッチ４６及びデフ４８を介して、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒに接続可能となっている。したがって、モータ８は、モータ８の駆動軸が左右後輪１０Ｌ、１０Ｒに接続された状態で、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒによって構成される従駆動輪１０を駆動させる構成となっている。
クラッチ４６は、例えば、湿式多板クラッチによって形成してあり、モータ８から左右後輪１０Ｌ、１０Ｒまでのトルク伝達経路に介装している。なお、本実施形態においては、締結手段としてのクラッチ４６を湿式多板クラッチとしたが、これに限定されるものではなく、クラッチ４６を、例えば、パウダークラッチやポンプ式クラッチとしてもよい。
【００２９】
また、クラッチ４６は、４ＷＤコントローラ１４が出力するクラッチ制御指令に応じて、接続状態または解放状態となり、車両の駆動状態を、四輪駆動状態または二輪駆動状態とする。
具体的には、クラッチ４６が接続状態となると、モータ８の駆動軸が左右後輪１０Ｌ、１０Ｒに接続され、車両は四輪駆動状態となる。この状態では、左右前輪２Ｌ、２Ｒ及び左右後輪１０Ｌ、１０Ｒが駆動輪となる。
一方、クラッチ４６が解放状態となると、モータ８の駆動軸と左右後輪１０Ｌ、１０Ｒとの接続が解除され、車両は二輪駆動状態となる。この状態では、左右前輪２Ｌ、２Ｒのみが駆動輪となる。
【００３０】
被電力供給系１２は、車両が備えるエンジンスタータやエアコン等の電装部品５０と、これらの電装部品５０へ蓄電した電力を供給可能なバッテリー５２から構成している。バッテリー５２は、電装部品５０に接続している。
また、被電力供給系１２は、被電力供給系側切り替え部５４を介して、発電機４と接続しており、発電機４が発電した電力が供給されて稼動する。被電力供給系１２の稼動に必要な電圧は、例えば、１２Ｖ〜１４Ｖ程度となっている。以下の説明では、被電力供給系１２の稼動に必要な電圧を１２Ｖとする。電装部品５０とバッテリー５２は、発電機４に対して、並列に接続している。
【００３１】
また、被電力供給系１２は、第二ジャンクションボックス５６を介して、インバータ側切り替え部３２が有するインバータ側接続部３８ｃと接続している。
第二ジャンクションボックス５６は、その内部に、被電力供給系１２の稼動状態における電圧(以下、「稼動電圧」と記載する)を検出する被電力供給系電圧センサ５８を設けてある。
【００３２】
被電力供給系電圧センサ５８は、被電力供給系１２の稼動電圧を検出し、この検出した稼動電圧を含む情報信号を、４ＷＤコントローラ１４に出力する。
被電力供給系側切り替え部５４は、発電機４と被電力供給系１２との間に介装してあり、二箇所の被電力供給系側接続部６０ａ，６０ｂを有している。被電力供給系側接続部６０ａは、発電機４に接続しており、被電力供給系側接続部６０ｂは、被電力供給系１２に接続している。
【００３３】
また、被電力供給系側切り替え部５４は、発電機４と被電力供給系１２との電気的な接続状態を切り替える機能を有する。その切り替え制御は、４ＷＤコントローラ１４が備える電力供給先切り替え手段が出力する制御指令によって行う。電力供給先切り替え手段の構成については、後述する。
具体的には、被電力供給系側切り替え部５４は、電力供給先切り替え手段が出力する制御指令によって、被電力供給系側第一切り替え状態と、被電力供給系側第二切り替え状態とを切り替える。
【００３４】
被電力供給系側第一切り替え状態は、被電力供給系側接続部６０ａと被電力供給系側接続部６０ｂとを電気的に接続する状態である。これにより、被電力供給系側第一切り替え状態は、発電機４と被電力供給系１２とを電気的に接続する状態となる。
一方、被電力供給系側第二切り替え状態は、被電力供給系側接続部６０ａと被電力供給系側接続部６０ｂとの電気的な接続を遮断する状態である。これにより、被電力供給系側第二切り替え状態は、発電機４と被電力供給系１２との電気的な接続を遮断する状態となる。なお、図１中には、被電力供給系側第二切り替え状態を記載している。
【００３５】
４ＷＤコントローラ１４は、例えば、マイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えた構成としている。また、４ＷＤコントローラ１４には、前輪速センサ１８ＦＬ、１８ＦＲ及び後輪速センサ４２ＲＬ、４２ＲＲが検出した回転速度及び回転数を含む情報信号が入力される。さらに、４ＷＤコントローラ１４には、発電機電圧センサ２６が検出した発電電圧、被電力供給系電圧センサ５８が検出した稼動電圧を含む、それぞれの情報信号が入力される。４ＷＤコントローラ１４の詳細な構成については、後述する。
【００３６】
次に、図４から図９を参照して、４ＷＤコントローラ１４の詳細な構成を説明する。
図４は、４ＷＤコントローラ１４の構成を示すブロック図である。
図４中に示すように、４ＷＤコントローラ１４は、モータ指令演算部６２と、発電機制御部６４と、クラッチ制御部６６と、電力供給先切り替え手段６８とを備える。
図５は、モータ指令演算部６２の構成を示すブロック図である。
図５中に示すように、モータ指令演算部６２は、前後回転数差演算部６２ａ、車速演算部６２ｂ、第１モータ四駆動力演算部６２ｃ、第２モータ四駆動力演算部６２ｄ、セレクトハイ部６２ｅ、及び後輪ＴＣＳ制御部６２ｆを備えている。
【００３７】
以下、モータ指令演算部６２が行う処理について説明する。
まず、前後回転数差演算部６２ａにおいて、左右前輪２Ｌ、２Ｒ及び左右後輪１０Ｌ、１０Ｒの車輪速度信号Ｖｆｒ〜Ｖｒｒに基づいて、以下の式（１）により、前後回転差ΔＶを算出する。
ΔＶ＝（Ｖｆｒ＋Ｖｆｌ）／２−（Ｖｒｒ−Ｖｒｌ）／２…（１）
そして、前後回転差ΔＶに基づいて、第１モータ四駆動力演算部６２ｃに予め格納されたマップを参照し、第１モータ四駆動力ＴΔＶを算出して、算出した第１モータ四駆動力ＴΔＶをセレクトハイ部６２ｅに出力する。この第１モータ四駆動力ＴΔＶは、前後回転差ΔＶが大きくなると共に、比例的に大きく算出されるように設定している。
【００３８】
一方、車速演算部６２ｂにおいて、左右前輪２Ｌ、２Ｒ及び左右後輪１０Ｌ、１０Ｒの車輪速度信号と車両が発生する総駆動力Ｆとをセレクトローして、車速信号Ｖを算出する。ここで、総駆動力Ｆは、トルクコンバータ滑り比から推定される前輪駆動力とモータトルク指令値Ｔｔから推定される後輪駆動力との和によって求める。
また、第２モータ四駆動力演算部６２ｄにおいて、第２モータ四駆動力Ｔｖを算出する。具体的には、車速演算部６２ｂから出力された車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃとに基づいて、予め格納されたマップを参照して算出する。この第２モータ四駆動力Ｔｖは、アクセル開度Ａｃｃが大きくなるほど大きく、車速Ｖが大きくなるほど小さく算出されるように設定している。
【００３９】
次に、セレクトハイ部６２ｅにおいて、第１モータ四駆動力ＴΔＶと第２モータ四駆動力Ｔｖとをセレクトハイした値を算出し、この算出した値を、目標トルクＴｔｔとして後輪ＴＣＳ制御部６２ｆに出力する。
そして、後輪速Ｖｒｌ，Ｖｒｒ、車速Ｖに基づいて、公知の方法により後輪トラクションコントロール制御を行い、モータ８のモータトルク指令値Ｔｔを出力する。
【００４０】
以上により、モータ指令演算部６２は、左右前輪２Ｌ、２Ｒ及び左右後輪１０Ｌ、１０Ｒの車輪速度信号に基づいて算出した前後輪の車輪速度差と、アクセルペダルの開度信号とから、モータトルク指令値Ｔｔを算出する構成となっている。
図６は、発電機制御部６４及びクラッチ制御部６６の構成を示すブロック図である。
図６中に示すように、発電機制御部６４は、要求電力演算部６４Ａ及び発電機制御部本体６４Ｂを備えている。
【００４１】
以下、図７及び図８を参照して、発電機制御部６４が行う処理について説明する。
図７は、要求電力演算部６４Ａの構成を示すブロック図である。
図７中に示すように、要求電力演算部６４Ａは、モータ指令演算部６２で算出したモータトルク指令値Ｔｔとモータ８の回転速度Ｖｍとに基づいて、以下の式（２）により、モータ８に必要な電力（モータ必要電力）Ｐｍを算出する。
Ｐｍ＝Ｔｔ×Ｖｍ…（２）
【００４２】
さらに、モータ必要電力Ｐｍに基づいて、以下の式（３）により、発電機４が出力すべき発電機必要電力Ｐｇを算出する。発電機必要電力Ｐｇは、モータ・インバータ効率分だけ、モータ必要電力Ｐｍより多く出力する必要がある。
Ｐｇ＝Ｐｍ／Иｍ…（３）
ここで、Иｍはモータ・インバータ効率である。モータ・インバータ効率Иｍは、モータトルク指令値Ｔｔとモータ８の回転速度Ｖｍに基づき、効率マップを使用して算出する。
【００４３】
図８は、発電機制御部本体６４Ｂの構成を示すブロック図である。
図８中に示すように、発電機制御部本体６４Ｂでは、まず、要求電力演算部６４Ａで算出した要求電力を発電機電流で除算することで、発電機電圧指令Ｖｇを算出する。
このとき、電圧リミッタ部６４Ｂａを通して、発電機電圧指令が上限電圧Ｖｍａｘ（フェイル電圧）よりも大きい場合には、上限電圧Ｖｍａｘに制限する。この上限電圧Ｖｍａｘは、例えば、６０Ｖなどに設定し、インバータ６のスイッチング素子２８，３０の定格や、発電機４・モータ８の設計から設定する。
【００４４】
さらに、発電機電圧指令と発電機電圧を比較して電圧偏差を求め、ＰＩ制御を施して、発電機電圧指令にする界磁電流Ｉｆｇを求め出力する。
ＰＩ制御のゲインは、発電機回転数をパラメータとしたＰゲインマップ及びＩゲインマップを予め求めておき、これらのマップを用いて変化させる。また、ＦＦ（フィードフォワード）項は、発電機電圧の電圧差分と発電機回転数をパラメータとしたＦＦマップを予め求めておき、ＰＩ出力値に加算する。なお、図８には、発電電圧をコントロールする例を示したが、これに換えて、例えば、発電界磁電流を検出（または推定）して界磁電流Ｉｆｇを求め、この求めた界磁電流Ｉｆｇをコントロールしても良い。
【００４５】
クラッチ制御部６６は、図６中に示すように、クラッチ４６の状態を制御し、四輪駆動状態と判定している間は、クラッチ４６を接続状態に制御する。例えば、クラッチ制御部６６は、クラッチ４６の状態を、下記のように制御する。
・４ＷＤスイッチオン時において、車両が停止している時は接続状態
・モータ８の目標トルクＴｔｔが０ではない時は接続状態
・モータ８の目標トルクＴｔｔが０の時は解放状態
・モータ８の回転数が許容回転数を越えた場合には、保護の為、解放状態
・４ＷＤスイッチオフ時は解放状態
【００４６】
なお、上記の「４ＷＤスイッチ」とは、例えば、運転席付近に配置されたボタンやレバーによって形成してあり、運転者の意思によって、車両を四輪駆動状態とするスイッチである。
図９は、電力供給先切り替え手段６８の構成を示すブロック図である。
図９中に示すように、電力供給先切り替え手段６８は、駆動力要求判定部６８Ａと、発電電圧判定部６８Ｂと、切り替え指令部６８Ｃとを備えている。
【００４７】
以下、電力供給先切り替え手段６８が行う処理について説明する。
駆動力要求判定部６８Ａでは、左右前輪２Ｌ、２Ｒ及び左右後輪１０Ｌ、１０Ｒの車輪速度信号Ｖｆｒ〜Ｖｒｒに基づき、左右前輪２Ｌ、２Ｒと左右後輪１０Ｌ、１０Ｒとの輪速差、すなわち、主駆動輪と従駆動輪との輪速差を算出する。具体的な算出方法は、上述した前後回転数差演算部６２ａにおける、前後回転差ΔＶを算出する方法と同様である。
【００４８】
そして、前後回転差ΔＶと所定の輪速差（前後回転差）とを比較し、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であると判定すると、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力する。ここで、所定の輪速差とは、左右前輪２Ｌ、２Ｒと左右後輪１０Ｌ、１０Ｒとの輪速差であり、車両の走行時にスリップが生じた場合等、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒに駆動力が要求される大きさの輪速差である。なお、本実施形態では、所定の輪速差を、０［ｋｍ／ｈ］とした場合を例にあげて説明する。
【００４９】
一方、前後回転差ΔＶと所定の輪速差とを比較し、前後回転差ΔＶが所定の輪速差以上であると判定すると、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力する。
発電電圧判定部６８Ｂでは、発電機電圧センサ２６が出力した情報信号に含まれる発電機４の発電電圧ＶＤＣと、被電力供給系電圧センサ５８が出力した情報信号に含まれる被電力供給系１２の稼動電圧とを比較する。
【００５０】
