JP7196801B2 - 電動車両 - Google Patents

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    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/176Brake regulation specially adapted to prevent excessive wheel slip during vehicle deceleration, e.g. ABS
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    • B60W30/18109Braking
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    • B60W30/00Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/18Propelling the vehicle
    • B60W30/18009Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18109Braking
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    • F16H37/04Combinations of toothed gearings only
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    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48Parallel type
    • B60K2006/4825Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K23/00Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for
    • B60K23/08Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for changing number of driven wheels, for switching from driving one axle to driving two or more axles
    • B60K23/0808Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for changing number of driven wheels, for switching from driving one axle to driving two or more axles for varying torque distribution between driven axles, e.g. by transfer clutch
    • B60K2023/0816Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for changing number of driven wheels, for switching from driving one axle to driving two or more axles for varying torque distribution between driven axles, e.g. by transfer clutch for varying front-rear torque distribution with a central differential
    • B60K2023/0825Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for changing number of driven wheels, for switching from driving one axle to driving two or more axles for varying torque distribution between driven axles, e.g. by transfer clutch for varying front-rear torque distribution with a central differential for adding torque to the front wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2260/00Interaction of vehicle brake system with other systems
    • B60T2260/04Automatic transmission
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2720/00Output or target parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2720/40Torque distribution
    • B60W2720/403Torque distribution between front and rear axle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91Electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92Hybrid vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00Special features of vehicle units
    • B60Y2400/82Four wheel drive systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
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    • F16H2200/0043Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising four forward speeds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
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    • F16H2200/20Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2043Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with five engaging means

Description

本発明は、電動車両に関する。
従来、この種の電動車両としては、駆動輪に連結された駆動軸に接続されたモータと、駆動輪や副駆動輪に油圧による制動力を付与可能な油圧ブレーキ装置とを備える電動車両において、運転者のブレーキ操作に基づいて、モータや油圧ブレーキ装置から車両に制動力を付与するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この電動車両では、運転者のブレーキ操作に基づく目標制動力に対してモータによる制動力が不足すると、その不足分の制動力を油圧ブレーキ装置により補う。また、この電動車両では、車両に制動力を付与しているときに、停止直前に至ると、モータによる車両制動力を油圧ブレーキ装置による車両制動力に置き換える。
また、車両として、エンジンと、エンジンに連結された変速機と、変速機と副駆動輪としての前輪に連結されたフロントプロペラシャフトと主駆動輪としての後輪に連結されたリヤプロペラシャフトとに連結されたトランスファと、を備えるものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。ここで、トランスファは、エンジンから変速機を介して出力される駆動力に対する、前輪に伝達する駆動力と、後輪に伝達する駆動力と、の配分を例えば0:100~50:50の間で連続的に変更可能に構成されている。
特開2018-86933号公報 特開2011-218871号公報
近年、上述の特許文献1の電動車両の駆動軸よりも駆動輪側を、特許文献2のトランスファやフロントプロペラシャフト、前輪、リヤプロペラシャフト、後輪などに置き換えたハード構成も用いられている。こうしたハード構成において、特許文献1のようにモータによる車両制動力を油圧ブレーキ装置による車両制動力に置き換えるときなどに、モータによる車両制動力の前輪と後輪との配分比と、油圧ブレーキ装置による車両制動力の前輪と後輪との配分比が大きく異なると、車両姿勢が変化し、ドライバビリティが悪化する可能性がある。
本発明の電動車両は、ドライバビリティが悪化するのを抑制することを主目的とする。
本発明の電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の電動車両は、
駆動軸に接続されたモータと、
