JP2021126939A - 車両動力補助システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の構造を変更することなく、要求トルクを満たしつつエンジントルクの負担を減らして、燃費の向上を図ることができる車両動力補助システムを提供する。【解決手段】この車両動力補助システムは、走行駆動用のエンジン５および主動力モータ２６を備えた車両に搭載される。補助動力モータ５と、直流電源８と、直流電源８のＳＯＣの値を検出するＳＯＣ検出手段２７と、エンジン１、主動力モータ２６および補助動力モータ５を制御する制御装置１０とを備える。制御装置１０の制御部２９は、ＳＯＣの値が定められた値を超えているとき、要求トルク、車速、エンジン回転速度、主動力モータ２６、および補助動力モータ５の回転速度の情報を用いて、総消費エネルギー、特にエンジン１の燃料消費量を低減するトルク指令値を、主動力モータ２６、補助動力モータ５およびエンジン１に対してそれぞれ出力する。【選択図】図１

Description

この発明は、車両動力補助システムに関し、主動力モータと走行駆動用のエンジンを組合わせたハイブリッド形式の主駆動源を備える車両に、さらに補助動力モータを設け、要求されるトルクを最適に分配することで、車両の走行性能、制動性能、燃料消費量等の車両性能を向上させる技術に関する。

従来、小型電動発電機と小容量電池を用いた電動駆動装置によってエンジン駆動車両の燃費をより効果的に向上させる技術等が提案されている（特許文献１）。

他の従来技術として、補助動力装置付き車輪用軸受装置が提案されている（特許文献２）。この補助動力装置付き車輪用軸受装置は、補助動力モータが車輪内に収められ、車輪用軸受に設置される。これにより、一般的な車輪用軸受およびブレーキの構成を大きく変えることなく、簡素でかつコンパクトな構成で、リムの内径側の空間を効率的に活用して車輪内に全体を収めることができる。

特開２０１８−３４７９８号公報 特開２０１８−５２４８２号公報

特許文献１に記載されているような、主動力モータとバッテリーを既に備えているハイブリッド車両において、以下の制御が想定される。
１．バッテリー充電率（State Of Charge：以下、ＳＯＣと略記）が十分にある場合
車両の走行時にドライバが要求する力行トルクに対して、主動力モータが走行に必要なトルクを負担し、主動力モータの力行トルクが要求トルクに満たない場合、要求する力行トルクと主動力モータの力行トルクの差分をエンジントルクが負担する。
２．バッテリー充電率（ＳＯＣ）が十分にない場合
制動時にドライバが要求する制動トルクに対して、主動力モータが制動に必要なトルクを負担し、主動力モータの回生トルクが要求する制動トルクに満たない場合、要求する制動トルクと主動力モータの回生トルクの差分をエンジンブレーキまたは油圧ブレーキが負担する。

いずれの場合も主動力モータのトルクが要求トルクを満たさない場合にエンジントルクで要求トルクを補う形となっている。主動力モータの出力を大きくしエンジンの負担を減らすことは可能であるが、主動力モータのサイズが出力に比例して大きくなる。このため、車両の構造を変更することが必要になる課題がある。

特許文献２に記載の補助動力装置付き車輪用軸受装置は、補助動力モータが車輪内に収められるため、足回りフレーム部品の大きな設計変更も不要で、走行用の主駆動源と併用して駆動アシスト等による車両の走行性能、制動性能、燃費性能を向上させている。
しかし、主動力モータと走行駆動用のエンジンを組合わせたハイブリッド形式の車両に適用した場合の、エンジン、主動力モータ、および補助動力モータの使い分けについての工夫がなされておらず、さらなる燃費の向上の余地がある。また、適切な使い分けが行えていないと、バッテリーのＳＯＣの不足の課題が生じる。

この発明の目的は、車両の構造を変更することなく、要求トルクを満たしつつエンジントルクの負担を減らして、さらなる燃費の向上を図ることができる車両動力補助システムを提供することである。

この発明の車両動力補助システムは、走行駆動用のエンジン１および主動力モータ２６を備える車両４に搭載される車両動力補助システムであって、
前記車両４の前後輪のいずれか一方または両方の内部にそれぞれ設けられて左右輪で独立して駆動トルクおよび回生トルクを発生する複数の補助動力モータ５と、
前記主動力モータ２６および前記補助動力モータ５に用いられる直流電源８と、
この直流電源８のＳＯＣの値を検出するＳＯＣ検出手段２７と、
前記エンジン１、前記主動力モータ２６、および前記補助動力モータ５を制御する制御装置と１０、を備える。
前記制御装置１０は、前記ＳＯＣ検出手段２７で検出された前記ＳＯＣの値が定められた値を超えているとき、前記車両４の走行駆動の要求トルク、車速、前記エンジン回転速度、前記主動力モータ２６の回転速度、および前記補助動力モータ５の回転速度の情報を用いて、前記エンジン１、前記主動力モータ２６、および前記補助動力モータ５の各消費エネルギーの和である総消費エネルギーを低減するトルク指令値を計算し、前記主動力モータ２６、前記補助動力モータ５および前記エンジン１のそれぞれに対して出力する制御部２９を有する
前記定められた値は、設計等によって任意に定める値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な値を求めて定められる。
なお、この明細書において「回転速度」とは、単位時間当たりの回転数と同義である。また、「車両４の走行駆動の要求トルク」は、運転者のアクセル操作によるアクセル信号や、アクセル信号に相当する信号として自動運転装置から出力するトルク指令信号となるトルク値等である。

この構成によると、ＳＯＣ検出手段２７は直流電源８のＳＯＣの値を検出する。制御部２９は、ＳＯＣの値が定められた値を超えているとき、車両４の走行駆動の要求トルク、車速、エンジン回転速度、主動力モータ２６の回転速度、および補助動力モータ５の回転速度の情報を用いて、エンジン１、主動力モータ２６、および補助動力モータ５の各消費エネルギーの和である総消費エネルギーを低減するトルク指令値を、主動力モータ２６、補助動力モータ５およびエンジン１のそれぞれに対して出力する。
前記車両１は、エンジン１による力行に加え、主動力モータ２６による力行の走行で、燃費の向上が可能であるが、さらに補助動力モータ５を用い、車両４の走行駆動の要求トルクに対し、前記エンジン１、主動力モータ２６、および補助動力モータ５の総消費エネルギーを低減するトルク指令値を計算し出力するため、エンジン１、主動力モータ２６、および補助動力モータ５をそれぞれ効率的に用い、エンジン１や主動力モータ２６のトルクの負担を減らして、総消費エネルギーを低減させることで、さらなる燃費の向上を図ることができる。この制御は、直流電源８のＳＯＣ（バッテリー充電率）が十分にあるときに行うため、直流電源８の残容量の不足の問題を生じない。
補助動力モータ５は車輪の内部に設けられるため、車両の構造を変更することなく適用できる。補助動力モータ５は、左右輪で独立して制駆動可能なため、左右輪に駆動力差に与えて操舵の補助を行うことも可能である。

なお、総消費エネルギーを低減するトルク指令値を計算する処理に関して、後述のように、車両４の走行駆動の要求トルクを、主動力モータ２６のモータ要求トルク（トルク指令値）とエンジン１のエンジン要求トルク（トルク指令値）とに分配しておき、そのエンジン要求トルクをさらに補助動力モータ５へのトルク指令値とエンジン１のトルク指令値とに分配する場合、主動力モータ２６のトルク指令値は特に変更せず、補助動力モータ５の消費エネルギーとエンジン１の消費エネルギーの和が小さくなるように各トルク指令値の計算を行うようにしてもよい。

