(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の駆動軸に動力を出力して４輪駆動することができるハイブリッド車両であって、
出力軸を有する原動機と、
該出力軸と前記第１の駆動軸とに結合され、該出力軸および第１の駆動軸の一方から入力された機械的な動力を、電力のやりとりによって増減して、他方に伝達可能な動力調整装置と、
前記第２の駆動軸に結合された第１の電動機と、
前記出力軸、第１の駆動軸および第２の駆動軸のいずれとも異なる回転軸を有する第２の電動機と、
該回転軸と前記出力軸との結合および切り離しを行う第１の接続装置と、
該回転軸と前記第１の駆動軸との結合および切り離しを行う第２の接続装置と、
前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記ハイブリッド車両を後進させるために出力すべき動力の総和を要求動力として設定する動力設定手段と、
前記原動機、動力調整装置、第１の電動機および第２の電動機の運転を制御して、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記要求動力を出力する駆動制御手段と、
該ハイブリッド車両について、進行方向も含む走行状態を特定する特定手段と、
該特定されたハイブリッド車両の走行状態が後進である場合には、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記出力軸および前記第１の駆動軸のいずれか一方に選択的に結合する接続制御手段とを備え、
前記第２の電動機が出力可能な最大トルクは、前記動力調整装置が出力可能な最大トルクよりも大きく、
前記動力設定手段は、前記要求動力を所定のトルク配分で前記第１の駆動軸から出力すべき動力と前記第２の駆動軸から出力すべき動力に配分する動力配分手段を有しており、
前記特定手段は、車両の走行状態として前記第１の駆動軸から出力すべきトルクと前記出力軸のトルクの関係を特定する手段であり、
前記接続制御手段は、
前記第２の電動機の回転軸が前記出力軸に結合されている場合に、前記第１の駆動軸の要求トルクが前記動力調整装置から出力可能な最大トルクよりも大きいと判定されたときには、前記第２の電動機の回転軸の結合先を前記出力軸から前記第１の駆動軸に切り替える、ハイブリッド車両。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記動力調整装置は、
前記出力軸に結合された第１のロータと、前記第１の駆動軸に結合され前記第１のロータと同軸上で相対的に回転可能な第２のロータとを有する対ロータ電動機であるハイブリッド車両。
【請求項３】
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記動力調整装置は、
前記出力軸に結合された第１の軸と、前記第１の駆動軸に結合された第２の軸と、該第１の軸および第２の軸とは異なる第３の軸を有し、これらの３つの軸のうち２つの軸の動力状態が決定されると残余の一つの軸の動力状態が決まる３軸式動力伝達装置を有し、
前記第１の電動機および第２の電動機とは異なる第３の電動機を前記第３の軸に結合した装置であるハイブリッド車両。
【請求項４】
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記接続制御手段は、
車両の走行状態に応じて、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記第１の駆動軸に結合する手段であり、
前記駆動制御手段は、
少なくとも前記第２の電動機を力行して、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記要求動力を出力する手段であるハイブリッド車両。
【請求項５】
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記接続制御手段は、
車両の走行状態に応じて、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記出力軸に結合する手段であり、
前記駆動制御手段は、
電力を供給して少なくとも前記動力調整装置から動力を出力することにより、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記要求動力を出力する手段であるハイブリッド車両。
【請求項６】
請求項５記載のハイブリッド車両であって、
前記駆動制御手段は、さらに、前記第２の電動機を制御して、前記動力調整装置からの動力の出力に伴う前記出力軸の回転を抑制するためのトルクを出力する手段であるハイブリッド車両。
【請求項７】
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記接続制御手段は、
車両の走行状態に応じて、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記第１の駆動軸に結合する手段であり、
前記駆動制御手段は、
前記原動機から出力された動力の一部を前記動力調整装置により電力として回生し、該回生された電力を前記第１の電動機および前記第２の電動機の少なくとも一方に供給することにより、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記要求動力を出力する手段であるハイブリッド車両。
【請求項８】
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記接続制御手段は、
車両の走行状態に応じて、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記出力軸に結合する手段であり、
前記駆動制御手段は、
前記原動機から出力された動力の一部を前記第２の電動機により電力として回生し、該回生された電力を前記第１の電動機および前記動力調整装置の少なくとも一方に供給することにより、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記要求動力を出力する手段であるハイブリッド車両。
【請求項９】
請求項１記載のハイブリッド車両であって、
前記動力設定手段は、前記要求動力を所定のトルク配分で前記第１の駆動軸から出力すべき動力と前記第２の駆動軸から出力すべき動力に配分する動力配分手段を有する手段であり、
さらに、
前記第１の駆動軸に結合された第１の駆動輪および前記第２の駆動軸に結合された第２の駆動輪の路面に対する滑り量を検出する検出する検出手段と、
前記第１の駆動輪および第２の駆動輪の少なくとも一方の滑り量が所定の値以上である場合には、前記動力配分手段により配分された結果に関わらず、少なくとも滑り量が該所定の値を超える駆動輪が結合された駆動軸から出力すべきトルクを変更して前記要求動力を補正する動力補正手段とを備えるハイブリッド車両。
【請求項１０】
請求項９記載のハイブリッド車両であって、
前記検出手段は、
前記第１の駆動軸の回転数と前記第２の駆動軸の回転数の差に基づいて前記滑り量を検出する手段であるハイブリッド車両。
【請求項１１】
請求項９記載のハイブリッド車両であって、
前記動力補正手段は、前記滑り量が該所定の値を超える駆動輪が結合された駆動軸から出力すべきトルクの絶対値を減少させる手段であるハイブリッド車両。
【請求項１２】
請求項９記載のハイブリッド車両であって、
前記動力補正手段は、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から出力されるトルクの総和を一定に保持したまま前記第１の駆動軸から出力すべきトルクおよび前記第２の駆動軸から出力すべきトルクを変更する手段であるハイブリッド車両。
【請求項１３】
請求項９記載のハイブリッド車両であって、
前記動力補正手段は、前記動力調整装置を制御して、前記第１の駆動軸から出力すべきトルクを変更する手段であるハイブリッド車両。
【請求項１４】
請求項９記載のハイブリッド車両であって、
前記動力補正手段は、前記第２の電動機を制御して、前記第１の駆動軸から出力すべきトルクを変更する手段であるハイブリッド車両。
【請求項１５】
請求項９記載のハイブリッド車両であって、
前記動力補正手段は、
前記滑り量が該所定の値を超える駆動輪が結合された駆動軸から出力すべきトルクの変更量を、前記滑り量に応じた関係として記憶する記憶手段と、
前記滑り量に基づいて前記記憶手段に記憶された関係を参照して、前記出力すべきトルクを変更する変更手段とを備えるハイブリッド車両。
【請求項１６】
請求項９記載のハイブリッド車両であって、
前記動力補正手段は、
前記滑り量が所定範囲内になるまで、前記滑り量が該所定の値を超える駆動輪が結合された駆動軸から出力すべきトルクを、段階的に変更する手段であるハイブリッド車両。
【請求項１７】
第１および第２の駆動軸に動力を出力することができる動力出力装置であって、
出力軸を有する原動機と、
該出力軸と前記第１の駆動軸とに結合され、該出力軸および第１の駆動軸の一方から入力された機械的な動力を、電力のやりとりによって増減して、他方に伝達可能な動力調整装置と、
前記第２の駆動軸に結合された第１の電動機と、
前記出力軸、第１の駆動軸および第２の駆動軸のいずれとも異なる回転軸を有する第２の電動機と、
該回転軸と前記出力軸との結合および切り離しを行う第１の接続装置と、
該回転軸と前記第１の駆動軸との結合および切り離しを行う第２の接続装置と、
前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記原動機の回転方向と逆転方向に回転する状態で出力すべき動力の総和を要求動力として設定する動力設定手段と、
前記原動機、動力調整装置、第１の電動機および第２の電動機の運転を制御して、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記要求動力を出力する駆動制御手段と、
該動力出力装置について、第１の駆動軸および第２の駆動軸の回転方向を含む運転状態を特定する特定手段と、
該特定された運転状態が前記逆転方向に回転する状態である場合には、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記出力軸および前記第１の駆動軸のいずれか一方に選択的に結合する接続制御手段とを備え、
前記第２の電動機が出力可能な最大トルクは、前記動力調整装置が出力可能な最大トルクよりも大きく、
前記動力設定手段は、前記要求動力を所定のトルク配分で前記第１の駆動軸から出力すべき動力と前記第２の駆動軸から出力すべき動力に配分する動力配分手段を有しており、
前記特定手段は、車両の走行状態として前記第１の駆動軸から出力すべきトルクと前記出力軸のトルクの関係を特定する手段であり、
前記接続制御手段は、
前記第２の電動機の回転軸が前記出力軸に結合されている場合に、前記第１の駆動軸の要求トルクが前記動力調整装置から出力可能な最大トルクよりも大きいと判定されたときには、前記第２の電動機の回転軸の結合先を前記出力軸から前記第１の駆動軸に切り替える、動力出力装置。
【請求項１８】
原動機の出力軸および第１の駆動軸に結合された動力調整装置により該原動機の動力を増減して前記第１の駆動軸から出力可能な第１の駆動系統と、第１の電動機の動力を該第１の電動機に結合された第２の駆動軸から出力可能な第２の駆動系統と、接続装置により前記第１の駆動軸および前記出力軸の少なくとも一方に選択的に結合することができる第２の電動機とを備え、第１の駆動軸および第２の駆動軸から動力を出力して走行可能なハイブリッド車両を制御する制御方法であって、
（ａ）  前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から、ハイブリッド車両を後進させるために出力すべき動力の総和を要求動力として設定する工程と、
（ｂ）  該ハイブリッド車両について、進行方向も含む走行状態を特定する工程と、
（ｃ）  前記特定されたハイブリッド車両の走行状態が後進である場合には、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記出力軸および前記第１の駆動軸のいずれか一方に選択的に結合する工程と、
（ｄ）  前記原動機、動力調整装置、第１の電動機および第２の電動機の運転を制御して、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から総和が前記要求動力となる動力を出力する工程とを備え、
前記第２の電動機が出力可能な最大トルクは、前記動力調整装置が出力可能な最大トルクよりも大きく、
前記工程（ａ）は、前記要求動力を所定のトルク配分で前記第１の駆動軸から出力すべき動力と前記第２の駆動軸から出力すべき動力に配分する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、車両の走行状態として前記第１の駆動軸から出力すべきトルクと前記出力軸のトルクの関係を特定する工程を含み、
前記工程（ｃ）は、
前記第２の電動機の回転軸が前記出力軸に結合されている場合に、前記第１の駆動軸の要求トルクが前記動力調整装置から出力可能な最大トルクよりも大きいと判定されたときには、前記第２の電動機の回転軸の結合先を前記出力軸から前記第１の駆動軸に切り替える工程を含む、ハイブリッド車両の制御方法。。
【請求項１９】
請求項１８記載のハイブリッド車両の制御方法であって、
前記工程（ａ）は、前記要求動力を所定のトルク配分で前記第１の駆動軸から出力すべき動力と前記第２の駆動軸から出力すべき動力に配分する工程を有する工程であり、
さらに、
（ｅ）  前記第１の駆動軸に結合された第１の駆動輪および前記第２の駆動軸に結合された第２の駆動輪の路面に対する滑り量を検出する検出する検出する工程と、
（ｆ）  前記第１の駆動輪および第２の駆動輪の少なくとも一方の滑り量が所定の値以上である場合には、前記動力配分手段により配分された結果に関わらず、少なくとも滑り量が該所定の値を超える駆動輪が結合された駆動軸から出力すべきトルクを変更して前記要求動力を補正する工程とを備え、
るハイブリッド車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の駆動軸と第２の駆動軸から動力を出力して４輪駆動可能なハイブリッド車両および前記２つの駆動軸から動力を出力可能なハイブリッド式の動力出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンと電動機とを動力源とするハイブリッド車両が提案されている（例えば特開平９−４７０９４に記載の技術等）。ハイブリッド車両の一種としていわゆるパラレルハイブリッド車両がある。パラレルハイブリッド車両は、エンジンから出力された動力を動力調整装置により分配する。分配された動力の一部は出力軸に伝達され、残りは発電機により電力に変換される。この電力はバッテリに蓄電されたり、出力軸に結合された電動機を駆動するのに用いられる。かかる構成により、パラレルハイブリッド車両はエンジンから出力された動力を任意の回転数およびトルクで出力軸に出力することができる。エンジンは運転効率の高い運転ポイントを選択して運転することができるため、ハイブリッド車両はエンジンのみを駆動源とする従来の車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。
