(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに独立して設けられる第１の駆動輪及び第２の駆動輪と、
エンジン及びそれに連結された第１の誘導モータで構成され前記第１の駆動輪を駆動する第１の駆動装置と、
第２の誘導モータで構成され前記第２の駆動輪を駆動する第２の駆動装置と、停車時に所定のアイドルストップ条件が成立したときに前記エンジンを停止させ、所定のエンジン再始動条件が成立したときは前記エンジンを再始動するアイドルストップ手段と、
車両に作用する制動力を検出する手段と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記アイドルストップ手段が前記エンジンを停止させている間は前記第２の誘導モータに励磁電流を継続的に流しておき、
制動力が減少したことにより前記アイドルストップ手段が前記エンジンを停止させている状態から車両を発進させるときは、まず、制動力が減少し始めたタイミングより後に前記第２の誘導モータへのトルク電流の供給と前記第１の誘導モータへの励磁電流の供給とを開始し、
その後さらに制動力が減少したタイミングで前記第１の誘導モータにトルク電流を供給し、それによって前記エンジンをクランキングして前記エンジンを再始動し、
前記エンジン及び第１の誘導モータの合計駆動力の上昇に合わせて前記第２の誘導モータの駆動力を減少させ、車両が動き始める時点における前輪側と後輪側の駆動力が等しくなるように発進を行う、
ことを特徴とする４輪駆動型のハイブリッド車両。
【請求項２】
前記制御装置は、
制動力が第１のしきい値まで低下したときに前記第２の誘導モータへのトルク電流の供給と前記第１の誘導モータへの励磁電流の供給とを開始し、
その後制動力が前記第１のしきい値よりも低い第２のしきい値まで低下したときに前記第１の誘導モータにトルク電流の供給を開始する、
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第１の誘導モータへの励磁電流の供給を、前記第１の誘導モータへのトルク電流の供給を開始するタイミングよりも少なくとも前記第１の誘導モータを初期励磁するのに要する時間だけ前から開始する、
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記エンジン及び第１の誘導モータの合計駆動力の上昇に合わせて前記第２の誘導モータの駆動力を減少させる際、前記エンジン、第１の誘導モータ及び第２の誘導モータの駆動力の合計が一定となるように前記第２の誘導モータの駆動力を減少させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はエンジン及びモータの駆動力を用いて走行するハイブリッド車両に関し、特に、アイドルストップ状態からの発進制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−３００９６５号には前後輪の一方をエンジンで駆動し、他方をモータで駆動するハイブリッド車両が開示されている。このような構成のハイブリッド車両においては、必要に応じてモータを駆動することで駆動方式を前輪あるいは後輪のいずれかを駆動する２ＷＤ方式から４輪全てを駆動する４ＷＤ方式に切り換えることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】
ところで、上記構成のハイブリッド車両においてエンジンにさらに別のモータを組み合わせれば、減速時に発電機として機能させてエンジン駆動軸にかかる制動エネルギーを回生させたり、加速時等にエンジンをアシストさせたりすることができ、運転性、燃費性能の更なる向上が期待できる。
【０００４】
また、このような構成とすれば、停車時に所定の条件が成立したときにエンジンを自動的に停止させ、再発進時にエンジンを自動的に再始動させるいわゆるアイドルストップを行わせる場合にも、エンジンが再起動して駆動力を発生するまでエンジンに接続されたモータで駆動力を発生させることができ、発進遅れの少ないアイドルストップを実現することが可能である。
【０００５】
しかし、このような構成でモータに誘導モータを用いた場合、アイドルストップ状態から４ＷＤ発進をさせる際に次のような問題が生じる。すなわち、誘導モータには同期モータと異なり励磁遅れがあり、予め励磁電流を流してロータの初期励磁していない場合には、駆動力を直ちに発生させようとしてもロータの励磁が完了するまでは駆動力を発生させることができない。図５に示すように、初期励磁を行っていない場合は初期励磁が完了するまでにある程度の時間を必要とし、回転速度が立ち上がり始めるまでには遅れ（励磁遅れ）が生じる。そのため、運転者がブレーキペダルを戻し、車両を発進させようとしてもこの励磁遅れが原因となって発進が遅れてしまう。
