JP5598339B2 - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、車両およびその制御方法に関し、より特定的には、通常モードと、同一アクセル操作量に対する車両駆動力が通常モードよりも大きいパワーモードを備えた車両およびその制御方法に関する。

この種の車両として、たとえば特開２００７−９１０７３号公報（特許文献１）には、通常走行に対応するノーマルモードとノーマルモードよりも大きな駆動力が得られるパワーモードとのいずれかの走行モードを運転者が選択可能に構成されたハイブリッド車両が開示される。

特許文献１に記載のハイブリッド車両においては、ノーマルモードで走行している最中に、パワーモードを選択するためのパワースイッチの操作が検出されたときには、その後にアクセルペダルの踏み増しがなされるのを待って走行モードがノーマルモードからパワーモードに切換えられる。これにより、何らかの原因によりパワースイッチに異常が生じたときでも、予期しない過大な駆動力により走行されるのを抑制している。

特開２００７−９１０７３号公報 特開２００７−６９６２５号公報 特開２００８−１６３８６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド車両によれば、パワースイッチの操作の切換えが検出されると、アクセルペダルの踏み増しに従ってパワーモードに切換えられることから、たとえば、車両が段差や登坂路などで車輪にロック状態が発生している場面においては、車輪をロック状態から脱出させるために運転者がアクセルペダルを踏み増したことによって、走行モードがパワーモードに切換えられることとなる。そのため、運転者によるアクセル開度の細かな調整が必要とされる走行状況にも拘らず、運転者の意図しない駆動力が出力されてしまうという問題があった。

それゆえ、この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ノーマルモードおよびパワーモードのいずれかを運転者が選択可能に構成された車両において、運転者の意図しない駆動力が発生するのを抑制することである。

この発明のある局面では、車両は、第１の走行モードと、同一アクセル操作量に対する車両駆動力が第１の走行モードよりも大きい第２の走行モードとを備える。車両は、運転者からの第２の走行モードへの切換え要求を検知するための検知手段と、切換え要求が検知された場合に、第１の走行モード時と比較して車両駆動力を増大させることにより、車両を第２の走行モードへ切換えるための切換え手段と、切換え要求が検知された場合に、車輪のロック状態を検出するためのロック検出手段と、車輪のロック状態が検出されたときには、切換え手段による第２の走行モードへの切換えを禁止するための禁止手段とを備える。

好ましくは、車両は、禁止手段により第２の走行モードへの切換えを禁止している期間中に、車輪がロック状態から脱出したことを検出するためのロック脱出検出手段と、運転者のアクセル操作量を検出するためのアクセル操作検出手段とをさらに備える。禁止手段は、車輪がロック状態から脱出したことが検出されたときには、切換え手段による第２の走行モードへの切換えを許可する。切換え手段は、禁止手段により第２の走行モードへの切換えが許可されたときには、第１の走行モード時に検出されたアクセル操作量に基づいて設定される第１の車両駆動力から、第２の走行モード時に検出されたアクセル操作量に基づいて設定される第２の車両駆動力までの間で、車両駆動力を徐々に増大させる。

好ましくは、車両は、車輪を駆動するための駆動軸に機械的に結合される電動機をさらに備える。ロック検出手段は、車速が所定の閾値以下であって、かつ、電動機がロック状態であるときに、車輪のロック状態を検出する。

この発明の別の局面では、第１の走行モードと、同一アクセル操作量に対する車両駆動力が第１の走行モードよりも大きい第２の走行モードとを備えた車両の制御方法は、運転者からの第２の走行モードへの切換え要求を検知するためのステップと、検知するステップにより切換え要求が検知された場合に、第１の走行モード時と比較して車両駆動力を増大させることにより、車両を第２の走行モードへ切換えるためのステップと、検知するステップにより切換え要求が検知された場合に、車輪のロック状態を検出するためのステップと、検出するステップにより車輪のロック状態が検出されたときには、切換えるステップによる第２の走行モードへの切換えを禁止するためのステップとを備える。

この発明によれば、ノーマルモードおよびパワーモードのいずれかを運転者が選択可能に構成された車両において、運転者の意図しない駆動力が発生するのを抑制することができる。

本発明の実施の形態による車両の代表例として示されるハイブリッド車両の概略構成図である。 図１のハイブリッド車両におけるパワートレインの詳細を説明するための模式図である。 本実施の形態に従うＥＣＵにおける制御構造を示すブロック図である。 ＥＣＵにおける走行モード切換え動作を示すフローチャートである。 図４のステップＳ０８（走行モード切換え処理）のサブルーチンを説明するフローチャートである。 実行用アクセル開度設定用マップの一例を示す図である。 要求トルク設定用マップの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明が繰返さない。

（車両の構成）
図１は、本発明の実施の形態による車両の代表例として示されるハイブリッド車両５の概略構成図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両５は、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、バッテリ１０と、電力変換ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）２０と、動力分割機構ＰＳＤと、減速機ＲＤと、前輪７０Ｌ，７０Ｒと、後輪８０Ｌ，８０Ｒと、電子制御ユニット（Electrical Control Unit：ＥＣＵ）３０とを備える。本実施の形態に係る制御装置は、たとえばＥＣＵ３０が実行するプログラムにより実現される。なお、図１には、前輪７０Ｌ，７０Ｒを駆動輪とするハイブリッド車両５が例示されるが、前輪７０Ｌ，７０Ｒに代えて後輪８０Ｌ，８０Ｒを駆動輪としてもよい。あるいは、図１に構成に加えて後輪８０Ｌ，８０Ｒ駆動用のモータジェネレータをさらに設けて、４ＷＤ構成とすることも可能である。

