JP4222332B2 - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。
従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンからの動力を遊星歯車機構と第1モータとによりトルク変換して車軸に出力すると共に第2モータからも変速機を介して車軸に動力を出力して走行す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では、車速やアクセル操作に基づいて車軸に出力すべき要求トルクを算出し、この要求トルクに基づいてエンジンと2つのモータと変速機とを制御している。
特開平2002−225578号公報
上述のような構成のハイブリッド車では、通常は、エンジンの効率が良くなる制約に基づいてエンジンから出力すべき運転ポイントとしてトルクや回転数を設定し、エンジンがこうした運転ポイントで運転されるようエンジンと2つのモータとを制御する。こうした制御を行なうと、車速やエンジンの運転ポイントによっては第2モータから値0近傍のトルクを出力する状態に至るときが生じる。この場合、アクセル操作の変化や車両の走行状態などにより第2モータから出力するトルクが正負に反転し、変速機などのギヤ機構から異音が生じることがある。
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、電動機に接続された変速機などのギヤ機構から異音が発生するのを抑制することを目的とする。
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の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は、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記車軸にギヤ機構を介して動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、
前記車軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
所定の制約を用いて前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する通常制御を実行すると前記電動機から出力する駆動力が値0を含む所定駆動力範囲外となるときには該通常制御を実行し、前記通常制御を実行すると前記電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲内となるときには該電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲外となると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する非通常制御を実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明のハイブリッド車では、通常は、車軸に要求される要求駆動力に基づいて所定の制約を用いて設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力が車軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。このような通常制御を実行すると電動機から出力する駆動力が値0を含む所定駆動力範囲内となるときには、電動機から出力する駆動力が所定駆動力範囲外となると共に設定された要求駆動力に基づく駆動力が車軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。これにより、電動機から出力する駆動力が値0を含む所定駆動力範囲内となることに基づいて生じ得るギヤ機構から異音が発生するのを抑制することができる。ここで、「所定の制約」には、内燃機関が効率よく運転される制約が含まれる。
こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記設定された要求駆動力と前記設定された目標運転ポイントとに基づいて前記電動機から出力すべき目標駆動力を設定し、該設定した目標駆動力が前記所定駆動力範囲外となるときには前記通常制御を実行し、該設定した目標駆動力が前記所定駆動力範囲内となるときには前記非通常制御を実行する手段であるものとすることもできる。
また、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は前記非通常制御として前記電動機から前記所定駆動力範囲を上回る駆動力が出力されるよう制御する手段であるものとすることもできるし、前記制御手段は前記非通常制御として前記電動機から前記所定駆動力範囲を下回る駆動力が出力されるよう制御する手段であるものとすることもできる。いずれの場合でも、電動機から出力する駆動力が所定駆動力範囲内となるのを回避することができる。
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記非通常制御として前記目標運転ポイントとは異なる運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記制御手段は、前記非通常制御として前記電動機から出力する駆動力を前記所定駆動力範囲から外れる方向に基づいて前記目標運転ポイントとは異なる運転ポイントを設定すると共に該設定した運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の過充電や過放電を抑制することができる。
あるいは、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記非通常制御を前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の過充電や過放電を抑制することができる。
本発明のハイブリッド車において、前記電動機は変速機を介して前記車軸に連結されてなるものとすることもできる。この場合、前記制御手段は、前記通常制御を実行すると前記電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲内となるときには前記変速機の変速比が変更されるよう該変速機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、変速比を変更することにより電動機から出力する駆動力を変化させ、所定駆動力範囲内となるのを回避することができる。
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と前記回転軸に動力を入出力可能な電動機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第1の回転子と前記駆動軸に接続された第2の回転子とを有し前記第1の回転子と前記第2の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸にギヤ機構を介して動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
(a)前記車軸に要求される要求駆動力を設定し、
(b)所定の制約を用いて前記設定した要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定し、
(c)前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求駆動力に基づく駆動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する通常制御を実行すると前記電動機から出力する駆動力が値0を含む所定駆動力範囲外となるときには該通常制御を実行し、前記通常制御を実行すると前記電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲内となるときには該電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲外となると共に前記設定した要求駆動力に基づく駆動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する非通常制御を実行する
