JP2019162955A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】高い加速性能を実現するとともに航続可能距離を伸ばす。【解決手段】車輪８Ｆを駆動する出力軸にそれぞれ動力を伝達可能なエンジン２及び第一回転電機４と、エンジン２の動力により発電するとともに出力軸に動力を伝達可能な第二回転電機３とを含む駆動源と、駆動源と出力軸との間の動力伝達経路上に介装されたドグクラッチを有するトランスアクスル１０とを備えたハイブリッド車両１には、駆動源に含まれ各車輪８Ｆ，８Ｒのホイール内に配置されたインホイールモータ６と、車両１の目標トルクを算出するとともに目標トルクに基づいて駆動源の作動状態及び各ドグクラッチの断接状態を制御する制御装置３０とが設けられる。制御装置３０は、アクセルオフ時の目標トルクに基づいて、第一回転電機４及びインホイールモータ６のそれぞれについて回生発電させるか否かを判断する。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンと複数の回転電機とインホイールモータとを備えたハイブリッド車両に関する。

従来、エンジンと回転電機（モータ，ジェネレータ，モータジェネレータ）とを装備したハイブリッド車両において、走行モードを切り替えながら走行する車両が実用化されている。走行モードには、バッテリの充電電力を用いてモータのみで走行するＥＶモード、エンジンによってジェネレータを駆動し、発電しながらモータのみで走行するシリーズモード、エンジン主体で走行しつつモータでアシストするパラレルモード等が含まれる。走行モードの切り替えは、トランスアクスル内における動力伝達経路上に介装された断接機構が制御されることで実施される。断接機構としては、例えば摩擦クラッチ（多板クラッチ）やドグクラッチが挙げられる（特許文献１参照）。

特開２０１５−１４０１３３号公報

近年、環境への規制強化から、電気自動車やハイブリッド車両がますます普及していくと考えられる。しかし、これらの電動車両は、エンジン車と比較すると航続可能距離を伸ばすことが難しいという課題がある。

また、市場に存在する様々な種類の電動車両のなかで商品価値を高める要素の一つとして、車両の加速性能が挙げられる。すなわち、運転者がアクセルペダルを大きく踏み込んだ場合に、大きな出力を出して加速することができる車両であれば、市場における商品価値が高くなりうる。しかしながら、実際の設計において、レイアウトやコストを無視することはできないため、既存の車両レイアウトを活用しながら加速性能を高めつつ航続可能距離を伸ばすためには、更なる改良が必要である。

本件のハイブリッド車両は、このような課題に鑑み案出されたもので、高い加速性能を実現するとともに航続可能距離を伸ばすことを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

（１）ここで開示するハイブリッド車両は、車輪を駆動する出力軸にそれぞれ動力を伝達可能なエンジン及び第一回転電機と、前記エンジンの動力により発電するとともに前記出力軸に動力を伝達可能な第二回転電機とを含む駆動源と、前記駆動源と前記出力軸との間の動力伝達経路上に介装されたドグクラッチを有するトランスアクスルと、を備えたハイブリッド車両である。このハイブリッド車両は、前記駆動源に含まれ、各々の前記車輪のホイール内に配置されて前記各車輪を駆動するインホイールモータと、前記ハイブリッド車両の目標トルクを算出するとともに、前記目標トルクに基づいて前記駆動源の作動状態及び各々の前記ドグクラッチの断接状態を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、アクセルオフ時の前記目標トルクに基づいて、前記第一回転電機及び前記インホイールモータのそれぞれについて回生発電させるか否かを判断する。

（２）前記ハイブリッド車両は、前記第二回転電機による発電電力及び前記回生発電による電力が充電されるバッテリを備えることが好ましい。この場合、前記制御装置は、車速及び前記バッテリの充電状態に基づいて、前記エンジン及び前記第二回転電機をいずれも前記出力軸から切り離した状態で前記第二回転電機を発電させるとともに前記第一回転電機の駆動力により走行するシリーズモードを設定し、前記シリーズモードにおいて前記目標トルクの大きさが所定値以上であれば前記インホイールモータを併用することが好ましい。

（３）前記制御装置は、少なくとも車速に基づいて、前記エンジンの動力で走行しつつ前記第一回転電機の駆動力で走行をアシストするパラレルモードを設定し、前記パラレルモードにおいて前記目標トルクに基づき前記インホイールモータの駆動力を併用することが好ましい。

（４）前記ハイブリッド車両は、運転者によって操作され、前記ハイブリッド車両に最大のトルクを発生させる全力加速モードを設定する最大加速スイッチを備えることが好ましい。この場合、前記制御装置は、前記パラレルモードにおいて前記全力加速モードが設定された場合には、前記第二回転電機を力行運転させるとともに、前記第二回転電機の駆動力が前記出力軸に伝達されるよう前記ドグクラッチを制御することが好ましい。

（５）前記ハイブリッド車両は、運転者によって操作され、前記アクセルオフ時に発生させる回生ブレーキ力のレベルを設定する回生レベル設定スイッチと、前記第一回転電機及び前記インホイールモータのそれぞれで発生する回生発電力の大きさを調整するインバータと、を備えることが好ましい。この場合、前記制御装置は、前記回生レベル設定スイッチにより設定された前記レベルを考慮して前記インバータを制御することが好ましい。