そして、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動電圧未満、すなわち、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧未満であると判定すると、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力する。
一方、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動電圧以上、すなわち、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧以上であると判定すると、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力する。
【００５１】
切り替え指令部６８Ｃでは、駆動力要求判定部６８Ａ及び発電電圧判定部６８Ｂが出力した情報信号に基づき、インバータ側切り替え部３２及び被電力供給系側切り替え部５４へ、それぞれの切り替え状態を制御する制御信号を出力する。
また、切り替え指令部６８Ｃでは、駆動力要求判定部６８Ａ及び発電電圧判定部６８Ｂが出力した情報信号に基づき、インバータ駆動回路３４へ制御信号を出力する。具体的には、インバータ駆動回路３４が備える、通常インバータ駆動制御部３４Ａ、通常モータ界磁制御部３４Ｂ、昇圧時処理部３４Ｃへ、それぞれの動作を制御する制御信号を出力する。
【００５２】
以下に、駆動力要求判定部６８Ａ及び発電電圧判定部６８Ｂが出力した情報信号に基づき、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ側切り替え部３２、被電力供給系側切り替え部５４及びインバータ駆動回路３４へ出力する制御信号の、具体的な内容を示す。
駆動力要求判定部６８Ａ及び発電電圧判定部６８Ｂが出力した情報信号から求めることが可能な判定結果は、次の四通り（Ｃ１〜Ｃ４）である。
【００５３】
Ｃ１．駆動力要求判定部６８Ａから、前後回転差ΔＶが所定の輪速差以上であるとの判定結果が出力され、発電電圧判定部６８Ｂから、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧以上であるとの判定結果が出力されている場合。
Ｃ２．駆動力要求判定部６８Ａから、前後回転差ΔＶが所定の輪速差以上であるとの判定結果が出力され、発電電圧判定部６８Ｂから、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧未満であるとの判定結果が出力されている場合。
【００５４】
Ｃ３．駆動力要求判定部６８Ａから、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であるとの判定結果が出力され、発電電圧判定部６８Ｂから、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧以上であるとの判定結果が出力されている場合。
Ｃ４．駆動力要求判定部６８Ａから、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であるとの判定結果が出力され、発電電圧判定部６８Ｂから、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧未満であるとの判定結果が出力されている場合。
【００５５】
駆動力要求判定部６８Ａ及び発電電圧判定部６８Ｂが出力した情報信号によって得られる判定結果（以下、「判定結果」と記載する）が、Ｃ１及びＣ２である場合、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求がある。このため、車両の駆動状態を四輪駆動状態にすることを優先する。
これにより、判定結果がＣ１及びＣ２である場合、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ側切り替え部３２へ、インバータ側第一切り替え状態とする制御信号を出力する。さらに、判定結果がＣ１及びＣ２である場合、切り替え指令部６８Ｃは、被電力供給系側切り替え部５４へ、被電力供給系側第二切り替え状態とする制御信号を出力する。
【００５６】
また、判定結果がＣ１及びＣ２である場合、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ駆動回路３４へ、通常インバータ駆動制御部３４Ａ及び通常モータ界磁制御部３４Ｂを動作させる制御信号を出力する。
なお、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求は、前後回転差ΔＶが所定の輪速差以上であるとの判定結果以外に、４ＷＤスイッチオン時も含む。
【００５７】
判定結果がＣ３である場合、車両の駆動状態は二輪駆動状態であり、発電機４が発電した電流を、インバータ６へ供給する必要は無い。
このため、判定結果がＣ３である場合、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ側切り替え部３２へ、インバータ側第二切り替え状態とする制御信号を出力する。さらに、判定結果がＣ３である場合、切り替え指令部６８Ｃは、被電力供給系側切り替え部５４へ、被電力供給系側第一切り替え状態とする制御信号を出力する。
【００５８】
また、判定結果がＣ３である場合、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ駆動回路３４へ、昇圧時処理部３４Ｃの動作を停止させる制御信号を出力する。
判定結果がＣ４である場合、車両の駆動状態は二輪駆動状態であり、発電機４が発電した電流を、インバータ６へ供給する必要は無い。
このため、判定結果がＣ４である場合、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ側切り替え部３２へ、インバータ側第二切り替え状態とする制御信号を出力する。さらに、判定結果がＣ４である場合、切り替え指令部６８Ｃは、被電力供給系側切り替え部５４へ、被電力供給系側第二切り替え状態とする制御信号を出力する。
【００５９】
この状態において、インバータ６、モータ８、被電力供給系１２の各構成部材から形成する回路の構成を、図１０に示す。
図１０は、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であり、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧未満である状態において、インバータ６、モータ８、被電力供給系１２の各構成部材から形成する回路の構成を示す図である。
【００６０】
図１０中に示すように、上記の状態では、モータ８が備える電機子コイル３６と、下アーム側スイッチング素子３０ｃと、上アーム側スイッチング素子２８ｃとから、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成する。
具体的には、電機子コイル３６と下アーム側スイッチング素子３０ｃからスイッチング手段を形成するとともに、上アーム側スイッチング素子２８ｃから整流回路を形成することで、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成する。
また、判定結果がＣ４である場合、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ駆動回路３４へ、昇圧時処理部３４Ｃを動作させる制御信号を出力する。
【００６１】
この制御信号は、上アーム側スイッチング素子２８ａ，２８ｂをオン状態とする信号と、下アーム側スイッチング素子３０ｃのオン−オフ状態を切り替える信号とする。すなわち、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ駆動回路３４へ、発電機４との電気的な接続を遮断するとともに、被電力供給系１２と電気的に接続した上アーム側スイッチング素子２８以外の、上アーム側スイッチング素子２８をオン状態とする信号を出力する。また、切り替え指令部６８Ｃは、発電機４との電気的な接続を遮断するとともに、被電力供給系１２と電気的に接続した上アーム側スイッチング素子２８と同相の、下アーム側スイッチング素子３０のオン−オフ状態を切り替える信号を出力する。下アーム側スイッチング素子３０ｃのオン−オフ状態の切り替えは、所定時間、例えば、数１０ｍｓ経過する度に、オン状態とオフ状態とを切り替えて行う。
（動作）
次に、車両の駆動制御装置の動作について、図１から図１０を参照しつつ、図１１を用いて説明する。
図１１は、駆動制御装置の動作を示すフローチャートである。
まず、車両の走行時等、エンジン１の駆動時において、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒ、すなわち、従駆動輪への駆動力要求の有無を判定する（ステップＳ１０）。
ステップＳ１０では、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求の有無を判定する際の処理に、車両の走行時における前後回転差ΔＶと所定の輪速差との比較や、４ＷＤスイッチがオン状態であるか否かの判定を用いる。
【００６２】
車両の走行時における前後回転差ΔＶと所定の輪速差との比較を用いる際には、駆動力要求判定部６８Ａが、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であるか否かを判定する。以下、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求の有無を判定する際の処理に、車両の走行時における前後回転差ΔＶと所定の輪速差との比較を用いる場合を例にあげて説明する。
駆動力要求判定部６８Ａは、例えば、路面μが小さい等の要因により、前後回転差ΔＶが所定の輪速差以上である場合に、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求が有ると判定する。そして、駆動力要求判定部６８Ａは、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力し、ステップＳ２０の処理へ移行する。
【００６３】
一方、駆動力要求判定部６８Ａは、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満である場合に、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求が無いと判定する。そして、駆動力要求判定部６８Ａは、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力し、ステップＳ３０の処理へ移行する。
ステップＳ２０では、駆動力要求判定部６８Ａが、切り替え指令部６８Ｃへ、前後回転差ΔＶが所定の輪速差以上であるとの判定結果を含む情報信号を出力する。これにより、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ側切り替え部３２へインバータ側第一切り替え状態とする制御信号を出力するとともに、被電力供給系側切り替え部５４へ被電力供給系側第二切り替え状態とする制御信号を出力する。そして、ステップＳ２２の処理へ移行する。
【００６４】
また、ステップＳ２０では、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ駆動回路３４へ、通常インバータ駆動制御部３４Ａ及び通常モータ界磁制御部３４Ｂを動作させる制御信号を出力し、ステップＳ２２の処理へ移行する。
ステップＳ２２では、発電機４が発電した電流をインバータ６へ供給し、この供給した電力をインバータ６で交流電力に変換する。そして、インバータ６で変換した交流電力を供給したモータ８により、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒが駆動して、車両が四輪駆動状態となる。
【００６５】
また、ステップＳ２２では、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒが駆動して、車両が四輪駆動状態となるために必要な、三相交流及びモータ界磁電流の制御が行われる。
三相交流及びモータ界磁電流の制御が行われるとともに、インバータ６で変換した交流電力を供給したモータ８により、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒが駆動して、車両が四輪駆動状態となると、駆動制御装置の動作は、ステップＳ１０の処理へ復帰する。
【００６６】
