JP2004052625A

JP2004052625A - ハイブリッド車両

Info

Publication number: JP2004052625A
Application number: JP2002209421A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Takahashi; 高橋　智彦
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: JP3783661B2

Abstract

【課題】駆動力配分の精度を向上したハイブリッド車両を提供することを目的とする。
【解決手段】駆動源としてエンジン１とモータ６とを備え、前後輪の一方を少なくともエンジン１によって駆動し、前後輪の他方をモータ６によって駆動するハイブリッド車両において、前後輪駆動時に、エンジン１によって駆動される車輪の駆動力推定値と前後輪駆動力配分率に基づいてモータ６により駆動される車輪の駆動力を設定する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハイブリッド車両、特に駆動源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド４輪駆動車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、駆動源としてエンジンとモータとを備えるハイブリッド４輪駆動車両に関する技術として、特開２０００−１７１３７８号公報がある。これは、例えば、モータによって駆動される前輪の駆動力とエンジンによって駆動される後輪の駆動力の配分をアクセル開度や車速等の運転条件に応じて設定される目標駆動力に基づいて制御する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンとモータとの応答性、出力トルクの精度差から駆動力配分が所定値に対してズレを生じ、目標駆動力と実駆動力が一致しないと言う問題がある。このため、従来技術では駆動トルクの配分をフィードバック制御し、配分の精度を向上しているが、制御が複雑になるとともに、フィードバック制御の応答遅れが生じる。
【０００４】
そこで本発明は、駆動力配分の精度を向上したハイブリッド車両を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、駆動源としてエンジンとモータとを備え、前後輪の一方を少なくともエンジンによって駆動し、前後輪の他方をモータによって駆動するハイブリッド車両において、前後輪駆動時に、エンジンによって駆動される車輪の駆動力推定値と前後輪駆動力配分率に基づいてモータにより駆動される車輪の駆動力を設定する。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジンによって駆動される車輪の実駆動力に相当する駆動力推定値と前後輪駆動力配分率に基づいてエンジンより応答性に優れたモータによって駆動される車輪の駆動力を設定するため、駆動力配分の精度を向上しつつ、応答遅れを抑制することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明が適用されるハイブリッド４輪駆動車両の概要を図１を用いて説明する。
【０００８】
ハイブリッド４輪駆動車両の駆動力経路は、少なくともエンジンにより例えば後輪を駆動する経路と、モータにより例えば前輪を駆動する経路とがある。
【０００９】
後輪駆動経路としては、ハイブリッド車両が車両の駆動源としてのエンジン１と、エンジン１の駆動力をアシストする駆動源としての機能とエンジン１の動力によって発電機としての機能を有する第１モータ２とを備える。第１モータ２はエンジンの出力軸に連結され、第１モータ２の出力トルクをエンジンの出力軸に伝達する。エンジン１と第１モータ２の出力トルクは、トルクコンバータ付き変速機３及びデファレンシャルギア４を介して後輪５に伝達され、車両を駆動する。
【００１０】
また前輪駆動経路は駆動源として第２モータ６を有し、第２モータ６は、デファレンシャルギア７を介して前輪８に駆動力を伝達し、駆動する。
【００１１】
第１モータ２と第２モータ６は、図示しないインバータを介してバッテリ１１と接続されており、バッテリ１１からの電力供給により駆動する一方、発電機として機能する場合には電力をバッテリ１１に供給する。
【００１２】
また各車輪には車輪のスリップ状態を検出する手段９、１０が備えられ、その出力はコントローラ１２に出力される。
【００１３】
コントローラ１２は、各車輪のスリップ状態を検出して車両の運転状態に基づいて駆動力を制御し、車両の運動性能を安定化させるトラクションコントロール（以下、ＴＣと示す。）機能を有するとともに、さらにエンジン１、第１、第２モータ２、６の運転制御等を行う統合コントローラである。そのためコントローラ１２には車速、アクセル開度等各種運転状態を表す信号が図示しないセンサ等から入力される。
【００１４】
図２は、ハイブリッド車両の前輪駆動力を制御するための前輪駆動力指令値を演算するための制御ブロックの概略構成を説明する図である。なお、前輪の駆動力指令値演算ブロックは、コントローラ１２の一部を構成するものである。
【００１５】
