JP2018127144A

JP2018127144A - ハイブリッド自動車

Info

Publication number: JP2018127144A
Application number: JP2017022425A
Authority: JP
Inventors: 優清水; Masaru Shimizu; 安藤　隆; Takashi Ando; 隆安藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2037-02-09
Also published as: CN108515844B; US20180222322A1; KR20180092854A; BR102018002302A2; US10166870B2; CN108515844A; EP3360720A1; JP6575544B2

Abstract

【課題】インバータをシャットダウンした状態でエンジンを運転しながら走行している最中にアクセル操作量が十分に小さくなったときに、車両の減速度がある程度大きくなるまでの時間を短くする。
【解決手段】第１インバータおよび第２インバータをシャットダウンした状態でエンジンを運転しながら走行する所定走行時には、第１モータの逆起電圧が第１インバータおよび第２インバータの直流側電圧よりも高くなる回転数で第１モータが回転することにより第１モータからプラネタリギヤを介して駆動軸にトルクが出力されるようにエンジンを制御する。そして、所定走行時にアクセル操作量が所定操作量以下になったときには、第１インバータおよび第２インバータ側から蓄電装置側への電力の供給を遮断する。
【選択図】図３

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、エンジンと、第１モータと、エンジンと第１モータと駆動輪に連結された出力部材とがキャリヤとサンギヤとリングギヤとに接続された遊星歯車機構と、出力部材に接続された第２モータと、第１モータおよび第２モータを駆動するインバータと、インバータに電力ラインを介して接続されたバッテリと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、インバータをシャットダウンした状態でエンジンを運転しながら走行する際には、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操作量とに基づいて、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を制御する。こうした制御により、第１モータの逆起電圧に起因する制動トルクを調節し、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、インバータをシャットダウンした状態でエンジンを運転しながら制動トルクの反力トルク（駆動トルク）を用いて走行している最中にアクセル操作量が十分に小さくなったとき（例えば、アクセルオフされたとき）には、エンジンのフリクションなどにより第１モータ（エンジン）の回転数が低下し、第１モータの逆起電圧がインバータの直流側電圧以下になったときに、反力トルクが出力部材に出力されなくなる。このため、反力トルクが出力部材に出力されなくなるまでの時間が長くなり、車両の減速度がある程度大きくなるまでの時間が長くなることがある。

本発明のハイブリッド自動車は、インバータをシャットダウンした状態でエンジンを運転しながら走行している最中にアクセル操作量が十分に小さくなったときに、車両の減速度がある程度大きくなるまでの時間を短く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、
回転に伴って逆起電圧を発生する第１モータと、
前記第１モータと前記エンジンと駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が共線図において前記第１モータ，前記エンジン，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、
前記駆動軸に接続された第２モータと、
前記第１モータを駆動する第１インバータと、
前記第２モータを駆動する第２インバータと、
前記第１インバータおよび前記第２インバータに電力ラインを介して接続された蓄電装置と、
前記第１インバータおよび前記第２インバータをシャットダウンした状態で前記エンジンを運転しながら走行する所定走行時には、前記第１モータの逆起電圧が前記第１インバータおよび前記第２インバータの直流側電圧よりも高くなる回転数で前記第１モータが回転することにより前記第１モータから前記プラネタリギヤを介して前記駆動軸にトルクが出力されるように前記エンジンを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記所定走行時にアクセル操作量が所定操作量以下になったときには、前記第１インバータおよび前記第２インバータ側から前記蓄電装置側への電力の供給を遮断する、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、第１インバータおよび第２インバータをシャットダウンした状態でエンジンを運転しながら走行する所定走行時には、第１モータの逆起電圧が第１インバータおよび第２インバータの直流側電圧よりも高くなる回転数で第１モータが回転することにより第１モータからプラネタリギヤを介して駆動軸にトルクが出力されるようにエンジンを制御する。第１モータの逆起電圧を第１インバータおよび第２インバータの直流側電圧よりも高くすると、第１モータで逆起電圧に起因する回生トルクが生じ、この回生トルクに基づく駆動トルクが駆動軸に出力されて走行することができる。そして、所定走行時にアクセル操作量が所定操作量以下になったときには、第１インバータおよび第２インバータ側から蓄電装置側への電力の供給を遮断する。これにより、第１モータで逆起電圧に起因する回生トルクが生じなくなり、この回生トルクに基づく駆動トルクが駆動軸に出力されなくなる。そして、この場合、第１インバータおよび第２インバータ側から蓄電装置側への電力の供給を遮断しない（第１モータの回転数の低下により駆動トルクが出力されなくなるのを待つ）ものに比して、駆動トルクが出力されなくなるまでの時間を短くすることができる。この結果、車両の減速度がある程度大きくなるまで（例えば、ニュートラルポジション時相当の減速度になるまで）の時間を短くすることができる。ここで、「所定操作量」は、運転者が減速を意図している（アクセル開度が十分に小さい）か否かを判定するのに用いられる閾値である。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記電力ラインに設けられ、前記蓄電装置側と前記第１インバータおよび前記第２インバータ側との間で電圧の変更を伴って電力をやりとりする昇降圧コンバータを備え、前記制御装置は、前記所定走行時に前記アクセル操作量が前記所定操作量よりも大きいときには、前記第１モータの逆起電圧が前記第１インバータおよび前記第２インバータの直流側電圧よりも高くなるように前記エンジンと前記昇降圧コンバータとを制御し、前記所定走行時に前記アクセル操作量が前記所定操作量以下になったときには、前記昇降圧コンバータをシャットダウンすることにより、前記第１インバータおよび前記第２インバータ側から前記蓄電装置側への電力の供給を遮断するものとしてもよい。こうすれば、所定走行時にアクセル操作量が所定操作量以下になったときには、昇圧コンバータをシャットダウンすることにより、第１モータで回生トルクが生じないようにして、駆動トルクが駆動軸に出力されないようにすることができる。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記電力ラインに設けられたリレーを備え、前記制御装置は、前記所定走行時に前記アクセル操作量が前記所定操作量以下になったときには、前記リレーをオフとすることにより、前記第１インバータおよび前記第２インバータ側から前記蓄電装置側への電力の供給を遮断するものとしてもよい。こうすれば、所定走行時にアクセル操作量が所定操作量以下になったときには、リレーをオフとすることにより、第１モータで回生トルクが生じないようにして、駆動トルクが駆動軸に出力されないようにすることができる。

さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記所定走行時に前記アクセル操作量が前記所定操作量以下になったときには、前記アクセル操作量が前記所定操作量よりも大きいときに比して小さい回転数で前記エンジンが回転するように前記エンジンを制御するものとしてもよい。こうすれば、所定走行時にアクセル操作量が所定操作量以下になったときには、エンジンの回転数を比較的小さくして、エンジンでの燃料消費を抑制することができる。

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。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により実行されるインバータレス走行時制御ルーチンのフローチャートである。インバータレス走行時にモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆが高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高いときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になったときの実施例および上述の比較例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、昇降圧コンバータ５５と、蓄電装置としてのバッテリ５０と、システムメインリレー５６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、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などが入力ポートから入力されている。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は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。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、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と同様に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、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられる。図２に示すように、インバータ４１は、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のそれぞれに並列に接続された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、高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように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、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、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。

昇降圧コンバータ５５は、高電圧側電力ライン５４ａと低電圧側電力ライン５４ｂとに接続されており、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２のそれぞれに並列に接続された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、高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧側電力ライン５４ａおよび低電圧側電力ライン５４ｂの負極側ラインと、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、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと、に接続されている。昇降圧コンバータ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、低電圧側電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧側電力ライン５４ａに供給したり、高電圧側電力ライン５４ａの電力を降圧して低電圧側電力ライン５４ｂに供給したりする。高電圧側電力ライン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、低電圧側電力ライン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や昇降圧コンバータ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４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２を挙げることができる。また、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（高電圧側電力ライン５４ａ）の電圧（高電圧側電圧）ＶＨや、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（低電圧側電力ライン５４ｂ）の電圧（低電圧側電圧）ＶＬも挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動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。モータＥＣＵ４０から出力される信号としては、例えば、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降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号を挙げることができる。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。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の電気角θｅ１，θｅ２や角速度ωｍ１，ωｍ２，回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えば定格電圧が２５０Ｖや２８０Ｖ，３００Ｖなどの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、低電圧側電力ライン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の端子間に取り付けられた電圧センサ５１ａからのバッテリ５０の電圧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からのバッテリ５０の電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂ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いる。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流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。

システムメインリレー５６は、低電圧側電力ライン５４ｂにおけるコンデンサ５８よりもバッテリ５０側に設けられている。このシステムメインリレー５６は、ＨＶＥＣＵ７０によってオンオフ制御されることにより、バッテリ５０と昇降圧コンバータ５５側との接続および接続の解除を行なう。

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、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を挙げることができる。また、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や、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も挙げることができる。なお、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）や後進ポジション（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）などがある。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、エンジン２２を運転しながら走行するハイブリッド走行（ＨＶ走行）モードや、エンジン２２を運転せずに走行する電動走行（ＥＶ走行）モードなどで走行する。

ＨＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に要求される要求トルクＴｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じて駆動軸３６に要求される要求パワーＰｄ＊を計算する。続いて、要求パワーＰｄ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づく充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２に要求される要求パワー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要求トルクＴｄ＊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＊や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２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、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルク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＊や高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいて運転されるように、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、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｄ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に要求トルクＴｄ＊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＊を設定し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に基づいて高電圧側電力ライン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＊や高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０によるインバータ４１，４２や昇降圧コンバータ５５の制御については上述した。

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、インバータ４１，４２をシャットダウンした状態（トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６の全てをオフとした状態）でエンジン２２を運転しながら走行するインバータレス走行（退避走行）時の動作について説明する。ここで、インバータレス走行は、ＨＶ走行モードでの走行中に、インバータ４１，４２の異常や、インバータ４１，４２の制御に用いるセンサ（回転位置検出センサ４３，４４など）の異常が生じたときに行なわれる。図３は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行されるインバータレス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、インバータレス走行時に繰り返し実行される。

インバータレス走行時制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、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。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、入力したアクセル開度Ａｃｃを閾値Ａｒｅｆと比較する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ａｒｅｆは、運転者が減速を意図している（アクセル開度Ａｃｃが十分に小さい）か否かを判定するのに用いられる閾値であり、例えば、３％や５％，７％などを用いることができる。

ステップＳ１１０でアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆよりも大きいときには、運転者が減速を意図していないと判断し、モータＭＧ１の回転に伴って発生する逆起電圧Ｖｃｅｆが高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高くなるように、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊および高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定する（ステップＳ１２０）。ここで、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆは、モータＭＧ１の角速度ωｍ１と逆起電圧定数Ｋｅとの積に相当する。

図４は、インバータレス走行時にモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆが高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高いときのプラネタリギヤ３０の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であるプラネタリギヤ３０のサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるプラネタリギヤ３０のキャリヤの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（および駆動軸３６の回転数Ｎｄ）であるプラネタリギヤ３０のリングギヤの回転数を示す。また、図中、「ρ」は、プラネタリギヤ３０のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）を示す。モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆが高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高いときには、図示するように、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆと高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨとの電圧差（Ｖｃｅｆ−ＶＨ）に基づく回生トルクＴｃｅｆがモータＭＧ１で生じ、この回生トルクＴｃｅｆに基づく駆動トルク（反力トルク）Ｔｒｆ（＝−Ｔｃｅｆ／ρ）が駆動軸３６に出力される。ここで、回生トルクＴｃｅｆは、詳細には、エンジン２２の運転に伴ってモータＭＧ１が連れ回され、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆに基づく電力がインバータ４１のダイオードＤ１１〜Ｄ１６により整流されて高電圧側電力ライン５４ａ，昇降圧コンバータ５５，低電圧側電力ライン５４ｂを介してバッテリ５０に供給されるのに伴って生じる。

上述のステップＳ１２０の処理は、駆動トルクＴｒｆが駆動軸３６に出力されるように、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊および高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定する処理である。実施例では、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊に例えば４０００ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍ程度の回転数（一定値）を設定すると共に、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊に例えばバッテリ５０の定格電圧よりも数十Ｖ〜百数十Ｖ程度高い電圧（一定値）を設定するものとした。なお、アクセル開度Ａｃｃが大きいほどモータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆの絶対値ひいては駆動軸３６に出力される駆動トルクＴｒｆの絶対値が大きくなるように、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊および高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定するものとしてもよい。例えば、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊にアクセル開度Ａｃｃが大きいほど高くなる傾向の回転数を設定したり、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊にアクセル開度Ａｃｃが大きいほど低くなる傾向の電圧を設定したりすることが考えられる。

続いて、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（駆動軸３６の回転数Ｎｄ）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて式（１）によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を計算する（ステップＳ１３０）。ここで、式（１）は、図４を用いれば容易に導くことができる。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をエンジンＥＣＵ２４を送信すると共に高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を受信すると、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の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御を行なう。モータＥＣＵ４０は、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を受信すると、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。この場合、駆動トルクＴｒｆが駆動軸３６に出力されて走行することができる。

Ne*=(Nm1*・ρ+Nm2)/(1+ρ) (1)

ステップＳ１１０でアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下のときには、運転者が減速を意図していると判断し、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆよりも大きいときに比して小さくなるようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ１５０）。実施例では、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に、例えば１０００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍ程度の回転数（一定値）を設定することができる。なお、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが低いほど低くなる傾向の回転数を設定するものとしてもよい。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に昇降圧コンバータ５５のシャットダウン指令をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を受信すると、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の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御を行なう。モータＥＣＵ４０は、昇降圧コンバータ５５のシャットダウン指令を受信すると、昇降圧コンバータ５５をシャットダウンする（トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオフとする）。

