JPWO2013088530A1 - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

走行用の駆動力を駆動輪に出力するエンジンおよび第１モータジェネレータと、第１モータジェネレータを駆動するための電力を蓄電する蓄電装置とを備える車両の制御装置であって、減速制動時において、車重が基準状態の場合には、第１モータジェネレータとエンジンとのうち第１モータジェネレータを主として制動力を発生させ、車重が基準状態よりも大きい場合には、第１モータジェネレータとエンジンとのうちエンジンを主として制動力を発生させることで、蓄電装置の入力制限に達するのを抑制しながら、十分な制動力を得る。

Description

本発明は、エンジンおよびモータジェネレータを備える車両の制御装置に関する。

従来、走行用の駆動力を駆動輪に出力するエンジンおよびモータジェネレータと、モータジェネレータを駆動するための電力を蓄電するバッテリとを備えるハイブリッド車両が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１のハイブリッド車両は、エンジンの駆動力のみで走行可能であり、かつ、エンジンの駆動力とモータジェネレータの駆動力とを統合して走行可能である。また、このハイブリッド車両は、減速制動時に、モータジェネレータが発電することにより回生制動力が出力される。このとき、モータジェネレータにより発電された電力はバッテリに蓄電される。

ここで、一般的に、車両の重量（以下、「車重」という）が基準状態よりも大きい場合には、車重が基準状態の場合に比べて、減速制動時の慣性力が大きいことにより、大きな制動力が要求される。なお、車重が基準状態の場合とは、たとえば、車両に被牽引物（たとえば、トレーラ）が連結されていない場合、または、車両に貨物などが積載されていない場合であり、車重が基準状態よりも大きい場合とは、たとえば、車両に被牽引物が連結されている場合、または、車両に貨物が積載されている場合である。

そこで、特許文献１のハイブリッド車両では、減速制動時において、積車状態の場合（車重が基準状態よりも大きい場合）に、モータジェネレータにより発電される電力を大きくすることにより、回生制動力を大きくしている。これにより、エネルギ効率の向上を図りながら、ドライバビリティが低下するのを抑制している。

特開２００９−１７１７２７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来のハイブリッド車両では、モータジェネレータにより発電される電力を大きくすることにより、バッテリの入力制限に達してしまうことが考えられる。そして、バッテリの入力制限に達した場合には、回生制動力をより大きくすることができないので、十分な制動力を得ることができず、ドライバビリティが低下するという問題点がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、蓄電装置の入力制限に達するのを抑制しながら、十分な制動力を得ることが可能な車両の制御装置を提供することである。

本発明による車両の制御装置は、走行用の駆動力を駆動輪に出力するエンジンおよび第１モータジェネレータと、第１モータジェネレータを駆動するための電力を蓄電する蓄電装置とを備える車両の制御装置であって、減速制動時において、車重が基準状態の場合には、第１モータジェネレータとエンジンとのうち第１モータジェネレータを主として制動力を発生させ、車重が基準状態よりも大きい場合には、第１モータジェネレータとエンジンとのうちエンジンを主として制動力を発生させる。なお、第１モータジェネレータとエンジンとのうち第１モータジェネレータを主として制動力を発生させるとは、第１モータジェネレータとエンジンとのうち少なくとも第１モータジェネレータから制動力を発生させることであり、第１モータジェネレータとエンジンとのうちエンジンを主として制動力を発生させるとは、第１モータジェネレータとエンジンとのうち少なくともエンジンから制動力を発生させることである。

このように構成することによって、車重が基準状態よりも大きい場合には、エンジンブレーキによる制動力を出力することにより、第１モータジェネレータにより発電される電力が蓄電装置の入力制限に達するのを抑制しながら、十分な制動力を得ることができる。

上記車両の制御装置において、第１モータジェネレータによる制動力は、車重が基準状態の場合に比べて、車重が基準状態よりも大きい場合の方が小さくてもよい。

このように構成すれば、車重が基準状態よりも大きいことにより、大きな制動力が連続的に要求される場合には、第１モータジェネレータによる制動力を小さくする（最大値を絞る）ことにより、第１モータジェネレータの熱負荷を小さくすることができるので、第１モータジェネレータの熱制限を避けることが可能となり、ドライバビリティが低下するのを抑制することができる。

上記車両の制御装置において、車両はエンジンと第１モータジェネレータとの間に配置されたクラッチを備え、車重が基準状態よりも大きい場合には、クラッチを締結することにより、エンジンブレーキによる制動力を発生させるようにしてもよい。

このように構成すれば、エンジンと第１モータジェネレータとの間にクラッチが配置された車両において、蓄電装置の入力制限に達するのを抑制しながら、十分な制動力を得ることができる。

上記車両の制御装置において、車両は、エンジンをモータリング可能な第２モータジェネレータと、エンジンの動力を第２モータジェネレータおよび駆動輪に分割して伝達する動力分割機構とを備え、車重が基準状態よりも大きい場合には、第２モータジェネレータによりエンジンをモータリングすることにより、エンジンブレーキによる制動力を発生させるようにしてもよい。

このように構成すれば、動力分割機構を備える車両において、蓄電装置の入力制限に達するのを抑制しながら、十分な制動力を得ることができる。

上記車両の制御装置において、車重が基準状態よりも大きい場合には、車両が牽引状態である場合が含まれ、車重が基準状態の場合には、車両が牽引状態ではない場合が含まれるようにしてもよい。

