JP2009018708A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】前方車両の追い越しを禁止する追い越し禁止モードが設定された後にその追い越し禁止モードが解除されてドライバーが車両を加速させたいときにその要求に対処できるようにする。
【解決手段】セーフティーカーモードスイッチ８７がオンされているときにキャパシタ５０の端子間電圧が通常走行時の下限電圧より高いセーフティカーモード時下限電圧未満のとき、ブレーキペダル８５が踏み込まれていないときにはエンジン３２からの動力の一部を用いてモータ３６により発電し、ブレーキペダル８５が踏み込まれているときには前輪用モータ２４，２６を回生駆動してキャパシタ５０の充電を行なう。これにより、キャパシタ５０の端子間電圧を比較的高い電圧にしておくことができ、その後にドライバーがセーフティーカーモードスイッチ８７をオフとして車両を加速させたいときにその要求に対処することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、内燃機関とモータと駆動輪に連結されたトランスミッションとを直結すると共にモータと電力のやり取りが可能なキャパシタを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１６０２７１号公報

一般に、こうした車両では、キャパシタの端子間電圧が低いと、キャパシタに蓄えた電力を用いてモータを駆動する際にモータから十分なパワーを出力することができなくなる。したがって、このことを考慮して、こうした車両、特に、レース用の車両では、レースにおけるセーフティーカーによる先導時など前方の車両の追い越しが禁止されているときに、その追い越し禁止が解除されたときの車両の加速を得るための準備をしておくことが望まれる。

本発明の車両およびその制御方法は、前方の車両の追い越しを禁止する追い越し禁止モードが設定された後にその追い越し禁止モードが解除されてドライバーが車両を加速させたいときにその要求に対処できるようにすることを主目的とする。

本発明の車両およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両であって、
前記キャパシタの端子間電圧であるキャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段と、
前方の車両の追い越しを禁止する追い越し禁止モードが設定されている追い越し禁止モード時には、前記検出されるキャパシタ電圧が前記追い越し禁止モードが設定されていない通常走行時の前記キャパシタの使用下限電圧として予め定められた第１下限電圧よりも高い第２下限電圧以上となると共に運転者の操作に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、前方の車両の追い越しを禁止する追い越し禁止モードが設定されている追い越し禁止モード時には、キャパシタの端子間電圧であるキャパシタ電圧が追い越し禁止モードが設定されていない通常走行時のキャパシタの使用下限電圧として予め定められた第１下限電圧よりも高い第２下限電圧以上となると共に運転者の操作に基づいて走行するよう内燃機関と電動機とを制御する。これにより、通常走行時に比してキャパシタの電圧を比較的高い状態にしておくことができる。この結果、その後に追い越し禁止モードが解除されてドライバーが車両を加速させたいときに、電動機にその性能を十分に発揮させる電力を供給することができ、ドライバーの加速要求に対処することができる。ここで、「運転者の操作」には、アクセル操作やブレーキ操作が含まれる。

こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記追い越し禁止モード時に前記キャパシタ電圧が前記第２下限電圧未満のときには、運転者の操作に拘わらず前記キャパシタの充電が行なわれるよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、キャパシタ電圧が第２下限電圧を超えて大きく低下するのを抑制することができる。

また、本発明の車両において、前記制御手段は、前記追い越し禁止モード時に前記キャパシタ電圧が前記第２下限電圧以上のときには、アクセル操作が行なわれていないとき又はブレーキ操作が行なわれているときに前記キャパシタの充電が行なわれるよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。また、前記制御手段は、前記追い越し禁止モード時に前記キャパシタ電圧が前記第２下限電圧以上のときには、アクセル操作が行なわれているときには前記キャパシタの充電を行なわないものとすることができる。

さらに、本発明の車両において、前記追い越し禁止モード時にブレーキ操作が行なわれているときには、前記通常走行時に比して前記電動機から出力される回生トルクが大きくなるよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こすうれば、通常走行時に比してキャパシタに充電される電力を大きくすることができる。

