JP2022092575A

JP2022092575A - 四輪駆動電動化車両の駆動制御装置

Info

Publication number: JP2022092575A
Application number: JP2021172697A
Authority: JP
Inventors: 志旭許; Jee Wook Huh
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2022-06-22
Also published as: KR20220082222A; US11654882B2; CN114620026A; EP4011671A1; US20220185261A1

Abstract

【課題】変速時に動力伝達経路で発生するエネルギー損失を最小化して燃費向上を図るようにした四輪駆動電動化車両の駆動制御装置を提供する。【解決手段】本発明は、エンジン、前輪モーター、及び前記エンジン及び前輪モーターの動力を変速して前輪ホイールに出力する変速機を含む前輪用パワートレインと、後輪モーター、及び前記後輪モーターの動力を減速して後輪ホイールに出力する減速機を含む後輪用パワートレインと、前記エンジンを駆動して走行しているうちに前記変速機で変速が始まれば、運転者要求パワーのうち後輪モーターが出力することができるパワーを後輪モーターに出力するように指令し、運転者要求パワーから前記後輪モーターに指令した出力パワーと前記エンジンの出力パワーを差し引いて残ったパワー（運転者要求パワー－後輪モーター出力パワー－エンジン出力パワー）を前輪モーターに出力するように指令する制御部と、を含むことを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は四輪駆動電動化車両の駆動制御装置に関し、より詳しくは、変速中に動力伝達経路で発生するエネルギー損失を最小化して燃費向上を図ることができる四輪駆動電動化車両の駆動制御装置に関する。

周知のように、ハイブリッド車両、電気自動車、水素燃料電池車両などは、走行駆動源として電気モーターが搭載されており、このような車両を電動化車両という。電動化車両の四輪駆動用パワートレインの一例として、前輪にエンジン及び／又は前輪モーターが連結され、後輪には前輪モーターに比べて小型の後輪モーターが連結されたパワートレインが適用される。前輪に車両走行のためのメイン駆動源であるエンジン及び前輪モーターが連結され、後輪に補助駆動源である後輪モーターが連結された四輪駆動用パワートレインの場合、前輪モーターには変速機が連結され、後輪モーターには変速機が連結されず、減速機のみ連結されている。このような四輪駆動用パワートレインは、変速機が装着されているので変速が不可避であり、変速機と連結されている前輪モーター及び／又はエンジンを使って走行しているうちに変速を行う場合、変速ギアの段間比によって変速損失が発生する。変速損失は燃費悪化の要因として作用して燃費の低下をもたらす。

特表２０１２－０４３６８３号公報

本発明は前記のような点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、変速時に動力伝達経路で発生するエネルギー損失を最小化して燃費向上を図ることができる四輪駆動電動化車両の駆動制御装置を提供することにある。

本発明による四輪駆動電動化車両の駆動制御装置は、エンジン、前輪モーター、及び前記エンジン及び前輪モーターの動力を変速して前輪ホイールに出力する変速機を含む前輪用パワートレインと、後輪モーター、及び前記後輪モーターの動力を減速して後輪ホイールに出力する減速機を含む後輪用パワートレインと、前記エンジンを駆動して走行しているうちに前記変速機で変速が始まれば、運転者要求パワーのうち後輪モーターが出力することができるパワーを後輪モーターに出力するように指令し、運転者要求パワーから前記後輪モーターに指令した出力パワーと前記エンジンの出力パワーを差し引いて残ったパワーを前輪モーターに出力するように指令する制御部と、を含むことを特徴とする。

また、前記制御部は、走行中に前記前輪モーターが出力することができる最大パワーと前記後輪モーターが出力することができる最大パワーを合わせたパワーが運転者要求パワーより小さいとき、前記エンジンを駆動させ、前記エンジンに運転点マップによって決定されるパワーを出力するように指令することを特徴とする。

前記制御部は、変速時に運転者要求パワーが後輪モーターが出力することができる最大パワーより大きければ、前記後輪モーターに最大パワーを出力するように指令し、前記エンジンが出力するエンジン出力パワーは運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーを差し引いたパワーだけ前輪ホイールに出力されることを特徴とする。

また、前記前輪モーター及び前記後輪モーターに充放電可能に連結されるバッテリーを含み、前記制御部は、変速時に前記後輪モーター最大パワーとエンジン出力パワーの和が運転者要求パワーより大きければ、前記前輪モーターにバッテリーの充電のための発電を指令し、前記前輪モーターは運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーとエンジン出力パワーを差し引いて残ったパワーを用いて前記バッテリーの充電のための発電を遂行することを特徴とする。

前記制御部は、変速時に運転者要求パワーが後輪モーター最大パワー以下であれば、前記後輪モーターに運転者要求パワーを出力するように指令し、前記前輪モーターに前記バッテリーの充電のための発電を指令し、前記前輪モーターはエンジン出力パワーを用いて前記バッテリーの充電のための発電を遂行することを特徴とする。

前記制御部は、エンジンを駆動して走行しているうちに前記変速機で変速を遂行しない場合、運転者要求パワーからエンジン出力パワーを差し引いて残ったパワーを前輪モーターに出力するように指令することを特徴とする。

前記制御部は、前記運転者要求パワーがエンジン出力パワー未満であれば、前記前輪モーターに前記バッテリーの充電のための発電を指令し、前記前輪モーターは運転者要求パワーからエンジン出力パワーを差し引いて残ったパワーを用いて前記バッテリーの充電のための発電を遂行することを特徴とする。

前記制御部は、前記運転者要求パワーがエンジン出力パワーを超えれば、前記運転者要求パワーからエンジン出力パワーを差し引いて残ったパワーを前記前輪モーターに出力するように指令することを特徴とする。

