JP5765597B2 - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両の駆動制御装置に係り、特に複数の動力源を備えて動力を動力伝達機構により合成して駆動軸に入出力するハイブリッド車両においてバッテリの電力によるパワーアシストを行うための内燃機関の動作点（エンジン動作点）とモータトルクとを制御するハイブリッド車両の駆動制御装置に関する。

車両には、駆動源として、内燃機関と複数のモータジェネレータ（電動機）とからの出力を用いて車両を駆動制御するハイブリッド車両がある。
このハイブリッド車両には、シリーズ方式（内燃機関は発電機を回すためのみに用いられ、駆動は全てモータジェネレータで行う方式：直列方式）やパラレル方式（内燃機関とモータジェネレータとが並列に配置され、夫々の動力が駆動に用いられる方式：並列方式）がある。
また、ハイブリッド車両には、これらシリーズ方式やパラレル方式の他の方式で、３軸式の動力伝達機構として、１つの遊星歯車機構（３つの回転要素を有する差動歯車機構）と、モータジェネレータとしての２つのモータジェネレータ（第一のモータジェネレータ：ＭＧ１、第二のモータジェネレータ：ＭＧ２）とを用いて内燃機関の動力を発電機と駆動軸とに分割し、発電機で発電した電力を用いて駆動軸に設けたモータジェネレータを駆動することにより、内燃機関の動力をトルク変換する方式のものがある（特許第３０５０１２５号公報、特許第３０５０１３８号公報、特許第３０５０１４１号公報、特許第３０９７５７２号公報）。
これにより、ハイブリッド車両では、内燃機関の動作点（エンジン動作点）を、停止が含められた任意の点に設定することができ、燃費を向上している。

特開２００８−１２９９２号公報

特許文献１に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、同じエンジンパワーでは、車速が高くなる程、目標エンジン動作点のエンジン回転速度を高くするものである。

ところで、従来、ハイブリッド車両において、シリーズ方式ほどではないが、十分な駆動軸のトルクを得るためには、比較的大きなトルクを有するモータジェネレータが必要になるため、及び、ＬＯＷギア比域では発電機とモータジェネレータとの間での電力の受け渡し量が増加するために、電気的損失が大きくなり、未だ改善の余地があった。
この点を解決する方法としては、４軸式の動力伝達機構として、４つの回転要素を有する動力伝達機構（差動歯車機構）の各回転要素に、内燃機関の出力軸、第一のモータジェネレータ、第二のモータジェネレータ、及び駆動輪に接続される駆動軸を接続し、内燃機関の動力と第一のモータジェネレータ及び第二のモータジェネレータの動力とを合成して駆動軸に出力する構造がある。そして、共線図上において内側の回転要素に内燃機関の出力軸と駆動軸とを配置し、共線図上において外側の回転要素には内燃機関側の第一のモータジェネレータと駆動軸側の第二のモータジェネレータとを配置することにより、内燃機関から駆動軸へ伝達される動力のうち第一のモータジェネレータ及び第二のモータジェネレータが受け持つ割合を少なくし、第一のモータジェネレータ及び第二のモータジェネレータを小型化するとともに、駆動装置としての伝達効率を改善しているものがある（特開２００４−１５９８２号公報、特開２００２−２８１６０７号公報）。
また、４軸式の動力伝達機構には、上記の構造と同様の方法であり、さらに、５つ目の回転要素を加え、この５つ目の回転要素の回転を停止させるブレーキ機構を設けた構造がある（特許第３５７８４５１号公報）。
上記の特許第３０５０１２５号公報に記載の３軸式の動力伝達機構においては、車両に要求される駆動力とバッテリの充電に要求される電力を加算して内燃機関が出力すべきパワーを算出し、そのパワーとなるトルクとエンジン回転速度との組み合わせの中からできるだけ効率が良いポイントを算出して目標エンジン動作点としている。そして、エンジン動作点が目標エンジン動作点となるように、第一のモータジェネレータを駆動制御してエンジン回転速度を制御している。

しかしながら、３軸式の動力伝達機構の場合には、第二のモータジェネレータのトルクがトルクバランスに影響を与えないので、エンジン回転速度が目標値に近づくように第一のモータジェネレータのトルクをフィードバック制御した第一のモータジェネレータのトルクから、内燃機関と第一のモータジェネレータとにより駆動軸に出力されるトルクを計算し、目標駆動力からその値を減算した値となるように第二のモータジェネレータのトルクを制御すれば、エンジントルクが変動しても目標とする駆動力を駆動軸から出力することができる。
しかし、４軸式の動力伝達機構の場合には、駆動軸と第二のモータジェネレータとが別々の軸となり、第二のモータジェネレータのトルクもトルクバランスに影響してエンジン回転速度の制御に影響するため、上記の３軸式の動力伝達機構の制御方法を使用することができなかった。
また、上記の特開２００４−１５９８２号公報に記載の４軸式の動力伝達機構の場合には、バッテリヘの充放電の無い状態で走行する場合の第一のモータジェネレータ、第二のモータジェネレータのトルクをトルクバランス式から算出し、回転速度をフィードバック制御して、エンジン回転速度と駆動力とを制御しているが、バッテリヘの充放電がある場合、例えば、バッテリの電力によるパワーアシストを行う場合の制御については言及していない。
更に、内燃機関の出力、第一のモータジェネレータ、第二のモータジェネレータの動力を合成して駆動輪に接続される駆動軸を駆動するハイブリッド車両において、電力によるパワーアシスト分を加算した駆動力の値を目標駆動力の最大値として予め設定しておき、アクセル開度と車速とをパラメータとする目標駆動力と車速とから目標駆動パワーを求め、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）に基づいて目標充放電パワーを求め、目標駆動パワーに加算した値とエンジンが出力可能な最大出力とを比較して小さい方の値を目標エンジンパワーとして求め、この目標エンジンパワーから目標エンジン動作点を求め、目標駆動パワーと目標エンジンパワーとの差からバッテリからの入出力電力の目標値である目標電力を求め、目標エンジントルクを含むトルクバランス式と目標電力を含む電力バランス式とから第一のモータジェネレータと第二のモータジェネレータとの制御指令値（モータトルク指令値）を演算する方法が考えられている。
しかし、この方法により４軸式においてもバッテリの電力によるパワーアシストを行なうことが可能であるが、エンジン動作点が変更中である過渡状態において、頻繁なエンジン回転速度の大きな変化による煩わしさを回避する必要がある。そのような煩わしさを回避するために、エンジン回転速度の変化を抑制する場合、内燃機関の出力が必要出力以下となってしまうため、そのままでは、実際の駆動パワーが運転者の要求する目標駆動パワーよりも小さくなってしまうため、未だ改善の余地があった。

