JP6285804B2 - 自動車 - Google Patents

Description

本発明は、前輪および後輪の一方を駆動するエンジンと、前輪および後輪の一方の駆動、ならびに、前輪および後輪の一方の回転に基づく発電が可能なフロントモータと、前輪および後輪の一方の発電、ならびに、前輪および後輪の一方の駆動が可能な発電機と、エンジン、発電機および前輪との間で動力を伝達する動力分割機構と、フロントモータおよび発電機の少なくとも一方で発電された電力で前輪および後輪の他方を駆動するリヤモータとを有する自動車に関する。

従来、自動車としては、例えば前輪を駆動するエンジンと、前輪の駆動および前輪の回転に基づく発電が可能なフロントモータと、前輪の回転に基づく発電および前輪の駆動が可能な発電機と、エンジン、発電機および前輪との間で動力を伝達する動力分割機構と、フロントモータおよび発電機の少なくとも一方で発電された電力で後輪を駆動するリヤモータとを有する４輪駆動車が提案されている（特許文献１参照）。

このような自動車では、前輪に伝達すべきフロント駆動力と後輪に伝達すべきリヤ駆動力との予め設定された駆動力比に基づいて、システム効率が最大となるように、エンジン、フロントモータ、発電機、リヤモータが制御されている。

特開２００７−３１３９８２号公報

ところで、上記のような自動車では、走行条件の変化に伴って、フロント駆動力とリヤ駆動力の駆動力比を変化させるようにしている。このように、駆動力比を変化させた場合には、上記したように、予め設定されたフロント駆動力とリヤ駆動力との駆動力比に基づいて、システム効率が最大となるように、エンジン、フロントモータ、発電機、リヤモータを制御しても、必ずしもシステム効率が最大となるとは限らない。

そこで、本発明は、システム効率を向上することが可能な自動車を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の自動車は、前輪および後輪の一方を駆動するエンジンと、前記前輪および前記後輪の一方の駆動と、該前輪および該後輪の一方の回転に基づく発電とが可能な第１モータと、前記前輪および前記後輪の一方の回転に基づく発電と、該前輪および該後輪の一方の駆動とが可能な発電機と、前記エンジン、前記発電機および前記前後輪との間で動力を伝達する動力分割機構と、前記第１モータおよび前記発電機の少なくとも一方で発電された電力で前記前輪および前記後輪の他方を駆動する第２モータと、前記エンジン、前記第１モータ、前記発電機および前記第２モータの駆動または発電を制御する制御部と、を備える自動車であって、前記制御部は、前記前輪および前記後輪の一方に伝達すべき第１要求駆動力、および、該前輪および該後輪の他方に伝達すべき第２要求駆動力を導出する駆動力導出部と、予め設定された前記第１要求駆動力と前記第２要求駆動力との駆動力比に基づいて、エンジン効率と動力伝達および電力伝達の伝達効率とで表されるシステム効率が最大となり、かつ、該第１要求駆動力を出力するように、前記エンジン、前記第１モータおよび前記発電機が駆動または発電した場合のシステム効率を第１候補として導出し、また、該第１モータがゼロ電流で駆動し、かつ、該第１要求駆動力を出力するように、該エンジン、該第１モータおよび該発電機が駆動または発電した場合のシステム効率を第２候補として導出する候補導出部と、前記第１候補および前記第２候補のうちシステム効率が高い候補を選択し、選択した候補のシステム効率となるように前記エンジン、前記第１モータおよび前記発電機を駆動または発電させる駆動制御部とを備える。

また、前記候補導出部は、前記エンジン効率が最大となり、かつ、前記第１要求駆動力を出力するように、前記エンジン、前記第１モータおよび前記発電機が駆動または発電した場合のシステム効率を第３候補として導出し、前記駆動制御部は、前記第１候補、前記第２候補および前記第３候補のうちシステム効率が最も高い候補を選択し、選択した候補のシステム効率となるように前記エンジン、前記第１モータおよび前記発電機を駆動または発電させるようにしてもよい。

また、前記候補導出部は、動力および電力の伝達効率が最大となり、かつ、前記第１要求駆動力を出力するように、前記エンジン、前記第１モータ、前記発電機が駆動または発電した場合のシステム効率を第４候補として導出し、前記駆動制御部は、前記第１候補、前記第２候補および第４候補のうちシステム効率が最も高い候補を選択し、選択した候補のシステム効率となるように前記エンジン、前記第１モータおよび前記発電機を駆動または発電させるようにしてもよい。

本発明によれば、システム効率を向上することができる。

自動車の構成を示す図である。 自動車の動力伝達経路を示す図である。 動力伝達および電力伝達を説明する図である。 駆動制御処理の流れを説明したフローチャート（１）である。 駆動制御処理の流れを説明したフローチャート（２）である。 システム効率のシミュレーション結果（１）を示す図である。 システム効率のシミュレーション結果（２）を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、自動車１００の構成を示す図である。図１に示すように、自動車１００は、エンジン１０２、ダンパ１０４、発電機１０６、動力分割機構１０８、ギヤ機構１１０、ドライブシャフト１１２、右前輪１１４、左前輪１１６により構成されるフロント機械系動力伝達経路を有している。また、自動車１００は、フロントモータ１１８、ギヤ機構１２０、ドライブシャフト１１２、右前輪１１４、左前輪１１６により構成されるフロント電気系動力伝達経路を有している。また、自動車１００は、リヤモータ１２２、ギヤ機構１２４、ドライブシャフト１２６、右後輪１２８、左後輪１３０により構成されるリヤ動力伝達経路を有している。