前記制御部は、前輪モーターの動力のみ使用して走行しているうちに変速機で変速が始まれば、運転者要求パワーのうち後輪モーターが出力することができるパワーを後輪モーターに出力するように指令し、運転者要求パワーから後輪モーター出力パワーを差し引いて残ったパワーを前輪モーターに出力するように指令することを特徴とする。

前記制御部は、変速時に後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、前記後輪モーターに運転者要求パワーを出力するように指令することを特徴とする。

前記制御部は、変速時に後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、前記前輪モーターに‘０’パワーを出力するように指令することを特徴とする。

前記制御部は、変速時に後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー未満であれば、前記後輪モーターに出力可能な最大パワーを出力するように指令し、前記運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーを差し引いたパワーを前輪モーターに出力するように指令することを特徴とする。

前記制御部は、前輪モーター最大パワーと後輪モーター最大パワーの和が運転者要求パワー以上であり、前記後輪モーター最大パワーと減速機の作動効率を掛けた値が前記前輪モーター最大パワーと変速機の作動効率を掛けた値より小さければ、走行中に前記前輪モーターのみ単独で駆動させることを特徴とする。

本発明による他の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置は、エンジン、及び前記エンジンの動力を変速して前輪ホイールに出力する変速機を含む前輪用パワートレインと、後輪モーター、及び前記後輪モーターの動力を減速して後輪ホイールに出力する減速機を含む後輪用パワートレインと、前記エンジンを駆動して走行しているうちに前記変速機で変速が始まれば、運転者要求パワーのうち後輪モーターが出力することができるパワーを後輪モーターに出力するように指令し、運転者要求パワーから後輪モーター出力パワーを差し引いたパワーをエンジンに出力するように指令する制御部と、を含むことを特徴とする。

前記制御部は、変速時に後輪モーターが出力することができる最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、前記後輪モーターに運転者要求パワーを出力するように指令し、前記エンジンを停止させることを特徴とする。

前記制御部は、変速時に後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー未満であれば、前記後輪モーターに最大パワーを出力するように指令し、前記エンジンに運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーを差し引いて残ったパワーを出力するように指令することを特徴とする。

本発明によれば、変速時に動力伝達経路で発生するエネルギー損失を最小化することができ、それによる燃費向上が可能であり、また変速中にトルクインターベンションによる変速ショックの大部分を除去し、それによる商品性改善が可能である。

四輪駆動電動化車両の動力伝達系統を一例として示す図である。本発明による四輪駆動電動化車両の駆動制御のための構成を示す図である。本発明による四輪駆動電動化車両の前輪モーター駆動時の動力伝達経路を示す図である。本発明による四輪駆動電動化車両の前輪モーター駆動中変速時の動力伝達経路を示す図である。本発明による四輪駆動電動化車両のエンジンオンモードでの走行時の動力伝達経路を示す図である。本発明による四輪駆動電動化車両のエンジンオンモードでの走行中変速時の動力伝達経路を示す図である。本発明による四輪駆動電動化車両の変速時の駆動制御過程を示すフローチャートである。本発明による四輪駆動電動化車両の変速時の駆動制御過程を示すフローチャートである。四輪駆動電動化車両用動力伝達系統の他の例を示す図である。四輪駆動電動化車両用動力伝達系統の他の例を示す図である。

以下、本発明を添付図面に基づいて説明する。添付図面に示す事項は本発明の実施例を容易に説明するために図式化したものである。添付図面で、図１はエンジン及び前輪モーターを含む前輪用パワートレインと後輪モーターを含む後輪用パワートレインとが組み合わせられた四輪駆動（Ｅ－４ＷＤ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ－４ＷｈｅｅｌＤｒｉｖｅ）電動化車両の動力伝達系統を示す図、図２は本発明による四輪駆動電動化車両の変速時の駆動制御のための構成を示す図である。図１に示すように、前輪用パワートレイン１００は、エンジン１１０と、前輪モーター１２０と、変速機１３０と、エンジンクラッチ１４０とを含む。エンジン１１０及び前輪モーター１２０は車両の走行のための動力を出力する。変速機１３０は前輪モーター１２０の後端（出力端）に連結され、エンジン１１０及び前輪モーター１２０の動力を変速して前輪ホイール１５０に出力することができる。エンジンクラッチ１４０はエンジン１１０と前輪モーター１２０との間に配置され、接続作動するか又は解除作動する。
より詳細には、エンジンクラッチ１４０の接合作動の際、エンジン動力が変速機１３０に伝達され、エンジンクラッチ１４０の解除作動の際、エンジン動力が断絶されて変速機１３０に伝達されない。

変速機１３０は、エンジン１１０及び前輪モーター１２０で発生する動力を変速ギア段によって変速して前輪ホイール１５０に伝達することができる。例えば、変速機１３０としては、自動変速機（ＡＴ、ＡｕｔｏＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）又はダブルクラッチ変速機（ＤＣＴ、ＤｕａｌＣｌｕｔｃｈＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が採択される。そして、図面符号１７０は、エンジン１１０のクランクプーリーと連結されてエンジン始動及び発電を行う始動発電機（ＨＳＧ：ＨｙｂｒｉｄＳｔａｒｔｅｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ）１７０である。前輪モーター１２０及び始動発電機１７０はバッテリー１６０と電気的に連結される。バッテリー１６０は前輪モーター１２０と始動発電機１７０に充放電可能に連結される。より詳細に説明すると、バッテリー１６０は前輪モーター１２０と始動発電機１７０に放電するか前輪モーター１２０と始動発電機１７０によって充電可能である。後輪用パワートレイン２００は、バッテリー１６０と充放電可能に連結される後輪モーター２１０と、後輪モーター２１０の動力を減速して後輪ホイール２３０に出力する減速機２２０とを含んでなる。後輪モーター２１０は車両の走行のための動力を出力するように駆動される。

