JP2013154681A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン１と、発電機ＭＧ１と、電動機ＭＧ２と、動力分割機構２と、蓄電装置１３とを備える車両１００の制御装置において、電動機ＭＧ２による後進中において蓄電装置１３の残容量ＳＯＣが充電開始値Ｘ以下になっても、前記後進を持続させるのに十分な駆動力を確保可能とする。
【解決手段】電動機ＭＧ２の逆回転により後進している場合に蓄電装置１３の残容量ＳＯＣが充電開始値Ｘ以下になると、第１後進制御（エンジン１で発電機ＭＧ１を発電させて蓄電装置１３に強制充電しながら電動機ＭＧ２に後進用駆動力Ｆ１を発生させる制御）により発生可能な後進用駆動力Ｆ１と、第２後進制御（前記強制充電を行わずに蓄電装置１３の残電力を出力制限しながら電動機ＭＧ２に後進用駆動力Ｆ２を発生させる制御）により発生可能な後進用駆動力Ｆ２とをそれぞれ推定し、これらの推定結果のうち大きい方の後進制御を選択的に実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、エンジンと、発電機と、電動機と、動力分割機構と、蓄電装置とを備える車両の制御装置に関する。

例えば特許文献１に示すハイブリッド車両では、エンジンと、第１の回転電機と、第２の回転電機とを備えている。前記第１の回転電機は発電用回転電機とされ、前記第２の回転電機は走行用回転電機とされる。

出力を後進させる場合には、前記第２の回転電機を逆回転させることにより発生される逆回転トルクを利用して行われる。

ところで、坂道を後進するような状況では電力消費が激しくなるために、蓄電装置（バッテリ）の充電状態または残容量（ＳＯＣ：State of Charge）が充電開始値（所定の走行持続距離を可能とする容量）以下に低下しやすくなる。

このように、ＳＯＣ値が前記充電開始値以下に低下すると、前記エンジンで前記第１の回転電機を駆動することにより発電させ、この発電された電力を前記蓄電装置に充電するという「強制充電」を行う。

なお、前記エンジンによる強制充電を実行すると、エンジンから駆動輪に伝達されるトルク（エンジン直達トルク）の方向が、第２の回転電機で発生する後進用の逆回転トルクの方向と逆であるため、後進用駆動力が低下することになる。

そこで、前記特許文献１では、「前記第２の回転電機で坂道後進を行う場合に前記充電開始値を通常よりも低い値に設定することにより、前記エンジンによる強制充電の実行時期を遅らせるようにし、坂道後進の走行持続距離を延ばせるようにする」ということが記載されている。

特開２０１０−２２１７４５号公報

上記特許文献１に係る従来例では、後進中において蓄電装置のＳＯＣ値が充電開始値以下に低下しても前記エンジンによる強制充電の実行時期を遅らせて後進を継続させるようにしているが、その場合、前記ＳＯＣ値が比較的早期に低下するおそれがある。

このような事情に鑑み、本発明は、エンジンと、発電機と、電動機と、動力分割機構と、蓄電装置とを備える車両の制御装置において、前記電動機による後進中において前記蓄電装置の残容量が充電開始値以下になっても、前記後進を持続させるのに十分な駆動力を確保可能とすることを目的としている。

本発明は、駆動輪を駆動するための動力を発生するエンジンおよび電動機と、前記エンジンにより発電可能とされる発電機と、前記エンジンが発生する動力を前記駆動輪および前記発電機に分割して伝達する動力分割機構と、前記電動機を駆動するための電力を蓄積する蓄電装置とを備える車両の制御装置であって、前記電動機を逆回転駆動することにより発生する駆動力で後進している場合に前記蓄電装置の残容量が充電開始値以下になると、第１後進制御（前記エンジンで前記発電機を発電させて前記蓄電装置に強制充電しながら前記電動機に後進用駆動力を発生させる制御）により発生可能な後進用駆動力と、第２後進制御（前記強制充電を行わずに前記蓄電装置の残電力を出力制限しながら前記電動機に後進用駆動力を発生させる制御）により発生可能な後進用駆動力とをそれぞれ推定し、これらの推定結果のうち大きい方の後進制御を選択的に実行する、ことを特徴としている。

