JP2006262645A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 二次電池への充電が制限された状態でのハイブリッド車両の坂路発進時に、車両内部に過電圧を発生させることがないように電動機の出力トルクを適切に設定する。
【解決手段】 坂路発進時に車両を進行方向に駆動する方向の坂路トルクが電動機により発生される。電動機による回生電力により充電可能に構成されたバッテリの正常充電が不可であり（ステップＳ１００がＹＥＳ判定）、かつ、ロールバック発生により電動機に逆起電力が発生した場合（ステップＳ１２０がＹＥＳ判定）には、坂路トルクを通常トルクＴ０（ステップＳ１１０，Ｓ１３０）よりも小さい制限トルクに設定して（ステップＳ１４０）、電動機により発生される回生電力を抑制して、消費されない回生電力による過電圧発生を防止する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、車両の制御装置に関し、より特定的には、車両の駆動力源としての電動機と、この電動機による回生発電電力によって充電可能に構成された二次電池とを搭載した車両について、坂路発進時における電動機トルクを制御する制御装置に関する。

近年、内燃機関（エンジン）と車両駆動力源としての電動機（モータ）とを搭載したハイブリッド車両が実用化されている。一般的にハイブリッド車両では、特に車両の回生制動動作時には電動機による発電を行ない、この発電電力を電動機駆動力源として備えられた二次電池に充電する構成を採用している。

また一般に、車両が坂路で発進する際、坂路の勾配によっては車両が後退する現象（以下、「ロールバック」と称する）が発生することがあり、ロールバックの発生時には運転者が不意な後退に対して恐怖感を感じることから、ハイブリッド自動車や電気自動車では、ロールバック現象の発生時には電動機を駆動して発進性能を確保することによりロールバック状態を抑制する構成が提案されている（たとえば特許文献１）。

また、内燃機関と電動機とを併用する全輪駆動車両等の車輪駆動制御装置において、坂路発進時に電動機による駆動系に過負荷がかかることを防止するために、ロールバック発生時に、エンジン駆動される発電機からモータに供給されえる電流またはモータ界磁電流の少なくとも一方を減少する制御が提案されている（たとえば特許文献２）。

また、電動機での回生発電電力を回収不能な燃料電池車両においては、勾配状態に応じてロールバックが発生した場合には、補機での消費電力を増大させる制御装置が提案されている（たとえば特許文献３）。
特開２００１−２３９８５３号公報 特開２００４−７２８９５号公報 特開２００４−２３８８７号公報

ハイブリッド車両では、坂路発進時には、電動機によって進行方向へ車両を駆動する坂路トルクを発生するように制御することが一般的である。ここで、車両を進行方向（すなわち坂路を登る方向）に車両を駆動する電動機の出力を正方向とすると、坂路発進時には電動機には坂路トルクとして正トルクの出力が指示される。この結果、ロールバック発生時には、電動機の回転方向が負方向となった状態で正トルクの発生指令が発せられるため、坂路トルクの発生によって電動機は発電して回生電力を発生させる状態となる。

ハイブリッド車両では、二次電池と電動機との間に双方向の電力授受が可能なように構成された電力変換器（たとえばインバータ）を設けることにより、電動機による回生電力を二次電池の充電に利用可能なように構成されている。

しかしながら、二次電池の状態不良（過低温、過高温、過充電状態等）や、その他の異常によって、二次電池への入力電力が制限されているバッテリ充電不能時には、電動機による回生電力を消費することができず、電力変換器等に過電圧が発生して機器保護上問題が生じる可能性がある。したがって、ハイブリッド車両では、バッテリ充電不能時において、坂路発進時での坂路トルクを機器保護を考慮した上で適切に発生させる必要がある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、二次電池への充電が制限された状態でのハイブリッド車両の坂路発進時に、車両内部に過電圧を発生させることがないように電動機の出力トルクを適切に設定することである。

本発明による車両の制御装置は、出力を車輪駆動軸に伝達可能に構成された第１の電動機と、二次電池と、第１の電動機および二次電池の間で双方向に電力を授受するための電力変換器と、第１の電動機以外の他の車両駆動力源とを備えた車両を制御する。この制御装置は、充電制限検知手段と、第１のトルク発生指示手段と、逆起電力検知手段と、第２のトルク発生指示手段とを備える。充電制限検知手段は、二次電池への充電制限を検知する。第１のトルク発生指示手段と、車両の坂路発進時に、車両を進行方向に駆動する方向の坂路トルクの発生を第１の電動機に指示する。逆起電力検知手段は、車両の坂路発進時に、第１の電動機における逆起電力発生を検知するように構成される。第２のトルク発生指示手段とを備える、二次電池への充電が制限されており、かつ、逆起電力検知手段によって第１の電動機での逆起電力発生が検知されたときに、第１の電動機による坂路トルクのトルク量を第１のトルク発生指示手段によって設定されるトルク量よりも小さく制限する。

