JP2002067723A - 4輪駆動電気自動車およびその制御方法 - Google Patents

4輪駆動電気自動車およびその制御方法

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JP2002067723A
JP2002067723A JP2000256255A JP2000256255A JP2002067723A JP 2002067723 A JP2002067723 A JP 2002067723A JP 2000256255 A JP2000256255 A JP 2000256255A JP 2000256255 A JP2000256255 A JP 2000256255A JP 2002067723 A JP2002067723 A JP 2002067723A
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motor
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    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Abstract

(57)【要約】 【課題】 4輪駆動電気自動車の4輪のいずれかにスリ
ップが生じた際に適切なエネルギバランスを得ながら適
切な前後輪トルク配分として動力を出力する。 【解決手段】 4輪のいずれかがスリップしたときに生
じるスリップ制御要求がなされたときには、スリップ輪
のトルクを駆動軸要求トルクTd*に基づいて配分され
るトルクより小さく設定すると共に駆動軸要求トルクT
d*が出力されるよう非スリップ輪のトルクを設定し
(S112)、これらを用いて前後輪トルク比DTを計
算する(S114)。前後輪トルク比DTを所定範囲L
−H内に制限して(S116,S118)、前後輪トル
ク比DTや駆動軸要求トルクTd*などに基づいてエン
ジン出力目標値Pe*やモータトルク指令値Tm1*な
どを設定し(S120)、エンジンやモータなどを駆動
する。これにより、エネルギバランスを得ながら適切な
前後輪トルク配分として動力を出力することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、4輪駆動電気自動
車およびその制御方法に関し、詳しくは、前輪と後輪と
に動力の出力が可能な4輪駆動電気自動車およびその制
御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の4輪駆動電気自動車とし
ては、前輪または後輪の一方を駆動する内燃機関と他方
を駆動する電動機とを備え、内燃機関により駆動される
駆動輪のスリップ制御の際に電動機により駆動される駆
動輪に出力されるトルクを調節するものが提案されてい
る(例えば、特開平7−117512号公報など)。こ
の装置では、内燃機関により駆動される駆動輪のスリッ
プが検出されたときには、スリップした駆動輪への駆動
力を小さくし、この小さくした駆動力に相当する駆動力
を電動機により駆動される駆動輪から出力する。これに
より車両全体としての駆動力の低下を防止している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た4輪駆動電気自動車では、内燃機関により駆動される
駆動輪のスリップ制御の際には電動機により駆動される
駆動輪に出力されるトルクを調節するが、電動機により
駆動される駆動輪のスリップ制御については何ら行なわ
れない。4輪駆動車のスリップ制御では、4輪のいずれ
かにスリップが生じた際に行なわれるのが望ましく、前
輪か後輪の一方のみのスリップ制御では不十分である。
また、内燃機関からの動力と電動機からの動力を用いて
駆動するいわゆるハイブリッド型の4輪駆動電気自動車
では、車両のエネルギ効率を高くする目的からスリップ
制御の際でもエネルギバランスを考慮して内燃機関を運
転制御するのが望ましいが、内燃機関によるトルク制御
の制御性と電動機によるトルク制御の制御性とが異なる
ことから、エネルギバランスを考慮したスリップ制御は
複雑なものとなる。さらに、内燃機関を搭載せずに二次
電池から供給される電力を用いて電動機により駆動する
4輪駆動電気自動車では、スリップ制御の際に二次電池
の残容量(SOC)、即ち走行可能距離を考慮する必要
もある。
【0004】本発明の4輪駆動電気自動車およびその制
御方法は、4輪のいずれかにスリップが生じた際により
適切なスリップ制御を行なうことを目的の一つとする。
また、本発明の4輪駆動電気自動車およびその制御方法
は、スリップ制御の際でもより適切なエネルギバランス
を得ることを目的の一つとする。
【0005】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の4輪駆動電気自動車およびその制御方法は、上述
の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を
採った。
【0006】本発明の4輪駆動電気自動車は、前輪と後
輪とに動力の出力が可能な4輪駆動電気自動車であっ
て、前輪に動力の出力が可能な第1電動機を有する前輪
系動力出力手段と、後輪に動力の出力が可能な第2電動
機を有する後輪系動力出力手段と、前輪および/または
後輪の空転によるスリップを検出するスリップ検出手段
と、該スリップ検出手段によるスリップの検出に基づい
て配分された動力が前輪と後輪とに出力されるよう前記
前輪系動力出力手段と前記後輪系動力出力手段とを駆動
制御する駆動制御手段とを備えることを要旨とする。
【0007】この本発明の4輪駆動電気自動車では、駆
動制御手段が、スリップ検出手段による前輪や後輪の空
転によるスリップの検出に基づいて配分された動力が前
輪と後輪とに出力されるよう前輪に動力の出力が可能な
第1電動機を有する前輪系動力出力手段と後輪に動力の
