JP6315016B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、駆動用モータとキャパシタと発電用モータと内燃機関とを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
走行用の動力を発生する駆動用モータと、蓄電した電力を前記駆動用モータに供給することが可能なキャパシタと、発電した電力を前記駆動用モータに供給することが可能な発電用モータと、前記発電用モータを発電する動力を出力する内燃機関とを備えたハイブリッド車両が良く知られている。例えば、特許文献１に記載されたハイブリッド車両がそれである。この特許文献１には、走行用モータに電力を供給可能な、主蓄電部であるバッテリ及び補助蓄電部であるキャパシタを備え、燃費を考慮してキャパシタから走行用モータに電力を供給することが開示されている。
特開２０１４−２１８２０２号公報
ところで、内燃機関が発生する動力(特に区別しない場合にはトルクや力も同義)が直接的に車両走行に寄与していない状態であり且つ内燃機関が発生する動力によって発電用モータが発電する電力が駆動用モータに供給されていない状態である、内燃機関の駆動力非発生状態において、駆動用モータの出力によって加速する際、先ず、キャパシタが供給する電力により駆動用モータを駆動し、その後、内燃機関の動力による発電用モータの発電電力により駆動用モータを駆動することが考えられる。このような場合、キャパシタから電力が供給されなくなった後に発電用モータの発電の為に内燃機関の回転速度を増加させる回転速度増加制御を開始して、発電用モータの発電電力を駆動用モータに供給すると、キャパシタの電力低下に対して発電用モータの発電による電力の補償が遅れる。その為、駆動用モータの出力が一時的に低下して車両の要求駆動力を満たすことができず、ドライバビリティが低下する可能性がある。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、駆動用モータの出力によって加速する際、ドライバビリティの低下を抑制することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。
第１の発明の要旨とするところは、(a) 走行用の動力を発生する駆動用モータと、蓄電した電力を前記駆動用モータに供給することが可能なキャパシタと、発電した電力を前記駆動用モータに供給することが可能な発電用モータと、前記発電用モータを発電する動力を出力する内燃機関とを備えたハイブリッド車両の、制御装置であって、(b) 前記ハイブリッド車両の要求駆動力に基づいて前記駆動用モータに供給する電力として前記発電用モータに要求される要求電力を算出する要求電力算出部と、(c) 前記要求電力の要求開始時点から前記キャパシタの充電容量が目標残存容量に低下する容量低下時点までの、前記キャパシタが電力を供給できる電力供給可能時間を算出する電力供給可能時間算出部と、(d) 前記要求開始時点において駆動力非発生状態となっている前記内燃機関が前記発電用モータの発電の為に回転速度を増加させる回転速度増加制御を開始する回転速度増加開始時点から前記発電用モータによる発電開始時点までの所定の発電遅延時間を前記電力供給可能時間から減算した余裕時間よりも、前記要求開始時点から前記回転速度増加開始時点までの回転速度増加待機時間が短くなるように前記回転速度増加待機時間を決定する回転速度増加待機時間決定部とを、備えていることにある。
また、第２の発明は、前記第１の発明に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記発電開始時点から前記発電用モータによる発電電力が前記要求電力に到達する要求到達時点までの到達所要時間を算出する到達所要時間算出部を更に備えており、前記回転速度増加待機時間決定部は、前記回転速度増加待機時間が前記発電遅延時間と前記到達所要時間とを前記電力供給可能時間から減算した余裕時間以下となるように前記回転速度増加待機時間を決定することにある。
また、第３の発明は、前記第１の発明又は第２の発明に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記電力供給可能時間は、前記キャパシタが前記要求電力を供給できる時間を含むことにある。
また、第４の発明は、前記第１の発明から第３の発明の何れか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記発電開始時点からの前記発電用モータによる発電電力の増大に合わせて、前記キャパシタが供給する電力を前記要求電力からゼロに向けて漸減する電力供給制御部を更に備えていることにある。
また、第５の発明は、前記第４の発明に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記電力供給可能時間は、前記キャパシタが前記要求電力を供給できる時間と、前記キャパシタが供給する電力が前記要求電力からゼロに向けて漸減される時間とを含むことにある。
また、第６の発明は、前記第１の発明に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記回転速度増加待機時間決定部は、前記キャパシタの出力可能な電力が前記要求電力未満である場合には、前記回転速度増加待機時間をゼロとするものであり、前記発電開始時点から前記発電用モータによる発電電力が前記要求電力に到達する要求到達時点までの到達所要時間を算出する到達所要時間算出部と、前記電力供給可能時間が前記発電遅延時間と前記到達所要時間との合計時間以上となるように、前記要求開始時点から前記キャパシタが供給する電力をゼロに向けて漸減する電力供給制御部とを、更に備えていることにある。
また、第７の発明は、前記第１の発明から第６の発明の何れか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記ハイブリッド車両は、蓄電した電力を前記駆動用モータに供給することが可能なバッテリを更に備えており、前記要求電力算出部は、前記ハイブリッド車両の要求駆動力を実現する前記駆動用モータの出力に必要な電力に対して、前記バッテリが供給する電力では不足する電力を前記要求電力として算出するものであり、前記キャパシタは、前記バッテリが供給する電力に加えて、前記駆動用モータに電力を供給する補助的な蓄電装置である。
前記第１の発明によれば、内燃機関の回転速度増加制御を開始する回転速度増加開始時点から発電用モータによる発電開始時点までの所定の発電遅延時間をキャパシタが電力を供給できる電力供給可能時間から減算した余裕時間よりも、要求電力の要求開始時点から前記回転速度増加開始時点までの回転速度増加待機時間が短くなるようにその回転速度増加待機時間が決定されるので、キャパシタが供給する電力により駆動用モータの駆動が開始され、その後、電力供給可能時間が経過してキャパシタが電力を供給していない時点までには、発電用モータの発電電力により駆動用モータが駆動される。よって、駆動用モータの出力によって加速する際、ドライバビリティの低下を抑制することができる。又、内燃機関の回転速度増加制御を要求開始時点に対して遅らせることで、燃費を向上することができる。
また、前記第２の発明によれば、前記回転速度増加待機時間が前記発電遅延時間と発電用モータによる発電電力が要求電力に到達するまでの到達所要時間とを前記電力供給可能時間から減算した余裕時間以下となるようにその回転速度増加待機時間が決定されるので、キャパシタが供給する電力により駆動用モータの駆動が開始され、その後、電力供給可能時間が経過してキャパシタが電力を供給していない時点では、発電用モータの発電電力により要求電力が満たされる。よって、駆動用モータの出力によって加速する際、ドライバビリティの低下をより抑制することができる。又、内燃機関の回転速度増加制御を要求開始時点に対して遅らせることで、燃費を向上することができる。
また、前記第３の発明によれば、電力供給可能時間はキャパシタが要求電力を供給できる時間を含むので、駆動用モータの出力によって適切に加速される。
また、前記第４の発明によれば、発電開始時点からの発電用モータによる発電電力の増大に合わせて、キャパシタが供給する電力が要求電力からゼロに向けて漸減されるので、キャパシタが供給する電力の低下後、直ぐに、発電用モータによる発電電力により電力が補償される。よって、駆動用モータの出力によって加速する際、ドライバビリティの低下をより抑制することができる。又、駆動用モータに供給される電力がキャパシタが供給する電力から発電用モータによる発電電力へ滑らかに切り替えられ、スムーズな加速が得られる。
また、前記第５の発明によれば、電力供給可能時間は、キャパシタが要求電力を供給できる時間と、キャパシタが供給する電力が要求電力からゼロに向けて漸減される時間とを含むので、駆動用モータの出力によって適切に加速されると共に、駆動用モータに供給される電力がキャパシタが供給する電力から発電用モータによる発電電力へ滑らかに切り替えられる。又、電力供給可能時間がより長くされるので、回転速度増加待機時間が長くされて燃費をより向上することができる。