前記駆動軸から前輪および後輪に駆動力を伝達可能で、且つ、前記駆動軸から前記前輪および前記後輪に伝達する総駆動力に対する前記後輪に伝達する駆動力の割合である伝達配分率を調節可能な駆動力配分装置と、
前記前輪および前記後輪に制動力を付与可能な制動力付与装置と、
前記制動力付与装置による車両制動を行なうときには、前記制動力付与装置により前記前輪および前記後輪に付与する総制動力に対する前記後輪に付与する制動力の割合の目標値である目標制動配分率に基づいて前記制動力付与装置を制御する制御装置と、
を備える電動車両であって、
前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合には、前記目標制動配分率の初回値を、前記伝達配分率を中心とする許容範囲内で設定する、
ことを要旨とする。
本発明の電動車両では、制御装置は、制動力付与装置による車両制動を行なうときには、制動力付与装置により前輪および後輪に付与する総制動力に対する後輪に付与する制動力の割合(制動配分率)の目標値である目標制動配分率に基づいて制動力付与装置を制御する。このとき、モータによる車両制動中に制動力付与装置による車両制動を開始する場合には、目標制動配分率の初回値を、駆動軸から駆動力配分装置を介して前輪および後輪に伝達する総駆動力(総制動力)に対する後輪に伝達する駆動力(制動力)の割合である伝達配分率を中心とする許容範囲内で設定する。これにより、制動力付与装置による車両制動を開始する前後で、前輪に付与される制動力と後輪に付与される制動力との配分が大きく異なるのを抑制することができる。この結果、制動力付与装置による車両制動を開始する前後で、車両姿勢が変化するのを抑制し、ドライバビリティが悪化するのを抑制することができる。ここで、「モータによる車両制動中に制動力付与装置による車両制動を開始する場合」としては、例えば、モータによる車両制動力を制動力付与装置による車両制動力に置き換える場合や、モータによる車両制動に加えて制動力付与装置による車両制動を行なう場合を挙げることができる。
本発明の電動車両において、前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合には、前記目標制動配分率の初回値に前記伝達配分率を設定するものとしてもよい。こうすれば、制動力付与装置による車両制動を開始する前後で、前輪に付与される制動力と後輪に付与される制動力との配分を同一にすることができる。この結果、制動力付与装置による車両制動を開始する前後で、車両姿勢が変化するのをより十分に抑制し、ドライバビリティが悪化するのをより十分に抑制することができる。
本発明の電動車両において、前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始した後に、前記目標制動配分率を前記制動力付与装置に要求される要求配分率に向かって緩変化させるものとしてもよい。こうすれば、目標制動配分率を徐々に変化させることができ、車両姿勢が変化するのを抑制することができる。
この場合、前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始してから、前記モータによる車両制動力を前記油圧制御装置による車両制動力に置き換える置換処理が完了するまでは、前記目標制動配分率に前記伝達配分率を設定するものとしてもよい。こうすれば、制動力付与装置による車両制動を開始してから置換処理が完了するまで(置換処理を行なっている間)、目標制動配分率が変化するのを抑制することができる。特に、伝達配分率が一定の場合、目標制動配分率を一定にすることができる。
本発明の電動車両において、前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合において、車両に要求される要求制動力の絶対値が所定制動力以上のときには、前記目標制動配分率の初回値に、前記制動力付与装置に要求される要求配分率を設定するものとしてもよい。また、前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合において、車体速が所定車体速以上のときには、前記目標制動配分率の初回値に、前記制動力付与装置に要求される要求配分率を設定するものとしてもよい。さらに、前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合において、車両が旋回走行しているときには、前記目標制動配分率の初回値に、前記制動力付与装置に要求される要求配分率を設定するものとしてもよい。車両の急制動が要求されたときや、車体速が高いとき、車両が旋回走行しているときには、こうした制御により、目標制動配分率の初回値を伝達配分率を中心とする許容範囲内で設定するよりも、車両挙動の安定性の確保に有利であると想定される。これらの場合の要求制動配分率としては、例えば、0.5が用いられる。
本発明の実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。 エンジン22やプラネタリギヤ30、モータMG1,MG2、変速機60の構成の概略を示す構成図である。 変速機60の各変速段とクラッチC1,C2やブレーキB1,B2、ワンウェイクラッチF1の作動状態との関係を示す作動表である。 プラネタリギヤ30および変速機60の各回転要素の回転数の関係を示す共線図である。 トランスファ120の構成の概略を示す構成図である。 ブレーキECU96により実行される目標油圧配分率設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ブレーキペダルポジションBPや車体速V、要求制動力Fb*、モータMG2や油圧ブレーキ装置90による制動力、トランスファ配分率Rt、要求油圧配分率Rhtag、油圧配分率Rh、油圧制動要求フラグf1の様子の一例を示す説明図である。 変形例の目標油圧配分率設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の目標油圧配分率設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車20Bの構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。 変形例の電気自動車320の構成の概略を示す構成図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。図2は、エンジン22やプラネタリギヤ30、モータMG1,MG2、変速機60の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、後輪39ra,39rbが主駆動輪で且つ前輪39fa,39fbが副駆動輪である後輪駆動ベースの4輪駆動車両として構成されている。このハイブリッド自動車20は、図1や図2に示すように、エンジン22と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、バッテリ50と、変速機60と、トランスファ120と、油圧ブレーキ装置90と、ハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「HVECU」という)70とを備える。
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24により運転制御されている。
エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。このエンジンECU24は、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートから入力されている。エンジンECU24に入力される信号としては、例えば、エンジン22のクランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ23からのクランクシャフト26のクランク角θcrを挙げることができる。エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ23からのクランク角θcrに基づいてエンジン22の回転数Neを演算している。
プラネタリギヤ30は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。このプラネタリギヤ30は、外歯歯車であるサンギヤ30sと、内歯歯車であるリングギヤ30rと、それぞれサンギヤ30sおよびリングギヤ30rに噛合する複数のピニオンギヤ30pと、複数のピニオンギヤ30pを自転(回転)かつ公転自在に支持するキャリヤ30cとを有する。サンギヤ30sは、モータMG1の回転子に接続されている。リングギヤ30rは、変速機60の入力軸61に接続されている。キャリヤ30cは、ダンパ28を介してエンジン22のクランクシャフト26に接続されている。
モータMG1は、例えば同期発電電動機として構成されている。このモータMG1の回転子は、上述したように、プラネタリギヤ30のサンギヤ30sに接続されている。モータMG2は、例えば同期発電電動機として構成されている。このモータMG2の回転子は、変速機60の入力軸61に接続されている。インバータ41,42は、モータMG1,MG2の駆動に用いられると共に電力ライン54を介してバッテリ50に接続されている。モータMG1,MG2は、モータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40によって、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
