JP2018184059A - ハイブリッド車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】第１，第２インバータのシャットダウンとエンジンの運転とを伴って走行する所定走行時にアクセル操作量が所定操作量以上になった場合において、第１モータの回転数が所定回転数以下であるときには、第１モータの回転数をより迅速に所定回転数より高くする。【解決手段】前記第１，第２インバータのシャットダウンとエンジンの運転とを伴って走行する所定走行時に、アクセル操作量が所定操作量以上になった場合において、第１モータの回転数が所定回転数以下であるときには、第２インバータを三相オンする。これにより、第１モータの回転数をより迅速に所定回転数より高くすることができる。【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関する。
従来、この種のハイブリッド車両としては、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プラネタリギヤと、出力部材に接続された第２モータと、第１モータを駆動する第１インバータと、第２モータを駆動する第２インバータと、第１，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（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）。このハイブリッド車両では、第１，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際には、第１，第２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第１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車両では、第１，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際に、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、第１モータの回転数が所定回転数（第１モータの逆起電圧が第１インバータの直流側電圧以下になる回転数）以下となるようにエンジンの回転数を低下させて、反力トルク（駆動トルク）の出力部材への出力を停止させる。そして、アクセル操作量が大きくなると（例えば、アクセルオンされると）、第１モータの回転数が所定回転数以上となるようにエンジンの回転数を上昇させて、反力トルク（駆動トルク）を出力部材に出力させる。しかしながら、エンジンは制御応答性が低いことから、第１モータの回転数を迅速に所定回転数以上とすることができず、反力トルク（駆動トルク）を出力部材に迅速に出力させることができない。
本発明のハイブリッド車両は、第１，第２インバータのシャットダウンをしている状態でエンジンを運転しながら走行する所定走行時にアクセル操作量が所定操作量以上になった場合において、第１モータの回転数が第１モータの逆起電圧を第１インバータの直流側電圧以下とする所定回転数以下であるときに、第１モータの回転数をより迅速に所定回転数より高くすることを主目的とする。
本発明のハイブリッド車両は、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車両は、
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車軸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，前記駆動軸の順番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，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、
前記エンジンと前記第１，第２インバータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記制御装置は、前記第１，第２インバータをシャットダウンしている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、アクセル操作量が所定操作量以上である場合において、前記第１モータの回転数が所定回転数以下であるときには、前記第２インバータを三相オンする、
ことを要旨とする。
この本発明のハイブリッド車両では、第１，第２インバータをシャットダウンしている状態でエンジンを運転しながら走行する所定走行時に、アクセル操作量が所定操作量以上である場合において、第１モータの回転数が所定回転数以下であるときには、第２インバータを三相オンする。ここで、「所定操作量」は、運転者が駆動力を要求しているか否かを判定するための閾値である。「所定回転数」は、第１モータで逆起電圧に基づく回生トルクが発生するか否かを判定するための閾値である。「三相オン」は、第２インバータの上アームトランジスタおよび下アームトランジスタの何れか一方の全てをオンとすることである。第２インバータを三相オンすると、第２モータの回転数を低下させる方向のトルク（引きずりトルク）が生じる。このトルクがプラネタリギヤを介して第１モータの回転数を上昇させる方向のトルクとして第１モータの回転軸に出力されるから、第１モータの回転数をより迅速に所定回転数より高くすることができる。
こうした本発明のハイブリッド車両において、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上で前記第１モータの回転数が前記所定回転数以下であることにより前記第２インバータを三相オンした場合において、前記第１モータの回転数が前記所定回転数を超えたときには、前記第２インバータをシャットダウンして前記所定走行により走行してもよい。第１モータの回転数が所定回転数以上であるときには、第１モータで逆起電圧に基づく回生トルクを発生させることができる。このため、第１モータの回転数が所定回転数以上となったときに、第２インバータをシャットダウンして所定走行で走行することにより、第１モータの回生トルクに基づく駆動軸の駆動トルクにより走行することができる。
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一例を示すフローチャートである。 高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが所定電圧ＶＨｓｅｔであるときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とモータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆとの関係を説明するための説明図である。 インバータレス走行でいる状態でアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以上であり且つモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆより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でアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ未満である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４２を三相オンした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。
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の角速度ωｍ１，ωｍ２や回転数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に基づいて高電圧側電力ライン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ている状態（トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６の全てをオフとしている状態）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。なお、インバータレス走行時には、昇降圧コンバータ５５については、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊に所定電圧ＶＨｓｅｔ（例えば、３３０Ｖや３５０Ｖ，３７０Ｖなど）を設定して、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるようにトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。
