JP2023009645A - ハイブリッド全輪駆動車 - Google Patents

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JP2023009645A
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JP
Japan
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motor
generator
clutch
engine
torque
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JP2021113098A
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English (en)
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博 建川
Hiroshi Takekawa
聡宏 鍋島
Akihiro Nabeshima
法臣 大和田
Norishige Owada
毅 米田
Takeshi Yoneda
成希 高見
Shigeki Takami
克也 樋口
Katsuya Higuchi
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Subaru Corp
Original Assignee
Subaru Corp
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    • B60W40/12—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to parameters of the vehicle itself, e.g. tyre models
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    • B60W2040/1307—Load distribution on each wheel suspension
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Abstract

【課題】減速時に前輪で回生でき、かつ、ＥＶ走行から、エンジンを再始動してＨＥＶ走行に移る際に、理想的な前後駆動力配分を実現することが可能な２モータ式のハイブリッド全輪駆動車を提供する。【解決手段】ハイブリッド全輪駆動車１は、第２モータ・ジェネレータ１２と前輪との間に介装される第１クラッチ４２と、第２モータ・ジェネレータ１２と後輪との間に介装される第２クラッチ５１とを備える。ＨＥＶ－ＣＵ８０は、回生時に第１クラッチ４２を締結するとともに第２クラッチ５１を解放し、第２モータ・ジェネレータ１２によるＥＶ走行からＨＥＶ走行に移る際に、第１モータ・ジェネレータ１１を稼働してエンジン１０を再始動する一方、後輪の駆動トルクを維持しつつ、第２モータ・ジェネレータ１２で前輪の駆動トルクを補償するように、第１クラッチ４２、第２クラッチ５１の締結力、及び、第２モータ・ジェネレータ１２の出力トルクを調節する。【選択図】 図１

Description

本発明は、ハイブリッド全輪駆動車に関し、特に、２モータ式のハイブリッド全輪駆動車に関する。
近年、エンジンとモータ・ジェネレータ（電動モータ）とを併用することで車両の燃料消費率（燃費）を効果的に向上させることができるハイブリッド自動車（ＨＥＶ）が広く実用化されている。一方、従来から、急坂路や、凸凹の多い悪路、滑りやすい路面（例えば雪道や泥路）などでの走破性に優れる全輪駆動（ＡＷＤ）車（又は４輪駆動（４ＷＤ）車）が広く実用化されている。
ここで、前輪駆動用の２モータＨＥＶシステムと、後輪駆動用のモータとを組み合わせた３モータ式のハイブリッド全輪駆動システムが知られている。しかし、３モータ式のハイブリッド全輪駆動システムでは、部品数の増加やシステムの複雑化に伴うコストアップ、及び、重量やスピンロスの増大による燃費悪化が避けられない。そこで、部品数の増加やシステムの複雑化を回避し、重量やスピンロスの増大を抑えるために（すなわちコストアップや燃費悪化を抑制するために）、２モータで前後駆動力配分可能なハイブリッド全輪駆動システムが望まれていた。
このような２モータ式のハイブリッド全輪駆動システムとして、特許文献１には、前輪とトルク伝達可能に接続された第１電動機ＭＧ１と、後輪とトルク伝達可能に接続された第２電動機ＭＧ２との間に、差動機構と差動制限クラッチとを備えたハイブリッド全輪駆動システムが開示されている。
特許第５３１０７４６号公報