上記車両の制御装置によれば、第１の電動機と他の車両駆動力源（代表的にはエンジン）とを備えた車両（ハイブリッド自動車）の坂路発進時に、車両を進行方向に駆動するための坂路トルクを発生させることができるとともに、二次電池への充電制限時にロールバックによる逆起電力が第１の電動機によって発生された場合には、第１の電動機によって出力される坂路トルクを通常よりも制限する。この結果、第１の電動機による回生電力によって車両内部、代表的には電力変換器に過電圧が発生することを防止して、機器保護を図ることができる。

好ましくは、本発明による車両の制御装置では、第２のトルク発生指示手段は、第１の電動機の損失トルク分に対応したトルク量の発生を第１の電動機に指示する。

上記車両の制御装置によれば、第１の電動機の損失トルク分に対応したトルク量を坂路トルクとして発生させることにより、ロールバック発生時に坂路トルク発生により第１の電動機で発電される回生電力を、この坂路発生トルク発生時における第１の電動機での損失トルクによって相殺することができる。したがって、二次電池への充電制限時にロールバックによる逆起電力が第１の電動機によって発生された場合に、回生電力によって車両内部に過電圧が発生することを確実に防止できる範囲内に制限して、第１の電動機による車両進行力を確保できる。

また好ましくは、本発明による車両の制御装置は、電力変換器内の電圧を監視する電圧監視手段をさらに備える。さらに、第２のトルク発生指示手段は、電圧監視手段によって監視される電圧に応じて、坂路トルクのトルク量を設定する。

上記車両の制御装置によれば、二次電池への充電制限時にロールバックによる逆起電力が第１の電動機によって発生された場合に、電圧監視手段によって監視された電力変換器内の電圧に応じて坂路トルクのトルク量を設定できる。したがって、回生電力によって車両内部に過電圧が発生することを防止できる範囲内に制限して、第１の電動機による車両進行力を確保できる。

あるいは好ましくは、本発明による車両の制御装置が適用される車両は、第１の電動機による逆起電力を電源として使用可能に接続された機器をさらに備える。さらに、制御装置は、二次電池への充電が制限されており、かつ、逆起電力検知手段によって逆起電力発生が検知されたときに、機器での消費電力を増大させるように機器の動作を制御する電力消費増加手段をさらに備える。

上記車両の制御装置によれば、二次電池への充電制限時にロールバックによる逆起電力が第１の電動機によって発生された場合に、第１の電動機による回生電力を電源として使用する機器（たとえば補機）の消費電力を増大させることができる。この結果、第１の電動機による回生電力によって車両内に過電圧が発生することを防止できる。

さらに好ましくは、本発明による車両の制御装置では、第２のトルク発生指示手段は、坂路トルクの制限を、機器での消費電力増大分に応じて緩和するトルク制限修正手段を有する。

上記車両の制御装置によれば、機器（たとえば補機）の消費電力増大に見合ったトルク分だけ、第１の電動機による坂路トルクを増加させることができるので、回生電力によって車両内部に過電圧が発生することをより防止できる範囲内で、第１の電動機による車両進行力を確保できる。

好ましくは、本発明による車両の制御装置が適用される車両は、第１の電動機による駆動輪とは他の駆動輪に対して出力を伝達可能に構成された第２の電動機をさらに備える。また制御装置は、空転検知手段と、第３のトルク発生指示手段とをさらに備える。空転検知手段は、車両の坂路発進時において、二次電池への充電が制限されており、かつ、逆起電力検知手段によって第１の電動機での逆起電力発生が検知されたときに、他の駆動輪における空転の発生を検知する。第３のトルク発生指示手段とをは、空転検知手段によって他の駆動輪が空転していると検知されたときに、車両を進行方向に駆動する方向の坂路トルクの発生を第２の電動機に指示する。

上記車両の制御装置によれば、二次電池への充電制限時にロールバックによる逆起電力が第１の電動機によって発生された場合に、空転が発生している駆動輪に対して出力を伝達可能に構成された他の電動機（第２の電動機）を力行制御することによって、第１の電動機による回生電力を消費できる。したがって、二次電池への充電が制限された場合での坂路発進時に、車両の進行力を得るとともに、第１の電動機による回生電力によって車両内部に過電圧が発生することを防止できる。

本発明による車両の制御装置によれば、車両駆動用の電動機および他の車両駆動力源（内燃機関）を備えた車両において、二次電池への充電が制限された状態での坂路発進時に、車両内部に過電圧を発生させることがない範囲で電動機による坂路トルクを発生して車両の発進力を確保できる。

以下では、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は原則的に繰返さないものとする。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に従う車両の制御装置によって制御されるハイブリッド車両の駆動力発生システム１００の構成を示す全体ブロック図である。

