JP4165439B2

JP4165439B2 - 自動車

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Publication number: JP4165439B2
Application number: JP2004125946A
Authority: JP
Inventors: 裕達石垣
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2024-04-21
Also published as: JP2005312187A

Description

本発明は、自動車に関し、詳しくは、第１の車輪と第２の車輪とに動力を出力可能な自動車に関する。

従来、この種の自動車としては、前輪に変速機を介して接続されたエンジンおよびモータジェネレータと、後輪に接続されたリヤモータジェネレータとを備える４輪駆動型の電気自動車が提案されている（特許文献１参照）。この自動車では、前輪のスリップが生じたとき、リヤモータジェネレータからトルクを出力、即ち４輪駆動とすることにより、スリップを解消することができ、車両の走行性能を確保できるとされている。モータジェネレータとリヤモータジェネレータは、その温度があるしきい値を越えて上昇すると部品保護などのために出力するトルクが制限されている。
特開２００１−１８６６０３号公報

上述の自動車では、モータジェネレータの温度上昇に対して部品保護のために出力するトルクが制限されるが、こうした制限を常に行なうことが好ましくない場合がある。モータジェネレータの温度上昇によるトルク制限は、通常、ある程度のマージンが設定されており、温度上昇がしきい値を超えた場合であっても直ちに耐久性に悪影響を与えるというものではない。従って、車両の走行状態によってはモータジェネレータのトルクを制限するよりも車両の走行性能を優先した方がよいこともある。一方、モータジェネレータの温度上昇に対して無制限に出力するトルクを制限しないものとすると、高温状態が続いてモータジェネレータに不具合が生じる場合がある。

本発明の自動車は、電動機の過大な発熱を抑制しながら車両の走行性能をより向上させることを目的の一つとする。また、本発明の自動車は、電動機の過大な発熱を抑制しながら坂路に対する走行性能をより向上させることを目的の一つとする。さらに、本発明の自動車は、電動機の過大な発熱を抑制しながらスリップに対する走行性能をより向上させることを目的の一つとする。

本発明の自動車は、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。

本発明の自動車は、
第１の車輪と第２の車輪とに動力を出力可能な自動車であって、
前記第１の車輪に動力を出力可能な動力出力手段と、
前記第２の車輪に動力を出力可能な電動機と、
車両を走行させる駆動力の要求値としての要求駆動力が出力されるよう前記動力出力手段と前記電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、
前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
該検出された電気駆動系の温度に基づいて前記電動機から出力する駆動力を制限する駆動力制限手段と、
車両が所定の走行状態に至ったとき、前記駆動力制限手段による前記電動機から出力する駆動力の制限を解除または緩和する制限解除緩和制御を実行する制限解除緩和手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の自動車では、車両を走行させるための駆動力の要求値としての要求駆動力が出力されるよう第１の車輪に動力を出力可能な動力出力手段と第２の車輪に動力を出力可能な電動機とを駆動制御し、電動機を含む電気駆動系の温度に基づいて電動機から出力する駆動力を制限し、車両が所定の走行状態に至ったとき、電動機から出力する駆動力の制限を解除または緩和する。従って、車両の所定の走行状態に対する走行性能をより向上させることができる。また、こうした駆動力の制限の解除や緩和は車両が所定の走行状態に至ったときにのみに行なうから、電動機の過大な発熱を抑制することができる。

こうした本発明の自動車において、前記駆動力制限手段は、前記検出された電気駆動系の温度が第１の閾値よりも高いときに前記電動機から出力する駆動力を制限する手段であり、前記制限解除緩和手段は、前記検出された電気駆動系の温度が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以下であるときに前記制限解除緩和制御を実行する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の自動車において、前記制限解除緩和手段は、前記所定の走行状態として、路面勾配が登り勾配として所定勾配以上のときに前記制限解除緩和制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の過大な発熱を抑制しながら坂路の走行性能をより向上させることができる。