【０００３】
上述のパラレルハイブリッド車両の技術を利用して、４輪駆動可能なハイブリッド車両も提案されている（例えば特開平９−１７５２０３記載の技術等）。４輪駆動可能なハイブリッド車両の構成例を図２５に示す。かかるハイブリッド車両では、クラッチモータ３０のインナロータ３４を原動機５０の出力軸に結合するとともに、アウタロータ３２を駆動軸２２に結合する。駆動軸２２は変速ギヤ２３およびディファレンシャルギヤ２４を介して前輪２６，２８に結合されている。後輪２７，２９には電動機４０が結合されており、該電動機４０はインバータ９２を介してバッテリ９４に接続されている。クラッチモータ３０もまたインバータ９１を介してバッテリ９４に電気的に接続されている。従って、電動機４０とクラッチモータ３０はバッテリ９４を介して電気的に接続されている。
【０００４】
クラッチモータ３０はインナロータ３４とアウタロータ３２との間の電磁的な結合により動力を伝達するとともに、両者間の相対的な滑りに応じて電力を回生し、動力を電力に変換する動力調整装置としての役割を果たすものである。原動機５０から出力された動力は上述したクラッチモータ３０の作用により、一部が駆動軸２２に伝達され前輪２６，２８を駆動し、残りの動力が電力に変換される。この電力は電動機４０を駆動することにより、後輪２７，２９の駆動に用いられる。かかる作用により上述のハイブリッド車両では、前輪２６，２８および後輪２７，２９の双方から動力を出力することができ、いわゆる４輪駆動が可能である。かかる構成を有するハイブリッド車両では、前進方向の走行のみならず、クラッチモータ３０およびアシストモータ４０を逆転方向に力行することにより、後進することも可能である。
【０００５】
４輪駆動可能なハイブリッド車両としては、上述の構成において駆動軸２２に第２の電動機を結合したものも提案されている。かかる構成を図２６に示す。図２６に示したハイブリッド車両は、駆動軸２２に第2の電動機４５が結合されている。その他の点については、図２５に示したハイブリッド車両の構成と同じである。図２６に示す構成を有するハイブリッド車両でも図２５に示したハイブリッド車両と同様、原動機５０から出力された動力を動力調整装置としてのクラッチモータ３０により一部を電力に変換しつつ、残余の動力をアウタロータ３４側に伝達する。ここで回生された電力を用いて第1の電動機４０および第2の電動機４５を力行する。両電動機から出力されるトルクは任意に設定可能である。従って、図２６に示したハイブリッド車両では、前輪および後輪から出力されるトルクの配分を適切な値にすることが可能となる。かかる構成を有するハイブリッド車両においても、クラッチモータ３０，アシストモータ４０および第２の電動機４５を逆転方向に力行することにより、後進することができる。
【０００６】
エンジンのみを動力源とする従来の車両で４輪駆動を実現するためには、エンジンの動力を前輪および後輪の両者に伝達するために、プロペラシャフトを用いていた。これは重量および車両の室内スペースへの影響等の面でデメリットが多い。上述のハイブリッド車両では、プロペラシャフトを用いることなく４輪駆動を実現できる点でも大きな利点を有している。４輪駆動可能なハイブリッド車両は、その他省資源性および排気浄化性に優れているというハイブリッド車両の特性を４輪駆動車両においても活かすことができる点でも優れている。なお、以下の説明では、４輪駆動可能なハイブリッド車両について、図２５に示すように動力調整装置として機能する電動機と、後輪に結合された電動機との２つの電動機を備えるタイプのハイブリッド車両を２モータ式のハイブリッド車両と呼び、図２６に示すように前輪にさらに電動機が結合されたハイブリッド車両を３モータ式のハイブリッド車両と呼ぶものとする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の４輪駆動可能なハイブリッド車両では、運転状態によっては動力の循環という現象が生じ、運転効率が低下することがあった。動力の循環について図２７〜図３０を用いて説明する。
【０００８】
図２７は、図２５に示した２モータ式のハイブリッド車両における動力の出力の様子を示す説明図である。原動機からは要求された大きさの動力Ｐ１が出力される。原動機５０から出力された動力Ｐ１はクラッチモータ３０で一部電力Ｅ１に変換され、残余の動力ＰＦが前輪に伝達される。一方、この電力Ｅ１は後輪に結合された電動機４０に供給され、電動機４０を力行することにより後輪から動力ＰＲを出力する。ただし、クラッチモータ３０で電力を回生するためには、アウタロータ３４にトルクが加えられる方向と、アウタロータ３４がインナロータ３２に対して相対的に回転する方向とが逆となっている必要がある。つまり、アウタロータ４３はインナロータ３２よりも遅い回転数で回転している必要がある。言い換えれば「駆動軸２２の回転数＜原動機５０の回転数」（以下、アンダードライブと呼ぶ）である必要がある。
【０００９】
アウタロータ３４の回転数がインナロータ３２よりも高い場合、即ち「駆動軸２２の回転数＞原動機５０の回転数」である場合（以下、オーバードライブと呼ぶ）の動力の出力の様子を図２８に示した。原動機５０からは要求された大きさの動力Ｐ１が出力される。駆動軸２２の回転数は原動機５０の回転数よりも高いから、動力が回転数とトルクの積に等しいことを考えれば、前輪および後輪からは原動機５０から出力されるトルクよりも低いトルクの動力が出力されることになる。この運転状態においては、クラッチモータ３０に電力を供給して力行し、回転数を増大して前輪から出力する。図２８で前輪への動力を示す矢印ＰＦが原動機５０の出力動力を示す矢印Ｐ１よりも太くなっているのは、クラッチモータ３０を力行することによる動力が増加することを意味している。ところが、作用反作用の原理により、クラッチモータ３０のインナロータ３２に加えられるトルクとアウタロータ３４に加えられるトルクは等しい。従って、前輪からは要求トルクに対して余剰のトルクが出力されていることになる。上記運転状態では、この余剰トルクに相当する負荷トルクを後輪で加えることによって全体として要求トルクが出力されるようにする。後輪は前輪と同じ回転数で回転しているから、後輪の回転動力ＰＲを電動機４０で電力Ｅ２として回生する。この電力はクラッチモータ３０に供給される。これは、図２８に示す通り、前輪から出力された動力の一部ＰＴが地面を介して後輪に伝達され、電動機４０により電力として回生された状態としても捉えられる。
【００１０】
オーバードライブ時には、図２８に示した通り、クラッチモータ３０から出力された動力ＰＦの一部ＰＴは地面を介して後輪に伝達され、電動機４０により回生され、電力Ｅ２として再びクラッチモータ３０に供給される。この結果、動力は図２８に示す循環Γ１を生じる。一般に動力の伝達、および電力と機械的な動力の変換には何らかの損失が伴う。従って、図２８に示したような動力の循環が生じると、その分ハイブリッド車両の運転効率は低下してしまう。
【００１１】
同様の問題は、図２６に示した３モータ式のハイブリッド車両でも生じていた。図２９は、３モータ式のハイブリッド車両において、アンダードライブ時の動力の出力の様子を示す説明図である。２モータ式のハイブリッド車両の場合（図２７）において、後輪に結合された電動機４０を、前輪に結合された電動機４５に置換した状態に相当する。原動機５０から出力された動力Ｐ１はクラッチモータ３０で一部が電力Ｅ１に変換され、残余の動力ＰＦ１が前輪に伝達される。一方、電力Ｅ１は電動機４５に供給され、電動機４５を力行する。電動機４５から出力された動力ＰＦ２は同じく前輪から出力される。図２９では、図示を省略したが、電力Ｅ１の一部を後輪に結合された電動機４０に供給して後輪から動力を出力することもできる。このときは、図２９から明らかな通り、動力の循環は生じない。
【００１２】
図３０は、３モータ式のハイブリッド車両において、オーバードライブ時の動力の出力の様子を示す説明図である。２モータ式のハイブリッド車両の場合（図２８）において、後輪に結合された電動機４０を、前輪に結合された電動機４５に置換した状態に相当する。クラッチモータ３０を力行することにより、原動機５０から出力された動力Ｐ１の回転数を増す。この結果、前輪から出力される動力ＰＦ１は要求動力よりも大きくなる。従って、余剰の動力ＰＦ２を電動機４５により電力として回生する。こうして回生された電力Ｅ２はクラッチモータ３０の力行に用いられる。このときは、２モータ式のハイブリッド車両の場合と同様、クラッチモータ３０から出力された動力の一部が電力として再びクラッチモータ３０に供給されるという動力の循環（図３０のΓ２）を生じる。こうした動力の循環はハイブリッド車両の運転効率を低下させることになる。
【００１３】
後進が可能であることは車両として重要な要素の一つである。上述した動力の循環を低減し、運転効率を向上することができても、後進することができない車両はその有用性が大きく低減してしまう。従来、運転効率の向上を図りつつ、後進も可能とするハイブリッド車両については十分検討がなされていなかった。
【００１４】
また、従来の２モータ式のハイブリッド車両では、後進時に４輪駆動としての特性を十分活かすことができないという課題もあった。図２５に示したハイブリッド車両が後進する場合を考える。後輪２７，２９については、アシストモータ４０を逆転方向に力行することにより後進トルクを出力することができる。前輪２６，２８については、クラッチモータ３０を逆転方向に力行することにより後進トルクを出力することができる。しかし、クラッチモータ３０を逆転方向に力行した場合には、その反作用としてのトルクが原動機５０にかけられる。反作用によるトルクが、原動機５０の摩擦力により生じる静止トルクよりも大きくなると原動機５０が回転する。従って、クラッチモータ３０から出力可能な後進トルクは原動機５０が摩擦力によって静止していられる範囲のトルクに限られる。これは、後進するのに必要なトルクよりも小さい範囲である。
【００１５】
従来の２モータ式のハイブリッド車両では、このように後進時にクラッチモータ３０から出力可能なトルクが制限されるため、後進時は主に後輪に結合されたアシストモータ４０から出力されるトルクのみによって走行する。結局、後進時には車両全体として出力可能なトルクが前進時に比較して小さくならざるを得ない。また主に後輪２７，２９からトルクを出力するため、４輪駆動車両としての特長を活かすことができない。例えば、後輪２７，２９がスリップした場合には、車両は路面に十分なトルクを伝えることができなくなってしまう。
【００１６】
３モータ式のハイブリッド車両では、前後輪のトルク配分に対する自由度が高いため、上述の課題を幾分か解消することができる。しかしながら、従来の３モータ式のハイブリッド車両においては、後進時の運転について、前後輪のトルク配分の制御については何ら提案されていなかった。
【００１７】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされ、２つの車軸から動力を出力して走行可能なハイブリッド車両において、動力の循環を低減し得る構成を有しつつ、後進可能なハイブリッド車両を提供することを第１の目的とする。また、こうしたハイブリッド車両において前後輪のトルク配分を適切に制御する技術を提供することを第２の目的とする。同様に、２つの出力軸から動力を出力する動力出力装置において、動力の循環を低減し得る構成を有しつつ、出力軸を逆転可能な動力装置を提供することを第３の目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明では以下の構成を採った。
本発明のハイブリッド車両は、
第１および第２の駆動軸に動力を出力して４輪駆動することができるハイブリッド車両であって、
出力軸を有する原動機と、
該出力軸と前記第１の駆動軸とに結合され、該出力軸および第１の駆動軸の一方から入力された機械的な動力を、電力のやりとりによって増減して、他方に伝達可能な動力調整装置と、
前記第２の駆動軸に結合された第１の電動機と、
前記出力軸、第１の駆動軸および第２の駆動軸のいずれとも異なる回転軸を有する第２の電動機と、
該回転軸と前記出力軸との結合および切り離しを行う第１の接続装置と、
該回転軸と前記第１の駆動軸との結合および切り離しを行う第２の接続装置と、
前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記ハイブリッド車両を後進させるために出力すべき動力の総和を要求動力として設定する動力設定手段と、
前記原動機、動力調整装置、第１の電動機および第２の電動機の運転を制御して、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記要求動力を出力する駆動制御手段と、
該ハイブリッド車両について、進行方向も含む走行状態を特定する特定手段と、
該特定されたハイブリッド車両の走行状態が後進である場合には、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記出力軸および前記第１の駆動軸のいずれか一方に選択的に結合する接続制御手段とを備えることを要旨とする。
また、前記第２の電動機が出力可能な最大トルクは、前記動力調整装置が出力可能な最大トルクよりも大きく、
前記動力設定手段は、前記要求動力を所定のトルク配分で前記第１の駆動軸から出力すべき動力と前記第２の駆動軸から出力すべき動力に配分する動力配分手段を有しており、
前記特定手段は、車両の走行状態として前記第１の駆動軸から出力すべきトルクと前記出力軸のトルクの関係を特定する手段であり、
前記接続制御手段は、
前記第２の電動機の回転軸が前記出力軸に結合されている場合に、前記第１の駆動軸の要求トルクが前記動力調整装置から出力可能な最大トルクよりも大きいと判定されたときには、前記第２の電動機の回転軸の結合先を前記出力軸から前記第１の駆動軸に切り替える。
【００１９】
かかるハイブリッド車両は、前進時は第１の接続装置および第２の接続装置を制御することにより、第２の電動機の回転軸を原動機の出力軸側に結合した状態、第１の駆動軸側に結合した状態、双方に結合した状態、および双方から切り離された状態の４つの結合状態をとることができる。この結果、通常走行時にハイブリッド車両の走行状態に応じて、これらの４つの結合状態の中から前述した動力の循環が生じないような結合状態、または動力の循環の程度が低い結合状態を選択しつつ、ハイブリッド車両を走行することが可能となる。従って、本発明のハイブリッド車両は、運転効率の高いハイブリッド車両を実現し得る構成を有している。また、第２の電動機を原動機の出力軸に結合した場合、第２の電動機から出力されたトルクは動力調整装置を経て、第１の駆動軸に伝達される。従って、第１の駆動軸に伝達可能なトルクは動力調整装置から第１の駆動軸に出力可能な最大トルクにより制限される。これに対し、上記構成を有するハイブリッド車両によれば、接続装置の制御により第２の電動機が第１の駆動軸に結合することができるから、該第２の電動機を力行することにより、動力調整装置の定格、即ち動力調整装置から出力可能なトルク以上の動力を第１の駆動軸から出力可能となる。この結果、ハイブリッド車両の第１の駆動軸および第２の駆動軸の動力の配分の自由度が増し、より適切な配分で動力を出力することが可能となる。
