JP4325610B2

JP4325610B2 - ハイブリッド車両の駆動装置

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Publication number: JP4325610B2
Application number: JP2005322071A
Authority: JP
Inventors: 倫之羽二生; 和宏竹田; 裕紀小坂; 大羽　　拓; 岩野　　浩
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2025-11-07
Also published as: JP2007126075A

Description

本発明はハイブリッド車両の駆動装置に関する。

車両の駆動装置として、変速機の入力軸に入力されたエンジン及び第一モータジェネレータ両者の駆動力と、変速機の出力軸に連結された第二モータジェネレータの駆動力とによって走行するハイブリッド車両の駆動装置が知られている。このものは、第一モータジェネレータがエンジンの駆動力の一部を受けて発電を行い、第二モータジェネレータの駆動力を出力することが可能で、第一、第二モータジェネレータを自在に制御することで、エンジンを効率よく駆動させることができる。

これらモータジェネレータの出力向上には、その供給電圧を上げる手法が有効である。しかし、一般的に、供給電圧はバッテリの電圧で規定されているため、通常は出力がバッテリ依存となっている。

このような問題に対し、モータジェネレータを含むハイブリッドシステムから必要に応じてバッテリを電気的に切り離し、発電出力が負荷に従動し得るように構成したハイブリッド車両の駆動装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）
特開平１０−１９１５０３号公報

しかし、前述したハイブリッド車両の駆動装置は、バッテリを切り離している間、バッテリという電力貯蔵手段が使えないため、車両変速機の変速時など、モータジェネレータで電力が発電された場合に、不要な過渡電力が発生したときは、それを消費する手段がなかった。そのため、過渡電力が発生した場合には、それを全て駆動力に伝達してしまうことになり、運転者に違和感を与えるという問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、過渡電力が発生した場合には、エンジントルクを低下させることで、発電量を低下させて過渡電力の発生を防ぎ、変速時間の短縮と変速品質の向上を目的とする。

本発明は、エンジンと、変速機と、前記エンジンと前記変速機との間に配設された第一モータジェネレータと、前記変速機と車両駆動軸との間に配設された第二モータジェネレータとからなるハイブリッド車両の駆動装置において、前記変速機の変速時に、前記第一モータジェネレータを発電し、前記第二モータジェネレータを力行するように前記第一、第二モータジェネレータを制御し、前記第一モータジェネレータの発電電力を算出し、前記第二モータジェネレータの駆動電力を算出し、前記発電電力と駆動電力の電力差の有無を判断し、前記電力差があれば、その差をなくすように前記エンジンのトルクを制御することを特徴とする。

本発明によれば、変速時に、応答性及び精度の高いモータジェネレータの速度制御を行うことで、エンジンを素早く目標回転速度に近づけることができ、変速時間の短縮を図ることができる。また、速度制御時のエンジンの慣性エネルギも含んだ電力の一部を、駆動電力として消費させる。そして、速度制御時の発電電力と駆動電力に電力差が生じた時は、エンジントルク低下制御又は増加制御を行うことで電力差を調整するため、運転者に対して変速時に違和感を与えることのない変速を可能としている。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
（第一実施形態）
図１は本実施形態にかかるハイブリッド車両の駆動装置のシステム構成を示す図である。

エンジン１０は内燃機関などの原動機であり駆動力を発生する。モータジェネレータ（以下、ＭＧという）１１（第一モータジェネレータ）の回転軸は、エンジン１０の出力軸に連結している。そして、エンジン出力を受けて発電し、または、バッテリ２３から電力供給を受けて駆動力を発生する。

また、ＭＧ１１の回転軸は、変速機１３の入力軸に連結しており、入力軸に入力されたエンジン１０とＭＧ１１の駆動力は、車両走行状況に応じた駆動力に減速され、出力軸１４（車両駆動軸）に出力される。なお、変速機１３は有段変速機であり、一般的に遊星歯車機構（ＡＴ）や、手動変速機の変速動作を自動化した機械式自動変速機（ＡＭＴ）などが用いられる。本実施形態では、ＡＭＴを適用している。

出力軸１４には、さらにＭＧ１２（第二モータジェネレータ）の回転軸が連結されている。ＭＧ１２は、減速走行時に発電し、または、バッテリ２３から電力供給を受けて駆動力を発生する。そして、出力軸１４に出力された駆動出力とＭＧ１２の駆動力は、デファレンシャルギヤを介して左右の駆動輪１５に伝達され、車両が駆動する。

