車両の制御装置
【課題】悪路走行時の電動機及びインバータの温度上昇による性能低下や耐久性低下を抑制しつつ、悪路走破性を確保出来る車両の制御装置を提供する。
【解決手段】動力源として機能するエンジン２及び電動機９と、前記エンジン２によって回転駆動される発電機６と、エンジン駆動を伴う走行を選択するためにドライバが操作可能なオフロード走行選択スイッチ８１および低速４輪走行選択スイッチ８２と、サンギヤ１８を前記発電機６に、キャリヤ２１を前記エンジン２に、リングギヤ１９を前記電動機９に連結した動力分配機構７とを備える車両の制御装置であって、前記オフロード走行選択スイッチ８１または低速４輪走行選択スイッチ８２からの信号に応じて前記エンジン２の出力状態を維持しつつ前記発電機６の回転数Ｎｍｇ１を前記オフロード走行選択スイッチ８１または低速４輪走行選択スイッチ８２が操作されていない非操作時よりも低下させる（Ｓ４）。
【解決手段】動力源として機能するエンジン２及び電動機９と、前記エンジン２によって回転駆動される発電機６と、エンジン駆動を伴う走行を選択するためにドライバが操作可能なオフロード走行選択スイッチ８１および低速４輪走行選択スイッチ８２と、サンギヤ１８を前記発電機６に、キャリヤ２１を前記エンジン２に、リングギヤ１９を前記電動機９に連結した動力分配機構７とを備える車両の制御装置であって、前記オフロード走行選択スイッチ８１または低速４輪走行選択スイッチ８２からの信号に応じて前記エンジン２の出力状態を維持しつつ前記発電機６の回転数Ｎｍｇ１を前記オフロード走行選択スイッチ８１または低速４輪走行選択スイッチ８２が操作されていない非操作時よりも低下させる（Ｓ４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、悪路走行時の電動機及びインバータの温度上昇による性能低下や耐久性低下を抑制しつつ、悪路走破性を確保出来るハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車は、エンジンの燃料消費量及びエンジンから排出される排気ガスの低減が要求されているため、エンジンと電動機との２つの動力源を備えたハイブリッド車両の開発が進められている。
【０００３】
上記したハイブリッド車両とは、エンジンと、エンジンの出力で駆動される発電機と、発電機により発電された電力を蓄える蓄電装置と、発電機あるいは蓄電装置の電力で駆動される電動機と、エンジンの出力を発電機と車輪とに分配する動力分配機構とを備え、要求トルクに応じて動力源をエンジンと電動機との少なくとも１つから選ぶ車両である。
【０００４】
電動機からの出力のみで要求トルクを満たすことが出来る場合は、ハイブリッド車両はエンジンを停止させて走行するモータ走行を行う。
【０００５】
電動機からの出力で要求トルクを満たすことが出来ない場合は、ハイブリッド車両はエンジンを始動させて走行する。この時、蓄電装置の残存容量が低い場合は、エンジンは要求トルクより大きい出力値を出力して要求トルクを満たすと共に余剰出力を用いて発電機を駆動させ、蓄電装置の充電を行う一方で発電機からの電力で電動機を駆動し、また蓄電装置の残存容量が高い場合は、蓄電装置からの電力により電動機を駆動し、エンジンの出力と電動機の出力とを用いて要求トルクを満たすハイブリッド走行を行う。
【０００６】
尚、上記ハイブリッド走行中は電動機の出力と蓄電装置の残存容量とが考慮されつつ要求トルクに応じてエンジンの出力が算出される。また、エンジンが燃費最適ラインの近くで作動出来るようにエンジンの回転数及び発電機の回転数が算出され、エンジン及び発電機が制御される。
【０００７】
このように、ハイブリッド車両は走行中に電動機を動力源として選ぶことでエンジンを停止することが可能なため、燃料消費量及び排気ガスを低減することが出来る。
【０００８】
また、近年はこのようなハイブリッド車両の機能を従来から知られている四輪駆動装置付のＳＵＶ（スポーツユーティリティービークル）と呼ばれる悪路走破用車に組み合わせた悪路走破用ハイブリッド車両の開発も進められている。
【０００９】
しかしながら、悪路走破用ハイブリッド車両（以下、車両と記す）は、モータ走行中に車輪が瓦礫路の間に挟み込まれる、段差を上るだけのトルクが得られない、泥や砂に車輪がはまりこんで抜け出せなくなる等の問題が発生して車輪がロックしてしまうと、電動機もロックされてしまい、一部の相のコイルまたは電動機を駆動するインバータの一部の電気素子に集中して大きな電流が流れる可能性がある。このように大きな電流が一部に集中して流れると、発熱が増大し、電動機またはインバータの性能低下や耐久性低下を招く可能性がある。
【００１０】
この課題を解決するものとして、下記の特許文献１に開示された車両が知られている。特許文献１に開示された車両は、ドライバが操作可能であり、オンとされると電動機とエンジンとの双方の出力を用いて走行するオフロード走行選択スイッチと、電動機または電動機を駆動するインバータの温度が所定温度以上である場合に電動機の出力トルクの最大値を低く制限するか、または電動機の駆動のための電流を遮断する電動機制御部とを備えている。
【００１１】
この車両によれば、ドライバの操作によりオフロード走行選択スイッチがオンとされると車両は電動機とエンジンとの双方の出力を用いて走行し、さらに電動機またはインバータの温度が所定温度以上である場合に電動機制御部が電動機の出力トルクの最大値を低く制限するか電動機の駆動のための電流を遮断するので電動機及びインバータの温度上昇による性能低下や耐久性低下を抑制することが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−０６２７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記の特許文献に開示された車両のように悪路走行時には電動機とエンジンとの双方の出力を用いて走行し、さらに電動機及びインバータの温度に応じて電動機の出力トルクを制限すれば電動機及びインバータを保護することが可能だが、悪路走行時に電動機及びインバータの温度上昇に応じて電動機の出力トルクを制限してしまうと、電動機の出力トルクを制限した分だけ車両の出力トルクが低下してしまうので、車両の悪路走破性が悪くなってしまう。
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するものであって、その目的は、悪路走行時の電動機及びインバータの温度上昇による性能低下や耐久性低下を抑制しつつ、悪路走破性を確保出来る車両の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の発明に係る車両の制御装置は、動力源として機能するエンジン及び電動機と、前記エンジンによって回転駆動される発電機と、エンジン駆動を伴う走行を選択するためにドライバが操作可能な操作部と、第１要素を前記発電機に、第２要素を前記エンジンに、第３要素を前記電動機に連結した電気式差動部とを備える車両の制御装置であって、前記操作部からの信号に応じて前記エンジンの出力状態を維持しつつ、前記発電機の回転数を前記操作部が操作されていない非操作時よりも低下させることを特徴とする。
【００１６】
第２の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明の構成に加えて、前記制御装置は、ドライバによるアクセルペダルの操作量に応じて要求トルクを算出し、さらに前記操作部からの信号に応じて該要求トルクを該操作部が操作されていない非操作時よりも低く算出することを特徴とする。
【００１７】
第３の発明に係る車両の制御装置は、第１または第２の発明の構成に加えて、前記操作部は、車両が悪路走行を行うことを知らせるためのオフロード走行選択スイッチまたは低速４輪走行選択スイッチであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、制御装置はドライバにより操作部が操作されると、まずエンジンを停止して電動機のみで走行するモータ走行を禁止し、そしてエンジンの出力状態を維持しつつ発電機の回転数を操作部が操作されていない非操作時よりも低下させる。すると、発電機の回転数の低下に伴いエンジンの回転数も低下するが、エンジンは出力状態を維持することによりエンジンの直達トルクが増加するので、要求トルクを満たしつつエンジンの直達トルクの増加分だけ電動機のトルクを低下させることが出来る。よって、電動機の平均温度が低下して、電動機は常に熱的に余裕が増した状態となるので、電動機及びインバータの温度上昇による故障を阻止しつつ、悪路からの脱出等一時的に大きなトルクを要求されても余裕を持ってトルクを出力することが出来るため、悪路走破性が確保出来る。
【００１９】
第２の発明によれば、制御装置は操作部からの信号に伴い、ドライバによるアクセルペダルの操作量から算出される要求トルクを操作部が操作されていない非操作時よりも低く算出するので、ドライバが悪路走行中にアクセルペダルを踏み込んでも要求トルクが容易に大きくならずに、電動機の余分な熱の発生を抑えることが出来る。
