JP6477533B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、エンジンと電動機（モータ）とを備えたハイブリッド車両の駆動トルクを制御する装置に関するものである。
エンジンとモータ・ジェネレータとを駆動力源として備えたハイブリッド車両の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたハイブリッド車両の一例では、三つの回転要素で差動作用を行う差動機構にエンジンと第１モータ・ジェネレータとが連結され、その差動機構の出力要素が、遊星歯車機構などによって構成された前後輪駆動力分配機構の入力要素に連結されている。その前後輪駆動力分配機構は、入力要素以外の他の二つの回転要素が共に出力要素となっており、一方の出力要素から前輪に駆動力が出力され、また他方の出力要素から後輪に駆動力が出力されるように構成されている。後輪に駆動力を出力する出力要素に第２モータ・ジェネレータが連結されている。そして、これら二つの出力要素を連結し、またその連結を解くクラッチが設けられている。
エンジンを停止して走行している状態からエンジンを始動する場合、第１モータ・ジェネレータでエンジンをモータリングする。その場合、前記差動機構における出力要素に反力トルクが作用するので、特許文献１に記載された装置では、クラッチを係合させて前後輪駆動力分配機構における二つの回転要素を連結し、前後輪駆動力分配機構の全体を一体化させている。このようにクラッチを係合させると、前輪と後輪とが差動回転することができなくなる。そのため、特許文献１に記載された装置では、旋回走行中にはエンジンの始動を中止することとしている。
特開２０１０−２１５０３８号公報
ハイブリッド車両は、エンジンだけでなくモータもしくはモータ・ジェネレータ（以下、これらをまとめてモータと記す）を駆動力源として備えているから、モータのみの駆動トルクで走行することが可能である。しかしながら、モータによって走行している状態で要求駆動トルクが増大したり、蓄電装置の充電残量が低下した場合には、エンジンを始動して駆動トルクを増大し、あるいはいずれかのモータによる発電量を増大させることになる。特許文献１に記載された装置では、エンジンを始動する必要が生じた場合に、ハイブリッド車両が旋回走行していると、エンジンの始動が中止されるので、駆動トルクの増大要求を満たすことができずに運転者に違和感を与えたり、蓄電装置が過放電したりするなどの可能性があった。
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、駆動力源として機能するモータによってエンジンをモータリングすることに伴うステア特性の変化あるいは走行安定性の低下を防止もしくは抑制することのできるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、この発明は、前輪に対して駆動トルクを出力できるエンジンおよび第１モータと、前記エンジンのトルクが入力される第１回転要素と前記第１モータのトルクが入力される第２回転要素と前記前輪に向けてトルクを出力する第３回転要素との少なくとも三つの回転要素とを有する差動機構とを備えた第１駆動系統と、後輪に対して駆動トルクを出力できる第２モータを有する第２駆動系統とを備え、かつ前記第１モータによって前記エンジンをモータリングして前記エンジンを始動することのできるハイブリッド車の制御装置において、前記第１モータおよび前記第２モータを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記前輪が操舵されかつ前記エンジンの運転が停止されるとともに前記ハイブリッド車両が旋回走行する状態で、前記第１モータによって前記エンジンをモータリングして前記エンジンを始動する場合に、前記第１モータによって前記エンジンをモータリングすることに伴う前記前輪の駆動トルクの変化による前記ハイブリッド車両のステア特性の変化を抑制する方向に前記第２モータの出力トルクを制御し、前記第１モータの出力トルクおよび前記第２モータの出力トルクによって前記旋回走行を行う場合の前記ハイブリッド車両の全駆動トルクに対する前記前輪の駆動トルクの割合である前輪駆動トルク分担率が予め定めた基準値以上であることを判定し、前記前輪駆動トルク分担率が前記基準値以上である状態で、かつ前記第１モータによって前記エンジンをモータリングする場合に、前記ステア特性の変化を抑制する方向の前記第２モータの出力トルクの制御を、前記第２モータの出力トルクを低下させる制御とするように構成されていることを特徴とするものである。
また、この発明は、前輪に対して駆動トルクを出力できるエンジンおよび第１モータと、前記エンジンのトルクが入力される第１回転要素と前記第１モータのトルクが入力される第２回転要素と前記前輪に向けてトルクを出力する第３回転要素との少なくとも三つの回転要素とを有する差動機構とを備えた第１駆動系統と、後輪に対して駆動トルクを出力できる第２モータを有する第２駆動系統とを備え、かつ前記第１モータによって前記エンジンをモータリングして前記エンジンを始動することのできるハイブリッド車の制御装置において、前記第１モータおよび前記第２モータを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記前輪が操舵されかつ前記エンジンの運転が停止されるとともに前記ハイブリッド車両が旋回走行する状態で、前記第１モータによって前記エンジンをモータリングして前記エンジンを始動する場合に、前記第１モータによって前記エンジンをモータリングすることに伴う前記前輪の駆動トルクの変化による前記ハイブリッド車両のステア特性の変化を抑制する方向に前記第２モータの出力トルクを制御し、前記第１モータの出力トルクおよび前記第２モータの出力トルクによって前記旋回走行を行う場合の前記ハイブリッド車両の全駆動トルクに対する前記前輪の駆動トルクの割合である前輪駆動トルク分担率が予め定めた基準値未満であることを判定し、前記前輪駆動トルク分担率が前記基準値未満である状態で、かつ前記第１モータによって前記エンジンをモータリングする場合に、前記ステア特性の変化を抑制する方向の前記第２モータの出力トルクの制御を、前記第２モータの出力トルクを増大させる制御とするように構成されていることを特徴とするものである。
この発明では、前記コントローラは、前記ステア特性の変化を抑制する方向に前記第２モータの出力トルクを変化させる場合に、前記第２モータの出力トルクを予め定めた変化率で徐々に変化させるように構成されていてよい。
