JP2004312962A - ハイブリッド自動車およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】二次電池などの蓄電装置が充電できない状態であっても電動機を回生制御して制動力を得る。
【解決手段】遊星歯車機構と二つのモータとを用いてエンジンからの動力をトルク変換して車軸に出力するハイブリッド自動車において、制動時にバッテリの温度Ｔｂが低温の閾値Ｔｒｅｆ未満のときやバッテリの残容量（ＳＯＣ）が１００％に近い閾値Ｓｒｅｆ以上のときには（ Ｓ１３０，Ｓ１４０）、バッテリが充電できない状態にあると判断し、制動力を与えるモータの回生制御により得られる電力が他方のモータで消費されるよう他方のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定して（Ｓ１８０）、二つのモータを制御する。
【選択図】 図２
【解決手段】遊星歯車機構と二つのモータとを用いてエンジンからの動力をトルク変換して車軸に出力するハイブリッド自動車において、制動時にバッテリの温度Ｔｂが低温の閾値Ｔｒｅｆ未満のときやバッテリの残容量（ＳＯＣ）が１００％に近い閾値Ｓｒｅｆ以上のときには（ Ｓ１３０，Ｓ１４０）、バッテリが充電できない状態にあると判断し、制動力を与えるモータの回生制御により得られる電力が他方のモータで消費されるよう他方のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定して（Ｓ１８０）、二つのモータを制御する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、シングルピニオン式のプラネタリギヤユニットのサンギヤにエンジンと第２モータ、リングギヤに第１モータ、キャリアに車軸を接続してなるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。こうしたハイブリッド自動車では、エネルギ効率を高くすると共に十分なパワーを得るために第１モータや第２モータに電力を供給可能な二次電池などを搭載し、車両に制動力を作用させるときには、第１モータや第２モータを回生制御して得られる電力を蓄えている。
【０００３】
しかしながら、ハイブリッド自動車では、二次電池が満充電状態のときや低温時のときなどのように二次電池の充電ができない状態のときには、モータを回生制御することにより得られる電力を受け入れることができないから、モータを回生制御することができず、所望の制動力を得ることができない場合が生じる。
【０００４】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、二次電池などの蓄電手段が充電できない状態であっても電動機を回生制御して制動力を得ることを目的とする。
【０００５】
なお、出願人は、こうした課題を解決する手法の一つとして、制動時におけるエネルギを内燃機関のポンピングロスによって消費するものを提案している（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１３５７０１号公報（図１）
【特許文献２】
特開平１０−９４１０７号公報
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、
電力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を車軸に接続された駆動軸に出力する該内燃機関のモータリングが可能な動力伝達電動手段と、
前記駆動軸に減速機を介して動力を入出力可能な電動機と、
前記動力伝達電動手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
該蓄電手段の充電不可状態を検出する充電不可状態検出手段と、
前記電動機により前記車軸に制動力を作用させる際に前記充電不可状態検出手段により前記蓄電手段の充電不可状態が検出されたとき、前記動力伝達電動手段による電力消費を伴って前記内燃機関がモータリングされるよう該動力伝達電動手段を駆動制御する制動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００９】
この本発明のハイブリッド自動車では、電動機により車軸に制動力を作用させる際に蓄電手段の充電不可状態が検出されたときには、電力の入出力を伴って内燃機関からの動力の少なくとも一部を車軸に接続された駆動軸に出力する内燃機関のモータリングが可能な動力伝達電動手段による電力消費を伴って、内燃機関がモータリングされるよう動力伝達電動手段を駆動制御する。即ち、電動機により車軸に制動力を作用させる際に電動機により回生される電力を動力伝達電動手段によって消費するのである。この結果、蓄電手段が充電できない状態であっても電動機を回生制御して制動力を得ることができる。ここで、蓄電手段としては二次電池やキャパシタなどを挙げることができる。
【００１０】
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記充電不可状態検出手段は、前記蓄電手段が略満充電の状態を充電不可状態として検出する手段であるものとしたり、前記蓄電手段が所定温度以下の状態を充電不可状態として検出する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
また、本発明のハイブリッド自動車において、前記動力伝達電動手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸とに接続された３軸を有し該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電電動機とを備える手段であるものとすることもできる。
【００１２】
さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記動力伝達電動手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し該両回転子の電磁作用に基づいて電力の入出力を伴って前記内燃機関の動力の一部を前記駆動軸に出力可能な対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１３】
本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関と、電力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を車軸に接続された駆動軸に出力する該内燃機関のモータリングが可能な動力伝達電動手段と、前記駆動軸に減速機を介して動力を入出力可能な電動機と、前記動力伝達電動手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段とを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
前記電動機により前記車軸に制動力を作用させる際に前記蓄電手段の充電不可状態が検出されたときには、前記動力伝達電動手段による電力消費を伴って前記内燃機関がモータリングされるよう該動力伝達電動手段を駆動制御する
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明のハイブリッド自動車の制御方法によれば、電動機により車軸に制動力を作用させる際に蓄電手段の充電不可状態が検出されたときには、電力の入出力を伴って内燃機関からの動力の少なくとも一部を車軸に接続された駆動軸に出力する内燃機関のモータリングが可能な動力伝達電動手段による電力消費を伴って、内燃機関がモータリングされるよう動力伝達電動手段を駆動制御するから、電動機により回生される電力を動力伝達電動手段によって消費することができる。この結果、蓄電手段が充電できない状態であっても電動機を回生制御して制動力を得ることができる。