JP2014189048A - 自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】挙動安定制御を解除したときの走行性能を向上させる。
【解決手段】スイッチ信号ＶＳＣＳＷをオンとして車両挙動安定制御をオフとしたときには、モータＭＧ３のトルク上限値Ｔｌｉｍにスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときの値Ｔｓｅｔ１より大きな値Ｔｓｅｔ２を設定すると共に（Ｓ１５０）、動作ラインにスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときの通常ラインより大きなトルクが設定されるパワーラインを設定する（Ｓ１６０）。トルク上限値Ｔｌｉｍを大きくすることによりモータＭＧ３の使用領域を大きくして車両の走行性能を向上させることができ、パワーラインを用いることにより、エンジンからプラネタリギヤを介して駆動軸に作用するトルクを大きくしてモータＭＧ２の負荷を軽減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車に関し、詳しくは、前輪に動力を出力する前輪用動力装置と、後輪に動力を出力する後輪用モータと、後輪用モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、を備え、前輪用動力装置からの動力と後輪用モータからの動力とによって走行する走行制御と車両挙動を安定化する挙動安定制御とを実行する自動車に関する。

従来、この種の自動車としては、車両がスタックして運転者が大きなトルクを要求しているときには、走行に影響のない補機のすべてを強制駆動すると共に、アクセル開度と車速変化と電池温度とに基づいて設定した超過電力の分だけバッテリの入力制限を拡大し、インバータや昇圧コンバータのキャリア周波数を通常時より高くし、拡大した入力制限の範囲内でエンジンやモータＭＧ１，ＭＧ２を制御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、こうした制御により、バッテリを過大な電力によって充電することなく、大きなトルクを出力してスタックを脱出することができるものとしている。

また、ヨーモーメント制御とトラクション制御と左右輪間の差動制限が可能な差動制限制御で、センタデファレンシャルをクラッチで制御し前後駆動力配分制御が可能な車両において、トラクション制御ＯＦＦスイッチを備えている場合、スイッチにてトラクション制御の作動が選択され且つヨーモーメント制御或いはトラクション制御が作動した場合、予め設定しておいた一定値を前後軸差動制限トルクとし、スイッチにてトラクション制御の非作動が選択され且つヨーモーメント制御が作動した場合、上述の一定値より大きな一定値を前後軸差動制限トルクとするものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この自動車では、こうした制御により、トラクション制御が有効でないときでも、過剰な駆動力の伝達を抑制し、車両の挙動安定を維持するようにしている。

特開２００７−１９１０７８号公報 特開２００６−２０５８３５号公報

車両挙動を安定化する挙動安定制御を実行する自動車では、悪路を走行するときに挙動安定化制御を実行すると、車両挙動の安定化のために駆動力不足となり、走行性能が低下する場合が生じるため、挙動安定制御を実行しないようにスイッチが設けられているものも提案されている。このスイッチにより挙動安定制御を解除しても、比較的強力な前輪用駆動装置と比較的非力な後輪用モータとを備える四輪駆動車では、後輪用モータから出力するトルクが小さいため、走行性能を効果的に向上させることは困難となる。また、前輪用駆動装置としてエンジンと発電用モータと前輪とをプラネタリギヤで接続すると共に前輪に駆動用モータを取り付けたものを用いる場合、エネルギ収支を考慮すると、駆動用モータの負荷を軽減する必要も生じる。

本発明の自動車は、挙動安定制御を解除したときの走行性能を向上させることを主目的とし、更に、前輪用駆動装置としてエンジンと発電用モータと前輪とをプラネタリギヤで接続すると共に前輪に駆動用モータを取り付けたものを用いる場合には駆動用モータの負荷を軽減することを目的とする。

本発明の自動車は、上述の主目的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、
前輪に動力を出力する前輪用動力装置と、後輪に動力を出力する後輪用モータと、前記後輪用モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、を備え、前記前輪用動力装置からの動力と前記後輪用モータからの動力とによって走行する走行制御と車両挙動を安定化する挙動安定制御とを実行する自動車であって、
前記挙動安定制御をオフする挙動安定制御オフスイッチと、
前記挙動安定制御がオフされているときには、前記後輪用モータの使用領域を前記挙動安定制御がオンされているときに比して大きく設定する使用領域設定手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の自動車では、挙動安定制御がオフされているときには、後輪用モータの使用領域を挙動安定制御がオンされているときに比して大きく設定する。これにより、挙動安定制御がオフされているときには、後輪用モータから必要なトルクを出力することができる。この結果、挙動安定制御がオフしたときの走行性能を向上させることができる。

