JP7215079B2

JP7215079B2 - 四輪駆動車両の制御装置

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Publication number: JP7215079B2
Application number: JP2018202624A
Authority: JP
Inventors: 未来大林; 芳輝伊藤; 徹樋口
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2038-10-29
Also published as: JP2020069812A

Description

本発明は、四輪駆動車両の制御装置に関する。

エンジン及び電動モータを車両走行時の駆動源として備え、これらエンジン及び電動モータにより前後輪を別々に駆動する四輪駆動型ハイブリッド車両の駆動状態を制御する駆動制御装置が特許文献１に開示されている。

この四輪駆動型ハイブリッド車両の駆動制御装置は、蓄電装置が過充電状態の場合は電動モータの使用頻度が高い切換パターンＡに従って駆動モードを切り換え、蓄電装置がノーマル状態の場合は燃料消費量が最小となる切換パターンＢに従って駆動モードを切り換え、蓄電装置が放電状態の場合は電動モータの使用頻度が少ない切換パターンＣに従って駆動モードを切り換えるようになっている。

特開平９－２８４９１１号公報

しかしながら、上述した従来の四輪駆動型ハイブリッド車両の駆動制御装置にあっては、例えば、蓄電装置が放電状態であることにより切換パターンＣに従って電動モータの使用頻度が制限されると、エンジンによって駆動される駆動輪の駆動力が支配的となってしまい、適切な四輪駆動状態を維持できないおそれがあった。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、バッテリの充電状態に関わらず、適切な四輪駆動状態を維持できる四輪駆動車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、前輪及び後輪のいずれか一方を駆動するエンジンと、前記前輪及び前記後輪のいずれか他方を駆動するモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、前記エンジンの駆動によって発電する発電機と、前記エンジンのトルク及び前記モータのトルクを制御する制御部と、を備え、前記エンジンは、自動変速機を介して前記前輪及び前記後輪のいずれか一方に接続されており、前記制御部は、四輪駆動状態において、前記バッテリから前記モータに電力を供給する第１のモードと、前記発電機で発電した電力を前記発電機から前記モータに供給する第２のモードと、のいずれかを設定可能に構成されており、前記バッテリの充電状態が所定値以上である場合には前記第１のモードを設定し、前記バッテリの充電状態が前記所定値未満である場合には前記第２のモードを設定し、前記四輪駆動状態において、車速及びアクセル開度に基づくエンジン要求パワーと前記自動変速機の変速比とに基づき、前記エンジンの動作点を熱効率が最適となる動作点に補正し、前記車速及び前記アクセル開度に基づき変速のタイミングを規定する変速線が設定された変速マップに基づいて、前記自動変速機の変速を制御するよう構成されており、前記変速マップは、前記エンジンと前記モータとの駆動力の配分に基づき、前記変速線の位置が変更されるよう構成され、前記制御部は、前記第１のモードにおいて二輪駆動状態から前記四輪駆動状態に切り替わった場合には、前記変速マップにおける前記変速線の位置を低車速側に変更する構成を有する。

本発明によれば、バッテリの充電状態に関わらず、適切な四輪駆動状態を維持できる四輪駆動車両の制御装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る四輪駆動車両の概略構成図である。図２は、本発明の一実施例に係る四輪駆動車両におけるエンジン動作点を示す図である。図３は、本発明の一実施例に係る四輪駆動車両に搭載されたＶＣＭによって実行されるエンジン動作点の補正処理の流れを示すフローチャートである。図４は、本発明の一実施例に係る四輪駆動車両におけるバッテリ駆動モード時の変速マップの一例を示す図である。図５は、本発明の一実施例に係る四輪駆動車両におけるバッテリ駆動モード時のエンジンの動作点の遷移図である。図６は、本発明の一実施例に係る四輪駆動車両における発電駆動モード時の変速マップの一例を示す図である。図７は、本発明の一実施例に係る四輪駆動車両における発電駆動モード時のエンジンの動作点の遷移図である。

