JP4062197B2 - 車両および車両の制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両およびその制御方法に関し、詳しくは、駆動輪に接続された駆動軸への動力の出力により走行可能な車両および蓄電装置の電力を用いて駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な電動機を備える車両の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車両としては、駆動輪の回転角速度の変化率（回転角加速度）が所定値以上のときに駆動輪の空転によるスリップが発生したとして駆動軸に出力されるトルクを制限するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３０４５１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした車両では、例えば、低μ路にける車両の発進時などにアクセルペダルを強く踏み込んだとき、駆動軸への要求トルクが急増して大きなトルクにより駆動輪が空転し、二次電池などの蓄電装置に過大電流が流れる場合がある。こうした問題は、電動機の最大出力に対して蓄電装置の最大出力の余裕が少ない電力系統、即ち過電流に対して余裕の少ない電力系統をもつ車両では、特に重要な問題として挙げられる。
【０００５】
本発明の車両および車両の制御方法は、こうした問題を解決し、蓄電装置に過大電流が流れるのを防止することを目的の一つとする。また、本発明の車両および車両の制御方法は、蓄電装置に過大電流が流れるのを防止しながら運転者の意思を反映したトルクが駆動軸に出力されるようにすることを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の車両および車両の制御方法は、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。
【０００７】
本発明の車両は、
駆動輪に接続された駆動軸への動力の出力により走行可能な車両であって、
蓄電装置の電力を用いて前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と
を備え、
前記駆動制御手段は、前記要求動力が急増したとき、前記駆動軸に出力される駆動力を一時的に制限してから前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の車両では、駆動軸への要求駆動力が急増したとき、駆動軸に出力される駆動力を一時的に制限してから要求駆動力が駆動軸に出力されるよう蓄電装置の電力を用いて駆動軸に動力を出力する電動機を駆動制御する。したがって、大きな駆動力による駆動輪の空転により蓄電装置に過大電流が流れるのを防止することができると共に要求駆動力に対処することができる。
【０００９】
こうした本発明の車両において、前記駆動輪の空転によるスリップを検出するスリップ検出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記駆動軸に出力される駆動力を制限している最中に前記スリップ検出手段によりスリップが検出されなかったときに該駆動力の制限を解除して前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動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、スリップの発生に伴って蓄電装置に過大電流が流れるのをより確実に防止することができる。この態様の本発明の車両において、前記駆動制御手段は、前記駆動軸に出力される駆動力を制限している最中に前記スリップ検出手段によりスリップが検出されたときには、前記駆動力の制限を継続して前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。更に、この態様の本発明の車両において、前記駆動制御手段は、前記スリップ検出手段により検出されたスリップが収束したときに前記駆動力の制限の継続を解除して前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の車両において、前記駆動制御手段は、所定の初期トルクをもって前記駆動軸に出力される駆動力を制限する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の車両において、前記所定の初期トルクは、雪路などの低μ路においてスリップが発生しうるトルク近傍の値として設定されてなるものとすることもできる。こうすれば、低μ路で要求駆動力が急増したときでもこれに対処することができる。
【００１１】
更に、本発明の車両において、内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換して前記電動機に供給可能な発電手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記駆動軸に出力される駆動力を制限している最中に前記内燃機関の運転が開始されたときには、該駆動力の制限を解除する手段であるものとすることもできる。内燃機関の運転中は、蓄電装置からの電力に加えて発電手段による発電電力も用いることができ、蓄電装置の過電流のおそれも少ない。したがって、内燃機関の運転が開始されたときには要求駆動力の急増に対する要求駆動力の制限を解除することにより、運転者の意思に反映した駆動力を迅速に駆動軸に出力することができる。
【００１２】
本発明の車両の制御方法は、
蓄電装置の電力を用いて駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な電動機を備える車両の制御方法であって、
（ａ）要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御するステップと、
（ｂ）前記要求動力が急増したとき、前記駆動軸に出力される駆動力が一時的に制限されるよう前記電動機を駆動制御するステップと、
（ｃ）前記駆動軸に出力される駆動力が制限されている最中に前記駆動輪の空転によるスリップを検出するステップと、
（ｄ）前記ステップ（ｃ）によりスリップが検出されなかったときに前記ステップ（ｂ）による駆動力の制限を解除して前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御するステップと
を備えることを要旨とする。
【００１３】
この本発明の車両の制御方法では、駆動軸への要求駆動力が急増したとき、駆動軸に出力される駆動力を一時的に制限すると共にスリップが検出されないことを確認してから要求駆動力が駆動軸に出力されるよう蓄電装置の電力を用いて駆動軸に動力を出力する電動機を駆動制御する。したがって、大きな駆動力による駆動輪の空転により蓄電装置に過大電流が流れるのを防止することができると共に要求駆動力に対処することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施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、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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，車速センサ８８からの車速Ｖ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と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２０】
