JP2017001593A

JP2017001593A - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP2017001593A
Application number: JP2015119939A
Authority: JP
Inventors: 未来大林; Miki Obayashi; 伊藤　芳輝; Yoshiteru Ito; 芳輝伊藤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2017-01-05

Abstract

【課題】車両減速時においても、バッテリの充電制限値を超過してしまうことを防止することができるハイブリッド車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジン２と第１モータジェネレータ４と第２モータジェネレータ５との動力を動力分割合成機構１０を介して駆動軸７に出力する駆動機構１と、車速とアクセル開度とに基づいて決定される目標駆動パワーと、バッテリ２１の残容量に基づいて決定される目標発電パワーと、に基づいて目標エンジンパワーを決定し、目標エンジンパワーに基づいて決定される目標エンジントルクに目標エンジン回転速度変化率に基づいて決定される補正トルクを加算した値をエンジントルク指令値としてエンジン２を制御するハイブリッドＥＣＵ３２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータジェネレータとエンジンとから出力される動力を分割して駆動軸に伝達する動力分割合成機構を搭載したハイブリッド車両の制御装置に関する。

モータジェネレータの回転軸と、エンジンの出力軸と、駆動輪に動力を伝達する駆動軸とが、それぞれ異なる回転要素に接続された動力分割合成機構を搭載したハイブリッド車両が知られている。

本出願人は、特許文献１において、エンジンの制御遅れを補正するために、目標駆動パワー及び目標発電パワーに基づいて算出された目標エンジントルクによりエンジンを制御し、目標モータジェネレータパワーについては車速に応じたエンジンの制御遅れの時間だけ前の目標エンジントルクに基づいて算出する技術を開示している。

特開２０１１−１０５２４０号公報

このようなハイブリッド車両にあっては、車両減速時には、目標エンジン回転速度と目標エンジントルクが減少するが、このとき、目標エンジン回転速度が減少することによって実際のエンジン回転速度が減少し、実際のエンジン回転速度が減少することでエンジンのイナーシャトルクが発生する。

特許文献１に記載の制御装置では、このイナーシャトルクを考慮することなく、目標モータジェネレータパワーと目標駆動パワーと目標エンジンパワーの釣り合い式が算出され、この釣り合い式に基づいて算出された目標エンジントルクを出力するようにエンジンが制御され、車速に応じたエンジンの制御遅れの時間だけ前の目標エンジントルクに基づいて目標モータジェネレータパワーが算出される。

そのため、車両減速時において、エンジン回転速度の減少にともない、目標駆動パワーを満足させるようエンジン及びモータジェネレータを制御すると、エンジンのイナーシャトルク分が増加するため、増加したイナーシャトルク分が駆動軸に出力されないようモータジェネレータの発電量を増加させることになり、バッテリの充電制限値を超過する可能性がある。

そこで、本発明は、車両減速時においても、バッテリの充電制限値を超過してしまうことを防止することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するハイブリッド車両の制御装置の発明の一態様は、エンジンと第１電動機と第２電動機との動力を動力分割合成機構を介して駆動軸に出力する駆動機構と、エンジンの動作点と第１電動機及び第２電動機の動作点を制御することで車両の駆動パワーを制御する制御部と、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、制御部は、車速とアクセル開度とに基づいて決定される目標駆動パワーと、バッテリの残容量に基づいて決定される目標発電パワーと、に基づいて目標エンジンパワーを決定し、目標エンジンパワーに基づいて決定される目標エンジントルクに、エンジン回転速度の変化率に基づいて決定される補正トルクを加算した値をエンジントルク指令値として前記エンジンを制御するものである。

このように本発明の一態様によれば、車両減速時においても、バッテリの充電制限値を超過してしまうことを防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、その概念ブロック図である。図２は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、その目標駆動パワーを決定するマップを示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、その目標発電パワーを決定するマップを示す図である。図４は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、そのエンジン動作点の推移を示す図である。図５は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、そのエンジントルク及びエンジン回転速度の推移を示すタイムチャートである。図６は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、その減速中のエンジン、駆動軸、第１モータジェネレータ、第２モータジェネレータの各回転速度の関係を示す共線図である。図７は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、その補正トルクを決定するマップを示す図である。図８は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、その制御ブロック図である。図９は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、その駆動トルク算出処理を説明するフローチャートである。図１０は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、その駆動トルク算出処理によるバッテリ電力の変化を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１において、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を搭載した車両１００は、駆動機構１と、制御部としてのハイブリッドＥＣＵ（Electronic Control Unit）３２と、エンジンＥＣＵ３３と、バッテリＥＣＵ３４とを含んで構成される。

