(57)【要約】【課題】キャパシタを唯一の蓄電装置として備えたハイブリッド自動車において、電動機がキャパシタに蓄えられた電力をより適正に消費するようにする。【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、走行距離計８７により計測されるコントロールラインＣＬからの走行距離ｄに基づく走行位置と、サーキットコースごとに定められて走行区間ごとにモータ３６に出力させるべきモータ目標パワーＰｍを規定するモータ出力設定用マップとを用いてモータ３６が制御される（ステップＳ１００〜Ｓ１６０）。これにより、サーキットコースにおいてモータ３６にトルクを出力させる必然性が比較的低い箇所ではキャパシタ５０の電力がモータ３６により必要以上に消費されることを抑制し、モータ３６からトルクを出力させる必然性が高い箇所でキャパシタ５０の電力を用いてモータ３６を駆動することができる。【選択図】図２
2009018699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に対して動力を入出力可能な出力軸用電動機とを備えたハイブリッド自動車において、
前記出力軸用電動機と電力をやり取り可能な唯一の蓄電装置であるキャパシタと、
前記ハイブリッド自動車の走行経路における走行位置を取得する走行位置取得手段と、
前記走行経路に関する情報に基づいて定められ、前記走行位置ごとに前記電動機に出力させるべき動力を規定する電動機出力設定制約を記憶する記憶手段と、
ドライバーによる要求に応じた動力を出力するように前記内燃機関を制御する機関制御手段と、
前記取得された走行位置と前記電動機出力設定制約とを用いて前記出力軸用電動機を制御する電動機制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド自動車において、
前記電動機制御手段は、前記取得された走行位置と前記電動機出力設定制約とに加えて、前記キャパシタの使用電圧範囲として予め定められた運転時電圧範囲に基づく制限を更に用いて前記出力軸用電動機を制御するハイブリッド自動車。
【請求項３】
請求項２に記載のハイブリッド自動車において、
動力を入出力可能であると共に前記出力軸用電動機とは異なる第２の電動機を更に備え、
前記運転時電圧範囲の下限電圧は、前記走行路において最大の出力が要求される箇所の直前で、ブレーキングに伴って前記出力軸用電動機および前記第２の電動機の少なくとも一部を回生制御して得られる電力を用いた充電により前記キャパシタの電圧が前記運転時電圧範囲の上限電圧となるように設定されるハイブリッド自動車。
【請求項４】
請求項３に記載のハイブリッド自動車において、
前記第２の電動機は、前記内燃機関の出力軸に連結された車輪とは異なる第２の車輪に対して動力を入出力可能であるハイブリッド自動車。
【請求項５】
請求項４に記載のハイブリッド自動車において、
前記第２の電動機は、前記第２の車輪に対して直接動力を入出力するインホイールモータであるハイブリッド自動車。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載のハイブリッド自動車において、
前記走行経路に関する情報には、ドライバーによりブレーキングがなされる箇所およびドライバーによりブレーキングが解除されてアクセルオンされる箇所が含まれるハイブリッド自動車。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載のハイブリッド自動車において、
前記ハイブリッド自動車は、レース用の車両であると共に、前記電動機出力設定制約は、前記走行経路としてのサーキットコースおよびドライバーごとに定められるハイブリッド自動車。
【請求項８】
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に対して動力を入出力可能な出力軸用電動機と、前記出力軸用電動機と電力をやり取り可能な唯一の蓄電装置であるキャパシタとを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）前記ハイブリッド自動車の走行経路における走行位置を取得するステップと、
（ｂ）ドライバーによる要求に応じた動力を出力するように前記内燃機関を制御すると共に、ステップ（ａ）にて取得された走行位置と、前記走行経路に関する情報に基づいて定められて前記走行位置ごとに前記電動機に出力させるべき動力を規定する電動機出力設定制約とを用いて前記出力軸用電動機を制御するステップと、
を含むハイブリッド自動車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関し、特に、電動機と電力をやり取り可能なキャパシタを唯一の蓄電装置として備えるハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド自動車として、モータと電力をやり取りする蓄電装置として、二次電池であるバッテリとキャパシタとの双方を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド自動車としては、車両走行状態に基づいて減速時の回生制動により得られる回生エネルギを予測すると共に、ナビゲーションシステムにより検出される車両進行方向における減速地点の手前で予測した回生エネルギに相当するエネルギが消費されるようにモータを駆動制御するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−１６０２７１号公報
