JP2010149628A

JP2010149628A - ハイブリッド車両の駆動力装置、発電機過回転防止制御方法

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Publication number: JP2010149628A
Application number: JP2008328525A
Authority: JP
Inventors: Tomonaga Sugimoto; 智永杉本; Takashi Okabe; 孝志岡部
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】エンジンと駆動用のモータと発電機とを、遊星歯車機構を介して連結し、かつ、エンジンをキャリアに、駆動用のモータをリングギアに、発電機をサンギアに接続している場合、単に、吸気温度が低いことにより、発電機の許容回転数を少なくしてしまうと、必要以上に過回転防止制御が働いてしまい、運転者に違和感を与えるおそれがある。
【解決手段】エンジンの回転数よりモータの回転数が低い低車速状態では、エンジンの回転数よりモータの回転数が高い中高車速状態よりも、エンジンの回転数が低くなるように、エンジン回転数制限率を設定し、この設定されたエンジン回転数制限率に基づいてエンジン回転数を制限することにより、発電機の過回転数制御により運転者に与える違和感を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両における発電機の過回転防止制御システムに関する。

一般に、ハイブリッド車両は、内燃機関すなわちエンジンと、駆動用の電動機すなわちモータと、発電機とを有している。そして、ハイブリッド車両において、内燃機関の吸気温度が低い場合には、高い場合より、発電機の許容回転数を少なくするように制御する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２０３９９４号公報

ハイブリッド車両において、エンジンと駆動用のモータと発電機とを、遊星歯車機構を介して連結し、且つ、エンジンをキャリアに、駆動用のモータをリングギアに、発電機をサンギアに接続している場合がある。このようなハイブリッド車両において、単に、吸気温度が低いことにより、発電機の許容回転数を少なくしてしまうと、必要以上に過回転防止制御が働いてしまい、運転者に違和感を与えるおそれがある。
本発明の目的は、運転者に違和感を与えることなく、発電機の過回転を防止することのできるハイブリッド車両の駆動力装置、発電機過回転防止制御方法を提供することである。

エンジンと駆動用のモータと発電機とを、前記遊星歯車機構を介して連結し、かつ、エンジンをキャリアに、駆動用モータをリングギアに、発電機をサンギアに、それぞれ接続したハイブリッド車両において、エンジンの回転数よりモータの回転数が低い低車速状態では、エンジンの回転数よりモータの回転数が高い中高車速状態よりも、エンジンの回転数が低くなるように、エンジン回転数制限率を設定するエンジン回転数制限率設定手段と、エンジン回転数制限率設定手段によって設定されたエンジン回転数制限率に基づいてエンジンの回転数を制限するエンジン回転数制限手段とを備える。

本発明によれば、エンジンの回転数よりモータの回転数が低い低車速状態では、エンジンの回転数よりモータの回転数が高い中高車速状態よりも、エンジンの回転数が低くなるように、エンジン回転数制限率を設定し、この設定されたエンジン回転数制限率に基づいてエンジン回転数を制限することにより、エンジンの回転数より、モータの回転数が低い低車速状態では、エンジンの回転数が低く制限されるので、エンジンの回転数に比べ、発電機の回転数の上昇量が大きくても、発電機の過回転を防止することができる。更に、エンジンの回転数より、モータの回転数が高い中高車速状態では、エンジンの回転数が制限されにくいので、運転者の要求トルクにあったトルクを出すことができ、発電機の過回転数制御により運転者に与える違和感を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示されている。
（本発明の概要）
本発明は、ハイブリッド車両のうち、エンジンと駆動用のモータと発電機とを、遊星歯車機構を介して連結し、且つ、エンジンをキャリアに、駆動用のモータをリングギアに、発電機をサンギアに接続しているハイブリッド車両の駆動力装置を前提とする。そして、エンジンの回転数よりモータの回転数が低い低車速状態では、エンジンの回転数よりモータの回転数が高い中高車速状態よりも、エンジンの回転数が低くなるように、エンジン回転数制限率を設定する。