（６）前記エンジン，前記第一回転電機，前記トランスアクスル及び前記第二回転電機はいずれも前記ハイブリッド車両のフロント側に配置されており、前記ハイブリッド車両は、前記駆動源に含まれ、前記ハイブリッド車両のリヤ側に配置されて後輪を駆動する後軸に動力を伝達可能な第三回転電機を備えることが好ましい。

開示のハイブリッド車両によれば、目標トルクに応じて高い加速性能を実現できるとともに、航続可能距離を伸ばすことができる。

実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す模式図である。 図１のハイブリッド車両に搭載されたパワートレインを示すスケルトン図である。 図１のハイブリッド車両に搭載された制御装置で実施される走行モードを設定するためのフローチャート例である。 ＥＶモードが設定されたときの制御内容を示すフローチャート例である。 シリーズモードが設定されたときの制御内容を示すフローチャート例である。 パラレルモードが設定されたときの制御内容を示すフローチャート例である。

図面を参照して、実施形態としてのハイブリッド車両について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．全体構成］
図１は、本実施形態のハイブリッド車両１（以下「車両１」という）の構成を示す模式図であり、図２は、車両１のパワートレインを示すスケルトン図である。この車両１は、エンジン２と、発電用のジェネレータ３（第二回転電機）と、走行用のフロントモータ４（第一回転電機）と、走行用のリヤモータ５（第三回転電機）と、四つのインホイールモータ６とを装備している。エンジン２，ジェネレータ３，フロントモータ４，リヤモータ５及びインホイールモータ６はいずれも、車両１を駆動する駆動源に含まれる。

エンジン２，ジェネレータ３及びフロントモータ４はいずれの車両１のフロント側に配置され、同じくフロント側に配置されたトランスアクスル１０を介して前輪８Ｆ（車輪）の前軸９Ｆ（車軸）に動力伝達可能に接続される。一方、リヤモータ５は、車両１のリヤ側に配置され、後輪８Ｒ（車輪）を駆動する後軸９Ｒ（車軸）に直接的に（あるいは図示しないギヤを介して）動力伝達可能に接続される。以下、前輪８Ｆ及び後輪８Ｒを特に区別しない場合には「車輪８」といい、前軸９Ｆ及び後軸９Ｒを特に区別しない場合には「車軸９」という。

エンジン２は、一般的なガソリンエンジンやディーゼルエンジンであって、トランスアクスル１０を介してジェネレータ３に連結される。また、エンジン２は、後述するトランスアクスル１０内の第一ドグクラッチ１７（図２参照）を介して、車輪８を駆動する出力軸１２に動力伝達が可能となっている。なお、出力軸１２は前軸９Ｆと直結された軸である。出力軸１２には、トランスアクスル１０内においてデファレンシャルギヤ１９が介装されている。エンジン２の作動状態は後述する制御装置３０により制御される。

ジェネレータ３，フロントモータ４，リヤモータ５及びインホイールモータ６はいずれも、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えた交流電動発電機である。ジェネレータ３は、エンジン２の動力により発電するとともに、トランスアクスル１０内の第一ドグクラッチ１７を介して出力軸１２に動力伝達が可能となっている。すなわち、ジェネレータ３は、モータ４，５の作動状態とは独立して力行動作及び回生発電動作を実行可能とされる。

フロントモータ４，リヤモータ５及びインホイールモータ６（以下「モータ４〜６」ともいう）は、駆動用のバッテリ２０に蓄えられた充電電力やジェネレータ３で生成された発電電力を用いて車輪８を駆動するとともに、アクセルオフ時に回生発電しながら回生ブレーキ力を発生させる。フロントモータ４は、後述するトランスアクスル１０内の第二ドグクラッチ１８（図２参照）を介して、出力軸１２に動力伝達が可能となっている。

フロントモータ４及び前輪８Ｆのインホイールモータ６のそれぞれで生成された交流電力は、フロント側のインバータ７で直流電力に変換されたのちバッテリ２０に充電される。一方、リヤモータ５及び後輪８Ｒのインホイールモータ６のそれぞれで生成された交流電力は、リヤ側のインバータ７で直流電力に変換されたのちバッテリ２０に充電される。インバータ７は、各モータ４〜６で発生する回生発電力の大きさを調整する機能を持つ。なお、ジェネレータ３，フロントモータ４，リヤモータ５，各インホイールモータ６，各インバータ７の各作動状態は、制御装置３０により制御される。

本実施形態のインホイールモータ６は、いずれも図示しないステータ及びロータを備えた一般的なアウタロータ型インホイールモータであり、各車輪８のホイール内に配置されて各車輪８を駆動する。インホイールモータ６の詳細な説明は省略するが、ステータは周方向に列設された複数のコイルを有し、ロータはステータの径方向外側に配置されるとともに、周方向に列設された複数のマグネットを有する。

トランスアクスル１０は、デファレンシャルギヤ１９（差動装置）を含むファイナルドライブ（終減速機）とトランスミッション（減速機）とを一体に形成した動力伝達装置であり、駆動源に含まれるエンジン２，ジェネレータ３，フロントモータ４と駆動軸の一つである前軸９Ｆとの間の動力伝達を担う複数の機構を内蔵する。図２に示すように、本実施形態のトランスアクスル１０には、互いに平行に配列された六つの軸１１〜１６が設けられる。