出力が可能な第2電動機を有する後輪系動力出力手段と
を駆動制御する。これにより、より適切な動力を前輪お
よび後輪に出力することができる。
【0008】こうした本発明の4輪駆動電気自動車にお
いて、前記駆動制御手段は、前記スリップ検出手段によ
りスリップが検出されたときには、該スリップを検出し
た輪へ出力される動力が小さくなるよう動力を配分する
手段であるものとすることもできる。こうすれば、スリ
ップ状態を解除することができる。
【0009】また、本発明の4輪駆動電気自動車におい
て、前記駆動制御手段は、所定範囲内の配分比で動力を
配分する手段であるものとすることもできる。こうすれ
ば、所定範囲内の分配比をもって前輪と後輪とに動力を
出力することができる。
【0010】さらに、本発明の4輪駆動電気自動車にお
いて、前輪および後輪に出力すべき要求動力を入力する
要求動力入力手段を備え、前記駆動制御手段は、前記ス
リップ検出手段によりスリップが検出されないときには
前記要求動力入力手段により入力された要求動力を所定
の配分比で配分し、前記スリップ検出手段によりスリッ
プが検出されたときには該スリップが検出された輪に前
記要求動力を前記所定の配分比で配分した際の動力より
小さな動力を配分すると共に前記要求動力が前輪と後輪
とに出力されるようスリップが検出されなかった輪に動
力を配分する手段であるものとすることもできる。こう
すれば、スリップの際でも要求動力を出力することがで
きる。動力を所定範囲の配分比で配分するこの態様の本
発明の4輪駆動電気自動車において、前記駆動制御手段
は、前記要求動力を前輪と後輪とに配分したときの配分
比が前記所定範囲の配分比にならないとき、該要求動力
に拘わらず、前記所定範囲の配分比となるよう前記スリ
ップが検出されなかった輪に配分される動力を調整する
手段であるものとすることもできる。こうすれば、前後
輪から出力される動力バランスをより適正なものとする
ことができる。
【0011】あるいは、本発明の4輪駆動電気自動車に
おいて、内燃機関と、該内燃機関からの動力を用いて発
電可能な発電電動機とを備え、前記駆動制御手段は、前
記内燃機関からの動力を用いて前記発電電動機により発
電された電力が前記第1電動機と前記第2電動機とによ
り消費されるよう該内燃機関と該発電電動機とを制御す
る手段であるものとすることもできる。こうすれば、内
燃機関からの動力を用いて発電電動機により発電した電
力で第1電動機と第2電動機とを駆動することができ
る。即ち、二次電池を備えるものとしても、スリップの
有無に拘わらず、二次電池の充放電を伴うことなく、第
1電動機と第2電動機とを駆動することができる。
【0012】この内燃機関と発電電動機とを備える態様
の本発明の4輪駆動電気自動車において、前記前輪系動
力出力手段は、前記第1電動機に連結されると共に前輪
の駆動軸に連結された前輪伝達軸と前記内燃機関の出力
軸と前記発電電動機の回転軸とに接続され該三つの軸の
うちのいずれかの軸から動力が入力されたときには該動
力を定トルク比で他の二つの軸に分割すると共に該三つ
の軸のうちのいずれか二つの軸から動力が入力されたと
きには該入力された動力を統合して他の軸に出力する動
力分割統合手段を備えるものとすることもできる。
【0013】また、内燃機関と発電電動機とを備える態
様の本発明の4輪駆動電気自動車において、前記後輪系
動力出力手段は、前記第2電動機に連結されると共に後
輪の駆動軸に連結された後輪伝達軸と前記内燃機関の出
力軸と前記発電電動機の回転軸とに接続され該三つの軸
のうちのいずれかの軸から動力が入力されたときには該
動力を定トルク比で他の二つの軸に分割すると共に該三
つの軸のうちのいずれか二つの軸から動力が入力された
ときには該入力された動力を統合して他の軸に出力する
動力分割統合手段を備えるものとすることもできる。
【0014】本発明の4輪駆動電気自動車の制御方法
は、前輪に動力の出力が可能な第1電動機を有する前輪
系動力出力手段と、後輪に動力の出力が可能な第2電動
機を有する後輪系動力出力手段とを備える4輪駆動電気
自動車の制御方法であって、(a)前輪および/または
後輪の空転によるスリップの有無を検出し、(b)スリ
ップが検出されないときには所定の配分比をもって配分
した要求動力を前輪と後輪とに出力し、スリップが検出
されたときには該スリップが検出された輪に配分される
動力が前記所定の配分比をもって配分したときより小さ
くなる配分比をもって要求動力を前輪と後輪とに出力す
るよう前記前輪系動力出力手段と前記後輪系動力出力手
段とを駆動制御することを要旨とする。
【0015】この本発明の4輪駆動電気自動車の制御方
法によれば、スリップが検出されないときには所定の配
分比をもって配分した要求動力を前輪と後輪とに出力す
ることができ、スリップが検出されたときにはスリップ
が検出された輪に配分される動力が所定の配分比をもっ
て配分したときより小さくなる配分比をもって要求動力
を前輪と後輪とに出力することができる。この結果、ス
リップの有無により、より適切な動力を前輪と後輪とに
出力することができる。しかも、スリップ状態を解除す
ることができる。
【0016】こうした本発明の4輪駆動電気自動車の制
御方法において、前記ステップ(b)は、スリップが検
出されたときには、(b1)該スリップが検出された輪
に出力すべき動力をスリップ輪動力として設定し、(b
2)要求動力から前記スリップ輪動力を減じた動力をス
リップが検出されなかった輪に出力すべき非スリップ輪
動力として設定し、(b3)該設定したスリップ輪動力
と非スリップ輪動力とが対応する輪に出力されるよう前
記前輪系動力出力手段と前記後輪系動力出力手段とを駆
動制御するステップであるものとすることもできる。こ
うすれば、スリップ輪動力を適切に設定することができ
るから、スリップ状態をより適切に解除することができ
る。この態様の本発明の4輪駆動電気自動車の制御方法
において、前記ステップ(b2)は、スリップ輪動力と
