JP2010173361A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機からリバース方向へ車両の駆動用に出力可能な駆動力がリバース方向へ車両が登坂するのに必要な駆動力に至るまでの走行距離をより適正に演算し表示する。
【解決手段】シフトポジションＳＰがリバース（Ｒ）ポジションで勾配αが値０より大きいときには（Ｓ１０５）、第２モータの推定されるモータ温度θｍ（ｔ）を演算して第２モータの最大出力トルクＴｍａｘ（ｔ）を演算し（Ｓ１４０）、バッテリの推定される残容量ＳＯＣ（ｔ）を演算してエンジンの運転停止時間ｔｓｔｏｐを演算し（Ｓ１５０）、バッテリの推定されるバッテリ電圧Ｖｂ（ｔ）を演算して出力制限Ｗｏｕｔ（ｔ）を演算し（Ｓ１６０）、こうして演算した各推定値を用いて演算される第２モータの出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）が走行要求駆動力Ｆに至るまでの時間ｔｄｖに対応する走行距離ｄｄｖをディスプレイに表示する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと第１モータジェネレータと車輪に連結された第２モータジェネレータとが３つの回転要素に接続された遊星歯車機構と、第１および第２モータジェネレータに接続されたバッテリと、表示や音声による報知装置と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、車両が後進登坂中であると判定されたときには第２モータジェネレータのトルク制限を開始する第２モータジェネレータの温度閾値を通常よりも高く設定し、第２モータジェネレータの検出温度と通常の温度閾値との差分の積算により推定される第２モータジェネレータの寿命に関する情報を報知装置へ出力している。

特開２００７−１８６０４８号公報

上述と同様に構成されて遊星歯車機構のキャリアとサンギヤとリングギヤとにエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータが接続された駆動軸とが接続されたハイブリッド自動車では、その構成上、リバース走行による登坂時には、第２モータジェネレータからの動力のみを車両の駆動力として用いることができるため、第２モータジェネレータの温度に基づくトルク制限などにより車両がリバース走行を継続することができなくなる前に、運転者などの乗員に対してリバース走行を継続可能な時間や距離を表示しておくことが考えられる。こうした表示は、できるだけ適正に演算されたものを表示することが望ましい。

