JP6439722B2

JP6439722B2 - ハイブリッド自動車

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Publication number: JP6439722B2
Application number: JP2016044446A
Authority: JP
Inventors: 山本　雅哉; 雅哉山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2016-03-08
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2036-03-08
Also published as: KR20170104934A; US10369985B2; EP3216639A1; JP2017159731A; US20170259805A1; BR102017004389A2; RU2666008C1; BR102017004389B1; CN107161138B; CN107161138A; KR101889648B1

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、前輪と後輪とのうちの一方の車輪に駆動力を出力可能なエンジンおよび第１モータと、他方の車輪に駆動力を出力可能な第２モータとを備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、前輪に駆動力を出力可能なエンジンおよび第１モータと、後輪に駆動力を出力可能な第２モータとを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、まず、前後方向加速度に基づいて自動車の運転安定性を維持できる前輪駆動力分配率の範囲を設定する。次に、その範囲内でエンジンと２つのモータを作動させるために実質的に消費される単位時間当たりの燃料消費量（エンジン有効燃料消費量）が最も少なくなる分配率を前輪駆動力分配率として設定する。そして、設定した前輪駆動力分配率によって駆動力分配して走行する。このようにエンジン有効燃料消費量が最も少なくなる分配率を用いて駆動力分配することにより、自動車の運転安定性を維持しつつ、エンジンの燃料消費量を低減している。

特開２００５−５３３１７号公報

４輪駆動のハイブリッド自動車には、通常時には前輪又は後輪の一方にエンジンと第１モータとから駆動力を出力する輪駆動により走行し、旋回時やスリップ抑制時には必要な駆動力の一部を前輪又は後輪の他方に駆動力を出力する第２モータに分配して４輪駆動として走行する自動車も提案されている。こうしたパートタイム的に４輪駆動により走行するハイブリッド自動車では、サブ的な役割を担う第２モータは比較的小さな熱容量であったり冷却能力の冷却装置が取り付けられていたりする場合が多い。このタイプのハイブリッド自動車に対して、エネルギ効率の向上のために上述のように第２モータにも常時駆動力を分配して４輪駆動として走行すると、第２モータに過熱が生じてしまう。

本発明のハイブリッド自動車は、第２モータの過熱を抑制しつつ、車両のエネルギ効率の向上を図ることを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
前輪と後輪とのうちの一方の車輪に駆動力を出力可能なエンジンと、
前記一方の車輪に駆動力を出力可能な第１モータと、
前記前輪と前記後輪とのうちの他方の車輪に駆動力を出力可能な第２モータと、
前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、
走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
ＣＤ（Charge Depleting）モードとＣＳ（Charge Sustaining）モードとを切り替えるモード切替スイッチを備え、
前記制御手段は、ＣＤモードにより走行しているときには、前記モード切替スイッチによりＣＤモードからＣＳモードに切り替えられて走行しているときに比して、前記要求駆動力における前記第２モータから出力する駆動力割合が大きくなるように制御する手段である、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、ＣＤ（Charge Depleting）モードにより走行しているときには、モード切替スイッチによりＣＤモードからＣＳ（Charge Sustaining）モードに切り替えられて走行しているときに比して、走行に要求される要求駆動力における第２モータから出力する駆動力割合が大きくなるように制御する。言い換えれば、モード切替スイッチによりＣＳモードに切り替えられて走行しているときには、ＣＤモードにより走行しているときに比して、要求駆動力における第２モータから出力する駆動力割合を小さくするのである。このため、モード切替スイッチによりＣＳモードに切り替えられて走行しているときに第２モータの冷却を良好に行なうことができ、第２モータの過熱を抑制することができる。そして、その後にモード切替スイッチによりＣＳモードからＣＤモードに切り替えられて走行するときに、第２モータから必要な駆動力を出力することができる。この際、エネルギ効率を向上させるように第２モータへの駆動力分配を行なうことにより車両のエネルギ効率を向上させることができる。この結果、第２モータの過熱を抑制しつつ、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、ＣＤモードにより走行しているときには、前記第１モータと前記第２モータとの損失が最小となるように前記第１モータと前記第２モータとを制御する手段であるものとしてもよい。こうすれば、車両のエネルギ効率を向上させることができる。ここで、「第１モータと第２モータとの損失が最小」とは、各モータの駆動可能な範囲内で第１モータと第２モータとの損失の和が最小であることを意味しており、例えば第１モータや第２モータの一方が過熱などにより駆動制限が課されているときにはその範囲内で第１モータと第２モータとの損失の和が最小であることを意味する。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、ＣＳモードにより走行しているときには、走行性能要件による駆動力分配比で前記第１モータと前記第２モータとを制御し、ＣＤモードにより走行しているときには走行性能要件による駆動力分配比と前記第１モータと前記第２モータとの損失が最小となる駆動力分配比とから運転する駆動力分配比を選択して前記第１モータと前記第２モータとを制御する手段であるものとしてもよい。こうすれば、走行性能要件と損失との両立を図ることができる。ここで、駆動力分配比は、駆動力の全体に対する後輪の分配比である。即ち、駆動力分配比が値０のときには駆動力は前輪に１００％分配され、後輪に０％分配されることになり、駆動力分配比が値１のときに前輪に０％分配され、後輪に１００％の分配される。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記モード切替スイッチによりＣＤモードからＣＳモードに切り替えられて走行しているときには、前記バッテリの蓄電割合が低下したことによってＣＤモードからＣＳモードに切り替わって走行しているときに比して、前記要求駆動力における前記第２モータから出力する駆動力割合が小さくなるように制御する手段であるものとしてもよい。こうすれば、モード切替スイッチによりＣＳモードに切り替えられて走行しているときに第２モータの冷却を更に良好に行なうことができ、その後にモード切替スイッチによりＣＳモードからＣＤモードに切り替えられて走行する際に、第２モータの性能を十分に発揮させることができる。この結果、第２モータの過熱を抑制しつつ、車両のエネルギ効率を更に向上させることができる。

さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記モード切替スイッチによりＣＤモードからＣＳモードに切り替えられて走行しているときには、４輪駆動の走行が必要であると判断されたときにのみ前記第２モータから駆動力を出力するように制御する手段であるものとしてもよい。こうすれば、モード切替スイッチによりＣＳモードに切り替えられて走行しているときには、第２モータの駆動頻度を小さくすることができ、第２モータの冷却を更に良好に行なうことができる。

本発明の実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。ＨＶＥＣＵ７０により実行される駆動力分配比設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。モータの出力トルクとモータの損失（ロス）との関係の一例を示す特性図である。蓄電割合ＳＯＣと走行モードと駆動力分配比ｋの時間変化の一例を示すタイムチャートである。変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３と、インバータ４１，４２，４３と、バッテリ５０と、充電器６０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。

エンジン２２は、燃料タンク２５からのガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えばエンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒなどが入力ポートを介して入力されている。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、前輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７Ｆを介して連結された駆動軸３６Ｆが接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６Ｆに接続されている。モータＭＧ３は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が後輪３８ｃ，３８ｄにデファレンシャルギヤ３７Ｒを介して連結された駆動軸３６Ｒに接続されている。インバータ４１，４２，４３は、電力ライン５４を介してバッテリ５０と接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１，４２，４３の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４４，４５，４６からの回転位置θｍ１，θｍ２，θｍ３などが入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２，４３の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４４，４５，４６からのモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２，θｍ３に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。このバッテリ５０は、上述したように、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２と接続されている。バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂなどが入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。

充電器６０は、電力ライン５４に接続されており、電源プラグ６１が自宅や充電ステーションなどの充電ポイントで家庭用電源や工業用電源などの外部電源６９に接続されているときに、外部電源６９からの電力を用いてバッテリ５０を充電する外部充電を行なうことができるように構成されている。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，フラッシュメモリ７２，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰを挙げることができる。また、車速センサ８８からの車速Ｖや、モード切替スイッチ９２からのスイッチ信号ＳＷＣ、電源プラグ６１に取り付けられて電源プラグ６１が外部電源６９に接続されているか否かを判定する接続スイッチ６２からの接続信号ＳＷＣなどを挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０からは、各種制御信号、例えば充電器６０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＤ（Charge Depleting）モードまたはＣＳ（Charge Sustaining）モードでハイブリッド走行（ＨＶ走行）または電動走行（ＥＶ走行）を行なう。ここで、ＣＤモードは、ＣＳモードに比してＥＶ走行をより優先するモードである。ＨＶ走行は、エンジン２２の運転を伴って走行するモードである。ＥＶ走行は、エンジン２２の運転を伴わずに走行するモードである。