インバータ２１及び２２は、その直流端子から入力／出力される電力を、直流から交流に変換して、その交流端子から出力／入力することができる三相インバータである。インバータ２１は、バッテリ２３とＭＧ１１の間に設けられ、その直流端子側はバッテリ２３に、交流端子側はＭＧ１１に接続する。ＭＧ１１は、このインバータ２１によって速度制御されており、インバータ２１は、バッテリ２３からの電力をＭＧ１１に供給し、または、ＭＧ１１からの発電電力でバッテリ２３を充電する。インバータ２２は、バッテリ２３とＭＧ１２の間に設けられ、その直流端子側はバッテリ２３に、交流端子側はＭＧ１２に接続する。ＭＧ１２は、このインバータ２２によって速度制御されており、インバータ２２は、バッテリ２３からの電力をＭＧ１２に供給し、または、ＭＧ１２からの発電電力でバッテリ２３を充電する。

バッテリ２３は、インバータ２１及び２２の間に設けられている。インバータ２１及び２２は電力ライン２５によって接続されており、この電力ライン２５にバッテリ２３を接続することで、インバータ２１及び２２それぞれの直流端子側とバッテリ２３が接続される。

バッテリ２３は、電力ライン２５との接続線の一方にスイッチ２４（バッテリ接続制御手段）を有している。このスイッチ２４を開放／短絡制御することで、本システムは、バッテリ２３との接続を自由に制御することができる。すなわち、本システムから自由にバッテリ２３を電気的に切り離すことができる。スイッチ２４を開放した場合、本システムとバッテリ２３は電気的に切り離されるため、ＭＧ１１の発電電力とＭＧ１２の消費電力との関係から電力ライン２５の電圧であるシステム電圧Ｖ_DCが決まる。したがって、システム電圧Ｖ_DCは、ＭＧ１１の発電制御とＭＧ１２の駆動力制御によって任意に制御することができる。

また、本実施形態にかかるハイブリッド車両は図示しないコントローラを備えている。コントローラはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなり、マイクロコンピュータで構成されている。コントローラは、各種計器によって検出した車両の運転状態（例えば、エンジン回転速度やアクセル開度、車速、バッテリ電圧、変速機入出力軸の回転速度等）を基に、エンジン１０及び変速機１３の作動を制御し、また、上記インバータ２１、２２やスイッチ２４を制御してＭＧ１１，１２の作動を制御している。

変速機１３は複数のギヤ段を有する有段変速機であり、アップシフト時にはエンジン１０の回転速度を低下させる必要がある。エンジン１０の回転速度低下手段としては、エンジン１０のトルクの活用や、変速機１３が有するクラッチの締結力制御などがあるが、ここでは、ＭＧ１１の発電を用いる方法について述べる。

有段変速機の場合、アップシフト時のエンジン１０の目標回転速度は変速機１３のギヤ比により一義的に決まる。そこで、変速時には、エンジン１０が目標回転速度となるようにＭＧ１１の速度制御を行う。エンジンやクラッチと異なり、モータは速度制御の精度が高いため、ＭＧ１１を速度制御することで、容易にエンジン１０の回転速度を目標値へと導くことができる。なお、アップシフト時の場合は、エンジン１０の回転速度を低下させる必要があるため、ＭＧ１１に対して負のトルクを与え、ジェネレータとして作動するように制御することになる。したがって、ＭＧ１１の発電電力を大きくすれば、エンジン１０にかかる負荷トルクが大きくなり、回転速度を素早く目標値へ近づけることができる。

このとき問題となるのが、バッテリ２３の存在である。一般に同期型のモータやジェネレータは、供給電圧が高いほど、その出力の向上が期待できる。しかし、バッテリ２３が存在しているため、バッテリ電圧Ｖ_Batt以上にシステム電圧Ｖ_DCを上昇させることが難しく、ＭＧ１１の発電電力の上限はバッテリ電圧Ｖ_Battに依存していた。

そこで、本実施形態では、変速時にスイッチ２４を開放することで、バッテリ２３を電力ライン２５より切り離す。バッテリ２３が電力ライン２５より切り離され、ＭＧ１１の発電電力がＭＧ１２の消費電力よりも大きくなると、インバータ２１及び２２に内蔵されるコンデンサ端の電荷が大きくなり、電力ライン２５の電圧は上昇する。したがって、バッテリ電圧Ｖ_Battに依存することなくＭＧ１１の発電電力を大きくすることができるため、エンジン１０の回転速度を素早く目標値へ近づけることができる。

しかしながら、変速時間を優先した場合、ＭＧ１１の発電電力が要求駆動力や目標変速比から求まるＭＧ１２の駆動電力を越えてしまう場合が存在する。以下、この余剰電力を過渡電力と称する。バッテリ２３をシステムから切り離しているため、バッテリ２３への過渡電力の吸収は困難である。

