特開 2024-157575 車両の制御方法及び車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157575

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】車両の制御方法及び車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60K 17/348 20060101AFI20241031BHJP

   F16H 59/50 20060101ALI20241031BHJP

   F16H 59/68 20060101ALI20241031BHJP

   F16H 63/40 20060101ALI20241031BHJP

   F16H 61/12 20100101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

B60K17/348 B

F16H59/50

F16H59/68

F16H63/40

F16H61/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071917

(22)【出願日】2023-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】対馬 洋平

(72)【発明者】

【氏名】田島 秀平

【テーマコード（参考）】

3D043

3J552

【Ｆターム（参考）】

3D043AA03

3D043AA10

3D043AB17

3D043EA02

3D043EA18

3D043EB03

3D043EB07

3D043EB13

3D043EE03

3D043EE08

3D043EF09

3D043EF22

3J552MA01

3J552NA01

3J552NB01

3J552PA34

3J552PA51

3J552PB01

3J552RB21

3J552SB04

3J552TB13

3J552UA00

3J552VA65W

3J552VB00W

3J552VB05Z

(57)【要約】

【課題】４輪駆動制御を行うための機能が欠落したことを素早く検出する。
【解決手段】コントロールユニット１５は、前輪６と後輪７に駆動力を配分させた状態で旋回中に、モータ９の逆転方向の回転速度が予め設定された所定の回転速度閾値Ｒｔｈよりも大きくなった場合に、自動変速機３のクラッチを開放することでトランスファ４に伝達されるトルクを抑制する。具体的には、コントロールユニット１５は、例えば、自動変速機３の変速レンジをＮレンジに強制的に移行させることでトランスファ４に伝達されるトルクを抑制する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動源からの駆動力を前輪と後輪とに配分する際の配分比率を変更するモータを備えたトランスファを有する車両の制御方法において、
前輪と後輪に駆動力を配分させた状態で旋回中に、上記モータの回転速度が所定の回転速度閾値よりも大きくなった場合には、上記トランスファに伝達されるトルクを抑制することを特徴とする車両の制御方法。

【請求項2】

上記モータの回転方向が前輪への駆動力を減少させる回転方向のときに、上記モータの回転速度が上記回転速度閾値よりも大きい場合に、上記トランスファに伝達されるトルクを抑制することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御方法。

【請求項3】

上記トランスファは、変速機を介して上記駆動源からのトルクが伝達され、
上記モータの回転速度が上記回転速度閾値よりも大きくなった場合には、上記変速機のクラッチを開放して上記トランスファへ伝達される駆動力を抑制することを特徴とする請求項１または２に記載の車両の制御方法。

【請求項4】

上記変速機は自動変速機であり、上記モータの回転速度が上記回転速度閾値よりも大きくなった場合には、上記変速機の変速レンジをＮレンジへ移行させることで上記トランスファへ伝達される駆動力を抑制することを特徴とする請求項３に記載の車両の制御方法。

【請求項5】

駆動源からの駆動力を前輪と後輪とに配分する際の配分比率を変更するモータを備えたトランスファと、
前輪と後輪に駆動力を配分させた状態で旋回中、上記モータの回転速度が所定の回転速度閾値よりも大きくなった場合に、上記トランスファに伝達されるトルクを抑制する制御部と、を有することを特徴とする車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の制御方法及び車両の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、４輪駆動制御を行うための機能が欠落する機能欠陥故障が検出された場合、後輪推定駆動トルクが要求目標駆動トルクよりも大きければ、エンジンスロットル開度を小さくする制御を行って車両挙動の不安定化を防ぐ技術が開示されている。

【0003】

特許文献１において、後輪推定駆動トルクは、エンジン回転数と吸気負圧に基づいて算出されたエンジン出力トルクにエンジン負荷等の各種補正係数を乗じたものから、回転変動に伴う慣性トルクの補正量と後輪駆動系の内部ロストルクを減じることで得られる。特許文献１において、要求目標駆動トルクは、車速とヨーレート（旋回角速度）との積から算出される規範横Ｇに基づいて算出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－１９６０５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、車両は、４輪駆動制御を行うための機能が欠落した場合、機能欠陥故障を素早く検出して車両挙動を安定させる必要がある。しかしながら、特許文献１においては、機能欠陥故障を素早く検出することに関して考慮されていない。

