JP6354713B2

JP6354713B2 - ハイブリッド自動車

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Publication number: JP6354713B2
Application number: JP2015174614A
Authority: JP
Inventors: 真一島上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2035-09-04
Also published as: US20170066432A1; CN106494390A; DE102016116423A1; CN106494390B; DE102016116423B4; US9919695B2; JP2017047844A

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。

従来、走行用の発電電動機と、走行用の発電電動機と電力ラインを介して接続された高圧バッテリと、電力ラインに接続された電気負荷（ＤＣ−ＤＣコンバータ，エアコンのコンプレッサ）と、を備える電気自動車において、発電電動機からのトルクの出力中に車両のずり下がりを検知したときには、電気負荷を作動させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電気自動車では、車両のずり下がりを検知したときに、発電電動機の回生駆動によって生じる電力または高圧バッテリの電力を電気負荷に消費させることにより、発電電動機からのトルクが制限されるのを抑制している。

特開２００８−１９３７７７２号公報

エンジンと第１モータと車軸に連結された駆動軸および第２モータとが共線図において第１モータ，エンジン，駆動軸および第２モータの順に並ぶようにプラネタリギヤの３つの回転要素に接続されると共に第１モータおよび第２モータとバッテリとの間で電力をやりとりするハイブリッド自動車では、車両のずり下がりを検知したときに、電気負荷で電力を消費させる以外に、エンジンを始動した後にエンジンの燃料噴射を停止して、第１モータによってエンジンをモータリングすることにより電力を消費させることも考えられている。この際、ずり下がりを検知してからエンジンを始動すると、エンジンの回転数を大きくするまでの時間が長くなり、第１モータの消費電力が大きくなるまでの時間が長くなることがある。バッテリの許容充電電力が比較的大きいときには、第１モータの消費電力が大きくなるまでの時間が長くても、第２モータからのトルクが比較的大きく制限される（絶対値の比較的小さい値に制限される）可能性は低い。しかし、許容充電電力が比較的小さいときには、第２モータからのトルクが比較的大きく制限され、車両のずり下がりの速度が比較的大きくなることがある。

