JP2009149110A - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費優先モードが選択されたときの燃費の向上を図る。
【解決手段】エンジンの燃料カットを実行する際に（Ｓ１２０）、エコスイッチ信号ＥＳＷがオンとなる燃費優先モードが選択されているときには（Ｓ２１０）、燃料カットにより駆動軸としてのリングギヤ軸に作用するトルクショックを抑制するためのトルクとしてモータＭＧ２が電力消費を伴って力行駆動する方向の補正トルクＴｆｃを出力しないようにする（Ｓ１４０，Ｓ１７０）。これにより、燃費優先モードが選択されたときの燃費の向上を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関し、詳しくは、内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、発電機および電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車およびその制御方法に関する。

従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンと、エンジンの出力軸と駆動軸とにそれぞれキャリアとリングギヤとが接続されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤのサンギヤに接続された第１モータと、駆動軸に接続された第２モータと、第１モータおよび第２モータに接続されたバッテリとを備えるハイブリッド車が提案されている（特許文献１参照）。このハイブリッド車では、エンジンへの燃料噴射を停止するときに、エンジンの回転数に基づく山形トルクを第２モータから出力することにより、駆動軸に生じ得るトルクショックを打ち消すものとしている。
特開平１０−２４８１１４号公報

上述のハイブリッド車では、車両の運転モードとして燃費を優先する燃費優先モードを選択可能なものがあるが、燃費優先モードが選択されているときに、燃料カットに伴う駆動軸のトルクショックを抑制するためのトルクを第２モータから出力すると、そのトルクによるエネルギ分だけ燃費が悪化する場合がある。このため、燃費優先モードでは更なる燃費の向上が望まれる。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、燃費優先モードが選択されたときの燃費の向上を図ることを主目的とする。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車であって、
燃費を優先する燃費優先モードを選択可能な燃費優先モード選択手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記内燃機関の運転を伴って走行している最中に前記内燃機関の燃料カットが指示されたとき、前記燃費優先モードが選択されていないときには前記内燃機関の燃料カットに伴う前記駆動軸のトルクショックを抑制するための所定の補正トルクと前記設定された要求駆動力に基づく前記電動機から出力すべき電動機トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されると共に前記内燃機関の燃料カットを伴って前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記燃費優先モードが選択されているときには前記所定の補正トルクより小さいトルクと前記電動機トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されると共に前記内燃機関の燃料カットを伴って前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機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。

この本発明のハイブリッド車では、内燃機関の運転を伴って走行している最中に内燃機関の燃料カットが指示されたとき、燃費を優先する燃費優先モードが選択されていないときには内燃機関の燃料カットに伴う駆動軸のトルクショックを抑制するための所定の補正トルクと走行に要求される要求駆動力に基づく電動機から出力すべき電動機トルクとの和のトルクが電動機から出力されると共に内燃機関の燃料カットを伴って要求駆動力により走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御し、燃費優先モードが選択されているときには所定の補正トルクより小さいトルクと電動機トルクとの和のトルクが電動機から出力されると共に内燃機関の燃料カットを伴って要求駆動力により走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。これにより、燃費優先モードが選択されたときの燃費の向上を図ることができる。ここで、「所定の補正トルク」としては、前記電動機により電力を消費する方向のトルクなどが含まれる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記燃費優先モードが選択されているときには前記電動機トルクのみが前記電動機から出力さ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。こうすれば、電動機からは所定の補正トルクが出力されないから、燃費優先モードが選択されたときの更なる燃費の向上を図ることができる。

また、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記内燃機関が該内燃機関の目標回転数で運転されるよう前記発電機から出力すべき発電機トルクを設定し、該設定した発電機トルクと前記設定された要求駆動力とに基づいて前記電動機トルクを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、要求駆動力により走行するのをより確実に行なうことができる。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記内燃機関の運転を伴って走行している最中に前記内燃機関の燃料カットが指示されたとき、燃費を優先する燃費優先モードが選択されていないときには前記内燃機関の燃料カットに伴う前記駆動軸のトルクショックを抑制するための所定の補正トルクと走行に要求される要求駆動力に基づく前記電動機から出力すべき電動機トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されると共に前記内燃機関の燃料カットを伴って前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記燃費優先モードが選択されているときには前記所定の補正トルクより小さいトルクと前記電動機トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されると共に前記内燃機関の燃料カットを伴って前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド車の制御方法では、内燃機関の運転を伴って走行している最中に内燃機関の燃料カットが指示されたとき、燃費を優先する燃費優先モードが選択されていないときには内燃機関の燃料カットに伴う駆動軸のトルクショックを抑制するための所定の補正トルクと走行に要求される要求駆動力に基づく電動機から出力すべき電動機トルクとの和のトルクが電動機から出力されると共に内燃機関の燃料カットを伴って要求駆動力により走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御し、燃費優先モードが選択されているときには所定の補正トルクより小さいトルクと電動機トルクとの和のトルクが電動機から出力されると共に内燃機関の燃料カットを伴って要求駆動力により走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。これにより、燃費優先モードが選択されたときの燃費の向上を図ることができる。ここで、「所定の補正トルク」としては、前記電動機により電力を消費する方向のトルクなどが含まれる。

