JP2016107802A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジンを運転しており且つ第１，第２モータを駆動するための第１，第２インバータをゲート遮断して走行する際の制御性をより向上させる。【解決手段】プラネタリギヤのサンギヤ，キャリヤ，リングギヤに第１モータ，エンジン，車軸に連結された駆動軸を接続すると共に駆動軸に第２モータを接続したハイブリッド自動車において、エンジンを運転しており且つ第１，第２モータを駆動するための第１，第２インバータを共にゲート遮断して走行する所定走行時には、第１モータが所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔで回転するようにエンジンを制御すると共に（Ｓ１１０）、駆動電圧系電力ラインの電圧がアクセル開度Ａｃｃに応じた目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータを制御する（Ｓ１２０）。【選択図】図３

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、動力を入出力可能な第１モータと、第１モータの回転軸とエンジンの出力軸と車軸に連結された駆動軸とに３つの回転要素が共線図において回転軸，出力軸，駆動軸の順に並ぶように接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、第１モータを駆動するための第１インバータと、第２モータを駆動するための第２インバータと、バッテリと、第１モータおよび第２モータが接続された駆動電圧系電力ラインとバッテリが接続された電池電圧系電力ラインとに接続された昇圧コンバータと、を備えるハイブリッド自動車に関する。
従来、エンジンと、第１モータと、第１モータの回転軸とエンジンのクランクシャフトと車軸に連結された出力部材とにサンギヤとキャリヤとリングギヤとが接続された動力分配統合機構（遊星歯車機構）と、駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、第１，第２モータを駆動するための第１，第２インバータと、第１，第２インバータを介して第１，第２モータと電力をやりとりするバッテリと、を備えるハイブリッド自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、第１，第２インバータの故障時にエンジンが運転中である場合には、第１，第２インバータをゲート遮断し、インバータの直流側電圧と出力部材の回転数とアクセルの状態とに応じてエンジンの回転数を制御する。このようにして、第１モータの回転に伴って発生する逆起電圧に起因する制動トルクを調節することにより、この制動トルクの反力トルク（出力部材に発生させる駆動トルク）を調節している。
特開２０１３−２０３１１６号公報
上述のハイブリッド自動車では、エンジンを運転しており且つ第１，第２インバータをゲート遮断して走行する際には、エンジンの回転数の制御だけにより、出力部材に発生させる駆動力を調節している。このため、出力部材に発生させる駆動力を、アクセルの状態に応じた値に十分に調節することができないことがある。したがって、車両の制御性をより向上させることが要請されている。
本発明のハイブリッド自動車は、エンジンを運転しており且つ第１，第２モータを駆動するための第１，第２インバータをゲート遮断して走行する際の制御性をより向上させ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、
動力を入出力可能な第１モータと、
前記第１モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と車軸に連結された駆動軸とに３つの回転要素が共線図において前記回転軸，前記出力軸，前記駆動軸の順に並ぶように接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、
前記第１モータを駆動するための第１インバータと、
前記第２モータを駆動するための第２インバータと、
バッテリと、
前記第１モータおよび前記第２モータが接続された駆動電圧系電力ラインと前記バッテリが接続された電池電圧系電力ラインとに接続され、前記駆動電圧系電力ラインの電圧を前記電池電圧系電力ラインの電圧以上の範囲内で調節可能な昇圧コンバータと、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記エンジンを運転しており且つ前記第１，第２インバータをゲート遮断して走行する所定走行時には、前記駆動軸の回転数と前記エンジンの回転数とに応じた回転数での前記第１モータの回転に伴って発生する逆起トルクを用いて走行するように前記エンジンと前記昇圧コンバータとを制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記所定走行時には、前記第１モータが所定回転数で回転するように前記エンジンを制御すると共に、前記駆動電圧系電力ラインの電圧がアクセル操作量に応じた目標電圧となるように前記昇圧コンバータを制御する、
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、エンジンを運転しており且つ第１，第２インバータをゲート遮断して走行する所定走行時には、駆動軸の回転数とエンジンの回転数とに応じた回転数での第１モータの回転に伴って発生する逆起トルクを用いて走行するようにエンジンと昇圧コンバータとを制御する。具体的には、所定走行時には、第１モータが所定回転数で回転するようにエンジンを制御すると共に、駆動電圧系電力ラインの電圧がアクセル操作量に応じた目標電圧となるように昇圧コンバータを制御する。逆起トルクは、第１モータの回転数と駆動電圧系電力ラインの電圧とに応じて変化する。したがって、このようにエンジンの制御と昇圧コンバータの制御とを行なうことにより、エンジンの制御だけを行なうものに比して、逆起トルクをより適切に調節することができ、第１，第２インバータをゲート遮断して走行する際の制御性をより向上させることができる。
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記所定回転数は、前記駆動電圧系電力ラインの電圧が低いほど前記逆起トルクの絶対値が大きくなる回転数範囲内の回転数であり、前記制御手段は、前記所定走行時には、アクセル操作量が大きいほど低くなる傾向に前記駆動電圧系電力ラインの目標電圧を設定する手段である、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、
前記所定回転数は、前記第１インバータをゲート遮断しており且つ前記駆動電圧系電力ラインの電圧と前記電池電圧系電力ラインの電圧とが等しいときに、前記逆起トルクの絶対値が最大となる回転数である、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。 モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。 実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される所定走行時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 所定走行時のプラネタリギヤ３０のプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数の関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 インバータ４１をゲート遮断しているときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨとモータＭＧ１の逆起トルクＴｃｅとの関係の一例を示す説明図である。 目標電圧設定用マップの一例を示す説明図である。 インバータ４１をゲート遮断しているときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨとモータＭＧ１の逆起トルクＴｃｅ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り、図２は、モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系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１に示すように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、昇圧コンバータ５５と、バッテリ５０と、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。
エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により運転制御されている。
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を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、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２３からのクランク角θｃｒなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号、例えば、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，燃料噴射弁への駆動信号，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などが出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、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、クランクポジションセンサ２３により検出されたクランク角θｃｒ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を演算している。
プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、エンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。
モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様の同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。
図１や図２に示すように、インバータ４１は、駆動電圧系電力ライン５４ａに接続されている。このインバータ４１は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ駆動電圧系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータＭＧ１の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ４１に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ１が回転駆動される。
インバータ４２は、インバータ４１と同様に、６つのトランジスタＴ２１〜Ｔ２６と６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６とを有する。そして、インバータ４２に電圧が作用しているときに、モータＥＣＵ４０によって、対となるトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ２が回転駆動される。
昇圧コンバータ５５は、インバータ４１，４２が接続された駆動電圧系電力ライン５４ａと、バッテリ５０が接続された電池電圧系電力ライン５４ｂと、に接続されており、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧を低電圧系電力ライン５４ｂの電圧ＶＬ以上で且つ許容上限電圧ＶＨｍａｘ以下の範囲内で調節する。この昇圧コンバータ５５は、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬと、を有する。トランジスタＴ３１は、駆動電圧系電力ライン５４ａの正極母線に接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、駆動電圧系電力ライン５４ａおよび電池電圧系電力ライン５４ｂの負極母線と、に接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、電池電圧系電力ライン５４ｂの正極母線と、に接続されている。昇圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によってトランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、電池電圧系電力ライン５４ｂの電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン５４ａに供給したり、駆動電圧系電力ライン５４ａの電力を降圧して電池電圧系電力ライン５４ｂに供給したりする。駆動電圧系電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられており、電池電圧系電力ライン５４ｂの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５８が取り付けられている。
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。図１に示すように、モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇圧コンバータ５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号、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，モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流，コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７（駆動電圧系電力ライン５４ａ）の電圧ＶＨ，コンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８（電池電圧系電力ライン５４ｂ）の電圧ＶＬなどが入力ポートを介して入力されている。また、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２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。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２や昇圧コンバータ５５を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２や昇圧コンバータ５５の駆動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の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。
バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、低電圧系電力ライン５４ｂに接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２により管理されている。
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電圧センサからの電池電圧ＶＢ，バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサからの電池電流ＩＢ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサからの電池温度ＴＢなどが入力ポートを介して入力されている。また、バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。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電池電流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と温度センサにより検出された電池温度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。
ＨＶＥＣＵ７０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。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，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は、上述したように、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は、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）やエンジン２２の運転を停止して走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行する。
ＨＶ走行モードでの走行時には、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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸３６に出力すべき）要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。ここで、駆動軸３６の回転数Ｎｒとしては、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数を用いることができる。そして、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ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）を減じて車両に要求される（エンジン２２から出力すべき）要求パワーＰｅ＊を設定する。次に、要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。続いて、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊の絶対値や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２の絶対値が大きいほど大きくなる傾向に駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊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Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。エンジン２２の目標回転数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＊とに基づいてエンジン２２が運転されるように、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う。また、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なうと共にコンデンサ５７（駆動電圧系電力ライン５４ａ）の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。このＨＶ走行モードでの走行時には、要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐ以下に至ったときなどエンジン２２の停止条件が成立したときに、エンジン２２の運転を停止してＥＶ走行モードでの走行に移行する。