本発明のハイブリッド自動車は、電動機からリバース方向へ車両の駆動用に出力可能な駆動力がリバース方向へ車両が登坂するのに必要な駆動力に至るまでの走行距離をより適正に演算し表示することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸にキャリアとサンギヤとリングギヤとが接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能なバッテリと、乗員に情報を表示する表示手段と、シフトポジションがリバースポジションのときには前記バッテリの残容量が該バッテリの充電を必要とする所定量以下で前記内燃機関を運転すると共に前記電動機の定格トルクに該電動機の温度に基づく負荷率を乗じて得られる最大出力トルクに対して前記バッテリの温度および電圧に基づく該バッテリの出力制限に対応する出力制限係数を乗じて得られるトルクの範囲内で前記電動機が駆動されて走行に要求される走行要求駆動力によりリバース走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、シフトポジションがリバースポジションでリバース方向への路面勾配が値０より大きいとき、車両が停止した状態では車速を所定の低車速として、車重と路面勾配と車速とに基づいて車両がリバース方向へ登坂するのに必要な登坂要求駆動力を演算し、車重と路面勾配と車速とに基づいて前記電動機の動作点を演算し、前記電動機の温度と前記演算した電動機の動作点と車速と外気温とに基づいて現在の路面勾配および車速が継続した状態で予め設定された複数の所定時間の経過後に推定される前記電動機の温度である推定電動機温度を演算すると共に該演算した推定電動機温度に基づいて前記所定時間の経過後に推定される前記最大出力トルクである推定最大出力トルクを演算し、前記バッテリの残容量と前記演算した電動機の動作点とに基づいて現在の路面勾配および車速が継続した状態で前記所定時間の経過後に推定される前記バッテリの残容量である推定残容量を演算すると共に該演算した推定残容量に基づいて前記バッテリの充電を必要として前記内燃機関の運転を開始するまでの時間である運転停止時間を演算し、前記バッテリの温度および電圧と前記演算した電動機の動作点とに基づいて現在の路面勾配および車速が継続した状態で前記所定時間の経過後に推定される前記バッテリの電圧である推定バッテリ電圧を演算すると共に該演算した推定バッテリ電圧に基づいて前記所定時間の経過後に推定される前記バッテリの出力制限である推定出力制限を演算し、前記演算した電動機の推定最大出力トルクに対して前記演算した推定出力制限に対応する前記出力制限係数を乗じて得られるトルクから前記演算した運転停止時間の経過後の時間に対しては前記内燃機関の運転により前記駆動軸に作用するトルクを打ち消すためのトルクを減じたものを車両の駆動力に換算することにより現在の路面勾配および車速が継続した状態で前記所定時間の経過後に推定される前記電動機からリバース方向へ車両の駆動用に出力可能な推定出力可能駆動力を演算し、前記演算した電動機の推定出力可能駆動力と前記演算した登坂要求駆動力とに基づいて該出力可能駆動力が該登坂要求駆動力に至るまでの時間を演算すると共に該演算した時間に車速を乗じることにより該推定出力可能駆動力が該登坂要求駆動力に至るまでの走行距離を演算し、前記演算した推定出力可能駆動力が登坂要求駆動力に至るまでの走行距離が乗員に表示されるよう前記表示手段を制御する手段である、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、シフトポジションがリバースポジションでリバース方向への路面勾配が値０より大きいときに、車両が停止した状態では車速を所定の低車速として、車重と路面勾配と車速とに基づいて車両がリバース方向へ登坂するのに必要な登坂要求駆動力を演算し、車重と路面勾配と車速とに基づいて電動機の動作点を演算し、電動機の温度と演算した電動機の動作点と車速と外気温とに基づいて現在の路面勾配および車速が継続した状態で予め設定された複数の所定時間の経過後に推定される電動機の温度である推定電動機温度を演算すると共に演算した推定電動機温度に基づいて所定時間の経過後に推定される電動機の最大出力トルクである推定最大出力トルクを演算し、バッテリの残容量と演算した電動機の動作点とに基づいて現在の路面勾配および車速が継続した状態で所定時間の経過後に推定されるバッテリの残容量である推定残容量を演算すると共に演算した推定残容量に基づいてバッテリの充電を必要として内燃機関の運転を開始するまでの時間である運転停止時間を演算し、バッテリの温度および電圧と演算した電動機の動作点とに基づいて現在の路面勾配および車速が継続した状態で所定時間の経過後に推定されるバッテリの電圧である推定バッテリ電圧を演算すると共に演算した推定バッテリ電圧に基づいて所定時間の経過後に推定されるバッテリの出力制限である推定出力制限を演算し、演算した電動機の推定最大出力トルクに対して演算した推定出力制限に対応する出力制限係数を乗じて得られるトルクから演算した運転停止時間の経過後の時間に対しては内燃機関の運転により駆動軸に作用するトルクを打ち消すためのトルクを減じたものを車両の駆動力に換算することにより現在の路面勾配および車速が継続した状態で所定時間の経過後に推定される電動機からリバース方向へ車両の駆動用に出力可能な推定出力可能駆動力を演算し、演算した電動機の推定出力可能駆動力と演算した登坂要求駆動力とに基づいて推定出力可能駆動力が登坂要求駆動力に至るまでの時間を演算すると共に演算した時間に車速を乗じることにより推定出力可能駆動力が登坂要求駆動力に至るまでの走行距離を演算し、演算した出力可能駆動力が登坂要求駆動力に至るまでの走行距離が乗員に表示されるよう表示手段を制御する。