JP4216145B2 - ハイブリット車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンまたは走行用モータの少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両に関する。

従来、エンジンまたは走行用モータの少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両では、例えば、原動機の出力軸と駆動軸とを対ロータ電動機で接続したハイブリッド式の動力出力装置を構成すると共に、クラッチにより、該電動機を出力軸及び駆動軸へ選択的に接続可能に設けたものがある。この車両では、電動機の接続先を出力軸から駆動軸に切り換える場合、電動機に切り替え開始時の回転数と駆動軸の回転数の偏差に応じた一定のトルクをかけ続けながら、駆動軸の回転数付近の目標回転数に至るまで電動機の回転数を増加させ、目標回転数に至った後はトルク指令値をゼロにすると共に、回転数を駆動軸回転数と同期させてエンジンから走行用モータへ動力源を切り換える（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−２７５７１１号公報

しかし、従来の技術では、走行用モータを無負荷状態でその回転数を増加させ、走行用モータの回転数が目標回転数に到達したら、走行用モータへのトルク指令値をゼロにすると共に、回転数を駆動軸回転数と同期させてエンジンから走行用モータへ動力源を切り換えるため、切り換え時に車両が走行に必要とするトルクが駆動軸に瞬間的に供給されなくなることになる。
この時、走行に必要なトルクをエンジン状態から過小に算出した場合には、走行用モータのトルク指令も小さくなり、車両の走行速度が低下するので、車両の運転者によるアクセルペダルの踏み込み量が増加する。そのため、車両が必要とするトルクの要求値が走行用モータの最大出力トルクを超えてしまい、エンジンに動力源を戻す必要性が生じる可能性があった。一方、走行に必要なトルクをエンジン状態から過大に算出した場合には、走行用モータのトルク指令も大きくなるので、車体にトルク段差によるショックが発生してしまうという問題があった。

また、動力源を走行用モータへ切り換えてから初めて車両が必要とするトルクを走行用モータへ指示するため、走行用モータへ電力を供給する蓄電装置が、走行用モータに指示通りのトルクを発生させるための電力を出力可能か否かについて、動力源を走行用モータへ切り換えるまで判断できないという問題がある。そのため、もし蓄電装置が要求通りの電力を出力できない場合、動力源を走行用モータからエンジンに戻す必要があった。
従って、上述のように動力源をエンジンから走行用モータへ切り換えてすぐに、動力源を走行用モータからエンジンに戻す必要が生じた場合、駆動軸へのトルク供給がない状態が連続して発生するため、車両の走行速度が低下するという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、エンジンのみの動力を利用した走行状態と、走行用モータのみの動力を利用した走行状態との間の円滑な切り換えが可能なハイブリット車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明に係るハイブリット車両は、エンジン（例えば後述する実施例のエンジン２）または走行用モータ（例えば後述する実施例の走行用モータ１）の少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両において、前記エンジンのみの動力を利用した走行状態から、前記走行用モータのみの動力を利用した走行状態へ切り換える場合、前記エンジンから前記走行用モータへのトルク移行制御を開始する前に、現在の走行状況に必要なエンジンの出力トルクを算出すると共に、車両走行速度とモータの効率とから現在の走行状況に必要な出力トルクを走行用モータのみで得る場合のバッテリ出力電力を予測し、前記バッテリ出力電力が現在のバッテリの上限出力能力以下か判断し、前記走行用モータのみでの走行が可能か否かを判断して前記走行用モータのみでの走行が可能であると判断された場合に、前記エンジンから前記走行用モータへのトルク移行制御を開始し、切り換え制御中は、車両走行速度が略一定状態となるように制御しながら、走行に寄与する前記エンジンと前記走行用モータとの間の出力トルク配分を、徐々に前記エンジンから前記走行用モータへ移行させると共に、切り換え制御中に、エンジンの出力トルクを算出すると共に、走行用モータに指示した出力トルクを算出し、エンジンの出力トルクと走行用モータの出力トルクとを合算して、現在の走行状況に必要な全出力トルクを算出し、車両走行速度とモータの効率から現在の走行状況に必要な出力トルクを走行用モータのみで得る場合のバッテリ出力電力を予測し、前記バッテリ出力電力が現在のバッテリ上限出力能力以下か判断し前記走行用モータのみの動力を利用して走行可能であるか否かを判断して前記走行用モータのみの動力による走行が不可能であると判断した場合には、車両走行速度が略一定状態となるように制御しながら、前記出力トルク配分を徐々に前記走行用モータから前記エンジンへ移行させて、前記エンジンのみの動力を利用した走行状態へ制御を戻す制御部（例えば後述する実施例のＥＣＵ１０）を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明に係るハイブリット車両は、請求項１に記載のハイブリッド車両において、前記制御部は、さらに、前記走行用モータの温度に基づいて、走行用モータのみの動力を利用した走行の可否を判断することを特徴とする。
エンジンまたは走行用モータの少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両において、
請求項３の発明に係るハイブリット車両は、前記エンジンのみの動力を利用した走行状態から、前記走行用モータのみの動力を利用した走行状態へ切り換える場合、前記エンジンから前記走行用モータへのトルク移行制御を開始する前に、現在の走行状況に必要なエンジンの出力トルクを算出すると共に、車両走行速度とモータの効率とから現在の走行状況に必要な出力トルクを走行用モータのみで得る場合のバッテリ出力電力を予測し、前記バッテリ出力電力が現在のバッテリの上限出力能力以下か判断し、前記走行用モータのみでの走行が可能か否かを判断して前記走行用モータのみでの走行が可能であると判断され、且つ、モータの温度に基づいて前記走行用モータのみの動力を利用した走行が可能か否かを判断して前記走行用モータのみでの走行が可能であると判断された場合に、前記エンジンから前記走行用モータへのトルク移行制御を開始し、切り換え制御中は、車両走行速度が略一定状態となるように制御しながら、前記エンジンと前記走行用モータとの間の出力トルク配分を、徐々に前記エンジンから前記走行用モータへ移行させると共に、切り換え制御中に、エンジンの出力トルクを算出すると共に、走行用モータに指示した出力トルクを算出し、エンジンの出力トルクと走行用モータの出力トルクとを合算して、現在の走行状況に必要な全出力トルクを算出し、車両走行速度とモータの効率から現在の走行状況に必要な出力トルクを走行用モータのみで得る場合のバッテリ出力電力を予測し、前記バッテリ出力電力が現在のバッテリ上限出力能力以下か判断し前記走行用モータのみの動力を利用して走行可能であるか否かを判断して前記走行用モータのみの動力による走行が不可能であると判断した場合には、車両走行速度が略一定状態となるように制御しながら、前記出力トルク配分を徐々に前記走行用モータから前記エンジンへ移行させて、前記エンジンのみの動力を利用した走行状態へ制御を戻す制御部を備えたことを特徴とする。