ことを要旨とする。
この本発明のハイブリッド車の制御方法では、通常は、車軸に要求される要求駆動力に基づいて所定の制約を用いて設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力が車軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。このような通常制御を実行すると電動機から出力する駆動力が値0を含む所定駆動力範囲内となるときには、電動機から出力する駆動力が所定駆動力範囲外となると共に設定された要求駆動力に基づく駆動力が車軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。これにより、電動機から出力する駆動力が値0を含む所定駆動力範囲内となることに基づいて生じ得るギヤ機構から異音が発生するのを抑制することができる。ここで、「所定の制約」には、内燃機関が効率よく運転される制約が含まれる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載した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、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン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ハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ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とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構37およびデファレンシャルギヤ38を介して、最終的には車両の駆動輪39a,39bに出力される。
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、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からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70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の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
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には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば,バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72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、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,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などが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、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。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
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の動作について説明する。図2は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される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(例えば数msec)毎に繰り返し実行される。
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72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,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の入出力制限Win,Wout,バッテリ50の充放電要求量Pb*などのデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、温度センサ51により検出されたバッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ50の充放電要求量Pb*は、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて設定されたものをバッテリECU52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、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪39a,39bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*とエンジン22に要求される要求パワーPe*とを設定する(ステップS110)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Acc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*を導出して設定するものとした。図3に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーPe*は、要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものとバッテリ50が要求する充放電要求パワーPb*とロスLossとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じることによって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることによって求めることができる。
設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS120)。この設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーPe*とに基づいて目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図4に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。
次に、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(1)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(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS130)。ここで、式(1)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図5に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2に減速ギヤ35のギヤ比Grを乗じたリングギヤ32の回転数Nrを示す。式(1)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、R軸上の2つの太線矢印は、エンジン22を目標回転数Ne*および目標トルクTe*の運転ポイントで定常運転したときにエンジン22から出力されるトルクTe*がリングギヤ軸32aに伝達されるトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2*が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。また、式(2)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(2)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/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*−Nm1)+k2∫(Nm1*−Nm1)dt (2)