そこで、本実施形態では、このような場合はさらにエンジン１０のトルクを制御し、エンジン１０のトルク低下によりＭＧ１１の発電量を低下させ、過渡電力の発生を防いでいる。

図２は本実施形態にかかるハイブリッド車両のコントローラで実行される変速制御の一部を示す制御ブロック図である。コントローラは、各種計器によって検出したアクセル開度や車速等に基づいて、予め定められた変速マップを参照して変速指令を発する。また、目標変速段のエンジン目標回転速度等の演算を行っている。以下、変速指令が発せられたときの、エンジン制御及び、ＭＧ１１，１２の制御について詳述する。なお、変速機１３自体の変速制御の説明については、従来通りの変速制御を実行しているため省略する。

電力ライン監視部６４には、電力ライン２５の電圧Ｖ_DC及び電流Ｉ_DCを入力する。電圧Ｖ_DC及び電流Ｉ_DCは、図示しない電圧センサ（電圧測定手段）や電流センサにより検出する。

電力ライン監視部６４は、これら入力値に基づいて、変速時エンジン制御部６５に対してエンジントルク制御フラグのセット／リセットを行う。また、変速時ＭＧ１１制御部６１に対して速度制御停止フラグのセット／リセットを行う。

システムからバッテリ２３を切り離した状態では、ＭＧ１１の発電電力とＭＧ１２の消費電力の電力バランスにより、電力ライン２５の電圧Ｖ_DCが変動する。このとき、ＭＧ１１の発電電力の方が大きく、電力ライン２５の電圧が上昇して所定値Ｖ₁以上になると、エンジントルクを低下させるべく、エンジントルク制御フラグをセットする。そして、電力ライン２５の電圧がさらに上昇して所定値Ｖ₂以上になると、ＭＧ１１の発電量を低下させるべく、ＭＧ１１の速度制御停止フラグをセットする。

変速時ＭＧ１１制御部６１（モータジェネレータ制御手段）には、変速指令、目標変速段のエンジン目標回転速度ｔＮ_ENG10、ＭＧ１１の実回転速度ｒＮ_MG11、エンジン１０の実回転速度ｒＮ_ENG10、及び速度制御停止フラグを入力する。

変速時ＭＧ１１制御部６１は、変速指令が発せられるとＭＧ１１を速度制御し、これら入力値に基づいて、ＭＧ１１の目標トルク出力ｔＴ_MG11を算出する。ＭＧ１１の目標トルク出力ｔＴ_MG11は次式で表される。

ｔＴ_MG11＝Ｋ（ｔＮ_ENG10−ｒＮ_ENG10）・・・・・（１）
ここでＫは制御ゲインである。

（１）式より、エンジン１０の実回転速度ｒＮ_ENG10が目標変速段のエンジン目標回転速度ｔＮ_ENG10より大きい場合（ｒＮ_ENG10＞ｔＮ_ENG10）は、ＭＧ１１に対して負のトルクが加わり、ＭＧ１１はジェネレータとして作動する。一方、エンジン１０の実回転速度ｒＮ_ENG10が目標変速段のエンジン目標回転速度ｔＮ_ENG10より小さい場合（ｒＮ_ENG10＜ｔＮ_ENG10）は、ＭＧ１１に対して正のトルクが加わり、ＭＧ１１はモータとして作動する。

なお、速度制御停止フラグがセットされた場合には、ＭＧ１１が無負荷状態になるように制御する。

ＭＧ１１必要電力推定部６２（第一電力推定手段）には、ＭＧ１１の実回転速度ｒＮ_MG11、及びＭＧ１１の目標トルク出力ｔＴ_MG11を入力する。

ＭＧ１１必要電力推定部６２は、これら入力値に基づいて速度制御時のＭＧ１１の発電電力を推定する。ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11は次式で表される。

ｔＰ_MG11＝ｔＴ_MG11×ｒＮ_MG11×１／η_MG11・・・・・（２）
ここで、η_MG11はＭＧ１１の発電効率で、予めコントローラにマップで持たしてあり、例えば、電力ライン２５の電流Ｉ_DC等から算出する。

スイッチ制御部６３には、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11、及び電力ライン２５の電圧Ｖ_DCを入力する。

スイッチ制御部６３は、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11及び電圧Ｖ_DCに応じて、スイッチ２４の制御指令を発し、スイッチ２４の開放／短絡制御を行う。すなわち、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11が上昇し、システム電圧Ｖ_DCがバッテリ電圧Ｖ_Battより大きくなると判断すれば、スイッチ２４を開放してバッテリ２３と電流ライン２５を切り離す。また、変速制御終了後、電力ライン２５の電圧Ｖ_DCがバッテリ電圧Ｖ_Battと同程度になったときは、バッテリ２４を短絡してバッテリ２３と電流ライン２５を接続する。