この発明では、前記コントローラは、前記ステア特性の変化を抑制する方向に前記第２モータの出力トルクを制御した後の前記第１駆動輪および前記第２駆動輪でのトルクを合算した合計トルクの方向が前記ハイブリッド車両を加速させる方向のトルクとなるように前記第１モータおよび第２モータの出力トルクを更に制御するように構成されていてよい。
この発明におけるハイブリッド車両は、前輪と後輪とが駆動輪であり、前輪に駆動トルクを出力する第１駆動系統は、エンジンと第１モータとが差動機構に連結され、その差動機構から前輪にトルクを出力するように構成され、したがって第１モータによってエンジンをモータリングすることに伴って前輪には前進走行方向のトルクを減じる反力トルクが作用する。また、後輪には、第２モータを有する第２駆動系統を介して駆動トルクが伝達される。エンジンの運転を止めた旋回走行の際にエンジンを始動する場合、第１モータによってエンジンをモータリングすることに伴う反力で前輪の駆動トルクが変化し、併せて前輪の横力が変化する。その場合、前輪の横力の変化によるステア特性の変化を抑制する方向に第２モータの出力トルクが制御される。したがって、ステア特性は、エンジンの始動の前後で変化することがなく、あるいは大きくは変化せず、またエンジンの始動を行う旋回走行時とエンジンの始動を伴わない走行時とでステア特性が大きくは異ならない。そのため、旋回走行時であってもエンジンを始動することができ、しかも旋回時の走行安定性を向上させ、あるいは走行安定性の低下を防止または抑制することができる。特にこの発明では、エンジンの運転を止めた状態で、第１モータおよび第２モータによって前輪と後輪とを駆動して走行することができる。このように前輪および後輪を駆動し、かつ前輪を操舵して旋回走行する際に、第１モータによってエンジンをモータリングし、それに伴って前輪の駆動トルクが低下する場合、前輪駆動トルク分担率が予め定めた基準値以上であれば、駆動トルクの低下によって横力が増大し、オーバーステア側にステア特性が変化する状況が生じる。これに対して、第２モータの出力トルクが低下させられて後輪の横力が増大し、それに伴ってステア特性がアンダーステア側に変化することになり、前輪と後輪とによるステア特性の変化が互いに反対になってステア特性の変化が防止もしくは抑制される。
一方、この発明では、前輪および後輪を駆動し、かつ前輪を操舵して旋回走行する際に、第１モータによってエンジンをモータリングし、それに伴って前輪の駆動トルクが低下する場合、前輪駆動トルク分担率が予め定めた基準値未満であれば、駆動トルクの低下によって横力が低下し、アンダーステア側にステア特性が変化する状況が生じる。これに対して、第２モータの出力トルクが増大させられて後輪の横力が低下し、それに伴ってステア特性がオーバーステア側に変化することになり、前輪と後輪とによるステア特性の変化が互いに反対になってステア特性の変化が防止もしくは抑制される。
この発明において、ステア特性の変化を抑制するように第２モータの出力トルクを変化させる場合、第２モータの出力トルクは予め定めた変化率で徐々に変化するので、ステア特性をより安定させることができる。
この発明においては、エンジンを始動する際に第１駆動輪の駆動トルクが低下し、それに伴うステア特性の変化を抑制するように第２駆動輪の駆動トルクが変化させられる。このように駆動トルクもしくは各モータの出力トルクを制御した後におけるハイブリッド車両の全体としての駆動トルクがハイブリッド車両を加速する方向のトルクとなるので、エンジンの始動が完了して駆動トルクが増大するとしてもショックが抑制される。
この発明で対象とするハイブリッド車両の駆動系統および制御系統の模式図である。 シングルピニオン型遊星歯車機構によって構成された差動機構をスケルトンで描いた模式図である。 シングルピニオン型遊星歯車機構におけるサンギヤおよびキャリヤならびにリングギヤを、入力要素および反力要素ならびに出力要素とする場合の組み合わせの例をまとめて示す図表である。 ＥＣＵに入力されるデータおよび出力される制御指令信号の例を示すブロック図である。 この発明の実施形態で実行される第１制御例を説明するためのフローチャートである。 第２モータの出力トルクの変化を説明するための線図である。 この発明の実施形態で実行される第２制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施形態で実行される第３制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施形態で実行される第４制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施形態で実行される第５制御例を説明するためのフローチャートである。
この発明の実施形態について図を参照して説明する。この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両１は、前輪２と後輪３とのいずれか一方の車輪を駆動する第１駆動系統４と、前輪２と後輪３とのいずれか他方の車輪を駆動する第２駆動系統５とを備えている。以下に説明する実施形態では、前輪２を第１駆動輪とし、前輪２に駆動トルクを出力する駆動系統を第１駆動系統４とし、また、後輪３を第２駆動輪とし、後輪３に駆動トルクを出力する駆動系統を第２駆動系統５として説明する。その例を図１に模式的に示してあり、第１駆動系統４はエンジン（ＥＮＧ）６と第１モータ７と、これらのエンジン６と第１モータ７とが連結された差動機構８とを有し、差動機構８からデファレンシャルギヤ９を介して前輪２に駆動トルクを出力するように構成されている。
エンジン６は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼してトルクを発生する原動機であり、始動する際にはクランクシャフトなどの出力軸（図示せず）をモータリングする必要のある原動機である。第１モータ７は、電力が供給されてトルクを出力する同期電動機などの一般的なモータであり、また発電機能のあるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）であってもよい。
