JP2016147626A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを運転しており且つ第１，第２インバータの双方をゲート遮断しているときに、走行を可能とする。【解決手段】エンジンの運転中で且つ第１，第２インバータの双方のゲート遮断中で且つアクセルオンのときには、エンジンの回転数Ｎｅの増加と減少とが繰り返されるようにエンジンを制御する。これにより、エンジンの回転数Ｎｅ（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）の増加に伴ってプラネタリギヤのサンギヤ，リングギヤを介して駆動軸に作用するトルクによって、走行（退避走行）を行なうことができる。【選択図】図５

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、プラネタリギヤと、第１，第２モータと、第１，第２インバータと、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、動力分割機構（遊星歯車機構）と、第１，第２モータと、第１，第２インバータと、コンバータと、バッテリと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、動力分割機構のサンギヤには、第１モータの回転子が接続されている。動力分割機構のキャリヤには、エンジンのクランクシャフトが接続されている。動力分割機構のリングギヤには、車軸に連結された出力部材が接続されている。第２モータの回転子は、出力部材に接続されている。コンバータは、バッテリ側の電力を昇圧して第１，第２インバータ側に供給したり、第１，第２インバータ側の電力を降圧してバッテリ側に供給したりする。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インバータの双方をゲート遮断する。そして、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、第１モータの回転に伴って発生する逆起電圧がインバータの直流側電圧よりも高くなるように、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、インバータの直流側電圧が検出できないときなどに、エンジンの回転数の調節が困難となることがある。このため、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、上述の手法とは異なる手法によっても、適切に走行できるようにす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インバータの双方をゲート遮断しているときに、上述の手法とは異なる手法により、走行を可能と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、
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、
前記第１，第２インバータを介して前記第１，第２モータと電力をやりとり可能なバッテリと、
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インバータの双方をゲート遮断しており且つアクセルオンである所定時には、前記エンジンの回転数が増加するように前記エンジンを制御する制御手段、
を備え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、プラネタリギヤの３つの回転要素に、共線図において第１モータの回転軸，エンジンの出力軸，駆動軸の順に並ぶように、第１モータとエンジンと駆動軸とが接続されている。そして、エンジンを運転しており且つ第１，第２インバータの双方をゲート遮断しており且つアクセルオンである所定時には、エンジンの回転数が増加するようにエンジンを制御する。エンジンの回転数が増加する際には、第１モータの回転数も増加する。このとき、プラネタリギヤにおける第１モータが接続された回転要素に、その回転要素（第１モータ）の回転数の変化を妨げる（回転数を小さくする）方向のトルクが作用する。このトルクは、プラネタリギヤにおける駆動軸が接続された回転要素に、その回転要素（駆動軸）の回転数を増加させる方向のトルクとして伝達される。したがって、このトルクによって走行（退避走行）を行なうことができる。

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、前記所定時には、前記エンジンの回転数の増加と減少とが繰り返され、前記エンジンの回転数の減少時の減少レートが、前記エンジンの回転数の増加時の増加レートよりも小さくなるように前記エンジンを制御する手段である、ものとしてもよい。エンジンの回転数（第１モータの回転数）の増加時，減少時には、それぞれ、駆動軸の回転数を増加させる方向，減少させる方向のトルクが駆動軸に伝達される。したがって、エンジンの回転数の増加時の増加レートよりもエンジンの回転数の減少時の減少レートを小さくすることにより、エンジンの回転数の減少時の駆動軸の回転数（車速）の減少をより抑制することができる。

所定時にエンジンの回転数の増加と減少とを繰り返す態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、アクセル開度が大きい場合の前記増加レートが、アクセル開度が小さい場合の前記増加レートよりも大きくなるように、前記エンジンを制御する手段である、ものとしてもよい。こうすれば、アクセル開度をより反映させた走行を行うことができる。ここで、「アクセル開度が大きい場合の前記増加レートが、アクセル開度が小さい場合の前記増加レートよりも大きくなるように、」は、前記増加レートがアクセル開度が大きいほど大きくなるように、を意味するものとしてもよい。

