WO2012127674A1

WO2012127674A1 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: WO2012127674A1
Application number: PCT/JP2011/057113
Authority: WO
Inventors: 丸山　智之; 憲弘山村; 明子西峯; 亮貴伊井; 智章古川; 武司金山; 哲雄堀; 宏司林; 宮川　武; 佐藤　彰洋
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-09-27
Also published as: US9061679B2; DE112011105086B4; US20140051546A1; CN103459180B; CN103459180A; JPWO2012127674A1; JP5664765B2; DE112011105086T5

Abstract

　ＥＶ走行領域で走行中に４輪駆動走行モードに切り替える際、運転者に違和感を与えることなく、速やかに４輪駆動走行モードに切り替えることができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。　４輪駆動走行モードへの切替が必要が生じるものと予測される場合は、エンジン１４を起動状態にするため、４輪駆動走行モードへの切替が実際に必要と判断されると、第１クラッチおよび第２クラッチＣ２を係合することで、速やかに４輪駆動走行モードに切り替えることができる。すなわち、エンジン１４が予め起動した状態となっているため、エンジン１４を起動させる時間分だけ４輪駆動走行モードへ速やかに切り替えることができる。

Description

ハイブリッド車両の制御装置

　本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に係り、特に、４輪駆動走行モードへ切替可能なハイブリッド車両の制御に関するものである。

　エンジンと、そのエンジンと直列に連結された第１電動機と、それらエンジンおよび第１電動機と第１駆動輪との間に設けられた断接装置と、第２駆動輪に連結された第２電動機とを備え、前記第２電動機のみで走行するＥＶ走行モードと、前記断接装置を開放し、前記エンジンの動力を前記第１電動機で回生し、第２電動機で走行するシリーズＨＶ走行モードと、前記断接装置を係合し、前記エンジンおよび前記第１電動機の少なくとも一方で前記第１駆動輪を駆動させつつ、前記第２電動機で前記第２駆動輪を駆動させる４輪駆動走行モードとに、切替可能なハイブリッド車両の制御装置が知られている。特許文献１のハイブリッド車両の駆動制御装置がその一例である。上記特許文献１には、電動走行モード（ＥＶ走行モード）を、第１モータ（第１電動機）を停止する第１走行モード、第２モータ（第２電動機）に加わる負荷が第１走行モードより大きい場合、第１モータへ電力を供給してエンジンに連結されている回転軸を所定速度で回転させる第２モードの２つに分けて制御することが記載されている。

特開２００４－２０８４７７号公報

　ところで、特許文献１のハイブリッド車両において、ＥＶ走行領域で走行中、４輪駆動走行モードに切り替える場合、通常、ＥＶ走行を止めてエンジン始動させて第１駆動輪を駆動させるか、或いは、エンジンのクランク軸等を引き摺りながら第１電動機によって第１駆動輪を駆動させる必要がある。ここで、エンジンを始動させて第１駆動輪を駆動させる場合、エンジンを始動させた後、エンジンと第１駆動輪とを連結するために前記断接装置を係合する必要が生じる。従って、４輪駆動走行モードへの切替に時間が掛かってしまい、すぐに必要なトラクションが得られない可能性があった。

　本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ＥＶ走行領域で走行中に４輪駆動走行モードに切り替える際、すぐに必要なトラクションを得ることができるできるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。

　上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、(a)エンジンと、そのエンジンに連結された第１電動機と、そのエンジンおよびその第１電動機と前記第１駆動輪との間に設けられた断接装置と、第２駆動輪に連結された第２電動機とを備え、前記第２電動機のみで走行するＥＶ走行モードと、前記断接装置を係合し、前記エンジンおよび前記第１電動機の少なくとも一方で前記第１駆動輪を駆動させ、前記第２電動機で前記第２駆動輪を駆動させる４輪駆動走行モードとに、切替可能なハイブリッド車両の制御装置であって、(b)前記４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合は、前記エンジンを起動状態にすることを特徴とする。

　このようにすれば、４輪駆動走行モードへの切替が実際に必要と判断されると、断接装置を係合することで、速やかに４輪駆動走行モードに切り替えることができる。すなわち、エンジンが予め起動した状態となっているため、エンジンを起動させる時間分だけ４輪駆動走行モードへ速やかに切り替えられ、速やかに必要なトラクションを得ることができる。

　ここで、好適には、前記断接装置を開放し、前記エンジンの動力を前記第１電動機で回生し、第２電動機で走行するシリーズＨＶ走行モードを更に備え、前記４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合は、前記エンジンを起動状態として前記シリーズＨＶ走行モードで走行することで、そのシリーズＨＶ走行モードが実施される走行領域を前記ＥＶ走行モードが実施される走行領域の一部乃至全部まで拡大する。このようにすれば、ＥＶ走行領域において、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合には、シリーズＨＶ走行モードとされるので、４輪駆動走行モードへの切替が実際に必要であると判断されると、前記断接装置を係合することで速やかに４輪駆動走行モードに切り替えることができる。また、４輪駆動走行モードへの切替が必要であると判断されるまでは、シリーズＨＶ走行モードに維持されるので、例えばエンジンを駆動輪に連結してエンジン走行による４輪駆動走行を行う場合に比べても、エンジン運動点の自由度が高くなるため燃費の悪化を抑制しつつ４輪駆動が必要な場合は速やかに４輪駆動走行モードに移行することが可能となる。

