JP2008245517A

JP2008245517A - 電気自動車の制御装置

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Publication number: JP2008245517A
Application number: JP2008099832A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tabata; 淳田端
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】ブレーキペダルの操作を完全に戻すことなく緩めるだけで車両を前進させることができる電気自動車の制御装置を提供する。
【解決手段】踏込量判定手段９６によりブレーキペダル９２の踏込量が所定値ＢＳ１以内であると判定される場合には、前進トルク出力手段１０２により、車両の前進が可能な大きさの駆動トルクがモータジェネレータ１４から出力させられることから、たとえば渋滞走行では、ブレーキペダル９２の踏込量の減少に応じたトルクで車両が駆動させられるので、ブレーキペダル９２の操作を完全に戻すことなくブレーキペダル９２を緩めてその踏込量を調節するだけで渋滞走行に対応して車両を前進させることができる。したがって、車両の緩やかな前進を頻繁に行う渋滞走行では、一々ブレーキ操作を完全に解除して前進させるという面倒な操作が不要となる。
【選択図】図１１

Description

本発明は原動機として電気モータを用いた電気自動車の制御装置に係り、特に、ブレーキペダルの操作を完全に解放しなくて車両を前進或いは後進させ得るようにした技術に関するものである。

たとえば、電気モータを専ら駆動源として利用するために燃料電池や蓄電池を搭載した自動車や、ガスや液体燃料の燃焼で作動するエンジンと電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行用の駆動力源として備えているハイブリッド車両のように、電気モータを原動機として利用した電気自動車が知られている。そして、このような電気自動車では、坂路における停車状態からの再発進時において車両の後退を抑制するために、ブレーキ操作がされておらずしかもアクセルが操作されていない状態において、電気モータからクリープトルクを発生させる技術が提案されている。たとえば、特許文献１がそれである。
特開平７−１８４３０４号公報

しかしながら、上記のような電気自動車では、渋滞走行時においては、ブレーキ操作を完全に解除しなければ車間距離を調整するために車両を前進させることができず、ブレーキペダルを緩めることだけで車両を前進させ得る従来のトルクコンバータ付自動変速機を備えた車両に比較して、所謂クリープ走行と称されるような車両の緩やかな前進を頻繁に行う渋滞走行では、一々ブレーキ操作を完全に解除して前進させるという面倒な操作を要求されるという欠点があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、ブレーキペダルの操作を完全に戻すことなく緩めるだけで車両を前進或いは後進させることができる電気自動車の制御装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、車両を駆動するための電動モータとブレーキペダルの操作に従ってその車両を停止させるブレーキ装置とを備えた電気自動車の制御装置であって、(a)前記車両のブレーキペダルの踏込量が所定の判断基準値以内であるか否かを判定する踏込量判定手段と、(b) その踏込量判定手段により前記ブレーキペダル踏込量が所定値以内であると判定される場合には、前記車両が前進或いは後進可能な大きさの駆動トルクを前記電動モータから出力させるトルク出力手段と、(c) 路面傾斜に拘らず前記車両を停止状態に維持するために、前記ブレーキペダルの踏込に応答してその車両の制動力を発生させ、そのブレーキペダルの踏込み量が前記所定値内に減少することに応答してトルク出力手段により車両の前進或いは後進可能な大きさの駆動トルクが前記電動モータから出力させられた場合には、その車両の制動力を低下させるヒルホールド手段とを、含み、(d) 前記ヒルホールド手段は、前記ブレーキペダルの踏込量の前記所定値から零に向かう減少に従って前記車両の制動力を減少させるものであり、(e) 前記ブレーキペダルの踏込量が前記所定値から零までの間において前記電動モータから出力される駆動トルクによりクリープ走行可能である。

このようにすれば、踏込量判定手段により前記ブレーキペダル踏込量が所定値以内であると判定される場合には、トルク出力手段により、前記車両が前進或いは後進可能な大きさの駆動トルクが前記電動モータから出力させられることから、たとえば渋滞走行では、ブレーキペダル踏込量の減少に応じたトルクで車両が駆動させられるので、ブレーキペダルの操作を完全に戻すことなくブレーキペダルを緩めてその踏込量を調節するだけで渋滞走行に対応して車両を前進或いは後進させることができる。したがって、車両の緩やかな前進を頻繁に行う渋滞走行では、一々ブレーキ操作を完全に解除して前進させるという面倒な操作が不要となる。また、路面傾斜に拘らず前記車両を停止状態に維持するために、前記ブレーキペダルの踏込操作に応答してその車両の制動力を発生させるが、前進トルク出力手段により車両の前進或いは後進可能な大きさの駆動トルクが前記電動モータから出力させられた場合には、その車両の制動力を低下させるヒルホールド手段を、さらに含むため、前進トルク出力手段により車両の前進可能な大きさの駆動トルクが前記電動モータから出力させられると同時に、坂路における車両の停止維持のための制動力が低下させられるので、ブレーキペダルの踏込を緩める操作に応答して円滑に車両が前進或いは後進させられる利点がある。また、前記ヒルホールド手段は、その踏込操作が行われた場合に車両を停止状態に維持する制動力を発生するため、ヒルホールド手段により車両の停止状態が維持されるので、制動効果が確実に得られるとともに、その後に傾斜路面でブレーキペダルが戻し操作されたとしても、車両が停止状態に維持される利点がある。

ここで、好適には、前記ヒルホールド手段は、車両の停止時においてブレーキペダル操作に関連して車輪ブレーキへ所定の制動油圧を供給することにより車両を停止状態に維持するものであって、前記ブレーキペダルの踏込量が所定値を下まわったときはその踏込量に応じて上記車輪ブレーキの制動力を変化させるものである。このようにすれば、ブレーキペダルの踏込量の増減によって車輪ブレーキの制動力が増減させられるので、ヒルホールド手段が設けられている車両の渋滞走行でも、ブレーキペダルの操作を完全に戻すことなくブレーキペダルを緩めてその踏込量を調節するだけで渋滞走行に対応して車両を前進或いは後進させることができる。また、好適には、前記車両を停止させるための前記ブレーキペダルの踏込操作が行われた場合には、前記電動モータの出力を停止させる原動機出力停止手段を含むので、制動操作時において電動モータの駆動力が零とされる。