図１を参照して、駆動力発生システム１００は、バッテリ５と、昇降圧コンバータ１０と、インバータ２０と、モータジェネレータＭＧ１と、変速機ＴＭと、エンジンＥＧと、駆動輪ＤＷＨとを備える。

モータジェネレータＭＧ１の出力は、変速機ＴＭを介して駆動輪ＤＷＨへ伝達可能である。また、ガソリン等の燃料燃焼によって駆動力を発生するエンジンＥＧの出力も変速機ＴＭを介して駆動輪ＤＷＨに伝達可能である。このように、駆動輪ＤＷＨは、モータジェネレータＭＧ１および／またはエンジンＥＧからの出力によって駆動可能なように構成されている。

ハイブリッド車両の回生制動動作時には、駆動輪ＤＷＨの回転方向とは反対方向のトルクをモータジェネレータＭＧ１が発生することによって、モータジェネレータＭＧ１が回生発電を行なう。なお、ここでいうハイブリッド車両の回生制動とは、運転者によるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電させながら車両減速（または加速の中止）させることを含むものとする。

昇降圧コンバータ１０およびインバータ２０は、バッテリ５およびモータジェネレータＭＧ１の間での双方向の電力授受が可能な電力変換を行なう「電力変換器」として設けられるＰＣＵ（Power Control Unit）を構成する。

駆動力発生システム１００は、さらに、ＰＣＵコントローラ４０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０と、補機７０と、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

バッテリ５は、充電可能な二次電池により構成される。本発明の実施の形態においてバッテリ５の形式は特に限定されず、鉛蓄電池、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の種々のものを適用可能である。バッテリ５にはその出力電圧ＶＢを測定する電圧センサ５２が設けられる。

リレー８は、バッテリ５の正極と電源ラインＰＬ１との間に設けられる。リレー９は、バッテリ５の負極とアースラインＥＬとの間に設けられる。リレー８，９の各々は、ＰＣＵコントローラ４０からのリレー制御信号ＲＳに応じてオン・オフされる。平滑コンデンサＣ１は電源ラインＰＬ１およびアースラインＥＬの間に接続され、電源ラインＰＬ１の直流電圧ＶＢを平滑する。

昇降圧コンバータ１０は、リアクトルＬと、電力用半導体スイッチング素子（以下、単にスイッチング素子と称する）Ｑ１，Ｑ２と、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２を有する。本実施の形態におけるスイッチング素子としては、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が適用される。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は電源ラインＰＬ２およびアースラインＥＬの間に直列に接続される。リアクトルＬは、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続点と電源ラインＰＬ１との間に接続される。逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と並列に接続されて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２とは反対方向の電流通過を可能とする。

スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のスイッチング動作はＰＣＵコントローラ４０からのスイッチング制御信号ＰＷＣによって制御される。すなわちスイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、スイッチング制御信号ＰＷＣに従ってオンまたはオフされる。

平滑コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２およびアースラインＥＬの間で接続される。電圧センサ５４は、平滑コンデンサＣ２の電圧、すなわちインバータ２０への入力電圧ＶＭを測定する。

インバータ２０は、電源ラインＰＬ２およびアースラインＥＬの間に並列に接続されたＵ相アーム２１、Ｖ相アーム２２およびＷ相アーム２３を含む。Ｕ相アームを構成するスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の接続点は、モータジェネレータＭＧ１のＵ相コイルと配線ＵＬ１によって接続される。同様に、Ｖ相アーム２２を構成するスイッチング素子Ｑ１３およびＱ１４の接続点は、モータジェネレータＭＧ１のＶ相コイルと配線ＶＬ１によって接続される。さらに、Ｗ相アーム２３を構成するスイッチング素子Ｑ１５およびＱ１６の接続点は、モータジェネレータＭＧ１のＷ相コイルと配線ＷＬ１によって接続されている。モータジェネレータＭＧ１は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが中性点に共通接続されて構成された３相永久磁石モータである。

スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のスイッチング動作はＰＣＵコントローラ４０からのスイッチング制御ＰＷＭ１によって制御される。すなわちスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６はスイッチング制御信号ＰＷＭ１に従ってオンまたはオフされる。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のそれぞれには、逆並列ダイオードＤ１１〜Ｄ１６が接続されて、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６とは反対方向の電流通過を可能としている。

モータジェネレータＭＧ１には、回転数センサ５６および電圧センサ５７，５８が設けられる。回転数センサ５６は、モータジェネレータＭＧ１の回転数ＭＲＮ１を測定する。電圧センサ５７，５８は、たとえばＶ相端子およびＷ相端子にそれぞれ設けられ、それぞれのコイル端子電圧Ｖ１ｖおよびＶ１ｗを測定する。各センサの測定値は、ＰＣＵコントローラ４０へ送出される。

