JP2007246053A

JP2007246053A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2007246053A
Application number: JP2006076254A
Authority: JP
Inventors: Yukio Toyoyoshi; 幸男豊良; Michihiro Tabata; 満弘田畑
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】ハイブリッド車両の効率低下をより適切に抑制する。
【解決手段】モータジェネレータの回転速度Ｎｇが負（エンジンの回転方向と反対方向）である場合は、ブレーキの係合によりモータジェネレータの回転を停止させて固定することで動力循環を回避する（Ｓ１０３，Ｓ１０４）。ブレーキが係合されているときに、エンジン５０の回転速度Ｎｅが最適燃費線上の要求回転速度Ｎｅ０に一致する高効率条件におけるモータジェネレータの要求回転速度Ｎｇ０を算出し（Ｓ１０６）、この要求回転速度Ｎｇ０が正の所定値Ｎｇ１以上（エンジンの回転方向と同方向）である場合は、ブレーキを開放してモータジェネレータの回転の固定を解除する（Ｓ１０７，Ｓ１０８）。
【選択図】図７

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、エンジンの動力及び回転電機の動力の少なくとも１つ以上を利用して走行可能なハイブリッド車両にて用いられる制御装置に関する。

この種のハイブリッド車両として、エンジンと、第１モータジェネレータと、エンジンの動力を第１モータジェネレータ及び車両の駆動輪に分配する動力分配機構と、駆動輪を駆動する第２モータジェネレータと、を備えるものが知られている。このハイブリッド車両においては、エンジンの動力は動力分配機構で第１モータジェネレータ及び駆動輪に分配される。動力分配機構から駆動輪に分配された動力は、車両の駆動に用いられる。一方、動力分配機構から第１モータジェネレータに分配された動力は、第１モータジェネレータの発電電力に変換され、第２モータジェネレータは、この発電電力を利用して動力を発生することで駆動輪（車両）を駆動する。

このハイブリッド車両においては、エンジンの効率が高効率となるようにエンジンの運転状態（回転速度及びトルク）を制御しながら車両の走行を行うことができる。しかし、例えば高速低負荷走行時には、第１モータジェネレータの回転方向がエンジンの回転方向と逆転することで、第１モータジェネレータが電動機として機能することになる。その場合は、第２モータジェネレータは、発電機として機能して駆動輪の動力の一部を発電電力に変換し、第１モータジェネレータは、この発電電力を利用して動力を発生することで駆動輪を駆動する、いわゆる動力循環が発生することになる。この動力循環によって、ハイブリッド車両の効率低下を招くことになる。そこで、ブレーキの係合によって第１モータジェネレータの回転を固定することで、動力循環の回避を図る技術が提案されている（例えば下記特許文献１，２）。

その他にも、下記特許文献３〜５によるハイブリッド車両の制御装置が開示されている。

特開２００３−１０４０７２号公報特開２００５−１９２２８４号公報特開平１１−３３２０２１号公報特開２００５−１９９９４２号公報特開平５−１３１８５８号公報

前述のハイブリッド車両においては、ブレーキの係合によって第１モータジェネレータの回転を固定することで動力循環の回避を図ることができるが、動力循環が発生しないときは、ブレーキの開放によって第１モータジェネレータの回転の固定を解除して、エンジンの運転状態を高効率状態に制御することが望ましい。しかし、ブレーキの開放によって第１モータジェネレータの回転の固定を解除した後すぐに第１モータジェネレータの回転方向がエンジンの回転方向と逆転した場合は、動力循環を回避するためにブレーキの係合によって第１モータジェネレータの回転を再度固定する必要があり、ブレーキの開放／係合が短時間で繰り返されることになる。このブレーキの開放／係合の繰り返しは、エンジンの効率・運転性に悪影響を及ぼすことになる。

本発明は、ハイブリッド車両の効率低下をより適切に抑制することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、第１回転部に伝達された動力を第２回転部及び第３回転部に分配可能な動力分配機構と、第１回転部に動力を伝達可能なエンジンと、第２回転部に分配された動力を利用して発電可能な第１回転電機と、第１回転電機の発電電力を利用して動力を発生可能な第２回転電機と、第２回転部の回転を固定可能な固定機構と、を有し、エンジンから第３回転部に分配された動力及び第２回転電機の動力の少なくとも１つ以上を利用して走行可能なハイブリッド車両にて用いられる制御装置であって、エンジンの要求動力を設定する要求動力設定部と、要求動力設定部で設定されたエンジンの要求動力に対して、エンジンの効率が所定の高効率となるエンジンの要求回転速度を設定する高効率条件設定部と、第１回転部及び第２回転部の回転方向が互いに反対方向である場合に、固定機構により第２回転部の回転を停止させて固定する固定機構制御部と、固定機構による第２回転部の回転の固定が行われていないときはエンジンの回転速度を高効率条件設定部で設定された要求回転速度に追従させ、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときはエンジンの動力を要求動力設定部で設定された要求動力に追従させるようにエンジンの運転制御を行う運転制御部と、を備え、固定機構制御部は、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときに、エンジンの回転速度が高効率条件設定部で設定された要求回転速度に一致する高効率条件での第２回転部の回転速度が０でない所定値以上で且つ第１回転部と同方向であると判定した場合は、固定機構による第２回転部の回転の固定を解除することを要旨とする。