以上の構成を備えたハイブリット車両は、エンジンのみの動力を利用した走行状態から、走行用モータのみの動力を利用した走行状態への切り換え制御中に、制御部が、車両走行速度が略一定状態となるように制御しながら、走行に寄与するエンジンと走行用モータとの間の出力トルク配分を、徐々にエンジンから走行用モータへ移行させるため、駆動軸に対するトルクの供給を中断せずに、車両の走行に係る動力源をエンジンから走行用モータへ切り換えることができる。また、制御部が、切り換え制御中に走行用モータのみの動力による走行が不可能であると判断した場合には、同様に、車両走行速度が略一定状態となるように制御しながら、出力トルク配分を徐々に走行用モータからエンジンへ移行させて、エンジンのみの動力を利用した走行状態へ制御を戻すので、駆動軸に対するトルクの供給を中断せずに、車両の走行に係る動力源をエンジンへ戻すことができる。

本発明のハイブリット車両によれば、駆動軸に対するトルクの供給を中断せずに、車両の走行に係る動力源を切り換えることができるため、車両の走行速度を低下させずに、エンジンのみの動力による走行状態と走行用モータのみの動力による走行状態との間の円滑な切り換えが可能なハイブリット車両を実現することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

（全体構成）
図１は、本発明の第１の実施例のハイブリット車両の構成を示すブロック図である。図１において、走行用モータ１は、車両に搭載され、車両を走行駆動するエンジン２を補助するか、または車両を走行駆動するように、車両のエンジン２に連結された三相電動機である。走行用モータ１及びエンジン２は、変速機３及びディファレンシャルギア４を介して駆動軸５により駆動輪６に伝達される、走行用モータ１のみの動力を利用した「モータ走行」や、同様に変速機３及びディファレンシャルギア４を介して駆動軸５により駆動輪６に伝達される、エンジン２のみの動力を利用した「エンジン走行」、更にはエンジン２の動力を利用した走行駆動時に走行用モータ１で駆動力を補助する「アシスト走行」を可能にする。なお、本実施例のハイブリット車両は、車両の駆動に直接は係わらない従動輪７を備えている。また、駆動輪６は車両の前輪または後輪の一方とし、駆動輪６ではない残る一方を従動輪７とする。

