特開 2024-158005 四輪駆動車両の制御装置

(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】P2024158005

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】四輪駆動車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60K 17/354 20060101AFI20241031BHJP

   B60K 17/34 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

B60K17/354

B60K17/34 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072772

(22)【出願日】2023-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147669

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 光治郎

(72)【発明者】

【氏名】河井 健輔

【テーマコード（参考）】

3D043

【Ｆターム（参考）】

3D043AA01

3D043AB17

3D043EA05

3D043EE07

3D043EF09

3D043EF14

3D043EF21

3D043EF24

(57)【要約】

【課題】四輪駆動車両全体の駆動力の低下を抑制しつつ一対の後輪のスリップが助長されるのを抑制できる、四輪駆動車両の制御装置を提供する。
【解決手段】走行用の動力源が一対の前輪２６と一対の後輪３６とで別々であり、前進走行中において一対の前輪２６でのスリップを検出すると前輪駆動力Ｆwfを低下させるとともに後輪駆動力Ｆwrを前輪駆動力Ｆwfの低下分である所定量ΔＦwfだけ増加させる、四輪駆動車両１０の電子制御装置（＝制御装置）９０は、一対の前輪２６が所定の低μ路に進入してスリップしており且つ一対の後輪３６も所定の低μ路に進入すると判定した場合には、一対の後輪３６がスリップしないように後輪駆動力Ｆwrに上限を設定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行用の動力源が一対の前輪と一対の後輪とで別々であり、前進走行中において前記一対の前輪でのスリップを検出すると前記一対の前輪の駆動力を低下させるとともに前記一対の後輪の駆動力を前記一対の前輪の駆動力の低下分だけ増加させる、四輪駆動車両の制御装置であって、
前記一対の前輪が所定の低μ路に進入してスリップしており且つ前記一対の後輪も前記所定の低μ路に進入すると判定した場合には、前記一対の後輪がスリップしないように前記一対の後輪の駆動力に上限を設定する
ことを特徴とする四輪駆動車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

走行用の動力源が一対の前輪と一対の後輪とで別々である四輪駆動車両の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

走行用の動力源が一対の前輪と一対の後輪とで別々である四輪駆動車両の制御装置であって、蓄電装置の充電状態値に応じて一対の前輪及び一対の後輪の間における駆動力配分を制御するものが知られている。例えば、特許文献１に記載のものがそれである。特許文献１では、四輪駆動車両が低μ路を走行している場合、スリップした駆動輪の駆動力が低下させられるとともにスリップしていない駆動輪の駆動力がそのまま維持されることが開示されている。

【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】

特許文献１に記載の四輪駆動車両の制御装置では、スリップした駆動輪の駆動力が低下させられる。そのため、四輪駆動車両全体の駆動力は、スリップした駆動輪の駆動力の低下分だけ一律に低下させられてしまう。そこで、例えば前進走行中において四輪駆動車両が低μ路に進入した場合、一対の前輪でのスリップを検出すると一対の前輪の駆動力を低下させるとともに一対の後輪の駆動力を一対の前輪の駆動力の低下分だけ増加させることが考えられる。この場合、一対の後輪の駆動力が増加させられることで一対の後輪のスリップが助長されるおそれがある。

【0005】

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、四輪駆動車両全体の駆動力の低下を抑制しつつ一対の後輪のスリップが助長されるのを抑制できる、四輪駆動車両の制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の要旨とするところは、走行用の動力源が一対の前輪と一対の後輪とで別々であり、前進走行中において前記一対の前輪でのスリップを検出すると前記一対の前輪の駆動力を低下させるとともに前記一対の後輪の駆動力を前記一対の前輪の駆動力の低下分だけ増加させる、四輪駆動車両の制御装置であって、前記一対の前輪が所定の低μ路に進入してスリップしており且つ前記一対の後輪も前記所定の低μ路に進入すると判定した場合には、前記一対の後輪がスリップしないように前記一対の後輪の駆動力に上限を設定することにある。

【発明の効果】

【0007】

本発明の四輪駆動車両の制御装置によれば、前記一対の前輪が所定の低μ路に進入してスリップしており且つ前記一対の後輪も前記所定の低μ路に進入すると判定された場合には、前記一対の後輪がスリップしないように前記一対の後輪の駆動力に上限が設定される。これにより、四輪駆動車両全体の駆動力の低下が抑制されつつ一対の後輪のスリップが助長されるのが抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施例に係る電子制御装置が搭載された車両の概略構成図である。

