JP6646260B2 - 車両の走行駆動装置 - Google Patents

Description

車両の走行駆動制御に関する。

近年開発されているハイブリッド車において、車載バッテリから出力した電力によって電動モータを駆動して走行用の駆動輪を駆動する走行モード（ＥＶモード）と、内燃機関によって発電機を駆動して発電しながら電気モータによって走行駆動する走行モード（シリーズモード）と、を切換可能な車両が知られている。
更に、近年では、走行駆動源としての２つの電動モータと、車載バッテリから出力した電圧を昇圧する変圧装置（昇圧コンバータ）を備えたハイブリッド車が開発されている。

例えば特許文献１には、前輪を駆動する電動のフロントモータと、後輪を駆動する電動のリアモータと、を備えた車両が開示されている。特許文献１の車両では、車載バッテリから出力した電圧を変圧装置によって昇圧してフロントモータを駆動する。また、リアモータは車載バッテリから出力した電圧によって駆動される。
このように、変圧装置によって昇圧した電圧を供給することで、フロントモータによる走行駆動は、変圧装置を介さないリアモータによる走行駆動と比較して効率が良好であり、消費電力を抑えることができる。

特開２００７−３２５３５２号公報

ところで、上記のようにＥＶモードとシリーズモードとに切換え可能な車両では、内燃機関を停止した状態で走行しているＥＶモードにおいて、車載バッテリの充電率が低下したり、電動モータの必要電力が増加したりすると、内燃機関を自動的に始動させて発電を開始させ、シリーズモードに移行する。
更に、上記のような変圧装置には、発熱等による部品保護の観点から入出力電力の上限値が存在する。したがって、特許文献１のような車両では、ＥＶモードにおいて、フロントモータへの電力供給が不十分となる虞があり、内燃機関を駆動して発電機による発電電力を付加しなければならず、燃費が低下してしまうといった問題点がある。

本発明は、変圧装置を搭載し、前輪駆動用の電動機と後輪駆動用の電動機を備えたハイブリッド車において、変圧装置の保護を図りつつ内燃機関の始動頻度を抑制させる車両の走行駆動装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の車両の走行駆動装置は、車両の前輪又は後輪のいずれか一方の車輪を駆動する第１の電動機と、前記車両に搭載されたバッテリから供給される電力の電圧を変換して前記第１の電動機に電力を供給すると共に温度状態に基づいて最大出力電力が制限される変圧装置と、前記車両の前輪又は後輪のいずれか他方の車輪を駆動すると共に前記バッテリから前記変圧装置を介さずに電力が供給される第２の電動機と、前記車両に搭載された回転電機を駆動する内燃機関と、前記車両の要求走行駆動トルクを演算する要求駆動トルク演算部と、前記車両の走行状態に基づいて、前記要求走行駆動トルクを前記一方の車輪の走行駆動トルクと前記他方の車輪の走行駆動トルクとに分配する分配比を演算する分配比演算部と、を備える車両の走行駆動装置であって、前記分配比演算部は、前記内燃機関を停止させて走行している場合に、前記一方の車輪の走行駆動トルクが、前記最大出力電力に基づいて算出される前記一方の車輪の駆動上限トルクより大きい場合には、前記一方の車輪の前記駆動上限トルクに基づく最大駆動電力と所定の最大分配比とに基づいて算出された電力と、前記要求走行駆動トルクに基づく要求駆動電力と、を比較し、該電力が前記要求駆動電力よりも大きい場合には、前記要求走行駆動トルクから前記一方の車輪の前記駆動上限トルクを減算して前記他方の車輪の走行駆動トルクを算出し、前記要求走行駆動トルクが前記一方の車輪の前記駆動上限トルクと該算出された前記他方の車輪の走行駆動トルクとに分配されるよう前記分配比を変更することを特徴とする。

また、好ましくは、前記内燃機関は、前記車両に搭載され、前記一方の車輪を駆動可能とし、前記回転電機は、前記バッテリから前記変圧装置を介して供給された電力で前記エンジンを始動する一方で、前記エンジンで駆動されて発電した電力を前記変圧装置を介して前記バッテリに供給し、前記分配比演算部は、前記最大出力電力から前記エンジンの始動に必要な前記回転電機の電力を引いた電力に基づいて前記一方の車輪の前記駆動上限トルクを算出し、算出された該駆動上限トルクに基づいて前記分配比を変更するとよい。