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。
【００２１】
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、アクセルペダル８３が大きく踏み込まれてリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクが急増したときの動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク急増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、上述のモータ運転モードによる運転の最中にアクセルペダル８３が大きく踏み込まれてリングギヤ軸３２ａへの要求トルクが急増したときから所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。リングギヤ軸３２ａへの要求トルクが急増したか否かは、例えば、アクセルペダルポジションセンサ８４からの前回と今回のアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの前回と今回の車速Ｖとに基づいて設定されるリングギヤ軸３２ａへの要求トルクの変化に基づいて判定することができる。
【００２２】
トルク急増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、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など制御に必要なデータを入力し（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいてリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する処理を行なう（ステップＳ１０２）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、実施例では、回転位置検出センサ４３，４４に基づいて演算された回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２をモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、要求トルクＴｒ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求めてマップとして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、マップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して行なうものとした。このマップの一例を図３に示す。
【００２３】
次に、エンジン２２の運転が開始されたか否かを判定する処理を行なう（ステップＳ１０４）。本ルーチンはモータ運転モードによる運転の最中に起動されるから、エンジン２２の運転が開始されたか否かの判定は、本ルーチンが繰り返し実行している間にエンジン２２の始動条件が成立してエンジン２２が始動したか否かの判定となる。なお、始動条件が成立したか否かの判定は、リングギヤ軸３２ａに要求されるパワー（要求トルクＴｒ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒとの積）やバッテリ５０の残容量ＳＯＣなどに基づいて行なわれる。エンジン２２の運転が開始されたか否かを判定する理由については後述する。
【００２４】
エンジン２２の運転が開始されていないと判定されると、設定したリングギヤ軸３２ａの要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２／リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ）で割ってモータＭＧ２が出力すべきトルクとしてのトルク指令値Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１０６）、トルクガードフラグＦｇｄが値１であるか否かを調べる（ステップＳ１０８）。ここで、トルクガードフラグＦｇｄは、本ルーチンの実行が初回であるか否かを識別するためのフラグであり、後述するステップＳ１１２により値０から値１に設定される。いま、本ルーチンの実行が初回であるときを考えているから、トルクガードフラグＦｇｄとしては値０が設定されており、ステップＳ１０８では否定的な判定がなされる。
【００２５】
トルクガードフラグＦｇｄが値１でないと判定されると、トルクガード値Ｔｍａｘとして初期トルクＴ０を設定する処理を行なう（ステップＳ１１０）。ここで、トルクガード値Ｔｍａｘは、バッテリ５０に過大電流が流れるのを防止するために要求トルクＴｒ＊の増加に対する制限として設定される。図４は、モータＭＧ２の出力特性とバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとの関係を示す説明図である。例えば、エンジン２２を停止してバッテリ５０からの出力だけでモータＭＧ２から比較的大きなトルクを出力しているときに駆動輪６３ａ，６３ｂが空転してモータＭＧ２の回転数が急増したとき、図４中の太線矢印で示すように、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを超えてバッテリ５０に過大電流が流れるおそれがある。本発明は、こうした大トルクによる駆動輪６３ａ，６３ｂの空転のおそれがある要求トルクＴｒ＊の急増時に事前にトルクガード値Ｔｍａｘを設定して要求トルクＴｒ＊に対して制限をかけることで、バッテリ５０に過大電流が流れるのを防止しているのである。トルクガード値Ｔｍａｘとして設定される初期トルクＴ０は、実施例では、雪路などの低μ路でスリップが発生しうるトルクを実験的に求め、求めたトルクよりも若干大きなトルクとして設定するものとした。これにより、低μ路において急激なスリップの発生を防止してバッテリ５０に過大電流が流れるのを効果的に防止することができる。初期トルクＴ０を設定すると、トルクガードフラグＦｇｄを値１に設定すると共に（ステップＳ１１２）、タイマによる計時を開始する（ステップＳ１１４）。
【００２６】
そして、ステップＳ１０６で設定したトルク指令値Ｔｍ２＊を設定したトルクガード値Ｔｍａｘを上限としてガードする処理を行なうと共に（ステップＳ１１６）、トルクガード値Ｔｍａｘでガードした後のトルク指令値Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する処理を行なって（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。これによりトルク指令値Ｔｍ２＊を受け取ったモータＥＣＵ４０は、トルク指令値Ｔｍ２＊に見合うトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようインバータ４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【００２７】
