特開 2022-191586 ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022191586

(43)【公開日】2022-12-28

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/10 20160101AFI20221221BHJP

   B60K 6/46 20071001ALI20221221BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20221221BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20221221BHJP

   B60L 50/61 20190101ALI20221221BHJP

   B60L 9/18 20060101ALN20221221BHJP

【ＦＩ】

B60W20/10

B60K6/46 ZHV

B60W10/08 900

B60L15/20 S

B60L50/61

B60L9/18 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021099888

(22)【出願日】2021-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 信彦

【テーマコード（参考）】

3D202

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D202AA07

3D202BB52

3D202CC02

3D202DD02

3D202DD05

3D202DD50

3D202FF02

5H125AA01

5H125AC08

5H125AC12

5H125BA04

5H125BB00

5H125BD17

5H125CA02

5H125CA15

5H125CA18

5H125DD16

5H125EE42

5H125EE43

5H125EE52

5H125EE61

5H125EE64

(57)【要約】

【課題】車体に生じるピッチングを利用してハイブリッド車両を改善する。
【解決手段】ハイブリッド車両１は、発電した電力をバッテリ８に供給可能な第１モータジェネレータ５と、前輪３の駆動源となる第２モータジェネレータ６と、後輪４の駆動源となる第３モータジェネレータ７と、第１モータジェネレータ５の駆動源となる内燃機関２と、を有している。ハイブリッド車両１は、走行中に所定の加速要求が発生した場合、駆動力の後輪分担率を当該加速要求前よりも大きくする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電した電力をバッテリに供給可能な第１電動機と、
上記バッテリからの電力が供給され、車両の前輪の駆動源となる第２電動機と、
上記バッテリからの電力が供給され、車両の後輪の駆動源となる第３電動機と、
上記第１電動機の駆動源となる内燃機関と、を有し、運転状態に応じて車両全体の駆動力を前輪と後輪に所定の割合で配分可能なハイブリッド車両において、
走行中に所定の加速要求が発生した場合、駆動力の後輪分担率を当該加速要求前よりも大きくするハイブリッド車両の制御方法。

【請求項2】

走行中に所定の加速要求が発生した場合、駆動力の後輪分担率を１００％とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項3】

走行中に所定の加速要求が発生した場合、後輪の駆動力をタイヤスリップ限界の駆動力とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項4】

タイヤスリップ限界の駆動力は、外気温、湿度及び車両に搭載されたナビゲーションシステムからの情報を用いて把握した周囲の環境に基づいて算出する請求項３に記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項5】

所定の加速要求とは、所定車速以上の速度で走行中に、アクセル開度が全開となり、かつアクセル開度が全開になるまでのアクセル開度の変化速度が所定値以上の場合である請求項１～４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項6】

車両に搭載されたナビゲーションシステムからの情報で車両が高速道路を走行中と判定されると、所定の加速要求が発生した場合に駆動力の後輪分担率を当該加速要求前よりも大きくすることを許可する請求項１～５のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項7】

走行中に所定の加速要求が発生した場合、初期の所定期間は、駆動力の前輪分担率を後輪分担率よりも大きくする請求項１～６のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項8】

走行中に所定の加速要求が発生した場合、上記バッテリが最大出力となった後の駆動力の後輪分担率を上記バッテリが最大出力となる前の駆動力の後輪分担率より大きくする請求項１～７のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項9】

発電した電力をバッテリに供給可能な第１電動機と、
上記バッテリからの電力が供給され、車両の前輪の駆動源となる第２電動機と、
上記バッテリからの電力が供給され、車両の後輪を駆動源となる第３電動機と、
上記第１電動機の駆動源となる内燃機関と、
運転状態に応じて車両全体の駆動力を前輪と後輪に所定の割合で配分可能な第１制御部と、
走行中に所定の加速要求が発生した場合、駆動力の後輪分担率を当該加速要求前よりも大きくする第２制御部と、を有するハイブリッド車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、内燃機関と電動モータの駆動力によって駆動されるハイブリッド車両において、車体のピッチ振動を抑制するために、電動モータによる車両の駆動力（モータ駆動力）を増減し、ピッチ振動の程度に応じて内燃機関よる車両の駆動力（エンジン駆動力）とモータ駆動力との配分を変更する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１１４８２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、この特許文献１は、車体に生じるピッチ振動を抑制する技術であり、車体に生じるピッチ振動を積極的に利用しようとするものではない。