また、好ましくは、前記要求走行駆動トルク及び前記分配比に基づいて前記内燃機関の始動判定をする始動判定部を更に備え、前記始動判定部は、前記一方の車輪の前記駆動上限トルクに基づく最大駆動電力と前記車両の走行状態に基づかない前記所定の最大分配比とから算出された電力と、前記要求走行駆動トルクに基づく要求駆動電力と、を比較し、前記要求駆動電力が前記算出された電力以上である場合には、前記内燃機関を始動して前記回転電機で発電を開始するとよい。
また、好ましくは、前記分配比演算部は、前記後輪の走行駆動トルクの分配比を前記所定の最大分配比以下に規制するとよい。

また、好ましくは、前記分配比演算部は、前記車両の運転状態に基づいて前記所定の最大分配比を変更するとよい。
また、好ましくは、前記分配比演算部は、前記車両の直進走行時では旋回走行時よりも前記所定の最大分配比を増加させとよい。
また、好ましくは、前記車両に横方向加速度を検出する横加速度検出器を備え、前記分配比演算部は、前記横方向加速度が増加するに伴って、前記所定の最大分配比を低下させるとよい。

また、好ましくは、前記車両に前方への傾斜角を検出する傾斜角検出器を備え、前記分配比演算部は、登り勾配の傾斜角が増加するに伴って、前記後輪に分配される駆動トルクを増加させるとよい。

本発明によれば、変圧装置の最大出力電力に基づいて前輪トルクと後輪トルクとの分配比を設定するため、変圧装置の保護を図りつつ内燃機関の始動頻度を低下させることができる。

本発明の一実施形態の車両の走行駆動装置の概略構成図である。 本実施形態の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る走行駆動装置における駆動制御要領の一部を示すフローチャートである。 本実施形態に係る走行駆動装置における駆動制御要領の残部を示すフローチャートである。 ＥＶモード時における前後の電力分配状態の一例を示すグラフである。 ＥＶモード時における前後駆動トルク分配状態の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態の車両の走行駆動装置１の概略構成図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態の走行駆動装置１を備えた車両は、前輪２を駆動する電動のフロントモータ３（第１の電動機）、後輪４を駆動する電動のリアモータ５（第２の電動機）、エンジン６（内燃機関）、発電機７（回転電機）、バッテリ８を備えた四輪駆動のハイブリッド車である。

エンジン６は、フロントトランスアクスル１６を介して前輪２を駆動可能であるとともに、発電機７を駆動して発電させることが可能となっている。また、エンジン６と前輪２とは、クラッチ１１を介して動力が伝達可能に構成されている。
また、車両には、フロントモータ３への電力供給を制御するインバータ１２と、リアモータ５への電力供給を制御するインバータ１３と、発電機７の出力を制御するインバータ１４とを備えている。

本実施形態では、バッテリ８の電圧を昇圧してフロントモータ３に高電圧の電力を供給する一方、発電機７によって発電した高電圧の電力を降圧してバッテリ８及びリアモータ５に供給する昇圧コンバータ１５（変圧装置）を備えている。
フロントモータ３は、昇圧コンバータ１５、インバータ１２を介してバッテリ８から電力を供給されて駆動するとともに、発電機７からインバータ１４、インバータ１２を介して電力を供給されて駆動可能であり、フロントトランスアクスル１６を介して前輪２を駆動させる。

リアモータ５は、インバータ１３を介してバッテリ８から電力を供給されて駆動し、リアトランスアクスル１７を介して後輪を駆動する。
発電機７によって発電されインバータ１４から出力した電力は、昇圧コンバータ１５を介してバッテリ８を充電可能であるとともに、インバータ１２を介してフロントモータ３に、またインバータ１３を介してリアモータ５に、電力を供給可能である。

また、発電機７は、バッテリ８から昇圧コンバータ１５及びインバータ１４を介して電力を供給されて駆動し、エンジン６を始動させるスタータモータとしての機能を有する。
バッテリ８は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成され、複数の電池セルをまとめて構成された図示しない電池モジュールを有している。
インバータ１２、インバータ１３、インバータ１４、昇圧コンバータ１５は、車両に搭載されたハイブリッドコントロールユニット２０（分配比演算部、始動判定部）からの制御信号によって作動制御される。