本発明のハイブリッド自動車は、車両のずり下がり速度が比較的大きくなるのを抑制することを主目的とする。

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。

本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、
第１モータと、
前記第１モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と車軸に連結された駆動軸とに３つの回転要素が共線図において前記回転軸，前記出力軸，前記駆動軸の順に並ぶように接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に接続された第２モータと、
前記第１モータおよび前記第２モータと電力をやりとりするバッテリと、
前記バッテリの許容充電電力および許容放電電力の範囲内で走行するように少なくとも前記第２モータを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記第２モータから前進走行用のトルクを出力しているときにおいて、車両のずり下がりを検知する前に該ずり下がりを仮検知したときに前記許容充電電力が第１所定電力以下で且つ前記エンジンが回転停止しているときには、前記エンジンが始動されて自立運転されるように前記エンジンを制御し、
その後に、前記ずり下がりを検知し、かつ前記許容充電電力が前記第１所定電力以下の第２所定電力以下のときには、前記エンジンの燃料噴射が停止されるように前記エンジンを制御し、前記ずり下がりを検知する前よりも大きい回転数で前記エンジンが前記第１モータによってモータリングされるように前記第１モータを制御するモータリング制御を実行する一方、
前記ずり下がりを検知しない、又は前記許容充電電力が前記第２所定電力よりも大きいときには、前記エンジンの自立運転を継続する、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、バッテリの許容充電電力および許容放電電力の範囲内で走行するように少なくとも第２モータを制御する。そして、第２モータから前進走行用のトルクを出力しているときにおいて、車両のずり下がりを検知する前にずり下がりを仮検知したときに許容充電電力が第１所定電力以下で且つエンジンが回転停止しているときには、エンジンが始動されて自立運転されるようにエンジンを制御する。その後、ずり下がりを検知しかつ許容充電電力が第１所定電力以下の第２所定電力以下のときには、エンジンの燃料噴射が停止されるようにエンジンを制御し、ずり下がりを検知する前よりも大きい回転数でエンジンが第１モータによってモータリングされるように第１モータを制御するモータリング制御を実行する。一方、ずり下がりを検知しない又は許容充電電力が第２所定電力よりも大きいときには、エンジンの自立運転を継続する。これにより、ずり下がりを検知し且つ許容充電電力が第２所定電力以下のときに、エンジンを始動してからモータリング制御に移行するものに比して、エンジンの回転数を迅速に高くすることができ、第１モータの消費電力を迅速に大きくすることができる。この結果、第２モータからのトルク（回生トルク）が比較的大きく制限される（絶対値の比較的小さい値に制限される）のを抑制することができ、車両のずり下がり速度が比較的大きくなるのを抑制することができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記第２モータから前進走行用のトルクを出力しているときにおいて、前記ずり下がりを検知したときに前記許容充電電力が前記第２所定電力以下のときには、ずり下がり速度が大きいときに小さいときよりも大きい回転数で前記エンジンがモータリングされるように前記モータリング制御を実行するものとしてもよい。ずり下がり速度が大きくなるのに従って、第２モータの回生駆動によって生じる電力も大きくなるが、これに応じてエンジンの回転数を大きくして第１モータの消費電力を大きくすることにより、第２モータからのトルク（回生トルク）が比較的大きく制限されるのをより適切に抑制することができる。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記第２モータから前進走行用のトルクを出力しているときにおいて、前記ずり下がりを検知したときに前記許容充電電力が前記第２所定電力以下のときでも、前記バッテリの電圧が所定電圧未満のときまたは前記バッテリの蓄電割合が所定割合未満のときには、前記モータリング制御を実行しないものとしてもよい。こうすれば、バッテリを保護することができる。ここで、「所定電圧」としては、バッテリの許容下限電圧或いはそれよりも若干大きい値などを用いることができる。「所定割合」としては、バッテリの許容下限割合或いはそれよりも若干大きい値などを用いることができる。

本発明の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ＨＶＥＣＵ７０によって繰り返し実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。目標回転数設定用マップの一例を示す説明図である。

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。

図１は、本発明の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、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒ
・スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットル開度ＴＨ

エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される制御信号としては、以下のものを挙げることができる。
・スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの制御信号
・燃料噴射弁への制御信号
・イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号

エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってエンジン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ＨＶＥＣＵ７０に出力する。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、電力ライン５４を介してバッテリ５０と接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・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からの回転位置θｍ１，θｍ２
・モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流

モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池として構成されている。このバッテリ５０は、上述したように、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２と接続されている。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は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂ
・バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂ（バッテリ５０から放電するときが正の値）
・バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂ

バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔを演算している。入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０を充電してもよい許容充電電力である。この入力制限Ｗｉｎは、値０以下の範囲内で設定され、電池温度Ｔｂが低いときに高いときよりも大きくなり（充電側の値として小さくなり）且つ蓄電割合ＳＯＣが大きいときに小さいときよりも大きくなる（充電側の値として小さくなる）ように、具体的には、電池温度Ｔｂが低いほど大きくなり且つ蓄電割合ＳＯＣが大きいほど大きくなるように設定される。出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０から放電してもよい許容放電電力である。この出力制限Ｗｏｕｔは、値０以上の範囲内で設定され、電池温度Ｔｂが低いときに高いときよりも小さくなり且つ蓄電割合ＳＯＣが小さいときに大きいときよりも小さくなるように、具体的には、電池温度Ｔｂが低いほど小さくなり且つ蓄電割合ＳＯＣが小さいほど小さくなるように設定される。これらは、バッテリ５０の温度特性，蓄電割合特性に基づいてバッテリ５０を保護するためである。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・イグニッションスイッチ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ポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ
・車速センサ８８からの車速Ｖ

ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１の操作位置（シフトポジションセンサ８２によって検出されるシフトポジションＳＰ）としては、駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション），後進走行用のリバースポジション（Ｒ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），前進走行用のドライブポジション（Ｄポジション）などが用意されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、まず、シフトポジションＳＰとアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸３６に要求される）要求トルクＴｒ＊を設定する。そして、エンジン２２を運転または運転停止して、バッテリ５０の充放電電力Ｐｂ（＝Ｖｂ・Ｉｂ）が入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となり且つ要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、シフトポジションＳＰがＤポジションでモータＭＧ２から前進走行用のトルクを出力しているときに車両のずり下がりが生じたときの動作について説明する。図２は、シフトポジションＳＰがＤポジションでモータＭＧ２から前進走行用のトルクを出力しているときに、実施例のＨＶＥＣＵ７０によって繰り返し実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。なお、図２の制御ルーチンと並行して、ＨＶＥＣＵ７０は、バッテリ５０の充放電電力Ｐｂがバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となり且つ要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ２＊を受信すると、モータＭＧ２がトルク指令Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。また、実施例では、図２の制御ルーチンの初回実行時（モータＭＧ２から前進走行用のトルクの出力を開始した直後）には、エンジン２２は回転停止中であるものとした。

図２の制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、車速Ｖとバッテリ５０の電池電圧Ｖｂ，蓄電割合ＳＯＣ，入力制限Ｗｉｎとを入力する（ステップＳ１００）。ここで、車速Ｖは、車速センサ８８によって検出された値を入力するものとした。バッテリ５０の電池電圧Ｖｂ，蓄電割合ＳＯＣ，入力制限Ｗｉｎは、モータＥＣＵ４０から通信によって入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、車速Ｖを負の閾値Ｖｒｅｆ１と比較する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆ１は、車両のずり下がりの仮検知に用いられる閾値であり、例えば、−０．７ｋｍ／ｈ，−１ｋｍ／ｈ，−１．３ｋｍ／ｈなどを用いることができる。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１よりも大きいときには、車両のずり下がりを仮検知していないと判断し、そのまま本ルーチンを終了する。

ステップＳ１１０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以下のときには、車両のずり下がりを仮検知したと判断し、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを負の閾値Ｗｒｅｆ１と比較する（ステップＳ１２０）。モータＭＧ２から前進走行用のトルクを出力しているときに車両のずり下がりが生じると、モータＭＧ２は回生駆動となる。バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが比較的小さい（充電側の値として比較的大きい）ときには、モータＭＧ２からの前進走行用のトルク（回生トルク）が比較的小さい値に制限される可能性は低い。しかし、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが比較的大きい（充電側の値として比較的小さい）ときには、モータＭＧ２からの前進走行用のトルク（回生トルク）が絶対値の比較的小さい値に制限されやすい。このため、このときには、車両のずり下がり速度が比較的大きくなりやすい。閾値Ｗｒｅｆ１は、モータＭＧ２からの前進走行用のトルクが絶対値の比較的小さい値に制限されやすい状態であるか否かの判定に用いられる閾値であり、例えば、入力制限Ｗｉｎが０ｋＷ〜−３０ｋＷ程度の範囲内で設定される場合に−４．７ｋＷ，−５ｋＷ，−５．３ｋＷなどを用いることができる。バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが閾値Ｗｒｅｆ１未満のときには、モータＭＧ２からの前進走行用のトルクが比較的小さい値に制限されやすい状態でないと判断し、そのまま本ルーチンを終了する。