　また、好適には、前記４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合に実施されるシリーズＨＶ走行モードでは、前記エンジンの出力が、前記シリーズＨＶ走行モードの領域拡大前のシリーズＨＶ走行モードに比べて低く設定されている。このようにすれば、本来エンジンが停止しているＥＶ走行可能な領域でエンジンが始動しているシリーズＨＶ走行モードを選択したとしても、運転者に与えるエンジン振動による違和感を抑制することが出来る。また、本来ＥＶ走行可能な領域であるため、エンジン出力を領域拡大前のシリーズＨＶ走行モードに比べて低く設定したとしても、バッテリにより走行に必要な電力を取り出すことが出来る。前記エンジン出力を領域拡大前のシリーズＨＶ走行モードよりも低く設定することにより、走行性能は通常時と同程度を保ちつつ燃費悪化を抑制することもできる。

　また、好適には、前記４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合において、前記シリーズＨＶ走行モードに切り替えた場合に比べ、前記エンジンの自律運転を停止し、前記第１電動機および前記第２電動機によって４輪駆動させた方が燃費が良いと判断される場合には、前記シリーズＨＶ走行モードへの切替を禁止し、前記４輪駆動走行モードへの切替の際には、前記第１電動機および第２電動機による４輪駆動走行を実施する。このようにすれば、燃費が良いと判断された側で４輪駆動されるので、燃費が向上する。

　また、好適には、前記エンジンによって駆動され、前記断接装置に油圧を供給するためのオイルポンプを備え、その断接装置は油圧によって断続されるものであり、前記４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合には、その断接装置に油圧を供給し、その断接装置を所定の油圧で待機状態とする。このようにすれば、４輪駆動走行モードへの切替が実際に必要であると判断されると、４輪駆動走行モードへ速やかに切り替えることができる。

本発明の一実施例のハイブリッド車両用駆動装置を備えた車両の構成を概念的に示す図である。図１の車両の走行モード毎の各装置の作動状態を示した表である。図１の車両に設けられた制御系統の要部を示すブロック線図である。図３の電子制御装置に備えられた制御機能の要部、具体的には、ＥＶ走行モードから４輪駆動走行モードへ切り替えるに際して、その切替を速やかに実施することができる制御機能を説明する機能ブロック線図である。車速とアクセル開度から構成される車両の走行領域を示す２次元マップである。４輪駆動走行モードへの切替を判断するに際して、スリップ回転数に対するアクセル開度の閾値を設定するための２次元マップである。図３の電子制御装置の制御作動の要部すなわち４輪駆動走行モードへの切替を速やかに実施することができる制御作動を説明するためのフローチャートである。本発明の他の実施例に対応する電子制御装置の制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図であり、前述の実施例の図４に対応するものである。車速と変速機の出力軸から出力される出力トルクから成る、車両の走行状態を示す２次元マップである。図８の電子制御装置の制御作動の要部を説明するためのフローチャートである。

　以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

　図１は、本発明の一実施例のハイブリッド車両用駆動装置（以下、駆動装置と記載する）１０を備えた車両１２の構成を概念的に示す図である。図１において、車両１２は、複数種類の駆動力源、すなわちエンジン１４と、第１電動機ＭＧ１および第２電電動機ＭＧ２とを備えたハイブリッド車両である。

　駆動装置１０は、駆動力源としてエンジン１４および第１電動機ＭＧ１を備え、左右一対の前輪（第１駆動輪）１６を駆動するフロント駆動部１０Ａと、駆動力源として第２電動機ＭＧ２を備え、左右一対の後輪（第２駆動輪）１８を駆動するリヤ駆動部１０Ｂとを含む。

　上記フロント駆動部１０Ａは、エンジン１４と、そのエンジン１４と前輪１６との間の動力伝達経路にエンジン１４側から順に配設され、相互に直列に連結された第１電動機ＭＧ１、第１クラッチＣ１、変速機２０、第２クラッチＣ２、第１ギヤ対２２、および前輪用差動歯車装置２４とを備えている。エンジン１４は、それら第１電動機ＭＧ１、第１クラッチＣ１、変速機２０、第２クラッチＣ２、第１ギヤ対２２、および前輪用差動歯車装置２４を順に介して前輪１６に連結されている。

　エンジン１４は、良く知られた内燃機関から構成され、例えば吸入空気量、燃料噴射量、および点火時期などを制御することで出力が調節される。エンジン始動時には、第１電動機ＭＧ１がエンジン始動装置（エンジンスタータ）として機能する。

　第１電動機ＭＧ１は、電動機としても発電機としても機能する交流同期型の電動機から構成され、インバータ２６を介して蓄電装置２８と電気的に接続されている。第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎmg1はインバータ２６により制御される。

　変速機２０は、第１クラッチＣ１を介して第１電動機ＭＧ１に連結された入力側溝幅可変プーリ３０と、その入力側溝幅可変プーリ３０と平行に配置され、第２クラッチＣ２を介して第１ギヤ対２２に連結された出力側溝幅可変プーリ３２と、それらのプーリ３０および３２にそれぞれ巻き掛けられた伝動ベルト３４とを備える良く知られたベルト式無段変速機から構成されている。この変速機２０では、油圧制御回路３６によって溝幅可変プーリ３２の溝幅およびベルト挟圧力がそれぞれ制御されることで入出力回転速度比すなわち変速比γが変化させられるようになっている。上記変速比γは、入力側溝幅可変プーリ３０の回転速度すなわち入力側プーリ回転速度Ｎinと出力側溝幅可変プーリ３２の回転速度すなわち出力側プーリ回転速度Ｎoutとの比（Ｎin／Ｎout）である。

　第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２は、良く知られた湿式多板クラッチから構成される。この第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合状態は、油圧制御回路３６により制御される。なお、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が、本発明の断接装置に対応している。

