JP7440708B2

JP7440708B2 - ハイブリッド全輪駆動車

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Publication number: JP7440708B2
Application number: JP2023543606A
Authority: JP
Inventors: 成希高見; 聡宏鍋島; 毅米田; 博建川; 克也樋口; 法臣大和田
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2021-08-27
Filing date: 2021-08-27
Publication date: 2024-02-28
Anticipated expiration: 2041-08-27
Also published as: WO2023026466A1; JPWO2023026466A1; US20240217519A1

Description

本発明は、ハイブリッド全輪駆動車に関し、特に、トルク感応型の差動制限装置が装着されたハイブリッド全輪駆動車に関する。

従来から、急坂路や、凸凹の多い悪路、滑りやすい路面（例えば雪道や泥路）などでの走破性が優れている全輪駆動（ＡＷＤ）車（又は４輪駆動（４ＷＤ）車）が広く実用化されている。全輪駆動車（ＡＷＤ車）において、直進安定性は性能指標の一つとされており、例えば、低速走行中の段差（ハンプ）乗り越え時において、路面入力に対して車両のヨー挙動が変化しないといった直進安定性が求められる。

ここで、特許文献１には、前輪または後輪の一方がモータで回転駆動される四輪駆動車両において、段差の乗り越え時ならびに乗り越え後の車両の挙動を安定化する四輪駆動車両が開示されている。より具体的には、この四輪駆動車では、エンジンで駆動される前輪が段差に到達したものと判別されて段差を乗り越えようとしている場合に、後輪を回転駆動するモータのトルクを増加させることで、前輪と路面との摩擦力を高めるとともに後輪トルクを増加させて段差を乗り越えるようにしている。また、乗り越え後に増加された後輪トルクを減少させ、急加速の発生を防止するようにしている。

特開２００７－２３０３４３号公報

ところで、入力トルク（ＬＳＤトルク）の大きさに応じて左右輪の差動を制限するトルク感応型の差動制限装置（ＬＳＤ：ＬｉｍｉｔｅｄＳｌｉｐＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）が装着された全輪駆動車において、例えば、段差（ハンプ）を乗り越える際に運転者のアクセル操作がラフになり（すなわちアクセル操作量の増減幅が大きくなり）、過大なアクセル操作がなされた場合、入力トルク（ＬＳＤトルク）が大きくなり差動制限装置が機能（介入）することによって、例えば、左右輪のいずれか一方が段差に乗っているときに左右輪の差動が制限されることにより（すなわち、段差に乗っている側（回転速度が速い側）の車輪の回転が抑えられることにより）、車両にヨーモーメントが発生し、車両の直進安定性が損なわれるおそれがある。

特に、特許文献１に開示された技術を適用した場合には、段差を乗り越えるときに後輪のトルクが増加されるため、後輪の入力トルク（ＬＳＤトルク）が増加し、例えば、左右後輪のいずれか一方が段差に乗っているときに、左右後輪の差動が制限されることにより、車両にヨーモーメントが発生して、車両の直進安定性を悪化させるおそれがある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、トルク感応式の差動制限装置（ＬＳＤ）が装着されたハイブリッド全輪駆動車（ＡＷＤＨＥＶ車）において、段差（ハンプ）を乗り越える際にラフなアクセル操作がなされたとしても、段差乗り越え時の直進安定性の悪化を抑制することが可能なハイブリッド全輪駆動車を提供することを目的とする。

本発明に係るハイブリッド全輪駆動車は、エンジンと、エンジンのクランク軸との間でトルク伝達可能に接続されるモータジェネレータと、エンジン及びモータジェネレータと左右前輪との間に介装され、左前輪と右前輪との差動を入力トルクに応じて制限し得るトルク感応型のフロント差動制限装置と、左右前輪と左右後輪との間に介装され、締結力に応じて前後車輪の差動を制限自在なセンタ差動制限機構を有し、入力されるトルクを前輪側と後輪側とに分配するセンタデファレンシャルユニットと、センタデファレンシャルユニットと左右後輪との間に介装され、左後輪と右後輪との差動を入力トルクに応じて制限し得るトルク感応型のリヤ差動制限装置と、アクセルの操作状態を検出するアクセル操作検出手段と、車両前方の路面の段差を検知する段差検知手段と、エンジン、モータジェネレータそれぞれの駆動、及び、センタ差動制限機構の締結力を制御するコントロールユニットとを備え、該コントロールユニットが、段差検知手段により検知された段差を乗り越える際に、アクセルの操作量が所定値を越えた場合、段差に乗っている車輪に応じて、フロント差動制限装置、及び／又は、リヤ差動制限装置の入力トルクを減少させるように、モータジェネレータの駆動及びセンタ差動制限機構の締結力を制御することを特徴とする。

本発明に係るハイブリッド全輪駆動車によれば、段差を乗り越える際に、アクセルの操作量が所定値を越えた場合、段差に乗っている車輪に応じて、フロント差動制限装置及び／又はリヤ差動制限装置の入力トルクを減少させるように、モータジェネレータの駆動、及び、センタ差動制限機構の締結力が制御される。そのため、段差を乗り越える際にラフなアクセル操作がなされたとしても、例えば、段差に乗っている車輪とつながっている差動制限装置（フロント差動制限装置及び／又はリヤ差動制限装置）の入力トルク（ＬＳＤトルク）を下げる（増大を抑制する）ことができる。その結果、段差に乗っている車輪とつながっている差動制限装置（フロント差動制限装置及び／又はリヤ差動制限装置）による差動制限が抑制（緩和）され、車両のヨーモーメントの発生が抑制されることにより、直進安定性を維持することができる。