差動機構８は、エンジン６からトルクが伝達される入力要素と、第１モータ７からトルクが伝達される反力要素と、前輪２に向けたトルクを出力する出力要素との少なくとも三つの回転要素を有し、それらの回転要素によって差動作用を行う機構である。したがって、差動機構８は、シングルピニオン型あるいはダブルピニオン型などの遊星歯車機構によって構成することができる。図２には、シングルピニオン型遊星歯車機構によって構成された差動機構８の一例を示してあり、回転要素としてサンギヤＳと、サンギヤＳに対して同心円上に配置されたリングギヤＲと、これらサンギヤＳとリングギヤＲとに噛み合っているピニオンギヤＰを保持しているキャリヤＣとを備えている。図２に示す例では、キャリヤＣにエンジン６が連結されてキャリヤＣが入力要素となっており、またサンギヤＳに第１モータ７が連結されてサンギヤＳが反力要素となっており、さらにリングギヤＲが前輪２にトルクを出力する出力要素となっている。
したがって、エンジン６がトルクを出力すると、第１モータ７が反力トルクを発生することにより、リングギヤＲがエンジン６と同方向に回転し、駆動トルクを前輪２に向けて出力する。また、エンジン６の運転を停止している状態で第１モータ７が正方向（エンジン６が出力するトルクの方向）のトルクを出力すると、リングギヤＲが反力トルクを受け、すなわち、リングギヤＲに負方向（エンジン６が出力するトルクの方向とは反対の方向）のトルクが掛かり、キャリヤＣおよびこれに連結されているエンジン６が正方向に回転する。すなわち、第１モータ７によってエンジン６をモータリングすることができる。
なお、この発明の実施形態において差動機構８を遊星歯車機構によって構成した場合、いずれの回転要素を入力要素とし、あるいは反力要素とし、さらには出力要素としてもよい。図３は上記のサンギヤＳおよびキャリヤＣならびにリングギヤＲを、入力要素および反力要素ならびに出力要素とする場合の組み合わせの例をまとめて示す図表である。図３で「入力」はエンジン６からトルクが入力される入力要素とされること、「反力」は第１モータ７のトルクが作用する反力要素とされること、「出力」は前輪２に向けたトルクを出力する出力要素とされることをそれぞれ示す。
また、この発明の実施形態における第１駆動系統４は、図２に示すように、伝動機構１０を備えていてもよい。伝動機構１０は、リングギヤＲなどの出力要素からトルクが入力され、そのトルクを増大もしくは低下させて前輪２に向けて出力する機構であり、変速比が一定の減速機や変速比を変化させることのできる変速機によって構成されていてよい。なおまた、この発明の実施形態では、特には図示しないが、エンジン６の出力側にクラッチを設けてもよく、またエンジン６の出力軸あるいは差動機構８の入力要素の回転を止めるブレーキ機構を設けてもよい。また、差動機構８の各回転要素同士の間にクラッチ機構を設けてもよい。
つぎに第２駆動系統５について説明すると、図１に示す例では、第２モータ１１を有している。第２モータ１１は前述した第１モータ７と同様のモータであってよく、したがってモータ・ジェネレータ（ＭＧ）を採用してもよい。この第２モータ１１は、デファレンシャルギヤ１２に連結され、デファレンシャルギヤ１２から左右の後輪３にトルクを伝達するように構成されている。
図１に示すハイブリッド車両１は前輪２が操舵輪であって、前輪２の操舵角を変化させる操舵装置１３が設けられている。操舵装置１３は従来の車両に搭載されている装置と同様の構成の装置であってよい。
上記の各モータ７，１１は、バッテリやキャパシタなどの蓄電装置やインバータによって構成された電源部１４に電気的に接続されている。さらに、この電源部１４を介して各モータ７，１１を制御し、またエンジン６を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１５が設けられている。ＥＣＵ１５は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータを使用して演算を行い、演算の結果を制御指令信号として電源部１４やエンジン６に出力するように構成されている。ＥＣＵ１５に入力するデータを得るための各種のセンサ（図示せず）が設けられている。図４には、ＥＣＵ１５に入力されるデータおよび出力される制御指令信号の例を記載してあり、入力されるデータは、第１モータ７のトルク、第２モータ１１のトルク、ステアリング角度、車速、ヨーレート、横加速度、アクセル開度、蓄電装置における充電残量（ＳＯＣ）などである。また、出力する制御指令信号は、第１モータ７の電流などを制御する指令信号、第２モータ１１の電流などを制御する指令信号、エンジン６の燃料制御信号、エンジン６の点火を制御する点火信号などである。さらに、ＥＣＵ１５に予め記憶（格納）させてあるデータは、車速を判定するための基準車速、各モータ７，１１あるいは前後輪２，３の駆動トルク分担率を判定するための基準値、旋回走行状態を判定するためのステアリング角度やヨーレートなどについての判定基準値、エンジン６といずれかのモータ７，１１とを動作させて走行するハイブリッドモード（ＨＶモード）やいずれかのモータ７，１１の出力トルクで走行する電気走行モード（ＥＶモード）などの判定を行うためのマップなどである。
上述した構成のハイブリッド車両１では、第１モータ７によってエンジン６を始動する場合、第１モータ７が出力したトルクに対する反力トルクがリングギヤＲに作用し、その反力トルクによって前輪２の駆動トルクが変化する。旋回走行中であれば、前輪２の駆動トルクの変化に伴って前輪２の横力（コーナリングフォース）が変化する。そこで、この発明の実施形態における制御装置は、旋回走行中のエンジン６の始動に伴うステア特性の変化を抑制して走行安定性を向上させ、もしくは走行安定性の低下を抑制するために、以下に説明する制御を実行するように構成されている。なお、以下に説明する制御は、前述したＥＣＵ１５によって実行され、したがってＥＣＵ１５がこの発明の実施形態におけるコントローラに相当している。
［第１制御例］
図５はこの発明の実施形態における制御装置で実行可能な制御の参考例を説明するためのフローチャートであって、エンジン６の燃料噴射を止めるなどエンジン６の運転を止めて走行している場合に実行される。より具体的には、いずれかのモータ７，１１でエネルギ回生を行いつつ走行している場合や、第２モータ１１による駆動トルクもしくは第２モータ１１および第１モータ７による駆動トルクによって走行するＥＶモードが設定されている場合に実行される。先ず、旋回走行とエンジン６の始動とが重畳するか否かが判断される。例えば、エンジン始動の要求が有るか否か（ステップＳ１）と、旋回走行中か否か（ステップＳ２）が判断される。これらの判断の順序は特に限定するものではなく、いずれが先であってもよい。