ここで、蓄電手段としては二次電池やキャパシタなどを挙げることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載し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、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００１６】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油など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２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００１７】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００１８】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる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４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２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５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２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ＭＧ１，ＭＧ２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５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータ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からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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７０に出力する。
【００１９】
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には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２０】
ハイブリッド用電子制御ユニット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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、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などが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータ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やモータ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。
【００２１】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【００２２】
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、特に運転者がブレーキペダル８５を踏み込んだ際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により実行される制動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、ブレーキペダル８５が踏み込まれたときに所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２３】
この制動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、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やモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，電池温度Ｔｂ，車速Ｖなどを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２については、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいてモータＥＣＵ４０により計算される回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２をモータＥＣＵ４０から通信により入力し、電池温度Ｔｂについては、温度センサ５１により検出されてバッテリＥＣＵ５２に入力された電池温度ＴｂをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力することができる。
【００２４】
続いて、入力したブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１１０）。トルク指令Ｔｍ２＊の設定は、実施例では、ブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとトルク指令Ｔｍ２＊との関係を予め定めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、ブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとが与えられると記憶しているマップから対応するトルク指令Ｔｍ２＊を導出することにより行なうものとした。こうしてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定すると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は制御信号としてトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に通信により送信するから、モータＥＣＵ４０はトルク指令Ｔｍ２＊に相当するトルクがモータＭＧ２から出力されるようインバータ４２を制御する。
【００２５】
そして、エンジン２２が運転されているときには、エンジン２２の運転が停止されるよう指示し（ステップＳ１２０）、バッテリ５０の温度Ｔｂと閾値Ｔｒｅｆとを比較すると共に（ステップＳ１３０）、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と閾値Ｓｒｅｆとを比較する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、バッテリ５０の充電不可状態を判定する温度として設定されており、通常にバッテリ５０を充電可能な温度の下限値やその若干高い温度に設定されている。また、閾値Ｓｒｅｆは、バッテリ５０が残容量からの見地から充電可能か否かを判定する値として設定されており、実施例では１００％近傍に設定されている。
【００２６】
バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上でバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０の充電は可能と判断し、モータＭＧ１の駆動停止を指示して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。この場合、エンジン２２もモータＭＧ１も停止するが、動力分配統合機構３０の特性上、エンジン２２の回転数ＮｅとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の双方を値０とすることができないから、いずれかが回転した状態となる。実施例では、エンジン２２のポンピングロスの方がモータＭＧ１の回転ロスより大きいことから、エンジン２２の回転数Ｎｅが値０となり、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は動力分配統合機構３０のギヤ比で回転することになる。この状態の共線図を図３に示す。図３中、Ｓ軸はサンギヤ３１の回転数（モータＭＧ１の回転数）を示し、Ｃ軸はキャリア３４の回転数（エンジン２２の回転数）を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２の回転数（モータＭＧ２の回転数に減速ギヤ３５のギヤ比を乗じたもの）を示す。このＣ軸は、Ｓ軸とＲ軸とを１：動力分配統合機構３０のギヤ比ρで内分する位置に配置される。共線図は、動力分配統合機構３０の回転要素の各軸に作用するトルクを梁に対する荷重として扱うことにより、梁の力学的な釣り合いによりトルクの分配や統合を計算することができるものである。
