JP2020104762A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前輪を駆動するエンジンおよび第１モータジェネレータと後輪を駆動する第２モータジェネレータとを備えるハイブリッド車両の制御装置において、第１モータジェネレータが温度上昇したときのバッテリの充電不足を解消する。【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置５０は、第１モータジェネレータ２の温度を検出する温度センサ３２ａと、温度検出値に基づいて第１モータジェネレータ２の温度上昇の抑制要求を出力する抑制要求出力部４０２と、温度上昇の抑制要求が出力されないとき、エンジンの動力により第１モータジェネレータ２が発電し、温度上昇の抑制要求が出力されると、第１モータジェネレータ２の発電量が低減し、第２モータジェネレータ２が回生トルクにより発電かつ回生トルクの分だけエンジンの駆動力が増加するようにエンジンと第１および第２モータジェネレータとを制御するエンジン制御部４０６およびモータ制御部４０５を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来より、前輪駆動用のエンジンと、前輪駆動用の発電可能なモータと、後輪駆動用の発電可能なモータと、を備えるハイブリッド車両が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１記載のハイブリッド車両においては、モータの温度が所定値以上になると、モータの温度が所定値未満のときよりも、モータの最大トルクが低い値に制限される。

特許文献１：特開２００５−１６１９６１号公報

しかしながら、上記特許文献１記載のようにモータの最大トルクを制限したのでは、車両全体としての必要電力を効率よく得ることができず、バッテリの残容量が不足するおそれがある。

本発明の一態様は、前輪および後輪のいずれか一方を駆動する内燃機関および発電可能な第１電動機と、前輪および後輪のいずれか他方を駆動する発電可能な第２電動機と、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、要求駆動力に応じてハイブリッド車両が走行するように内燃機関、第１電動機および第２電動機を制御する制御部と、第１電動機の温度または該温度と相関関係を有する物理量を検出する温度検出部と、温度検出部の検出値に基づいて、第１電動機の温度上昇の抑制要求を出力する抑制要求出力部と、を備える。制御部は、抑制要求出力部により温度上昇の抑制要求が出力されないとき、内燃機関の動力により第１電動機が発電するような第１制御を実行し、抑制要求出力部により温度上昇の抑制要求が出力されると、第１電動機の発電量が低減するとともに、第２電動機が回生トルクにより発電し、かつ、回生トルクの分だけ内燃機関の駆動力が増加するような第２制御を実行するように、内燃機関、第１電動機および第２電動機を制御する。

本発明によれば、発電可能な第１電動機の温度上昇を抑制しつつ、バッテリの充電不足を解消することができる。

本発明の実施形態に係る制御装置が適用される車両の走行駆動系の一部の構成を概略的に示す図。 本発明の実施形態に係る車両制御システムの全体構成を概略的に示すブロック図。 バッテリが充電不足となる動作の一例を示すタイムチャート。 本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の要部構成を示すブロック図。 図４のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置による動作の一例を示すタイムチャート。 図６Ａの比較例を示すタイムチャート。

以下、図１〜図６Ｂを参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る制御装置が適用される自動運転車両１００（単に車両と呼ぶ場合もある）の走行駆動系の概略構成を示す図である。車両１００は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。

図１に示すように、車両１００は、走行駆動源としてエンジン（ＥＮＧ）１と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２と、第２モータジェネレータ（ＭＧ３）３とを有すハイブリッド車両として構成される。より具体的には、車両１００の前部には、エンジン１と、変速機（ＴＭ）４と、第１モータジェネレータ２とが搭載される。これらエンジン１と変速機４と第１モータジェネレータ２とは前輪駆動装置１０を構成し、前輪駆動装置１０により前輪ＦＷが駆動される。車両１００の後部には、第２モータジェネレータ３が搭載される。第２モータジェネレータ３は後輪駆動装置２０を構成し、後輪駆動装置２０により後輪ＲＷが駆動される。このように車両１００は、前輪ＦＷと後輪ＲＷの双方が駆動輪である四輪駆動車両として構成される。

エンジン１は、スロットルバルブを介して供給される吸入空気とインジェクタから噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。吸入空気量はスロットルバルブにより調節され、スロットルバルブの開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータの駆動によって変更される。スロットルバルブの開度およびインジェクタからの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）はコントローラ（ＥＣＵ）４０により制御される。

第１および第２モータジェネレータ２，３は、それぞれロータとステータとを有し、モータおよび発電機として機能することができる。すなわち、第１および第２モータジェネレータ２，３のロータは、電力制御ユニット（ＰＣＵ）５を介してバッテリ（ＢＡＴ）６からステータのコイルに供給される電力により駆動する。このとき第１および第２モータジェネレータ２，３は、モータとして機能する。