ステップＳ１２０でバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが閾値Ｗｒｅｆ１以上のとき（本発明の許容充電電力が第１所定電力以下のときに相当する）には、モータＭＧ２からの前進走行用のトルクが比較的小さい値に制限されやすい状態であると判断し、エンジン２２が回転停止しているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。そして、エンジン２２が回転停止していると判定されたときには、エンジン２２を始動する（ステップＳ１４０）。ここで、エンジン２２の始動は、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との協調制御により、モータＭＧ１からのクランキングトルクによってエンジン２２がクランキングされるようにモータＭＧ１を制御すると共にエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｓｔ（例えば、６００ｒｐｍ，８００ｒｐｍなど）以上に至ったときにエンジン２２の燃料噴射制御，点火制御などが開始されるようにエンジン２２を制御する、ことによって行なわれる。こうしてエンジン２２を始動すると、その後、少なくとも車両のずり下がりが検知されなくなるまで（車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１よりも大きくなるまで）はエンジン２２の回転停止を禁止する。

続いて、エンジン２２の自立運転指令をエンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の自立運転指令を受信すると、エンジン２２が所定回転数Ｎｅ１（例えば、１０００ｒｐｍ，１２００ｒｐｍなど）で回転するようにエンジン２２の吸入空気量制御，燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、エンジン２２の自立運転指令を受信すると、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し、モータＭＧ１がこのトルク指令Ｔｍ１＊で駆動されるようにインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ステップＳ１３０でエンジン２２が回転停止していない即ち回転していると判定されたときには、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆ１よりも小さい閾値Ｖｒｅｆ２と比較する（ステップＳ１６０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆ２は、車両のずり下がりの検知（本検知）に用いられる閾値であり、例えば、−１．７ｋｍ／ｈ，−２ｋｍ／ｈ，−２．３ｋｍ／ｈなどを用いることができる。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２よりも大きいときには、車両のずり下がりを仮検知はしているが検知（本検知）はしていないと判断し、エンジン２２の自立運転指令をエンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１６０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以下のときには、車両のずり下がりを検知（本検知）したと判断し、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを閾値Ｗｒｅｆ１と同一或いはそれよりも大きい（充電側の値として小さい）閾値Ｗｒｅｆ２と比較する（ステップＳ１７０）。ここで、閾値Ｗｒｅｆ２は、閾値Ｗｒｅｆ１と同様に用いられる閾値であり、例えば、入力制限Ｗｉｎが０ｋＷ〜−３０ｋＷ程度の範囲内で設定される場合に−３．７ｋＷ，−４ｋＷ，−４．３ｋＷなどを用いることができる。バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが閾値Ｗｒｅｆ２未満のときには、エンジン２２の自立運転指令をエンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１７０でバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが閾値Ｗｒｅｆ２以上のとき（本発明の許容充電電力が第２所定電力以下のときに相当する）には、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂを閾値Ｖｂｒｅｆと比較すると共に（ステップＳ１８０）、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを閾値Ｓｒｅｆと比較する（ステップＳ１９０）。ここで、閾値Ｖｂｒｅｆは、例えば、バッテリ５０の許容下限電圧（例えば２００Ｖ程度が定格の場合に１５０Ｖ程度）或いはそれよりも若干大きい値などを用いることができる。閾値Ｓｒｅｆは、例えば、バッテリ５０の許容下限割合（２０％，２２％，２５％など）或いはそれよりも若干大きい値などを用いることができる。

ステップＳ１８０，Ｓ１９０で、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ以上で且つバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときには、車速Ｖに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し（ステップＳ２００）、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ２１０）。

ここで、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、実施例では、車速Ｖとエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊との関係を予め定めて目標回転数設定用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、車速Ｖが与えられると、このマップから対応するエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を導出して設定するものとした。目標回転数設定用マップの一例を図３に示す。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、図示するように、上述の所定回転数Ｎｅ１よりも大きい範囲内で、車速Ｖが小さい（車両のずり下がり速度としては大きい）ときに大きいときよりも大きくなるように、具体的には、車速Ｖが小さいほど大きくなるように設定するものとした。この理由については後述する。