昇降圧コンバータ５５をシャットダウンすると、高電圧側電力ライン５４ａ側（インバータ４１側）から低電圧側電力ライン５４ｂ側（バッテリ５０側）に電力が供給されなくなる。このため、昇降圧コンバータ５５のシャットダウン前にモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆが高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高いとき、即ち、モータＭＧ１で回生トルクＴｃｅｆが生じて駆動トルクＴｒｆが駆動軸３６に出力されているときには、昇降圧コンバータ５５をシャットダウンすると、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが上昇してモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆに等しくなり、回生トルクＴｃｅｆが生じなくなって駆動トルクＴｒｆが駆動軸３６に出力されなくなる。そして、実施例の場合に、昇降圧コンバータ５５をシャットダウンしてから高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨがモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆに等しくなるまでの時間（実施例の所要時間）は、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になっても昇降圧コンバータ５５をシャットダウンしない比較例の場合に、エンジン２２のフリクションなどによりエンジン２２の回転数Ｎｅ（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）が低下してモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆが高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨに等しくなるまでの時間（比較例の所要時間）に比して短い。したがって、実施例の場合、比較例の場合に比して、駆動トルクＴｒｆが駆動軸３６に出力されなくなるまでの時間を短くすることができる。この結果、車両の減速度がある程度大きくなるまで（例えば、ニュートラルポジション時相当の減速度になるまで）の時間を短くすることができる。しかも、実施例では、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になったときに、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆよりも大きいときに比してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を小さくするから、エンジン２２での燃料消費を抑制することができる。

なお、昇降圧コンバータ５５のシャットダウン前にモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆが高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨおよび低電圧側電力ライン５４ｂの電圧ＶＬ未満のとき、即ち、モータＭＧ１で回生トルクＴｃｅｆが生じていなくて駆動トルクＴｒｆが駆動軸３６に出力されていないときには、昇降圧コンバータ５５をシャットダウンしても、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆと高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨおよび低電圧側電力ライン５４ｂの電圧ＶＬとの大小関係は変化しないから、駆動トルクＴｒｆが出力されないままである。

図５は、インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になったときの実施例および上述の比較例の様子の一例を示す説明図である。図５では、アクセル開度Ａｃｃ，エンジン２２の回転数Ｎｅおよび目標回転数Ｎｅ＊，昇降圧コンバータ５５の状態，モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ，高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨ，モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ，駆動トルクＴｒｆ，車速Ｖの様子について示した。比較例では、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になっても（時刻ｔ１１）、昇降圧コンバータ５５をシャットダウンしない（駆動を継続する）から、エンジン２２のフリクションなどによりエンジン２２の回転数Ｎｅ（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）が低下してモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆが高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨ以下になったときに（時刻ｔ１３）、モータＭＧ１で回生トルクＴｃｅｆが生じなくなり、駆動トルクＴｒｆが駆動軸３６に出力されなくなる。このため、車両の減速度がある程度大きくなるまで（例えば、ニュートラルポジション時相当の減速度になるまで）の時間が若干長くなることがある。これに対して、実施例では、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になると（時刻ｔ１１）、昇降圧コンバータ５５をシャットダウンするから、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが上昇して極短時間で（時刻ｔ１１〜時刻ｔ１２）モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆに等しくなり、モータＭＧ１で回生トルクＴｃｅｆが生じなくなり、駆動トルクＴｒｆが駆動軸３６に出力されなくなる。これにより、比較例に比して、車両の減速度がある程度大きくなるまで（例えば、ニュートラルポジション時相当の減速度になるまで）の時間を短くすることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータレス走行時には、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆが高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高くなる回転数でモータＭＧ１が回転することによりモータＭＧ１で回生トルクＴｃｅｆが生じて駆動トルクＴｒｆが駆動軸３６に出力されるようにエンジン２２と昇降圧コンバータ５５とを制御する。そして、インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になると、昇降圧コンバータ５５をシャットダウンする。これにより、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になっても昇降圧コンバータ５５をシャットダウンしないものに比して、駆動トルクＴｒｆが駆動軸３６に出力されなくなるまでの時間を短くすることができる。この結果、車両の減速度がある程度大きくなるまで（例えば、ニュートラルポジション時相当の減速度になるまで）の時間を短くすることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になったときには、昇降圧コンバータ５５をシャットダウンすることにより、インバータ４１，４２側からバッテリ５０側への電力の供給を遮断するものとした。しかし、インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になったときには、システムメインリレー５６をオフとすることにより、インバータ４１，４２側からバッテリ５０側への電力の供給を遮断するものとしてもよい。この場合でも、実施例と同様の効果を奏することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になったときには、昇降圧コンバータ５５をシャットダウンするのに加えて、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆよりも大きいときに比してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を小さくするものとした。しかし、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆよりも大きいときに比してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を小さくしないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ＨＶ走行モードでの走行中に、インバータ４１，４２の異常やインバータ４１，４２の制御に用いるセンサの異常が生じたときに、インバータレス走行を行なうものとした。しかし、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がＨＶＥＣＵ７０だけでなくモータＥＣＵ４０にも入力される場合、ＨＶ走行モードでの走行中に、ＨＶＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０との通信異常が生じたときにも、インバータレス走行を行なうものとしてもよい。この場合、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０から高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊や昇降圧コンバータ５５のシャットダウン指令を受信することができない。したがって、モータＥＣＵ４０において、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を閾値Ａｒｅｆと比較し、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆよりも大きいときには、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定して昇降圧コンバータ５５を制御し、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下のときには、昇降圧コンバータ５５をシャットダウンすることが考えられる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、昇降圧コンバータ５５を備えるものとしたが、この昇降圧コンバータ５５を備えないものとしてもよい。この場合、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になったときには、システムメインリレー５６をオフとすればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、システムメインリレー５６を備えるものとしたが、このシステムメインリレー５６を備えないものとしてもよい。この場合、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以下になったときには、実施例と同様に、昇降圧コンバータ５５をシャットダウンすればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ５０を用いるものとしたが、キャパシタなどの蓄電可能な装置であれば如何なる装置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ＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとしたが、これらのうちの少なくとも２つを単一の電子制御ユニットとして構成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「蓄電装置」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とが「制御装置」に相当する。また、昇降圧コンバータ５５が「昇降圧コンバータ」に相当し、システムメインリレー５６が「リレー」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、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、４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖ電流センサ、５０バッテリ、５１ａ，５７ａ，５８ａ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）、５４ａ高電圧側電力ライン、５４ｂ低電圧側電力ライン、５５昇降圧コンバータ、５６システムメインリレー、５７，５８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，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