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、バッテリ50の出力制限Woutと計算したモータMG1のトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmin2,Tmax2を次式(3)および式(4)により計算すると共に(ステップS140)、要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρを用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを式(5)により計算し(ステップS150)、計算したトルク制限Tmin2,Tmax2で仮モータトルクTm2tmpを制限した値としてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS160)。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、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力する要求トルクTr*を、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式(5)は、前述した図5の共線図から容易に導き出すことができる。
Tmin2=(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax2=(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)
次に、設定したトルク指令Tm2*の大きさが閾値Tref未満であるか否かを判定する(ステップS170)。ここで、閾値Trefは、トルク指令Tm2*が値0近傍の所定トルク範囲となる範囲を設定するものであり、モータMG2の特性などにより定めることができる。モータMG2のトルク指令Tm2*を閾値Trefと比較するのは、モータMG2からの出力トルクが値0近傍で推移したときには、若干のアクセル開度Accの変化や路面勾配,路面抵抗などの外乱によりモータMG2からの出力トルクが正負に反転し、減速ギヤ35などのギヤ機構から異音が発生し得るか否かを判定するためである。
モータMG2のトルク指令Tm2*の大きさが閾値Tref以上であるときには、こうした異音の発生は生じないと判断し、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS250)、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、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。このようにモータMG2のトルク指令Tm2*の大きさが閾値Tref以上のときには、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する際にエンジン22を効率よく動作させる動作ラインの回転数とトルクとになるよう制約を課すので、エンジン22を効率よく運転すると共に要求トルクTr*を駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力することができる。
一方、モータMG2のトルク指令Tm2*の大きさが閾値Tref未満であるときには、モータMG2のトルク指令Tm2*が値0以上であるか否かを判定し(ステップS180)、トルク指令Tm2*が値0以上であるときには、閾値Trefより大きなトルクTsetをモータMG2のトルク指令Tm2*に再設定し(ステップS190)、逆にトルク指令Tm2*が値0未満であるときには、マイナスの値のトルクTsetをモータMG2のトルク指令Tm2*に再設定する(ステップS200)。そして、エンジン22からのトルクが駆動軸としてのリングギヤ軸32aに作用する直達トルクTerが、再設定したトルク指令Tm2*により駆動されるモータMG2から出力されるトルクがリングギヤ軸32aに作用するトルクと要求トルクTr*との差分になるよう次式(6)により目標トルクTe*を計算して再設定すると共に(ステップS210)、上述の式(5)の仮モータトルクTm2tmpをトルク指令Tm2*に置き換えると共にトルク指令Tm1*を仮モータトルクTm1tmpに置き換えたものを仮モータトルクTm1tmpについて解いた式(7)によりモータMG1の仮モータトルクTm1tmpを計算する(ステップSステップS220)。そして、バッテリ50の入出力制限Win,WoutとモータMG2のトルク指令Tm2*に現在のモータMG2の回転数Nm2を乗じて得られるモータMG2の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG1の回転数Nm1で割ることによりモータMG1から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmin1,Tmax1を次式(8)および式(9)により計算すると共に(ステップS230)、計算したトルク制限Tmin1,Tmax1により仮モータトルクTm1tmpを制限した値としてモータMG1のトルク指令Tm1*を再設定し(ステップS240)、設定した目標回転数Ne*や再設定した目標トルクTe*をエンジンECU24に,再設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS250)、本ルーチンを終了する。再設定した目標トルクTe*を受信したエンジンECU24は、目標回転数Ne*で運転されたときにエンジン22から目標トルクTe*が出力されるようスロットル開度を制御すると共に燃料噴射制御や点火制御を行なう。これにより、エンジン22は図4に例示した動作ラインより若干トルクを増減した運転ポイントで運転される。
Te*=(1+ρ)・(Tr*−Tm2*・Gr) (6)
Tm1tmp=(Gr・Tm2*−Tr*)・ρ (7)
Tmin1=(Win−Tm2*・Nm2)/Nm1 (8)
Tmax1=(Wout−Tm2*・Nm2)/Nm1 (9)