　また、前記リヤ駆動部１０Ｂは、第２電動機ＭＧ２と、その第２電動機ＭＧ２と後輪１８との間の動力伝達経路に第２電動機ＭＧ２側から順に配設され、相互に直列に連結された第２ギヤ対３８、第３クラッチＣ３、第３ギヤ対４０、および後輪用差動歯車装置４２とを備えている。第２電動機ＭＧ２は、それら第２ギヤ対３８、第３クラッチＣ３、第３ギヤ対４０、および後輪用差動歯車装置４２を順に介して後輪１８に連結されている。

　第２電動機ＭＧ２は、第１電動機ＭＧ１と同様に電動機としても発電機としても機能する交流同期型の電動機から構成され、インバータ２６を介して蓄電装置２８に電気的に接続されている。第２電動機ＭＧ２の回転速度Ｎmg2はインバータ２６により制御される。

　第３クラッチＣ３は、第２クラッチＣ２と同様に、良く知られた湿式多板クラッチから構成され、油圧制御回路３６によって係合状態が制御される。また、第１クラッチＣ１と第１電動機ＭＧ１との間には、エンジン１４によって駆動され、第１クラッチＣ１～第３クラッチＣ３、入力側溝幅可変プーリ３０、および出力側溝幅可変プーリ３２へ供給される油圧を発生させるためのオイルポンプ４３が設けられている。

　以上のように構成された駆動装置１０は、図２に示す作動パターンに従って各装置を作動させることで車両１２を走行させる。なお、図２の表において、エンジン１４の欄で“ＯＮ”は作動させることを示し、また“ＯＦＦ”は停止させることを示している。そして、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２の欄で“発電”は発電機として作動させることを示し、また“力行”は電動機として作動させることを示し、また“ＯＦＦ”は停止させることを示している。そして、第１クラッチＣ１の欄で“ＯＮ”は係合していることを示し、また“ＯＦＦ”は開放していることを示している。同様に、第２クラッチＣ２、および第３クラッチＣ３の欄で“ＯＮ”は係合させることを示し、また“ＯＦＦ”は開放させることを示している。

　図２に示すように、駆動装置１０において、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を開放状態、第３クラッチＣ３を係合状態とし、エンジン１４を停止させた状態で、第１電動機ＭＧ１を停止すると共に、第２電動機ＭＧ２を力行（駆動）させることで、ＥＶ走行モードが成立される。このとき、車両１２は第２電動機ＭＧ２によって後輪駆動走行させられる。

　また、駆動装置１０において、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を開放状態、第３クラッチＣ３を係合状態とし、エンジン１４を駆動させた状態で、第１電動機ＭＧ１を発電状態（回生状態）とすると共に、第２電動機ＭＧ２を力行させることで、シリーズＨＶ走行モード１が成立される。このシリーズＨＶ走行モード１では、エンジン１４の駆動による第１電動機ＭＧ１の回生制御が実行され、その回生制御による電力が第２電動ＭＧ２もしくは蓄電装置２８に供給される。そして、車両１２は第２電動機ＭＧ２によって後輪駆動走行させられる。

　また、駆動装置１０において、第１クラッチＣ１係合、第２クラッチＣ２開放、第３クラッチＣ３係合状態とし、エンジン１４を駆動させた状態で、第１電動機ＭＧ１を発電状態（回生状態）とすると共に、第２電動機ＭＧ２を力行させることで、シリーズＨＶ走行モード２が成立される。このシリーズＨＶ走行モード２では、エンジン１４の駆動による第１電動機ＭＧ１の回生制御が実行され、その回生制御による電力が第２電動ＭＧ２もしくは蓄電装置２８に供給される。そして、車両１２は第２電動機ＭＧ２によって後輪駆動走行させられる。

　また、駆動装置１０において、第１クラッチＣ１を開放状態、第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３を係合状態とし、エンジン１４を駆動させた状態で、第１電動機ＭＧ１を発電状態（回生状態）とすると共に、第２電動機ＭＧ２を力行させることで、シリーズＨＶ走行モード３が成立される。このシリーズＨＶ走行モード３では、エンジン１４の駆動による第１電動機ＭＧ１の回生制御が実行され、その回生制御による電力が第２電動ＭＧ２もしくは蓄電装置２８に供給される。そして、車両１２は第２電動機ＭＧ２によって後輪駆動走行させられる。

　また、駆動装置１０において、第１クラッチＣ１～第３クラッチＣ３を係合状態とし、エンジンを駆動させた状態で、第１電動機ＭＧ１を停止または力行すると共に、第２電動機ＭＧ２を力行させることで、４輪駆動走行モード（パラレル）が成立される。この４輪駆動走行モード（パラレル）では、エンジン１４および第１電動機ＭＧ１の少なくとも一方によって前輪が駆動させられると共に、第２電動機ＭＧ２の力行によって後輪が駆動させられる４輪駆動走行状態となる。

　また、駆動装置１０において、第１クラッチＣ１～第３クラッチＣ３を係合状態とし、エンジン１４を駆動させた状態で、第１電動機ＭＧ１を発電状態（回生状態）とすると共に、第２電動機ＭＧ２を力行させることで、４輪駆動走行モード（シリーズ・パラレル）が成立される。この４輪駆動走行モード（シリーズ・パラレル）では、エンジン１４の出力の一部によって前輪が駆動させられる一方、残部が電動機ＭＧ１の回生制御に使用される。そして、電動機ＭＧ１の回生制御による電力が第２電動ＭＧ２もしくは蓄電装置２８に供給され、第２電動機ＭＧ２の力行によって後輪が駆動させられることで４輪駆動走行状態となる。