本発明によれば、トルク感応式の差動制限装置（ＬＳＤ）が装着されたハイブリッド全輪駆動車（ＡＷＤＨＥＶ車）の車両制御装置において、段差（ハンプ）を乗り越える際にラフなアクセル操作がなされたとしても、段差乗り越え時の直進安定性の悪化を抑制することが可能となる。

実施形態に係るハイブリッド全輪駆動車のパワーユニット、並びに、パワーユニットの制御装置の構成を示す図である。片輪で段差を乗り越える際の、ＭＧ１トルク、ＭＧ２トルク、フロントＬＳＤトルク、リヤＬＳＤトルク等の変化の一例を示すタイミングチャートである。両輪で段差を乗り越える際の、ＭＧ１トルク、ＭＧ２トルク、フロントＬＳＤトルク、リヤＬＳＤトルク等の変化の一例を示すタイミングチャートである。実施形態に係るハイブリッド全輪駆動車を構成するＨＥＶ－ＣＵによる段差乗り越え制御の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１を用いて、実施形態に係るハイブリッド全輪駆動車（ＡＷＤＨＥＶ）１の構成について説明する。図１は、ハイブリッド全輪駆動車１のパワーユニット、並びに、パワーユニットの制御装置の構成を示す図である。

エンジン１０は、どのような形式のものでもよいが、例えば水平対向型の筒内噴射式４気筒ガソリンエンジンである。エンジン１０では、エアクリーナから吸入された空気が、吸気管に設けられた電子制御式スロットルバルブ（以下、単に「スロットルバルブ」ともいう）により絞られ、インテークマニホールドを通り、エンジン１０に形成された各気筒に吸入される。ここで、エアクリーナから吸入された空気の量はエアフローメータにより検出される。各気筒には、燃料を噴射するインジェクタが取り付けられている。また、各気筒には混合気に点火する点火プラグ、及び該点火プラグに高電圧を印加するイグナイタ内蔵型コイルが取り付けられている。エンジン１０の各気筒では、吸入された空気とインジェクタによって噴射された燃料との混合気が点火プラグにより点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気管を通して排出される。

上述したエアフローメータに加え、エンジン１０のカムシャフト近傍には、エンジン１０の気筒判別を行うためのカム角センサが取り付けられている。また、エンジン１０のクランクシャフト１０ａ近傍には、クランクシャフト１０ａの位置を検出するクランク角センサが取り付けられている。これらのセンサは、後述するエンジン・コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）８１に接続されている。

エンジン１０のクランクシャフト１０ａには、エンジン１０の回転変動を吸収するフライホイールダンパ２０及び一対のギヤ２１を介して、動力分割機構３０が接続されている。

動力分割機構３０には、複数のギヤやシャフト等から構成され、駆動輪との間でトルクを伝達するドライブトレーン１５、及び、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）１１が接続されている。動力分割機構３０は、例えば、サンギヤ３０ａ、リングギヤ３０ｂ、ピニオンギヤ３０ｃ、及びプラネタリキャリア３０ｄから構成される遊星歯車機構を有しており、エンジン１０から発生した駆動トルクを、ドライブトレーン１５と第１モータジェネレータ１１とに分割して伝達する。

より具体的には、プラネタリキャリア３０ｄは、フライホイールダンパ２０、及び、一対のギヤ２１を介して、エンジン１０のクランクシャフト１０ａに連結されている。サンギヤ３０ａは第１モータジェネレータ１１に連結されている。一方、リングギヤ３０ｂは、一対のギヤ（カウンタギヤ）３１を介して、ドライブトレーン１５を構成するプロペラシャフト５０に接続されるとともに、さらに駆動用リダクションギヤ４３を介してフロントドライブシャフト６０に接続されている。

動力分割機構３０は、第１モータジェネレータ１１がジェネレータ（発電機）として機能するときには、プラネタリキャリア３０ｄから入力されるエンジン１０からのトルク（駆動力）をサンギヤ３０ａとリングギヤ３０ｂとに双方のギヤ比に応じて分配する。一方、動力分割機構３０は、第１モータジェネレータ１１がモータ（電動機）として機能するときには、プラネタリキャリア３０ｄから入力されるエンジン１０からのトルクと、サンギヤ３０ａから入力される第１モータジェネレータ１１からのトルクとを統合してリングギヤ３０ｂに出力する。リングギヤ３０ｂに出力されたトルクは、一対のギヤ（カウンタギヤ）３１を介して、ドライブトレーン１５を構成するプロペラシャフト５０に出力されるとともに、さらに駆動用リダクションギヤ４３を介してフロントドライブシャフト６０に出力される。

一方、ドライブトレーン１５には、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）１２も接続されている。より具体的には、第２モータジェネレータ１２は、モータ・リダクションギヤ４１を介してプロペラシャフト５０に接続されている。また、第２モータジェネレータ１２は、モータ・リダクションギヤ４１及び駆動用リダクションギヤ４３から構成される駆動用リダクションギヤ機構４０を介して、フロントドライブシャフト６０に接続されている。フロントドライブシャフト６０は、前輪との間でトルクを伝達する。また、プロペラシャフト５０は、後輪との間でトルクを伝達する。

第１モータジェネレータ１１及び第２モータジェネレータ１２は、供給された電力を機械的動力に変換するモータとしての機能と、入力された機械的動力を電力に変換するジェネレータとしての機能とを兼ね備えた同期発電電動機として構成されている。すなわち、第１モータジェネレータ１１及び第２モータジェネレータ１２それぞれは、車両駆動時には駆動トルクを発生するモータとして動作し、回生時にはジェネレータとして動作する。なお、第１モータジェネレータ１１は、主にジェネレータとして動作し、第２モータジェネレータ１２は、主にモータとして動作する。