また、前記第６の発明によれば、キャパシタの出力可能な電力が要求電力未満である場合には回転速度増加待機時間がゼロとされ、電力供給可能時間が発電遅延時間と到達所要時間との合計時間以上となるように、要求開始時点からキャパシタが供給する電力がゼロに向けて漸減されるので、キャパシタの出力可能な電力が要求電力未満である場合であっても、要求開始時点から要求到達時点までの間の発電用モータによる発電電力の不足をキャパシタの電力を用いて補うことができ、ドライバビリティの低下を抑制することができる。つまり、キャパシタの出力可能な電力が要求電力未満である場合に、キャパシタから電力を供給しないという態様を採用するのではなく、発電用モータの発電電力の供給が遅れることをキャパシタの電力によって補うという態様を採用したので、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
また、前記第７の発明によれば、バッテリが供給する電力では不足する電力が発電用モータの発電電力にて供給される。発電用モータの発電電力の供給が開始される際、キャパシタの電力が供給された後、発電用モータの発電電力により駆動用モータが駆動される。よって、駆動用モータの出力によって加速する際、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
本発明が適用される車両の概略構成を説明する図であると共に、車両における各種制御の為の制御系統及び制御機能の要部を説明する図である。 遊星歯車機構における各回転要素の回転速度を相対的に表すことができる共線図であり、実線はＨＶ走行モード時の走行状態の一例を示し、破線はＥＶ走行モード時の走行状態の一例を示している。 キャパシタ持ち出し電力とキャパシタ残存容量との関係を説明する為の図である。 電子制御装置の制御作動の要部すなわち第２電動機の出力によって加速する際にドライバビリティの低下を抑制する為の制御作動を説明するフローチャートである。 エンジンが運転停止状態の場合において、図４のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、キャパシタ持ち出し電力分のＭＧ２パワーで不足分ＭＧ２パワーを賄える場合の一例である。 エンジンがアイドリング状態の場合において、図４のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、キャパシタ持ち出し電力分のＭＧ２パワーで不足分ＭＧ２パワーを賄える場合の一例である。 エンジンがモータリング状態の場合において、図４のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、キャパシタ持ち出し電力分のＭＧ２パワーで不足分ＭＧ２パワーを賄える場合の一例である。 エンジンが運転停止状態の場合において、図４のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、キャパシタ持ち出し電力分のＭＧ２パワーでは不足分ＭＧ２パワーを賄えない場合の一例である。 図４のフローチャートに示す本実施例の比較例として例示するフローチャートである。 エンジンが運転停止状態の場合において、図９のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、キャパシタ持ち出し電力分のＭＧ２パワーで不足分ＭＧ２パワーを賄える場合の一例である。 エンジンが運転停止状態の場合において、図９のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、キャパシタ持ち出し電力分のＭＧ２パワーでは不足分ＭＧ２パワーを賄えない場合の一例である。
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明が適用されるハイブリッド車両１０(以下、車両１０という)の概略構成を説明する図であると共に、車両１０における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図１において、車両１０は、走行用の動力を発生する走行用駆動力源である、内燃機関としてのエンジン１２、及び駆動用モータとしての第２電動機ＭＧ２を備えたハイブリッド車両である。又、車両１０は、駆動輪１４と、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路に設けられた動力伝達装置１６と、第１電動機ＭＧ１とを備えている。
動力伝達装置１６は、車体に取り付けられる非回転部材である回転不能のケース１８内に収容されている。動力伝達装置１６は、エンジン１２に連結されたダンパー１９、ダンパー１９に連結された入力軸２０、入力軸２０に連結された変速部２２、変速部２２の出力回転部材としてのドライブギヤ２４と噛み合うドリブンギヤ２６、ドリブンギヤ２６を相対回転不能に固設するドリブン軸２８に相対回転不能に設けられた、ドリブンギヤ２６よりも小径のファイナルギヤ３０、デフリングギヤ３２ａを介してファイナルギヤ３０と噛み合うディファレンシャルギヤ３２、ディファレンシャルギヤ３２に連結された車軸３４、ドリブンギヤ２６と噛み合うと共に第２電動機ＭＧ２に連結された、ドリブンギヤ２６よりも小径のリダクションギヤ３６、エンジン１２によって入力軸２０が回転駆動されることにより入力軸２０を介して駆動される機械式オイルポンプ３８(以下、ＭＯＰ３８という)等を備えている。このように構成された動力伝達装置１６では、エンジン１２から出力される動力(特に区別しない場合にはトルクや力も同義)や第２電動機ＭＧ２から出力される動力がドリブンギヤ２６へ伝達され、そのドリブンギヤ２６から、ファイナルギヤ３０、ディファレンシャルギヤ３２、車軸３４等を順次介して駆動輪１４へ伝達される。
変速部２２は、エンジン１２から入力軸２０を介して伝達された動力を第１電動機ＭＧ１及びドライブギヤ２４へ分配する動力分配機構としての遊星歯車機構４０を有している。遊星歯車機構４０は、サンギヤＳ、ピニオンギヤＰ、そのピニオンギヤＰを自転及び公転可能に支持するキャリヤＣＡ、ピニオンギヤＰを介してサンギヤＳと噛み合うリングギヤＲを備える公知のシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、差動作用を生じる差動機構として機能する。遊星歯車機構４０においては、サンギヤＳは第１電動機ＭＧ１に連結され、キャリヤＣＡは入力軸２０を介してエンジン１２に連結され、リングギヤＲはドライブギヤ２４の内周面に形成されている。このように構成された遊星歯車機構４０では、第１電動機ＭＧ１に分配されたエンジン１２の動力で第１電動機ＭＧ１が発電され、その発電された電力が蓄電されたりその電力で第２電動機ＭＧ２が駆動される。これにより、変速部２２は、第１電動機ＭＧ１の運転状態が制御されることにより変速比が制御される電気式差動部(電気式無段変速機)として機能する。このように、第１電動機ＭＧ１は、発電した電力を第２電動機ＭＧ２に供給することが可能な発電用モータであり、エンジン１２は、第１電動機ＭＧ１を発電する動力を出力する内燃機関である。
ＭＯＰ３８は、エンジン１２により回転駆動されることで、ディファレンシャルギヤ３２、リダクションギヤ３６、遊星歯車機構４０、ボールベアリング等の動力伝達装置１６の各部の潤滑や冷却に用いられるオイルを供給(吐出)する。
車両１０は、更に、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の各々に対して要求された出力トルク(力行トルク又は回生トルク)が得られるように各電動機ＭＧ１，ＭＧ２の作動に関わる電力の授受を制御するインバータ５０、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の各々に対して電力を授受する蓄電装置としてのバッテリ５２、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の各々に対して電力を授受する蓄電器としてのキャパシタ５４を備えている。バッテリ５２及びキャパシタ５４は、各々、第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の各々が発電した電力を蓄電し、その蓄電した電力を第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の各々に供給することが可能な蓄電装置である。例えば、バッテリ５２の充電容量(すなわちバッテリ残存容量)ＳＯＣbatの最大値はキャパシタ５４の充電容量(すなわちキャパシタ残存容量)ＳＯＣcapの最大値よりも大きくされている一方で、キャパシタ５４が出力(供給)する電力(すなわちキャパシタ持ち出し電力)Ｐcapの最大値はバッテリ５２が出力(供給)する電力(すなわちバッテリ持ち出し電力)Ｐbatの最大値よりも大きくされている。従って、バッテリ５２は、継続的に電力Ｐbatを出力する主蓄電装置である。又、キャパシタ５４は、バッテリ持ち出し電力Ｐbatでは不足する電力の一部又は全部を一時的に出力する副蓄電装置であり、バッテリ持ち出し電力Ｐbatに加えて、第２電動機ＭＧ２に電力Ｐcapを供給する補助的な蓄電装置である。
第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、何れも、電力から機械的な動力を発生させる発動機(モータ)としての機能及び機械的な動力から電力を発生させる発電機(ジェネレータ)としての機能を有しており、発動機又は発電機として選択的に作動させられるモータジェネレータである。電動機ＭＧ１，ＭＧ２は、各々、インバータ５０を介してバッテリ５２(及びキャパシタ５４)に接続されており、後述する電子制御装置６０によってインバータ５０が制御されることにより、第１電動機ＭＧ１の出力トルクであるＭＧ１トルクＴmg1、及び第２電動機ＭＧ２の出力トルクであるＭＧ２トルクＴmg2が制御される。