ＰＣＵコントローラ４０は、バッテリ電圧ＶＢおよび電圧ＶＭの電圧比ＶＭ／ＶＢが目標値と合致するように、スイッチング制御信号ＰＷＣを生成する。昇降圧コンバータ１０は、スイッチング制御信号ＰＷＣに従った昇圧動作により、バッテリ電圧ＶＢを昇圧して電圧ＶＭを生成する。あるいは、昇降圧コンバータ１０はスイッチング制御信号ＰＷＣに従って降圧動作を行ない、電圧ＶＭをバッテリ充電用のバッテリ電圧ＶＢに降圧する。このように昇降圧コンバータ１０は、双方向の電力変換が可能なＤＣ／ＤＣコンバータとして構成されている。昇降圧コンバータ１０の動作（昇圧または降圧）およびその際の電圧比（昇圧比または降圧比）は、スイッチング制御信号ＰＷＣに従うスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティ比により決定される。

ＰＣＵコントローラ４０は、各センサの測定値に基づき、平滑コンデンサＣ２によって保持された電圧ＶＭをモータジェネレータＭＧ１駆動用の交流電圧に変換するように、スイッチング制御信号ＰＷＭ１を発生する。この際に、スイッチング制御信号ＰＷＭ１は、ＥＣＵ５０からのトルク指令値Ｔｒに従ったトルクをモータジェネレータＭＧ１が出力するように、図示しない電流センサによって検出された各相コイル電流のフィードバック制御に基づいて生成される。また、モータジェネレータＭＧ１が回生発電を行なう場合には、ＰＣＵコントローラ４０は、インバータ２０によって回生電力（交流電圧）が直流電圧ＶＭに変換されるようにスイッチング制御信号ＰＷＭ１を生成する。

さらに、ＰＣＵコントローラ４０は、電圧センサ５７，５８によってモータジェネレータＭＧ１のコイル端子電圧Ｖ１ｖ，Ｖ１ｗを検知することにより、モータジェネレータＭＧ１における逆起電力の発生を検知することができる。

ＥＣＵ５０は、車両進行方向や走行路の勾配、あるいは運転者からのアクセル操作入力等を受けて、所望の運転を行なうために必要なモータジェネレータＭＧ１のトルク指令値Ｔｒを生成する。トルク指令値Ｔｒは、ハイブリッド自動車におけるエンジンＥＧとモータジェネレータＭＧ１との間での好ましい駆動力分担を考慮して決定される。図示しないが、この駆動力分担に従ってエンジンＥＧの出力も設定される。

ＥＣＵ５０へは、ＰＣＵコントローラ４０から、電圧ＶＭや逆起電力発生フラグＲＰＦが伝達される。逆起電力発生フラグＲＰＦは、ＰＣＵコントローラ４０がコイル端子電圧Ｖ１ｖ，Ｖ１ｗに基づきモータジェネレータＭＧ１での逆起電力発生を検知したときに「オン」される。さらに、ＥＣＵ５０へは、バッテリ５への充電が正常に実行可能か否かを示す充電制限フラグＢＡＴＦが入力される。バッテリ５は、図示しないバッテリＥＣＵによってその状態が監視されており、バッテリ５が過充電状態あるいは過高温や過低温となったバッテリ５への入力電力制限時、すなわちバッテリ充電不能時を含むバッテリ正常充電不可時に、充電制限フラグＢＡＴＦが「オン」される。また、退避走行時等バッテリ５への充電が禁止されるような状態にも、充電制限フラグＢＡＴＦは「オン」されるものとする。

電源ラインＰＬ１またはＰＬ２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、電源ラインＰＬ１またはＰＬ２の直流電力を、補機の動作電源電圧Ｖａｕｘに変換する。補機７０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０から動作電源電圧Ｖａｕｘの供給を受けて動作する。

補機７０の動作は、ＥＣＵ５０によって制御可能である。すなわち、ＥＣＵ５０の制御によって、補機７０の消費電力を増大させるように、補機７０の動作を制御可能である。このように補機７０は、電源ラインＰＬ１またはＰＬ２上の電力を消費可能なように構成されている。

図２は、図１に示した駆動力発生システムが搭載される車両２００の坂路発進時の挙動を説明する概念図である。

図２を参照して、坂路（以下、本実施の形態では上り坂）での発進時には、車両の進行方向に対して、逆方向の重力が車両２００に対して作用する。このため、車両２００では、進行方向への車両始動力を確保するように、モータジェネレータＭＧ１による坂路トルクＴ０の出力が指示される。すなわち、ＥＣＵ５０は、坂路発進時には、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値Ｔｒ＝Ｔ０に設定する。

