JP7754111B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、前輪および後輪の両方で駆動力を発生することが可能な四輪駆動車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、四輪駆動車両に関する発明が記載されている。特許文献１に記載された四輪駆動車両は、駆動力源としてエンジンおよびモータを搭載したハイブリッド車両であり、四輪駆動のためのハイブリッド駆動システムを備えている。ハイブリッド駆動システムは、上記のエンジンおよびモータと共に、トランスミッション、リヤ駆動系、フロント駆動系、および、電動トランスファを有している。電動トランスファは、トランスミッションに取り付けられるハウジング、第１入力軸、第２入力軸、遊星歯車セット、リヤ出力軸、および、フロント出力軸を有している。第１入力軸は、トランスミッションを介してエンジンの出力トルクを伝達する。第２入力軸は、チェーン伝動機構を介してフロント出力軸へトルクを伝達する。遊星歯車セットは、サンギヤ、リングギヤ、複数のプラネタリギヤ、および、キャリアを有している。サンギヤは、モータークラッチにより、選択的に、モータのロータに連結される。リングギヤは、第１入力軸に連結されている。キャリアは、第２入力軸およびチェーン伝動機構を介してフロント出力軸に連結されている。リヤ出力軸は、リヤプロペラシャフトに連結されている。また、リヤ出力軸は、第１モードクラッチにより、選択的に、第１入力軸、および、リングギヤに連結される。フロント出力軸は、フロントプロペラシャフトに連結されている。また、フロント出力軸は、第２モードクラッチにより、選択的に、回転が制限される。

なお、特許文献２には、差動制限クラッチの伝達トルク（クラッチ締結力）を調整することにより、前輪および後輪に対する駆動力の配分比を変化させることが可能な四輪駆動車両の駆動力分配装置が記載されている。この特許文献２に記載された四輪駆動車両の駆動力分配装置では、前輪と後輪の回転数差に基づいてクラッチ締結力が求められる。クラッチ締結力は、目標ヨーレートと実ヨーレートの差に基づいて算出される補正係数を掛けて補正される。この特許文献２に記載された四輪駆動車両の駆動力分配装置によれば、車両の旋回時にオーバーステアまたはアンダーステアが生じた場合、それらオーバーステアおよびアンダーステアのいずれに対しても、目標ヨーレートを実現するように車両の挙動を是正することができる。その結果、安定した旋回性能を得ることができる。

米国特許出願公開第２０１２／００７７６３３号 特開平０５－２７８４９０号公報

上記のように、特許文献１に記載された四輪駆動車両は、電動トランスファを備えており、モータの出力トルクで前輪と後輪の駆動力配分（フロント出力軸とリヤ出力軸の駆動トルクの配分比）を制御することができる。例えば、車両の旋回中に、モータの出力トルクで駆動力配分を変化させることにより、アンダーステアまたはオーバーステアを抑制して、車両の挙動を安定させることができる。一般に、車両は、前輪側の駆動力配分が大きいと、旋回中にアンダーステアが発生しやすくなる。反対に、後輪側の駆動力配分が大きいと、旋回中にオーバーステアが発生しやすくなる。また、旋回の初期は、前輪の回転数、および、後輪の回転数は、それぞれ、成り行きであるいは受動的に決まる。そのため、それら前輪と後輪の間に大きな回転数差は発生せず、車両の挙動は安定する。車両は、通常は、前輪と後輪の間に回転数差がなく安定した状態で、アンダーステア傾向となる特性を有している。それに対して、上記のような駆動力配分を制御可能なトランスファを搭載した車両においては、前輪と後輪の回転数差が大きくなり、過剰なアンダーステアまたはオーバーステアが発生する場合に、モータの出力トルクでトランスファの駆動力配分を制御して、前輪と後輪の回転数差を収束させることができる。その結果、過剰なアンダーステアまたはオーバーステアを抑制し、車両の挙動を安定させることができる。

但し、例えば、エンジンの出力トルクが小さく、既にモータで大きなトルクを出力しているような場合には、上記のようなトランスファの駆動力配分の制御におけるモータの出力トルクが不足してしまう可能性がある。そのような場合は、前輪と後輪の回転数差の収束が遅れてしまう。その結果、過剰なアンダーステアまたはオーバーステアを抑制できないおそれがある。あるいは、前輪と後輪の回転数差が大きい状態が長く継続してしまい、車両の挙動が乱れてしまうおそれがある。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、トランスファで前輪および後輪に分配するトルクの配分比を制御し、車両の挙動を適切に安定させることが可能な車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、駆動トルクを出力する主駆動力源と、前記駆動トルクと異なるモータトルクを出力するモータと、前記駆動トルクを前輪および後輪に分配するとともに、前記前輪に分配するトルクと前記後輪に分配するトルクとの配分比を変えることが可能なトランスファと、を備え、前記前輪および前記後輪の両方で駆動力を発生することが可能な車両の制御装置であって、前記トランスファは、第１回転要素、第２回転要素、および、第３回転要素の三つの回転要素が互いに差動回転する差動機構と、前記前輪にトルクを伝達するフロント出力軸と、前記後輪にトルクを伝達するリヤ出力軸と、を有し、前記第１回転要素は、前記モータにトルク伝達可能に連結され、前記第２回転要素は、前記フロント出力軸にトルク伝達可能に連結され、前記第３回転要素は、前記主駆動力源および前記リヤ出力軸にトルク伝達可能に連結されており、前記モータを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記配分比が所定の目標配分比となるように、前記モータトルクを制御する駆動力分配制御を実行するとともに、前記フロント出力軸と前記リヤ出力軸との回転数差が予め定めた基準値よりも大きい場合は、前記駆動力分配制御から外れて、一時的に、前記モータトルクを増大する回転数差抑制制御を実行することを特徴とするものであってもよい。