この構成では、前記電動機による後進中において前記蓄電装置の残容量が充電開始値以下になっても、前記後進を持続させるのに十分な駆動力を確保することが可能になる。

なお、前記車両の制御装置において、前記車両は、前記動力分割機構と前記駆動輪との間に設けられるリダクション機構をさらに備える構成とすることが可能である。また、前記車両の制御装置において、前記動力分割機構は、前記発電機に連結されるサンギヤと、前記駆動輪に連結されるリングギヤと、前記サンギヤおよび前記リングギヤに噛合するピニオンギヤと、このピニオンギヤを回転可能に支持するとともに前記エンジンに連結されるキャリアとを含むプラネタリギヤとすることが可能である。さらに、前記リダクション機構は、前記電動機に連結されるサンギヤと、前記動力分割機構のリングギヤと一体回転可能に連結されるリングギヤと、このリングギヤおよび前記サンギヤに噛合するピニオンギヤと、このピニオンギヤを回転可能に支持しかつ公転不可能に定位置に固定するキャリアとを含むプラネタリギヤとすることが可能である。

また、このような構成において、前記第１後進制御により発生可能な後進用駆動力Ｆ１および前記第２後進制御により発生可能な後進用駆動力Ｆ２は、下記式により求めることが可能である。

Ｆ１＝（Ｔｍ×ｋ＋１／（１＋ρ）×Ｔｅ）×Ｇｒ／Ｒｔ
Ｆ２＝（Ｔｍ×ｋ）×Ｇｒ／Ｒｔ
前記式において、Ｔｍは電動機の出力トルク、Ｔｅはエンジントルク、ｋはリダクション機構の減速比、ρは動力分割機構のプラネタリギヤ比（サンギヤ歯数／リングギヤ歯数）、Ｇｒは最終減速比、Ｒｔは駆動輪のタイヤ径である。

本発明に係る車両の制御装置は、電動機の逆回転駆動による後進中において蓄電装置の残容量が充電開始値以下になったとしても、前記後進を持続させるのに十分な駆動力を確保することが可能になる。

本発明の一実施形態のハイブリッド車両におけるパワートレーンの概略構成を示すスケルトン図である。 図１のＨＶＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 図１のＰＣＵの概略構成を示すブロック図である。 図１の動力分割機構における各回転要素の回転速度の相対的関係を示す共線図である。 図１のＨＶＥＣＵによる動作説明に用いるフローチャートである。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図５に本発明の一実施形態を示している。まず、図１を参照して、本発明の適用対象となるハイブリッド車両１００のパワートレーンの一実施形態を説明する。ここでのハイブリッド車両１００は、例えばＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式とされており、左右の前輪（駆動輪）９が駆動される。

このハイブリッド車両１００は、エンジン（内燃機関）１、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、動力分割機構２、リダクション機構３、減速装置４、デファレンシャル装置５、ならびにドライブシャフト６などを備えている。

エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を
出力する公知の動力装置である。エンジン１は、たとえば、吸気通路に設けられたスロットルバルブのスロットル開度（吸気空気量）、燃料噴射量、点火時期などの運転状態を制御可能に構成されている。

エンジン１の出力は、クランクシャフト１ａおよびダンパ７を介して動力分割機構２のインプットシャフト２ａに伝達される。ダンパ７は、例えばコイルスプリング式トランスアクスルダンパであってエンジン１のトルク変動を吸収する。

モータジェネレータＭＧ１は、主に発電機として機能し、状況によっては電動機としても機能する。モータジェネレータＭＧ１は、たとえば、交流同期発電機であり、永久磁石からなるロータＭＧ１Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ１Ｓとを有する。なお、モータジェネレータＭＧ１は、本発明の「発電機」の一例である。ロータＭＧ１Ｒは、インプットシャフト２ａの外径側に、回転自在に支持されている。

モータジェネレータＭＧ２は、主に電動機として機能し、状況によっては発電機としても機能する。モータジェネレータＭＧ２は、例えば交流同期電動機であり、永久磁石からなるロータＭＧ２Ｒと、３相巻線が巻回されたステータＭＧ２Ｓとを有する。なお、モータジェネレータＭＧ２は、本発明の「電動機」の一例である。ロータＭＧ２Ｒは、インプットシャフト２ａの外径側に、回転自在に支持されている。