昇圧コンバータ１５には、昇圧コンバータ１５の構成部品（素子等）の温度を検出する温度センサ２１が設けられている。
また、車両には、前輪２の単位間当たりの回転数を検出する前輪回転数センサ２２、後輪４の単位時間当たりの回転数を検出する後輪回転数センサ２３、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ２４、ブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ２５、車両の前後加速度及び横加速度を検出するＧセンサ２６（横加速度検出器）、ステアリング操舵角（舵角）を検出する舵角センサ２７、エンジン６の駆動制御を行うエンジンコントロールユニット３０が備えられている。

エンジンコントロールユニット３０は、ハイブリッドコントロールユニット２０からの制御信号に基づき、エンジン６の駆動制御を行う。
ハイブリッドコントロールユニット２０は、車両の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びタイマ等を含んで構成される。

ハイブリッドコントロールユニット２０の入力側には、各インバータ１２〜１４、エンジンコントロールユニット３０、温度センサ２１、前輪回転数センサ２２、後輪回転数センサ２３、アクセルセンサ２４、ブレーキセンサ２５、Ｇセンサ２６、舵角センサ２７が接続されており、これらの機器からの検出及び作動情報が入力される。
一方、ハイブリッドコントロールユニット２０の出力側には、各インバータ１２〜１４、エンジンコントロールユニット３０、クラッチ１１が接続されている。

そして、ハイブリッドコントロールユニット２０は、車両のアクセルセンサ２４からのアクセル操作量等の各種検出量や各種作動情報に基づいて、エンジンコントロールユニット３０、各インバータ１３〜１４、クラッチ１１に制御信号を送信して、クラッチ１１の断接を伴う走行モード（ＥＶモード、シリーズモード、パラレルモード）の切換え、エンジン６とフロントモータ３とリアモータ５の出力トルク、発電機７の発電電力を制御する。

パラレルモードでは、クラッチ１１を接続してエンジン６の出力によって前輪２を機械的に駆動するとともに、フロントモータ３及びリアモータ５によって走行駆動する。
ＥＶモード及びシリーズモードでは、クラッチ１１が切断される。ＥＶモードでは、エンジン６が停止し、バッテリ８からの電力によってフロントモータ３及びリアモータ５を駆動する。シリーズモードでは、エンジン６を作動して発電機７により発電させ、フロントモータ３、リアモータ５に電力を供給して駆動する。

図２は、本実施形態の駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、ハイブリッドコントロールユニット２０は、昇圧最大入出力制限演算部４０、モータトルク制限演算部４１、駆動トルク演算部４２（要求駆動トルク演算部）、モータトルク演算部４３、発電電力制限演算部４４、発電電力演算部４５、発電機トルク制限演算部４７、回転速度演算部４８、発電機トルク演算部４９を備えている。

昇圧最大入出力制限演算部４０は、昇圧コンバータ１５の温度に基づいて昇圧コンバータ１５の入出力電力の最大値である昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxを演算する。
モータトルク制限演算部４１は、モータトルク（フロントモータ３及びリアモータ５の駆動トルク）の上限値であるモータ最大トルク（Ｔfmax、Ｔrmax）を夫々演算する。
駆動トルク演算部４２は、車両全体の駆動トルク（ユーザ要求駆動トルクＴur）を演算する。

モータトルク演算部４３は、フロントモータ３及びリアモータ５のモータトルクＴmf、Ｔmrを演算する。そして、このモータトルクＴmf、Ｔmrに基づいて、インバータ１２、１３を介して、フロントモータ３及びリアモータ５のモータの作動制御をする。
発電電力制限演算部４４は、発電機７の発電電力の最大値を演算する。
発電電力演算部４５は、ユーザ要求駆動トルクＴurに対応して必要な発電機７による発電電力であるエンジン発電電力を演算する。そして、発電機７においてこのエンジン発電電力に基づいて、エンジンコントロールユニット３０を介してエンジン６の始動、停止を含む作動制御をする。

発電機トルク制限演算部４７は、発電機トルクの制限値を演算する。
回転速度演算部４８は、エンジン発電電力に対応する発電機７の回転速度を演算する。
発電機トルク演算部４９は、回転速度演算部４８で演算した発電機７の回転速度にするための発電機トルクを演算する。そして、この発電機トルクに基づいて、インバータ１４を介して発電機７を制御する。

次に、図３及び図４を用いて本実施形態の走行駆動装置１による駆動制御の詳細について説明する。
図３は、走行駆動装置１における駆動制御要領を示すフローチャートの一部である。図４は、走行駆動装置１における駆動制御要領を示すフローチャートの残部である。
ハイブリッドコントロールユニット２０は、車両電源オン時に図３及び図４に示す駆動制御のルーチンを繰り返し実行する。