ＥＶ走行モードでの走行時には、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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に、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３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊の絶対値や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２の絶対値に基づいて駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なうと共にコンデンサ５７（駆動電圧系電力ライン５４ａ）の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。このＥＶ走行モードでの走行時には、ＨＶ走行モードでの走行時と同様に計算した要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐより大きいエンジン２２の始動条件が成立したときに、エンジン２２を始動してＨＶ走行モードでの走行に移行する。
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、特に、エンジン２２を運転しており且つインバータ４１，４２を共にゲート遮断して走行する所定走行時の動作について説明する。図３は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される所定走行時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、所定走行時に、所定時間毎に繰り返し実行される。なお、実施例では、エンジン２２の運転中において、インバータ４１，４２に異常が生じたときや図示しない低電圧バッテリからモータＥＣＵ４０への電力供給が途絶したときなどに、インバータ４１，４２を共にゲート遮断して、所定走行に移行するものとした。
所定走行時制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度ＡｃｃやモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を入力する（ステップＳ１００）。ここで、アクセル開度Ａｃｃは、アクセルペダルポジションセンサ８４により検出された値を入力するものとした。また、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の回転子の回転位置θｍ２に基づいて演算された値をモータ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、モータＭＧ１が所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔで回転するように、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とモータＭＧ１の所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔとを用いて次式（１）によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１１０）、アクセル開度Ａｃｃに応じて駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようにエンジン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う。また、駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を受信したモータＥＣＵ４０は、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。
Ne*=Nm1set・ρ/(1+ρ)+Nm2/(1+ρ) (1)
図４は、所定走行時のプラネタリギヤ３０のプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数の関係を示す共線図の一例を示す説明図である。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリヤの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるリングギヤ（駆動軸３６）の回転数を示す。また、図中、Ｓ軸上の太線矢印は、モータＭＧ１の回転に伴って発生する逆起電圧Ｖｃｅが駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨより高いときにモータＭＧ１から出力されるトルク（以下、逆起トルクという）Ｔｃｅを示す。Ｒ軸上の太線矢印は、逆起トルクＴｃｅによってプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。
次に、モータＭＧ１の所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔについて説明する。図５は、インバータ４１をゲート遮断しているときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨとモータＭＧ１の逆起トルクＴｃｅとの関係の一例を示す説明図である。図示するように、逆起トルクＴｃｅは、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎ（ＶＨ）より大きいときに発生する。ここで、下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎ（ＶＨ）は、モータＭＧ１の回転に伴って発生する逆起電圧Ｖｃｅが駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨに等しくなるときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であり、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが高いほど大きくなる。また、逆起トルクＴｃｅは、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が下限回転数Ｎｍ１ｍｉｎより大きい領域で増加するのに従って、値０から比較的迅速に小さくなって極小値Ｔｃｅｐ（ＶＨ）（絶対値としては極大値）に至り、その後に緩やかに大きくなる。さらに、逆起トルクＴｃｅが極小値Ｔｃｅｐ（ＶＨ）に至るモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１である極小値時回転数Ｎｍ１ｐ（ＶＨ）は、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが高いほど大きくなる。加えて、逆起トルクＴｃｅの極小値Ｔｃｅｐ（ＶＨ）は、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが高いほど大きくなる（絶対値としては小さくなる）。
この図５の関係を踏まえて、実施例では、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが電池電圧系電力ライン５４ｂの電圧ＶＬに等しい電圧ＶＨ１のときに逆起トルクＴｃｅが極小値Ｔｃｅｐ（ＶＨ１）となるモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１（図５の回転数Ｎｍ１１、例えば、４０００ｒｐｍや５０００ｒｐｍ，６０００ｒｐｍなど）を所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔとして用いるものとした。これにより、回転数Ｎｍ１１より小さい回転数を所定回転数Ｎｍ１１として用いる場合に比して、エンジン２２の回転変動に伴うモータＭＧ１の回転変動が生じたときにモータＭＧ１の逆起トルクＴｃｅが大きく変動するのを抑制することができる。また、回転数Ｎｍ１１より大きい回転数を所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔとして用いる場合に比して、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨの調節により、モータＭＧ１の逆起トルクＴｃｅを小さくする（絶対値として大きくする）ことができる。これにより、図４の共線図から分かるように、エンジン２２の回転数Ｎｅが吹き上がるのを抑制することができる。この結果、エンジン２２の回転変動によるモータＭＧ１の回転変動を抑制することができ、アクセル開度Ａｃｃが略一定のときなどにモータＭＧ１の逆起トルクＴｃｅが変動するのを抑制することができる。
