JP6301748B2 - 電動車両 - Google Patents

Description

この発明は、電動車両に関し、特に、変速機と、電動機を駆動する駆動装置に供給される電圧を調整するコンバータとを備える電動車両に関する。

国際公開第２００３／０１５２５４号パンフレット（特許文献１）は、モータと、インバータと、インバータ入力電圧を調整するコンバータとを備えるモータ駆動制御装置を開示する。このモータ駆動制御装置においては、モータの回転速度及び目標出力トルク（トルク指令）に基づいて、そのときのモータに最適な印加電圧が算出され、これに基づいてインバータ入力電圧の目標値が決定される。このモータ駆動制御装置によれば、モータの動作状態に応じてインバータ入力電圧を最適化し、モータを効率的に運転することができる（特許文献１参照）。

国際公開第２００３／０１５２５４号パンフレット

電動機の回転軸と駆動輪との間の動力伝達経路に変速機が設けられる場合、変速機による変速によって電動機の動作点（回転速度及びトルク）が急激に変化し得る。特許文献１に記載のモータ駆動制御装置では、電動機の動作点に基づいてインバータ入力電圧の目標値が決定されるので、電動機の動作点の急激な変化にインバータ入力電圧が追従できない可能性がある。その結果、一時的に電動機が所望のトルクを出力できず、ドライバビリティが悪化する可能性がある。

この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、変速機と、電動機を駆動する駆動装置に供給される電圧を調整するコンバータとを備える電動車両において、電動機の動作点の急激な変化によるドライバビリティの悪化を抑制することである。

この発明によれば、電動車両は、電動機と、変速機と、駆動装置と、コンバータとを備える。変速機は、電動機の回転軸と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられる。駆動装置は、電動機を駆動する。コンバータは、駆動装置に供給される電圧を調整する。コンバータによって調整される電圧は、変速機の出力軸のトルクに関連する第１状態量と、出力軸の回転速度に関連する第２状態量とに基づいて決定されている。

この発明においては、変速機の出力軸のトルクに関連する第１状態量と、変速機の出力軸の回転速度に関連する第２状態量とに基づいてコンバータの目標電圧が決定されているので、電動機の動作点の急激な変化による上記目標電圧の急激な変動が抑制される。したがって、この発明によれば、上記目標電圧が安定化し、その結果、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

好ましくは、コンバータによって調整される電圧は、第１状態量の値が大きいほど高い。

また、好ましくは、コンバータによって調整される電圧は、第２状態量の値が大きいほど高い。

このような構成により、電動機及び／又は変速機の出力軸（駆動軸）のトルク不足を抑制して、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

好ましくは、電動車両は、制御装置をさらに備える。制御装置は、駆動装置に供給される電圧が目標電圧となるようにコンバータを制御する。そして、制御装置は、第１及び第２状態量に基づいて上記電圧の目標値を示す第１電圧（ＶＨ１）を決定し、電動機の動作点に基づいて上記電圧の目標値を示す第２電圧（ＶＨ２）を決定し、第１電圧及び第２電圧に基づいて目標電圧を決定する。

変速機の出力軸に関連する第１及び第２状態量のみに基づいて目標電圧を決定すると、電動機、駆動装置及びコンバータによって構成される電気システムが効率的に動作する電圧レベルから目標電圧が離れることにより、効率が大きく低下する可能性がある。目標電圧の決定に第２電圧も考慮することにより、電気システムの効率にも配慮して目標電圧を決定することができる。

好ましくは、制御装置は、走行負荷が大きいほど目標電圧が第１電圧に近づくように目標電圧を決定する。

このような構成により、走行負荷が大きいときは、変速機の出力軸に関連する第１及び第２状態量を重視した目標電圧となり、高負荷で走行したいとのユーザの要求に応えることができる。一方、走行負荷が小さいときは、電動機の動作点を重視した目標電圧となり、電気システムを効率的に動作させることができる。

好ましくは、電動車両は、制御装置をさらに備える。制御装置は、駆動装置に供給される電圧が目標電圧となるようにコンバータを制御する。変速機は、有段式変速機である。有段式変速機が第１変速段から第２変速段にアップシフトすることを示す第１変速線と、有段式変速機が第２変速段から第１変速段にダウンシフトすることを示す第２変速線とには、ヒステリシスが設けられる。そして、制御装置は、第１及び第２状態量がヒステリシスの領域に含まれるとき、予め準備された設定電圧に基づいて目標電圧を決定する。