（構成）
図１は、本発明の実施形態によるハイブリッド車両の駆動力装置の構成例を示す図である。同図において、本例のハイブリッド車両の駆動力装置は、発電機過回転防止制御を行うために以下の構成を有している。すなわち、本例のハイブリッド車両の駆動力装置は、各部を制御するためのＣＰＵ１０１と、破線矢印のように駆動輪１０ａおよび１０ｂ並びに車輪１１ａおよび１１ｂを制動する機械ブレーキ２０２と、強電バッテリ３０１と、インバータ３０２と、駆動用のモータ３０３と、発電機３０４と、エンジン（以下、適宜、ＥＮＧと略称する）３０５と、補助バッテリ１０２と、ＡＢＳ（Anti-lock Brake System)制御に用いられるブレーキアクチュエータ２０１と、トランスアクスル（Ｔ／Ａ）３０６と、外気温センサ４０１と、静止衛星からの電波を受信して自車の位置を検出するためのＧＰＳ（Global Positioning System）４０２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０３とを備えている。なお、図中の矢印Ｙがハイブリッド車両前方向である。

（ＣＰＵ１０１）
ＣＰＵ１０１は、強電バッテリ３０１の状態をモニタする。また、ＣＰＵ１０１は、バッテリの残存容量（ＳＯＣ；State of Charge）や温度、劣化状態に応じて入出力可能電力量を算出する。そして、ＣＰＵ１０１は、算出した入出力可能電力量をもとにインバータ３０２を制御することにより、モータ３０３および発電機３０４を動作させる。それとともに、ＣＰＵ１０１は、ＥＮＧ３０５を制御する。なお、ＣＰＵ１０１は、駆動力配分をも制御する。
さらに、ＣＰＵ１０１は、モータ３０３による回生制動力を考慮し、機械ブレーキ２０２により発生する制動力演算指令値（前後制動配分含む）をブレーキアクチュエータ２０１へと送信する。なお、自車速度はモータ３０３の回転数により把握することを基本とする。

（補助バッテリ１０２）
補助バッテリ１０２は、ＣＰＵ１０１の動作電源を提供する役目を有する。本システムでは、強電バッテリ３０１の供給電力を入力とするＤＣ／ＤＣコンバータ４０３により、補助バッテリ１０２へ電力を供給することとする。
（ブレーキアクチュエータ２０１）
ブレーキアクチュエータ２０１は、ＣＰＵ１０１により演算された機械ブレーキ２０２で発生させるべき制動力演算指令値を受信する。そして、ブレーキアクチュエータ２０１は、その制動力演算指令値に応じ、機械ブレーキ２０２に対し必要な油圧をかける。
機械ブレーキ２０２は、ブレーキアクチュエータ２０１により発生された油圧に応じ、制動力を発生する。
（強電バッテリ３０１）
強電バッテリ３０１は、モータ３０３に対し、インバータ３０２を経由して電力を供給することで、ハイブリッド車両走行をアシストする。それとともに、強電バッテリ３０１は、発電機３０４が発電した電力を、インバータ３０２を経由して回収する役目を有する。

（インバータ３０２）
インバータ３０２は、ＣＰＵ１０１よって直接制御されている。インバータ３０２は、ＥＮＧ３０５の発生トルク及び回転数に応じて、強電バッテリ３０１の電気エネルギーをモータ３０３へ供給する役目を有する。また、インバータ３０２は、発電機３０４を動作させて発生した電気エネルギーを強電バッテリ３０１へと戻す役目を有する。なお、モータ３０３、発電機３０４、ＥＮＧ３０５は、トランスアクスル３０６が内蔵している遊星歯車機構に直結している。このため、トルク及び回転数のバランスを保つよう制御しないと、ハイブリッド車両を正常に作動することができない。

（モータ３０３）
駆動用のモータ３０３は、車速が低い場合は単独で駆動トルクを発生する。また、車速が高い場合は、ＥＮＧ３０５の駆動トルクをアシストしている。さらに、モータ３０３は、減速時（回生制動時）に、発電機として作用することにより、電気エネルギーを発生する。この発生した電気エネルギーは、インバータ３０２を経由して強電バッテリ３０１へと戻る。つまり、減速時には、モータ３０３が発電機として作用し、強電バッテリを充電する。

（発電機３０４）
ハイブリッド電気自動車は基本的にスタータを持たない。本システムを適用したハイブリッド車両始動時は、強電バッテリ３０１から発電機３０４へ電力を供給し、モータとして動作することでＥＮＧ３０５の始動をサポートする。通常走行時は、モータ３０３と、ＥＮＧ３０５とがバランスして動作することで、電気エネルギーを発生（発電）する。この発生した電気エネルギーは、強電バッテリ３０１へと戻る。なお、時には、発電機３０４からモータ３０３へ電力を直接供給することにより、急激な加速に対応することも可能である。