本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記所定時には前記エンジンを上限回転数まで増加させると共に、アクセル開度が大きい場合の前記上限回転数が、アクセル開度が小さい場合の前記上限回転数よりも大きくなるように、前記エンジンを制御する手段である、ものとしてもよい。こうすれば、アクセル開度をより反映させた走行を行うことができる。ここで、「アクセル開度が大きい場合の前記上限回転数が、アクセル開度が小さい場合の前記上限回転数よりも大きくなるように、」は、前記上限回転数がアクセル開度が大きいほど大きくなるように、を意味するものとしてもよい。

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。 実施例のエンジンＥＣＵ２４によって実行されるゲート遮断時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 回転数増加制御のうちエンジン２２の回転数Ｎｅを増加させているときの、プラネタリギヤ３０の各回転要素の回転数の関係としての共線図の一例を示す説明図である。 インバータ４１，４２の双方のゲート遮断時の、アクセルのオンオフ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，車速Ｖの時間変化の様子の一例を示す説明図である。 変形例のエンジンＥＣＵ２４によって実行されるゲート遮断時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例のエンジンＥＣＵ２４によって実行されるゲート遮断時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 アクセル開度Ａｃｃと増加レート値Ｒｕｐとの関係の一例を示す説明図である。 インバータ４１，４２の双方のゲート遮断時の、アクセル開度Ａｃｃ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，車速Ｖの時間変化の様子の一例を示す説明図である。 アクセル開度Ａｃｃと上限回転数Ｎｅ２との関係の一例を示す説明図である。 インバータ４１，４２の双方のゲート遮断時の、アクセル開度Ａｃｃ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，車速Ｖの時間変化の様子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。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、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によって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が入力ポートから入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。エンジン２２のクランクシャフト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。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開度ＴＨ。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が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、以下のものを挙げることができる。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制御信号。燃料噴射弁への駆動制御信号。イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの駆動制御信号。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このエンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってエンジン２２を運転制御する。また、エンジンＥＣＵ２４は、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。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の角速度および回転数、即ち、エンジン２２の角速度ωｎｅおよび回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１およびリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリヤ３４と、を有する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。サンギヤ３１には、モータＭＧ１の回転子が接続されている。リングギヤ３２には、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８およびギヤ機構３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。キャリヤ３４には、ダンパ２８を介してエンジン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いる。このモータＭＧ１は、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤ３１に接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に、同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ２は、回転子が減速ギヤ３５を介して駆動軸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４１，４２とバッテリ５０とは、電力ライン５４によって接続されている。そして、電力ライン５４には、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられている。

図２に示すように、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、それぞれ電力ライン５４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。

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，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を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。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。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いる。このモータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。また、モータＥＣＵ４０は、必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。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の角速度ωｍ１，ωｍ２および回転数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によって管理されている。

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，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各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａ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５１ｂからの電池電流Ｉｂ（バッテリ５０から放電するときが正の値）。バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂ。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。このバッテリＥＣＵ５２は、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、電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂと電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂとの積として充放電電力Ｐｂを演算している。また、バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。さらに、バッテリＥＣＵ５２は、演算した蓄電割合ＳＯＣと、温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂと、に基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である。

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，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、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。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。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。このＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４，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、ハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード），電動走行モード（ＥＶ走行モード）などの走行モードで走行する。ＨＶ走行モードは、エンジン２２の運転とモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動とを伴って走行する走行モードである。ＥＶ走行モードは、エンジン２２を運転停止すると共にモータＭＧ２を駆動して走行する走行モードである。

ＨＶ走行モードでは、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を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除して得られる回転数，車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数などを用いることができる。そして、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、車両に要求される要求パワーＰｅ＊を計算する。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＊および目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。そして、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に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信すると、受信した目標回転数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。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、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。このＨＶ走行モードでは、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走行モードに移行する。