【0005】

つまり、ハイブリッド車両においては、車体に生じるピッチ振動（ピッチング）を利用した改善に関して更なる検討の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のハイブリッド車両は、発電した電力をバッテリに供給可能な第１電動機と、前輪の駆動源となる第２電動機と、後輪の駆動源となる第３電動機と、上記第１電動機の駆動源となる内燃機関と、を有し、運転状態に応じて車両全体の駆動力を前輪と後輪に所定の割合で配分可能なものであって、走行中に所定の加速要求が発生した場合、駆動力の後輪分担率を当該加速要求前よりも大きくする。

【発明の効果】

【0007】

本発明のハイブリッド車両は、所定の加速要求があった場合に、駆動力の後輪分担率が大きくなるので、ピッチングにより疑似的な加速を演出することが可能となり、運転者が加速感を損なうことなく運転することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明が適用されるハイブリッド車両のパワートレインの一構成例を示した説明図。

【図2】ハイブリッド車両のピッチングを模式的に説明した説明図。

【図3】車速から算出される加速度と、加速度センサで検出される加速度との関係性の一例を模式的に示した特性図。

【図4】走行中に所定の加速要求があった場合のハイブリッド車両の加速度の変化を示す特性図。

【図5】走行中に所定の加速要求があった場合の後輪の駆動力配分の変化を示した特性図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明が適用されるハイブリッド車両１のパワートレインの一構成例を示した説明図である。

【0010】

ハイブリッド車両１は、内燃機関２を直接の動力源としては使用しないいわゆるシリーズハイブリッド車両である。すなわち、本実施例のハイブリッド車両１おいては、内燃機関２が発電専用であり、駆動輪が電動機を駆動源としている。また、このハイブリッド車両１は、いわゆる４輪駆動車両であり、車両全体の駆動力を前輪３と後輪４に所望の割合で配分することが可能となっている。

【0011】

すなわち、ハイブリッド車両１は、発電用の内燃機関２と、内燃機関２に駆動される第１モータジェネレータ５と、前輪３の駆動源である第２モータジェネレータ６と、後輪４の駆動源である第３モータジェネレータ７と、第１モータジェネレータ５で発電した電力を充電可能なバッテリ８と、を有し、前輪３と後輪４がそれぞれ異なる電動機を駆動源としている。

【0012】

内燃機関２は、第１モータジェネレータ５と連動するよう接続されている。内燃機関２は、始動時に第１モータジェネレータ５をスタータとして使用してもよい。また、内燃機関２は、第１モータジェネレータ５とは異なる専用のスタータモータにより始動するようにしてもよい。

【0013】

第１モータジェネレータ５は、第１電動機に相当するものであり、主に発電用となるモータジェネレータである。第１モータジェネレータ５で発電された電力は、図示せぬインバータを介してバッテリ８もしくは第２、第３モータジェネレータ６、７に供給される。つまり、第１モータジェネレータ５で発電した電力は、運転状態に応じて、例えばバッテリ８に充電するのではなく第２、第３モータジェネレータ６、７に直接供給することも可能である。

【0014】

第２モータジェネレータ６は、第２電動機に相当するものであり、主に走行用となるモータジェネレータである。第２モータジェネレータ６は、主としてバッテリ８からの電力が供給され、前輪３の駆動源となる。第２モータジェネレータ６の回転は、第１ギヤ列１１を介しての前輪３に伝達される。第１ギヤ列１１は、第２モータジェネレータ６の回転軸が直結される第１入力軸１２と、前輪３に接続される第１出力軸１３と、を有している。第１ギヤ列１１は、第１入力軸１２から第１出力軸１３にトルクが伝達可能となるように構成されている。