エンジンＥＮＧが発生する駆動力は、動力分割機構ＰＳＤにより、２経路に分割される。一方は、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０Ｒを駆動する経路である。もう一方は、モータジェネレータＭＧ１を駆動させて発電する経路である。

モータジェネレータＭＧ１は、代表的には三相交流同期電動発電機により構成される。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構ＰＳＤにより分割されたエンジンＥＮＧの駆動力により、発電機として発電する。また、モータジェネレータＭＧ１は、発電機としての機能だけでなく、エンジンＥＮＧの回転数を制御するアクチュエータとしても機能をも有する。

なお、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、車両の運転状態やバッテリ１０のＳＯＣ（State Of Charge）の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時では、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力はそのままモータジェネレータＭＧ２をモータとして駆動させる動力となる。一方、バッテリ１０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合には、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、電力変換ユニット２０により交流電力から直流電力に変換されてバッテリ１０に蓄えられる。

このモータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧを始動する際の始動機としても利用される。エンジンＥＮＧを始動する際、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ１０から電力の供給を受けて、電動機として駆動する。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。

モータジェネレータＭＧ２は、代表的には三相交流同期電動発電機により構成される。モータジェネレータＭＧ２が電動機として駆動される場合には、バッテリ１０に蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１により発電された電力の少なくともいずれか一方により駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０Ｒに伝えられる。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンＥＮＧをアシストして車両を走行させたり、モータジェネレータＭＧ２の駆動力のみにより車両を走行させたりする。

車両の回生制動時には、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０ＲによりモータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２が発電機として作動させられる。これによりモータジェネレータＭＧ２は、制動エネルギを電気エネルギに変換する回生ブレーキとして作用する。モータジェネレータＭＧ２により発電された電力は、電力変換ユニット２０を介してバッテリ１０に蓄えられる。

バッテリ１０は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池により構成される。本発明の実施の形態において、バッテリ１０は「蓄電装置」の代表例として示される。すなわち、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置をバッテリ１０に代えて用いることも可能である。バッテリ１０は、直流電圧を電力変換ユニット２０へ供給するとともに、電力変換ユニット２０からの直流電圧によって充電される。

電力変換ユニット２０は、バッテリ１０よって供給される直流電力と、モータを駆動制御する交流電力およびジェネレータによって発電される交流電力との間で双方向の電力変換を行なう。

ハイブリッド車両５は、さらに、ハンドル４０と、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃを検出するアクセルポジションセンサ４４と、ブレーキペダルポジションＢＰを検出するブレーキペダルポジションセンサ４６と、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４８とを備える。

また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には、ロータ回転角を検出する回転角センサ５１，５２がさらに設けられる。回転角センサ５１によって検出されたモータジェネレータＭＧ１のロータ回転角θ１および回転角センサ５２によって検出されたモータジェネレータＭＧ２のロータ回転角θ２は、ＥＣＵ３０へ伝達される。なお、回転角センサ５１，５２は、ＥＣＵ３０においてモータジェネレータＭＧ１の電流、電圧等からロータ回転角θ１を推定し、また、モータジェネレータＭＧ２の電流、電圧等からロータ回転角θ２を推定することによって、配置を省略してもよい。

ハイブリッド車両５は、さらに、パワースイッチ９０を備える。パワースイッチ９０は、加速性を重視するパワーモードでの走行を運転者が選択するためのスイッチである。パワースイッチ９０は、ＥＣＵ３０と電気的に接続されている。ＥＣＵ３０は、パワースイッチ９０のオン／オフ状態を示すパワースイッチ信号Ｐｓｗを受ける。このパワースイッチ信号Ｐｓｗがオン状態であるときに、ＥＣＵ３０は、運転者によりパワーモードが選択されていると判断する。

ＥＣＵ３０は、エンジンＥＮＧ、電力変換ユニット２０およびバッテリ１０と電気的に接続されている。ＥＣＵ３０は、各種センサからの検出信号およびパワースイッチ９０からのパワースイッチ信号Ｐｓｗに基づいて、ハイブリッド車両５が所望の走行状態となるように、エンジンＥＮＧの運転状態と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態と、バッテリ１０の充電状態とを統合的に制御する。

図２は、図１のハイブリッド車両５におけるパワートレインの詳細を説明するための模式図である。

図２を参照して、ハイブリッド車両５のパワートレイン（ハイブリッドシステム）は、モータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２の出力軸１６０に接続される減速機ＲＤと、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１と、動力分割機構ＰＳＤとを備える。

動力分割機構ＰＳＤは、図２に示す例では遊星歯車機構により構成されて、クランクシャフト１５０に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合されたサンギヤ１５１と、クランクシャフト１５０と同軸上を回転可能に支持されているリングギヤ１５２と、サンギヤ１５１とリングギヤ１５２との間に配置され、サンギヤ１５１の外周を自転しながら公転するピニオンギヤ１５３と、クランクシャフト１５０の端部に結合され各ピニオンギヤ１５３の回転軸を支持するプラネタリキャリヤ１５４とを含む。