【特許文献２】特開２００７−１６８７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、いわゆるハイブリッド自動車としては、制動時等に電動機により回生された電力を蓄えると共に電動機に電力を供給する蓄電装置としてキャパシタのみを有するものも考えられる。このようなハイブリッド自動車において、蓄電装置としてのキャパシタは、基本的に電動機の回生により得られる電力を用いて充電されることになる。このため、キャパシタに蓄えられた電力を何ら制限無く電動機により消費できるようにしたのでは、電動機に動力を出力させる必然性が比較的低い場面でキャパシタに蓄えられた電力が電動機により消費されてしまい、その後の電動機から動力を出力させる必然性が高い場面でキャパシタの電力が不足して電動機から充分な動力を出力させることができなくなってしまうこともあり得る。
【０００４】
そこで、本発明は、キャパシタを唯一の蓄電装置として備えたハイブリッド自動車において、電動機がキャパシタに蓄えられた電力をより適正に消費するようにしてハイブリッド自動車の走行性能や燃費を向上させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。
【０００６】
本発明によるハイブリッド自動車は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に対して動力を入出力可能な出力軸用電動機とを備えたハイブリッド自動車において、
前記出力軸用電動機と電力をやり取り可能な唯一の蓄電装置であるキャパシタと、
前記ハイブリッド自動車の走行経路における走行位置を取得する走行位置取得手段と、
前記走行経路に関する情報に基づいて定められ、前記走行位置ごとに前記電動機に出力させるべき動力を規定する電動機出力設定制約を記憶する記憶手段と、
ドライバーによる要求に応じた動力を出力するように前記内燃機関を制御する機関制御手段と、
前記取得された走行位置と前記電動機出力設定制約とを用いて前記出力軸用電動機を制御する電動機制御手段と、
を備えるものである。
【０００７】
このハイブリッド自動車では、走行位置取得手段により取得された走行経路における走行位置と、走行経路に関する情報に基づいて定められて走行位置ごとに電動機に出力させるべき動力を規定する電動機出力設定制約とを用いて出力軸用電動機が制御される。これにより、このハイブリッド自動車では、その走行経路において電動機に動力を出力させる必然性が比較的低い箇所ではキャパシタに蓄えられた電力が電動機により必要以上に消費されることを抑制し、電動機から動力を出力させる必然性が高い箇所でキャパシタに蓄えられた電力を用いて電動機を駆動することができる。従って、このハイブリッド自動車では、電動機によるキャパシタに蓄えられた電力の消費がより適正なものとなることから、内燃機関の負担を減らしつつ加速性能等を確保可能となり、ハイブリッド自動車の走行性能や燃費を向上させることができる。
【０００８】
また、前記電動機制御手段は、前記取得された走行位置と前記電動機出力設定制約とに加えて、前記キャパシタの使用電圧範囲として予め定められた運転時電圧範囲に基づく制限を更に用いて前記出力軸用電動機を制御するものであってもよい。すなわち、キャパシタを唯一の蓄電装置として備えたハイブリッド自動車では、その走行中、基本的に回生制動により得られる電力を用いてキャパシタを充電することになる。従って、このようなハイブリッド自動車では、キャパシタの耐圧に対して充分な余裕をもたせた上限電圧と、ブレーキングに際して回生される電力を用いた充電によりキャパシタの電圧を速やかに上限電圧まで復帰させることができる下限電圧とでキャパシタの運転時電圧範囲を定めることが好ましい。そして、このようにキャパシタの運転時電圧範囲が定められている場合には、ハイブリッド自動車の走行位置と電動機出力設定制約とに加えて、当該運転時電圧範囲に基づく制限を更に用いて出力軸用電動機を制御すれば、キャパシタの劣化を抑制すると共にキャパシタを良好に充電して、出力軸用電動機の性能を充分に発揮させることが可能となる。
【０００９】
更に、本発明によるハイブリッド自動車は、動力を入出力可能であると共に前記出力軸用電動機とは異なる第２の電動機を更に備えてもよく、前記運転時電圧範囲の下限電圧は、前記走行路において最大の出力が要求される箇所の直前で、ブレーキングに伴って前記出力軸用電動機および前記第２の電動機の少なくとも一部を回生制御して得られる電力を用いた充電により前記キャパシタの電圧が前記運転時電圧範囲の上限電圧となるように設定されてもよい。これにより、走行路において最大の出力が要求される箇所において、出力軸用電動機から充分な動力を確実に得ることが可能となる。
【００１０】
また、前記第２の電動機は、前記内燃機関の出力軸に連結された車輪とは異なる第２の車輪に対して動力を入出力可能であってもよく、前記第２の電動機は、前記第２の車輪に対して直接動力を入出力するインホイールモータであってもよい。
【００１１】
更に、前記走行経路に関する情報には、ドライバーによりブレーキングがなされる箇所およびドライバーによりブレーキングが解除されてアクセルオンされる箇所が含まれてもよい。これにより、走行路中の電動機に動力を出力させる必然性が低い箇所と高い箇所とを的確に把握して、電動機出力設定制約をより適正に定めることが可能となる。
【００１２】
そして、前記ハイブリッド自動車は、レース用の車両であってもよく、前記電動機出力設定制約は、前記走行経路としてのサーキットコースおよびドライバーごとに定められてもよい。