すなわち、トランスアクスル１０は、エンジン２のクランクシャフトと同軸上に接続された入力軸１１と、上記の出力軸１２と、ジェネレータ３と同軸上に接続されたジェネレータ軸１３と、フロントモータ４と同軸上に接続されたモータ軸１４と、二つのカウンタ軸１５，１６とを備える。一方のカウンタ軸１５は、入力軸１１と出力軸１２との間の動力伝達経路上に配置され、他方のカウンタ軸１６は、モータ軸１４と出力軸１２との間の動力伝達経路上に配置される。各軸１１〜１６は、それぞれの両端部が図示しない軸受を介してトランスアクスル１０のケーシングに軸支される。

トランスアクスル１０は、駆動源に含まれるエンジン２，ジェネレータ３及びフロントモータ４のそれぞれと出力軸１２との間の動力伝達経路上に介装されたドグクラッチ１７，１８を有する。以下、エンジン２及びジェネレータ３と出力軸１２との間に位置するドグクラッチ１７を「第一ドグクラッチ１７」といい、フロントモータ４と出力軸１２との間に位置するドグクラッチ１８を「第二ドグクラッチ１８」という。

第一ドグクラッチ１７が係合されていれば、エンジン２の動力及びジェネレータ３の動力が出力軸１２に伝達され、第一ドグクラッチ１７が切断されていれば、これらの動力は伝達されない。同様に、第二ドグクラッチ１８が係合されていればフロントモータ４の動力が出力軸１２に伝達され、第二ドグクラッチ１８が切断されていればこの動力は伝達されない。なお、ドグクラッチ１７，１８の構成は周知であることから、詳細な説明は省略する。

また、本実施形態のトランスアクスル１０は、第一ドグクラッチ１７によってハイギヤ段（高速段）とローギヤ段（低速段）との切り替えが可能に構成されている。図２には、第一ドグクラッチ１７が、互いに異なる軸上に配置されたハイ側のドグクラッチ１７Ｈとロー側のドグクラッチ１７Ｌとから構成されたものを例示している。入力軸１１上に配置されたハイ側のドグクラッチ１７Ｈのみが係合するとハイギヤ段が選択され、カウンタ軸１５上に配置されたロー側のドグクラッチ１７Ｌのみが係合するとローギヤ段が選択される。ハイギヤ段及びローギヤ段の切り替えは、制御装置３０により、後述するパラレルモードでの走行時において走行状態や要求出力等に応じて実施される。

図１に示すように、バッテリ２０は、ジェネレータ３による発電電力と、モータ４〜６の回生発電による電力の充電と、車両１の外部電源による充電（外部充電）とが可能に構成された高電圧電源である。本実施形態のバッテリ２０は、家庭用交流電源での充電（普通充電）や、高圧直流電源での充電（急速充電）が可能である。本実施形態の車両１には車載充電器２１が搭載されるとともに、車両１の側面には充電口（図示略）が設けられる。なお、車載充電器２１は、交流電源での充電の場合に、交流電力を直流に変換してバッテリ２０を充電する電力変換装置である。

また、車両１の車室内には、車両１の主電源の断接状態を切り替える起動スイッチ３１と、アクセルオフ時に発生させる（車両１に働かせる）回生ブレーキ力のレベルを設定する回生レベル設定スイッチ３２と、車両１に最大のトルクを発生させる全力加速モードを設定する最大加速スイッチ３３とが設けられる。これらのスイッチ３１〜３３は、いずれも車両１の運転者によって操作される。

起動スイッチ３１は、運転者の操作に応じて、車両１の主電源を接続又は切断するための信号を制御装置３０に送信する。起動スイッチ３１が運転者によりオン操作されると、制御装置３０により車両１の主電源が接続され（READY-ON状態とされ）、起動スイッチ３１がオフ操作されると、制御装置３０により車両１の主電源が切断される（READY-OFF状態とされる）。

回生レベル設定スイッチ３２は、運転者の操作に応じて、回生ブレーキ力のレベル（大きさ）を０から最大値まで多段階に変更（設定）するための信号を制御装置３０に送信する。例えば、回生ブレーキ力のレベルが０に設定された場合には、アクセルオフであってもモータ４〜６による回生発電力が行われず、車両１には回生ブレーキ力が働かない。反対に、回生ブレーキ力のレベルが０よりも大きい値に設定された場合には、アクセルオフのときにモータ４〜６による回生発電が行われ、レベルに応じた回生ブレーキ力が車両１に働いて、車両１が減速する。回生ブレーキ力のレベルが高いほど、大きな回生発電力が回収され、大きな回生ブレーキ力が作用する。

最大加速スイッチ３３は、運転者の操作に応じて、全力加速モードを設定又は解除するための信号を制御装置３０に送信する。全力加速モードとは、駆動源に含まれる装置２〜６を総動員して最大のトルク（加速性）を車両１に発生させるモードである。すなわち、全力加速モードが設定された場合には、エンジン２及びモータ４〜６に加えて、ジェネレータ３も駆動用として利用される。なお、全力加速モードが設定された場合には、トランスアクスル１０のドグクラッチ１７，１８はいずれも係合状態とされる。

