| 【発明の名称】 |
４輪駆動電気自動車およびその制御方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】畑 祐志
【氏名】小嶋 昌洋
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| 【要約】 |
【課題】駆動系が共振した際に駆動系機器に生じ得る損傷を防止すると共に前後輪の動力の分配をより適正に行なう。
【解決手段】前輪の駆動系を構成するエンジンやプラネタリギヤ，二つのモータの運転ポイントに基づいて前輪の駆動系の共振を推定し（Ｓ２００）、後輪の駆動系を構成するモータの運転ポイントに基づいて後輪の駆動系の共振を推定する（Ｓ２０２）。そして、共振が推定された駆動系の軸に出力する駆動トルクまたは回生トルクを減少すると共に共振が推定されなかった駆動系の軸に出力する駆動トルクまたは回生トルクを増加する（Ｓ２１０〜Ｓ２１６）。この結果、共振が推定された駆動系の共振を抑制したり、共振のエネルギを小さくすることができる。しかも、前後輪トルク比ＤＴを修正するだけで前輪と後軸とに出力される全体としてのトルクは変更されないから車両の動特性を変更しない。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 前輪と後輪とに動力の出力が可能な４輪駆動電気自動車であって、前輪に動力の出力が可能な第１電動機を有する前輪系動力出力手段と、後輪に動力の出力が可能な第２電動機を有する後輪系動力出力手段と、駆動系の共振を推定する共振推定手段と、該共振推定手段により推定された共振に基づいて前記前輪系動力出力手段により前輪に出力される動力と前記後輪系動力出力手段により後輪に出力される動力の比である動力前後比を調整する動力前後比調整手段とを備える４輪駆動電気自動車。
【請求項２】 請求項１記載の４輪駆動電気自動車であって、前記共振推定手段は、前輪の駆動系の共振と後輪の駆動系の共振と推定する手段であり、前記動力前後比調整手段は、前記共振推定手段により前輪の駆動系の共振を推定したときには前記前輪系動力出力手段により前輪に出力される動力の割合が小さくなるよう前記動力前後比を調整し、前記共振推定手段により後輪の駆動系の共振を推定したときには前記後輪系動力出力手段により後輪に出力される動力の割合が小さくなるよう前記動力前後比を調整する手段である４輪駆動電気自動車。
【請求項３】 請求項１または２記載の４輪駆動電気自動車であって、前記共振推定手段は、加速時の共振と制動時の共振とを推定する手段であり、前記動力前後比調整手段は、前記共振推定手段により加速時の共振を推定したときには前記動力前後比として前記前輪系動力出力手段により前輪に出力される加速トルクと前記後輪系動力出力手段により後輪に出力される加速トルクとの加速トルク比を調整し、前記共振推定手段により制動時の共振を推定したときには前記動力前後比として前記前輪系動力出力手段により前輪に出力される制動トルクと前記後輪系動力出力手段により後輪に出力される制動トルクとの制動トルク比を調整する手段である４輪駆動電気自動車。
【請求項４】 前記共振推定手段は、車速，要求動力，前記前輪系動力出力手段の動力出力状態，前記後輪系動力出力手段の動力出力状態等の駆動系の駆動状態に基づいて駆動系の共振を推定する手段である請求項１ないし３いずれか記載の４輪駆動電気自動車。
【請求項５】 請求項１ないし４いずれか記載の４輪駆動電気自動車であって、前記前輪系動力出力手段は、前記第１電動機に連結されると共に前輪の駆動軸に連結された第１伝達軸と、出力軸を有する内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記第１伝達軸と動力分割統合軸の三つの回転軸に接続され該三つの回転軸のうちのいずれかの回転軸から動力が入力されたときには該動力を定トルク比で他の二つの回転軸に分割すると共に該三つの回転軸のうちのいずれか二つの回転軸から動力が入力されたときには該入力された動力を統合して他の回転軸に出力する動力分割統合手段と、前記動力分割統合軸に連結された発電可能な分割統合用電動機と、要求動力と前記動力前後比とに基づいて演算される目標前輪動力が前輪に出力されるよう前記内燃機関と前記分割統合用電動機と第１電動機とを駆動制御する前輪用駆動制御手段とを備え、前記後輪系動力出力手段は、前記第２電動機に連結されると共に後輪の駆動軸に連結された第２伝達軸と、要求動力と前記動力前後比とに基づいて演算される目標後輪動力が後輪に出力されるよう前記第２電動機を駆動制御する後輪用駆動制御手段とを備える４輪駆動電気自動車。