【００２７】
バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときやバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｒｅｆ以上のときには、バッテリ５０の充電不能と判断し、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の値か否かを判定する（ステップＳ１６０）。運転者がアクセルペダル８３を踏み込んだ状態からブレーキペダル８５を踏み込んだときには、通常はエンジン２２が運転されているから、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は正の値となっているが、バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上でバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｒｅｆ未満の状態から残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｒｅｆ以上となったときには、前述したように、モータＭＧ１の回転数Ｎｍは負の値になっている。したがって、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は正負いずれの値も取り得る。回転数Ｎｍ１が負の値のときには、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊に正の値の所定回転数Ｎｓｅｔを設定して（ステップＳ１７０）、制動時制御ルーチンを終了する。こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は制御信号として目標回転数Ｎｍ１＊をモータＥＣＵ４０に通信により送信するから、モータＥＣＵ４０はモータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようにモータＭＧ１を駆動制御する。ここで、所定回転数Ｎｓｅｔは正の値であれば如何なる値であってもよいが、値０近傍より大きな値であることが好ましい。この理由については後述する。
【００２８】
モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の値のときには、次式（１）に示すように、モータＭＧ２で回生される電力に相当する電力がモータＭＧ１で消費されるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定して（ステップＳ１８０）、制動時制御ルーチンを終了する。こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は制御信号としてトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に通信により送信するから、モータＥＣＵ４０はトルク指令Ｔｍ１＊に相当するトルクがモータＭＧ１から出力されるようインバータ４１を制御する。
【００２９】
【数１】
Ｔｍ１＊＝Ｔｍ２＊×Ｎｍ２／Ｎｍ１ （１）
【００３０】
このように、トルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、動力分配統合機構３０の特性上、エンジン２２の回転を伴ってモータＭＧ１が駆動制御される。エンジン２２はその回転数が大きくなるとポンピングロスも大きくなるから、モータＭＧ１の動力を消費することができる。こうしたメカニズムにより、実施例では、バッテリ５０が充電できない状態であっても、モータＭＧ２を回生制御して制動力を作用させることができる。この状態の共線図を図４に示す。図中、破線は図３に示したエンジン２２もモータＭＧ１も停止している状態である。実施例では、こうしたエンジン２２もモータＭＧ１も停止した状態に比して、実線で示すようにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を大きくすることにより、モータＭＧ２の回生電力をモータＭＧ１で消費し、このモータＭＧ１の電力消費により生じる動力をエンジン２２のポンピングロスで熱として消費するのである。
【００３１】
ステップＳ１７０で設定する所定回転数Ｎｓｅｔとして値０近傍より大きな値であるのが好ましいのは、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を迅速に正の値であって値０近傍より大きな値とするためである。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の値になったときにステップＳ１８０で計算されるように、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊はモータＭＧ２で回生される電力に相当する電力がモータＭＧ１で消費されるよう設定される。このとき、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０近傍であれば、設定するトルク指令Ｔｍ１＊が非常に大きな値となり、モータＭＧ１のトルク上限を大きく超えてしまう。したがって、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０近傍を迅速に通過することが望ましい。こうした理由から所定回転数Ｎｓｅｔとして値０近傍より大きな値が好ましいとしているが、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０近傍を迅速に通過すればよいから、モータＭＧ１に比較的大きなトルクをトルク指令Ｔｍ１＊として与えるものとしてもよい。
【００３２】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、制動時にバッテリ５０が充電できない状態であっても、モータＭＧ１で電力を消費することによりモータＭＧ２を回生制御して制動力を作用させることができる。
【００３３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の回生制御で得られる電力がモータＭＧ１で丁度消費されるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしたが、モータＭＧ１の回生制御で得られる電力以上の電力をモータＭＧ１で消費するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしてもよい。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、電池温度Ｔｂと残容量（ＳＯＣ）とによりバッテリ５０が充電できない状態にあるか否かを判定するものとしたが、残容量（ＳＯＣ）だけによりバッテリ５０が充電できない状態にあるか否かを判定するものとしてもよいし、他の物理量（例えばバッテリ５０の端子間電圧など）を検出してバッテリ５０が充電できない状態にあるか否かを判定するものとしてもよい。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００３７】
以上、本発明の実施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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である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】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】バッテリ５０が充電可能な状態のときの動力分配統合機構３０の状態を共線図を用いて説明する説明図である。
【図４】バッテリ５０が充電不能な状態のときの動力分配統合機構３０の状態を共線図を用いて説明する説明図である。
【図５】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、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 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５，１３５ 減速ギヤ、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、５１ 温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、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、１９３ａ，１９３ｂ 車輪、２３０ 対ロータ電動機、２３２
インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、シングルピニオン式のプラネタリギヤユニットのサンギヤにエンジンと第２モータ、リングギヤに第１モータ、キャリアに車軸を接続してなるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。こうしたハイブリッド自動車では、エネルギ効率を高くすると共に十分なパワーを得るために第１モータや第２モータに電力を供給可能な二次電池などを搭載し、車両に制動力を作用させるときには、第１モータや第２モータを回生制御して得られる電力を蓄えている。
【０００３】
しかしながら、ハイブリッド自動車では、二次電池が満充電状態のときや低温時のときなどのように二次電池の充電ができない状態のときには、モータを回生制御することにより得られる電力を受け入れることができないから、モータを回生制御することができず、所望の制動力を得ることができない場合が生じる。
【０００４】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、二次電池などの蓄電手段が充電できない状態であっても電動機を回生制御して制動力を得ることを目的とする。
【０００５】
なお、出願人は、こうした課題を解決する手法の一つとして、制動時におけるエネルギを内燃機関のポンピングロスによって消費するものを提案している（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１３５７０１号公報（図１）
【特許文献２】
特開平１０−９４１０７号公報
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、
電力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を車軸に接続された駆動軸に出力する該内燃機関のモータリングが可能な動力伝達電動手段と、
前記駆動軸に減速機を介して動力を入出力可能な電動機と、
前記動力伝達電動手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
該蓄電手段の充電不可状態を検出する充電不可状態検出手段と、
前記電動機により前記車軸に制動力を作用させる際に前記充電不可状態検出手段により前記蓄電手段の充電不可状態が検出されたとき、前記動力伝達電動手段による電力消費を伴って前記内燃機関がモータリングされるよう該動力伝達電動手段を駆動制御する制動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００９】
この本発明のハイブリッド自動車では、電動機により車軸に制動力を作用させる際に蓄電手段の充電不可状態が検出されたときには、電力の入出力を伴って内燃機関からの動力の少なくとも一部を車軸に接続された駆動軸に出力する内燃機関のモータリングが可能な動力伝達電動手段による電力消費を伴って、内燃機関がモータリングされるよう動力伝達電動手段を駆動制御する。即ち、電動機により車軸に制動力を作用させる際に電動機により回生される電力を動力伝達電動手段によって消費するのである。この結果、蓄電手段が充電できない状態であっても電動機を回生制御して制動力を得ることができる。ここで、蓄電手段としては二次電池やキャパシタなどを挙げることができる。
【００１０】
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記充電不可状態検出手段は、前記蓄電手段が略満充電の状態を充電不可状態として検出する手段であるものとしたり、前記蓄電手段が所定温度以下の状態を充電不可状態として検出する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
また、本発明のハイブリッド自動車において、前記動力伝達電動手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸とに接続された３軸を有し該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電電動機とを備える手段であるものとすることもできる。
【００１２】
さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記動力伝達電動手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し該両回転子の電磁作用に基づいて電力の入出力を伴って前記内燃機関の動力の一部を前記駆動軸に出力可能な対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１３】
本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関と、電力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を車軸に接続された駆動軸に出力する該内燃機関のモータリングが可能な動力伝達電動手段と、前記駆動軸に減速機を介して動力を入出力可能な電動機と、前記動力伝達電動手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段とを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
前記電動機により前記車軸に制動力を作用させる際に前記蓄電手段の充電不可状態が検出されたときには、前記動力伝達電動手段による電力消費を伴って前記内燃機関がモータリングされるよう該動力伝達電動手段を駆動制御する
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明のハイブリッド自動車の制御方法によれば、電動機により車軸に制動力を作用させる際に蓄電手段の充電不可状態が検出されたときには、電力の入出力を伴って内燃機関からの動力の少なくとも一部を車軸に接続された駆動軸に出力する内燃機関のモータリングが可能な動力伝達電動手段による電力消費を伴って、内燃機関がモータリングされるよう動力伝達電動手段を駆動制御するから、電動機により回生される電力を動力伝達電動手段によって消費することができる。この結果、蓄電手段が充電できない状態であっても電動機を回生制御して制動力を得ることができる。ここで、蓄電手段としては二次電池やキャパシタなどを挙げることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載し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、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００１６】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油など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２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００１７】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００１８】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる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４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２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５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２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ＭＧ１，ＭＧ２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５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータ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からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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７０に出力する。