変速時ＭＧ１２制御部６７（モータジェネレータ制御手段）には、ＭＧ１２の実回転速度ｒＮ_MG12、ドライバーの要求駆動力ｔＦ_Driver、及び変速機１３内の変速時に使用するクラッチの目標締結トルクｔＴ_clutchを入力する。要求駆動力は、例えば、アクセル開度と車速より予め定めたマップや、ＭＧ１２の回転速情報等より算出する。また、変速前後の駆動力が滑らかにつながるように、変速前後の目標駆動力を線形補間等して、目標駆動力の設定及び補正を行う。

変速時ＭＧ１２制御部６７は、変速時にＭＧ１２を速度制御し、これら入力値に基づいて、ＭＧ１２の目標トルク出力ｔＴ_MG12を算出する。ＭＧ１２の目標トルク出力ｔＴ_MG12は次式で表される。

ｔＴ_MG12＝（ｔＦ_Driver／Ｋ₁₁−ｔＴ_clutch×Ｒ_n）・・・・・（３）
ここで、ｔＦ_Driver／Ｋ₁₁はドライバーの要求駆動力をＭＧ１２の駆動軸上トルクに換算したもので、Ｋ１１はそのための補正係数である。また、ｔＴ_clutch×Ｒ_nはクラッチ軸上トルクをＭＧ１２の駆動軸上トルクに換算したもので、Ｒ_nは目標変速段の変速比である。

ＭＧ１２必要電力推定部６６（第二電力推定手段）には、ＭＧ１２の実回転速度ｒＮ_MG12、及びＭＧ１２の目標トルク出力ｔＴ_MG12を入力する。

ＭＧ１２必要電力推定部６６は、これら入力値に基づいて、速度制御時のＭＧ１２の駆動電力を推定する。ＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12は次式で表される。

ｔＰ_MG12＝ｔＴ_MG12×ｒＮ_MG12×１／η_MG12・・・・・（４）
ここで、η_MG12はＭＧ１２の発電効率で、予めマップで持たしてあり、例えば、電力ライン２５の電流Ｉ_DC等から算出する。

変速時エンジン制御部６５（エンジントルク制御手段）には、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11、ＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12、及びエンジントルク制御フラグを入力する。

変速時エンジン制御部６５は、ＭＧ１１とＭＧ１２の電力バランス状態に応じて、エンジン１０のトルクを制御する。すなわち、
ｔＰ_MG11≠ｔＰ_MG12・・・・・（５）
となったときに、エンジントルク制御フラグがセットされていれば、（５）式が等号となるように、エンジントルクを制御する。

図３は本実施形態にかかるハイブリッド車両のコントローラで実行される変速制御の一部を示すフローチャートである。なお、このフローは所定の単時間毎に繰り返し実行される。

まず、変速指令が発せられると、ステップＳ１０１でドライバーの要求駆動力を算出する。前述したように、要求駆動力は、アクセル開度と車速より予め定めたマップや、ＭＧ１２の回転速情報等より算出する。

次にステップＳ１０２でＭＧ１１の速度制御を実施する。これも前述したように、目標変速段のエンジン目標回転速度ｔＮ_ENG10とエンジン１０の実回転速度ｒＮ_ENG10からＭＧ１１の目標トルク出力ｔＴ_MG11を算出する（（１）式参照）。そして、アップシフトの場合は、実回転速度ｒＮ_ENG10＞目標回転速度ｔＮ_ENG10となるので、ＭＧ１１に対して負のトルクが加わり、ＭＧ１１はジェネレータとして作動する。

ステップＳ１０３では、このときのＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11を算出する（（２）式参照）。

そして、ステップＳ１０４で、算出したＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11から、バッテリ２３の切り離しが必要か否かを判断する。すなわち、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11が上昇して、システム電圧Ｖ_DCがバッテリ電圧Ｖ_Battより高くなると判断すれば、バッテリ２３と電流ライン２５を切り離すべく、ステップＳ１０５に進む。一方、システム電圧Ｖ_DCがバッテリ電圧Ｖ_Battより高くなると判断されなければ、バッテリの切り離し制御は行わず、ステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３では従来例で挙げたような電力分配制御が行われており、ここではその説明は省略する。

ステップＳ１０５に進むと、バッテリ２３の切り離し制御が行われ、スイッチ２４が開放される。切り離しは、バッテリ２３からの入出力電流がほぼゼロとなったときに行われる。

ステップＳ１０６では、上記処理と平行して、前述した方法でＭＧ１２の目標トルク出力ｔＴ_MG12が算出されている（（３）式参照）。

ステップＳ１０５でバッテリ２３の切り離し制御が行われるとステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、ＭＧ１２の運転点を確認し、ステップＳ１０６で算出された目標トルク出力ｔＴ_MG12等から、ＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12を算出する（（４）式参照）。