始めに、ステップＳ１０では、温度センサ２１から昇圧コンバータ１５の温度を入力する。そして、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、ステップＳ１０で入力した昇圧コンバータ１５の温度に基づいて、昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxを演算する。昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxは、昇圧コンバータ１５における最大出力電力である。昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxは、例えばあらかじめ記憶したマップを用いて演算され、昇圧コンバータ１５の温度が高くなるに伴って昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxが低くなるように設定される。そして、ステップＳ３０に進む。なお、本ステップにおける制御は、上記の昇圧最大入出力制限演算部４０の機能に相当する。

ステップＳ３０では、前輪回転数センサ２２及び後輪回転数センサ２３により前輪２及び後輪４の回転数を夫々検出し、当該回転数を入力する。そしてステップＳ４０に進む。
ステップＳ４０では、ステップＳ３０において入力した前輪２及び後輪４の回転数に基づいて、前輪２及び後輪４の車輪速度Ｖ（Ｖf、Ｖr）を演算する。そして、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、アクセルセンサ２４によりアクセル操作量を検出するとともに、ブレーキセンサ２５によりブレーキ操作量を検出して、当該アクセル操作量及びブレーキ操作量を入力する。そして、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ６０では、ステップＳ５０で入力したアクセル操作量及びブレーキ操作量に基づいて、アクセル量及びブレーキ量を演算する。そして、ステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、ステップＳ４０において演算した車輪速度Ｖと、ステップＳ６０で演算したアクセル量及びブレーキ量に基づいて、ユーザ要求駆動トルクＴur（要求走行駆動トルク）を演算する。ユーザ要求駆動トルクＴurは、現状の車輪速度Ｖ、即ち車両の走行速度からアクセル量及びブレーキ量に基づく運転者の加減速指示に対応して車両を加減速する際に必要な車両全体の走行駆動トルクである。そして、ステップＳ８０に進む。なお、本ステップの制御は、上記の駆動トルク演算部４２の機能に相当する。

ステップＳ８０では、Ｇセンサ２６より車両の前後加速度及び横加速度を検出する。また、舵角センサ２７により舵角を検出する。そして、これらの前後加速度、横加速度、舵角を入力する。そして、ステップＳ９０に進む。
ステップＳ９０では、ステップＳ８０において入力した車両の前後加速度、横加速度、舵角等の車両走行状態に基づいて、前輪分配比Ｒdf(要求分配比)を演算する。なお、本実施形態の車両では前輪分配比Ｒdf(最低保障分配比)が１００％〜５０％の間に設定される。そして、ステップＳ１００に進む。なお、本ステップの制御は本発明の分配比演算部に該当する。

ステップＳ１００では、ステップＳ２０で演算した昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxと、ステップＳ４０で演算した前輪２の車輪速度Ｖfに基づいて、昇圧コンバータ要件による前輪駆動上限トルクＴvfmaxを演算する。昇圧コンバータ要件による前輪駆動上限トルクＴvfmaxは、昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxを超えない範囲でフロントモータ３が出力できるトルクの上限値であり、下記式（１）によって求められる。式（１）に示すように、昇圧コンバータ要件による前輪駆動上限トルクＴvfmaxは、エンジン始動が可能なように昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxからエンジン始動用電力Ｐesを減算した値を用いて演算する。これによりエンジン始動分の発電量を常に考慮して制御を実施できるため、エンジン始動時のドライバビリティの悪化を抑制できる。なお、式（１）において、ηmfはフロントモータ３の効率である。

Ｔvfmax＝（Ｐvmax−Ｐes）×ηmf／Ｖf／（２π／６０）・・・（１）
そして、ステップＳ１１０に進む。
ステップＳ１１０では、ＥＶモードでの走行時またはエンジン始動時であるか否か、即ち現状エンジン６が停止しているか否かを判別する。ＥＶモードでの走行時またはエンジン始動時、即ち現状エンジン６が停止している場合には、ステップＳ１２０に進む。ＥＶモードでの走行時またはエンジン始動時でない、即ち現状エンジン６が作動している場合には、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１２０では、前輪駆動上限トルクＴfmaxを演算する。本ステップでは、前輪駆動上限トルクＴfmaxを、下記式（２）のように、ステップＳ１００で演算した昇圧コンバータ要件による前輪駆動上限トルクＴvfmaxと、その他の要件による前輪駆動上限トルクＴgfmaxのうち小さい方を選択して求める。なお、その他の要件による前輪駆動上限トルクＴgfmaxは、フロントモータ３やインバータ１２の加熱などによりモータトルクやインバータ出力が制限された場合の前輪駆動トルクである。

