JP4992457B2

JP4992457B2 - ハイブリッド車両の駆動装置

Info

Publication number: JP4992457B2
Application number: JP2007037125A
Authority: JP
Inventors: 道彰中尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-02-16
Also published as: JP2008201182A

Description

本発明は、エンジンによって第１駆動輪を回転駆動するとともに、エンジンによって回転駆動される発電機によって得られた電力で電動機を作動させて第２駆動輪を回転駆動するハイブリッド車両の駆動装置に係り、特に、第１駆動輪および第２駆動輪の両方を用いて発進する際の駆動力制御の改良に関するものである。

(a) 第１駆動輪を回転駆動するエンジンと、(b) そのエンジンによって機械的に回転駆動されることにより電力を発生する発電機と、(c) その発電機で発生させられた電力が供給されることにより力行トルクを発生し、前記第１駆動輪とは異なる第２駆動輪を回転駆動する電動機と、(d) 前記第１駆動輪および前記第２駆動輪を共に回転駆動して車両を発進させる際に、所定の力行トルクで前記電動機を作動させるのに必要な電力を発生するように前記発電機の発電制御を行う発進時発電制御手段と、を有するハイブリッド車両の駆動装置が知られている。特許文献１に記載の装置はその一例で、車両発進時に必要な電力を発電機により発生させることができる回転速度でその発電機が回転駆動されるようにエンジン回転速度を増大補正することにより、電動機を大きな力行トルクで作動させて第２駆動輪を回転駆動できるようになり、第１駆動輪と合せて急勾配の低μ路などでの発進性能が向上する。
特開２００５−１６１９３３号公報

しかしながら、上記特許文献１では、アクセルがＯＮ操作（ペダルの踏込み操作）された後にエンジン回転速度を増大補正するとともに、エンジン回転速度が上昇するまでブレーキ装置により車両を停止状態に保持するため、アクセルがＯＮ操作されてからエンジン回転速度が実際に上昇して車両が発進するまでに遅れ時間が生じるという問題があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、車両発進時に第１駆動輪および第２駆動輪を共に速やかに回転駆動できるようにして、急勾配の低μ路などにおける車両の発進性能を一層向上させることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 動力の伝達および遮断可能な断続装置を介して第１駆動輪を回転駆動するエンジンと、(b) そのエンジンによって機械的に回転駆動されることにより電力を発生する発電機と、(c) その発電機で発生させられた電力が供給されることにより力行トルクを発生し、前記第１駆動輪とは異なる第２駆動輪を回転駆動する電動機と、(d) 前記第１駆動輪および前記第２駆動輪を共に回転駆動して車両を発進させる際に、所定の力行トルクで前記電動機を作動させるのに必要な電力を発生するように前記発電機の発電制御を行う発進時発電制御手段と、を有するハイブリッド車両の駆動装置において、(e) 前記発進時発電制御手段は、路面勾配が大きい場合に前記電動機が大きな力行トルクを発生することができるようにその路面勾配に応じて前記発電機の発電制御を行うもので、(f) ブレーキが制動操作されている車両停止中に、前記断続装置を遮断状態とするとともに、路面勾配が大きい場合に前記エンジンにより前記発電機の回転速度を増大させて、その発電機が発生可能な電力を増大させる停車中発電機回転増大手段を設けたことを特徴とする。

第２発明は、第１発明のハイブリッド車両の駆動装置において、前記停車中発電機回転増大手段は、路面勾配に応じてその路面勾配が大きい程前記発電機の回転速度を大きく増大させることを特徴とする。

このようなハイブリッド車両の駆動装置においては、車両の発進時に路面勾配が大きい場合には電動機が大きな力行トルクを発生することができるように路面勾配に応じて発電機の発電制御が行われる一方、ブレーキが制動操作されている車両停止中に、断続装置を遮断状態にするとともに、路面勾配が大きい場合にエンジンにより発電機の回転速度を増大させて発生可能な電力を増大させるため、ブレーキが解除操作されて発進する際に、発進時発電制御手段により発電機を発電制御することにより直ちに路面勾配に応じて所定の電力を発生させることが可能で、その発生電力により電動機を作動させて第２駆動輪に所定の駆動力を速やかに発生させることができる。また、ブレーキの解除操作に伴って断続装置を接続することにより、エンジンによって第１駆動輪に所定の駆動力を速やかに発生させることができるため、結局、ブレーキの解除操作或いはアクセルのＯＮ操作（出力要求操作）に伴って第１駆動輪および第２駆動輪の駆動力を何れも速やかに発生させることが可能となり、第１駆動輪のみでは発進が困難な急勾配の低μ路などでも車両を速やかに発進させることができる。

第２発明では、路面勾配が大きい程発電機回転速度を大きく増大させるため、発電機の発生可能な電力が大きくなり、車両発進時に電動機により大きな駆動力を第２駆動輪に発生させることが可能で、登坂路における車両の発進性能が一層向上する。すなわち、第２駆動輪の駆動力が不足すると第１駆動輪に大きな負荷が掛かるため、その第１駆動輪がスリップして発進不能となったり、車両がずり下がったりする恐れがあるが、第２駆動輪の駆動力が路面勾配に応じて大きくされることにより、そのような発進不能やずり下がりが抑制される。

