JP7538019B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両（ＨＶ：Hybrid Vehicle）の制御装置に関する。

シリーズハイブリッドシステムには、エンジンと、エンジンの動力で発電する発電モータと、走行のための駆動力を発生する駆動モータと、駆動モータに供給される電力を蓄える電池とが含まれる。

シリーズハイブリッドシステムを搭載したハイブリッド車両では、駆動モータに要求される出力が電池の出力より小さいときには、電池からの電力で駆動モータが駆動されて、駆動モータから駆動輪に駆動力が伝達される。これにより、ハイブリッド車両は、エンジンが停止した状態で駆動モータの駆動により、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）としてＥＶ走行する。一方、駆動モータに要求される出力が電池の出力を上回るときには、発電モータがエンジンの動力で発電を行う。そして、発電モータからの電力および電池からの電力で駆動モータが駆動されて、駆動モータから駆動輪に駆動力が伝達される。これにより、ハイブリッド車両は、エンジンと駆動モータとの両方の駆動によりＨＶ走行する。

ハイブリッド車両のシフトレンジには、Ｄレンジ（前進レンジ）およびＲレンジ（後進レンジ）が設けられている。ハイブリッド車両の車室内には、シフトレバー（セレクトレバー）が配設されており、シフトレバーの操作により、シフトレンジを切り替えることができる。たとえば、シフトレバーがＤポジションからＲポジションに操作されると、シフトレンジがＤレンジからＲレンジに切り替わり、ハイブリッド車両が前進走行から後進走行に切り替わる。逆に、シフトレバーがＲポジションからＤポジションに操作されると、シフトレンジがＲレンジからＤレンジに切り替わり、ハイブリッド車両が後進走行から前進走行に切り替わる。

特開２０１７－４７８２０号公報

たとえば、アクセル操作（アクセルペダルの踏操作）がなされた状態での後進走行中（Ｒレンジ走行中）に、アクセル操作がなされたまま、シフトレバーがＲポジションからＤポジションに操作されることがある。この操作に応じて、駆動モータが逆転方向の力行運転から回生運転に切り替わり、その回生運転から一旦停止した後に、正転方向の力行運転に切り替わる。

一方、後進走行中に発電モータが発電を行っていた場合、駆動モータが回生運転に切り替わる時点で、発電モータの発電が不要になる。しかし、駆動モータが回生運転に切り替わった後にも、発電モータの応答遅れにより、発電モータの発電が継続することがある。電池には、充電が許容される電力に上限があるので、駆動モータの回生と発電モータの発電とが重なって、駆動モータおよび発電モータから発生する電力が電池の充電許容電力を超過すると、電池の充放電を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）から駆動モータを制御するＥＣＵに制限の要求が入り、駆動モータの回生が制限される。その結果、駆動モータの回生による制動力が変動し、ハイブリッド車両がユーザの意図しない挙動を示すおそれがある。

本発明の目的は、ハイブリッド車両の前後進の切り替えの際に、駆動モータおよび発電モータから発生する電力が電池の充電許容電力を超過することを抑制できる、ハイブリッド車両の制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、エンジンの動力で発電する発電機と、力行運転により駆動系に伝達される動力を発生し、回生運転により駆動系の動力で発電する駆動モータと、電力を蓄える電池とを搭載したハイブリッド車両に用いられる制御装置であって、駆動モータの目標トルクを設定し、駆動モータが目標トルクのモータトルクを発生するよう、駆動モータの運転を制御する駆動モータ制御手段と、発電機の発電中に、ハイブリッド車両の前後進を切り替える指示が入力されたことに応じて、電池に充電される電力が電池への充電が許容される電力の上限である充電許容電力を超えることにより駆動モータの回生電力が制限される前に、目標トルクに制限を設定する制限設定手段とを含む。

この構成によれば、駆動モータの目標トルクが設定されて、駆動モータの運転が制御されることにより、駆動モータから目標トルクに一致するモータトルクが出力される。

ハイブリッド車両の前後進を切り替える指示が入力されると、駆動モータが力行運転から回生運転を経て逆方向の力行運転に切り替わる。駆動モータが回生運転に切り替わる前に、発電機が発電を行っていた場合、駆動モータの回生運転が開始されても、発電機の応答遅れにより、発電機の発電が継続することがある。この場合、駆動モータの回生と発電機の発電とが重なって、駆動モータの回生電力と発電機の発電電力との合計が電池の充電許容電力を超えるおそれがあり、その合計が充電許容電力を超えると、駆動モータの回生電力が制限されて、駆動モータの回生による制動力が変動する。そこで、駆動モータの回生電力が制限される前に、駆動モータの目標トルクに制限が設定される。これにより、駆動モータの回生と発電機の発電とが重なっても、駆動モータの回生電力と発電機の発電電力との合計が電池の充電許容電力を超えることを抑制でき、駆動モータの回生による制動力が変動することを抑制できる。その結果、ハイブリッド車両がユーザの意図しない挙動を示すことを抑制できる。

また、駆動モータの回生電力と発電機の発電電力との合計が電池の充電許容電力を超えることを抑制できるので、充電許容電力が電池に供給されることによる電池の劣化を防止できる。