自動車１００は、フロント機械系動力伝達経路およびフロント電気系動力伝達経路を介して伝達される動力により右前輪１１４および左前輪１１６を駆動し、リヤ動力伝達経路を介して伝達される動力により右後輪１２８および左後輪１３０を駆動する。したがって、自動車１００は、４輪駆動可能な車両である。なお、フロント機械系動力伝達経路、フロント電気系動力伝達経路およびリヤ動力伝達経路の詳細については後述する。

エンジン１０２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンが適応され、不図示の燃料タンクから供給される燃料（ガソリン、ディーゼル等）を燃焼させることで動力を得、得られた動力をダンパ１０４に出力する。エンジン１０２は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵとも呼ぶ）１３２と接続され、ＥＣＵ１３２の制御指令に基づいて駆動する。

発電機１０６、フロントモータ１１８およびリヤモータ１２２は、インバータ１３４、１３６および１３８にそれぞれ接続される。インバータ１３４、１３６および１３８は、相互に接続されている。

発電機１０６は、発電することにより得られた電力をインバータ１３４を介して出力する。また、発電機１０６は、発電とは異なるタイミングにおいてモータとしても機能し、インバータ１３４を介して供給される電力により駆動する。フロントモータ１１８は、インバータ１３６を介して供給される電力により駆動する。また、フロントモータ１１８は、駆動とは異なるタイミングにおいて発電機としても機能し、発電することにより得られた電力をインバータ１３６を介して出力する。リヤモータ１２２は、インバータ１３８を介して供給される電力により駆動する。

制御部１４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を含むマイクロコンピュータでなり、各部を統括制御する。制御部１４０には、回転数センサ１５２、１５４、１５６、アクセルペダルセンサ１５８、ブレーキペダルセンサ１６０、車速センサ１６２、加速度センサ１６４とそれぞれ接続され、各センサ（１５２〜１６４）で検出された値を示す信号が入力される。また、制御部１４０は、ＥＣＵ１３２、インバータ１３４、１３６、１３８と接続され、各センサ（１５２〜１６４）から入力される信号に基づいて、ＥＣＵ１３２、インバータ１３４、１３６、１３８を介してエンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２の駆動または発電を制御する。

ＥＣＵ１３２は、エンジン１０２のエンジン回転数を検出し、エンジン回転数を示す信号を制御部１４０に出力する。回転数センサ１５２、１５４、１５６は、例えばレゾルバでなり、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２の回転数をそれぞれ検出し、回転数を示す信号を制御部１４０に出力する。

アクセルペダルセンサ１５８は、アクセルペダルの踏込み量（アクセル踏込み量）を検出し、アクセル踏込み量を示す信号を制御部１４０に出力する。ブレーキペダルセンサ１６０は、ブレーキペダルの踏み込み量（ブレーキ踏込み量）を検出し、ブレーキ踏込み量を示す信号を制御部１４０に出力する。

車速センサ１６２は、自動車１００の車速を検出し、車速を示す信号を制御部１４０に出力する。加速度センサ１６４は、自動車１００の加速度を検出し、加速度を示す信号を制御部１４０に出力する。

（動力伝達経路）
図２は、自動車１００の動力伝達経路を示す図である。自動車１００は、上記したように、フロント機械系動力伝達経路、フロント電気系動力伝達経路、リヤ動力伝達経路を有している。図２に示すように、フロント機械系動力伝達経路では、エンジン１０２が、出力軸１０２ａを介してダンパ１０４に接続される。ダンパ１０４は、出力軸１０２ａが振動しながら回転するので、振動を抑制しつつエンジン１０２からの動力を入力軸１０４ａに伝達する。

動力分割機構１０８は、サンギヤ１０８ａ、プラネタリギヤ１０８ｂ、リングギヤ１０８ｃ、キャリア１０８ｄにより構成される遊星歯車である。リングギヤ１０８ｃは、サンギヤ１０８ａと同軸上に配置され、かつサンギヤ１０８ａの径方向外側に配置される。プラネタリギヤ１０８ｂは、サンギヤ１０８ａとリングギヤ１０８ｃとの間に複数配置されており、サンギヤ１０８ａおよびリングギヤ１０８ｃとそれぞれ噛み合っている。キャリア１０８ｄは、サンギヤ１０８ａと同軸上に回転自在に支持されており、プラネタリギヤ１０８ｂを回転自在に支持する。したがって、プラネタリギヤ１０８ｂは、プラネタリギヤ１０８ｂの中心軸線周りに自転可能であるとともに、キャリア１０８ｄの中心軸線周りに公転可能である。

サンギヤ１０８ａは、発電機１０６の回転軸１０６ａに接続されており、回転軸１０６ａと一体回転する。リングギヤ１０８ｃは、ギヤ機構１１０の第１ギヤ１１０ａに接続されており、第１ギヤ１１０ａと一体回転する。キャリア１０８ｄは、入力軸１０４ａに接続されており、入力軸１０４ａと一体回転する。

ギヤ機構１１０は、第１ギヤ１１０ａおよび第２ギヤ１１０ｂで構成され、それぞれが噛合されている。第２ギヤ１１０ｂは、ドライブシャフト１１２に接続され、ドライブシャフト１１２、右前輪１１４、左前輪１１６と一体回転する。

フロント機械系動力伝達経路では、エンジン１０２から出力された動力が、ダンパ１０４を介して動力分割機構１０８のキャリア１０８ｄに伝達される。そうすると、動力分割機構１０８では、キャリア１０８ｄが回転することで公転するプラネタリギヤ１０８ｂの回転によって、サンギヤ１０８ａおよびリングギヤ１０８ｃが動力を伝達しつつ独立した回転数で回転する。これにより、動力分割機構１０８は、エンジン１０２から伝達された動力を分割して、一方で、サンギヤ１０８ａを介して発電機１０６に伝達するとともに、他方で、リングギヤ１０８ｃ、ギヤ機構１１０、ドライブシャフト１１２を介して右前輪１１４、左前輪１１６に伝達する。発電機１０６は、サンギヤ１０８ａを介して伝達された動力により発電する。