また、車両１には、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ３４，車両１の車速を検出する車速センサ３５，車両１の前後加速度を検出する加速度センサ３６，バッテリ２０の電流値を検出する電流センサ３７が設けられる。センサ３４〜３６はおもに車両１に要求される出力（以下「目標トルク」という）の算出，設定に用いられ、電流センサ３７はバッテリ２０の充電レベル（充電率や充電量といった充電状態）の推定に用いられる。なお、これらのセンサ３４〜３７のほかに、ブレーキペダルの踏み込み量や踏み込みの有無を検知するブレーキセンサ，バッテリ２０の温度や電圧値を検出する温度センサや電圧センサ，エンジン２やジェネレータ３の各回転速度を検出するセンサ，モータ４〜６の各回転速度を検出するセンサ等（いずれも図示略）が設けられる。各センサ３４〜３７で検出された情報は、制御装置３０に伝達される。

本実施形態の車両１には、ＥＶモード，シリーズモード，パラレルモードの三種類の走行モードが用意される。これらの走行モードは、制御装置３０によって、車両１の車速，バッテリ２０の充電レベル，目標トルク等に応じて択一的に選択され、その種類に応じてエンジン２，ジェネレータ３，フロントモータ４，リヤモータ５，インホイールモータ６が使い分けられるとともに、ドグクラッチ１７，１８の断接状態（以下「クラッチ状態」という）が切り替えられる。

ＥＶモードは、エンジン２及びジェネレータ３を出力軸１２から切り離した状態で停止させたまま、バッテリ２０の充電電力を用いてモータ４〜６の駆動力により走行する走行モードである。ＥＶモードは、走行負荷，車速が低い場合やバッテリ２０の充電レベルが高い場合に選択される。ＥＶモードでは、少なくとも第一ドグクラッチ１７が切断状態とされる。

ＥＶモードにおいてフロントモータ４を用いる場合には、第二ドグクラッチ１８が係合状態とされてフロントモータ４の駆動力が出力軸１２に伝達される。なお、リヤモータ５を併せて用いてもよいし、リヤモータ５のみで走行してもよい。後者の場合には、第二ドグクラッチ１８も切断状態とされる。また、フロントモータ４及びリヤモータ５の一方又は両方とインホイールモータ６とを併せて用いてもよい。使用するモータ４〜６の種類や個数は、例えばバッテリ２０の充電レベルや目標トルク等に応じて決定される。

シリーズモードは、エンジン２及びジェネレータ３を出力軸１２から切り離すとともにエンジン２によりジェネレータ３を発電させつつ、その電力を利用してモータ４〜６の駆動力により走行する走行モードである。シリーズモードは、走行負荷，車速が中程度の場合やバッテリ２０の充電レベルが低い場合に選択される。シリーズモードでは、少なくとも第一ドグクラッチ１７が切断状態とされる。

シリーズモードにおいてフロントモータ４を用いる場合には、第二ドグクラッチ１８が係合状態とされてフロントモータ４の駆動力が出力軸１２に伝達される。なお、リヤモータ５を併せて用いてもよいし、リヤモータ５のみで走行してもよい。後者の場合には、第二ドグクラッチ１８も切断状態とされる。また、フロントモータ４及びリヤモータ５の一方又は両方とインホイールモータ６とを併せて用いてもよい。使用するモータ４〜６の種類や個数は、ＥＶモードと同様に、例えばバッテリ２０の充電レベルや目標トルク等に応じて決定される。

パラレルモードは、おもにエンジン２の動力で走行しつつ（車両１を駆動しつつ）、必要に応じてモータ４〜６の駆動力で走行をアシストする走行モードである。パラレルモードは、走行負荷，車速が高い場合に選択される。パラレルモードでは、少なくとも第一ドグクラッチ１７が係合状態とされ、エンジン２の動力が出力軸１２に伝達される。また、パラレルモードでは、必要に応じて（例えば大きなトルクが必要となる状況で）、モータ４〜６が併用される。例えば、フロントモータ４を併用する場合には第二ドグクラッチ１８が係合状態とされる。

本実施形態では、上記の全力加速モードが設定されるとパラレルモードが選択される。すなわち、運転者により最大加速スイッチ３３が操作された場合には、パラレルモードが選択されるとともに全力加速モードが設定される。なお、パラレルモード中に最大加速スイッチ３３が操作された場合には、パラレルモードが維持されたまま全力加速モードが設定される。

全力加速モードが設定されると、上記の通り、二つのドグクラッチ１７，１８が共に係合状態とされ、エンジン２及びフロントモータ４に加えてジェネレータ３が力行運転するよう制御されるとともに、リヤモータ５及びインホイールモータ６も使用される。なお、全力加速モードの設定中に最大加速スイッチ３３が操作されると、全力加速モードが解除され、そのときの走行状態や充電レベル等に応じて走行モードが選択される。

制御装置３０は、車両１に搭載される各種装置を統合制御する電子制御装置（コンピュータ）である。制御装置３０の内部には、バスを介して互いに接続されたプロセッサ，メモリ，インタフェイス装置等（いずれも図示略）が内蔵され、車両１に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。制御装置３０の入力側には上記のスイッチ３１〜３３及びセンサ３４〜３７が接続され、制御装置３０の出力側には駆動源及びドグクラッチ１７，１８が接続される。