車両進行方向に対応するモータジェネレータＭＧ１の回転方向を正方向とすると、この坂路トルクＴ０は正トルクである（Ｔ０＞０）。一方、坂路の勾配θが大きく、坂路トルクＴ０の発生にもかかわらず車両２００が逆進してロールバックが発生した場合には、車輪が逆回転してモータジェネレータＭＧ１の方向も一旦負方向となる。したがって、この状態で正トルクをモータジェネレータＭＧ１によって出力させると、モータジェネレータＭＧ１は発電して回生電力を発生させる。

再び図１を参照して、バッテリ５への正常な充電が可能な状態であれば、モータジェネレータＭＧ１によって発電された回生電力は、インバータ２０によって直流電圧ＶＭに変換され、かつ昇降圧コンバータ１０によってバッテリ電圧ＶＢに降圧されてバッテリ５の充電により消費される。

しかしながら、充電制限フラグＢＡＴＦが「オン」されたバッテリ正常充電不可時には、モータジェネレータＭＧ１での回生電力を消費することができないので、ＰＣＵ（昇降圧コンバータ１０，インバータ２０）内、具体的には電源ラインＰＬ２に過電圧を発生させてしまう可能性がある。このような過電圧の発生が著しいと、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６の破壊等の機器故障を発生させてしまう可能性がある。

したがって、本発明の実施の形態における車両の制御装置では、機器保護の観点からバッテリ正常充電不可時における過電圧発生を防止するために、以下に説明するような坂路トルク発生制御を行なう。

図３は、本発明の実施の形態１に従う坂路トルク発生制御を説明するフローチャートである。坂路発進時には、ＥＣＵ５０により、図３に示すフローチャートに従ってトルク指令値Ｔｒが設定される。

図３を参照して、ステップＳ１００では、ＥＣＵ５０は、充電制限フラグＢＡＴＦに基づいて、バッテリ正常充電不可時であるかどうかを判断する。充電制限フラグＢＡＴＦが「オフ」されており、バッテリ５の正常な充電が可能であるとき（ステップＳ１００でのＮＯ判定時）には、ＥＣＵ５０は、坂路発進時の始動力を確保するために、トルク指令値Ｔｒを通常の坂路トルクＴ０に設定する（Ｔｒ＝Ｔ０）。なお、通常時の坂路トルクＴ０は、たとえば、勾配センサによって検知された坂路の勾配θに応じて設定される。

一方、バッテリ正常充電不可時（ステップＳ１００でのＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１２０により、モータジェネレータＭＧ１に逆起電力が発生しているかどうかを逆起電力発生フラグＲＰＦに基づいて判断する。

ＥＣＵ５０は、逆起電力が発生していない場合（ステップＳ１２０でのＮＯ判定時）には、回生発電が行なわれていないためステップＳ１３０により、ステップＳ１１０と同様に通常の坂路トルクＴ０の出力を引続き指示する。

一方、車両２００でのロールバック発生によりモータジェネレータＭＧ１に逆起電力が発生している場合には（ステップＳ１１０でのＹＥＳ判定時）、モータジェネレータＭＧ１が負方向に回転されることになるため、正方向のトルクである坂路トルクをこのまま出力し続けると、モータジェネレータＭＧ１によってシステム内で消費できない回生電力が発電されてしまう。このため、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４０により、坂路トルクを通常時（Ｔ０）よりも小さい制限値Ｔ１（Ｔ１＜Ｔ０）に制限する。すなわち、トルク指令値Ｔｒ＝Ｔ１に設定する。

図４を参照して、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４０における坂路トルク制限値Ｔ１の設定を、モータジェネレータＭＧ１の正トルク発生時の損失分を考慮して作成されたトルク制限値マップ２１０の参照によって実行する。一般に、モータの損失トルクは、そのときのモータ回転数およびモータトルクによって決定される。したがって、トルク制限値マップ２１０では、モータジェネレータＭＧ１の回転数ＭＲＮ１（＜０）と、坂路の勾配角θに応じた釣合いトルク（＞０）に応じて、モータジェネレータＭＧ１の損失トルクと釣合う坂路トルク制限値Ｔ１が予めテーブル化されている。

このように設定された坂路トルク制限値Ｔ１を発生しても、モータジェネレータＭＧ１で発電された回生電力はモータジェネレータＭＧ１での損失と相殺されるので、ＰＣＵ側に消費不能な電力が流入して高電圧を発生させることがない。すなわち、機器保護の観点から過電圧発生を防止できる範囲に制限して、坂路トルクを発生できる。

あるいは、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４０において、図５に示すトルク制限値設定部２２０によって、ＰＣＵ内の電圧、たとえば電源ラインＰＬ２の電圧ＶＭに応じて坂路トルク制限値Ｔ１を設定してもよい。トルク制限値設定部２２０は、電圧ＶＭの上昇に応じて、モータジェネレータＭＧ１により出力される坂路トルクＴ１を現在のトルク指令値Ｔｒよりも減少させるように制御する。図３に示したフローチャートを所定周期で実行することにより、ＰＣＵ内の電圧ＶＭを監視したトルク指令値（坂路トルク制限値Ｔ１）のフィードバック制御が可能となる。このような構成としても、機器保護の観点から過電圧発生を防止できる範囲に制限して、坂路トルクを発生できる。