駆動機構１は、内燃機関としてのエンジン２と、エンジン２の出力軸３と、電力から駆動力を生成するとともに駆動されることにより電力を生成する第１電動機としての第１モータジェネレータ４及び第２電動機としての第２モータジェネレータ５と、車両１００の駆動輪６に動力を伝達可能に接続された駆動軸７と、動力分割合成機構１０を構成する第１遊星歯車機構８及び第２遊星歯車機構９とを含んで構成される。

エンジン２は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行なう４サイクルのエンジンによって構成されている。エンジン２の出力軸３は、第１遊星歯車機構８と第２遊星歯車機構９とに連結されている。

第１モータジェネレータ４は、第１遊星歯車機構８に連結された回転軸としてのロータ軸１３と、ロータ１４と、ステータ１５とを有している。ロータ１４には、複数の永久磁石が埋め込まれている。ステータ１５は、ステータコア及びステータコアに巻き掛けられた三相コイルを有している。ステータ１５の三相コイルは、第１インバータ１９に接続されている。

このように構成された第１モータジェネレータ４において、ステータ１５の三相コイルに三相交流電力が供給されると、ステータ１５によって回転磁界が形成され、この回転磁界にロータ１４に埋め込まれた永久磁石が引かれることにより、ロータ１４がロータ軸１３周りに回転駆動される。すなわち、第１モータジェネレータ４は、電動機として機能し、車両１００を駆動する駆動力を生成する。

また、ロータ１４がロータ軸１３周りに回転すると、ロータ１４に埋め込まれた永久磁石によって回転磁界が形成され、この回転磁界によりステータ１５の三相コイルに誘導電流が流れることにより、三相コイルの両端に電力が発生する。すなわち、第１モータジェネレータ４は、発電機としても機能し、バッテリ２１を充電する電力を生成する。

第１インバータ１９は、バッテリ２１から供給される直流電力を三相交流電力に変換して第１モータジェネレータ４に供給する。ハイブリッドＥＣＵ３２からのトルク指令信号により、第１モータジェネレータ４の出力トルクがトルク指令信号に設定されたトルク指令値になるように第１モータジェネレータ４に供給する三相交流電力を制御するようになっている。また、第１インバータ１９は、第１モータジェネレータ４が発電した三相交流電力を直流電力に変換してバッテリ２１を充電する。

第２モータジェネレータ５は、第２遊星歯車機構９に連結された回転軸としてのロータ軸１６と、ロータ１７と、ステータ１８とを有している。ロータ１７には、複数の永久磁石が埋め込まれている。ステータ１８は、ステータコア及びステータコアに巻き掛けられた三相コイルを有している。ステータ１８の三相コイルは、第２インバータ２０に接続されている。

このように構成された第２モータジェネレータ５において、ステータ１８の三相コイルに三相交流電力が供給されると、ステータ１８によって回転磁界が形成され、この回転磁界にロータ１７に埋め込まれた永久磁石が引かれることにより、ロータ１７がロータ軸１６周りに回転駆動される。すなわち、第２モータジェネレータ５は、電動機として機能し、車両１００を駆動する駆動力を生成する。

また、ロータ１７がロータ軸１６周りに回転すると、ロータ１７に埋め込まれた永久磁石によって回転磁界が形成され、この回転磁界によりステータ１８の三相コイルに誘導電流が流れることにより、三相コイルの両端に電力が発生する。すなわち、第２モータジェネレータ５は、発電機としても機能し、バッテリ２１を充電する電力を生成する。

第２インバータ２０は、バッテリ２１から供給される直流電力を三相交流電力に変換して第２モータジェネレータ５に供給する。第２インバータ２０は、ハイブリッドＥＣＵ３２からのトルク指令信号により、第２モータジェネレータ５の出力トルクがトルク指令信号に設定されたトルク指令値になるように第２モータジェネレータ５に供給する三相交流電力を制御するようになっている。また、第２インバータ２０は、第２モータジェネレータ５が発電した三相交流電力を直流電力に変換してバッテリ２１を充電する。

