トップ :: B 処理操作 運輸 :: B60 車両一般




【発明の名称】 前後輪駆動車両の制御装置
【発明者】 【氏名】中佐古 享

【氏名】内山 直樹

【氏名】為乗 浩司
【要約】 【課題】道路状況やバッテリ性能に応じて回生を行い、燃費を向上させる前後輪駆動車両の制御装置を提供することを課題とする。

【解決手段】前後の車輪の一方をエンジンにより駆動し、蓄電手段からの電力によって他方の車輪をモータにより駆動する前後輪駆動車両の制御装置６であって、車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段６０と、大気温度を検出する大気温度検出手段と、蓄電手段の温度を検出する蓄電手段温度検出手段と、検出した運転状態と推定した路面摩擦係数とに基づいて、モータの駆動力を算出するモータ駆動力算出手段６１，６４，６５，６６と、検出した大気温度または／および蓄電手段の温度に応じて、モータの駆動力を算出する際の制御モードを切り替える制御モード切替手段６２，６３とを備えることを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 前後の車輪の一方をエンジンにより駆動し、蓄電手段からの電力によって他方の車輪をモータにより駆動する前後輪駆動車両の制御装置であって、前記前後輪駆動車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、大気温度を検出する大気温度検出手段と、前記蓄電手段の温度を検出する蓄電手段温度検出手段と、前記運転状態検出手段により検出される運転状態と前記路面摩擦係数推定手段により推定される路面摩擦係数とに基づいて、前記モータの駆動力を算出するモータ駆動力算出手段と、前記大気温度検出手段により検出される大気温度または／および前記蓄電手段温度検出手段により検出される蓄電手段の温度に応じて、前記モータの駆動力を算出する際の制御モードを切り替える制御モード切替手段と、を備えることを特徴とする前後輪駆動車両の制御装置。
【請求項２】 前記運転状態検出手段として、前記蓄電手段の電力残量を検出する電力残量検出手段を備え、前記制御モード切替手段は、前記大気温度手段により検出される大気温度が第１所定大気温度以下の場合、前記蓄電手段温度検出手段により検出される蓄電手段の温度に応じて下限電力残量を設定し、前記電力残量検出手段により検出される電力残量が前記下限電力残量未満の時には前記モータの駆動力を制限することを特徴とする請求項１に記載の前後輪駆動車両の制御装置。
【請求項３】 前記運転状態検出手段として、前記蓄電手段の電力残量を検出する電力残量検出手段を備え、前記制御モード切替手段は、前記大気温度手段により検出される大気温度が第２所定大気温度以上の場合、前記路面摩擦係数推定手段により推定される路面摩擦係数に応じて下限電力残量を設定し、前記電力残量検出手段により検出される電力残量が前記下限電力残量未満の時には前記モータの駆動力を制限することを特徴とする請求項１に記載の前後輪駆動車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、前後の車輪の一方をエンジンで駆動するとともに他方の車輪をモータで駆動する前後輪駆動車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、前後の車輪の一方をエンジンで駆動し、他方の車輪をモータで駆動する前後輪駆動車両が開発されている。この前後輪駆動車両は、ハイブリッド車としての低燃費性と四輪駆動車としての走行安定性を両立させた車両である。
【０００３】前後輪駆動車両は、モータに供給する電力を蓄えるバッテリを備え、このバッテリを充電するためのジェネレータを備える。車輪を駆動するモータをジェネレータとして機能させる場合、モータは車両の走行エネルギの一部を電気エネルギに回生し、この電気エネルギをバッテリに蓄える。なお、モータによる回生は、通常、アクセルペダルが踏み込まれていない減速走行時に行われる。しかし、バッテリの電力残量が所定の電力残量以下になった場合には、アクセルペダルが踏み込まれている場合でも強制的に充電を行う。なお、モータによる回生時、モータで駆動される車輪には制動力が作用する。
【０００４】さらに、前後輪駆動車両は、エンジンの駆動力とモータの駆動力を設定し、エンジンおよびモータを各種制御モードで制御する制御装置を備える。例えば、制御モードとしては、低摩擦係数路（以下、摩擦係数をμと記載する）における走行安定性重視の低μ路走行モード、燃費重視の燃費モードやバッテリの電力残量が低下した時の強制充電モード等があげられ、これらの各制御モードに応じてエンジンおよびモータを制御する。より具体的には、低μ路走行モードでは、スリップしないように、各車輪の路面への伝達駆動力限界値の範囲内で駆動力を配分する。また、燃費モードでは、エンジンを高効率に駆動するように駆動力を配分する。また、強制充電モードでは、エンジンの駆動力限界値の範囲内で、エンジンの駆動力とモータの充電量を配分する。ちなみに、各モードの切り替えは、制御装置が自動で切り替えるが、ドライバによってマニュアルで切り替えることもできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、強制充電モードに切り替える判断基準である下限電力残量を道路状況に関係なく一定値とすると、ハイブリッド車としての低燃費性を悪化させる場合がある。例えば、大気温度が常温時に高μ路の上り坂を連続登坂している場合、モータでも車輪を駆動するので、バッテリの電力残量が徐々に低下する。やがて、バッテリの電力残量が下限電力残量以下となり、強制充電モードに切り替わる。ところが、通常、連続した上り坂の後には連続した下り坂となるので、連続登坂後には連続降坂に移行する。したがって、連続降坂での減速走行時における回生によってバッテリの電力残量が増加することが期待できるにもかかわらず、連続登坂中に強制充電を行ってしまう。しかも、強制充電時にはモータ側の車輪に制動力が作用するので、その制動力に対抗するために、燃料消費率が低効率領域でエンジンを使用する必要が生じる。また、低μ路が雪による要因の場合、低μ路が長期間続く可能性が高い。この場合には低μ路走行モードによってモータによる電力消費量が増加するので、出来るだけバッテリの電力残量を増加させておく必要がある。さらに、バッテリの温度が低下すると、バッテリの電力を供給する性能が低下する。そこで、バッテリを充電し、バッテリの温度を出来るだけ上昇させる必要がある。しかし、路面状態やバッテリ性能に関係なく下限電力残量を一定値にすると、バッテリを適正な時期に充電できない。