駆動用リダクションギヤ機構４０は、モータ・リダクションギヤ４１及び駆動用リダクションギヤ４３を有して構成されている。また、モータ・リダクションギヤ４１は、プラネタリギヤから構成されており、リダクションギヤ４３は、例えば、平ギヤ（又は斜歯ギヤ）から構成されている。

より詳細には、モータ・リダクションギヤ４１は、例えば、サンギヤ４１ａ、リングギヤ４１ｂ、ピニオンギヤ４１ｃ、及び、プラネタリキャリア４１ｄから構成される遊星歯車機構を有している。モータ・リダクションギヤ４１は、第２モータジェネレータ１２がモータとして機能するときには、第２モータジェネレータ１２から伝達された回転を減速して（トルクを増大して）プラネタリキャリア４１ｄから出力する。一方、モータ・リダクションギヤ４１は、プラネタリキャリア４１ｄに入力されたトルク（駆動力）による回転を加速して（トルクを低減させて）サンギヤ４１ａから出力することにより、第２モータジェネレータ１２をジェネレータとして機能させる。

フロントドライブシャフト６０は、駆動用リダクションギヤ機構４０と駆動輪（図１の例では前輪）との間でトルクを伝達する。より詳細には、フロントドライブシャフト６０に伝達された第２モータジェネレータ１２などのトルクは、フロントＬＳＤ６２（請求の範囲に記載のフロント差動制限装置に相当）に伝達される。

フロントＬＳＤ６２としては、例えば、トルク感応型のヘリカルＬＳＤが用いられる。フロントＬＳＤ（ヘリカルＬＳＤ）６２は、サイドギアとピニオンギアをヘリカルギア（斜め歯）とした構造を有し、入力トルク（駆動トルク）に比例して大きくなるヘリカルギアの歯圧反力によって、ピニオンギアがデフケースに押しつけられることにより差動を制限する。よって、入力トルク（ＬＳＤトルク）が大きくなるほど、フロントＬＳＤ６２による差動制限は強くなる。フロントＬＳＤ６２からのトルクは、左前輪ドライブシャフトを介して左前輪（図示省略）に伝達されるとともに、右前輪ドライブシャフトを介して右前輪（図示省略）に伝達される。

一方、プロペラシャフト５０は、後輪との間でトルクを伝達する。プロペラシャフト５０には、後輪側に伝達されるトルクを調節するセンタデファレンシャルユニット５１が介装されている。本実施形態では、センタデファレンシャルユニット５１として、前後不等トルク配分となるプラネタリギヤユニットからなるセンタデファレンシャルに多板クラッチ（以下「ＬＳＤクラッチ」という）５１ａからなる差動制限機構（請求の範囲に記載のセンタ差動制限機構に相当）を組み合わせ、そのＬＳＤクラッチ５１ａの締結力（すなわち差動制限の強さ）を電気的に調節可能なシステムを採用した。なお、センタデファレンシャルユニット５１には、上述した構成に加えて、路面反力に差が出た瞬間に差動制限力を発生させるため、トルク差でクラッチ圧着力を立ち上げるカム機構も組み込まれている。センタデファレンシャルユニット５１では、例えば、前輪４１：後輪５９のトルク配分を基本とし、ＬＳＤクラッチ５１ａによる、走行状況に応じた前後トルク配分により、大きな駆動力を発揮しながら安定性を確保している。

ＬＳＤクラッチ５１ａは、その締結力に応じて、前後輪へのトルク配分を可変するとともに、差動制限機能を発揮する。ＬＳＤクラッチ５１ａとしては、例えば、電気的に締結力（締結・解放）を調節することができる電磁クラッチ等が好適に用いられる。なお、ＬＳＤクラッチ５１ａの締結力（差動制限）は、ハイブリッド・コントロールユニット（以下「ＨＥＶ－ＣＵ」という）８０によって制御される。プロペラシャフト５０に伝達された第２モータジェネレータ１２などのトルクは、センタデファレンシャルユニット５１によって（ＬＳＤクラッチ５１ａの締結力に応じて）分配され、後輪側にも伝達（分配）される。

プロペラシャフト５０に伝達され、センタデファレンシャルユニット５１によって分配（調節）されたトルクは、リヤＬＳＤ５２（請求の範囲に記載のリヤ差動制限装置に相当）に伝達される。リヤＬＳＤ５２としては、例えば、複数のギアを組み合わせ、各ギアの噛み合わせの抵抗とデフケースとの摩擦力を利用したトルクセンシティブ（トルク感応型）ＬＳＤが用いられる。よって、入力トルク（ＬＳＤトルク）が大きくなるほど、リヤＬＳＤ５２による差動制限は強くなる。

リヤＬＳＤ５２には左後輪ドライブシャフト及び右後輪ドライブシャフト（図示省略）が接続されている。リヤＬＳＤ５２からの駆動力は、左後輪ドライブシャフトを介して左後輪（図示省略）に伝達されるとともに、右後輪ドライブシャフトを介して右後輪（図示省略）に伝達される。

このように構成されているため、本実施形態に係るハイブリッド全輪駆動車（ＡＷＤＨＥＶ）１では、エンジン１０と第２モータジェネレータ１２の２つの動力で前輪及び後輪（車両）を駆動することができる。また、走行条件に応じて、例えば、第２モータジェネレータ１２のみによる走行（ＥＶ走行）と、エンジン１０及び第２モータジェネレータ１２による走行とを切替えることができる。さらに、第２モータジェネレータ１２などで発電することもできる。