【００２０】
そして、本発明のハイブリッド車両によれば、このように運転効率を向上するための構成を有しつつ、後進することが可能である。後進時には、第１の接続手段および第２の接続手段を制御することにより、第２の電動機が原動機の出力軸および第１の駆動軸のいずれか一方に結合することができる。第２の電動機は固定されているから、原動機の出力軸に不要なトルクを与えることなく後進のためのトルクを出力することができる。従って、本発明のハイブリッド車両によれば、原動機の出力軸が不要に回転することを防止しつつ、第１の駆動軸から出力されるトルクを制御することが可能である。この結果、本発明のハイブリッド車両によれば、第１の駆動軸および第２の駆動軸の双方から後進に必要なトルクを出力することができる。
【００２１】
しかも、上記発明のハイブリッド車両では、第１の駆動軸および第２の駆動軸から出力すべき動力の総和を車両を後進するための要求動力に一致させることができ、運転者の意図に従ってハイブリッド車両を走行させることができる。なお、第１の駆動軸および第２の駆動軸から出力すべき動力の総和が要求動力に一致していればよく、両軸から出力する動力の配分は種々の値に設定可能である。配分を予め定めた一定値としてもよいし、車両の走行状態に応じて変化するものとしてもよい。また、いずれか一方の駆動軸からのみ要求動力を出力するものとしても構わない。さらに、一方の駆動軸から要求動力よりも大きな動力を出力し、他方の駆動軸で負荷を与えることによって両者の総和が要求動力に一致するようにしてもよい。上記ハイブリッド車両によれば、後進時に第１の駆動軸から出力可能なトルクを幅広く制御可能であるため、後進時における第１の駆動軸および第２の駆動軸のトルク配分の自由度を向上させることができる。
【００２２】
なお、本発明のハイブリッド車両では、後進時には第２の電動機を前記出力軸および第１の駆動軸のいずれか一方に選択的に結合するものとしている。こうすることにより、上述した種々の効果を得ることができる。但し、前記第１の接続装置および第２の接続装置の双方を解放状態としたり、双方を結合状態とすることが可能なハイブリッド車両を排除するものではない。かかる状態は上述した効果を得るためには寄与しないが、その他の条件に応じて双方を結合状態としたり、双方を解放状態としたりすることは可能である。
【００２３】
上記ハイブリッド車両において、動力調整装置としては、種々の構成が可能である。
例えば、前記動力調整装置は、
前記出力軸に結合された第１のロータと、前記第１の駆動軸に結合され前記第１のロータと同軸上で相対的に回転可能な第２のロータとを有する対ロータ電動機であるものとすることができる。
【００２４】
かかる構成を有する動力調整装置によれば、前記第１のロータと、第２のロータとの間の磁気的な結合の程度を電力のやりとりによって調整することにより、一方のロータから他方のロータへ動力の大きさを増減しつつ、動力を伝達することができる。
【００２５】
また、前記動力調整装置は、
前記出力軸に結合された第１の軸と、前記第１の駆動軸に結合された第２の軸と、該第１の軸および第２の軸とは異なる第３の軸を有し、これらの３つの軸のうち２つの軸の動力状態が決定されると残余の一つの軸の動力状態が決まる３軸式動力伝達装置を有し、
前記第１の電動機および第２の電動機とは異なる第３の電動機を前記第３の軸に結合した装置であるものとすることができる。
【００２６】
かかる構成を有する動力調整装置によれば、第３の電動機との電力のやりとりによって第３の軸の動力状態を調整することにより、第１の軸および第２の軸のうちの一方から他方に伝達される動力の大きさを増減しつつ、動力を伝達することができる。なお、本明細書では、回転数およびトルクの組み合わせで表される軸の回転状態を動力状態と呼ぶものとする。一般に「動力」は軸の回転数とトルクの積で表されるスカラー量を意味している。従って、動力の大きさをある値に特定しても回転軸の回転状態は一義的には定まらず、回転数およびトルクの組み合わせは無数に存在する。このように無数に存在する回転数およびトルクの組み合わせを意味する「動力」という用語に対し、ある回転数およびトルクの組み合わせにより一義的に特定された回転状態を意味する用語として「動力状態」を用いる。
【００２９】
本発明のハイブリッド車両において、原動機、動力調整装置、第１の電動機および第２の電動機の運転状態を制御する駆動制御手段と、前記接続制御手段とを種々の態様で組み合わせて適用したハイブリッド車両が可能である。
第１の態様として、
前記接続制御手段は、
車両の走行状態に応じて、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記第１の駆動軸に結合する手段であり、
前記駆動制御手段は、
少なくとも前記第２の電動機を力行して、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記要求動力を出力する手段であるものとすることができる。
【００３０】
第２の態様として、
前記接続制御手段は、
車両の走行状態に応じて、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記出力軸に結合する手段であり、
前記駆動制御手段は、
電力を供給して少なくとも前記動力調整装置から動力を出力することにより、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記要求動力を出力する手段であるものとすることができる。
【００３１】
第２の態様においては、
前記駆動制御手段は、さらに、前記第２の電動機を制御して、前記動力調整装置からの動力の出力に伴う前記出力軸の回転を抑制するためのトルクを出力する手段であるものとすることが望ましい。
【００３２】
これらの構成を有するハイブリッド車両によれば、それぞれ原動機からの動力を要することなく走行することができる。前者では第２の電動機が第１の駆動軸に結合されているから、第２の電動機から動力をそのまま第１の駆動軸に出力することができる。後者では、動力調整装置が第１の駆動軸に結合されているから、動力調整装置から動力を第１の駆動軸に出力することができる。後者の場合は、原動機の出力軸側に第２の電動機が結合されている。従って、動力調整装置から動力を出力するのに伴って、その反作用により原動機の出力軸が回転しないように保持するためのトルクを第２の電動機で出力するものとすることもできる。こうすれば、動力調整装置からより大きなトルクを出力することが可能となる。これらの作用に基づき、本発明のハイブリッド車両は、運転効率の向上を実現する構成を有しつつ、後進をすることができる。当然、これらの走行に伴って第２の駆動軸に結合された第１の電動機を力行して動力を第２の駆動軸から動力を出力することもできる。従って、２つの駆動軸から動力を出力可能な車両としての利点を後進時においても十分に活かすことができる。
【００３３】
第３の態様として、
前記接続制御手段は、
車両の走行状態に応じて、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記第１の駆動軸に結合する手段であり、
前記駆動制御手段は、
前記原動機から出力された動力の一部を前記動力調整装置により電力として回生し、該回生された電力を前記第１の電動機および前記第２の電動機の少なくとも一方に供給することにより、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記要求動力を出力する手段であるものとすることができる。
【００３４】
第４の態様として、
前記接続制御手段は、
車両の走行状態に応じて、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記出力軸に結合する手段であり、
前記駆動制御手段は、
前記原動機から出力された動力の一部を前記第２の電動機により電力として回生し、該回生された電力を前記第１の電動機および前記動力調整装置の少なくとも一方に供給することにより、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記要求動力を出力する手段であるものとすることができる。
【００３５】
これらの構成を有するハイブリッド車両は、運転効率の向上を実現する構成を有しつつ、原動機から出力された動力を利用して後進することができる。前者では原動機から出力された動力を動力調整装置により電力として回生し、該電力を用いて第１および第２の電動機を力行することができる。後者では、第２の電動機が原動機の出力軸に結合されているから、原動機から出力された動力を第２の電動機により電力として回生し、動力調整装置および第１の電動機を力行することができる。原動機の出力軸がいかなる方向に回転していようとも、出力軸の動力を電力として回生することに支障はない。従って、原動機の出力軸の回転方向がハイブリッド車両が前進するときと同じ方向であっても本発明のハイブリッド車両は上記効果を奏することができる。
【００３６】
さらに、本発明のハイブリッド車両においては、以下に示す通り第１の駆動軸および第２の駆動軸から出力される動力の配分を適切に制御するものが可能である。
例えば、
前記動力設定手段は、前記要求動力を所定のトルク配分で前記第１の駆動軸から出力すべき動力と前記第２の駆動軸から出力すべき動力に配分する動力配分手段を有する手段であり、
さらに、
前記第１の駆動軸に結合された第１の駆動輪および前記第２の駆動軸に結合された第２の駆動輪の路面に対する滑り量を検出する検出する検出手段と、
前記第１の駆動輪および第２の駆動輪の少なくとも一方の滑り量が所定の値以上である場合には、前記動力配分手段により配分された結果に関わらず、少なくとも滑り量が該所定の値を超える駆動輪が結合された駆動軸から出力すべきトルクを変更して前記要求動力を補正する動力補正手段とを備えるものとすることができる。
【００３７】
かかる構成を有するハイブリッド車両によれば、前記第１の駆動軸に結合された第１の駆動輪および前記第２の駆動軸に結合された第２の駆動輪の路面に対する滑り量を検出し、該滑り量に応じて両駆動軸から出力すべきトルクを変更することができる。一般に駆動輪に滑りが生じている場合には、路面に十分な動力を伝達することができない。上記発明のハイブリッド車両によれば、かかる場合に各駆動軸から出力されるトルクを適切に制御することができ、動力を効率的に路面に伝達することができる。この結果、２つの駆動軸から動力を出力可能なハイブリッド車両の特性を活かしつつ、車両を効率的に走行させることができる。なお、トルクの変更は、第１および第２の駆動軸の双方について行うものとしてもよいし、いずれか一方の駆動軸についてのみ行うものとしてもよい。また、第１および第２の駆動軸から出力される動力が動力設定手段により設定された要求動力に満たない場合も含まれる。
【００３８】
上記ハイブリッド車両において、
前記検出手段は、
前記第１の駆動軸の回転数と前記第２の駆動軸の回転数の差に基づいて前記滑り量を検出する手段であるものとすることができる。
【００３９】
第１および第２の駆動軸に結合されたいずれの駆動輪にも滑りが生じていない場合には、第１および第２の駆動軸の回転数は略同一となる。両者の一方に滑りが生じている場合に、両者の回転数に差が生じるから、この回転数差に基づいて滑り量を検出することができる。
【００４０】
滑り量の検出は上記方法のみならず種々の方法を採ることができる。例えば、駆動輪の回転数以外の方法で車速を検出することが可能な場合には、該検出された車速から算出される駆動軸の回転数と現実の回転数との差分に応じて滑り量を検出するものとしても構わない。また、駆動軸の回転数の時間的な変化を検出し、急激な変化が生じた場合や所定の程度以上の不規則な変化が現れた場合に滑りが生じているものと判断しても構わない。なお、こうした駆動輪の滑りは、車両がいわゆるぬかるみにはまったような場合に生じる他、走行中にカーブを曲がる際にも生じる。
【００４１】
上記ハイブリッド車両において、
前記動力補正手段は、前記滑り量が該所定の値を超える駆動輪が結合された駆動軸から出力すべきトルクの絶対値を減少させる手段であるものとすることが望ましい。
【００４２】
一般に駆動輪に滑りが生じるのは、該駆動輪から出力されるトルクが路面の摩擦力よりも大きいことが原因である。従って、上記構成を有するハイブリッド車両によれば、滑りを生じている側のトルクの絶対値を減少させることにより、滑りを低減することができる。なお、絶対値を減少させるのであるから、駆動軸から負のトルクが出力されている制動時においても同様の効果を得ることができる。
【００４３】
上記ハイブリッド車両において、
前記動力補正手段は、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から出力されるトルクの総和を一定に保持したまま前記第１の駆動軸から出力すべきトルクおよび前記第２の駆動軸から出力すべきトルクを変更する手段であるものとすることもできる。
【００４４】
こうすれば、要求トルクの総和を一定に保持することにより、車両の走行に必要な動力を出力しつつ、滑りを低減することができる。
【００４５】
第１の駆動軸から出力すべきトルクを変更するための手段としては、例えば、次に挙げる２通りがある。
一つは、前記動力補正手段は、前記動力調整装置を制御して、前記第１の駆動軸から出力すべきトルクを変更する手段であるものとするものであり、
もう一つは、前記動力補正手段は、前記第２の電動機を制御して、前記第１の駆動軸から出力すべきトルクを変更する手段であるものとするものである。
【００４６】
これらのいずれの手段によっても、第１の駆動軸から出力するトルクを変更することができる。これらの手段は、第２の電動機が第１の駆動軸側に結合されている場合、原動機の出力軸側に結合されている場合のいずれにおいてもそれぞれ適用することができる。また、原動機が運転しているか否かに関わらず適用することができる。
【００４７】
駆動軸から出力すべきトルクの変更をすることができるハイブリッド車両において、
前記動力補正手段は、
前記滑り量が該所定の値を超える駆動輪が結合された駆動軸から出力すべきトルクの変更量を、前記滑り量に応じた関係として記憶する記憶手段と、
前記滑り量に基づいて前記記憶手段に記憶された関係を参照して、前記出力すべきトルクを変更する変更手段とを備えるものとすることもできる。
【００４８】
かかる構成によれば、上記記憶手段に記憶された関係を参照することにより、駆動軸の滑り量に応じてトルクを適切に変更し、滑りを抑制することができる。また、かかる構成によれば、滑りを抑制するためのトルクを短時間で設定することができるという利点も有している。なお、滑り量とトルクの変更量との関係は、予め実験その他の手段により決定することができる。
【００４９】
また、トルクを変更するための別の手段として、
前記動力補正手段は、
前記滑り量が所定範囲内になるまで、前記滑り量が該所定の値を超える駆動輪が結合された駆動軸から出力すべきトルクを、段階的に変更する手段とすることもできる。
【００５０】