そこで、この発明の目的は、エンジン回転速度を制限することによる内燃機関の保護と、バッテリの電力を用いたパワーアシストにより運転者の要求する駆動力を満足させることの両立を図るハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することにある。

この発明は、内燃機関および複数のモータジェネレータからの出力により車両の駆動を制御するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、バッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段と、前記アクセル開度と前記車速とに基づいて目標駆動パワーを設定する目標駆動パワー設定手段と、少なくとも前記バッテリの充電状態に基づいて目標充放電パワーを設定する目標充放電パワー設定手段と、前記目標駆動パワーと前記目標充放電パワーとに基づいて目標エンジンパワーを算出する目標エンジンパワー算出手段と、前記内燃機関及び前記複数のモータジェネレータより構成される動力伝達系を含む全体の効率が良くなるエンジンパワー毎のポイントが示される動作点ラインに基づいて前記目標エンジンパワーに対応する目標エンジン動作点を設定し、当該目標エンジン動作点に含まれる目標エンジン回転速度を算出する目標エンジン動作点設定手段と、前記設定された目標エンジン動作点に基づいて前記複数のモータジェネレータのそれぞれのトルク指令値を算出するモータトルク指令値演算手段とを有し、前記目標エンジン動作点設定手段は、前回に算出された目標エンジン回転速度から所定の変化率に応じた分まで変化した場合の目標エンジン回転速度の変化率の上限値及び下限値を算出し、前記算出された目標エンジン回転速度が前記前回に算出された目標エンジン回転速度以上の場合には、当該算出された目標エンジン回転速度と前記目標エンジン回転速度の変化率の上限値とを比較し、比較の結果、前記算出された目標エンジン回転速度が前記目標エンジン回転速度の変化率の上限値以上のとき、当該目標エンジン回転速度の変化率の上限値を目標エンジン回転速度とする目標エンジン動作点を設定し、前記算出された目標エンジン回転速度が前記前回に算出された目標エンジン回転速度未満の場合には、当該算出された目標エンジン回転速度と前記目標エンジン回転速度の変化率の下限値とを比較し、比較の結果、前記算出された目標エンジン回転速度が前記目標エンジン回転速度の変化率の下限値未満のとき、当該目標エンジン回転速度の変化率の下限値を目標エンジン回転速度とする目標エンジン動作点を設定し、前記モータトルク指令値演算手段は、前記目標駆動パワーから前記設定された目標エンジン動作点から求められる目標エンジンパワーを減算して算出される目標電力に基づいて前記複数のモータジェネレータのそれぞれのトルク指令値を算出する、ことを特徴とする。

この発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は、エンジン動作点を変更する過渡状態においても目標動作点ラインをトレースすることにより、燃費の向上を図ることができる。また、内燃機関の動作点に配慮し、目標とする電力を変更して、運転者の要求に応えるよう目標とする駆動力を確保することができる。

図１はハイブリッド車両の駆動制御装置のシステム構成図である。（実施例） 図２は目標エンジン動作点及び目標電力を算出する制御ブロック図である。（実施例） 図３はトルク指令値を算出する制御ブロック図である。（実施例） 図４は目標エンジン動作点及び目標電力を算出するフローチャートである。（実施例） 図５は図４に続く目標エンジン動作点及び目標電力を算出するフローチャートである。（実施例） 図６は図４において目標エンジン回転速度を算出するフローチャートである。（実施例） 図７はトルク指令値を算出するフローチャートである。（実施例） 図８は過渡状態における目標エンジン動作点を示す図である。（実施例） 図９は目標駆動力検索マップを示す図である。（実施例） 図１０は目標充放電パワー検索テーブルを示す図である。（実施例） 図１１は目標動作点検索マップを示す図である。（実施例） 図１２は同一エンジン動作点で車両を変化させた場合の共線図である。（実施例） 図１３は等パワーライン上での各効率状態を示す図である。（実施例） 図１４は等パワーライン上の各ポイント（Ｄ、Ｅ、Ｆ）を示す共線図である。（実施例） 図１５はエンジン効率の最良ラインと全体効率の最良ラインを示す図である。（実施例） 図１６はＬＯＷギア比状態の共線図である。（実施例） 図１７は中間ギア比状態の共線図である。（実施例） 図１８はＨＩＧＨギア比状態の共線図である。（実施例） 図１９は動力循環が発生している状態の共線図である。（実施例）

この発明は、エンジン回転速度を制限することによる内燃機関の保護と、バッテリの電力を用いたパワーアシストにより運転者の要求する駆動力を満足させることの両立を図る目的を、エンジン動作点を変更する過渡状態においても目標動作点ラインをトレースしたり、目標とする電力を変更して実現するものである。