また、この発明における前記回転数差抑制制御は、前記フロント出力軸の回転数が前記リヤ出力軸の回転数よりも大きい場合は、前記リヤ出力軸の回転数が前記フロント出力軸の回転数と同等以上になる方向（すなわち、アンダーステアを抑制する方向、または、オーバーステアが発生する方向）に、前記モータトルクを増大し、前記リヤ出力軸の回転数が前記フロント出力軸の回転数よりも大きい場合は、前記フロント出力軸の回転数が前記リヤ出力軸の回転数と同等以上になる方向（すなわち、オーバーステアを抑制する方向、または、アンダーステアが発生する方向）に、前記モータトルクを増大する制御であってもよい。

なお、この発明における前記コントローラは、前記車両の挙動および走行状況に基づいて前記基準値を変更するとともに、前記挙動または前記走行状況が、前記回転数差が増大する状況であると判断した場合に、前記基準値を小さくする（すなわち、前記回転数差抑制制御が実行されやすくなる）ように構成してもよい。例えば、前記コントローラは、前記車両が走行する路面の摩擦係数が低いほど、前記基準値を小さくする。あるいは、前記コントローラは、前記車両が大きな凹凸があるような悪路を走行する場合は、前記基準値を小さくする。

そして、この発明における前記差動機構は、前記第１回転要素としてサンギヤ、前記第２回転要素としてキャリア、および、前記第３回転要素としてリングギヤを有する遊星歯車機構であってもよい。また、この発明における前記リヤ出力軸は、前記主駆動力源および前記遊星歯車機構と同一の回転軸線上に配置されていてもよい。そして、この発明における前記フロント出力軸は、前記リヤ出力軸と異なる回転軸線上に配置されていてもよい。

この発明で制御の対象にする車両は、トランスファの差動機構で駆動トルクを前輪および後輪に分配する四輪駆動車両である。トランスファの差動機構にはモータが連結されており、モータの出力トルク（モータトルク）を制御することにより、前輪に分配するトルクと後輪に分配するトルクの配分比を変えることが可能である。この発明の車両の制御装置は、上記のようなモータトルクを制御して、所定の目標分配比に従って前輪および後輪に分配する駆動トルクの配分比を制御する駆動力分配制御を実行する。

更に、この発明の車両の制御装置は、旋回走行時に、過剰なアンダーステアまたはオーバーステアを抑制するための旋回安定制御を実行する。旋回安定制御では、基準よりも大きいアンダーステアまたはオーバーステアが発生した場合、もしくは、そのような大きいアンダーステアまたはオーバーステアが発生することを予測した場合に、一時的に、あるいは、瞬間的に、モータトルクが増大される。その場合のモータトルクは、基本的な駆動力分配制御から外れるので、通常時に駆動力分配制御に従って出力されるトルクを上回ることが可能である。そのため、車両の旋回走行中に、大きなアンダーステアまたはオーバーステアが発生した場合に、瞬間的に、大きなモータトルクを出力して、過剰なアンダーステアまたはオーバーステアを速やかに抑制することができる。あるいは、車両の旋回走行中に、大きなアンダーステアまたはオーバーステアが発生することを予測した場合に、瞬間的に、大きなモータトルクを出力して、過剰なアンダーステアまたはオーバーステアの発生を未然に防ぐことができる。

一方、この発明の車両の制御装置は、フロント出力軸とリヤ出力軸の回転数差が基準値を超える場合、すなわち、前輪と後輪の回転数差が大きい場合に、回転数差抑制制御を実行する。回転数差抑制制御では、基準値を超える大きな前輪と後輪の回転数差が発生した場合、もしくは、そのような大きな回転数差が発生することを予測した場合に、一時的に、あるいは、瞬間的に、モータトルクが増大される。その場合のモータトルクは、基本的な駆動力分配制御から外れるので、通常時に駆動力分配制御に従って出力されるトルクを上回ることが可能である。そのため、前輪と後輪の回転数差が過大になり、車両の挙動が乱れてしまう可能性がある場合に、瞬間的に、大きなモータトルクを出力して、そのような過大な回転数差を速やかに抑制することができる。あるいは、前輪と後輪との回転数差が過大になることを予測した場合に、瞬間的に、大きなモータトルクを出力して、そのような過大な回転数差の発生を未然に防ぐことができる。

したがって、この発明の車両の制御装置によれば、トランスファに連結するモータのモータトルクで前輪および後輪に分配するトルクの配分比を制御し、車両の挙動を適切に安定させることができる。