このような構成により、変速が間近に予測される場合に、予め準備された設定電圧に基づいて目標電圧が決定される。これにより、変速に伴なう電動機の動作点の急激な変化による目標電圧の急激な変動が抑制される。したがって、この発明によれば、変速時の目標電圧が安定化し、その結果、変速時のドライバビリティ悪化を抑制することができる。

好ましくは、第１状態量は、変速機の出力軸のトルク、車両駆動力及びアクセル開度のいずれかである。第２状態量は、変速機の出力軸の回転速度及び車両速度のいずれかである。

この電動車両によれば、コンバータの目標電圧が安定化し、その結果、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

この発明によれば、変速機と、電動機を駆動する駆動装置に供給される電圧を調整するコンバータとを備える電動車両において、電動機の動作点の急激な変化によるドライバビリティの悪化を抑制することができる。

この発明の実施の形態１による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体構成図である。 図１に示す制御装置に対して入出力される主な信号及び指令を示した図である。 図１に示す差動部及び変速機の構成を示した図である。 変速機による変速時の回転変化の様子を共線図上で示した図である。 実施の形態１における目標電圧の設定例を示した図である。 実施の形態１における目標電圧の設定方法を説明するためのフローチャートである。 モータジェネレータの動作状態に基づく第２設定電圧の設定例を示した図である。 走行負荷と重み係数との関係を示した図である。 実施の形態２における目標電圧の設定方法を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３において、変速機の出力軸のトルク及び回転速度に基づく第１設定電圧の設定例を示した図である。 実施の形態３における目標電圧の設定方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
（車両の全体構成）
図１は、この発明の実施の形態１による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両１０の全体構成図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１０は、エンジン１２と、差動部２０と、変速機３０と、差動歯車装置４２と、駆動輪４４とを備える。また、ハイブリッド車両１０は、インバータ５２と、コンバータ５４と、蓄電装置５６と、制御装置６０とをさらに備える。

エンジン１２は、燃料の燃焼による熱エネルギをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギに変換することによって動力を出力する内燃機関である。差動部２０は、エンジン１２に連結される。差動部２０は、インバータ５２によって駆動されるモータジェネレータと、エンジン１２の出力を変速機３０への伝達部材とモータジェネレータとに分割する動力分割装置とを含む。差動部２０の構成については、後ほど説明する。

変速機３０は、差動部２０に連結され、差動部２０に接続される上記伝達部材（変速機３０の入力軸）の回転速度と、差動歯車装置４２に接続される駆動軸（変速機３０の出力軸）の回転速度との比（変速比）を変更可能に構成される。変速機３０は、変速比を段階的に変更可能な有段式の変速機によって構成される。差動歯車装置４２は、変速機３０の出力軸に連結され、変速機３０から出力される動力を駆動輪４４へ伝達する。変速機３０の構成についても、差動部２０とともに後ほど説明する。

インバータ５２は、制御装置６０によって制御され、差動部２０に含まれるモータジェネレータを駆動する。インバータ５２は、たとえば、三相分の電力用半導体スイッチング素子を含むブリッジ回路によって構成される。

コンバータ５４は、インバータ５２と蓄電装置５６との間に電気的に接続される。コンバータ５４は、制御装置６０によって制御され、インバータ５２に供給される電圧を調整する。詳しくは、コンバータ５４は、インバータ５２に供給される電圧を蓄電装置５６の電圧以上に昇圧する。コンバータ５４は、たとえば、電流可逆型の昇圧チョッパ回路によって構成される。

蓄電装置５６は、再充電可能な直流電源であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。なお、二次電池に代えて電気二重層キャパシタなどの蓄電要素によって蓄電装置５６を構成してもよい。

制御装置６０は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）６２と、ＭＧ−ＥＣＵ６４と、電池ＥＣＵ６６と、ＥＣＴ−ＥＣＵ６８と、ＨＶ−ＥＣＵ７０とを含む。これらの各ＥＣＵは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、所定の制御を実行する。各ＥＣＵにより実行される制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

エンジンＥＣＵ６２は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受けるエンジントルク指令等に基づいて、エンジン１２を駆動するためのスロットル信号や点火信号等を生成し、その生成した各信号をエンジン１２へ出力する。

ＭＧ−ＥＣＵ６４は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受ける、コンバータ５４の目標電圧（インバータ５２の入力電圧の目標値）を示す電圧指令に基づいて、コンバータ５４を駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をコンバータ５４へ出力する。また、ＭＧ−ＥＣＵ６４は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受ける、差動部２０に含まれるモータジェネレータのトルク指令等に基づいて、インバータ５２を駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をインバータ５２へ出力する。