車両１０は、更に、エンジン１２の制御や電動機ＭＧ１，ＭＧ２の制御などに関連する車両１０の制御装置を含む電子制御装置６０を備えている。よって、図１は、電子制御装置６０の入出力系統を示す図であり、又、電子制御装置６０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。電子制御装置６０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置６０は、エンジン１２、第１電動機ＭＧ１、第２電動機ＭＧ２などに関するハイブリッド駆動制御等の車両制御を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用、電動機制御用等の各コンピュータを含んで構成される。
電子制御装置６０には、車両１０に備えられた各種センサ(例えばエンジン回転速度センサ７０、出力回転速度センサ７２、レゾルバ等のＭＧ１回転速度センサ７４、レゾルバ等のＭＧ２回転速度センサ７６、アクセル開度センサ７８、バッテリセンサ８０、キャパシタセンサ８２など)により検出された検出信号に基づく各種実際値(例えばエンジン回転速度Ｎe、車速Ｖに対応するドライブギヤ２４の回転速度である出力回転速度Ｎo、第１電動機ＭＧ１の回転速度であるＭＧ１回転速度Ｎmg1、第２電動機ＭＧ２の回転速度であるＭＧ２回転速度Ｎmg2、アクセル開度θacc、バッテリ５２のバッテリ温度ＴＨbatやバッテリ充放電電流Ｉbatやバッテリ電圧Ｖbat、キャパシタ５４のキャパシタ充放電電流Ｉcapやキャパシタ電圧Ｖcapなど)が供給される。又、電子制御装置６０からは、車両１０に備えられた各装置(例えばスロットルアクチュエータや燃料噴射装置等のエンジン制御装置、インバータ５０など)に各種指令信号(例えばエンジン１２を制御する為のエンジン制御指令信号Ｓe、電動機ＭＧ１，ＭＧ２を各々制御するインバータ５０を作動させる為の電動機制御指令信号Ｓmなど)が、それぞれ出力される。尚、電子制御装置６０は、例えばバッテリ充放電電流Ｉbat及びバッテリ電圧Ｖbatなどに基づいてバッテリ残存容量ＳＯＣbatを算出し、キャパシタ充放電電流Ｉcap及びキャパシタ電圧Ｖcapなどに基づいてキャパシタ残存容量ＳＯＣcapを算出する。
電子制御装置６０は、車両１０における各種制御の為の制御機能を実現する為に、ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部６２を備えている。
ハイブリッド制御部６２は、電子スロットル弁を開閉制御し、燃料噴射量や噴射時期を制御し、点火時期を制御するエンジン制御指令信号Ｓeを出力して、エンジントルクＴeの目標値が得られるようにエンジン１２の出力制御を実行する。又、ハイブリッド制御部６２は、第１電動機ＭＧ１や第２電動機ＭＧ２の作動を制御する電動機制御指令信号Ｓmをインバータ５０へ出力して、ＭＧ１トルクＴmg1やＭＧ２トルクＴmg2の目標値が得られるように第１電動機ＭＧ１や第２電動機ＭＧ２の出力制御を実行する。
具体的には、ハイブリッド制御部６２は、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された(すなわち予め定められた)関係(要求駆動力マップ)にアクセル開度θaccや車速Ｖを適用することで、運転者による車両１０に対する駆動要求量としての駆動輪１４における要求駆動力Ｆddemを算出する。そして、ハイブリッド制御部６２は、伝達損失、補機負荷、充電要求値(充電要求パワー)等を考慮して、低燃費で排ガス量の少ない運転となるように、エンジン１２及び第２電動機ＭＧ２の少なくとも１つからの出力(エンジンパワーＰe[Ｗ]及び／又はＭＧ２パワーＰmg2[Ｗ])により要求駆動力Ｆddemを実現する。前記駆動要求量としては、上記要求駆動力Ｆddem[Ｎ]の他に、駆動輪１４における要求駆動パワー[Ｗ]、駆動輪１４における要求駆動トルク[Ｎｍ]等を用いることもできる。又、駆動要求量として、単にアクセル開度θacc[％]やスロットル弁開度[％]や吸入空気量[g/sec]等を用いることもできる。
ハイブリッド制御部６２は、走行モードとして、後述するＥＶ走行モード或いはＨＶ走行モードを走行状態に応じて選択的に成立させる。例えば、ハイブリッド制御部６２は、要求駆動力Ｆddemが予め定められた閾値よりも小さなモータ走行領域にある場合には、ＥＶ走行モードを成立させる一方、要求駆動力Ｆddemが予め定められた閾値以上となるエンジン走行領域にある場合には、ＨＶ走行モードを成立させる。又、ハイブリッド制御部６２は、要求駆動力Ｆddemがモータ走行領域にあるときであっても、バッテリ残存容量ＳＯＣbatが予め定められた閾値未満となる場合には、ＨＶ走行モードを成立させる。
ハイブリッド制御部６２は、ＥＶ走行モードを成立させたときには、エンジン１２の運転を停止させると共に、第２電動機ＭＧ２のみを走行用の駆動力源とするモータ走行(ＥＶ走行)を可能とする。
ハイブリッド制御部６２は、ＨＶ走行モードを成立させたときには、エンジン１２の動力に対する反力を第１電動機ＭＧ１の発電により受け持つことでドライブギヤ２４にエンジン直達トルクを伝達すると共に第１電動機ＭＧ１の発電電力により第２電動機ＭＧ２を駆動することで駆動輪１４にトルクを伝達して少なくともエンジン１２を走行用の駆動力源とするエンジン走行を可能とする。すなわち、ハイブリッド制御部６２は、ＨＶ走行モードを成立させた場合には、第１電動機ＭＧ１の運転状態を制御することによりエンジン１２の動力を駆動輪１４へ伝達して走行するエンジン走行を可能とする。このＨＶ走行モードでは、バッテリ５２からの電力を用いた第２電動機ＭＧ２の駆動トルクを更に付加して走行することも可能である。
図２は、遊星歯車機構４０における３つの回転要素ＲＥ１，ＲＥ２，ＲＥ３の回転速度を相対的に表すことができる共線図である。この共線図において、縦線Ｙ１−Ｙ３は紙面向かって左から順に、縦線Ｙ１が第１電動機ＭＧ１に連結された第２回転要素ＲＥ２であるサンギヤＳの回転速度を、縦線Ｙ２がエンジン(ＥＮＧ)１２に連結された第１回転要素ＲＥ１であるキャリアＣＡの回転速度を、縦線Ｙ３がドリブンギヤ２６及びリダクションギヤ３６等を介して第２電動機ＭＧ２に連結された第３回転要素ＲＥ３であるリングギヤＲの回転速度をそれぞれ示している。図２の実線はＨＶ走行モード時の走行状態における各回転要素の相対速度の一例を、図２の破線はＥＶ走行モード時の走行状態における各回転要素の相対速度の一例をそれぞれ示している。
図２の実線を用いてＨＶ走行モードにおける車両１０の作動について説明する。キャリアＣＡに入力されるエンジントルクＴeに対して、ＭＧ１トルクＴmg1がサンギヤＳに入力される。この際、例えばエンジン回転速度Ｎe及びエンジントルクＴeで表されるエンジン１２の動作点を燃費が最も良い動作点に設定する制御を、第１電動機ＭＧ１の力行制御又は反力制御により実行することができる。この種のハイブリッド形式は、機械分配式或いはスプリットタイプと称される。
又、図２の破線を用いてＥＶ走行モードにおける車両１０の作動について説明する。エンジン１２の駆動は行われず(すなわちエンジン１２が運転停止状態とされ)、又、第１電動機ＭＧ１は無負荷状態(フリー)とされており、エンジン回転速度Ｎeはゼロとされる。この状態においては、第２電動機ＭＧ２の力行トルクが車両前進方向の駆動力として駆動輪１４へ伝達される。尚、ここでは、ＥＶ走行モードにおいてエンジン１２を運転停止状態とする場合を例示したが、このＥＶ走行モードではエンジン１２は駆動力非発生状態であれば良い。エンジン１２の駆動力非発生状態は、エンジン１２が発生する動力が直接的に車両１０の走行(駆動力)に寄与していない状態であり且つエンジン１２が発生する動力によって第１電動機ＭＧ１が発電する電力が第２電動機ＭＧ２に供給されていない状態である。又、エンジン１２の駆動力非発生状態としては、例えば、エンジン１２が運転停止状態の場合、エンジン１２がアイドリング状態の場合、エンジン１２が第１電動機ＭＧ１によって回転駆動されるモータリング状態の場合が挙げられる。エンジン１２のアイドリング状態は、例えばエンジン１２が車両補機を駆動する為の動力を出力し、エンジン１２の自立運転に必要な動力を出力する為にアイドル回転速度のような低いエンジン回転速度Ｎeにて駆動している状態であって、エンジン１２が発生する動力が直接的に車両走行に寄与していない状態且つエンジン１２が発生する動力によって第１電動機ＭＧ１が発電する電力が第２電動機ＭＧ２に供給されていない状態である。エンジン１２のモータリング状態は、例えば低いエンジン回転速度Ｎeにてエンジン１２の出力軸が第１電動機ＭＧ１によって回転駆動されている状態であって、エンジン１２は車両走行に寄与する動力を発生しておらず、第１電動機ＭＧ１は力行している(正トルクを出力している)為に第１電動機ＭＧ１による発電も行われていない状態である。