モータECU40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。このモータECU40は、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータECU40に入力される信号としては、例えば、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2や、モータMG1,MG2の各相に流れる相電流を検出する電流センサからのモータMG1,MG2の各相の相電流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2を挙げることができる。モータECU40からは、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。モータECU40は、回転位置センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の電気角θe1,θe2や回転数Nm1,Nm2を演算している。
バッテリ50は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電力ライン54を介してインバータ41,42と接続されている。このバッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)52により管理されている。
バッテリECU52は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。このバッテリECU52は、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリECU52に入力される信号としては、例えば、バッテリ50の出力端子に取り付けられた電流センサ51aからのバッテリ50の電流Ib(バッテリ50から放電するときが正の値)や、バッテリ50の端子間に取り付けられた電圧センサ51bからのバッテリ50の電圧Vb、バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからのバッテリ50の温度Tbを挙げることができる。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。バッテリECU52は、電流センサ51aからのバッテリ50の電流Ibの積算値に基づいてバッテリ50の蓄電割合SOCを演算している。蓄電割合SOCは、バッテリ50の全容量に対するバッテリ50から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリECU52は、バッテリ50の蓄電割合SOCと温度センサ51cからのバッテリ50の温度Tbとに基づいてバッテリ50の入出力制限Win,Woutを演算している。入力制限Winは、バッテリ50を充電してもよい最大許容電力(負の値)であり、出力制限Woutは、バッテリ50から放電してもよい最大許容電力(正の値)である。
変速機60は、4段変速機として構成されている。この変速機60は、入力軸61と、出力軸(駆動軸)62と、プラネタリギヤ63,64と、クラッチC1,C2と、ブレーキB1,B2と、ワンウェイクラッチF1とを備える。入力軸61は、上述したように、プラネタリギヤ30のリングギヤ30rおよびモータMG2に接続されている。出力軸62は、トランスファ120に接続されている。
プラネタリギヤ63は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。このプラネタリギヤ63は、外歯歯車であるサンギヤ63sと、内歯歯車であるリングギヤ63rと、それぞれサンギヤ63sおよびリングギヤ63rに噛合する複数のピニオンギヤ63pと、複数のピニオンギヤ63pを自転(回転)かつ公転自在に支持するキャリヤ63cとを有する。
プラネタリギヤ64は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。このプラネタリギヤ64は、外歯歯車であるサンギヤ64sと、内歯歯車であるリングギヤ64rと、それぞれサンギヤ64sおよびリングギヤ64rに噛合する複数のピニオンギヤ64pと、複数のピニオンギヤ64pを自転(回転)かつ公転自在に支持するキャリヤ64cとを有する。
プラネタリギヤ63のキャリヤ63cとプラネタリギヤ64のリングギヤ64rとが連結(固定)されている。また、プラネタリギヤ63のリングギヤ63rとプラネタリギヤ64のキャリヤ64cとが連結(固定)されている。したがって、プラネタリギヤ63およびプラネタリギヤ64は、プラネタリギヤ63のサンギヤ63s、プラネタリギヤ63のキャリヤ63cおよびプラネタリギヤ64のリングギヤ64r、プラネタリギヤ63のリングギヤ63rおよびプラネタリギヤ64のキャリヤ64c、プラネタリギヤ64のサンギヤ64sを4つの回転要素とするいわゆる4要素タイプの機構として機能する。また、プラネタリギヤ63のリングギヤ63rおよびプラネタリギヤ64のキャリヤ64cは、出力軸62に連結(固定)されている。
クラッチC1は、入力軸61と、プラネタリギヤ64のサンギヤ64sと、を互いに接続すると共に両者の接続を解除する。クラッチC2は、入力軸61と、プラネタリギヤ63のキャリヤ63cおよびプラネタリギヤ64のリングギヤ64rと、を互いに接続すると共に両者の接続を解除する。ブレーキB1は、プラネタリギヤ63のサンギヤ63sを静止部材としてのトランスミッションケース29に対して回転不能に固定(接続)すると共にこのサンギヤ63sをトランスミッションケース29に対して回転自在に解放する。ブレーキB2は、プラネタリギヤ63のキャリヤ63cおよびプラネタリギヤ64のリングギヤ64rをトランスミッションケース29に対して回転不能に固定(接続)すると共にこのキャリヤ63cおよびリングギヤ64rをトランスミッションケース29に対して回転自在に解放する。ワンウェイクラッチF1は、プラネタリギヤ63のキャリヤ63cおよびプラネタリギヤ64のリングギヤ64rの一方向の回転を許容すると共に他方向の回転を規制する。
クラッチC1,C2は、それぞれ、油圧駆動の多板クラッチとして構成されている。ブレーキB1,B2は、それぞれ、油圧駆動の多板ブレーキとして構成されている。クラッチC1,C2およびブレーキB1,B2は、油圧制御装置(図示省略)による作動油の給排を受けて動作する。
図3は、変速機60の各変速段とクラッチC1,C2やブレーキB1,B2、ワンウェイクラッチF1の作動状態との関係を示す作動表である。図4は、プラネタリギヤ30および変速機60の各回転要素の回転数の関係を示す共線図である。変速機60は、クラッチC1,C2やブレーキB1,B2、ワンウェイクラッチF1を図3に示すように係合または解放することにより、第1速から第4速までの前進段や後進段が形成される。
具体的には、前進第1速は、クラッチC1を係合すると共にクラッチC2およびブレーキB1,B2を解放し、ワンウェイクラッチF1が作動する(プラネタリギヤ63のキャリヤ63cおよびプラネタリギヤ64のリングギヤ64rの他方向の回転(図4における負回転)を規制する)ことにより形成される。なお、前進第1速で、モータMG2の回生駆動や、燃料噴射を停止したエンジン22のモータMG1によるモータリングにより、変速機60の入力軸61に制動力が出力される際には、ブレーキB2も係合される。
前進第2速は、クラッチC1およびブレーキB1を係合すると共にクラッチC2およびブレーキB2を解放することにより形成される。前進第3速は、クラッチC1およびクラッチC2を係合すると共にブレーキB1,B2を解放することにより形成される。前進第4速は、クラッチC2およびブレーキB1を係合すると共にクラッチC1およびブレーキB2を解放することにより形成される。後進段は、クラッチC1およびブレーキB2を係合すると共にクラッチC2およびブレーキB1を解放することにより形成される。
トランスファ120は、変速機60の出力軸62に出力される駆動力に対する、副駆動輪としての前輪39fa,39fbに伝達する駆動力と、主駆動輪としての後輪39ra,39rbに伝達する駆動力と、の配分である前後駆動力配分を例えば0:100~50:50の間で連続的に変更可能に構成されている。したがって、ハイブリッド自動車20は、前後駆動力配分が0:100のときには、2輪駆動(2WD)となり、前後駆動力配分が0:100以外のときには、4輪駆動(4WD)となる。即ち、ハイブリッド自動車20は、パートタイム4WDとして構成されている。
図5は、トランスファ120の構成の概略を示す構成図である。図示するように、トランスファ120は、後輪側伝達軸121と、前輪側伝達軸122と、クラッチ130と、駆動部140と、伝達機構150とを備える。後輪側伝達軸121は、変速機60の入力軸61(図1参照)に連結されると共にリヤプロペラシャフト37r(図1参照)に連結されている。前輪側伝達軸122は、フロントプロペラシャフト37f(図1参照)に連結されている。
クラッチ130は、多板クラッチとして構成されている。このクラッチ130は、クラッチハブ131と、クラッチドラム132と、複数の摩擦係合プレート133と、ピストン134とを備える。クラッチハブ131は、後輪側伝達軸121に連結されている。クラッチドラム132は、伝達機構150のドライブギヤ151に連結されている。複数の摩擦係合プレート133は、クラッチハブ131の外周面にスプライン嵌合される第1プレート133aと、クラッチドラム132の内周面にスプライン嵌合される第2プレート133bと、が交互に並ぶように配設されている。ピストン134は、複数の摩擦係合プレート133に対して伝達機構150のドライブギヤ151とは反対側に配置されている。このピストン134は、ドライブギヤ151側に移動することにより、複数の摩擦係合プレート133を押圧する。