エンジン６の始動要求は、ハイブリッド車両１がＥＶモードで走行している状態でアクセル開度が増大したこと、あるいはＳＯＣが低下したことなどの条件が成立することにより発生する。ステップＳ１ではこのような条件の成立に伴ってエンジン６を始動する制御指令信号が出力されたか否かを判断することになる。図５に示す例では、ステップＳ１で否定的に判断された場合に、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップＳ１で肯定的に判断された場合にはステップＳ２に進んで、旋回走行中か否かが判断される。ステップＳ２の判断は、操舵装置１３の操舵量（操舵角度）、前輪２のステアリング角度、横加速度、ヨーレートなどのいずれかが予め定めた判断基準となる所定値以上か否かによって判断することができる。
ステップＳ２で否定的に判断された場合には、旋回走行とエンジン６の始動とが重畳しないことになるので、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップＳ２で肯定的に判断された場合には、第２モータ１１の出力トルクが変更される（ステップＳ３）。この第２モータ１１の出力トルクの変更制御は、エンジン６を始動するために第１モータ７でエンジン６をモータリングした場合に以下に述べる車輪トルクの絶対値の増大に伴う横力の低下や、車輪トルクの絶対値の低下に伴う横力の増大によってステア特性が変化することを防止もしくは抑制するための制御である。
図１および図２に示す構成のハイブリッド車両１では、第１モータ７の出力トルクを正方向に増大させることにより、キャリヤＣに連結されているエンジン６に正方向のトルクが作用し、エンジン６をモータリングすることができる。その場合、リングギヤＲからトルクが伝達される前輪２には、エンジン６をモータリングすることに伴う反力トルクが作用する。車輪の横力は、駆動トルクや制動トルク（以下、これらをまとめて単に車輪トルクと記すことがある。）の絶対値が増大することに伴って低下し、反対に車輪トルクの絶対値が低下することに伴って増大する。したがって、前輪２のトルクが前進走行する方向のトルクであれば、前記反力トルクが作用することにより前輪２の駆動トルク（車輪トルクの絶対値）が低下し、車輪トルクの絶対値の低下に応じて横力が増大する。また、前輪２のトルクが「０」であれば、前記反力トルクが負回転方向（後進走行する方向）の駆動トルクとなって車輪トルクの絶対値が増大するために前輪２の横力が低下する。そのため、旋回走行中にエンジン６を第１モータ７によってモータリングするとすれば、前輪２のトルクの状態に応じて、前輪２の横力が増大してハイブリッド車両１のステア特性がオーバーステア（Ｏ／Ｓ）側に変化し、あるいは前輪２の横力が低下してハイブリッド車両１のステア特性がアンダーステア（Ｕ／Ｓ）側に変化する。なお、この発明の実施形態において「ステア特性がオーバーステア側に変化」とは、アンダーステアの傾向が低下することやオーバーステア傾向になることを含み、また「ステア特性がアンダーステア側に変化」とは、オーバーステアの傾向が低下することやアンダーステア傾向になることを含む。
一方、後輪３においても車輪トルクが増大することにより後輪３の横力が低下し、また車輪トルクが低下することにより後輪３の横力が増大する。そして、操舵輪ではない後輪３の横力が低下するとステア特性はオーバーステア（Ｏ／Ｓ）側に変化し、また後輪３の横力が増大するとステア特性はアンダーステア（Ｕ／Ｓ）側に変化する。
したがって、ステップＳ３では、第１モータ７でエンジン６をモータリングすることに伴って前輪２の横力がステア特性をアンダーステア側に変化させるように変化する場合には、後輪３の横力の変化がステア特性をオーバーステア側に変化させるものとなるように第２モータ１１のトルクが制御される。また、同様に、第１モータ７でエンジン６をモータリングすることに伴って前輪２の横力がステア特性をオーバーステア側に変化させるように変化する場合には、後輪３の横力の変化がステア特性をアンダーステア側に変化させるものとなるように第２モータ１１のトルクが制御される。
その第２モータ１１のトルクの制御は、後に説明するように、ハイブリッド車両１の運転状態もしくは走行状態に応じて、出力トルクを増大させる制御、あるいは出力トルクを低下させる制御である。その場合、第２モータ１１の出力トルクは、予め定めた勾配もしくは時間変化率で変化させる。例えば図６に模式的に示すように、エンジン６をモータリングするためにｔ１時点に第１モータ７のトルクを所定値にまで増大させ、これと併せて第２モータ１１の出力トルクを予め定めた勾配もしくは時間変化率で増大もしくは低下させる。このように制御することによりハイブリッド車両１の駆動トルクの変化が緩やかになり、ショックや違和感を回避もしくは抑制することができる。また、エンジン６をモータリングするために第１モータ７の出力トルクを増大させ、それに伴うステア特性の変化を防止もしくは抑制するために第２モータ１１の出力トルクを変化させる場合、これらのモータ７，１１の出力トルクを変化させた後のハイブリッド車両１の駆動トルクがハイブリッド車両１を加速させる方向に作用するトルクとなるように、各モータ７，１１を制御することが好ましい。特にエンジン６を始動する要求が、アクセル開度の増大に基づく要求であれば、ハイブリッド車両１が加速するように各モータ７，１１の出力トルクを制御する。
前輪２および後輪３の横力の変化量は、それぞれの車輪トルクの変化量に応じたものとなる。また横力は接地荷重（軸荷重）によっても変化し、その接地荷重は車両の前後方向の加速度によって変化する場合がある。したがって、ステップＳ３での第２モータ１１のトルクの制御量は、エンジン６をモータリングすることに伴う前輪２の車輪トルクの変化量と前輪２の接地荷重の変化などに基づく前輪２の横力の変化量を求め、その横力の変化量に応じたステア特性の変化を求める。そのステア特性を減殺するために後輪３で発生する横力の目標変化量を求め、後輪３の車輪トルクや接地荷重などの変化に基づいて目標変化量を達成する後輪３の車輪トルクを求める。ステップＳ３ではこのようにして求められる車輪トルクとなるように第２モータ１１のトルクが制御される。このようなステア特性の変化を抑制するための第２モータ１１のトルクは、演算式を予め用意して逐一演算して求めてもよいが、これに替えて、前輪２の車輪トルクやその変化量、車速、路面勾配、搭乗者数などに応じて第２モータ１１のトルク制御量を定めたマップを用意し、そのマップから第２モータ１１のトルク制御量を算出することとしてもよい。