実施例では、ＨＶＥＣＵ７０は、自宅や充電ステーションなどの充電ポイントでシステムオフ（システム停止）して停車しているときに、電源プラグ６１が外部電源６９に接続されると、外部電源６９からの電力を用いてバッテリ５０が充電されるように充電器６０を制御する。そして、システムオン（システム起動）したときにバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ１（例えば４５％，５０％，５５％など）よりも大きいときには、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ２（例えば２５％，３０％，３５％など）以下に至るまでは、ＣＤモードで走行し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ２以下に至った以降は、システムオフするまでＣＳモードで走行する。また、システムオンしたときにバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ１以下のときには、システムオフするまでＣＳモードで走行する。また、ＣＤモードで走行している最中にモード切替スイッチ９２が操作されると、ＣＳモードで走行する。モード切替スイッチ９２の操作によりＣＳモードとされて走行している最中に再びモード切替スイッチ９２が走行されると、ＣＤモードで走行する。

ＥＶ走行は、通常は、以下のように駆動制御される。ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動力分配比ｋで駆動軸３６Ｆ，３６Ｒに出力されるようモータＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定する。駆動力分配比ｋは、実施例では後輪３８ｃ，３８ｄへの分配比であり、ｋ＝０のときに前輪３８ａ，３８ｂに１００％で後輪３８ｃ，３８ｄに０％の分配となり、ｋ＝１のときに前輪３８ａ，３８ｂに０％で後輪３８ｃ，３８ｄに１００％の分配となる。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ＨＶ走行は、通常は、以下のように駆動制御される。ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６Ｆの回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。次に、走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づくバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じて車両に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６Ｆ，３６Ｒに出力されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定し、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とに送信する。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊は、要求パワーＰｅ＊をエンジン２２から効率よく出力する燃費最適動作ラインにより設定される。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊で運転されるようにフィードバック制御により設定される。モータＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊は、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動力分配比ｋで駆動軸３６Ｆ，３６Ｒに出力されるように設定される。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊で駆動されるようインバータ４１，４２，４３のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。特に、ＣＤモードで走行している最中にモード切替スイッチ９２が操作されてＣＳモードで走行した際の駆動力分配比ｋの設定動作と、その後再びモード切替スイッチ９２が操作されてＣＤモードで走行した際の駆動力分配比ｋの設定動作とについて説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される駆動力分配比設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎や数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動力分配比設定処理ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖを設定する（ステップＳ１００）。この走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖは、実施例では、図示しない操舵角センサからの操舵角により４輪駆動が必要であると判断されたときには操舵用に予め定められた値が設定され、降雪などにより路面がすべりやすくなっていることにより４輪駆動が必要であると判断されたときにはスリップ防止のために予め定められた値が設定され、４輪駆動が必要であるとは判断されないときには値０が設定される。

続いて、モード切替スイッチ９２の操作によりＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。モード切替スイッチ９２の操作によりＣＤモードからＣＳモードに切り替えられていないときには、燃費最適となる駆動力分配比ｋｎｅｎｐｉを設定する（ステップＳ１２０）。燃費最適となる駆動力分配比ｋｎｅｎｐｉは、モータＭＧ２とモータＭＧ３との損失の和が最小となるように設定される。図３は、モータの出力トルクとモータの損失（ロス）との関係の一例を示す特性図である。一般的に、モータは出力トルクが大きいほど損失が大きくなる。したがって、モータＭＧ２とモータＭＧ３とから出力すべきトルクを、モータＭＧ２の損失とモータＭＧ３の損失との和が最小となるように分配することにより燃費最適となる。なお、モータＭＧ２やモータＭＧ３が過熱などにより駆動制限を受けているときには、その範囲内でモータＭＧ２とモータＭＧ３との損失の和が最小となるように駆動力分配比ｋｎｅｎｐｉが設定される。こうして燃費最適となる駆動力分配比ｋｎｅｎｐｉが設定されると、走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖと燃費最適となる駆動力分配比ｋｎｅｎｐｉとのうち大きい方を実行用の駆動力分配比ｋとして設定し（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。このように、駆動力分配比ｋを設定することにより、主として燃費最適となる駆動力分配比ｋｎｅｎｐｉが駆動力分配比ｋに設定されることになるから、車両のエネルギ効率を向上させることができる。

