(57)【要約】【課題】内燃機関と１個の電動モータにより前後輪駆動可能な四輪駆動タイプのハイブリッド車両を構成できるハイブリッド車両の駆動装置及び制御装置を提供することにある。【解決手段】  動力源として、エンジン１と、モータ・ジェネレータ(電動モータ)３を有する。第１の分配装置であるセンタデフ４は、エンジン１の動力を前輪および後輪に分配する。第２の動力分配装置である動力分配装置５は、モータ・ジェネレータ(電動モータ)３動力を、センタデフ４の入力軸およびセンタデフ４のいずれかの出力軸に分配する。【選択図】図１
2007331418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の動力源と、第２の動力源と、前記第１の動力源の動力を前輪および後輪に分配する第１の動力分配装置を有する４輪駆動車両に用いられるハイブリッド車両の駆動装置であって、
前記第２の動力源の動力を、前記第１の動力分配装置の入力軸および前記第１の動力分配装置のいずれかの出力軸に分配する第２の動力分配装置を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記第１の動力源と前記第１の動力分配装置の入力を係合・開放する第１のクラッチを備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記第２の動力源と前記第２の動力分配装置の入力を係合・開放する第２のクラッチを備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項４】
第１の動力源と、第２の動力源と、前記第１の動力源の動力を前輪および後輪に分配する第１の動力分配装置を有する４輪駆動車両に用いられるハイブリッド車両の駆動装置を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、
前記駆動装置は、前記第２の動力源の動力を、前記第１の動力分配装置の入力軸および前記第１の動力分配装置のいずれかの出力軸に分配する第２の動力分配装置を備え、
前記第１の動力源はエンジンであり、前記第２の動力源はモータであり、
４輪駆動時に、前記第２の動力源の出力トルクを制御する制御手段を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
請求項４記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記制御手段は、車輪のスリップ時に前記第２の動力源であるモータの回生制御によりスリップを回避することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の駆動装置及び制御装置に係り、特に、前後輪駆動可能な４輪駆動タイプのハイブリッド車両の駆動装置及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
四輪駆動タイプのハイブリッド車両としては、例えば、前輪を内燃機関と第１の電動モータにより駆動し、後輪を第２の電動モータにより駆動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３３２０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の四輪駆動タイプのハイブリッド車両では、電動モータが２個必要であり、高価になるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、内燃機関と１個の電動モータにより前後輪駆動可能な四輪駆動タイプのハイブリッド車両を構成できるハイブリッド車両の駆動装置及び制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、第１の動力源と、第２の動力源と、前記第１の動力源の動力を前輪および後輪に分配する第１の動力分配装置を有する四輪駆動車両に用いられるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記第２の動力源の動力を、前記第１の動力分配装置の入力軸および前記第１の動力分配装置のいずれかの出力軸に分配する第２の動力分配装置を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、内燃機関と１個の電動モータにより前後輪駆動可能な四輪駆動タイプのハイブリッド車両を構成できるものとなる。
【０００７】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記第１の動力源と前記第１の動力分配装置の入力を係合・開放する第１のクラッチを備えるようにしたものである。
【０００８】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記第２の動力源と前記第２の動力分配装置の入力を係合・開放する第２のクラッチを備えるようにしたものである。
【０００９】
