JP2013193522A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】第１モータの回転軸をロックするときに車両効率が大きく低下するのを抑制する。
【解決手段】トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０より大きいときには（Ｓ１９０）、第１モータの回転軸がロックされると共に第１モータ用のインバータがゲート遮断され、ロック時回転数Ｎｅ２と許容トルク範囲Ｒｔｅｃｈのうちトータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが最大またはその近傍となるトルクＴｅ２とからなる第２運転ポイントＰ２でエンジンが運転され、バッテリの入出力制限の範囲内で要求トルクが駆動軸に出力されるよう制御する（Ｓ１４０〜Ｓ１６０，Ｓ２４０〜Ｓ２６０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンと、第１モータと、第１モータを駆動する第１インバータと、第１モータの回転軸をロック可能なロック機構と、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第１モータの回転軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、第２モータを駆動する第２インバータと、第１インバータおよび第２インバータを介して第１モータおよび第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、を備える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、第１モータジェネレータと、第１モータジェネレータの回転軸をロックするロック機構と、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第１モータジェネレータの回転軸とにリングギヤとキャリアとサンギヤとが接続された動力分割機構と、駆動軸に回転軸が接続された第２モータジェネレータと、第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータと電力をやりとりするバッテリと、を備え、アクセル開度に応じた目標駆動トルクと駆動軸の回転数とからなる運転動作点に応じて、ロック機構によって第１モータジェネレータの回転軸をロックしない無段変速比モードとロック機構によって第１モータジェネレータの回転軸をロックする固定変速比モードとの切替処理を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、上述の切替処理を行なった後には次の切替処理を所定時間禁止することにより、変速比モードの切替ビジーの発生を低減している。

特開２０１０−２５４１３１号公報

こうしたハイブリッド自動車では、一般に、無段変速比モードのときには、エンジンを効率よく運転させるための燃費動作ライン上の燃費用運転ポイントでエンジンを運転することにより、エンジンを効率よく運転しながら走行することができる。しかしながら、固定変速比モードのときには、第１モータジェネレータの回転数が値０となるため、エンジンから出力すべき要求パワーをエンジンから出力しようとすると、燃費動作ラインから大きく外れた運転ポイントでエンジンを運転することになり、エンジンの運転効率ひいては車両効率が大きく低下する場合がある。したがって、車両効率の向上の観点から考えると、エンジンの運転効率の低下をより抑制するのが好ましい。

本発明のハイブリッド自動車は、第１モータの回転軸をロックするときに車両効率が大きく低下するのを抑制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、
エンジンと、第１モータと、前記第１モータを駆動する第１インバータと、前記第１モータの回転軸をロック可能なロック機構と、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、前記第２モータを駆動する第２インバータと、前記第１，第２インバータを介して前記第１，第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、前記ロック機構による前記第１モータの回転軸のロックが要求されているロック要求時でないときには、前記第１モータの回転軸がロックされず、前記エンジンから出力すべき要求パワーと前記エンジンを効率よく運転するための燃費動作ラインとに応じた第１運転ポイントで前記エンジンが運転されて前記駆動軸に要求トルクが出力されるよう前記エンジンと前記第１，第２インバータと前記ロック機構とを制御する第１制御を実行する制御手段と、をハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記ロック要求時には、前記第１モータの回転軸がロックされると共に前記第１インバータがゲート遮断され、前記駆動軸の回転数と前記プラネタリギヤのギヤ比とに応じた前記エンジンの回転数であるロック時回転数と、前記エンジンが前記ロック時回転数で回転するときに前記バッテリの充放電電力が許容入出力電力範囲内となる前記エンジンのトルク範囲のうち車両効率が最適近傍となるよう設定されたトルクであるロック時トルクと、からなる第２運転ポイントで前記エンジンが運転されて前記駆動軸に要求トルクが出力されるよう制御する第２制御を実行する手段である、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、ロック機構による第１モータの回転軸のロックが要求されているロック要求時でないときには、第１モータの回転軸がロックされず、エンジンから出力すべき要求パワーとエンジンを効率よく運転するための燃費動作ラインとに応じた第１運転ポイントでエンジンが運転されて駆動軸に要求トルクが出力されるようエンジンと第１，第２インバータとロック機構とを制御する第１制御を実行し、ロック要求時には、第１モータの回転軸がロックされると共に第１インバータがゲート遮断され、駆動軸の回転数とプラネタリギヤのギヤ比とに応じたエンジンの回転数であるロック時回転数と、エンジンがロック時回転数で回転するときにバッテリの充放電電力が許容入出力電力範囲内となるエンジンのトルク範囲のうち車両効率が最適近傍となるよう設定されたトルクであるロック時トルクと、からなる第２運転ポイントでエンジンが運転されて駆動軸に要求トルクが出力されるよう制御する第２制御を実行する。これにより、ロック時回転数と要求パワーとに応じた運転ポイントでエンジンを運転するものに比して、ロック時に車両効率が大きく低下するのを抑制することができる。