【０００６】そこで、本発明の課題は、道路状況やバッテリ性能に応じて回生を行い、燃費を向上させる前後輪駆動車両の制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発明に係る前後輪駆動車両の制御装置は、前後の車輪の一方をエンジンにより駆動し、蓄電手段からの電力によって他方の車輪をモータにより駆動する前後輪駆動車両の制御装置であって、前記前後輪駆動車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段と、大気温度を検出する大気温度検出手段と、前記蓄電手段の温度を検出する蓄電手段温度検出手段と、前記運転状態検出手段により検出される運転状態と前記路面摩擦係数推定手段により推定される路面摩擦係数とに基づいて、前記モータの駆動力を算出するモータ駆動力算出手段と、前記大気温度検出手段により検出される大気温度または／および前記蓄電手段温度検出手段により検出される蓄電手段の温度に応じて、前記モータの駆動力を算出する際の制御モードを切り替える制御モード切替手段とを備えることを特徴とする。この前後輪駆動車両の制御装置によれば、制御モード切替手段で制御モードを切り替える際のパラメータとして大気温度を用いることによって、道路状況を高精度に推定することができる。また、この制御装置は、制御モード切替手段で制御モードを切り替える際のパラメータとして蓄電手段の温度を用いることによって、蓄電手段の性能を高精度に推定することができる。そして、この制御装置では、制御モード切替手段により道路状況やバッテリ性能に応じて制御モードを切り替え、出来る限り燃費性を向上させる。なお、運転状態は、アクセルペダルの開度、車速、蓄電手段の電力残量等の前後輪駆動車両の状態を示すものである。
【０００８】さらに、前記前後輪駆動車両の制御装置において、前記運転状態検出手段として、前記蓄電手段の電力残量を検出する電力残量検出手段を備え、前記制御モード切替手段は、前記大気温度手段により検出される大気温度が第１所定大気温度以下の場合、前記蓄電手段温度検出手段により検出される蓄電手段の温度に応じて下限電力残量を設定し、前記電力残量検出手段により検出される電力残量が前記下限電力残量未満の時には前記モータの駆動力を制限することを特徴とする。この前後輪駆動車両の制御装置によれば、大気温度が第１所定大気温度以下の低温の場合には、蓄電手段から電力を供給する性能が低下する可能性が高いと推定できるので、蓄電手段の温度に応じて下限電力残量を高く設定することができる。この設定によって強制充電の頻度が高くなるので、蓄電手段の性能に合わせて蓄電手段の電力残量が増加すると共に蓄電手段の温度が上昇する。なお、第１所定大気温度は、降雪または降雪の可能性のある低温度であり、本実施の形態では５℃である。また、モータの駆動力を制限するとは、モータの駆動を停止、あるいはモータをジェネレータとして機能させてモータにより蓄電手段を充電することである。
【０００９】また、前記前後輪駆動車両の制御装置において、前記運転状態検出手段として、前記蓄電手段の電力残量を検出する電力残量検出手段を備え、前記制御モード切替手段は、前記大気温度手段により検出される大気温度が第２所定大気温度以上の場合、前記路面摩擦係数推定手段により推定される路面摩擦係数に応じて下限電力残量を設定し、前記電力残量検出手段により検出される電力残量が前記下限電力残量未満の時には前記モータの駆動力を制限することを特徴とする。この前後輪駆動車両の制御装置によれば、大気温度が第２所定大気温度以上の常温の場合には、蓄電手段の性能が低下する可能性が低くかつ雪道による低μ路になる可能性がないと推定できるので、路面μ推定値に応じて下限電力残量を低く設定することができる。この設定によって強制充電の頻度が少なくなり、路面μ推定値が低μでなければ出来る限り燃費の向上を図ることができる。なお、第２所定大気温度は、絶対に降雪とならない温度であり、本実施の形態では３０℃である。また、モータの駆動力を制限するとは、モータの駆動を停止、あるいはモータをジェネレータとして機能させてモータにより蓄電手段に充電することである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に係る前後輪駆動車両の制御装置の実施の形態について説明する。
【００１１】本発明に係る前後輪駆動車両の制御装置は、路面μに加えて大気温度を制御モードを切り替える際のパラメータとすることによって道路状況（特に、路面状態）をより詳細に判別し、この道路状況に応じて制御モードを切り替える。また、この制御装置は、蓄電手段の温度を制御モードを切り替える際のパラメータに加えることによって蓄電手段の性能を判別し、この性能に応じて強制充電の頻度を設定できる。特に、大気温度が低い場合、この制御装置は、蓄電手段の温度に応じて下限電力残量を高い値に設定し、強制充電の頻度を多くし、蓄電手段の性能を向上させる。また、大気温度が高い場合、この制御装置は、推定した路面μに応じて下限電力残量を低い値に設定し、強制充電の頻度を少なくし、燃費性を向上させる。