さらに、本発明の自動車において、前記駆動制御手段は、前記第１の車輪にスリップが発生したとき、該発生したスリップが抑制されるよう前記動力出力手段を駆動制御すると共に前記要求駆動力に対応するよう前記電動機を駆動制御する手段であり、前記制限解除緩和手段は、前記所定の走行状態として、前記第１の車輪にスリップが発生しているときに前記制限解除緩和制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の過大な発熱を抑制しながら第１の車輪のスリップに対する走行性能をより向上させることができる。

本発明の自動車において、前記制限解除緩和制御の累積実行回数を記憶する累積実行回数記憶手段を備え、前記制限解除緩和手段は、前記記憶された累積実行回数が所定回数以上となったときには前記制限解除緩和制御を実行しない手段であるものとすることもできる。こうすれば、発熱による電動機の劣化を抑制することができる。

また、本発明の自動車において、前記制限解除緩和手段は、前回に前記制限解除緩和制御を実行してから所定時間が経過するまでおよび／または車両が所定距離走行するまでは前記制限解除緩和制御を実行しない手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機が頻繁に高温状態となるのを抑制することができる。

駆動力制限手段が電気駆動系の温度が第１の閾値よりも高いときに電動機から出力する駆動力を制限する態様の本発明の自動車において、前記制限解除緩和手段は、前記検出された電気駆動系の温度が前記第１の閾値よりも高い状態が第２所定時間継続したときには前記制限解除緩和制御を停止する手段であるものとすることもできる。こうすれば、高温状態が継続することによる電動機の不具合の発生を抑制することができる。

駆動力制限手段が電気駆動系の温度が第１の閾値よりも高いときに電動機から出力する駆動力を制限する態様の本発明の自動車において、前記制限解除緩和手段は、前記検出された電気駆動系の温度が前記第１の閾値よりも高くなってからの該電気駆動系の温度の時間積分値が所定値を越えたときには前記制限解除緩和制御を停止する手段であるものとすることもできる。こうすれば、高温状態が継続することによる電動機の不具合の発生を抑制することができる。

本発明の自動車において、前記動力出力手段は、前記第１の車輪に動力を出力可能な内燃機関を備え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自動車において、前記動力出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記第１の車軸に接続された駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力が入出力される３軸式の動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な回転軸用電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な駆動軸用電動機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記動力出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記第１の車軸に接続された駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、電磁的な作用によって該第１の回転子と該第２の回転子とを相対的に回転させる対回転子電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な駆動軸用電動機とを備える手段であるものとすることもできる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態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に接続されると共に前輪６３ａ，６３ｂの前軸６４にディファレンシャルギヤ６２を介して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、減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、後輪６６ａ，６６ｂの後軸６７にディファレンシャルギヤ６５を介して接続されたモータＭＧ３と、駆動系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。

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。

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には駆動軸としてのリングギヤ軸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、最終的には車両の前輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３は、いずれも発電機として駆動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４１，４２，４３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４１，４２，４３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４１，４２，４３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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，ＭＧ３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，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４４，４５，４６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，ＭＧ３に印加される相電流，モータＭＧ３の温度を検出する温度センサ４８からの信号，インバータ４３の温度を検出する温度センサ４９からの信号などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２，４３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，ＭＧ３を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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。

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に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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。

前輪６３ａ，６３ｂおよび後輪６６ａ，６６ｂには、ブレークアクチュエータ６８からの油圧により作動する油圧ブレーキ６８ａが取り付けられている。ブレーキアクチュエータ６８からの油圧の調節は、ブレーキＥＣＵ６９による駆動制御により行なわれている。このブレーキＥＣＵ６９には、前輪６３ａ，６３ｂおよび後輪６６ａ，６６ｂの各回転速度を検出する車輪速センサ６９ａからの車輪速信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。なお、ブレーキＥＣＵ６９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ブレーキアクチュエータ６８を駆動制御すると共に必要に応じて油圧ブレーキ６８ａの作動状態や前輪６３ａ，６３ｂおよび後輪６６ａ，６６ｂの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。