プロセッサは、例えば制御ユニット（制御回路）や演算ユニット（演算回路），キャッシュメモリ（レジスタ）などを内蔵する処理装置である。また、メモリは、プログラムや作業中のデータが格納される記憶装置であり、ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発メモリなどを含む。制御装置３０で実施される制御の内容は、ファームウェアやアプリケーションプログラムとしてメモリに記録，保存されており、プログラムの実行時にはプログラムの内容がメモリ空間内に展開されプロセッサで実行される。

［２．制御構成］
制御装置３０は、各センサ３４〜３７からの情報に基づき目標トルクを算出するとともに、算出した目標トルクに基づいて駆動源の作動状態とクラッチ状態とを制御する。また、本実施形態の制御装置３０は、アクセル開度，車速，加速度，バッテリ２０の充電レベル等に基づいて、三つの走行モード（ＥＶモード，シリーズモード，パラレルモード）のうちの一つを選択して設定し、設定した走行モードに応じて駆動源等を制御する。

図１中の制御装置３０は、その機能をブロック図で模式的に表したものである。本実施形態の制御装置３０には、算出部３０Ａ，推定部３０Ｂ，設定部３０Ｃ，制御部３０Ｄが設けられる。本実施形態では、これらの要素の各機能がソフトウェアで実現されるものとする。ただし、各機能の一部又は全部をハードウェア（電子制御回路）で実現してもよく、あるいはソフトウェアとハードウェアとを併用して実現してもよい。

算出部３０Ａは、アクセル開度，車速等に基づいて目標トルクを算出するものである。目標トルクの算出方法には公知の手法を採用可能である。例えば、アクセル開度と車速と目標トルクとを規定した三次元マップを予め記憶しておき、アクセル開度センサ３４及び車速センサ３５のそれぞれで検出された値をマップに適用することで目標トルクを算出（取得）する方法が挙げられる。また、アクセル開度及び車速に加え、加速度センサ３６で検出された加速度を考慮して目標トルクを算出してもよい。

推定部３０Ｂは、バッテリ２０の充電レベルを推定するものである。本実施形態の推定部３０Ｂは、電流センサ３７で検出される電流値を積算してバッテリ容量の増減変化を追跡することで充電レベルを推定する公知の電流積算法を用いる。なお、充電レベルの推定方法は特に限られず、例えば開回路電圧を用いた推定手法を採用してもよい。

設定部３０Ｃは、車速及びバッテリ２０の充電レベルに基づいて、ＥＶモード，シリーズモード，パラレルモードの中から一つを選択して設定するものである。本実施形態の設定部３０Ｃは、まず充電レベルを確認し、充電レベルが予め設定された上限値を上回るときにはＥＶモードを設定する。この上限値は、バッテリ２０の充電電力のみで走行が可能か否かを判定するための閾値であるため、比較的高い値に設定されている。

また、設定部３０Ｃは、充電レベルが上記の上限値以下である場合には車速をチェックし、車速が所定車速以下である低中車速のときにシリーズモードを設定し、車速が所定車速を上回る高車速のときにパラレルモードを設定する。シリーズモードとパラレルモードとを切り分ける所定車速は予め設定されている。また、本実施形態の設定部３０Ｃは、最大加速スイッチ３３から送信された信号に基づき、全力加速モードを設定又は解除する。なお、設定部３０Ｃは、全力加速モードを設定するときの走行モードがパラレルモードでない場合には、走行モードをパラレルモードに切り替える。

制御部３０Ｄは、算出部３０Ａにより算出された目標トルクと設定部３０Ｃにより設定されたモード（走行モード及び全力加速モード）とに基づいて、駆動源及びクラッチ状態を制御するものである。制御部３０Ｄは、目標トルクが正の値であれば駆動源を力行運転させ、目標トルクが０以下値であれば駆動源を回生運転させるとともに、駆動源に応じてクラッチ状態を制御する。制御部３０Ｄは、回生運転時、すなわちアクセルオフ時では、そのときの目標トルクに基づいて、モータ４〜６のそれぞれについて回生発電させるか否かを判断する。

例えば、アクセルオフ時の目標トルクの大きさ（絶対値）が大きい場合には、全てのモータ４〜６を回生発電させて回生ブレーキ力を高め、アクセルオフ時の目標トルクの大きさ（絶対値）が小さい場合には、モータ４〜６のいずれか一つのみを回生発電させて回生ブレーキ力を弱める。また、本実施形態の制御部３０Ｄは、目標トルクに加え、回生レベル設定スイッチ３２で設定された回生ブレーキ力のレベルを考慮してインバータ７を制御する。具体的には、制御部３０Ｄは、設定されたレベルの回生ブレーキ力がアクセルオフ時に発生するようにインバータ７を制御する。

なお、制御部３０Ｄは、アクセルオン時に第二ドグクラッチ１８を切断している場合には、アクセルオフ時にフロントモータ４以外のモータ５，６で回生発電する。これにより、アクセルのオンオフの切替に伴って第二ドグクラッチ１８の断接が頻繁に切り替わることを防ぐ。また、制御部３０Ｄは、全力加速モードの設定中にアクセルオフされた場合に、モータ４〜６に加えてジェネレータ３を回生発電させてもよい。

