JP2017109643A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギ効率の向上を図る。
【解決手段】ＨＶ走行モードでバッテリを充電しながら走行しているときには、ブレーキＢ１をオンとしたときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１ｏｎの絶対値が入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値より小さいと判定され（Ｓ１２０）、ブレーキＢ１をオンとしたことによりモータＭＧ１の回転数の絶対値が小さくなることによるエネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエンジンの運転ポイントが変更されることによるエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇとモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２の変更によるエネルギ損失の増加量ΔＥｍｇとの和より大きいと判定されたときに（Ｓ２００）、ブレーキＢ１をオンとする。これにより、全体としてのエネルギ損失を小さくすることができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。
【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、エンジンと第１モータと第２モータと遊星歯車機構とを備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種の自動車としては、エンジンからの動力を自動変速機により変速して走行する自動車において、電動アシストターボチャージャの電動機に供給される電力などに基づいて自動変速機の変速マップを変更するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、電動アシストターボチャージャの電動機に供給される電力とエンジンの出力軸に連結されたオルタネータの発電量とバッテリの蓄電量とに基づいて変速マップを変更した方が燃費が改善されると判断したときに変速マップを変更する。

また、ハイブリッド自動車として、第１のシングルピニオン式遊星歯車のサンギヤ，リングギヤ，キャリアに第１モータおよび第２のシングルピニオン式遊星歯車のサンギヤ，駆動軸および第２モータ，エンジンおよび第２のシングルピニオン式遊星歯車のリングギヤが連結されたものも提案されている（特許文献２参照）。このハイブリッド自動車では、第２のシングルピニオン式遊星歯車機構のキャリアにはブレーキが接続されており、ブレーキをオンとすることにより、エンジンの回転数に１．０より大きなギヤ比を乗じた回転数が駆動軸の回転数となる構成としている。

特開２０１１−１７４４７０号公報 特開２０１５−０７７８４６号公報

上述のハイブリッド自動車では、車両の走行状態がどのような状態のときにブレーキをオンオフすることによりエネルギ効率がよくなるかが課題となる。こうした課題に対して、上述の電動機に供給される電力やオルタネータの発電量などに基づいて変速マップを変更する技術を適用することも考えられるが、根本的にハード構成が異なるため、適用することができない。

本発明のハイブリッド自動車は、第１遊星歯車機構の共線図において順に並ぶ第１回転要素，第２回転要素，第３回転要素に、第１モータおよび第２遊星歯車機構の共線図において順に並ぶ第４回転要素，第５回転要素，第６回転要素のうちの第４回転要素、エンジンおよび第２遊星歯車機構の第６回転要素，駆動軸および第２モータが連結され、第２遊星歯車機構の第５回転要素にブレーキが接続されたハイブリッド自動車において、エネルギ効率の向上を図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、
第２モータと、
共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し、前記第１回転要素に前記第１モータが連結され、前記第２回転要素に前記エンジンが連結され、前記第３回転要素に車軸に連結された駆動軸および前記第２モータが連結された第１遊星歯車機構と、
共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し、前記第４回転要素に前記第１回転要素が連結され、前記第６回転要素に前記第２回転要素が連結された第２遊星歯車機構と、
前記第５回転要素に接続されたブレーキと、
前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、
前記ブレーキがオフの状態のときに、前記ブレーキをオフとしている状態より前記ブレーキをオンとした状態の方が前記第１モータの回転数の絶対値が小さくならないと判定したときには前記ブレーキをオフの状態で保持するブレーキ制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記ブレーキ制御手段は、前記ブレーキがオフの状態で前記エンジンの運転を伴って前記バッテリを充放電しているときに、前記ブレーキをオフとしている状態より前記ブレーキをオンとした状態の方が前記第１モータの回転数の絶対値が小さくなると判定すると共に、前記第１モータの回転数の絶対値が小さくなることによるエネルギ損失の低下量が前記エンジンの運転ポイントの変化によるエネルギ損失の増加量と前記第１モータおよび前記第２モータのトルクの変更によるエネルギ損失の増加量との和より大きいと判定したときに前記ブレーキをオンとする手段である、
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、第１遊星歯車機構の第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素は共線図においてこの順に並んでおり、第２遊星歯車機構の第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素は共線図においてこの順に並んでいる。第１遊星歯車機構の第１回転要素と第２遊星歯車機構の第４回転要素が連結されており、第１遊星歯車機構の第２回転要素と第２遊星歯車機構の第６回転要素が連結されている。したがって、共線図において、第１回転要素および第４回転要素、第５回転要素、第２回転要素および第６回転要素、第３回転要素の順に並ぶ。即ち、第１回転要素、第５回転要素、第２回転要素、第３回転要素の４つの回転要素が共線図においてこの順に並ぶことになる。第１回転要素には第１モータが連結されており、第５回転要素にはブレーキが接続されており、第２回転要素にはエンジンが連結されており、第３回転要素には駆動軸と第２モータとが連結されている。このハイブリッド自動車では、ブレーキがオフの状態のときに、ブレーキをオフとしている状態よりブレーキをオンとした状態の方が第１モータの回転数の絶対値が小さくならないと判定したときにはブレーキをオフの状態で保持する。これは、基本的に第１モータの回転数の絶対値が小さくなると第１モータのエネルギ損失が小さくなることに基づいている。そして、ブレーキがオフの状態でエンジンの運転を伴ってバッテリを充放電しているときに、ブレーキをオフとしている状態よりブレーキをオンとした状態の方が第１モータの回転数の絶対値が小さくなると判定すると共に、第１モータの回転数の絶対値が小さくなることによるエネルギ損失の低下量がエンジンの運転ポイントの変化によるエネルギ損失の増加量と第１モータおよび第２モータのトルクの変更によるエネルギ損失の増加量との和より大きいと判定したときにブレーキをオンとする。このように判定するのは、第１モータの回転数の絶対値が小さくなることによってエネルギ損失が低下しても、エンジンの運転ポイントが変更されたり第１モータや第２モータのトルクが変更されることによってエネルギ損失が増加する場合が生じ、これらを考慮しないと全体としてエネルギ損失が低下してしまうからである。この結果、エネルギ効率の向上を図ることができる。