【図2】電子制御装置の制御作動を説明するフローチャートの例である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。

【実施例0010】

図１は、本発明の実施例に係る電子制御装置９０が搭載された四輪駆動車両１０（以下、単に「車両１０」と記す。）の概略構成図である。

【0011】

車両１０は、前輪駆動装置２０、一対の前輪２６、前輪駆動装置２０の出力トルクを一対の前輪２６に伝達する一対の車軸２４、後輪駆動装置３０、一対の後輪３６、後輪駆動装置３０の出力トルクを一対の後輪３６に伝達する一対の車軸３４、及びインバータ５０を備え、これらはいずれも周知の構成である。一対の前輪２６及び一対の後輪３６は、それぞれ駆動輪である。なお、トルクは、駆動力×回転半径で表されて互いに変換可能であり、以下において特に区別しない場合にはトルクと駆動力とは同意である。

【0012】

前輪駆動装置２０は、走行用の動力源である第１電動機ＭＧ１と、第１電動機ＭＧ１の出力トルクであるＭＧ１トルクＴmg1［Nm］を最終的に減速しトルクを増やして一対の車軸２４に伝える終減速機２２と、を含み、これらは周知の構成である。前輪駆動装置２０は、第１電動機ＭＧ１と終減速機２２との間の動力伝達経路上に自動変速機を含んでも良い。

【0013】

後輪駆動装置３０は、走行用の動力源である第２電動機ＭＧ２と、第２電動機ＭＧ２の出力トルクであるＭＧ２トルクＴmg2［Nm］を最終的に減速しトルクを増やして一対の車軸３４に伝える終減速機３２と、を含み、これらは周知の構成である。後輪駆動装置３０は、第２電動機ＭＧ２と終減速機３２との間の動力伝達経路上に自動変速機を含んでも良い。

【0014】

第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、例えば電動機機能及び発電機機能を有する回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。なお、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、それぞれ電動機機能を有していれば発電機機能を有さない回転電気機械であっても良い。

【0015】

一対の前輪２６を駆動する走行用の動力源は、第１電動機ＭＧ１であり、一対の後輪３６を駆動する走行用の動力源は第２電動機ＭＧ２である。このように、車両１０は、走行用の動力源が一対の前輪２６と一対の後輪３６とで別々である。したがって、車両１０は、前輪駆動力Ｆwf［N］と後輪駆動力Ｆwr［N］とを独立に付与できる。なお、前輪駆動力Ｆwfは、一対の前輪２６の左右輪の駆動力の合計であり、後輪駆動力Ｆwrは、一対の後輪３６の左右輪の駆動力の合計である。

【0016】

車両１０は、電子制御装置９０を備える。電子制御装置９０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。なお、電子制御装置９０は、本発明における「制御装置」に相当する。

【0017】

電子制御装置９０には、車両１０に備えられた各種センサ等（例えば車輪速センサ７０、加速度センサ７２、アクセル開度センサ７４、車速センサ７６など）による検出値に基づく各種信号等（例えば一対の前輪２６及び一対の後輪３６の各車輪速Ｎw［rpm］（左前輪車輪速ＮwfL，右前輪車輪速ＮwfR，左後輪車輪速ＮwrL，右後輪車輪速ＮwrR）、車両１０の前後方向Ｘの加速度Ａx［m/sec^２］及び左右方向Ｙの加速度Ａy［m/sec^２］、運転者の加速操作の大きさを表す運転者のアクセル操作量であるアクセル開度θacc［%］、車速Ｖ［km/h］など）が、それぞれ入力される。

【0018】

電子制御装置９０からは、車両１０に設けられた各装置（例えばＭＧ１トルクＴmg1及びＭＧ２トルクＴmg2をそれぞれ制御する電源回路であるインバータ５０など）に各種指令信号（例えば、第１電動機ＭＧ１を駆動制御するための第１電動機制御信号Ｓmg1及び第２電動機ＭＧ２を駆動制御するための第２電動機制御信号Ｓmg2など）が出力される。

【0019】

電子制御装置９０は、車両１０に要求される駆動力Ｆw［N］である要求駆動力Ｆwdem［N］を算出する。要求駆動力Ｆwdemは、車両１０の駆動輪全体に対して要求される駆動力である。例えば、アクセル開度θacc及び車速Ｖと要求駆動力Ｆwdemとの間の関係が実験的に或いは設計的に予め定められた要求駆動力マップを用いて、要求駆動力Ｆwdemが算出される。

