JP2017159732A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

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Abstract

【課題】運転者により良好な運転感覚を与える。
【解決手段】アクセル開度Accと車速Vとに基づく変速段Mと車速Vとに基づいてドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを設定し(S130)、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfに基づいて上限エンジンパワーPelimを設定すると共に上限エンジンパワーPelimを駆動軸36の回転数Ndで除して上限駆動力Tdlimを設定する(S150)。そして、アクセル要求駆動力Tdaと変速段Mを考慮して設定された上限駆動力Tdlimとを比較し(S160)、小さい方が駆動軸36に出力されるように目標エンジンパワーPe*を設定し(S180,S220)、目標エンジンパワーPe*がエンジンから出力されて走行するように制御する。これにより、運転者により良好な運転感覚を与えることができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、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、3つの回転要素にエンジンと第1モータと第2モータとが接続された遊星歯車機構の第2モータが接続された回転要素が有段変速機を介して車輪に連結された駆動軸に接続されてい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、基本的には以下のように駆動制御される。まず、運転者によるアクセルペダルの操作量と車速とに基づいて要求駆動力を設定し、要求駆動力に駆動軸の回転数を乗じてエンジン22から出力すべき要求パワーを算出する。次に、要求パワーと燃費が最適となるエンジンの動作ライン(燃費最適動作ライン)とに基づいてエンジンの目標回転数を設定する。そして、エンジンが目標回転数で回転して要求パワーが出力されると共に要求駆動力が駆動軸に出力されて走行するようにエンジンと第1モータと第2モータと有段変速機とを制御する。
特開2014−144659号公報
上述のハイブリッド自動車では、有段変速機の変速段に拘わらずにエンジンの運転ポイントは自由に設定することができる。このため、エンジン回転数の変化と車速の変化とがマッチしない場合が生じる。運転者がアクセルペダルを踏み込むと、エンジンに要求されるパワーが大きくなるため、エンジン回転数は直ちに増加するが、車速は急増しない。このため、車速の増加に先立ってエンジン回転数だけが急増することになる。運転者は、通常は車速の増加に伴ってエンジン回転数が増加する運転感覚を有するから、車速の増加に先立ってエンジン回転数だけが急増すると、運転感覚として違和感が生じてしまう。また、有段変速機が変速してもエンジンの回転数が変化しない場合も生じる。運転者がアクセルペダルを踏み込んで車速が増加すると、これに伴って有段変速機がアップシフトされる。しかし、アップシフトの前後でエンジンに要求されるパワーに変化がないときには、エンジン回転数を変化させることなくエンジンが運転される。この場合、運転者は、通常は有段変速機のアップシフトによりエンジンの回転数が小さくなる変速感を運転感覚として有するから、このような変速感が得られないことに違和感を覚えてしまう。こうした課題は、有段変速機を備えないタイプのハイブリッド自動車において、仮想的なシフト変速を行なう場合についても同様である。
本発明のハイブリッド自動車は、運転者により良好な運転感覚を与え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、前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸との3軸に3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、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モータおよび前記第2モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、運転者のアクセル操作量と車速とに基づいて前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定すると共に前記要求駆動力を用いて走行するよう前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記アクセル操作量と前記車速と変速段とに基づいて前記エンジンのドラビリ用回転数を設定し、前記ドラビリ用回転数で前記エンジンを運転したときに前記エンジンから出力される最大パワーを上限パワーとして設定し、前記上限パワーが前記駆動軸に出力されたときの駆動力を上限駆動力として設定し、前記上限駆動力と前記要求駆動力とのうち小さい方、または、前記上限駆動力を前記駆動軸に出力するパワーと前記要求駆動力を前記駆動軸に出力するパワーとのうち小さい方が前記駆動軸に出力されるように目標エンジンパワーを設定し、前記目標エンジンパワーが前記エンジンから出力されて走行するように前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを制御する手段である、
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、まず、アクセル操作量と車速と変速段とに基づいてエンジンのドラビリ用回転数を設定し、ドラビリ用回転数でエンジンを運転したときにエンジンから出力される最大パワーを上限パワーとして設定する。続いて、上限パワーが駆動軸に出力されたときの駆動力を上限駆動力として設定し、上限駆動力とアクセル操作量と車速とに基づく要求駆動力とのうち小さい方、または、上限駆動力を駆動軸に出力するパワー(上限駆動力×駆動軸回転数)と要求駆動力を駆動軸に出力するパワー(要求駆動力×駆動軸回転数)とのうち小さい方が駆動軸に出力されるように目標エンジンパワーを設定する。そして、目標エンジンパワーがエンジンから出力されて走行するようにエンジンと第1モータと第2モータとを制御する。要するに、変速段を考慮して設定された上限駆動力と変速段を考慮せずに設定された要求駆動力とのうち小さい方が駆動軸に出力されるように目標エンジンパワーを設定し、即ち、変速段に応じた目標エンジンパワーを設定し、目標エンジンパワーがエンジンから出力されて走行するように制御するのである。このため、運転者がアクセルペダルを踏み込んだときでも、車速に応じたエンジン回転数とすることができ、車速の増加に先立ってエンジン回転数が急増するものに比して、運転者により良好な運転感覚を与えることができる。また、変速段が変更(変速)されたときには、変速段に応じた目標エンジンパワーも変化するから、運転者に変速感を与えることができる。これらの結果、運転者により良好な運転感覚を与えることができる。
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、前記上限駆動力と前記要求駆動力とのうち小さい方の駆動力が前記駆動軸に出力されるように制御する手段であるものとしてもよい。こうすれば、目標エンジンパワーに見合った駆動力を駆動軸に出力して走行することができる。
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、前記ドラビリ用回転数を前記エンジンの目標回転数として設定し、前記目標回転数で前記エンジンが運転されるように制御する手段であるものとしてもよい。こうすれば、変速段を考慮したドラビリ用回転数でエンジンを運転することができる。この場合、前記制御手段は、前記変速段が閾値以上のときには、前記要求駆動力と車速とに基づくパワーを燃費最適として前記エンジンから出力する燃費最適エンジン回転数と前記ドラビリ用回転数とのうち小さい方を前記エンジンの目標回転数として設定し、前記目標回転数で前記エンジンが運転されるように制御する手段であるものとしてもよい。即ち、変速段が閾値以上のときには、変速段を考慮したドラビリ用回転数で燃費最適エンジン回転数を制限するのである。ここで、閾値としては最高速段やそれより1段或いは2段小さい変速段などを用いることができる。変速段が閾値以上の高速段、例えば最高速段で比較的高車速で巡航走行している場合には、走行にはさほど大きなパワーが要求されないため、燃費最適エンジン回転数の方がドラビリ用回転数より小さくなる場合が生じる。この場合に、燃費最適エンジン回転数を目標回転数として設定することにより、燃費を良好なものとすることができる。一方、燃費最適エンジン回転数の方がドラビリ用回転数より大きいときには、ドラビリ用回転数が目標回転数として設定されるから、変速段に応じた回転数でエンジンを運転することができる。これにより、燃費を考慮しつつ、運転者に違和感を生じさせるほど大きな回転数でエンジンが運転されるのを回避することができる。