動力分割機構２は、エンジン１の出力を、左右の前輪９を駆動する動力と、発電のためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する動力とに分割するためのプラネタリギヤとされている。

具体的には、動力分割機構２は、外歯歯車のサンギヤ２Ｓと、内歯歯車のリングギヤ２Ｒと、複数の外歯歯車のピニオンギヤ２Ｐと、キャリア２Ｃとを備えている。

サンギヤ２Ｓは、モータジェネレータＭＧ１のロータＭＧ１Ｒに回転一体に連結されている。リングギヤ２Ｒは、サンギヤ２Ｓの外径側に所定の環状空間を作るように同心状に外装されている。

複数のピニオンギヤ２Ｐは、サンギヤ２Ｓとリングギヤ２Ｒとの間の環状空間の円周数ヶ所に自転可能かつ公転可能に噛合するように挿入されている。

キャリア２Ｃは、複数のピニオンギヤ２Ｐをそれぞれ自転可能に支持しかつ各ピニオンギヤ２Ｐの公転方向と同期回転可能となるように回転自在に配置されている。このキャリア２Ｃは、エンジン１のクランクシャフト１ａにダンパ７を介して連結されるインプットシャフト２ａに回転一体に連結されている。

また、リングギヤ２Ｒの外周には、カウンタドライブギヤ４ａが回転一体に嵌合されている。このカウンタドライブギヤ４ａは、カウンタドリブンギヤ４ｂに噛合されている。カウンタドリブンギヤ４ｂの回転軸の一側には、ファイナルドライブギヤ４ｃが同軸に一体に設けられている。このファイナルドライブギヤ４ｃは、デファレンシャル装置５のデフドリブンギヤ（デフリングギヤともいう）５ａに噛合されている。

なお、カウンタドライブギヤ４ａ、カウンタドリブンギヤ４ｂ、ファイナルドライブギヤ４ｃ、ならびにデフドリブンギヤ５ａなどにより、減速装置４が構成されている。

この動力分割機構２を設けることにより、エンジン１から出力された動力が、キャリア２Ｃから、サンギヤ２Ｓに伝達される動力と、リングギヤ２Ｒに伝達される動力とに分割される。

これらの分割された動力のうち、サンギヤ２Ｓに伝達された動力は、モータジェネレータＭＧ１のロータＭＧ１Ｒに伝達され、その動力によりロータＭＧ１Ｒが駆動されることにより、モータジェネレータＭＧ１で発電が行われる。なお、エンジン１の始動時には、ＨＶバッテリ１３から供給される電力によりモータジェネレータＭＧ１が駆動されることによって、エンジン１がクランキングされる。すなわち、モータジェネレータＭＧ１はエンジン１の始動時にはスタータモータとしても利用される。

一方、エンジン１からリングギヤ２Ｒに伝達された動力は、モータジェネレータＭＧ２が出力した動力と統合されて、リングギヤ２Ｒ（カウンタドライブギヤ４ａ）から、減速装置４、デファレンシャル装置５およびドライブシャフト６を介して前輪９に伝達され、その伝達された動力により前輪９が駆動される。

リダクション機構３は、モータジェネレータＭＧ２の回転を減速し、駆動トルクの増幅を行うためのプラネタリギヤとされている。

具体的には、リダクション機構３は、図１に示すように、外歯歯車のサンギヤ３Ｓと、内歯歯車のリングギヤ３Ｒと、複数の外歯歯車のピニオンギヤ３Ｐと、キャリア３Ｃとを備えている。

サンギヤ３Ｓは、モータジェネレータＭＧ２のロータＭＧ２Ｒと回転一体に連結されている。リングギヤ３Ｒは、サンギヤ３Ｓの外径側に所定の環状空間を作るように同心状に外装されている。

このリングギヤ３Ｒは、カウンタドライブギヤ４ａの内周に回転一体に嵌合挿入されている。つまり、リダクション機構３のリングギヤ３Ｒと動力分割機構２のリングギヤ２Ｒとがカウンタドライブギヤ４ａの内周に軸方向隣り合わせるように嵌合挿入されていて、これら動力分割機構２のリングギヤ２Ｒとリダクション機構３のリングギヤ３Ｒとカウンタドライブギヤ４ａとの３つの部材は単一の部材となっている。