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、前記第２制御を実行する方が前記第１制御を実行するより車両効率が高くなるときに、前記ロック要求時として前記第２制御を実行する手段である、ものとすることもできる。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記ロック要求時において、前記第１モータの回転軸がロックされると共に前記第１，第２インバータが共にゲート遮断され、前記ロック時回転数と、前記要求トルクと前記プラネタリギヤのギヤ比とに応じた前記エンジンのトルクである第２ロック時トルクとからなる第３運転ポイントで前記エンジンが運転されて前記駆動軸に要求トルクが出力されるよう制御する第３制御を実行する方が前記第２制御を実行するより車両効率が高くなるときには、前記第３制御を実行する手段である、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ＨＶＥＣＵ７０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。 燃費動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子とを示す説明図である。 第１運転ポイントＰ１と第２運転ポイントＰ２（実施例）と第２運転ポイントＰ２ｒｅｆ（比較例）との関係の一例を示す説明図である。

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して動力を出力するエンジン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を介して複数のピニオンギヤ３３を連結したキャリア３４が接続されると共に駆動輪６３ａ，６３ｂにデファレンシャルギヤ６２とギヤ機構６０とを介して連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリングギヤ３２が接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば周知の同期発電電動機として構成されてプラネタリギヤ３０のサンギヤ３１に回転子が接続されたモータＭＧ１と、モータＭＧ１の回転軸３１ａに接続されたブレーキＢ１と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介して回転子が接続されたモータ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を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、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、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、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、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。

ブレーキＢ１は、モータＭＧ１の回転軸３１ａを機械的に固定可能に構成されている。なお、このブレーキＢ１は、モータＭＧ１の回転軸を固定可能なものであれば、機械的に固定するものに限られず、例えば、電磁的にロックするもの（例えばモータなど）などを用いるものとしてもよい。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、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、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランクポジションθｃｒやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Ｔｗ，燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカムポジションθｃａ，スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジションＴＰ，吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ｔａ，排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比ＡＦ，同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号Ｏ２などが入力ポートを介して入力されており、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号やスロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号，吸気バルブの開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０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ＨＶＥＣＵ７０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。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、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、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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からの回転位置θｍ１，θｍ２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ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０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ＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転角速度ωｍ１，ωｍ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、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、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン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Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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ＨＶＥＣＵ７０に送信する。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Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合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を演算したりしている。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の蓄電割合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。

ＨＶＥＣＵ７０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やデータを一時的に記憶するＲＡＭ７６，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０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やシフトレバー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などが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０からは、ブレーキＢ１への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ＨＶＥＣＵ７０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では、運転者によるアクセルペダル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Ｔｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊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と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の動作について説明する。図２は、実施例のＨＶＥＣＵ７０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、所定時間毎に繰り返し実行される。なお、以下の説明では、ブレーキＢ１によってモータＭＧ１の回転軸３１ａをロックせず且つインバータ４１，４２をゲート遮断しないときを非ロック時と称し、ブレーキＢ１によってモータＭＧ１の回転軸をロックし且つインバータ４１，４２のうちインバータ４１だけをゲート遮断する（インバータ４１の全てのスイッチング素子をオフとする）ときを第１ロックパターン時と称し、ブレーキＢ１によってモータＭＧ１の回転軸をロックし且つインバータ４１，４２を共にゲート遮断する（インバータ４１，４２の全てのスイッチング素子をオフとする）ときを第２ロックパターン時と称することがある。

駆動制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０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，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２などのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４４により検出されたモータＭＧ２のロータの回転位置θｍ２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。

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＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を走行用パワーＰｄｒｖ＊から減じて車両に要求されるパワー（エンジン２２から出力すべきパワー）としての要求パワーＰｅ＊を計算する（ステップＳ１１０）。ここで、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図示しないＲＯＭ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。また、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で除すること（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）によって求めたりすることができる。