Ｔfmax＝min（Ｔvfmax、Ｔgfmax）・・・（２）
そして、ステップＳ１４０に進む。
ステップＳ１３０では、前輪駆動上限トルクＴfmaxを演算する。本ステップでは、前輪駆動上限トルクＴfmaxを、下記式（３）のように、その他の要件による前輪駆動上限トルクＴgfmaxとする。

Ｔfmax＝Ｔgfmax・・・（３）
そして、ステップ１４０に進む。
ステップＳ１４０では、昇圧コンバータ要件による後輪駆動上限トルクＴvrmaxを演算する。昇圧コンバータ要件による後輪駆動上限トルクＴvrmaxは、下記式（４）のように、ステップＳ１００で演算した昇圧コンバータ要件による前輪駆動上限トルクＴvfmaxと、ステップＳ９０で演算した前輪分配比Ｒdf（最低保障分配比）に基づいて演算される。

Ｔvrmax＝Ｔvfmax×（１−Ｒdf）/Ｒdf・・・（４）
そして、図４のステップＳ１５０に進む。
ステップＳ１５０では、前輪駆動トルクＴfを演算する。前輪駆動トルクＴfは、下記式（５）に示すように、ステップＳ７０で演算したユーザ要求駆動トルクＴurとステップＳ９０で演算した前輪分配比Ｒdf（要求）との乗算値と、ステップＳ１２０またはステップＳ１３０で演算した前輪駆動上限トルクＴfmaxとのうち小さい方を選択して求める。

Ｔf＝min（Ｔur×Ｒdf、Ｔfmax）・・・（５）
そして、ステップＳ１６０に進む。
ステップＳ１６０では、後輪駆動トルクＴrを演算する。後輪駆動トルクＴrは、下記式（６）に示すように、ステップＳ７０で演算したユーザ要求駆動トルクＴurからステップＳ１５０で演算した前輪駆動トルクＴfを減算した値と、ステップＳ１４０で演算した昇圧コンバータ要件による後輪駆動上限トルクＴvrmaxとのうち小さい方を選択して求める。

Ｔr＝min（Ｔur−Ｔf、Ｔvrmax）・・・（６）
そして、ステップＳ１７０に進む。
ステップＳ１７０では、ユーザ要求駆動電力Ｐurを演算する。ユーザ要求駆動電力Ｐurは、下記式（７）に示すように、ステップＳ７０で演算したユーザ要求駆動トルクＴurと、ステップＳ４０において演算した車輪速度Ｖと、フロントモータ３及びリアモータ５の全体効率ηmとを乗算して求められる。

Ｐur＝Ｔur×Ｖ×２π／６０／ηm・・・（７）
そして、ステップＳ１８０に進む。
ステップＳ１８０では、前輪最大駆動電力Ｐfmaxを演算する。前輪最大駆動電力Ｐfmaxは、下記式（８）に示すように、ステップＳ１００で演算した昇圧コンバータ要件による前輪駆動上限トルクＴvfmaxと、ステップＳ４０において演算した前輪の車輪速度Ｖfと、フロントモータ３の効率ηmfとを乗算して求められる。

Ｐfmax＝Ｔvfmax×Ｖf×２π／６０／ηmf・・・（８）
そして、ステップＳ１９０に進む。
ステップＳ１９０では、シリーズ遷移判定を行なう。シリーズ遷移判定は、ＥＶモードからシリーズモードへの移行判定であり、エンジン始動判定である。詳しくは、下記式（９）に示すように、ステップＳ１７０で演算したユーザ要求駆動電力Ｐurが、ステップＳ１８０で演算した前輪最大駆動電力ＰfmaxをステップＳ９０で演算した前輪分配比Ｒdf（最低保障分配比）で除算した値以上であるか否かによって判定する。