図１は、この発明で制御の対象にする車両を説明するための図面である。図１の（ａ）は、車両の全体的な構成を示す模式図である。図１の（ｂ）は、車両に搭載されるトランスファの詳細な構成を示すスケルトン図である。 図２は、この発明の車両の制御装置によって実行される“旋回安定制御”の一例を説明するためのフローチャートである。 図３は、図２のフローチャートに示す制御を実行し、旋回走行中の過剰なアンダーステアを抑制する場合の、遊星歯車機構における各回転要素の回転数の変化、および、モータトルクの方向を説明するための共線図である。 図４は、図２のフローチャートに示す制御を実行し、旋回走行中の過剰なオーバーステアを抑制する場合の、遊星歯車機構における各回転要素の回転数の変化、および、モータトルクの方向を説明するための共線図である。 図５は、この発明の車両の制御装置によって実行される“回転数差抑制制御”の一例を説明するためのフローチャートである。 図６は、図５のフローチャートに示す制御を実行し、前輪と後輪の過大な回転数差（後輪の回転数＞前輪の回転数）を抑制する場合の、遊星歯車機構における各回転要素の回転数の変化、および、モータトルクの方向を説明するための共線図である。 図７は、図５のフローチャートに示す制御を実行し、前輪と後輪の過大な回転数差（前輪の回転数＞後輪の回転数）を抑制する場合の、遊星歯車機構における各回転要素の回転数の変化、および、モータトルクの方向を説明するための共線図である。

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

この発明の実施形態で制御対象にする車両は、主駆動力源が出力する駆動トルクを前輪と後輪に分配し、それら前輪および後輪の両方で駆動力を発生する四輪駆動車である。車両は、駆動トルクを前輪と後輪に分配するためのトランスファを備えている。トランスファは、三つの回転要素が互いに差動回転する差動機構、および、差動機構のいずれか一つの回転要素に連結するモータを有している。トランスファは、モータの出力トルク（モータトルク）を制御することにより、前輪に分配するトルクと後輪に分配するトルクの配分比を変えることが可能である。また、車両は、主駆動力源として、少なくとも、エンジン（内燃機関）またはモータを備えている。上記のトランスファを構成するモータも駆動力源に成り得るので、主駆動力源としてエンジンを搭載する場合、車両は、エンジンおよびモータを駆動力源とするハイブリッド車両となる。あるいは、主駆動力源として他のモータを搭載する場合、車両は、複数のモータを駆動力源とする電気自動車となる。図１に、この発明の実施形態で制御対象にする車両Ｖｅの一例を示してある。

図１の（ａ）に示す車両Ｖｅは、主駆動力源として、エンジン（ENG）１を備えている。また、車両Ｖｅは、エンジン１が出力する駆動トルクを前輪２と後輪３に伝達して駆動力を発生する四輪駆動車であり、駆動トルクを伝達する自動変速機（AT）４、および、トランスファ（TF）５を備えている。更に、車両Ｖｅは、検出部６、および、コントローラ７を備えている。

エンジン１は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなど、燃料を燃焼させて動力を得る内燃機関である。エンジン１は、出力の調整、ならびに、始動および停止などの作動状態が電気的に制御される。なお、この発明の実施形態で制御の対象にする車両Ｖｅの主駆動力源は、エンジン１に限定されない。車両Ｖｅの主駆動力源は、例えば、駆動トルクを出力する“モータ”であってもよい。あるいは、車両Ｖｅの主駆動力源は、“エンジン”および“モータ”を備えた“ハイブリッド駆動ユニット”であってもよい。

自動変速機４は、例えば、トルクコンバータ（図示せず）を介して、エンジン１の出力軸（図示せず）に連結されている。自動変速機４は、エンジン１の回転数を変速するとともに、エンジン１が出力する駆動トルクをトランスファ５に伝達する。

トランスファ５は、駆動トルクを前輪２と後輪３に分配する。更に、トランスファ５は、前輪２に分配するトルクと後輪３に分配するトルクとの配分比を変更可能に構成されている。具体的には、図１の（ｂ）に示すように、トランスファ５は、“差動機構”、フロント出力軸８、リヤ出力軸９、および、モータ（MG）１０を有している。

“差動機構”は、“第１回転要素”、“第２回転要素”、および、“第３回転要素”の三つの回転要素が互いに差動回転する動力伝達装置である。図１の（ｂ）に示す例では、“差動機構”として、シングルピニオン形式の遊星歯車機構１１が適用されている。

遊星歯車機構１１は、“第１回転要素”としてサンギヤ１１ａ、“第２回転要素”としてキャリア１１ｂ、および、“第３回転要素”としてリングギヤ１１ｃを有している。サンギヤ１１ａは、後述するモータ１０の回転軸１０ａにトルク伝達可能に連結されている。キャリア１１ｂは、後述するフロント出力軸８にトルク伝達可能に連結されている。リングギヤ１１ｃは、エンジン１の出力軸、および、後述するリヤ出力軸９にトルク伝達可能に連結されている。

フロント出力軸８は、前輪２にトルクを伝達する回転軸である。フロント出力軸８の一方（図１の左側）の端部は、フロント駆動軸１２に連結されている。フロント駆動軸１２は、デファレンシャルギヤ１３、および、ドライブシャフト１４などを介して、前輪２に連結されている。フロント出力軸８の他方（図１の右側）の端部は、例えば、チェーン伝動機構１５を介して、遊星歯車機構１１のキャリア１１ｂに連結されている。フロント出力軸８は、後述するリヤ出力軸９と異なる回転軸線ＡＬｆ上に配置されている。

