JP7440377B2 - 車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、前輪をエンジンにより駆動し後輪をモータにより駆動するハイブリッド車両における車両制御システムに関するものであり、特には、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）モードとＥＶモードの切り替えに応じた前後輪トルク配分の制御についての技術分野に関する。

前輪をエンジンにより駆動し、後輪をモータ（リアモータ）により駆動するＰ４タイプのハイブリッド車両（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）が知られている。このようなＰ４タイプのハイブリッド車両では、リアモータを使用するか否かにより前輪駆動状態と全輪駆動状態の切り替えを行うことが可能とされる。また、Ｐ４タイプのハイブリッド車両では、全輪駆動状態を実現するにあたり、エンジンからの動力を後輪に伝達するためのプロペラシャフトを省略することが可能とされる。

なお、関連する従来技術については下記特許文献１、２を挙げることができる。これら特許文献１、２には、エンジンと、後輪を駆動するモータとを備え、センターディファレンシャルとＬＳＤ（Limited Slip Differential）とを組み合わせたトランスファとプロペラシャフトとを用いてエンジン出力とモータ出力とを前後輪の双方に伝達可能とされた車両が開示されている。

特開２００９－１１３５７０号公報 特開２００９－１４３２９２号公報

ここで、Ｐ４タイプのハイブリッド車両として、特にプロペラシャフトを省略したタイプのハイブリッド車両では、ＨＥＶモードによる走行時には全輪駆動状態となり、ＥＶモードによる走行時には後輪駆動状態となる。すなわち、ＨＥＶ走行からＥＶ走行への切り替えに伴い、全輪駆動状態から後輪駆動状態へと駆動状態が切り替えられる。
この駆動状態の切り替えに伴い、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替え時において運転者にドライバビリティ上の違和感を与えてしまう虞がある。特に、カーブ路走行中においてＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替えが生じて全輪駆動状態から後輪駆動状態へと駆動状態が切り替わった場合には、運転者に違和感を与えてしまう可能性が高まる。

本発明は上記した問題点に鑑み為されたものであり、後輪をモータにより駆動するタイプのハイブリッド車両において、ＨＥＶモードからＥＶモードに切り替える際のドライバビリティの悪化抑制を図ることを目的とする。

本発明に係る車両制御システムは、エンジンが出力するトルクを前輪側及び後輪側に配分するセンターディファレンシャルと、センターディファレンシャルの前輪側出力部と後輪側出力部との差動を制限する差動制限機構と、前記後輪側出力部から後輪への動力伝達系に設けられたモータと、を備えたハイブリッド車両における車両制御システムであって、前記エンジンと前記モータの双方を駆動源とする走行モードである第一走行モードから、前記エンジンと前記モータのうち前記モータのみを駆動源とする走行モードである第二走行モードへと切り替える際に、前記差動制限機構により前記前輪側出力部と前記後輪側出力部との差動を制限させた状態で前記エンジンを停止させる制御を行う制御部を備えたものである。
これにより、第一走行モードとしてのＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）モードからエンジンを停止して第二走行モードとしてのＥＶモードへと切り替える際に、全輪駆動状態が維持されることになる。

上記した本発明に係る車両制御システムにおいては、前記制御部は、前記前輪側出力部と前記後輪側出力部との差動を制限させた状態で前記エンジンを停止させる制御を行った後、前記差動の制限緩和により後輪駆動状態へと移行させる後輪駆動移行制御を行う構成とすることが可能である。
これにより、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替えの際に全輪駆動状態が維持されるようにしながら、徐々に後輪駆動状態へと移行させることが可能となる。

上記した本発明に係る車両制御システムにおいては、前記制御部は、前記後輪駆動移行制御を路面状況の推定結果に基づいて行う構成とすることが可能である。
これにより、例えば路面が滑りやすいと推定される状況では全輪駆動状態を維持したままとしたり、或いは後輪偏重の度合いを弱めたりする等、後輪駆動状態に移行させるための制御を路面状況に応じて適切に行うことが可能となる。

上記した本発明に係る車両制御システムにおいては、前記制御部は、前記後輪駆動移行制御の実行可否を路面状況の推定結果に基づき判定する構成とすることが可能である。
これにより、路面が滑りやすいと推定される状況では後輪駆動状態に移行しない、すなわち全輪駆動状態が維持されるようにすることが可能となる。

上記した本発明に係る車両制御システムにおいては、前記制御部は、車両の走行状況を示す情報に基づき、前後輪トルク配分の要求値である前後トルク配分要求値を求め、前記後輪駆動移行制御を前記前後トルク配分要求値に基づいて行う構成とすることが可能である。
これにより、例えば後輪に要求されるトルクが少ない場合に後輪駆動状態に移行されてしまうことがないようにしたり、要求されるトルク配分に応じて後輪偏重の度合いを弱めたりする等、後輪駆動状態に移行させるための制御を、トルク配分の要求値に応じて適切に行うことが可能となる。

上記した本発明に係る車両制御システムにおいては、前記制御部は、前記第一走行モードから前記第二走行モードへと切り替える際に、車両が直進状態であるか否かを判定し、直進状態であると判定した場合は、前記差動制限機構により前記前輪側出力部と前記後輪側出力部との差動を非制限とした状態で前記エンジンを停止させる制御を行う構成とすることが可能である。
車両が直進状態である場合は、全輪駆動状態から後輪駆動状態への切り替えが行われても運転者がドライバビリティ上の違和感を抱き難い。このため、直進状態であった場合は全輪駆動状態を維持するものとはせず、上記のように前輪側出力部と後輪側出力部との差動を非制限状態として後輪駆動状態に移行させる。

本発明によれば、後輪をモータにより駆動するタイプのハイブリッド車両において、ＨＥＶモードからＥＶモードに切り替える際のドライバビリティの悪化抑制を図ることができる。

本発明に係る実施形態としての車両の概略構成例を示した図である。 実施形態としての車両制御システムの構成例を示したブロック図である。 ＨＥＶモード時におけるトルクフローを模式的に示した図である。 ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替え時におけるトルクフローを模式的に示した図である。 ＥＶモードへの切り替え後におけるトルクフローを模式的に示した図である。 前後トルク配分要求値を求めるための具体的な手法の例を説明するための図である。 ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替え時に対応した処理のフローチャートである。 ＥＶモード中処理のフローチャートである。 変形例としての処理のフローチャートである。