上記のステップＳ３の制御の後、もしくはステップＳ３の制御と並行してエンジン始動が実施され（ステップＳ４）、その後にリターンする。ステップＳ４の制御は、第１モータ７の出力トルクを正方向に増大させてエンジン６をモータリングし、併せてエンジン６に燃料を供給もしくは噴射するとともに点火を行う制御である。なお、エンジン６の始動が完了した後は、その時点のアクセル開度などの駆動要求量や車速などの走行状態に応じて、エンジン６および各モータ７，１１の出力トルクが制御される。
したがって、この発明の実施形態における制御装置によれば、第１モータ７によってエンジン６をモータリングすることに伴って前輪２に反力トルクが作用する。その反力トルクがステア特性の変化要因となるとしても、後輪３のトルクが前記ステア特性の変化を抑制するように制御されるため、旋回走行中にエンジン６を始動する際に、ステア特性の変化が防止もしくは抑制され、走行安定性が向上し、もしくは走行安定性が損なわれることがない。また、エンジン６の始動が阻害もしくは遅延されることがないので、加速要求もしくは駆動要求を満たすことができ、また蓄電装置が過放電することを防止もしくは抑制することができる。
［第２制御例］
なお、上述したステップＳ３の制御、すなわち第１モータ７によってエンジン６をモータリングすることに伴うステア特性の変化を第２モータ１１のトルクを変化させて防止もしくは抑制する制御は、ハイブリッド車両１がＥＶモードで走行している場合に実行するように構成することができる。その制御は、例えば前述したステップＳ３の制御を行う前に、ＥＶモードが設定されているか否かの判断を行い、その判断の結果が肯定的である場合に、ステップＳ３の制御を行うように構成すればよい。その一例を図７に示してある。図７に示す制御例はこの発明の実施形態における制御装置で実行可能な制御の参考例であり、上記の図５に示すフローチャートにおけるステップＳ１に続けてＥＶモードが設定されているか否かを判断するステップＳ１０１を設け、そのステップＳ１０１で肯定的に判断された場合にステップＳ２以降の各ステップの制御を行うように構成した例である。したがって、ステップＳ１０１以外は、上記の図５に示す制御例と同じであるから、図７には図５と同様の符号を付してその説明を省略する。なお、ステップＳ１０１で否定的に判断された場合には、ステップＳ４に進んで直ちにエンジン６を始動する制御が実行される。
［第３制御例］
参考として、ハイブリッド車両１は、エンジン６で後輪３を駆動するように構成されていてもよく、またＥＶモードでは第２モータ１１の出力トルクで走行し、あるいは二つのモータ７，１１の出力トルクで走行してもよい。したがって、旋回走行時の前輪２および後輪３の車輪トルクの状態は、ハイブリッド車両１の駆動形式やその時点の各モータ７，１１の動作状態に応じて様々である。したがって、制御装置は、ハイブリッド車両１の駆動形式やその時点の各モータ７，１１の動作状態に応じた制御を行うように構成されている。以下、その参考例を説明する。なお、以下に説明する各制御は、一連の制御ルーチンとして実行してもよいが、説明を簡単にするために個別の制御ルーチンとして説明する。
図８は、第２モータ１１の駆動トルクのみで走行するＥＶモードの際に旋回走行とエンジン始動とが重畳した場合の制御例を説明するためのフローチャートである。先ず、エンジン６を始動する要求があるか否かが判断される（ステップＳ１１）。この判断は、前述した図５に示すステップＳ１の判断と同様にして行うことができる。ステップＳ１１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、その時点のＥＶモードが第２モータ１１の出力トルクで後輪３のみを駆動して走行するモード（いわゆる単駆動モード）か否かが判断される（ステップＳ１２）。この判断は、各モータ７，１１に対する制御指令信号の出力状態に基づいて行うことができる。
ステップＳ１２で肯定的に判断された場合には、旋回走行中か否かが判断される（ステップＳ１３）。このステップＳ１３の判断は、前述した図５に示すステップＳ２の判断と同様にして行うことができる。このステップＳ１３で肯定的に判断されると、エンジン６を第１モータ７によってモータリングすることがステア特性の変化要因となるので、ステア特性の変化を防止もしくは抑制するように第２モータ１１のトルクが制御される（ステップＳ１４）。
後輪３を第２モータ１１で駆動して走行している状態では、前輪２は第１モータ７によって駆動されていないから、旋回時の前輪２の横力は最大になっている。その状態で第１モータ７がエンジン６をモータリングすることに伴う反力トルクが前輪２に作用すると、前輪２は制動トルクを受けた状態になってその車輪トルクの絶対値が増大するので、横力が低下する。すなわち、前輪２の横力はステア特性をアンダーステア側に変化させるように変化することになる。そこで、ステップＳ１４の制御では、前輪２によるアンダーステア側への変化を減殺するように、後輪３のトルクが制御される。具体的には、後輪３の駆動トルク（車輪トルクの絶対値）が増大するように第２モータ１１の出力トルクが増大させられる。すなわち、後輪３の横力が低下してステア特性がオーバーステア側に変化するように第２モータ１１の出力トルクが増大させられる。なお、そのトルクあるいは制御量は、前述した図５のステップＳ３について説明したのと同様にして求めればよい。
ついで、エンジン６を始動する制御が実行され（ステップＳ１５）、その後リターンする。ステップＳ１５の制御は、前述した図５に示すステップＳ４と同様の制御である。
一方、上述したステップＳ１２で否定的に判断された場合、およびステップＳ１３で否定的に判断された場合には、直ちにステップＳ１５に進んで、エンジン６を始動する制御が実行される。ハイブリッド車両１が走行していないか、旋回走行していないからである。
このように、図８に示す制御例では、エンジン６を第１モータ７によってモータリングすることによる反力トルクが前輪２の制動トルクとして作用し、それに伴って前輪２の横力が低下してステア特性がアンダーステア側に変化する場合、後輪３の駆動トルクが増大させられてその横力が低下するので、後輪３の駆動トルクの増大によってステア特性がオーバーステア側に変化する。結局、エンジン６を始動することによるステア特性のアンダーステア側への変化が、後輪３の駆動トルクを増大させることによるステア特性のオーバーステア側への変化によって相殺もしくは減殺されので、ハイブリッド車両１の全体としてのステア特性の変化を防止もしくは抑制することができる。
［第４制御例］