このクラッチ130は、ピストン134がドライブギヤ151から離間する側に移動して摩擦係合プレート133に当接しない状態では、解放状態となる。また、クラッチ130は、ピストン134がドライブギヤ151に接近する側に移動して摩擦係合プレート133に当接する状態では、ピストン134の移動量により係合力(トルク容量)が調節され、解放状態、スリップ係合状態、完全係合状態のうちの何れかとなる。
駆動部140は、クラッチ130の駆動に用いられる。この駆動部140は、モータ141と、ねじ機構142とを備える。モータ141は、HVECU70により制御される。ねじ機構142は、ボールねじとして構成されており、モータ141の回転運動を直線運動に変換する。このねじ機構142は、ねじ軸部材144と、ナット部材145と、ねじ軸部材144とナット部材145との間に介在する複数のボール146とを備える。
ねじ軸部材144は、ウォームギヤ143を介してモータ141に連結されている。ウォームギヤ143は、ウォーム143aとウォームホイール143bとを備える歯車対である。ウォーム143aは、モータ141の回転軸と一体に形成されている。ウォームホイール143bは、後輪側伝達軸121と同軸に配置されると共にねじ軸部材144と一体に形成されている。モータ141の回転は、ウォームギヤ143を介してねじ軸部材144に減速されて伝達される。
ナット部材145は、ねじ軸部材144の回転に伴って後輪側伝達軸121の軸方向に移動可能にねじ軸部材144に連結されている。また、ナット部材145は、クラッチ130のピストン134に、後輪側伝達軸121の軸方向に相対移動不能に且つ後輪側伝達軸121周りに相対回転可能に連結されている。
このねじ機構142は、モータ141からねじ軸部材144に伝達された回転運動をナット部材145の直線運動に変換し、この直線運動をピストン134を介して摩擦係合プレート133に伝達する。これにより、クラッチ130の係合力(トルク容量)が調節される。
伝達機構150は、ドライブギヤ151と、ドリブンギヤ152と、チェーン153とを備える。ドライブギヤ151は、上述したように、クラッチ130のクラッチドラム132に連結されている。ドリブンギヤ152は、前輪側伝達軸122に取り付けられている。チェーン153は、ドライブギヤ151とドリブンギヤ152とに掛け渡されている。この伝達機構150は、ドライブギヤ151に伝達される駆動力をチェーン153を介してドリブンギヤ152に伝達する。
このトランスファ120では、クラッチ130が解放状態のときには、後輪側伝達軸121とドライブギヤ151とが遮断される。このとき、トランスファ120は、変速機60の出力軸62に出力される駆動力の全てを後輪39ra,39rbに伝達する。また、トランスファ120では、クラッチ130がスリップ係合状態や完全係合状態のときには、後輪側伝達軸121とドライブギヤ151とが接続される。このとき、トランスファ120は、変速機60の出力軸62に出力される駆動力を後輪39ra,39rbと前輪39fa,39fbとに配分して伝達する。詳細には、クラッチ130がスリップ係合状態のときには、後輪側伝達軸121とドライブギヤ151との回転差動が許容され、差動状態が形成される。また、クラッチ130が完全係合状態のときには、後輪側伝達軸121とドライブギヤ151とが一体に回転し、非差動状態(いわゆるセンターデフロック状態)が形成される。したがって、トランスファ120は、モータ141の制御によってクラッチ130の係合力(トルク容量)が制御されることにより、上述したように、前後駆動力配分を例えば0:100~50:50の間で連続的に変更することができる。
図1に示すように、油圧ブレーキ装置90は、前輪39fa,39fbや後輪39ra,39rbに取り付けられたブレーキパッド92fa,92fb,92ra,92rbと、ブレーキアクチュエータ94とを備える。ブレーキアクチュエータ94は、ブレーキパッド92fa,92fb,92ra,92rbを駆動する図示しないブレーキホイールシリンダの油圧を調節して前輪39fa,39fbや後輪39ra,39rbに制動力を付与するためのアクチュエータとして構成されている。このブレーキアクチュエータ94は、ブレーキ用電子制御ユニット(以下、「ブレーキECU」という)96により駆動制御されている。
ブレーキECU96は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。ブレーキECU96には、ブレーキアクチュエータ94を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ブレーキECU96に入力される信号としては、例えば、前輪39fa,39fbや後輪39ra,39rbに取り付けられた車輪速センサ97fa,97fb,97ra,97rbからの前輪39fa,39fbや後輪39ra,39rbの車輪速Vfa,Vfb,Vra,Vrbを挙げることができる。ブレーキECU96からは、ブレーキアクチュエータ94への駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ブレーキECU96は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。
HVECU70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。HVECU70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。HVECU70に入力される信号としては、例えば、変速機60の入力軸61の回転数を検出する回転数センサ61aからの入力軸61の回転数Ninや、変速機60の出力軸62の回転数を検出する回転数センサ62aからの出力軸62の回転数Nout、トランスファ120のモータ141の回転子の回転位置を検出する回転位置センサ141aからのモータ141の回転子の回転位置θmtを挙げることができる。また、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号や、シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSPを挙げることができる。アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや、ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBPも挙げることができる。図示しないハンドルの操舵角を検出する操舵角センサ87からの操舵角θsや、車体速センサ88からの車体速V、外気温センサ89からの外気温Toも挙げることができる。HVECU70からは、変速機60への制御信号や、トランスファ120への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
HVECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU40、バッテリECU52、ブレーキECU96と通信ポートを介して接続されている。HVECU70は、回転数センサ61aからの変速機60の入力軸61の回転数Ninを回転数センサ62aからの変速機60の出力軸62の回転数Noutで除して変速機60の変速比Grを演算すると共に演算した変速比Grに基づいて変速機60の変速段Gsを推定している。また、HVECU70は、回転位置センサ141aからのモータ141の回転子の回転位置θmtに基づいて、クラッチ130のピストン134の移動量や、クラッチ130の係合力やトルク容量、トランスファ配分率Rtを推定している。ここで、トランスファ配分率Rtは、変速機60の出力軸62からトランスファ120を介してフロントデファレンシャルギヤ38f(前輪39fa,39fb)およびリヤデファレンシャルギヤ38r(後輪39ra,39rb)に伝達する総駆動力や総制動力に対する後輪39ra,39rbに伝達する駆動力や制動力の割合である。上述したように、トランスファ120は、前後駆動力配分を例えば0:100~50:50の間で連続的に変更可能に構成されているから、トランスファ配分率Rtは、例えば0.5~1.0の間の値となる。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40との協調制御により、エンジン22の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード(HV走行モード)や、エンジン22の運転を伴わずに走行する電動走行モード(EV走行モード)で走行するように、エンジン22とモータMG1,MG2と変速機60とトランスファ120とが制御される。