本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記バッテリを充放電するためのパワーであって充電側が負の値となる要求充放電パワーが要求されているときには、前記最大パワーに前記要求充放電パワーを加えたパワーを前記上限パワーとして設定し、前記上限駆動力が前記駆動軸に出力されるように前記目標エンジンパワーを設定する際には前記上限パワーから前記要求充放電パワーを減じたパワーを前記目標エンジンパワーとして設定し、前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるように前記目標エンジンパワーを設定する際には前記要求駆動力を前記駆動力に出力するためのパワーから前記要求充放電パワーを減じたパワーを前記目標エンジンパワーとして設定するものとしてもよい。こうすれば、バッテリの充放電に基づいてエンジンの回転数が大きくなるのを抑制することができる。
本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記バッテリを充放電するためのパワーであって充電側が負の値となる要求充放電パワーが要求されているときには、前記上限パワーに前記要求充放電パワーを加えたパワーが前記駆動軸に出力されたときの駆動力を前記上限駆動力として設定し、前記上限駆動力が前記駆動軸に出力されるように前記目標エンジンパワーを設定する際には前記上限パワーを前記目標エンジンパワーとして設定し、前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるように前記目標エンジンパワーを設定する際には前記要求駆動力を前記駆動力に出力するためのパワーから前記要求充放電パワーを減じたパワーを前記目標エンジンパワーとして設定するものとしてもよい。こうすれば、バッテリの充放電に基づいてエンジンの回転数が大きくなるのを抑制することができる。
本発明のハイブリッド自動車において、燃費より運転者の運転感覚を優先する運転感覚優先モードを選択するか否かを指示するモード切替スイッチを備え、前記制御手段は、前記運転感覚優先モードが選択されていないときには、前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるように前記目標エンジンパワーとして設定し、前記目標エンジンパワーを燃費最適として前記エンジンから出力する燃費最適エンジン回転数で前記エンジンが運転されて前記エンジンから前記目標エンジンパワーが出力されるように制御する手段であるものとしてもよい。こうすれば、運転感覚優先モードが選択されているときには運転者により良好な運転感覚を感じさせて走行し、運転感覚優先モードが選択されていないときにはより良好な燃費により走行することができる。
本発明のハイブリッド自動車において、前記変速段は仮想的な変速段であるものとしてもよい。また、前記駆動軸と前記遊星歯車機構との間に取り付けられた有段変速機を有し、前記変速段は、前記有段変速機の変速段または前記有段変速機の変速段に仮想的な変速段を加味した変速段であるものとしてもよい。ここで、「有段変速機の変速段に仮想的な変速段を加味した変速段」としては、例えば、2段変速の有段変速機の各変速段に対して2速段の仮想的な変速段を加味すれば合計4段の変速段となり、4段変速の有段変速機の各変速段に対して2速段の仮想的な変速段を加味すれば合計8段の変速段となるように、有段変速段の変速段と仮想的な変速段とを組み合わせたものを意味する。こうすれば、所望の段数の変速段を用いることができる。
第1実施例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。 運転感覚優先モードでDポジションのときにHVECU70により実行されるドラビリ優先駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 アクセル要求駆動力設定用マップの一例を示す説明図である。 充放電要求パワー設定用マップの一例を示す説明図である。 燃費最適エンジン回転数設定用マップの一例を示す説明図である。 変速線図の一例を示す説明図である。 ドラビリ用目標エンジン回転数設定用マップの一例を示す説明図である。 上限エンジンパワー設定用マップの一例を示す説明図である。 大気圧補正係数kaと大気圧Paとの関係の一例を示す説明図である。 変形例のドラビリ優先駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 MポジションのときにHVECU70により実行されるドラビリ優先駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 第2実施例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。 第2実施例で用いる変速線図の一例を示す説明図である。 第2実施例で運転感覚優先モードでDポジションのときにHVECU70により実行されるドラビリ優先駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 第2実施例でMポジションのときにHVECU70により実行されるドラビリ優先駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
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、本発明の第1実施例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。第1実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、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,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。エンジンECU24に入力される信号としては、例えば、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や、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などを挙げることができる。エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24から出力される信号としては、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制御信号や、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などを挙げることができる。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ってエンジン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。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39a,39bにデファレンシャルギヤ38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、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、例えば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、例えば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。インバータ41,42は、電力ライン54を介してバッテリ50と接続されている。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,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。モータECU40に入力される信号としては、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、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などを挙げることができる。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おり、電力ライン54を介してインバータ41,42と接続されている。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。バッテリECU52に入力される信号としては、例えば、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や、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に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tbなどを挙げることができる。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、電流センサからの電池電流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。HVECU70に入力される信号としては、例えば、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などを挙げることができる。また、車速センサ88からの車速Vや、大気圧センサ89からの大気圧Pa、モード切替スイッチ90からのモード切替制御信号なども挙げることもできる。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。