ステップＳ１０８（電力差判断手段）では、ステップＳ１０３で算出したＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11とステップＳ１０７で算出したＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12の電力バランスを判断する。ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11とＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12が等しい場合は、ステップＳ１１３に進み、通常の電力分配制御が行われる。一方、等しくない場合はステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９では、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11がＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12に比して大きいか否かを判断する。ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11がＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12に比して大きい場合には、過渡電力発生としてステップＳ１１０に進み、エンジントルク低下制御を行う。一方、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11がＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12に比して小さい場合には、発電電力が不足しているとしてステップＳ１１１に進み、エンジントルク増加制御を行う。

過渡電力発生としてステップＳ１１０に進んだ場合は、エンジン１０のトルク低下制御を行う「変速時エンジントルク低下制御サブルーチン」の処理が実行される。「変速時エンジントルク低下制御サブルーチン」の処理内容については、図４を参照して説明する。

まず、ステップＳ２０１で、電力ライン２５の電圧Ｖ_DCが第一制限電圧Ｖ₁よりも高いか否かを判断する。システム電圧Ｖ_DCが第一制限電圧Ｖ₁よりも高ければ、エンジン１０のトルク低下制御を行うべく、ステップＳ２０２に進む。システム電圧Ｖ_DCが第一制限電圧Ｖ₁よりも高い場合にトルク低下制御を実施するのは、インバータ２１と２２は共通のコンデンサバンクを有しているため、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11とＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12の差がコンデンサ容量よりも小さい場合は、コンデンサの端子電圧は過剰にならず、過電圧損傷が生じない。しかし、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11とＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12の差が大きい場合は、過電圧による損傷が生じ得るためである。一方、システム電圧Ｖ_DCが第一制限電圧Ｖ₁よりも低ければ、ステップＳ２０５に進み、エンジントルク低下制御を終了し、本ルーチンの処理を終了する。

システム電圧Ｖ_DCが第一制限電圧Ｖ₁よりも高くなり、ステップＳ２０２に進むと、さらに、システム電圧Ｖ_DCが第二制限電圧Ｖ₂よりも低いか否かが判断される。エンジン１０のトルク制御は遅れを伴うため、システム電圧Ｖ_DCがコンデンサの上限電圧に近い第二制限電圧Ｖ₂よりも高い場合は、トルク低下制御が間に合わない。そこで、システム電圧Ｖ_DCが第二制限電圧Ｖ₂よりも高い場合は、ステップＳ２０３に進み、高応答なモータジェネレータの特性を活かして、ＭＧ１１の発電制御を禁止する。発電制御の禁止は、システム電圧Ｖ_DCが第二制限電圧Ｖ₂よりも低くなるまで実行する。一方、システム電圧Ｖ_DCが第二制限電圧Ｖ₂よりも低い場合、すなわち、Ｖ₁＜Ｖ_DC＜Ｖ₂の場合は、ステップＳ２０４以降に進み、エンジントルク低下制御を実施する。

ステップＳ２０４では、エンジントルク低下制御を行う。エンジントルク低下手段として、まず最も応答性に優れる点火時期の遅角化を行う。変速時には、エンジン１０の出力が電力ライン２５の電力状態で計測できるため、点火時期の遅角度合いをフィードバックすることができ、過大な遅角化による燃費の悪化などを回避することができる。

点火時期制御だけではシステム電圧Ｖ_DCを第一制限電圧Ｖ₁以下にできない場合は、さらに、スロットルバルブの開度制御を行う。また、燃料カットも行うことで、よりエンジントルクを低下させることができる。

そして、システム電圧Ｖ_DCが第一制限電圧Ｖ₁よりも低くなれば、ステップＳ２０１からステップＳ２０５に進み、エンジントルク低下制御を終了し、本サブルーチンの処理を終了する。

次に、発電電力が不足しているとしてステップＳ１１１に進んだ場合は、エンジン１０のトルク増加制御を行う「変速時エンジントルク増加制御サブルーチン」の処理が実行される。「変速時エンジントルク増加制御サブルーチン」の処理内容については、図５を参照して説明する。

ステップＳ３０１でエンジントルク増加制御が行われる。エンジントルク増加手段として、まず最も応答性に優れる点火時期を制御し、最も効率よく軸トルクが得られる点火時期（ＭＢＴ）に制御する。また、点火時期制御と同時に、燃料噴射量の増量やスロットルバルブの開度を開ける制御を行うことでも、エンジントルクを増加させる。