【００１３】
本発明によるハイブリッド自動車の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に対して動力を入出力可能な出力軸用電動機と、前記出力軸用電動機と電力をやり取り可能な唯一の蓄電装置であるキャパシタとを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）前記ハイブリッド自動車の走行経路における走行位置を取得するステップと、
（ｂ）ドライバーによる要求に応じた動力を出力するように前記内燃機関を制御すると共に、ステップ（ａ）にて取得された走行位置と、前記走行経路に関する情報に基づいて定められて前記走行位置ごとに前記電動機に出力させるべき動力を規定する電動機出力設定制約とを用いて前記出力軸用電動機を制御するステップと、
を含むものである。
【００１４】
この方法では、ハイブリッド自動車の走行経路における走行位置を取得し、取得した走行位置と、走行経路に関する情報に基づいて定められて走行位置ごとに電動機に出力させるべき動力を規定する電動機出力設定制約とを用いて出力軸用電動機を制御する。この方法によれば、電動機によるキャパシタに蓄えられた電力の消費がより適正なものとなることから、内燃機関の負担を減らしつつ加速性能等を確保可能となり、ハイブリッド自動車の走行性能や燃費を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、レース用に開発されたものであり、左右の前輪２９ａ，２９ｂにそれぞれ取り付けられた前輪用モータ２４，２６を含む前輪系２１と、エンジン３２と当該エンジン３２のクランクシャフト３３に連結されたモータ３６とからの動力をトランスミッション３４やデファレンシャルギヤ３８を介して左右の後輪３９ａ，３９ｂに出力する後輪系３１と、前輪用モータ２４，２６やモータ３６と電力をやり取り可能なキャパシタ５０と、ホイールシリンダ６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂに油圧を作用させることにより前輪２９ａ，２９ｂや後輪３９ａ，３９ｂに制動トルクを付与する電子制御式油圧ブレーキユニット（以下、単に「ブレーキユニット」という）６０と、ハイブリッド自動車２０の全体をコントロールするメイン電子制御ユニット（以下「メインＥＣＵ」という）７０とを備える。
【００１７】
前輪用モータ２４および２６は、同期発電電動機や減速機、ハブベアリング等を一体化した、いわゆるインホイールモータとして構成された互いに同一のものであり、インバータ４２，４４を介してキャパシタ５０と電力のやり取りを行なう。すなわち、前輪用モータ２４，２６は、左右の前輪２９ａ，２９ｂに対して制動力や駆動力を左右独立に出力可能な動力ユニットとして機能する。これら前輪用モータ２４および２６は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という。）４０により制御される。
【００１８】
エンジン３２は、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン３２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するメインＥＣＵ７０による燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。
【００１９】
トランスミッション３４は、例えば油圧駆動の６速の変速機として構成されており、ドライバーによるアップスイッチ８１やダウンスイッチ８２の操作に基づく信号を入力するメインＥＣＵ７０によりアップシフトやダウンシフトが行なわれるよう変速制御される。
【００２０】
モータ３６は、発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４６を介してキャパシタ５０と電力のやりとりを行なう。モータ３６は、前輪用モータ２４，２６と同様に、モータＥＣＵ４０により制御される。
【００２１】
モータＥＣＵ４０には、前輪用モータ２４，２６やモータ３６を制御するために必要な信号、例えば前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ２５，２７，３７からの信号や図示しない電流センサにより検出される前輪用モータ２４，２６やモータ３６に印加される相電流等が入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４２，４４，４６へのスイッチング制御信号が出力される。インバータ４２，４４，４６は、それぞれ６つのスイッチング素子と６つのダイオードとからなる周知のインバータ回路として構成されており、正極母線および負極母線がキャパシタ５０の入出力端子に接続されている。また、モータＥＣＵ４０は、メインＥＣＵ７０と通信しており、メインＥＣＵ７０からの制御信号に従って前輪用モータ２４，２６やモータ３６を制御すると共に必要に応じて前輪用モータ２４，２６やモータ３６の運転状態に関するデータをメインＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ２５，２７，３７からの信号に基づいて前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転数Ｎｆｌ，Ｎｆｒ，Ｎｍも算出する。
【００２２】