制限設定手段は、目標トルクに制限を設定しても、電池に充電される電力が充電許容電力を超えることになる場合、目標トルクに設定する制限を強めてもよい。

これにより、駆動モータの回生電力と発電機の発電電力との合計が電池の充電許容電力を超えることを一層抑制できる。その結果、駆動モータの回生制動力の変動を一層抑制することができる。

制限設定手段は、目標トルクに制限を設定しても、電池に充電される電力が充電許容電力を超えることになる場合、目標トルクを０に設定してもよい。この構成は、制御装置に、制限設定手段により目標トルクに制限が設定されても、電池に充電される電力が充電許容電力を超えることになる場合、駆動モータの運転が逆方向の力行運転に切り替わることを禁止する禁止手段が含まれた構成と言い換えることができる。

かかる構成により、駆動モータの回生制動力の変動を防止することができる。

本発明によれば、ハイブリッド車両の前後進の切り替えの際に、駆動モータおよび発電モータから発生する電力が電池の充電許容電力を超過するのを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置が適用されるハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。 シフト切替制御の流れを示すフローチャートである。 トルク制限処理の内容を示すブロック図である。 シフト判定処理の内容を示すブロック図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜ハイブリッド車両＞
図１は、ハイブリッド車両１の構成を示すブロック図である。

ハイブリッド車両１は、シリーズ方式のハイブリッドシステム２を搭載している。ハイブリッドシステム２には、エンジン１１、発電モータ（ＭＧ１）１２、駆動モータ（ＭＧ２）１３、電池１４およびＰＣＵ（Power Control Unit：パワーコントロールユニット）１５が含まれる。

エンジン１１は、たとえば、３気筒４ストロークのガソリンエンジンである。エンジン１１には、燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。

発電モータ１２は、たとえば、永久磁石同期モータである。

エンジン１１のクランクシャフト２１と発電モータ１２のモータ軸２２とは、歯の噛み合いにより動力を伝達する噛合機構２３を介して連結されている。噛合機構２３は、たとえば、クランクシャフト２１およびモータ軸２２の一方に設けられたオススプラインと、それらの他方に設けられたメススプラインとを含み、オススプラインの歯とメススプラインの歯とが噛み合うことにより、クランクシャフト２１とモータ軸２２との間で相互に動力を伝達可能にする機構である。なお、噛合機構２３は、これに限らず、クランクシャフト２１に相対回転不能に支持されたギヤの歯とモータ軸２２に相対回転不能に支持されたギヤの歯とが噛み合うことにより動力を伝達する機構であってもよい。

駆動モータ１３は、たとえば、発電モータ１２よりも大型の永久磁石同期モータからなる。駆動モータ１３の回転軸は、ハイブリッド車両１の駆動系１６に連結されている。駆動系１６には、デファレンシャルギヤが含まれており、駆動モータ１３の動力は、デファレンシャルギヤに伝達され、デファレンシャルギヤから左右の前輪または後輪からなる駆動輪１７に分配されて伝達される。これにより、左右の駆動輪１７が回転し、駆動モータ１３の正転時には、ハイブリッド車両１が前進走行し、駆動モータ１３の逆転時には、ハイブリッド車両１が後進走行する。

電池１４は、複数の二次電池を組み合わせた組電池である。二次電池は、たとえば、リチウムイオン電池である。電池１４は、たとえば、約２００～３５０Ｖ（ボルト）の直流電力を出力する。

ＰＣＵ１５は、発電モータ１２および駆動モータ１３の駆動を制御するためのユニットである。ＰＣＵ１５は、第１インバータ３１、第２インバータ３２およびコンバータ３３を備えている。

エンジン１１の始動時には、電池１４から出力される直流電力がコンバータ３３により昇圧されて、昇圧された直流電力が第１インバータ３１で交流電力に変換され、交流電力が発電モータ１２に供給される。これにより、発電モータ１２が力行運転されて、エンジン１１が発電モータ１２によりモータリング（クランキング）される。モータリングによりエンジン１１のクランクシャフトの回転数が始動に必要な回転数まで上昇した状態で、エンジン１１の点火プラグがスパークされると、エンジン１１が始動する。

ハイブリッド車両１の走行時には、駆動モータ１３が正転方向または逆転方向に力行運転されて、駆動モータ１３が動力を発生する。

駆動モータ１３に要求される出力が電池１４の出力より小さいときには、ハイブリッド車両１がＥＶ走行する。すなわち、エンジン１１が停止されて、発電モータ１２による発電が行われず、電池１４から駆動モータ１３に電力が供給されて、その電力で駆動モータ１３が駆動される。

一方、駆動モータ１３に要求される出力が電池１４の出力を上回るときには、ハイブリッド車両１がＨＶ走行する。すなわち、エンジン１１が稼動状態にされて、発電モータ１２が発電運転（回生運転）されることにより、エンジン１１の動力が発電モータ１２で交流電力に変換される。そして、発電モータ１２からの交流電力が第１インバータ３１で直流電力に変換され、第１インバータ３１から出力される直流電力が第２インバータ３２で交流電力に変換されて、その交流電力が駆動モータ１３に供給されることにより、駆動モータ１３が駆動される。