しかしながら、特許文献１に開示された２モータ式のハイブリッド全輪駆動システムの構成では、制動時に差動制限すると前後輪同時ロックによるスピンが起こりやすくなるため（すなわち差動制限の制約を受けるため）、制動時に荷重が移動する前輪から回生することが難しく、後輪からしか回生をとることができない。そのため、回生量が少なくなる（一般的に、前後輪の制動力比は、７：３～８：２である）。
また、モータ・ジェネレータによるモータ走行（ＥＶ走行）から、エンジンとモータ・ジェネレータとによるハイブリッド走行（ＨＥＶ走行）へ切り替えるとき、すなわち、第１電動機ＭＧ１でエンジンを再始動するときに、第１電動機ＭＧ１がエンジンの回転を持ち上げようとすると、その反力で前後輪に減速力が発生する。その反力を第２電動機ＭＧ２の出力で打ち消そうとすると、後輪の駆動力が増加して前後の駆動配分バランスが悪化し、例えば低μ路旋回中などにおいて車両挙動が不安定になりやすくなる（すなわち、車両がスピン傾向となる）。前後駆動力のアンバランスを抑えようとして差動制限トルクを与えると、例えば高μ路大転舵旋回においてタイトコーナブレーキング現象を増長させてしまうおそれがある。すなわち、ＥＶ走行から、エンジンを再始動して、ＨＥＶ走行に切り替えるときに、理想的な前後駆動力配分とすることができない。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、エンジンと２個のモータ・ジェネレータとを備える２モータ式のハイブリッド全輪駆動車において、減速時に前輪で回生でき、かつ、モータ・ジェネレータによるＥＶ走行（モータ走行）から、エンジンを再始動してエンジンとモータ・ジェネレータとによるＨＥＶ走行（ハイブリッド走行）に移る際に、理想的な前後駆動力配分を実現することが可能なハイブリッド全輪駆動車を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るハイブリッド全輪駆動車は、駆動力源として、エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、第２モータ・ジェネレータとを備えるハイブリッド全輪駆動車において、第２モータ・ジェネレータと前輪との間に介装される第１クラッチと、第２モータ・ジェネレータと後輪との間に介装される第２クラッチと、車両の走行状態に基づいて、エンジン、第１モータ・ジェネレータ、第２モータ・ジェネレータ、第１クラッチ、第２クラッチを制御するコントロールユニットとを備え、第１モータ・ジェネレータが、エンジンとトルク伝達可能に接続されるとともに、前輪とトルク伝達可能に接続されており、コントロールユニットが、回生時に、第１クラッチを締結するとともに第２クラッチを解放し、第２モータ・ジェネレータによるモータ走行からエンジンを再始動してハイブリッド走行に移る際に、第１モータ・ジェネレータを稼働してエンジンを再始動する一方、後輪の駆動トルクを維持しつつ第２モータ・ジェネレータで前輪の駆動トルクを補償するように、第１クラッチ、第２クラッチの締結力を調節するとともに、第２モータ・ジェネレータの出力トルクを調節することを特徴とする。
本発明に係るハイブリッド全輪駆動車によれば、回生時に、第１クラッチが締結されるとともに第２クラッチが解放される。そのため、第２モータ・ジェネレータと前輪とが直結され、前輪から回生エネルギを効率よく回収することができる。また、その際に、第２クラッチが解放されるため、差動制限トルクがゼロとなり、車両がスピン傾向になることを防止できる。
また、第２モータ・ジェネレータによるモータ走行（ＥＶ走行）からエンジンが再始動されてハイブリッド走行（ＨＥＶ走行）に移る際に、第１モータ・ジェネレータが稼働（駆動）されてエンジンが再始動される一方、後輪の駆動トルクを維持しつつ第２モータ・ジェネレータで前輪の駆動トルクを補償するように、第１クラッチ、第２クラッチの締結力が調節（制御）されるとともに、第２モータ・ジェネレータの出力トルクが調節される。そのため、例えば、第２クラッチを半クラッチ状態に制御して後輪へ適切なトルクを伝達しつつ、第１クラッチを締結することにより、第２モータ・ジェネレータの出力トルクを前輪へも伝えることができる。よって、第１モータ・ジェネレータを駆動し、エンジンの回転を持ち上げて、エンジンを再始動する際に、理想的な前後駆動力配分を維持しつつ、前輪に作用する反力を相殺することができる。
その結果、本発明によれば、エンジンと２個のモータ・ジェネレータとを備える２モータ式のハイブリッド全輪駆動車において、減速時に前輪で回生でき、かつ、モータ・ジェネレータによるＥＶ走行（モータ走行）から、エンジンを再始動してエンジンとモータ・ジェネレータとによるＨＥＶ走行（ハイブリッド走行）に移る際に、理想的な前後駆動力配分を実現することが可能となる。