本発明の一実施の形態に係る四輪駆動車両の制御装置は、前輪及び後輪のいずれか一方を駆動するエンジンと、前輪及び後輪のいずれか他方を駆動するモータと、モータに電力を供給するバッテリと、エンジンの駆動によって発電する発電機と、エンジンのトルク及びモータのトルクを制御する制御部と、を備え、制御部は、四輪駆動状態において、バッテリからモータに電力を供給する第１のモードと、発電機で発電した電力を発電機からモータに供給する第２のモードと、のいずれかを設定可能に構成されており、バッテリの充電状態が所定値以上である場合には第１のモードを設定し、バッテリの充電状態が所定値未満である場合には第２のモードを設定することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る四輪駆動車両の制御装置は、バッテリの充電状態に関わらず、適切な四輪駆動状態を維持できる。

以下、本発明の一実施例に係る制御装置を搭載した四輪駆動車両について図面を参照して説明する。

図１に示すように、四輪駆動車両１は、エンジン２と、トランスミッション３と、モータとしてのモータジェネレータ４と、前輪５及び後輪６と、エンジン２を制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１１と、トランスミッション３を制御するＴＣＭ（Transmission Control Module）１２と、制御部としてのＶＣＭ（Vehicle Control Module）１３と、を含んで構成されている。

本実施例の四輪駆動車両１は、エンジン２の動力によって前輪５を駆動し、モータジェネレータ４の動力によって後輪６を駆動し、エンジン２とモータジェネレータ４との駆動力の配分を調整することによって二輪駆動又は四輪駆動を切り換えることができる。なお、本実施例では、エンジン２が前輪５、モータジェネレータ４が後輪６をそれぞれ駆動する構成としたが、これと反対に、エンジン２が後輪６、モータジェネレータ４が前輪５をそれぞれ駆動する構成としてもよい。

エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。

エンジン２には、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）２０が連結されている。ＩＳＧ２０は、図示しないベルト等の動力伝達部材を介してエンジン２のクランクシャフトに連結されている。ＩＳＧ２０は、第１のインバータ２１を介してバッテリ８及び第２のインバータ４１に接続されている。

ＩＳＧ２０は、バッテリ８から電力が供給されることにより回転することでエンジン２を回転駆動させる電動機の機能と、エンジン２の駆動によってクランクシャフトから入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。

ＩＳＧ２０は、エンジン２の駆動によって発電した電力をバッテリ８又は第２のインバータ４１に供給、若しくはバッテリ８及び第２のインバータ４１の双方に供給することが可能となっている。

トランスミッション３は、エンジン２から出力された回転を複数の変速段のいずれかに応じた変速比で変速して出力する自動変速機によって構成されている。自動変速機としては、多段のＡＴ（Automatic Transmission）やＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）を用いることができる。また、自動変速機には、多段のＡＴやＣＶＴのほか、変速段の切替操作とクラッチ操作とを自動で行う、ＡＭＴ（Automated Manual Transmission）も含まれる。トランスミッション３は、ドライブシャフト３１を介して左右の前輪５を駆動する。

トランスミッション３で成立可能な変速段としては、例えば１速段から４速段までの走行用の変速段と、後進段とがある。走行用の変速段の段数は、四輪駆動車両１の諸元により異なり、上述の１速段から４速段に限られるものではない。

モータジェネレータ４は、ドライブシャフト６１を介して左右の後輪６に連結されている。モータジェネレータ４は、第２のインバータ４１に接続されている。第２のインバータ４１には、バッテリ８が接続されている。バッテリ８は、第２のインバータ４１を介してモータジェネレータ４に電力を供給する。

モータジェネレータ４は、バッテリ８から供給される電力によって駆動する電動機としての機能と、後輪６から入力される逆駆動力によって発電を行う発電機としての機能とを有する。

バッテリ８は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池によって構成されている。バッテリ８は、ＩＳＧ２０やモータジェネレータ４の発電によって充電されるほか、外部電源９０によって充電器９を介して充電されるようになっている。なお、四輪駆動車両１は、外部電源９０による充電を行わない構成としてもよい。この場合、四輪駆動車両１は、充電器９を有さない。

