JP2004136820A - ハイブリッド自動車およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両のエネルギ効率を向上させると共に走行時の安定性を確保する。
【解決手段】ＣＶＴを介して前輪の車軸にエンジンと前輪用モータとが接続され、後輪の車軸に後輪用モータが接続されたハイブリッド自動車において、車両の走行状態が安定状態にあるときには、運転者のアクセル操作に基づいて設定された要求動力Ｐ＊をエンジン要求動力Ｐｅ＊とモータ要求動力Ｐｍ＊とに分配すると共に（Ｓ１３０）、モータ要求動力Ｐｍ＊が効率よく前後輪に出力されるよう各モータの要求パワーＰｍ１＊，Ｐｍ２＊を設定し（Ｓ１４０）、車両の走行状態が安定状態にないときには、要求動力Ｐ＊を前後輪に荷重分配比となるように分配してエンジン要求動力Ｐｅ＊と各モータの要求パワーＰｍ１＊，Ｐｍ２＊を設定して（Ｓ１５０，Ｓ１６０）、エンジンと両モータとＣＶＴとを駆動制御する。
【選択図】 図２
【解決手段】ＣＶＴを介して前輪の車軸にエンジンと前輪用モータとが接続され、後輪の車軸に後輪用モータが接続されたハイブリッド自動車において、車両の走行状態が安定状態にあるときには、運転者のアクセル操作に基づいて設定された要求動力Ｐ＊をエンジン要求動力Ｐｅ＊とモータ要求動力Ｐｍ＊とに分配すると共に（Ｓ１３０）、モータ要求動力Ｐｍ＊が効率よく前後輪に出力されるよう各モータの要求パワーＰｍ１＊，Ｐｍ２＊を設定し（Ｓ１４０）、車両の走行状態が安定状態にないときには、要求動力Ｐ＊を前後輪に荷重分配比となるように分配してエンジン要求動力Ｐｅ＊と各モータの要求パワーＰｍ１＊，Ｐｍ２＊を設定して（Ｓ１５０，Ｓ１６０）、エンジンと両モータとＣＶＴとを駆動制御する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関し、詳しくは、第１の車軸に変速機を介して動力を出力可能な内燃機関および第１電動機と第２の車軸に動力を出力可能な第２電動機とを備えるハイブリッド自動車や内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車およびこれらのハイブリッド自動車の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、運転者のアクセル操作に基づいて設定される要求動力を、前後輪の荷重分担比に基づく車両状態や車両加速度や前後輪の車輪速の偏差などに基づく車両の運転状態，路面の摩擦係数や路面勾配などの路面状態などに基づいて前後輪に分配して出力するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、こうした動力分配を行なうことにより適正な４輪駆動による走行を可能としている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１７１３７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１記載のハイブリッド自動車は、より安定性の高い適正な４輪駆動による走行を目的とすることから、安定性の重視の傾向が強く、車両全体のエネルギ効率を軽視しているわけではないが、走行時の安定性ほど重視するものではない。走行時の安定性の確保と車両全体のエネルギ効率の向上は、ハイブリッド自動車だけでなく、如何なるタイプの自動車であっても同様に重視されるものである。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、車両全体のエネルギ効率を向上させることを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、車両の走行時の安定性を確保することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明のハイブリッド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。
【０００７】
本発明の第１のハイブリッド自動車は、
第１の車軸に変速機を介して動力を出力可能な内燃機関および第１電動機と、第２の車軸に動力を出力可能な第２電動機とを備えるハイブリッド自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
該検出された走行状態と前記設定された要求動力とに基づいて、前記設定された要求動力がエネルギ効率が高い状態で前記第１の車軸および前記第２の車軸に出力されるよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する第１の目標値設定手法と、前記要求動力が前記第１の車軸に出力すべき動力と前記第２の車軸に出力すべき動力との比が車両の荷重のうち前記第１の車軸に作用するものとして設定された荷重と前記第２の車軸に作用するものとして設定された荷重との比に一致するよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する第２の目標値設定手法とのうち一方の手法を選択して前記目標内燃機関動力と前記第１目標電動機動力と前記第２目標電動機動力と前記目標変速比とを設定する目標値設定手段と、
前記設定された目標内燃機関動力で前記内燃機関が運転されると共に前記変速機の変速比が前記設定された目標変速比となるよう該内燃機関と該変速機とを制御すると共に前記第１電動機から前記配分された第１目標電動機動力が出力されると共に前記第２電動機から前記配分された第２目標電動機動力が出力されるよう該第１電動機と該第２電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、車両の走行状態と要求動力とに基づいて、要求動力がエネルギ効率が高い状態で第１の車軸および第２の車軸に出力されるように内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共にこの設定された目標内燃機関動力に基づいて変速機の目標変速比を設定する第１の目標値設定手法と、要求動力が第１の車軸に出力すべき動力と第２の車軸に出力すべき動力との比が荷重分配比に一致するように目標内燃機関動力と第１目標電動機動力と第２目標電動機動力と目標変速比を設定する第２の目標値設定手法とのうちの一方の手法を選択してこれらの目標値を設定し、この設定された目標値で運転あるいは駆動されるよう内燃機関と変速機と第１電動機と第２電動機とを制御する。したがって、車両の走行状態と要求動力とに応じた動力の出力を行なうことができる。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができると共に車両の走行時の安定性の確保も図ることができる。ここで、ハイブリッド自動車には、第１の車軸を前輪の車軸とすると共に第２の車軸を後輪の車軸とする４輪駆動の自動車として構成するものや第１の車軸を後輪の車軸とすると共に第２の車軸を前輪の車軸とする４輪駆動の自動車として構成するものなどが含まれる。また、変速機は無段変速機であるものとすることもできる。
【０００９】
こうした本発明の第１のハイブリッド自動車において、前記目標値設定手段は、前記検出された走行状態と前記設定された要求動力とに基づいて車両の状態が安定状態であるか不安定状態であるかを判定する状態判定手段を備え、該状態判定手段により車両の状態が安定状態であると判定されたときには前記第１の目標値設定手法を選択し、該状態判定手段により車両の状態が不安定状態であると判定されたときには前記第２の目標値設定手法を選択して、前記目標内燃機関動力と前記第１目標電動機動力と前記第２目標電動機動力と前記目標変速比とを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車両の状態が安定状態のときにエネルギ効率が高い状態となるよう要求動力を出力し、車両の状態が不安定状態のときに第１の車軸と第２の車軸に出力される動力の比が荷重分配比となるよう要求動力を出力することができるから、車両全体のエネルギ効率の向上と車両の走行時の安定性の確保を図ることができる。この態様の本発明の第１のハイブリッド自動車において、前記走行状態検出手段は車速を検出する手段であり、前記状態判定手段は、前記検出された車速が所定車速以上で前記設定された要求動力が所定動力未満のときに車両の状態が安定状態であると判定し、前記検出された車速が所定車速未満であるか前記設定された要求動力が所定動力以上のときに車両の状態が不安定状態であると判定する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
本発明の第２のハイブリッド自動車は、
内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機および前記第２電動機により出力すべき目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する目標値設定手段と、
前記第１電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第１の効率と前記第２電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第２の効率とに基づいて前記設定された目標電動機動力を前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とに配分する目標動力配分手段と、前記設定された目標内燃機関動力で前記内燃機関が運転されると共に前記変速機の変速比が前記設定された目標変速比となるよう該内燃機関と該変速機とを制御すると共に前記第１電動機から前記配分された第１目標電動機動力が出力されると共に前記第２電動機から前記配分された第２目標電動機動力が出力されるよう該第１電動機と該第２電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１１】
この本発明の第２のハイブリッド自動車では、第１電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第１の効率と第２電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第２の効率とに基づいて第１電動機と第２電動機とにより出力すべき動力として設定された目標電動機動力を第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とに配分し、この分配された動力が出力されるよう第１電動機と第２電動機とを制御する。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。もとより、運転者のアクセル操作に基づいて設定される要求動力に基づいて内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と第１電動機および第２電動機により出力すべき目標電動機動力とを設定すると共にこの設定された目標内燃機関動力に基づいて変速機の目標変速比を設定し、こうした目標値で運転されるよう内燃機関と変速機とを制御するから、運転者の要求する動力を出力することができる。ここで、変速機は無段変速機であるものとすることもできる。
【００１２】
こうした本発明の第２のハイブリッド自動車において、前記目標動力分配手段は、エネルギ効率が高くなるよう前記目標電動機動力を分配する手段であるものとすることもできる。
【００１３】
また、本発明の第２のハイブリッド自動車において、前記第１の効率は前記第１電動機の駆動状態に対する該第１電動機の効率と前記変速機の変速状態に対する該変速機の動力の伝達効率とが反映されてなる効率であり、前記第２の効率は前記第２電動機の駆動状態に対する該第２電動機の効率が反映されてなる効率であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の効率だけでなく変速機の伝達効率をも考慮するから、より適正な第１の効率と第２の効率とを用いて目標電動機動力を分配することができる。この結果、車両全体のエネルギ効率の向上を図ることができる。
【００１４】
さらに、本発明の第２のハイブリッド自動車において、前記第２電動機は前記変速機が接続されている車軸とは異なる車軸に接続されてなるものとすることもできる。こうすれば、変速機が接続された車軸を前輪の車軸とすると共に第２電動機が接続された車軸を後輪の車軸としたり、逆に変速機が接続された車軸を後輪の車軸とすると共に第２電動機が接続された車軸を前輪の車軸とすることにより、４輪駆動のハイブリッド自動車とすることができる。
【００１５】