エンジンと、
回転に伴って逆起電圧を発生する第１モータと、
前記第１モータと前記エンジンと駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が共線図において前記第１モータ，前記エンジン，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、
前記駆動軸に接続された第２モータと、
前記第１モータを駆動する第１インバータと、
前記第２モータを駆動する第２インバータと、
前記第１インバータおよび前記第２インバータに電力ラインを介して接続された蓄電装置と、
前記第１インバータおよび前記第２インバータをシャットダウンした状態で前記エンジンを運転しながら走行する所定走行時には、前記第１モータの逆起電圧が前記第１インバータおよび前記第２インバータの直流側電圧よりも高くなる回転数で前記第１モータが回転することにより前記第１モータから前記プラネタリギヤを介して前記駆動軸にトルクが出力されるように前記エンジンを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記所定走行時にアクセル操作量が所定操作量以下になったときには、前記第１インバータおよび前記第２インバータ側から前記蓄電装置側への電力の供給を遮断する、
ハイブリッド自動車。
請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
前記電力ラインに設けられ、前記蓄電装置側と前記第１インバータおよび前記第２インバータ側との間で電圧の変更を伴って電力をやりとりする昇降圧コンバータを備え、
前記制御装置は、
前記所定走行時に前記アクセル操作量が前記所定操作量よりも大きいときには、前記第１モータの逆起電圧が前記第１インバータおよび前記第２インバータの直流側電圧よりも高くなるように前記エンジンと前記昇降圧コンバータとを制御し、
前記所定走行時に前記アクセル操作量が前記所定操作量以下になったときには、前記昇降圧コンバータをシャットダウンすることにより、前記第１インバータおよび前記第２インバータ側から前記蓄電装置側への電力の供給を遮断する、
ハイブリッド自動車。
請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
前記電力ラインに設けられたリレーを備え、
前記制御装置は、前記所定走行時に前記アクセル操作量が前記所定操作量以下になったときには、前記リレーをオフとすることにより、前記第１インバータおよび前記第２インバータ側から前記蓄電装置側への電力の供給を遮断する、
ハイブリッド自動車。
請求項１ないし３のうちの何れか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記所定走行時に前記アクセル操作量が前記所定操作量以下になったときには、前記アクセル操作量が前記所定操作量よりも大きいときに比して小さい回転数で前記エンジンが回転するように前記エンジンを制御する、
ハイブリッド自動車。