Ｐur≧Ｐfmax／Ｒdf・・・（９）
ユーザ要求駆動電力Ｐurが前輪最大駆動電力Ｐfmaxを前輪分配比Ｒdfで除算した値以上であると判定した場合には、エンジンを始動させるシリーズモードへの移行判定をする。ユーザ要求駆動電力Ｐurが前輪最大駆動電力Ｐfmaxを前輪分配比Ｒdfで除算した値未満であると判定した場合には、エンジン６を始動させずに、ＥＶモードを継続する。なお、本ステップの制御は、本発明の始動判定部に該当する。そして、本ルーチンを終了する。 以上の制御により、前輪駆動トルクＴf及び後輪駆動トルクＴrが求められる。そして、ハイブリッドコントロールユニット２０は、この前輪駆動トルクＴfに基づいてフロントモータ３の出力を制御し、後輪駆動トルクＴrに基づいてリアモータ５の出力を制御する。また、ハイブリッドコントロールユニット２０は、シリーズ遷移判定に応じて、発電機７をスタータモータとするエンジン６の始動制御とエンジンコントロールユニット３０を介してエンジン６の燃料噴射や点火制御を行い、エンジン６を始動させる。

本実施形態の車両は、前輪２をフロントモータ３によって駆動するとともに、後輪４をリアモータ５によって駆動可能な四輪駆動車であり、ＥＶモード時には、バッテリ８からリアモータ５とフロントモータ３に電力が供給される。上記のように、フロントモータ３とリアモータ５は、ハイブリッドコントロールユニット２０によって出力トルクが制御されており、車両の運転状態に基づいて前後輪のトルク比が設定される。

更に、車両には昇圧コンバータ１５が搭載されており、バッテリ８から昇圧コンバータ１５によって高圧化した電力をフロントモータ３に供給して駆動するように構成されており、リアモータ５よりもフロントモータ３の方が効率よい走行駆動が可能となっている。
そして、本実施形態では、上記図３及び図４に示す駆動制御において、昇圧コンバータ１５の温度を検出して昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxを演算しており、昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxによって制限される前輪駆動上限トルクＴvfmaxを超えないように、前輪駆動上限トルクＴfmaxが設定され、前輪駆動トルクＴfを制限する駆動制限制御が行なわれる。そして、前輪駆動トルクＴfを昇圧コンバータ１５の制限に基づいて優先的に設定した上で、後輪駆動トルクＴrを演算する。

図５は、ＥＶモード時における前後の電力分配状態の一例を示すグラフである。図５中（ａ）は前後輪分配比が１０:０であり、（ｂ）は前後輪分配比が８:２であり、（ａ）及び（ｂ）は駆動制限制御の未実施時での前輪駆動電力Ｐf及び後輪駆動電力Ｐrを示す。図５中（c）は、（ａ）または（ｂ）の状態から駆動制限制御を実施した場合での前輪駆動電力Ｐf及び後輪駆動電力Ｐrを示し、前後輪分配比が例えば７：３となる。なお、図５において、斜線部が前輪駆動電力Ｐfを示し、無地部分が後輪駆動電力Ｐrを示す。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、エンジン６が停止状態であるＥＶモードにおいて、例えば運転状態に基づいて前後輪分配比が１０：０や８：２である場合には、前輪駆動電力Ｐfが昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxからエンジン始動用電力Ｐesを減算した値を超えており、フロントモータ３に必要な電力を供給することができない。したがって、上記駆動制限制御を実施しないと、ユーザ要求駆動電力Ｐurを確保するために、エンジン６を始動させて、発電機７により発電した電力をフロントモータ３に供給しなければならない。

これに対して本実施形態では（ｃ）に示すように、例えば前後輪分配比を７:３（前輪分配比Ｒdfを０．７）に下げて、即ち、要求分配比(１０:０や８：２)から実行可能分配比（７：３）に変更して、前輪駆動電力Ｐfを昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxからエンジン始動用電力Ｐesを減算した値まで下げることで、その分を後輪駆動電力Ｐrに振り替える。したがって、エンジン６を作動させずに、ユーザ要求駆動電力Ｐurを確保することができる。

図６は、ＥＶモード時における前後駆動トルク分配状態の一例を示すグラフである。図６中（ａ）は前後輪分配比が１０:０であり、（ｂ）は前後輪分配比が８:２であり、（ｃ）は前後輪分配比が７:３である。（ａ）〜（c）は駆動制限制御の未実施時での前輪駆動トルクＴf及び後輪駆動トルクＴrを示す。図６中の（ｄ）は、（ａ）〜（ｃ）の状態から駆動制限制御を実施した場合での前輪駆動トルクＴf及び後輪駆動トルクＴrを示し、前後輪分配比が例えば６：４となる。図６中（ｅ）は、ＥＶモード時での最大出力トルクにおける前輪駆動トルクＴf及び後輪駆動トルクＴrを示し、前後輪分配比（最低保障分配比）は５：５である。