　また、駆動装置１０において、第１クラッチＣ１～第３クラッチを係合状態とし、エンジン１４を停止させた状態で、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２を力行させることで、４輪駆動走行モード（ｅ－４ＷＤ）が成立される。この４輪駆動走行モード（ｅ－４ＷＤ）では、エンジン１４を駆動させることなく、第１電動機ＭＧ１によって前輪を駆動させると共に、第２電動機ＭＧ２によって後輪を駆動させる４輪駆動走行状態となる。

　図３は、車両１２に設けられた制御系統の要部を示すブロック線図である。図３において、電子制御装置４４は、駆動装置１０の制御装置としての機能を有するものであって、本発明における制御装置に相当するものである。この電子制御装置４４は、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がＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め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、エンジン１４の出力制御、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２の出力制御、変速機２０の変速比制御、および第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２および第３クラッチＣ３の係合制御などを実行する。

　電子制御装置４４には、車両に設けられた各センサにより検出された各種入力信号が供給される。上記入力信号は、例えば、電池監視ユニット４６により検出された蓄電装置２８の温度や電圧や電流等の状態を表す信号、車速センサ４８により検出された車速Ｖを表す信号、エンジン回転速度センサ５０により検出されたエンジン回転速度Ｎeを表す信号、前輪回転速度センサ５２により検出された前輪１６の回転速度Ｎfを表す信号、後輪回転速度センサ５４により検出された後輪１８の回転速度Ｎrを表す信号、外気温センサ５６により検出された外気温Ｔairを表す信号、運転席に設けられているスノーモードスイッチ５７より検出される走行モードが通常走行モードからスノーモードに切り替えられたことを表す信号、アクセル開度センサ５８により検出されたアクセル開度Ａccを表す信号、路面勾配検出センサ６０により検出された路面勾配θを表す信号、路面状態検出用カメラ６１により検出された路面状態を表す信号などである。

　また、電子制御装置４４からは、車両に設けられた各装置に各種出力信号が供給される。上記出力信号は、例えば、エンジン１４の出力制御のためにそのエンジン１４に供給される信号、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２の出力制御のためにインバータ２６に供給される信号、変速機２０の変速比制御および第１クラッチ～第３クラッチＣ３の係合制御のために油圧制御回路３６に供給される信号などである。

　電子制御４４は、変速機２０の変速比γまたはエンジン回転速度Ｎeを制御することにより前記シリーズＨＶ走行と前記エンジン走行とを切り換える走行モード切換制御等を行う。図４は、電子制御装置４４に備えられた本発明に係る制御機能の要部、具体的には、ＥＶ走行モードから４輪駆動走行モードへ切り替えるに際して、その切替を速やかに実施することができる制御機能を説明する機能ブロック線図である。

　ＥＶ走行判定手段６２は、車両１２の走行状態がＥＶ走行領域にあるか否かを判定する。具体的には、例えば図５に示すような車速Ｖとアクセル開度Ａccから構成される２次元マップから、実際の車速Ｖおよびアクセル開度Ａccを参照することで、現在の走行状態がＥＶ走行領域内にあるか否かを判定する。なお、ＥＶ走行領域は、例えば蓄電装置２８の充電容量ＳＯＣや外気温Ｔairに応じて変化する。

　ＥＶ走行制御手段６４は、ＥＶ走行判定手段６２によってＥＶ走行領域にあると判定されると、前記図２の作動表に従って、エンジン１４および第１電動機ＭＧ１を停止し、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を開放する一方、第３クラッチＣ３を係合し第２電動機ＭＧ２によって車両１２を走行させるＥＶ走行制御を実行する。なお、ＥＶ走行モードにおいて、図２に示すＥＶ走行領域にあっても、電子監視ユニットによって蓄電装置２８の温度が予め設定されている高温閾値Ｔ1よりも高い場合、蓄電装置２８の温度が予め設定されている低温閾値Ｔ2よりも低い場合、蓄電装置２８の充電容量ＳＯＣが予め設定されている容量ＳＯＣ1よりも少ない場合等には、第１電動機ＭＧ１による発電（回生）が実行され、図２に示すシリーズＨＶ走行モード（１～３）に切り替えられる。

　４輪駆動走行切替予測手段６６は、車両１２がＥＶ走行中すなわちエンジン１４が停止した状態から、４輪駆動走行モードに切り替える必要が生じるか否かを予め予測する。すなわち、４輪駆動走行モードに切り替える可能性があるか否かを予測する。具体的には、例えば前輪回転速度センサ５２により検出される前輪１６の回転速度Ｎfと後輪回転速度センサ５４により検出される後輪１８の回転速度Ｎrに基づいて、前輪１６と後輪１８との間で発生したスリップ回転数Ｎslip（＝Ｎr－Ｎf）を算出する。そして、このスリップ回転数Ｎslipが零を越えると共に予め設定されている閾値Ｎslip1の間にある場合、４輪駆動走行モードに切り替える必要が生じるものと予測する。なお、この閾値Ｎslip1は、予め実験や計算によって求められ、例えば運転者にはそのスリップが知覚できない程度の小さな値に設定されている。

　また、外気温センサ５６により検出される外気温Ｔairが、予め設定されている低温閾値Ｔair1以下となると、４輪駆動走行切替予測手段６６は、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測する。なお、低温閾値Ｔairは予め実験等によって求められ、路面凍結が発生する程度の値に設定されている。また、路面勾配検出センサ６０により検出された路面勾配θが予め設定されている所定値θ1以上となると、４輪駆動走行切替予測手段６６は、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測する。なお、路面勾配の所定値θ１は予め実験等によって求められ、前後輪１６、１８においてスリップが発生しやすい勾配θに設定されている。また、４輪駆動走行切替予測手段６６は、運転席に設けられているスノーモードスイッチ５７がオン操作されると、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測する。或いは、路面状態検出用カメラ６２によって路面状態を撮影し、画像解析によって路面が凍結しているか否かを判定し、路面が凍結していると判定されると、４輪駆動走行切替予測手段６６は、４輪駆動走行モードに切り替える必要が生じるものと予測する。

