JP2006160104A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に要求される要求駆動力への追従性を良くしたハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン１とモータ３との間にクラッチ２を設け、エンジン１とモータ３から供給される駆動力によって駆動する前輪６と、モータ７から供給される後輪１０とからなる四輪駆動のハイブリッド車両の制御装置において、予測路面摩擦係数μａに基づいて後輪１０の最大駆動力を算出し、要求駆動力と後輪１０の最大駆動力から前輪６の駆動力を算出し、前輪６の駆動力をモータ３で実現できない場合にクラッチ２に締結判断を行う。そして、要求駆動力を配分する場合にクラッチ２に締結判断に基づいて要求駆動力を配分し、エンジン１、クラッチ２、モータ３、７を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明はハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

従来四輪駆動のハイブリッド車両において駆動輪にスリップが生じた場合に、スリップが発生した駆動輪で不足する駆動力を他の駆動輪で補い、ドライバの要求する駆動力を全体として確保することが可能なものが、特許文献１に開示されている。
特開平１１−３３２０２０号公報

スリップ発生時においてトルク応答の速いモータのみを用いて要求駆動力を実現できる場合には、スリップが発生する場合も不足する駆動力を他の駆動輪で補い、駆動力を速やかに実現できる。しかしながら、走行状況によっては駆動力を補うためにエンジン出力が必要となる場合がある。この場合、エンジンの始動やクラッチの締結の動作が必要なため、エンジン出力を駆動軸に伝達する間に遅れが生じ、速やかに要求駆動力を実現できないという問題点があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、走行状況に寄らずスリップ発生する場合においてもエンジンの始動やクラッチの締結による応答遅れ、すなわち要求駆動力に対する追従性を良くし、要求駆動力を速やかに実現するハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明では、エンジンと第１モータとの間にクラッチを備え、エンジンと第１モータで発生した動力によって駆動する第１駆動輪と、第２モータで発生した動力によって駆動する第２駆動輪と、第１モータと第２モータに電力を供給し、かつ第１モータと第２モータで発電された電力を蓄える蓄電装置と、を備え、四輪駆動可能なハイブリッド車両の制御装置において、車両に要求される要求駆動力を演算する要求駆動力演算手段と、走行路面の路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、路面摩擦係数に基づいて、第２駆動輪でスリップを発生することのないスリップ防止駆動力を算出するスリップ防止駆動力算出手段と、スリップ防止駆動力と要求駆動力に基づいて第１駆動輪への第１駆動力を算出する第１駆動力算出手段と、第１駆動力を第１モータで実現できるか否かを判断し、第１駆動力を第１モータのみによって実現できない場合に、クラッチによるエンジンと第１モータとの締結を判断するクラッチ締結判断手段と、クラッチ締結判断手段に基づいて、第１駆動輪と第２駆動輪がスリップを生ずることがないように要求駆動力を第１駆動輪と第２駆動輪に分配する分配駆動力を算出する分配駆動力算出手段と、クラッチ締結判断手段に基づいてクラッチを締結または開放し、分配駆動力に基づいてエンジンと第１モータと第２モータから供給される駆動力を制御する駆動力制御手段と、を備える。

本発明によると、エンジンと第１モータで発生した動力によって駆動する第１駆動輪（前輪）と、第２モータで発生した動力によって駆動する第２駆動輪（後輪）と、第１モータと第２モータに電力を供給し、かつ第１モータと第２モータで発電された電力を蓄える蓄電装置と、を備え、四輪駆動可能なハイブリッド車両の制御装置において、路面摩擦係数に基づいて第２駆動輪がスリップを生じない範囲でのスリップ防止駆動力を算出し、要求駆動力とスリップ防止駆動力から第１駆動力を算出する。そして第１駆動力を第１モータで実現できるか否かによってクラッチの締結判断を行う。また、要求駆動力を第１駆動輪と第２駆動輪とに分配する場合にはクラッチの締結／開放判断に基づいて分配し、クラッチ、エンジン、第１モータ、第２モータを制御するので、エンジンからの駆動力の供給が必要となる場合には、エンジンの始動、クラッチの締結による駆動力の応答遅れをなくし、要求駆動力への追従性を良くすることができる。