第１遊星歯車機構８は、サンギア２２と、サンギア２２に噛み合う複数のプラネタリギア２３と、複数のプラネタリギア２３に噛み合うリングギア２５とを有し、プラネタリギア２３を自転可能に支持するプラネタリキャリア２４が設けられている。

第２遊星歯車機構９は、サンギア２６と、サンギア２６に噛み合う複数のプラネタリギア２７と、複数のプラネタリギア２７に噛み合うリングギア２９とを有し、プラネタリギア２７を自転可能に支持するプラネタリキャリア２８が設けられている。

第１遊星歯車機構８のサンギア２２は、第１モータジェネレータ４のロータ１４と一体に回転するように、ロータ軸１３に連結されている。第１遊星歯車機構８のプラネタリキャリア２４と、第２遊星歯車機構９のサンギア２６とは、エンジン２の出力軸３に一体回転可能に連結されている。

第１遊星歯車機構８のリングギア２５は、第２遊星歯車機構９のプラネタリギア２７にプラネタリキャリア２８を介してロータ軸１３周りに公転可能に連結されている。また、第１遊星歯車機構８のリングギア２５は、図示しないデファレンシャルギア及びその他のギアを含む出力伝達機構３１を介して駆動軸７を回転させるように形成されている。

第２遊星歯車機構９のリングギア２９は、第２モータジェネレータ５のロータ１７と一体に回転するようにロータ軸１６に連結されている。このように、動力分割合成機構１０は、エンジン２の出力軸３と、第１モータジェネレータ４のロータ軸１３と、第２モータジェネレータ５のロータ軸１６と、駆動軸７とが連結された歯車機構を構成する。

したがって、動力分割合成機構１０は、エンジン２と、第１モータジェネレータ４と、第２モータジェネレータ５と、駆動軸７との間で駆動力を授受させるようになっている。例えば、動力分割合成機構１０は、エンジン２と、第１モータジェネレータ４と、第２モータジェネレータ５とによって生成された動力を駆動軸７に伝達するようになっている。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

ハイブリッドＥＣＵ３２のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをハイブリッドＥＣＵ３２として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ハイブリッドＥＣＵ３２として機能する。ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジンＥＣＵ３３及びバッテリＥＣＵ３４に接続され、これら各ＥＣＵと相互にデータのやりとりを行なう。

ハイブリッドＥＣＵ３２の入力ポートには、アクセル開度センサ４１、シフトポジションセンサ４２、車速センサ４３、駆動部状態検出センサ４４を含む各種センサ類が接続されている。

アクセル開度センサ４１は、運転者による図示しないアクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出する。シフトポジションセンサ４２は、運転者によるシフトレバーの操作により選択されたシフト位置を検出する。シフト位置は、例えば、前進、後進、停車のいずれかが選択される。

車速センサ４３は、例えば、駆動軸７の回転速度から車速を検出する。車速センサ４３は、車両１００が前進方向に進んでいる場合は正の車速を出力し、車両が後進方向に進んでいる場合は負の車速を出力する。

駆動部状態検出センサ４４は、エンジン２や第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の回転速度や出力トルクを検出する。

エンジンＥＣＵ３３は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

エンジンＥＣＵ３３のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをエンジンＥＣＵ３３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、エンジンＥＣＵ３３として機能する。また、エンジンＥＣＵ３３は、ハイブリッドＥＣＵ３２に接続され、相互にデータのやりとりを行なう。

エンジンＥＣＵ３３は、ハイブリッドＥＣＵ３２からのトルク指令信号により、エンジン２の出力トルクがトルク指令信号に設定されたトルク指令値になるようにエンジン２を制御する。エンジンＥＣＵ３３は、不図示のインジェクタやスロットルバルブを制御することにより燃料噴射量や吸入空気量を制御させて、エンジン２の出力トルクを制御する。

バッテリＥＣＵ３４は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

バッテリＥＣＵ３４のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをバッテリＥＣＵ３４として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、バッテリＥＣＵ３４として機能する。