また、好適には、上記ヒルホールド手段は、前記前進トルク出力手段によって電気モータから出力される駆動トルクの大きさの範囲を越えない大きさですなわちその駆動トルクの範囲内の大きさで車輪ブレーキの制動トルクを変化させるものである。このようにすれば、ブレーキペダルの操作による車両のクリープ走行制御が可能とされる。

また、好適には、トルク出力手段は、前記ブレーキペダルの踏込量が所定値を下まわったときは、その踏込量が小さくなるほど前記電気モータから出力される駆動トルクを増加させるものである。このようにすれば、ブレーキペダルの踏込量が小さくなるほど電気モータから出力される駆動トルクが増加させられるので、渋滞走行中のブレーキペダルによる車間調整が一層容易となる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例の電気自動車であるハイブリッド車両の動力伝達装置１０を説明する骨子図である。この動力伝達装置１０は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両用のものであり、気体燃料或いは液体燃料の燃焼によって作動するガソリンエンジン１２と、電気エネルギーで作動する電動モータおよび発電機としての機能を有するモータジェネレータ１４と、遊星歯車式の副変速機１６と、ベルト式の無段変速機１８と、差動装置２０と、出力軸２２Ｒ、２２Ｌとを備えており、それら出力軸２２Ｒ、２２Ｌから図示しない左右の前輪（駆動輪）へ駆動力が伝達されるようになっている。上記エンジン１２、モータジェネレータ１４、副変速機１６、および無段変速機１８の入力軸３８は、同一の軸線上にその順番で配設されている。上記エンジン１２およびモータジェネレータ１４は車両走行用の駆動力源すなわち原動機として機能している。また、上記無段変速機１８は、動力伝達装置１０内の主変速機として機能するものであって、有効径が可変な１対の可変プーリ１８ａおよび１８ｂとそれら１対の可変プーリ１８ａおよび１８ｂに巻きかけられた伝動ベルト１９とを備えており、それら１対の可変プーリの掛かり径すなわち有効径が相逆的に変化させられることにより、その変速比（入力軸回転速度／出力軸回転速度）が連続的に変化させられるようになっている。これにより、本実施例では出力軸２２Ｒ、２２Ｌまでの間において３〜１１程度の範囲内でその変速比が変化させられる。

上記エンジン１２は、エンジン始動用の電動モータ（ＭＯ）６０によって回転駆動（クランキング）されることにより始動させられるようになっている。この電動モータ６０は直流モータであり、蓄電装置としてのバッテリ２６から電気エネルギーが１２Ｖ〜３６Ｖ程度等の低電圧で供給されることにより作動させられるようになっている。エンジン１２のクランクシャフト１２ｓは、ベルト等の伝動装置を介して上記電動モータ６０に作動的に連結されている。クランクシャフト１２ｓにはまた、ベルト等の伝動装置および電磁クラッチ６２を介して補機６４が作動的に連結され、補機６４としてのエアコンのコンプレッサ等が回転駆動されるようになっている。クランクシャフト１２ｓには更に、ベルト等の伝動装置を介してモータジェネレータ２４が接続されている。このモータジェネレータ２４は、補機駆動用の電動モータであり、バッテリ２６から電気エネルギーが供給されるようになっている。

上記バッテリ２６は、電気エネルギーを３６Ｖ程度の比較的低電圧で前記モータジェネレータ１４にも供給してそれを作動させるものであり、また、そのモータジェネレータ１４の回生制動によって車両の走行中に逐次充電されるようになっている。上記バッテリ２６の蓄電量ＳＯＣが所定値以下まで低下した時、すなわちモータジェネレータ１４を電動モータとして作動させることができない場合は、電動モータ６０によってエンジン１２を始動するとともに、そのエンジン１２でモータジェネレータ２４を回転駆動して発電させることにより、バッテリ２６を充電する。これにより、故障時以外は常時モータジェネレータ１４を用いて走行することが可能とされている。また、上記バッテリ２６には、電動モータ６０によってエンジン１２を始動できる程度の蓄電量ＳＯＣが常に確保されるようになっている。なお、電動モータ６０へ電気エネルギーを供給するため、バッテリ２６とは別に１２Ｖ等のバッテリを設けるようにしても良い。

前記副変速機１６は、互いに近接して並列に配設されたダブルプラネタリ型の第１遊星歯車装置３０およびシンプルプラネタリ型の第２遊星歯車装置３２を備えている。これらの遊星歯車装置３０、３２は、所謂ラビニヨ型であって、共通のリングギヤＲおよびキャリアＣを有するとともに、第１遊星歯車装置３０のキャリアのリングギヤ側のピニオンギヤと第２遊星歯車装置３２のキャリアのピニオンギヤとが一体化されている。上記第１遊星歯車装置３０のサンギヤＳ１には、前記モータジェネレータ１４が連結され、第２遊星歯車装置３２のサンギヤＳ２には、第１クラッチＣ１およびダンパ装置３４を介してエンジン１２のクランク軸１２ｓが連結されるようになっている。また、それ等のサンギヤＳ１およびＳ２は第２クラッチＣ２によって連結されるとともに、キャリアＣは反力ブレーキＢによってハウジング４４に連結されて回転が阻止されるようになっており、リングギヤＲは出力部材３６を介して無段変速機１８の入力軸３８に連結されている。クラッチＣ１、Ｃ２、および反力ブレーキＢは、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式摩擦係合装置である。

上記サンギヤＳ１は、第１遊星歯車装置３０に隣接して配設されるモータジェネレータ１４の中心を貫通して配設された円筒状の連結部材４０を介して、そのモータジェネレータ１４よりもエンジン１２側に設けられた第２クラッチＣ２に接続されており、モータジェネレータ１４のロータは連結部材４０の中間位置に相対回転不能に固定されている。サンギヤＳ２は、上記連結部材４０を挿通して相対回転可能に配設された連結部材４２を介して、モータジェネレータ１４よりもエンジン１２側に設けられた第１クラッチＣ１に接続されているとともに、その第１クラッチＣ１を経由することなく第２クラッチＣ２に接続されている。また、前記反力ブレーキＢは、副変速機１６とモータジェネレータ１４との間から外周側へ延び出すキャリアＣをハウジング４４に固定するように配設されている。