ステップＳ３０では、駆動力要求判定部６８Ａから、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であるとの判定結果を含む情報信号を出力する。これにより、発電電圧判定部６８Ｂが、発電機電圧センサ２６が出力した情報信号に含まれる発電機４の発電電圧ＶＤＣと、被電力供給系電圧センサ５８が出力した情報信号に含まれる被電力供給系１２の稼動電圧とを比較する。
【００６７】
そして、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動電圧以上であると判定すると、発電電圧判定部６８Ｂは、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力し、ステップＳ４０の処理へ移行する。
一方、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動電圧未満であると判定すると、発電電圧判定部６８Ｂは、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力し、ステップＳ５０の処理へ移行する。
【００６８】
ステップＳ４０では、発電電圧判定部６８Ｂから、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧以上であるとの判定結果を含む情報信号を出力する。これにより、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ側切り替え部３２へ、インバータ側第二切り替え状態とする制御信号を出力し、ステップＳ４２の処理へ移行する。
ステップＳ４２では、切り替え指令部６８Ｃが、昇圧時処理部３４Ｃの動作を停止する制御信号を出力して、ステップＳ４４の処理へ移行する。
【００６９】
ステップＳ４４では、切り替え指令部６８Ｃが、被電力供給系側切り替え部５４へ、被電力供給系側第一切り替え状態とする制御信号を出力する。この状態では、発電機４が発電した電流を被電力供給系１２へ供給し、この供給した電流を電装部品５０及びバッテリー５２へ供給する。このため、電装部品５０の安定した稼動が可能となる。また、バッテリー５２の蓄電量が少ない場合には、バッテリー５２の充電を行う。
【００７０】
発電機４が発電した電流を被電力供給系１２へ供給する状態となると、駆動制御装置の動作は、ステップＳ１０の処理へ復帰する。
ステップＳ５０では、発電電圧判定部６８Ｂが、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧未満であるとの判定結果を含む情報信号を出力する。これにより、切り替え指令部６８Ｃが、被電力供給系側切り替え部５４へ、被電力供給系側第二切り替え状態とする制御信号を出力して、ステップＳ５２の処理へ移行する。
【００７１】
ステップＳ５２では、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ側切り替え部３２へ、インバータ側第二切り替え状態とする制御信号を出力して、ステップＳ５４の処理へ移行する。
この状態では、モータ８が備える電機子コイル３６と、下アーム側スイッチング素子３０ｃと、上アーム側スイッチング素子２８ｃとから、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成する（図１０参照）。
【００７２】
ステップＳ５４では、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ駆動回路３４へ、昇圧時処理部３４Ｃを動作させる制御信号、具体的には、上アーム側スイッチング素子２８ａ，２８ｂをオン状態とする信号を出力し、ステップＳ５６の処理へ移行する。
この状態では、上アーム側スイッチング素子２８ａ，２８ｂが、共にオン状態となる。
ステップＳ５６では、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ駆動回路３４へ、昇圧時処理部３４Ｃを動作させる制御信号、具体的には、下アーム側スイッチング素子３０ｃのオン−オフ状態を、所定時間で切り替える（スイッチング）信号を出力する。
【００７３】
この状態では、下アーム側スイッチング素子３０ｃのオン−オフ状態を、所定時間で切り替えることにより、発電機４の発電電圧ＶＤＣを、被電力供給系１２の稼動に必要な電圧へ向けて昇圧させる。
発電機４の発電電圧ＶＤＣが、被電力供給系１２の稼動に必要な電圧へ向けて昇圧する状態となると、駆動制御装置の動作は、ステップＳ１０の処理へ復帰する。
【００７４】
そして、ステップＳ１０において、発電機４の発電電圧ＶＤＣを昇圧させて、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧となると、駆動制御装置の動作は、ステップＳ４０の処理へ移行する。
なお、上述したステップＳ３０以降の処理中に、ステップＳ１０において、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求が有ると判定された場合には、優先的にステップＳ２０の処理へ移行する。
【００７５】
（効果）
（１）本実施形態の電源供給制御装置では、従駆動輪への駆動力要求及び発電機の発電電圧に応じて、インバータが備える複数相のうちいずれか一相における上アーム側スイッチング素子と発電機との電気的な接続を遮断する。さらに、従駆動輪への駆動力要求及び発電機の発電電圧に応じて、インバータが備える複数相のうちいずれか一相における上アーム側スイッチング素子と被電力供給系とを電気的に接続するとともに、発電機と被電力供給系とを電機子コイルを介して接続する。
【００７６】
このため、電機子コイルと、発電機との電気的な接続を遮断した上アーム側スイッチング素子と同相の下アーム側スイッチング素子と、発電機との電気的な接続を遮断した上アーム側スイッチング素子とから、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成可能となる。
そして、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成した状態で、発電機との電気的な接続を遮断した上アーム側スイッチング素子以外の、複数相における上アーム側スイッチング素子をオン状態とする。また、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成した状態で、発電機との電気的な接続を遮断した上アーム側スイッチング素子と同相の下アーム側スイッチング素子のオン−オフ状態を、発電機の発電電圧が被電力供給系の稼動に必要な電圧となるまで切り替える。
【００７７】
これにより、発電機の発電電圧が被電力供給系の稼動に必要な電圧未満である状態において、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を確保することが可能となる。
その結果、単一の発電機のみを備えた構成であっても、アイドリング時等のエンジン回転数が低い状態において、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を確保することが可能となる。
【００７８】
また、エンジン回転数が低い状態において、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を確保することが可能となるため、燃費の悪化を抑制することが可能となる。
また、モータ及びインバータが有する構成部材から、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成することが可能となるため、独立したＤＣ−ＤＣコンバータを備える必要が無く、車両の製造コスト増加を抑制することが可能となる。
【００７９】
（２）また、本実施形態の電源供給制御装置では、発電機の発電電圧が被電力供給系の稼動に必要な電圧未満である場合に、発電機と被電力供給系との電気的な接続を遮断する被電力供給系側切り替え部を備えている。
このため、発電機の発電電圧が被電力供給系の稼動に必要な電圧未満である状態で、発電機が発電した電力が、被電力供給系へ流れることを防止することが可能となる。
その結果、発電機の発電電圧大部分を、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータによって、被電力供給系の稼動に必要な電圧まで昇圧することが可能となり、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を確保することが可能となる。
【００８０】
（応用例）
（１）なお、本実施形態の電源供給制御装置では、電機子コイルと、発電機との電気的な接続を遮断した上アーム側スイッチング素子と、この上アーム側スイッチング素子と同相の下アーム側スイッチング素子から、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成している。しかしながら、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータの構成は、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、電機子コイルと、発電機との電気的な接続を遮断した下アーム側スイッチング素子と、この下アーム側スイッチング素子と同相の上アーム側スイッチング素子から、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成してもよい。要は、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータは、電機子コイルと、複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と、このスイッチング素子と同相の、他方のスイッチング素子から形成することが可能である。
【００８１】
（２）また、本実施形態の電源供給制御装置では、左右後輪への駆動力要求の有無を判定する際に、左右前輪と左右後輪との輪速差を用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、左右後輪への駆動力要求の有無を判定する際に、例えば、左右前輪の回転数と左右後輪の回転数との差を用いてもよい。
（３）また、本実施形態の電源供給制御装置では、左右前輪を主駆動輪とし、左右後輪を従駆動輪とする四輪駆動車に適用したが、これに限定されるものではない。すなわち、左右後輪を主駆動輪とし、左右前輪を従駆動輪とする車両に適用してもよい。
【００８２】
（４）また、本実施形態の電源供給制御装置では、本発明を四輪駆動車に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、車両前後方向に二輪以上の駆動輪を備え、一部の主駆動輪をエンジンで駆動し、残りの従駆動輪をモータで駆動する車両に適用してもよい。また、その他内燃機関等の回転駆動源によって回転駆動される発電機によって、車輪を駆動するための電動機を駆動する電動式駆動装置に、本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の電源供給制御装置を備えた車両の概略装置構成図である。
【図２】発電機４の出力特性の一例を示す図である。
【図３】インバータ駆動回路３４の構成を示すブロック図である。
【図４】４ＷＤコントローラ１４の構成を示すブロック図である。
【図５】モータ指令演算部６２の構成を示すブロック図である。
【図６】発電機制御部６４及びクラッチ制御部６６の構成を示すブロック図である。
【図７】要求電力演算部６４Ａの構成を示すブロック図である。
【図８】発電機制御部本体６４Ｂの構成を示すブロック図である。
【図９】電力供給先切り替え手段６８の構成を示すブロック図である。
【図１０】前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であり、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧未満である状態において、インバータ６、モータ８、被電力供給系１２の各構成部材によって形成される回路の構成を示す図である。
【図１１】駆動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１ エンジン
２ 主駆動輪
４ 発電機
６ インバータ
８ モータ
１０ 従駆動輪
１２ 被電力供給系
１４ ４ＷＤコントローラ
１８ 前輪速センサ
２６ 発電機電圧センサ
２８ 上アーム側スイッチング素子
３０ 下アーム側スイッチング素子
３２ インバータ側切り替え部
３４ インバータ駆動回路
３４Ｃ 昇圧時処理部
３６ 電機子コイル
３８ インバータ側接続部
４０ 界磁コイル
４２ 後輪速センサ
５０ 電装部品
５２ バッテリー