【０００６】
図６は励磁遅れにより発進遅れが生じる状況を示したものである。これに示すように、制動力（ブレーキ力）がある値より小さくなったところでモータへの励磁を開始しても（時刻ｔ５）、ロータの励磁が完了しトルクを発生できる状態になるまでにはある程度の時間を要することから、運転者がブレーキペダルを離した時点（時刻ｔ６）ではまだ駆動力が十分に発生させることができず、発進がもたついたりする原因となる。
【０００７】
この発進遅れを防止するために、アイドルストップ中は前輪側及び後輪側の誘導モータに励磁電流を継続的に流し、常時初期励磁された状態とすることで励磁遅れを無くすことが考えられるが、この場合、アイドルストップ中の消費電力が増大し、燃費性能を悪化させる原因となる。
【０００８】
また、前輪側あるいは後輪側の誘導モータにのみ励磁電流を継続的に流し初期励磁しておくようにすれば、その初期励磁されている誘導モータについては直ちに駆動力を発生させることができるため、上述したような発進遅れはなくなるものの、車両が動き始めた時点では一時的に２ＷＤあるいは一方の車輪の駆動力が他方の駆動輪の駆動力とバランスしない状態となり、低μ路等では先に駆動される車輪がスリップする等発進安定性を低下させる要因となる。特に、エンジンに接続されていない側のモータを初期励磁しておく場合にあっては、この初期励磁されたモータの駆動力はトルク電流流せば直ちに発生するのに対し、エンジンとモータの組み合わせた側は、励磁に要する時間（０．１〜０．４秒）とエンジンの回転上昇に要する時間（０．２秒）分だけ遅れることになり、この問題は顕著となる。
【０００９】
本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたもので、上記構成のハイブリッド車両においてアイドルストップ状態から発進する際に、前輪側と後輪側の駆動力を遅れなく立ち上がらせ、かつ車両が動き始める時点における前輪側と後輪側の駆動力を等しくし、安定した４ＷＤ発進を実現することを目的とする。
【００１０】
【問題点を解決するための手段】
第１の発明は、４輪駆動型のハイブリッド車両において、互いに独立して設けられる第１の駆動輪及び第２の駆動輪と、エンジン及びそれに連結された第１の誘導モータで構成され前記第１の駆動輪を駆動する第１の駆動装置と、第２の誘導モータで構成され前記第２の駆動輪を駆動する第２の駆動装置と、停車時に所定のアイドルストップ条件が成立したときに前記エンジンを停止させ、所定のエンジン再始動条件が成立したときは前記エンジンを再始動するアイドルストップ手段と、車両に作用する制動力を検出する手段と、制御装置とを備え、前記制御装置は、前記アイドルストップ手段が前記エンジンを停止させている間は前記第２の誘導モータに励磁電流を継続的に流しておき、制動力が減少したことにより前記アイドルストップ手段が前記エンジンを停止させている状態から車両を発進させるときは、まず、制動力が減少し始めたタイミングより後に前記第２の誘導モータへのトルク電流の供給と前記第１の誘導モータへの励磁電流の供給とを開始し、その後さらに制動力が減少したタイミングで前記第１の誘導モータにトルク電流を供給し、それによって前記エンジンをクランキングして前記エンジンを再始動し、前記エンジン及び第１の誘導モータの合計駆動力の上昇に合わせて前記第２の誘導モータの駆動力を減少させ、車両が動き始める時点における前輪側と後輪側の駆動力が等しくなるように発進を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明における制御装置が、制動力が第１のしきい値まで低下したときに前記第２の誘導モータへのトルク電流の供給と前記第１の誘導モータへの励磁電流の供給とを開始し、その後制動力が前記第１のしきい値よりも低い第２のしきい値まで低下したときに前記第１の誘導モータにトルク電流の供給を開始することを特徴とするものである。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明における制御装置が、前記第１の誘導モータへの励磁電流の供給を、前記第１の誘導モータへのトルク電流の供給を開始するタイミングよりも少なくとも前記第１の誘導モータを初期励磁するのに要する時間だけ前から開始することを特徴とするものである。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明における制御装置が、前記エンジン及び第１の誘導モータの合計駆動力の上昇に合わせて前記第２の誘導モータの駆動力を減少させる際、前記エンジン、第１の誘導モータ及び第２の誘導モータの駆動力の合計が一定となるように前記第２の誘導モータの駆動力を減少させることを特徴とするものである。
【００１４】
【作用及び効果】