非スリップ輪動力との比が所定範囲内にないとき、前記
要求動力に拘わらず、該所定範囲内となるよう非スリッ
プ輪動力を再設定するステップであるものとすることも
できる。こうすれば、スリップ制御時でも前後輪から出
力される動力バランスをより適正なものとすることがで
きる。
【0017】また、本発明の4輪駆動電気自動車の制御
方法において、前記4輪駆動電気自動車は、内燃機関
と、該内燃機関からの動力を用いて発電可能な発電電動
機とを備え、前記ステップ(b)は、前記内燃機関から
の動力を用いて前記発電電動機により発電された電力が
前記第1電動機と前記第2電動機とにより消費されるよ
う該内燃機関と該発電電動機とを駆動制御するステップ
であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関
からの動力を用いて発電電動機により発電した電力で第
1電動機と第2電動機とを駆動することができる。即
ち、二次電池を備えるものとしても、スリップの有無に
拘わらず、二次電池の充放電を伴うことなく、第1電動
機と第2電動機とを駆動することができる。
【0018】この4輪駆動電気自動車が内燃機関と発電
電動機とを備える態様の本発明の4輪駆動電気自動車の
制御方法において、前記前輪系動力出力手段は、前記第
1電動機に連結されると共に前輪の駆動軸に連結された
前輪伝達軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電電動機の
回転軸とに接続され該三つの軸のうちのいずれかの軸か
ら動力が入力されたときには該動力を定トルク比で他の
二つの軸に分割すると共に該三つの軸のうちのいずれか
二つの軸から動力が入力されたときには該入力された動
力を統合して他の軸に出力する動力分割統合手段を備
え、前記ステップ(b)は、前記内燃機関からの動力の
前記動力分割統合手段による分割または統合に基づいて
前記発電電動機により発電された電力が前記第1電動機
と前記第2電動機とにより消費されるよう前記前輪系動
力出力手段と前記後輪系動力出力手段と前記内燃機関と
前記発電電動機とを駆動制御するステップであるものと
することもできる。
【0019】また、4輪駆動電気自動車が内燃機関と発
電電動機とを備える態様の本発明の4輪駆動電気自動車
の制御方法において、前記後輪系動力出力手段は、前記
第2電動機に連結されると共に後輪の駆動軸に連結され
た後輪伝達軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電電動機
の回転軸とに接続され該三つの軸のうちのいずれかの軸
から動力が入力されたときには該動力を定トルク比で他
の二つの軸に分割すると共に該三つの軸のうちのいずれ
か二つの軸から動力が入力されたときには該入力された
動力を統合して他の軸に出力する動力分割統合手段を備
え、前記ステップ(b)は、前記内燃機関からの動力の
前記動力分割統合手段による分割または統合に基づいて
前記発電電動機により発電された電力が前記第1電動機
と前記第2電動機とにより消費されるよう前記前輪系動
力出力手段と前記後輪系動力出力手段と前記内燃機関と
前記発電電動機とを駆動制御するステップであるものと
することもできる。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例である
動力出力装置を搭載したハイブリッド4輪駆動電気自動
車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイ
ブリッド自動車は、図示するように、主にエンジン22
と、エンジン22のクランクシャフト24に連結されエ
ンジン22からの動力を定トルク比でサンギヤ軸33と
リングギヤ軸37に分割可能なギヤユニット30と、ギ
ヤユニット30のサンギヤ軸33に連結された発電可能
なモータMG1と、リングギヤ軸37に連結されると共
に前輪54,56の前軸50に連結された発電可能なモ
ータMG2と、後輪64,66の後軸60に連結された
発電可能なモータMG3と、モータMG1,MG2,M
G3の各々と電力のやり取りが可能な二次電池70と、
これら全体をコントロールするハイブリッド用電子制御
ユニット(以下、ハイブリッドECUという)80とを
備える。
【0021】エンジン22は、ガソリンで駆動する内燃
機関として構成されており、エンジン用電子制御ユニッ
ト(以下、エンジンECUという)28により運転制御
される。エンジンECU28によるエンジン22の運転
制御は、ハイブリッドECU80から入力されるエンジ
ン出力目標値Pe*に基づいてエンジン22からエンジ
ン出力目標値Pe*を出力可能な運転ポイントのうち最
も効率の良い運転ポイントでエンジン22が運転される
よう燃料噴射量の制御や吸入空気量の制御を行なうこと
によりなされる。
【0022】ギヤユニット30は、サンギヤ32とリン
グギヤ36とその間に複数設けられたプラネタリピニオ
ンギヤ34とからなるプラネタリギヤ31を中心として
構成されている。プラネタリギヤ31のプラネタリピニ
オンギヤ34を連結するキャリア35にはダンパ26を
介してエンジン22のクランクシャフト24が接続され
ており、サンギヤ32にはサンギヤ軸33を介してモー
タMG1が接続されている。リングギヤ36は、クラッ
チC1やクラッチC2の係合状態によりキャリア35や
リングギヤ軸37に接続されるようになっている。リン
グギヤ軸37には、モータMG2の回転軸40に設けら
れたギヤ42とベルト44により連結されたギヤ38が
取り付けられている。モータMG2の回転軸40はギヤ
46とディファレンシャルギヤ52とを介して前軸50
に接続されているから、リングギヤ軸37は前輪54,
56の前軸50に連結されていることになる。
【0023】モータMG1,MG2,MG3は、いずれ
も永久磁石が外周面に貼り付けられたロータと三相コイ
ルが巻き付けられたステータとを備えるPM型の同期発