動力分割機構ＰＳＤは、サンギヤ１５１に結合されたサンギヤ軸と、リングギヤ１５２に結合されたリングギヤケース１５５およびプラネタリキャリヤ１５４に結合されたクランクシャフト１５０の３軸が動力の入出力軸とされる。そしてこの３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、残りの１軸に入出力される動力は他の２軸へ入出力される動力に基づいて定まる。

動力の取出用のカウンタドライブギヤ１７０がリングギヤケース１５５の外側に設けられ、リングギヤ１５２と一体的に回転する。カウンタドライブギヤ１７０は、動力伝達減速ギヤＲＧに接続されている。リングギヤケース１５５は、本発明での「出力部材」に対応する。このようにして、動力分割機構ＰＳＤは、モータジェネレータＭＧ１による電力および動力の入出力を伴って、エンジンＥＮＧからの出力の少なくとも一部を出力部材へ出力するように動作する。

さらに、カウンタドライブギヤ１７０と動力伝達減速ギヤＲＧとの間で動力の伝達がなされる。そして、動力伝達減速ギヤＲＧは、駆動輪である前輪７０Ｌ、７０Ｒと連結されたディファレンシャルギヤＤＥＦを駆動する。また、下り坂等では駆動輪の回転がディファレンシャルギヤＤＥＦに伝達され、動力伝達減速ギヤＲＧはディファレンシャルギヤＤＥＦによって駆動される。

モータジェネレータＭＧ１は、回転磁界を形成するステータ１３１と、ステータ１３１内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれているロータ１３２とを含む。ステータ１３１は、ステータコア１３３と、ステータコア１３３に巻回される三相コイル１３４とを含む。ロータ１３２は、動力分割機構ＰＳＤのサンギヤ１５１と一体的に回転するサンギヤ軸に結合されている。ステータコア１３３は、電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。

モータジェネレータＭＧ１は、ロータ１３２に埋め込まれた永久磁石による磁界と三相コイル１３４によって形成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作する。またモータジェネレータＭＧ１は、永久磁石による磁界とロータ１３２の回転との相互作用により三相コイル１３４の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。

モータジェネレータＭＧ２は、回転磁界を形成するステータ１３６と、ステータ１３６内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれたロータ１３７とを含む。ステータ１３６は、ステータコア１３８と、ステータコア１３８に巻回される三相コイル１３９とを含む。

ロータ１３７は、動力分割機構ＰＳＤのリングギヤ１５２と一体的に回転するリングギヤケース１５５に減速機ＲＤを介して結合されている。ステータコア１３８は、たとえば電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。

モータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界とロータ１３７の回転との相互作用により三相コイル１３９の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。またモータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界と三相コイル１３９によって形成される磁界との相互作用によりロータ１３７を回転駆動する電動機として動作する。

減速機ＲＤは、プラネタリギヤの回転要素の一つであるプラネタリキャリヤ１６６がケースに固定された構造により減速を行なう。すなわち、減速機ＲＤは、ロータ１３７の出力軸１６０に結合されたサンギヤ１６２と、リングギヤ１５２と一体的に回転するリングギヤ１６８と、リングギヤ１６８およびサンギヤ１６２に噛み合いサンギヤ１６２の回転をリングギヤ１６８に伝達するピニオンギヤ１６４とを含む。たとえば、サンギヤ１６２の歯数に対しリングギヤ１６８の歯数を２倍以上にすることにより、減速比を２倍以上にすることができる。

このようにモータジェネレータＭＧ２の回転力は、減速機ＲＤを介して、リングギヤ１５２，１６８と一体的に回転する出力部材（リングギヤケース）１５５に伝達される。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、出力部材１５５から駆動輪までの間で動力を加えるように構成される。なお、減速機ＲＤの配置を省略して、すなわち減速比を設けることなく、モータジェネレータＭＧ２の出力軸１６０および出力部材１５５の間を連結してもよい。

電力変換ユニット２０は、コンバータ１２と、インバータ１４，２２とを含む。コンバータ１２は、バッテリ１０からの直流電圧Ｖｂを電圧変換して電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間に直流電圧ＶＨを出力する。また、コンバータ１２は、双方向に電圧変換可能に構成されて、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間の直流電圧ＶＨをバッテリ１０の充電電圧Ｖｂに変換する。

インバータ１４，２２は、一般的な三相インバータで構成されて、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間の直流電圧ＶＨを交流電圧に変換してそれぞれモータジェネレータＭＧ２，ＭＧ１へ出力する。また、インバータ１４，２２は、モータジェネレータＭＧ２，ＭＧ１によって発電された交流電圧を直流電圧ＶＨに変換して、電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬ間に出力する。