電池ＥＣＵ６６は、蓄電装置５６の電圧及び／又は電流に基づいて、蓄電装置５６の充電状態（満充電状態に対する現在の蓄電量を百分率で表したＳＯＣ値によって示される。）を推定し、その推定値をＨＶ−ＥＣＵ７０へ出力する。ＥＣＴ−ＥＣＵ６８は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受けるトルク容量指令等に基づいて、変速機３０を制御するための油圧指令を生成し、その生成した油圧指令を変速機３０へ出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ７０は、各種センサの検出信号を受け、ハイブリッド車両１０の各機器を制御するための各種指令を生成する。主要なものとして、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、アクセルペダルの操作量や車両速度等に基づいて、エンジン１２及び差動部２０を所望の状態に制御して走行するための各種指令を生成するとともに、変速機３０を所望の変速状態に制御するための各種指令を生成する。また、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、コンバータ５４により調整されてインバータ５２に供給される電圧の目標値を示す電圧指令（目標電圧）を生成する。

図２は、図１に示した制御装置６０に対して入出力される主な信号及び指令を示した図である。図２を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ハイブリッド車両１０の速度を検出する車速センサからの信号、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサからの信号、エンジン１２の回転数を検出するエンジン回転数センサからの信号を受ける。また、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、差動部２０に含まれるモータジェネレータＭＧ１（後述）の回転速度を検出するためのＭＧ１回転数センサからの信号、差動部２０に含まれるモータジェネレータＭＧ２（後述）の回転速度を検出するためのＭＧ２回転数センサからの信号、変速機３０の出力軸の回転速度を検出するための出力軸回転数センサからの信号をさらに受ける。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、差動部２０及び変速機３０の潤滑油の温度を検出する潤滑油温度センサからの信号、シフトレバーによって指示されるシフトポジションを検出するシフトポジションセンサからの信号、コンバータ５４によって調整される電圧ＶＨ（インバータ５２の入力電圧）を検出するＶＨセンサからの信号をさらに受ける。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、蓄電装置５６のＳＯＣ値を示す信号を電池ＥＣＵ６６から受ける。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、上記の信号に基づいて、エンジン１２の出力トルクの目標値を示すエンジントルク指令Ｔｅｒを生成してエンジンＥＣＵ６２へ出力する。また、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、差動部２０のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒを生成してＭＧ−ＥＣＵ６４へ出力する。また、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、所定の変速マップに従って変速機３０の変速段を決定し、その変速段を実現するためのトルク容量指令Ｔｃｒを生成してＥＣＴ−ＥＣＵ６８へ出力する。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、コンバータ５４により調整される電圧ＶＨの目標値を示す目標電圧ＶＨｒを決定し、目標電圧ＶＨｒをＭＧ−ＥＣＵ６４へ出力する。詳しくは、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、上記のエンジントルク指令Ｔｅｒ及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒにより算出可能な差動部２０の出力軸トルク（変速機３０の入力軸トルクに相当する。）と、変速機３０の変速比とに基づいて、変速機３０の出力軸トルクを算出する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、変速機３０の出力軸トルクと、出力軸回転数センサにより検出される変速機３０の出力軸の回転速度とに基づいて、予め準備されるマップ又は関係式を用いて上記の目標電圧ＶＨｒを決定する。この目標電圧ＶＨｒの考え方については、後ほど説明する。

ＨＶ−ＥＣＵ７０からエンジントルク指令Ｔｅｒを受けたエンジンＥＣＵ６２は、エンジン１２を駆動するためのスロットル信号や点火信号等を生成してエンジン１２へ出力する。ＭＧ−ＥＣＵ６４は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受けるトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒに基づいて、インバータ５２によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、インバータ５２へ出力する。また、ＭＧ−ＥＣＵ６４は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受ける目標電圧ＶＨｒに基づいて、電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｒとなるようにコンバータ５４を制御するための信号ＰＷＣを生成し、コンバータ５４へ出力する。ＥＣＴ−ＥＣＵ６８は、トルク容量指令Ｔｃｒに相当するトルク容量を変速機３０が有するように油圧指令を生成して変速機３０へ出力する。

（差動部及び変速機の構成）
図３は、図１に示した差動部２０及び変速機３０の構成を示した図である。なお、この実施の形態１では、差動部２０及び変速機３０は、その軸心に対して対称的に構成されているので、図３では、差動部２０及び変速機３０の下側を省略して図示されている。