このように構成すれば、車両が牽引状態である場合にも、蓄電装置の入力制限に達するのを抑制しながら、十分な制動力を得ることができる。

本発明の車両の制御装置によれば、蓄電装置の入力制限に達するのを抑制しながら、十分な制動力を得ることができる。

本発明の第１実施形態によるＥＣＵが設けられたハイブリッド車両の全体構成を示した概略図である。 図１のハイブリッド車両のＥＣＵを示したブロック図である。 図１のハイブリッド車両の走行中における減速制動時の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態によるＥＣＵが設けられたハイブリッド車両の全体構成を示した概略図である。 図４のハイブリッド車両の動力分割機構を説明するために走行状態の一例を示した共線図である。 図４のハイブリッド車両のＥＣＵを示したブロック図である。 図４のハイブリッド車両の走行中における減速制動時の動作を説明するためのフローチャートである。 図４のハイブリッド車両において回生制動時の状態を示した共線図である。 図４のハイブリッド車両において回生制動およびエンジンブレーキ時の状態を示した共線図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
−機械的構成−
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態によるＥＣＵ１１が設けられたハイブリッド車両１００の機械的構成（駆動機構）について説明する。

ハイブリッド車両１００は、図１に示すように、エンジン（内燃機関）１と、クラッチ２と、モータジェネレータ３と、トルクコンバータ４と、変速機５とを備えている。

エンジン１は、燃料を燃焼させて駆動力を出力するガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の動力装置である。エンジン１は、たとえば、吸気通路に設けられたスロットルバルブのスロットル開度（吸気空気量）、燃料噴射量、点火時期などの運転状態を制御可能に構成されている。エンジン１は、駆動輪（たとえば、後輪）９に向けて走行用の駆動力を出力可能であり、このエンジン１の出力は、クランクシャフト１ａを介してクラッチ２に伝達される。

クラッチ２は、たとえば、摩擦式の動力伝達装置であり、エンジン１とモータジェネレータ３との間に配置されている。このクラッチ２は、エンジン１のクランクシャフト１ａとモータジェネレータ３の回転軸３ａとを締結することにより、エンジン１とモータジェネレータ３との間で動力を伝達可能である。また、クラッチ２は、クランクシャフト１ａと回転軸３ａとを開放することにより、エンジン１とモータジェネレータ３との間で動力を遮断可能である。

モータジェネレータ３は、電動機として機能するとともに、発電機として機能するように構成されている。モータジェネレータ３は、たとえば、交流同期電動機であり、永久磁石からなるロータ３１と、３相巻線が巻回されたステータ３２とを有する。ロータ３１には回転軸３ａが一体的に設けられ、この回転軸３ａにはクラッチ２およびトルクコンバータ４が連結されている。

このモータジェネレータ３は、駆動輪９に向けて走行用の駆動力を出力可能であるとともに、運動エネルギ（ロータ３１の回転）を電気エネルギに変換して発電することにより制動力を出力可能である。なお、モータジェネレータ３は、エンジン１の始動時にはスタータモータとしても機能する。

トルクコンバータ４は、入力軸４ａに入力されたトルクを増大して出力軸４ｂに出力する機能を有する。このトルクコンバータ４は、入力軸４ａに連結されたポンプインペラ４１と、出力軸４ｂに連結されたタービンライナ４２と、トルクを増大するためのステータ４３と、入力軸４ａと出力軸４ｂとを直結するためのロックアップ機構４４とを含んでいる。トルクコンバータ４は、入力軸４ａにモータジェネレータ３の回転軸３ａが連結されるとともに、出力軸４ｂに変速機５の入力軸が連結されている。

ポンプインペラ４１は、回転されたときに流体（オイル）をタービンライナ４２に送り出す。そして、タービンライナ４２は、ポンプインペラ４１から送り出された流体により回転される。ステータ４３は、ポンプインペラ４１およびタービンライナ４２の回転数の差が大きい場合に、タービンライナ４２からポンプインペラ４１に戻される流体を整流し、その整流された流体によりポンプインペラ４１の回転を補助する。なお、ステータ４３は、ポンプインペラ４１およびタービンライナ４２の回転数の差が小さくなった場合には、ワンウェイクラッチ４３ａによりタービンライナ４２とともに回転するように構成されている。また、ロックアップ機構４４は、入力軸４ａと出力軸４ｂとを直結することにより、伝達効率の低下を抑制するために設けられている。

変速機５は、たとえば、有段式の自動変速機であり、入力軸に入力された回転数（回転速度）を変速して出力軸に出力する機能を有する。変速機５の出力は、プロペラシャフト６、デファレンシャル装置７およびドライブシャフト８を介して駆動輪９に伝達される。なお、変速機５は、無段式の自動変速機であってもよいし、手動変速機であってもよい。

また、ハイブリッド車両１００には、駆動輪９の近傍に油圧式のブレーキ装置１０が設けられている。ブレーキ装置１０は、たとえば、ドライブシャフト８（駆動輪９）とともに回転するディスクロータと、ブレーキパッドを有するブレーキキャリパとを含んでいる。このブレーキ装置１０は、ブレーキアクチュエータにより駆動されるブレーキパッドがディスクロータを挟み込むことによって制動力を発生させるように構成されている。

−電気的構成−
次に、図１および図２を参照して、第１実施形態によるハイブリッド車両１００の電気的構成について説明する。

ハイブリッド車両１００は、図１に示すように、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１と、バッテリ１２と、インバータ１３とを備えている。