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。 ブレーキＢ１をオフとしてＨＶ走行モードにより走行しているときの共線図の一例を示す説明図である。 ブレーキＢ１をオフとしてＥＶ走行モードにより走行しているときの共線図の一例を示す説明図である。 ブレーキＢ１をオンとしたときの共線図の一例を示す説明図である。 ＨＶＥＣＵ７０により実行されるブレーキオン制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ＥＶ走行モードで走行しているときにブレーキＢ１をオンしたときの状態を共線図により示す説明図である。 ＨＶ走行モードでバッテリ５０を充放電せずに走行しているときにブレーキＢ１をオンしたときの状態を共線図により示す説明図である。 ＨＶ走行モードでバッテリ５０を充放電せずに走行しているときにブレーキＢ１をオンしたときの状態を共線図により示す説明図である。 ＨＶ走行モードでバッテリ５０を充電しながら走行しているときにブレーキＢ１をオンしたときの状態を共線図により示す説明図である。 エンジン２２の運転ポイントの変更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。

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、プラネタリギヤ３５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。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の一部として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。種々の制御信号の一部として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ア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５９ａ，５９ｂにデファレンシャルギヤ５８およびギヤ機構５７を介して連結された駆動軸５６が接続されている。キャリア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。プラネタリギヤ３０への潤滑油の供給は、図示しないオイルポンプにより行なわれており、キャリア３４の回転などによりピニオンギヤ３３にも潤滑油が供給されている。

プラネタリギヤ３５は、外歯歯車のサンギヤ３６と、内歯歯車のリングギヤ３７と、サンギヤ３６およびリングギヤ３７に噛合する複数のピニオンギヤ３８と、複数のピニオンギヤ３８を自転かつ公転自在に保持するキャリア３９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３６は、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３３に接続されており、リングギヤ３７はプラネタリギヤ３０のキャリア３４に接続されている。キャリア３９は、ブレーキＢ１を介してケース２１に接続されている。ブレーキＢ１は、油圧駆動の摩擦係合要素として構成されている。プラネタリギヤ３５への潤滑油の供給は、図示しないオイルポンプにより行なわれており、キャリア３９の回転などによりピニオンギヤ３８にも潤滑油が供給されている。

モータＭＧ１は、例えば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のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されている。このモータＭＧ２は、回転子がギヤ機構５７を介して駆動軸５６に接続されている。インバータ４１，４２は、バッテリ５０と共に電力ライン５４に接続されている。電力ライン５４には、平滑用のコンデンサ５５が取り付けられている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、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、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、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の一部として、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。

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、上述したように、インバータ４１，４２と共に電力ライン５４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の一部として、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。