かかる構成によれば、滑りが生じている側の駆動軸から出力されるトルクを段階的に減少させることにより、滑りを抑制することができる。また、かかる構成では、滑りを抑制するための制御を非常に容易に実現することができるという利点もある。
【００５１】
なお、本発明のハイブリッド車両に搭載される動力出力装置は、単独で以下の発明として構成されている。
本発明の動力出力装置は、
第１および第２の駆動軸に動力を出力することができる動力出力装置であって、
出力軸を有する原動機と、
該出力軸と前記第１の駆動軸とに結合され、該出力軸および第１の駆動軸の一方から入力された機械的な動力を、電力のやりとりによって増減して、他方に伝達可能な動力調整装置と、
前記第２の駆動軸に結合された第１の電動機と、
前記出力軸、第１の駆動軸および第２の駆動軸のいずれとも異なる回転軸を有する第２の電動機と、
該回転軸と前記出力軸との結合および切り離しを行う第１の接続装置と、
該回転軸と前記第１の駆動軸との結合および切り離しを行う第２の接続装置と、
前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記原動機の回転方向と逆転方向に回転する状態で出力すべき動力の総和を要求動力として設定する動力設定手段と、
前記原動機、動力調整装置、第１の電動機および第２の電動機の運転を制御して、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から前記要求動力を出力する駆動制御手段と、
該動力出力装置について、第１の駆動軸および第２の駆動軸の回転方向を含む運転状態を特定する特定手段と、
該特定された運転状態が前記逆転方向に回転する状態である場合には、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記出力軸および前記第１の駆動軸のいずれか一方に選択的に結合する接続制御手段とを備えることを要旨とする。
【００５２】
かかる動力出力装置は、先にハイブリッド車両の発明について説明したのと同様、動力の循環を抑制することができるため、動力出力装置の運転効率を向上することができる構成を有している。そして、ハイブリッド車両の発明について説明したのと同様、２つの駆動軸から逆転方向の回転方向に動力を出力することができる。なお、逆転方向とは原動機の回転方向と逆の方向を意味する。より厳密に言えば、前記第１および第２の接続装置を共に結合状態とし、第２の電動機を原動機の出力軸と第１の駆動軸の双方に結合させた上で、原動機を一方向に回転させた場合の回転方向とは逆の方向に第１の駆動軸が回転する状態をいう。
【００５３】
また、本発明は以下に示す制御方法としても成立する。
本発明のハイブリッド車両の制御方法は、
原動機の出力軸および第１の駆動軸に結合された動力調整装置により該原動機の動力を増減して前記第１の駆動軸から出力可能な第１の駆動系統と、第１の電動機の動力を該第１の電動機に結合された第２の駆動軸から出力可能な第２の駆動系統と、接続装置により前記第１の駆動軸および前記出力軸の少なくとも一方に選択的に結合することができる第２の電動機とを備え、第１の駆動軸および第２の駆動軸から動力を出力して走行可能なハイブリッド車両を制御する制御方法であって、
（ａ）  前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から、ハイブリッド車両を後進させるために出力すべき動力の総和を要求動力として設定する工程と、
（ｂ）  該ハイブリッド車両について、進行方向も含む走行状態を特定する工程と、
（ｃ）  前記特定されたハイブリッド車両の走行状態が後進である場合には、前記第１の接続装置および前記第２の接続装置を制御して、前記第２の電動機の回転軸を前記出力軸および前記第１の駆動軸のいずれか一方に選択的に結合する工程と、
（ｄ）  前記原動機、動力調整装置、第１の電動機および第２の電動機の運転を制御して、前記第１の駆動軸および第２の駆動軸から総和が前記要求動力となる動力を出力する工程とを備えることを要旨とする。
【００５４】
かかる制御方法において、
前記工程（ａ）は、前記要求動力を所定のトルク配分で前記第１の駆動軸から出力すべき動力と前記第２の駆動軸から出力すべき動力に配分する工程を有する工程であり、
さらに、
（ｅ）  前記第１の駆動軸に結合された第１の駆動輪および前記第２の駆動軸に結合された第２の駆動輪の路面に対する滑り量を検出する検出する検出する工程と、
（ｆ）  前記第１の駆動輪および第２の駆動輪の少なくとも一方の滑り量が所定の値以上である場合には、前記動力配分手段により配分された結果に関わらず、少なくとも滑り量が該所定の値を超える駆動輪が結合された駆動軸から出力すべきトルクを変更して前記要求動力を補正する工程とを備えるものとすることもできる。
【００５５】
これらの制御方法によれば、先にハイブリッド車両の発明において説明したと同様の作用により、ハイブリッド車両の後進させることができ、また、第１および第２の駆動軸に滑りが生じた場合にトルクを変更することによって、その滑りを低減することができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
（１）実施例の構成：
はじめに、実施例の構成について図１を用いて説明する。図１は本実施例の動力出力装置を搭載した４輪駆動可能なハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【００５７】
このハイブリッド車両に搭載された動力出力装置は、原動機としてのエンジン１５０から出力された動力を、動力調整装置としてのクラッチモータ１３０およびディファレンシャルギヤ１１４を介して第１の駆動軸に相当する前車軸１１６に伝達し、前車軸１１６に結合された前輪１１６Ｒ，１１６Ｌから出力する前輪動力系統と、同じくエンジン１５０から出力された動力を電力の形を経て第２の駆動軸に相当する後車軸１１８に伝達し後輪１１８Ｒ，１１８Ｌから出力する後輪動力系統とから成っている。
【００５８】
まず、前輪動力系統の構成について説明する。前輪動力系統に備えられた動力源としてのエンジン１５０は通常のガソリンエンジンであり、クランクシャフト１５６を回転させる。エンジン１５０の運転はＥＦＩＥＣＵ１７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０は内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムに従い、エンジン１５０の燃料噴射料その他の制御を実行する。これらの制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０にはエンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。その一つとしてクランクシャフト１５６の回転数を検出する回転数センサ１５２がある。その他のセンサおよびスイッチなどの図示は省略した。
【００５９】
エンジン１５０のクランクシャフト１５６は、クラッチモータ１３０に結合されている。クラッチモータ１３０は、後述する通りインナロータ軸１３３に結合されたインナロータ１３２とアウタロータ軸１３５に結合されたアウタロータ１３４を備え、両者が相対的に回転可能な対ロータ電動機である。クラッチモータ１３０のインナロータ軸１３３は第１クラッチ１１１を介してクランクシャフト１５６に結合されている。アウタロータ軸１３５は第２クラッチ１１２およびディファレンシャルギヤ１１４を介して、前輪１１６Ｒ，１１６Ｌを備えた前車軸１１６に結合されている。
【００６０】
前輪動力系統において、第１クラッチ１１１および第２クラッチ１１２には、それぞれ前輪アシストモータ１４０のロータ１４２が結合されている。前輪アシストモータ１４０はステータ１４４はケースに固定されている。第１クラッチ１１１および第２クラッチ１１２は油圧により結合または切り離しを行うことができ、その作動は制御ユニット１９０により制御される。第１クラッチ１１１および第２クラッチ１１２の結合状態に応じて、本実施例のハイブリッド車両の前輪動力系統は、４つの構成を選択的に採ることができる。これらの構成について説明する。
【００６１】
図２は第１クラッチ１１１を解放状態とし、第２クラッチ１１２を結合状態とした場合の前輪動力系統の構成を示す説明図である（以下、「アンダードライブ結合」と呼ぶ）。図２に示すように、かかる結合状態では、前輪アシストモータ１４０のロータ１４２はアウタロータ軸１３５に結合された状態となる。この結果、エンジン１５０から出力された動力は、クラッチモータ１３０、前輪アシストモータ１４０をこの順に経て前車軸１１６に出力されることになる。
【００６２】
図３は第１クラッチ１１１を結合状態とし、第２クラッチ１１２を解放状態とした場合の前輪動力系統の構成を示す説明図である（以下、「オーバードライブ結合」と呼ぶ）。図３に示すように、かかる結合状態では、前輪アシストモータ１４０のロータ１４２はクランクシャフト１５６に結合された状態となる。この結果、エンジン１５０から出力された動力は、前輪アシストモータ１４０、クラッチモータ１３０をこの順に経て前車軸１１６に出力されることになる。
【００６３】
図４は第１クラッチ１１１および第２クラッチ１１２の双方を解放状態とした場合の前輪動力系統の構成を示す説明図である。図４に示すように、かかる結合状態では、前輪アシストモータ１４０のロータ１４２はアウタロータ軸１３５およびクランクシャフト１５６の双方から解放された状態となる。この結果、エンジン１５０から出力された動力は、クラッチモータ１３０を経て前車軸１１６に出力されることになる。
【００６４】
図５は第１クラッチ１１１および第２クラッチ１１２の双方を結合状態とした場合の前輪動力系統の構成を示す説明図である。図５に示すように、かかる結合状態では、前輪アシストモータ１４０のロータ１４２はアウタロータ軸１３５およびクランクシャフト１５６の双方に結合された状態となり、クラッチモータ１３０は機能しない状態となる。この結果、エンジン１５０から出力された動力は、前輪アシストモータ１４０を経て前車軸１１６に出力されることになる。
【００６５】
本実施例のハイブリッド車両では、前進時には以上の４つの結合状態を用い、後進時には上述した４つの結合状態のうち、アンダードライブ結合（図２）と、オーバードライブ結合（図３）とを用いるものとしている。もちろん、走行状態に応じて、その他の結合状態（図４または図５）を併用するものとしても構わないが、アンダードライブ結合（図２）またはオーバードライブ結合（図３）を用いる場合には、４輪駆動可能なハイブリッド車両としての特長を活かしつつ後進することができる点で望ましい。
【００６６】
次に後輪動力系統について説明する。後輪動力系統では図１に示す通り、後車軸１１８に後輪アシストモータ１６０のロータ１６２が結合されている。後輪アシストモータ１６０のステータ１６４は回転不能にケースに固定されている。後車軸１１８には後輪１１８Ｒ，１１８Ｌが結合されている。
【００６７】
次に、クラッチモータ１３０、前輪アシストモータ１４０，後輪アシストモータ１６０の構成について説明する。クラッチモータ１３０は、対ロータの同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するインナロータ１３２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたアウタロータ１３４とを備える。アウタロータ１３４とインナロータ１３２とは、共に相対的に回転可能に軸支されている。クラッチモータ１３０はインナロータ１３２に備えられた永久磁石による磁界とアウタロータ１３４に備えられた三相コイルによって形成される磁界との相互作用により両者が相対的に回転駆動する電動機として動作し、場合によってはこれらの相互作用によりアウタロータ１３４に巻回された三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００６８】
クラッチモータ１３０はインナロータ１３２とアウタロータ１３４の双方が回転可能であるため、インナロータ軸１３３およびアウタロータ軸１３５の一方から入力された動力を他方に伝達することができる。クラッチモータ１３０を電動機として力行運転すれば他方の軸にはトルクが付加された動力が伝達されることになるし、発電機として回生運転すれば動力の一部を電力の形で取り出しつつ残余の動力を伝達することができる。また、力行運転も回生運転も行わなければ、動力が伝達されない状態となる。この状態は機械的なクラッチを解放にした状態に相当する。
【００６９】
クラッチモータ１３０のアウタロータ１３４はスリップリングおよびインバータ１９１を介してバッテリ１９４に電気的に接続されている。インバータ１９１は内部にスイッチング素子であるトランジスタを複数備えており、制御ユニット１９０と電気的に接続されている。制御ユニット１９０がインバータ１９１のトランジスタのオン・オフの時間をＰＷＭ制御するとバッテリ１９４を電源とする三相交流がスリップリング１３８を介してクラッチモータ１３０のアウタロータ１３４に流れる。この三相交流によりアウタロータ１３４には回転磁界が形成されクラッチモータ１３０は回転する。
【００７０】
前輪アシストモータ１４０および後輪アシストモータ１６０も、クラッチモータ１３０と同様に同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１４２、１６２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１４４、１６４とを備える。ステータ１４４，１６４がケースに固定されている点で、クラッチモータ１３０とは異なっている。前輪アシストモータ１４０はインバータ１９２を介してバッテリ１９４に接続されており、後輪アシストモータ１６０はインバータ１９３を介してバッテリ１９４に接続されている。これらのインバータ１９２，１９３もトランジスタインバータにより構成されており、制御ユニット１９０に電気的に接続されている。制御ユニット１９０の制御信号によりインバータ１９２、１９３のトランジスタをスイッチングすると、ステータ１４４、１６４に三相交流が流れて回転磁界を生じ、前輪アシストモータ１４０および後輪アシストモータ１６０は回転する。
【００７１】
なお、各回転軸の回転方向について便宜上、ハイブリッド車両が前進する際に通常回転する方向を順方向と呼ぶものとする。順方向とは逆の回転方向を逆転方向と呼ぶ。周知の通り、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が回転可能な方向は順方向のみである。これに対し、各モータの回転軸および前車軸１１６，後車軸１１８はそれぞれ正方向、逆転方向の回転が可能である。
【００７２】