【0006】

すなわち、４輪駆動走行が可能な車両においては、４輪駆動制御を行うための機能が欠落したことを素早く検出するために更なる改善の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の車両は、駆動源からの駆動力を前輪と後輪とに配分する際の配分比率を変更するモータを備えたトランスファを有し、前輪と後輪に駆動力を配分させた状態で旋回中に、上記モータの回転速度が所定の回転速度閾値よりも大きくなった場合には、上記トランスファに伝達されるトルクを抑制することを特徴としています。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、車両は、駆動力の配分比率を変更するモータの故障を素早く検出して、自身の挙動を可及的速やかに安定させることができる

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明が適用された車両のシステム構成の概略を模式的に示した説明図。

【図2】旋回中の車両前後輪のトルク変化の一例を示す説明図。

【図3】コントロールユニットが行う旋回中の車両１の制御の流れを模式的に示した説明図。

【図4】ハザード領域にある車両の挙動の一例を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

図１は、本発明が適用された車両１のシステム構成の概略を模式的に示した説明図である。

【0012】

車両１は、いわゆるフロントエンジンリアドライブ方式（ＦＲ方式）の車両をベースとしてものであって、駆動源となる内燃機関２が車両前部のエンジンルーム内に搭載された４輪駆動車両である。

【0013】

車両１は、内燃機関２の出力軸に接続された自動変速機３と、自動変速機３の出力軸に接続されたトランスファ４と、を有している。

【0014】

自動変速機３は、主変速機に相当するものであり、例えば、駐車用のパーキング（Ｐ）レンジ、後退走行用のリバース（Ｒ）レンジ、自身の出力軸に動力が伝わらないニュートラル（Ｎ）レンジ、通常（前進）走行用のドライブ（Ｄ）レンジ等の複数の変速レンジを有している。自動変速機３は、図示せぬセレクタレバーを運転者が操作することで、変速レンジが選択される。

【0015】

トランスファ４は、自動変速機３から入力された駆動力を変速して出力可能な副変速機５と、自動変速機３から入力された駆動力を前輪６と後輪７に分配して出力可能な駆動力分配機構８と、副変速機５の変速比及び駆動力分配機構８における配分比を変更する際に駆動するモータ９と、を有している。

【0016】

副変速機５は、駆動力が前輪６及び後輪７へ伝達されないニュートラル領域が存在するものであって、変速比が低い所定の高速段と、変速比が高い所定の低速段と、を有している。なお、副変速機５は、モータ９の回転方向が逆転方向（後述）の場合にはニュートラル領域に入る可能性があり、モータ９の回転方向が正転方向（後述）の場合にはニュートラル領域に入ることがないように構成されている。

【0017】

駆動力分配機構８は、駆動力の前輪６への配分比率を０％～５０％の間に設定可能となるように構成されている。つまり、駆動力の前輪６への配分比率は、最大でも５０％である。前輪６への駆動力の配分比率が後輪７への駆動力の配分比率よりも大きくなることはない。駆動力分配機構８は、例えば、駆動力の前輪６への配分比率が５０％であれば、駆動力の後輪７への配分比率が５０％となる。

【0018】

モータ９は、後述するコントロールユニット１５からの指令に基づいて作動し、副変速機５の高速段と低速段の切り替え及び駆動力分配機構８の配分比率を制御する。つまり、モータ９は、副変速機５の変速比や駆動力分配機構８の配分比率を変更する際に駆動する。

【0019】

なお、モータ９は、前輪６への駆動力を増加させる回転方向を正転方向とし、前輪６への駆動力を減少させる回転方向を逆転方向とする。換言すると、モータ９は、後輪７への駆動力を増加させる回転方向を逆転方向とし、後輪７への駆動力を減少させる回転方向を正転方向とする。

【0020】

トランスファ４で前輪用に分配された駆動力は、フロントプロペラシャフト１０及びフロントディファレンシャルギヤ１１を介して左右の前輪６に伝達されている。トランスファ４で後輪用に分配された駆動力は、リアプロペラシャフト１２及びリアディファレンシャルギヤ１３を介して左右の後輪７に伝達されている。

【0021】

トランスファ４は、動作モード（Ｔ／Ｆモード）として変速比が低い４輪駆動の高速段モードである４Ｈモードと、動作モードとして変速比が高い４輪駆動の低速段モードである４Ｌモードと、動作モードとして前後輪への駆動力の配分を自動で選択する４輪駆動の自動モードであるＡＵＴＯモードと、を有している。

