JP2005324729A - 自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 従属車両を連結可能な自動車の走行性能の向上を図る。
【解決手段】 モータＭＧ３を搭載する従属車両９０が連結されたとき、路面勾配θに基づいてハイブリッド自動車２０側で分担すべきトルクと従属車両９０側で分担すべきトルクの分配比を設定し、設定した分配比で車両に要求される要求トルクが出力されるようハイブリッド自動車２０側のエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを駆動制御すると共に従属車両９０側のモータＭＧ３を駆動制御し、従属車両９０が連結されていないときには、要求トルクが出力されるようハイブリッド自動車２０側のエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを駆動制御する。これにより、高性能なエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を予め搭載しておく必要なしに従属車両９０の連結時の走行性能を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車に関し、詳しくは、走行用の従属電動機を搭載する従属車両を連結して走行可能な自動車に関する。

従来、この種の自動車としては、サブバッテリを搭載した被けん引車両をけん引可能なモータを備える電気自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、電気自動車に搭載されているメインバッテリの電力と被けん引車両に搭載されたサブバッテリの電力とを用いて車輪に接続されたモータを駆動制御することにより、航続距離を延ばすことができるとされている。
特開平１１−３４１６０８号公報

上述の自動車では、被けん引車両に搭載されたサブバッテリを用いて航続距離は延ばすことができるものの、自動車を走行させる駆動力に加えて被けん引車両をけん引するための駆動力をプラスする必要から走行性能は低下してしまう。こうした走行性能の低下に対して予め高性能のモータを搭載しておくことも考えられるが、被けん引車両を連結しないときにはオーバースペックとなり、また、被けん引車両自体を使用しない自動車のユーザに対するコスト面でも不利となる。

本発明の自動車は、こうした問題を解決し、従属車両の連結時における自動車の走行性能をより向上させることを目的の一つとする。また、本発明の自動車は、従属車両の連結時と非連結時における自動車の走行性能の適正化を図ることを目的の一つとする。

本発明の自動車は、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。

本発明の自動車は、
走行用の従属電動機を搭載する従属車両を連結して走行可能な自動車であって、
車軸に動力を出力可能な電動機を有する動力出力手段と、
操作者の操作により要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記従属車両が連結されていないときには前記要求駆動力が出力されるよう前記動力出力手段を駆動制御し、前記従属車両が連結されているときには前記自動車側から出力される駆動力と前記従属車両側から出力される駆動力の分配比を設定し、該設定した分配比をもって前記要求駆動力が出力されるよう前記動力出力手段と前記従属電動機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。

この本発明の自動車では、従属車両が連結されていないときには要求駆動力が出力されるよう動力出力手段を駆動制御し、従属車両が連結されているときには自動車側から出力される駆動力と従属車両側から出力される駆動力の分配比を設定しこの設定した分配比をもって要求駆動力が出力されるよう動力出力手段と従属電動機とを駆動制御する。従属車両の連結時に自動車側から出力される駆動力と従属電動機が搭載された従属車両側から出力される駆動力とにより要求駆動力を出力するから、従属車両の連結時における自動車の走行性能を向上させることができると共に従属車両の連結時と非連結時の走行性能の適正化を図ることができる。

こうした本発明の自動車において、前記駆動制御手段は、前記自動車と前記従属車両の荷重割合に基づいて前記分配比を設定する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の自動車において、路面勾配を検出する路面勾配検出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記検出された路面勾配に基づいて前記分配比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、従属車両の連結時における自動車の走行性能をより向上させることができる。

また、本発明の自動車において、前記駆動制御手段は、前記従属車両が連結されているときに前記要求駆動力設定手段により前記要求駆動力として制動力が設定されたとき、回生効率が高くなるよう前記分配比を設定し、該設定した分配比をもって該設定された制動力が出力されるよう前記電動機と前記従属電動機とを回生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、要求駆動力に対応しながらエネルギ効率をより向上させることができる。

さらに、本発明の自動車において、前記電動機の異常を判定する異常判定手段を備え、前記駆動制御手段は、前記従属車両が連結されているときに前記異常判定手段により前記電動機が異常と判定されたとき、前記電動機から動力が出力されない状態で前記設定された要求駆動力が出力されるよう前記従属電動機を駆動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、電動機に異常が生じたときでも要求駆動力に対応することができる。