【００２０】
第３の発明によれば、操作部はオフロード走行選択スイッチまたは低速４輪走行選択スイッチであるので、ドライバは車両が悪路走行を行う場合等にオフロード走行選択スイッチまたは低速４輪走行選択スイッチを操作するので、悪路からの脱出等一時的に大きなトルクを要求されても余裕を持ってトルクを出力することが出来るため、悪路走破性が確保出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の制御装置を適用した実施例１に係る車両のパワートレーンを示す骨子図である。
【図２】本発明の制御装置の入出力信号を説明する図である。
【図３】シフトレバーを備えた複数種類のシフトポジションを選択するために操作されるシフト操作装置と、車両の悪路走行時や低速４輪走行時にドライバにより操作される操作部の一例を示した図である。
【図４】ドライバによりオフロード走行選択スイッチもしくは低速４輪走行選択スイッチが操作された場合の本発明の制御装置の制御作動を示したフローチャートである。
【図５】ドライバによりオフロード走行選択スイッチもしくは低速４輪走行選択スイッチが操作された場合の発電機、エンジン、電動機の回転数の変化を示した共線図である。
【図６】ドライバによりオフロード走行選択スイッチもしくは低速４輪走行選択スイッチが操作された場合のエンジン回転数、エンジントルク、電動機トルク、直達トルク、アウトプットトルク、発電機回転数、発電機トルクの変化を表したタイムチャートである。
【図７】アクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａｃｃを基に、ドライバの要求トルクを算出する場合に用いるマップの一例を示した図である。
【図８】本発明の制御装置を適用した実施例２に係る車両のパワートレーンを示す骨子図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施例について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の制御装置を適用した実施例１に係るＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）形式の車両１のパワートレーン１１を示す骨子図である。
【００２４】
図１に示すように、パワートレーン１１は、エンジン２、トランスアクスル２８、ドライブシャフト３９、４０、駆動輪４１、４２を備えており、エンジン２の出力軸であるクランクシャフト２ａは、車両１の幅方向に水平に配置されている。また、クランクシャフト２ａの端部には、フライホイール３が備えられており、インプットシャフト５の軸端にダンパ機構１２のハブ１０がスプライン嵌合されている。そして、フライホイール３には、ダンパ機構１２を介してインプットシャフト５が連結されている。さらに、エンジン２には、動力分配機構７、減速機構８、差動機構が１つになったトランスアクスル２８が取り付けられており、トランスアクスル２８の筐体であるケース４は、金属材料、例えば、アルミニウムなどの材料を用いてダイカスト法により製造されたものであり、中空構造を有している。ケース４の内部空間４ｉには、車両１のエンジン２側から順に、インプットシャフト５、発電機６、動力分配機構７、減速機構８、電動機９などが設けられている。
【００２５】
発電機６及び電動機９は、電力の供給により駆動する電動機としての機能すなわち力行機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能すなわち回生機能とを兼ね備えたものである。発電機６と電動機９はケース４に固定されたステータ１３、２５と回転自在なロータ１４、２６とをそれぞれ備えている。
【００２６】
インプットシャフト５の外周部には、中空シャフト１７が取り付けられており、インプットシャフト５と中空シャフト１７とが相対回転可能に構成されている。ケース４の内面には、隔壁４ａ、４ｂ、４ｃが設けられている。また、隔壁４ａには、軸受１５が取り付けられるとともに隔壁４ｂには、軸受１６が取り付けられ、軸受１５、１６により中空シャフト１７が回転可能に支持されている。
【００２７】
発電機６と電動機９との間に設けられた動力分配機構７は、いわゆる３つの回転要素を有するシングルピニオン形式の遊星歯車装置を有している。つまり、遊星歯車装置は、サンギヤ１８と、サンギヤ１８と同心状に配置されたリングギヤ１９と、サンギヤ１８及びリングギヤ１９に歯合する複数のピニオンギヤ２０と、ピニオンギヤ２０を保持するキャリヤ２１とを備えている。サンギヤ１８は中空シャフト１７と連結され、キャリヤ２１はインプットシャフト５と連結されている。なお、リングギヤ１９は、インプットシャフト５と同心状に配置された環状部材２２の内周側に設けられており、この環状部材２２の外周部には、カウンタドライブギヤ２３が設けられている。このカウンタドライブギヤ２３は、カウンタ軸３７、ディファレンシャル３８、ドライブシャフト３９、４０を介して駆動輪４１、４２に連結されている。
【００２８】
インプットシャフト５には、連結軸５ａが同心状に連結されており、インプットシャフト５と連結軸５ａとは、一体的に回転できるようになっている。連結軸５ａの外周部には、中空シャフト２４が回転可能に取り付けられており、中空シャフト２４の外周部には、電動機９が配置されている。電動機９のロータ２６は、中空シャフト２４と一体回転するように連結されている。ケース４の内面の隔壁４ｃには、軸受３５が取り付けられるともにケース４の端部には、軸受３６が取り付けられており、軸受３５、３６により中空シャフト２４が回転可能に支持されている。
【００２９】
動力分配機構７と電動機９との間には、減速機構８が設けられている。減速機構８は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車装置を有している。つまり、遊星歯車装置は、中空シャフト２４と一体的に回転するサンギヤ２９と、サンギヤ２９と同心状に配置され、かつ、環状部材２２の内周に形成されたリングギヤ３０と、サンギヤ２９およびリングギヤ３０に歯合する複数のピニオンギヤ３１と、ピニオンギヤ３１を保持するキャリヤ３２とを有している。キャリヤ３２は、隔壁４ｃに固定されており回転しないようになっている。また、環状部材２２は、隔壁４ｂに取り付けられた軸受３３および隔壁４ｃに取り付けられた軸受３４により回転自在に支持されている。
【００３０】
パワートレーン１１においては、エンジン２から出力されるトルクがインプットシャフト５を介してキャリヤ２１に伝達される。キャリヤ２１に伝達されたトルクは、リングギヤ１９、環状部材２２、カウンタドライブギヤ２３等を介して駆動輪４１、４２に伝達される。また、エンジン２のトルクをキャリヤ２１に伝達する際に、発電機６を発電機として機能させ、発生した電力を図示しない蓄電装置に充電することができる。
【００３１】
また、パワートレーン１１は、図示しない蓄電装置からの電力、もしくはエンジン２のトルクを用いて電動機９を駆動させ、電動機９から出力されたトルクを減速機構８に伝達することができる。電動機９の出力トルクが中空シャフト２４を介してサンギヤ２９に伝達されると、前述したようにキャリヤ３２が隔壁４ｃに固定されており反力要素として作用するので、各ピニオンギヤ３１は、公転せずに自転し、各ピニオンギヤ３１のトルクは、リングギヤ３０に伝達される。なお、リングギヤ３０の回転速度は、サンギヤ２９の回転速度に対して減速されたものとなり、リングギヤ３０の回転方向は、サンギヤ２９の回転方向とは逆方向となる。
【００３２】
また、エンジン２の出力トルク及び電動機９の出力トルクは合成され、合成されたトルクが駆動輪４１、４２に伝達される。したがって、パワートレーン１１を有する車両１は、エンジン２または電動機９の少なくとも一方のトルクを駆動輪４１、４２に伝達することが出来る。
【００３３】
図２は、パワートレーン１１を制御するための制御装置であるＥＣＵ８０に入力及び出力される信号を例示している。このＥＣＵ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどから成るマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによりエンジン２、発電機６、電動機９等に関するハイブリッド駆動制御、減速機構８の変速制御等の各種制御を実行するものである。
【００３４】
