(57)【要約】      （修正有）【課題】４輪駆動可能な車両において燃費を向上させることのできる車両駆動装置を提供する。【解決手段】要求駆動力に対する内燃機関駆動力の不足分に相当するトルクがＴ１であるとすると、トルクＴ１は、発電電動機２の高効率動作領域内で発電電動機２から生じることが可能であるため、発電電動機２３によって当該不足分を補うよりも、発電電動機２によって当該不足分を補うほうが、消費電力が少なくて済む。このような場合には、ＥＣＵは、発電電動機２の高効率動作領域内でトルクＴ１が生じるように、発電電動機２を回転数Ｎ１で稼働する。【選択図】図４
2014008916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１駆動輪及び第２駆動輪を有する４輪駆動可能な車両用の車両駆動装置であって、
前記第１の駆動輪に動力を伝達する内燃機関と、
該内燃機関と動力伝達可能に連結された第１電動機と、
該第１電動機と同一の仕様を有し、前記第２駆動輪に動力を伝達する第２電動機と、
前記第１電動機及び前記第２電動機に電力を供給するバッテリと、
前記車両の運転者が要求する要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段と、
前記内燃機関の動力により発生している内燃機関駆動力を推定する内燃機関駆動力推定手段と、
制御手段と
を備え、
前記要求駆動力に対する前記内燃機関駆動力の不足分を前記第１電動機及び前記第２電動機のトルクで調整する場合、前記制御手段は、前記第１電動機及び前記第２電動機の消費電力に応じた回転数−トルク特性のマップに基づいて、前記不足分に相当するトルクが該マップにおける前記第１電動機及び前記第２電動機それぞれの高効率動作領域内にある方又はそれぞれの高効率動作領域に近い方の電動機を、前記不足分に相当するトルクが得られるように稼働させる車両駆動装置。
【請求項２】
前記第１電動機及び前記第２電動機はそれぞれ、前記内燃機関及び前記第２駆動輪からの回生動力による回生発電機能をさらに有し、
前記バッテリは、前記第１電動機及び前記第２電動機によって発電された電力を充電し、
前記要求駆動力に対する前記内燃機関駆動力の過剰分を前記第１電動機及び前記第２電動機の回生トルクで調整する場合、前記制御手段は、前記第１電動機及び前記第２電動機の発電電力に応じた回転数−回生トルク特性のマップに基づいて、前記過剰分に相当する回生トルクが該マップにおける前記第１電動機及び前記第２電動機それぞれの高効率動作領域内にある方又はそれぞれの高効率動作領域に近い方の電動機を、前記過剰分に相当する回生トルクが得られるように稼働させる、請求項１に記載の車両駆動装置。
【請求項３】
前記第１電動機及び前記第２電動機はそれぞれ、その高効率動作領域内で稼働される、請求項１または２に記載の車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両駆動装置に係り、特に、４輪駆動可能な車両用の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の４輪駆動可能なハイブリッド車両が特許文献１に記載されている。この車両において、前後輪の駆動力を均一に設定しておき、一方の駆動輪にスリップが発生した場合には、スリップを収束するためにスリップした方の駆動輪の駆動力を低下させる一方、スリップしていない方の駆動輪に、スリップした駆動輪について低下させた駆動力と同じ駆動力を加算して車両の駆動力を一定に保つようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３３２０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の車両では、前後輪それぞれへの駆動力の再配分は、専らスリップを抑えて車両の駆動力を一定にすることを目的に行われているのであって、駆動力の再配分後の車両の燃費がどうなるかに関しては何も考慮がされていない。そもそも、スリップを抑えて車両の駆動力を一定に保つ場合の駆動力の配分は一通りではなく、前後輪それぞれへ駆動力の再配分を行ったとしても必ずしも車両の燃費が向上するわけではなく、燃費をなお向上させる余地があると考えられる。
