ハイブリッド自動車
【課題】後進登坂路を後進走行するときに車両が停止したときに、電動機を駆動する電動機用インバータの特定のスイッチング素子への電流の集中を抑制すると共に登坂しやすくする。
【解決手段】後進登坂路を後進走行するときに車両が段差のために停止している段差停止状態であるときには、所定時間ｔｒｅｆが経過するまでは、モータを駆動するインバータの複数のトランジスタのうち特定のトランジスタへの電流の集中を抑制する際のモータからのトルクの減少率（図中、破線）より大きな所定トルク減少率ΔＴを用いてモータのトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータのトルクを大きく減少させ、所定時間ｔｒｅｆが経過したとき以降は、後進走行制御を実行する。
【解決手段】後進登坂路を後進走行するときに車両が段差のために停止している段差停止状態であるときには、所定時間ｔｒｅｆが経過するまでは、モータを駆動するインバータの複数のトランジスタのうち特定のトランジスタへの電流の集中を抑制する際のモータからのトルクの減少率（図中、破線）より大きな所定トルク減少率ΔＴを用いてモータのトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータのトルクを大きく減少させ、所定時間ｔｒｅｆが経過したとき以降は、後進走行制御を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、ジェネレータと、モータと、エンジンとジェネレータとモータとにそれぞれキャリアとサンギヤとリングギヤとが接続されモータからの回転を前輪に伝達する遊星歯車組と、インバータを介してモータおよびジェネレータと電力をやりとりするバッテリと、が搭載され、発進時にアクセルペダル踏み込み量に基づく駆動トルクがモータから前輪に出力されるようモータを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、モータから駆動トルクが出力されるようモータを制御しているにも拘わらず車両が停止した状態がしばらく継続し、その後、車速が急増したときには、発進時に路面の段差を乗り越えたと判断して、駆動トルクが低下するようモータを制御することにより、段差乗り越えが終了した直後の車速の急上昇を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４５２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のハイブリッド自動車では、路面に段差があるために車両が停止すると、モータの回転が停止するためインバータを構成するスイッチング素子のうち特定のスイッチング素子に電流が集中して流れる場合がある。例えば、後進走行への登坂路を後進走行する際に段差により車両が登坂できなくなると、運転者が更に大きくアクセルペダルを踏み込むことが考えられ、この場合、モータから出力されるトルクが急増して特定のスイッチング素子により大きな電流が集中して流れてしまう。こうしたスイッチング素子への電流の集中を抑制すると共に車両に段差を乗り越えさせて登坂を可能にする手法として、モータから出力されるトルクを一旦減少させて車両を前進させることにより、モータを回転させてインバータの特定のスイッチング素子への電流の集中を解消させた後に、モータから出力されるトルクを増加させて車両を後進走行させて段差を乗り越えさせる手法が考えられるが、車両が段差に達するまでに勢いが足らないと、段差を乗り越えさせることができない場合がある。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、後進走行に対する登坂路である後進登坂路を後進走行するときに車両が停止したときに、電動機を駆動する電動機用インバータの特定のスイッチング素子への電流の集中を抑制すると共に登坂しやすくすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動輪に接続された車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子を用いて前記発電機を駆動する発電機用インバータと、複数のスイッチング素子を有し該スイッチング素子を用いて前記電動機を駆動する電動機用インバータと、前記発電機用インバータを介して前記発電機と電力のやりとりが可能であると共に前記電動機用インバータを介して前記電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて走行に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、シフトポジションが後進走行用のポジションであるときには前記内燃機関の運転を停止した状態で前記電動機から前記設定された要求トルクに基づくトルクを出力しながら後進走行するよう前記内燃機関と前記発電機用インバータのスイッチング素子と前記電動機用インバータのスイッチング素子とを制御する後進走行制御を実行する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
路面の勾配を検出する勾配センサと、
車速を検出する車速センサと、
路面が後進走行への登坂路である後進登坂路であるときに前記シフトポジションが後進走行用のポジションで前記後進走行制御を実行しているときには、前記検出された路面勾配と予め定められた車両重量とを用いて車両が後進方向へ登坂するのに必要な力である登坂必要駆動力を算出すると共に前記電動機から前記設定された要求トルクに基づくトルクが出力されることにより車両を後進方向へ走行させるための駆動力である後進駆動力を算出するトルク算出手段と、
前記算出された後進駆動力が前記算出された登坂必要駆動力より大きく且つ前記検出された車速が値０であるときには、路面に段差があるために車両が停止している段差停止状態であると判定する段差停止状態判定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記後進走行制御を実行している最中に前記段差停止状態であると判定されたときには、予め定められた所定時間が経過するまでは前記内燃機関の運転が停止されると共に前記電動機用インバータのスイッチング素子への電流の集中を抑制するために前記電動機から出力されるトルクを減少させる際の前記電動機のトルクの減少率より大きな減少率として予め定められた所定減少率で減少するトルクが前記電動機から出力されるよう前記内燃機関と前記発電機用インバータのスイッチング素子と前記電動機用インバータのスイッチング素子とを制御し、前記所定時間が経過したとき以降は前記後進走行制御を実行する手段である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、路面が後進走行への登坂路である後進登坂路であるときにシフトポジションが後進走行用のポジションで後進走行制御を実行しているときには、検出された路面勾配と予め定められた車両重量とを用いて車両が後進方向へ登坂するのに必要な力である登坂必要駆動力を算出すると共に電動機から設定された要求トルクに基づくトルクが出力されることにより車両を後進方向へ走行させるための駆動力である後進駆動力を算出し、算出された後進駆動力が算出された登坂必要駆動力より大きく且つ検出された車速が値０であるときには、路面に段差があるために車両が停止している段差停止状態であると判定する。そして、後進走行制御を実行している最中に段差停止状態であると判定されたときには、予め定められた所定時間が経過するまでは内燃機関の運転が停止されると共に電動機用インバータのスイッチング素子への電流の集中を抑制するために電動機から出力されるトルクを減少させる際の電動機のトルクの減少率より大きな減少率として予め定められた所定減少率で減少するトルクが電動機から出力されるよう内燃機関と発電機用インバータのスイッチング素子と電動機用インバータのスイッチング素子とを制御する。これにより、電動機用インバータの複数のスイッチング素子のうち特定のスイッチング素子に電流が集中するのを抑制することができると共に、電動機用インバータのスイッチング素子への電流の集中を抑制するために電動機から出力されるトルクを減少させる際より大きく車両を前方へ移動させることができる。さらに、所定時間が経過したとき以降は後進走行制御を実行する。電動機用インバータのスイッチング素子への電流の集中を抑制するために電動機から出力されるトルクを減少させる際より大きく車両を前方へ移動させた後に後進走行制御を実行するから、段差に達するまでにより長い距離車両を後進走行させて勢いをつけやすくすることができる。これにより、段差を乗り越えやすくして登坂しやくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例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図である。
【図２】モータ４１，４２やバッテリ４８を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット５０により実行される段差停止判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】斜面平行分力Ｆｆと登坂必要駆動力Ｆ１との関係を説明するための説明図である。