第１駆動輪および第２駆動輪は、何れも左右の車輪を対で備えているもので、例えば４輪駆動車両における前輪および後輪の一方および他方であり、例えば第１駆動輪が前輪で第２駆動輪が後輪とされるが、逆であっても良い。エンジンと第１駆動輪との間に介在させられる断続装置は、動力伝達を遮断するニュートラルを成立させることができる自動変速機や前後進切換装置などである。エンジンは、燃料の燃焼によって動力を発生するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。

エンジンによって回転駆動される発電機は、少なくとも発電機能を備えておれば良く、オルタネータ等が好適に用いられるが、必要に応じて力行が可能なモータジェネレータなどを採用することもできる。この発電機は、回転速度が高くなる程大きな電力を発生させることが可能で、例えば界磁電流の制御で発生電力を制御することができる。発電機は、エンジンに直接接続されてエンジンと一体的に回転させられるものでも良いが、プーリや歯車等の伝動装置を介してエンジンにより回転駆動されるものでも良く、その場合の回転速度はエンジンと同じであっても減速回転或いは増速回転させられるようになっていても良い。

第２駆動輪を回転駆動する電動機は、少なくとも力行機能を備えておれば良く、必要に応じて発電が可能なモータジェネレータなどを採用することもできる。

発進時発電制御手段は、例えばアクセル操作量および路面勾配をパラメータとして定められる所定の力行トルクで電動機を作動させるのに必要な電力を発生するように発電機の発電制御を行うように構成され、アクセルＯＦＦ（非操作）時でも所定の力行トルク（クリープトルクに相当）で電動機を作動させることができるように発電制御を行うようになっていても良い。また、例えば路面勾配が所定値以上の時だけ発電制御を行って電動機を作動させ、路面勾配が小さい平坦路では、発電制御を行うことなく第１駆動輪のみで発進させるものでも良い。

上記発進時発電制御手段は、例えばブレーキがＯＮ操作（制動操作）された車両停止中には発電制御を行うことなく、ブレーキがＯＦＦ操作（解除操作）された場合やアクセルがＯＮ操作された車両発進時に発電制御を行うように構成される。発電制御を行う車両発進時は、ブレーキが完全に解除される場合だけでなく、ブレーキ力や操作力が所定値以下まで低下した時でも良く、上記ブレーキのＯＦＦ操作はそのような態様を含む。また、前進発進時および後進発進時の両方で発電制御を行うこともできるが、それ等の何れか一方のみ、例えば前進発進時のみに実行するだけでも良い。

停車中発電機回転増大手段がエンジンによって発電機の回転速度の増大制御を実行するブレーキがＯＮ操作された車両停止中は、例えばフットブレーキの踏込み操作等により常用ブレーキがＯＮ操作されている場合であるが、駐車ブレーキがＯＮ操作されている場合であっても良い。このようにブレーキがＯＮ操作されているため、断続装置を遮断状態としても、坂路などで車両が動き出す恐れがない。

また、ブレーキがＯＮ操作されている車両停止中に常に発電機回転速度を増大させている必要はなく、シフトレバーがＤポジション等の車両走行ポジションへ操作されている場合、或いはブレーキ操作力やブレーキ力（油圧など）が低下し始めた場合など、運転者がブレーキＯＦＦや車両の発進を意図していることが予想される場合だけ、エンジン回転速度を増大させるようにしても良いなど、他の実行許可条件を設けることも可能である。

また、前記発進時発電制御手段が、路面勾配が所定値以上の時だけ発電制御を行い、路面勾配が小さい平坦路では発電制御を行わない場合には、停車中発電機回転増大手段も発電機回転速度を増大させる必要はなく、路面勾配が所定値以上の時だけ実行すれば良い。発進時発電制御手段が路面勾配に応じて発電制御を行う場合に、路面勾配が所定値以下で、発電機により発生させる電力が小さく、発電機回転速度を増大させる必要がない場合も、停車中発電機回転増大手段による発電機回転速度の増大制御は必要ない。また、発進時発電制御手段が前進発進時だけで発電制御を行う場合には、例えばシフトレバーが前進走行用の操作ポジションへ操作されている場合など、前進発進させる可能性がある場合だけ、言い換えれば発進時発電制御手段による発電制御が行われる可能性がある場合だけ回転増大制御を行えば良い。

第２発明では、例えば路面勾配に応じて発電機回転速度すなわちエンジン回転速度を段階的或いは連続的に増大させるように構成される。この場合に、前記発進時発電制御手段がアクセルＯＦＦ時でも、路面勾配に拘らず車両のずり下がりが生じないように、路面勾配に応じて定められた所定の力行トルク（クリープトルクに相当）で電動機を作動させることができるように発電制御を行う場合には、停車中発電機回転増大手段は、その力行トルクで電動機を作動させるのに必要な電力を発生させることができるように、発電機回転速度の増大量を設定することが望ましく、それより大きくても良い。路面勾配の他に乗車人数や積載重量等を含む車両重量を考慮して、例えば車両のずり下がりが生じないように発進時の発電制御や停車中の発電機回転増大制御を行うことも可能である。