【０００５】
そこで、この発明は、４輪駆動可能な車両において燃費を向上させることのできる車両駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る車両駆動装置は、第１駆動輪及び第２駆動輪を有する４輪駆動可能な車両用の車両駆動装置であって、第１駆動輪に動力を伝達する内燃機関と、内燃機関と動力伝達可能に連結された第１電動機と、第１電動機と同一の仕様を有し、第２駆動輪に動力を伝達する第２電動機と、第１電動機及び第２電動機に電力を供給するバッテリと、車両の運転者が要求する要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段と、内燃機関の動力により発生している内燃機関駆動力を推定する内燃機関駆動力推定手段と、制御手段とを備え、要求駆動力に対する内燃機関駆動力の不足分を第１電動機及び第２電動機のトルクで調整する場合、制御手段は、第１電動機及び第２電動機の消費電力に応じた回転数−トルク特性のマップに基づいて、不足分に相当するトルクが該マップにおける第１電動機及び第２電動機それぞれの高効率動作領域内にある方又はそれぞれの高効率動作領域に近い方の電動機を、不足分に相当するトルクが得られるように稼働させる。
第１電動機及び第２電動機はそれぞれ、内燃機関及び第２駆動輪からの回生動力による回生発電機能をさらに有し、バッテリは、第１電動機及び第２電動機によって発電された電力を充電し、要求駆動力に対する内燃機関駆動力の過剰分を第１電動機及び第２電動機の回生トルクで調整する場合、制御手段は、第１電動機及び第２電動機の発電電力に応じた回転数−回生トルク特性のマップに基づいて、過剰分に相当する回生トルクがマップにおける第１電動機及び第２電動機それぞれの高効率動作領域内にある方又はそれぞれの高効率動作領域に近い方の電動機を、過剰分に相当する回生トルクが得られるように稼働させてもよい。
第１電動機及び第２電動機はそれぞれ、その高効率動作領域内で稼働されてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、４輪駆動可能な車両の運転者が要求する要求駆動力に対する内燃機関駆動力の不足分を第１電動機及び第２電動機のトルクで調整する場合、第１電動機及び第２電動機の消費電力に応じた回転数−トルク特性のマップに基づいて、不足分に相当するトルクがこのマップにおける第１電動機及び第２電動機それぞれの高効率動作領域内にある方又はそれぞれの高効率動作領域に近い方の電動機を、不足分に相当するトルクが得られるように稼働させることにより、第１電動機及び第２電動機を稼働させる際の消費電力を低下することができるので、車両の燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態に係る車両駆動装置を備えた自動車の構成を示す図である。
【図２】この実施の形態における駆動力配分についての動作を示すフローチャートである。
【図３】車速及びアクセル開度に対する要求駆動力の関係を示すマップである。
【図４】この実施の形態に係る車両駆動装置の第１電動機及び第２電動機の消費電力に応じた回転数−トルク特性のマップである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、４輪駆動可能な自動車１００は、ガソリン燃料を内部で燃焼させて動力を発生させるエンジン１と、電動機および発電機として動作可能な第１電動機である発電電動機（ＭＧ）２及び第２電動機である発電電動機（ＭＧ）２３とを備えている。ここで、発電電動機２及び２３は互いに同一仕様の発電電動機である。エンジン１の出力軸３の一端は、ベルト５およびプーリ６，７を介して発電電動機２の回転軸４に連結されている。また、エンジン１の出力軸３の他端は、無段変速機であるトランスミッション８と、ディファレンシャル９とを介して、第１駆動輪である前輪２１の車軸１０に連結されている。また、発電電動機２３の回転軸２８は、ディファレンシャル２４を介して、第２駆動輪である後輪２２の車軸２５に連結されている。