車両の駆動力源であるエンジン１０、及び、第２モータジェネレータ１２並びに第１モータジェネレータ１１は、ＨＥＶ－ＣＵ８０によって総合的に制御される。

ＨＥＶ－ＣＵ８０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、その記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び、入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。

ＨＥＶ－ＣＵ８０には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量（アクセルの操作量）を検出するアクセルペダルセンサ９１（請求の範囲に記載のアクセル操作検出手段に相当）、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ９２、車両の前後・左右の加速度を検出するＧセンサ（加速度センサ）９３、各車輪の速度を検出する車輪速センサ９４、及び、フロントドライブシャフト６０の回転数を検出する回転数センサ９５、第１モータジェネレータ１１の回転数（回転速度）を検出するレゾルバ９７、第２モータジェネレータ１２の回転数（回転速度）を検出するレゾルバ９８などを含む各種センサが接続されている。

また、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）１００を介して、エンジン１０を制御するＥＣＵ８１や、ＰＣＵ８２、車両の横滑りなどを抑制して走行安定性を向上させるビークルダイナミクス・コントロールユニット（以下「ＶＤＣＵ」という）８５、及び、運転支援装置８６等と相互に通信可能に接続されている。

ＨＥＶ－ＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、ＥＣＵ８１、ＶＤＣＵ８５から、例えば、エンジン回転数や、車綸速情報、ヨーレート、ブレーキ操作量等の各種情報を受信する。また、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、運転支援装置８６から、段差情報を含むさまざまな外部環境情報（詳細は後述する）を受信する。

ＨＥＶ－ＣＵ８０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、エンジン１０、第２モータジェネレータ１２、及び、第１モータジェネレータ１１の駆動を総合的に制御する。ＨＥＶ－ＣＵ８０は、通常制御時には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量（運転者の要求駆動力）、車両の運転状態、高電圧バッテリ（以下、単に「バッテリ」ともいう）９０の充電状態（ＳＯＣ）などに基づいて、エンジン１０の要求出力、及び、第２モータジェネレータ１２、第１モータジェネレータ１１のトルク指令値を求めて出力する。

ＥＣＵ８１は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、バッテリなどによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び、入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。ＥＣＵ８１には、上述したクランク角センサ、カム角センサ、エアフローメータ等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ８１は、インジェクタを駆動するインジェクタドライバ、点火信号を出力する出力回路、及び、電子制御式スロットルバルブを開閉する電動モータを駆動するモータドライバ等を備えている。

ＥＣＵ８１では、カム角センサの出力から気筒が判別され、クランク角センサの出力によって検出されたクランクシャフト１０ａの回転位置の変化からエンジン回転数が求められる。また、ＥＣＵ８１では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、吸入空気量、混合気の空燃比、及び、水温等の各種情報が取得される。

さらに、ＥＣＵ８１は、ＣＡＮ１００を介して、ＨＥＶ－ＣＵ８０から、要求出力、第１モータジェネレータ１１の回転数（回転速度）、第２モータジェネレータ１２の回転数（回転速度）、アクセルペダルの踏み込み量等の情報を受信する。そして、ＥＣＵ８１は、ＨＥＶ－ＣＵ８０からの要求出力、及び、取得したこれらの各種情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、及び、スロットルバルブ等の各種デバイスを制御することによりエンジン１０を制御する。

ＰＣＵ８２は、上記トルク指令値に基づいて、インバータ８２ａを介して、第２モータジェネレータ１２、第１モータジェネレータ１１を駆動する。ＰＣＵ８２は、高圧バッテリ９０の直流電力を三相交流の電力に変換して第２モータジェネレータ１２、第１モータジェネレータ１１に供給するインバータ８２ａを有している。ＰＣＵ８２は、上述したように、ＨＥＶ－ＣＵ８０から受信したトルク指令値に基づいて、インバータ８２ａを介して、第２モータジェネレータ１２、第１モータジェネレータ１１を駆動する。一方、インバータ８２ａは、回生時に、第１モータジェネレータ１１等で発電した交流電圧を直流電圧に変換して高圧バッテリ９０を充電する。

運転支援装置８６は、車両の外部環境（例えば車両前方の走行環境）を検知して前方障害物に対する警報や自動制動（自動ブレーキ）を行う機能（自動制動機能／プリクラッシュブレーキ機能）を有している。また、運転支援装置８６は、検知した先行車両に対して追従制御や警報制御を行うことにより運転者の運転操作を支援する機能なども有している。

運転支援装置８６は、車両前方の画像を取得する例えば一対のカメラからなるステレオカメラ８６ａで撮像した画像データを処理して、例えば、走行路の状況や、先行車両、障害物等の車両外部の走行環境（外部環境）を検知する。

運転支援装置８６は、画像データを画像処理し、車両が走行する道路上に描かれた道路区画線（白線）などを基に車線（走行レーン）を検出する。そして、運転支援装置８６は、検出した車線に基づいて、例えば、カーブの有無、カーブまでの距離、カーブの半径（曲率）、及び、道路の幅員等を検知する。また、運転支援装置８６は、撮像した画像内からエッジ抽出やパターン認識処理などによって先行車を抽出し、左右の取得画像中における先行車位置の違いを基にして三角測量方式により先行車との車間距離を求めるとともに、前のフレーム時に求めた距離に対する変化量から相対速度（先行車両が減速したか否か）を求める。

特に、運転支援装置８６は、車両前方の路面に、段差（ハンプ）が在るか否か、また在る場合にはその段差（ハンプ）との距離を検知する。また、運転支援装置８６は、段差（ハンプ）の形状、大きさ（横幅、長さ、高さ）、及び、該段差の道路上の配置等を検知する。すなわち、運転支援装置８６は、請求の範囲に記載の段差検知手段として機能する。運転支援装置８６は、検知したこれらの段差情報を含む外部環境情報をＣＡＮ１００を介してＨＥＶ－ＣＵ８０に送信する。