次に、駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊について説明する。駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊との関係を予め定めて目標電圧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が与えられると記憶したマップから対応する駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を導出して設定するものとした。目標電圧設定用マップの一例を図６に示す。駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊は、図示するように、アクセル開度Ａｃｃが１００％のときには電池電圧系電力ライン５４ｂの電圧ＶＬを設定し、アクセル開度Ａｃｃが１００％から小さくなるほど電圧ＶＬから高くなる傾向に設定するものとした。これは、回転数Ｎｍ１１をモータＭＧ１の所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔとして用いる場合、図５から分かるように、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが高いほどモータＭＧ１の逆起トルクが大きくなる（絶対値としては小さくなる）ためである。このように駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定して昇圧コンバータ５５を制御することにより、アクセル開度Ａｃｃが大きいほどモータＭＧ１の逆起トルクＴｃｅの絶対値を大きくすることができ、駆動軸３６に出力するトルクを大きくすることができる。
このように、エンジン２２によるモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の制御と昇圧コンバータ５５による駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨの制御とを行なうことにより、エンジン２２の制御だけを行なうものに比して、モータＭＧ１の逆起トルクＴｃｅをより適切に調節することができ、インバータ４１，４２を共にゲート遮断して走行する際の制御性をより向上させることができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を運転しており且つインバータ４１，４２を共にゲート遮断して走行する所定走行時には、モータＭＧ１が所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔで回転するようにエンジン２２を制御すると共に駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨがアクセル開度Ａｃｃに応じた目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ５５を制御する。これにより、エンジン２２の制御だけを行なうものに比して、モータＭＧ１の逆起トルクＴｃｅをより適切に調節することができ、インバータ４１，４２を共にゲート遮断して走行する際の制御性をより向上させることができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、所定走行時には、上述の回転数Ｎｍ１１をモータＭＧ１の所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔとして用いるものとしたが、回転数Ｎｍ１１より若干小さい回転数や若干大きい回転数をモータＭＧ１の所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔとして用いるものとしてもよい。この場合、所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔとしては、図７に示すように、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが高いほどモータＭＧ１の逆起トルクＴｃｅが大きくなる（絶対値としては小さくなる）傾向の第１回転数範囲（回転数Ｎｍ１１を含む回転数範囲）Ｒ１内の回転数、または、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが高いほどモータＭＧ１の逆起トルクＴｃｅが小さくなる（絶対値としては大きくなる）傾向の第２回転数範囲Ｒ２内の回転数を用いるのが好ましい。なお、第２回転数範囲Ｒ２内の回転数を所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔとして用いる場合、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど高くなる傾向に駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定して昇圧コンバータ５５を制御すればよい。
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、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４１が「第１インバータ」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、昇圧コンバータ５５が「昇圧コンバータ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とが「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、２３ クランクポジションセンサ、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、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 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、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 駆動電圧系電力ライン、５４ｂ 電池電圧系電力ライン、５５ 昇圧コンバータ、５７，５８ コンデンサ、５７ａ，５８ａ 電圧センサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。

Claims (3)

  1. エンジンと、
    動力を入出力可能な第１モータと、
    前記第１モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と車軸に連結された駆動軸とに３つの回転要素が共線図において前記回転軸，前記出力軸，前記駆動軸の順に並ぶように接続されたプラネタリギヤと、
    前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、
    前記第１モータを駆動するための第１インバータと、
    前記第２モータを駆動するための第２インバータと、
    バッテリと、
    前記第１モータおよび前記第２モータが接続された駆動電圧系電力ラインと前記バッテリが接続された電池電圧系電力ラインとに接続され、前記駆動電圧系電力ラインの電圧を前記電池電圧系電力ラインの電圧以上の範囲内で調節可能な昇圧コンバータと、
    を備えるハイブリッド自動車であって、
    前記エンジンを運転しており且つ前記第１，第２インバータをゲート遮断して走行する所定走行時には、前記駆動軸の回転数と前記エンジンの回転数とに応じた回転数での前記第１モータの回転に伴って発生する逆起トルクを用いて走行するように前記エンジンと前記昇圧コンバータとを制御する制御手段を備え、
    前記制御手段は、前記所定走行時には、前記第１モータが所定回転数で回転するように前記エンジンを制御すると共に、前記駆動電圧系電力ラインの電圧がアクセル操作量に応じた目標電圧となるように前記昇圧コンバータを制御する、
    ことを特徴とす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、
    前記所定回転数は、前記駆動電圧系電力ラインの電圧が低いほど前記逆起トルクの絶対値が大きくなる回転数範囲内の回転数であり、
    前記制御手段は、前記所定走行時には、アクセル操作量が大きいほど低くなる傾向に前記駆動電圧系電力ラインの目標電圧を設定する手段である、
    ことを特徴とす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、
    前記所定回転数は、前記第１インバータをゲート遮断しており且つ前記駆動電圧系電力ラインの電圧と前記電池電圧系電力ラインの電圧とが等しいときに、前記逆起トルクの絶対値が最大となる回転数である、
    ことを特徴とするハイブリッド自動車。
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