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、車両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。

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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

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。

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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

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。また、バッテリＥＣＵ５２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）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

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，車両の燃費を優先する旨を指示するエコスイッチ８９からのエコスイッチ信号ＥＳＷ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。

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。

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、特にエンジン２２の運転中に燃料カットする際の動作について説明する。図２はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動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、エンジン２２の運転中に所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動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や車速センサ８８からの車速Ｖ，エコスイッチ８９からのエコスイッチ信号ＥＳＷ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクポジションセンサからの信号に基づいて演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２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、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された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Ｔｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じること（Ｎｒ＝ｋ・Ｖ）によって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ること（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）によって求めることができる。

続いて、エンジン２２の燃料カットを実行するか否かを判定する（ステップＳ１２０）。エンジン２２の燃料カットは、実施例では、エンジン２２の運転中に所定の燃料カット条件が成立したときに燃料カットの指示がなされたものとして実行するものとした。所定の燃料カット条件としては、アクセルオフかつエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ（例えば、１６００ｒｐｍや１８００ｒｐｍなど）以上となる条件などを用いることができる。

エンジン２２の燃料カットを実行しないと判定されたときには、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し（ステップＳ１３０）、エンジン２２の燃料カットにより駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクショックを抑制するための補正トルクＴｆｃに値０を設定する（ステップＳ１４０）。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図４に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１５０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図５に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１６０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて計算される走行用のトルクと上述の補正トルクＴｆｃ（ここでは、値０）との和のトルクとしてのモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ１７０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１８０）。ここで、式（５）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr + Tfc (5)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ１９０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン２２の燃料カットを実行しないときには、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。

ステップＳ１２０でエンジン２２の燃料カットを実行すると判定されたときには、入力した車速Ｖに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共に燃料カットが行なわれるよう目標トルクＴｅ＊に値０を設定し（ステップＳ２００）、入力したエコスイッチ信号ＥＳＷのオンオフを判定する（ステップＳ２１０）。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、実施例では、アクセルオフにより燃料カットしたエンジン２２をモータＭＧ１により強制的に回転させることによりエンジン２２のフリクショントルクをリングギヤ軸３２ａに作用させる、即ちエンジンブレーキを作用させるために設定するものであり、車速Ｖが大きいほど大きくなる傾向に設定することなどができる。

エンジン２２の燃料カットを実行する際に、エコスイッチ信号ＥＳＷがオフのときには、車両の燃費を優先する燃費優先モードが選択されていないと判断して、ハイブリッド用電子制御ユニット７０の図示しないタイマをスタートしていないときにはスタートし（ステップＳ２２０）、エンジン２２の回転数Ｎｅとタイマをスタートしてからの経過時間ｔとに基づいて燃料カットによるトルクショックを抑制するための補正トルクＴｆｃを設定し（ステップＳ２３０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，補正トルクＴｆｃを用いてステップＳ１５０〜Ｓ１９０の処理を実行して、駆動制御ルーチンを終了する。値０の目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２への燃料噴射を停止する。エンジン２２の燃料カットを実行した直後の過渡時には、モータＭＧ１がエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に対応する目標回転数Ｎｍ１＊で駆動制御されている状態でエンジン２２のフリクションによりエンジン２２から出力されるトルクが急激に減少するため、この急減を妨げる方向のトルクがショックとなってリングギヤ軸３２ａに作用する。補正トルクＴｆｃは、エンジン２２の燃料カットによってリングギヤ軸３２ａに作用するトルクショックをキャンセルするために必要なトルクであり、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅと経過時間ｔと補正トルクＴｆｃとの関係を実験等により予め求めて補正トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、回転数Ｎｅと経過時間ｔとが与えられるとマップから対応する補正トルクＴｆｃを導出して設定するものとした。図６に補正トルク設定用マップの一例を示す。図示するように、補正トルクＴｆｃは、回転数Ｎｅが大きいほど最大トルクが大きくなる傾向のトルクとして設定され、経過時間ｔに応じたトルクショックの波形に対応するトルクとして設定される。これは、回転数Ｎｅが大きいときには比較的早いタイミングで大きなトルクショックが生じ、回転数Ｎｅが小さいときには比較的遅いタイミングで小さなトルクショックが生じることに基づく。こうした制御により、エンジン２２の燃料カットを実行する際に燃費優先モードが選択されていないときには、モータＭＧ２からの補正トルクＴｆｃによって燃料カットによる駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａのトルクショックを抑制し、エンジン２２の燃料カットを伴ってリングギヤ軸３２ａにエンジンブレーキを作用させながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。