また、電池１４の残容量が所定以下に低下すると、駆動モータ１３の駆動／停止にかかわらず、エンジン１１が運転している状態で、発電モータ１２が発電運転される。このとき、発電モータ１２からの交流電力が第１インバータ３１で直流電力に変換され、第１インバータ３１から出力される直流電力がコンバータ３３で降圧されて、降圧後の直流電力が電池１４に供給されることにより、電池１４が充電される。

ハイブリッド車両１の減速時には、駆動モータ１３が回生運転されて、駆動輪１７から駆動モータ１３に伝達される動力が交流電力に変換される。このとき、駆動モータ１３が走行駆動系の抵抗となり、その抵抗がハイブリッド車両１を制動する制動力（回生制動力）として作用する。このとき、ＰＣＵ１５では、駆動モータ１３から第２インバータ３２に供給される交流電力が第２インバータ３２で直流電力に変換され、第２インバータ３２から出力される直流電力がコンバータ３３で降圧される。そして、その降圧後の直流電力が電池１４に供給されることにより、電池１４が充電される。

ハイブリッド車両１には、ハイブリッドシステム２のためのＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）として、ＨＶ－ＥＣＵ４１および電池ＥＣＵ４２が搭載されている。

ＰＣＵ１５、ＨＶ－ＥＣＵ４１および電池ＥＣＵ４２には、マイコン（マイクロコントローラユニット）が内蔵されている。マイコンは、たとえば、ＣＰＵ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリおよびＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリを備えている。

また、ＰＣＵ１５、ＨＶ－ＥＣＵ４１および電池ＥＣＵ４２は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信（以下、「ＣＡＮ通信」という。）が可能に接続されている。

ＨＶ－ＥＣＵ４１は、ハイブリッドシステム２を統括的に制御するＥＣＵである。ＨＶ－ＥＣＵ４１には、制御に必要な各種センサが接続されており、その接続されたセンサの検出信号が入力される。また、ＨＶ－ＥＣＵ４１には、各種センサから入力される検出信号以外に、ＰＣＵ１５および電池ＥＣＵ４２を含む他のＥＣＵから制御に必要な情報が入力される。

ＨＶ－ＥＣＵ４１に接続されているセンサとして、アクセルセンサ４３および車速センサ４４が例示される。アクセルセンサ４３は、ドライバ（運転者）により足踏み操作されるアクセルペダルの操作量に応じた検出信号を出力する。車速センサ４４は、ハイブリッド車両１の走行に伴って回転する回転体の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する。ＨＶ－ＥＣＵ４１では、アクセルセンサ４３の検出信号から、アクセルペダルの最大操作量に対する現在の操作量の割合であるアクセル開度が求められる。また、ＨＶ－ＥＣＵ４１では、車速センサ４４の検出信号から、その検出信号（パルス信号）の周波数が求められて、その周波数が車速に換算される。

また、ＨＶ－ＥＣＵ４１には、シフトポジションセンサ４５が接続されている。ハイブリッド車両１の車室内には、運転者が操作可能な位置に、シフトレバー（セレクトレバー）が配設されている。シフトレバーの可動範囲には、たとえば、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジション、Ｄ（ドライブ）ポジションおよびＢ（ブレーキ）ポジションがこの順に並べて設けられている。シフトポジションセンサ４５は、シフトレバーの位置であるシフトポジションに応じた検出信号を出力する。

ＨＶ－ＥＣＵ４１は、ＣＡＮ通信により、各種の情報に基づいて、ＰＣＵ１５にモータ制御指令を送信し、また、エンジン１１の運転を制御する。

ＰＣＵ１５では、ＨＶ－ＥＣＵ４１から送信されるモータ制御指令に従って、マイコンにより、第１インバータ３１を介して発電モータ１２の駆動が制御され、第２インバータ３２を介して駆動モータ１３の駆動が制御される。また、必要に応じて、コンバータ３３による直流電圧の昇降圧が制御される。

電池ＥＣＵ４２は、電池１４の充電状態（充電残量）および電池１４に対する電力の入出力を監視している。

＜シフト切替制御＞
図２は、シフト切替制御の流れを示すフローチャートである。

ハイブリッド車両１の走行中、発電モータ１２がエンジン１１の動力で発電し始めると、ＨＶ－ＥＣＵ４１および電池ＥＣＵ４２により、以下に説明するシフト切替制御が実行される。

シフト切替制御では、まず、ＨＶ－ＥＣＵ４１により、アクセル開度および車速から、駆動モータ１３に要求される出力（電力）であるＭＧ２出力が算出される（ステップＳ１１）。

たとえば、ＨＶ－ＥＣＵ４１の不揮発性メモリには、アクセル開度と駆動モータ１３のモータトルクの目標である目標トルクとの関係を定めたトルクマップが記憶されている。モータトルクは、駆動モータ１３の正転方向の力行運転時に正の値をとり、駆動モータ１３の逆転方向の力行運転時に負の値をとる。

ＭＧ２出力の算出の際には、アクセル開度に応じた目標トルクがトルクマップから読み出される。駆動モータ１３の正転時に用いられるトルクマップでは、アクセル開度が第１開度より大きい範囲で、アクセル開度が大きくなるにつれて正の目標トルクが増加するように設定され、アクセル開度が第２開度より小さい範囲で、アクセル開度が小さくなるにつれて負の目標トルクが増加するように設定されている。駆動モータ１３の逆転時に用いられるトルクマップでは、アクセル開度が第１開度より大きい範囲で、アクセル開度が大きくなるにつれて負の目標トルクが増加するように設定され、アクセル開度が第２開度より小さい範囲で、アクセル開度が小さくなるにつれて正の目標トルクが増加するように設定されている。