【0020】

図２は、電子制御装置９０の制御作動を説明するフローチャートの例である。図２のフローチャートは、車両１０が前進走行中に繰り返し実行される。

【0021】

まず、ステップＳ１０（以下、「ステップ」を省略する。）において、車両１０が直進して所定の低μ路に進入したか否かが判定される。「所定の低μ路」は、車両１０が進入した場合に一対の前輪２６がスリップするほど、車両１０のタイヤと路面との間の摩擦係数μが低い走行路である。例えば、以下の条件（ａ）～（ｃ）が全て成立している場合、Ｓ１０の判定が肯定される。

【0022】

条件（ａ）は、加速度Ａyが判定値Ａy_jdg以下であることである。判定値Ａy_jdgは、車両１０が直進中であることを判定するために予め実験的に或いは設計的に定められた所定の判定値である。車両１０が直進中であれば、一対の前輪２６が所定の低μ路へ進入したのに続いて一対の後輪３６も所定の低μ路に進入するものと判定される。

【0023】

条件（ｂ）は、一対の前輪２６がスリップ状態であることである。例えば、一対の前輪２６における左前輪車輪速ＮwfL及び右前輪車輪速ＮwfRとタイヤ径とから推定される車速Ｖの推定値が実際の車速Ｖよりも大きい場合には、一対の前輪２６がスリップ状態であると判定される。

【0024】

条件（ｃ）は、車速Ｖが判定値Ｖ_jdg以上であることである。判定値Ｖ_jdgは、走行開始時及び走行停止時ではなく車両１０がある程度の速度Ｖで前進走行中であることを判定するために、予め実験的に或いは設計的に定められた所定の判定値である。走行開始時及び走行停止時では、所定の低μ路でなくとも一対の前輪２６がスリップする場合があるからである。

【0025】

Ｓ１０の判定が否定の場合、リターンとなる。この場合、すなわち前進走行中の車両１０が所定の低μ路に進入する前における、車両１０の駆動力Ｆwの駆動力配分制御は、例えば次のように実行される。

【0026】

車両１０の駆動輪全体の駆動力Ｆwは、要求駆動力Ｆwdemとなるように制御される。静荷重分配比ｓは、式（１）により算出される。なお、Ｗ［kg］は、車両１０の車重であり、Ｗsf［kg］は、静的な前輪軸重（＝車両１０の静止状態において一対の車軸２４に加わる接地荷重）であり、Ｗsr［kg］は、静的な後輪軸重（＝車両１０の静止状態において一対の車軸３４に加わる接地荷重）である。接地荷重とは、一対の車軸２４又は一対の車軸３４に作用する力のうち、鉛直方向の成分である。これら車重Ｗ、静的な前輪軸重Ｗsf、静的な後輪軸重Ｗsrは、車両１０に搭載された部品及びそれら部品の重量配分に基づいてそれぞれ予め定まっている。静荷重分配比ｓは、車両１０の静止状態における車重Ｗに対する静的な後輪軸重Ｗsrの比率である。
ｓ＝Ｗsr／（Ｗsf＋Ｗsr）＝Ｗsr／Ｗ ・・・・・ （１）

【0027】

例えば、車両走行状態（例えば、加速時、一定速度での走行時、減速時等）及び車両１０の静荷重分配比ｓに応じて、予め定められた分配比ｉ｛＝Ｆwr／（Ｆwf＋Ｆwr）＝Ｆwr／Ｆw｝が設定される。前輪駆動力Ｆwf及び後輪駆動力Ｆwrは、式（２），（３）により算出される。
Ｆwf＝Ｆwdem×（１－ｉ） ・・・・・ （２）
Ｆwr＝Ｆwdem×ｉ ・・・・・ （３）
前輪駆動力Ｆwf及び後輪駆動力Ｆwrが式（２），（３）で算出されたものとなるように、電子制御装置９０は、ＭＧ１トルクＴmg1及びＭＧ２トルクＴmg2をそれぞれ制御する。

【0028】

Ｓ１０の判定が肯定の場合、すなわち前進走行中の車両１０が所定の低μ路に進入した場合における、車両１０の駆動力Ｆwの駆動力配分制御は、例えば次のように実行される。

【0029】

まず、Ｓ２０において、動荷重分配比ｄが算出される。動荷重分配比ｄは、例えば式（４）により算出される。ｈ［m］は、車両１０の重心高、Ｌ［m］は、ホイールベース長である。動荷重分配比ｄは、車両１０の走行状態における車重Ｗに対する動的な後輪軸重Ｗdr［kg］の比率である。
ｄ＝ｓ ＋ （Ａx・ｈ）/（ｇ・Ｌ） ・・・・・ （４）