また、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、エンジン２２の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊とを用いて次式（１）によって設定するものとした。式（１）は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるための回転数フィードバック制御における関係式であり、式（１）中、右辺第１項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第２項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Tm1*=k1・(Ne*-Ne)+k2・∫(Ne*-Ne)dt (1)

次に、エンジン２２の燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ２４は、燃料カット指令を受信すると、エンジン２２の燃料噴射を行なっているときには燃料噴射を停止し、燃料噴射を停止した状態のときにはその停止を継続する。モータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊を受信すると、モータＭＧ１がトルク指令Ｔｍ１＊で駆動されるようにインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。この場合、燃料噴射を停止した状態のエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようにモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングすることになる。

このように、車両のずり下がりを検知したときに、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが閾値Ｗｒｅｆ２以上のときには、燃料噴射を停止した状態のエンジン２２をモータＭＧ１によってモータリングする。これにより、モータＭＧ１によって電力を消費させることができるから、モータＭＧ２からの前進走行用のトルク（回生トルク）が比較的大きく制限される（絶対値の比較的小さい値に制限される）のを抑制することができる。この結果、車両のずり下がり速度が比較的大きくなるのを抑制することができる。なお、モータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングすると、モータＭＧ１からのトルクがプラネタリギヤ３０を介して前進走行を妨げる方向のトルクとして駆動軸３６に作用する。しかし、基本的に、このトルクはモータＭＧ２から出力されて駆動軸３６に作用するトルクに比して十分に小さい（例えば、１００分の１〜２０分の１程度）ことから、問題になる可能性は低い。また、モータＭＧ１は、走行に用いられる機器であるから、基本的に、電力ライン５４に接続される補機（例えば、空調装置のコンプレッサ，ＤＣ／ＤＣコンバータなど）に比して定格値が大きい。このため、車両のずり下がり時に、モータＭＧ２の駆動（回生駆動）によって生じる電力をモータＭＧ１によってより十分に消費させることができる。

そして、実施例では、上述したように、車速Ｖが小さい（車両のずり下がり速度としては大きい）ときに大きいときよりも大きくなるようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとした。車両のずり下がり速度が大きくなるのに従ってモータＭＧ２の回生駆動によって生じる電力も大きくなるが、これに応じてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊（回転数Ｎｅ）を大きくしてモータＭＧ１の消費電力を大きくすることにより、モータＭＧ２からの前進走行用のトルク（回生トルク）が比較的大きく制限されるのをより適切に抑制することができる。

さらに、実施例では、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以下に至ったときにエンジン２２を始動してエンジン２２の自立運転を開始し、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以下に至ったときに、エンジン２２の燃料噴射を停止し、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以下に至る前（エンジン２２を自立運転するとき）よりも大きい回転数でエンジン２２が回転するようにモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングする。これにより、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以下に至ったときに、エンジン２２を始動すると共にその後にエンジン２２の燃料噴射を停止してモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングに移行するものに比して、モータＭＧ１による電力消費をより迅速に大きくすることができる。

ステップＳ１８０でバッテリ５０の電池電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ未満のとき，ステップＳ１９０でバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の自立運転指令をエンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。上述のようにモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングすると、モータＭＧ１による電力消費の大きさによっては、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂ，蓄電割合ＳＯＣが小さくなる可能性がある。実施例では、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ未満のとき，バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満のときには、エンジン２２を自立運転する、即ち、モータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングしないことにより、バッテリ５０の電池電圧Ｖｂおよび蓄電割合ＳＯＣがさらに小さくなるのを抑制し、バッテリ５０を保護することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、車両のずり下がりを検知（本検知）する前に仮検知したときにバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが閾値Ｗｒｅｆ１以上のときには、エンジン２２を始動してエンジン２２の自立運転を開始し、車両のずり下がりを検知（本検知）したときにバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが閾値Ｗｒｅｆ２以上のときには、エンジン２２の燃料噴射を停止し、車両のずり下がりを検知する前（エンジン２２を自立運転するとき）よりも大きい回転数でエンジン２２が回転するようにモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングする。これにより、車両のずり下がりを検知したときに、エンジン２２を始動してからモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングに移行するものに比して、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に大きくすることができ、モータＭＧ１による電力消費を迅速に大きくすることができる。この結果、モータＭＧ２からの前進走行用のトルク（回生トルク）が比較的大きく制限される（絶対値の比較的小さい値に制限される）のを抑制することができる。この結果、車両のずり下がり速度が比較的大きくなるのを抑制することができる。