バッテリＥＣＵ３４の入力ポートには、バッテリ状態検出センサ４５が接続されている。バッテリ状態検出センサ４５は、バッテリ２１の充放電電流、電圧及びバッテリ温度を検出する。バッテリＥＣＵ３４は、バッテリ状態検出センサ４５から入力される充放電電流の値、電圧の値及びバッテリ温度の値に基づき、バッテリ２１の残容量（以下、「ＳＯＣ」という）などを検出する。

バッテリ状態検出センサ４５は、例えば、バッテリ２１の充放電電流を検出する電流センサに、電圧を検出する電圧センサ及びバッテリ温度を検出するバッテリ温度センサを付設した構成を用いることができる。なお、電流センサと電圧センサとバッテリ温度センサとを別に設けてもよい。

このような車両１００において、ハイブリッドＥＣＵ３２は、アクセル開度センサ４１により検出されたアクセル開度と、シフトポジションセンサ４２により検出されたシフト位置と、車速センサ４３により検出された車速などに基づいて目標駆動パワーを算出し、目標駆動パワーを駆動軸７に出力させるようにエンジン２、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５を制御する。

なお、本実施形態において、パワーとは、トルクに回転速度を乗算した値に比例する動力のことを示し、エンジン２、第１モータジェネレータ４，第２モータジェネレータ５、駆動軸７それぞれの回転体におけるトルク及び回転速度の組み合わせによって一意に決まる。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、例えば、アクセル開度と、シフト位置と、車速と、により目標駆動トルクが決まるマップにより目標駆動トルクを決定し、目標駆動トルクと車速とから目標駆動パワーを決定する。ハイブリッドＥＣＵ３２は、図２に示すようなマップに基づいて目標駆動トルクを決定する。目標駆動トルクを決めるマップは、予め実験等により求められ、ハイブリッドＥＣＵ３２のＲＯＭに記憶されている。

また、ハイブリッドＥＣＵ３２は、バッテリ状態検出センサ４５の検出結果により求められたバッテリ２１のＳＯＣに基づいて目標発電パワーを算出する。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、例えば、バッテリ２１のＳＯＣにより目標発電パワーが決まるマップにより目標発電パワーを決定する。ハイブリッドＥＣＵ３２は、図３に示すようなマップに基づいて目標発電パワーを決定する。目標発電パワーを決めるマップは、予め実験等により求められ、ハイブリッドＥＣＵ３２のＲＯＭに記憶されている。なお、目標発電パワーは、発電する方向が負となる。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標駆動パワーから目標発電パワーを減算して目標エンジンパワーを算出する。ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標エンジンパワーに基づいて目標エンジン回転速度と目標エンジントルクを算出する。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、例えば、エンジントルクとエンジン回転速度からエンジンパワーが決まるマップにより目標エンジン回転速度と目標エンジントルクを決定する。ハイブリッドＥＣＵ３２は、図４に示すようなマップの最適燃費ラインに基づいて目標エンジン回転速度と目標エンジントルクを決定する。目標エンジン回転速度と目標エンジントルクを決めるマップは、予め実験等により求められ、ハイブリッドＥＣＵ３２のＲＯＭに記憶されている。ハイブリッドＥＣＵ３２は、図４の最適燃費ライン上を推移するように動作点、すなわちエンジントルクとエンジン回転速度を制御する。

車両１００が、加速状態から減速状態に移行する場合、目標エンジンパワーが減少し、その結果目標エンジン回転速度が減少する。図４において、車両１００が、加速状態から減速状態に移行した時刻t₁から、動作点の変化が完了する時刻t₂までの間、ハイブリッドＥＣＵ３２は、最適燃費ラインをトレースするようにエンジン回転速度を低下させる。

このとき、図５に示すように、エンジン回転速度が先に低下し、エンジントルクは高い値のまま推移する。そして、エンジン回転速度が低くなってからエンジントルクが減少する。

図６は、減速走行時の共線図である。図６の共線図において、各縦軸は、図中、左から第１モータジェネレータ４のロータ軸１３の回転速度、エンジン２の出力軸３の回転速度すなわちエンジン回転速度、駆動軸７の回転速度、第２モータジェネレータ５のロータ軸１６の回転速度をそれぞれ表している。