ステップＳ３０２では、電力バランスを確認する。そして、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11とＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12が一致するまで、ステップＳ３０１のエンジントルク増加制御を繰り返す。ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11とＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12が一致すれば、ステップＳ３０３に進み、エンジントルク増加制御を終了し、本サブルーチンの処理を終了する。

再び図３に戻り、ステップＳ１１０及びＳ１１１で、上記エンジントルク低下制御と増加制御の処理を終了すると、ステップＳ１１２に進む。

そして、ステップＳ１１２において、エンジン１０のトルク復帰が行われ、変速が終了する。

図６は本実施形態にかかるハイブリッド車両のアップシフト変速時のタイムチャートの一例であり、エンジントルク低下制御が行われている場合を示している。

時間ｔ₀で変速制御が開始されると、ＭＧ１１にて速度制御を開始する。なお、アップシフト変速時なので、ＭＧ１１は発電制御されることになる。また、同時にＭＧ１２でのアシストを開始する。

発電制御によって、ＭＧ１１の発電電力が上昇していき、システム電圧Ｖ_DCがバッテリ電圧Ｖ_Batt以上になると判断されたとき（時間ｔ₁）、スイッチ２４を開放（ＯＦＦ）し、システムとバッテリ２３を切り離す。

切り離した状態で、更に発電電力が上昇し、ＭＧ１１の発電電力がＭＧ１２の駆動電力に比して大きくなった場合（時間ｔ₂）、エンジン１０のトルク低下制御が実施される（時間ｔ₂〜ｔ₃）。時間ｔ₃でシステム電圧Ｖ_DCが第一制限電圧Ｖ₁よりも低くなると、エンジントルク低下制御を終了し、トルク復帰（時間ｔ₃〜ｔ₄）を行い、変速を終了する（時間ｔ₄）。そして、変速終了後、システム電圧Ｖ_DCがバッテリ電圧Ｖ_Battと同程度になっていれば、スイッチ２４を短絡（ＯＮ）する（本タイムチャートでは時間ｔ₄）。以上のようにして、過渡電力による不要な駆動力を、エンジントルクを低下させることで吸収し、運転者に対して変速時に違和感を与えることなく素早い変速を可能としている。

図７は、図６の状態において、バッテリ２３が電力ライン２５から切り離されている間の、エンジン１０のトルク低下制御と電力ライン２５の状態の一例を示すタイムチャートである。

時間ｔ₁₀でシステム電圧Ｖ_DCが第一制限電圧Ｖ₁を超えると、点火時期を遅角させる。点火時期を遅角させることにより、内燃機関であるエンジン１０の燃焼効率が悪化し、出力を絞ることができる。さらに、点火時期の遅角化のみでは、システム電圧Ｖ_DCが第一制限電圧Ｖ₁を下回らない場合には、スロットルバルブの開度を調整し、流入空気量を抑えることで、出力を絞る。

システム電圧Ｖ_DCが第一制限電圧Ｖ₁よりも低くなれば（時間ｔ₁₁）、点火時期、スロットル開度ともに、変速前の状態に戻し、通常の制御が行われる。

図８は、図６の状態において、バッテリ２３が電力ライン２５から切り離されている間の、エンジン１０のトルク低下制御と電力ライン２５の状態の一例を示すタイムチャートである。

時間ｔ₂₀でシステム電圧Ｖ_DCが第一制限電圧Ｖ₁を超えると、点火時期を遅角させる。点火時期を遅角させるだけでは、システム電圧Ｖ_DCが第一制限電圧Ｖ₁を下回らない場合は、スロットルバルブの開度を調整し、さらに場合によって燃料噴射も停止し、エンジン１０にマイナストルクを発生させる。それでもなお、システム電圧Ｖ_DCの電圧が上昇し、第二制限電圧Ｖ₂を超えると、ＭＧ１１の発電制御を停止する（時間ｔ₂₁）。この間、ＭＧ１２は駆動力を出し続けているので、ＭＧ１１が発電制御を停止することで、ＭＧ１１及び１２に内蔵されているコンデンサバンク内の電荷が持ち出されるため、システム電圧Ｖ_DCは低下する。

時間ｔ₂₂でシステム電圧Ｖ_DCが第二制限電圧Ｖ₂を下回ると、再びＭＧ１１の発電制御を開始する。そして、時間ｔ₂₃で第一制限電圧Ｖ１も下回ると、運転状態を元に戻す。このとき、まず最も応答性の遅いスロットルバルブから制御を行う。

図９は本実施形態にかかるハイブリッド車両のアップシフト変速時のタイムチャートの一例であり、エンジントルク増加制御が行われている場合を示している。

時間ｔ₃₀で変速制御が開始されると、ＭＧ１１にて速度制御を開始する。なお、アップシフト変速時なので、ＭＧ１１は発電制御されることになる。また、同時にＭＧ１２でのアシストを開始する。