あるいは、本発明の自動車において、前記電動機および前記従属電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、従属車両側に蓄電手段を搭載する必要がない。

また、本発明の自動車において、前記動力出力手段は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記車軸に接続された駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力が決定されると残余の１軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力すると共に前記電動機および前記従属電動機と電力をやり取り可能な発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記動力出力手段は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記車軸に接続された駆動軸に接続された第２の回転子とを有し電磁的な作用により前記第１の回転子と前記第２の回転子とを相対的に回転させると共に前記電動機および前記従属電動機と電力をやり取り可能な対回転子電動機とを備える手段であるものとすることもできる。

また、本発明の自動車において、前記従属車両は、荷物を搭載可能な荷台部を有する車両であるものとすることもできる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１および図２は、本発明の一実施形態としてのハイブリッド自動車２０とこのハイブリッド自動車２０に連結された従属車両９０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、連結部６８によりモータＭＧ３を搭載する従属車両９０を連結可能に構成されており、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２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続されると共にギヤ機構６０，デファレンシャルギヤ６２を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、駆動系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。従属車両９０に搭載されたモータＭＧ３は、ギヤ機構９６，デファレンシャルギヤ９８を介して駆動輪９９ａ，９９ｂに接続されている。なお、実施例では、従属車両９０は例えば自転車や水上バイク，オートバイなどのレジャー用品，キャンピングカー向けの各種設備などの荷物全般を搭載可能な荷台（図示せず）を有しており、実施例のハイブリッド自動車２０によりけん引できるようになっている。

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の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４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。

動力分配統合機構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に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比ρ（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２およびモータＭＧ３は、いずれも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４１，４２，９２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２，９２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２，９２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４，９４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２，９４へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０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モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサ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）も演算している。

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、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３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８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５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８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，路面の勾配を検出する勾配センサ８７からの路面勾配θ，車速センサ８８からの車速Ｖ，従属車両９０の連結の有無を検出する連結スイッチ８９からの信号などが入力ポートを介して入力されている。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ＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、従属車両９０が連結されていない通常時には、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、従属車両９０が連結されているときには、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２から出力される動力に従属車両９０に搭載されたモータＭＧ３から出力される動力を付加して走行することができるようになっている。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、従属車両９０が連結された際の動作について説明する。図３は、実施例のハイブリッド自動車２０の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。

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８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の各回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３，バッテリ５０の残容量ＳＯＣ，勾配センサ８７からの路面勾配θ，連結スイッチ８９からの信号，モータＭＧ２の状態などのデータを入力する処理を行なう（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の各回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３は、回転位置検出センサ４３，４４，９４により検出された回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。バッテリ５０の残容量ＳＯＣは、図示しない電流センサにより検出された充放電電流に基づいて演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。モータＭＧ２の状態は、図示しない状態判定ルーチンによりモータＭＧ２に印加される相電流に基づいてモータＭＧ２に異常が生じているか否かとして判定されＲＡＭ７６の所定アドレスに書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両全体に要求される要求トルクＴ＊と要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係を予め要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられるとマップから対応する要求トルクＴ＊を導出することにより設定するものとした。要求トルク設定用マップの一例を図４に示す。また、要求パワーＰ＊は、設定した要求トルクＴ＊に車速Ｖを乗じたものとして設定することができる。

要求パワーＰ＊が設定されると、この要求パワーＰ＊とバッテリ５０の充放電要求量Ｐｂ＊とロス（Ｌｏｓｓ）との和によりエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を設定すると共に（ステップＳ１２０）、このエンジン要求パワーＰｅ＊を出力可能な運転ポイントのうちエンジン２２が効率よく運転できるポイントをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する（ステップＳ１３０）。図５に、エンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、図示するように、エンジン２２を効率よく運転できる動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊が一定の曲線との交点により求めることができる。なお、バッテリ５０の充放電要求量Ｐｂ＊は、残容量ＳＯＣやアクセル開度Ａｃｃなどに基づいて設定することができる。