両遊星歯車装置３０、３２は、上記のように、サンギヤＳ１、Ｓ２、および共通のリングギヤＲ、キャリアＣの計４つの回転要素にて構成されているため、クラッチやブレーキの係合装置が少なくて済むなど、装置が全体として簡単に且つコンパクトに構成される。特に、第１遊星歯車装置３０のキャリアのリングギヤ側のピニオンギヤと第２遊星歯車装置３２のキャリアのピニオンギヤとが一体化されているラビニヨ型であるため、部品点数が少なくなって一層簡単且つコンパクトに構成される。

また、サンギヤＳ１は、モータジェネレータ１４の中心を貫通して配設された円筒状の連結部材４０を介して第２クラッチＣ２に接続されているとともに、モータジェネレータ１４のロータはその連結部材４０の中間位置に相対回転不能に固定されている一方、サンギヤＳ２は、連結部材４０を挿通して相対回転可能に配設された連結部材４２を介して第１クラッチＣ１に接続されているとともに、その連結部材４２は第１クラッチＣ１を経由することなく第２クラッチＣ２に接続されており、反力ブレーキＢは、副変速機１６とモータジェネレータ１４との間から外周側へ延び出すキャリアＣをハウジング４４に固定するようになっており、リングギヤＲはそのまま出力部材３６を介して無段変速機１８の入力軸３８に接続されるため、エンジン１２やモータジェネレータ１４、反力ブレーキＢ、出力部材３６を連結するための取り回し（連結構造など）が簡単である。

図２は、上記副変速機１６の各回転要素Ｓ１、Ｓ２、Ｒ、Ｃの回転数の相互関係を直線で表すための、回転数を表す縦軸を備えた共線図を示している。この共線図において、各回転要素Ｓ１、Ｓ２、Ｒ、Ｃの位置および間隔は、連結状態や遊星歯車装置３０、３２のギヤ比ρ１、ρ２によって一義的に定まる。この共線図上において、入力回転要素であるサンギヤＳ１、Ｓ２は互いに反対側の両端に位置しているとともに、出力用回転要素であるリングギヤＲは反力用回転要素であるキャリアＣとサンギヤＳ１との間に位置している。

図３には、上記クラッチＣ１、Ｃ２、および反力ブレーキＢの係合状態と副変速機１６の変速モード（一例）との関係が示されており、エンジン１２を駆動力源として使用する場合、モータジェネレータ１４を駆動力源として使用する場合、或いはシフトレバーの操作ポジション（図６参照）などにより場合分けされている。図６において、「Ｄ」ポジションは、予め定められた変速条件に従って無段変速機１８の変速比をアクセル操作量や車速などの運転状態に応じて連続的に変化させながら前進走行する自動変速位置である。「Ｍ」ポジションは、「＋」位置または「−」位置へシフトレバーが操作されることにより有段変速機のように無段変速機１８の変速比を段階的に変化させる有段手動変速位置である。「Ｂ」ポジションは、シフトレバーの前後方向位置に応じて無段変速機１８の変速比を連続的に変化させる無段手動変速位置である。また、「Ｒ」は車両を後進させるリバース位置で、「Ｎ」はニュートラル位置で、「Ｐ」はパーキングロック機構などで車両の走行を阻止するパーキング位置である。

図３において、エンジン１２を駆動力源として前進走行する「Ｄ」、「Ｍ」、「Ｂ」ポジションでは、クラッチＣ１、Ｃ２が共に係合させられるとともに反力ブレーキＢが解放されることにより、変速比が１の高速前進モード「２ｎｄ」が成立させられる。この高速前進モード「２ｎｄ」は高速段に相当する。その場合に、第１クラッチＣ１がスリップ係合させられれば、エンジン発進が可能なエンジン低速前進モード「２ｎｄ（低速）」が成立させられ、バッテリ２６の蓄電量ＳＯＣの低下や故障などでモータジェネレータ１４を使用できない場合でも、エンジン１２で前進方向のクリープトルクを発生させたり車両を前方へ発進させたりすることができる。「Ｒ」ポジションでは、第１クラッチＣ１および反力ブレーキＢが係合させられるとともに第２クラッチＣ２が解放されることにより、変速比が−１／ρ２（ρ２は、第２遊星歯車装置３２のギヤ比（＝サンギヤＳ２の歯数／リングギヤＲの歯数））の高速後進モード「高速」が成立させられる。その場合に第１クラッチＣ１がスリップ係合させられれば、前進時と同様にエンジン発進が可能なエンジン低速後進モード「低速（エンジン）」が成立させられ、バッテリ２６の蓄電量ＳＯＣの低下や故障などでモータジェネレータ１４を使用できない場合でも、エンジン１２で後進方向のクリープトルクを発生させたり車両を後方へ発進させたりすることができる。また、「Ｎ」ポジションでは、クラッチＣ１、Ｃ２が共に解放させられるとともに反力ブレーキＢが係合させられることにより、エンジン１２からの動力伝達経路が遮断される。

モータジェネレータ１４を駆動力源とする「Ｄ」、「Ｍ」、「Ｂ」ポジションでは、クラッチＣ１、Ｃ２が共に解放されるとともに反力ブレーキＢが係合させられることにより低速前進モード「１ｓｔ」が成立させられ、車両停止時には前進方向のクリープトルクを発生させるとともにアクセル操作に従って発進する。この時の変速比は１／ρ１（ρ１は第１遊星歯車装置３０のギヤ比（＝サンギヤＳ１の歯数／リングギヤＲの歯数））で比較的大きく、大きなトルク増幅が得られるため、無段変速機１８の大きな変速比と相まって、３６Ｖ程度の電圧によって作動させられるモータジェネレータ１４においても、実用上満足できるクリープトルクや発進性能が得られる。この低速前進モード「１ｓｔ」は低速段である。

