JP2007168650A

JP2007168650A - 自動車およびその制御方法

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Publication number: JP2007168650A
Application number: JP2005370303A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshiro Kamioka; 清城上岡; Hiroki Sawada; 博樹澤田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: JP4784300B2

Abstract

【課題】発進時のブレーキの引きずりによる異音の発生を抑制する。
【解決手段】停車中に運転者がブレーキペダルを離してもブレーキ圧を保持する制御を行なっている最中に発進要求がなされてブレーキの解除指示がなされたときには、待ち時間ｔｂがブレーキ圧が充分低くなる時間ｔｒｅｆを経過しておらず、アクセル開度Ａｃｃや勾配θがそれぞれ所定の閾値より小さく迅速に駆動軸から動力を出力する必要がないときには（ステップＳ１００〜Ｓ１３０）、運転者の駆動要求に基づくトルクＴｒｔｍｐになまし処理を施したトルクを要求トルクＴｒ＊として設定し（ステップＳ１５０，Ｓ１６０）、設定した要求トルクＴｒ＊を用いてエンジンの目標回転数Ｎｅ＊などを設定する（ステップＳ１７０〜Ｓ２２０）。こうすれば、運転者による駆動要求より小さい動力を駆動軸に出力することができ、ブレーキの引きずりによる異音の発生を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車およびその制御方法に関する。

従来、この種の自動車としては、車軸に動力を出力するエンジンと、油圧式のブレーキとを備え、停車中に運転者がブレーキペダルを離してもブレーキの油圧を保持して車軸への制動力の付与を継続してアクセルペダルが踏み込まれたときにブレーキを解除して発進するブレーキ自動継続機能を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、坂道で発進する際にずり下がらない程度の動力をエンジンから出力しながらブレーキを解除するため、坂道でのずり下がりを抑制できるとしている。
特開平７−１４４６２５号公報

しかしながら、上述の自動車において、ブレーキを解除してもブレーキの油圧の応答性が低いため、車軸への制動力は瞬時に解除されない。そのような状態でエンジンから車軸に動力が出力されると、ブレーキの引きずりが生じて異音が発生してしまう。このような異音の発生は、運転者に乗り心地の悪さを感じさせるため、できるだけ抑制されることが望ましい。

本発明の自動車およびその制御方法は、発進する際にブレーキの引きずりによる異音の発生を抑制することを目的の一つとする。また、本発明の自動車およびその制御方法は、異音の発生を抑制しつつより迅速に運転者による駆動要求に基づく動力を車軸に出力することを目的の一つとする。

本発明の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。

本発明の自動車は、
車軸に動力を出力可能な動力源と、
加圧された作動流体を用いて作動し、運転者の制動要求操作に基づいて前記車軸に制動力を付与すると共に運転者の制動要求操作に拘わらず前記車軸に制動力を付与可能な制動力付与手段と、
運転者による駆動要求を検出する駆動要求検出手段と、
運転者による制動要求操作がなされていない状態で前記制動力付与手段によって前記車軸に制動力が付与されながら停車している最中に前記駆動要求検出手段によって運転者による駆動要求が検出されたときには、前記制動力付与手段による制動力の付与が解除されると共に前記検出された駆動要求に基づく待ち時間が経過するまでは前記検出された駆動要求に基づく動力より少ない動力が前記車軸に出力されるよう前記制動力付与手段と前記動力源とを制御し、前記待ち時間が経過した時以降は前記検出された駆動要求に基づく動力が前記車軸に出力されるよう前記制動力付与手段と前記動力源とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の自動車では、運転者による制動要求操作がなされていない状態で制動力付与手段によって車軸に制動力が付与されながら停車している最中に運転者による駆動要求がなされたときには、制動力付与手段による制動力の付与が解除されると共に運転者による駆動要求に基づく待ち時間が経過するまではこの駆動要求に基づく動力より少ない動力が車軸に出力されるよう制動力付与手段と動力源とを制御し、待ち時間が経過した時以降は運転者による駆動要求に基づく動力が車軸に出力されるよう制動力付与手段と動力源とを制御する。制動力付与手段による制動力の付与が解除されると共に運転者による駆動要求に基づく待ち時間が経過するまでは駆動要求に基づく動力より少ない動力を車軸に出力するから、制動力付与手段の応答性が低いときでも制動力付与手段の引きずりを抑制することができる。この結果、異音の発生を抑制することができる。また、運転者による駆動要求に基づく待ち時間が経過した時以降には運転者による駆動要求に基づく動力を車軸に出力するから、待ち時間が経過した時以降にはより迅速に駆動要求に基づく動力を車軸に出力することができる。