本ルーチンの初回の実行によりトルクガードフラグＦｇｄが値１に設定された後の次回の本ルーチンの実行により、ステップＳ１０８でトルクガードフラグＦｇｄが値１であると判定されると、スリップ判定処理を行なう（ステップＳ１２０）。スリップ判定処理は、例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を時間微分して得られるモータＭＧ２の回転加速度が所定の閾値を上回ったか否かによりスリップが発生したか否かを判定したり、駆動輪６３ａ，６３ｂの回転速度と図示しない非駆動輪の回転速度とをそれぞれ図示しない車輪速センサにより検出すると共に検出した駆動輪６３ａ，６３ｂの回転速度と非駆動輪の回転速度との偏差が所定の閾値を上回ったか否かによりスリップが発生したか否かを判定したりすることができる。スリップ判定処理では、スリップが発生したと判定した後は発生したスリップが収束したか否かの判定が行なわれる。このとき、スリップの収束の判定に用いる条件は、スリップの発生の判定に用いる条件と同一の条件を用いてもよいし、異なる条件を用いてもよい。
【００２８】
スリップ判定処理によりスリップが発生していないと判定されると、ステップＳ１１４でタイマによる計時が開始されてから所定時間ｔｒｅｆが経過したか否かを判定し（ステップＳ１２４）、所定時間ｔｒｅｆが経過していないと判定されると、ステップＳ１１０で初期トルクＴ０として設定されたトルクガード値Ｔｍａｘを所定のレート（Ｔｒａｔｅ/８ｍｓｅｃ）をもって更新する処理、すなわちトルクガード値Ｔｍａｘを時間の経過と共に徐々に引き上げる処理を行なって（ステップＳ１２６）、ステップＳ１０６で設定したトルク指令値Ｔｍ２＊を更新したトルクガード値Ｔｍａｘでガードすると共に（ステップＳ１１６）、ガード後のトルク指令値Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する処理を行なって（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。ステップＳ１２４でタイマによる計時が開始されてから所定時間ｔｒｅｆが経過したと判定されると、タイマがスタートしてから所定時間に亘ってスリップが発生しておらずバッテリ５０の過電流のおそれがないと判断し、トルクガードフラグＦｇｄを値０に戻してトルクガードを解除する処理を行なって（ステップＳ１２８）、本ルーチンを終了する。これにより、上述した通常のモータ運転モードによる制御に戻り、トルクガード値ＴｍａｘによるガードのないモータＭＧ２の駆動制御が実施されることになる。
【００２９】
ステップＳ１２２において、タイマの計時が開始されてから所定時間ｔｒｅｆが経過する前にスリップが発生したと判定されると、トルクガード値Ｔｍａｘを更新する処理を行なうことなく、前回のルーチンで設定または更新されたトルクガード値Ｔｍａｘが維持されてモータＭＧ２が駆動制御されることになる。これにより、発生したスリップを早期に収束させることが可能となる。
【００３０】
このトルクガード値Ｔｍａｘの維持によるトルク指令値Ｔｍ２＊の制限の結果、ステップ１２２で発生したスリップが収束したと判定されたときには、ステップＳ１２４によりタイマによる計時が開始されてから所定時間ｔｒｅｆが経過したと判定されたときに、トルクガードフラグＦｇｄを値０に戻してトルクガードを解除する処理を行なって（ステップＳ１２８）、本ルーチンを終了する。
【００３１】
ステップＳ１０４において、本ルーチンが繰り返し実行されている最中にエンジン２２の始動条件が成立してエンジン２２の運転が開始されたと判定されると、モータＭＧ２は、バッテリ５０からの蓄電電力と併せてエンジン２２からの動力を用いて発電するモータＭＧ１の発電電力によりリングギヤ軸３２ａにトルクを出力できバッテリ５０に過大電流が流れるおそれは小さいと判断して、トルクガードフラグＦｇｄを値０に戻してトルクガードを解除する処理を行なって（ステップＳ１２８）、本ルーチンを終了する。これにより、上述した通常のトルク変換運転モードや充放電運転モードによるエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御が実施されることになる。
【００３２】
図５は、要求トルクＴｒ＊とスリップの発生がないときのモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊とスリップの発生があるときのモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊とにおける時間変化の様子を示す説明図である。まず、スリップの発生がないときの要求トルクＴｒ＊に対するモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊の時間変化の様子を説明し、その後、スリップの発生があるときの要求トルクＴｒ＊に対するモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊の時間変化の様子を説明する。スリップの発生がないときでは、時刻ｔ０において車両の発進時などに運転者によりアクセルペダル８３が強く踏み込まれて要求トルクＴｒ＊が急増したとき、まず、要求トルクＴｒ＊の急増に対してトルク指令値Ｔｍ２＊が初期トルクＴ０に制限される（時刻ｔ１）。そして、トルク指令値Ｔｍ２＊を初期トルクＴ０に制限した時刻ｔ１から時刻ｔ２までの所定時間ｔｒｅｆの間は、値Ｔｒａｔｅずつ徐々にトルク指令値Ｔｍ２＊の引き上げが許容され、所定時間ｔｒｅｆが経過した時刻ｔ２の時点でトルクの制限が解除されて要求トルクＴｒ＊がトルク指令値Ｔｍ２＊として設定される。一方、スリップの発生があるときでは、要求トルクＴｒ＊の急増に対してトルク指令値Ｔｍ２＊が初期トルクＴ０に制限されそこから値Ｔｒａｔｅずつ徐々にトルク指令値Ｔｍ２＊の引き上げが許容されるところまでは、スリップの発生がないときと同様であるが、スリップが発生すると（時刻ｔ２）、発生したスリップが収束するまでスリップ発生時点（時刻ｔ２）で制限されていたトルクの制限が維持される。発生したスリップが収束し且つ所定時間ｔｒｅｆが経過すると、トルクの制限が解除され、要求トルクＴｒ＊がトルク指令値Ｔｍ２＊として設定される（時刻ｔ３）。