エンジン２２の燃料カットを実行する際に、エコスイッチ信号ＥＳＷがオンのときには、燃費優先モードが選択されていると判断して、燃料カットによるトルクショックを抑制するための補正トルクＴｆｃに値０を設定し（ステップＳ１４０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，値０の補正トルクＴｆｃを用いてステップＳ１５０〜Ｓ１９０の処理を実行して、駆動制御ルーチンを終了する。図７に、エンジン２２の燃料カットを実行する際のエンジン２２からキャリア３４に作用するトルクＴｅとモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とリングギヤ軸３２ａに作用するトルクＴｒとの時間変化の一例を示す。図中、実線は燃費優先モードが選択されているときの例を示し、破線は燃費優先モードが選択されていないときの例を示す。燃料カットによるリングギヤ軸３２ａのトルクショックは、エンジン２２からのトルクＴｅの急減を妨げる方向に作用するから、このトルクショックをモータＭＧ２からの補正トルクＴｆｃでキャンセルしようとすると、補正トルクＴｆｃは、図中の破線で示すように、モータＭＧ２が電力消費を伴って力行駆動する方向のトルクとして設定されるものとなる。このため、燃費優先モードが選択されているときには、補正トルクＴｆｃに値０を設定することにより、リングギヤ軸３２ａのトルクショックを許容してモータＭＧ２による電力消費が行なわれないように制御するのである。こうした制御により、エンジン２２の燃料カットを実行する際に燃費優先モードが選択されているときには、燃費の向上を図ることができる。もとより、エンジン２２の燃料カットを伴ってリングギヤ軸３２ａにエンジンブレーキを作用させながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の燃料カットを実行する際に燃費優先モードが選択されているときには、モータＭＧ２が電力消費を伴って力行駆動する方向の補正トルクＴｆｃを出力しないようにするから、燃費優先モードが選択されたときの燃費の向上を図ることができる。また、車速Ｖに基づいて設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２が運転されるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共に設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊とに基づいてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するから、要求トルクＴｒ＊により走行するのをより確実に行なうことができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の燃料カットを実行する際に燃費優先モードが選択されているときには、リングギヤ軸３２ａのトルクショックを抑制する補正トルクＴｆｃに値０を設定するものとしたが、燃費優先モードが選択されていないときの補正トルクＴｆｃに値１未満の正の係数αを乗じたトルクを設定するなど、燃費優先モードが選択されていないときより小さい補正トルクＴｆｃを設定するものであれば値０より大きい補正トルクＴｆｃを設定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、エンジン２２の燃料カットを実行する際のモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を、要求トルクＴｒ＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて計算される走行用のトルクと補正トルクＴｆｃとの和のトルクとして計算して設定するものとしたが、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に代えてエンジン２２からのトルクＴｅを用いて計算して設定するものとしてもよい。この場合、式（５）に代えて、次式（６）または式（７）により計算したモータＭＧ２の仮トルクＴｍ２ｔｍｐを用いて設定することができる。式（６）および式（７）中、エンジン２２からのトルクＴｅは車速Ｖに基づくエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に対応するトルクとして予め定めたマップを用いて設定することなどができ、式（７）中、トルクＴｅｆｃは、燃料カットに伴って生じるエンジン２２のトルクショックに相当する負のトルクとしてエンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて予め定めたマップを用いて設定することなどができる。式（７）を用いる場合、エコスイッチ信号ＥＳＷがオンのときにはトルクＴｅｆｃを値０にして仮トルクＴｍ２ｔｍｐを計算するものとすればよい。

Tm2tmp=(Tr*−Te/(1+ρ))/Gr + Tfc (6)
Tm2tmp=(Tr*−(Te + Tefc)/(1+ρ))/Gr (7)

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の燃料カットを実行する際に、モータＭＧ１によりエンジン２２を強制的に回転させるものとしたが、エンジン２２の運転を停止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、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８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８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。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の列車などのハイブリッド車の形態やこうしたハイブリッド車の制御方法の形態としても構わない。

