JP2009280026A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、電力回生によって制動を行う際に十分な制動力を得る。
【解決手段】エンジンと、第１、第２モータジェネレータと、二次電池と、第２モータジェネレータによる電力回生によってハイブリッド車両の制動を行う回生制動制御装置と、を備えるハイブリッド車両において、回生制動装置は、二次電池の残存容量（ＳＯＣ）を検出する残存容量検出手段と、二次電池の残存容量（ＳＯＣ）が第１限界容量よりも大きい場合に、第２モータジェネレータで回生した電力を第１モータジェネレータでエンジンを回転させることによって消費して車両を制動する回生制動手段と、回生制動手段によって車両の制動を行う際に、エンジンの回転抵抗を増大させるエンジン回転抵抗増大手段と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制動制御に関する。

ハイブリッド車両は、エンジンと２つのモータジェネレータの２種類の動力源を組み合わせて走行するもので、エンジンの出力を遊星歯車によって構成された動力分配機構によって出力軸と第１モータジェネレータに分配し、第１モータジェネレータによって発電した電力で第２モータジェネレータを駆動し、エンジンの出力と共に車両を駆動する構成となっている。また、ハイブリッド車両には第１、第２モータジェネレータを駆動及び各モータジェネレータによって発電された電力を蓄電するために充電、放電の可能な二次電池が備えられ、二次電池に蓄電された電力によって走行することもできる。モータジェネレータの回転数は、インバータ等により自在に制御することができるため、ハイブリッド車両では車両駆動軸と第２モータジェネレータの出力軸とが直接接続され、エンジン出力軸は遊星歯車によって構成されている動力分配機構を介して車両駆動軸に接続されるよう構成されている場合が多い。このため、このようなハイブリッド車両では、通常のエンジン車のようにエンジンの回転抵抗によって車両の駆動軸の回転に制動をかけることができないため、エンジンブレーキを用いることができない。

そこで、ハイブリッド車両ではエンジンブレーキに代わって、エンジンを停止させ、車両駆動軸に直接接続されている第２モータジェネレータによって発電して車両を制動し、その発電した電力を二次電池に回収する回生制動が用いられている。しかし、この回生制動は、二次電池の残存容量が高く、第２モータジェネレータによって発電した電力を二次電池に蓄電することができない場合には、電力回生による車両の制動ができなくなってしまう。このため、二次電池の残存容量が大きく、二次電池に回生電力を充電できない場合には、第２モータジェネレータによって発電した電力を第１モータジェネレータに供給し、第１モータジェネレータによってエンジンを回転させることにより電力を消費させ、発電側の第２モータジェネレータによって車両の制動が行えるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１には、制動の際にエンジンの排気ブレーキ弁を閉塞状態として、エンジンを回転させている第１モータジェネレータの消費電力を大きくし、第２モータジェネレータの回生電力を大きくすることによって制動力を大きくすることが提案されている。

特開２００３―２６４９０４号公報

ところで、近年、車両の燃費の向上に対して様々な手法が講じられている。その１つとしてエンジンの回転抵抗の低減がある。エンジンの回転抵抗の低減は、燃費の向上の点では有効であるものの、上記のように、第１モータジェネレータによってエンジンを回転させて第２モータジェネレータによって回生した電力を消費させ、車両を制動しようとする場合には、エンジンの回転によって消費する電力が低減されるため、制動力が低下するという問題があった。また、排気ブレーキ弁を閉としてエンジンの回転抵抗を大きくする方法は、排気ブレーキが備えられている大型の車両にしか適用することができない上、排気ブレーキ弁の閉塞によって得られるエンジン回転抵抗の増加はあまり大きくないので、十分な回生制動力が得られない場合があるという問題があった。

本発明は、ハイブリッド車両において、電力回生によって制動を行う際に十分な制動力を得ることを目的とする。

本発明のハイブリッド車両は、エンジンと、複数のモータジェネレータと、各モータジェネレータに駆動用電力を供給すると共に各モータジェネレータによって発電された電力を蓄電する二次電池と、少なくとも１つのモータジェネレータによる電力回生によって車両の制動を行う回生制動制御装置と、を備えるハイブリッド車両であって、回生制動装置は、二次電池の残存容量を検出する残存容量検出手段と、残存容量検出手段によって検出した二次電池の残存容量が第１限界容量よりも大きい場合に、少なくとも１つのモータジェネレータで回生した電力を残余のモータジェネレータでエンジンを回転させることによって消費して車両を制動する回生制動手段と、回生制動手段によって車両の制動を行う際に、エンジンの回転抵抗を増大させるエンジン回転抵抗増大手段と、を備えることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両において、回生制動手段によって車両の制動を行う際に、残存容量検出手段によって検出した二次電池の残存容量が第１限界容量よりも大きい第２限界容量よりも大きい場合、または車速が所定の速度よりも低い場合に、エンジンを逆回転させるエンジン逆回転手段を備えること、としても好適である。