（ＥＮＧ３０５）
ＥＮＧ３０５は、ＣＰＵ１０１により直接制御されている。具体的には、車速が高い場合、ハイブリッド車両駆動のためにトルクを発生させている。なお、車速が低い場合はモータ走行となるため、ＥＮＧ３０５の制御は基本的に不要である。このことは、起動させない制御がＥＮＧ３０５に適用されていると考えることもできる。

（トランスアクスル３０６）
トランスアクスル３０６は、図示せぬ遊星歯車機構を有している。この遊星歯車機構は、キャリア、リングギア、サンギアを有している。そして、キャリアにはＥＮＧ３０５を、リングギアにはモータ３０３を、サンギアには発電機３０４を、それぞれ直接接続している。さらに、トランスアクスル３０６は、ディファレンシャルギア１２を介して、駆動輪１０ａおよび１０ｂの車軸に接続されている。なお、トランスアクスル３０６は、周知のトランスミッション相当の構成を内部に有している。

（外気温センサ４０１）
外気温センサ４０１は、ハイブリッド車両外の温度を測定する。外気温センサ４０１が測定したハイブリッド車両外の温度は、ＣＰＵ１０１が検出する。本例では、外気温センサ４０１は、ＥＮＧ３０５の吸気温度を測定する。
（ＧＰＳ４０２）
ＧＰＳ４０２は、自車の高度、勾配などの情報を検出する。ＧＰＳ４０２は、検出したそれらの情報をＣＰＵ１０１へと送信する。本例では、ＧＰＳ４０２は、ナビゲーションシステムであるとする。そして、このナビゲーションシステムであるＧＰＳ４０２から、自車の高度、勾配などの情報をＣＰＵ１０１へと送信する。
（ＤＣ／ＤＣコンバータ４０３）
ＤＣ／ＤＣコンバータ４０３は、強電バッテリ３０１のエネルギーを、例えば、１２Ｖ程度へと変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０３は、この変換後のエネルギーを補助バッテリ１０２へと供給する。なお、従来のエンジンハイブリッド車両におけるオルタネータと同様の機能を有する。

（エンジン回転数制限率の設定処理）
以下、図１のＣＰＵ１０１によるエンジン回転数制限率の設定処理について、図２を参照して説明する。図２において、ＣＰＵ１０１のエンジン回転数制限率の設定処理は４つのステップＳ１〜Ｓ４からなる。以下、ステップ毎に説明する。
図２において、ＣＰＵ１０１は、最初に、高電圧ユニット状態を確認する（ステップＳ１１）。次に、ＣＰＵ１０１は、地形情報を確認する（ステップＳ１２）。さらに、ＣＰＵ１０１は、自車の状況を確認する（ステップＳ１３）。最後に、ＣＰＵ１０１は、エンジン回転数制限率を確定する（ステップＳ１４）。
さらに、図３を参照して、設定処理の内容を、より詳細に説明する。なお、図３のステップＳ１１−１からＳ１１−９までが図２のステップＳ１１に、図３のステップＳ１２−１からＳ１２−６までが図２のステップＳ１２に、図３のステップＳ１３−１からＳ１３−６までが図２のステップＳ１３に、図３のステップＳ１４が図２のステップＳ１４に、それぞれ対応する。

図３において、ＣＰＵ１０１は、インバータ３０２の温度を検出する（ステップＳ１１−１）。そして、ＣＰＵ１０１は、検出した温度を、発電機インバータ温度に応じたエンジン回転数制限率マップと照合する（ステップＳ１１−２）。このマップは、例えば、図９に示すものである。図９において、縦軸は発電機インバータ温度[℃]、横軸はエンジン回転数制限率Ｋ１[％]、である。一般に、発電機インバータ温度が高いと発電機の出力が制限され、エンジン回転数を抑えるトルク上限が低くなる。このため、図９に示すマップにより、発電機インバータの温度が高いほど、エンジン回転数を制限する。このマップとの照合により、ＣＰＵ１０１は、エンジン回転数制限率Ｋ１を確定する（ステップＳ１１−３）。