【請求項６】 前輪に動力の出力が可能な第１電動機を有する前輪系動力出力手段と、後輪に動力の出力が可能な第２電動機を有する後輪系動力出力手段とを備える４輪駆動電気自動車の制御方法であって、前輪の駆動系の共振と後輪の駆動系の共振のいずれかを推定し、前記前輪系動力出力手段により前輪に出力される動力と前記後輪系動力出力手段により後輪に出力される動力の比である動力前後比を、前輪の駆動系の共振が推定されたときには前輪に出力される動力の割合が小さくなるよう調整し、後輪の駆動系の共振が推定されたときには後輪に出力される動力の割合が小さくなるよう調整する４輪駆動電気自動車の制御方法。
【請求項７】 前記駆動系の共振の推定は、車速，要求動力，前記前輪系動力出力手段の動力出力状態，前記後輪系動力出力手段の動力出力状態等の駆動系の駆動状態に基づいて行なう請求項６記載の４輪駆動電気自動車の制御方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、４輪駆動電気自動車およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の４輪駆動電気自動車としては、４輪に各々取り付けられた４つの電動機の温度に基づいてモータトルクを制御するものが提案されている（例えば、特開平３−２０３５０２号公報など）。この４輪駆動電気自動車では、制動時に各電動機の温度を検出し、検出した温度が許容値を超えるような場合には、対応する電動機の駆動力、即ち回生力を抑制する方向に修正することにより、電動機の損傷を防止すると共により適正な回生力を得ることができる、とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうした４輪駆動電気自動車では、電動機の温度に基づく電動機の損傷は防止できるが、車両の走行状態に基づいて駆動系が共振した際に電動機などの駆動系機器に生じ得る損傷については防止することができない。
【０００４】本発明の４輪駆動電気自動車およびその制御方法は、駆動系が共振した際に駆動系機器に生じ得る損傷を防止することを目的の一つとする。また、本発明の４輪駆動電気自動車およびその制御方法は、駆動系が共振した際の前後輪の動力の分配をより適正に行なうことを目的の一つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本発明の４輪駆動電気自動車およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】本発明の４輪駆動電気自動車は、前輪と後輪とに動力の出力が可能な４輪駆動電気自動車であって、前輪に動力の出力が可能な第１電動機を有する前輪系動力出力手段と、後輪に動力の出力が可能な第２電動機を有する後輪系動力出力手段と、駆動系の共振を推定する共振推定手段と、該共振推定手段により推定された共振に基づいて前記前輪系動力出力手段により前輪に出力される動力と前記後輪系動力出力手段により後輪に出力される動力の比である動力前後比を調整する動力前後比調整手段とを備えることを要旨とする。
【０００７】この本発明の４輪駆動電気自動車では、駆動系の共振が推定されたときには、推定された共振に基づいて前輪系動力出力手段により前輪に出力される動力と後輪系動力出力手段により後輪に出力される動力の比である動力前後比を調整するから、共振による生じ得る前輪系動力出力手段や後輪系動力出力手段等の駆動系の機器の損傷を抑制することができると共に前後輪の動力の配分をより適正なものとすることができる。
【０００８】こうした本発明の４輪駆動電気自動車において、前記共振推定手段は前輪の駆動系の共振と後輪の駆動系の共振とを推定する手段であり、前記動力前後比調整手段は、前記共振推定手段により前輪の駆動系の共振を推定したときには前記前輪系動力出力手段により前輪に出力される動力の割合が小さくなるよう前記動力前後比を調整し、前記共振推定手段により後輪の駆動系の共振を推定したときには前記後輪系動力出力手段により後輪に出力される動力の割合が小さくなるよう前記動力前後比を調整する手段であるものとすることもできる。こうすれば、共振が推定された駆動系に出力される動力の割合が小さくなるから、共振により生じ得る駆動系の機器の損傷を抑制することができる。しかも、動力前後比を調整するだけで全体として出力する動力を変更しないから、車両としての動特性を変更することがない。
