JP2012153165A - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセルペダルが踏み込まれた状態でハイブリッド車両が減速走行するときに部品保護やエネルギ効率の改善を図る。
【解決手段】モータ出力パワーＰｍｇ１が閾値Ｐｒｅｆ以上であってモータＭＧ１が比較的高い回転数で回転しながら正のトルクを出力しており（ステップＳ１３０）、モータＭＧ２の回転数変化量ΔＮｍ２が閾値ΔＮｒｅｆ未満であり（ステップＳ１５０）、かつモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ未満である場合（ステップＳ１６０）、運転者によりアクセルペダルとブレーキペダルとの双方が同時に踏み込まれたのに伴ってモータＭＧ１およびモータＭＧ２の双方が電力を消費して正のトルクを出力するとみなされ、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊が減少側に補正される（ステップＳ１７０）。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関と、第１電動機と、内燃機関の出力軸に接続される第１要素、第１電動機の回転軸に接続される第２要素、および駆動輪に連結された駆動軸に接続される第３要素を有すると共に第１要素が共線図上で第２要素と第３要素との間に位置するように構成された遊星歯車機構と、駆動軸に動力を出力可能な第２電動機と、第１および第２電動機と電力をやり取り可能な蓄電装置とを含むハイブリッド車両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両として、停車中にアクセルペダルとブレーキペダルとが共に踏み込まれたときに、バッテリの許容充電電力の絶対値と損失分との和によりエンジンから出力すべきエンジン要求パワーを設定すると共に、当該エンジン要求パワーを出力可能な動作点のうちの燃費よりも加速を優先させる動作点としてエンジン要求パワーと燃費用動作ラインとの交点における回転数よりも高い回転数の動作点を設定してエンジンを制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両では、停車中にアクセルペダルとブレーキペダルとが共に踏み込まれたときにエンジンを高い回転数に保持することで、その後にブレーキペダルの踏み込みが解除されたときにエンジンの回転慣性重量による走行抵抗分を小さくして加速性をより向上させることができる。また、バッテリに直列に接続された走行用モータ、電流センサおよびトランジスタを有するバッテリ式フォークリフトとして、坂路等をインチング等の操作を行いながら走行することができるように、アクセルペダルとブレーキペダルとが共に踏み込まれたときに走行用モータに流れる電流が基準値以下である場合にアクセルペダルの踏み込み量に基づいてトランジスタを制御して走行用モータに流れる電流を制御するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−３０６２１４号公報 特開平７−３９００１号公報

ところで、上述のようなハイブリッド車両の運転者の中には、アクセルペダルを踏み込んだまま例えばブレーキペダルを踏み込んで車両を減速させる者もいると考えられる。このようにアクセルペダルが踏み込まれた状態でハイブリッド車両が減速走行する際にも、部品保護やエネルギ効率の改善を図る必要があるが、上記特許文献には、アクセルペダルが踏み込まれた状態でハイブリッド車両が減速走行する際の制御手順が何ら開示されていない。

そこで、本発明は、アクセルペダルが踏み込まれた状態でハイブリッド車両が減速走行するときに部品保護やエネルギ効率の改善を図ることを主目的とする。

本発明によるハイブリッド車両およびその制御方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明によるハイブリッド車両は、
内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、前記内燃機関の出力軸に接続される第１要素、前記第１電動機の回転軸に接続される第２要素、および駆動輪に連結された駆動軸に接続される第３要素を有すると共に前記第１要素が共線図上で前記第２要素と前記第３要素との間に位置するように構成された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を出力可能な第２電動機と、前記第１および第２電動機と電力をやり取り可能な蓄電装置と、ブレーキペダルの踏み込み量に応じて摩擦制動力を出力可能な制動装置と、前記内燃機関がアクセルペダルの踏み込み量に応じた目標運転ポイントで運転されると共に前記駆動軸に前記アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクが出力されるように前記第１および第２電動機を制御する制御手段とを含むハイブリッド車両において、
前記制御手段は、前記アクセルペダルが踏み込まれた状態での減速走行中に前記第１電動機から正のトルクが出力されると共に前記第２電動機の回転数が所定回転数未満になったときに前記第２電動機の出力トルクを低下させることを特徴とする。