５４ 被電力供給系側切り替え部
５８ 被電力供給系電圧センサ
６０ 被電力供給系側接続部
６８ 電力供給先切り替え手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一の発電機が発電した電力の供給先を、従駆動輪を駆動するモータへ交流電力を供給するインバータから被電力供給系へ切り替える車両の電源供給制御装置及び電源供給制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、従駆動輪を駆動するモータを備えた車両では、エアコン等の被電力供給系の稼動に用いる１２Ｖ程度の電力を発電するオルタネータと、モータの駆動に用いる高圧の電力を発電するジェネレータ、すなわち、複数の発電機を備えている場合がある。これらの発電機は、共に、主駆動輪を駆動する主駆動源（エンジン）により駆動される。
しかしながら、車両に複数の発電機を備えている場合、これらの発電機の分、車両レイアウトの自由度が低下するという問題が生じる。また、車両の構成を、複数の発電機を備える構成とすることは、車両の製造コストが増加してしまうという問題が生じるおそれがある。
【０００３】
これらの問題を解決するために、例えば、単一の発電機により、被電力供給系の稼動に用いる１２Ｖ程度の電力と、モータの駆動に用いる高圧の電力とを切り替えて発電する、電源供給制御装置が提案されている。
上記のような、単一の発電機により、被電力供給系の稼動に用いる１２Ｖ程度の電力と、モータの駆動に用いる高圧の電力とを切り替えて発電する電源供給制御装置としては、例えば、特許文献１に記載されているような構成のものがある。
【０００４】
特許文献１に記載されている電源供給制御装置は、エンジンの出力によって発電し、その発電出力を被電力供給系用のバッテリーに充電する発電機を、発電機クラッチを介して、エンジンの出力軸に断接可能に設けている。
そして、被電力供給系用バッテリーのエネルギー消費量に応じて、発電機の発電を行うか否かを決定し、発電機の発電を行うときには発電機クラッチを接続状態とし、発電機の発電を行わないときには発電機クラッチを遮断状態とする。
【０００５】
このような電源供給制御装置では、被電力供給系用の電源エネルギーを貯蔵した被電力供給系用バッテリーに、エンジンの出力により駆動される発電機の発電出力を的確に給電するとともに、エンジンの燃料消費を抑制することが可能となっている。
【特許文献１】特開平１１−１５０８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の電源供給制御装置が備えているような、高圧の電力を発電可能な発電機は、エンジン回転数全域において、システム電圧が設計値を超えないように設計している場合が多い。また、このような発電機では、エンジン回転数と発電電圧との関係が、ほぼ比例関係となっており、エンジン回転数の増加に応じて、発電電圧も増加することとなる。
したがって、特許文献１に記載の電源供給制御装置では、特にアイドリング時等のエンジン回転数が低い状態において、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を発電することが困難となるという問題が生じるおそれがある。
【０００７】
この問題の対応策として、例えば、アイドリング時におけるエンジン回転数を、運転者からの駆動力要求、すなわち、アクセル操作量（アクセル開度）に応じた値よりも上げることにより、発電電圧を増加させる方法がある。しかしながら、この方法では、アイドリング時における燃料の消費量が増加するため、燃費が悪化するという問題が生じるおそれがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、単一の発電機のみを備えた構成であっても、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を供給することが可能な、車両の電源供給制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、主駆動輪を駆動する主駆動源からの駆動力を動力源として発電する発電機が発電した電力の供給先を、前記発電機から供給された電力を交流電力に変換し、この変換した交流電力を、従駆動輪を駆動するモータへ供給するインバータから、前記インバータ及び前記モータとは異なる被電力供給系へ切り替える車両の電源供給制御装置であって、
前記インバータは、上下で一相となる一組のスイッチング素子を複数相備え、
前記モータは、電機子コイルを備え、
前記複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と前記発電機との電気的な接続の遮断、前記一方のスイッチング素子と前記被電力供給系との電気的な接続、及び前記発電機と前記被電力供給系との前記電機子コイルを介した接続を、前記従駆動輪への駆動力要求及び前記発電機の発電電圧に応じて行うことを特徴とする車両の電源供給制御装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従駆動輪への駆動力要求及び発電機の発電電圧に応じて、複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と発電機との電気的な接続の遮断と、一方のスイッチング素子と被電力供給系との電気的な接続を行う。これに加え、従駆動輪への駆動力要求及び発電機の発電電圧に応じて、発電機と被電力供給系との電機子コイルを介した接続を行う。
これにより、電機子コイルと、発電機との電気的な接続を遮断したスイッチング素子と同相のスイッチング素子と、発電機との電気的な接続を遮断したスイッチング素子とから、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成する。
【００１０】
以上により、単一の発電機のみを備えた構成であっても、アイドリング時等のエンジン回転数が低い状態において、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を確保することが可能となる。
なお、上記の「被電力供給系」とは、エンジンスタータやエアコン等の電装部品の他に、これらの電装部品に接続され、電装部品に電力を供給可能なバッテリーを含む。これは、以下の説明においても同様である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ説明する。
（構成）
図１は、本実施形態の電源供給制御装置を備えた車両の概略装置構成図である。
図１中に示すように、本実施形態の電源供給制御装置を備えた車両は、エンジン１と、主駆動輪２と、発電機４と、インバータ６と、モータ８と、従駆動輪１０と、被電力供給系１２とを有する車両である。
エンジン１は、内燃機関であり、主駆動輪２を駆動させる主駆動源を構成している。本実施形態では、主駆動輪２を、車両前後方向前方において、それぞれ、左右に配置した、左右前輪２Ｌ、２Ｒによって構成している。
【００１２】
エンジン１の吸気管路（図示せず）には、例えば、メインスロットルバルブとサブスロットルバルブとを介装している。メインスロットルバルブは、運転者によるアクセルペダル（図示せず）の踏込み量等に応じて、スロットル開度を調整制御する。
サブスロットルバルブは、ステップモータ等をアクチュエータとして用い、そのステップ数に応じた回転角によりスロットル開度を調整制御する。これにより、後述するエンジン制御部１６が出力する制御指令に応じて、サブスロットルバルブのスロットル開度を、メインスロットルバルブのスロットル開度以下等に調整する。以上により、運転者のアクセルペダルの操作状態とは独立させて、エンジン１の出力トルクを調整する。なお、運転者のアクセルペダルの操作状態とは、例えば、「アクセル開度」である。
【００１３】
左右前輪２Ｌ、２Ｒには、それぞれ、前輪速センサ１８ＦＬ、１８ＦＲを設けている。
各前輪速センサ１８ＦＬ、１８ＦＲは、それぞれ、対応する左右前輪２Ｌ、２Ｒの回転速度及び回転数を検出し、この検出した回転速度及び回転数を含む情報信号を、４ＷＤコントローラ１４に出力する。
エンジン１と左右前輪２Ｌ、２Ｒとの間には、トランスミッション等を備える変速機２０を介装している。これにより、エンジン１が駆動すると、エンジン１の回転トルクＴｅが、変速機２０を介して、左右前輪２Ｌ、２Ｒに伝達される構成としている。
【００１４】
発電機４は、エンジン１からの駆動力を動力源として駆動し、電力を発電する構成となっている。具体的には、発電機４が有する回転軸が、エンジン１の回転軸と無端ベルト２２を介して連結している。これにより、エンジン１の回転トルクＴｅの一部を、無端ベルト２２を介して発電機４に伝達し、発電機４の回転軸を、エンジン１の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転させて、電力を発電する。
【００１５】
ここで、図２を参照して、発電機４の出力特性について説明する。
図２は、発電機４の出力特性の一例を示す図である。
図２中に示すように、発電機４の出力特性は、エンジン回転数と発電電圧ＶＤＣ及び発電電流が、ほぼ比例関係となる特性となっている。すなわち、発電機４の出力特性は、エンジン回転数全域において、システム電圧が設計値を超えない特性となっている。
したがって、図２中に示すように、エンジン１の回転数が６００ｒｐｍ未満の領域では、発電機４の発電電圧ＶＤＣが１２Ｖ未満となる。なお、このエンジン１は、アイドリング時のエンジン回転数が６００ｒｐｍ未満となる特性を有する。
【００１６】
以下、図１を参照した説明に戻る。
発電機４は、４ＷＤコントローラ１４が調整する界磁電流Ｉｆｇに応じて、エンジン１に対する負荷となり、その負荷トルクに応じた発電を行う。発電機４が発電する電力（発電電力）の大きさは、回転数Ｎｇと界磁電流Ｉｆｇとの大きさにより決定する。なお、発電機４の回転数Ｎｇは、エンジン１の回転数Ｎｅから、プーリ比に基づき演算することが可能である。
【００１７】
発電機４には、第一ジャンクションボックス２４を介してインバータ６が接続している。そして、発電機４が発電した電力を、第一ジャンクションボックス２４を介して、インバータ６へ供給可能となっている。
第一ジャンクションボックス２４は、その内部に、発電機４とインバータ６とを接続・遮断するリレーが設けてある。そして、このリレーを接続した状態で、発電機４が直流の電力をインバータ６へ供給する。インバータ６は、発電機４が供給した直流の電力を、例えば、三相交流等の交流電力に変換してモータ８へ供給する。
【００１８】
また、第一ジャンクションボックス２４の内部には、発電機４の発電電圧を検出する発電機電圧センサ２６を設けている。
発電機電圧センサ２６は、発電機４の発電電圧を検出し、この検出した発電電圧を含む情報信号を、４ＷＤコントローラ１４に出力する。
また、インバータ６は、複数個のスイッチング素子２８，３０（ＭＯＳＦＥＴ）と、インバータ側切り替え部３２と、インバータ駆動回路３４とを備えている。本実施形態では、インバータ６が、それぞれ３個のスイッチング素子２８，３０、すなわち、６個のスイッチング素子を備えている場合について説明する。
【００１９】
本実施形態では、６個のスイッチング素子２８，３０を、それぞれ、上下で一相となる、３個の上アーム側スイッチング素子２８ａ〜２８ｃと、３個の下アーム側スイッチング素子３０ａ〜３０ｃとから構成している。なお、図１中では、３個の上アーム側スイッチング素子２８ａ〜２８ｃを、発電機４に近い側から、上アーム側スイッチング素子２８ａ、上アーム側スイッチング素子２８ｂ、上アーム側スイッチング素子２８ｃと記載している。同様に、図１中では、３個の下アーム側スイッチング素子３０ａ〜３０ｃを、発電機４に近い側から、下アーム側スイッチング素子３０ａ、下アーム側スイッチング素子３０ｂ、下アーム側スイッチング素子３０ｃと記載している。
【００２０】
上アーム側スイッチング素子２８ａと下アーム側スイッチング素子３０ａ等、上下で一相となる３組のスイッチング素子２８，３０は、それぞれ、モータ８が備える電機子コイル３６の三相に対応する。すなわち、インバータ６は、上下で一相となる三組のスイッチング素子２８，３０を備える。そして、その３組の各スイッチング素子２８，３０を、それぞれ、スイッチング制御することにより、三相交流をモータ８に供給する構成となっている。各スイッチング素子２８，３０のスイッチング制御は、インバータ駆動回路３４が出力する制御指令によって行う。
【００２１】
インバータ側切り替え部３２は、上アーム側スイッチング素子２８ｂと上アーム側スイッチング素子２８ｃとの間に介装してあり、三箇所のインバータ側接続部３８ａ〜３８ｃを有している。インバータ側接続部３８ａは、上アーム側スイッチング素子２８ｂに接続しており、インバータ側接続部３８ｂは、上アーム側スイッチング素子２８ｃに接続している。また、インバータ側接続部３８ｃは、被電力供給系１２に接続している。