（実施の形態１の変形例）
図６は、実施の形態１の変形例に従う坂路トルク発生制御を説明するフローチャートである。

図６を参照して、実施の形態１の変形例に従う坂路トルク発生制御では、図３に示したフローチャートに加えて、ステップＳ１３５がさらに実行される。ステップＳ１３５では、ＥＣＵ５０は、補機７０の動作をその消費電力が増大するように設定する。たとえば、補機７０が空調装置（いわゆるエアコン）である場合には、空気圧力および空気流量を大きくすることにより、コンプレッサでの消費電力を増大させて、補機７０の消費電力を増大できる。これにより、モータジェネレータＭＧ１が発生した回生電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を介して補機７０によって消費することが可能である。

このため、図６に示したフローチャートのように、バッテリ正常充電不可時に（ステップＳ１００のＹＥＳ判定時）、坂路発進時に逆起電力が発生した場合（ステップＳ１２０のＹＥＳ判定時）には、補機７０での消費電力を増大するように補機の動作を制御することによって、ＰＣＵ内での過電圧の発生をより確実に防止できる。

あるいは、図７に示すように、図６に示したフローチャートにおいてステップＳ１４０に代えてステップＳ１４２を実行することも可能である。

ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４２では、ステップＳ１３５での指示に従う補機７０での消費電力増大分を反映して坂路トルク制限値Ｔ１を設定する。すなわち、ステップＳ１３５での指示に従う補機７０での消費電力増大分に対応するトルク量をＴａｕｘとすると、ステップＳ１４２では、坂路トルクとしてのトルク指令値Ｔｒ＝Ｔ１＋Ｔａｕｘに設定される。

これにより、バッテリ正常充電不可時に逆起電力が発生した場合にも、機器保護の観点からＰＣＵ内での過電圧の発生を防止できる範囲で、登坂方向の坂路トルクを大きくして車両の始動力を確保することが可能となる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態の形態２に従う車両の制御装置によって制御されるハイブリッド車両の駆動力発生システム１００♯の構成を示す全体ブロック図である。

図８を参照して、駆動力発生システム１００♯は、図１に示した駆動力発生システム１００と比較して、モータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２に対応して設けられたインバータ３０とをさらに備える。

モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１の出力が伝達可能に構成された駆動輪ＤＷＨ１とは別の駆動輪ＤＷＨ２に対して出力を伝達可能に構成されている。たとえば、駆動輪ＤＷＨ１およびＤＷＨ２は、ハイブリッド自動車の前輪および後輪にそれぞれ対応し、駆動力発生システム１００♯は、いわゆる四輪駆動に対応したものとなる。駆動輪ＤＷＨ１，ＤＷＨ２には回転数センサ２０２，２０４がそれぞれ配置されている。回転数センサ２０２および２０４によって検知される駆動輪ＤＷＨ１およびＤＷＨ２のそれぞれの回転数ＲＷＨ１およびＲＷＨ２はＥＣＵ５０へ送出される。

モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが中性点に共通接続されて構成された３相永久磁石モータである。

インバータ３０は、図１に示したインバータ２０と同様の構成を有し、ＰＣＵコントローラ４０からのスイッチング制御信号ＰＷＭ２に従ったスイッチング動作によって、電源ラインＰＬ２の直流電圧ＶＭと、モータジェネレータＭＧ２の駆動電圧あるいは発電電圧との間の電力変換を行なう。モータジェネレータＭＧ２の各相コイルとインバータ３０とは、配線ＵＬ２、ＶＬ２，ＷＬ２によって接続される。

なお、図示を省略するが、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には、図１と同様のセンサ群が配置され、ＰＣＵコントローラ４０には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれの回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、モータ端子電圧Ｖ１ｖ，Ｖ１ｗ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗおよび図示しない各相コイル電流が入力されている。

ＥＣＵ５０は、図１で説明した機能に加えて、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｒ２をさらに生成してＰＣＵコントローラ４０に送出する。ＰＣＵコントローラ４０は、トルク指令値Ｔｒ１に対応したモータジェネレータＭＧ１の駆動制御と同様に、モータジェネレータＭＧ２がトルク指令値Ｔｒ２に従ったトルクを出力するように、スイッチング制御信号ＰＷＭ２を生成する。

駆動力発生システム１００♯のその他の部分の構成は、図１に示した駆動力発生システム１００と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