上述のように構成されたハイブリッド車両５は、通常走行に対応するノーマルモードと、同一アクセル操作量に対する車両駆動力がノーマルモードよりも大きいパワーモードとを選択して走行可能に構成される。運転者は、パワースイッチ９０を操作することにより、ノーマルモードおよびパワーモードのいずれかを選択できる。ＥＣＵ３０は、後述するように、選択された走行モードと、出力部材１５５に出力すべき要求トルクとを対応付けたテーブルを記憶している。このテーブルに記憶される要求トルクは、所定のアクセル開度に対して得られる駆動力が、ノーマルモードよりもパワーモードの方が高くなるように設定されている。ＥＣＵ３０は、各走行モードにおいて、このテーブルを参照してアクセル開度Ａｃｃに基づいて出力部材１５５に出力すべき要求トルクを算出する。そして、この要求トルクに対応する要求駆動力が出力部材１５５に出力されるように、エンジンＥＮＧの運転状態と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態とを制御する。

（制御構造）
次に、図３を参照して、本実施の形態による車両の走行モードの切換え動作を実現するための制御構造について、図面を参照して説明する。

図３は、本実施の形態に従うＥＣＵ３０における制御構造を示すブロック図である。図３に示す各機能ブロックは、代表的にＥＣＵ３０が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その機能の一部または全部を専用のハードウェアとして実装してもよい。

図３を参照して、ＥＣＵ３０は、ＭＧ２ロック検出部３００と、走行モード選択部３１０と、充放電制御部３２０と、走行制御部３３０と、配分部３４０と、インバータ制御部３５０と、コンバータ制御部３６０とを備える。

ＭＧ２ロック検出部３００は、モータジェネレータＭＧ２の回転数センサ５１によって検出された、または推定されたロータ回転角θ２に基づいてＭＧ２回転数Ｎｍ２を検出する。そして、ＭＧ２ロック検出部３００は、検出されたＭＧ２回転数Ｎｍ２およびモータジェネレータＭＧ２の電流に基づいて、モータジェネレータＭＧ２にロック状態が発生しているかどうかを検出する。ロック状態の発生時には、ＭＧ２ロック検出部３００は、ロック判定フラグＦＬＣをオンに設定する。

ＭＧ２ロック検出部３００によるロック検出は、ＭＧ２回転数Ｎｍ２が、回転数＝０を含む極低回転数領域（Ｎ２ｎ≦Ｎｍ２≦Ｎ２ｐ）に入っているかどうか、および、モータジェネレータＭＧ２の電流が所定のロック判定値Ｍ２以上であるかどうかにより判定される。なお、Ｎ２ｐは回転数が正転領域のロック判定値であり、Ｎ２ｎは回転数が逆転領域のロック判定値である。また、Ｍ２は、ロック状態が発生するとモータジェネレータＭＧ２の特定の相に電流が継続的に流れることを考慮して、モータジェネレータＭＧ２の三相電流よりも高い電流値となるように設定される。

なお、ロック検出は、ＭＧ２回転数およびモータジェネレータＭＧ２のトルク指令値に基づいて行なう構成としてもよい。この場合、モータジェネレータＭＧ１にトルク指令値が与えられているにもかかわらず、ＭＧ２回転数が上昇しないときには、モータジェネレータＭＧ２にロック状態が発生していると判定することができる。

走行モード選択部３１０は、ＭＧ２ロック検出部３００からロック判定フラグＦＬＣを受け、パワースイッチ９０からパワースイッチ信号Ｐｓｗを受け、車速センサ１００から車速Ｖを受ける。そして、走行モード選択部３１０は、これらの入力信号に基づいて、ノーマルモードおよびパワーモードの一方を選択する。走行モード選択部３１０は、ノーマルモードおよびパワーモードのいずれが選択されているかを示す走行モードフラグＦＭを発生する。走行モードフラグＦＭは、走行制御部３３０へ送出される。

充放電制御部３２０は、バッテリ１０のＳＯＣに基づいて、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを設定する。なお、図示は省略するが、バッテリ１０のＳＯＣは、バッテリ１０に設けられた電池監視ユニットからの電池データ（バッテリ１０の電流、電圧および温度）に基づいて算出されたＳＯＣ推定値である。

走行制御部３３０は、ハイブリッド車両５の走行モード、車両状態およびドライバ操作に応じて、ハイブリッド車両５全体で必要な車両駆動力や車両制動力を算出する。車両状態には、車速Ｖが含まれる。また、ドライバ操作には、アクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダルポジションＢＰ、シフトポジションＳＰ等が含まれる。

そして、走行制御部３３０は、要求された車両駆動力あるいは車両制動力を実現するように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求およびエンジンＥＮＧへの出力要求を決定する。ハイブリッド車両５は、エンジンＥＮＧを停止したままでモータジェネレータＭＧ２の出力のみで走行することができる。したがって、燃費が悪い領域を避けてエンジンＥＮＧを動作させるように、各出力要求を決定することによって、エネルギ効率を高めることができる。さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求は、バッテリ１０の充放電可能な電力範囲内（Ｗｉｎ〜Ｗｏｕｔ）でバッテリ１０の充放電が実行されるように制限した上で設定される。すなわち、バッテリ１０の出力電力が確保できないときには、モータジェネレータＭＧ２による出力が制限される。

配分部３４０は、走行制御部３３０によって設定されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求に応じて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクや回転速度を演算する。そしてトルクや回転速度についての制御指令をインバータ制御部３５０へ出力すると同時に、電圧ＶＨの制御指令値をコンバータ制御部３６０へ出力する。

