JP2005145334A - ハイブリッド車両の駆動力制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】前後輪或いは左右のトルク配分を変更する自由度を高めることで、より優れた走行性能が得られる全輪駆動が可能なハイブリッド車両を実現する。
【解決手段】エンジン１からの駆動力をセンターデフ４を介して前輪側の駆動系６，７，８Ａ，８Ｂと後輪側の駆動系１０，１１，１２，１３，１４Ａ，１４Ｂに伝達する。センターデフ４により設定される前後輪のトルク分配比を前輪偏重に設定し、後輪側の駆動系にモータ・ジェネレータ２０を連結する。駆動力制御部３０は、走行状態を検出する各種センサ４１〜４４からの検出信号に応じて、モータ・ジェネレータ２０の付加トルクを駆動トルク側又は回生制動トルク側に制御し、これによって、前輪側と後輪側のトルク分配比を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンによる駆動系にモータ・ジェネレータを付加したハイブリッド車両の駆動力制御装置に関する。
エンジンによる駆動系にモータ・ジェネレータを付加したハイブリッド車両が環境問題や省エネルギー問題を背景にして近年注目されている。このハイブリッド車両によると、駆動系の動力源としてエンジンとモータ・ジェネレータとを選択的に連結することで、エンジンとモータ・ジェネレータのいずれか又は両方を使用した走行モード、或いはエンジンとモータ・ジェネレータのいずれか又は両方による動力源ブレーキ（制動）モード、更にはモータ・ジェネレータによる制動時のエネルギー回生モードといった各種モードが実行できる。また、このようなハイブリッド車両においても、前輪若しくは後輪のみを駆動輪とする二輪駆動車に加えて、前後輪の両方に駆動力を伝達する全輪駆動（ＡＷＤ）車両が開発されており、このようなＡＷＤ車においては、前後輪へのトルク配分或いは前輪又は後輪の左右へのトルク配分を状況に応じて制御する駆動力制御装置を備えたものが提案されている。
下記特許文献１に記載のものは、その一例であって、エンジンから変速機を介してセンターデフ（中央差動歯車装置）へ出力トルクを伝達し、このセンターデフで設定されたトルク分配比で前輪駆動系と後輪駆動系にトルクを伝達するセンターデフ式４ＷＤに対して、エンジンと変速機間に駆動又は回生制動トルクを可変に制御して付加できるモータ・ジェネレータを連結すると共に、センターデフに差動制限クラッチを設けたものである。これによると、センターデフに設けた差動制限クラッチの係合調整を行うことによって前後輪のトルク分配比が制御され、このトルク分配比に応じて、エンジントルクにモータ・ジェネレータの駆動トルク又は制動トルクが付加された総駆動トルクが前輪側と後輪側に振り分けられることになる。
すなわち、これによると、センターデフの差動制限を行うクラッチを開放した状態では、センターデフの歯車比で設定された固有のトルク分配比（例えば前後輪３：７）で前輪及び後輪へトルクが分配されることになり、この固有のトルク分配比からクラッチが直結係合状態になるトルク分配比（例えば、前後輪５：５）まで、クラッチの係合調整によって前後輪のトルク分配比を可変に制御することができる。
特開２０００−４３６９６号公報
前述した従来技術によると、前後輪のトルク分配比を例えば後輪偏重の３：７の比から前後輪直結の５：５の比まで連続的に変更することが可能であるが、後輪偏重のトルク分配比から前後５：５を越えて前輪偏重のトルク分配比まで連続的に分配比を変更することはできない。しかしながら、様々な走行状況で最適なトルク分配比を得ることを考えると、例えば、直進の等速走行或いは坂路での走行では前輪偏重のトルク配分が安定走行を確保する上でより好ましいとされ、また、発進等の加速時には後輪偏重のトルク配分が発進・加速性能を担保する上でより好ましいとされているように、前後輪のトルク分配比は、前輪偏重の分配比から前後輪直結の５：５を越えて後輪偏重の分配比に至る広い範囲で変更可能であることが求められる。
また、前述の従来技術は、旋回時や低μ路走行時などでセンターデフの前後輪出力要素に回転差が生じた場合に、クラッチによって差動制限トルクを必要に応じて発生させ、差動抵抗トルクとして低速回転側の伝達トルクを増大させることで前後輪のトルク分配比を変更させるものである。つまり、この従来技術によると、センターデフの前後輪出力要素に回転差がない場合には前後輪間でトルクの移動を行うことができないことになり、また、高速回転側のトルクを回転数が高いままの状態で増大させることができないことになる。したがって、走行性能向上のために、様々な状況を想定して積極的に前後輪のトルク分配比を変更しようとする場合には、対応に限界が生じるという問題がある。
更に、前述の従来技術では、トルク分配比の変更は差動制限クラッチによって差動回転を拘束することによって行われるので、必然的にトルク分配比の変更に伴って差動機能が低下してしまう。つまり、従来技術のものでは、差動機能を必要とする状況下では積極的にトルク分配比を変更することができないという制約があり、これが各種の状況に応じて積極的にトルク分配比を変更しようとする際の支障になって、トルク分配制御のバリエーションが狭くなってしまうという問題がある。
また、モータ・ジェネレータを連結したハイブリッド車両の機能とトルク分配比制御との関係に着目すると、前述の従来技術では、トルク分配比の制御は、センターデフの差動制限クラッチによってなされるので、モータ・ジェネレータの駆動又は回生制動とは別の制御としてなされることになる。したがって、前後輪のトルク分配比変更をモータ・ジェネレータの駆動又は回生制動と同時に行う際には、差動制限クラッチの制御とモータ・ジェネレータの制御という２つの動作を制御しなければならず、制御が煩雑になるといつ欠点がある。また、従来技術では、前後輪のトルク分配比を変更する際に起きる制動トルクをモータ・ジェネレータのエネルギー回生に利用できないので、エネルギーの利用効率を考えると充分なものとはいえない。