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。
図１は、本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動装置６の構成を表す図である。この駆動装置６は、主駆動輪である左右の前輪３０Ｌ、３０Ｒ（以下、左右それぞれを区別しないときは単に前輪３０という。）を駆動する前輪用駆動装置１０と、副駆動輪である左右の後輪３２Ｌ、３２Ｒ（以下、左右それぞれを区別しないときは単に後輪３２という。）を駆動する後輪用駆動装置８と、これらの駆動装置を制御する電子制御装置７０とを備えている。本実施例では、前輪３０Ｌ、３０Ｒが第１駆動輪で後輪３２Ｌ、３２Ｒが第２駆動輪である。

後輪用駆動装置８には、電力の供給を受けて力行トルクを発生する電動機６８が備えられ、その電動機６８の出力は減速機３８、クラッチ４４を介して差動歯車装置４６に伝達され、左右の後輪３２Ｌ、３２Ｒに分配される。電動機６８は、例えば直流モータが用いられ、後述する発電機４８により発電された電力が供給されることにより、その電力によって力行トルクを発生する。また、前記クラッチ４４は、減速機３８と差動歯車装置４６との間に配設され、クラッチ４４が係合あるいは解放させられることにより、減速機３８と差動歯車装置４６との間の動力を伝達状態と遮断状態とに切り換える。たとえば、電動機６８が非作動の場合、すなわち、車両が前輪３０によってのみ駆動される場合などに、動力伝達が遮断されるようにされ、後輪３２が回転させられることによって電動機６８が引きずられて回転させられ、燃費が悪化したり、あるいは電動機６８が直流モータである場合等において、整流子等の部品の磨耗を防ぐことにより電動機６８の耐久性の向上を図る。

また、各車輪３０Ｌ、３０Ｒ、３２Ｌ、３２Ｒには、それぞれ車輪速センサ５２Ｌ、５２Ｒ、５４Ｌ、５４Ｒが併設され、前記電子制御装置７０に各車輪３０Ｌ、３０Ｒ、３２Ｌ、３２Ｒの回転速度に関する情報を供給する。また、各車輪３０Ｌ、３０Ｒ、３２Ｌ、３２Ｒには、ブレーキ４０Ｒ、４０Ｌ、４２Ｒ、４２Ｌがそれぞれ設けられており、前記電子制御装置７０からの指示により各車輪の回転速度を減少させるように作動させられる。

図２は、前記前輪用駆動装置１０の骨子図である。この前輪用駆動装置１０は、横置き型で、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に好適に用いられるものであり、走行用の駆動力源としてエンジン１２を備えている。ガソリンエンジン等の内燃機関にて構成されているエンジン１２の出力は、流体式動力伝達装置としてのトルクコンバータ１４から、前後進切換装置２２、ベルト式の無段変速機（ＣＶＴ）１６、減速歯車３６を介して差動歯車装置５０に伝達され、左右の主駆動輪（前輪）３０Ｌ、３０Ｒに分配される。一方、エンジン１２の出力は、エンジン１２のクランク軸にプーリおよび伝動ベルトを介して機械的に入力軸が連結された発電機４８に対しても伝達され、発電機４８はエンジン１２の出力によって回転駆動されるようになっている。この発電機４８はオルタネータなどである。

トルクコンバータ１４は、エンジン１２のクランク軸に連結されたポンプ翼車１４ｐ、およびタービン軸２８を介して前後進切換装置２２に連結されたタービン翼車１４ｔを備えており、流体を介して動力伝達を行うようになっている。また、それらのポンプ翼車１４ｐとタービン翼車１４ｔとの間にはロックアップクラッチ１８が設けられており、ロックアップ制御装置８８（図３参照）によって係合側油室および解放側油室に対する油圧供給が切り換えられることにより、係合または解放されるようになっており、完全係合させられることによってポンプ翼車１４ｐおよびタービン翼車１４ｔは一体回転させられる。上記ポンプ翼車１４ｐには、無段変速機１６を変速制御したり、ベルト挟圧力を発生させたり、或いは各部に潤滑油を供給したりするための油圧を発生する機械式のオイルポンプ５６が設けられている。

前後進切換装置２２は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、トルクコンバータ１４のタービン軸２８はサンギヤ２２ｓに連結され、無段変速機１６の入力軸５８はキャリア２２ｃに連結されている。そして、キャリア２２ｃとサンギヤ２２ｓとの間に配設された前進用クラッチ２４が係合させられると、前後進切換装置２２は一体回転させられてタービン軸２８が入力軸５８に直結され、前進方向の駆動力を前輪３０に伝達する前進駆動状態とされる。リングギヤ２２ｒとハウジングとの間に配設された後進用ブレーキ２６が係合させられるとともに上記前進用クラッチ２４が解放されると、入力軸５８はタービン軸２８に対して逆回転させられ、後進方向の駆動力を前輪３０に伝達する後進駆動状態とされる。また、それ等の前進用クラッチ２４および後進用ブレーキ２６が何れも解放されると、動力伝達が遮断されるニュートラルとなる。本実施例では、この前後進切換装置２２が断続装置として機能する。