続いて、要求パワーＰｅ＊に基づいて、非ロック時（モータＭＧ１の回転軸をロックせず且つインバータ４１，４２をゲート遮断しないとき）のエンジン２２の運転ポイントとしての第１運転ポイントＰ１の回転数Ｎｅ１およびトルクＴｅ１を設定する（ステップＳ１２０）。ここで、第１運転ポイントＰ１の回転数Ｎｅ１およびトルクＴｅ１の設定は、エンジン２２を効率よく運転するためのエンジン２２の回転数とトルクとの関係としての燃費動作ラインと、要求パワーＰｅ＊と、に基づいて行なうものとした。図３は、燃費動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子とを示す説明図である。回転数Ｎｅ１およびトルクＴｅ１は、図示するように、燃費動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ１・Ｔｅ１）が一定の曲線との交点として求めることができる。

こうして第１運転ポイントＰ１の回転数Ｎｅ１およびトルクＴｅ１を設定すると、第１運転ポイントＰ１でエンジン２２が運転されながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１１，Ｔｍ２１を設定する（ステップＳ１３０）。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１１，Ｔｍ２１の設定は、実施例では、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２が回転数Ｎｅ１で回転するようにするための回転数フィードバック制御によってモータＭＧ１のトルクＴｍ１１を設定すると共に、モータＭＧ１をトルクＴｍ１１で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルクＴｍ２１を設定するものとした。以下、モータＭＧ１の回転軸がロックされず、要求パワーＰｅ＊と燃費動作ラインとに応じた第１運転ポイントＰ１でエンジン２２が運転され、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２（インバータ４１，４２）とブレーキＢ１とを制御する制御を第１制御と称することがある。

次に、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて、次式（１）により、第１ロックパターン時（モータＭＧ１の回転軸をロックし且つインバータ４１，４２のうちインバータ４１だけをゲート遮断するとき）や第２ロックパターン時（モータＭＧ１の回転軸をロックし且つインバータ４１，４２を共にゲート遮断するとき）のエンジン２２の回転数Ｎｅとしてのロック時回転数Ｎｅ２を計算する（ステップＳ１４０）。

Ne2=Nm2/((1+ρ)・Gr) (1)

続いて、要求トルクＴｒ＊とロック時回転数Ｎｅ２とバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとに基づいてエンジン２２の許容トルク範囲Ｒｔｅｃｈを設定する（ステップＳ１５０）。ここで、許容トルク範囲Ｒｔｅｃｈは、エンジン２２がロック時回転数Ｎｅ２で回転するときにバッテリ５０の入出力電力がバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となるエンジン２２のトルク範囲であり、実施例では、要求トルクＴｒ＊とロック時回転数Ｎｅ２とバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと許容トルク範囲Ｒｔｅｃｈとの関係を予め実験や解析などによって定めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、ロック時回転数Ｎｅ２とバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとが与えられると記憶したマップから対応する許容トルク範囲Ｒｔｅｃｈを導出して設定するものとした。なお、要求トルクＴｒ＊に代えて、走行用パワーＰｄｒｖ＊を用いるものとしてもよい。

続いて、要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されると共に、第１制御を実行するときに対する第２制御を実行するときのトータル車両効率変化分αｔｏｔａｌ（改善側を正、悪化側を負とする）が許容トルク範囲Ｒｔｅｃｈを考慮して最大またはその近傍となるよう、エンジン２２の第２運転ポイントＰ２のトルクＴｅ２を設定すると共にモータＭＧ２のトルクＴｍ２２を設定する（ステップＳ１６０）。なお、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが最大またはその近傍となるとは、第１ロックパターン時における車両効率が最適またはその近傍となる、ことを意味する。また、この場合のモータＭＧ２のトルクＴｍ２２は、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２からプラネタリギヤ３０を介してリングギヤ軸３２ａに出力されるトルク（Ｔｅ２／（１+ρ））を要求トルクＴｒ＊から減じたトルクとなる。

ここで、第２制御は、モータＭＧ１の回転軸がロックされると共にインバータ４１がゲート遮断され、ロック時回転数Ｎｅ２およびトルクＴｅ２からなる第２運転ポイントＰ２でエンジン２２が運転され、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２（インバータ４１，４２）とブレーキＢ１とを制御する制御である。