したがって、本発明に係るハイブリッド車両においては、停車時に所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンを停止させ、アイドルストップ状態になり、このアイドルストップ状態でブレーキペダルが離されると第１の駆動輪をエンジン及び第１の誘導モータで駆動し、第２の駆動輪を第２の誘導モータで駆動する４ＷＤ発進が行われる。
【００１５】
制動力があるレベルまで低下したところで第２の誘導モータの駆動力を立ち上げるとともに第１の誘導モータの励磁を開始し、制動力がさらに低下したところで第１の誘導モータの駆動力を立ち上げエンジンの再始動を行わせ、さらにエンジン及び第１の誘導モータの合計駆動力の上昇に合わせて第２の誘導モータの駆動力を下げるようにしたことにより、車両が動き始める時点では前輪と後輪に遅れなく等しい駆動力を作用させることができ、スムーズな発進が可能となる（第１から第３の発明）。また、アイドルストップ中は第１の誘導モータには励磁電流は流されておらず、第２の誘導モータにのみ励磁電流が流されているので、消費電力を抑え、車両の燃費性能を向上させることができる。
【００１６】
また、エンジン再始動時、エンジン及び第１の誘導モータの合計駆動力の上昇に合わせて第２の誘導モータの駆動力を下げる際、エンジン、第１の誘導モータ及び第２の誘導モータの駆動力の総和が一定となるようにすれば、発進時のクリープ駆動力を一定にすることができ、発進安定性をさらに向上させることができる（第４の発明）。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は本発明に係る４輪駆動型のハイブリッド車両の概略構成を示す。エンジン１には第１の回転電機２が機械的に連結されており、さらに、エンジン１及び第１の回転電機２は、トルクコンバータ３、自動変速機４、プロペラシャフト５、後輪用差動装置６、後輪駆動軸７を介して後輪８に連結されている。
【００１９】
第１の回転電機２は交流の誘導モータであり、励磁電流を流してロータを励磁した後にトルク電流を流することで回転駆動することができる。この第１の回転電機２はエンジン１を始動（クランキング）する際や加速時や登坂走行時等にエンジン出力をアシストする際に用いられ、減速時には制動エネルギーを回生するのにも用いられる。
【００２０】
また、エンジン１、第１の回転電機２等からは機械的に独立して第２の回転電機１０が設けられており、第２の回転電機１０は前輪用用差動装置１１、前輪駆動軸１２を介して前輪１３に連結されている。第２の回転電機１０も第１の回転電機２と同じく交流の誘導モータであり、４輪駆動が必要とされるときに駆動される。
【００２１】
第１の回転電機２、第２の回転電機１０はそれぞれインバータ１５ａ、１５ｂを介してバッテリ１６に接続されており、力行時に必要な電力をバッテリ１６から供給されるとともに、回生動作時には回生した電力でもってバッテリ１６を充電する。
【００２２】
これらエンジン１、第１の回転電機２、第２の回転電機１０の制御はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等で構成される制御装置２０において行われる。制御装置２０は、通常走行時においては、アクセル操作量や車速等から求めた要求駆動力をエンジン１及び第１の回転電機２と、第２の回転電機１０に振り分け、エンジン１、第１の回転電機２及び第２の回転電機１０の駆動力制御を行う。
【００２３】
また、制御装置２０は、停車時に所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジン１を自動的に停止させ、燃料消費、エミッション排出量を抑える。アイドルストップ条件は、例えば、セレクトレバーが走行用レンジにあり、車速がゼロでブレーキペダルが踏み込まれている状況において、バッテリ１６が十分に充電されており、ブレーキブースター負圧が所定以上に発達しており、かつエンジン１、変速機４の暖機が終了しているときに成立したと判断される。そして、このアイドルストップ状態では所定のエンジン再始動条件が成立するとエンジン１を自動的に再始動させる。
【００２４】
また、アイドルストップ状態でブレーキペダルが緩められたときは運転者が車両を発進させようと意図しており、また、４輪駆動車においてスムーズな発進を行うには車両が動き始める時点において４輪に等しい駆動力が作用していることが必要とされることから、この場合は、車両が動き始める時点において第２の回転電機１０の駆動力（前輪駆動力）とエンジン１及び第１の回転電機２の駆動力（後輪駆動力）とが等しくなるように以下に説明する発進制御を行う。
【００２５】
図２はアイドルストップ状態からの再発進時に行われる制御の内容を示したフローチャートであり、アイドルストップ中、制御装置２０において繰り返し実行される。