リヤ出力軸９は、後輪３にトルクを伝達する回転軸である。リヤ出力軸９の一方（図１の右側）の端部は、リヤ駆動軸１６に連結されている。リヤ駆動軸１６は、デファレンシャルギヤ１７、および、ドライブシャフト１８などを介して、後輪３に連結されている。リヤ出力軸９の他方（図１の左側）の端部は、遊星歯車機構１１のリングギヤ１１ｃおよびエンジン１の出力軸に連結されている。リヤ出力軸９は、エンジン１および遊星歯車機構１１と同一の回転軸線ＡＬｒ上に配置されている。

モータ１０は、エンジン１および遊星歯車機構１１と同一の回転軸線ＡＬｒ上に配置されている。モータ１０は、エンジン１が出力する駆動トルクと異なるモータトルクを出力する。モータ１０の回転軸１０ａは、遊星歯車機構１１のサンギヤ１１ａに連結されている。モータ１０は、電力が供給されることにより駆動されてトルクを出力する電動機としての機能を有している。また、モータ１０は、外部からトルクを受けて駆動されることによって電力を発生する発電機としての機能も有している。すなわち、モータ１０は、発電機能を有するモータ・ジェネレータであり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどが適用される。なお、モータ１０は、図１の（ｂ）に示すように、遊星歯車機構１１、フロント出力軸８、および、リヤ出力軸９と共に、トランスファ５のハウジング（図示せず）の内部に配置される。あるいは、モータ１０は、遊星歯車機構１１、フロント出力軸８、および、リヤ出力軸９とは別に、トランスファ５のハウジングの外に配置されてもよい。

上記のように構成されたトランスファ５は、遊星歯車機構１１のリングギヤ１１ｃに伝達されるエンジン１の駆動トルクを分割または分配して、フロント出力軸８、および、リヤ出力軸９に伝達する。そのため、トランスファ５は、一種の“動力分割装置”となっている。また、トランスファ５は、遊星歯車機構１１のサンギヤ１１ａに伝達されるモータ１０のモータトルクを制御することにより、遊星歯車機構１１における各回転要素の差動状態を変更することが可能である。したがって、トランスファ５は、モータトルクを制御することにより、フロント出力軸８に分配するトルクと、リヤ出力軸９に分配するトルクとの配分比を制御することが可能である。この発明の実施形態における車両の制御装置では、上記のように、モータトルクによってフロント出力軸８とリヤ出力軸９のトルクの配分比を制御する状態を、“動力分割モード”と称することにする。

検出部６は、車両Ｖｅの制御に用いる各種データを検出する。検出部６は、例えば、前輪２および後輪３の各車輪の回転数をそれぞれ検出する車輪速センサー６ａ、モータ１０の回転数やフロント出力軸８およびリヤ出力軸９の回転数をそれぞれ検出する回転数センサー６ｂ、車両Ｖｅの操舵角度を検出する舵角センサー６ｃ、車両Ｖｅの加速度を検出する加速度センサー６ｄ、車両Ｖｅのヨーレートを検出するヨーレートセンサー６ｅ、車両Ｖｅの運転モードを検出する運転モードセレクトスイッチ６ｆなどの各種センサー・機器を有している。そして、検出部６は、後述するコントローラ７と電気的に接続されており、上記のような各種センサーや機器・装置等の検出値または算出値に応じた電気信号を検出データとしてコントローラ７に出力する。

コントローラ７は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置である。この発明の実施形態における車両の制御装置では、コントローラ７は、特に、トランスファ５の駆動力配分比を制御する。具体的には、コントローラ７は、トランスファ５に接続するモータ１０のモータトルクを制御する。コントローラ７には、上記の検出部６で検出または算出された各種データが入力される。コントローラ７は、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行う。そして、コントローラ７は、その演算結果を制御指令信号として出力し、上記のようなモータトルクを制御するように構成されている。なお、図１では一つのコントローラ７が設けられた例を示しているが、コントローラ７は、制御する装置や機器毎に、あるいは制御内容毎に、複数設けられていてもよい。

なお、この発明の実施形態における車両Ｖｅの構成（ギヤトレーン）は、上記の図１に示す例に限定されない。例えば、前述した特許文献１に開示されているような“ハイブリッド車両”の構成や、前述した特許文献２に開示されている“車両”に、上記のようなトランスファ５を適用した構成も、この発明の実施形態における制御の対象にすることができる。また、トランスファ５を構成する“差動機構”は、上記のようなシングルピニオン形式の遊星歯車機構１１の他に、例えば、“ダブルピニオン形式の遊星歯車機構”や、“その他の形式の遊星歯車機構”を適用してもよい。

この発明の実施形態における車両の制御装置は、前述した動力分割モードにおいて、駆動力分配制御を実行する。駆動力分配制御は、トランスファ５の遊星歯車機構１１でフロント出力軸８およびリヤ出力軸９に分配するトルクの配分比を所定の目標配分比にするように、モータトルクを制御する。目標配分比は、車両Ｖｅの走行状態や運転者の操作等に応じて、適宜、設定される。