こうした本発明の自動車において、前記制御手段は、前記検出された駆動要求が所定要求未満であるときには前記検出された駆動要求に基づく待ち時間が経過するまで前記検出された駆動要求に基づく動力より少ない動力が前記車軸に出力されるよう前記制動力付与手段と前記動力源とを制御し、前記検出された駆動要求が所定要求より大きいときには前記待ち時間を待たずに前記検出された駆動要求に基づく動力が前記車軸に出力されるよう前記制動力付与手段と前記動力源とを制御する手段であるものとすることもできる。駆動要求が所定要求未満であるときには待ち時間が経過するまで駆動要求に基づく動力より少ない動力を車軸に出力するから、制動力付与手段の引きずりによる異音の発生を抑制することができる。また、駆動要求が所定要求より大きいときには待ち時間を待たずに運転者の駆動要求に基づく動力を車軸に出力するから、迅速に駆動要求に基づく動力を車軸に出力することができる。

また、本発明の自動車において、該自動車の前後方向の勾配を検出する勾配検出手段を備え、前記待ち時間は、前記検出された駆動要求と前記検出された勾配とに基づく時間であるものとすることもできる。こうすれば、自動車のずり下がりを抑制することができる。

さらに、本発明の自動車において、所定のスイッチの操作を検出するスイッチ操作検出手段を備え、前記制御手段は、前記スイッチ操作検出手段により所定のスイッチの操作を検出されたときには運転者による制動要求操作がなされていない状態で前記車軸に制動力が付与されるよう前記制動力付与手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、所定のスイッチ操作が検出されたときに、運転者による制動要求操作がなされていない状態で車軸に制動力を付与することができる。

あるいは、本発明の自動車において、前記動力源として内燃機関および電動機の少なくとも一方を備えるものとすることもできる。

本発明の自動車の制御方法は、
車軸に動力を出力可能な動力源と、加圧された作動流体を用いて作動し運転者の制動要求操作に基づいて前記車軸に制動力を付与すると共に運転者の制動要求操作に拘わらず前記車軸に制動力を付与可能な制動力付与手段と、を備える自動車の制御方法であって、
運転者による制動要求操作がなされていない状態で前記制動力付与手段によって前記車軸に制動力が付与されながら停車している最中に前記駆動要求検出手段によって運転者による駆動要求が検出されたときには、前記制動力付与手段による制動力の付与が解除されると共に運転者による駆動要求に基づく待ち時間が経過するまでは前記駆動要求に基づく動力より少ない動力が前記車軸に出力されるよう前記制動力付与手段と前記動力源とを制御し、前記待ち時間が経過した時以降は前記駆動要求に基づく動力が前記車軸に出力されるよう前記制動力付与手段と前記動力源とを制御する
ことを要旨とする。

この本発明の自動車の制御方法では、運転者による制動要求操作がなされていない状態で制動力付与手段によって車軸に制動力が付与されながら停車している最中に運転者による駆動要求がなされたときには、制動力付与手段による制動力の付与が解除されると共に運転者による駆動要求に基づく待ち時間が経過するまではこの駆動要求に基づく動力より少ない動力が車軸に出力されるよう制動力付与手段と動力源とを制御し、待ち時間が経過した時以降は運転者による駆動要求に基づく動力が車軸に出力されるよう制動力付与手段と動力源とを制御する。制動力付与手段による制動力の付与が解除されると共に運転者による駆動要求に基づく待ち時間が経過するまでは駆動要求に基づく動力より少ない動力を車軸に出力するから、制動力付与手段の応答性が低いときでも制動力付与手段の引きずりを抑制することができる。この結果、異音の発生を抑制することができる。また、運転者による駆動要求に基づく待ち時間が経過した時以降には運転者による駆動要求に基づく動力を車軸に出力するから、待ち時間が経過した時以降にはより迅速に駆動要求に基づく動力を車軸に出力することができる。