本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、前後一方の片側偏重のトルク配分から前後５：５を経て他方の片側偏重のトルク配分に至る広範囲な前後輪のトルク分配比変更を可能にすること、センターデフにおける前後輪出力要素の回転差に関係なく、自由に前後輪のトルク分配比を変更することができること、高速回転側のトルクを回転数が高いままの状態で増大させることができること、また、センターデフの差動機能を確保しながら前後輪トルク分配比を積極的に変更可能にすること、更には、ハイブリッド車両の機能として、モータ・ジェネレータの制御に伴ってトルク分配比の制御を行い、前後輪のトルク分配比を変更する際のエネルギーの利用効率を向上させること、そして、前後輪のトルク配分を変更する自由度を高めることでより優れた走行性能が得られる全輪駆動が可能なハイブリッド車両を実現できること、以上が本発明の目的である。
本発明は、このような目的を達成するために以下に示す特徴を有するものである。
第１に、エンジンによる駆動系にモータ・ジェネレータを付加したハイブリッド車両の駆動力制御装置において、エンジンからの駆動力をセンターデフによって設定されたトルク分配比で前輪側と後輪側に伝達する駆動系を備え、前記前輪側と後輪側の駆動系のうち、一方の駆動系にモータ・ジェネレータを連結し、前記モータ・ジェネレータによって付加される駆動力又は回生制動力に応じて、前記前輪側と後輪側のトルク分配比を変更することを特徴とする。
第２に、前述のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記センターデフによって設定されたトルク分配比を前輪側偏重のトルク分配比として、前記モータ・ジェネレータを後輪側の駆動系に連結したことを特徴とする。
第３に、前述のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記ハイブリッド車両において加速意志があることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うことを特徴とする。
第４に、前述のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記ハイブリッド車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うことを特徴とする。
第５に、前記ハイブリッド車両において後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うと共に、前記モータ・ジェネレータにより付加する駆動力に応じてエンジンによる駆動力を減少させることを特徴とする。
第６に、前述のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記ハイブリッド車両において制動意志があることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの回生制動力を付加する制御を行うことを特徴とする。
第７に、前述のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記ハイブリッド車両がオーバステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの回生制動力を付加する制御を行うことを特徴とする。
第８に、前述のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの回生制動力を付加する制御を行うと共に、前記モータ・ジェネレータにより付加する回生制動力に応じてエンジンによる駆動力を増加させることを特徴とする。
第９に、前述のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記モータ・ジェネレータが連結された前輪側又は後輪側の駆動系に、左右輪駆動軸のそれぞれとの結合状態が制御可能な一対のクラッチを設け、前記モータ・ジェネレータによって付加される駆動力又は回生制動力に対して前記クラッチの結合状態を左右で異ならせることによって、左右輪の制駆動トルク配分を調整することを特徴とする。
第１０に、前述のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記ハイブリッド車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うと共に、前記クラッチの旋回外輪側を直結とし、前記クラッチの旋回内輪側を滑らせることを特徴とする。
第１１に、前述のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記ハイブリッド車両がオーバステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの回生制動力を付加する制御を行うと共に、前記クラッチの旋回内輪側を直結とし、前記クラッチの旋回外輪側を滑らせることを特徴とする。
第１２に、前記ハイブリッド車両がオーバステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うと共に、前記クラッチの旋回外輪側を直結とし、前記クラッチの旋回内輪側を滑らせることを特徴とする。
第１３に、第１のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記モータ・ジェネレータを前輪側の駆動系に連結し、前記ハイブリッド車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、前記モータ・ジェネレータの回生制動力を付加する制御を行うことを特徴とする。
第１４に、前述のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記ハイブリッド車両がオーバステア傾向であることが検知された場合に、前記モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うことを特徴とする。