こうした本発明の自動車において、前記使用領域設定手段は、前記挙動安定制御がオンされているときには前記後輪用モータのトルク上限として第１の値を設定し、前記挙動安定制御がオフされているときには前記後輪用モータのトルク上限として前記第１の値より大きな第２の値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、挙動安定制御がオフされているときには、後輪用モータから、挙動安定制御がオンされているときに比して大きなトルクを出力することができる。これにより、挙動安定制御がオフしたときの走行性能を向上させることができる。

また、本発明の自動車において、前記前輪用動力装置は、エンジンと、発電用モータと、前記エンジンの出力軸と前記発電用モータの回転軸と前記前輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に取り付けられた駆動用モータと、を備え、前記バッテリは、前記発電用モータおよび前記駆動用モータと電力のやりとりを行ない、更に、前記挙動安定制御がオンされているときには回転数が大きいほど大きくなる第１の関係の通常ラインを動作ラインとして設定し、前記挙動安定制御がオフされているときには前記第１の関係よりトルクが大きい第２の関係のパワーラインを動作ラインとして設定する動作ライン設定手段と、走行に要求される要求トルクが与えられたとき、前記要求トルクのうち前記後輪に出力すべき後輪要求トルクを前記設定されたトルク上限により制限して前記後輪用モータのトルク指令を設定すると共に該設定したトルク指令により駆動するよう前記後輪用モータを制御し、前記要求トルクと前記駆動軸の回転数とに基づいて前記エンジンから出力すべき要求パワーを設定すると共に前記要求パワーと前記設定された動作ラインとを用いて前記エンジンの目標回転数と目標トルクとを設定し更に該設定した目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで運転するよう前記エンジンを制御し、前記エンジンが目標回転数で回転するように前記発電用モータのトルク指令を設定すると共に該設定したトルク指令で駆動するよう前記発電用モータを制御し、前記エンジンから目標トルクを出力したときに前記要求トルクのうち前記前輪に出力すべき前輪要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記駆動用モータのトルク指令を設定すると共に該設定したトルク指令により駆動するよう前記駆動用モータを制御する駆動制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、挙動安定制御がオフされているときには、挙動安定制御がオンされているときに比して、プラネタリギヤを介して駆動軸に出力されるトルクが大きくなるから、同じ前輪要求トルクに対して駆動用モータの負荷を小さく軽減することができる。

本発明の一実施例としての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ＨＶＥＣＵ７０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。 モータＭＧ３の回転数Ｎｍ３に対応する定格トルクとトルク上限値Ｔｌｉｍとして設定するトルクとの関係を説明する説明図である。 動作ラインとして通常ラインやパワーラインを用いて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を説明する説明図である。 通常ラインとパワーラインを用いて運転ポイントを設定してエンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときのプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するため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としての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１に示すように、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御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と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に前輪３８ａ，３８ｂにフロント用のデファレンシャルギヤ３７Ｆを介して連結された駆動軸３６Ｆにリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６Ｆに接続されたモータＭＧ２と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が後輪３９ａ，３９ｂにリヤ用のデファレンシャルギヤ３７Ｒを介して連結された駆動軸３６Ｒに接続されたモータＭＧ３と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０と、インバータ４１，４２が接続された電力ライン（以下、駆動電圧系電力ライン５４ａという）とバッテリ５０が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ライン５４ｂという）とに接続されて駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを電池電圧系電力ライン５４ｂの電圧ＶＬ以上の範囲で調節すると共に駆動電圧系電力ライン５４ａと電池電圧系電力ライン５４ｂとの間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ５５と、電池電圧系電力ライン５４ｂに接続されてモータＭＧ３を駆動するためのインバータ４３と、インバータ４１，４２，４３を制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に昇圧コンバータ５５を制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、前輪３８ａ，３８ｂや後輪３９ａ，３９ｂのブレーキを制御するためのブレーキアクチュエータ９２と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。

エンジンＥＣＵ２４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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランクポジションθｃｒやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Ｔｗ，燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカムポジションθｃａ，スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジションＴＰ，吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ｔａ，排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比ＡＦ，同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号Ｏ２などが入力ポートを介して入力されており、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号やスロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号，吸気バルブの開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０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ＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