また、ＭＧ２出力の算出の際には、ハイブリッド車両１の車速から駆動モータ１３の回転数が換算される。

そして、駆動モータ１３の目標トルクおよび回転数から、ＭＧ２出力が算出される。ＭＧ２出力の正の値は、駆動モータ１３の力行運転により消費される消費電力を示し、ＭＧ２出力の負の値は、駆動モータ１３の回生運転により発生する回生電力を示す。

なお、第１開度と第２開度とは、異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。第１開度と第２開度とが異なる値である場合、第１開度が第２開度より大きい値であり、アクセル開度が第１開度と第２開度との間の範囲では、目標トルクが０に設定される。第１開度と第２開度とが同じ値である場合には、その値のアクセル開度に対して、目標トルクが０に設定される。

次に、ＨＶ－ＥＣＵ４１により、目標トルクを必要に応じて制限するトルク制限処理が行われる（ステップＳ１２）。トルク制限処理の詳細については、後述する。

トルク制限処理後、ＨＶ－ＥＣＵ４１により、シフトポジション（シフトレバーの位置）をＤポジションからＲポジションに切り替える、または、ＲポジションからＤポジションに切り替える操作であるシフト切替操作が行われたか否かが判断される（ステップＳ１３）。シフト切替操作が行われていないと判断された場合（ステップＳ１３のＮＯ）、ステップＳ１１に戻り、ＭＧ２出力が再び算出される。

シフト切替操作が行われたと判断された場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、ＨＶ－ＥＣＵ４１により、シフトポジションに応じたシフトレンジに設定するか、または、シフトポジションにかかわらずＮレンジに設定するかを判定するシフト判定処理が行われる（ステップＳ１４）。シフトレンジには、ハイブリッド車両１を駐車状態に保つＰレンジ、ハイブリッド車両１を後進走行させるＲレンジ、駆動モータ１３が自由回転状態となるＮレンジ、ならびに、ハイブリッド車両１を前進走行させるＤレンジおよびＢレンジが設けられている。Ｂレンジでは、同一のアクセル開度で比較したときに、駆動モータ１３の回生運転により発生する回生トルクがＤレンジよりも大きい。シフト判定処理の詳細については、後述する。

シフト判定処理後、ＨＶ－ＥＣＵ４１により、そのシフト判定処理により判定されたシフトレンジでのＭＧ２出力が算出される（ステップＳ１５）。

その後、ＨＶ－ＥＣＵ４１により、トルク制限処理が行われる（ステップＳ１６）。

そして、ＨＶ－ＥＣＵ４１により、トルク制限処理後の目標トルクである制限後目標トルクおよび駆動モータ１３の回転数から、ＭＧ２出力が再び算出される。また、発電モータ１２の実際の出力（電力）であるＭＧ１実出力が取得される。ＭＧ１実出力は、たとえば、発電モータ１２の実回転数および実トルクをそれぞれセンサで検出し、その検出した実回転数と実トルクとから演算により取得することができる。ＭＧ１実出力の正の値は、発電モータ１２の力行運転により消費される消費電力を示し、ＭＧ１出力の負の値は、発電モータ１２の発電運転により発生する発電電力を示す。そして、ＭＧ１実出力とＭＧ２出力とが足し合わされて、その加算値が電池要求出力として算出される（ステップＳ１７）。電池要求出力の正の値は、電池１４から放電される電力を示し、電池要求出力の負の値は、電池１４に充電される電力を示す。

電池要求出力が算出されると、その電池要求出力の値がＨＶ－ＥＣＵ４１から電池ＥＣＵ４２に送信される。電池要求出力の値を受信した電池ＥＣＵ４２では、電池１４への充電が許容される電力の上限である充電許容電力（０以下の値）が求められる。そして、電池要求出力が充電許容電力よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ１８）。

電池要求出力（負の値）が充電許容電力よりも小さい場合（ステップＳ１８のＹＥＳ）、電池ＥＣＵ４２からＨＶ－ＥＣＵ４１に、電池要求出力が充電許容電力以上となるよう、駆動モータ１３の回生運転を制限（回生電力を低減）する要求が送信される（ステップＳ１９）。この要求を受けて、ＨＶ－ＥＣＵ４１からＰＣＵ１５に指令が送信されて、ＰＣＵ１５に内蔵されているマイコンが第２インバータ３２を制御することにより、駆動モータ１３の回生運転が制限され、その回生運転による回生電力が低減する（ステップＳ２０：ＭＧ２回生制限あり）。

電池要求出力が充電許容電力以上である場合には（ステップＳ１８のＮＯ）、電池ＥＣＵ４２からＨＶＥＣＵ４１への回生運転の制限の要求が送信されず、駆動モータ１３の回生運転は制限されない（ステップＳ２１：ＭＧ２回生制限なし）。

＜トルク制限処理＞
図３は、トルク制限処理の内容を示すブロック図である。

ＨＶ－ＥＣＵ４１には、トルク制限処理のためのソフトウェア（プログラム）が組み込まれていてよいし、トルク制限処理のためのハードウェア（回路）が備えられていてもよい。