一方、第１および第２モータジェネレータ２，３のロータの回転軸が外力（エンジン１や前後輪ＦＷ，ＲＷ）により駆動されると、第１および第２モータジェネレータ２，３は発電し、電力制御ユニット５を介して電力がバッテリ６に蓄電される。このとき第１および第２モータジェネレータ２，３は、発電機として機能する。電力制御ユニット５は、インバータを含んで構成され、コントローラ４０からの指令によりインバータが制御されることにより、第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３のそれぞれの出力トルクまたは回生トルクが制御される。

変速機４は、エンジン１からの回転を変速し、かつエンジン１からのトルクを変換して出力する自動変速機である。変速機４は、例えば複数の変速段に応じて変速比を段階的に変更可能な有段変速機である。なお、変速比を無段階に変更可能な無段変速機を、変速機４として用いることもできる。図示は省略するが、トルクコンバータを介してエンジン１からの動力を変速機４に入力してもよい。

変速機４は、例えば油圧力によって作動するドグクラッチや摩擦クラッチなどの変速用および動力伝達用の複数（１つのみ図示）のクラッチ機構４ａを備える。コントローラ４０からの指令により制御弁を切り換えて、油圧源（油圧ポンプなど）から変速用のクラッチ機構４ａへの油の流れを制御することにより、変速機４の変速段を目標変速段に変更することができる。目標変速段は、予め定められたシフトマップに従い、車速と要求駆動力とに応じてコントローラ４０により決定される。

変速機４には、動力伝達用のクラッチ機構４ａを介して第１モータジェネレータ２の回転軸が接続され、変速機４に第１モータジェネレータ２のトルクを入力することができる。また、エンジン１と第１モータジェネレータ２の回転軸とは、動力伝達用のクラッチ機構４ａを介して接続され、第１モータジェネレータ２をエンジン１からのトルクにより回転し、これにより第１モータジェネレータ２で発電することができる。なお、第１モータジェネレータ２は、制動時に回生トルクで発電することもできる。エンジン１と第１モータジェネレータ２の少なくとも一方を駆動源として変速機４から出力されるトルクは、差動機構７と左右のドライブシャフトとを介して前輪ＦＷに伝達される。

前輪駆動装置１０は、エンジン１のみを前輪ＦＷの走行駆動源とするエンジンモードと、第１モータジェネレータ２のみを前輪ＦＷの走行駆動源とするＥＶモードと、エンジン１と第１モータジェネレータ２の双方を前輪ＦＷの走行駆動源とするハイブリッドモードとに、運転モードを切り換えることができる。運転モードの切換は、車速と要求駆動力とバッテリ６の残容量等に基づいて、コントローラ４０が最適な運転モードを決定するとともに、その運転モードとなるようにクラッチ機構４ａ等の作動を制御することで、実現される。

第２モータジェネレータ３から出力されるトルクは、差動機構８と左右のドライブシャフトとを介して後輪ＲＷに伝達される。第２モータジェネレータ３は、後輪ＲＷのトルクにより回転駆動されて発電することができる。なお、第２モータジェネレータ３をインホイールモータとして構成し、左右の後輪ＲＷのホイール内にそれぞれ第２モータジェネレータ３を配設するようにしてもよい。第１モータジェネレータ２をインホイールモータとして構成してもよい。

図２は、自動運転車両１００を制御する車両制御システム１０１の基本的な全体構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、車両制御システム１０１は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群３１と、内部センサ群３２と、入出力装置３３と、ＧＰＳ受信機３４と、地図データベース３５と、ナビゲーション装置３６と、通信ユニット３７と、走行用のアクチュエータＡＣとを主に有する。

外部センサ群３１は、車両１００の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群３１には、車両１００の全方位の照射光に対する散乱光を測定して車両１００から周辺の障害物までの距離を測定するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで車両１００の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、車両１００に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して車両１００の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラなどが含まれる。外部センサ群３１からの検出信号はコントローラ４０に入力される。

内部センサ群３２は、車両１００の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群３２には、車両１００の車速を検出する車速センサ、車両１００の前後方向の加速度および左右方向の加速度をそれぞれ検出する加速度センサ、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ、車両１００の重心の鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ、スロットルバルブの開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ、各部の温度を検出する温度センサ、バッテリ６の残容量を検出するバッテリセンサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリング操作等を検出するセンサも内部センサ群３２に含まれる。内部センサ群３２からの検出信号はコントローラ４０に入力される。

入出力装置３３は、乗員から指令が入力されたり、乗員に対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３３には、操作部材の操作により乗員が各種指令を入力する各種スイッチ、乗員が音声で指令を入力するマイク、乗員に表示画像を介して情報を提供する表示部、乗員に音声で情報を提供するスピーカなどが含まれる。各種スイッチには、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチが含まれる。

手動自動切換スイッチは、例えばドライバが手動操作可能なスイッチとして構成され、スイッチ操作に応じて、自動運転機能を有効化した自動運転モードまたは自動運転機能を無効化した手動運転モードへの切換指令を出力する。手動自動切換スイッチの操作によらず、所定の走行条件が成立したときに、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換が指令されるようにしてもよい。すなわち、手動自動切換スイッチが自動的に切り換わることで、モード切換が手動ではなく自動で行われるようにしてもよい。入出力装置３３からの信号はコントローラ４０に入力される。入出力装置３３にはコントローラ４０から信号が入力される。