更に、この発明の実施形態における車両の制御装置は、動力分割モードにおいて、上記のような駆動力分配制御を実行するとともに、車両Ｖｅが旋回走行する際に基準よりも大きなアンダーステアまたはオーバーステアが発生した場合には、旋回安定制御を実行する。旋回安定制御は、上記のような過剰なアンダーステアまたはオーバーステアを抑制するため、一時的に、駆動力分配制御から外れて、瞬間的に、大きなモータトルクをモータ１０に出力させる制御である。

また、他の例では、この発明の実施形態における車両の制御装置は、動力分割モードにおいて、上記のような駆動力分配制御を実行するとともに、前輪２と後輪３の回転数差、すなわち、フロント出力軸８とリヤ出力軸９の回転数差が基準値よりも大きい場合には、回転数差抑制制御を実行する。回転数差抑制制御は、上記のような過大な回転数差を抑制するため、一時的に、駆動力分配制御から外れて、瞬間的に、大きなモータトルクをモータ１０に出力させて、過大な回転数差を低減する制御である。

具体的には、この発明の実施形態における車両の制御装置は、以下のフローチャートに示す制御を実行する。図２のフローチャートは、動力分割モードにおいて、駆動力分配制御を実行するとともに、旋回安定制御を実行する例を示している。

図２のフローチャートで、先ず、ステップＳ１では、車両Ｖｅの運転モードが、動力分割モードであるか否かが判断される。動力分割モードは、例えば、運転者が運転モードのセレクトスイッチ（図示せず）を操作することによって設定される。あるいは、デフォルトで動力分割モードが設定されており、運転者がセレクトスイッチを操作することによって設定が解除される。もしくは、車両Ｖｅの走行状態に応じて、自動的に、動力分割モードが設定される。

車両Ｖｅの運転モードが、動力分割モードではないことにより、このステップＳ１で“Ｎｏ”と判断された場合は、以降の制御を実行することなく、この図２のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

それに対して、車両Ｖｅの運転モードが、動力分割モードであることにより、ステップＳ１で“Ｙｅｓ”と判断された場合には、ステップＳ２へ進む。

ステップＳ２では、車両Ｖｅが旋回走行を開始したか否かが判断される。車両Ｖｅの旋回走行は、従来と同様に、例えば、舵角センサー６ｃの検出値や、操舵装置（図示せず）の作動状態等に基づいて判断することができる。

未だ、車両Ｖｅが旋回走行を開始していないことにより、このステップＳ２で“Ｎｏ”と判断された場合は、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、駆動力分配制御が実行される。前述したように、駆動力分配制御では、所定の目標配分比に基づいて、モータ１０のモータトルクが制御される。このステップＳ３で、駆動力分配制御が実行されると、この図２のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

それに対して、車両Ｖｅが旋回走行を開始したことにより、ステップＳ３で“Ｙｅｓ”と判断された場合には、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、旋回安定制御を開始すべきか否かが判断される。すなわち、旋回安定制御を開始する条件が成立したか否かが判断される。旋回安定制御は、車両Ｖｅが旋回走行する際に、予め定めた基準よりも大きなアンダーステアまたはオーバーステアが発生した場合に実行される。もしくは、旋回安定制御は、車両Ｖｅが旋回走行する際に、予め定めた基準よりも大きなアンダーステアまたはオーバーステアが発生することを予測した場合に実行される。

車両Ｖｅのアンダーステアまたはオーバーステアは、舵角や、加速度センサー６ｄおよびヨーレートセンサー６ｅなどの検出値に基づいて判断することができる。例えば、舵角に対して、加速度センサー６ｄやヨーレートセンサー６ｅの検出値から算出した車両Ｖｅの重心点横滑り角が小さい場合に、アンダーステアが発生していると判断できる。反対に、舵角に対して、重心点横滑り角が大きい場合に、オーバーステアが発生していると判断できる。また、フロント出力軸８の回転数がリヤ出力軸９の回転数よりも大きい場合に、アンダーステアが発生していると判断できる。反対に、リヤ出力軸９の回転数がフロント出力軸８の回転数よりも大きい場合に、オーバーステアが発生していると判断できる。あるいは、車両Ｖｅの挙動および走行状況に基づいて、アンダーステアまたはオーバーステアの発生を予測してもよい。例えば、車速が、予め定めた基準の車速よりも高い場合に、アンダーステアの発生を予測できる。また、舵角が、予め定めた基準の舵角よりも大きい場合に、アンダーステアの発生を予測できる。また、車両Ｖｅが走行する路面の摩擦係数が、予め定めた基準の摩擦係数よりも低い場合に、アンダーステアの発生を予測できる。また、車両Ｖｅが大きな凹凸があるような悪路や、砂地、泥濘路、雪道等を走行する場合に、アンダーステアの発生を予測できる。また、車両Ｖｅが走行する路面のカント（または、バンク角）が、旋回方向に対して逆カント（逆バンク角）である場合に、アンダーステアの発生を予測できる。

旋回安定制御を開始する条件が成立していないことにより、このステップＳ４で“Ｎｏ”と判断された場合は、前述のステップＳ３へ進む。この場合は、車両Ｖｅが旋回走行中であるが、車両Ｖｅの挙動を乱すような過剰なアンダーステアまたはオーバーステアは発生しないと判断できるので、旋回安定制御は実行されず、通常の駆動力分配制御が実行される。