ＥＣＵ８０には、図２に示すような各センサやスイッチなどから、エンジン２の冷却流体の温度であるエンジン水温を表す信号、レゾルバ等からなる図示しない発電機６の回転速度センサにより検出された発電機６の回転数Ｎｍｇ１及びその回転方向を表す信号、レゾルバ等からなる図示しない電動機９の回転速度センサにより検出された電動機９の回転数Ｎｍｇ２及びその回転方向を表す信号、エンジン２の回転速度Ｎｅを表す信号、車両１を用いて重量物を牽引する場合に選択されるトーイング走行モードを指令する信号、Ｍモード（手動変速走行モード）を指令する信号、エアコンの作動を表す信号、図示しない車速センサにより検出されたアウトプットシャフト４３の回転速度に対応する車速及び車両１の進行方向を表す信号、減速機構８の作動油温を表す信号、サイドブレーキ操作を表す信号、車輪４１、４２にブレーキトルク（制動力）を付与する制動装置としての良く知られたフットブレーキ装置（ホイールブレーキ装置）の作動中（すなわちフットブレーキ操作中）を示すブレーキペダルの操作を表すブレーキ操作信号、触媒温度を表す信号、図示しないアクセル開度センサにより検出された運転者の出力要求量に対応するアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａｃｃを表すアクセル開度信号、車両１を高速２輪駆動モードで走行させる場合に選択されるＨ２モードを指令する信号、車両１の悪路走破性を向上させる場合に選択されるオフロード走行モードを指令するオフロード走行選択スイッチ８１からの信号、車両１を低速４輪駆動モードで走行させる場合に選択されるＬ４モードを指令する低速４輪走行選択スイッチ８２からの信号、車両１を高速４輪駆動モードで走行させる場合に選択されるＨ４モード、車両１の加速性を向上させる場合に選択されるパワー走行モードを指令する信号、シフトレバー４５（図３参照）のシフトポジションＰｓｈや「Ｍ」ポジションにおける操作回数等を表す信号等がそれぞれ供給される。
【００３５】
また、ＥＣＵ８０からは、エンジン２の吸気管に備えられた電子スロットル弁のスロットル弁開度を操作するスロットルアクチュエータへの駆動信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、点火装置によるエンジン２の点火時期を指令する点火信号、発電機６及び電動機９の作動を指令する指令信号、図示しない蓄電装置へ電力の放電を指令する指令信号、車両１を４輪駆動モードに切り換える切換信号、車両１を高速駆動モードと低速駆動モードとに切り換える切換信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、減速機構８等の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために図示しない油路に含まれる電磁弁（ソレノイドバルブ）等を作動させるバルブ指令信号、制動時の車輪４１、４２のスリップを防止するＡＢＳアクチュエータを作動させるためのＡＢＳ作動信号、Ｍモードが選択されていることを表示させるＭモード表示信号、この油路に設けられたレギュレータバルブ（調圧弁）によりライン油圧を調圧するための信号、図示しない油路を流れる潤滑油の流れる量をコントロールするために電磁弁を作動させるバルブ指令信号、そのライン油圧が調圧されるための元圧の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号等が、それぞれ出力される。
【００３６】
図３は、複数種類のシフトポジションＰｓｈをドライバの操作により切り換える切換装置としてのシフト操作装置４４の一例を示す図である。このシフト操作装置４４は、例えば運転席の横に配設され、複数種類のシフトポジションＰｓｈを選択するために操作されるシフトレバー４５を備えている。
【００３７】
そのシフトレバー４５は、減速機構８内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル状態すなわち中立状態とし且つ減速機構８のアウトプットシャフト４３をロックするための駐車ポジション「Ｐ（パーキング）」、後進走行のための後進走行ポジション「Ｒ（リバース）」、トランスアクスル２８内の動力伝達経路が遮断された中立状態とするための中立ポジション「Ｎ（ニュートラル）」、トランスアクスル２８の変速可能なトータル変速比γＴの変化範囲内で自動変速制御を実行させる前進自動変速走行ポジション「Ｄ（ドライブ）」、又は手動変速走行モード（手動モード）を成立させて自動変速制御における高速側の変速段を制限する変速レンジを設定するための前進手動変速走行ポジション「Ｍ（マニュアル）」へ手動操作されるように設けられている。
【００３８】
また、オフロード走行選択スイッチ８１と低速４輪走行選択スイッチ８２等の車両１の走行モードを切り替えるスイッチは、ドライバが操作しやすいようにシフト操作装置４４と並んで設けられる。
【００３９】
次に、図４のフローチャート、図５の共線図、そして図６のタイムチャートを参照して、ＥＣＵ８０の制御作動のうち、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２が操作されてモータ走行を禁止しエンジン駆動を伴う走行をする場合に実行する制御作動について説明する。
【００４０】
図４において、ステップ（以下、Ｓと記す）１では、オフロード走行選択スイッチ８１がオンとされているか否かを判断する。オフロード走行選択スイッチ８１がオンとされている場合はＳ１の判断を肯定してＳ３を実行する。オフロード走行選択スイッチ８１がオンとされていない場合はＳ１の判断を否定してＳ２を実行する。
【００４１】
Ｓ２では、低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされているか否かを判断する。低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされている場合はＳ２の判断を肯定しＳ３を実行する。低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていない場合はＳ２の判断を否定し、Ｓ５を実行する。
【００４２】
Ｓ３では、Ｓ１においてオフロード走行選択スイッチ８１がオンとされている、もしくはＳ２において低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていると判断したので、車両１が悪路を走行して電動機９及びインバータの温度が過度に上昇する可能性があるため、電動機９のみで走行するモータ走行を禁止し、またエンジン２が始動していない場合はエンジン２を始動してＳ４を実行する。
【００４３】
Ｓ４では、発電機６の回転数Ｎｍｇ１を、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていない場合よりも低下させるよう制御した後に本ルーチンを終了し、次の制御サイクルを開始する。つまり、図５の共線図内の破線及び図６のタイムチャートのように、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされると、まずエンジン２を停止して電動機９のみで走行するモータ走行を禁止し、そしてエンジン２の出力状態を維持しつつ発電機６の回転数Ｎｍｇ１をオフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていない場合よりも低下させる。すると、発電機６の回転数Ｎｍｇ１の低下に伴いエンジン２の回転数Ｎｅｇも低下するが、エンジン２は出力状態を維持するので、エンジン２の直達トルクが増加する。故に、要求トルクを満たしつつ、エンジン２の直達トルクの増加分だけ電動機９のトルクを低下させることが出来る。
【００４４】
Ｓ５では、Ｓ２においてオフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていないと判断したので、車両１が悪路を走行して電動機９及びインバータの温度が過度に上昇する可能性がないため、電動機９のみで走行するモータ走行を許可して本ルーチンを終了し、次の制御サイクルを開始する。
【００４５】
図７は、ＥＣＵ８０が図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａｃｃを基に、ドライバの要求トルクを算出する場合に用いるマップである。
【００４６】
ＥＣＵ８０は、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされている場合は図７の実線の曲線を、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていない場合は図７の破線の曲線を用いて出力トルクを算出する。尚、実線の曲線が破線の曲線と比べてアクセル開度Ａｃｃの変化に対する勾配が寝ているのは、アクセル開度Ａｃｃの頻繁な変化に対して要求トルクの変化を少なくすることで、電動機９の発熱を避けるためである。また、アクセル開度Ａｃｃが低い場合はクリープトルクを確保する必要があるため、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２の操作状態を問わず要求トルクを同じように設定している。
【００４７】