【００２６】
これによると、まず、ステップＳ１では車両が現在アイドルストップ状態にあかどうか判断され、車両がアイドルストップ状態にあると判断されたときはステップＳ２に進み、アイドルストップ状態にないと判断されたときは処理を終了する。
【００２７】
ステップＳ２では第２の回転電機１０に励磁電流を流し始め、第２の回転電機１０の初期励磁を行う。これによりアイドルストップ中は第２の回転電機１０に継続して励磁電流が流されることになる。
【００２８】
ステップＳ３では所定のエンジン再始動条件が成立したか判断される。このエンジン再始動条件は例えば、車速がゼロでブレーキが踏み込まれているときに、セレクトレバーがニュートラルレンジから走行用レンジに操作された、アクセルペダルが踏み込まれた、バッテリ１６の充電量が低下した、あるいはエンジン１、変速機４の油温が所定の低温度まで低下したときに成立したと判断される。
【００２９】
エンジン再始動条件が成立したと判断されたときは、ステップＳ４に進んで第１の回転電機２に励磁電流を流して初期励磁を行う。さらに、ステップＳ５、Ｓ６に進んで第１の回転電機２にトルク電流を流してトルクを立ち上げ、これによってエンジン１をクランキングし、所定のタイミングで燃料噴射及び点火を開始してエンジン１の再始動を行う。
【００３０】
一方、ステップＳ３でエンジン再始動条件が不成立と判断されたときはステップＳ７に進み、制動力Ｆｂがしきい値Ｆｂ１よりも小さくなっていないか判断される。しきい値Ｆｂは１０〜１２％こう配の上り坂において車両が後に下がらないようにするために必要な制動力に等しく設定される。制動力Ｆｂはブレーキマスタシリンダの油圧を検出するセンサ３１の出力信号から求めることができ、この場合、制動力Ｆｂが所定のしきい値Ｆｂ１よりも小さくなったということは、運転者がブレーキペダルを緩め、ブレーキマスタシリンダ油圧が所定の油圧を下回ったということを意味する。
【００３１】
制動力Ｆｂが所定のしきい値Ｆｂ１よりも小さくなったと判断されたときはステップＳ７に進み第２の回転電機１０にトルク電流を流してトルクを立ち上げるとともに、第１の回転電機２に励磁電流を流して初期励磁を行う。このとき第２の回転電機１０は既に初期励磁が完了しているのでトルク電流を流すと直ちにトルクを立ち上げることができる。
【００３２】
ステップＳ９では制動力Ｆｂが前記しきい値Ｆｂ１よりも小さいしきい値Ｆｂ２より小さくなったか判断される。このときのしきい値Ｆｂはクリープ駆動力に等しく設定される。そして、制動力Ｆｂがしきい値Ｆｂ２よりも小さくなったと判断されたときはステップＳ５、Ｓ６に進んで第１の回転電機２にトルク電流を流して第１の回転電機２のトルクを立ち上げエンジン１をクランキングし、所定のタイミングでエンジン１への燃料噴射及び点火を開始し、エンジン１の再始動を行う。
【００３３】
また、このとき、車両が動き始める時点でのエンジン１と第１の回転電機２の駆動力の合計と第２の回転電機１０の駆動力が等しくなるように、エンジン１及び第１の回転電機２の合計駆動力の上昇に合わせて第２の回転電機２の駆動力を減少させる。
【００３４】
次に上記制御を行うことによる作用を説明する。
【００３５】
図３はアイドルストップ状態でブレーキペダルが離されたことにより車両が発進するときに制動力、第２の回転電機１０の駆動力、エンジン１及び第１の回転電機２の駆動力の合計値、車速がどのように変化するかを示したタイムチャートである。
【００３６】
これに示すように、車両がアイドルストップ状態になった時刻ｔ０以降は第２の回転電機１０に励磁電流を継続的に流すことで初期励磁がされており、第２の回転電機１０はトルク電流が供給されれば直ちに駆動力を発生させることができる状態になっている。
【００３７】
このような状態でブレーキペダルが緩められて制動力が減少し始め、制動力Ｆｂが第１のしきい値Ｆｂ１よりも低下すると（時刻ｔ１）、第２の回転電機１０へのトルク電流の供給が開始され、第２の回転電機１０の駆動力が立ち上げられる。また、これと同時に第１の回転電機２に励磁電流の供給が開始され、第１の回転電機２の初期励磁が行われる。なお、この時点では制動力Ｆｂが第２の回転電機１０の駆動力を上回っており車両は停止したままである。
【００３８】
その後ブレーキペダルがさらに緩められ、制動力Ｆｂが第２のしきい値Ｆｂ２よりも低下すると（時刻ｔ２）、第１の回転電機２にもトルク電流の供給が開始され、第１の回転電機２の駆動力が立ち上げられる。そして、所定のタイミングでエンジン１への燃料噴射と火花点火が開始され、エンジン１が再起動される。
【００３９】