【0015】

第３モータジェネレータ７は、第３電動機に相当するものであり、主に走行用となるモータジェネレータである。第３モータジェネレータ７は、主としてバッテリ８からの電力が供給され、前輪３の駆動源となる。第３モータジェネレータ７の回転は、第２ギヤ列１４を介しての後輪４に伝達される。第２ギヤ列１４は、第３モータジェネレータ７の回転軸が直結される第２入力軸１５と、後輪４に接続される第２出力軸１６と、を有している。第２ギヤ列１４は、第２入力軸１５から第２出力軸１６にトルクが伝達可能となるように構成されている。

【0016】

第１、第２、第３モータジェネレータ５、６、７は、それぞれ上記インバータを介してバッテリ８に接続されている。ハイブリッド車両１は、運転者の要求等に応じてパワートレイン全体の制御を行うパワートレインコントローラ２１を有している。

【0017】

パワートレインコントローラ２１には、ハイブリッド車両１の加速度を検出する加速度センサ２２、ハイブリッド車両１の車速を検出する車速センサ２３、外気温を検出可能な温度センサ２４、ハイブリッド車両１の周囲の湿度を検出可能な湿度センサ２５等の各種センサ類からの検出信号が入力されている。また、パワートレインコントローラ２１には、ハイブリッド車両１の運転支援用のカーナビゲーションシステム２６からの情報が入力されている。パワートレインコントローラ２１は、車速センサ２３の検出値を用いてハイブリッド車両１の加速度を算出可能である。

【0018】

パワートレインコントローラ２１は、第１制御部及び第２制御部としてのモータコントローラ３１を介して各モータジェネレータ５、６、７の制御を行う。パワートレインコントローラ２１は、エンジンコントローラ３２を介して内燃機関２の制御を行う。モータコントローラ３１は、車両全体の駆動力を前輪３と後輪４に所望の割合に配分することが可能である。

【0019】

なお、第２、第３モータジェネレータ６、７は、ハイブリッド車両１の減速時に発電機として機能する。すなわち、第２、第３モータジェネレータ６、７は、車両減速時の回生エネルギーを電力としてバッテリ８に充電可能な発電電動機である。

【0020】

ここで、本実施例のハイブリッド車両１は、内燃機関２と駆動輪である前輪３及び後輪４が直接的（機械的）に連結されていない。そのため、ハイブリッド車両１は、第２、第３モータジェネレータ６、７の急激な回転数変化が内燃機関２によって阻害されることがなく、レスポンスのよい加速感を得ることができる。

【0021】

しかしながら、ハイブリッド車両１は、走行中の急激な加速要求に対応できる加速性能を実現するためには、加速度の最大値を高くすることが求められる。

【0022】

加速度の最大値を高くするためには、第２、第３モータジェネレータ６、７に供給する電力量を増やすことが考えられる。ここで、第２、第３モータジェネレータ６、７に供給する電力量を増やすためには、内燃機関２の出力を上げる必要があり、内燃機関２のコストの増加や重量増加を招く虞がある。

【0023】

また、ハイブリッド車両１は、走行中の急激な加速要求に対応して早期に内燃機関２が最大出力となるようにすれば、発電量を確保できるものの内燃機関２の機関回転数が急激に上昇し、エンジン音に対して車速が追従せず、音振性能の悪化を招く虞がある。

【0024】

ハイブリッド車両１の乗員は、車速の増加にともない加速感を感じるが、ハイブリッド車両１の幅方向に沿った軸周りの回転挙動であるピッチングによっても疑似的な加速感を感じる。ピッチングによる疑似的な加速感は、図２に示すように、前輪３が浮き上がる方向にハイブリッド車両１が回転しようとすることで発生する。

【0025】

つまり、加速度センサ２２で検出される加速度、すなわち乗員が感じる加速度は、ハイブリッド車両１の車速から算出される加速度と必ずしも一致するものではなく、ピッチングによる疑似的な加速感が加味されたものとなっている。