【００３３】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータ運転モードによる運転中にアクセルペダル８３が強く踏み込まれて要求トルクＴｒ＊が急増したとき、モータＭＧ２から出力するトルクを一時的に制限して駆動輪６３ａ，６３ｂの空転によるスリップの発生の有無を確認し、スリップが発生していない場合にトルクの制限を解除して要求トルクＴｒ＊をモータＭＧ２から出力するから、モータＭＧ２からの大トルクによるスリップの発生によりバッテリ５０に過大な電流が流れるのを防止することができる。しかも、モータＭＧ２におけるトルクの制限にも拘わらずスリップが発生したときには、スリップが収束するまでトルクの制限を継続するから、バッテリ５０に過大電流が流れるのをより確実に防止することができる。また、モータＭＧ２から出力するトルクの制限の最中にエンジン２２の運転が開始されたときにはトルクの制限を解除するから、エンジン２２からの動力によるモータＭＧ１の発電電力を用いることによりバッテリ５０に過大電流が流れるおそれが小さいときに運転者によるトルクの要求に迅速に対処することができる。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊の制限に用いるトルクガード値Ｔｍａｘを初期トルクＴ０に設定した後、駆動輪６３ａ，６３ｂの空転によるスリップが発生したか否かを判定すると共にスリップが発生していないと判定したときにトルクガードを解除するものとしたが、スリップの発生を行なわずにトルクガード値Ｔｍａｘを初期トルクＴ０に設定してから所定時間ｔｒｅｆが経過したときにトルクガードを解除するものとしてもよい。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊の制限に用いるトルクガード値Ｔｍａｘを初期トルクＴ０に設定してからトルクガードを解除するまでの間に亘ってトルクガード値Ｔｍａｘを徐々に引き上げるものとしたが、初期トルクＴ０に固定するものとしてもよい。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の制限に用いるトルクガード値Ｔｍａｘを初期トルクＴ０に設定した後、エンジン２２の運転が開始されたときには所定時間ｔｒｅｆの経過に拘わらず、トルクガードを解除するものとしたが、エンジン２２の運転の開始に拘わらず所定時間ｔｒｅｆの経過後にトルクガードを解除するものとしてもよい。
【００３７】
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６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６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。
【００３８】
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７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に接続されたインナーロータ２２４ａ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２２４ｂ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２２４を備えるものとしてもよい。
【００３９】
この他、図８の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に変速機３２６（無段変速機や有段の自動変速機など）を介して接続されたモータ３２４と、クラッチＣＬを介してモータ３２４の回転軸とクランクシャフトが接続されたエンジン２２とを備えるハイブリッド自動車３２０に適用することもできるし、駆動輪に接続された駆動軸に取り付けられたモータを備える単純な電気自動車など種々の自動車に適用することもできる。また、こうした自動車の他、列車や航空機などの車両にも適用可能である。
【００４０】
以上、本発明の実施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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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。
【図２】 実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク急増時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】 アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を示すマップである。
【図４】 モータＭＧ２の出力特性とバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとの関係を説明する説明図である。
【図５】 要求トルクＴｒ＊とスリップの発生がないときのモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊とスリップの発生があるときのモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊とにおける時間変化の様子を説明する説明図である。
【図６】 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。
【図７】 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。
【図８】 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０，３２０ 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）、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，６４ａ，６４ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、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、８８ 車速センサ、２２４ 対ロータ電動機、２２４ａ インナーロータ、２２４ｂ アウターロータ、３２４ モータ、３２６ 変速機、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、ＣＬ クラッチ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両およびその制御方法に関し、詳しくは、駆動輪に接続された駆動軸への動力の出力により走行可能な車両および蓄電装置の電力を用いて駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な電動機を備える車両の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車両としては、駆動輪の回転角速度の変化率（回転角加速度）が所定値以上のときに駆動輪の空転によるスリップが発生したとして駆動軸に出力されるトルクを制限するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３０４５１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした車両では、例えば、低μ路にける車両の発進時などにアクセルペダルを強く踏み込んだとき、駆動軸への要求トルクが急増して大きなトルクにより駆動輪が空転し、二次電池などの蓄電装置に過大電流が流れる場合がある。こうした問題は、電動機の最大出力に対して蓄電装置の最大出力の余裕が少ない電力系統、即ち過電流に対して余裕の少ない電力系統をもつ車両では、特に重要な問題として挙げられる。
【０００５】