次に、ＣＰＵ１０１は、強電バッテリ３０１の入出力制限値を検出する（ステップＳ１１−４）。そして、検出した入出力制限値を、電池入出力制限に応じたエンジン回転数制限率マップと照合する（ステップＳ１１−５）。このマップは、例えば、図１０に示すものである。図１０において、縦軸は強電バッテリ３０１に対する入出力制限値である電池入出力制限値[Ｗ]、横軸はエンジン回転数制限率Ｋ２[％]、である。一般に、バッテリに対する入出力制限があると、発電機の動作に制限がかかる。このため、図１０に示すマップにより、電池入出力制限が大きいほど、エンジン回転数を制限する。なお、ここでの電池入出力制限は、正常時からの絞り量を示している。このマップとの照合により、ＣＰＵ１０１は、エンジン回転数制限率Ｋ２を確定する（ステップＳ１１−６）。

さらに、ＣＰＵ１０１は、発電機３０４の温度を検出する（ステップＳ１１−７）。そして、検出した温度を、発電機温度に応じたエンジン回転数制限率マップと照合する（ステップＳ１１−８）。このマップは、例えば、図１１に示すものである。図１１において、縦軸は発電機温度[℃]、横軸はエンジン回転数制限率Ｋ３[％]、である。一般に、発電機温度が高いと、発電機動作に制限がかかる。このため、図１１に示すマップにより、発電機温度が高いほど、エンジン回転数を制限する。このマップとの照合により、ＣＰＵ１０１は、エンジン回転数制限率Ｋ３を確定する（ステップＳ１１−９）。

また、ＣＰＵ１０１は、ＧＰＳ４０２により高度を検出する（ステップＳ１２−１）。そして、検出した高度を、高度に応じたエンジン回転数制限率マップと照合する（ステップＳ１２−２）。このマップは、例えば、図５に示すものである。図５において、縦軸は高度[ｍ]、横軸はエンジン回転数制限率Ｋ４[％]、である。一般に、エンジンは空気密度が高いほどトルクを発生しやすい傾向がある。このため、図５に示すマップにより、高度が低いとき（すなわち空気密度が高いとき）は、エンジン回転数を制限する。このマップとの照合により、ＣＰＵ１０１は、エンジン回転数制限率Ｋ４を確定する（ステップＳ１２−３）。なお、ＥＮＧ３０５に、エバポシステムが設けられ圧力センサを有する場合は、その圧力センサの出力を利用して図５のマップを参照しても構わない。

さらに、ＣＰＵ１０１は、ＧＰＳ４０２により登坂勾配を検出する（ステップＳ１２−４）。そして、検出した登坂勾配を、登坂勾配に応じたエンジン回転数制限率マップと照合する（ステップＳ１２−５）。このマップは、例えば、図６に示すものである。図６において、縦軸は登坂勾配[‰]、横軸はエンジン回転数制限率Ｋ５[％]、である。一般に、登坂勾配程度が大きいと、ドライバーはアクセル開度を高くする傾向がある。その場合、エンジン回転数が高まることになるので、発電機過回転条件にいたる可能性が高まる。このため、図６に示すマップにより、登坂勾配が大きいほど、エンジン回転数を制限する。このマップとの照合により、ＣＰＵ１０１は、エンジン回転数制限率Ｋ５を確定する（ステップＳ１２−６）。なお、ＧＰＳ４０２ではなく、Ｇセンサを適用して勾配程度を把握しても構わない。

また、ＣＰＵ１０１は、外気温センサ４０１により外気温（エンジン吸気温）を検出する（ステップＳ１３−１）。そして、検出した外気温を、外気温度に応じたエンジン回転数制限率マップと照合する（ステップＳ１３−２）。このマップは、例えば、図４に示すものである。図４において、縦軸は外気温度[℃]、横軸はエンジン回転数制限率Ｋ６[％]、である。一般に、エンジンは空気密度が高いほどトルクを発生しやすい傾向がある。このため、図４に示すマップにより、外気温度が低いとき（すなわち空気密度が高いとき）は、エンジン回転数を制限する。このマップとの照合により、ＣＰＵ１０１は、エンジン回転数制限率Ｋ６を確定する（ステップＳ１３−３）。

さらに、ＣＰＵ１０１は、モータ３０３回転数を車速に換算する（ステップＳ１３−４）。そして、ＣＰＵ１０１は、換算した車速を、車速に応じたエンジン回転数制限率マップと照合する（ステップＳ１３−５）。このマップは、例えば、図７に示すものである。図７において、縦軸は車速[Ｋｍ／ｈ]、横軸はエンジン回転数制限率Ｋ７[％]、である。一般に、車速が低いと、エンジン回転数変動に対する発電機回転数変動への影響が大きくなる。