この第２電動機が変速機が接続されている車軸とは異なる車軸に接続された態様の本発明の第２のハイブリッド自動車において、所定の車両状態のとき、前記目標値設定手段と前記目標動力分配手段とに代えて、前記設定された要求動力が前記変速機が接続された車軸に出力すべき動力と前記第２電動機が接続された車軸に出力すべき動力との比が車両の荷重のうち前記変速機が接続された車軸に作用するものとして設定された荷重と前記第２電動機が接続された車軸に作用するものとして設定された荷重との比に一致するよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する所定状態時設定手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、所定の車両状態のときには要求動力を変速機が接続された車軸と第２電動機が接続された車軸との荷重分配比で出力されるよう内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共にこの設定された目標内燃機関動力に基づいて変速機の目標変速比を設定して制御するから、所定の車両状態における走行時の安定性を向上させることができる。
【００１６】
この所定状態時設定手段を備える態様の本発明の第２のハイブリッド自動車において、前記所定の車両状態は車両が不安定な状態であるものとすることもできるし、車速を検出する車速検出手段と、該検出された車速が所定車速未満であるか前記設定された要求動力が所定動力以上であるときに前記車両が不安定な状態であると判定する不安定状態判定手段と、を備えるものとすることもできる。
【００１７】
本発明の第１のハイブリッド自動車の制御方法は、
第１の車軸に変速機を介して動力を出力可能な内燃機関および第１電動機と、第２の車軸に動力を出力可能な第２電動機とを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）車両の走行状態を検出し、
（ｃ）該検出された走行状態と前記設定された要求動力とに基づいて、前記設定された要求動力がエネルギ効率が高い状態で前記第１の車軸および前記第２の車軸に出力されるよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する第１の目標値設定手法と、前記要求動力が前記第１の車軸に出力すべき動力と前記第２の車軸に出力すべき動力との比が車両の荷重のうち前記第１の車軸に作用するものとして設定された荷重と前記第２の車軸に作用するものとして設定された荷重との比に一致するよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する第２の目標値設定手法とのうち一方の手法を選択して前記目標内燃機関動力と前記第１目標電動機動力と前記第２目標電動機動力と前記目標変速比とを設定し、
（ｄ）前記設定された目標内燃機関動力で前記内燃機関が運転されると共に前記変速機の変速比が前記設定された目標変速比となるよう該内燃機関と該変速機とを制御すると共に前記第１電動機から前記配分された第１目標電動機動力が出力されると共に前記第２電動機から前記配分された第２目標電動機動力が出力されるよう該第１電動機と該第２電動機とを制御する
ことを要旨とする。
【００１８】
この本発明の第１のハイブリッド自動車の制御方法によれば、車両の走行状態と要求動力とに基づいて、要求動力がエネルギ効率が高い状態で第１の車軸および第２の車軸に出力されるように内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共にこの設定された目標内燃機関動力に基づいて変速機の目標変速比を設定する第１の目標値設定手法と、要求動力が第１の車軸に出力すべき動力と第２の車軸に出力すべき動力との比が荷重分配比に一致するように目標内燃機関動力と第１目標電動機動力と第２目標電動機動力と目標変速比を設定する第２の目標値設定手法とのうちの一方の手法を選択してこれらの目標値を設定し、この設定された目標値で運転あるいは駆動されるよう内燃機関と変速機と第１電動機と第２電動機とを制御するから、車両の走行状態と要求動力とに応じた動力の出力を行なうことができる。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができると共に車両の走行時の安定性の確保も図ることができる。ここで、ハイブリッド自動車には、第１の車軸を前輪の車軸とすると共に第２の車軸を後輪の車軸とする４輪駆動の自動車として構成するものや第１の車軸を後輪の車軸とすると共に第２の車軸を前輪の車軸とする４輪駆動の自動車として構成するものなどが含まれる。また、変速機は無段変速機であるものとすることもできる。
【００１９】
本発明の第２のハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機および前記第２電動機により出力すべき目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定し、
（ｃ）前記第１電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第１の効率と前記第２電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第２の効率とに基づいて前記設定された目標電動機動力を前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とに配分し、
（ｄ）前記設定された目標内燃機関動力で前記内燃機関が運転されると共に前記変速機の変速比が前記設定された目標変速比となるよう該内燃機関と該変速機とを制御すると共に前記第１電動機から前記配分された第１目標電動機動力が出力されると共に前記第２電動機から前記配分された第２目標電動機動力が出力されるよう該第１電動機と該第２電動機とを制御する
ことを要旨とする。
【００２０】
この本発明の第２のハイブリッド自動車の制御方法によれば、第１電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第１の効率と第２電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第２の効率とに基づいて第１電動機と第２電動機とにより出力すべき動力として設定された目標電動機動力を第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とに配分し、この分配された動力が出力されるよう第１電動機と第２電動機とを制御する。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。もとより、運転者のアクセル操作に基づいて設定される要求動力に基づいて内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と第１電動機および第２電動機により出力すべき目標電動機動力とを設定すると共にこの設定された目標内燃機関動力に基づいて変速機の目標変速比を設定し、こうした目標値で運転されるよう内燃機関と変速機とを制御するから、運転者の要求する動力を出力することができる。ここで、変速機は無段変速機であるものとすることもできる。
【００２１】
【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ハイブリッド自動車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２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２４に接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０に接続された発電可能な前輪用モータ４０と、プラネタリギヤ３０に接続されると共にディファレンシャルギヤ６４などのギヤを介して前輪６６ａ，６６ｂに接続された無段変速機としてのＣＶＴ５０と、デファレンシャルギヤ９４などのギヤを介して後輪９６ａ，９６ｂに接続された後輪用モータ９０と、装置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７０とを備える。
【００２２】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２のクランクシャフト２４には、図示しない補機に供給する電力を発電すると共にエンジン２２を始動するスタータモータ２６がベルト２８により取り付けられている。エンジン２２の運転制御、例えば燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などは、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２９により行なわれている。エンジンＥＣＵ２９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２３】
プラネタリギヤ３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合する第１ピニオンギヤ３３と、この第１ピニオンギヤ３３とリングギヤ３２と噛合する第２ピニオンギヤ３４と、第１ピニオンギヤ３３と第２ピニオンギヤ３４とを自転かつ公転自在に保持するキャリア３５とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５とを回転要素として差動作用を行なう。プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１にはエンジン２２のクランクシャフト２４が、キャリア３５には前輪用モータ４０の回転軸４１がそれぞれ連結されており、エンジン２２の出力をサンギヤ３１から入力すると共にキャリア３５を介して前輪用モータ４０と出力のやりとりを行なうことができる。キャリア３５はクラッチＣ１により、リングギヤ３２はクラッチＣ２によりＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続できるようになっており、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を接続状態とすることにより、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５の３つの回転要素による差動を禁止して一体の回転体、即ちエンジン２２のクランクシャフト２４と前輪用モータ４０の回転軸４１とＣＶＴ５０のインプットシャフト５１とを一体の回転体とする。なお、プラネタリギヤ３０には、リングギヤ３２をケース３９に固定してその回転を禁止するブレーキＢ１も設けられている。
【００２４】
前輪用モータ４０は、例えば発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４３を介して二次電池４４と電力のやりとりを行なう。また、後輪用モータ９０も例えば発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ９１を介して二次電池４４と電力のやりとりを行なう。前輪用モータ４０および後輪用モータ９０は、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４９により駆動制御されており、モータＥＣＵ４９には、前輪用モータ４０や後輪用モータ９０を駆動制御するために必要な信号や二次電池４４を管理するのに必要な信号、例えば前輪用モータ４０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４５からの信号や後輪用モータ９０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ９３からの信号，図示しない電流センサにより検出される前輪用モータ４０や後輪用モータ９０に印加される相電流，二次電池４４の端子間に設置された電圧センサ４６からの端子間電圧，二次電池４４からの電力ラインに取り付けられた電流センサ４７からの充放電電流，二次電池４４に取り付けられた温度センサ４８からの電池温度などが入力されており、モータＥＣＵ４９からはインバータ４３やインバータ９１へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４９では、二次電池４４を管理するために電流センサ４７により検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算している。なお、モータＥＣＵ４９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によって前輪用モータ４０を駆動制御すると共に必要に応じて前輪用モータ４０の運転状態や二次電池４４の状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２５】