このハイブリッド車両では、内燃機関がアクセルペダルの踏み込み量に応じた目標運転ポイントで運転されると共に駆動軸にアクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクが出力されるように第１および第２電動機が制御される。すなわち、内燃機関が運転されているときには、基本的に、第１電動機は内燃機関が目標運転ポイントで運転されるように当該内燃機関からの動力の一部を用いて発電し、第２電動機は、駆動軸に出力されるトルクがアクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクになるように電力を消費しながら駆動軸にトルクを出力する。一方、アクセルペダルが踏み込まれた状態での減速走行中には、駆動輪に連結された駆動軸の回転数低下に伴って第２電動機の回転数が低下するが、この際に内燃機関が運転されていると、当該内燃機関の目標運転ポイント（目標回転数）は、アクセルペダルの踏み込み量に応じたものになることから、さほど変化しない。このため、アクセルペダルが踏み込まれた状態での減速走行中には、第２電動機の回転数が低下する状態で内燃機関の運転ポイントをアクセルペダルの踏み込み量に応じた目標運転ポイントにするために第１電動機から正のトルクが出力されることがある。このような場合、本来第２電動機から回生電力を得ることができる減速状態であるにも拘わらず第１および第２電動機の双方が電力を消費して正のトルクを出力してしまい、蓄電装置からの高電流が電力系の構成部品に印加されてしまったり、蓄電装置の過剰な放電によりエネルギ効率が悪化してしまったりするおそれがある。これを踏まえて、このハイブリッド車両では、アクセルペダルが踏み込まれた状態での減速走行中に第１電動機から正のトルクが出力されると共に第２電動機の回転数が所定回転数未満になったときに、第２電動機の出力トルクが低下させられる。これにより、第２電動機の出力トルク（正のトルク）が低下する分だけ蓄電装置の放電が抑制されることから、電力系の構成部品に高電流が印加されるのを抑制して部品保護を図ると共にエネルギ効率の改善を図ることが可能となる。なお、第２電動機の出力トルクを低下させるに際しては、当該第２電動機の出力トルクを徐々に値０に近づけてもよく、第２電動機の出力トルクを直ちに値０としてもよく、第２電動機の出力トルクを予め定められた値だけ減少させてもよい。

また、前記制御手段は、前記第１電動機から出力されるパワーが正の所定値以上であると共に、前記第２電動機の回転数変化量が所定値未満であり、かつ前記第２電動機の回転数が前記所定回転数未満であるときに、前記第２電動機の出力トルクを低下させてもよい。これにより、アクセルペダルが踏み込まれた状態でハイブリッド車両が減速走行するときに、より適正なタイミングで第２電動機の出力トルクを低下させることが可能となる。

更に、前記制御手段は、前記内燃機関の始動に伴って前記第１電動機から正のトルクが出力されるときには、前記第２電動機の出力トルクを低下させないものであってもよい。これにより、第２電動機からのトルクの出力により、内燃機関の始動に伴って第１電動機から正のトルクが出力されるときに遊星歯車機構を介して駆動軸（第３要素）に出力される反力としてのトルクをキャンセルして、スムースに内燃機関を始動させることが可能となる。

本発明によるハイブリッド車両の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、前記内燃機関の出力軸に接続される第１要素、前記第１電動機の回転軸に接続される第２要素、および駆動輪に連結された駆動軸に接続される第３要素を有すると共に前記第１要素が共線図上で前記第２要素と前記第３要素との間に位置するように構成された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を出力可能な第２電動機と、前記第１および第２電動機と電力をやり取り可能な蓄電装置とを含むハイブリッド車両の制御方法において、
（ａ）前記内燃機関がアクセルペダルの踏み込み量に応じた目標運転ポイントで運転されると共に前記駆動軸に前記アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクが出力されるように前記第１および第２電動機を制御するステップと、
（ｂ）前記アクセルペダルが踏み込まれた状態での減速走行中に前記第１電動機から正のトルクが出力されると共に前記第２電動機の回転数が所定値以下になったときに、前記第２電動機の出力トルクを低下させるステップと、
を含むものである。