また、フロント機械系動力伝達経路では、発電機１０６がモータとして機能する場合には、エンジン１０２から出力された動力が、ダンパ１０４を介して動力分割機構１０８のキャリア１０８ｄに入力されるとともに、発電機１０６から出力された動力が動力分割機構１０８のサンギヤ１０８ａに入力される。そうすると、動力分割機構１０８では、サンギヤ１０８ａおよびプラネタリギヤ１０８ｂの回転によってリングギヤ１０８ｃが回転する。これにより、動力分割機構１０８は、エンジン１０２から入力される動力、および、発電機１０６から入力される動力を、リングギヤ１０８ｃ、ギヤ機構１１０、ドライブシャフト１１２を介して右前輪１１４、左前輪１１６に伝達する。

フロント電気系動力伝達経路では、フロントモータ１１８の回転軸１１８ａがギヤ機構１２０の第１ギヤ１２０ａに接続され、回転軸１１８ａと第１ギヤ１２０ａが一体回転する。ギヤ機構１２０は、第１ギヤ１２０ａおよび第２ギヤ１２０ｂで構成され、それぞれが噛合されている。第２ギヤ１２０ｂは、ドライブシャフト１１２に接続され、ドライブシャフト１１２、右前輪１１４、左前輪１１６と一体回転する。

したがって、フロントモータ動力伝達経路では、フロントモータ１１８から入力される動力を、ギヤ機構１２０、ドライブシャフト１１２を介して右前輪１１４、左前輪１１６に伝達する。また、フロントモータ１１８が発電機として機能する場合には、フロント機械系動力伝達経路から入力される動力がドライブシャフト１１２、ギヤ機構１２０を介してフロントモータ１１８に入力され、入力された動力によりフロントモータ１１８が発電する。

リヤ動力伝達経路では、リヤモータ１２２の回転軸１２２ａがギヤ機構１２４の第１ギヤ１２４ａに接続され、回転軸１２２ａと第１ギヤ１２４ａが一体回転する。ギヤ機構１２４は、第１ギヤ１２４ａおよび第２ギヤ１２４ｂで構成され、それぞれが噛合されている。第２ギヤ１２４ｂは、ドライブシャフト１２６に接続され、ドライブシャフト１２６、右後輪１２８、左後輪１３０と一体回転する。

したがって、リヤ動力伝達経路では、リヤモータ１２２から入力される動力を、ギヤ機構１２４、ドライブシャフト１２６を介して右後輪１２８、左後輪１３０に伝達する。また、リヤ動力伝達経路は、発電機１０６またはフロントモータ１１８から一方的に電力を供給してリヤモータ１２２が駆動するので、フロント機械系動力伝達経路およびフロント電気系動力伝達経路に対して一方的に動力を伝達するとも言える。

（動力伝達および電力伝達）
図３は、動力伝達および電力伝達を説明する図である。なお、図３中、実線矢印は動力伝達を示し、白抜き矢印は電力伝達を示し、破線矢印は引き摺り損失を示す。上記した自動車１００では、以下の４ケースの動力伝達および電力伝達が考えられる。

第１ケースは、図３（ａ）に示すように、エンジン１０２の動力が、発電機１０６および右前輪１１４、左前輪１１６に伝達される。そして、発電機１０６で発電された電力は、フロントモータ１１８およびリヤモータ１２２に供給され、フロントモータ１１８の動力が右前輪１１４および左前輪１１６に伝達され、リヤモータ１２２の動力が右後輪１２８および左後輪１３０に伝達される。第１ケースでは、エンジン１０２からの直接の動力伝達がフロントモータ１１８およびリヤモータ１２２からの動力伝達よりも大きくなるように設定されている。そのため、エンジン１０２からの動力伝達の方が大きい状態を維持しつつ、フロントモータ１１８およびリヤモータ１２２からの動力伝達の割合を大きくすると、発電機１０６による発電量を増加させる必要があり、自動車１００全体でのシステム効率が悪化する。

第２ケースは、図３（ｂ）に示すように、フロントモータ１１８がゼロ電流、つまりモータおよび発電機のどちらとしても機能せず、エンジン１０２の動力が、発電機１０６および右前輪１１４、左前輪１１６に伝達される。そして、発電機１０６で発電された電力は、リヤモータ１２２のみに供給され、リヤモータ１２２の動力が右後輪１２８および左後輪１３０に伝達される。第２ケースでは、フロントモータ１１８に電力を供給することがないので、発電機１０６、フロントモータ１１８およびリヤモータ１２２間の電力伝達を必要最小限に抑えたケースと言える。リヤモータ１２２の必要電力が大きくなった場合、発電機１０６の発電量の増加に伴ってエンジン１０２の回転数を上げる必要があり、エンジン１０２の燃費最良点からの差が大きくなる可能性がある。また、フロントモータ１１８には引き摺り損失が発生するため、電気系損失は、発電機１０６の損失、フロントモータ１１８の引き摺り損失、および、リヤモータ１２２の損失の和となる。

第３ケースは、図３（ｃ）に示すように、発電機１０６およびフロントモータ１１８が発電機として機能し、エンジン１０２の動力が、発電機１０６、フロントモータ１１８および右前輪１１４、左前輪１１６に伝達される。そして、発電機１０６およびフロントモータ１１８で発電された電力は、リヤモータ１２２に供給され、リヤモータ１２２の動力が右後輪１２８および左後輪１３０に伝達される。第３ケースでは、第２ケースと比べ、発電機１０６の発電量が小さいため、エンジン１０２の回転数を低くすることができる。電気系損失は、発電機１０６の損失、フロントモータ１１８の損失、および、リヤモータ１２２の損失の和となる。