また、インバータ側切り替え部３２は、上アーム側スイッチング素子２８ｃと発電機４及び被電力供給系１２との電気的な接続状態を切り替える機能を有する。その切り替え制御は、４ＷＤコントローラ１４が備える電力供給先切り替え手段が出力する制御指令によって行う。
【００２２】
具体的には、インバータ側切り替え部３２は、電力供給先切り替え手段が出力する制御指令によって、インバータ側第一切り替え状態と、インバータ側第二切り替え状態とを切り替える。
インバータ側第一切り替え状態は、インバータ側接続部３８ａとインバータ側接続部３８ｂとを電気的に接続する状態である。これにより、インバータ側第一切り替え状態は、上アーム側スイッチング素子２８ｃと発電機４とを電気的に接続するとともに、上アーム側スイッチング素子２８ｃと被電力供給系１２との電気的な接続を遮断する状態となる。
【００２３】
一方、インバータ側第二切り替え状態は、インバータ側接続部３８ｂとインバータ側接続部３８ｃとを電気的に接続する状態である。これにより、インバータ側第二切り替え状態は、上アーム側スイッチング素子２８ｃと発電機４との電気的な接続を遮断するとともに、上アーム側スイッチング素子２８ｃと被電力供給系１２とを電気的に接続する状態となる。また、インバータ側第二切り替え状態は、発電機４と被電力供給系１２とを、モータ８が備える電機子コイル３６を介して接続する状態となる。なお、図１中には、インバータ側第二切り替え状態を記載している。また、電機子コイル３６の説明は後述する。
【００２４】
ここで、図３を参照して、インバータ駆動回路３４の構成について説明する。
図３は、インバータ駆動回路３４の構成を示すブロック図である。
図３中に示すように、インバータ駆動回路３４は、通常インバータ駆動制御部３４Ａと、通常モータ界磁制御部３４Ｂと、昇圧時処理部３４Ｃとを備えている。
通常インバータ駆動制御部３４Ａは、モータトルク指令値Ｔｔとモータ８の回転速度Ｖｍとから公知のベクトル制御を行い、インバータ６に三相パワー素子のスイッチング制御信号を出力して、三相交流を制御する。
【００２５】
通常モータ界磁制御部３４Ｂは、モータ界磁電流が、モータ８の回転速度Ｖｍに基づき求めた目標モータ界磁電流となるように、モータ８にスイッチング制御信号を出力する。
なお、通常インバータ駆動制御部３４Ａ及び通常モータ界磁制御部３４Ｂの処理は、公知の目標モータトルクに関する制御方法であれば適用可能である。
昇圧時処理部３４Ｃは、各スイッチング素子２８，３０のオン・オフ状態を制御する。昇圧時処理部３４Ｃによる、各スイッチング素子２８，３０のオン・オフ状態の詳細な制御については、後述する。
なお、通常インバータ駆動制御部３４Ａ、通常モータ界磁制御部３４Ｂ、昇圧時処理部３４Ｃの動作は、４ＷＤコントローラ１４が備える電力供給先切り替え手段が出力する制御指令によって行う。
【００２６】
以下、図１を参照した説明に戻る。
モータ８は、界磁巻線型同期モータであり、界磁コイル４０を有するロ一タと、回転磁界を発生するための三相巻線（電機子コイル３６）が巻かれたステータとを備えている。
また、モータ８は、ロータが有する界磁コイル４０に電流を流すことで発生する磁界と、ステータに巻かれた電機子コイル３６から発生する磁界との相互作用により回転運動する。これにより、モータ８は、従駆動輪１０を駆動させる従駆動源を構成している。本実施形態では、従駆動輪１０を、車両前後方向後方において、それぞれ左右に配置した、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒによって構成している。
【００２７】
また、モータ８は、ロータが外力により回転させられる場合には、これらの磁界の相互作用により、電機子コイル３６の両端に起電力を発生して、発電動作する。
左右後輪１０Ｌ、１０Ｒには、それぞれ、後輪速センサ４２ＲＬ、４２ＲＲを設けている。
各後輪速センサ４２ＲＬ、４２ＲＲは、それぞれ、対応する左右後輪１０Ｌ、１０Ｒの回転速度及び回転数を検出し、この検出した回転速度及び回転数を含む情報信号を、４ＷＤコントローラ１４に出力する。
【００２８】
モータ８の駆動軸は、減速機４４、クラッチ４６及びデフ４８を介して、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒに接続可能となっている。したがって、モータ８は、モータ８の駆動軸が左右後輪１０Ｌ、１０Ｒに接続された状態で、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒによって構成される従駆動輪１０を駆動させる構成となっている。
クラッチ４６は、例えば、湿式多板クラッチによって形成してあり、モータ８から左右後輪１０Ｌ、１０Ｒまでのトルク伝達経路に介装している。なお、本実施形態においては、締結手段としてのクラッチ４６を湿式多板クラッチとしたが、これに限定されるものではなく、クラッチ４６を、例えば、パウダークラッチやポンプ式クラッチとしてもよい。
【００２９】
また、クラッチ４６は、４ＷＤコントローラ１４が出力するクラッチ制御指令に応じて、接続状態または解放状態となり、車両の駆動状態を、四輪駆動状態または二輪駆動状態とする。
具体的には、クラッチ４６が接続状態となると、モータ８の駆動軸が左右後輪１０Ｌ、１０Ｒに接続され、車両は四輪駆動状態となる。この状態では、左右前輪２Ｌ、２Ｒ及び左右後輪１０Ｌ、１０Ｒが駆動輪となる。
一方、クラッチ４６が解放状態となると、モータ８の駆動軸と左右後輪１０Ｌ、１０Ｒとの接続が解除され、車両は二輪駆動状態となる。この状態では、左右前輪２Ｌ、２Ｒのみが駆動輪となる。
【００３０】
被電力供給系１２は、車両が備えるエンジンスタータやエアコン等の電装部品５０と、これらの電装部品５０へ蓄電した電力を供給可能なバッテリー５２から構成している。バッテリー５２は、電装部品５０に接続している。
また、被電力供給系１２は、被電力供給系側切り替え部５４を介して、発電機４と接続しており、発電機４が発電した電力が供給されて稼動する。被電力供給系１２の稼動に必要な電圧は、例えば、１２Ｖ〜１４Ｖ程度となっている。以下の説明では、被電力供給系１２の稼動に必要な電圧を１２Ｖとする。電装部品５０とバッテリー５２は、発電機４に対して、並列に接続している。
【００３１】
また、被電力供給系１２は、第二ジャンクションボックス５６を介して、インバータ側切り替え部３２が有するインバータ側接続部３８ｃと接続している。
第二ジャンクションボックス５６は、その内部に、被電力供給系１２の稼動状態における電圧(以下、「稼動電圧」と記載する)を検出する被電力供給系電圧センサ５８を設けてある。
【００３２】
被電力供給系電圧センサ５８は、被電力供給系１２の稼動電圧を検出し、この検出した稼動電圧を含む情報信号を、４ＷＤコントローラ１４に出力する。
被電力供給系側切り替え部５４は、発電機４と被電力供給系１２との間に介装してあり、二箇所の被電力供給系側接続部６０ａ，６０ｂを有している。被電力供給系側接続部６０ａは、発電機４に接続しており、被電力供給系側接続部６０ｂは、被電力供給系１２に接続している。
【００３３】
また、被電力供給系側切り替え部５４は、発電機４と被電力供給系１２との電気的な接続状態を切り替える機能を有する。その切り替え制御は、４ＷＤコントローラ１４が備える電力供給先切り替え手段が出力する制御指令によって行う。電力供給先切り替え手段の構成については、後述する。
具体的には、被電力供給系側切り替え部５４は、電力供給先切り替え手段が出力する制御指令によって、被電力供給系側第一切り替え状態と、被電力供給系側第二切り替え状態とを切り替える。
【００３４】
被電力供給系側第一切り替え状態は、被電力供給系側接続部６０ａと被電力供給系側接続部６０ｂとを電気的に接続する状態である。これにより、被電力供給系側第一切り替え状態は、発電機４と被電力供給系１２とを電気的に接続する状態となる。
一方、被電力供給系側第二切り替え状態は、被電力供給系側接続部６０ａと被電力供給系側接続部６０ｂとの電気的な接続を遮断する状態である。これにより、被電力供給系側第二切り替え状態は、発電機４と被電力供給系１２との電気的な接続を遮断する状態となる。なお、図１中には、被電力供給系側第二切り替え状態を記載している。
【００３５】
４ＷＤコントローラ１４は、例えば、マイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えた構成としている。また、４ＷＤコントローラ１４には、前輪速センサ１８ＦＬ、１８ＦＲ及び後輪速センサ４２ＲＬ、４２ＲＲが検出した回転速度及び回転数を含む情報信号が入力される。さらに、４ＷＤコントローラ１４には、発電機電圧センサ２６が検出した発電電圧、被電力供給系電圧センサ５８が検出した稼動電圧を含む、それぞれの情報信号が入力される。４ＷＤコントローラ１４の詳細な構成については、後述する。
【００３６】
次に、図４から図９を参照して、４ＷＤコントローラ１４の詳細な構成を説明する。
図４は、４ＷＤコントローラ１４の構成を示すブロック図である。
図４中に示すように、４ＷＤコントローラ１４は、モータ指令演算部６２と、発電機制御部６４と、クラッチ制御部６６と、電力供給先切り替え手段６８とを備える。
図５は、モータ指令演算部６２の構成を示すブロック図である。
図５中に示すように、モータ指令演算部６２は、前後回転数差演算部６２ａ、車速演算部６２ｂ、第１モータ四駆動力演算部６２ｃ、第２モータ四駆動力演算部６２ｄ、セレクトハイ部６２ｅ、及び後輪ＴＣＳ制御部６２ｆを備えている。
【００３７】
以下、モータ指令演算部６２が行う処理について説明する。
まず、前後回転数差演算部６２ａにおいて、左右前輪２Ｌ、２Ｒ及び左右後輪１０Ｌ、１０Ｒの車輪速度信号Ｖｆｒ〜Ｖｒｒに基づいて、以下の式（１）により、前後回転差ΔＶを算出する。
ΔＶ＝（Ｖｆｒ＋Ｖｆｌ）／２−（Ｖｒｒ−Ｖｒｌ）／２…（１）
そして、前後回転差ΔＶに基づいて、第１モータ四駆動力演算部６２ｃに予め格納されたマップを参照し、第１モータ四駆動力ＴΔＶを算出して、算出した第１モータ四駆動力ＴΔＶをセレクトハイ部６２ｅに出力する。この第１モータ四駆動力ＴΔＶは、前後回転差ΔＶが大きくなると共に、比例的に大きく算出されるように設定している。
【００３８】
一方、車速演算部６２ｂにおいて、左右前輪２Ｌ、２Ｒ及び左右後輪１０Ｌ、１０Ｒの車輪速度信号と車両が発生する総駆動力Ｆとをセレクトローして、車速信号Ｖを算出する。ここで、総駆動力Ｆは、トルクコンバータ滑り比から推定される前輪駆動力とモータトルク指令値Ｔｔから推定される後輪駆動力との和によって求める。
また、第２モータ四駆動力演算部６２ｄにおいて、第２モータ四駆動力Ｔｖを算出する。具体的には、車速演算部６２ｂから出力された車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃとに基づいて、予め格納されたマップを参照して算出する。この第２モータ四駆動力Ｔｖは、アクセル開度Ａｃｃが大きくなるほど大きく、車速Ｖが大きくなるほど小さく算出されるように設定している。
【００３９】
次に、セレクトハイ部６２ｅにおいて、第１モータ四駆動力ＴΔＶと第２モータ四駆動力Ｔｖとをセレクトハイした値を算出し、この算出した値を、目標トルクＴｔｔとして後輪ＴＣＳ制御部６２ｆに出力する。
そして、後輪速Ｖｒｌ，Ｖｒｒ、車速Ｖに基づいて、公知の方法により後輪トラクションコントロール制御を行い、モータ８のモータトルク指令値Ｔｔを出力する。
【００４０】
以上により、モータ指令演算部６２は、左右前輪２Ｌ、２Ｒ及び左右後輪１０Ｌ、１０Ｒの車輪速度信号に基づいて算出した前後輪の車輪速度差と、アクセルペダルの開度信号とから、モータトルク指令値Ｔｔを算出する構成となっている。
図６は、発電機制御部６４及びクラッチ制御部６６の構成を示すブロック図である。
図６中に示すように、発電機制御部６４は、要求電力演算部６４Ａ及び発電機制御部本体６４Ｂを備えている。
【００４１】
以下、図７及び図８を参照して、発電機制御部６４が行う処理について説明する。
図７は、要求電力演算部６４Ａの構成を示すブロック図である。
図７中に示すように、要求電力演算部６４Ａは、モータ指令演算部６２で算出したモータトルク指令値Ｔｔとモータ８の回転速度Ｖｍとに基づいて、以下の式（２）により、モータ８に必要な電力（モータ必要電力）Ｐｍを算出する。
Ｐｍ＝Ｔｔ×Ｖｍ…（２）
【００４２】
さらに、モータ必要電力Ｐｍに基づいて、以下の式（３）により、発電機４が出力すべき発電機必要電力Ｐｇを算出する。発電機必要電力Ｐｇは、モータ・インバータ効率分だけ、モータ必要電力Ｐｍより多く出力する必要がある。
Ｐｇ＝Ｐｍ／Иｍ…（３）