【００１２】本実施の形態では、本発明に係る前後輪駆動車両として、前輪をエンジンで駆動すると共に後輪をモータで駆動する前後輪駆動車両とする。また、本実施の形態では、エンジンの駆動力とモータの駆動力を設定するための制御モードとして、燃費重視の燃費モード、走行安定性重視の低μ路走行モードおよびバッテリ充電重視の強制充電モードを有する。そして、前後輪駆動車両に備えられる制御装置では、制御モード判定マトリクスに基づいて３つの制御モードを切り替え、各制御モードに応じてエンジンの駆動力とモータの駆動力を設定する。なお、この制御装置では、制御モードを切り替えるためのパラメータを路面μ推定値、大気温度、バッテリ温度およびバッテリ電力残量とする。
【００１３】まず、図１を参照して、前後輪駆動車両（以下、車両と記載する）１の全体構成について説明する。なお、図１は、前後輪駆動車両の全体構成図である。なお、本実施の形態では、前後輪駆動車両１が特許請求の範囲に記載の前後輪駆動車両に相当する。
【００１４】車両１は、左右の前輪２，２をエンジン３で駆動するとともに、左右の後輪４，４をモータ５で駆動する。そして、車両１では、制御装置６がエンジン３およびモータ５を制御する。なお、本実施の形態では、前輪２，２が特許請求の範囲に記載の前後の車輪の一方に相当し、後輪４，４が特許請求の範囲に記載の他方の車輪に相当し、エンジン３が特許請求の範囲に記載のエンジンに相当し、モータ５が特許請求の範囲に記載のモータに相当し、制御装置６が特許請求の範囲に記載の制御装置に相当する。
【００１５】エンジン３は、車両１の前部に横置きに搭載される。そして、エンジン３は、トルクコンバータ７ａを備える自動変速機７およびフロントディファレンシャル８を介して前輪２，２に接続し、前輪２，２を駆動する。また、エンジン３は、ＤＢＷ（Ｄｒｉｖｅ Ｂｙ Ｗｉｒｅ）ドライバ２５を介してスロットル弁２６に制御装置６が接続される。そして、エンジン３は、制御装置６によって駆動力が設定され、この駆動力に応じてＤＢＷドライバ２５によってスロットル弁２６が電子制御される。ＤＢＷドライバ２５は、モータによりスロットル弁２６の開度を変える。
【００１６】モータ５は、車両１の後部に搭載される。そして、モータ５には、バッテリ９が接続され、このバッテリ９を駆動源とする。さらに、モータ５は、電磁クラッチ１０およびリヤディファレンシャル１１を介して後輪４，４に接続され、後輪４，４を駆動する。なお、モータ５がバッテリ９から電力が供給され、かつ電磁クラッチ１０が接続されている場合、後輪４，４が駆動され、車両１が四輪駆動状態となる。ちなみに、モータ５の出力は、最大１２ｋＷの範囲内である。一方、モータ５が車両１の走行エネルギにより回転駆動されている場合、モータ５がジュネレータとして機能し、回生状態となる。なお、バッテリ９には電流センサ１２および電圧センサ１３が設けられ、このセンサ１２，１３で検出したバッテリ電流信号ＢＣとバッテリ電圧信号ＢＶが制御装置６に取り込まれる。ちなみに、制御装置６では、バッテリ電流信号ＢＣとバッテリ電圧信号ＢＶに基づいてバッテリ９の電力残量ＳＯＣを算出する。また、バッテリ９にはバッテリ温度センサ１４が設けられ、このセンサ１４で検出したバッテリ温度信号ＢＴが制御装置６に取り込まれる。なお、バッテリ温度センサ１４は、サーミスタからなる温度センサである。なお、本実施の形態では、バッテリ９が特許請求の範囲に記載の蓄電手段に相当し、電流センサ１２および電圧センサ１３は特許請求の範囲に記載の電力残量検出手段および運転状態検出手段に相当し、バッテリ温度センサ１４は特許請求の範囲に記載の蓄電手段温度検出手段に相当する。
【００１７】また、モータ５は、モータドライバ１５を介して制御装置６に接続される。そして、モータ５は、制御装置６によって四輪駆動状態での駆動力や回生状態での発電力（負値の駆動力）が設定され、この駆動力や発電力に応じてモータドライバ１５によって制御される。モータドライバ１５は、モータ５のコントロールデバイスであり、モータ５の電流制御等を行う。さらに、電磁クラッチ１０は、制御装置６によって接続／遮断が判断され、制御装置６によって電磁クラッチ１０に備えられるソレノイド（図示せず）への電流の供給／停止が制御される。
【００１８】左右の前輪２，２および左右の後輪４，４には磁気ピックアップ式の車輪センサ１６，・・・が各々設けられ、このセンサ１６，・・・で検出した各車輪２，２，４，４の回転数のパルス信号である車輪回転数信号ＷＳが制御装置６に取り込まれる。また、前輪２，２および後輪４，４には加速度センサ１７，１８が各々設けられ、このセンサ１７，１８で検出した前輪２，２および後輪４，４の加速度信号ＷＡが制御装置６に取り込まれる。なお、加速度センサ１７，１８は、車体の前後方向の加速度を検出する前後Ｇセンサ（磁歪式）を設け、このセンサで検出した車体の前後方向の加速度信号ＷＡを制御装置６に取り込んでもよく、車体速度を正確に求めることができればよいものである。また、制御装置６では、車輪回転数信号ＷＳに基づいて車輪速度を算出するとともに、車輪回転数信号ＷＳと加速度信号ＷＡ等に基づいて車体速度を算出する。なお、本実施の形態では、車輪センサ１６，・・・は特許請求の範囲に記載の運転状態検出手段に相当し、加速度センサ１７，１８は特許請求の範囲に記載の運転状態検出手段に相当する。
【００１９】また、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）にはクランク角センサ１９が設けられ、このセンサ１９で検出したクランク角がクランクパルス信号ＣＰとして制御装置６に取り込まれる。さらに、自動変速機７のメインシャフト７ｂには磁気ピックアップ式のメインシャフト回転数センサ２０が設けられ、このセンサ２０で検出したメインシャフト７ｂの回転数のパルス信号であるメインシャフト回転数信号ＮＭが制御装置６に取り込まれる。なお、制御装置６では、クランクパルス信号ＣＰに基づいてエンジン回転数ＮＥを算出する。そして、制御装置６は、メインシャフト回転数信号ＮＭとエンジン回転数ＮＥに基づいて、トルクコンバータ７ａのスリップ率＝ＮＭ／ＮＥを算出する。
