JP2017094830A - ４ｗｄ式のハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ブレーキペダルの操作による減速時におけるモータージェネレーターによるエネルギー回収量を多くして、燃費を向上させることができる４ＷＤ式のハイブリッド車両及びその制御方法を提供する。
【解決手段】４ＷＤ式のハイブリッド車両は、エンジン１０の動力を伝達する出力軸１３に接続されたモータージェネレーター３１を有するハイブリッドシステム３０と、エンジンの動力を前輪２５側と後輪２４側とに分配するセンターデフ２７と、ブレーキペダル９０と、制御装置８０と、を備えた４ＷＤ式のハイブリッド車両において、制御装置は、ブレーキペダルの操作による減速時に、エンジンの動力が前輪側の方が後輪側よりも多く分配されるようにセンターデフを制御することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は４ＷＤ式のハイブリッド車両及びその制御方法に関する。
近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という）が注目されている。このＨＥＶにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や制動時においてはモータージェネレーターによる回生発電が行われる（例えば特許文献１参照）。
また、エンジンの動力をセンターデフによって所定の動力分配比で前輪側と後輪側に伝達する駆動系を備える４ＷＤ式（４輪駆動式）のＨＥＶも開発されている（例えば特許文献２参照）。具体的には、この特許文献２に係る４ＷＤ式のＨＥＶは、モータージェネレーターがトランスミッションの後輪側に接続されており、モータージェネレーターによる駆動力またはモータージェネレーターによる回生制動力に応じてセンターデフによる動力分配比を変更することで、アンダーステア及びオーバーステアの抑制を図っている。
ところで、近年では、モータージェネレーターがエンジンの出力軸に接続されたタイプの４ＷＤ式のＨＥＶも開発されてきている。この４ＷＤ式のＨＥＶでは、従来、ブレーキペダルの操作によって減速した場合に、荷重が重点的にかかる前輪側のブレーキ操作性を高めるために、センターデフによって、前輪側の動力分配比を後輪側よりも少なくしていた。しかしながら、この場合、ブレーキペダルの操作による減速時にモータージェネレーターによってエネルギーを十分に回収できるとはいえなかった。
特開２００２−２３８１０５号公報 特開２００５−１４５３３４号公報
本発明は上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ブレーキペダルの操作による減速時におけるモータージェネレーターによるエネルギー回収量を多くして、燃費を向上させることができる４ＷＤ式のハイブリッド車両及びその制御方法を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明の４ＷＤ式のハイブリッド車両は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記エンジンの動力を前輪側と後輪側とに分配するセンターデフと、ブレーキペダルと、制御装置と、を備えた４ＷＤ式のハイブリッド車両において、前記制御装置は、前記ブレーキペダルの操作による減速時に、前記エンジンの動力が前記前輪側の方が前記後輪側よりも多く分配されるように前記センターデフを制御することを特徴とする。
本発明によれば、ブレーキペダルの操作による減速時に、荷重が重点的にかかる前輪側の方へ、エンジンの動力を多く分配することができる。これにより、ブレーキペダルの操
作による減速時においてモータージェネレーターが回収できるエネルギー量を多くすることができるので、燃費を向上させることができる。
上記構成において、前記制御装置は、前記ブレーキペダルの操作による減速時に、前記エンジンの動力が前記ブレーキペダルの操作量が大きいほど前記前輪側に多く分配されるように、前記ブレーキペダルの操作量に応じて前記センターデフをさらに制御する構成とすることができる。
この構成によれば、ブレーキペダルの操作による減速時に、エンジンの動力をブレーキペダルの操作量が大きいほど前輪側へ多く分配することができる。これにより、ブレーキペダルの操作量に応じて、モータージェネレーターによるエネルギー回収量を効果的に多くすることができるので、燃費を効果的に向上させることができる。
上記の目的を達成するための本発明の４ＷＤ式のハイブリッド車両の制御方法は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記エンジンの動力を前輪側と後輪側とに分配するセンターデフと、ブレーキペダルと、を備えた４ＷＤ式のハイブリッド車両の制御方法において、前記ブレーキペダルの操作による減速時に、前記エンジンの動力が前記前輪側の方が前記後輪側よりも多く分配されるように前記センターデフを制御することを特徴とする。
本発明によれば、ブレーキペダルの操作による減速時に、荷重が重点的にかかる前輪側の方へ、エンジンの動力を多く分配することができる。これにより、ブレーキペダルの操作による減速時においてモータージェネレーターが回収できるエネルギー量を多くすることができるので、燃費を向上させることができる。