（４）上記目的を達成するために、本発明は、第１の動力源と、第２の動力源と、前記第１の動力源の動力を前輪および後輪に分配する第１の動力分配装置を有する四輪駆動車両に用いられるハイブリッド車両の駆動装置を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、前記駆動装置は、前記第２の動力源の動力を、前記第１の動力分配装置の入力軸および前記第１の動力分配装置のいずれかの出力軸に分配する第２の動力分配装置を備え、前記第１の動力源はエンジンであり、前記第２の動力源はモータであり、四輪駆動時に、前記第２の動力源の出力トルクを制御する制御手段を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、内燃機関と１個の電動モータにより前後輪駆動可能な四輪駆動タイプのハイブリッド車両を構成できるものとなる。
【００１０】
（５）上記（４）において、好ましくは、前記制御手段は、車輪のスリップ時に前記第２の動力源であるモータの回生制御によりスリップを回避するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関と１個の電動モータにより前後輪駆動可能な四輪駆動タイプのハイブリッド車両を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図１〜図７を用いて、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置を用いたハイブリッド車両の構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置を用いたハイブリッド車両の構成を示す全体構成図である。
【００１３】
本実施形態のハイブリット車両は、前輪１１Ｒ，１１Ｌ及び後輪１５Ｒ，１５Ｌを、エンジン（ＥＮＧ）１及びモータ・ジェネレータ(Ｍ／Ｇ；電動モータ)３で駆動する前後輪駆動可能な四輪駆動タイプのハイブリッド車両である。この例では、エンジン１と変速機２は、横置きに配置されている。
【００１４】
駆動力源としては、第１の動力源であるエンジン（ＥＮＧ）１と、第２の動力源であるモータ・ジェネレータ(電動モータ)３を備えている。駆動力源からの駆動力を前輪１１Ｒ，１１Ｌ及び後輪１５Ｒ，１５Ｌに分配し、伝達する動力分配装置としては、第１の動力分配装置であるセンタデフ４，第２の動力分配装置である動力分配装置５を備えている。
【００１５】
エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の動力装置である。モータ・ジェネレータ(電動モータ)３は、例えば同期モータを使用することが可能であり、電動機としての機能と、発電機としての機能を併せ持つように構成されている。さらにモータ・ジェネレータ(電動モータ)３には、インバータ(図示せず)を介してバッテリなどの蓄電装置(図示せず)が電気的に接続されている。そして、このインバータを制御することにより、モータ・ジェネレータ(電動モータ)３の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に調整することができる。
【００１６】
エンジン１の駆動力は、変速機２を介して、第１の動力分配装置であるセンタデフ４の入力軸に伝達される。変速機２は、手動変速機や自動変速機の公知の変速装置であって、特に限定するものではない。変速機２の内部には、第１のクラッチ６が備えられている。センタデフ４は、エンジン１の駆動力を、センタデフ前輪出力軸４０と、センタデフ後輪出力軸４１とに分配する。クラッチ６は、変速機２とセンタデフ４とを係合・開放できる。
【００１７】
第１の動力分配装置であるセンタデフ４は、ダブルピニオン型遊星歯車機構であり、センタデフリングギア３１，センタデフキャリア３２，センタデフサンギア３３から構成されている。センタデフリングギア３１はセンタデフケース３０に取り付けられており、センタデフサンギア３３はセンタデフ前輪出力軸４０に取り付けられており、センタデフキャリア３２はセンタデフ後輪出力軸４１に取り付けられている。センタデフ４においては、センタデフリングギア３１が入力要素となっている。センタデフ前輪出力軸４０は、フロントデフ８に接続され、フロントドライブシャフト１０Ｒ，１０Ｌを介して、前輪１１Ｒ，１１Ｌに駆動力が伝達される。センタデフ後輪出力軸４１は、プロペラシャフト１２を介してリアデフ１３に接続され、リアドライブシャフト１４Ｒ，１４Ｌを介して後輪１５Ｒ，１５Ｌに動力が伝達される。
【００１８】
モータ・ジェネレータ３の駆動力は、第２のクラッチ７と、減速機９とを介して、第２の動力分配装置である動力分配装置５の入力軸に伝達される。動力分配装置５は、センタデフ４の入力軸及びンタデフ４のセンタデフ後輪出力軸４１とに分配する。クラッチ７は、モータ・ジェネレータ(電動モータ)３と減速機９とを係合・開放できる。なお、動力分配装置５は、センタデフ４の入力軸及びンタデフ４のセンタデフ前輪出力軸４０に分配するようにしてもよいものである。また、このクラッチ７は無くてもよいものである。
【００１９】
第２の動力分配装置である動力分配装置５は、シングルピニオン型遊星歯車機構であり、動力分配装置リングギア５０，動力分配装置キャリア５１，動力分配装置サンギア５２から構成されている。動力分配装置サンギア５２はセンタデフ後輪出力軸４１に取り付けられており、動力分配装置リングギア５０はセンタデフケース３０に取り付けられている。動力分配装置キャリア５１には、減速機９を介してモータ・ジェネレータ(電動モータ)３が取り付けられている。動力分配装置５においては、動力分配装置キャリア５１が入力要素となっている。