なお、共線図上では、第１モータジェネレータ４や第２モータジェネレータ５、駆動軸７の回転速度は、エンジン２の回転方向と同じ向きの回転を正としている。また、トルクの方向と大きさを矢印で示している。トルクは、動力分割合成機構１０に入力されるトルクを表し、矢印が上向きの場合を正のトルクとしている。

また、図６の共線図において、横軸における各軸間の距離比は、第１遊星歯車機構８及び第２遊星歯車機構９の各ギアの歯数の比により定まる。ここで、k1は、第１遊星歯車機構８のリングギア歯数Zr1とサンギア歯数Zs1の比、Zr1/Zs1である。k2は、第２遊星歯車機構９のサンギア歯数Zs2とリングギア歯数Zr2の比、Zs2/Zr2である。

このような減速走行時、エンジントルクとエンジン回転速度の変化によって、エンジン２、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５にイナーシャトルクが発生する。イナーシャトルクを考慮せずにエンジン２のトルク指令値を決定すると、発生したイナーシャトルク分だけ第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５のトルクが負の方向に増大し、発電量が増加することになる。

このため、ハイブリッドＥＣＵ３２は、決定した目標エンジントルクに補正トルクを加算した値をエンジン２のトルク指令値であるエンジントルク指令値とする。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標エンジン回転速度の変化率に基づいて補正トルクを算出する。ここで、エンジン回転速度の変化率とは、以下の式（１）により求める。
目標エンジン回転速度変化率[rpm/sec]＝（目標エンジン回転速度[rpm]−目標エンジン回転速度前回値[rpm]）／制御周期[sec]...（１）

制御周期は、エンジン回転速度の変化率を算出する周期のことである。目標エンジン回転速度前回値は、前回の制御周期で参照した目標エンジン回転速度のことである。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、例えば、目標エンジン回転速度の変化率から補正トルクの決まるマップにより補正トルクを算出する。ハイブリッドＥＣＵ３２は、図７に示すようなマップに基づいて補正トルクを算出する。補正トルクを決めるマップは、予め実験等により求められ、ハイブリッドＥＣＵ３２のＲＯＭに記憶されている。

なお、車両１００が加速する場合においても、イナーシャトルクについて減速時と正負逆のことがいえるが、エンジン回転速度が急上昇する場合、目標エンジントルクが上限値に設定されるため、イナーシャによって減少する分を考慮して補正トルクを加算してエンジントルク指令値としても、目標エンジントルクとエンジントルク指令値はほぼ等しい値となり、減速時ほどの効果は期待できない。よって、補正トルクの加算は、アクセル開度が減少する減速時のみとしてもよい。

エンジン２には、トルク指令値に基づいたエンジンＥＣＵ３３による制御の開始から、トルク指令値のトルクを出力するまでの応答遅れが存在する。この応答遅れを補正するため、ハイブリッドＥＣＵ３２は、算出したエンジントルク指令値を時系列に記憶しておき、エンジン２の応答遅れを考慮した所定時間だけ前のエンジントルク指令値をエンジントルク予測値として、第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の動作点、すなわちトルクと回転速度の算出に使用する。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、例えば、車速から所定時間が決まるマップにより所定時間を算出する。車速から所定時間が決まるマップは、車速が高いほど所定時間が長くなり、車速が低いほど所定時間が短くなるように設定される。また、車速から所定時間が決まるマップは、予め実験等により求められ、ハイブリッドＥＣＵ３２のＲＯＭに記憶されている。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジントルク予測値と目標エンジン回転速度に基づいてエンジンパワー予測値を算出する。エンジンパワー予測値は、エンジンパワーにおけるエンジン２の応答遅れを考慮した値であり、目標エンジン回転速度にエンジントルク予測値を乗算した値に比例する値である。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標駆動パワーとエンジンパワー予測値に基づいて目標モータジェネレータパワーを算出する。ハイブリッドＥＣＵ３２は、例えば、目標駆動パワーからエンジンパワー予測値を減算した値を目標モータジェネレータパワーとして算出する。

目標モータジェネレータパワーは、以下の式（２）で表される。
目標モータジェネレータパワー＝（Nmg1×目標ＭＧ１トルク＋Nmg2×目標ＭＧ２トルク）/定数 ...（２）