あるいは、本発明の車両において、前記電動機は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられてなり、前記制御手段は、ブレーキ操作が行なわれていないときに前記キャパシタの充電を行なうときには、前記内燃機関から出力される動力の一部を用いて前記電動機により発電が行なわれるよう該電動機を制御する手段である、ものとすることもできる。また、本発明の車両において、前記電動機は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の電動機と前記内燃機関の出力軸が接続された車軸である第１の車軸とは異なる第２の車軸に取り付けられた第２の電動機とをを有し、前記制御手段は、ブレーキ操作が行なわれていないときに前記キャパシタの充電を行なうときには前記内燃機関から出力される動力の一部を用いて前記第１の電動機により発電が行なわれるよう該第１の電動機を制御し、ブレーキ操作が行なわれているときに前記キャパシタの充電を行なうときには前記第２の電動機から前記車両に制動力が作用するよう該第２の電動機を制御する手段であるものとすることもできる。ここで、「第２の電動機」は、前記第２の車軸に取り付けられた車輪に直接動力を出力するインホイールモータである、ものとすることもできる。

本発明の車両において、前記制御手段は、セーフティーカーによる先導時に用いられるスイッチがオンされているときに前記追い越し禁止モードが設定されているとして制御する手段であるものとすることもできる。また、前記電動機と電力のやり取りが可能な機器として前記キャパシタのみを搭載するものとすることもできる。

本発明の車両の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両の制御方法であって、
前方の車両の追い越しを禁止する追い越し禁止モードが設定されている追い越し禁止モード時には、前記キャパシタの端子間電圧であるキャパシタ電圧が前記追い越し禁止モードが設定されていない通常走行時の前記キャパシタの使用下限電圧として予め定められた第１下限電圧よりも高い第２下限電圧以上となると共に運転者の操作に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の車両の制御方法では、前方の車両の追い越しを禁止する追い越し禁止モードが設定されている追い越し禁止モード時には、キャパシタの端子間電圧であるキャパシタ電圧が追い越し禁止モードが設定されていない通常走行時のキャパシタの使用下限電圧として予め定められた第１下限電圧よりも高い第２下限電圧以上となると共に運転者の操作に基づいて走行するよう内燃機関と電動機とを制御する。これにより、通常走行時に比してキャパシタの電圧を比較的高い状態にしておくことができる。この結果、その後に追い越し禁止モードが解除されてドライバーが車両を加速させたいときに、電動機にその性能を十分に発揮させる電力を供給することができ、ドライバーの加速要求に対処することができる。ここで、「運転者の操作」には、アクセル操作やブレーキ操作が含まれる。

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。

図１は、本発明の一実施例としてのレース用に開発された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、左右前輪２９ａ，２９ｂに取り付けられた二つの前輪用モータ２４，２６を有する前輪系２１と、エンジン３２とエンジン３２のクランクシャフト３３に取り付けられたモータ３６とからの動力をトランスミッション３４とデファレンシャルギヤ３８とを介して左右後輪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と電力のやり取りを行なうキャパシタ５０と、左右前輪２９ａ，２９ｂや左右後輪３９ａ，３９ｂに取り付けられたホイールシリンダ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、「ＥＣＢ」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７０とを備える。

前輪用モータ２４，２６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と電力のやりとりを行なう。すなわち、前輪用モータ２４，２６は、左右前輪２９ａ，２９ｂに対して制動力や駆動力を左右独立に分配して出力可能な動力ユニットとして機能する。前輪用モータ２４，２６は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という。）４０により駆動制御を受けている。

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電子制御ユニット７０により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。

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電子制御ユニット７０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。

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により駆動制御を受けている。モータＥＣＵ４０には、前輪用モータ２４，２６やモータ３６を駆動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。モータＥＣＵ４０は、メイン電子制御ユニット７０と通信しており、メイン電子制御ユニット７０からの制御信号によって前輪用モータ２４，２６やモータ３６を駆動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電子制御ユニット７０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も演算している。