本実施形態の制御部３０Ｄは、力行運転時、すなわちアクセルオン時では、設定中のモード及び目標トルクの大きさに基づいて、駆動源の中から作動させる装置を選択する。ここで、制御部３０Ｄが力行時に選択する駆動源の種類を、モード毎に例示する。

制御部３０Ｄは、ＥＶモードが設定されている場合には、モータ４〜６のいずれか一つ又は複数の駆動力によって車両１を走行させる。制御部３０Ｄは、これらのモータ４〜６を適宜組み合わせて（選択して）使用可能である。本実施形態の制御部３０Ｄは、目標トルクの大きさが所定値未満であればモータ４，５の両方を選択し、目標トルクの大きさが所定値以上であればモータ４，５に加えてインホイールモータ６を併用する。なお、目標トルクの大きさが所定値未満であるときにフロントモータ４又はリヤモータ５を選択し、目標トルクの大きさが所定値以上であるときにモータ４，５の両方を選択してもよい。あるいは、目標トルクの大きさにかかわらずモータ４，５の一方又は両方を選択してもよい。

制御部３０Ｄは、シリーズモードが設定されている場合には、モータ４〜６のいずれか一つ又は複数の駆動力によって車両１を走行させるとともに、エンジン２の動力によりジェネレータ３を発電させる。本実施形態の制御部３０Ｄは、シリーズモードにおいてもＥＶモードと同様、目標トルクの大きさが所定値未満であればモータ４，５の両方を選択し、目標トルクの大きさが所定値以上であればモータ４，５に加えてインホイールモータ６を併用する。なお、モータ４〜６の組み合わせはこれに限らず、上記のＥＶモードと同様に適宜選択可能である。

このように、ＥＶモード及びシリーズモードにおいて、モータ４，５に加えて、適宜インホイールモータ６を併用することで、例えば上り坂を登るときのように、大きな駆動力が必要な場合に、駆動力が不足するような事態が回避される。また、シリーズモードでは、ジェネレータ３の発電電力がバッテリ２０に蓄電され、あるいは、直接的にモータ４〜６で使用されるため、航続可能距離が確保される。

制御部３０Ｄは、パラレルモードが設定されている場合には、おもにエンジン２の動力によって車両１を走行させるとともに、モータ４〜６のいずれか一つ又は複数の駆動力によってその走行をアシストさせる。制御部３０Ｄは、目標トルクに基づいて作動させるモータ４〜６を選択する。本実施形態の制御部３０Ｄは、パラレルモード中であって全力加速モードが設定されていない場合には、目標トルクが第一所定値未満であればエンジン２のみで走行し、目標トルクが第一所定値以上かつ第二所定値未満であればモータ４，５の両方を作動させ、目標トルクが第二所定値以上であればモータ４，５に加えてインホイールモータ６も作動させる。

また、本実施形態の制御部３０Ｄは、パラレルモード中であって全力加速モードが設定されている場合には、エンジン２を作動させるとともに、目標トルクにかかわらず全てのモータ４〜６を作動させ、さらにジェネレータ３を力行運転させる。

［３．フローチャート］
図３〜図６は、上述した制御装置３０において実施される制御内容を説明するためのフローチャート例である。このフローチャートは、車両１の主電源が投入されているときに所定の演算周期で実施される。図３のフローチャートは、上記の算出部３０Ａ，推定部３０Ｂ及び設定部３０Ｃが実施する処理であり、図４〜図６のフローチャートは制御部３０Ｄが実施する処理である。

図３に示すように、ステップＳ１ではスイッチ３１〜３３及びセンサ３４〜３７から各種情報が取得される。ステップＳ２では取得された情報に基づき目標トルクが設定され、続くステップＳ３では充電レベルが推定される。ステップＳ４では、全力加速モードが設定されているか否かが判定される。この条件が成立しなければステップＳ５に進み、ステップＳ３で推定された充電レベルが上限値を超えているか否かが判定される。

バッテリ２０の充電レベルが上限値を超えている場合には、ステップＳ６においてＥＶモードが設定される。一方、充電レベルが上限値以下であれば、ステップＳ７において車速が所定車速以下であるか否かが判定される。車速が所定車速以下であれば、ステップＳ８においてシリーズモードが設定され、車速が所定車速よりも高ければ、ステップＳ９においてパラレルモードが設定される。なお、ステップＳ４において全力加速モードが設定されていると判定された場合もステップＳ９に進み、パラレルモードが設定される。

ＥＶモードが設定された場合は、図４に示すフローチャートに進む。ステップＳ１０ではクラッチ状態が確認され、続くステップＳ１１においてクラッチ１７，１８の切り替えが必要であるか否かが判定される。例えばパラレルモードからＥＶモードに移行した場合には「クラッチ切替要」と判定され、ステップＳ１２においてクラッチ１７，１８が切り替えられる。一方、シリーズモードからＥＶモードに移行した場合や走行モードがＥＶモードのまま変化しない場合には、ステップＳ１２をスキップしてステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、図３のステップＳ２で算出された目標トルクが正の値であるか否かが判定される。目標トルクが０よりも大きければステップＳ１５に進み、目標トルクが所定値以上であるか否かが判定される。この条件が成立すれば、インホイールモータ６が力行運転され（ステップＳ１７）、フロントモータ４が力行運転され（ステップＳ１８）、リヤモータ５が力行運転される（ステップＳ１９）。すなわち、目標トルク≧所定値であるときは、モータ４〜６の全ての駆動力により車両１を走行させ、このフローをリターンする。

