JP4258548B2 - 車両およびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、車両およびその制御方法に関し、特に、回生制動力を出力可能な電動機と摩擦制動力を出力可能な摩擦制動手段とを有する車両およびその制御方法に関する。
従来から、回生制動と摩擦制動とを協調させて制動力を得る車両用制動装置として、車速の低下に伴って回生制動の分担率を低下させ、その分、摩擦制動の分担率を高めるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この車両用制動装置では、回生制動から摩擦制動への切り換え時に、摩擦制動の指令値に対する応答遅れに起因した減速度の不足を防止するために、回生制動トルクの低下割合を摩擦制動トルクの応答遅れに応じて抑制している。
特開２００４−１９６０６４号公報
上述の車両用制動装置を備えた車両では、運転者により制動要求操作がなされたときに、車速が低いほど回生制動よりも摩擦制動の分担率が多く設定されるので、制動性能や制動フィーリングといったドライバビリティを確保することができるが、その分、車両の燃費等のエネルギ効率を悪化させてしまうこともある。また、運転者の中には、運転に支障のない範囲内でドライバビリティが多少損なわれたとしてもエネルギ効率の向上を望むものもいると考えられる。
そこで、本発明は、回生制動力を出力可能な電動機と摩擦制動力を出力可能な摩擦制動手段とを有する車両において、車両のエネルギ効率の向上を優先するか否かを運転者等が任意に選択できるようにすることを目的とする。
本発明による車両およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採っている。
本発明による車両は、回生制動力を出力可能な電動機と摩擦制動力を出力可能な摩擦制動手段とを有する車両において、
運転者の制動要求操作により要求されている要求制動力を設定する要求制動力設定手段と、
エネルギ効率を優先する効率優先モードを選択するための効率優先モード選択スイッチと、
前記制動要求操作がなされたときに前記効率優先モード選択スイッチがオフされている場合には、前記要求制動力に対する前記回生制動力と前記摩擦制動力との分配比と前記車速との関係を規定する第１の制動力分配制約と前記設定された要求制動力とを用いて前記回生制動力と前記摩擦制動力との分配比を設定すると共に、前記制動要求操作がなされたときに前記効率優先モード選択スイッチがオンされている場合には、前記第１の制動力分配制約に比べてエネルギ効率を優先して前記要求制動力に対する前記分配比と前記車速との関係を規定する第２の制動力分配制約と前記設定された要求制動力とを用いて前記回生制動力と前記摩擦制動力との分配比を設定する制動力分配比設定手段と、
前記設定された分配比に基づいて前記要求制動力が得られるように前記電動機と前記摩擦制動手段とを制御する制動制御手段と、
を備えるものである。
この車両では、運転者により制動要求操作がなされたときに効率優先モード選択スイッチがオフされている場合、当該制動要求操作に基づく要求制動力と第１の制動力分配制約とを用いて回生制動力と摩擦制動力との分配比が設定され、設定された分配比に基づいて要求制動力が得られるように電動機と摩擦制動手段とが制御される。また、制動要求操作がなされたときに効率優先モード選択スイッチがオンされている場合、制動要求操作に基づく要求制動力と第１の制動力分配制約に比べてエネルギ効率を優先する第２の制動力分配制約とを用いて回生制動力と摩擦制動力との分配比が設定され、設定された分配比に基づいて要求制動力が得られるように電動機と摩擦制動手段とが制御される。これにより、この車両では、効率優先モード選択スイッチを操作するだけで、車両のエネルギ効率の向上を優先するか否かを任意に選択することが可能となる。すなわち、効率優先モード選択スイッチをオフすれば、制動要求操作を実行した際に車両のエネルギ効率が多少損なわれたとしても制動性能や制動フィーリングといったドライバビリティを良好に確保することが可能となり、効率優先モード選択スイッチをオンすれば、制動要求操作を実行した際に運転に支障のない範囲内でドライバビリティが多少損なわれたとしてもエネルギ効率の向上を図ることが可能となる。
また、上記車両は、車速を検出する車速検出手段を更に備えてもよく、前記第２の制動力分配制約は、前記検出された車速が所定の車速域にあるときに前記回生制動力の配分を前記第１の制動力分配制約に比べて多くするものであってもよい。これにより、効率優先モード選択スイッチがオンされている際に、電動機によるエネルギ回収を促進させて車両のエネルギ効率を向上させることが可能となる。
更に、前記第２の制動力分配制約は、前記電動機に前記回生制動力を出力させるときの車速である回生実行車速の下限値を前記第１の制動力分配制約に比べて小さく設定するものであってもよい。これにより、低車速域においても電動機によるエネルギ回収をできるだけ実行するようにして車両のエネルギ効率をより一層向上させることが可能となる。
また、上記車両は、内燃機関と、所定の車軸に接続される車軸側回転要素と前記内燃機関の機関軸に接続されると共に前記車軸側回転要素に対して差回転可能な機関側回転要素とを有し、前記機関軸からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な動力伝達手段と、前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを更に備えてもよく、前記電動機は、前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を入出力可能であってもよい。