＜１．車両構成＞
以下、添付図面を参照しながら実施形態を説明する。
図１は、実施形態としての車両２０の機械的な概略構成例を示した図であり、図２は、車両２０が備える実施形態としての車両制御システム１の構成例を示したブロック図である。

図１に示すように、車両２０は、エンジン（Ｅ／Ｇ）２１と、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）２２と、クラッチ機構２３と、ＭＧ（モータ・ジェネレータ）２５と、トランスファ３０と、前輪駆動力伝達機構３５と、後輪駆動力伝達機構４０と、前輪５０及び後輪５１とを備えている。なお、左右にそれぞれ設けられる構成要素に関しては、符号の末尾に添え字Ｌ、Ｒをそれぞれ付している。

エンジン２１は、例えば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り、車両の走行用主動力源とされる。実施形態の車両２０は、前輪５０及び後輪５１としての車輪の駆動源としてエンジン２１とＭＧ２５とを備えたハイブリッド車両（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）として構成されている。

トランスミッション２２は、エンジン２１の出力を減速又は増速して車輪側に伝達する変速機である。トランスミッション２２は、例えば、エンジン２１との間に流体継手であるトルクコンバータを備え、トルクコンバータの出力側に例えば複数列のプラネタリギヤセット等から成る変速機が設けられたオートマティックトランスミッションとして構成される。

クラッチ機構２３は、トランスミッション２２からトランスファ３０への駆動力伝達系に挿入され、これらトランスミッション２２とトランスファ３０との間の動力伝達を断絶可能とされている。すなわち、クラッチ機構２３が締結状態では両者間の動力伝達が可能な状態となり、クラッチ機構２３が解放状態では両者間の動力伝達が不能な状態とされる。

トランスファ３０は、クラッチ機構２３を介して入力されるエンジン２１からの動力を前輪駆動力伝達機構３５及び後輪駆動力伝達機構４０に配分するものである。トランスファ３０は、センターディファレンシャル３１と、センターディファレンシャル３１の差動制限機構として機能するＬＳＤ（Limited Slip Differential）３２とを備えて構成される。

センターディファレンシャル３１は、例えば複合プラネタリギヤタイプのディファレンシャルとされ、前輪５０と後輪５１との速度差を吸収する差動機能を果たすとともに、前輪５０と後輪５１に駆動力を所定の比率で配分する。センターディファレンシャル３１による前後輪のトルク配分は、プラネタリギヤのギヤ比によって定まり、前輪５０と後輪５１との速度差が殆どない通常の走行条件では、前後トルク配分は、例えば４５：５５（前輪側＝４５、後輪側５５）となっている。

ＬＳＤ３２は、センターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部とを拘束（差動制限）する差動制限機構である。本例において、ＬＳＤ３２は、例えば湿式多板クラッチと、これを押し付けることによって差動制限力を生じさせるピストン等を備えた油圧式多板クラッチ型の差動制限機構として構成され、多板クラッチの締結度合いを変化させることが可能に構成されている。多板クラッチの締結度合いを変化させることで、センターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部との差動の制限力を変化させることができる。
この場合のＬＳＤ３２においては、多板クラッチが解放状態であるときはセンターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部との差動制限が行われず（つまり非制限状態となり）、前後トルク配分は、上記のプラネタリギヤのギヤ比に応じたトルク配分（本例では４５：５５）となる。
一方、多板クラッチが締結状態であるときは、センターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部との差動が制限された状態となり、前後トルク配分は、上記のプラネタリギヤのギヤ比に応じたトルク配分から変化する。具体的に、多板クラッチの締結度合いが最大となる状態では、センターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部とが直結状態となるため、エンジン２１の出力トルクについての前後トルク配分は５０：５０となる。

前輪駆動力伝達機構３５は、センターディファレンシャル３１の前輪側出力部の出力を前輪５０に伝達するものであり、インプットシャフト３６、フロントディファレンシャル３７、及びドライブシャフト３８を備えて構成される。
インプットシャフト３６は、センターディファレンシャル３１の前輪側出力部の出力をフロントディファレンシャル３７に伝達する回転軸である。

フロントディファレンシャル３７は、インプットシャフト３６からの入力を左右の前輪５０Ｌ、５０Ｒに配分するとともに、旋回時等に前輪５０Ｌ、５０Ｒの回転数差を吸収する差動機構を備えている。

ドライブシャフト３８としては、左右一対のドライブシャフト３８Ｌ、３８Ｒが設けられ、これらドライブシャフト３８Ｌ、３８Ｒがフロントディファレンシャル３７の左出力部、右出力部から前輪５０Ｌ、５０Ｒにそれぞれ駆動力を伝達する。

後輪駆動力伝達機構４０は、センターディファレンシャル３１の後輪側出力部の出力を後輪５１に伝達するものであり、プロペラシャフト４１、リアディファレンシャル４２、及びドライブシャフト４３を備えて構成される。
プロペラシャフト４１は、後輪側出力部の出力をリアディファレンシャル４２に伝達する回転軸である。

リアディファレンシャル４２は、プロペラシャフト４１からの入力を左右の後輪５１Ｌ、５１Ｒに配分するとともに、旋回時等に後輪５１Ｌ、５１Ｒの回転数差を吸収する差動機構を備えている。

ドライブシャフト４３としては、左右一対のドライブシャフト４３Ｌ、４３Ｒが設けられ、これらドライブシャフト４３Ｌ、４３Ｒがリアディファレンシャル４２の左出力部、右出力部から後輪５１Ｌ、５１Ｒにそれぞれ駆動力を伝達する。