一方、配分部３４０は、走行制御部３３０によって決定されたエンジンパワーおよびエンジン目標回転速度を示すエンジン制御指示を生成する。このエンジン制御指示に従って、図示しないエンジンＥＮＧの燃料噴射、点火時期、バルブタイミング等が制御される。

インバータ制御部３５０は、配分部３４０からの制御指令に応じて、コンバータ１２の出力である直流電圧を、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう制御信号と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１２側に戻す回生指示を行なう制御信号とを生成する。これらのモータジェネレータＭＧ１の制御指令（ＭＧ１制御指令）は、インバータ２２へ出力される。同様にインバータ制御部３５０は、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示を行なう制御信号と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１２側に戻す回生指示を行なう制御信号とを出力する。これらのモータジェネレータＭＧ２の制御指令（ＭＧ２制御指令）は、インバータ１４へ出力される。

コンバータ制御部３６０は、配分部３４０からの制御指令に従って直流電圧ＶＨが制御されるように、コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号、降圧指示を行なう制御信号および動作禁止を指示するシャットダウン信号を生成する。これらの制御信号に従ったコンバータ１２の電圧変換によって、バッテリ１０の充放電電力が制御されることになる。

次に、ＥＣＵ３０の動作、特にパワーモードが選択される際の動作について図面を用いて説明する。図４は、ＥＣＵ３０における走行モード切換え動作を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、ハイブリッド車両５が走行可能な状態にあるとき、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに実行される。

図４を参照して、まず、走行モード選択部３１０として機能するＥＣＵ３０は、パワースイッチ９０からのパワースイッチ信号Ｐｓｗ、車速センサ１００からの車速Ｖおよび現在の走行モードを示す走行モードフラグＦＭなどの走行制御に必要なデータを受付ける処理を実行する（ステップＳ０１）。

次に、走行モード選択部３１０は、入力されたパワースイッチ信号Ｐｓｗがオン状態であるか否か、すなわち、運転者によりパワーモードが選択されているか否かを判定する（ステップＳ０２）。パワースイッチ信号Ｐｓｗがオン状態でないとき、すなわち、運転者によりパワーモードが選択されていないとき（ステップＳ０２においてＮＯの場合）には、走行モード切換え動作に係る処理は終了する。この場合、走行モード選択部３１０は、走行モードを、現状の走行モード、すなわちノーマルモードに設定する。

これに対して、パワースイッチ信号Ｐｓｗがオン状態であるとき、すなわち、運転者によりパワーモードが選択されているとき（ステップＳ０２においてＹＥＳの場合）には、走行モード選択部３１０は、車速センサ１００からの車速ＶおよびＭＧ２ロック検出部３００からのロック判定フラグＦＬＣに基づいて、ハイブリッド車両５の車輪にロック状態が発生しているか否かを判定する。

具体的には、ＥＣＵ３０は、まず、車速センサ１００からの車速Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ０３）。この閾値Ｖｔｈは、ハイブリッド車両５が段差や登坂路などにおいてロック状態となっている場合を想定して、車速＝０を含む極低速域の範囲内に設定される。車速Ｖが閾値Ｖｔｈ以下であるとき（ステップＳ０３においてＹＥＳの場合）には、走行モード選択部３１０は次いで、ロック判定フラグＦＬＣに基づいて、モータジェネレータＭＧ２にロック状態が発生しているか否かを判定する（ステップＳ０４）。本実施の形態に係るハイブリッド車両５では、図２で示したように、モータジェネレータＭＧ２は、出力部材１５５と機械的に結合されており、出力部材１５５から駆動輪までの間で動力を加えるように構成される。したがって、モータジェネレータＭＧ２にロック状態が発生しているか否かを検出することにより、車輪にロック状態が発生しているか否かを判定することができる。

ロック判定フラグＦＬＣがオンに設定されているとき、すなわち、モータジェネレータＭＧ２にロック状態が発生しているとき（ステップＳ０４においてＹＥＳの場合）には、走行モード選択部３１０は、パワーモードの選択が禁止される（ステップＳ０５）。これにより、パワースイッチ９０がオンされているにもかかわらず、走行モードとしてノーマルモードが維持される。

すなわち、ＥＣＵ３０が図４のステップＳ０２〜Ｓ０５に示す処理を実行することにより、運転者によりパワーモードが選択されている場合であっても、車輪にロック状態が発生しているときには、ノーマルモードからパワーモードへの走行モードの切換えが禁止されることとなる。これにより、車輪にロック状態が発生しており、車輪をロック状態から脱出させるために運転者による細かなアクセル操作量の調整が必要とされる場面において、運転者の意図しない駆動力が発生するのを抑制することができる。

これに対して、運転者によりパワーモードが選択されている場合（ステップＳ０２においてＹＥＳの場合）であって、車速センサ１００からの車速Ｖが閾値Ｖｔｈを超えるとき（ステップＳ０３においてＮＯの場合）には、走行モード選択部３１０は、走行モードフラグＦＭに基づいて、前回このルーチンで設定した走行モードがパワーモードであるか否かを判定する（ステップＳ０６）。前回の走行モードがパワーモードであると判定されると（ステップＳ０６においてＹＥＳの場合）、走行モード選択部３１０は、走行モードとしてパワーモードを維持して、走行モード切換え動作に係る処理は終了する（ステップＳ０７）。