【００２０】
すなわち、第１の動力源であるエンジン１の駆動力は、第１の動力分配装置であるセンタデフ４を介して、前輪１１Ｒ，１１Ｌ，後輪１５Ｒ，１５Ｌに伝達され、第２の動力源であるモータ・ジェネレータ３の駆動力の一部は、第２の動力分配装置である動力分配装置５及び第１の動力分配装置であるセンタデフ４を介して、前輪１１Ｒ，１１Ｌ，後輪１５Ｒ，１５Ｌに伝達され、モータ・ジェネレータ３の駆動力の残りの部分は、第２の動力分配装置である動力分配装置５を介して後輪１５Ｒ，１５Ｌに伝達される。
【００２１】
エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１００は、エンジン１に供給される燃料噴射量等を調整することで、エンジン１の出力を制御する。四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０には、アクセル開度センサ１２２によって検出されたアクセル開度信号θTH，車輪速センサ１２４によって検出された前後輪の車輪速信号Ｖ（右前輪速ＶFR，左前輪速ＶFL，右後輪速ＶRR，左後輪速ＶRL），加速度センサ１２６によって検出された車両の前後加速度信号Ｇが入力する。四輪駆動コントロールユニット１１０は、これらの入力信号に基づいて、車両の状態や、運転者の運転意図を判定し、第１のクラッチ６の係合・開放を制御するクラッチ信号ＣＬ１と、第２のクラッチ６の係合・開放を制御するクラッチ信号ＣＬ２と、モータ・ジェネレータ３の界磁電流を制御する界磁制御信号Ｉｆを出力する。
【００２２】
なお、以下の説明において、車両に作用する総駆動トルクをＴｂとし、エンジン１によるセンタデフ４への入力トルクをＴｃｄとし、モータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクをＴｍとし、センタデフ前輪出力軸４０での出力トルクをＴｆとし、センタデフ後輪出力軸４１での出力トルクをＴｒとし、モータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクＴｍによる動力分配装置リングギア５０への出力トルクをＴｄｒとし、モータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクＴｍによる動力分配装置サンギア５２への出力トルクをＴｄｓとし、前輪トルクトルク分配比をＲｆ，後輪トルク分配比をＲｒとし、センタデフリングギア３１の歯数をＺｃｒとし、センタデフサンギア３３の歯数をＺｃｓとし、減速機９の減速比をＲｍとし、動力分配機のリングギア歯数をＺｄｒとし、動力分配機のサンギア歯数をＺｄsとする。ここで、歯数はそれぞれ、Ｚｃｒ＝６０，Ｚｃｓ＝３０，Ｚｄｒ＝６８，Ｚｄs＝３２に設定されている。減速比はＲｍ＝２に設定されている。
【００２３】
次に、図２を用いて、本実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置におけるトルクの流れについて説明する。  
図２は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置におけるトルクの流れの説明図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００２４】
エンジン１の出力トルクは、変速機２で増幅され、クラッチ６を介してセンタデフケース３０に入力され、センタデフ４でセンタデフ前輪出力軸４０とセンタデフ後輪出力軸４１とに分配される。モータ・ジェネレータ(電動モータ)３の出力トルクは、減速機９で増幅され、クラッチ７を介して動力分配装置５に入力し、動力分配装置５でセンタデフケース３０とセンタデフ後輪出力軸４１とに分配される。
【００２５】
次に、図３を用いて、本実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における各走行モードに対するクラッチの入切動作とモータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクの方向について説明する。  
図３は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における各走行モードに対するクラッチの入切動作とモータ・ジェネレータのトルクの方向の説明図である。
【００２６】
第１のクラッチ６のＯＮ／ＯＦＦは、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０が出力するクラッチ信号ＣＬ１によって制御される。第２のクラッチ７のＯＮ／ＯＦＦは、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０が出力するクラッチ信号ＣＬ２によって制御される。モータ・ジェネレータ(電動モータ)３の出力トルクは、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０が出力する界磁制御信号Ｉｆによって制御される。
【００２７】
四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、アクセル開度センサ１２２によって検出されたアクセル開度信号θTH，車輪速センサ１２４によって検出された前後輪の車輪速信号Ｖ（右前輪速ＶFR，左前輪速ＶFL，右後輪速ＶRR，左後輪速ＶRL），加速度センサ１２６によって検出された車両の前後加速度信号Ｇに基づいて、車両の状態や、運転者の運転意図を判定し、第１〜第４の走行モードを切り換える。