前記補助動力モータ５は、従動輪を支持する車輪用軸受に設置されていてもよい。「従動輪」は、前記エンジン１および前記主動力モータ２６のいずれにも機械的に非連結な車輪を言う。
従動輪の場合、車体の足回りの構造等を変更することなく、補助動力モータ５を前記車輪用軸受９に設置することが、駆動輪に設置する場合よりも簡単である。また、駆動輪と、補助動力モータ５を備えた従動輪の駆動を適宜に組み合わせることで、操舵補助等が行える。

前記制御部２９は、前記ＳＯＣの値が定められた値を超えているとき、前記要求トルクを、前記エンジン１、前記主動力モータ２６、および前記補助動力モータ５が出力するトルクの和で満たす範囲で、前記エンジン１のエネルギー消費量と前記補助動力モータ５のエネルギー消費量の和が最小となるように、前記エンジン１と前記補助動力モータ５に対してそれぞれトルク指令値を出力してもよい。
この場合、ＳＯＣの値が十分にあるとき、エンジン１のエネルギー消費量と前記補助動力モータ５のエネルギー消費量の和が最小となるように制御し、主動力モータ２６を主に用いるようにするため、エンジントルクの負担を減らして、さらなる燃費の向上を図ることができる。
補助動力モータ５のトルクおよびエネルギー消費量は小さいため、要求トルクに対して、エンジン１および補助動力モータ５の合計トルクと、主動力モータ２６のトルクとに分けて制御するようにする方が、主動力モータ２６による様々な制御が簡素に行える点で好ましい。

前記制御装置１０は、前記エンジン１の回転速度およびトルクに対する効率を示したエンジン効率マップＭＰｅ、前記補助動力モータ５の回転速度およびトルクに対する効率を示したモータ効率マップＭＰｍ_２を記憶する記憶手段Ｍｒを備え、前記各効率マップＭＰｅ、ＭＰｍ_１に基づいて、前記エンジン１および前記補助動力モータ５の各消費エネルギーの和を求めるようにしてもよい。
このように予め作成している効率マップＭＰｅ,ＭＰｍ_２を用いることにより、エンジン１と補助動力モータ５の消費エネルギーの和を簡易に且つ迅速に求めることができる。
なお、さらに、前記主動力モータの回転速度およびトルクに対する効率を示した主動力モータ効率マップＭＰｍ₁を前記手段Ｍｒに備えるようにしてもよい。

前記制御部２９は、上位の制御手段である車両ＥＣＵ２８から出力される前記要求トルクのうちのエンジン要求トルクを、さらに前記補助動力モータのモータ要求と残りのエンジン要求トルクとに分配するようにしてもよい。
要求トルクをエンジン１と主動力モータ２６に分配する既存のハイブリッド形式の車両に、補助動力モータ５を付加する場合には、既存の車両ＥＣＵ２８から出力されるエンジン要求トルクを、さらに補助動力モータ５のモータ要求トルクとエンジン１のエンジン要求トルクとに簡単に分配することができる。この場合、既存のハイブリッド形式の車両に対する変更が少なくなり、補助動力モータ５の付加に必要な工数および費用を低減することができる。

前記制御部２９は、前記車両４の制動時または減速時に、前記ＳＯＣ検出手段２７で検出される前記ＳＯＣの値が定められた上限値以下のとき、前記主動力モータ２６のトルクおよび前記補助動力モータ５のトルクで回生制動することにより、制動エネルギーを電力として回収させるようにしてもよい。
この構成の場合、車両４の制動時または減速時に主動力モータ２６および補助動力モータ５を用いて制動することができ、またＳＯＣの値を効率良く高めることが可能となる。

前記車両４が、前記エンジン１への燃料供給を停止する燃料供給停止手段３０を有し、前記制御部２９は、前記車両１の走行駆動の要求トルクが前記主動力モータ１と前記補助動力モータ５で負担可能なとき、前記燃料供給停止手段３０により前記エンジン１への燃料供給を停止させてもよい。
前記燃料供給停止手段３０により前記エンジン１への燃料供給を停止させた場合、より大きな燃費の改善効果を得ることが可能である。

この発明の車両動力補助システムは、走行駆動用のエンジンおよび主動力モータを備える車両に搭載される車両動力補助システムであって、前記車両の前後輪のいずれか一方または両方の内部にそれぞれ設けられて左右輪で独立して駆動トルクおよび回生トルクを発生する複数の補助動力モータと、前記主動力モータおよび前記補助動力モータに用いられる直流電源と、この直流電源のＳＯＣの値を検出するＳＯＣ検出手段と、前記エンジン、前記主動力モータ、および前記補助動力モータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記ＳＯＣ検出手段で検出された前記ＳＯＣの値が定められた値を超えているとき、前記車両の走行駆動の要求トルク、車速、前記エンジン回転速度、前記主動力モータの回転速度、および前記補助動力モータの回転速度の情報を用いて、前記エンジン、前記主動力モータ、および前記補助動力モータの各消費エネルギーの和である総消費エネルギーを低減するトルク指令値を計算し、前記主動力モータ、前記補助動力モータおよび前記エンジンのそれぞれに対して出力する制御部を有する。このため、車両の構造を変更することなく、要求トルクを満たしつつエンジントルクの負担を減らして、さらなる燃費の向上を図ることができる。

この発明の第１の実施形態に係る車両動力補助システムを備えた車両を概念的に示すブロック図である。 同車両の主動力モータの搭載位置の各例を同じ図内に示す説明図である。 同車両動力補助システムにおける補助動力モータを車輪用軸受に設置した例を車輪と共に示す垂直断面図である。 同車両動力補助システムの制御装置による力行・回生判断のフローチャートである。 力行時トルクを分配する過程の前段を示すフローチャートである。 力行時トルクを分配する過程の後段を示すフローチャートである。 回生時トルクを分配するフローチャートである。 各駆動源の回転速度とトルクに対する効率を示した効率マップの概念構成の説明図である。

［第１の実施形態］
この発明の第１の実施形態に係る車両動力補助システムを図１ないし図７と共に説明する。図１に示すように、この車両動力補助システムは、走行駆動用のエンジン１による力行に加え、主動力モータ２６による力行の走行で燃費の向上が可能な車両に、さらに補助動力モータ５により要求トルクを分配するシステムである。車両動力補助システムは、前記エンジン１または主動力モータ２６からなる主駆動源が、前輪または後輪または四輪のいずれの車両の場合にも適用が可能である。主駆動源は、前記エンジン１および主動力モータ２６のいずれであってもよく、また前記エンジン１および主動力モータ２６の両方であってもよい。図１において、図の左側が車両４の前側であり、同図は前輪駆動の車両に適用した例を示している。