トルク制限処理では、トルク制限処理の直前に算出されたＭＧ２出力（以下、単に「ＭＧ２出力」という。）が正の値である場合、つまり駆動モータ１３が正転方向に力行運転または逆転方向に回生運転される場合には、駆動モータ１３の回転数であるＭＧ２回転数から、ハイブリッド車両１の前進方向の加速度（＞０）が正の所定値以下となる駆動モータ１３のモータトルクが求められて、そのモータトルクが上限トルクとして設定される。一方、ＭＧ２出力が負の値である場合、つまり駆動モータ１３が正転方向に回生運転または逆転方向に力行運転される場合には、ＭＧ２回転数から、ハイブリッド車両１の後進方法の加速度（＜０）が所定値以上となる駆動モータ１３のモータトルクが求められて、そのモータトルクが下限トルクとして設定される。所定値は、ハイブリッド車両１に乗っているユーザが違和感を感じない程度の加速度の値であり、固定値であってもよいし、車速などに応じて可変に設定されてもよい。所定値は、たとえば、０．３Ｇ（Ｇ：重力加速度）である。

ＨＶ－ＥＣＵ４１は、トルク制限処理のための機能処理部として、最大値出力部５１、第１選択部５２、最小値出力部５３および第２選択部５４を実質的に有している。

最大値出力部５１は、第１入力ポートおよび第２入力ポートを有している。最大値出力部５１の第１入力ポートには、ＭＧ２出力の算出に用いられた駆動モータ１３の目標トルクが入力される。最大値出力部５１の第２入力ポートには、下限トルクが入力される。最大値出力部５１は、目標トルクと下限トルクとの大小を比較して、それらのうちの大きい方の値を出力する。

第１選択部５２は、第１入力ポートおよび第２入力ポートを有している。第１選択部５２の第１入力ポートには、最大値出力部５１の出力値が入力される。第１選択部５２の第２入力ポートには、ＭＧ２出力の算出に用いられた駆動モータ１３の目標トルクが入力される。第１選択部５２は、次の第１ＳＷ判定条件１～４のすべてが成立した場合、第１入力ポートに入力される値、つまり最大値出力部５１の出力値を選択するように切り替わり、その選択した値を出力する。一方、次の第１ＳＷ判定条件１～３の少なくとも１つが非成立または第１ＳＷ判定条件５が成立した場合、第１選択部５２は、第２入力ポートに入力される値、つまり駆動モータ１３の目標トルクを選択し、その選択した値を出力する。

１．ＭＧ１実出力が出力閾値より小さい
２．ＭＧ２回転数が回転数閾値より大きい
３．アクセル開度がＡＰ閾値より大きい
４．Ｒポジション以外からＲポジションに変更された
５．シフトポジションがＲポジション以外

なお、出力閾値、回転数閾値およびＡＰ閾値は、予め定められた値である。

最小値出力部５３は、第１入力ポートおよび第２入力ポートを有している。第２選択部５４もまた、第１入力ポートおよび第２入力ポートを有している。第１選択部５２の出力値は、最小値出力部５３の第２入力ポートおよび第２選択部５４の第２入力ポートの両方に入力される。

最小値出力部５３の第１入力ポートには、上限トルクが入力される。最小値出力部５３は、上限トルクと第１選択部５２の出力値との大小を比較して、それらのうちの大きい方の値を出力する。

第２選択部５４の第１入力ポートには、最小値出力部５３の出力値が入力される。第２選択部５４は、次の第２ＳＷ判定条件１～４のすべてが成立した場合、第１入力ポートに入力される値、つまり最小値出力部５３の出力値を選択するように切り替わり、その選択した値を出力する。一方、次の第２ＳＷ判定条件１～３の少なくとも１つが非成立または第２ＳＷ判定条件５が成立した場合、第２選択部５４は、第２入力ポートに入力される値、つまり第１選択部５２の出力値を選択し、その選択した値を出力する。

１．ＭＧ１実出力が出力閾値より小さい
２．ＭＧ２回転数が回転数閾値より小さい
３．アクセル開度がＡＰ閾値より大きい
４．Ｄ／Ｂポジション以外からＤ／Ｂポジションに変更された
５．シフトポジションがＤ／Ｂポジション以外

なお、出力閾値、回転数閾値およびＡＰ閾値は、予め定められた値であり、たとえば、それぞれ第１ＳＷ判定条件１～３で用いられる出力閾値、回転数閾値およびＡＰ閾値と同じ値であるが、それには限らない。

第２選択部５４の出力値は、制限後目標トルクとして、シフト切替制御で使用される。

＜Ｄレンジ走行中のトルク制限処理＞
アクセル操作がなされて、発電モータ１２がエンジン１１の動力で発電しながら、シフトポジションがＤポジションのまま、ハイブリッド車両１が前進走行している場合、駆動モータ１３の目標トルクが正の値に設定されて、駆動モータが正転方向に力行運転されている。