ＥＣＵ１１は、ハイブリッド車両１００を制御するように構成されており、たとえば、エンジン１の運転制御、モータジェネレータ３の駆動制御、エンジン１およびモータジェネレータ３の協調制御などを含む各種制御を実行することにより、ハイブリッド車両１００の走行を制御する。なお、ＥＣＵ１１は、本発明の「制御装置」の一例である。

このＥＣＵ１１は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１３と、バックアップＲＡＭ１１４と、入出力インターフェース１１５と、通信インターフェース１１６とを含んでいる。

ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ１１２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ１１３は、ＣＰＵ１１１による演算結果や各センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ１１４は、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

入出力インターフェース１１５は、各センサの検出結果などが入力されるとともに、各部に制御信号などを出力する機能を有する。入出力インターフェース１１５には、たとえば、車速センサ２１、アクセルペダルポジションセンサ２２、ブレーキペダルポジションセンサ２３およびトーイングスイッチ２４などが接続されている。

車速センサ２１は、ハイブリッド車両１００の車速を検出するためのセンサである。アクセルペダルポジションセンサ２２は、アクセルペダル２２ａの踏込量を検出するためのセンサであり、ブレーキペダルポジションセンサ２３は、ブレーキペダル２３ａの踏込量を検出するためのセンサである。

トーイングスイッチ２４は、ハイブリッド車両１００が被牽引物（たとえば、トレーラ）を牽引しない通常の状態と、ハイブリッド車両１００が被牽引物を牽引する牽引状態とを切り替えるために設けられている。すなわち、トーイングスイッチ２４は、ハイブリッド車両１００の重量（以下、「車重」という）が基準状態のとき（通常の状態）と、車重が基準状態よりも大きいとき（牽引状態）とを切り替えるために設けられている。

このトーイングスイッチ２４は、ドライバにより操作可能に設けられている。すなわち、ハイブリッド車両１００は、通常の状態と牽引状態とがドライバの操作により切り替え可能に構成されている。なお、牽引状態のときには、被牽引物による走行抵抗の増加に起因するドライバビリティの低下を抑制するために、たとえば、変速機５の変速タイミングが通常の状態と異なるようになっている。

バッテリ１２（図１参照）は、走行用の高電圧電源であるバッテリモジュールと、バッテリモジュールを監視する電池監視ユニットと、バッテリモジュールとインバータ１３とを接続または遮断するためのシステムメインリレーとを含んでいる。なお、バッテリ１２は、本発明の「蓄電装置」の一例である。

バッテリ１２のバッテリモジュールは、モータジェネレータ３を駆動する電力を供給するとともに、モータジェネレータ３により発電された電力を蓄電するように構成されている。このバッテリモジュールは、たとえば、充放電可能なニッケル水素電池またはリチウムイオン電池である。

電池監視ユニットには、バッテリモジュールの充放電電流、電圧および温度（電池温度）を検出するセンサが接続されている。そして、電池監視ユニットは、バッテリモジュールに関する情報（充放電電流、電圧および電池温度）をＥＣＵ１１に送信する。これにより、ＥＣＵ１１は、たとえば、充放電電流の積算値に基づいてバッテリモジュールのＳＯＣ（State of Charge：充電状態）を演算するとともに、ＳＯＣおよび電池温度に基づいて入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔを演算する。

インバータ１３（図１参照）は、たとえば、ＩＧＢＴおよびダイオードを有する三相ブリッジ回路であり、ＥＣＵ１１から供給される駆動信号によりＩＧＢＴのオン／オフ状態が制御されることによって回生制御または力行制御される。

具体的には、インバータ１３は、バッテリ１２から供給される直流電流を交流電流に変換してモータジェネレータ３を駆動する（力行制御）とともに、回生制動時にモータジェネレータ３で発電された交流電流を直流電流に変換してバッテリ１２に出力する（回生制御）。

−走行状態−
次に、第１実施形態によるハイブリッド車両１００の走行状態の一例について説明する。

たとえば、ハイブリッド車両１００は、クラッチ２を締結した状態でエンジン１の運転を行うことにより、エンジン１の駆動力のみで走行することが可能である。

また、ハイブリッド車両１００は、クラッチ２を締結し、エンジン１の運転を行う状態で、モータジェネレータ３から走行用の駆動力を出力することにより、エンジン１の駆動力とモータジェネレータ３の駆動力とを統合して走行することも可能である。また、ハイブリッド車両１００は、クラッチ２を締結し、エンジン１の運転を行う状態で、エンジン１の駆動力によりモータジェネレータ３で発電することも可能である。

また、ハイブリッド車両１００は、クラッチ２を開放し、エンジン１の運転を停止した状態で、モータジェネレータ３から駆動力を出力することにより、モータジェネレータ３の駆動力のみで走行（ＥＶ走行）することも可能である。

すなわち、ハイブリッド車両１００は、走行状態などに応じてエンジン１を間欠運転可能に構成されている。

−走行中における減速制動時の動作−
次に、図３を参照して、第１実施形態によるハイブリッド車両１００の走行中における減速制動時の動作について説明する。なお、以下の一連の動作は、車両システムが起動しているときに繰り返し行われる。また、以下の各ステップはＥＣＵ１１により実行される。