図６（ａ）〜（ｃ）に示すようにＥＶモード時において、例えば運転状態に基づいて前後輪分配比が１０：０または８：２または７：３である場合には、前輪駆動トルクＴfが昇圧コンバータ要件による前輪駆動上限トルクＴvfmaxを超えているので、当該前輪駆動トルクＴfを得るためにエンジン６を始動して発電機７からフロントモータ３に電力を供給させる必要がある。

これに対して本実施形態では（ｄ）に示すように、前後輪分配比を例えば６:４に下げて、前輪駆動トルクＴfを昇圧コンバータ要件による前輪駆動上限トルクＴvfmaxまで下げ、その分後輪駆動トルクＴrを増加させてユーザ要求駆動トルクＴurを満たすようにする。
このように、本実施形態では、エンジン６が停止しているＥＶモード時において、前輪駆動電力Ｐfが昇圧コンバータ上限電力Ｐvmaxからエンジン始動用電力Ｐesを減算した値を超えている場合、言い換えれば前輪駆動トルクＴfが昇圧コンバータ要件による前輪駆動上限トルクＴvfmaxを超えている運転状態では、前輪駆動トルクＴfを下げ後輪駆動トルクＴrが増加するように前後輪分配比（前輪分配比Ｒdf）を変更することで、前輪駆動トルクＴfが前輪駆動上限トルクＴvfmaxを超えないようにすることができる。

これにより、ユーザ要求駆動電力Ｐurを満足させユーザ要求駆動トルクＴurを確保した上で、エンジン６の始動頻度を抑制して、燃費を向上させることができる。
また、前輪駆動トルクＴfを前輪駆動上限トルクＴvfmaxにすることで、前輪駆動トルクＴfをエンジン始動させない範囲で極力大きくし、リアモータ５よりも効率のよいフロントモータ３による駆動を最大限活用して、電力消費を抑えることができる。

また、前後輪分配比が５：５以上に後輪駆動トルクＴrが増加すること、即ち後輪分配比Ｒdr（＝１-Ｒdf）の最大値Ｒdrmax(所定の最大分配比)を０．５に規制しているので、上記のように前輪駆動トルクＴfを制限する駆動制限制御を行なったとしても、前輪駆動トルクＴfの過度な低下を抑えて車両走行安定性を確保することができる。
更に、ハイブリッドコントロールユニット２０は、後輪分配比の最大値Ｒdrmaxを運転状態に基づいて変化させるとよい。例えば直進走行時には、旋回走行時よりも後輪分配比の最大値Ｒdrmaxを増加させればよい。直進走行時には、車両走行安定性の面で有利であるので最大値Ｒdrmaxを増加させることで、前輪駆動トルクＴfを大きく下げることができ、エンジン６の始動頻度を更に低下させて、更なる燃費の向上を図ることができる。

また、Ｇセンサ２６によって検出した横加速度に基づいて後輪分配比の最大値Ｒdrmaxを変化させてもよい。例えば横加速度が増加するに伴って最大値Ｒdrmaxを低下させるとよい。または、車両に傾斜角センサ２８（傾斜角検出器）を備え、下り坂走行時には最大値Ｒdrmaxを低下させるとよい。このように横加速度増加時や下り坂走行時のように、車両走行安定性が低下するような状況では、後輪分配比の最大値Ｒdrmaxを低下させることで、前輪駆動トルクＴfの減少を抑え、車両走行安定性を向上させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定するものではない。例えば、上記駆動制限制御を行なう際に、少なくとも駆動制限制御を行なわない場合よりも後輪分配比Ｒdrを増加させればよい。後輪分配比の最大値Ｒdrmaxについては、例えば５：５のように一定でもよいし、横加速度等以外でも車両走行安定性に関連する情報に基づいて変更してもよい。本発明は、ＥＶモード及びシリーズモードが切換可能で前輪駆動用の電動機及び後輪駆動用の電動機を有し、昇圧コンバータを備えた四輪駆動のハイブリッド車に広く適用することができる。