また、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、第１回転部に伝達された動力を第２回転部及び第３回転部に分配可能な動力分配機構と、第１回転部に動力を伝達可能なエンジンと、第２回転部に分配された動力を利用して発電可能な第１回転電機と、第１回転電機の発電電力を利用して動力を発生可能な第２回転電機と、第２回転部の回転を固定可能な固定機構と、を有し、エンジンから第３回転部に分配された動力及び第２回転電機の動力の少なくとも１つ以上を利用して走行可能なハイブリッド車両にて用いられる制御装置であって、エンジンの要求動力を設定する要求動力設定部と、要求動力設定部で設定されたエンジンの要求動力に対して、エンジンの効率が所定の高効率となるエンジンの要求回転速度を設定する高効率条件設定部と、第１回転部及び第２回転部の回転方向が互いに反対方向である場合に、固定機構により第２回転部の回転を停止させて固定する固定機構制御部と、固定機構による第２回転部の回転の固定が行われていないときはエンジンの回転速度を高効率条件設定部で設定された要求回転速度に追従させ、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときはエンジンの動力を要求動力設定部で設定された要求動力に追従させるようにエンジンの運転制御を行う運転制御部と、を備え、固定機構制御部は、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときに、車両速度が設定範囲内にある間は、固定機構による第２回転部の回転の固定の解除を禁止することを要旨とする。

本発明の一態様では、固定機構制御部は、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときに、車両速度が前記設定範囲から外れ、さらに、エンジンの回転速度が高効率条件設定部で設定された要求回転速度に一致する高効率条件での第２回転部の回転速度が０でない所定値以上で且つ第１回転部と同方向であると判定した場合は、固定機構による第２回転部の回転の固定を解除することが好適である。

本発明の一態様では、固定機構制御部は、前記高効率条件での第２回転部の回転速度を、車両速度と高効率条件設定部で設定された要求回転速度とに基づいて算出することが好適である。また、本発明の一態様では、固定機構制御部は、前記高効率条件での第２回転部の回転速度を、高効率条件設定部で設定された要求回転速度と固定機構により第２回転部の回転が固定されているときのエンジンの回転速度との差に基づいて算出することが好適である。

また、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、第１回転部に伝達された動力を第２回転部及び第３回転部に分配可能な動力分配機構と、第１回転部に動力を伝達可能なエンジンと、第２回転部に分配された動力を利用して発電可能な第１回転電機と、第１回転電機の発電電力を利用して動力を発生可能な第２回転電機と、第２回転部の回転を固定可能な固定機構と、を有し、エンジンから第３回転部に分配された動力及び第２回転電機の動力の少なくとも１つ以上を利用して走行可能なハイブリッド車両にて用いられる制御装置であって、エンジンの要求動力を設定する要求動力設定部と、要求動力設定部で設定されたエンジンの要求動力に対して、エンジンの効率が所定の高効率となるエンジンの要求回転速度を設定する高効率条件設定部と、第１回転部及び第２回転部の回転方向が互いに反対方向である場合に、固定機構により第２回転部の回転を停止させて固定する固定機構制御部と、固定機構による第２回転部の回転の固定が行われていないときはエンジンの回転速度を高効率条件設定部で設定された要求回転速度に追従させ、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときはエンジンの動力を要求動力設定部で設定された要求動力に追従させるようにエンジンの運転制御を行う運転制御部と、を備え、固定機構制御部は、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときに、エンジンの回転速度が設定範囲内にある間は、固定機構による第２回転部の回転の固定の解除を禁止することを要旨とする。

本発明の一態様では、高効率条件設定部は、要求動力設定部で設定されたエンジンの要求動力に対して、エンジンの効率が最も高くなるエンジンの要求回転速度を設定することが好適である。

本発明によれば、固定機構による第２回転部の回転の固定を解除した後すぐに第２回転部の回転方向が第１回転部の回転方向と逆転することで動力循環が発生するのを抑止することができる。そのため、固定機構による第２回転部の回転の固定／その解除が短時間で繰り返されるのを抑止することができ、エンジンの効率・運転性に悪影響が及ぶのを抑止することができる。したがって、ハイブリッド車両の効率低下をより適切に抑制することができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