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ており、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により充放電の制御が行なわれている。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などが入力されている。キャパシタＥＣＵ５２は、メイン電子制御ユニット７０と通信しており、必要に応じてメイン電子制御ユニット７０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電子制御ユニット７０に出力する。

ＥＣＢ６０は、ブレーキペダル８５の踏み込みにより加圧されるマスタシリンダ６１と、マスタシリンダ６１の圧力（ブレーキ踏力）に応じて車両に作用させるべき制動力のうちのＥＣＢ６０の分担割合に応じた制動トルクが左右前輪２９ａ，２９ｂや左右後輪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、を備える。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（ブレーキ踏力Ｆｂ）や左右前輪２９ａ，２９ｂおよび左右後輪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などが入力されており、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ている。ブレーキＥＣＵ６２は、メイン電子制御ユニット７０と通信しており、メイン電子制御ユニット７０からの制御信号によって左右前輪２９ａ，２９ｂや左右後輪３９ａ，３９ｂに制動トルクを作用させると共に必要に応じてＥＣＢ６０の状態に関するデータをメイン電子制御ユニット７０に出力する。

メイン電子制御ユニット７０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と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。メイン電子制御ユニット７０には、ステアリングに取り付けら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，セーフティーカーモードを設定するためのセーフティーカーモードスイッチ８７からのオンオフ信号，ピットインモードを設定するためのピットモードスイッチ８８からのオンオフ信号などが入力ポートを介して入力されている。メイン電子制御ユニット７０は、上述したように、モータＥＣＵ４０やキャパシタＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ６２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と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

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の吸入空気量などを調整すると共にキャパシタ５０に蓄えられた電力を用いてモータ３６からトルク出力を行ない、ブレーキペダル８５の踏み込み力（踏力）に応じたブレーキトルクをＥＣＢ６０と前輪用モータ２４，２６とから出力し、前輪用モータ２４，２６の回生トルクの出力により得られる回生電力をキャパシタ５０に蓄える。実施例では、レース用の車両としてハイブリッド自動車２０を構成しているため、キャパシタ５０の制御としては、キャパシタ５０の最大電圧（耐圧）Ｖｍａｘより１割〜２割程度低い電圧を上限電圧Ｖｈｉとしてキャパシタ５０の入力制限を行ない、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用のコースを走行したときに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、長い直線の入口）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た最低電圧Ｖｓｅｔをキャパシタ５０の下限電圧Ｖｌｏｗとして設定して出力制限を行なう。例えば、耐圧が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などを用い、下限電圧ＶｌｏｗとしてはＡコースでは５００Ｖを用い、Ｂコースでは５８０Ｖを用いるなどとして運用するのである。このように下限電圧Ｖｌｏｗをコース毎に設定するのは、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最大出力によりモータ３６を駆動するためである。したがって、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とによって設定されるキャパシタ５０の使用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を駆動制御することになる。なお、キャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎの設定については後述する。

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、レース中にセーフティーカーが導入されてドライバーによりセーフティーカーモードスイッチ８７がオンされたときの動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるセーフティカーモード時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、セーフティーカーモードスイッチ８７がオンされているときに所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

セーフティーカーモード時制御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７０のＣＰＵ７２は、まず、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やブレーキ踏力Ｆｂ，前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転数Ｎｆｒ，Ｎｆｌ，Ｎｍ，キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐ，キャパシタ５０のセーフティカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、ブレーキ踏力Ｆｂは、マスタシリンダ圧センサ６１ａにより検出されたものをブレーキＥＣＵ６２から通信により入力するものとした。また、前輪用モータ２４，２６やモータ３６の回転数Ｎｆｒ，Ｎｆｌ，Ｎｍは、回転位置検出センサ２５，２７，３７により検出された信号に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。さらに、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐは、電圧センサ５４により検出されたものをキャパシタＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。セーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃは、セーフティーカーモードスイッチ８７がオンされていないとき（通常のレース中、以下、このときを通常走行時という）のキャパシタ５０の下限電圧Ｖｌｏｗに比して高い電圧（例えば、７００Ｖなど）として定められている。