図９は、実施の形態２に従う駆動力発生システムにおける坂路トルク発生制御を説明するフローチャートである。

図９を参照して、ＥＣＵ５０は、図２と同様のステップＳ１００を実行して、バッテリ正常充電不可時であるかどうかを判定する。バッテリ５の充電が正常に実行できる場合（ステップＳ１００のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ５０は、図３と同様のステップＳ１１０を実行して、通常時の坂路トルクＴ０がトルク指令値Ｔｒとして設定する。

また、バッテリ正常充電不可時（ステップＳ１００でのＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ５０は、図３に示したステップＳ１２０をさらに実行して、モータジェネレータＭＧ１に逆起電力が発生しているかどうかを判断する。モータジェネレータＭＧ１に逆起電力が発生していない場合には、回生発電が行なわれていないため、図３と同様にステップＳ１３０が実行されて、通常の坂路トルクＴ０の出力が引続き指示される。

ステップＳ１１０，Ｓ１３０では、モータジェネレータＭＧ１による坂路トルクによってロールバックが発生していないので、モータジェネレータＭＧ２から坂路トルクは発生されない。すなわち、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値Ｔｒ２＝０に設定されている。

バッテリ正常充電不可時にモータジェネレータＭＧ１に逆起電力が発生すると（ステップＳ１２０でのＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ５０は、図３と同様のステップＳ１４０を実行して、モータジェネレータＭＧ１による坂路トルクを制限する。さらに、実施の形態２による駆動力発生システムでは、ＥＣＵ５０は、駆動輪ＤＷＨ１，ＤＷＨ２の回転数ＲＷＨ１，ＲＷＨ２の差を検出することによって、駆動輪ＤＷＨ２に空転が発生しているかどうかを判断する（ステップＳ１５０）。たとえば、ＥＣＵ５０は、駆動輪ＤＷＨ２の回転数ＲＷＨ２が、モータジェネレータＭＧ１によって坂路トルクを出力されている駆動輪ＤＷＨ１の回転数ＲＷＨ１よりも所定回転数以上大きいときに、駆動輪ＤＷＨ２の空転を検出する。

駆動輪ＤＷＨ２が空転している場合（ステップＳ１５０でのＹＥＳ判定時）には、この状態からモータジェネレータＭＧ２に正方向のトルクを発生させれば、回生電力を発生させることなく、モータジェネレータＭＧ２によって電力を消費できる。したがって、ＥＣＵ５０は、モータジェネレータＭＧ２に対して正の坂路トルク発生を指示する。すなわち、トルク指令値Ｔｒ２＞０に設定される（ステップＳ１６０）。なお、この際のトルク指令値Ｔｒ２、すなわち坂路トルク量は、坂路の勾配角θ等に応じて坂路トルクＴ１と同様に設定すればよい。

一方、ＥＣＵ５０は、駆動輪ＤＷＨ２の空転が検出されていない場合（ステップＳ１５０でのＮＯ判定時）には、モータジェネレータＭＧ２による正トルク出力は回生発電につながるので、トルク指令値Ｔｒ２＝０に維持される。

このような構成とすることにより、複数の電動機によって車輪駆動力を発生するハイブリッド自動車において、バッテリ正常充電不可時の坂路発進において、空転が発生した駆動輪に対応するモータジェネレータによって回生電力を消費することによって、始動力を確保するとともに、ＰＣＵ内での過電圧発生を防止して機器保護を図ることができる。

なお、本実施の形態に例示した構成と本発明との対応関係について説明すると、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２はそれぞれ本発明の「第１の電動機」および「第２の電動機」に対応し、エンジンＥＧは本発明での「他の車両駆動力源」に対応し、昇降圧コンバータ１０およびインバータ２０，３０を含むＰＣＵは本発明での「電力変換器」に対応する。さらに、電圧センサ５４は、本発明での「電圧監視手段」に対応する。

また、ステップＳ１００（図３等）は本発明での「充電制限検知手段」に対応し、ステップＳ１２０は本発明での「逆起電力検知手段」に対応する。さらに、ステップＳ１１０、Ｓ１３０（図３等）は本発明での「第１のトルク発生指示手段」に対応し、ステップＳ１４０（図３等）は本発明での「第２のトルク発生指示手段」に対応し、ステップＳ１３５（図７）は本発明での「電力消費増加手段」に対応し、ステップＳ１４２（図７）は本発明での「トルク制限修正手段」に対応する。また、ステップＳ１５０（図９）は本発明での「空転検知手段」に対応し、ステップＳ１６０（図９）は本発明での「第３のトルク発生指示手段」に対応する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に従う車両の制御装置によって制御されるハイブリッド車両の駆動力発生システムの構成を示す全体ブロック図である。 図１に示した駆動力発生システムが搭載される車両の坂路発進時の挙動を説明する概念図である。 本発明の実施の形態１に従う坂路トルク発生制御を説明するフローチャートである。 坂路トルク制限値の設定例を示す第１の図である。 坂路トルク制限値の設定例を示す第２の図である。 本発明の実施の形態１の変形例に従う坂路トルク発生制御の第１の例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１の変形例に従う坂路トルク発生制御の第２の例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態の形態２に従う車両の制御装置によって制御されるハイブリッド車両の駆動力発生システムの構成を示す全体ブロック図である。 本発明の実施の形態２に従う坂路トルク発生制御を説明するフローチャートである。