【図５】車両が段差停止状態にあると判定されたときのモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例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図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン３２と、エンジン３２の冷却水の温度を検出する温度センサ３３からの冷却水温度Ｔｗなどの種々の検出値や制御値を入力してエンジン３２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット３６と、エンジン３２のクランクシャフト３４にキャリアが接続されると共に駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３８と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３８のサンギヤに接続されたモータ４１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸２２に接続されたモータ４２と、モータ４１，４２を駆動するためのインバータ４３，４４と、インバータ４３，４４をスイッチング制御することによってモータ４１，４２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット４６と、インバータ４３，４４を介してモータ４１，４２と電力をやりとりするバッテリ４８と、バッテリ４８の温度を検出する温度センサ４９からのバッテリ温度やシフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル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５４からのアクセル開度，ブレーキペダル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５６からのブレーキポジション，車速センサ５８からの車速Ｖ，路面の勾配を検出する勾配センサ６０からの路面勾配θなどを入力すると共にエンジン用電子制御ユニット３６やモータ用電子制御ユニット４６と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット５０とを備える。なお、シフトレバーのシフトポジションＳＰとしては、通常の前進走行用のドライブポジション（Ｄポジション）や後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション）、駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション）、中立のニュートラルポジション（Ｎポジション）などがある。
【００１２】
図２は、モータ４１，４２やバッテリ４８を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。インバータ４３，４４は、いずれも６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２とトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２に逆並列接続された６個のダイオードＤ１〜Ｄ６，Ｄ７〜Ｄ１２とにより構成されている。各６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２は、バッテリ４８の正極が接続された正極母線とバッテリ４８の負極が接続された負極母線とに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつペアで配置され、その接続点にモータ４１，４２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、対をなすトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２のオン時間の割合を調節することにより三相コイルが巻回されたステータに回転磁界を形成でき、モータ４１，４２を回転駆動することができる。インバータ４３，４４とバッテリ４８とを接続する電力ライン６２は、各インバータ４３，４４が共用する正極母線および負極母線から構成されており、モータ４１，４２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４８は、モータ４１，４２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４１，４２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４８は充放電されない。モータ用電子制御ユニット４６には、モータ４１，４２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータ４１，４２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ４１ａ，４２ａからのモータ４１，４２の回転位置θｍ１，θｍ２や、モータ４１，４２の三相コイルのＵ相，Ｖ相に流れる相電流を検出する電流センサ４１Ｕ，４１Ｖ，４２Ｕ，４２Ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２などが入力されており、モータ用電子制御ユニット４６からは、インバータ４３，４４のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータ用電子制御ユニット４６は、ハイブリッド用電子制御ユニット５０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット５０からの制御信号によってモータ４１，４２を駆動制御すると共に必要に応じてモータ４１，４２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５０に出力する。
【００１３】
実施例のハイブリッド自動車２０は、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット５０とエンジン用電子制御ユニット３６とモータ用電子制御ユニット４６とによって実行される以下に説明する通常の駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット５０では、まず、アクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度と車速センサ５８からの車速Ｖとに応じて走行のために駆動軸２２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、要求トルクに駆動軸２２の回転数（例えば、モータ４２の回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーを計算すると共に計算した走行用パワーからバッテリ４８の充電容量の割合（ＳＯＣ）に応じて得られるバッテリ４８を充放電するための補正パワー（バッテリ４８から放電するときが正の値）を減じてエンジン３２から出力すべきパワーとしてのエンジン指令パワーを設定する。そして、エンジン指令パワーを効率よくエンジン３２から出力することができるエンジン３２の回転数とトルクとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン３２の目標回転数と目標トルクとを設定し、バッテリ４８を充放電することができる最大電力としての入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン３２の回転数が目標回転数となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータ４１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に、要求トルクからモータ４１をトルク指令で駆動したときにプラネタリギヤ３８を介して駆動軸２２に作用するトルクを減じて得られるトルクをモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する。そして、設定したエンジン３２の目標回転数と目標トルクとをエンジン用電子制御ユニット３６に送信すると共に設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とをモータ用電子制御ユニット４６に送信する。エンジン３２の目標回転数と目標トルクとを受信したエンジン用電子制御ユニット３６は、エンジン３２の目標回転数と目標トルクとによってエンジン３２が運転されるようエンジン３２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、モータ４１，４２が設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４３，４４のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ１２をスイッチング制御する。実施例のハイブリッド自動車２０は、こうした制御により、バッテリ４８の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でバッテリを充放電しながらアクセル開度に応じた要求トルクＴｒ＊を駆動軸２２に出力して走行する。なお、バッテリ４８の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ４９により検出されたバッテリ温度や、バッテリ４８の充電容量の割合（ＳＯＣ）に基づいて設定されるものとした。