第４ケースは、図３（ｄ）に示すように、発電機１０６がモータとして機能し、フロントモータ１１８が発電機として機能し、エンジン１０２の動力が、フロントモータ１１８、右前輪１１４、左前輪１１６に伝達される。そして、フロントモータ１１８で発電された電力は、発電機１０６およびリヤモータ１２２に供給され、発電機１０６の動力がフロントモータ１１８、右前輪１１４、左前輪１１６に伝達され、リヤモータ１２２の動力が右後輪１２８および左後輪１３０に伝達される。第４ケースでは、第１ケースと比べ、エンジン１０２の回転数を低くすることができるが、発電機１０６の駆動量が増加すると、フロントモータ１１８の発電量が大きくなるとともに、発電機１０６の駆動量の増加に伴い、フロントモータ１１８の発電量が大きくなり電気系損失が増加する。

このように、自動車１００では、４つのケースのうちのいずれかのケースの動力伝達および電力伝達が行われる。

ここで、自動車１００全体でのシステム効率は、エンジン効率および伝達効率の積で表される。伝達効率は、エンジン１０２からの動力伝達における機械系損失と、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２からの動力伝達および電力伝達における電気系損失に支配される。

従来の自動車では、前輪に伝達すべきフロント駆動力（第１要求駆動力）と、後輪に伝達すべきリヤ駆動力（第２要求駆動力）との予め設定された駆動力比（例えば１：１）に基づいて、システム効率が最大となるように、エンジン、発電機、フロントモータおよびリヤモータが制御されている。そして、このような自動車では、路面状況や旋回時などの走行条件が変化すると、フロント駆動力とリヤ駆動力との駆動力比を変化させるようにしている。このように、駆動力比を変化させた場合には、上記したように、フロント駆動力とリヤ駆動力との予め設定された駆動力比に基づいてシステム効率が最大となるように、エンジン、フロントモータ、発電機、リヤモータを制御しても、必ずしも実際のシステム効率が最大となるとは限らない。

そこで、制御部１４０は、詳しくは後述する４つの候補における燃料流量ＦＧを導出し、４つの候補の中から最も燃料流量が少ない候補、すなわち、システム効率が最大となる候補を選択し、選択した候補に対応する条件でエンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２を制御する。

第１候補は、予め設定されたフロント駆動力とリヤ駆動力との駆動力比に基づいて、システム効率が最大となるように、エンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２を駆動または発電させた場合の燃料流量ＦＧ１が導出される。第１候補は、予め設定された駆動力比でエンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２を駆動または発電させた場合にシステム効率が最大となる。

第２候補は、上記した第２ケースのようにフロントモータ１１８がゼロ電流であり、中速（例えば２０ｋｍ／ｈ〜６０ｋｍ／ｈ）〜高速（例えば６０ｋｍ／ｈ〜）において電気系損失が最小で、伝達効率が最大となるように、エンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２を駆動または発電させた場合の燃料流量ＦＧ２が導出される。つまり、第２候補は、フロントモータ１１８がゼロ電流である第２ケースの場合について、伝達効率が最大となる動力伝達および電力伝達の領域をカバーすることができる。

第３候補は、伝達効率に拘わらず、システム効率のうちのエンジン効率に着目し、エンジン効率が最良点となるように、エンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２を駆動または発電させた場合の燃料流量ＦＧ３が導出される。第３候補は、伝達効率の変動が小さい場合の動力伝達および電力伝達の領域をカバーすることができる。

第４候補は、低速（例えば２０ｋｍ／ｈ以下）〜中速で電気系損失が最小であり、伝達効率が最大となるように、エンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２を駆動または発電させた場合の燃料流量ＦＧ４が導出される。低速〜中速においては、上記の第４ケースで自動車１００が駆動されることはないので、低速〜中速で電気系損失が最小となる、すなわち、伝達効率が最大となる状態では、エンジン１０２の回転数が最小となる。同一出力ではエンジン１０２の回転数が最小のときにトルクが最大となるので、第４候補は、低速〜中速で伝達効率が最大となる動力伝達および電力伝達の領域をカバーすることができる。

以下では、制御部１４０により、第１候補〜第４候補の燃料流量ＦＧｎ（ｎ＝１〜４）が導出され、導出された第１候補〜第４候補の燃料流量ＦＧｎに基づいて、エンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２を制御する駆動制御処理について説明する。制御部１４０は、図１に示すように、駆動制御処理を実行する際、信号取得部２００、駆動力導出部２０２、候補導出部２０４、駆動制御部２０６として機能する。

信号取得部２００は、回転数センサ１５２、１５４、１５６、アクセルペダルセンサ１５８、ブレーキペダルセンサ１６０、車速センサ１６２、加速度センサ１６４から信号を所定間隔毎にそれぞれ取得する。

駆動力導出部２０２は、アクセルペダルセンサ１５８から取得したアクセルペダルの踏み込み量、および、車速センサ１６２から取得した車速Ｖに基づいて、予めＲＯＭに格納された要求駆動力マップを参照して、自動車１００全体での要求駆動力ＦＴを決定する。そして、駆動力導出部２０２は、車速センサ１６２から取得した車速Ｖ、および、加速度センサ１６４から取得した加速度Ａｃｃに基づいてＡＷＤ（All Wheel Drive）制御を行い、右前輪１１４、左前輪１１６に伝達すべきフロント駆動力ＦＦ、および、右後輪１２８、左後輪１３０に伝達すべきリヤ駆動力ＦＲを導出する。また、駆動力導出部２０２は、導出したリヤ駆動力ＦＲ、タイヤ半径ＲＴ、ギヤ機構１２４のギヤ比（リヤモータ伝達ギヤ比）ｉＭＲ、ギヤ機構１２４のギヤ効率（リヤモータ伝達ギヤ効率）ｋＧＭＲを、下記の（１）式に代入してリヤモータトルクＴＭＲを導出する。
ＴＭＲ＝ＦＲ×ＲＴ／ｉｍＲ／ｋＧＭＲ ・・・（１）