このように、電動機からリバース方向へ車両の駆動用に出力可能な推定出力可能駆動力を、推定電動機温度に基づく電動機の推定最大出力トルクと推定残容量に基づく内燃機関の運転停止時間と推定バッテリ電圧に基づく推定出力制限とを考慮して演算し、こうして演算した電動機の推定出力可能駆動力が登坂要求駆動力に至るまでの走行距離を演算して乗員に表示するから、電動機からリバース方向へ車両の駆動用に出力可能な駆動力がリバース方向へ車両が登坂するのに必要な駆動力に至るまでの走行距離をより適正に演算し表示することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図。 ハイブリッド用電子制御ユニット５０により実行される表示制御ルーチンの一例を示すフローチャート。 リバース走行による登坂時の現時刻において推定されるモータ温度θｍ（ｔ）と最大出力トルクＴｍａｘ（ｔ）と残容量ＳＯＣ（ｔ）とエンジントルクＴｅ（ｔ）とバッテリ電圧Ｖｂ（ｔ）と出力制限Ｗｏｕｔ（ｔ）と出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）とが経過時間ｔに応じて変化する時間変化の一例を示す説明図。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての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、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン３２と、エンジン３２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット３６と、エンジン３２のクランクシャフト３４にキャリアが接続されると共に駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３８と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３８のサンギヤに接続されたモータ４１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸２２に接続されたモータ４２と、モータ４１，４２を駆動するためのインバータ４３，４４と、モータ４２の温度を検出する温度センサ４５からのモータ温度θｍなどの検出値を入力してインバータ４３，４４の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータ４１，４２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット４６と、インバータ４３，４４を介してモータ４１，４２と電力をやりとりするバッテリ４８と、乗員室の運転席前方に設けられて乗員に情報を表示するディスプレイ６０と、バッテリ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのバッテリ電圧Ｖｂやバッテリ４８に取り付けられた温度センサ４８ｂからのバッテリ温度θｂ，シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰ（例えば、前進走行用のドライブ（Ｄ）ポジションやリバース走行用のリバース（Ｒ）ポジション，駐車用（Ｐ）ポジション，ニュートラル（Ｎ）ポジションなど），アクセルペダル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５４からのアクセル開度，ブレーキペダル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５６からのブレーキポジション，車速センサ５７からの車速Ｖ，走行路面の勾配を検出する勾配センサ５８からの勾配α，車両周辺の温度を検出する外気温センサ５９からの外気温θｏｕｔを入力すると共にディスプレイ６０への制御信号を出力し且つエンジン用電子制御ユニット３６やモータ用電子制御ユニット４６と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット５０と、を備える。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット５０は、バッテリ４８の出力端子近傍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の積算値に基づいてバッテリ４８の充電容量の割合である残容量ＳＯＣを演算したり、演算した残容量ＳＯＣとバッテリ温度θｂとに基づいてバッテリ４８を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ４８の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、実施例では、バッテリ温度θｂに基づいて設定される入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値とバッテリ４８の残容量ＳＯＣに基づいて設定される入出力制限用の各補正係数とを乗じることにより、バッテリ４８の温度や容量などの特性に基づく最大入出力制限Ｗｉｎｍａｘ，Ｗｏｕｔｍａｘの範囲内で設定される。