【００１４】
また、実施例のハイブリッド自動車２０は、シフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰがリバースポジションであるときには、ハイブリッド用電子制御ユニット５０とエンジン用電子制御ユニット３６とモータ用電子制御ユニット４６とによって実行される以下に説明する後進走行制御によって走行する。まず、ハイブリッド用電子制御ユニット５０では、エンジン３２の燃料噴射を停止するよう燃料噴射制御や点火制御を停止するための燃料噴射停止指令をエンジン用電子制御ユニット３６に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信する。続いて、通常の駆動制御と同様の処理で、要求トルクＴｒ＊を設定し、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定した要求トルクＴｒ＊をモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信する。燃料噴射停止指令を受信したエンジン用電子制御ユニット３６は、エンジン３２が運転されているときにはエンジン３２の燃料噴射を停止するよう燃料噴射制御や点火制御を停止する処理を実行する。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、モータ４１，４２が設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４３，４４のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ１２をスイッチング制御する。実施例のハイブリッド自動車２０は、こうした制御により、シフトポジションＳＰがリバースポジションであるときには、エンジン３２の運転を停止した状態でモータ４２から要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを駆動軸２２に出力して後進走行することができる。
【００１５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、勾配センサ６０からの路面勾配θが路面が後進走行への登坂路であることを示していて、シフトポジションＳｐがリバースポジションであり後進走行制御を実行しているときには、ハイブリッド用電子制御ユニット５０により実行される以下に説明する段差停止判定処理を実行し、段差停止判定処理により車両が段差のため停止している段差停止状態であると判定されたときには、ハイブリッド用電子制御ユニット５０とエンジン用電子制御ユニット３６とモータ用電子制御ユニット４６とによって実行される以下に説明する段差停止時駆動制御によって走行する。以下、段差停止判定処理、段差停止時駆動制御の順に説明する。なお、段差停止時駆動制御では、車両を後進方向に走行させる方向のトルクをモータ４２から出力する際には、モータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊は正の値であるものとした。
【００１６】
図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット５０により実行される段差停止判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット５０は、車両重量Ｍを入力する（ステップＳ１００）と共に勾配センサ６０からの路面勾配θを入力する処理を実行する（ステップＳ１１０）。ここで、車両重量Ｍは、燃料や潤滑油、冷却水など走行に必要な液体を充填した状態で測定した車両の重量として予めハイブリッド用電子制御ユニット５０に記憶されているものを用いるものとした。
【００１７】
次に、入力された車両重量Ｍと路面勾配θとを用いて次式（１）により路面勾配θの路面上の車両に作用する重力の斜面に平行な分力である斜面平行分力Ｆｆを算出し（ステップＳ１２０）、斜面平行分力Ｆｆと釣り合う力より若干大きな車両の後進方向への力を後進方向へ発進して登坂するために必要な登坂必要駆動力Ｆ１として算出し（ステップＳ１３０）、モータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊と駆動輪２６ａ，２６ｂの半径とに基づいてモータ４２をトルク指令Ｔｍ２＊で駆動したときにハイブリッド自動車２０を後進方向へ走行させるための駆動力である後進駆動力Ｆ２を算出する（ステップＳ１４０）。斜面平行分力Ｆｆと登坂必要駆動力Ｆ１との関係を図４に示す。
【００１８】
Ff=M・sinθ (1)
【００１９】
続いて、算出した登坂必要駆動力Ｆ１と算出した後進駆動力Ｆ２とを比較する（ステップＳ１５０）。後進駆動力Ｆ２が登坂必要駆動力未満であるときには、モータ４２から車両を後進方向へ発進させることが可能な程度のトルクが出力されていないと判断して、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０の処理を実行し、後進駆動力Ｆ２が登坂必要駆動力以上であるときには、モータ４２から車両を後進方向へ発進させることが可能な程度のトルクが出力されていると判断して、続いて、車速センサ５８からの車速Ｖを入力して（ステップＳ１６０）、車速Ｖを調べる（ステップＳ１７０）。車速Ｖが値０であるときには、モータ４２から車両を後進方向へ発進させることが可能な程度のトルクが出力されているにも拘わらず車両が停止していることから、路面に段差があるため車両が停止している段差停止状態であると判定し（ステップＳ１８０）、車速Ｖが値０でないときには、段差停止状態でないと判定して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。こうした処理により、段差停止状態であるか否かを適正に判定することができる。
【００２０】
続いて、段差停止時駆動制御について説明する。車両が段差停止状態にあると判定されたときには、車両が段差停止状態にあると判定されてから所定時間ｔｒｅｆ（例えば、５００ｍｓｅｃなど）が経過するまでは、車両が段差停止状態にあると判定されたときに設定されていたトルク指令Ｔｍ２＊（以下、「判定時トルク指令Ｔｍ２ｓｅｔ」という）から時間ｔの経過と共に徐々にモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊が所定トルク減少率ΔＴで減少するよう次式（２）を用いてトルク指令Ｔｍ２＊を設定して、設定したトルク指令Ｔｍ２＊をモータ用電子制御ユニット４６に送信して、モータ４２が設定したトルク指令Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２をスイッチング制御し、車両が段差停止状態にあると判定されてから所定時間ｔｒｅｆを経過したとき以降は、上述した後進走行駆動制御を実行する。この際に、トルク指令Ｔｍ２＊を増加させることになるが、トルク指令Ｔｍ２＊を増加させる際の増加率を通常より大きくするものとしてもよい。ここで、所定トルク減少率ΔＴは、車両が段差停止状態にあってインバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち特定のトランジスタへの電流の集中を抑制するためにモータ４２から出力されるトルクを減少させる際のトルク指令Ｔｍ２＊の減少率より大きな減少率として予め実験や解析などにより求めたものを用いるものとした。これにより、トルク指令Ｔｍ２＊を、より大きな減少率で減少する値に設定することができる。
【００２１】
Tm2*=Tm2set-ΔT・t (2)
【００２２】
車両が段差停止状態にあると判定されたときのモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化の一例を図５に示す。図中、破線は、所定トルク減少率ΔＴより小さい減少率（例えば、段差の乗り越えを考慮せずにインバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち特定のトランジスタへの電流の集中を抑制するために実験や解析などで定められた減少率）を用いてモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する比較例のトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化を示している。実施例では、所定時間ｔｒｅｆが経過するまでは、所定トルク減少率ΔＴを用いてモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータ４２のトルクを大きく減少させることにより、車両を大きく前方へ移動させることができ、インバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち特定のトランジスタに電流が集中している状態を解消することができる。所定時間ｔｒｅｆが経過したとき以降は、後進走行制御を実行することにより、車両を大きく前方へ移動させた後に車両を後進走行させることができるから、車両が段差に達するまでにより長い距離後進走行させて車両に勢いをつけさせることができ、段差を乗り越えやすくして、登坂しやすくすることができる。こうした制御により、インバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち特定のトランジスタに電流が集中するのを抑制できると共に段差を乗り越えやすくして登坂しやくすることができる。