ここで、Иｍはモータ・インバータ効率である。モータ・インバータ効率Иｍは、モータトルク指令値Ｔｔとモータ８の回転速度Ｖｍに基づき、効率マップを使用して算出する。
【００４３】
図８は、発電機制御部本体６４Ｂの構成を示すブロック図である。
図８中に示すように、発電機制御部本体６４Ｂでは、まず、要求電力演算部６４Ａで算出した要求電力を発電機電流で除算することで、発電機電圧指令Ｖｇを算出する。
このとき、電圧リミッタ部６４Ｂａを通して、発電機電圧指令が上限電圧Ｖｍａｘ（フェイル電圧）よりも大きい場合には、上限電圧Ｖｍａｘに制限する。この上限電圧Ｖｍａｘは、例えば、６０Ｖなどに設定し、インバータ６のスイッチング素子２８，３０の定格や、発電機４・モータ８の設計から設定する。
【００４４】
さらに、発電機電圧指令と発電機電圧を比較して電圧偏差を求め、ＰＩ制御を施して、発電機電圧指令にする界磁電流Ｉｆｇを求め出力する。
ＰＩ制御のゲインは、発電機回転数をパラメータとしたＰゲインマップ及びＩゲインマップを予め求めておき、これらのマップを用いて変化させる。また、ＦＦ（フィードフォワード）項は、発電機電圧の電圧差分と発電機回転数をパラメータとしたＦＦマップを予め求めておき、ＰＩ出力値に加算する。なお、図８には、発電電圧をコントロールする例を示したが、これに換えて、例えば、発電界磁電流を検出（または推定）して界磁電流Ｉｆｇを求め、この求めた界磁電流Ｉｆｇをコントロールしても良い。
【００４５】
クラッチ制御部６６は、図６中に示すように、クラッチ４６の状態を制御し、四輪駆動状態と判定している間は、クラッチ４６を接続状態に制御する。例えば、クラッチ制御部６６は、クラッチ４６の状態を、下記のように制御する。
・４ＷＤスイッチオン時において、車両が停止している時は接続状態
・モータ８の目標トルクＴｔｔが０ではない時は接続状態
・モータ８の目標トルクＴｔｔが０の時は解放状態
・モータ８の回転数が許容回転数を越えた場合には、保護の為、解放状態
・４ＷＤスイッチオフ時は解放状態
【００４６】
なお、上記の「４ＷＤスイッチ」とは、例えば、運転席付近に配置されたボタンやレバーによって形成してあり、運転者の意思によって、車両を四輪駆動状態とするスイッチである。
図９は、電力供給先切り替え手段６８の構成を示すブロック図である。
図９中に示すように、電力供給先切り替え手段６８は、駆動力要求判定部６８Ａと、発電電圧判定部６８Ｂと、切り替え指令部６８Ｃとを備えている。
【００４７】
以下、電力供給先切り替え手段６８が行う処理について説明する。
駆動力要求判定部６８Ａでは、左右前輪２Ｌ、２Ｒ及び左右後輪１０Ｌ、１０Ｒの車輪速度信号Ｖｆｒ〜Ｖｒｒに基づき、左右前輪２Ｌ、２Ｒと左右後輪１０Ｌ、１０Ｒとの輪速差、すなわち、主駆動輪と従駆動輪との輪速差を算出する。具体的な算出方法は、上述した前後回転数差演算部６２ａにおける、前後回転差ΔＶを算出する方法と同様である。
【００４８】
そして、前後回転差ΔＶと所定の輪速差（前後回転差）とを比較し、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であると判定すると、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力する。ここで、所定の輪速差とは、左右前輪２Ｌ、２Ｒと左右後輪１０Ｌ、１０Ｒとの輪速差であり、車両の走行時にスリップが生じた場合等、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒに駆動力が要求される大きさの輪速差である。なお、本実施形態では、所定の輪速差を、０［ｋｍ／ｈ］とした場合を例にあげて説明する。
【００４９】
一方、前後回転差ΔＶと所定の輪速差とを比較し、前後回転差ΔＶが所定の輪速差以上であると判定すると、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力する。
発電電圧判定部６８Ｂでは、発電機電圧センサ２６が出力した情報信号に含まれる発電機４の発電電圧ＶＤＣと、被電力供給系電圧センサ５８が出力した情報信号に含まれる被電力供給系１２の稼動電圧とを比較する。
【００５０】
そして、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動電圧未満、すなわち、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧未満であると判定すると、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力する。
一方、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動電圧以上、すなわち、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧以上であると判定すると、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力する。
【００５１】
切り替え指令部６８Ｃでは、駆動力要求判定部６８Ａ及び発電電圧判定部６８Ｂが出力した情報信号に基づき、インバータ側切り替え部３２及び被電力供給系側切り替え部５４へ、それぞれの切り替え状態を制御する制御信号を出力する。
また、切り替え指令部６８Ｃでは、駆動力要求判定部６８Ａ及び発電電圧判定部６８Ｂが出力した情報信号に基づき、インバータ駆動回路３４へ制御信号を出力する。具体的には、インバータ駆動回路３４が備える、通常インバータ駆動制御部３４Ａ、通常モータ界磁制御部３４Ｂ、昇圧時処理部３４Ｃへ、それぞれの動作を制御する制御信号を出力する。
【００５２】
以下に、駆動力要求判定部６８Ａ及び発電電圧判定部６８Ｂが出力した情報信号に基づき、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ側切り替え部３２、被電力供給系側切り替え部５４及びインバータ駆動回路３４へ出力する制御信号の、具体的な内容を示す。
駆動力要求判定部６８Ａ及び発電電圧判定部６８Ｂが出力した情報信号から求めることが可能な判定結果は、次の四通り（Ｃ１〜Ｃ４）である。
【００５３】
Ｃ１．駆動力要求判定部６８Ａから、前後回転差ΔＶが所定の輪速差以上であるとの判定結果が出力され、発電電圧判定部６８Ｂから、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧以上であるとの判定結果が出力されている場合。
Ｃ２．駆動力要求判定部６８Ａから、前後回転差ΔＶが所定の輪速差以上であるとの判定結果が出力され、発電電圧判定部６８Ｂから、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧未満であるとの判定結果が出力されている場合。
【００５４】
Ｃ３．駆動力要求判定部６８Ａから、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であるとの判定結果が出力され、発電電圧判定部６８Ｂから、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧以上であるとの判定結果が出力されている場合。
Ｃ４．駆動力要求判定部６８Ａから、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であるとの判定結果が出力され、発電電圧判定部６８Ｂから、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧未満であるとの判定結果が出力されている場合。
【００５５】
駆動力要求判定部６８Ａ及び発電電圧判定部６８Ｂが出力した情報信号によって得られる判定結果（以下、「判定結果」と記載する）が、Ｃ１及びＣ２である場合、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求がある。このため、車両の駆動状態を四輪駆動状態にすることを優先する。
これにより、判定結果がＣ１及びＣ２である場合、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ側切り替え部３２へ、インバータ側第一切り替え状態とする制御信号を出力する。さらに、判定結果がＣ１及びＣ２である場合、切り替え指令部６８Ｃは、被電力供給系側切り替え部５４へ、被電力供給系側第二切り替え状態とする制御信号を出力する。
【００５６】
また、判定結果がＣ１及びＣ２である場合、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ駆動回路３４へ、通常インバータ駆動制御部３４Ａ及び通常モータ界磁制御部３４Ｂを動作させる制御信号を出力する。
なお、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求は、前後回転差ΔＶが所定の輪速差以上であるとの判定結果以外に、４ＷＤスイッチオン時も含む。
【００５７】
判定結果がＣ３である場合、車両の駆動状態は二輪駆動状態であり、発電機４が発電した電流を、インバータ６へ供給する必要は無い。
このため、判定結果がＣ３である場合、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ側切り替え部３２へ、インバータ側第二切り替え状態とする制御信号を出力する。さらに、判定結果がＣ３である場合、切り替え指令部６８Ｃは、被電力供給系側切り替え部５４へ、被電力供給系側第一切り替え状態とする制御信号を出力する。
【００５８】
また、判定結果がＣ３である場合、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ駆動回路３４へ、昇圧時処理部３４Ｃの動作を停止させる制御信号を出力する。
判定結果がＣ４である場合、車両の駆動状態は二輪駆動状態であり、発電機４が発電した電流を、インバータ６へ供給する必要は無い。
このため、判定結果がＣ４である場合、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ側切り替え部３２へ、インバータ側第二切り替え状態とする制御信号を出力する。さらに、判定結果がＣ４である場合、切り替え指令部６８Ｃは、被電力供給系側切り替え部５４へ、被電力供給系側第二切り替え状態とする制御信号を出力する。
【００５９】
この状態において、インバータ６、モータ８、被電力供給系１２の各構成部材から形成する回路の構成を、図１０に示す。
図１０は、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であり、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧未満である状態において、インバータ６、モータ８、被電力供給系１２の各構成部材から形成する回路の構成を示す図である。
【００６０】
図１０中に示すように、上記の状態では、モータ８が備える電機子コイル３６と、下アーム側スイッチング素子３０ｃと、上アーム側スイッチング素子２８ｃとから、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成する。
具体的には、電機子コイル３６と下アーム側スイッチング素子３０ｃからスイッチング手段を形成するとともに、上アーム側スイッチング素子２８ｃから整流回路を形成することで、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成する。
また、判定結果がＣ４である場合、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ駆動回路３４へ、昇圧時処理部３４Ｃを動作させる制御信号を出力する。
【００６１】
この制御信号は、上アーム側スイッチング素子２８ａ，２８ｂをオン状態とする信号と、下アーム側スイッチング素子３０ｃのオン−オフ状態を切り替える信号とする。すなわち、切り替え指令部６８Ｃは、インバータ駆動回路３４へ、発電機４との電気的な接続を遮断するとともに、被電力供給系１２と電気的に接続した上アーム側スイッチング素子２８以外の、上アーム側スイッチング素子２８をオン状態とする信号を出力する。また、切り替え指令部６８Ｃは、発電機４との電気的な接続を遮断するとともに、被電力供給系１２と電気的に接続した上アーム側スイッチング素子２８と同相の、下アーム側スイッチング素子３０のオン−オフ状態を切り替える信号を出力する。下アーム側スイッチング素子３０ｃのオン−オフ状態の切り替えは、所定時間、例えば、数１０ｍｓ経過する度に、オン状態とオフ状態とを切り替えて行う。
（動作）
次に、車両の駆動制御装置の動作について、図１から図１０を参照しつつ、図１１を用いて説明する。
