(57)【要約】【課題】  走行モード切換時に生じる駆動力の段差による衝撃を無くして、滑らかな走行モードの切り換えを行うことができる駆動力制御装置及び駆動力制御方法を提供する。【解決手段】エンジン１１、発電用モータ１３、バッテリ１５と、駆動用モータ１４とを備えた車両の駆動力を制御するに際し、駆動用モータ１４の動力によって駆動力を発生させる第１走行モードで駆動用モータ１３の駆動力を制御している時に、バッテリ１５の残容量を監視し、第１走行モードである時に、バッテリ１５の残容量が低くなるとともに、駆動用モータ１４の最大駆動力を低下させて、バッテリ１５の残容量が所定値となり、第１走行モードから、発電用モータ１３とエンジン１１との駆動力を発生させる第２走行モードに切り換える時に、駆動用モータ１４の最大駆動力を、第２走行モードでの最大駆動力と一致させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
この内燃機関の動力を利用して発電する発電用モータと、
この発電用モータで発電した電力を充電するバッテリと、
このバッテリから放電された電力を用いて車両を走行させる駆動力を発生する駆動用モータと、
前記バッテリの残容量を監視して、当該バッテリの残容量が所定値となった場合に、前記駆動用モータで駆動力を発生させる第１走行モードから、前記発電用モータと前記内燃機関とで駆動力を発生させる第２走行モードに切り換える制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記第１走行モードである場合に、前記バッテリの残容量が低くなるとともに前記駆動用モータの最大駆動力を低下させ、前記第１走行モードから前記第２走行モードへの切換時の前記駆動用モータの最大駆動力を、前記第２走行モードでの最大駆動力と一致させることを特徴とする駆動力制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記バッテリの残容量が低くなるほど、前記第２走行モードでの最大駆動力に近づくように次第に低く前記駆動用モータの最大駆動力を制限する最大駆動力制限マップを記憶しておき、前記第１走行モードである場合に、前記最大駆動力制限マップを参照して前記駆動用モータの最大駆動力を制御することを特徴とする請求項１に記載の駆動力制御装置。
【請求項３】
内燃機関と、この内燃機関の動力を利用して発電する発電用モータと、この発電用モータで発電した電力を充電するバッテリと、このバッテリから放電された電力を用いて車両を走行させる駆動力を発生する駆動用モータとを備えた車両の駆動力を制御する駆動力制御方法において、
前記駆動用モータの動力によって駆動力を発生させる第１走行モードで前記駆動用モータの駆動力を制御している時に、前記バッテリの残容量を監視するステップと、
前記第１走行モードである時に、前記バッテリの残容量が低くなるとともに、前記駆動用モータの最大駆動力を低下させるステップと、
前記バッテリの残容量が所定値となり、前記第１走行モードから、前記発電用モータと前記内燃機関との駆動力を発生させる第２走行モードに切り換える時に、前記駆動用モータの最大駆動力を、前記第２走行モードでの最大駆動力と一致させるステップと
を有することを特徴とする駆動力制御方法。
【請求項４】
前記駆動用モータの最大駆動力を制御させるステップは、前記バッテリの残容量が低くなるほど、前記第２走行モードでの最大駆動力に近づくように次第に低く前記駆動用モータの最大駆動力を制限する最大駆動力制限マップを参照することを特徴とする請求項３に記載の駆動力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両における駆動用モータ、発電用モータ及び内燃機関の駆動力制御を行う駆動力制御装置及び駆動力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの動力を利用して発電可能な発電用モータと、車軸に動力を伝達可能な駆動用モータとを備えるハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両は、発電用モータの入出力電流を制御する発電機用インバータが故障した場合には、駆動用モータの動力を使用した第１のフェイルセーフ走行となり、駆動用モータとの入出力電流を制御するモータ用インバータが故障した場合には、発電用モータとエンジンとの動力を使用した第２のフェイルセーフ走行となるように、走行モードを切り換えている。