【００２３】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、段差停止状態であると判定されたときには、所定時間ｔｒｅｆが経過するまでは、エンジン３２の運転が停止されると共に判定時トルク指令Ｔｍ２ｓｅｔから時間ｔの経過と共に徐々に所定トルク減少率ΔＴで減少するようトルク指令Ｔｍ２＊を設定して、設定したトルク指令Ｔｍ２＊でモータ４２が駆動されるようインバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２を制御し、所定時間ｔｒｅｆを経過したとき以降は、後進走行駆動制御を実行する。これにより、インバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち特定のトランジスタに電流が集中するのを抑制することができると共に、段差を乗り越えやすくして登坂しやくすることができる。
【００２４】
実施例では、本発明のハイブリッド自動車において、エンジン３２が「内燃機関」に相当し、モータ４１が「発電機」に相当し、プラネタリギヤ３８が「遊星歯車機構」に相当し、モータ４２が「電動機」に相当し、インバータ４３が「発電機用インバータ」に相当し、インバータ４４が「電動機用インバータ」に相当し、バッテリ４８が「バッテリ」に相当し、アクセル開度Ａｃｃに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０が「要求トルク設定手段」に相当し、勾配センサ６０が「勾配センサ」に相当し、車速センサ５８が「車速センサ」に相当し、シフトポジションＳＰがリバースポジションであるときには、登坂必要駆動力Ｆ１と後進駆動力Ｆ２とを算出する図３の段差停止判定処理ルーチンのステップＳ１３０，Ｓ１４０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０が「トルク算出手段」に相当し、後進駆動力Ｆ２が登坂必要駆動力Ｆ１より大きく且つ車速Ｖが値０であるときには、段差停止状態であると判定する図３の段差停止判定処理ルーチンのステップＳ１５０〜Ｓ１７０，Ｓ１９０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０が「段差停止状態判定手段」に相当し、シフトポジションＳＰがリバースポジションであるときには燃料噴射停止指令をエンジン用電子制御ユニット３６に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信すると共に入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定した要求トルクＴｒ＊をモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信する処理や、段差停止状態にあると判定されたときには、所定時間ｔｒｅｆが経過するまでは、モータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊が判定時トルク指令Ｔｍ２ｓｅｔから時間ｔの経過と共に徐々に所定トルク減少率ΔＴで減少するようトルク指令Ｔｍ２＊を設定して、設定したトルク指令Ｔｍ２＊をモータ用電子制御ユニット４６に送信する処理、所定時間ｔｒｅｆを経過したとき以降は燃料噴射停止指令をエンジン用電子制御ユニット３６に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信すると共に入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定した要求トルクＴｒ＊をモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信する処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０と、燃料噴射停止指令を受信してエンジン３２の燃料噴射を停止するよう燃料噴射制御や点火制御を停止する処理を実行するエンジン用電子制御ユニット３６と、モータ４１，４２が設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４３，４４のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ１２をスイッチング制御するモータ用電子制御ユニット４６とが「制御手段」に相当する。
【００２５】
なお、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。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は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ないものである。
【００２６】
以上、本発明を実施するため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。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
２０ ハイブリッド自動車、２２ 駆動軸、２４ デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ 駆動輪、３２ エンジン、３３ 温度センサ、３４ クランクシャフト、３６ エンジン用電子制御ユニット、３８ プラネタリギヤ、４１，４２ モータ、４１ａ，４２ａ 回転位置検出センサ、４１Ｕ，４１Ｖ，４２Ｕ，４２Ｖ 電流センサ、４３，４４ インバータ、４６ モータ用電子制御ユニット、４８ バッテリ、４９ 温度センサ、５０ ハイブリッド用電子制御ユニット、５２ シフトポジションセンサ、５４ アクセルペダルポジションセンサ、５６ ブレーキペダルポジションセンサ、５８ 車速センサ、６０ 勾配センサ、６２ 電力ライン、Ｔ１〜Ｔ１２ トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ１２ ダイオード。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、ジェネレータと、モータと、エンジンとジェネレータとモータとにそれぞれキャリアとサンギヤとリングギヤとが接続されモータからの回転を前輪に伝達する遊星歯車組と、インバータを介してモータおよびジェネレータと電力をやりとりするバッテリと、が搭載され、発進時にアクセルペダル踏み込み量に基づく駆動トルクがモータから前輪に出力されるようモータを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、モータから駆動トルクが出力されるようモータを制御しているにも拘わらず車両が停止した状態がしばらく継続し、その後、車速が急増したときには、発進時に路面の段差を乗り越えたと判断して、駆動トルクが低下するようモータを制御することにより、段差乗り越えが終了した直後の車速の急上昇を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４５２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のハイブリッド自動車では、路面に段差があるために車両が停止すると、モータの回転が停止するためインバータを構成するスイッチング素子のうち特定のスイッチング素子に電流が集中して流れる場合がある。例えば、後進走行への登坂路を後進走行する際に段差により車両が登坂できなくなると、運転者が更に大きくアクセルペダルを踏み込むことが考えられ、この場合、モータから出力されるトルクが急増して特定のスイッチング素子により大きな電流が集中して流れてしまう。こうしたスイッチング素子への電流の集中を抑制すると共に車両に段差を乗り越えさせて登坂を可能にする手法として、モータから出力されるトルクを一旦減少させて車両を前進させることにより、モータを回転させてインバータの特定のスイッチング素子への電流の集中を解消させた後に、モータから出力されるトルクを増加させて車両を後進走行させて段差を乗り越えさせる手法が考えられるが、車両が段差に達するまでに勢いが足らないと、段差を乗り越えさせることができない場合がある。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、後進走行に対する登坂路である後進登坂路を後進走行するときに車両が停止したときに、電動機を駆動する電動機用インバータの特定のスイッチング素子への電流の集中を抑制すると共に登坂しやすくすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動輪に接続された車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子を用いて前記発電機を駆動する発電機用インバータと、複数のスイッチング素子を有し該スイッチング素子を用いて前記電動機を駆動する電動機用インバータと、前記発電機用インバータを介して前記発電機と電力のやりとりが可能であると共に前記電動機用インバータを介して前記電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて走行に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、シフトポジションが後進走行用のポジションであるときには前記内燃機関の運転を停止した状態で前記電動機から前記設定された要求トルクに基づくトルクを出力しながら後進走行するよう前記内燃機関と前記発電機用インバータのスイッチング素子と前記電動機用インバータのスイッチング素子とを制御する後進走行制御を実行する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