図１〜図１９は、この発明の実施例を示すものである。
図１において、１は電動車両としてのハイブリッド車両の駆動制御装置である。
駆動制御装置１は、トルクを出力する駆動源である内燃機関（図面上では「ＥＮＧ」と記す）２の出力軸３と、複数のモータジェネレータ（電動機）としての第一のモータジェネレータ（図面上では「ＭＧ１」と記す）４及び第二のモータジェネレータ（図面上では「ＭＧ２」と記す）５と、駆動輪６に出力伝達機構７を介して接続される駆動軸（図面上では「ＯＵＴ」と記す）８と、内燃機関２の出力軸３と第一のモータジェネレータ４と第二のモータジェネレータ５と駆動軸８とに夫々連結された動力伝達機構（差動歯車機構）９とを備えている。
内燃機関２の出力軸３の途中には、内燃機関２側で、ワンウェイクラッチ１０が備えられている。このワンウェイクラッチ１０は、内燃機関２が逆回転しないようにするものであり、また、ＥＶ（電気車両）走行時には第二のモータジェネレータ５のトルク反力を受けるものである。
第一のモータジェネレータ４は、第一のロータ１１と第一のステータ１２とからなる。第二のモータジェネレータ５は、第二のロータ１３と第二のステータ１４とからなる。
また、駆動制御装置１は、第一のモータジェネレータ４を作動制御する第一のインバータ１５と、第二のモータジェネレータ５を作動制御する第二のインバータ１６と、第一のインバータ１５と第二のインバータ１６とに連絡した制御手段（駆動制御部：ＥＣＵ）１７とを備えている。
第一のインバータ１５は、第一のモータジェネレータ４の第一のステータ１２に接続している。第二のインバータ１６は、第二のモータジェネレータ５の第二のステータ１４に接続している。
第一のインバータ１５と第二のインバータ１６の各電源端子は、バッテリ（駆動用高電圧バッテリ）１８に接続している。このバッテリ１８は、第一のモータジェネレータ４及び第二のモータジェネレータ５と電力のやり取りが可能なものである。
この駆動制御装置１においては、内燃機関２と第一のモータジェネレータ４・第二のモータジェネレータ５とからの出力を用いて、ハイブリッド車両を駆動制御する。

動力伝達機構９は、いわゆる４軸式の動力入出力装置であり、内燃機関２の出力軸３と駆動軸８とを配置し、また、内燃機関２側の第一のモータジェネレータ４と駆動軸８側の第二のモータジェネレータ５とを配置し、内燃機関２の動力と第一のモータジェネレータ４の動力と第二のモータジェネレータ５の動力とを合成して駆動軸８に出力し、内燃機関２と第一のモータジェネレータ４と第二のモータジェネレータ５と駆動軸８との間で動力の授受を行う。
この動力伝達機構９の４つの回転要素は、図１２の共線図に示すように、第一のモータジェネレータ（ＭＧ１）４に連結された回転要素、内燃機関（ＥＮＧ）２に連結された回転要素、駆動軸（ＯＵＴ）８に連結された回転要素、第二のモータジェネレータ（ＭＧ２）５に連結された回転要素の順序で並ぶとともに、それらの要素間の相互のレバー比を同順にｋ１：１：ｋ２として設ける。
ここで、
ｋ１：内燃機関（ＥＮＧ）−駆動軸（ＯＵＴ）間を「１」とした場合の第一のモータジェネレータ（ＭＧ１）−内燃機関（ＥＮＧ）間のレバー比
ｋ２：内燃機関（ＥＮＧ）−駆動軸（ＯＵＴ）間を「１」とした場合の駆動軸（ＯＵＴ）−第二のモータジェネレータ（ＭＧ２）間のレバー比
である。

動力伝達機構９は、互いの２つの回転要素が連結された第一の遊星歯車機構１９と第二の遊星歯車機構２０とを並設して構成される。
第一の遊星歯車機構１９は、第一のサンギア２１と、この第一のサンギア２１に噛み合った第一のピニオンギア２２と、この第一のピニオンギア２２に噛み合った第一のリングギア２３と、第一のピニオンギア２２に連結した第一のキャリア２４と、第一のリングギア２３に連結した出力ギア２５とを備えている。
第二の遊星歯車機構２０は、第二のサンギア２６と、この第二のサンギア２６に噛み合った第二のピニオンギア２７と、この第二のピニオンギア２７に噛み合った第二のリングギア２８と、第二のピニオンギア２７に連結した第二のキャリア２９とを備えている。

動力伝達機構９において、第一の遊星歯車機構１９の第一のキャリア２４は、内燃機関２の出力軸３に連結している。また、第二の遊星歯車機構２０の第二のキャリア２９は、第一の遊星歯車機構１９の第一のリングギア２３及び出力ギア２５に連結している。
第一のサンギア２１には、第一のモータ出力軸３０を介して第一のモータジェネレータ４の第一のロータ１１が接続する。第一のキャリア２４・第二のサンギア２６には、内燃機関２の出力軸３が接続する。第一のリングギア２３・第二のキャリア２９には、出力ギア２５及び出力伝達機構７を介して駆動軸８が接続する。第二のリングギア２８には、第二のモータ出力軸３１を介して第二のモータジェネレータ５の第二のロータ１３が接続する。
第二のモータジェネレータ５は、第二のモータ出力軸３１と第二のリングギア２８と第二のキャリア２９と第一のリングギア２３と出力ギア２５と出力伝達機構７と駆動軸８とを介して駆動輪６に直接連結可能となり、単独出力のみで車両を走行させることができる性能を備えている。
つまり、動力伝達機構９においては、第一の遊星歯車機構１９の第一のキャリア２４と第二の遊星歯車機構２０の第二のサンギア２６とを結合して内燃機関２の出力軸３に接続し、第一の遊星歯車機構１９の第一のリングギア２３と第二の遊星歯車機構２０の第二のキャリア２９とを結合して駆動軸８に接続し、第一の遊星歯車機構１９の第一のサンギア２１に第一のモータジェネレータ４を接続し、第二の遊星歯車機構２０の第二のリングギア２８に第二のモータジェネレータ５を接続し、内燃機関２、第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５、及び駆動軸８との間で動力の授受を行っている。
制御手段１７には、アクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出手段３２と、車速を検出する車速検出手段３３と、バッテリ１８の充電状態（ＳＯＣ）を検出するバッテリ充電状態検出手段３４と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段３５とが連絡している。
また、制御手段１７には、内燃機関２を制御するように、空気量調整機構３６と、燃料供給機構３７と、点火時期調整機構３８とが連絡している。