ここで、Nmg1は、第１モータジェネレータ４の回転速度である。目標ＭＧ１トルクは、第１モータジェネレータ４に出力させるトルクである。Nmg2は、第２モータジェネレータ５の回転速度である。目標ＭＧ２トルクは、第２モータジェネレータ５に出力させるトルクである。定数は、回転速度[rpm]を角速度[rad/s]に変換する係数（60/2π）である。

また、エンジン２と、第１モータジェネレータ４と、第２モータジェネレータ５とのトルクの釣り合い式は以下の式（３）のようになる。
目標ＭＧ１トルク×（k1＋１）＋エンジントルク予測値×１＝目標ＭＧ２トルク×k2 ...（３）
ハイブリッドＥＣＵ３２は、上述の式（２）及び（３）に基づいて、目標ＭＧ１トルク及び目標ＭＧ２トルクを算出する。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、図８に示すように、アクセル開度と車速から図２のマップを参照して目標駆動パワーを決定し、バッテリ２１のＳＯＣから図３のマップを参照して目標発電パワーを決定する。

そして、ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標駆動パワーから目標発電パワーを減算して目標エンジンパワーを算出し、目標エンジンパワーに基づいて図４の最適燃費ライン上を推移するように目標エンジン回転速度と目標エンジントルクを決定する。このとき、目標エンジンパワー＝目標エンジン回転速度×目標エンジントルク／変換係数である。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標エンジン回転速度変化率から図７のマップを参照して補正トルクを決定する。ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標エンジントルクと補正トルクを加算してエンジントルク指令値を算出する。ハイブリッドＥＣＵ３２は、車速からマップにより所定時間を求め、所定時間だけ前のエンジントルク指令値をエンジントルク予測値とする。ただし、実際のエンジントルクは連続的に変化するため、所定時間だけ前のエンジントルク指令値になまし処理を行なった値をエンジントルク予測値とすることが望ましい。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジントルク予測値と目標エンジン回転速度からエンジンパワー予測値を算出する。具体的には、エンジンパワー予測値＝エンジントルク予測値×目標エンジン回転速度／変換係数である。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標駆動パワーからエンジンパワー予測値を減算して目標モータジェネレータパワーを算出する。ハイブリッドＥＣＵ３２は、上述の式（２）及び（３）により目標ＭＧ１トルク及び目標ＭＧ２トルクを算出する。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、以上のようにして算出したエンジントルク指令値、目標ＭＧ１トルク、目標ＭＧ２トルクを、それぞれエンジン２、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５へのトルク指令値として駆動パワーを制御する。

以上のように構成された本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置による駆動トルク算出処理について、図９を参照して説明する。なお、以下に説明する駆動トルク算出処理は、ハイブリッドＥＣＵ３２が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。

まず、ハイブリッドＥＣＵ３２は、アクセル開度センサ４１、車速センサ４３、バッテリＥＣＵ３４などから送信される各種信号を取り込む（ステップＳ１）。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、アクセル開度と車速から図２のマップにより決定した目標駆動トルク及び車速から算出した目標駆動パワーと、バッテリ２１のＳＯＣから図３のマップにより決定した目標発電パワーから目標エンジンパワーを算出する（ステップＳ２）。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標エンジンパワーに基づいて図４の最適燃費ライン上を推移するように目標エンジン回転速度及び目標エンジントルクを決定する。（ステップＳ３）。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、今回の制御周期にて参照した目標エンジン回転速度と、前回の制御周期にて参照した目標エンジン回転速度とに基づいて、目標エンジン回転速度変化率を算出する（ステップＳ４）。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標エンジン回転速度変化率から図７のマップを参照して補正トルクを決定する（ステップＳ５）。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標エンジントルクと補正トルクを加算してエンジントルク指令値を算出する（ステップＳ６）。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、車速から所定時間を求め、所定時間だけ前のエンジントルク指令値をエンジントルク予測値として算出する（ステップＳ７）。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標エンジン回転速度とエンジントルク予測値からエンジンパワー予測値を算出する（ステップＳ８）。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標駆動パワーからエンジンパワー予測値を減算して目標モータジェネレータパワーを算出し、上述の式（２）及び（３）により目標ＭＧ１トルク及び目標ＭＧ２トルクを算出する（ステップＳ９）。