更に、前記動力伝達手段は、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力すると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段であってもよい。この場合、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含むものであってもよい。
また、前記動力伝達手段は、無段変速機であってもよい。
そして、前記電動機は、所定の車軸に動力を入出力可能なものであってもよい。
本発明による車両の制御方法は、回生制動力を出力可能な電動機と、摩擦制動力を出力可能な摩擦制動手段と、エネルギ効率を優先する効率優先モードを選択するための効率優先モード選択スイッチとを備えた車両の制御方法であって、
（ａ）運転者により制動要求操作がなされたときに前記効率優先モード選択スイッチがオフされている場合には、前記要求制動力に対する前記回生制動力と前記摩擦制動力との分配比と前記車速との関係を規定する第１の制動力分配制約と前記設定された要求制動力とを用いて前記回生制動力と前記摩擦制動力との分配比を設定すると共に、前記制動要求操作がなされたときに前記効率優先モード選択スイッチがオンされている場合には、前記第１の制動力分配制約に比べてエネルギ効率を優先して前記要求制動力に対する前記分配比と前記車速との関係を規定する第２の制動力分配制約と前記設定された要求制動力とを用いて前記回生制動力と前記摩擦制動力との分配比を設定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて設定された分配比に基づいて前記要求制動力が得られるように前記電動機と前記摩擦制動手段とを制御するステップと、
を含むものである。
この方法によれば、効率優先モード選択スイッチを操作するだけで、車両のエネルギ効率の向上を優先するか否かを任意に選択することが可能となる。すなわち、効率優先モード選択スイッチをオフすれば、車両のエネルギ効率が多少損なわれたとしても制動性能や制動フィーリングといったドライバビリティを良好に確保することが可能となり、効率優先モード選択スイッチをオンすれば、運転に支障のない範囲内でドライバビリティが多少損なわれたとしてもエネルギ効率の向上を図ることが可能となる。
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、本発明の一実施例に係る自動車としてのハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸であるクランクシャフト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に接続された車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を介してリングギヤ軸３２ａに機械的に接続されたモータＭＧ２と、摩擦制動力を出力可能な制動手段である電子制御式油圧ブレーキユニット（以下、単に「ブレーキユニット」という）９０と、ハイブリッド自動車２０の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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等とを備えるものである。
エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン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ＥＣＵ７０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う遊星歯車機構として構成されている。機関側回転要素としてのキャリア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、車軸側回転要素としてのリングギヤ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、動力分配統合機構３０は、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側と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３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して最終的に駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力される。
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な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を介して二次電池であるバッテリ５０と電力のやり取りを行う。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の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何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り、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は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何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等が入力されており、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等が出力される。