複数のピニオンギヤ３Ｐは、サンギヤ３Ｓとリングギヤ３Ｒとの間の環状空間の円周数ヶ所に自転可能かつ公転可能に噛合するように挿入されている。

キャリア３Ｃは、複数のピニオンギヤ３Ｐをそれぞれ自転可能に支持するものであるが、各ピニオンギヤ３Ｐを公転不可能つまり定位置に固定させるように回転不可能な状態で配置されている。

このリダクション機構３を設けることにより、モータジェネレータＭＧ２が駆動されたときに、このモータジェネレータＭＧ２の出力（動力）が、エンジン１から動力分割機構２のリングギヤ２Ｒに伝達された動力に統合される。これにより、エンジン１の出力を補助（アシスト）することができ、前輪９の駆動力を高めることができる。

なお、低速の軽負荷走行時などには、エンジン１を停止させたまま、モータジェネレータＭＧ２の動力のみで走行（ＥＶ走行）を行うことができる。また、回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２が運動エネルギを電気エネルギに変換することにより発電を行うことができる。

なお、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、動力分割機構２、リダクション機構３、減速装置４、デファレンシャル装置５およびダンパ７などによりトランスアクスル８が構成されている。このトランスアクスル８には、クランクシャフト１ａを介してエンジン１が連結されるとともに、アクスルシャフト６を介して前輪９が連結されている。

−制御系統−
次に、図１から図３を参照して、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両１００の制御系統について説明する。

ハイブリッド車両１００は、図１に示すように、ＨＶＥＣＵ１１、エンジンＥＣＵ１２、ＨＶバッテリ１３、ＰＣＵ（Power Control Unit）１４などを備えている。

ＨＶＥＣＵ１１は、ハイブリッド車両１００の各種制御を統括的に管理するものであって、本発明に係る「制御装置」に相当している。

ここで、ハイブリッド車両１００の各種制御とは、エンジン１の運転制御、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の駆動制御、エンジン１とモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２との協調制御などが挙げられる。

このＨＶＥＣＵ１１は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１３と、バックアップＲＡＭ１１４と、入出力インターフェース１１５と、通信インターフェース１１６とを含んでいる。

ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ１１２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ１１３は、ＣＰＵ１１１による演算結果や各センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。

バックアップＲＡＭ１１４は、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

入出力インターフェース１１５は、各センサの検出結果などが入力されるとともに、各部に制御信号などを出力する機能を有する。この入出力インターフェース１１５には、例えばハイブリッド車両１００の車速を検出する車速センサ２１、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２２、クランクシャフト１ａの回転を検出するクランクポジションセンサ２３、モータジェネレータＭＧ１のロータＭＧ１Ｒの回転を検出するＭＧ１回転センサ（例えばレゾルバ）２４、モータジェネレータＭＧ２のロータＭＧ２Ｒの回転を検出するＭＧ２回転センサ（例えばレゾルバ）２５、ならびにハイブリッドシステムを起動または停止させるためのパワースイッチ２６が接続されている。

通信インターフェース１１６は、各ＥＣＵ（例えばエンジンＥＣＵ１２）と通信するために設けられている。

ＨＶＥＣＵ１１は、車速センサ２１およびアクセルペダルポジションセンサ２２の検出結果などに基づいてトータル出力を算出するとともに、そのトータル出力が前輪９に出力されるようにエンジン１、モータジェネレータＭＧ１ならびにモータジェネレータＭＧ２を制御する。

エンジンＥＣＵ１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、入出力インターフェースおよび通信インターフェースなどを含んでいる。エンジンＥＣＵ１２は、ＨＶＥＣＵ１１からの出力要求に応じて、吸入空気量制御、燃料噴射量制御および点火時期制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。

ＨＶバッテリ１３は、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２を駆動するための電力を蓄積するとともに、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力を蓄積するように構成されている。このＨＶバッテリ１３は、請求項に記載している「蓄電装置」の一例である。