この状態において、目標トルクがＭＧ回転数に応じて設定される上限トルクよりも大きい場合、最大値出力部５１では、目標トルクと下限トルクとの比較の結果、目標トルクが出力値として選択される。第１選択部５２には、第１入力ポートと第２入力ポートとの両方に目標トルクが入力される。シフトポジションがＤポジションから変更されていないので、第１ＳＷ判定条件４が少なくとも成立せず、第１選択部５２から目標トルクが出力される。第１選択部５２から出力される目標トルクは、最小値出力部５３の第２入力ポートおよび第２選択部５４の第２入力ポートの両方に入力される。最小値出力部５３では、第１入力ポートに入力される上限トルクと、第２入力ポートに入力される目標トルクとが比較される。上限トルクが目標トルクよりも小さいので、最小値出力部５３から上限トルクが出力され、その上限トルクが第２選択部５４の第１入力ポートに入力される。シフトポジションがＤポジションから変更されていないので、第２ＳＷ判定条件４が少なくとも成立せず、第２選択部５４の第２入力ポートに入力される目標トルクが第２選択部５４から制限後目標トルクとして出力される。

すなわち、アクセル操作がなされて、発電モータ１２がエンジン１１の動力で発電しながら、シフトポジションがＤポジションのまま、ハイブリッド車両１が前進走行している場合、目標トルクが上限トルクより大きくても、目標トルクがそのまま制限後目標トルクとされる。

＜シフト切替操作Ｄ→Ｒ時のトルク制限処理＞
アクセル操作がなされたまま、シフトレバーがＤポジションからＲポジションに操作（シフト切替操作）された場合、駆動モータ１３の運転状態が正転方向の回生運転となるよう、目標トルクが負の値に設定される。駆動モータ１３が正転方向に回生運転される場合であるから、ＭＧ２回転数からハイブリッド車両１の前進方向の加速度が負の所定値以下となる駆動モータ１３のモータトルクが求められて、その負の値となるモータトルクが下限トルクとして設定される。

この状態において、目標トルクがＭＧ回転数に応じて設定される下限トルクよりも小さい（負の値として大きい）場合、最大値出力部５１では、目標トルクと下限トルクとの比較の結果、下限トルクが出力値として選択される。したがって、第１選択部５２の第１入力ポートには、最大値出力部５１から下限トルクが入力される。最大値出力部５１の第２入力ポートには、下限トルクよりも小さい目標トルクが入力される。シフトポジションがＤポジションからＲポジションに変更されたので、第１ＳＷ判定条件４が成立し、その他の第１ＳＷ判定条件１～３も成立している場合、第１選択部５２の第１入力ポートに入力される下限トルクが第１選択部５２から出力される。第１選択部５２から出力される下限トルクは、最小値出力部５３の第２入力ポートおよび第２選択部５４の第２入力ポートの両方に入力される。最小値出力部５３では、第１入力ポートに入力される上限トルクと、第２入力ポートに入力される下限トルクとが比較される。下限トルクが上限トルクよりも小さいので、最小値出力部５３から下限トルクが出力され、その下限トルクが第２選択部５４の第１入力ポートに入力される。シフトポジションがＤポジションからＲポジションに変更されたので、第２ＳＷ判定条件５が少なくとも成立するため、第２選択部５４の第２入力ポートに入力される下限トルクが第２選択部５４から制限後目標トルクとして出力される。

すなわち、発電モータ１２がエンジン１１の動力で発電しながら、ハイブリッド車両１が前進走行している状態で、アクセル操作がなされたまま、シフトレバーがＤポジションからＲポジションに操作された場合であって、目標トルクが下限トルクよりも小さい場合には、目標トルクが下限トルクで制限されて、下限トルクが制限後目標トルクとされる。

＜Ｒレンジ走行中のトルク制限処理＞
アクセル操作がなされて、発電モータ１２がエンジン１１の動力で発電しながら、シフトポジションがＲポジションのまま、ハイブリッド車両１が前進走行している場合、駆動モータ１３の目標トルクが負の値に設定されて、駆動モータが逆転方向に力行運転されている。

この状態において、目標トルクがＭＧ回転数に応じて設定される下限トルクよりも小さい場合、最大値出力部５１では、目標トルクと下限トルクとの比較の結果、下限トルクが出力値として選択される。したがって、第１選択部５２の第１入力ポートには、最大値出力部５１から下限トルクが入力される最大値出力部５１の第２入力ポートには、下限トルクよりも小さい目標トルクが入力される。シフトポジションがＲポジションから変更されていないので、第１ＳＷ判定条件４が少なくとも成立せず、第１選択部５２から目標トルクが出力される。第１選択部５２から出力される目標トルクは、最小値出力部５３の第２入力ポートおよび第２選択部５４の第２入力ポートの両方に入力される。最小値出力部５３では、第１入力ポートに入力される上限トルクと、第２入力ポートに入力される目標トルクとが比較される。目標トルクが上限トルクよりも小さいので、最小値出力部５３から目標トルクが出力され、その目標トルクが第２選択部５４の第１入力ポートに入力される。シフトポジションがＤポジションから変更されていないので、第２ＳＷ判定条件４が少なくとも成立せず、第２選択部５４の第２入力ポートに入力される目標トルクが第２選択部５４から制限後目標トルクとして出力される。