そして、上記低速前進モード「１ｓｔ」からエンジン１２による高速前進モード「２ｎｄ」への移行は、例えば、第２クラッチＣ２を係合させながら反力ブレーキＢが解放されて副変速機１６を一体回転させるとともに、エンジン１２の回転数がサンギヤＳ２と同期した後に第１クラッチＣ１が係合させられ、その後にモータジェネレータ１４への電力供給を停止して無負荷状態にする。

また、クラッチＣ１、Ｃ２が共に係合させられるとともに反力ブレーキＢが解放されることにより、エンジン１２およびモータジェネレータ１４の両方を駆動力源として走行する変速比が１のアシストモード「２ｎｄ（アシスト）」が成立させられる。また、第１クラッチＣ１および反力ブレーキＢが解放されるとともに第２クラッチＣ２が係合させられれば、モータジェネレータ１４を回生制御して効率良く充電しながら制動力を発生させる変速比が１の回生制動モード「２ｎｄ（回生）」が成立させられる。なお、アシストモード「２ｎｄ（アシスト）」は、エンジン１２による高速前進モード「２ｎｄ」の実行時にモータジェネレータ１４を作動させれば良いし、回生制動モード「２ｎｄ（回生）」は、エンジン１２による高速前進モード「２ｎｄ」の実行時に第１クラッチＣ１を解放してエンジン１２を切り離すとともにモータジェネレータ１４を回生制御すれば良い。また、アシストモード「２ｎｄ（アシスト）」は、第１クラッチＣ１をスリップ係合させるエンジン低速前進モード「２ｎｄ（低速）」でモータジェネレータ１４を作動させて行うこともできる。

また、モータジェネレータ１４を駆動力源とする「Ｒ」ポジションでは、クラッチＣ１、Ｃ２が共に解放されるとともに反力ブレーキＢが係合させられることにより低速後進モード「低速（モータ）」が成立させられ、モータジェネレータ１４に逆回転のトルクを発生させることにより、車両停止時には後進方向のクリープトルクを発生させるとともにアクセル操作に従って後方へ発進する。この時の変速比は−１／ρ１で比較的大きく、大きなトルク増幅が得られるため、無段変速機１８の大きな変速比と相まって、３６Ｖ程度の電圧によって作動させられるモータジェネレータ１４においても、実用上満足できるクリープトルクや発進性能が得られる。この低速後進モード「低速（モータ）」も低速段である。そして、この低速後進モード「低速（モータ）」からエンジン１２による高速後進モード「高速」への移行は、エンジン１２を作動させて第１クラッチＣ１を係合させた後にモータジェネレータ１４への電力供給を停止して無負荷状態にすれば良い。

上記エンジン１２およびモータジェネレータ１４の使い分けは、例えば車速およびアウトプットトルク（アクセル操作量）をパラメータとして、図４のマップに示すように定められる。ここで、このマップでは、高車速、高トルク（アクセル操作量大）の領域ではエンジン１２を使用し、低車速、低トルク（アクセル操作量小）の領域ではモータジェネレータ１４を使用するが、低電圧のモータジェネレータ１４を使用する本実施例では、モータジェネレータ１４の使用範囲は比較的狭く、車両停止時のクリープトルクおよび僅かな走行領域に限定されている。例えばバッテリ２６の蓄電量ＳＯＣが不足している場合は他のマップが選択される。図４は前進走行用のものであるが、後進走行についても同様に定められる。なお、エンジン１２を駆動力源とする上記「２ｎｄ」、「２ｎｄ（低速）」の領域でモータジェネレータ１４をアシスト的に使用することも可能である。また、各領域の境界線は、無段変速機１８の変速比などに応じて変化する。

図５は、本実施例のハイブリッド駆動装置１０の作動を制御する制御系統を示す図である。図５において、電子制御装置すなわちＥＣＵ（Electronic Control Unit)５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェースなどを備えた所謂マイクロコンピュータである。そのＥＣＵ５０には図５の左側に示すスイッチやセンサ等から各種の信号が入力されるとともに、ＲＯＭ等に予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行って右側に示す各種の装置等に制御信号などを出力することにより、例えば車速Ｖやアクセル開度（アクセルペダルの操作量）θ、シフトポジション（シフトレバーの操作位置）、バッテリ蓄電量ＳＯＣ、フットブレーキの操作量などの運転状態に応じて副変速機１６の変速モードを前記図３に従って切り換えたり、前記図４に従ってエンジン１２およびモータジェネレータ１４の作動を制御したりする。

図５の減速度／トルク設定スイッチ５２は、例えば図７に示すようなスライドスイッチによって構成され、シフトレバーの近傍などに配設される。これは、副変速機１６が回生制動モード「２ｎｄ（回生）」の時のモータジェネレータ１４の回生制動トルクを手動で調整するもので、手前に引く程制動トルクは増大する。すなわち、この減速度／トルク設定スイッチ５２の操作位置に従って、図４の回生制動モード「２ｎｄ（回生）」のラインは上下に移動させられるのである。また、図８の設定減速度インジケータ５４には、減速度／トルク設定スイッチ５２の操作位置に応じて、回生制動トルクが大きくなる程長さが長くなる後向きの矢印で設定状態が表示される。この設定減速度インジケータ５４は、インストルメントパネルに設けられる。

また、図５において、コントローラ（ＭＯ）６６はエンジン始動用の電動モータ６０の出力（トルク）制御を行うものである。コントローラ（ＭＧ１４）６８およびコントローラ（ＭＧ２４）７０はモータジェネレータ１４および２４の出力（トルク）制御および回生制御等を行うインバータである。電動オイルポンプ７２は前記クラッチＣ１、Ｃ２やブレーキＢ、或いはＡＢＳアクチュエータ７４等に油圧を供給するためのものである。システムインジケータ７６は、シフトレバーが前記「Ｍ」ポジションまたは「Ｂ」ポジションへ操作された場合に作動させられて、無段変速機全体の変速比を図９に示すように数値表示する。何等かの理由により「Ｍ」ポジション、「Ｂ」ポジションで変速比が点灯しない場合はフェール判定が為される。フェール時には、たとえば変速比を示すシステムインジケータ７６の数字表示を点滅させるようにしても良い。