ＭＧ２５は、センターディファレンシャル３１の後輪側出力部から後輪５１への動力伝達系に設けられた例えば同期電動機等の回転電機であり、モータ及び発電機として機能する。本例において、ＭＧ２５は、後輪駆動力伝達機構４０のプロペラシャフト４１に設けられており、モータとして機能する際は、プロペラシャフト４１を駆動することによって後輪５１Ｌ、５１Ｒを駆動アシストする。一方、発電機として機能する際は、後輪５１Ｌ、５１Ｒからプロペラシャフト４１に伝達されるトルクを吸収して電気エネルギとして回生する。

前輪５０及び後輪５１は、それぞれドライブシャフト３８、４３によって駆動される駆動輪であって、図示しないハブベアリングハウジングを介して回転可能に支持されている。また、ハブベアリングハウジングには、前輪５０及び後輪５１の回転速度を検出する後述する車速センサ（車輪速センサ）１１ａが装着されている。
ハブベアリングハウジングは、図示しないサスペンション装置を介して車体に支持されている。

続いて、図２を参照し、車両２０が備える車両制御システム１について説明する。
図２において、車両制御システム１は、ＨＥＶ制御ユニット２、エンジン制御ユニット３、モータ制御ユニット４、操舵制御ユニット５、ブレーキ制御ユニット６、エンジン関連アクチュエータ７、モータ駆動部８、操舵関連アクチュエータ９、ブレーキ関連アクチュエータ１０、センサ・操作子類１１、及びバス１２を備えている。
なお、図２では図１に示したＭＧ２５も併せて示している。

車両制御システム１において、ＨＥＶ制御ユニット２、エンジン制御ユニット３、モータ制御ユニット４、操舵制御ユニット５、ブレーキ制御ユニット６の各制御ユニットは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータを有して構成されており、これらの各制御ユニットは、バス１２を介して相互にデータ通信を行うことが可能とされている。

センサ・操作子類１１は、自車両（車両２０）に設けられた各種のセンサや操作子を包括的に表している。センサ・操作子類１１が有するセンサとしては、自車両の速度を車速として検出する速度センサ（車輪速センサ）１１ａや、アクセルペダルの踏込み量からアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１ｂ、ブレーキペダルの操作量（踏み込み量）を検出するブレーキ操作量センサ１１ｃ、加速度センサ（例えば３軸の加速度センサ）及び角速度センサ（例えば、ヨーレートセンサ）等を有し自車両の動きを検出する動きセンサ１１ｄ、車両２０の現在位置を検出する例えばＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）センサ等による位置センサ１１ｅがある。
さらに、センサ・操作子類１１が有するセンサとしては、操舵関連センサ１１ｆが挙げられる。操舵関連センサ１１ｆは、操舵に関する各種のセンサを包括的に表したものであり、例えば操舵輪（本例では前輪５０）の舵角を検出する舵角センサやステアリングホイールの切れ角としての操舵角を検出する操舵角センサ等がある。

また、図示は省略したが、センサ・操作子類１１は、他のセンサとして、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサや、エンジンへの吸入空気量を検出する吸入空気量センサ、吸気通路に介装されてエンジンの各気筒に供給する吸入空気量を調整するスロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ、エンジン温度を示す冷却水温を検出する水温センサ、車外の気温を検出する外気温センサ、自車走行路の勾配を検出する勾配センサ等も有する。
また、センサ・操作子類１１が有する操作子としては、車両制御システム１の起動／停止を指示するためのスタートスイッチや、ヘッドランプやターンシグナルランプ等の灯具の点灯／消灯を指示するための操作子等、各種の操作子がある。

ここで、図示による説明は省略するが、本例の車両制御システム１においては、車速センサ１１ａで検出される各車輪の車輪回転速に基づいて、「車輪速度」と「車体速度」とが算出される。これら車輪速度と車体速度は、共に車体の速度を示す指標値であり、「車輪速度」は、車輪回転速と車輪の外径とに基づいて算出される値である。この車輪速度は、車輪がスリップ状態（空転状態）となった場合には、実際の車体の速度に対して比較的大きな差が生じるものとなる。換言すれば、車輪がスリップ状態でない場合に、実際の車体の速度を正しく示す値となる。
「車体速度」は、同様に車輪回転速を用いて算出される値であるが、車輪回転速以外の例えば加速度情報やアクセル開度情報、変速比情報、舵角情報などの各種情報を併用して、車輪がスリップ状態となった際における実際の車体の速度との差が生じ難くなるように算出される値である。なお、このような各種の情報を用いた車体速度の算出手法については、従来より種々の手法が提案されており、公知の手法を用いればよい。また、車体速度の算出に用いる各種情報については、上記で例示した情報に限定されるものではなく、例示した一部の情報のみを用いてもよいし、例示していない情報が併用されてもよい。

なお、車輪速度、車体速度の算出主体は、ＨＥＶ制御ユニット２、エンジン制御ユニット３、モータ制御ユニット４、操舵制御ユニット５、ブレーキ制御ユニット６の何れであってもよく、また、これらの制御ユニット以外の不図示の制御ユニットが算出主体であってもよい。

ＨＥＶ制御ユニット２は、センサ・操作子類１１に設けられた所定のセンサからの検出信号や操作子による操作入力情報等に基づき、エンジン制御ユニット３とモータ制御ユニット４に対する指示を行って車両の動作をコントロールする。
ＨＥＶ制御ユニット２は、運転者によるアクセル操作やブレーキ操作に基づいて目標駆動力の算出を行う。ここで、目標駆動力は、例えば加速側であれば正の値、減速側であれば負の値として算出される等、加速側と減速側とで極性の異なる値として算出される。

本例のＨＥＶ制御ユニット２は、算出した目標駆動力に基づいて、要求駆動力と要求ブレーキ液圧とを算出する。要求駆動力は、目標駆動力を実現するために要求される車両２０の駆動力であり、車輪の駆動源としてエンジン２１とＭＧ２５とを有する本例の車両２０の場合には、エンジン２１とＭＧ２５の総合の駆動力として算出される。
要求ブレーキ液圧は、目標駆動力を実現するために要求されるブレーキ液圧である。

ここで、ハイブリッド車両としての車両２０においては、制動手段としてディスクブレーキ等による液圧ブレーキ機構以外に、ＭＧ２５の回生を利用した回生ブレーキがある。従って、車両２０の減速時には、算出された目標駆動力に応じた減速状態が実現されるように、要求ブレーキ液圧のみでなく要求駆動力の算出が行われる。