エンジン22およびモータMG1,MG2の制御は、基本的には、以下のように行なわれる。HV走行モードでは、HVECU70は、最初に、アクセル開度Accと車体速Vとに基づいて変速機60の出力軸(駆動軸)62に要求される出力軸要求トルクTout*を設定し、設定した出力軸要求トルクTout*と変速機60の変速比Grとに基づいて変速機60の入力軸61に要求される入力軸要求トルクTin*を設定する。続いて、HVECU70は、エンジン22の運転を伴ってバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で入力軸要求トルクTin*が変速機60の入力軸61に出力されるように、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する。そして、HVECU70は、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*をエンジンECU24に送信すると共に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。エンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*および目標トルクTe*に基づいて運転されるようにエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御などを行なう。モータECU40は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようにモータMG1,MG2を駆動制御する(詳細には、インバータ41,42の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう)。
EV走行モードでは、HVECU70は、最初に、HV走行モードと同様に入力軸要求トルクTin*を設定する。続いて、HVECU70は、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で入力軸要求トルクTin*が変速機60の入力軸61に出力されるようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する。そして、HVECU70は、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。モータECU40によるモータMG1,MG2の駆動制御については上述した。
変速機60の制御は、基本的には、以下のように行なわれる。HVECU70は、アクセル開度Accと車体速Vとに基づいて、変速機60の出力軸(駆動軸)62に要求される出力軸要求トルクTout*を設定し、出力軸要求トルクTout*と車体速Vとに基づいて、変速機60の目標変速段Gs*を設定する。そして、HVECU70は、変速機60の変速段Gsが目標変速段Gs*となるように変速機60を制御する。
トランスファ120の制御は、基本的には、以下のように行なわれる。HVECU70は、アクセル開度Accや車体速V、操舵角θsなどに基づいて目標トランスファ配分率Rt*を設定し、トランスファ配分率Rtが目標トランスファ配分率Rt*となるようにトランスファ120を制御する。
また、実施例のハイブリッド自動車20では、運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると、基本的には、以下のように車両に制動力を付与する。HVECU70は、最初に、ブレーキペダルポジションBPに基づいて車両に要求される要求制動力Fb*(負の値)を設定し、要求制動力Fb*をモータMG2の回転軸のトルクに換算して要求制動トルクTb*(負の値)を求める。続いて、HVECU70は、バッテリ50の入力制限Win(負の値)をモータMG2の回転数Nm2で除してモータMG2の許容下限トルクTm2minを演算し、要求制動トルクTb*を許容下限トルクTm2minで制限(下限ガード)してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、要求制動トルクTb*からモータMG2のトルク指令Tm2*を減じて得られる値(値0または負の値)を油圧ブレーキ装置90のブレーキトルク指令Th*に設定する。そして、HVECU70は、モータMG2のトルク指令Tm2*をモータECU40に送信すると共に、油圧ブレーキ装置90のブレーキトルク指令Th*をブレーキECU96に送信する。モータECU40によるモータMG2の駆動制御については上述した。ブレーキECU96は、油圧ブレーキ装置90のブレーキトルク指令Th*が負の値であることを条件として、ブレーキトルク指令Th*を車両制動用の制動力に換算して目標油圧制動力Fh*を設定し、設定した目標油圧制動力Fh*と目標油圧配分率Rh*とを用いてブレーキアクチュエータ94を駆動制御する。ここで、目標油圧配分率Rh*は、油圧配分率Rhの目標値である。油圧配分率Rhは、油圧ブレーキ装置90により前輪39fa,39fbおよび後輪39ra,39rbに付与する総制動力に対する後輪39ra,39rbに付与する制動力の割合である。目標油圧配分率Rh*の設定方法については後述する。こうした制御により、要求制動トルクTb*が許容下限トルクTm2minの範囲内のときには、油圧ブレーキ装置90が用いられずにモータMG2による車両制動が行なわれ、要求制動トルクTb*が許容下限トルクTm2minの範囲外のときには、モータMG2および油圧ブレーキ装置90による車両制動が行なわれる。
また、モータMG2による車両制動が行なわれているときに、または、モータMG2および油圧ブレーキ装置90による車両制動が行なわれているときに、車体速Vが停止直前の閾値Vsp以下に至るなど置換条件が成立すると、ブレーキECU96は、モータMG2のトルク指令Tm2*を値0に徐々に近づけると共に油圧ブレーキ装置90のブレーキトルク指令Th*を要求制動トルクTb*に徐々に近づけて、モータECU40やブレーキECU96に送信する。これにより、モータMG2による車両制動力を油圧ブレーキ装置90による車両制動力に置き換える置換処理が行なわれる。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作について説明する。特に、目標油圧配分率Rh*を設定する際の動作について説明する。図6は、ブレーキECU96により実行される目標油圧配分率設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれているときに、繰り返し実行される。
図6の目標油圧配分率設定ルーチンが実行されると、ブレーキECU96は、最初に、トランスファ配分率Rtや要求油圧配分率Rhtag、油圧制動要求フラグf1などを入力する(ステップS100)。ここで、トランスファ配分率Rtは、HVECU70により推定された値が通信により入力される。要求油圧配分率Rhtagは、油圧配分率Rhの要求値である。この要求油圧配分率Rhtagは、ブレーキECU96により、ブレーキペダルポジションBPや車体速V、操舵角θsなどに基づいて設定された値が入力される。
油圧制動要求フラグf1は、ブレーキECU96により設定された値が入力される。ブレーキECU96は、HVECU70から負の値のブレーキトルク指令Th*を受信したときには、油圧ブレーキ装置90による車両制動が要求されていると判断し、油圧制動要求フラグf1に値1を設定する。一方、ブレーキECU96は、HVECU70から値0のブレーキトルク指令Th*を受信したときには、油圧ブレーキ装置90による車両制動が要求されていないと判断し、油圧制動要求フラグf1に値0を設定する。
こうしてデータが入力されると、ブレーキECU96は、油圧制動要求フラグf1の値を調べる(ステップS110)。そして、油圧制動要求フラグf1が値0のときには、ブレーキECU96は、油圧ブレーキ装置90による車両制動が要求されていないと判断して、本ルーチンを終了する。
ステップS110で油圧制動要求フラグf1が値1のときには、ブレーキECU96は、油圧ブレーキ装置90による車両制動が要求されていると判断し、前回の油圧制動要求フラグ(前回f1)を調べる(ステップS120)。油圧制動要求フラグf1が値1のときを考えているから、ステップS120の処理は、油圧ブレーキ装置90による車両制動の要求が開始された直後であるか否かを判定する処理となる。なお、油圧ブレーキ装置90による車両制動の要求が開始されたときとしては、例えば、油圧ブレーキ装置90が用いられずにモータMG2による車両制動が行なわれているときにおいて、置換条件が成立したときや要求制動トルクTb*が許容下限トルクTm2minの範囲外になったときを挙げることができる。
ステップS120で前回の油圧制動要求フラグ(前回f1)が値0のときには、ブレーキECU96は、油圧ブレーキ装置90による車両制動の要求が開始された直後であると判断する。そして、ブレーキECU96は、トランスファ配分率Rtを目標油圧配分率Rh*に設定して(ステップS130)、本ルーチンを終了する。
こうして目標油圧配分率Rh*が設定されると、ブレーキECU96は、上述したように、目標油圧制動力Fh*と目標油圧配分率Rh*とを用いてブレーキアクチュエータ94を駆動制御する。これにより、油圧ブレーキ装置90による車両制動を開始する前後で、前輪39fa,39fbに付与される制動力と後輪39ra,39rbに付与される制動力との配分を同一にすることができる。この結果、油圧ブレーキ装置90による車両制動を開始する前後で、車両姿勢が変化するのをより抑制し、ドライバビリティが悪化するのをより抑制することができる。
ステップS120で前回の油圧制動要求フラグ(前回f1)が値1のときには、ブレーキECU96は、油圧ブレーキ装置90による車両制動の要求が継続中であると判断し、前回の目標油圧配分率(前回Rh*)と前回の要求油圧配分率(前回Rhtag)とが等しいか否かを判定する(ステップS140)。
