図1は、本発明が適用される四輪駆動車両10の概略構成を説明する図であると共に、四輪駆動車両10における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図1において、四輪駆動車両10は、エンジン12(図中の「ENG」参照)、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2を駆動力源として備えたハイブリッド車両である。又、四輪駆動車両10は、左右一対の前輪14L、14Rと、左右一対の後輪16L、16Rと、エンジン12等からの駆動力を前輪14L、14R及び後輪16L、16Rへそれぞれ伝達する動力伝達装置18と、を備えている。四輪駆動車両10は、FR(フロントエンジン・リヤドライブ)方式の車両をベースとする四輪駆動車両である。本実施例では、特に区別しない場合には、前輪14L、14Rを前輪14と称し、後輪16L、16Rを後輪16と称する。又、エンジン12、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2については、特に区別しない場合は単に駆動力源PUという。
エンジン12は、四輪駆動車両10の走行用の駆動力源であって、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。エンジン12は、後述する電子制御装置130によって、四輪駆動車両10に備えられたスロットルアクチュエータや燃料噴射装置や点火装置等を含むエンジン制御装置20が制御されることによりエンジン12の出力トルクであるエンジントルクTeが制御される。
第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、電動機(モータ)としての機能及び発電機(ジェネレータ)としての機能を有する回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、四輪駆動車両10の走行用の駆動力源となり得る回転機である。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、各々、四輪駆動車両10に備えられたインバータ22を介して、四輪駆動車両10に備えられたバッテリ24に接続されている。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、各々、後述する電子制御装置130によってインバータ22が制御されることにより、第1回転機MG1の出力トルクであるMG1トルクTg及び第2回転機MG2の出力トルクであるMG2トルクTmが制御される。回転機の出力トルクは、例えば正回転の場合、加速側となる正トルクでは力行トルクであり、減速側となる負トルクでは回生トルクである。バッテリ24は、第1回転機MG1及び第2回転機MG2の各々に対して電力を授受する蓄電装置である。第1回転機MG1及び第2回転機MG2は、車体に取り付けられる非回転部材であるケース26内に設けられている。
動力伝達装置18は、ハイブリッド用のトランスミッションである自動変速機28(図中の「HV用T/M」参照)と、トランスファ30(図中の「T/F」参照)と、フロントプロペラシャフト32と、リヤプロペラシャフト34と、前輪側差動歯車装置36(図中の「FDiff」参照)と、後輪側差動歯車装置38(図中の「RDiff」参照)と、左右一対の前輪車軸40L、40Rと、左右一対の後輪車軸42L、42Rと、を備えている。動力伝達装置18は、更に、前輪側差動歯車装置36と前輪車軸40Rとの間にディスコネクト用クラッチ43を備えている。ディスコネクト用クラッチ43は、噛合式のクラッチであって、前輪側差動歯車装置36と前輪車軸40Rとの間での動力伝達を断接する断接機構であり、前輪側差動歯車装置36のロック状態とフリー状態とを切り替える為の所謂ADD(Automatic Disconnecting Differential)機構として機能する。動力伝達装置18において、自動変速機28を介して伝達された駆動力源PUからの駆動力が、トランスファ30から、リヤプロペラシャフト34、後輪側差動歯車装置38、後輪車軸42L、42R等を順次介して後輪16L、16Rへ伝達される。又、動力伝達装置18において、トランスファ30に伝達された駆動力源PUからの駆動力の一部が前輪14L、14R側へ配分されると、その配分された駆動力が、フロントプロペラシャフト32、前輪側差動歯車装置36、前輪車軸40L、40R等を順次介して前輪14L、14Rへ伝達される。
後輪16は、二輪駆動走行中及び四輪駆動走行中において共に駆動輪となる主駆動輪である。つまり、後輪16は、駆動力源PUからの駆動力が伝達される主駆動輪である。又、前輪14は、二輪駆動走行中において従動輪となり、四輪駆動走行中において駆動輪となる副駆動輪である。つまり、前輪14は、四輪駆動走行時に駆動力源PUの一部が配分される副駆動輪である。又、フロントプロペラシャフト32や前輪側差動歯車装置36等は、四輪駆動走行時に配分された駆動力源PUからの駆動力の一部を前輪14へ伝達する伝達部材としての前輪伝達部材PTである。二輪駆動走行は、駆動力源PUからの駆動力を後輪16のみに伝達する二輪駆動状態での走行である。四輪駆動走行は、駆動力源PUからの駆動力を後輪16及び前輪14に伝達する四輪駆動状態での走行である。
図2は、自動変速機28の概略構成を説明する図である。図2において、自動変速機28は、ケース26内において共通の回転軸線CL1上に直列に配設された、電気式無段変速部44及び機械式有段変速部46等を備えている。電気式無段変速部44は、直接的に或いは図示しないダンパーなどを介して間接的にエンジン12に連結されている。機械式有段変速部46は、電気式無段変速部44の出力側に連結されている。機械式有段変速部46の出力側には、トランスファ30が連結されている。自動変速機28において、駆動力源PUから出力される動力は、機械式有段変速部46へ伝達され、その機械式有段変速部46からトランスファ30へ伝達される。尚、以下、電気式無段変速部44を無段変速部44、機械式有段変速部46を有段変速部46という。又、動力は、特に区別しない場合にはトルクや力も同意である。又、無段変速部44及び有段変速部46は回転軸線CL1に対して略対称的に構成されており、図2ではその回転軸線CL1に対して下半分が省略されている。回転軸線CL1は、エンジン12のクランク軸、そのクランク軸に連結された自動変速機28の入力回転部材である連結軸48、自動変速機28の出力回転部材である出力軸50などの軸心である。連結軸48は無段変速部44の入力回転部材でもあり、出力軸50は有段変速部46の出力回転部材でもある。
無段変速部44は、第1回転機MG1と、エンジン12の動力を第1回転機MG1及び無段変速部44の出力回転部材である中間伝達部材52に機械的に分割する動力分割機構としての差動機構54と、を備えている。中間伝達部材52には、第2回転機MG2が動力伝達可能に連結されている。無段変速部44は、第1回転機MG1の運転状態が制御されることにより差動機構54の差動状態が制御される電気式無段変速機である。無段変速部44は、変速比(ギヤ比ともいう)γ0(=エンジン回転速度Ne/MG2回転速度Nm)が変化させられる電気的な無段変速機として作動させられる。エンジン回転速度Neは、エンジン12の回転速度であり、無段変速部44の入力回転速度すなわち連結軸48の回転速度と同値である。エンジン回転速度Neは、無段変速部44と有段変速部46とを合わせた全体の自動変速機28の入力回転速度でもある。MG2回転速度Nmは、第2回転機MG2の回転速度であり、無段変速部44の出力回転速度すなわち中間伝達部材52の回転速度と同値である。第1回転機MG1は、エンジン回転速度Neを制御可能な回転機である。尚、第1回転機MG1の運転状態を制御することは、第1回転機MG1の運転制御を行うことである。
差動機構54は、シングルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、サンギヤS0、キャリアCA0、及びリングギヤR0を備えている。キャリアCA0には連結軸48を介してエンジン12が動力伝達可能に連結され、サンギヤS0には第1回転機MG1が動力伝達可能に連結され、リングギヤR0には第2回転機MG2が動力伝達可能に連結されている。差動機構54において、キャリアCA0は入力要素として機能し、サンギヤS0は反力要素として機能し、リングギヤR0は出力要素として機能する。
有段変速部46は、中間伝達部材52とトランスファ30との間の動力伝達経路を構成する有段変速機である。中間伝達部材52は、有段変速部46の入力回転部材としても機能する。中間伝達部材52には第2回転機MG2が一体回転するように連結されている。有段変速部46は、走行用の駆動力源PUと駆動輪(前輪14、後輪16)との間の動力伝達経路の一部を構成する自動変速機である。有段変速部46は、例えば第1遊星歯車装置56及び第2遊星歯車装置58の複数組の遊星歯車装置と、ワンウェイクラッチF1を含む、クラッチC1、クラッチC2、ブレーキB1、ブレーキB2の複数の係合装置と、を備えている、公知の遊星歯車式の自動変速機である。以下、クラッチC1、クラッチC2、ブレーキB1、及びブレーキB2については、特に区別しない場合は単に係合装置CBという。
係合装置CBは、油圧アクチュエータにより押圧される多板式或いは単板式のクラッチやブレーキ、油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成される、油圧式の摩擦係合装置である。係合装置CBは、四輪駆動車両10に備えられた油圧制御回路60(図1参照)から出力される調圧された係合装置CBの各油圧により、各々、係合や解放などの状態である作動状態が切り替えられる。