続いて、候補導出部２０４は、第１候補の燃料流量ＦＧ１を導出するための、フロント機械系伝達経路による駆動力（フロント機械系伝達駆動力）ＦＦＥ１、および、エンジン１０２のエンジントルクＴＥＧ１を導出する。具体的には、候補導出部２０４は、車速Ｖと要求駆動力ＦＴに基づいて、予めＲＯＭに格納されたフロント機械系伝達駆動力マップを参照して第１候補のフロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ１を導出する。また、候補導出部２０４は、フロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ１、タイヤ半径ＲＴ、動力分割機構１０８のサンギヤ１０８ａとリングギヤ１０８ｃのギヤ比（動力分割機構ギヤ比）ｉＰＳ、ギヤ機構１１０のギヤ比（フロント機械系伝達ギヤ比）ｉＥＦ、ギヤ機構１１０のギヤ効率（フロント機械系伝達ギヤ効率）ｋＧＥＦを、下記の（２）式に代入してエンジントルクＴＥＧ１を導出する。
ＴＥＧ１＝ＦＦＥ１×（１＋ｉＰＳ）×ＲＴ／ｉＥＦ／ｋＧＥＦ ・・・（２）

次に、候補導出部２０４は、第２候補の燃料流量ＦＧ２を導出するための、フロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ２およびエンジントルクＴＥＧ２を導出する。具体的には、候補導出部２０４は、フロントモータ１１８の回転数（フロントモータ回転数）ＮＭＦに基づいて、フロントモータ１１８の電流がゼロとなるフロントモータトルクＴＭＦ２を、予めＲＯＭに格納されたフロントモータトルクマップを参照して導出する。なお、フロントモータ１１８の電流がゼロとなる場合には、引き摺り損失分のフロントモータトルクＴＭＦ２が発生する。そして、候補導出部２０４は、フロント駆動力ＦＦ、フロントモータトルクＴＭＦ２、ギヤ機構１２０のギヤ比（フロントモータ伝達ギヤ比）ｉＭＦ、ギヤ機構１２０のギヤ効率（フロントモータ伝達ギヤ効率）ｋＧＭＦを、下記の（３）式に代入してフロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ２を導出する。
ＦＦＥ２＝ＦＦ−ＴＭＦ２×ｉＭＦ／ｋＧＭＦ ・・・（３）

また、候補導出部２０４は、フロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ２、タイヤ半径ＲＴ、動力伝達機構ギヤ比ｉＰＳ、フロント機械系伝達ギヤ比ｉＥＦ、伝達ギヤ効率ｋＧＥＦを、下記の（４）式に代入してエンジントルクＴＥＧ２を導出する。
ＴＥＧ２＝ＦＦＥ２×（１＋ｉＰＳ）×ＲＴ／ｉＥＦ／ｋＧＥＦ ・・・（４）

なお、候補導出部２０４は、エンジントルクＴＥＧ２が最大トルクＴＥＧｍａｘよりも大きい場合には、エンジントルクＴＥＧ２を後述する最大トルクＴＥＧｍａｘ（エンジントルクＴＥＧ４）に、フロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ２をフロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ４に置換するようにしてもよい。

次に、候補導出部２０４は、第３候補の燃料流量ＦＧ３を導出するための、フロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ３およびエンジントルクＴＥＧ３を導出する。具体的には、候補導出部２０４は、車両要求出力ＰＴに基づいて、予めＲＯＭに格納されたエンジントルクマップを参照して、エンジン効率が最良となるフロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ３を導出する。また、候補導出部２０４は、フロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ３、タイヤ半径ＲＴ、動力伝達機構ギヤ比ｉＰＳ、フロント機械系伝達ギヤ比ｉＥＦ、伝達ギヤ効率ｋＧＥＦを、下記の（５）式に代入してエンジントルクＴＥＧ３を導出する。
ＴＥＧ３＝ＦＦＥ３×（１＋ｉＰＳ）×ＲＴ／ｉＥＦ／ｋＧＥＦ ・・・（５）

次に、候補導出部２０４は、第４候補の燃料流量ＦＧ４を導出するための、フロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ４およびエンジントルクＴＥＧ４を導出する。具体的には、候補導出部２０４は、車両要求出力ＰＴに基づいて、エンジントルクマップを参照して、トルクが最大となる最大トルクＴＥＧｍａｘをフロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ４として導出する。また、候補導出部２０４は、フロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ４、タイヤ半径ＲＴ、動力伝達機構ギヤ比ｉＰＳ、フロント機械系伝達ギヤ比ｉＥＦ、伝達ギヤ効率ｋＧＥＦを、下記の（６）式に代入してエンジントルクＴＥＧ４を導出する。
ＴＥＧ４＝ＦＦＥ４×（１＋ｉＰＳ）×ＲＴ／ｉＥＦ／ｋＧＥＦ ・・・（６）

そして、候補導出部２０４は、第１候補〜第４候補のフロント機械系伝達駆動力ＦＦＥｎ（ｎ：１〜４）およびエンジントルクＴＥＧｎ（ｎ：１〜４）を導出すると、第１候補〜第４候補のフロントモータトルクＴＭＦｎ（ｎ：１〜４）を導出する。具体的には、候補導出部２０４は、フロント機械系伝達駆動力ＦＦＥｎ≦フロント駆動力ＦＦの場合には（７）式、フロント機械系伝達駆動力ＦＦＥｎ>フロント駆動力ＦＦの場合には（８）式を用いてフロントモータトルクＴＭＦｎを導出する。
ＴＭＦｎ＝（ＦＦ−ＦＦＥｎ）×ＲＴ／ｉＥＦ／ｋＧＥＦ ・・・（７）
ＴＭＦｎ＝（ＦＦ−ＦＦＥｎ）×ＲＴ／ｉＥＦ×ｋＧＥＦ ・・・（８）