バッテリ８には、バッテリセンサ８１が設けられている。バッテリセンサ８１は、バッテリ８の充放電電流や電圧を検出してＶＣＭ１３に出力する。ＶＣＭ１３は、バッテリセンサ８１から入力された検出結果に基づき、バッテリ８の充電状態、すなわちＳＯＣ（State Of Charge）を算出する。なお、四輪駆動車両１に、バッテリ８を管理するＢＭＳ（Battery Management System）が設けられる場合には、ＢＭＳにおいてＳＯＣを算出し、算出したＳＯＣをＢＭＳからＶＣＭ１３に送信する構成であってもよい。

ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２及びＶＣＭ１３は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

これらのコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２及びＶＣＭ１３としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。

すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２及びＶＣＭ１３としてそれぞれ機能する。

本実施例において、ＥＣＭ１１は、ＶＣＭ１３に接続されており、ＶＣＭ１３からの指令に応じてエンジン２を制御する。ＥＣＭ１１には、クランク角センサ２３が接続されている。ＥＣＭ１１は、クランク角センサ２３からの検出情報に基づきエンジン回転数を算出する。

ＴＣＭ１２は、ＶＣＭ１３に接続されており、ＶＣＭ１３からの指令に応じてトランスミッション３を制御する。ＴＣＭ１２には、車速センサ１０１が接続されている。ＴＣＭ１２は、車速センサ１０１から入力された車速を示す情報をＶＣＭ１３に送信する。車速センサ１０１は、例えば、トランスミッション３の出力軸の回転数を検出している。

ＶＣＭ１３は、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２及び第２のインバータ４１に接続されている。ＶＣＭ１３には、ノーマルモードスイッチ１０３、ＥＶモードスイッチ１０４、４ＷＤモードスイッチ１０５の各種スイッチ類が接続されている。

ノーマルモードスイッチ１０３は、四輪駆動車両１の走行モードとして、エンジン２の駆動による二輪駆動状態を維持しつつ、必要に応じて四輪駆動状態に切り替えるノーマルモードを選択するためのスイッチである。

ＥＶモードスイッチ１０４は、四輪駆動車両１の走行モードとして、モータジェネレータ４による二輪駆動状態を維持しつつ、必要に応じて四輪駆動状態に切り替えるＥＶモードを選択するためのスイッチである。

４ＷＤモードスイッチ１０５は、四輪駆動車両１の走行モードとして、エンジン２及びモータジェネレータ４の双方を常時駆動して四輪駆動状態を維持する４ＷＤモードを選択するためのスイッチである。

また、ＶＣＭ１３には、アクセルセンサ１０６、左右の前輪５の車輪速センサ１０７及び左右の後輪６の車輪速センサ１０８等の各種センサ類が接続されている。

アクセルセンサ１０６は、運転者による図示しないアクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出する。車輪速センサ１０７及び車輪速センサ１０８は、左右の前輪５及び左右の後輪６それぞれの回転速度を検出する。

ＶＣＭ１３は、アクセルセンサ１０６によって検出されたアクセル開度と、車速センサ１０１によって検出された車速とに基づいて要求パワー算出マップを参照し、四輪駆動車両１に要求される要求パワーを算出するようになっている。要求パワー算出マップは、アクセル開度と車速とに対して要求パワーが対応付けられたマップであり、予め実験的に求めてＶＣＭ１３のＲＯＭに記憶されている。要求パワーは、エンジン２による二輪駆動状態においてはエンジン要求パワーと一致する一方で、四輪駆動状態ではエンジン要求パワーとモータ要求パワーとの合算となる。