【００２０】また、モータ５にはレゾルバ式のモータ回転数センサ２１が設けられ、このセンサ２１で検出したモータ５の回転数のパルス信号であるモータ回転数信号ＭＳが制御装置６に取り込まれる。
【００２１】さらに、アクセルペダル２２にはアクセル開度センサ２３が設けられ、このセンサ２３で検出したアクセルペダル２２のＯＮ／ＯＦＦを含むアクセル開度信号ＡＯが制御装置６に取り込まれる。なお、アクセル開度センサ２３は特許請求の範囲に記載の運転状態検出手段に相当する。
【００２２】また、車体１には大気温度センサ２４が設けられ、このセンサ２４で検出した大気温度信号ＡＴが制御装置６に取り込まれる。なお、大気温度センサ２４は、サーミスタからなる温度センサである。なお、本実施の形態では、大気温度センサ２４は特許請求の範囲に記載の大気温度検出手段に相当する。
【００２３】制御装置６は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびＩ／Ｏインターフェース等からなるマイクロコンピュータ（図示せず）である。制御装置６は、アクセル開度と車体速度に基づいて目標駆動力を設定する。そして、制御装置６は、各種センサの検出値に基づいて、制御モード判定マトリクス６２ａに従って制御モードを決定する（図４参照）。続いて、制御装置６は、各制御モードに基づいてエンジン３の駆動力およびモータ５の駆動力を設定し、さらにエンジン３の駆動力に基づいてエンジン駆動信号ＥＤおよびモータ５の駆動力に基づいてモータ要求トルク信号ＭＴを設定する。なお、モータ５の駆動力は、モータ５をジェネレータとして機能させる場合には負値となる。そして、制御装置６は、エンジン駆動信号ＥＤをＤＢＷドライバ２５に出力し、スロットル弁２６のスロットル弁開度を制御してエンジン３の駆動力を制御する。また、制御装置６は、モータ要求トルク信号ＭＴをモータドライバ１５に出力し、モータ５の駆動力を制御する。
【００２４】次に、図２を参照して、制御装置６の構成について説明する。なお、図２は、前後輪駆動車両の制御装置の構成図である。
【００２５】制御装置６は、路面μ推定部６０、目標駆動力設定部６１、制御モード判定部６２、制御モード切替部６３、燃費モード制御部６４、低μ路走行モード制御部６５、強制充電モード制御部６６、エンジン駆動信号設定部６７およびモータ要求トルク信号設定部６８等を備える。なお、本実施の形態では、路面μ推定部６０が特許請求の範囲に記載の路面摩擦係数推定手段に相当し、目標駆動力設定部６１、燃費モード制御部６４、低μ路走行モード制御部６５および強制充電モード制御部６６が特許請求の範囲に記載のモータ駆動力算出手段に相当し、制御モード判定部６２および制御モード切替部６３が特許請求の範囲に記載の制御モード切替手段に相当する。
【００２６】路面μ推定部６０は、車輪センサ１６，・・・からの車輪回転数信号ＷＳおよび加速度センサ１７，１８からの加速度信号ＷＡが入力され、目標駆動力設定部６１および制御モード判定部６２に路面μ推定値Ｒμを出力する。路面μ推定部６０は、車輪回転数信号ＷＳに基づいて、各輪２，２，４，４の車輪速度を算出する。さらに、路面μ推定部６０は、過去の車体速度の履歴、車輪速度および加速度信号ＷＡ等に基づいて、車体１の車体速度を算出する。そして、路面μ推定部６０は、各輪の車輪速度と車体速度に基づいて、各輪の２，２，４，４のスリップ率を算出する。最後に、路面μ推定部６０は、算出した各輪２，２，４，４のスリップ率に基づいて、路面μ推定値Ｒμを算出する。
【００２７】目標駆動力設定部６１は、車輪センサ１６，・・・からの車輪回転数信号ＷＳ、加速度センサ１７，１８からの加速度信号ＷＡ、アクセル開度センサ２３からのアクセル開度信号ＡＯおよび路面μ推定部６０からの路面μ推定値Ｒμが入力され、制御モード切替部６３を介して燃費モード制御部６４、低μ路走行モード制御部６５または強制充電モード制御部６６に目標駆動力ＴＤを出力する。なお、目標駆動力ＴＤは、車両１で必要とされる駆動力であり、エンジン３とモータ５とで発生させる駆動力である。ちなみに、モータ５がジェネレータとして機能する場合、目標駆動力ＴＤは、全てエンジン３で発生させる。さらに、この場合、モータ５で消費される走行エネルギもエンジン３で発生させる。
【００２８】そして、目標駆動力設定部６１は、前記した路面μ推定部６０で算出した同様の方法で車体速度を算出する。なお、目標駆動力設定部６１では、車体速度を算出せずに、路面μ推定部６０で算出した車体速度を用いてもよい。さらに、目標駆動力設定部６１は、ＲＯＭ等の記憶手段を備え、予め実験値または設計値に基づいて設定した車体速度およびアクセル開度信号ＡＯと目標駆動力ＴＤの対応するテーブルを記憶している。なお、このテーブルは、目標駆動力を、アクセル開度が大きいほど大きく、車体速度が大きいほど小さくなるように設定している。そして、目標駆動力設定部６１は、車体速度およびアクセル開度信号ＡＯをアドレスとして対応する目標駆動力ＴＤを読み出し、目標駆動力ＴＤを制御モード切替部６３に出力する。なお、車両１がスリップしている場合、目標駆動力設定部６１は、車両１の総重量と路面μ推定値Ｒμに基づいて、スリップ時に路面に伝達可能な伝達駆動力を算出し、この伝達駆動力を目標駆動力ＴＤとする。ちなみに、目標駆動力設定部６１では、路面μ推定部６０で算出した各輪２，２，４，４のスリップ率に基づいてスリップしているか否かを判定する。