この車両動力補助システムは、例えば、次のような条件を全て充足する車両において好適である。
・前輪駆動または後輪駆動などの残りの車輪である非駆動輪（従動輪）を有する。
・パワーステアリング、エア・コンディショナーなどの電装補機類を駆動するためのバッテリー（一般的に１２Ｖまたは２４Ｖ）より高電圧、大容量の走行駆動用バッテリーを有する。走行駆動用バッテリーは、一般的なハイブリッド車に搭載されている２００〜４００Vバッテリーであっても、また、電動システム用補助バッテリー（いわゆる４８Ｖバッテリー）であってもよい。
・従動輪に補助動力モータが一体となった車輪用軸受が備えられている。
・補助動力モータをコントロールする専用の制御用ＥＣＵが車体に搭載されており、前記制御用ＥＣＵと前記電動システム用補助バッテリーとが電気的に接続されている。

＜車両動力補助システムを備えた車両４について＞
図１に示すように、車両４の主駆動源であるエンジン１は、クラッチ２および変速機３を介して駆動輪６，６となる左右の車輪（図１の例では前輪）に機械的に接続されている。補助動力モータ５は従動輪７，７となる左右の車輪（図１の例では後輪）に搭載されている。「従動輪」は、この明細書ではエンジン１および主動力モータ２６のいずれにも機械的に連結されていない車輪を言う。
なお、補助動力モータ５は、エンジン１と連結された駆動輪６に搭載されてもよい。また主駆動源であるエンジン１および主動力モータ２６は、前後輪のいずれか一方を駆動してもよく、四輪を駆動してもよい。四輪駆動の場合、前後輪のいずれか一方をエンジン１で、他方を主動力モータ２６で駆動してもよい。

この車両動力補助システムは、主動力モータ２６および補助動力モータ５に用いられる直流電源８と、この直流電源８のＳＯＣの値を検出するＳＯＣ検出手段２７と、補助動力モータ５と、エンジン１、主動力モータ２６、および補助動力モータ５を制御する制御装置１０と、補助動力モータ５の回転角度を検出する角度検出器１１とを備える。補助動力モータ５は、従動輪７を支持する車輪用軸受９に設置されている。

直流電源８は、繰り返し充放電が可能な二次電池またはコンデンサが使用される。この直流電源８は、主動力モータ２６および補助動力モータ５の電源を兼ねているが、主動力モータ用の直流電源と、補助動力モータ５用の直流電源とを別々に設けることも可能である。この場合、ＳＯＣ検出手段２７は各直流電源にそれぞれ設けられ、主動力モータ用の直流電源の容量と、補助動力モータ５用の直流電源の容量とを考慮して両ＳＯＣ検出手段２７の検出値から計算したＳＯＣ、または定められた規則によって選ばれた両ＳＯＣ検出手段２７の検出値が、後の制御に用いられる。この場合に、補助動力モータ５用の直流電源に対して設けたＳＯＣ検出手段２７の検出値のみを用いるようにしてもよい。
ＳＯＣ検出手段２７で検出されるＳＯＣは、満充電から空充電までの充電の程度を表す値とされる。具体的には、直流電源８に蓄えられた電荷の量（単位[Ah]）につき、
ＳＯＣ＝（残容量[Ah]）/（満充電容量[Ah]）である。
直流電源８は、一般時に充電程度によって電圧が多少変化するため、ＳＯＣ検出手段２７は、直接的には電圧を検出することでＳＯＣを検出するものであってもよい。その場合に、ＳＯＣ検出手段２７の出力値は、ＳＯＣの値の代わりとなる電圧値であってもよい。

＜主動力モータ２６の搭載位置について＞
車両４における主動力モータ２６を搭載可能な位置は図１に示す位置以外にも様々な位置が採用できる。代表的な例を図２に併記し、車線部で示す。同図に示すように、主動力モータ２６を搭載可能な位置として、エンジン１と直結可能な位置であるエンジン１の両側の位置Ａ，Ｂ、変速機３の前段またな後段となる位置Ｃ，Ｄ、後輪７Ａの車軸外周の位置Ｅ等である。前輪６Ａおよび後輪７Ａは、変速機３を介してエンジン１で走行駆動される。
変速機３の前後段となる位置Ｃ，Ｄの場合、クラッチ２によりエンジン１と切り離すことが可能である。後輪７Ａの車軸外周の位置Ｅの場合、後輪７Ａを動作させ、減速走行で大きな回生エネルギーが回収可能である。図1では代表的な例として図２の位置Ａに搭載している。

＜車輪用軸受について＞
図３に示すように、車輪用軸受９は、固定輪である外輪１２と、複列の転動体１３と、回転輪である内輪１４とを有する。外輪１２に複列の転動体１３を介して内輪１４が回転自在に支持されている。内外輪１４，１２間の軸受空間には、グリースが封入されている。内輪１４は、外輪１２よりも軸方向のアウトボード側に突出した箇所にハブフランジ１４ａを有する。外輪１２は、インボード側の端部において、ナックル等の足回りフレーム部品Ｎｋにボルト１５で取付けられている。なおこの明細書において、車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の車幅方向中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。

ハブフランジ１４ａのアウトボード側の側面には、ブレーキロータ１６と従動輪７のホイール７ａとが軸方向に重なった状態で、ハブボルト１７により取り付けられている。ホイール７ａの外周に、車輪のタイヤ７ｂが取り付けられている。ホイール７ａの軸方向幅内に、車輪用軸受９全体が収まっている。

＜補助動力モータ等＞
補助動力モータ５は、駆動トルクおよび回生トルクを発生させる。この補助動力モータ５は、外輪１２の外周面に取付けられたステータ１８と、このステータ１８の外周側に位置する環状のロータ１９とを備える。この補助動力モータ５は、例えば、アウターロータ型のＳＰＭまたはＩＰＭ同期電動機である。同期電動機において、ステータ１８の巻き線形式として分布巻、集中巻の各形式が採用できる。

ステータ１８は、コアと、このコアの各ティースに巻回されたコイル（図示せず）とを有する。ロータ１９は、回転ケース２０と、この回転ケース２０の内周に設けられる磁性体と、この磁性体に設けられる図示外の永久磁石とを備え、回転ケース２０がハブフランジ１４ａに取付けられている。ハブフランジ１４ａの外周面に、例えば、嵌合、溶接、または接着等により、回転ケース２０のアウトボード側の内周面が固定されている。なお、補助動力モータ５は、同期電動機に限定されるものではなく、例えば、誘導電動機、直流電動機等、電気エネルギーと回転エネルギーを相互に変換できればよく、変速機構を備えてもよい。

角度検出器１１は、例えば、ハブフランジ１４ａと外輪１２との間に設置され、補助動力モータ５の回転角度を検出する。角度検出器１１は、レゾルバ、光学式エンコーダ、磁気式エンコーダ、ホールセンサ、ＭＲセンサ等を使用し得る。

＜制御系について＞
図１に示すように、制御装置１０は、車両４の各制御および検出を行う装置の総称であり、電力変換回路２１と、車両情報検出器２２と、電流検出器２３と、速度演算器２４と、制御器２５と、車両ＥＣＵ２８とを備える。車両ＥＣＵ２８は、車両４の全般的な統括制御や協調制御を行う制御手段であり、ＶＣＵとも称される。制御器２５は、例えば専用のＥＣＵである。
直流電源８は、同図の例では、左右の補助動力モータ５，５および主動力モータ２６に共通に用いられる電源である。直流電源８は、主動力モータ２６および左右の補助動力モータ５，５毎に設けられた電力変換回路２１，２１，２１をそれぞれ介して、主動力モータ２６、および補助動力モータ５，５に接続されている。
電力変換回路２１は、直流電源８からの直流電力を各モータ５，５，２６の仕様に応じた交流電力に変換し、各モータ５，５，２６で発生した回生電力である交流電力を、直流電源８と同電圧の直流電力に変換する。補助動力モータ５、主動力モータ２６が三相交流電動発電機であれば、電力変換回路２１は、直流と三相交流を相互に変換するインバータである。制御器２５は、車両ＥＣＵ２８などからの指令に従い、内蔵のプログラム等により定められた制御によって電力変換回路２１を制御するマイクロコンピュータなどの弱電回路である。電力変換回路２１とこれを制御する制御器２５とが共通の筐体（図示せず）に収められてその全体を「インバータ装置」あるいは「インバータ」と称される場合がある。