目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊が設定されると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ；Ｇｒは減速ギヤ３５のギヤ比）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて次式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１４０）。図６に、動力分配統合機構３０の共線図を示す。図中左端のＳ軸はサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２の回転数を示す。サンギヤ３１の回転数はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１でありキャリア３４の回転数はエンジン２２の回転数Ｎｅであるから、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊は、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒと目標回転数Ｎｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（１）により計算することができる。したがって、計算した目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようフィードバック制御における関係式としての式（２）によりトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御することにより、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。ここで、式（２）中の「ＫＰ」は比例項におけるゲインを示し、「ＫＩ」は積分項におけるゲインを示す。

Nm1*＝(Ne*・(1+ρ)-Nm2/Gr)/ρ …（１）
Tm1*＝前回Tm1*+KP(Nm1*-Nm1)+KI∫(Nm1*-Nm1)dt …（２）

次に、連結スイッチ８９からの信号により従属車両９０が連結されているか否かを判定する（ステップＳ１５０）。従属車両９０が連結されていると判定されたときには、モータＭＧ２の状態が正常か否かを判定し（ステップＳ１６０）、モータＭＧ２の状態が正常であるときにはステップＳ１１０で設定された要求トルクＴ＊が値０以上であるか否か、即ち、駆動力が要求されているか否かを判定する（ステップＳ１７０）。要求トルクＴ＊が値０以上であると判定されると、ステップＳ１００で入力された路面勾配θに基づいて分配比Ｄを設定すると共に（ステップＳ１８０）、設定した分配比Ｄに基づいて要求トルクＴ＊のうちハイブリッド自動車２０側で分担すべき要求トルクＴ１＊と従属車両９０側で分担すべき要求トルクＴ２＊とを次式（３），（４）により設定する（ステップＳ１９０）。ここで、分配比Ｄは、実施例では、路面勾配θと分配比Ｄとの関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、路面勾配θが与えられるとマップから対応する分配比Ｄを導出することにより設定するものとした。このマップの一例を図７に示す。図示するように、前進走行時に路面勾配θが登り勾配として大きいほど分配比Ｄが大きくなる、即ち従属車両９０側で分担すべきトルクが大きくなるようマップを作成した。即ち、ハイブリッド自動車２０に対して従属車両９０の荷重割合が大きくなるほど従属車両９０側で分担すべきトルクを大きくするのである。

T1*＝(1-D)・T* …（３）
T2*＝D・T* …（４）

こうして要求トルクＴ１＊，Ｔ２＊を設定すると、要求トルクＴ１＊とギヤ機構６０のギヤ比Ｇ１とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとに基づいて次式（５）によりモータＭＧ２から出力すべきトルク指令Ｔｍ２＊を設定すると共に要求トルクＴ２＊とギヤ機構９６のギヤ比Ｇ２とに基づいて次式（６）によりモータＭＧ３から出力すべきトルク指令Ｔｍ３＊を設定する（ステップＳ２００）。ここで、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊は、図６の共線図に示すように、要求トルクＴ１＊に対応するリングギヤ軸３２ａ上のトルク（＝Ｔ１／Ｇ１）からモータＭＧ１によりエンジン２２からリングギヤ軸３２ａに直接伝達される直達トルク（−Ｔｍ１＊／ρ）を減じたものに減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを除して計算することができる。

Tm2*＝(T1*/G1+Tm1*/ρ)/Gr …（５）
Tm3*＝T2*/G2 …（６）

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の各トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊が設定されると、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信する処理を行なって（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊によって定まる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う。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊でモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３が駆動されるようインバータ４１，４２，９２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。これにより、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御によってハイブリッド自動車２０側か動力が出力されると共にモータＭＧ３の駆動制御によって従属車両９０側からも動力が出力されて走行することになる。