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の一部として、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ＩＧ
・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、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、通常は、ブレーキＢ１をオフとして、ハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）か電動走行モード（ＥＶ走行モード）により走行する。ＨＶ走行モードは、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とからの動力を用い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からの動力を用いて走行する走行モードである。図２は、ブレーキＢ１をオフとしてＨＶ走行モードにより走行しているときの共線図の一例を示す説明図であり、図３は、ブレーキＢ１をオフとしてＥＶ走行モードにより走行しているときの共線図の一例を示す説明図である。図中、Ｓ１，Ｓ２軸は、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１およびプラネタリギヤ３５のサンギヤ３６の回転数を示すと共にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を示す。Ｃ２軸は、プラネタリギヤ３５のキャリア３９の回転数を示す。Ｃ１，Ｒ２軸は、プラネタリギヤ３０のキャリア３４およびプラネタリギヤ３５のリングギヤ３７の回転数を示すと共にエンジン２２の回転数Ｎｅを示す。Ｒ１軸は、プラネタリギヤ３０のリングギヤ３２の回転数を示すと共に駆動軸５６の回転数Ｎｐを示す。Ｓ１，Ｓ２軸の太線矢印は、モータＭＧ１からの出力されているトルクＴｍ１を示す。Ｃ１，Ｒ２軸の太線矢印は、エンジン２２から出力されているトルクＴｅを示す。Ｒ１軸の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１により駆動軸５６に作用するトルクとモータＭＧ２から出力されたトルクＴｍ２により駆動軸５６に作用するトルクとを示す。「ｋ１」および「ｋ２」は換算係数である。図２および図３に示すように、ブレーキＢ１をオフしているときには、プラネタリギヤ３５のキャリア３９はフリーに回転するから、プラネタリギヤ３５は駆動には関与しない。

図４は、ブレーキＢ１をオンとしたときの共線図の一例を示す説明図である。ブレーキＢ１をオンとしているときには、プラネタリギヤ３５のキャリア３９はケース２１に固定されて回転できないから、図４に示すように、Ｃ２軸が値０を通る直線上の運転ポイントで走行する。

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、ブレーキＢ１をオフとして走行している最中にブレーキＢ１をオンする際の動作について説明する。図５は、ＨＶＥＣＵ７０により実行されるブレーキオン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、ブレーキＢ１をオフとして走行している最中に所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎や数十ｍｓｅｃ毎）に実行される。

ブレーキオン制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２の入力は、モータＥＣＵ４０により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に基づいて演算されたものを通信により入力することができる。

続いて、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に基づいてブレーキＢ１をオンとしたときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１ｏｎを次式（１）により計算する（ステップＳ１１０）。式（１）中、ｋはモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を駆動軸５６の回転数Ｎｄに換算する換算係数（Ｎｄ＝ｋ・Ｎｍ２）であり、ρ１はプラネタリギヤ３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）であり、ρ２はプラネタリギヤ３５のギヤ比（サンギヤ３６の歯数／リングギヤ３７の歯数）である。式（１）は、図４の共線図から容易に導出することができる。

Ｎｍ１ｏｎ＝ｋ・Ｎｍ２／｛ρ２＋ρ１・（１＋ρ２）｝ （１）

次に、計算したブレーキＢ１をオンとしたときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１ｏｎの絶対値が入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値より小さいか否か（モータＭＧ１の回転数の絶対値が小さくなるか否か）を判定する（ステップＳ１２０）。モータＭＧ１の回転数の絶対値を比較するのは、モータＭＧ１は正回転したり負回転したりするからである。ブレーキＢ１をオンとしたときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１ｏｎの絶対値がモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値より小さくならない（モータＭＧ１の回転数の絶対値が小さくならない）と判定したときには、基本的にモータＭＧ１のエネルギ損失が低下しないと判断し、ブレーキＢ１をオンすることなく本ルーチンを終了する。

一方、ブレーキＢ１をオンとしたときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１ｏｎの絶対値がモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値より小さい（モータＭＧ１の回転数の絶対値が小さい）と判定したときには、バッテリ５０の充放電中であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。バッテリ５０の充放電中ではないと判定したときには、モータＭＧ１の回転数の絶対値が小さくなることによるモータＭＧ１のエネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗを計算する（ステップＳ１４０）。モータＭＧ１のエネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗは、モータＭＧ１を回転数Ｎｍ１で回転したときのエネルギ損失からモータＭＧ１を回転数Ｎｍ１ｏｎで回転したときのエネルギ損失を減じることにより計算することができる。モータＭＧ１の回転数に基づくエネルギ損失は、予め実験などによりモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とエネルギ損失との関係を求めてマップとして記憶しておき、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が与えられるとマップから対応するエネルギ損失を導出することにより得ることができる。