ここで、実施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２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、エコスイッチ８９が「燃費優先モード選択手段」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、エンジン２２の運転中に燃料カットを実行する際にエンジン２２の燃料カットが行なわれるよう値０の目標トルクＴｅ＊を設定してエンジン２２が設定した目標回転数Ｎｅ＊で運転されるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にエコスイッチ信号ＥＳＷがオフのときには燃料カットによるリングギヤ軸３２ａのトルクショックを抑制するよう設定された補正トルクＴｆｃと要求トルクＴｒ＊やモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いて計算される走行用のトルクとの和のトルクがモータＭＧ２から出力されるようトルク指令Ｔｍ２＊を設定しエコスイッチ信号ＥＳＷがオンのときには補正トルクＴｆｃに値０を設定して走行用のトルクがモータＭＧ２から出力されるようトルク指令Ｔｍ２＊を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０〜Ｓ２３０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と値０の目標トルクＴｅ＊を受けてエンジン２２への燃料噴射を停止するエンジンＥＣＵ２４とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「遊星歯車機構」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものなど、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸とに３つの回転要素が接続されたものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に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であっても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、発電機および電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「燃費優先モード選択手段」としては、エコスイッチ８９に限定されるものではなく、燃費を優先するモードを選択可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Ａｃｃだけに基づいて要求トルクを設定するものや走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定するものなど、走行に要求される要求駆動力を設定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、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、エンジン２２の運転中に燃料カットを実行する際にエンジン２２の燃料カットが行なわれるよう値０の目標トルクＴｅ＊を設定してエンジン２２への燃料噴射を停止しエンジン２２が設定した目標回転数Ｎｅ＊で運転されるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にエコスイッチ信号ＥＳＷがオフのときには燃料カットによるリングギヤ軸３２ａのトルクショックを抑制するよう設定された補正トルクＴｆｃと要求トルクＴｒ＊やモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いて計算される走行用のトルクとの和のトルクがモータＭＧ２から出力されるようトルク指令Ｔｍ２＊を設定しエコスイッチ信号ＥＳＷがオンのときには補正トルクＴｆｃを値０として走行用のトルクがモータＭＧ２から出力されるようトルク指令Ｔｍ２＊を設定して設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、内燃機関の運転を伴って走行している最中に内燃機関の燃料カットが指示されたとき、燃費優先モードが選択されていないときには内燃機関の燃料カットに伴う駆動軸のトルクショックを抑制するための所定の補正トルクと設定された要求駆動力に基づく電動機から出力すべき電動機トルクとの和のトルクが電動機から出力されると共に内燃機関の燃料カットを伴って設定された要求駆動力により走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御し、燃費優先モードが選択されているときには所定の補正トルクより小さいトルクと電動機トルクとの和のトルクが電動機から出力されると共に内燃機関の燃料カットを伴って設定された要求駆動力により走行するよう内燃機関と発電機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、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

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。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。 エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 補正トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の燃料カットを実行する際のエンジン２２からのトルクＴｅとモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とリングギヤ軸３２ａに作用するトルクＴｒとの時間変化の一例を示す説明図である。 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。

符号の説明

２０，１２０ 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 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 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、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、８９ エコスイッチ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (5)

1. 内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車であって、
   燃費を優先する燃費優先モードを選択可能な燃費優先モード選択手段と、
   走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記内燃機関の運転を伴って走行している最中に前記内燃機関の燃料カットが指示されたとき、前記燃費優先モードが選択されていないときには前記内燃機関の燃料カットに伴う前記駆動軸のトルクショックを抑制するための所定の補正トルクと前記設定された要求駆動力に基づく前記電動機から出力すべき電動機トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されると共に前記内燃機関の燃料カットを伴って前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記燃費優先モードが選択されているときには前記所定の補正トルクより小さいトルクと前記電動機トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されると共に前記内燃機関の燃料カットを伴って前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、
   を備えるハイブリッド車。
2. 前記制御手段は、前記燃費優先モードが選択されているときには前記電動機トルクのみが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する手段である請求項１記載のハイブリッド車。
3. 前記制御手段は、前記所定の補正トルクとして前記電動機により電力を消費する方向のトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する手段である請求項１または２記載のハイブリッド車。
4. 前記制御手段は、前記内燃機関が該内燃機関の目標回転数で運転されるよう前記発電機から出力すべき発電機トルクを設定し、該設定した発電機トルクと前記設定された要求駆動力とに基づいて前記電動機トルクを設定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ハイブリッド車。
5. 内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
   前記内燃機関の運転を伴って走行している最中に前記内燃機関の燃料カットが指示されたとき、燃費を優先する燃費優先モードが選択されていないときには前記内燃機関の燃料カットに伴う前記駆動軸のトルクショックを抑制するための所定の補正トルクと走行に要求される要求駆動力に基づく前記電動機から出力すべき電動機トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されると共に前記内燃機関の燃料カットを伴って前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記燃費優先モードが選択されているときには前記所定の補正トルクより小さいトルクと前記電動機トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されると共に前記内燃機関の燃料カットを伴って前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する、
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御方法。

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