図３を参照して、差動部２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置２４とを含む。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々は、交流電動機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機によって構成される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ５２によって駆動される。

動力分割装置２４は、シングルピニオン型のプラネタリギヤによって構成され、サンギヤＳ０と、ピニオンギヤＰ０と、キャリアＣＡ０と、リングギヤＲ０とを含む。キャリアＣＡ０は、入力軸２２すなわちエンジン１２の出力軸に連結され、ピニオンギヤＰ０を自転及び公転可能に支持する。サンギヤＳ０は、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。リングギヤＲ０は、伝達部材２６に連結され、ピニオンギヤＰ０を介してサンギヤＳ０と噛み合うように構成される。伝達部材２６には、モータジェネレータＭＧ２の回転軸が連結される。すなわち、リングギヤＲ０は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸とも連結される。

動力分割装置２４は、サンギヤＳ０、キャリアＣＡ０及びリングギヤＲ０が相対的に回転することによって差動装置として機能する。サンギヤＳ０、キャリアＣＡ０及びリングギヤＲ０の各回転数は、共線図（図示せず）において直線で結ばれる関係になる。動力分割装置２４の差動機能により、エンジン１２から出力される動力がサンギヤＳ０とリングギヤＲ０とに分配される。サンギヤＳ０に分配された動力によってモータジェネレータＭＧ１が発電機として作動し、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、モータジェネレータＭＧ２に供給されたり、蓄電装置５６（図１）に蓄えられたりする。動力分割装置２４により分割された動力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電したり、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動したりすることによって、差動部２０は無段変速機として機能する。

変速機３０は、シングルピニオン型のプラネタリギヤ３２，３４と、クラッチＣ１〜Ｃ３と、ブレーキＢ１，Ｂ２と、ワンウェイクラッチＦ１とを含む。プラネタリギヤ３２は、サンギヤＳ１と、ピニオンギヤＰ１と、キャリアＣＡ１と、リングギヤＲ１とを含む。プラネタリギヤ３４は、サンギヤＳ２と、ピニオンギヤＰ２と、キャリアＣＡ２と、リングギヤＲ２とを含む。

クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１，Ｂ２の各々は、油圧により作動する摩擦係合装置であり、重ねられた複数枚の摩擦板が油圧により押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻付けられたバンドの一端が油圧によって引き締められるバンドブレーキ等によって構成される。ワンウェイクラッチＦ１は、互いに連結されるキャリアＣＡ１及びリングギヤＲ２を一方向に回転可能とし、かつ、他方向に回転不能に支持する。このような構成により、この変速機３０においては、１速ギヤ段〜４速ギヤ段及び後進ギヤ段が択一的に形成される。なお、クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１，Ｂ２の各係合装置をすべて解放状態にすることにより、ニュートラル状態（動力伝達が遮断された状態）を形成することができる。

差動部２０と変速機３０とは、伝達部材２６によって連結される。そして、プラネタリギヤ３４のキャリアＣＡ２に連結される出力軸３６が差動歯車装置４２（図１）に連結される。

図４は、変速機３０による変速時の回転変化の様子を共線図上で示した図である。図４を参照して、駆動軸（変速機３０の出力軸）の回転速度Ｖは、駆動輪の回転に拘束されるので、変速（ダウンシフト又はアップシフト）の前後において駆動軸の回転速度Ｖはほとんど変化しない。したがって、ダウンシフト時（変速比を上げる時）には、一点鎖線で示されるように、変速機３０の入力軸の回転速度すなわちモータジェネレータＭＧ２の回転速度ωｍは上昇する。一方、アップシフト時（変速比を下げる時）には、二点鎖線で示されるように、モータジェネレータＭＧ２の回転速度ωｍは低下する。

モータジェネレータＭＧ２の回転軸と駆動軸（駆動輪）との間の動力伝達経路に変速機３０が設けられる、本実施の形態に従うハイブリッド車両１０においては、上述のように、変速機３０による変速の前後でモータジェネレータＭＧ２の動作点（回転速度及びトルク）が急激に変化する（図４に示されるように、モータジェネレータＭＧ１の動作点も急激に変化する。）。このような場合に、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するインバータ５２に供給される電圧ＶＨの目標電圧ＶＨｒをモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点に基づいて決定すると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点の急激な変化に目標電圧ＶＨｒが追従できず、あるいは目標電圧ＶＨｒに電圧ＶＨが追従できない可能性がある。その結果、インバータ５２に供給される電圧ＶＨが不十分であるためにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が一時的に所望のトルクを出力できず、ドライバビリティが悪化する可能性がある。