ここで、車速に応じた共線図の一例を、図８に示す。図８は、発電機、エンジン、モータ（車速）の回転数を示している。また、図８において、破線Ｈ１は発電機の上限回転数、破線Ｈ２はエンジンの上限回転数、である。符号Ｐは支点に相当する。図８を参照すると、低車速域でのエンジン回転数変化は、発電機回転数の変化代が大きく、過回転領域に到達する可能性が高くなる。このため、図７に示すように、車速が低いほど、エンジン回転数を制限するマップを用いる。このマップとの照合により、ＣＰＵ１０１は、エンジン回転数制限率Ｋ７を確定する（ステップＳ１３−６）。

最後に、ＣＰＵ１０１は、上記ステップＳ１１−１〜ステップＳ１３−６で決定したエンジン回転数制限率Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６、および、Ｋ７を考慮し、ＥＮＧ３０５の回転数制限率Ｋの値を確定する（ステップＳ１４）。例えば、エンジン回転数制限率Ｋ＝Ｋ１×Ｋ２×Ｋ３×Ｋ４×Ｋ５×Ｋ６×Ｋ７として値を確定する。もっとも、エンジン回転数制限率Ｋ１〜Ｋ７のすべてを考慮してＥＮＧ３０５の回転数制限率Ｋの値を確定する必要はなく、例えば、車速に応じてエンジン回転数制限率Ｋを設定すればよい。すなわち、図７を参照して説明したように、エンジンの回転数よりモータの回転数が低い低車速状態では、エンジンの回転数よりモータの回転数が高い中高車速状態よりも、エンジンの回転数が低くなるように、エンジン回転数制限率Ｋを設定すればよい。

（ＣＰＵによる制御の内容）
上記のように設定されたエンジン回転数制限率に基づく制御の内容について、図１２を参照して説明する。図１２は、エンジン回転数制限率に基づく制御の内容を示すフローチャートである。同図において、最初に、上記の処理によって設定されたエンジン回転数制限率Ｋに基づき、判定閾値を設定する（ステップＳ２１）。次に、設定された判定閾値と、車両の現在の状態とを比較し、判定閾値を超えているか判断する（ステップＳ２２）。

車両の現在の状態が判定閾値を超えている場合は、エンジン回転数を制限する（ステップＳ２２→Ｓ２３）。一方、自車の現在の状態が判定閾値を超えていない場合は、エンジン回転数の制限は行われず、制限されていた場合はその制限を解除する（ステップＳ２２→Ｓ２４）。以後、ステップＳ２２による判定、およびステップＳ２３、Ｓ２４の処理が繰返される。

エンジンの回転数の制限の解除は、設定されたエンジン回転数制限率に基づく判定閾値と自車の現在の状態との比較結果に応じて、行えばよい。回転数の制限状態から正常状態に戻る条件（すなわち制限解除）に対しても制限適用時同様に考慮することにより、システム性能をより効率よく活用できたり、トルク段差を少なくできる（すなわちスムースな挙動を実現できる）可能性がある。

なお、複数種類の判定閾値を設定し、それら判定閾値と自車の現在の状態との比較結果に応じてエンジンの回転数を制限してもよい。制限を行うか行わないか（すなわち制限のＯＮ／ＯＦＦ）だけでなく、段階的に設定する（すなわち過回転に至ってしまうリミットラインに対する漸近線を描くイメージで設定する）ことにより、システム性能をより効率よく活用できたり、トルク段差を少なくできる（すなわちスムースな挙動を実現できる）可能性がある。

（動作例）
図１３、図１４を参照して、車速、エンジン回転数、発電機回転数、勾配、高度、高電圧系温度制限値、の変化例について説明する。
図１３は、従来の発電機過回転防止制御を採用した場合における、エンジン回転数、発電機回転数などの変化例を示すタイムチャートである。一方、図１４は、本実施形態による発電機過回転防止制御システムにおける、エンジン回転数、発電機回転数などの変化例を示すタイムチャートである。

まず、図１３を参照すると、期間Ｔ１において、勾配が無い場合、車速、エンジン回転数（ＥＮＧ回転数）、および、発電機回転数が一定である。期間Ｔ２において、車体が上り勾配にさしかかり、高度が徐々に上昇すると、車速が低下する。このとき、運転者がアクセルを踏み込むと、エンジン回転数、発電機回転数が上昇する。発電機回転数が上限回転数（図中の破線ＨＡ）に達すると、図１３中の破線Ｈ３で示すように、過回転防止制御が働く。これにより、期間Ｔ３において、エンジン回転数が急激に低下し、発電機回転数が急激に低下すると共に、車速が低下する。この車速の低下は、運転者に違和感を与えるおそれがある。なお、発電機回転数の上昇に伴い、高電圧系温度制限値も上昇する。