ここで、ＥＶ走行モードにおいて、例えばバッテリ温度ＴＨbatが低いなどの理由でバッテリ持ち出し電力Ｐbatの出力の上限が小さくされた為に、車両１０の要求駆動力Ｆddemを実現する第２電動機ＭＧ２の出力であるＭＧ２パワーＰmg2に必要な電力に対して、バッテリ持ち出し電力Ｐbatでは不足する場合を考える。このような場合、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapにより第２電動機ＭＧ２を駆動し、その後、エンジン１２の動力による第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1により第２電動機ＭＧ２を駆動することが考えられる。又、この際、バッテリ持ち出し電力Ｐbatでは不足する電力分の全部をキャパシタ持ち出し電力Ｐcapでは賄えない場合は、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapを用いず、初めから、エンジン１２の動力による第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1により第２電動機ＭＧ２を駆動することが考えられる。ところで、ＥＶ走行モードでは、エンジン１２が駆動力非発生状態であるので、第１電動機ＭＧ１にて発電するには、エンジン回転速度Ｎeを増加させる必要がある。例えば、エンジン１２が運転停止している場合に第１電動機ＭＧ１にて発電するには、エンジン１２を始動する必要がある。エンジン回転速度Ｎeの増加開始後(例えばエンジン１２の運転停止時はエンジン１２の始動開始後)、エンジン回転速度Ｎeが上昇して、第１電動機ＭＧ１にて発電できるエンジン回転速度Ｎeとなるまでは第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1が供給されないし、更に、発電電力Ｐmg1がバッテリ持ち出し電力Ｐbatでは不足する電力分となるまでには時間を要する。その為、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapにより第２電動機ＭＧ２を駆動した後に第１電動機ＭＧ１の発電の為にエンジン回転速度Ｎeを増加させる回転速度増加制御を実行する(例えばエンジン１２の運転停止時はエンジン１２を始動する)タイミングによっては、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapの低下に対して発電電力Ｐmg1の補償が遅れ、ＭＧ２パワーＰmg2が一時的に低下して車両１０の要求駆動力Ｆddemを満たすことができず、ドライバビリティが低下する可能性がある。又、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapを用いず、初めから、エンジン１２の回転速度増加制御を実行する(例えばエンジン１２の運転停止時はエンジン１２を始動する)場合は、ＭＧ２パワーＰmg2の立ち上がりが、発電電力Ｐmg1が発生するまでバッテリ持ち出し電力Ｐbat分のＭＧ２パワーＰmg2にて停滞する可能性がある。第１電動機ＭＧ１の発電の為のエンジン１２の回転速度増加制御は、車両１０の要求駆動力Ｆddemを実現する為に第２電動機ＭＧ２が必要とする電力を、第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1により賄う為にエンジン回転速度Ｎeを増加させる制御である。
そこで、電子制御装置６０は、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapとエンジン１２の動力による第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1との切替えを、キャパシタ残存容量ＳＯＣcapに応じて制御することで、滑らかな加速と実用燃費向上とを実現する。
電子制御装置６０は、上述した滑らかな加速と実用燃費向上とを実現する為に、要求電力算出手段すなわち要求電力算出部６４、電力供給可能時間算出手段すなわち電力供給可能時間算出部６５、到達所要時間算出手段すなわち到達所要時間算出部６６、回転速度増加待機時間決定手段すなわち回転速度増加待機時間決定部６７、及び電力供給制御手段すなわち電力供給制御部６８を更に備えている。
要求電力算出部６４は、車両１０の要求駆動力Ｆddemに基づいて第２電動機ＭＧ２に供給する電力として第１電動機ＭＧ１に要求される発電電力Ｐmg1の要求値である要求電力Ｐdemを算出する。
具体的には、要求電力算出部６４は、要求駆動力Ｆddemを実現するのに必要なＭＧ２パワーＰmg2(以下、必要ＭＧ２パワーＰmg2req)を算出し、第２電動機ＭＧ２が必要ＭＧ２パワーＰmg2reqを出力するのに必要な電力(以下、必要電力Ｐreqという)を算出する。ハイブリッド制御部６２は、バッテリ持ち出し電力Ｐbat分で第２電動機ＭＧ２が出力できるＭＧ２パワーＰmg2(以下、バッテリ持ち出し電力Ｐbat分のＭＧ２パワーＰmg2という)で必要ＭＧ２パワーＰmg2reqを賄えるか否かを判定する。すなわち、ハイブリッド制御部６２は、バッテリ持ち出し電力Ｐbatの最大値が必要電力Ｐreq以上であるか否かを判定する。ハイブリッド制御部６２は、バッテリ持ち出し電力Ｐbat分のＭＧ２パワーＰmg2で必要ＭＧ２パワーＰmg2reqを賄えると判定した場合には、必要ＭＧ２パワーＰmg2reqが得られるようにバッテリ持ち出し電力Ｐbatにて第２電動機ＭＧ２を駆動する電動機制御指令信号Ｓmをインバータ５０へ出力する。一方で、ハイブリッド制御部６２は、バッテリ持ち出し電力Ｐbat分のＭＧ２パワーＰmg2では必要ＭＧ２パワーＰmg2reqを賄えないと判定した場合には、必要ＭＧ２パワーＰmg2reqが得られるように、バッテリ持ち出し電力Ｐbatに加えて、後述する電力供給制御部６８により供給が制御されたキャパシタ持ち出し電力Ｐcap及び／又は第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1にて第２電動機ＭＧ２を駆動する電動機制御指令信号Ｓmをインバータ５０へ出力する。要求電力算出部６４は、ハイブリッド制御部６２によりバッテリ持ち出し電力Ｐbat分のＭＧ２パワーＰmg2では必要ＭＧ２パワーＰmg2reqを賄えないと判定された場合には、必要ＭＧ２パワーＰmg2reqに対してバッテリ持ち出し電力Ｐbat分のＭＧ２パワーＰmg2では不足するＭＧ２パワーＰmg2(以下、不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtという)を算出する。すなわち、要求電力算出部６４は、必要電力Ｐreqに対してバッテリ持ち出し電力Ｐbatでは不足する電力を要求電力Ｐdem(＝Ｐreq−Ｐbat)として算出する。
電力供給可能時間算出部６５は、要求電力Ｐdemの要求開始時点からキャパシタ残存容量ＳＯＣcapが目標残存容量Ｑtgtに低下する容量低下時点までの、キャパシタ５４が電力Ｐcapを供給できる電力供給可能時間ＴＭcapを算出する。電力供給可能時間ＴＭcapは、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapの供給によってキャパシタ残存容量ＳＯＣcapが目標残存容量Ｑtgtになるまでの時間である。
具体的には、ハイブリッド制御部６２は、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分で第２電動機ＭＧ２が出力できるＭＧ２パワーＰmg2(以下、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2という)で不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄えるか否かを判定する。すなわち、ハイブリッド制御部６２は、キャパシタ５４の出力可能な電力Ｐcap(すなわちキャパシタ持ち出し電力Ｐcapの最大値)が要求電力Ｐdem以上であるか否かを判定する。ハイブリッド制御部６２によりキャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2で不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄える(すなわちキャパシタ５４の出力可能な電力Ｐcapが要求電力Ｐdem以上である)と判定された場合、電力供給可能時間算出部６５は電力供給可能時間ＴＭcapを算出する。従って、電力供給可能時間ＴＭcapは、キャパシタ５４が要求電力Ｐdemを供給できる時間を含んでいる。好適には、電力供給可能時間ＴＭcapの全時間帯でキャパシタ持ち出し電力Ｐcapを要求電力Ｐdemとする必要はなく、第１電動機ＭＧ１の発電が開始される第１電動機ＭＧ１による発電開始時点から、第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1が要求電力Ｐdemに到達する要求到達時点までの到達所要時間ＴＭgenの時間帯では、発電開始時点からの発電電力Ｐmg1の増大に合わせて、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapを要求電力Ｐdemからゼロに向けて漸減すれば良い。従って、電力供給可能時間ＴＭcapは、キャパシタ５４が要求電力Ｐdemを供給できる時間と、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapが要求電力Ｐdemからゼロに向けて漸減される時間(すなわち後述する到達所要時間算出部６６により算出される到達所要時間ＴＭgen)とを含んでいる。このようにすることで、全時間帯でキャパシタ持ち出し電力Ｐcapを要求電力Ｐdemとすることと比べて電力供給可能時間ＴＭcapを長くすることができる。