【０００３】
また、従来より、ハイブリッド車両は、発電機用インバータを制御する発電機用ＣＰＵ（Central Processing Unit）とモータ用インバータを制御するモータ用ＣＰＵとのうち一方が故障した場合には、正常に動作している他方のＣＰＵを使用して発電機用インバータとモータ用インバータとを制御し、フェイルセーフ走行を行うことも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
具体的には、この特許文献１には、動力を出力可能な第１電動機及び第２電動機と、これら第１電動機及び第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な二次電池と、この二次電池からの電力をスイッチングによって所望の交流電力に変換して第１電動機及び第２電動機にそれぞれ供給可能な第１電力変換手段及び第２電力変換手段と、これら第１電力変換手段及び第２電力変換手段のそれぞれのスイッチング素子をスイッチング制御する第１制御手段及び第２制御手段とを備える動力出力装置を搭載し、駆動軸への動力の出力によって走行可能なハイブリッド車両が開示されている。特に、このハイブリッド車両において、第１制御手段は、第２制御手段に異常が生じたときに第２電力変換手段の制御を兼ねるものである。
【０００５】
そして、第１電動機は、内燃機関からの動力の少なくとも一部を受けて発電可能な電動機であり、第２電動機は、第１電動機の発電電力又は二次電池からの放電電力を用いて駆動軸に動力を出力可能な電動機である。これにより、このハイブリッド車両は、第２制御手段に異常が生じたときに、第１制御手段が、車両を走行させる駆動軸に動力を出力可能な第２電動機を駆動するように第２電力変換手段を制御することによって、より確実な待避走行が可能となるとしている。
【０００６】
このような技術において、インバータからモータへの電流経路の切り換え装置を備える場合には、一方のインバータが故障した場合には、電流経路を切り換えることによって使用するモータを選択し、入出力電流を制御することにより、上述した第１のフェイルセーフ走行と第２のフェイルセーフ走行とを併用することが考えられる。
【特許文献１】特開２００３−３２８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来のハイブリッド車両では、二次電池の残容量（State Of Charge；ＳＯＣ）が低下した場合には、二次電池の過放電を回避するために、第１のフェイルセーフ走行から第２のフェイルセーフ走行へと切り換える必要がある。このとき、ハイブリッド車両においては、第２のフェイルセーフ走行よりも第１のフェイルセーフ走行の方が最大駆動力が高いことから、切換時の駆動力が第２のフェイルセーフ走行での最大駆動力よりも高い場合には、第２のフェイルセーフ走行での最大駆動力に段階的に切り換わってしまう。したがって、従来では、第１のフェイルセーフ走行から第２のフェイルセーフ走行への切換時に大きな衝撃が運転者に加わる可能性があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、走行モード切換時に生じる駆動力の段差による衝撃を無くして、滑らかな走行モードの切り換えを行うことができる駆動力制御装置及び駆動力制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内燃機関と、この内燃機関の動力を利用して発電する発電用モータと、この発電用モータで発電した電力を充電するバッテリと、このバッテリから放電された電力を用いて車両を走行させる駆動力を発生する駆動用モータとを備えた車両の駆動力を制御する駆動力制御装置及び駆動力制御方法であって、駆動用モータの動力によって駆動力を発生させる第１走行モードで前記駆動用モータの駆動力を制御している時に、バッテリの残容量を監視し、第１走行モードである時に