【0022】

４Ｈモードでは、駆動力の前輪６への配分比率が５０％となり、副変速機５が高速段を選択している。

【0023】

４Ｌモードでは、駆動力の前輪６への配分比率が５０％となり、副変速機５が低速段を選択している。

【0024】

ＡＵＴＯモードでは、駆動力の前輪６への配分比率をアクセル開度と車速に応じて０％～５０％の範囲内で制御する。駆動力の前輪６への配分比率が０％の場合、車両１は２輪駆動（２ＷＤ）状態となる。

【0025】

また、ＡＵＴＯモードでは、副変速機５が例えば高速段または低速段のいずれかに固定される。なお、ＡＵＴＯモードでは、運転状態に応じて、副変速機５の高速段と低速段を切り替えるようにしてもよい。

【0026】

ＡＵＴＯモードでは、車両１が滑りやすい操作をする場合に駆動力の前輪６への配分比率を大きくしている。車両１は発進する際に滑りやすくなるので、ＡＵＴＯモードでは、例えば、車両１が発進する際に駆動力の前輪６への配分比率を５０％（後輪７は５０％となる）とする。また、アクセル開度が１００％だと滑りやすくなるので、ＡＵＴＯモードでは、例えば、アクセル開度が１００％の際に駆動力の前輪６への配分比率を大きく設定する。

【0027】

トランスファ４の動作モードは、車室内の運転者が操作可能な位置に配置された動作モード切替スイッチ１４を操作することで切り替えることが可能となっている。動作モード切替スイッチ１４からの信号は、制御部としてのコントロールユニット１５に入力される。つまり、トランスファ４における動作モードは、コントロールユニット１５からの指令によりモータ９を駆動することで変更可能となっている。すなわち、トランスファ４は、モータ９を作動させることで動作モードの変更（切り替え）が可能な構成となっている。

【0028】

コントロールユニット１５には、横加速度センサ１６、前後加速度センサ１７、車速センサ１８、ブレーキスイッチ１９、機関回転速度センサ２０と、シフトポジションセンサ２１、モータ回転速度センサ２２等の各種センサ類の検出信号が入力されている。

【0029】

横加速度センサ１６は、横加速度検出部に相当するものであって、車両１の横方向に沿った加速度（横Ｇ）を検出する。

【0030】

前後加速度センサ１７は、前後加速度検出部に相当するものであって、車両１の前後方向に沿った加速度（前後Ｇ）を検出する。

【0031】

車速センサ１８は、車速検出部に相当するものであって、車両１の車速を検出する。

【0032】

ブレーキスイッチ１９は、ブレーキ検出部に相当するものであって、図示せぬブレーキペダル（フットブレーキ）の踏み込みを検知する。

【0033】

機関回転速度センサ２０は、回転速度検出部に相当するものであって、内燃機関２の機関回転速度を検出する。

【0034】

シフトポジションセンサ２１は、シフトポジション検出部に相当するものであって、自動変速機３の現在選択されているシフトポジションを検出する。

【0035】

モータ回転速度センサ２２は、モータ回転速度検出部に相当するものであって、モータ９の出力軸の回転速度を検出する。

【0036】

コントロールユニット１５は、前輪６に配分される前輪駆動力を算出するとともに、算出された前輪駆動力に基づいて走行中の車両１における前輪６と後輪７への駆動力の配分比率を決定する。また、コントロールユニット１５は、前輪６と後輪７に駆動力を配分させた状態で旋回中に、モータ９の逆転方向の回転速度が予め設定された所定の回転速度閾値Ｒｔｈよりも大きくなった場合に、自動変速機３のクラッチを開放することでトランスファ４に伝達（入力）されるトルクを抑制する。具体的には、コントロールユニット１５は、例えば、自動変速機３の変速レンジをＮレンジに強制的に移行させることでトランスファ４に伝達（入力）されるトルクを抑制する。

【0037】

図２は、旋回中の車両前後輪のトルク変化の一例を示す説明図である。

【0038】

図２（ａ）は、例えば、旋回中にモータ９が不具合で逆転方向に回転して前輪トルクＦｒが大きく減少し、前輪トルクＦｒの減少に伴い後輪トルクＲｒが増加した場合を示している。図２（ａ）においては、駆動力の前輪６への配分比率の減少に伴い後輪トルクＲｒが増加するため、後輪７のグリップ力が摩擦円の外側に位置するようになる。そのため、図２（ａ）の場合、車両１は、後輪７の路面に対する摩擦力が限界を超えてしまい、後輪７がスリップしてスピンする虞がある。