本発明の第１実施形態のハイブリッド車両について図１の概略構成図を用いて説明する。この実施形態のハイブリッド車両のパワートレインは、エンジン１などから構成され、第１駆動輪６を駆動する第１駆動力伝達経路２０と、モータ７などから構成され、第２駆動輪１０を駆動する第２駆動力伝達経路２１と、モータ３、７に電力を供給する電力供給経路２２と、から構成される四輪駆動可能なハイブリッド車両である。

第１駆動力伝達経路２０は、内燃機関であるエンジン１と、エンジン１と同一にまたは単独に車両の動力となるモータ（第１モータ）３と、エンジン１とモータ３間の動力の伝達を切り換えるクラッチ２と、エンジン１とモータ３から動力を伝達する出力軸の回転速度、回転半径を変化させる無段変速機１５と、無段変速機１５から伝達された回転速度を減速する減速装置４と、減速装置４を介して伝達されたトルクを第１駆動輪６に伝達する差動装置５を備える。

クラッチ２は、パウダークラッチであり、伝達トルクを調整することができる。なお、パウダークラッチの代わりに乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いてもよい。

無段変速機１５はベルト式の無段変速機を用いるが、ベルト式の他にトロイダル式無段変速機、または段階的に変速する変速機、さらには、遊星歯車を用いた変速機でも良い。

第２駆動力伝達経路２１は、車両の動力となるモータ（第２モータ）７と、モータ７から伝達された回転速度を減速する減速装置８と、減速装置８を介して伝達されたトルクを第２駆動輪１０に伝達する差動装置８を備える。

モータ３、７は交流電動機を用いるが、この代わりに直流電動機を用いてもよい。

電力供給経路２２は、モータ３、７と電気的に接続し、モータ３、７に電力を供給する蓄電装置１２と、モータ３と蓄電装置１２との間に配置されるインバータ１１と、モータ７と蓄電装置１２との間に配置されるインバータ１３と、を備える。

蓄電装置３は、例えばリチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛蓄電池などの各種電池や、電気二重層キャパシタ、いわゆるパワーキャパシタを用いる。

インバータ１１は、蓄電装置１２の直流充電電力を交流に変換してモータ３に電力を供給し、またモータ３の交流発電電力を直流電力に変化して蓄電装置３を充電する。インバータ１３は蓄電装置１２の直流充電電力を交流に変換してモータ７に電力を供給し、またモータ７の交流発電電力を直流電力に変化して蓄電装置３を充電する。なお、モータ３、７に直流電動機を用いる場合にはインバータ１１、１３の代わりにＤＣ／ＤＣコンバータを用いる。

また、図外のドライバからのアクセル操作や、図示しない車輪速センサからの車速信号に基づいて、エンジン１の運転状態、モータ３、７の運転状態をどうすべきか判断し、その判断結果とアクセル操作を介したドライバからの要求に応じてエンジン１、クラッチ２、モータ３、７、無断変速機１５に対する指令値を生成する統合コントローラ１４を備える。

ここで本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制御方法で特に有効となる場合について説明する。

通常ハイブリッド車両は停車時には通常アイドリングストップを行なっている。そしてドライバによりアクセル操作がなされて発進する場合、発進時のエンジン運転効率は良くないので急加速で無い限りモータから供給される駆動力により発進し、所定の速度もしくは所定の要求駆動力に達するまで、つまりモータの高効率運転の限界、もしくは出力の限界になるまでモータで走行を続ける。

この際、停止中のエンジンをモータにより回転させてしまうとフリクションロスが発生するのでクラッチを解放している。そして、所定の速度、又は所定の要求駆動力に達すると、エンジンの始動を開始し、クラッチを締結し、エンジンから供給される駆動力による走行に切り替える。なおエンジンの始動はエンジン走行に速やかに切り替えるために多少の余裕を持って速めに始動する。

以上が一般的なハイブリッド車両の発進である。

前後輪（第１駆動輪６、第２駆動輪１０）にモータ（モータ３、７）を備えたハイブリッド車両の場合、上記モータ走行の限界の速度もしくは要求駆動力は前後輪のモータの能力の合計となる。例えば車両の後輪荷重の方が前輪荷重に比べて軽い場合を想定すると、路面摩擦係数μが低い場合には駆動輪においてスリップが発生する可能性がある。この場合には後輪荷重が軽いので、まずは後輪がスリップを開始する。その場合後輪の駆動力が低減するので、要求駆動力に満たない駆動力分は輪荷重が重く摩擦限界に余裕のある前輪に配分される。