また、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌは、実施例では、第１制御を実行するときに対する第２制御を実行するときの、インバータ４１をゲート遮断することによるモータＭＧ１やインバータ４１の損失変化に起因する車両効率変化分α１（通常、α１＞０）と、バッテリ５０を充放電要求パワーＰｂ＊で充放電しない（第２運転ポイントＰ２に応じた電力で充放電する）ことによるモータＭＧ２やインバータ４２，バッテリ５０の損失変化に起因する車両効率変化分α２（通常、α２＜０）と、ブレーキＢ１をオンとすることによるブレーキＢ１の損失に起因する車両効率変化分α３（α３＜０）と、インバータ４１をゲート遮断することによる熱効率変化に起因する車両効率変化分α４（通常、α４＞０）と、の和を用いるものとした。

さらに、トルクＴｅ２は、実施例では、許容トルク範囲Ｒｔｅｃｈのうちトータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが最大またはその近傍となるトルクを設定するものとした。具体的には、エンジン２２の運転ポイント（回転数およびトルク）とモータＭＧ２のトルクＴｍ２２と車両効率変化分α１〜α４との関係を予め実験や解析などによって定めて記憶しておき、エンジン２２の運転ポイント（第２運転ポイントＰ２）の回転数をロック時回転数Ｎｅ２としたときに許容トルク範囲Ｒｔｅｃｈ内で車両効率変化分α１〜α４の和としてのトータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが最大またはその近傍となるトルクを導出してトルクＴｅ２に設定するものとした。なお、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが最大またはその近傍となるトルクをトルクＴｅ２に設定するのは、車両効率の観点ではトータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが最大となるトルク（点）をトルクＴｅ２に設定するのが好ましいが、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが最大となるトルク（点）ではなく、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが最大近傍となる領域として示される場合にはその領域内のトルクをトルクＴｅ２に設定すればよいと考えられる、などの理由に基づく。

次に、要求トルクＴｒ＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて、次式（２）により、第２ロックパターン時のエンジン２２のトルクＴｅ３を計算する（ステップＳ１７０）。以下、回転数Ｎｅ３およびトルクＴｅ３からなる運転ポイントを第３運転ポイントＰ３と称することがある。

Te3=Tr*・(1+ρ) (2)

続いて、第１制御を実行するときに対する第３制御を実行するときのトータル車両効率変化分βｔｏｔａｌ（改善側を正、悪化側を負とする）を計算する（ステップＳ１８０）。ここで、第３制御は、モータＭＧ１の回転軸がロックされると共にインバータ４１，４２が共にゲート遮断され、ロック時回転数Ｎｅ２およびトルクＴｅ３からなる第３運転ポイントＰ３でエンジン２２が運転され、要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２（インバータ４１，４２）とブレーキＢ１とを制御する制御である。また、トータル車両効率変化分βｔｏｔａｌは、実施例では、第１制御を実行するときに対する第３制御を実行するときの、インバータ４１をゲート遮断することによるモータＭＧ１やインバータ４１の損失変化に起因する車両効率変化分β１（通常、β１＞０）と、インバータ４２をゲート遮断することによるモータＭＧ２やインバータ４２，バッテリ５０の損失変化に起因する車両効率変化分β２（通常、β２＞０）と、ブレーキＢ１をオンとすることによるブレーキＢ１の損失に起因する車両効率変化分β３（β３＜０）と、インバータ４１，４２をゲート遮断することによる熱効率変化に起因する車両効率変化分β４（通常、β４＞０）と、の和として計算するものとした。具体的には、エンジン２２の運転ポイント（第３運転ポイントＰ３）と車両効率変化分β１〜β４との関係を予め実験や解析などによって定めて記憶しておき、エンジン２２の運転ポイント（第３運転ポイントＰ３）が与えられられると記憶した関係から対応する車両効率変化分β１〜β４を導出して用いてトータル車両効率変化分βｔｏｔａｌを計算するものとした。

次に、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌを値０と比較する（ステップＳ１９０）。この処理は、第１制御を実行するときと第２制御を実行するときとのいずれの車両効率が高いかを判定する処理である。

ステップＳ１９０でトータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０以下のときには、第１制御を実行する方が第２制御を実行するより車両効率が高いまたは両者の車両効率は同一であると判断し、エンジン２２の回転数Ｎｅ１およびトルクＴｅ１をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に設定すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１１，Ｔｍ２１をモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に設定すると共に（ステップＳ２１０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルク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に送信し（ステップＳ２２０）、ブレーキＢ１をオフとしてまたはオフの状態で保持して（ステップＳ２３０）、本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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊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，点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。この場合、第１運転ポイントＰ１でエンジン２２を運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力することができる。