無段変速機１６は、上記入力軸２８に設けられた有効径が可変の入力側可変プーリ６０と、出力軸６６に設けられた有効径が可変の出力側可変プーリ６４と、それらの可変プーリ６０、６４に巻き掛けられた伝動ベルト６２とを備えており、可変プーリ６０、６４と伝動ベルト６２との間の摩擦力を介して動力伝達が行われる。可変プーリ６０、６４はそれぞれＶ溝幅が可変で、油圧シリンダを備えて構成されており、入力側可変プーリ６０の油圧シリンダの油圧が変速制御装置８６（図３参照）によって制御されることにより、両可変プーリ６０、６４のＶ溝幅が変化して伝動ベルト６２の掛かり径（有効径）が変更され、変速比γ（＝入力軸回転速度ＮＩＮ／出力軸回転速度ＮＯＵＴ）が連続的に変化させられる。

また、出力側可変プーリ６４の油圧シリンダの油圧は、伝動ベルト６２が滑りを生じないように挟圧力制御装置８７（図３参照）によって調圧制御される。挟圧力制御装置８７は、電子制御装置７０によってデューティ制御されるソレノイド弁を備えて構成されており、そのソレノイド弁によって出力側可変プーリ６４の油圧シリンダの油圧が連続的に制御されることにより、ベルト挟圧力すなわち可変プーリ６０、６４と伝動ベルト６２との間の摩擦力が増減させられる。

図３は、図１及び図２のエンジン１２や無段変速機１６などを制御するために車両に設けられた制御系統を説明するブロック線図で、電子制御装置７０には、前記車輪速センサ５２Ｌ、５２Ｒ、５４Ｌ、５４Ｒの他、エンジン回転速度センサ７２、タービン回転速度センサ７３、アイドルスイッチ付きスロットルセンサ７４、冷却水温センサ７６、ＣＶＴ油温センサ７７、アクセル操作量センサ７８、フットブレーキスイッチ７９、レバーポジションセンサ８０、前後Ｇセンサ７１、４輪駆動スイッチ８２、スノーモードスイッチ８３などが接続され、各車輪３０Ｌ、３０Ｒ、３２Ｌ、３２Ｒの回転速度（車輪速）、エンジン１２の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥ、タービン軸２８の回転速度（タービン回転速度）ＮＴ、電子スロットル弁２０（図１参照）の全閉状態（アイドル状態）およびその開度（スロットル弁開度）θ_TH、エンジン１２の冷却水温Ｔ_W、無段変速機１６等の油圧回路の油温Ｔ_CVT、アクセルペダル等のアクセル操作部材の操作量（アクセル操作量）Ａcc、常用ブレーキであるフットブレーキの操作の有無、シフトレバー８１のレバーポジション（操作位置）Ｐ_SH、車両の前後Ｇ（加速度）、４輪駆動で走行する４輪駆動モードの選択、雪道等の低μ路走行に適した変速条件（変速マップなど）に従って変速するスノーモードの選択、などを表す信号が供給されるようになっている。

上記車輪速センサ５２Ｌ、５２Ｒ、５４Ｌ、５４Ｒからの信号に基づいて車速（車体速度）Ｖを算出することが可能で、その車速Ｖは、無段変速機１６の出力軸６６の回転速度（出力軸回転速度）ＮＯＵＴに対応する。タービン回転速度ＮＴは、前進用クラッチ２４が係合させられた前進走行時には入力軸５８の回転速度（入力軸回転速度）ＮＩＮと一致する。アクセル操作量Ａccは運転者の出力要求量を表している。前後Ｇセンサ７１は、車両の前後Ｇ（加速度）を検出するものであるが、その前後Ｇや車速Ｖから路面の勾配Φを求めることが可能で、勾配センサとしても機能する。また、４輪駆動スイッチ８２およびスノーモードスイッチ８３は、例えばシフトレバー８１の周辺やインストルメントパネル等に設けられ、運転者の好みや走行条件に応じて運転者により切換操作される。

電子制御装置７０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はＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに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１２の出力制御や無段変速機１６の変速制御、ベルト挟圧力制御、電動機４８の発電制御などを実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用、変速制御用等に分けて構成される。図４は、この電子制御装置７０の信号処理によって実行される制御機能を説明するブロック線図で、エンジン制御手段１１０、変速制御手段１１２、発電制御手段１１４を機能的に備えている。

エンジン制御手段１１０は、エンジン１２の出力制御を行うもので、電子スロットル弁２０を開閉制御する他、燃料噴射量制御のために燃料噴射装置８４（図３参照）を制御し、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置８５を制御する。電子スロットル弁２０の制御は、基本的には図５に示すようにアクセル操作量Ａccをパラメータとして定められ、アクセル操作量Ａccが大きくなる程スロットル弁開度θ_THが大きくなるように制御する。このスロットル弁開度θ_THに連動して上記燃料噴射量等も制御される。