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、路面勾配を検出する勾配センサ８９からの路面勾配θ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，ブレーキＥＣＵ６９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，ブレーキＥＣＵ６９と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

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とに基づいて車両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出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３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およびモータＭＧ３のいずれか又は両方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とモータＭＧ２とモータＭＧ３と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およびモータＭＧ３のいずれか又は両方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とモータＭＧ２とモータＭＧ３と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およびモータＭＧ３のいずれか又は両方から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。

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４ＷＤ走行を行なう際の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動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、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動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、まず、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，車輪速Ｖｆ，Ｖｒ，エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３の各回転数Ｎｅ，Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３，バッテリ５０の残容量ＳＯＣ，モータＭＧ３のモータ温度Ｔｍ，勾配センサ８９からの路面勾配θなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、回転数Ｎｅは、エンジン２２の回転数を検出する図示しない回転数センサにより検出されたものを入力するものとした。回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，Ｎｍ３は、回転位置検出センサ４４，４５，４６からの回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。車輪速Ｖｆ，Ｖｒは、車輪速センサ６９ａからの前輪６３ａ，６３ｂの車輪速Ｖｆと後輪６６ａ，６６ｂの車輪速ＶｒをブレーキＥＣＵ６９から通信により入力するものとした。残容量ＳＯＣは、電流センサからのバッテリ５０の充放電電流により演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。モータ温度Ｔｍは、温度センサ４８により検出されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。

続いて、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求される要求トルクＴ＊と要求パワーＰ＊とを設定する処理を行なう（ステップＳ１１０）。要求トルクＴ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴ＊との関係を予め求めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖが与えられると要求トルク設定用マップから対応する要求トルクＴ＊を導出して設定するものとした。要求トルク設定用マップの一例を図３に示す。また、要求パワーＰ＊は、設定した要求トルクＴ＊に車速Ｖを乗じて計算したものを設定するものとした。

そして、前輪６３ａ，６３ｂや後輪６６ａ，６６ｂの空転によるスリップの判定を行なう（ステップＳ１２０）。この判定は、例えば、車輪速センサ６９ａからの車輪速Ｖｆ，Ｖｒの時間変化（加速度）をそれぞれ閾値と比較することにより行なったり、前輪６３ａ，６３ｂに機械的に接続されたモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の時間変化（回転加速度）と後輪６６ａ，６６ｂに機械的に接続されたモータＭＧ３の回転数Ｎｍ３の時間変化（回転加速度）とをそれぞれ閾値と比較することにより行なうことができる。なお、スリップの判定が行なわれると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、スリップの発生の有無と、スリップが発生したときに前輪６３ａ，６３ｂか後輪６６ａ，６６ｂかのいずれのスリップであるかの区別とをＲＡＭ７６の所定アドレスに書き込む。

スリップの判定を行なうと、要求トルクＴ＊を前軸６４と後軸６７とに分配するための分配比Ｄを設定する処理を行なう（ステップＳ１３０）。ここで、分配比Ｄは、前軸６４および後軸６７に出力するトルクの合計に対する前軸６４に出力するトルクの割合であり、車両の走行状態に基づいて設定される。例えば、通常走行時には前軸６４だけにトルクが出力されるよう１．０を設定したり、坂路走行時や発進走行時には前軸６４に加えて後軸６７にトルクが出力されるよう０．８や０．７などの値を設定したり、スリップ発生時にはスリップが発生した輪に出力されるトルクの割合が小さくなると共にスリップが発生していない輪に出力されるトルクの割合が大きくなるよう設定したりすることができる。分配比Ｄを設定すると、設定した分配比Ｄに要求トルクＴ＊を乗じて前軸６４に出力すべき要求トルクＴｆ＊を設定すると共に値１から分配比Ｄを減じたものに要求トルクＴ＊を乗じて後軸６７に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１４０）。