本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度ＡｃｃやモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１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している。モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいて演算された値をモータＥＣＵ４０から通信により入力したり、車速センサ８８により検出された車速Ｖなどに基づいて演算された値を入力している。
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと閾値Ａｒｅｆとを比較する（ステップＳ１１０）と共に、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と閾値Ｎｒｅｆとを比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ａｒｅｆは、運転者が駆動軸３６への駆動トルクの出力を要求しているか否か（運転者による駆動力要求があるか否か）を判定するのに用いられる閾値であり、例えば、１％，３％，５％などを用いることができる。閾値Ｎｒｅｆは、モータＭＧ１の回転に伴う逆起電圧Ｖｃｅｆに基づく回生トルクＴｃｅｆが生じるか否かを判定するのに用いられる閾値である。ここで、閾値Ｎｒｅｆについて説明する。
図４は、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが所定電圧ＶＨｓｅｔのときのモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とモータＭＧ１の回転に伴う逆起電圧Ｖｃｅｆに基づく回生トルクＴｃｅｆとの関係を説明するための説明図である。図中、モータＭＧ１に回生トルクＴｃｅｆが生じない領域には、ハッチングを施している。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、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で発生する。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発生する。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以下のときには、モータＭＧ１に回生トルクＴｃｅｆが発生しない。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。このことを踏まえ、実施例では、閾値Ｎｒｅｆを、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と等しくなる回転数、例えば、１５００ｒｐｍや１７５０ｒｐｍ，２０００ｒｐｍなどを用いている。なお、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが所定電圧ＶＨｓｅｔで一定ではなく変化する場合には、電圧ＶＨの変化に応じて閾値Ｎｒｅｆを変化させてもよい。
ステップＳ１１０でアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以上であり、且つ、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆより高いときには、運転者からの駆動力要求があり、且つ、モータＭＧ１で回生トルクＴｃｅｆを発生させることができると判断して、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊に所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔを設定する（ステップＳ１３０）。所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔは、例えば、４０００ｒｐｍや５０００ｒｐｍ，６０００ｒｐｍなどを用いている。
図５は、インバータレス走行でモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆより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の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆより高いときには、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、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、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。
こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると、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＊を設定して（ステップＳ１４０）、目標回転数Ｎｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にシャットダウン指令をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。ここで、式（１）は、図５を用いれば容易に導くことができる。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、シャットダウン指令を受信すると、インバータ４１，４２をシャットダウンする。こうした制御により、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以上であり、且つ、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆより高いときには、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１に基づく駆動軸３６の駆動トルクを用い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未満であるときには、運転者からの駆動力要求がないと判断して、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に許容下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定し（ステップＳ１６０）、目標回転数Ｎｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にシャットダウン指令をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。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を制御する。モータＥＣＵ４０は、シャットダウン指令を受信すると、インバータ４１，４２をシャットダウンする。ここで、エンジン２２の許容下限回転数Ｎｅｍｉｎは、エンジン２２を自立運転可能な回転数範囲の下限であり、例えば、９００ｒｐｍや１０００ｒｐｍ，１１００ｒｐｍなどを用いている。このようにしてエンジン２２を許容下限回転数Ｎｅｍｉｎで回転させることにより、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１をアクセルオンのときの回転数（所定回転数Ｎｅｓｅｔ）よりも充分に低くすることができる。図６は、インバータレス走行でアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ未満である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。アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ未満であるときには、図示するように、モータＭＧ１で回生トルクＴｃｅｆ１が発生しないから、駆動軸３６に駆動トルクＴｒｆが出力されなくなる。