本発明のハイブリッド車両において、ブレーキペダルのポジションを取得するブレーキペダルポジション取得手段を備え、回生制動手段は、ブレーキペダルが所定のポジション以上に踏み込まれた際に車両を制動すること、としても好適である。

本発明のハイブリッド車両において、エンジン回転抵抗増大手段は、吸気弁の閉タイミングを下死点以前まで進角する吸気弁閉タイミング進角手段であること、としても好適であるし、エンジン排気流路に設けられた廃熱回収器と、廃熱回収器通過側と廃熱回収器を通過しない側とでエンジン排ガス流路を切り換える流路切り換え弁とを備え、エンジン回転抵抗増大手段は、流路切り換え弁を廃熱回収器通過側に切り換える流路切り換え手段であること、としても好適であるし、モータアシストのターボチャージャを含み、エンジン回転抵抗増大手段は、エンジンの排気流路の圧力を上昇させるように、ターボチャージャを逆回転させるターボチャージャ逆回転手段であること、としても好適である。

本発明は、ハイブリッド車両において、電力回生によって制動を行う際に十分な制動力を得ることができるという効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、ハイブリッド車両１０は、エンジン１２と、第１モータジェネレータ１６と、第２モータジェネレータ２２と、動力分配機構２０および減速ギヤ２６，３０，３１を備えている。エンジン１２の出力は、動力分配機構２０により２分され、その出力の一方は第２モータジェネレータ２２と車輪に、他方は第１モータジェネレータ１６に伝達され、エンジン１２の動力は機械的なものと電気的なものとの２つの経路によって車輪３４に伝達される。

動力分配機構２０は、遊星歯車（プラネタリーギヤ）によって構成されており、各構成ギヤの比率でエンジン１２のトルクを動力出力軸１９と第１モータジェネレータ１６に分配している。歯車機構内部のキャリア２０ｃの回転軸は、回転変動を吸収するダンパ装置１４を介してエンジン１２と連結され、ピニオンギヤ２０ｐを通じて外周のリングギヤ２０ｒおよび内側のサンギヤ２０ｓに動力を伝達する。サンギヤ２０ｓの回転軸２４は第１モータジェネレータ１６に連結され、リングギヤ２０ｒは第２モータジェネレータ２２の回転子２２ｒに直結され、回転子２２ｒの回転軸１８は第２モータジェネレータ２２と動力出力軸１９に直結している。動力出力軸１９は減速ギヤ２６，３０，３１を介してディファレンシャル３３に駆動力を伝達するように構成され、ディファレンシャル３３は車両駆動軸であるドライブシャフト３２を介して車輪３４に接続されている。このように、第２モータジェネレータ２２の回転子２２ｒの回転が減速ギヤ２６，３０，３１を介しドライブシャフト３２と車輪３４を駆動している構成となっている。減速ギヤ２６，３０，３１、ディファレンシャル３３は駆動ギヤ装置２５を構成する。ハイブリッド車両１０の車室内には、シフトレバー４７が設けられている。シフトレバー４７には運転モードに合わせて、ドライブポジション、ニュートラルポジション、ブレーキポジション等の各ポジションが設けられている。同様に、車室内には運転者が踏み込むことによって車両に制動がかかるブレーキペダル４６が設けられている。また、車輪３４には摩擦力によって車輪の回転を制動する摩擦ブレーキ４２が取り付けられている。

ハイブリッド車両１０は、充放電可能な二次電池４０の直流電力を各モータジェネレータ１６，２２駆動用の交流電力に変換すると共に、各モータジェネレータ１６，２２の交流の発電電力を二次電池４０に充電するために直流電力に変換する第１、第２インバータ３６，３７と、二次電池４０からの電圧を駆動用電圧に昇圧すると共に発電電圧を二次電池４０への充電電圧に降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ３９と、電流を平滑化するコンデンサ３５，３８とが設けられている。各インバータ３６，３７は互いに２本の接続線で接続され、この２本の接続線の間にコンデンサ３５が設けられている。そして、これら２本の接続線にはＤＣ／ＤＣコンバータ３９が接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３９にはコンデンサ３８と二次電池４０が並列に接続されている。

エンジン１２と第１モータジェネレータ１６、第２モータジェネレータ２２にはそれぞれの回転数を検出する回転数センサ４３，４４，４５が取付けられている。また、ハイブリッド車両１０には車速を検出する速度センサ４１が取り付けられている。速度センサ４１は車輪３４の回転数によって車速を検出するものであってもよいし、他の方法で車速を検出するものであっても良い。

ハイブリッド車両１０は、エンジン１２の出力と各モータジェネレータ１６，２２の回転数、トルクを設定する制御部９０を備えている。制御部９０は内部にＣＰＵとメモリ等の記憶装置とを備えるコンピュータである。そして、エンジン１２、回転数センサ４３，４４，４５、速度センサ４１、各インバータ３６，３７、二次電池４０、ブレーキペダル４６、シフトレバー４７はそれぞれ制御部９０に接続され、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）、各センサ４１〜４５の検出信号及びブレーキペダル４６の踏み込み量の信号、シフトレバー４７のポジション信号は制御部９０に入力され、エンジン１２及び第１、第２モータジェネレータ１６，２２は制御部９０の指令によって回転数、トルクの制御が行なわれるよう構成されている。なお、図１の一点鎖線は信号線を示している。