　４輪駆動走行切替予測手段６６は、上記各予測方法に基づいて４輪駆動走行モードに切り替える必要が生じるものと予測する。ここで、４輪駆動走行切替予測手段６６によって４輪駆動走行モードに切り替える必要が生じるものと予測されると、エンジン始動制御手段６８が実行される。エンジン始動制御手段６８は、第１電動機ＭＧ１によってエンジン１４の回転速度Ｎeを自律運転可能な回転速度まで引き上げることでエンジン１４を始動させる。そして、エンジン始動制御手段６８は、予め設定されているエンジン回転速度Ｎeや出力が維持されるようにエンジン１４を制御する（エンジン起動状態）。ここで、このエンジン１４の出力は、通常の走行状態において予め設定されているエンジン１４の出力に比べて低い値に設定されている。これより、本来エンジン１４が停止しているＥＶ走行可能な領域でエンジン１４が始動しているシリーズＨＶ走行モードを選択したとしても、運転者に与えるエンジン振動による違和感を抑制することが出来る。また、本来ＥＶ走行可能な領域であるため、エンジン出力を通常時のシリーズＨＶ走行モードにおいて予め設定されているエンジン出力に比べて低く設定したとしても、蓄電装置２８により走行に必要な電力を取り出すことができる。そして、エンジン出力を通常のシリーズＨＶ走行モードにおいて予め設定されているエンジン出力に比べて低く設定することにより、走行性能は通常時と同程度を保ちつつ燃費悪化を抑制することもできる。

　また、エンジン１４が起動状態に制御されることにより、エンジン１４によって駆動されるオイルポンプ４３が駆動される。ここで、そのオイルポンプ４３によって発生した油圧を４輪駆動走行モードへの切替時において係合される第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２に供給し、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２のスリップ係合が開始される直前の状態（クイックフィル状態）となる所定の油圧で待機させても構わない。このようにすれば、実際に４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じたときに速やかに第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を係合させることができ、速やかに４輪駆動走行モードへ切り替えることが可能となる。

　４輪駆動走行切替判定手段７０は、４輪駆動走行切替予測手段６６によって４輪駆動走行モードに切り替える可能性があるものと判定され、エンジン始動手段６８によりエンジン起動状態となると実行される。４輪駆動走行切替判定手段７０は、例えば前後輪１６、１８のスリップ回転数Ｎslipが前記閾値Ｎslip1を越えたか否かに基づいて、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じたか否かを判定する。すなわち、スリップ回転数Ｎslipが閾値Ｎslip1を越えると、車両１２がスリップしているものと判断され、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じたものと判定される。また、スリップ回転数Ｎslipが閾値Ｎslip1以下の領域にあっても、アクセル開度センサ５８によって検出されるアクセル開度Ａccが予め設定されている閾値Ａcc1を越える場合には、４輪駆動走行へ切り替える必要が生じたものと判定される。なお、閾値Ａcc1は、予め実験や計算によって求められ、例えば図６に示すようにスリップ回転数Ｎslipに応じて変更される。具体的には、スリップ回転数Ｎslipが大きくなるに従って、アクセル開度Ａcc1が小さくなるように設定される。また、スリップ回転数Ｎslipが前記閾値Ｎslip1を越えると、アクセル開度Ａccに関わらず、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じたものと判定される。

　４輪駆動走行切替判定手段７０によって４輪駆動走行モードに切り替える必要があるものと判定されると、４輪駆動走行制御手段７２は、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を係合させることにより、図２のいずれかの４輪駆動走行モードに切り替える。このとき、エンジン１４はエンジン始動手段６８によって予め起動状態にあるため、エンジン１４を始動させる必要がなく、速やかに４輪駆動走行モードに切り替えられ、必要なトラクションを得ることができる。

　図７は、電子制御装置４４の制御作動の要部すなわち４輪駆動走行モードへの切替を速やかに実施して必要なトラクションを得ることができる制御作動を説明するためのフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行されるものである。

　先ず、ＥＶ走行判定手段６２に対応するステップＳＡ１（以下、ステップを省略）において、現在の車両１２の走行状態がＥＶ走行モードであるか否かが判定される。ＳＡ１が否定される場合、本ルーチンは終了させられる。ＳＡ１が肯定される、すなわちＥＶ走行状態であると判定されると、４輪駆動走行切替予測手段６６に対応するＳＡ２において、２輪駆動であるＥＶ走行モードから４輪駆動走行モードに切り替える必要が生じるか否かが予測される。なお、この判定は、上述したスリップ回転数Ｎslip、外気温Ｔair、路面勾配θ、スノーモードスイッチ５７のオン操作等に基づいて判定される。ＳＡ２が否定される場合、ＳＡ２が肯定されるまで繰り返しＳＡ２に判定が実施され、その間ＥＶ走行が継続される。ＳＡ２が肯定される、すなわち４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測されると、エンジン始動制御手段６８に対応するＳＡ３において、エンジン１４を始動させる。具体的には、第１電動機ＭＧ１によってエンジン１４の回転速度Ｎeを自律運転可能な回転速度Ｎeまで引き上げ、エンジン１４の燃焼を開始させる。次いで、エンジン始動制御手段６８に対応するＳＡ４において、エンジン１４が自律運転した状態で走行を維持させる（エンジン起動状態）。