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。また、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータ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ＥＣＵ７０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に取り付けられた温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力されている。バッテリＥＣＵ５２は、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ＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。更に、バッテリＥＣＵ５２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も算出している。
ブレーキユニット９０は、マスタシリンダ９１や流体圧式（油圧式）のブレーキアクチュエータ９２、駆動輪たる車輪３９ａ，３９ｂや他の車輪に対して設けられ、各車輪に取り付けられたブレーキディスクを挟持して対応する車輪に摩擦制動力を付与可能なブレーキパッドを駆動するホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄ、ホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄごとに設けられて対応するホイールシリンダの油圧（ホイールシリンダ圧）を検出するホイールシリンダ圧センサ９４ａ〜９４ｄ、ブレーキアクチュエータ９２を制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、「ブレーキＥＣＵ」という）９５等を含む。ブレーキアクチュエータ９２は、図示しない油圧発生源としてのポンプやアキュムレータ、マスタシリンダ９１とホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄとの連通状態を制御するマスタシリンダカットソレノイドバルブ、ブレーキペダル８５の踏み込み量に応じてペダル踏力に対する反力を創出するストロークシミュレータ等を有する。また、ブレーキＥＣＵ９５は、図示しない信号ラインを介して、マスタシリンダ圧を検出する図示しないマスタシリンダ圧センサからのマスタシリンダ圧や、ホイールシリンダ圧センサ９４ａ〜９４ｄからのホイールシリンダ圧、図示しない車輪速センサからの車輪速、図示しない操舵角センサからの操舵角等を入力すると共に、ハイブリッドＥＣＵ７０等との間で通信により各種信号のやり取りを行う。そして、ブレーキＥＣＵ９５は、ブレーキペダル８５の踏み込み量を示すブレーキペダルストロークＢＳや車速Ｖ等に基づいてハイブリッド自動車２０に作用させるべき制動トルクのうちのブレーキユニット９０による分担分に応じた摩擦制動トルクが車輪３９ａ，３９ｂや他の車輪に作用するようにブレーキアクチュエータ９２を制御する。また、ブレーキＥＣＵ９５は、図示しないセンサにより検出される車輪速、車両前後および横方向の加速度、ヨーレート、操舵角といった各種パラメータに基づいていわゆるＡＢＳ制御やトラクションコントロール（ＴＲＣ）、車両安定化制御（ＶＳＣ）等をも実行可能である。更に、ブレーキＥＣＵ９５は、所定条件が成立した場合、運転者によるブレーキペダル８５の踏み込み操作とは無関係に、車輪３９ａ，３９ｂや他の車輪に摩擦制動トルクが作用するようにブレーキアクチュエータ９２を制御することができる。
ハイブリッドＥＣＵ７０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ＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰ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ストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。また、実施例のハイブリッド自動車２０の運転席近傍には、走行時の制御モードとして、ドライバビリティよりも燃費等のエネルギ効率を優先するＥＣＯモード（効率優先モード）を選択するためのＥＣＯスイッチ（効率優先モード選択スイッチ）８８が設けられており、このＥＣＯスイッチ８８もハイブリッドＥＣＵ７０に接続されている。ＥＣＯスイッチ８８が運転者等によりオンされると、通常時（スイッチオフ時）には値０に設定される所定のＥＣＯフラグＦｅｃｏが値１に設定されると共に、予め定められた効率優先時用の各種制御手順に従ってハイブリッド自動車２０が制御されることになる。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２、ブレーキＥＣＵ９５等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ＥＣＵ９５等と各種制御信号やデータのやり取りを行っている。