【０００９】また、本発明の４輪駆動電気自動車において、前記共振推定手段は加速時の共振と制動時の共振とを推定する手段であり、前記動力前後比調整手段は、前記共振推定手段により加速時の共振を推定したときには前記動力前後比として前記前輪系動力出力手段により前輪に出力される加速トルクと前記後輪系動力出力手段により後輪に出力される加速トルクとの加速トルク比を調整し、前記共振推定手段により制動時の共振を推定したときには前記動力前後比として前記前輪系動力出力手段により前輪に出力される制動トルクと前記後輪系動力出力手段により後輪に出力される制動トルクとの制動トルク比を調整する手段であるものとすることもできる。こうすれは、加速時に生じる共振と制動時に生じる共振とに応じた動力前後比の調整を行なうことができる。
【００１０】さらに、本発明の４輪駆動電気自動車において、前記共振推定手段は、車速，要求動力，前記前輪系動力出力手段の動力出力状態，前記後輪系動力出力手段の動力出力状態等の駆動系の駆動状態に基づいて駆動系の共振を推定する手段であるものとすることもできる。
【００１１】あるいは、本発明の４輪駆動電気自動車において、前記前輪系動力出力手段は、前記第１電動機に連結されると共に前輪の駆動軸に連結された第１伝達軸と、出力軸を有する内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記第１伝達軸と動力分割統合軸の三つの回転軸に接続され該三つの回転軸のうちのいずれかの回転軸から動力が入力されたときには該動力を定トルク比で他の二つの回転軸に分割すると共に該三つの回転軸のうちのいずれか二つの回転軸から動力が入力されたときには該入力された動力を統合して他の回転軸に出力する動力分割統合手段と、前記動力分割統合軸に連結された発電可能な分割統合用電動機と、要求動力と前記動力前後比とに基づいて演算される目標前輪動力が前輪に出力されるよう前記内燃機関と前記分割統合用電動機と第１電動機とを駆動制御する前輪用駆動制御手段とを備え、前記後輪系動力出力手段は、前記第２電動機に連結されると共に後輪の駆動軸に連結された第２伝達軸と、要求動力と前記動力前後比とに基づいて演算される目標後輪動力が後輪に出力されるよう前記第２電動機を駆動制御する後輪用駆動制御手段とを備えるものとすることもできる。
【００１２】本発明の４輪駆動電気自動車の制御方法は、前輪に動力の出力が可能な第１電動機を有する前輪系動力出力手段と、後輪に動力の出力が可能な第２電動機を有する後輪系動力出力手段とを備える４輪駆動電気自動車の制御方法であって、前輪の駆動系の共振と後輪の駆動系の共振のいずれかを推定し、前記前輪系動力出力手段により前輪に出力される動力と前記後輪系動力出力手段により後輪に出力される動力の比である動力前後比を、前輪の駆動系の共振が推定されたときには前輪に出力される動力の割合が小さくなるよう調整し、後輪の駆動系の共振が推定されたときには後輪に出力される動力の割合が小さくなるよう調整することを要旨とする。
【００１３】この本発明の４輪駆動電気自動車の制御方法によれば、共振が推定された駆動系に出力される動力の割合を小さくすることにより、共振による生じ得る駆動系の機器の損傷を抑制することができる。しかも、動力前後比を調整するだけで全体として出力する動力を変更しないから、車両としての動特性を変更することがない。
【００１４】こうした本発明の４輪駆動電気自動車の制御方法において、前記駆動系の共振の推定は、車速，要求動力，前記前輪系動力出力手段の動力出力状態，前記後輪系動力出力手段の動力出力状態等の駆動系の駆動状態に基づいて行なうものとすることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド４輪駆動電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車は、図示するように、主にエンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト２４に連結されエンジン２２からの動力を定トルク比でサンギヤ軸３３とリングギヤ軸３７に分割可能なギヤユニット３０と、ギヤユニット３０のサンギヤ軸３３に連結された発電可能なモータＭＧ１と、リングギヤ軸３７に連結されると共に前輪５４，５６の前軸５０に連結された発電可能なモータＭＧ２と、後輪６４，６６の後軸６０に連結された発電可能なモータＭＧ３と、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の各々と電力のやり取りが可能な二次電池７０と、これら全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ハイブリッドＥＣＵという）８０とを備える。
