JP2019131137A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバビリティの向上を図る。【解決手段】変化レートｄＮｅが上限レートｄＮｍａｘを超えていないときには、エンジンの回転数Ｎｅが変化レートで目標回転数に向けて変化し且つガード後トルクレートで要求トルクに向けて変化するトルクが駆動軸に作用するようにエンジンと第１，第２モータとを制御し、変化レートが上限レートを超えているときには、上限レートで目標回転数Ｎｅ＊に向けてエンジンの回転数を変化させたときにエンジンの回転数が目標回転数となるタイミングで駆動軸に作用するトルクが要求トルクＴｒ＊となるように要求トルクのトルク変化レートを設定し、エンジンの回転数が上限レートで目標回転数に向けて変化し且つトルク変化レートで要求トルクに向けて変化するトルクが駆動軸に作用するようにエンジンと第１，第２モータとを制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関し、詳しくは、エンジンと、第１モータと、プラネタリギヤと、第２モータと、を備える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、プラネタリギヤと、第２モータと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。プラネタリギヤは、共線図において順に並ぶ３つの回転要素に順に第１モータ，エンジン，駆動輪に連結された駆動軸が接続されている。第２モータは、駆動軸に接続されている。このハイブリッド車両では、シーケンシャルシフト操作がなされているときには、アクセル開度と車速とを用いて要求トルクを設定し、要求トルクを用いて車両の要求パワーを設定し、車速とシフトポジションとを用いてエンジンの目標回転数を設定する。要求パワーとエンジンの目標回転数とからエンジンの目標トルクを設定する。そして、エンジンが目標回転数と目標トルクとによって示される運転ポイントで運転され、且つ、駆動軸に要求トルクが出力されるように、エンジンと第１，第２モータを制御している。

特開２００６−３２１４５８号公報

上述のハイブリッド車両では、一般に、アクセルオフ時にシーケンシャルシフト操作がなされているときには、駆動軸に作用するトルクを要求トルクに向けて変化させて車両を減速させると共に、エンジンの回転数を目標回転数に向けて変化させてエンジンの回転数の変化による音で減速感を演出している。この場合において、エンジンの回転数が上下限レートの範囲内で設定された変化レートで目標回転数に向けて変化し、駆動軸に作用するトルクが上下限トルクレートの範囲内で設定されたトルクレートで要求トルクに向けて変化するように、エンジンと第１，第２モータとを制御する。こうした制御において、エンジンの回転数の変化レートが上限レートで制限されると、エンジンの回転数が目標回転数に到達するタイミングと駆動軸に作用するトルクが要求トルクに到達するタイミングとに差が生じて、ドライバビリティが低下することがある。