【0026】

図３は、上述したハイブリッド車両１において、車速から算出される加速度（図３中の破線）と、加速度センサ２２で検出される加速度（図３中の実線）との関係性の一例を模式的に示した特性図である。

【0027】

加速度センサ２２で検出される加速度は、ハイブリッド車両１にピッチングが生じていると、図３に示すように車速から算出される加速度よりも大きな値となる。

【0028】

そこで、本実施例のハイブリッド車両１は、走行中に所定の急激な加速要求が発生した場合、駆動力の後輪分担率を上記加速要求前よりも大きくして、ピッチングによる疑似的な加速感を発生させる。つまり、モータコントローラ３１は、走行中に所定の急激な加速要求が発生した場合、駆動力の後輪分担率を上記加速要求前よりも大きくする。

【0029】

所定の急激な加速要求とは、例えば、所定車速以上の速度で走行中に、アクセル開度（スロットル開度）が全開となり、かつアクセル開度が全開になるまでのアクセル開度の変化速度が所定値以上の場合である。

【0030】

なお、ハイブリッド車両１は、例えばパワートレインコントローラ２１がカーナビゲーションシステム２６からの情報で高速道路を走行中と判定した場合に、所定の急激な加速要求が発生した場合に駆動力の後輪分担率を上記加速要求前よりも大きくすることを許可している。

【0031】

これにより、ハイブリッド車両１の乗員は、所定の急激な加速時にハイブリッド車両１の駆動力の後輪分担率を大きくすることで、車速による加速感に加え、車両のピッチングによる加速感を得ることになる。

【0032】

つまり、ハイブリッド車両１は、所定の急激な加速要求があった場合に、駆動力の後輪分担率が大きくなるので、ハイブリッド車両１のピッチングにより疑似的な加速を演出することが可能となり、運転者が加速感を損なうことなく運転することができる。

【0033】

ハイブリッド車両１は、走行中に所定の急激な加速要求が発生した場合、例えば駆動力の後輪分担率を１００％としてもよい。

【0034】

ハイブリッド車両１は、走行中に所定の急激な加速要求が発生した場合、例えば後輪４の駆動力をタイヤスリップ限界の駆動力としてもよい。つまり、ハイブリッド車両１は、走行中に所定の急激な加速要求が発生した場合、例えば後輪４の駆動力がタイヤスリップ限界の駆動力なるように駆動力の後輪分担率を設定してもよい。

【0035】

タイヤスリップ限界の駆動力は、例えば、外気温、湿度及びハイブリッド車両１に搭載されたナビゲーションシステムからの情報を用いて把握した周囲の環境に基づいて算出される。タイヤスリップ限界の駆動力は、例えば、外気温が低いほど、湿度が高いほど、走行路の曲率半径が小さいほど、小さくなる。

【0036】

また、上述した実施例のハイブリッド車両１は、走行中に所定の急激な加速要求が発生した場合、バッテリ８の出力電力が最大となるまでの初期の所定期間は、駆動力の前輪分担率を後輪分担率よりも大きくしてもよい。これによって、ハイブリッド車両１は、走行中に所定の急激な加速要求が発生した際に、車速を抑制することなく、増大傾向の加速感を得ることができる。

【0037】

図４は、走行中に所定の急激な加速要求があった場合のハイブリッド車両１の加速度の変化を示す特性図である。

【0038】

図４中に太実線で示す特性線Ｐ１は、駆動力の後輪分担率を高くした場合に加速度センサ２２で検出される加速度の変化の一例を示している。図４中に破線で示す特性線Ｐ２は、加速要求の前後で前後輪の駆動力配分を一定とし、かつ立ち上がりの加速度のピーク値を抑制した場合の加速度の変化の一例を示している。図４中に細実線で示す特性線Ｐ３は、加速要求の前後で前後輪の駆動力配分を一定とした場合の加速度の変化の一例を示している。