図２に示すように、ハイブリッド車両１０のエンジン１２は、空気を取り込む吸気系６０と、エンジン本体５０と、エンジン本体５０に空気を供給する吸気マニホールド６５と、エンジン本体５０から排ガスを排出する排気マニホールド６６と、エンジン本体５０からの排気とモータ７４によって駆動され吸気の加圧を行うモータアシストのターボチャージャ７０と、エンジン本体５０の排気から熱を回収する廃熱回収器セクション８０とを備えている。

吸気系６０は、空気を吸い込む吸気口６１と吸い込んだ空気中の異物を除去するフィルタ６２と、フィルタ６２を通った空気をターボチャージャ７０に導くターボチャージャ吸い込み管６３とを備えている。ターボチャージャ７０はケーシング７５の中に一軸に連結された圧縮機７１とタービン７２とを備え、圧縮機７１とタービン７２との連結軸７３には連結軸７３に補助駆動力を与えるモータ７４が設けられている。ターボチャージャ７０の圧縮機７１の吐出側には圧縮機７１によって上昇した空気を冷却するインタークーラー６４が設けられている。インタークーラー６４は吸気マニホールド６５に接続され、冷却された空気が吸気マニホールド６５からエンジン本体５０に供給される。エンジン本体５０は、内部でピストン５２が上下に移動するシリンダ５９を有するシリンダブロック５１と、シリンダブロック５１の上部に取り付けられ、エンジン本体５０の吸気口５３を開閉する吸気弁５４と、排気口５６を開閉する排気弁５７と、吸気弁５４、排気弁５７とをそれぞれ駆動するカムの接続されたカムシャフト５５，５８とを備えている。各カムシャフト５５，５８はそれぞれ駆動機構５５ａ，５８ａによって駆動されている。エンジン本体５０の排気は排気マニホールド６６に排気され、ターボチャージャ７０のタービン７２に導かれる。タービン７２で膨張した排気は排気管６７から廃熱回収器セクション８０に導かれる。廃熱回収器セクション８０は、二重円筒形状で、外側のケーシングの内面に廃熱回収器８１が設けられており、内側ケーシング８４の下流側には、排気の流路を、廃熱回収器８１を通る側と廃熱回収器８１を通らず直接、排気管６８に流す側とで流路を切り換える流路切り換え弁８２が設けられている。この流路切り換え弁８２はアクチュエータ８３によって駆動されるようになっている。

カムシャフト５５，５８の各駆動機構５５ａ，５８ａはそれぞれ制御部９０に接続され、制御部９０の指令によってカムシャフト５５，５８の動作を調整し、吸気弁５４、排気弁５７の開閉タイミングを調整することができるよう構成されている。また、ターボチャージャ７０のモータ７４も制御部９０に接続され、制御部９０の指令によって回転が制御され、流路切り換え弁８２のアクチュエータ８３も制御部９０に接続され、制御部９０の指令によって流路の切り換えを行うよう構成されている。

以上のように構成されたハイブリッド車両の制動の際の動作について、図３から図１３を参照して説明する。まず、図４の時間０からｔ_０までの間のように、ハイブリッド車両１０が通常走行している場合の動力と電力の流れについて図５、図６を参照しながら説明する。図５の中で、動力の流れは黒矢印で示し、電力の流れはハッチングした矢印によって示す。

図５に示すように、通常走行の際はエンジン１２の動力は動力分配機構２０によって第１モータジェネレータ１６と動力出力軸１９への出力に分配される。動力出力軸１９へ分配された出力は駆動ギヤ装置２５を介してドライブシャフト３２、車輪３４を駆動し車両を走行させる。一方、動力分配機構２０によって第１モータジェネレータ１６に分配された動力は、第１モータジェネレータ１６によって電気エネルギに変換される。変換された電気エネルギは第１モータジェネレータ１６用の第１インバータ３６によって一度直流に変換された後、第２モータジェネレータ２２用の第２インバータ３７に入力される。第２インバータ３７はこの直流電力を所定の回転数に必要な周波数に変換して第２モータジェネレータ２２に供給する。この時、第１モータジェネレータ１６からの電力が第２モータジェネレータ２２の必要電力に満たないときには不足分の電力は二次電池４０から供給され、逆に電力が過剰の時には過剰電力は二次電池４０に充電される。第２モータジェネレータ２２の回転子２２ｒは図１に示す動力出力軸１９に直結されており、動力出力軸１９に第２モータジェネレータ２２の出力が伝達される。このように動力出力軸１９には、エンジン１２からの直接の駆動力と第１モータジェネレータ１６及び第１インバータ３６によって一端電気出力に変換された出力が第２インバータ３７、第２モータジェネレータ２２から入力され、駆動ギヤ装置２５によってハイブリッド車両１０が駆動される。この時、エンジン１２、第１モータジェネレータ１６、第２モータジェネレータ２２の回転数の関係は図６の共線図の線ａに示すように、第２モータジェネレータ２２はハイブリッド車両１０の走行速度に応じた正方向の回転となっており、エンジン１２の回転数は燃費の良くなる回転数に維持され、第１モータジェネレータ１６は第２モータジェネレータ２２よりも低い回転数で正方向に回転している。