しかし、前輪を駆動するモータに対する駆動要求がモータの性能を超えるものであった場合、前輪で不足する要求駆動力に対してエンジン始動、クラッチ締結をしてエンジン駆動力を配分する必要があり、エンジン始動などの時間ロス分の要求駆動力を満たすことができず、運転性を悪化させてしまう。なお、このような現象は例えば後輪の輪荷重が軽い場合に限らず、前輪を駆動させるモータ（モータ３）に比べて後輪を駆動させるモータ（モータ７）の性能を向上させた車両の場合にも発生する。つまり、モータ走行において前輪と後輪の駆動力に差があり、モータ走行の限界付近では後輪モータへの依存度が高くなる。このような場合、前輪モータも限界に近いので、摩擦限界には余裕があるにもかかわらず、エンジンの始動を待たなければ駆動力を分配することができない。

この実施形態では、例えば際２駆動輪１０のスリップが予想される場合には、モータ走行の限界を超える前にエンジン１を始動し、クラッチ２の締結を行なっておくことで、第１駆動輪６の駆動力に余裕が生まれ、ハイブリッド車両の運転性を向上することができる。

次に統合コントローラ１４におけるハイブリッド車両の駆動力制御について図２のフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートは所定時間毎、例えば１０ｍｓｅｃ毎に行われる。

ステップＳ１００では磁気式や光学のエンコーダなどの図示しない車速センサからの出力から求めた車両速度（ｋｍ／ｈ）と、図示しないアクセルポジションセンサからの出力から求めたアクセル開度（ｄｅｇ）をもとに図３に示すマップを検索することにより要求駆動力Ｆ（Ｎ）を算出する。図３のマップは車両速度が低いほど大きな駆動力が得られる傾向を持つが、詳細な設定については予め実験などからドライバの感覚に沿うようマップの値を調整することで求めておけばよい。また、求めた値に対して一次遅れ処理を施してもよい（ステップＳ１００が要求駆動力演算手段を構成する）。

ステップＳ１０１では、車速センサを用いて算出する車輪の回転速度を用いて路面摩擦係数μを推定する。推定方法としては、例えば特開平１１−７８８４３号公報記載のように、タイヤと路面との間の摩擦係数の勾配である路面摩擦係数勾配を推定する方法や、特開平１０−１１４２６３号公報記載のように、路面摩擦係数勾配と等価的に扱うことのできる物理量として、スリップ速度に対する制動トルクの勾配や駆動トルクの勾配に基づいて推定する方法がある（ステップＳ１０１が路面摩擦係数推定手段を構成する）。

ステップＳ１０２では、これから走行する道路の予想路面摩擦係数μａを推定する。予想路面摩擦係数μａの推定にあたっては、図示しない外気温センサ（気象情報検知手段）からの出力を用い、例えば、ステップＳ１０１で推定した路面摩擦係数μがドライ路面相当で外気温が１０℃以上であれば、雪や氷氷結路面に変化する頻度は極めて低いと考えられるので、ウェット路面相当の路面摩擦係数まで変化することを想定できる。また、ワイパー動作の状況から雨若しくは雪の天候が想定され、気温が１０℃以上であれば雪や氷結路面に変化する頻度は極めて低いと考えられるので、路面摩擦係数が小さくなったとしてもウェット路面相当の範囲であると想定できる。また、気温が１０℃未満であれば雪や氷結路相当の路面摩擦係数に変化することを想定することができる。また、ラジオやインターネット等外部情報を入手する手段を用いて気象情報を得れば、路面摩擦係数変化の想定もより確度が高いものとなる。以上の情報を基に予測路面摩擦係数μａを推定する。なお、例では気温１０℃を境として予測路面摩擦係数μａを推定したが、必ず１０℃である必要はなく、確度高く想定できるように調整した値を用いればよい（ステップＳ１０２が路面摩擦係数変化推定手段を構成する）。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で推定した予測路面摩擦係数μａとなった場合にクラッチ２を締結し、モータ３、７による駆動力の供給に加えてエンジン１からの駆動力の供給が必要か否かを判断する。以下において、ステップＳ１０３で行うクラッチ締結／開放判断制御について図４のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ２００では、ステップＳ１００で算出した要求駆動力Ｆを読み出し、ステップＳ２０１では、ステップＳ１０２で推定した予測路面摩擦係数μａを読み出す。