変速制御手段１１２は、ベルト式無段変速機１６の変速制御およびベルト挟圧力制御を行う他、前後進切換装置２２を電気的にニュートラルとするニュートラル制御を行うもので、変速制御については、例えば図６に示すように運転者の出力要求量を表すアクセル操作量Ａccおよび車速Ｖをパラメータとして予め定められた変速マップから入力側の目標回転速度ＮＩＮＴを算出し、実際の入力軸回転速度ＮＩＮが目標回転速度ＮＩＮＴと一致するように、それ等の偏差に応じて無段変速機１６の変速制御を行う。すなわち、前記変速制御装置８６のソレノイド弁をフィードバック制御するなどして、入力側可変プーリ６０の油圧シリンダに対する作動油の供給、排出を制御する。図６の変速マップは変速条件に相当するもので、車速Ｖが小さくアクセル操作量Ａccが大きい程大きな変速比γになる目標回転速度ＮＩＮＴが設定されるようになっている。また、車速Ｖは出力軸回転速度ＮＯＵＴに対応するため、入力軸回転速度ＮＩＮの目標値である目標回転速度ＮＩＮＴは目標変速比に対応し、無段変速機１６の最小変速比γmin と最大変速比γmax の範囲内で定められている。上記変速マップは、記憶装置９８（図３参照）に予め記憶されている。

ベルト挟圧力制御は、例えば図７に示すように伝達トルクに対応するアクセル操作量Ａccおよび変速比γをパラメータとしてベルト滑りが生じないように予め定められた必要油圧（ベルト挟圧力に相当）のマップに従って、無段変速機１６の挟圧力制御を行う。すなわち、前記挟圧力制御装置８７のソレノイド弁に対する励磁電流のデューティ比を制御するなどして、無段変速機１６のベルト挟圧力に対応する出力側可変プーリ６４の油圧シリンダの油圧を調圧制御する。図７の必要油圧マップは、前記変速マップと同様に記憶装置９８に予め記憶されている。

ニュートラル制御は、前後進切換装置２２の前進用クラッチ２４および後進用ブレーキ２６を共に電気的に解放するものである。これ等のクラッチ２４およびブレーキ２６は、例えばシフトレバー８１に連結されたマニュアルバルブによって油圧回路が機械的に切り換えられることにより、その係合・解放状態が切り換えられ、「Ｄ」等の前進走行用のポジションへ操作された場合には前進用クラッチ２４が係合させられ、「Ｒ」等の後進走行用のポジションへ操作された場合には後進用ブレーキ２６が係合させられ、「Ｐ」、「Ｎ」等の駐車或いはニュートラル等の遮断用のポジションへ操作された場合にはクラッチ２４およびブレーキ２６が共に解放される。一方、それ等の油圧が強制的にドレーンされるように油圧回路を切り換えるソレノイド弁等が設けられ、ニュートラル制御では、そのソレノイド弁により油圧回路を切り換えることにより、クラッチ２４およびブレーキ２６を共に解放する。

前記発電制御手段１１４は、前記４輪駆動スイッチ８２がＯＮ操作されて４輪駆動モードが選択された場合および発進時に、前記発電機４８を発電制御し、発生した電力で前記電動機６８が力行トルクを発生できるようにする。すなわち、発電機４８は例えば図８の(a) に示すような発電特性を有し、発電機４８の回転速度ＮＧが大きくなる程大きな電力（電圧×電流に相当）を発生することができる一方、電動機６８は例えば図８の(b) に示すような出力特性を有し、発電機４８から供給される電力が大きくなる程大きな出力（トルク×回転速度に相当）を発生させることができる。図８(a) の実線、一点鎖線、破線のグラフは、それぞれ発生電力が等しい等電力線で、図８(b) の実線、一点鎖線、破線のグラフは、それぞれ出力が等しい等出力線であり、実線同士、一点鎖線同士、破線同士は互いに対応し、発電機回転速度ＮＧが大きくなる程大きな出力で電動機６８を作動させることができる。また、図８(a) の実線、一点鎖線、破線は、それぞれ回転速度ＮＧに応じて定まる最大発生電力、すなわち界磁電流を１００％として発電制御を行った場合であり、それぞれ界磁電流に応じて発生電力を低下させることが可能で、界磁電流＝０％とすれば発生電力は０となる。したがって、界磁電流＝１００％で実線の発電特性となる場合には、界磁電流を低下させることにより一点鎖線或いは破線の特性で発電させることができる。

そして、４輪駆動モードでは、例えば前後Ｇセンサ７１によって検出される前後Ｇに基づいて車体の荷重を担う前輪３０と後輪３２との間の荷重配分比を求めるとともに、その荷重配分比や、アクセル操作量Ａccおよび車速Ｖをパラメータとして求められる運転者の要求駆動トルク、車速Ｖ、車両加速度などに基づいて前後輪の駆動力配分比を決定し、その駆動力配分比に応じて電動機６８が所定の力行トルクを発生することができるように、発電機回転速度ＮＧに応じて発電機４８の発電制御、すなわち界磁電流の制御を行う。