図３のステップＳ１０１に示すように、通常運転状態において、制御部９０はハイブリッド車両１０が制動状態かどうかを判断し、制動状態でなければ通常走行状態を維持している。そして、運転者がシフトレバー４７をブレーキポジションにし、シフトレバー４７からブレーキポジションの信号が制御部９０に入力された際、或いは運転者がブレーキペダル４６を踏み込んで、ブレーキペダル４６の踏み込み量が所定の踏み込み量以上となった場合には、制御部９０はハイブリッド車両１０が制動状態となったと判断する。

図３のステップＳ１０２に示すように、制御部９０は二次電池４０から二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）を取得する。そして、図３のステップＳ１０３に示すように、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第１限界容量未満となっているか、或いは第１限界容量以上でかつ第２限界容量以下となっているか、或いは、第２限界容量を超えているかどうかを判断する。

ここで、第１限界容量は、例えば、残存容量（ＳＯＣ）８０％のような二次電池４０の制御最大容量或いは、この制御最大容量より若干低い残存容量（ＳＯＣ）７０％等として設定する。第２限界容量は第１限界容量より大きく、二次電池４０の機器としての限界容量の残存容量（ＳＯＣ）１００％に余裕を持たせた容量であればよく、例えば、残存容量（ＳＯＣ）９０％或いは残存容量（ＳＯＣ）８０％として設定する。また第２限界容量としては、エンジン１２の回転を正回転から逆回転にする際の動力量を電力量換算し、二次電池４０の機器としての限界の残存容量（ＳＯＣ）からその換算した電力量に相当する充電容量を差し引いた容量としてもよい。

二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第１限界容量未満の場合には、制御部９０は図３のステップＳ１０４に示すように、エンジン１２への燃料の供給を停止してエンジン１２を停止した後、図３のステップＳ１０５に示すように通常の回生制動を行う。通常の回生制動は、図７の共線図の線ｂに示すように、第１モータジェネレータ１６を逆方向に回転させてエンジン１２の回転数を略ゼロ回転とし、第２モータジェネレータ２２を発電機として機能させて第２モータジェネレータ２２からの電力を二次電池４０に充電することによって行う。

図８に示すように、車輪３４の回転によってドライブシャフト３２が回転し、その回転力は駆動ギヤ装置２５を介して動力出力軸１９に伝達される。動力出力軸１９は第２モータジェネレータ２２の回転子２２ｒと直結しているので、第２モータジェネレータ２２は車輪３４の回転によって回転し、発電を行なう。そして、発電の際に第２モータジェネレータ２２の消費する動力によって車輪３４を制動し、ハイブリッド車両１０を制動する。第２モータジェネレータ２２によって発電された電力は第２インバータ３７によって直流に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３９によって二次電池４０の充電電圧に降圧された後、二次電池４０に充電される。

図４に示すように、時間ｔ_０に通常回生制動が開始されると、ブレーキトルクが発生し、制動を続けている間、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）は増加していく。図３のステップＳ１０６に示すように、この通常回生制動の間、制御部９０は、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）を取得し、図３のステップＳ１０７に示すように、第１限界容量と比較する。そして、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第１限界容量未満の場合には、図３のステップＳ１０８に示すように、制御部９０は、シフトレバー４７のポジション信号とブレーキペダル４６の踏み込み量の信号を取得し、ハイブリッド車両１０の制動状態が継続しているかどうかを判断する。制御部９０は、シフトレバー４７のポジションがブレーキポジションの状態又はブレーキペダル４６の踏み込み量が所定値以上となっている場合にはハイブリッド車両１０の制動状態が継続していると判断する。そして、ハイブリッド車両１０の制動状態が継続していると判断した場合、制御部９０は、図３のステップＳ１０５に戻り、通常回生制動を継続する。そして、図３のステップＳ１０８に示すように、制御部９０は、ブレーキポジションがドライブレンジになって、ブレーキペダル４６の踏み込み量が所定値以下となった場合には、ハイブリッド車両１０は制動状態ではなくなったと判断し、図３のステップＳ１３４に示すように、回生制動を解除する。また、図３のステップＳ１０７、図４の時間ｔ_１に示すように、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第１限界容量以上となった場合には、制御部９０は、図３のステップＳ１０３に戻り、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）の判定を行う。

図３のステップＳ１０３の二次電池の残存容量（ＳＯＣ）の判定で、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第１限界容量以上でかつ第２限界容量以下の場合には、制御部９０は図３のステップＳ１０９に示すように、速度センサ４１によって車速を取得し、車速が所定の車速以下になっているかを判断する。ここで、所定の車速は、ドライバビリティの点から、騒音が問題となるような速度であればよく、例えば時速３０ｋｍ以下のように設定してもよい。