図２に示す制御ブロックは、後述する後輪の駆動力算出手段１３からＴＣ開始前の、つまりスリップを検知して駆動力が低下する直前の駆動力データが、また車速検出手段１４から車速データがアクセル開度換算手段１５に入力されて、アクセル開度に変換され、その信号は擬似アクセル開度算出手段１８に出力される。擬似アクセル開度算出手段１８には、さらにＴＣ中判定手段１６からトラクション状態を判定する信号が、アクセル開度検出手段１７から実アクセル開度の信号が入力される。擬似アクセル開度の設定については図４を用いて詳しく後述する。
【００１６】
擬似アクセル開度算出手段１８では、これら入力信号とからＴＣ前のアクセル開度を算出し、ＴＣ中の運転者の実アクセル開度でこのＴＣ前のアクセル開度を補正した擬似アクセル開度を算出し、その値をモータ駆動力算出手段１９に出力する。
【００１７】
モータ駆動力算出手段１９は、擬似アクセル開度と車速に基づいて第２モータ６の目標前輪駆動力を算出し、この目標前輪駆動力を出力するように第２モータ（モータ駆動制御手段）６を制御する。
【００１８】
次に図３のフローチャートを用いてアクセル開度換算手段１５の詳細を説明する。まずステップ１でＴＣ直前の後輪駆動力と車速とを読み込み、ステップ２でこれら駆動力と車速とから後輪実駆動力相当のアクセル開度を算出する。
【００１９】
図４のフローチャートは、擬似アクセル開度算出手段１８が実施する擬似アクセル開度の算出の詳細を説明するものである。
【００２０】
まずステップ１１でアクセル開度換算手段１５から後輪実駆動力相当アクセル開度とアクセル開度検出手段１７から実アクセル開度とを読み込み、ステップ１２で車両がＴＣ中か否かを判定する。ＴＣ中の場合にはステップ１３に進み、前回演算時にＴＣ中であったか否かを判定する。ＴＣが行われていない場合にはステップ１４に進み、後輪実駆動力相当アクセル開度を擬似アクセル開度として設定する。
【００２１】
一方、ステップ１３で前回時にＴＣが実施されていた場合にはステップ１５に進み、ＴＣが行われていない場合にはステップ１６に進む。
【００２２】
ステップ１５では、ＴＣ直前の後輪実駆動力相当のアクセル開度に、ＴＣ直前のアクセル開度に対する現時点でのアクセル開度の比を乗じて擬似アクセル開度を算出する。
【００２３】
ステップ１６では、前回の後輪駆動力相当アクセル開度をＴＣ直前の後輪実駆動力相当アクセル開度として設定する。またステップ１７で、前回演算時のアクセル開度をＴＣ直前アクセル開度として設定する。
【００２４】
ステップ１４、１５、１７に続くステップ１８では、後輪実駆動力に相当するアクセル開度および実アクセル開度を記憶し、制御を終了する。
【００２５】
続いて図５に示すフローチャートは、モータ駆動力算出手段１９が実施する前輪目標駆動力を算出するフローチャートである。
【００２６】
まずステップ２１で擬似アクセル開度算出手段１８から擬似アクセル開度と車速検出手段１４から車速を読み込む。次にステップ２２でこれらの入力値に基づいて図９に示すようなマップを用いて目標駆動力を算出する。ステップ２３でこの目標駆動力に後述する前輪駆動力配分率（ステップ４３、４４、４５）を乗算して前輪目標駆動力を演算する。
【００２７】
したがって、エンジンが出力する後輪実駆動力またはエンジンが出力するべき後輪目標駆動力（後輪駆動力推定値）と前輪駆動力配分率とに基づいて前輪を駆動する第２モータの目標トルク（目標駆動力）を算出し、制御する。通常、アクセル開度と車速に基づき算出される目標駆動力と実駆動力（ここでいう駆動力はエンジン分と第２モータ分の合計の駆動力を示す。）は、第２モータとエンジンの応答差あるいは出力トルクの精度差により、一致しない。
【００２８】
しかしながら、車両トータルの目標駆動力と駆動力配分に基づいてエンジン分駆動力と第２モータ分駆動力に配分する場合より、本発明のようにエンジンまたは第２モータの一方の実駆動力（または推定値）を元に他方の駆動源の目標駆動力を設定した方が精度が向上する。その場合には、モータの応答性がエンジンの応答性より優れるため、エンジンが出力する駆動力（または推定値）から第２モータの目標駆動力を求めることで、応答遅れを抑制し、駆動力配分の精度を向上できる。
【００２９】
また後輪でスリップが発生し、ＴＣ時には後輪目標駆動力が低下し、これに伴い前輪の目標駆動力も低下する。しかしながら前輪ではスリップが発生していないため駆動力を低下する必要はない。そこでトラクションコントロール直前のアクセル開度とＴＣ中の実アクセル開度とに基づいて擬似アクセル開度を設定し、この擬似アクセル開度に基づき前輪の目標駆動力を設定するため、後輪スリップに伴うトラクションコントロール時においても前輪の駆動力の低下が抑制される。
【００３０】
図６は、ハイブリッド車両の後輪駆動力を制御する制御ブロックの概略構成を説明する図である。
【００３１】
図６は本発明においてエンジン１と第１モータ２とにより駆動される後輪の駆動力指令値を演算するための制御ブロックを示している。なお、後輪の駆動力指令値演算ブロックは、コントローラ１２の一部を構成するものである。
【００３２】
目標駆動力算出手段２１は、車速検出手段１４から車速を、アクセル開度検出手段１７からアクセル開度を入力し、これら入力値から図９に示すようなマップを用いて目標駆動力を算出する。または駆動力を下記の方法に基づきより正確に算出するようにしてもよい。
▲１▼エンジンの吸気量からエンジンの発生トルクを算出し、この算出した発生トルクからエンジンのフリクション分、エンジン下流に設置されたエンジン補機（例えばＡ／Ｃコンプレッサ、ジェネレータ等）の負荷分を減算し、この値にトルクコンバータのトルク比を考慮して変速機の入力トルクを演算する。この入力トルクに変速比と最終変速比とタイヤ径を考慮して後輪駆動力を算出する。なお、これらの各項に回転慣性分を考慮してもよい。