ステップＳ１７０で要求トルクＴ＊が値０以上でないと判定、即ち制動力が要求されていると判定されたときには、モータＭＧ２とモータＭＧ３の回生効率が最大となる分配比Ｄを設定する（ステップＳ２２０）。ここで、回生効率が最大となる分配比Ｄは、ハイブリッド自動車２０と従属車両９０の荷重割合やモータＭＧ２，ＭＧ３の性能に基づいて定めることができ、実施例では、予め実験的に求めた値を用いるものとした。そして、設定した分配比Ｄに基づいて前述の式（３），（４）により要求トルクＴ＊のうちハイブリッド自動車２０側で分担すべき要求トルクＴ１＊（制動トルク）と従属車両９０側で分担すべき要求トルクＴ２＊（制動トルク）を設定して（ステップＳ１９０）、要求トルクＴ１＊，Ｔ２＊に基づいて前述の式（５），（６）によりトルク指令Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定し（ステップＳ２００）、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１５０で従属車両９０が連結されていないと判定されたときには、分配比Ｄに値０を設定すると共に（ステップＳ２３０）、分配比Ｄに基づいて前述の式（３），（４）により要求トルクＴ＊のうちハイブリッド自動車２０側で分担すべき要求トルクＴ１＊と従属車両９０側で分担すべき要求トルクＴ２＊とを設定して（ステップＳ１９０）、要求トルクＴ１＊，Ｔ２＊に基づいて式（５），（６）によりトルク指令Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定し（ステップＳ２００）、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。この場合、従属車両９０が連結されていないから、要求トルクＴ＊はハイブリッド自動車２０側から出力されるトルク、即ちエンジン２２からリングギヤ軸３２ａに直接伝達される直達トルクとモータＭＧ２から出力されるトルクとにより賄われることになる。

ステップＳ１６０でモータＭＧ２の状態が正常でないと判定されたときには、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に値０を設定すると共に次式（７）によりモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を設定し（ステップＳ２４０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。この場合、モータＭＧ２からトルクを出力できない状態であるから、要求トルクＴ＊はエンジン２２からリングギヤ軸３２ａに直接伝達される直達トルクとモータＭＧ３から出力されるトルクとにより賄われることになる。

Tm3*＝(T*+G1・Tm1*/ρ)/G2 …（７）

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ３を搭載する従属車両９０が連結されているときに、ハイブリッド自動車２０側から出力されるトルク即ちエンジン２２からリングギヤ軸３２ａに直接伝達される直達トルクとモータＭＧ２から出力されるトルクに従属車両９０側から出力されるトルク即ちモータＭＧ３から出力されるトルクを付加して要求トルクＴ＊を賄うようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３とを駆動制御し、従属車両９０が連結されていないときには、ハイブリッド自動車２０側から出力されるトルクだけで要求トルクＴ＊を賄うようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを駆動制御するから、従属車両９０にモータＭＧ３を搭載しないものを連結して走行させるものに比して、従属車両９０の連結時の走行性能をより向上させることができる。また、従属車両９０の連結時に備えて予め高性能のエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を搭載しておく必要がない。

また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、路面勾配θに対応するハイブリッド自動車２０と従属車両９０との荷重割合によってハイブリッド自動車２０側で分担すべきトルクと従属車両９０側で分担すべきトルクとを設定（分配比Ｄを設定）するから、従属車両９０の連結時の走行性能、特に発進時の走行性能をより向上させることができる。

さらに、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、従属車両９０が連結されているときに要求トルクＴ＊が値０未満、即ち制動力が要求されているときには、回生効率が最大となる分配比Ｄを設定するから、車両全体のエネルギ効率をより向上させることができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、従属車両９０が連結されているときにモータＭＧ２に異常が生じたときには、モータＭＧ２に代えて従属車両９０に搭載されたモータＭＧ３で要求トルクＴ＊が賄われるようモータＭＧ３を駆動制御するから、モータＭＧ２の異常時でも要求トルクＴ＊に対応することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、従属車両９０が連結されているときに路面勾配θに基づいて分配比Ｄを設定するものとしたが、路面勾配θに拘わらず予め定められた分配比、例えば、平坦路におけるハイブリッド自動車２０と従属車両９０の荷重割合にしたがって定めた分配比を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、従属車両９０が連結されているときに要求トルクＴ＊が値０未満となったときには、回生効率が最大となる分配比Ｄを設定したが、要求トルクＴ＊が値０未満のときでも値０以上のときと同様の手法により分配比Ｄを設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、従属車両９０が連結されているか否かに拘わらずアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて同一の手法により要求トルクＴ＊を設定するものとしたが、従属車両９０の連結時には非連結時に比して走行抵抗が増加するのを考慮して非連結時よりも大きくなるように異なる手法を用いて要求トルクＴ＊を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２に異常が生じたときには、モータＭＧ２に代えてモータＭＧ３により要求トルクＴ＊に対応させるものとしたが、モータＭＧ２の異常時には要求トルクＴ＊に対応させないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ３のインバータ９２を従属車両９０側に搭載するものとしたが、モータＭＧ３のみを従属車両９０側に搭載しインバータ９２をハイブリッド自動車２０側に搭載するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、ハイブリッド自動車２０側に搭載されたバッテリ５０の電力をモータＭＧ３に供給するものとしたが、モータＭＧ３に電力を供給するバッテリを従属車両９０側に搭載するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