本発明では、前輪用パワートレイン１００と後輪用パワートレイン２００が組み合わせられた四輪駆動電動化車両の走行中に変速機１３０の変速が行われる場合、車両駆動を担当するエンジン１１０とモーター１２０、２１０の出力パワーを制御して変速損失を最小化することができる。具体的には、変速機１３０が連結されている前輪モーター１２０及び／又はエンジン１１０を使って走行しているうちに変速が始まる場合、変速機１３０が連結されていない後輪モーター２１０の動力を最大に使うことにより、変速中に動力伝達系統で発生するエネルギー損失を最小化して燃費向上を図るようにする。四輪駆動電動化車両の変速時のエンジン１１０とモーター１２０、２１０などの制御主体である制御部１０としては、図２に示すように、上位制御器１１と、上位制御器１１の指令を受けてエンジン１１０の全般的な作動を制御するエンジン制御器１２と、上位制御器１１の指令を受けて前輪モーター１２０と後輪モーター２１０の全般的な駆動を制御するモーター制御器１３などを使うことができる。

また、上位制御器１１は、変速機制御器１４に指令を下すか変速機制御器１４から変速フェーズ（ｐｈａｓｅ）などの情報を受信することができる。変速機制御器１４は、上位制御器１１の指令を受けて変速機１３０の作動を制御することができる。四輪駆動電動化車両は、前輪モーター１２０及び／又は後輪モーター２１０の動力のみ用いて走行するＥＶ（ｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ）モードと、エンジン１１０の動力を用いて走行するエンジンオンモードなどの走行モードとを提供することができる。ここで、ＥＶモードは、前輪モーター１２０の動力のみ用いて走行する前輪モーター駆動モードを含む。そして、エンジンオンモードは、エンジン１１０の動力のみ用いて走行するエンジン単独駆動モードと、エンジン１１０を主動力源として使いながら前輪モーター１２０及び／又は後輪モーター２１０を補助動力源として使用するＨＥＶ（ｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ）モードとを含む。本発明では、前記のような走行モードで変速機１３０が装着されている前輪用パワートレイン１００の動力を使って走行しているうちに変速が始まる場合、動力伝達経路で発生するエネルギー損失を低減することができる。言い換えれば、前輪モーター駆動モードとエンジンオンモードで走行しているうちに変速が始まれば、後輪モーター２１０の動力を最大に使って変速損失を最小化することができる。

図３及び図４は前輪モーター駆動モードでの走行時の動力伝達経路を示す図である。具体的に、図３は本発明による四輪駆動電動化車両の変速前の動力伝達経路を示す図、図４は本発明による四輪駆動電動化車両の変速時の動力伝達経路を示す図である。前輪モーター１２０を使って走行する場合、図３に示すように、前輪モーター１２０の動力は変速機１３０を介して前輪ホイール１５０に伝達され、前輪モーター１２０はバッテリー１６０の電力によって駆動される。運転者の加速ペダル踏量（すなわち、加速ペダルストローク）によって可変する運転者要求パワーが前輪モーター最大パワーと後輪モーター最大パワーを合算したパワーより小さい場合、ＥＶモードで走行するために前輪モーター１２０及び／又は後輪モーター２１０が駆動されることができる。前輪モーター最大パワーは前輪モーター１２０が出力することができる最大パワーであり、後輪モーター最大パワーは後輪モーター２１０が出力することができる最大パワーである。そして、ＥＶモードで走行するとき、前輪モーター１２０又は後輪モーター２１０を単独で駆動させるか否かは動力伝達効率に基づいて判断することができる。すなわち、前輪モーター１２０と後輪モーター２１０の動力伝達効率に基づいて前輪モーター１２０と後輪モーター２１０のいずれか一つのモーターを選択して単独で駆動することができる。

前輪モーター１２０の動力伝達効率は、前輪モーター１２０の動力が変速機１３０を介して前輪ホイール１５０に出力されるときの動力伝達効率であり、変速機１３０の作動効率によって決定されることができる。後輪モーター２１０の動力伝達効率は、後輪モーター２１０の動力が減速機２２０を介して後輪ホイール２３０に出力されるときの動力伝達効率であり、減速機２２０の作動効率によって決定される。よって、前輪モーター１２０の最大パワーと変速機１３０の作動効率を掛けて算出した第１値（Ａ）と、後輪モーター２１０の最大パワーと減速機２２０の作動効率を掛けて算出した第２値（Ｂ）とを比較し、第１値（Ａ）が第２値（Ｂ）より大きい場合、ＥＶモードで走行するとき、前輪モーター１２０を単独で駆動させることが動力伝達効率の面で好ましい。また、第１値（Ａ）が第２値（Ｂ）より大きい場合、前輪用パワートレイン１００の動力伝達効率が増大し、前輪モーター１２０の単独駆動で運転者要求パワーを満たすことができる。すなわち、第１値（Ａ）が第２値（Ｂ）より大きい場合、前輪モーター最大パワー値が運転者要求パワー以上となることができる。したがって、制御部１０は、“前輪モーター最大パワー＋後輪モーター最大パワー≧運転者要求パワー”であり、かつ“後輪モーター最大パワー×減速機作動効率＜前輪モーター最大パワー×変速機作動効率”であれば、車両駆動源の中で前輪モーター１２０を単独で駆動させる。