ＨＥＶ制御ユニット２は、算出した要求駆動力に基づいて、エンジン２１側に要求される駆動力であるエンジン要求駆動力と、ＭＧ２５側に要求される駆動力であるモータ要求駆動力とを算出し、エンジン要求駆動力をエンジン制御ユニット３に、モータ要求駆動力をモータ制御ユニット４にそれぞれ指示する。

また、ＨＥＶ制御ユニット２は、エンジン２１とＭＧ２５の双方を駆動源とする走行モードであるＨＥＶモード（第一走行モード）と、エンジン２１とＭＧ２５のうちＭＧ２５のみを駆動源とする走行モードであるＥＶモード（第二走行モード）との切り替え制御を行う。このＨＥＶモードとＥＶモードの切り替え制御は、少なくとも車速と要求駆動力とに基づいて行う。
なお、本例において、ＨＥＶ制御ユニット２が制御に用いる車速は、車速センサ１１ａで検出される車速（車輪速度）と車体速度のうち何れであってもよい。

また、本例のＨＥＶ制御ユニット２は、ＬＳＤ関連アクチュエータ３３の制御を行う。ＬＳＤ関連アクチュエータ３３は、ＬＳＤ３２における前述した多板クラッチの油圧制御を行うためのアクチュエータを含んで構成され、ＨＥＶ制御ユニット２は、該アクチュエータの駆動制御を行うことで、図１に示したセンターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部とについてのＬＳＤ３２による差動制限動作を制御する。
ここで、本例のＨＥＶ制御ユニット２は、このようなＬＳＤ３２による差動制限動作の制御をＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替えの際に行うが、この点については後に改めて説明する。

エンジン制御ユニット３は、ＨＥＶ制御ユニット２から指示されるエンジン要求駆動力に基づき、エンジン関連アクチュエータ７として設けられた各種アクチュエータを制御する。エンジン関連アクチュエータ７としては、例えばスロットル弁を駆動するスロットルアクチュエータや燃料噴射を行うインジェクタ等のエンジン駆動に係る各種のアクチュエータが設けられる。
エンジン制御ユニット３は、エンジン要求駆動力に基づき、燃料噴射タイミング、燃料噴射パルス幅、スロットル開度等の制御を行って、エンジン出力を制御する。また、エンジン制御ユニット３は、エンジンの始動／停止の制御を行うことが可能とされる。

モータ制御ユニット４は、ＨＥＶ制御ユニット２から指示されるモータ要求駆動力に基づきモータ駆動部８を制御することで、ＭＧ２５の動作制御を行う。モータ駆動部８は、ＭＧ２５の駆動回路を有する電気回路部として構成されている。
モータ制御ユニット４は、モータ要求駆動力に基づき、ＭＧ２５を力行回転させるべき場合はモータ駆動部８に対する指示を行ってＭＧ２５を力行回転させ、ＭＧ２５を回生回転させるべき場合にはモータ駆動部８に対する指示を行ってＭＧ２５を回生回転させる。

操舵制御ユニット５は、センサ・操作子類１１に設けられた所定のセンサからの検出信号等に基づき、操舵関連アクチュエータ９として設けられた各種のアクチュエータを制御する。操舵関連アクチュエータ９としては、例えば、車両２０のステアリング機構に設けられたＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング）モータ等、操舵関連のアクチュエータを含む。
例えば操舵制御ユニット５は、前述した操舵関連センサ１１ｆにより検出される舵角や操舵角の情報等に基づいてＥＰＳモータを制御することで、操舵トルクをアシストするパワーステアリング制御を行う。

ブレーキ制御ユニット６は、センサ・操作子類１１に設けられた所定のセンサからの検出信号や操作子による操作入力情報等に基づき、ブレーキ関連アクチュエータ１０として設けられた各種のアクチュエータを制御する。ブレーキ関連アクチュエータ１０としては、例えば、ブレーキブースタからマスターシリンダへの出力液圧やブレーキ液配管内の液圧をコントロールするための液圧制御アクチュエータ等、ブレーキ関連の各種のアクチュエータが設けられる。ブレーキ制御ユニット６は、上述した車輪速度と車体速度とに基づいて算出される車輪のスリップ率に基づき、上記の液圧制御アクチュエータにより液圧を加減圧させることで、所謂ＡＢＳ（Antilock Brake System）制御を実現する。またブレーキ制御ユニット６は、ＨＥＶ制御ユニット２から指示される要求ブレーキ液圧に基づいて、上記の液圧制御アクチュエータを制御してブレーキの制御を行う。

ここで、確認のため述べておくと、上記のスリップ率は、「（車体速度－車輪速度）／車体速度×１００％」として計算される値であり、スリップ率＝０は、車輪が全くスリップしていない状態を表し、スリップ率＝１００は車輪がロック状態であることを表す。スリップ率が負極性の値となる場合は、車輪速度＞車体速度の場合であり、車輪が空転状態（スリップ状態）であることを表す。

なお、上記で例示した車両制御システム１の構成はあくまで一例である。例えば、センサ・操作子類１１には、車両２０の外部や車室内の状況を認識するためのカメラ（画像センサ）を設けることも考えられる。また、他車両に設けられたコンピュータ装置等の車両外部装置との間でデータ通信を行うための通信部を備えた構成とすることも考えられる。

＜２．実施形態としての駆動状態切り替え制御＞
ここで、前述のように前輪をエンジンにより駆動し後輪をモータにより駆動するＰ４タイプのハイブリッド車両では、ＨＥＶモードによる走行時には全輪駆動状態となり、ＥＶモードによる走行時には後輪駆動状態となるため、ＨＥＶ走行からＥＶ走行への切り替えに伴い、全輪駆動状態から後輪駆動状態へと駆動状態が切り替えられることになる。そして、このような全輪駆動状態から後輪駆動状態への切り替えに伴い、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替え時に運転者にドライバビリティ上の違和感を与える虞がある。