まず、ステップＳ１において、車速センサ２１の検出結果に基づいて、ハイブリッド車両１００が走行中であるか否かが判断される。そして、走行中であると判断された場合には、ステップＳ２に移る。その一方、走行中ではないと判断された場合には、ステップＳ１が繰り返し行われる。

次に、ステップＳ２において、アクセルペダルポジションセンサ２２の検出結果に基づいて、アクセルペダル２２ａがオフ状態にされたか否かが判断される。そして、アクセルペダル２２ａがオフ状態にされていない（アクセルペダル２２ａがオン状態である）と判断された場合には、ステップＳ３に移る。その一方、アクセルペダル２２ａがオフ状態にされたと判断された場合には、減速制動が開始されることから、ステップＳ４に移る。

次に、ステップＳ３において、ブレーキペダルポジションセンサ２３の検出結果に基づいて、ブレーキペダル２３ａがオン状態にされたか否かが判断される。そして、ブレーキペダル２３ａがオン状態にされたと判断された場合には、減速制動が開始されることから、ステップＳ４に移る。その一方、ブレーキペダル２３ａがオン状態にされていない（ブレーキペダル２３ａがオフ状態である）と判断された場合には、減速制動が開始されることなく、ステップＳ１に戻る。

次に、ステップＳ４において、エンジン１が運転中であるか否かが判断される。そして、エンジン１が運転中であると判断された場合には、ステップＳ５に移る。その一方、エンジン１の運転が停止されていると判断された場合には、クラッチ２が開放されている状態で、ステップＳ７に移る。

次に、ステップＳ５において、エンジン１への燃料供給が停止（フューエルカット）される。これにより、エンジン１の自立運転が停止される。そして、ステップＳ６において、クラッチ２が開放され、エンジン１とモータジェネレータ３との間の動力伝達が遮断される。

次に、ステップＳ７において、ハイブリッド車両１００が被牽引物を牽引する牽引状態であるか否かが判断される。なお、牽引状態であるか否かは、たとえば、トーイングスイッチ２４からの信号に基づいて判断される。そして、ハイブリッド車両１００が牽引状態ではない（通常の状態である）と判断された場合には、車重が基準状態であることから、ステップＳ８に移る。その一方、ハイブリッド車両１００が牽引状態であると判断された場合には、車重が基準状態よりも大きいことから、ステップＳ１１に移る。

そして、ハイブリッド車両１００が通常の状態である（牽引状態ではない）場合には、ステップＳ８において、モータジェネレータ３が回生制御される。具体的には、モータジェネレータ３が発電することにより制動力が出力される。このとき、クラッチ２が開放され、エンジン１の回転が停止されていることから、エンジンブレーキによる制動力は発生しない。なお、発電された電力は、インバータ１３により交流から直流に変換され、バッテリ１２のバッテリモジュールに充電される。

次に、ステップＳ９において、アクセルペダルポジションセンサ２２の検出結果に基づいて、アクセルペダル２２ａがオン状態にされたか否かが判断される。そして、アクセルペダル２２ａがオン状態にされていない（アクセルペダル２２ａがオフ状態である）と判断された場合には、ステップＳ１０に移る。その一方、アクセルペダル２２ａがオン状態にされたと判断された場合には、減速制動時の一連の動作が終了される。

次に、ステップＳ１０において、車速センサ２１の検出結果に基づいて、ハイブリッド車両１００の走行が停止されたか否かが判断される。そして、走行が停止されたと判断された場合には、減速制動時の一連の動作が終了される。その一方、走行が停止されていないと判断された場合には、ステップＳ８に戻る。

また、ハイブリッド車両１００が牽引状態である場合には、ステップＳ１１において、クラッチ２が締結される。そして、ステップＳ１２において、モータジェネレータ３が回生制御されるとともに、クラッチ２が締結されていることによりエンジン１が連れ回され、エンジンブレーキが機能する。すなわち、車重が基準状態よりも大きいことにより、減速制動時の慣性力が大きい場合には、モータジェネレータ３による回生制動力に加えて、エンジンブレーキによる制動力が出力される。なお、このときのモータジェネレータ３による回生制動力の最大値（たとえば、１００Ｎｍ）は、上記したステップＳ８での回生制動力の最大値（たとえば、１５０Ｎｍ）よりも小さくされていてもよい。

次に、ステップＳ１３において、アクセルペダルポジションセンサ２２の検出結果に基づいて、アクセルペダル２２ａがオン状態にされたか否かが判断される。そして、アクセルペダル２２ａがオン状態にされていない（アクセルペダル２２ａがオフ状態である）と判断された場合には、ステップＳ１４に移る。その一方、アクセルペダル２２ａがオン状態にされたと判断された場合には、減速制動時の一連の動作が終了される。

次に、ステップＳ１４において、車速センサ２１の検出結果に基づいて、ハイブリッド車両１００の走行が停止されたか否かが判断される。そして、走行が停止されたと判断された場合には、減速制動時の一連の動作が終了される。その一方、走行が停止されていないと判断された場合には、ステップＳ１２に戻る。

−効果−
第１実施形態では、上記のように、減速制動時において、ハイブリッド車両１００が牽引状態であり、車重が基準状態よりも大きいことにより、大きな制動力が要求される場合には、モータジェネレータ３から回生制動力を発生させながら、エンジンブレーキによる制動力を発生させることによって、要求される制動力のうちの一部をエンジンブレーキが担うことができるので、モータジェネレータ３により発電される電力がバッテリ１２のバッテリモジュールの入力制限Ｗｉｎに達するのを抑制しながら、十分な制動力を得ることができる。これにより、車重が大きい場合であっても、制動力不足によりドライバビリティが低下するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、エンジン１とモータジェネレータ３との間にクラッチ２を設けることによって、クラッチ２を締結することにより、エンジンブレーキによる制動力を出力することができる。