ステップＳ２０２では、予測路面摩擦係数μａにおいて第１駆動輪６と第２駆動輪１０で発生可能な最大駆動力を、
Ｆｆａ＿ｌｍｔ＝μａ・Ｍｆ・ｇ 式（１）
Ｆｒａ＿ｌｍｔ＝μａ・Ｍｒ・ｇ 式（２）
によって算出する。なお、以下において第１駆動輪６を前輪６とし、第２駆動輪１０を後輪１０とする。Ｆｆａ＿ｌｍｔは予測路面摩擦係数μａにおいてスリップが発生しない範囲で発生することが可能な前輪６の最大駆動力であり、Ｆｒａ＿ｌｍｔは予測路面摩擦係数μａにおいてスリップが発生しない範囲で発生することが可能な後輪１０の最大駆動力（スリップ防止駆動力）である。また、Ｍｆは前輪６に掛かる荷重であり、Ｍｒは後輪１０に掛かる荷重であり、ｇは重力加速度である。つまり、Ｆｆａ＿ｌｍｔは、モータ３とエンジン１によって前輪６を駆動する場合に前輪６がスリップしない最大駆動力であり、Ｆｒａ＿ｌｍｔは、モータ７によって後輪１０を駆動する場合に後輪１０がスリップしない最大駆動力である（ステップＳ２０２がスリップ防止駆動力算出手段を構成する）。

ステップＳ２０３では、スリップが生じないよう前輪６と後輪１０で発生する駆動力の配分を変更した場合において、速やかに要求駆動力Ｆを満たすことができるか否かを判断する。ここで行う要求駆動力Ｆを満たすことができるか否かの判断は、予測路面摩擦係数μａにおいてスリップが発生しない範囲で前輪６と後輪１０に駆動力を配分した場合に、エンジン１からの駆動力を用いずにモータ３、７からの駆動力のみによって車両を駆動できるか否かを判断する。

ここでは、要求駆動力Ｆから後輪１０でスリップを発生させずに供給可能な最大駆動力Ｆｒａ＿ｌｍｔを減算した偏差（第１駆動力）が、モータ３によって供給可能な最大駆動力よりも大きいか否かで判断する。そして、要求駆動力Ｆと後輪１０の最大駆動力Ｆｒａ＿ｌｍｔとの偏差がモータ３の最大駆動力よりも大きい場合にはステップＳ２０４へ進み、要求駆動力Ｆと後輪１０の最大駆動力Ｆｒａ＿ｌｍｔとの偏差がモータ３の最大駆動力よりも小さい場合にはステップＳ２０５へ進む（ステップＳ２０３が第１駆動力算出手段を構成する）。

ステップＳ２０３の制御では後輪１０における駆動力を最大駆動力Ｆｒａ＿ｌｍｔとして、要求駆動力と最大駆動力Ｆｒａ＿ｌｍｔの偏差をモータ３から供給可能な最大駆動力と比較する。つまりモータ７によって駆動される後輪１０への駆動力を優先的に使用し、前輪６に要求される駆動力を小さくする。前輪６に要求される駆動力が小さくなると、要求された駆動力に対して、エンジン１から供給される駆動力を用いずにモータ３のみから供給される駆動力によって車両を駆動することができる場合が増加する。すなわちモータ３とモータ７から供給される駆動力によって車両を駆動する場合が増加する。

要求駆動力Ｆを配分した際にエンジン１からの駆動力を用いる必要がある場合には、エンジン１の始動とエンジン１のトルクを伝達するためのクラッチ２の締結処理が必要となり、要求駆動力Ｆへの追従性が悪くなる。一方で、前輪６と後輪１０に備わったモータ３、７から供給される駆動力で要求駆動力Ｆを満たすことができる場合には、エンジン１からトルクを伝達する場合と比較して速やかなトルク応答により要求駆動力Ｆを満たすことができる。