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、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とに基づいて車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクが計算され、この要求トルクに対応する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の運転制御モードとしては、要求トルク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に出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。
次に、上記ハイブリッド自動車２０の走行中に運転者によりブレーキペダル８５が踏み込まれたときの動作について説明する。図２は、ハイブリッド自動車２０の走行中に運転者によりブレーキペダル８５が踏み込まれたときにハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間ごと（例えば、数ｍｓｅｃごと）に実行される制動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、その減速時に基本的にエンジン２２が停止されることから、ここでは、エンジン２２が停止しているときの動作を例にとって説明する。
図２の制動時制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、ブレーキペダルストロークセンサＢＳからのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖ、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２、バッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎ、ＥＣＯフラグＦｅｃｏの値といった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、モータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。なお、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０の温度に基づいて入力制限Ｗｉｎの基本値を設定すると共に、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて入力制限用補正係数を設定し、設定した基本値と補正係数とを乗じることにより設定することができる。ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したブレーキペダルストロークＢＳに基づいて運転者によりブレーキペダル８５に加えられたペダル踏力Ｆｐｄを計算する（ステップＳ１１０）。実施例では、ブレーキペダルストロークＢＳとペダル踏力Ｆｐｄとの関係が予め定められて図示しないペダル踏力設定用マップとしてハイブリッドＥＣＵ７０のＲＯＭ７４に記憶されており、ペダル踏力Ｆｐｄとしては、与えられたブレーキペダルストロークＢＳに対応するものが当該マップから導出・設定される。更に、こうして計算したペダル踏力Ｆｐｄに基づいて運転者により要求されている要求制動力ＢＦ＊を設定する（ステップＳ１２０）。実施例では、運転者によるペダル踏力Ｆｐｄと要求制動力ＢＦ＊との関係が予め定められて要求制動力設定用マップとしてハイブリッドＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶されており、要求制動力ＢＦ＊としては、与えられたペダル踏力Ｆｐｄに対応するものが当該マップから導出・設定される。図３に要求制動力設定用マップの一例を示す。
続いて、ＥＣＯフラグＦｅｃｏが値０であるか否か、すなわち運転者等によりＥＣＯスイッチ８８がオフされているか否かを判定し（ステップＳ１３０）、ＥＣＯフラグＦｅｃｏが値０である場合には、ステップＳ１００にて入力した車速ＶとステップＳ１２０にて設定した要求制動力ＢＦ＊と第１の制動力分配制約としての通常時回生配分率設定用マップとを用いてモータＭＧ２に出力させる回生制動力の要求制動力ＢＦ＊に対する割合を示す目標回生配分率ｄを設定する（ステップＳ１４０）。また、運転者等によりＥＣＯスイッチ８８がオンされており、ＥＣＯフラグＦｅｃｏが値１に設定されている場合には、ステップＳ１００にて入力した車速ＶとステップＳ１２０にて設定した要求制動力ＢＦ＊と第２の制動力分配制約としてのＥＣＯモード時回生配分率設定用マップとを用いて目標回生配分率ｄを設定する（ステップＳ１５０）。図４に例示するように、通常時回生配分率設定用マップ（図中実線参照）とＥＣＯモード時回生配分率設定用マップ（図中破線参照）とは、それぞれある要求制動力ＢＦ＊に対するモータＭＧ２による回生制動力とブレーキユニット９０による摩擦制動力との分配比と車速Ｖとの関係を規定するものであり、予め実験、解析を経て作成されてＲＯＭ７４に記憶されている。従って、ステップＳ１４０またはＳ１５０では、与えられた要求制動力ＢＦ＊と車速Ｖとに対応した目標回生配分率ｄが通常時回生配分率設定用マップまたはＥＣＯモード時回生配分率設定用マップから導出・設定される。ここで、実施例では、ＥＣＯスイッチ８８がオフされている場合、エネルギ効率よりも制動性能や制動フィーリングといったドライバビリティの良好な確保を優先して、車速Ｖが所定の下限値Ｖ１（例えば７ｋｍ程度）を超えていればモータＭＧ２に回生制動力を出力させ、車速Ｖが下限値Ｖ１から所定値Ｖ２（例えば１５ｋｍ程度）までの範囲にあるときにはモータＭＧ２から回生制動力を例えば車速Ｖに比例するように出力させ、車速Ｖが所定値Ｖ２以上であればモータＭＧ２の定格トルク等を考慮して車速Ｖに拘わらずモータＭＧ２による回生制動力を一定の値ＢＦｒｅｆとすることとしている。