そこで、本実施形態では、ＨＥＶモードからＥＶモードへと切り替える際に、差動制限機構によりセンターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部との差動を制限させた状態でエンジンを停止させる制御を行う。

図３から図５を参照し、実施形態としての駆動状態切り替え制御について説明する。
図３は、ＨＥＶモード時におけるトルクフローを模式的に示した図である。なお、図３を始めとして以下で説明するトルクフロー図では、エンジン２１からのトルクを黒矢印により、ＭＧ２５からのトルクを梨地矢印により表す。

図３に示すように、ＨＥＶモード時には、トランスファ３０におけるＬＳＤ３２が解放状態とされ、エンジン２１からのトルクは前輪５０、後輪５１の双方に伝達され、ＭＧ２５からのトルクは後輪５１側のみに伝達されて全輪駆動状態とされている。このとき、トランスファ３０による前輪５０と後輪５１のトルク配分（以下、単に「前後トルク配分」と表記する。比率表記は前輪：後輪である。）は、前述のようにセンターディファレンシャル３１におけるプラネタリギヤのギヤ比により定まり、本例では「４５：５５」とされる。
この場合において、図示のようにエンジン２１のトルクを「１００」、ＭＧ２５のトルクを「１０」とすると、ＨＥＶモード時における総合的な前後トルク配分は「４５：６５」（４１％：５９％）と表記できる。

図４は、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替え時におけるトルクフローを模式的に示した図である。
ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替え時には、先ず、ＬＳＤ３２を解放状態から締結状態として、センターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部との差動が制限された状態とする。具体的に、本例では、ＬＳＤ３２を完全に締結状態（締結度合いが最大の状態）として、センターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部とを直結状態とする。その上で、エンジン２１を停止させる。
これにより、ＥＶモードへの切り替えに応じてエンジン２１が停止された状態（つまり駆動源がＭＧ２５のみとなった状態）において、前後トルク配分が５０：５０となる。すなわち、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替えに伴い全輪駆動状態から後輪駆動状態に切り替わってしまうことの防止が図られ、全輪駆動状態が維持されるものである。
この結果、ＨＥＶモードからＥＶモードに切り替える際のドライバビリティの悪化抑制を図ることができる。

図５は、ＥＶモードへの切り替え後におけるトルクフローを模式的に示した図である。
本実施形態では、ＥＶモードへの切り替えを行った後の期間では、ＬＳＤ３２を徐々に解放していき最終的に前後トルク配分を０：１００の状態とする。すなわち、後輪駆動状態に移行させる。以下、このように全輪駆動状態から後輪駆動状態へと移行させる制御のことを「後輪駆動移行制御」と表記する。

ここで、本例では、後輪駆動移行制御は、路面状況の推定結果と、前後トルク配分要求値とに基づいて行う。
路面状況の推定結果については、例えば路面μ（ミュー：摩擦係数）推定値を用いる。路面μは、タイヤと路面間に生じる摩擦力をタイヤ荷重で除した値であり、路面の滑りにくさを表す指標値とされる。
ここで、路面μを推定する手法については従来より各種の手法が提案されており、公知の算出手法を採用すればよい。一例としては、例えば、上述したスリップ率に基づく値とすることが考えられる。或いは、「特開２００８－２６５４６７号公報」に開示されるような、ヨーレートと横加速度とに基づき推定される前輪摩擦円利用率を用いた路面μの推定手法を採用することもできる。

また、前後トルク配分要求値は、前後トルク配分の要求値であり、本例ではＨＥＶ制御ユニット２が車両の走行状況を示す情報に基づき求める。具体的に、ＨＥＶ制御ユニット２は、車速、舵角、及び要求駆動力に基づいて前後トルク配分要求値を求める。

図６を参照し、前後トルク配分要求値を求めるための具体的な手法の例を説明する。
図示のようにアクセル開度と舵角との組み合わせごとに後輪駆動力配分（％）を表すマップを車速ごとに用意しておく。図中では、車速＝１０ｋｍ／ｈに対応したマップ（図６Ａ）と車速＝６０ｋｍ／ｈに対応したマップとを例示しているが、この場合、例えば車速が１０ｋｍ／ｈから５９ｋｍ／ｈまでの範囲内であれば１０ｋｍ／ｈに対応したマップを参照し、車速が６０ｋｍ／ｈから所定速度までの範囲内であれば６０ｋｍ／ｈに対応したマップを参照する。
また、アクセル開度について、「１／４」は、例えば０から１／４までの範囲、「１／２」は１／４より大きく３／４未満の範囲、「１／１」は３／４から１／１までの範囲を意味し、さらに、舵角について「０度」は、例えば０度から１２０度までの範囲、「１８０度」は１２１度から２４０度までの範囲、「３６０度」は２４１度から３６０度の範囲を意味する。
なお、これら車速、アクセル開度、舵角の各区分について、区分の具体的数値や区分数は上記の例に限定されるものではない。

ＨＥＶ制御ユニット２は、上記のような後輪駆動力配分マップを用いて、車速、舵角、及び要求駆動力に基づき前後トルク配分要求値を求める。例えば、車速＝３０ｋｍ／ｈ、アクセル開度＝１／２、舵角＝３０度であれば、後輪駆動力配分＝６５％より、前後トルク配分要求値として３５：６５を算出する。

ＨＥＶ制御ユニット２は、上記のようにして求まる前後トルク配分要求値と、路面μ推定値とに基づき、後輪駆動移行制御を行う否かの判定を行う。具体的には、前後トルク配分要求値で要求される後輪駆動力配分（％）の値が所定値以上であり、且つ路面μ推定値が所定値以上であるか否かの判定を、後輪駆動移行制御を行う否かの判定として行う。より具体的に、ＨＥＶ制御ユニット２は、例えば後輪駆動力配分の値が３０％以上、且つ路面μ推定値が０．７以上（０．０を最小値とした場合）であることを条件として、後輪駆動移行制御を実行するとの判定結果を得る。