本発明のハイブリッド車両は、アクセルオフ時に制動トルクを変更する所定シフト操作がなされているときに、ドライバビリティ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、
第１モータと、
３つの回転要素に前記エンジンと、前記第１モータと，駆動輪に連結された駆動軸が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、
アクセルオフ時に前記駆動軸に作用する制動トルクを変更する所定シフト操作がなされたときには、前記エンジンの回転数が車速と前記所定シフト操作に基づくシフトポジションとに応じた目標回転数となり、且つ、前記所定シフト操作に基づくシフトポジションに応じた要求トルクが車両に作用するように、前記エンジンと前記第１，第２モ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、
アクセルオフ時に前記所定シフト操作がなされた場合において、
予め定められた基本トルクレートを走行状態に基づく上下限トルクレートでガードした後のガード後トルクレートを設定し、
前記ガード後トルクレートで前記要求トルクに向けて変化するトルクを前記駆動軸に作用させたときに前記駆動軸に作用するトルクが前記要求トルクとなるタイミングで、前記エンジンの回転数が前記目標回転数となるように前記エンジンの回転数の変化レートを設定し、
前記変化レートが上限レートを超えていないときには、前記エンジンの回転数が前記変化レートで前記目標回転数に向けて変化し、且つ、前記ガード後トルクレートで前記要求トルクに向けて変化するトルクが前記駆動軸に作用するように、前記エンジンと前記第１，第２モータとを制御し、
前記変化レートが上限レートを超えているときには、前記上限レートで前記目標回転数に向けて前記エンジンの回転数を変化させたときに前記エンジンの回転数が前記目標回転数となるタイミングで、前記駆動軸に作用するトルクが前記要求トルクとなるように前記要求トルクのトルク変化レートを設定し、前記エンジンの回転数が前記上限レートで前記目標回転数に向けて変化し、且つ、前記トルク変化レートで前記要求トルクに向けて変化するトルクが前記駆動軸に作用するように、前記エンジンと前記第１，第２モータとを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車両では、アクセルオフ時に所定シフト操作がなされたときには、予め定められた基本トルクレートを走行状態に基づく上下限トルクレートでガードした後のガード後トルクレートを設定する。そして、ガード後トルクレートで要求トルクに向けて変化するトルクを駆動軸に作用させたときに駆動軸に作用するトルクが要求トルクとなるタイミングで、エンジンの回転数が目標回転数となるようにエンジンの回転数の変化レートを設定する。変化レートが上限レートを超えているときには、上限レートで目標回転数に向けてエンジンの回転数を変化させたときにエンジンの回転数が目標回転数となるタイミングで、駆動軸に作用するトルクが要求トルクとなるように要求制動力のトルク変化レートを設定し、エンジンの回転数が上限レートで目標回転数に向けて変化し、且つ、トルク変化レートで要求トルクに向けて変化するトルクが駆動軸に作用するように、エンジンと第１，第２モータとを制御する。これにより、駆動軸に作用するトルクが要求トルクに到達するタイミングでエンジンの回転数を目標回転数に到達させることができるから、ドライバビリティの向上を図ることができる。

本発明の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ＨＶＥＣＵ７０によって実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 シフトポジションＳＰがＳポジションでアクセルオフされているとき（アクセル開度Ａｃｃが値０であるとき）の要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 駆動軸３６に作用するトルクが要求トルクＴｒ＊となるタイミングｔｐでエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるときの、要求トルクＴｒ＊と目標回転数Ｎｅ＊との時間変化の一例を示す説明図である。 変化レートｄＮｅが上限レートｄＮｍａｘ以下であるときの制御用トルクＴｒｃ＊および制御用回転数Ｎｅｃ＊の時間変化の一例を示す説明図である。 変化レートｄＮｅが上限レートｄＮｍａｘを超えているときの制御用トルクＴｒｃ＊および制御用回転数Ｎｅｃ＊の時間変化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。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。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、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種々の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から出力される制御信号としては、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制御信号や燃料噴射弁への制御信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号など、その他にも種々のもの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３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７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、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。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、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を挙げることができる。また、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も挙げることができる。

モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しない複数の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いる。このバッテリ５０は、上述したように、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。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、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、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，車速センサ８８からの車速Ｖ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も挙げることができる。

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，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、ハイブリッド走行（ＨＶ走行）で走行したり、電動走行（ＥＶ走行）で走行したりする。ＨＶ走行では、エンジン２２の運転を伴って走行する。ＥＶ走行では、エンジン２２を運転停止して走行する。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１のシフトポジションＳＰとして、駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション）、後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション）、中立のニュートラルポジション（Ｎポジション）、前進走行用の通常のドライブポジション（Ｄポジション）の他に、通常のドライブポジション（Ｄポジション）よりアクセルオフ時の制動トルクが大きいブレーキポジション（Ｂポジション）や、アップシフト指示ポジションおよびダウンシフト指示ポジションを有するシーケンシャルシフトポジション（Ｓポジション）が用意されている。ここで、Ｓポジションは、アクセルオン時の駆動力や走行中のアクセルオフ時の制動トルクを例えば５段階（Ｓ１〜Ｓ５）に変更するポジションである。具体的には、シフトポジションＳＰをＳポジションにした状態で、アップシフト指示ポジションの操作に応じてアップシフトする毎に、アクセルオン時の駆動力や走行中のアクセルオフ時の制動トルクを小さくする。また、ダウンシフト指示ポジションの操作に応じてダウンシフトする毎に、アクセルオン時の駆動力や走行中のアクセルオフ時の制動トルクを大きくする。以下、こうしたアップシフト指示ポジションやダウンシフト指示ポジションの操作を「シーケンシャルシフト操作」という。これにより、Ｓポジションでは、シフトレバー８１の操作に対して仮想的な有段変速機による変速感を運転者に与えることができる。