実施形態に係るハイブリッド全輪駆動車の構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。 ＨＥＶ走行モードにおけるトルク伝達経路（トルクフロー）を示す図である。 ＨＥＶ走行モードにおける第１モータ・ジェネレータ、エンジン、前輪、第２モータ・ジェネレータ、後輪の回転状態（作動状態）を示す共線図（速度線図）である。 ＥＶ走行モードにおけるトルク伝達経路（トルクフロー）を示す図である。 ＥＶ走行モードにおける第１モータ・ジェネレータ、エンジン、前輪、第２モータ・ジェネレータ、後輪の回転状態（作動状態）を示す共線図（速度線図）である。 回生モードにおけるトルク伝達経路（トルクフロー）を示す図である。 回生モードにおける第１モータ・ジェネレータ、エンジン、前輪、第２モータ・ジェネレータ、後輪の回転状態（作動状態）を示す共線図（速度線図）である。 ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの切り替え時（エンジン再始動時）におけるトルク伝達経路（トルクフロー）を示す図である。 ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの切り替え時（エンジン再始動時）における第１モータ・ジェネレータ、エンジン、前輪、第２モータ・ジェネレータ、後輪の回転状態（作動状態）を示す共線図（速度線図）である。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
まず、図１を用いて、実施形態に係るハイブリッド全輪駆動車１の構成について説明する。図１は、ハイブリッド全輪駆動車１の構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。
エンジン１０のクランクシャフト１０ａには、一対のギヤ２１を介して、動力分割機構３０が接続されている。動力分割機構３０には、複数のギヤやシャフト等から構成され、駆動輪との間でトルクを伝達するドライブトレーン１５、及び、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ）１１が接続されている。動力分割機構３０は、例えば、サンギヤ３０ａ、リングギヤ３０ｂ、ピニオンギヤ３０ｃ、及び、キャリア３０ｄから構成される遊星歯車機構（特許請求の範囲に記載の第１プラネタリギヤに相当）を有しており、エンジン１０から発生した駆動トルクを、ドライブトレーン１５と第１モータ・ジェネレータ１１とに分割して伝達する。
より具体的には、キャリア３０ｄは、一対のギヤ２１を介して、エンジン１０のクランクシャフト１０ａに連結されている。サンギヤ３０ａは、第１モータ・ジェネレータ１１に連結されている。一方、リングギヤ３０ｂは、一対のギヤ（カウンタギヤ）３１を介して、ドライブトレーン１５を構成するプロペラシャフト（後輪出力軸）５０に接続されるとともに、さらに駆動用リダクションギヤ４３を介してフロントドライブシャフト（前輪出力軸）６０に接続されている。
動力分配機構３０は、第１モータ・ジェネレータ１１がジェネレータ（発電機）として機能するときには、キャリア３０ｄから入力されるエンジン１０からのトルク（駆動力）をサンギヤ３０ａとリングギヤ３０ｂとに双方のギヤ比に応じて分配する。一方、動力分配機構３０は、第１モータ・ジェネレータ１１がモータ（電動機）として機能するときには、キャリア３０ｄから入力されるエンジン１０からのトルクと、サンギヤ３０ａから入力される第１モータ・ジェネレータ１１からのトルクとを統合してリングギヤ３０ｂに出力する。リングギヤ３０ｂに出力されたトルクは、一対のギヤ（カウンタギヤ）３１を介して、ドライブトレーン１５を構成するプロペラシャフト５０に出力されるとともに、さらに駆動用リダクションギヤ４３を介してフロントドライブシャフト６０に出力される。よって、第１モータ・ジェネレータ１１は、エンジン１０とトルク伝達可能に接続されるとともに、前輪５ＦＬ、５ＦＲとトルク伝達可能に接続されている。また、第１モータ・ジェネレータ１１の駆動トルクでエンジン１０を始動、再始動することができる。
一方、ドライブトレーン１５には、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ）１２も接続されている。より具体的には、第２モータ・ジェネレータ１２は、モータ・リダクションギヤ４１を介してプロペラシャフト５０に接続されている。また、第２モータ・ジェネレータ１２は、モータ・リダクションギヤ４１及び駆動用リダクションギヤ４３から構成される駆動用リダクションギヤ機構４０を介して、フロントドライブシャフト６０に接続されている。フロントドライブシャフト６０は、前輪５ＦＬ、５ＦＲとの間でトルクを伝達する。プロペラシャフト５０は、後輪５ＲＬ、５ＲＲとの間でトルクを伝達する。