制御手段１７は、図１、図２に示すように、目標駆動力設定手段１７Ａと、目標駆動パワー設定手段１７Ｂと、目標充放電パワー設定手段１７Ｃと、暫定目標エンジンパワー算出手段１７Ｄと、暫定目標エンジン動作点設定手段１７Ｅ、目標エンジン動作点設定手段１７Ｆと、目標エンジンパワー設定手段１７Ｇと、目標電力算出手段１７Ｈと、モータトルク指令値演算手段１７Ｉとを備える。
目標駆動力設定手段１７Ａは、アクセル開度検出手段３２により検出されたアクセル開度と車速検出手段３３により検出された車速とに基づいて目標駆動力を設定する。
目標駆動パワー設定手段１７Ｂは、アクセル開度検出手段３２により検出されたアクセル開度と車速検出手段３３により検出された車速とに基づいて目標駆動パワーを設定する。
目標充放電パワー設定手段１７Ｃは、少なくともバッテリ充電状態検出手段３４により検出されたバッテリ１８の充電状態（ＳＯＣ）に基づいて目標充放電パワーを設定する。
暫定目標エンジンパワー算出手段１７Ｄは、目標駆動パワー設定手段１７Ｂにより設定された目標駆動パワーと目標充放電パワー設定手段１７Ｃにより設定された目標充放電パワーとから暫定目標エンジンパワーを算出する。
また、この暫定目標エンジンパワー算出手段１７Ｅは、目標駆動パワーがバッテリ１８の電力に依るパワーアシストを受けている状態に相当する目標エンジンパワー最大値（制限値）を予め設定して備えるとともに、目標駆動パワー設定手段１７Ｂと目標充放電パワー設定手段１７Ｃとから算出した暫定目標エンジンパワーと目標エンジンパワー最大値とを比較してそのうち小さい方の値を暫定目標エンジンパワーとして更新する。これにより、エンジン動作点を目標値に合わせるよう制御しつつ、バッテリ１８の充電状態（ＳＯＣ）を所定範囲内とすることができるとともに、バッテリ１８の電力を使ったパワーアシスト領域を設けることができる。また、運転者の要求に応じてパワーアシスト領域を利用し、バッテリ１８の電力を使った駆動を行うことができる。更に、バッテリ１８ヘの充放電がある場合の第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５の制御を行うことができる。
暫定目標エンジン動作点設定手段１７Ｅは、暫定目標エンジンパワー算出手段１７Ｄにより算出された暫定目標エンジンパワーとシステム全体効率の検索マップＭとから暫定目標エンジン回転速度及び暫定目標エンジントルクを決める暫定目標エンジン動作点を設定する。
目標エンジン動作点設定手段１７Ｆは、車速検出手段３３により検出された車速に基づいて設定される目標エンジン回転速度の変化率制限値を予め設定するとともにこの変化率制限値と前回目標エンジン回転速度から目標エンジン回転速度制限値を算出し、かつこの目標エンジン回転速度制限値と前記暫定目標エンジン回転速度に基づいて目標エンジン回転速度及び目標エンジントルクを決める目標エンジン動作点を設定する。
目標エンジンパワー設定手段１７Ｇは、目標エンジン回転速度算出手段１７Ｆにより算出された目標エンジン回転速度と目標エンジントルク算出手段１７Ｅにより算出された目標エンジントルクとから目標エンジンパワーを算出する。
目標電力算出手段１７Ｈは、目標エンジン動作点設定手段１７Ｆにより設定された目標エンジン動作点から算出する目標エンジンパワーと目標駆動パワー設定手段１７Ｂにより設定された目標駆動パワーとの差から目標電力を算出する。

モータトルク指令値演算手段１７Ｉは、第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５のそれぞれのトルク指令値を設定するものであって、前記目標エンジン動作点から求められる目標エンジントルクを含むトルクバランス式と前記目標電力を含む電力バランス式とを用いて第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５のそれぞれのトルク指令値を算出する。
また、このモータトルク指令値演算手段１７Ｉは、目標エンジン動作点から求められる目標エンジン回転速度に実際のエンジン回転速度を収束させるように第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５のトルク指令値にそれぞれのフィードバック補正量を設定する。これにより、第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５のトルク指令値をそれぞれ細かく補正することによって、速やかに、エンジン回転速度を目標値に収束させることができる。エンジン動作点を目標とする動作点に併せることができるので、適切な運転状態とすることができる。
更に、このモータトルク指令値演算手段１７Ｉは、目標エンジン動作点から求められる目標エンジン回転速度と車速とから第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５のそれぞれの回転速度を算出する。これら第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５の回転速度と目標電力と目標エンジントルクに基づいて第一のモータジェネレータ４のトルク指令値を算出する。一方、この第一のモータジェネレータ４のトルク指令値と目標エンジントルクに基づいて第二のモータジェネレータ５のトルク指令値を算出する。第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５のトルク指令値を別に算出するので、個別にフィードバック補正することも可能になる。

即ち、この実施例では、内燃機関２の出力、第一のモータジェネレータ４・第二のモータジェネレータ５の動力を合成して駆動輪６に接続される駆動軸８を駆動するハイブリッド車両において、電力によるパワーアシスト分を加算した駆動力の値を目標駆動力の最大値として予め設定しておき、アクセル開度と車速とをパラメータとする目標駆動力と車速とから目標駆動パワーを求め、充電状態（ＳＯＣ）に基づいて目標充放電パワーを求めて目標駆動パワーに加算した値を暫定目標エンジンパワーとして求め、この暫定目標エンジンパワーから暫定目標エンジン動作点を求め、暫定目標エンジン動作点におけるエンジン回転速度に対応した値に変更して目標エンジン動作点とし、この目標エンジン動作点から目標エンジンパワーを計算し、目標駆動パワーと目標エンジンパワーとの差からバッテリ１８からの入出力電力の目標値である目標電力を求め、目標エンジントルクを含むトルクバランス式と目標電力を含む電カバランス式とから第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５の制御指令値（トルク指令値）を演算する。
この実施例におけるエンジン動作点の変化は、図８となる。エンジン動作点をＡポイントからＤポイントまで変更する場合、図８に示すように、エンジン動作点は、Ａポイント→Ｂポイント→Ｃポイント→Ｄポイントをトレースしながら変更される。従って、目標エンジン回転速度の変化率制限により、すなわち、単位時間当たりの変化量制限により、エンジン回転速度の急変が抑制できる。