例えば、上位制御器１１は、前輪モーター最大パワーと後輪モーター最大パワーを合わせたパワー値（前輪モーター最大パワー＋後輪モーター最大パワー）が運転者要求パワー以上であると判断し、前輪モーター最大パワーと変速機作動効率を掛けた値（前輪モーター最大パワー×変速機作動効率）が後輪モーター最大パワーと減速機作動効率を掛けた値（後輪モーター最大パワー×減速機作動効率）より大きいと判定すれば、モーター制御器１３に前輪モーター１２０の単独駆動を要請することができ、モーター制御器１３は前輪モーター１２０を単独で駆動させることができる。制御部１０は、エンジン１１０、前輪モーター１２０及び後輪モーター２１０の中で前輪モーター１２０のみ使用して走行しているうちに変速機１３０の変速が始まれば、運転者要求パワーのうち後輪モーター２１０が出力することができるだけのパワーを後輪モーター２１０に出力するように指令する。ここで、後輪モーター２１０は後輪モーター最大パワー以下のパワーを出力するように要請される。変速機１３０の変速開始可否は、変速フェーズに基づいて判断することができる。制御部１０は、前輪モーター１２０の単独駆動によって走行しているうち変速機１３０の変速フェーズが所定の第１フェーズ（α）以上であれば、変速機１３０の変速が始まったと判断することができる。

例えば、上位制御器１１は、変速機制御器１４から受けた変速フェーズ値が第１フェーズ（α）以上であれば、変速機１３０で変速が始まったと判断することができる。第１フェーズ（α）は一般的に使われる‘１’値に設定されることができるが、変速時の前輪モーター１２０のトルク低減速度によって‘１’以外の値に設定されることができる。例えば、変速時の前輪モーター１２０のトルクを相対的に早く低減させることができる場合、第１フェーズ（α）は‘１’以外の値に設定できる。制御部１０は、変速機１３０の変速フェーズ情報に基づいて変速が始まったと判断すれば、後輪モーター最大パワーと運転者要求パワーを比較する。後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、後輪モーター２１０が運転者要求パワーを満たすパワーを出力することができるので、後輪モーター２１０は運転者要求パワーを出力するように制御される。すなわち、後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、後輪モーター２１０には運転者要求パワーと同じ値のパワーを出力するように要請する指令が伝達され、前輪モーター１２０には‘０’パワーを出力するように要請する指令が伝達される。

そして、後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー未満であれば、後輪モーター２１０が運転者要求パワーを全部出力することはできないので、後輪モーター２１０は最大パワーを出力するように制御され、前輪モーター１２０は運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーを差し引いたパワー（運転者要求パワー－後輪モーター最大パワー）を出力するように制御される。すなわち、後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー未満であれば、制御部１０により、後輪モーター２１０は後輪モーター最大パワーを出力するように制御され、前輪モーター１２０は運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーを差し引いただけのパワーを出力するように制御される。これにより、図４に示すように、後輪モーター最大パワーが減速機２２０を介して後輪ホイール２３０側に出力され、前輪モーター出力パワーが変速機１３０を介して前輪ホイール１５０側に出力される。このように、変速を遂行するとき、前輪モーター出力パワーを‘０’に制御するか又は前輪モーター出力パワーを変速前より減少させたパワー値に制御することにより、変速損失を最小化することができる。

図５及び図６はエンジンオンモードでの走行時の動力伝達経路を示す図である。具体的に、図５は本発明による四輪駆動電動化車両の変速前の動力伝達経路を示す図、図６は本発明による四輪駆動電動化車両の変速時の動力伝達経路を示す図である。制御部１０は、運転者要求パワーが前輪モーター最大パワーと後輪モーター最大パワーを合わせたパワー値（前輪モーター最大パワー＋後輪モーター最大パワー）より大きければ、運転者要求パワーを満たすためにエンジン１１０を駆動させる。例えば、上位制御器１１は、運転者要求パワーが前輪モーター最大パワーと後輪モーター最大パワーの和より大きければ、エンジン制御器１２にエンジン１１０の駆動を要請し、エンジン制御器１２は、前もって決まった最適運転点（ＯｐｔｉｍａｌＯｐｅｒａｔｉｎｇＬｉｎｅ、ＯＯＬ）の条件によってエンジン１１０を駆動させる。エンジン１１０は最適運転点の条件によって決定されるパワーを指令に従って出力し、前輪モーター１２０は運転者要求パワーからエンジン１１０が出力するパワー（すなわち、エンジン出力パワー）を差し引いて残ったパワー（運転者要求パワー－エンジン出力パワー）の出力を要請される。ここで、前輪モーター１２０に要請するパワーが正（＋）の値であれば、前輪モーター１２０はバッテリー１６０を放電させながら駆動されて前輪ホイール１５０に動力を出力し、前輪モーター１２０に要請するパワーが負（－）の値であれば、前輪モーター１２０は発電モードで作動してバッテリー１６０を充電させる。

最適運転点は燃費向上のための値として予め設定されてエンジン制御器１２に記憶できる。例えば、エンジン回転速度（ＲＰＭ）によってエンジン効率が最大になる最適のエンジントルクを決定するように構成された運転点マップがエンジン制御器１２に記憶できる。エンジン制御器１２は、上位制御器１１の指令に従って運転点マップを介して決定される最適運転点（すなわち、最適のトルク値）でエンジン１１０の駆動を制御することができる。図５に示すように、エンジン１１０の動力を使うエンジンオンモードで走行する場合、エンジン１１０の動力が変速機１３０を介して前輪ホイール１５０に伝達される。
制御部１０は、エンジン１１０の動力又はエンジン１１０及び前輪モーター１２０の動力を使ってエンジンオンモードで走行しているうちに変速機１３０の変速が始まるか、又は、図５のように、エンジン１１０、前輪モーター１２０及び後輪モーター２１０の動力を使ってエンジンオンモードで走行しているうちに変速機１３０の変速が始まれば、運転者要求パワーのうち後輪モーター２１０が出力することができるだけのパワーを後輪モーター２１０に出力するように指令し、エンジンパワーでバッテリー１６０を充電させ、変速機１３０に入力されるトルクを最小化させる。前述したように、変速機１３０の変速開始可否は、変速フェーズに基づいて判断することができる。制御部１０は、エンジンオンモードで走行しているうちに変速機１３０の変速フェーズが所定の第２フェーズ（β）以上であれば、変速機１３０の変速が始まったと判断することができる。