また、運転者によりパワーモードが選択されている場合（ステップＳ０２においてＹＥＳの場合）であって、車速センサ１００からの車速Ｖが閾値Ｖｔｈ以下（ステップＳ０３においてＹＥＳの場合）であり、かつ、モータジェネレータＭＧ２にロック状態が発生していないとき（ステップＳ０４においてＮＯの場合）においても、走行モード選択部３１０は、走行モードフラグＦＭに基づいて、前回このルーチンで設定した走行モードがパワーモードであるか否かを判定する（ステップＳ０６）。前回の走行モードがパワーモードであると判定されると（ステップＳ０６においてＹＥＳの場合）、走行モード選択部３１０は、走行モードとしてパワーモードを維持して、走行モード切換え動作に係る処理は終了する（ステップＳ０７）。

これに対して、ステップＳ０６において前回このルーチンで設定した走行モードがノーマルモードであると判定された場合（ステップＳ０６においてＮＯの場合）には、走行モード選択部３１０は、パワーモードの選択が許可される。したがって、走行モード選択部３１０は、パワーモードが選択されたことを示す走行モードフラグＦＭを走行制御部３３０へ送出する。走行制御部３３０は、走行モード選択部３１０からの走行モードフラグＦＭに従って、ハイブリッド車両５の走行モードをノーマルモードからパワーモードに切換える（ステップＳ０８）。

走行モードをノーマルモードからパワーモードに切換えるに際して、走行制御部３３０は、ノーマルモード時にアクセルポジションセンサ４４からのアクセル開度Ａｃｃに基づいて設定される車両駆動力から、パワーモード時にアクセルポジションセンサ４４からのアクセル開度Ａｃｃに基づいて設定される車両駆動力までの間で、車両駆動力を徐々に増大させる。このように車両駆動力に緩変化処理を施すのは、ノーマルモードからパワーモードに移行した直後においてアクセル操作量に対する車両駆動力がいきなり増大することによって、運転者に対して車両の飛び出し感を与えるおそれがあるためである。

図５は、図４のステップＳ０８（走行モード切換え処理）のサブルーチンを説明するフローチャートである。

図５を参照して、まず、走行制御部３３０は、フラグＦ２に値０を設定し（ステップＳ１１）、パワーモードマップを用いて仮実行用アクセル開度Ａｃｃｐｏｗを設定する（ステップＳ１２）。フラグＦ２は、パワーモード用に実行用アクセル開度Ａｃｃ＊を設定する処理が実行されたときに値０が設定される。このステップＳ１２においては、走行制御部３３０は、図６に示すアクセル開度Ａｃｃと仮実行用アクセル開度Ａｃｃｐｏｗとの関係を予めマップとして記憶しておき、アクセルポジションセンサ４４からアクセル開度Ａｃｃが与えられると、当該マップを参照して、対応する仮実行用アクセル開度Ａｃｃｐｏｗを設定する。

図６に、パワーモードマップの一例を示す。同図では、後述するノーマルモードマップも併せて示す。図６を参照して、ノーマルモードマップでは、０〜１００％の範囲でアクセル開度Ａｃｃに対して仮実行用アクセル開度Ａｃｃｎｏｒが線形性を持つように定められている。これに対して、パワーモードマップでは、所定開度Ａｃｃ０以下の低アクセル開度領域にあるアクセル開度Ａｃｃに対してはノーマルモードマップにより設定される仮実行用アクセル開度Ａｃｃｎｏｒと値が同一の仮実行用アクセル開度Ａｃｃｐｏｗとなる線形性を持つとともに、所定開度Ａｃｃ０よりも大きいアクセル開度Ａｃｃに対しては仮実行用アクセル開度Ａｃｃｎｏｒよりも大きな値の仮実行用アクセル開度Ａｃｃｐｏｗとなる非線形性を持つように定められている。これは、停車時にアクセルペダルを全閉としてクリープ走行する際に、アクセルペダルの全閉位置にずれが生じていたりすると、運転者はアクセルペダルを踏み込んでいなくても若干の開判定がなされる場合があるが、このときに０〜１００％の全ての開度領域に亘ってノーマルモードマップよりも大きな実行用アクセル開度Ａｃｃ＊が設定されるようにパワーモードマップを定めると（図６の破線参照）、大きな実行用アクセル開度Ａｃｃ＊が設定されて車両の飛び出し感を与える場合があるからである。

次に、走行制御部３３０は、フラグＦ１の値を調べる（ステップＳ１３）。このフラグＦ１は、ノーマルモード用に実行用アクセル開度Ａｃｃ＊を設定する処理が実行されたときに値０が設定される。いま、ノーマルモードからパワーモードに切換えられた直後を考えると、フラグＦ１が値０と判定される（ステップＳ１３においてＹＥＳの場合）。