【００２８】
最初に、各走行モードの内容について説明する。第１のモードである「エンジン走行、オープンセンタデフ」が選択されると、クラッチ６が係合され、クラッチ７は開放される。すると、エンジン１の出力トルクは、変速機２およびクラッチ６を経由してセンタデフケース３０に入力され、センタデフ前輪出力軸４０とセンタデフ後輪出力軸４１に分配される。
【００２９】
センタデフ前輪出力軸４０とセンタデフ後輪出力軸４１の差動は、センタデフキャリア３２のピニオンギアで吸収される。センタデフ前輪出力軸４０のトルクは、フロントデフ８でフロントドライブシャフト１０Ｒ，１０Ｌを駆動し、前輪１１Ｒ，１１Ｌを駆動する。センタデフ後輪出力軸４１のトルクは、リアデフ１３でリアドライブシャフト１４Ｒ，１４Ｌを駆動し、後輪１５Ｒ，１５Ｌを駆動する。クラッチ７は開放されているので、モータ・ジェネレータ(電動モータ)３の回転慣性モーメントは作用せず、駆動時の抵抗にならない。回生時はクラッチ７を係合させて発電し、インバータを介してバッテリに充電する。
【００３０】
駆動時の前輪出力トルクＴｆ，後輪出力トルクＴｒ，前輪トルク分配比Ｒｆ，後輪トルク分配比Ｒｒは、
Ｔf＝Ｔcd＊（Ｚcs／Ｚcr）
＝Ｔcd＊（３０／６０）
＝０．５Ｔcd
Ｔr＝Ｔcd＊（（Ｚcr−Ｚcs）／Ｚcr）
＝Ｔcd＊（（６０−３０）／６０）
＝Ｔcd＊（３０／６０）
＝０．５Ｔcd
Ｔb＝Ｔf＋Ｔr
＝０．５Ｔcd＋０．５Ｔcd
＝Ｔcd
Ｒf＝Ｔf／Ｔb
＝０．５Ｔcd／Ｔcd
＝０．５
Ｒr＝Ｔr／Ｔb
＝０．５Ｔcd／Ｔcd
＝０．５
である。つまり、前輪トルク分配比Ｒfと後輪トルク分配比Ｒrは５０：５０で一定である。
【００３１】
次に、第２のモードである「エンジン走行、センタデフ制御」について説明する。この「エンジン走行、センタデフ制御」が選択された場合、クラッチ６が係合され、クラッチ７も係合される。すると、エンジン１の出力トルクは、変速機２およびクラッチ６を経由してセンタデフケース３０に入力され、センタデフ前輪出力軸４０とセンタデフ後輪出力軸４１に分配される。センタデフ前輪出力軸４０とセンタデフ後輪出力軸４１の差動は、センタデフキャリア３２のピニオンギアで吸収される。センタデフ前輪出力軸４０のトルクは、フロントデフ８でフロントドライブシャフト１０Ｒ，１０Ｌを駆動し、前輪１１Ｒ，１１Ｌを駆動する。センタデフ後輪出力軸４１のトルクは、リアデフ１３でリアドライブシャフト１４Ｒ，１４Ｌを駆動し、後輪１５Ｒ，１５Ｌを駆動する。
【００３２】
エンジンによって車輪に作用する駆動トルクが大きすぎて摩擦円を越えることによって前後の車輪速度差が大きくなった時には、モータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクを制動側に作用させて、クラッチ７と減速機９と動力分配機５を経由してセンタデフケース３０の入力トルクとセンタデフ後輪側出力軸４１の出力トルクを下げることにより、前後の車輪速度差を小さくして直結四輪駆動に近づけることによって駆動力を向上させる。
【００３３】
また、前後の車輪速度差が小さくても、エンジンによって車輪に作用する駆動トルクが大きすぎて摩擦円を越えることによって前後どちらか、または両方の車輪のスリップ率が過大になり、タイヤの動摩擦係数が低くなった時には、上記と同じようにモータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクを制動側に作用させてクラッチ７を経由して介してセンタデフケース３０の入力トルクとセンタデフ後輪側出力軸４１の出力トルクを下げることにより、タイヤの動摩擦係数が高い領域にスリップ率を下げて駆動力を向上させる。
【００３４】
上述のモータ・ジェネレータ(電動モータ)３の制動側トルクは、回生で発生させ、回生した電気エネルギはインバータを介してバッテリに充電する。このモードを選択中でセンタデフ制御が必要で無く、バッテリの充電状態が低下している時には、走行しながら回生し、インバータを介してバッテリに充電する。
【００３５】
駆動時の前輪出力トルクＴf，後輪出力トルクＴr，前輪トルク分配比Ｒf，後輪トルク分配比Ｒrは、
Ｔf＝（Ｔcd−Ｔｄr）＊（Ｚcs／Ｚcr）
＝（Ｔcd−Ｔｍ＊rｍ＊（Ｚdr／（Ｚdr＋Ｚds）））＊（Ｚcs／Ｚcr）
＝（Ｔcd−Ｔｍ＊２＊（68／（68＋32）））＊（32／60）
＝0.5（Ｔcd−1.36Ｔｍ）
＝0.5Ｔcd−0.68Ｔｍ
Ｔr＝（Ｔcd−Ｔdr）＊（（Ｚcr−Ｚcs）／Ｚcr）−Ｔds
＝（Ｔcd−Ｔｍ＊rｍ＊（Ｚdr／（Ｚdr＋Ｚds）））＊（（Ｚcr−Ｚcs）／Ｚcr）−Ｔｍ＊rｍ＊（Ｚds／（Ｚdr＋Ｚds））
＝（Ｔcd−Ｔｍ＊２＊（68／（68＋32）））＊（（60−32）／60）−Ｔｍ＊２＊（32／（68＋32））
＝0.5（Ｔcd−1.36Ｔｍ）−0.64Ｔｍ
＝0.5Ｔcd−1.32Ｔｍ
Ｔb＝Ｔf＋Ｔr
＝0.5Ｔcd−0.68Ｔｍ＋0.5Ｔcd−1.32Ｔｍ
＝Ｔcd−２Ｔｍ
Ｒf＝Ｔf／Ｔb
＝0.5Ｔcd−0.68Ｔｍ／（Ｔcd−２Ｔｍ）
Ｒr＝Ｔr／Ｔfb
＝0.5Ｔcd−1.32Ｔｍ／（Ｔcd−２Ｔｍ）