ＧＰＳ受信機（ＧＰＳセンサ）３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信し、これにより車両１００の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。ＧＰＳ受信機３４からの信号はコントローラ４０に入力される。

地図データベース３５は、ナビゲーション装置３６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３５に記憶される地図情報は、コントローラ４０の記憶部４２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。

ナビゲーション装置３６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３３を介して行われる。目標経路は、ＧＰＳ受信機３４により測定された車両１００の現在位置と、地図データベース３５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。ナビゲーション装置３６からの信号はコントローラ４０に入力される。

通信ユニット３７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。通信ユニット３７は、取得した地図情報を、コントローラ４０との通信により地図データベース３５や記憶部４２に出力し、これにより地図情報を更新する。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。

アクチュエータＡＣは、車両１００の走行動作のための走行用アクチュエータであり、コントローラ４０からの電気信号により作動する各種アクチュエータが含まれる。例えばエンジン１のスロットルバルブの開度を調整するスロットル用アクチュエータ、第１および第２モータジェネレータ２，３、変速機４のクラッチ機構４ａを作動する変速機用アクチュエータ、制動装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、および前輪ＦＷを転舵する転舵用アクチュエータなどが含まれる。これらアクチュエータは、電動モータやアクチュエータ駆動用の油圧の流れを制御する制御弁等により構成することができる。

コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ４０が示される。コントローラ４０は、ＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部４２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部４２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報、駐車場情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部６２には、変速動作の基準となるシフトマップ（変速線図）、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。

演算部４１は、機能的構成として、自車位置認識部４３と、外界認識部４４と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。

自車位置認識部４３は、ＧＰＳ受信機３４で受信した車両１００の位置情報および地図データベース３５の地図情報に基づいて、地図上の車両１００の位置（自車位置）を認識する。記憶部４２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群３１が検出した車両１００の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット３７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。

外界認識部４４は、ライダ、レーダ、カメラ等の外部センサ群３１からの信号に基づいて車両１００の周囲の外部状況を認識する。例えば車両１００の周辺を走行する周辺車両（前方車両や後方車両）の位置や速度や加速度、車両１００の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。

行動計画生成部４５は、例えばナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、自車位置認識部４３で認識された自車位置と、外界認識部４４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの車両１００の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部４５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部４５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。

行動計画には、現時点から所定時間（例えば５秒）先までの間に単位時間（例えば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間毎の車両１００の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示す目標点のデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと車両１００の向きを表す方向データなどである。走行計画は単位時間毎に更新される。

行動計画生成部４５は、現時点から所定時間（例えば５秒）先までの単位時間毎の位置データを時刻順に接続することにより、目標軌道を生成する。このとき、目標軌道上の単位時間毎の各目標点の車速（目標車速）に基づいて、単位時間毎の加速度（目標加速度）を算出する。すなわち、行動計画生成部４５は、目標車速と目標加速度とを算出する。なお、目標加速度を走行制御部４６で算出するようにしてもよい。

走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部４５で生成された目標軌道に沿って車両１００が目標車速および目標加速度で走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。すなわち、単位時間毎の目標点を車両１００が通過するように、スロットル用アクチュエータ、第１および第２モータジェネレータ２，３、変速機用アクチュエータ、ブレーキ用アクチュエータおよび転舵用アクチュエータをそれぞれ制御する。

より具体的には、走行制御部４６は、自動運転モードにおいて道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮して、行動計画生成部４５で算出された単位時間毎の目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。そして、例えば内部センサ群３２により検出された実加速度が目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。一方、手動運転モードでは、走行制御部４６は、内部センサ群３２により取得されたドライバからの走行指令（アクセル開度等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

このように構成された自動運転車両１００では、センサの設置個数が増加し、さらにセンサの信号を処理するコンピュータの負荷が増大する。このため、電力消費量が増加し、それを賄うための必要発電量が増加する。したがって、第１および第２モータジェネレータ２，３の負荷が増大し、これに伴い発熱量が上昇する。特に、第１モータジェネレータ２は、エンジン１の周辺に配置されてエンジン１により駆動されるため、高温になりやすい。

第１および第２モータジェネレータ２，３のコイルは、ＡＴＦオイル等により冷却されるが、発熱量が大きいと、第１および第２モータジェネレータ２，３の温度が所定の上限温度を超えるおそれがある。第１および第２モータジェネレータ２，３（特に第１モータジェネレータ２）の温度が上限温度を超えると、保護機能が働き、発電量が減少する。その結果、必要発電量が得られず、バッテリ６が充電不足になるおそれがある。