そこで、本実施の形態に従うハイブリッド車両１０においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点に基づいて目標電圧ＶＨｒを決定するのではなく、変速機３０の出力軸（駆動軸）のトルク及び回転速度に基づいて目標電圧ＶＨｒが決定される。これにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点の急激な変化による目標電圧ＶＨｒの急激な変動を抑制し、かつ、走行負荷を反映した目標電圧ＶＨｒとすることができる。

目標電圧ＶＨｒは、変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度が大きいほど高い値に設定される。図５は、実施の形態１における目標電圧ＶＨｒの設定例を示した図である。図５を参照して、横軸は、変速機３０の出力軸の回転速度を示し、縦軸は、変速機３０の出力軸のトルクを示す。変速機３０の出力軸のトルクは、その目標を示す指令値であり、エンジントルク指令Ｔｅｒ及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒから算出される差動部２０の出力軸トルク（変速機３０の入力軸トルクに相当する。）と、変速機３０の変速比とに基づいて算出可能である。

曲線ｋ１は、たとえば目標電圧ＶＨｒがＶ１に設定される等高線である。曲線ｋ２は、たとえば目標電圧ＶＨｒがＶ２に設定される等高線であり、Ｖ２はＶ１よりも大きい。曲線ｋ３は、たとえば目標電圧ＶＨｒがＶ３に設定される等高線であり、Ｖ３はＶ２よりも大きい。このように、変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度が大きいほど目標電圧ＶＨｒが高くなるように目標電圧ＶＨｒを設定することによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２及び変速機３０の出力軸のトルクが不足するのを抑制することができる。

図６は、実施の形態１における目標電圧の設定方法を説明するためのフローチャートである。図６を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ７０（図１、図２）は、変速機３０の出力軸のトルクを算出する（ステップＳ２）。上述のように、変速機３０の出力軸のトルクは、エンジントルク指令Ｔｅｒ及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒから算出される差動部２０の出力軸トルクと、変速機３０の変速比とに基づいて算出可能である。

次いで、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、変速機３０の出力軸の回転速度を出力軸回転数センサから取得する（ステップＳ４）。そして、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ステップＳ２において算出された変速機３０の出力軸のトルク、及びステップＳ４において取得された変速機３０の出力軸の回転速度に基づいて、図５に示した関係（マップ又は関係式）を用いて目標電圧ＶＨｒを設定する（ステップＳ６）。

以上のように、この実施の形態１においては、変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度に基づいてコンバータ５４の目標電圧ＶＨｒが決定されるので、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点の急激な変化による目標電圧ＶＨｒの急激な変動が抑制される。したがって、この実施の形態１によれば、目標電圧ＶＨｒが安定化し、その結果、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

［実施の形態２］
上記の実施の形態１では、変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度に基づいて目標電圧ＶＨｒが決定されるので、コンバータ５４、インバータ５２及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって構成される電気システムの効率が低下する可能性がある。すなわち、上記電気システムを効率的に動作させる観点からは、電圧ＶＨを受けるインバータ５２により駆動されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点に基づいて目標電圧ＶＨｒを決定するのがよい。しかしながら、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点のみに基づいて目標電圧を設定すると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点の急激な変化に伴ないドライバビリティが悪化し得ることは、上述のとおりである。

そこで、この実施の形態２においては、変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度に基づいて第１設定電圧ＶＨ１が決定され、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点に基づいて第２設定電圧ＶＨ２が決定される。そして、第１設定電圧ＶＨ１及び第２設定電圧ＶＨ２に基づいて目標電圧ＶＨｒが決定される。これにより、ドライバビリティの悪化を抑制しつつ電気システムの効率にも配慮した目標電圧ＶＨｒとすることができる。

図７は、モータジェネレータＭＧ２の動作状態に基づく第２設定電圧ＶＨ２の設定例を示した図である。図７を参照して、縦軸は、モータジェネレータＭＧ２のトルクを示し、横軸は、モータジェネレータＭＧ２の回転速度を示す。曲線ｋ５は、モータジェネレータＭＧ２の最大トルクを示す。

曲線ｋ６は、第２設定電圧ＶＨ２がＶ１に設定される等高線である。曲線ｋ７は、第２設定電圧ＶＨ２がＶ２に設定される等高線であり、Ｖ２はＶ１よりも大きい。曲線ｋ８は、第２設定電圧ＶＨ２がＶ３に設定される等高線であり、Ｖ３はＶ２よりも大きい。モータジェネレータＭＧ２のトルク及び回転速度が大きいほど、第２設定電圧ＶＨ２は高い値に設定される。