一方、ステップＳ１９０でトータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０より大きいときには、第２制御を実行する方が第１制御を実行するより車両効率が高いと判断し、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌとトータル車両効率変化分βｔｏｔａｌとを比較する（ステップＳ２００）。この処理は、第２制御を実行するときと第３制御を実行するときとのいずれの車両効率が高いかをを判定する処理である。

トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌがトータル車両効率変化分βｔｏｔａｌ以上のときには、第２制御を実行する方が第３制御を実行するより車両効率が高いか両者の車両効率は同一であると判断し、エンジン２２の回転数Ｎｅ２およびトルクＴｅ２をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に設定すると共にモータＭＧ２のトルクＴｍ２２をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定すると共に（ステップＳ２４０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊やインバータ４１のゲート遮断指令についてはモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２５０）、ブレーキＢ１をオンとしてまたはオンの状態で保持して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊やインバータ４１のゲート遮断指令を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ２がトルク指令Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４２の図示しないスイッチング素子のスイッチング制御を行なうと共に、インバータ４１の全てのスイッチング素子をオフとする。この場合、ブレーキＢ１によってモータＭＧ１の回転軸をロックした状態で第２運転ポイントＰ２でエンジン２２を運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力することができる。

図４は、第１運転ポイントＰ１と第２運転ポイントＰ２（実施例）と第２運転ポイントＰ２ｒｅｆ（比較例）との関係の一例を示す説明図である。図中、「Ｔｅｃｈｍａｘ」，「Ｔｅｃｈｍｉｎ」は、許容トルク範囲Ｒｔｅｃｈの上下限のトルクである。また、ロック時に第２運転ポイントＰ２ｒｅｆ（比較例）は、要求パワーＰｅ＊が一定の曲線とロック時回転数Ｎｅ２との交点であり、第１運転ポイントＰ１と等パワーを出力するための運転ポイントである。ロック時に第２運転ポイントＰ２ｒｅｆでエンジン２２を運転すると、第１運転ポイントＰ１でエンジン２２を運転するときと等パワーを出力することができるものの、燃費動作ラインから大きく外れた運転ポイントでエンジン２２を運転することになる場合があり、この場合、エンジン２２の運転効率ひいては車両効率が大きく低下すると考えられる。これに対して、実施例では、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが許容トルク範囲Ｒｔｅｃｈのうち最大またはその近傍となるよう第２運転ポイントＰ２を設定し、この第２運転ポイントＰ２でエンジン２２を運転しながら走行するから、ブレーキＢ１によってモータＭＧ１の回転軸３１ａをロックするときに車両効率が低下するのを抑制することができる。しかも、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０以下のときには上述したようにモータＭＧ１の回転軸をロックせず、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０より大きいときにモータＭＧ１の回転軸をロックするから、モータＭＧ１の回転軸をロックするか否かの判定をより適正に行なうことができる。

トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌがトータル車両効率変化分βｔｏｔａｌ未満のときには、第３制御を実行する方が第２制御を実行するより車両効率が高いと判断し、エンジン２２の回転数Ｎｅ２およびトルクＴｅ３をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に設定し（ステップＳ２７０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、インバータ４１，４２のゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２８０）、ブレーキＢ１をオンとしてまたはオンの状態で保持して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。インバータ４１，４２のゲート遮断指令を受信したモータＥＣＵ４０は、インバータ４１，４２の全てのスイッチング素子をオフとする。ブレーキＢ１によってモータＭＧ１の回転軸をロックした状態で第３運転ポイントＰ３でエンジン２２を運転しながら要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力することができる。こうすれば、車両効率のより向上を図ることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０以下のときには、モータＭＧ１の回転軸がロックされず、要求パワーＰｅ＊と燃費動作ラインとに応じた第１運転ポイントＰ１でエンジン２２が運転され、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２（インバータ４１，４２）とブレーキＢ１とを制御する第１制御を実行し、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０より大きいときには、モータＭＧ１の回転軸がロックされると共にインバータ４１がゲート遮断され、ロック時回転数Ｎｅ２と許容トルク範囲Ｒｔｅｃｈのうちトータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが最大またはその近傍となるトルクＴｅ２とからなる第２運転ポイントＰ２でエンジン２２が運転され、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２（インバータ４１，４２）とブレーキＢ１とを制御する第２制御を実行するから、モータＭＧ１の回転軸をロックするときに車両効率が大きく低下するのを抑制することができる。特に、実施例では、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０より大きいときに第２制御を実行しているから、車両効率の向上を図ることができる。