その後、期間Ｔ４において、運転者がアクセルを踏み続けていると、エンジン回転数の上昇に伴い、発電機回転数が徐々に上昇すると共に、車速も上昇する。期間Ｔ５において、車体が下り勾配にさしかかると、高度が徐々に低下し、車速が上昇する。このとき、エンジン回転数、および、発電機回転数は一定である。期間Ｔ６において、勾配が無くなると、車速、エンジン回転数（ＥＮＧ回転数）、および、発電機回転数が一定となる。

一方、図１４を参照すると、期間Ｔ１において、勾配が無い場合、車速、エンジン回転数（ＥＮＧ回転数）、および、発電機回転数が一定である。期間Ｔ２において、車体が上り勾配にさしかかり、高度が上昇すると、車速が低下する。このとき、運転者がアクセルを踏み込むと、エンジン回転数、発電機回転数が上昇する。しかしながら、上述したように、車速が低いため、発電機回転数の制限は厳しくないので、発電機回転数が上限回転数（図中の破線ＨＢ）に達することはない。したがって、図１４中の破線Ｈ４で示すように、過回転防止制御は働かない。このため、その後の期間Ｔ３、期間Ｔ４において、運転者がアクセルを踏み続けていると、エンジン回転数は緩やかに上昇する。発電機回転数は一定である。したがって、運転者に違和感を与えることはない。なお、その後の動作は、図１３を参照して説明した場合と同様である。

（発電機過回転防止制御方法）
以上説明したハイブリッド車両では、キャリア、リングギア、および、サンギアを含む遊星歯車機構を備え、エンジンと駆動用のモータと発電機とを、上記遊星歯車機構を介して連結し、かつ、上記エンジンを上記キャリアに、上記駆動用モータを上記リングギアに、上記発電機を上記サンギアに、それぞれ接続したハイブリッド車両における発電機過回転防止制御方法であって、上記エンジンの回転数より上記モータの回転数が低い低車速状態では、上記エンジンの回転数より上記モータの回転数が高い中高車速状態よりも、上記エンジンの回転数が低くなるように、エンジン回転数制限率を設定し、この設定されたエンジン回転数制限率に基づいて上記エンジンの回転数を制限する発電機過回転防止制御方法が採用されている。

この方法を採用することにより、エンジンの回転数より、モータの回転数が低い低車速状態では、エンジンの回転数が低く制限されるので、エンジンの回転数に比べ、発電機の回転数の上昇量が大きくても、発電機の過回転を防止することができる。更に、エンジンの回転数より、モータの回転数が高い中高車速状態では、エンジンの回転数が制限されにくいので、運転者の要求トルクにあったトルクを出すことができ、発電機の過回転数制御により運転者に与える違和感を低減することができる。
なお、図１２のステップＳ２１は、エンジン回転数制限率設定手段に対応する。また、図１２のステップＳ２２〜Ｓ２４は、エンジン回転数制限手段に対応する。

（本実施形態の効果）
（１）エンジン回転数制限率設定手段は、エンジンの回転数よりモータの回転数が低い低車速状態では、エンジンの回転数よりモータの回転数が高い中高車速状態よりも、エンジンの回転数が低くなるように、エンジン回転数制限率を設定する。エンジン回転数制限手段は、エンジン回転数制限率設定手段によって設定されたエンジン回転数制限率に基づいてエンジンの回転数を制限する。
遊星歯車機構を有し、エンジンをキャリアに、駆動用のモータをリングギアに、発電機をサンギアに、それぞれ接続しているハイブリッド車両において、エンジン回転数より、モータ回転数が低いような場合、エンジンの回転数の上昇に対し、発電機の回転数の上昇量が大きくなる。エンジン回転数より、モータ回転数が低いような場合、特許文献１に記載のように、エンジンの回転数を、他の場合にくらべ、低く設定する必要がある。

しかし、車速が高く、エンジン回転数より、モータ回転数が高い場合、エンジン回転が上昇しても、発電機の回転数はあまり上昇しない。また、このような場合、モータは回転数が高い状態であるため、モータにおける消費電力が大きくなる。このように、大きな電力が求められているときに、発電機の回転数制限のためにエンジンの回転数を上げられないと、発電機の発電量が不足する。発電機の発電量が不足すると、モータに供給できる電力が少なくなってしまうおそれがある。