である。つまり、前輪トルク分配比Ｒfと後輪トルク分配比Ｒrは５０：５０からモータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクＴｍが大きくなるにつれて、前輪トルク分配比Ｒfの方が大きくなる。
【００３６】
次に、第３のモードである「エンジン+電動モータ走行、オープンセンタデフ」について説明する。この「エンジン+電動モータ走行、オープンセンタデフ」が選択された場合、クラッチ６が係合され、クラッチ７も係合される。すると、エンジン１のトルクは、変速機２およびクラッチ６を経由してセンタデフケース32に入力され、センタデフ前輪出力軸４０とセンタデフ後輪出力軸４１に分配される。センタデフ前輪出力軸４０とセンタデフ後輪出力軸４１の差動は、センタデフキャリア32のピニオンギアで吸収される。センタデフ前輪出力軸４０のトルクは、フロントデフ８でフロントドライブシャフト１０Ｒ，１０Ｌを駆動し、前輪１１Ｒ，１１Ｌを駆動する。センタデフ後輪出力軸４１のトルクはリアデフ１３でリアドライブシャフト１４Ｒ，１４Ｌを駆動し、後輪１５Ｒ，１５Ｌを駆動する。例えば、ドライバの運転状態を判断することにより大きな駆動力が必要と判断した場合に、モータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクを駆動側に作用させてクラッチ７と減速機９と動力分配機５を経由してセンタデフケース32の入力トルクとセンタデフ後輪側出力軸４１のトルクを上げることにより、車体に作用する駆動力を上げる。このモードを選択中でモータ・ジェネレータ(電動モータ)３による駆動力の増加が必要でなく、バッテリの充電状態が低下している時には、走行しながら回生しインバータを介してバッテリに充電する。
【００３７】
駆動時の前輪出力トルクＴf，後輪出力トルクＴr，前輪トルク分配比Ｒf，後輪トルク分配比Ｒrは、
Ｔf＝（Ｔcd＋Ｔdr）＊（Ｚcs／Ｚcr）
＝（Ｔcd＋Ｔｍ＊rｍ＊（Ｚdr／（Ｚdr＋Ｚds）））＊（Ｚcs／Ｚcr）
＝（Ｔcd＋Ｔｍ＊２＊（68／（68＋32）））＊（32／60）
＝0.5（Ｔcd＋1.36Ｔｍ）
＝0.5Ｔcd＋0.68Ｔｍ
Ｔr＝（Ｔcd＋Ｔdr）＊（（Ｚcr−Ｚcs）／Ｚcr）＋Ｔds
＝（Ｔcd＋Ｔｍ＊rｍ＊（Ｚdr／（Ｚdr＋Ｚds）））＊（（Ｚcr−Ｚcs）／Ｚcr）＋Ｔｍ＊rｍ＊（Ｚds／（Ｚdr＋Ｚds））
＝（Ｔcd＋Ｔｍ＊２＊（68／（68＋32）））＊（（60−32）／60）＋Ｔｍ＊２＊（32／（68＋32））
＝0.5（Ｔcd＋1.36Ｔｍ）＋0.64Ｔｍ
＝0.5Ｔcd＋1.32Ｔｍ
Ｔb＝Ｔf＋Ｔr
＝0.5Ｔcd＋0.68Ｔｍ＋0.5Ｔcd＋1.32Ｔｍ
＝Ｔcd＋２Ｔｍ
Ｒf＝Ｔf／Ｔb
＝（0.5Ｔcd＋0.68Ｔｍ）／（Ｔcd＋２Ｔｍ）
Ｒr＝Ｔr／Ｔb
＝（0.5Ｔcd＋1.32Ｔｍ）／（Ｔcd＋２Ｔｍ）
である。つまり、前輪トルク分配比Ｒfと後輪トルク分配比Ｒrは５０：５０からモータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクＴｍが大きくなるにつれて、後輪トルク分配比Ｒrの方が大きくなる。
【００３８】
次に、第４のモードである「モータ走行、オープンセンタデフ」について説明する。この「モータ走行、オープンセンタデフ」が選択された場合、クラッチ６が開放され、クラッチ７は係合される。エンジンのトルクは車体に作用しない。モータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクを駆動側に作用させて動力分配装置リングギア５０からセンタデフケース３２と動力分配装置サンギア５２からセンタデフ後輪側出力軸４１にトルクを入力する。センタデフケース３２に入力されたモータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクは、センタデフ４によってセンタデフ前輪出力軸４０とセンタデフ後輪出力軸４１に分配される。センタデフ後輪出力軸４１には、動力分配装置５からとセンタデフ４からの両方のトルクが合成される。センタデフ前輪出力軸４０とセンタデフ後輪出力軸４１の差動は、センタデフキャリア32のピニオンギアで吸収される。センタデフ前輪出力軸４０のトルクは、フロントデフ８でフロントドライブシャフト１０Ｒ，１０Ｌを駆動し、前輪１１Ｒ，１１Ｌを駆動する。センタデフ後輪出力軸４１のトルクはリアデフ１３でリアドライブシャフト１４Ｒ，１４Ｌを駆動し、後輪１５Ｒ，１５Ｌを駆動する。
【００３９】
この時の前輪出力トルクＴf，後輪出力トルクＴr，前輪トルク分配比Ｒf，後輪トルク分配比Ｒrは、
Ｔf＝（Ｔｍ＊rｍ＊（Ｚdr／（Ｚdr＋Ｚds）））＊（Ｚcs／Ｚcr）
＝（Ｔｍ＊２＊（68／（68＋32）））＊（32／60）
＝0.68Ｔｍ
Ｔr＝（Ｔｍ＊rｍ＊（Ｚdr／（Ｚdr＋Ｚds））＊（（Ｚcr−Ｚcs）／Ｚcr）＋Ｔｍ＊rｍ＊（Ｚds／（Ｚdr＋Ｚds）
＝（Ｔｍ＊２＊（68／（68＋32））＊（（60−32）／60）＋Ｔｍ＊２＊（32／（68＋32）
＝0.68Ｔｍ＋0.64Ｔｍ
＝1.32Ｔｍ
Ｔb＝Ｔf＋Ｔr
＝0.68Ｔｍ＋1.32Ｔｍ
＝２Ｔｍ
Ｒf＝Ｔf／Ｔb
＝0.68Ｔｍ／２Ｔｍ
＝０．３４
Ｒr＝Ｔr／Ｔb
＝1.32Ｔｍ／２Ｔｍ
＝０．６６