電電動機として構成されており、二次電池70の端子に
接続された電力ラインL1,L2を正極母線および負極
母線とするインバータ回路72,74,76が各々備え
る6つのスイッチング素子のスイッチングにより生成さ
れる擬似的な三相電流が三相コイルに印加されることに
より駆動する。なお、インバータ回路72,74,76
の各スイッチング素子のスイッチング制御、即ちモータ
MG1,MG2,MG3の駆動制御はモータ用電子制御
ユニット(以下、モータECUという)78により行な
われる。モータECU78によるモータMG1,MG
2,MG3の駆動制御は、ハイブリッドECU80から
入力されるモータMG1,MG2,MG3のトルク指令
Tm1*,Tm2*,Tm3*に基づいてモータMG
1,MG2,MG3からトルク指令Tm1*,Tm2
*,Tm3*に相当するトルクが出力されるようインバ
ータ回路72,74,76のスイッチング素子をスイッ
チング制御することにより行なわれる。
【0024】二次電池70は、例えばニッケル水素電池
やリチウムイオン電池などのように充放電可能な単電池
を複数直列に接続してなる組電池として構成されてお
り、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリEC
Uという)71により管理されている。バッテリECU
71による二次電池70の管理としては、二次電池70
の出力端子に接続された図示しない電流センサや電圧セ
ンサにより検出される充放電電流や端子間電圧に基づい
て行なわれる残容量SOCの演算や、同じく電流センサ
や電圧センサにより検出される充放電電流や端子間電圧
に基づいて行なわれる単電池の均等化、二次電池70に
取り付けられた図示しない温度センサにより検出される
電池温度に基づいて行なわれる冷却管理などが含まれ
る。
【0025】ハイブリッドECU80は、図示しないが
CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成され
ており、処理プログラムを記憶するROMや一時的にデ
ータを記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートなど
を備える。ハイブリッドECU80の通信ポートは、エ
ンジンECU28やバッテリECU71,モータECU
78の通信ポートと接続されており、エンジンECU2
8やバッテリECU71,モータECU78と種々のデ
ータのやり取りが可能となっている。また、ハイブリッ
ドECU80には、車速センサ81からの車速Vやイグ
ニッションスイッチ82からのイグニッション信号,シ
フトレバー83のポジションを検出するシフトポジショ
ンセンサ84からのシフトポジションSP,アクセルペ
ダル85のポジション(踏み込み量)を検出するアクセ
ルペダルポジションセンサ86からのアクセルペダルポ
ジションAP,ブレーキペダル87のポジション(踏み
込み量)を検出するブレーキペダルポジションセンサ8
8からのブレーキペダルポジションBP,前輪54,5
6や後輪64,66の各々に取り付けられた車輪速セン
サ55,57,65,67からの各車輪の車輪速Vw1
〜Vw4などが入力ポートを介して入力されている。さ
らに、ハイブリッドECU80からは、クラッチC1,
C2への駆動信号などが出力ポートを介して出力されて
いる。
【0026】次に、こうして構成された実施例のハイブ
リッド4輪駆動電気自動車20の動作、特に前輪54,
56や後輪64,66のいずれかに空転によるスリップ
が生じた際の駆動制御について説明する。図2は実施例
のハイブリッド4輪駆動電気自動車20のハイブリッド
ECU80により実行される駆動制御ルーチンの一例を
示すフローチャートである。本ルーチンは、所定時間毎
(例えば、8msec毎)に繰り返し実行される。
【0027】駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブ
リッドECU80の図示しないCPUは、まず、車速セ
ンサ81により検出される車速Vやアクセルペダルポジ
ションセンサ86により検出されるアクセルペダルポジ
ションAP,ブレーキペダルポジションセンサ88によ
り検出されるブレーキペダルポジションBP,バッテリ
ECU71により演算されるバッテリSOCなどを入力
ポートや通信ポートを介して読み込む処理を実行する
(ステップS100)。ここで、車速Vについては車速
センサ81により検出されるものを用いたが、車輪速セ
ンサ55,57,65,67により検出される車輪速V
w1〜Vw4から算出するものとしてもよい。
【0028】次に、読み込んだアクセルペダルポジショ
ンAPやブレーキペダルポジションBP,車速Vに基づ
いて車両の駆動軸に要求されるトルクとしての駆動軸要
求トルクTd*を計算する(ステップS102)。実施
例では、アクセルペダルポジションAPとブレーキペダ
ルポジションBPと車速Vと駆動軸要求トルクTd*と
の関係を予め定めてマップとしてハイブリッドECU8
0の図示しないROMに記憶しておき、アクセルペダル
ポジションAPやブレーキペダルポジションBP,車速
Vの入力に対してマップから対応する駆動軸要求トルク
Td*を導出するものとした。アクセルペダルポジショ
ンAPとブレーキペダルポジションBPと車速Vと要求
トルクTd*との関係の一例を示すマップを図3に示
す。なお、実施例では、アクセルペダル85が踏み込ま
れたときに駆動軸要求トルクTd*が正の値となり、ブ
レーキペダル87が踏み込まれたときに駆動軸要求トル
クTd*が負の値となるよう正負を定めた。
【0029】こうして駆動軸要求トルクTd*を求める
と、求めた駆動軸要求トルクTd*と車速Vとバッテリ
SOCとに基づいて運転モードを設定する(ステップS
104)。運転モードの設定は、実施例では、駆動軸要
求トルクTd*が負の値のときにはモータMG2とモー
タMG3を回生制御を行なって前軸50および後軸60