つぎに各モータ７，１１によって走行するＥＶモードでの制御例を説明する。図９はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、エンジン６を始動する要求があるか否かが判断される（ステップＳ２１）。この判断は、前述した図５に示すステップＳ１の判断と同様にして行うことができる。ステップＳ２１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップＳ２１で肯定的に判断された場合には、その時点のＥＶモードが各モータ７，１１を駆動して走行するモード（いわゆる両駆動モード）か否かが判断される（ステップＳ２２）。この判断は、各モータ７，１１に対する制御指令信号の出力状態に基づいて行うことができる。
ステップＳ２２で肯定的に判断された場合には、旋回走行中か否かが判断される（ステップＳ２３）。このステップＳ２３の判断は、前述した図５に示すステップＳ２の判断と同様にして行うことができる。このステップＳ２３で肯定的に判断されると、前輪２の駆動トルク分担率ΔＴｄｆが予め定めた基準値α以上か否かが判断される（ステップＳ２４）。いわゆる両駆動モードでは、各モータ７，１１は効率が可及的に良好な状態で運転することが好ましく、そのために各モータ７，１１が出力するトルクすなわち、全駆動トルクに対する各モータ７，１１の出力トルクの割合は、車速や加速状態などに応じて異なることになる。ステップＳ２４で判断する前輪２の駆動トルク分担率ΔＴｄｆは、ハイブリッド車両１の全駆動トルクに対する前輪２で出力している駆動トルク（もしくは前輪２で分担している駆動トルク）の割合である。ハイブリッド車両１における全駆動トルクは、アクセル開度に基づいて求めることができ、あるいは各モータ７，１１に対する制御指令信号から求めることができる。また、前輪２の駆動トルクは、第１モータ７に対する制御指令信号から求めることができる。さらに、前記基準値αは、ハイブリッド車両１のステア特性がオーバーステア側になっているか、あるいはアンダーステア側になっているかを判定するための値であり、実車両を用いた実験あるいはシミュレーションなどによって求めておくことができる。なお、基準値αは、定数であってもよいが、車速や積載重量、搭乗者人数、路面勾配などに応じて変化させた変数であってもよい。
前輪２の駆動トルク分担率ΔＴｄｆが基準値α以上であることによりステップＳ２４で肯定的に判断された場合には、旋回時の前輪２の駆動トルク（車輪トルクの絶対値）が大きく、そのために前輪２の横力が小さく、したがってハイブリッド車両１のステア特性がアンダーステア側になっていることになる。この状態で第１モータ７によってエンジン６をモータリングすると、前輪２の駆動トルク（車輪トルクの絶対値）が低下して前輪２の横力が増大し、ステア特性はアンダーステアの傾向が小さくなるように、あるいはオーバーステア側に変化しようとする。このようなステア特性の変化を防止もしくは抑制するように第２モータ１１のトルクが制御される（ステップＳ２５）。この制御は、ステア特性をアンダーステア側に変化させるように後輪３の駆動トルク（車輪トルクの絶対値）すなわち横力を変化させるための制御であるから、後輪３の横力を増大させるように第２モータ１１の出力トルクが低下させられる。なお、そのトルクあるいは制御量は、前述した図５のステップＳ３について説明したのと同様にして求めればよく、また第２モータ１１の出力トルクの変化のさせ方や変更後の各出力トルクの合計が加速方向のトルクとなるように制御することが好ましいことは、前述した図５のステップＳ３について説明したのと同様である。
ついで、エンジン６を始動する制御が実行され（ステップＳ２６）、その後リターンする。ステップＳ２６の制御は、前述した図５に示すステップＳ４と同様の制御である。
一方、上記のステップＳ２２で否定的に判断された場合には、いわゆる両駆動モードではないので、前輪２の駆動トルク分担率ΔＴｄｆに基づいた制御を行う必要がなく、したがってこの場合は、直ちにステップＳ２６に進んでエンジン６を始動する制御が実行される。また、上記のステップＳ２３で否定的に判断された場合には、ハイブリッド車両１は旋回走行していないので、直ちにステップＳ２６に進んでエンジン６を始動する制御が実行される。さらに、上記のステップＳ２４で否定的に判断された場合には、直ちにステップＳ２６に進んでエンジン６を始動する制御が実行される。
このように、図９に示す制御例においても、前輪２の車輪トルクの変化によるステア特性の変化と、後輪３の車輪トルクの変化によるステア特性の変化とが互いに反対向きの変化となる。そのため、旋回走行中にエンジン６を始動してもステア特性の変化が抑制され、ハイブリッド車両１の走行安定性を向上させることができる。また、エンジン６の始動が制限されないので、加速要求あるいは駆動要求を充足でき、さらにはエンジン６を駆動して第１モータ７で発電することができるので、蓄電装置が過放電状態になることを防止もしくは抑制することができる。
［第５制御例］
図１０に示す制御例は、図９に示す制御例とは反対に、前輪２の駆動トルク分担率ΔＴｄｆが小さい場合の例である。図１０に示す制御例で前輪２の駆動トルク分担率ΔＴｄｆの大小を判定するための所定値は前述した基準値αとは異なる値であってもよいが、その基準値αを採用することもできる。以下の説明では、前記基準値αによって前輪２の駆動トルク分担率ΔＴｄｆの大小を判断する例を説明する。
図１０に示す制御例では、前述した図９に示す制御例と同様に、エンジン６を始動する要求があるか否か（ステップＳ３１）、いわゆる両駆動モードになっているか否か（ステップＳ３２）、旋回走行中か否か（ステップＳ３３）が判断される。これらの判断ステップは、図９に示すステップＳ２１ないしステップＳ２３の判断ステップと同じであってよい。