図３は、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapとキャパシタ残存容量ＳＯＣcapとの関係を説明する為の図である。図３において、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapの時間積分値がキャパシタ５４において使用された使用容量Ｑuseとなる。要求電力Ｐdemの要求開始時点となるｔ１時点から第１電動機ＭＧ１による発電開始時点となるｔ２時点までは、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapとして要求電力Ｐdemが出力され、ｔ２時点から発電電力Ｐmg1が要求電力Ｐdemに到達する要求到達時点となるｔ３時点までは、要求電力Ｐdemからゼロに向けて漸減されるキャパシタ持ち出し電力Ｐcapが出力される。これにより、キャパシタ残存容量ＳＯＣcapは、ｔ１時点からｔ３時点まで、時間経過に伴って使用容量Ｑuse分少なくされ、ｔ３時点で目標残存容量Ｑtgtとされる。従って、電力供給可能時間算出部６５は、要求電力Ｐdemの要求開始時点においてその時点でのキャパシタ残存容量ＳＯＣcapから目標残存容量Ｑtgtを減算した値と、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapの時間積分値とが一致するように、電力供給可能時間ＴＭcapを算出(逆算)する。
到達所要時間算出部６６は、到達所要時間ＴＭgenを算出する。具体的には、予め定められた関係(要求電力マップ)を用いて第１電動機ＭＧ１による発電にて要求電力Ｐdemを発生できるエンジン回転速度Ｎe(以下、要求電力発生エンジン回転速度Ｎedemという)を算出し、予め定められた関係(エンジン上昇時間マップ)を用いて、要求開始時点において駆動力非発生状態となっているエンジン１２が第１電動機ＭＧ１の発電の為に回転速度を増加させる回転速度増加制御を開始する回転速度増加開始時点(例えばエンジン１２の運転停止時は停止していたエンジン１２の始動開始時点)からエンジン回転速度Ｎeが要求電力発生エンジン回転速度Ｎedemに上昇するまでのエンジン上昇時間(すなわち回転速度増加開始時点から第１電動機ＭＧ１で要求電力Ｐdemを発電できるまでの要求電力発生時間ＴＭdem)を算出する。このエンジン上昇時間(要求電力発生時間ＴＭdem)には、エンジン１２の回転速度増加開始時点から第１電動機ＭＧ１による発電開始時点までの所定の発電遅延時間ＴＭlagが含まれている。従って、到達所要時間算出部６６は、要求電力発生時間ＴＭdemからこの発電遅延時間ＴＭlagを減算して到達所要時間ＴＭgenを算出する。ハイブリッド制御部６２は、第１電動機ＭＧ１の力行によりエンジン１２を回転駆動することで回転速度増加制御を実行する(例えばエンジン１２の運転停止時は第１電動機ＭＧ１の力行によりエンジン１２をクランキングすることでエンジン１２を始動する)。そして、ハイブリッド制御部６２は、第１電動機ＭＧ１の発電による負荷がかけられてもエンジン１２が自立運転可能な予め定められたエンジン回転速度Ｎe(以下、発電可能エンジン回転速度Ｎegenという)となるまでは、第１電動機ＭＧ１の発電を開始しない。回転速度増加開始時点からエンジン回転速度Ｎeが発電可能エンジン回転速度Ｎegenに上昇するまでの時間は、エンジン１２の暖機の状態等によって変化するが、大きな差ではないと考えられるので、一律の時間を用いる。従って、発電遅延時間ＴＭlagは、回転速度増加開始時点からエンジン回転速度Ｎeが発電可能エンジン回転速度Ｎegenに上昇するまでの時間であり、予め定められた所定の時間が用いられる。尚、発電遅延時間ＴＭlagは、エンジン１２の駆動力非発生状態の違いや暖機の状態の違いによって予めマップ化された値を用いても良い。又、第１電動機ＭＧ１によりエンジン１２を回転駆動するので、発電開始が遅れると見ることもできる。
回転速度増加待機時間決定部６７は、要求電力Ｐdemの要求開始時点からエンジン１２の回転速度増加開始時点までの回転速度増加待機時間ＴＭeng(例えばエンジン１２の運転停止時は要求電力Ｐdemの要求開始時点からエンジン１２の始動開始時点までの始動待機時間ＴＭeng)が、発電遅延時間ＴＭlagと到達所要時間ＴＭgenとを電力供給可能時間ＴＭcapから減算した余裕時間ＴＭmrg(＝ＴＭcap−ＴＭlag−ＴＭgen)以下となるように、回転速度増加待機時間ＴＭeng(≦ＴＭmrg)を決定する。回転速度増加待機時間決定部６７は、例えば回転速度増加待機時間ＴＭengを余裕時間ＴＭmrgとする。
ハイブリッド制御部６２は、要求電力Ｐdemの要求開始時点から回転速度増加待機時間ＴＭengが経過したか否かを判定する。ハイブリッド制御部６２は、要求電力Ｐdemの要求開始時点から回転速度増加待機時間ＴＭengが経過したと判定した場合には、エンジン１２を回転駆動するように第１電動機ＭＧ１を駆動する電動機制御指令信号Ｓmをインバータ５０へ出力して、エンジン１２の回転速度増加制御を開始する。ハイブリッド制御部６２は、エンジン１２の回転速度増加制御の開始後、エンジン回転速度Ｎeが発電可能エンジン回転速度Ｎegenに上昇した場合には、発電を行うように第１電動機ＭＧ１を駆動する電動機制御指令信号Ｓmをインバータ５０へ出力して、第１電動機ＭＧ１による発電を開始する。
電力供給制御部６８は、ハイブリッド制御部６２により第１電動機ＭＧ１による発電が開始されたか否かに基づいて発電開始時点となったか否かを判定する。電力供給制御部６８は、ハイブリッド制御部６２によりキャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2で不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄えると判定された場合には、要求電力Ｐdemの要求開始時点から発電開始時点となったと判定するまではキャパシタ持ち出し電力Ｐcapを要求電力Ｐdemとして第２電動機ＭＧ２に供給する。電力供給制御部６８は、発電開始時点となったと判定してからの第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1の要求電力Ｐdemへの増大に合わせて、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapを要求電力Ｐdemからゼロに向けて漸減する。ハイブリッド制御部６２は、バッテリ持ち出し電力Ｐbatに加えて、電力供給制御部６８により供給が制御されたキャパシタ持ち出し電力Ｐcap及び／又は第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1にて第２電動機ＭＧ２を駆動し、切れ目ない(落ち込みのない)ＭＧ２パワーＰmg2(ここでは車速ＶによってＭＧ２回転速度Ｎmg2が一意に固定される為、ＭＧ２トルクＴmg2も同意)を出力する。
一方で、ハイブリッド制御部６２によりキャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2では不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄えない(すなわちキャパシタ５４の出力可能な電力Ｐcapが要求電力Ｐdem未満である)と判定された場合には、回転速度増加待機時間決定部６７は、回転速度増加待機時間ＴＭengをゼロとする。従って、ハイブリッド制御部６２は、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2では不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄えないと判定した場合には、要求電力Ｐdemの要求開始時点から速やかにエンジン１２の回転速度増加制御を開始する。このような場合、電力供給可能時間算出部６５は、電力供給可能時間ＴＭcapが発電遅延時間ＴＭlagと到達所要時間ＴＭgenとの合計時間(すなわち到達所要時間算出部６６により算出される、エンジン１２の回転速度増加開始時点から第１電動機ＭＧ１で要求電力Ｐdemを発電できるまでの要求電力発生時間ＴＭdem)以上となるように、電力供給可能時間ＴＭcapを算出する。例えば、電力供給可能時間算出部６５は、電力供給可能時間ＴＭcapを要求電力発生時間ＴＭdemとする。そして、電力供給制御部６８は、電力供給可能時間ＴＭcapが要求電力発生時間ＴＭdem以上となるように、要求電力Ｐdemの要求開始時点からキャパシタ持ち出し電力Ｐcapをゼロに向けて漸減する。例えば、電力供給制御部６８は、要求電力発生時間ＴＭdemとされた電力供給可能時間ＴＭcapでキャパシタ残存容量ＳＯＣcapが目標残存容量Ｑtgtに低下するように、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapをゼロに向けて漸減する。ハイブリッド制御部６２は、バッテリ持ち出し電力Ｐbatに加えて、電力供給制御部６８により供給が制御されたキャパシタ持ち出し電力Ｐcap及び／又は第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1にて第２電動機ＭＧ２を駆動し、停滞ないＭＧ２パワーＰmg2(ここではＭＧ２トルクＴmg2も同意)を出力する。