ここで、モータ・リダクションギヤ４１と駆動用リダクションギヤ４３との間（すなわち、第２モータ・ジェネレータ１２と前輪５ＦＬ、５ＦＲとの間）には、第２モータ・ジェネレータ１２と前輪５ＦＬ、５ＦＲとの間で伝達されるトルクを調節する第１クラッチ４２が介装されている。また、プロペラシャフト５０（第２モータ・ジェネレータ１２と後輪５ＲＬ、５ＲＲとの間）には、第２モータ・ジェネレータ１２と後輪５ＲＬ、５ＲＲとの間で伝達されるトルクを調節する第２クラッチ５１が介装されている。
第１モータ・ジェネレータ１１及び第２モータ・ジェネレータ１２は、供給された電力を機械的動力に変換するモータとしての機能と、入力された機械的動力を電力に変換するジェネレータとしての機能とを兼ね備えた同期発電電動機として構成されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ１１及び第２モータ・ジェネレータ１２それぞれは、車両駆動時には駆動トルクを発生するモータとして動作し、回生時にはジェネレータとして動作する。なお、第１モータ・ジェネレータ１１は、主にジェネレータとして動作し、第２モータ・ジェネレータ１２は、主にモータとして動作する。
駆動用リダクションギヤ機構４０は、モータ・リダクションギヤ４１及び駆動用リダクションギヤ４３を有して構成されている。また、モータ・リダクションギヤ４１は、プラネタリギヤから構成されており、リダクションギヤ４３は、例えば、平ギヤ（又は斜歯ギヤ）から構成されている。
より詳細には、モータ・リダクションギヤ４１は、例えば、サンギヤ４１ａ、リングギヤ４１ｂ、ピニオンギヤ４１ｃ、及び、キャリア４１ｄから構成される遊星歯車機構（特許請求の範囲に記載の第２プラネタリギヤに相当）を有している。サンギヤ４１ａは、第２モータ・ジェネレータ１２の回転軸とトルク伝達可能に接続されている。キャリア４１ｄは、第１クラッチ４２、第２クラッチ５１とトルク伝達可能に接続されている。モータ・リダクションギヤ４１は、第２モータ・ジェネレータ１２がモータとして機能するときには、第２モータ・ジェネレータ１２から伝達された回転を減速して（トルクを増大して）キャリア４１ｄから出力する。一方、モータ・リダクションギヤ４１は、キャリア４１ｄに入力されたトルク（駆動力）による回転を加速して（トルクを低減させて）サンギヤ４１ａから出力することにより、第２モータ・ジェネレータ１２をジェネレータとして機能させる。
フロントドライブシャフト６０は、駆動用リダクションギヤ機構４０と駆動輪（図１の例では前輪５ＦＬ、５ＦＲ）との間でトルクを伝達する。より詳細には、フロントドライブシャフト６０に伝達されたエンジン１０や第２モータ・ジェネレータ１２などのトルクは、フロントデファレンシャル（以下「フロントデフ」ともいう）６２に伝達される。フロントデフ６２は、例えば、ベベルギヤ式の差動装置である。フロントデフ６２からのトルクは、左前輪ドライブシャフトを介して左前輪５ＦＬに伝達されるとともに、右前輪ドライブシャフトを介して右前輪５ＦＲに伝達される。
一方、プロペラシャフト５０は、後輪５ＲＬ、５ＲＲとの間でトルクを伝達する。上述したように、プロペラシャフト５０には、後輪５ＲＬ、５ＲＲ側に伝達されるトルクを調節する第２クラッチ５１が介装されている。第２クラッチ５１は、４輪の駆動状態（例えばスリップ状態）などに応じて締結力（すなわち後輪５ＲＬ、５ＲＲへのトルク分配率）が制御される。よって、プロペラシャフト５０に伝達された第２モータ・ジェネレータ１２などのトルクは、第２クラッチ５１の締結力に応じて分配され、後輪５ＲＬ、５ＲＲ側にも伝達される。
より具体的には、プロペラシャフト５０に伝達され、第２クラッチ５１によって調節されたトルクは、リヤデファレンシャル（以下「リヤデフ」ともいう）５２に伝達される。リヤデフ５２には左後輪ドライブシャフト及び右後輪ドライブシャフトが接続されている。リヤデフ５２からの駆動力は、左後輪ドライブシャフトを介して左後輪５ＲＬに伝達されるとともに、右後輪ドライブシャフトを介して右後輪５ＲＲに伝達される。
このように構成されているため、本実施形態に係る車両（ＡＷＤのＨＥＶ車）では、エンジン１０と第２モータ・ジェネレータ１２の２つの動力で前輪５ＦＬ、５ＦＲ及び後輪５ＲＬ、５ＲＲ（車両）を駆動することができる。また、走行条件に応じて、例えば、第２モータ・ジェネレータ１２のみによる走行（ＥＶ走行）と、エンジン１０及び第２モータ・ジェネレータ１２による走行（ＨＥＶ走行）とを切替えることができる。さらに、第２モータ・ジェネレータ１２などで回生することもできる。
車両の駆動力源であるエンジン１０、第２モータ・ジェネレータ１２、及び、第１モータ・ジェネレータ１１は、ＨＥＶ－ＣＵ８０によって総合的に制御される。また、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、第１クラッチ４２、及び、第２クラッチ５１の締結力（締結、解放）も制御する。