前軸６４に出力すべき要求トルクＴｆ＊を設定すると、この要求トルクＴｆ＊に車速Ｖを乗じたものとバッテリ５０の充放電要求量Ｐｃｈ＊とロス（Ｌｏｓｓ）との和によりエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１５０）。ここで、充放電要求量Ｐｃｈ＊は、バッテリ５０の残容量ＳＯＣやアクセル開度Ａｃｃなどにより求めることができる。

エンジン要求パワーＰｅ＊を設定すると、設定したエンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する処理を行なう（ステップＳ１６０）。この処理は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定することにより行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図４に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと目標パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とエンジン２２の現在の回転数Ｎｅとに基づいて次式（１）によりモータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に（ステップＳ１７０）、前軸６４の要求トルクＴｆ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて次式（２）によりモータＭＧ２から出力すべきトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１８０）、後軸６７の要求トルクＴｒ＊に基づいて次式（３）によりモータＭＧ３から出力すべき仮モータトルクＴｍ３ｔｍｐを設定する（ステップＳ１９０）。図５は、動力分配統合機構３０の各回転要素の力学的な関係を示す共線図である。図中、右のＳ軸はサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はキャリア３４の回転数を示し、左のＲ軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。図示するように、エンジン２２の回転数はモータＭＧ１により調整することができるから、式（１）によりトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御することによりエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。また、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊は、図５の駆動軸におけるトルクの釣り合いの式を解くことにより設定することができる。ここで、式（１）中の「ＫＰ」は比例項のゲインを示し、「ＫＩ」は積分項のゲインを示す。また、式（２）中の「Ｇｆ」は前軸６４の回転数に対するリングギヤ軸３２ａの回転数の比であり、「γ」は減速ギヤ３５の減速比である。式（３）中の「Ｇｒ」は後軸６７の回転数に対するモータＭＧ３の回転数Ｎｍ３の比である。

次に、モータＭＧ３のモータ温度Ｔｍと閾値Ｔ１ｒｅｆとを比較する（ステップＳ２００）。ここで、閾値Ｔ１ｒｅｆは、許容限界温度よりも低い温度のうちモータＭＧ３の発熱を抑制する必要がある温度として予め設定されている。モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１ｒｅｆ以下のときには、モータＭＧ３から出力するトルクの制限は不要と判断して、仮モータトルクＴｍ３ｔｍｐをそのままモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊として設定し（ステップＳ２１０）、設定した各指令値のうち目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２９０）、本ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに見合うポイントで運転されるよう燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３からそれぞれ目標トルクＴｍ１＊，Ｔｍ２＊，Ｔｍ３＊に見合うトルクが出力されるようインバータ４１，４２，４３のスイッチング素子をスイッチング制御する。

一方、モータＭＧ３のモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１ｒｅｆよりも高いときには、モータＭＧ３から出力するトルクを制限する必要があると判断して、まず、ステップＳ１２０で前輪６３ａ，６３ｂにスリップが発生したと判定されたか否かを判定すると共に（ステップＳ２２０）、前輪６３ａ，６３ｂのスリップと判定されたときにはステップＳ１００で入力した路面勾配θが登り勾配として所定勾配θｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。このステップＳ２２０，Ｓ２３０の処理は、本来、モータＭＧ３から出力するトルクを制限すべきであるが、現在の車両の走行状態がその状態を脱出すべき緊急性を有するか否かを判定する処理である。ステップＳ２２０で前輪６３ａ，６３ｂにスリップが発生していないと判定されたり、ステップＳ２３０で路面勾配θが所定勾配θ未満と判定されたときには、現在の車両の走行状態がその状態を脱出すべき緊急性を有しないと判断して、モータ温度Ｔｍに基づいてモータＭＧ３から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを設定すると共に（ステップＳ２７０）、仮モータトルクＴｍ３ｔｍｐとトルク制限Ｔｍａｘとのうち小さい方をモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊として設定する（ステップＳ２８０）。