▲２▼トルクコンバータの入力側回転速度と出力側回転速度とを検出し、これらからトルクコンバータのスリップ率を演算する。このスリップ率と、トルクコンバータのトルク容量とトルク比特性とから変速機の入力トルクとを求め、この入力トルクに変速比と最終変速比とタイヤ径を考慮して後輪駆動力を算出する。なお、これらの各項に回転慣性分を考慮してもよい。
▲３▼エンジンにより駆動される後輪の回転速度から加速度を求め（加速度センサを用いてもよい。）、走行路面の摩擦係数や傾斜等を考慮して駆動力を演算する。等の演算方法が考えられる。またこれらを組み合わせて演算し、演算精度を向上してもよい。
【００３３】
また車速から設定される車輪の回転速度に対する実回転速度との差からスリップ率を算出するスリップ率算出手段２２がスリップ率をＴＣ中配分演算手段２３に出力し、この手段２３はＴＣ時の駆動力配分を前後駆動力配分算出手段２４に出力する。この前後駆動力配分算出手段２４にはさらに運転状態に応じて駆動モードを４輪または２輪のどちらに設定するかを判定する４輪駆動開始判定手段２５の判定結果が出力され、これら前後駆動力配分、４輪駆動開始判定結果に基づき、前後輪の駆動力配分が算出され、後輪駆動力算出手段１３に出力される。さらに目標駆動力算出手段２１から目標駆動力が後輪駆動力算出手段１３に出力される。
【００３４】
後輪駆動力算出手段１３ではこれら入力値に基づいて後輪の目標駆動力が算出され、この後輪目標駆動力に基づきエンジン／第１モータ配分算出手段２６で、エンジン１と第１モータ２の目標駆動力配分が運転状態等に応じて設定される。そしてエンジン１または第１モータ２それぞれの目標駆動力となるようにエンジン駆動制御手段２７と第１モータ２（モータ駆動制御手段２８）とを制御する。なお、駆動力配分の元になる駆動力は実駆動力を用いてもよい。
【００３５】
図７は、目標駆動力算出手段２１が実施する目標駆動力を演算する制御内容を説明するフローチャートである。
【００３６】
まずステップ３１で、アクセル開度と車速とをそれぞれの検出手段１４、１７から読み込み、ステップ３２で、これら入力値から図９に示す、マップを用いて目標駆動力を算出する。
【００３７】
図８は、後輪目標駆動力を演算するフローチャートで、後輪駆動力算出手段１３で行われる制御である。
【００３８】
ステップ４１で、４輪駆動が選択されているかを選択スイッチのオンオフ状態で判定する。４輪駆動が選択されている場合にはステップ４２に進み、ＴＣ中か否かを判定し、２輪駆動が選択されている場合には、ステップ４３に進み、前輪の駆動力配分率を０％に設定する。
【００３９】
ステップ４２でＴＣ中の場合にはステップ４４に進み、前輪駆動力配分率をＴＣ中の配分率に設定する。このＴＣ中の駆動力配分は運転条件や走行路面状況に応じて事前にコントローラ１２に記憶しておくものである。ＴＣ中でない場合にはステップ４５に進み、前輪駆動力配分率を基準状態としての５０％に設定する。
【００４０】
一方、ステップ４３で前輪駆動力配分率を０％に設定した後、ステップ４６に進み、ＴＣ中か否かを判定し、ＴＣ中の場合にはステップ４４に、そうでない場合にはステップ４７に進む。
【００４１】
またステップ４４、４５で前輪駆動力配分率が設定された後、ステップ４７に進み、ステップ４７で目標後輪駆動力を算出する。目標後輪駆動力は目標駆動力に、（１００％−前輪駆動力配分率）を乗じて算出できる。
【００４２】
これまで説明してきた制御内容をタイミングチャートで示したのが図１０である。
【００４３】
時刻ｔ１でアクセルが踏み込まれて駆動力が発生し、車輪が回転して走行を開始する。この状態での前後駆動力配分は５０：５０で制御される。そして時刻ｔ２で後輪にスリップが生じ、このためＴＣが作動し、後輪の駆動力が低下する。これに対して前輪側はスリップ発生前の後輪実駆動力相当のアクセル開度を記憶し、このアクセル（擬似アクセル）開度に基づいて前輪駆動力を制御するため、ＴＣ作動後も前輪駆動力が低下せず、スリップ発生前と同様の駆動力を維持する。
【００４４】
そしてＴＣ作動中に、時刻ｔ３から運転者がアクセル開度を大きくした場合、これに伴って擬似アクセルの開度も大きくなり、前輪駆動力は擬似アクセル開度に応じて増大する。
【００４５】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両システムの構成を示す図である。
【図２】前輪駆動力指令値演算部のブロック図である。
【図３】アクセル開度換算手段の制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】擬似アクセル開度算出手段の制御内容を説明するフローチャートである。
【図５】モータ駆動力算出手段の制御内容を説明するフローチャートである。
【図６】後輪駆動力指令値演算部のブロック図である。
【図７】目標駆動力算出手段の制御内容を説明するフローチャートである。
【図８】後輪駆動力算出手段の制御内容を説明するフローチャートである。
【図９】車速とアクセル開度から駆動力を算出するマップの一例である。
【図１０】本発明の制御内容を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
１　エンジン
２　第１モータ
３　変速機
５　後輪（タイヤ）
６　第２モータ
８　前輪（タイヤ）
１１　バッテリ
１２　コントローラ