「実施形態１」
図１は、本発明の実施形態１に係る制御装置を含むハイブリッド車両の概略構成を示す図である。動力を発生可能なエンジン（内燃機関）５０の出力軸は、動力分配機構５２に連結されている。動力分配機構５２は、エンジン５０の出力軸の他に、減速機１４の入力軸、及び発電可能なモータジェネレータＭＧ１（第１回転電機）の回転子とも連結されている。ここでの動力分配機構５２は、例えばリングギアＲとキャリアＣとサンギアＳとを回転要素として有する遊星歯車機構（シングルピニオン遊星歯車）により構成することができ、キャリアＣがエンジン５０の出力軸に連結され、サンギアＳがモータジェネレータＭＧ１の回転子に連結され、リングギアＲが減速機１４の入力軸に連結されている。減速機１４の出力軸は、駆動輪である前輪１９と連結されている。また、動力を発生可能なモータジェネレータＭＧ２（第２回転電機）の回転子は、減速機１５の入力軸に連結されており、減速機１５の出力軸は、駆動輪である後輪２０と連結されている。ただし、モータジェネレータＭＧ２の回転子を前輪１９に連結することもできる。

エンジン５０が発生した動力は、動力分配機構５２のキャリアＣに伝達される。動力分配機構５２は、キャリアＣに伝達されたエンジン５０からの動力をサンギアＳ及びリングギアＲに分配する。エンジン５０からリングギアＲに分配された動力は、減速機１４で減速されてから前輪１９に伝達され、車両の駆動に用いられる。一方、エンジン５０からサンギアＳに分配された動力は、モータジェネレータＭＧ１に伝達され、モータジェネレータＭＧ１は、この伝達された動力を利用して発電を行うことができる。モータジェネレータＭＧ１による発電電力は、インバータ１２で電力変換されてからモータジェネレータＭＧ２の巻線に供給される。また、モータジェネレータＭＧ１による発電電力をインバータ１２で電力変換してから二次電池１６に回収することもできる。そして、二次電池１６からの電力をインバータ１２で電力変換してからモータジェネレータＭＧ２の巻線に供給することもできる。モータジェネレータＭＧ２は、その巻線に供給された電力を利用してその回転子に動力を発生させる。モータジェネレータＭＧ２の回転子に発生した動力は、減速機１５で減速されてから後輪２０に伝達され、車両の駆動に用いられる。また、モータジェネレータＭＧ２の回生運転により、後輪２０（車両）の動力をモータジェネレータＭＧ２の発電電力に変換し、インバータ１２で電力変換してから二次電池１６に回収することもできる。以上のように、本実施形態では、エンジン５０から動力分配機構５２のリングギアＲに分配された動力、及びモータジェネレータＭＧ２の回転子に発生した動力の少なくとも１つ以上を利用して車両の走行を行うことができる。

動力分配機構（遊星歯車機構）５２において、サンギアＳ、キャリアＣ、及びリングギアＲの３つの回転要素の回転速度は、図２の共線図に示す共線関係にある。ただし、図２の共線図において、ρはサンギアＳとリングギアＲの歯数比（０＜ρ＜１を満たす定数）である。図２の共線図では、エンジン５０に連結されたキャリアＣが、モータジェネレータＭＧ１に連結されたサンギアＳと、減速機１４（前輪１９）に連結されたリングギアＲとの間に配置されている。そのため、エンジン５０からキャリアＣに伝達されたトルクは、サンギアＳ及びリングギアＲにそれらのトルク比が所定比ρになる状態で分配されてから、モータジェネレータＭＧ１及び減速機１４にそれぞれ伝達される。そして、動力分配機構（遊星歯車機構）５２は２自由度の回転自由度を有する機構であり、サンギアＳ、キャリアＣ、及びリングギアＲの３つの回転要素のうち２つの回転要素の回転速度が決まると、残りの１つの回転要素の回転速度も決まる。なお、以下の説明において、サンギアＳ、キャリアＣ、及びリングギアＲの回転速度については、エンジン５０が動力を発生しているときのキャリアＣの回転方向（共線図の上側）を正とする。

ブレーキＢ１は、その開放によってエンジン５０（キャリアＣ）の回転を許容し、その係合によってエンジン５０（キャリアＣ）の回転を固定することが可能である。ブレーキＢ２は、その開放によってモータジェネレータＭＧ１（サンギアＳ）の回転を許容し、その係合によってモータジェネレータＭＧ１（サンギアＳ）の回転を固定することが可能である。

電子制御ユニット４２は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、を備える。この電子制御ユニット４２には、図示しないセンサにより検出されたアクセル開度Ａを示す信号、エンジン５０（キャリアＣ）の回転速度Ｎｅを示す信号、モータジェネレータＭＧ１（サンギアＳ）の回転速度Ｎｇを示す信号、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍを示す信号、及び車両速度Ｖ（前輪１９の回転速度）を示す信号等が入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御ユニット４２からは、エンジン５０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御を行うための駆動制御信号、及びブレーキＢ１，Ｂ２の開放／係合状態を制御するためのブレーキ制御信号等が出力ポートを介して出力されている。

電子制御ユニット４２は、例えば図３に示すブロック図により構成することができる。要求動力設定部６０は、例えばアクセル開度Ａ及び車両速度（車速）Ｖに基づいて車両要求動力Ｐｖ０を設定する。そして、要求動力設定部６０は、この車両要求動力Ｐｖ０及び二次電池１６の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）に基づいてエンジン５０の要求動力Ｐｅ０を設定する。ここで、二次電池１６のＳＯＣ（電池残存容量）については、例えば図示しないセンサにより検出された二次電池１６の電流Ｉｂ及び電圧Ｖｂに基づいて推定することができる。