図３は、このような現象の一例を示すタイムチャートである。図３は、エンジン回転数Ｎｅが一定、かつ、エンジン１から出力されるエンジントルクＴＱｅが一定で、車両１００が走行している状態を示す。このとき、第１モータジェネレータ２のトルク（第１モータトルクＴＱｍ１）はマイナスであり、エンジン１からのトルクにより第１モータジェネレータ２が回転駆動されて発電する。この場合のエンジントルクＴＱｅは、第１モータトルクＴＱｍ１の大きさ（絶対値）よりも大きい。

時間経過に伴い第１モータジェネレータ２の温度（第１モータ温度Ｔｍ）が上昇し、時点ｔ１で、第１モータ温度Ｔｍが閾値Ｔｍａに達すると、第１モータジェネレータ２の温度上昇を抑制するために、第１モータジェネレータ２の回生トルクの大きさ（絶対値）が小さくなる。その結果、第１モータジェネレータ２による発電量が減少し、バッテリ６の残容量（充電量）ＳＯＣが不足する。このようなバッテリ６の充電不足を解消するため、本実施形態では、以下のように制御装置を構成する。

図４は、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置５０の要部構成を示すブロック図である。この制御装置５０は、車両１００の走行動作を制御するものであり、図２の車両制御システム１０１の一部を構成する。

図４に示すように、制御装置５０は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ接続された手動自動切換スイッチ３３ａと、ＧＰＳ受信機３４と、温度センサ３２ａと、バッテリセンサ３２ｂと、ナビゲーション装置３６と、スロットル用アクチュエータ５１と、第１モータジェネレータ２と、第２モータジェネレータ３と、変速機用アクチュエータ５２とを有する。なお、第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とは、電力制御ユニット５（図１）を介してコントローラ４０に接続されるが、図４では、電力制御ユニット５の図示を省略する。

温度センサ３２ａは、第１モータジェネレータ２の温度を検出し、検出信号をコントローラ４０に出力する。温度センサ３２ａは、第１モータ温度Ｔｍ（例えばコイルの温度等）を検出するセンサにより構成される。第１モータジェネレータ２の周囲の温度、第１モータジェネレータ２の冷却に用いられるＡＴＦオイルの温度、または第１モータジェネレータ２の消費電力等を検出し、この検出値から第１モータ温度Ｔｍを間接的に検出（推定）することもできる。すなわち、温度センサ３２ａ以外のセンサ等により第１モータ温度Ｔｍを検出することもできる。バッテリセンサ３２ｂは、バッテリ６の残容量を検出し、検出信号をコントローラ４０に出力する。温度センサ３２ａとバッテリセンサ３２ｂは、図２の内部センサ群３２の一部を構成する。

コントローラ６０は、機能的構成として、直進走行判定部４０１と、抑制要求出力部４０２と、発電量算出部４０３と、変速機制御部４０４と、モータ制御部４０５と、エンジン制御部４０６とを有する。直進走行判定部４０１は、例えば図２の行動計画生成部４５の一部を構成する。抑制要求出力部４０２と発電量算出部４０３と変速機制御部４０４とモータ制御部４０５とエンジン制御部４０６とは、例えば図２の走行制御部４６の一部を構成する。

直進走行判定部４０１は、ナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、ＧＰＳ受信機３４からの信号により求められた車両１００の現在位置とに基づいて、車両１００が直進走行するか否かを判定する。より具体的には、行動計画生成部４５は、目標経路と車両１００の現在位置等に基づいて所定時間先までの行動計画を生成するが、直進走行判定部４０１は、行動計画生成部４５により生成される行動計画に含まれる目標軌道が直線である場合、車両１００が直進走行すると判定する。

抑制要求出力部４０２は、バッテリセンサ３２ｂにより検出されたバッテリ６の残容量ＳＯＣが所定値ＳＯＣａ以下の場合に、温度センサ３２ａにより検出された第１モータ温度Ｔｍが閾値Ｔｍａ以上になると、温度上昇の抑制要求を出力する。すなわち、この場合には、第１モータジェネレータ２の発電量を低減してその温度上昇を抑える必要があるため、抑制要求を出力する。閾値Ｔｍａは、例えば第１モータジェネレータ２の上限温度Ｔｍｂ（＞Ｔｍａ）に所定の安全率を乗算した値である。

発電量算出部４０３は、車両全体にとって必要な発電量Ｗ０を算出する。この必要発電量Ｗ０は、車両全体の現在の消費電力を賄うことができる発電量である。さらに発電量算出部４０３は、抑制要求出力部４０２から温度上昇の抑制要求が出力されるとき、第１モータ温度Ｔｍを上限温度Ｔｍｂ以下に抑えるような第１モータジェネレータ２の許容最大発電量Ｗ１を算出するとともに、必要発電量Ｗ０から許容最大発電量Ｗ１を減算した目標発電量Ｗ２を算出する。