この方法によれば、アクセルペダルが踏み込まれた状態での減速走行中に第１電動機から正のトルクが出力されると共に第２電動機の回転数が所定回転数未満になったときに、第２電動機の出力トルク（正のトルク）を低下させた分だけ蓄電装置の放電が抑制されることから、電力系の構成部品に高電流が印加されるのを抑制して部品保護を図ると共にエネルギ効率の改善を図ることが可能となる。

本発明の実施例に係るハイブリッド車両であるハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 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を示す説明図である。 ハイブリッド自動車２０が走行するときのプラネタリギヤ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例示する説明図である。 実施例のモータＥＣＵ４０により実行されるトルク指令補正ルーチンの一例を示すフローチャートである。 図５のトルク指令補正ルーチンが実行された際にバッテリ５０の放電電力やモータ出力パワーＰｍｇ１、モータＭＧ２の出力トルクＴｍ２および回転数Ｎｍ２が変化する様子を例示するタイムチャートである。

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、本発明の実施例に係るハイブリッド車両であるハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料を用いて動力を出力するエンジン（内燃機関）２２と、エンジン２２を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、サンギヤ（第１要素）３１、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたリングギヤ（第２要素）３２、および複数のピニオンギヤ３３を支持すると共にねじれ要素としてのダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト（出力軸）２６に接続されたプラネタリキャリア（第３要素）３４を有するシングルピニオン式のプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１に接続されると共に主として発電機として作動するモータＭＧ１と、減速ギヤ機構３５およびリングギヤ軸３２ａを介してリングギヤ３２に接続されたモータＭＧ２と、リングギヤ軸３２ａにギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂ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に接続されたリチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池であるバッテリ５０と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１および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、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２と、摩擦制動力を出力可能な制動装置である電子制御式油圧ブレーキユニット（以下、単に「ブレーキユニット」という）９０と、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２等と通信しながら車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを備える。

エンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力され、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２の吸入空気量や燃料噴射量、点火時期等の制御するための制御信号等が出力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信し、ハイブリッドＥＣＵ７０からの信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン２２を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ＥＣＵ７０に出力する。

プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１がエンジン２２からの動力の少なくとも一部を用いて発電する発電機として機能するときにはプラネタリキャリア３４に伝達されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１とリングギヤ３２と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プラネタリキャリア３４に伝達されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１に伝達されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２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３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して最終的に駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力される。

モータＭＧ１およびＭＧ２は、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と電力のやり取りを行う。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およびＭＧ２の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費可能とする。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２により発電される電力に応じて充放電され、モータＭＧ１およびＭＧ２間で電力収支のバランスをとれば充放電されないことになる。

モータＥＣＵ４０は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されている。モータＥＣＵ４０には、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等が入力され、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等が出力される。また、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算する。更に、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信し、ハイブリッドＥＣＵ７０からの信号等に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

バッテリＥＣＵ５２も図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されている。バッテリＥＣＵ５２には、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Ｖｂ、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に設置された図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ、バッテリ５０に設置された温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力される。また、バッテリＥＣＵ５２は、ハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４と通信し、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。更に、バッテリＥＣＵ５２は、電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０の充電割合を示す残容量ＳＯＣを算出したり、残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の目標充放電電力としての充放電要求パワーＰｂ＊（実施例では、放電側を正とし、充電側を負とする）を算出したり、残容量ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である許容充電電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である許容放電電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。