ここで、シフトポジションSPとしては、駐車ポジション(Pポジション)、後進ポジション(Rポジション)、ニュートラルポジション(Nポジション)、前進ポジション(Dポジション)、マニュアルポジション(Mポジション)などがある。そして、マニュアルポジション(Mポジション)には、アップシフトポジション(+ポジション)とダウンシフトポジション(−ポジション)とが併設されている。シフトポジションSPがマニュアルポジション(Mポジション)とされると、エンジン22が仮想的な6速変速の自動変速機を介して駆動軸36に接続されているように駆動制御される。モード切替スイッチ90は、若干の燃費の悪化は伴うが運転者の運転感覚(ドライバビリティ・ドライブフィーリング)を優先する運転感覚優先モードと燃費を優先する通常運転モードとを含む走行モードを選択するスイッチである。通常運転モードが選択されると、シフトポジションSPが前進ポジション(Dポジション)のときには、静観性と燃費とが両立するようにエンジン22とモータMG1,MG2とが駆動制御される。運転感覚優先モードが選択されると、シフトポジションSPが前進ポジション(Dポジション)のときでも、エンジン22が仮想的な6速変速の自動変速機を介して駆動軸36に接続されているように駆動制御される。
こうして構成された第1実施例のハイブリッド自動車20では、ハイブリッド走行(HV走行)モードと電動走行(EV走行)モードとを含む複数の走行モードの何れかで走行する。ここで、HV走行モードは、エンジン22を運転しながら、エンジン22からの動力とモータMG1,MG2からの動力とを用いて走行するモードである。EV走行モードは、エンジン22を運転せずに、モータMG2からの動力によって走行するモードである。
次に、こうして構成されたハイブリッド自動車20の動作、特にモード切替スイッチ90により運転感覚優先モードが選択されたときの動作について説明する。図2は、運転感覚優先モードが選択されてシフトポジションSPが前進ポジション(Dポジション)のときにHVECU70により実行されるドラビリ優先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(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。図2のドラビリ優先駆動制御ルーチンを用いて運転感覚優先モードでDポジションのときの駆動制御を説明する前に、説明の容易のために、通常モードでDポジションのときの駆動制御(HV走行モードのときの駆動制御)について説明する。
通常運転モードでは、HV走行モードで走行するときには、HVECU70により以下のように駆動制御される。HVECU70は、まず、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて走行に要求される(駆動軸36に要求される)アクセル要求駆動力Tdaを求め、アクセル要求駆動力Tdaを実行用駆動力Td*として設定する。アクセル要求駆動力Tdaは、例えば、図3に例示するアクセル要求駆動力設定用マップから求めることができる。続いて、設定した実行用駆動力Td*に駆動軸36の回転数Ndを乗じて走行に要求される走行要求パワーPedrvを計算する。ここで、駆動軸36の回転数Ndとしては、モータMG2の回転数Nm2に換算係数kmを乗じて得られる回転数や,車速Vに換算係数kv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、バッテリ50の蓄電割合SOCが目標割合SOC*に近づくようにバッテリ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)を設定し、次式(1)に示すように、走行要求パワーPedrvからバッテリ50の充放電要求パワーPb*を減じて目標エンジンパワーPe*を計算する。充放電要求パワーPb*は、例えば、図4に例示する充放電要求パワー設定マップにより設定される。この充放電要求パワー設定マップでは、目標割合SOC*を中心とする値S1から値S2までの不感帯が設けられており、充放電要求パワーPb*は、蓄電割合SOCが不感帯の上限の値S2より大きいときに放電用のパワー(正の値のパワー)が設定され、蓄電割合SOCが不感帯の下限の値S1より小さいときに充電用のパワー(負の値のパワー)が設定される。
Pe*=Pedrv-Pb* (1)
次に、目標エンジンパワーPe*と燃費最適エンジン回転数設定用マップとを用いて燃費最適エンジン回転数Nefcを求め、この燃費最適エンジン回転数Nefcを目標エンジン回転数Ne*として設定する。燃費最適エンジン回転数設定用マップの一例を図5に示す。燃費最適エンジン回転数設定用マップは、目標エンジンパワーPe*に対してエンジン22を効率よく動作させることができる回転数として実験などにより定められる。燃費最適エンジン回転数Nefcは、基本的に、目標エンジンパワーPe*が大きくなると大きくなるから、目標エンジン回転数Ne*も目標エンジンパワーPe*が大きくなると大きくなる。続いて、次式(2)に示すように、エンジン22の回転数Ne,目標エンジン回転数Ne*,目標エンジンパワーPe*とプラネタリギヤ30のギヤ比ρ(サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)とを用いてモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する。式(2)は、エンジン22を目標エンジン回転数Ne*で回転させるための回転数フィードバック制御の関係式である。式(2)において、右辺第1項は、フィードフォワード項であり、右辺第2項,第3項は、フィードバック項の比例項,積分項である。右辺第1項は、エンジン22から出力されてプラネタリギヤ30を介してモータMG1の回転軸に作用するトルクをモータMG1によって受け止めるためのトルクである。右辺第2項の「kp」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「ki」は積分項のゲインである。エンジン22が略定常状態のとき(目標エンジン回転数Ne*および目標エンジンパワーPe*が略一定のとき)を考えれば、目標エンジンパワーPe*が大きいほど、式(2)の右辺第1項が小さくなり(絶対値としては大きくなり)、モータMG1のトルク指令Tm1*が小さくなり(負側に大きくなり)、モータMG1のトルク指令Tm1*に回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の電力(電力を消費するときが正の値)が小さくなる(発電電力としては大きくなる)ことが分かる。
Tm1*=−(Pe*/Ne*)・[ρ/(1+ρ)]+kp・(Ne*-Ne)+ki・∫(Ne*-Ne)dt (2)
次に、次式(3)に示すように、モータMG1をトルク指令Tm1*で駆動したときにモータMG1から出力されてプラネタリギヤ30を介して駆動軸36に作用するトルク(−Tm1*/ρ)を実行用駆動力Td*から減じてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する。なお、モータMG2のトルク指令Tm2*は、バッテリ50の出力制限Woutから式(4)で得られるトルク制限Tm2maxで制限される。トルク制限Tm2maxは、式(4)に示すように、モータMG1のトルク指令Tm1*に回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の電力をバッテリ50の入出力制限Woutから減じてこれをモータMG2の回転数Nm2で除して得られる。
Tm2*=Td*+Tm1*/ρ (3)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