本実施例のハイブリッド車両の運転状態は制御ユニット１９０により制御されている。制御ユニット１９０もＥＦＩＥＣＵ１７０と同様、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムに従い、後述する種々の制御処理を行うよう構成されている。これらの制御を可能とするために、制御ユニット１９０には、各種のセンサおよびスイッチが電気的に接続されている。制御ユニット１９０に接続されているセンサおよびスイッチとしては、アクセルペダルおよびブレーキペダルの操作量を検出するためのアクセルペダルポジションセンサ１６５、ブレーキペダルポジションセンサ１６６、シフトレバーの位置を検出するためのシフトポジションセンサ１６７、前車軸１１６の回転数を検出する回転数センサ１１７および後車軸１１８の回転数を検出する回転数センサ１１９等が挙げられる。制御ユニット１９０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０とも電気的に接続されており、ＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。制御ユニット１９０からエンジン１５０の制御に必要な情報をＥＦＩＥＣＵ１７０に出力することにより、エンジン１５０を間接的に制御することができる。逆にエンジン１５０の回転数などの情報をＥＦＩＥＣＵ１７０から入力することもできる。この制御ユニット１９０は、本発明における接続制御手段、駆動制御手段、動力設定手段、動力補正手段等として機能する。
【００７３】
（２）運転制御処理：
次に、本実施例のハイブリッド車両の運転制御処理について説明する。前述した構成を有するハイブリッド車両は種々の運転モードにより走行することができる。本実施例のハイブリッド車両の運転が開始されると、制御ユニット１９０内のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という）は車両の走行状態に応じて運転モードを判定し、それぞれのモードについてエンジン１５０、クラッチモータ１３０、前輪アシストモータ１４０，後輪アシストモータ１６０および第１、第２のクラッチ１１１，１１２等の制御を実行する。これらの制御は種々の制御処理ルーチンを周期的に実行することにより行われる。以下では、それぞれの制御処理ルーチンの内容について説明する。
【００７４】
運転モードは、まずシフトポジションにより判定される。シフトポジションセンサ１６７により、シフトポジションが前進位置にあると検出された場合には、ＣＰＵは前進モードと判定する。そして、アクセルペダルポジションセンサ１６５により検出されるアクセルペダルポジションや、ブレーキポジションセンサ１６６により検出されるブレーキポジション等に基づいて、前進時に採りうる種々の運転モードを判定する。そして、第１クラッチ１１１，第２クラッチ１１２を制御して、前輪アシストモータ１４０の結合状態を変更しつつ要求された動力を出力する。本実施例のハイブリッド車両では、第１クラッチ１１１，第２クラッチ１１２の結合状態により図２〜図５に示した４つの構成を採ることができる。従って、ハイブリッド車両の走行状態に応じてこれらの４つの構成から最も動力の伝達効率の高い構成を選択して用いることができる。この結果、本実施例のハイブリッド車両は前進時において運転効率を向上することができる。
【００７５】
シフトポジションセンサ１６７により、シフトポジションが後進位置にあると検出された場合には、ＣＰＵは後進モードと判定する。そして、以下に示す後進時の運転制御処理を実行する。後進時の運転制御処理としては、エンジン１５０を運転せずに後進する「ＥＶ走行モード」と、エンジン１５０を運転しつつ後進する「通常後進モード」とがある。両者は、ハイブリッド車両が後進する際の車速、トルクおよび後進の継続時間等によって使い分けることができる。本実施例では、バッテリ１９４の残容量が予め定めた所定の値以上である場合には「ＥＶ走行モード」による後進を行い、その他の場合には「通常後進モード」による後進を行うものとしている。以下、それぞれの場合に分けて制御内容を説明する。
【００７６】
（３）ＥＶ走行制御処理：
図６にＥＶ走行モードにおける制御処理のフローチャートを示す。このフローチャートは制御ユニット１９０内のＣＰＵにより周期的に実行される処理である。この処理が開始されると、ＣＰＵは要求動力Ｐｄ＊を設定する（ステップＳ２０２）。要求動力Ｐｄ＊は、アクセルペダルの踏み込み量および車速に基づいて、車両を走行するために必要な動力として設定される。要求動力Ｐｄ＊は、要求トルクＴｄ＊および回転数Ｎｄ＊の組み合わせにより設定される。後進時は、要求トルクＴｄ＊および回転数Ｎｄ＊は共に負の値となる。要求動力は、両者の積で表されるから正の値となる。なお、アクセルペダルの踏み込み量は、アクセルペダルポジションセンサ１６５により検出される。また、車速は前車軸１１６の回転数センサ１１７または後車軸１１８の回転数センサ１１９により検出される回転数に基づいて算出することができる。
【００７７】
こうして設定された要求動力Ｐｄ＊を前車軸１１６から出力すべき要求トルクＴｄｆ＊と、後車軸１１８から出力すべき要求トルクＴｄｒ＊とに分けて設定する（ステップＳ２０４）。要求トルクの配分は、予め定めた一定の割合で行われる。本実施例では、前車軸１１６から出力すべき要求トルクＴｄｆ＊と後車軸１１８から出力すべき要求トルクＴｄｒ＊とを等しく設定している。もちろん、両車軸にかかる重量の配分を考慮してそれぞれのトルクを設定するものとすることもできるし、前車軸１１６または後車軸１１８のいずれか一方の車軸からのみ動力を出力する場合が存在するように設定しても構わない。また、トルク配分は予め定めた一定値ではなく、車両の走行状態に応じて変化させるものとしてもよい。
【００７８】
次に、ＣＰＵは前車軸１１６の回転数Ｎｆおよび後車軸１１８の回転数Ｎｒを検出する（ステップＳ２０６）。それぞれの回転数は、回転数センサ１１７，１１９により検出される。こうして検出された両車軸の回転数の差の絶対値（｜Ｎｆ−Ｎｒ｜）が所定の値αよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０８）。所定の値αよりも大きい場合、即ち両車軸の回転数に差がある場合には、いずれかの前輪１１６Ｒ、１１６Ｌまたは後輪１１８Ｒ、１１８Ｌのいずれかがスリップしていると判断されるため、要求トルクの補正処理を実行する（ステップＳ２１０）。両車軸の回転数に差がない場合には、この処理をスキップする。所定の値αは、このようにスリップが生じているか否かを判断するための基準となる値であり、予め実験等により定められた値である。この値は全車速において一定の値としてもよいし、車速に応じて変化するものとしても構わない。
【００７９】
ここで、要求トルク補正処理（ステップＳ２１０）の内容について説明する。図７は要求トルク補正処理ルーチンのフローチャートである。この処理では、最初に前車軸１１６の回転数Ｎｆと後車軸１１８の回転数Ｎｒとの大小関係をそれぞれの絶対値で判定する（ステップＳ２１２）。これは、前車軸１１６と後車軸１１８のいずれの車軸の側がスリップしているか判断するためである。
【００８０】
前車軸１１６の回転数Ｎｆの絶対値が大きい場合には、前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊を補正する。具体的には、トルク補正量△Ｔだけ前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊の絶対値を減少させる（ステップＳ２１４）。つまり、「−（｜Ｔｄｆ＊｜−△Ｔ）」を補正後の要求トルクＴｄｆ＊とするのである。負号をつけたのは、後進時は要求トルクＴｄｆ＊は負の値を採るからである。トルク補正量△Ｔは前車軸１１６の回転数Ｎｆと後車軸１１８の回転数Ｎｒとの差の絶対値に応じたマップとして予め設定されている。このマップの例を図８に示した。両回転軸の差の絶対値が大きくなるほど、トルクの補正量△Ｔが大きくなるマップとなっている（図８中の曲線ＣＴ参照）。このマップを制御ユニット１９０内のＲＯＭに予め記憶し、そのマップを読み出すことにより、図７のステップＳ２１４における補正を行っている。
【００８１】
なお、図８では横軸に両車軸の回転数の絶対値を採ることにより、前車軸１１６および後車軸１１８のいずれの軸側がスリップしている場合でも同じトルク補正量△Ｔを用いるものとしている。これに対し、前車軸１１６側がスリップしている場合と、後車軸１１８側がスリップしている場合とで、用いるマップを異なるものとすることもできる。両車軸にかかる荷重が異なる場合など、それぞれに対応したマップを用意することにより、トルクの補正をより適切に行うことができる場合もある。
【００８２】
上述したマップにより前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊を変更した後、ＣＰＵは後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊の設定を行う（ステップＳ２１６）。要求トルクＴｄｒ＊は、車両全体の要求トルクＴｄ＊から補正後の前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊を引くことによって設定する。後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊の絶対値をトルク補正量△Ｔだけ増すものとしても同じである。このように設定することにより、車両全体としての出力トルクは維持したまま、前車軸１１６と後車軸１１８のトルク配分を変更することができる。
【００８３】
一方、後車軸１１８の回転数Ｎｒの絶対値が大きい場合には、後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊を補正する。具体的には、トルク補正量△Ｔだけ後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊の絶対値を減少させる（ステップＳ２１８）。つまり、「−（｜Ｔｄｒ＊｜−△Ｔ）」を補正後の要求トルクＴｄｒ＊とするのである。トルク補正量△Ｔは先に説明したマップ（図８）により設定される。
【００８４】
後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊を変更した後、ＣＰＵは前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊の設定を行う（ステップＳ２２０）。要求トルクＴｄｆ＊は、車両全体の要求トルクＴｄ＊から補正後の後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊を引くことによって設定する。前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊の絶対値をトルク補正量△Ｔだけ増すものとしても同じである。このように設定することにより、車両全体としての出力トルクは維持したまま、前車軸１１６と後車軸１１８のトルク配分を変更することができる。
【００８５】
なお、上述した要求トルクの補正処理では、トルクの補正量△Ｔをマップにより設定するものとしているが、補正量△Ｔを予め定めた一定量とすることもできる。この場合、要求トルク補正処理を１回実行しただけでスリップが解消されるとは限らないが、ＥＶ走行制御処理ルーチン（図６）のステップＳ２０８およびＳ２１０を周期的に実行するにつれ、段階的に要求トルクが減少し、徐々にスリップが解消する。こうすれば、スリップが解消するまでに若干の時間を要するものの、処理自体を簡単に実現することができる。
【００８６】
また、上述した要求トルク補正処理では、前車軸１１６および後車軸１１８から出力されるトルクの和が要求トルクＴｄ＊に一致するように双方の要求トルクＴｄｆ＊、Ｔｄｒ＊を変更するものとしている。これに対し、スリップしていると判断される側の要求トルクを減少させる処理のみを行うものとすることもできる。かかる場合には、車両全体として出力するトルクは要求トルクＴｄ＊に満たない可能性があるが、少なくとも車輪のスリップを抑制することは可能である。
【００８７】
以上の処理により要求トルクの補正を行った後、ＣＰＵはクラッチ１１１，１１２の結合状態を検出する（ステップＳ２３０）。クラッチ１１１，１１２の結合は制御ユニット１９０のＣＰＵ自体が制御しているため、ここではクラッチ１１１，１１２の結合状態を示すフラグを確認することによって結合状態を判定している。クラッチ１１１，１１２の結合状態を検出するのは、この後の処理、つまり、クラッチモータ１３０、前輪アシストモータ１４０および後輪アシストモータ１６０の目標トルク、回転数を設定する処理（ステップＳ２４０）がクラッチ１１１，１１２の結合状態に応じて変わるからである。
【００８８】
なお、本実施例では、後進時にはアンダードライブ結合かオーバードライブ結合のいずれかの結合状態を採るものとしている。従って、図６のステップＳ２３０において、クラッチの結合状態を検出した結果、第１クラッチ１１１，第２クラチ１１２の双方が結合状態、又は双方が解放状態にある場合には、いずれか一方のクラッチを結合する制御を行う。
【００８９】
モータの目標トルク、回転数を設定する処理（ステップＳ２４０）の内容について、クラッチ１１１，１１２の結合状態に応じて場合を分けて説明する。図９は、クラッチ１１１，１１２がアンダードライブ結合（図２に示した状態）である場合のモータ目標トルク、回転数設定処理のフローチャートである。
【００９０】
アンダードライブ結合の場合は、前輪アシストモータ１４０が前車軸１１６に結合した状態となっているから、前輪アシストモータ１４０を逆転方向の回転方向に力行することにより要求動力を前車軸１１６から出力する事ができる。従って、モータ目標トルク、回転数の設定処理では、ＣＰＵはクラッチモータ１３０の要求トルクＴｃ＊を値０に設定する（ステップＳ２４２）。また、前輪アシストモータ１４０の目標回転数Ｎ１＊として前車軸１１６の要求回転数Ｎｄ＊を設定する。目標回転数Ｎ１＊は負の値となる。また、目標トルクＴ１＊として前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊を設定する（ステップＳ２４４）。目標トルクＴ１＊も負の値である。従って、前輪アシストモータ１４０は逆転方向に力行される。
【００９１】
後輪アシストモータ１６０については、目標回転数Ｎ２＊として駆動軸の回転数Ｎｄ＊を設定し、目標トルクＴ２＊として後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊を設定する（ステップＳ２４６）。目標トルクＮ２＊および目標トルクＴ２＊も共に負の値である。従って、後輪アシストモータ１６０も逆転方向に力行される。
【００９２】
オーバードライブ結合の場合におけるモータ目標トルク、回転数設定処理のフローチャートを図１０に示す。オーバードライブ結合の場合には、クラッチモータ１３０を逆転方向の回転方向に力行することによって要求動力を前車軸１１６から出力することができる。従って、モータ目標トルク、回転数の設定処理では、ＣＰＵはクラッチモータ１３０の目標回転数Ｎｃ＊として前車軸１１６の要求回転数Ｎｄ＊を設定し、目標トルクＴｃ＊として前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊を設定する（ステップＳ２５２）。これらの値は共に負の値である。
【００９３】