ステップS140で前回の目標油圧配分率(前回Rh*)と前回の要求油圧配分率(前回Rhtag)とが異なるときには、ブレーキECU96は、要求油圧配分率Rhtagに緩変化処理(レート処理やなまし処理)を施して目標油圧配分率Rh*を演算して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。目標油圧配分率Rh*は、例えば、要求油圧配分率Rhtagと前回の目標油圧配分率(前回Rh*)とレート値ΔRhとを用いて式(1)により演算されたり、要求油圧配分率Rhtagと前回の目標油圧配分率(前回Rh*)と時定数τとを用いて式(2)により演算されたりする。
Rh*=max(min(Rhtag,前回Rh*+ΔRh),前回Rh*-ΔRh) (1)
Rh*=Rhtag・(1-τ)+前回Rh*・τ (2)
ステップS100~S120,S140,S150の処理が繰り返し実行されると、目標油圧配分率Rh*は、トランスファ配分率Rtから要求油圧配分率Rhtagに向かって徐々に近づく。このように目標油圧配分率Rh*が徐々に変化することにより、目標油圧配分率Rh*が急変するものに比して、車両姿勢が変化するのを抑制することができる。
ステップS140で前回の目標油圧配分率(前回Rh*)と前回の要求油圧配分率(前回Rhtag)とが等しいときには、要求油圧配分率Rhtagを目標油圧配分率Rh*に設定して(ステップS160)、本ルーチンを終了する。したがって、ステップS150で要求油圧配分率Rhtagが目標油圧配分率Rh*に設定されると、その後に本ルーチンが実行されたときに、油圧制動要求フラグf1が値1の場合、要求油圧配分率Rhtagが目標油圧配分率Rh*に設定されることになる。
図7は、ブレーキペダルポジションBPや車体速V、要求制動力Fb*、モータMG2や油圧ブレーキ装置90による制動力、トランスファ配分率Rt、要求油圧配分率Rhtag、油圧配分率Rh、油圧制動要求フラグf1の様子の一例を示す説明図である。図示するように、時刻t1にブレーキペダル85が踏み込まれると、ブレーキペダルポジションBPに基づく要求制動力Fb*が設定され、要求制動力Fb*に応じた制動力が、トランスファ配分率Rtで、モータMG2からトランスファ120を介して前輪39fa,39fbおよび後輪39ra,39rbに付与される。そして、時刻t2に車体速Vが閾値Vsp以下に至って置換条件が成立すると、油圧制動要求フラグf1が値1になり、モータMG2による車両制動力が油圧ブレーキ装置90による車両制動力に置き換えられる。このとき、油圧配分率Rhの初回値にはトランスファ配分率Rtが設定される。これにより、油圧ブレーキ装置90による車両制動を開始する前後で、前輪39fa,39fbに付与される制動力と後輪39ra,39rbに付与される制動力との配分を同一にすることができる。この結果、油圧ブレーキ装置90による車両制動を開始する前後で、車両姿勢が変化するのを抑制することができる。そして、油圧配分率Rhは、その後に、要求油圧配分率Rhtagに向かって徐々に近づく。これにより、油圧配分率Rhがトランスファ配分率Rtから要求油圧配分率Rhtagに向かって変化する際に、車両姿勢が変化するのを抑制することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20では、ブレーキECU96は、油圧ブレーキ装置90に車両制動を行なうときには、目標油圧配分率Rh*を用いて油圧ブレーキ装置90を制御する。このとき、ブレーキECU96は、モータMG2による車両制動が行なわれているときに油圧ブレーキ装置90による車両制動を開始する場合には、目標油圧配分率Rh*の初回値にトランスファ配分率Rtを設定する。これにより、油圧ブレーキ装置90による車両制動を開始する前後で、前輪39fa,39fbに付与される制動力と後輪39ra,39rbに付与される制動力との配分を同一にすることができる。この結果、油圧ブレーキ装置90による車両制動を開始する前後で、車両姿勢が変化するのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、ブレーキECU96は、モータMG2による車両制動が行なわれているときに油圧ブレーキ装置90による車両制動を開始する場合には、目標油圧配分率Rh*の初回値にトランスファ配分率Rtを設定するものとした。しかし、目標油圧配分率Rh*の初回値に、トランスファ配分率Rtを中心とする許容範囲の値を設定するものとしてもよい。この場合、目標油圧配分率Rh*の初回値は、例えば、要求油圧配分率Rhtagとトランスファ配分率Rtと許容値ΔRtとを用いて式(3)により設定される。ここで、許容値ΔRtとしては、一律の値が用いられるものとしてもよいし、トランスファ配分率Rtが小さいほど小さくなる値が用いられるものとしてもよい。
Rh*=max(min(Rhtag,Rt+ΔRh),Rt-ΔRh) (3)
実施例のハイブリッド自動車20では、ブレーキECU96は、図6の目標油圧配分率設定ルーチンを実行するものとした。しかし、これに代えて、ブレーキECU96は、図8の目標油圧配分率設定ルーチンを実行するものとしてもよい。図8の目標油圧配分率は、ステップS100の処理をステップS200の処理に置き換えた点や、ステップS210~S260の処理を追加した点を除いて、図6の目標油圧配分率設定ルーチンと同一である。したがって、図8の目標油圧配分率設定ルーチンのうち、図6の目標油圧配分率と同一の処理については同一のステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。
図8の目標油圧配分率設定ルーチンでは、ブレーキECU96は、最初に、ステップS100の処理と同様にトランスファ配分率Rtや要求油圧配分率Rhtag、油圧制動要求フラグf1を入力するのに加えて、車体速Vや要求制動力Fb*、直進走行フラグf2などのデータを入力する(ステップS200)。
ここで、車体速Vは、車体速センサ88により検出された値が入力される。要求制動力Fb*は、HVECU70により設定された値が通信により入力される。直進走行フラグf2は、HVECU70により、操舵角センサ87からの操舵角θsに基づいて設定された値が通信により入力される。HVECU70は、操舵角θsの絶対値が閾値θsref以下のときには、車両が直進走行していると判断し、直進走行フラグf2に値1を設定する。一方、HVECU70は、操舵角θsの絶対値が閾値θsrefよりも大きいときには、車両が旋回走行していると判断し、直進走行フラグf2に値0を設定する。
そして、ステップS120で前回の油圧制動要求フラグ(前回f1)が値0のときには、ブレーキECU96は、要求制動力Fb*の絶対値を閾値Fbrefと比較し(ステップS210)、車体速Vを閾値Vrefと比較し(ステップS220)、直進走行フラグf2の値を調べる(ステップS230)。ここで、閾値Fbrefは、車両の急制動が要求されたか否かを判定するのに用いられる閾値であり、モータMG2の許容下限トルクTm2minの絶対値よりも十分に大きい値が用いられる。閾値Vrefは、比較的高速で走行しているか否かを判定するのに用いられる閾値であり、上述の閾値Vspよりも十分に大きい値が用いられる。
ステップS210で要求制動力Fb*の絶対値が閾値Fbref未満で、且つ、ステップS220で車体速Vが閾値Vref未満で、且つ、ステップS230で直進走行フラグf2が値1のときには、ブレーキECU96は、トランスファ配分率Rtを目標油圧配分率Rh*に設定して(ステップS130)、本ルーチンを終了する。
ステップS210で要求制動力Fb*の絶対値が閾値Fbref以上のときや、ステップS220で車体速Vが閾値Vref以上のとき、ステップS230で直進走行フラグf2が値0のときには、ブレーキECU96は、車両の急制動が要求されたり、比較的高速で走行していたり、車両が旋回走行していたりすると判断し、要求油圧配分率Rhtagを目標油圧配分率Rh*に設定して(ステップS160)、本ルーチンを終了する。
したがって、油圧ブレーキ装置90による車両制動の要求が開始された直後において、車両の急制動が要求されたときや、比較的高速で走行しているとき、車両が旋回走行しているときには、ブレーキECU96は、要求油圧配分率Rhtagを目標油圧配分率Rh*に設定することになる。これらの場合の目標油圧配分率Rh*としては、例えば、0.5が用いられる。車両の急制動が要求されたときや、比較的高速で走行しているとき、車両が旋回走行しているときには、目標油圧配分率Rh*に要求油圧配分率Rhtagを設定することにより、目標油圧配分率Rh*にトランスファ配分率Rt設定するよりも、車両挙動の安定性の確保に有利であると想定される。これを踏まえて、この変形例は、こうした制御を行なうものとした。
ステップS120で前回の油圧制動要求フラグ(前回f1)が値0で、且つ、ステップS140で前回の目標油圧配分率(前回Rh*)と前回の要求油圧配分率(前回Rhtag)とが異なるときには、ブレーキECU96は、要求制動力Fb*の絶対値を閾値Fbrefと比較し(ステップS240)、車体速Vを閾値Vrefと比較し(ステップS250)、直進走行フラグf2の値を調べる(ステップS260)。ステップS240~S260の処理は、上述のステップS210~S230の処理と同一の処理である。