こうして目標エンジンパワーPe*および目標エンジン回転数Ne*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、目標エンジンパワーPe*および目標エンジン回転数Ne*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、目標エンジンパワーPe*および目標エンジン回転数Ne*を受信すると、受信した目標エンジンパワーPe*および目標エンジン回転数Ne*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,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の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
HV走行モードでは、目標エンジンパワーPe*が閾値Pref未満に至ったときに、エンジン22の停止条件が成立したと判断し、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、HV走行モードと同様に実行用駆動力Td*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し、HV走行モードと同様にモータ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、上述のようにインバータ41,42の複数のスイッチング素子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目標エンジンパワーPe*が閾値Pref以上に至ったときに、エンジン22の始動条件が成立したと判断し、エンジン22を始動してHV走行に移行する。
次に、図2のドラビリ優先駆動制御ルーチンを用いて運転感覚優先モードでDポジションのときの駆動制御を説明する。ドラビリ優先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、エンジン22の回転数Neを入力し(ステップS100)、入力したアクセル開度Accと車速Vと図3のアクセル要求駆動力設定用マップとを用いてアクセル要求駆動力Tdaを設定する(ステップS110)。ここで、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ものをエンジンECU24から通信により入力することができる。
続いて、アクセル開度Accと車速Vと変速線図とを用いて変速段Mを設定し(ステップS120)、車速Vと変速段Mとドラビリ用目標エンジン回転数設定用マップとを用いてドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを設定する(ステップS130)。図6に変速線図の一例を示す。図中、実線がアップシフト線であり、破線がダウンシフト線である。第1実施例では、仮想的な6速変速の自動変速機を有するものとして制御されるから、変速線図も6速変速に対応したものとなっている。図7にドラビリ用目標エンジン回転数設定用マップの一例を示す。第1実施例のドラビリ用目標エンジン回転数設定用マップでは、各変速段毎に車速Vに対してリニアな関係として、且つ、変速段が高速段であるほど車速Vに対する傾きが小さくなるようにドラビリ用目標エンジン回転数Netagfが設定される。このようにドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを設定するのは、各変速段で車速Vが大きくなるにつれてエンジン22の回転数Neを大きくしたり、アップシフトする際にエンジン22の回転数Neが低下し、ダウンシフトする際にエンジン22の回転数Neが増加したりすることによって自動変速機を搭載した自動車の運転感覚を運転者に与えるためである。
次に、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfと上限エンジンパワー設定用マップとを用いて得られる仮の上限エンジンパワーPelimに充放電要求パワーPb*を加えて上限エンジンパワーPelimを設定する(ステップS140)。充放電要求パワーPb*を加えるのは、バッテリ50を充放電するときにもエンジン22から出力するパワーを変化させないためである。これについては後述する。なお、蓄電割合SOCが目標割合SOC*を中心とする不感帯(図4の値S1から値S2の範囲)のときには充放電要求パワーPb*には値0が設定されるから、上限エンジンパワー設定用マップから得られた仮の上限エンジンパワーPelimがそのまま上限エンジンパワーPelimとして設定される。こうして上限エンジンパワーPelimが設定されると、上限エンジンパワーPelimを駆動軸36の回転数Ndで除して上限駆動力Tdlimを設定する(ステップS150)。駆動軸36の回転数Ndは、上述したように、モータMG2の回転数Nm2に換算係数kmを乗じて得られる回転数や,車速Vに換算係数kvを乗じて得られる回転数などを用いることができる。
次に、アクセル要求駆動力Tdaと上限駆動力Tdlimとを比較する(ステップS160)。アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlim以下のときには、通常運転モードのときと同様に、アクセル要求駆動力Tdaを実行用駆動力Td*として設定し(ステップS170)、アクセル要求駆動力Tdaに駆動軸36の回転数Ndを乗じたものから充放電要求パワーPb*を減じたものを目標エンジンパワーPe*として設定する(ステップS180)。したがって、目標エンジンパワーPe*は、アクセル要求駆動力Tdaを駆動軸36に出力するパワーということができる。
一方、ステップS160でアクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlimより大きいと判定したときには、上限駆動力Tdlimを実行用駆動力Td*として設定し(ステップS190)、上限エンジンパワーPelimから充放電要求パワーPb*を減じたものを目標エンジンパワーPe*として設定する(ステップS200)。上限エンジンパワーPelimはステップS140で上限エンジンパワー設定用マップから得られる仮の上限エンジンパワーPelimに充放電要求パワーPb*を加えて設定されるから、上限エンジンパワーPelimから充放電要求パワーPb*を減じたものを目標エンジンパワーPe*として設定することは、上限エンジンパワー設定用マップから得られる仮の上限エンジンパワーPelimをそのまま目標エンジンパワーPe*として設定することになる。このように、充放電要求パワーPb*を考慮することにより、バッテリ50の充放電に拘わらずに、エンジン22の運転ポイントを同一のものとすることができる。また、上限駆動力Tdlimは、ステップS150で上限エンジンパワーPelimを駆動軸36の回転数Ndで除して計算されるから、上限エンジンパワーPelimは、上限駆動力Tdlimを駆動軸36に出力するパワーということができる。
次に、変速段Mが閾値Mref以上であるか否かを判定する(ステップS210)。ここで、閾値Mrefは、例えば、最高速段の6速段や5速段などを用いることができる。変速段Mが閾値Mref以上のときには、目標エンジンパワーPe*と図5の燃費最適エンジン回転数設定用マップとを用いて燃費最適エンジン回転数Nefcを設定し(ステップS220)、設定した燃費最適エンジン回転数Nefcとドラビリ用目標エンジン回転数Netagfとのうち小さい方を目標エンジン回転数Ne*として設定する(ステップS230)。変速段Mが閾値Mref以上のときに燃費最適エンジン回転数Nefcとドラビリ用目標エンジン回転数Netagfとのうち小さい方を目標エンジン回転数Ne*に設定するのは、燃費を考慮しつつ、運転者に違和感を生じさせるほど大きな回転数でエンジンが運転されるのを回避するためである。変速段Mが閾値Mref以上の高速段、例えば最高速段の6速段で比較的高車速で巡航走行している場合には、走行にはさほど大きなパワーが要求されないため、燃費最適エンジン回転数Nefcの方がドラビリ用エンジン回転数Nedrvfより小さくなる場合が生じる。この場合に、燃費最適エンジン回転数Nefcを目標エンジン回転数Ne*として設定することにより、燃費を良好なものとすることができる。一方、燃費最適エンジン回転数Nefcの方がドラビリ用エンジン回転数Nedrvfより大きいときには、ドラビリ用エンジン回転数Nedrvfが目標エンジン回転数Ne*として設定されるから、変速段Mに応じた回転数でエンジン22を運転することができる。これにより、燃費を考慮しつつ、運転者に違和感を生じさせるほど大きな回転数でエンジン22が運転されるのを回避することができる。
ステップS210で変速段Mが閾値Mref未満であると判定されたときには、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを目標エンジン回転数Ne*として設定する(ステップS240)。ドラビリ用エンジン回転数Nedrvfを目標エンジン回転数Ne*として設定することにより、変速段Mに応じた回転数でエンジン22を運転することができ、運転者に良好な運転感覚を与えることができる。