【００１０】
また、自動車１００には、自動車１００のアクセルペダル１４の開度を検出するアクセル開度センサ１５と、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ１６と、エンジン１へ吸入される空気の圧力（吸気圧力）を検出する吸気圧センサ１７と、自動車１００の速度を検出する車速センサ２７とが設けられている。発電電動機２及び２３と、アクセル開度センサ１５と、回転数センサ１６と、吸気圧センサ１７と、車速センサ２７とはそれぞれ、制御手段であるコントロールユニット（ＥＣＵ）１３に電気的に接続されている。
【００１１】
さらに、自動車１００は、電力コンバータ１１及び２６とバッテリ１２とを備えている。自動車１００の発進時等にバッテリ１２から出力される直流電力が電力コンバータ１１によって交流電力に変換されて発電電動機２に供給される際には、発電電動機２は電動機として動作して回転軸４を駆動させ、これにより発生する動力は、ベルト５およびプーリ６，７を介してエンジン１に伝達される。また、４輪駆動時には、バッテリ１２から出力される直流電力は電力コンバータ２６によって交流電力に変換されて発電電動機２３にも供給され、発電電動機２３も電動機として動作して回転軸２８を駆動させ、これにより発生する動力は、ディファレンシャル２４を介して後輪２２を駆動する。一方、自動車１００の減速時等にエンジン１からの回生動力によって発電電動機２の回転軸４が駆動される際には、発電電動機２は発電機として動作して交流電力を発電し、この交流電力は電力コンバータ１１によって直流電力に変換されてバッテリ１２に充電される。発電電動機２３も、後輪２２からの回生動力によって回転軸２８が駆動され、発電機として動作して交流電力を発電することができる。この交流電力は電力コンバータ２６によって直流電力に変換されてバッテリ１２に充電される。
【００１２】
次に、この発明の実施の形態に係る車両駆動装置の動作について説明する。
自動車１００が走行を開始すると、従来の方法、例えば既に説明した特許文献１に記載された方法により、スリップを防止する。この実施の形態では、自動車１００のスリップを防止していることを前提として、発電電動機２及び２３へのトルクの配分についての動作を以下で説明する。
【００１３】
発電電動機２及び２３へのトルクの配分についての動作は、図２のフローチャートに示された手順で行われる。まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ１３は、アクセル開度センサ１５による検出値と、車速センサ２７による検出値とから、自動車１００の運転者が要求する駆動力（要求駆動力）を算出する。具体的には、ＥＣＵ１３には、図３に概略的に示されるような車速及びアクセル開度に対する要求駆動力の関係を示すマップが予め組み込まれており、このマップに基づいて、両センサによる検出値から要求駆動力を算出する。ここで、アクセル開度センサ１５と、車速センサ２７と、ＥＣＵ１３とは、要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段を構成する。
【００１４】
次に、ステップＳ２において、ＥＣＵ１３は、エンジン１の動力により発生している駆動力、すなわち内燃機関駆動力を推定する。具体的には、ＥＣＵ１３には、エンジン１の回転数及び吸気圧とからエンジン１のトルク推定値を推定するマップが組み込まれており、このトルク推定値から、以下の計算式によって上記内燃機関駆動力を推定する。
内燃機関駆動力
＝（トルク推定値）×（前輪減速比）×（入力回転速度／出力回転速度）
尚、入力回転速度及び出力回転速度はそれぞれ、トランスミッション８への入力回転速度及び出力回転速度である。ここで、回転数センサ１６と、吸気圧センサ１７と、ＥＣＵ１３とは、上記内燃機関駆動力を推定する内燃機関駆動力推定手段を構成する。