また、走行用モータ１には、主にインバータ回路から構成されたモータ制御部としてのパワードライブユニット（Power Drive Unit：以下、ＰＤＵと略す）８が接続されており、ＰＤＵ８を介して車両に搭載されたバッテリ（蓄電装置）９が接続されている。また、ＰＤＵ８は、本実施例のハイブリット車両における制御部である電子制御ユニット（Electronic Control Unit ：以下、ＥＣＵと略す）１０と接続されている。これにより、ＰＤＵ８は、ＥＣＵ１０からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、バッテリ９に蓄電された電力を用いて走行用モータ１を駆動し、一方、走行用モータ１の起電力によりバッテリ９を充電する。具体的には、ＰＤＵ８は、走行用モータ１の駆動時には、バッテリ９により入力側に印加された直流電力を三相交流電力に変換し、出力側に接続された走行用モータ１を駆動する。また、走行用モータ１の回生時には、走行用モータ１の起電力を直流電力に変換して入力側に発生させ、該直流電力によりバッテリ９を充電する回生動作を行う。なお、バッテリ９としては、例えば１４４［Ｖ］系のバッテリを用いることができる。

（主要部構成）
次に、主要部の構成を示すブロック図を参照して、更に本実施例のハイブリット車両の詳細について説明する。図２に示すように、走行用モータ１のステータ１ａの中心に位置するロータ１ｂは、出力軸１１によって車両のエンジン２に連結されている。また、バッテリ９には、電流センサ９ａ及び電圧センサ９ｂが接続され、バッテリ９の入出力電流ＡＢを検出する電流センサ９ａの検出信号、及びバッテリ９の入出力電圧ＶＢを検出する電圧センサ９ｂの検出信号は、ＥＣＵ１０に入力されている。これにより、ＥＣＵ１０は、バッテリ９の入出力電流ＡＢとバッテリ９の入出力電圧ＶＢとから、バッテリ９のＩ−Ｖ（電流−電圧）特性に基づいてバッテリ９の残容量ＳＯＣを推定することができる。

また、ＥＣＵ１０には、変速機３のシフトポジションＳＨを検出するシフトポジションセンサ３ａからの検出信号と、走行用モータ１の温度ＴＭＯＴを検出するモータ温度センサ１ｃからの検出信号と、バッテリ９の温度ＴＢＡＴを検出するバッテリ温度センサ９ｃからの検出信号と、ＰＤＵ８の温度ＴＩを検出するインバータ温度センサ８ａからの検出信号等が入力されている。
更に、ＥＣＵ１０には、この他、例えば車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサからの検出信号や、アクセルペダルの操作量に係るアクセルペダル開度ＡＰを検出するアクセルペダル開度センサからの検出信号、ブレーキペダルの操作状態ＢＲＫ＿ＳＷを検出するブレーキスイッチからの検出信号等も入力されている。

一方、エンジン２には、エンジン２の吸気空気量ＡＩＲを検出するセンサであるエアーフローメータと、吸気管負圧ＰＢを検出する吸気管負圧センサとが備えられ、エアーフローメータと吸気管負圧センサの各検出信号は、ＥＣＵ１０に入力されている。また、出力軸１１には、出力軸１１（エンジン２）の回転数ＮＥを検出する回転数センサ１２が備えられ、回転数センサ１２の検出信号もＥＣＵ１０に入力されている。

また、エンジン２には、スロットルバルブを電子制御する電子制御スロットル（ＥＴＣＳ：Electronic Throttle Control System）が備えられており、電子制御スロットルは、例えば、アクセルペダル開度ＡＰ、及び車両の走行速度（車速）ＶＰや出力軸１１の回転数ＮＥ等の車両の運転状態、更に、例えばエンジン２と走行用モータ１との間のトルク配分等に基づいてＥＣＵ１０にて算出されるスロットル開度制御信号に応じて、スロットルバルブを直接的に制御する。なお、スロットル開度ＴＨを検出するスロットル開度センサからの検出信号もＥＣＵ１０に入力されている。

同様に、エンジン２には、電子制御によりエンジン２の気筒内に燃料を供給する燃料噴射装置（フューエルインジェクション）が備えられており、燃料噴射装置も、アクセルペダル開度ＡＰ、及び車両の走行速度（車速）ＶＰや出力軸１１の回転数ＮＥ等の車両の運転状態、更に、例えばエンジン２と走行用モータ１との間のトルク配分等に基づいてＥＣＵ１０にて算出される燃料噴射制御信号に応じて、エンジン２の気筒内に燃料を供給する。
更に、エンジン２には、スパークプラグとディストリビュータ、イグニッションコイル等で構成された点火装置が備えられており、点火装置は、ＥＣＵ１０にて算出される点火時期制御信号に基づいて、エンジン２の気筒内の燃料と空気の混合ガスに点火する。

（動力源切り換え制御）
次に、図面を参照して本実施例のハイブリット車両の動力源切り換え制御について説明する。図３及び図４は、本実施例のハイブリット車両のＥＣＵ１０による動力源切り換え制御動作を示すフローチャートである。
図３及び図４において、まずＥＣＵ１０は、遷移制御中フラグが「１」であるか否かを確認し、現在の制御がエンジン２のみの動力を利用した「エンジン走行」と走行モータ１のみの動力を利用した「モータ走行」との間の遷移制御中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。なお、遷移制御中フラグは、その値が「１」の場合は遷移制御中であることを示し、値が「０」の場合は遷移制御中でないことを示す。