また、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、上述した各種センサ等から取得した情報、及び、ＣＡＮ１００を介して取得した各種情報（段差情報等）に基づいて、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力も制御する。

ＨＥＶ－ＣＵ８０は、ＬＳＤクラッチ５１ａに印加する電力を調節することにより、ＬＳＤクラッチ５１ａの締結力を制御する。例えば、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、入力トルクが大きいときに締結力（差動制限）を大きくして車輪スリップ（前輪と後輪との差動）を抑制する。

特に、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、トルク感応式のフロントＬＳＤ６２、リヤＬＳＤ５２、センタデファレンシャルユニット５１（ＬＳＤクラッチ５１ａ）が装着されたハイブリッド全輪駆動車（ＡＷＤＨＥＶ車）１において、段差（ハンプ）を乗り越える際にラフなアクセル操作がなされたとしても、段差乗り越え時の直進安定性の悪化を抑制する機能を有している。すなわち、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、請求の範囲に記載のコントロールユニットとして機能する。ＨＥＶ－ＣＵ８０では、ＥＥＰＲＯＭ等に記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより上記機能が実現される。

より具体的には、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、左右前輪のいずれか一方（片輪）が段差を乗り越える際に、アクセルの操作量が所定値を越えた場合（過大となった場合）、フロントＬＳＤ６２の入力トルクを（通常に制御する場合よりも）下げるように、第１モータジェネレータ１１、第２モータジェネレータ１２の駆動を制御（すなわち、第１モータジェネレータ１１の回生トルク（回生量）を増大（直達トルクを低減）し、第２モータジェネレータ１２の出力トルクを低減）するとともに、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力を増大（締結）する（すなわち、後輪側に流すトルクを増やす）。なお、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、検知された段差の形状、大きさ、高さ等に基づいて（すなわち段差を乗り越えるために必要なトルクを考慮して）、第１モータジェネレータ１１の回生トルクの増大量及び第２モータジェネレータ１２の出力トルクの低減量を設定することが好ましい。

一方、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、左右後輪のいずれか一方（片輪）が段差を乗り越える際に、アクセルの操作量が所定値を越えた場合（過大となった場合）、リヤＬＳＤ５２の入力トルクを（通常に制御する場合よりも）下げるように、第１モータジェネレータ１１、第２モータジェネレータ１２の駆動を制御（すなわち、第１モータジェネレータ１１の回生トルクを増大（直達トルクを低減）し、第２モータジェネレータ１２の出力トルクを低減）するとともに、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力を低減（解放）する（すなわち、後輪側に流すトルクを減らす）。なお、ＬＳＤクラッチの解放により左右後輪へのトルク伝達をゼロ又は略ゼロにできる構成の場合には、左右前輪が段差を乗り越えた後は、ＬＳＤクラッチを解放し、第１モータジェネレータ１１の回生トルクの増大（直達トルクの低減）及び第２モータジェネレータ１２の出力トルクの低減を終了し、通常制御時の回生トルク、出力トルクとしてもよい。

また、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、左右前輪が共に（両輪で）段差を乗り越える際に、アクセルの操作量が所定値を越えた場合（過大となった場合）、フロントＬＳＤ６２の入力トルクを（通常に制御する場合よりも）下げるように、第１モータジェネレータ１１、第２モータジェネレータ１２の駆動を制御（すなわち、第１モータジェネレータ１１の回生トルクを増大（直達トルクを低減）し、第２モータジェネレータ１２の出力トルクを低減）するとともに、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力を低減（解放）する（すなわち、前後輪の差動制限を緩める）。なお、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、検知された段差の形状、大きさ、高さ等に基づいて（すなわち段差を乗り越えるために必要なトルクを考慮して）、第１モータジェネレータ１１の回生トルクの増大量及び第２モータジェネレータ１２の出力トルクの低減量を設定することが好ましい。

同様に、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、左右後輪が共に（両輪で）段差を乗り越える際に、アクセルの操作量が所定値を越えた場合（過大となった場合）、リヤＬＳＤ５２の入力トルクを（通常に制御する場合よりも）下げるように、第１モータジェネレータ１１、第２モータジェネレータ１２の駆動を制御（すなわち、第１モータジェネレータ１１の回生トルクを増大（直達トルクを低減）し、第２モータジェネレータ１２の出力トルクを低減）するとともに、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力を低減（解放）する（すなわち、前後輪の差動制限を緩める）。なお、ＬＳＤクラッチの解放により、左右後輪へのトルク伝達をゼロ又は略ゼロにできる構成の場合には、左右前輪が段差を乗り越えた後は、ＬＳＤクラッチを解放し、第１モータジェネレータ１１の回生トルクの増大（直達トルクの低減）及び第２モータジェネレータ１２の出力トルクの低減を終了し、通常制御時の回生トルク、出力トルクとしてもよい。

なお、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、例えば、検知された段差（ハンプ）との距離と車速とに基づいて、該段差を乗り越えるタイミングを予測するとともに、四輪それぞれの車輪速に基づいて、車輪が段差に乗っているか否かを判定する。また、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、検知された段差（ハンプ）の形状、大きさ（長さ、高さ）と車速とに基づいて、前輪及び後輪それぞれが段差を乗り越え終えるタイミングを予測するとともに、四輪それぞれの車輪速に基づいて、前輪及び後輪それぞれ段差を乗り越え終えたか否かを判定することが好ましい。その際に、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、例えば、Ｇセンサ（加速度センサ）９３の検出値等を考慮してもよい。