以上のように、実施例１に係る車両１の制御装置は、ドライバによりオフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされると、まずエンジン２を停止して電動機９のみで走行するモータ走行を禁止し、そしてエンジン２の出力状態を維持しつつ発電機６の回転数Ｎｍｇ１をオフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていない場合よりも低下させる。すると、発電機６の回転数Ｎｍｇ１の低下に伴いエンジン２の回転数Ｎｅｇも低下するが、エンジン２が出力状態を維持することによりエンジン２の直達トルクが増加するので、要求トルクを満たしつつエンジン２の直達トルクの増加分だけ電動機９のトルクを低下させることが出来る。よって、電動機９の平均温度が低下して、電動機９は常に熱的に余裕が増した状態となるので、電動機９及びインバータの温度上昇による故障を阻止しつつ、悪路からの脱出等一時的に大きなトルクを要求されても余裕を持ってトルクを出力することが出来るため、悪路走破性が確保出来る。
【００４８】
また、実施例１に係る車両１の制御装置は、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされると、アクセル開度Ａｃｃから算出される要求トルクをオフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていない場合よりも低く算出するので、ドライバが悪路走行中にアクセルペダルを踏み込んでも要求トルクが容易に大きくならずに、電動機９の余分な熱の発生を抑えることが出来る。
【００４９】
また、実施例１に係る車両１の制御装置は、ドライバは車両１が悪路走行を行う場合等にオフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２を操作するので、悪路からの脱出等一時的に大きなトルクを要求されても余裕を持ってトルクを出力することが出来るため、悪路走破性が確保出来る。
【実施例２】
【００５０】
図８は、本発明の制御装置を適用した実施例２に係るＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）形式の車両１０１のパワートレーン１１１を示す骨子図である。尚、このパワートレーン１１１を制御する制御装置として、実施例１で用いたＥＣＵ８０を利用することが出来る。よって、本発明の実施例２に係る車両１０１でも実施例１に係る車両１と同様の効果が得られる。
【００５１】
図８に示すように、パワートレーン１１１は、エンジン１０２、トランスアクスル１２８、ドライブシャフト３９、４０、１５２、１５３、駆動輪１４１、１４２、１５４、１５５を備えており、エンジン１０２の出力軸であるクランクシャフト１０２ａは、車両１０１の長手方向に水平に配置されており、車両１０１の前後方向を回転軸として回転可能とされている。また、クランクシャフト１０２ａの端部には、フライホイール１０３が備えられている。このフライホイール１０３には、ダンパ機構１１２を介してインプットシャフト１０５が連結されている。そして、ハイブリッドシステムを収容しているケース１０４の内部には、車両１０１の前側から順に、インプットシャフト１０５、発電機１０６、動力分配機構１０７、２段変速式の減速機構１０８、電動機１０９などが設けられている。
【００５２】
発電機１０６と電動機１０９は前述した実施例１の発電機６と電動機９と同じく、力行機能と回生機能とを兼ね備えている。そして、発電機１０６と電動機１０９はケース１０４に固定されたステータ１１３、１２５と回転自在なロータ１１４、１２６とをそれぞれ備えている。
【００５３】
発電機１０６と電動機１０９との間に設けられた動力分配機構１０７は、実施例１と同じようにシングルピニオン形式の遊星歯車機構を有している。つまり、この動力分配機構１０７は、サンギヤ１１８と、サンギヤ１１８と同心状に配置されたリングギヤ１１９と、サンギヤ１１８及びリングギヤ１１９に歯合する複数のピニオンギヤ１２０と、ピニオンギヤ１２０を保持するキャリヤ１２１とを備えている。サンギヤ１１８は中空シャフト１１７と連結され、キャリヤ１２１はインプットシャフト１０５と連結されている。また、インプットシャフト１０５は中空シャフト１１７内に配置され、このインプットシャフト１０５と中空シャフト１１７とは相対回転可能となっている。
【００５４】
クランクシャフト１０２ａ、フライホイール１０３、インプットシャフト１０５、動力分配機構１０７は同軸上に配置されている。また、車両１０１の前後方向（クランクシャフト１０２ａの軸線方向）において、フライホイール１０３及びダンパ機構１１２と、動力分配機構１０７との間に発電機１０６が配置され、この発電機１０６のロータ１１４の内部空間を通過するように、インプットシャフト１０５が配置されている。前述したように、インプットシャフト１０５の後端に、キャリヤ１２１が連結されているため、このキャリヤ１２１が動力分配機構１０７における入力要素となっている。また、サンギヤ１１８に発電機１０６のロータ１１４が中空シャフト１１７を介して回転一体に連結されているため、このサンギヤ１１８が反力要素となっている。更に、リングギヤ１１９は後述するアウトプットシャフト１４３に回転一体に連結されている。
【００５５】
減速機構１０８は、ラビニオ式の遊星歯車機構によって構成されている。つまり、この減速機構１０８は、フロントサンギヤ１４４、このフロントサンギヤ１４４よりも大径のリアサンギヤ１４５、ロングピニオンギヤ１４６、ショートピニオンギヤ１４７、リングギヤ１４８、ロングピニオンギヤ１４６とショートピニオンギヤ１４７とを自転可能に保持するキャリヤ１４９を備えた構成となっている。
【００５６】
フロントサンギヤ１４４は、その回転を許可または規制する第１ブレーキ（摩擦係合要素）１６４に連結されている。この第１ブレーキ１６４としては油圧制御式の摩擦係合装置が用いられている。
【００５７】
リアサンギヤ１４５は、中空シャフト１２４によって電動機１０９のロータ１２６に回転一体に連結されている。
【００５８】
ロングピニオンギヤ１４６は、ショートピニオンギヤ１４７を介してフロントサンギヤ１４４に噛み合っている。つまり、ショートピニオンギヤ１４７は、ロングピニオンギヤ１４６及びフロントサンギヤ１４４にそれぞれ噛み合っている。また、このロングピニオンギヤ１４６は、リアサンギヤ１４５及びリングギヤ１４８にそれぞれ噛み合っている。
【００５９】
リングギヤ１４８は、その内周側がロングピニオンギヤ１４６に噛み合っている一方、このリングギヤ１４８の回転を許可または規制する第２ブレーキ（摩擦係合要素）１６５に連結されている。この第２ブレーキ１６５としても油圧制御式の摩擦係合装置が用いられている。
【００６０】
キャリヤ１４９にはアウトプットシャフト１４３が回転一体に連結されている。このアウトプットシャフト１４３は、インプットシャフト１０５と同軸上に配置されている。また、アウトプットシャフト１４３の前端は、動力分配機構１０７のリングギヤ１１９に回転一体に連結されている。アウトプットシャフト１４３の外側には中空シャフト１２４が配置されており、アウトプットシャフト１４３と中空シャフト１２４とは相対回転可能となっている。この中空シャフト１２４と電動機１０９のロータ１２６とは回転一体に連結されている。従って、減速機構１０８は、リヤサンギヤ１４５が入力要素であり、またキャリヤ１４９が出力要素となっている。
【００６１】
一方、アウトプットシャフト１４３と、ディファレンシャル１３８とが、図示しないプロペラシャフトにより連結されている。また、ディファレンシャル１３８は内部に収容された図示しない差動機構を介してドライブシャフト１３９、１４０に連結され、これらドライブシャフト１３９、１４０には車輪（駆動輪）１４１、１４２が取り付けられている。
【００６２】
また、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がドライバにより操作されると、車両１０１は２輪走行から４輪走行に切り換える。２輪走行から４輪走行に切り換える場合は、アウトプットシャフト１４３からのトルクをトランスファを介して駆動輪１５４、１５５に伝達させる。また、オフロード選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２とは別に４輪走行切換スイッチを設けて、４輪走行切換スイッチが操作された場合は発電機１０６の回転数Ｎｍｇ１を低下させずに車両１０１を２輪走行から４輪走行へ切り換えるようにしても良い。
【符号の説明】
【００６３】
２：エンジン
６：発電機
８：減速機構
９：電動機
１８：サンギヤ（第１要素）
１９：リングギヤ（第３要素）
２１：キャリヤ（第２要素）
８０：ＥＣＵ（制御装置）
８１：オフロード走行選択スイッチ（操作部）
８２：低速４輪走行選択スイッチ（操作部）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、悪路走行時の電動機及びインバータの温度上昇による性能低下や耐久性低下を抑制しつつ、悪路走破性を確保出来るハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車は、エンジンの燃料消費量及びエンジンから排出される排気ガスの低減が要求されているため、エンジンと電動機との２つの動力源を備えたハイブリッド車両の開発が進められている。
【０００３】