第１５に、前記ハイブリッド車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、前輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの回生制動力を付加する制御を行うと共に、前記クラッチの旋回内輪側を直結とし、前記クラッチの旋回外輪側を滑らせることを特徴とする。
このような特徴を有する本発明のハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、以下に示す作用を得ることができる。
第１の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、先ずは、前後輪のトルク分配比をセンターデフの設定トルク分配比にして、一方の駆動系にモータ・ジェネレータを連結してトルク付加を行うので、センターデフの作用により、モータ・ジェネレータが連結された側のみのトルクが増大又は減少して前後輪のトルク分配比を連続的に変更することができる。そして、これによると、例えばセンターデフで設定された片側偏重のトルク分配比から、前後輪５：５を経て更に逆側に偏重するトルク分配比に連続的に変更することができる。よって、トルク分配制御の調整範囲が広くなり、各種の走行状況に応じて最適なトルク分配比を得ることが可能になる。
また、モータ・ジェネレータのトルク付加によって前後輪のトルク分配比を変更できるので、モータ・ジェネレータの制御のみでトルク分配比の変更と同時に総駆動トルクを増大又は減少させることが可能になる。したがって、例えば、前輪側に偏重するトルク分配比をセンターデフによって設定しておいて、後輪側の駆動系にモータ・ジェネレータを連結した構成すると、モータ・ジェネレータのトルク付加によって、速やかに前輪偏重から後輪偏重にトルク分配比を変更すると同時に、総駆動トルクの増大を図ることができる。よって、急加速を伴うスポーツ走行を安定したトルク分配比で速やかに実現する駆動力制御をモータ・ジェネレータの制御のみで行うことが可能になる。
また、センターデフにおける前後輪出力要素の回転差とは無関係にトルク分配比の変更がなされるので、走行性能向上のために、様々な状況を想定して積極的に前後輪のトルク分配比を変更することが可能になる。また、前後輪の高速回転側のトルクを回転数が高いままの状態で増大させることができるので、これを左右輪に振り分けることで、差動装置や増速ギヤを設けることなく、左右輪のトルク分配比を制御することができる。
更には、前後輪のトルク分配比を変更する際に、センターデフの差動機能を制限することがないので、センターデフの差動機能を必要とする状況下でも積極的にトルク分配比を変更することができ、トルク分配制御のバリエーションを広げることができる。
そして、ハイブリッド車両の機能としては、モータ・ジェネレータの駆動又は回生制動の制御による総駆動トルクの増減制御とトルク分配比の制御をモータ・ジェネレータの制御のみで行うことができるので、車両の走行状態に応じた駆動力の制御を簡易に行うことができる。また別の観点では、トルク分配比の変更とモータ・ジェネレータの駆動又は回生制動がセットになってなされるので、トルク分配比の変更に必要な制動トルクがモータ・ジェネレータのエネルギー回生に利用されることになりエネルギーの利用効率を高めることができる。
次に、第２又は第３の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、前述した作用に加えて、前輪偏重のトルク分配比がセンターデフによって設定され、後輪側の駆動系にモータ・ジェネレータが連結された構成であるから、前輪偏重の設定トルク分配比から前後輪５：５を経て後輪偏重のトルク分配比に連続的に変更することが可能になる。そして、ハイブリッド車両において加速意志があることが検知された場合に、モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うので、通常の等速直進走行では前輪偏重のトルク分配比で安定した走行性を確保することができ、加速時には速やかに総駆動トルクを増加させ前後輪のトルク分配比を後輪偏重に変更することができる。よって、加速時の応答性と走行安定性を共に向上させることができる。
第４の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、前述した作用に加えて、ハイブリッド車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、後輪側の駆動系に連結したモータ・ジェネレータを駆動方向に制御することで、後輪側の駆動トルクを増加補正して、旋回性能と加速性能を向上させることができる。
第５の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、前述した作用に加えて、後輪側の駆動系に連結したモータ・ジェネレータによる駆動力の増加をエンジンによる駆動力の減少補正により打ち消すことで、アクセルの操作状態に応じた適切な加速性能を得ることができる。
第６の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、前述した作用に加えて、ハイブリッド車両において制動意志があることが検知された場合に、後輪側に連結されたモータ・ジェネレータの回生制動を付加する制御を行うことで、例えば、前述した加速後の制動要求に対して、直ちに、前後輪のトルク分配比を前輪偏重に戻すと同時に総駆動トルクの減少を図ることができ、更に余分なエネルギーを回生することができる。これによって、制動時の応答性と走行安定性を共に向上させることができる。
また、第７の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、前述した作用に加えて、ハイブリッド車両がオーバステア傾向であることを検知した場合に、後輪側の駆動系に連結されたモータ・ジェネレータを回生制動方向に作用させることで、後輪側の駆動トルクを減少補正して走行安定性を向上させると共に、余分な駆動力をエネルギー回生することができる。