このＨＶバッテリ１３に関する情報（充放電電流、電圧および電池温度）は、電池監視ユニット１５により検出される。この電池監視ユニット１５が検出結果をＨＶＥＣＵ１１に送信すると、このＨＶＥＣＵ１１は、例えば充放電電流の積算値に基づいてＨＶバッテリ１３の充電状態または残容量（ＳＯＣ：State of Charge）を演算するとともに、残容量ＳＯＣおよび電池温度に基づいて入力制限（充電制限）Ｗｉｎおよび出力制限（放電制限）Ｗｏｕｔを演算する。

ＰＣＵ１４は、図３に示すように、昇降圧コンバータ１４１、インバータ１４２、１４３、ＭＧＥＣＵ１４４などを備えている。

昇降圧コンバータ１４１は、ＨＶバッテリ１３の直流電圧を昇圧してインバータ１４２および１４３に供給するために設けられている。また、昇降圧コンバータ１４１は、モータジェネレータＭＧ１により発電され、インバータ１４２により直流に変換された電圧を降圧してＨＶバッテリ１３に供給するとともに、モータジェネレータＭＧ２により発電され、インバータ１４３により直流に変換された電圧を降圧してＨＶバッテリ１３に供給する機能も有する。昇降圧コンバータ１４１は、ＭＧＥＣＵ１４４から供給される駆動信号により前記昇圧または前記降圧を行う。

具体的には、昇降圧コンバータ１４１は、接地ラインＮＬ２および電源ラインＰＬ２間の電圧ＶＬを昇圧して接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間に出力可能に構成されるとともに、接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間の電圧ＶＨを降圧して接地ラインＮＬ２および電源ラインＰＬ２間に出力可能に構成されている。

インバータ１４２は、エンジン１の動力によりモータジェネレータＭＧ１で発電された交流電流を直流電流に変換して接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間に出力する（回生制御）とともに、昇降圧コンバータ１４１から供給される直流電流を交流電流に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する（力行制御）。

また、インバータ１４３は、昇降圧コンバータ１４１から供給される直流電流を交流電流に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する（力行制御）とともに、回生制動時にモータジェネレータＭＧ２で発電された交流電流を直流電流に変換して接地ラインＮＬ３および電源ラインＰＬ３間に出力する（回生制御）。

なお、電源ラインＰＬ２と接地ラインＮＬ２との間には、電圧変動を平滑化するためのコンデンサ１４６が設けられている。電源ラインＰＬ３と接地ラインＮＬ３との間には、電圧変動を平滑化するためのコンデンサ１４７と、ハイブリッドシステムの停止後に電源ラインＰＬ３の電圧を落とすための抵抗器１４８とが設けられている。電源ラインＰＬ２と接地ラインＮＬ２との間には、電源ラインＰＬ２と接地ラインＮＬ２との間の電圧ＶＬを検出する電圧センサ１４ａが設けられている。電源ラインＰＬ３と接地ラインＮＬ３との間には、電源ラインＰＬ３と接地ラインＮＬ３との間の電圧ＶＨを検出する電圧センサ１４ｂが設けられている。電圧センサ１４ａおよび１４ｂの検出結果は、ＨＶＥＣＵ１１に出力される。

次に、上記構成のハイブリッド車両１００における基本的な走行状態に関する動作を説明する。

発進時および低車速の軽負荷走行時は、エンジン１の運転を停止し、モータジェネレータＭＧ２を力行制御して走行（ＥＶ走行）を行う。

定常走行時は、エンジン１を主動力源として走行を行い、モータジェネレータＭＧ１を回生制御するとともに、その回生制御で得られた電気エネルギでモータジェネレータＭＧ２を補助的に力行制御する。

加速時は、エンジン１を駆動するとともに、モータジェネレータＭＧ１を回生制御して得られた電気エネルギおよびＨＶバッテリ１３の電気エネルギでモータジェネレータＭＧ２を力行制御して走行を行う。

減速時（アクセルペダルのオフ時）は、モータジェネレータＭＧ２を回生制御することにより、制動トルクを付与するとともに、エネルギーを回収してＨＶバッテリ１３に充電する。