となる。つまり、前輪トルク分配比Ｒfと後輪トルク分配比Ｒrは３４：６６で一定である。
【００４０】
次に、図４を用いて、本実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における走行モード１），２），３）時のトルク分配比について説明する。  
図４は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における走行モード１），２），３）時のトルク分配比の説明図である。
【００４１】
図４は、走行モード１），走行モード２），走行モード３）におけるモータ・ジェネレータ(電動モータ)３による動力分配装置キャリア５１への入力トルク（Ｔｍ＊rｍ）とエンジン１によるセンタデフ４への入力トルクＴcdの比の変化に対する、前輪駆動トルク分配比Ｒfと後輪駆動トルク分配比Ｒrの変化を示している。
【００４２】
図４において、Ｔｍ／Ｔcdが０で走行モード１）、負で走行モード２）、正で走行モード３）である。走行モード２）では後輪よりも前輪の駆動トルクが優勢になり、走行モード３）では前輪よりも後輪の駆動トルクが優勢になる。
【００４３】
次に、図５を用いて、本実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における走行モード１）〜４）時の駆動力分配比について説明する。  
図５は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における走行モード１）〜４）時の駆動力分配比の説明図である。図５において、横軸は前輪駆動力を示し、縦軸は後輪駆動力を示している。
【００４４】
走行モード１）〜走行モード４）における前輪駆動力と後輪駆動力の分配比は、スリップ率が過大にならなければトルク分配比と同じである。ここで、図示するニュートラルステア線とは、特開平４−１５４４２９号公報等に示されているように、この線上ではニュートラスステア特性が得られるため操縦性が高いものである。
【００４５】
走行モード１）と走行モード４）では、駆動力分配比は一定である。走行モード２）では、制御によって前後輪の速度差が無くなれば直結四輪駆動になるので、走行モード２）のトルク分配比，走行モード１），直結四輪駆動，前輪駆動力限界，後輪駆動力限界に囲まれるハッチングの部分を動くことになる。
【００４６】
走行モード３）では、後輪駆動力の方が前輪駆動力に比べて優勢なので、ニュートラルステアに近づき操縦性が向上する。つまり、加速旋回時には、走行モード３）を使い、エンジン１のトルクはそのままでモータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクで加速すれば良いことが分かる。
【００４７】
次に、図６を用いて、本実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における走行モード２）時の共線図について説明する。  
図６は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における走行モード２）時の共線図である。
【００４８】
図６は、走行モード２）で制御中の共線図を示しており、数字は各要素の符号を示している。後輪出力軸の方が前輪出力軸より速くなった場合は、動力分配機キャリア５１に制動側のトルクが作用し、その結果センタデフケース３２と後輪出力軸４１のトルクが低下する。
【００４９】
次に、図７を用いて、本実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における走行モード２），３）時の総駆動力と加速度について説明する。  
図７は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における走行モード２），３）時の総駆動力と加速度の説明図である。図７において、横軸はモータトルクＴｍを示し、縦軸は駆動力及び加速度を示している。
【００５０】
走行モード２）と走行モード３）において、車両重量＝１４０００［Ｎ］，タイヤ半径＝０．３［ｍ］，最終減速比＝４．０，２速での加速を想定してエンジン１によるセンタデフ４への入力トルクＴcd＝５５５［Ｎｍ］とした時、総駆動力と加速度の計算した結果は、図７に示すようになる。この結果より、常識的なモータ・ジェネレータ(電動モータ)３のトルクで、走行モード２）ではトラクションコントロールが行え、走行モード３）ではモータによる強い加速が可能になる。
【００５１】
次に、図１及び図３を用いて、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０による走行モード１）〜４）の切替制御の内容について説明する。四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、車輪速センサ１２４によって検出された前後輪の車輪速信号Ｖ（右前輪速ＶFR，左前輪速ＶFL，右後輪速ＶRR，左後輪速ＶRL）に基づいて、車速を算出する。具体的には、右前輪速ＶFRと、左前輪速ＶFLの平均値により、前輪車輪速を求める。また、右後輪速ＶRRと、左後輪速ＶRLの平均値より、後輪車輪速を求める。そして、前輪車輪速と、後輪車輪速の平均値により車速を求める。
【００５２】