第８の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、前述した作用に加えて、後輪側の駆動系に連結したモータ・ジェネレータによる回生制動力の増加をエンジンによる駆動力の増加補正により打ち消すことで、アクセルの操作状態に応じた適切な減速性能を得ることができる。
第９の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、前述した作用に加えて、モータ・ジェネレータによって前後輪の一方にのみ付加されたトルクを、左右駆動軸のそれぞれとの結合状態が制御可能な一対のクラッチによって左右輪に振り分け、左右輪の制駆動トルク配分を調整することができる。
第１０の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、ハイブリッド車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結したモータ・ジェネレータを駆動方向に制御すると共に、旋回外輪側のクラッチを直結とし、旋回内輪側のクラッチを滑らせることにより、旋回外輪側の駆動力を相対的に増加させ、車両に回頭方向のヨーモーメントを付加することができる。
第１１の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、前述した作用に加えて、ハイブリッド車両がオーバステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結したモータ・ジェネレータを回生制動方向に制御すると共に、旋回内輪側のクラッチを直結とし、旋回外輪側のクラッチを滑らせることにより、旋回内輪側の制動力を相対的に増加させ、車両に反回頭（安定）方向のヨーモーメントを付加することができる。
第１２の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、前述した作用に加えて、ハイブリッド車両がオーバステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結したモータ・ジェネレータを駆動方向に制御すると共に、旋回外輪側のクラッチを直結とし、旋回内輪側のクラッチを滑らせることにより、旋回外輪側の制動力を相対的に増加させ、車両に反回頭（安定）方向のヨーモーメントを付加することができる。
第１３の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、例えば後輪偏重のトルク分配比がセンターデフによって設定され、前輪側の駆動系にモータ・ジェネレータが連結された構成で、ハイブリッド車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、前輪側の駆動系に連結されたモータ・ジェネレータを回生制動方向に制御することで、前輪側の駆動トルクを減少補正して、旋回性能を向上させると共に、余分な駆動力をエネルギー回生することができる。
第１４の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、前述の作用と併せて、ハイブリッド車両がオーバステア傾向であることが検知された場合に、前輪側の駆動系に連結したモータ・ジェネレータを駆動方向に作用させることで、前輪側の駆動トルクを増加補正して、旋回走行の安定性を向上させることができる。
第１５の特徴を有するハイブリッド車両の駆動力制御装置によると、ハイブリッド車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、前輪側に連結したモータ・ジェネレータを回生制動方向に制御すると共に、旋回内輪側のクラッチを直結とし、旋回外輪側のクラッチを滑らせることにより、旋回内輪側の制動力を相対的に増加させ、車両に回頭方向のヨーモーメントを付加することができる。
本発明に係るハイブリッド車両の駆動力制御装置は、前述の特徴を有するので以下の効果が得られる。
一つには、前輪偏重のトルク配分から前後５：５を経て後輪偏重のトルク配分に至る広範囲な前後輪のトルク分配比変更が可能になる。また、センターデフにおける前後輪出力要素の回転差に関係なく、自由に前後輪のトルク分配比を変更することができるので、走行性能向上のために、様々な状況を想定して積極的に前後輪のトルク分配比を変更することが可能になる。
また一つには、高速回転側のトルクを回転数が高いままの状態で増大させることができるので、これを左右輪に振り分けることで、差動装置や増速ギヤを設けることなく、左右輪のトルク分配比を制御することができる。また、センターデフの差動機能を確保しながら前後輪トルク分配比を積極的に変更することができる。
また一つには、ハイブリッド車両の機能として、モータ・ジェネレータの制御と伴にトルク分配比の制御を簡易に行うことができ、前後輪のトルク分配比を変更する際のエネルギーの利用効率を向上させることができる。
そして、これらによって、前後輪或いは左右のトルク配分を変更する自由度を高めることで、より優れた走行性能が得られる全輪駆動が可能なハイブリッド車両を実現することができる。
以下に、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動力制御装置を、図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１の実施形態におけるシステム構成を示す説明図である。
先ず、車両の駆動系について説明すると、エンジン１から出力された動力が電磁クラッチ２，変速装置３を介してセンターデフ（中央差動歯車装置）に入力される。センターデフ４は、ここでは複合遊星歯車機構によって構成されており、変速装置出力軸３Ａに形成された第１サンギヤ４ａ、後輪側駆動軸１０に形成された第２サンギヤ４ｂ、この第１サンギヤ４ａ及び第２サンギヤ４ｂの周囲にキャリア４ｃに支持された第１及び第２ピニオン４ｄ，４ｅを備える差動歯車伝動装置である。そして、変速装置出力軸３Ａから第１サンギヤ４ａに入力される動力が、前述した複合遊星歯車機構の歯車諸元によって設定されるトルク分配比でキャリア４ｃと第２サンギヤ４ｂに伝達され、キャリア４ｃからリダクションギヤ５Ａ，５Ｂを介して前輪側駆動軸６に伝達されると共に、第２サンギヤ４ｂから後輪側駆動軸１０に伝達される。