エンジン運転条件設定部６２は、要求動力設定部６０で設定されたエンジン５０の要求動力Ｐｅ０に対して、エンジン５０の効率が所定の高効率となるエンジン５０の要求回転速度Ｎｅ０及び要求トルクＴｅ０を設定する。図４に示すように、エンジン５０の効率（熱効率）は、エンジン５０の回転速度Ｎｅ及びトルクＴｅに応じて変化し、エンジン５０の最適燃費線（与えられたエンジン動力に対して効率が最も高くなる点を結んだ線）が存在する。そこで、この最適燃費線上におけるエンジン要求動力Ｐｅ０に対するエンジン５０の要求回転速度Ｎｅ０及び要求トルクＴｅ０の関係を示すマップを電子制御ユニット４２のＲＯＭに予め記憶しておく。そして、エンジン運転条件設定部６２は、このマップにおいてエンジン要求動力Ｐｅ０に対応するエンジン５０の要求回転速度Ｎｅ０及び要求トルクＴｅ０を導出することで、与えられたエンジン要求動力Ｐｅ０に対してエンジン５０の効率が最も高くなるエンジン５０の要求回転速度Ｎｅ０及び要求トルクＴｅ０を設定することができる。

ブレーキ制御部６４は、ブレーキＢ１，Ｂ２の開放／係合状態を制御する。エンジン５０の運転を行う（エンジン５０により動力を発生させる）ときは、ブレーキ制御部６４は、ブレーキＢ１を開放状態に制御する。また、図２の共線図に示すようにサンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の回転速度Ｎｇが正、つまりサンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の回転方向がキャリアＣ（エンジン５０）の回転方向と同方向であるときは、ブレーキ制御部６４は、ブレーキＢ２を開放状態に制御する。一方、図５の共線図に示すようにサンギアＳの回転速度Ｎｇが負、つまりサンギアＳの回転方向がキャリアＣの回転方向と反対方向であるときは、ブレーキ制御部６４は、ブレーキＢ２を係合させることで、図６の共線図に示すようにサンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の回転を停止させて固定する。なお、係合状態のブレーキＢ２を開放する（サンギアＳの回転の固定を解除する）条件については後述する。

運転制御部６６は、ブレーキＢ２が開放されているとき、つまりサンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の回転が固定されていないときは、エンジン５０の回転速度Ｎｅ及びトルクＴｅをエンジン運転条件設定部６２で設定された要求回転速度Ｎｅ０及び要求トルクＴｅ０にそれぞれ追従させるようにエンジン５０の運転制御を行う。つまり、エンジン５０の回転速度Ｎｅ及びトルクＴｅが最適燃費線上に位置するようにエンジン５０の運転制御を行う。さらに、運転制御部６６は、車両要求動力Ｐｖと車速Ｖとエンジン５０の要求回転速度Ｎｅ０及び要求トルクＴｅ０とに基づいて、モータジェネレータＭＧ１の要求回転速度Ｎｇ０及び要求トルクＴｇ０とモータジェネレータＭＧ２の要求回転速度Ｎｍ０及び要求トルクＴｍ０とを設定する。そして、運転制御部６６は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｇ及びトルクＴｇをこの要求回転速度Ｎｇ０及び要求トルクＴｇ０にそれぞれ追従させるようにモータジェネレータＭＧ１の運転制御を行うとともに、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍ及びトルクＴｍをこの要求回転速度Ｎｍ０及び要求トルクＴｍ０にそれぞれ追従させるようにモータジェネレータＭＧ２の運転制御を行う。なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転制御については、インバータ１２のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することで行うことができる。

一方、運転制御部６６は、ブレーキＢ２が係合されているとき、つまりサンギアＳの回転が固定されているときは、エンジン５０の動力Ｐｅ（＝Ｔｅ×Ｎｅ）を要求動力設定部６０で設定されたエンジン要求動力Ｐｅ０に追従させるようにエンジン５０の運転制御を行う。さらに、運転制御部６６は、車両要求動力Ｐｖとエンジン要求動力Ｐｅ０と車速Ｖとに基づいて、モータジェネレータＭＧ２の要求回転速度Ｎｍ０及び要求トルクＴｍ０を設定する。そして、運転制御部６６は、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍ及びトルクＴｍをこの要求回転速度Ｎｍ０及び要求トルクＴｍ０にそれぞれ追従させるようにモータジェネレータＭＧ２の運転制御を行う。このとき、モータジェネレータＭＧ１の運転は停止される。なお、ブレーキＢ２が係合されてサンギアＳの回転が停止することで、図６の共線図に示すようにエンジン５０の回転速度Ｎｅが増大し、エンジン５０の運転状態が最適燃費線上から外れることになる。