モータＥＣＵ４０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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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図示しない回転位置検出センサからの回転位置θｍ１，θｍ２，θｍ３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，駆動電圧系電力ライン５４ａに取り付けられた図示しない電圧センサからの駆動電圧系電圧ＶＨや電池電圧系電力ライン５４ｂに取り付けられた図示しない電圧センサからの電池電圧系電圧ＶＬなどが入力ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２，４３のスイッチング素子へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ５５のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２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ＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２，θｍ３に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３も演算している。

バッテリＥＣＵ５２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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン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Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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ＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、バッテリＥＣＵ５２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Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキペダルの踏み込みに応じて生じるブレーキマスターシリンダ９０の圧力（ブレーキ圧）と車速Ｖとにより車両に作用させる制動力におけるブレーキの分担分に応じた制動力が前輪３８ａ，３８ｂや後輪３９ａ，３９ｂに作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整したり、ブレーキペダルの踏み込みに無関係に、前輪３８ａ，３８ｂや後輪３９ａ，３９ｂに制動力が作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整したりすることができるように構成されている。以下、ブレーキアクチュエータ９２の作動により前輪３８ａ，３８ｂや後輪３９ａ，３９ｂに作用させる制動力を油圧ブレーキと称することがある。ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵという）９４により制御されている。ブレーキＥＣＵ９４は、前輪３８ａ，３８ｂや後輪３９ａ，３９ｂに取り付けられた車輪速センサ９８ａ〜９８ｄからの車輪速Ｖｄｒ，Ｖｄｌ，Ｖｎｒ，Ｖｎｌや、図示しない操舵角センサからの操舵角などの信号を入力して運転者がブレーキペダルを踏み込んだときに前輪３８ａ，３８ｂや後輪３９ａ，３９ｂのいずれかがロックによりスリップするのを防止するアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）制御や運転者がアクセルペダルを踏み込んだときに前輪３８ａ，３８ｂや後輪３９ａ，３９ｂのいずれかが空転によりスリップするのを防止するトラクションコントロール（ＴＲＣ），車両が旋回走行しているときに姿勢を保持する姿勢保持制御（ＶＳＣ）などの車両挙動安定制御を行なう。ブレーキＥＣＵ９４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってブレーキアクチュエータ９２を駆動制御したり、必要に応じてブレーキアクチュエータ９２の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。

ＨＶＥＣＵ７０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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０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やシフトレバー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，車速センサ８８からの車速Ｖ，車両挙動安定制御オフスイッチ（以下、「ＶＳＣオフスイッチ」という。）８９からのスイッチ信号ＶＳＣＳＷなどが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０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では、運転者によるアクセルペダル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３６Ｆ，３６Ｒに出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６Ｆ，３６Ｒに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３が運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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プラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６Ｆに出力されると共にモータＭＧ３から駆動軸３６Ｒに出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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プラネタリギヤ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駆動軸３６Ｆ，３６Ｒに出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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やモータＭＧ３から要求動力に見合う動力を駆動軸３６Ｆ，３６Ｒ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。なお、トルク変換運転モードおよび充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３６Ｆ，３６Ｒに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を制御するモードであるから、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。なお、要求トルクＴｒ＊の駆動軸３６Ｆ，３６Ｒの分配は、走行状態や図示しないスイッチ操作により予め定められた比率によって行なわれる。

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、ＶＳＣオフスイッチ８９をオンとして車両挙動安定制御を解除したときの動作について説明する。図２は、実施例のＨＶＥＣＵ７０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、数ｍｓｅｃ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、ＨＶＥＣＵ７０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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，ＶＳＣオフスイッチ８９からのスイッチ信号ＶＳＣＳＷなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３は、図示しない回転位置検出センサにより検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２，θｍ３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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣとに基づいて設定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。

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とに基づいて車両に要求されるトルクとして前輪３８ａ，３８ｂに連結された駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて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とが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、駆動軸３６の回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じること（Ｎｒ＝ｋ・Ｖ）によって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２によって求めることができる。