実際には、モータジェネレータＭＧ１に対しても同様に第２設定電圧ＶＨ２が求められ、モータジェネレータＭＧ２の動作点から求められる第２設定電圧ＶＨ２と、モータジェネレータＭＧ１の動作点から求められる第２設定電圧ＶＨ２とのうち大きい方が最終的な第２設定電圧ＶＨ２として採用される。

変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度に基づく第１設定電圧ＶＨ１は、実施の形態１において図５に示した関係に基づいて設定される。そして、目標電圧ＶＨｒは、第１設定電圧ＶＨ１と第２設定電圧ＶＨ２とに基づいて、次式によって算出される。

目標電圧ＶＨｒ＝Ｗ×ＶＨ１＋（１−Ｗ）×ＶＨ２ …（１）
ここで、Ｗは、０〜１の値をとり得る重み係数であり、図８に示されるように、車両の走行負荷が大きいほど、重みＷは大きな値とする。すなわち、走行負荷が大きいときは、高負荷で走行したいとのユーザの要求に応えるために、目標電圧ＶＨｒは、走行負荷に関連する第１設定電圧ＶＨ１に近い設定とされる。一方、走行負荷が小さいときは、電気システムの効率を重視して、目標電圧ＶＨｒは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作状態に応じた第２設定電圧ＶＨ２に近い設定とされる。

なお、走行負荷については、たとえば、加減速の加速度や左右方向の加速度等の積算値や、シーケンシャルシフトを有する場合にはそのシフト操作等から、走行負荷の大小を判定するようにしてもよい。

図９は、実施の形態２における目標電圧ＶＨｒの設定方法を説明するためのフローチャートである。図９を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ７０（図１、図２）は、変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度に基づいて、図５に示した関係（マップ又は関係式）を用いて第１設定電圧ＶＨ１を設定する（ステップＳ１０）。なお、変速機３０の出力軸のトルクは、上述のように、エンジントルク指令Ｔｅｒ及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒから算出される差動部２０の出力軸トルクと、変速機３０の変速比とに基づいて算出可能である。また、変速機３０の出力軸の回転速度は、出力軸回転数センサから取得される。

次いで、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点（トルク及び回転速度）に基づいて、図７に示した関係（マップ又は関係式）を用いて第２設定電圧ＶＨ２を設定する（ステップＳ２０）。

続いて、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ハイブリッド車両１０の走行負荷に基づいて、図８に示した関係（マップ又は関係式）を用いて重みＷを算出する（ステップＳ３０）。そして、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ステップＳ１０において設定された第１設定電圧ＶＨ１、及びステップＳ２０において設定された第２設定電圧ＶＨ２に基づいて、上記の式（１）で示される、重みＷを含む重み関数を用いて目標電圧ＶＨｒを算出する（ステップＳ４０）。

以上のように、この実施の形態２によれば、目標電圧ＶＨｒの決定につき、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点（トルク及び回転速度）に基づく第２設定電圧ＶＨ２も反映したので、電気システムの効率にも配慮した目標電圧ＶＨｒとすることができる。

そして、この実施の形態２によれば、走行負荷が大きいときは、目標電圧ＶＨｒは、走行負荷に関連する第１設定電圧ＶＨ１に近い設定となるので、高負荷で走行したいとのユーザの要求に応え得る。一方、走行負荷が小さいときは、目標電圧ＶＨｒは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作状態に応じた第２設定電圧ＶＨ２に近い設定となるので、電気システムの効率低下を抑制し得る。

［実施の形態３］
上記の実施の形態２では、目標電圧ＶＨｒは、走行負荷が大きい場合には、変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度に基づく第１設定電圧ＶＨ１に近い設定とされる。この場合、走行負荷が大きいことから、第１設定電圧ＶＨ１は高くなり、目標電圧ＶＨｒも高くなり得る。これにより、変速時にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点が急激に変化しても、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク不足が生じる可能性は低い。

一方、走行負荷が大きくない場合は、目標電圧ＶＨｒは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点に基づく第２設定電圧ＶＨ２に近い設定とされる。したがって、変速時にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点が急激に変化すると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク不足が生じる可能性もある。そこで、この実施の形態３では、走行負荷が大きくない場合であって、変速機３０による変速が間近に予測されるときは、実験等によって予め見積もられた電圧に目標電圧ＶＨｒが設定される。これにより、変速時にモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク不足が生じる可能性を排除する。