次に、電子制御ユニット４２がエンジン５０の運転制御を行うときにブレーキＢ２の開放／係合状態を切り換える処理の詳細について、図７のフローチャートを用いて説明する。図７のフローチャートは、所定時間おきに繰り返して実行される。

まずステップＳ１０１では、エンジン要求動力Ｐｅ０に基づいてエンジン５０の効率が高効率となる（エンジン５０の運転状態が最適燃費線上に位置する）ときのエンジン５０の要求回転速度Ｎｅ０及び要求トルクＴｅ０がエンジン運転条件設定部６２により設定される。次にステップＳ１０２では、ブレーキＢ２の開放／係合状態を表すフラグＦの値が０であるか否かがブレーキ制御部６４により判定される。ここでのフラグＦについては、例えばブレーキＢ２が開放されているときはＦ＝０に設定され、ブレーキＢ２が係合されているときはＦ＝１に設定される。ブレーキＢ２が開放状態にあり、フラグＦの値が０である場合（ステップＳ１０２の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０３に進む。一方、ブレーキＢ２が係合状態にあり、フラグＦの値が１である場合（ステップＳ１０２の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０６に進む。前述のように、フラグＦの値が０である場合は、エンジン５０の運転状態（回転速度Ｎｅ及びトルクＴｅ）が最適燃費線上に位置するようにエンジン５０の運転制御が行われ、フラグＦの値が１である場合は、エンジン５０の運転状態が最適燃費線上から外れることになる。

ステップＳ１０３では、サンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の回転速度Ｎｇが負であるか否か、つまりサンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の回転方向がキャリアＣ（エンジン５０）の回転方向と反対方向であるか否かがブレーキ制御部６４により判定される。図２の共線図に示すようにサンギアＳの回転速度Ｎｇが０よりも大きい場合（ステップＳ１０３の判定結果がＮＯの場合）は、エンジン５０の動力がモータジェネレータＭＧ１及び前輪１９に分配され、モータジェネレータＭＧ１がこの分配された動力を利用して発電運転を行い、モータジェネレータＭＧ２がこの発電電力を利用して力行運転を行うことで車両を駆動する。この場合は、動力循環は発生していないと判定されるため、ブレーキＢ２を開放状態に保って、本処理の実行を終了する。さらに、サンギアＳの回転速度Ｎｇが０の場合も、ブレーキＢ２を開放状態に保って、本処理の実行を終了する。一方、サンギアＳの回転速度Ｎｇが０よりも小さい場合（ステップＳ１０３の判定結果がＹＥＳの場合）は、モータジェネレータＭＧ１が力行運転を行うことになる。その場合は、モータジェネレータＭＧ２が発電運転を行うことで車両の動力の一部を発電電力に変換し、モータジェネレータＭＧ１がこの発電電力を利用して力行運転を行うことで車両を駆動する、いわゆる動力循環が発生することになる。その場合は、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、ブレーキ制御部６４によりブレーキＢ２が係合されることで、サンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の回転が停止して固定される。これによって、モータジェネレータＭＧ１の力行運転が防止され、動力循環が防止される。次にステップＳ１０５では、ブレーキＢ２が係合状態にあることを示すために、ブレーキ制御部６４によりフラグＦの値が１に設定される。そして、本処理の実行を終了する。

また、ステップＳ１０６では、エンジン５０の回転速度ＮｅがステップＳ１０１で設定された要求回転速度Ｎｅ０に一致する高効率条件におけるサンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の要求回転速度Ｎｇ０がブレーキ制御部６４により演算される。前述のように、サンギアＳ、キャリアＣ、及びリングギアＲの３つの回転要素のうち２つの回転要素の回転速度が決まると、残りの１つの回転要素の回転速度も決まる。そのため、車速Ｖとエンジン５０（キャリアＣ）の要求回転速度Ｎｅ０とから、高効率条件でのサンギアＳの要求回転速度Ｎｇ０を算出することができる。また、ここでは、ステップＳ１０１で設定されたエンジン要求回転速度Ｎｅ０とサンギアＳの回転が固定されているときのエンジン回転速度Ｎｅとの差から、高効率条件でのサンギアＳの要求回転速度Ｎｇ０を算出することもできる。

ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で演算された高効率条件でのサンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の要求回転速度Ｎｇ０が正の所定値Ｎｇ１（Ｎｇ１＞０）よりも小さいか否かがブレーキ制御部６４により判定される。要求回転速度Ｎｇ０が所定値Ｎｇ１よりも小さい場合（ステップＳ１０７の判定結果がＹＥＳの場合）は、ブレーキＢ２を係合状態に保って、本処理の実行を終了する。一方、要求回転速度Ｎｇ０が所定値Ｎｇ１以上である場合、つまり要求回転速度Ｎｇ０が０でない所定値Ｎｇ１以上で且つキャリアＣ（エンジン５０）と同方向である場合（ステップＳ１０７の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、ブレーキ制御部６４によりブレーキＢ２が開放されることで、サンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の回転の固定が解除される。次にステップＳ１０９では、ブレーキＢ２が開放状態にあることを示すために、ブレーキ制御部６４によりフラグＦの値が０に設定される。そして、本処理の実行を終了する。