発進時，すなわち、車速が０ｋｍ／ｈのときは、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は走行モード４）を選択し、モータ・ジェネレータ３のみによる発進が行われる。四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、クラッチ信号ＣＬ１をオフとし、クラッチ信号ＣＬ２をオンとして、走行モード４）を選択するとともに、アクセル開度センサ１２２によって検出されたアクセル開度信号θTHに基づいて、車両の要求駆動力を算出し、この駆動力が得られるように、モータ・ジェネレータ３の界磁電流を制御する界磁制御信号Ｉｆを出力して、モータ・ジェネレータ３から駆動力を得る。
【００５３】
車速が所定速度（例えば、３０ｋｍ／ｈ）になると、エンジン１を始動し、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、走行モード４）から走行モード１）に切り替え、モータのみによる走行から、エンジンのみによる走行に切り替える。すなわち、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、クラッチ信号ＣＬ１をオンとし、クラッチ信号ＣＬ２をオフとして、走行モード１）を選択する。そして、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、アクセル開度信号θTHに基づいて算出された車両の要求駆動力をエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１００に送り、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１００がエンジン１を制御して、エンジン１から所望の駆動力を得る。なお、車両の減速時等は、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、クラッチ信号ＣＬ２をオンして、モータ・ジェネレータ３を発電機として動作させ、モータ・ジェネレータ３の界磁電流を制御する界磁制御信号Ｉｆを出力して、回生する。
【００５４】
そして、走行モード１）で走行中に、スリップが発生したときは、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、走行モード１）から走行モード２）に切り替える。スリップの発生は、車輪速センサ１２４によって検出された前後輪の車輪速信号Ｖに基づいて算出された前輪車輪速と、後輪車輪速との間に予め決められた設定値以上になった場合に、スリップ状態と判定できる。スリップが検出されると、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、クラッチ信号ＣＬ１をオンとし、クラッチ信号ＣＬ２をオンとして、走行モード２）を選択する。走行モード２）では、モータ・ジェネレータ３を発電機として動作させ、回生動作させ、制動側トルクを得ることで、前後輪の速度差が予め決められた設定値以下になるように、第１分配装置５，第２分配装置６による前後輪の駆動力配分を制御し、また、モータ・ジェネレータ３の駆動トルクを制御して、スリップを回避する。なお、スリップ時、四輪の車輪速とも車体速に対して大幅に早い場合は、正確な車速を求めることができない。車輪速から求めた車体加速度が、加速度センサ１２６によって検出された車体の前後加速よりも大幅に大きい場合は、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、速度センサ１２６によって検出された車両の前後加速度信号Ｇを用いて、車速を求める。
【００５５】
走行モード１）で走行中に、運転者による要求駆動力が大きくなったときは、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、走行モード１）から走行モード３）に切り替える。四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、アクセル開度センサ１２２によって検出されたアクセル開度信号θTHを用い、アクセル開度信号θTHの変化率ΔθTHが所定値よりも大きい場合には、運転者による要求駆動力が大きいとして、四輪駆動コントロールユニット（４ＷＤ−ＣＵ）１１０は、クラッチ信号ＣＬ１をオンとし、クラッチ信号ＣＬ２をオンとして、走行モード３）を選択する。走行モード３）では、エンジン１及びモータ・ジェネレータ３を駆動して、大きな駆動力を得る。また、発進時に、運転者による要求駆動力が大きくなったときは、走行モード３）が選択され、エンジンとモータ・ジェネレータ３による発進が行われる。
【００５６】
上述の走行モード１）〜４）の中で、第１の特徴は、走行モード１）〜３）にある。すなわち、従来のセンタデフにより変速機のトルクを前後に分配する四輪駆動車両においては、駆動力を最大限に発揮するためにセンタデフをロックしている。これは、前後の車輪速度差が０になることによって、前後のスリップ率が同じになることで、摩擦円の大きさの前後比が前後荷重比と等しくなるためである。センタデフ拘束の多板クラッチは、油圧や電磁力で操作しているが、多板クラッチの摩耗や動作のヒステリシス等の理由により制御が複雑になる。特に油圧制御ではオイルポンプや油圧配管等の装備が増えるので、重量増加、システム全体の大型化、製造コスト上昇を招いている。
