(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンの出力の一部を電力に変換する発電機と、
前記発電機から直接電力の供給を受けて力行運転するモータと、
前記エンジンによって駆動される第１の駆動輪と、
前記モータによって駆動される第２の駆動輪と、
を備えたハイブリッド型四輪駆動車において、
運転条件に基づき前記エンジンのトルクを推定するエンジントルク推定手段と、
前記エンジンのトルクのうち前記発電機によって消費されるトルクを運転条件によって制限する発電機消費トルク制限手段と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド型四輪駆動車。
【請求項２】
前記発電機消費トルク制限手段が、
前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算し、
前記推定されたエンジントルクから前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを減じた値を前記エンジンの余剰トルクとし、この余剰トルクに基づき使用可能トルクを演算し、
前記発電機の消費トルクを前記使用可能トルク以下に制限する、
ことで前記発電機の消費トルクを制限することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド型四輪駆動車。
【請求項３】
前記発電機消費トルク制限手段が、
前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算し、
前記推定されたエンジントルクから前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを減じた値を前記エンジンの余剰トルクとし、この余剰トルクに基づき使用可能トルクを演算し、
前記モータの駆動トルクを前記使用可能トルク以下に制限する、
ことで前記発電機の消費トルクを制限することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド型四輪駆動車。
【請求項４】
前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算する手段は、前記エンジンがアイドル状態であるときのエンジントルクを前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクとして演算することを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッド型四輪駆動車。
【請求項５】
前記エンジンと第１の駆動軸の間に変速機が介装されており、
前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算する手段は、前記エンジンがアイドル状態かつ前記変速機が走行レンジにあるときのエンジントルクを前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクとして演算することを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッド型四輪駆動車。
【請求項６】
前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算する手段は、前記エンジンがアイドル状態にあるときに、前回演算時の演算値とそのときのエンジントルクとに基づき前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算することを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッド型四輪駆動車。
【請求項７】
前記エンジンと第１の駆動軸の間に変速機が介装されており、
前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算する手段は、前記エンジンがアイドル状態かつ前記変速機が走行レンジにあるときに、前回演算時の演算値とそのときのエンジントルクとに基づき前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算することを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッド型四輪駆動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、動力源としてエンジンとモータを備えたハイブリッド型四輪駆動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開2000-295708には、前輪、後輪のうち、一方をエンジン（内燃機関）で駆動し、他方をモータ（電動機）で駆動するハイブリッド型四輪駆動車が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】
上記ハイブリッド型四輪駆動車は、さらにエンジンによって駆動される発電機と、発電機によって発電された電力を蓄えるバッテリとを有し、前記モータはバッテリから電力の供給を受けて駆動される。このようなシステムを簡略化する方法としては、バッテリを設けずに発電機で発電された電力で直接モータを駆動することが考えられる。
【０００４】