キャパシタ５０は、例えば電気二重層キャパシタとして構成されたものであり、キャパシタ用電子制御ユニット（以下、「キャパシタＥＣＵ」という。）５２による充放電の制御を受けている。キャパシタＥＣＵ５２には、キャパシタ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５４により検出されるキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐやキャパシタ５０からの電力ラインに取り付けられた電流センサ５６により検出されるキャパシタ５０を流れる電流Ｉｃａｐ、キャパシタ５０に取り付けられた温度センサ５８により検出されるキャパシタ５０の温度Ｔｃａｐ等が入力されている。キャパシタＥＣＵ５２は、メインＥＣＵ７０と通信しており、必要に応じてメインＥＣＵ７０に充放電に必要な制御信号を送信したり、キャパシタ５０の状態に関するデータをメインＥＣＵ７０に出力する。
【００２３】
ブレーキユニット６０は、ブレーキペダル８５の踏み込みに応じた油圧（マスタシリンダ圧）を発生するマスタシリンダ６１と、マスタシリンダ圧（ブレーキ踏力）に応じてハイブリッド自動車２０に付与すべき制動力のうちのブレーキユニット６０の分担割合に応じた制動トルクが前輪２９ａ，２９ｂや後輪３９ａ，３９ｂに作用するようにホイールシリンダ６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂへの油圧を調整するブレーキアクチュエータ６４と、ブレーキアクチュエータ６４を駆動制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、「ブレーキＥＣＵ」という。）６２とを含む。ブレーキＥＣＵ６２には、マスタシリンダ６１に取り付けられたマスタシリンダ圧センサ６１ａにより検出されるマスタシリンダ圧や前輪２９ａ，２９ｂおよび後輪３９ａ，３９ｂに設けられた図示しない車輪速センサからの車輪速等が入力され、ブレーキＥＣＵ６２からはブレーキアクチュエータ６４への駆動信号が出力される。ブレーキＥＣＵ６２は、メインＥＣＵ７０と通信しており、メインＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいて前輪２９ａ，２９ｂや後輪３９ａ，３９ｂに制動トルクを作用させると共に必要に応じてブレーキユニット６０の状態に関するデータをメインＥＣＵ７０に出力する。
【００２４】
メインＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２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、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４や、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を備える。メインＥＣＵ７０には、例えばステアリング近傍に配置されてトランスミッション３４のアップシフトやダウンシフトを指示するアップスイッチ８１やダウンスイッチ８２からの信号や、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、図示しない車輪速センサからの車輪速等に基づいてハイブリッド自動車２０の走行距離を計測する走行距離計８７等が入力ポートを介して入力される。なお、実施例のハイブリッド自動車２０は、レース用に開発されたものであることから、走行距離計８７は、サーキットコースのコントロールラインＣＬ（図３参照）からのハイブリッド自動車２０の走行距離ｄを計測するように構成されており、ハイブリッド自動車２０がサーキットコースを周回してコントロールラインＣＬを通過するたびに走行距離ｄをリセットして再度コントロールラインＣＬからの走行距離ｄを出力する。メインＥＣＵ７０は、上述したように、モータＥＣＵ４０やキャパシタＥＣＵ５２、ブレーキＥＣＵ６２等と通信ポートを介して接続されており、モータＥＣＵ４０やキャパシタＥＣＵ５２、ブレーキＥＣＵ６２等と各種制御信号やデータのやり取りを行う。
【００２５】
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０の走行に際しては、アクセルペダル８３の踏み込み量に応じてエンジン３２の吸入空気量や燃料噴射量等が調整されると共に、キャパシタ５０に蓄えられた電力を用いてエンジン３２のクランクシャフト３３にトルクを出力するようにモータ３６が駆動制御される。また、ハイブリッド自動車２０の走行中にドライバーによりブレーキペダル８５が踏み込まれたときには、ブレーキペダル８５の踏み込み力（ブレーキ踏力）に応じたブレーキトルクを出力するようにブレーキユニット６０と前輪用モータ２４および２６とが協調制御され、前輪用モータ２４および２６の回生トルクの出力により得られる回生電力はキャパシタ５０に蓄えられる。更に、ドライバーのアップスイッチ８１の操作によりトランスミッション３４のアップシフトが実行されるのに伴ってエンジン３２の回転数が低下する際には、モータ３６が回生制御され、この際、モータ３６による回生電力はキャパシタ５０に蓄えられる。そして、実施例では、ハイブリッド自動車２０がレース用の車両として構成されていることから、キャパシタ５０の劣化を抑制すべく当該キャパシタ５０の最大電圧（耐圧）Ｖｍａｘより１０〜２０％程度低い電圧を上限電圧Ｖｈｉとしてキャパシタ５０の入力制限が行われ、ブレーキングに伴う前輪用モータ２４，２６からの回生トルクの出力によりレースが行われるサーキットコースにおいて最も大きな出力が要求される箇所（例えば、最長ストレートの立ち上がり）の直前でキャパシタ５０の電圧が上限電圧Ｖｈｉとなるようにコース毎に設定される最低電圧をキャパシタ５０の下限電圧Ｖｌｏｗとしてキャパシタ５０の出力制限が行われる。