、バッテリの残容量が低くなるとともに、駆動用モータの最大駆動力を低下させて、バッテリの残容量が所定値となり、第１走行モードから、発電用モータと内燃機関との駆動力を発生させる第２走行モードに切り換える時に、駆動用モータの最大駆動力を、第２走行モードでの最大駆動力と一致させることによって、上述の課題を解決する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１走行モードから第２走行モードへの切換時に、駆動用モータの最大駆動力を、第２走行モードでの最大駆動力と一致させるので、走行モード切換時に生じる駆動力の段差による衝撃を無くして、滑らかな走行モードの切り換えを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明は、例えば図１に示すように構成されたハイブリッド車両に適用される。
【００１３】
［ハイブリッド車両の構成］
ハイブリッド車両は、図１に示すように、エンジン１１（内燃機関）と、このエンジン１１を制御するエンジン制御部１２と、エンジン１１を始動させると共にエンジン１１の動力を利用して発電可能な発電用モータ１３と、走行に必要な駆動力を発生する駆動用モータ１４と、これら発電用モータ１３及び駆動用モータ１４の回生及び発電による電力貯蔵、並びに走行時の発電用モータ１３及び駆動用モータ１４への電力供給を行う高電圧バッテリ１５と、発電用モータ１３を駆動するために高電圧バッテリ１５からの直流電流を３相交流電流に変換する発電機用インバータ１６と、駆動用モータ１４を駆動するために高電圧バッテリ１５からの直流電流を３相交流電流に変換するモータ用インバータ１７と、これら発電機用インバータ１６及びモータ用インバータ１７を駆動して発電用モータ１３及び駆動用モータ１４を制御するモータ制御部１８と、ハイブリッド車両全体を統括的に制御するハイブリッド車両統括制御部１９とを備える。
【００１４】
また、ハイブリッド車両は、図２に示すように、発電用モータ１３と発電機用インバータ１６との間に、電流経路を選択的に切り換える第１切換装置２１を備えると共に、駆動用モータ１４とモータ用インバータ１７との間に、電流経路を選択的に切り換える第２切換装置２２を備える。さらに、ハイブリッド車両は、発電機用インバータ１６と発電用モータ１３とを接続する３相交流ハーネスとモータ用インバータ１７と駆動用モータ１４とを接続する３相交流ハーネスとの間に、電流経路を選択的に切り換える第３切換装置２３を備える。さらにまた、ハイブリッド車両は、モータ制御部１８の内部機能として、発電機用インバータ１６を制御する発電機用ＣＰＵ（Central Processing Unit）２４と、モータ用インバータ１７を制御するモータ用ＣＰＵ２５とを備える。
【００１５】
このハイブリッド車両は、エンジン１１と、エンジン１１とプラネタリギア３０を介して発電用モータ１３，駆動用モータ１４が接続されている。プラネタリギア３０は、サンギア３１とリングギア３２とその間に複数設けられたプラネタリピニオンギア３３とから構成されている。プラネタリギア３０のプラネタリピニオンギア３３を連結するキャリア３４にはエンジン１１のクランクシャフト３５が接続されており、サンギア３１にはサンギア軸３６を介して発電用モータ１３の回転軸３７が接続されている。リングギア３２のリングギア軸３８に設けられたギア３９は、駆動用モータ１４の回転軸４０に設けられたギア４１とベルト４２を介して接続されている。また、駆動用モータ１４の回転軸４０は、ディファレンシャルギア４３を介して車輪４４の車軸４５に接続されている。したがって、リングギア３２は、駆動用モータ１４に接続されると共に、車軸４５に接続されていることになる。
【００１６】
このように構成されたハイブリッド車両は、図３に示すように、発電機用インバータ１６及びモータ用インバータ１７の双方が正常に動作する時における最大駆動力線よりも小さい一連の駆動力からなる駆動力線に従って、エンジン１１、発電用モータ１３及び駆動用モータ１４の駆動力を制御すると共に、第１走行モードと第２走行モードの切り換えを制御する走行制御を行う。なお、同図の横軸は、ハイブリッド車両の車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を示し、縦軸は、ハイブリッド車両の駆動力Ｆ（Ｎｍ）を示している。