実施例のハイブリッド自動車２０は、シフトポジションＳＰがリバースポジションのときには、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット５０によって実行される以下に説明するリバース時駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット５０では、まず、アクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度と車速センサ５８からの車速Ｖとに応じて走行のために駆動軸２２に要求される走行要求トルクを設定し、温度センサ４５からのモータ温度θｍが所定の負荷率制限開始温度θｍｒｅｆより高いほど値１より小さくなる負荷率をモータ４２の定格トルクに乗じることによりモータ４２の最大出力トルクを設定し、設定したモータ４２の最大出力トルクを制限するためにバッテリ４８の出力制限Ｗｏｕｔに対応する出力制限係数（例えば、最大出力制限Ｗｏｕｔｍａｘから値０まで変化する出力制限Ｗｏｕｔに比例して値１から値０まで変化する係数など）を設定する。続いて、バッテリ４８の残容量ＳＯＣがバッテリ４８を強制的に充電する必要が生じる所定の強制充電開始量Ｓｒｅｆ（例えば４０％など）より大きいときには、エンジン２２の運転を停止した状態が保持されるようモータ４１のトルク指令に値０を設定し、モータ４２の最大出力トルクに出力制限係数を乗じて得られるトルクにより走行要求トルクを制限して（即ち両トルクのうち大きさが小さい方のトルクを）モータ４２のトルク指令に設定し、モータ４１，４２のそれぞれのトルク指令をモータ用電子制御ユニット４６に送信する。モータ４１，４２のそれぞれのトルク指令を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、モータ４１，４２がトルク指令で駆動されるようインバータ４３，４４の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御する。一方、バッテリ４８の残容量ＳＯＣが所定の強制充電開始量Ｓｒｅｆ以下のときには、バッテリ４８の充電に要求される所定の充電要求パワーがエンジン３２から効率よく出力されるようエンジン３２の回転数とトルクとの関係としての動作ライン（例えば燃費優先動作ライン）を用いてエンジン３２の目標回転数と目標トルクとを設定し、エンジン３２の回転数が目標回転数となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータ４１から出力すべきトルクとしてのトルク指令を設定し、モータ４１をトルク指令で駆動したときにプラネタリギヤ３８を介して駆動軸２２に作用するトルクを打ち消すトルクを走行要求トルクから減じて得られるトルクをモータ４２の最大出力トルクにより制限して（即ち両トルクのうち大きさが小さい方のトルクを）モータ４２のトルク指令に設定し、設定したエンジン３２の目標回転数と目標トルクとをエンジン用電子制御ユニット３６に送信すると共にモータ４１，４２のトルク指令をモータ用電子制御ユニット４６に送信する。目標回転数と目標トルクとを受信したエンジン用電子制御ユニット３６は、目標回転数と目標トルクとによってエンジン３２が運転されるようエンジン３２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータ４１，４２のトルク指令を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、モータ４１，４２がトルク指令で駆動されるようインバータ４３，４４のスイッチング素子をスイッチング制御する。実施例のハイブリッド自動車２０は、こうした制御により、バッテリ４６を必要に応じて充電しながらアクセル開度に応じた走行要求トルクを駆動軸２２に出力してリバース走行することができる。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０がリバース方向へ登坂路を走行する際に走行を継続可能な距離（実施例では、車両がリバース方向へ加速できなくなるまでの走行距離）を乗員に表示する際の動作について説明する。図２は、リバース時駆動制御と並行して、ハイブリッド用電子制御ユニット５０により所定時間ｔ０（例えば数秒）毎に繰り返し実行される表示制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。表示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５０の図示しないＣＰＵは、まず、シフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰや車速センサ５８からの車速Ｖ（実施例ではリバース方向が正の値），勾配センサ５８からの勾配α（実施例ではリバース方向への登坂路で正の値），外気温センサ５９からの外気温θｏｕｔ，温度センサ４８ｂからのバッテリ温度θｂ，電圧センサ４８ａからのバッテリ電圧Ｖｂ，バッテリ４８の残容量ＳＯＣ，温度センサ４５により検出されてモータ用電子制御ユニット４６から通信により入力されたモータ４２のモータ温度θｍを入力し（ステップＳ１００）、入力したシフトポジションＳＰがリバース（Ｒ）ポジションかつ勾配αが値０より大きいか否かを判定し（ステップＳ１０５）、シフトポジションＳＰがＲポジション以外のポジションであるか又は勾配αが値０以下のときには、そのまま表示制御ルーチンを終了する。