例えば、耐圧９００Ｖのキャパシタを用いた場合、上限電圧Ｖｈｉとしてはコースに無関係に７５０Ｖや８００Ｖ等に設定され、下限電圧Ｖｌｏｗとしては例えばＡコースでは５００Ｖに、Ｂコースでは５８０Ｖに設定される。下限電圧Ｖｌｏｗをコース毎に設定するのは、例えば最長のストレート区間の立ち上がりのようなコース上で最もモータ３６からの出力が要求される箇所でモータ３６からできるだけ大きな出力を得ることができるようにするためである。このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、上限電圧Ｖｈｉと下限電圧Ｖｌｏｗとによって定められるキャパシタ５０の運転時電圧範囲に基づくキャパシタ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを用いてモータ３６や前輪用モータ２４，２６が駆動制御されることになる。
【００２６】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にレース用に開発されたハイブリッド自動車２０が走行経路としてのサーキットコースを走行する際の動作について説明する。図２は、ハイブリッド自動車２０が走行経路としてのサーキットコースを走行している最中にドライバーによりアクセルペダル８３が踏み込まれているときにモータ３６に走行用のトルクを出力させるべくメインＥＣＵ７０により実行されるモータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、上述のように、ドライバーによるアクセルペダル８３の踏み込み量に応じてエンジン３２の吸入空気量や燃料噴射量等が調整され、モータ３６の制御は、エンジン３２の制御と別個独立に実行される。
【００２７】
図２のモータ駆動制御ルーチンの実行に際して、メインＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、まず、モータ３６の回転数Ｎｍやキャパシタ５０の電圧Ｖｃａｐ、走行距離計８７からの走行距離ｄ、所定の車輪ロックフラグＦｗｌ等を入力する（ステップＳ１００）。実施例において、モータ３６の回転数Ｎｍやキャパシタ５０の電圧ＶｃａｐはモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、車輪ロックフラグＦｗｌは、例えば車輪速センサからの車輪速に基づいて前輪２９ａ，２９ｂおよび後輪３９ａ，３９ｂの少なくとも何れかがロックするとブレーキＥＣＵ６２により値１に設定されるものをブレーキＥＣＵ６２から通信により入力するものとした。なお、前輪２９ａ，２９ｂおよび後輪３９ａ，３９ｂのすべてがロックしていなければ、車輪ロックフラグＦｗｌはブレーキＥＣＵ６２により値０に設定される。
【００２８】
ステップＳ１００のデータ入力処理を実行したならば、入力したキャパシタ５０の電圧Ｖｃａｐと予め設定されているキャパシタ５０の下限電圧Ｖｌｏｗとに基づいてキャパシタ５０の出力制限Ｗｏｕｔを設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、ステップＳ１００にて入力したキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐから下限電圧Ｖｌｏｗを減じた値が所定値（例えば上限電圧Ｖｈｉの５％）以上のときにはキャパシタ５０の定格最大出力が出力制限Ｗｏｕｔとして設定され、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐから下限電圧Ｖｌｏｗを減じた値が上記所定値未満のときにはキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐが下限電圧Ｖｌｏｗに近づくほど小さくなり、かつキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐが下限電圧Ｖｌｏｗに至ったときに値０となるように出力制限Ｗｏｕｔが設定される。こうしてキャパシタ５０の出力制限Ｗｏｕｔを設定したならば、出力制限ＷｏｕｔをステップＳ１００にて入力したモータ３６の回転数Ｎｍで除した値をモータ３６から出力してもよいトルクの上限であるトルク制限Ｔｍａｘとして設定する（ステップＳ１２０）。
【００２９】
次いで、ステップＳ１００にて入力した車輪ロックフラグＦｗｌが値０であるか否かを判定し（ステップＳ１３０）、車輪ロックフラグＦｗｌが値０であれば、更にステップＳ１００にて入力したコントロールラインＣＬからの走行距離ｄに基づいてモータ３６から出力すべきパワーの目標値であるモータ目標パワーＰｍを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、実施例では、レースが行われるサーキットコースおよびドライバーごとに、コントロールラインＣＬからの位置とモータ目標パワーＰｍとの関係を規定するモータ出力設定用マップ（電動機出力設定用制約）が予め作成されてＲＯＭ７４に記憶されている。