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、Ｓポジションでアクセルペダル８３とブレーキペダル８５とが共にオフされているときの動作について説明する。図２は、実施例のＨＶＥＣＵ７０によって実行される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、Ｓポジションでアクセルペダル８３とブレーキペダル８５とが共にオフされているときに、繰り返して実行される。

本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、まず、シフトレバー８１からのシフトポジションＳＰや車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，前回Ｔｒｃ＊，前回Ｎｅｃ＊など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。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４４，４５により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力している。前回Ｔｒｃ＊は、前回本ルーチンを実行したときに後述するステップＳ１６０またはステップＳ１９０で設定した制御用トルクＴｒｃ＊を入力している。前回Ｎｅｃ＊は、前回本ルーチンを実行したときに後述するステップＳ１７０またはステップＳ２００で設定した制御用回転数Ｎｅｃ＊を入力している。

こうしてデータを入力すると、入力したシフトポジションＳＰ（Ｓ１〜Ｓ５のいずれか）と車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に作用する要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセルオフ時のシフトポジションＳＰと車速Ｖとの関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＨＶＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶しておき、シフトポジションＳＰと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定している。シフトポジションＳＰがＳポジションでアクセルオフされているとき（アクセル開度Ａｃｃが値０であるとき）の要求トルク設定用マップの一例を図３に示す。なお、要求トルクＴｒ＊が負の場合、制動トルクが要求されていることを意味する。図中、実線は、シフトポジションＳＰがＳポジションであるときの要求トルクＴｒ＊である。なお、比較のために、シフトポジションＳＰがＤポジションであるときの要求トルクＴｒ＊を破線で示している。

次に、予め定められた基本トルクレートｄＴｂを上下限トルクレートｄＴｂｍａｘ，ｄＴｂｍｉｎでガードした後のガード後トルクレートｄＴｒを設定する（ステップＳ１２０）。基本トルクレートｄＴｂは、駆動軸３６に作用するトルクの時間変換率として予め定めた値である。上下限トルクレートｄＴｂｍａｘ，ｄＴｂｍｉｎは、駆動軸３６に作用するトルクを変化させたときに、アクセルオフ時に運転者が期待する加減速のフィーリングを損ねない範囲内で設定可能な駆動軸３６に作用するトルクの時間変化率の上下限値として、シフトポジションＳＰや車速Ｖなどの走行状態に基づいて設定されている。ガード後トルクレートｄＴｒは、基本トルクレートｄＴｂと上限トルクレートｄＴｂｍａｘとのうち小さいほうの値と下限トルクレートｄＴｍｉｎとを比較し、その結果、大きいほうの値が設定される。

続いて、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ１３０）。目標回転数Ｎｅ＊は、実施例では、シフトポジションＳＰと車速Ｖとの関係を予め定めて目標回転数設定用マップとしてＨＶＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶しておき、シフトポジションＳＰと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する目標回転数Ｎｅ＊を導出して設定している。目標回転数Ｎｅ＊は、シフトポジションＳＰ（Ｓ１〜Ｓ５）が低速段であるときには高速段であるときに比して高くなり、且つ、車速Ｖが大きいときには小さいときに比して高くなるように設定される。

そして、エンジン２２の回転数Ｎｅの時間変化率である変化レートｄＮｅを設定する（ステップＳ１４０）。変化レートｄＮｅは、エンジン２２の現在の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊と要求トルクＴｒ＊と前回Ｔｒｃ＊とガード後トルクレートｄＴｒを用いて次式（１）により、ガード後トルクレートｄＴｒで要求トルクＴｒ＊に向けて変化するトルクを駆動軸３６に作用させたときに、駆動軸３６に作用するトルクが要求トルクＴｒ＊となるタイミングｔｐで、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるように設定する。図４は、駆動軸３６に作用するトルクが要求トルクＴｒ＊となるタイミングｔｐでエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるときの、要求トルクＴｒ＊と目標回転数Ｎｅ＊との時間変化の一例を示す説明図である。式（１）は、図４から容易に設定することができる。

dNe=(Ne*-Ne)/(Tr*-前回Trc*)・dTr (1)