【0039】

図２（ｂ）は、例えば、旋回中にモータ９が不具合で逆転方向に回転して前輪トルクＦｒが大きく減少し、前輪トルクＦｒの減少に伴い後輪トルクＲｒが減少した場合を示している。図２（ｂ）においては、駆動力の前輪６への配分比率の減少に伴い後輪トルクＲｒが減少するため、後輪７のグリップ力が摩擦円の内側の位置を維持できるようになる。そのため、図２（ｂ）の場合、車両１は、後輪７の路面に対する摩擦力が限界を超えることはなく、後輪７がスリップしないためスピンする虞もない。

【0040】

そこで、コントロールユニット１５は、車両１の旋回中にモータ９の逆転方向の回転速度が予め設定された所定の回転速度閾値Ｒｔｈよりも大きくなった場合、駆動力の前輪６への配分比率が０％になって後輪７の駆動トルクＲｒが増大して後輪７がスリップしないように、後輪７の駆動トルクＦｒを抑制する。

【0041】

図３は、コントロールユニット１５が行う旋回中の車両１の制御の流れを模式的に示した説明図であって、上述した実施例における旋回中の車両１の制御の概要を示すブロック図である。

【0042】

ステップＳ１には、横加速度センサ１６からの車両１の横方向に沿った加速度（横Ｇ）に関する情報と、前後加速度センサ１７からの車両１の前後方向に沿った加速度（前後Ｇ）に関する情報と、車速センサ１８からの車速に関する情報と、が入力されている。ステップＳ１では、旋回中の車両１が所定のハザード領域にあるか否かを判定するハザード領域判定を行う。詳述すると、ステップＳ１では、前後輪に駆動力が伝達された状態で、車速が予め設定された所定の車速閾値Ｖ１以上、かつ横Ｇと前後Ｇとが割り付けられたマップの所定範囲内に横Ｇと前後Ｇが位置する場合に、車両１がハザード領域内にあると判定する。換言すると、ステップＳ１では、４輪駆動走行中の車両１が旋回中で、かつ車速が予め設定された所定の車速閾値Ｖ１以上の状態であれば、車両１がハザード領域にあると判定する。

【0043】

ステップＳ２には、ステップＳ１からの情報が入力されている。ステップＳ２では、車両１がハザード領域に入った場合に、モータ９の故障判定をディレイさせるディレイタイマーをスタートさせる。モータ９の故障判定は、車両１がハザード領域に入ったタイミングで開始するのではなく、車両１がハザード領域に入ったタイミングから所定時間でディレイしたタイミングから開始する。

【0044】

ステップＳ３には、ステップＳ２からの情報と、モータ回転速度センサ２２からのモータ９の出力軸の回転速度に関する情報と、が入力される。ステップＳ３では、モータ９の故障判定を実施する。ステップＳ９では、モータ９の出力軸の逆転方向の回転速度が予め設定された回転速度閾値Ｒｔｈよりも大きい場合にモータ９に故障（不具合）があると判定する。

【0045】

ステップＳ４には、ステップＳ３からの情報が入力されている。ステップＳ４では、ステップＳ３でモータ９に故障があると判定された場合、自動変速機３のクラッチを開放する。具体的には、ステップＳ５に進み、自動変速機３の変速レンジをＮレンジに強制的に移行させることでトランスファ４に伝達（入力）されるトルクを抑制する。

【0046】

図４は、ハザード領域にある車両１の挙動の一例を示すタイミングチャートである。

【0047】

時刻ｔ１は、車両１がハザード領域に入り、ハザード領域判定が「１」に切り替わったタイミングである。ハザード領域判定は、車両１がハザード領域にある場合を「１」、車両１がハザード領域にない場合を「０」としている。

【0048】

時刻ｔ２は、モータ９の故障判定を開始するタイミングである。なお、モータ９の故障判定は、車両１がハザード領域に入った時点から予め設定された所定のディレイ時間が経過してから開始される。そのため、図４においては、時刻ｔ１から所定のディレイ時間が経過した時刻ｔ２からモータ９の逆転方向の回転速度の検出を開始している。