前述のように、ブレーキＢ２を係合してサンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の回転を固定することで動力循環の発生を回避できるが、動力循環が発生しないと判定されるときは、ブレーキＢ２の開放によってサンギアＳの回転の固定を解除して、エンジン５０の運転状態（回転速度Ｎｅ及びトルクＴｅ）が最適燃費線上に位置するようにエンジン５０の運転制御を行うことが望ましい。しかし、ブレーキＢ２の開放によってサンギアＳの回転の固定を解除した後すぐにサンギアＳの回転方向がキャリアＣの回転方向と逆転した場合（図５に示す場合）は、動力循環を回避するためにブレーキＢ２の係合によってサンギアＳの回転を再度固定する必要があり、ブレーキＢ２の開放／係合が短時間で繰り返されることになる。

これに対して本実施形態では、サンギアＳの回転が固定されているときに、ブレーキ制御部６４は、高効率条件でのサンギアＳの要求回転速度Ｎｇ０が正の所定値Ｎｇ１以上（キャリアＣと同方向）であると判定した場合は、ブレーキＢ２を開放してサンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の回転の固定を解除する。これによって、動力循環が発生しないと判定されるときに、モータジェネレータＭＧ１の回転の固定を解除してエンジン５０の運転状態が最適燃費線上に位置するようにエンジン５０の運転制御を行うことができる。さらに、ブレーキＢ２の開放判定に用いる所定値Ｎｇ１を（０でない）正の値とすることで、サンギアＳの回転の固定を解除した後すぐにサンギアＳの回転方向がキャリアＣの回転方向と逆転する（モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｇが負になる）ことで動力循環が発生するのを抑止することができる。そのため、ブレーキＢ２の開放／係合が短時間で繰り返されるのを抑止することができ、エンジン５０の効率・運転性に悪影響が及ぶのを抑止することができる。したがって、本実施形態によれば、ハイブリッド車両の効率低下をより適切に抑制することができる。

なお、正の所定値Ｎｇ１については、ブレーキＢ２の開放／係合が短時間で繰り返されない範囲で小さい値を設定することが好ましく、例えば実験的に設定することができる。

「実施形態２」
図８は、本発明の実施形態２に係るハイブリッド車両の制御装置において、電子制御ユニット４２がエンジン５０の運転制御を行うときにブレーキＢ２の開放／係合状態を切り換える処理の詳細を説明するフローチャートである。図８のフローチャートも、所定時間おきに繰り返して実行される。なお、その他の構成については、実施形態１と同様であるため説明を省略する。

図８のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５は、図７のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０５とそれぞれ同様であるため説明を省略する。ステップＳ２０６では、車速Ｖが設定範囲内（下限値Ｖ１以上且つ上限値Ｖ２以下）にあるか否かが判定される。車速Ｖが設定範囲内にある場合（ステップＳ２０６の判定結果がＹＥＳの場合）は、ブレーキＢ２を係合状態に保って、本処理の実行を終了する。一方、車速Ｖが上限値Ｖ２よりも高い場合等、車速Ｖが設定範囲から外れた場合（ステップＳ２０６の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ２０７に進む。

また、ステップＳ２０７〜Ｓ２１０は、図７のフローチャートのステップＳ１０６〜Ｓ１０９とそれぞれ同様であるため説明を省略する。

ブレーキＢ２の係合によってサンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の回転が固定されているときに、車速Ｖが低くエンジン回転速度Ｎｅが低い場合は、ブレーキＢ２を開放してサンギアＳの回転の固定を解除しても、サンギアＳをキャリアＣと同方向に回転させる（サンギアＳの回転速度Ｎｇを正の値にする）ために必要なエンジン５０のトルクが不足する。その場合は、ブレーキＢ２を開放した後すぐにサンギアＳの回転方向がキャリアＣの回転方向と逆転することで動力循環が発生し、動力循環を回避するためにブレーキＢ２の係合によってサンギアＳの回転を再度固定する必要がある。その結果、ブレーキＢ２の開放／係合が短時間で繰り返されることになる。

これに対して本実施形態では、サンギアＳの回転が固定されているときに、ブレーキ制御部６４は、車速Ｖが設定範囲内（下限値Ｖ１以上且つ上限値Ｖ２以下）にある間は、ブレーキＢ２の開放、つまりサンギアＳの回転の固定の解除を禁止する。これによって、サンギアＳをキャリアＣと同方向に回転させるために必要なエンジン５０のトルクが不足する状態でブレーキＢ２が開放されるのを防止することができる。そのため、ブレーキＢ２が開放された後すぐにサンギアＳの回転方向がキャリアＣの回転方向と逆転する（モータジェネレータＭＧ１の回転速度Ｎｇが負になる）ことで動力循環が発生するのを抑止することができ、ブレーキＢ２の開放／係合が短時間で繰り返されるのを抑止することができる。