ＶＣＭ１３のＲＯＭには、前述した要求パワー算出マップのほか、図２に示すエンジン動作点マップ、及び変速マップが記憶されている。

エンジン動作点マップは、エンジン要求パワーに基づく現在のエンジントルクが熱効率の最適となるエンジン２の動作点を算出するもので、予め実験的に求められたものである。

図２に示すように、ＶＣＭ１３は、エンジン動作点マップ上においてエンジン要求パワーを示す等パワーラインと最適燃費ラインとの交点をエンジン２の動作点（以下、「エンジン動作点」という）として算出し、このエンジン動作点に対応するエンジン回転数及びエンジントルクとなるよう、エンジン２を制御する。エンジン動作点マップにおける等パワーラインは、エンジン要求パワーが大きくなるほど右上に遷移し、エンジン要求パワーが小さくなるほど左下に遷移する。

変速マップは、車速及びアクセル開度に基づき変速のタイミングを規定する変速線が設定されたもので、予め実験的に求めてＶＣＭ１３のＲＯＭに記憶されている。ＶＣＭ１３は、車速及びアクセル開度に基づき変速マップを参照することにより、変速マップ上に設定された変速線を跨いだ場合にアップシフト又はダウンシフトの変速を行うようになっている。図４及び図６に示す変速マップは、アップシフトにおける変速マップの一例である。

ＶＣＭ１３は、現在のエンジン動作点が図２のエンジン動作点マップ上の最適燃費ラインよりも高い場合、すなわち熱効率が最適となるエンジン動作点よりも大きい場合には、トランスミッション３における変速比を大きくすることによりエンジン回転数を上昇させて最適燃費ライン上にエンジン動作点が位置するようにエンジン動作点の補正を行うようになっている。

また、ＶＣＭ１３は、現在のエンジン動作点が図２のエンジン動作点マップ上の最適燃費ラインよりも低い場合、すなわち熱効率が最適となるエンジン動作点よりも小さい場合には、トランスミッション３における変速比を小さくすることによりエンジン回転数を下降させて最適燃費ライン上にエンジン動作点が位置するようにエンジン動作点の補正を行うようになっている。このように、本実施例のＶＣＭ１３は、エンジン動作点の補正を行うことによりエンジン２の燃費を向上させている。

次に、図３を参照して、上述したエンジン動作点の補正処理について説明する。

図３に示すように、ＶＣＭ１３は、四輪駆動車両１の走行状態が四輪駆動状態であるか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、ＶＣＭ１３は、四輪駆動車両１を四輪駆動状態とする条件が成立しているか否かを判定する。例えば、ＶＣＭ１３は、四輪駆動車両１の走行モードとして４ＷＤモードが選択されたか、ノーマルモード又はＥＶモードにおいて四輪駆動状態とする必要がある走行状態であるか、等を判定することにより四輪駆動車両１を四輪駆動状態とする条件が成立しているか否かを判定する。

ＶＣＭ１３は、四輪駆動車両１の走行状態が四輪駆動状態でないと判定した場合には、処理をステップＳ１２に移行する。

ＶＣＭ１３は、四輪駆動車両１の走行状態が四輪駆動状態であると判定した場合には、エンジン２を駆動し、かつモータジェネレータ４を駆動する（ステップＳ２）。これにより、四輪駆動車両１は、左右の前輪５をエンジン２が、左右の後輪６をモータジェネレータ４がそれぞれ駆動する四輪駆動状態となる。

次いで、ＶＣＭ１３は、バッテリ８の現在のＳＯＣが所定値としてのＳＯＣｔｈ以上か否かを判定する（ステップＳ３）。ＳＯＣｔｈは、四輪駆動車両１に要求される要求パワーを満たすことのできる駆動力を、バッテリ８から供給される電力によってモータジェネレータ４が出力することができるか否かを決める判定値である。ＳＯＣｔｈは、予め実験的に求めてＶＣＭ１３のＲＯＭに記憶されている。

ＶＣＭ１３は、バッテリ８の現在のＳＯＣがＳＯＣｔｈ以上であると判定した場合には、エンジン２及びモータジェネレータ４の駆動モードとしてバッテリ駆動モードを設定する（ステップＳ４）。本実施例におけるバッテリ駆動モードは、第１のモードに相当する。