また、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、例えば、検知された段差の形状、大きさ（横幅、長さ）、及び、該段差の道路上の配置等に基づいて、該段差を片輪（左右の車輪のいずれか一方の車輪）で乗り越えるのか両輪（左右両方の車輪）で乗り越えるのかを予測（判断）するとともに、四輪それぞれの車輪速に基づいて、該段差に乗っている車輪を特定する。

なお、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、左右前輪及び左右後輪が段差（ハンプ）を乗り越えた後、段差乗り越え制御から通常制御に復帰する。すなわち、ＨＥＶ－ＣＵ８０は、上述したように、アクセルの操作量等に応じて、エンジン１０、及び、第１モータジェネレータ１１、第２モータジェネレータ１２の駆動を制御するとともに、車両の運転状態に応じて、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力を制御する。なお、その際に、急激なトルク変化を避けるため、徐々に（緩やかに）トルクを復帰させる。

次に、図２～図４を参照しつつ、ハイブリッド全輪駆動車１の動作について説明する。
図２は、片輪で段差を乗り越える際の、ＭＧ１トルク、ＭＧ２トルク、フロントＬＳＤトルク、リヤＬＳＤトルク等の変化の一例を示すタイミングチャートである。図３は、両輪で段差を乗り越える際の、ＭＧ１トルク、ＭＧ２トルク、フロントＬＳＤトルク、リヤＬＳＤトルク等の変化の一例を示すタイミングチャートである。図４は、ハイブリッド全輪駆動車１を構成するＨＥＶ－ＣＵ８０による段差乗り越え制御の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＨＥＶ－ＣＵ８０において、所定のタイミングで繰り返して実行される。

ステップＳ１００では、車両前方の路面に段差（ハンプ）が在るか否か（段差が検知されたか否か）についての判断が行われる。ここで、車両前方の路面に段差（ハンプ）が無い場合には、本処理から一旦抜ける。一方、車両前方の路面に段差（ハンプ）が検知された場合（図２の時刻ｔ０、及び、図３の時刻ｔ０参照）には、ステップＳ１０２に処理が移行する。

ステップＳ１０２では、アクセルの操作量が所定値（しきい値）を越えたか否か（過大となったか否か）についての判断が行われる。ここで、アクセルの操作量が所定値を越えていない場合には、本処理から一旦抜ける。一方、アクセルの操作量が所定値を越えた場合には、ステップＳ１０４に処理が移行する。

ステップＳ１０４では、左右輪のいずれか一方（片輪）で段差を乗り越えるか否かについての判断が行われる。ここで、左右輪のいずれか一方（片輪）で段差を乗り越えないと判断された場合、すなわち、両輪で段差を乗り越えると判断された場合には、ステップＳ１１６に処理が移行する。一方、左右輪のいずれか一方（片輪）で段差を乗り越えると判断された場合には、ステップＳ１０６に処理が移行する。

ステップＳ１０６では、フロントＬＳＤ６２の入力トルクを（通常に制御する場合よりも）下げるように、第１モータジェネレータ１１、第２モータジェネレータ１２の駆動が制御（すなわち、第１モータジェネレータ１１の回生トルクが増大（直達トルクが低減）され、第２モータジェネレータ１２の出力トルクが低減）されるとともに、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力が増大（締結）される（すなわち、後輪側に流すトルクが増やされる）（図２の時刻ｔ０～時刻ｔ２参照）。

次に、ステップＳ１０８では、前輪が段差を乗り越え終えたか否かについての判断が行われる。ここで、前輪がまだ段差を乗り越え終えていない場合には、ステップＳ１０６に処理が移行し、前輪が段差を乗り越え終えるまで、上述したステップＳ１０６～Ｓ１０８の処理が繰り返して実行される。一方、前輪が段差を乗り越え終えた場合には、ステップＳ１１０に処理が移行する。

ステップＳ１１０では、リヤＬＳＤ５２の入力トルクを（通常に制御する場合よりも）下げるように、第１モータジェネレータ１１、第２モータジェネレータ１２の駆動が制御（すなわち、第１モータジェネレータ１１の回生トルクが増大（直達トルクが低減）され、第２モータジェネレータ１２の出力トルクが低減）されるとともに、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力が低減（解放）される（すなわち、後輪側に流すトルクが減らされる）（図２の時刻ｔ２～時刻ｔ４参照）。なお、急激なトルク変化を避けるため、ＬＳＤクラッチ５１ａの締結力の低減は徐々に（緩やかに）行われる。

次に、ステップＳ１１２では、後輪が段差を乗り越え終えたか否かについての判断が行われる。ここで、後輪がまだ段差を乗り越え終えていない場合には、ステップＳ１１０に処理が移行し、後輪が段差を乗り越え終えるまで、上述したステップＳ１１０～Ｓ１１２の処理が繰り返して実行される。一方、後輪が段差を乗り越え終えた場合には、ステップＳ１１４に処理が移行する。

段差の乗り越えが終了した場合、ステップＳ１１４では、段差乗り越え制御から通常制御に戻る。その後、本処理から一旦抜ける（図２の時刻ｔ４～参照）。

上述したステップＳ１０２において、両輪で段差を乗り越えると判断された場合に、ステップＳ１１６では、フロントＬＳＤ６２の入力トルクを（通常に制御する場合よりも）下げるように、第１モータジェネレータ１１、第２モータジェネレータ１２の駆動が制御（すなわち、第１モータジェネレータ１１の回生トルクが増大（直達トルクが低減）され、第２モータジェネレータ１２の出力トルクが低減）されるとともに、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力が低減（解放）される（すなわち、前後輪の差動制限が緩められる）（図３の時刻ｔ０～時刻ｔ４参照）。