ステップＳ１において、遷移制御中フラグが「０」で、現在の制御が「エンジン走行」と「モータ走行」との間の遷移制御中でなかった場合（ステップＳ１のＮＯ）、ＥＣＵ１０は、エンジン２に設けられた各センサから取得した吸気空気量ＡＩＲ、吸気管負圧ＰＢ、及び燃料噴射装置に対する制御情報から算出した燃料消費量ＦＥ等の情報から、現在の走行状況（例えば加速中、減速中、定速走行中など）に必要なエンジン２の出力トルクを計算すると共に、回転数センサ１２により検出した出力軸１１の回転数と走行用モータ１の効率とから、現在の走行状況に必要な出力トルクを走行用モータ１のみで得る場合のバッテリ出力電力を予測する（ステップＳ２）。

また、現在の走行状況に必要な出力トルク、及び必要なバッテリ出力電力を予測したら、次に、ＥＣＵ１０は、現在の走行状況が走行用モータ１の最大出力トルク以下で走行可能な緩減速、緩加速、定速走行（クルーズ走行）中のいずれかであるか、バッテリ９の予想出力電力は、現在のバッテリ９の上限出力能力以下か、バッテリ９の電圧低下やモータの温度上昇による出力の制限要求はないか、バッテリ９の残容量（ＳＯＣ）は充分にあるか等の各条件を判定し、走行モータ１のみの動力を利用した場合の走行可否判断を実行する（ステップＳ３）。
そして、走行モータ１のみの動力を利用した場合の走行可否判断における判断結果が「モータ走行」可であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ４において、走行可否判断における判断結果が「モータ走行」可であった場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、モータ走行中フラグが「０」であるか否かを確認し、現在の走行状態が「モータ走行」中であるか否かを判定する（ステップＳ５）。なお、モータ走行中フラグは、その値が「１」の場合は「モータ走行」中であることを示し、値が「０」の場合は「モータ走行」中でないことを示す。
また、ステップＳ５において、モータ走行中フラグが「０」で、「モータ走行」が可能な状態でも現在の走行状態が「モータ走行」中でなかった場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、遷移制御中フラグに「１」を設定して、「エンジン走行」と「モータ走行」との間の遷移制御を開始する（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ４において、走行可否判断における判断結果が「モータ走行」可でなかった場合（ステップＳ４のＮＯ）、ＥＣＵ１０は、モータ走行中フラグが「１」であるか否かを確認し、現在の走行状態が「モータ走行」中であるか否かを判定する（ステップＳ７）。
そして、ステップＳ７において、モータ走行中フラグが「１」で、「モータ走行」が不可能な状態でも現在の走行状態が「モータ走行」中であった場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ６へ進み、遷移制御中フラグに「１」を設定して、「エンジン走行」と「モータ走行」との間の遷移制御を開始する（ステップＳ６）。

「エンジン走行」と「モータ走行」との間の遷移制御を開始したら、ＥＣＵ１０は、遷移制御中断フラグが「１」であるか否かを確認し、現在の制御が「エンジン走行」と「モータ走行」との間の遷移制御の中断中であるか否かを判定する（ステップＳ８）。なお、遷移制御中断フラグは、その値が「１」の場合は遷移制御の中断中であることを示し、値が「０」の場合は遷移制御の中断中でないことを示す。
ステップＳ８において、遷移制御中断フラグが「０」で、現在の制御が「エンジン走行」と「モータ走行」との間の遷移制御の中断中でなかった場合（ステップＳ８のＮＯ）、ＥＣＵ１０は、次に、再度前述の走行モータ１のみの動力を利用した場合の走行可否判断における判断結果が「モータ走行」可であるか否かを判定する（ステップＳ９）。

ステップＳ９において、走行可否判断における判断結果が「モータ走行」可であった場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、点火装置による点火時期をリタード（遅角）させる、あるいは電子制御スロットルを制御してエンジン２への吸気空気量ＡＩＲを減少させる、あるいは燃料噴射装置を制御してエンジン２への燃料供給量を減少させる等の方法により、エンジン２の出力トルクを徐々に減少させると共に、走行用モータ１の出力トルクを徐々に増加して、出力軸１１の回転数ＮＥが一定状態となるように制御しながら、走行に寄与するエンジン２と走行用モータ１との間の出力トルク配分を、徐々にエンジン２から走行用モータ１へ移行させる「エンジントルク徐々落とし制御」を実行する（ステップＳ１０）。なおステップＳ１０では、出力軸１１の回転数ＮＥが一定状態となるように制御するかわりに、車両の走行速度ＶＰが略一定状態となるように制御しても良い。