モータ出力設定用マップは、例えば、対象となるサーキットコースでの練習走行やテストに際してドライバーによりブレーキングがなされる箇所やドライバーによりブレーキングが解除されてアクセルオンされる箇所をデータ取りした上で取得したデータに基づいてサーキットコースをコントロールラインＣＬを起点として複数の区間に区分すると共に、ブレーキング時に得られる回生電力やハイブリッド自動車２０の加速状態等を考慮しながら区間ごとにモータ３６のモータ目標パワーＰｍを割り当てることにより作成される。例えば、図３に示すようなレイアウトのサーキットコースについて作成されたモータ出力設定用マップを図４に例示する。図４のモータ設定用マップにおいては、事前に取得されたデータに基づいて区分けされた８つの区間１〜８のうち、最も長いストレートとなる区間１のモータ目標パワーＰｍとして定格値Ｐｒａｔが割り当てられると共に２番目に長いストレートとなる区間３のモータ目標パワーＰｍとして定格値Ｐｒａｔの５０％の値が割り当てられ、他の区間２および４〜８にはモータ目標パワーＰｍとして値０が割り当てられる。ステップＳ１４０では、ハイブリッド自動車２０のコントロールラインＣＬからの走行距離ｄに基づいて現在の走行区間を求めた上で、求めた走行区間に対応した値をモータ出力設定用マップから読み出してモータ目標パワーＰｍとして設定する。こうしてモータ目標パワーＰｍを設定したなら、ステップＳ１２０にて設定したトルク制限Ｔｍａｘと、ステップＳ１４０にて設定したモータ目標パワーＰｍをステップＳ１００にて入力したモータ３６の回転数Ｎｍで除した値との小さい方をモータ３６に対するトルク指令Ｔｍ＊として設定する（ステップＳ１５０）。これにより、モータ３６に出力させるトルクをキャパシタ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内のトルクとして設定することが可能となる。そして、ステップＳ１５０にて設定したトルク指令Ｔｍ＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ１６０）、再度ステップＳ１００以降の処理を繰り返し実行する。トルク指令Ｔｍ＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ＊に従ってモータ３６が駆動されるようにインバータ４６のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００３０】
一方、ステップＳ１３０にて車輪ロックフラグＦｗｌが値１であると判断された場合には、前輪２９ａ，２９ｂおよび後輪３９ａ，３９ｂの何れかがロックしていることから、車輪速センサからの信号に基づいて正確に走行距離ｄを求めることが困難となってしまう。また、前輪２９ａ，２９ｂおよび後輪３９ａ，３９ｂの何れかがロックしてハイブリッド自動車２０がスピンしたような場合には、ハイブリッド自動車２０がコース上の何れの箇所に復帰するかを判別することは実質的に不能であり、正確に走行距離ｄを求めることは困難となる。このため、ステップＳ１３０にて否定判断がなされた場合には、ステップＳ１２０にて設定されたトルク制限Ｔｍａｘをモータ３６のトルク指令Ｔｍ＊として設定し（ステップＳ１７０）、設定したトルク指令Ｔｍ＊をモータＥＣＵ４０に送信した後、再度ステップＳ１００以降の処理を繰り返し実行する。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、前輪２９ａ，２９ｂおよび後輪３９ａ，３９ｂの何れかがロックして車輪ロックフラグＦｗｌが値１に一旦設定された後、ハイブリッド自動車２０がコース上に復帰した場合には、例えばその後にハイブリッド自動車２０がコントロールラインＣＬを通過した時点で車輪ロックフラグＦｗｌが値０にリセットされる。従って、車輪ロックフラグＦｗｌが値０にリセットされるまでは、モータ３６は、ステップＳ１７０にて設定されたトルク指令Ｔｍ＊に従って制御されることになる。
【００３１】
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、走行距離計８７により計測されるコントロールラインＣＬからの走行距離ｄに基づく走行位置（走行区間）と、サーキットコースごとに定められて走行区間ごとにモータ３６に出力させるべきモータ目標パワーＰｍを規定するモータ出力設定用マップとを用いてモータ３６が制御される。これにより、ハイブリッド自動車２０では、走行経路としてのサーキットコースにおいてモータ３６にトルクを出力させる必然性が比較的低い箇所ではキャパシタ５０に蓄えられた電力がモータ３６により必要以上に消費されることを抑制し、モータ３６からトルクを出力させる必然性が高い箇所でキャパシタ５０に蓄えられた電力を用いてモータ３６を駆動することができる。すなわち、上記実施例のようなモータ出力設定用マップを用いることなくモータ３６にトルクを出力させた場合、図５において破線で示すように、ストレートの区間１，３，５および７のすべてにおいて少しずつキャパシタ５０の電力がモータ３６により消費されてしまい、区間１，３，５および７のストレートエンドにおけるブレーキングに伴う前輪用モータ２４，２６による回生電力でキャパシタ５０を充分に充電し得なくなり、最もモータ３６からトルクを出力すべき最長のストレートである区間１においてモータ３６に充分なトルクを出力させることができなくなってしまうおそれがある。これに対して、ハイブリッド自動車２０の走行位置とモータ出力設定用マップとを用いてモータ３６を制御すれば、図５において実線で示すように、区間１の次に長いストレートである区間３においてはモータ３６からのトルク出力が許容されるものの、区間１および３以外の区間２および４〜８においてはモータ３６からのトルク出力が抑えられることになる。従って、実施例のハイブリッド自動車２０が図３のサーキットコースを走行する際には、最もモータ３６からトルクを出力すべき最長のストレートである区間１（その立ち上がり）においてモータ３６から充分なトルクを常時出力させることが可能となる。この結果、ハイブリッド自動車２０では、モータ３６によるキャパシタ５０に蓄えられた電力の消費がより適正なものとなることから、エンジン３２の負担を減らしつつ加速性能等を確保可能となり、ハイブリッド自動車２０の走行性能や燃費をより向上させることができる。