図４は、電子制御装置６０の制御作動の要部すなわち第２電動機ＭＧ２の出力によって加速する際にドライバビリティの低下を抑制する為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えばアクセルオンによる発進を伴うモータ走行時、又はモータ走行におけるアクセル開度θaccの増大時に繰り返し実行される。図５は、エンジン１２が運転停止状態の場合において、図４のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2で不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄える場合の一例である。図６は、エンジン１２がアイドリング状態において、図４のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2で不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄える場合の一例である。図７は、エンジン１２がモータリング状態の場合において、図４のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2で不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄える場合の一例である。図８は、エンジン１２が運転停止状態の場合において、図４のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2では不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄えない場合の一例である。図９は、図４のフローチャートに示す本実施例の比較例として例示するフローチャートである。図１０及び図１１は、各々、エンジン１２が運転停止状態の場合において、図９のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートであって、図１０はキャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2で不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄える場合の一例であり、図１１はキャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2では不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄えない場合の一例である。
図４において、先ず、要求電力算出部６４の機能に対応するステップ(以下、ステップを省略する)Ｓ１０において、要求駆動力Ｆddemを実現する必要ＭＧ２パワーＰmg2reqが算出され、第２電動機ＭＧ２が必要ＭＧ２パワーＰmg2reqを出力する必要電力Ｐreqが算出される。次いで、ハイブリッド制御部６２の機能に対応するＳ２０において、バッテリ持ち出し電力Ｐbat分のＭＧ２パワーＰmg2で必要ＭＧ２パワーＰmg2reqを賄えるか否かが判定される(すなわちバッテリ持ち出し電力Ｐbatの最大値が必要電力Ｐreq以上であるか否かが判定される)。このＳ２０の判断が肯定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ２０の判断が否定される場合は要求電力算出部６４の機能に対応するＳ３０において、必要ＭＧ２パワーＰmg2reqに対してバッテリ持ち出し電力Ｐbat分のＭＧ２パワーＰmg2では不足する不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtが算出される(すなわち必要電力Ｐreqに対してバッテリ持ち出し電力Ｐbatでは不足する電力が要求電力Ｐdem(＝Ｐreq−Ｐbat)として算出される)。次いで、ハイブリッド制御部６２の機能に対応するＳ４０において、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2で不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄えるか否かが判定される(すなわちキャパシタ持ち出し電力Ｐcapの最大値が要求電力Ｐdem以上であるか否かが判定される)。このＳ４０の判断が肯定される場合は電力供給制御部６８の機能及び電力供給可能時間算出部６５の機能に対応するＳ５０において、要求電力Ｐdemとされたキャパシタ持ち出し電力Ｐcapの供給が開始されると共に、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapの供給によってキャパシタ残存容量ＳＯＣcapが目標残存容量Ｑtgtになるまでの電力供給可能時間ＴＭcapが算出される。次いで、回転速度増加待機時間決定部６７の機能に対応するＳ６０において、電力供給可能時間ＴＭcapを用いてエンジン１２の回転速度増加待機時間ＴＭeng(例えばエンジン１２の運転停止時はエンジン１２の始動待機時間ＴＭeng)が算出される。例えば、回転速度増加待機時間ＴＭengが、発電遅延時間ＴＭlagと到達所要時間ＴＭgenとを電力供給可能時間ＴＭcapから減算した余裕時間ＴＭmrgとされる。次いで、ハイブリッド制御部６２の機能に対応するＳ７０において、要求電力Ｐdemの要求開始時点から回転速度増加待機時間ＴＭengが経過したか否かが判定される。このＳ７０の判断が否定される場合は繰り返しこのＳ７０が実行される。このＳ７０の判断が肯定される場合はハイブリッド制御部６２の機能に対応するＳ８０において、エンジン１２を回転駆動するように第１電動機ＭＧ１が駆動されて、エンジン１２の回転速度増加制御(例えばエンジン１２の運転停止時はエンジン１２の始動)が開始される。次いで、電力供給制御部６８の機能に対応するＳ９０において、第１電動機ＭＧ１による発電が開始されたか否かが判定される。このＳ９０の判断が否定される場合は繰り返しこのＳ９０が実行される。このＳ９０の判断が肯定される場合は電力供給制御部６８の機能に対応するＳ１００において、第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1の要求電力Ｐdemへの増大に合わせて、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapが要求電力Ｐdemからゼロに向けて漸減される。一方で、前記Ｓ４０の判断が否定される場合はハイブリッド制御部６２の機能に対応するＳ１１０において、エンジン１２を回転駆動するように第１電動機ＭＧ１が駆動されて、エンジン１２の回転速度増加制御が開始される。次いで、到達所要時間算出部６６の機能に対応するＳ１２０において、エンジン１２の回転速度増加開始時点から第１電動機ＭＧ１で要求電力Ｐdemを発電できるまでの要求電力発生時間ＴＭdem(＝発電遅延時間ＴＭlag＋到達所要時間ＴＭgen)が算出される。次いで、電力供給可能時間算出部６５の機能及び電力供給制御部６８の機能に対応するＳ１３０において、電力供給可能時間ＴＭcapが要求電力発生時間ＴＭdemとされ、電力供給可能時間ＴＭcapでキャパシタ残存容量ＳＯＣcapが目標残存容量Ｑtgtに低下するように、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapがゼロに向けて漸減される。
図９のフローチャートでは、図４のＳ５０−Ｓ７０の実行に替えてＳ５５及びＳ７５が実行され、又、Ｓ９０−Ｓ１００が実行されず、又、Ｓ１２０−Ｓ１３０が実行されない。つまり、図９のフローチャートでは、前記Ｓ４０の判断が肯定される場合は電力供給制御部６８の機能に対応するＳ５５において、要求電力Ｐdemとされたキャパシタ持ち出し電力Ｐcapの供給が開始され、次いで、電力供給制御部６８の機能に対応するＳ７５において、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分を使い切ったか否か(すなわちキャパシタ持ち出し電力Ｐcapがゼロとされたか否か)が判定される。そして、このＳ７５の判断が否定される場合は繰り返しこのＳ７５が実行されるが、このＳ７５の判断が肯定される場合はハイブリッド制御部６２の機能に対応するＳ８０において、エンジン１２の回転速度増加制御が開始される。すなわち、図９のフローチャートに示す比較例では、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2で不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄える場合には、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapを使い切るまでエンジン１２の回転速度増加制御が開始されない。その為、図１０のタイムチャートに示すように、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapを使い切った後、エンジン１２の回転速度増加制御(ここでは始動)が開始される為、回転速度増加制御によって第１電動機ＭＧ１の発電が開始されるまでは一時的にＭＧ２トルクＴmg2が低下してしまう。
これに対して、本実施例では、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2で不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄える場合には、図５，図６，図７に示すように、キャパシタ５４が電力Ｐcapを供給できる電力供給可能時間ＴＭcap(ｔ１時点−ｔ４時点)に対して、回転速度増加開始時点(特に図５では始動開始時点)(ｔ２時点)から発電開始時点(ｔ３時点)までの発電遅延時間ＴＭlagと、発電開始時点(ｔ３時点)から要求到達時点(ｔ４時点)までの到達所要時間ＴＭgenとを考慮して、要求開始時点(ｔ１時点)から回転速度増加開始時点(ｔ２時点)までの回転速度増加待機時間(特に図５では始動待機時間)ＴＭengが決定されており、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapを使い切ったときには第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1が既に供給されていると共に、第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1の増大に合わせてキャパシタ持ち出し電力Ｐcapが低下するようにキャパシタ持ち出し電力Ｐcapと発電電力Ｐmg1とが切り替えられるので、切れ目のない(落ち込みのない)滑らかなＭＧ２トルクＴmg2の出力が実現される。