【００１６】エンジン２２は、ガソリンで駆動する内燃機関として構成されており、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２８により運転制御される。エンジンＥＣＵ２８によるエンジン２２の運転制御は、ハイブリッドＥＣＵ８０から入力されるエンジン出力目標値Ｐｅ＊に基づいてエンジン２２からエンジン出力目標値Ｐｅ＊を出力可能な運転ポイントのうち最も効率の良い運転ポイントでエンジン２２が運転されるよう燃料噴射量の制御や吸入空気量の制御を行なうことによりなされる。
【００１７】ギヤユニット３０は、サンギヤ３２とリングギヤ３６とその間に複数設けられたプラネタリピニオンギヤ３４とからなるプラネタリギヤ３１を中心として構成されている。プラネタリギヤ３１のプラネタリピニオンギヤ３４を連結するキャリア３５にはダンパ２６を介してエンジン２２のクランクシャフト２４が接続されており、サンギヤ３２にはサンギヤ軸３３を介してモータＭＧ１が接続されている。リングギヤ３６は、クラッチＣ１やクラッチＣ２の係合状態によりキャリア３５やリングギヤ軸３７に接続されるようになっている。リングギヤ軸３７には、モータＭＧ２の回転軸４０に設けられたギヤ４２とベルト４４により連結されたギヤ３８が取り付けられている。モータＭＧ２の回転軸４０はギヤ４６とディファレンシャルギヤ５２とを介して前軸５０に接続されているから、リングギヤ軸３７は前輪５４，５６の前軸５０に連結されていることになる。
【００１８】モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３は、いずれも永久磁石が外周面に貼り付けられたロータと三相コイルが巻き付けられたステータとを備えるＰＭ型の同期発電電動機として構成されており、二次電池７０の端子に接続された電力ラインＬ１，Ｌ２を正極母線および負極母線とするインバータ回路７２，７４，７６が各々備える６つのスイッチング素子のスイッチングにより生成される擬似的な三相電流が三相コイルに印加されることにより駆動する。なお、インバータ回路７２，７４，７６の各スイッチング素子のスイッチング制御、即ちモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の駆動制御はモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）７８により行なわれる。モータＥＣＵ７８によるモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の駆動制御は、ハイブリッドＥＣＵ８０から入力されるモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３からトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊に相当するトルクが出力されるようインバータ回路７２，７４，７６のスイッチング素子をスイッチング制御することにより行なわれる。
【００１９】二次電池７０は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池などのように充放電可能な単電池を複数直列に接続してなる組電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）７１により管理されている。バッテリＥＣＵ７１による二次電池７０の管理としては、二次電池７０の出力端子に接続された図示しない電流センサや電圧センサにより検出される充放電電流や端子間電圧に基づいて行なわれる残容量ＳＯＣの演算や、同じく電流センサや電圧センサにより検出される充放電電流や端子間電圧に基づいて行なわれる単電池の均等化、二次電池７０に取り付けられた図示しない温度センサにより検出される電池温度に基づいて行なわれる冷却管理などが含まれる。