有段変速部46は、第1遊星歯車装置56及び第2遊星歯車装置58の各回転要素が、直接的に或いは係合装置CBやワンウェイクラッチF1を介して間接的に、一部が互いに連結されたり、中間伝達部材52、ケース26、或いは出力軸50に連結されている。第1遊星歯車装置56の各回転要素は、サンギヤS1、キャリアCA1、リングギヤR1であり、第2遊星歯車装置58の各回転要素は、サンギヤS2、キャリアCA2、リングギヤR2である。
有段変速部46は、複数の係合装置のうちの何れかの係合装置である例えば所定の係合装置の係合によって、変速比γat(=AT入力回転速度Ni/出力回転速度No)が異なる複数の変速段(ギヤ段ともいう)のうちの何れかのギヤ段が形成される有段変速機である。つまり、有段変速部46は、複数の係合装置の何れかが係合されることで、ギヤ段が切り替えられるすなわち変速が実行される。有段変速部46は、複数のギヤ段の各々が形成される、有段式の自動変速機である。本実施例では、有段変速部46にて形成されるギヤ段をATギヤ段と称す。AT入力回転速度Niは、有段変速部46の入力回転部材の回転速度である有段変速部46の入力回転速度であって、中間伝達部材52の回転速度と同値であり、又、MG2回転速度Nmと同値である。AT入力回転速度Niは、MG2回転速度Nmで表すことができる。出力回転速度Noは、有段変速部46の出力回転速度である出力軸50の回転速度であって、自動変速機28の出力回転速度でもある。
有段変速部46は、例えば図3の係合作動表に示すように、複数のATギヤ段として、AT1速ギヤ段(図中の「1st」)-AT4速ギヤ段(図中の「4th」)の4段の前進用のATギヤ段が形成される。AT1速ギヤ段の変速比γatが最も大きく、ハイ側のATギヤ段程、変速比γatが小さくなる。又、後進用のATギヤ段(図中の「Rev」)は、例えばクラッチC1の係合且つブレーキB2の係合によって形成される。つまり、後進走行を行う際には、例えばAT1速ギヤ段が形成される。図3の係合作動表は、各ATギヤ段と複数の係合装置の各作動状態との関係をまとめたものである。すなわち、図3の係合作動表は、各ATギヤ段と、各ATギヤ段において各々係合される係合装置である所定の係合装置との関係をまとめたものである。図3において、「○」は係合、「△」はエンジンブレーキ時や有段変速部46のコーストダウンシフト時に係合、空欄は解放をそれぞれ表している。
有段変速部46は、後述する電子制御装置130によって、ドライバー(すなわち運転者)のアクセル操作や車速Vv等に応じて形成されるATギヤ段が切り替えられる、すなわち複数のATギヤ段が選択的に形成される。例えば、有段変速部46の変速制御においては、係合装置CBの何れかの掴み替えにより変速が実行される、すなわち係合装置CBの係合と解放との切替えにより変速が実行される、所謂クラッチツゥクラッチ変速が実行される。
四輪駆動車両10は、更に、ワンウェイクラッチF0、機械式のオイルポンプであるMOP62、不図示の電動式のオイルポンプ等を備えている。
ワンウェイクラッチF0は、キャリアCA0を回転不能に固定することができるロック機構である。すなわち、ワンウェイクラッチF0は、エンジン12のクランク軸と連結された、キャリアCA0と一体的に回転する連結軸48を、ケース26に対して固定することができるロック機構である。ワンウェイクラッチF0は、相対回転可能な2つの部材のうちの一方の部材が連結軸48に一体的に連結され、他方の部材がケース26に一体的に連結されている。ワンウェイクラッチF0は、エンジン12の運転時の回転方向である正回転方向に対して空転する一方で、エンジン12の運転時とは逆の回転方向に対して機械的に自動係合する。従って、ワンウェイクラッチF0の空転時には、エンジン12はケース26に対して相対回転可能な状態とされる。一方で、ワンウェイクラッチF0の係合時には、エンジン12はケース26に対して相対回転不能な状態とされる。すなわち、ワンウェイクラッチF0の係合により、エンジン12はケース26に固定される。このように、ワンウェイクラッチF0は、エンジン12の運転時の回転方向となるキャリアCA0の正回転方向の回転を許容し且つキャリアCA0の負回転方向の回転を阻止する。すなわち、ワンウェイクラッチF0は、エンジン12の正回転方向の回転を許容し且つ負回転方向の回転を阻止することができるロック機構である。
MOP62は、連結軸48に連結されており、エンジン12の回転と共に回転させられて動力伝達装置18にて用いられる作動油OILを吐出する。又、不図示の電動式のオイルポンプは、例えばエンジン12の停止時すなわちMOP62の非駆動時に駆動させられる。MOP62や不図示の電動式のオイルポンプが吐出した作動油OILは、油圧制御回路60へ供給される。作動油OILは、油圧制御回路60により係合装置CBの各油圧に調圧されて動力伝達装置18へ供給される(図1参照)。
図4は、無段変速部44と有段変速部46とにおける各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。図4において、無段変速部44を構成する差動機構54の3つの回転要素に対応する3本の縦線Y1、Y2、Y3は、左側から順に第2回転要素RE2に対応するサンギヤS0の回転速度を表すg軸であり、第1回転要素RE1に対応するキャリアCA0の回転速度を表すe軸であり、第3回転要素RE3に対応するリングギヤR0の回転速度(すなわち有段変速部46の入力回転速度)を表すm軸である。又、有段変速部46の4本の縦線Y4、Y5、Y6、Y7は、左から順に、第4回転要素RE4に対応するサンギヤS2の回転速度、第5回転要素RE5に対応する相互に連結されたリングギヤR1及びキャリアCA2の回転速度(すなわち出力軸50の回転速度)、第6回転要素RE6に対応する相互に連結されたキャリアCA1及びリングギヤR2の回転速度、第7回転要素RE7に対応するサンギヤS1の回転速度をそれぞれ表す軸である。縦線Y1、Y2、Y3の相互の間隔は、差動機構54の歯車比ρ0に応じて定められている。又、縦線Y4、Y5、Y6、Y7の相互の間隔は、第1、第2遊星歯車装置56、58の各歯車比ρ1、ρ2に応じて定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリアとの間が「1」に対応する間隔とされるとキャリアとリングギヤとの間が遊星歯車装置の歯車比ρ(=サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)に対応する間隔とされる。
図4の共線図を用いて表現すれば、無段変速部44の差動機構54において、第1回転要素RE1にエンジン12(図中の「ENG」参照)が連結され、第2回転要素RE2に第1回転機MG1(図中の「MG1」参照)が連結され、中間伝達部材52と一体回転する第3回転要素RE3に第2回転機MG2(図中の「MG2」参照)が連結されて、エンジン12の回転を中間伝達部材52を介して有段変速部46へ伝達するように構成されている。無段変速部44では、縦線Y2を横切る各直線L0e、L0m、L0Rにより、サンギヤS0の回転速度とリングギヤR0の回転速度との関係が示される。
又、有段変速部46において、第4回転要素RE4はクラッチC1を介して中間伝達部材52に選択的に連結され、第5回転要素RE5は出力軸50に連結され、第6回転要素RE6はクラッチC2を介して中間伝達部材52に選択的に連結されると共にブレーキB2を介してケース26に選択的に連結され、第7回転要素RE7はブレーキB1を介してケース26に選択的に連結される。有段変速部46では、係合装置CBの係合解放制御によって縦線Y5を横切る各直線L1、L2、L3、L4、LRにより、出力軸50における「1st」、「2nd」、「3rd」、「4th」、「Rev」の各回転速度が示される。
図4中の実線で示す、直線L0e及び直線L1、L2、L3、L4は、少なくともエンジン12を駆動力源として走行するハイブリッド走行(=HV走行)が可能なHV走行モードでの前進走行における各回転要素の相対速度を示している。このHV走行モードでは、差動機構54において、キャリアCA0に入力される正トルクのエンジントルクTeに対して、第1回転機MG1による負トルクの反力トルクとなるMG1トルクTgがサンギヤS0に入力されると、リングギヤR0には正回転にて正トルクとなるエンジン直達トルクTd(=Te/(1+ρ0)=-(1/ρ0)×Tg)が現れる。そして、要求駆動力に応じて、エンジン直達トルクTdとMG2トルクTmとの合算トルクが四輪駆動車両10の前進方向の駆動トルクとして、AT1速ギヤ段-AT4速ギヤ段のうちの何れかのATギヤ段が形成された有段変速部46を介してトランスファ30へ伝達される。第1回転機MG1は、正回転にて負トルクを発生する場合には発電機として機能する。第1回転機MG1の発電電力Wgは、バッテリ24に充電されたり、第2回転機MG2にて消費される。第2回転機MG2は、発電電力Wgの全部又は一部を用いて、或いは発電電力Wgに加えてバッテリ24からの電力を用いて、MG2トルクTmを出力する。
図4中の一点鎖線で示す直線L0m及び図4中の実線で示す直線L1、L2、L3、L4は、エンジン12の運転を停止した状態で第1回転機MG1及び第2回転機MG2のうちの少なくとも一方の回転機を駆動力源として走行するモータ走行(=EV走行)が可能なEV走行モードでの前進走行における各回転要素の相対速度を示している。EV走行モードでの前進走行におけるEV走行としては、例えば第2回転機MG2のみを駆動力源として走行する単駆動EV走行と、第1回転機MG1及び第2回転機MG2を共に駆動力源として走行する両駆動EV走行とがある。単駆動EV走行では、キャリアCA0はゼロ回転とされ、リングギヤR0には正回転にて正トルクとなるMG2トルクTmが入力される。このとき、サンギヤS0に連結された第1回転機MG1は、無負荷状態とされて負回転にて空転させられる。単駆動EV走行では、ワンウェイクラッチF0が解放されており、連結軸48はケース26に対して固定されていない。