一方で、図９のフローチャートでは、前記Ｓ４０の判断が否定される場合はハイブリッド制御部６２の機能に対応するＳ１１０において、エンジン１２の回転速度増加制御が開始される。すなわち、図９のフローチャートに示す比較例では、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2では不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄えない場合には、エンジン１２の回転速度増加制御が実行されて第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1が供給されるだけであり、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapは供給されない。その為、図１１のタイムチャートに示すように、要求開始時点からエンジン１２の回転速度増加制御(ここでは始動)が開始されるものの、バッテリ持ち出し電力Ｐbatの供給によってＭＧ２トルクＴmg2が立ち上がった後、エンジン１２の始動が完了して第１電動機ＭＧ１の発電が開始されるまでは一時的にＭＧ２トルクＴmg2が停滞してしまう。
これに対して、本実施例では、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2では不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄えない場合には、図８に示すように、要求開始時点(ｔ１時点)からエンジン１２の回転速度増加制御(ここでは始動)が開始されると共にキャパシタ持ち出し電力Ｐcapが供給される。このキャパシタ持ち出し電力Ｐcapは、回転速度増加開始時点(ここでは始動開始時点)(ｔ１時点)から発電開始時点(ｔ２時点)までの発電遅延時間ＴＭlagと、発電開始時点(ｔ２時点)から要求到達時点(ｔ３時点)までの到達所要時間ＴＭgenとを考慮して、キャパシタ残存容量ＳＯＣcapが目標残存容量Ｑtgtに低下するように、漸減される。これにより、停滞のないＭＧ２トルクＴmg2の出力が実現される。
上述のように、本実施例によれば、要求電力Ｐdemの要求開始時点からエンジン１２の回転速度増加開始時点までの回転速度増加待機時間ＴＭengが、回転速度増加開始時点から第１電動機ＭＧ１による発電開始時点までの発電遅延時間ＴＭlagと発電開始時点から第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1が要求電力Ｐdemに到達するまでの到達所要時間ＴＭgenとをキャパシタ５４が電力Ｐcapを供給できる電力供給可能時間ＴＭcapから減算した余裕時間ＴＭmrg(＝ＴＭcap−ＴＭlag−ＴＭgen)以下となるようにその回転速度増加待機時間ＴＭengが決定されるので、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapにより第２電動機ＭＧ２の駆動が開始され、その後、電力供給可能時間ＴＭcapが経過してキャパシタ５４が電力を供給していない時点では、第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1により要求電力Ｐdemが満たされる。よって、第２電動機ＭＧ２の出力によって加速する際、ドライバビリティの低下をより抑制することができる。又、エンジン１２の回転速度増加制御を要求開始時点に対して遅らせることで、燃費を向上することができる。
また、本実施例によれば、電力供給可能時間ＴＭcapはキャパシタ５４が要求電力Ｐdemを供給できる時間を含むので、第２電動機ＭＧ２の出力によって適切に加速される。
また、本実施例によれば、発電開始時点からの第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1の増大に合わせて、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapが要求電力Ｐdemからゼロに向けて漸減されるので、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapの低下後、直ぐに、第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1により電力が補償される。よって、第２電動機ＭＧ２の出力によって加速する際、ドライバビリティの低下をより抑制することができる。又、第２電動機ＭＧ２に供給される電力がキャパシタ持ち出し電力Ｐcapから第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1へ滑らかに切り替えられ、スムーズな加速が得られる。
また、本実施例によれば、電力供給可能時間ＴＭcapは、キャパシタ５４が要求電力Ｐdemを供給できる時間と、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapが要求電力Ｐdemからゼロに向けて漸減される時間とを含むので、第２電動機ＭＧ２の出力によって適切に加速されると共に、第２電動機ＭＧ２に供給される電力がキャパシタ持ち出し電力Ｐcapから第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1へ滑らかに切り替えられる。又、電力供給可能時間ＴＭcapがより長くされるので、回転速度増加待機時間ＴＭengが長くされて燃費をより向上することができる。
また、本実施例によれば、キャパシタ５４の出力可能な電力が要求電力Ｐdem未満である場合には回転速度増加待機時間ＴＭengがゼロとされ、電力供給可能時間ＴＭcapが発電遅延時間ＴＭlagと到達所要時間ＴＭgenとの合計時間以上となるように、要求開始時点からキャパシタ持ち出し電力Ｐcapがゼロに向けて漸減されるので、キャパシタ５４の出力可能な電力が要求電力Ｐdem未満である場合であっても、要求開始時点から要求到達時点までの間の第１電動機ＭＧ１による発電電力Ｐmg1の不足をキャパシタ持ち出し電力Ｐcapを用いて補うことができ、ドライバビリティの低下を抑制することができる。つまり、キャパシタ５４の出力可能な電力が要求電力Ｐdem未満である場合に、キャパシタ５４から電力を供給しないという態様を採用するのではなく、第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1の供給が遅れることをキャパシタ５４の電力によって補うという態様を採用したので、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
また、本実施例によれば、バッテリ持ち出し電力Ｐbatでは不足する電力が第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1にて供給される。第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1の供給が開始される際、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapが供給された後、第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1により第２電動機ＭＧ２が駆動される。よって、第２電動機ＭＧ２の出力によって加速する際、ドライバビリティの低下を抑制することができる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、回転速度増加待機時間決定部６７(回転速度増加待機時間決定部６７の機能に対応する図４のフローチャートのＳ６０)は、回転速度増加待機時間ＴＭengが発電遅延時間ＴＭlagと到達所要時間ＴＭgenとを電力供給可能時間ＴＭcapから減算した余裕時間ＴＭmrg(＝ＴＭcap−ＴＭlag−ＴＭgen)以下となるように(Ｓ６０では余裕時間ＴＭmrgとなるように)、回転速度増加待機時間ＴＭeng(≦ＴＭmrg)を決定したが、この態様に限らない。この態様は、第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1により要求電力Ｐdemを完全に賄えるようになった時点で、キャパシタ５４からの電力供給を終了するという狙いである。すなわち、要求電力Ｐdemの要求開始時点(すなわち加速開始時点)から、第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1により要求電力Ｐdemを完全に賄えるまでの時間(＝ＴＭeng＋ＴＭlag＋ＴＭgen)は、キャパシタ５４の電力供給の終了までの時間(＝ＴＭcap)以下となるように、回転速度増加待機時間ＴＭengを決めるという狙いである。このような狙いとは別に、第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1が、要求電力Ｐdemのうちの一部でも補償できれば良いという狙いもある。すなわち、加速開始時点から、第１電動機ＭＧ１の発電開始までの時間(＝ＴＭeng＋ＴＭlag)は、キャパシタ５４の電力供給の終了までの時間(＝ＴＭcap)よりも短くなるように、回転速度増加待機時間ＴＭengを決めるという狙いでも良い。従って、回転速度増加待機時間決定部６７は、発電遅延時間ＴＭlagを電力供給可能時間ＴＭcapから減算した余裕時間ＴＭmrg(＝ＴＭcap−ＴＭlag)よりも回転速度増加待機時間ＴＭengが短くなるように、回転速度増加待機時間ＴＭeng(＜ＴＭmrg)を決定しても良い。このようにすれば、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapにより第２電動機ＭＧ２の駆動が開始され、その後、電力供給可能時間ＴＭcapが経過してキャパシタ５４が電力を供給していない時点までには、第１電動機ＭＧ１の発電電力Ｐmg1により第２電動機ＭＧ２が駆動される。よって、第２電動機ＭＧ２の出力によって加速する際、ドライバビリティの低下を抑制することができる。又、エンジン１２の回転速度増加制御を要求開始時点に対して遅らせることで、燃費を向上することができる。