本発明の車両および車両の制御方法は、こうした問題を解決し、蓄電装置に過大電流が流れるのを防止することを目的の一つとする。また、本発明の車両および車両の制御方法は、蓄電装置に過大電流が流れるのを防止しながら運転者の意思を反映したトルクが駆動軸に出力されるようにすることを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の車両および車両の制御方法は、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。
【０００７】
本発明の車両は、
駆動輪に接続された駆動軸への動力の出力により走行可能な車両であって、
蓄電装置の電力を用いて前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と
を備え、
前記駆動制御手段は、前記要求動力が急増したとき、前記駆動軸に出力される駆動力を一時的に制限してから前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の車両では、駆動軸への要求駆動力が急増したとき、駆動軸に出力される駆動力を一時的に制限してから要求駆動力が駆動軸に出力されるよう蓄電装置の電力を用いて駆動軸に動力を出力する電動機を駆動制御する。したがって、大きな駆動力による駆動輪の空転により蓄電装置に過大電流が流れるのを防止することができると共に要求駆動力に対処することができる。
【０００９】
こうした本発明の車両において、前記駆動輪の空転によるスリップを検出するスリップ検出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記駆動軸に出力される駆動力を制限している最中に前記スリップ検出手段によりスリップが検出されなかったときに該駆動力の制限を解除して前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動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、スリップの発生に伴って蓄電装置に過大電流が流れるのをより確実に防止することができる。この態様の本発明の車両において、前記駆動制御手段は、前記駆動軸に出力される駆動力を制限している最中に前記スリップ検出手段によりスリップが検出されたときには、前記駆動力の制限を継続して前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。更に、この態様の本発明の車両において、前記駆動制御手段は、前記スリップ検出手段により検出されたスリップが収束したときに前記駆動力の制限の継続を解除して前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の車両において、前記駆動制御手段は、所定の初期トルクをもって前記駆動軸に出力される駆動力を制限する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の車両において、前記所定の初期トルクは、雪路などの低μ路においてスリップが発生しうるトルク近傍の値として設定されてなるものとすることもできる。こうすれば、低μ路で要求駆動力が急増したときでもこれに対処することができる。
【００１１】
更に、本発明の車両において、内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換して前記電動機に供給可能な発電手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記駆動軸に出力される駆動力を制限している最中に前記内燃機関の運転が開始されたときには、該駆動力の制限を解除する手段であるものとすることもできる。内燃機関の運転中は、蓄電装置からの電力に加えて発電手段による発電電力も用いることができ、蓄電装置の過電流のおそれも少ない。したがって、内燃機関の運転が開始されたときには要求駆動力の急増に対する要求駆動力の制限を解除することにより、運転者の意思に反映した駆動力を迅速に駆動軸に出力することができる。
【００１２】
本発明の車両の制御方法は、
蓄電装置の電力を用いて駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な電動機を備える車両の制御方法であって、
（ａ）要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御するステップと、
（ｂ）前記要求動力が急増したとき、前記駆動軸に出力される駆動力が一時的に制限されるよう前記電動機を駆動制御するステップと、
（ｃ）前記駆動軸に出力される駆動力が制限されている最中に前記駆動輪の空転によるスリップを検出するステップと、
（ｄ）前記ステップ（ｃ）によりスリップが検出されなかったときに前記ステップ（ｂ）による駆動力の制限を解除して前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御するステップと
を備えることを要旨とする。
【００１３】
この本発明の車両の制御方法では、駆動軸への要求駆動力が急増したとき、駆動軸に出力される駆動力を一時的に制限すると共にスリップが検出されないことを確認してから要求駆動力が駆動軸に出力されるよう蓄電装置の電力を用いて駆動軸に動力を出力する電動機を駆動制御する。したがって、大きな駆動力による駆動輪の空転により蓄電装置に過大電流が流れるのを防止することができると共に要求駆動力に対処することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施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、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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，車速センサ８８からの車速Ｖ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と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２０】
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。
【００２１】
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、アクセルペダル８３が大きく踏み込まれてリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクが急増したときの動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク急増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、上述のモータ運転モードによる運転の最中にアクセルペダル８３が大きく踏み込まれてリングギヤ軸３２ａへの要求トルクが急増したときから所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。リングギヤ軸３２ａへの要求トルクが急増したか否かは、例えば、アクセルペダルポジションセンサ８４からの前回と今回のアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの前回と今回の車速Ｖとに基づいて設定されるリングギヤ軸３２ａへの要求トルクの変化に基づいて判定することができる。