すなわち、アクセル操作がなされて、発電モータ１２がエンジン１１の動力で発電しながら、シフトポジションがＲポジションのまま、ハイブリッド車両１が前進走行している場合、目標トルクが下限トルクより小さくても、目標トルクがそのまま制限後目標トルクとされる。

＜シフト切替操作Ｒ→Ｄ時のトルク制限処理＞
アクセル操作がなされたまま、シフトレバーがＲポジションからＤポジションに操作（シフト切替操作）された場合、駆動モータ１３の運転状態が逆転方向の回生運転となるよう、目標トルクが正の値に設定される。駆動モータ１３が逆転方向に回生運転される場合であるから、ＭＧ２回転数からハイブリッド車両１の前進方向の加速度が正の所定値以下となる駆動モータ１３のモータトルクが求められて、その正の値となるモータトルクが上限トルクとして設定される。

この状態において、目標トルクがＭＧ回転数に応じて設定される上限トルクよりも大きい場合、最大値出力部５１では、目標トルクと下限トルクとの比較の結果、目標トルクが出力値として選択される。したがって、第１選択部５２の第１入力ポートには、最大値出力部５１から目標トルクが入力される。最大値出力部５１の第２入力ポートには、下限トルクよりも大きい目標トルクが入力される。シフトポジションがＲポジションからＤポジションに変更されたので、第１ＳＷ判定条件５が少なくとも成立するため、第１選択部５２の第２入力ポートに入力される目標トルクが第１選択部５２から出力される。第１選択部５２から出力される目標トルクは、最小値出力部５３の第２入力ポートおよび第２選択部５４の第２入力ポートの両方に入力される。最小値出力部５３では、第１入力ポートに入力される上限トルクと、第２入力ポートに入力される目標トルクとが比較される。上限トルクが目標トルクよりも小さいので、最小値出力部５３から上限トルクが出力され、その上限トルクが第２選択部５４の第１入力ポートに入力される。シフトポジションがＲポジションからＤポジションに変更されたので、第２ＳＷ判定条件４が成立し、その他の第１ＳＷ判定条件１～３も成立している場合、第２選択部５４の第１入力ポートに入力される上限トルクが第２選択部５４から制限後目標トルクとして出力される。

すなわち、発電モータ１２がエンジン１１の動力で発電しながら、ハイブリッド車両１が後進走行している状態で、アクセル操作がなされたまま、シフトレバーがＲポジションからＤポジションに操作された場合であって、目標トルクが上限トルクよりも大きい場合には、目標トルクが上限トルクで制限されて、上限トルクが制限後目標トルクとされる。

＜シフト判定処理＞
図４は、シフト判定処理の内容を示すブロック図である。

ＨＶ－ＥＣＵ４１には、シフト判定処理のためのソフトウェア（プログラム）が組み込まれていてよいし、シフト判定処理のためのハードウェア（回路）が備えられていてもよい。

ＨＶ－ＥＣＵ４１は、シフト判定処理のための機能処理部として、必要電力演算部６１、充電可能電力演算部６２、比較部６３および選択部６４を実質的に有している。

トルク制限処理では、前述したように、シフトレバーがＤポジションからＲポジションに操作された場合、目標トルクが下限トルクで制限され、シフトレバーがＲポジションからＤポジションに操作された場合、目標トルクが上限トルクで制限される。シフト判定処理は、シフト切替操作が行われたと判断された直後に行われる処理である。シフト切替操作がＤポジションからＲポジションへの操作であった場合、必要電力演算部６１は、下限トルクとＭＧ２回転数とから、駆動モータ１３に必要とされる電力、ここでは、駆動モータ１３の回生運転による回生電力をＭＧ２必要電力として算出する。シフト切替操作がＲポジションからＤポジションへの操作であった場合、必要電力演算部６１は、上限トルクとＭＧ２回転数とから、駆動モータ１３に必要とされる電力、ここでは、駆動モータ１３の回生運転による回生電力をＭＧ２必要電力として算出する。

充電可能電力演算部６２は、電池１４への充電が許容される電力の上限である充電許容電力から、発電モータ１２の発電運転により発生する発電電力の実値であるＭＧ１実出力を減算することにより、駆動モータ１３の回生電力を電池１４に充電可能な電力であるＭＧ２充電可能電力を算出する。

比較部６３では、ＭＧ２必要電力とＭＧ２充電可能電力との大小が比較される。

そして、トルク制限処理では、シフトレバーがＤポジションからＲポジションに操作された場合には、次の第３ＳＷ判定条件１～３が成立しているか否かが判定される。

１．シフトレンジがＲレンジ以外であり、シフトポジションがＲポジションである
２．ＭＧ２回転数が予め定められた回転数閾値より大きい
３．ＭＧ２必要電力がＭＧ２充電可能電力より大きい

シフトレバーがＲポジションからＤポジションに操作された場合には、次の第４ＳＷ判定条件１～３が成立しているか否かが判定される。

１．シフトレンジがＤ／Ｂレンジ以外であり、シフトポジションがＤ／Ｂポジションである
２．ＭＧ２回転数が予め定められた回転数閾値より小さい
３．ＭＧ２必要電力がＭＧ２充電可能電力より大きい