【００２０】ハイブリッドＥＣＵ８０は、図示しないがＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートなどを備える。ハイブリッドＥＣＵ８０の通信ポートは、エンジンＥＣＵ２８やバッテリＥＣＵ７１，モータＥＣＵ７８の通信ポートと接続されており、エンジンＥＣＵ２８やバッテリＥＣＵ７１，モータＥＣＵ７８と種々のデータのやり取りが可能となっている。また、ハイブリッドＥＣＵ８０には、車速センサ８１からの車速Ｖやイグニッションスイッチ８２からのイグニッション信号，シフトレバー８３のポジションを検出するシフトポジションセンサ８４からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８５のポジション（踏み込み量）を検出するアクセルペダルポジションセンサ８６からのアクセルペダルポジションＡＰ，ブレーキペダル８７のポジション（踏み込み量）を検出するブレーキペダルポジションセンサ８８からのブレーキペダルポジションＢＰ，前輪５４，５６や後輪６４，６６の各々に取り付けられた車輪速センサ５５，５７，６５，６７からの各車輪の車輪速Ｖｗ１〜Ｖｗ４などが入力ポートを介して入力されている。さらに、ハイブリッドＥＣＵ８０からは、クラッチＣ１，Ｃ２への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００２１】次に、こうして構成された実施例のハイブリッド４輪駆動電気自動車２０の動作、特に駆動系の共振への対応を含めた駆動制御について説明する。図２は実施例のハイブリッド４輪駆動電気自動車２０のハイブリッドＥＣＵ８０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２２】駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッドＥＣＵ８０の図示しないＣＰＵは、まず、車速センサ８１により検出される車速Ｖやアクセルペダルポジションセンサ８６により検出されるアクセルペダルポジションＡＰ，ブレーキペダルポジションセンサ８８により検出されるブレーキペダルポジションＢＰ，バッテリＥＣＵ７１により演算されるバッテリＳＯＣなどを入力ポートや通信ポートを介して読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、車速Ｖについては車速センサ８１により検出されるものを用いたが、車輪速センサ５５，５７，６５，６７により検出される車輪速Ｖｗ１〜Ｖｗ４から算出するものとしてもよい。
【００２３】次に、読み込んだアクセルペダルポジションＡＰやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖに基づいて車両の駆動軸に要求されるトルクとしての駆動軸要求トルクＴｄ＊を計算する（ステップＳ１０２）。実施例では、アクセルペダルポジションＡＰとブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖと駆動軸要求トルクＴｄ＊との関係を予め定めてマップとしてハイブリッドＥＣＵ８０の図示しないＲＯＭに記憶しておき、アクセルペダルポジションＡＰやブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖの入力に対してマップから対応する駆動軸要求トルクＴｄ＊を導出するものとした。アクセルペダルポジションＡＰとブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊との関係の一例を示すマップを図３に示す。なお、実施例では、アクセルペダル８５が踏み込まれたときに駆動軸要求トルクＴｄ＊が正の値となり、ブレーキペダル８７が踏み込まれたときに駆動軸要求トルクＴｄ＊が負の値となるよう正負を定めた。
【００２４】こうして駆動軸要求トルクＴｄ＊を求めると、求めた駆動軸要求トルクＴｄ＊と車速ＶとバッテリＳＯＣとに基づいて運転モードを設定する（ステップＳ１０４）。運転モードの設定は、実施例では、駆動軸要求トルクＴｄ＊が負の値のときにはモータＭＧ２とモータＭＧ３を回生制御を行なって前軸５０および後軸６０に制動力を出力する制動駆動モードを設定し、駆動軸要求トルクＴｄ＊が正の値で車速Ｖが比較的遅い速度Ｖｓ以下のときにはエンジン２２からの動力を用いずに二次電池７０からの放電電力によりモータＭＧ２とモータＭＧ３から前軸５０と後軸６０に駆動力を出力する電動機駆動モードを設定し、車速Ｖが速度Ｖｓより大きくバッテリＳＯＣが７０％以上のときにはエンジン２２からの動力と二次電池７０からの放電電力を用いて前軸５０と後軸６０とに駆動力を出力する放電駆動モードを設定し、バッテリＳＯＣが４０％未満のときにはエンジン２２からの動力を用いて二次電池７０を充電しながら前軸５０と後軸６０とに駆動力を出力する充電駆動モードを設定し、それら以外のときにはエンジン２２からの動力をトルク変換して二次電池７０の充放電を伴わずに前軸５０と後軸６０とに駆動力を出力する通常駆動モードを設定するものとした。この運転モードの設定は、実施例における基本的な設定の一例であり、運転条件により例外的に変更される場合がある。また、こうした運転モードの設定の手法については実施例の設定に限定されるものではない。