このセンターデフ４によって設定される前後輪のトルク配分は、第１サンギヤ４ａの入力トルクをＴｉ、キャリア４ｃの前輪側トルクをＴｆ０、第２サンギヤ４ｂの後輪側トルクをＴｒ０、α＝Ｚｓ１／Ｚｐ１（Ｚｓ１：第１サンギヤ４ａの歯数，Ｚｐ１：第１ピニオン４ｄの歯数）、β＝Ｚｓ２／Ｚｐ２（Ｚｓ２：第２サンギヤ４ｂの歯数，Ｚｐ２：第２ピニオン４ｅの歯数）とすると、下記の式(1-1)，(1-2)に示すとおりになる。
Figure 2005145334
つまり、センターデフ４による設定トルク分配比Ｔｆ０：Ｔｒ０は、第１，第２サンギヤ４ａ，４ｂと、第１，第２ピニオン４ｄ，４ｅのギヤ歯数を適宜変更することによって自由に設定することができる。本実施形態では、これを前輪側のトルク配分が大きい前輪偏重のトルク分配比にしており、例えば、前輪：後輪を６：４に設定している。
ここで、前輪側の駆動系は、リダクションギヤ５Ａ，５Ｂ、前輪側駆動軸６、前輪側終減速装置７、前輪側右輪駆動軸８Ａ、前輪側左輪駆動軸８Ｂにより構成され、前輪９Ａ，９Ｂに動力が伝達される。
また、後輪側の駆動系は、後輪側駆動軸１０、プロペラシャフト１１（１１ａ，１１ｂはそのジョイント部）、後輪駆動軸１２を備え、後輪駆動軸１２に形成された傘歯伝動歯車１２Ａとツインクラッチ１３に形成された傘歯伝動歯車１３Ａが噛み合ってツインクラッチ１３に動力が伝達され、このツインクラッチ１３の結合部１３Ｂ，１３Ｃに後輪１５Ａ，１５Ｂを駆動する右輪駆動軸１４Ａ，左輪駆動軸１４Ｂが結合されるようになっている。
そして、この第１の実施形態においては、前述した前輪偏重の設定トルク分配比と対応させて、後輪側の駆動系にモータ・ジェネレータ２０が連結されている。すなわち、センターデフ４によって設定されるトルク分配比によって分配されるトルクが少ない側の駆動系にモータ・ジェネレータ２０が連結されることになる。図示の例では、ツインクラッチ１３に形成された入力ギヤ１３Ｄにモータ・ジェネレータ２０の入力ギヤ２０Ａを噛み合わせているが、これに限らず、図面の破線で示しているように、後輪側駆動軸１０，１２に形成された入力ギヤ１０Ａ，１２Ａにモータ・ジェネレータ２０’の入力ギヤ２０Ａ’を噛み合わせるようにしてもよい。
次に、駆動力制御系について説明する。駆動力の制御を行う駆動力制御部３０には、車両の走行状態を検出する各種センサから得られる検出信号が入力されると共に、必要に応じて、走行路面の摩擦係数を推定する路面μ推定装置３１からの出力信号、或いはエンジン１の運転状態を制御するエンジンコントローラ３２からの出力信号が入力され、これらの入力に基づく演算処理結果が駆動力制御部３０から出力されることになる。そして、この出力信号に応じて、モータ・ジェネレータ制御部３３、クラッチＬＨ駆動部３４、クラッチＲＨ駆動部３５から制御信号が出力され、この制御信号によってモータ・ジェネレータ２０の付加トルク、ツインクラッチ１３における結合部１３Ａ，１３Ｂの結合状態が制御されることになる。
ここで、車両の走行状態を検出する各種センサとしては、例えば、前輪９Ａ，９Ｂ及び後輪１５Ａ，１５Ｂのそれぞれに車輪速を検出する車輪速検出センサ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄが設けられ、アクセル及びハンドルの操作状態を検出するためにアクセル開度センサ４１及びハンドル角センサ４２が設けられ、また、車両の挙動を検出するためにヨーレートセンサ４３及び横加速度センサ４４が設けられる。これらは一例であって特にこれに限定されるものではない。
以下に、このような駆動力制御系の動作について説明する。
（前後輪トルク分配制御）
この実施形態においては、センターデフ４によって、前輪偏重（例えば、前輪：後輪＝６：４）のトルク分配比が設定されているところに、センターデフ４より後輪側の駆動系にモータ・ジェネレータ２０が連結されている。したがって、このモータ・ジェネレータ２０によって駆動トルク又は回生制動トルクを付加することによって、総駆動トルクが増加又は減少すると同時に、センターデフ４の作用により後輪側にのみ駆動トルク又は回生制動トルクが付加されることになるので、前後輪のトルク分配比が変更されることになる。
図２は、このモータ・ジェネレータ２０のトルク付加によるトルク配分制御の一例を示すグラフである。ここでは、エンジントルク分ＴＥ／Ｇが一定である場合を例にしている。モータ・ジェネレータ２０によって付加されるトルクがゼロの場合には、前輪と後輪のホイールトルクＴｆ，Ｔｒは、センターデフ４で設定されたトルク分配比ｔｄ０（ここでは、Ｔｆ／（Ｔｆ＋Ｔｒ）＝０．６）によってエンジントルク分ＴＥ／Ｇが振り分けられた前輪偏重のトルク配分（Ｔｆ０：Ｔｒ０）になっている。
そして、モータ・ジェネレータ２０の付加トルクが駆動トルク側（正の側）に増加すると、それに応じて後輪側のホイールトルクＴｒのみが増加することになり、Ｔｒ＝Ｔｆ（トルク分配比：０．５）を超えて更に増加すると、トルク分配比ｔｄは０．５を下回ることになり、これによって後輪偏重のトルク分配比に変更することができる。
また、モータ・ジェネレータ２０の付加トルクを回生制動トルク側（負の側）に増加すると、これに応じて後輪側のホイールトルクＴｒはＴｒ０から徐々に減少することになり、前輪偏重のトルク分配比が更に進み、後輪側のホイールトルクＴｒがゼロになったところで、トルク分配比ｔｄ＝１の前輪駆動（ＦＷＤ）を実現することができる。
すなわち、モータ・ジェネレータ２０のトルク付加による前後輪のトルク配分制御では、トルク分配比ｔｄ＝１の前輪駆動（ＦＷＤ）の状態から、トルク分配比ｔｄ＝０．５の前後輪５：５の状態を経て、後輪偏重のトルク分配比に変更するという広い範囲のトルク配分変更が可能になる。
このような広範囲のトルク配分変更を活かした駆動力制御部３０の制御例を説明する。