そして、次にＥＣＵ１０は、実際のバッテリ９の出力電力が、バッテリ９の上限出力能力より小さいか否かを判定し（ステップＳ１１）、実際のバッテリ９の出力電力がバッテリ９の上限出力能力より小さい場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、更にバッテリ９の電圧低下やモータの温度上昇による出力の制限要求があるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２において、バッテリ９の電圧低下やモータの温度上昇による出力の制限要求がない場合（ステップＳ１２のＮＯ）、「エンジントルク徐々落とし制御」実行中で、かつエンジン２の出力トルクが設定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。なお、設定値は、出力軸１１に印加されている走行用モータ１またはエンジン２の出力トルクの一方（ステップＳ１３の場合はエンジン２の出力トルク）を設定値から直接ゼロに減少させ、走行に寄与するトルクを走行用モータ１またはエンジン２の出力トルクの一方（ステップＳ１３の場合は走行用モータ１の出力トルク）に移行しても、車両の走行速度ＶＰに影響を与えないトルク値を示す。

ステップＳ１３において、「エンジントルク徐々落とし制御」実行中ではあるがエンジン２の出力トルクが設定値以下でなかった場合（ステップＳ１３のＮＯ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１へ戻り、上述の動作を繰り返す。
一方、「エンジントルク徐々落とし制御」実行中で、かつエンジン２の出力トルクが設定値以下であった場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、走行モータ１のみの動力を利用した走行状態に制御を変更して、モータ走行中フラグに「１」を設定する（ステップＳ１４）と共に、遷移制御中フラグ及び遷移制御中断フラグを「０」にリセットし（ステップＳ１５）、動力源切り換え制御を終了する。

一方、上述のステップＳ９において、前述の走行モータ１のみの動力を利用した場合の走行可否判断における判断結果が「モータ走行」不可であった場合（ステップＳ９のＮＯ）、あるいはステップＳ１１において、実際のバッテリ９の出力電力がバッテリ９の上限出力能力より大きい場合（ステップＳ１１のＮＯ）、あるいはステップＳ１２において、バッテリ９の電圧低下やモータの温度上昇による出力の制限要求がある場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、遷移制御中断フラグに「１」を設定する（ステップＳ１６）。

そして、走行用モータ１の出力トルクを徐々に減少させると共に、点火時期、エンジン２への吸気空気量ＡＩＲ、あるいはエンジン２への燃料供給量等を、遷移制御を開始する前の状態へ徐々に戻すことにより、エンジン２の出力トルクを徐々に増加して、出力軸１１の回転数ＮＥが一定状態となるように制御しながら、走行に寄与するエンジン２と走行用モータ１との間の出力トルク配分を、徐々に走行用モータ１からエンジン２へ移行させる「エンジントルク徐々戻し制御」を実行する（ステップＳ１７）。なお、エンジントルク徐々落とし制御と同様に、ステップＳ１７では、出力軸１１の回転数ＮＥが一定状態となるように制御するかわりに、車両の走行速度ＶＰが略一定状態となるように制御しても良い。
また、ステップＳ８において、遷移制御中断フラグが「１」で、現在の制御が「エンジン走行」と「モータ走行」との間の遷移制御の中断中であった場合（ステップＳ８のＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１７へ進み、「エンジントルク徐々戻し制御」を実行する（ステップＳ１７）。

次に、「エンジントルク徐々戻し制御」実行中で、かつ走行用モータ１の出力トルクが設定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。なお、設定値は、ステップＳ１３における設定値と同様に、出力軸１１に印加されている走行用モータ１またはエンジン２の出力トルクの一方（ステップＳ１８の場合は走行用モータ１の出力トルク）を設定値から直接ゼロに減少させ、走行に寄与するトルクを走行用モータ１またはエンジン２の出力トルクの一方（ステップＳ１８の場合はエンジン２の出力トルク）に移行しても、車両の走行速度ＶＰに影響を与えないトルク値を示す。

ステップＳ１８において、「エンジントルク徐々戻し制御」実行中ではあるが走行用モータ１の出力トルクが設定値以下でなかった場合（ステップＳ１８のＮＯ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１へ戻り、上述の動作を繰り返す。
一方、「エンジントルク徐々戻し制御」実行中で、かつ走行用モータ１の出力トルクが設定値以下であった場合（ステップＳ１８のＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、エンジン２のみの動力を利用した走行状態に制御を変更して、モータ走行中フラグに「０」を設定する（ステップＳ１９）と共に、遷移制御中フラグ及び遷移制御中断フラグを「０」にリセットし（ステップＳ１５）、動力源切り換え制御を終了する。