バッテリ駆動モードが設定されると、エンジン２は左右の前輪５を駆動するエンジントルクを出力し、モータジェネレータ４はバッテリ８から供給される電力によって左右の後輪６を駆動するモータトルクを出力する。このように、バッテリ駆動モードでは、バッテリ８からモータジェネレータ４に電力が供給される。

次いで、ＶＣＭ１３は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。最適燃費のエンジントルクとは、あるエンジン要求パワーにおけるエンジン動作点マップ上の等パワーラインと最適燃費ラインとの交点であるエンジン動作点に対応するエンジントルクのことである。したがって、ＶＣＭ１３は、ステップＳ５において、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいか否かを判定することで、現在のエンジン動作点が図２のエンジン動作点マップ上の最適燃費ラインよりも高いか否かを判定している。

ＶＣＭ１３は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きくない、すなわち現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルク以下であると判定した場合には、トランスミッション３の変速比を小さくして（ステップＳ６）、エンジン動作点の補正処理を終了する。

ステップＳ５において、ＶＣＭ１３は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいと判定した場合には、トランスミッション３の変速比を大きくして（ステップＳ７）、エンジン動作点の補正処理を終了する。

ステップＳ６及びステップＳ７において、ＶＣＭ１３は、変速マップ上の変速線の位置を変更することによりトランスミッション３の変速比を大きくしたり、小さくしたりすることができる。このようなトランスミッション３の変速比を変更する方法の詳細については、後述する。

ステップＳ３において、ＶＣＭ１３は、バッテリ８の現在のＳＯＣがＳＯＣｔｈ以上でないと判定した場合には、エンジン２及びモータジェネレータ４の駆動モードとして発電駆動モードを設定する（ステップＳ８）。本実施例における発電駆動モードは、第２のモードに相当する。

発電駆動モードが設定されると、エンジン２は左右の前輪５を駆動するエンジントルクを出力しつつ、モータジェネレータ４を駆動させるために必要な電力をＩＳＧ２０によって発電可能なように当該電力分のエンジントルクを上乗せして出力する。モータジェネレータ４は、ＩＳＧ２０により発電された電力が供給されることによって左右の後輪６を駆動するモータトルクを出力する。このように、発電駆動モードでは、ＩＳＧ２０により発電された電力がモータジェネレータ４に供給される。

次いで、ＶＣＭ１３は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ９）。

ＶＣＭ１３は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きくない、すなわち現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルク以下であると判定した場合には、トランスミッション３の変速比を小さくして（ステップＳ１０）、エンジン動作点の補正処理を終了する。

ステップＳ９において、ＶＣＭ１３は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいと判定した場合には、トランスミッション３の変速比を大きくして（ステップＳ１１）、エンジン動作点の補正処理を終了する。

ステップＳ１２において、ＶＣＭ１３は、バッテリ８の現在のＳＯＣがＳＯＣｔｈ以上か否かを判定する。ＶＣＭ１３は、バッテリ８の現在のＳＯＣがＳＯＣｔｈ以上であると判定した場合には、エンジン２を非駆動とし、かつモータジェネレータ４を駆動する（ステップＳ１３）。これにより、四輪駆動車両１は、左右の後輪６をモータジェネレータ４が駆動する二輪駆動状態となる。

次いで、ＶＣＭ１３は、エンジン２及びモータジェネレータ４の駆動モードとしてバッテリ駆動モードを設定して（ステップＳ１４）、エンジン動作点の補正を行わずに（ステップＳ１５）、エンジン動作点の補正処理を終了する。

ステップＳ１２において、ＶＣＭ１３は、バッテリ８の現在のＳＯＣがＳＯＣｔｈ以上でないと判定した場合には、エンジン２を駆動し、かつモータジェネレータ４を非駆動とする（ステップＳ１６）。これにより、四輪駆動車両１は、左右の前輪５をエンジン２が駆動する二輪駆動状態となる。

次いで、ＶＣＭ１３は、エンジン２及びモータジェネレータ４の駆動モードとして発電駆動モードを設定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７における発電駆動モードでは、エンジン２は左右の前輪５を駆動するエンジントルクを出力しつつ、バッテリ８を充電するための電力分のエンジントルクを上乗せして出力する。これにより、ＩＳＧ２０により発電された電力によってバッテリ８が充電される。