図３のステップＳ１１０に示すように、制御部９０は車速が所定の車速よりも大きい場合には、エンジン１２への燃料の供給を停止する。そして、図３のステップＳ１１１に示すように、第１モータジェネレータ１６を正回転で力行させる。図９の共線図の線ｃに示すように、第２モータジェネレータ２２の回転数はハイブリッド車両１０の車速に応じた回転数となっているので、第１モータジェネレータ１６によってエンジン１２は正回転方向に回転数が増加していく。そして図３のステップＳ１１２に示すように、制御部９０は図１２に示すエンジン抵抗マップの線ｅに基づいて、エンジン１２が所定の抵抗トルクになる回転数までエンジン１２の回転数を増加させる。図１２に示すエンジン抵抗マップはエンジン１２の回転数とエンジン１２の回転抵抗の関係を示すもので、線ｅは通常のエンジン１２の回転抵抗を示し、線ｆは後に説明するエンジン回転抵抗増大手段を実行した際のエンジン１２の回転抵抗を示す線である。

図１０に示すように、車輪３４の回転によって第２モータジェネレータ２２は発電を行ない、発電の際に第２モータジェネレータ２２の消費する動力によって車輪３４を制動し、ハイブリッド車両１０を制動する。第２モータジェネレータ２２によって発電された電力は第２インバータ３７によって直流に変換された後、第１インバータ３６に流れ、第１インバータ３６で第１モータジェネレータ１６の駆動用の三相交流電流に変換されて第１モータジェネレータ１６に供給され、第１モータジェネレータ１６はこの電力によってエンジン１２を回転させる。このように、第２モータジェネレータ２２の発電によって回生された電力は、第１モータジェネレータ１６によるエンジン１２の駆動力として消費されるので、二次電池４０には充電されない。しかし、第２モータジェネレータ２２の発電によって回生される電力がエンジン１２の駆動によって第１モータジェネレータ１６で消費される電力よりも大きい場合には、余剰の電力は、二次電池４０に充電される。

図３のステップＳ１１３に示すように、制御部９０は、エンジン回転抵抗の増大を開始する。エンジン回転抵抗の増大は、吸気弁５４の閉タイミングを下死点以前まで進角する吸気弁閉タイミング進角手段と、廃熱回収器セクション８０に設けられた流路切り換え弁８２を廃熱回収器通過側に切り換える流路切り換え手段と、ターボチャージャ７０のモータ７４によってターボチャージャ７０を逆回転させるターボチャージャ逆回転手段の３つの手段のうちのいずれか、またはその組み合わせとしても良い。

図１１（ａ）に示すように、通常状態では図２に示す吸気弁５４は、エンジンのピストン５２が真上に来る上死点付近で開となり、下死点を超えてから閉となるように調整されているので、第１モータジェネレータ１６によってエンジン１２を回転させた際、ピストン５２が上死点から下死点に向かって移動している間は、エンジン１２には吸気マニホールド６５の負圧に打ち勝ってピストン５２を引き下げることによる回転抵抗が発生するが、下死点を過ぎても吸気弁５４が開いているとピストン５２は逆に吸気マニホールド６５の負圧によって引き上げられるので回転抵抗がマイナスとなり、合計の回転抵抗はさほど大きくならない。そこで、制御部９０は、吸気弁閉タイミング進角手段において、吸気弁５４の閉のタイミングが下死点以前になるように吸気弁５４の閉タイミングを進角させる指令を出力する。この指令によって、吸気弁５４の開閉動作を行うカムシャフト５５の駆動機構５５ａはカムシャフト５５の回転のタイミングをずらし、図１１（ｂ）に示すように、吸気弁５４の閉のタイミングが下死点以前になるようにする。これによってピストン５２が吸気マニホールド６５の負圧によって引き上げられることがなくなるので通常状態よりも第１モータジェネレータ１６によってエンジン１２を回転させた際のエンジン１２の合計の回転抵抗が増大し、第１モータジェネレータ１６によって消費される電力が増加する。このため、第２モータジェネレータ２２によって回生した電力を第１モータジェネレータ１６でより多く消費できるため、同様の制動動力を得る場合には、二次電池４０への充電電力を低減することができ、二次電池４０への充電をしない場合には、制動力を大きくすることができる。

流路切り換え手段は、図２に示す流路切り換え弁８２を閉じて、排気管６７から廃熱回収器セクション８０の内側ケーシング８４に流入した排ガスを折り返して外側ケーシングの内面に設けられた廃熱回収器８１を通過するようにするものである。制御部９０は流路切り換え弁８２を閉とする指令を出力する。この指令によって、アクチュエータ８３が動作して流路切り換え弁８２を閉とする。これによって、エンジン１２の排気は廃熱回収器８１を流れるようになり、排気損失が増大する。そして、排気マニホールド６６の圧力が上昇し、エンジン１２の回転抵抗が増大し、二次電池４０への充電量の低減或いは制動力の増大を図ることができる。