ステップＳ３３で肯定的に判断された場合には、前輪２の駆動トルク分担率ΔＴｄｆが前述した基準値α未満か否かが判断される（ステップＳ３４）。前輪２の駆動トルク分担率ΔＴｄｆが基準値α未満であることによりステップＳ３４で肯定的に判断された場合には、旋回時の前輪２の駆動トルク（車輪トルクの絶対値）が小さく、そのために前輪２の横力が大きく、したがってハイブリッド車両１のステア特性がオーバーステア側になっていることになる。この状態で第１モータ７によってエンジン６をモータリングすると、前輪２にモータリングに伴う反力トルクが掛かる。前輪２で分担している駆動トルク（車輪トルクの絶対値）が元々小さいことにより、前記反力トルクが前輪２で分担していた駆動トルクを上回ると、反力トルクが前輪２の制動トルクとなって車輪トルクの絶対値が増大し、それに伴って前輪２の横力が、却って低下することがある。このような場合、モータリングに伴うステア特性の変化はアンダーステア側の変化となる。そこでステップＳ３４で肯定的に判断された場合には、オーバーステア側の変化を生じさせるために、後輪３の車輪トルクの絶対値を増大させて後輪３の横力を低下させるように第２モータ１１の出力トルクが増大させられる（ステップＳ３５）。なお、そのトルクあるいは制御量は、前述した図５のステップＳ３について説明したのと同様にして求めればよく、また第２モータ１１の出力トルクの変化のさせ方や変更後の各出力トルクの合計が加速方向のトルクとなるように制御することが好ましいことは、前述した図５のステップＳ３について説明したのと同様である。
ついで、エンジン６を始動する制御が実行され（ステップＳ３６）、その後リターンする。ステップＳ３６の制御は、前述した図５に示すステップＳ４と同様の制御である。なお、ステップＳ３１で否定的に判断された場合には特に制御を行うことなくリターンすること、ステップＳ３２およびステップＳ３３ならびにステップＳ３４で否定的に判断された場合には、直ちにステップＳ３６に進んでエンジン６を始動する制御を実行することは、前述した図９に示す制御例と同様である。
このように、図１０に示す制御例においても、前輪２の車輪トルクの変化によるステア特性の変化と、後輪３の車輪トルクの変化によるステア特性の変化とが互いに反対向きの変化となる。そのため、旋回走行中にエンジン６を始動してもステア特性の変化が抑制され、ハイブリッド車両１の走行安定性を向上させることができる。また、エンジン６の始動が制限されないので、加速要求あるいは駆動要求を充足でき、さらにはエンジン６を駆動して第１モータ７で発電することができるので、蓄電装置が過放電状態になることを防止もしくは抑制することができる。
なお、前輪２が分担する駆動トルクの割合と、後輪３が分担する駆動トルクの割合とは、一方が増大すれば他方が低下する関係にあるから、図９に示す制御例および図１０に示す制御例では、前輪２の駆動トルク分担率ΔＴｄｆを基準値αと比較する替わりに、後輪３の駆動トルク分担率を前記基準値αあるいはこれに替わる所定値と比較し、その比較結果に基づいて第２モータ１１のトルクを制御することとしてもよい。
［第６制御例］
前述したように、前輪２の車輪トルクが低下すると横力が増大して、オーバーステア側にステア特性が変化する。また、後輪３の車輪トルクが低下すると横力が増大して、アンダーステア側にステア特性が変化する。したがって、エンジン６をモータリングすることに伴って車輪トルクが低下する車輪が前輪２の場合と、後輪３の場合とでは、制御の内容が異なる場合がある。エンジン６のモータリングに伴って車輪トルクが低下する車輪が前輪２である例は、上記の第２〜５制御例に示したとおりである。これとは異なり、エンジン６および第１モータ７が後輪３に連結され、かつ第２モータ１１が前輪２に連結されている場合には、以下に説明するように制御する。
前述した図８に示す制御例はこの発明の実施形態における制御装置で実行可能な制御の参考例であり、第２モータ１１で後輪３を駆動し、かつ第１モータ７は前輪２にトルクを出力していない状態からエンジン６を始動する例であり、この制御例における前輪２と後輪３とを入れ替えた場合、前輪２を第２モータ１１で駆動するＥＶモードの際に、第１モータ７でエンジン６をモータリングすることにより、後輪３の車輪トルク（制動方向のトルク）が発生し（すなわち、後輪３の車輪トルクが増大し）、その横力が低下することになる。したがって、この場合は、エンジン６をモータリングすることに伴うステア特性の変化がオーバーステア側になる。このようなステア特性の変化を抑制するためには、前輪２の横力を低下させることになるから、前輪２に連結されている第２モータ１１の出力トルクを増大させる。すなわち、図８に示すステップＳ１４での第２モータ１１のトルクの制御と同様の制御を行うことになる。
［第７制御例］
前輪２と後輪３とを入れ替えた参考例を説明する。前述した図９に示す制御例において、前輪２と後輪３とを入れ替えて、第２モータ１１によって前輪２を駆動し、第１モータ７およびエンジン６を後輪３に連結した場合、エンジン６をモータリングすることに伴って後輪３の駆動トルクが低下してその横力が増大することになる。その場合、後輪３の駆動トルク分担率が小さくなっていて後輪３の横力が大きく、したがってアンダーステア側のステア特性になっている。この状態で、エンジン６をモータリングすることにより後輪３に反力トルクが作用すると、その反力トルクがエンジン６の始動制御前のトルクより大きくなって制動方向に作用する場合がある。その場合、後輪３の横力が低下し、ステア特性をオーバーステア側に変化させる作用が生じる。このようなステア特性の変化を抑制するためには、駆動トルク分担率が大きい前輪２の横力を低下させることになるから、前輪２に連結されている第２モータ１１の出力トルクを増大させる。すなわち、図９に示すステップＳ２５での第２モータ１１のトルクの制御とは、トルクの変化の方向が反対の制御を行うことになる。
［第８制御例］
前輪２と後輪３とを入れ替えた他の参考例を説明する。図１０の制御例において、前輪２と後輪３とを入れ替えて、第２モータ１１によって前輪２を駆動し、第１モータ７およびエンジン６を後輪３に連結した場合、エンジン６をモータリングすることに伴って後輪３の駆動トルクが低下してその横力が増大することになる。その場合、後輪３の駆動トルク分担率が大きくなっていて後輪３の横力が小さく、したがってオーバーステア側のステア特性になっている。この状態で、エンジン６をモータリングすることにより後輪３に反力トルクが作用すると、後輪３の駆動トルクが低下してその横力が増大し、ステア特性をアンダーステア側に変化させる作用が生じる。このようなステア特性の変化を抑制するためには、駆動トルク分担率が小さい前輪２の横力を増大させることになるから、前輪２に連結されている第２モータ１１の出力トルクを低下させる。すなわち、図１０に示すステップＳ３５での第２モータ１１のトルクの制御とは、トルクの変化の方向が反対の制御を行うことになる。
［他の制御例］