シフトポジションＳＰがＲポジションかつ勾配αが値０より大きいときには、車両がリバース方向へ登坂路を走行している状態または走行しようとしている状態にあると判断し、車両が停止した状態（例えば、車速Ｖが時速３ｋｍや時速５ｋｍなどの停車判定車速未満の状態など）のときには入力した車速Ｖを所定の低車速（実施例では時速５ｋｍ）に置き換えると共に（ステップＳ１１０）、現在の勾配αおよび車速Ｖが継続すると仮定した上で現時刻からの経過時間ｔに応じて変化する距離として車両がリバース走行を継続可能な走行距離を複数推定し演算する（ステップＳ１２０〜Ｓ１８０）。走行距離の複数の推定は、実施例では、現時刻から前述の所定時間ｔ０が経過する毎の走行距離をリバース走行を最も長く継続可能な予め設定された時間ｔｍａｘに亘って複数（ｔｍａｘ／ｔ０）推定し演算するものとし、具体的には、以下の処理により推定し演算する。

まず、予め設定された車重Ｍｇ（例えば定員乗車時のものなど）と勾配αと車速Ｖとに基づいて次式（１）により車両がリバース方向へ登坂するのに必要な登坂要求駆動力Ｆ、即ち車重Ｍｇにより車両に対して前進方向（降坂方向）へ作用する力と車両への空気抵抗との和の力を打ち消すために車両がリバース方向（登坂方向）へ出力すべき駆動力を演算し（ステップＳ１２０）、車重Ｍｇと勾配αと車速Ｖとに基づいてモータ４２の回転数ＮｍとトルクＴｍとからなる現在の動作点を演算する（ステップＳ１３０）。モータ４２からのトルクＴｍは、車重Ｍｇを重力加速度ｇで割って得られる車両質量と車速Ｖの時間微分値として得られる車両加速度との積から登坂要求駆動力Ｆを減じたものに対して車両に作用する力をモータ４２のトルクに換算するための換算係数ｋｔを乗じる式（２）により演算することができる。モータ４２の回転数Ｎｍは、車速Ｖに対して車速Ｖをモータ４２の回転数に換算するための換算係数を乗じることにより演算することができる。モータ４２の動作点としては、回転数ＮｍとトルクＴｍとに加えてモータ４２の固定子に印加される電流を求めるものとしてもよい。なお、式（１）中、右辺第２項が示す車両への空気抵抗に対応する力は、予め定められた車両の空気抵抗係数λと車両の前面投影面積Ａと車速Ｖとに基づいて演算することができる。

F=Mg・sinα＋λ・A・V・V (1)
Tm=(Mg/g・dV/dt-F)・kt (2)

続いて、モータ４２のモータ温度θｍとモータ４２の動作点（回転数Ｎｍ，トルクＴｍ）と車速Ｖと外気温θｏｕｔとに基づいて現在の勾配αおよび車速Ｖが継続した状態で推定される経過時間ｔに応じたモータ温度θｍ（ｔ）を演算すると共にモータ温度θｍ（ｔ）に基づいて同じく推定される経過時間ｔに応じたモータ４２の最大出力トルクＴｍａｘ（ｔ）を演算する（ステップＳ１４０）。ここで、モータ温度θｍ（ｔ）の演算は、モータ４２が現在の動作点での動作を継続したときに現時刻から経過時間ｔが経過して変化（基本的には上昇）した後のモータ４２の基本温度を予め実験などにより定めたマップに対してモータ温度θｍとモータ４２の動作点とを与えることにより導出し、走行風としての外気による冷却に伴って現時刻から経過時間ｔが経過するまでに変化する（基本的には下降する）モータ４２の下降温度を予め実験などにより定めたマップに対して車速Ｖと外気温θｏｕｔとを与えることにより導出し、導出した基本温度から下降温度を減じたものをモータ温度θｍ（ｔ）として演算することにより行なわれるものとした。また、モータ４２の最大出力トルクＴｍａｘ（ｔ）は、演算したモータ温度θｍ（ｔ）に対応して予め定めたマップから得られる前述の負荷率をモータ４２の定格トルクに乗じることにより演算するものとした。

次に、バッテリ４８の残容量ＳＯＣとモータ４２の動作点（回転数Ｎｍ，トルクＴｍ）とに基づいて現在の勾配αおよび車速Ｖが継続した状態で推定される経過時間ｔに応じたバッテリ４８の残容量ＳＯＣ（ｔ）を演算すると共に残容量ＳＯＣ（ｔ）に基づいてバッテリ４８を強制的に充電するために停止しているエンジン３２の運転を開始するまでのエンジン運転停止時間ｔｓｔｏｐを演算する（ステップＳ１５０）。ここで、残容量ＳＯＣ（ｔ）は、モータ４２が現在の動作点での動作を継続したときに現時刻から経過時間ｔが経過して変化（基本的には減少）した後のモータ４２の残容量ＳＯＣを予め実験などにより定めたマップに対して現在の残容量ＳＯＣとモータ４２の動作点とを与えることにより導出して演算するものとした。また、エンジン運転停止時間ｔｓｔｏｐは、現時刻からバッテリ４８の残容量ＳＯＣ（ｔ）が前述の所定量以下となるまでの時間として演算するものとした。