なお、上述のステップＳ１において、遷移制御中フラグが「１」で、現在の制御が「エンジン走行」と「モータ走行」との間の遷移制御中であった場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、エンジン２に設けられた各センサから取得した吸気空気量ＡＩＲ、吸気管負圧ＰＢ、及び燃料噴射装置に対する制御情報から算出した燃料消費量ＦＥ等の情報からエンジン２の出力トルクを算出すると共に、ＰＤＵ８を制御して走行用モータ１に指示した出力トルクを算出し、エンジン２の出力トルクと走行用モータ１の出力トルクとを合算して、現在の走行状況に必要な全出力トルクを計算する。そして、回転数センサ１２により検出した出力軸１１の回転数と走行用モータ１の効率とから、現在の走行状況に必要な出力トルクを走行用モータ１のみで得る場合のバッテリ出力電力を予測する（ステップＳ２０）。

そして、ステップＳ３と同様に、現在の走行状況に必要な出力トルク、及び必要なバッテリ出力電力を予測したら、次に、ＥＣＵ１０は、現在の走行状況が走行用モータ１の最大出力トルク以下で走行可能な緩減速、緩加速、定速走行（クルーズ走行）中のいずれかであるか、バッテリ９の予想出力電力は、現在のバッテリ９の上限出力能力以下か、バッテリ９の電圧低下やモータの温度上昇による出力の制限要求はないか、バッテリ９の残容量（ＳＯＣ）は充分にあるか等の各条件を判定し、走行モータ１のみの動力を利用した場合の走行可否判断を実行する（ステップＳ２１）と共に、直接ステップＳ８へ進み、上述の動作を繰り返す。

また、ステップＳ５において、モータ走行中フラグが「１」、すなわち「モータ走行」が可能な状態で、現在の走行状態が「モータ走行」中であった場合（ステップＳ５のＮＯ）、あるいはステップＳ７において、モータ走行中フラグが「０」、すなわち「モータ走行」が不可能な状態なため、現在の走行状態が「モータ走行」中でなかった場合（ステップＳ７のＮＯ）、ＥＣＵ１０は、何もせず動力源切り換え制御を終了する。

なお、走行用モータ１を駆動するための電力を蓄電する装置は、バッテリ９に限らず、直流電力を蓄電可能な、キャパシタ等を含む蓄電装置（エネルギーストレージデバイス）であれば何を用いても良い。

以上説明したように、本実施例のハイブリット車両によれば、エンジン２のみの動力を利用した走行状態から、走行用モータ１のみの動力を利用した走行状態への切り換え制御中は、ＥＣＵ１０が、出力軸１１の回転数ＮＥが一定状態、あるいは車両の走行速度ＶＰが略一定状態となるように制御しながら、走行に寄与するエンジン２と走行用モータ１との間の出力トルク配分を、徐々にエンジン２から走行用モータ１へ移行させるため、出力軸１１に対するトルクの供給を中断せずに、車両の走行に係る動力源をエンジン２から走行用モータ１へ切り換えることができる。また、ＥＣＵ１０が、切り換え制御中に走行用モータ１のみの動力による走行が不可能であると判断した場合には、同様に、出力軸１１の回転数ＮＥが一定状態、あるいは車両の走行速度ＶＰが略一定状態となるように制御しながら、出力トルク配分を徐々に走行用モータ１からエンジン２へ移行させて、エンジン２のみの動力を利用した走行状態へ制御を戻すので、出力軸１１に対するトルクの供給を中断せずに、車両の走行に係る動力源をエンジン２へ戻すことができる。

従って、出力軸１１に対するトルクの供給を中断せずに、車両の走行に係る動力源を走行用モータ１とエンジン２との間で切り換えることができるため、車両の走行速度を低下させずに、エンジン２のみの動力による走行状態と走行用モータ１のみの動力による走行状態との間の円滑な切り換えが可能なハイブリット車両を実現することができるという効果が得られる。

（全体構成）
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図５は、本発明の第２の実施例のハイブリット車両の構成を示すブロック図である。図５において、図１に示す第１の実施例のハイブリット車両と同一の符号を付与した構成要素は、第１の実施例のハイブリット車両を構成する構成要素と同じ動作を行う構成要素であるので、ここでは説明を省略する。
第１の実施例のハイブリット車両と第２の実施例のハイブリット車両との違いについて述べると、第１の実施例のハイブリット車両が前輪または後輪の一方を駆動輪６とし、残る一方を従動輪７とする二輪駆動の車両であったのに対し、第２の実施例のハイブリット車両は、前輪または後輪の一方を駆動輪６とし、残る一方を駆動輪６とは独立に動作する駆動輪２４とする四輪駆動可能な車両であることを特徴とする。