ブレーキユニット９０は、マスタシリンダ９１や流体圧式（油圧式）のブレーキアクチュエータ９２、車輪３９ａ、３９ｂおよび図示しない他の車輪の各々に取り付けられたブレーキディスクを挟持して対応する車輪に摩擦制動力を付与可能なブレーキパッドを駆動するホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄ、ホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄごとに設けられて対応するホイールシリンダの油圧（ホイールシリンダ圧）を検出する図示しないホイールシリンダ圧センサ、ブレーキアクチュエータ９２を制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、「ブレーキＥＣＵ」という）９５等を含む。ブレーキアクチュエータ９２は、図示しない油圧発生源としてのポンプやアキュムレータ、マスタシリンダ９１とホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄとの連通状態を制御するマスタシリンダカットソレノイドバルブ、ブレーキペダル８５の踏み込み量に応じてペダル踏力に対する反力を創出するストロークシミュレータ、複数のソレノイドバルブ等を有する。また、ブレーキＥＣＵ９５は、図示しない信号ラインを介して、マスタシリンダ圧を検出する図示しないマスタシリンダ圧センサからのマスタシリンダ圧や、図示しないホイールシリンダ圧センサからのホイールシリンダ圧、車輪３９ａ，３９ｂ等の車輪速を検出する図示しない車輪速センサからの車輪速、図示しない操舵角センサからの操舵角等を入力すると共に、ハイブリッドＥＣＵ７０等との間で通信により各種信号のやり取りを行う。そして、ブレーキＥＣＵ９５は、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ストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳや車速Ｖ等に基づいてハイブリッド自動車２０に作用させるべき制動トルクのうちのブレーキユニット９０による分担分に応じた摩擦制動トルクが車輪３９ａ，３９ｂ等に作用するようにブレーキアクチュエータ９２を制御する。また、ブレーキＥＣＵ９５は、運転者によるブレーキペダル８５の踏み込み操作とは無関係に、車輪ごとに制動トルクが独立に作用するようにブレーキアクチュエータ９２を制御することもできる。更に、ブレーキＥＣＵ９５は、図示しないセンサにより検出される車輪速、車両前後および横方向の加速度、ヨーレート、操舵角といった各種パラメータに基づいていわゆるＡＢＳ制御やトラクションコントロール（ＴＲＣ）、車両安定化制御（ＶＳＣ）等をも実行可能である。

ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を備える。ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したようにエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２、ブレーキＥＣＵ９５等と通信し、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２、ブレーキＥＣＵ９５等と各種信号やデータのやり取りを行う。また、ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）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（シフトポジション）に対応したシフトレンジＳＲを検出するシフトレンジセンサ８２からのシフトレンジＳＲ、アクセルペダル８３の踏み込み量（アクセル操作量）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、車速センサ８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。

上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、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Ｔｒ＊が計算され、この要求トルクＴｒ＊に応じたトルクがリングギヤ軸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とが制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の制御モードとしては、要求トルクＴｒ＊に見合うパワーがエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を制御すると共にエンジン２２から出力されるパワーのすべてがプラネタリギヤ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ＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求トルクＴｒ＊とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合うパワーがエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を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から出力されるパワーの全部またはその一部がプラネタリギヤ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トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２を停止して要求トルクＴｒ＊に基づくトルクをリングギヤ軸３２ａに出力するようにモータＭＧ２を駆動制御するモータ運転モード等がある。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが予め定められた間欠禁止車速Ｖｒｅｆ以上であるときにエンジン２２の運転停止が禁止されると共に、車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ未満であるときに、エンジン２２を自動的に停止・始動させる間欠運転が実行される。

次に、運転者によりアクセルペダル８３が踏み込まれて上述のハイブリッド自動車２０が走行する際の動作について説明する。運転者によりアクセルペダル８３が踏み込まれると、ハイブリッドＥＣＵ７０は、図２に例示する要求トルク設定用マップから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と車速センサ８７からの車速Ｖとに対応し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＊を導出・設定し、エンジン２２が運転されている場合には、エンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊を設定する。要求パワーＰｅ＊は、走行に要求される要求トルクＴｒ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２／減速ギヤ機構３５のギヤ比Ｇｒ、または車速Ｖ×換算係数ｋ）との積からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を減じた値に損失分Ｌｏｓｓを加算することにより得られる。次いで、要求パワーＰｅ＊とエンジン２２を効率よく動作させるように予め定められた動作ライン（最適燃費ライン、図３参照）とからエンジン２２の目標運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する。すなわち、当該動作ラインから要求パワーＰｅ＊に対応した目標回転数Ｎｅ＊が導出・設定され、要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除することによりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊が設定される。