また、車速Ｖ＝０からの車両発進時には、４輪駆動モードの場合を含めて４輪駆動状態で発進するように、例えば図９のフローチャートに従って発電制御を行う。車両発進時とは、例えば車速Ｖ＝０から５〜１０ｋｍ／時程度に達するまでの間である。図９のステップＲ１では、車両発進時か否かを、例えば車速Ｖ＝０でフットブレーキがＯＮからＯＦＦへ変化したか否か、或いはフットブレーキの踏込み操作力やブレーキ力（ブレーキ油圧など）が所定値以下まで低下したか否か等によって判断し、車両発進時であると判断した場合にはステップＲ２以下を実行する。ステップＲ２では、前後Ｇセンサ７１によって検出される前後Ｇに基づいて路面勾配Φを算出し、ステップＲ３では、その路面勾配Φおよびアクセル操作量Ａccをパラメータとして予め定められたマップや演算式等に従って、必要モータトルクすなわち電動機６８により後輪３２を回転駆動して発進する際に必要な力行トルクを算出する。この必要モータトルクのマップや演算式は、雪道等の低μ路においても適切な前後輪の駆動力配分比で後輪駆動力が得られるように、且つ後輪３２の分担荷重が大きくなる路面勾配Φが大きい程大きくなるように定められ、予め記憶装置９８に記憶されている。また、アクセル操作量Ａcc＝０の場合でも、車両がずり下がることがないような後輪駆動力（クリープトルクに相当）が得られるように定められ、乗車人数や積載重量等を含む車両重量を考慮して設定されるようにすることもできる。更に、本実施例では、路面勾配Φが小さい平坦路でも、４輪駆動状態で発進するように所定の必要モータトルクが設定される。

次のステップＲ４では、上記必要モータトルクで電動機６８を作動させるのに必要な必要電力を、予め定められたマップや演算式などから算出する。この必要電力を求めるマップや演算式は、例えば図８の(b) に示す電動機６８の出力特性等に基づいて定められ、予め記憶装置９８に記憶されている。また、ステップＲ５では、その必要電力が得られるように発電機４８を発電制御する。すなわち、発電機４８の発生電力は、図８の(a) に示すように回転速度ＮＧによって異なるため、その回転速度ＮＧに応じて必要電力が得られるように界磁電流を制御する。発電制御手段１１４による発電制御のうち、図９のフローチャートに従って車両発進時に発電制御を行う部分は、発進時発電制御手段に相当する。

そして、このような発進時の発電制御で発電機４８により発生させられた電力で電動機６８が力行制御され、前記ステップＲ３の必要モータトルクで作動させられることにより、路面勾配Φに応じて適切な前後輪の駆動力配分比で後輪駆動力が発生させられるようになり、路面勾配Φが大きい低μ路などでも前後輪で駆動力を発生することにより、車両のずり下がりが抑制されるとともにアクセル操作量Ａccに応じて優れた発進性能が得られるようになる。

ここで、路面勾配Φが大きい登坂路では後輪３２の分担荷重が大きくなり、それに伴って電動機６８の必要モータトルクや必要電力が大きくされるが、図８(a) の発電特性から明らかなように、発電機４８の回転速度ＮＧを大きくしないと、発電のための界磁電流を１００％としても必要な電力が得られない。すなわち、車両停止中にエンジン回転速度ＮＥがアイドル回転速度のままであると、発電機４８の回転速度ＮＧが遅いため、アクセルのＯＮ操作に伴ってエンジン回転速度ＮＥが上昇するまでは、電力が不足して十分な後輪駆動力が得られないことがあるのであり、前輪３０に大きな負荷が掛かってスリップしたり、車両がずり下がったりする恐れがある。

これに対し、本実施例の電子制御装置７０は更に、停車中発電機回転増大手段１２０を機能的に備えており、車両停止中に路面勾配Φに応じて予め発電機４８の回転速度ＮＧを増大させておくことにより、車両発進時に前記発電制御手段１１４による発電制御により速やかに大きな電力を発生させることができるようにし、当初から所定の後輪駆動力が得られるようになっている。

図１０は、上記停車中発電機回転増大手段１２０の処理内容を具体的に説明するフローチャートで、ステップＳ１では前記ステップＲ２と同様にして路面勾配Φを算出し、ステップＳ２では前記ステップＲ３と同様にして必要モータトルクを算出し、ステップＳ３では前記ステップＲ４と同様にして必要電力を算出する。その場合に、フットブレーキが踏込み操作されたブレーキＯＮ状態の車両停止中は、前記発電制御手段１１４による発電制御は行われないが、ここではブレーキＯＮ状態の車両停止中にも、アクセル操作量θ_TH＝０の場合の必要モータトルクに基づいて必要電力を算出する。

ステップＳ４では、上記必要電力を発生させるために必要な発電機４８の目標回転速度ＮＧＴを、予め定められたマップや演算式などから算出する。この目標回転速度ＮＧＴを求めるためのマップや演算式は、前記図８(a) の発電特性等に基づいて、例えば界磁電流を１００％として発電制御を行った場合に上記必要電力が得られるように定められ、予め記憶装置９８に記憶されている。