ステップＳ２０３の制御によりエンジン１からクラッチ２を開放する回数を多くすることができ、エンジン１から駆動力を供給する回数を少なくすることができる。そのためエンジン１の動作回数（時間）を少なくすることができ、エンジン１における燃料消費量を低減することができる。

ステップＳ２０４では、要求駆動力Ｆと後輪１０の最大駆動力Ｆｒａ＿ｌｍｔとの偏差がモータ３の最大駆動力よりも大きい、つまり要求駆動力Ｆがモータ３、７によって実現可能な最大駆動力よりも大きいので、その不足分を補うためにエンジン１から駆動力を供給するためのクラッチ２の締結判断を行う。クラッチ２の締結判断をステップＳ１０３によって予測された予測路面摩擦係数μａによって行うので、後述する駆動力分配算出制御において路面摩擦係数μの変化に備え、予めクラッチ２を締結した駆動力配分を行うことができるので、エンジン１の始動とクラッチ２を締結する処理で発生する駆動力応答の遅れがなく、路面摩擦係数変化後も速やかに要求駆動力を実現することができる。

一方、ステップＳ２０２において要求駆動力Ｆと後輪１０の最大駆動力Ｆｒａ＿ｌｍｔとの偏差がモータ３から供給可能な最大駆動力よりも小さい、つまり要求駆動力Ｆがモータ３、７から供給される駆動力によって実現可能であると判断すると、ステップＳ２０５において、要求駆動力Ｆをモータ３、７によって実現した場合にモータ３、７によって消費される電力Ｐ（ｋＷ）と、現在の蓄電装置１２に蓄えられている蓄電量Ｐ０（ｋＷ）、つまり出力可能電力Ｐ０とを比較する。そしてモータ３、７によって消費される電力Ｐが蓄電装置１２に蓄えられている蓄電量Ｐ０よりも大きい場合にはステップＳ２０６に進み、モータ３、７によって消費される電力Ｐが蓄電装置１２に蓄えられている蓄電量Ｐ０よりも小さい場合にはステップＳ２０７へ進む（ステップＳ２０５が入出力可能電力算出手段を構成する）。

なお、モータ３、７によって消費される電力Ｐは、モータ３、７の各動作点に損失特性を予めマップ化し、そのマップから損失電力を含んだモータ３、７で消費される電力Ｐを精度良く求めることができる。一方、蓄電装置１２に蓄えられている蓄電量Ｐ０は、
Ｐ０＝Ｖｍｉｎ×（Ｖ０−Ｖｍｉｎ）／Ｒ／１０００ 式（３）
によって算出する。なお、Ｖｍｉｎ（Ｖ）は蓄電装置１２が利用可能な下限電圧であり、Ｖ０（Ｖ）は蓄電装置１２の現在の開放電圧であり、Ｒ（Ω）は蓄電装置１２の内部抵抗である。

ステップＳ２０６ではモータ３、７によって消費される電力Ｐを蓄電装置１２の蓄電量Ｐ０によって供給することができない、つまりモータ３、７から供給される駆動力によって要求駆動力Ｆを供給することができないので、その不足分を補うためにエンジン１から駆動力を供給するためのクラッチ２の締結判断を行う。

ステップＳ２０５では蓄電装置１２の蓄電量Ｐ０とモータ３、７によって消費される電力Ｐを比較したが、モータ３、７の運転効率が悪くなる場合、つまりエンジン１から供給される駆動力を加えた方が、モータ３、７のみで駆動させるよりもエネルギー効率が良い場合には、ステップＳ２０６へ進み、クラッチ２の締結判断を行っても良い。

ステップＳ２０７では、モータ３、７によって消費される電力Ｐを蓄電装置１２の蓄電量Ｐ０によって供給することができるので、クラッチ２の開放判断を行う（ステップＳ２０３からステップＳ２０７がクラッチ締結判断手段を構成する）。

以上の制御によって、予測路面摩擦係数μａ、つまり予測される路面の状況に基づいて、または蓄電装置１２の蓄電状況からクラッチ２の締結、開放判断を行うことにより、後述する駆動力分配算出制御において、要求駆動力Ｆを分配する場合に、予めクラッチ２を締結した駆動力配分を行うことができるので、エンジン１の始動とクラッチ２を締結する処理で発生する駆動力応答の遅れがなく、路面摩擦係数変化後も速やかに要求駆動力を実現することができる。