しかしながら、バッテリを持たない構成とした場合、モータで消費される電力分を常時発電機で発電して供給する必要があるため、モータ駆動力の増大に伴い発電機によって消費されるエンジントルクが大きくなる場合には、エンジンを維持するのに必要なトルクを確保することができなってエンジン回転の安定性を低下させる可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、上記ハイブリッド型四輪駆動車において、モータによる車両駆動時に発電機からエンジンにかかる負荷が大きくなり過ぎるのを防止し、安定したエンジン回転を確保することを目的とする。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンと、前記エンジンの出力の一部を電力に変換する発電機と、前記発電機から直接電力の供給を受けて力行運転するモータと、前記エンジンによって駆動される第１の駆動輪と、前記モータによって駆動される第２の駆動輪とを備えたハイブリッド型四輪駆動車において、運転条件に基づき前記エンジンのトルクを推定するエンジントルク推定手段と、前記エンジンのトルクのうち前記発電機によって消費されるトルクを運転条件によって制限する発電機消費トルク制限手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、発電機消費トルク制限手段が、前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算し、前記推定されたエンジントルクから前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを減じた値を前記エンジンの余剰トルクとし、この余剰トルクに基づき使用可能トルクを演算し、前記発電機の消費トルクを前記使用可能トルク以下に制限する、ことで前記発電機の消費トルクを制限することを特徴とするものである。
【０００８】
第３の発明は、第１の発明において、発電機消費トルク制限手段が、前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算し、前記推定されたエンジントルクから前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを減じた値を前記エンジンの余剰トルクとし、この余剰トルクに基づき使用可能トルクを演算し、前記モータの駆動トルクを前記使用可能トルク以下に制限する、ことで前記発電機の消費トルクを制限することを特徴とするものである。
【０００９】
第４の発明は、第２または第３の発明において、エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算する手段が、前記エンジンがアイドル状態であるときのエンジントルクを前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクとして演算することを特徴とするものである。
【００１０】
第５の発明は、第２または第３の発明において、エンジンと第１の駆動軸の間に変速機が介装されており、前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算する手段は、前記エンジンがアイドル状態かつ前記変速機が走行レンジにあるときのエンジントルクを前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクとして演算することを特徴とするものである。
【００１１】
第６の発明は、第２または第３の発明において、エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算する手段が、前記エンジンがアイドル状態にあるときに、前回演算時の演算値とそのときのエンジントルクとに基づき前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算することを特徴とするものである。
【００１２】
第７の発明は、第２または第３の発明において、エンジンと第１の駆動軸の間に変速機が介装されており、前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算する手段が、前記エンジンがアイドル状態かつ前記変速機が走行レンジにあるときに、前回演算時の演算値とそのときのエンジントルクとに基づき前記エンジンが安定して回転するのに必要とされるトルクを演算することを特徴とするものである。
【００１３】
【作用及び効果】
本発明が適用されるハイブリッド車両においては、エンジンによって第１の駆動輪（例えば、前輪）を駆動するが、常時あるいは必要に応じて発電機でエンジン出力の一部を電力に変換し、これをモータに直接供給することで、モータが接続される第２の駆動輪（例えば、後輪）を駆動する。このような構成では、モータの駆動トルクが増大し、発電機によって消費されるエンジントルク（発電機消費トルク）が過度に大きくなると、エンジン回転速度の低下、変動を招く可能性があるが、本発明によれば、発電機の消費トルクが運転条件に応じて制限、具体的には、発電機の消費トルク（あるいはモータ駆動トルク）がエンジンの安定回転に必要とされるトルクを考慮して設定される使用許可トルク以下に制限されるので、発電によるエンジン回転変動を抑え、エンジンを安定して回転させることができる（第１から第３の発明）。
【００１４】
使用許可トルクは、例えば、エンジンがアイドル状態にあるときのエンジントルクをエンジンが安定回転するのに必要な最小限のトルク（フリクショントルク）とし、これを推定したエンジントルクから引いた値（余剰トルク）に基づき演算される（第４の発明）。
【００１５】
さらに、このフリクショントルクを、エンジンがアイドル状態にあるときのエンジントルク（現在値）とフリクショントルクの前回値とに基づき演算するようにすれば、水温、経時劣化等によりフリクションが変化したとしてもそれに対応じて使用許可トルクを設定することができる（第６の発明）。
【００１６】
なお、エンジンとそれによって駆動される駆動軸の間に変速機が介装されているときは上記フリクショントルクの演算は変速機がＤレンジ等の走行レンジにあるときに行われる（第５、第７の発明）。これは変速機がニュートラル状態のときに演算を行っても車両走行時にエンジンが安定回転するのに必要な最小限のトルクを知ることができないからである。