続いて、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフであるかオンであるかを調べ（ステップＳ１２０）、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフであるときには車両挙動安定制御は解除されていないと判断し、モータＭＧ３のトルク上限値Ｔｌｉｍとして通常時の値Ｔｓｅｔ１を設定すると共に（ステップＳ１３０）、エンジン２２のトルクと回転数との関係として燃費が良好となる通常時ラインを動作ラインとして設定する（ステップＳ１４０）。一方、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオンであるときには車両挙動安定制御は解除されていると判断し、モータＭＧ３のトルク上限値Ｔｌｉｍとして通常時の値Ｔｓｅｔ１より大きな値Ｔｓｅｔ２を設定すると共に（ステップＳ１５０）、通常時ラインよりトルクが大きなパワーラインを動作ラインとして設定する（ステップＳ１６０）。図４は、モータＭＧ３の回転数Ｎｍ３に対応する定格トルクとトルク上限値Ｔｌｉｍとして設定するトルクとの関係を説明する説明図である。定格トルクは、図中のトルク＝値Ｔｓｅｔ１の直線と曲線とによって示される。したがって、図４では、定格トルクの最大トルクの値が値Ｔｓｅｔ１と定められており、それより小さな値として値Ｔｓｅｔ２が定められている。図５は、動作ラインとして通常ラインやパワーラインを用いて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を説明する説明図である。図示するように、パワーラインのトルクは、同じ回転数としたときには通常ラインに比して大きくなる。

こうしてトルク上限値Ｔｌｉｍと動作ラインとを設定すると、モータＭＧ３の回転数Ｎｍ３に基づいて得られるモータＭＧ３の定格トルクとトルク上限値Ｔｌｉｍのうち小さい方をトルク制限Ｔｍ３ｍａｘとして設定し（ステップＳ１７０）、要求トルクＴｒ＊に後輪分配比ｋｒを乗じたものとトルク制限Ｔｍ３ｍａｘとのうち小さい方をモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊として設定する（ステップＳ１８０）。即ち、要求トルクＴｒ＊に後輪分配比ｋｒを乗じたものを、定格トルクとトルク上限値Ｔｌｉｍとにより得られるトルク制限Ｔｍ３ｍａｘにより制限してモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊を設定するのである。モータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊は、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときには、トルク上限値Ｔｌｉｍとして通常時の値Ｔｓｅｔ１（値Ｔｓｅｔ２より小さい値）が設定されているから、値Ｔｓｅｔ１以下の値となり、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオン（車両挙動安定制御はオフ）のときには、トルク上限値Ｔｌｉｍとして通常時の値Ｔｓｅｔ１より大きな値Ｔｓｅｔ２が設定されているから、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフであるときに比して大きな値となる。上述した図４の説明と合わせて考えると、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオン（車両挙動安定制御はオフ）のときには、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときに比して、モータＭＧ３のトルク領域（使用領域）を大きくしていることが解る。

次に、設定した動作ラインと要求パワーＰｅ＊との交点として得られる回転数とトルクとをエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する（ステップＳ１９０）。スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときには、通常ラインが動作ラインとして設定されているから、図５によれば、通常ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点としての回転数Ｎｅ１とトルクＴｅ１が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定され、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオン（車両挙動安定制御はオフ）のときには、パワーラインが動作ラインとして設定されているから、パワーラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点としての回転数Ｎｅ２とトルクＴｅ２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定される。このため、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオン（車両挙動安定制御はオフ）のときには、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときに比して、小さな回転数が目標回転数Ｎｅ＊として設定されると共に大きなトルクが目標トルクＴｅ＊として設定されることになる。

次に、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて次式（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＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ２００）。ここで、式（１）は、プラネタリギヤ３０の回転要素に対する力学的な関係式である。通常ラインとパワーラインを用いて運転ポイントを設定してエンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときのプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図６に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸は駆動軸３６の回転数Ｎｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を示す。Ｒ軸上の上下に連結した２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１が駆動軸３６に作用するトルクとモータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２とを示す。上方の線（共線図）が通常ラインを用いてエンジン２２の運転ポイントを設定したときを示し、下方の線（共線図）がパワーラインを用いてエンジン２２の運転ポイントを設定したときを示す。図示するように、通常ラインを用いてエンジン２２の運転ポイントを設定したときは、エンジン２２は比較的大きな回転数Ｎｅ１で比較的小さなトルクＴｅ１で運転されるから、モータＭＧ２からは比較的大きなトルクＴｍ２１を出力する必要がある。一方、パワーラインを用いてエンジン２２の運転ポイントを設定したときは、エンジン２２は比較的小さな回転数Ｎｅ２で比較的大きなトルクＴｅ２で運転されるから、モータＭＧ２からは比較的小さなトルクＴｍ２２を出力すればよいことになる。即ち、同じトルクを駆動軸３６に出力する場合、パワーラインを用いてエンジン２２の運転ポイントを設定したときの方が、通常ラインを用いてエンジン２２の運転ポイントを設定したときに比して、モータＭＧ２の負荷を小さく（軽減）することができる。なお、式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1*=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