続いて、エンジン２２の運転ポイント（回転数，出力トルク）が変更されることによるエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇを計算する（ステップＳ１５０）。エネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇは、ブレーキをオンとしたときのエンジン２２の運転ポイント（回転数，出力トルク）のエネルギ損失からブレーキをオフとしている状態のときのエンジン２２の運転ポイント（回転数，出力トルク）のエネルギ損失を減じることにより計算することができる。エンジン２２のエネルギ損失は、予め実験などによりエンジン２２の運転ポイント（回転数，トルク）とエネルギ損失との関係を求めてマップとして記憶しておき、エンジン２２の運転ポイント（回転数，出力トルク）が与えられるとマップから対応するエネルギ損失を導出することにより得ることができる。

そして、計算したエネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇより大きいか否かを判定する（ステップＳ１６０）。エネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇより大きくないと判定したときには、全体としてのエネルギ効率は低下しないと判断し、ブレーキＢ１をオンすることなく本ルーチンを終了する。一方、エネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇより大きいと判定したときには、全体としてのエネルギ効率は低下すると判断し、ブレーキＢ１をオンして（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１３０でバッテリ５０の充放電中であると判定したときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が回転数Ｎｍ１ｏｎとなって小さくなることによるモータＭＧ１のエネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗを計算すると共に（ステップＳ１７０）、エンジン２２の運転ポイント（回転数，出力トルク）が変更されることによるエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇを計算する（ステップＳ１８０）。エネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗやエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇの計算手法については上述した。

続いて、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２の変更によるエネルギ損失の増加量ΔＥｍｇを計算する（ステップＳ１９０）。エネルギ損失の増加量ΔＥｍｇは、ブレーキをオンとしたときのモータＭＧ１，ＭＧ２の銅損とモータＭＧ１の引き摺り損失との和としてのエネルギ損失からブレーキをオフとしている状態のときのモータＭＧ１，ＭＧ２の銅損とモータＭＧ１の引き摺り損失との和としてのエネルギ損失を減じることにより計算することができる。モータＭＧ１，ＭＧ２の銅損は、予め実験などによりモータＭＧ１，ＭＧ２から出力しているトルクＴｍ１，Ｔｍ２と銅損との関係を求めてマップとして記憶しておき、モータＭＧ１，ＭＧのトルクＴｍ１，Ｔｍ２が与えられるとマップから対応する銅損を導出することにより得ることができる。モータＭＧ１の引き摺り損失は、予め実験などによりモータＭＧ１が引き摺られているときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と引き摺り損失との関係を求めてマップとして記憶しておき、モータＭＧ１が引き摺られているときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が与えられるとマップから対応する引き摺り損失を導出することにより得ることができる。

そして、計算したエネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇとエネルギ損失の増加量ΔＥｍｇとの和より大きいか否かを判定する（ステップＳ２００）。エネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇとエネルギ損失の増加量ΔＥｍｇとの和より大きくないと判定したときには、全体としてのエネルギ効率は低下しないと判断し、ブレーキＢ１をオンすることなく本ルーチンを終了する。一方、エネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇとエネルギ損失の増加量ΔＥｍｇとの和より大きいと判定したときには、全体としてのエネルギ効率は低下すると判断し、ブレーキＢ１をオンして（ステップＳ２１０）、本ルーチンを終了する。

次に、具体的な走行状態を挙げてブレーキＢ１をオンするか否かの制御（図５のブレーキオン制御ルーチン）について説明する。図６は、ＥＶ走行モードで走行しているときにブレーキＢ１をオンしたときの状態を共線図により示す説明図である。図７および図８は、ＨＶ走行モードでバッテリ５０を充放電せずに走行しているときにブレーキＢ１をオンしたときの状態を共線図により示す説明図である。図９は、ＨＶ走行モードでバッテリ５０を充電しながら走行しているときにブレーキＢ１をオンしたときの状態を共線図により示す説明図である。図中、実線はブレーキＢ１をオフとしている状態を示し、破線はブレーキＢ１をオンとしたときの状態を示す。