こうして変化レートｄＮｅを設定したら、変化レートｄＮｅが上限レートｄＮｍａｘを超えているか否かを判定する（ステップＳ１５０）。上限レートｄＮｍａｘは、エンジン２２の回転数Ｎｅを変化させたときに、アクセルオフ時に運転者が期待する減速のフィーリングを損ねない範囲内で設定可能なエンジン２２の回転数Ｎｅの時間変化率の上限値である。

ステップＳ１５０で変化レートｄＮｅが上限レートｄＮｍａｘ以下であるときには、前回Ｔｒｃ＊にガード後トルクレートｄＴｒを加えた値を制御用トルクＴｒｃ＊に設定し（ステップＳ１６０）、前回Ｎｅｃ＊に変化レートｄＮｅを加えた値を制御用回転数Ｎｅｃ＊に設定する（ステップＳ１７０）。図５は、変化レートｄＮｅが上限レートｄＮｍａｘ以下であるときの制御用トルクＴｒｃ＊および制御用回転数Ｎｅｃ＊の時間変化の一例を示す説明図である。図中、実線は、制御用トルクＴｒｃ＊，制御用回転数Ｎｅ＊を示している。破線は、エンジン２２の回転数Ｎｅを予め定めた基本レートｄＮｅｂで目標回転数Ｎｅ＊に向けて変化させたときの比較例の制御用回転数Ｎｅｃ＊を示している。図示するように、エンジン２２の回転数Ｎｅを基本レートｄＮｅｂで目標回転数Ｎｅ＊に向けて変化させると、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に到達するタイミングｔｐ２と制御用トルクＴｒｃ＊が要求トルクＴｒ＊に到達するタイミングｔｐ１とがずれてしまう。前回Ｎｅに変化レートｄＮｅを加えた値を制御用回転数Ｎｅｃ＊に設定して、制御用回転数Ｎｅｃ＊を目標回転数Ｎｅ＊へ向けて変化レートｄＮｅで変化する回転数として設定することにより、制御用回転数Ｎｅｃ＊をタイミングｔｐ１で目標回転数Ｎｅ＊に到達する回転数として設定することができる。

続いて、設定した制御用回転数Ｎｅｃ＊とプラネタリギヤのリングギヤ軸の回転数Ｎｒ（=Ｎｍ２）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて次式（２）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ２１０）。ここで、式（２）は、プラネタリギヤ３０の回転要素に対する力学的な関係式である。また、式（３）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（３）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (2)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (3)

こうして、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、制御用トルクＴｒｃ＊とトルク指令Ｔｍ１＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を式（４）により計算する（ステップＳ２１０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸３６（プラネタリギヤのとしてのリングギヤ軸）に出力する制御用トルクＴｒｃ＊を、要求トルクＴｒ＊に向けて変化レートｄＴｒで変化するトルクとして設定することができる。

Tm2*=Trc*+Tm1*/ρ (4)

こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、燃料カット指令をエンジン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に送信して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。燃料カット指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２における燃料供給が停止されるようにエンジン２２における燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、ガード後トルクレートｄＴｒで要求トルクＴｒ＊に向けて変化するトルクを駆動軸３６に作用させたときに、駆動軸３６に作用するトルクが要求トルクＴｒ＊となるタイミングｔｐで、エンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊とすることができるから、ドライバビリティの向上を図ることができる。