【００２５】こうして運転モードが設定されると、設定された運転モードに基づいてクラッチＣ１，Ｃ２を設定する（ステップＳ１０６）。例えば、電動機駆動モードや制動駆動モードでは、基本的にはクラッチＣ１を係合すると共にクラッチＣ２を非係合としてリングギヤ軸３７をプラネタリギヤ３１から切り離して、前軸５０には単にモータＭＧ２からの動力が出力されるだけの状態とされ、通常駆動モードや充電駆動モード，放電駆動モードでは、基本的にはクラッチＣ１を非係合とする共にクラッチＣ２を係合してリングギヤ軸３７をプラネタリギヤ３１のリングギヤ３６に接続し、前軸５０にはエンジン２２の動力の一部がプラネタリギヤ３１を介して直接出力されると共にモータＭＧ２からも動力の出力が可能な状態とされる。
【００２６】クラッチＣ１，Ｃ２が設定されると、運転モードや駆動軸要求トルクＴｄ＊や車速Ｖに基づいて最適な前後輪トルク比ＤＴを設定する（ステップＳ１０８）。前後輪トルク比ＤＴは、前軸５０に出力される前輪トルクＴ１と後軸６０に出力される後輪トルクＴ２との比（ＤＴ＝Ｔ２／Ｔ１）として表わされ、車両の発進時や加速時には発進や加速に最適な前後輪トルク比が設定され、車両の制動時には制動に最適な前後輪トルク比が設定される。実施例では、実験により運転モードと駆動軸要求トルクＴｄ＊や車速Ｖと最適な前後輪トルク比ＤＴとの関係を求めてマップとして予めハイブリッドＥＣＵ８０のＲＯＭに記憶しておき、運転モードと駆動軸要求トルクＴｄ＊や車速Ｖが与えられると、マップから対応する前後輪トルク比ＤＴを導出するものとした。
【００２７】前後輪トルク比ＤＴを設定すると、設定した前後輪トルク比ＤＴや駆動軸要求トルクＴｄ＊，車速Ｖ，プラネタリギヤ３１のギヤ比ρに基づいてエンジン出力目標値Ｐｅ＊やモータ目標回転数Ｎｍ１＊，モータトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定する（ステップＳ１１０）。エンジン出力目標値Ｐｅ＊やモータ目標回転数Ｎｍ１＊，モータトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊の設定は、運転モードが電動機駆動モードや制動駆動モードのときには、基本的にはリングギヤ軸３７がプラネタリギヤ３１から切り離されることから、値０をエンジン出力目標値Ｐｅ＊とモータ目標回転数Ｎｍ１＊とモータトルク指令値Ｔｍ１＊に設定し、駆動軸要求トルクＴｄ＊が前後輪トルク比ＤＴで前軸５０と後軸６０とに出力されるようモータトルク指令値Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定する。また、運転モードが通常駆動モードや充電駆動モード，放電駆動モードのときには、リングギヤ軸３７がプラネタリギヤ３１のリングギヤ３６に接続された状態となるから、基本的には二次電池７０の充放電電力と前軸５０および後軸６０に出力する動力の和として計算される動力をエンジン出力目標値Ｐｅ＊として設定し、エンジン２２からエンジン出力目標値Ｐｅ＊を出力する際に最も効率よくエンジン２２が運転される運転ポイントであるエンジン目標トルクＴｅ＊とエンジン目標回転数Ｎｅ＊に基づいてモータ目標回転数Ｎｍ１＊とモータトルク指令値Ｔｍ１＊とを設定し、エンジン２２からの動力のうちリングギヤ軸３７に直接出力されるトルクＴｒを考慮しながら駆動軸要求トルクＴｄ＊が前後輪トルク比ＤＴで前軸５０と後軸６０とに出力されるようモータトルク指令値Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を設定する。
【００２８】そして、設定したエンジン出力目標値Ｐｅ＊，モータ目標回転数Ｎｍ１＊，モータトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を用いて駆動系の共振による前後輪トルク比ＤＴの修正処理を行なう。この処理は、図４に例示する前後輪トルク比修正処理ルーチンにより行なわれる。このルーチンが実行されると、まず、運転モードや車速Ｖ、クラッチＣ１，Ｃ２の状態，エンジン目標トルクＴｅ＊，サンギヤ軸３３の回転数Ｎｓ，リングギヤ軸３７の回転数Ｎｒ，モータトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいて前軸５０の駆動系の共振を推定する（ステップＳ２００）。