速度演算器２４は、角度検出器１１，１１より二つの補助動力モータ５，５の回転角度をそれぞれ取得し、補助動力モータ５，５のモータ回転速度および車両の走行速度（車速）を演算する。これらモータ回転速度および車速は制御器２５に与えられる。電流検出器２３は補助動力モータ５の電流を検出し、検出された電流は制御器２５に与えられる。制御器２５において、電流検出器２３より出力された電流値から補助動力モータ５のトルクを算出することも可能である。

車両情報検出器２２は、車速、車両４の要求トルク（アクセル開度）、エンジン１の回転速度、クラッチ２の開閉、変速機３の変速シフト、エンジン１の燃料消費量、エンジン要求トルク等の車両ＥＣＵ２８から出力される情報が入力され、入力された情報は制御器２５に与えられる。車両情報検出器２２は、例えば、実際に自動車に実装されている車両用自己診断システム等を流用または兼用してもよい。

制御器２５および車両ＥＣＵ２８は、車両動力システムの制御部２９を構成する。制御器２９は、基本的には、車両ＥＣＵ２８を介して車両４のアクセル開度から車両４の走行駆動の要求トルクを取得し、要求トルクに応じてエンジン１と主動力モータ２６を駆動するトルク指令値を生成する。制御器２９は、このとき、前記要求トルクを、一般的なハイブリッド車におけるトルク分配規則を用いて、エンジン１へのトルク指令値（エンジン要求トルク）と主動力モータ２６へのトルク指令値（モータ要求トルク）に分配する。例えば、通常の低速走行時は主動力モータ２６のみにトルク指令値を出力し、ある程度車速が上がるとエンジン１のみ、またはエンジン１と主動力モータ２６の両方にトルク指令値を出力する。大きなトルクが必要な加速時などにはエンジン１と主動力モータ２６の両方に分配してトルク指令値を出力するなどの制御を行う。

制御部２９は、このような通常のハイブリッド車で行われる制御に加え、補助動力モータ５に、エンジン要求トルクの一部をモータ要求トルクとして与える制御を行う。この場合に、概略を説明すると、次の各制御（１）〜（６）を行う。これらの制御の具体例は、後に説明する。
（１）前記ＳＯＣ検出手段２７で検出された前記ＳＯＣの値が定められた値を超えているとき、前記車両４の走行駆動の要求トルク、車速、前記エンジン回転速度、前記主動力モータ２６の回転速度、および前記補助動力モータ５の回転速度の情報を用いて、前記エンジン１、前記主動力モータ２６、および前記補助動力モータ５の各消費エネルギーの和である総消費エネルギーを低減するトルク指令値を計算し、前記主動力モータ２６、前記補助動力モータ５および前記エンジン１のそれぞれに対して出力する。

（２）前記制御部２９は、前記ＳＯＣの値が定められた値を超えているとき、前記要求トルクを、前記エンジン１、前記主動力モータ２６、および前記補助動力モータ５が出力するトルクの和で満たす範囲で、前記エンジン１のエネルギー消費量と前記補助動力モータ５のエネルギー消費量の和が最小となるように、前記エンジン１と前記補助動力モータ５に対してそれぞれトルク指令値を出力する。

（３）前記制御装置１０は、前記エンジン１の回転速度およびトルクに対する効率を示したエンジン効率マップＭＰｅ、前記補助動力モータ５の回転速度およびトルクに対する効率を示したモータ効率マップＭＰｍ_２を記憶する記憶手段Ｍｒを備え、前記各効率マップＭＰｅ，ＭＰｍ_２に基づいて、前記エンジン１および前記補助動力モータ５の各消費エネルギーの和を求めるようにしてもよい。
なお、さらに、前記主動力モータ２６の回転速度およびトルクに対する効率を示した主動力モータ効率マップＭＰｍ_１を前記手段Ｍｒに備えるようにしてもよい。

（４）前記制御部２９は、制御器２５と、この制御器２５の上位の制御手段である車両ＥＣＵ２８とを有し、前記制御器２５は、前記車両ＥＣＵ２８から出力される前記要求トルクのうちのエンジン要求トルク（エンジントルク指令値）を、さらに前記補助動力モータ５のモータ要求トルク（トルク指令値）と前記エンジン１の（エンジン要求トルクトルク指令値）とに分配する。

（５）前記制御部２９は、前記車両４の制動時または減速時に、前記ＳＯＣ検出手段２７で検出される前記ＳＯＣの値が定められた上限値以下のとき、前記主動力モータ２６のトルクおよび前記補助動力モータ５のトルクで回生制動することにより、制動エネルギーを電力として回収させる。

前記車両４が、前記エンジン１への燃料供給を停止する燃料供給停止手段３０を有し、前記制御部２９は、前記要求トルクが前記主動力モータ１と前記補助動力モータ５で負担可能なとき、前記燃料供給停止手段３０により前記エンジン１への燃料供給を停止させる。
燃料供給停止手段３０により前記エンジン１への燃料供給を停止させる場合、より大きな燃費の改善効果を得ることが可能である。

＜制御内容の具体例＞
以下では、車両４の要求トルクをエンジン要求トルクと主動力モータ２６へのモータ要求トルクとに分配する手順、およびその分配されたエンジン要求トルク（エンジントルク指令値）を車両ＥＣＵ２８から取り込んだ後、そのエンジン要求トルク（エンジントルク指令値）を用いて、エンジン１と補助動力モータ５の各要求トルク（トルク指令値）を算出する方法について述べる。
車両４の要求トルクを主動力モータ２６と補助動力モータ５で負担可能な場合、エンジン１への燃料供給を停止させる燃料供給停止手段（フューエルカット機能）３０を有する車両であれば、より大きな燃費改善効果を得ることが可能である。

以下の説明において、トルク間演算またはトルクの比較については、説明を簡略化するためにギア比を記載していない。例えば、エンジントルクＴ_ｅとモータトルクＴ_ｍ、エンジンからモータまでのギア比をｉ_ｅｍとするとＴ_ｅ＜Ｔ_ｍ・ｉ_ｅｍといった比較があれば、簡略化しＴ_ｅ＜Ｔ_ｍと表記している。

＜力行・回生の判断＞
車両情報検出器２２から検出した車両４の要求トルクから、制御を決定する方法を示す。
図４は、この車両動力補助システムの制御装置の制御部２９による力行・回生判断のフローチャートである。図１を適宜参照しつつ説明する。
まず、制御部２９は要求トルクＴ_ｉの正負を確認する（ステップＳ１）。要求トルクが正のとき（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御部２９は、現在のＳＯＣの値Ｑ_ｎと、ＳＯＣの上限設定値Ｑ_ｕを比較する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、Ｑ_ｎ＞Ｑ_ｕの場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、後述する力行トルク計算を行い（ステップＳ５）、Ｑ_ｎ≦Ｑ_ｕの場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ３に移行する。