【００２２】
トルク急増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、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など制御に必要なデータを入力し（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいてリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する処理を行なう（ステップＳ１０２）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、実施例では、回転位置検出センサ４３，４４に基づいて演算された回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２をモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、要求トルクＴｒ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求めてマップとして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、マップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して行なうものとした。このマップの一例を図３に示す。
【００２３】
次に、エンジン２２の運転が開始されたか否かを判定する処理を行なう（ステップＳ１０４）。本ルーチンはモータ運転モードによる運転の最中に起動されるから、エンジン２２の運転が開始されたか否かの判定は、本ルーチンが繰り返し実行している間にエンジン２２の始動条件が成立してエンジン２２が始動したか否かの判定となる。なお、始動条件が成立したか否かの判定は、リングギヤ軸３２ａに要求されるパワー（要求トルクＴｒ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒとの積）やバッテリ５０の残容量ＳＯＣなどに基づいて行なわれる。エンジン２２の運転が開始されたか否かを判定する理由については後述する。
【００２４】
エンジン２２の運転が開始されていないと判定されると、設定したリングギヤ軸３２ａの要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２／リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ）で割ってモータＭＧ２が出力すべきトルクとしてのトルク指令値Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１０６）、トルクガードフラグＦｇｄが値１であるか否かを調べる（ステップＳ１０８）。ここで、トルクガードフラグＦｇｄは、本ルーチンの実行が初回であるか否かを識別するためのフラグであり、後述するステップＳ１１２により値０から値１に設定される。いま、本ルーチンの実行が初回であるときを考えているから、トルクガードフラグＦｇｄとしては値０が設定されており、ステップＳ１０８では否定的な判定がなされる。
【００２５】
トルクガードフラグＦｇｄが値１でないと判定されると、トルクガード値Ｔｍａｘとして初期トルクＴ０を設定する処理を行なう（ステップＳ１１０）。ここで、トルクガード値Ｔｍａｘは、バッテリ５０に過大電流が流れるのを防止するために要求トルクＴｒ＊の増加に対する制限として設定される。図４は、モータＭＧ２の出力特性とバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとの関係を示す説明図である。例えば、エンジン２２を停止してバッテリ５０からの出力だけでモータＭＧ２から比較的大きなトルクを出力しているときに駆動輪６３ａ，６３ｂが空転してモータＭＧ２の回転数が急増したとき、図４中の太線矢印で示すように、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを超えてバッテリ５０に過大電流が流れるおそれがある。本発明は、こうした大トルクによる駆動輪６３ａ，６３ｂの空転のおそれがある要求トルクＴｒ＊の急増時に事前にトルクガード値Ｔｍａｘを設定して要求トルクＴｒ＊に対して制限をかけることで、バッテリ５０に過大電流が流れるのを防止しているのである。トルクガード値Ｔｍａｘとして設定される初期トルクＴ０は、実施例では、雪路などの低μ路でスリップが発生しうるトルクを実験的に求め、求めたトルクよりも若干大きなトルクとして設定するものとした。これにより、低μ路において急激なスリップの発生を防止してバッテリ５０に過大電流が流れるのを効果的に防止することができる。初期トルクＴ０を設定すると、トルクガードフラグＦｇｄを値１に設定すると共に（ステップＳ１１２）、タイマによる計時を開始する（ステップＳ１１４）。
【００２６】
そして、ステップＳ１０６で設定したトルク指令値Ｔｍ２＊を設定したトルクガード値Ｔｍａｘを上限としてガードする処理を行なうと共に（ステップＳ１１６）、トルクガード値Ｔｍａｘでガードした後のトルク指令値Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する処理を行なって（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。これによりトルク指令値Ｔｍ２＊を受け取ったモータＥＣＵ４０は、トルク指令値Ｔｍ２＊に見合うトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようインバータ４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。
【００２７】
本ルーチンの初回の実行によりトルクガードフラグＦｇｄが値１に設定された後の次回の本ルーチンの実行により、ステップＳ１０８でトルクガードフラグＦｇｄが値１であると判定されると、スリップ判定処理を行なう（ステップＳ１２０）。スリップ判定処理は、例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を時間微分して得られるモータＭＧ２の回転加速度が所定の閾値を上回ったか否かによりスリップが発生したか否かを判定したり、駆動輪６３ａ，６３ｂの回転速度と図示しない非駆動輪の回転速度とをそれぞれ図示しない車輪速センサにより検出すると共に検出した駆動輪６３ａ，６３ｂの回転速度と非駆動輪の回転速度との偏差が所定の閾値を上回ったか否かによりスリップが発生したか否かを判定したりすることができる。スリップ判定処理では、スリップが発生したと判定した後は発生したスリップが収束したか否かの判定が行なわれる。このとき、スリップの収束の判定に用いる条件は、スリップの発生の判定に用いる条件と同一の条件を用いてもよいし、異なる条件を用いてもよい。
【００２８】