【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は本発明に係るハイブリッド型四輪駆動車の概略構成を示したものであり、図中１は電子制御式スロットルを備えたエンジン（内燃機関）、２は自動変速機、３はエンジン１によって駆動される発電機、４は発電機３と電気的に接続され、発電機３の発電電力によって駆動されるモータ（電動機）である。変速機２は有段自動変速機、無段自動変速機いずれであってもよい。
【００１９】
エンジン１は変速機２を介して主駆動軸である前輪駆動軸５を駆動し、これによって前輪６が駆動される。この車両は、通常運転時はエンジン１で前輪６を駆動する前輪駆動車として走行するが、必要に応じてモータ４を力行運転させ、減速機７、副駆動軸である後輪駆動軸８を介して後輪９を駆動することにより四輪駆動車として走行することもできる。モータ４で後輪９を駆動中はエンジントルクから発電機３の消費トルクを減じたトルクによってエンジン１の回転維持及び前輪６の駆動が行われる。
【００２０】
車両には運転条件を検出するための各種センサが取り付けられており、図中１１は変速機２がニュートラル状態であることを検出するニュートラルスイッチ、１２はエンジン１のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ、１３はエンジン１の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ、１４はアクセル操作量を検出するたアクセル操作量センサ、１５ＦＲから１５ＲＬは各車輪の車輪速を検出する車輪速センサである。各センサの検出信号はコントローラ１０に入力される。
【００２１】
コントローラ１０は、アクセル操作量やエンジン回転速度に応じてエンジン１のスロットル開度、燃料噴射量、燃料噴射タイミング等を制御し、エンジン１の出力でもって前輪６を駆動するが、滑りやすい路面で前輪のスリップを検知した場合等には、発電機３でエンジン１の出力の一部を電力に変換して前輪駆動力を低下させるとともに、発電機３で発電した電力をモータ４に直接供給することで後輪９を駆動する。
【００２２】
ところで、モータ４で後輪９を駆動するときは発電機３によりエンジン出力の一部が消費されることになるが、この発電に消費される出力が大きくなり発電機３からエンジン１にかかる負担が大きくなると、エンジン１がアイドル回転を保つのに必要なトルクを確保できなくなり、エンジン回転が低下して最悪の場合エンジンストールの原因ともなる。そこで、コントローラ１０は、エンジン回転の安定性を低下させることなく発電機３で消費可能なトルク（使用許可トルク）を演算し、この使用許可トルクに基づきモータの駆動トルクを制限することでこれを防止する。
【００２３】
図２はコントローラ１０において行われる使用許可トルクの演算処理を示したブロック図である。
【００２４】
この使用許可トルク演算処理においては、エンジン１がアイドル状態かつ変速機が走行レンジにあるときのエンジントルクをエンジン１が安定して回転するのに必要とされる最低限のトルク（以下、「フリクショントルク」という。）とし、このフリクショントルクを学習演算によって求め、推定したエンジントルクからフリクショントルクを減じた値（推定余剰エンジントルク）に基づき使用許可トルクを演算する。
【００２５】
具体的には、推定エンジントルクTE0が運転条件としてのスロットル開度TVOとエンジン回転速度NEとに基づき所定のトルクマップ（図示せず）を参照することによって演算される（Ｂ１）。また、エンジン１がアイドル状態にあるか否かがアイドル回転速度のフィードバック制御を行っているか否かで判断され、変速機２がＤレンジ、Ｌレンジ等の走行レンジにあるか否かがニュートラルスイッチ１１からの信号に基づき判断される（Ｂ２）。そして、エンジン１がアイドル状態かつ変速機が走行レンジにあるときにはフラグFLに「１」がセットされ、そうでないときはフラグFLに「０」がセットされる。
【００２６】
エンジン１がアイドル状態かつ変速機が走行レンジにあるときは、フリクショントルクTFは次式（１）、
TF＝TFz＋TE1×K                                ・・・（１）
により演算される（Ｂ３）。TFzはフリクショントルクTFの前回値、TE1は推定余剰エンジントルク、Kはフィードバック学習係数(定数）である。これにより、エンジン１がアイドル状態かつ変速機２が走行レンジにあるときにフリクショントルクTFの学習演算が行われ、フリクショントルクTFはそのときのエンジントルクに近づくように更新される。
【００２７】
これに対し、エンジン１がアイドル状態にない、あるいは変速機２が走行レンジにない場合は、上記学習演算は行われず、フリクショントルクTFは前回値TFzを維持する。走行レンジにあるときにのみ学習演算を行うのは、これは変速機がニュートラル状態のときに演算を行っても車両走行時にエンジンが安定回転するのに必要な最小限のトルクを知ることができないからである。
【００２８】
また、このような学習演算とするのは、エンジン１が安定回転するのに必要なフリクショントルクTFが水温、経時劣化により変化してもフリクショントルクTFを正確に求めることができるようにし、適切な使用許可トルクを演算できるようにするためである。勿論、これを簡略化してフリクショントルクTFを固定値とすることもでき、この場合はエンジン１の設定アイドル回転速度に対応するエンジントルクがフリクショントルクとして設定すればよい。
【００２９】