それに対して、旋回安定制御を開始する条件が成立したことにより、ステップＳ４で“Ｙｅｓ”と判断された場合には、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、旋回安定制御が実行される。旋回安定制御は、アンダーステア抑制制御、または、オーバーステア抑制制御と称してもよく、旋回走行中に発生した、もしくは、発生を予測した、過剰なアンダーステアまたはオーバーステアを抑制するための制御である。

前述したように、旋回安定制御は、車両Ｖｅが旋回走行する際に、実際に、基準よりも大きいアンダーステアまたはオーバーステアが発生したことを制御の開始条件にしている。あるいは、車両Ｖｅが旋回走行する際に、上記のような車両Ｖｅの挙動および走行状況に基づいて、基準よりも大きいアンダーステアまたはオーバーステアの発生を予測したことを制御開始条件にしている。それに加えて、例えば、車両Ｖｅに、走行する路面状況に適した運転モードを手動で選択するセレクトスイッチ等が設けられている場合には、上記のような悪路や雪道などに適応した運転モードが選択されたことを制御開始条件とすることができる。したがって、旋回安定制御は、車両Ｖｅが旋回走行を開始した直後に、上記のような制御開始条件が成立することによって実行される。なお、例えば、サーキットでの走行を目的としたスポーツ走行に適応した運転モード（スポーツモード、サーキットモード等）が選択された場合は、車両Ｖｅの旋回走行時には常に旋回安定制御を実行するようにしてもよい。

そして、旋回安定制御では、一時的に、通常の駆動力分配制御から外れて、瞬間的に、大きなモータトルクがモータ１０から出力される。モータトルクは、通常は、モータ１０の定格出力等に基づき、上限トルク以下の範囲で出力される。但し、一時的、あるいは、瞬間的であれば、上限トルクを超えて出力することも可能である。例えば、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定めた極短時間であれば、上限トルクを超える大きなモータトルクをモータ１０で出力することが可能である。なお、例えば、上述のようなスポーツモードが選択された場合は、通常よりも（例えば、ノーマルモードよりも）、より大きなモータトルクを出力するようにしてもよい。あるいは、通常の駆動力配分比の範囲（０：１００から１００：０）を超えて、大きなモータトルクを出力するようにしてもよい。このステップＳ５で、旋回安定制御が実行されると、この図２のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

上記のように旋回安定制御を実行した場合の作用を説明するため、図３に、遊星歯車機構１１の共線図（または、速度線図）を示してある。図３の共線図は、“Ｓ”を付けた縦軸に、サンギヤ１１ａおよびモータ１０の回転数を示し、“Ｃ”を付けた縦軸に、キャリア１１ｂおよびフロント出力軸８の回転数を示し、“Ｒ”を付けた縦軸に、リングギヤ１１ｃ、エンジン１、および、リヤ出力軸９の回転数を示してある。図３の共線図において、破線は、過剰なアンダーステアが発生した状態を示している。車両Ｖｅは、アンダーステアの状態では、前輪２の回転数が後輪３の回転数よりも高くなる。そのため、図３の共線図では、キャリア１１ｂおよびフロント出力軸８の回転数が、リングギヤ１１ｃおよびリヤ出力軸９の回転数よりも高くなっている。そのような過剰なアンダーステアを抑制するために、旋回安定制御では、図３の共線図において、実線で示すように、一時的、または、瞬間的に、車両Ｖｅがオーバーステアになるように、モータ１０から大きなモータトルクが出力される。図３の共線図で黒い太線の矢印で示すように、サンギヤ１１ａおよびモータ１０の回転数が低下する（０に近づく）方向に、モータトルクが出力される。このような旋回安定制御によって、旋回走行中の過剰なアンダーステアを抑制し、車両Ｖｅの挙動を安定させることができる。

また、図４の共線図において、破線は、過剰なオーバーステアが発生した状態を示している。車両Ｖｅは、オーバーステアの状態では、後輪３の回転数が前輪２の回転数よりも高くなる。そのため、図４の共線図では、リングギヤ１１ｃおよびリヤ出力軸９の回転数が、キャリア１１ｂおよびフロント出力軸８の回転数よりも高くなっている。そのような過剰なオーバーステアを抑制するために、旋回安定制御では、図４の共線図において、実線で示すように、一時的、または、瞬間的に、車両Ｖｅがアンダーステアになるように、モータ１０から大きなモータトルクが出力される。図４の共線図で黒い太線の矢印で示すように、サンギヤ１１ａおよびモータ１０の回転数が増大する（０から遠ざかる）方向に、モータトルクが出力される。このような旋回安定制御によって、旋回走行中の過剰なオーバーステアを抑制し、車両Ｖｅの挙動を安定させることができる。

図５のフローチャートは、動力分割モードにおいて、駆動力分配制御を実行するとともに、回転数差抑制制御を実行する例を示している。

図５のフローチャートで、先ず、ステップＳ１１では、車両Ｖｅの運転モードが、動力分割モードであるか否かが判断される。動力分割モードは、例えば、運転者が運転モードのセレクトスイッチ（図示せず）を操作することによって設定される。あるいは、デフォルトで動力分割モードが設定されており、運転者がセレクトスイッチを操作することによって設定が解除される。もしくは、車両Ｖｅの走行状態に応じて、自動的に、動力分割モードが設定される。