路面の勾配を検出する勾配センサと、
車速を検出する車速センサと、
路面が後進走行への登坂路である後進登坂路であるときに前記シフトポジションが後進走行用のポジションで前記後進走行制御を実行しているときには、前記検出された路面勾配と予め定められた車両重量とを用いて車両が後進方向へ登坂するのに必要な力である登坂必要駆動力を算出すると共に前記電動機から前記設定された要求トルクに基づくトルクが出力されることにより車両を後進方向へ走行させるための駆動力である後進駆動力を算出するトルク算出手段と、
前記算出された後進駆動力が前記算出された登坂必要駆動力より大きく且つ前記検出された車速が値０であるときには、路面に段差があるために車両が停止している段差停止状態であると判定する段差停止状態判定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記後進走行制御を実行している最中に前記段差停止状態であると判定されたときには、予め定められた所定時間が経過するまでは前記内燃機関の運転が停止されると共に前記電動機用インバータのスイッチング素子への電流の集中を抑制するために前記電動機から出力されるトルクを減少させる際の前記電動機のトルクの減少率より大きな減少率として予め定められた所定減少率で減少するトルクが前記電動機から出力されるよう前記内燃機関と前記発電機用インバータのスイッチング素子と前記電動機用インバータのスイッチング素子とを制御し、前記所定時間が経過したとき以降は前記後進走行制御を実行する手段である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、路面が後進走行への登坂路である後進登坂路であるときにシフトポジションが後進走行用のポジションで後進走行制御を実行しているときには、検出された路面勾配と予め定められた車両重量とを用いて車両が後進方向へ登坂するのに必要な力である登坂必要駆動力を算出すると共に電動機から設定された要求トルクに基づくトルクが出力されることにより車両を後進方向へ走行させるための駆動力である後進駆動力を算出し、算出された後進駆動力が算出された登坂必要駆動力より大きく且つ検出された車速が値０であるときには、路面に段差があるために車両が停止している段差停止状態であると判定する。そして、後進走行制御を実行している最中に段差停止状態であると判定されたときには、予め定められた所定時間が経過するまでは内燃機関の運転が停止されると共に電動機用インバータのスイッチング素子への電流の集中を抑制するために電動機から出力されるトルクを減少させる際の電動機のトルクの減少率より大きな減少率として予め定められた所定減少率で減少するトルクが電動機から出力されるよう内燃機関と発電機用インバータのスイッチング素子と電動機用インバータのスイッチング素子とを制御する。これにより、電動機用インバータの複数のスイッチング素子のうち特定のスイッチング素子に電流が集中するのを抑制することができると共に、電動機用インバータのスイッチング素子への電流の集中を抑制するために電動機から出力されるトルクを減少させる際より大きく車両を前方へ移動させることができる。さらに、所定時間が経過したとき以降は後進走行制御を実行する。電動機用インバータのスイッチング素子への電流の集中を抑制するために電動機から出力されるトルクを減少させる際より大きく車両を前方へ移動させた後に後進走行制御を実行するから、段差に達するまでにより長い距離車両を後進走行させて勢いをつけやすくすることができる。これにより、段差を乗り越えやすくして登坂しやくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例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図である。
【図２】モータ４１，４２やバッテリ４８を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット５０により実行される段差停止判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】斜面平行分力Ｆｆと登坂必要駆動力Ｆ１との関係を説明するための説明図である。
【図５】車両が段差停止状態にあると判定されたときのモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例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図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン３２と、エンジン３２の冷却水の温度を検出する温度センサ３３からの冷却水温度Ｔｗなどの種々の検出値や制御値を入力してエンジン３２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット３６と、エンジン３２のクランクシャフト３４にキャリアが接続されると共に駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３８と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３８のサンギヤに接続されたモータ４１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸２２に接続されたモータ４２と、モータ４１，４２を駆動するためのインバータ４３，４４と、インバータ４３，４４をスイッチング制御することによってモータ４１，４２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット４６と、インバータ４３，４４を介してモータ４１，４２と電力をやりとりするバッテリ４８と、バッテリ４８の温度を検出する温度センサ４９からのバッテリ温度やシフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル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５４からのアクセル開度，ブレーキペダル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５６からのブレーキポジション，車速センサ５８からの車速Ｖ，路面の勾配を検出する勾配センサ６０からの路面勾配θなどを入力すると共にエンジン用電子制御ユニット３６やモータ用電子制御ユニット４６と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット５０とを備える。なお、シフトレバーのシフトポジションＳＰとしては、通常の前進走行用のドライブポジション（Ｄポジション）や後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション）、駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション）、中立のニュートラルポジション（Ｎポジション）などがある。
【００１２】