例えば、上位制御器１１は、変速機制御器１４から受けた変速フェーズ値が第２フェーズ（β）以上であれば、変速機１３０で変速が始まったと判断することができる。第２フェーズ（β）は一般的に使われる‘１’値に設定できるが、変速時のエンジン１１０のトルク低減速度によって‘１’以外の値に設定できる。例えば、変速時のエンジン１１０のトルクを相対的に早く低減させることができる場合、第２フェーズ（β）は‘１’以外の値が適用できる。制御部１０は、エンジンオンモードで走行しているうちに変速機１３０の変速が始まれば、後輪モーター最大パワーと運転者要求パワーを比較した結果による所定の動力を出力するように後輪モーター２１０に要請する。具体的に、制御部１０は、後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、後輪モーター２１０に運転者要求パワーを要請して後輪モーター２１０が運転者要求パワーだけのパワーを出力するように制御し、後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー未満であれば、後輪モーター２１０に最大パワーを要請して後輪モーター２１０が最大パワーを出力するように制御する。後輪モーター２１０に運転者要求パワーが要請されるとき、エンジン１１０は最適運転点の条件によって決定される最適のパワーを出力するように指令を受け、前輪モーター１２０は運転者要求パワーから後輪モーター出力パワーとエンジン出力パワーを差し引いたパワー（運転者要求パワー－後輪モーター出力パワー－エンジン出力パワー）を出力するように指令される。

ここで、後輪モーター出力パワーは運転者要求パワーと同じ値のパワー（後輪モーター出力パワー＝運転者要求パワー）であるため、前輪モーター１２０にはマイナス（－）値のエンジン出力パワーと同じパワーを出力することが要請され、よって前輪モーター１２０はエンジン出力パワーを用いてバッテリー１６０を充電させる。言い換えれば、前輪モーター１２０はエンジン出力パワーによって発電機として作動してバッテリー１６０を充電させる。例えば、上位制御器１１は、後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、後輪モーター２１０に運転者要求パワーを出力するように要請することと、前輪モーター１２０にマイナス（－）値のエンジン出力パワーを出力するように要請することとをモーター制御器１３に指令する。すると、モーター制御器１３は後輪モーター２１０に運転者要求パワーを出力するように指令し、前輪モーター１２０にエンジン出力パワーを用いてバッテリー１６０の充電のための発電を遂行するように指令する。これにより、後輪モーター２１０が運転者要求パワーを全部出力するとき、エンジン１１０が出力するパワー（すなわち、エンジン出力パワー）は前輪ホイール１５０に出力されずに前輪モーター１２０に印加され、前輪モーター１２０はエンジン出力パワーを用いてバッテリー１６０を充電させる。また、後輪モーター出力パワーは減速機２２０を介して後輪ホイール２３０に伝達される。

また、変速が始まって後輪モーター２１０が最大パワーを要請される場合、エンジン１１０は運転点マップによって決定される出力パワーを要請され、前輪モーター１２０は運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーとエンジン出力パワーを差し引いたパワー（運転者要求パワー－後輪モーター最大パワー－エンジン出力パワー）を要請される。変速時に後輪モーター２１０が運転者要求パワーを全部出力することはできない場合、後輪モーター２１０が出力できないパワー（すなわち、運転者要求パワーに対する後輪モーター最大パワーの不足分）をエンジン出力パワーで満たすようになる。すなわち、後輪モーター最大パワーが運転者要求パワーより小さい場合、エンジン出力パワーの少なくとも一部が変速機１３０を介して前輪ホイール１５０に伝達される。ここで、前輪ホイール１５０に伝達されるパワーは運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーを差し引いたパワー（運転者要求パワー－後輪モーター最大パワー）と決定される。これにより、前輪ホイール１５０に伝達されるパワー（以下、‘前輪伝達パワー’という）からエンジン出力パワーを差し引いたパワー（前輪伝達パワー－エンジン出力パワー）が前輪モーター１２０に要請される。前輪伝達パワーからエンジン出力パワーを差し引いたパワーがマイナス（－）値の場合、すなわち後輪モーター最大パワーとエンジン出力パワーの和が運転者要求パワーより大きい場合、前輪モーター１２０はエンジン出力パワーから前輪伝達パワーを差し引いたパワー（エンジン出力パワー－前輪伝達パワー）を用いてバッテリー１６０を充電させる。