ＣＶＴ５０は、溝幅が変更可能でインプットシャフト５１に接続されたプライマリープーリー５３と、同じく溝幅が変更可能で駆動軸としてのアウトプットシャフト５２に接続されたセカンダリープーリー５４と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝に架けられベルト５５と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更する第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７とを備え、第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７によりプライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更することによりインプットシャフト５１の動力を無段階に変速してアウトプットシャフト５２に出力する。ＣＶＴ５０の変速比の制御は、ＣＶＴ用電子制御ユニット（以下、ＣＶＴＥＣＵという）５９により行なわれている。このＣＶＴＥＣＵ５９には、インプットシャフト５１に取り付けられた回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数やアウトプットシャフト５２に取り付けられた回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数が入力されており、ＣＶＴＥＣＵ５９からは第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７への駆動信号が出力されている。また、ＣＶＴＥＣＵ５９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってＣＶＴ５０の変速比を制御すると共に必要に応じてＣＶＴ５０の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２６】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２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、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉや回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数Ｎｏ，シフトレバー８０の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８１からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８２の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８３からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８４の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８５からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８６からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、クラッチＣ１やクラッチＣ２への駆動信号やブレーキＢ１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。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２７】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキＢ１をオフ，クラッチＣ１をオン，クラッチＣ２をオフの状態でエンジン２２を運転せずに二次電池４４からの電力を用いて前輪用モータ４０や後輪用モータ９０からの動力によって走行するモータ走行モードや、ブレーキＢ１をオフ，クラッチＣ１およびクラッチＣ２をオンの状態でエンジン２２からの動力と二次電池４４の充放電を伴って入出力される前輪用モータ４０，後輪用モータ９０からの動力によって走行する通常走行モードなどにより走行する。実施例では、モータ走行モードは主として発進時に用いられ、通常走行モードは発進してから所定車速（例えば、１０ｋｍ／ｈなど）に至った以降に用いられる。なお、実施例では、通常走行モードで二次電池４４を充電する際には、エンジン２２からの動力の一部を用いて前輪用モータ４０を発電機として駆動させて行なう。
【００２８】
次に、通常走行モードで走行している実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２は、通常走行モードで走行している最中にハイブリッド用電子制御ユニット７０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。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２９】
この駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８３からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８６からの車速Ｖ，回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉ，回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２からの回転数Ｎｏなど制御に必要な情報を読み込み（ステップＳ１００）、読み込んだアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて運転者が要求する要求動力Ｐ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、要求動力Ｐ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクとの関係を予め設定して要求トルク設定マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられるとＲＯＭ７４に記憶された要求トルク設定マップから対応する要求トルクを導出し、これに車速Ｖと換算係数ｋｐを乗じて求めるものとした。要求トルク設定マップの一例を図３に示す。
【００３０】
要求動力Ｐ＊を設定すると、車両の走行状態が安定状態であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。車両の走行状態は、図示しない車両状態判定処理により、例えば、前輪６６ａ，６６ｂや後輪９６ａ，９６ｂのいずれかにスリップが検出されたときやハンドルが所定角度以上操作されたとき，急加速をしているときなどを不安定な状態として判定するものとすることができる。実施例では、こうした判定結果を車両状態フラグとして記憶しておき、この車両状態フラグの値に基づいて車両の走行状態が安定状態であるか否かを判定するものとした。
【００３１】
車両の走行状態が安定状態にあると判定されたときには、要求動力Ｐ＊や回転数Ｎｉなどに基づいてエンジン２２から出力すべきエンジン要求動力Ｐｅ＊を設定すると共に設定したエンジン要求動力Ｐｅ＊と要求動力Ｐ＊とに基づいて前輪用モータ４０及び後輪用モータ９０から出力すべきモータ要求動力Ｐｍ＊を設定する（ステップＳ１３０）。ここで、エンジン要求動力Ｐｅ＊は、例えば、予め設定された要求動力Ｐ＊と回転数Ｎｉとエンジン要求動力Ｐｅ＊との関係から求めるものとしたり、この関係に二次電池４４の残容量（ＳＯＣ）に基づいてなされる充放電要求を考慮して求めるものとすることができる。また、モータ要求動力Ｐｍ＊は、要求動力Ｐ＊とエンジン要求動力Ｐｅ＊との偏差やこれに二次電池４４の充放電要求を考慮したものとして求めることができる。説明の容易のため、図２のステップＳ１３０の式や以下の説明では二次電池４４の充放電を考慮しない場合について述べる。
【００３２】
こうしてモータ要求動力Ｐｍ＊が設定されると、このモータ要求動力Ｐｍ＊を前輪用モータ４０と後輪用モータ９０とによって出力する際に最も効率がよくなるよう前輪用モータ４０および後輪用モータ９０の要求パワーＰｍ１＊，Ｐｍ２＊を設定する（ステップＳ１４０）。ここで、効率計算を行なう際に前輪用モータ４０から出力する動力については、前輪用モータ４０の効率だけでなく前輪用モータ４０から出力された動力がＣＶＴ５０やディファレンシャルギヤ６４を経て前輪６６ａ，６６ｂに出力されるまでの伝達効率も考慮され、後輪用モータ９０から出力される動力については、後輪用モータ９０の効率と後輪用モータ９０から出力された動力が後輪９６ａ，９６ｂに出力されるまでの伝達効率も考慮される。
【００３３】
前輪用モータ４０から出力される動力に対する効率η１は、回転数ＮｉとＣＶＴ５０の変速比γとインプットシャフト５１に出力されるトルクＴｉとによって求めることができる。実施例の前輪用モータ４０およびＣＶＴ５０では、図４に例示するように、変速比γとトルクＴｉとが一定であれば回転数Ｎｉが小さいときや大きいときに効率が低い傾向があり、図５に例示するように、トルクＴｉと回転数Ｎｉとが一定であれば変速比γが小さいときや大きいときに効率が低い傾向がある。また、図６に例示するように、変速比γが一定のときには、回転数ＮｉとトルクＴｉとが共に大きいほど効率が高い傾向がある。いま、回転数Ｎｏは車速Ｖによって定まり、回転数Ｎｉはエンジン２２を効率よく運転する運転ポイントによって定まるから、ＣＶＴ５０の変速比γは与えられる。このため、前輪用モータ４０から出力される動力に対する効率η１は、回転数Ｎｉと変速比γとを定数とするトルクＴｉの関数となる。ここで、トルクＴｉは、インプットシャフト５１に出力すべき前輪用モータ４０のトルクとエンジン２２から出力されるトルクとの和である。このときのエンジン２２のトルクはエンジン２２を回転数Ｎｉで効率よく運転するものとして回転数Ｎｉの関数として考えることができる。前輪用モータ４０のトルク（トルクＴｉから回転数Ｎｉの関数としてのエンジン２２のトルクを減じたもの）に回転数Ｎｉを乗じたものは前輪用モータ４０から出力すべき要求パワーＰｍ１＊であるから、以上の結果、効率η１は要求パワーＰｍ１＊の関数となる。一方、後輪用モータ９０から出力される動力に対する効率η２は、主として後輪用モータ９０の効率によって定まり、後輪用モータ９０の効率は車速Ｖから換算される後輪用モータ９０の回転数と後輪用モータ９０から出力するトルクＴｍ２によって求めることができる。このため、効率η２は、車速Ｖを定数とするトルクＴｍ２の関数となる。ここで、トルクＴｍ２は車速Ｖと換算係数ｋｖを乗じることにより後輪用モータ９０から出力すべき要求パワーＰｍ２＊となるから、効率η２は要求パワーＰｍ２＊の関数となる。したがって、ステップＳ１４０の要求パワーＰｍ１＊，Ｐｍ２＊を設定する処理は、次式（１）を満たすと共に要求パワーＰｍ１＊と要求パワーＰｍ２＊との和が最小となるように行なえばよい。この処理は、具体的には、例えば、回転数Ｎｉと変速比γと要求パワーＰｍ１＊と効率η１との関係および車速Ｖと要求パワーＰｍ２＊と効率η２との関係を予め求めてＲＯＭ７４に第１効率設定マップおよび第２効率設定マップとして記憶しておき、与えられる回転数Ｎｉと変速比γとモータ要求動力Ｐｍ＊に対して要求パワーＰｍ１＊を順次変えて第１効率設定マップから対応する効率η１を導出すると共にモータ要求動力Ｐｍ＊から要求パワーＰｍ１＊に効率η１を乗じたものを減じた値が要求パワーＰｍ２＊と効率η２の積になるよう第２効率設定マップを用いて要求パワーＰｍ２＊と効率η２とを設定し、用いた要求パワーＰｍ１＊と設定した要求パワーＰｍ２＊との和が最小となる組み合わせを各モータの要求パワーＰｍ１＊と要求パワーＰｍ２＊として設定することにより行なうことができる。なお、第１効率設定マップや第２効率設定マップは、前輪用モータ４０やＣＶＴ５０，後輪用モータ９０の特性などに基づいて実験などにより求めることができる。
【００３４】
【数１】
Ｐｍ＊＝η１・Ｐｍ１＊＋η２・Ｐｍ２＊ （１）
【００３５】