変速機制御部４０４は、コントローラ４０により決定された運転モード（エンジンモード、ＥＶモード、ハイブリッドモード）を実現するように、変速機用アクチュエータ５２に制御信号を出力する。さらに本実施形態では、バッテリセンサ３２ｂにより検出されたバッテリ６の残容量ＳＯＣが所定値ＳＯＣａ以下で、かつ、第１モータジェネレータ２により発電する必要がある場合、つまり、発電量算出部４０３により算出された第１モータジェネレータ２の最大発電量Ｅ１が０より大きい場合には、エンジン１のトルクが変速機４を介して第１モータジェネレータ２に入力されるように、変速機用アクチュエータ５２に制御信号を出力する。

モータ制御部４０５は、第１および第２モータジェネレータ２、３が、車速と要求駆動力とバッテリ残容量等に応じた駆動トルクまたは回生トルクを発生するように電力制御ユニット５に制御信号を出力し、第１および第２モータジェネレータ２，３の駆動を制御する。さらに本実施形態では、抑制要求出力部４０２により温度上昇の抑制要求が出力されると、第１モータジェネレータ２がエンジン１の出力トルクにより発電量算出部４０３で算出された最大発電量Ｗ１の発電を行うように、モータ制御部４０５が第１モータジェネレータ２を制御する。このとき、モータ制御部４０５はさらに、第２モータジェネレータ３が後輪ＲＷの回転トルクにより、発電量算出部４０３により算出された目標発電量Ｗ２の発電を行うように、第２モータジェネレータ３を制御する。

エンジン制御部４０６は、要求駆動力を出力するようにスロットル用アクチュエータ５１に制御信号を出力し、エンジン１の駆動を制御する。さらに本実施形態では、モータ制御部からの指令によって第２モータジェネレータ３が目標発電量Ｗ２の発電を行うときに、その分の車両全体としての走行駆動力の減少を補うようにエンジンの出力トルクを増加させる。

図５は、予め記憶されたプログラムに従い、図４のコントローラ４０のＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば、手動自動切換スイッチ３３ａにより自動運転モードが選択され、かつ、バッテリセンサ３２ｂにより検出された残容量ＳＯＣが所定値ＳＯＣａ以下で、充電が必要な状態で開始され、この状態が継続する限り、所定周期で繰り返される。

まず、ステップＳ１で、車両１００の必要発電量Ｗ０を算出する。次いで、ステップＳ２で、第１モータジェネレータ２の発熱量が大きいか否か、すなわち温度センサ３２ａにより検出された第１モータ温度Ｔｍが閾値Ｔｍａ以上であるか否かを判定する。この判定は、抑制要求出力部４０２が温度上昇の抑制要求を出力したか否かの判定である。ステップＳ２で否定されるとステップＳ３に進み、エンジン１の動力により第１モータジェネレータ２で必要発電量Ｗ０の発電が行われるように第１モータジェネレータ２に制御信号を出力する。

一方、ステップＳ２で肯定されるとステップＳ４に進み、第１モータジェネレータ２の許容最大発電量Ｗ１を算出する。次いで、ステップＳ５で、エンジン１の動力により第１モータジェネレータ２で許容最大発電量Ｗ１の発電が行われるように第１モータジェネレータ２に制御信号を出力する。次いで、ステップＳ６で、ナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、ＧＰＳ受信機３４からの信号により求められた車両１００の現在位置とに基づいて、車両１００が直進走行するか否かを判定する。

ステップＳ６で肯定されるとステップＳ７に進み、否定されるとリターンする。ステップＳ７では、ステップＳ１で算出した必要発電量Ｗ０からステップＳ４で算出した許容最大発電量Ｗ１を減算し、目標発電量Ｗ２を算出する。次いで、ステップＳ８で、第２モータジェネレータ３で目標発電量Ｗ２の回生発電が行わるように第２モータジェネレータ３に制御信号を出力する。次いで、ステップＳ９で、第２モータジェネレータ３による回生発電を行うことによる走行駆動力の低下を補うように、すなわち車両１００が要求駆動力を発生するようにスロットル用アクチュエータ５１に制御信号を出力し、エンジン駆動力を増加させる。

図６Ａは、本実施形態の動作の一例を示すタイムチャートであり、図６Ｂは、その比較例である。図中のｆｖは、車速Ｖの変化を示す特性であり、ｆ１（実線）は、エンジン１の駆動力の変化を示す特性であり、ｆ２（点線）は、要求駆動力の変化を示す特性であり、ｆ３（実線）は、第２モータジェネレータ３の駆動力の変化を示す特性である。車両は要求駆動力を出力するように制御されるため、要求駆動力は実駆動力に相当する。第２モータジェネレータ３の駆動力がマイナスの領域（ハッチング領域）で回生発電が行われ、ハッチング領域の面積が回生発電量に相当する。