図6に、モータMG2のトルク指令Tm2*が閾値Tref未満となるときの動力分配統合機構30における共線図の一例を示す。図示するように、モータMG2のトルク指令Tm2*の大きさが閾値Tref未満となるときは、モータMG2からの出力パワーが値0近傍になることであるから、バッテリ充放電要求量Pb*を考慮しなければ、モータMG1は値0近傍で回転することになる。バッテリ充放電要求量Pb*を考慮しても、バッテリ充放電要求量Pb*はさほど大きな値ではないから、モータMG1は値0近傍で回転することになる。このとき、上述の式(5)の釣合方程式により導かれるモータMG2の仮モータトルクTm2tmpは、トルクTsetが小さな値であることから、小さい値となり、通常は、トルク制限Tmin2,Tmax2の範囲内となる。同様に、式(7)で計算される仮モータトルクTm1tmpもトルク制限Tmin1,Tmax1の範囲内となる。このため、仮モータトルクTm2tmpはそのままステップS160でモータMG2のトルク指令Tm2*に設定され、仮モータトルクTm1tmpはそのままステップS240でモータMG1のトルク指令Tm1*に設定される。エンジン22の目標トルクTe*は、モータMG2のトルク指令Tm2*が値0以上のときには小さくなるよう再設定され、モータMG2のトルク指令Tm2*が値0未満のときには大きくなるよう再設定される。このため、エンジン22から出力されるパワーは要求パワーPe*より増減し、その分だけバッテリ充放電要求量Pb*から増減した電力によりバッテリ50が充放電されることになる。しかし、上述したように、通常はバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でトルク指令Tm1*,Tm2*が設定されるから、モータMG2のトルク指令Tm2*をトルクTsetに変更してもバッテリ50を過充電や過放電することがない。したがって、こうして設定されたモータMG1,MG2からトルク指令Tm1*,Tm2*のトルクが出力されるよう制御することにより、モータMG2の出力トルクを値0近傍の範囲外とすると共に駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力することができる。この結果、モータMG2から値0近傍のトルクが出力される状態を継続することにより生じ得る減速ギヤ35などのギヤ機構から異音が発生するのを抑制することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、モータMG2から値0近傍のトルクが出力されるときには、モータMG2のトルク指令Tm2*を所定トルク範囲外となるトルクTsetかマイナスのトルクTsetに再設定すると共に駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*が出力されるようエンジン22の目標トルクTe*とモータMG1のトルク指令Tm1*を再設定するから、モータMG2の出力トルクを値0近傍の範囲外とすると共に駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力することができる。この結果、モータMG2から値0近傍のトルクが出力される状態を継続することにより生じ得る減速ギヤ35などのギヤ機構から異音が発生するのを抑制することができる。もとより、モータMG2から値0近傍の所定トルク範囲外のトルクが出力されるときには、エンジン22を効率よく運転する動作ライン上の運転ポイントで運転するから、車両のエネルギ効率を向上させることができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2から値0近傍のトルクが出力されるときには、モータMG2のトルク指令Tm2*の符号に基づいてトルクTsetやマイナスのトルクTsetをモータMG2のトルク指令Tm2*に設定するものとしたが、モータMG2のトルク指令Tm2*の符号に拘わらず、トルクTsetをトルク指令Tm2*に設定したり、マイナスのトルクTsetをトルク指令Tm2*に設定す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、モータMG2から値0近傍のトルクが出力されるときには、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*が出力されるようエンジン22の目標トルクTe*とモータMG1のトルク指令Tm1*とを再設定するものとしたが、さらに、エンジン22から要求パワーPe*が出力されるようエンジン22の目標回転数Ne*も再設定す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、モータMG2から値0近傍のトルクが出力されるときには、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*が出力されるようエンジン22の目標トルクTe*とモータMG1のトルク指令Tm1*とを再設定するものとしたが、トルクTsetやマイナスのトルクTsetをモータMG2のトルク指令Tm2*に設定するだけでエンジン22の目標トルクTe*やモータMG1のトルク指令Tm1*を再設定しないものとしても構わない。この場合、駆動軸としてのリングギヤ軸32aには要求トルクTr*と異なるトルクが出力されることになるが、トルクTsetは小さな値であるから、運転者に大きな違和感を与えることはない。なお、この場合、トルクTsetやマイナスのトルクTsetは、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で行なうのが好ましい。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、減速ギヤ35に換えてモータMG2の動力を複数段に変速してリングギヤ軸32aに出力可能な変速機を備え、トルク指令Tm2*の大きさが閾値Tref未満のときには変速機の変速比を変更することによりトルク指令Tm2*が所定トルク範囲外に設定されるよう制御す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、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図7の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図7における車輪39c,39dに接続された車軸)に接続す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22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪39a,39bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図8の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪39a,39bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。
実施例では、モータMG2から値0近傍の所定トルク範囲内のトルクが出力されるときにはモータMG2のトルク指令Tm2*が所定トルク範囲外となるよう再設定する本発明の実施例をハイブリッド自動車20として説明したが、ハイブリッド自動車20の制御方法の形態としてもよい。
以上、本発明を実施するための最良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、自動車製造産業などに利用可能である。
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。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*および目標トルクTe*を設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構30の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 モータMG2のトルク指令Tm2*が閾値Tref未満となるときの動力分配統合機構30における共線図の一例を示す説明図である。 変形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。 変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。
符号の説明
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジンECU、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、39c,39d 車輪、40 モータECU、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、48 回転軸、50 バッテリ、51 温度センサ、52 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、72 CPU、74 ROM、76 RAM、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、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。