こうしてデータを入力すると、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐと上限電圧Ｖｈｉとに基づいてキャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎを設定する（ステップＳ１０５）。キャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎの設定は、実施例では、上限電圧Ｖｈｉから端子間電圧Ｖｃａｐ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の定格最大入力を入力制限Ｗｉｎとして設定し、上限電圧Ｖｈｉから端子間電圧Ｖｃａｐを減じた値が所定値未満のときには端子間電圧Ｖｃａｐが上限電圧Ｖｈｉに近づくほど小さくなるように、そしてキャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐが上限電圧Ｖｈｉに至ったときに値０になるよう入力制限Ｗｉｎを設定するものとした。

続いて、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐをセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃと比較すると共に（ステップＳ１１０）、ブレーキ踏力Ｆｂが値０か否かを判定する（ステップ１２０，１３０）。ブレーキ踏力Ｆｂが値０か否かの判定は、ドライバーによりブレーキペダル８５が踏み込まれているか否かを判定するものである。キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐがセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃ以上でブレーキ踏力Ｆｂが値０のときには、アクセル開度Ａｃｃに基づいてエンジン３２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なって（ステップＳ１４０）、セーフティーカーモード時制御ルーチンを終了する。

キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐがセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃ未満のときにブレーキ踏力Ｆｂが値０のときには（ステップＳ１１０，Ｓ１３０）、キャパシタ５０の目標充電パワーＰｃａｐ＊を設定する（ステップＳ１５０）。キャパシタ５０の目標充電パワーＰｃａｐ＊は、例えば、固定値を用いるものとしたり、キャパシタ５０の電圧Ｖｃａｐとセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃとの偏差が打ち消されるよう比例項や積分項を用いたフィードバック制御などにより設定するものとしたりすることができる。

続いて、設定したキャパシタ５０の目標充電パワーＰｃａｐ＊をモータ３６の回転数Ｎｍで除してモータ３６から出力すべき発電トルク（負のトルク）の仮の値としての仮発電トルクＴｍｒｔｍｐを計算すると共に（ステップＳ１６０）、キャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎをモータ３６の回転数Ｎｍで除してモータ３６から出力してもよい最大発電トルク（負の値）としてのトルク制限Ｔｍｒｍｉｎを計算し（ステップＳ１７０）、仮発電トルクＴｍｒｔｍｐとトルク制限Ｔｍｒｍｉｎとのうち大きい方（絶対値としては小さい方）をモータ３６のトルク指令Ｔｍｒ＊として設定すると共に設定したトルク指令Ｔｍｒ＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ１８０）、エンジン３２を制御して（ステップＳ１９０）、セーフティーカーモード時制御ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍｒ＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータ３６からトルク指令Ｔｍｒ＊に相当するトルクが出力されるようインバータ４６のスイッチング素子をスイッチング制御する。この場合、モータ３６により発電された電力がキャパシタ５０に充電される。したがって、セーフティーカーモード時にある程度の時間に亘ってブレーキペダル８５が踏み込まれないときでもキャパシタ５０の電圧Ｖｃａｐがセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃを大きく下回るのを抑制しながら走行することができる。この結果、セーフティーカーモードスイッチ８７がオフされてからドライバーによりアクセルペダル８３が大きく踏み込まれたときにモータ３６にその性能を十分に発揮させる電力を供給することができる。なお、この場合、エンジン３２から出力される動力の一部をモータ３６からの発電トルクの出力によってキャパシタ５０に充電するため、ドライバーがアクセルペダル８３の踏み込み量を変更しないときには、モータ３６から出力される発電トルクの分だけ車両に作用する駆動力は減少することになる。したがって、トルク指令Ｔｍｒ＊に対応する発電トルク（負のトルク）がモータ３６から出力されたときでも車両に作用する駆動力が減少しないようエンジン３２を制御するものとしてもよい。

キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐがセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃ以上でブレーキ踏力Ｆｂが値０でないときや（ステップＳ１１０，Ｓ１２０）、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐがセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃ未満でブレーキ踏力Ｆｂが値０でないとき（ステップＳ１１０，Ｓ１３０）、即ち、ドライバーによりブレーキペダル８５が踏み込まれているときには、ブレーキ踏力Ｆｂと前輪油圧ブレーキトルクと後輪油圧ブレーキトルクと回生ブレーキトルクとの関係を予め定めてＲＯＭ７４に記憶させておいたブレーキトルク設定用マップから入力したブレーキ踏力Ｆｂに対応する回生ブレーキトルクを導出して仮回生トルクＴｍｆｔｍｐとして設定する（ステップＳ２００）。ブレーキトルク設定用マップの一例を図３に示す。図３中、前輪油圧ブレーキと回生ブレーキとの境界について、セーフティーカーモード時の境界を実線で示し、参考のために通常走行時の境界を破線で示した。図３の例では、ブレーキ踏力Ｆｂがある程度小さい領域において、セーフティーカーモード時に、通常走行時に比して前輪油圧ブレーキトルクが小さくなると共に回生ブレーキトルクが大きくなるものとした。セーフティーカーモード時には、ブレーキペダル８５が大きく踏み込まれる機会は少ないと考えられる。したがって、図３を用いることにより、ブレーキペダル８５が軽く踏み込まれたときに、通常走行時に比して前輪用モータ２４，２６から出力される回生ブレーキトルクを大きくすることができ、通常走行時に比して大きな電力によってキャパシタ５０を充電することができる。

こうしてモータ２４，２６の仮回生トルクＴｍｆｔｍｐを設定すると、キャパシタ５０の入力制限Ｗｉｎを前輪用モータ２４，２６の回転数Ｎｆｒ，Ｎｆｌの和で除して前輪用モータ２４，２６のトルク制限Ｔｍｆｍｉｎを計算し（ステップＳ２１０）、設定した仮回生トルクＴｍｆｔｍｐとトルク制限Ｔｍｆｍｉｎのうち大きい方（絶対値としては小さい方）を前輪用モータ２４，２６のトルク指令Ｔｍｆ＊として設定すると共に設定した前輪用モータ２４，２６のトルク指令Ｔｍｆ＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２２０）。トルク指令Ｔｍｆ＊を受信したモータＥＣＵ４０は、前輪用モータ２４，２６からトルク指令Ｔｍｆ＊に相当する回生トルクが出力されるようインバータ４２，４４のスイッチング素子をスイッチング制御する。この場合、前輪用モータ２４，２６により回生された電力がキャパシタ５０に充電される。この場合も、セーフティーカーモードスイッチ８７がオフされてからドライバーによりアクセルペダル８３が大きく踏み込まれたときにモータ３６にその性能を十分に発揮させる電力を供給することができる。