一つには、通常の等速に近い直進走行では、モータ・ジェネレータ２０の付加トルクをゼロにして前輪偏重のトルク分配比ｔｄ０を維持することで、等速直進走行時の安定走行を確保する。そして、前述した各種センサの検出信号から加速の意志が検知された場合には、モータ・ジェネレータ２０の付加トルクを駆動トルク側に増加させて、総駆動トルクを増大させると同時に前後輪のトルク分配比を後輪偏重に変更する。これによると、総駆動トルクの増大で急加速を求めるスポーツ走行を速やかに実現することができ、且つ、前後輪トルク分配比の後輪側シフトによってその際の走行安定性を確保することができる。
そして、このようなスポーツ走行の状況で前述した各種センサの検出信号から車両の制動意志が検知された場合には、直ちにモータ・ジェネレータ２０の付加トルクを回生制動トルクに切り替える。これによると、総駆動トルクの減少がなされると同時に前後輪のトルク分配比を前輪偏重にシフトさせることができ、制動時の応答性と走行安定性を確保できると共に、余分なトルクでモータ・ジェネレータ２０のエネルギー回生が可能になる。
更には、前述した各種センサの検出信号によって、旋回時の車両挙動がアンダステア傾向であることが検知された場合に、モータ・ジェネレータ２０の付加トルクを駆動トルク側に増加させて、総駆動トルクを増大させると同時に前後輪のトルク分配比を後輪偏重に変更する。これによると、後輪の駆動トルクを増加補正することで、アンダステア傾向にある車両の旋回性能を向上させることができ、また、総駆動トルクが増大されることで、その際の加速性能を向上させることができる。
また、前述した各種センサの検出信号によって、旋回時の車両挙動がオーバステア傾向であることが検知された場合に、モータ・ジェネレータ２０の付加トルクを回生制動トルク側に作用させる。これによると、後輪の駆動トルクを減少補正することでオーバステア傾向の車両挙動を正常化して旋回時の走行安定性を向上させることができ、また、余分な駆動力がエネルギー回生される。
このような制御の利点は、加速意志又は制動意志、或いは旋回時の車両挙動（アンダステア傾向又はオーバステア傾向）の検知に基づく総駆動トルクの増減とトルク分配比の変更を、モータ・ジェネレータ２０の付加トルクの制御のみで行えることにある。前述した従来技術のようにセンターデフの差動制限クラッチでトルク分配比制御を行う場合には、総駆動トルクの制御を別途行う必要があるが、本発明の実施形態によると、モータ・ジェネレータ２０の制御のみでよいので制御動作を簡略化できる。
なお、前述の説明では、総駆動トルクの増減を同時に行う場合を例示したが、総駆動トルクの増減を行わないで前後輪のトルク分配比のみを変更したい場合には、駆動力制御部３０からエンジンコントローラ３２に制御信号を送り、モータ・ジェネレータ２０によって付加されたトルク分に併せてエンジンの出力を増減させる。この場合には、燃費の改善を見込むことができる。
（旋回時の左右輪駆動力制御）
この実施形態によると、前述したようにモータ・ジェネレータ２０が連結された後輪側では、差動機能を有する終減速装置を設けることなく、結合状態を制御可能なツインクラッチ１３を介して左右輪への動力伝達がなされる。そして、モータ・ジェネレータ２０によって付加される駆動力又は回生制動力に対してツインクラッチ１３における左右の結合部１３Ｂ，１３Ｃの結合状態を異ならせることによって、左右輪の制駆動力トルク配分を調整している。
ここで、ツインクラッチ１３の結合部１３Ｂ，１３Ｃは、駆動力制御部３０からの出力に応じたクラッチＬＨ駆動部３４，クラッチＲＨ駆動部３５の制御信号よって結合状態の制御がされる。すなわち、駆動力制御部３０は、モータ・ジェネレータ制御部３３を制御すると共に、クラッチＬＨ駆動部３４，クラッチＲＨ駆動部３５を制御して、モータ・ジェネレータ２０によって付加されたトルクを左右輪に分配制御する。旋回時の走行条件に応じた駆動力制御部３０の制御例を以下に説明する。
一つには、前述した各種センサの検出信号によって、旋回時の車両挙動がアンダステア傾向であることが検知された場合に、モータ・ジェネレータ２０の付加トルクを駆動トルク側に増加させて、総駆動トルクを増大させると同時に前後輪のトルク分配比を後輪偏重に変更し、更に、ツインクラッチ１３の旋回外輪側の結合部１３Ｂ又は１３Ｃを直結にすると共に、旋回内輪側の結合部１３Ｃ又は１３Ｂを滑らせるように制御する。
これによると、旋回外輪側の駆動力を相対的に増加させ、アンダステア傾向にある車両に回頭方向のヨーモーメントを付加するので、アンダステア傾向の車両挙動を改善して走行安定性を向上させ、更に旋回性能と加速性能を向上させることができる。
また、前述した各種センサの検出信号によって、旋回時の車両挙動がオーバステア傾向であることが検知された場合に、モータ・ジェネレータ２０の付加トルクを回生制動トルク側に作用させ、総駆動トルクを減少させると同時に前後輪のトルク分配比を前輪偏重に変更し、更に、ツインクラッチ１３の旋回内輪側の結合部１３Ｂ又は１３Ｃを直結にすると共に、旋回外輪側の結合部１３Ｃ又は１３Ｂを滑らせるように制御する。
これによると、旋回内輪側の制動力を相対的に増加させ、オーバステア傾向にある車両に反回頭方向のヨーモーメントを付加し、更に、後輪の駆動トルクを減少補正することで、オーバステア傾向の車両挙動を正常化して旋回時の走行安定性を向上させることができる。また、余分な駆動力をエネルギー回生することができる。
また、前述した各種センサの検出信号によって、旋回時の車両挙動がオーバステア傾向であることが検知された場合に、モータ・ジェネレータ２０の付加トルクを駆動トルク側に作用させ、総駆動トルクを増加させると同時に前後輪のトルク分配比を後輪偏重に変更し、更に、ツインクラッチ１３の旋回外輪側の結合部１３Ｃ又は１３Ｂを直結にすると共に、旋回内輪側の結合部１３Ｂ又は１３Ｃを滑らせるように制御する。
これによると、旋回外輪側の駆動力を相対的に増加させ、オーバステア傾向にある車両に反回頭方向のヨーモーメントを付加し、更に、後輪の駆動トルクを増加補正することで、オーバステア傾向の車両挙動を正常化して、旋回時の安定したスポーツ走行を可能にする。
（路面摩擦係数に対応した駆動力制御）