【００５７】
それに対して、本実施形態では、走行モード１）〜３）において、センタデフの拘束は行わずに、モータ・ジェネレータ３の制動・駆動トルクの制御のみで四輪駆動を実現できるため、制御も容易であり、また、重量増加、システム全体の大型化、製造コスト上昇を回避できる。
【００５８】
また、第２の特徴は、走行モード２）にある。すなわち、従来のセンタデフにより変速機のトルクを前後に分配する四輪駆動車両においては、スリップ制御を行うためにエンジンのスロットルバルブを閉じると次の加速時の応答性が悪化し、ブレーキで制動するとエンジンで発生したエネルギを熱エネルギとして放出することになる。
【００５９】
それに対して、本実施形態では、走行モード２）において、スロットルバルブの開度はそのままで、モータ・ジェネレータ３の回生でスリップ制御が可能なため、次に加速に移る際、アクセルペダルを踏み込むことで、スロットルバイブの開度が速やかに大きくなり、所望の加速度が得られ、また、ブレーキの制動も行わないため、不要な熱エネルギの放出も回避できる。一方、モータ・ジェネレータ３の回生により得た電力をバッテリに充電でき、エネルギを回収することができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、内燃機関と１個の電動モータにより前後輪駆動可能な四輪駆動タイプのハイブリッド車両を構成できる。
【００６１】
また、四輪駆動時の制御も容易であり、また、重量増加、システム全体の大型化、製造コスト上昇を回避できる。
【００６２】
さらに、スリップ制御後の加速時の応答性が向上し、また、エネルギの無駄も回避できる。
【００６３】
次に、図８を用いて、本発明の他の実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置を用いたハイブリッド車両の構成について説明する。  
図８は、本発明の他の実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置を用いたハイブリッド車両の構成を示す全体構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００６４】
本実施形態では、図１の例のセンタデフをディファレンシャルギアに変えたものである。ディファレンシャルギアは公知の歯車機構であり、センタデフケース３２，センタデフピニオンギア３４，センタデフサイドギア３５で構成されている。センタデフサイドギア３５は２つあり、それぞれセンタデフ前輪出力軸４０とセンタデフ後輪出力軸４１に取り付けられている。
【００６５】
本実施形態によっても、内燃機関と１個の電動モータにより前後輪駆動可能な四輪駆動タイプのハイブリッド車両を構成できる。
【００６６】
なお、本発明は、自動車以外の建設機械にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置を用いたハイブリッド車両の構成を示す全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置におけるトルクの流れの説明図である。
【図３】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における各走行モードに対するクラッチの入切動作とモータ・ジェネレータのトルクの方向の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における走行モード１），２），３）時のトルク分配比の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における走行モード１）〜４）時の駆動力分配比の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における走行モード２）時の共線図である。
【図７】本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置における走行モード２），３）時の総駆動力と加速度の説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるハイブリッド車両の駆動装置を用いたハイブリッド車両の構成を示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１…エンジン
２…変速機
３…モータ・ジェネレータ(電動モータ)
４…センタデフ
５…動力分配装置
６…クラッチ
８…フロントデフ
９…減速機
１０Ｒ，１０Ｌ…フロントドライブシャフト
１１Ｒ，１１Ｌ…前輪
１２…リアプロペラシャフト
１３…リアデフ
１４Ｒ，１４Ｌ…リアドライブシャフト
１５Ｒ，１５Ｌ…後輪
３２…センタデフケース
３１…センタデフリングギア
３２…センタデフキャリア
３３…センタデフサンギア
３４…センタデフピニオンギア
３５…センタデフサイドギア
４０…センタデフ前輪出力軸
４１…センタデフ後輪出力軸
５０…動力分配装置リングギア
５１…動力分配装置キャリア
５２…動力分配装置サンギア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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