前輪用モータ２４，２６のトルク指令Ｔｍｆ＊を設定すると、ブレーキトルク設定用マップから入力したブレーキ踏力Ｆｂに対応する前輪油圧ブレーキトルクを導出して仮前輪油圧ブレーキトルクＴｂｆｔｍｐとして設定し（ステップＳ２３０）、仮回生トルクＴｍｆｔｍｐからトルク指令Ｔｍｆ＊を減じて２倍した値を設定した仮前輪油圧ブレーキトルクＴｂｆｔｍｐに加えて前輪油圧ブレーキトルクＴｂｆとして設定すると共に設定した前輪油圧ブレーキＴｂｆをブレーキＥＣＵ６２に送信する（ステップＳ２４０）。また、ブレーキトルク設定用マップから入力したブレーキ踏力Ｆｂに対応する後輪油圧ブレーキトルクを導出して後輪油圧ブレーキトルクＴｂｒとして設定すると共に設定した後輪油圧ブレーキＴｂｒをブレーキＥＣＵ６２に送信して（ステップＳ２５０）、制動時制御ルーチンを終了する。前輪油圧ブレーキトルクＴｂｆと後輪油圧ブレーキトルクＴｂｒとを受信したブレーキＥＣＵ６２は、前輪２９ａ，２９ｂに前輪油圧ブレーキトルクＴｂｆが作用すると共に後輪３９ａ，３９ｂに後輪油圧ブレーキトルクＴｂｒが作用するようブレーキアクチュエータ６４を駆動制御する。これにより、前輪２９ａ，２９ｂに前輪油圧ブレーキトルクＴｂｆが作用すると共に後輪３９ａ，３９ｂに後輪油圧ブレーキトルクＴｂｒが作用する。なお、前輪油圧ブレーキトルクＴｆをブレーキトルク設定用マップから導出した仮前輪油圧ブレーキトルクＴｂｆｔｍｐに仮回生トルクＴｍｆｔｍｐからトルク指令Ｔｍ＊を減じて２倍した値を加えることによって計算することにより、トルク制限Ｔｍｆｍｉｎにより前輪用モータ２４，２６から出力すべき回生トルクが制限されているときでも、車両に作用させる制動力が減少しないようにしている。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、セーフティーカーモードスイッチ８７がオンされているとき、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐが通常走行時の下限電圧Ｖｌｏｗよりも高いセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃ未満のときにブレーキペダル８５が踏み込まれていないときにはエンジン３２からの動力の一部を用いて目標充電パワーＰｃａｐ＊に基づく電力でキャパシタ５０の充電が行なわれるようモータ３６のトルク指令Ｔｍｒ＊を設定してモータ３６を制御し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｃａｐがセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃ未満のときにブレーキペダル８５が踏み込まれているときにはブレーキ踏力Ｆｂに基づいてキャパシタ５０の充電が行なわれるよう前輪用モータ２４，２６のトルク指令Ｔｍｆ＊を設定して前輪用モータ２４，２６を制御することにより、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐを通常走行時に比して比較的高い電圧にしておくことができる。これにより、その後にドライバーによりセーフティーカーモードスイッチ８７がオフされてアクセルペダル８３が大きく踏み込まれたときにモータ３６にその性能を十分に発揮させる電力を供給することができ、ドライバーの加速要求に対処することができる。しかも、実施例のハイブリッド自動車２０では、セーフティーカーモードスイッチ８７がオンされているときにブレーキペダル８５が踏み込まれているときには、セーフティーカーモードスイッチ８７がオンされていないときに比して回生ブレーキトルクを大きく設定するから、セーフティーカーモードスイッチ８７がオンされていないときに比してキャパシタ５０への充電電力を大きくすることができる。もとより、ブレーキペダル８５が踏み込まれていないときにはアクセル開度Ａｃｃに基づいてエンジン３２を制御し、ブレーキペダル８５が踏み込まれているときにはブレーキ踏力Ｆｂに基づいて前輪用モータ２４，２６やＥＣＢ６０を制御するから、ドライバーのアクセル操作やブレーキ操作に応じて走行することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキ踏力Ｆｂが値０のときには、アクセル開度Ａｃｃに基づいてエンジン３２を制御するものとしたが、ブレーキ踏力Ｆｂが値０のときにアクセル開度Ａｃｃも値０のとき、即ち、アクセルペダル８３もブレーキペダル８５も踏み込まれていないときには、モータ３６から発電トルクを出力することにより、若干の制動力（エンジンからの動力だけを用いて走行する車両におけるエンジンブレーキに相当するもの）を車両に作用させるものとしてもよい。この場合、モータ３６により発電された電力がキャパシタ５０に充電される。

実施例のハイブリッド自動車２０では、セーフティーカーモードスイッチ８７がオンされているときにブレーキペダル８５が踏み込まれているときには、図３に例示したように、ブレーキ踏力Ｆｂがある程度小さい領域において通常走行時に比して前輪油圧ブレーキトルクが小さくなると共に回生ブレーキトルクが大きくなる傾向のマップを用いるものとしたが、通常走行時と同様のマップを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキペダル８５が踏み込まれているときには、前輪用モータ２４，２６を回生制御してキャパシタ５０を充電するものとしたが、前輪用モータ２４，２６に加えてまたは代えて、モータ３６を回生制御してキャパシタ５０を充電するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、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蓄電装置としてキャパシタ５０のみを備えるものとしたが、キャパシタ５０以外に二次電池を搭載するものとしても構わない。