以上のようにしてフリクショントルクTFが演算されると、上記推定エンジントルクTE0からこのフリクショントルクTFを減じて推定余剰エンジントルクTE1が演算され（Ｂ４）、これに１以下のリミッタ係数KT（＝２／３）を掛けて使用許可トルクTEが演算される（Ｂ５）。リミッタ係数KTを掛けて使用許可トルクを推定余剰トルクよりも少し小さめの値に設定するのは、推定余剰エンジントルクTE1をそのまま使用許可トルクTEに設定した場合、使用許可トルク全てが発電機３によって消費されるとエンジントルク、発電機消費トルクの僅かな変動を受けてもエンジン１の回転維持に利用可能なトルクがフリクショントルク以下になってしまい、エンジン回転の低下や変動を招くからである。すなわち、リミッタ係数KTを掛けることによって、エンジン１の回転維持に使用可能なトルクにある程度の余裕を持たせている。
【００３０】
図３は上記使用許可トルクの演算処理をフローチャートの形で表したものであり、内容的には図２に示したブロック図と同じものである。
【００３１】
これによると、ステップＳ１、Ｓ２でアイドル状態かつ走行レンジにあると判断された場合はステップＳ３に進んでフリクショントルクTFがその前回値と現在のエンジントルクとに基づき上式（１）により学習演算される。アイドル状態にないあるいは走行レンジにないと判断された場合はステップＳ４に進んでフリクショントルクTFには前回値TFzが設定される。
【００３２】
ステップＳ５ではスロットル開度TVOとエンジン回転速度NEとに基づき所定のトルクマップを参照してエンジントルクTE0が推定され、ステップＳ６でこの推定エンジントルクTE0からフリクショントルクTFを減じて推定余剰エンジントルクTE1が演算される。そして、ステップＳ７でこれにリミッタ係数KTを掛けて使用許可トルクTEが演算される。
【００３３】
図４はモータ駆動トルクの制限処理を示したものである。この処理によりモータ駆動トルクが上記使用許可トルクTE以下に制限される。
【００３４】
これによれば、アクセル操作量APOに基づき第１の後輪駆動トルクTA、前後輪の回転速度差に基づき第２の後輪駆動トルクTΔがそれぞれ所定のテーブルを参照して演算され（Ｂ１１、Ｂ１２）、第１及び第２の後輪駆動トルクのうち大きい方が後輪駆動トルクTR（要求モータ駆動トルク）とされる（Ｂ１３）。
【００３５】
そして、後輪駆動トルクTRと使用許可トルクTEのうち小さい方が最終的な要求モータトルクTMとして選択され（Ｂ１４）、これに基づき発電機出力が制御される（Ｂ１５）。モータ駆動トルクはほぼそれに電力を供給する発電機３の消費トルクとなることから、モータ４の駆動トルクを使用許可トルクTE以下に制限することにより発電機消費トルクを制限し、エンジントルクのうち発電機消費トルクを除いた分をフリクショントルクTF以上とすることができ、エンジン１を安定して回転させることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態ではモータ４の駆動トルクを制限することで発電機３の消費トルクを制限し、過大な負荷が発電機３からエンジン１にかかるのを防止しているが、上記後輪駆動トルクTRを発電機消費トルクTGに変換し、この発電機消費トルクTGを制限するようにしてもよい（第２の実施形態）。
【００３７】
図５はその場合の発電機消費トルクの制限処理の内容を示したものであり、図４に示した処理に代えて実行される。この場合においてもアクセル操作量APOに基づき第１の後輪駆動トルクTA、前後輪回転速度差ΔVに基づき第２の後輪駆動トルクTΔが演算され（Ｂ１１、Ｂ１２）、それらのうち大きな方が後輪駆動トルクTRとして選択される（Ｂ１３）。しかし、この実施形態では、この後輪駆動トルクTRが所定のテーブルを参照して発電機消費トルクTGに変換され（Ｂ２４）、これと使用許可トルクTEとが比較され、小さい方の値が最終的な発電機消費トルクTG'に変換される（Ｂ２５）。そして、この発電機消費トルクTG'に基づき発電機出力が制御される（Ｂ２６）。
【００３８】
第１の実施形態ではモータ駆動トルクをフリクショントルク以下に制限することで発電機消費トルクを制限しているが、モータ駆動トルクと発電機消費トルクはモータ効率、発電効率等を考慮すると厳密には一致しない。しかしながら、このように発電機消費トルクを直接制限することにより発電機消費トルクがフリクショントルクを超えることを確実に防止することができる。
【００３９】
なお、上記実施形態は、通常走行ではエンジンで前輪を駆動し、必要に応じて後輪を補助的にモータで駆動するものであるが、モータの使用方法はこれに限定されるものではなく、通常走行においてエンジン及びモータの双方を用いて前輪後輪を駆動し、必要に応じてモータの駆動力を調整して駆動力の前後配分を可変にする構成等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るハイブリッド型四輪駆動車の概略構成を示した図である。
【図２】使用許可トルクの演算処理の内容を示したブロック図である。
【図３】使用許可トルクの演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図４】使用許可トルクに基づくモータ駆動トルクの制限処理の内容を示したブロック図である。
【図５】使用許可トルクに基づく発電機消費トルクの制限処理の内容を示したブロック図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  自動変速機
３  発電機
４  モータ
５  前輪駆動軸
６  前輪
７  減速機
８  後輪駆動軸
９  後輪
１０  コントローラ
１１  ニュートラルスイッチ
１２  スロットル開度センサ
１３  エンジン回転速度センサ
１４  アクセル操作量センサ
１５ＦＲ−１５ＲＬ  車輪速センサ
【図１】
0003979029.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003979029.tif 000004
【図４】
0003979029.tif 000005
【図５】
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