ステップＳ１５０で変化レートｄＮｅが上限レートｄＮｍａｘを超えているときには、要求トルクＴｒ＊の時間変化率としてトルク変化レートｄＴｒｃを設定する（ステップＳ１８０）。トルク変化レートｄＴｒｃは、要求トルクＴｒ＊と前回Ｔｒｃ＊と目標回転数Ｎｅ＊と回転数Ｎｅと上限レートｄＮｍａｘを用いて次式（５）により、エンジン２２の回転数Ｎｅを上限レートｄＮｍａｘで目標回転数Ｎｅ＊に向けて変化させたときに、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるタイミングｔｐ３で、駆動軸３６に作用するトルクが要求トルクＴｒ＊となるように設定する。

dTrc=(Tr*-前回Trc*)/(Ne*-Ne)・dNmax (5)

こうしてトルク変化レートｄＴｒｃを設定すると、前回Ｔｒｃ＊にトルク変化レートｄＴｒｃを加えた値を制御用トルクＴｒｃ＊に設定し（ステップＳ１９０）、前回Ｎｅｃ＊に上限レートｄＮｍａｘを加えた値を制御用回転数Ｎｅｃ＊に設定する（ステップＳ２００）。

図６は、変化レートｄＮｅが上限レートｄＮｍａｘを超えているときの制御用トルクＴｒｃ＊および制御用回転数Ｎｅｃ＊の時間変化の一例を示す説明図である。図中、実線は、実施例の制御用トルクＴｒｃ＊，制御用回転数Ｎｅ＊を示している。一点鎖線は、駆動軸３６に作用するトルクをガード後トルクレートｄＴｒで要求トルクＴｒ＊に向けて変化させたときの比較例の制御用トルクＴｒｃ＊と、エンジン２２の回転数Ｎｅを変化レートｄＮｅで目標回転数Ｎｅ＊に向けて変化させたときの比較例の制御用回転数Ｎｅｃ＊と、の一例を示している。図示するように、エンジン２２の回転数Ｎｅを変化レートｄＮｅで目標回転数Ｎｅ＊に向けて変化させると、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に到達するタイミングと制御用トルクＴｒｃ＊が要求トルクＴｒ＊に到達するタイミングｔｐ１とが一致するが、エンジン２２の回転数Ｎｅの変化レートは変化レートｄＮｅであるから、上限レートｄＮｍａｘを超えてしまう。そのため、前回Ｎｅに上限レートｄＮｍａｘを加えた値を制御用回転数Ｎｅｃ＊に設定して、制御用回転数Ｎｅｃ＊を目標回転数Ｎｅ＊へ向けて変化レートｄＮｍａｘで変化する回転数として設定することにより、駆動軸３６に作用するトルクの変化レートが上限レートｄＮｍａｘを超えることが抑制できる。このとき、トルク変化レートｄＴｒｃを、エンジン２２の回転数Ｎｅを上限レートｄＮｍａｘで目標回転数Ｎｅ＊に向けて変化させたときに、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるタイミングｔｐ３で、駆動軸３６に作用するトルクが要求トルクＴｒ＊となるように設定することにより、駆動軸３６に作用するトルクをタイミングｔｐ３で要求トルクＴｒ＊に到達するトルクとして設定することができる。

こうして制御用トルクＴｒｃ＊と制御用回転数Ｎｅｃ＊を設定すると、設定した制御用回転数Ｎｅｃ＊と駆動軸３６の回転数Ｎｒ（=Ｎｍ２）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とを用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ２１０）。このようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定することにより、制御用回転数Ｎｅｃ＊を目標回転数Ｎｅ＊に向けて上限レートｄＮｍａｘで変化させるトルクとしてトルク指令Ｔｍ１＊を設定することができる。

そして、制御用トルクＴｒｃ＊とトルク指令Ｔｍ１＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を計算する（ステップＳ２１０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸３６（プラネタリギヤのとしてのリングギヤ軸）に出力する制御用トルクＴｒｃ＊を、要求トルクＴｒ＊に向けてトルク変化レートｄＴｒｃで変化させるトルクとしてトルク指令Ｔｍ２＊を設定することができる。

こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、燃料カット指令をエンジン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に送信して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。燃料カット指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２における燃料供給が停止されるようにエンジン２２における燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン２２の回転数Ｎｅを上限レートｄＮｍａｘで目標回転数Ｎｅ＊に向けて変化させたときに、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊になるタイミングｔｐ３で駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊とすることができる。これにより、ドライバビリティ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、Ｓポジションでアクセルペダル８３がオフされているときには、基本トルクレートｄＴｂを上下限トルクレートｄＴｍａｘ，ｄＴｍｉｎでガードした後のガード後トルクレートｄＴｒを設定し、ガード後トルクレートｄＴｒで要求トルクＴｒ＊に向けて変化するトルクを駆動軸３６に作用させたときに駆動軸３６に作用するトルクが要求トルクＴｒ＊となるタイミングｔｐ１で、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の回転数Ｎｅの変化レートｄＮｅを設定する。変化レートｄＮｅが上限レートｄＮｍａｘを超えていないときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが変化レートｄＮｅで目標回転数Ｎｅ＊に向けて変化し、且つ、ガード後トルクレートｄＴｒで要求トルクＴｒ＊に向けて変化するトルクが駆動軸３６に作用するように、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。変化レートｄＮｅが上限レートｄＮｍａｘを超えているときには、上限レートｄＮｍａｘで目標回転数Ｎｅ＊に向けてエンジン２２の回転数Ｎｅを変化させたときにエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるタイミングｔｐ３で、駆動軸３６に作用するトルクが要求トルクＴｒ＊となるように要求トルクＴｒ＊のトルク変化レートｄＴｒｃを設定する。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが上限レートｄＴｍａｘで目標回転数Ｎｅ＊に向けて変化し、且つ、トルク変化レートｄＴｒｃで要求トルクＴｒ＊に向けて変化するトルクが駆動軸３６に作用するように、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。これにより、駆動軸３６に作用するトルクが要求トルクＴｒ＊に到達するタイミングでエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に到達させることができるから、ドライバビリティ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、Ｓポジションでアクセルペダル８３がオフされているときに、図２に例示した制御ルーチンを実行している。しかし、アクセルペダル８３がオフされている場合において駆動軸３６に作用する制動トルクを変更するシフト操作がなされているときに図２に例示した制御ルーチンを実行すればよいから、Ｂポジションでアクセルペダル８３がオフされているときに、図２に例示した制御ルーチンを実行してもよい。

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、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とＨＶＥＣＵ７０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、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 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ＥＣＵ５２）、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   第１モータと、
   ３つの回転要素に前記第１モータ，前記エンジン，駆動輪に連結された駆動軸が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、
   アクセルオフ時に前記駆動軸に作用する制動トルクを変更する所定シフト操作がなされたときには、前記エンジンの回転数が車速と前記所定シフト操作に基づくシフトポジションとに応じた目標回転数となり、且つ、前記シフト操作に基づくシフトポジションに応じた要求トルクが車両に作用するように、前記エンジンと前記第１，第２モ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、
   アクセルオフ時に前記所定シフト操作がなされた場合において、
   予め定められた基本トルクレートを走行状態に基づく上下限トルクレートでガードした後のガード後トルクレートを設定し、
   前記ガード後トルクレートで前記要求トルクに向けて変化するトルクを前記駆動軸に作用させたときに前記駆動軸に作用するトルクが前記要求トルクとなるタイミングで、前記エンジンの回転数が前記目標回転数となるように前記エンジンの回転数の変化レートを設定し、
   前記変化レートが上限レートを超えていないときには、前記エンジンの回転数が前記変化レートで前記目標回転数に向けて変化し、且つ、前記ガード後トルクレートで前記要求トルクに向けて変化するトルクが前記駆動軸に作用するように、前記エンジンと前記第１，第２モータとを制御し、
   前記変化レートが上限レートを超えているときには、前記上限レートで前記目標回転数に向けて前記エンジンの回転数を変化させたときに前記エンジンの回転数が前記目標回転数となるタイミングで、前記駆動軸に作用するトルクが前記要求トルクとなるように前記要求トルクのトルク変化レートを設定し、前記エンジンの回転数が前記上限レートで前記目標回転数に向けて変化し、且つ、前記トルク変化レートで前記要求トルクに向けて変化するトルクが前記駆動軸に作用するように、前記エンジンと前記第１，第２モータとを制御する、
   ハイブリッド車両。