両駆動EV走行では、キャリアCA0がゼロ回転とされた状態で、サンギヤS0に負回転にて負トルクとなるMG1トルクTgが入力されると、キャリアCA0の負回転方向への回転が阻止されるようにワンウェイクラッチF0が自動係合される。ワンウェイクラッチF0の係合によってキャリアCA0が回転不能に固定された状態においては、MG1トルクTgによる反力トルクがリングギヤR0へ入力される。加えて、両駆動EV走行では、単駆動EV走行と同様に、リングギヤR0にはMG2トルクTmが入力される。キャリアCA0がゼロ回転とされた状態で、サンギヤS0に負回転にて負トルクとなるMG1トルクTgが入力された際に、MG2トルクTmが入力されなければ、MG1トルクTgによる単駆動EV走行も可能である。EV走行モードでの前進走行では、エンジン12は駆動されず、エンジン回転速度Neはゼロとされ、MG1トルクTg及びMG2トルクTmのうちの少なくとも一方のトルクが四輪駆動車両10の前進方向の駆動トルクとして、AT1速ギヤ段-AT4速ギヤ段のうちの何れかのATギヤ段が形成された有段変速部46を介してトランスファ30へ伝達される。EV走行モードでの前進走行では、MG1トルクTgは負回転且つ負トルクの力行トルクであり、MG2トルクTmは正回転且つ正トルクの力行トルクである。
図4中の破線で示す、直線L0R及び直線LRは、EV走行モードでの後進走行における各回転要素の相対速度を示している。このEV走行モードでの後進走行では、リングギヤR0には負回転にて負トルクとなるMG2トルクTmが入力され、そのMG2トルクTmが四輪駆動車両10の後進方向の駆動トルクとして、AT1速ギヤ段が形成された有段変速部46を介してトランスファ30へ伝達される。四輪駆動車両10では、後述する電子制御装置130によって、複数のATギヤ段のうちの前進用のロー側のATギヤ段である例えばAT1速ギヤ段が形成された状態で、前進走行時における前進用のMG2トルクTmとは正負が反対となる後進用のMG2トルクTmが第2回転機MG2から出力させられることで、後進走行を行うことができる。EV走行モードでの後進走行では、MG2トルクTmは負回転且つ負トルクの力行トルクである。尚、HV走行モードにおいても、直線L0Rのように第2回転機MG2を負回転とすることが可能であるので、EV走行モードと同様に後進走行を行うことが可能である。
図5は、トランスファ30の構造を説明する骨子図である。トランスファ30は、非回転部材としてのトランスファケース64を備えている。トランスファ30は、トランスファケース64内において、後輪側出力軸66と、前輪駆動用ドライブギヤ68と、前輪駆動用クラッチ70と、を共通の回転軸線CL1を中心にして備えている。又、トランスファ30は、トランスファケース64内において、前輪側出力軸72と、前輪駆動用ドリブンギヤ74と、を共通の回転軸線CL2を中心にして備えている。更に、トランスファ30は、前輪駆動用アイドラギヤ76を備えている。回転軸線CL2は、フロントプロペラシャフト32、前輪側出力軸72などの軸心である。
後輪側出力軸66は、出力軸50に動力伝達可能に連結されていると共に、リヤプロペラシャフト34に動力伝達可能に連結されている。後輪側出力軸66は、駆動力源PUから自動変速機28を介して出力軸50に伝達された駆動力を後輪16へ出力する。尚、出力軸50は、トランスファ30の後輪側出力軸66に駆動力源PUからの駆動力を入力するトランスファ30の入力回転部材、つまりトランスファ30に駆動力源PUからの駆動力を伝達する駆動力伝達軸としても機能する。自動変速機28は、駆動力源PUからの駆動力を出力軸50へ伝達する自動変速機である。
前輪駆動用ドライブギヤ68は、後輪側出力軸66に対して相対回転可能に設けられている。前輪駆動用クラッチ70は、多板の湿式クラッチであり、後輪側出力軸66から前輪駆動用ドライブギヤ68へ伝達される伝達トルクを調節する。すなわち、前輪駆動用クラッチ70は、後輪側出力軸66から前輪側出力軸72へ伝達される伝達トルクを調節する。
前輪駆動用ドリブンギヤ74は、前輪側出力軸72に一体的に設けられており、前輪側出力軸72に動力伝達可能に連結されている。前輪駆動用アイドラギヤ76は、前輪駆動用ドライブギヤ68と前輪駆動用ドリブンギヤ74とにそれぞれ噛み合わされており、前輪駆動用ドライブギヤ68と前輪駆動用ドリブンギヤ74との間を動力伝達可能に連結する。
前輪側出力軸72は、前輪駆動用アイドラギヤ76及び前輪駆動用ドリブンギヤ74を介して前輪駆動用ドライブギヤ68に動力伝達可能に連結されていると共に、フロントプロペラシャフト32に動力伝達可能に連結されている。前輪側出力軸72は、前輪駆動用クラッチ70を介して前輪駆動用ドライブギヤ68に伝達された駆動力源PUからの駆動力の一部を前輪14へ出力する。前輪駆動用ドライブギヤ68、前輪側出力軸72、前輪駆動用ドリブンギヤ74、及び前輪駆動用アイドラギヤ76等は、前輪伝達部材PTである。
前輪駆動用クラッチ70は、クラッチハブ78と、クラッチドラム80と、摩擦係合要素82と、ピストン84と、を備えている。クラッチハブ78は、後輪側出力軸66に動力伝達可能に連結されている。クラッチドラム80は、前輪駆動用ドライブギヤ68に動力伝達可能に連結されている。摩擦係合要素82は、クラッチハブ78に対して回転軸線CL1方向に相対移動可能且つクラッチハブ78に対して相対回転不能に設けられた複数枚の第1摩擦板82aと、クラッチドラム80に対して回転軸線CL1方向に相対移動可能且つクラッチドラム80に対して相対回転不能に設けられた複数枚の第2摩擦板82bと、を有している。第1摩擦板82aと第2摩擦板82bとは、回転軸線CL1方向で交互に重なるようにして配置されている。ピストン84は、回転軸線CL1方向に移動可能に設けられ、摩擦係合要素82に当接して第1摩擦板82aと第2摩擦板82bとを押圧することで、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量が調節される。尚、ピストン84が摩擦係合要素82を押圧しない場合には、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量がゼロとなり、前輪駆動用クラッチ70が解放される。
トランスファ30は、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量を調節することで、自動変速機28を介して伝達された駆動力源PUの駆動力を、後輪側出力軸66及び前輪側出力軸72に配分する。トランスファ30は、前輪駆動用クラッチ70が解放されている場合には、後輪側出力軸66と前輪駆動用ドライブギヤ68との間の動力伝達経路が切断されるので、駆動力源PUから自動変速機28を介してトランスファ30に伝達された駆動力をリヤプロペラシャフト34等を介して後輪16へ伝達する。又、トランスファ30は、前輪駆動用クラッチ70がスリップ係合状態または完全係合状態である場合には、後輪側出力軸66と前輪駆動用ドライブギヤ68との間の動力伝達経路が接続されるので、駆動力源PUからトランスファ30を介して伝達された駆動力の一部を、フロントプロペラシャフト32等を介して前輪14に伝達すると共に、駆動力の残部をリヤプロペラシャフト34等を介して後輪16に伝達する。前輪駆動用クラッチ70は、駆動力源PUからの駆動力を前輪14及び後輪16に配分する駆動力配分クラッチである。トランスファ30は、駆動力源PUからの駆動力を前輪14及び後輪16に伝達することができる駆動力配分装置である。
トランスファ30は、前輪駆動用クラッチ70を作動させる装置として、電動モータ86と、ウォームギヤ88と、カム機構90と、を備えている。
ウォームギヤ88は、電動モータ86のモータシャフトに一体的に形成されたウォーム92と、ウォーム92と噛み合う歯が形成されたウォームホイール94と、を備えた歯車対である。ウォームホイール94は、回転軸線CL1を中心にして回転可能に設けられている。ウォームホイール94は、電動モータ86が回転させられると、回転軸線CL1を中心にして回転させられる。
カム機構90は、ウォームホイール94と前輪駆動用クラッチ70のピストン84との間に設けられている。カム機構90は、ウォームホイール94に接続されている第1部材96と、ピストン84に接続されている第2部材98と、第1部材96と第2部材98との間に介挿されている複数個のボール99と、を備えており、電動モータ86の回転運動を直進運動に変換する機構である。
複数個のボール99は、回転軸線CL1を中心とする回転方向において等角度間隔に配置されている。第1部材96及び第2部材98のボール99と接触する面には、それぞれカム溝が形成されている。各カム溝は、第1部材96が第2部材98に対して相対回転した場合において、第1部材96と第2部材98とが回転軸線CL1方向で互いに乖離するように形成されている。従って、第1部材96が第2部材98に対して相対回転すると、第1部材96と第2部材98とが互いに乖離して第2部材98が回転軸線CL1方向に移動させられ、第2部材98に接続されているピストン84が摩擦係合要素82を押圧する。電動モータ86によってウォームホイール94が回転させられると、ウォームホイール94の回転運動が、カム機構90を介して回転軸線CL1方向への直進運動に変換されてピストン84に伝達され、ピストン84が摩擦係合要素82を押圧する。ピストン84が摩擦係合要素82を押圧する押圧力が調節されることにより、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量が調節される。トランスファ30は、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量が調節されることで、前輪14と後輪16とに配分する駆動力源PUからの駆動力の割合である駆動力配分比Rxを調節することができる。