Claims (8)

  1. 内燃機関と、
    前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
    前記車軸に変速機を介して動力を入出力可能な電動機と、
    前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、
    前記車軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    所定の制約を用いて前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
    前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する通常制御を実行すると前記電動機から出力する駆動力が値0を含む所定駆動力範囲内とならないときには該通常制御を実行し、前記通常制御を実行すると前記電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲内となるときには、前記変速機の変速比の変更により該電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲外となり、該電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲を上回る駆動力となるときには前記目標運転ポイントに比してトルクが小さくなる方向の運転ポイントで前記内燃機関が運転され該電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲を下回る駆動力となるときには前記目標運転ポイントに比してトルクが大きくなる方向の運転ポイントで前記内燃機関が運転され、前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速機とを制御する非通常制御を実行する制御手段と、
    を備えるハイブリッド車。
  2. 前記制御手段は、前記設定された要求駆動力と前記設定された目標運転ポイントとに基づいて前記電動機から出力すべき目標駆動力を設定し、該設定した目標駆動力が前記所定駆動力範囲外となるときには前記通常制御を実行し、該設定した目標駆動力が前記所定駆動力範囲内となるときには前記非通常制御を実行する手段である請求項1記載のハイブリ
    ッド車。
  3. 前記制御手段は、前記非通常制御として、前記電動機から出力する駆動力が値0以上のときには前記電動機から前記所定駆動力範囲を上回る駆動力が出力されるよう制御し、前記電動機から出力する駆動力が値0未満のときには前記電動機から前記所定駆動力範囲を下回る駆動力が出力されるよう制御する手段である請求項1または2記載のハイブリッド車。
  4. 前記制御手段は、前記非通常制御を前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で行なう手段である請求項1ないし3いずれか記載のハイブリッド車。
  5. 前記所定の制約は前記内燃機関が効率よく運転される制約である請求項1ないし4いずれか記載のハイブリッド車。
  6. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える手段である請求項1ないし5いずれか記載のハイブリッド車。
  7. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第1の回転子と前記駆動軸に接続された第2の回転子とを有し、前記第1の回転子と前記第2の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である請求項1ないし5いずれか記載のハイブリッド車。
  8. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸に変速機を介して動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
    (a)前記車軸に要求される要求駆動力を設定し、
    (b)所定の制約を用いて前記設定した要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定し、
    (c)前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求駆動力に基づく駆動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する通常制御を実行すると前記電動機から出力する駆動力が値0を含む所定駆動力範囲内とならないときには該通常制御を実行し、前記通常制御を実行すると前記電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲内となるときには、前記変速機の変速比の変更により該電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲外となり、該電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲を上回る駆動力となるときには前記目標運転ポイントに比してトルクが小さくなる方向の運転ポイントで前記内燃機関が運転され該電動機から出力する駆動力が前記所定駆動力範囲を下回る駆動力となるときには前記目標運転ポイントに比してトルクが大きくなる方向の運転ポイントで前記内燃機関が運転され、前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速機とを制御する非通常制御を実行する
    ハイブリッド車の制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4888154B2 (ja) * 2007-02-22 2012-02-29 トヨタ自動車株式会社 車両およびその制御方法
JP4365424B2 (ja) 2007-03-30 2009-11-18 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
JP4998286B2 (ja) * 2008-01-23 2012-08-15 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置およびその制御方法並びに車両
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JP2012111460A (ja) * 2010-11-29 2012-06-14 Toyota Motor Corp 自動車
JP5869385B2 (ja) * 2012-03-15 2016-02-24 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置およびそれを備えるハイブリッド車両ならびにハイブリッド車両の制御方法
JP5825282B2 (ja) 2013-03-26 2015-12-02 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
JP2016088380A (ja) 2014-11-07 2016-05-23 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
JP6569632B2 (ja) * 2016-09-29 2019-09-04 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104648377A (zh) * 2013-11-21 2015-05-27 铃木株式会社 混合动力车辆的控制装置
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