に制動力を出力する制動駆動モードを設定し、駆動軸要
求トルクTd*が正の値で車速Vが比較的遅い速度Vs
以下のときにはエンジン22からの動力を用いずに二次
電池70からの放電電力によりモータMG2とモータM
G3から前軸50と後軸60に駆動力を出力する電動機
駆動モードを設定し、車速Vが速度Vsより大きくバッ
テリSOCが70%以上のときにはエンジン22からの
動力と二次電池70からの放電電力を用いて前軸50と
後軸60とに駆動力を出力する放電駆動モードを設定
し、バッテリSOCが40%未満のときにはエンジン2
2からの動力を用いて二次電池70を充電しながら前軸
50と後軸60とに駆動力を出力する充電駆動モードを
設定し、それら以外のときにはエンジン22からの動力
をトルク変換して二次電池70の充放電を伴わずに前軸
50と後軸60とに駆動力を出力する通常駆動モードを
設定するものとした。この運転モードの設定は、実施例
における基本的な設定の一例であり、運転条件により例
外的に変更される場合がある。また、こうした運転モー
ドの設定の手法については実施例の設定に限定されるも
のではない。
【0030】こうして運転モードが設定されると、設定
された運転モードに基づいてクラッチC1,C2を設定
する(ステップS106)。例えば、電動機駆動モード
や制動駆動モードでは、基本的にはクラッチC1を係合
すると共にクラッチC2を非係合としてリングギヤ軸3
7をプラネタリギヤ31から切り離して、前軸50には
単にモータMG2からの動力が出力されるだけの状態と
され、通常駆動モードや充電駆動モード,放電駆動モー
ドでは、基本的にはクラッチC1を非係合とする共にク
ラッチC2を係合してリングギヤ軸37をプラネタリギ
ヤ31のリングギヤ36に接続し、前軸50にはエンジ
ン22の動力の一部がプラネタリギヤ31を介して直接
出力されると共にモータMG2からも動力の出力が可能
な状態とされる。
【0031】クラッチC1,C2が設定されると、スリ
ップ制御要求の有無を入力する(ステップS108)。
このスリップ制御要求は、実施例では図示しないスリッ
プ判定処理ルーチンを起動して、車輪速センサ55,5
7,65,67により検出される車輪速Vw1〜Vw4
に基づいて前輪54,56,後輪64,66のいずれか
が空転によるスリップを生じているか否かを判定し、ス
リップの有無と前輪のスリップか後輪のスリップかの種
別とをハイブリッドECU80のRAMの所定アドレス
に書き込むことによって行なうものとした。
【0032】スリップ制御要求がある場合は、スリップ
している駆動輪に出力すべきトルク(スリップ輪トルク
Ts1)を設定すると共に駆動軸要求トルクTd*から
スリップ輪トルクTs1を減じてスリップしていない駆
動輪に出力すべきトルク(非スリップ輪トルクTs2)
を設定する(ステップS112)。例えば、駆動軸要求
トルクTd*が値100で前輪54がスリップしている
ときには、前軸50のトルクを40(あるいは30や2
0,10)として設定すると共に後軸60のトルクを6
0(100−40)(あるいは70(100−30)や
80(100−20),90(100−10))のよう
に設定するのである。ここで、スリップ輪トルクTs1
は、スリップしていないときに用いられる前軸50のト
ルクT1と後軸60のトルクT2との比として設定され
る前後輪トルク比DT(DT=T2/T1)により駆動
軸要求トルクTd*が配分されたときの対応するトルク
より小さく設定されるものであり、その程度は車両の種
類や仕様などにより定められる。そして、設定されたス
リップ輪トルクTs1と非スリップ輪トルクTs2とを
用いて前後輪トルク比DTを計算し(ステップS11
4)、計算した前後輪トルク比DTを閾値Lと閾値Hと
により予め設定された範囲内に制限する処理を実行する
(ステップS116,S118)。ここで、閾値Lと閾
値Hは、スリップ制御時の前後輪トルク比DTの許容範
囲を設定する下限値と上限値として設定されるものであ
り、二次電池70の残容量(SOC)やナビゲーション
システムからの道路情報,車両の種類,仕様などにより
定められる。例えば、二次電池70の残容量(SOC)
が小さいときには、電動駆動によるに走行可能距離をよ
り長くするために、前後輪トルク比DTが比較的小さな
値に制限されるよう閾値Lと閾値Hとを設定するのであ
る。
【0033】スリップ制御要求がある場合はこうして求
められた前後輪トルク比DTを用い、スリップ制御要求
がない場合には運転モード等により定められる前後輪ト
ルク比DTを用いると共に、駆動軸要求トルクTd*や
車速V,プラネタリギヤ31のギヤ比ρ(サンギヤの歯
数/リングギヤの歯数)に基づいてエンジン出力目標値
Pe*やモータMG1の目標回転数Nm1*,モータM
G1,MG2,MG3のトルク指令値Tm1*,Tm2
*,Tm3*を設定する(ステップS120)。エンジ
ン出力目標値Pe*やモータ目標回転数Nm1*,モー
タトルク指令値Tm1*,Tm2*,Tm3*の設定
は、運転モードに応じて次のように設定される。
【0034】運転モードが通常駆動モードのときには、
リングギヤ軸37がプラネタリギヤ31のリングギヤ3
6に接続された状態となるから、駆動軸要求トルクTd
*に前軸50の回転数N1(N1=r・V、rは比例定
数)を乗じて計算される駆動軸要求パワーPd*(Pd
*=r・V・Td*)にトルク変換の効率の逆数ηtを
考慮して式(1)によりエンジン出力目標値Pe*を計
算して設定し、エンジン22からエンジン出力目標値P
e*を出力する際に最も効率よくエンジン22が運転さ
れる運転ポイントであるエンジン目標トルクTe*およ
びエンジン目標回転数Ne*とプラネタリギヤ31のギ
ヤ比ρに基づいて式(2)および式(3)によりモータ
MG1の目標回転数Nm1*とトルク指令値Tm1*と
を計算して設定し、エンジン22からの動力のうちリン
グギヤ軸37に直接出力されるトルクTrを考慮しなが