また、前述の実施例では、電力供給可能時間ＴＭcapのうちで到達所要時間ＴＭgenの時間帯では、発電開始時点からの発電電力Ｐmg1の増大に合わせて、キャパシタ持ち出し電力Ｐcapを要求電力Ｐdemからゼロに向けて漸減したが、この態様に限らない。例えば、電力供給可能時間ＴＭcapの全時間帯でキャパシタ持ち出し電力Ｐcapを要求電力Ｐdemとしても良い。このようにすれば、一部の時間帯でキャパシタ持ち出し電力Ｐcapを漸減することと比べて電力供給可能時間ＴＭcapは短くされるが、ドライバビリティの低下を抑制できたり、燃費を向上できるという、一定の効果は得られる。
また、前述の実施例では、キャパシタ持ち出し電力Ｐcap分のＭＧ２パワーＰmg2では不足分ＭＧ２パワーＰmg2shtを賄えない場合、電力供給可能時間ＴＭcapは、発電遅延時間ＴＭlagと到達所要時間ＴＭgenとの合計時間(すなわちエンジン１２の回転速度増加開始時点から第１電動機ＭＧ１で要求電力Ｐdemを発電できるまでの要求電力発生時間ＴＭdem)以上とされたが、この態様に限らない。例えば、キャパシタ５４の電力供給の終了までに第１電動機ＭＧ１の発電が開始されていれば良い。すなわち、電力供給可能時間ＴＭcapは、発電遅延時間ＴＭlagよりも長くされるという態様であっても良い。
また、前述の実施例では、第１電動機ＭＧ１の力行によりエンジン１２を回転駆動することで回転速度増加制御を実行したが(例えばエンジン１２の運転停止時は第１電動機ＭＧ１の力行によりエンジン１２をクランキングすることでエンジン１２を始動したが)、エンジン１２の駆動力非発生状態がエンジン１２のアイドリング状態である場合には、第１電動機ＭＧ１の力行によりエンジン１２を回転駆動することなく、エンジン１２自体の制御によって回転速度増加制御を実行しても良い。又、エンジン１２がアイドリング状態である場合には、エンジン１２自体の制御に加えて、第１電動機ＭＧ１によりエンジン１２を回転駆動しても良い。この場合には、回転速度増加制御において、より早くエンジン回転速度Ｎeを上昇させることができる。
また、前述の実施例において、遊星歯車機構４０は、シングルプラネタリであるが、ダブルプラネタリであっても良い。又、遊星歯車機構４０は、エンジン１２によって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第１電動機ＭＧ１及びドライブギヤ２４に作動的に連結された差動歯車装置であっても良い。又、遊星歯車機構４０は、２以上の遊星歯車装置がそれを構成する一部の回転要素で相互に連結された構成において、その遊星歯車装置の回転要素にそれぞれエンジン、電動機、駆動輪が動力伝達可能に連結される機構であっても良い。
また、前述の実施例では、車両１０は、電気式無段変速機として機能する変速部２２を備えていたが、この態様に限らない。例えば、本発明が適用されるハイブリッド車両は、内燃機関の動力によって発電用モータを発電し、発電用モータの発電電力によって駆動用モータを駆動することに加え、内燃機関を駆動力非発生状態とした状態で(例えば運転停止させた状態で)モータ走行することが可能なシリーズハイブリッド車両であっても良い。要は、走行用の動力を発生する駆動用モータと、蓄電した電力をその駆動用モータに供給することが可能なキャパシタと、発電した電力をその駆動用モータに供給することが可能な発電用モータと、その発電用モータを発電する動力を出力する内燃機関とを備えたハイブリッド車両であれば、本発明を適用することができる。そういう意味では、バッテリ５２は必ずしも備えられている必要はない。バッテリ５２が備えられていない場合、図４のフローチャートにおけるＳ２０は備えられない。
尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
１０：ハイブリッド車両
１２：エンジン(内燃機関)
５２：バッテリ
５４：キャパシタ
６０：電子制御装置(制御装置)
６４：要求電力算出部
６５：電力供給可能時間算出部
６６：到達所要時間算出部
６７：回転速度増加待機時間決定部
６８：電力供給制御部
ＭＧ１：第１電動機(発電用モータ)
ＭＧ２：第２電動機(駆動用モータ)

Claims (7)

  1. 走行用の動力を発生する駆動用モータと、蓄電した電力を前記駆動用モータに供給することが可能なキャパシタと、発電した電力を前記駆動用モータに供給することが可能な発電用モータと、前記発電用モータを発電する動力を出力する内燃機関とを備えたハイブリッド車両の、制御装置であって、
    前記ハイブリッド車両の要求駆動力に基づいて前記駆動用モータに供給する電力として前記発電用モータに要求される要求電力を算出する要求電力算出部と、
    前記要求電力の要求開始時点から前記キャパシタの充電容量が目標残存容量に低下する容量低下時点までの、前記キャパシタが電力を供給できる電力供給可能時間を算出する電力供給可能時間算出部と、
    前記要求開始時点において駆動力非発生状態となっている前記内燃機関が前記発電用モータの発電の為に回転速度を増加させる回転速度増加制御を開始する回転速度増加開始時点から前記発電用モータによる発電開始時点までの所定の発電遅延時間を前記電力供給可能時間から減算した余裕時間よりも、前記要求開始時点から前記回転速度増加開始時点までの回転速度増加待機時間が短くなるように前記回転速度増加待機時間を決定する回転速度増加待機時間決定部と
    を、備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 前記発電開始時点から前記発電用モータによる発電電力が前記要求電力に到達する要求到達時点までの到達所要時間を算出する到達所要時間算出部を更に備えており、
    前記回転速度増加待機時間決定部は、前記回転速度増加待機時間が前記発電遅延時間と前記到達所要時間とを前記電力供給可能時間から減算した余裕時間以下となるように前記回転速度増加待機時間を決定する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制御装置。
  3. 前記電力供給可能時間は、前記キャパシタが前記要求電力を供給できる時間を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  4. 前記発電開始時点からの前記発電用モータによる発電電力の増大に合わせて、前記キャパシタが供給する電力を前記要求電力からゼロに向けて漸減する電力供給制御部を更に備えていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  5. 前記電力供給可能時間は、前記キャパシタが前記要求電力を供給できる時間と、前記キャパシタが供給する電力が前記要求電力からゼロに向けて漸減される時間とを含むことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  6. 前記回転速度増加待機時間決定部は、前記キャパシタの出力可能な電力が前記要求電力未満である場合には、前記回転速度増加待機時間をゼロとするものであり、
    前記発電開始時点から前記発電用モータによる発電電力が前記要求電力に到達する要求到達時点までの到達所要時間を算出する到達所要時間算出部と、
    前記電力供給可能時間が前記発電遅延時間と前記到達所要時間との合計時間以上となるように、前記要求開始時点から前記キャパシタが供給する電力をゼロに向けて漸減する電力供給制御部とを、更に備えている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制御装置。
  7. 前記ハイブリッド車両は、蓄電した電力を前記駆動用モータに供給することが可能なバッテリを更に備えており、
    前記要求電力算出部は、前記ハイブリッド車両の要求駆動力を実現する前記駆動用モータの出力に必要な電力に対して、前記バッテリが供給する電力では不足する電力を前記要求電力として算出するものであり、
    前記キャパシタは、前記バッテリが供給する電力に加えて、前記駆動用モータに電力を供給する補助的な蓄電装置であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
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