その後、候補導出部２０４は、第１候補〜第４候補のフロントモータトルクＴＭＦｎ（ｎ：１〜４）、および、フロントモータ回転数ＮＭＦに基づいて、フロントモータトルクマップを参照してフロントモータ１１８のモータ効率（フロントモータ効率）ｋＭＦｎ（ｎ：１〜４）を導出する。また、候補導出部２０４は、リヤモータ１２２のトルク（リヤモータトルク）ＴＭＲ、および、リヤモータ１２２の回転数（リヤモータ回転数）ＮＭＲに基づいて、予めＲＯＭに格納されたリヤモータトルクマップを参照して、リヤモータ効率ｋＭＲｎ（ｎ：１〜４）を導出する。

また、候補導出部２０４は、動力伝達機構ギヤ比ｉＰＳおよび第１候補〜第４候補のエンジントルクＴＥＧｎを、下記の（９）式に代入して、発電機１０６のトルク（発電機トルク）ＴＭＧｎ（ｎ：１〜４）を導出する。
ＴＭＧｎ＝ｉＰＳ／（１＋ｉＰＳ）×ＴＥＧｎ ・・・（９）

さらに、候補導出部２０４は、第１候補〜第４候補の発電機トルクＴＭＧｎ（ｎ：１〜４）および発電機１０６の回転数（発電機回転数）ＮＭＧに基づいて、予めＲＯＭに格納された発電機効率マップを参照して、第１候補〜第４候補の発電機１０６の発電効率（発電機効率）ｋＭＧｎ（ｎ：１〜４）を導出する。

そして、候補導出部２０４は、フロント機械系伝達駆動力ＦＦＥｎ≦フロント駆動力ＦＦの場合には（１０）式、フロント機械系伝達駆動力ＦＦＥｎ>フロント駆動力ＦＦの場合には（１１）式を用いて第１候補〜第４候補のエンジン要求出力ＰＥｎ（ｎ：１〜４）を導出する。
ＰＥｎ＝ＦＦ×Ｖ／３．６／ｋＧＥＦ／１０００
＋ＴＭＲｎ×ＮＭＲ／ｋＭＲｎ／ｋＭＧｎ／１０００
＋（１／ｋＭＦｎ／ｋＭＧ−ｋＧＭＦ／ｋＧＥＦ）×ＴＭＦｎ×ＮＭＦ／１０００ ・・・（１０）
ＰＥｎ＝ＦＦ×Ｖ／３．６／ｋＧＥＦ／１０００
＋ＴＭＲｎ×ＮＭＲ／ｋＭＲｎ／ｋＭＧｎ／１０００
＋（ｋＭＦｎ／ｋＭＧ−１／ｋＧＭＦ／ｋＧＥＦ）×ＴＭＦｎ×ＮＭＦ／１０００ ・・・（１１）

その後、候補導出部２０４は、エンジン要求出力ＰＥｎおよびエンジントルクＴＥＧｎを、下記の（１２）式に代入して第１候補〜第４候補のエンジン回転数ＮＥｎ（ｎ：１〜４）を導出する。
ＮＥｎ＝ＰＥｎ×１０００／ＴＥＧｎ ・・・（１２）

また、候補導出部２０４は、エンジントルクＴＥＧｎおよびエンジン回転数ＮＥｎを用いて、予めＲＯＭに格納された燃料流量マップを参照して、第１候補〜第４候補の燃料流量ＦＧｎ（ｎ：１〜４）を導出する。

駆動制御部２０６は、候補導出部２０４により導出された第１候補〜第４候補の燃料流量ＦＧｎのうちの最小値をとるいずれかの候補を選択する。そして、駆動制御部２０６は、選択した第１候補〜第４候補のいずれかの候補のエンジントルクＴＥＧｎおよびエンジン回転数ＮＥｎでエンジン１０２を駆動させる。

また、駆動制御部２０６は、選択された候補のエンジン回転数ＮＥｎを、下記の（１３）式に代入することで導出される発電機回転数で発電機１０６回転させる。
ＮＭＧ＝（１＋１／ｉＰＳ）×ＮＥｎ−１／ｉＰＳ×（Ｖ／ＲＴ／３．６） ・・・（１３）

このようにして、制御部１４０は、燃料流量ＦＧが最小となる候補、つまり、システム効率が最も高い候補のシステム効率となるように、エンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８およびリヤモータ１２２を駆動・発電制御する。

図４および図５は、駆動制御処理の流れを説明したフローチャートである。図４に示すように、駆動制御処理を開始すると、信号取得部２００は、回転数センサ１５２、１５４、１５６、アクセルペダルセンサ１５８、ブレーキペダルセンサ１６０、車速センサ１６２、加速度センサ１６４から信号を取得する（Ｓ１００）。

駆動力導出部２０２は、アクセルペダルの踏み込み量および車速Ｖに基づいて、要求駆動力マップを参照して要求駆動力ＦＴを決定するとともに、車速Ｖおよび加速度Ａｃｃに基づいて、フロント駆動力ＦＦおよびリヤ駆動力ＦＲを導出する。また、駆動力導出部２０２は、上記の（１）式に基づいてリヤモータトルクＴＭＲを導出する（Ｓ１０２）。

候補導出部２０４は、車速Ｖと要求駆動力ＦＴに基づいて、フロント機械系伝達駆動力マップを参照して第１候補のフロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ１を導出するとともに（Ｓ１０４）、上記の（２）式に基づいて第１候補のエンジントルクＴＥＧ１を導出する（Ｓ１０６）。