このため、エンジンの回転数よりモータの回転数が低い低車速状態では、エンジンの回転数よりモータの回転数が高い中高車速状態よりも、エンジンの回転数が低くなるように、エンジン回転数制限率を設定し、この設定されたエンジン回転数制限率に基づいてエンジン回転数を制限する。これにより、エンジンの回転数より、モータの回転数が低い低車速状態では、エンジンの回転数が低く制限されるので、エンジンの回転数に比べ、発電機の回転数の上昇量が大きくても、発電機の過回転を防止することができる。さらに、エンジンの回転数より、モータの回転数が高い中高車速状態では、エンジンの回転数が制限されにくいので、運転者の要求トルクにあったトルクを出すことができ、発電機の過回転数制御により運転者に与える違和感を低減することができる。

（２）自車の外気温度が低いほど、エンジンの回転数を制限するように、エンジン回転数制限率を設定してもよい。エンジントルクが出やすくなる空気密度が高い側を制限することで、発電機過回転を抑制しやすくなる。
（３）自車の高度が低いほど、エンジンの回転数を制限するように、エンジン回転数制限率を設定してもよい。エンジントルクが出やすくなる空気密度が高い側を制限することで、発電機過回転を抑制しやすくなる。

（４）自車の登坂勾配が大きいほど、エンジンの回転数を制限するように、エンジン回転数制限率を設定してもよい。登坂勾配が大きいと、ドライバーがアクセルを深く踏み込むため、エンジン回転数が上昇する方向となり、発電機回転数が上昇する程度が大きくなるため、勾配条件で制限を厳しくすることにより、発電機過回転を抑制しやすくなる。
（５）発電機用のインバータの温度が高いほど、エンジンの回転数を制限するように、エンジン回転数制限率を設定してもよい。発電機が出力できなくなる条件を予め考慮してエンジン回転数を制限することにより、発電機過回転を抑制しやすくなる。

（６）発電機および前記モータとの間で電力の入出力が行われるバッテリを更に備え、バッテリに対する入力制限が大きいほど、エンジンの回転数を制限するように、エンジン回転数制限率を設定してもよい。発電機が動作（発電）できなくなる条件を予め考慮してエンジンの回転数を制限することにより、発電機過回転を抑制しやすくなる。
（７）発電機の温度が高いほど、エンジンの回転数を制限するように、エンジン回転数制限率を設定してもよい。発電機が出力できなくなる条件を予め考慮してエンジン回転数を制限することにより、発電機過回転を抑制しやすくなる。

（８）設定されたエンジン回転数制限率に基づいて複数種類の判定閾値を設定し、それら判定閾値と発電機回転数との比較結果に応じてエンジンの回転数を制限してもよい。制限を行うか行わないか（すなわち制限のＯＮ／ＯＦＦ）だけでなく、段階的に設定する（すなわち過回転に至ってしまうリミットラインに対する漸近線を描くイメージで設定する）ことにより、システム性能をより効率よく活用できたり、トルク段差を少なくできる（すなわちスムースな挙動を実現できる）可能性がある。

（９）エンジンの回転数の制限の解除は、設定されたエンジン回転数制限率に基づく判定閾値と自車の現在の状態との比較結果に応じて、行えばよい。回転数の制限状態から正常状態に戻る条件（すなわち制限解除）に対しても制限適用時同様に考慮することにより、システム性能をより効率よく活用できたり、トルク段差を少なくできる（すなわちスムースな挙動を実現できる）可能性がある。

本発明によるハイブリッド車両の一実施形態を示す構成図である。図１のＣＰＵによるエンジン回転数制限率の設定処理を示すフローチャートである。図２の設定処理の、より詳細な内容を示すフローチャートである。外気温度に応じたエンジン回転数制限率マップの例を示す図である。高度に応じたエンジン回転数制限率マップの例を示す図である。登坂勾配に応じたエンジン回転数制限率マップの例を示す図である。車速に応じたエンジン回転数制限率マップの例を示す図である。車速に応じた共線図の一例を示す図である。発電機インバータ温度に応じたエンジン回転数制限率マップの例を示す図である。電池入出力制限に応じたエンジン回転数制限率マップの例を示す図である。発電機温度に応じたエンジン回転数制限率マップの例を示す図である。図１のＣＰＵによる制御の内容を示すフローチャートである。従来例による発電機過回転防止制御を採用した場合における、エンジン回転数、発電機回転数などの変化例を示すタイムチャートである。本発明の実施形態による発電機過回転防止制御システムにおける、エンジン回転数、発電機回転数などの変化例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０ａ、１０ｂ駆動輪
１１ａ、１１ｂ車輪
１２ディファレンシャルギア
１０１ＣＰＵ
１０２補助バッテリ
２０１ブレーキアクチュエータ
２０２機械ブレーキ
３０１強電バッテリ
３０２インバータ
３０３モータ
３０４発電機
３０５エンジン
３０６トランスアクスル
４０１外気温センサ
４０２ＧＰＳ
４０３ＤＣ／ＤＣコンバータ