こうしてエンジン要求動力Ｐｅ＊や前輪用モータ４０および後輪用モータ９０の要求パワーＰｍ１＊，Ｐｍ２＊が設定されると、エンジン要求動力Ｐｅ＊を出力するのに最も効率のよいエンジン２２の運転ポイント（回転数とトルク）をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊とインプットシャフト５１の目標回転数Ｎｉ＊として設定すると共に（ステップＳ１７０）、要求パワーＰｍ１＊を目標回転数Ｎｉ＊で割って前輪用モータ４０のトルク指令Ｔｍ１＊を、要求パワーＰｍ２＊を車速Ｖと換算係数ｋｖとの積で割って後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１８０）、設定した目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｉ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でエンジン２２やＣＶＴ５０，前輪用モータ４０，後輪用モータ９０が運転されるように目標トルクＴｅ＊と回転数ＮｉとをエンジンＥＣＵ２９に、目標回転数Ｎｉ＊をＣＶＴＥＣＵ５９に、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４９に出力して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。なお、目標回転数Ｎｉ＊を受信したＣＶＴＥＣＵ５９は、インプットシャフト５１の回転数Ｎｉが受信した目標回転数Ｎｉ＊となるように第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７を駆動制御し、目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｉ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２９はエンジン２２が目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｉ＊とによる運転ポイントで運転されるよう燃料噴射制御や点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４９は前輪用モータ４０からトルク指令Ｔｍ１＊のトルクが出力されると共に後輪用モータ９０からトルク指令Ｔｍ２＊のトルクが出力されるよう前輪用モータ４０および後輪用モータ９０を駆動制御する。このように、モータ要求動力Ｐｍ＊が効率よく前輪６６ａ，６６ｂと後輪９６ａ，９６ｂとに出力されるよう前輪用モータ４０と後輪用モータ９０とから出力する要求パワーＰｍ１＊と要求パワーＰｍ２＊とを設定してエンジン２２やＣＶＴ５０，前輪用モータ４０，後輪用モータ９０を制御するから、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００３６】
一方、ステップＳ１２０で車両の走行状態が安定状態にないと判定されたときには、要求動力Ｐ＊に予め定められた前後輪の荷重分配比（前輪荷重：後輪荷重＝ｋｆ：ｋｒ、但しｋｆ＋ｋｒ＝１）を乗じて前輪要求動力Ｐｆ＊と後輪用モータ９０の要求パワーＰｍ２＊とを計算し（ステップＳ１５０）、計算した前輪要求動力Ｐｆ＊をエンジン２２から出力すべきエンジン要求動力Ｐｅ＊と前輪用モータ４０から出力すべき要求パワーＰｍ１＊とに分配する（ステップＳ１６０）。エンジン要求動力Ｐｅ＊の設定は、前輪要求動力Ｐｆ＊を要求動力Ｐ＊とみなしてステップＳ１３０の処理と同様に行なうことができる。
【００３７】
こうしてエンジン要求動力Ｐｅ＊や前輪用モータ４０および後輪用モータ９０の要求パワーＰｍ１＊，Ｐｍ２＊が設定されると、これらの値を用いて目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｉ＊として設定すると共に（ステップＳ１７０）、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１８０）、設定した目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｉ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２９やＣＶＴＥＣＵ５９，モータＥＣＵ４９に出力して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。これらの処理については上述した。このように、車両の走行状態が安定状態にないときには、要求動力Ｐ＊を前後輪に荷重分配比となるように動力分配してエンジン２２やＣＶＴ５０，前輪用モータ４０，後輪用モータ９０を制御するから、トルクをより確実に路面に伝達することができる。
【００３８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、車両の走行状態が安定状態であるときには、モータ要求動力Ｐｍ＊が効率よく前輪６６ａ，６６ｂと後輪９６ａ，９６ｂとに出力されるよう前輪用モータ４０と後輪用モータ９０とから出力すべき要求パワーＰｍ１＊と要求パワーＰｍ２＊とを設定するから、燃費の向上、即ち車両全体のエネルギ効率の向上を図ることができる。また、車両の走行状態が安定状態にないときには、要求動力Ｐ＊を前後輪に荷重分配比となるように動力分配して出力するから、車両の走行の安定性の向上を図ることができる。もとより、エンジン２２は効率のよい運転ポイントで運転されるから、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。
【００３９】
なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、図２に例示する駆動制御ルーチンで二次電池４４の充放電がない場合について説明したが、二次電池４４の充放電がある場合には、充放電に用いる動力の分だけエンジン要求動力Ｐｅ＊を増減して計算すればよい。
【００４０】
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２や前輪用モータ４０は、プラネタリギヤ３０を介してＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続されているものとしたが、エンジン２２や前輪用モータ４０はプラネタリギヤ３０を介さずにＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続されているものとしてもよい。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、無段変速機としてベルト式のＣＶＴ５０を用いたが、トロイダル式の無段変速機としてもよい。また、変速機は、無段変速機に限られるものではなく、有段変速機であっても構わない。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２と前輪用モータ４０とをＣＶＴ５０を介して前輪６６ａ，６６ｂの車軸に接続すると共に後輪用モータ９０を後輪９６ａ，９６ｂの車軸に接続した構成としたが、エンジンとモータとをＣＶＴを介して後輪の車軸に接続すると共にモータ９０を前輪の車軸に接続するものとしてもよい。
【００４３】
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ハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】ハイブリッド用電子制御ユニット７０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】要求トルク設定マップの一例を示す説明図である。
【図４】変速比γとトルクＴｉとが一定であるときの回転数Ｎｉと効率η１との関係の一例を示す説明図である。
【図５】トルクＴｉと回転数Ｎｉとが一定であるときの変速比γと効率η１との関係の一例を示す説明図である。
【図６】変速比γが一定であるときの回転数ＮｉとトルクＴｉと効率η１との関係の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ クランクシャフト、２６スタータモータ、２８ ベルト、２９ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３第１ピニオンギヤ、３４ 第２ピニオンギヤ、３５ キャリア、３９ ケース、４０ 前輪用モータ、４１ 回転軸、４３ インバータ、４４ 二次電池、４５ 回転位置検出センサ、４６ 電圧センサ、４７ 電流センサ、４８ 温度センサ、４９ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５０ ＣＶＴ、５１インプットシャフト、５２ アウトプットシャフト、５３ プライマリープーリー、５４ セカンダリープーリー、５５ ベルト、５６ 第１アクチュエータ、５７ 第２アクチュエータ、５９ ＣＶＴ用電子制御ユニット（ＣＶＴＥＣＵ）、６１ 回転数センサ、６２ 回転数センサ、６４ ディファレンシャルギヤ、６６ａ，６６ｂ 前輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ シフトレバー、８１ シフトポジションセンサ、８２ アクセルペダル、８３ アクセルペダルポジションセンサ、８４ ブレーキペダル、８５ ブレーキペダルポジションセンサ、８６ 車速センサ、９０ 後輪用モータ、９１ インバータ、９３ 回転位置検出センサ、９４デファレンシャルギヤ、９６ａ，９６ｂ 後輪、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２クラッチ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関し、詳しくは、第１の車軸に変速機を介して動力を出力可能な内燃機関および第１電動機と第２の車軸に動力を出力可能な第２電動機とを備えるハイブリッド自動車や内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車およびこれらのハイブリッド自動車の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、運転者のアクセル操作に基づいて設定される要求動力を、前後輪の荷重分担比に基づく車両状態や車両加速度や前後輪の車輪速の偏差などに基づく車両の運転状態，路面の摩擦係数や路面勾配などの路面状態などに基づいて前後輪に分配して出力するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、こうした動力分配を行なうことにより適正な４輪駆動による走行を可能としている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１７１３７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１記載のハイブリッド自動車は、より安定性の高い適正な４輪駆動による走行を目的とすることから、安定性の重視の傾向が強く、車両全体のエネルギ効率を軽視しているわけではないが、走行時の安定性ほど重視するものではない。走行時の安定性の確保と車両全体のエネルギ効率の向上は、ハイブリッド自動車だけでなく、如何なるタイプの自動車であっても同様に重視されるものである。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、車両全体のエネルギ効率を向上させることを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、車両の走行時の安定性を確保することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明のハイブリッド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。
【０００７】
本発明の第１のハイブリッド自動車は、
第１の車軸に変速機を介して動力を出力可能な内燃機関および第１電動機と、第２の車軸に動力を出力可能な第２電動機とを備えるハイブリッド自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
該検出された走行状態と前記設定された要求動力とに基づいて、前記設定された要求動力がエネルギ効率が高い状態で前記第１の車軸および前記第２の車軸に出力されるよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する第１の目標値設定手法と、前記要求動力が前記第１の車軸に出力すべき動力と前記第２の車軸に出力すべき動力との比が車両の荷重のうち前記第１の車軸に作用するものとして設定された荷重と前記第２の車軸に作用するものとして設定された荷重との比に一致するよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する第２の目標値設定手法とのうち一方の手法を選択して前記目標内燃機関動力と前記第１目標電動機動力と前記第２目標電動機動力と前記目標変速比とを設定する目標値設定手段と、