【００１９】
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には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２０】
ハイブリッド用電子制御ユニット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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、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などが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータ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やモータ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。
【００２１】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【００２２】
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、特に運転者がブレーキペダル８５を踏み込んだ際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により実行される制動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、ブレーキペダル８５が踏み込まれたときに所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２３】
この制動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、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やモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，電池温度Ｔｂ，車速Ｖなどを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２については、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいてモータＥＣＵ４０により計算される回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２をモータＥＣＵ４０から通信により入力し、電池温度Ｔｂについては、温度センサ５１により検出されてバッテリＥＣＵ５２に入力された電池温度ＴｂをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力することができる。
【００２４】
続いて、入力したブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１１０）。トルク指令Ｔｍ２＊の設定は、実施例では、ブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとトルク指令Ｔｍ２＊との関係を予め定めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、ブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとが与えられると記憶しているマップから対応するトルク指令Ｔｍ２＊を導出することにより行なうものとした。こうしてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定すると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は制御信号としてトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に通信により送信するから、モータＥＣＵ４０はトルク指令Ｔｍ２＊に相当するトルクがモータＭＧ２から出力されるようインバータ４２を制御する。
【００２５】
そして、エンジン２２が運転されているときには、エンジン２２の運転が停止されるよう指示し（ステップＳ１２０）、バッテリ５０の温度Ｔｂと閾値Ｔｒｅｆとを比較すると共に（ステップＳ１３０）、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と閾値Ｓｒｅｆとを比較する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、バッテリ５０の充電不可状態を判定する温度として設定されており、通常にバッテリ５０を充電可能な温度の下限値やその若干高い温度に設定されている。また、閾値Ｓｒｅｆは、バッテリ５０が残容量からの見地から充電可能か否かを判定する値として設定されており、実施例では１００％近傍に設定されている。
【００２６】
バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上でバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０の充電は可能と判断し、モータＭＧ１の駆動停止を指示して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。この場合、エンジン２２もモータＭＧ１も停止するが、動力分配統合機構３０の特性上、エンジン２２の回転数ＮｅとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の双方を値０とすることができないから、いずれかが回転した状態となる。実施例では、エンジン２２のポンピングロスの方がモータＭＧ１の回転ロスより大きいことから、エンジン２２の回転数Ｎｅが値０となり、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は動力分配統合機構３０のギヤ比で回転することになる。この状態の共線図を図３に示す。図３中、Ｓ軸はサンギヤ３１の回転数（モータＭＧ１の回転数）を示し、Ｃ軸はキャリア３４の回転数（エンジン２２の回転数）を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２の回転数（モータＭＧ２の回転数に減速ギヤ３５のギヤ比を乗じたもの）を示す。このＣ軸は、Ｓ軸とＲ軸とを１：動力分配統合機構３０のギヤ比ρで内分する位置に配置される。共線図は、動力分配統合機構３０の回転要素の各軸に作用するトルクを梁に対する荷重として扱うことにより、梁の力学的な釣り合いによりトルクの分配や統合を計算することができるものである。
【００２７】
バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときやバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｒｅｆ以上のときには、バッテリ５０の充電不能と判断し、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の値か否かを判定する（ステップＳ１６０）。運転者がアクセルペダル８３を踏み込んだ状態からブレーキペダル８５を踏み込んだときには、通常はエンジン２２が運転されているから、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は正の値となっているが、バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上でバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｒｅｆ未満の状態から残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｒｅｆ以上となったときには、前述したように、モータＭＧ１の回転数Ｎｍは負の値になっている。したがって、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は正負いずれの値も取り得る。回転数Ｎｍ１が負の値のときには、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊に正の値の所定回転数Ｎｓｅｔを設定して（ステップＳ１７０）、制動時制御ルーチンを終了する。こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は制御信号として目標回転数Ｎｍ１＊をモータＥＣＵ４０に通信により送信するから、モータＥＣＵ４０はモータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようにモータＭＧ１を駆動制御する。ここで、所定回転数Ｎｓｅｔは正の値であれば如何なる値であってもよいが、値０近傍より大きな値であることが好ましい。この理由については後述する。