符号の説明

５ バッテリ（二次電池）、８，９ リレー、１０ 昇降圧コンバータ、２０，３０ インバータ、２１ Ｕ相アーム、２２ Ｖ相アーム、２３ Ｗ相アーム、４０ ＰＣＵコントローラ、５２，５４ 電圧センサ、５６ 回転数センサ（モータジェネレータ）、５７，５８ 電圧センサ、６０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、７０ 補機、１００，１００♯ 駆動力発生システム、２００ 車両、２０２，２０４ 回転数センサ（駆動輪）、２１０ トルク制限値マップ、２２０ トルク制限値設定部、ＢＡＴＦ 充電制限フラグ、Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６ 逆並列ダイオード、ＤＷＨ，ＤＷＨ１，ＤＷＨ２ 駆動輪、ＥＧ エンジン、ＥＬ アースライン、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＭＲＮ１，ＭＲＮ２ 回転数（モータジェネレータ）、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、ＰＷＣ，ＰＷＭ１，ＰＷＭ２ スイッチング制御、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６ スイッチング素子、ＲＰＦ 逆起電力発生フラグ、ＲＳ リレー制御信号、ＲＷＨ１，ＲＷＨ２ 回転数（駆動輪）、Ｔ０ 坂路トルク（通常値）、Ｔ１ 坂路トルク（制限値）、ＴＭ 変速機、Ｔｒ，Ｔｒ１，Ｔｒ２ トルク指令値、Ｖ１ｖ，Ｖ１ｗ，Ｖ２ｖ，Ｖ２ｗ モータ端子電圧、Ｖａｕｘ 動作電源電圧（補機）、ＶＢ バッテリ電圧（直流電圧）、ＶＭ 直流電圧、θ 勾配角（坂路）。

Claims (6)

1. 出力を車輪駆動軸に伝達可能に構成された第１の電動機と、二次電池と、前記第１の電動機および前記二次電池の間で双方向に電力を授受するための電力変換器と、前記第１の電動機以外の他の車両駆動力源とを備えた車両の制御装置であって、
   前記二次電池への充電制限を検知する充電制限検知手段と、
   前記車両の坂路発進時に、前記車両を前記進行方向に駆動する方向の坂路トルクの発生を前記第１の電動機に指示するための第１のトルク発生指示手段と、
   前記車両の坂路発進時に、前記第１の電動機における逆起電力発生を検知するように構成された逆起電力検知手段と、
   前記二次電池への充電が制限されており、かつ、前記逆起電力検知手段によって前記第１の電動機での逆起電力発生が検知されたときに、前記第１の電動機による前記坂路トルクのトルク量を前記第１のトルク発生指示手段によって設定されるトルク量よりも小さく制限する第２のトルク発生指示手段とを備える、車両の制御装置。
2. 前記第２のトルク発生指示手段は、前記第１の電動機の損失トルク分に対応したトルク量の発生を前記第１の電動機に指示する、請求項１記載の車両の制御装置。
3. 前記電力変換器内の電圧を監視する電圧監視手段をさらに備え、
   前記第２のトルク発生指示手段は、前記電圧監視手段によって監視される電圧に応じて、前記坂路トルクのトルク量を設定する、請求項１記載の車両の制御装置。
4. 前記車両は、前記第１の電動機による逆起電力を電源として使用可能に接続された機器をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記二次電池への充電が制限されており、かつ、前記逆起電力検知手段によって前記逆起電力発生が検知されたときに、前記機器での消費電力を増大させるように前記機器の動作を制御する電力消費増加手段をさらに備える、請求項１記載の車両の制御装置。
5. 前記第２のトルク発生指示手段は、前記坂路トルクの制限を、前記機器での消費電力増大分に応じて緩和するトルク制限修正手段を有する、請求項４記載の車両の制御装置。
6. 前記車両は、前記第１の電動機による駆動輪とは他の駆動輪に対して出力を伝達可能に構成された第２の電動機をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記車両の坂路発進時において、前記二次電池への充電が制限されており、かつ、前記逆起電力検知手段によって前記第１の電動機での逆起電力発生が検知されたときに、前記他の駆動輪における空転の発生を検知する空転検知手段と、
   前記空転検知手段によって前記他の駆動輪が空転していると検知されたときに、前記車両を前記進行方向に駆動する方向の坂路トルクの発生を前記第２の電動機に指示するための第３のトルク発生指示手段とをさらに備える、請求項１記載の車両の制御装置。

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