クラッチモータ１３０からトルクを出力すると、その反作用によりインナロータ１３３およびクランクシャフト１５６が回転する。従って、前輪アシストモータ１４０でこの回転を抑制するための保持トルクを出力する必要がある。このために、ＣＰＵは前輪アシストモータ１４０の目標回転数Ｎ１＊として値０を設定し、目標トルクＴ１＊としてクラッチモータ１３０の目標トルクＴｃ＊を設定する（ステップＳ２５４）。こうすることにより、前輪アシストモータ１４０でクラッチモータ１３０の反作用を打ち消すことができる。もちろん、前輪アシストモータ１４０の目標トルクＴ１＊の絶対値を｜Ｔｃ＊｜以上の値とし、前輪アシストモータ１４０をいわゆるロックアップするものとしてもよい。後輪アシストモータ１６０については、目標回転数Ｎ２＊として駆動軸の回転数Ｎｄ＊を設定し、目標トルクＴ２＊として後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊を設定する（ステップＳ２５６）。これらの値も負の値である。
【００９４】
こうして各モータの目標トルクおよび回転数が設定されると、ＣＰＵはそれぞれのモータの運転を制御する（ステップＳ２６０）。本実施例で用いられているクラッチモータ１３０、前輪アシストモータ１４０、後輪アシストモータ１６０はいずれも同期電動機として構成されているため、その制御処理の内容は共通している。本実施例では、トルクの目標値に応じてｄ軸、ｑ軸の２成分で各モータに流すべき電流を設定し、既に流れている電流との差分に基づく比例積分制御によってｄ軸方向、ｑ軸方向に印加すべき電圧値を設定する。こうして設定された電圧をいわゆる２相／３相変換してコイルの各相に印加する電圧値に置換し、ＰＷＭ制御によって、電圧を印加している。同期電動機を要求された回転数およびトルクで運転するための制御処理としては周知の種々の制御方法を適用可能であるため、ここではこれ以上の詳細な説明は省略する。各モータは目標回転数および目標トルクが共に負の値に設定されているから、逆転方向に力行されることになる。力行のための電力はバッテリ１９４から供給される。
【００９５】
なお、ＥＶ走行制御処理ルーチンは、エンジン１５０から出力される動力を用いることなく車両を走行するため、エンジン１５０は運転が停止されている。もちろん、エンジン１５０をアイドル状態で運転するものとしても構わない。
【００９６】
以上で説明したＥＶ走行制御処理ルーチンでは、第１クラッチ１１１および第２クラッチ１１２の結合状態の切り替えは行っていない。ＥＶ走行制御処理ルーチンにおいて、以下に示す通り、両クラッチ１１１，１１２の切り替え処理を含めるものとすることもできる。本実施例のハイブリッド車両においては、クラッチモータ１３０と前輪アシストモータ１４０の定格が異なっている。クラッチモータ１３０よりも前輪アシストモータ１４０の方が定格が大きいため、大きなトルクを出力することができる。
【００９７】
車両がオーバードライブ結合（図３の状態）である場合には、図３に示す構成から明らかな通り、クラッチモータ１３０の出力トルク以上のトルクを前車軸１１６に出力することができない。例えば、前輪アシストモータ１４０によりトルクを出力したとしても、作用・反作用の原理に従い、クラッチモータ１３０で伝達可能なトルク以上のトルクが前車軸１１６に伝達されることはあり得ないのである。一方、アンダードライブ結合（図２の状態）とすれば、前輪アシストモータ１４０を力行することにより、クラッチモータ１３０の定格以上のトルクを前車軸１１６に出力することができる。かかる点に鑑み、ＥＶ走行制御処理ルーチンにおいて、前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊の絶対値がクラッチモータ１３０の最大トルクよりも小さい場合には、オーバードライブ結合（図３の状態）とし、絶対値でそれ以上のトルクが要求される場合には、アンダードライブ結合（図２の状態）とするクラッチの切り替え制御処理を伴うものとすることもできる。その他、クラッチモータ１３０や前輪アシストモータ１４０の運転効率を考慮してオーバードライブ結合とアンダードライブ結合とを切り替える等、種々の条件に応じたクラッチ１１１，１１２の切り替え処理を伴うものとすることができる。
【００９８】
（５）通常走行制御処理：
次に、通常走行制御処理の内容について説明する。図１１は、通常走行制御処理の内容を示すフローチャートである。この処理が開始されるとＣＰＵは要求動力Ｐｄ＊を設定する（ステップＳ４０２）。要求動力Ｐｄ＊の設定内容は、ＥＶ走行制御処理（図６）の場合と同様である。また、前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊および後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊を設定する（ステップＳ４０４）。これらのトルクＴｄｆ＊，Ｔｄｒ＊は共に負の値である。
【００９９】
次に、こうして設定された要求動力Ｐｄ＊に基づいてエンジン１５０の運転ポイントを設定する（ステップＳ４０６）。エンジン１５０の運転ポイントは、予め定めたマップに従って、基本的にはエンジン１５０の運転効率を優先して設定する。
【０１００】
図１２はかかるマップの例である。図１２はエンジンの回転数Ｎｅを横軸に、トルクＴｅを縦軸にとりエンジン１５０の運転状態を示している。図１２中の曲線Ｂはエンジン１５０の運転が可能な限界範囲を示している。曲線α１からα６まではエンジン１５０の運転効率が一定となる運転ポイントを示している。α１からα６の順に運転効率は低くなっていく。また、曲線Ｃ１からＣ３はそれぞれエンジン１５０から出力される動力（回転数×トルク）が一定となるラインを示している。
【０１０１】
エンジン１５０は図１２に示す通り、回転数およびトルクに応じて、運転効率が大きく相違する。図１２中の曲線Ｃ１〜Ｃ３に相当する動力を出力する場合のエンジン１５０の回転数Ｎｅと効率αの関係を図１３に示す。エンジン１５０から曲線Ｃ１に相当する動力を出力する場合には、図１２および図１３中のＡ１点に相当する運転ポイント（回転数およびトルク）でエンジン１５０を運転するときが最も運転効率が高くなる。同様に曲線Ｃ２およびＣ３に相当する動力を出力する場合には図１２および図１３中のＡ２およびＡ３点で運転する場合が最も効率が高くなる。出力すべき動力ごとに最も運転効率が高くなる運転ポイントを選択すると、図１２中の曲線Ａが得られる。これを動作曲線と呼ぶ。
【０１０２】
図１１のステップＳ４０６における運転ポイントの設定では、予め実験的に求められた動作曲線を制御ユニット１９０内のＲＯＭにマップとして記憶しておき、かかるマップから要求動力Ｐｅ＊に応じた運転ポイントを読み込んで、エンジン１５０の回転数Ｎｅ＊およびトルクＴｅ＊を設定するのである。こうすることにより、最も運転効率の高い運転ポイントを設定することができる。
【０１０３】
なお、エンジン１５０の要求動力Ｐｅ＊はステップＳ４０２で設定された要求動力Ｐｄ＊と等しい値に設定することもできるし、その他以下の要因を考慮した値に設定することもできる。例えば、ステップＳ４０２で設定された要求動力Ｐｄ＊に加えて、バッテリ１９４の充放電に要する動力を考慮することもできる。つまり、バッテリ１９４の残容量が少ない場合には、エンジン１５０から要求動力Ｐｄ＊以上の動力を出力し、余剰の動力を用いてバッテリ１９４の充電を行うのである。逆にバッテリ１９４が充電過多である場合には、エンジン１５０から要求動力Ｐｄ＊よりも小さい動力を出力し、バッテリ１９４からの電力を用いて不足分の動力を補うものとするのである。バッテリ１９４の充放電に要する動力の他に、エアコンなどの補機を運転するための動力を考慮することもできる。
【０１０４】
次に、ＣＰＵは前車軸１１６の回転数Ｎｆと後車軸１１８の回転数Ｎｒを検出し（ステップＳ４３０）、両者の差の絶対値と所定の値αを比較する（ステップＳ４３２）。回転数の差の絶対値が所定の値αよりも大きい場合には、要求トルク補正処理を実行する（ステップＳ４３４）。この処理内容は、ＥＶ走行制御処理において説明した内容と同じである（図７参照）。この後、ＣＰＵはクラッチ１１１，１１２の結合状態を検出する（ステップＳ４４９）。クラッチ１１１，１１２の双方が結合、または双方が解放状態にあるときは、いずれか一方のクラッチを結合する。
【０１０５】
設定された前車軸１１６、後車軸１１８の要求動力およびクラッチ１１１，１１２の結合状態に基づいて、ＣＰＵはモータ目標トルク、回転数設定処理を実行する（ステップＳ４５０）。この処理内容については、クラッチ１１１，１１２の結合状態に応じて場合を分けて後述する。こうして各モータの目標トルクおよび回転数が設定されると、ＣＰＵは各モータの運転制御およびエンジン１５０の運転制御処理を実行する（ステップＳ４９０）。モータの運転制御処理については既に説明した通りである。エンジン１５０の運転は現実にはＥＦＩＥＣＵ１７０が実施する処理である。従って、制御ユニット１９０のＣＰＵはＥＦＩＥＣＵ１７０に対してエンジン１５０の運転ポイントの情報を出力することで、間接的にエンジン１５０の運転を制御する。
【０１０６】
以下、各モータの目標トルクおよび回転数設定処理について、クラッチ１１１，１１２の結合状態に応じて場合を分けて説明する。図１４はアンダードライブ結合（図２の状態）におけるモータ目標トルク、回転数設定処理のフローチャートである。図２の構成から明らかな通り、クラッチモータ１３０のアウタロータ１３４は前車軸１１６の回転数と同じ回転数Ｎｄ＊で逆転方向に回転することになる。一方、クラッチモータ１３０のインナロータ１３２はクランクシャフト１５６の回転数と同じ回転数Ｎｅ＊で順方向に回転する。従って、ＣＰＵはクラッチモータ１３０の目標回転数Ｎｄ＊として両者の差分である「Ｎｄ＊−Ｎｅ＊」を設定する。この値は負の値となる。また、図２の構成および作用・反作用の原理から明らかな通り、クラッチモータ１３０のトルクはエンジン１５０に与えられる負荷トルクに等しい。従って、ＣＰＵはクラッチモータ１３０の目標トルクＴｃ＊としてエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ４５２）。この値は正の値である。クラッチモータ１３０は目標回転数が負の値であり、目標トルクが正の値として設定される結果、回生状態で運転されることになる。
【０１０７】
アンダードライブ結合では、前輪アシストモータ１４０が前車軸１１６に結合された状態である。従って、前輪アシストモータ１４０の目標回転数Ｎ１＊としてＮｄ＊を設定する。また、目標トルクＴ１＊は、前車軸１１６から要求トルクＴｄｆ＊が出力可能な値が設定される。このトルクは負の値である。前車軸１１６にはクラッチモータ１３０の目標トルクＴｃ＊の反作用としてのトルクが出力される。従って、前輪アシストモータ１４０の目標トルクとしては、この反作用を相殺した上で要求トルクＴｄｆ＊を出力することができるように「Ｔｄｆ＊−Ｔｃ＊」が設定される（ステップＳ４５４）。先に説明した通り、クラッチモータ１３０の目標トルクＴｃ＊は正の値である。従って、前輪アシストモータ１４０の目標トルクＴ１＊は、前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊よりも絶対値の大きいトルクが設定されることになる。
【０１０８】
後輪アシストモータ１６０の目標回転数Ｎ２＊には要求動力として設定された回転数Ｎｄ＊が設定され、目標トルクＴ２＊には後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊が設定される（ステップＳ４５６）。これらは共に負の値である。従って、後輪アシストモータ１６０は逆転方向に力行される。
【０１０９】
以上の処理により目標トルクおよび回転数を設定した場合の動力の流れを説明する。先に説明した通り、クラッチモータ１３０は回生状態で運転される。回生される電力は、この滑り量｜Ｎｄ＊−Ｎｅ＊｜とトルクＴｅ＊との積に等しい。
【０１１０】
前輪アシストモータ１４０および後輪アシストモータ１６０はそれぞれ電力の供給を受けて逆転方向に力行する。前輪アシストモータ１４０に供給される電力は、トルクＴ１＊と回転数Ｎｄ＊との積に等しい。また、後輪アシストモータ１６０に供給される電力は、トルクＴ２＊と回転数Ｎｄ＊との積に等しい。エンジン１５０から要求動力Ｐｄ＊に等しい動力が出力されている場合、１００％の効率で動力が伝達されるものとすれば、クラッチモータ１３０で回生される電力と、前輪アシストモータ１４０および後輪アシストモータ１６０に供給される電力とは等しくなる。この結果、図１４の処理で設定された目標トルクおよび回転数でクラッチモータ１３０、前輪アシストモータ１４０、後輪アシストモータ１６０の運転を行えば、エンジン１５０から出力された動力状態を後進可能な回転数およびトルクからなる動力状態に変換して前車軸１１６および後車軸１１８から出力することができる。
【０１１１】
図１５はオーバードライブ結合（図３の状態）におけるモータ目標トルク、回転数設定処理のフローチャートである。図３の構成から明らかな通り、クラッチモータ１３０のアウタロータ１３４は前車軸１１６の回転数と同じ回転数Ｎｄ＊で逆転方向に回転する。一方、クラッチモータ１３０のインナロータ１３２はクランクシャフト１５６の回転数と同じ回転数Ｎｅ＊で順方向に回転する。従って、ＣＰＵはクラッチモータ１３０の目標回転数Ｎｄ＊として両者の差分である「Ｎｄ＊−Ｎｅ＊」を設定する。この値は負の値である。また、図３の構成から明らかな通り、クラッチモータ１３０のトルクは前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊に等しい。従って、ＣＰＵはクラッチモータ１３０の目標トルクＴｃ＊として前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊を設定する（ステップＳ４５８）。このトルクも負の値である。従って、クラッチモータ１３０は逆転方向に力行される。
【０１１２】
オーバードライブ結合では、前輪アシストモータ１４０がクランクシャフト１５６に結合された状態である。従って、ＣＰＵは前輪アシストモータ１４０の目標回転数Ｎ１＊としてエンジン１５０の回転数Ｎｅ＊を設定する。この回転数は正の値である。また、目標トルクＴ１＊は、エンジン１５０に負荷Ｔｅ＊を与えるように設定される。このときクランクシャフト１５６には、クラッチモータ１３０の目標トルクＴｃ＊の反作用としてのトルクが出力される。従って、前輪アシストモータ１４０の目標トルクとしては、この反作用を相殺した上でエンジン１５０に負荷トルクＴｅ＊をかけることができるように「Ｔｄｆ＊−Ｔｅ＊」が設定される（ステップＳ４６０）。このトルクは負の値である。前輪アシストモータ１４０は順方向に回転しつつ、負のトルクを出力するから、回生運転される。
【０１１３】
後輪アシストモータ１６０の目標回転数Ｎ２＊には要求動力として設定された回転数Ｎｄ＊が設定され、目標トルクＴ２＊には後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊が設定される（ステップＳ４６２）。目標回転数Ｎ２＊、目標トルクＴ２＊はともに負の値である。従って、後輪アシストモータ１６０も逆転方向に力行される。
【０１１４】