【００１５】
続いて、ＥＣＵ１３は、要求駆動力から内燃機関駆動力を差し引く計算を行う（ステップＳ３）。計算結果が正の値のときは、要求駆動力に対する内燃機関駆動力が不足していることとなり、逆に、計算結果が負の値のときは、要求駆動力に対する内燃機関駆動力が過剰となっていることとなる。続くステップＳ４では、ＥＣＵ１３は、要求駆動力に対する内燃機関駆動力の過不足分に相当するトルクの発電電動機２及び２３それぞれへの配分を算出し、ＥＣＵ１３は、算出した配分で発電電動機２及び２３を稼働させる（ステップＳ５）。以下に、要求駆動力に対する内燃機関駆動力が不足の場合と過剰な場合とに分けて、トルクの配分についての詳細を説明する。
【００１６】
まず、要求駆動力に対する内燃機関駆動力が不足している場合について説明する。この場合には、不足分の駆動力を、発電電動機２からエンジン１へトルクを伝達することと、発電電動機２３のトルクによって後輪２２を駆動することとの少なくとも一方によって補うことになる。
【００１７】
発電電動機２及び２３のそれぞれについて、横軸に回転数をとると共に縦軸にトルクをとったマップ上に、消費電力に応じた回転数−トルク特性を描くことができる。発電電動機２及び２３は互いに同一の仕様を有しているので、ギア比が同じであれば同一の特性を描くこととなるが、発電電動機２はエンジン１と動力伝達可能に連結されているのに対し、発電電動機２３は後輪２２と動力伝達可能に連結されていることから、両者のギア比は通常は異なるため、同じマップ上に発電電動機２及び２３それぞれの特性を描くと、互いの特性がずれて描かれることとなる。その概略を図４に示す。
【００１８】
図４に示されるように、発電電動機２及び２３それぞれの特性は、消費電力が小さくなっていくと（一点鎖線の矢印の方向）、閉じた領域（二点鎖線の矢印で示された領域）が存在する。この閉じた領域を、この実施の形態では、高効率動作領域と定義する。発電電動機２及び２３それぞれの高効率動作領域は、発電電動機２及び２３それぞれのギア比が異なることから、完全に重なることはなく、完全に離れているか、一部のみが重なる状態となる。
【００１９】
ここで、要求駆動力に対する内燃機関駆動力の不足分に相当するトルクが例えば、図４に記載されたＴ１であり、トルクＴ１は、発電電動機２の高効率動作領域内で発電電動機２から生じることが可能であったとすると、発電電動機２３によって当該不足分を補うよりも、発電電動機２によって当該不足分を補うほうが、消費電力が少なくて済む。従って、このような場合には、ＥＣＵ１３は、発電電動機２の高効率動作領域内でトルクＴ１が生じるように、発電電動機２を回転数Ｎ１で稼働する。また、当該不足分に相当するトルクが例えば、図４に記載されたＴ２であり、トルクＴ２は、発電電動機２３の高効率動作領域内で発電電動機２３から生じることが可能であったとすると、このような場合には、上記と同じ理由で、ＥＣＵ１３は、発電電動機２３の高効率動作領域内でトルクＴ２が生じるように、発電電動機２３を回転数Ｎ２で稼働する。
【００２０】
当該不足分に相当するトルクが例えば、図４に記載されたＴ３のように、発電電動機２及び２３の高効率動作領域内で発電電動機２及び２３から生じるトルクのいずれよりも大きい場合には、必要とするトルクが発電電動機２及び２３のいずれかの高効率動作領域に近い方の発電電動機、この場合では、発電電動機２をその高効率動作領域内で稼働させて、トルクＴ１を生じさせる。そして、不足分のトルク（Ｔ３−Ｔ１）をもう一方の発電電動機２３から得られるように、ＥＣＵ１３は発電電動機２３も駆動させる。尚、この形態に限定するものではなく、発電電動機２及び２３から得られるトルクの合計がＴ３となる条件で、発電電動機２及び２３それぞれの消費電力の和が最小となるような組み合わせを決定して発電電動機２及び２３をそれぞれ稼働させるようにしてもよい。
【００２１】
当該不足分に相当するトルクが例えば、図４に記載されたＴ４のように、発電電動機２及び２３の高効率動作領域内で発電電動機２及び２３から生じるトルクのいずれよりも小さい場合には、必要とするトルクが発電電動機２及び２３のいずれかの高効率動作領域に近い方の発電電動機、この場合では、発電電動機２３を、最低消費電力でトルクＴ４が得られる回転数で稼働させる。