路面μ推定装置３１は、前述した走行状態を検出する各種センサからの検出信号（ハンドル角、車速、ヨーレート等）を用いて車両の横運動の運動方程式に基づいて路面摩擦係数を推定するものであり、例えば、特開平８−２２７４号公報，特開２００２−１４０３３号公報に開示された技術を採用することができる。
そして、この推定された路面μによる駆動力制御部３０の動作としては、予め設定された路面μと駆動力配分との関係を基にして、路面μ推定装置３１で推定された値に対応してモータ・ジェネレータ２０の付加トルクを制御する。一般には、高μ路であるほどモータ・ジェネレータ２０の付加トルクを駆動トルク側に作用させ、後輪偏重の前後輪トルク分配比を実現すると共に総駆動トルクの増加を図る。また、低μ路であるほどモータ・ジェネレータ２０の付加トルクを回生制動トルク側に作用させて、前輪偏重の前後輪トルク分配比を実現すると共に総駆動トルクを減少させて安定走行を図る。
また、各車輪９Ａ，９Ｂ，１５Ａ，１５Ｂの車輪速度から車輪のスリップ状態を検出した場合には、スリップしている車輪と検知された車両挙動に（アンダステア傾向又はオーバステア傾向）基づいて、車両挙動を安定化させる方向にトルク配分を制御する。その際にモータ・ジェネレータ２０の付加トルクによる総駆動力の増加が不要な場合には、エンジンコントローラ３２の出力によってエンジンの出力低下を図ることで必要な制動力を得る。
［第２実施形態］
図３は、本発明に係る第２の実施形態を示す説明図である。この実施形態は、センターデフ４に対して前輪側の駆動系にモータ・ジェネレータ２０を連結したものである。そして、前述したツインクラッチ１３が前輪側右輪駆動軸８Ａ，前輪側左輪駆動軸８Ｂに対して設けられ、後輪側の右輪駆動軸１４Ａ，左輪駆動軸１４Ｂに対しては後輪側終減速装置１６が設けられている。前述した第１の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して重複した説明は省略する。
この実施形態では、センターデフ４による設定トルク分配比Ｔｆ０：Ｔｒ０を、後輪側のトルク配分が大きい後輪偏重のトルク分配比にしており、例えば、前輪：後輪を４：６に設定している。そして、前輪側の駆動系に連結されたモータ・ジェネレータ２０の付加トルクを駆動トルク側に作用することで、前後輪のトルク分配比を後輪偏重のトルク分配比から前後輪５：５を経て前輪偏重のトルク分配比に変更できるようにしている。
すなわち、この実施形態によると、モータ・ジェネレータ２０のトルク付加による前後輪のトルク配分制御は、前輪偏重のトルク分配比から、トルク分配比ｔｄ＝０．５の前後輪５：５の状態を経て、トルク分配比ｔｄ＝０の後輪駆動（ＲＷＤ）の状態に変更するという広い範囲のトルク配分変更が可能になる。
このような広範囲のトルク配分変更を活かした、駆動力制御部３０の制御例を説明すると、例えば、前述の各種センサによって、車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、前輪側の駆動系に連結されたモータ・ジェネレータ２０の付加トルクを回生制動トルク側に作用する。これによって、前輪の駆動トルクを減少補正して旋回性能を向上させると共に、余分な駆動力を回生することができる。また、車両がオーバステア傾向であることが検知された場合には、モータ・ジェネレータ２０の付加トルクを駆動トルク側に作用する。これによって、前輪の駆動トルクを増加補正して走行安定性を向上させることができる。
また、アンダステア傾向又はオーバステア傾向が検知された場合に、ツインクラッチ１３の旋回外輪側又は旋回内輪側の一方を直結にして他方を滑らせる制御を併用して、反回頭方向のヨーモーメントを車両に付加し、車両挙動を正常化することができる。
このような第１及び第２の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動力制御装置の作用効果をまとめると以下のとおりである。
（１）前輪偏重のトルク配分から前後５：５を経て後輪偏重のトルク配分に至る広範囲な前後輪のトルク分配比変更が可能になる。また、センターデフ４における前後輪出力要素の回転差に関係なく、自由に前後輪のトルク分配比を変更することができるので、走行性能向上のために、様々な状況を想定して積極的に前後輪のトルク分配比を変更することが可能になる。
（２）高速回転側のトルクを回転数が高いままの状態で増大させることができるので、これを左右輪に振り分けることで、差動装置や増速ギヤを設けることなく、ツインクラッチ１３の結合状態の制御で、左右輪のトルク分配比を制御することができる。また、センターデフ４の差動機能を確保しながら前後輪トルク分配比を積極的に変更することができる。
（３）ハイブリッド車両の機能として、モータ・ジェネレータ２０の制御と共にトルク分配比の制御を行うことができるので、制御を簡略化でき、また、前後輪のトルク分配比を変更する際のエネルギーの利用効率を向上させることができる。
（４）これらによって、前後輪或いは左右のトルク配分を変更する自由度を高めることで、より優れた走行性能が得られる全輪駆動が可能なハイブリッド車両を実現することができる。
本発明に係る第１の実施形態を示す説明図である。 本発明に係る第１の実施形態におけるトルク配分制御の一例を示すグラフである。 本発明に係る第２の実施形態を示す説明図である。
符号の説明
１ エンジン
２ 電磁クラッチ
３ 変速装置
３Ａ 変速装置出力軸
４ センターデフ
５Ａ，５Ｂ リダクションギヤ
６ 前輪側駆動軸
７ 前輪側終減速装置
８Ａ 前輪側右輪駆動軸
８Ｂ 前輪側左輪駆動軸
９Ａ，９Ｂ 前輪
１０ 後輪側駆動軸
１１ プロペラシャフト
１２ 後輪駆動軸
１２Ａ，１３Ａ 傘歯伝動歯車
１３ ツインクラッチ
１３Ｂ，１３Ｃ 結合部
１３Ｄ 入力ギヤ
１４Ａ 右輪駆動軸
１４Ｂ 左輪駆動軸
１５Ａ，１５Ｂ 後輪
１６ 後輪側最終減速装置
２０，２０’ モータ・ジェネレータ
１０Ａ，１２Ａ，２０Ａ，２０Ａ’ 入力ギヤ
３０ 駆動力制御部
３１ 路面μ推定装置
３２ エンジンコントローラ
３３ モータ・ジェネレータ制御部
３４ クラッチＬＨ駆動部
３５ クラッチＲＨ駆動部