上記したハイブリッド車両とは、エンジンと、エンジンの出力で駆動される発電機と、発電機により発電された電力を蓄える蓄電装置と、発電機あるいは蓄電装置の電力で駆動される電動機と、エンジンの出力を発電機と車輪とに分配する動力分配機構とを備え、要求トルクに応じて動力源をエンジンと電動機との少なくとも１つから選ぶ車両である。
【０００４】
電動機からの出力のみで要求トルクを満たすことが出来る場合は、ハイブリッド車両はエンジンを停止させて走行するモータ走行を行う。
【０００５】
電動機からの出力で要求トルクを満たすことが出来ない場合は、ハイブリッド車両はエンジンを始動させて走行する。この時、蓄電装置の残存容量が低い場合は、エンジンは要求トルクより大きい出力値を出力して要求トルクを満たすと共に余剰出力を用いて発電機を駆動させ、蓄電装置の充電を行う一方で発電機からの電力で電動機を駆動し、また蓄電装置の残存容量が高い場合は、蓄電装置からの電力により電動機を駆動し、エンジンの出力と電動機の出力とを用いて要求トルクを満たすハイブリッド走行を行う。
【０００６】
尚、上記ハイブリッド走行中は電動機の出力と蓄電装置の残存容量とが考慮されつつ要求トルクに応じてエンジンの出力が算出される。また、エンジンが燃費最適ラインの近くで作動出来るようにエンジンの回転数及び発電機の回転数が算出され、エンジン及び発電機が制御される。
【０００７】
このように、ハイブリッド車両は走行中に電動機を動力源として選ぶことでエンジンを停止することが可能なため、燃料消費量及び排気ガスを低減することが出来る。
【０００８】
また、近年はこのようなハイブリッド車両の機能を従来から知られている四輪駆動装置付のＳＵＶ（スポーツユーティリティービークル）と呼ばれる悪路走破用車に組み合わせた悪路走破用ハイブリッド車両の開発も進められている。
【０００９】
しかしながら、悪路走破用ハイブリッド車両（以下、車両と記す）は、モータ走行中に車輪が瓦礫路の間に挟み込まれる、段差を上るだけのトルクが得られない、泥や砂に車輪がはまりこんで抜け出せなくなる等の問題が発生して車輪がロックしてしまうと、電動機もロックされてしまい、一部の相のコイルまたは電動機を駆動するインバータの一部の電気素子に集中して大きな電流が流れる可能性がある。このように大きな電流が一部に集中して流れると、発熱が増大し、電動機またはインバータの性能低下や耐久性低下を招く可能性がある。
【００１０】
この課題を解決するものとして、下記の特許文献１に開示された車両が知られている。特許文献１に開示された車両は、ドライバが操作可能であり、オンとされると電動機とエンジンとの双方の出力を用いて走行するオフロード走行選択スイッチと、電動機または電動機を駆動するインバータの温度が所定温度以上である場合に電動機の出力トルクの最大値を低く制限するか、または電動機の駆動のための電流を遮断する電動機制御部とを備えている。
【００１１】
この車両によれば、ドライバの操作によりオフロード走行選択スイッチがオンとされると車両は電動機とエンジンとの双方の出力を用いて走行し、さらに電動機またはインバータの温度が所定温度以上である場合に電動機制御部が電動機の出力トルクの最大値を低く制限するか電動機の駆動のための電流を遮断するので電動機及びインバータの温度上昇による性能低下や耐久性低下を抑制することが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−０６２７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記の特許文献に開示された車両のように悪路走行時には電動機とエンジンとの双方の出力を用いて走行し、さらに電動機及びインバータの温度に応じて電動機の出力トルクを制限すれば電動機及びインバータを保護することが可能だが、悪路走行時に電動機及びインバータの温度上昇に応じて電動機の出力トルクを制限してしまうと、電動機の出力トルクを制限した分だけ車両の出力トルクが低下してしまうので、車両の悪路走破性が悪くなってしまう。
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するものであって、その目的は、悪路走行時の電動機及びインバータの温度上昇による性能低下や耐久性低下を抑制しつつ、悪路走破性を確保出来る車両の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の発明に係る車両の制御装置は、動力源として機能するエンジン及び電動機と、前記エンジンによって回転駆動される発電機と、エンジン駆動を伴う走行を選択するためにドライバが操作可能な操作部と、第１要素を前記発電機に、第２要素を前記エンジンに、第３要素を前記電動機に連結した電気式差動部とを備える車両の制御装置であって、前記操作部からの信号に応じて前記エンジンの出力状態を維持しつつ、前記発電機の回転数を前記操作部が操作されていない非操作時よりも低下させることを特徴とする。
【００１６】
第２の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明の構成に加えて、前記制御装置は、ドライバによるアクセルペダルの操作量に応じて要求トルクを算出し、さらに前記操作部からの信号に応じて該要求トルクを該操作部が操作されていない非操作時よりも低く算出することを特徴とする。
【００１７】
第３の発明に係る車両の制御装置は、第１または第２の発明の構成に加えて、前記操作部は、車両が悪路走行を行うことを知らせるためのオフロード走行選択スイッチまたは低速４輪走行選択スイッチであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、制御装置はドライバにより操作部が操作されると、まずエンジンを停止して電動機のみで走行するモータ走行を禁止し、そしてエンジンの出力状態を維持しつつ発電機の回転数を操作部が操作されていない非操作時よりも低下させる。すると、発電機の回転数の低下に伴いエンジンの回転数も低下するが、エンジンは出力状態を維持することによりエンジンの直達トルクが増加するので、要求トルクを満たしつつエンジンの直達トルクの増加分だけ電動機のトルクを低下させることが出来る。よって、電動機の平均温度が低下して、電動機は常に熱的に余裕が増した状態となるので、電動機及びインバータの温度上昇による故障を阻止しつつ、悪路からの脱出等一時的に大きなトルクを要求されても余裕を持ってトルクを出力することが出来るため、悪路走破性が確保出来る。
【００１９】
第２の発明によれば、制御装置は操作部からの信号に伴い、ドライバによるアクセルペダルの操作量から算出される要求トルクを操作部が操作されていない非操作時よりも低く算出するので、ドライバが悪路走行中にアクセルペダルを踏み込んでも要求トルクが容易に大きくならずに、電動機の余分な熱の発生を抑えることが出来る。
【００２０】
第３の発明によれば、操作部はオフロード走行選択スイッチまたは低速４輪走行選択スイッチであるので、ドライバは車両が悪路走行を行う場合等にオフロード走行選択スイッチまたは低速４輪走行選択スイッチを操作するので、悪路からの脱出等一時的に大きなトルクを要求されても余裕を持ってトルクを出力することが出来るため、悪路走破性が確保出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の制御装置を適用した実施例１に係る車両のパワートレーンを示す骨子図である。
【図２】本発明の制御装置の入出力信号を説明する図である。
【図３】シフトレバーを備えた複数種類のシフトポジションを選択するために操作されるシフト操作装置と、車両の悪路走行時や低速４輪走行時にドライバにより操作される操作部の一例を示した図である。
【図４】ドライバによりオフロード走行選択スイッチもしくは低速４輪走行選択スイッチが操作された場合の本発明の制御装置の制御作動を示したフローチャートである。
【図５】ドライバによりオフロード走行選択スイッチもしくは低速４輪走行選択スイッチが操作された場合の発電機、エンジン、電動機の回転数の変化を示した共線図である。
【図６】ドライバによりオフロード走行選択スイッチもしくは低速４輪走行選択スイッチが操作された場合のエンジン回転数、エンジントルク、電動機トルク、直達トルク、アウトプットトルク、発電機回転数、発電機トルクの変化を表したタイムチャートである。
【図７】アクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａｃｃを基に、ドライバの要求トルクを算出する場合に用いるマップの一例を示した図である。
【図８】本発明の制御装置を適用した実施例２に係る車両のパワートレーンを示す骨子図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施例について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の制御装置を適用した実施例１に係るＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）形式の車両１のパワートレーン１１を示す骨子図である。