候補導出部２０４は、フロントモータ１１８の電流がゼロとなるフロントモータトルクＴＭＦをフロントモータトルクマップを参照して導出し、上記の（３）式に基づいて第２候補のフロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ２を導出する（Ｓ１０８）。また、候補導出部２０４は、上記の（４）式に基づいて第２候補のエンジントルクＴＥＧ２を導出する（Ｓ１１０）。

候補導出部２０４は、車両要求出力ＰＴに基づいて、エンジントルクマップを参照して、エンジン効率が最良となる第３候補のフロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ３を導出するとともに（Ｓ１１２）、上記の（５）式に基づいて第３候補のエンジントルクＴＥＧ３を導出する（Ｓ１１４）。

候補導出部２０４は、車両要求出力ＰＴに基づいて、エンジントルクマップを参照して、最大トルクＴＥＧｍａｘを第４候補のフロント機械系伝達駆動力ＦＦＥ４として導出するとともに（Ｓ１１６）、上記の（６）式に基づいて第４候補のエンジントルクＴＥＧ４を導出する（Ｓ１１８）。

候補導出部２０４は、上記の（７）式または（８）式に基づいて第１候補〜第４候補のフロントモータトルクＴＭＦｎ（ｎ：１〜４）を導出する（Ｓ１２０）。また、候補導出部２０４は、フロントモータトルクマップを参照してフロントモータ効率ｋＭＦｎを導出するとともに、リヤモータトルクマップを参照してリヤモータ効率ｋＭＲを導出する。さらに、候補導出部２０４は、上記の（９）式に基づいて、発電機１０６の発電機トルクＴＭＧｎ（ｎ：１〜４）を導出するとともに、発電機トルクマップを参照して発電機効率ｋＭＧｎ（ｎ：１〜４）を導出する。そして、候補導出部２０４は、上記の（１０）式または（１１）式を用いてエンジン要求出力ＰＥｎ（ｎ：１〜４）を導出する（Ｓ１２２）。

その後、候補導出部２０４は、上記の（１２）式を用いてエンジン回転数ＮＥｎ（ｎ：１〜４）を導出するとともに、燃料流量マップを参照して燃料流量ＦＧｎ（ｎ：１〜４）を導出する（Ｓ１２４）。

続いて、図５に示すように、駆動制御部２０６は、第１候補〜第４候補の燃料流量ＦＧｎ（ｎ：１〜４）のなかで第１候補の燃料流量ＦＧ１が最小値であるかを判定する（Ｓ１２６）。そして、第１候補の燃料流量ＦＧ１が最小値であれば（Ｓ１２６においてＹＥＳ）、駆動制御部２０６は、第１候補のエンジントルクＴＥＧ１およびエンジン回転数ＮＥ１でエンジン１０２を駆動させる（Ｓ１２８）。

また、駆動制御部２０６は、第１候補の燃料流量ＦＧ１が最小値でなければ（Ｓ１２６においてＮＯ）、第１候補〜第４候補の燃料流量ＦＧｎ（ｎ：１〜４）のなかで第２候補の燃料流量ＦＧ２が最小値であるかを判定する（Ｓ１３０）。そして、第２候補の燃料流量ＦＧ２が最小値であれば（Ｓ１３０においてＹＥＳ）、駆動制御部２０６は、第２候補のエンジントルクＴＥＧ２およびエンジン回転数ＮＥ２でエンジン１０２を駆動させる（Ｓ１３２）。

また、駆動制御部２０６は、第２候補の燃料流量ＦＧ２が最小値でなければ（Ｓ１３０においてＮＯ）、第１候補〜第４候補の燃料流量ＦＧｎ（ｎ：１〜４）のなかで第３候補の燃料流量ＦＧ３が最小値であるかを判定する（Ｓ１３４）。そして、第３候補の燃料流量ＦＧ３が最小値であれば（Ｓ１３４においてＹＥＳ）、駆動制御部２０６は、第３候補のエンジントルクＴＥＧ３およびエンジン回転数ＮＥ３でエンジン１０２を駆動させる（Ｓ１３６）。

一方、第３候補の燃料流量ＦＧ３が最小値でない（Ｓ１３４においてＮＯ）、つまり、燃料流量ＦＧｎ（ｎ：１〜４）のなかで第４候補の燃料流量ＦＧ４が最小値であれば、駆動制御部２０６は、第４候補のエンジントルクＴＥＧ４およびエンジン回転数ＮＥ４でエンジン１０２を駆動させる（Ｓ１３８）。

駆動制御部２０６は、発電機１０６を上記の（１３）式に基づいて導出される発電機回転数ＮＭＧｎで回転させ（Ｓ１４０）、当該駆動制御処理を終了する。

図６および図７は、システム効率のシミュレーション結果を示す図である。図６は、車速Ｖを低速（２０Ｋｍ／ｈ）とし、要求出力を１０ｋＷとした場合における、リヤモータ１２２のリヤ要求出力（リヤ駆動力に相当）を０ｋＷ、１ｋＷ、２ｋＷ、３ｋＷ、４ｋＷ、５ｋＷとした場合でのエンジン効率、伝達効率およびシステム効率を算出したシミュレーション結果である。

上記したように、第１候補は、フロント要求出力（フロント駆動力に相当）とリヤ要求出力との比が１：１のときにシステム効率が最大となるように予め設定されているので、リヤ要求出力が５ｋＷである場合には、第１候補のシステム効率が最大となっている。そして、リヤ要求出力が５ｋＷよりも小さい場合には、低速〜中速で伝達効率が最大となる第４候補のシステム効率が最高となっている。