次いで、ＶＣＭ１３は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１８）。

ＶＣＭ１３は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きくない、すなわち現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルク以下であると判定した場合には、トランスミッション３の変速比を小さくして（ステップＳ１９）、エンジン動作点の補正処理を終了する。

ステップＳ１８において、ＶＣＭ１３は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいと判定した場合には、トランスミッション３の変速比を大きくして（ステップＳ２０）、エンジン動作点の補正処理を終了する。

次に、図４から図７を参照して、トランスミッション３の変速比を変更する方法について説明する。図４から図７においては、モータジェネレータを単に「モータ」と記す。

（バッテリ駆動モード時）
図４及び図５は、バッテリ駆動モード時においてエンジン動作点を補正するために変速比を変更する際の変速マップ及びエンジン動作点の遷移図である。

図４に示すように、エンジン２の駆動による二輪駆動状態（エンジン：モータ＝１００：０）においてアクセル開度と車速とに基づく変速マップ上の位置が「Ｐ３」であるとき、エンジン動作点が「Ｐ４０」であると仮定する（図５参照）。この場合、四輪駆動車両１に要求される要求パワーをエンジン２が全て出力しなければならないため、エンジン要求パワーは大きくなる。

このとき、図４に示すように、変速マップ上の各変速線は実線となることから、トランスミッション３における変速段は２速段（図４中、「２ｎｄ」で示す）である。また、エンジン動作点Ｐ４０は、最適燃費ライン上の動作点か、又は最適燃費ラインに近い動作点である。

ここで、四輪駆動車両１の走行状態が四輪駆動状態に切り替わり、エンジン２及びモータジェネレータ４の駆動力の配分が「エンジン：モータ＝５０：５０」に切り替わると、図５に示すように、エンジン要求パワーは小さくなるものの、車速及びアクセル開度と変速線は変化しないため、エンジン動作点はＰ４０から「Ｐ４１」に遷移する。エンジン動作点Ｐ４１は、最適燃費ラインから離れた位置にあるため、熱効率が低下した状態である。

このとき、エンジン動作点を最適燃費ラインに近づける、又は最適燃費ライン上に一致させるには、エンジン回転数が低下するようにエンジン動作点を遷移させればよい。

本実施例では、図４に示すように、変速マップ上の各変速線を実線から一点鎖線に変更することで、トランスミッション３における変速段を３速段（図４中、「３ｒｄ」で示す）に変更することができる。すなわち、変速比を小さくすることができる。これにより、図５に示すように、エンジン回転数が低下し、エンジン要求パワーは変わらないためエンジントルクが上昇する。この結果、エンジン動作点がＰ４２に遷移し、最適燃費ラインに近づくか、又は最適燃費ライン上に一致することとなり、変速比を変更する前と比較して熱効率が向上する。

エンジン２及びモータジェネレータ４の駆動力の配分が「エンジン：モータ＝２０：８０」に切り替わった場合も、図５に示すように、エンジン動作点が最適燃費ラインから離れた「Ｐ４３」に遷移する。

この場合も、図４に示すように、変速マップ上の各変速線を実線から破線に変更することで、トランスミッション３における変速段を４速段（図４中、「４ｔｈ」で示す）に変更することができる。すなわち、変速比を小さくすることができる。これにより、図５に示すように、エンジン回転数が低下し、エンジン要求パワーは変わらないためエンジントルクが上昇する。この結果、エンジン動作点がＰ４４に遷移し、最適燃費ラインに近づくか、又は最適燃費ライン上に一致することとなり、変速比を変更する前と比較して熱効率が向上する。