この発明の実施形態における制御装置は、旋回走行時の横力をモータ７，１１の出力トルクによって制御するように構成されている。この旋回走行の判定もしくは検出は、前述したように各種のセンサによって行うことができる。これに替えて、旋回走行を予測し、その予測結果に基づいてモータ７，１１の出力トルクを前述したように制御してもよい。旋回走行の予測は、ナビゲーションシステムの地図データとＧＰＳシステムで得られる自車両の位置データとを利用して行うことができる。あるいは自動運転システムで得られる数秒先の走行計画のデータを利用して行うことができる。また、旋回走行の予測には、旋回方向、旋回半径、車速、旋回走行距離、旋回走行路面の勾配などの予測が含まれていてよく、これらのデータに基づいて旋回走行の判断を事前に行い、また旋回走行時の駆動力制御を行うこととしてもよい。このようないわゆる予測制御を行えば、旋回走行時にエンジン６を始動する場合のステア特性の変化をより確実に防止もしくは抑制して走行安定性を向上させることができる。
以上、この発明の複数の実施形態について説明したが、この発明は上述した実施形態に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。例えばこの発明におけるコントローラとして、エンジンを制御する電子制御装置（コントローラ）および各モータごとに設けられて各モータを制御する電子制御装置（コントローラ）を設けてもよく、あるいはこれらの二つの電子制御装置を統合して制御する更に他の電子制御装置（コントローラ）を設けてもよい。また、この発明における差動機構は、少なくとも三つの回転要素で差動作用を行うように構成された機構であればよいので、遊星歯車機構以外の機構によって構成されていてもよい。
１…ハイブリッド車両、 ２…前輪、 ３…後輪、 ４…第１駆動系統、 ５…第２駆動系統、 ６…エンジン、 ７…第１モータ、 ８…差動機構、 ９…デファレンシャルギヤ、 Ｓ…サンギヤ、 Ｒ…リングギヤ、 Ｐ…ピニオンギヤ、 Ｃ…キャリヤ、 １０…伝動機構、 １１…第２モータ、 １２…デファレンシャルギヤ、 １３…操舵装置、 １４…電源部、 １５…電子制御装置（ＥＣＵ）。

Claims (4)

  1. 前輪に対して駆動トルクを出力できるエンジンおよび第１モータと、前記エンジンのトルクが入力される第１回転要素と前記第１モータのトルクが入力される第２回転要素と前記前輪に向けてトルクを出力する第３回転要素との少なくとも三つの回転要素とを有する差動機構とを備えた第１駆動系統と、後輪に対して駆動トルクを出力できる第２モータを有する第２駆動系統とを備え、かつ前記第１モータによって前記エンジンをモータリングして前記エンジンを始動することのできるハイブリッド車の制御装置において、
    前記第１モータおよび前記第２モータを制御するコントローラを備え、
    前記コントローラは、
    前記前輪が操舵されかつ前記エンジンの運転が停止されるとともに前記ハイブリッド車両が旋回走行する状態で、前記第１モータによって前記エンジンをモータリングして前記エンジンを始動する場合に、
    前記第１モータによって前記エンジンをモータリングすることに伴う前記前輪の駆動トルクの変化による前記ハイブリッド車両のステア特性の変化を抑制する方向に前記第２モータの出力トルクを制御し、
    前記第１モータの出力トルクおよび前記第２モータの出力トルクによって前記旋回走行を行う場合の前記ハイブリッド車両の全駆動トルクに対する前記前輪の駆動トルクの割合である前輪駆動トルク分担率が予め定めた基準値以上であることを判定し、
    前記前輪駆動トルク分担率が前記基準値以上である状態で、かつ前記第１モータによって前記エンジンをモータリングする場合に、前記ステア特性の変化を抑制する方向の前記第２モータの出力トルクの制御を、前記第２モータの出力トルクを低下させる制御とするように構成されている
    ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 前輪に対して駆動トルクを出力できるエンジンおよび第１モータと、前記エンジンのトルクが入力される第１回転要素と前記第１モータのトルクが入力される第２回転要素と前記前輪に向けてトルクを出力する第３回転要素との少なくとも三つの回転要素とを有する差動機構とを備えた第１駆動系統と、後輪に対して駆動トルクを出力できる第２モータを有する第２駆動系統とを備え、かつ前記第１モータによって前記エンジンをモータリングして前記エンジンを始動することのできるハイブリッド車の制御装置において、
    前記第１モータおよび前記第２モータを制御するコントローラを備え、
    前記コントローラは、
    前記前輪が操舵されかつ前記エンジンの運転が停止されるとともに前記ハイブリッド車両が旋回走行する状態で、前記第１モータによって前記エンジンをモータリングして前記エンジンを始動する場合に、
    前記第１モータによって前記エンジンをモータリングすることに伴う前記前輪の駆動トルクの変化による前記ハイブリッド車両のステア特性の変化を抑制する方向に前記第２モータの出力トルクを制御し、
    前記第１モータの出力トルクおよび前記第２モータの出力トルクによって前記旋回走行を行う場合の前記ハイブリッド車両の全駆動トルクに対する前記前輪の駆動トルクの割合である前輪駆動トルク分担率が予め定めた基準値未満であることを判定し、
    前記前輪駆動トルク分担率が前記基準値未満である状態で、かつ前記第１モータによって前記エンジンをモータリングする場合に、前記ステア特性の変化を抑制する方向の前記第２モータの出力トルクの制御を、前記第２モータの出力トルクを増大させる制御とするように構成されている
    ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  3. 請求項１または２に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記コントローラは、前記ステア特性の変化を抑制する方向に前記第２モータの出力トルクを変化させる場合に、前記第２モータの出力トルクを予め定めた変化率で徐々に変化させるように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、
    前記コントローラは、前記ステア特性の変化を抑制する方向に前記第２モータの出力トルクを制御した後の前記前輪および前記後輪でのトルクを合算した合計トルクの方向が前記ハイブリッド車両を加速させる方向のトルクとなるように前記第１モータおよび第２モータの出力トルクを更に制御するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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