【００１７】
駆動用モータ１４を使用して走行する第１走行モードは、同図中領域（ｂ），（ｃ）の範囲内の駆動力となる。一方、エンジン１１と発電用モータ１３とを使用して走行する第２走行モードは、同図中領域（ａ），（ｃ）の範囲内の駆動力となる。また、第１走行モードにおける最高車速は、車速Ｖ１となり、第２走行モードにおける最大駆動力は、駆動力Ｆ１となる。
【００１８】
そして、ハイブリッド車両は、図３に示すような各走行モードにおける車速と駆動力との関係を参照して、ハイブリッド車両統括制御部１９の制御に従って、図４に示すような一連の処理を行うことにより、走行制御を行う。この制御は、ステップＳ１，ステップＳ３，ステップＳ５，ステップＳ７の判定によって走行モードを第１走行モードに切り換え、ステップＳ８及びステップＳ１０において第１走行モードにおける駆動力制限を行うものである。
【００１９】
まず、ハイブリッド車両統括制御部１９は、図４に示すように、ステップＳ１において、車速Ｖが０よりも大きいか否かを判定する。そして、ハイブリッド車両統括制御部１９は、車速Ｖが０以下であると判定した場合には、ハイブリッド車両が停止中又は後進中であるので、ステップＳ２において、通常の走行制御を行い、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
【００２０】
この通常の走行制御とは、現在のハイブリッド車両の車速及びアクセル開度に応じて要求駆動力を求め、第１走行モード又は第２走行モードによって要求駆動力を発生させる制御や、高電圧バッテリ１５のＳＯＣ（残容量）を監視して所定範囲に保持するための発電制御、ハイブリッド車両の故障発生時のフェイルセーフ制御がある。
【００２１】
このフェイルセーフ制御とは、発電機用インバータ１６が故障した場合には、駆動用モータ１４の動力を使用した第１走行モードに切り換え、モータ用インバータ１７が故障した場合には、発電用モータ１３とエンジン１１との動力を使用した第２走行モードに切り換えるフェイルセーフ制御を含む。このとき、モータ制御部１８は、各走行モードの切換時に、第１切換装置２１、第２切換装置２２及び第３切換装置２３を制御することによって、発電機用インバータ１６，モータ用インバータ１７に対する発電用モータ１３，駆動用モータ１４の接続関係を切り換える。また、このフェイルセーフ制御は、発電機用ＣＰＵ２４とモータ用ＣＰＵ２５とのうち一方が故障した場合には、正常に動作している他方のＣＰＵを使用して発電機用インバータ１６，モータ用インバータ１７を制御することも含む。
【００２２】
一方、ハイブリッド車両統括制御部１９は、ステップＳ１において車速Ｖが０よりも大きいと判定した場合には、ステップＳ３へと処理を移行し、図示しないアクセル開度センサからの値に基づいて、運転者によってアクセルが踏まれているか否かを判定する。そして、ハイブリッド車両統括制御部１９は、運転者によってアクセルが踏まれていないと判定した場合には、ハイブリッド車両が大きな駆動力を必要としない惰性走行中又は減速中であるので、ステップＳ４において、通常の走行制御を行い、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
【００２３】
一方、ハイブリッド車両統括制御部１９は、運転者によってアクセルが踏まれていると判定した場合には、ステップＳ５へと処理を移行し、現在車速Ｖが上述の図３における車速Ｖ１よりも低いか否かを判定する。そして、ハイブリッド車両統括制御部１９は、現在車速Ｖが車速Ｖ１よりも低くないと判定した場合には、図３中領域（ａ）における走行状態であるので、ステップＳ６において、第２走行モードを使用した通常の走行制御を行う。この第２走行モードにおける通常の走行制御は、高電圧バッテリ１５のＳＯＣに基づいて、モータ制御部１８によって発電用モータ１３の回転数を制御させ、高電圧バッテリ１５の充放電を行う。そして、ハイブリッド車両統括制御部１９は、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
【００２４】