続いて、ステップＳ１１８では、後輪が段差を乗り越え終えたか否かについての判断が行われる。ここで、後輪がまだ段差を乗り越え終えていない場合には、ステップＳ１１６に処理が移行し、後輪が段差を乗り越え終えるまで、上述したステップＳ１１６～Ｓ１１８の処理が繰り返して実行される。一方、後輪が段差を乗り越え終えた場合には、ステップＳ１１４に処理が移行する。

段差の乗り越えが終了した場合、ステップＳ１１４では、段差乗り越え制御から通常制御に戻る。その後、本処理から一旦抜ける（図３の時刻ｔ４～参照）。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、左右前輪のいずれか一方（片輪）で段差を乗り越える際に、アクセルの操作量が所定値を越えた場合（過大となった場合）、フロントＬＳＤ６２の入力トルクを下げるように、第１モータジェネレータ１１の回生トルクが増大（直達トルクが低減）され、第２モータジェネレータ１２の出力トルクが低減されるとともに、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力が増大（締結）される（すなわち、後輪側に流すトルクが増やされる）。そのため、左右前輪のいずれか一方（片輪）で段差を乗り越える際にラフなアクセル操作がなされたとしても、フロントＬＳＤ６２の入力トルク（ＬＳＤトルク）を下げる（増大を抑制する）ことができる。そして、フロントＬＳＤ６２による差動制限が抑制（緩和）され、車両のヨーモーメントの発生が抑制されることにより、直進安定性を維持することができる。

また、本実施形態によれば、左右後輪のいずれか一方（片輪）で段差を乗り越える際に、アクセルの操作量が所定値を越えた場合、リヤＬＳＤ５２の入力トルクを下げるように、第１モータジェネレータ１１の回生トルクが増大（直達トルクが低減）され、第２モータジェネレータ１２の出力トルクが低減されるとともに、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力が低減（解放）される（すなわち、後輪側に流すトルクが減らされる）。そのため、左右後輪のいずれか一方（片輪）で段差を乗り越える際に、ラフなアクセル操作がなされたとしても、リヤＬＳＤ５２の入力トルク（ＬＳＤトルク）を下げる（増大を抑制する）ことができる。そして、リヤＬＳＤ５２による差動制限が抑制（緩和）され、車両のヨーモーメントの発生が抑制されることにより、直進安定性を維持することができる。その結果、本実施形態によれば、左右後輪のいずれか一方（片輪）で段差（ハンプ）を乗り越える際にラフなアクセル操作がなされたとしても、段差乗り越え時の直進安定性の悪化を抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態によれば、左右前輪が共に（両輪で）段差を乗り越える際に、アクセルの操作量が所定値を越えた場合（過大となった場合）、フロントＬＳＤ６２の入力トルクを下げるように、第１モータジェネレータ１１の回生トルクが増大（直達トルクが低減）され、第２モータジェネレータ１２の出力トルクが低減されるとともに、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力が低減（解放）される（すなわち、前後輪の差動制限が緩められる）。同様に、左右後輪が共に（両輪で）段差を乗り越える際に、アクセルの操作量が所定値を越えた場合、リヤＬＳＤ５２の入力トルクを下げるように、第１モータジェネレータ１１の回生トルクが増大（直達トルクが低減）され、第２モータジェネレータ１２の出力トルクが低減されるとともに、センタデファレンシャルユニット５１のＬＳＤクラッチ５１ａの締結力が低減（解放）される。そのため、左右両輪で段差を乗り越える際にラフなアクセル操作がなされたとしても、フロントＬＳＤ６２及びリヤＬＳＤ５２の入力トルク（ＬＳＤトルク）を下げる（増大を抑制する）ことができる。そして、フロントＬＳＤ６２及びリヤＬＳＤ５２による差動制限が抑制（緩和）され、車両のヨーモーメントの発生が抑制されることにより、直進安定性を維持することができる。その結果、左右両輪で段差（ハンプ）を乗り越える際にラフなアクセル操作がなされたとしても、段差乗り越え時の直進安定性の悪化を抑制することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明をシリーズ・パラレル・ハイブリッド車（ＨＥＶ）に適用した場合を例にして説明したが、異なる形式のハイブリッド車（例えば、パラレル・ハイブリッド車など）や、外部から充電可能なプラグイン・ハイブリッド車（ＰＨＥＶ）にも適用することができる。また、上記実施形態では、２つの電動モータ（第１モータジェネレータ１１及び第２モータジェネレータ１２）を有していたが、電動モータの数は２つ（２モータ）には限られず、１つ（１モータ）、又は３つ（３モータ）以上であってもよい。

また、上述した駆動力伝達系の構成（例えばギヤや軸等の配置等）は一例であり、上記実施形態には限られない。さらに、上記実施形態では、ＬＳＤクラッチ５１ａとして電磁クラッチを用いたが、油圧式のものを用いてもよい。

また、ＨＥＶ－ＣＵ８０やＥＣＵ８１等のコントローラのシステム構成、及び、各コントローラの機能分担等は上記実施形態に限られない。上記実施形態では、ＨＥＶ－ＣＵ８０、ＥＣＵ８１、ＶＤＣＵ８５、運転支援装置８６それぞれをＣＡＮ１００で相互に通信可能に接続したが、システムの構成はこのような形態に限られることなく、例えば、機能的な要件やコスト等を考慮して、任意に変更することができる。

上記実施形態では、外部環境（段差等）を検知するために、ステレオカメラ８６ａを用いたが、ステレオカメラに代えて、例えば、ミリ波レーダや、レーザレーダ、超音波センサなどを用いてもよい。また、異なる複数のセンサを組み合わせて用いてもよい。