また、第１実施形態では、牽引状態であるときの回生制動力を、牽引状態ではないときの回生制動力よりも小さくすることによって、牽引状態であるときのように大きな制動力が連続的に要求される場合には、モータジェネレータ３による制動力を小さくする（最大値を絞る）ことにより、モータジェネレータ３の熱負荷を小さくすることができるので、モータジェネレータ３の熱制限を避けることが可能となり、ドライバビリティが低下するのを抑制することができる。

（第２実施形態）
−機械的構成−
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態によるＥＣＵ７１が設けられたハイブリッド車両２００の機械的構成（駆動機構）について説明する。なお、第２実施形態によるハイブリッド車両２００は、上記第１実施形態と異なり、いわゆるスプリット方式のハイブリッド車両である。

ハイブリッド車両２００は、図４に示すように、エンジン（内燃機関）５１と、ジェネレータ５２と、モータ５３と、動力分割機構５４と、リダクション機構５５とを備えている。

エンジン５１の出力は、クランクシャフト５１ａおよびダンパ６０を介して動力分割機構５４のインプットシャフト５４ａに伝達される。ダンパ６０は、たとえば、コイルスプリング式トランスアクスルダンパであってエンジン５１のトルク変動を吸収する。なお、エンジン５１のその他の構成は、上記したエンジン１と同様である。

ジェネレータ５２は、主に発電機として機能し、状況によっては電動機としても機能する。ジェネレータ５２は、たとえば、交流同期発電機であり、インプットシャフト５４ａに対して回転自在に支持された永久磁石からなるロータ５２ａと、３相巻線が巻回されたステータ５２ｂとを有する。なお、ジェネレータ５２は、エンジン５１の始動時にはスタータモータとしても機能する。また、ジェネレータ５２は、本発明の「第２モータジェネレータ」の一例である。

モータ５３は、主に電動機として機能し、状況によっては発電機としても機能する。モータ５３は、たとえば、交流同期電動機であり、永久磁石からなるロータ５３ａと、３相巻線が巻回されたステータ５３ｂとを有する。なお、モータ５３は、本発明の「第１モータジェネレータ」の一例である。

動力分割機構５４は、エンジン５１の出力を、駆動輪（たとえば、前輪）５９を駆動する動力と、発電のためにジェネレータ５２を駆動する動力とに分割する機構であり、たとえば、遊星歯車機構である。

具体的には、動力分割機構５４は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ５４Ｓと、サンギヤ５４Ｓに外接（噛合）しながらその周辺を自転しつつ公転する外歯歯車のピニオンギヤ５４Ｐと、ピニオンギヤ５４Ｐと噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ５４Ｒと、ピニオンギヤ５４Ｐを支持するとともに、このピニオンギヤ５４Ｐの公転を通じて自転するプラネタリキャリア５４Ｃとを有する。

プラネタリキャリア５４Ｃは、エンジン５１側のインプットシャフト５４ａに回転一体に連結されている。サンギヤ５４Ｓは、ジェネレータ５２のロータ５２ａに回転一体に連結されている。リングギヤ５４Ｒの動力は、減速装置５６、デファレンシャル装置５７およびドライブシャフト５８を介して駆動輪５９に伝達される。

ここで、動力分割機構５４のサンギヤ５４Ｓ、プラネタリキャリア５４Ｃおよびリングギヤ５４Ｒの関係を示す共線図を図５に示した。なお、図５では、ハイブリッド車両２００が走行しているときの一例を示している。

この共線図の三本の縦軸は、左から順にサンギヤ５４Ｓ、プラネタリキャリア５４Ｃ、リングギヤ５４Ｒの回転数を示す軸である。すなわち、Ｎｓがサンギヤ５４Ｓの回転数であり、Ｎｃがプラネタリキャリア５４Ｃの回転数であり、Ｎｒがリングギヤ５４Ｒの回転数である。

そして、プラネタリキャリア５４Ｃの回転数を示す軸は、サンギヤ５４Ｓの回転数を示す軸とリングギヤ５４Ｒの回転数を示す軸との間を１：ρに内分する位置に配置されている。なお、ρは、サンギヤ５４Ｓの歯数をＴＮｓ、リングギヤ５４Ｒの歯数をＴＮｒとすると以下の式で表される。

ρ＝ＴＮｓ／ＴＮｒ
また、ジェネレータ５２の回転数をＮｇ、エンジン５１の回転数をＮｅ、モータ５３の回転数をＮｍ、後述するリダクション機構５５の減速比をｋとすると以下の関係が成り立つ。

Ｎｓ＝Ｎｇ
Ｎｃ＝Ｎｅ
Ｎｒ＝ｋ×Ｎｍ
そして、動力分割機構５４の共線図上では、サンギヤ５４Ｓの回転数Ｎｓと、プラネタリキャリア５４Ｃの回転数Ｎｃと、リングギヤ５４Ｒの回転数Ｎｒとを結ぶと直線で表される。すなわち、サンギヤ５４Ｓの回転数Ｎｓ、プラネタリキャリア５４Ｃの回転数Ｎｃおよびリングギヤ５４Ｒの回転数Ｎｒのうち、いずれか２つの回転数が決定されると、残りの１つの回転数が決定される。具体的には、以下の関係が成り立つ。