ステップS240で要求制動力Fb*の絶対値が閾値Fbref未満で、且つ、ステップS250で車体速Vが閾値Vref未満で、且つ、ステップS260で直進走行フラグf2が値1のときには、ブレーキECU96は、要求油圧配分率Rhtagに緩変化処理を施して目標油圧配分率Rh*を演算して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。
ステップS240で要求制動力Fb*の絶対値が閾値Fbref以上のときや、ステップS250で車体速Vが閾値Vref以上のとき、ステップS260で直進走行フラグf2が値0のときには、ブレーキECU96は、要求油圧配分率Rhtagを目標油圧配分率Rh*に設定して(ステップS160)、本ルーチンを終了する。これにより、油圧配分率Rhが要求油圧配分率Rhtagに迅速に至るようにすることができる。
なお、図8の目標油圧配分率設定ルーチンでは、図6の目標油圧配分率設定ルーチンに、ステップS210~S260の処理を追加するものとした。しかし、図6の目標油圧配分率設定ルーチンに、ステップS210,S240の処理と、ステップS220,S250の処理と、ステップS230,S260の処理と、のうちの一部を追加するものとしてもよい。即ち、ブレーキECU96は、要求制動力Fb*、車体速V、直進走行フラグf2のうちの一部だけを考慮して目標油圧配分率Rh*を設定するものとしてもよい。
また、図8の目標油圧配分率設定ルーチンでは、図6の目標油圧配分率設定ルーチンに、ステップS210~S260の処理を追加するものとした。しかし、図6の目標油圧配分率設定ルーチンに、ステップS210~S230の処理のうちの少なくとも一部を追加するが、ステップS240~S260の処理については追加しないものとしてもよい。即ち、ブレーキECU96は、ステップS120で前回の油圧制動要求フラグ(前回f1)が値0のときにだけ、要求制動力Fb*の絶対値や車体速V、直進走行フラグf2のうちの少なくとも一部を考慮して目標油圧配分率Rh*を設定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、ブレーキECU96は、図6の目標油圧配分率設定ルーチンを実行するものとした。しかし、これに代えて、ブレーキECU96は、図9の目標油圧配分率設定ルーチンを実行するものとしてもよい。図9の目標油圧配分率は、ステップS100の処理をステップS300の処理に置き換えた点や、ステップS310,S320の処理を追加した点を除いて、図6の目標油圧配分率設定ルーチンと同一である。したがって、図9の目標油圧配分率設定ルーチンのうち、図6の目標油圧配分率と同一の処理については同一のステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。
図9の目標油圧配分率設定ルーチンでは、ブレーキECU96は、最初に、ステップS100の処理と同様にトランスファ配分率Rtや要求油圧配分率Rhtag、油圧制動要求フラグf1を入力するのに加えて、置換条件フラグf3、置換完了フラグf4などのデータを入力する(ステップS300)。ここで、置換条件フラグf3や置換完了フラグf4は、HVECU70により設定された値が入力される。HVECU70は、置換条件が成立していないときには、置換条件フラグf3に値0を設定し、置換条件が成立したときに、置換条件フラグf3を値1に切り替える。HVECU70は、置換処理が完了していないときには、置換完了フラグf4に値0を設定し、この置換処理が完了したときに、置換完了フラグf4を値1に切り替える。
そして、ステップS140で前回の目標油圧配分率(前回Rh*)と前回の要求油圧配分率(前回Rhtag)とが異なるときには、ブレーキECU96は、置換条件フラグf3および置換完了フラグf4の値を調べる(ステップS310,S320)。置換条件フラグf3が値1で且つ置換完了フラグf4が値0のときには、ブレーキECU96は、置換条件が成立しており且つ置換処理が完了していないと判断し、トランスファ配分率Rtを目標油圧配分率Rh*に設定して(ステップS130)、本ルーチンを終了する。一方、置換条件フラグf3および置換完了フラグf4が共に値1のときには、ブレーキECU96は、置換処理が完了したと判断し、要求油圧配分率Rhtagに緩変化処理を施して目標油圧配分率Rh*を演算して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。
こうした処理により、置換処理を行なっている間は、ブレーキECU96は、トランスファ配分率Rtを目標油圧配分率Rh*に設定することになる。これにより、置換処理を行なっている間に、前輪39fa,39fbに付与される制動力と後輪39ra,39rbに付与される制動力との配分が変化するのを抑制することができる。特に、トランスファ配分率Rtが一定の場合、前輪39fa,39fbに付与される制動力と後輪39ra,39rbに付与される制動力との配分を一定にすることができる。
ステップS310で置換条件フラグf3が値0のときには、ブレーキECU96は、置換条件以外により(要求制動トルクTb*が許容下限トルクTm2minの範囲外になったことにより)油圧制動要求フラグf1に値1が設定されたと判断し、トランスファ配分率Rtを目標油圧配分率Rh*に設定するのではなく、要求油圧配分率Rhtagに緩変化処理を施して目標油圧配分率Rh*を演算して(ステップS150)、本ルーチンを終了する。
なお、図9の目標油圧配分率設定ルーチンに、図8の目標油圧配分率設定ルーチンのステップS210~S260の処理のうちの少なくとも一部を追加するものとしてもよい。この場合、例えば、ステップS120やステップS140の処理後に、ステップS210,S240の処理と、ステップS220,S250の処理と、ステップS230,S260の処理と、のうちの少なくとも一部を追加するものとしてもよい。また、ステップS120の処理後にステップS210~S230の処理のうちの少なくとも一部を追加するが、ステップS240~S260の処理については追加しないものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2は、変速機60の入力軸61に直接に接続されるものとした。しかし、モータMG2は、変速機60の入力軸61に減速機を介して接続されるものとしてもよい。また、モータMG2は、変速機60の出力軸62に直接に接続されるものとしてもよい。さらに、モータMG2は、変速機60の出力軸62に減速機を介して接続されるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、トランスファ120の駆動部140は、モータ141と、モータ141の回転運動を直線運動に変換してクラッチ130のピストン134を駆動する(ピストン134の軸方向に移動させる)ねじ機構142と、を有するものとした。しかし、駆動部140は、ねじ機構142に代えて、モータ141の回転運動を直線運動に変換するカム機構を有するものとしてもよい。また、駆動部140は、モータ141やねじ機構142に代えて、油圧によりピストン134を駆動する油圧制御装置を有するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、トランスファ120は、前後駆動力配分を例えば0:100~50:50の間で連続的に変更可能に構成されるものとした。しかし、トランスファ120は、前後駆動力配分を0:100と例えば50:50とで2段階に変更可能に構成されるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、変速機60として、4段変速機が用いられるものとした。しかし、変速機60として、3段変速機や5段変速機、6段変速機などが用いられるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、変速機60を備える、即ち、プラネタリギヤ30のリングギヤ30rおよびモータMG2とトランスファ120の後輪側伝達軸121とが変速機60を介して連結されるものとした。しかし、図10の変形例のハイブリッド自動車20Bに示すように、変速機60を備えないものとしてもよい。図10のハイブリッド自動車20Bでは、プラネタリギヤ30およびモータMG2とトランスファ120とが直接に連結される。
実施例のハイブリッド自動車20では、蓄電装置として、バッテリ50が用いられるものとした。しかし、蓄電装置として、キャパシタが用いられるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジンECU24とモータECU40とバッテリECU52とブレーキECU96とHVECU70とを備えるものとした。しかし、これらのうちの少なくとも2つは、単一の電子制御ユニットとして構成されるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、トランスファ120に変速機60の出力軸62が接続され、変速機60の入力軸61にプラネタリギヤ30のリングギヤ30rおよびモータMG2が接続され、プラネタリギヤ30のサンギヤ30sおよびキャリヤ30cにモータMG1およびエンジン22がそれぞれ接続されるものとした。しかし、図11の変形例のハイブリッド自動車220に示すように、トランスファ120に変速機60の出力軸62が接続され、変速機60の入力軸61にモータMGが接続され、モータMGにクラッチ229を介してエンジン22が接続されるものとしてもよい。また、図12の変形例の電気自動車320に示すように、エンジンを備えずに、トランスファ120に変速機60の出力軸62が接続され、変速機60の入力軸61にモータMGが接続されるものとしてもよい。この電気自動車320のうち、変速機60を備えずに、トランスファ120にモータMGが直接に接続されるものとしてもよい。