上記方法は、前記ブレーキペダルの操作による減速時に、前記エンジンの動力が前記ブレーキペダルの操作量が大きいほど前記前輪側に多く分配されるように、前記ブレーキペダルの操作量に応じて前記センターデフをさらに制御する構成とすることができる。
この方法によれば、ブレーキペダルの操作による減速時に、エンジンの動力をブレーキペダルの操作量が大きいほど前輪側へ多く分配することができる。これにより、ブレーキペダルの操作量に応じて、モータージェネレーターによるエネルギー回収量を効果的に多くすることができるので、燃費を効果的に向上させることができる。
本発明によれば、４ＷＤ式のハイブリッド車両において、ブレーキペダルの操作による減速時におけるモータージェネレーターによるエネルギー回収量を多くして、燃費を向上させることができる。
本発明の実施形態からなる４ＷＤ式のハイブリッド車両の構成図である。 制御装置による制御処理の一例を示すフローチャートである。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなる４ＷＤ式のハイブリッド車両の構成図である。この４ＷＤ式のハイブリッド車両（以下「４ＷＤ式のＨＥＶ」という）は、普通乗用車のみならず、バスやトラックなどを含む車両であり、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン１０及びモータージェネレーター３１を有するハイブリッドシステム３０を備えている。
エンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では４個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このエンジン１０には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト１３の回転動力は、クランクシャフト１３の一端部に接続するクラッチ１４（例えば、湿式多板クラッチなど）を介してトランスミッション２０に伝達される。
トランスミッション２０としては、手動変速機（ＭＴ）、自動変速機（ＡＴ、ＡＭＴ）の種別による制約は特に無い。
トランスミッション２０で変速された回転動力のうち、後述するセンターデフ２７によって後輪２４側に分配された動力は、プロペラシャフト２２を通じて後輪側デファレンシャル２３に伝達され、一対の後輪２４にそれぞれ駆動力として分配される。
ハイブリッドシステム３０は、モータージェネレーター３１と、このモータージェネレーター３１に順に電気的に接続するインバーター３５、高電圧バッテリー３２、ＤＣ／ＤＣコンバーター３３及び低電圧バッテリー３４とを有している。
高電圧バッテリー３２としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー３４には鉛バッテリーが用いられる。
ＤＣ／ＤＣコンバーター３３は、高電圧バッテリー３２と低電圧バッテリー３４との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー３４は、各種の車両電装品３６に電力を供給する。
このハイブリッドシステム３０における種々のパラメータ、例えば、電流値、電圧値やＳＯＣなどは、ＢＭＳ３９（バッテリーマネージメントシステム）により検出される。
モータージェネレーター３１は、モータージェネレーター３１の回転軸３７に取り付けられた第１プーリー１５とエンジン本体１１の出力軸であるクランクシャフト１３の他端部に取り付けられた第２プーリー１６との間に掛け回された無端状のベルト状部材１７を介して、エンジン１０との間で動力を伝達する。なお、第１プーリー１５、第２プーリー１６及びベルト状部材１７の代わりに、ギアボックス等を用いて動力を伝達することもできる。また、モータージェネレーター３１に接続するエンジン本体１１の出力軸は、クランクシャフト１３に限定されるものではなく、例えばエンジン本体１１とトランスミッション２０との間の伝達軸やプロペラシャフト２２であってもよい。
このモータージェネレーター３１は、エンジン本体１１を始動するスターターモーター（図示せず）の代わりに、クランキングを行う機能も有している。
上述したハイブリッドシステム３０は制御装置８０によって制御される。具体的にはハイブリッドシステム３０は、制御装置８０に制御されることで、４ＷＤ式のＨＥＶの発進時や加速時には、高電圧バッテリー３２から電力を供給されたモータージェネレーター３１により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター３１による回生発電を行い、余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー３２を充電する。
また制御装置８０は、ハイブリッドシステム３０の他に、クラッチ１４の切断及び接続を制御するとともに、変速用アクチュエーター２１を制御することでトランスミッション
２０のギア段も制御する。