ＨＥＶ－ＣＵ８０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、その記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び、入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。
ＨＥＶ－ＣＵ８０には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ９１、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ９２、車両の前後・左右の加速度を検出するＧセンサ（加速度センサ）９３、車輪の速度を検出する車速センサ９４、及び、フロントドライブシャフト６０の回転数を検出する回転数センサ９５、第１モータ・ジェネレータ１１の回転位置（回転数）を検出するレゾルバ９７、第２モータ・ジェネレータ１２の回転位置（回転数）を検出するレゾルバ９８、プロペラシャフト５０の回転数を検出する回転数センサなどを含む各種センサが接続されている。
また、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１００を介して、エンジン１０を制御するＥＣＵ８１や、車両の横滑りなどを抑制して走行安定性を向上させるビークルダイナミクス・コントロールユニット（以下「ＶＤＣＵ」という）８５等と相互に通信可能に接続されている。ＨＥＶ－ＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、ＥＣＵ８１やＶＤＣＵ８５から、例えば、エンジン回転数や、ブレーキ操作量、ステアリングホイールの操舵角、ヨーレート等の各種情報を受信する。
ＨＥＶ－ＣＵ８０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、エンジン１０、第２モータ・ジェネレータ１２、及び、第１モータ・ジェネレータ１１の駆動を総合的に制御するとともに、第１クラッチ４２、及び、第２クラッチ５１を駆動して、モードを、ＥＶ走行（モータ走行）モード、ＨＥＶ走行（ハイブリッド走行）モード、回生モードの間で切り替える。ＨＥＶ－ＣＵ８０は、例えば、アクセルペダル開度（運転者の要求駆動力）、車両の運転状態（例えば車速や操舵角など）、高電圧バッテリ７０の充電状態（ＳＯＣ）、及び、エンジン１０のＢＳＦＣなどに基づいて、エンジン１０の要求出力、及び、第２モータ・ジェネレータ１２、第１モータ・ジェネレータ１１のトルク指令値を求めて出力するとともに、第１クラッチ４２、及び、第２クラッチ５１の締結力（締結、解放）を制御する制御信号（例えばデューティ信号）を出力する。すなわち、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、特許請求の範囲に記載のコントロールユニットとして機能する。
ＥＣＵ８１は、上記要求出力に基づいて、例えば、電子制御式スロットルバルブの開度を調節する。また、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ」という）８２は、上記トルク指令値に基づいて、インバータ８２ａを介して、第２モータ・ジェネレータ１２、第１モータ・ジェネレータ１１を駆動する。ここで、インバータ８２ａは、高電圧バッテリ７０の直流電力を三相交流の電力に変換して第２モータ・ジェネレータ１２、第１モータ・ジェネレータ１１に供給する。一方、インバータ８２ａは、回生時などに、第２モータ・ジェネレータ１２及び／又は第１モータ・ジェネレータ１１で発電した交流電圧を直流電圧に変換して高電圧バッテリ７０を充電する。
特に、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、減速時に前輪５ＦＬ、５ＦＲで回生でき、かつ、第２モータ・ジェネレータ１２によるＥＶ走行（モータ走行）から、エンジン１０を再始動してエンジン１０と第２モータ・ジェネレータ１２とによるＨＥＶ走行（ハイブリッド走行）に移る際に、理想的な前後駆動力配分を実現する機能を有している。ＨＥＶ－ＣＵ８０では、ＥＥＰＲＯＭなどに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、上記機能が実現される。
（１）ＨＥＶ走行（ハイブリッド走行）モード