続いて、目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒとプラネタリギヤ３０のギヤ比ρ（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）とを用いて次式（１）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算した上で、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｍ１＊、現在の回転数Ｎｍ１等を用いて次式（２）に従いモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定する。式（１）は、図４に例示するプラネタリギヤ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から容易に導出され得る。また、式（２）は、モータＭＧ１をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に対応した目標回転数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。更に、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（４）に従い計算すると共に、モータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（５）に従い計算する。そして、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値に設定する。このようしてモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、リングギヤ軸３２ａに出力するトルクをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限することができる。なお、式（５）は、図４の共線図から容易に導出され得るものである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) …（１）
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt …（２）
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（４）
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（５）

こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し、再度上述の処理を実行する。ハイブリッドＥＣＵ７０から目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいて吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火時期制御等を実行する。また、ハイブリッドＥＣＵ７０からトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。これにより、エンジン２２が運転されているときには、基本的に、モータＭＧ１はエンジン２２が目標運転ポイントで運転されるように当該エンジン２２からの動力の一部を用いて発電し、モータＭＧ２は、リングギヤ軸３２ａに出力されるトルクがアクセル開度Ａｃｃに応じた要求トルクＴｒ＊になるように電力を消費しながらリングギヤ軸３２ａにトルクを出力する。なお、エンジン２２の運転が停止されている場合には、エンジン２２の目標運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊と、モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊をそれぞれ値０に設定した上で、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値に設定する。

ここで、ハイブリッド自動車２０の運転者の中には、アクセルペダル８３を踏み込んだままブレーキペダル８５を踏み込んでハイブリッド自動車２０を減速させる者もいると考えられる。このようにアクセルペダル８３とブレーキペダル８５との双方が同時に踏み込まれた場合、ブレーキユニット９０からブレーキペダル８５の踏み込み量すなわちブレーキペダルストロークＢＳに応じた摩擦制動トルクが車輪３９ａ，３９ｂ等に出力されることにより、駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに連結されたリングギヤ軸３２ａの回転数低下に伴ってモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が低下する。その一方で、このようにアクセルペダル８３が踏み込まれた状態での減速走行中においても、アクセルペダル８３を踏み込み量すなわちアクセル開度Ａｃｃに応じて要求トルクＴｒ＊や要求パワーＰｅ＊が設定されることから、エンジン２２が運転されている場合、当該エンジン２２の目標運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊）はアクセル開度Ａｃｃに応じたものになり、さほど変化しない。このため、アクセルペダル８３が踏み込まれた状態での減速走行中には、図４において破線で示すように、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが急減（低下）する状態でエンジン２２の運転ポイントをアクセル開度Ａｃｃに応じた目標運転ポイントに保つためにモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊が正の値に設定されると共に、アクセル開度Ａｃｃに応じてモータＭＧ２に対するＴｍ２＊が正の値に設定されることがある。このような場合、本来モータＭＧ２から回生電力を得ることができる減速状態であるにも拘わらずモータＭＧ１およびモータＭＧ２の双方が電力を消費して正のトルクを出力してしまい、バッテリ５０からの高電流がインバータ４１，４２等の電力系の構成部品に印加されてしまったり、バッテリ５０の過剰な放電によりエネルギ効率が悪化してしまったりするおそれがある。

このため、実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセルペダルが踏み込まれた状態でハイブリッド自動車２０が減速走行する際に部品保護やエネルギ効率の改善を図るために、モータＥＣＵ４０により図５に示すトルク指令補正ルーチンが実行されてモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊が補正される。実施例のモータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０からトルク指令Ｔｍ１＊およびＴｍ２＊を受信するたび、すなわち所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に図５のルーチンを繰り返し実行する。