ステップＳ３において、制御部２９は、現在のＳＯＣの値Ｑ_ｎと、ＳＯＣの下限設定値Ｑ_ｌを比較する。Ｑ_ｎ＞Ｑ_ｌの場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、力行トルク計算を行い（ステップＳ５）、Ｑ_ｎ≦Ｑ_ｌの場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、モータの制御を停止する（ステップＳ７）。
ステップＳ１において、要求トルクＴ_ｉ≦０の場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、制御部２９は、現在のＳＯＣの値Ｑ_ｎと、ＳＯＣの上限設定値Ｑ_ｕを比較する（ステップＳ４）。Ｑ_ｎ≦Ｑ_ｕの場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、後述する回生トルク計算を行い（ステップＳ６）、Ｑ_ｎ＞Ｑ_ｕの場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、モータの制御を停止する（ステップＳ７）。

＜力行時のトルク分配の概要＞
力行時はドライバの要求トルク（車両４の要求トルク）を、主動力モータ２６のモータ要求トルクとエンジン要求トルクに分配し、さらにそのエンジン要求トルクを補助動力モータトルクとエンジントルクに最適に分配する。
燃料供給停止手段３０を搭載している車両４を想定した場合の、制御部２９（図１）が力行時トルクを分配するアルゴリズムフローチャートを図５Ａ、図５Ｂに示す。
演算の手順として、まず主動力モータトルクを算出し、主動力モータトルクだけでは不足するトルクから補助動力モータトルクを算出し、残りのトルクをエンジントルクとしている。
なお、フューエルカット機能（燃料供給停止手段３０）を備える車両４で要求トルクをモータトルクのみで負担可能と判断した場合は、フューエルカット機能によりエンジン１の燃料供給を停止する。エンジントルクと主動力モータトルクは、共に、エンジン１、主動力モータ２６の搭載位置によって、変速機およびデファレンシャルギアのギア比、効率を考慮した上での車軸端の消費エネルギーを算出するものとする。

＜力行トルク計算 図５Ａ、図５Ｂ＞
主動力モータ２６のトルクを制御部２９が算出するアルゴリズムの一例を以下に説明する。概要を説明すると、Ｎ回の繰り返し処理を実施するためのループカウンタｘに初期値１を設定する（ステップａ１）。車両情報検出器１０８から検出された要求トルクＴ_ｉから、総消費エネルギーが最小となる主動力モータ２６のモータトルクとエンジントルクを算出する（ステップａ２〜ａ２１）。

補助動力モータ５のトルクを算出するアルゴリズムは、主動力モータ２６のトルクを制御部２９が算出する上記アルゴリズムと同様である。
以下、主動力モータ２６のトルクを算出するアルゴリズムについて説明する。
Ｎ回の演算回数の繰り返し処理を実施するためループカウンタｘに初期値「１」を設定する。制御部２９は、前記主動力モータ２６の力行トルク計算時に算出されたエンジントルクＴ_ｅを要求トルクＴ_ｉとし、総消費エネルギーが最小となる補助動力モータ５のモータトルクＴｍとエンジントルクＴｅを算出する。
なお、図５Ａ、図５Ｂ、図６に示すアルゴリズムにおいて、「モータ」は、主動力モータ２６とエンジン１とのトルク分配に適用する場合は主動力モータ２６を、エンジン１の要求トルクをエンジン１と補助動力モータ５とに分配する場合はと補助動力モータ５をそれぞれ示す。

＜力行トルク計算 ステップ毎＞
以下に算出方法を図５Ａ、図５Ｂと共に、ステップ毎に示す。
ステップａ１で、Ｎ回の繰り返し処理をするためのループカウンタｘへ初期値「１」を設定する。演算回数「Ｎ」は任意に設定され、大きいほど計算の精度が上がるが、演算時間が長くなる。
ステップａ２では、ドライバーの要求トルクＴ_ｉのうち、補助動力モータ５に分配するモータ要求トルクＴ_ｍｉを、Ｔ_ｍｉ＝Ｔ_ｉ／Ｎ・ｘと仮定する。
この仮定したモータ要求トルクＴ_ｍｉとモータ最大トルクＴ_ｍｍａｘとを比較する（ステップａ３）。モータ最大トルクＴ_ｍｍａｘは、補助動力モータ５が出力可能な最大のトルクとして設計されている値である。
Ｔ_ｍｉ≦Ｔ_ｍｍａｘの場合（ステップａ３：Ｙｅｓ）、ステップａ４に進み、補助動力モータ５のモータトルクＴ_ｍを、次式（１）で定める。
Ｔ_ｍ＝Ｔ_ｍｉ …式（１）
なお、Ｔ_ｍｉ＝Ｔ_ｉ／Ｎ・ｘ である。
Ｔ_ｍｉ＞Ｔ_ｍｍａｘの場合（ステップａ３：Ｎｏ）、ステップａ５に進み、補助動力モータ５のモータトルクＴ_ｍを、次式（２）で定める。
Ｔ_ｍ＝Ｔ_ｍｍａｘ …式（２）

ステップａ４、ステップａ５から、いずれもステップａ６に進み、補助動力モータ５のモータ消費エネルギーＰ_ｍを算出する。モータ消費エネルギーＰ_ｍの算出は、次式（３）で行う。
Ｐ_ｍ＝Ｔ_ｍ×ω_ｍ／η_ｍ …式（３）
ω_ｍはモータ回転速度であり、速度演算器２４で演算され制御器２５に出力される。
η_ｍは、各種の効率から総合的に定まる効率であり、モータ効率、インバータ効率、バッテリー効率、ギア効率を含む。ギア効率は、主動力モータ２６の搭載位置によって主動力モータ２６と補助動力モータ５間にトランスミッション、デファレンシャルギアがある場合のギア効率である。
効率に関しては予め効率マップを作成しておく。この効率マップは、例えば、制御部２９のメモリ（記憶手段）Ｍｒにそれぞれ記憶されている。

図７は、前記効率マップの概念を示す一例であり、効率を示す内容については、図示を省略している。同マップは、主動力モータ２６、補助動力モータ５、およびエンジン１のそれぞれにつき、回転速度とトルクで定まる効率、すなわち各モータの効率を示したモータ効率マップＭＰｍ_１、ＭＰｍ_２およびエンジン効率を示したエンジン効率マップＭＰｅである。横軸に回転速度、縦軸にトルクを示し、これら回転速度とトルクとで定まる効率が示されている。主動力モータ２６、補助動力モータ５、およびエンジン１の効率は、一つのマップ上に重ねて表示しても、それぞれ別となる３つ、または２種についてまとめた２つのマップとしてもよい。
同マップＭＰｍ_１、ＭＰｍ_２、ＭＰｅによると、主動力モータ２６の回転速度とトルクから主動力モータ２６の効率が、補助動力モータ５の回転速度とトルクから補助動力モータ５の効率が、エンジン１の回転速度とトルクからエンジン１の効率がそれぞれ読み取れる。