この推定は、実施例では、実験に各運転モードにおける各クラッチＣ１，Ｃ２の状態の車速Ｖ，エンジン目標トルクＴｅ＊，サンギヤ軸３３の回転数Ｎｓ，リングギヤ軸３７の回転数Ｎｒ，モータトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をパラメータとすると共に各パラメータを順次変更して前軸５０の駆動系が共振する領域を求め、これをマップとして予めハイブリッドＥＣＵ８０のＲＯＭに記憶しておき、各パラメータが与えられたときにマップから前軸５０の駆動系が共振する領域にあるか否かを判定することにより行なうものとした。続いて、車速Ｖとモータトルク指令値Ｔｍ３＊とに基づいて後軸６０の駆動系の共振を推定する（ステップＳ２０２）。この推定も、実施例では、実験により車速Ｖとトルク指令値Ｔｍ３＊とをパラメータとすると共に各パラメータを順次変更して後軸６０の駆動系が共振する領域を求め、これをマップとして予めハイブリッドＥＣＵ８０のＲＯＭに記憶しておき、各パラメータが与えられたときにマップから後軸６０の駆動系が共振する領域にあるか否かを判定することにより行なうものとした。
【００２９】そして、前軸５０の駆動系の共振や後軸６０の駆動系の共振が推定されたか否かを判定すると共に加速時であるか制動時であるかを判定し（ステップＳ２０４〜Ｓ２０８）、加速時に前軸５０の駆動系に共振が推定されたときには前輪駆動トルクを減少すると共に後輪駆動トルクを増加するよう前後輪トルク比ＤＴを修正し（ステップＳ２１０）、制動時に前軸５０の駆動系に共振が推定されたときには前輪回生トルクを減少すると共に後輪回生トルクを増加するよう前後輪トルク比ＤＴを修正し（ステップＳ２１２）、加速時に後軸６０の駆動系に共振が推定されたときには前輪駆動トルクを増加すると共に後輪駆動トルクを減少するよう前後輪トルク比ＤＴを修正し（ステップＳ２１６）、制動時に後軸６０の駆動系に共振が推定されたときには前輪回生トルクを増加すると共に後輪回生トルクを減少するよう前後輪トルク比ＤＴを修正して（ステップＳ２１４）、本ルーチンを終了する。前後輪トルク比ＤＴの修正量は、実験などにより前軸５０や後軸６０の共振を抑制可能な量や共振のエネルギを許容範囲内とする量を求めて用いるものとしてもよいし、共振に係る軸のトルクを１０〜５０あるいは７０％または８０％までの範囲で設定してもよい。なお、前軸５０の駆動系の共振と後軸６０の駆動系の共振とが共に推定されたときや共に推定されなかったときには、そのまま本ルーチンを終了する。
【００３０】図２の駆動制御ルーチンに戻って、駆動系の共振による前後輪トルク比ＤＴの修正処理が終了すると、前後輪トルク比ＤＴが修正されたか否かを判定し（ステップＳ１１４）、前後輪トルク比ＤＴが修正されたときには、修正された前後輪トルク比ＤＴに基づいてモータトルク指令値Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊を修正設定する（ステップＳ１１６）。そして、設定または修正設定されたエンジン出力目標値Ｐｅ＊，モータ目標回転数Ｎｍ１＊，モータトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊をエンジンＥＣＵ２８やモータＥＣＵ７８に出力して（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。実施例では、モータトルク指令値Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊およびモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を受け取ったモータＥＣＵ７８は、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で駆動するようにトルク指令値Ｔｍ１＊を用いながらモータＭＧ１を回転数制御すると共にモータＭＧ２およびモータＭＧ３からトルク指令値Ｔｍ２＊およびトルク指令値Ｔｍ３＊に相当するトルクが各々出力されるようにモータＭＧ２およびモータＭＧ３を駆動制御する。また、エンジン出力目標値Ｐｅ＊を受け取ったエンジンＥＣＵ２８は、エンジン２２がエンジン出力目標値Ｐｅ＊に設定された運転ポイント、即ちエンジン目標トルクＴｅ＊とエンジン目標回転数Ｎｅ＊とにより設定される運転ポイントで運転されるようエンジン２２の運転制御を行なう。これにより駆動軸要求トルクＴｄ＊が前後輪トルク比ＤＴをもって前軸５０と後軸６０から出力される。