図２は、モータ４１，４２やバッテリ４８を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。インバータ４３，４４は、いずれも６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２とトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２に逆並列接続された６個のダイオードＤ１〜Ｄ６，Ｄ７〜Ｄ１２とにより構成されている。各６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２は、バッテリ４８の正極が接続された正極母線とバッテリ４８の負極が接続された負極母線とに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつペアで配置され、その接続点にモータ４１，４２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、対をなすトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２のオン時間の割合を調節することにより三相コイルが巻回されたステータに回転磁界を形成でき、モータ４１，４２を回転駆動することができる。インバータ４３，４４とバッテリ４８とを接続する電力ライン６２は、各インバータ４３，４４が共用する正極母線および負極母線から構成されており、モータ４１，４２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４８は、モータ４１，４２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４１，４２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４８は充放電されない。モータ用電子制御ユニット４６には、モータ４１，４２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータ４１，４２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ４１ａ，４２ａからのモータ４１，４２の回転位置θｍ１，θｍ２や、モータ４１，４２の三相コイルのＵ相，Ｖ相に流れる相電流を検出する電流センサ４１Ｕ，４１Ｖ，４２Ｕ，４２Ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２などが入力されており、モータ用電子制御ユニット４６からは、インバータ４３，４４のトランジスタＴ１〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ１２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータ用電子制御ユニット４６は、ハイブリッド用電子制御ユニット５０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット５０からの制御信号によってモータ４１，４２を駆動制御すると共に必要に応じてモータ４１，４２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５０に出力する。
【００１３】
実施例のハイブリッド自動車２０は、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット５０とエンジン用電子制御ユニット３６とモータ用電子制御ユニット４６とによって実行される以下に説明する通常の駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット５０では、まず、アクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度と車速センサ５８からの車速Ｖとに応じて走行のために駆動軸２２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、要求トルクに駆動軸２２の回転数（例えば、モータ４２の回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーを計算すると共に計算した走行用パワーからバッテリ４８の充電容量の割合（ＳＯＣ）に応じて得られるバッテリ４８を充放電するための補正パワー（バッテリ４８から放電するときが正の値）を減じてエンジン３２から出力すべきパワーとしてのエンジン指令パワーを設定する。そして、エンジン指令パワーを効率よくエンジン３２から出力することができるエンジン３２の回転数とトルクとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン３２の目標回転数と目標トルクとを設定し、バッテリ４８を充放電することができる最大電力としての入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン３２の回転数が目標回転数となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータ４１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に、要求トルクからモータ４１をトルク指令で駆動したときにプラネタリギヤ３８を介して駆動軸２２に作用するトルクを減じて得られるトルクをモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する。そして、設定したエンジン３２の目標回転数と目標トルクとをエンジン用電子制御ユニット３６に送信すると共に設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とをモータ用電子制御ユニット４６に送信する。エンジン３２の目標回転数と目標トルクとを受信したエンジン用電子制御ユニット３６は、エンジン３２の目標回転数と目標トルクとによってエンジン３２が運転されるようエンジン３２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、モータ４１，４２が設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４３，４４のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ１２をスイッチング制御する。実施例のハイブリッド自動車２０は、こうした制御により、バッテリ４８の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でバッテリを充放電しながらアクセル開度に応じた要求トルクＴｒ＊を駆動軸２２に出力して走行する。なお、バッテリ４８の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ４９により検出されたバッテリ温度や、バッテリ４８の充電容量の割合（ＳＯＣ）に基づいて設定されるものとした。
【００１４】
また、実施例のハイブリッド自動車２０は、シフトポジションセンサ５２からのシフトポジションＳＰがリバースポジションであるときには、ハイブリッド用電子制御ユニット５０とエンジン用電子制御ユニット３６とモータ用電子制御ユニット４６とによって実行される以下に説明する後進走行制御によって走行する。まず、ハイブリッド用電子制御ユニット５０では、エンジン３２の燃料噴射を停止するよう燃料噴射制御や点火制御を停止するための燃料噴射停止指令をエンジン用電子制御ユニット３６に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信する。続いて、通常の駆動制御と同様の処理で、要求トルクＴｒ＊を設定し、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定した要求トルクＴｒ＊をモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信する。燃料噴射停止指令を受信したエンジン用電子制御ユニット３６は、エンジン３２が運転されているときにはエンジン３２の燃料噴射を停止するよう燃料噴射制御や点火制御を停止する処理を実行する。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、モータ４１，４２が設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４３，４４のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ１２をスイッチング制御する。実施例のハイブリッド自動車２０は、こうした制御により、シフトポジションＳＰがリバースポジションであるときには、エンジン３２の運転を停止した状態でモータ４２から要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを駆動軸２２に出力して後進走行することができる。
【００１５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、勾配センサ６０からの路面勾配θが路面が後進走行への登坂路であることを示していて、シフトポジションＳｐがリバースポジションであり後進走行制御を実行しているときには、ハイブリッド用電子制御ユニット５０により実行される以下に説明する段差停止判定処理を実行し、段差停止判定処理により車両が段差のため停止している段差停止状態であると判定されたときには、ハイブリッド用電子制御ユニット５０とエンジン用電子制御ユニット３６とモータ用電子制御ユニット４６とによって実行される以下に説明する段差停止時駆動制御によって走行する。以下、段差停止判定処理、段差停止時駆動制御の順に説明する。なお、段差停止時駆動制御では、車両を後進方向に走行させる方向のトルクをモータ４２から出力する際には、モータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊は正の値であるものとした。
【００１６】