モータ消費エネルギーＰ_ｍの算出例を以下に示す。エンジン消費エネルギーにも以下の算出手順を適用可能である。

モータ消費エネルギーＰｍ算出例
モータ回転速度 = 1000 rpm ＝ 1000 * 2π/60 rad/s
モータトルク = 50 Nm
モータ効率η_ｍは図７のモータ効率マップより算出する。
⇒モータ効率 = 60 % の場合
Pm = 50 * 1000 * 2π/60 ÷ 60/100

次に、ステップａ７に進み、エンジン要求トルクＴ_ｅｉを次式（４）に従って算出する。
Ｔ_ｅｉ＝Ｔ_ｉ−Ｔ_ｍ …式（４）
算出したエンジン要求トルクＴ_ｅｉとエンジン最大トルクＴ_ｅｍａｘとを比較する（ステップａ８）。
Ｔ_ｅｉ≦Ｔ_ｅｍａｘの場合（ステップａ８：Ｙｅｓ）、エンジントルクＴ_ｅを次式（５）で算出する（ステップａ９）。
Ｔ_ｅ＝Ｔ_ｅｉ …式（５）
Ｔ_ｅｉ＞Ｔ_ｅｍａｘの場合（ステップａ８：Ｎｏ）、エンジントルクＴ_ｅを次式（６）で算出する（ステップａ１０）。
Ｔ_ｅ＝Ｔ_ｅｍａｘ …式（６）
ステップａ９またはステップａ１０でエンジントルクＴ_ｅを算出した後、エンジン消費エネルギーＰ_ｅを次式（７）で算出する（ステップａ１１）。
Ｐ_ｅ＝Ｔ_ｅ×ω_ｅ／η_ｅ …式（７）
式（７）の目標トルクエンジン回転速度ω_ｅは、車両情報検出器２２で検出され制御器２５に出力される。式（７）のエンジン効率η_ｅは、前記マップから得るが、エンジン１、補助動力モータ５間にあるギア効率を含む。ギアは変速機およびデファレンシャルギアを含む。

次に、総消費エネルギーＰ_ｓを次式（８）で算出する（ステップａ１２）。
Ｐ_ｓ＝Ｐ_ｅ＋Ｐ_ｍ …式（８）
式（８）に示すように、モータ消費エネルギー（バッテリー消費エネルギー）Ｐ_ｍとエンジン消費エネルギーＰ_ｅの和を総消費エネルギーＰ_ｓとする。
このように総消費エネルギーＰ_ｓを算出した後、ステップａ１３で、ループカウンタが１〜ｘ−１の総消費エネルギーＰ_ｓと比較して最小値の時のモータトルクＴ_ｍとエンジントルクＴ_ｅをメモリＭｒに記録する（ステップａ１３）。
次に、モータトルクＴ_ｍとモータ最大トルクＴ_ｍｍａｘとを比較する（ステップａ１４）。Ｔ_ｍ＜Ｔ_ｍｍａｘの場合（ステップａ１４：Ｙｅｓ）、ループカウンタｘを、ｘ＝ｘ＋１とする（ステップａ１５）。
Ｔ_ｍ≧Ｔ_ｍｍａｘの場合（ステップａ１４：Ｎｏ）、ステップａ１７に移行する。

前記ステップａ１５の後、ループカウンタｘと繰り返し回数Ｎを比較する（ステップａ１６）。
ｘ≦Ｎの場合（ステップａ１６：Ｎｏ）、ステップａ２に戻る。
ｘ＞Ｎの場合（ステップａ１６：Ｙｅｓ）、ステップａ１７（図５Ｂ）に移行する。
すなわち、ループカウンタｘが繰り返し回数Ｎに達するか、モータトルクＴ_ｍがモータ最大トルクＴ_ｍｍａｘ以上になるまで、ステップａ２〜ａ１６までの処理を繰り返す。

この後、ステップａ１７でフューエルカット機能の有無を確認する。
フューエルカット機能がない場合（ステップａ１７：Ｎｏ）はステップａ２１に進む。
フューエルカット機能が有る場合（ステップａ１７：Ｙｅｓ）、メモリ等に記録したエンジントルクＴ_ｅが零以上を超えるか否かを確認する（ステップａ１８）。
Ｔ_ｅ≦０の場合（ステップａ１８：Ｎｏ）、フューエルカットオン指令、つまりエンジン１への燃料供給を停止させる指令を出力する（ステップａ１９）。
Ｔ_ｅ＞０の場合（ステップａ１８：Ｙｅｓ）、フューエルカットオフ指令を出力するステップａ２０）。
このように、フューエルカット機能の有無を確認し（ステップａ１７）、フューエルカットがない場合、およびフューエルカット機能があってフューエルカットオン指令またはフューエルカットオフ指令をエンジントルクＴ_ｅに応じて行った後、ステップａ２１において、記録したモータトルクＴ_ｍとエンジントルクＴ_ｅを出力する。
以上のように、力行時のトルク分配を行う。

なお、ここでは計算手順の一例を示したが、二分法またはニュートン法などの数値計算法を適用すれば、解の精度および計算速度をさらに向上させることができる。本実施形態は、主動力モータ２６を既に搭載している車両４に対して補助動力モータ５を追加して搭載することを想定している。このため、補助動力モータ５を追加する前の原形車両では、車両ＥＣＵ２８により、要求トルクがエンジントルクと主動力モータトルクに分配される。

この計算で算出されるエンジントルクをさらに上記と同じ手順で補助動力モータトルクとエンジントルクに分配する方法を採れば、各駆動源への要求トルクを容易に決定することができる。また、要求トルクをエンジン１と主動力モータ２６に分配する既存のハイブリッド車両に補助動力モータ５を付加する場合には、既存の車両ＥＣＵ２８から出力されるエンジントルク指令値に基づき、このエンジントルク指令値をさらに補助動力モータトルクとエンジントルクに分配してもよい。この方法によれば、既存の車両に対する変更が少なくなり、補助動力モータ５の付加に必要な工数および費用を低減することができる。

図５Ａ，図５Ｂのフローチャートで用いる前記計算式、条件式、および各符号の意味を纏めて次に示す。
Ｔ_ｍｉ≦Ｔ_ｍｍａｘの場合
Ｔ_ｍ＝Ｔ_ｍｉ …式（１）
（Ｔ_ｍ＝Ｔ_ｉ／Ｎ・ｘ ）
Ｔ_ｍｉ＞Ｔ_ｍｍａｘの場合
Ｔ_ｍ＝Ｔ_ｍｍａｘ …式（２）
Ｐ_ｍ＝Ｔ_ｍ×ω_ｍ／η_ｍ …式（３）
Ｔ_ｅｉ＝Ｔ_ｉ−Ｔ_ｍ …式（４）

Ｔ_ｅｉ≦Ｔ_ｅｍａｘの場合
Ｔ_ｅ＝Ｔ_ｅｉ …式（５）
Ｔ_ｅｉ＞Ｔ_ｅｍａｘの場合
Ｔ_ｅ＝Ｔ_ｅｍａｘ …式（６）
Ｐ_ｅ＝Ｔ_ｅ×ω_ｅ／η_ｅ …式（７）
Ｐ_ｓ＝Ｐ_ｅ＋Ｐ_ｍ …式（８）