　そして、４輪駆動走行切替判定手段７０に対応するＳＡ５において、実際に４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じたか否かが判定される。具体的には、前述したスリップ回転数Ｎslipが前記閾値Ｎslip1を越えたか否か、或いは、アクセル開度Ａccが予め設定されている閾値Ａcc1を越えたか否かに基づいて判定される。ＳＡ５が否定される場合、ＳＡ４に戻り、ＳＡ５が肯定されるまでエンジン１４の自律運転状態が維持される。そして、ＳＡ５が肯定されると、４輪駆動走行制御手段７２に対応するＳＡ６において、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合され、４輪駆動走行モードに速やかに切り替えられる。

　上述のように、本実施例によれば、４輪駆動走行モードへの切替が必要が生じるものと予測される場合は、エンジン１４を起動状態にするため、４輪駆動走行モードへの切替が実際に必要と判断されると、第１クラッチおよび第２クラッチＣ２を係合することで、速やかに４輪駆動走行モードに切り替えることができる。すなわち、エンジン１４が予め起動した状態となっているため、エンジン１４を起動させる時間分だけ４輪駆動走行モードへ速やかに切り替えられ、すぐに必要なトラクションを得ることができる。

　また、本実施例によれば、エンジン１４によって駆動され、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２に油圧を供給するためのオイルポンプ４３を備え、その第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２は油圧によって断続されるものであり、前記４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合には、その第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２に油圧を供給し、その第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を所定の油圧で待機状態とする。このようにすれば、４輪駆動走行モードへの切替が実際に必要であると判断されると、４輪駆動走行モードへ速やかに切り替えることができる。

　つぎに、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前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

　図８は、本発明の他の実施例に対応する電子制御装置１００の制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図であり、前述の実施例の図４に対応するものである。なお、図８において、ＥＶ走行判定手段６２、ＥＶ走行制御手段６４、４輪駆動走行切替予測手段６６、４輪駆動走行切替判定手段７０、および４輪駆動走行制御手段７２は、前述の実施例とその機能が変わらないため、その説明を省略する。

　図８において、燃費性比較手段７４は、４輪駆動走行切替予測手段６６によって４輪駆動走行モードへ切り替える可能性があるものと判定されると、エンジン１４を始動させてシリーズＨＶ走行モード１～３の何れかに切り替えた場合の燃費と、エンジン１４を停止した状態で第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２による４輪駆動走行を実施した場合の燃費とをそれぞれ算出し、何れの燃費が優れているか否かを判定する。燃費性比較手段７４は、シリーズＨＶ走行時に設定されているエンジン１４に供給される燃料と第１電動機ＭＧ１の発電量および第２電動機ＭＧ２の消費電力を予め設定されているマップや計算式に基づいて燃料に換算した燃料とに基づいて、シリーズＨＶ走行モードを実施した場合の燃料消費量を算出する。また、燃費性比較手段７４は、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２による４輪駆動走行を実施した場合の消費電力を燃料消費量に換算できるマップ或いは計算式を予め記憶しており、このマップ或いは計算式に基づいて燃料消費量を算出する。そして、燃費性比較手段７４は、これら算出された燃料消費量のうち、燃料消費量が少ないものを燃費が優れているものと判定する。

　燃費性比較手段７４によって第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２による４輪駆動走行の方が燃費がよいと判定されると、エンジン１４を始動させることなく、ＥＶ走行が維持される。そして、４輪駆動走行切替判定手段７０によって４輪駆動走行モードへ切り替える必要があると判断されると、４輪駆動走行制御手段７２は、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２を係合し、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２の力行による４輪駆動走行を開始する。なお、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２の始動は、エンジン１４の始動に比べて速やかに実施することができるので、４輪駆動走行モードへの切替の遅れは殆ど発生しない。すなわち、必要なトラクションを速やかに得ることができる。

　一方、燃費性比較手段７４によってシリーズＨＶ走行の方が燃費性に優れていると判定されると、シリーズＨＶ走行制御手段７６は、第２クラッチＣ２を係合させ、エンジン１４により第１電動機Ｍ１を駆動させて第１電動機ＭＧ１による発電を実施しつつ、第２電動機ＭＧ２を力行させるシリーズＨＶ走行（シリーズＨＶ走行モード１～３）を実行する。図９は、車速Ｖと変速機２０の出力軸から出力される出力トルクＴoutから成る、車両１２の走行状態を示す２次元マップである。通常であれば、低車速、低トルク領域がＥＶ走行領域に設定され、中車速、中トルク領域がシリーズＨＶ走行領域に設定され、高車速、高トルク領域がパラレル走行領域に設定されている。しかしながら、燃費性比較手段７４によってシリーズＨＶ走行の方が燃費性に優れていると判定され、シリーズＨＶ走行制御手段７６が実施される場合には、図９の破線で示すように、ＥＶ走行領域にあってもシリーズＨＶ走行領域に変更される。すなわち、ＥＶ走行領域にあってもシリーズＨＶ走行モードで走行され、シリーズＨＶ走行モードが実施される走行領域が、ＥＶ走行モードが実施される領域まで拡大される。なお、本実施例では、シリーズＨＶ走行モードが実施される領域がＥＶ走行モードが実施される領域全体まで拡大されているが、必ずしも全領域まで拡大される必要はなく、ＥＶ走行モードが実施される領域の一部まで拡大されるものであっても構わない。