駆動力配分比Rxは、例えば駆動力源PUから後輪16及び前輪14に伝達される総駆動力に対する後輪16に伝達される駆動力の割合、すなわち後輪側配分率Xrである。又は、駆動力配分比Rxは、例えば駆動力源PUから後輪16及び前輪14に伝達される総駆動力に対する前輪14に伝達される駆動力の割合、すなわち前輪側配分率Xf(=1-Xr)である。本実施例では、後輪16が主駆動輪であるので、駆動力配分比Rxとして主側配分率である後輪側配分率Xrを用いる。
ピストン84が摩擦係合要素82を押圧しない場合には、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量がゼロになる。このとき、前輪駆動用クラッチ70が解放され、後輪側配分率Xrは1.0になる。換言すれば、前輪14と後輪16とへの駆動力の配分すなわち前後輪の駆動力配分を、総駆動力を100として「前輪14の駆動力:後輪16の駆動力」で表せば、前後輪の駆動力配分は0:100になる。一方で、ピストン84が摩擦係合要素82を押圧する場合には、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量がゼロよりも大きくなり、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量が増加する程、後輪側配分率Xrが低下する。前輪駆動用クラッチ70が完全係合されるトルク容量になると、後輪側配分率Xrは0.5になる。換言すれば、前後輪の駆動力配分は50:50で均衡した状態になる。このように、トランスファ30は、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量が調節されることによって、後輪側配分率Xrを1.0~0.5の間、すなわち前後輪の駆動力配分を0:100~50:50の間で調節できる。つまり、トランスファ30は、四輪駆動車両10を二輪駆動状態と四輪駆動状態とに切替可能である。
図1に戻り、四輪駆動車両10は、ホイールブレーキ装置100を備えている。ホイールブレーキ装置100は、ホイールブレーキ101、不図示のブレーキマスタシリンダなどを備えており、前輪14及び後輪16の車輪14、16の各々にホイールブレーキ101による制動力を付与する。ホイールブレーキ101は、前輪14L、14Rの各々に設けられたフロントブレーキ101FL、101FR、及び後輪16L、16Rの各々に設けられたリヤブレーキ101RL、101RRである。ホイールブレーキ装置100は、運転者による例えばブレーキペダルの踏込操作などに応じて、ホイールブレーキ101に各々設けられた不図示のホイールシリンダへブレーキ油圧を供給する。ホイールブレーキ装置100では、通常時には、ブレーキマスタシリンダから発生させられる、制動操作量Braに対応した大きさのマスタシリンダ油圧がブレーキ油圧としてホイールシリンダへ供給される。一方で、ホイールブレーキ装置100では、例えばABS機能作動時、制動力配分制御時、ブレーキアシスト機能作動時、TRC機能作動時、VSCと称される横滑り抑制制御時、車速制御時、自動ブレーキ機能作動時などには、ホイールブレーキ101による制動力の発生の為に、各制御で必要な制動力に対応した大きさのブレーキ油圧がホイールシリンダへ供給される。制動操作量Braは、ブレーキペダルの踏力に対応する、運転者によるブレーキペダルの踏込操作の大きさつまり制動操作の大きさを表す信号である。このように、ホイールブレーキ装置100は、車輪14、16の各々に付与するホイールブレーキ101による制動力を調節することができる。
又、四輪駆動車両10は、ディスコネクト用クラッチ43の作動状態を切り替える為の電動アクチュエータ102を備えている。ディスコネクト用クラッチ43は、後述する電子制御装置130によって電動アクチュエータ102が制御されることにより作動状態が切り替えられる。ディスコネクト用クラッチ43は、解放された状態においては前輪側差動歯車装置36と前輪14Rとの間の動力伝達経路を遮断する一方、係合された状態においては前輪側差動歯車装置36と前輪14Rとの間の動力伝達経路を接続する。このように、ディスコネクト用クラッチ43は、前輪側差動歯車装置36と前輪14Rとの間の動力伝達の切断と接続とを選択的に切り替える。
前輪駆動用クラッチ70がスリップ係合又は完全係合された状態、すなわち前輪駆動用クラッチ70が係合された状態、且つ、ディスコネクト用クラッチ43が係合された状態では、トランスファ30によって配分された駆動力源PUからの駆動力の一部が、フロントプロペラシャフト32を介して前輪側差動歯車装置36に伝達され、前輪車軸40L、40Rを介して前輪14L、14Rへ伝達されるので、四輪駆動車両10は四輪駆動状態とされる。
一方で、前輪駆動用クラッチ70が解放された状態では、駆動力源PUからの駆動力は後輪16のみへ伝達されるので、四輪駆動車両10は二輪駆動状態とされる。この際、ディスコネクト用クラッチ43が係合された状態であると、前輪14によって前輪伝達部材PTが連れ回される。又は、ディスコネクト用クラッチ43が解放された状態でも、四輪駆動車両10は二輪駆動状態とされるが、前輪駆動用クラッチ70が係合された状態であると、後輪側出力軸66によって前輪伝達部材PTが連れ回される。そうすると、四輪駆動車両10では、前輪伝達部材PTが回転させられることによるエネルギー損失が発生することになり、エネルギー効率が低下する。このようなエネルギー効率の低下に対して、四輪駆動車両10では、二輪駆動状態とされるときに前輪駆動用クラッチ70及びディスコネクト用クラッチ43が共に解放されたディスコネクト状態とされると、前輪伝達部材PTが連れ回されず、エネルギー損失を抑制することができる。前輪駆動用クラッチ70は、駆動力源PUと前輪伝達部材PTとの間での動力伝達を断接可能な第1クラッチである。ディスコネクト用クラッチ43は、前輪伝達部材PTと前輪14との間での動力伝達を断接可能な第2クラッチである。
又、四輪駆動車両10は、駆動力源PU、前輪駆動用クラッチ70、及びディスコネクト用クラッチ43などを制御する四輪駆動車両10の制御装置を含むコントローラとしての電子制御装置130を備えている。図1は、電子制御装置130の入出力系統を示す図であり、又、電子制御装置130による制御機能の要部を説明する機能ブロック図である。電子制御装置130は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより四輪駆動車両10の各種制御を実行する。電子制御装置130は、必要に応じてエンジン制御用、変速制御用等の各コンピュータを含んで構成される。
電子制御装置130には、四輪駆動車両10に備えられた各種センサ等(例えばエンジン回転速度センサ103、出力回転速度センサ104、MG1回転速度センサ106、MG2回転速度センサ108、各車輪14、16毎に設けられた車輪速センサ110、アクセル開度センサ112、スロットル弁開度センサ114、ブレーキペダルセンサ116、Gセンサ118、シフトポジションセンサ120、ヨーレートセンサ122、ステアリングセンサ124、走行モード選択スイッチ125、バッテリセンサ126、油温センサ127、外気温センサ128など)による検出値に基づく各種信号等(例えばエンジン回転速度Ne、車速Vvに対応する出力回転速度No、第1回転機MG1の回転速度であるMG1回転速度Ng、AT入力回転速度Niと同値であるMG2回転速度Nm、各車輪14、16の回転速度である車輪速Nr、運転者の加速操作の大きさを表す運転者のアクセル操作量であるアクセル開度θacc、電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θth、ホイールブレーキ101を作動させる為のブレーキペダルが運転者によって操作されている状態を示す信号であるブレーキオン信号Bon、制動操作量Bra、四輪駆動車両10の前後加速度Gx及び左右加速度Gy、四輪駆動車両10に備えられたシフトレバー129の操作ポジションPOSsh、四輪駆動車両10の重心を通る鉛直軸まわりの車両回転角の変化速度であるヨー角速度Vyaw、四輪駆動車両10に備えられたステアリングホイールの操舵角度θsw及び操舵方向Dsw、運転者によってエコモードが選択されている状態を示す信号であるエコモードオン信号ECOon、運転者によってパワーモードが選択されている状態を示す信号であるパワーモードオン信号PWRon、バッテリ24のバッテリ温度THbatやバッテリ充放電電流Ibatやバッテリ電圧Vbat、作動油OILの温度である作動油温THoil、四輪駆動車両10周辺の外気温THairなど)が、それぞれ供給される。
運転者のアクセル操作量は、例えばアクセルペダルなどのアクセル操作部材の操作量である加速操作量であって、四輪駆動車両10に対する運転者の出力要求量である。運転者の出力要求量としては、アクセル開度θaccの他に、スロットル弁開度θthなどを用いることもできる。