図２に示すターボチャージャ７０は、エンジン１２の排気によってタービン７２を回転させ、その回転によって圧縮機７１を回転させ、吸気を圧縮してエンジン１２に供給するもので、エンジン１２の排気が少ない場合などにタービン７２の回転力をアシストするためのモータ７４が設けられている。また、ターボチャージャ７０の回転方向は、タービン７２の構造で一定方向に定まっている。ターボチャージャ逆回転手段では、制御部９０はターボチャージャ７０を逆回転させる指令を出力する。この指令によって、ターボチャージャ７０のモータ７４がターボチャージャ７０の回転方向と逆方向に回転する。この逆回転によって、排気マニホールド６６の圧力が上昇し、吸気マニホールド６５の圧力が低下し、エンジン１２の回転抵抗が増大する。更に、ターボチャージャ７０を逆回転させることによってモータ７４で電力を消費させることができ、二次電池４０への充電量の低減或いは制動力の増大を図ることができる。

図３のステップＳ１１４に示すように、制御部９０は、図１２に示すフリクションマップを通常のエンジン１２の回転抵抗を示す線ｅからエンジン１２の回転抵抗増大手段を実行した際のエンジン回転抵抗を示す線ｆに切り換える。これによって、第２モータジェネレータ２２によって回生した電力を消費するために必要なエンジン１２の回転数を取得し、エンジン１２の回転数がその回転数となるように第１モータジェネレータ１６の回転数を制御する。この制御は、第１モータジェネレータ１６の回転数を回転数センサ４５によって検出し、エンジン１２の回転抵抗の増大による第１モータジェネレータ１６の回転数の低下をフィードバックして第１モータジェネレータ１６の回転数を制御するよりも早く第１モータジェネレータ１６の回転数を第２モータジェネレータ２２の回生電力を消費することができる回転数にすることができる。そして、図３のステップＳ１１５に示すように、制御部９０はエンジン１２の回転数を第２モータジェネレータ２２の回生電力を消費できる回転数まで上昇させる。

図３のステップＳ１１６に示すように、制御部９０は、エンジン回転抵抗増大手段を実行している間、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）を取得し、図３のステップＳ１１７に示すように、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第１限界容量以上で第２限界容量以下となっているかを判断する。そして、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第１限界容量以上で第２限界容量以下となっている場合には、図３のステップＳ１１８に示すように、制御部９０は、シフトレバー４７のポジション信号とブレーキペダル４６の踏み込み量の信号を取得し、ハイブリッド車両１０の制動状態が継続しているかどうかを判断する。制御部９０は、シフトレバー４７のポジションがブレーキポジションの状態又はブレーキペダル４６の踏み込み量が所定値以上となっている場合にはハイブリッド車両１０の制動状態が継続していると判断する。そして、ハイブリッド車両１０の制動状態が継続していると判断した場合、制御部９０は、図３のステップＳ１１６に戻り、エンジン回転抵抗増大手段の実行を続け、回生制動を継続する。そして、図３のステップＳ１１８に示すように、制御部９０は、ブレーキポジションがドライブレンジになって、ブレーキペダル４６の踏み込み量が所定値以下となった場合には、ハイブリッド車両１０は制動状態ではなくなったと判断し、図３のステップＳ１１９に示すようにエンジン回転抵抗増大手段の実行を停止し、エンジン回転の抵抗増大を解除する。そして制御部９０は、図３のステップＳ１３４に示すように、回生制動を解除する。また、図３のステップＳ１１７、図４の時間ｔ_２に示すように、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第２限界容量を超えた場合、または、第１限界容量未満となった場合には、制御部９０は、図３のステップＳ１０３に戻り、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）の判定を行う。

図３のステップＳ１０３の二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）の判定で、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第２限界容量を超えている場合には、制御部９０は図３のステップＳ１２０からステップＳ１２５に示すように、図３のステップＳ１１０からステップＳ１１５と同様にエンジン回転増大手段を実行する。既に、エンジン回転抵抗増大手段が実行されている場合は、その実行を継続する。