まず、比較例の動作について説明する。比較例においては、車両１００の制動時以外には第２モータジェネレータ３による回生発電が行われない。このため、図６Ｂに示すように、時点ｔ１１〜時点ｔ１２，時点ｔ１５〜時点ｔ１６の加速走行時、時点ｔ１２〜時点ｔ１３，時点ｔ１４〜時点ｔ１５，時点ｔ１６〜時点ｔ１７の定速走行時の第２モータジェネレータ３の駆動力は０であり、時点ｔ１３〜時点ｔ１４および時点ｔ１７〜時点ｔ１８の減速走行時（制動時）に、第２モータジェネレータ３の駆動力はマイナスとなる。

これに対し、本実施形態では、バッテリ６の充電が必要で、かつ、第１モータジェネレータ２の温度上昇を抑制する必要があるときは、直進走行であることを条件として、制動時以外でも第２モータジェネレータ３による回転発電を行う（ステップＳ８）。このため、図６Ａに示すように、時点ｔ１３〜時点ｔ１４および時点ｔ１７〜時点ｔ１８の減速走行時だけでなく、時点ｔ１１〜時点ｔ１２，時点ｔ１５〜時点ｔ１６の加速走行時、時点ｔ１２〜時点ｔ１３，時点ｔ１４〜時点ｔ１５，時点ｔ１６〜時点ｔ１７の定速走行時においても、第２モータジェネレータ３の駆動力はマイナスとなる。これにより第２モータジェネレータ３による発電量が増加し、バッテリ６の充電不足を解消することができる。

このとき、加速走行および低速走行時の第２モータジェネレータ３の駆動力の減少量ΔＦ２とエンジン１の駆動力の増加量ΔＦ１とが等しい（ステップＳ９）。このため、車両１００は要求駆動力を発生しながら走行することができる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車両１００は、前輪ＦＷを駆動するエンジン１および発電可能な第１モータジェネレータ２と、後輪ＲＷを駆動する発電可能な第２モータジェネレータ３とを備えるハイブリッド車両である（図１）。このハイブリッド車両の制御装置５０は、要求駆動力に応じて車両１００が走行するようにエンジン１、第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータを制御するモータ制御部４０５およびエンジン制御部４０６と、第１モータジェネレータ２の温度Ｔｍ量を検出する温度センサ３２ａと、温度センサ３２ａの検出値に基づいて、第１モータジェネレータ２の温度上昇の抑制要求を出力する抑制要求出力部４０２と、を備える（図４）。モータ制御部４０５は、抑制要求出力部４０２により温度上昇の抑制要求が出力されないとき、エンジン１の動力により第１モータジェネレータ２が必要発電量Ｗ０の発電を行うように第１モータジェネレータ２を制御する（ステップＳ３）。すなわち、第１制御を行う。一方、抑制要求出力部４０２により温度上昇の抑制要求が出力されると、モータ制御部４０５は、第１モータジェネレータ２の発電量を許容最大発電量Ｗ１まで低減させるとともに、第２モータジェネレータ３が回生発電により目標発電量Ｗ２を発電するように第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３を制御し（ステップＳ５、ステップＳ８）、さらに第２モータジェネレータ３の回生トルクの分だけエンジン１の駆動力が増加するように、すなわち、車両１００が要求駆動力での走行を継続するようにエンジン１を制御する（ステップＳ９）。すなわち、第２制御を行う。

これにより第１モータジェネレータ２の温度上昇を抑えつつ、バッテリ６の充電不足を解消することができる。すなわち、例えば高速道路を長時間にわたって走行中などでは、車両１００の制動時の回生発電を行う頻度が低いため、第１モータジェネレータ２をエンジン１で駆動して発電する必要があるが、第１モータジェネレータ２はエンジン近傍の高温環境に配置されているために高温になりやすい。そして、第１モータジェネレータ２が高温になると、温度上昇を抑制するために第１モータジェネレータ２による発電量を抑える必要がある。この場合に、エンジン１から離れた第２モータジェネレータ３により、車両１００の制動時以外であっても回生発電を行わせるとともに、エンジン１の駆動力を増加するので（図６Ａ）、要求駆動力を発生しつつ必要な電力を得ることができる。

（２）ハイブリッド車両の制御装置５０は、車両全体での必要発電量Ｗ０を算出するとともに、温度センサ３２ａにより検出された温度Ｔｍを上限温度Ｔｍｂ以下に抑えるような第１モータジェネレータ２の許容最大発電量Ｗ１を算出する発電量算出部４０３をさらに備える（図４）。モータ制御部４０５は、抑制要求出力部４０２により温度上昇の抑制要求が出力されると、第１モータジェネレータ２が発電量算出部４０３により算出された許容最大発電量Ｗ１を発電し、第２モータジェネレータ３が発電量算出部４０３により算出された必要発電量Ｗ０から許容最大発電量Ｗ１を減算した目標発電量Ｗ２を発電するように、第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とを制御する（図５）。