前記設定された目標内燃機関動力で前記内燃機関が運転されると共に前記変速機の変速比が前記設定された目標変速比となるよう該内燃機関と該変速機とを制御すると共に前記第１電動機から前記配分された第１目標電動機動力が出力されると共に前記第２電動機から前記配分された第２目標電動機動力が出力されるよう該第１電動機と該第２電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、車両の走行状態と要求動力とに基づいて、要求動力がエネルギ効率が高い状態で第１の車軸および第２の車軸に出力されるように内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共にこの設定された目標内燃機関動力に基づいて変速機の目標変速比を設定する第１の目標値設定手法と、要求動力が第１の車軸に出力すべき動力と第２の車軸に出力すべき動力との比が荷重分配比に一致するように目標内燃機関動力と第１目標電動機動力と第２目標電動機動力と目標変速比を設定する第２の目標値設定手法とのうちの一方の手法を選択してこれらの目標値を設定し、この設定された目標値で運転あるいは駆動されるよう内燃機関と変速機と第１電動機と第２電動機とを制御する。したがって、車両の走行状態と要求動力とに応じた動力の出力を行なうことができる。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができると共に車両の走行時の安定性の確保も図ることができる。ここで、ハイブリッド自動車には、第１の車軸を前輪の車軸とすると共に第２の車軸を後輪の車軸とする４輪駆動の自動車として構成するものや第１の車軸を後輪の車軸とすると共に第２の車軸を前輪の車軸とする４輪駆動の自動車として構成するものなどが含まれる。また、変速機は無段変速機であるものとすることもできる。
【０００９】
こうした本発明の第１のハイブリッド自動車において、前記目標値設定手段は、前記検出された走行状態と前記設定された要求動力とに基づいて車両の状態が安定状態であるか不安定状態であるかを判定する状態判定手段を備え、該状態判定手段により車両の状態が安定状態であると判定されたときには前記第１の目標値設定手法を選択し、該状態判定手段により車両の状態が不安定状態であると判定されたときには前記第２の目標値設定手法を選択して、前記目標内燃機関動力と前記第１目標電動機動力と前記第２目標電動機動力と前記目標変速比とを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車両の状態が安定状態のときにエネルギ効率が高い状態となるよう要求動力を出力し、車両の状態が不安定状態のときに第１の車軸と第２の車軸に出力される動力の比が荷重分配比となるよう要求動力を出力することができるから、車両全体のエネルギ効率の向上と車両の走行時の安定性の確保を図ることができる。この態様の本発明の第１のハイブリッド自動車において、前記走行状態検出手段は車速を検出する手段であり、前記状態判定手段は、前記検出された車速が所定車速以上で前記設定された要求動力が所定動力未満のときに車両の状態が安定状態であると判定し、前記検出された車速が所定車速未満であるか前記設定された要求動力が所定動力以上のときに車両の状態が不安定状態であると判定する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
本発明の第２のハイブリッド自動車は、
内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機および前記第２電動機により出力すべき目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する目標値設定手段と、
前記第１電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第１の効率と前記第２電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第２の効率とに基づいて前記設定された目標電動機動力を前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とに配分する目標動力配分手段と、前記設定された目標内燃機関動力で前記内燃機関が運転されると共に前記変速機の変速比が前記設定された目標変速比となるよう該内燃機関と該変速機とを制御すると共に前記第１電動機から前記配分された第１目標電動機動力が出力されると共に前記第２電動機から前記配分された第２目標電動機動力が出力されるよう該第１電動機と該第２電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１１】
この本発明の第２のハイブリッド自動車では、第１電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第１の効率と第２電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第２の効率とに基づいて第１電動機と第２電動機とにより出力すべき動力として設定された目標電動機動力を第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とに配分し、この分配された動力が出力されるよう第１電動機と第２電動機とを制御する。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。もとより、運転者のアクセル操作に基づいて設定される要求動力に基づいて内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と第１電動機および第２電動機により出力すべき目標電動機動力とを設定すると共にこの設定された目標内燃機関動力に基づいて変速機の目標変速比を設定し、こうした目標値で運転されるよう内燃機関と変速機とを制御するから、運転者の要求する動力を出力することができる。ここで、変速機は無段変速機であるものとすることもできる。
【００１２】
こうした本発明の第２のハイブリッド自動車において、前記目標動力分配手段は、エネルギ効率が高くなるよう前記目標電動機動力を分配する手段であるものとすることもできる。
【００１３】
また、本発明の第２のハイブリッド自動車において、前記第１の効率は前記第１電動機の駆動状態に対する該第１電動機の効率と前記変速機の変速状態に対する該変速機の動力の伝達効率とが反映されてなる効率であり、前記第２の効率は前記第２電動機の駆動状態に対する該第２電動機の効率が反映されてなる効率であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の効率だけでなく変速機の伝達効率をも考慮するから、より適正な第１の効率と第２の効率とを用いて目標電動機動力を分配することができる。この結果、車両全体のエネルギ効率の向上を図ることができる。
【００１４】
さらに、本発明の第２のハイブリッド自動車において、前記第２電動機は前記変速機が接続されている車軸とは異なる車軸に接続されてなるものとすることもできる。こうすれば、変速機が接続された車軸を前輪の車軸とすると共に第２電動機が接続された車軸を後輪の車軸としたり、逆に変速機が接続された車軸を後輪の車軸とすると共に第２電動機が接続された車軸を前輪の車軸とすることにより、４輪駆動のハイブリッド自動車とすることができる。
【００１５】
この第２電動機が変速機が接続されている車軸とは異なる車軸に接続された態様の本発明の第２のハイブリッド自動車において、所定の車両状態のとき、前記目標値設定手段と前記目標動力分配手段とに代えて、前記設定された要求動力が前記変速機が接続された車軸に出力すべき動力と前記第２電動機が接続された車軸に出力すべき動力との比が車両の荷重のうち前記変速機が接続された車軸に作用するものとして設定された荷重と前記第２電動機が接続された車軸に作用するものとして設定された荷重との比に一致するよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する所定状態時設定手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、所定の車両状態のときには要求動力を変速機が接続された車軸と第２電動機が接続された車軸との荷重分配比で出力されるよう内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共にこの設定された目標内燃機関動力に基づいて変速機の目標変速比を設定して制御するから、所定の車両状態における走行時の安定性を向上させることができる。
【００１６】
この所定状態時設定手段を備える態様の本発明の第２のハイブリッド自動車において、前記所定の車両状態は車両が不安定な状態であるものとすることもできるし、車速を検出する車速検出手段と、該検出された車速が所定車速未満であるか前記設定された要求動力が所定動力以上であるときに前記車両が不安定な状態であると判定する不安定状態判定手段と、を備えるものとすることもできる。
【００１７】
本発明の第１のハイブリッド自動車の制御方法は、
第１の車軸に変速機を介して動力を出力可能な内燃機関および第１電動機と、第２の車軸に動力を出力可能な第２電動機とを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）車両の走行状態を検出し、
（ｃ）該検出された走行状態と前記設定された要求動力とに基づいて、前記設定された要求動力がエネルギ効率が高い状態で前記第１の車軸および前記第２の車軸に出力されるよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する第１の目標値設定手法と、前記要求動力が前記第１の車軸に出力すべき動力と前記第２の車軸に出力すべき動力との比が車両の荷重のうち前記第１の車軸に作用するものとして設定された荷重と前記第２の車軸に作用するものとして設定された荷重との比に一致するよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する第２の目標値設定手法とのうち一方の手法を選択して前記目標内燃機関動力と前記第１目標電動機動力と前記第２目標電動機動力と前記目標変速比とを設定し、
（ｄ）前記設定された目標内燃機関動力で前記内燃機関が運転されると共に前記変速機の変速比が前記設定された目標変速比となるよう該内燃機関と該変速機とを制御すると共に前記第１電動機から前記配分された第１目標電動機動力が出力されると共に前記第２電動機から前記配分された第２目標電動機動力が出力されるよう該第１電動機と該第２電動機とを制御する
ことを要旨とする。
【００１８】
この本発明の第１のハイブリッド自動車の制御方法によれば、車両の走行状態と要求動力とに基づいて、要求動力がエネルギ効率が高い状態で第１の車軸および第２の車軸に出力されるように内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共にこの設定された目標内燃機関動力に基づいて変速機の目標変速比を設定する第１の目標値設定手法と、要求動力が第１の車軸に出力すべき動力と第２の車軸に出力すべき動力との比が荷重分配比に一致するように目標内燃機関動力と第１目標電動機動力と第２目標電動機動力と目標変速比を設定する第２の目標値設定手法とのうちの一方の手法を選択してこれらの目標値を設定し、この設定された目標値で運転あるいは駆動されるよう内燃機関と変速機と第１電動機と第２電動機とを制御するから、車両の走行状態と要求動力とに応じた動力の出力を行なうことができる。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができると共に車両の走行時の安定性の確保も図ることができる。ここで、ハイブリッド自動車には、第１の車軸を前輪の車軸とすると共に第２の車軸を後輪の車軸とする４輪駆動の自動車として構成するものや第１の車軸を後輪の車軸とすると共に第２の車軸を前輪の車軸とする４輪駆動の自動車として構成するものなどが含まれる。また、変速機は無段変速機であるものとすることもできる。
【００１９】
本発明の第２のハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機および前記第２電動機により出力すべき目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定し、
（ｃ）前記第１電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第１の効率と前記第２電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第２の効率とに基づいて前記設定された目標電動機動力を前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とに配分し、