図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット５０により実行される段差停止判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット５０は、車両重量Ｍを入力する（ステップＳ１００）と共に勾配センサ６０からの路面勾配θを入力する処理を実行する（ステップＳ１１０）。ここで、車両重量Ｍは、燃料や潤滑油、冷却水など走行に必要な液体を充填した状態で測定した車両の重量として予めハイブリッド用電子制御ユニット５０に記憶されているものを用いるものとした。
【００１７】
次に、入力された車両重量Ｍと路面勾配θとを用いて次式（１）により路面勾配θの路面上の車両に作用する重力の斜面に平行な分力である斜面平行分力Ｆｆを算出し（ステップＳ１２０）、斜面平行分力Ｆｆと釣り合う力より若干大きな車両の後進方向への力を後進方向へ発進して登坂するために必要な登坂必要駆動力Ｆ１として算出し（ステップＳ１３０）、モータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊と駆動輪２６ａ，２６ｂの半径とに基づいてモータ４２をトルク指令Ｔｍ２＊で駆動したときにハイブリッド自動車２０を後進方向へ走行させるための駆動力である後進駆動力Ｆ２を算出する（ステップＳ１４０）。斜面平行分力Ｆｆと登坂必要駆動力Ｆ１との関係を図４に示す。
【００１８】
Ff=M・sinθ (1)
【００１９】
続いて、算出した登坂必要駆動力Ｆ１と算出した後進駆動力Ｆ２とを比較する（ステップＳ１５０）。後進駆動力Ｆ２が登坂必要駆動力未満であるときには、モータ４２から車両を後進方向へ発進させることが可能な程度のトルクが出力されていないと判断して、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０の処理を実行し、後進駆動力Ｆ２が登坂必要駆動力以上であるときには、モータ４２から車両を後進方向へ発進させることが可能な程度のトルクが出力されていると判断して、続いて、車速センサ５８からの車速Ｖを入力して（ステップＳ１６０）、車速Ｖを調べる（ステップＳ１７０）。車速Ｖが値０であるときには、モータ４２から車両を後進方向へ発進させることが可能な程度のトルクが出力されているにも拘わらず車両が停止していることから、路面に段差があるため車両が停止している段差停止状態であると判定し（ステップＳ１８０）、車速Ｖが値０でないときには、段差停止状態でないと判定して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。こうした処理により、段差停止状態であるか否かを適正に判定することができる。
【００２０】
続いて、段差停止時駆動制御について説明する。車両が段差停止状態にあると判定されたときには、車両が段差停止状態にあると判定されてから所定時間ｔｒｅｆ（例えば、５００ｍｓｅｃなど）が経過するまでは、車両が段差停止状態にあると判定されたときに設定されていたトルク指令Ｔｍ２＊（以下、「判定時トルク指令Ｔｍ２ｓｅｔ」という）から時間ｔの経過と共に徐々にモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊が所定トルク減少率ΔＴで減少するよう次式（２）を用いてトルク指令Ｔｍ２＊を設定して、設定したトルク指令Ｔｍ２＊をモータ用電子制御ユニット４６に送信して、モータ４２が設定したトルク指令Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２をスイッチング制御し、車両が段差停止状態にあると判定されてから所定時間ｔｒｅｆを経過したとき以降は、上述した後進走行駆動制御を実行する。この際に、トルク指令Ｔｍ２＊を増加させることになるが、トルク指令Ｔｍ２＊を増加させる際の増加率を通常より大きくするものとしてもよい。ここで、所定トルク減少率ΔＴは、車両が段差停止状態にあってインバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち特定のトランジスタへの電流の集中を抑制するためにモータ４２から出力されるトルクを減少させる際のトルク指令Ｔｍ２＊の減少率より大きな減少率として予め実験や解析などにより求めたものを用いるものとした。これにより、トルク指令Ｔｍ２＊を、より大きな減少率で減少する値に設定することができる。
【００２１】
Tm2*=Tm2set-ΔT・t (2)
【００２２】
車両が段差停止状態にあると判定されたときのモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化の一例を図５に示す。図中、破線は、所定トルク減少率ΔＴより小さい減少率（例えば、段差の乗り越えを考慮せずにインバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち特定のトランジスタへの電流の集中を抑制するために実験や解析などで定められた減少率）を用いてモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する比較例のトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化を示している。実施例では、所定時間ｔｒｅｆが経過するまでは、所定トルク減少率ΔＴを用いてモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータ４２のトルクを大きく減少させることにより、車両を大きく前方へ移動させることができ、インバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち特定のトランジスタに電流が集中している状態を解消することができる。所定時間ｔｒｅｆが経過したとき以降は、後進走行制御を実行することにより、車両を大きく前方へ移動させた後に車両を後進走行させることができるから、車両が段差に達するまでにより長い距離後進走行させて車両に勢いをつけさせることができ、段差を乗り越えやすくして、登坂しやすくすることができる。こうした制御により、インバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち特定のトランジスタに電流が集中するのを抑制できると共に段差を乗り越えやすくして登坂しやくすることができる。
【００２３】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、段差停止状態であると判定されたときには、所定時間ｔｒｅｆが経過するまでは、エンジン３２の運転が停止されると共に判定時トルク指令Ｔｍ２ｓｅｔから時間ｔの経過と共に徐々に所定トルク減少率ΔＴで減少するようトルク指令Ｔｍ２＊を設定して、設定したトルク指令Ｔｍ２＊でモータ４２が駆動されるようインバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２を制御し、所定時間ｔｒｅｆを経過したとき以降は、後進走行駆動制御を実行する。これにより、インバータ４４のトランジスタＴ７〜Ｔ１２のうち特定のトランジスタに電流が集中するのを抑制することができると共に、段差を乗り越えやすくして登坂しやくすることができる。
【００２４】
実施例では、本発明のハイブリッド自動車において、エンジン３２が「内燃機関」に相当し、モータ４１が「発電機」に相当し、プラネタリギヤ３８が「遊星歯車機構」に相当し、モータ４２が「電動機」に相当し、インバータ４３が「発電機用インバータ」に相当し、インバータ４４が「電動機用インバータ」に相当し、バッテリ４８が「バッテリ」に相当し、アクセル開度Ａｃｃに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０が「要求トルク設定手段」に相当し、勾配センサ６０が「勾配センサ」に相当し、車速センサ５８が「車速センサ」に相当し、シフトポジションＳＰがリバースポジションであるときには、登坂必要駆動力Ｆ１と後進駆動力Ｆ２とを算出する図３の段差停止判定処理ルーチンのステップＳ１３０，Ｓ１４０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０が「トルク算出手段」に相当し、後進駆動力Ｆ２が登坂必要駆動力Ｆ１より大きく且つ車速Ｖが値０であるときには、段差停止状態であると判定する図３の段差停止判定処理ルーチンのステップＳ１５０〜Ｓ１７０，Ｓ１９０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０が「段差停止状態判定手段」に相当し、シフトポジションＳＰがリバースポジションであるときには燃料噴射停止指令をエンジン用電子制御ユニット３６に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信すると共に入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定した要求トルクＴｒ＊をモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信する処理や、段差停止状態にあると判定されたときには、所定時間ｔｒｅｆが経過するまでは、モータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊が判定時トルク指令Ｔｍ２ｓｅｔから時間ｔの経過と共に徐々に所定トルク減少率ΔＴで減少するようトルク指令Ｔｍ２＊を設定して、設定したトルク指令Ｔｍ２＊をモータ用電子制御ユニット４６に送信する処理、所定時間ｔｒｅｆを経過したとき以降は燃料噴射停止指令をエンジン用電子制御ユニット３６に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信すると共に入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で設定した要求トルクＴｒ＊をモータ４２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定してモータ用電子制御ユニット４６に送信する処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０と、燃料噴射停止指令を受信してエンジン３２の燃料噴射を停止するよう燃料噴射制御や点火制御を停止する処理を実行するエンジン用電子制御ユニット３６と、モータ４１，４２が設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４３，４４のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ１２をスイッチング制御するモータ用電子制御ユニット４６とが「制御手段」に相当する。
【００２５】
なお、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。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は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ないものである。
【００２６】
以上、本発明を実施するため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。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
２０ ハイブリッド自動車、２２ 駆動軸、２４ デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ 駆動輪、３２ エンジン、３３ 温度センサ、３４ クランクシャフト、３６ エンジン用電子制御ユニット、３８ プラネタリギヤ、４１，４２ モータ、４１ａ，４２ａ 回転位置検出センサ、４１Ｕ，４１Ｖ，４２Ｕ，４２Ｖ 電流センサ、４３，４４ インバータ、４６ モータ用電子制御ユニット、４８ バッテリ、４９ 温度センサ、５０ ハイブリッド用電子制御ユニット、５２ シフトポジションセンサ、５４ アクセルペダルポジションセンサ、５６ ブレーキペダルポジションセンサ、５８ 車速センサ、６０ 勾配センサ、６２ 電力ライン、Ｔ１〜Ｔ１２ トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ１２ ダイオード。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動輪に接続された車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子を用いて前記発電機を駆動する発電機用インバータと、複数のスイッチング素子を有し該スイッチング素子を用いて前記電動機を駆動する電動機用インバータと、前記発電機用インバータを介して前記発電機と電力のやりとりが可能であると共に前記電動機用インバータを介して前記電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて走行に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、シフトポジションが後進走行用のポジションであるときには前記内燃機関の運転を停止した状態で前記電動機から前記設定された要求トルクに基づくトルクを出力しながら後進走行するよう前記内燃機関と前記発電機用インバータのスイッチング素子と前記電動機用インバータのスイッチング素子とを制御する後進走行制御を実行する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
路面の勾配を検出する勾配センサと、
車速を検出する車速センサと、
路面が後進走行への登坂路である後進登坂路であるときに前記シフトポジションが後進走行用のポジションで前記後進走行制御を実行しているときには、前記検出された路面勾配と予め定められた車両重量とを用いて車両が後進方向へ登坂するのに必要な力である登坂必要駆動力を算出すると共に前記電動機から前記設定された要求トルクに基づくトルクが出力されることにより車両を後進方向へ走行させるための駆動力である後進駆動力を算出するトルク算出手段と、
前記算出された後進駆動力が前記算出された登坂必要駆動力より大きく且つ前記検出された車速が値０であるときには、路面に段差があるために車両が停止している段差停止状態であると判定する段差停止状態判定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記後進走行制御を実行している最中に前記段差停止状態であると判定されたときには、予め定められた所定時間が経過するまでは前記内燃機関の運転が停止されると共に前記電動機用インバータのスイッチング素子への電流の集中を抑制するために前記電動機から出力されるトルクを減少させる際の前記電動機のトルクの減少率より大きな減少率として予め定められた所定減少率で減少するトルクが前記電動機から出力されるよう前記内燃機関と前記発電機用インバータのスイッチング素子と前記電動機用インバータのスイッチング素子とを制御し、前記所定時間が経過したとき以降は前記後進走行制御を実行する手段である
ハイブリッド自動車。
【請求項１】
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動輪に接続された車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、複数のスイッチング素子を有し該複数のスイッチング素子を用いて前記発電機を駆動する発電機用インバータと、複数のスイッチング素子を有し該スイッチング素子を用いて前記電動機を駆動する電動機用インバータと、前記発電機用インバータを介して前記発電機と電力のやりとりが可能であると共に前記電動機用インバータを介して前記電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて走行に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、シフトポジションが後進走行用のポジションであるときには前記内燃機関の運転を停止した状態で前記電動機から前記設定された要求トルクに基づくトルクを出力しながら後進走行するよう前記内燃機関と前記発電機用インバータのスイッチング素子と前記電動機用インバータのスイッチング素子とを制御する後進走行制御を実行する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
路面の勾配を検出する勾配センサと、
車速を検出する車速センサと、
路面が後進走行への登坂路である後進登坂路であるときに前記シフトポジションが後進走行用のポジションで前記後進走行制御を実行しているときには、前記検出された路面勾配と予め定められた車両重量とを用いて車両が後進方向へ登坂するのに必要な力である登坂必要駆動力を算出すると共に前記電動機から前記設定された要求トルクに基づくトルクが出力されることにより車両を後進方向へ走行させるための駆動力である後進駆動力を算出するトルク算出手段と、
前記算出された後進駆動力が前記算出された登坂必要駆動力より大きく且つ前記検出された車速が値０であるときには、路面に段差があるために車両が停止している段差停止状態であると判定する段差停止状態判定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記後進走行制御を実行している最中に前記段差停止状態であると判定されたときには、予め定められた所定時間が経過するまでは前記内燃機関の運転が停止されると共に前記電動機用インバータのスイッチング素子への電流の集中を抑制するために前記電動機から出力されるトルクを減少させる際の前記電動機のトルクの減少率より大きな減少率として予め定められた所定減少率で減少するトルクが前記電動機から出力されるよう前記内燃機関と前記発電機用インバータのスイッチング素子と前記電動機用インバータのスイッチング素子とを制御し、前記所定時間が経過したとき以降は前記後進走行制御を実行する手段である
ハイブリッド自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１０１５７４（Ｐ２０１２−１０１５７４Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４９０８８（Ｐ２０１０−２４９０８８）
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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