【００２４】
図１に示すように、パワートレーン１１は、エンジン２、トランスアクスル２８、ドライブシャフト３９、４０、駆動輪４１、４２を備えており、エンジン２の出力軸であるクランクシャフト２ａは、車両１の幅方向に水平に配置されている。また、クランクシャフト２ａの端部には、フライホイール３が備えられており、インプットシャフト５の軸端にダンパ機構１２のハブ１０がスプライン嵌合されている。そして、フライホイール３には、ダンパ機構１２を介してインプットシャフト５が連結されている。さらに、エンジン２には、動力分配機構７、減速機構８、差動機構が１つになったトランスアクスル２８が取り付けられており、トランスアクスル２８の筐体であるケース４は、金属材料、例えば、アルミニウムなどの材料を用いてダイカスト法により製造されたものであり、中空構造を有している。ケース４の内部空間４ｉには、車両１のエンジン２側から順に、インプットシャフト５、発電機６、動力分配機構７、減速機構８、電動機９などが設けられている。
【００２５】
発電機６及び電動機９は、電力の供給により駆動する電動機としての機能すなわち力行機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能すなわち回生機能とを兼ね備えたものである。発電機６と電動機９はケース４に固定されたステータ１３、２５と回転自在なロータ１４、２６とをそれぞれ備えている。
【００２６】
インプットシャフト５の外周部には、中空シャフト１７が取り付けられており、インプットシャフト５と中空シャフト１７とが相対回転可能に構成されている。ケース４の内面には、隔壁４ａ、４ｂ、４ｃが設けられている。また、隔壁４ａには、軸受１５が取り付けられるとともに隔壁４ｂには、軸受１６が取り付けられ、軸受１５、１６により中空シャフト１７が回転可能に支持されている。
【００２７】
発電機６と電動機９との間に設けられた動力分配機構７は、いわゆる３つの回転要素を有するシングルピニオン形式の遊星歯車装置を有している。つまり、遊星歯車装置は、サンギヤ１８と、サンギヤ１８と同心状に配置されたリングギヤ１９と、サンギヤ１８及びリングギヤ１９に歯合する複数のピニオンギヤ２０と、ピニオンギヤ２０を保持するキャリヤ２１とを備えている。サンギヤ１８は中空シャフト１７と連結され、キャリヤ２１はインプットシャフト５と連結されている。なお、リングギヤ１９は、インプットシャフト５と同心状に配置された環状部材２２の内周側に設けられており、この環状部材２２の外周部には、カウンタドライブギヤ２３が設けられている。このカウンタドライブギヤ２３は、カウンタ軸３７、ディファレンシャル３８、ドライブシャフト３９、４０を介して駆動輪４１、４２に連結されている。
【００２８】
インプットシャフト５には、連結軸５ａが同心状に連結されており、インプットシャフト５と連結軸５ａとは、一体的に回転できるようになっている。連結軸５ａの外周部には、中空シャフト２４が回転可能に取り付けられており、中空シャフト２４の外周部には、電動機９が配置されている。電動機９のロータ２６は、中空シャフト２４と一体回転するように連結されている。ケース４の内面の隔壁４ｃには、軸受３５が取り付けられるともにケース４の端部には、軸受３６が取り付けられており、軸受３５、３６により中空シャフト２４が回転可能に支持されている。
【００２９】
動力分配機構７と電動機９との間には、減速機構８が設けられている。減速機構８は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車装置を有している。つまり、遊星歯車装置は、中空シャフト２４と一体的に回転するサンギヤ２９と、サンギヤ２９と同心状に配置され、かつ、環状部材２２の内周に形成されたリングギヤ３０と、サンギヤ２９およびリングギヤ３０に歯合する複数のピニオンギヤ３１と、ピニオンギヤ３１を保持するキャリヤ３２とを有している。キャリヤ３２は、隔壁４ｃに固定されており回転しないようになっている。また、環状部材２２は、隔壁４ｂに取り付けられた軸受３３および隔壁４ｃに取り付けられた軸受３４により回転自在に支持されている。
【００３０】
パワートレーン１１においては、エンジン２から出力されるトルクがインプットシャフト５を介してキャリヤ２１に伝達される。キャリヤ２１に伝達されたトルクは、リングギヤ１９、環状部材２２、カウンタドライブギヤ２３等を介して駆動輪４１、４２に伝達される。また、エンジン２のトルクをキャリヤ２１に伝達する際に、発電機６を発電機として機能させ、発生した電力を図示しない蓄電装置に充電することができる。
【００３１】
また、パワートレーン１１は、図示しない蓄電装置からの電力、もしくはエンジン２のトルクを用いて電動機９を駆動させ、電動機９から出力されたトルクを減速機構８に伝達することができる。電動機９の出力トルクが中空シャフト２４を介してサンギヤ２９に伝達されると、前述したようにキャリヤ３２が隔壁４ｃに固定されており反力要素として作用するので、各ピニオンギヤ３１は、公転せずに自転し、各ピニオンギヤ３１のトルクは、リングギヤ３０に伝達される。なお、リングギヤ３０の回転速度は、サンギヤ２９の回転速度に対して減速されたものとなり、リングギヤ３０の回転方向は、サンギヤ２９の回転方向とは逆方向となる。
【００３２】
また、エンジン２の出力トルク及び電動機９の出力トルクは合成され、合成されたトルクが駆動輪４１、４２に伝達される。したがって、パワートレーン１１を有する車両１は、エンジン２または電動機９の少なくとも一方のトルクを駆動輪４１、４２に伝達することが出来る。
【００３３】
図２は、パワートレーン１１を制御するための制御装置であるＥＣＵ８０に入力及び出力される信号を例示している。このＥＣＵ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどから成るマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによりエンジン２、発電機６、電動機９等に関するハイブリッド駆動制御、減速機構８の変速制御等の各種制御を実行するものである。
【００３４】
ＥＣＵ８０には、図２に示すような各センサやスイッチなどから、エンジン２の冷却流体の温度であるエンジン水温を表す信号、レゾルバ等からなる図示しない発電機６の回転速度センサにより検出された発電機６の回転数Ｎｍｇ１及びその回転方向を表す信号、レゾルバ等からなる図示しない電動機９の回転速度センサにより検出された電動機９の回転数Ｎｍｇ２及びその回転方向を表す信号、エンジン２の回転速度Ｎｅを表す信号、車両１を用いて重量物を牽引する場合に選択されるトーイング走行モードを指令する信号、Ｍモード（手動変速走行モード）を指令する信号、エアコンの作動を表す信号、図示しない車速センサにより検出されたアウトプットシャフト４３の回転速度に対応する車速及び車両１の進行方向を表す信号、減速機構８の作動油温を表す信号、サイドブレーキ操作を表す信号、車輪４１、４２にブレーキトルク（制動力）を付与する制動装置としての良く知られたフットブレーキ装置（ホイールブレーキ装置）の作動中（すなわちフットブレーキ操作中）を示すブレーキペダルの操作を表すブレーキ操作信号、触媒温度を表す信号、図示しないアクセル開度センサにより検出された運転者の出力要求量に対応するアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａｃｃを表すアクセル開度信号、車両１を高速２輪駆動モードで走行させる場合に選択されるＨ２モードを指令する信号、車両１の悪路走破性を向上させる場合に選択されるオフロード走行モードを指令するオフロード走行選択スイッチ８１からの信号、車両１を低速４輪駆動モードで走行させる場合に選択されるＬ４モードを指令する低速４輪走行選択スイッチ８２からの信号、車両１を高速４輪駆動モードで走行させる場合に選択されるＨ４モード、車両１の加速性を向上させる場合に選択されるパワー走行モードを指令する信号、シフトレバー４５（図３参照）のシフトポジションＰｓｈや「Ｍ」ポジションにおける操作回数等を表す信号等がそれぞれ供給される。
【００３５】
また、ＥＣＵ８０からは、エンジン２の吸気管に備えられた電子スロットル弁のスロットル弁開度を操作するスロットルアクチュエータへの駆動信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、点火装置によるエンジン２の点火時期を指令する点火信号、発電機６及び電動機９の作動を指令する指令信号、図示しない蓄電装置へ電力の放電を指令する指令信号、車両１を４輪駆動モードに切り換える切換信号、車両１を高速駆動モードと低速駆動モードとに切り換える切換信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、減速機構８等の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために図示しない油路に含まれる電磁弁（ソレノイドバルブ）等を作動させるバルブ指令信号、制動時の車輪４１、４２のスリップを防止するＡＢＳアクチュエータを作動させるためのＡＢＳ作動信号、Ｍモードが選択されていることを表示させるＭモード表示信号、この油路に設けられたレギュレータバルブ（調圧弁）によりライン油圧を調圧するための信号、図示しない油路を流れる潤滑油の流れる量をコントロールするために電磁弁を作動させるバルブ指令信号、そのライン油圧が調圧されるための元圧の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号等が、それぞれ出力される。