実施例では、レース用のハイブリッド自動車２０に本発明を適用した場合について説明したが、一般の公道を走行するハイブリッド自動車に本発明を適用してもよい。一般の公道を走行するハイブリッド自動車に本発明を適用した場合、例えば、セーフティーカーモードスイッチ８７に相当するスイッチを備えているものではそのスイッチがオンされたときに、道路情報や車両の現在位置などを表示出力するナビゲーションシステムを備えるものでは追い越し禁止区間を走行しているときなどに、図２のセーフティーカーモード時制御ルーチンを実行するものとしてもよい。

実施例では、前輪に取り付けられたインホイールモータとしての前輪用モータ２４，２６と、エンジン３２のクランクシャフト３３に取り付けられたモータ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とを備えるハイブリッド自動車２０に本発明を適用した場合について説明したが、走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両であれば、如何なる車両に適用するものとしてもよい。

ここで、実施例や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する。実施例では、エンジン３２が「内燃機関」に相当し、前輪用モータ２４，２６やモータ３６が「電動機」に相当し、キャパシタ５０が「キャパシタ」に相当し、電圧センサ５４が「キャパシタ電圧検出手段」に相当し、セーフティーカーモードスイッチ８７がオンされているとき、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐが通常走行時の下限電圧Ｖｌｏｗよりも高いセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃ未満のときにブレーキペダル８５が踏み込まれていないときにはエンジン３２からの動力の一部を用いて目標充電パワーＰｃａｐ＊に基づく電力でキャパシタ５０の充電が行なわれるようモータ３６のトルク指令Ｔｍｒ＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信すると共にアクセル開度Ａｃｃに基づいてエンジン３２を制御し、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐがセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃ未満のときにブレーキペダル８５が踏み込まれているときにはブレーキ踏力Ｆｂに基づいてキャパシタ５０の充電が行なわれるよう前輪用モータ２４，２６のトルク指令Ｔｍｆ＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する図２のセーフティーカーモード時制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と受信したトルク指令Ｔｍｒ＊に基づいてモータ３６を制御すると共にトルク指令Ｔｍｆ＊に基づいて前輪用モータ２４，２６を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。また、モータ３６が「第１の電動機」に相当し、前輪用モータ２４，２６が「第２の電動機」に相当する。

ここで、本発明の車両において、「内燃機関」としては、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ものに限定されるものではなく、走行用の動力を出力可能なものであれば如何なるタイプの内燃機関としても構わない。「電動機」としては、インホイールモータとして構成された前輪用モータ２４，２６や同期発電電動機として構成されたモータ３６などに限定されるものではなく、走行用の動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「キャパシタ」としては、電気二重層キャパシタとして構成されたキャパシタ５０に限定されるものではなく、電動機と電力のやりとりが可能なものであれば如何なるタイプのキャパシタとしても構わない。「キャパシタ電圧検出手段」としては、電圧センサ５４に限定されるものではなく、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐを検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、メイン電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０とを組み合わせたものに限定されるものではなく、単一の電子制御ユニットとしても構わない。また、「制御手段」としては、セーフティーカーモードスイッチ８７がオンされているとき、キャパシタ５０の端子間電圧Ｖｃａｐが通常走行時の下限電圧Ｖｌｏｗよりも高いセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃ未満のときにブレーキペダル８５が踏み込まれていないときにはエンジン３２からの動力の一部を用いて目標充電パワーＰｃａｐ＊に基づく電力でキャパシタ５０の充電が行なわれるようモータ３６のトルク指令Ｔｍｒ＊を設定してモータ３６を制御し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｃａｐがセーフティーカーモード時下限電圧Ｖｌｏｗｓｃ未満のときにブレーキペダル８５が踏み込まれているときにはブレーキ踏力Ｆｂに基づいてキャパシタ５０の充電が行なわれるよう前輪用モータ２４，２６のトルク指令Ｔｍｆ＊を設定して前輪用モータ２４，２６を制御するものに限定されるものではなく、前方の車両の追い越しを禁止する追い越し禁止モードが設定されている追い越し禁止モード時には、キャパシタ電圧が追い越し禁止モードが設定されていない通常走行時のキャパシタの使用下限電圧として予め定められた第１下限電圧よりも高い第２下限電圧以上となると共に運転者の操作に基づいて走行するよう内燃機関と電動機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例や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。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最良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、車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例としてのレース用に開発された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。 メイン電子制御ユニット７０により実行されるセーフティーカーモード時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ブレーキトルク設定用マップの一例を示す説明図である。