上記実施形態では、段差を乗り越える際に、第１モータジェネレータ１１の回生トルクの増大（直達トルクの低減）や第２モータジェネレータの出力トルクの低減を行ったが、これらの駆動制御に加えて又は代えて、例えばスロットルバルブを閉じ方向に制御すること等によりエンジン１０の出力トルクを低下させてもよい。

１ハイブリッド全輪駆動車（ＡＷＤＨＥＶ）
１０エンジン
１０ａクランクシャフト
１１第１モータジェネレータ
１２第２モータジェネレータ
２０フライホイールダンパ
３０動力分割機構
４０駆動用リダクションギヤ機構
４１モータ・リダクションギヤ
４３駆動用リダクションギヤ
５０プロペラシャフト
５１センタデファレンシャルユニット
５１ａＬＳＤクラッチ
５２リヤＬＳＤ（差動制限装置）
６０フロントドライブシャフト
６２フロントＬＳＤ（差動制限装置）
８０ＨＥＶ－ＣＵ
８１ＥＣＵ
８２ＰＣＵ
８５ＶＤＣＵ
８６運転支援装置
９１アクセルペダルセンサ
９２スロットル開度センサ
９３Ｇセンサ（加速度センサ）
９４車輪速センサ
９５回転数センサ
９７，９８レゾルバ
１００ＣＡＮ

Claims

エンジンと、
前記エンジンのクランク軸との間でトルク伝達可能に接続されるモータジェネレータと、
前記エンジン及び前記モータジェネレータと左右前輪との間に介装され、左前輪と右前輪との差動を入力トルクに応じて制限し得るトルク感応型のフロント差動制限装置と、
前記左右前輪と左右後輪との間に介装され、締結力に応じて前後車輪の差動を制限自在なセンタ差動制限機構を有し、入力されるトルクを前輪側と後輪側とに分配するセンタデファレンシャルユニットと、
前記センタデファレンシャルユニットと前記左右後輪との間に介装され、左後輪と右後輪との差動を入力トルクに応じて制限し得るトルク感応型のリヤ差動制限装置と、
アクセルの操作状態を検出するアクセル操作検出手段と、
車両前方の路面の段差を検知する段差検知手段と、
前記エンジン、前記モータジェネレータそれぞれの駆動、及び、前記センタ差動制限機構の締結力を制御するコントロールユニットと、を備え、
前記コントロールユニットは、前記段差検知手段により検知された段差を乗り越える際に、前記アクセルの操作量が所定値を越えた場合、前記段差に乗っている車輪に応じて、前記フロント差動制限装置、及び／又は、前記リヤ差動制限装置の入力トルクを減少させるように、前記モータジェネレータの駆動及び前記センタ差動制限機構の締結力を制御することを特徴とするハイブリッド全輪駆動車。
前記コントロールユニットは、前記左右前輪のいずれか一方が前記段差を乗り越える際に、前記アクセルの操作量が所定値を越えた場合、前記フロント差動制限装置の入力トルクを下げるように、前記モータジェネレータの駆動を制御するとともに、前記センタ差動制限機構の締結力を増大することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド全輪駆動車。
前記コントロールユニットは、前記左右後輪のいずれか一方が前記段差を乗り越える際に、前記アクセルの操作量が所定値を越えた場合、前記リヤ差動制限装置の入力トルクを下げるように、前記モータジェネレータの駆動を制御するとともに、前記センタ差動制限機構の締結力を低減することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド全輪駆動車。
前記コントロールユニットは、前記左右前輪が共に前記段差を乗り越える際に、前記アクセルの操作量が所定値を越えた場合、前記フロント差動制限装置の入力トルクを下げるように、前記モータジェネレータの駆動を制御するとともに、前記センタ差動制限機構の締結力を低減することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のハイブリッド全輪駆動車。
前記コントロールユニットは、前記左右後輪が共に段差を乗り越える際に、前記アクセルの操作量が所定値を越えた場合、前記リヤ差動制限装置の入力トルクを下げるように、前記モータジェネレータの駆動を制御するとともに、前記センタ差動制限機構の締結力を低減することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のハイブリッド全輪駆動車。
前記モータジェネレータは、動力分割機構を介して前記エンジンのクランク軸とトルク伝達可能に接続される第１モータジェネレータと、前記動力分割機構の出力軸とトルク伝達可能に接続される第２モータジェネレータとを含むことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のハイブリッド全輪駆動車。
前記コントロールユニットは、検知された段差との距離と車速とに基づいて、該段差を乗り越えるタイミングを予測するとともに、四輪それぞれの車輪速に基づいて、車輪が段差に乗っているか否かを判定することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のハイブリッド全輪駆動車。
前記コントロールユニットは、検知された段差の形状、大きさ、及び、該段差の道路上の配置に基づいて、該段差を片輪で乗り越えるのか両輪で乗り越えるのかを予測するとともに、四輪それぞれの車輪速に基づいて、該段差に乗っている車輪を特定することを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のハイブリッド全輪駆動車。
前記コントロールユニットは、前記段差検知手段により検知された段差を乗り越える際に、検知された段差の形状、大きさ、高さを考慮して、前記モータジェネレータの駆動を制御することを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載のハイブリッド全輪駆動車。
前記コントロールユニットは、前記左右前輪及び前記左右後輪が前記段差を乗り越えた後、前記アクセルの操作量に応じて、前記エンジン、及び、前記モータジェネレータの駆動を制御するとともに、車両の運転状態に応じて、前記センタ差動制限機構の締結力を制御することを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載のハイブリッド全輪駆動車。