また、本例のＨＥＶ制御ユニット２は、後輪駆動移行制御を行った以降において、前後トルク配分要求値と路面μ推定値とに基づいて後輪駆動状態を継続すべきか否かの判定としての後輪駆動継続判定を行う。ＨＥＶ制御ユニット２は、この後輪駆動継続判定として、上記した後輪駆動移行判定と同様の判定を行う。つまり本例では、後輪駆動力配分の値が３０％以上、且つ路面μ推定値が０．７以上であることを条件として、後輪駆動状態を継続するとの判定結果を得る。

後輪駆動継続判定において、後輪駆動状態を継続するとの判定結果を得た場合、ＨＥＶ制御ユニット２は、後輪駆動状態を継続させる。つまり、本例では前後トルク配分０：１００の状態を継続させるべく、ＨＥＶ制御ユニット２は、ＬＳＤ３２の解放状態を維持させる。
一方、後輪駆動状態を継続しないとの判定結果を得た場合、ＨＥＶ制御ユニット２は、全輪駆動状態への移行制御を行う。すなわち、ＬＳＤ３２の締結度合いを強めることで、センターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部との差動を制限した状態とし、ＭＧ２５からのトルクが前輪５０側にも配分されるようにする。具体的に本例では、ＬＳＤ３２を完全に締結状態とすることで、センターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部とを直結状態とし、前後トルク配分を５０：５０とする。

＜３．処理手順＞
図７及び図８のフローチャートを参照して、上記により説明した実施形態としての駆動状態切り替え制御を実現するための具体的な処理手順の例を説明する。
なお、図７及び図８に示す処理は、ＨＥＶ制御ユニット２が例えば内蔵するＲＯＭ等の所定の記憶装置に記憶されたプログラムに基づき実行する。

図７は、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替え時に対応した処理のフローチャートである。
先ず、ＨＥＶ制御ユニット２はステップＳ１０１で、ＨＥＶモードからＥＶモードへ移行するか否かを判定する。この判定は、少なくとも車速と要求駆動力とに基づいて行う。図示のようにＨＥＶ制御ユニット２は、ＥＶモードへ移行しないとの判定結果を得た場合は、ステップＳ１０１の判定処理を再度実行する。

一方、ＥＶモードへ移行すると判定した場合、ＨＥＶ制御ユニット２はステップＳ１０２に進み、ＬＳＤ３２を締結してエンジン２１を停止する処理を行う。すなわち、図１に示したＬＳＤ関連アクチュエータ３３を制御してＬＳＤ３２における多板クラッチを締結状態とした上で、エンジン制御ユニット３に指示を出しエンジン２１を停止させる。本例では、ＬＳＤ３２を完全に締結状態として、センターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部とを直結状態とした上で、エンジン２１を停止させる。

ＨＥＶ制御ユニット２は、ステップＳ１０２の処理を実行したことに応じて図７に示す一連の処理を終える。

なお、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替え時には、図１に示したクラッチ機構２３を締結状態から解放状態に制御することができる。

図８は、ＥＶモード中に実行するＥＶモード中処理のフローチャートである。
先ず、ＨＥＶ制御ユニット２はステップＳ２０１で、車速、舵角、要求駆動力に基づき前後トルク配分要求値を求める。なお、前後トルク配分要求値を求める手法については既に図６を参照して説明済みであるため重複説明は避ける。

ステップＳ２０１に続くステップＳ２０２でＨＥＶ制御ユニット２は、路面μ推定値を算出する。路面μ推定値の算出についても既に説明済みであるため重複説明は避ける。

ステップＳ２０２に続くステップＳ２０３でＨＥＶ制御ユニット２は、前後トルク配分要求値と路面μ推定値とに基づく後輪駆動移行判定を行う。つまり、本例においては、前後トルク配分要求値で要求される後輪駆動力配分（％）の値が所定値以上（例えば、３０％以上等）であり、且つ路面μ推定値が所定値以上（例えば、０．７以上等）であることを移行条件として、該移行条件を満たすか否かの判定を行う。

ステップＳ２０３に続くステップＳ２０４でＨＥＶ制御ユニット２は、ステップＳ２０３で移行条件が成立したとの判定結果が得られたか否かを判定する。
移行条件が成立したとの判定結果が得られた場合、ＨＥＶ制御ユニット２はステップＳ２０６に進んで後輪駆動移行制御を実行する。すなわち、ＬＳＤ３２の多板クラッチを徐々に解放させていき、センターディファレンシャル３１の前輪側出力部と後輪側出力部との差動が制限されない状態とすることで、前後トルク配分が０：１００の状態となるようにする。

一方、ステップＳ２０４で移行条件が成立していないとの判定結果が得られた場合、ＨＥＶ制御ユニット２はステップＳ２０５に進んで処理終了か否かを判定する。この判定処理は、例えばＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替えが行われること等、図８に示すＥＶモード中処理を終了すべきとして予め定められた条件が成立した否かを判定する処理として行う。
ステップＳ２０５において、処理終了と判定した場合、ＨＥＶ制御ユニット２は図８に示すＥＶモード中処理を終える。

一方、処理終了でないと判定した場合、ＨＥＶ制御ユニット２はステップＳ２０１に戻る。これにより、ＥＶモードへの切り替え後において、処理終了となるまでの間は、後輪駆動状態への移行条件が成立しない限り、後輪駆動移行制御は実行されないものとなる。

ＨＥＶ制御ユニット２は、ステップＳ２０６の後輪駆動移行制御を実行したことに応じ、ステップＳ２０７以降に続く後輪駆動継続判定に係る処理を実行する。
具体的に、ステップＳ２０７でＨＥＶ制御ユニット２は、車速、舵角、要求駆動力に基づき前後トルク配分要求値を求め、続くステップＳ２０８で路面μ推定値を算出する。これらステップＳ２０７、Ｓ２０８の処理は、上記したステップＳ２０１、Ｓ２０２の処理とそれぞれ同様である。

ステップＳ２０８に続くステップＳ２０９でＨＥＶ制御ユニット２は、前後トルク配分要求値と路面μ推定値とに基づく後輪駆動継続判定を行う。これは、先のステップＳ２０３における移行条件と同条件を継続条件として、該継続条件を満たすか否かの判定を行う処理となる。
なお、後輪駆動継続条件は、後輪駆動移行条件の少なくとも一部を変更した条件とすることもできる。