前輪６３ａ，６３ｂにスリップが発生しており路面勾配θが所定勾配θｒｅｆ以上と判定されると、現在の車両の走行状態がその状態を脱出すべき緊急性を有すると判断して、後述するモータＭＧ３のトルクの制限を緩和するための条件としての制限緩和条件が成立しているか否か（ステップＳ２４０）、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１ｒｅｆよりも高い状態が所定時間継続しているか否かを判定する（ステップＳ２５０）。ここで、制限緩和条件は、例えば、モータＭＧ３のトルクの制限を緩和する処理の実行を開始するたびに値１ずつカウントされる累積実行回数が所定数未満である条件としたり、前回モータＭＧ３のトルクの制限を緩和してから今回モータＭＧ３のトルクの制限を緩和するまでの時間間隔が所定時間以上である条件としたり、前回モータＭＧ３のトルクの制限を緩和してから今回モータＭＧ３のトルクの制限を緩和するまでの車両の走行距離が所定距離以上である条件としたりすることができる。このように、制限緩和条件の判定やモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１ｒｅｆよりも高い状態が所定時間継続しているか否かの判定を行なうのは、モータＭＧ３が頻繁に高温状態で駆動されることによる不具合の発生を防止するためである。制限緩和条件が成立していないと判定されたり、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１ｒｅｆよりも高い状態が所定時間継続していると判定されると、現在の車両の走行状態からの脱出よりも発熱からのモータＭＧ３の保護を優先すべきと判断して、モータ温度Ｔｍに基づいてモータＭＧ３から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを設定すると共に（ステップＳ２７０）、仮モータトルクＴｍ３ｔｍｐとトルク制限Ｔｍａｘとのうち小さい方をモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊として設定する（ステップＳ２８０）。一方、制限緩和条件が成立しており、且つ、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１ｒｅｆよりも高い状態が所定時間継続していないと判定されたときには、現在の車両の走行状態からの脱出を優先すべきと判断して、まず、モータ温度Ｔｍと閾値Ｔ１ｒｅｆよりも大きい閾値Ｔ２ｒｅｆとを比較し（ステップＳ２６０）、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ２ｒｅｆ以下のときには、ステップＳ１９０で設定された仮モータトルクＴｍ３ｔｍｐをそのままトルク指令Ｔｍ３＊として設定し（ステップＳ２１０）、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ２ｒｅｆよりも高いときには、モータ温度Ｔｍに基づいてモータＭＧ３から出力してもよいトルクの上限としてトルク制限Ｔｍａｘを設定すると共に（ステップＳ２７０），仮モータトルクＴｍ３ｔｍｐとトルク制限Ｔｍａｘとのうち小さい方をモータＭＧ３のトルク指令Ｔｍ３＊として設定する（ステップＳ２８０）。ここで、閾値Ｔ２ｒｅｆは、許容限界温度よりも低い温度のうちモータＭＧ３の冷却が必要な温度として設定されるものである。このように、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１ｒｅｆよりも高くなってから閾値Ｔ２ｒｅｆ以下となるまでは仮モータトルクＴｍ３ｔｍｐがそのままトルク指令Ｔｍ３＊として設定されるから、低μ（摩擦係数）の坂路からの迅速な脱出が可能となる。