　ここで、上記条件のもと、シリーズＨＶ走行制御手段７６が実施される場合、エンジン出力は、シリーズＨＶ走行モードの領域が拡大される前（拡大されない状態）のシリーズＨＶ走行時の出力に比べて低い値に設定されている。これは、シリーズＨＶ走行制御手段７６が実行されると、ＥＶ走行領域にあってもシリーズＨＶ走行が実施されるが、ＥＶ走行領域は低車速、低トルク域に設定されており、消費される電力は比較的低いため、蓄電装置２８の電力によっても十分走行可能となる。したがって、エンジン１４の出力を低下することが可能となり、エンジン１４を起動させたことによる燃費悪化も最小限に抑制される。また、エンジン１４の出力が抑制されることで、運転者に与えるエンジン振動による違和感も抑制される。

　そして、４輪駆動走行切替判定手段７０によって４輪駆動走行モードへ切り替える必要があるものと判定されると、４輪駆動走行制御手段７２は、シリーズＨＶ走行モードにある場合、第１クラッチＣ１を係合することにより、４輪駆動走行モードへ速やかに切り替える。

　図１０は、本実施例の電子制御装置１００の制御作動の要部を説明するためのフローチャートであり、前述した図７に対応するものである。図１０において、ＥＶ走行判定手段６２に対応するＳＡ１において、現在の走行モードがＥＶ走行モードであるか否かが判定される。ＳＡ１が否定されると、本ルーチンは終了させられる。一方、ＳＡ１が肯定されると、４輪駆動走行切替予測手段６６に対応するＳＡ２において、２輪駆動であるＥＶ走行モードから４輪駆動走行モードに切り替える必要が生じるか否かを予測する。ＳＡ２が否定される場合、ＳＡ２が肯定されるまで繰り返しＳＡ２に判定が実施され、その間ＥＶ走行が継続される。ＳＡ２が肯定される、すなわち４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測されると、燃費性比較手段７４に対応するＳＡ７において、エンジン１４を始動させてシリーズＨＶ走行モードに切り替えた場合の燃費と、エンジン１４を停止した状態で第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２による４輪駆動走行（ｅ－４ＷＤ）を実施した場合の燃費とをそれぞれ算出し、何れの燃費が優れているか否かを判定する。そして、シリーズＨＶ走行モードの方が燃費性に優れていると判定されると、ＳＡ７が肯定されてＳＡ３’以降のステップに進む。一方、エンジン１４を停止した状態で第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２による４輪駆動走行（ｅ－４ＷＤ）の方が燃費性に優れていると判定されると、ＳＡ８以降のステップに進む。

　先ず、ＳＡ７が肯定されてＳＡ３’に進む場合について説明する。シリーズＨＶ走行制御手段７６に対応するＳＡ３’では、エンジン１４を起動させるシリーズＨＶ走行モード１～３の何れかに移行される。具体的には、図２の作動表に従って、エンジン１４が始動されると共に、第２クラッチＣ２が係合される。次いで、シリーズＨＶ走行制御手段７６に対応するＳＡ４’において、シリーズＨＶ走行モードでの走行が維持される。このとき、例えばエンジン１４を前輪１６（駆動輪）に連結してエンジン走行による４輪駆動を行う場合に比べても、エンジン運動点の自由度が高くなるため、燃費の悪化を抑制しつつ４輪駆動が必要な場合は速やかに４輪駆動走行モードに移行することが可能な状態となる。

　そして、４輪駆動走行切替判定手段７０に対応するＳＡ５において、実際に４輪駆動走行モードへの切替が必要となったか否かが判断される。ＳＡ５が否定される場合、ＳＡ４’に戻り、ＳＡ５が肯定されるまで、ＳＡ４’によるシリーズＨＶ走行モードでの走行が維持される。そして、ＳＡ５が肯定されると、４輪駆動走行制御手段７２に対応するＳＡ６において、第１クラッチＣ１が係合され、４輪駆動走行モードに速やかに切り替えられる。

　ＳＡ７に戻り、ＳＡ７が否定される場合、ＥＶ走行モードの状態で４輪駆動走行切替判定手段７０に対応するＳＡ８において、実際に４輪駆動走行モードへの切替が必要となったか否かが判断される。ＳＡ８が否定される場合、ＥＶ走行が維持され、ＳＡ８が肯定されるまで繰り返しＳＡ８のステップが実行される。
そして、ＳＡ８が肯定されると、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が係合され、第１電動機ＭＧ１およびＭＧ２の力行による４輪駆動走行が実施される。

　上述のように、本実施例によれば、前述の実施例と同様に速やかに４輪駆動モードへ切り替えることができる。また、第１クラッチＣ１を開放し、エンジン１４の動力を第１電動機ＭＧ１で回生し、第２電動機ＭＧ２で走行するシリーズＨＶ走行モードを更に備え、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合は、エンジン１４を起動状態としてシリーズＨＶ走行モードで走行することで、シリーズＨＶ走行モードが実施される走行領域をＥＶ走行モードが実施される領域まで拡大する。このようにすれば、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合には、シリーズＨＶ走行モードとされるので、４輪駆動走行モードへの切替が実際に必要であると判断されると、第１クラッチＣ１を係合することで速やかに４輪駆動走行モードに切り替えることで、すぐに必要なトラクションを得ることができる。また、４輪駆動走行モードへの切替が必要であると判断されるまでは、シリーズＨＶ走行モードに維持されるので、例えばエンジン１４を前輪１６（駆動輪）に連結してエンジン走行による４輪駆動走行を行う場合に比べても、エンジン運動点の自由度が高くなるため燃費の悪化を抑制しつつ４輪駆動が必要な場合は速やかに４輪駆動走行モードに移行することができる。