次に、アクセル開度と車速とから目標エンジン動作点（目標エンジン回転速度、目標エンジントルク）及び目標電力の演算を、図２の制御ブロック図及び図４、図５のフローチャートに基づいて説明する。
図４に示すように、制御手段１７のプログラムがスタートすると（ステップ１０１）、先ず、制御に用いる各種信号（アクセル開度、車速、充電状態（ＳＯＣ））を取り込み（ステップ１０２）、図９に示す目標駆動力検索マップから、アクセル開度と車速とに応じた目標駆動力を算出する（ステップ１０３）。この場合、アクセル開度が零（０）での高車速域は、エンジンブレーキ相当の減速方向の駆動力となるよう負の値に設定し、一方、車速が低い領域では、クリープ走行ができるよう正の値としている。
そして、目標駆動力と車速とを乗算して、目標駆動力で車両を駆動するのに必要な目標駆動パワーを設定する（ステップ１０４）。
さらに、バッテリ１８の充電状態（ＳＯＣ）を通常使用範囲内に制御するために、目標とする充放電パワーを、図１０に示す目標充放電量検索テーブルから算出する（ステップ１０５）。この場合、バッテリ１８の充電状態（ＳＯＣ）が低い場合には、充電パワーを大きくしてバッテリ１８の過放電を防止するようにし、バッテリ１８の充電状態（ＳＯＣ）が高い場合は、放電パワーを大きくして過充電を防止するようにしている。便宜上、放電側を正の値、充電側を負の値として取り扱う。
目標駆動パワーと目標充放電パワーとから内燃機関２が出力すべき暫定目標エンジンパワーを計算する（ステップ１０６）。この内燃機関２が出力すべき暫定目標エンジンパワーは、ハイブリッド車両の駆動に必要なパワーにバッテリ１８を充電するパワーを加算（放電の場合は減算）した値となる。ここでは、充電側を負の値として取り扱っているので、目標駆動パワーから目標充放電パワーを減算して、暫定目標エンジンパワーを算出する。
そして、暫定目標エンジンパワーが上限パワーを超えたかどうかを判断する（ステップ１０７）。
このステップ１０７がＹＥＳの場合には、暫定目標エンジンパワーの上限ガードを行うように、上限パワーを暫定目標エンジンパワーとする（ステップ１０８）。
前記ステップ１０７がＮＯの場合、又は、前記ステップ１０８の処理後は、図１１に示す目標エンジン動作点検索マップから、暫定目標エンジンパワーと車速に応じた暫定目標エンジン動作点（目標エンジン回転速度、目標エンジントルク）を算出する（ステップ１０９）。

上記の目標エンジン動作点検索マップは、図１１に示すように、等パワーライン上で内燃機関２の効率に動力伝達機構９と第一のモータジェネレータ４と第二のモータジェネレータ５とにより構成される動力伝達系の効率を加味した全体の効率が良くなるポイントを各パワー毎に選定して結んだラインを目標動作点ラインとして設定する。そして、この目標動作点ラインは、各車速毎に設定する。この設定値は、実験的に求めてもよいし、内燃機関２、第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５の効率から計算して求めてもよい。
なお、目標動作点ラインは、車速が高くなるにつれて高回転側に移動する設定としている。これは、次の理由による。
車速によらず同一のエンジン動作点を目標エンジン動作点とした場合、図１２に示すように、車速が低い場合には、第一のモータジェネレータ４の回転速度は正となり、第一のモータジェネレータ４が発電機、第二のモータジェネレータ５が電動機となる（図１２のＡの状態）。そして、車速が高くなるにつれて、第一のモータジェネレータ４の回転速度は零（０）に近づき（図１２のＢの状態）、さらに、車速が高くなると、第一のモータジェネレータ４の回転速度は負となり、この状態になると、第一のモータジェネレータ４は電動機として作動し、第二のモータジェネレータ５は発電機として作動する（図１２のＣの状態）。
車速が低い場合（図１２のＡの状態及びＢの状態）パワーの循環は起きないので、目標動作点は、図１１に示す車速＝４０ｋｍ／ｈの目標動作点ラインのように、概ねエンジン効率の良いポイントに近いものとなる。
しかし、車速が高い場合（図１２Ｃの状態）になると、第一のモータジェネレータ４は電動機として作動し、第二のモータジェネレータ５は発電機として作動し、パワー循環が発生するため、動力伝達系の効率が低下する。
従って、図１３のポイントＣに示すように、エンジン効率が良くても、動力伝達系の効率が低下するため、全体としての効率が低下してしまう。
そこで、高車速域でパワー循環が発生しないようにするには、図１４に示す共線図のポイントＥで示すように、第一のモータジェネレータ４の回転速度を零（０）以上にすればよいが、そうすると、エンジン回転速度が高くなる方へエンジン動作点が移動するので、図１３のポイントＥに示すように、動力伝達系の効率が良くなっても、エンジン効率が大きく低下するので、全体としての効率は低下してしまう。
従って、図１３に示すように、全体としてのエンジン効率が良いポイントは、両者の間のポイントＤとなり、このポイントＤを目標エンジン動作点とすれば最も効率のよい運転が可能となる。
上記のポイントＣ、ポイントＤ、ポイントＥの３つの動作点を目標動作点検索マップ上に表したのが、図１５である。この図１５において、車速が高い場合に、全体効率が最良となるエンジン動作点は、エンジン効率が最良となる動作点よりも高回転側に移動することが明白である。