そして、図３のステップＳ１２６、ステップＳ１２７に示すように、制御部９０は、エンジン逆回転手段を実行する。図１３の共線図に示すように、制御部９０は、第１モータジェネレータ１６の回転を図１３の線ｃに示す正回転の状態から線ｄに示す逆回転の状態とする指令を出力する。この指令によって、まず、第１インバータ３６は第１モータジェネレータ１６の駆動用電力を低下させ、第１モータジェネレータ１６の回転数を低下させる。これによって、一時的に第２モータジェネレータ２２からの回生電力を第１モータジェネレータ１６によって消費できなくなるので、その分だけ二次電池４０に充電される。第１モータジェネレータ１６の回転数が低下するとそれに伴ってエンジン１２の回転数も低下してくる。この時、第２モータジェネレータ２２の回転数はハイブリッド車両１０の走行速度に対応した回転数となっている。そして、第１モータジェネレータ１６の回転数がゼロになったら、第１インバータ３６は第１モータジェネレータ１６を逆回転するように電力を供給する。第１モータジェネレータ１６が逆回転の回転数が上昇するとそれに伴ってエンジン１２の回転は停止した後、逆方向に回転を開始する。エンジン１２の逆回転が始まると、第１モータジェネレータ１６の負荷が大きくなるので、再び第２モータジェネレータ２２の回生電力を第１モータジェネレータ１６によって消費することができ、二次電池４０への充電は停止する。そして、更に、第１モータジェネレータ１６の逆回転数を大きくすると、エンジン１２の逆回転数も大きくなる。図１３の線ｃと線ｄに示すように、第２モータジェネレータ２２が正回転していることと、動力分配機構２０を構成する遊星歯車装置のギヤ比の関係から、第１モータジェネレータ１６が正回転でエンジン１２が正回転の場合よりも第１モータジェネレータ１６が逆回転でエンジン１２が正回転と同一の回転数で逆回転する場合のほうが第１モータジェネレータ１６の回転数が大きくなる。このため、エンジン１２を逆回転させた場合のほうがエンジンを正回転させた場合よりも第１モータジェネレータ１６の消費する電力を大きくすることができる。そして、第２モータジェネレータ２２によって回生した電力を第１モータジェネレータ１６でより多く消費できるため、同様の制動動力を得る場合には、二次電池４０への充電電力を低減することができ、二次電池４０への充電をしない場合には、制動力を大きくすることができる。

上記のように、エンジン逆回転手段が実行されると一端第１モータジェネレータ１６での電力消費が少なくなり、その分だけ二次電池４０に充電される場合があるが、エンジン逆回転手段の実行が開始される二次電池４０の第２限界容量は、二次電池４０の機器としての限界の残存容量（ＳＯＣ）よりも、エンジン１２を正回転から逆回転にする場合に二次電池４０に充電される電力によって上昇する残存容量（ＳＯＣ）を差し引いた容量としているため、エンジン１２の逆回転中に二次電池４０が損傷することを抑制できる。

図３のステップＳ１２８に示すように、制御部９０は、エンジン逆回転手段を実行している間、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）を取得し、図３のステップＳ１２９に示すように、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第２限界容量を超えているかどうかを判断する。そして、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第２限界容量を超えている場合には、図３のステップＳ１３０に示すように、制御部９０は、シフトレバー４７のポジション信号とブレーキペダル４６の踏み込み量の信号を取得し、ハイブリッド車両１０の制動状態が継続しているかどうかを判断する。制御部９０は、シフトレバー４７のポジションがブレーキポジションの状態又はブレーキペダル４６の踏み込み量が所定値以上となっている場合にはハイブリッド車両１０の制動状態が継続していると判断する。そして、ハイブリッド車両１０の制動状態が継続していると判断した場合には、制御部９０は、図３のステップＳ１２８に戻り、エンジン逆回転手段の実行を続け、回生制動を継続する。そして、図３のステップＳ１３０に示すように、制御部９０は、ブレーキポジションがドライブレンジになって、ブレーキペダル４６の踏み込み量が所定値以下となった場合には、ハイブリッド車両１０は制動状態ではなくなったと判断し、図３のステップＳ１３１に示すようにエンジン逆回転手段の実行を停止し、エンジン逆回転を解除する。そして制御部９０は、図３のステップＳ１３２に示すように、エンジン回転抵抗増大を解除した後、図３のステップＳ１３４に示すように回生制動を解除する。また、図３のステップＳ１２９、図４の時間ｔ_３に示すように、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第２限界容量以下となった場合には、制御部９０は、図３のステップＳ１３３に示すように、エンジン逆回転手段の実行を停止し、エンジン逆回転を解除する。そして、図３のステップＳ１０３に戻り、二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）の判定を行う。図３のステップＳ１０３で二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第１限界容量以上で第２限界容量以下の場合には、制御部９０は図３のステップＳ１１０からステップＳ１１９に示すエンジン回転抵抗増大手段を継続する。

また、制御部９０は、図３のステップＳ１０３で二次電池４０の残存容量（ＳＯＣ）が第１限界容量以上で第２限界容量以下の場合で、ハイブリッド車両１０の車速が所定の車速以下の場合には、先に説明したのと同様、図３のステップＳ１２０から図３のステップＳ１３２に示すエンジン回転抵抗増大手段とエンジン逆回転手段とを実行する。

以上説明した本実施形態は、エンジン回転抵抗増大手段、エンジン逆回転手段によって第１モータジェネレータ１６の消費電力を増加させ、第２モータジェネレータ２２によって回生した電力を第１モータジェネレータ１６でより多く消費できるため、同様の制動動力を得る場合には、二次電池４０への充電電力を低減することができ、二次電池４０への充電をしない場合には、制動力を大きくすることができるという効果を奏する。また、エンジン逆回転手段は同様の電力を第１モータジェネレータ１６で消費させる場合に、エンジン１２の回転数を低くすることができることから、エンジン１２の回転の騒音を低く抑えることができるという効果を奏する。