【0039】

なお、図４における特性線Ｐ２は、時刻ｔ１の直前までは特性線Ｐ１と重なり合い、時刻ｔ２以降は特性線Ｐ３と重なり合っている。図４における特性線Ｐ３は、時刻ｔ１までは特性線Ｐ１と重なり合っている。

【0040】

図５は、走行中に所定の急激な加速要求があった場合の後輪４の駆動力配分の変化を示した特性図である。図５中に実線で示す特性線Ｑ１は、後輪分担率の高くする場合の後輪分担率の変化の一例を示している。図５中に破線で示す特性線Ｑ２は、加速要求の前後で前後輪の駆動力配分を一定とした場合を示している。

【0041】

図４及び図５において、時刻ｔ１は、急激な加速要求があった後にバッテリ８が最大出力となるタイミングである。図４及び図５において、時刻ｔ２は、内燃機関２の出力上昇にともない第１モータジェネレータ５で発電された電力が第２、第３モータジェネレータ６、７に供給され始めるタイミングである。図４及び図５において、時刻ｔ３は、内燃機関２が最大出力となり、システムが最大出力に到達するタイミングである。

【0042】

ハイブリッド車両１は、時刻ｔ０～時刻ｔ２の間、バッテリ８の出力（電力）のみで加速する。ハイブリッド車両１は、時刻ｔ１～時刻ｔ２の間、バッテリ８の出力（電力）のみで動作するため、車速上昇にともない余裕駆動力が減少して加速度が減衰（減少）する。ハイブリッド車両１は、時刻ｔ２～時刻ｔ３の間、バッテリ８の最大出力と内燃機関２の出力に応じて第１モータジェネレータ５で発電された電力とによって加速する。ハイブリッド車両１は、時刻ｔ３以降、車速上昇にともない余裕駆動力が減少して加速度が減衰（減少）する。

【0043】

ハイブリッド車両１は、急減な加速時、車速の上昇により余裕駆動力が減少するため、バッテリ８の出力が最大となる時刻ｔ１から所定期間（時刻ｔ２まで）は加速度が減少する。

【0044】

ハイブリッド車両１は、バッテリ８の出力が最大となる時刻ｔ１における加速度を低く抑え、特性線Ｐ２のように時刻ｔ１以降も加速度が上昇可能となるようにすることも可能である。しかしながら、この場合には、バッテリ８の出力が最大となる時刻ｔ１までの加速度が抑えられることになり、加速性能が悪化することになる。

【0045】

そこで、ハイブリッド車両１は、所定の急減な加速要求が発生した場合、特性線Ｑ１のように、バッテリ８からの出力電力が最大となるバッテリ最大出力のタイミング（時刻ｔ１）以降の駆動力の後輪分担率を上記加速要求前よりも大きくする。

【0046】

これにより、ハイブリッド車両１は、バッテリ８の出力が最大となる時刻ｔ１における加速度を低く抑えることなく、特性線Ｐ１のように時刻ｔ１以降も加速度センサ２２で検出される加速度が上昇可能となるようにできる。ハイブリッド車両１は、時刻ｔ１～時刻ｔ２の間、ピッチングによる疑似的な加速度を発生させることで、運転者に良好な（増大傾向の）加速感を与えることができる。

【0047】

なお、ハイブリッド車両１は、所定の急減な加速要求が発生した場合、バッテリ８からの出力電力が最大となるバッテリ最大出力のタイミング（時刻ｔ１）まで駆動力の前輪分担率を後輪分担率よりも大きくし、時刻ｔ１以降の駆動力の後輪分担率を時刻ｔ１以前の後輪分担率よりも大きくしてもよい。

【0048】

以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0049】

上述した実施例は、ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

【符号の説明】

【0050】

１…ハイブリッド車両
２…内燃機関
３…前輪
４…後輪
５…第１モータジェネレータ
６…第２モータジェネレータ
７…第３モータジェネレータ
８…バッテリ
２１…パワートレインコントローラ
２２…加速度センサ
２３…車速センサ
２６…カーナビゲーションシステム
３１…モータコントローラ
３２…エンジンコントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】