シフトレバー129は、複数の操作ポジションPOSshのうちの何れかの操作ポジションへ運転者によって操作されるシフト操作部材である。操作ポジションPOSshは、シフトレバー129の操作位置であり、例えばP、R、N、D、M操作ポジションを含んでいる。
P操作ポジションは、自動変速機28のパーキングポジション(=Pポジション)を選択するパーキング操作ポジションである。自動変速機28のPポジションは、自動変速機28がニュートラル状態とされ且つ出力軸50の回転が機械的に阻止された、自動変速機28のシフトポジションである。自動変速機28のニュートラル状態は、例えば第1回転機MG1が無負荷状態で空転させられてエンジントルクTeに対する反力トルクを取らないことによって無段変速部44がエンジントルクTeを伝達不能な状態とされ且つ第2回転機MG2が無負荷状態で空転させられて自動変速機28における動力伝達が遮断されることで実現される。出力軸50の回転が機械的に阻止された状態は、出力軸50が四輪駆動車両10に備えられた公知のパーキングロック機構により回転不能に固定されたパーキングロックの状態である。R操作ポジションは、自動変速機28の後進走行ポジション(=Rポジション)を選択する後進走行操作ポジションである。自動変速機28のRポジションは、四輪駆動車両10の後進走行を可能とする自動変速機28のシフトポジションである。N操作ポジションは、自動変速機28のニュートラルポジション(=Nポジション)すなわち中立ポジションを選択するニュートラル操作ポジションである。自動変速機28のNポジションは、自動変速機28がニュートラル状態とされた自動変速機28のシフトポジションである。D操作ポジションは、自動変速機28の前進走行ポジション(=Dポジション)を選択する前進走行操作ポジションである。自動変速機28のDポジションは、自動変速機28の自動変速制御を実行して四輪駆動車両10の前進走行を可能とする自動変速機28のシフトポジションである。M操作ポジションは、四輪駆動車両10の走行モードとしてマニュアルモードを選択する手動変速操作ポジションである。マニュアルモードは、運転者によるシフト操作によって自動変速機28の手動変速を可能とする予め定められた走行モードである。上記運転者によるシフト操作は、例えばM操作ポジションを挟むように設けられた「+」ポジション及び「-」ポジションの何れかへシフトレバー129を操作するシフト操作である。「+」ポジションへのシフト操作は、自動変速機28のアップシフトを要求するアップシフト操作である。「-」ポジションへのシフト操作は、自動変速機28のダウンシフトを要求するダウンシフト操作である。四輪駆動車両10は、例えばステアリングホイールに設けられた、アップシフトスイッチ「+」及びダウンシフトスイッチ「-」を有する不図示のパドルスイッチを備えている場合がある。このような場合、運転者によるシフト操作は、そのようなパドルスイッチを操作することによるシフト操作である。尚、四輪駆動車両10にパドルスイッチが設けられている場合には、操作ポジションPOSshがD操作ポジションにあるときであっても、パドルスイッチの操作によって自動変速機28の手動変速が可能である。操作ポジションPOSshのD操作ポジションでは、例えば四輪駆動車両10の走行モードとして自動変速モードが成立させられているが、パドルスイッチが操作されたときから一定期間だけ一時的にマニュアルモードが成立させられても良い。
走行モード選択スイッチ125は、運転者が所望する四輪駆動車両10の走行モードを選択可能とする操作部材である。走行モード選択スイッチ125によって選択可能な走行モードは、例えばノーマルモード、エコモード、及びパワーモードである。走行モード選択スイッチ125において、エコモードとパワーモードとの何れもが選択されていない状態では、ノーマルモードが選択される。ノーマルモードは、例えば動力性能を引き出しつつエネルギー効率の良い状態で運転可能なように走行を行う為の予め定められた通常の走行モードである。エコモードは、例えばノーマルモードと比較して動力性能の向上よりもエネルギー効率の向上を優先した状態で運転可能なように走行を行う為の予め定められた走行モードである。パワーモードは、例えばノーマルモードと比較してエネルギー効率の向上よりも動力性能の向上を優先した状態で運転可能なように走行を行う為の予め定められた走行モードである。つまり、パワーモードは、例えばエネルギー効率を向上させることよりも動力性能を向上させることを重視した出力重視モードである。
電子制御装置130からは、四輪駆動車両10に備えられた各装置(例えばエンジン制御装置20、インバータ22、油圧制御回路60、電動モータ86、ホイールブレーキ装置100、電動アクチュエータ102など)に各種指令信号(例えばエンジン12を制御する為のエンジン制御指令信号Se、第1回転機MG1及び第2回転機MG2を各々制御する為の回転機制御指令信号Smg、係合装置CBの作動状態を制御する為の油圧制御指令信号Sat、駆動力配分比Rxを調節する為の電動モータ制御指令信号Sw、ホイールブレーキ101による制動力を制御する為のブレーキ制御指令信号Sb、ディスコネクト用クラッチ43の作動状態を制御する為の電動アクチュエータ制御指令信号Saddなど)が、それぞれ出力される。
電子制御装置130は、四輪駆動車両10における各種制御を実現する為に、AT変速制御手段すなわちAT変速制御部132、ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部134、四輪駆動制御手段すなわち四輪駆動制御部136、及び制動力制御手段すなわち制動力制御部138を備えている。
AT変速制御部132は、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された関係すなわち予め定められた関係である例えば図6に示すようなATギヤ段変速マップを用いて有段変速部46の変速判断を行い、必要に応じて有段変速部46の変速制御を実行する為の油圧制御指令信号Satを油圧制御回路60へ出力する。上記ATギヤ段変速マップは、例えば車速Vv及び要求駆動力Frdemを変数とする二次元座標上に、有段変速部46の変速が判断される為の変速線を有する所定の関係である。ここでは、車速Vvに替えて出力回転速度Noなどを用いても良い。又、要求駆動力Frdemに替えて要求駆動トルクTrdemやアクセル開度θaccやスロットル弁開度θthなどを用いても良い。上記ATギヤ段変速マップにおける各変速線は、実線に示すようなアップシフトが判断される為のアップシフト線、及び破線に示すようなダウンシフトが判断される為のダウンシフト線である。
ハイブリッド制御部134は、エンジン12の作動を制御するエンジン制御手段すなわちエンジン制御部134aとしての機能と、インバータ22を介して第1回転機MG1及び第2回転機MG2の作動を制御する回転機制御手段すなわち回転機制御部134bとしての機能と、を含んでおり、それらの制御機能によりエンジン12、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2によるハイブリッド駆動制御等を実行する。
ハイブリッド制御部134は、予め定められた関係である例えば駆動要求量マップにアクセル開度θacc及び車速Vvを適用することで駆動要求量としての要求駆動力Frdemを算出する。前記駆動要求量としては、要求駆動力Frdem[N]の他に、各駆動輪(前輪14、後輪16)における要求駆動トルクTrdem[Nm]、各駆動輪における要求駆動パワーPrdem[W]、出力軸50における要求AT出力トルク等を用いることもできる。ハイブリッド制御部134は、バッテリ24の充電可能電力Winや放電可能電力Wout等を考慮して、要求駆動トルクTrdemと車速Vvとに基づく要求駆動パワーPrdemを実現するように、エンジン12を制御する指令信号であるエンジン制御指令信号Seと、第1回転機MG1及び第2回転機MG2を制御する指令信号である回転機制御指令信号Smgと、を出力する。エンジン制御指令信号Seは、例えばそのときのエンジン回転速度NeにおけるエンジントルクTeを出力するエンジン12のパワーであるエンジンパワーPeの指令値である。回転機制御指令信号Smgは、例えばエンジントルクTeの反力トルクとしての指令出力時のMG1回転速度NgにおけるMG1トルクTgを出力する第1回転機MG1の発電電力Wgの指令値であり、又、指令出力時のMG2回転速度NmにおけるMG2トルクTmを出力する第2回転機MG2の消費電力Wmの指令値である。
バッテリ24の充電可能電力Winは、バッテリ24の入力電力の制限を規定する入力可能な最大電力であり、バッテリ24の入力制限を示している。バッテリ24の放電可能電力Woutは、バッテリ24の出力電力の制限を規定する出力可能な最大電力であり、バッテリ24の出力制限を示している。バッテリ24の充電可能電力Winや放電可能電力Woutは、例えばバッテリ温度THbat及びバッテリ24の充電状態値SOC[%]に基づいて電子制御装置130により算出される。バッテリ24の充電状態値SOCは、バッテリ24の充電量に相当する充電状態を示す値であり、例えばバッテリ充放電電流Ibat及びバッテリ電圧Vbatなどに基づいて電子制御装置130により算出される。