ステップＳ１１０でアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以上であり、且つ、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以下であるときには、運転者からの駆動力要求があるものの、モータＭＧ１で回生トルクＴｃｅｆを発生させることができないと判断して、前回本ルーチンを実行したときに設定されている目標回転数Ｎｅ＊（前回Ｎｅ＊）をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定して（ステップＳ１８０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にインバータ４１のシャットダウン指令とインバータ４２の三相オン指令とをモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１９０）、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を制御する。モータＥＣＵ４０は、インバータ４１のシャットダウン指令を受信すると、インバータ４１をシャットダウンの継続する。モータＥＣＵ４０は、三相オン指令を受信すると、インバータ４２の上アームトランジスタ（Ｔ２１〜Ｔ２３）および下アームトランジスタ（Ｔ２４〜Ｔ２６）の何れか一方の全てをオンとする。
図７は、インバータ４２を三相オンした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、実線は、インバータ４２を三相オンする直前のプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示している。破線は、インバータ４２を三相オンしたときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示している。図示するように、インバータ４２を三相オンすると、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を低下させる方向のトルク（引きずりトルク）Ｔｄｒｇ２がプラネタリギヤ３０を介してモータＭＧ１の回転数を上昇させるトルクＴｄｒｇ１（=−ρ・Ｔｄｒｇ２）としてモータＭＧ１の回転軸に出力される。これにより、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を上昇させることができる。また、一般に、モータＭＧ２は、エンジン２２より制御応答性が良い。そのため、エンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を上昇させるより、インバータ４２を三相オンとしてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を上昇させるほうが、より迅速に回転数Ｎｍ１を上昇させることができる。
なお、こうしてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が上昇して閾値Ｎｒｅｆより高くなったときには、ステップＳ１３０の処理へ進み、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し（ステップＳ１３０，Ｓ１４０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にシャットダウン指令をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１５０）、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を制御する。モータＥＣＵ４０は、シャットダウン指令を受信すると、インバータ４１，４２をシャットダウンする。これにより、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１に基づく駆動軸３６の駆動トルクを用いてインバータレス走行することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、インバータレス走行中にアクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以上になった場合において、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以下であるときには、インバータ４２を三相オンすることにより、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１をより迅速に閾値Ｎｒｅｆより高くすることができる。また、その後に、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が閾値Ｎｒｅｆ以上となったときには、インバータ４２をシャットダウンするから、インバータレス走行により走行することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１８０，Ｓ１９０で前回Ｎｅ＊をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定してエンジン２２の回転数Ｎｅを保持しながらインバータ４２を三相オンしているが、エンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させながらインバータ４２を三相オンしてもよい。
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。
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。
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、ハイブリッド車両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 (2)

  1. 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車軸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，前記駆動軸の順番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，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、
    前記エンジンと前記第１，第２インバータとを制御する制御装置と、
    を備えるハイブリッド車両であって、
    前記制御装置は、前記第１，第２インバータをシャットダウンしている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、アクセル操作量が所定操作量以上である場合において、前記第１モータの回転数が所定回転数以下であるときには、前記第２インバータを三相オンする、
    ハイブリッド車両。
  2. 請求項１記載のハイブリッド車両であって、
    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上で前記第１モータの回転数が前記所定回転数以下であることにより前記第２インバータを三相オンした場合において、前記第１モータの回転数が前記所定回転数以上となったときには、前記第２インバータをシャットダウンして前記所定走行により走行する、
    ハイブリッド車両。
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