【００２９】制御モード判定部６２は、電流センサ１２からのバッテリ電流信号ＢＣ、電圧センサ１３からのバッテリ電圧信号ＢＶ、バッテリ温度センサ１４からのバッテリ温度信号ＢＴ、大気温度センサ２４からの大気温度信号ＡＴおよび路面μ推定部６０からの路面μ推定値Ｒμが入力され、制御モード切替部６３に制御モードＣＭを出力する。そのために、制御モード判定部６２は、ＲＯＭ等の記憶手段を備え、予め実験値または設計値に基づいて設定した制御モード判定マトリクス６２ａに従ったテーブルを記憶している（図４参照）。そして、制御モード判定部６２は、バッテリ電圧信号ＢＶ、バッテリ温度信号ＢＴ、大気温度信号ＡＴおよび路面μ推定値Ｒμに基づいて、テーブルに従って制御モードとして燃費モード、低μ路走行モードおよび強制充電モードのいずれかの制御モードを判定する。なお、制御モード判定マトリクス６２ａは、バッテリ電力残量、大気温度、路面μ推定値およびバッテリ温度をパラメータとして、燃費モード、低μ路走行モードおよび強制充電モードのいずれかの制御モードを判定できるマトリクスである。なお、制御モード判定部６２は、バッテリ電流信号ＢＣおよびバッテリ電圧信号ＢＶに基づいてバッテリ電力残量ＳＯＣを算出する。バッテリ電力残量ＳＯＣは、バッテリ９に充電可能な電力容量に対するバッテリ９に充電されている電力の割合（０〜１００％）で表す。
【００３０】ちなみに、制御モード判定マトリクス６２ａでは、下限電力残量に基づいて強制充電モードか否かを判定できる。なお、下限電力残量は、大気温度範囲、路面μ推定値範囲およびバッテリ温度範囲に基づいて設定される。さらに、制御モード判定マトリクス６２ａでは、バッテリ電力残量ＳＯＣが下限電力残量以上の場合、大気温度範囲、路面μ推定値範囲およびバッテリ温度範囲に基づいて燃費モード、走行μ路走行モードおよび強制充電モードのいずれかの制御モードを判定できる。ちなみに、制御モードを切り替えるためのパラメータとして、従来の路面μ推定値に大気温度とバッテリ温度を追加した。というのは、大気温度は、季節を推定するのに重要なパラメータであり、特に、路面μ推定値が低い場合には、その要因が雪やアイスバーンによるか否かを推定できるパラメータである。したがって、大気温度と路面μ推定値を組み合わせることによって、道路状況で最も重要な路面状態を従来より正確に推定できる。一方、バッテリ温度は、バッテリ９の性能を推定するのに重要なパラメータである。ちなみに、バッテリ温度が低下すると、バッテリ９での反応が低下してバッテリ９が電力を供給する性能が低下するので、バッテリ９を充電してバッテリ温度を上昇させなければならない。
【００３１】ここで、大気温度および路面μ推定値と路面状態の関係を理解するために、図５を参照して、寒冷地での路面状態のパターンを季節に応じて説明しておく。なお、図５は、寒冷地における季節に応じた路面状態のパターンの一例であり、（ａ）は春から秋における路面状態パターン図であり、（ｂ）は冬（序盤）における路面状態パターン図であり、（ｃ）は冬（中盤）における路面状態パターン図であり、（ｄ）は冬（終盤）における路面状態パターン図である。
【００３２】（ａ）図は、季節が春〜夏〜秋における雪が降らない時期の路面状態を示す。この季節では、大気温度としては中温度から高温度となり、路面状態として雪やアイスバーンによる低μ路となることはない。したがって、この季節では、高μ路の場合には路面状態としてはアスファルト路と推定でき、中μ路の場合には路面状態としてはアスファルト路か砂利道等と推定でき、低μ路の場合には路面状態として砂利道や河原等と推定できる。
【００３３】（ｂ）図は、季節が冬の序盤における雪の降り始めの時期の路面状態を示す。この季節では、大気温度としては低温度となり、路面状態としては雪による低μ路となる場合が多い。したがって、この季節では、低μ路の場合には路面状態としては雪路と推定でき、特に、平地では積もり始めの雪道と推定でき、高地の登坂路等では積雪量の増大による圧雪路と推定でき、高地の降坂路では圧雪路の他にアイスバーンも推定できる。
【００３４】（ｃ）図は、季節が冬の中盤における降雪量の多い時期の路面状態を示す。この季節では、大気温度としては極低温度となり、路面状態としては雪による低μ路となる場合が多い。しかし、平地等ではロードヒーティング等によってアスファルト路となる場合もある。したがって、この季節では、平地において、低μ路の場合にはアイスバーンと推定でき、高μ路の場合には除雪によるアスファルト路と推定できる。また、この季節では、高地において、登坂路等では積雪量の増大による圧雪路と推定でき、高地の降坂路では圧雪路の他にアイスバーンも推定できる。
【００３５】（ｄ）図は、季節が冬の終盤における平地での降雪がなくなる時期の路面状態を示す。この季節では、大気温度として低温度から中温度（平地）となり、路面状態としては高地では雪による低μ路となり、平地では雪がなくなるため高μ路となる場合がある。したがって、この季節では、平地において、高μ路の場合には除雪によらないアスファルト路と推定できる。また、この季節では、高地において、登坂路から降坂路にかけて長期間の積雪による圧雪路と推定できる。
【００３６】さらに、図４を参照して、制御モード判定マトリクス６２ａについて詳細に説明する。なお、図４は、制御モード判定マトリクスを示す。ちなみに、制御モード判定マトリクス６２ａでは、大気温度の高温度は３０℃以上、中温度は５℃〜３０℃、低温度は５℃以下である。また、路面μ推定値は高μ値は０．８以上、中μ値は０．５〜０．８、低μ値は０．５以下である。また、バッテリ温度の高温度は４０℃以上、中温度は０℃〜４０℃、低温度は０℃以下である。