そして、上述の式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共に(ステップS250)、式(3)によりモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS260)。目標エンジンパワーPe*および目標エンジン回転数Ne*についてはエンジンECU24に送信すると共にトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS270)、本ルーチンを終了する。
このルーチンでは、アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlim以下のときに変速段Mが閾値Mref未満のときには、アクセル要求駆動力Tdaを駆動軸36に出力するパワーを目標エンジンパワーPe*として設定し、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを目標エンジン回転数Ne*として設定する。アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlim以下のときに変速段Mが閾値Mref以上のときには、アクセル要求駆動力Tdaを駆動軸36に出力するパワーが目標エンジンパワーPe*として設定され、目標エンジンパワーPe*を燃費最適としてエンジン22から出力する燃費最適エンジン回転数Nefcとドラビリ用目標エンジン回転数Netagfとのうち小さい方を目標エンジン回転数Ne*として設定する。アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlimより大きいときに変速段Mが閾値Mref未満のときには、上限駆動力Tdlimを駆動軸36に出力するパワーを目標エンジンパワーPe*として設定し、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを目標エンジン回転数Ne*として設定する。アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlimより大きいときに変速段Mが閾値Mref以上のときには、上限駆動力Tdlimを駆動軸36に出力するパワーを目標エンジンパワーPe*として設定し、目標エンジンパワーPe*を燃費最適としてエンジン22から出力する燃費最適エンジン回転数Nefcとドラビリ用目標エンジン回転数Netagfとのうち小さい方を目標エンジン回転数Ne*として設定する。したがって、いずれの場合も、エンジン22の回転数Neが車速Vと変速段Mとに基づくドラビリ用目標エンジン回転数Netagfより大きくなることを抑制することができる。
以上説明した第1実施例のハイブリッド自動車20では、運転感覚優先モードでDポジションのときには、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて変速段Mを設定し、車速Vと変速段Mとに基づいてドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを設定する。また、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfに基づいて上限エンジンパワーPelimを設定すると共に上限エンジンパワーPelimを駆動軸36の回転数Ndで除して上限駆動力Tdlimを設定する。そして、アクセル要求駆動力Tdaと上限駆動力Tdlimとのうち小さい方の駆動力が駆動軸36に出力されるパワーを目標エンジンパワーPe*として設定し、目標エンジンパワーPe*がエンジン22から出力されて走行するようにエンジン22とモータMG1,MG2とを制御する。要するに、変速段Mを考慮せずに設定されたアクセル要求駆動力Tdaと変速段Mを考慮して設定された上限駆動力Tdlimとのうち小さい方が駆動軸36に出力されるように目標エンジンパワーPe*を設定し、目標エンジンパワーPe*がエンジン22から出力されて走行するように制御するのである。このため、運転者がアクセルペダル83を踏み込んだときでも、車速Vに応じたエンジン22の回転数Neとすることができ、車速Vの増加に先立ってエンジン22の回転数Neが急増するものに比して、運転者により良好な運転感覚を与えることができる。また、変速段が変更(変速)されたときには、変速段Mに応じた目標エンジンパワーPe*も変化するから、運転者に変速感を与えることができる。これらの結果、運転者により良好な運転感覚を与えることができる。
しかも、第1実施例のハイブリッド自動車20では、変速段Mが閾値Mref未満のときには、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを目標エンジン回転数Ne*として設定する。これにより、変速段Mが閾値Mref未満のときには、エンジン22の回転数Neが車速Vと変速段Mとに応じた回転数(ドラビリ用目標エンジン回転数Netagf)より大きくなるのを抑制することができる。また、変速段Mが閾値Mref以上のときには、目標エンジンパワーPe*を燃費最適としてエンジン22から出力する燃費最適エンジン回転数Nefcとドラビリ用目標エンジン回転数Netagfとのうち小さい方を目標エンジン回転数Ne*として設定する。これにより、変速段Mが閾値Mref以上のときでも、エンジン22の回転数Neが車速Vと変速段Mとに応じた回転数(ドラビリ用目標エンジン回転数Netagf)より大きくなるのを抑制することができる。
また、第1実施例のハイブリッド自動車20では、アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlim以下のときには、アクセル要求駆動力Tdaを駆動軸36に出力するパワーを目標エンジンパワーPe*として設定すると共に、基本的にはアクセル要求駆動力Tdaに基づいて得られる燃費最適エンジン回転数Nefcを目標エンジン回転数Ne*として設定する。これにより、燃費よく走行することができる。
さらに、第1実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50を充放電するときにアクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlimより大きいときには、上限エンジンパワー設定用マップから得られる仮の上限エンジンパワーPelimに充放電要求パワーPb*を加えて上限エンジンパワーPelimを設定し(ステップS140)、上限エンジンパワーPelimから充放電要求パワーPb*を減じたものを目標エンジンパワーPe*として設定する(ステップS200)。これにより、バッテリ50を充放電するときにアクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlimより大きいときでも、バッテリ50を充放電しないときと同じ目標エンジンパワーPe*を設定し、バッテリ50を充放電しないときと同じ運転ポイントでエンジン22を運転する。これにより、バッテリ50の充放電によってエンジン22の回転数Neが車速Vと変速段Mに応じた回転数(ドラビリ用目標エンジン回転数Netagf)から増減するのを回避することができる。
第1実施例のハイブリッド自動車20では、アクセル要求駆動力Tdaと上限駆動力Tdlimとのうち小さい方の駆動力が駆動軸36に出力されるパワーを目標エンジンパワーPe*として設定するものとした。しかし、アクセル要求駆動力Tdaに駆動軸36の回転数Ndを乗じたパワー(Tda×Nd)と上限駆動力Tdlimに駆動軸36の回転数Ndを乗じたパワー(Tdlim×Nd)とのうち小さい方が駆動軸36に出力されるように目標エンジンパワーPe*を設定してもよい。即ち、ステップS160をアクセル要求駆動力Tdaに駆動軸36の回転数Ndを乗じたパワー(Tda×Nd)と上限駆動力Tdlimに駆動軸36の回転数Ndを乗じたパワー(Tdlim×Nd)とを比較する処理とすればよい。
第1実施例のハイブリッド自動車20では、変速段Mが閾値Mref未満のときにはドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを目標エンジン回転数Ne*として設定し、変速段Mが閾値Mref以上のときには目標エンジンパワーPe*を燃費最適としてエンジン22から出力する燃費最適エンジン回転数Nefcとドラビリ用目標エンジン回転数Netagfとのうち小さい方を目標エンジン回転数Ne*として設定した。しかし、全ての変速段Mでドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを目標エンジン回転数Ne*として設定するものとしてもよいし、全ての変速段Mで目標エンジンパワーPe*を燃費最適としてエンジン22から出力する燃費最適エンジン回転数Nefcとドラビリ用目標エンジン回転数Netagfとのうち小さい方を目標エンジン回転数Ne*として設定するものとしてもよい。