次に、本発明を実施するための最良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２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪のブレーキを制御するためのブレーキアクチュエータ９２と、動力出力装置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７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキペダル８５の踏み込みに応じて生じるブレーキマスターシリンダ９０の圧力（ブレーキ圧）と車速Ｖとにより車両に作用させる制動力におけるブレーキの分担分に応じた制動トルクが駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪に作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整したり、ブレーキペダル８５の踏み込みに無関係に、駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪に制動トルクが作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整したりすることができるように構成されている。ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵという）９４により制御されている。ブレーキＥＣＵ９４は、図示しない信号ラインにより、駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪に取り付けられた図示しない車輪速センサからの車輪速や図示しない操舵角センサからの操舵角などの信号を入力して、運転者がブレーキペダル８５を踏み込んだときに駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪のいずれかがロックによりスリップするのを防止するアンチロックブレーキシステム機能（ＡＢＳ）や運転者がアクセルペダル８３を踏み込んだときに駆動輪６３ａ，６３ｂのいずれかが空転によりスリップするのを防止するトラクションコントロール（ＴＲＣ），車両が旋回走行しているときに姿勢を保持する姿勢保持制御（ＶＳＣ）なども行なう。また、ブレーキＥＣＵ９４は、停車中に運転者がブレーキペダル８５を離しても駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪に作用する制動トルクを保持するブレーキ自動継続機能も行なう。ブレーキＥＣＵ９４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってブレーキアクチュエータ９２を駆動制御したり、必要に応じてブレーキアクチュエータ９２の状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２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、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の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８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の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８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，ブレーキ自動継続機能をオンオフするためのブレーキ自動継続機能作動スイッチ８７からの作動信号，車速センサ８８からの車速Ｖ，車両の前後方向の勾配を検出する勾配センサ８９からの勾配θなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ９４と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ９４と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、運転者によりブレーキ自動継続機能作動スイッチ８７がオンにされて、停車中に運転者がブレーキペダル８５を離しても駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪に作用する制動トルクを保持するブレーキ自動継続機能が行なわれている最中に運転者の要求によって発進する際の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される発進時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ブレーキ自動継続機能が行なわれている最中に運転者によるアクセルペダル８３の踏み込みが検出されて、ブレーキＥＣＵ９４に駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪に作用する制動トルクを解除するようブレーキ解除指示がなされた直後に実行されるものとし、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。なお、ブレーキ解除指示を受信したブレーキＥＣＵ９４は、ブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を抜いて駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪に作用する制動トルクを解除するようブレーキアクチュエータ９２を駆動制御する。

発進時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，エンジン２２の回転数Ｎｅ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，勾配センサ８９からの勾配θ，ブレーキＥＣＵ９４に前述したブレーキ解除指示がなされてからの待ち時間ｔｂなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３ａからの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。そして、待ち時間ｔｂは、ブレーキＥＣＵ９４にブレーキ解除指示がなされたときから図示しないタイマにより計時された時間を入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、待ち時間ｔｂがブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧が充分低くなるまでの時間ｔｒｅｆを経過しているか否かや（ステップＳ１１０）アクセル開度Ａｃｃが運転者の駆動要求が大きいと判断するアクセル開度の閾値Ａｃｃｔｈより小さいか否か（ステップＳ１２０），勾配θが迅速にリングギヤ軸３２ａに動力を出力しないと車両が坂道をずり下がる勾配の閾値θｔｈより小さいか否かを判定する（ステップＳ１３０）。待ち時間ｔｂが時間ｔｒｅｆを経過しているときには（ステップＳ１１０）、ブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧が充分低くなっていると判断してステップＳ１４０の処理に進む。また、待ち時間ｔｂが時間ｔｒｅｆを経過しておらずブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧が充分低くなっていないときでも、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｃｃｔｈ以上であり運転者の駆動要求が大きくリングギヤ軸３２ａに迅速に運転者による駆動要求に基づく動力を出力したほうがよいとき（ステップＳ１２０）や勾配θが閾値θｔｈ以上であり迅速にリングギヤ軸３２ａに動力を出力しないと車両がずり下がるとき（ステップＳ１３０）には、ステップＳ１４０の処理に進む。

ステップＳ１４０の処理では、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１４０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。

続いて、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１７０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図４に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１８０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図５に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１９０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ２００）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２１０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２２０）、発進時制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このように、ブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧が充分低くなっているときには運転者の駆動要求に基づく動力をリングギヤ軸３２ａに迅速に出力することができる。また、ブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧が充分に低くなっていないときでも、運転者による駆動要求が大きいときや坂道で車両がずり下がることがあるときには、待ち時間ｔｂが時間ｔｒｅｆを経過するのを待たずにリングギヤ軸３２ａに迅速に運転者の駆動要求に基づく動力を出力することができる。