【００３７】まず、制御モード判定マトリクス６２ａにおける下限電力残量設定の考え方について説明する。下限電力残量設定は、大気温度と路面μ推定値に基づいて行われる。基本的に、大気温度が低いほどバッテリ９から電力を供給する性能が低下すると推定できるので、下限電力残量を高い値に設定し（強制充電の頻度を多くし）、バッテリ９の性能が低下する前に充電を行ってバッテリ９の性能を確保する。また、大気温度が高いほど高μ路での安定走行ができると推定できるので、下限電力残量を低い値に設定し（強制充電の頻度を少なくし）、出来る限り燃費の向上を図る。特に、大気温度が常温度（中高温度）の場合、路面μ推定値が低ければ、砂利道等による低μ路と推定する。この場合、雪道と違って長期間低μ路が続かないので、下限電力残量を低い値に設定する。さらに、大気温度が高温度の場合には、バッテリ９の性能が低下する可能性が低くかつ雪道による低μ路になる可能性がないと推定できるので、路面μ推定値に応じて下限電力残量を極力低い値に設定し、燃費の向上を図る。一方、大気温度が降雪温度（低温度）の場合、路面μ推定値が低ければ、雪道による低μ路と推定する。この場合、雪道により長期間低μ路が続くので、低μ路でのモータ５による電力消費量の増加に備えて下限電力残量を高い値に設定する。また、大気温度が降雪温度（低温度）の場合、路面μ推定値が高くても、除雪による高μ路と推定する。この場合、近い将来に雪道による低μ路となることが予測できるので、低μ路でのモータ５による電力消費量の増加に備えて下限電力残量を高い値に設定する。そこで、大気温度が降雪温度（低温度）の場合には、バッテリ９の性能が低下する可能性が高いと推定できるので、路面μ推定値に関係なく、バッテリ温度に応じて下限電力残量を極力高い値に設定し、バッテリ性能を確保する。
【００３８】また、下限電力残量設定は、バッテリ温度に基づいても行われる。基本的に、バッテリ温度が低いほどバッテリ９が電力を供給する性能が低下するので、下限電力残量を高い値に設定し（強制充電の頻度を多くし）、バッテリ９を充電してバッテリ温度を上昇させる。また、バッテリ温度が高いほどバッテリ９が電力を供給する性能が高いので、下限電力残量を低い値に設定し（強制充電の頻度を少なくし）、出来る限り燃費の向上を図る。
【００３９】次に、大気温度、路面μ推定値およびバッテリ温度による制御モード判定の考え方について説明する。大気温度が高いほど、雪による影響がないので、燃費性を重視する。一方、大気温度が低いほど、雪による影響を考慮して、走行安定性を重視する。また、路面μ推定値が高いほど、安定走行できるので、燃費性を重視する。一方、路面μ推定値が低いほど、不安定走行となるので、走行安定性を重視する。なお、大気温度が低くかつ路面μ推定値が高い場合でも、バッテリ温度が低下すると、強制充電モードとし、近い将来の雪道に備えてバッテリ温度を上昇させる。
【００４０】それでは、制御モード判定マトリクス６２ａを具体的に説明する。大気温度が高温度かつ路面μ推定値が高μ値の場合、継続して高μ路安定走行が可能と推定でき、バッテリ温度に関係なく制御モードを燃費モードとする。また、下限電力残量を１０％と最低値に設定して、強制充電の頻度を最低にする。大気温度が高温度かつ路面μ推定値が中μ値の場合、雪道の可能性無しで燃費走行可能と推定でき、バッテリ温度に関係なく制御モードを燃費モードとする。また、下限電力残量を２０％に設定して、強制充電の頻度を少なくする。大気温度が高温度かつ路面μ推定値が低μ値の場合、砂利道等の低μ路不安定走行と推定でき、バッテリ温度に関係なく制御モードを低μ路走行モードとする。また、砂利道等は長期間継続しないので、下限電力残量を３０％に設定して、強制充電の頻度を少なくする。
【００４１】大気温度が中温度かつ路面μ推定値が高μ値の場合、継続して高μ路安定走行が可能と推定でき、バッテリ温度に関係なく制御モードを燃費モードとする。また、下限電力残量をバッテリ温度が高温度時には１０％、バッテリ温度が中温度時には２０％に設定して、強制充電の頻度を少なくする。大気温度が中温度かつ路面μ推定値が中μ値の場合、雪道の可能性無しで燃費走行可能と推定でき、バッテリ温度に関係なく制御モードを燃費モードとする。また、下限電力残量をバッテリ温度が高温度時には３０％、バッテリ温度が中温度時には４０％に設定して、強制充電の頻度を若干多くする。大気温度が中温度かつ路面μ推定値が低μ値の場合、砂利道等の低μ路不安定走行と推定でき、バッテリ温度に関係なく制御モードを低μ路走行モードとする。また、下限電力残量を５０％に設定して、強制充電の頻度を多くする。
【００４２】大気温度が低温度かつ路面μ推定値が高μ値の場合、除雪により高μ路安定走行が可能と推定でき、バッテリ温度が中高温度の時には制御モードを燃費モードとする。しかし、大気温度が低温度かつ路面μ推定値が高μ値の場合でも、バッテリ温度が低温度の時には、近い将来に雪道を走行する可能性が高いので制御モードを強制充電モードとし、バッテリ温度を上昇させておく。また、バッテリ性能を上昇させるために、下限電力残量をバッテリ温度が高温度時には５０％、バッテリ温度が中温度時には６０％、バッテリ温度が低温度時には７０％に設定して、強制充電の頻度を多くする。大気温度が低温度かつ路面μ推定値が中μ値の場合、近い将来に雪道による低μ路不安定の可能性が高いと推定でき、バッテリ温度に関係なく制御モードを低μ路走行モードとする。また、バッテリ性能を上昇させるために、下限電力残量をバッテリ温度が高温度時には５０％、バッテリ温度が中温度時には６０％、バッテリ温度が低温度時には７０％に設定して、強制充電の頻度を多くする。大気温度が低温度かつ路面μ推定値が低μ値の場合、雪道による低μ路不安定走行と推定でき、バッテリ温度に関係なく制御モードを低μ路走行モードとする。また、バッテリ性能を上昇させるために、下限電力残量をバッテリ温度が高温度時には５０％、バッテリ温度が中温度時には６０％、バッテリ温度が低温度時には７０％に設定して、強制充電の頻度を多くする。
【００４３】制御モード切替部６３は、目標駆動力設定部６１からの目標駆動力ＴＤおよび制御モード判定部６２からの制御モードＣＭが入力され、切り替えた制御部６４，６５，６６に目標駆動力ＴＤを出力する。制御モード切替部６３は、制御モードＣＭに基づいて、燃費モード制御部６４、低μ路走行モード制御部６５および強制充電モード制御部６６のいずれかに切り替える。そして、制御モード切替部６３は、切り替えた制御部６４，６５，６６に目標駆動力ＴＤを出力する。