第1実施例のハイブリッド自動車20では、モード切替スイッチ90を備え、モード切替スイッチ90により運転感覚優先モードが選択されたときに図2のドラビリ優先駆動制御ルーチンを実行するものとしたが、モード切替スイッチ90を備えず、通常の駆動制御として図2のドラビリ優先駆動制御ルーチンを実行するものとしてもよい。
第1実施例のハイブリッド自動車20では、上限エンジンパワーPelimの設定に際してバッテリ50の充放電を考慮したが、更に、大気圧Paを考慮するものとしてもよい。この場合、アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlimより大きいときには、ステップS140で得られた上限エンジンパワーPelimを大気圧補正係数kaで除して上限エンジンパワーPelimを設定し、ステップS200で得られた目標エンジンパワーPe*に大気圧補正係数kaを乗じて目標エンジンパワーPe*を設定すればよい。大気圧補正係数kaと大気圧Paとの関係の一例を図9に示す。大気圧Paは低くなるほどエンジン22から出力されるパワーが小さくなるから、通常は、大気圧Paが小さいほど大きくなる大気圧補正係数kaを目標エンジンパワーPe*に乗じて設定される。このため、エンジン22の回転数Neが大きくなる。しかし、この例のように、上限エンジンパワーPelimを大気圧補正係数kaで除して上限エンジンパワーPelimを設定し、目標エンジンパワーPe*に大気圧補正係数kaを乗じて目標エンジンパワーPe*を設定すれば、大気圧Paに拘わらずに同じ目標エンジンパワーPe*を設定してエンジン22を運転することができる。これにより、大気圧Paの大小によってエンジン22の回転数Neが車速Vと変速段Mに応じた回転数(ドラビリ用目標エンジン回転数Netagf)から増減するのを回避することができる一方、アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlim以下のときには、ステップS180で得られた目標エンジンパワーPe*に大気圧補正係数kaを乗じて目標エンジンパワーPe*を設定すればよい。この場合でも、目標エンジンパワーPe*を燃費最適としてエンジン22から出力する燃費最適エンジン回転数Nefcが車速Vと変速段Mに応じた回転数(ドラビリ用目標エンジン回転数Netagf)によって制限されて目標エンジン回転数Ne*が設定される。これにより、大気圧Paの大小によってエンジン22の回転数Neが車速Vと変速段Mに応じた回転数(ドラビリ用目標エンジン回転数Netagf)より大きくなるのを回避することができる。
第1実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50を充放電する際にアクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlimより大きいときには、上限エンジンパワー設定用マップから得られる仮の上限エンジンパワーPelimに充放電要求パワーPb*を加えて上限エンジンパワーPelimを設定し(ステップS140)、上限エンジンパワーPelimから充放電要求パワーPb*を減じたものを目標エンジンパワーPe*として設定した(ステップS200)。しかし、図10のドラビリ優先駆動制御ルーチンに示すように、上限エンジンパワー設定用マップから得られる仮の上限エンジンパワーPelimをそのまま上限エンジンパワーPelimとして設定し(ステップS140B)、上限エンジンパワーPelimに充放電要求パワーPb*を加えたものを駆動軸36の回転数Ndで除して上限駆動力Tdlimを設定し(ステップS150B)、上限エンジンパワーPelimをそのまま目標エンジンパワーPe*に設定する(ステップS200B)ものとしてもよい。上限エンジンパワーPelimの計算の際に充放電要求パワーPb*を考慮するか上限駆動力Tdlimの計算の際に充放電要求パワーPb*を考慮するかの相違があるだけで、結果は同じである。
次に、第1実施例のハイブリッド自動車20でシフトポジションSPがマニュアルポジション(Mポジション)のときの動作について説明する。この場合、図11のドラビリ優先駆動制御ルーチンを実行すればよい。図11のドラビリ優先駆動制御ルーチンは、シフトポジションSPとして変速段Mを入力する処理(ステップS105)が加えられている点と、図6の変速線図を用いて変速段Mを設定するステップS120の処理が除かれている点と、変速段Mに拘わらずドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを目標エンジン回転数Ne*として設定する処理(ステップS245)とされている点とが異なるだけで図2のドラビリ優先駆動制御ルーチンと同様である。シフトポジションSPがマニュアルポジション(Mポジション)のときの駆動制御を図11のドラビリ優先駆動制御ルーチンを用いて以下に簡単に説明する。
図11のドラビリ優先駆動制御ルーチンが実行されると、HVECU70は、まず、アクセル開度Accや車速V、変速段M,エンジン22の回転数Neを入力し(ステップS105)、アクセル開度Accと車速Vと図3のアクセル要求駆動力設定用マップとを用いてアクセル要求駆動力Tdaを設定する(ステップS110)。続いて、車速Vと変速段Mと図7のドラビリ用目標エンジン回転数設定用マップとを用いてドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを設定し(ステップS130)、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfと図8の上限エンジンパワー設定用マップとを用いて得られる仮の上限エンジンパワーPelimに充放電要求パワーPb*を加えて上限エンジンパワーPelimを設定する(ステップS140)。そして、上限エンジンパワーPelimを駆動軸36の回転数Ndで除して上限駆動力Tdlimを設定し(ステップS150)、アクセル要求駆動力Tdaと上限駆動力Tdlimとを比較する(ステップS160)。
アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlim以下のときには、アクセル要求駆動力Tdaを実行用駆動力Td*として設定し(ステップS170)、アクセル要求駆動力Tdaに駆動軸36の回転数Ndを乗じたものから充放電要求パワーPb*を減じたものを目標エンジンパワーPe*として設定する(ステップS180)。アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlimより大きいときには、上限駆動力Tdlimを実行用駆動力Td*として設定し(ステップS190)、上限エンジンパワーPelimから充放電要求パワーPb*を減じたものを目標エンジンパワーPe*として設定する(ステップS200)。
次に、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを目標エンジン回転数Ne*として設定し(ステップS245)、上述の式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共に(ステップS250)、式(3)によりモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS260)。そして、目標エンジンパワーPe*および目標エンジン回転数Ne*についてはエンジンECU24に送信すると共にトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS270)、本ルーチンを終了する。
以上説明した第1実施例のハイブリッド自動車20では、シフトポジションSPがマニュアルポジション(Mポジション)のときには、全ての変速段Mでドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを目標エンジン回転数Ne*として設定する。これにより、常に、エンジン22の回転数Neを車速Vと変速段Mとに基づくドラビリ用目標エンジン回転数Netagfとすることができる。この結果、運転者により良好な運転感覚を与えることができる。
次に、本発明の第2実施例のハイブリッド自動車120について説明する。第2実施例のハイブリッド自動車120の構成の概略を図11に示す。第2実施例のハイブリッド自動車120は、図12に示すように、変速機130を備える点を除いて、図1に示した第1実施例のハイブリッド自動車20と同一の構成をしている。重複した説明を省略するため、第2実施例のハイブリッド自動車120の構成のうち第1実施例のハイブリッド自動車20と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