また４ＷＤ式のＨＥＶの運転席には、ドライバーによって操作されるブレーキペダル９０が配置されている。ドライバーは４ＷＤ式のＨＥＶを減速させる場合、このブレーキペダル９０を踏み込む。ブレーキペダル９０が踏み込まれた場合（すなわちブレーキペダル９０が操作された場合）、前輪２５及び後輪２４にそれぞれ設けられている摩擦ブレーキ（図示せず）が作動して、前輪２５及び後輪２４に制動力がそれぞれ付与される。これにより、４ＷＤ式のＨＥＶは減速する。なお、本実施形態においてブレーキペダル９０の操作量とは、具体的にはブレーキペダル９０の踏み込み量を意味している。
また４ＷＤ式のＨＥＶはセンターデフ２７を備えている。このセンターデフ２７は、エンジン１０の動力（すなわちトルク）を前輪２５側と後輪２４側とに分配する中央差動歯車装置である。具体的には本実施形態に係るセンターデフ２７は、トランスミッション２０の出力軸に連結している。そして、センターデフ２７は、エンジン１０からトランスミッション２０を介して伝達された動力の一部を、後輪側駆動軸としてのプロペラシャフト２２及び後輪側デファレンシャル２３を介して後輪２４に分配し、エンジン１０からトランスミッション２０を介して伝達された動力の残り分を、前輪側駆動軸２８及び前輪側デファレンシャル２６を介して前輪２５に分配する。
またセンターデフ２７は、制御装置８０によって制御されることで、前輪２５側及び後輪２４側への動力分配比を変更することができるように構成されている。具体的にはセンターデフ２７は、複数の歯車を有する歯車伝達機構と、歯車の接続態様（歯車列の接続の組み合わせ）を切り替えるセンターデフ用アクチュエーターとを備えており、このセンターデフ用アクチュエーターが制御装置８０の指示を受けて歯車の接続態様を変更することで、前輪２５側及び後輪２４側への動力分配比を変更する。
また制御装置８０は、ブレーキペダル９０の操作による減速時において、エンジン１０の動力が前輪２５側の方が後輪２４側よりも多く分配されるようにセンターデフ２７を制御する。この制御処理についてフローチャートを用いて説明すると次のようになる。
図２は制御装置８０による制御処理の一例を示すフローチャートである。制御装置８０は図２のフローチャートを所定周期で繰り返し実行する。なお、図２のフローチャートの最初のスタート時において、センターデフ２７による前輪２５側及び後輪２４側への動力分配比は所定の値（以下、通常値と称する）に設定されているものとする。
ステップＳ１０において制御装置８０は、４ＷＤ式のＨＥＶがブレーキペダル９０の操作による減速時の状態であるか否かを判定する。このステップＳ１０の具体的な内容は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る制御装置８０は一例として、ブレーキペダル９０の操作量（踏み込み量）がゼロよりも大きくなったと判定したときに、ブレーキペダル９０の操作による減速時であると判定する。具体的には本実施形態に係る制御装置８０は、ブレーキペダル９０の操作量を検出するブレーキペダル操作量センサ（図示せず）の検出結果に基づいてブレーキペダル９０の操作量がゼロよりも大きくなったか否かを判定する。
ステップＳ１０でＮｏと判定された場合、制御装置８０はフローチャートの実行を終了する。ステップＳ１０でＹｅｓと判定された場合、すなわち４ＷＤ式のＨＥＶがブレーキペダル９０の操作による減速時の状態の場合、制御装置８０は、エンジン１０の動力が前輪２５側の方が後輪２４側よりも多く分配されるようにセンターデフ２７を制御する（ステップＳ２０）。
このステップＳ２０の一例として、本実施形態に係る制御装置８０はエンジン１０の動力が、前輪２５側と後輪２４側とに７：３の割合で分配されるように、センターデフ２７を制御する。但し、この分配比の具体的な数値は、前輪２５側の方が後輪２４側よりも大きな値であればよく、この数値に限定されるものではない。ステップＳ２０の後に制御装置８０はフローチャートの実行を終了する。
なお、本実施形態に係る制御装置８０は、ステップＳ２０を実行した後にブレーキペダル９０の操作量がゼロに戻った場合、ステップＳ２０の制御処理の実行を終了して、センターデフ２７による前輪２５側と後輪２４側への動力分配比を通常値に戻す。すなわち、本実施形態に係るステップＳ２０は、ブレーキペダル９０の操作量がゼロよりも大きい間、実行されている。但し、ステップＳ２０を実行する期間は、これに限定されるものではない。
以上説明した本実施形態によれば、ブレーキペダル９０の操作による減速時において、荷重が重点的にかかる前輪２５側の方へ、エンジン１０の動力を多く分配することができる。これにより、エンジン１０の出力軸に接続されたモータージェネレーター３１が回収できるエネルギー量を多くすることができる。具体的には、このようにブレーキペダル９０の操作による減速時において前輪２５側の動力配分を多くすることで、この荷重が重点的にかかり且つ動力配分が多くなった前輪２５から得られる減速時の制動エネルギー量を多くすることができるので、減速時にモータージェネレーター３１が回収できる減速時のエネルギー量を多くすることができる。これにより、４ＷＤ式のＨＥＶの燃費を向上させることができる。
（実施形態の変形例）
本変形例に係る４ＷＤ式のＨＥＶは、制御装置８０が、ブレーキペダル９０の操作による減速時において、エンジン１０の動力がブレーキペダル９０の操作量が大きいほど前輪２５側に多く分配されるように、ブレーキペダル９０の操作量に応じてセンターデフ２７をさらに制御する点において、前述した実施形態と異なっている。