一方、ハイブリッド車両統括制御部１９は、現在車速Ｖが車速Ｖ１よりも低いと判定した場合には、ステップＳ７へと処理を移行し、駆動力Ｆが上述した駆動力Ｆ１よりも大きいか否かを判定する。そして、ハイブリッド車両統括制御部１９は、駆動力Ｆが駆動力Ｆ１よりも大きくないと判定した場合には、図３中領域（ｃ）における走行状態であるので、ステップＳ９において、通常の走行制御を行い、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
【００２５】
一方、ハイブリッド車両統括制御部１９は、駆動力Ｆが駆動力Ｆ１よりも大きいと判定した場合には、図３中領域（ｂ）における走行状態であるので、ステップＳ８へと処理を移行し、第１走行モードであることを示すフラグをオン状態とし、当該第１走行モードを使用した走行制御を行う。そして、ハイブリッド車両統括制御部１９は、ステップＳ１０において、図５に示す駆動用モータ１４の最大出力制限マップに基づいて最大駆動力制限内で駆動力を決定し、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
【００２６】
この最大出力制限マップは、図５に示すように、高電圧バッテリ１５のＳＯＣ（％）と、駆動用モータ１４の最大出力Ｗ（ｋＷ）との関係を記述したデータである。すなわち、ステップＳ１０において、ハイブリッド車両統括制御部１９は、第１走行モードである場合には高電圧バッテリ１５のＳＯＣを監視しており、高電圧バッテリ１５のＳＯＣが低下して、第１走行モードから第２走行モードに切り換えることが推定される所定値Ｓ２となった場合に、駆動用モータ１４に供給する最大出力をＷ１とするようにモータ用インバータ１７を制御する。この最大出力Ｗ１は、駆動用モータ１４で発生する駆動力を、図３に示したように、第２走行モードにおける最大駆動力Ｆ１とする電力値である。
【００２７】
したがって、ハイブリッド車両統括制御部１９及びモータ制御部１８は、高電圧バッテリ１５のＳＯＣを監視し、図５に示すように、高電圧バッテリ１５のＳＯＣが低くなるに従って次第に駆動用モータ１４の最大出力をＷ１に近づけ、高電圧バッテリ１５のＳＯＣが所定値Ｓ２となったら、駆動用モータ１４の最大駆動力を駆動力Ｆ１に制限する。
【００２８】
これに対し、比較例では、第１走行モードから第２走行モードに切り換える必要が発生する所定値Ｓ２となった場合における駆動用モータ１４に供給する最大出力を、Ｗ１よりも高いＷ２に設定している。したがって、最大電力Ｗ２を駆動用モータ１４に供給した場合に、実際に発生する駆動力は、駆動力Ｆ１よりも高い値となる。
【００２９】
なお、所定値Ｓ２としては、実際に第１走行モードから第２走行モードに切り換える高電圧バッテリ１５のＳＯＣよりもある程度の余裕代（例えば数％分）だけ加算したＳＯＣが設定されている。
【００３０】
つぎに、上述したように第１走行モードにおける駆動力制限を実施した場合の作用について図６のタイムチャートを使用して説明すると共に、比較例を図７のタイムチャートを使用して説明する。
【００３１】
ハイブリッド車両は、現在車速が車速Ｖ１よりも低く、駆動用モータ１４の駆動力が駆動力Ｆ１よりも高い場合において、第１走行モードで走行しているときには、駆動用モータ１４によって高電圧バッテリ１５の放電電力を消費しているために、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、高電圧バッテリ１５のＳＯＣが、時間の経過にともなって低下していく。
【００３２】
そして、高電圧バッテリ１５のＳＯＣが所定値Ｓ２に到達すると、図６（ｃ）及び図７（ｃ）に示すように、充電要求を示すフラグをオン状態に設定すると共に、図６（ｄ）及び図７（ｄ）に示すように、第１走行モードで駆動力を発生させていることを示すフラグをオフ状態に設定し、図６（ｅ）及び図７（ｅ）に示すように、第２走行モードで駆動力を発生させていることを示すフラグをオン状態に設定する。そして、モータ制御部１８では、駆動用モータ１４で駆動力を発生させる状態から、エンジン１１及び発電用モータ１３によって駆動力を発生させる状態に切り換えるために、エンジン制御部１２及び発電機用インバータ１６を制御開始する。