【００３１】以上説明した実施例のハイブリッド４輪駆動電気自動車２０によれば、エンジン２２の運転ポイントやモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の運転ポイントを設定したときに、設定した運転ポイントに基づいて前軸５０の駆動系の共振や後軸６０の駆動系の共振を推定し、共振が推定されたときには、共振が推定された駆動系の軸に出力するトルクを減少すると共に共振が推定されなかった駆動系の軸に出力するトルクを増加するから、共振を抑制したり、共振のエネルギを小さくすることができる。この結果、共振が推定された駆動系の機器の共振により生じ得る破損を防止することができる。しかも、前後輪トルク比ＤＴを修正するだけで駆動軸要求トルクＴｄ＊を変更しないから、前軸５０と後軸６０とに出力される全体としてのトルクは変更されない。この結果、車両としての動特性、即ち加速特性や制動特性に大きな影響を与えることはない。
【００３２】実施例のハイブリッド４輪駆動電気自動車２０では、キャリア３５とリングギヤ３６との接続と接続の解除を行なうクラッチＣ１やリングギヤ軸３７とリングギヤ３６との接続と接続の解除を行なうクラッチＣ２とを備えるものとしたが、図５に例示する変形例のハイブリッド４輪駆動電気自動車２０Ｂの一部に示すようにクラッチＣ１やクラッチＣ２を備えないギヤユニット３０Ｂを備えるものとしてもよい。この場合、運転モードとして電動機駆動モードや制動駆動モードが設定されたときには、クランクシャフト２４やサンギヤ軸３３を連れ回して駆動するものとなる。
【００３３】実施例のハイブリッド４輪駆動電気自動車２０では、エンジン２２，ギヤユニット３０，モータＭＧ１，モータＭＧ２の出力軸としての回転軸４０を前軸５０に接続し、後軸６０にモータＭＧ３を接続したが、エンジン２２，ギヤユニット３０，モータＭＧ１，モータＭＧ２の出力軸としての回転軸４０を後軸６０に接続し、前軸５００にモータＭＧ３を接続するものとしてもよい。
【００３４】実施例では、駆動系の共振に基づいて前後輪トルク比を調整する本発明を、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３１により分割して前軸５０に直接出力可能でモータＭＧ２とモータＭＧ３とから前軸５０と後軸６０に動力の出力が可能ないわゆる機械分配式のハイブリッド４輪駆動電気自動車に適用したが、前輪に動力の出力が可能な前輪用の電動機を有する前輪系の動力出力装置と後輪に動力の出力が可能な後輪用の電動機を有する後輪系の動力出力装置とを備える４輪駆動電気自動車であれば、如何なるタイプの電気自動車にも適用することができる。例えば、エンジンの出力軸に接続された第１ロータとこの第１ロータに対して相対的に回転可能で前輪または後輪の駆動軸に接続された第２ロータを有する対ロータ電動機と前輪の駆動軸に接続された前輪用電動機と後輪の駆動軸に接続された後輪用電動機とを備えるいわゆる電気分配式のハイブリッド４輪駆動車やエンジンの出力軸に接続された発電機とこの発電機の発電電力により充電される二次電池とこの二次電池から電力の供給を受けて駆動する前輪の駆動軸および後輪の駆動軸に各々接続された前輪用電動機と後輪用電動機とを備えるいわゆるシリーズ型のハイブリッド４輪駆動電気自動車，本明細書の従来技術で取り上げた４輪に各々電動機を取り付けて構成された４輪駆動電気自動車など種々の４輪駆動電気自動車に適用することができる。
【００３５】以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例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。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年８月２８日（２０００．８．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５２５８
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−７８１１０（Ｐ２００２−７８１１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年３月１５日（２００２．３．１５） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２５７０４０（Ｐ２０００−２５７０４０） |
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