スリップ判定処理によりスリップが発生していないと判定されると、ステップＳ１１４でタイマによる計時が開始されてから所定時間ｔｒｅｆが経過したか否かを判定し（ステップＳ１２４）、所定時間ｔｒｅｆが経過していないと判定されると、ステップＳ１１０で初期トルクＴ０として設定されたトルクガード値Ｔｍａｘを所定のレート（Ｔｒａｔｅ/８ｍｓｅｃ）をもって更新する処理、すなわちトルクガード値Ｔｍａｘを時間の経過と共に徐々に引き上げる処理を行なって（ステップＳ１２６）、ステップＳ１０６で設定したトルク指令値Ｔｍ２＊を更新したトルクガード値Ｔｍａｘでガードすると共に（ステップＳ１１６）、ガード後のトルク指令値Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する処理を行なって（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。ステップＳ１２４でタイマによる計時が開始されてから所定時間ｔｒｅｆが経過したと判定されると、タイマがスタートしてから所定時間に亘ってスリップが発生しておらずバッテリ５０の過電流のおそれがないと判断し、トルクガードフラグＦｇｄを値０に戻してトルクガードを解除する処理を行なって（ステップＳ１２８）、本ルーチンを終了する。これにより、上述した通常のモータ運転モードによる制御に戻り、トルクガード値ＴｍａｘによるガードのないモータＭＧ２の駆動制御が実施されることになる。
【００２９】
ステップＳ１２２において、タイマの計時が開始されてから所定時間ｔｒｅｆが経過する前にスリップが発生したと判定されると、トルクガード値Ｔｍａｘを更新する処理を行なうことなく、前回のルーチンで設定または更新されたトルクガード値Ｔｍａｘが維持されてモータＭＧ２が駆動制御されることになる。これにより、発生したスリップを早期に収束させることが可能となる。
【００３０】
このトルクガード値Ｔｍａｘの維持によるトルク指令値Ｔｍ２＊の制限の結果、ステップ１２２で発生したスリップが収束したと判定されたときには、ステップＳ１２４によりタイマによる計時が開始されてから所定時間ｔｒｅｆが経過したと判定されたときに、トルクガードフラグＦｇｄを値０に戻してトルクガードを解除する処理を行なって（ステップＳ１２８）、本ルーチンを終了する。
【００３１】
ステップＳ１０４において、本ルーチンが繰り返し実行されている最中にエンジン２２の始動条件が成立してエンジン２２の運転が開始されたと判定されると、モータＭＧ２は、バッテリ５０からの蓄電電力と併せてエンジン２２からの動力を用いて発電するモータＭＧ１の発電電力によりリングギヤ軸３２ａにトルクを出力できバッテリ５０に過大電流が流れるおそれは小さいと判断して、トルクガードフラグＦｇｄを値０に戻してトルクガードを解除する処理を行なって（ステップＳ１２８）、本ルーチンを終了する。これにより、上述した通常のトルク変換運転モードや充放電運転モードによるエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御が実施されることになる。
【００３２】
図５は、要求トルクＴｒ＊とスリップの発生がないときのモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊とスリップの発生があるときのモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊とにおける時間変化の様子を示す説明図である。まず、スリップの発生がないときの要求トルクＴｒ＊に対するモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊の時間変化の様子を説明し、その後、スリップの発生があるときの要求トルクＴｒ＊に対するモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊の時間変化の様子を説明する。スリップの発生がないときでは、時刻ｔ０において車両の発進時などに運転者によりアクセルペダル８３が強く踏み込まれて要求トルクＴｒ＊が急増したとき、まず、要求トルクＴｒ＊の急増に対してトルク指令値Ｔｍ２＊が初期トルクＴ０に制限される（時刻ｔ１）。そして、トルク指令値Ｔｍ２＊を初期トルクＴ０に制限した時刻ｔ１から時刻ｔ２までの所定時間ｔｒｅｆの間は、値Ｔｒａｔｅずつ徐々にトルク指令値Ｔｍ２＊の引き上げが許容され、所定時間ｔｒｅｆが経過した時刻ｔ２の時点でトルクの制限が解除されて要求トルクＴｒ＊がトルク指令値Ｔｍ２＊として設定される。一方、スリップの発生があるときでは、要求トルクＴｒ＊の急増に対してトルク指令値Ｔｍ２＊が初期トルクＴ０に制限されそこから値Ｔｒａｔｅずつ徐々にトルク指令値Ｔｍ２＊の引き上げが許容されるところまでは、スリップの発生がないときと同様であるが、スリップが発生すると（時刻ｔ２）、発生したスリップが収束するまでスリップ発生時点（時刻ｔ２）で制限されていたトルクの制限が維持される。発生したスリップが収束し且つ所定時間ｔｒｅｆが経過すると、トルクの制限が解除され、要求トルクＴｒ＊がトルク指令値Ｔｍ２＊として設定される（時刻ｔ３）。
【００３３】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータ運転モードによる運転中にアクセルペダル８３が強く踏み込まれて要求トルクＴｒ＊が急増したとき、モータＭＧ２から出力するトルクを一時的に制限して駆動輪６３ａ，６３ｂの空転によるスリップの発生の有無を確認し、スリップが発生していない場合にトルクの制限を解除して要求トルクＴｒ＊をモータＭＧ２から出力するから、モータＭＧ２からの大トルクによるスリップの発生によりバッテリ５０に過大な電流が流れるのを防止することができる。しかも、モータＭＧ２におけるトルクの制限にも拘わらずスリップが発生したときには、スリップが収束するまでトルクの制限を継続するから、バッテリ５０に過大電流が流れるのをより確実に防止することができる。また、モータＭＧ２から出力するトルクの制限の最中にエンジン２２の運転が開始されたときにはトルクの制限を解除するから、エンジン２２からの動力によるモータＭＧ１の発電電力を用いることによりバッテリ５０に過大電流が流れるおそれが小さいときに運転者によるトルクの要求に迅速に対処することができる。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊の制限に用いるトルクガード値Ｔｍａｘを初期トルクＴ０に設定した後、駆動輪６３ａ，６３ｂの空転によるスリップが発生したか否かを判定すると共にスリップが発生していないと判定したときにトルクガードを解除するものとしたが、スリップの発生を行なわずにトルクガード値Ｔｍａｘを初期トルクＴ０に設定してから所定時間ｔｒｅｆが経過したときにトルクガードを解除するものとしてもよい。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊の制限に用いるトルクガード値Ｔｍａｘを初期トルクＴ０に設定してからトルクガードを解除するまでの間に亘ってトルクガード値Ｔｍａｘを徐々に引き上げるものとしたが、初期トルクＴ０に固定するものとしてもよい。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の制限に用いるトルクガード値Ｔｍａｘを初期トルクＴ０に設定した後、エンジン２２の運転が開始されたときには所定時間ｔｒｅｆの経過に拘わらず、トルクガードを解除するものとしたが、エンジン２２の運転の開始に拘わらず所定時間ｔｒｅｆの経過後にトルクガードを解除するものとしてもよい。