図１０は、坂路においても車両を停止状態に保持或いは維持するために、前記ＥＣＵ５０によって実行されるヒルホールド制御において、ブレーキペダル９２の踏込量（操作ストローク）とホイールブレーキ油圧すなわちヒルホールド油圧との関係を示す特性図である。ヒルホールド油圧は、車輪に設けられたホイールブレーキのアクチュエータであるホイールシリンダ内油圧であり、たとえば図５のＡＢＳアクチュエータ７４によって制御されることにより、たとえば図１０に示す関係からブレーキペダル９２の踏込量に応じて調節されるようになっている。本実施例では、図５のフットブレーキアッパスイッチ７８およびフットブレーキロアスイッチ８０と踏込量センサ８６とによって上記ブレーキペダルの踏込量が連続的に検出されるとともに、２位置ＢＳ１およびＢＳ２において検出されるようになっており、たとえばフットブレーキアッパスイッチ７８がＯＮでフットブレーキロアスイッチ８０がＯＦＦの踏込み量（ペダルストローク）が比較的小さいＢＳ１からＢＳ２までの領域では５０％の油圧でヒルホールドが実施され、フットブレーキロアスイッチ８０がＯＮになる領域すなわち踏込量が大きいＢＳ２以上の領域では１００％の油圧でヒルホールドが実施される。なお、上記踏込量センサ８６は、ブレーキペダル９２の踏込量を連続的に検出するためのものであり、たとえばポテンショメータやロータリエンコーダなどにより構成される。また、図１０の一点鎖線で示すようにＢＳ１からＢＳ２までの領域でのヒルホールド油圧を連続的に変化させるようにしても良いし、上記ＢＳ１におけるヒルホールド油圧は、５０％よりも低い値であってもよい。また、そのヒルホールド油圧は、それが１００％の油圧であっても、制動油圧の最大値よりも十分に低く、坂路において車両を停止させるに必要かつ十分な値に設定されている。

図１１は、上記ＥＣＵ５０の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図１１において、ブレーキ装置９０は、ブレーキペダル９２の操作などに関連して、車輪ブレーキに設けられたホイールシリンダへ制動油圧を供給する。このブレーキ装置９０では、通常は、マスタシリンダにおいて発生させられるブレーキペダル９２の踏力に対応した大きさの制動油圧がホイールシリンダへ直接供給されるが、ＡＢＳ制御、トラクション制御、ＶＳＣ制御、或いはヒルホールド制御時には、低μ路での車両の制動、発進、旋回走行や、或いは坂路途中の車両停止の保持或いは維持のために上記踏力に対応しない制動液圧がホイールシリンダへ供給されるようになっている。

踏込量検出装置９４は、ブレーキペダル９２の踏込量を検出するものであり、たとえば、前述のフットブレーキアッパスイッチ７８およびフットブレーキロアスイッチ８０、踏込量センサ８６などにより構成される。踏込量判定手段９６は、上記踏込量検出装置９４により検出されたブレーキペダル９２の踏込量に基づいて、ブレーキペダル９２の踏込量が予め設定された判断基準値以内であるか否かを判定する。この判断基準値は、車間距離の調整などのために、クリープトルクによる車両の走行すなわちクリープ走行をブレーキペダル９２で制御可能とする、ブレーキペダル９２の踏込量が零から比較的小さな値までの範囲を設定する値であって、たとえば前記ＢＳ１に設定される。また、制動操作判定手段９８は、上記踏込量検出装置９４により検出されたブレーキペダル９２の踏込量に基づいて、車両を停止させようとする意思に基づく車両の制動操作が行われたか否かを判定する。この車両の制動操作は、車両を停止させようとする比較的強い制動操作であり、たとえばブレーキペダル９２の踏込量がその最大値付近に設定された判断基準値まで到達したことにより判断される。

ヒルホールド手段１００は、たとえ路面が傾斜していても車両を停止状態に保持或いは維持するために、ブレーキペダル９２の踏込に応答してその車両の制動力を発生させ、前進トルク出力手段１０２により車両の前進可能な大きさの駆動トルクがモータジェネレータ１４から出力させられた場合には、上記の車両の制動力を低下させる。すなわち、このヒルホールド手段１００は、車両の停止状態を維持するために、たとえば図１０に示す関係から上記踏込量検出装置９４により検出されたブレーキペダル９２の踏込量に基づいて、ブレーキの制動トルク或いはヒルホールドブレーキ圧すなわち上記ブレーキ装置９０のホイールシリンダ内油圧を制御する。また、このヒルホールド手段１００は、上記制動操作判定手段９８により車両を停止させようとする意思に基づく車両の制動操作が行われたと判定されたときにそれに応答して上記車両の停止状態を維持するための制御を開始するとともに、その制御中において、ブレーキペダル９２の踏込量が小さな、踏込量が零からＢＳ１までの範囲では、渋滞走行などにおけるクリープ走行をブレーキペダル９２で制御することを一層容易とするために、その踏込量が小さくなるほどヒルホールドブレーキ圧すなわち制動トルクを小さくし、その踏込量が大きくなるほどヒルホールドブレーキ圧すなわち制動トルクを大きくする。

また、上記ヒルホールド手段１００は、前進トルク出力手段１０２によってモータジェネレータ１４から出力される駆動トルクの大きさの範囲を越えない大きさですなわちその駆動トルクの範囲内の大きさで車輪ブレーキの制動トルクを変化させる。すなわち、クリープ走行に用いられる踏込量がＢＳ１より小さい領域においては、ヒルホールド手段１００による制動トルクがモータジェネレータ１４から出力される駆動トルクの範囲を越えないように、図１０の特性が設定されている。

前進トルク出力手段１０２は、車両の停止時においてブレーキペダル９２の操作を緩めることに関連してモータジェネレータ（電動モータ）１４から車両の前進可能な駆動トルクを出力させることにより、ブレーキペダル９２の操作だけで渋滞走行などにおいて車両の前進を制御できるようにするものであって、前記踏込量判定手段９６によりブレーキペダル９２の踏込量が予め設定された判断基準値以内であることすなわちブレーキペダル９２がその判断基準値よりも小さい値となるまで戻されたことが判定された場合には、車両が前進可能な大きさの駆動トルクをモータジェネレータ１４から出力させる。すなわち、ブレーキペダル９２の踏込量が所定値たとえばＢＳ１を下まわったときはその踏込量に応じて上記車輪ブレーキの制動力を変化させる。たとえば、ブレーキペダル９２の踏込量が減少するほど上記駆動トルクを反比例的に大きくする。なお、上記前進トルク出力手段１０２によってモータジェネレータ１４から出力させられる駆動トルクは、ヒルホールド手段１００による制動トルクよりも大きくなるように設定されている。