【００４４】燃費モード制御部６４は、制御モード切替部６３からの目標駆動力ＴＤが入力され、エンジン駆動信号設定部６７にエンジン駆動力ＴＥＤおよびモータ要求トルク信号設定部６８にモータ駆動力ＴＭＤを出力する。燃費モード制御部６４は、ＲＯＭ等の記憶手段を備え、予め実験値または設計値に基づいて設定した目標駆動力ＴＤおよび車体速度とエンジン３の燃料消費効率が高効率になるように設定された駆動力配分比との対応するテーブルを記憶している。なお、車体速度は、路面μ推定部６０で算出したものを用いる。そして、燃費モード制御部６４は、目標駆動力ＴＤおよび車体速度をアドレスとして対応する駆動力配分比を読み出す。さらに、燃費モード制御部６４は、読み出した駆動力配分比と目標駆動力ＴＤに基づいて、エンジン駆動力ＴＥＤとモータ駆動力ＴＭＤを算出する。
【００４５】なお、燃費モードでは、エンジン３の燃料消費効率の低効率領域では、モータ５による駆動でアシストし、燃費の向上を図る。特に、エンジン３の燃料消費効率が最も低下する低アクセル開度発進時には、エンジン３をアイドル停止またはアイドルニュートラル運転させ、モータ５のみによる発進を行わせるために、モータ５側の駆動力配分を１００％とする。
【００４６】低μ路走行モード制御部６５は、制御モード切替部６３からの目標駆動力ＴＤが入力され、エンジン駆動信号設定部６７にエンジン駆動力ＴＥＤおよびモータ要求トルク信号設定部６８にモータ駆動力ＴＭＤを出力する。低μ路走行制御部６５は、ＲＯＭ等の記憶手段を備え、予め実験値または設計値に基づいて設定した路面μ推定値Ｒμ、目標駆動力ＴＤおよび車体速度と前後輪２，２，４，４の駆動力限界値を越えないように設定された駆動力配分比との対応するテーブルを記憶している。なお、路面μ推定値Ｒμと車体速度は、路面μ推定部６０で算出したものを用いる。そして、低μ路走行モード制御部６５は、路面μ推定値Ｒμ、目標駆動力ＴＤおよび車体速度をアドレスとして対応する駆動力配分比を読み出す。さらに、低μ路走行モード制御部６５は、読み出した駆動力配分比と目標駆動力ＴＤに基づいて、エンジン駆動力ＴＥＤとモータ駆動力ＴＭＤを算出する。
【００４７】低μ路走行モードは、モータ５による駆動でアシストし、四輪駆動走行により低μ路の走行安定性を向上させる。ちなみに、低μ路走行モードでは、目標駆動力ＴＤとしてスリップ時の伝達駆動力が設定されている場合がある。
【００４８】強制充電モード制御部６６は、制御モード切替部６３からの目標駆動力ＴＤが入力され、エンジン駆動信号設定部６７にエンジン駆動力ＴＥＤおよびモータ要求トルク信号設定部６８にモータ駆動力ＴＭＤ（負値）を出力する。強制充電モード制御部６６は、バッテリ電力残量ＳＯＣ等に基づいて、バッテリ９への目標充電量を算出する。なお、バッテリ電力残量ＳＯＣは、制御モード判定部６２で算出したものを用いる。そして、強制充電モード制御部６６は、モータ５がジェネレータとして機能する場合にはモータ５が走行エネルギを消費するので、バッテリ９への目標充電量からモータ駆動力ＴＭＤを負値として算出する。さらに、強制充電モード制御部６６は、モータ駆動力ＴＭＤの絶対値を目標駆動力ＴＤに加算し、この加算値をエンジン駆動力ＴＥＤに設定する。
【００４９】なお、強制充電モードでは、モータ５で消費される走行エネルギがエンジン３で負担されかつ燃料消費効率が低効率領域でもエンジン３を使用しなければならないので、燃費は低下する。
【００５０】エンジン駆動信号設定部６７は、各モード制御部６４，６５，６６からのエンジン駆動力ＴＥＤが入力され、ＤＢＷドライバ２５にエンジン駆動信号ＥＤを出力する。エンジン駆動信号設定部６７は、エンジン駆動力ＴＥＤに基づいてスロットル弁２６の開度を算出する。さらに、エンジン駆動信号設定部６７は、この算出した開度に基づいて、ＤＢＷドライバ２５のモータの回転数や回転方向を設定し、エンジン駆動信号ＥＤとする。
【００５１】モータ要求トルク信号設定部６８は、各モード制御部６４，６５，６６からのモータ駆動力ＴＭＤが入力され、モータドライバ１５にモータ要求トルク信号ＭＴを出力する。モータ要求トルク信号設定部６８は、モータ駆動力ＴＭＤに基づいて、モータ５の回転数や回転方向を設定する。さらに、モータ要求トルク信号設定部６８は、このモータ５の回転数や回転方向に基づいて、モータドライバ１５を制御するモータ要求トルク信号ＭＴを設定する。
【００５２】最後に、図１乃至図４を参照して、制御装置６による動作について説明する。特に、制御モード判定部６２の動作は、図３の判定時のフローチャートに沿って説明する。
【００５３】制御装置６は、車両１に配設された各種センサから１２，１３，１４，１６，１７，１８，２３，２４等から検出した値を信号として取り込む。そして、路面μ推定部６０が、車輪回転数信号ＷＳや加速度信号ＷＡ等に基づいて、各輪２，２，４，４の車輪車速およびスリップ率、車体速度、路面μ推定値Ｒμを算出する。
【００５４】続いて、目標駆動力設定部６１が、アクセル開度信号ＡＯや車体速度等に基づいて目標駆動力ＴＤを設定する。なお、車両１がスリップしている場合、目標駆動力設定部６１は、スリップ時に可能な伝達駆動力を目標駆動力ＴＤに設定する。
【００５５】また、制御モード判定部６２が、バッテリ電圧信号ＢＶやバッテリ電流信号ＢＣに基づいて、バッテリ電力残量ＳＯＣを算出する。そして、制御モード判定部６２は、大気温度信号ＡＴ、路面μ推定値Ｒμおよびバッテリ温度信号ＢＴに基づいて、制御モード判定マトリクス６２ａに従ったテーブルから下限電力残量を選択する。続いて、制御モード判定部６２は、選択した下限電力残量と算出したバッテリ電力残量ＳＯＣを比較する（Ｓ１）。
【００５６】バッテリ電力残量ＳＯＣが下限電力残量以上の場合、制御モード判定部６２は、大気温度信号ＡＴ、路面μ推定値Ｒμおよびバッテリ温度信号ＢＴに基づいて、制御モード判定マトリクス６２ａに従ったテーブルから制御モードＣＭとして燃費モード、低μ路走行モードまたは強制充電モードを判定する（Ｓ２）。一方、バッテリ電力残量ＳＯＣが下限電力残量未満の場合、制御モード判定部６２は、制御モードＣＭを強制充電モードとする（Ｓ３）。そして、制御モード判定部６２は、判定した制御モードＣＭを制御モード切替部６３に出力する。