（発電駆動モード時）
図６及び図７は、発電駆動モード時においてエンジン動作点を補正するために変速比を変更する際の変速マップ及びエンジン動作点の遷移図である。

図６に示すように、エンジン２の駆動による二輪駆動状態（エンジン：モータ＝１００：０）で、バッテリ８のＳＯＣが十分高い（高電圧発電要求＝０ｋＷ）場合においてアクセル開度と車速とに基づく変速マップ上の位置が「Ｐ５」であるとき、エンジン動作点が「Ｐ６０」であると仮定する（図７参照）。この場合、エンジン２には、四輪駆動車両１に要求される要求パワー以外に、モータジェネレータ４の駆動に必要な電力やバッテリ８を充電するための電力を発電するために上乗せされるパワーもないため、エンジン要求パワーは小さい。

このとき、図６に示すように、変速マップ上の各変速線は実線となることから、トランスミッション３における変速段は４速段である。また、エンジン動作点Ｐ６０は、最適燃費ライン上の動作点か、又は最適燃費ラインに近い動作点である。

ここで、バッテリ８への充電の要求がなされた場合（例えば、高電圧発電要求＝３ｋＷ）には、エンジン２がバッテリ８の充電に必要な電力分を上乗せしたパワーを出力する必要があるため、図７に示すように、エンジン要求パワーが大きくなる。このとき、車速及びアクセル開度と変速線は変化しないため、エンジン動作点はＰ６０から「Ｐ６１」に遷移する。エンジン動作点Ｐ６１は、最適燃費ラインから離れた位置にあるため、熱効率が低下した状態である。

ここで、エンジン動作点を最適燃費ラインに近づける、又は最適燃費ライン上に一致させるには、エンジン回転数が上昇するようにエンジン動作点を遷移させればよい。

本実施例では、図６に示すように、変速マップ上の各変速線を実線から一点鎖線に変更することで、トランスミッション３における変速段を３速段に変更することができる。すなわち、変速比を大きくすることができる。これにより、図７に示すように、エンジン回転数が上昇し、エンジン要求パワーは変わらないためエンジントルクが下降する。この結果、エンジン動作点がＰ６２に遷移し、最適燃費ラインに近づくか、又は最適燃費ライン上に一致することとなり、変速比を変更する前と比較して熱効率が向上する。

バッテリ８により多くの電力を充電する要求がなされた場合（例えば、高電圧発電要求＝５ｋＷ）も、図７に示すように、エンジン動作点が最適燃費ラインから離れた「Ｐ６３」に遷移する。

この場合も、図６に示すように、変速マップ上の各変速線を実線から破線に変更することで、トランスミッション３における変速段を２速段に変更することができる。すなわち、変速比を大きくすることができる。これにより、図７に示すように、エンジン回転数が上昇し、エンジン要求パワーは変わらないためエンジントルクが下降する。この結果、エンジン動作点がＰ６４に遷移し、最適燃費ラインに近づくか、又は最適燃費ライン上に一致することとなり、変速比を変更する前と比較して熱効率が向上する。

なお、図６及び図７では、バッテリ充電のための高電圧発電要求時のエンジン動作点を補正する例について説明したが、これに限らない。すなわち、発電駆動モードにおいてエンジン２及びモータジェネレータ４の駆動力の配分が切り替わることにより、当該配分に応じたモータジェネレータ４の駆動に必要な電力を発電するための高電圧発電要求があるときのエンジン動作点を補正する場合にも適用可能である。例えば、発電駆動モードにおいてエンジン２及びモータジェネレータ４の駆動力の配分が「エンジン：モータ＝５０：５０」に切り替わったことにより高電圧発電要求＝３ｋＷが要求される場合や、さらに当該駆動力の配分が「エンジン：モータ＝２０：８０」に切り替わったことにより高電圧発電要求＝５ｋＷが要求される場合等がある。

このように、本実施例において、変速マップは、エンジン２とモータジェネレータ４との駆動力の配分、又は高電圧発電要求に基づく発電量に基づき、変速線の位置が変更されるようになっている。本実施例では、図４及び図６においてアップシフト時の変速マップを例に変速線の位置が変更される点について説明したが、ダウンシフト時も同様に変速線の位置が変更されるのが好ましい。