原動機出力停止手段１０４は、制動操作判定手段９８により車両を制動させるための操作が行われたと判定された場合には、その車両の原動機であるエンジン１２およびモータジェネレータ１４からの駆動トルクの出力を停止させる。ヒルホールド解除手段１０６は、ブレーキペダル９２の踏込量がヒルホールド解除のために予め設定された判断基準値、本実施例では略零に近い値を下回ったときには、前記ヒルホールド手段１００による車両停止状態を維持させるための制動を解除させる。

図１２は、上記ＥＣＵ５０の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、クリープ走行制御ルーチンを示している。図１２において、ステップ（以下、ステップを省略する）ＳＡ１では、本制御に必要な各種の入力信号を読み込む等の入力信号処理が行われる。続くステップＳＡ２では、シフトポジションスイッチ８２（図５参照）から供給される信号に基づいてシフトレバーの操作位置が通常走行ポジションであるか否か、すなわち「Ｄ」、「Ｒ」であるか否かを判断する。このＳＡ２の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合すなわち通常走行ポジションである場合は、ステップＳＡ３において図示しない車両のバッテリ２６がモータジェネレータ１４などの制御に耐え得る程度であるか否か、すなわちその蓄電量ＳＯＣが予め設定された判断基準値Ａ以上であるか否かが判断される。このＳＡ３の判断が肯定される場合は、ＳＡ４において、車両が略停止状態であるか否か、すなわち車速Ｖが予め設定された判断基準値Ｖ_low以下であるか否かが判断される。

上記ＳＡ３の判断が否定される場合或いはＳＡ４の判断が否定される場合は、マップ制御が実行される。すなわち、バッテリ２６の蓄電量ＳＯＣが不足の場合や比較的高速走行の場合には、図４に示す予め記憶されたマップに従ってギヤ比と駆動力源とが切り換えられる走行が行われる。すなわち、車速Ｖおよびアクセル操作量或いはスロットル弁開度θに基づいて領域判定が行われ、その領域に従ってギヤ比および原動機が選択される。「１ｓｔＭＧ」領域では、第１速ギヤ段でモータジェネレータ１４による低速前進走行が行われ、「２ｎｄ低速」領域では、車速ＶがＶ１よりも高く且つＶ２よりも低い領域では、第２速ギヤ段でクラッチＣ１をスリップさせつつエンジン１２によるエンジン低速前進走行が行われ、「２ｎｄ」領域では、第２速ギヤ段による高速前進走行が行われ、バッテリの蓄電量ＳＯＣの不足の場合には、図示しないマップに切り換えられるなどしてエンジン１２によるエンジン低速前進走行または高速前進走行が行われる。

上記ＳＡ４の判断が肯定される場合すなわち車両が略停止している状態では、前記制動操作判定手段９８に対応するＳＡ６において、ブレーキペダル９２の踏込量に基づいて車両を停止させようとする意思に基づく車両の制動操作が行われたか否かが判定される。たとえば、ブレーキペダル９２の踏込量が前記ＢＳ２を越えるか否か、或いはそのＢＳ２よりも大きくその踏込量の最大値に近い側に設定された判断基準値を越えるか否かに基づいて判断される。このＳＡ６の判断が否定される場合は、前記踏込量判定手段９６に対応するＳＡ７において、ブレーキペダル９２が少し踏み込まれたか否か、すなわちブレーキペダル９２の踏込量がたとえば零よりも大きく且つ前記ＢＳ１以下であるか否かに基づいて判断される。

上記ＳＡ７の判断が否定される場合はＳＡ８において、エンジン領域であるか否かが判断される。すなわちブレーキの非操作状態において、予め記憶された図４に示す関係からエンジン１２を駆動源とする領域であるか否かが判断される。このＳＡ８の判断が否定される場合は、ＳＡ９において、モータジェネレータ１４を用いた力行走行が実行される。なお、後進走行では、モータジェネレータ１４が逆転駆動される。次いで、ＳＡ１１において、変速制御が実行されて副変速機１６およびＣＶＴ１８が制御されるとともに、ＳＡ１２において、車両が走行するための障害とならないようにヒルホールド制御が解除される。しかし、上記ＳＡ８の判断が肯定される場合は、ＳＡ１０において、モータジェネレータ２４を用いてエンジン１２が速やかに始動させられるとともにエンジン１２による走行が制御され、同時に上記ＳＡ１１およびＳＡ１２が実行される。

しかし、前記ＳＡ６の判断が肯定された場合、すなわちアクセルペダルの非操作状態であってブレーキペダル９２により車両を停止させるための比較的強い制動操作が行われた場合は、前記原動機出力停止手段１０４に対応するＳＡ１３において、燃料や電力の節約のために、車両の原動機であるエンジン１２およびモータジェネレータ１４が共に停止させられる。次いで、前記ヒルホールド手段１００に対応するＳＡ１４において、ヒルホールド制御が実行される。すなわち、走行路において原動機停止中の車両の移動を停止することが可能な十分に大きな制動力がたとえば図１０に示す予め記憶された関係に従って発生させられる。図１３のｔ₀までの区間はこの状態を示している。

以上のステップが繰り返し実行されるうち、前方の車両との間の車間が大きくなったためその車間を詰めようとしてブレーキペダル９２に対する操作力が緩められてその操作量が比較的小さなＢＳ１を下回る踏込状態まで減少させられると、上記ＳＡ６の判断が否定され且つＳＡ７の判断が肯定されるので、前記前進トルク出力手段１０２に対応するＳＡ１５および前記ヒルホールド手段１００に対応するＳＡ１６の実行が開始される。図１３のｔ₁時点はこの状態を示しており、アクセルペダルが非操作状態のままであることは言うまでもない。