また、本実施例によれば、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合に実施されるシリーズＨＶ走行モードでは、エンジン１４の出力が、シリーズＨＶ走行モードの領域拡大前のシリーズＨＶ走行モードに比べて低く設定されている。このようにすれば、本来エンジン１４が停止しているＥＶ走行可能な領域でエンジン１４が始動しているシリーズＨＶ走行モードを選択したとしても、運転者に与えるエンジン振動による違和感を抑制することが出来る。また、本来ＥＶ走行可能な領域であるため、エンジン出力をシリーズＨＶ走行モードの領域拡大前のシリーズＨＶ走行モードに比べて低く設定したとしても、蓄電装置２８により走行に必要な電力を取り出すことができる。そして、エンジン出力を前記領域拡大前のシリーズＨＶ走行モードよりも低く設定することにより、走行性能は通常時と同程度を保ちつつ燃費悪化を抑制することも出来る。

　また、本実施例によれば、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合において、シリーズＨＶ走行モードに切り替えた場合に比べ、エンジン１４の自律運転を停止し、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２によって４輪駆動させた方が燃費が良いと判断される場合には、シリーズＨＶ走行モードへの切替を禁止し、４輪駆動走行モードへの切替の際には、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２による４輪駆動走行を実施する。このようにすれば、燃費が良いと判断された側で４輪駆動されるので、燃費が向上する。

　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、変速機２０が設けられているが、本発明は必ずしも変速機２０を設ける必要はなく、変速機２０の形式においてもベルト式無段変速機に限定されず、例えば有段式自動変速機など他の形式の変速機が使用されても構わない。

　また、前述の実施例では、エンジン１４と第１電動機ＭＧ１が直列に連結されているが、必ずしも直列に連結される必要はなく、歯車等を介して並列に連結されていても構わない。

　また、前述の実施例では、断接装置として第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の２つのクラッチが設けられているが、何れか一方が設けられている構成であっても構わない。

　また、前述の実施例では、オイルポンプ４３が第１クラッチＣ１と第１電動機ＭＧ１との間に設けられているが、オイルポンプ４３の配置位置は、上記に限定されず、例えば第１電動機ＭＧ１とエンジン１４との間などエンジン１４によって駆動される構成であれば特に限定されない。

　また、前述の実施例では、図９の斜線で示すようにＥＶ走行領域が全てシリーズＨＶ走行領域に変更されているが、必ずしも全ての領域シリーズＨＶ走行領域に変更する必要はなく、一部ＥＶ走行領域のまま維持されても構わない。

　また、前述の実施例において、燃費性比較手段７４を実施しない態様であっても構わない。すなわち、４輪駆動走行切替予測手段６６によって、４輪駆動走行モードへ切り替える必要があるものと予測されると、シリーズＨＶ走行モードに切り替えるものであっても構わない。

　また、前述の実施例では、スノーモードスイッチ５７のオン操作されると、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測されるとしたが、スノーモードスイッチ５７だけでなく、例えば４ＷＤスイッチやオフロードスイッチ等の悪路走行により４輪駆動が必要とされるモードを選択する手段やスポーツモードスイッチ等の４輪駆動により通常時よりも加速性能が必要とされるモードを選択する手段においても、４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測する手段として適宜適用することができる。

　なお、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。

　１４：エンジン
　１６：前輪（第１駆動輪）
　１８：後輪（第２駆動輪）
　４３：オイルポンプ
　４４、１００：電子制御装置
　Ｃ１：第１クラッチ（断接装置）
　Ｃ２：第２クラッチ（断接装置）
　ＭＧ１：第１電動機
　ＭＧ２：第２駆動輪

Claims

　エンジンと、該エンジンに連結された第１電動機と、該エンジンおよび該第１電動機と第１駆動輪との間に設けられた断接装置と、第２駆動輪に連結された第２電動機とを備え、前記第２電動機のみで走行するＥＶ走行モードと、前記断接装置を係合し、前記エンジンおよび前記第１電動機の少なくとも一方で前記第１駆動輪を駆動させ、前記第２電動機で前記第２駆動輪を駆動させる４輪駆動走行モードとに、切替可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
　前記４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合は、前記エンジンを起動状態にすることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
　前記断接装置を開放し、前記エンジンの動力を前記第１電動機で回生し、第２電動機で走行するシリーズＨＶ走行モードを更に備え、
　前記４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合は、前記エンジンを起動状態として前記シリーズＨＶ走行モードで走行することで、該シリーズＨＶ走行モードが実施される走行領域を前記ＥＶ走行モードが実施される走行領域の一部乃至全部まで拡大することを特徴とする請求項１のハイブリッド車両の制御装置。
　前記４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合に実施されるシリーズＨＶ走行モードでは、前記エンジンの出力が、前記シリーズＨＶ走行モードの領域拡大前のシリーズＨＶ走行モードに比べて低く設定されていることを特徴とする請求項２のハイブリッド車両の制御装置。
　前記４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合において、前記シリーズＨＶ走行モードに切り替えた場合に比べ、前記エンジンの自律運転を停止し、前記第１電動機および前記第２電動機によって４輪駆動させた方が燃費性が良いと判断される場合には、前記シリーズＨＶ走行モードへの切替を禁止し、前記４輪駆動走行モードへの切替の際には、前記第１電動機および第２電動機による４輪駆動走行を実施することを特徴とする請求項２または３のハイブリッド車両の制御装置。
　前記エンジンによって駆動され、前記断接装置に油圧を供給するためのオイルポンプを備え、該断接装置は油圧によって断続されるものであり、
　前記４輪駆動走行モードへ切り替える必要が生じるものと予測される場合には、該断接装置に油圧を供給し、該断接装置を所定の油圧で待機状態とすることを特徴とする請求項１のハイブリッド車両の制御装置。