しかも、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０より大きいときにおいて、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌがトータル車両効率変化分βｔｏｔａｌ未満のときには、モータＭＧ１の回転軸がロックされると共にインバータ４１，４２が共にゲート遮断され、ロック時回転数Ｎｅ２と要求トルクＴｒ＊およびプラネタリギヤ３０のギヤ比ρに応じたトルクＴｅ３とからなる第３運転ポイントＰ３でエンジン２２が運転され、要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２（インバータ４１，４２）とブレーキＢ１とを制御する第３制御を実行するから、車両効率のより向上を図ることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０より大きいときにおいて、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌがトータル車両効率変化分βｔｏｔａｌ以上のときには、第２制御を実行し、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌがトータル車両効率変化分βｔｏｔａｌ未満のときには、第３制御を実行するものとしたが、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０より大きいときには、トータル車両効率変化分βｔｏｔａｌに拘わらず、第２制御を実行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、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌと値０との比較により、第１制御を実行するか第２制御を実行するかを判定するものとしたが、他の判定手法により判定する、例えば、要求トルクＴｒ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数ＮｒとモータＭＧ１の回転軸をロックするか否かとの予め定められた関係に要求トルクＴｒ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒとを適用して判定するものなどしてもよい。

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「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、インバータ４１が「第１インバータ」に相当し、ブレーキＢ１が「ロック機構」に相当し、プラネタリギヤ３０が「プラネタリギヤ」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、インバータ４２が「第２インバータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０以下のときには、モータＭＧ１の回転軸がロックされず、要求パワーＰｅ＊と燃費動作ラインとに応じた第１運転ポイントＰ１でエンジン２２が運転され、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２（インバータ４１，４２）とブレーキＢ１とを制御する第１制御を実行し、トータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが値０より大きいときには、モータＭＧ１の回転軸がロックされると共にインバータ４１がゲート遮断され、ロック時回転数Ｎｅ２および許容トルク範囲Ｒｔｅｃｈのうちトータル車両効率変化分αｔｏｔａｌが最大またはその近傍となるトルクＴｅ２からなる第２運転ポイントＰ２でエンジン２２が運転され、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２（インバータ４１，４２）とブレーキＢ１とを制御する第２制御を実行する、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０が「制御手段」に相当する。

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、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３１ａ 回転軸、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７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、Ｂ１ ブレーキ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (3)

1. エンジンと、第１モータと、前記第１モータを駆動する第１インバータと、前記第１モータの回転軸をロック可能なロック機構と、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、前記第２モータを駆動する第２インバータと、前記第１，第２インバータを介して前記第１，第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、前記ロック機構による前記第１モータの回転軸のロックが要求されているロック要求時でないときには、前記第１モータの回転軸がロックされず、前記エンジンから出力すべき要求パワーと前記エンジンを効率よく運転するための燃費動作ラインとに応じた第１運転ポイントで前記エンジンが運転されて前記駆動軸に要求トルクが出力されるよう前記エンジンと前記第１，第２インバータと前記ロック機構とを制御する第１制御を実行する制御手段と、をハイブリッド自動車において、
   前記制御手段は、前記ロック要求時には、前記第１モータの回転軸がロックされると共に前記第１インバータがゲート遮断され、前記駆動軸の回転数と前記プラネタリギヤのギヤ比とに応じた前記エンジンの回転数であるロック時回転数と、前記エンジンが前記ロック時回転数で回転するときに前記バッテリの充放電電力が許容入出力電力範囲内となる前記エンジンのトルク範囲のうち車両効率が最適近傍となるよう設定されたトルクであるロック時トルクと、からなる第２運転ポイントで前記エンジンが運転されて前記駆動軸に要求トルクが出力されるよう制御する第２制御を実行する手段である、
   ハイブリッド自動車。
2. 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、前記第２制御を実行する方が前記第１制御を実行するより車両効率が高くなるときに、前記ロック要求時として前記第２制御を実行する手段である、
   ハイブリッド自動車。
3. 請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
   前記制御手段は、前記ロック要求時において、前記第１モータの回転軸がロックされると共に前記第１，第２インバータが共にゲート遮断され、前記ロック時回転数と、前記要求トルクと前記プラネタリギヤのギヤ比とに応じた前記エンジンのトルクである第２ロック時トルクとからなる第３運転ポイントで前記エンジンが運転されて前記駆動軸に要求トルクが出力されるよう制御する第３制御を実行する方が前記第２制御を実行するより車両効率が高くなるときには、前記第３制御を実行する手段である、
   ハイブリッド自動車。