JP2011111064A

JP2011111064A - ハイブリッド自動車

Info

Publication number: JP2011111064A
Application number: JP2009269942A
Authority: JP
Inventors: Michihiro Obitsu; 充弘大櫃
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2011-06-09

Abstract

【課題】シフトポジションがニュートラルポジションであるときに、そのことを運転者に認識させやすくする。
【解決手段】シフトポジションＳＰがＮポジションであるときには、インバータ４１，４２がゲート遮断された状態でアクセル開度Ａｃｃが大きいほど大きくなる傾向の回転数でエンジン２２が自立運転されるようエンジン２２を制御する。これにより、運転者がアクセルペダル８３を踏み込んだときに、エンジンからの動力だけを用いて走行する自動車と同様に動作することになるため、シフトポジションＳＰがＮポジションであることを運転者に認識させやすくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、エンジンと駆動輪に連結された駆動軸とに接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構に接続された第１のモータ（ＭＧ１）と、２つのブレーキを有する変速機を介して駆動軸に接続された第２のモータ（ＭＧ２）と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための第１，第２のインバータと、第１，第２のインバータを介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリと、を備えるものにおいて、シフトレバーがＮレンジにシフト変更されたときに第１，第２のインバータをシャットダウンするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３０６２３８号公報

上述のハイブリッド自動車では、シフトレバーがＮレンジであるときにエンジンが運転停止していると、運転者がアクセルペダルを踏み込んだとしてもエンジンの回転数が変化しないため、運転者がシフトレバーをＮレンジにシフト変更したことを忘れているときや運転者が意図せずにシフトレバーがＮレンジになっているときなどに、シフトレバーがＮレンジであることを運転者が認識しにくいという問題があった。

本発明のハイブリッド自動車は、シフトポジションがニュートラルポジションであるときに、そのことを運転者に認識させやすくすることを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、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自動車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に接続された電動機と、前記発電機を駆動するための発電機用インバータ回路と、前記電動機を駆動するための電動機用インバータ回路と、前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を介して前記発電機および前記電動機と電力をやりとり可能な二次電池と、シフトポジションがニュートラルポジションのときには前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路がゲート遮断されるよう前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記シフトポジションがニュートラルポジションのとき、アクセル開度が大きいほど大きくなる傾向の回転数で前記内燃機関が自立運転されるよう前記内燃機関を制御する手段である、
ハイブリッド自動車。

この本発明のハイブリッド自動車では、シフトポジションがニュートラルポジションのときには、発電機用インバータ回路および電動機用インバータ回路がゲート遮断された状態でアクセル開度が大きいほど大きくなる傾向の回転数で内燃機関が自立運転されるよう内燃機関を制御する。これにより、シフトポジションがニュートラルポジションのときに運転者がアクセルペダルを踏み込んだときには、車両が移動せずに内燃機関の回転数が上昇することになり、即ち、内燃機関からの動力だけで走行する自動車と同様に内燃機関の回転数が変化することになり、シフトポジションがニュートラルポジションであることを運転者に認識させやすくすることができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記内燃機関が運転停止されている状態で前記シフトポジションがニュートラルポジションにシフト変更されたときには、前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記発電機用インバータ回路とを制御し、該内燃機関の始動後に前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路がゲート遮断されるよう該発電機用インバータ回路と該電動機用インバータ回路とを制御する手段である、ものとすることもできる。

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用電子制御ユニット７０により実行されるＮポジション時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するため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、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御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と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が図示しない減速ギヤを介して駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、シフトレバー８１のポジション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やアクセルペダル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，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からのブレーキポジション，車速センサ８８からの車速などを入力すると共にエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。