従って、通常時回生配分率設定用マップは、このようなエネルギ効率よりもドライバビリティを優先した通常時用の制約を満たすように作成される（図４の実線参照）。これに対して、ＥＣＯスイッチ８８がオンされている場合、ドライバビリティよりも燃費等のエネルギ効率を優先して、車速Ｖが通常時の下限値Ｖ１よりも小さい下限値Ｖ１′（例えば４ｋｍ程度）を超えていればモータＭＧ２に回生制動力を出力させ、車速Ｖが下限値Ｖ１′から上記所定値Ｖ２よりも小さい値Ｖ２′（例えば１０ｋｍ程度）までの範囲にあるときにはモータＭＧ２から回生制動力を例えば車速Ｖに比例するように出力させ、車速Ｖが値Ｖ２′以上であればモータＭＧ２による回生制動力を一定の値ＢＦｒｅｆとすることとしている。従って、ＥＣＯモード時回生配分率設定用マップは、このようなドライバビリティよりもエネルギ効率を優先したＥＣＯモード時用の制約を満たすように作成される（図４の破線参照）。すなわち、ＥＣＯモード時回生配分率設定用マップは、モータＭＧ２に回生制動力を出力させるときの車速である回生実行車速の下限値Ｖ１′を通常時回生配分率設定用マップ（値Ｖ１）に比べて小さく設定するように定められている。これにより、ＥＣＯスイッチ８８がオンされているときにＥＣＯモード時回生配分率設定用マップを用いた場合には、ＥＣＯスイッチ８８がオフされているときに通常時回生配分率設定用マップを用いた場合に比べて車速Ｖが低車速域（Ｖ１′＜Ｖ≦Ｖ２）にあるときに回生制動力の配分が多くなる。
ステップＳ１４０またはＳ１５０にて目標回生配分率ｄを設定したならば、ステップＳ１２０にて設定した要求制動力ＢＦ＊に目標回生配分率ｄを乗じることにより目標回生制動力ＢＦｒ＊を計算する（ステップＳ１６０）。更に、バッテリ５０の入力制限ＷｉｎをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除することによりモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍｉｎを計算すると共に（ステップＳ１７０）、目標回生制動力ＢＦｒ＊と所定の換算係数ｋとの積を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除することにより仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算する（ステップＳ１８０）。次いで、モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定すると共に先に計算したトルク制限Ｔｍｉｎと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとのうちのより大きい方（制動トルクとして小さい方）をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１９０）。このようにしてトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ２に回生制動トルクを出力させることが可能となる。こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、ステップＳ１４０またはステップＳ１５０にて設定した目標回生配分率ｄが値１未満であるか否かを判定し（ステップＳ２００）、目標回生配分率ｄが値１未満であれば、トルク指令Ｔｍ２＊と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとの積を上記換算係数ｋで除した値を要求制動力ＢＦ＊から減じることによりブレーキユニット９０に発生させるべき要求摩擦制動力ＢＦｆ＊を設定する（ステップＳ２１０）。これに対して、目標回生配分率ｄが値１であれば、要求制動力ＢＦｆ＊をモータＭＧ２による回生制動力でまかなうことができることから、要求摩擦制動力ＢＦｆ＊を値０に設定する（ステップＳ２２０）。そして、トルク指令Ｔｍ１＊およびＴｍ２＊をモータＥＣＵ４０に、要求摩擦制動力ＢＦ＊をブレーキＥＣＵ９５に送信し（ステップＳ２３０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。また、要求摩擦制動力ＢＦｆ＊を受信したブレーキＥＣＵ９５は、要求摩擦制動力ＢＦｆ＊に応じた摩擦制動トルクが駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂや他の車輪に付与されるようにブレーキアクチュエータ９２を制御する。
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、運転者によりブレーキペダル８５が踏み込まれて制動要求操作がなされたときにＥＣＯスイッチ８８がオフされている場合、当該制動要求操作に基づく要求制動力ＢＦ＊と第１の制動力分配制約たる通常時回生配分率設定用マップとを用いて目標回生配分率ｄが設定され（ステップＳ１４０）、設定された目標回生配分率ｄに基づいて要求制動力ＢＦ＊が得られるようにモータＭＧ２とブレーキユニット９０とが制御される（ステップＳ１６０〜Ｓ２３０）。また、運転者によりブレーキペダル８５が踏み込まれて制動要求操作がなされたときにＥＣＯスイッチ８８がオンされている場合、当該制動要求操作に基づく要求制動力ＢＦ＊と通常時回生配分率設定用マップに比べてエネルギ効率を優先する第２の制動力分配制約たるＥＣＯモード時回生配分率設定用マップとを用いて目標回生配分率ｄが設定され（ステップＳ１５０）、設定された目標回生配分率ｄに基づいて要求制動力ＢＦ＊が得られるようにモータＭＧ２とブレーキユニット９０とが制御される（ステップＳ１６０〜Ｓ２３０）。