ステップＳ５では、発電機４８を目標回転速度ＮＧＴで回転駆動する目標エンジン回転速度ＮＥＴを、それ等の間の伝動装置の変速比を用いて算出し、その目標エンジン回転速度ＮＥＴでエンジン１２を作動させるための目標エンジントルク、具体的には目標スロットル弁開度θ_THＴを算出する。この目標スロットル弁開度θ_THＴは、例えばエンジン回転速度ＮＥが目標回転速度ＮＥＴとなるように、それ等の偏差に応じて増減させるフィードバック制御や、前記前後進切換装置２２がニュートラル状態か否か、発電機４８が発電制御されているか否か、等のエンジン負荷をパラメータとして予め定められた演算式に従って求めるフィードフォワード制御により算出することが可能で、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用して求めることもできる。上記目標エンジン回転速度ＮＥＴには、アイドル回転速度を下限とするガードが掛けられ、アイドル回転速度以上に制限されるとともに、目標スロットル弁開度θ_THＴには、前記図５のマップに従ってアクセル操作量Ａccに応じて設定されるスロットル弁開度θ_THを下限とするガードが掛けられ、そのスロットル弁開度θ_TH以上に制限される。

次のステップＳ６では、シフトレバー８１の操作ポジションが遮断用の「Ｎ」か否かを判断し、「Ｎ」の場合には未だ発進する意思が無いためそのまま終了する。「Ｎ」でない場合にはステップＳ７を実行し、シフトレバー８１の操作ポジションが前進走行用の「Ｄ」か否かを判断し、「Ｄ」でない場合、すなわち後進走行用の「Ｒ」や駐車用の「Ｐ」の場合にはそのまま終了し、「Ｄ」の場合のみステップＳ８以下を実行する。これ等のステップＳ６、Ｓ７を、前記ステップＳ１の前に実行するようにしても良い。なお、変速比γの下限（高速側）が制限された所定の変速範囲内で変速制御を行う前進走行用の他の操作ポジションを備えている場合には、それ等の操作ポジションへ操作されている場合にも、ステップＳ８以下を実行するように定められる。

ステップＳ８では、発進待機中か否かを、例えば車速Ｖ＝０で且つフットブレーキが踏込み操作されたブレーキＯＮ状態か否かによって判断し、発進待機中であればステップＳ９でニュートラル制御を実行する。ステップＳ９のニュートラル制御は、前記前後進切換装置２２を強制的にニュートラル（遮断状態）にするもので、具体的には前記変速制御手段１１２にニュートラル指令を出力することにより、その変速制御手段１１２によって油圧回路が切り換えられ、係合状態にある前進用クラッチ２４が解放される。これにより、エンジン１２から前輪３０への動力伝達が遮断されるが、フットブレーキがＯＮ状態であるため、登り坂で車両が重力によってずり下がる恐れはない。

また、次のステップＳ１０では、エンジン１２のスロットル弁開度θ_THを前記ステップＳ５で求めた目標スロットル弁開度θ_THＴとする指令を前記エンジン制御手段１１０に出力する。これにより、エンジン制御手段１１０によってスロットル弁開度θ_THが目標スロットル弁開度θ_THＴとされるとともに、スロットル弁開度θ_THに連動して燃料噴射量等が制御され、エンジン回転速度ＮＥが目標エンジン回転速度ＮＥＴまで増大させられるとともに、それに伴って発電機４８の回転速度ＮＧが目標回転速度ＮＧＴとされる。

一方、上記ステップＳ８の判断がＮＯ（否定）の場合、すなわちフットブレーキの踏込み操作が解除された場合には、ステップＳ１１以下を実行する。ステップＳ８の判断は、発進時の発電制御を行う際に車両発進時か否かを判断する前記ステップＲ１と同様に定めることが望ましい。そして、ステップＳ１１では、前記変速制御手段１１２にニュートラル制御を解除する指令を出力することにより、その変速制御手段１１２によって油圧回路が切り換えられ、前進用クラッチ２４が係合させられて前進駆動状態とされ、エンジン１２から前輪３０に駆動力が伝達されるようになる。また、ステップＳ１２では発進中か否か、すなわち前記発電制御手段１１４により発進時の発電制御が行われる所定車速（Ｖ＝５〜１０ｋｍ／時程度）以下か否かを判断し、所定車速を超えた場合にはそのまま終了するが、所定車速以下の発進時の間は前記ステップＳ１０を実行し、前記目標スロットル弁開度θ_THＴに従ってエンジン１２の出力制御を行う。

ここで、ステップＳ８の判断がＮＯとなった場合、すなわちフットブレーキがＯＦＦ操作（操作力やブレーキ力が所定値以下まで低下した場合を含む）された車両の発進時には、前記発電制御手段１１４により発進時の発電制御が行われるとともに、その発電制御で発生させられた電力で電動機６８が力行制御されて後輪に所定の駆動力が発生させられるが、ステップＳ８の判断がＹＥＳの発進待機中から路面勾配Φに応じて求められた所定の必要電力を発生させることができる目標回転速度ＮＧＴまで発電機４８の回転速度ＮＧが増大させられているため、フットブレーキの踏込み解除に伴って発電制御が行われることにより速やかに必要電力が発生させられる。これにより、路面勾配Φが大きい登坂路でも、発電制御の開始に伴って速やかに必要電力が得られ、その発生電力で電動機６８が力行制御されることにより、路面勾配Φに応じて適切な前後輪の駆動力配分比で後輪駆動力が発生させられるようになり、発電制御の開始当初に発電機４８の回転速度不足で発生電力が不足して十分な後輪駆動力が得られずに、前輪３０がスリップしたり車両がずり下がったりすることが抑制される。