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、ＨＶ走行モードと同様に、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。そして、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＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、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。このＥＶ走行モードでは、ＨＶ走行モードと同様に計算した要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐよりも大きい始動用閾値Ｐｓｔａｒｔ以上に至ったときなどエンジン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の運転中にインバータ４１，４２の双方がゲート遮断されたときの動作について説明する。図３は、実施例のエンジンＥＣＵ２４によって実行されるゲート遮断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、エンジン２２の運転中に、インバータ４１，４２の双方がゲート遮断されていることを示す信号をＨＶＥＣＵ７０から受信したときに、繰り返し実行される。なお、インバータ４１，４２の双方に異常が生じてモータＥＣＵ４０によってインバータ４１，４２の双方がゲート遮断されたときには、その旨を示す信号がモータＥＣＵ４０からＨＶＥＣＵ７０を介してエンジンＥＣＵ２４に送信される。また、図示しない補機バッテリからモータＥＣＵ４０への電力供給の遮断などによるモータＥＣＵ４０の停止によってインバータ４１，４２の双方がゲート遮断されたときには、ＨＶＥＣＵ７０は、モータＥＣＵ４０との間の所定時間に亘る通信の途絶によってインバータ４１，４２の双方のゲート遮断を検知し、これを示す信号をエンジンＥＣＵ２４に送信する。

ゲート遮断時制御ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、アクセル開度Ａｃｃ，エンジン２２の回転数Ｎｅなどのデータを入力する（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によって検出された値をＨＶＥＣＵ７０から通信により入力するものとした。エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいて演算された値を入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、アクセル開度Ａｃｃを用いて、アクセルオンかアクセルオフかを判定する（ステップＳ１１０）。そして、アクセルオフであると判定されたときには、アイドル運転制御を実行して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。アイドル運転制御では、エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に所定回転数Ｎｉｄｌ（例えば、１０００ｒｐｍ，１２００ｒｐｍなど）を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２がアイドル運転（無負荷運転）されるようにエンジン２２を制御する。

ステップＳ１１０で、アクセルオンであると判定されたときには、エンジン２２の回転数Ｎｅ，増加レート値Ｒｕｐ，減少レート値Ｒｄｎ，下限回転数Ｎｅ１，上限回転数Ｎｅ２を用いて、回転数増減制御を実行して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。回転数増減制御は、エンジン２２の回転数Ｎｅの増加と減少とが繰り返されるようにエンジン２２を制御する制御である。ここで、増加レート値Ｒｕｐは、エンジン２２の回転数Ｎｅを増加させる際のレート値である。減少レート値Ｒｄｎは、エンジン２２の回転数Ｎｅを減少させる際のレート値である。実施例では、減少レート値Ｒｄｎを、増加レート値Ｒｕｐよりも小さい値とするものとした。下限回転数Ｎｅ１は、エンジン２２の回転数Ｎｅを減少させる際の下限回転数である。この下限回転数Ｎｅ１は、例えば、上述の所定回転数Ｎｉｄｌなどを用いることができる。上限回転数Ｎｅ２は、エンジン２２の回転数Ｎｅを増加させる際の上限回転数である。この上限回転数Ｎｅ２は、例えば、２５００ｒｐｍ，３０００ｒｐｍ，３５００ｒｐｍなどを用いることができる。

回転数増減制御は、エンジンＥＣＵ２４によって、例えば、以下のように行なうことができる。アクセルオンとされて回転数増減制御を開始すると、次式（１）に示すように、エンジン２２の前回の目標回転数（前回Ｎｅ＊）に増加レート値Ｒｕｐを加えた値を上限回転数Ｎｅ２で上限ガードしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにエンジン２２を制御する。これを繰り返すことにより、エンジン２２の回転数Ｎｅを上限回転数Ｎｅ２まで徐々に増加させる。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが上限回転数Ｎｅ２以上に至ると、式（２）に示すように、エンジン２２の前回の目標回転数（前回Ｎｅ＊）から減少レート値Ｒｄｎを減じた値を下限回転数Ｎｅ１で下限ガードしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにエンジン２２を制御する。これを繰り返すことにより、エンジン２２の回転数Ｎｅを下限回転数Ｎｅ１まで徐々に減少させる。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｅ１以下に至ると、再度、式（１）によるエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊の設定を開始し、エンジン２２の回転数Ｎｅを徐々に増加させる。こうした一連の制御により、エンジン２２の回転数Ｎｅの、上限回転数Ｎｅ２までの増加と、下限回転数Ｎｅ１までの減少と、が繰り返し行なわれる。

Ne*=min(前回Ne*+Rup,Ne2) (1)
Ne*=max(前回Ne*-Rdn,Ne1) (2)