一方、経過時間ｔｂが時間ｔｒｅｆを経過していない、すなわち、ブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧が充分低くなっておらず（ステップＳ１１０），且つ，アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｃｃｔｈより小さく運転者による駆動要求が大きくなく（ステップＳ１２０）、且つ、勾配θが閾値θｔｈより小さく車両がずり下がらないとき（ステップＳ１３０）には、運転者の駆動要求に基づく動力をリングギヤ軸３２ａに迅速に出力する必要がないと判断して、ステップＳ１４０の処理と同様に図３に例示した要求トルク設定用マップを用いて、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて仮要求トルクＴｒｔｍｐを設定し（ステップＳ１５０）、設定した仮要求トルクＴｒｔｍｐを時定数τでなまし処理を施したものを次式（６）により計算し、計算したものを要求トルクＴｒ＊として設定すると共に設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和をエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊として設定する（ステップＳ１６０）。ここで、時定数τは、なまし処理の時定数であり、値０〜値１の範囲で定められている。このように、要求トルクＴｒ＊として、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて設定される運転者が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求しているトルクになまし処理を施したものを用いているから、要求パワーＰｅ＊は、運転者が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求している動力より少ない動力として設定されることになる。

Tr*=τ・前回Tr*+(1-τ)・Trtmp (6)

続いて、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定して（ステップＳ１７０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算し（ステップＳ１８０）、モータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを計算すると共に（ステップＳ１９０）要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ２００）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２１０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２２０）、発進時制御ルーチンを終了する。このように、ブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧が充分低くなっておらず、リングギヤ軸３２ａに迅速に運転者による駆動要求に基づく動力を出力する必要がないときには、リングギヤ軸３２ａに運転者の駆動要求に基づく動力より小さい動力を出力することができる。

図６は、ブレーキホイールシリンダ９６ａの油圧とリングギヤ軸３２ａから出力される動力との時間変化の一例を示す説明図である。図中、実線は、運転者による駆動要求に基づく動力より小さい動力をリングギヤ軸３２ａから出力したときの動力の時間変化を示し、破線は、運転者による駆動要求に基づく動力より小さい動力をリングギヤ軸３２ａから出力したときの動力の時間変化を示している。また、図中、時刻ｔ０は、ブレーキＥＣＵ９４にブレーキ解除指示がなされた時刻である。図示するように、時刻ｔ０から時刻ｔ１（＝ｔ０＋ｔｒｅｆ）を経過するまで、すなわち、ブレーキホイールシリンダ９６ａの油圧が充分低くなるまではリングギヤ軸３２ａに運転者が要求している動力より小さい動力を出力する。こうすれば、ブレーキの引きずりを抑制でき、ブレーキの引きずりによる異音の発生を抑制することができる。また、時刻ｔ１以降は、リングギヤ軸３２ａに迅速に運転者が要求している動力を出力することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキホイールシリンダ９６ａの油圧が充分低く、且つ、リングギヤ軸３２ａに迅速に動力を出力する必要がないときには、リングギヤ軸３２ａに運転者が要求している動力より小さい動力を出力する。この結果、ブレーキの引きずりによる異音の発生を抑制することができる。また、ブレーキホイールシリンダ９６ａの油圧が充分低くなっていたり、リングギヤ軸３２ａに迅速に動力を出力する必要があるときには、リングギヤ軸３２ａに運転者が要求している動力を迅速に出力することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１５０，ステップＳ１６０の処理で、運転者の駆動要求に基づくトルクになまし処理を施したものを要求トルクＴｒ＊に設定するものとしたが、運転者の駆動要求に基づくトルクより小さいトルクを要求トルクＴｒ＊に設定すればよいから、運転者の駆動要求に基づくトルクにレート処理を施すものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキホイールシリンダ９６ａの油圧が充分低くなっていないときでもリングギヤ軸３２ａに迅速に動力を出力する必要があるときには待ち時間ｔｂが時間ｔｒｅｆを経過するのを待たずに運転者が要求している動力に基づく動力を出力するものとしたが、このような場合でも応答性の低下を許容するならば待ち時間ｔｂが時間ｔｒｅｆを経過するまで運転者が要求している動力より小さい動力を出力するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、勾配センサ８９からの勾配θを考慮するものとしたが、坂道で多少のずり下がりを許容するならば勾配θを考慮しないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキ自動継続機能スイッチ８７が運転者によりオンオフされることにより図２に例示した発進時制御ルーチンが実行されるものとしたが、スイッチのオンオフによらず所定の条件が成立したときに図示した発進時制御ルーチンが実行されるものしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジンからの動力の一部を車軸側に伝達すると共に残余を電気エネルギに変換して二次電池を充電したり車軸側に取り付けられた電動機に供給するタイプのいわゆるパラレルハイブリッド自動車として構成するものとしたが、エンジンからの動力のすべてを電気エネルギに変換して二次電池を充電すると共に二次電池からの電力を用いて走行するいわゆるシリーズハイブリッド自動車として構成してもよいし、ハイブリッド自動車以外の自動車、例えば、エンジンからの動力だけで走行する通常のエンジン自動車として構成してもよい。