一方、ステップＳ１５において目標トルクが所定値未満であると判定された場合には、ステップＳ１７をスキップしてステップＳ１８に進む。つまりこの場合は、インホイールモータ６は使用されない。また、ステップＳ１４において目標トルクが０以下であると判定された場合には、ステップＳ２２に進み、回生レベル設定スイッチ３２により回生レベルが０に設定されているか否かが判定される。回生レベルが０であればこのフローをリターンし、回生レベルが０でなければ、モータ４〜６のうち回生発電させるものが選択され（ステップＳ２３）、選択されたモータが回生運転されて（ステップＳ２４）、このフローをリターンする。

また、図３のステップＳ８においてシリーズモードが設定された場合は、図５に示すフローチャートに進む。図５のフローチャートは、図４のフローチャートに対し、ステップＳ３３が追加されている点だけが異なる。すなわち、ステップＳ３３を除く図４中のステップＳ３０〜Ｓ４４は、図３中のステップＳ１０〜Ｓ２４のそれぞれと同一である。ステップＳ３３では、エンジン２の動力によりジェネレータ３が発電し、その発電電力がバッテリ２０に充電される。あるいは、発電電力が作動中のモータ４〜６に直接的に供給されてもよい。

また、図３のステップＳ９においてパラレルモードが設定された場合は、図６に示すフローチャートに進む。図６のフローチャートは、図５のフローチャートに対し、ステップＳ５３，Ｓ５５の処理が異なるとともに、ステップＳ５６，Ｓ６０，Ｓ６１が追加されている点が異なる。すなわち、これらのステップＳ５３，Ｓ５５，Ｓ５６，Ｓ６０，Ｓ６１を除く図６中のステップＳ５０〜Ｓ６４は、図５中のステップＳ３０〜Ｓ４４のそれぞれと同一である。

図６のステップＳ５３では、エンジン２が作動してその動力が出力軸１２に伝達される。ステップＳ５５では、全力加速モードが設定されているか否かが判定され、このモードが設定されていれば、ステップＳ５６においてジェネレータ３が力行運転され、駆動源に含まれる全ての装置が駆動用として用いられる。一方、全力加速モードが設定されていなければ、目標トルクが第一所定値以上であるか否かが判定され（ステップＳ６０）、この条件が成立すれば目標トルクが第二所定値以上であるか否かが判定される（ステップＳ６１）。

ステップＳ６０の条件が成立しない場合は、このフローをリターンする。すなわちこの場合は、エンジン２の動力のみで走行し、モータアシストは実施されない。また、ステップＳ６１の条件が成立した場合はステップＳ５７に進み、エンジン２の動力に加えてモータ４〜６が併用される。また、ステップＳ６１の条件が成立しない場合はステップＳ５８に進み、エンジン２の動力に加えてモータ４，５が併用される。

［４．作用，効果］
（１）上記の車両１には、エンジン２，ジェネレータ３，フロントモータ４がトランスアクスル１０内のドグクラッチ１７，１８を介して出力軸１２に動力伝達可能に接続されるとともに、各車輪８にインホイールモータ６が配置されている。さらに、これらの装置２，３，４，６（駆動源）の作動状態とドグクラッチ１７，１８の断接状態とが目標トルクに基づいて制御されるため、目標トルクに応じて高い加速性能を実現できる。

さらに、上記の制御装置３０は、アクセルオフ時の目標トルクに基づき、フロントモータ４とインホイールモータ６とのそれぞれについて回生発電させるか否かを判断する。例えば、大きな回生ブレーキ力を発生させるべき状況ではモータ４，６の両方に回生発電させる。反対に、小さな回生ブレーキ力で足りる状況ではフロントモータ４のみに回生発電させる。このように、アクセルオフ時の目標トルクに応じて適宜回生発電が実施されるため、最適な回生ブレーキ力を発生させつつ回生発電量を確保できるため、航続可能距離を伸ばすことができる。

（２）上記の車両１では、シリーズモードが設定された場合に、目標トルクが所定値以上であるとき（例えば上り坂を登るとき）はインホイールモータ６が併用されるため、加速性能を確保できる。また、シリーズモードでは、ジェネレータ３の発電電力がバッテリ２０に蓄電され、あるいは、直接的にフロントモータ４等で使用されるため、航続可能距離を伸ばすことができる。なお、上記実施形態では、ＥＶモードにおいても同様に、目標トルクが所定値以上であればインホイールモータ６が併用されるため、ＥＶモードにおいても高い加速性能を確保できる。

（３）上記の車両１では、パラレルモードが設定された場合に、目標トルクに基づいてインホイールモータ６による走行アシストも実施されるため、より大きなトルクを実現でき、加速性能をより高めることができる。また、上記実施形態のように、目標トルクによってアシスト用のモータ４〜６を選択することで無駄な電力消費を避け、航続可能距離を伸ばしつつ加速性能を高めることができる。

（４）上記の車両１には最大加速スイッチ３３が設けられ、このスイッチ３３を運転者が操作すると全力加速モードが設定される。このモードが設定された場合には、ジェネレータ３も駆動用として利用されるため、最大のトルクを出力することができ、加速性能を向上させることができる。