ら駆動軸要求トルクTd*が前後輪トルク比DTで前軸
50と後軸60とに出力されるよう式(4)および式
(5)によりモータMG2,MG3のトルク指令値Tm
2*,Tm3*を計算して設定する。ここで、式中、G
1は前軸50の回転数N1に対するモータMG2の回転
軸40の回転数Nm2(G1=Nm2/N1)、G2は
モータMG2の回転軸40の回転数Nm2に対するリン
グギヤ軸37の回転数Nr(G2=Nr/Nm2)、G
3は後軸60の回転数N2に対するモータMG3の回転
数Nm3(G3=Nm3/N2)である。
【0035】
【数1】
【0036】運転モードが電動機駆動モードのときに
は、基本的にはリングギヤ軸37がプラネタリギヤ31
から切り離されることから、値0をエンジン出力目標値
Pe*とモータMG1の目標回転数Nm1*およびトル
ク指令値Tm1*に設定し、駆動軸要求トルクTd*が
前後輪トルク比DTをもって配分されて前軸50と後軸
60とから出力されるよう式(6)および式(5)によ
りモータMG2,MG3のトルク指令値Tm2*,Tm
3*を計算して設定する。
【0037】
【数2】
【0038】運転モードが充電駆動モードや放電駆動モ
ードのときには、通常駆動モードと同様にリングギヤ軸
37がプラネタリギヤ31のリングギヤ36から接続さ
れた状態となるから、二次電池70の充放電電力Pbと
駆動軸要求パワーPd*との和にトルク変換の効率の逆
数ηtを考慮して式(7)によりエンジン出力目標値P
e*を計算して設定する点を除いて通常駆動モードと同
様にモータMG1の目標回転数Nm1*,モータMG
1,MG2,MG3のトルク指令値Tm1*,Tm2
*,Tm3*を計算して設定する。
【0039】
【数3】
【0040】そして、設定したエンジン出力目標値Pe
*やモータMG1の目標回転数Nm1*,モータMG
1,MG2,MG3のトルク指令値Tm1*,Tm2
*,Tm3*をエンジンECU28やモータECU78
に出力して(ステップS122)、本ルーチンを終了す
る。実施例では、モータMG1,MG2,MG3のトル
ク指令値Tm1*,Tm2*,Tm3*およびモータM
G1の目標回転数Nm1*を受け取ったモータECU7
8は、モータMG1が目標回転数Nm1*で駆動するよ
うにトルク指令値Tm1*を用いながらモータMG1を
回転数制御すると共にモータMG2およびモータMG3
からトルク指令値Tm2*およびトルク指令値Tm3*
に相当するトルクが各々出力されるようにモータMG2
およびモータMG3を駆動制御する。また、エンジン出
力目標値Pe*を受け取ったエンジンECU28は、エ
ンジン22がエンジン出力目標値Pe*に設定された運
転ポイント、即ちエンジン目標トルクTe*とエンジン
目標回転数Ne*とにより設定される運転ポイントで運
転されるようエンジン22の運転制御を行なう。これに
より駆動軸要求トルクTd*が前後輪トルク比DTをも
って前軸50と後軸60から出力される。
【0041】以上説明した実施例のハイブリッド4輪駆
動電気自動車20によれば、アクセルペダル85やブレ
ーキペダル87の踏み込み量に応じた駆動軸要求トルク
Td*をエンジン22からの動力と二次電池70の充放
電電力とを用いて前後輪トルク比DTをもって前軸50
と後軸60とから出力することができる。しかも、前輪
54,56や後輪64,66のいずれかが空転によるス
リップを生じたときには、スリップした輪のトルクが小
さくなるようトルク配分を変更するから、スリップを解
消することができると共にスリップ制御時でも駆動軸要
求トルクTd*を出力することができる。更に、スリッ
プ輪トルクTs1と非スリップ輪トルクTs2とから計
算した前後輪トルク比DTが閾値Lと閾値Hとにより設
定された所定範囲内となるよう前後輪トルク比DTを調
整してトルクを計算するから、スリップ制御時のトルク
配分をより適正なものとすることができる。
【0042】実施例のハイブリッド4輪駆動電気自動車
20では、キャリア35とリングギヤ36との接続と接
続の解除を行なうクラッチC1やリングギヤ軸37とリ
ングギヤ36との接続と接続の解除を行なうクラッチC
2とを備えるものとしたが、図4に例示する変形例のハ
イブリッド4輪駆動電気自動車20Bの一部に示すよう
にクラッチC1やクラッチC2を備えないギヤユニット
30Bを備えるものとしてもよい。この場合、運転モー
ドとして電動機駆動モードや制動駆動モードが設定され
たときには、クランクシャフト24やサンギヤ軸33を
連れ回して駆動するものとなる。
【0043】実施例のハイブリッド4輪駆動電気自動車
20では、エンジン22,ギヤユニット30,モータM
G1,モータMG2の出力軸としての回転軸40を前軸
50に接続し、後軸60にモータMG3を接続したが、
エンジン22,ギヤユニット30,モータMG1,モー
タMG2の出力軸としての回転軸40を後軸60に接続
し、前軸50にモータMG3を接続するものとしてもよ
い。
【0044】実施例では、スリップ時の前後輪トルク比
DTの調整を含めた駆動制御に関する本発明を、エンジ
ン22からの動力をプラネタリギヤ31により分割して
前軸50に直接出力可能でモータMG2とモータMG3
とから前軸50と後軸60に動力の出力が可能ないわゆ
る機械分配式のハイブリッド4輪駆動電気自動車に適用
したが、前輪に動力の出力が可能な前輪用の電動機を有
する前輪系の動力出力装置と後輪に動力の出力が可能な
後輪用の電動機を有する後輪系の動力出力装置とを備え
る4輪駆動電気自動車であれば、如何なるタイプの電気
自動車にも適用することができる。例えば、エンジンの
出力軸に接続された第1ロータとこの第1ロータに対し
て相対的に回転可能で前輪または後輪の駆動軸に接続さ
れた第2ロータを有する対ロータ電動機と前輪の駆動軸
に接続された前輪用電動機と後輪の駆動軸に接続された
後輪用電動機とを備えるいわゆる電気分配式のハイブリ
ッド4輪駆動電気自動車やエンジンの出力軸に接続され