選択部６４は、第１入力ポートおよび第２入力ポートを有している。第１入力ポートには、Ｎレンジを指定する情報が入力され、第２入力ポートには、シフトポジションに応じたシフトレンジを指定する情報が入力されている。第３ＳＷ判定条件１が成立し、第３ＳＷ判定条件２または第３ＳＷ判定条件３が成立している場合、または、第４ＳＷ判定条件１が成立し、第４ＳＷ判定条件２または第４ＳＷ判定条件３が成立している場合には、選択部６４は、第１入力ポートに入力されている情報、つまりＮレンジを指定する情報を選択して出力する。これにより、シフト判定処理では、シフトポジションにかかわらずＮレンジがシフト判定の結果とされる。

シフト判定処理によるシフト判定の結果がＮレンジである場合、シフト切替制御では、駆動モータ１３の目標トルクが０に設定される。

一方、シフトレバーがＤポジションからＲポジションに操作された場合であって、第３ＳＷ判定条件１が成立していないか、または、第３ＳＷ判定条件２および第３ＳＷ判定条件３の両方が成立していない場合には、選択部６４は、第２入力ポートに入力されている情報、つまりシフトポジションに応じたシフトレンジを指定する情報を選択して出力する。また、シフトレバーがＲポジションからＤポジションに操作された場合であって、第４ＳＷ判定条件１が成立していないか、または、第４ＳＷ判定条件２および第４ＳＷ判定条件３の両方が成立していない場合には、選択部６４は、第２入力ポートに入力されている情報、つまりシフトポジションに応じたシフトレンジを指定する情報を選択して出力する。これらの場合、シフト判定処理では、シフトポジションに応じたシフトレンジがシフト判定の結果とされる。

＜作用効果＞
以上のように、駆動モータ１３の目標トルクが設定されて、駆動モータ１３の運転が制御されることにより、駆動モータ１３から目標トルクに一致するモータトルクが出力される。

ハイブリッド車両１の前後進を切り替える指示が入力されると、駆動モータ１３が力行運転から回生運転を経て逆方向の力行運転に切り替わる。駆動モータ１３が回生運転に切り替わる前に、発電モータ１２が発電を行っていた場合、駆動モータ１３の回生運転が開始されても、発電モータ１２の応答遅れにより、発電モータ１２の発電が継続することがある。この場合、駆動モータ１３の回生と発電モータ１２の発電とが重なって、駆動モータ１３の回生電力と発電モータ１２の発電電力との合計が電池１４の充電許容電力を超えるおそれがあり、その合計が充電許容電力を超えると、駆動モータ１３の回生電力が制限されて、駆動モータ１３の回生による制動力が変動する。そこで、駆動モータ１３の回生電力が制限される前に、トルク制限処理により、駆動モータ１３の目標トルクに制限（上限トルクまたは下限トルク）が設定される。これにより、駆動モータ１３の回生と発電モータ１２の発電とが重なっても、駆動モータ１３の回生電力と発電モータ１２の発電電力との合計が電池１４の充電許容電力を超えることを抑制でき、駆動モータ１３の回生による制動力が変動することを抑制できる。その結果、ハイブリッド車両１がユーザの意図しない挙動を示すことを抑制できる。

また、駆動モータ１３の回生電力と発電モータ１２の発電電力との合計が電池１４の充電許容電力を超えることを抑制できるので、充電許容電力が電池１４に供給されることによる電池１４の劣化を防止できる。

目標トルクに制限が設定されても、電池１４に充電される電力が充電許容電力を超えることになる場合、シフト判定処理によるシフト判定の結果がシフトポジションにかかわらずＮレンジとされて、駆動モータ１３の目標トルクが０に設定される。これにより、駆動モータ１３の回生電力と発電モータ１２の発電電力との合計が電池１４の充電許容電力を超えることを防止できる。その結果、駆動モータ１３の回生制動力の変動を防止することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、ＨＶ－ＥＣＵ４１によりエンジン１１の運転が制御されるとしたが、エンジンＥＣＵが設けられて、ＨＶ－ＥＣＵ４１からエンジンＥＣＵに送信されるエンジン制御指令に従って、エンジンＥＣＵによりエンジン１１の運転が制御されてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：ハイブリッド車両
１１：エンジン
１２：発電モータ（発電機）
１３：駆動モータ
１４：電池
１６：駆動系
４１：ＨＶ－ＥＣＵ（制御装置、駆動モータ制御手段、制限設定手段）

Claims (1)

1. エンジンと、前記エンジンの動力で発電する発電機と、力行運転により駆動系に伝達される動力を発生し、回生運転により前記駆動系の動力で発電する駆動モータと、電力を蓄える電池とを搭載したハイブリッド車両に用いられる制御装置であって、
   前記駆動モータの目標トルクを設定し、前記駆動モータが前記目標トルクのモータトルクを発生するよう、前記駆動モータの運転を制御する駆動モータ制御手段と、
   前記発電機の発電中に、前記ハイブリッド車両の前後進を切り替える指示が入力されたことに応じて、前記電池に充電される電力が前記電池への充電が許容される電力の上限である充電許容電力を超えることにより前記駆動モータの回生電力が制限される前に、前記目標トルクに制限を設定する制限設定手段と、を含み、
   前記制限設定手段は、前記目標トルクに制限を設定しても、前記電池に充電される電力が前記充電許容電力を超えることになる場合、前記目標トルクに設定する制限を強める、制御装置。

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