より詳細に説明すると、変速機１３０で変速を遂行するとき、後輪モーター２１０とエンジン１１０に要請するパワーの和（後輪モーター最大パワー＋エンジン出力パワー）が運転者要求パワーより大きい場合、制御部１０は、前輪モーター１２０にバッテリー１６０の充電のための発電を指令する。ここで、前輪モーター１２０は運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーとエンジン出力パワーを差し引いたパワー（運転者要求パワー－後輪モーター最大パワー－エンジン出力パワー）を用いてバッテリー１６０の充電のための発電動作を遂行する。例えば、上位制御器１１は、後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー未満であれば、後輪モーター２１０に最大パワーを出力するように要請することと、前輪モーター１２０に前輪伝達パワーからエンジン出力パワーを差し引いたパワー（前輪伝達パワー－エンジン出力パワー）を出力するように要請することとをモーター制御器１３に指令し、モーター制御器１３は、後輪モーター２１０に最大パワーを出力するように指令し、前輪モーター１２０にエンジン出力パワーから前輪伝達パワーを差し引いたパワー（エンジン出力パワー－前輪伝達パワー）だけバッテリー１６０を充電させるように指令する。
これにより、図６に示すように、後輪モーター２１０が最大パワーを出力するとき、エンジン１１０が出力するパワーの一部（すなわち、前輪伝達パワー）は前輪ホイール１５０に伝達され、残りのパワー（エンジン出力パワー－前輪伝達パワー）は前輪モーター１２０によってバッテリー１６０の充電に使われる。ここで、後輪モーター最大パワーは減速機２２０を介して後輪ホイール２３０に出力される。

このように、エンジンオンモードで走行しているうちに変速機１３０の変速動作が始まれば、後輪モーター２１０ができるだけ多くの走行動力を出力し、後輪モーター２１０がエンジン１１０より多くの走行動力を出力することもできる。以下に、図７ａ及び図７ｂに基づいて本発明による四輪駆動電動化車両の変速時の駆動制御方法を説明する。図７ａ及び図７ｂは本発明による四輪駆動電動化車両の変速時の駆動制御方法を示すフローチャートであるが、本発明の変速時の駆動制御方法が図７ａ及び図７ｂに示す手順に必ずしも限定されるものではない。図７ａを参照すると、まず運転者要求パワーを前輪モーター最大パワーと後輪モーター最大パワーを合算したパワー（前輪モーター最大パワー＋後輪モーター最大パワー）と比較する（Ｓ１００）。運転者要求パワーが前輪モーター最大パワーと後輪モーター最大パワーを合わせたパワーより大きければ、エンジン１１０を駆動させる（Ｓ２１０）。そして、運転者要求パワーが前輪モーター最大パワーと後輪モーター最大パワーを合わせたパワー以下であれば、前輪モーター最大パワーと変速機作動効率を掛けた第１値（前輪モーター最大パワー×変速機作動効率）と、後輪モーター最大パワーと減速機作動効率を掛けた第２値（後輪モーター最大パワー×減速機作動効率）とを比較する（Ｓ１１０）。

第１値が第２値より大きければ、車両の駆動源の中で前輪モーター１２０を単独で駆動させてＥＶモードで走行する（Ｓ１２０）。前輪モーター１２０の単独駆動中に変速機１３０で変速が始まるかを判断する（Ｓ１３０）。変速機１３０の変速が始まれば、後輪モーター最大パワーを運転者要求パワーと比較する（Ｓ１４０）。後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、変速が完了するまで後輪モーター２１０に運転者要求パワーと同じ値のパワーを出力するように指令し（Ｓ１５０）、前輪モーター１２０に‘０’パワーを出力するように指令して変速損失を最小化する。後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー未満であれば、変速が完了するまで後輪モーター２１０に最大パワーを出力するように指令し、前輪モーター１２０に運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーを差し引いたパワー（運転者要求パワー－後輪モーター最大パワー）を出力するように指令し（Ｓ１６０）、変速機１３０で発生するエネルギー損失を低減するようにする。変速機１３０での変速が完了すれば、車両駆動モードを再び前輪モーター駆動モードに転換し（Ｓ１７０）、運転者要求パワーと前輪モーター最大パワーを比較する（Ｓ１８０）。運転者要求パワーが前輪モーター最大パワー以下であれば前輪モーター駆動モードを維持し、運転者要求パワーが前輪モーター最大パワーより大きければ後輪モーター２１０を駆動させる（Ｓ１９０）。

後輪モーター２１０の駆動が始まれば、運転者要求パワーを前輪モーター最大パワーと後輪モーター最大パワーを合わせたパワーと比較し（Ｓ２００）、運転者要求パワーが前輪モーター最大パワーと後輪モーター最大パワーの和より大きければ、モーター１２０、２１０駆動のみでは運転者要求パワーを満たすことができないので、エンジン１１０を駆動させる（Ｓ２１０）。図７ｂを参照すると、エンジン１１０は最適運転点制御によってエンジン効率を最大化することができるパワーを出力するように駆動される（Ｓ２２０）。エンジン１１０が駆動されれば、変速機１３０で変速が始まるかを判断し（Ｓ２３０）、変速が始まらなかった場合、運転者要求パワーと最適運転点制御によるエンジン出力パワーを比較する（Ｓ２４０）。変速が始まらなかった場合、運転者要求パワーからエンジン出力パワーを差し引いたパワーを前輪モーター１２０に出力するように指令する。よって、運転者要求パワーがエンジン出力パワーより小さければ、前輪モーター１２０は制御部１０の指令に従って前輪モーター１２０と電気的に連結されているバッテリー１６０を充電させる（Ｓ２５０）。ここで、前輪モーター１２０はエンジン出力パワーから運転者要求パワーを差し引いたパワーを用いて発電を遂行する。そして、運転者要求パワーがエンジン出力パワーより大きければ、前輪モーター１２０は制御部１０の指令に従って運転者要求パワーからエンジン出力パワーを差し引いただけのパワーを出力する。ここで、前輪モーター１２０はバッテリー１６０の電力を用いて駆動され、前輪モーター出力パワーは変速機１３０を介して前輪ホイール１５０に伝達される。