図５のルーチンの開始に際して、モータＥＣＵ４０の図示しないＣＰＵは、ハイブリッドＥＣＵ７０からのトルク指令Ｔｍ１＊およびＴｍ２＊を入力すると共に、別途計算したモータＭＧ１およびＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２やハイブリッドＥＣＵ７０からのエンジン始動フラグＦｅｇｓの値といった処理に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。エンジン始動フラグＦｅｇｓは、ハイブリッドＥＣＵ７０によりエンジン２２の運転が停止されているときにエンジン始動条件が成立すると値１に設定されると共にエンジン２２の始動が完了すると値０に設定されるものである。なお、エンジン２２の始動処理は、エンジン２２を始動させるためのクランキングトルク（正のトルク）を出力するようにモータＭＧ１を制御すると共に、エンジン２２のクランキングに伴ってリングギヤ軸３２ａに作用する駆動トルクに対する反力としてのトルクをキャンセルしつつ要求トルクＴｒ＊に基づくトルクをリングギヤ軸３２ａに出力するようにモータＭＧ２を制御する処理である。

ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したエンジン始動フラグＦｅｇｓが値０であるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、エンジン始動フラグＦｅｇｓが値１であってエンジン２２の始動処理が実行されている場合には、トルク指令Ｔｍ２＊の補正を実行することなく、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。すなわち、エンジン２２の始動処理が実行されているときにモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を補正すると、モータＭＧ２からのトルク出力により、モータＭＧ１からのクランキングトルクの出力に伴ってリングギヤ軸３２ａに作用する駆動トルクに対する反力としてのトルクをキャンセルし得なくなるおそれがある。このため、ステップＳ１１０にてエンジン始動フラグＦｅｇｓが値１であると判断された場合、トルク指令Ｔｍ２＊の補正は実行されない。

また、ステップＳ１１０にてエンジン始動フラグＦｅｇｓが値０であってエンジン２２の始動処理が実行されていないと判断された場合には、ステップＳ１００にて入力したモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊にステップＳ１００にて入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じることにより、モータＭＧ１から出力されているパワーを示すモータ出力パワーＰｍｇ１を計算する（ステップＳ１２０）。次いで、計算したモータ出力パワーＰｍｇ１が予め定められた正の比較的大きい値である閾値Ｐｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１３０）、モータ出力パワーＰｍｇ１が閾値Ｐｒｅｆ未満である場合には、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊の補正を実行することなく、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。すなわち、ハイブリッド自動車２０の走行中にエンジン２２が運転されている場合、モータＭＧ１は基本的に発電機として作動して負のパワーすなわち回生電力を出力し、ハイブリッド自動車２０がモータ走行している場合にはモータＭＧ１から出力されるパワーは値０となる。従って、ハイブリッド自動車２０の通常の走行時には、モータ出力パワーＰｍｇ１は基本的に閾値Ｐｒｅｆ未満となり、この場合には、トルク指令Ｔｍ２＊の補正は実行されない。

一方、ステップＳ１３０にてモータ出力パワーＰｍｇ１が閾値Ｐｒｅｆ以上と判断された場合、モータＭＧ１は、比較的高い回転数で回転しながら正のトルクを出力していることになり、ハイブリッド自動車２０がアクセルペダル８３が踏み込まれた状態で減速走行している可能性がある。このため、ステップＳ１３０にて肯定判断がなされた場合には、ステップＳ１００にて入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２から本ルーチンの前回実行時にステップＳ１００にて入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（前回Ｎｍ２）を減じることによりモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の単位時間すなわち本ルーチンの実行周期あたりの変化量を示す回転数変化量ΔＮｍ２を計算する（ステップＳ１４０）。次いで、回転数変化量ΔＮｍ２が予め定められた比較的大きい絶対値を有する負の値である閾値ΔＮｒｅｆ未満であるか否かを判定し（ステップＳ１５０）、回転数変化量ΔＮｍ２が閾値ΔＮｒｅｆ以上である場合には、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊の補正を実行することなく、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。すなわち、モータ出力パワーＰｍｇ１が閾値Ｐｒｅｆ以上であってもモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が急減していない場合には、例えばアクセルオフに伴ってエンジン２２をモータリングすることによりモータ出力パワーＰｍｇ１が閾値Ｐｒｅｆ以上になっているとみなされ、トルク指令Ｔｍ２＊の補正は実行されない。