図１０は、実施の形態３において、変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度に基づく第１設定電圧ＶＨ１の設定例を示した図である。図１０を参照して、この図１０には、図５に示した曲線ｋ１〜ｋ３に加えて、変速線ｋ１１〜ｋ１３，ｋ２１〜ｋ２３が示される。

変速線ｋ１１は、変速機３０が１速から２速へ切替わるタイミングを示すアップシフト線である。変速線ｋ１２は、変速機３０が２速から３速へ切替わるタイミングを示すアップシフト線である。変速線ｋ１３は、変速機３０が３速から４速へ切替わるタイミングを示すアップシフト線である。また、変速線ｋ２１は、変速機３０が２速から１速へ切替わるタイミングを示すダウンシフト線である。変速線ｋ２２は、変速機３０が３速から２速へ切替わるタイミングを示すダウンシフト線である。変速線ｋ２３は、変速機３０が４速から３速へ切替わるタイミングを示すダウンシフト線である。このように、アップシフトとダウンシフトとには、ヒステリシスが設けられている。

そして、変速線ｋ１１，ｋ２１間の領域（Ａ）、変速線ｋ１２，ｋ２２間の領域（Ｂ）、及び変速線ｋ１３，ｋ２３間の領域（Ｃ）の各々においては、曲線ｋ１〜ｋ３等に基づく電圧設定とは別に、実験等によって予め見積もられた電圧に第１設定電圧ＶＨ１が設定される。変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度が領域（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）に含まれる場合は、変速機３０による変速が間近に行なわれると予測されるので、上記のように、予め見積もられた電圧を第１設定電圧ＶＨ１として設定することとしたものである。

なお、領域（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）の各々において設定される目標電圧ＶＨｒは、出力軸のトルクが大きくなるに従って高くしてもよいし、ダウンシフト線及びアップシフト線との距離に応じて変更してもよい。あるいは、変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度のポイントが、ダウンシフト線に近づいているかアップシフト線に近づいているかによって、目標電圧ＶＨｒの設定を変更してもよい。また、変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度の変化の速度が速いときは、領域（Ａ），（Ｂ）又は（Ｃ）の外側から目標電圧ＶＨｒを変更してもよい。

図１１は、実施の形態３における目標電圧ＶＨｒの設定方法を説明するためのフローチャートである。図１１を参照して、このフローチャートは、図９に示した実施の形態２におけるフローチャートにおいて、ステップＳ２２〜Ｓ２８をさらに含む。

すなわち、ステップＳ２０において、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点（トルク及び回転速度）に基づく第２設定電圧ＶＨ２が設定されると、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ハイブリッド車両１０が高負荷走行を行なっているか否かを判定する（ステップＳ２０）。なお、走行負荷は、たとえば、加減速の加速度や左右方向の加速度等の積算値や、シーケンシャルシフトを有する場合にはそのシフト操作等に基づいて算定され、走行負荷が所定のしきい値を超える場合に高負荷走行であると判定される。

ステップＳ２２において、高負荷走行であると判定されると（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、ステップＳ３０へ処理が移行され、走行負荷に基づいて重みＷが算出される。一方、ステップＳ２２において、高負荷走行ではないと判定されると（ステップＳ２２においてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、変速機３０の出力軸の動作点（トルク及び回転速度）が変速ヒステリシス領域（図１０に示した領域（Ａ），（Ｂ）又は（Ｃ））に含まれているか否かを判定する（ステップＳ２４）。

ステップＳ２４において、変速機３０の出力軸の動作点が変速ヒステリシス領域に含まれていると判定されると（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、上述のように、実験等によって予め見積もられた電圧に基づいて第１設定電圧ＶＨ１を決定する（ステップＳ２６）。そして、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、この第１設定電圧ＶＨ１と、ステップＳ２０において求められた、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点（トルク及び回転速度）に基づく第２設定電圧ＶＨ２とのうち大きい方を目標電圧ＶＨｒとする（ステップＳ２７）。

一方、ステップＳ２４において、変速機３０の出力軸の動作点が変速ヒステリシス領域の外部であると判定されると（ステップＳ２４においてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点（トルク及び回転速度）に基づく第２設定電圧ＶＨ２を目標電圧ＶＨｒとする（ステップＳ２８）。