次に、この目標エンジン動作点及び目標電力の演算を、図５のフローチャートに移行して説明する。
図５に示すように、図４の前記ステップ１０９の処理後で、暫定目標エンジン回転速度の変化率に制限を施し、目標エンジン回転速度を算出する（ステップ１１０）。
具体的には、この目標エンジン回転速度の算出においては、図６のサブフローを用いる。
図６に示すように、プログラムがスタートすると（ステップ２０１）、前回（現在）の目標エンジン回転速度から所定の変化率に応じた分まで変化した場合の目標エンジン回転速度の変化率上限制限値及び目標エンジン回転速度の変化率下限制限値を算出するとともに（ステップ２０２）、暫定目標エンジン回転速度が前回（現在）の目標エンジン回転速度以上かどうかを判断する（ステップ２０３）。
このステップ２０３がＹＥＳの場合、暫定目標エンジン回転速度が目標エンジン回転速度の変化率上限制限値以上かどうかを判断する（ステップ２０４）。
前記ステップ２０３がＮＯの場合、暫定目標エンジン回転速度が目標エンジン回転速度の変化率上限制限値未満かどうかを判断する（ステップ２０５）。
前記ステップ２０４がＹＥＳの場合、目標エンジン回転速度の変化率上限制限値を目標エンジン回転速度とする（ステップ２０６）。
前記ステップ２０４がＮＯの場合、暫定目標エンジン回転速度を目標エンジン回転速度とする（ステップ２０７）。
前記ステップ２０５がＹＥＳの場合、目標エンジン回転速度の変化率下限制限値を目標エンジン回転速度とする（ステップ２０８）。
前記ステップ２０５がＮＯの場合、暫定目標エンジン回転速度を目標エンジン回転速度とする（ステップ２０９）。
前記ステップ２０６、又は、前記ステップ２０７、又は、前記ステップ２０８、又は、前記ステップ２０９の処理後は、プログラムをエンドとする（ステップ２１０）。

そして、図５のフローチャートに戻って、前記目標エンジン回転速度における目標エンジントルクを、図８の過渡状態における目標エンジン動作点検索マップから算出する（ステップ１１１）。
この実施例における目標エンジン動作点は、図８に示すようになり、ポイントＡからポイントＤまでエンジン動作点を変更する場合、目標エンジン回転速度の変化率制限により、エンジン動作点は、ポイントＡとポイントＢとポイントＣとポイントＤとを順次にトレースしながら変更されることになる。なお、このエンジン動作点変更中のポイントＢやポイントＣは、最終目標値であるポイントＤに比べてエンジン２から出力されるパワーは小さくなる。
次に、前記算出された目標エンジン動作点（目標エンジン回転速度と目標エンジントルク）から目標エンジンパワーを計算する（ステップ１１２）。
そして、目標駆動パワーから目標エンジンパワーを減算し、目標電力を算出する（ステップ１１３）。この目標駆動パワーの方が目標エンジンパワーよりも大きい場合に、目標電力は、バッテリ電力によるアシストパワーを意味する値となる。また、目標エンジンパワーの方が目標駆動パワーより大きい場合には、目標電力はバッテリヘの充電電力を意味する値となる。
ここで、目標エンジンパワーは、実際に出力可能な値であるため、ここで算出した目標電力でパワーアシストを行なえば、運転者の要求する駆動力を得ることができる。
そして、プログラムをリターンする（ステップ１１４）。

次に、目標とする駆動力を出力しつつ、バッテリ１８の充放電量を目標値とするための第一のモータジェネレータ４と第二のモータジェネレータ５の目標トルクの演算について、図３の制御ブロック図及び図７のフローチャートに基づいて説明する。
図７に示すように、制御手段１７のプログラムがスタートすると（ステップ３０１）、先ず、車速から第一の遊星歯車機構１９・第二の遊星歯車機構２０の回転速度Ｎｏを算出し、そして、エンジン回転速度が目標エンジン回転速度Ｎｅｔとなった場合の第一のモータジェネレータ４の回転速度Ｎｍｇｌｔ及び第二のモータジェネレータ５の回転速度Ｎｍｇ２ｔを算出する（ステップ３０２）。この回転速度Ｎｍｇｌｔと回転速度Ｎｍｇ２ｔとは、以下の（式１）、（式２）により算出される。この演算式は、第一の遊星歯車機構１９・第二の遊星歯車機構２０の回転速度の関係から求められる。

Ｎｍｇｌｔ＝（Ｎｅｔ−Ｎｏ）＊ｋ１＋Ｎｅｔ ・・・（式１）

Ｎｍｇ２ｔ＝（Ｎｏ−Ｎｅｔ）＊ｋ２＋Ｎｏ ・・・（式２）

ここで、上記の（式１）、（式２）においては、図１２に示すように、
ｋ１：エンジン（ＥＮＧ）−駆動軸（ＯＵＴ）間を「１」とした場合の第一のモータジェネレータ（ＭＧ１）−エンジン（ＥＮＧ）間のレバー比
ｋ２：エンジン（ＥＮＧ）−駆動軸（ＯＵＴ）間を「１」とした場合の駆動軸（ＯＵＴ）−第二のモータジェネレータ（ＭＧ２）間のレバー比
である。つまり、このｋ１、ｋ２は、第一の遊星歯車機構１９・第二の遊星歯車機構２０のギア比により定まる値である。
そして、回転速度Ｎｍｇ１ｔ、回転速度Ｎｍｇ２ｔ、目標電力Ｐｂａｔｔ、目標エンジントルクＴｅｔから第一のモータジェネレータ４の基本トルクＴｍｇｌｉを算出する（ステップ３０３）。この基本トルクＴｍｇｌｉは、以下の計算式（３）により算出される。

Ｔｍｇｌｉ＝（Ｐｂａｔｔ＊６０／２π−Ｎｍｇ２ｔ＊Ｔｅｔ／ｋ２）／（Ｎｍｇｌｔ＋Ｎｍｇ２ｔ＊（１＋ｋ１）／ｋ２） ・・・（式３）

この（式３）は、以下に示す第一の遊星歯車機構１９・第二の遊星歯車機構２０に入力されるトルクのバランスを表し（以下の「（式４）」で示す）、及び第一のモータジェネレータ４と第二のモータジェネレータ５で発電又は消費される電力とバッテリ１８ヘの入出力電力（Ｐｂａｔｔ）とが等しいことを表す（以下の「（式５）」で示す）からなる連立方程式を解くことにより導き出せる。