上記ＳＡ１５では、ブレーキペダル９２の踏込量がＢＳ１を下まわる程度までブレーキペダル９２の操作位置が戻された状態において、モータジェネレータ１４から車両を前進走行させ得る駆動トルクが出力される。この駆動トルクは、一定値ではなく、ブレーキペダル９２の踏込量に対して反比例的に変化させられるものであり、図１３のｔ₁〜ｔ₆区間に示されるように、ブレーキペダル９２の踏込量が零に向かって小さい値となる程大きな値とされ、ブレーキペダル９２の踏込量の連続的な減少区間（ｔ₁〜ｔ₂区間、ｔ₃〜ｔ₄区間、）では連続的に増加させられ、連続的な増加区間（ｔ₂〜ｔ₃区間、ｔ₅〜ｔ₆区間）では連続的に減少させられる。図１３のｔ₄〜ｔ₅区間では、ブレーキペダル９２の踏込量が略零とされているので、上記モータジェネレータ１４から出力される駆動トルクは最大値とされる。

上記ＳＡ１６では、ＳＡ１４が実行されることによって行われているヒルホールド制御の制動力がブレーキペダル９２の踏込量の減少に伴って低減される。一般的なヒルホールド制御では、ブレーキペダル９２の踏込量がたとえばＢＳ１を下まわる程度に小さくなると制動が解除されるのであるが、本実施例では、図１３に示すように、ブレーキペダル９２の踏込量が少なくなるほど減少するように、そのブレーキペダル９２の踏込量に伴って比例的に減少させられる。

図１３のｔ₁〜ｔ₆区間は、上記ＳＡ１５およびＳＡ１６が繰り返し実行されることにより、ブレーキペダル９２をその非操作位置手前まで戻した状態で、そのブレーキペダル９２の操作位置を調整しながら渋滞走行などにおいてクリープ走行している状態を示している。すなわち、図１３のｔ₁〜ｔ₂区間、ｔ₃〜ｔ₄区間では、車両を加速するためにブレーキペダル９２の踏込量が減少させられ、ｔ₄〜ｔ₅区間では、最大車速とするためにブレーキペダル９２の踏込量が略零とされ、ｔ₂〜ｔ₃区間、ｔ₅〜ｔ₆区間では、車両を減速するためにブレーキペダル９２の踏込量が増加させられる。なお、上記のようなクリープ走行における車両の駆動力すなわちクリープ力は、前記モータジェネレータ１４から出力される駆動トルクから上記ヒルホールド制御の制動トルクおよび車両の走行抵抗を差し引いた大きさである。

上述のように、本実施例によれば、踏込量判定手段９６（ＳＡ７）によりブレーキペダル９２の踏込量が所定値ＢＳ１以内であると判定される場合には、前進トルク出力手段１０２（ＳＡ１５）により、車両の前進が可能な大きさの駆動トルクがモータジェネレータ１４から出力させられることから、たとえば渋滞走行では、ブレーキペダル９２の踏込量の減少に応じたトルクで車両が駆動させられるので、ブレーキペダル９２の操作を完全に戻すことなくブレーキペダル９２を緩めてその踏込量を調節するだけで渋滞走行に対応して車両を前進させることができる。したがって、車両の緩やかな前進を頻繁に行う渋滞走行では、一々ブレーキ操作を完全に解除して前進させるという面倒な操作が不要となる。

また、本実施例によれば、路面傾斜に拘らず前記車両を停止状態に維持するために、ブレーキペダル９２の踏込に応答してその車両の制動力を発生させるが、前進トルク出力手段１０２により車両の前進可能な大きさの駆動トルクがモータジェネレータ１４から出力させられた場合には、その車両の制動力を低下させるヒルホールド手段１００（ＳＡ１４、ＳＡ１６）が、設けられていることから、前進トルク出力手段１０２により車両の前進可能な大きさの駆動トルクがモータジェネレータ１４から出力させられると同時に、坂路における車両の停止維持のための制動力が低下させられるので、ブレーキペダル９２の踏込を緩める操作に応答して円滑に車両が前進させられる利点がある。

また、本実施例によれば、車両を制動させるための操作が行われたか否かをブレーキペダル９２の踏込量に基づいて判定する制動操作判定手段９８（ＳＡ６）と、その制動操作判定手段９８により車両を制動させるための操作が行われたと判定された場合には、その車両の原動機すなわちエンジン１２およびモータジェネレータ１４の出力を停止させる原動機出力停止手段１０４（ＳＡ１３）とを含み、前記ヒルホールド手段１００は、その制動操作判定手段９８により車両を制動させるための操作が行われたと判定された場合に車両を停止状態に維持するものである。このため、制動操作時においてエンジン１２およびモータジェネレータ１４の駆動力が零とされるとともにヒルホールド手段１００により車両の停止状態が維持されるので、制動効果が確実に得られるとともに、その後に傾斜路面でブレーキペダル９２が戻し操作されたとしても、車両が停止状態に維持される利点がある。

また、本実施例によれば、ヒルホールド手段１００は、車両の停止時においてブレーキペダル９２の操作に関連して車輪ブレーキへ所定の制動油圧を供給することにより車両を停止状態に維持するものであって、ブレーキペダル９２の踏込量が所定値ＢＳ１を下まわったときはその踏込量に応じて上記車輪ブレーキの制動力を変化させる、すなわち踏込量に比例的に制動力を変化させる。このため、ブレーキペダル９２の踏込量の増減によって車輪ブレーキの制動力が比例的に増減させられるので、車両の渋滞走行でも、ブレーキペダル９２の操作を完全に戻すことなくブレーキペダル９２を緩めてその踏込量を調節するだけで渋滞走行に対応して車両を前進させることができる。

また、本実施例によれば、ヒルホールド手段１００は、前進トルク出力手段１０２によってモータジェネレータ１４から出力される駆動トルクの大きさの範囲を越えない大きさですなわちその駆動トルクの範囲内の大きさで車輪ブレーキの制動トルクを変化させるものであるので、ブレーキペダル９２の操作による車両のクリープ走行制御が可能とされる。