ＥＶ走行モードで走行しているときには、図６に示すように、ブレーキＢ１をオンとすることによりモータＭＧ１の回転数の絶対値は小さくなる。一方、ブレーキＢ１をオンとすることによりエンジン２２は比較的低回転ではあるが連れ回されることになる。したがって、モータＭＧ１の回転数の絶対値が小さくなることによるエネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエンジン２２を連れ回すことによるエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇより大きいときにブレーキＢ１はオンされる。一方、エネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇより大きくないときにはブレーキＢ１はオンされることなくオフの状態で保持される。このため、全体としてのエネルギ損失を小さくすることができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。

ＨＶ走行モードでバッテリ５０を充放電せずに走行しているときに、図７に示すように、ブレーキＢ１をオンとすることによりモータＭＧ１の回転数の絶対値が大きくなるときには、モータＭＧ１の回転数の絶対値が大きくなるためにエネルギ損失が増加すると共にエンジン２２の運転ポイントが変更されるためにエネルギ損失が増加する。したがって、全体としてのエネルギ損失は増加するから、ブレーキＢ１はオンされることなくオフの状態が保持される。図８に示すように、ブレーキＢ１をオンとすることによりモータＭＧ１の回転数の絶対値が小さくなるときには、モータＭＧ１の回転数の絶対値が小さくなることによるエネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗとエンジン２２の運転ポイント（回転数，出力トルク）が変更されることによるエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇが計算される。そして、エネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇより大きいときにブレーキＢ１がオンされる。一方、エネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇより大きくないときにはブレーキＢ１はオンされることなくオフの状態で保持される。このため、全体としてのエネルギ損失を小さくすることができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。

ＨＶ走行モードでバッテリ５０を充電しながら走行しているときには、ブレーキＢ１をオフとしている状態では、図９の実線に示すように、バッテリ５０の充電のために、図８の実線に比してエンジン２２は大きな回転数ＮｅとトルクＴｅで運転され、モータＭＧ１も大きな回転数Ｎｍ１で駆動される。ブレーキＢ１をオンとすると、図９の破線に示すように、図８の破線と同様に、モータＭＧ１はブレーキＢ１をオフとしている状態のときの回転数の絶対値より小さい負側の回転数で回転し、エンジン２２はブレーキＢ１をオフとしている状態のときの回転数でより運転することになる。エンジン２２からのトルクは、バッテリ５０を充電するために大きなトルクとなり、燃費最適動作ラインから大きく外れることになる。エンジン２２の運転ポイントの変更の様子を図１０に示す。図中、燃費最適動作ラインと交わる２つの破線曲線は等パワー曲線である。ポイントＡはブレーキＢ１をオフとしている状態でバッテリ５０を充電していないときのエンジン２２の運転ポイントである。ポイントＢはブレーキＢ１をオフとしている状態でバッテリ５０を充電しているときのエンジン２２の運転ポイントである。ポイントＣはブレーキＢ１をオンとしたときのエンジン２２の運転ポイントである。図示するように、エンジン２２の運転ポイントは、燃費最適動作ラインから大きく外れるため、エンジン２２の運転ポイント（回転数，出力トルク）が変更されることによるエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇは比較的大きな値となる。ブレーキＢ１をオンとしたときには、通常はモータＭＧ１は連れ回され、モータＭＧ２は発電トルクを出力することになる。このため、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの変更が大きくなり、モータＭＧ１，ＭＧ２の銅損も大きくなる場合が生じる。また、モータＭＧ１は連れ回されることになるため、モータＭＧ１の引き摺り損失も生じるため、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２の変更によるエネルギ損失の増加量ΔＥｍｇも大きくなる場合が生じる。したがって、ブレーキＢ１をオンとしたことによりモータＭＧ１の回転数の絶対値が小さくなることに基づくエネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗは大きくなるが、エネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇやエネルギ損失の増加量ΔＥｍｇも大きくなる場合が生じるため、これらを考慮してブレーキＢ１をオンするか否かを判定する必要がある。実施例では、エネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇとエネルギ損失の増加量ΔＥｍｇとの和より大きいときにブレーキＢ１がオンされる。一方、エネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇとエネルギ損失の増加量ΔＥｍｇとの和より大きくないときにはブレーキＢ１はオンされることなくオフの状態で保持される。このため、全体としてのエネルギ損失を小さくすることができ、エネルギ効率の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では、ＨＶ走行モードでバッテリ５０を充電しながら走行しているときには、以下の２つの条件が成立したときにブレーキＢ１をオンとする。第１の条件は、ブレーキＢ１をオンとしたときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１ｏｎの絶対値が入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値より小さいと判定される条件である。第２の条件は、ブレーキＢ１をオンとしたことによりモータＭＧ１の回転数の絶対値が小さくなることによるエネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗが、エンジン２２の運転ポイントが変更されることによるエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇとモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２の変更によるエネルギ損失の増加量ΔＥｍｇとの和より大きいと判定される条件である。これにより、全体としてのエネルギ損失を小さくすることができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。