次にステップＳ１０４では実際に前輪６と後輪１０に分配する駆動力（分配駆動力）を算出する駆動力分配算出制御を行う。以下において、図５のフローチャートを用いて駆動力配分算出制御について説明する（ステップＳ１０４が分配駆動力算出手段を構成する）。

ステップＳ３００では、ステップＳ１００で算出した要求駆動力Ｆを読み込み、ステップＳ３０１では、ステップＳ１０１で推定した路面摩擦係数μを読み込む。また、ステップＳ３０２では、ステップＳ１０３によって判断したクラッチ２の締結または開放判断を読み込む。

ステップＳ３０３では、ステップＳ３０１で読み込んだ路面摩擦係数μに基づいて前輪６と後輪１０で発生可能な最大駆動力を、
Ｆｆ＿ｌｍｔ＝μ・Ｍｆ・ｇ 式（４）
Ｆｒ＿ｌｍｔ＝μ・Ｍｒ・ｇ 式（５）
によって算出する。なお、Ｆｆ＿ｌｍｔは予測路面摩擦係数μにおいてスリップが発生しない範囲で発生することが可能な前輪６の最大駆動力であり、Ｆｒ＿ｌｍｔは路面摩擦係数μにおいてスリップが発生しない範囲で発生することが可能な後輪１０の最大駆動力である。

ステップＳ３０４では、前輪６と後輪１０の最大駆動力の合計値Ｆ＿ｌｍｔとステップＳ３００で読み込んだ要求駆動力Ｆよりも大きいか否か判断する。そして、前輪６と後輪１０の最大駆動力の合計値Ｆ＿ｌｍｔが要求駆動力Ｆよりも大きい場合にはステップＳ３０５へ進み、前輪６と後輪１０の最大駆動力の合計値Ｆ＿ｌｍｔが要求駆動力Ｆよりも小さい場合にはステップＳ３０８へ進む。

ステップＳ３０５では、ステップＳ３０２で読み込んだクラッチ２の締結または開放判断が開放判断であったか否か判断する。そして、クラッチ２が開放判断であった場合にはステップＳ３０６へ進み、クラッチ２が締結判断であった場合にはステップＳ３０７へ進む。

ステップＳ３０６では、ステップＳ３０３によって算出した前輪６、後輪１０がスリップを生じない駆動力の範囲で要求駆動力Ｆを満たすよう前輪６と後輪１０へ分配される駆動力を算出する。ここでは、ステップＳ３０５でクラッチ２は開放と判断されているので、モータ３、７から供給される駆動力によって要求駆動力Ｆを満たすことができる。なお、前輪６と後輪１０への駆動力、つまりモータ３とモータ７が供給する駆動力は、要求駆動力Ｆを満たすような駆動力配分であれば、どのような配分であっても良いが、蓄電装置１２からの放電電力が小さくなるような配分で走行することが望ましい。

ステップＳ３０７では、クラッチ２を締結し、要求駆動力Ｆをエンジン１と、モータ３、７から供給する場合の前輪６と後輪１０への駆動力配分、つまりエンジン１とモータ３によって供給される前輪６への駆動力と、モータ７によって供給される後輪１０への駆動力を算出する。なお、走行中のエンジン１の燃料消費量を低減するために、可能な限りエンジン１で消費する燃料量に対して蓄電装置１２への充電電力が多くなる(放電電力が少なくなることも含む)配分とすることが望ましい。このような配分は図６に示すエンジンの燃料消費特性や図７に示すモータの損失特性から求めることが可能であるため、走行状況に応じた配分データを記憶装置に記憶し、走行中にデータを読み込むことで実現することができる。

ステップＳ３０４において、前輪６と後輪１０の最大駆動力の合計値が要求駆動力Ｆよりも小さいと判断した場合には、ステップＳ３０８において、前輪６の駆動力を最大駆動力Ｆｆ＿ｌｍｔとし、後輪１０の駆動力を最大駆動力Ｆｒ＿ｌｍｔとして設定し、前輪６において最大駆動力Ｆｆ＿ｌｍｔを実現するためのモータ３とエンジン１との駆動力分配を行う。モータ３とエンジン１における駆動力分配は蓄電装置１２からの放電電力が小さくなるような配分で走行することが望ましい。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４の駆動力分配算出制御によって算出された駆動力となるようにモータ３、７とエンジン１のトルク、無段変速機１５の変速比を制御する（ステップＳ１０５が駆動力制御手段を構成する）。