（ｄ）前記設定された目標内燃機関動力で前記内燃機関が運転されると共に前記変速機の変速比が前記設定された目標変速比となるよう該内燃機関と該変速機とを制御すると共に前記第１電動機から前記配分された第１目標電動機動力が出力されると共に前記第２電動機から前記配分された第２目標電動機動力が出力されるよう該第１電動機と該第２電動機とを制御する
ことを要旨とする。
【００２０】
この本発明の第２のハイブリッド自動車の制御方法によれば、第１電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第１の効率と第２電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第２の効率とに基づいて第１電動機と第２電動機とにより出力すべき動力として設定された目標電動機動力を第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とに配分し、この分配された動力が出力されるよう第１電動機と第２電動機とを制御する。この結果、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。もとより、運転者のアクセル操作に基づいて設定される要求動力に基づいて内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と第１電動機および第２電動機により出力すべき目標電動機動力とを設定すると共にこの設定された目標内燃機関動力に基づいて変速機の目標変速比を設定し、こうした目標値で運転されるよう内燃機関と変速機とを制御するから、運転者の要求する動力を出力することができる。ここで、変速機は無段変速機であるものとすることもできる。
【００２１】
【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ハイブリッド自動車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２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２４に接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０に接続された発電可能な前輪用モータ４０と、プラネタリギヤ３０に接続されると共にディファレンシャルギヤ６４などのギヤを介して前輪６６ａ，６６ｂに接続された無段変速機としてのＣＶＴ５０と、デファレンシャルギヤ９４などのギヤを介して後輪９６ａ，９６ｂに接続された後輪用モータ９０と、装置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７０とを備える。
【００２２】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２のクランクシャフト２４には、図示しない補機に供給する電力を発電すると共にエンジン２２を始動するスタータモータ２６がベルト２８により取り付けられている。エンジン２２の運転制御、例えば燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などは、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２９により行なわれている。エンジンＥＣＵ２９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２３】
プラネタリギヤ３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合する第１ピニオンギヤ３３と、この第１ピニオンギヤ３３とリングギヤ３２と噛合する第２ピニオンギヤ３４と、第１ピニオンギヤ３３と第２ピニオンギヤ３４とを自転かつ公転自在に保持するキャリア３５とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５とを回転要素として差動作用を行なう。プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１にはエンジン２２のクランクシャフト２４が、キャリア３５には前輪用モータ４０の回転軸４１がそれぞれ連結されており、エンジン２２の出力をサンギヤ３１から入力すると共にキャリア３５を介して前輪用モータ４０と出力のやりとりを行なうことができる。キャリア３５はクラッチＣ１により、リングギヤ３２はクラッチＣ２によりＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続できるようになっており、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を接続状態とすることにより、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５の３つの回転要素による差動を禁止して一体の回転体、即ちエンジン２２のクランクシャフト２４と前輪用モータ４０の回転軸４１とＣＶＴ５０のインプットシャフト５１とを一体の回転体とする。なお、プラネタリギヤ３０には、リングギヤ３２をケース３９に固定してその回転を禁止するブレーキＢ１も設けられている。
【００２４】
前輪用モータ４０は、例えば発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４３を介して二次電池４４と電力のやりとりを行なう。また、後輪用モータ９０も例えば発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ９１を介して二次電池４４と電力のやりとりを行なう。前輪用モータ４０および後輪用モータ９０は、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４９により駆動制御されており、モータＥＣＵ４９には、前輪用モータ４０や後輪用モータ９０を駆動制御するために必要な信号や二次電池４４を管理するのに必要な信号、例えば前輪用モータ４０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４５からの信号や後輪用モータ９０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ９３からの信号，図示しない電流センサにより検出される前輪用モータ４０や後輪用モータ９０に印加される相電流，二次電池４４の端子間に設置された電圧センサ４６からの端子間電圧，二次電池４４からの電力ラインに取り付けられた電流センサ４７からの充放電電流，二次電池４４に取り付けられた温度センサ４８からの電池温度などが入力されており、モータＥＣＵ４９からはインバータ４３やインバータ９１へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４９では、二次電池４４を管理するために電流センサ４７により検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算している。なお、モータＥＣＵ４９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によって前輪用モータ４０を駆動制御すると共に必要に応じて前輪用モータ４０の運転状態や二次電池４４の状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２５】
ＣＶＴ５０は、溝幅が変更可能でインプットシャフト５１に接続されたプライマリープーリー５３と、同じく溝幅が変更可能で駆動軸としてのアウトプットシャフト５２に接続されたセカンダリープーリー５４と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝に架けられベルト５５と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更する第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７とを備え、第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７によりプライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更することによりインプットシャフト５１の動力を無段階に変速してアウトプットシャフト５２に出力する。ＣＶＴ５０の変速比の制御は、ＣＶＴ用電子制御ユニット（以下、ＣＶＴＥＣＵという）５９により行なわれている。このＣＶＴＥＣＵ５９には、インプットシャフト５１に取り付けられた回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数やアウトプットシャフト５２に取り付けられた回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数が入力されており、ＣＶＴＥＣＵ５９からは第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７への駆動信号が出力されている。また、ＣＶＴＥＣＵ５９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってＣＶＴ５０の変速比を制御すると共に必要に応じてＣＶＴ５０の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２６】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２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、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉや回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数Ｎｏ，シフトレバー８０の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８１からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８２の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８３からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８４の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８５からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８６からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、クラッチＣ１やクラッチＣ２への駆動信号やブレーキＢ１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。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２７】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキＢ１をオフ，クラッチＣ１をオン，クラッチＣ２をオフの状態でエンジン２２を運転せずに二次電池４４からの電力を用いて前輪用モータ４０や後輪用モータ９０からの動力によって走行するモータ走行モードや、ブレーキＢ１をオフ，クラッチＣ１およびクラッチＣ２をオンの状態でエンジン２２からの動力と二次電池４４の充放電を伴って入出力される前輪用モータ４０，後輪用モータ９０からの動力によって走行する通常走行モードなどにより走行する。実施例では、モータ走行モードは主として発進時に用いられ、通常走行モードは発進してから所定車速（例えば、１０ｋｍ／ｈなど）に至った以降に用いられる。なお、実施例では、通常走行モードで二次電池４４を充電する際には、エンジン２２からの動力の一部を用いて前輪用モータ４０を発電機として駆動させて行なう。
【００２８】
次に、通常走行モードで走行している実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２は、通常走行モードで走行している最中にハイブリッド用電子制御ユニット７０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。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２９】
この駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８３からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８６からの車速Ｖ，回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉ，回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２からの回転数Ｎｏなど制御に必要な情報を読み込み（ステップＳ１００）、読み込んだアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて運転者が要求する要求動力Ｐ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、要求動力Ｐ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクとの関係を予め設定して要求トルク設定マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられるとＲＯＭ７４に記憶された要求トルク設定マップから対応する要求トルクを導出し、これに車速Ｖと換算係数ｋｐを乗じて求めるものとした。要求トルク設定マップの一例を図３に示す。
【００３０】
要求動力Ｐ＊を設定すると、車両の走行状態が安定状態であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。車両の走行状態は、図示しない車両状態判定処理により、例えば、前輪６６ａ，６６ｂや後輪９６ａ，９６ｂのいずれかにスリップが検出されたときやハンドルが所定角度以上操作されたとき，急加速をしているときなどを不安定な状態として判定するものとすることができる。実施例では、こうした判定結果を車両状態フラグとして記憶しておき、この車両状態フラグの値に基づいて車両の走行状態が安定状態であるか否かを判定するものとした。
【００３１】
車両の走行状態が安定状態にあると判定されたときには、要求動力Ｐ＊や回転数Ｎｉなどに基づいてエンジン２２から出力すべきエンジン要求動力Ｐｅ＊を設定すると共に設定したエンジン要求動力Ｐｅ＊と要求動力Ｐ＊とに基づいて前輪用モータ４０及び後輪用モータ９０から出力すべきモータ要求動力Ｐｍ＊を設定する（ステップＳ１３０）。ここで、エンジン要求動力Ｐｅ＊は、例えば、予め設定された要求動力Ｐ＊と回転数Ｎｉとエンジン要求動力Ｐｅ＊との関係から求めるものとしたり、この関係に二次電池４４の残容量（ＳＯＣ）に基づいてなされる充放電要求を考慮して求めるものとすることができる。また、モータ要求動力Ｐｍ＊は、要求動力Ｐ＊とエンジン要求動力Ｐｅ＊との偏差やこれに二次電池４４の充放電要求を考慮したものとして求めることができる。説明の容易のため、図２のステップＳ１３０の式や以下の説明では二次電池４４の充放電を考慮しない場合について述べる。
【００３２】
こうしてモータ要求動力Ｐｍ＊が設定されると、このモータ要求動力Ｐｍ＊を前輪用モータ４０と後輪用モータ９０とによって出力する際に最も効率がよくなるよう前輪用モータ４０および後輪用モータ９０の要求パワーＰｍ１＊，Ｐｍ２＊を設定する（ステップＳ１４０）。ここで、効率計算を行なう際に前輪用モータ４０から出力する動力については、前輪用モータ４０の効率だけでなく前輪用モータ４０から出力された動力がＣＶＴ５０やディファレンシャルギヤ６４を経て前輪６６ａ，６６ｂに出力されるまでの伝達効率も考慮され、後輪用モータ９０から出力される動力については、後輪用モータ９０の効率と後輪用モータ９０から出力された動力が後輪９６ａ，９６ｂに出力されるまでの伝達効率も考慮される。
【００３３】
前輪用モータ４０から出力される動力に対する効率η１は、回転数ＮｉとＣＶＴ５０の変速比γとインプットシャフト５１に出力されるトルクＴｉとによって求めることができる。実施例の前輪用モータ４０およびＣＶＴ５０では、図４に例示するように、変速比γとトルクＴｉとが一定であれば回転数Ｎｉが小さいときや大きいときに効率が低い傾向があり、図５に例示するように、トルクＴｉと回転数Ｎｉとが一定であれば変速比γが小さいときや大きいときに効率が低い傾向がある。また、図６に例示するように、変速比γが一定のときには、回転数ＮｉとトルクＴｉとが共に大きいほど効率が高い傾向がある。いま、回転数Ｎｏは車速Ｖによって定まり、回転数Ｎｉはエンジン２２を効率よく運転する運転ポイントによって定まるから、ＣＶＴ５０の変速比γは与えられる。このため、前輪用モータ４０から出力される動力に対する効率η１は、回転数Ｎｉと変速比γとを定数とするトルクＴｉの関数となる。ここで、トルクＴｉは、インプットシャフト５１に出力すべき前輪用モータ４０のトルクとエンジン２２から出力されるトルクとの和である。このときのエンジン２２のトルクはエンジン２２を回転数Ｎｉで効率よく運転するものとして回転数Ｎｉの関数として考えることができる。前輪用モータ４０のトルク（トルクＴｉから回転数Ｎｉの関数としてのエンジン２２のトルクを減じたもの）に回転数Ｎｉを乗じたものは前輪用モータ４０から出力すべき要求パワーＰｍ１＊であるから、以上の結果、効率η１は要求パワーＰｍ１＊の関数となる。一方、後輪用モータ９０から出力される動力に対する効率η２は、主として後輪用モータ９０の効率によって定まり、後輪用モータ９０の効率は車速Ｖから換算される後輪用モータ９０の回転数と後輪用モータ９０から出力するトルクＴｍ２によって求めることができる。このため、効率η２は、車速Ｖを定数とするトルクＴｍ２の関数となる。ここで、トルクＴｍ２は車速Ｖと換算係数ｋｖを乗じることにより後輪用モータ９０から出力すべき要求パワーＰｍ２＊となるから、効率η２は要求パワーＰｍ２＊の関数となる。したがって、ステップＳ１４０の要求パワーＰｍ１＊，Ｐｍ２＊を設定する処理は、次式（１）を満たすと共に要求パワーＰｍ１＊と要求パワーＰｍ２＊との和が最小となるように行なえばよい。この処理は、具体的には、例えば、回転数Ｎｉと変速比γと要求パワーＰｍ１＊と効率η１との関係および車速Ｖと要求パワーＰｍ２＊と効率η２との関係を予め求めてＲＯＭ７４に第１効率設定マップおよび第２効率設定マップとして記憶しておき、与えられる回転数Ｎｉと変速比γとモータ要求動力Ｐｍ＊に対して要求パワーＰｍ１＊を順次変えて第１効率設定マップから対応する効率η１を導出すると共にモータ要求動力Ｐｍ＊から要求パワーＰｍ１＊に効率η１を乗じたものを減じた値が要求パワーＰｍ２＊と効率η２の積になるよう第２効率設定マップを用いて要求パワーＰｍ２＊と効率η２とを設定し、用いた要求パワーＰｍ１＊と設定した要求パワーＰｍ２＊との和が最小となる組み合わせを各モータの要求パワーＰｍ１＊と要求パワーＰｍ２＊として設定することにより行なうことができる。なお、第１効率設定マップや第２効率設定マップは、前輪用モータ４０やＣＶＴ５０，後輪用モータ９０の特性などに基づいて実験などにより求めることができる。
【００３４】
【数１】
Ｐｍ＊＝η１・Ｐｍ１＊＋η２・Ｐｍ２＊ （１）
【００３５】
こうしてエンジン要求動力Ｐｅ＊や前輪用モータ４０および後輪用モータ９０の要求パワーＰｍ１＊，Ｐｍ２＊が設定されると、エンジン要求動力Ｐｅ＊を出力するのに最も効率のよいエンジン２２の運転ポイント（回転数とトルク）をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊とインプットシャフト５１の目標回転数Ｎｉ＊として設定すると共に（ステップＳ１７０）、要求パワーＰｍ１＊を目標回転数Ｎｉ＊で割って前輪用モータ４０のトルク指令Ｔｍ１＊を、要求パワーＰｍ２＊を車速Ｖと換算係数ｋｖとの積で割って後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１８０）、設定した目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｉ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でエンジン２２やＣＶＴ５０，前輪用モータ４０，後輪用モータ９０が運転されるように目標トルクＴｅ＊と回転数ＮｉとをエンジンＥＣＵ２９に、目標回転数Ｎｉ＊をＣＶＴＥＣＵ５９に、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４９に出力して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。なお、目標回転数Ｎｉ＊を受信したＣＶＴＥＣＵ５９は、インプットシャフト５１の回転数Ｎｉが受信した目標回転数Ｎｉ＊となるように第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７を駆動制御し、目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｉ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２９はエンジン２２が目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｉ＊とによる運転ポイントで運転されるよう燃料噴射制御や点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４９は前輪用モータ４０からトルク指令Ｔｍ１＊のトルクが出力されると共に後輪用モータ９０からトルク指令Ｔｍ２＊のトルクが出力されるよう前輪用モータ４０および後輪用モータ９０を駆動制御する。このように、モータ要求動力Ｐｍ＊が効率よく前輪６６ａ，６６ｂと後輪９６ａ，９６ｂとに出力されるよう前輪用モータ４０と後輪用モータ９０とから出力する要求パワーＰｍ１＊と要求パワーＰｍ２＊とを設定してエンジン２２やＣＶＴ５０，前輪用モータ４０，後輪用モータ９０を制御するから、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００３６】
一方、ステップＳ１２０で車両の走行状態が安定状態にないと判定されたときには、要求動力Ｐ＊に予め定められた前後輪の荷重分配比（前輪荷重：後輪荷重＝ｋｆ：ｋｒ、但しｋｆ＋ｋｒ＝１）を乗じて前輪要求動力Ｐｆ＊と後輪用モータ９０の要求パワーＰｍ２＊とを計算し（ステップＳ１５０）、計算した前輪要求動力Ｐｆ＊をエンジン２２から出力すべきエンジン要求動力Ｐｅ＊と前輪用モータ４０から出力すべき要求パワーＰｍ１＊とに分配する（ステップＳ１６０）。エンジン要求動力Ｐｅ＊の設定は、前輪要求動力Ｐｆ＊を要求動力Ｐ＊とみなしてステップＳ１３０の処理と同様に行なうことができる。
【００３７】
こうしてエンジン要求動力Ｐｅ＊や前輪用モータ４０および後輪用モータ９０の要求パワーＰｍ１＊，Ｐｍ２＊が設定されると、これらの値を用いて目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｉ＊として設定すると共に（ステップＳ１７０）、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１８０）、設定した目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｉ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２９やＣＶＴＥＣＵ５９，モータＥＣＵ４９に出力して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。これらの処理については上述した。このように、車両の走行状態が安定状態にないときには、要求動力Ｐ＊を前後輪に荷重分配比となるように動力分配してエンジン２２やＣＶＴ５０，前輪用モータ４０，後輪用モータ９０を制御するから、トルクをより確実に路面に伝達することができる。
【００３８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、車両の走行状態が安定状態であるときには、モータ要求動力Ｐｍ＊が効率よく前輪６６ａ，６６ｂと後輪９６ａ，９６ｂとに出力されるよう前輪用モータ４０と後輪用モータ９０とから出力すべき要求パワーＰｍ１＊と要求パワーＰｍ２＊とを設定するから、燃費の向上、即ち車両全体のエネルギ効率の向上を図ることができる。また、車両の走行状態が安定状態にないときには、要求動力Ｐ＊を前後輪に荷重分配比となるように動力分配して出力するから、車両の走行の安定性の向上を図ることができる。もとより、エンジン２２は効率のよい運転ポイントで運転されるから、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。
【００３９】
なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、図２に例示する駆動制御ルーチンで二次電池４４の充放電がない場合について説明したが、二次電池４４の充放電がある場合には、充放電に用いる動力の分だけエンジン要求動力Ｐｅ＊を増減して計算すればよい。
【００４０】