これにより、ハイブリッド自動車２０では、効率優先モード選択スイッチとしてのＥＣＯスイッチ８８を操作するだけで、ドライバビリティを優先するか車両のエネルギ効率の向上を優先するかを任意に選択することが可能となる。すなわち、ＥＣＯスイッチ８８をオフすれば、低車速域においてブレーキユニット９０による摩擦制動力の配分が充分に確保されるので、制動要求操作を実行した際にエネルギ効率が多少損なわれたとしても制動性能や制動フィーリングといったドライバビリティを良好に確保することが可能となる。また、ＥＣＯスイッチ８８をオンすれば、低車速域においてモータＭＧ２による回生制動力の配分がより多く設定されるので、制動要求操作を実行した際に運転に支障のない範囲内でドライバビリティが多少損なわれたとしてもエネルギ効率の向上を図ることが可能となる。また、実施例のハイブリッド自動車２０において、ＥＣＯスイッチ８８のオン時に使用されるＥＣＯモード時回生配分率設定用マップは、車速Ｖが所定の低車速域（Ｖ１′＜Ｖ≦Ｖ２）にあるときに回生制動力の配分を通常時回生配分率設定用マップに比べて多くするものとされているので、ＥＣＯスイッチ８８がオンされている際に、モータＭＧ２によるエネルギ回収を促進させてエネルギ効率すなわち燃費を向上させることが可能となる。すなわち、ＥＣＯモード時回生配分率設定用マップを通常時回生配分率設定用マップに比べて回生実行車速の下限値を小さく設定するものとすれば、低車速域においてモータＭＧ２によるエネルギ回収をできるだけ実行するようにして車両のエネルギ効率をより一層向上させることができる。
なお、上記実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸に出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図５に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ａのように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸（車輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものに適用されてもよい。また、上記実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図６に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ｂのように、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２３２と車輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を車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２３０を備えたものに適用されてもよい。更に、図示を省略するが、本発明は、車軸に動力を入出力可能な電動機と、上記ブレーキユニット９０のような摩擦制動手段とを備える電気自動車に適用され得ることはいうまでもない。
更に、本発明は、車軸側回転要素としてのリングギヤ３２と機関側回転要素としてのキャリア３４とを有する動力分配統合機構３０の代わりに、エンジン２２の動力を車軸側に伝達する動力伝達手段として無段変速機（以下「ＣＶＴ」という）を備えた車両に適用されてもよい。このような車両の一例であるハイブリッド自動車２０Ｃを図７に示す。同図に示す変形例のハイブリッド自動車２０Ｃは、エンジン２２からの動力をトルクコンバータ１３０や前後進切換機構１３５、ベルト式のＣＶＴ１４０、ギヤ機構３７、デファレンシャルギヤ３８等を介して例えば前輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力する前輪駆動系と、同期発電電動機であるモータＭＧからの動力をギヤ機構３７′、デファレンシャルギヤ３８′等を介して例えば後輪である車輪３９ｃ，３９ｄに出力する後輪駆動系と、車輪３９ａ〜３９ｄに摩擦制動力を付与可能なブレーキユニット９０と、車両全体を制御するハイブリッドＥＣＵ７０とを備える。この場合、トルクコンバータ１３０は、ロックアップ機構を有する流体式トルクコンバータとして構成される。また、前後進切換機構１３５は、例えばダブルピニオンの遊星歯車機構とブレーキＢ１とクラッチＣ１とを含み、前後進の切り換えやトルクコンバータ１３０とＣＶＴ１４０との接続・切離を実行する。ＣＶＴ１４０は、機関側回転要素としてのインプットシャフト１４１に接続された溝幅を変更可能なプライマリプーリ１４３と、同様に溝幅を変更可能であって車軸側回転要素としてのアウトプットシャフト１４２に接続されたセカンダリプーリ１４４と、プライマリプーリ１４３およびセカンダリプーリ１４４の溝に巻き掛けられたベルト１４５とを有する。そして、ＣＶＴ１４０は、ＣＶＴ用電子制御ユニット１４６により駆動制御される油圧回路１４７からの作動油によりプライマリプーリ１４３およびセカンダリプーリ１４４の溝幅を変更することにより、インプットシャフト１４１に入力した動力を無段階に変速してアウトプットシャフト１４２に出力する。そして、モータＭＧは、インバータ４５を介してエンジン２２により駆動されるオルタネータ２９や、当該オルタネータ２９からの電力ラインに出力端子が接続されたバッテリ（高圧バッテリ）５０に接続されている。これにより、モータＭＧは、オルタネータ２９やバッテリ５０からの電力により駆動されたり、回生を行って発電した電力によりバッテリ５０を充電したりする。このように構成されたハイブリッド自動車２０Ｃは、運転者のアクセルペダル８３の操作に応じて主としてエンジン２２からの動力を前輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力して走行し、必要に応じて車輪３９ａ，３９ｂへの動力の出力に加えてモータＭＧからの動力を後輪である車輪３９ｃ，３９ｄに出力して４輪駆動により走行する。なお、図７のハイブリッド自動車２０Ｃにおいて、ベルト式のＣＶＴ１４０の代わりにトロイダル式のＣＶＴを適用してもよい。