図４は、回転数増加制御のうちエンジン２２の回転数Ｎｅを増加させているときの、プラネタリギヤ３０の各回転要素の回転数の関係としての共線図の一例を示す説明図である。図中、Ｓ軸は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１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３４の回転数を示し、Ｒ軸は、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除して得られる回転数（Ｎｍ２／Ｇｒ）であるリングギヤ３２の回転数を示す。また、Ｃ軸上の太線矢印は、エンジン２２の回転数Ｎｅを増加させるためにエンジン２２から出力されてキャリヤ３４に作用するトルクを示す。Ｓ軸上の太線矢印は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の変化に伴ってサンギヤ３１に作用するトルク（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の変化を妨げる方向のトルク）Ｔｉ１を示す。Ｒ軸上の太線矢印は、トルクＴｉ１によってプラネタリギヤ３０を介してリングギヤ３２（駆動軸３６）に作用するトルクＴｉ２を示す。ここで、トルクＴｉ１は、モータＭＧ１の慣性モーメントＩｍ１と、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の微分値（ｄＮｍ１／ｄｔ）と、を用いて、次式（３）により、求めることができる。また、反力トルクＴｉ２は、トルクＴｉ１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、式（４）により、求めることができる。エンジン２２の回転数Ｎｅ（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）が増加するときには、トルクＴｉ１は、サンギヤ３１の回転数を減少させる方向のトルクとなり、トルクＴｉ２は、リングギヤ３２の回転数（駆動軸３６の回転数Ｎｒ）を増加させる方向のトルクとなる。このトルクＴｉ２がリングギヤ３２から駆動軸３６を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに伝達されることにより、走行用の推進力を得ることができる。これにより、インバータ４１，４２を共にゲート遮断しているときに、走行（退避走行）を行なうことができる。なお、エンジン２２の回転数Ｎｅを減少させるときには、トルクＴｉ１は、サンギヤ３１の回転数を増加させる方向のトルクとなり、トルクＴｉ２は、リングギヤ３２の回転数を減少させる方向のトルクとなる。したがって、走行を妨げるトルクとなる。実施例では、上述したように、減少レート値Ｒｄｎを増加レート値よりも小さい値とする。したがって、微分値ｄＮｍ１／ｄｔ，トルクＴｉ１，トルクＴｉ２の大きさは、エンジン２２の回転数Ｎｅが増加するときよりも、エンジン２２の回転数Ｎｅを減少させるときに小さい。このため、減少レート値Ｒｄｎと増加レート値とを同一の値とするものに比して、エンジン２２の回転数Ｎｅを減少させるときの駆動軸３６の回転数Ｎｒ（車速Ｖ）の低下をより抑制することができる。

Ti1=Im1・dNm1/dt (3)
Ti2=−1/ρ・Ti1 (4)

図５は、インバータ４１，４２の双方のゲート遮断時の、アクセルのオンオフ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，車速Ｖの時間変化の様子の一例を示す説明図である。図示するように、アクセルオンされてからアクセルオフされるまでの間（時刻ｔ１１〜時刻ｔ１２）に亘って、回転数増減制御の実行により、エンジン２２の回転数Ｎｅの、下限回転数Ｎｅ１から上限回転数Ｎｅ２までの増加と、上限回転数Ｎｅ２から下限回転数Ｎｅ１までの減少と、が繰り返される。このとき、エンジン２２の回転数Ｎｅの増加時の増加速度よりも回転数Ｎｅの減少時の減少速度が小さいことにより、車速Ｖは、増加と減少とを繰り返しながら徐々に増加する。このようにして走行（退避走行）を行なうことができる。

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の運転中で且つインバータ４１，４２の双方のゲート遮断中で且つアクセルオンのときには、エンジン２２の回転数Ｎｅの増加と減少とが繰り返されるようにエンジン２２を制御する。これにより、エンジン２２の回転数Ｎｅ（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）の増加に伴ってプラネタリギヤ３０のサンギヤ３１，リングギヤ３２を介して駆動軸３６に作用するトルクによって、走行（退避走行）を行なうことができる。