【００２８】
モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の値のときには、次式（１）に示すように、モータＭＧ２で回生される電力に相当する電力がモータＭＧ１で消費されるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定して（ステップＳ１８０）、制動時制御ルーチンを終了する。こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は制御信号としてトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に通信により送信するから、モータＥＣＵ４０はトルク指令Ｔｍ１＊に相当するトルクがモータＭＧ１から出力されるようインバータ４１を制御する。
【００２９】
【数１】
Ｔｍ１＊＝Ｔｍ２＊×Ｎｍ２／Ｎｍ１ （１）
【００３０】
このように、トルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、動力分配統合機構３０の特性上、エンジン２２の回転を伴ってモータＭＧ１が駆動制御される。エンジン２２はその回転数が大きくなるとポンピングロスも大きくなるから、モータＭＧ１の動力を消費することができる。こうしたメカニズムにより、実施例では、バッテリ５０が充電できない状態であっても、モータＭＧ２を回生制御して制動力を作用させることができる。この状態の共線図を図４に示す。図中、破線は図３に示したエンジン２２もモータＭＧ１も停止している状態である。実施例では、こうしたエンジン２２もモータＭＧ１も停止した状態に比して、実線で示すようにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を大きくすることにより、モータＭＧ２の回生電力をモータＭＧ１で消費し、このモータＭＧ１の電力消費により生じる動力をエンジン２２のポンピングロスで熱として消費するのである。
【００３１】
ステップＳ１７０で設定する所定回転数Ｎｓｅｔとして値０近傍より大きな値であるのが好ましいのは、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を迅速に正の値であって値０近傍より大きな値とするためである。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正の値になったときにステップＳ１８０で計算されるように、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊はモータＭＧ２で回生される電力に相当する電力がモータＭＧ１で消費されるよう設定される。このとき、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０近傍であれば、設定するトルク指令Ｔｍ１＊が非常に大きな値となり、モータＭＧ１のトルク上限を大きく超えてしまう。したがって、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０近傍を迅速に通過することが望ましい。こうした理由から所定回転数Ｎｓｅｔとして値０近傍より大きな値が好ましいとしているが、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０近傍を迅速に通過すればよいから、モータＭＧ１に比較的大きなトルクをトルク指令Ｔｍ１＊として与えるものとしてもよい。
【００３２】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、制動時にバッテリ５０が充電できない状態であっても、モータＭＧ１で電力を消費することによりモータＭＧ２を回生制御して制動力を作用させることができる。
【００３３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の回生制御で得られる電力がモータＭＧ１で丁度消費されるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしたが、モータＭＧ１の回生制御で得られる電力以上の電力をモータＭＧ１で消費するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしてもよい。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、電池温度Ｔｂと残容量（ＳＯＣ）とによりバッテリ５０が充電できない状態にあるか否かを判定するものとしたが、残容量（ＳＯＣ）だけによりバッテリ５０が充電できない状態にあるか否かを判定するものとしてもよいし、他の物理量（例えばバッテリ５０の端子間電圧など）を検出してバッテリ５０が充電できない状態にあるか否かを判定するものとしてもよい。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００３７】
以上、本発明の実施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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である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】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】バッテリ５０が充電可能な状態のときの動力分配統合機構３０の状態を共線図を用いて説明する説明図である。
【図４】バッテリ５０が充電不能な状態のときの動力分配統合機構３０の状態を共線図を用いて説明する説明図である。
【図５】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、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 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５，１３５ 減速ギヤ、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、５１ 温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、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、１９３ａ，１９３ｂ 車輪、２３０ 対ロータ電動機、２３２
インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
Claims (6)
- 内燃機関と、
電力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を車軸に接続された駆動軸に出力する該内燃機関のモータリングが可能な動力伝達電動手段と、
前記駆動軸に減速機を介して動力を入出力可能な電動機と、
前記動力伝達電動手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
該蓄電手段の充電不可状態を検出する充電不可状態検出手段と、