図６に、モータＭＧ３のモータ温度Ｔｍとトルク指令Ｔｍ３＊の時間変化の様子を説明する説明図を示す。図示するように、通常は、モータＭＧ３のモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１ｒｅｆよりも高くなった時刻ｔ１のタイミングで発熱を抑制するためにモータＭＧ３から出力するトルクを制限するが（図６実線参照）、路面勾配θが所定勾配θｒｅｆ以上で前輪６３ａ，６３ｂにスリップが発生した走行状態にあるときには、この走行状態から車両を緊急脱出させる必要があると判断して、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１ｒｅｆよりも高くなっても閾値Ｔ２ｒｅｆよりも高くなるまでは（時刻ｔ２）、モータＭＧ３から出力するトルクを制限を行なわない（図６点線参照）。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、路面勾配θが所定勾配θｒｅｆ以上で前輪６３ａ，６３ｂにスリップが発生したとき、このスリップの発生による前輪６３ａ，６３ｂへの出力トルクの減少および後輪６６ａ，６６ｂへの出力トルクの増加に対して後輪６６ａ，６６ｂに接続されたモータＭＧ３の温度（モータ温度Ｔｍ）が閾値Ｔ１ｒｅｆよりも高くなった場合でもモータＭＧ３のトルクの制限を行なわず、モータＭＧ３の温度が閾値Ｔ２ｒｅｆよりも高くなった場合にモータＭＧ３のトルクの制限を開始する。したがって、モータＭＧ３の過大な発熱を抑制しながら低μの坂路からの脱出を図ることが可能となる。しかも、モータＭＧ３の温度が閾値Ｔ２ｒｅｆ以下であっても制限緩和条件が成立していないときや閾値Ｔ１ｒｅｆよりも高い状態が所定時間継続しているときには、直ちにモータＭＧ３のトルクの制限を行なうから、モータＭＧ３を熱からより確実に保護することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、路面勾配θが所定勾配θｒｅｆ以上で且つ前輪６３ａ，６３ｂにスリップが発生しているときに後輪６６ａ，６６ｂに接続されたモータＭＧ３のトルクの制限を緩和するものとしたが、路面勾配θが所定勾配θｒｅｆ以上のときにモータＭＧ３のトルクの制限を緩和するものとしてもよいし、前輪６３ａ，６３ｂにスリップが発生しているときにモータＭＧ３のトルクの制限を緩和するものとしてもよい。また、これらに限られず、脱出の必要性がある車両の如何なる走行状態に対してモータＭＧ３のトルクの制限を解除したり緩和したりするものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ３の温度（モータ温度Ｔｍ）に基づいてモータＭＧ３からのトルクを制限するものとしたが、インバータ４３の温度に基づいてモータＭＧ３からのトルクを制限するものとしてもよいし、モータＭＧ３の温度とインバータ４３の温度とに基づいてモータＭＧ３からのトルクを制限するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ２５０でモータ温度Ｔｍが閾値Ｔ１ｒｅｆよりも高い状態が所定時間継続したときには、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ２ｒｅｆ以下であってもモータＭＧ３からのトルクを制限するものとしたが、ステップＳ２５０に代えて、閾値Ｔ１ｒｅｆよりも高くなったときにモータ温度Ｔｍの時間積分値の演算を開始し、演算した時間積分値が所定値よりも大きくなったときに、モータ温度Ｔｍが閾値Ｔ２ｒｅｆ以下であってもモータＭＧ３からのトルクを制限するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、路面勾配θとして勾配センサ８９により直接検出されたものを用いたが、走行中または停車に至る過程で前軸６４と後軸６７とに出力したトルクＴと車両の加速度αとの関係（Ｔθ＝Ｔ−Ｍ・α；「Ｔθ」は路面勾配θに関係する釣り合いトルク，「Ｍ」は車重）から計算されるものを用いるものとしてもよいし、車速Ｖが所定車速未満であり前輪６３ａ，６３ｂにスリップが発生したと判定されているときの図示しないＧセンサの検出値に基づいて推定したものを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを前軸６４に接続し、モータＭＧ３を後軸６７に接続したが、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを後軸６７に接続し、モータＭＧ３を前軸６４に接続するものとしてもよい。

実施例では、モータＭＧ１からの動力の入出力によりエンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０を介して前輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力可能なハイブリッド自動車に適用して説明したが、前輪および後輪の一方の輪に動力を出力可能な動力出力装置と他方の輪に動力を出力可能な電動機とを備える自動車であれば、如何なるタイプの自動車にも適用することができる。例えば、図７の例示するように、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１に代えて、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ１３２と前輪６３ａ，６３ｂに接続されたアウターロータ２３４とを有し、電磁的な作用により電力と動力の入出力を伴ってエンジン２２の動力の一部を前輪６３ａ，６３ｂに出力する対ロータ電動機１３０を備えるハイブリッド自動車１２０に適用するものとしてもよい。