図１１は、駆動制御装置の動作を示すフローチャートである。
まず、車両の走行時等、エンジン１の駆動時において、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒ、すなわち、従駆動輪への駆動力要求の有無を判定する（ステップＳ１０）。
ステップＳ１０では、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求の有無を判定する際の処理に、車両の走行時における前後回転差ΔＶと所定の輪速差との比較や、４ＷＤスイッチがオン状態であるか否かの判定を用いる。
【００６２】
車両の走行時における前後回転差ΔＶと所定の輪速差との比較を用いる際には、駆動力要求判定部６８Ａが、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であるか否かを判定する。以下、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求の有無を判定する際の処理に、車両の走行時における前後回転差ΔＶと所定の輪速差との比較を用いる場合を例にあげて説明する。
駆動力要求判定部６８Ａは、例えば、路面μが小さい等の要因により、前後回転差ΔＶが所定の輪速差以上である場合に、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求が有ると判定する。そして、駆動力要求判定部６８Ａは、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力し、ステップＳ２０の処理へ移行する。
【００６３】
一方、駆動力要求判定部６８Ａは、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満である場合に、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求が無いと判定する。そして、駆動力要求判定部６８Ａは、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力し、ステップＳ３０の処理へ移行する。
ステップＳ２０では、駆動力要求判定部６８Ａが、切り替え指令部６８Ｃへ、前後回転差ΔＶが所定の輪速差以上であるとの判定結果を含む情報信号を出力する。これにより、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ側切り替え部３２へインバータ側第一切り替え状態とする制御信号を出力するとともに、被電力供給系側切り替え部５４へ被電力供給系側第二切り替え状態とする制御信号を出力する。そして、ステップＳ２２の処理へ移行する。
【００６４】
また、ステップＳ２０では、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ駆動回路３４へ、通常インバータ駆動制御部３４Ａ及び通常モータ界磁制御部３４Ｂを動作させる制御信号を出力し、ステップＳ２２の処理へ移行する。
ステップＳ２２では、発電機４が発電した電流をインバータ６へ供給し、この供給した電力をインバータ６で交流電力に変換する。そして、インバータ６で変換した交流電力を供給したモータ８により、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒが駆動して、車両が四輪駆動状態となる。
【００６５】
また、ステップＳ２２では、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒが駆動して、車両が四輪駆動状態となるために必要な、三相交流及びモータ界磁電流の制御が行われる。
三相交流及びモータ界磁電流の制御が行われるとともに、インバータ６で変換した交流電力を供給したモータ８により、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒが駆動して、車両が四輪駆動状態となると、駆動制御装置の動作は、ステップＳ１０の処理へ復帰する。
【００６６】
ステップＳ３０では、駆動力要求判定部６８Ａから、前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であるとの判定結果を含む情報信号を出力する。これにより、発電電圧判定部６８Ｂが、発電機電圧センサ２６が出力した情報信号に含まれる発電機４の発電電圧ＶＤＣと、被電力供給系電圧センサ５８が出力した情報信号に含まれる被電力供給系１２の稼動電圧とを比較する。
【００６７】
そして、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動電圧以上であると判定すると、発電電圧判定部６８Ｂは、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力し、ステップＳ４０の処理へ移行する。
一方、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動電圧未満であると判定すると、発電電圧判定部６８Ｂは、この判定結果を含む情報信号を、切り替え指令部６８Ｃへ出力し、ステップＳ５０の処理へ移行する。
【００６８】
ステップＳ４０では、発電電圧判定部６８Ｂから、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧以上であるとの判定結果を含む情報信号を出力する。これにより、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ側切り替え部３２へ、インバータ側第二切り替え状態とする制御信号を出力し、ステップＳ４２の処理へ移行する。
ステップＳ４２では、切り替え指令部６８Ｃが、昇圧時処理部３４Ｃの動作を停止する制御信号を出力して、ステップＳ４４の処理へ移行する。
【００６９】
ステップＳ４４では、切り替え指令部６８Ｃが、被電力供給系側切り替え部５４へ、被電力供給系側第一切り替え状態とする制御信号を出力する。この状態では、発電機４が発電した電流を被電力供給系１２へ供給し、この供給した電流を電装部品５０及びバッテリー５２へ供給する。このため、電装部品５０の安定した稼動が可能となる。また、バッテリー５２の蓄電量が少ない場合には、バッテリー５２の充電を行う。
【００７０】
発電機４が発電した電流を被電力供給系１２へ供給する状態となると、駆動制御装置の動作は、ステップＳ１０の処理へ復帰する。
ステップＳ５０では、発電電圧判定部６８Ｂが、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧未満であるとの判定結果を含む情報信号を出力する。これにより、切り替え指令部６８Ｃが、被電力供給系側切り替え部５４へ、被電力供給系側第二切り替え状態とする制御信号を出力して、ステップＳ５２の処理へ移行する。
【００７１】
ステップＳ５２では、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ側切り替え部３２へ、インバータ側第二切り替え状態とする制御信号を出力して、ステップＳ５４の処理へ移行する。
この状態では、モータ８が備える電機子コイル３６と、下アーム側スイッチング素子３０ｃと、上アーム側スイッチング素子２８ｃとから、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成する（図１０参照）。
【００７２】
ステップＳ５４では、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ駆動回路３４へ、昇圧時処理部３４Ｃを動作させる制御信号、具体的には、上アーム側スイッチング素子２８ａ，２８ｂをオン状態とする信号を出力し、ステップＳ５６の処理へ移行する。
この状態では、上アーム側スイッチング素子２８ａ，２８ｂが、共にオン状態となる。
ステップＳ５６では、切り替え指令部６８Ｃが、インバータ駆動回路３４へ、昇圧時処理部３４Ｃを動作させる制御信号、具体的には、下アーム側スイッチング素子３０ｃのオン−オフ状態を、所定時間で切り替える（スイッチング）信号を出力する。
【００７３】
この状態では、下アーム側スイッチング素子３０ｃのオン−オフ状態を、所定時間で切り替えることにより、発電機４の発電電圧ＶＤＣを、被電力供給系１２の稼動に必要な電圧へ向けて昇圧させる。
発電機４の発電電圧ＶＤＣが、被電力供給系１２の稼動に必要な電圧へ向けて昇圧する状態となると、駆動制御装置の動作は、ステップＳ１０の処理へ復帰する。
【００７４】
そして、ステップＳ１０において、発電機４の発電電圧ＶＤＣを昇圧させて、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧となると、駆動制御装置の動作は、ステップＳ４０の処理へ移行する。
なお、上述したステップＳ３０以降の処理中に、ステップＳ１０において、左右後輪１０Ｌ、１０Ｒへの駆動力要求が有ると判定された場合には、優先的にステップＳ２０の処理へ移行する。
【００７５】
（効果）
（１）本実施形態の電源供給制御装置では、従駆動輪への駆動力要求及び発電機の発電電圧に応じて、インバータが備える複数相のうちいずれか一相における上アーム側スイッチング素子と発電機との電気的な接続を遮断する。さらに、従駆動輪への駆動力要求及び発電機の発電電圧に応じて、インバータが備える複数相のうちいずれか一相における上アーム側スイッチング素子と被電力供給系とを電気的に接続するとともに、発電機と被電力供給系とを電機子コイルを介して接続する。
【００７６】
このため、電機子コイルと、発電機との電気的な接続を遮断した上アーム側スイッチング素子と同相の下アーム側スイッチング素子と、発電機との電気的な接続を遮断した上アーム側スイッチング素子とから、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成可能となる。
そして、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成した状態で、発電機との電気的な接続を遮断した上アーム側スイッチング素子以外の、複数相における上アーム側スイッチング素子をオン状態とする。また、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成した状態で、発電機との電気的な接続を遮断した上アーム側スイッチング素子と同相の下アーム側スイッチング素子のオン−オフ状態を、発電機の発電電圧が被電力供給系の稼動に必要な電圧となるまで切り替える。
【００７７】
これにより、発電機の発電電圧が被電力供給系の稼動に必要な電圧未満である状態において、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を確保することが可能となる。
その結果、単一の発電機のみを備えた構成であっても、アイドリング時等のエンジン回転数が低い状態において、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を確保することが可能となる。
【００７８】
また、エンジン回転数が低い状態において、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を確保することが可能となるため、燃費の悪化を抑制することが可能となる。
また、モータ及びインバータが有する構成部材から、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成することが可能となるため、独立したＤＣ−ＤＣコンバータを備える必要が無く、車両の製造コスト増加を抑制することが可能となる。
【００７９】
（２）また、本実施形態の電源供給制御装置では、発電機の発電電圧が被電力供給系の稼動に必要な電圧未満である場合に、発電機と被電力供給系との電気的な接続を遮断する被電力供給系側切り替え部を備えている。
このため、発電機の発電電圧が被電力供給系の稼動に必要な電圧未満である状態で、発電機が発電した電力が、被電力供給系へ流れることを防止することが可能となる。
その結果、発電機の発電電圧大部分を、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータによって、被電力供給系の稼動に必要な電圧まで昇圧することが可能となり、エンジン回転数を上げることなく、被電力供給系の稼動に必要な電圧の電力を確保することが可能となる。
【００８０】
（応用例）