走行制御部３３０は、図６のノーマルモードマップを参照して、アクセルポジションセンサ４４からのアクセル開度Ａｃｃに基づいて仮実行用アクセル開度Ａｃｃｎｏｒを設定する（ステップＳ１４）。そして、走行制御部３３０は、ステップＳ１２で設定した仮実行用アクセル開度Ａｃｃｐｏｗから仮実行用アクセル開度Ａｃｃｎｏｒを減じることにより、開度差ΔＡを計算する（ステップＳ１５）。次に、走行制御部３３０は、前回このルーチンで設定された開度補正量Ａｓｅｔ１に所定量Ａ１を加えることにより新たな開度補正量Ａｓｅｔ１を設定し（ステップＳ１６）、開度補正量Ａｓｅｔ１と開度差ΔＡとを比較する（ステップＳ１７）。

開度補正量Ａｓｅｔ１が開度差ΔＡ未満と判定されると（ステップＳ１７においてＮＯの場合）、走行制御部３３０は、ステップＳ１４で設定した仮実行用アクセル開度Ａｃｃｎｏｒに開度補正量Ａｓｅｔ１を加えたものと実行用アクセル開度Ａｃｃ＊に設定して（ステップＳ２１）、処理を終了する。

これに対して、開度補正量Ａｓｅｔ１が開度差ΔＡ以上と判定されると（ステップＳ１７においてＹＥＳの場合）、走行制御部３３０は、フラグＦ１に値１を設定するとともに（ステップＳ１８）、開度補正量Ａｓｅｔ１に値０を設定する（ステップＳ１９）。さらに、走行制御部３３０は、ステップＳ１２で設定した仮実行用アクセル開度Ａｃｃｐｏｗを実行用アクセル開度Ａｃｃ＊に設定して（ステップＳ２０）、処理を終了する。

なお、フラグＦ１に値１が設定された以降は、ステップＳ１３で否定的な判定がなされるから、仮実行用アクセル開度Ａｃｃｐｏｗを実行用アクセル開度Ａｃｃ＊に設定するステップＳ２０の処理が繰返されることになる。

このように、ノーマルモードからパワーモードに切換えられたときには、実行用アクセル開度Ａｃｃ＊を、レート処理を用いて仮実行用アクセル開度Ａｃｃｎｏｒから仮実行用アクセル開度Ａｃｃｐｏｗまで徐々に変化させることにより、ノーマルモードからパワーモードへの切換えをスムーズに行なうことができる。したがって、車輪がロック状態から脱出したことによってパワーモードの選択が許可されることにより、走行モードがノーマルモードからパワーモードに切換えられるところ（図４のステップＳ０８）、パワーモードへの切換え直後において、大きな実行用アクセル開度Ａｃｃ＊が設定されて車両駆動力がいきなり増大し、運転者に飛び出し感を与えるのを抑制することができる。なお、ステップＳ１６に示す所定量Ａ１は、レート処理に用いられるレート値であり、ハイブリッド車両５の仕様に基づいて定められる。

なお、図５のフローチャートに従って実行用アクセル開度Ａｃｃ＊を設定すると、走行制御部３３０は、設定した実行用アクセル開度Ａｃｃ＊および車速Ｖに基づいて、ハイブリッド車両５に要求されるトルクとして、出力部材１５５に出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジンＥＮＧに要求されるパワーＰｅ＊とを設定する。

要求トルクＴｒ＊については、本実施例では、実行用アクセル開度Ａｃｃ＊と車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め要求トルク設定用マップとして記憶しておき、実行用アクセル開度Ａｃｃ＊および車速Ｖが与えられると、要求トルク設定用マップを参照して、対応する要求トルクＴｒ＊を導出するものとする。図７に、要求トルク設定用マップの一例を示す。

走行制御部３３０は、設定した要求トルクＴｒ＊および要求パワーＰｅ＊に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求およびエンジンＥＮＧへの出力要求を決定する。なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求は、バッテリ１０の充放電可能な電力範囲内（Ｗｉｎ〜Ｗｏｕｔ）でバッテリ１０の充放電が実行されるように制限した上で設定される。すなわち、バッテリ１０の出力電力が確保できないときには、モータジェネレータＭＧ２による出力が制限される。

配分部３４０は、走行制御部３３０によって設定されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力要求に応じて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクや回転速度を演算する。そしてトルクや回転速度についての制御指令をインバータ制御部３５０へ出力すると同時に、電圧ＶＨの制御指令値をコンバータ制御部３６０へ出力する。

一方、配分部３４０は、走行制御部３３０によって決定されたエンジンパワーおよびエンジン目標回転速度を示すエンジン制御指示を生成する。このエンジン制御指示に従って、図示しないエンジンＥＮＧの燃料噴射、点火時期、バルブタイミング等が制御される。

なお、この発明の実施の形態と本願発明との対応関係については、ノーマルモードが「第１の走行モード」に相当し、パワーモードが「第２の走行モード」に相当する。また、ＥＣＵ３０は、「検知手段」、「切換え手段」、「ロック検出手段」、「禁止手段」および「ロック脱出検出手段」を構成する。

以上説明したように、この発明の実施の形態による車両においては、運転者によりパワーモードが選択されている場合であっても、車輪にロック状態が発生していることが検出されたときには、パワーモードへの切換えが禁止される。これにより、車輪をロック状態から脱出させるために運転者による細かなアクセル操作が必要とされる場面において、運転者の意図しない駆動力が出力されるのを抑制することができる。