一方、ステップＳ１１０でモード切替スイッチ９２の操作によりＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたと判定したときには、走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖを実行用の駆動力分配比ｋに設定し（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。このように、モード切替スイッチ９２の操作によりＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたときに走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖを駆動力分配比ｋに設定するのは、モータＭＧ３の過熱を抑制したり、モータＭＧ３の冷却を促進するためである。一般的に、エンジン２２と共に前輪３８ａ，３８ｂに動力を出力するモータＭＧ２は、走行中は常時駆動されているため、比較的大型で熱容量も大きく、過熱抑制のための冷却装置も性能的に十分なものも取り付けられている。一方、パートタイム的に駆動されるモータＭＧ３は、比較的小型で熱容量も小さく、過熱抑制のための冷却装置も性能的に低いものが取り付けられている場合が多い。このため、モータＭＧ３を常時駆動すると、モータＭＧ３の過熱が生じやすくなり、モータＭＧ３は駆動制限が課されてしまう。しかし、実施例では、モード切替スイッチ９２の操作によりＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたときには４輪駆動が必要であると判断されたときにのみモータＭＧ３が駆動されるから、モータＭＧ３の過熱を抑制することができるだけでなく、モータＭＧ３の冷却を行なうことができる。したがって、その後に、モード切替スイッチ９２の操作によりＣＳモードからＣＤモードに切り替えられたときにはモータＭＧ３の性能を十分に発揮させることができる。

図４は、蓄電割合ＳＯＣと走行モードと駆動力分配比ｋの時間変化の一例を示すタイムチャートである。時間Ｔ１までのＣＤモードで走行しているときには、蓄電割合ＳＯＣは時間の経過と共に減少し、駆動力分配比ｋには走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖと燃費最適となる駆動力分配比ｋｎｅｎｐｉとのうちの大きい方が設定される。時間Ｔ１にモード切替スイッチ９２が操作されて走行モードがＣＤモードからＣＳモードに切り替えられると、蓄電割合ＳＯＣは時間の経過に拘わらずに保持され、駆動力分配比ｋには走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖが設定される。即ち、モード切替スイッチ９２が操作されてＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたときには、４輪駆動が必要であると判断されたときにのみモータＭＧ３を駆動するのであり、ＣＤモードのときに比してモータＭＧ３の駆動力割合を小さくするのである。言い換えれば、ＣＤモードで走行しているときには、モード切替スイッチ９２が操作されてＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたときに比して、モータＭＧ３の駆動力割合を大きくするのである。このため、モード切替スイッチ９２が操作されてＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたときには、モータＭＧ３の駆動頻度が小さくなり、モータＭＧ３の冷却を行なうことができる。そして、再びモード切替スイッチ９２が操作されて走行モードがＣＳモードからＣＤモードに切り替えられると、蓄電割合ＳＯＣは時間の経過と共に減少し、駆動力分配比ｋには走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖと燃費最適となる駆動力分配比ｋｎｅｎｐｉとのうちの大きい方が設定される。このとき、モータＭＧ３は十分に冷却されているから、過熱による駆動制限を受けることはなく、その性能を十分に発揮することができる。この結果、車両のエネルギ効率を向上させることができる。そして、蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ２に至った時間Ｔ３に、蓄電割合ＳＯＣが低下したことにより走行モードがＣＤモードからＣＳモードに切り替えられると、蓄電割合ＳＯＣは時間の経過に拘わらずに保持され、駆動力分配比ｋには走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖと燃費最適となる駆動力分配比ｋｎｅｎｐｉとのうちの大きい方が設定される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＤモードで走行しているときには、走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖと燃費最適となる駆動力分配比ｋｎｅｎｐｉとのうちの大きい方を駆動力分配比ｋとして設定する。これにより、車両のエネルギ効率を向上させることができる。ＣＤモードで走行している最中にモード切替スイッチ９２が操作されてＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたときには、走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖを駆動力分配比ｋに設定する。即ち、モード切替スイッチ９２が操作されてＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたときには、４輪駆動が必要であると判断されたときにのみモータＭＧ３を駆動するのであり、ＣＤモードのときに比してモータＭＧ３の駆動力割合を小さくするのである。これにより、モータＭＧ３の過熱を抑制すると共にモータＭＧ２の冷却を行なうことができる。そして、再びモード切替スイッチ９２が操作されてＣＳモードからＣＤモードに切り替えられると、走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖと燃費最適となる駆動力分配比ｋｎｅｎｐｉとのうちの大きい方を駆動力分配比ｋとして設定する。このとき、モータＭＧ３は冷却されているから、過熱による駆動制限を受けることはなく、その性能を十分に発揮することができる。この結果、車両のエネルギ効率を向上させることができる。これらの結果、モータＭＧ３の過熱を抑制しつつ、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、蓄電割合ＳＯＣが低下したことにより走行モードがＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたときには、走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖと燃費最適となる駆動力分配比ｋｎｅｎｐｉとのうちの大きい方を駆動力分配比ｋに設定するものとした。しかし、この場合、モード切替スイッチ９２の操作によりＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたときと同様に、走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖを駆動力分配比ｋに設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＤモードで走行している最中にモード切替スイッチ９２が操作されてＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたときには、走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖを駆動力分配比ｋに設定するものとした。しかし、ＣＤモードで走行しているときのモータＭＧ３の駆動力割合がモード切替スイッチ９２が操作されてＣＤモードからＣＳモードに切り替えられたときに比して大きければよいから、走行性能要件による駆動力分配比ｋｄｒｖに加えて他の要件により駆動力分配比を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、電源プラグ６１を外部電源６９に接続してバッテリ５０を充電する充電器６０を備えるものとしたが、外部電源６９からの電力を非接触で受電してバッテリ５０を充電する充電器を備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを前輪３８ａ，３８ｂに連結された駆動軸３６Ｆに接続し、モータＭＧ３を後輪３８ｃ，３８ｄに連結された駆動軸３６Ｒに接続する構成とした。しかし、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを後輪に連結された駆動軸に接続し、モータＭＧ３を前輪に連結された駆動軸に接続する構成としてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２とモータＭＧ１と前輪３８ａ，３８ｂに連結された駆動軸３６Ｆとがプラネタリギヤ３０に接続されると共に駆動軸３６ＦにモータＭＧ２が接続され、後輪３８ｃ，３８ｄに連結された駆動軸３６ＲにモータＭＧ３が接続されるものとした。図５の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、前輪３８ａ，３８ｂに連結された駆動軸３６Ｆに変速機２３０を介してモータＭＧＦを接続すると共にモータＭＧＦの回転軸にクラッチ２２９を介してエンジン２２を接続し、後輪３８ｃ，３８ｄに連結された駆動軸３６ＲにモータＭＧＲを接続する構成としてもよい。また、前輪と後輪とのうちの一方の車輪に駆動力を出力可能なエンジンと、その一方の車輪に駆動力を出力可能な第１モータと、前輪と後輪とのうちの他方の車輪に駆動力を出力可能な第２モータと、を備える構成であれば如何なるハイブリッド自動車の構成としても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ２が「第１モータ」に相当し、モータＭＧ３が「第２モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当し、モード切替スイッチ９２が「モード切替スイッチ」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０，２２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２３クランクポジションセンサ、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２５，１２５，２２５燃料タンク、２５ａ，燃料計、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０プラネタリギヤ、３６Ｆ，３６Ｒ駆動軸、３７Ｆ，３７Ｒデファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ前輪、３８ｃ，３８ｄ後輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２，４３インバータ、４４，４５，４６回転位置検出センサ、５０バッテリ、５１ａ電圧センサ、５１ｂ電流センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４電力ライン、６０充電器、６１電源プラグ、６２接続スイッチ、６９外部電源、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、７２フラッシュメモリ、８０イグニッションスイッチ、８２シフトポジションセンサ、８４アクセルペダルポジションセンサ、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、９２モード切替スイッチ、２２９クラッチ、２３０変速機、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３，ＭＧＦ，ＭＧＲモータ。