（１）なお、本実施形態の電源供給制御装置では、電機子コイルと、発電機との電気的な接続を遮断した上アーム側スイッチング素子と、この上アーム側スイッチング素子と同相の下アーム側スイッチング素子から、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成している。しかしながら、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータの構成は、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、電機子コイルと、発電機との電気的な接続を遮断した下アーム側スイッチング素子と、この下アーム側スイッチング素子と同相の上アーム側スイッチング素子から、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成してもよい。要は、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータは、電機子コイルと、複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と、このスイッチング素子と同相の、他方のスイッチング素子から形成することが可能である。
【００８１】
（２）また、本実施形態の電源供給制御装置では、左右後輪への駆動力要求の有無を判定する際に、左右前輪と左右後輪との輪速差を用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、左右後輪への駆動力要求の有無を判定する際に、例えば、左右前輪の回転数と左右後輪の回転数との差を用いてもよい。
（３）また、本実施形態の電源供給制御装置では、左右前輪を主駆動輪とし、左右後輪を従駆動輪とする四輪駆動車に適用したが、これに限定されるものではない。すなわち、左右後輪を主駆動輪とし、左右前輪を従駆動輪とする車両に適用してもよい。
【００８２】
（４）また、本実施形態の電源供給制御装置では、本発明を四輪駆動車に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、車両前後方向に二輪以上の駆動輪を備え、一部の主駆動輪をエンジンで駆動し、残りの従駆動輪をモータで駆動する車両に適用してもよい。また、その他内燃機関等の回転駆動源によって回転駆動される発電機によって、車輪を駆動するための電動機を駆動する電動式駆動装置に、本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の電源供給制御装置を備えた車両の概略装置構成図である。
【図２】発電機４の出力特性の一例を示す図である。
【図３】インバータ駆動回路３４の構成を示すブロック図である。
【図４】４ＷＤコントローラ１４の構成を示すブロック図である。
【図５】モータ指令演算部６２の構成を示すブロック図である。
【図６】発電機制御部６４及びクラッチ制御部６６の構成を示すブロック図である。
【図７】要求電力演算部６４Ａの構成を示すブロック図である。
【図８】発電機制御部本体６４Ｂの構成を示すブロック図である。
【図９】電力供給先切り替え手段６８の構成を示すブロック図である。
【図１０】前後回転差ΔＶが所定の輪速差未満であり、発電機４の発電電圧ＶＤＣが被電力供給系１２の稼動に必要な電圧未満である状態において、インバータ６、モータ８、被電力供給系１２の各構成部材によって形成される回路の構成を示す図である。
【図１１】駆動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１ エンジン
２ 主駆動輪
４ 発電機
６ インバータ
８ モータ
１０ 従駆動輪
１２ 被電力供給系
１４ ４ＷＤコントローラ
１８ 前輪速センサ
２６ 発電機電圧センサ
２８ 上アーム側スイッチング素子
３０ 下アーム側スイッチング素子
３２ インバータ側切り替え部
３４ インバータ駆動回路
３４Ｃ 昇圧時処理部
３６ 電機子コイル
３８ インバータ側接続部
４０ 界磁コイル
４２ 後輪速センサ
５０ 電装部品
５２ バッテリー
５４ 被電力供給系側切り替え部
５８ 被電力供給系電圧センサ
６０ 被電力供給系側接続部
６８ 電力供給先切り替え手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主駆動輪を駆動する主駆動源と、当該主駆動源からの駆動力を動力源として発電する発電機と、当該発電機が発電した電力が供給され、且つ前記供給された電力を交流電力に変換するインバータと、当該インバータにより変換した交流電力が供給されて従駆動輪を駆動するモータと、前記インバータ及び前記モータとは異なる被電力供給系と、を有する車両に備えられ、
前記発電機が発電した電力の供給先を、前記インバータから前記被電力供給系へ切り替える電力供給先切り替え手段を有する車両の電源供給制御装置であって、
前記インバータは、上下で一相となる一組のスイッチング素子を複数相備え、
前記モータは、電機子コイルを備え、
前記電力供給先切り替え手段は、前記従駆動輪への駆動力要求及び前記発電機の発電電圧に応じて、前記複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と前記発電機との電気的な接続を遮断するとともに、前記一方のスイッチング素子と前記被電力供給系とを電気的に接続し、且つ前記発電機と前記被電力供給系とを前記電機子コイルを介して接続することを特徴とする車両の電源供給制御装置。
【請求項２】
前記複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と前記発電機との電気的な接続を遮断するとともに、前記一方のスイッチング素子と前記被電力供給系とを電気的に接続し、且つ前記発電機と前記被電力供給系とを前記電機子コイルを介して接続した状態で、前記発電機の発電電圧が前記被電力供給系の稼動に必要な電圧未満である場合に、前記一相以外の複数相における一方のスイッチング素子をオン状態とし、且つ前記一相における他方のスイッチング素子のオン−オフ状態を前記発電機の発電電圧が前記被電力供給系の稼動に必要な電圧となるまで切り替える昇圧時処理部を備えることを特徴とする請求項１に記載した車両の電源供給制御装置。
【請求項３】
前記従駆動輪への駆動力要求を、前記主駆動輪と前記従駆動輪との輪速差とし、
前記電力供給先切り替え手段は、前記輪速差が所定の輪速差未満であり、且つ前記発電機の発電電圧が前記被電力供給系の稼動に必要な電圧未満である場合に、前記複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と前記発電機との電気的な接続を遮断するとともに、前記一方のスイッチング素子と前記被電力供給系とを電気的に接続し、且つ前記発電機と前記被電力供給系とを前記電機子コイルを介して接続することを特徴とする請求項１または２に記載した車両の電源供給制御装置。
【請求項４】
前記発電機と前記被電力供給系との電気的な接続状態を切り替える被電力供給系側切り替え部を備え、
前記被電力供給系側切り替え部は、前記発電機と前記被電力供給系とを電気的に接続する被電力供給系側第一切り替え状態と、前記発電機と前記被電力供給系との電気的な接続を遮断する被電力供給系側第二切り替え状態とを切り替えることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載した車両の電源供給制御装置。
【請求項５】
主駆動輪を駆動する主駆動源からの駆動力を動力源とする発電機が発電した電力の供給先を、前記発電機から供給された電力を交流電力に変換して従駆動輪を駆動するモータへ供給するインバータから、前記発電機が発電した電力が供給されて稼動する被電力供給系へ切り替える車両の電源供給制御方法であって、
前記インバータは、上下で一相となる一組のスイッチング素子を複数相備え、
前記モータは、電機子コイルを備え、
前記従駆動輪への駆動力要求及び前記発電機の発電電圧に応じて、前記複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と前記発電機との電気的な接続を遮断するとともに、前記一方のスイッチング素子と前記被電力供給系とを電気的に接続し、且つ前記発電機と前記被電力供給系とを前記電機子コイルを介して接続することを特徴とする車両の電源供給制御方法。
【請求項１】
主駆動輪を駆動する主駆動源と、当該主駆動源からの駆動力を動力源として発電する発電機と、当該発電機が発電した電力が供給され、且つ前記供給された電力を交流電力に変換するインバータと、当該インバータにより変換した交流電力が供給されて従駆動輪を駆動するモータと、前記インバータ及び前記モータとは異なる被電力供給系と、を有する車両に備えられ、
前記発電機が発電した電力の供給先を、前記インバータから前記被電力供給系へ切り替える電力供給先切り替え手段を有する車両の電源供給制御装置であって、
前記インバータは、上下で一相となる一組のスイッチング素子を複数相備え、
前記モータは、電機子コイルを備え、
前記電力供給先切り替え手段は、前記従駆動輪への駆動力要求及び前記発電機の発電電圧に応じて、前記複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と前記発電機との電気的な接続を遮断するとともに、前記一方のスイッチング素子と前記被電力供給系とを電気的に接続し、且つ前記発電機と前記被電力供給系とを前記電機子コイルを介して接続することを特徴とする車両の電源供給制御装置。
【請求項２】
前記複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と前記発電機との電気的な接続を遮断するとともに、前記一方のスイッチング素子と前記被電力供給系とを電気的に接続し、且つ前記発電機と前記被電力供給系とを前記電機子コイルを介して接続した状態で、前記発電機の発電電圧が前記被電力供給系の稼動に必要な電圧未満である場合に、前記一相以外の複数相における一方のスイッチング素子をオン状態とし、且つ前記一相における他方のスイッチング素子のオン−オフ状態を前記発電機の発電電圧が前記被電力供給系の稼動に必要な電圧となるまで切り替える昇圧時処理部を備えることを特徴とする請求項１に記載した車両の電源供給制御装置。
【請求項３】
前記従駆動輪への駆動力要求を、前記主駆動輪と前記従駆動輪との輪速差とし、
前記電力供給先切り替え手段は、前記輪速差が所定の輪速差未満であり、且つ前記発電機の発電電圧が前記被電力供給系の稼動に必要な電圧未満である場合に、前記複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と前記発電機との電気的な接続を遮断するとともに、前記一方のスイッチング素子と前記被電力供給系とを電気的に接続し、且つ前記発電機と前記被電力供給系とを前記電機子コイルを介して接続することを特徴とする請求項１または２に記載した車両の電源供給制御装置。
【請求項４】
前記発電機と前記被電力供給系との電気的な接続状態を切り替える被電力供給系側切り替え部を備え、
前記被電力供給系側切り替え部は、前記発電機と前記被電力供給系とを電気的に接続する被電力供給系側第一切り替え状態と、前記発電機と前記被電力供給系との電気的な接続を遮断する被電力供給系側第二切り替え状態とを切り替えることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載した車両の電源供給制御装置。
【請求項５】
主駆動輪を駆動する主駆動源からの駆動力を動力源とする発電機が発電した電力の供給先を、前記発電機から供給された電力を交流電力に変換して従駆動輪を駆動するモータへ供給するインバータから、前記発電機が発電した電力が供給されて稼動する被電力供給系へ切り替える車両の電源供給制御方法であって、
前記インバータは、上下で一相となる一組のスイッチング素子を複数相備え、
前記モータは、電機子コイルを備え、
前記従駆動輪への駆動力要求及び前記発電機の発電電圧に応じて、前記複数相のうちいずれか一相における一方のスイッチング素子と前記発電機との電気的な接続を遮断するとともに、前記一方のスイッチング素子と前記被電力供給系とを電気的に接続し、且つ前記発電機と前記被電力供給系とを前記電機子コイルを介して接続することを特徴とする車両の電源供給制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２０７２６６（Ｐ２００９−２０７２６６Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４６１９３（Ｐ２００８−４６１９３）
【出願日】平成２０年２月２７日（２００８．２．２７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２７日（２００８．２．２７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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