後進時には、モータジェネレータＭＧ２を前進時と逆回転方向に力行制御する。

ところで、図４を参照して、ハイブリッド車両１００が後進しているときにおける動力分割機構２のサンギヤ２Ｓ、キャリア２Ｃおよびリングギヤ２Ｒおよびリダクション機構３のサンギヤ３Ｓ、キャリア３Ｃ（非回転で固定）、リングギヤ３Ｒの関係を示す共線図を説明する。

なお、動力分割機構２のリングギヤ２Ｒとリダクション機構３のリングギヤ３Ｒとはカウンタドライブギヤ４ａの内周に軸方向隣り合わせに回転一体となるように嵌合挿入されているので、動力分割機構２のリングギヤ２Ｒとリダクション機構３のリングギヤ３Ｒとカウンタドライブギヤ４ａとの３つの部材は単一の部材として考えるようにする。

この共線図中に示す５本の縦軸は、右から順に、動力分割機構２のサンギヤ２Ｓ（ＭＧ１のロータＭＧ１Ｒ）の回転数、キャリア２Ｃ（エンジン１のクランクシャフト１ａと連結されているインプットシャフト２ａ）の回転数、動力分割機構２のリングギヤ２Ｒおよびリダクション機構３のリングギヤ３Ｒ（カウンタドライブギヤ４ａ）の回転数、リダクション機構３のキャリア３Ｃ（非回転に固定）の回転数、リダクション機構３のサンギヤ３Ｓ（ＭＧ２のロータＭＧ２Ｒ）の回転数をそれぞれ示す軸である。

そして、動力分割機構２において、キャリア２Ｃの回転数を示す軸は、サンギヤ２Ｓの回転数を示す軸とリングギヤ２Ｒの回転数を示す軸との間を１：ρに内分する位置に配置されている。前記ρは、動力分割機構２のプラネタリギヤ比（サンギヤ２Ｓの歯数／リングギヤ２Ｒの歯数）である。

一方、リダクション機構３において、キャリア３Ｃの回転数を示す軸は、サンギヤ３Ｓの回転数を示す軸とリングギヤ３Ｒの回転数を示す軸との間を１：ｋに内分する位置に配置されている。前記ｋは、リダクション機構３の減速比である。

ここで、ＨＶバッテリ１３の電力でもってモータジェネレータＭＧ２を逆回転駆動させることによってハイブリッド車両１００を後進させている場合には、例えば図４の太実線で示すように、モータジェネレータＭＧ２の逆回転駆動によってリダクション機構３のサンギヤ３Ｓの回転数が負側になる。このとき、リダクション機構３のキャリア３Ｃが非回転（回転数がゼロ）に固定されているから、このゼロクロス位置を支点としてカウンタドライブギヤ４ａ（リングギヤ２Ｒ、３Ｒ）の回転数も負側になる。これに伴い、動力分割機構２側では、キャリア２Ｃ（エンジン１のクランクシャフト１ａと連結されているインプットシャフト２ａ）の回転数がゼロに固定されているから、このゼロクロス位置を支点として動力分割機構２のサンギヤ２Ｓの回転数が正側になる。このとき、モータジェネレータＭＧ１は空転する。

このようなモータジェネレータＭＧ２の逆回転による後進中において、仮に、ＨＶバッテリ１３の残容量ＳＯＣが充電開始値Ｘ以下になったときに、即座に下記第１後進制御を実行するようにしていると、次のような懸念がある。

前記第１後進制御とは、エンジン１を始動してモータジェネレータＭＧ１を発電させることによりＨＶバッテリ１３を強制充電しながらモータジェネレータＭＧ２で後進用駆動力Ｆ１を発生させる制御のことである。

つまり、モータジェネレータＭＧ１でエンジン１を始動させると、それによって動力分割機構２のキャリア２Ｃ（エンジン１のクランクシャフト１ａと連結されているインプットシャフト２ａ）の回転数が図４中の実線矢印で示すように正側に上昇する。これにより、カウンタドライブギヤ４ａ（リングギヤ２Ｒ、３Ｒ）の回転数が正側に引き上げられることになり、これに伴いリダクション機構３のサンギヤ３Ｓの回転数も図４中の実線矢印で示すように正側に引き上げられるようになる。