【００２２】
次に、要求駆動力に対する内燃機関駆動力が過剰となっている場合について説明する。この場合には、過剰分の駆動力によって、発電電動機２及び発電電動機２３の少なくとも一方が回生発電を行い、発電した電力をバッテリ１２に充電する。発電電動機２及び発電電動機２３が回生発電を行う場合にも、横軸に回転数をとると共に縦軸に回生トルクをとったマップ上に、発電電力に応じた回転数−回生トルク特性を描くことができる。回生トルクは負の値をとるものの、発電電力に応じた回転数−回生トルク特性も、発電電力が大きくなっていくと、閉じた領域、すなわち高効率動作領域が存在する。発電電動機２及び発電電動機２３は、力行時と回生時とで逆回転することから、この回転数−回生トルク特性は、このマップにおいて横軸に対して、図４の回転数−トルク特性と線対称の位置関係となるように描かれる。そこで、このマップにおいて、回生トルクの絶対値を縦軸にとれば、回転数−回生トルク特性は、図４と同じように描かれることとなる。この場合にも同様にして、過剰分に相当する回生トルクがこのマップにおける発電電動機２及び発電電動機２３それぞれの高効率動作領域内にある方又はそれぞれの高効率動作領域に近い方の電動機を稼働させる。
【００２３】
このように、４輪駆動可能な自動車１００の運転者が要求する要求駆動力に対する内燃機関駆動力の不足分を発電電動機２及び２３のトルクで調整する場合、発電電動機２及び２３の消費電力に応じた回転数−トルク特性のマップに基づいて、不足分に相当するトルクがこのマップにおける発電電動機２及び２３それぞれの高効率動作領域内にある方又はそれぞれの高効率動作領域に近い方の電動機を、不足分に相当するトルクが得られるように稼働させることにより、発電電動機２及び２３を稼働させる際の消費電力を低下することができるので、自動車１００の燃費を向上させることができる。
【００２４】
尚、発電電動機２及び２３それぞれの消費電力に応じた回転数−トルク特性は、上述したように、発電電動機２及び２３それぞれのギア比に応じて変化する。従って、各ギア比を調整することによって、発電電動機２及び２３それぞれの高効率動作領域の配置を調整し、発電電動機２及び２３のいずれかの高効率動作領域内に入るトルクの範囲を制御することができる。
【００２５】
この実施の形態では、第１電動機である発電電動機２及び第２電動機である発電電動機２３はそれぞれ、電動機及び発電機の両方の機能を有していたが、この形態に限定するものではない。発電電動機２及び２３は、発電機能を有さず、電動機のみの機能を有する形態であってもよい。
【００２６】
この実施の形態では、前輪２１を第１駆動輪とすると共に後輪２２を第２駆動輪としているが、エンジン１で発生した動力が後輪２２を駆動する場合には、後輪が第１駆動輪となり、前輪２１が第２駆動輪となる。
【００２７】
この実施の形態では、内燃機関は、ガソリン燃料を内部で燃焼させて動力を発生させるエンジン１であったが、ディーゼルエンジンであってもよい。また、出力軸３と回転軸４とはベルト５によって連結されていたが、この形態に限定するものではなく、クラッチやギア等で連結されていてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  エンジン（内燃機関）、２  発電電動機（第１電動機）、１２  バッテリ、１３  ＥＣＵ（制御手段、要求駆動力算出手段、内燃機関駆動力推定手段）、１５  アクセル開度センサ（要求駆動力算出手段）、１６  回転数センサ（内燃機関駆動力推定手段）、１７  吸気圧センサ（内燃機関駆動力推定手段）、２１  前輪（第１駆動輪）、２２  後輪（第２駆動輪）、２３  発電電動機（第２電動機）、２７  車速センサ（要求駆動力算出手段）、１００  自動車（車両）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014008916.tif 000006