発電制御によって、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11が上昇していき、システム電圧Ｖ_DCがバッテリ電圧Ｖ_Batt以上になると判断されたとき（時間ｔ₃₁）、スイッチ２４を開放（ＯＦＦ）し、システムとバッテリ２３を切り離す。

切り離した状態で、ＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12が上昇し、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11がＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12に比して小さくなった場合（時間ｔ₃₂）、エンジン１０のトルク増加制御が実施される（時間ｔ₃₂〜ｔ₃₃）。時間ｔ₃₄で、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11とＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12が一致すれば、エンジントルク増加制御を終了し、トルク復帰（時間ｔ₃₃〜ｔ₃₄）を行い、変速を終了する（時間ｔ₃₄）。そして、変速終了後、システム電圧Ｖ_DCがバッテリ電圧Ｖ_Battと同程度にまっていれば、スイッチ２４を短絡（ＯＮ）する（本タイムチャートでは時間ｔ₃₄）。以上のようにして、ＭＧ１１の発電電力では不足する駆動力を、エンジントルク増加させることで補い、運転者に対して変速時に違和感を与えることなく素早い変速を可能としている。

図１０は、図９の状態において、バッテリ２３が電力ライン２５から切り離されている間の、エンジン１０のトルク増加手段と電力ライン２５の状態の一例を示すタイムチャートである。

時間ｔ₄₀で、ＭＧ１１の発電電力ｔＰ_MG11よりもＭＧ１２の駆動電力ｔＰ_MG12のほうが大きくなり、電力差が生じると、駆動力が不足するため、エンジントルク増加制御が行われる。まず、最も応答性に優れる点火時期をＭＢＴに制御する。エンジン１０の点火時期は、図示しないコントローラによって制御されている。コントローラは、点火時期がＭＢＴとなる点火時期マップを有しており、そのマップに応じて点火時期を制御している。しかし、実際のエンジン１０の運転状態では、外乱により、必ずしもマップの点火時期がＭＢＴであるとは限らないため、点火時期を任意に変更し、点火時期がＭＢＴになるように制御する。なお、本制御は変速時に行われており、この場合、エンジン１０のトルク変化に応じて電力ライン２５の電圧が変化するため、ＭＢＴに設定しやすい。

そして、点火時期制御に続いて、スロットルバルブの高開度化制御、燃料増量制御が行われ、エンジントルクを増加させる。エンジントルク増加により、電力差がなくなると、エンジン１０を元の状態に戻す（時間ｔ₄₁）。

以上、アップシフト変速時の変速制御について説明してきたが、ダウンシフト時においてもＭＧ１１の発電制御を行うことで変速時間の短縮が可能である。ダウンシフト時は、アップシフト時とは逆に、エンジン１０の回転速度を上げる必要がある。このとき、エンジン１０のトルクで自身の回転速度を上昇させるが、エンジン制御は遅れを伴うため、エンジン回転速度がオーバーシュートを起こす場合がある。このとき、バッテリ２３を切り離し、ＭＧ１１の発電電力を大きくすることで、素早くオーバーシュートを抑えることができ、変速時間の改善を図ることができる。

以上説明した本実施形態によれば、変速時に、応答性や精度の高いＭＧ１１の発電制御を行うことで、エンジン１０の回転速度を素早く目標値に近づけることができ、変速時間の短縮を図ることができる。そして、発電制御時の発電電力量によっては、システムからバッテリを切り離すことで、バッテリ電圧に依存することなくＭＧ１１の発電電力を大きくできるため、より素早い変速を実現できる。

また、発電制御時のエンジン１０の慣性エネルギも含んだ電力の一部を、ＭＧ１２の駆動電力として消費させる。そして、ＭＧ１１の発電電力とＭＧ１２の駆動電力に電力差が生じた時は、エンジントルク低下制御又は増加制御を行うことで電力差を調整するため、運転者に対して変速時に違和感を与えることのない変速を可能としている。

エンジントルク低下制御は、システム電圧Ｖ_DCが所定の第一制限電圧Ｖ₁以上になったときに開始されるため、いたずらにエンジントルクを低下させることはない。また、エンジントルク低下制御により、インバータのコンデンサ端子電圧が過剰になることもなく、過電圧損傷を防止できる。さらに、エンジントルク低下制御では、システム電圧Ｖ_DCの上昇が抑えられない場合には、ＭＧ１１も発電制御を中止することで、確実にコンデンサの過電圧損傷を防止することができる。