そして、本実施形態では、サンギアＳの回転が固定されているときに、ブレーキ制御部６４は、車速Ｖが上限値Ｖ２よりも高く（設定範囲から外れ）、さらに、高効率条件でのサンギアＳの要求回転速度Ｎｇ０が正の所定値Ｎｇ１以上（キャリアＣと同方向）であると判定した場合は、ブレーキＢ２を開放してサンギアＳ（モータジェネレータＭＧ１）の回転の固定を解除する。これによって、サンギアＳをキャリアＣと同方向に回転させるために必要なトルクをエンジン５０により発生させることができ、且つ動力循環が発生しないと判定されるときに、モータジェネレータＭＧ１の回転の固定を解除してエンジン５０の運転状態が最適燃費線上に位置するようにエンジン５０の運転制御を行うことができる。

したがって、本実施形態によれば、ブレーキＢ２の開放／係合が短時間で繰り返されるのを抑止しながら、ハイブリッド車両の効率低下をより適切に抑制することができる。

なお、下限値Ｖ１については、下限値Ｖ１より低い車速Ｖにおいて動力循環が発生しないように、エンジン５０のアイドリング回転速度に基づいて設定される。そして、上限値Ｖ２については、上限値Ｖ２より高い車速ＶにおいてサンギアＳをキャリアＣと同方向に回転させるために必要なトルクをエンジン５０により発生できるように、エンジン５０の回転速度Ｎｅに対するトルクＴｅの特性に基づいて設定される。

本実施形態では、サンギアＳの回転が固定されているときに、ブレーキ制御部６４は、エンジン回転速度Ｎｅが設定範囲内（下限値Ｎｅ１以上且つ上限値Ｎｅ２以下）にある間は、ブレーキＢ２の開放（サンギアＳの回転の固定の解除）を禁止することもできる。そして、ブレーキ制御部６４は、エンジン回転速度Ｎｅが上限値Ｎｅ２よりも高い等、エンジン回転速度Ｎｅが設定範囲から外れ、さらに、高効率条件でのサンギアＳの要求回転速度Ｎｇ０が正の所定値Ｎｇ１以上（キャリアＣと同方向）であると判定した場合は、ブレーキＢ２を開放してサンギアＳの回転の固定を解除することもできる。なお、下限値Ｎｅ１については、下限値Ｎｅ１より低いエンジン回転速度Ｎｅにおいて動力循環が発生しないように、エンジン５０のアイドリング回転速度に基づいて設定される。そして、上限値Ｎｅ２については、上限値Ｎｅ２より高いエンジン回転速度ＮｅにおいてサンギアＳをキャリアＣと同方向に回転させるために必要なトルクをエンジン５０により発生できるように、エンジン５０の回転速度Ｎｅに対するトルクＴｅの特性に基づいて設定される。

この構成例においても、ブレーキＢ２の開放／係合が短時間で繰り返されるのを抑止しながら、ハイブリッド車両の効率低下をより適切に抑制することができる。

以上の各実施形態の説明では、動力分配機構５２をシングルピニオン遊星歯車により構成するものとした。ただし、本実施形態では、動力分配機構５２をダブルピニオン遊星歯車により構成することもできる。その場合は、エンジン５０をリングギアＲに連結し、減速機１４（前輪１９）をキャリアＣに連結し、モータジェネレータＭＧ１をサンギアＳに連結した例を考えればよい。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態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。

本発明の実施形態１，２に係る制御装置を含むハイブリッド車両の概略構成を示す図である。遊星歯車機構の各回転要素の回転速度を示す共線図である。電子制御ユニットの構成例を示す図である。エンジンの最適燃費線を説明する図である。動力循環が発生するときの遊星歯車機構の各回転要素の回転速度を示す共線図である。サンギアの回転を固定したときの遊星歯車機構の各回転要素の回転速度を示す共線図である。本発明の実施形態１において電子制御ユニットがブレーキの開放／係合状態を切り換える処理を説明するフローチャートである。本発明の実施形態２において電子制御ユニットがブレーキの開放／係合状態を切り換える処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１２インバータ、１６二次電池、４２電子制御ユニット、５０エンジン、５２動力分配機構、６０要求動力設定部、６２エンジン運転条件設定部、６４ブレーキ制御部、６６運転制御部、Ｂ１，Ｂ２ブレーキ、Ｃキャリア、ＭＧ１，ＭＧ２モータジェネレータ、Ｒリングギア、Ｓサンギア。