第１モータジェネレータ２はエンジン１の駆動によって発電するので、後輪ＲＷの回転によって発電する第２モータジェネレータ３に比べて発電効率が高い。この点を考慮し、第１モータジェネレータ２から許容最大発電量を得るとともに、不足分を第２モータジェネレータ３から得るようにした。すなわち、第１モータジェネレータ２で優先的に発電するので、必要な電力を効率よく得ることができる。

（３）ハイブリッド車両の制御装置５０は、車両１００が直進走行するか否かを判定する直進走行判定部４０１をさらに備える（図４）。モータ制御部４０５は、抑制要求出力部４０２により温度上昇の抑制要求が出力されたときに、直進走行判定部４０１により直進走行すると判定されると、第２モータジェネレータ３が回生発電を行うように第２モータジェネレータ３を制御する一方、直進走行判定部４０１により直進走行しないと判定されると、回生発電を行わないように第２モータジェネレータ３を制御する。

このように直進走行を条件としてリア側の第２モータジェネレータ３で回生させるので、車両１００の走行安定性を悪化させることを防止できる。この点を具体的に説明する。第２モータジェネレータ３で回生走行しているときのエンジン１の駆動力を例えば＋１００（単位は省略）とし、右後輪ＲＷ１の駆動力を例えば−２５、左後輪ＲＷ２の駆動力を例えば−２５とすると、車両１００の走行駆動力は＋５０となる。この状態で、車両１００が右旋回すると、右後輪ＲＷ１に作用する荷重が小さくなるため、右後輪ＲＷ１の駆動力が例えば−１０となる。これにより左右の後輪ＲＷ１、ＲＷ２の駆動力に差が生じ、車両１００の走行挙動が不安定となる。この点、本実施形態では、直進走行時以外にはリア側での回生を行わないので、走行挙動が不安定になることを防止できる。

（４）ハイブリッド車両の制御装置５０は、目標経路を設定するナビゲーション装置３６と、車両１００の位置を検出するＧＰＳ受信機３４と、をさらに備える（図４）。車両１００は、ナビゲーション装置３６により設定された目標経路に沿って自動走行する自動運転車両として構成される。直進走行判定部４０１は、ナビゲーション装置３６により設定された目標経路とＧＰＳ受信機３４により検出された車両１００の位置とに基づいて直進走行中か否かを判定する。これにより直進走行が行わるか否かを事前に把握することができ、リアで回生を行うときの走行安定性を十分に担保できる。

上記実施形態は種々の形態に変更することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、前輪ＦＷを駆動用として車両前部にエンジン１（内燃機関）と第１モータジェネレータ２（第１電動機）とを配置し、後輪ＲＷの駆動用として車両後部に第２モータジェネレータ３（第２電動機）を配置するようにした。すなわち、内燃機関と発電可能な第１電動機により前輪を、発電可能な第２電動機により後輪を駆動するようにしたが、内燃機関と第１電動機により後輪を、第２電動機により前輪を駆動するようにしてもよく、ハイブリッド車両の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、エンジン制御部４０６とモータ制御部４０５とが要求駆動力に応じて車両１００が走行するようにエンジン、第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータ３を制御したが、制御部の構成は上述したものに限らない。すなわち、第１電動機の温度上昇の抑制要求が出力されないとき、内燃機関の動力により第１電動機が発電するような第１制御を実行し、温度上昇の抑制要求が出力されると、第１電動機の発電量が低減するとともに、第２電動機が回生トルクにより発電し、かつ、回生トルクの分だけ内燃機関の駆動力が増加するような第２制御を実行するように、内燃機関、第１電動機および第２電動機を制御するのであれば、制御部の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、発電量算出部４０３が、車両全体での必要発電量Ｗ０を算出するとともに、温度センサ３２ａの検出値Ｔｍを所定値Ｔｍａ以下に抑えるような第１モータジェネレータ２の許容最大発電量Ｗ１を算出し、第１モータジェネレータ２の温度上昇の抑制要求が出力されると、第１モータジェネレータ２により許容最大発電量Ｗ１を発電させるようにさせたが、第１電動機の発電を停止し、第２電動機で必要発電量を発電させるようにしてもよい。したがって、発電量算出部４０３で許容最大発電量Ｗ１を算出しなくてもよく、発電量算出部の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、温度センサ３２ａにより第１モータジェネレータ２の温度Ｔｍを検出するようにしたが、第１電動機の温度と相関関係を有する物理量を検出するようにしてもよく、温度検出部の構成は上述したものに限らない。したがって、抑制要求出力部４０２は、温度センサ３２ａ以外の情報に基づいて、温度上昇の抑制要求を出力するようにしてもよい。上記実施形態では、ナビゲーション装置３６により目標経路を設定するようにしたが、経路設定部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、ＧＰＳ受信機３４からの信号を用いて車両１００の位置を検出するようにしたが、位置検出部の構成はこれに限らない。したがって、車両１００が直進走行するか否かを判定する直進走行判定部４０１の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、直進走行判定部４０１により車両１００が直進走行すると判定されると、第２モータジェネレータ３で回生を行い、かつ、エンジン１の駆動力を増加させるような第２制御を実行する一方、直進走行しないと判定されると第２制御を禁止するようにした。すなわち、直進走行を条件として第２制御を許可または禁止するようにしたが、車両１００の走行安定性に影響を及ぼす他の条件に応じて第２制御を許可または禁止するようにしてもよい。