Ｓ２３０段階での比較結果、変速機１３０で変速が始まったと判断すれば、後輪モーター最大パワーを運転者要求パワーと比較する（Ｓ２６０）。後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、後輪モーター２１０が運転者要求パワーを出力することができるので、後輪モーター２１０に運転者要求パワーを出力するように指令し、前輪モーター１２０に運転者要求パワーから後輪モーター出力パワーとエンジン出力パワーを差し引いたパワーを出力するように指令する（Ｓ２７０）。ここで、後輪モーター出力パワーは運転者要求パワーと同じパワー値を有するので、前輪モーター１２０はエンジン出力パワーを用いてバッテリー１６０を充電させる。変速機１３０で変速が完了するまで、後輪モーター２１０は運転者要求パワーを出力し、前輪モーター１２０はエンジン出力パワーを用いてバッテリー１６０を充電させる。そして、後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー未満であれば、後輪モーター２１０が運転者要求パワーを完全に出力することができないので、後輪モーター２１０に最大パワーを出力するように要請し、エンジン出力パワーの少なくとも一部を前輪ホイール１５０に送り出す（Ｓ２８０）。ここで、前輪ホイール１５０に伝達されるエンジンパワー（すなわち、前輪伝達パワー）は運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーを差し引いたパワー（運転者要求パワー－後輪モーター最大パワー）と決定される。

そして、ここで運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーとエンジン出力パワーを差し引いたパワー（運転者要求パワー－後輪モーター最大パワー－エンジン出力パワー）を前輪モーター１２０に出力するように要請する（Ｓ２８０）。よって、前輪モーター１２０はエンジン出力パワーから前輪ホイール１５０に伝達される前輪伝達パワーを差し引いたパワー（エンジン出力パワー－前輪伝達パワー）をバッテリー充電に使う。例えば、モーター制御器１３は、上位制御器１１の指令に従って前輪モーター１２０のバッテリー充電動作を制御することができる。ここで、前輪モーター１２０がバッテリー充電に使用するエンジンパワーを制御して、エンジン出力パワーの少なくとも一部が前輪ホイール１５０に伝達されるようにすることができる。変速機１３０で変速が完了するまで、後輪モーター２１０は最大パワーを出力し、前輪モーター１２０はエンジン出力パワーから前輪伝達パワーを差し引いたパワー（エンジン出力パワー－前輪伝達パワー）を用いてバッテリー１６０を充電させる。一方、図８及び図９は四輪駆動電動化車両用動力伝達系統の他の例を示す図である。図８に示す矢印はエンジンオンモードでの走行中に変速が始まる前の動力伝達経路を示し、図９に示す矢印は変速中の動力伝達経路を示す。図８を参照すると、四輪駆動電動化車両は、エンジン１１１を含む前輪用パワートレイン１０１と、後輪モーター２１１を含む後輪用パワートレイン２０１とが組み合わせられた動力伝達系統を備えることができる。

具体的に、前輪用パワートレイン１０１は、エンジン１１１と、エンジン１１１の動力を変速して前輪ホイール１５１に出力する変速機１３１とを含が、前輪モーターは含んでいない。後輪用パワートレイン２０１は、後輪モーター２１１と、後輪モーター２１１の動力を減速して後輪ホイール２３１に出力する減速機２２１とを含む。前記のような前輪用パワートレイン１０１及び後輪用パワートレイン２０１を備える車両の場合にも、走行中に変速が発生するとき、後輪モーター２１１に動力を最大に出力するように指令して変速損失を最小化することができる。すなわち、変速機１３１が連結されているエンジン１１１を使って走行しているうちに変速が始まる場合、変速機１３１が連結されていない後輪モーター２１１を介して走行駆動力を最大に発生することにより、変速中に動力伝達系統で発生するエネルギー損失を低減して燃費向上を図ることができる。図８に示すように、前輪用パワートレイン１０１が前輪モーターを含んでいない場合、前輪モーターを用いたバッテリー充電ができないが、変速機１３１を介して前輪ホイール１５１に伝達されるエンジンパワーを減少させることによって変速損失を低減することができる。車両は、変速機１３１で変速が遂行されない場合、運転者の加速ペダル踏量によって変動される運転者要求パワーを基準に、エンジン１１１に運転者要求パワーが要請されるか、又はエンジン１１１にエンジン最適運転点によって決定されるパワーが要請されることができる。

ここで、エンジン１１１が運転者要求パワーを全部出力することができなければ、後輪モーター２１１に運転者要求パワーからエンジン出力パワーを差し引いただけのパワー（運転者要求パワー－エンジン出力パワー）が要請できる。このように、エンジン１１１の動力又はエンジン１１１と後輪モーター２１１の動力を用いて走行しているうちに、すなわちエンジンオンモードで走行しているうちに変速機１３１で変速が始まれば、制御部１０は、後輪モーター最大パワーを運転者要求パワーと比較し、その比較結果によって後輪モーター２１１が出力することができるパワーを後輪モーター２１１に要請する。後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、後輪モーター２１１が運転者要求パワーだけのパワーを全部出力することができるので、制御部１０は、図９に示すように、後輪モーター２１１に運転者要求パワーを出力するように指令し、エンジン１１１に‘０’パワーを出力するように要請してエンジン１１１を停止させる。そして、後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー未満であれば、後輪モーター２１１が運転者要求パワーを全部出力することはできないので、制御部１０は後輪モーター２１１に最大パワーを出力するように指令し、エンジン１１１に運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーを差し引いたパワー（運転者要求パワー－後輪モーター最大パワー）を出力するように指令する。このように、変速時に変速機１３１を介して前輪ホイール１５１に伝達されるパワーを最小化することにより、変速中に動力伝達系統で発生するエネルギー損失を低減することができる。