ハイブリッド制御部134は、例えば無段変速部44を無段変速機として作動させて自動変速機28全体として無段変速機として作動させる場合、最適エンジン動作点等を考慮して、要求駆動パワーPrdemを実現するエンジンパワーPeが得られるエンジン回転速度NeやエンジントルクTeとなるように、エンジン12を制御すると共に第1回転機MG1の発電電力Wgを制御することで、無段変速部44の無段変速制御を実行して無段変速部44の変速比γ0を変化させる。この制御の結果として、無段変速機として作動させる場合の自動変速機28の変速比γt(=γ0×γat=Ne/No)が制御される。最適エンジン動作点は、例えば要求エンジンパワーPedemを実現するときに、エンジン12単体の燃費にバッテリ24における充放電効率等を考慮した四輪駆動車両10におけるトータル燃費が最も良くなるエンジン動作点として予め定められている。このエンジン動作点は、エンジン回転速度NeとエンジントルクTeとで表されるエンジン12の運転点である。最適エンジン動作点におけるエンジン回転速度Neは、四輪駆動車両10におけるエネルギー効率が最良となる最適エンジン回転速度Nebである。
ハイブリッド制御部134は、例えば無段変速部44を有段変速機のように変速させて自動変速機28全体として有段変速機のように変速させる場合、予め定められた関係である例えば有段変速マップを用いて自動変速機28の変速判断を行い、AT変速制御部132による有段変速部46のATギヤ段の変速制御と協調して、変速比γtが異なる複数のギヤ段を選択的に成立させるように無段変速部44の変速制御を実行する。複数のギヤ段は、それぞれの変速比γtを維持できるように出力回転速度Noに応じて第1回転機MG1によりエンジン回転速度Neを制御することによって成立させることができる。
ハイブリッド制御部134は、走行モードとして、EV走行モード又はHV走行モードを走行状態に応じて選択的に成立させる。例えば、ハイブリッド制御部134は、要求駆動パワーPrdemが予め定められた走行領域切替閾値よりも小さなEV走行領域にある場合には、EV走行モードを成立させる一方で、要求駆動パワーPrdemが前記走行領域切替閾値以上となるHV走行領域にある場合には、HV走行モードを成立させる。図6の一点鎖線Aは、HV走行モードとEV走行モードとを切り替える為のHV走行領域とEV走行領域との境界線である。この図6の一点鎖線Aに示すような境界線を有する予め定められた関係は、車速Vv及び要求駆動力Frdemを変数とする二次元座標で構成された走行モード切替マップの一例である。尚、図6では、便宜上、この走行モード切替マップをATギヤ段変速マップと共に示している。
ハイブリッド制御部134は、EV走行モードを成立させたときに、第2回転機MG2のみで要求駆動パワーPrdemを実現できる場合には、第2回転機MG2による単駆動EV走行にて四輪駆動車両10を走行させる。一方で、ハイブリッド制御部134は、EV走行モードを成立させたときに、第2回転機MG2のみでは要求駆動パワーPrdemを実現できない場合には、両駆動EV走行にて四輪駆動車両10を走行させる。ハイブリッド制御部134は、第2回転機MG2のみで要求駆動パワーPrdemを実現できるときであっても、第2回転機MG2のみを用いるよりも第1回転機MG1及び第2回転機MG2を併用した方が効率が良い場合には、両駆動EV走行にて四輪駆動車両10を走行させても良い。
ハイブリッド制御部134は、要求駆動パワーPrdemがEV走行領域にあるときであっても、バッテリ24の充電状態値SOCが予め定められたエンジン始動閾値未満となる場合やエンジン12の暖機が必要な場合などには、HV走行モードを成立させる。前記エンジン始動閾値は、エンジン12を自動的に始動してバッテリ24を充電する必要がある充電状態値SOCであることを判断する為の予め定められた始動判定値である。
ハイブリッド制御部134は、所定の始動条件RMstの成立時に、エンジン12を始動するエンジン始動制御を行う始動制御手段すなわち始動制御部134cを機能的に備えている。所定の始動条件RMstは、例えばエンジン12の運転を停止しているときにHV走行モードを成立させた場合、HV走行モードにおいてエンジン12が運転しているときに四輪駆動車両10が停止したことでエンジン12を一時的に停止する公知のアイドリングストップ制御から復帰する場合などである。始動制御部134cは、エンジン始動制御を行う際には、例えば第1回転機MG1によりエンジン回転速度Neを上昇させつつ、エンジン回転速度Neが点火可能な所定点火可能回転速度以上となったときにエンジン12への燃料供給やエンジン12の点火を行うことでエンジン12を始動する。すなわち、始動制御部134cは、第1回転機MG1によりエンジン12をクランキングすることでエンジン12を始動する。
ハイブリッド制御部134は、所定の停止条件RMspの成立時に、エンジン12を停止するエンジン停止制御を行う停止制御手段すなわち停止制御部134dを機能的に備えている。所定の停止条件RMspは、例えばエンジン12を運転しているときにEV走行モードを成立させた場合、HV走行モードにおいてエンジン12が運転しているときに四輪駆動車両10が停止したことでアイドリングストップ制御を実施する場合などである。停止制御部134dは、エンジン停止制御を行う際には、エンジン12への燃料供給を停止する。この際、停止制御部134dは、例えばエンジン回転速度Neを速やかに低下させてエンジン12を回転停止させる為に、エンジン回転速度Neを低下させるトルクをエンジン12に付与するようにMG1トルクTgを制御しても良い。
四輪駆動制御部136は、後輪側配分率Xrを調節する駆動力配分制御CTxを行う。四輪駆動制御部136は、出力回転速度センサ104やGセンサ118などから判断される四輪駆動車両10の走行状態に応じた後輪側配分率Xrの目標値を設定し、前輪駆動用クラッチ70のトルク容量を調節することによって後輪側配分率Xrを目標値に調節するように、電動モータ86を制御する為の電動モータ制御指令信号Swを出力する。
四輪駆動制御部136は、例えば直進走行時には、前輪駆動用クラッチ70を解放することで、後輪側配分率Xrを1.0(すなわち、前後輪の駆動力配分を0:100)に制御する。又、四輪駆動制御部136は、旋回走行中の操舵角度θswと車速Vv等とに基づいて目標ヨー角速度Vyawtgtを算出し、ヨーレートセンサ122によって随時検出されるヨー角速度Vyawが目標ヨー角速度Vyawtgtに追従するように、後輪側配分率Xrを調節する。
四輪駆動制御部136は、四輪駆動車両10を四輪駆動状態とするときには、前輪駆動用クラッチ70を係合するように電動モータ86を制御する為の電動モータ制御指令信号Swを出力すると共に、ディスコネクト用クラッチ43を係合するように電動アクチュエータ102を制御する為の電動アクチュエータ制御指令信号Saddを出力する。又、四輪駆動制御部136は、四輪駆動車両10を二輪駆動状態とするときには、例えば前輪駆動用クラッチ70を解放するように電動モータ86を制御する為の電動モータ制御指令信号Swを出力すると共に、ディスコネクト用クラッチ43を解放するように電動アクチュエータ102を制御する為の電動アクチュエータ制御指令信号Saddを出力する。このように、四輪駆動制御部136は、前輪駆動用クラッチ70及びディスコネクト用クラッチ43を共に係合して四輪駆動車両10を四輪駆動状態とする。又、四輪駆動制御部136は、前輪駆動用クラッチ70及びディスコネクト用クラッチ43を共に解放して四輪駆動車両10をディスコネクト状態の二輪駆動状態とする。前輪駆動用クラッチ70を係合することは、前輪駆動用クラッチ70をスリップ係合又は完全係合することである。このように、四輪駆動車両10は、走行状態に応じて二輪駆動状態と四輪駆動状態とが切り替えられるパートタイム式の四輪駆動車両である。尚、例えば、四輪駆動車両10を四輪駆動状態とディスコネクト状態の二輪駆動状態とで切り替える過渡中、四輪駆動状態への切替えを待機している状態、四輪駆動状態への切替えが予測されるときなどでは、四輪駆動車両10はディスコネクト用クラッチ43が係合された状態の二輪駆動状態とされる。
制動力制御部138は、例えば車速Vv、降坂路の勾配、運転者による制動操作(例えば制動操作量Bra、制動操作量Braの増大速度)などに基づいて目標減速度を算出し、予め定められた関係を用いて目標減速度を実現する為の四輪駆動車両10に対する要求制動力Bdemを設定する。制動力制御部138は、四輪駆動車両10の減速走行中には、要求制動力Bdemが得られるように四輪駆動車両10の制動力を発生させる。
四輪駆動車両10の制動力は、例えば第2回転機MG2による回生制御による制動力すなわち回生制動力、ホイールブレーキ101による制動力などによって発生させられる。四輪駆動車両10の制動力は、例えばエネルギー効率の向上の観点では、回生制動力にて優先して発生させられる。制動力制御部138は、回生制動力に必要な回生トルクが得られるように第2回転機MG2による回生制御を実行する指令をハイブリッド制御部134へ出力する。第2回転機MG2による回生制御は、車輪14、16から入力される被駆動トルクにより第2回転機MG2を回転駆動させて発電機として作動させ、その発電電力をインバータ22を介してバッテリ24へ充電する制御である。このように、四輪駆動車両10は、回生制御を実行可能な回転機である第2回転機MG2を少なくとも含む駆動力源を備えた車両である。
制動力制御部138は、例えば要求制動力Bdemが比較的小さな場合には、専ら回生制動力にて要求制動力Bdemを実現する。制動力制御部138は、例えば要求制動力Bdemが比較的大きな場合には、回生制動力にホイールブレーキ101による制動力を加えて要求制動力Bdemを実現する。制動力制御部138は、例えば四輪駆動車両10が停止する直前には、回生制動力の分をホイールブレーキ101による制動力に置き換えて要求制動力Bdemを実現する。制動力制御部138は、要求制動力Bdemを実現するのに必要となるホイールブレーキ101による制動力を得る為のブレーキ制御指令信号Sbをホイールブレーキ装置100へ出力する。