た発電機とこの発電機の発電電力により充電される二次
電池とこの二次電池から電力の供給を受けて駆動する前
輪の駆動軸および後輪の駆動軸に各々接続された前輪用
電動機と後輪用電動気とを備えるいわゆるシリーズ型の
ハイブリッド4輪駆動電気自動車,二次電池からの放電
電力により駆動する電動機を4輪に各々取り付けて構成
された4輪駆動電気自動車、燃料電池からの発電電力に
より駆動する電動機を前軸および後軸あるいは4輪に各
々取り付けて構成した燃料電池搭載型の4輪駆動電気自
動車など種々の4輪駆動電気自動車に適用することがで
きる。
【0045】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例である動力出力装置を搭載
したハイブリッド4輪駆動電気自動車20の構成の概略
を示す構成図である。
【図2】 実施例のハイブリッド4輪駆動電気自動車2
0のハイブリッドECU80により実行される駆動制御
ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図3】 アクセルペダルポジションAPとブレーキペ
ダルポジションBPと車速Vと要求トルクTd*との関
係を示すマップの一例を示す説明図である。
【図4】 変形例のハイブリッド4輪駆動電気自動車2
0Bの一部の構成の概略を例示する部分構成図である。
【符号の説明】
20 ハイブリッド4輪駆動電気自動車、22 エンジ
ン、24 クランクシャフト、26 ダンパ、28 エ
ンジンECU、30 ギヤユニット、31 プラネタリ
ギヤ、32 サンギヤ、33 サンギヤ軸、34 プラ
ネタリピニオンギヤ、35 キャリア、36 リングギ
ヤ、37 リングギヤ軸、38 ギヤ、40 回転軸、
42 ギヤ、44 ベルト、46 ギヤ、50 前軸、
52 ディファレンシャルギヤ、54,56 前輪、5
5,57,65,67 車輪速センサ、60 後軸、6
2 ディファレンシャルギヤ、64,66 後輪、70
二次電池、72,74,76 インバータ回路、78
モータECU、80 ハイブリッドECU、81 車速
センサ、82 イグニッションスイッチ、83シフトレ
バー、84 シフトポジションセンサ、85 アクセル
ペダル、86アクセルペダルポジションセンサ、87
ブレーキペダル、88 ブレーキペダルポジションセン
サ、L1,L2 電力ライン。
フロントページの続き Fターム(参考) 3D043 AA04 AA05 AB01 AB17 EA03 EA05 EA11 EA42 EB07 EB13 EE03 EE07 EF09 EF17 EF21 EF24 5H115 PG04 PI16 PI22 PI29 PU10 PU24 PU25 PV10 PV23 QE14 QN03 QN12 RB15 RE03 RE05 RE06 SE04 SE05 SE09 SJ12 SJ13 TB01 TI02 TI05 TI06 TI10 TO21 TO23 TO30

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前輪と後輪とに動力の出力が可能な4輪
    駆動電気自動車であって、 前輪に動力の出力が可能な第1電動機を有する前輪系動
    力出力手段と、 後輪に動力の出力が可能な第2電動機を有する後輪系動
    力出力手段と、 前輪および/または後輪の空転によるスリップを検出す
    るスリップ検出手段と、 該スリップ検出手段によるスリップの検出に基づいて配
    分された動力が前輪と後輪とに出力されるよう前記前輪
    系動力出力手段と前記後輪系動力出力手段とを駆動制御
    する駆動制御手段とを備える4輪駆動電気自動車。
  2. 【請求項2】 前記駆動制御手段は、前記スリップ検出
    手段によりスリップが検出されたときには、該スリップ
    を検出した輪へ出力される動力が小さくなるよう動力を
    配分する手段である請求項1記載の4輪駆動電気自動
    車。
  3. 【請求項3】 前記駆動制御手段は、所定範囲内の配分
    比で動力を配分する手段である請求項1または2記載の
    4輪駆動電気自動車。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3いずれか記載の4輪駆
    動電気自動車であって、 前輪および後輪に出力すべき要求動力を入力する要求動
    力入力手段を備え、 前記駆動制御手段は、前記スリップ検出手段によりスリ
    ップが検出されないときには前記要求動力入力手段によ
    り入力された要求動力を所定の配分比で配分し、前記ス
    リップ検出手段によりスリップが検出されたときには該
    スリップが検出された輪に前記要求動力を前記所定の配
    分比で配分した際の動力より小さな動力を配分すると共
    に前記要求動力が前輪と後輪とに出力されるようスリッ
    プが検出されなかった輪に動力を配分する手段である4
    輪駆動電気自動車。
  5. 【請求項5】 前記駆動制御手段は、前記要求動力を前
    輪と後輪とに配分したときの配分比が前記所定範囲の配
    分比にならないとき、該要求動力に拘わらず、前記所定
    範囲の配分比となるよう前記スリップが検出されなかっ
    た輪に配分される動力を調整する手段である請求項3に
    係る請求項4記載の4輪駆動電気自動車。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5いずれか記載の4輪駆
    動電気自動車であって、 内燃機関と、 該内燃機関からの動力を用いて発電可能な発電電動機と
    を備え、 前記駆動制御手段は、前記内燃機関からの動力を用いて
    前記発電電動機により発電された電力が前記第1電動機
    と前記第2電動機とにより消費されるよう該内燃機関と
    該発電電動機とを制御する手段である4輪駆動電気自動
    車。