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。

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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。エンジン要求パワーＰｅ＊から目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を説明する説明図である。動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。モータＭＧ３のモータ温度Ｔｍとトルク指令Ｔｍ３＊との時間変化の様子を説明する説明図である。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。

符号の説明

２０，１２０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）、４１，４２，４３インバータ、４４，４５，４６回転位置検出センサ、４８温度センサ、４９温度センサ、５０バッテリ、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、６２，６５デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ前輪、６４前軸、６６ａ，６６ｂ後輪、６７後軸、６８ブレーキアクチュエータ、６８ａ油圧ブレーキ、６９ブレーキＥＣＵ、６９ａ車輪速センサ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、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、８９勾配センサ、１３０対ロータ電動機、１３２インナーロータ１３４アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ３モータ。

Claims

第１の車輪と第２の車輪とに動力を出力可能な自動車であって、
前記第１の車輪に動力を出力可能な動力出力手段と、
前記第２の車輪に動力を出力可能な電動機と、
車両を走行させる駆動力の要求値としての要求駆動力が出力されるよう前記動力出力手段と前記電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、
前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
該検出された電気駆動系の温度が第１の閾値よりも高いときに前記電動機から出力する駆動力を制限する駆動力制限手段と、
車両が所定の走行状態に至ったとき、前記検出された電機駆動系の温度が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以下であるときには前記駆動力制限手段による前記電動機から出力する駆動力の制限を解除または緩和する制限解除緩和制御を実行する制限解除緩和手段と
を備える自動車。
前記制限解除緩和手段は、前記所定の走行状態として、路面勾配が登り勾配として所定勾配以上のときに前記制限解除緩和制御を実行する手段である請求項１記載の自動車。
請求項１または２記載の自動車であって、
前記駆動制御手段は、前記第１の車輪にスリップが発生したとき、該発生したスリップが抑制されるよう前記動力出力手段を駆動制御すると共に前記要求駆動力に対応するよう前記電動機を駆動制御する手段であり、
前記制限解除緩和手段は、前記所定の走行状態として、前記第１の車輪にスリップが発生しているときに前記制限解除緩和制御を実行する手段である
自動車。
請求項１ないし３いずれか１項に記載の自動車であって、
前記制限解除緩和制御の累積実行回数を記憶する累積実行回数記憶手段を備え、
前記制限解除緩和手段は、前記記憶された累積実行回数が所定回数以上となったときには前記制限解除緩和制御を実行しない手段である
自動車。
前記制限解除緩和手段は、前回に前記制限解除緩和制御を実行してから所定時間が経過するまでおよび／または車両が所定距離走行するまでは前記制限解除緩和制御を実行しない手段である請求項１ないし４いずれか１項に記載の自動車。
前記制限解除緩和手段は、前記検出された電気駆動系の温度が前記第１の閾値よりも高い状態が第２所定時間継続したときには前記制限解除緩和制御を停止する手段である請求項１ないし５いずれか１項に記載の自動車。
前記制限解除緩和手段は、前記検出された電気駆動系の温度が前記第１の閾値よりも高くなってからの該電気駆動系の温度の時間積分値が所定値を越えたときには前記制限解除緩和制御を停止する手段である請求項１ないし６いずれか１項に記載の自動車。
前記動力出力手段は、前記第１の車輪に動力を出力可能な内燃機関を備える手段である請求項１ないし７いずれか１項に記載の自動車。
前記動力出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記第１の車軸に接続された駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力が入出力される３軸式の動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な回転軸用電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な駆動軸用電動機とを備える手段である請求項８記載の自動車。
前記動力出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記第１の車軸に接続された駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、電磁的な作用によって該第１の回転子と該第２の回転子とを相対的に回転させる対回転子電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な駆動軸用電動機とを備える手段である請求項８記載の自動車。