ＨＥＶ－ＣＵ８０は、ＨＥＶ走行（ハイブリッド走行）モード時に、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ１１、第２モータ・ジェネレータ１２を稼働（駆動）する。また、その際に、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、例えば、前輪５ＦＬ、５ＦＲ及び後輪５ＲＬ、５ＲＲの路面との摩擦力の余裕度に応じた理想的な前後駆動力配分となるように、第１クラッチ４２、第２クラッチ５１の締結力を調節（制御）する。なお、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、例えば、車両の前後加速度、横加速度から、前輪５ＦＬ、５ＦＲ及び後輪５ＲＬ、５ＲＲの接地荷重を求め、該接地荷重に基づいて、路面との摩擦力の余裕度を推定する。
ここで、ＨＥＶ走行モードにおけるトルク伝達経路（トルクフロー）を図２に示す。また、ＨＥＶ走行モードにおける第１モータ・ジェネレータ１１、エンジン１０、前輪５ＦＬ、５ＦＲ、第２モータ・ジェネレータ１２、後輪５ＲＬ、５ＲＲの回転状態（作動状態）を示す共線図（速度線図）を図３に示す。
ＨＥＶ走行（ハイブリッド走行）モードでは、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ１１のトルクが、動力分割機構３０を介して前輪５ＦＬ、５ＦＲに伝達されるとともに、第１クラッチ４２、第２クラッチ５１を介して後輪５ＲＬ、５ＲＲへ伝達される。また、第２モータ・ジェネレータ１２のトルクが、第２クラッチ５１を介して後輪５ＲＬ、５ＲＲへ伝達されるとともに、第１クラッチ４２を介して前輪５ＦＬ、５ＦＲへ伝達される。
（２）ＥＶ走行（モータ走行）モード
ＨＥＶ－ＣＵ８０は、ＥＶ走行（モータ走行）モード時に、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ１１を休止（停止）し、第２モータ・ジェネレータ１２を稼働（駆動）する。また、その際に、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、例えば、前輪５ＦＬ、５ＦＲ及び後輪５ＲＬ、５ＲＲの路面との摩擦力の余裕度に応じた理想的な前後駆動力配分となるように、第１クラッチ４２、第２クラッチ５１の締結力を調節（制御）する。なお、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、例えば、車両の前後加速度、横加速度から、前輪５ＦＬ、５ＦＲ及び後輪５ＲＬ、５ＲＲの接地荷重を求め、該接地荷重に基づいて、路面との摩擦力の余裕度を推定する。
ここで、ＥＶ走行モードにおけるトルク伝達経路（トルクフロー）を図４に示す。また、ＥＶ走行モードにおける第１モータ・ジェネレータ１１、エンジン１０、前輪５ＦＬ、５ＦＲ、第２モータ・ジェネレータ１２、後輪５ＲＬ、５ＲＲの回転状態（作動状態）を示す共線図（速度線図）を図５に示す。
エンジン１０を休止（停止）し、第２モータ・ジェネレータ１２で走行するＥＶ走行（モータ走行）モードでは、第２モータ・ジェネレータ１２のトルクが、第１クラッチ４２を介して前輪５ＦＬ、５ＦＲへ伝達されるとともに、第２クラッチ５１を介して後輪５ＲＬ、５ＲＲへ伝達される。その際に、前後駆動力配分比が、前輪５ＦＬ、５ＦＲ≧後輪５ＲＬ、５ＲＲの場合は、第１クラッチ４２が締結され、第２クラッチ５１が半クラッチ状態とされる。一方、前後駆動力配分比が、前輪５ＦＬ、５ＦＲ＜後輪５ＲＬ、５ＲＲの場合は、第２クラッチ５１が締結され、第１クラッチ４２が半クラッチ状態とされる。
（３）回生モード
ＨＥＶ－ＣＵ８０は、回生モード時に、第１クラッチ４２を締結するとともに第２クラッチ５１を解放する。
ここで、回生モードにおけるトルク伝達経路（トルクフロー）を図６に示す。また、回生モードにおける第１モータ・ジェネレータ１１、エンジン１０、前輪５ＦＬ、５ＦＲ、第２モータ・ジェネレータ１２、後輪５ＲＬ、５ＲＲの回転状態（作動状態）を示す共線図（速度線図）を図７に示す。
回生モードでは（制動時には）、第２クラッチ５１が解放され（又は半クラッチにされ）、第１クラッチ４２が締結されるため、第２モータ・ジェネレータ１２と前輪５ＦＬ、５ＦＲとが直結され、前輪５ＦＬ、５ＦＲから回生エネルギが効率よく回収される。また、その際に、第２クラッチ５１が開放されるため、差動制限トルクがゼロとなり、車両がスピン傾向になることが防止される。なお、制動時に第１クラッチ４２、第２クラッチ５１の双方が伝達容量をもち、前後輪の回転が差動制限されると、カスケードロック（全輪ロック）が発生して車両がスピンするおそれがある。
（４）ＥＶ走行からＨＥＶ走行への切り替え（エンジン再始動）
ＨＥＶ－ＣＵ８０は、第２モータ・ジェネレータ１２によるＥＶ走行（モータ走行）モードから、エンジン１０を再始動してＨＥＶ走行（ハイブリッド走行）モードに切り替える際に、第１モータ・ジェネレータ１１を稼働（駆動）してエンジン１０を再始動する一方、後輪５ＲＬ、５ＲＲの駆動トルクを維持しつつ、第２モータ・ジェネレータ１２で前輪５ＦＬ、５ＦＲの駆動トルクを補償するように、第１クラッチ４２及び第２クラッチ５１の締結力を調節（制御）するとともに、第２モータ・ジェネレータ１２の出力トルクを調節する。