以上の処理により目標トルクおよび回転数を設定した場合の動力の流れを説明する。先に説明した通り、クラッチモータ１３０は力行状態で運転される。力行に当たりクラッチモータ１３０に供給される電力は、アウタロータ１３４とインナロータ１３２の滑り量｜Ｎｄ＊−Ｎｅ＊｜とトルク｜Ｔｄｆ＊｜との積に等しい。また、前輪アシストモータ１４０は回生状態で運転される。前輪アシストモータ１４０で回生される電力は、目標トルク「Ｔｄｆ＊−Ｔｅ＊」と回転数Ｎｅ＊との積に等しい。後輪アシストモータ１６０は逆転方向に力行される。後輪アシストモータ１６０に供給される電力は、トルク｜Ｔ２＊｜と回転数｜Ｎｄ＊｜との積に等しい。エンジン１５０から要求動力Ｐｄ＊に等しい動力が出力されている場合、１００％の効率で動力が伝達されるものとすれば、前輪アシストモータ１４０で回生される電力と、クラッチモータ１３０および後輪アシストモータ１６０に供給される電力とは等しくなる。この結果、図１５の処理で設定された目標トルクおよび回転数でクラッチモータ１３０、前輪アシストモータ１４０、後輪アシストモータ１６０の運転を行えば、エンジン１５０から出力された動力状態を後進するための回転数およびトルクからなる動力状態に変換して前車軸１１６および後車軸１１８から出力することができる。
【０１１５】
以上で説明した本実施例のハイブリッド車両によれば、ＥＶ走行、通常走行の各運転モードにおいて、前車軸１１６および後車軸１１８から、それぞれ要求動力を出力しつつ４輪駆動で後進することができる。この際、前輪アシストモータ１４０を前車軸１１６側又はクランクシャフト１５６側のいずれかに結合させることにより、前車軸１１６から十分な後進トルクを出力することができる。従って、本実施例のハイブリッド車両では、４輪駆動可能な車両としての特性を活かしつつ、後進することができる。
【０１１６】
また、本実施例のハイブリッド車両では、前輪１１６Ｒ、１１６Ｌまたは後輪１１８Ｒ，１１８Ｌのいずれかがスリップした場合に、前後輪のトルク配分を適切に変更することができる。この結果、常に要求されたトルクを路面に伝達することができるようになる。従って、本実施例のハイブリッド車両によれば、例えば路面の摩擦係数が低い場合等において、４輪駆動の特性を活かしつつ、安定して走行することが可能となる。また、スリップが生じないようにトルク配分を変更することは、車両から出力された動力を路面に伝達する際の損失を抑制することができることを意味する。従って、本実施例のハイブリッド車両によれば、４輪駆動時の運転効率を向上することができる。
【０１１７】
（７）第２実施例の構成：
次に、本発明の第２実施例としてのハイブリッド車両について説明する。図１６は、第２実施例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。第２実施例のハイブリッド車両では、前輪動力系統においてクラッチモータ１３０に代えて、プラネタリギヤ２００と電動発電機２１０が用いられている。その他の構成は、第１実施例のハイブリッド車両（図１参照）と同じである。
【０１１８】
プラネタリギヤ２００は、中心で回転するサンギヤ２０１、サンギヤ２０１の外周を自転しながら公転するプラネタリピニオンギヤを備えるプラネタリキャリア２０３と、更にその外周で回転するリングギヤ２０２とから構成されている。サンギヤ２０１、プラネタリキャリア２０３，およびリングギヤ２０２はそれぞれ別々の回転軸を有している。サンギヤ２０１の回転軸であるサンギヤ軸２０４は中空になっており、電動発電機２１０のロータ２１２に結合されている。プラネタリキャリア２０３の回転軸であるプラネタリキャリア軸２０６はエンジン１５０のクランクシャフト１５６と結合されている。リングギヤ２０２の回転軸であるリングギヤ軸２０５はディファレンシャルギヤ１１４を介して前車軸１１６に結合されている。
【０１１９】
プラネタリギヤ２００は、サンギヤ軸２０４，プラネタリキャリア軸２０６およびリングギヤ軸２０５の３軸の回転数およびトルクに以下の関係が成立することが機構学上よく知られている。即ち、上記３つの回転軸のうち２つの回転軸の動力状態が決定されると、以下の関係式に基づいて残余の一つの回転軸の動力状態が決定される。
Ｎｓ＝（１＋ρ）／ρ×Ｎｃ−Ｎｒ／ρ；
Ｎｃ＝ρ／（１＋ρ）×Ｎｓ＋Ｎｒ／（１＋ρ）；
Ｎｒ＝（１＋ρ）Ｎｃ−ρＮｓ；
Ｔｓ＝Ｔｃ×ρ／（１＋ρ）＝ρＴｒ；
Ｔｒ＝Ｔｃ／（１＋ρ）；
ρ＝サンギヤ１２１の歯数／リングギヤ１２２の歯数    ・・・（１）；
【０１２０】
ここで、
Ｎｓはサンギヤ軸２０４の回転数；
Ｔｓはサンギヤ軸２０４のトルク；
Ｎｃはプラネタリキャリア軸２０６の回転数；
Ｔｃはプラネタリキャリア軸２０６のトルク；
Ｎｒはリングギヤ軸２０５の回転数；
Ｔｒはリングギヤ軸２０５のトルク；
である。なお、トルクは各回転軸の回転と同方向のトルクを正とする。従って、各回転軸が逆転方向に回転している場合には、逆転方向に作用するトルクが正のトルクとなる。
【０１２１】
電動発電機２１０は、前輪アシストモータ１４０および後輪アシストモータ１６０と同様の構成をしている。つまり、電動発電機２１０はステータ２１４にコイルが巻回され、ロータ２１２に永久磁石が貼付された三相同期モータとして構成されている。ステータ２１４はケースに固定されている。ステータ２１４に巻回されたコイルに三相交流を流すと回転磁界が生じ、ロータ２１２に貼付された永久磁石との相互作用によってロータ２１２が回転する。電動発電機２１０は、ロータ２１２が外力によって回転されると、その動力を電力として回生する発電機としての機能も奏する。なお、電動発電機２１０のステータ２１４に巻回されたコイルは、インバータ１９１と電気的に接続されている。制御ユニット１９０がインバータ１９１のトラジスタをオン・オフすることにより電動発電機２１０の運転を制御することができる。
【０１２２】
第１実施例におけるクラッチモータ１３０は、インナロータ１３２とアウタロータ１３４の間の相対的な滑りによって、インナロータ１３２に入力された動力の一部を電力として回生しつつ、残余の動力をアウタロータ１３４に伝達する機能を奏することができた。また、クラッチモータ１３０を力行することにより、インナロータ１３２から入力された動力を増大してアウタロータ１３４に伝達することもできた。このように第１実施例では、クラッチモータ１３０は一方の軸から入力された動力を電力のやりとりを通じて増減し、他方の軸に伝達する動力調整装置としての機能を奏するものであった。
【０１２３】
第２実施例では、プラネタリギヤ２００と電動発電機２１０の組み合わせにより、第１実施例におけるクラッチモータ１３０と同じ機能を奏することができる。クラッチモータ１３０のインナロータ軸１３３に相当するのがプラネタリキャリア軸２０６であり、アウタロータ軸１３５に相当するのがリングギヤ軸２０５である。第２実施例では、これらの組み合わせにより動力調整装置としての機能を奏する。
【０１２４】
エンジン１５０からプラネタリキャリア軸２０６に動力が入力されると、上式（１）に従い、リングギヤ２０２およひサンギヤ２０１が回転する。リングギヤ２０２およびサンギヤ２０１のいずれか一方の回転を止めることも可能である。リングギヤ２０２が回転することにより、エンジン１５０から出力された動力の一部を前車軸１１６に機械的な形で伝達することができる。また、サンギヤ２０１が回転することにより、エンジン１５０から出力された動力の一部を電動発電機２１０により電力として回生することができる。一方、電動発電機２１０を力行すれば、電動発電機２１０から出力されたトルクは、サンギヤ２０１、プラネタリキャリア２０３およびリングギヤ２０２を介して前車軸１１６に機械的に伝達することができる。従って、電動発電機２１０を力行することにより、エンジン１５０から出力されたトルクを増大して前車軸１１６に出力することも可能である。このように、第２実施例では、プラネタリギヤ２００と電動発電機２１０の組み合わせにより、クラッチモータ１３０と同様の機能を奏することができるのである。
【０１２５】
第２実施例においても、第１クラッチ１１１および第２クラッチ１１２の結合状態に応じて、前輪動力系統は種々の構成を採ることができる。以下、前輪動力系統においてエンジン１５０から出力された動力が前車軸１１６に伝達される流れに沿って、エンジン１５０に近い側を上流側、前車軸１１６に近い側を下流側と呼ぶものとする。
【０１２６】
第１クラッチ１１１を解放して、第２クラッチ１１２を結合した場合の構成を図１７に示す。この構成は、前輪アシストモータ１４０がプラネタリギヤ２００よりも下流側に位置している。この結合状態をアンダードライブ結合と呼ぶ。第１実施例における図２に相当する構成である。
【０１２７】
第１クラッチ１１１を結合して、第２クラッチ１１２を解放した場合の構成を図１８に示す。この構成は、前輪アシストモータ１４０がプラネタリギヤ２００よりも上流側に位置している。この結合状態をオーバードライブ結合と呼ぶ。第１実施例における図３に相当する構成である。
【０１２８】
第１クラッチ１１１，第２クラッチ１１２の双方を解放した場合の構成を図１９に示す。この構成では、前輪アシストモータ１４０は動力の伝達に何らの影響も与えない。第１実施例における図４に相当する構成である。
【０１２９】
第１クラッチ１１１，第２クラッチ１１２の双方を結合した場合の構成を図２０（ａ）に示す。この構成では、前輪アシストモータ１４０によりエンジン１５０のクランクシャフト１５６とリングギヤ軸２０５とが直結された状態となる。このときは、プラネタリギヤ２００に備えられた３つのギヤは全て同じ回転数で一体的に回転する。この結果、電動発電機２１０は機能しなくなる。従って、両クラッチ１１１，１１２を結合した場合の構成は図２０（ｂ）に示す構成と同義となる。これは、第１実施例における図５に相当する構成である。
【０１３０】
第１実施例と同様、本実施例のハイブリッド車両は前進時には上述した４つの構成から動力の伝達効率の高い構成を選択しつつ走行することができるから、高い効率で車両を運転することができる。後進時にはこれらの４つの結合状態の内、アンダードライブ結合（図１７）とオーバードライブ結合（図１８）が用いられる。
【０１３１】
（８）第２実施例における運転制御処理：
第２実施例における運転制御処理について説明する。第２実施例のハイブリッド車両も第１実施例のハイブリッド車両と同様の運転モードにより走行することができる。制御ユニット１９０内のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という）は第１実施例の場合と同様、種々の制御処理ルーチンを周期的に実行することによりハイブリッド車両の制御を行う。
【０１３２】
運転モードは、まずシフトポジションにより判定される。シフトポジションセンサ１６７により、シフトポジションが後進位置にあると検出された場合には、ＣＰＵは後進モードと判定する。そして、以下に示す後進時の運転制御処理を実行する。後進時の運転制御処理としては、エンジン１５０を運転せずに後進する「ＥＶ走行モード」と、エンジン１５０を運転しつつ後進する「通常後進モード」とがある。両者は、ハイブリッド車両が後進する際の車速、トルクおよび後進の継続時間等によって使い分けることができる。本実施例では、バッテリ１９４の残容量が予め定めた所定の値以上である場合には「ＥＶ走行モード」による後進を行い、その他の場合には「通常後進モード」による後進を行うものとしている。以下、それぞれの場合に分けて制御内容を説明する。
【０１３３】
最初にＥＶ走行モードについて説明する。ＥＶ走行モードにおける制御処理の内容は、第１実施例における処理内容（図６参照）と同一である。但し、モータ目標トルク、回転数設定処理（図６のステップＳ２４０）の処理内容が第１実施例とは相違する。
【０１３４】
第２実施例におけるモータ目標トルク、回転数設定処理について、アンダードライブ結合時の処理内容を図２１のフローチャートに示した。この処理では、ＣＰＵは前輪アシストモータ１４０、電動発電機、および後輪アシストモータ１６０の目標回転数およびトルクをそれぞれ次の通り設定する。
【０１３５】
アンダードライブ結合では、前輪アシストモータ１４０により前車軸１１６から要求トルクＴｄｆ＊および回転数Ｎｄ＊からなる動力を出力する必要がある。従って、前輪アシストモータ１４０の目標回転数Ｎ１＊としては、回転数Ｎｄ＊が設定される。また、目標トルクＴ１＊としては、前車軸１１６の要求トルクＴｄｆ＊が設定される（ステップＳ６００）。目標回転数Ｎ１＊および目標トルクＴ１＊はともに負の値である。
【０１３６】
ＥＶ走行時にはエンジン１５０は運転を停止している。エンジン１５０のクランクシャフト１５６にトルクが伝達されないようにするときは、上式（１）から明らかな通り、電動発電機２１０のトルクも値０となる。従って、ＣＰＵは電動発電機２１０の目標トルクＴｇ＊として値０を代入する（ステップＳ６０２）。トルクが値０であれば、目標回転数は制御上何の意味もない値となるから、ＣＰＵは電動発電機２１０の目標回転数Ｎｇ＊をデフォルト値に設定する。この結果、電動発電機２１０は上式（１）において、リングギヤ軸２０５の回転数Ｎｒに前車軸１１６の回転数Ｎｄ＊を代入し、プラネタリキャリア軸２０６の回転数Ｎｇに値０を代入して求められる回転数「−Ｎｄ＊／ρ」で回転する。後輪アシストモータ１６０の目標回転数Ｎ２＊および目標トルクＴ２＊の設定は第１実施例の場合（図９のステップＳ２４６）と同じである。つまり、目標回転数Ｎ２＊として後車軸１１８の回転数Ｎｄ＊が設定され、目標トルクＴ２＊として後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊が設定される（ステップＳ６０４）。これらの値も共に負の値である。
【０１３７】
第２実施例におけるモータ目標トルク、回転数設定処理について、オーバードライブ結合時の処理内容を図２２のフローチャートに示した。この処理では、ＣＰＵは前輪アシストモータ１４０、電動発電機、および後輪アシストモータ１６０の目標回転数およびトルクをそれぞれ次の通り設定する。
【０１３８】
オーバードライブ結合の場合には、電動発電機２１０を力行することによって要求動力を前車軸１１６から出力することができる。従って、モータ目標トルク、回転数の設定処理では、ＣＰＵは電動発電機２１０の目標回転数Ｎｇ＊に「−Ｎｄ＊／ρ」を設定する（ステップＳ６１０）。この回転数は、上式（１）のリングギヤ軸２０５の回転数Ｎｒに要求動力として設定された回転数Ｎｄ＊を代入し、プラネタリキャリア軸２０６の回転数Ｎｇに値０を代入して算出される回転数である。目標回転数Ｎｄ＊は負の値であるから、電動発電機２１０の目標回転数Ｎｇ＊は正の値となる。目標トルクＴｇ＊として「ρ×｜Ｔｄｆ＊｜」を設定する（ステップＳ６１０）。このトルクは、上式（１）において、リングギヤ軸２０５のトルクＴｒに前車軸１１６の要求トルク｜Ｔｄｆ＊｜を代入して設定される値である。要求トルクＴｄｆ＊の絶対値を代入するのは、前車軸１１６に要求されているトルクＴｄｆ＊は、車両にとっては逆転方向のトルク（負のトルク）であるが、前車軸１１６の回転方向と同方向のトルクだからである。
【０１３９】
電動発電機２１０からトルクを出力するとき、上式（１）の関係が成立するためには、プラネタリキャリア軸２０６にトルクを出力する必要がある。このために、ＣＰＵは前輪アシストモータ１４０の目標回転数Ｎ１＊として値０を設定し、目標トルクＴ１＊として「（１＋ρ）Ｔｄｆ＊」を設定する（ステップＳ６１２）。このトルクは、上式（１）によりプラネタリキャリア軸２０６のトルクとして算出される値である。後輪アシストモータ１６０については、目標回転数として駆動軸の回転数Ｎｄ＊を設定し、目標トルクＴ２＊として後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊を設定する（ステップＳ６１４）。