Ｎｃ＝｛ρ／（１＋ρ）｝×Ｎｓ＋｛１／（１＋ρ）｝×Ｎｒ
リダクション機構５５は、モータ５３の回転を減速し、駆動トルクの増幅を行う機構であり、たとえば、遊星歯車機構である。

具体的には、リダクション機構５５は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ５５Ｓと、サンギヤ５５Ｓに外接しながら自転する外歯歯車のピニオンギヤ５５Ｐと、ピニオンギヤ５５Ｐと噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ５５Ｒとを有する。

リダクション機構５５のリングギヤ５５Ｒと、動力分割機構５４のリングギヤ５４Ｒとは互いに一体となっている。また、サンギヤ５５Ｓはモータ５３のロータ５３ａと回転一体に連結されている。

また、ハイブリッド車両２００には、駆動輪５９の近傍に油圧式のブレーキ装置６１が設けられている。ブレーキ装置６１は、上記したブレーキ装置１０と同様に構成されている。

−電気的構成−
次に、図４および図６を参照して、第２実施形態によるハイブリッド車両２００の電気的構成について説明する。

ハイブリッド車両２００は、図４に示すように、ＥＣＵ７１と、バッテリ７２と、インバータ７３ａおよび７３ｂとを備えている。

ＥＣＵ７１は、ハイブリッド車両２００を制御するように構成されており、たとえば、エンジン５１の運転制御、ジェネレータ５２およびモータ５３の駆動制御、エンジン５１、ジェネレータ５２およびモータ５３の協調制御などを含む各種制御を実行することにより、ハイブリッド車両２００の走行を制御する。なお、ＥＣＵ７１は、本発明の「制御装置」の一例である。

このＥＣＵ７１は、図６に示すように、ＣＰＵ７１ａと、ＲＯＭ７１ｂと、ＲＡＭ７１ｃと、バックアップＲＡＭ７１ｄと、入出力インターフェース７１ｅと、通信インターフェース７１ｆとを含んでいる。

ＣＰＵ７１ａは、ＲＯＭ７１ｂに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ７１ｂには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ７１ｃは、ＣＰＵ７１ａによる演算結果や各センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ７１ｄは、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

入出力インターフェース７１ｅは、各センサの検出結果などが入力されるとともに、各部に制御信号などを出力する機能を有する。入出力インターフェース７１ｅには、上記第１実施形態と同様に、たとえば、車速センサ２１、アクセルペダルポジションセンサ２２、ブレーキペダルポジションセンサ２３およびトーイングスイッチ２４などが接続されている。

バッテリ７２（図４参照）は、上記したバッテリ１２と同様に構成されている。なお、バッテリ７２は、本発明の「蓄電装置」の一例である。

インバータ７３ａおよび７３ｂは、たとえば、ＩＧＢＴおよびダイオードを有する三相ブリッジ回路であり、ＥＣＵ７１から供給される駆動信号によりＩＧＢＴのオン／オフ状態が制御されることによって回生制御または力行制御される。

具体的には、インバータ７３ａは、エンジン５１の動力によりジェネレータ５２で発電された交流電流を直流電流に変換してバッテリ７２に出力する（発電制御）とともに、バッテリ７２から供給される直流電流を交流電流に変換してジェネレータ５２を駆動する（力行制御）。

また、インバータ７３ｂは、バッテリ７２から供給される直流電流を交流電流に変換してモータ５３を駆動する（力行制御）とともに、回生制動時にモータ５３で発電された交流電流を直流電流に変換してバッテリ７２に出力する（発電制御）。

−走行状態−
次に、第２実施形態によるハイブリッド車両２００の走行状態の一例について説明する。

たとえば、ハイブリッド車両２００は、発進時および低車速の軽負荷走行時などにおいて、エンジン５１の運転を停止し、モータ５３を力行制御して走行（ＥＶ走行）を行う。

また、ハイブリッド車両２００は、定常走行時などにおいて、エンジン５１を主動力源として走行を行い、ジェネレータ５２を発電制御するとともに、その発電制御で得られた電気エネルギによりモータ５３を補助的に力行制御する。

また、ハイブリッド車両２００は、加速時などにおいて、エンジン５１を駆動するとともに、ジェネレータ５２を発電制御して得られた電気エネルギおよびバッテリ７２の電気エネルギによりモータ５３を力行制御して走行を行う。

すなわち、ハイブリッド車両２００は、走行状態などに応じてエンジン５１を間欠運転可能に構成されている。

−走行中における減速制動時の動作−
次に、図７を参照して、第２実施形態によるハイブリッド車両２００の走行中における減速制動時の動作について説明する。なお、以下の一連の動作は、車両システムが起動しているときに繰り返し行われる。また、以下の各ステップはＥＣＵ７１により実行される。また、ステップＳ２１〜Ｓ２３は、それぞれ、上記したステップＳ１〜Ｓ３と同様であるので説明を省略する。

次に、ステップＳ２４において、エンジン５１が運転中であるか否かが判断される。そして、エンジン５１が運転中であると判断された場合には、ステップＳ２５に移る。その一方、エンジン５１の運転が停止されていると判断された場合には、ステップＳ２６に移る。