ステップＳ２０９に続くステップＳ２１０でＨＥＶ制御ユニット２は、ステップＳ２０９で継続条件が成立したとの判定結果が得られたか否かを判定する。
継続条件が成立したとの判定結果が得られた場合、ＨＥＶ制御ユニット２はステップＳ２１２に進んで処理終了か否かを判定する。このステップＳ２１２の判定処理は、ステップＳ２０５の判定処理と同様である。
ステップＳ２１２において、処理終了と判定した場合、ＨＥＶ制御ユニット２は図８に示すＥＶモード中処理を終え、処理終了でないと判定した場合はステップＳ２０７に戻る。
これにより、後輪駆動状態への移行後、処理終了となるまでの間においては、後輪駆動状態の継続条件の成立有無が都度判定され、該継続条件が成立する限り、後輪駆動状態が継続される。

一方、ステップＳ２１０で継続条件が成立していないとの判定結果が得られた場合、ＨＥＶ制御ユニット２はステップＳ２１１に進み、ＬＳＤ３２を締結状態（本例では完全に締結状態とする）とし、上述したステップＳ２０５に処理を進める。
これにより、後輪駆動状態への移行後において、後輪駆動継続条件が不成立となった場合には、後輪駆動状態から全輪駆動状態への切り替えが行われる。そして、この全輪駆動状態への切り替え後、処理終了となるまでの間は、上述したステップＳ２０１からＳ２０４の処理が行われ、後輪駆動状態への移行条件が成立した場合は、ステップＳ２０６で後輪駆動移行制御が行われて、後輪駆動状態への移行が行われる。

なお、図８の例では、前後トルク配分要求値を先に求めた上で路面μ推定値を算出したが、路面μ推定値を先に算出した上で前後トルク配分要求値を求めることもできる。

また、上記では、後輪駆動移行判定及び後輪駆動継続判定について、前後トルク配分要求値と路面μ推定値の双方に基づく判定を行う例としたが、これら後輪駆動移行判定、後輪駆動継続判定の双方又は一方については、前後トルク配分要求値と路面μ推定値の少なくとも何れかに基づく判定とすることもできる。

＜４．変形例＞
なお、実施形態としては上記で例示した具体例に限定されるものではなく、多様な変形例を採り得るものである。
例えば、上記では、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替えの際に全輪駆動状態とする制御を無条件に行う例を挙げたが、場合によっては、全輪駆動状態から後輪駆動状態に切り替えを行っても、運転者にドライバビリティ上の違和感を与える可能性が低いことも想定される。例えば、車両２０が直進状態にあるときは、全輪駆動状態から後輪駆動状態に切り替えられたとしても、運転者がドライバビリティ上の違和感を抱く可能性は低いと考えられる。

そこで、例えば図９のフローチャートに例示するように、車両２０が直進状態か否かを判定し、直進状態である場合はＬＳＤ３２を解放して後輪駆動状態に移行することもできる。
具体的に、この場合のＨＥＶ制御ユニット２は、ステップＳ１０１でＥＶモードに移行すると判定したことに応じて、ステップＳ３０１で車両２０が直進状態であるか否かを判定（推定）する。車両２０が直進状態であるか否かは、例えば舵角の情報やヨーレートの情報、横加速度の情報等から推定することができる。また、直進状態であるか否かは、車両２０の走行路を撮像するカメラの撮像画像に基づいて推定することも可能である。

ステップＳ３０１において、直進状態であると判定した場合、ＨＥＶ制御ユニット２はステップＳ３０２に進み、ＬＳＤ３２を解放してエンジン２１を停止する処理を行う。
一方、直進状態でないと判定した場合、ＨＥＶ制御ユニット２はステップＳ１０２に進み、ＬＳＤ３２を締結してエンジン２１を停止する処理を行う。

上記のような処理により、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替え時において、車両２０が直進状態であるか否かが判定され、直進状態であれば全輪駆動状態から後輪駆動状態に直ちに移行され、直進状態でなければ全輪駆動状態とされた後、前述した後輪駆動移行制御により後輪駆動状態への移行が行われるようになる。

また、これまでの説明では、前後トルク配分要求値や路面μ推定値を、後輪駆動状態への移行判定や継続判定にのみ用いる例を挙げたが、ＥＶモード中において、これら前後トルク配分要求値や路面μ推定値に基づいて後輪偏重の度合いを調整すること等も考えられる。

また、これまでの説明では、センターディファレンシャル３１としてプラネタリギヤ式のディファレンシャル機構を例示したが、クラッチタイプのディファレンシャル機構等、プラネタリギヤ式以外のタイプによるディファレンシャル機構を用いることもできる。
さらに、センターディファレンシャル３１に対する差動制限機構（ＬＳＤ）についても、例示した油圧式多板クラッチ型のものに限定されるものではなく、電磁式等の他の型式によるものを用いることもできる。

＜５．実施の形態のまとめ＞
上記のように実施形態としての車両制御システム（同１）は、エンジン（同２１）が出力するトルクを前輪側及び後輪側に配分するセンターディファレンシャル（同３１）と、センターディファレンシャルの前輪側出力部と後輪側出力部との差動を制限する差動制限機構（ＬＳＤ３２）と、後輪側出力部から後輪への動力伝達系に設けられたモータ（ＭＧ２５）と、を備えたハイブリッド車両における車両制御システムであって、エンジンとモータの双方を駆動源とする走行モードである第一走行モード（ＨＥＶモード）から、エンジンとモータのうちモータのみを駆動源とする走行モードである第二走行モード（ＥＶモード）へと切り替える際に、差動制限機構により前輪側出力部と後輪側出力部との差動を制限させた状態でエンジンを停止させる制御を行う制御部（ＨＥＶ制御ユニット２）を備えたものである。
これにより、第一走行モードとしてのＨＥＶモードからエンジンを停止して第二走行モードとしてのＥＶモードへと切り替える際に、全輪駆動状態が維持されることになる。
従って、後輪をモータにより駆動するタイプのハイブリッド車両において、ＨＥＶモードからＥＶモードに切り替える際のドライバビリティの悪化の抑制を図ることができる。