また、車輪をロック状態から脱出したことによってパワーモードヘの切換えが許可されたときには、車両駆動力を、ノーマルモード時にアクセル開度に基づいて設定される車両駆動力からパワーモード時にアクセル開度に基づいて設定される車両駆動力まで緩変化させることにより、パワーモードへの切換え直後に運転者に与えうる飛び出し感を抑制することができる。

なお、上述した実施の形態においては、車両の代表例として、ハイブリッド車両について例示したが、本願発明は、通常走行に対応するノーマルモードと、同一アクセル操作量に対する車両駆動力がノーマルモードよりも大きいパワーモードとのいずれかを運転者により選択可能に構成された車両に適用することが可能である。たとえば、エンジンのみを駆動源とする通常の車両、電気自動車、燃料電池自動車等についても本願発明は適用可能である。また、ハイブリッド車両に適用する場合には、図１の構成とは異なる構成のハイブリッド構成のハイブリッド車両（たとえば、いわゆるシリーズハイブリッド構成や、電気分配式のハイブリッド構成）であってもよい。

また、上述した実施の形態においては、走行モードとしてパワーモードを選択することによって、通常走行よりも高い駆動力を発生させる構成について例示したが、本願発明は、一走行モードとしてパワーモードを備える車両に限定されるものではなく、加速性が要求される場面に応じて車両駆動力を通常走行時よりも増大させる機能を備えた車両に適用することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

５ ハイブリッド車両、１０ バッテリ、１２ コンバータ、１４，２２ インバータ、２０ 電力変換ユニット、４０ ハンドル、４４ アクセルポジションセンサ、４６ ブレーキペダルポジションセンサ、４８ シフトポジションセンサ、５１，５２ 回転角センサ、７０Ｌ，７０Ｒ 前輪、８０Ｌ，８０Ｒ 後輪、９０ パワースイッチ、１００ 車速センサ、１３１，１３６ ステータ、１３２，１３７ ロータ、１３３，１３８ ステータコア、１３４，１３９ 三相コイル、１５０ クランクシャフト、１５１，１６２ サンギヤ、１５２，１６８ リングギヤ、１５３，１６４ ピニオンギヤ、１５４，１６６ プラネタリキャリヤ、１５５ 出力部材、１６０ 出力軸、１７０ カウンタドライブギヤ、３００ ロック検出部、３１０ 走行モード選択部、３２０ 充放電制御部、３３０ 走行制御部、３４０ 配分部、３５０ インバータ制御部、３６０ コンバータ制御部、ＤＥＦ ディファレンシャルギヤ、ＥＮＧ エンジン、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＲＤ 減速機、ＲＧ 動力伝達減速ギヤ。

Claims (4)

1. 第１の走行モードと、同一アクセル操作量に対する車両駆動力が前記第１の走行モードよりも大きい第２の走行モードとを備えた車両であって、
   運転者からの前記第２の走行モードへの切換え要求を検知するための検知手段と、
   前記切換え要求が検知された場合に、前記第１の走行モード時と比較して車両駆動力を増大させることにより、前記車両を前記第２の走行モードへ切換えるための切換え手段と、
   前記切換え要求が検知された場合に、要求駆動力が与えられているにもかかわらず車輪の回転数が上昇しない、前記車輪のロック状態を検出するためのロック検出手段と、
   前記車輪のロック状態が検出されたときには、前記切換え手段による前記第２の走行モードへの切換えを禁止するための禁止手段とを備える、車両。
2. 前記禁止手段により前記第２の走行モードへの切換えを禁止している期間中に、前記車輪がロック状態から脱出したことを検出するためのロック脱出検出手段と、
   前記運転者のアクセル操作量を検出するためのアクセル操作検出手段とをさらに備え、
   前記禁止手段は、前記車輪がロック状態から脱出したことが検出されたときには、前記切換え手段による前記第２の走行モードへの切換えを許可し、
   前記切換え手段は、前記禁止手段により前記第２の走行モードへの切換えが許可されたときには、前記第１の走行モード時に前記検出されたアクセル操作量に基づいて設定される第１の車両駆動力から、前記第２の走行モード時に前記検出されたアクセル操作量に基づいて設定される第２の車両駆動力までの間で、車両駆動力を徐々に増大させる、請求項１に記載の車両。
3. 前記車輪を駆動するための駆動軸に機械的に結合される電動機をさらに備え、
   前記ロック検出手段は、車速が所定の閾値以下であって、かつ、前記電動機がロック状態であるときに、前記車輪のロック状態を検出する、請求項１または２に記載の車両。
4. 第１の走行モードと、同一アクセル操作量に対する車両駆動力が前記第１の走行モードよりも大きい第２の走行モードとを備えた車両の制御方法であって、
   運転者からの前記第２の走行モードへの切換え要求を検知するためのステップと、
   前記検知するステップにより前記切換え要求が検知された場合に、前記第１の走行モード時と比較して車両駆動力を増大させることにより、前記車両を前記第２の走行モードへ切換えるためのステップと、
   前記検知するステップにより前記切換え要求が検知された場合に、要求駆動力が与えられているにもかかわらず車輪の回転数が上昇しない、前記車輪のロック状態を検出するためのステップと、
   前記検出するステップにより前記車輪のロック状態が検出されたときには、前記切換えるステップによる前記第２の走行モードへの切換えを禁止するためのステップとを備える、車両の制御方法。

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