Claims

キャリア、リングギア、および、サンギアを含む遊星歯車機構を備え、エンジンと駆動用のモータと発電機とを、前記遊星歯車機構を介して連結し、かつ、前記エンジンを前記キャリアに、前記駆動用モータを前記リングギアに、前記発電機を前記サンギアに、それぞれ接続したハイブリッド車両において、前記エンジンの回転数より前記モータの回転数が低い低車速状態では、前記エンジンの回転数より前記モータの回転数が高い中高車速状態よりも、前記エンジンの回転数が低くなるように、エンジン回転数制限率を設定するエンジン回転数制限率設定手段と、前記エンジン回転数制限率設定手段によって設定されたエンジン回転数制限率に基づいて前記エンジンの回転数を制限するエンジン回転数制限手段とを含むことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力装置。
請求項１において、
前記エンジン回転数制限率設定手段は、自車の外気温度が低いほど、前記エンジンの回転数を制限するように、前記エンジン回転数制限率を設定することを特徴とするハイブリッド車両の駆動力装置。
請求項１において、
前記エンジン回転数制限率設定手段は、自車の高度が低いほど、前記エンジンの回転数を制限するように、前記エンジン回転数制限率を設定することを特徴とするハイブリッド車両の駆動力装置。
請求項１において、
前記エンジン回転数制限率設定手段は、自車の登坂勾配が大きいほど、前記エンジンの回転数を制限するように、前記エンジン回転数制限率を設定することを特徴とするハイブリッド車両の駆動力装置。
請求項１において、
前記エンジン回転数制限率設定手段は、前記発電機用のインバータの温度が高いほど、前記エンジンの回転数を制限するように、前記エンジン回転数制限率を設定することを特徴とするハイブリッド車両の駆動力装置。
請求項１において、
前記発電機および前記モータとの間で電力の入出力が行われるバッテリを更に備え、
前記エンジン回転数制限率設定手段は、前記バッテリに対する入力制限が大きいほど、前記エンジンの回転数を制限するように、前記エンジン回転数制限率を設定することを特徴とするハイブリッド車両の駆動力装置。
請求項１において、
前記エンジン回転数制限率設定手段は、前記発電機の温度が高いほど、前記エンジンの回転数を制限するように、前記エンジン回転数制限率を設定することを特徴とするハイブリッド車両の駆動力装置。
請求項１から請求項７までのいずれか１項において、
前記エンジン回転数制限手段は、前記エンジン回転数制限率設定手段によって設定されたエンジン回転数制限率に基づいて複数種類の判定閾値を設定し、それら判定閾値と自車の現在の状態との比較結果に応じて前記エンジンの回転数を制限することを特徴とするハイブリッド車両の駆動力装置。
請求項１から請求項８までのいずれか１項において、
前記エンジン回転数制限率設定手段によって設定された前記エンジン回転数制限率に基づく判定閾値と自車の現在の状態との比較結果に応じて、前記エンジンの回転数の制限を解除することを特徴とするハイブリッド車両の駆動力装置。
キャリア、リングギア、および、サンギアを含む遊星歯車機構を備え、エンジンと駆動用のモータと発電機とを、前記遊星歯車機構を介して連結し、かつ、前記エンジンを前記キャリアに、前記駆動用モータを前記リングギアに、前記発電機を前記サンギアに、それぞれ接続したハイブリッド車両における発電機過回転防止制御方法であって、前記エンジンの回転数より前記モータの回転数が低い低車速状態では、前記エンジンの回転数より前記モータの回転数が高い中高車速状態よりも、前記エンジンの回転数が低くなるように、エンジン回転数制限率を設定し、この設定されたエンジン回転数制限率に基づいて前記エンジンの回転数を制限することを特徴とする発電機過回転防止制御方法。