Ｔｅｔ＋（１＋ｋ１）＊Ｔｍｇ１＝ｋ２＊Ｔｍｇ２ ・・・（式４）

つまり、トルクバランス式では、上記の（式４）に示すように、第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５のそれぞれの目標トルクと目標エンジントルクとを、第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５と内燃機関２とを機械的に作動連結する動力伝達機構９のギヤ比に基づくレバー比に基づいてバランスしている。

Ｎｍｇ１＊Ｔｍｇ１＊２π／６０＋Ｎｍｇ２＊Ｔｍｇ２＊２π／６０＝Ｐｂａｔｔ ・・・（式５）

次いで、基本トルクＴｍｇｌｉと目標エンジントルクとから第二のモータジェネレータ５の基本トルクＴｍｇ２ｉを、以下の（式６）により算出する（ステップ３０４）。

Ｔｍｇ２ｉ＝（Ｔｅｔ＋（１＋ｋ１）＊Ｔｍｇ１ｉ）／ｋ２ ・・・（式６）

この（式６）は、上記の式（４）から導き出したものである。
次に、エンジン回転速度を目標に近づけるために、エンジン回転速度の目標値との偏差に予め設定した所定のフィードバックゲインを乗算し、第一のモータジェネレータ４のフィードバック補正トルクＴｍｇｌｆｂ及び第二のモータジェネレータ５のフィードバック補正トルクＴｍｇ２ｆｂを算出する（ステップ３０５）。
第一のモータジェネレータ４のフィードバック補正トルクＴｍｇｌｆｂは、
Ｔｍｇｌｆｂ＝−ΔＴｅ／（１＋Ｋ１）
で算出される。
ここで、ΔＴｅは、トルクバランス式に基づき、エンジントルクの目標トルクに対する変化量である。
第二のモータジェネレータ５のフィードバック補正トルクＴｍｇ２ｆｂは、
Ｔｍｇ２ｆｂ＝（Ｋ１／（１＋Ｋ２））＊Ｔｍｇｌｆｂ
で算出される。
この第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５のトルク指令値にそれぞれ設定するフィードバック補正量は、第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５と駆動軸８と内燃機関２とにそれぞれ連結された４つの回転要素を有する動力伝達機構９のギヤ比ないしレバー比に基づいて関連付けて設定される。
そして、各フィードバック補正トルクＴｍｇｌｆｂ、Ｔｍｇ２ｆｂを各基本トルクＴｍｇｌｉ、Ｔｍｇ２ｉに加算して、第一のモータジェネレータ４のトルク指令値Ｔｍｇ１及び第二のモータジェネレータ５のトルク指令値Ｔｍｇ２を算出する（ステップ３０６）。
第一のモータジェネレータ４のトルク指令値Ｔｍｇ１は、
Ｔｍｇ１＝Ｔｍｇ１ｉ＋Ｔｍｇｌｆｂ
で算出される。
第二のモータジェネレータ５のトルク指令値Ｔｍｇ２は、
Ｔｍｇ２＝Ｔｍｇ２ｉ＋Ｔｍｇ２ｆｂ
で算出される。
そして、この算出されたトルク指令値Ｔｍｇ１、Ｔｍｇ２により第一のモータジェネレータ４、第二のモータジェネレータ５を駆動制御することにより、目標とする駆動力を出力しつつ、バッテリ１８ヘの充放電を目標値とすることができる。
その後、プログラムをリターンする（ステップ３０７）。

図１６〜図１９には、代表的な動作状態での共線図を示す。
ここで、ｋ１、ｋ２は、下記のように定義される。
ｋ１＝ＺＲ１／ＺＳｌ
ｋ２＝ＺＳ２／ＺＲ２
ここで、
ＺＳ１：第一のサンギアの歯数
ＺＲ１：第一のリングギアの歯数
ＺＳ２：第二のサンギアの歯数
ＺＲ２：第二のリングギアの歯数
である。
各動作状態については、図１６〜図１９の共線図を用いて説明する。
なお、この図１６〜図１９の共線図において、回転速度は、内燃機関２の回転方向を正方向とし、各軸に入出力されるトルクは内燃機関２のトルクと同じ向きのトルクが入力される方向を正として定義する。従って、駆動軸トルクが正の場合は、車両を後方へ駆動しようとするトルクが出力されている状態（前進時であれば減速、後進時であれば駆動）であり、一方、駆動軸トルクが負の場合は、車両を前方へ駆動しようとするトルクが出力されている状態（前進時であれば駆動、後進時であれば減速）である。
第一のモータジェネレータ４及び第二のモータジェネレータ５による発電や力行（動力を車輪（駆動輪）に伝えて加速、又は上り勾配で均衡速度を保つこと）を行う場合に、第一のインバータ１５・第二のインバータ１６や第一のモータジェネレータ４・第二のモータジェネレータ５での発熱による損失が発生するため、電気エネルギと機械的エネルギとの間で変換を行う場合の効率は、１００％ではないが、説明を簡単にするため、損失が無いと仮定して説明する。