以上で本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲での全ての変更を含む。

１０制御部
１１上位制御器
１２エンジン制御器
１３モーター制御器
１４変速機制御器
１００、１０１前輪用パワートレイン
１１０、１１１エンジン
１２０前輪モーター
１３０、１３１変速機
１４０エンジンクラッチ
１５０、１５１前輪ホイール
１６０、１６１バッテリー
１７０、１７１始動発電機
２００、２０１後輪用パワートレイン
２１０、２１１後輪モーター
２２０、２２１減速機
２３０、２３１後輪ホイール

Claims

エンジン、前輪モーター、及び前記エンジン及び前輪モーターの動力を変速して前輪ホイールに出力する変速機を含む前輪用パワートレインと、
後輪モーター、及び前記後輪モーターの動力を減速して後輪ホイールに出力する減速機を含む後輪用パワートレインと、
前記エンジンを駆動して走行しているうちに前記変速機で変速が始まれば、運転者要求パワーのうち後輪モーターが出力することができるパワーを後輪モーターに出力するように指令し、運転者要求パワーから前記後輪モーターに指令した出力パワーと前記エンジンの出力パワーを差し引いて残ったパワーを前輪モーターに出力するように指令する制御部と、
を含むことを特徴とする四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、前記前輪モーターが出力することができる最大パワーと前記後輪モーターが出力することができる最大パワーを合わせたパワーが運転者要求パワーより小さいとき、前記エンジンを駆動させ、前記エンジンに運転点マップによって決定されるパワーを出力するように指令することを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、変速時に運転者要求パワーを後輪モーターが出力することができる最大パワーより大きければ、前記後輪モーターに最大パワーを出力するように指令し、
前記エンジンが出力するエンジン出力パワーは運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーを差し引いたパワーだけ前輪ホイールに出力されることを特徴とする請求項２に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記前輪モーター及び前記後輪モーターに充放電可能に連結されるバッテリーを含み、
前記制御部は、変速時に前記後輪モーター最大パワーとエンジン出力パワーの和が運転者要求パワーより大きければ、前記前輪モーターに前記バッテリーの充電のための発電を指令し、
前記前輪モーターは、運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーとエンジン出力パワーを差し引いて残ったパワーを用いて前記バッテリーの充電のための発電を遂行することを特徴とする請求項３に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、変速時に運転者要求パワーが後輪モーター最大パワー以下であれば、前記後輪モーターに運転者要求パワーを出力するように指令し、前記前輪モーターに前記バッテリーの充電のための発電を指令し、
前記前輪モーターは、エンジン出力パワーを用いて前記バッテリーの充電のための発電を遂行することを特徴とする請求項４に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、エンジンを駆動して走行しているうちに前記変速機で変速を遂行しない場合、運転者要求パワーからエンジン出力パワーを差し引いて残ったパワーを前輪モーターに出力するように指令することを特徴とする請求項４に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、前記運転者要求パワーがエンジン出力パワー未満であれば、前記前輪モーターに前記バッテリーの充電のための発電を指令し、前記前輪モーターは、運転者要求パワーからエンジン出力パワーを差し引いて残ったパワーを用いて前記バッテリーの充電のための発電を遂行することを特徴とする請求項６に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、前記運転者要求パワーがエンジン出力パワーを超えれば、前記運転者要求パワーからエンジン出力パワーを差し引いて残ったパワーを前記前輪モーターに出力するように指令することを特徴とする請求項６に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、前輪モーターの動力のみ使用して走行しているうちに変速機で変速が始まれば、運転者要求パワーのうち後輪モーターが出力することができるパワーを後輪モーターに出力するように指令し、運転者要求パワーから後輪モーター出力パワーを差し引いたパワーを前輪モーターに出力するように指令することを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、変速時に後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、前記後輪モーターに運転者要求パワーを出力するように指令することを特徴とする請求項９に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、変速時に後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、前記前輪モーターに‘０’パワーを出力するように指令することを特徴とする請求項１０に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、変速時に後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー未満であれば、前記後輪モーターに出力可能な最大パワーを出力するように指令し、前記運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーを差し引いたパワーを前輪モーターに出力するように指令することを特徴とする請求項１０に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、前輪モーター最大パワーと後輪モーター最大パワーの和が運転者要求パワー以上であり、前記後輪モーター最大パワーと減速機の作動効率を掛けた値が前記前輪モーター最大パワーと変速機の作動効率を掛けた値より小さければ、走行中に前記前輪モーターのみ単独で駆動させることを特徴とする請求項９に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
エンジン、及び前記エンジンの動力を変速して前輪ホイールに出力する変速機を含む前輪用パワートレインと、
後輪モーター、及び前記後輪モーターの動力を減速して後輪ホイールに出力する減速機を含む後輪用パワートレインと、
前記エンジンを駆動して走行しているうちに前記変速機で変速が始まれば、運転者要求パワーのうち後輪モーターが出力することができるパワーを後輪モーターに出力するように指令し、運転者要求パワーから後輪モーター出力パワーを差し引いたパワーをエンジンに出力するように指令する制御部と、
を含むことを特徴とする四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、変速時に後輪モーターが出力することができる最大パワーが運転者要求パワー以上であれば、前記後輪モーターに運転者要求パワーを出力するように指令し、前記エンジンを停止させることを特徴とする請求項１４に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。
前記制御部は、変速時に後輪モーター最大パワーが運転者要求パワー未満であれば、前記後輪モーターに最大パワーを出力するように指令し、前記エンジンに運転者要求パワーから後輪モーター最大パワーを差し引いて残ったパワーを出力するように指令することを特徴とする請求項１５に記載の四輪駆動電動化車両の駆動制御装置。