１ 走行駆動装置
３ フロントモータ（第１の電動機）
５ リアモータ（第２の電動機）
６ エンジン（内燃機関）
７ 発電機（回転電機）
８ バッテリ
１５ 昇圧コンバータ（変圧装置）
２０ ハイブリッドコントロールユニット（分配比演算部、始動判定部）
２６ Ｇセンサ（横加速度検出器）
２８ 傾斜角センサ（傾斜角検出器）
４２ 駆動トルク演算部（要求駆動トルク演算部）

Claims (8)

1. 車両の前輪又は後輪のいずれか一方の車輪を駆動する第１の電動機と、
   前記車両に搭載されたバッテリから供給される電力の電圧を変換して前記第１の電動機に電力を供給すると共に温度状態に基づいて最大出力電力が制限される変圧装置と、
   前記車両の前輪又は後輪のいずれか他方の車輪を駆動すると共に前記バッテリから前記変圧装置を介さずに電力が供給される第２の電動機と、
   前記車両に搭載された回転電機を駆動する内燃機関と、
   前記車両の要求走行駆動トルクを演算する要求駆動トルク演算部と、
   前記車両の走行状態に基づいて、前記要求走行駆動トルクを前記一方の車輪の走行駆動トルクと前記他方の車輪の走行駆動トルクとに分配する分配比を演算する分配比演算部と、
   を備える車両の走行駆動装置であって、
   前記分配比演算部は、前記内燃機関を停止させて走行している場合に、前記一方の車輪の走行駆動トルクが、前記最大出力電力に基づいて算出される前記一方の車輪の駆動上限トルクより大きい場合には、前記一方の車輪の前記駆動上限トルクに基づく最大駆動電力と所定の最大分配比とに基づいて算出された電力と、前記要求走行駆動トルクに基づく要求駆動電力と、を比較し、該電力が前記要求駆動電力よりも大きい場合には、前記要求走行駆動トルクから前記一方の車輪の前記駆動上限トルクを減算して前記他方の車輪の走行駆動トルクを算出し、前記要求走行駆動トルクが前記一方の車輪の前記駆動上限トルクと該算出された前記他方の車輪の走行駆動トルクとに分配されるよう前記分配比を変更することを特徴とする車両の走行駆動装置。
2. 前記内燃機関は、前記車両に搭載され、前記一方の車輪を駆動可能とし、
   前記回転電機は、前記バッテリから前記変圧装置を介して供給された電力で前記内燃機関を始動する一方で、前記内燃機関で駆動されて発電した電力を前記変圧装置を介して前記バッテリに供給し、
   前記分配比演算部は、前記最大出力電力から前記内燃機関の始動に必要な前記回転電機の電力を引いた電力に基づいて前記一方の車輪の前記駆動上限トルクを算出し、算出された該駆動上限トルクに基づいて前記分配比を変更することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行駆動装置。
3. 前記要求走行駆動トルク及び前記分配比に基づいて前記内燃機関の始動判定をする始動判定部を更に備え、
   前記始動判定部は、
   前記一方の車輪の前記駆動上限トルクに基づく最大駆動電力と前記車両の走行状態に基づかない前記所定の最大分配比とから算出された電力と、前記要求走行駆動トルクに基づく要求駆動電力と、を比較し、前記要求駆動電力が前記算出された電力以上である場合には、前記内燃機関を始動して前記回転電機で発電を開始することを特徴とする請求項２に記載の車両の走行駆動装置。
4. 前記分配比演算部は、前記後輪の走行駆動トルクの分配比を前記所定の最大分配比以下に規制することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両の走行駆動装置。
5. 前記分配比演算部は、前記車両の運転状態に基づいて前記所定の最大分配比を変更することを特徴とする請求項４に記載の車両の走行駆動装置。
6. 前記分配比演算部は、前記車両の直進走行時では旋回走行時よりも前記所定の最大分配比を増加させることを特徴とする請求項５に記載の車両の走行駆動装置。
7. 前記車両に横方向加速度を検出する横加速度検出器を備え、
   前記分配比演算部は、前記横方向加速度が増加するに伴って、前記所定の最大分配比を低下させることを特徴とする請求項５に記載の車両の走行駆動装置。
8. 前記車両に前方への傾斜角を検出する傾斜角検出器を備え、
   前記分配比演算部は、登り勾配の傾斜角が増加するに伴って、前記後輪に分配される駆動トルクを増加させることを特徴とする請求項５に記載の車両の走行駆動装置。

Images