【０１４０】
次に通常走行モードについて説明する。通常走行モードにおける制御処理の内容は、第１実施例における処理内容（図１１参照）と同一である。但し、モータ目標トルク、回転数設定処理（図１１のステップＳ４５０）の処理内容が第１実施例とは相違する。
【０１４１】
第２実施例におけるモータ目標トルク、回転数設定処理について、アンダードライブ結合時の処理内容を図２３のフローチャートに示した。この処理では、ＣＰＵは前輪アシストモータ１４０、電動発電機、および後輪アシストモータ１６０の目標回転数およびトルクをそれぞれ次の通り設定する。
【０１４２】
ＣＰＵは、電動発電機２１０の目標回転数Ｎｇ＊として「（１＋ρ）／ρＮｅ＊−Ｎｄ＊／ρ」を設定する（ステップＳ６４０）。この回転数は、上式（１）において、リングギヤ軸２０５の回転数Ｎｒに前車軸１１６の回転数Ｎｄ＊を代入し、プラネタリキャリア軸２０６の回転数Ｎｇにエンジン１５０の回転数Ｎｅ＊を代入して得られる回転数であり、正の値となる。また、ＣＰＵは電動発電機２１０の目標トルクＴｇ＊として「−ρ／（１＋ρ）Ｔｅ＊」を設定する（ステップＳ６４０）。上式（１）において、プラネタリキャリア軸２０６のトルクＴｒにエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊を代入すれば、エンジン１５０からサンギヤ軸２０４に出力されるトルクが求められる。上記トルクはこのトルクを相殺するトルクとして設定される値である。このとき、電動発電機２１０は目標回転数Ｎｇ＊と目標トルクＴｇ＊の積に相当する動力を電力として回生する。
【０１４３】
アンダードライブ結合では、前輪アシストモータ１４０が前車軸１１６に結合された状態である。従って、前輪アシストモータ１４０の目標回転数Ｎ１＊としてＮｄ＊を設定する。目標回転数Ｎ１＊は負の値である。また、目標トルクＴ１＊には、前車軸１１６から要求トルクＴｄｆ＊が出力可能な値が設定される。前車軸１１６にはエンジン１５０から出力されるトルクの一部が上式（１）に基づいて出力される。従って、前輪アシストモータ１４０の目標トルクＴ１＊としては、このトルクを考慮した上で要求トルクＴｄｆ＊を出力することができるように「Ｔｄｆ＊＋Ｔｅ＊／（１＋ρ）」が設定される（ステップＳ６４２）。目標トルクＴ１＊は負の値となる。従って、前輪アシストモータ１４０は逆転方向に力行される。
【０１４４】
後輪アシストモータ１６０の目標回転数Ｎ２＊には要求動力として設定された回転数Ｎｄ＊が設定され、目標トルクＴ２＊には後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊が設定される（ステップＳ６４４）。これらの値は共に負の値である。従って、後輪アシストモータ１６０は逆転方向に力行される。前輪アシストモータ１４０および後輪アシストモータ１６０を力行するための電力は、電動発電機２１０により回生された電力が用いられる。
【０１４５】
第２実施例におけるモータ目標トルク、回転数設定処理について、オーバードライブ結合時の処理内容を図２４のフローチャートに示した。この処理では、ＣＰＵは前輪アシストモータ１４０、電動発電機、および後輪アシストモータ１６０の目標回転数およびトルクをそれぞれ次の通り設定する。
【０１４６】
ＣＰＵは電動発電機２１０の目標回転数Ｎｇ＊として「（１＋ρ）／ρＮｅ＊−Ｎｄ＊／ρ」を設定する。この回転数は、上式（１）において、リングギヤ軸２０５の回転数Ｎｒに前車軸１１６の回転数Ｎｄ＊を代入し、プラネタリキャリア軸２０６の回転数Ｎｇにエンジン１５０の回転数Ｎｅ＊を代入して得られる値であり、正の値である。また、ＣＰＵは電動発電機２１０の目標トルクＴｇ＊として「ρ｜Ｔｄｆ＊｜」を設定する（ステップＳ６５０）。このトルクは、上式（１）において、リングギヤ軸２０５のトルクとして前車軸１１６の要求トルク｜Ｔｄｆ＊｜を代入して得られる値である。
【０１４７】
オーバードライブ結合では、前輪アシストモータ１４０はエンジン１５０のクランクシャフト１５６に直結されている。従って、ＣＰＵは前輪アシストモータ１４０の目標回転数Ｎ１＊としてエンジン１５０の回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ６５２）。目標回転数Ｎ１＊は正の値である。また、目標トルクＴ１＊は、エンジン１５０に負荷Ｔｅ＊を与えるように設定される。上式（１）において、リングギヤ軸２０５のトルクとして前車軸１１６の要求トルク｜Ｔｄｆ＊｜を代入すると、プラネタリキャリア軸２０６のトルクＴｃが「（１＋ρ）｜Ｔｄｆ＊｜」と算出される。エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊はこうして求められるＴｇに一致しているとは限らない。従って、ＣＰＵは前輪アシストモータ１４０の目標トルクＴ１＊として、両者の差分に相当する「（１＋ρ）｜Ｔｄｆ＊｜−Ｔｅ＊」を設定する（ステップＳ６５２）。前輪アシストモータ１４０の目標トルクＴ１＊は負の値となる。従って、前輪アシストモータ１４０では、目標トルク｜Ｔ１＊｜と目標回転数｜Ｎ１＊｜との積に相当する動力が電力として回生される。こうして回生された電力は、電動発電機２１０および後輪アシストモータ１６０の力行に用いられる。
【０１４８】
後輪アシストモータ１６０の目標回転数Ｎ２＊には要求動力として設定された回転数Ｎｄ＊が設定され、目標トルクＴ２＊には後車軸１１８の要求トルクＴｄｒ＊が設定される（ステップＳ６５４）。これらは共に負の値である。
【０１４９】
以上で説明した本実施例のハイブリッド車両によれば、第１実施例のハイブリッド車両と同様、ＥＶ走行、通常走行の各運転モードにおいて、前車軸１１６および後車軸１１８から、それぞれ要求動力を出力しつつ４輪駆動で後進することができる。この際、前輪アシストモータ１４０を前車軸１１６側又はクランクシャフト１５６側のいずれかに結合させることにより、前車軸１１６から十分な後進トルクを出力することができる。従って、本実施例のハイブリッド車両では、４輪駆動可能な車両としての特性を活かしつつ、後進することができる。
【０１５０】
また、本実施例のハイブリッド車両では、第１実施例のハイブリッド車両と同様、前輪１１６Ｒ、１１６Ｌまたは後輪１１８Ｒ，１１８Ｌのいずれかがスリップした場合に、前後輪のトルク配分を適切に変更することができる。従って、本実施例のハイブリッド車両によれば、例えば路面の摩擦係数が低い場合等において、４輪駆動の特性を活かしつつ、安定して走行することが可能となる。また、本実施例のハイブリッド車両によれば、４輪駆動時の運転効率を向上することができる。
【０１５１】
なお、以上で説明した双方の実施例では、前輪動力系統および後輪動力系統において減速ギヤを設けてはいない。これに対し、減速ギヤを設けるものとしてもよい。この場合には、第１実施例においてはクラッチモータ１３０のアウタロータ軸１３５、第２実施例においてはプラネタリギヤ２００のリングギヤ軸２０５の回転数およびトルクをそれぞれ前車軸１１６の回転数およびトルクと同視して上述の各制御を実行すればよい。
【０１５２】
以上ではハイブリッド車両の実施例について説明した。上述したハイブリッド車両は前車軸１１６，後車軸１１８の２つの駆動軸から動力を出力して走行する車両である。従って、本実施例のハイブリッド車両において、前輪１１６Ｒ、１１６Ｌおよび後輪１１８Ｒ、１１８Ｌを除く部分は、２つの駆動軸から動力を出力する動力出力装置を構成する。上記実施例をこのような動力出力装置として捉え、２つの駆動軸から出力される動力を利用する種々の装置に適用するものとしてもよい。
【０１５３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。例えば、本実施例のハイブリッド車両では、原動機としてガソリンエンジン１５０を用いたが、ディーゼルエンジンその他の動力源となる装置を用いることができる。また、本実施例では、モータとして全て三相同期モータを適用したが、誘導モータその他の交流モータおよび直流モータを用いるものとしてもよい。また、本実施例では、種々の制御処理をＣＰＵがソフトウェアを実行することにより実現しているが、かかる制御処理をハード的に実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例としてのハイブリッド車両の全体構成を示す説明図である。
【図２】第１実施例のハイブリッド車両について、オーバードライブ結合時の前輪動力系統の概略構成を示す説明図である。
【図３】第１実施例のハイブリッド車両について、オーバードライブ結合時の前輪動力系統の概略構成を示す説明図である。
【図４】第１実施例のハイブリッド車両について、第１クラッチ、第２クラッチを共に解放した時の前輪動力系統の概略構成を示す説明図である。
【図５】第１実施例のハイブリッド車両について、第１クラッチ、第２クラッチを共に結合した時の前輪動力系統の概略構成を示す説明図である。
【図６】第１実施例のハイブリッド車両について、ＥＶ走行制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図７】第１実施例のハイブリッド車両について、制動トルク補正処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図８】第１実施例のハイブリッド車両について、回転数差とトルク補正量との関係を示すグラフである。
【図９】第１実施例のハイブリッド車両について、ＥＶ走行モードのオーバードライブ結合時におけるモータ目標トルク、回転数設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】第１実施例のハイブリッド車両について、ＥＶ走行モードのオーバードライブ結合時におけるモータ目標トルク、回転数設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】第１実施例のハイブリッド車両について、通常走行制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図１２】エンジンの運転ポイントと運転効率との関係を示す説明図である。
【図１３】出力動力が一定の場合について、エンジンの回転数と運転効率との関係を示す説明図である。
【図１４】第１実施例のハイブリッド車両について、通常走行モードのオーバードライブ結合時におけるモータ目標トルク、回転数設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】第１実施例のハイブリッド車両について、通常走行モードのオーバードライブ結合時におけるモータ目標トルク、回転数設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第２実施例としてのハイブリッド車両の全体構成を示す説明図である。
【図１７】第２実施例のハイブリッド車両について、オーバードライブ結合時の前輪動力系統の概略構成を示す説明図である。
【図１８】第２実施例のハイブリッド車両について、オーバードライブ結合時の前輪動力系統の概略構成を示す説明図である。
【図１９】第２実施例のハイブリッド車両について、第１クラッチ、第２クラッチを共に解放した時の前輪動力系統の概略構成を示す説明図である。
【図２０】第２実施例のハイブリッド車両について、第１クラッチ、第２クラッチを共に結合した時の前輪動力系統の概略構成を示す説明図である。
【図２１】第２実施例のハイブリッド車両について、ＥＶ走行モードのオーバードライブ結合時におけるモータ目標トルク、回転数設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図２２】第２実施例のハイブリッド車両について、ＥＶ走行モードのオーバードライブ結合時におけるモータ目標トルク、回転数設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図２３】第２実施例のハイブリッド車両について、通常走行モードのオーバードライブ結合時におけるモータ目標トルク、回転数設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図２４】第２実施例のハイブリッド車両について、通常走行モードのオーバードライブ結合時におけるモータ目標トルク、回転数設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図２５】従来の２モータ式の４輪駆動可能なハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２６】従来の３モータ式の４輪駆動可能なハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２７】２モータ式のハイブリッド車両におけるオーバードライブ時の動力の出力の様子を示す説明図である。
【図２８】２モータ式のハイブリッド車両におけるオーバードライブ時の動力の出力の様子を示す説明図である。
【図２９】３モータ式のハイブリッド車両におけるオーバードライブ時の動力の出力の様子を示す説明図である。
【図３０】３モータ式のハイブリッド車両におけるオーバードライブ時の動力の出力の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
２２…駆動軸
２３…変速ギヤ
２４…ディファレンシャルギヤ
２６，２７，２８，２９…駆動輪
３０…クラッチモータ
３２…アウタロータ
３４…インナロータ
４０…電動機
４５…第２電動機
５０…原動機
８０…制御装置
９１，９２…駆動回路
９４…バッテリ
１１１…第１クラッチ
１１２…第２クラッチ
１１４…ディファレンシャルギヤ
１１６…前車軸
１１６Ｒ，１１６Ｌ…前輪
１１７…回転数センサ
１１８…後車軸
１１８Ｒ，１１８Ｌ…後輪
１１９…回転数センサ
１３０…クラッチモータ
１３２…インナロータ
１３３…インナロータ軸
１３４…アウタロータ
１３５…アウタロータ軸
１４０…前輪アシストモータ
１４２…ロータ
１４４…ステータ
１５０…エンジン
１５２…回転数センサ
１５６…クランクシャフト
１６０…後輪アシストモータ
１６２…ロータ
１６４…ステータ
１６５…アクセルペダルポジションセンサ
１６６…ブレーキペダルポジションセンサ
１６７…シフトポジションセンサ
１７０…ＥＦＩＥＣＵ
１９０…制御ユニット
１９１，１９２，１９３…インバータ
１９４…バッテリ
２００…プラネタリギヤ
２０１…サンギヤ
２０２…リングギヤ
２０３…プラネタリキャリア
２０４…サンギヤ軸
２０５…リングギヤ軸
２０６…プラネタリキャリア軸
２１０…電動発電機
２１２…ロータ
２１４…ステータ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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