なお、路面摩擦係数変化後もエンジン１とモータ３、７のトルク変化により、速やかに要求駆動力Ｆを実現するため、無段変速機１５の変速比を制御する。図８は、走行中に路面摩擦係数μが低下し、前輪６への駆動力配分が増加した場合のエンジン動作点変化のイメージを示したものである。破線は等出力線であり、（ａ）と（ｂ）の動作点では等出力を発生している。矢印は路面摩擦係数変化後にトルク増加した場合の動作点変化を示し、（ａ）では、最大トルクの制限があり、要求駆動力を実現できていないことがわかる。この場合、回転数の増加による出力の増加が必要となるため、速やかに要求駆動力を実現することができなくなる。一方で、（ｂ）においては最大トルクの制限範囲で要求トルクを実現している。このようにエンジン１で等出力を発生している場合においても、路面摩擦係数変化後を想定した動作点の選択が必要となる。以上、ではエンジン動作点について説明したが、クラッチ締結時にはエンジン回転数と同回転で動作するモータ３についても同様に、トルク増加により要求駆動力を満足するよう、変速比により動作点を選択する必要がある。この実施形態では路面摩擦係数変化後もトルク増加により要求駆動力を実現可能な（ｂ）の動作点で運転するよう変速比を設定する。

以上の制御によって、クラッチ２の締結／開放状態、または蓄電装置１２の蓄電量に応じてエンジン１、モータ３、７から供給する駆動力を制御し、要求駆動力Ｆへの追従性を良くすることができる。

本発明の第１実施形態の効果について説明する。

走行路面の予測路面摩擦係数μａによって後輪１０の最大駆動力Ｆｒａ＿ｌｍｔを算出し、車両に要求される要求駆動力Ｆと最大駆動力Ｆｒａ＿ｌｍｔとの偏差をモータ３によって供給可能な駆動力と比較し、偏差がモータ３によって供給できない場合には、クラッチ２を締結する判断を行う。そして要求駆動力Ｆを前輪６と後輪１０に分配する場合に、クラッチ２に締結／開放判断に基づいて要求駆動力Ｆを分配し、クラッチ２の締結／開放を制御し、エンジン１とモータ３、７のトルクを制御することで前輪６と後輪１０の駆動力を制御する。これによって、モータ３、７から供給される駆動力だけでは、要求駆動力Ｆを満たすことができない場合にエンジン１から素早く駆動力を供給することができ、要求駆動力Ｆへの追従性を良くすることができる。

クラッチ２の締結／開放判断をする場合に、要求駆動力Ｆから後輪１０の最大駆動力Ｆｒａ＿ｌｍｔとの偏差をとり、その偏差をモータ３によって供給可能な駆動力か判断する。つまり、後輪１０の駆動力を優先的に使用するようにし、さらにその駆動力を最大とすることで前輪６の駆動力を小さくし、クラッチ２の締結を少なくする。これによって、クラッチ２の締結、つまりエンジン１からの駆動力供給を少なくし、エンジン１による燃料消費量を少なくすることができる。

また、要求駆動力Ｆをモータ３、モータ７で実現するために必要な電力Ｐが蓄電装置１２に蓄えられた蓄電量Ｐ０よりも大きい場合には、クラッチ２の締結判断をすることでエンジン１から素早く駆動力を供給することができ、要求駆動力Ｆへの追従性を良くすることができる。

クラッチ２の締結／開放判断を走行する路面から予測される予想路面摩擦係数μａから判断し、クラッチ２の締結／開放判断に基づいて前輪６、後輪１０への駆動力配分を行うのでクラッチ２の締結する場合には素早くクラッチ２を締結することができ、エンジン１から前輪６に駆動力を素早く供給することができる。これによってクラッチ２の応答遅れ時間をなくし、要求駆動力Ｆへの追従性を良くすることができる。