本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の構成を示す系統図である。 本発明の実施形態におけるハイブリッド車両のエンジンの構成を示す系統図である。 本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制動動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制動動作の変化を示すグラフである。 本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の通常運転の際の動力と電力の流れを示す説明図である。 本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の通常運転の際のエンジンと第１、第２モータジェネレータの回転数を表す共線図である。 本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の回生制動の際のエンジンと第１、第２モータジェネレータの回転数を表す共線図である。 本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の回生制動の際の動力と電力の流れを示す説明図である。 本発明の実施形態におけるハイブリッド車両のエンジン回転抵抗増大手段が実行されている際のエンジンと第１、第２モータジェネレータの回転数を表す共線図である。 本発明の実施形態におけるハイブリッド車両のエンジン回転抵抗増大手段を実行する際の動力と電力の流れを示す説明図である。 本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の吸気弁と排気弁の開閉タイミングを示す説明図である。 本発明の実施形態におけるハイブリッド車両のエンジンの回転数と回転抵抗とを示すマップである。 本発明の実施形態におけるハイブリッド車両のエンジン逆回転手段が実行されている際のエンジンと第１、第２モータジェネレータの回転数を表す共線図である。

符号の説明

１０ ハイブリッド車両、１２ エンジン、１４ ダンパ装置、１６ 第１モータジェネレータ、１８ 回転軸、１９ 動力出力軸、２０ 動力分配機構、２０ｃ キャリア、２０ｓ サンギヤ、２０ｐ ピニオンギヤ、２０ｒ リングギヤ、２２ 第２モータジェネレータ、２２ｒ 回転子、２４ 回転軸、２５ 駆動ギヤ装置、２６，３０，３１ 減速ギヤ、３２ ドライブシャフト、３３ ディファレンシャル、３４ 車輪、３５，３８ コンデンサ、３６ 第１インバータ、３７ 第２インバータ、３９ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４０ 二次電池、４１ 速度センサ、４２ 摩擦ブレーキ、４３，４４，４５ 回転数センサ、４６ ブレーキペダル、４７ シフトレバー、５０ エンジン本体、５１ シリンダブロック、５２ ピストン、５３ 吸気口、５４ 吸気弁、５５，５８ カムシャフト、５５ａ，５８ａ 駆動機構、５６ 排気口、５７ 排気弁、５９ シリンダ、６０ 吸気系、６１ 吸気口、６２ フィルタ、６３ 吸い込み管、６４ インタークーラー、６５ 吸気マニホールド、６６ 排気マニホールド、６７，６８ 排気管、７０ ターボチャージャ、７１ 圧縮機、７２ タービン、７３ 連結軸、７４ モータ、７５ ケーシング、８０ 廃熱回収器セクション、８１ 廃熱回収器、８２ 流路切り換え弁、８３ アクチュエータ、８４ 内側ケーシング、９０ 制御部。

Claims (6)

1. エンジンと、
   複数のモータジェネレータと、
   各モータジェネレータに駆動用電力を供給すると共に各モータジェネレータによって発電された電力を蓄電する二次電池と、
   少なくとも１つのモータジェネレータによる電力回生によって車両の制動を行う回生制動制御装置と、を備えるハイブリッド車両であって、
   回生制動装置は、
   二次電池の残存容量を検出する残存容量検出手段と、
   残存容量検出手段によって検出した二次電池の残存容量が第１限界容量よりも大きい場合に、少なくとも１つのモータジェネレータで回生した電力を残余のモータジェネレータでエンジンを回転させることによって消費して車両を制動する回生制動手段と、
   回生制動手段によって車両の制動を行う際に、エンジンの回転抵抗を増大させるエンジン回転抵抗増大手段と、を備えること、
   を特徴とするハイブリッド車両。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両であって、
   回生制動手段によって車両の制動を行う際に、残存容量検出手段によって検出した二次電池の残存容量が第１限界容量よりも大きい第２限界容量よりも大きい場合、または車速が所定の速度よりも低い場合に、エンジンを逆回転させるエンジン逆回転手段を備えること、
   を特徴とするハイブリッド車両。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド車両であって、
   ブレーキペダルのポジションを取得するブレーキペダルポジション取得手段を備え、
   回生制動手段は、ブレーキペダルが所定のポジション以上に踏み込まれた際に車両を制動すること、
   を特徴とするハイブリッド車両。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両であって、
   エンジン回転抵抗増大手段は、
   吸気弁の閉タイミングを下死点以前まで進角する吸気弁閉タイミング進角手段であること、
   を特徴とするハイブリッド車両。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両であって、
   エンジン排気流路に設けられた廃熱回収器と、廃熱回収器通過側と廃熱回収器を通過しない側とでエンジン排ガス流路を切り換える流路切り換え弁とを備え、
   エンジン回転抵抗増大手段は、
   流路切り換え弁を廃熱回収器通過側に切り換える流路切り換え手段であること、
   を特徴とするハイブリッド車両。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両であって、
   モータアシストのターボチャージャを含み、
   エンジン回転抵抗増大手段は、
   エンジンの排気流路の圧力を上昇させるように、ターボチャージャを逆回転させるターボチャージャ逆回転手段であること、
   を特徴とするハイブリッド車両。

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