Claims

駆動源としてエンジンとモータとを備え、
前後輪の一方を少なくともエンジンによって駆動し、前後輪の他方をモータによって駆動するハイブリッド車両において、
前後輪駆動時に、エンジンによって駆動される車輪の駆動力推定値と前後輪駆動力配分率に基づいてモータにより駆動される車輪の駆動力を設定することを特徴とするハイブリッド車両。
前記エンジンによって駆動される車輪がスリップした場合にその車輪のトルクを低減するトラクションコントロールを備え、
このトラクションコントロールの作動時に、モータによって駆動される車輪の目標駆動力は、トラクションコントロール作動前の駆動力と作動中に運転者が操作したアクセル開度に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
前記モータによって駆動される車輪の目標駆動力は、トラクションコントロール作動前の駆動力に対応するアクセル開度と作動中に運転者が操作したアクセル開度から演算される擬似アクセル開度に基づき演算されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両。
前記エンジンによって駆動される車輪の駆動力推定値は、エンジンの吸気量と、エンジンのフリクションと、エンジン補機の負荷と、トルクコンバータのトルク比と、変速比と、最終減速比と、タイヤ径とに基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
前記エンジンによって駆動される車輪の駆動力推定値は、トルクコンバータのスリップ率と、トルクコンバータの容量特性及びトルク比特性と、変速比と、最終減速比と、タイヤ径とに基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
前記エンジンによって駆動される車輪の駆動力推定値は、エンジンが駆動している車輪の加速度と、走行路面状態とに基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。