そして、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅを増加させる際の増加レート値Ｒｕｐよりもエンジン２２の回転数Ｎｅを減少させる際の減少レート値Ｒｄｎを小さくする。これにより、エンジン２２の回転数Ｎｅを減少させるときの駆動軸３６の回転数Ｎｒ（車速Ｖ）の低下をより抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転中で且つインバータ４１，４２の双方のゲート遮断中には、図３のゲート遮断時制御ルーチンを実行するものとした。しかし、図３のゲート遮断時制御ルーチンに代えて、図６または図７のゲート遮断時制御ルーチンを実行するものとしてもよい。以下、順に説明する。

まず、図６のルーチンについて説明する。図６のルーチンは、図３のルーチンにステップＳ２００の処理を追加した点を除いて、図３のルーチンと同一である。したがって、図６のルーチンにおいて、図３のルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６のゲート遮断時制御ルーチンでは、ステップＳ１１０でアクセルオンのときには、アクセル開度Ａｃｃに基づいて、増加レート値Ｒｕｐを設定する（ステップＳ２００）。そして、設定した増加レート値Ｒｕｐなどを用いて回転数増減制御を実行して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。なお、回転数増減制御において、減少レート値Ｒｄｎ，下限回転数Ｎｅ１，上限回転数Ｎｅ２については、実施例と同様に、アクセル開度Ａｃｃに拘わらず一律の値を用いるものとした。

ここで、増加レート値Ｒｕｐは、この変形例では、アクセル開度Ａｃｃと増加レート値Ｒｕｐとの関係を予め定めてマップとして記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃが与えられると、このマップから対応する増加レート値Ｒｕｐを導出して設定するものとした。アクセル開度Ａｃｃと増加レート値Ｒｕｐとの関係の一例を図８に示す。増加レート値Ｒｕｐは、図示するように、減少レート値Ｒｄｎよりも大きい範囲内で、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合にアクセル開度Ａｃｃが小さい場合よりも大きくなるように設定される。具体的には、増加レート値Ｒｕｐは、減少レート値Ｒｄｎよりも大きい範囲内で、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど大きくなる傾向に設定される。これにより、回転数増減制御において、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合にアクセル開度Ａｃｃが小さい場合よりもエンジン２２の回転数Ｎｅが迅速に増加し、トルクＴｉ１，Ｔｉ２の大きさが大きくなる。この結果、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合にアクセル開度Ａｃｃが小さい場合よりも車速Ｖの増加の程度を大きくすることができる。

図９は、この変形例の場合における、インバータ４１，４２の双方のゲート遮断時のアクセル開度Ａｃｃ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，車速Ｖの時間変化の様子の一例を示す説明図である。図示するように、アクセルオンされてからアクセルオフされるまでの間（時刻ｔ２１〜時刻ｔ２２）に亘って、回転数増減制御の実行により、実施例と同様に、走行（退避走行）を行なうことができる。さらに、回転数増減制御において、エンジン２２の回転数Ｎｅを増加させる際に、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合にアクセル開度Ａｃｃが小さい場合よりもエンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させるから、アクセル開度Ａｃｃに応じて車速Ｖを増加させることができる。即ち、アクセル開度Ａｃｃをより反映させた走行（退避走行）を行なうことができる。

次に、図７のゲート遮断時制御ルーチンについて説明する。図７のルーチンは、図３のルーチンにステップＳ３００の処理を追加した点を除いて、図３のルーチンと同一である。したがって、図７のルーチンにおいて、図３のルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７のゲート遮断時制御ルーチンでは、ステップＳ１１０でアクセルオンのときには、アクセル開度Ａｃｃに基づいて、上限回転数Ｎｅ２を設定する（ステップＳ３００）。そして、設定した上限回転数Ｎｅ２などを用いて回転数増減制御を実行して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。なお、回転数増減制御において、増加レート値Ｒｕｐ，減少レート値Ｒｄｎ，下限回転数Ｎｅ１については、実施例と同様に、アクセル開度Ａｃｃに拘わらず一律の値を用いるものとした。