【0049】

時刻ｔ３は、指令トルクが所定のイニシャルトルクＴ１に到達したタイミングである。イニシャルトルクＴ１は、車両１がハザード領域にある場合の指令トルクの下限値である。時刻ｔ３において、時刻ｔ２から検出されていたモータ９の逆転方向の回転が終了している。

【0050】

時刻ｔ４は、指令トルクがイニシャルトルクＴ１から上昇し始めるタイミングである。車両１は、例えば、時刻ｔ４のタイミングから前後輪に伝達されているトルクの配分比率を変更している。

【0051】

時刻ｔ５は、指令トルクが低下し始めるタイミングである。時刻ｔ５のタイミングにおいて、モータ９の逆転方向の回転速度は、回転速度閾値Ｒｔｈよりも大きくなっている。そのため、時刻ｔ５において、ＡＴクラッチ開放要求（自動変速機３のクラッチ開放指令）がＯＦＦからＯＮに切り替わる。自動変速機３は、ＡＴクラッチ開放要求がＯＮになると、自動変速機３のクラッチを開放して前後輪へ伝達される内燃機関２からの駆動力を抑制する。具体的には、ＡＴクラッチ開放要求がＯＮになると、例えば自動変速機３の変速レンジをＮレンジへ強制的に移行させる。なお、モータ９の逆転方向の回転速度が回転速度閾値Ｒｔｈよりも大きくなることは、自動変速機３を制御するコントロールユニット１５の故障ではないので、警告灯の点灯（警告灯ＯＮ）とはしない。

【0052】

時刻ｔ６は、指令トルクがイニシャルトルクＴ１に到達したタイミングである。時刻ｔ６において、時刻ｔ５から検出されていたモータ９の逆転方向の回転が終了している。

【0053】

時刻ｔ７は、車速が車速閾値Ｖ１未満となって車両１がハザード領域から抜け出し、ハザード領域判定が「０」に切り替わったタイミングである。

【0054】

時刻ｔ８は、車両１がハザード領域から脱した後に、指令トルクが低下するタイミングである。時刻ｔ８においては、車両１がハザード領域外にあるので、指令トルクをイニシャルトルクＴ１以下に設定可能となっている。

【0055】

上述した実施例の車両１においては、４輪駆動で旋回走行中にモータ９の異常により前輪６への駆動力配分が急激に低下して２輪駆動化した場合、前輪６に配分されていた駆動力が後輪７へ移動するため、後輪７の摩擦円が破綻してスピンに至る可能性がある。

【0056】

そこで、車両１は、４輪駆動で旋回走行中にモータ９の回転速度からモータ９の異常の有無を判定し、モータ９に異常がある場合には、駆動源のトルクを抑制する。詳述すると、車両１は、モータ９の回転方向が逆転方向のときに、モータ９の回転速度が回転速度閾値Ｒｔｈよりも大きい場合に、トランスファ４に伝達（入力）されるトルクを抑制するために、自動変速機３のクラッチを開放する。トランスファ４に伝達（入力）されるトルクを抑制するためには、例えば、自動変速機３の変速レンジをＮレンジへ強制的に移行させればよい。

【0057】

上述した実施例の車両１は、モータ９の回転速度からモータ９に異常の有無を判定するため、自身の挙動（例えば横加速度や前後加速度）からモータ９の異常の有無を判定する場合に比べて、モータ９の故障を素早く検出できる。

【0058】

すなわち、車両１は、４輪駆動制御を行うための機能が欠落したことを素早く検出することができるため、駆動力の配分比率を変更するモータ９の故障を素早く検出して、自身の挙動を可及的速やかに安定させることができる。

【0059】

以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0060】

上述した実施例は、車両の制御方法及び車両の制御装置に関するものである。

【符号の説明】

【0061】

１…車両
２…内燃機関
３…自動変速機
４…トランスファ
５…副変速機
６…前輪
７…後輪
８…駆動力分配機構
９…モータ
１０…フロントプロペラシャフト
１１…フロントディファレンシャルギヤ
１２…リアプロペラシャフト
１３…リアディファレンシャルギヤ
１４…動作モード切替スイッチ
１５…コントロールユニット
１６…横加速度センサ
１７…前後加速度センサ
１８…車速センサ
１９…ブレーキスイッチ
２０…機関回転速度センサ
２１…シフトポジションセンサ
２２…モータ回転速度センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】