このように、第１後進制御を実行すると、エンジン１から前輪９（駆動輪）に伝達されるトルク（エンジン直達トルク）の方向が、モータジェネレータＭＧ２で発生する後進用駆動力（逆回転トルク）の方向と逆であるため、モータジェネレータＭＧ２で発生可能な後進用駆動力Ｆ１が低下する傾向となる。

そこで、本発明では、モータジェネレータＭＧ２による後進中においてＨＶバッテリ１３の残容量ＳＯＣが充電開始値Ｘ以下になった場合に、即座に前記第１後進制御を行うのではなく、この第１後進制御と下記第２後進制御とのうち、前記後進を持続させるのに十分な駆動力を確保することが可能な方を選択的に実行するように工夫している。

なお、前記第２後進制御とは、前記強制充電を行わずにＨＶバッテリ１３の残電力を出力制限（Ｗｏｕｔ）することによりモータジェネレータＭＧ２で後進用駆動力Ｆ２を発生させる制御のことである。この場合も、ＨＶバッテリ１３からモータジェネレータＭＧ２に供給する電力（出力）を制限するので、モータジェネレータＭＧ２で発生可能な後進用駆動力Ｆ２が低下することになる。

なお、前記出力制限を行う理由は、例えばＨＶバッテリ１３の寿命が著しく低下する状況にならないようにするためである。この出力制限の目安としては、例えばバッテリ電圧Ｖｂが１セル当たり１ボルト未満になったときにＨＶバッテリ１３の寿命が著しく低下するような状況になったと判断するようにする。

したがって、前記第２後進制御での出力制限とは、バッテリ電圧Ｖｂが１セル当たり１ボルト未満にならないように、ＨＶバッテリ１３からモータジェネレータＭＧ２に供給する電力（出力）を制限するようにすることを意味している。そのために、第２後進制御でも、モータジェネレータＭＧ２で発生可能な後進用駆動力Ｆ２が低下することがある。

そして、前記第１後進制御と第２後進制御とを選択する形態としては、例えば前記第１後進制御により発生可能となる後進用駆動力Ｆ１と、前記第２後進制御により発生可能となる後進用駆動力Ｆ２とをそれぞれ推定し、この推定結果が大となる方の制御を実行することが考えられる。

具体的に、図５に示すフローチャートを参照して、ＨＶＥＣＵ１１が主体として実行する後進制御について詳しく説明する。

この図５に示すフローチャートは、ハイブリッド車両１００を後進させたとき、および後進中において、所定周期（数msec）毎にエントリーされる。

まず、ステップＳ１では、ＨＶバッテリ１３の残容量ＳＯＣが充電開始値Ｘ以下に低下したか否かを判定する。

ここで、ＳＯＣ＞Ｘである場合には前記ステップＳ１で否定判定されて、このフローチャートを終了する。一方、ＳＯＣ≦Ｘである場合には前記ステップＳ１で肯定判定して、続くステップＳ２に移る。

このステップＳ２では、前記第１後進制御により発生可能な後進用駆動力Ｆ１と、前記第２後進制御により発生可能な後進用駆動力Ｆ２とを推定する。この後進用駆動力Ｆ１，Ｆ２は、下記式により求められる。

Ｆ１＝（Ｔｍ×ｋ＋１／（１＋ρ）×Ｔｅ）×Ｇｒ／Ｒｔ
Ｆ２＝（Ｔｍ×ｋ）×Ｇｒ／Ｒｔ
前記式において、ＴｍはモータジェネレータＭＧ２の出力トルク、Ｔｅはエンジン１の出力トルク、ｋはリダクション機構３の減速比、ρは動力分割機構２のプラネタリギヤ比（サンギヤ歯数／リングギヤ歯数）、Ｇｒは最終減速比（デファレンシャルの減速比）、Ｒｔは前輪（駆動輪）９のタイヤ径である。

続くステップＳ３では、前記ステップＳ２で推定した後進用駆動力Ｆ１、Ｆ２を比較し、Ｆ１＞Ｆ２であるか否かを判定する。

ここで、Ｆ１＞Ｆ２である場合には前記ステップＳ３で肯定判定してステップＳ４で第１後進制御を実行する。また、Ｆ１≦Ｆ２である場合には前記ステップＳ３で否定判定してステップＳ５で第２後進制御を実行する。これらステップＳ４，Ｓ５を実行した後は、前記ステップＳ１に戻る。