又、制動力制御部138は、上述したような運転者による制動操作に応じた四輪駆動車両10の制動力を実現する通常制動力制御とは別に、四輪駆動車両10の走行安定性を確保する車両姿勢制御を実行する為の四輪駆動車両10の制動力を実現する姿勢制御用制動力制御を行う。車両姿勢制御は、四輪駆動車両10を安定化させる公知の制御であり、例えばABS機能を作動させる制御、制動力配分制御、ブレーキアシスト機能を作動させる制御、TRC機能を作動させる制御、横滑り抑制制御、自動ブレーキ機能を作動させる制御などである。制動力制御部138は、車両姿勢制御を実現するのに必要となるホイールブレーキ101による制動力を得る為のブレーキ制御指令信号Sbをホイールブレーキ装置100へ出力する。
ここで、四輪駆動車両10の減速走行時には、第2回転機MG2による回生制御によって車輪14、16にスリップを生じさせないように、各車輪14、16における回生制御に伴う制動力が制限される。その為、四輪駆動車両10の減速走行時には、要求制動力Bdemのうちの第2回転機MG2による回生制御にて実現可能な制動力は、各車輪14、16にて制動力を受け持てる四輪駆動状態の方が二輪駆動状態に比べて大きくされ易い。従って、四輪駆動車両10の減速走行時には、四輪駆動状態の方が二輪駆動状態に比べて第2回転機MG2による回生制御によって得られるエネルギーは大きくされ易い。そこで、制動力制御部138は、四輪駆動車両10の減速時に四輪駆動車両10に対する要求制動力Bdemの一部又は全部を実現するように四輪駆動状態において第2回転機MG2による回生制御を実行する。
ところで、四輪駆動車両10は、四輪駆動状態においてはディスコネクト状態の二輪駆動状態と異なり前輪伝達部材PTが回転させられることによるエネルギー損失が発生する。従って、四輪駆動車両10の減速時に、単に、四輪駆動状態において第2回転機MG2による回生制御を実行するだけでは、エネルギー効率の向上を図るうえで、改善の余地がある。
そこで、制動力制御部138は、第2回転機MG2による回生制御の実行時に、エネルギー損失を考慮しても四輪駆動状態の方が二輪駆動状態に比べてエネルギーの回収量が大きくされる場合には、四輪駆動状態において回生制御を実行する。一方で、制動力制御部138は、第2回転機MG2による回生制御の実行時に、エネルギー損失を考慮すると四輪駆動状態では二輪駆動状態よりもエネルギーの回収量が大きくされない場合には、ディスコネクト状態の二輪駆動状態において回生制御を実行する。
電子制御装置130は、車両減速時に第2回転機MG2による回生制御を実行するに際してエネルギー効率を適切に向上することができる四輪駆動車両10を実現する為に、更に、状態判定手段すなわち状態判定部140を備えている。
状態判定部140は、四輪駆動車両10の減速時に、制動力制御部138によって第2回転機MG2による回生制御が実行されるか否かを判定する。例えば、状態判定部140は、要求制動力Bdemがゼロ又は略ゼロとされる状況の場合、回生制動力の分がホイールブレーキ101による制動力に置き換えられる状況の場合、バッテリ24の充電状態値SOCが予め定められた充電不要な所定充電状態値以上である状況の場合などには、四輪駆動車両10の減速時に、制動力制御部138によって第2回転機MG2による回生制御が実行されないと判定する。
状態判定部140は、制動力制御部138によって第2回転機MG2による回生制御が実行されると判定した場合には、エネルギー収支InExがゼロを超えるプラスであるか否かを判定する。つまり、状態判定部140は、制動力制御部138によって第2回転機MG2による回生制御が実行されると判定した場合には、エネルギー収支InExが、ゼロに予め定められた閾値TS(=0)よりも大きいか否かを判定する。エネルギー収支InExは、四輪駆動状態においてディスコネクト状態の二輪駆動状態のときに比べて増大させられる第2回転機MG2の回生制御によるエネルギー取得量Acqu分から四輪駆動状態において前輪伝達部材PTが回転させられることによるエネルギー損失量Loss分を減算した値である。状態判定部140は、例えば要求制動力Bdem、車輪速Nrなどに応じた車輪14、16にスリップを生じさせない為の予め定められた回生制御に伴う制動力などに基づいてエネルギー取得量Acquを算出する。又、状態判定部140は、例えば予め定められたマップ又は算出式等を用いて、車輪速Nrなどに基づいてエネルギー損失量Lossを算出する。状態判定部140は、算出したエネルギー取得量Acqu及びエネルギー損失量Lossを用いてエネルギー収支InEx(=Acqu-Loss)を算出する。
制動力制御部138は、状態判定部140により四輪駆動車両10の減速時に第2回転機MG2による回生制御が実行されると判定された際に、つまり四輪駆動車両10の減速時に第2回転機MG2による回生制御の実行に際して、状態判定部140によりエネルギー収支InExがプラスであると判定された場合には、四輪駆動状態において回生制御を実行する。制動力制御部138は、四輪駆動車両10が現在、二輪駆動状態である場合には、四輪駆動車両10を四輪駆動状態へ切り替える指令を四輪駆動制御部136へ出力する。四輪駆動状態において回生制御を実行するということは、前輪駆動用クラッチ70及びディスコネクト用クラッチ43が共に係合されたコネクト状態として前輪14から入力される被駆動トルクによっても回生制御を実行するということである。
一方で、制動力制御部138は、四輪駆動車両10の減速時に第2回転機MG2による回生制御の実行に際して、状態判定部140によりエネルギー収支InExがゼロ以下であると判定された場合には、四輪駆動状態に替えて、ディスコネクト状態の二輪駆動状態において回生制御を実行する。制動力制御部138は、四輪駆動車両10が現在、四輪駆動状態又はディスコネクト状態でない二輪駆動状態である場合には、四輪駆動車両10をディスコネクト状態の二輪駆動状態へ切り替える指令を四輪駆動制御部136へ出力する。ディスコネクト状態の二輪駆動状態において回生制御を実行するということは、ディスコネクト状態として前輪14から入力される被駆動トルクによっては回生制御を実行しないということである。
図7は、電子制御装置130の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、車両減速時に第2回転機MG2による回生制御を実行するに際してエネルギー効率を適切に向上することができる四輪駆動車両10を実現する為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば繰り返し実行される。
図7において、先ず、状態判定部140の機能に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S10において、四輪駆動車両10の減速時に第2回転機MG2による回生制御が実行されるか否かが判定される。このS10の判断が否定される場合は、本ルーチンが終了させられる。このS10の判断が肯定される場合は状態判定部140の機能に対応するS20において、エネルギー収支InExがプラスであるか否かが判定される。このS20の判断が肯定される場合は制動力制御部138の機能に対応するS30において、四輪駆動状態で第2回転機MG2による回生制御が実行される。一方で、前記S20の判断が否定される場合は制動力制御部138の機能に対応するS40において、ディスコネクト状態の二輪駆動状態で第2回転機MG2による回生制御が実行される。
上述のように、本実施例によれば、四輪駆動車両10の減速時に要求制動力Bdemの一部又は全部を実現するように四輪駆動状態において第2回転機MG2による回生制御が実行される。一方で、第2回転機MG2による回生制御の実行に際して、エネルギー収支InExがゼロ以下の場合には、四輪駆動状態に替えて、ディスコネクト状態の二輪駆動状態において回生制御が実行される。これにより、単に、四輪駆動状態において回生制御が実行されるだけではなく、四輪駆動状態におけるエネルギー損失を考慮して二輪駆動状態においても回生制御が実行される。よって、車両減速時に第2回転機MG2による回生制御を実行するに際して、エネルギー効率を適切に向上することができる。
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
前述の実施例1では、四輪駆動車両10の減速時に第2回転機MG2による回生制御の実行に際して、エネルギー収支InExがゼロを超えるプラスである場合には、四輪駆動状態において回生制御を実行した。四輪駆動車両10の運転状態DCvがエネルギー効率の向上よりも運転性能の向上を重視するような所定運転状態DCvfにある場合には、エネルギー収支InExがある程度マイナスであっても、駆動力配分制御CTxによって車両制御性が確保され易い、四輪駆動車両10の四輪駆動状態において回生制御を実行した方が良い。
そこで、電子制御装置130は、四輪駆動車両10の減速時に第2回転機MG2による回生制御の実行に際して、エネルギー収支InExが、ゼロ以下の値に予め定められた閾値TS(≦0)を超える場合には、四輪駆動状態において回生制御を実行する一方で、エネルギー収支InExが閾値TS以下の場合には、四輪駆動状態に替えて、ディスコネクト状態の二輪駆動状態において回生制御を実行する。尚、前述の実施例1では、四輪駆動車両10の運転状態DCvが所定運転状態DCvfにあるか否かに拘わらず、閾値TSがゼロに予め定められていると見ることができる。