例えば通信ユニット３７を介して外部から天気情報を取得し、天気情報で降雨や降雪等の場合には、車両１００の挙動が不安定になりやすいため、第２制御を禁止するようにしてもよい。天気情報を取得する代わりに、車両１００に雨滴センサを設け、雨滴センサで降雨の有無を検出してもよい。天候を認識可能なカメラからの信号に基づいて第２制御を許可または禁止するようにしてもよい。道路が舗装路でない場合には、車両１００の挙動が不安定になりやすいため、カメラ等により路面情報を取得し、舗装路以外で第２制御を禁止するようにしてもよい。例えば高速道路意外では第２制御を禁止するようにしてもよい。登坂走行時や降板走行時に、第２制御を禁止するようにしてもよい。前輪に作用する荷重と後輪に作用する荷重の偏差量が所定値以上のときは第２制御を禁止するようにしてもよい。前輪と後輪のタイヤの径が異なるときは第２制御を禁止するようにしてもよい。外気温が低いときやエンジン１の初回起動時等のエンジン水温が低い状況において第２制御を禁止するようにしてもよい。すなわち、走行判定部は、直進走行判定部４０１以外の種々の判定部として構成することができる。

上記実施形態では、制御装置５０を自動運転車両１００に適用したが、本発明のハイブリッド車両の制御装置は、自動運転車両以外にも同様に適用することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ エンジン、２ 第１モータジェネレータ、３ 第２モータジェネレータ、３４ ＧＰＳ受信機、３２ａ 温度センサ、３６ ナビゲーション装置、４０ コントローラ、５０ 制御装置、５１ スロットル用アクチュエータ、１００ 車両、４０１ 直進走行判定部、４０２ 抑制要求出力部、４０３ 発電量算出部、４０５ モータ制御部、４０６ エンジン制御部

Claims (5)

1. 前輪および後輪のいずれか一方を駆動する内燃機関および発電可能な第１電動機と、前輪および後輪のいずれか他方を駆動する発電可能な第２電動機と、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
   要求駆動力に応じて前記ハイブリッド車両が走行するように前記内燃機関、前記第１電動機および前記第２電動機を制御する制御部と、
   前記第１電動機の温度または該温度と相関関係を有する物理量を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部の検出値に基づいて、前記第１電動機の温度上昇の抑制要求を出力する抑制要求出力部と、を備え、
   前記制御部は、前記抑制要求出力部により温度上昇の抑制要求が出力されないとき、前記内燃機関の動力により前記第１電動機が発電するような第１制御を実行し、前記抑制要求出力部により温度上昇の抑制要求が出力されると、前記第１電動機の発電量が低減するとともに、前記第２電動機が回生トルクにより発電し、かつ、前記回生トルクの分だけ前記内燃機関の駆動力が増加するような第２制御を実行するように、前記内燃機関、前記第１電動機および前記第２電動機を制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   車両全体での必要発電量を算出するとともに、前記温度検出部の検出値を所定値以下に抑えるような前記第１電動機の許容最大発電量を算出する発電量算出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記抑制要求出力部により温度上昇の抑制要求が出力されると、前記第１電動機が前記発電量算出部により算出された前記許容最大発電量を発電し、前記第２電動機が前記発電量算出部により算出された前記必要発電量から前記許容最大発電量を減算した目標発電量を発電するように、前記第１電動機と前記第２電動機とを制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   車両の走行安定性が満たされるか否かを判定する走行判定部をさらに備え、
   前記制御部は、前記抑制要求出力部により温度上昇の抑制要求が出力されたときに、前記走行判定部により走行安定性が満たされると判定されると、前記第２制御を実行する一方、前記走行判定部により走行安定性が満たされないと判定されると、前記第２制御を禁止することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記走行判定部は、直進走行するか否かを判定する直進走行判定部を有し、
   前記制御部は、前記抑制要求出力部により温度上昇の抑制要求が出力されたときに、前記直進走行判定部により直進走行すると判定されると、前記第２制御を実行する一方、前記直進走行判定部により直進走行しないと判定されると、前記第２制御を禁止することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
5. 請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   目標経路を設定する経路設定部と、
   前記ハイブリッド車両の位置を検出する位置検出部と、をさらに備え、
   前記ハイブリッド車両は、前記経路設定部により設定された目標経路に沿って自動走行する自動運転車両であり、
   前記走行判定部は、前記経路設定部により設定された目標経路と前記位置検出部により検出された前記ハイブリッド車両の位置とに基づいて直進走行中か否かを判定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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