ここで、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの切り替え時（エンジン再始動時）におけるトルク伝達経路（トルクフロー）を図８に示す。また、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの切り替え時（エンジン再始動時）における第１モータ・ジェネレータ１１、エンジン１０、前輪５ＦＬ、５ＦＲ、第２モータ・ジェネレータ１２、後輪５ＲＬ、５ＲＲの回転状態（作動状態）を示す共線図（速度線図）を図９に示す。
ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの切り替え時（エンジン再始動時）には、例えば、第２クラッチ５１が半クラッチ状態に制御されて、後輪５ＲＬ、５ＲＲへ適切なトルクが伝達されつつ、第１クラッチ４２が締結されることにより、第２モータ・ジェネレータ１２の出力トルクが前輪５ＦＬ、５ＦＲへも伝えられる。そのため、第１モータ・ジェネレータ１１が駆動されてエンジン１０の回転が持ち上げられ、エンジン１０が再始動される際に、前輪５ＦＬ、５ＦＲに伝わる反力が相殺され、理想的な前後駆動力配分が維持される。
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、回生時に、第１クラッチ４２が締結されるとともに第２クラッチ５１が解放される。そのため、第２モータ・ジェネレータ１２と前輪５ＦＬ、５ＦＲとが直結され、前輪５ＦＬ、５ＦＲから回生エネルギを効率よく回収することができる。また、その際に、第２クラッチ５１が解放されるため、差動制限トルクがゼロとなり、車両がスピン傾向になることを防止できる。
また、第２モータ・ジェネレータ１２によるモータ走行（ＥＶ走行）からエンジン１０が再始動されてハイブリッド走行（ＨＥＶ走行）に移る際に、第１モータ・ジェネレータ１１が稼働（駆動）されてエンジン１０が再始動される一方、後輪５ＲＬ、５ＲＲの駆動トルクを維持しつつ、第２モータ・ジェネレータ１２で前輪５ＦＬ、５ＦＲの駆動トルクを補償するように、第１クラッチ４２及び第２クラッチ５１の締結力が調節（制御）されるとともに、第２モータ・ジェネレータ１２の出力トルクが調節される。そのため、例えば、第２クラッチ５１を半クラッチ状態に制御して後輪５ＲＬ、５ＲＲへ適切なトルクを伝達しつつ、第１クラッチ４２を締結することにより、第２モータ・ジェネレータ１２の出力トルクを前輪５ＦＬ、５ＦＲへも伝えることができる。よって、第１モータ・ジェネレータ１１を駆動し、エンジン１０の回転を持ち上げて、エンジン１０を再始動する際に、理想的な前後駆動力配分を維持しつつ、前輪５ＦＬ、５ＦＲに作用する反力を相殺することができる。
その結果、エンジン１０と２個のモータ・ジェネレータ１１、１２とを備える２モータ式のハイブリッド全輪駆動車１において、減速時に前輪５ＦＬ、５ＦＲで回生でき、かつ、第２モータ・ジェネレータ１２によるＥＶ走行（モータ走行）から、エンジン１０を再始動してエンジン１０と第２モータ・ジェネレータ１２とによるＨＥＶ走行（ハイブリッド走行）に移る際に、理想的な前後駆動力配分を実現することが可能となる。
また、本実施形態によれば、ＨＥＶ走行（ハイブリッド走行）モード時に、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ１１、第２モータ・ジェネレータ１２が稼働（駆動）されるとともに、前輪５ＦＬ、５ＦＲ及び後輪５ＲＬ、５ＲＲの路面との摩擦力の余裕度に応じた前後駆動力配分となるように、第１クラッチ４２、第２クラッチ５１の締結力が調節（制御）される。そのため、全輪を駆動したＨＥＶ走行において、前輪５ＦＬ、５ＦＲ及び後輪５ＲＬ、５ＲＲと路面との摩擦力の余裕度に応じた理想的な前後駆動力配分を実現することができる。
さらに、本実施形態によれば、ＥＶ走行（モータ走行）モード時に、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ１１が休止（停止）され、第２モータ・ジェネレータ１２が稼働（駆動）されるとともに、前輪５ＦＬ、５ＦＲ及び後輪５ＲＬ、５ＲＲの路面との摩擦力の余裕度に応じた前後駆動力配分となるように、第１クラッチ４２、第２クラッチ５１の締結力が調節（制御）される。そのため、全輪を駆動したＥＶ走行において、前輪５ＦＬ、５ＦＲ及び後輪５ＲＬ、５ＲＲと路面との摩擦力の余裕度に応じた理想的な前後駆動力配分を実現することができる。