このように、本実施例のハイブリッド車両の駆動装置６においては、ブレーキペダルが踏込み操作されたブレーキＯＮ状態の発進待機中（ステップＳ８の判断がＹＥＳ）に、ステップＳ９で前後進切換装置２２をニュートラルにするとともに、ステップＳ１０でエンジン出力制御を行ってそのエンジン１２により機械的に回転駆動される発電機４８の回転速度ＮＧを目標回転速度ＮＧＴまで高くし、その発電機４８により発生可能な電力を増大させるため、フットブレーキがＯＦＦ操作されて発進する際に、ステップＲ５で発電制御手段１１４により発電機４８が発電制御されることにより直ちに所定の電力を発生させることが可能で、その発生電力により電動機６８を作動させて後輪３２に所定の駆動力を速やかに発生させることができる。また、ステップＳ１１でニュートラル制御を終了し、前後進切換装置２２の前進用クラッチ２４が接続されて前進駆動状態とされることにより、エンジン１２によって前輪３０に所定の駆動力を速やかに発生させることができるため、結局、ブレーキペダルがＯＦＦ操作された車両発進時には、前輪３０および後輪３２の駆動力を何れも速やかに発生させることが可能となり、前輪３０のみでは発進が困難な急勾配の低μ路などでも車両を速やかに発進させることができる。

また、本実施例では路面勾配Φが大きい程発電機４８の回転速度ＮＧが大きく増大させられ、発電機４８の発生可能な電力が大きくされるため、車両発進時に電動機６８により大きな駆動力を後輪３２に発生させることが可能で、登坂路における車両の発進性能が一層向上する。すなわち、後輪３２の駆動力が不足すると前輪３０に大きな負荷が掛かるため、その前輪３０がスリップして発進不能となったり、車両がずり下がったりする恐れがあるが、後輪３２の駆動力が路面勾配Φに応じて大きくされることにより、そのような発進不能やずり下がりが抑制される。

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、これ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。

本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動装置の概略構成図である。図１のハイブリッド車両が備えている前輪用駆動装置を説明する骨子図である。図１のハイブリッド車両が備えている制御系統を説明するブロック線図である。図３の電子制御装置が備えている制御機能の要部を説明するブロック線図である。図４のエンジン制御手段がアクセル操作量Ａccに応じてスロットル弁開度θ_THを制御する際に用いられるマップの一例を示す図である。図４の変速制御手段が変速制御で目標回転速度ＮＩＮＴを求める際に用いられる変速マップの一例を示す図である。図４の変速制御手段がベルト挟圧力の制御で必要油圧を求める際に用いられる必要油圧マップの一例を示す図である。図４の発電制御手段によって発電制御が行われる発電機の発電特性、およびその発電機の発生電力で力行制御される電動機の出力特性の一例を示す図である。図４の発電制御手段によって実行される発進時発電制御の処理内容を具体的に説明するフローチャートである。図４の停車中発電機回転増大手段の処理内容を具体的に説明するフローチャートである。

符号の説明

６：ハイブリッド車両の駆動装置１２：エンジン２２：前後進切換装置（断続装置）３０Ｌ、３０Ｒ：前輪（第１駆動輪）３２Ｌ、３２Ｒ：後輪（第２駆動輪）４８：発電機６８：電動機７０：電子制御装置７１：前後Ｇセンサ１１４：発電制御手段（発進時発電制御手段）１２０：停車中発電機回転増大手段

Claims

動力の伝達および遮断可能な断続装置を介して第１駆動輪を回転駆動するエンジンと、
該エンジンによって機械的に回転駆動されることにより電力を発生する発電機と、
該発電機で発生させられた電力が供給されることにより力行トルクを発生し、前記第１駆動輪とは異なる第２駆動輪を回転駆動する電動機と、
前記第１駆動輪および前記第２駆動輪を共に回転駆動して車両を発進させる際に、所定の力行トルクで前記電動機を作動させるのに必要な電力を発生するように前記発電機の発電制御を行う発進時発電制御手段と、
を有するハイブリッド車両の駆動装置において、
前記発進時発電制御手段は、路面勾配が大きい場合に前記電動機が大きな力行トルクを発生することができるように該路面勾配に応じて前記発電機の発電制御を行うもので、
ブレーキが制動操作されている車両停止中に、前記断続装置を遮断状態とするとともに、路面勾配が大きい場合に前記エンジンにより前記発電機の回転速度を増大させて、該発電機が発生可能な電力を増大させる停車中発電機回転増大手段を設けた
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
前記停車中発電機回転増大手段は、路面勾配に応じて該路面勾配が大きい程前記発電機の回転速度を大きく増大させる
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。