【００５７】続いて、制御モード切替部６３が、制御モードＣＭに基づいて、燃費モード制御部６４、低μ路走行モード制御部６５または強制充電モード制御部６６に切り替える。そして、燃費モード制御部６４が、目標駆動力ＴＤや車体速度等に基づいて燃費を重視した駆動力配分比を選択し、この駆動力配分比によりエンジン駆動力ＴＥＤとモータ駆動力ＴＭＤを算出する。また、低μ路走行モード制御部６５が、路面μ推定値Ｒμ、目標駆動力ＴＤや車体速度等に基づいて走行安定性を重視した駆動力配分比を選択し、この駆動力配分比によりエンジン駆動力ＴＥＤとモータ駆動力ＴＭＤを算出する。また、強制充電モード制御部６６は、バッテリ電力残量ＳＯＣ等に基づいてバッテリ９への充電量を算出し、この充電量によりエンジン駆動力ＴＥＤとモータ駆動力ＴＭＤ（負値）を算出する。
【００５８】最後に、エンジン駆動信号設定部６７が、エンジン駆動力ＴＥＤに基づいてエンジン駆動信号ＥＤを設定し、このエンジン駆動信号ＥＤをＤＢＷドライバ２５に出力する。一方、モータ要求トルク信号設定部６８が、モータ駆動力ＴＭＤに基づいてモータ要求トルクＭＴを設定し、このモータ要求トルク信号ＭＴをモータドライバ１５に出力する。
【００５９】すると、ＤＢＷドライバ２５によってエンジン駆動信号ＥＤに基づいてスロットル弁２６の開度が調整され、エンジン３の駆動力が制御される。一方、モータドライバ１５によってモータ要求トルク信号ＭＴに基づいてモータ５の回転数および回転方向が調整され、モータ５の駆動力が制御される。また、モータドライバ１５によってモータ要求トルク信号ＭＴに基づいてモータ５が制御され、モータ５による充電が制御される。なお、車両１が減速時には、モータ５により回生充電される。
【００６０】この制御装置６によれば、制御モード判定マトリクス６２ａに従って制御モードを切り替えることによって、燃費性、走行安定性およびバッテリ性能を考慮してエンジン駆動力とモータ駆動力を設定することができる。そのために、制御装置６は、路面状態をより正確に推定するために、制御モードを判定するパラメータとして路面μ推定値に大気温度を加味した。さらに、制御装置６は、バッテリ９の性能をより正確に推定するために、制御モードを判定するパラメータとしてバッテリ温度を用いた。そして、この制御装置６では、大気温度が低温度の場合にバッテリ温度に応じて強制充電の頻度を多くし、バッテリ９の性能を向上させると共に大気温度が常温度時の燃費性を向上させる。また、この制御装置６では、大気温度が高温度の場合には路面μ推定値に応じて強制充電の頻度を少なくし、燃費性を向上させる。さらに、この制御装置６では、大気温度が常温時には出来る限り燃費性を重視し、大気温度が低温度時には雪道になることを考慮して走行安定性を重視する。
【００６１】以上、本発明は、前記の実施の形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。例えば、制御モード判定マトリクス６２ａにおける大気温度の範囲、路面μ推定値の範囲およびバッテリ温度の範囲を前記した各数値に設定したが、この数値に限定されることなく、気候の地域性、バッテリ性能等を考慮して適宜設定してよい。また、制御モード判定マトリクス６２ａにおける大気温度の範囲、路面μ推定値の範囲およびバッテリ温度の範囲を高、中、低の３つの範囲に設定したが、高と低の２つの範囲、あるいは４つの範囲、５つの範囲とより詳細に範囲設定してもよい。また、制御モードを燃費モード、低μ路走行モードおよび強制充電モード等としたが、他の制御モードを追加してもよいし、駆動力配分をリニアに変える制御モード等としてもよい。また、蓄電手段温度検出手段や大気温度検出手段をサーミスタによる温度センサで構成したが、他の温度検出手段で構成してもよい。また、バッテリ電力残量をバッテリ９に充電可能な電力容量に対するバッテリ９に充電されている電力の割合（０〜１００％）としたが、バッテリ９に充電されている電力量としてもよい。
【００６２】
【発明の効果】本発明の請求項１に係る前後輪駆動車両の制御装置は、制御モード切替手段で制御モードを切り替える際のパラメータとして大気温度を用いることによって、道路状況をより正確に推定することができる。また、この制御装置は、制御モード切替手段で制御モードを切り替える際のパラメータとして蓄電手段の温度を用いることによって、蓄電手段の性能をより正確に推定することができる。そのため、この制御装置では、強制充電の頻度を道路状況やバッテリ性能に対応して木目細かく設定できる。さらに、この制御装置では、道路状況やバッテリ性能に対応して出来る限り燃費を重視した駆動力配分とすることができる。その結果、この制御装置では、バッテリ性能や走行安定性を維持しつつ、燃費性を向上させることができる。
【００６３】本発明の請求項２に係る前後輪駆動車両の制御装置は、大気温度が第１所定大気温度以下の低温度の場合には、蓄電手段から電力を供給する性能が低下する可能性が高いと推定できるので、蓄電手段の温度に応じて下限電力残量を高い値に設定することができる。その結果、強制充電の頻度が多くなり、蓄電手段の電力残量が増加すると共に蓄電手段の温度が上昇する。
【００６４】本発明の請求項３に係る前後輪駆動車両の制御装置は、大気温度が第２所定大気温度以上の常温度の場合には、蓄電手段の性能が低下する可能性が低くかつ雪道による低μ路になる可能性がないと推定できるので、路面μ推定値に応じて下限電力残量を低い値に設定することができる。その結果、強制充電の頻度が少なくなり、路面μ推定値が低μ値でなければ燃費の向上を図ることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【出願日】 平成１２年１１月８日（２０００．１１．８）
【代理人】 【識別番号】１０００６４４１４
【弁理士】
【氏名又は名称】磯野 道造
【公開番号】 特開２００２−１５２９０９（Ｐ２００２−１５２９０９Ａ）
【公開日】 平成１４年５月２４日（２００２．５．２４）
【出願番号】 特願２０００−３３９８９４（Ｐ２０００−３３９８９４）