【００３７】
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６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６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。
【００３８】
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７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に接続されたインナーロータ２２４ａ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２２４ｂ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２２４を備えるものとしてもよい。
【００３９】
この他、図８の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に変速機３２６（無段変速機や有段の自動変速機など）を介して接続されたモータ３２４と、クラッチＣＬを介してモータ３２４の回転軸とクランクシャフトが接続されたエンジン２２とを備えるハイブリッド自動車３２０に適用することもできるし、駆動輪に接続された駆動軸に取り付けられたモータを備える単純な電気自動車など種々の自動車に適用することもできる。また、こうした自動車の他、列車や航空機などの車両にも適用可能である。
【００４０】
以上、本発明の実施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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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。
【図２】 実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク急増時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】 アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を示すマップである。
【図４】 モータＭＧ２の出力特性とバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとの関係を説明する説明図である。
【図５】 要求トルクＴｒ＊とスリップの発生がないときのモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊とスリップの発生があるときのモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊とにおける時間変化の様子を説明する説明図である。
【図６】 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。
【図７】 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。
【図８】 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０，３２０ 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）、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，６４ａ，６４ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、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、８８ 車速センサ、２２４ 対ロータ電動機、２２４ａ インナーロータ、２２４ｂ アウターロータ、３２４ モータ、３２６ 変速機、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、ＣＬ クラッチ。
Claims (6)
- 駆動輪に接続された駆動軸への動力の出力により走行可能な車両であって、
蓄電装置の電力を用いて前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と、
前記駆動輪の空転によるスリップを検出するスリップ検出手段と
を備え、
前記駆動制御手段は、前記要求駆動力が急増したとき、前記駆動軸に出力される駆動力が一時的に制限されるよう前記電動機を駆動制御し、前記駆動軸に出力される駆動力を制限している最中に前記スリップ検出手段によりスリップが検出されなかったときには該駆動力の制限を解除して前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し前記スリップ検出手段によりスリップが検出されたときには前記駆動力の制限が継続されるよう前記電動機を駆動制御する手段である
車両。 - 前記駆動制御手段は、前記スリップ検出手段により検出されたスリップが収束したときに前記駆動力の制限の継続を解除して前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段である請求項１記載の車両。
- 前記駆動制御手段は、所定の初期トルクをもって前記駆動軸に出力される駆動力を制限する手段である請求項１または２記載の車両。
- 前記所定の初期トルクは、雪路などの低μ路においてスリップが発生しうるトルク近傍の値として設定されてなる請求項３記載の車両。
- 請求項１ないし４いずれか１項に記載の車両であって、
内燃機関と、
該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換して前記電動機に供給可能な電力変換供給手段と
を備え、
前記駆動制御手段は、前記駆動軸に出力される駆動力を制限している最中に前記内燃機関の運転が開始されたときには、該駆動力の制限を解除する手段である
車両。 - 蓄電装置の電力を用いて駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な電動機を備える車両の制御方法であって、
（ａ）要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御するステップと、
（ｂ）前記要求動力が急増したとき、前記駆動軸に出力される駆動力が一時的に制限されるよう前記電動機を駆動制御するステップと、
（ｃ）前記駆動軸に出力される駆動力が制限されている最中に前記駆動輪の空転によるスリップを検出するステップと、
（ｄ）前記ステップ（ｃ）によりスリップが検出されなかったときには前記ステップ（ｂ）による駆動力の制限を解除して前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、前記ステップ（ｃ）によりスリップが検出されたときには前記駆動力の制限が継続されるよう前記電動機を駆動制御するステップと
を備える車両の制御方法。
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