また、上述した実施例のハイブリッド自動車２０や変形例のハイブリッド自動車１２０，２２０の他、車軸に動力を出力可能な電動機を備える如何なるタイプの自動車にも適用可能である。

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。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０とこのハイブリッド自動車２０に連結された従属車両９０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と従属車両９０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の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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン要求パワーＰｅ＊からエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 路面勾配θと分配比Ｄとの関係を示すマップである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２，９２ インバータ、４３，４４，９４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０，９６ ギヤ機構、６２，９８ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ，９９ａ，９９ｂ 駆動輪、６８ 連結部、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８７ 勾配センサ、８８ 車速センサ、８９ 連結スイッチ、９０ 従属車両、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３ モータ。

Claims (9)

1. 走行用の従属電動機を搭載する従属車両を連結して走行可能な自動車であって、
   車軸に動力を出力可能な電動機を有する動力出力手段と、
   操作者の操作により要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記従属車両が連結されていないときには前記要求駆動力が出力されるよう前記動力出力手段を駆動制御し、前記従属車両が連結されているときには前記自動車側から出力される駆動力と前記従属車両側から出力される駆動力の分配比を設定し、該設定した分配比をもって前記要求駆動力が出力されるよう前記動力出力手段と前記従属電動機とを駆動制御する駆動制御手段と
   を備える自動車。
2. 前記駆動制御手段は、前記自動車と前記従属車両の荷重割合に基づいて前記分配比を設定する手段である請求項１記載の自動車。
3. 請求項２記載の自動車であって、
   路面勾配を検出する路面勾配検出手段を備え、
   前記駆動制御手段は、前記検出された路面勾配に基づいて前記分配比を設定する手段である
   自動車。
4. 前記駆動制御手段は、前記従属車両が連結されているときに前記要求駆動力設定手段により前記要求駆動力として制動力が設定されたとき、回生効率が高くなるよう前記分配比を設定し、該設定した分配比をもって該設定された制動力が出力されるよう前記電動機と前記従属電動機とを回生制御する手段である請求項１ないし３いずれか記載の自動車。
5. 請求項１ないし４いずれか記載の自動車であって、
   前記電動機の異常を判定する異常判定手段を備え、
   前記駆動制御手段は、前記従属車両が連結されているときに前記異常判定手段により前記電動機が異常と判定されたとき、前記電動機から動力が出力されない状態で前記設定された要求駆動力が出力されるよう前記従属電動機を駆動制御する手段である
   自動車。
6. 前記電動機および前記従属電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段を備える請求項１ないし５いずれか記載の自動車。
7. 前記動力出力手段は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記車軸に接続された駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力が決定されると残余の１軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力すると共に前記電動機および前記従属電動機と電力をやり取り可能な発電機とを備える手段である請求項１ないし６いずれか記載の自動車。
8. 前記動力出力手段は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記車軸に接続された駆動軸に接続された第２の回転子とを有し電磁的な作用により前記第１の回転子と前記第２の回転子とを相対的に回転させると共に前記電動機および前記従属電動機と電力をやり取り可能な対回転子電動機とを備える手段である請求項１ないし６いずれか記載の自動車。
9. 前記従属車両は、荷物を搭載可能な荷台部を有する車両である請求項１ないし８いずれか記載の自動車。

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