以上のように、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、四輪駆動状態において、バッテリ８のＳＯＣがＳＯＣｔｈ以上である場合にはバッテリ駆動モードを設定し、前記バッテリ８のＳＯＣがＳＯＣｔｈ未満である場合には発電駆動モードを設定する。

このため、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、バッテリ８のＳＯＣが高い状態ではバッテリ８から電力をモータジェネレータ４に供給することによりエンジン２の燃料消費を抑制しながら四輪駆動走行を行うことができる。

また、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、バッテリ８のＳＯＣが低い状態ではエンジン２の動力により発電した電力をモータジェネレータ４に供給することによりバッテリ８の電力消費を抑制しながら四輪駆動走行を行うことができる。このように、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、バッテリ８のＳＯＣに関わらず、適切な四輪駆動状態を維持できる。

また、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、四輪駆動状態において、車速及びアクセル開度に基づくエンジン要求パワーとトランスミッション３の変速比とに基づき、エンジン動作点を熱効率が最適となる動作点に補正するので、燃費が悪化することを防止しつつ四輪駆動状態を維持することができる。

また、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、エンジン要求パワーに基づく現在のエンジントルクが熱効率の最適となるエンジン動作点よりも大きい場合には変速比を大きくし、エンジン要求パワーに基づく現在のエンジントルクが熱効率の最適となるエンジン動作点よりも小さい場合には変速比を小さくする。これにより、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、変速比を変更することによりエンジン動作点が最適燃費ライン上に位置、又は最適燃費ラインに近づくようにエンジン動作点の補正を行うことができる。

また、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置において、変速マップは、エンジン２とモータジェネレータ４との駆動力の配分に基づき変速線の位置が変更されるので、当該駆動力の配分に応じて、エンジン動作点の補正を行うための最適な変速比に変更することができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１四輪駆動車両
２エンジン
３トランスミッション（自動変速機）
４モータジェネレータ（モータ）
５前輪
６後輪
８バッテリ
１１ＥＣＭ
１２ＴＣＭ
１３ＶＣＭ（制御部）
２０ＩＳＧ（発電機）
２３クランク角センサ
８１バッテリセンサ
１０１車速センサ
１０６アクセルセンサ

Claims

前輪及び後輪のいずれか一方を駆動するエンジンと、
前記前輪及び前記後輪のいずれか他方を駆動するモータと、
前記モータに電力を供給するバッテリと、
前記エンジンの駆動によって発電する発電機と、
前記エンジンのトルク及び前記モータのトルクを制御する制御部と、を備え、
前記エンジンは、自動変速機を介して前記前輪及び前記後輪のいずれか一方に接続されており、
前記制御部は、
四輪駆動状態において、前記バッテリから前記モータに電力を供給する第１のモードと、前記発電機で発電した電力を前記発電機から前記モータに供給する第２のモードと、のいずれかを設定可能に構成されており、
前記バッテリの充電状態が所定値以上である場合には前記第１のモードを設定し、前記バッテリの充電状態が前記所定値未満である場合には前記第２のモードを設定し、
前記四輪駆動状態において、車速及びアクセル開度に基づくエンジン要求パワーと前記自動変速機の変速比とに基づき、前記エンジンの動作点を熱効率が最適となる動作点に補正し、
前記車速及び前記アクセル開度に基づき変速のタイミングを規定する変速線が設定された変速マップに基づいて、前記自動変速機の変速を制御するよう構成されており、
前記変速マップは、前記エンジンと前記モータとの駆動力の配分に基づき、前記変速線の位置が変更されるよう構成され、
前記制御部は、前記第１のモードにおいて二輪駆動状態から前記四輪駆動状態に切り替わった場合には、前記変速マップにおける前記変速線の位置を低車速側に変更することを特徴とする四輪駆動車両の制御装置。
前記制御部は、
前記エンジン要求パワーに基づく現在のエンジントルクが熱効率の最適となるエンジンの動作点よりも大きい場合には、前記変速比を大きくし、
前記エンジン要求パワーに基づく現在のエンジントルクが熱効率の最適となるエンジンの動作点よりも小さい場合には、前記変速比を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動車両の制御装置。