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２や前輪用モータ４０は、プラネタリギヤ３０を介してＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続されているものとしたが、エンジン２２や前輪用モータ４０はプラネタリギヤ３０を介さずにＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続されているものとしてもよい。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、無段変速機としてベルト式のＣＶＴ５０を用いたが、トロイダル式の無段変速機としてもよい。また、変速機は、無段変速機に限られるものではなく、有段変速機であっても構わない。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２と前輪用モータ４０とをＣＶＴ５０を介して前輪６６ａ，６６ｂの車軸に接続すると共に後輪用モータ９０を後輪９６ａ，９６ｂの車軸に接続した構成としたが、エンジンとモータとをＣＶＴを介して後輪の車軸に接続すると共にモータ９０を前輪の車軸に接続するものとしてもよい。
【００４３】
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ハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】ハイブリッド用電子制御ユニット７０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】要求トルク設定マップの一例を示す説明図である。
【図４】変速比γとトルクＴｉとが一定であるときの回転数Ｎｉと効率η１との関係の一例を示す説明図である。
【図５】トルクＴｉと回転数Ｎｉとが一定であるときの変速比γと効率η１との関係の一例を示す説明図である。
【図６】変速比γが一定であるときの回転数ＮｉとトルクＴｉと効率η１との関係の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ クランクシャフト、２６スタータモータ、２８ ベルト、２９ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３第１ピニオンギヤ、３４ 第２ピニオンギヤ、３５ キャリア、３９ ケース、４０ 前輪用モータ、４１ 回転軸、４３ インバータ、４４ 二次電池、４５ 回転位置検出センサ、４６ 電圧センサ、４７ 電流センサ、４８ 温度センサ、４９ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５０ ＣＶＴ、５１インプットシャフト、５２ アウトプットシャフト、５３ プライマリープーリー、５４ セカンダリープーリー、５５ ベルト、５６ 第１アクチュエータ、５７ 第２アクチュエータ、５９ ＣＶＴ用電子制御ユニット（ＣＶＴＥＣＵ）、６１ 回転数センサ、６２ 回転数センサ、６４ ディファレンシャルギヤ、６６ａ，６６ｂ 前輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ シフトレバー、８１ シフトポジションセンサ、８２ アクセルペダル、８３ アクセルペダルポジションセンサ、８４ ブレーキペダル、８５ ブレーキペダルポジションセンサ、８６ 車速センサ、９０ 後輪用モータ、９１ インバータ、９３ 回転位置検出センサ、９４デファレンシャルギヤ、９６ａ，９６ｂ 後輪、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２クラッチ。
Claims (13)
- 第１の車軸に変速機を介して動力を出力可能な内燃機関および第１電動機と、第２の車軸に動力を出力可能な第２電動機とを備えるハイブリッド自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
該検出された走行状態と前記設定された要求動力とに基づいて、前記設定された要求動力がエネルギ効率が高い状態で前記第１の車軸および前記第２の車軸に出力されるよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する第１の目標値設定手法と、前記要求動力が前記第１の車軸に出力すべき動力と前記第２の車軸に出力すべき動力との比が車両の荷重のうち前記第１の車軸に作用するものとして設定された荷重と前記第２の車軸に作用するものとして設定された荷重との比に一致するよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する第２の目標値設定手法とのうち一方の手法を選択して前記目標内燃機関動力と前記第１目標電動機動力と前記第２目標電動機動力と前記目標変速比とを設定する目標値設定手段と、
前記設定された目標内燃機関動力で前記内燃機関が運転されると共に前記変速機の変速比が前記設定された目標変速比となるよう該内燃機関と該変速機とを制御すると共に前記第１電動機から前記配分された第１目標電動機動力が出力されると共に前記第２電動機から前記配分された第２目標電動機動力が出力されるよう該第１電動機と該第２電動機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。 - 前記目標値設定手段は、前記検出された走行状態と前記設定された要求動力とに基づいて車両の状態が安定状態であるか不安定状態であるかを判定する状態判定手段を備え、該状態判定手段により車両の状態が安定状態であると判定されたときには前記第１の目標値設定手法を選択し、該状態判定手段により車両の状態が不安定状態であると判定されたときには前記第２の目標値設定手法を選択して、前記目標内燃機関動力と前記第１目標電動機動力と前記第２目標電動機動力と前記目標変速比とを設定する手段である請求項１記載のハイブリッド自動車。
- 請求項２記載のハイブリッド自動車であって、
前記走行状態検出手段は、車速を検出する手段であり、
前記状態判定手段は、前記検出された車速が所定車速以上で前記設定された要求動力が所定動力未満のときに車両の状態が安定状態であると判定し、前記検出された車速が所定車速未満であるか前記設定された要求動力が所定動力以上のときに車両の状態が不安定状態であると判定する手段である
ハイブリッド自動車。 - 内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機および前記第２電動機により出力すべき目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する目標値設定手段と、
前記第１電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第１の効率と前記第２電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第２の効率とに基づいて前記設定された目標電動機動力を前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とに配分する目標動力配分手段と、
前記設定された目標内燃機関動力で前記内燃機関が運転されると共に前記変速機の変速比が前記設定された目標変速比となるよう該内燃機関と該変速機とを制御すると共に前記第１電動機から前記配分された第１目標電動機動力が出力されると共に前記第２電動機から前記配分された第２目標電動機動力が出力されるよう該第１電動機と該第２電動機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。 - 前記目標動力分配手段は、エネルギ効率が高くなるよう前記目標電動機動力を分配する手段である請求項４記載のハイブリッド自動車。
- 請求項４または５記載のハイブリッド自動車であって、
前記第１の効率は、前記第１電動機の駆動状態に対する該第１電動機の効率と前記変速機の変速状態に対する該変速機の動力の伝達効率とが反映されてなる効率であり、
前記第２の効率は、前記第２電動機の駆動状態に対する該第２電動機の効率が反映されてなる効率である
ハイブリッド自動車。 - 前記第２電動機は前記変速機が接続されている車軸とは異なる車軸に接続されてなる請求項４ないし６いずれか記載のハイブリッド自動車。
- 所定の車両状態のとき、前記目標値設定手段と前記目標動力分配手段とに代えて、前記設定された要求動力が前記変速機が接続された車軸に出力すべき動力と前記第２電動機が接続された車軸に出力すべき動力との比が車両の荷重のうち前記変速機が接続された車軸に作用するものとして設定された荷重と前記第２電動機が接続された車軸に作用するものとして設定された荷重との比に一致するよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する所定状態時設定手段を備える請求項７記載のハイブリッド自動車。
- 前記所定の車両状態は、車両が不安定な状態である請求項８記載のハイブリッド自動車。
- 請求項８または９記載のハイブリッド自動車であって、
車速を検出する車速検出手段と、
該検出された車速が所定車速未満であるか前記設定された要求動力が所定動力以上であるときに前記車両が不安定な状態であると判定する不安定状態判定手段と、
を備えるハイブリッド自動車。 - 前記変速機は無段変速機である請求項１ないし１０いずれか記載のハイブリッド自動車。
- 第１の車軸に変速機を介して動力を出力可能な内燃機関および第１電動機と、第２の車軸に動力を出力可能な第２電動機とを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）車両の走行状態を検出し、
（ｃ）該検出された走行状態と前記設定された要求動力とに基づいて、前記設定された要求動力がエネルギ効率が高い状態で前記第１の車軸および前記第２の車軸に出力されるよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する第１の目標値設定手法と、前記要求動力が前記第１の車軸に出力すべき動力と前記第２の車軸に出力すべき動力との比が車両の荷重のうち前記第１の車軸に作用するものとして設定された荷重と前記第２の車軸に作用するものとして設定された荷重との比に一致するよう前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定する第２の目標値設定手法とのうち一方の手法を選択して前記目標内燃機関動力と前記第１目標電動機動力と前記第２目標電動機動力と前記目標変速比とを設定し、
（ｄ）前記設定された目標内燃機関動力で前記内燃機関が運転されると共に前記変速機の変速比が前記設定された目標変速比となるよう該内燃機関と該変速機とを制御すると共に前記第１電動機から前記配分された第１目標電動機動力が出力されると共に前記第２電動機から前記配分された第２目標電動機動力が出力されるよう該第１電動機と該第２電動機とを制御する
ハイブリッド自動車の制御方法。 - 内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標内燃機関動力と前記第１電動機および前記第２電動機により出力すべき目標電動機動力とを設定すると共に該設定された目標内燃機関動力に基づいて前記変速機の目標変速比を設定し、
（ｃ）前記第１電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第１の効率と前記第２電動機の駆動に基づく走行用の動力に対する第２の効率とに基づいて前記設定された目標電動機動力を前記第１電動機から出力すべき第１目標電動機動力と前記第２電動機から出力すべき第２目標電動機動力とに配分し、
（ｄ）前記設定された目標内燃機関動力で前記内燃機関が運転されると共に前記変速機の変速比が前記設定された目標変速比となるよう該内燃機関と該変速機とを制御すると共に前記第１電動機から前記配分された第１目標電動機動力が出力されると共に前記第２電動機から前記配分された第２目標電動機動力が出力されるよう該第１電動機と該第２電動機とを制御する
ハイブリッド自動車の制御方法。
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| JP2002304731A JP2004136820A (ja) | 2002-10-18 | 2002-10-18 | ハイブリッド自動車およびその制御方法 |
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|---|---|---|---|---|
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-
2002
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