Ｔ_ｉ：要求トルク
Ｔ_ｍｉ：モータ要求トルク
Ｔ_ｍｍａｘ：モータ最大トルク
Ｔ_ｍ：モータトルク
Ｐ_ｍ：モータ消費エネルギー（バッテリー消費エネルギー）
Ｔ_ｅｉ：エンジン要求トルク
Ｔ_ｅｍａｘ：エンジン最大トルク
Ｔ_ｅ：エンジントルク
Ｐ_ｅ：エンジン消費エネルギー
Ｐ_ｓ：総消費エネルギー
Ｎ：演算回数
ω_ｍ：モータ回転速度
ω_ｅ：目標トルクエンジン回転速度
η_ｍ：モータ効率
η_ｅ：エンジン効率

＜回生トルク計算＞
制御部２９は、車両情報検出器２２から検出された要求トルクＴ_ｉをモータトルク、エンジントルク、ブレーキトルクに分配する。この算出方法を以下に示す。なお、以下のアルゴリズムでは制動方向のトルクを正としており、最大トルクは制動方向の最大値である。要求トルクを主動力モータトルクとエンジントルクおよびブレーキトルクに分配した後、エンジントルクとブレーキトルクが零でない場合にはこれをエンジントルク、補助動力モータトルク、ブレーキトルクに再度同じ手順で分配してもよい。また、要求トルクをエンジン１と主動力モータ２６に分配する既存のハイブリッド車両に補助動力モータ５を付加する場合には、既存の車両ＥＣＵ２８から出力されるエンジントルク指令値に基づき、このエンジントルク指令値をさらに補助動力モータトルクとエンジントルクに分配してもよい。この方法によれば、既存の車両に対する変更が少なくなり、補助動力モータ５の付加に必要な工数および費用を低減することができる。

図６は、制御部２９が行う回生トルク計算のアルゴリズムを示す。回生トルク計算では、まずフューエルカット機能の有無を確認する（ステップｂ１）。
フューエルカット機能が有る場合（ステップｂ１：Ｙｅｓ）、フューエルカットオン指令令を出力し（ステップｂ２）、ステップｂ３に移行する。
フューエルカット機能が無い場合、直接にステップｂ３に移行する。
ステップｂ３において、要求トルクＴ_ｉとモータ最大トルクＴ_ｍｍａｘを比較する。
Ｔ_ｉ≦Ｔ_ｍｍａｘの場合（ステップｂ３：Ｙｅｓ）、モータトルクＴ_ｍを次式（９）で算出する（ステップｂ４）。
Ｔ_ｍ＝Ｔ_ｉ …式（９）
Ｔ_ｉ＞Ｔ_ｍｍａｘの場合（ステップｂ３：Ｎｏ）、モータトルクＴ_ｍを次式（１０）で算出する（ステップｂ５）。

Tei = Ti-Tm …式（１０）

このように式（９）または式（１０）で算出した算出したモータトルクを出力する（ステップｂ６）。

次に、エンジン要求トルクＴ_ｅｉを次式（１１）に従って算出する（ステップｂ７）。
Ｔ_ｍ＝Ｔ_ｍｍａｘ …式（１１）
算出したエンジン要求トルクＴ_ｅｉとエンジン最大トルクＴ_ｅｍａｘとを比較する（ステップｂ８）。
ステップｂ８において、Ｔ_ｅｉ≦Ｔ_ｅｍａｘの場合（ステップｂ８：Ｙｅｓ）、エンジントルクＴ_ｅを式（１２）で算出する（ステップｂ９）。
Ｔ_ｅ＝Ｔ_ｅｉ …式（１２）
Ｔ_ｅｉ＞Ｔ_ｅｍａｘの場合（ステップｂ８：Ｎｏ）、エンジントルクＴ_ｅを式（１３）で算出する（ステップｂ１０）。
Ｔ_ｅ＝Ｔ_ｅｍａｘ …式（１３）
その後、前記のように算出したエンジントルクを出力する（ステップｂ１１）。
次に、ブレーキトルクを次式（１４）で算出し（ステップｂ１２）、算出したブレーキトルクを出力する（ステップｂ１３）。
Ｔ_ｂ＝Ｔ_ｉ−Ｔ_ｍ−Ｔ_ｅ …式（１４）

図６のフローチャートで用いる前記計算式、条件式、および各符号の意味を纏めて次に示す。
Ｔ_ｉ≦Ｔ_ｍｍａｘの場合
Ｔ_ｍ＝Ｔ_ｉ …式（９）
Ｔ_ｉ＞Ｔ_ｍｍａｘの場合
Ｔ_ｍ＝Ｔ_ｍｍａｘ …式（１０）
Ｔ_ｅｉ＝Ｔ_ｉ−Ｔ_ｍ …式（１１）
Ｔ_ｅｉ≦Ｔ_ｅｍａｘの場合
Ｔ_ｅ＝Ｔ_ｅｉ …式（１２）
Ｔ_ｅｉ＞Ｔ_ｅｍａｘの場合
Ｔ_ｅ＝Ｔ_ｅｍａｘ …式（１３）
Ｔ_ｂ＝Ｔ_ｉ−Ｔ_ｍ−Ｔ_ｅ …式（１４）

Ｔ_ｉ：要求トルク
Ｔ_ｍｍａｘ：モータ最大トルク
Ｔ_ｍ：モータトルク
Ｔ_ｅｉ：エンジン要求トルク
Ｔ_ｅｍａｘ：エンジン最大トルク
Ｔ_ｂ：ブレーキトルク
Ｔ_ｅ：エンジントルク

＜作用効果＞
この構成によると、AT/MT車問わず、主駆動源としてエンジン１と主動力モータ２６を搭載する車両４において、主動力モータ２６がドライバからの要求トルクを満たさない場合、要求トルクと主動力モータ２６のトルク差を従動輪７に搭載した補助動力モータ５が補うことで、更なる燃費改善が可能となる。従動輪７に搭載した補助動力モータ５では、クラッチを介さず直接的にトルク差を補助するため、クラッチやデファレンシャルギアの損失を考慮する必要がない。したがって、この実施形態は、燃費性能向上に対して効果的である。また、要求トルクを主動力モータ２６と補助動力モータ５で負担可能な場合、エンジン１の燃料供給を停止させる機能（フューエルカット）を持つ車両４であれば、より大きな燃費改善効果を得ることが可能である。また、既存のハイブリッド車両に搭載する場合に、補助動力モータ５は搭載前の原形システムにより算出された目標エンジントルクの一部を分担するので、制御系の調整を簡略化できる。

この実施形態の車両動力補助システムによれば、上記のように駆動源としてエンジン１と主動力モータ２６に加えて従動輪７に補助動力モータ５とを設置した車両４において、
直流電源８のＳＯＣに応じて、各駆動源をトルク分配を適切に制御することで、車両の構造を変更することなく、要求トルクを満たしつつエンジントルクの負担を減らして、さらなる燃費の向上を図ることができる。