【0030】

次に、Ｓ３０において、動的な前輪軸重Ｗdf［kg］及び動的な後輪軸重Ｗdrが算出される。動的な前輪軸重Ｗdf及び動的な後輪軸重Ｗdrは、例えば式（５），（６）により算出される。
Ｗdf＝Ｗ×（１－ｄ） ・・・・・ （５）
Ｗdr＝Ｗ×ｄ ・・・・・ （６）

【0031】

次に、Ｓ４０において、トラクションコントロールが実行される。トラクションコントロールとは、一対の前輪２６がスリップしなくなるまで、前輪駆動力Ｆwfを低下させる制御である。トラクションコントロールによる前輪駆動力Ｆwfの低下分を所定量ΔＦwf［N］と記すこととする。

【0032】

次に、Ｓ５０において、摩擦係数μが算出される。摩擦係数μは、例えば式（７）により算出される。ｇ［m/sec^２］は、重力加速度（標準重力加速度は、9.80665［m/sec^２］）である。
μ＝Ｆwf／（Ｗdf×ｇ） ・・・・・ （７）

【0033】

次に、Ｓ６０において、一対の後輪３６の牽引可能駆動力Ｆwrt［N］が算出される。牽引可能駆動力Ｆwrtは、一対の後輪３６が摩擦係数μである所定の低μ路に進入してもスリップせず、車両１０を前進方向に牽引可能な駆動力の上限値（＝限界値）である。牽引可能駆動力Ｆwrtは、例えば式（８）により算出される。
Ｆwrt＝μ×（Ｗdr×ｇ） ・・・・・ （８）

【0034】

次に、Ｓ７０において、後輪駆動力Ｆwrが所定量ΔＦwfだけ増加させられる。ただし、後輪駆動力Ｆwrは、牽引可能駆動力Ｆwrtで制限される。すなわち、後輪駆動力Ｆwrが牽引可能駆動力Ｆwrt以下である場合には、第２電動機ＭＧ２から一対の後輪３６には所定量ΔＦwfだけ増加させられた後輪駆動力Ｆwrが出力される。一方、所定量ΔＦwfだけ増加させられた後輪駆動力Ｆwrが牽引可能駆動力Ｆwrtを超過する場合には、第２電動機ＭＧ２から一対の後輪３６には牽引可能駆動力Ｆwrtが出力される。

【0035】

前輪駆動力ＦwfがＳ４０のトラクションコントロールで制御されたものとなるように、及び、後輪駆動力ＦwrがＳ７０で定められたものとなるように、電子制御装置９０は、ＭＧ１トルクＴmg1及びＭＧ２トルクＴmg2をそれぞれ制御する。Ｓ７０の実行後は、リターンとなる。

【0036】

本実施例の電子制御装置９０によれば、前進走行中において一対の前輪２６が所定の低μ路に進入してスリップしており且つ一対の後輪３６も所定の低μ路に進入すると判定された場合には、前輪駆動力Ｆwfを低下させるとともに後輪駆動力Ｆwrを前輪駆動力Ｆwfの低下分である所定量ΔＦwfだけ増加させる。ただし、一対の後輪３６がスリップしないように後輪駆動力Ｆwrの上限が牽引可能駆動力Ｆwrtに設定される。これにより、車両１０全体の駆動力の低下が抑制されつつ一対の後輪３６のスリップが助長されるのが抑制される。

【0037】

なお、上述したのは本発明の実施例であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

【0038】

前述の実施例では、一対の前輪２６及び一対の後輪３６のそれぞれの走行用の「動力源」は、第１電動機ＭＧ１のみ又は第２電動機ＭＧ２のみであったが、本発明はこれに限らない。例えば、「動力源」は、エンジンとそのエンジンの動力を動力分割機構により電動機及び一対の駆動輪（一対の前輪２６や一対の後輪３６）に分割するものであっても良い。

【符号の説明】

【0039】

１０：四輪駆動車両、２６：一対の前輪、３６：一対の後輪、９０：電子制御装置（制御装置）、Ｆwf：前輪駆動力（一対の前輪の駆動力）、Ｆwr：後輪駆動力（一対の後輪の駆動力）、Ｆwrt：牽引可能駆動力（上限）、ＭＧ１：第１電動機（動力源）、ＭＧ２：第２電動機（動力源）、ΔＦwf：所定量（低下分）

【図1】

【図2】