状態判定部140は、制動力制御部138によって第2回転機MG2による回生制御が実行されると判定した場合には、四輪駆動車両10の運転状態DCvに応じた閾値TSを設定する。例えば、状態判定部140は、四輪駆動車両10の運転状態DCvが所定運転状態DCvfにある場合には、四輪駆動車両10の運転状態DCvが所定運転状態DCvfにない場合に比べて閾値TSを小さい値に設定する。所定運転状態DCvfにない場合に設定される閾値TSは、例えば車両減速時に第2回転機MG2による回生制御を実行するに際してエネルギー効率を適切に向上する為の予め定められた値であり、例えばゼロ又はゼロ近傍の負値である。所定運転状態DCvfにある場合に設定される閾値TSは、例えば車両減速時に第2回転機MG2による回生制御を実行するに際してエネルギー効率の向上と運転性能の向上との両立を図る為の予め定められた値であり、例えばゼロよりもある程度小さな負値である。
所定運転状態DCvfは、例えば二輪駆動状態では四輪駆動状態に比べて運転性能が悪化し易いような運転状態DCvであって、駆動力配分制御CTxによる車両制御性を確保しておく必要があるような、つまり駆動力配分制御CTxによる車両姿勢変化の抑制を図る必要があるような運転状態DCvである。具体的には、所定運転状態DCvfは、四輪駆動車両10が旋回走行中とされた運転状態DCv、及び/又は、四輪駆動車両10の走行モードがパワーモードとされた運転状態DCv、及び/又は、四輪駆動車両10の走行モードがマニュアルモードとされた運転状態DCv、及び/又は、要求制動力Bdemが四輪駆動車両10に対する制動要求量が大きいような所定制動力Bdemf以上とされた運転状態DCv、及び/又は、制動操作量Braが急制動操作などのように運転者の制動操作が大きいような所定制動操作量Braf以上とされた運転状態DCv、及び/又は、車速Vvが高車速での減速走行となるような所定車速Vvf以上とされた運転状態DCv、及び/又は、外気温THairが路面凍結の可能性が高いような所定温度THairf未満とされた運転状態DCvなどである。上述した四輪駆動車両10の旋回走行中は、旋回走行中と直進走行中との区別における旋回走行中であっても良いし、ヨー角速度Vyawが運転者の操舵操作が大きいような所定角速度Vyawf以上である旋回走行中に限定しても良いし、操舵角度θswが運転者の操舵操作が大きいような所定角度θswf以上である旋回走行中に限定しても良い。所定制動力Bdemf、所定制動操作量Braf、所定車速Vvf、所定温度THairf、所定角速度Vyawf、及び所定角度θswfは、各々、所定運転状態DCvfであることを判断する為の予め定められた所定運転状態判定値である。
状態判定部140は、制動力制御部138によって第2回転機MG2による回生制御が実行されると判定した場合には、エネルギー収支InExが設定した閾値TSよりも大きいか否かを判定する。
制動力制御部138は、四輪駆動車両10の減速時に第2回転機MG2による回生制御の実行に際して、状態判定部140によりエネルギー収支InExが閾値TSよりも大きいと判定された場合には、四輪駆動状態において回生制御を実行する。一方で、制動力制御部138は、四輪駆動車両10の減速時に第2回転機MG2による回生制御の実行に際して、状態判定部140によりエネルギー収支InExが閾値TS以下であると判定された場合には、四輪駆動状態に替えて、ディスコネクト状態の二輪駆動状態において回生制御を実行する。
図9は、電子制御装置130の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、車両減速時に第2回転機MG2による回生制御を実行するに際してエネルギー効率を適切に向上することができる四輪駆動車両10を実現する為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば繰り返し実行される。この図9は、前述の実施例1の図7とは別の実施例である。図9において図7と相違する部分について以下に説明する。
図9において、前記S10の判断が肯定される場合は状態判定部140の機能に対応するS15において、四輪駆動車両10の運転状態DCvに応じた閾値TS(≦0)が設定される。例えば、四輪駆動車両10の運転状態DCvが所定運転状態DCvfにある場合には所定運転状態DCvfにない場合に比べて閾値TSが小さい値に設定される。次いで、状態判定部140の機能に対応するS25において、エネルギー収支InExが閾値TSよりも大きいか否かが判定される。このS25の判断が肯定される場合は前記S30が実行される一方で、このS25の判断が否定される場合は前記S40が実行される。
上述のように、本実施例によれば、前述の実施例1と同様の効果が得られる。
また、本実施例によれば、四輪駆動車両10の運転状態DCvが所定運転状態DCvfにある場合には、四輪駆動車両10の運転状態DCvが所定運転状態DCvfにない場合に比べて閾値TSが小さい値に設定されるので、運転性能の向上が重視されるような状況においては、四輪駆動状態で減速走行させられ易くされる。これにより、エネルギー効率の向上と運転性能の向上との両立を図ることができる。
また、本実施例によれば、所定運転状態DCvfは、四輪駆動車両10が旋回走行中とされた運転状態DCv、四輪駆動車両10の走行モードがパワーモードとされた運転状態DCv、四輪駆動車両10の走行モードがマニュアルモードとされた運転状態DCv、要求制動力Bdemが所定制動力Bdemf以上とされた運転状態DCv、制動操作量Braが所定制動操作量Braf以上とされた運転状態DCv、車速Vvが所定車速Vvf以上とされた運転状態DCv、及び/又は、外気温THairが所定温度THairf未満とされた運転状態DCvであるので、旋回状態での、パワーモードでの、マニュアルモードでの、四輪駆動車両に対して大きな制動力が要求されたような状況での、急制動操作が行われたような状況での、高車速での、及び/又は、路面凍結の可能性が高いような状況での、減速走行中における運転性能の悪化を抑制しつつ、エネルギー効率を向上することができる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、図9のフローチャートにおいて前記S10の判断が否定される場合は図8の前記S50を実行しても良いなど、図7、図8、図9のフローチャートは適宜変更することができる。
また、前述の実施例では、四輪駆動車両10は、FR方式の車両をベースとする四輪駆動車両であり、又、エンジン12、第1回転機MG1、及び第2回転機MG2を駆動力源とするハイブリッド車両であり、又、無段変速部44と有段変速部46とを直列に有する自動変速機28を備えた四輪駆動車両であったが、この態様に限らない。例えば、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式の車両をベースとする四輪駆動車両、又は、エンジン及び回転機からの駆動力が駆動輪へ伝達されるパラレル式のハイブリッド車両、又は、エンジンの動力によって駆動させられる発電機の発電電力及び/又はバッテリの電力で駆動させられる回転機からの駆動力が駆動輪へ伝達されるシリーズ式のハイブリッド車両、又は、回転機のみを駆動力源とする電気自動車などであっても、本発明を適用することができる。又は、自動変速機として、公知の遊星歯車式自動変速機、公知のDCT(Dual Clutch Transmission)を含む同期噛合型平行2軸式自動変速機、公知のベルト式無段変速機、又は公知の電気式無段変速機などを備えた四輪駆動車両であっても、本発明を適用することができる。又は、上述したようなシリーズ式のハイブリッド車両では、例えば自動変速機を備えていない場合もある。
尚、FF方式の車両をベースとする四輪駆動車両の場合には、前輪が主駆動輪となり、後輪が副駆動輪となり、前輪側配分率Xfが主側配分率となる。上述したようなシリーズ式のハイブリッド車両では、エンジンは、動力と電力との間での変換を介して間接的に駆動力を出力する駆動力源として用いられる。但し、シリーズ式のハイブリッド車両において、エンジンを駆動輪に機械的に動力伝達可能に連結するクラッチが設けられている場合には、エンジンは直接的に駆動力を出力する駆動力源として用いられることが可能である。要は、少なくとも回転機を含む駆動力源からの駆動力が伝達される主駆動輪と、四輪駆動走行時に配分された駆動力の一部を副駆動輪へ伝達する伝達部材と、駆動力源と伝達部材との間での動力伝達を断接可能な第1クラッチと、伝達部材と副駆動輪との間での動力伝達を断接可能な第2クラッチと、制御装置と、を備える四輪駆動車両であれば、本発明を適用することができる。
また、前述の実施例では、トランスファ30を構成する前輪駆動用クラッチ70のピストン84は、電動モータ86が回転すると、カム機構90を介して摩擦係合要素82側に移動させられ、摩擦係合要素82を押圧するように構成されていたが、この態様に限らない。例えば、電動モータ86が回転すると、回転運動を直進運動に変換するボールねじ等を介してピストン84が摩擦係合要素82を押圧するように構成されるものであっても良い。又は、ピストン84が油圧アクチュエータによって駆動させられるものであっても良い。
また、前述の実施例では、前輪駆動用クラッチ70は多板の湿式クラッチであり、ディスコネクト用クラッチ43は噛合式のクラッチであったが、この態様に限らない。例えば、前輪駆動用クラッチ70は噛合式のクラッチなどであっても良いし、ディスコネクト用クラッチ43は摩擦クラッチ又は公知の電子制御カップリングなどであっても良い。要は、四輪駆動車両の二輪駆動状態において前輪伝達部材PTのような伝達部材が回転させられないようにすることが可能な2つのクラッチを備えた四輪駆動車両であれば、本発明を適用することができる。
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。