続いて、バッテリ温度θｂとバッテリ電圧Ｖｂとモータ４２の動作点（回転数Ｎｍ，トルクＴｍ）とに基づいて現在の勾配αおよび車速Ｖが継続した状態で推定される経過時間ｔに応じたバッテリ４８のバッテリ電圧Ｖｂ（ｔ）を演算すると共にバッテリ電圧Ｖｂ（ｔ）に基づいて同じく推定される経過時間ｔに応じたバッテリ４８の出力制限Ｗｏｕｔ（ｔ）を演算する（ステップＳ１６０）。ここで、バッテリ電圧Ｖｂ（ｔ）は、バッテリ温度θｂを保持してモータ４２が現在の動作点での動作を継続したときに現時刻から経過時間ｔが経過して変化（基本的には減少）した後のバッテリ４８のバッテリ電圧Ｖｂを予め実験などにより定めたマップに対して現在のバッテリ温度θｂとバッテリ電圧Ｖｂとモータ４２の動作点とを与えることにより導出して演算するものとした。また、出力制限Ｗｏｕｔ（ｔ）は、予め実験などにより定めたマップに対してバッテリ電圧Ｖｂ（ｔ）を与えることにより導出して演算するものとした。

こうしてモータ４２の最大出力トルクＴｍａｘ（ｔ）とエンジン運転停止時間ｔｓｔｏｐとバッテリ４８の出力制限Ｗｏｕｔ（ｔ）とを演算すると、次式（３）を用いて、モータ４２の最大出力トルクＴｍａｘ（ｔ）に前述したように出力制限Ｗｏｕｔ（ｔ）に対応する出力制限係数（式（３）中のｆ（Ｗｏｕｔ（ｔ）））を乗じて得られるトルクから現時刻からエンジン運転停止時間ｔｓｔｏｐの経過後の時間に対してだけモータ４１の駆動を伴うエンジン３２の運転によりプラネタリギヤ３８を介して駆動軸２２に作用するトルクを打ち消すトルク（式（３）中のエンジン３２からのトルクＴｅ（ｔ）をプラネタリギヤ３８のギヤ比ρで割ったもの）を減じて得られるトルクとモータ４２のトルクを車両に作用する力に換算するための換算係数ｋｗとの積を経過時間ｔに応じたモータ４２からリバース方向へ車両の駆動用に出力可能な出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）として演算する（ステップＳ１７０）。

Fout(t)=[Tmax(t)×f(Wout(t))-Te(t)/ρ]×kw (3)

こうしてモータ４２の出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）を演算すると、出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）と前述のように演算した登坂要求駆動力Ｆとに基づいて出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）が登坂要求駆動力Ｆに至るまでの時間ｔｄｖを演算すると共に時間ｔｄｖに車速Ｖを乗じることにより出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）が登坂要求駆動力Ｆに至るまでの走行距離ｄｒｅｆを演算し（ステップＳ１８０）、演算した走行距離ｄｄｖがディスプレイ６０に表示されるようディスプレイ６０への制御信号を出力して（ステップＳ１９０）、表示制御ルーチンを終了する。こうした制御により、制御信号を入力したディスプレイ６０には運転者などの乗員にモータ４２の出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）が登坂要求駆動力Ｆに至るまでの走行距離ｄｄｖを視認可能に表示することができる。