ところで、図示していないが、メインの車両制御ルーチンにおいて運転者が後進走行を中止したことを検出すると、図５に示すフローチャートを終了するようになっている。

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、モータジェネレータＭＧ２の逆回転駆動による後進中においてＨＶバッテリ１３の残容量ＳＯＣが充電開始値Ｘ以下になったときに、即座に第１後進制御（エンジン１でＨＶバッテリ１３を強制充電しながらモータジェネレータＭＧ２で後進用駆動力Ｆ１を発生させる制御）を行うのではなく、この第１後進制御と第２後進制御（前記強制充電を行わずにＨＶバッテリ１３の残電力を出力制限することによりモータジェネレータＭＧ２で後進用駆動力Ｆ２を発生させる制御）とのうち、前記後進を持続させるのに十分な駆動力を確保することが可能な方の後進制御を選択的に実行するように工夫している。

これにより、仮にモータジェネレータＭＧ２の逆回転駆動による後進中においてＨＶバッテリ１３の残容量ＳＯＣが充電開始値Ｘ以下になったとしても、前記後進を持続させるのに十分な駆動力を確保することが可能になる。したがって、後進中に不意に動かなくなるといった不具合の発生を回避できるようになるなど、ハイブリッド車両１００の信頼性が向上する。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、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。

上記実施形態では、２個のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を備えるハイブリッド車両１００に本発明を適用した場合を例示したが、これに限らず、例えば３個以上のモータジェネレータを備えるハイブリッド車両に本発明を適用することが可能である。

なお、前記３個以上のモータジェネレータを備えるハイブリッド車両の一例としては、図１に示したモータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２に加えて、後輪車軸を駆動するモータジェネレータを設けた構成がある。

上記実施形態では、ＦＦ方式のハイブリッド車両１００に本発明を適用した場合を例示したが、これに限らず、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）方式または４ＷＤ（４輪駆動）方式のハイブリッド車両に本発明を適用することが可能である。

本発明は、駆動輪を駆動するための動力を発生するエンジンおよび電動機と、前記エンジンにより発電可能とされる発電機と、前記エンジンの動力を前記駆動輪および前記発電機に分割して伝達する動力分割機構と、前記電動機の駆動用電力を蓄積する蓄電装置とを備える車両の制御装置に好適に利用することができる。

１ エンジン
１ａ クランクシャフト
２ 動力分割機構
２ａ インプットシャフト
２Ｃ キャリア
２Ｐ ピニオンギヤ
２Ｒ リングギヤ
２Ｓ サンギヤ
３ リダクション機構
３Ｃ キャリア
３Ｐ ピニオンギヤ
３Ｒ リングギヤ
３Ｓ サンギヤ
９ 前輪（駆動輪）
１１ ＨＶＥＣＵ（制御装置）
１３ ＨＶバッテリ（蓄電装置）
１５ 電池監視ユニット
ＭＧ１ モータジェネレータ（発電機）
ＭＧ２ モータジェネレータ（電動機）
１００ ハイブリッド車両

Claims (1)

1. 駆動輪を駆動するための動力を発生するエンジンおよび電動機と、前記エンジンにより発電可能とされる発電機と、前記エンジンが発生する動力を前記駆動輪および前記発電機に分割して伝達する動力分割機構と、前記電動機を駆動するための電力を蓄積する蓄電装置とを備える車両の制御装置であって、
   前記電動機を逆回転駆動することにより発生する駆動力で後進している場合に前記蓄電装置の残容量が充電開始値以下になると、第１後進制御（前記エンジンで前記発電機を発電させて前記蓄電装置に強制充電しながら前記電動機に後進用駆動力を発生させる制御）により発生可能な後進用駆動力と、第２後進制御（前記強制充電を行わずに前記蓄電装置の残電力を出力制限しながら前記電動機に後進用駆動力を発生させる制御）により発生可能な後進用駆動力とをそれぞれ推定し、
   これらの推定結果のうち大きい方の後進制御を選択的に実行する、ことを特徴とする車両の制御装置。

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