第2実施例のハイブリッド自動車120が備える変速機130は、油圧駆動による前進方向に3段変速の有段自動変速機として構成されており、HVECU70からの制御信号によって変速する。第2実施例のハイブリッド自動車120では、変速機130の3速の変速段に加えて仮想的な3速の変速段が設定されており、6段変速の変速機を備えているように機能する。図13は、第2実施例で用いる変速線図の一例である。容易に比較できるように、図13の変速線図は図6の変速線図と同一とした。図13中、太実線が変速機130のアップシフト線であり、太破線が変速機130のダウンシフト線である。細実線は仮想的なアップシフト線であり、細破線は仮想的なダウンシフト線である。図中、上部および下部の数字と矢印は仮想的な変速段を含めた6速の変速段の変速を示しており、上部および下部の括弧書きの数字と矢印は変速機130の3速の変速段の変速を示している。図示するように、変速機130の各変速段の最中に仮想的な変速段が1つずつ設けられている。
第2実施例のハイブリッド自動車120では、運転感覚優先モードでDポジションのときには、図14のドラビリ優先駆動制御ルーチンが実行される。図14のドラビリ優先駆動制御ルーチンは、変速段Mだけでなく実変速段Maを設定するステップS120Cと、変速機130の実変速段Maのギヤ比Grを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定するステップS260Cと、目標エンジンパワーPe*や目標エンジン回転数Ne*などを送信する際に実変速段Maを変速機130に送信するステップS270Cと、が異なる点を除いて図2のドラビリ優先駆動制御ルーチンと同様である。このため、図14のドラビリ優先駆動制御ルーチンの処理のうち図2のドラビリ優先駆動制御ルーチンの処理と同一の処理については同一のステップ番号を付した。以下、図14のドラビリ優先駆動制御ルーチンを図2のドラビリ優先駆動制御ルーチンと異なる点を中心に簡単に説明する。
図13のドラビリ優先駆動制御ルーチンが実行されると、HVECU70は、まず、アクセル開度Accや車速V、エンジン22の回転数Neを入力し(ステップS100)、アクセル開度Accと車速Vと図3のアクセル要求駆動力設定用マップとを用いてアクセル要求駆動力Tdaを設定する(ステップS110)。続いて、アクセル開度Accと車速Vと図12の変速線図とを用いて変速段Mと実変速段Maとを設定する(ステップS120C)。ここで、変速段Mは、仮想的な変速段を含む6速変速の変速段を意味しており、実変速段Maは、変速機130の3速変速の変速段を意味している。したがって、変速段Mは、図12の全ての変速線に基づいて6速変速の変速段のうちのいずれに該当するかによって設定され、実変速段Maは図12の太実線と太破線に基づいて3速変速の変速段のうちのいずれに該当するかによって設定される。
次に、車速Vと変速段Mと図7のドラビリ用目標エンジン回転数設定用マップとを用いてドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを設定し(ステップS130)、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfと図8の上限エンジンパワー設定用マップとを用いて得られる仮の上限エンジンパワーPelimに充放電要求パワーPb*を加えて上限エンジンパワーPelimを設定する(ステップS140)。そして、上限エンジンパワーPelimを駆動軸36の回転数Ndで除して上限駆動力Tdlimを設定し(ステップS150)、アクセル要求駆動力Tdaと上限駆動力Tdlimとを比較する(ステップS160)。
アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlim以下のときには、アクセル要求駆動力Tdaを実行用駆動力Td*として設定し(ステップS170)、アクセル要求駆動力Tdaに駆動軸36の回転数Ndを乗じたものから充放電要求パワーPb*を減じたものを目標エンジンパワーPe*として設定する(ステップS180)。アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlimより大きいときには、上限駆動力Tdlimを実行用駆動力Td*として設定し(ステップS190)、上限エンジンパワーPelimから充放電要求パワーPb*を減じたものを目標エンジンパワーPe*として設定する(ステップS200)。
次に、変速段Mが閾値Mref以上であるか否かを判定し(ステップS210)、変速段Mが閾値Mref以上のときには、目標エンジンパワーPe*と図5の燃費最適エンジン回転数設定用マップとを用いて燃費最適エンジン回転数Nefcを設定し(ステップS220)、設定した燃費最適エンジン回転数Nefcとドラビリ用目標エンジン回転数Netagfとのうち小さい方を目標エンジン回転数Ne*として設定する(ステップS230)。一方、変速段Mが閾値Mref未満のときには、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを目標エンジン回転数Ne*として設定する(ステップS240)。
続いて、上述の式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共に(ステップS250)、次式(5)によりモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS260C)。式(5)中、「Gr」は、変速機130の実変速段Maのギヤ比である。したがって、式(5)の右辺第1項は、変速機130の出力軸である駆動軸36に実行用駆動力Td*を出力するために変速機130の入力軸に出力すべき駆動力を意味している。
Tm2*=Td*/Gr+Tm1*/ρ (5)
そして、目標エンジンパワーPe*および目標エンジン回転数Ne*についてはエンジンECU24に送信すると共にトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信し、実変速段Maについては変速機130に送信して(ステップS270C)、本ルーチンを終了する。実変速段Maを受信した変速機130は、そのときの変速段が実変速段Maであるときにはその変速段を維持し、そのときの変速段が実変速段Maではないときには変速段が実変速段Maとなるように変速する。
第1実施例と同様に、このルーチンでは、アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlim以下のときに変速段Mが閾値Mref未満のときには、アクセル要求駆動力Tdaを駆動軸36に出力するパワーを目標エンジンパワーPe*として設定し、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを目標エンジン回転数Ne*として設定する。アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlim以下のときに変速段Mが閾値Mref以上のときには、アクセル要求駆動力Tdaを駆動軸36に出力するパワーが目標エンジンパワーPe*として設定され、目標エンジンパワーPe*を燃費最適としてエンジン22から出力する燃費最適エンジン回転数Nefcとドラビリ用目標エンジン回転数Netagfとのうち小さい方を目標エンジン回転数Ne*として設定する。アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlimより大きいときに変速段Mが閾値Mref未満のときには、上限駆動力Tdlimを駆動軸36に出力するパワーを目標エンジンパワーPe*として設定し、ドラビリ用目標エンジン回転数Netagfを目標エンジン回転数Ne*として設定する。アクセル要求駆動力Tdaが上限駆動力Tdlimより大きいときに変速段Mが閾値Mref以上のときには、上限駆動力Tdlimを駆動軸36に出力するパワーを目標エンジンパワーPe*として設定し、目標エンジンパワーPe*を燃費最適としてエンジン22から出力する燃費最適エンジン回転数Nefcとドラビリ用目標エンジン回転数Netagfとのうち小さい方を目標エンジン回転数Ne*として設定する。したがって、いずれの場合も、エンジン22の回転数Neが車速Vと変速段Mとに基づくドラビリ用目標エンジン回転数Netagfより大きくなることを抑制することができる。
以上説明した第2実施例のハイブリッド自動車120は、第1実施例のハイブリッド自動車20と同様に機能するから、第1実施例のハイブリッド自動車20が奏する効果と同様の効果を奏する。即ち、運転者がアクセルペダル83を踏み込んだときでも、車速Vに応じたエンジン22の回転数Neとすることができ、車速Vの増加に先立ってエンジン22の回転数Neが急増するものに比して、運転者により良好な運転感覚を与えることができる効果を奏する。また、変速段が変更(変速)されたときには、変速段Mに応じた目標エンジンパワーPe*も変化するから、運転者に変速感を与えることができる効果を奏する。これらの結果、運転者により良好な運転感覚を与えることができる効果を奏する。