Claims

第１回転部に伝達された動力を第２回転部及び第３回転部に分配可能な動力分配機構と、第１回転部に動力を伝達可能なエンジンと、第２回転部に分配された動力を利用して発電可能な第１回転電機と、第１回転電機の発電電力を利用して動力を発生可能な第２回転電機と、第２回転部の回転を固定可能な固定機構と、を有し、エンジンから第３回転部に分配された動力及び第２回転電機の動力の少なくとも１つ以上を利用して走行可能なハイブリッド車両にて用いられる制御装置であって、
エンジンの要求動力を設定する要求動力設定部と、
要求動力設定部で設定されたエンジンの要求動力に対して、エンジンの効率が所定の高効率となるエンジンの要求回転速度を設定する高効率条件設定部と、
第１回転部及び第２回転部の回転方向が互いに反対方向である場合に、固定機構により第２回転部の回転を停止させて固定する固定機構制御部と、
固定機構による第２回転部の回転の固定が行われていないときはエンジンの回転速度を高効率条件設定部で設定された要求回転速度に追従させ、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときはエンジンの動力を要求動力設定部で設定された要求動力に追従させるようにエンジンの運転制御を行う運転制御部と、
を備え、
固定機構制御部は、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときに、エンジンの回転速度が高効率条件設定部で設定された要求回転速度に一致する高効率条件での第２回転部の回転速度が０でない所定値以上で且つ第１回転部と同方向であると判定した場合は、固定機構による第２回転部の回転の固定を解除する、ハイブリッド車両の制御装置。
第１回転部に伝達された動力を第２回転部及び第３回転部に分配可能な動力分配機構と、第１回転部に動力を伝達可能なエンジンと、第２回転部に分配された動力を利用して発電可能な第１回転電機と、第１回転電機の発電電力を利用して動力を発生可能な第２回転電機と、第２回転部の回転を固定可能な固定機構と、を有し、エンジンから第３回転部に分配された動力及び第２回転電機の動力の少なくとも１つ以上を利用して走行可能なハイブリッド車両にて用いられる制御装置であって、
エンジンの要求動力を設定する要求動力設定部と、
要求動力設定部で設定されたエンジンの要求動力に対して、エンジンの効率が所定の高効率となるエンジンの要求回転速度を設定する高効率条件設定部と、
第１回転部及び第２回転部の回転方向が互いに反対方向である場合に、固定機構により第２回転部の回転を停止させて固定する固定機構制御部と、
固定機構による第２回転部の回転の固定が行われていないときはエンジンの回転速度を高効率条件設定部で設定された要求回転速度に追従させ、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときはエンジンの動力を要求動力設定部で設定された要求動力に追従させるようにエンジンの運転制御を行う運転制御部と、
を備え、
固定機構制御部は、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときに、車両速度が設定範囲内にある間は、固定機構による第２回転部の回転の固定の解除を禁止する、ハイブリッド車両の制御装置。
請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
固定機構制御部は、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときに、車両速度が前記設定範囲から外れ、さらに、エンジンの回転速度が高効率条件設定部で設定された要求回転速度に一致する高効率条件での第２回転部の回転速度が０でない所定値以上で且つ第１回転部と同方向であると判定した場合は、固定機構による第２回転部の回転の固定を解除する、ハイブリッド車両の制御装置。
請求項１または３に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
固定機構制御部は、前記高効率条件での第２回転部の回転速度を、車両速度と高効率条件設定部で設定された要求回転速度とに基づいて算出する、ハイブリッド車両の制御装置。
請求項１または３に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
固定機構制御部は、前記高効率条件での第２回転部の回転速度を、高効率条件設定部で設定された要求回転速度と固定機構により第２回転部の回転が固定されているときのエンジンの回転速度との差に基づいて算出する、ハイブリッド車両の制御装置。
第１回転部に伝達された動力を第２回転部及び第３回転部に分配可能な動力分配機構と、第１回転部に動力を伝達可能なエンジンと、第２回転部に分配された動力を利用して発電可能な第１回転電機と、第１回転電機の発電電力を利用して動力を発生可能な第２回転電機と、第２回転部の回転を固定可能な固定機構と、を有し、エンジンから第３回転部に分配された動力及び第２回転電機の動力の少なくとも１つ以上を利用して走行可能なハイブリッド車両にて用いられる制御装置であって、
エンジンの要求動力を設定する要求動力設定部と、
要求動力設定部で設定されたエンジンの要求動力に対して、エンジンの効率が所定の高効率となるエンジンの要求回転速度を設定する高効率条件設定部と、
第１回転部及び第２回転部の回転方向が互いに反対方向である場合に、固定機構により第２回転部の回転を停止させて固定する固定機構制御部と、
固定機構による第２回転部の回転の固定が行われていないときはエンジンの回転速度を高効率条件設定部で設定された要求回転速度に追従させ、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときはエンジンの動力を要求動力設定部で設定された要求動力に追従させるようにエンジンの運転制御を行う運転制御部と、
を備え、
固定機構制御部は、固定機構により第２回転部の回転が固定されているときに、エンジンの回転速度が設定範囲内にある間は、固定機構による第２回転部の回転の固定の解除を禁止する、ハイブリッド車両の制御装置。
請求項１〜６のいずれか１に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
高効率条件設定部は、要求動力設定部で設定されたエンジンの要求動力に対して、エンジンの効率が最も高くなるエンジンの要求回転速度を設定する、ハイブリッド車両の制御装置。