エンジントルク低下制御を終了するときは、その手段のうち、まず応答性の悪いスロットルバルブの制御から開始するため、制御終了後、即座にドライバーの要求駆動力を実現することが可能である。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態を、図１１を参照して説明する。第二実施形態にかかるハイブリッド車両は、エンジン１０とＭＧ１１の駆動力で第一駆動輪１５ａを、ＭＧ１２で第二駆動輪１５ｂを駆動する四輪駆動車である点で第一実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。なお、第一実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。

図１１は第二実施形態にかかるハイブリッド車両の駆動装置のシステム構成を示す図である。エンジン１０とＭＧ１１の駆動力は、変速機１３を介して減速され、出力軸１４に出力される。そして、第一出力軸１４ａに出力された駆動力が、デファレンシャルギヤを介して第一駆動輪１５ａに伝達される。また、ＭＧ１２の駆動力は、第二出力軸１４ｂに出力され、デファレンシャルギヤを介して第二駆動輪１５ｂに伝達される。このように構成される四輪駆動車であっても、第一実施形態で説明した変速制御方式を適用することができる。

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、インバータ２１と２２を結ぶ電力ライン２５にバッテリが存在しなくとも、本発明にかかる変速制御方式を適用することは可能である。

第一実施形態にかかるハイブリッド車両の駆動装置のシステム構成を示す図である。第一実施形態にかかるハイブリッド車両の変速制御を示す制御ブロック図である。第一実施形態にかかるハイブリッド車両の変速制御のフローチャートである。第一実施形態にかかるハイブリッド車両の変速制御時のエンジントルク低下制御のフローチャートである。第一実施形態にかかるハイブリッド車両の変速制御時のエンジントルク増加制御のフローチャートである。第一実施形態にかかるハイブリッド車両のアップシフト変速時のタイムチャートの一例である。第一実施形態にかかるハイブリッド車両のアップシフト変速時における、エンジントルク低下手段と電力ラインの状態の一例を示すタイムチャートである。第一実施形態にかかるハイブリッド車両のアップシフト変速時における、エンジントルク低下手段と電力ラインの状態の一例を示すタイムチャートである。第一実施形態にかかるハイブリッド車両のアップシフト変速時のタイムチャートの一例である。第一実施形態にかかるハイブリッド車両のアップシフト変速時における、エンジントルク増加手段と電力ラインの状態の一例を示すタイムチャートである。第二実施形態にかかるハイブリッド車両の駆動装置のシステム構成を示す図である。

符号の説明

１０エンジン
１１モータジェネレータ（第一モータジェネレータ）
１２モータジェネレータ（第二モータジェネレータ）
１３変速機
１４出力軸（車両駆動軸）
２３バッテリ
２４スイッチ（バッテリ接続制御手段）
２５電力ライン

Claims

エンジンと、変速機と、前記エンジンと前記変速機との間に配設された第一モータジェネレータと、前記変速機と車両駆動軸との間に配設された第二モータジェネレータとからなるハイブリッド車両の駆動装置において、
前記変速機の変速時に、前記第一モータジェネレータを発電し、前記第二モータジェネレータを力行するように前記第一、第二モータジェネレータを制御するモータジェネレータ制御手段と、
前記変速時に、前記第一モータジェネレータの発電電力を算出する第一電力推定手段と、
前記変速時に、前記第二モータジェネレータの駆動電力を算出する第二電力推定手段と、
前記変速時に、前記第一電力推定手段による推定電力と前記第二電力推定手段による推定電力の電力差の有無を判断する電力差判断手段と、
前記変速時に、前記電力差があれば、その差をなくすように前記エンジンのトルクを制御するエンジントルク制御手段と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
前記第一、第二モータジェネレータに対して充放電可能なバッテリと、
前記バッテリを前記駆動装置から電気的に切り離すバッテリ接続制御手段と、
を備え、
前記バッテリ接続制御手段は、前記第一電力推定手段による推定電力が所定電力以上になれば、前記バッテリを前記駆動装置から電気的に切り離す
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記第一、第二モータジェネレータを接続する電力ラインと、
前記電力ラインの電圧を測定する電圧測定手段と、
を備え、
前記エンジントルク制御手段は、前記電圧が第一所定電圧以上になったときに、前記エンジンのトルクを低下させる
ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記モータジェネレータ制御手段は、前記電圧が第一所定電圧よりも高い第二所定電圧になったときに、前記第一モータジェネレータの発電電力を低下させる
ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記エンジントルク制御手段は、エンジン点火時期、スロットル開度、燃料噴射量を制御する複数のエンジントルク低下手段を備え、
前記エンジントルク低下手段によって、前記エンジンのトルクが低下し、前記電圧が第一所定電圧より低くなった場合、まず前記スロットル開度の目標値をドライバーの要求値に制御する
ことを特徴とする請求項３または４に記載のハイブリッド車両の駆動装置。