実施例や変形例のハイブリッド自動車20,220や電気自動車320は、パートタイム4輪駆動(4WD)として構成されるものとした。しかし、これらは、フルタイム4WDとして構成されるものとしてもよい。
実施例や変形例のハイブリッド自動車20,220や電気自動車320は、後輪39ra,39rbが主駆動輪で且つ前輪39fa,39fbが副駆動輪である後輪駆動ベースの4輪駆動車両として構成されるものとした。しかし、ハイブリッド自動車20は、前輪39fa,39fbが主駆動輪で且つ後輪39ra,39rbが副駆動輪である前輪駆動ベースの4輪駆動車両として構成されるものとしてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータMG2が「モータ」に相当し、トランスファ120が「駆動力配分装置」に相当し、モータECU40とブレーキECU96とが「制御装置」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、電動車両の製造産業などに利用可能である。
20,20B,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 クランクポジションセンサ、24 エンジンECU、26 クランクシャフト、28 ダンパ、29 トランスミッションケース、30,63,64 プラネタリギヤ、30c,63c,64c キャリヤ、30p,63p,64p ピニオンギヤ、30r,63r,64r リングギヤ、30s,63s,64s サンギヤ、37f フロントプロペラシャフト、37r リヤプロペラシャフト、38f フロントデファレンシャルギヤ、38r リヤデファレンシャルギヤ、39fa,39fb 前輪、39ra,39rb 後輪、40 モータECU、41,42 インバータ、43,44 回転位置センサ、50 バッテリ、51a 電流センサ、51b 電圧センサ、52 バッテリECU、54 電力ライン、60 変速機、61 入力軸、62 出力軸、70 HVECU、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、87 操舵角センサ、88 車体速センサ、89 外気温センサ、90 油圧ブレーキ装置、92fa,92fb,92ra,92rb ブレーキパッド、94 ブレーキアクチュエータ、96 ブレーキECU、97fa,97fb,97ra,97rb 車輪速センサ、120 トランスファ、121 後輪側伝達軸、122 前輪側伝達軸、130 クラッチ、131 クラッチハブ、132 クラッチドラム、133 摩擦係合プレート、133a 第1プレート、133b 第2プレート、134 ピストン、140 駆動部、141 モータ、142 ねじ機構、143 ウォームギヤ、143a ウォーム、143b ウォームホイール、144 ねじ軸部材、145 ナット部材、146 ボール、150 伝達機構、151 ドライブギヤ、152 ドリブンギヤ、153 チェーン、229 クラッチ、320 電気自動車、B1,B2 ブレーキ、C1,C2 クラッチ、F1 ワンウェイクラッチ。

Claims (7)

  1. 駆動軸に接続されたモータと、
    前記駆動軸から前輪および後輪に駆動力を伝達可能で、且つ、前記駆動軸から前記前輪および前記後輪に伝達する総駆動力に対する前記後輪に伝達する駆動力の割合である伝達配分率を調節可能な駆動力配分装置と、
    前記前輪および前記後輪に制動力を付与可能な制動力付与装置と、
    前記制動力付与装置による車両制動を行なうときには、前記制動力付与装置により前記前輪および前記後輪に付与する総制動力に対する前記後輪に付与する制動力の割合の目標値である目標制動配分率に基づいて前記制動力付与装置を制御する制御装置と、
    を備える電動車両であって、
    前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合には、前記目標制動配分率の初回値を、前記伝達配分率を中心とする許容範囲内で設定し、
    前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始した後に、前記目標制動配分率を前記制動力付与装置に要求される要求配分率に向かって緩変化させ、
    前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始してから、前記モータによる車両制動力を前記制動力付与装置による車両制動力に置き換える置換処理が完了するまでは、前記目標制動配分率に前記伝達配分率を設定する、
    電動車両。
  2. 駆動軸に接続されたモータと、
    前記駆動軸から前輪および後輪に駆動力を伝達可能で、且つ、前記駆動軸から前記前輪および前記後輪に伝達する総駆動力に対する前記後輪に伝達する駆動力の割合である伝達配分率を調節可能な駆動力配分装置と、
    前記前輪および前記後輪に制動力を付与可能な制動力付与装置と、
    前記制動力付与装置による車両制動を行なうときには、前記制動力付与装置により前記前輪および前記後輪に付与する総制動力に対する前記後輪に付与する制動力の割合の目標値である目標制動配分率に基づいて前記制動力付与装置を制御する制御装置と、
    を備える電動車両であって、
    前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合には、前記目標制動配分率の初回値を、前記伝達配分率を中心とする許容範囲内で設定し、
    前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合において、車両に要求される要求制動力の絶対値が所定制動力以上のときには、前記目標制動配分率の初回値に、前記制動力付与装置に要求される要求配分率を設定する、
    電動車両。
  3. 駆動軸に接続されたモータと、
    前記駆動軸から前輪および後輪に駆動力を伝達可能で、且つ、前記駆動軸から前記前輪および前記後輪に伝達する総駆動力に対する前記後輪に伝達する駆動力の割合である伝達配分率を調節可能な駆動力配分装置と、
    前記前輪および前記後輪に制動力を付与可能な制動力付与装置と、
    前記制動力付与装置による車両制動を行なうときには、前記制動力付与装置により前記前輪および前記後輪に付与する総制動力に対する前記後輪に付与する制動力の割合の目標値である目標制動配分率に基づいて前記制動力付与装置を制御する制御装置と、
    を備える電動車両であって、
    前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合には、前記目標制動配分率の初回値を、前記伝達配分率を中心とする許容範囲内で設定し、
    前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合において、車体速が所定車体速以上のときには、前記目標制動配分率の初回値に、前記制動力付与装置に要求される要求配分率を設定する、
    電動車両。
  4. 駆動軸に接続されたモータと、
    前記駆動軸から前輪および後輪に駆動力を伝達可能で、且つ、前記駆動軸から前記前輪および前記後輪に伝達する総駆動力に対する前記後輪に伝達する駆動力の割合である伝達配分率を調節可能な駆動力配分装置と、
    前記前輪および前記後輪に制動力を付与可能な制動力付与装置と、
    前記制動力付与装置による車両制動を行なうときには、前記制動力付与装置により前記前輪および前記後輪に付与する総制動力に対する前記後輪に付与する制動力の割合の目標値である目標制動配分率に基づいて前記制動力付与装置を制御する制御装置と、
    を備える電動車両であって、
    前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合には、前記目標制動配分率の初回値を、前記伝達配分率を中心とする許容範囲内で設定し、
    前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合において、車両が旋回走行しているときには、前記目標制動配分率の初回値に、前記制動力付与装置に要求される要求配分率を設定する、
    電動車両。
  5. 請求項2ないし4のうちの何れか1つの請求項に記載の電動車両であって、
    前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始する場合には、前記目標制動配分率の初回値に前記伝達配分率を設定する、
    電動車両。
  6. 請求項2ないし5のうちの何れか1つの請求項に記載の電動車両であって、
    前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始した後に、前記目標制動配分率を前記制動力付与装置に要求される要求配分率に向かって緩変化させる、
    電動車両。
  7. 請求項記載の電動車両であって、
    前記制御装置は、前記モータによる車両制動中に前記制動力付与装置による車両制動を開始してから、前記モータによる車両制動力を前記制動力付与装置による車両制動力に置き換える置換処理が完了するまでは、前記目標制動配分率に前記伝達配分率を設定する、
    電動車両。
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