次に、ステップＳ２５において、エンジン５１への燃料供給が停止（フューエルカット）される。これにより、エンジン５１の自立運転が停止される。

次に、ステップＳ２６において、ハイブリッド車両２００が被牽引物を牽引する牽引状態であるか否かが判断される。なお、牽引状態であるか否かは、たとえば、トーイングスイッチ２４からの信号に基づいて判断される。そして、ハイブリッド車両２００が牽引状態ではない（通常の状態である）と判断された場合には、車重が基準状態であることから、ステップＳ２７に移る。その一方、ハイブリッド車両２００が牽引状態であると判断された場合には、車重が基準状態よりも大きいことから、ステップＳ３０に移る。

そして、ハイブリッド車両２００が通常の状態である（牽引状態ではない）場合には、ステップＳ２７において、モータ５３が回生制御される。具体的には、図８に示すように、エンジン５１の回転数（プラネタリキャリア５４Ｃの回転数）がゼロになった状態で、モータ５３が発電することにより制動力Ｆｍが出力される。このとき、ジェネレータ５２（サンギヤ５４Ｓ）は空回っており、エンジン５１の回転が停止されていることから、エンジンブレーキによる制動力は発生しない。なお、発電された電力は、インバータ７３ｂにより交流から直流に変換され、バッテリ７２のバッテリモジュールに充電される。

次に、ステップＳ２８において、アクセルペダルポジションセンサ２２の検出結果に基づいて、アクセルペダル２２ａがオン状態にされたか否かが判断される。そして、アクセルペダル２２ａがオン状態にされていない（アクセルペダル２２ａがオフ状態である）と判断された場合には、ステップＳ２９に移る。その一方、アクセルペダル２２ａがオン状態にされたと判断された場合には、減速制動時の一連の動作が終了される。

次に、ステップＳ２９において、車速センサ２１の検出結果に基づいて、ハイブリッド車両１００の走行が停止されたか否かが判断される。そして、走行が停止されたと判断された場合には、減速制動時の一連の動作が終了される。その一方、走行が停止されていないと判断された場合には、ステップＳ２７に戻る。

また、ハイブリッド車両２００が牽引状態である場合には、ステップＳ３０において、ジェネレータ５２によりエンジン５１がモータリングされる。このため、自立運転が停止されることによりゼロに向かって低下するエンジン５１の回転数がジェネレータ５２により持ち上げられる。そして、ステップＳ３１において、モータ５３が回生制御されるとともに、エンジン５１がモータリングされることにより、エンジンブレーキが機能する。ここで、エンジン５１がモータリングされた場合には、図９に示すように、自立運転が停止されたエンジン５１の回転数が持ち上げられる（エンジン５１の回転が維持される）ことから、エンジン５１のフリクション（摩擦）による制動力がリングギヤ５４Ｒに出力される。すなわち、車重が基準状態よりも大きいことにより、減速制動時の慣性力が大きい場合には、モータ５３による回生制動力Ｆｍに加えて、エンジンブレーキによる制動力Ｆｅが出力される。なお、このときのモータ５３による回生制動力の最大値は、上記したステップＳ２７での回生制動力の最大値よりも小さくされていてもよい。

次に、ステップＳ３２において、アクセルペダルポジションセンサ２２の検出結果に基づいて、アクセルペダル２２ａがオン状態にされたか否かが判断される。そして、アクセルペダル２２ａがオン状態にされていない（アクセルペダル２２ａがオフ状態である）と判断された場合には、ステップＳ３３に移る。その一方、アクセルペダル２２ａがオン状態にされたと判断された場合には、減速制動時の一連の動作が終了される。

次に、ステップＳ３３において、車速センサ２１の検出結果に基づいて、ハイブリッド車両２００の走行が停止されたか否かが判断される。そして、走行が停止されたと判断された場合には、減速制動時の一連の動作が終了される。その一方、走行が停止されていないと判断された場合には、ステップＳ３１に戻る。

−効果−
第２実施形態では、上記のように、減速制動時において、ハイブリッド車両２００が牽引状態であり、車重が基準状態よりも大きいことにより、大きな制動力が要求される場合には、モータ５３から回生制動力を発生させながら、エンジンブレーキによる制動力を発生させることによって、要求される制動力のうちの一部をエンジンブレーキが担うことができるので、モータ５３により発電される電力がバッテリ７２のバッテリモジュールの入力制限Ｗｉｎに達するのを抑制しながら、十分な制動力を得ることができる。これにより、車重が大きい場合であっても、制動力不足によりドライバビリティが低下するのを抑制することができる。

また、第２実施形態では、ジェネレータ５２によりエンジン５１をモータリングすることによって、エンジンブレーキによる制動力を出力することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記した第１実施形態と同様である。

（他の実施形態）
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、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。

たとえば、第１実施形態ではＦＲ方式のハイブリッド車両１００のＥＣＵ１１に本発明を適用し、第２実施形態ではＦＦ方式のハイブリッド車両２００のＥＣＵ７１に本発明を適用する例を示したが、これに限らず、４ＷＤ方式のハイブリッド車両の制御装置に本発明を適用してもよい。

また、第１および第２実施形態では、車重が基準状態よりも大きい一例としてハイブリッド車両が牽引状態であることを示したが、これに限らず、貨物などが積載されている場合に、車重が基準状態よりも大きいと判断するようにしてもよい。また、牽引状態および積載状態に基づいて車重が大きいか否かを判断するようにしてもよい。なお、貨物などの積載状態は、たとえば、ハイブリッド車両に設けられた加速度センサの検出結果などに基づいて判断することが可能である。