図７は、車速Ｖを高速（８０Ｋｍ／ｈ）とし、要求出力を２０ｋＷとした場合における、リヤモータ１２２のリヤ要求出力を０ｋＷ、２ｋＷ、４ｋＷ、６ｋＷ、８ｋＷ、１０ｋＷとした場合でのエンジン効率、伝達効率およびシステム効率を算出したシミュレーション結果である。

車速Ｖが低速の場合と同様に、フロント要求出力とリヤ要求出力との比が１：１のときには、第１候補のシステム効率が最大となっている。そして、リヤ要求出力が１０ｋＷよりも小さくなると、リヤモータ１２２に供給する電力が減少していくとともに、フロント要求電力が増加していくことになる。それにより、エンジン１０２の出力も増加していくことになり、リヤ要求出力が６ｋＷ以下（２ｋＷを除く）ではエンジン効率が最大となるように設定されている第３候補のシステム効率が最大となっている。また、リヤ要求出力が２ｋＷの場合には、フロントモータ１１８がゼロ電流となる第２候補のシステム効率が最大となっている。

このように、第１候補だけでなく、第１候補〜第４候補のシステム効率（燃料流量ＦＧｎ）を導出した上で、最もシステム効率が高い候補を選択して、エンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２を制御することで、従来と比してシステム効率を上昇させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、上述した実施形態において、第１候補〜第４候補のシステム効率を導出し、最もシステム効率が高い候補を選択して、エンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２を制御するようにした。しかしながら、少なくとも第１候補、第２候補のシステム効率（燃料流量ＦＧｎ）を導出し、最もシステム効率が高い候補を選択して、エンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８、リヤモータ１２２を制御するようにすればよい。

また、上述した実施形態において、エンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８で右前輪１１４、左前輪１１６を駆動し、リヤモータ１２２で右後輪１２８、左後輪１３０を駆動した。しかしながら、エンジン１０２、発電機１０６、フロントモータ１１８で右後輪１２８、左後輪１３０を駆動し、リヤモータ１２２で右前輪１１４、左前輪１１６を駆動してもよい。

本発明は、前輪および後輪の一方を駆動するエンジンと、前輪および後輪の一方の駆動、ならびに、前輪および後輪の一方の回転に基づく発電が可能なフロントモータと、前輪および後輪の一方の発電、ならびに、前輪および後輪の一方の駆動が可能な発電機と、エンジン、発電機および前輪との間で動力を伝達する動力分割機構と、フロントモータおよび発電機の少なくとも一方で発電された電力で前輪および後輪の他方を駆動するリヤモータとを有する自動車に利用できる。

１００ …自動車
１０２ …エンジン
１０６ …発電機
１０８ …動力分割機構
１１４ …右前輪（前輪）
１１６ …左前輪（前輪）
１１８ …フロントモータ（第１モータ）
１２２ …リヤモータ（第２モータ）
１２８ …右後輪（後輪）
１３０ …左後輪（後輪）
１４０ …制御部
２０２ …駆動力導出部
２０４ …候補導出部
２０６ …駆動制御部

Claims (3)

1. 前輪および後輪の一方を駆動するエンジンと、
   前記前輪および前記後輪の一方の駆動と、該前輪および該後輪の一方の回転に基づく発電とが可能な第１モータと、
   前記前輪および前記後輪の一方の回転に基づく発電と、該前輪および該後輪の一方の駆動とが可能な発電機と、
   前記エンジン、前記発電機および前記前後輪との間で動力を伝達する動力分割機構と、
   前記第１モータおよび前記発電機の少なくとも一方で発電された電力で前記前輪および前記後輪の他方を駆動する第２モータと、
   前記エンジン、前記第１モータ、前記発電機および前記第２モータの駆動または発電を制御する制御部と、
   を備える自動車であって、
   前記制御部は、
   前記前輪および前記後輪の一方に伝達すべき第１要求駆動力、および、該前輪および該後輪の他方に伝達すべき第２要求駆動力を導出する駆動力導出部と、
   予め設定された前記第１要求駆動力と前記第２要求駆動力との駆動力比に基づいて、エンジン効率と動力伝達および電力伝達の伝達効率とで表されるシステム効率が最大となり、かつ、該第１要求駆動力を出力するように、前記エンジン、前記第１モータおよび前記発電機が駆動または発電した場合のシステム効率を第１候補として導出し、また、該第１モータがゼロ電流で駆動し、かつ、該第１要求駆動力を出力するように、該エンジン、該第１モータおよび該発電機が駆動または発電した場合のシステム効率を第２候補として導出する候補導出部と、
   前記第１候補および前記第２候補のうちシステム効率が高い候補を選択し、選択した候補のシステム効率となるように前記エンジン、前記第１モータおよび前記発電機を駆動または発電させる駆動制御部と
   を備えることを特徴とする自動車。
2. 前記候補導出部は、
   前記エンジン効率が最大となり、かつ、前記第１要求駆動力を出力するように、前記エンジン、前記第１モータおよび前記発電機が駆動または発電した場合のシステム効率を第３候補として導出し、
   前記駆動制御部は、
   前記第１候補、前記第２候補および前記第３候補のうちシステム効率が最も高い候補を選択し、選択した候補のシステム効率となるように前記エンジン、前記第１モータおよび前記発電機を駆動または発電させることを特徴とする請求項１に記載の自動車。
3. 前記候補導出部は、
   動力および電力の伝達効率が最大となり、かつ、前記第１要求駆動力を出力するように、前記エンジン、前記第１モータ、前記発電機が駆動または発電した場合のシステム効率を第４候補として導出し、
   前記駆動制御部は、
   前記第１候補、前記第２候補および前記第４候補のうちシステム効率が最も高い候補を選択し、選択した候補のシステム効率となるように前記エンジン、前記第１モータおよび前記発電機を駆動または発電させることを特徴とする請求項１に記載の自動車。

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