そして、要求トルクＴｒ＊に前輪分配比ｋｆを乗じたものにトルク指令Ｔｍ１＊をプラネタリギヤ３０のギヤ比ρで除したものを加えてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（６）により計算すると共に（ステップＳ２１０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔからトルク指令Ｔｍ１＊にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）とトルク指令Ｔｍ３＊にモータＭＧ３の回転数Ｎｍ３を乗じて得られるモータＭＧ３の消費電力とを減じたものをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（７）および式（８）により計算すると共に（ステップＳ２２０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（９）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２３０）。ここで、式（６）は、図８の共線図から容易に導くことができる。なお、実施例では、前輪分配比ｋｆと後輪分配比ｋｒは、ｋｆ＋ｋｒ＝１の関係を有する。

Tm2tmp=kf・Tr*+Tm1*/ρ (6)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1-Tm3*・Nm3)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1-Tm3*・Nm3)/Nm2 (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)

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のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２４０）、駆動制御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＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。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＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動され、トルク指令Ｔｍ３＊でモータＭＧ３が駆動されるようにインバータ４１，４２，４３のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。

スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオン（車両挙動安定制御はオフ）のときとスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときの動作について更に説明する。スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオン（車両挙動安定制御はオフ）のときには、モータＭＧ３のトルク上限値Ｔｌｉｍにはスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときの値Ｔｓｅｔ１より大きな値Ｔｓｅｔ２が設定されるから、モータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊には、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときに比して、大きな値が設定される。このため、車両の走行性能は、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときに比して、向上する。また、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオン（車両挙動安定制御はオフ）のときには、動作ラインにはスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときの通常ラインより大きなトルクが設定されるパワーラインが設定されるから、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊には、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときに比して、大きな値が設定される。このため、エンジン２２から出力されプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクも大きくなるから、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊には、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときに比して、小さな値が設定され、モータＭＧ２の負荷が軽減される。スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオン（車両挙動安定制御はオフ）とされるときは、悪路を走行したりスタックしたりしたときなどに運転者によりＶＳＣオフスイッチ８９が操作されたときであるから、運転者は、悪路の走行時やスタックしたときにＶＳＣオフスイッチ８９を操作してスイッチ信号ＶＳＣＳＷをオン（車両挙動安定制御はオフ）とすることにより、モータＭＧ３のトルク上限値Ｔｌｉｍに大きな値Ｔｓｅｔ２を設定することによって走行性能を向上させて悪路やスタックの走行をより良好なものとしたり、パワーラインを動作ラインとして設定することによって悪路の走行時やスタックした際のモータＭＧ２の負荷を軽減して過熱を抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、ＶＳＣオフスイッチ８９の操作によりスイッチ信号ＶＳＣＳＷをオンとして車両挙動安定制御をオフとしたときには、モータＭＧ３のトルク上限値Ｔｌｉｍにスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときの値Ｔｓｅｔ１より大きな値Ｔｓｅｔ２を設定してモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊にスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときに比して大きな値を設定することにより、車両の走行性能を向上させることができる。この結果、悪路の走行時やスタックしたときにＶＳＣオフスイッチ８９を操作してスイッチ信号ＶＳＣＳＷをオン（車両挙動安定制御はオフ）とすることにより、悪路やスタックの走行をより良好なものとすることができる。しかも、動作ラインにスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときの通常ラインより大きなトルクが設定されるパワーラインを設定してエンジン２２の目標トルクＴｅ＊にスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときに比して大きな値が設定されるようにすることにより、エンジン２２から出力されプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを大きくしてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊にスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときに比して小さな値が設定されるようにし、モータＭＧ２の負荷を軽減することができる。この結果、悪路の走行時やスタックしたときにＶＳＣオフスイッチ８９を操作してスイッチ信号ＶＳＣＳＷをオン（車両挙動安定制御はオフ）とすることにより、悪路の走行時やスタックした債のモータＭＧ２の過熱を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ＶＳＣオフスイッチ８９の操作によりスイッチ信号ＶＳＣＳＷをオンとして車両挙動安定制御をオフとしたときには、モータＭＧ３のトルク上限値Ｔｌｉｍにスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときの値Ｔｓｅｔ１より大きな値Ｔｓｅｔ２を設定すると共に、動作ラインにスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときの通常ラインより大きなトルクが設定されるパワーラインを設定するものとしたが、モータＭＧ３のトルク上限値Ｔｌｉｍにはスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときの値Ｔｓｅｔ１より大きな値Ｔｓｅｔ２を設定するが、動作ラインには通常ライン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、前輪３８ａ，３８ｂの動力装置として、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸と駆動軸３６とにプラネタリギヤ３０のキャリアとサンギヤとリングギヤとを接続すると共に駆動軸３６にモータＭＧ２を接続するものとしたが、前輪に動力を出力することができるものであれば、如何なる構成としても構わない。この場合、車両挙動安定制御をオフとしたときには、後輪を駆動するモータＭＧ３のトルク上限値Ｔｌｉｍに車両挙動安定制御がオンのときの値Ｔｓｅｔ１より大きな値Ｔｓｅｔ２を設定するものとすればよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とプラネタリギヤ３０とが「前輪用動力装置」に相当し、モータＭＧ３が「後輪用モー」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、車両挙動安定制御オフスイッチ（ＶＳＣオフスイッチ）８９が「挙動安定制御オフスイッチ」に相当し、スイッチ信号ＶＳＣＳＷがオン（車両挙動安定制御はオフ）のときにモータＭＧ３のトルク上限値Ｔｌｉｍにスイッチ信号ＶＳＣＳＷがオフ（車両挙動安定制御はオン）のときの値Ｔｓｅｔ１より大きな値Ｔｓｅｔ２を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０〜Ｓ１６０の処理を実行するＨＶＥＣＵ７０が「使用領域設定手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するため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。