次に、第2実施例のハイブリッド自動車120でシフトポジションSPがマニュアルポジション(Mポジション)のときの動作について説明する。この場合、図15のドラビリ優先駆動制御ルーチンを実行すればよい。図15のドラビリ優先駆動制御ルーチンは、変速機130の実変速段Maのギヤ比Grを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定するステップS260Cと、目標エンジンパワーPe*や目標エンジン回転数Ne*などを送信する際に実変速段Maを変速機130に送信するステップS270Cと、が異なる点を除いて図11のドラビリ優先駆動制御ルーチンと同様である。これらの相違点については、図14のドラビリ優先駆動制御ルーチンの説明と同様であるから、これ以上の説明は省略する。
第2実施例のハイブリッド自動車120では、3段変速の変速機130を備え、仮想的な変速段を含めて6速変速として機能するようにしたが、変速機130は、3段変速に限定されるものではなく、2段変速としてもよいし、4段変速以上としてもよい。また、仮想的な変速段も変速機の各変速段に対して1段ずつ設けるものとしたが、変速機の各変速段に1段または2段など所望の段数の仮想的な変速段を設けるものとしてもよいし、変速機の特定の変速段にだけ仮想的な変速段を所望の段数だけ設けるものとしてもよい。更に、仮想的な変速段を設けないものとしても構わない。
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、駆動軸36が「駆動軸」に相当し、プラネタリギヤ30が「遊星歯車機構」に相当し、モータMG2が「第2モータ」に相当し、バッテリ50が「バッテリ」に相当する。そして、通常運転モードのときの駆動制御や図2のドラビリ優先駆動制御ルーチンを実行する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。
20,120 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、36 駆動軸、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、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、89 大気圧センサ、90 モード切替スイッチ、130 変速機、MG1,MG2 モータ。

Claims (9)

  1. エンジンと、第1モータと、前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸との3軸に3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、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モータおよび前記第2モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、運転者のアクセル操作量と車速とに基づいて前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定すると共に前記要求駆動力を用いて走行するよう前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車であって、
    前記制御手段は、前記アクセル操作量と前記車速と変速段とに基づいて前記エンジンのドラビリ用回転数を設定し、前記ドラビリ用回転数で前記エンジンを運転したときに前記エンジンから出力される最大パワーを上限パワーとして設定し、前記上限パワーが前記駆動軸に出力されたときの駆動力を上限駆動力として設定し、前記上限駆動力と前記要求駆動力とのうち小さい方、または、前記上限駆動力を前記駆動軸に出力するパワーと前記要求駆動力を前記駆動軸に出力するパワーとのうち小さい方が前記駆動軸に出力されるように目標エンジンパワーを設定し、前記目標エンジンパワーが前記エンジンから出力されて走行するように前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータと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。
  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、前記上限駆動力と前記要求駆動力とのうち小さい方の駆動力が前記駆動軸に出力されるように制御する手段である、
    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、前記ドラビリ用回転数を前記エンジンの目標回転数として設定し、前記目標回転数で前記エンジンが運転されるように制御する手段である、
    ハイブリッド自動車。
  4. 請求項3記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御手段は、前記変速段が閾値以上のときには、前記要求駆動力と車速とに基づくパワーを燃費最適として前記エンジンから出力する燃費最適エンジン回転数と前記ドラビリ用回転数とのうち小さい方を前記エンジンの目標回転数として設定し、前記目標回転数で前記エンジンが運転されるように制御する手段である、
    ハイブリッド自動車。
  5. 請求項1ないし4のうちのいずれか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、
    前記バッテリを充放電するためのパワーであって充電側が負の値となる要求充放電パワーが要求されているときには、前記最大パワーに前記要求充放電パワーを加えたパワーを前記上限パワーとして設定し、
    前記上限駆動力が前記駆動軸に出力されるように前記目標エンジンパワーを設定する際には前記上限パワーから前記要求充放電パワーを減じたパワーを前記目標エンジンパワーとして設定し、
    前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるように前記目標エンジンパワーを設定する際には前記要求駆動力を前記駆動力に出力するためのパワーから前記要求充放電パワーを減じたパワーを前記目標エンジンパワーとして設定する、
    ハイブリッド自動車。
  6. 請求項1ないし4のうちのいずれか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、
    前記バッテリを充放電するためのパワーであって充電側が負の値となる要求充放電パワーが要求されているときには、前記上限パワーに前記要求充放電パワーを加えたパワーが前記駆動軸に出力されたときの駆動力を前記上限駆動力として設定し、
    前記上限駆動力が前記駆動軸に出力されるように前記目標エンジンパワーを設定する際には前記上限パワーを前記目標エンジンパワーとして設定し、
    前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるように前記目標エンジンパワーを設定する際には前記要求駆動力を前記駆動力に出力するためのパワーから前記要求充放電パワーを減じたパワーを前記目標エンジンパワーとして設定する、
    ハイブリッド自動車。
  7. 請求項1ないし6のうちのいずれか1つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
    燃費より運転者の運転感覚を優先する運転感覚優先モードを選択するか否かを指示するモード切替スイッチを備え、
    前記制御手段は、前記運転感覚優先モードが選択されていないときには、前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるように前記目標エンジンパワーとして設定し、前記目標エンジンパワーを燃費最適として前記エンジンから出力する燃費最適エンジン回転数で前記エンジンが運転されて前記エンジンから前記目標エンジンパワーが出力されるように制御する手段である、
    ハイブリッド自動車。
  8. 請求項1ないし7のうちのいずれか1つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記変速段は、仮想的な変速段である、
    ハイブリッド自動車。
  9. 請求項1ないし7のうちのいずれか1つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記駆動軸と前記遊星歯車機構との間に取り付けられた有段変速機を有し、
    前記変速段は、前記有段変速機の変速段または前記有段変速機の変速段に仮想的な変速段を加味した変速段である、
    ハイブリッド自動車。
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