具体的には、図５に示すように、第１の実施例のハイブリット車両ではエンジン２と変速機３との間にその両方に連結された走行用モータ１が存在したが、本実施例のハイブリット車両では該走行用モータ１は削除され、エンジン２と変速機３とが直接連結された構成となる。また、本実施例のハイブリット車両は、変速機３及びディファレンシャルギア４を介して駆動軸５により伝達されたエンジン２の動力で駆動される駆動輪６に対して、駆動輪６とは独立に、ディファレンシャルギア２２を介して駆動軸２３により伝達された走行用モータ２１の動力で駆動される駆動輪２４を備えている。これにより、エンジン２のみの動力を利用した駆動輪６による「エンジン走行」や走行用モータ２１のみの動力を利用した駆動輪２４による「モータ走行」、更にはエンジン２の動力を利用して駆動輪６を駆動すると共に、走行用モータ２１の動力を利用して駆動輪２４を駆動しながら走行する「四輪駆動走行」を可能にしている。なお、駆動輪６による「エンジン走行」を行う場合は、走行用モータ２１とディファレンシャルギア２２との間をクラッチにより切り離し、駆動輪２４を従動輪として利用しても良い。

また、走行用モータ２１にはＰＤＵ８が接続されており、ＰＤＵ８を介して車両に搭載されたバッテリ９が接続されている。これにより、ＰＤＵ８は、ＥＣＵ１０からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、バッテリ９から入力側に印加された直流電力を三相交流電力に変換し、出力側に接続された走行用モータ２１を駆動する。また、走行用モータ２１の回生時には、走行用モータ２１の起電力を直流電力に変換して入力側に発生させ、該直流電力によりバッテリ９を充電する回生動作を行う。

（動力源切り換え制御）
また、本実施例のハイブリット車両でも、第１の実施例のハイブリット車両と同様に、図３及び図４に示したＥＣＵ１０による動力源切り換え制御を実行する。但し、エンジン２の動力を利用した駆動輪６と走行用モータ２１の動力を利用した駆動輪２４とで走行する本実施例のハイブリット車両では、エンジン２の回転数と走行用モータ２１の回転数（あるいは駆動輪６の回転数と駆動輪２４の回転数）とが異なる場合、すなわちそれぞれが独立に回転する場合があるため、走行に必要な全出力トルクをエンジン２の出力トルクと走行用モータ２１の出力トルクとの合計から求められない場合がある。

そのため、車両の走行速度ＶＰから推定される駆動輪の回転数に基づいて、走行に必要な全出力トルクを算出すると共に、駆動輪６による「エンジン走行」から駆動輪２４による「モータ走行」へ切り換える場合、ＥＣＵ１０は、点火装置による点火時期をリタード（遅角）させる、あるいは電子制御スロットルを制御してエンジン２への吸気空気量ＡＩＲを減少させる、あるいは燃料噴射装置を制御してエンジン２への燃料供給量を減少させる等の方法により、エンジン２の出力トルクを徐々に減少させると共に、走行用モータ２１の出力トルクを徐々に増加して、車両の走行速度ＶＰが略一定状態となるように制御しながら、走行に寄与するエンジン２と走行用モータ２１との間の出力トルク配分を、徐々にエンジン２から走行用モータ１へ移行させる「エンジントルク徐々落とし制御」を実行する。

一方、走行モータ２１のみの動力を利用した走行が不可であった場合、あるいはバッテリ９の出力電力がバッテリ９の上限出力能力より大きい場合、あるいは、バッテリ９の電圧低下やモータの温度上昇による出力の制限要求がある場合、ＥＣＵ１０は、走行用モータ１の出力トルクを徐々に減少させると共に、点火時期、エンジン２への吸気空気量ＡＩＲ、あるいはエンジン２への燃料供給量等を、遷移制御を開始する前の状態へ徐々に戻すことにより、エンジン２の出力トルクを徐々に増加して、車両の走行速度ＶＰが略一定状態となるように制御しながら、走行に寄与するエンジン２と走行用モータ２１との間の出力トルク配分を、徐々に走行用モータ２１からエンジン２へ移行させる「エンジントルク徐々戻し制御」を実行する。なお、本実施例では、第１の実施例で説明した動力源切り換え制御の説明の走行用モータ１を走行用モータ２１に読み替えるものとする。

以上説明したように、本実施例のハイブリット車両によれば、駆動輪６による「エンジン走行」から駆動輪２４による「モータ走行」への切り換え制御中は、ＥＣＵ１０が、車両の走行速度ＶＰが略一定状態となるように制御しながら、走行に寄与するエンジン２と走行用モータ２１との間の出力トルク配分を、徐々にエンジン２から走行用モータ２１へ移行させるため、駆動輪６または駆動輪２４に対するトルクの供給を中断せずに、車両の走行に係る動力源をエンジン２から走行用モータ２１へ切り換えることができる。また、ＥＣＵ１０が、切り換え制御中に走行用モータ２１のみの動力による走行が不可能であると判断した場合には、同様に、車両の走行速度ＶＰが略一定状態となるように制御しながら、出力トルク配分を徐々に走行用モータ２１からエンジン２へ移行させて、駆動輪６による「エンジン走行」へ制御を戻すので、駆動輪６または駆動輪２４に対するトルクの供給を中断せずに、車両の走行に係る動力源をエンジン２へ戻すことができる。

従って、第１の実施例のハイブリット車両と同様に、車両の走行速度を低下させずに、エンジン２のみの動力による走行状態と走行用モータ２１のみの動力による走行状態との間の円滑な切り換えが可能なハイブリット車両を実現することができるという効果が得られる。

本発明の第１の実施例におけるハイブリット車両の構成を示すブロック図である。 同実施例のハイブリット車両の主要部の構成を示すブロック図である。 同実施例のハイブリット車両のＥＣＵによる動力源切り換え制御動作を示すフローチャートである。 同実施例のハイブリット車両のＥＣＵによる動力源切り換え制御動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施例におけるハイブリット車両の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１、２１ 走行用モータ
２ エンジン
１０ ＥＣＵ（制御部）

Claims (3)

1. エンジンまたは走行用モータの少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両において、
   前記エンジンのみの動力を利用した走行状態から、前記走行用モータのみの動力を利用した走行状態へ切り換える場合、前記エンジンから前記走行用モータへのトルク移行制御を開始する前に、現在の走行状況に必要なエンジンの出力トルクを算出すると共に、車両走行速度とモータの効率とから現在の走行状況に必要な出力トルクを走行用モータのみで得る場合のバッテリ出力電力を予測し、前記バッテリ出力電力が現在のバッテリの上限出力能力以下か判断し、前記走行用モータのみでの走行が可能か否かを判断して前記走行用モータのみでの走行が可能であると判断され、且つ、現在の走行状況が走行用モータの最大出力トルク以下で走行可能な場合に、前記走行用モータのみの動力を利用した走行が可能であると判断して、前記エンジンから前記走行用モータへのトルク移行制御を開始し、切り換え制御中は、車両走行速度が略一定状態となるように制御しながら、前記エンジンと前記走行用モータとの間の出力トルク配分を、徐々に前記エンジンから前記走行用モータへ移行させると共に、切り換え制御中に、エンジンの出力トルクを算出すると共に、走行用モータに指示した出力トルクを算出し、エンジンの出力トルクと走行用モータの出力トルクとを合算して、現在の走行状況に必要な全出力トルクを算出し、車両走行速度とモータの効率から現在の走行状況に必要な出力トルクを走行用モータのみで得る場合のバッテリ出力電力を予測し、前記バッテリ出力電力が現在のバッテリ上限出力能力以下か判断し前記走行用モータのみの動力による走行が不可能であると判断した場合には、車両走行速度が略一定状態となるように制御しながら、前記出力トルク配分を徐々に前記走行用モータから前記エンジンへ移行させて、前記エンジンのみの動力を利用した走行状態へ制御を戻す制御部を備えたことを特徴とするハイブリット車両。
2. 前記制御部は、さらに、前記走行用モータの温度に基づいて、走行用モータのみの動力を利用した走行の可否を判断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。
3. エンジンまたは走行用モータの少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両において、
   前記エンジンのみの動力を利用した走行状態から、前記走行用モータのみの動力を利用した走行状態へ切り換える場合、前記エンジンから前記走行用モータへのトルク移行制御を開始する前に、現在の走行状況に必要なエンジンの出力トルクを算出すると共に、車両走行速度とモータの効率とから現在の走行状況に必要な出力トルクを走行用モータのみで得る場合のバッテリ出力電力を予測し、前記バッテリ出力電力が現在のバッテリの上限出力能力以下か判断し、前記走行用モータのみでの走行が可能か否かを判断して前記走行用モータのみでの走行が可能であると判断され、且つ、モータの温度に基づいて前記走行用モータのみの動力を利用した走行が可能か否かを判断して前記走行用モータのみでの走行が可能であると判断された場合に、前記エンジンから前記走行用モータへのトルク移行制御を開始し、切り換え制御中は、車両走行速度が略一定状態となるように制御しながら、前記エンジンと前記走行用モータとの間の出力トルク配分を、徐々に前記エンジンから前記走行用モータへ移行させると共に、切り換え制御中に、エンジンの出力トルクを算出すると共に、走行用モータに指示した出力トルクを算出し、エンジンの出力トルクと走行用モータの出力トルクとを合算して、現在の走行状況に必要な全出力トルクを算出し、車両走行速度とモータの効率から現在の走行状況に必要な出力トルクを走行用モータのみで得る場合のバッテリ出力電力を予測し、前記バッテリ出力電力が現在のバッテリ上限出力能力以下か判断し前記走行用モータのみの動力を利用して走行可能であるか否かを判断して前記走行用モータのみの動力による走行が不可能であると判断した場合には、車両走行速度が略一定状態となるように制御しながら、前記出力トルク配分を徐々に前記走行用モータから前記エンジンへ移行させて、前記エンジンのみの動力を利用した走行状態へ制御を戻す制御部を備えたことを特徴とするハイブリット車両。

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