車両Ｖｅの運転モードが、動力分割モードではないことにより、このステップＳ１１で“Ｎｏ”と判断された場合は、以降の制御を実行することなく、この図５のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

それに対して、車両Ｖｅの運転モードが、動力分割モードであることにより、ステップＳ１１で“Ｙｅｓ”と判断された場合には、ステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、前輪２と後輪３の回転数差が発生したか否かが判断される。具体的には、フロント出力軸８とリヤ出力軸９の回転数差が発生したか否かが判断される。例えば、車輪速センサー６ａや回転数センサー６ｂなどの検出値を基に、上記の回転数差を判定することができる。

未だ、フロント出力軸８とリヤ出力軸９の回転数差は発生していないことにより、このステップＳ１２で“Ｎｏ”と判断された場合は、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３では、駆動力分配制御が実行される。前述したように、駆動力分配制御では、所定の目標配分比に基づいて、モータ１０のモータトルクが制御される。このステップＳ３で、駆動力分配制御が実行されると、この図５のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

それに対して、フロント出力軸８とリヤ出力軸９の回転数差が発生したことにより、ステップＳ１２で“Ｙｅｓ”と判断された場合には、ステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、フロント出力軸８とリヤ出力軸９の回転数差が所定の基準値よりも大きいか否かが判断される。この場合の基準値は、車両Ｖｅの挙動が乱れてしまうおそれのある回転数差の状態を判断するための閾値である。フロント出力軸８とリヤ出力軸９の回転数差が基準値よりも大きい場合に、車両Ｖｅの挙動が乱れてしまうおそれがあると判断される。この基準値は、例えば、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定められている。

フロント出力軸８とリヤ出力軸９の回転数差が基準値以下であることにより、このステップＳ１４で“Ｎｏ”と判断された場合は、前述のステップＳ１３へ進む。この場合は、フロント出力軸８とリヤ出力軸９の回転数差が発生しているものの、車両Ｖｅの挙動を乱すような過大な回転数差ではないと判断できるので、旋回安定制御は実行されず、通常の駆動力分配制御が実行される。

それに対して、フロント出力軸８とリヤ出力軸９の回転数差が基準値よりも大きいことにより、ステップＳ１３で“Ｙｅｓ”と判断された場合には、ステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１５では、回転数差抑制制御を開始すべきか否かが判断される。すなわち、回転数差抑制制御を開始する条件が成立したか否かが判断される。回転数差抑制制御は、基本的には、上記のような、予め定めた基準値を閾値として、フロント出力軸８とリヤ出力軸９の回転数差が基準値を超えた場合に実行される。それに加えて、回転数差抑制制御の開始を判断する基準値は、車両Ｖｅの挙動および走行状況に基づいて変更することもできる。車両Ｖｅの挙動または走行状況が、フロント出力軸８とリヤ出力軸９の回転数差が増大する状況であると判断した場合に、上記の基準値を小さくしてもよい。閾値である基準値を小さくすることにより、回転数差抑制制御が実行されやすくなる。例えば、車両Ｖｅが走行する路面の摩擦係数が低いほど、基準値を小さくする。あるいは、車両Ｖｅが大きな凹凸があるような悪路や、砂地、泥濘路、雪道等を走行する場合に、基準値を小さくする。それに加えて、例えば、車両Ｖｅに、走行する路面状況に適した運転モードを手動で選択するセレクトスイッチ等が設けられている場合には、上記のような悪路や雪道などに適応した運転モードが選択された際に、上記の基準値を小さくしてもよい。

回転数差抑制制御を開始する条件が成立していないことにより、このステップＳ１５で“Ｎｏ”と判断された場合は、前述のステップＳ１３へ進む。この場合も、フロント出力軸８とリヤ出力軸９の回転数差が発生しているものの、回転数差抑制制御を必要とするほど車両Ｖｅの挙動を乱すような過大な回転数差ではないと判断できるので、旋回安定制御は実行されず、通常の駆動力分配制御が実行される。

それに対して、回転数差抑制制御を開始する条件が成立したことにより、ステップＳ１５で“Ｙｅｓ”と判断された場合には、ステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１６では、回転数差抑制制御が実行される。回転数差抑制制御は、上記のようなフロント出力軸８とリヤ出力軸９の過大な回転数差を抑制するための制御である。前述したように、回転数差抑制制御では、一時的に、通常の駆動力分配制御から外れて、瞬間的に、大きなモータトルクがモータ１０から出力される。モータトルクは、通常は、モータ１０の定格出力等に基づき、上限トルク以下の範囲で出力される。但し、一時的、あるいは、瞬間的であれば、上限トルクを超えて出力することも可能である。例えば、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定めた極短時間であれば、上限トルクを超える大きなモータトルクをモータ１０で出力することが可能である。このステップＳ１６で、回転数差抑制制御が実行されると、この図５のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