具体的には、本変形例に係る制御装置８０は、図２のステップＳ２０において、前輪２５側へのエンジン１０の動力分配量を後輪２４側よりも大きくし、且つ、ブレーキペダル９０の操作量が大きいほど前輪２５側への動力分配量が多くなるように、ブレーキペダル９０の操作量に応じてセンターデフ２７を制御する。
より具体的には本変形例に係る制御装置８０は、以下に説明する手法によって、ブレーキペダル９０の操作量が大きいほど前輪２５側の動力分配量を多くしている。
まず、本変形例に係る制御装置８０の例えば記憶部（ＲＯＭ）には、ブレーキペダル９０の操作量が大きいほど前輪２５側の動力分配量が多くなるように、ブレーキペダル９０の操作量とセンタ―デフ２７による動力分配比とを関連付けて規定したマップまたは演算式が予め記憶されている。
このマップまたは演算式の一例を挙げると、例えばブレーキペダル９０の操作量が２０％未満の場合はエンジン１０の動力が前輪２５側と後輪２４側とに６：４の割合で分配され、ブレーキペダル９０の操作量が２０％以上、５０％未満の場合はエンジン１０の動力が前輪２５側と後輪２４側とに７：３の割合で分配され、ブレーキペダル９０の操作量が５０％以上、８０％未満の場合はエンジン１０の動力が前輪２５側と後輪２４側とに８：２の割合で分配され、ブレーキペダル９０の操作量が８０％以上、１００％以下の場合はエンジン１０の動力が前輪２５側と後輪２４側とに９：１の割合で分配される、というように規定されている。なお、この数値例は、あくまでも一例を示したものに過ぎず、実際の数値はこれに限定されるものではない。
そして、本変形例に係る制御装置８０は、図２のステップＳ２０において、前述したブレーキペダル操作量センサの検出結果に基づいてブレーキペダル９０の操作量を取得し、上述したマップまたは演算式を用いて、この取得されたブレーキペダル９０の操作量に対応する前輪２５側及び後輪２４側への動力分配比を取得する。この具体例を挙げると、ブレーキペダル操作量センサの検出結果に基づいて取得したブレーキペダル９０の操作量が例えば６０％であった場合、上述した例に従うと、前輪２５側と後輪２４側とに８：２の割合で動力を分配することになる。そして、制御装置８０は、前輪２５側及び後輪２４側の動力分配比がこの取得された動力分配比（８：２）となるように、センターデフ２７を制御する。このようにして本変形例に係る制御装置８０は、ブレーキペダル９０の操作量が大きいほど前輪２５側の動力分配量が多くなるようにブレーキペダル９０の操作量に応じてセンターデフ２７を制御している。
以上説明した本変形例によれば、ブレーキペダル９０の操作による減速時に、エンジン１０の動力をブレーキペダル９０の操作量が大きいほど前輪２５側へ多く分配することができるので、ブレーキペダル９０の操作量に応じて、モータージェネレーター３１によるエネルギー回収量を効果的に多くすることができる。これにより、４ＷＤ式のＨＥＶの燃費を効果的に向上させることができる。
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ エンジン
１３ クランクシャフト（出力軸）
１４ クラッチ
２０ トランスミッション
３０ ハイブリッドシステム
３１ モータージェネレーター
２４ 後輪
２５ 前輪
２７ センターデフ
８０ 制御装置

Claims (4)

  1. エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記エンジンの動力を前輪側と後輪側とに分配するセンターデフと、ブレーキペダルと、制御装置と、を備えた４ＷＤ式のハイブリッド車両において、
    前記制御装置は、前記ブレーキペダルの操作による減速時に、前記エンジンの動力が前記前輪側の方が前記後輪側よりも多く分配されるように前記センターデフを制御することを特徴とする４ＷＤ式のハイブリッド車両。
  2. 前記制御装置は、前記ブレーキペダルの操作による減速時に、前記エンジンの動力が前記ブレーキペダルの操作量が大きいほど前記前輪側に多く分配されるように、前記ブレーキペダルの操作量に応じて前記センターデフをさらに制御する請求項１記載の４ＷＤ式のハイブリッド車両。
  3. エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記エンジンの動力を前輪側と後輪側とに分配するセンターデフと、ブレーキペダルと、を備えた４ＷＤ式のハイブリッド車両の制御方法において、
    前記ブレーキペダルの操作による減速時に、前記エンジンの動力が前記前輪側の方が前記後輪側よりも多く分配されるように前記センターデフを制御することを特徴とする４ＷＤ式のハイブリッド車両の制御方法。
  4. 前記ブレーキペダルの操作による減速時に、前記エンジンの動力が前記ブレーキペダルの操作量が大きいほど前記前輪側に多く分配されるように、前記ブレーキペダルの操作量に応じて前記センターデフをさらに制御する請求項３記載の４ＷＤ式のハイブリッド車両の制御方法。
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