もとより、ＨＶ走行モードでバッテリ５０を充電することなく走行しているときやＥＶ走行モードで走行しているときには、上述の第１の条件と下記の第３の条件が成立したときにブレーキＢ１をオンとする。第３の条件は、ブレーキＢ１をオンとしたことによりモータＭＧ１の回転数の絶対値が小さくなることによるエネルギ損失の低下量ΔＥｌｏｗがエンジン２２の運転ポイントが変更されることによるエネルギ損失の増加量ΔＥｅｎｇより大きいと判定される条件である。これにより、全体としてのエネルギ損失を小さくすることができ、エネルギ効率の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、ＨＶ走行モードでバッテリ５０を充電しながら走行しているときにブレーキＢ１をオンとしたときには、モータＭＧ１は連れ回されるものとした。しかし、ブレーキＢ１をオンしたときでも、モータＭＧ１によって発電することもできる。この場合、モータＭＧ１の発電トルクとモータＭＧ２の駆動トルク（あるいは発電トルク）を適宜設定することにより、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２の変更によるエネルギ損失の増加量ΔＥｍｇを小さくすることもできる。したがって、この場合は、モータＭＧ１の発電トルクとモータＭＧ２の駆動トルク（あるいは発電トルク）の設定を考慮してモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２の変更によるエネルギ損失の増加量ΔＥｍｇを設定すればよい。

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、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「第１遊星歯車機構」に相当し、プラネタリギヤ３５が「第２遊星歯車機構」に相当し、ブレーキＢ１が「ブレーキ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０が「ブレーキ制御手段」に相当する。また、サンギヤ３１が「第１回転要素」に相当し、キャリア３４が「第２回転要素」に相当し、リングギヤ３２が「第３回転要素」に相当し、サンギヤ３６が「第４回転要素」に相当し、キャリア３９が「第５回転要素」に相当し、リングギヤ３７が「第６回転要素」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、２１ ケース、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、３０，３５ プラネタリギヤ、３１，３６ サンギヤ、３２，３７ リングギヤ、３３，３８ ピニオンギヤ、３４，３９ キャリヤ、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、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、５５ コンデンサ、５６ 駆動軸、５７ ギヤ機構、５８ デファレンシャルギヤ、５９ａ，５９ｂ 駆動輪、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、Ｂ１ ブレーキ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   第１モータと、
   第２モータと、
   共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し、前記第１回転要素に前記第１モータが連結され、前記第２回転要素に前記エンジンが連結され、前記第３回転要素に車軸に連結された駆動軸および前記第２モータが連結された第１遊星歯車機構と、
   共線図において順に並ぶ第４回転要素と第５回転要素と第６回転要素とを有し、前記第４回転要素に前記第１回転要素が連結され、前記第６回転要素に前記第２回転要素が連結された第２遊星歯車機構と、
   前記第５回転要素に接続されたブレーキと、
   前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、
   前記ブレーキがオフの状態のときに、前記ブレーキをオフとしている状態より前記ブレーキをオンとした状態の方が前記第１モータの回転数の絶対値が小さくならないと判定したときには前記ブレーキをオフの状態で保持するブレーキ制御手段と、
   を備えるハイブリッド自動車であって、
   前記ブレーキ制御手段は、前記ブレーキがオフの状態で前記エンジンの運転を伴って前記バッテリを充放電しているときに、前記ブレーキをオフとしている状態より前記ブレーキをオンとした状態の方が前記第１モータの回転数の絶対値が小さくなると判定すると共に、前記第１モータの回転数の絶対値が小さくなることによるエネルギ損失の低下量が前記エンジンの運転ポイントの変化によるエネルギ損失の増加量と前記第１モータおよび前記第２モータのトルクの変更によるエネルギ損失の増加量との和より大きいと判定したときに前記ブレーキをオンとする手段である、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。

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