路面摩擦係数μが変化した場合にエンジン１とモータ３のトルク増加のみにより前輪６に配分された駆動力を実現できるよう走行中の無段変速機１５の変速比を制御することとしたので、エンジン１やモータ３のトルク上限値に制限されることなく路面摩擦係数μの変化後も速やかに要求駆動力Ｆを実現することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

四輪駆動のハイブリッド車両に利用することができる。

本発明のハイブリッド車両の概略構成図である。 本発明の駆動力制御を示すフローチャートである。 本発明において要求駆動力を算出するマップである。 本発明のクラッチ締結／開放判断制御のフローチャートである。 本発明の駆動力分配算出制御のフローチャートである。 本発明のエンジンの燃料消費特性を示すマップである。 本発明のモータの損失特性を示すマップである。 路面摩擦係数が変化した場合のエンジン動作点変化を示すマップである。

符号の説明

１ エンジン
２ クラッチ
３ モータ（第１モータ）
６ 前輪（第１駆動輪）
７ モータ（第２モータ）
１０ 後輪（第２モータ）
１２ 蓄電装置
１４ 統合コントローラ
２０ 第１駆動力伝達経路
２１ 第２駆動力伝達経路
２２ 電力供給経路

Claims (7)

1. エンジンと第１モータとの間にクラッチを備え、エンジンと第１モータで発生した動力によって駆動する第１駆動輪と、
   第２モータで発生した動力によって駆動する第２駆動輪と、
   前記第１モータと前記第２モータに電力を供給し、かつ前記第１モータと前記第２モータで発電された電力を蓄える蓄電装置と、を備え、四輪駆動可能なハイブリッド車両の制御装置において、
   車両に要求される要求駆動力を演算する要求駆動力演算手段と、
   走行路面の路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、
   前記推定した路面摩擦係数に基づいて、前記第２駆動輪でスリップを発生することのないスリップ防止駆動力を算出するスリップ防止駆動力算出手段と、
   前記スリップ防止駆動力と前記要求駆動力に基づいて前記第１駆動輪への第１駆動力を算出する第１駆動力算出手段と、
   前記第１駆動力を前記第１モータで実現できるか否かを判断し、前記第１駆動力を前記第１モータのみによって実現できない場合に、前記クラッチによる前記エンジンと前記第１モータとの締結を判断するクラッチ締結判断手段と、
   前記クラッチ締結判断手段に基づいて、前記第１駆動輪と前記第２駆動輪がスリップを生ずることがないように前記要求駆動力を前記第１駆動輪と前記第２駆動輪に分配する分配駆動力を算出する分配駆動力算出手段と、
   前記クラッチ締結判断手段に基づいて前記クラッチを締結または開放し、前記分配駆動力に基づいて前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータから供給される駆動力を制御する駆動力制御手段と、備えたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記第１駆動力算出手段は、前記要求駆動力から前記スリップ防止駆動力を減算することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記スリップ防止駆動力が、前記第２駆動輪が前記スリップを起こさない範囲の最大駆動力であることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記蓄電装置の入出力可能な電力を算出する入出力可能電力算出手段を備え、
   前記クラッチ締結判断手段は、前記第１駆動力を前記第１モータで実現するための電力を前記蓄電装置から供給できない場合に、前記クラッチによる前記エンジンと前記第１モータとの締結を判断することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記ハイブリッド車両は、前記第１モータと前記エンジンと連結し、前記第１モータと前記エンジンで発生した前記動力を前記第１の駆動軸に伝達する無段変速機を備えたハイブリッド車両であり、
   前記駆動力制御手段は、
   前記第１駆動輪に分配された前記分配駆動力を実現するための前記無段変速機の変速比を算出する変速比算出手段と、
   前記無段変速機の変速比を変更する変速比制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記走行路面の前記路面摩擦係数の変化を推定する路面摩擦係数変化推定手段を備え、
   前記スリップ防止駆動力算出手段は、前記路面摩擦係数変化推定手段によって推定される前記路面摩擦係数の変化後の値によって前記スリップ防止駆動力を算出することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
7. 前記路面摩擦係数変化推定手段は、気象情報を検知する気象情報検知手段を備え、
   前記気象情報に基づいて前記路面摩擦係数の変化を推定することを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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