ここで、上記実施例および変形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しておく。すなわち、上記実施例および変形例では、回生制動力を出力可能なモータＭＧ２，ＭＧあるいは対ロータ電動機２３０が「電動機」に相当し、摩擦制動力を出力可能なブレーキユニット９０が「摩擦制動手段」に相当する。また、ドライバビリティよりも燃費等のエネルギ効率を優先するＥＣＯモードを選択するためのＥＣＯスイッチ８８が「効率優先モード選択スイッチ」に相当し、図２の制動時制御ルーチンを実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求制動力設定手段」、「制動力分配比設定手段」および「制動制御手段」に相当する。更に、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、車軸側回転要素としてのリングギヤ３２と機関軸側回転要素としてのキャリア３４とを有する動力分配統合機構３０や車軸側回転要素としてのインプットシャフト１４１と機関軸側回転要素としてのアウトプットシャフト１４２とを有するＣＶＴ１４０が「動力伝達手段」に相当する。また、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０あるいは対ロータ電動機２３０が「電力動力入出力手段」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、モータＭＧ１、オルタネータ２９あるいは対ロータ電動機２３０が「発電用電動機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。なお、これら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は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行われるべきものである。
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
本発明は、自動車の製造産業等において利用可能である。
本発明の一実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 ハイブリッド自動車２０の走行中に運転者によりブレーキペダル８５が踏み込まれたときにハイブリッドＥＣＵ７０により実行される制動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求制動力設定用マップの一例を示す説明図である。 通常時回生配分率設定用マップとＥＣＯモード時回生配分率設定用マップとを例示する説明図である。 変形例に係るハイブリッド自動車２０Ａの概略構成図である。 他の変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図である。 更に他の変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｃの概略構成図である。
符号の説明
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 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、２９ オルタネータ、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、３７，３７′ ギヤ機構、３８，３８′ デファレンシャルギヤ、３９ａ〜３９ｄ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２，４５ 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 変速機、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、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 ブレーキペダルストロークセンサ、８７ 車速センサ、８８ ＥＣＯスイッチ、９０ ブレーキユニット、９１ マスタシリンダ、９２ ブレーキアクチュエータ、９３ａ〜９３ｄ ホイールシリンダ、９４ａ〜９４ｄ ホイールシリンダ圧センサ、９５ ブレーキＥＣＵ、１３０ トルクコンバータ、１３５ 前後進切換機構、１４０ ＣＶＴ、１４１ インプットシャフト、１４２ アウトプットシャフト、１４３ プライマリプーリ、１４４ セカンダリプーリ、１４５ ベルト、１４６ ＣＶＴ用電子制御ユニット、１４７ 油圧回路、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１ クラッチ、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

  1. 回生制動力を出力可能な電動機と摩擦制動力を出力可能な摩擦制動手段とを有する車両において、
    車速を検出する車速検出手段と、
    運転者の制動要求操作により要求されている要求制動力を設定する要求制動力設定手段と、