ステップＳ１６０にて回転数変化量ΔＮｍ２が閾値ΔＮｒｅｆ未満であると判断された場合には、ステップＳ１００にて入力したモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が予め定められた比較的小さい正の値（例えば５〜１０ｋｍ／ｈ程度）である閾値Ｎｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ステップＳ１６０にて回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ以上であると判断された場合には、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊の補正を実行することなく、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。これに対して、ステップＳ１６０にて回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ未満であると判断された場合には、トルク指令Ｔｍ２＊を例えば一定のレートで徐々に値０になるように補正し（ステップＳ１７０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。

すなわち、モータ出力パワーＰｍｇ１が閾値Ｐｒｅｆ以上であってモータＭＧ１が比較的高い回転数で回転しながら正のトルクを出力しており、モータＭＧ２の回転数変化量ΔＮｍ２が閾値ΔＮｒｅｆ未満であり、かつモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ未満であってステップＳ１６０にて肯定判断がなされた場合、運転者によりアクセルペダル８３とブレーキペダル８５との双方が同時に踏み込まれたのに伴ってモータＭＧ１およびモータＭＧ２の双方が電力を消費して正のトルクを出力するとみなされ、このような場合、バッテリ５０からの高電流がインバータ４１，４２等の電力系の構成部品に印加されてしまったり、バッテリ５０の過剰な放電によりエネルギ効率が悪化してしまったりするおそれがある。このため、実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１６０にて肯定判断がなされた段階で、図６に示すようにモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊が減少側に補正され、それによりモータＭＧ２からの正のトルクの出力すなわちモータＭＧ２による電力消費とバッテリ５０の放電電力とが抑えられる。なお、このようにトルク指令Ｔｍ２＊を減少側に補正することでリングギヤ軸３２ａに出力される駆動トルクが減少することになるが、この場合、運転者によりブレーキペダル８５が踏み込まれて減速要求がなされているので、駆動トルクの減少により運転者に違和感を与えることはない。

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセルペダル８３が踏み込まれた状態での減速走行中にモータＭＧ１から正のトルクが出力されると共にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が閾値（所定回転数）Ｎｒｅｆ未満になったときに、モータＭＧ２の出力トルクが低下するようにトルク指令Ｔｍ２＊が減少側に補正される。これにより、トルク指令Ｔｍ２＊の減少側への補正によりモータＭＧ２の出力トルク（正のトルク）が低下する分だけバッテリ５０の放電が抑制されることから、インバータ４１，４２等の電力系の構成部品に高電流が印加されるのを抑制して部品保護を図ると共にエネルギ効率の改善を図ることができる。なお、図５のステップＳ１７０では、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊直ちに値０に設定してもよく、トルク指令Ｔｍ２＊を予め定められた値だけ減少させてもよい。

また、上記実施例のように、モータＭＧ１から出力されるパワーを示すモータ出力パワーＰｍｇ１が正の値である閾値（所定値）Ｐｒｅｆ以上であると共に、モータＭＧ２の回転数変化量ΔＮｍ２が閾値ΔＮｒｅｆ（所定値）未満であり、かつモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ未満であるときに、モータＭＧ２の出力トルクが低下するようにトルク指令Ｔｍ２＊を減少側に補正すれば、アクセルペダル８３が踏み込まれた状態でハイブリッド自動車２０が減速走行するときに、より適正なタイミングでモータＭＧ２の出力トルクを低下させることが可能となる。

更に、上記実施例のように、エンジン２２の始動に伴ってモータＭＧ１から正のトルクが出力されるときには、モータＭＧ２の出力トルクが低下しないようにトルク指令Ｔｍ２＊を減少側に補正しないことにすれば、モータＭＧ２からのトルク出力により、エンジン２２の始動に伴ってモータＭＧ１から正のトルクが出力されるときにプラネタリギヤ３０を介してリングギヤ軸３２ａ（リングギヤ）に出力される反力としてのトルクをキャンセルして、スムースにエンジン２２を始動させることが可能となる。