このような駆動トルク算出処理による動作について図１０を参照して説明する。図中、本実施形態と示した実線が本実施形態の制御による遷移で、従来と示した点線が従来の制御による遷移である。なお、図１０において、バッテリ電力は、充電される方向を負としている。

車両１００が、加速状態から減速状態に移行した時刻t₁から、目標エンジントルク及び目標エンジン回転速度が減少する。従来は、目標エンジントルクをエンジントルク指令値にしている。このため、時刻t₁直後に、イナーシャトルクの影響で第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５での発電量が大きくなり、バッテリ２１の充電限界を超えてしまう。

本実施形態においては、制御周期毎に算出される目標エンジン回転速度変化率に基づいて補正トルクが決定され、目標エンジントルクに補正トルクが加算された値がエンジントルク指令値として算出される。このため、時刻t₁直後の目標エンジン回転速度変化率が負の値になるとき、補正トルクが負の値となり、イナーシャトルクの影響を補正して、バッテリ２１の充電限界を超えることはない。

時刻t₃で目標エンジン回転速度変化率がゼロに近づき、補正トルクもゼロに近づいていく。そして、目標エンジン回転速度変化率がゼロになる時刻t₂で補正トルクもゼロとなる。

このように、上述の実施形態では、車速とアクセル開度とに基づいて決定される目標駆動パワーと、バッテリ２１のＳＯＣに基づいて決定される目標発電パワーと、に基づいて目標エンジンパワーを決定し、目標エンジンパワーに基づいて決定される目標エンジントルクに、目標エンジン回転速度変化率に基づいて決定される補正トルクを加算した値をエンジントルク指令値としてエンジン２を制御するハイブリッドＥＣＵ３２を備える。

これにより、目標エンジン回転速度変化率に基づいて決定される補正トルクによりエンジン２のトルク指令値が補正される。このため、エンジン回転速度の変動により発生するイナーシャトルクを考慮した補正トルクを設定すれば、車両減速時においても、バッテリの充電制限値を超過してしまうことを防止することができる。

また、ハイブリッドＥＣＵ３２は、車速から決定した所定時間だけ前のエンジントルク指令値をエンジントルク予測値として、エンジントルク予測値に基づいて目標モータジェネレータパワーを算出する。

これにより、モータジェネレータの動作点は、所定時間前のエンジントルク指令値に基づいて算出される。このため、エンジン２の応答遅れを考慮した所定時間を設定すれば、エンジン２の応答遅れに対応しつつ、車両減速時においても、バッテリの充電制限値を超過してしまうことを防止することができる。

また、ハイブリッドＥＣＵ３２は、少なくともアクセル開度が減少する車両１００の減速時に補正トルクによるエンジントルク指令値の補正を行なうようにしてもよい。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１駆動機構
２エンジン
３出力軸
４第１モータジェネレータ（第１電動機）
５第２モータジェネレータ（第２電動機）
７駆動軸
８第１遊星歯車機構
９第２遊星歯車機構
１０動力分割合成機構
１３ロータ軸
１６ロータ軸
２１バッテリ
３２ハイブリッドＥＣＵ（制御部）
４１アクセル開度センサ
４３車速センサ
４４駆動部状態検出センサ
４５バッテリ状態検出センサ

Claims

エンジンと第１電動機と第２電動機との動力を動力分割合成機構を介して駆動軸に出力する駆動機構と、
前記エンジンの動作点と前記第１電動機及び前記第２電動機の動作点を制御することで車両の駆動パワーを制御する制御部と、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記制御部は、車速とアクセル開度とに基づいて決定される目標駆動パワーと、バッテリの残容量に基づいて決定される目標発電パワーと、に基づいて目標エンジンパワーを決定し、前記目標エンジンパワーに基づいて決定される目標エンジントルクに、エンジン回転速度の変化率に基づいて決定される補正トルクを加算した値をエンジントルク指令値として前記エンジンを制御するハイブリッド車両の制御装置。
前記制御部は、少なくとも前記エンジントルク指令値に基づいて予測したエンジントルク予測値から前記第１電動機及び前記第２電動機の動作点を決定する請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記制御部は、少なくともアクセル開度が減少した場合に、前記目標エンジントルクに、前記補正トルクを加算した値をエンジントルク指令値として前記エンジンを制御する請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。