そして、このときには、車速Ｖが小さい（車両のずり下がり速度としては大きい）ときに大きいときよりも大きい回転数でエンジン２２が回転するようにモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングする。車両のずり下がり速度が大きくなるのに従ってモータＭＧ２の回生駆動によって生じる電力も大きくなるが、これに応じてエンジン２２の回転数Ｎｅを大きくしてモータＭＧ１の消費電力を大きくすることにより、モータＭＧ２からの前進走行用のトルク（回生トルク）が比較的大きく制限されるのをより適切に抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車両のずり下がりを検知（本検知）したときにバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが閾値Ｗｒｅｆ２以上のときには、所定回転数Ｎｅ１よりも大きい範囲内で且つ車速Ｖが小さい（車両のずり下がり速度としては大きい）ときに大きいときよりも大きい回転数でエンジン２２が回転するようにモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングするものとした。しかし、所定回転数Ｎｅ１よりも大きい範囲内の一律の回転数でエンジン２２が回転するようにモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングするものとしてもよい。

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について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「プラネタリギヤ」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。

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。

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。

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。

２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２３クランクポジションセンサ、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、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３７デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ駆動輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、５０バッテリ、５１ａ電圧センサ、５１ｂ電流センサ、５１ｃ温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ５２）、５４電力ライン、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

エンジンと、
第１モータと、
前記第１モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と車軸に連結された駆動軸とに３つの回転要素が共線図において前記回転軸，前記出力軸，前記駆動軸の順に並ぶように接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に接続された第２モータと、
前記第１モータおよび前記第２モータと電力をやりとりするバッテリと、
前記バッテリの許容充電電力および許容放電電力の範囲内で走行するように少なくとも前記第２モータを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記第２モータから前進走行用のトルクを出力しているときにおいて、車速が負の第１閾値以下に至って車両のずり下がりを検知する前に、車速が第１閾値よりも大きい負の第２閾値以下に至って該ずり下がりを仮検知したときに前記許容充電電力が第１所定電力以下で且つ前記エンジンが回転停止しているときには、前記エンジンが始動されて自立運転されるように前記エンジンを制御し、
その後に、前記ずり下がりを検知し、かつ前記許容充電電力が前記第１所定電力以下の第２所定電力以下のときには、前記エンジンの燃料噴射が停止されるように前記エンジンを制御し、前記ずり下がりを検知する前よりも大きい回転数で前記エンジンが前記第１モータによってモータリングされるように前記第１モータを制御するモータリング制御を実行する一方、
前記ずり下がりを検知しない、又は前記許容充電電力が前記第２所定電力よりも大きいときには、前記エンジンの自立運転を継続する、
ハイブリッド自動車。
請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記第２モータから前進走行用のトルクを出力しているときにおいて前記ずり下がりを検知したときに前記許容充電電力が前記第２所定電力以下のときには、ずり下がり速度が大きいときに小さいときよりも大きい回転数で前記エンジンがモータリングされるように前記モータリング制御を実行する、
ハイブリッド自動車。
請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記第２モータから前進走行用のトルクを出力しているときにおいて、前記ずり下がりを検知したときに前記許容充電電力が前記第２所定電力以下のときでも、前記バッテリの電圧が所定電圧未満のときまたは前記バッテリの蓄電割合が所定割合未満のときには、前記モータリング制御を実行しない、
ハイブリッド自動車。