なお、上記ハイブリッド自動車２０は、減速ギヤ機構３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有したモータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を有するものとされてもよい。また、上記実施例は、アクセルペダル８３とブレーキペダル８５との双方が同時に踏み込まれたときを例にとって本発明を説明したが、本発明は、スリップグリップの発生時や悪路走行時等におけるアクセルペダル８３が踏み込まれた状態での減速走行中に適用されても有用である。

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。すなわち、上記実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、動力を入出力可能なモータＭＧ１が「第１電動機」に相当し、第１要素としてのサンギヤ３１と第２要素としてのリングギヤ３２と第３要素としてのプラネタリキャリア３４を有するプラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力を出力可能なモータＭＧ２が「第２電動機」に相当し、モータＭＧ１およびＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ５０が「蓄電装置」に相当し、ブレーキユニット９０が「制動装置」に相当し、エンジン２２の目標運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊やモータＭＧ１およびＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定するハイブリッドＥＣＵ７０、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４およびトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に従ってインバータ４１，４２を制御すると共に図５のトルク指令補正ルーチンを実行するモータＥＣＵ４０の組み合わせが「制御手段」に相当する。

ただし、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され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された発明を実施するため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。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。

以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、ハイブリッド車両の製造産業等において利用可能である。

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、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 プラネタリキャリア、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、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、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、９０ ブレーキユニット、９２ ブレーキアクチュエータ、９５ ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (4)

1. 内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、前記内燃機関の出力軸に接続される第１要素、前記第１電動機の回転軸に接続される第２要素、および駆動輪に連結された駆動軸に接続される第３要素を有すると共に前記第１要素が共線図上で前記第２要素と前記第３要素との間に位置するように構成された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を出力可能な第２電動機と、前記第１および第２電動機と電力をやり取り可能な蓄電装置と、ブレーキペダルの踏み込み量に応じて摩擦制動力を出力可能な制動装置と、前記内燃機関がアクセルペダルの踏み込み量に応じた目標運転ポイントで運転されると共に前記駆動軸に前記アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクが出力されるように前記第１および第２電動機を制御する制御手段とを含むハイブリッド車両において、
   前記制御手段は、前記アクセルペダルが踏み込まれた状態での減速走行中に前記第１電動機から正のトルクが出力されると共に前記第２電動機の回転数が所定回転数未満になったときに前記第２電動機の出力トルクを低下させ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において、
   前記制御手段は、前記第１電動機から出力されるパワーが正の所定値以上であると共に、前記第２電動機の回転数変化量が所定値未満であり、かつ前記第２電動機の回転数が前記所定回転数未満であるときに、前記第２電動機の出力トルクを低下させ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において、
   前記制御手段は、前記内燃機関の始動に伴って前記第１電動機から正のトルクが出力されるときには、前記第２電動機の出力トルクを低下させないことを特徴とするハイブリッド車両。
4. 内燃機関と、動力を入出力可能な第１電動機と、前記内燃機関の出力軸に接続される第１要素、前記第１電動機の回転軸に接続される第２要素、および駆動輪に連結された駆動軸に接続される第３要素を有すると共に前記第１要素が共線図上で前記第２要素と前記第３要素との間に位置するように構成された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を出力可能な第２電動機と、前記第１および第２電動機と電力をやり取り可能な蓄電装置とを含むハイブリッド車両の制御方法において、
   （ａ）前記内燃機関がアクセルペダルの踏み込み量に応じた目標運転ポイントで運転されると共に前記駆動軸に前記アクセルペダルの踏み込み量に応じたトルクが出力されるように前記第１および第２電動機を制御するステップと、
   （ｂ）前記アクセルペダルが踏み込まれた状態での減速走行中に前記第１電動機から正のトルクが出力されると共に前記第２電動機の回転数が所定値以下になったときに前記第２電動機の出力トルクを低下させるステップと、
   を含むハイブリッド車両の制御方法。

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