以上、本発明を実施するための最良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。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車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用電子制御ユニット７０により実行される発進時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。トルク設定用マップの一例を示す説明図である。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。ブレーキホイールシリンダ９６ａの油圧とリングギヤ軸３２ａから出力される動力との時間変化の一例を示す説明図である。変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａＣＰＵ、２４ｂＲＯＭ、２４ｃＲＡＭ、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０動力分配統合機構、３１サンギヤ、３２リングギヤ、３２ａリングギヤ軸、３３ピニオンギヤ、３４キャリア、３５減速ギヤ、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、５０バッテリ、５１温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４電力ライン、６０ギヤ機構、６２デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ駆動輪、６４ａ，６４ｂ車輪、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８７ブレーキ自動継続機能作動スイッチ、８８車速センサ、８９勾配センサ、９０ブレーキマスターシリンダ、９２ブレーキアクチュエータ、９４ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、９６ａ〜９６ｄブレーキホイールシリンダ、２３０対ロータ電動機、２３２インナーロータ２３４アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

車軸に動力を出力可能な動力源と、
加圧された作動流体を用いて作動し、運転者の制動要求操作に基づいて前記車軸に制動力を付与すると共に運転者の制動要求操作に拘わらず前記車軸に制動力を付与可能な制動力付与手段と、
運転者による駆動要求を検出する駆動要求検出手段と、
運転者による制動要求操作がなされていない状態で前記制動力付与手段によって前記車軸に制動力が付与されながら停車している最中に前記駆動要求検出手段によって運転者による駆動要求が検出されたときには、前記制動力付与手段による制動力の付与が解除されると共に前記検出された駆動要求に基づく待ち時間が経過するまでは前記検出された駆動要求に基づく動力より少ない動力が前記車軸に出力されるよう前記制動力付与手段と前記動力源とを制御し、前記待ち時間が経過した時以降は前記検出された駆動要求に基づく動力が前記車軸に出力されるよう前記制動力付与手段と前記動力源とを制御する制御手段と、
を備える自動車。
前記制御手段は、前記検出された駆動要求が所定要求未満であるときには前記検出された駆動要求に基づく待ち時間が経過するまで前記検出された駆動要求に基づく動力より少ない動力が前記車軸に出力されるよう前記制動力付与手段と前記動力源とを制御し、前記検出された駆動要求が所定要求より大きいときには前記待ち時間を待たずに前記検出された駆動要求に基づく動力が前記車軸に出力されるよう前記制動力付与手段と前記動力源とを制御する手段である請求項１記載の自動車。
請求項１または２記載の自動車であって、
該自動車の前後方向の勾配を検出する勾配検出手段を備え、
前記待ち時間は、前記検出された駆動要求と前記検出された勾配とに基づく時間である
自動車。
請求項１ないし３いずれか記載の自動車であって、
所定のスイッチの操作を検出するスイッチ操作検出手段を備え、
前記制御手段は、前記スイッチ操作検出手段により所定のスイッチの操作を検出されたときには運転者による制動要求操作がなされていない状態で前記車軸に制動力が付与されるよう前記制動力付与手段を制御する手段である
自動車。
前記動力源として内燃機関および電動機の少なくとも一方を備える請求項１ないし４いずれか記載の自動車。
車軸に動力を出力可能な動力源と、加圧された作動流体を用いて作動し運転者の制動要求操作に基づいて前記車軸に制動力を付与すると共に運転者の制動要求操作に拘わらず前記車軸に制動力を付与可能な制動力付与手段と、を備える自動車の制御方法であって、
運転者による制動要求操作がなされていない状態で前記制動力付与手段によって前記車軸に制動力が付与されながら停車している最中に前記駆動要求検出手段によって運転者による駆動要求が検出されたときには、前記制動力付与手段による制動力の付与が解除されると共に運転者による駆動要求に基づく待ち時間が経過するまでは前記駆動要求に基づく動力より少ない動力が前記車軸に出力されるよう前記制動力付与手段と前記動力源とを制御し、前記待ち時間が経過した時以降は前記駆動要求に基づく動力が前記車軸に出力されるよう前記制動力付与手段と前記動力源とを制御する
自動車の制御方法。