図３に、リバース走行による登坂時の現時刻において推定されるモータ４２のモータ温度θｍ（ｔ）と最大出力トルクＴｍａｘ（ｔ）とバッテリ４８の残容量ＳＯＣ（ｔ）とエンジン３２からのトルクＴｅ（ｔ）とバッテリ電圧Ｖｂ（ｔ）と出力制限Ｗｏｕｔ（ｔ）とモータ４２の出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）とが経過時間ｔに応じて変化する時間変化の一例を示す。なお、図中の各推定値は、現時刻から所定時間ｔ０毎に演算したものを滑らかに補完したものとして示している。図示するように、現時刻から時間ｔ１が経過したときにバッテリ電圧Ｖｂ（ｔ）に基づいて出力制限Ｗｏｕｔ（ｔ）がそれまでより大きく制限されてモータ４２の出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）がそれまでより小さくなり、現時刻から時間ｔ２が経過したときに残容量ＳＯＣ（ｔ）が所定の強制充電開始量Ｓｒｅｆ以下となるときにエンジン３２の運転が開始されてモータ４２の出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）は更に小さくなり、現時刻から時間ｔ３が経過したときにモータ温度θｍ（ｔ）が所定の負荷率制限開始温度θｍｒｅｆより高くなるとモータ４２の最大出力トルクＴｍａｘ（ｔ）の制限が開始されてモータ４２の出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）は更に小さくなり、出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）が登坂要求駆動力Ｆに至ると、即ち現時刻から時間ｔｄｖが経過すると、車両はリバース方向へ加速することができなくなり、その後にリバース走行を継続できなくなる。そして、ディスプレイ６０には、この時間ｔｄｖに対応する走行距離ｄｄｖが表示され、運転者などの乗員に対して車両がリバース走行を継続可能な走行距離を知らせることができる。この結果、車両がリバース走行を継続できなくなることによる運転者などの乗員への違和感が生じるのを抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトポジションＳＰがリバース（Ｒ）ポジションで勾配αが値０より大きいときには、モータ４２の推定されるモータ温度θｍ（ｔ）を演算すると共にモータ温度θｍ（ｔ）に基づいてモータ４２の最大出力トルクＴｍａｘ（ｔ）を演算し、バッテリ４８の推定される残容量ＳＯＣ（ｔ）を演算すると共に残容量ＳＯＣ（ｔ）に基づいてエンジン３２の運転停止時間ｔｓｔｏｐを演算し、バッテリ４８の推定されるバッテリ電圧Ｖｂ（ｔ）を演算すると共にバッテリ電圧Ｖｂ（ｔ）に基づいてバッテリ４８の出力制限Ｗｏｕｔ（ｔ）を演算し、こうして演算したモータ４２の最大出力トルクＴｍａｘ（ｔ）と出力制限Ｗｏｕｔ（ｔ）に対応する出力制限係数とを乗じて得られるトルクから運転停止時間ｔｓｔｏｐの経過後の時間に対してはエンジン３２の運転により駆動軸２２に作用するトルクを打ち消すトルクを減じることによりモータ４２からリバース方向への駆動用に出力可能な出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）を演算して出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）が走行要求駆動力Ｆに至るまでの時間ｔｄｖに対応する走行距離ｄｄｖをディスプレイ６０に表示するから、モータ４２からの出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）が走行要求駆動力Ｆに至るまでの走行距離をより適正に演算し表示することができる。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン３２が「内燃機関」に相当し、モータ４１が「発電機」に相当し、プラネタリギヤ３８が「遊星歯車機構」に相当し、モータ４２が「電動機」に相当し、バッテリ４８が「バッテリ」に相当し、ディスプレイ６０が「表示手段」に相当し、シフトポジションＳＰがリバースポジションのときにはバッテリ４８の残容量ＳＯＣが所定の強制充電開始量Ｓｒｅｆ以下でエンジン３２が運転されるよう目標回転数と目標トルクとを設定すると共にエンジン３２が目標回転数で運転されるようモータ４１のトルク指令を設定し且つモータ４２の最大出力トルクＴｍａｘにバッテリ４８の出力制限Ｗｏｕｔに対応する出力制限係数を乗じて得られるトルクの範囲内で走行に要求される走行要求トルクがモータ４２から駆動軸２２に出力されて走行するようモータ４２のトルク指令を設定して目標回転数と目標トルクとをエンジン用電子制御ユニット３６に送信しモータ４１，４２のトルク指令をモータ用電子制御ユニット４６に送信するリバース時駆動制御を実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０であって、シフトポジションＳＰがリバース（Ｒ）ポジションで勾配αが値０より大きいときには車両が停止した状態のときには車速Ｖを所定の低車速としてモータ４２の推定されるモータ温度θｍ（ｔ）を演算すると共にモータ温度θｍ（ｔ）に基づいてモータ４２の最大出力トルクＴｍａｘ（ｔ）を演算しバッテリ４８の推定される残容量ＳＯＣ（ｔ）を演算すると共に残容量ＳＯＣ（ｔ）に基づいてエンジン３２の運転停止時間ｔｓｔｏｐを演算しバッテリ４８の推定されるバッテリ電圧Ｖｂ（ｔ）を演算すると共にバッテリ電圧Ｖｂ（ｔ）に基づいてバッテリ４８の出力制限Ｗｏｕｔ（ｔ）を演算しこうして演算したモータ４２の最大出力トルクＴｍａｘ（ｔ）と出力制限Ｗｏｕｔ（ｔ）に対応する出力制限係数とを乗じて得られるトルクから運転停止時間ｔｓｔｏｐの経過後の時間に対してはエンジン３２の運転により駆動軸２２に作用するトルクを打ち消すトルクを減じることによりモータ４２からリバース方向への駆動用に出力可能な出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）を演算して出力可能駆動力Ｆｏｕｔ（ｔ）が走行要求駆動力Ｆに至るまでの時間ｔｄｖに対応する走行距離ｄｄｖをディスプレイ６０に表示する図２の表示制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０と、目標回転数と目標トルクとによってエンジン３２が運転されるようエンジン３２を運転制御するエンジン用電子制御ユニット３６と、モータ４１，４２が各トルク指令で駆動されるようインバータ４３，４４のスイッチング素子をスイッチング制御するモータ用電子制御ユニット２０とが「制御手段」に相当する。