ここで、上限回転数Ｎｅ２は、この変形例では、アクセル開度Ａｃｃと上限回転数Ｎｅ２との関係を予め定めてマップとして記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃが与えられると、このマップから対応する上限回転数Ｎｅ２を導出して設定するものとした。アクセル開度Ａｃｃと上限回転数Ｎｅ２との関係の一例を図１０に示す。上限回転数Ｎｅ２は、図示するように、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合にアクセル開度Ａｃｃが小さい場合よりも大きくなるように設定される。具体的には、上限回転数Ｎｅ２は、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど大きくなる傾向に設定される。これにより、回転数増減制御において、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合にアクセル開度Ａｃｃが小さい場合よりもエンジン２２の回転数Ｎｅの増加が継続する時間が長くなり、トルクＴｉ２がリングギヤ３２の回転数を増加させる方向のトルクとして継続する時間が長くなる。この結果、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合にアクセル開度Ａｃｃが小さい場合よりも車速Ｖの増加の程度を大きくすることができる。

図１１は、この変形例の場合における、インバータ４１，４２の双方のゲート遮断時のアクセル開度Ａｃｃ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，車速Ｖの時間変化の様子の一例を示す説明図である。図示するように、アクセルオンされてからアクセルオフされるまでの間（時刻ｔ３１〜時刻ｔ３２）に亘って、回転数増減制御の実行により、実施例と同様に、走行（退避走行）を行なうことができる。さらに、回転数増減制御において、エンジン２２の回転数Ｎｅを増加させる際に、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合にアクセル開度Ａｃｃが小さい場合よりも上限回転数Ｎｅ２を大きくするから、アクセル開度Ａｃｃに応じて車速Ｖを増加させることができる。即ち、アクセル開度Ａｃｃをより反映させた走行（退避走行）を行なうことができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、増加レート値Ｒｕｐおよび上限回転数Ｎｅ２について、アクセル開度Ａｃｃに拘わらず一律の値を用いるものとした。また、図６のルーチンでは、増加レート値Ｒｕｐについては、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合にアクセル開度Ａｃｃが小さい場合よりも大きくなる値とし、上限回転数Ｎｅ２については、アクセル開度Ａｃｃに拘わらず一律の値を用いるものとした。さらに、図７のルーチンでは、上限回転数Ｎｅ２については、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合にアクセル開度Ａｃｃが小さい場合よりも大きくなる値とし、増加レート値Ｒｕｐについては、アクセル開度Ａｃｃに拘わらず一律の値を用いるものとした。これらに対して、増加レート値Ｒｕｐについて、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合にアクセル開度Ａｃｃが小さい場合よりも大きくなる値とすると共に、上限回転数Ｎｅ２について、アクセル開度Ａｃｃが大きい場合にアクセル開度Ａｃｃが小さい場合よりも大きくなる値と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、減少レート値Ｒｄｎを、増加レート値Ｒｕｐよりも小さい値とするものとした。しかし、減少レート値Ｒｄｎを、増加レート値Ｒｕｐと同一の値を用い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、エンジン２２の運転中で且つインバータ４１，４２の双方のゲート遮断中で且つアクセルオンのときには、エンジン２２の回転数Ｎｅの増加と減少とが繰り返されるようにエンジン２２を制御するものとした。しかし、エンジン２２の回転数Ｎｅが１回だけ増加するようにエンジン２２を制御するものとしてもよい。

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、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、図３のゲート遮断時制御ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ２４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、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリヤ、３５ 減速ギヤ、３６ 駆動軸、３７ ギヤ機構、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、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 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、５７ コンデンサ、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 ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６ トランジスタ。

Claims (4)

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、
   前記第１，第２インバータを介して前記第１，第２モータと電力をやりとり可能なバッテリと、
   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インバータの双方をゲート遮断しており且つアクセルオンである所定時には、前記エンジンの回転数が増加するように前記エンジンを制御する制御手段、
   を備え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、
   前記制御手段は、前記所定時には、前記エンジンの回転数の増加と減少とが繰り返され、前記エンジンの回転数の減少時の減少レートが、前記エンジンの回転数の増加時の増加レートよりも小さくなるように前記エンジンを制御する手段である、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。
3. 請求項２記載のハイブリッド自動車であって、
   前記制御手段は、アクセル開度が大きい場合の前記増加レートが、アクセル開度が小さい場合の前記増加レートよりも大きくなるように、前記エンジンを制御する手段である、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
   前記制御手段は、前記所定時には前記エンジンを上限回転数まで増加させると共に、アクセル開度が大きい場合の前記上限回転数が、アクセル開度が小さい場合の前記上限回転数よりも大きくなるように、前記エンジンを制御する手段である、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。

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