実施例のハイブリッド自動車２０は、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット７０では、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と車速センサ８８からの車速とに応じて走行のために駆動軸３６に要求される要求トルクを設定し、要求トルクに駆動軸３６の回転数（例えば、モータＭＧ２の回転数や車速に換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーを計算すると共に計算した走行用パワーからバッテリ５０の残容量に応じて得られるバッテリ５０を充放電するための補正パワー（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしてのエンジン指令パワーを設定する。そして、エンジン指令パワーをエンジン２２を始動するための始動用閾値やエンジン２２の運転を停止するための停止用閾値と比較し、エンジン２２の運転を停止しているときにエンジン指令パワーが始動用閾値を超えたときにはエンジン２２を始動し、エンジン２２を運転しているときにエンジン指令パワーが停止用閾値を下回ったときにはエンジン２２の運転を停止する。エンジン２２の運転を継続しているときやエンジン２２を始動した後は、エンジン指令パワーを効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数とトルクとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数と目標トルクとを設定し、バッテリ５０を充放電することができる最大電力としての入出力制限の範囲内で、エンジン２２の回転数が目標回転数となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令を設定すると共に、要求トルクからモータＭＧ１をトルク指令で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを減じて得られるトルクをモータＭＧ２のトルク指令として設定する。そして、設定したエンジン２２の目標回転数と目標トルクとについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数と目標トルクとを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数と目標トルクとによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータＭＧ１，４２のトルク指令を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，４２がトルク指令で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。一方、エンジン２２の運転停止を継続しているときやエンジン２２の運転を停止した後は、モータＭＧ１のトルク指令に値０を設定すると共にバッテリ５０の入出力制限の範囲内で要求トルクをモータＭＧ２のトルク指令に設定し、設定したモータＭＧ１，４２のトルク指令をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＭＧ１，４２のトルク指令を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，４２がトルク指令で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。実施例のハイブリッド自動車２０は、こうした制御により、エンジン２２の間欠運転を伴ってバッテリ５０の入出力制限の範囲内でバッテリを充放電しながらアクセル開度に応じた要求トルクを駆動軸３６に出力して走行する。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがニュートラルポジション（Ｎポジション）であるときには、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により、図２に例示するＮポジション時制御ルーチンが繰り返し実行される。Ｎポジション時制御ルーチンでは、まず、モータＥＣＵ４０から通信により入力されるインバータ４１，４２をゲート遮断している（インバータ４１，４２の全てのスイッチング素子をオフとしている）か否かを示すフラグを用いてインバータ４１，４２がゲート遮断されているか否かを判定し（ステップＳ１００）、インバータ４１，４２がゲート遮断されていないと判定されたときには、エンジンＥＣＵ２４から通信により入力されるエンジン２２が運転されているか否かを示すフラグを用いてエンジン２２が運転されているか否かを判定し（ステップＳ１１０）、エンジン２２が運転されていると判定されたときには、インバータ４１，４２がゲート遮断されるようゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１４０）。ゲート遮断指令を受信したモータＥＣＵ４０は、インバータ４１，４２をゲート遮断する。

一方、エンジン２２が運転停止されていると判定されたときには、エンジン２２が始動されるように始動指令をエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ１２０）、エンジン２２の始動が完了するのを待って（ステップＳ１３０）、ゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１４０）。ここで、始動指令を受信したモータＥＣＵ４０は、エンジン２２をモータリングするためのトルクがモータＭＧ１から出力されるようモータＭＧ１を制御する。また、始動指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングによってエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｒｅｆ（例えば、１０００ｒｐｍなど）以上に至ったときにエンジン２２の点火制御や燃料噴射制御を開始する。なお、いま、シフトポジションＳＰがＮポジションであるため、エンジン２２の始動時には、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにトルクが出力されないようモータＭＧ２を制御する。

そして、ステップＳ１４０でゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信したときや、ステップＳ１００でインバータ４１，４２がゲート遮断されていると判定されたときには、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が大きいほど大きくなる傾向にエンジン２２の自立運転用の目標回転数Ｎｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で自立運転されるようエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。このように、シフトポジションＳＰがＮポジションのときには、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど大きくなる傾向に目標回転数Ｎｅ＊を設定してエンジン２２を自立運転することにより、運転者がアクセルペダル８３を踏み込んだときに車両が移動せずにエンジン２２の回転数が上昇することになり、即ち、エンジンからの動力だけを用いて走行する自動車と同様にエンジン２２の回転数が変化することになり、シフトポジションＳＰがＮポジションであることを運転者に認識させやすくすることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトポジションＳＰがＮポジションであるときには、インバータ４１，４２がゲート遮断された状態でアクセル開度Ａｃｃが大きいほど大きくなる傾向の回転数でエンジン２２が自立運転されるようエンジン２２を制御するから、運転者がアクセルペダル８３を踏み込んだときに、エンジンからの動力だけを用いて走行する自動車と同様にエンジン２２の回転数が変化することになり、シフトポジションＳＰがＮポジションであることを運転者に認識させやすくすることができる。

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、プラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、インバータ４１が「発電機用インバータ回路」に相当し、インバータ４２が「電動機用インバータ回路」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、シフトポジションＳＰがＮポジションであるときには、ゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信し、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど大きくなる傾向にエンジン２２の自立運転用の目標回転数Ｎｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信する図２のＮポジション時制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、受信した目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２が自立運転されるようエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、ゲート遮断指令を受信したときにインバータ４１，４２をゲート遮断するモータＥＣＵ４０と、が「制御手段」に相当する。

以上、本発明を実施するため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、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０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、３０プラネタリギヤ、３２ａリングギヤ軸、３６駆動軸、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、５０バッテリ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、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、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に接続された電動機と、前記発電機を駆動するための発電機用インバータ回路と、前記電動機を駆動するための電動機用インバータ回路と、前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を介して前記発電機および前記電動機と電力をやりとり可能な二次電池と、シフトポジションがニュートラルポジションのときには前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路がゲート遮断されるよう前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記シフトポジションがニュートラルポジションのとき、アクセル開度が大きいほど大きくなる傾向の回転数で前記内燃機関が自立運転されるよう前記内燃機関を制御する手段である、
ハイブリッド自動車。
請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記内燃機関が運転停止されている状態で前記シフトポジションがニュートラルポジションにシフト変更されたときには、前記内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記発電機用インバータ回路とを制御し、該内燃機関の始動後に前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路がゲート遮断されるよう該発電機用インバータ回路と該電動機用インバータ回路とを制御する手段である、
ハイブリッド自動車。