    エネルギ効率を優先する効率優先モードを選択するための効率優先モード選択スイッチと、
    前記制動要求操作がなされたときに前記効率優先モード選択スイッチがオフされている場合には、前記要求制動力に対する前記回生制動力と前記摩擦制動力との分配比と前記車速との関係を規定する第１の制動力分配制約と前記設定された要求制動力と前記検出された車速とを用いて前記回生制動力と前記摩擦制動力との分配比を設定すると共に、前記制動要求操作がなされたときに前記効率優先モード選択スイッチがオンされている場合には、前記要求制動力に対する前記分配比と前記車速との関係を規定すると共に所定の低車速域における前記回生制動力の配分を前記第１の制動力分配制約に比べて多くする第２の制動力分配制約と前記設定された要求制動力と前記検出された車速とを用いて前記回生制動力と前記摩擦制動力との分配比を設定する制動力分配比設定手段と、
    前記設定された分配比に基づいて前記要求制動力が得られるように前記電動機と前記摩擦制動手段とを制御する制動制御手段とを備え、
    前記第１の制動力分配制約は、前記検出された車速が所定値以上であるときに前記回生制動力を一定の値とすると共に前記検出された車速が前記所定値から前記電動機に前記回生制動力を出力させるときの車速である回生実行車速の下限値までの範囲にあるときに前記車速に応じて前記回生制動力を変化させる制約であり、前記第２の制動力分配制約は、少なくとも前記所定値から前記下限値までの範囲における前記回生制動力の配分を前記第１の制動力分配制約に比べて多くする制約である車両。
  2. 請求項１に記載の車両において、
    前記第１の制動力分配制約は、前記検出された車速が所定値以上であるときに前記回生制動力を一定の値とすると共に前記検出された車速が前記所定値から前記電動機に前記回生制動力を出力させるときの車速である回生実行車速の下限値までの範囲にあるときに前記車速に応じて前記回生制動力を変化させる制約であり、前記第２の制動力分配制約は、前記検出された車速が前記所定値よりも小さい第２の所定値以上であるときに前記回生制動力を一定の値とすると共に前記検出された車速が前記第２の所定値から前記回生実行車速の下限値よりも小さい第２の下限値までの範囲にあるときに前記車速に応じて前記回生制動力を変化させる制約である車両。
  3. 請求項１または２に記載の車両において、
    内燃機関と、
    所定の車軸に接続される車軸側回転要素と前記内燃機関の機関軸に接続されると共に前記車軸側回転要素に対して差回転可能な機関側回転要素とを有し、前記機関軸からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な動力伝達手段と、
    前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを更に備え、
    前記電動機は、前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を入出力可能である車両。
  4. 前記動力伝達手段は、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力すると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段である請求項３に記載の車両。
  5. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含む請求項４に記載の車両。
  6. 前記動力伝達手段は、無段変速機である請求項３に記載の車両。
  7. 前記電動機は、所定の車軸に動力を入出力可能である請求項１または２に記載の車両。
  8. 回生制動力を出力可能な電動機と、摩擦制動力を出力可能な摩擦制動手段と、車速を検出する車速検出手段と、運転者の制動要求操作により要求されている要求制動力を設定する要求制動力設定手段と、エネルギ効率を優先する効率優先モードを選択するための効率優先モード選択スイッチとを備えた車両の制御方法であって、
    （ａ）前記制動要求操作がなされたときに前記効率優先モード選択スイッチがオフされている場合には、前記要求制動力に対する前記回生制動力と前記摩擦制動力との分配比と車速との関係を規定する第１の制動力分配制約と前記設定された要求制動力と前記検出された車速とを用いて前記回生制動力と前記摩擦制動力との分配比を設定すると共に、前記制動要求操作がなされたときに前記効率優先モード選択スイッチがオンされている場合には、前記要求制動力に対する前記分配比と前記車速との関係を規定すると共に所定の低車速域における前記回生制動力の配分を前記第１の制動力分配制約に比べて多くする第２の制動力分配制約と前記設定された要求制動力と前記検出された車速とを用いて前記回生制動力と前記摩擦制動力との分配比を設定するステップと、
    （ｂ）ステップ（ａ）にて設定された分配比に基づいて前記要求制動力が得られるように前記電動機と前記摩擦制動手段とを制御するステップと、
    を含み、
    前記第１の制動力分配制約は、前記検出された車速が所定値以上であるときに前記回生制動力を一定の値とすると共に前記検出された車速が前記所定値から前記電動機に前記回生制動力を出力させるときの車速である回生実行車速の下限値までの範囲にあるときに前記車速に応じて前記回生制動力を変化させる制約であり、前記第２の制動力分配制約は、少なくとも前記所定値から前記下限値までの範囲における前記回生制動力の配分を前記第１の制動力分配制約に比べて多くする制約である車両の制御方法。

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