前記電動機により前記車軸に制動力を作用させる際に前記充電不可状態検出手段により前記蓄電手段の充電不可状態が検出されたとき、前記動力伝達電動手段による電力消費を伴って前記内燃機関がモータリングされるよう該動力伝達電動手段を駆動制御する制動時制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。 - 前記充電不可状態検出手段は、前記蓄電手段が略満充電の状態を充電不可状態として検出する手段である請求項１記載のハイブリッド自動車。
- 前記充電不可状態検出手段は、前記蓄電手段が所定温度以下の状態を充電不可状態として検出する手段である請求項１または２記載のハイブリッド自動車。
- 前記動力伝達電動手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸とに接続された３軸を有し該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電電動機とを備える手段である請求項１ないし３いずれか記載のハイブリッド自動車。
- 前記動力伝達電動手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し該両回転子の電磁作用に基づいて電力の入出力を伴って前記内燃機関の動力の一部を前記駆動軸に出力可能な対回転子電動機である請求項１ないし３いずれか記載のハイブリッド自動車。
- 内燃機関と、電力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を車軸に接続された駆動軸に出力する該内燃機関のモータリングが可能な動力伝達電動手段と、前記駆動軸に減速機を介して動力を入出力可能な電動機と、前記動力伝達電動手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段とを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
前記電動機により前記車軸に制動力を作用させる際に前記蓄電手段の充電不可状態が検出されたときには、前記内燃機関がモータリングされるよう前記動力伝達電動手段を駆動制御する
ハイブリッド自動車の制御方法。
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008148534A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Toyota Motor Corp | 制駆動力制御装置 |
| JP2009001268A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Ford Global Technologies Llc | 車両用ハイブリッド推進システム |
| US7610974B2 (en) | 2005-01-31 | 2009-11-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hybrid vehicle and control method of hybrid vehicle |
| JP2010018212A (ja) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Toyota Motor Corp | ハイブリッドシステムの制御装置 |
| DE102010025828A1 (de) | 2009-07-06 | 2011-01-13 | Suzuki Motor Corporation, Hamamatsu-Shi | Hybridfahrzeug |
| KR101028403B1 (ko) | 2005-04-11 | 2011-04-13 | 현대다이모스(주) | 하이브리드 전기 자동차의 동력 전달 장치 |
| JP2014024452A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド車両 |
| EP2657097A4 (en) * | 2010-12-24 | 2015-12-30 | Toyota Motor Co Ltd | VEHICLE AND VEHICLE CONTROL PROCEDURE |
| JP2017065584A (ja) * | 2015-10-01 | 2017-04-06 | 三菱自動車工業株式会社 | 回生ブレーキ力制御装置 |
| KR101769705B1 (ko) | 2015-03-06 | 2017-08-18 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | 하이브리드 차의 제어 장치 |
| CN108357363A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 华晨鑫源重庆汽车有限公司 | 再生控制方法及装置 |
| US10618421B2 (en) | 2017-04-24 | 2020-04-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
-
2003
- 2003-04-10 JP JP2003106872A patent/JP2004312962A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7610974B2 (en) | 2005-01-31 | 2009-11-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hybrid vehicle and control method of hybrid vehicle |
| KR101028403B1 (ko) | 2005-04-11 | 2011-04-13 | 현대다이모스(주) | 하이브리드 전기 자동차의 동력 전달 장치 |
| JP2008148534A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Toyota Motor Corp | 制駆動力制御装置 |
| JP2009001268A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Ford Global Technologies Llc | 車両用ハイブリッド推進システム |
| JP2010018212A (ja) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Toyota Motor Corp | ハイブリッドシステムの制御装置 |
| JP2011011714A (ja) * | 2009-07-06 | 2011-01-20 | Suzuki Motor Corp | ハイブリッド車両 |
| DE102010025828A1 (de) | 2009-07-06 | 2011-01-13 | Suzuki Motor Corporation, Hamamatsu-Shi | Hybridfahrzeug |
| EP2657097A4 (en) * | 2010-12-24 | 2015-12-30 | Toyota Motor Co Ltd | VEHICLE AND VEHICLE CONTROL PROCEDURE |
| JP2014024452A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド車両 |
| KR101769705B1 (ko) | 2015-03-06 | 2017-08-18 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | 하이브리드 차의 제어 장치 |
| JP2017065584A (ja) * | 2015-10-01 | 2017-04-06 | 三菱自動車工業株式会社 | 回生ブレーキ力制御装置 |
| US10618421B2 (en) | 2017-04-24 | 2020-04-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| CN108357363A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-03 | 华晨鑫源重庆汽车有限公司 | 再生控制方法及装置 |
| CN108357363B (zh) * | 2018-02-09 | 2021-01-01 | 华晨鑫源重庆汽车有限公司 | 再生控制方法及装置 |
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