【００３６】
図３は、複数種類のシフトポジションＰｓｈをドライバの操作により切り換える切換装置としてのシフト操作装置４４の一例を示す図である。このシフト操作装置４４は、例えば運転席の横に配設され、複数種類のシフトポジションＰｓｈを選択するために操作されるシフトレバー４５を備えている。
【００３７】
そのシフトレバー４５は、減速機構８内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル状態すなわち中立状態とし且つ減速機構８のアウトプットシャフト４３をロックするための駐車ポジション「Ｐ（パーキング）」、後進走行のための後進走行ポジション「Ｒ（リバース）」、トランスアクスル２８内の動力伝達経路が遮断された中立状態とするための中立ポジション「Ｎ（ニュートラル）」、トランスアクスル２８の変速可能なトータル変速比γＴの変化範囲内で自動変速制御を実行させる前進自動変速走行ポジション「Ｄ（ドライブ）」、又は手動変速走行モード（手動モード）を成立させて自動変速制御における高速側の変速段を制限する変速レンジを設定するための前進手動変速走行ポジション「Ｍ（マニュアル）」へ手動操作されるように設けられている。
【００３８】
また、オフロード走行選択スイッチ８１と低速４輪走行選択スイッチ８２等の車両１の走行モードを切り替えるスイッチは、ドライバが操作しやすいようにシフト操作装置４４と並んで設けられる。
【００３９】
次に、図４のフローチャート、図５の共線図、そして図６のタイムチャートを参照して、ＥＣＵ８０の制御作動のうち、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２が操作されてモータ走行を禁止しエンジン駆動を伴う走行をする場合に実行する制御作動について説明する。
【００４０】
図４において、ステップ（以下、Ｓと記す）１では、オフロード走行選択スイッチ８１がオンとされているか否かを判断する。オフロード走行選択スイッチ８１がオンとされている場合はＳ１の判断を肯定してＳ３を実行する。オフロード走行選択スイッチ８１がオンとされていない場合はＳ１の判断を否定してＳ２を実行する。
【００４１】
Ｓ２では、低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされているか否かを判断する。低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされている場合はＳ２の判断を肯定しＳ３を実行する。低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていない場合はＳ２の判断を否定し、Ｓ５を実行する。
【００４２】
Ｓ３では、Ｓ１においてオフロード走行選択スイッチ８１がオンとされている、もしくはＳ２において低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていると判断したので、車両１が悪路を走行して電動機９及びインバータの温度が過度に上昇する可能性があるため、電動機９のみで走行するモータ走行を禁止し、またエンジン２が始動していない場合はエンジン２を始動してＳ４を実行する。
【００４３】
Ｓ４では、発電機６の回転数Ｎｍｇ１を、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていない場合よりも低下させるよう制御した後に本ルーチンを終了し、次の制御サイクルを開始する。つまり、図５の共線図内の破線及び図６のタイムチャートのように、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされると、まずエンジン２を停止して電動機９のみで走行するモータ走行を禁止し、そしてエンジン２の出力状態を維持しつつ発電機６の回転数Ｎｍｇ１をオフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていない場合よりも低下させる。すると、発電機６の回転数Ｎｍｇ１の低下に伴いエンジン２の回転数Ｎｅｇも低下するが、エンジン２は出力状態を維持するので、エンジン２の直達トルクが増加する。故に、要求トルクを満たしつつ、エンジン２の直達トルクの増加分だけ電動機９のトルクを低下させることが出来る。
【００４４】
Ｓ５では、Ｓ２においてオフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていないと判断したので、車両１が悪路を走行して電動機９及びインバータの温度が過度に上昇する可能性がないため、電動機９のみで走行するモータ走行を許可して本ルーチンを終了し、次の制御サイクルを開始する。
【００４５】
図７は、ＥＣＵ８０が図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａｃｃを基に、ドライバの要求トルクを算出する場合に用いるマップである。
【００４６】
ＥＣＵ８０は、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされている場合は図７の実線の曲線を、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていない場合は図７の破線の曲線を用いて出力トルクを算出する。尚、実線の曲線が破線の曲線と比べてアクセル開度Ａｃｃの変化に対する勾配が寝ているのは、アクセル開度Ａｃｃの頻繁な変化に対して要求トルクの変化を少なくすることで、電動機９の発熱を避けるためである。また、アクセル開度Ａｃｃが低い場合はクリープトルクを確保する必要があるため、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２の操作状態を問わず要求トルクを同じように設定している。
【００４７】
以上のように、実施例１に係る車両１の制御装置は、ドライバによりオフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされると、まずエンジン２を停止して電動機９のみで走行するモータ走行を禁止し、そしてエンジン２の出力状態を維持しつつ発電機６の回転数Ｎｍｇ１をオフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていない場合よりも低下させる。すると、発電機６の回転数Ｎｍｇ１の低下に伴いエンジン２の回転数Ｎｅｇも低下するが、エンジン２が出力状態を維持することによりエンジン２の直達トルクが増加するので、要求トルクを満たしつつエンジン２の直達トルクの増加分だけ電動機９のトルクを低下させることが出来る。よって、電動機９の平均温度が低下して、電動機９は常に熱的に余裕が増した状態となるので、電動機９及びインバータの温度上昇による故障を阻止しつつ、悪路からの脱出等一時的に大きなトルクを要求されても余裕を持ってトルクを出力することが出来るため、悪路走破性が確保出来る。
【００４８】
また、実施例１に係る車両１の制御装置は、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされると、アクセル開度Ａｃｃから算出される要求トルクをオフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がオンとされていない場合よりも低く算出するので、ドライバが悪路走行中にアクセルペダルを踏み込んでも要求トルクが容易に大きくならずに、電動機９の余分な熱の発生を抑えることが出来る。
【００４９】
また、実施例１に係る車両１の制御装置は、ドライバは車両１が悪路走行を行う場合等にオフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２を操作するので、悪路からの脱出等一時的に大きなトルクを要求されても余裕を持ってトルクを出力することが出来るため、悪路走破性が確保出来る。
【実施例２】
【００５０】
図８は、本発明の制御装置を適用した実施例２に係るＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）形式の車両１０１のパワートレーン１１１を示す骨子図である。尚、このパワートレーン１１１を制御する制御装置として、実施例１で用いたＥＣＵ８０を利用することが出来る。よって、本発明の実施例２に係る車両１０１でも実施例１に係る車両１と同様の効果が得られる。
【００５１】