本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ 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、３０ プラネタリギヤ、３２ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 前輪、３９ａ，３９ｂ 後輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２，４３ インバータ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 高電圧系電力ライン、５４ｂ 電池電圧系電力ライン、５５ 昇圧コンバータ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、８８ 車速センサ、８９ 車両挙動安定制御オフスイッチ（ＶＳＣオフスイッチ）、９０ ブレーキマスターシリンダ、９２ ブレーキアクチュエータ、９４ ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、９６ａ〜９６ｄ ブレーキホイールシリンダ、９８ａ〜９８ｄ 車輪速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３ モータ。

Claims (3)

1. 前輪に動力を出力する前輪用動力装置と、後輪に動力を出力する後輪用モータと、前記後輪用モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、を備え、前記前輪用動力装置からの動力と前記後輪用モータからの動力とによって走行する走行制御と車両挙動を安定化する挙動安定制御とを実行する自動車であって、
   前記挙動安定制御をオフする挙動安定制御オフスイッチと、
   前記挙動安定制御がオフされているときには、前記後輪用モータの使用領域を前記挙動安定制御がオンされているときに比して大きく設定する使用領域設定手段と、
   を備える自動車。
2. 請求項１記載の自動車であって、
   前記使用領域設定手段は、前記挙動安定制御がオンされているときには前記後輪用モータのトルク上限として第１の値を設定し、前記挙動安定制御がオフされているときには前記後輪用モータのトルク上限として前記第１の値より大きな第２の値を設定する手段である、
   自動車。
3. 請求項２記載の自動車であって、
   前記前輪用動力装置は、エンジンと、発電用モータと、前記エンジンの出力軸と前記発電用モータの回転軸と前記前輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に取り付けられた駆動用モータと、を備え、
   前記バッテリは、前記発電用モータおよび前記駆動用モータと電力のやりとりを行ない、
   更に、
   前記挙動安定制御がオンされているときには回転数が大きいほど大きくなる第１の関係の通常ラインを動作ラインとして設定し、前記挙動安定制御がオフされているときには前記第１の関係よりトルクが大きい第２の関係のパワーラインを動作ラインとして設定する動作ライン設定手段と、
   走行に要求される要求トルクが与えられたとき、前記要求トルクのうち前記後輪に出力すべき後輪要求トルクを前記設定されたトルク上限により制限して前記後輪用モータのトルク指令を設定すると共に該設定したトルク指令により駆動するよう前記後輪用モータを制御し、前記要求トルクと前記駆動軸の回転数とに基づいて前記エンジンから出力すべき要求パワーを設定すると共に前記要求パワーと前記設定された動作ラインとを用いて前記エンジンの目標回転数と目標トルクとを設定し更に該設定した目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで運転するよう前記エンジンを制御し、前記エンジンが目標回転数で回転するように前記発電用モータのトルク指令を設定すると共に該設定したトルク指令で駆動するよう前記発電用モータを制御し、前記エンジンから目標トルクを出力したときに前記要求トルクのうち前記前輪に出力すべき前輪要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記駆動用モータのトルク指令を設定すると共に該設定したトルク指令により駆動するよう前記駆動用モータを制御する駆動制御手段と、
   を備える自動車。

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