また、本実施例によれば、前進トルク出力手段１０２は、ブレーキペダル９２の踏込量が所定値ＢＳ１を下まわったときは、その踏込量が小さくなるほど前記電気モータから出力される駆動トルクを反比例的に増加させるものである。このようにすれば、ブレーキペダル９２の踏込量が小さくなるほどモータジェネレータ１４から出力される駆動トルクが増加させられるので、一定の駆動トルクが用いられる場合に比較して、渋滞走行中のブレーキペダル９２による車間調整が一層容易となる。

以上、本発明の一実施例を図１乃至図１３に基づいて説明したが、本発明は他の態様においても適用される。

たとえば、前述の前進トルク出力手段１０２は、路面の傾斜角度θ_Lに応じて補正された駆動トルクを出力するものであってもよい。この場合には、図１１に示す路面勾配検出手段１０８が設けられる。この路面勾配検出手段１０８は、路面の傾斜角度θ_Lを直接的に検出する傾斜角度センサであってもよいし、アクセルペダルの踏込量に対する車両加速度の程度に応じて路面の傾斜角度θ_Lを算出するものであってもよい。このときの前進トルク出力手段１０２は、路面の傾斜角度θ_Lが大きくなるほど駆動トルクが大きくなるように補正し、路面の傾斜角度θ_L（負の値を含む）が小さくなるほど駆動トルクが小さくなるように補正する。これにより、路面傾斜に拘らず、ブレーキペダル９２の踏込量に対する車両の加減速操作感覚が変化しない利点がある。

また、前述の実施例において、踏込量検出装置９４は、踏込量センサ８６とフットブレーキアッパスイッチ７８およびフットブレーキロアスイッチ８０とから構成されていたが、いずれか一方から構成されていてもよい。但し、スイッチから構成される場合は、ブレーキペダル９２の非操作位置付近の踏込量を多段階に検出する複数のスイッチがさらに設けられる必要がある。

また、前述の実施例のヒルホールド装置すなわちヒルホールド手段１００（ＳＡ１４、ＳＡ１６）は、車輪ブレーキのホイールシリンダへ供給する油圧を制御することにより制動力を発生させるものであったが、たとえばパーキングブレーキ装置を作動させるためにそれと機械的に連結されたアクチュエータを制御するものなどであってもよい。

また、前述の実施例では、ヒルホールド手段１００が設けられていたが、必ずしも設けられていなくてもよい。

また、前述の実施例の車両は、原動機としてエンジン１２およびモータジェネレータ１４を用いた所謂ハイブリッド車両であったが、専ら電動モータ（モータジェネレータ）のみで走行する車両であってもよい。また、エンジン始動用の電動モータ６０、補機駆動用のモータジェネレータ２４は必ずしも必須のものではない。

また、前述の実施例では、車両の前進に関して、ブレ─キペダル９２の操作によってクリ─プ走行を制御するものであったが、車両の後進についても本発明は同様に適用され得る。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例であるハイブリッド車両の動力伝達装置の構成を説明するための骨子図である。図１の副変速機の各回転要素の回転数の相互関係を直線で示す共線図である。図１の副変速機で成立させられる変速モードと係合装置の係合状態との関係を示す図である。図１のハイブリッド車両の動力伝達装置におけるモータジェネレータとエンジンとの使い分けを説明する図である。図１のハイブリッド車両の動力伝達装置を制御するための電子制御装置を説明するブロック線図である。図１のハイブリッド車両の動力伝達装置におけるシフトレバーのシフトポジションを示す図である。図１のハイブリッド車両の動力伝達装置に設けられている減速度／トルク設定スイッチを示す図である。図７の減速度／トルク設定スイッチの設定状態を表示するインジケータを示す図である。図６の「Ｍ」または「Ｂ」ポジションへシフトレバーが操作された場合にアクティブになって変速比を表示するシステムインジケータを示す図である。制動力に対応するヒルホールド油圧とブレーキペダルの操作ストロークとの関係を示す図である。図５の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図５の電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図５の電子制御装置の制御により得られる作動を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１４：モータジェネレータ（電動モータ）
９０：ブレーキ装置
９２：ブレーキペダル
９６：踏込量判定手段
１００：ヒルホールド手段
１０２：前進トルク出力手段

Claims

車両を駆動するための電動モータとブレーキペダルの操作に従って該車両を停止させるブレーキ装置とを備えた電気自動車の制御装置であって、
前記車両のブレーキペダルの踏込量が所定の判断基準値以内であるか否かを判定する踏込量判定手段と、
該踏込量判定手段により前記ブレーキペダル踏込量が所定値以内であると判定される場合には、前記車両が前進或いは後進可能な大きさの駆動トルクを前記電動モータから出力させるトルク出力手段と、
路面傾斜に拘らず前記車両を停止状態に維持するために、前記ブレーキペダルの踏込に応答して該車両の制動力を発生させ、該ブレーキペダルの踏込み量が前記所定値内に減少することに応答してトルク出力手段により車両の前進或いは後進可能な大きさの駆動トルクが前記電動モータから出力させられた場合には、該車両の制動力を低下させるヒルホールド手段とを、含み、
前記ヒルホールド手段は、前記ブレーキペダルの踏込量の前記所定値から零に向かう減少に伴って前記車両の制動力を減少させるものであり、
前記ブレーキペダルの踏込量が前記所定値から零までの間において前記電動モータから出力される駆動トルクによりクリープ走行可能であることを特徴とする電気自動車の制御装置。
前記トルク出力手段は、前記電動モータの駆動トルクを、前記ブレーキペダルの踏込量に反比例して増加させるものであることを特徴とする請求項１の電気自動車の制御装置。
前記車両を停止させるための前記ブレーキペダルの踏込操作が行われた場合には、前記電動モータの出力を停止させる原動機出力停止手段を含むことを特徴とする請求項１または２の電気自動車の制御装置。
車両を駆動するための駆動力源として、前記電動モータに加えてエンジンを備え、
前記電動モータは、バッテリの蓄電量が所定値以下である場合に、前記駆動力源として前記エンジンに切換えられるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１の電気自動車の制御装置。