（５）また、車両１には回生レベル設定スイッチ３２が設けられ、このスイッチ３２を運転者が操作して回生ブレーキ力のレベルを選択できる。すなわち、制御装置３０は、運転者の要求に応じた回生ブレーキ力が車両１に作用するようにインバータ７を制御するため、ドライブフィーリングを向上させることができる。
（６）なお、上記の車両１にはリヤモータ５も搭載されており、フロントモータ４と同様に制御されることから、より大きなトルクを出力することができる。

［５．その他］
上記の車両１の構成は一例であって、上述したものに限られない。例えば、全力加速モードが運転者のスイッチ操作によらず、運転状態に応じて制御装置３０が設定してもよいし、このモード自体を省略してもよい。また、ＥＶモード，シリーズモード，パラレルモードのいずれか一つが設定されたときに、エンジン２，ジェネレータ３，フロントモータ４，リヤモータ５，インホイールモータ６の各作動状態が上記以外に制御されてもよい。

また、車両１に二輪駆動モードと四輪駆動モードとを設け、四輪駆動モードが設定された場合に限り、フロントモータ４及びリヤモータ５の両方を使用してもよい。なお、リヤモータ５を省略することも可能である。また、エンジン２，ジェネレータ３，フロントモータ４，トランスアクスル１０を車両後部に搭載してもよい。また、トランスアクスル１０の構成は一例であり、例えばハイロー切替機能を有していなくてもよいし、第二ドグクラッチ１８を省略してもよい。また、図２に示すトランスアクスル１０内の各軸１１〜１６に設けられるギヤの配置も一例である。

１ 車両（ハイブリッド車両）
２ エンジン（駆動源）
３ ジェネレータ（モータジェネレータ，駆動源）
４ フロントモータ（モータ，駆動源）
５ リヤモータ（駆動源）
６ インホイールモータ（駆動源）
７ インバータ
８ 車輪
８Ｆ 前輪（車輪）
８Ｒ 後輪（車輪）
９ 車軸
９Ｆ 前軸（車軸）
９Ｒ 後軸（車軸）
１０ トランスアクスル
１２ 出力軸
１７ 第一ドグクラッチ
１８ 第二ドグクラッチ
２０ バッテリ（ＢＡＴ）
３０ 制御装置
３２ 回生レベル設定スイッチ
３３ 最大加速スイッチ

Claims (6)

1. 車輪を駆動する出力軸にそれぞれ動力を伝達可能なエンジン及び第一回転電機と、前記エンジンの動力により発電するとともに前記出力軸に動力を伝達可能な第二回転電機とを含む駆動源と、前記駆動源と前記出力軸との間の動力伝達経路上に介装されたドグクラッチを有するトランスアクスルと、を備えたハイブリッド車両であって、
   前記駆動源に含まれ、各々の前記車輪のホイール内に配置されて前記各車輪を駆動するインホイールモータと、
   前記ハイブリッド車両の目標トルクを算出するとともに、前記目標トルクに基づいて前記駆動源の作動状態及び各々の前記ドグクラッチの断接状態を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、アクセルオフ時の前記目標トルクに基づいて、前記第一回転電機及び前記インホイールモータのそれぞれについて回生発電させるか否かを判断する
   ことを特徴とする、ハイブリッド車両。
2. 前記第二回転電機による発電電力及び前記回生発電による電力が充電されるバッテリを備え、
   前記制御装置は、車速及び前記バッテリの充電状態に基づいて、前記エンジン及び前記第二回転電機をいずれも前記出力軸から切り離した状態で前記第二回転電機を発電させるとともに前記第一回転電機の駆動力により走行するシリーズモードを設定し、前記シリーズモードにおいて前記目標トルクの大きさが所定値以上であれば前記インホイールモータを併用する
   ことを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御装置は、少なくとも車速に基づいて、前記エンジンの動力で走行しつつ前記第一回転電機の駆動力で走行をアシストするパラレルモードを設定し、前記パラレルモードにおいて前記目標トルクに基づき前記インホイールモータの駆動力を併用する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のハイブリッド車両。
4. 運転者によって操作され、前記ハイブリッド車両に最大のトルクを発生させる全力加速モードを設定する最大加速スイッチを備え、
   前記制御装置は、前記パラレルモードにおいて前記全力加速モードが設定された場合には、前記第二回転電機を力行運転させるとともに、前記第二回転電機の駆動力が前記出力軸に伝達されるよう前記ドグクラッチを制御する
   ことを特徴とする、請求項３記載のハイブリッド車両。
5. 運転者によって操作され、前記アクセルオフ時に発生させる回生ブレーキ力のレベルを設定する回生レベル設定スイッチと、
   前記第一回転電機及び前記インホイールモータのそれぞれで発生する回生発電力の大きさを調整するインバータと、を備え、
   前記制御装置は、前記回生レベル設定スイッチにより設定された前記レベルを考慮して前記インバータを制御する
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のハイブリッド車両。
6. 前記エンジン，前記第一回転電機，前記トランスアクスル及び前記第二回転電機はいずれも前記ハイブリッド車両のフロント側に配置されており、
   前記駆動源に含まれ、前記ハイブリッド車両のリヤ側に配置されて後輪を駆動する後軸に動力を伝達可能な第三回転電機を備える
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のハイブリッド車両。

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