４０Ａ〜４０Ｄ 車輪速検出センサ
４１ アクセル開度センサ
４２ ハンドル角センサ
４３ ヨーレートセンサ
４４ 横加速度センサ

Claims (15)

  1. エンジンによる駆動系にモータ・ジェネレータを付加したハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
    エンジンからの駆動力をセンターデフによって設定されたトルク分配比で前輪側と後輪側に伝達する駆動系を備え、
    前記前輪側と後輪側の駆動系のうち、一方の駆動系にモータ・ジェネレータを連結し、
    前記モータ・ジェネレータによって付加される駆動力又は回生制動力に応じて、前記前輪側と後輪側のトルク分配比を変更することを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  2. 前記センターデフによって設定されたトルク分配比を前輪側偏重のトルク分配比として、前記モータ・ジェネレータを後輪側の駆動系に連結したことを特徴とする請求項１に記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  3. 前記ハイブリッド車両において加速意志があることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  4. 前記ハイブリッド車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  5. 前記ハイブリッド車両において後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うと共に、前記モータ・ジェネレータにより付加する駆動力に応じてエンジンによる駆動力を減少させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  6. 前記ハイブリッド車両において制動意志があることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの回生制動力を付加する制御を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  7. 前記ハイブリッド車両がオーバステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの回生制動力を付加する制御を行うことを特徴とする請求項１〜４又は６のいずれかに記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  8. 前記ハイブリッド車両において後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの回生制動力を付加する制御を行うと共に、前記モータ・ジェネレータにより付加する回生制動力に応じてエンジンによる駆動力を増加させることを特徴とする請求項１、２、６、７のいずれかに記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  9. 前記モータ・ジェネレータが連結された前輪側又は後輪側の駆動系に、左右輪駆動軸のそれぞれとの結合状態が制御可能な一対のクラッチを設け、前記モータ・ジェネレータによって付加される駆動力又は回生制動力に対して前記クラッチの結合状態を左右で異ならせることによって、左右輪の制駆動トルク配分を調整することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  10. 前記ハイブリッド車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うと共に、前記クラッチの旋回外輪側を直結とし、前記クラッチの旋回内輪側を滑らせることを特徴とする請求項９に記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  11. 前記ハイブリッド車両がオーバステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの回生制動力を付加する制御を行うと共に、前記クラッチの旋回内輪側を直結とし、前記クラッチの旋回外輪側を滑らせることを特徴とする請求項９又は１０に記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  12. 前記ハイブリッド車両がオーバステア傾向であることが検知された場合に、後輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うと共に、前記クラッチの旋回外輪側を直結とし、前記クラッチの旋回内輪側を滑らせることを特徴とする請求項９又は１０に記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  13. 前記モータ・ジェネレータを前輪側の駆動系に連結し、
    前記ハイブリッド車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、前記モータ・ジェネレータの回生制動力を付加する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  14. 前記ハイブリッド車両がオーバステア傾向であることが検知された場合に、前記モータ・ジェネレータの駆動力を付加する制御を行うことを特徴とする請求項１３に記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
  15. 前記ハイブリッド車両がアンダステア傾向であることが検知された場合に、前輪側に連結された前記モータ・ジェネレータの回生制動力を付加する制御を行うと共に、前記クラッチの旋回内輪側を直結とし、前記クラッチの旋回外輪側を滑らせることを特徴とする請求項９又は１３に記載されたハイブリッド車両の駆動力制御装置。
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