図８に示すように、パワートレーン１１１は、エンジン１０２、トランスアクスル１２８、ドライブシャフト３９、４０、１５２、１５３、駆動輪１４１、１４２、１５４、１５５を備えており、エンジン１０２の出力軸であるクランクシャフト１０２ａは、車両１０１の長手方向に水平に配置されており、車両１０１の前後方向を回転軸として回転可能とされている。また、クランクシャフト１０２ａの端部には、フライホイール１０３が備えられている。このフライホイール１０３には、ダンパ機構１１２を介してインプットシャフト１０５が連結されている。そして、ハイブリッドシステムを収容しているケース１０４の内部には、車両１０１の前側から順に、インプットシャフト１０５、発電機１０６、動力分配機構１０７、２段変速式の減速機構１０８、電動機１０９などが設けられている。
【００５２】
発電機１０６と電動機１０９は前述した実施例１の発電機６と電動機９と同じく、力行機能と回生機能とを兼ね備えている。そして、発電機１０６と電動機１０９はケース１０４に固定されたステータ１１３、１２５と回転自在なロータ１１４、１２６とをそれぞれ備えている。
【００５３】
発電機１０６と電動機１０９との間に設けられた動力分配機構１０７は、実施例１と同じようにシングルピニオン形式の遊星歯車機構を有している。つまり、この動力分配機構１０７は、サンギヤ１１８と、サンギヤ１１８と同心状に配置されたリングギヤ１１９と、サンギヤ１１８及びリングギヤ１１９に歯合する複数のピニオンギヤ１２０と、ピニオンギヤ１２０を保持するキャリヤ１２１とを備えている。サンギヤ１１８は中空シャフト１１７と連結され、キャリヤ１２１はインプットシャフト１０５と連結されている。また、インプットシャフト１０５は中空シャフト１１７内に配置され、このインプットシャフト１０５と中空シャフト１１７とは相対回転可能となっている。
【００５４】
クランクシャフト１０２ａ、フライホイール１０３、インプットシャフト１０５、動力分配機構１０７は同軸上に配置されている。また、車両１０１の前後方向（クランクシャフト１０２ａの軸線方向）において、フライホイール１０３及びダンパ機構１１２と、動力分配機構１０７との間に発電機１０６が配置され、この発電機１０６のロータ１１４の内部空間を通過するように、インプットシャフト１０５が配置されている。前述したように、インプットシャフト１０５の後端に、キャリヤ１２１が連結されているため、このキャリヤ１２１が動力分配機構１０７における入力要素となっている。また、サンギヤ１１８に発電機１０６のロータ１１４が中空シャフト１１７を介して回転一体に連結されているため、このサンギヤ１１８が反力要素となっている。更に、リングギヤ１１９は後述するアウトプットシャフト１４３に回転一体に連結されている。
【００５５】
減速機構１０８は、ラビニオ式の遊星歯車機構によって構成されている。つまり、この減速機構１０８は、フロントサンギヤ１４４、このフロントサンギヤ１４４よりも大径のリアサンギヤ１４５、ロングピニオンギヤ１４６、ショートピニオンギヤ１４７、リングギヤ１４８、ロングピニオンギヤ１４６とショートピニオンギヤ１４７とを自転可能に保持するキャリヤ１４９を備えた構成となっている。
【００５６】
フロントサンギヤ１４４は、その回転を許可または規制する第１ブレーキ（摩擦係合要素）１６４に連結されている。この第１ブレーキ１６４としては油圧制御式の摩擦係合装置が用いられている。
【００５７】
リアサンギヤ１４５は、中空シャフト１２４によって電動機１０９のロータ１２６に回転一体に連結されている。
【００５８】
ロングピニオンギヤ１４６は、ショートピニオンギヤ１４７を介してフロントサンギヤ１４４に噛み合っている。つまり、ショートピニオンギヤ１４７は、ロングピニオンギヤ１４６及びフロントサンギヤ１４４にそれぞれ噛み合っている。また、このロングピニオンギヤ１４６は、リアサンギヤ１４５及びリングギヤ１４８にそれぞれ噛み合っている。
【００５９】
リングギヤ１４８は、その内周側がロングピニオンギヤ１４６に噛み合っている一方、このリングギヤ１４８の回転を許可または規制する第２ブレーキ（摩擦係合要素）１６５に連結されている。この第２ブレーキ１６５としても油圧制御式の摩擦係合装置が用いられている。
【００６０】
キャリヤ１４９にはアウトプットシャフト１４３が回転一体に連結されている。このアウトプットシャフト１４３は、インプットシャフト１０５と同軸上に配置されている。また、アウトプットシャフト１４３の前端は、動力分配機構１０７のリングギヤ１１９に回転一体に連結されている。アウトプットシャフト１４３の外側には中空シャフト１２４が配置されており、アウトプットシャフト１４３と中空シャフト１２４とは相対回転可能となっている。この中空シャフト１２４と電動機１０９のロータ１２６とは回転一体に連結されている。従って、減速機構１０８は、リヤサンギヤ１４５が入力要素であり、またキャリヤ１４９が出力要素となっている。
【００６１】
一方、アウトプットシャフト１４３と、ディファレンシャル１３８とが、図示しないプロペラシャフトにより連結されている。また、ディファレンシャル１３８は内部に収容された図示しない差動機構を介してドライブシャフト１３９、１４０に連結され、これらドライブシャフト１３９、１４０には車輪（駆動輪）１４１、１４２が取り付けられている。
【００６２】
また、オフロード走行選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２がドライバにより操作されると、車両１０１は２輪走行から４輪走行に切り換える。２輪走行から４輪走行に切り換える場合は、アウトプットシャフト１４３からのトルクをトランスファを介して駆動輪１５４、１５５に伝達させる。また、オフロード選択スイッチ８１もしくは低速４輪走行選択スイッチ８２とは別に４輪走行切換スイッチを設けて、４輪走行切換スイッチが操作された場合は発電機１０６の回転数Ｎｍｇ１を低下させずに車両１０１を２輪走行から４輪走行へ切り換えるようにしても良い。
【符号の説明】
【００６３】
２：エンジン
６：発電機
８：減速機構
９：電動機
１８：サンギヤ（第１要素）
１９：リングギヤ（第３要素）
２１：キャリヤ（第２要素）
８０：ＥＣＵ（制御装置）
８１：オフロード走行選択スイッチ（操作部）
８２：低速４輪走行選択スイッチ（操作部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源として機能するエンジン及び電動機と、前記エンジンによって回転駆動される発電機と、エンジン駆動を伴う走行を選択するためにドライバが操作可能な操作部と、第１要素を前記発電機に、第２要素を前記エンジンに、第３要素を前記電動機に連結した電気式差動部とを備える車両の制御装置であって、
前記操作部からの信号に応じて前記エンジンを等出力に維持しつつ前記発電機の回転数を前記操作部が操作されていない非操作時よりも低下させることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両の制御装置であって、
前記制御装置は、ドライバによるアクセルペダルの操作量に応じて要求トルクを算出し、さらに前記操作部からの信号に応じて該要求トルクを該操作部が操作されていない非操作時よりも低く算出することを特徴とする。
【請求項３】
請求項１または２記載の車両の駆動装置であって、
前記操作部は、車両が悪路走行を行うことを知らせるためのオフロード走行選択スイッチまたは低速４輪走行選択スイッチであることを特徴とする。
【請求項１】
動力源として機能するエンジン及び電動機と、前記エンジンによって回転駆動される発電機と、エンジン駆動を伴う走行を選択するためにドライバが操作可能な操作部と、第１要素を前記発電機に、第２要素を前記エンジンに、第３要素を前記電動機に連結した電気式差動部とを備える車両の制御装置であって、
前記操作部からの信号に応じて前記エンジンを等出力に維持しつつ前記発電機の回転数を前記操作部が操作されていない非操作時よりも低下させることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両の制御装置であって、
前記制御装置は、ドライバによるアクセルペダルの操作量に応じて要求トルクを算出し、さらに前記操作部からの信号に応じて該要求トルクを該操作部が操作されていない非操作時よりも低く算出することを特徴とする。
【請求項３】
請求項１または２記載の車両の駆動装置であって、
前記操作部は、車両が悪路走行を行うことを知らせるためのオフロード走行選択スイッチまたは低速４輪走行選択スイッチであることを特徴とする。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−６６７４７（Ｐ２０１２−６６７４７Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１４５７９（Ｐ２０１０−２１４５７９）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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