図４は時刻ｔ２におけるエンジン１の始動の様子を示したものである。これに示されるように、エンジン１を再始動させるときにはまず第１の回転電機２を力行させエンジン１のクランキングが開始される。そして、その後、例えばエンジン１及び第１の回転電機２の回転速度が所定回転まで上昇したところでエンジン１への燃料噴射と火花点火が開始される。燃料噴射と火花点火の噴射タイミングは同時でも良いし、いずれか一方を先に開始するようにしてもよい。エンジン１が自力回転し始めるとエンジン１のトルクが急激に上昇しようとするが、このとき第１の回転電機２に発電動作させることでトルクの過剰分を吸収し、エンジン１と第１の回転電機２の合計トルクを目標とするトルクに収束させる。
【００４０】
このようにして第１の回転電機２の立ち上げ及びエンジン１の再始動が行われるのであるが、図３にも示すように、時刻ｔ２以降ではエンジン１及び第１の回転電機２の駆動力の合計が上昇するのに合わせて第２の回転電機１０の駆動力が下げられる、すなわち、駆動力の総和（クリープ駆動力）が一定となるようにエンジン１及び第１の回転電機２の駆動力の合計の上昇分だけ第２の回転電機１０の駆動力が下げられる。このような制御を行うことにより、クリープ駆動力を一定に保ち、また、制動力Ｆｂが駆動力の総和を下回って車両が動き始める時刻ｔ３、さらにその後のブレーキペダルの踏み込みが完全に解除されて制動力Ｆｂがゼロになる時刻ｔ４において前輪側の駆動力と後輪側の駆動力を等しくすることができる。
【００４１】
このように、本発明に係るハイブリッド車両においては、アイドルストップ状態でブレーキペダルが離されると前輪を第２の回転電機１０で駆動し、後輪をエンジン１及び第１の回転電機２で駆動する４ＷＤ発進が行われるのであるが、車両が動き始める時点では前輪の駆動力と後輪の駆動力が等しくなっており、発進をスムーズに行うことができる。特に、濡れた路面や氷結路等の低μ路での発進では、いずれかの駆動輪の駆動力の立ち上がりが遅れると一時的に２ＷＤ発進となって先に駆動力が立ち上がったほうの駆動輪が滑ってしまい、発進安定性が低下するという問題があるが、本発明によればこのような２ＷＤ発進を確実に回避することができる。
【００４２】
また、アイドルストップ状態においては第１の回転電機２には励磁電流は流されておらず、第２の回転電機１０にのみ励磁電流が流されているので、アイドルストップ状態において第１の回転電機２にも励磁電流を継続的に流すものに比べて消費電力を抑え、車両の燃費性能を向上させることができる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、アイドルストップ中に制動力Ｆｂが所定のしきい値Ｆｂ１まで下がったタイミングで第１の回転電機２に励磁電流を流し始めるようにしているが、制動力Ｆｂをモニタし、その低下度合いから制動力Ｆｂがしきい値Ｆｂ２まで低下する時刻を予測し、この予測した時刻からモータ２の初期励磁に要する時間だけ前から第１の回転電機２に励磁電流を流し始めるようにしてもよい。このようにすれば、第１の回転電機２には必要最小限の間だけ初期励磁のための励磁電流が流されることになり、消費電力をさらに抑えることができる。特に、第１の回転電機２に初期励磁に要する時間の短い高性能の誘導モータを用いた場合、消費電力の抑制効果は高くなる。
【００４４】
また、後輪８をエンジン１及び第１の回転電機２で駆動し、前輪１３を第２の回転電機１０で駆動しているが、エンジン１及び第１の回転電機２で前輪１０を駆動し、第２の回転電機１０で後輪８を駆動するように構成することも勿論可能であり、かかる構成に対しても本発明は適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る４輪駆動型ハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】アイドルストップ状態からの再発進時に行われる制御の内容を示したフローチャートである。
【図３】アイドルストップ状態からの再発進時の様子を示したタイムチャートである。
【図４】エンジンが再始動されるときの様子を示したタイムチャートである。
【図５】誘導モータの励磁遅れを説明するための図である。
【図６】誘導モータの励磁遅れによる駆動力の立ち上がり遅れを説明するための図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  第１の回転電機（誘導モータ）
３  トルクコンバータ
４  変速機
８  後輪
１０  第２の回転電機（誘導モータ）
１３  前輪
１６  バッテリ
２０  制御装置
３１  制動力センサ（ブレーキマスタシリンダ油圧センサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003555602.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003555602.tif 000007