以上のように、この実施の形態３においては、変速機３０による変速が間近に予測される場合に、予め準備された設定電圧に基づいて目標電圧ＶＨｒが決定される。これにより、変速に伴なうモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点の急激な変化による目標電圧ＶＨｒの急激な変動が抑制される。したがって、この実施の形態３によれば、変速時の目標電圧ＶＨｒが安定化し、その結果、変速時のドライバビリティ悪化を抑制することができる。

なお、上記の各実施の形態においては、変速機３０の出力軸のトルク及び回転速度に基づいて目標電圧ＶＨｒあるいは第１設定電圧ＶＨ１を決定するものとしたが、変速機３０の出力軸のトルクに代えて、変速機３０の出力軸のトルクに関連する状態量として、車両の駆動力（指令でも実績でもよい。）やアクセル開度等を用いてもよい。また、変速機３０の出力軸の回転速度に代えて、変速機３０の出力軸の回転速度に関連する状態量として、車両速度等を用いてもよい。

また、上記の各実施の形態では、電動車両の一例として、エンジン１２と２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を含む差動部２０とを備える構成のハイブリッド車両１０について説明したが、この発明が適用される電動車両は、このような構成のハイブリッド車両に限定されない。たとえば、モータジェネレータＭＧ２は、変速機３０の出力軸に接続してもよい。さらには、この発明が適用される電動車両は、エンジンを搭載しない電気自動車も含む。すなわち、本発明に従う電動車両は、コンバータ、インバータ及びモータを含む電気システムと、動力伝達経路に設けられる変速機とを備える車両全般を含むものである。

なお、上記において、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の少なくとも一方は、この発明における「電動機」の一実施例に対応し、インバータ５２は、この発明における「駆動装置」の一実施例に対応する。

今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ ハイブリッド車両、１２ エンジン、２０ 差動部、３０ 変速機、４２ 差動歯車装置、４４ 駆動輪、５２ インバータ、５４ コンバータ、５６ 蓄電装置、６０ 制御装置、６２ エンジンＥＣＵ、６４ ＭＧ−ＥＣＵ、６６ 電池ＥＣＵ、６８ ＥＣＴ−ＥＣＵ、７０ ＨＶ−ＥＣＵ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｓ０〜Ｓ２ サンギヤ、Ｐ０〜Ｐ２ ピニオンギヤ、ＣＡ０〜ＣＡ２ キャリア、Ｒ０〜Ｒ２ リングギヤ、Ｃ１〜Ｃ３ クラッチ、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ、Ｆ１ ワンウェイクラッチ。

Claims (7)

1. 電動機と、
   前記電動機の回転軸と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられる変速機と、
   前記電動機を駆動する駆動装置と、
   前記駆動装置に供給される電圧を調整するコンバータとを備え、
   前記コンバータによって調整される電圧は、前記変速機の出力軸のトルクに関連する第１状態量及び前記出力軸の回転速度に関連する第２状態量と、前記コンバータによって調整される電圧との予め定められた関係を用いて、前記第１状態量及び前記第２状態量から決定されている、電動車両。
2. 前記コンバータによって調整される電圧は、前記第１状態量の値が大きいほど高い、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記コンバータによって調整される電圧は、前記第２状態量の値が大きいほど高い、請求項１又は請求項２に記載の電動車両。
4. 前記電圧が目標電圧となるように前記コンバータを制御する制御装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記第１及び第２状態量に基づいて前記電圧の目標値を示す第１電圧を決定し、前記電動機の動作点に基づいて前記目標値を示す第２電圧を決定し、前記第１電圧及び前記第２電圧に基づいて前記目標電圧を決定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動車両。
5. 前記制御装置は、走行負荷が大きいほど前記目標電圧が前記第１電圧に近づくように前記目標電圧を決定する、請求項４に記載の電動車両。
6. 前記電圧が目標電圧となるように前記コンバータを制御する制御装置をさらに備え、
   前記変速機は、有段式変速機であり、
   前記有段式変速機が第１変速段から第２変速段にアップシフトすることを示す第１変速線と、前記有段式変速機が前記第２変速段から前記第１変速段にダウンシフトすることを示す第２変速線とには、ヒステリシスが設けられ、
   前記制御装置は、前記第１及び第２状態量が前記ヒステリシスの領域に含まれるとき、予め準備された設定電圧に基づいて前記目標電圧を決定する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電動車両。
7. 前記第１状態量は、前記変速機の出力軸のトルク、車両駆動力及びアクセル開度のいずれかであり、
   前記第２状態量は、前記出力軸の回転速度及び車両速度のいずれかである、請求項１から６のいずれか１項に記載の電動車両。

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