現実として損失を考慮する場合には、損失により失われるエネルギの分だけ余分に発電するように制御すればよい。
（１）、ＬＯＷギア比状態（図１６参照）
内燃機関２により走行し、第二のモータジェネレータ５の回転速度が零（０）の状態である。この時の共線図を、図１６に示す。第二のモータジェネレータ５の回転速度は、零（０）であるため、電力は消費しない。従って、バッテリ１８への充放電が無い場合には、第一のモータジェネレータ４で発電を行う必要はないため、第一のモータジェネレータ４のトルク指令値Ｔｍｇ１は、零（０）となる。また、エンジン回転速度と駆動軸回転速度との比は、（１＋ｋ２）／ｋ２となる。
（２）、中間ギア比状態（図１７参照）
内燃機関２により走行し、第一のモータジェネレータ４及び第二のモータジェネレータ５の回転速度が正の状態である。この時の共線図を、図１７に示す。この場合、バッテリ１８への充放電が無い場合、第一のモータジェネレータ４が回生となり、この回生電力を用いて第二のモータジェネレータ５を力行させる。
（３）、ＨＩＧＨギア比状態 （図１８参照）
内燃機関２により走行し、第一のモータジェネレータ４の回転速度が零（０）の状態である。この時の共線図を、図１８に示す。第一のモータジェネレータ４の回転速度は零（０）であるため回生はしない。従って、バッテリ１８への充放電が無い場合には、第二のモータジェネレータ５での力行や回生は行わず、第二のモータジェネレータ５のトルク指令値Ｔｍｇ２は、零（０）となる。また、エンジン回転速度と駆動軸回転速度との比は、ｋ１／（１＋ｋ１）となる。
（４）、動力循環が発生している状態（図１９参照）
図１８のＨＩＧＨギア比状態よりさらに車速が高い状態では、第一のモータジェネレータ４が逆回転する状態となる。この状態では、第一のモータジェネレータ４は力行となり、電力を消費する。従って、バッテリ１８への充放電がない場合には、第二のモータジェネレータ５が回生となり発電を行う。

この結果、この発明において、駆動制御装置１は、算出された目標エンジン回転速度が前回に算出された目標エンジン回転速度以上の場合で、算出された目標エンジン回転速度が目標エンジン回転速度の変化率の上限値以上のときは、当該目標エンジン回転速度の変化率の上限値を目標エンジン回転速度とする目標エンジン動作点を設定し、算出された目標エンジン回転速度が前回に算出された目標エンジン回転速度未満の場合で、算出された目標エンジン回転速度と目標エンジン回転速度の変化率の下限値未満のときは、当該目標エンジン回転速度の変化率の下限値を目標エンジン回転速度とする目標エンジン動作点を設定し、目標駆動パワーから前記設定された目標エンジン動作点に基づいて求められる目標エンジンパワーを減算して算出される目標電力に基づいて複数のモータジェネレータ４、５のそれぞれのトルク指令値を算出する。
これにより、エンジン動作点が変更中である過渡状態において、目標エンジン回転速度の変化率の制限値に基づいて目標エンジン回転速度を制限可能に構成するので、エンジン回転速度の大きな変化による煩わしさを回避できるとともに、エンジン回転速度によって変動する目標エンジンパワーによる影響を、目標駆動パワーのうち目標電力にかかるパワーによって吸収するように複数のモータジェネレータ４、５のトルク指令値を算出するので、内燃機関２の効率を良い状態にして燃費性能を確保できる。

この発明に係る駆動制御装置を、ハイブリッド車両に限らず、電気自動車等の他の電動車両に適用可能である。

１ ハイブリッド車両の駆動制御装置
２ 内燃機関（ＥＮＧ）
４ 第一のモータジェネレータ（ＭＧ１）
５ 第二のモータジェネレータ（ＭＧ２）
６ 駆動輪
８ 駆動軸（ＯＵＴ）
９ 動力伝達機構
１５ 第一のインバータ
１６ 第二のインバータ
１７ 制御手段
１７Ａ 目標駆動力設定手段
１７Ｂ 目標駆動パワー設定手段
１７Ｃ 目標充放電パワー設定手段
１７Ｄ 暫定目標エンジンパワー算出手段
１７Ｅ 暫定目標エンジン動作点設定手段
１７Ｆ 目標エンジン動作点設定手段
１７Ｇ 目標エンジンパワー設定手段
１７Ｈ 目標電力算出手段
１７Ｉ モータトルク指令値演算手段
１８ バッテリ
３２ アクセル開度検出手段
３３ 車速検出手段
３４ バッテリ充電状態検出手段
３５ エンジン回転速度検出手段

Claims (1)

1. 内燃機関および複数のモータジェネレータからの出力により車両の駆動を制御するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
   アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、
   バッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段と、
   前記アクセル開度と前記車速とに基づいて目標駆動パワーを設定する目標駆動パワー設定手段と、
   少なくとも前記バッテリの充電状態に基づいて目標充放電パワーを設定する目標充放電パワー設定手段と、
   前記目標駆動パワーと前記目標充放電パワーとに基づいて目標エンジンパワーを算出する目標エンジンパワー算出手段と、
   前記内燃機関及び前記複数のモータジェネレータより構成される動力伝達系を含む全体の効率が良くなるエンジンパワー毎のポイントが示される動作点ラインに基づいて前記目標エンジンパワーに対応する目標エンジン動作点を設定し、当該目標エンジン動作点に含まれる目標エンジン回転速度を算出する目標エンジン動作点設定手段と、
   前記設定された目標エンジン動作点に基づいて前記複数のモータジェネレータのそれぞれのトルク指令値を算出するモータトルク指令値演算手段とを有し、
   前記目標エンジン動作点設定手段は、
   前回に算出された目標エンジン回転速度から所定の変化率に応じた分まで変化した場合の目標エンジン回転速度の変化率の上限値及び下限値を算出し、
   前記算出された目標エンジン回転速度が前記前回に算出された目標エンジン回転速度以上の場合には、当該算出された目標エンジン回転速度と前記目標エンジン回転速度の変化率の上限値とを比較し、比較の結果、前記算出された目標エンジン回転速度が前記目標エンジン回転速度の変化率の上限値以上のとき、当該目標エンジン回転速度の変化率の上限値を目標エンジン回転速度とする目標エンジン動作点を設定し、
   前記算出された目標エンジン回転速度が前記前回に算出された目標エンジン回転速度未満の場合には、当該算出された目標エンジン回転速度と前記目標エンジン回転速度の変化率の下限値とを比較し、比較の結果、前記算出された目標エンジン回転速度が前記目標エンジン回転速度の変化率の下限値未満のとき、当該目標エンジン回転速度の変化率の下限値を目標エンジン回転速度とする目標エンジン動作点を設定し、
   前記モータトルク指令値演算手段は、前記目標駆動パワーから前記設定された目標エンジン動作点から求められる目標エンジンパワーを減算して算出される目標電力に基づいて前記複数のモータジェネレータのそれぞれのトルク指令値を算出する、ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
   

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