本実施形態によれば、車両の前後加速度、横加速度から、前輪５ＦＬ、５ＦＲ及び後輪５ＲＬ、５ＲＲの接地荷重が求められ、該接地荷重に基づいて、路面との摩擦力の余裕度が推定される。そのため、前輪５ＦＬ、５ＦＲ及び後輪５ＲＬ、５ＲＲと路面との摩擦力の余裕度を精度よく推定することができ、また、その路面との摩擦力の余裕度に応じた理想的な前後駆動力配分となるよう制御することが可能となる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、複数のギヤやシャフトから構成される駆動系の構成は、上記実施形態には限られない。また、上記実施形態では、第１クラッチ４２、第２クラッチ５１として、油圧式のものを用いたが、例えば電動式のものを用いることもできる。
また、ＨＥＶ－ＣＵ８０やＥＣＵ８１等のコントローラのシステム構成、及び、各コントローラの機能分担等は上記実施形態に限られない。
１ ハイブリッド全輪駆動車
１０ エンジン
１１ 第１モータ・ジェネレータ
１２ 第２モータ・ジェネレータ
３０ 駆動力分割機構
４０ 駆動用リダクションギヤ機構
４１ モータ・リダクションギヤ
４２ 第１クラッチ
４３ 駆動用リダクションギヤ
５０ プロペラシャフト
５１ 第２クラッチ
５２ リヤデファレンシャル
６０ フロントドライブシャフト
６２ フロントデファレンシャル
７０ 高電圧バッテリ
８０ ＨＥＶ－ＣＵ
８１ ＥＣＵ
８２ ＰＣＵ
８５ ＶＤＣＵ
９１ アクセルペダルセンサ
９２ スロットル開度センサ
９３ Ｇセンサ（加速度センサ）
９４ 車速センサ（車輪速センサ）
９５ 回転数センサ
９７，９８ レゾルバ
１００ ＣＡＮ

Claims (5)

  1. エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、第２モータ・ジェネレータと、を備えるハイブリッド全輪駆動車において、
    前記第２モータ・ジェネレータと前輪との間に介装される第１クラッチと、
    前記第２モータ・ジェネレータと後輪との間に介装される第２クラッチと、
    車両の走行状態に基づいて、前記エンジン、前記第１モータ・ジェネレータ、前記第２モータ・ジェネレータ、前記第１クラッチ、前記第２クラッチを制御するコントロールユニットと、を備え、
    前記第１モータ・ジェネレータは、前記エンジンとトルク伝達可能に接続されるとともに、前記前輪とトルク伝達可能に接続されており、
    前記コントロールユニットは、
    回生時に、前記第１クラッチを締結するとともに前記第２クラッチを解放し、
    前記第２モータ・ジェネレータによるモータ走行から前記エンジンを再始動してハイブリッド走行に移る際に、前記第１モータ・ジェネレータを稼働して前記エンジンを再始動する一方、前記後輪の駆動トルクを維持しつつ、前記第２モータ・ジェネレータで前記前輪の駆動トルクを補償するように、前記第１クラッチ、前記第２クラッチの締結力を調節するとともに、前記第２モータ・ジェネレータの出力トルクを調節する
    ことを特徴とするハイブリッド全輪駆動車。
  2. 前記コントロールユニットは、ハイブリッド走行時に、前記エンジン、前記第１モータ・ジェネレータ、前記第２モータ・ジェネレータを稼働するとともに、前記前輪及び前記後輪の路面との摩擦力の余裕度に応じた前後駆動力配分となるように、前記第１クラッチ、前記第２クラッチの締結力を調節することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド全輪駆動車。
  3. 前記コントロールユニットは、モータ走行時に、前記エンジン、前記第１モータ・ジェネレータを休止し、前記第２モータ・ジェネレータを稼働するとともに、前記前輪及び前記後輪の路面との摩擦力の余裕度に応じた前後駆動力配分となるように、前記第１クラッチ、前記第２クラッチの締結力を調節することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド全輪駆動車。
  4. 前記コントロールユニットは、車両の前後加速度、横加速度から、前記前輪及び前記後輪の接地荷重を求め、該接地荷重に基づいて、路面との摩擦力の余裕度を推定することを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド全輪駆動車。
  5. 前記第１モータ・ジェネレータの回転軸がトルク伝達可能に接続されるサンギヤと、前記エンジンの出力軸がトルク伝達可能に接続されるキャリアと、を含む第１プラネタリギヤと、
    前記第２モータ・ジェネレータの回転軸がトルク伝達可能に接続されるサンギヤと、前記第１クラッチ、前記第２クラッチがトルク伝達可能に接続されるキャリアと、を含む第２プラネタリギヤと、を備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のハイブリッド全輪駆動車。
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