  7. 【請求項7】 前記前輪系動力出力手段は、前記第1電
    動機に連結されると共に前輪の駆動軸に連結された前輪
    伝達軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電電動機の回転
    軸とに接続され該三つの軸のうちのいずれかの軸から動
    力が入力されたときには該動力を定トルク比で他の二つ
    の軸に分割すると共に該三つの軸のうちのいずれか二つ
    の軸から動力が入力されたときには該入力された動力を
    統合して他の軸に出力する動力分割統合手段を備える請
    求項6記載の4輪駆動電気自動車。
  8. 【請求項8】 前記後輪系動力出力手段は、前記第2電
    動機に連結されると共に後輪の駆動軸に連結された後輪
    伝達軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電電動機の回転
    軸とに接続され該三つの軸のうちのいずれかの軸から動
    力が入力されたときには該動力を定トルク比で他の二つ
    の軸に分割すると共に該三つの軸のうちのいずれか二つ
    の軸から動力が入力されたときには該入力された動力を
    統合して他の軸に出力する動力分割統合手段を備える請
    求項6記載の4輪駆動電気自動車。
  9. 【請求項9】 前輪に動力の出力が可能な第1電動機を
    有する前輪系動力出力手段と、後輪に動力の出力が可能
    な第2電動機を有する後輪系動力出力手段とを備える4
    輪駆動電気自動車の制御方法であって、(a)前輪およ
    び/または後輪の空転によるスリップの有無を検出し、
    (b)スリップが検出されないときには所定の配分比を
    もって配分した要求動力を前輪と後輪とに出力し、スリ
    ップが検出されたときには該スリップが検出された輪に
    配分される動力が前記所定の配分比をもって配分したと
    きより小さくなる配分比をもって要求動力を前輪と後輪
    とに出力するよう前記前輪系動力出力手段と前記後輪系
    動力出力手段とを駆動制御する4輪駆動電気自動車の制
    御方法。
  10. 【請求項10】 前記ステップ(b)は、スリップが検
    出されたときには、(b1)該スリップが検出された輪
    に出力すべき動力をスリップ輪動力として設定し、(b
    2)要求動力から前記スリップ輪動力を減じた動力をス
    リップが検出されなかった輪に出力すべき非スリップ輪
    動力として設定し、(b3)該設定したスリップ輪動力
    と非スリップ輪動力とが対応する輪に出力されるよう前
    記前輪系動力出力手段と前記後輪系動力出力手段とを駆
    動制御するステップである請求項9記載の4輪駆動電気
    自動車の制御方法。
  11. 【請求項11】 前記ステップ(b2)は、スリップ輪
    動力と非スリップ輪動力との比が所定範囲内にないと
    き、前記要求動力に拘わらず、該所定範囲内となるよう
    非スリップ輪動力を再設定するステップである請求項1
    0記載の4輪駆動電気自動車の制御方法。
  12. 【請求項12】 請求項9ないし11いずれか記載の4
    輪駆動電気自動車の制御方法であって、 前記4輪駆動電気自動車は、内燃機関と、該内燃機関か
    らの動力を用いて発電可能な発電電動機とを備え、 前記ステップ(b)は、前記内燃機関からの動力を用い
    て前記発電電動機により発電された電力が前記第1電動
    機と前記第2電動機とにより消費されるよう該内燃機関
    と該発電電動機とを駆動制御するステップである4輪駆
    動電気自動車の制御方法。
  13. 【請求項13】 請求項12記載の4輪駆動電気自動車
    の制御方法であって、 前記前輪系動力出力手段は、前記第1電動機に連結され
    ると共に前輪の駆動軸に連結された前輪伝達軸と前記内
    燃機関の出力軸と前記発電電動機の回転軸とに接続され
    該三つの軸のうちのいずれかの軸から動力が入力された
    ときには該動力を定トルク比で他の二つの軸に分割する
    と共に該三つの軸のうちのいずれか二つの軸から動力が
    入力されたときには該入力された動力を統合して他の軸
    に出力する動力分割統合手段を備え、 前記ステップ(b)は、前記内燃機関からの動力の前記
    動力分割統合手段による分割または統合に基づいて前記
    発電電動機により発電された電力が前記第1電動機と前
    記第2電動機とにより消費されるよう前記前輪系動力出
    力手段と前記後輪系動力出力手段と前記内燃機関と前記
    発電電動機とを駆動制御するステップである4輪駆動電
    気自動車の制御方法。
  14. 【請求項14】 請求項12記載の4輪駆動電気自動車
    の制御方法であって、 前記後輪系動力出力手段は、前記第2電動機に連結され
    ると共に後輪の駆動軸に連結された後輪伝達軸と前記内
    燃機関の出力軸と前記発電電動機の回転軸とに接続され
    該三つの軸のうちのいずれかの軸から動力が入力された
    ときには該動力を定トルク比で他の二つの軸に分割する
    と共に該三つの軸のうちのいずれか二つの軸から動力が
    入力されたときには該入力された動力を統合して他の軸
    に出力する動力分割統合手段を備え、 前記ステップ(b)は、前記内燃機関からの動力の前記
    動力分割統合手段による分割または統合に基づいて前記
    発電電動機により発電された電力が前記第1電動機と前
    記第2電動機とにより消費されるよう前記前輪系動力出
    力手段と前記後輪系動力出力手段と前記内燃機関と前記
    発電電動機とを駆動制御するステップである4輪駆動電
    気自動車の制御方法。
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