符号の説明

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（ＥＣＢ）、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、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 セーフティーカーモードスイッチ、８８ ピットモードスイッチ８８。

Claims (10)

1. 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両であって、
   前記キャパシタの端子間電圧であるキャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段と、
   前方の車両の追い越しを禁止する追い越し禁止モードが設定されている追い越し禁止モード時には、前記検出されるキャパシタ電圧が前記追い越し禁止モードが設定されていない通常走行時の前記キャパシタの使用下限電圧として予め定められた第１下限電圧よりも高い第２下限電圧以上となると共に運転者の操作に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
   を備える車両。
2. 前記制御手段は、前記追い越し禁止モード時に前記キャパシタ電圧が前記第２下限電圧未満のときには、運転者の操作に拘わらず前記キャパシタの充電が行なわれるよう前記電動機を制御する手段である請求項１記載の車両。
3. 前記制御手段は、前記追い越し禁止モード時に前記キャパシタ電圧が前記第２下限電圧以上のときには、アクセル操作が行なわれていないとき又はブレーキ操作が行なわれているときに前記キャパシタの充電が行なわれるよう前記電動機を制御する手段である請求項１または２記載の車両。
4. 前記制御手段は、前記追い越し禁止モード時にブレーキ操作が行なわれているときには、前記通常走行時に比して前記電動機から出力される回生トルクが大きくなるよう前記電動機を制御する手段である請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の車両。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の車両であって、
   前記電動機は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられてなり、
   前記制御手段は、ブレーキ操作が行なわれていないときに前記キャパシタの充電を行なうときには、前記内燃機関から出力される動力の一部を用いて前記電動機により発電が行なわれるよう該電動機を制御する手段である、
   車両。
6. 請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の車両であって、
   前記電動機は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の電動機と前記内燃機関の出力軸が接続された車軸である第１の車軸とは異なる第２の車軸に取り付けられた第２の電動機とを有し、
   前記制御手段は、ブレーキ操作が行なわれていないときに前記キャパシタの充電を行なうときには前記内燃機関から出力される動力の一部を用いて前記第１の電動機により発電が行なわれるよう該第１の電動機を制御し、ブレーキ操作が行なわれているときに前記キャパシタの充電を行なうときには前記第２の電動機から前記車両に制動力が作用するよう該第２の電動機を制御する手段である、
   車両。
7. 前記第２の電動機は、前記第２の車軸に取り付けられた車輪に直接動力を出力するインホイールモータである請求項６記載の車両。
8. 前記制御手段は、セーフティーカーによる先導時に用いられるスイッチがオンされているときに前記追い越し禁止モードが設定されているとして制御する手段である請求項１ないし７のいずれか１つの請求項に記載の車両。
9. 前記電動機と電力のやり取りが可能な機器として前記キャパシタのみを搭載する請求項１ないし８のいずれか１つの請求項に記載の車両。
10. 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、を備える車両の制御方法であって、
    前方の車両の追い越しを禁止する追い越し禁止モードが設定されている追い越し禁止モード時には、前記キャパシタの端子間電圧であるキャパシタ電圧が前記追い越し禁止モードが設定されていない通常走行時の前記キャパシタの使用下限電圧として予め定められた第１下限電圧よりも高い第２下限電圧以上となると共に運転者の操作に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
    ことを特徴とする車両の制御方法。

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