【００３３】
ここで、比較例においては、図７（ｂ）に示すように、充電要求を示すフラグがオン状態となるときの最大駆動力Ｆが、第２走行モードにおける最大駆動力Ｆ１よりも大きい状態で、第１走行モードから第２走行モードへと切り換わるので、切換時における駆動力の段差が大きくなる。すなわち、図５に示すように、最大出力Ｗ２を駆動用モータ１４に供給している時の駆動力から、第２走行モードでの最大駆動力Ｆ１に急激に切り換わる駆動力の段差が発生する。
【００３４】
これに対して、高電圧バッテリ１５のＳＯＣに応じて駆動用モータ１４への最大出力を制限することによって、図６（ｂ）に示すように、充電要求を示すフラグがオン状態となるときの最大駆動力が、第２走行モードにおける最大駆動力Ｆ１と一致するように制御するので、第１走行モードから第２走行モードへの切り換え時に駆動力の段差が生じない。
【００３５】
このように、高電圧バッテリ１５の過放電を防止するために第１走行モードから第２走行モードへの切り換える場合であっても、駆動力の段差を発生させることなく滑らかな走行モードの切り換えを実現することができる。
【００３６】
［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明を適用したハイブリッド車両によれば、高電圧バッテリ１５のＳＯＣの低下に基づいて第１走行モードから第２走行モードへと切り換わることを予測できるような所定値Ｓ２を設定しておき、高電圧バッテリ１５のＳＯＣが所定値Ｓ２となった場合の駆動用モータ１４の最大駆動力を、第２走行モードでの最大駆動力Ｆ１に一致させることができる。これにより、このハイブリッド車両によれば、第１走行モードから第２走行モードへの切り換え時に駆動力の段差が生じない。したがって、このハイブリッド車両によれば、運転者に対して衝撃が加わることなく滑らかに走行モードの切り換えを行うことができる。
【００３７】
また、このハイブリッド車両によれば、高電圧バッテリ１５のＳＯＣが所定値Ｓ２となった時の第１走行モードでの最大駆動力が、第２走行モードにおける最大駆動力となるような最大駆動力制限マップを設定しておき、ハイブリッド車両統括制御部１９の制御に従って、この最大駆動力制限マップに基づいて、最大駆動力制限内で駆動力を決定する。これにより、このハイブリッド車両によれば、予め設定された最大駆動力制限マップを参照するのみで容易に制御を行うことができる。
【００３８】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を適用したハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用したハイブリッド車両におけるモータ制御部、バッテリ、インバータ及びモータの接続関係を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明を適用したハイブリッド車両における車速と駆動力との関係を示す図であって、駆動力及び車速に応じて走行モードが切り換えられることを説明するための図である。
【図４】本発明を適用したハイブリッド車両において走行制御を行う際の一連の処理を示すフローチャートである。
【図５】第１走行モードにおける駆動用モータの最大駆動力制限マップを示す図である。
【図６】本発明を適用したハイブリッド車両における作用を説明するためのタイムチャートである。
【図７】比較例における作用を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１１  エンジン
１２  エンジン制御部
１３  発電用モータ
１４  駆動用モータ
１５  高電圧バッテリ
１６  発電機用インバータ
１７  モータ用インバータ
１８  モータ制御部
１９  ハイブリッド車両統括制御部
２１  第１切換装置
２２  第２切換装置
２３  第３切換装置
２４  発電機用ＣＰＵ
２５  モータ用ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006129662.tif 000007
【図６】
2006129662.tif 000008
【図７】
2006129662.tif 000009