また、実施形態としての車両制御システムにおいては、制御部は、前輪側出力部と後輪側出力部との差動を制限させた状態でエンジンを停止させる制御を行った後、差動の制限緩和により後輪駆動状態へと移行させる後輪駆動移行制御を行っている。
これにより、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替えの際に全輪駆動状態が維持されるようにしながら、徐々に後輪駆動状態へと移行させることが可能となる。
従って、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替えに伴うドライバビリティ悪化の抑制を図りながら、ＥＶ走行時の駆動輪数の削減を図ることによる電力消費率の向上を図ることができる。
また、実施形態で例示したように差動制限機構にクラッチ機構を用いる場合には、クラッチ板の摩耗の抑制を図ることができ、差動制限機構の延命化を図ることができる。

さらに、実施形態としての車両制御システムにおいては、制御部は、後輪駆動移行制御を路面状況の推定結果に基づいて行っている。
これにより、例えば路面が滑りやすいと推定される状況では全輪駆動状態を維持したままとしたり、或いは後輪偏重の度合いを弱めたりする等、後輪駆動状態に移行させるための制御を路面状況に応じて適切に行うことが可能となる。
従って、車両運行上の安全性を高めることができる。

さらにまた、実施形態としての車両制御システムにおいては、制御部は、後輪駆動移行制御の実行可否を路面状況の推定結果に基づき判定している。
これにより、路面が滑りやすいと推定される状況では後輪駆動状態に移行しない、すなわち全輪駆動状態が維持されるようにすることが可能となる。
従って、車両運行上の安全性を高めることができる。

また、実施形態としての車両制御システムにおいては、制御部は、車両の走行状況を示す情報に基づき、前後輪トルク配分の要求値である前後トルク配分要求値を求め、後輪駆動移行制御を前後トルク配分要求値に基づいて行っている。
これにより、例えば後輪に要求されるトルクが少ない場合に後輪駆動状態に移行されてしまうことがないようにしたり、要求されるトルク配分に応じて後輪偏重の度合いを弱めたりする等、後輪駆動状態に移行させるための制御を、トルク配分の要求値に応じて適切に行うことが可能となる。
従って、ＥＶモード時におけるトルク配分制御を車両状況に応じて適切に行うことができる。

さらに、実施形態としての車両制御システムにおいては、制御部は、第一走行モードから第二走行モードへと切り替える際に、車両が直進状態であるか否かを判定し、直進状態であると判定した場合は、差動制限機構により前輪側出力部と後輪側出力部との差動を非制限とした状態でエンジンを停止させる制御を行っている。
車両が直進状態である場合は、全輪駆動状態から後輪駆動状態への切り替えが行われても運転者がドライバビリティ上の違和感を抱き難い。このため、直進状態であった場合は全輪駆動状態を維持するものとはせず、上記のように前輪側出力部と後輪側出力部との差動を非制限状態として後輪駆動状態に移行させる。
従って、ＨＥＶモードからＥＶモードへの切り替えに応じて全輪駆動状態を維持するための差動制限が毎回行われてしまうことの防止が図られ、差動制限の実行回数の低減、及びそれによる差動制限機構の延命化を図ることができる。

１ 車両制御システム
２ ＨＥＶ制御ユニット
３ エンジン制御ユニット
４ モータ制御ユニット
７ エンジン関連アクチュエータ
８ モータ駆動部
１１ センサ・操作子類
１１ａ 車速センサ
１１ｂ アクセル開度センサ
１１ｃ ブレーキ操作量センサ
１１ｄ 動きセンサ
１１ｅ 位置センサ
１１ｆ 操舵関連センサ
１２ バス
２０ 車両
２１ エンジン
２２ トランスミッション
２５ ＭＧ（モータ・ジェネレータ）
３０ トランスファ
３１ センターディファレンシャル
３２ ＬＳＤ
３３ ＬＳＤ関連アクチュエータ
４１ プロペラシャフト
５０Ｒ、５０Ｌ 前輪
５１Ｒ、５１Ｌ 後輪

Claims (6)

1. エンジンが出力するトルクを前輪側及び後輪側に配分するセンターディファレンシャルと、センターディファレンシャルの前輪側出力部と後輪側出力部との差動を制限する差動制限機構と、前記後輪側出力部から後輪への動力伝達系に設けられたモータと、を備えたハイブリッド車両における車両制御システムであって、
   前記エンジンと前記モータの双方を駆動源とする走行モードである第一走行モードから、前記エンジンと前記モータのうち前記モータのみを駆動源とする走行モードである第二走行モードへと切り替える際に、前記差動制限機構により前記前輪側出力部と前記後輪側出力部との差動を制限させた状態で前記エンジンを停止させる制御を行う制御部を備えた
   車両制御システム。
2. 前記制御部は、
   前記前輪側出力部と前記後輪側出力部との差動を制限させた状態で前記エンジンを停止させる制御を行った後、前記差動の制限緩和により後輪駆動状態へと移行させる後輪駆動移行制御を行う
   請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記制御部は、
   前記後輪駆動移行制御を路面状況の推定結果に基づいて行う
   請求項２に記載の車両制御システム。
4. 前記制御部は、
   前記後輪駆動移行制御の実行可否を路面状況の推定結果に基づき判定する
   請求項３に記載の車両制御システム。
5. 前記制御部は、
   車両の走行状況を示す情報に基づき、前後輪トルク配分の要求値である前後トルク配分要求値を求め、
   前記後輪駆動移行制御を前記前後トルク配分要求値に基づいて行う
   請求項２から請求項４の何れかに記載の車両制御システム。
6. 前記制御部は、
   前記第一走行モードから前記第二走行モードへと切り替える際に、車両が直進状態であるか否かを判定し、直進状態であると判定した場合は、前記差動制限機構により前記前輪側出力部と前記後輪側出力部との差動を非制限とした状態で前記エンジンを停止させる制御を行う
   請求項１から請求項５の何れかに記載の車両制御システム。

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