Claims

前輪と後輪とのうちの一方の車輪に駆動力を出力可能なエンジンと、
前記一方の車輪に駆動力を出力可能な第１モータと、
前記前輪と前記後輪とのうちの他方の車輪に駆動力を出力可能な第２モータと、
前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、
走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
ＣＤ（Charge Depleting）モードとＣＳ（Charge Sustaining）モードとを切り替える
モード切替スイッチを備え、
前記制御手段は、ＣＤモードにより走行しているときには、前記要求駆動力における前記第２モータから出力する駆動力の分配比としての駆動力分配比が前記モード切替スイッチによりＣＤモードからＣＳモードに切り替えられて走行しているときの分配比以上となるように制御する手段である、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、ＣＤモードにより走行しているときには、前記駆動力分配比が走行性能要件による分配比以上となる範囲内で前記第１モータと前記第２モータとの損失が最小となる分配比となるように制御する手段である、
ハイブリッド自動車。
請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記モード切替スイッチによりＣＤモードからＣＳモードに切り替えられて走行しているときには、前記駆動力分配比が前記バッテリの蓄電割合が低下したことによってＣＤモードからＣＳモードに切り替わって走行しているときの分配比以下となるように制御する手段である、
ハイブリッド自動車。
請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記モード切替スイッチによりＣＤモードからＣＳモードに切り替えられて走行しているときには、４輪駆動の走行が必要であると判断されたときにのみ前記第２モータから駆動力を出力するように制御する手段である、
ハイブリッド自動車。