ＳＯＣ検出手段２７は直流電源８のＳＯＣの値を検出する。制御部２９は、ＳＯＣの値が定められた値を超えているとき、車両４の走行駆動の要求トルク、車速、エンジン回転速度、主動力モータ２６の回転速度、および補助動力モータ５の回転速度の情報を用いて、エンジン１、主動力モータ２６、および補助動力モータ５の各消費エネルギーの和である総消費エネルギーを低減するトルク指令値を、主動力モータ２６、補助動力モータ５およびエンジン１のそれぞれに対して出力する。
前記車両１は、エンジン１による力行に加え、主動力モータ２６による力行の走行で、燃費の向上が可能であるが、さらに補助動力モータ５を用い、車両４の走行駆動の要求トルクに対し、前記エンジン１、主動力モータ２６、および補助動力モータ５の総消費エネルギーを低減するトルク指令値を計算し出力するため、エンジン１、主動力モータ２６、および補助動力モータ５をそれぞれ効率的に用い、エンジン１や主動力モータ２６のトルクの負担を減らして、総消費エネルギーを低減させることで、さらなる燃費の向上を図ることができる。この制御は、直流電源８のＳＯＣ（バッテリー充電率）が十分にあるときに行うため、直流電源８の残容量の不足の問題を生じない。
補助動力モータ５は車輪の内部に設けられるため、車両の構造を変更することなく適用できる。補助動力モータ５は、左右輪で独立して制駆動可能なため、左右輪に駆動力差に与えて操舵の補助を行うことも可能である。

補助動力モータ５が従動輪７に設置されている場合、車体の足回りの構造等を変更することなく、この補助動力モータ５を前記車輪用軸受９に設置することが、駆動輪６に設置する場合よりも簡単である。また、駆動輪６の駆動と、補助動力モータ５を備えた従動輪７の駆動を適宜に組み合わせることで、操舵補助等が行える。

前記制御部２９は、前記ＳＯＣの値が定められた値を超えているとき、前記要求トルクを、前記エンジン１、前記主動力モータ２６、および前記補助動力モータ５が出力するトルクの和で満たす範囲で、前記エンジン１のエネルギー消費量と前記補助動力モータ５のエネルギー消費量の和が最小となるように、前記エンジン１と前記補助動力モータ５に対してそれぞれトルク指令値を出力する。
この場合、ＳＯＣの値が十分にあるとき、エンジン１のエネルギー消費量と前記補助動力モータ５のエネルギー消費量の和が最小となるように制御し、主動力モータ２６を主に用いるようにするため、エンジントルクの負担を減らして、さらなる燃費の向上を図ることができる。
補助動力モータ５のトルクおよびエネルギー消費量は小さいため、要求トルクに対して、エンジン１および補助動力モータ５の合計トルクと、主動力モータ２６のトルクとに分けて制御するようにする方が、主動力モータ２６による様々な制御が簡素に行える。

前記制御装置１０は、前記のように、エンジン１の回転速度およびトルクに対する効率を示したエンジン効率マップＭＰｅ、前記補助動力モータ５の回転速度およびトルクに対する効率を示したモータ効率マップＭＰｍ_２を記憶する記憶手段Ｍｒを備え、前記各効率マップＭＰｅ、ＭＰｍ_１に基づいて、前記エンジン１および前記補助動力モータ５の各消費エネルギーの和を求める。
このように予め作成している効率マップを用いることにより、エンジン１と補助動力モータ５の消費エネルギーの和を簡易に且つ迅速に求めることができる。

要求トルクをエンジン１と主動力モータ２６に分配する既存のハイブリッド形式の車両に、補助動力モータ５を付加する場合には、既存の車両ＥＣＵ２８から出力されるエンジントルク指令値を、さらに補助動力モータ５のトルク指令値とエンジン１のトルク指令値とに簡単に分配することができる。この場合、既存のハイブリッド形式の車両に対する変更が少なくなり、補助動力モータ５の付加に必要な工数および費用を低減することができる。

前記制御部２９は、前記車両４の制動時または減速時に、前記ＳＯＣ検出手段２７で検出される前記ＳＯＣの値が定められた上限値以下のとき、前記主動力モータ２６のトルクおよび前記補助動力モータ５のトルクで回生制動することにより、制動エネルギーを電力として回収させる。この構成の場合、車両４の制動時または減速時に主動力モータ２６および補助動力モータ５を用いて制動することができ、またＳＯＣの値を効率良く高めることが可能となる。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…エンジン、４…車両、５…補助動力モータ、７…従動輪、８…直流電源、９…車輪用軸受、１０…制御装置、２５…制御器、２６…主動力モータ、２７…ＳＯＣ検出手段、２８…車両ＥＣＵ、２９…制御部、３０…燃料供給停止手段、Ｍｒ…メモリ（記憶手段）
、ＭＰｍ_１…モータ効率マップ（主動力モータ）、ＭＰｍ_２…モータ効率マップ（補助動力モータ）、ＭＰｅ…エンジン効率マップ

Claims (7)

1. 走行駆動用のエンジンおよび主動力モータを備える車両に搭載される車両動力補助システムであって、
   前記車両の前後輪のいずれか一方または両方の内部にそれぞれ設けられて左右輪で独立して駆動トルクおよび回生トルクを発生する複数の補助動力モータと、
   前記主動力モータおよび前記補助動力モータに用いられる直流電源と、
   この直流電源のＳＯＣの値を検出するＳＯＣ検出手段と、
   前記エンジン、前記主動力モータ、および前記補助動力モータを制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記ＳＯＣ検出手段で検出された前記ＳＯＣの値が定められた値を超えているとき、前記車両の走行駆動の要求トルク、車速、前記エンジン回転速度、前記主動力モータの回転速度、および前記補助動力モータの回転速度の情報を用いて、前記エンジン、前記主動力モータ、および前記補助動力モータの各消費エネルギーの和である総消費エネルギーを低減するトルク指令値を計算し、前記主動力モータ、前記補助動力モータおよび前記エンジンのそれぞれに対して出力する制御部を有する車両動力補助システム。
2. 請求項１に記載の車両動力補助システムにおいて、前記補助動力モータが、前記エンジンおよび前記主動力モータのいずれにも機械的に非連結な車輪である従動輪を支持する車輪用軸受に設置されている車両動力補助システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両動力補助システムにおいて、前記制御部は、前記ＳＯＣの値が定められた値を超えているとき、前記要求トルクを、前記エンジン、前記主動力モータ、および前記補助動力モータが出力するトルクの和で満たす範囲で、前記エンジンのエネルギー消費量と前記補助動力モータのエネルギー消費量の和が最小となるように、前記エンジンと前記補助動力モータに対してそれぞれトルク指令値を出力する車両動力補助システム。
4. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両動力補助システムにおいて、前記制御装置は、前記エンジンの回転速度およびトルクに対する効率を示したエンジン効率マップ、前記補助動力モータの回転速度およびトルクに対する効率を示したモータ効率マップを記憶する記憶手段を備え、
   前記制御装置は、前記各効率マップに基づいて、前記エンジンおよび前記補助動力モータの各消費エネルギーの和を求める車両動力補助システム。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両動力補助システムにおいて、前記制御部は上位の制御手段である車両ＥＣＵから出力される前記要求トルクのうちのエンジン要求トルクを、さらに前記補助動力モータのトルク指令値と前記エンジンのトルク指令値とに分配する車両動力補助システム。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両動力補助システムにおいて、前記制御部は、前記車両の制動時または減速時に、前記ＳＯＣ検出手段で検出される前記ＳＯＣの値が定められた上限値以下のとき、前記主動力モータのトルクおよび前記補助動力モータのトルクで回生制動することにより、制動エネルギーを電力として回収させる車両動力補助システム。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両動力補助システムにおいて、前記車両が、前記エンジンへの燃料供給を停止する燃料供給停止手段を有し、前記制御部は、前記車両の走行駆動の要求トルクが前記主動力モータと前記補助動力モータで負担可能なとき、前記燃料供給停止手段による前記エンジンへの燃料供給を停止させる車両動力補助システム。

Images