【００３２】
また、キャパシタ５０を唯一の蓄電装置として備えた実施例のハイブリッド自動車２０では、キャパシタ５０の耐圧に対して充分な余裕をもたせた上限電圧Ｖｈｉと、ブレーキングに際して回生される電力を用いた充電によりキャパシタ５０の電圧Ｖｃａｐを速やかに上限電圧Ｖｈｉまで復帰させることができる下限電圧Ｖｌｏｗとによりキャパシタ５０の運転時電圧範囲が定められていることから、ハイブリッド自動車２０の走行位置（走行距離ｄ）とモータ出力設定用マップとに加えて、当該運転時電圧範囲（下限電圧Ｖｌｏｗ）に基づく出力制限Ｗｏｕｔを更に用いてモータ３６を制御すれば、キャパシタ５０の劣化を抑制すると共にキャパシタ５０を良好に充電して、モータ３６の性能を充分に発揮させることが可能となる。更に、実施例では、運転時電圧範囲の下限電圧Ｖｌｏｗは、走行路としてのサーキットコースにおいて最大の出力が要求される箇所の直前（最長のストレート区間の直前）で、ブレーキングに伴って前輪用モータ２４，２６を回生制御して得られる電力を用いた充電によりキャパシタ５０の電圧Ｖｃａｐが運転時電圧範囲の上限電圧Ｖｈｉとなるように設定される。これにより、サーキットコースにおいて最大の出力が要求される箇所において、モータ３６から充分なトルクを確実に得ることが可能となる。
【００３３】
そして、モータ出力設定用マップを設定するために取得すべきサーキットコースに関する情報として、ドライバーによりブレーキングがなされる箇所およびドライバーによりブレーキングが解除されてアクセルオンされる箇所を取得しておけば、サーキットコース中のモータ３６にトルクを出力させる必然性が低い箇所と高い箇所とを的確に把握して、モータ出力設定用マップをより適正に定めることが可能となる。なお、上記実施例では、練習走行やテストに際してドライバーによりブレーキングがなされる箇所やドライバーによりブレーキングが解除されてアクセルオンされる箇所をデータ取りした上で取得したデータに基づいてモータ出力設定用マップを設定しているが、これに限られるものではない。すなわち、メインＥＣＵ７０にモータ出力設定用マップを設定するための機能をもたせると共に、例えばレース開始後の１周目等にドライバーによりブレーキングがなされる箇所やドライバーによりブレーキングが解除されてアクセルオンされる箇所をデータ取りしてモータ出力設定用マップを設定し、設定したモータ出力設定用マップをその後の走行に際して用いてもよい。このような構成を採用した場合、車輪ロックフラグＦｗｌが値１に一旦設定された後にハイブリッド自動車２０がコース上に復帰した場合には、その後にハイブリッド自動車２０がコントロールラインＣＬを通過してからの１周目に再度モータ出力設定用マップを設定してもよい。また、走行中にドライバーによりブレーキングがなされる箇所やドライバーによりブレーキングが解除されてアクセルオンされる箇所をデータ取りし、取得したデータに基づいてモータ出力設定用マップを更新する学習機能をメインＥＣＵ７０にもたせてもよい。
【００３４】
更に、実施例のハイブリッド自動車２０は、インホイールモータである前輪用モータ２４，２６と、エンジン３２のクランクシャフト３３に連結されたモータ３６と、前輪用モータ２４，２６やモータ３６と電力のやり取りが可能なキャパシタ５０とを備えるものとして説明されたが、本発明は、走行用の動力を出力可能な内燃機関と、内燃機関の出力軸に対して動力を入出力可能な電動機と、当該電動機と電力をやり取り可能な唯一の蓄電装置であるキャパシタとを備える自動車であれば、如何なる形式のものにも適用され得ることはいうまでもない。また、実施例のハイブリッド自動車２０は、レース用に開発されたものとして説明されたが、これに限られるものではない。すなわち、本発明は、一般の公道を走行するハイブリッド自動車に適用されてもよい。この場合には、メインＥＣＵにモータ出力設定用マップを設定するための機能をもたせ、ナビゲーションシステム（ＧＰＳ等）を用いてドライバーによりブレーキングがなされる箇所やドライバーによりブレーキングが解除されてアクセルオンされる箇所を予測した上で、予測した情報に基づいて走行経路に対応したモータ出力設定用マップを設定してもよい。
【００３５】
ここで、上記実施例および変形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しておく。すなわち、上記実施例では、エンジン３２が「内燃機関」に相当し、モータ３６が「出力軸用電動機」に相当し、キャパシタ５０が「キャパシタ」に相当し、走行距離計８７およびメインＥＣＵ７０が「走行位置取得手段」に相当し、走行経路に関する情報に基づいて定められて走行区間ごとにモータ３６に出力させるべきモータ目標パワーＰｍを規定するモータ出力設定用マップを記憶するＲＯＭ７４が「記憶手段」に相当し、ドライバーによるアクセルペダル８３の踏み込みに応じた動力を出力するようにエンジン３２を制御するメインＥＣＵ７０が「機関制御手段」に相当し、走行位置とモータ出力設定用マップとを用いてモータ３６を制御するメインＥＣＵ７０およびモータＥＣＵ４０との組み合わせが「電動機制御手段」に相当する。