上記のように回転数差抑制制御を実行した場合の作用を説明するため、図６に、遊星歯車機構１１の共線図（または、速度線図）を示してある。図６の共線図は、“Ｓ”を付けた縦軸に、サンギヤ１１ａおよびモータ１０の回転数を示し、“Ｃ”を付けた縦軸に、キャリア１１ｂおよびフロント出力軸８の回転数を示し、“Ｒ”を付けた縦軸に、リングギヤ１１ｃ、エンジン１、および、リヤ出力軸９の回転数を示してある。図６の共線図において、破線は、リヤ出力軸９の回転数がフロント出力軸８の回転数よりも大きい、過大な回転数差が発生した状態を示している。そのような過大な回転数差を抑制するために、回転数差抑制制御では、図５の共線図において、実線で示すように、一時的、または、瞬間的に、回転数差が０になるように、モータ１０から大きなモータトルクが出力される。図５の共線図で黒い太線の矢印で示すように、サンギヤ１１ａおよびモータ１０の回転数が増大する（０から遠ざかる）方向に、モータトルクが出力される。このような回転数差抑制制御によって、走行中の過大な回転数差を抑制し、車両Ｖｅの挙動を安定させることができる。

また、図７の共線図において、破線は、フロント出力軸８の回転数がリヤ出力軸９の回転数よりも大きい、過大な回転数差が発生した状態を示している。そのような過大な回転数差を抑制するために、回転数差抑制制御では、図７の共線図において、実線で示すように、一時的、または、瞬間的に、回転数差が０になるように、モータ１０から大きなモータトルクが出力される。図７の共線図で黒い太線の矢印で示すように、サンギヤ１１ａおよびモータ１０の回転数が減少する（０に近づく）方向に、モータトルクが出力される。このような回転数差抑制制御によって、走行中の過大な回転数差を抑制し、車両Ｖｅの挙動を安定させることができる。

したがって、この発明の実施形態における車両の制御装置によれば、トランスファ５に連結するモータ１０のモータトルクで、前輪２および後輪３に分配するトルクの配分比を制御することにより、車両Ｖｅの挙動を適切に安定させることができる。

１ エンジン（主駆動力源：ENG）
２ 前輪
３ 後輪
４ 自動変速機（AT）
５ トランスファ（TF）
６ 検出部
６ａ （検出部の）車輪速センサー
６ｂ （検出部の）回転数センサー
６ｃ （検出部の）舵角センサー
６ｄ （検出部の）加速度センサー
６ｅ （検出部の）ヨーレートセンサー
６ｆ （検出部の）運転モードセレクトスイッチ
７ コントローラ（ECU）
８ フロント出力軸
９ リヤ出力軸
１０ モータ（MG）
１０ａ （モータの）回転軸
１１ 遊星歯車機構（差動機構）
１１ａ （遊星歯車機構の）サンギヤ
１１ｂ （遊星歯車機構の）キャリア
１１ｃ （遊星歯車機構の）リングギヤ
１２ フロント駆動軸
１３ デファレンシャルギヤ
１４ ドライブシャフト
１５ チェーン伝動機構
１６ リヤ駆動軸
１７ デファレンシャルギヤ
１８ ドライブシャフト
Ｖｅ 車両

Claims (3)

1. 駆動トルクを出力する主駆動力源と、前記駆動トルクと異なるモータトルクを出力するモータと、前記駆動トルクを前輪および後輪に分配するとともに、前記前輪に分配するトルクと前記後輪に分配するトルクとの配分比を変えることが可能なトランスファと、を備え、前記前輪および前記後輪の両方で駆動力を発生することが可能な車両の制御装置であって、
   前記トランスファは、
   第１回転要素、第２回転要素、および、第３回転要素が互いに差動回転する差動機構と、前記前輪にトルクを伝達するフロント出力軸と、前記後輪にトルクを伝達するリヤ出力軸と、を有し、
   前記第１回転要素は、前記モータにトルク伝達可能に連結され、
   前記第２回転要素は、前記フロント出力軸にトルク伝達可能に連結され、
   前記第３回転要素は、前記主駆動力源および前記リヤ出力軸にトルク伝達可能に連結されており、
   前記モータを制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記配分比が所定の目標配分比となるように、前記モータトルクを制御する駆動力分配制御を実行するとともに、
   前記フロント出力軸と前記リヤ出力軸との回転数差が基準値よりも大きい場合は、前記駆動力分配制御から外れて、一時的に、前記モータトルクを増大する回転数差抑制制御を実行する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置であって、
   前記回転数差抑制制御は、
   前記フロント出力軸の回転数が前記リヤ出力軸の回転数よりも大きい場合は、前記リヤ出力軸の回転数が前記フロント出力軸の回転数と同等以上になる方向に、前記モータトルクを増大し、前記リヤ出力軸の回転数が前記フロント出力軸の回転数よりも大きい場合は、前記フロント出力軸の回転数が前記リヤ出力軸の回転数と同等以上になる方向に、前記モータトルクを増大する制御である
   ことを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両の制御装置であって、
   前記差動機構は、
   前記第１回転要素としてサンギヤ、前記第２回転要素としてキャリア、および、前記第３回転要素としてリングギヤを有する遊星歯車機構であり、
   前記リヤ出力軸は、前記主駆動力源および前記遊星歯車機構と同一の回転軸線上に配置され、
   前記フロント出力軸は、前記リヤ出力軸と異なる回転軸線上に配置されている
   ことを特徴とする車両の制御装置。