また、第１および第２実施形態では、牽引状態と通常の状態とがドライバの操作により切り替えられる例を示したが、これに限らず、ハイブリッド車両に被牽引物が連結されたか否かを検出するセンサを設け、そのセンサの検出結果に基づいて牽引状態と通常の状態とが切り替えられるようにしてもよい。

また、第２実施形態のステップＳ３１において、車重に応じてエンジンブレーキによる制動力を制御するようにしてもよい。たとえば、車重が大きくなるほど、ジェネレータ５２によりモータリングされるエンジン５１の回転数を高くすることにより、エンジンブレーキによる制動力が大きくなるようにしてもよい。

また、第１および第２実施形態において、ＥＣＵは、ハイブリッド車両を統括的に制御するＨＶ（ハイブリッド）ＥＣＵ、インバータの駆動を制御するＭＧ（モータジェネレータ）ＥＣＵおよびエンジンの運転を制御するエンジンＥＣＵなどの複数のＥＣＵにより構成されていてもよい。

また、第１および第２実施形態では、牽引状態である場合に回生制動力およびエンジンブレーキによる制動力を出力し、牽引状態ではない場合に回生制動力のみを出力する例を示したが、これに限らず、牽引状態である場合にエンジンブレーキによる制動力を主に出力し、牽引状態ではない場合に回生制動力を主に出力するようにすればよい。

たとえば、牽引状態である場合にエンジンブレーキによる制動力のみを出力し、牽引状態ではない場合に回生制動力のみを出力するようにしてもよい。また、牽引状態である場合にエンジンブレーキによる制動力のみを出力し、牽引状態ではない場合に回生制動力およびエンジンブレーキによる制動力を出力（主に回生制動力を出力）するようにしてもよい。

また、牽引状態である場合に、回生制動力およびエンジンブレーキによる制動力を出力しつつ、全体の制動力のうちエンジンブレーキによる制動力の割合を大きくし、牽引状態ではない場合に、回生制動力およびエンジンブレーキによる制動力を出力しつつ、全体の制動力のうち回生制動力の割合を大きくするようにしてもよい。なお、制動力の割合を設定する場合において、エンジンブレーキによる制動力は、第１実施形態ではクラッチ２の締結状態（半クラッチ状態）を制御することにより調整可能であり、第２実施形態ではモータ５３の回転数を制御することにより調整可能である。

１ エンジン
２ クラッチ
３ モータジェネレータ（第１モータジェネレータ）
９ 駆動輪
１１ ＥＣＵ（制御装置）
１２ バッテリ（蓄電装置）
１００ ハイブリッド車両（車両）
５１ エンジン
５２ ジェネレータ（第２モータジェネレータ）
５３ モータ（第１モータジェネレータ）
５４ 動力分割機構
５９ 駆動輪
７１ ＥＣＵ（制御装置）
７２ バッテリ（蓄電装置）
２００ ハイブリッド車両（車両）

本発明による車両の制御装置は、走行用の駆動力を駆動輪に出力するエンジンおよび第１モータジェネレータと、第１モータジェネレータを駆動するための電力を蓄電する蓄電装置とを備える車両の制御装置であって、減速制動時において、車重が基準状態の場合には、第１モータジェネレータとエンジンとのうち少なくとも第１モータジェネレータから制動力を発生させ、車重が基準状態よりも大きい場合には、第１モータジェネレータとエンジンとのうち少なくともエンジンから制動力を発生させ、第１モータジェネレータによる制動力は、車重が基準状態の場合に比べて、車重が基準状態よりも大きい場合の方が小さい。

Claims (5)

1. 走行用の駆動力を駆動輪に出力するエンジンおよび第１モータジェネレータと、前記第１モータジェネレータを駆動するための電力を蓄電する蓄電装置とを備える車両の制御装置であって、
   減速制動時において、車重が基準状態の場合には、前記第１モータジェネレータと前記エンジンとのうち前記第１モータジェネレータを主として制動力を発生させ、車重が基準状態よりも大きい場合には、前記第１モータジェネレータと前記エンジンとのうち前記エンジンを主として制動力を発生させることを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記第１モータジェネレータによる制動力は、車重が基準状態の場合に比べて、車重が基準状態よりも大きい場合の方が小さいことを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両の制御装置において、
   前記車両は、前記エンジンと前記第１モータジェネレータとの間に配置されたクラッチを備え、
   車重が基準状態よりも大きい場合には、前記クラッチを締結することにより、エンジンブレーキによる制動力を発生させることを特徴とする車両の制御装置。
4. 請求項１または２に記載の車両の制御装置において、
   前記車両は、前記エンジンをモータリング可能な第２モータジェネレータと、前記エンジンの動力を前記第２モータジェネレータおよび前記駆動輪に分割して伝達する動力分割機構とを備え、
   車重が基準状態よりも大きい場合には、前記第２モータジェネレータにより前記エンジンをモータリングすることにより、エンジンブレーキによる制動力を発生させることを特徴とする車両の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両の制御装置において、
   車重が基準状態よりも大きい場合には、前記車両が牽引状態である場合が含まれ、車重が基準状態の場合には、前記車両が牽引状態ではない場合が含まれることを特徴とする車両の制御装置。

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