以上、本発明を実施するため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。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ 駆動軸、２４ デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ 駆動輪、３２ エンジン、３４ クランクシャフト、３６ エンジン用電子制御ユニット、３８ プラネタリギヤ、４１，４２ モータ、４３，４４ インバータ、４５ 温度センサ、４６ モータ用電子制御ユニット、４８ バッテリ、４８ａ 電圧センサ、４８ｂ 温度センサ、５０ ハイブリッド用電子制御ユニット、５２ シフトポジションセンサ、５４ アクセルペダルポジションセンサ、５６ ブレーキペダルポジションセンサ、５８ 車速センサ、５９ 勾配センサ、６０ ディスプレイ。

Claims (1)

1. 内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸にキャリアとサンギヤとリングギヤとが接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能なバッテリと、乗員に情報を表示する表示手段と、シフトポジションがリバースポジションのときには前記バッテリの残容量が該バッテリの充電を必要とする所定量以下で前記内燃機関を運転すると共に前記電動機の定格トルクに該電動機の温度に基づく負荷率を乗じて得られる最大出力トルクに対して前記バッテリの温度および電圧に基づく該バッテリの出力制限に対応する出力制限係数を乗じて得られるトルクの範囲内で前記電動機が駆動されて走行に要求される走行要求駆動力によりリバース走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
   前記制御手段は、シフトポジションがリバースポジションでリバース方向への路面勾配が値０より大きいとき、車両が停止した状態では車速を所定の低車速として、車重と路面勾配と車速とに基づいて車両がリバース方向へ登坂するのに必要な登坂要求駆動力を演算し、車重と路面勾配と車速とに基づいて前記電動機の動作点を演算し、前記電動機の温度と前記演算した電動機の動作点と車速と外気温とに基づいて現在の路面勾配および車速が継続した状態で予め設定された複数の所定時間の経過後に推定される前記電動機の温度である推定電動機温度を演算すると共に該演算した推定電動機温度に基づいて前記所定時間の経過後に推定される前記最大出力トルクである推定最大出力トルクを演算し、前記バッテリの残容量と前記演算した電動機の動作点とに基づいて現在の路面勾配および車速が継続した状態で前記所定時間の経過後に推定される前記バッテリの残容量である推定残容量を演算すると共に該演算した推定残容量に基づいて前記バッテリの充電を必要として前記内燃機関の運転を開始するまでの時間である運転停止時間を演算し、前記バッテリの温度および電圧と前記演算した電動機の動作点とに基づいて現在の路面勾配および車速が継続した状態で前記所定時間の経過後に推定される前記バッテリの電圧である推定バッテリ電圧を演算すると共に該演算した推定バッテリ電圧に基づいて前記所定時間の経過後に推定される前記バッテリの出力制限である推定出力制限を演算し、前記演算した電動機の推定最大出力トルクに対して前記演算した推定出力制限に対応する前記出力制限係数を乗じて得られるトルクから前記演算した運転停止時間の経過後の時間に対しては前記内燃機関の運転により前記駆動軸に作用するトルクを打ち消すためのトルクを減じたものを車両の駆動力に換算することにより現在の路面勾配および車速が継続した状態で前記所定時間の経過後に推定される前記電動機からリバース方向へ車両の駆動用に出力可能な推定出力可能駆動力を演算し、前記演算した電動機の推定出力可能駆動力と前記演算した登坂要求駆動力とに基づいて該出力可能駆動力が該登坂要求駆動力に至るまでの時間を演算すると共に該演算した時間に車速を乗じることにより該推定出力可能駆動力が該登坂要求駆動力に至るまでの走行距離を演算し、前記演算した推定出力可能駆動力が登坂要求駆動力に至るまでの走行距離が乗員に表示されるよう前記表示手段を制御する手段である、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。

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