【００３６】
なお、本発明において、「内燃機関」は、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料を用いて動力を出力するものに限られるものではなく、他の如何なる形式のものであっても
構わない。「出力軸用電動機」は、同期発電電動機として構成されたモータ３６に限られるものではなく、内燃機関の出力軸に対して動力を入出力することができるものであれば、他の如何なる形式のものであっても構わない。「キャパシタ」は、電気二重層キャパシタとして構成されたキャパシタ５０に限られるものではなく、蓄電可能なものであれば他の如何なる形式のものであっても構わない。「走行位置取得手段」は、走行距離計８７とメインＥＣＵ７０との組み合わせに限られるものではなく、ＧＰＳを用いたもののような他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動機出力設定制約」は、モータ出力設定用マップに限られるものではなく、サーキットあるいは一般道といった走行経路に関する情報に基づいて定められて走行位置ごとに電動機に出力させるべき動力を規定するものであれば、他の如何なる形式のものであっても構わない。「機関制御手段」は、メインＥＣＵ７０に限られるものではなく、ドライバーによる要求に応じた動力を出力するように内燃機関を制御するものであれば、エンジン専用の独立したＥＣＵのような他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動機制御手段」は、走行位置と電動機出力設定制約とを用いて出力軸用電動機を制御するものであれば、メインＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０との組み合わせに限られるものではなく、単一のＥＣＵのような他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例および変形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最良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。すなわち、実施例はあくまで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ず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
【００３７】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業等において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例に係るレース用に開発されたハイブリッド自動車２０の概略構成図である。
【図２】メインＥＣＵ７０により実行されるモータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】サーキットコースの一例を示す説明図である。
【図４】モータ出力設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】実施例のハイブリッド自動車２０がサーキットコースを走行する際にキャパシタ５０の電圧Ｖｃａｐとモータ３６により出力されるパワーとが変化する様子を例示する説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
２０  ハイブリッド自動車、２１  前輪系、２４，２６  前輪用モータ、２５，２７  回転位置検出センサ、２９ａ，２９ｂ  前輪、３１  後輪系、３２  エンジン、３３  クランクシャフト、３４  トランスミッション、３６  モータ、３７  回転位置検出センサ、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ  後輪、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４２，４４，４６  インバータ、５０  キャパシタ、５２  キャパシタ用電子制御ユニット（キャパシタＥＣＵ）、５４  電圧センサ、５６  電流センサ、５８  温度センサ、６０  電子制御式油圧ブレーキユニット（ブレーキユニット）、６１  マスタシリンダ、６１ａ  マスタシリンダ圧センサ、６２  ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、６４  ブレーキアクチュエータ、６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂ  ホイールシリンダ、７０  メイン電子制御ユニット（メインＥＣＵ）、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８１  アップスイッチ、８２  ダウンスイッチ、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、８７  走行距離計。
【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】
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