JP6760194B2

JP6760194B2 - ハイブリッド車両

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Publication number: JP6760194B2
Application number: JP2017086156A
Authority: JP
Inventors: 恭明岡部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-04-25
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2037-04-25
Also published as: CN108725422A; JP2018184060A; CN108725422B; US10597026B2; US20180304881A1

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関する。

従来、この種のハイブリッド車両としては、エンジンと、第１モータと、エンジンと第１モータと駆動輪に連結された出力部材とがキャリヤとサンギヤとリングギヤとに接続されたプラネタリギヤと、出力部材に接続された第２モータと、第１モータを駆動する第１インバータと、第２モータを駆動する第２インバータと、第１，第２インバータに電力ラインを介して接続された蓄電装置（バッテリ）と、を備え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両では、第１，第２インバータのゲート遮断とエンジンの運転とを伴って走行する際には、第１，第２インバータの直流側電圧と出力部材の回転数とアクセル操作量とに基づいて、第１モータの回転に伴って発生する逆起電圧が第１インバータの直流側電圧よりも高くなるようにエンジンを制御する。こうした制御により、第１モータの逆起電圧に起因する制動トルクを調節し、この制動トルクの反力トルク（出力部材に発生させる駆動トルク）を調節している。また、このハイブリッド車両では、第１，第２インバータのゲート遮断とエンジンの運転とを伴って走行する際に、アクセルオフされているときには、第１モータの回転数が所定回転数（第１モータの逆起電圧が第１インバータの直流側電圧以下になる回転数）以下となるようにエンジンの回転数を低下させて、反力トルク（駆動トルク）の出力部材への出力を停止させている。

特開２０１３−２０３１１６号公報

上述のハイブリッド車両では、第１，第２インバータのゲート遮断とエンジンの運転とを伴って走行する際に、アクセルオフされているときにおいて、第１モータの回転数が所定回転数以下となっても、第１モータが回転していると、第１モータに引き摺りトルク（機械損）が生じて、引き摺りトルクの反力トルク（駆動トルク）が出力部材に出力される。この引き摺りトルクは、第１モータの回転数が低いときには高いときに比して小さいことから、第１モータの回転数を迅速に低下させて、引き摺りトルクをより迅速に小さくすることが望まれている。

本発明のハイブリッド車両では、第１，第２インバータをゲート遮断した状態でエンジンを運転しながら走行する所定走行時において、アクセルオフされたときに、第１モータの引き摺りトルクをより迅速に小さくすることを主目的とする。

本発明のハイブリッド車両は、上述の主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両は、
エンジンと、
回転に伴って逆起電圧を発生する第１モータと、
前記第１モータと前記エンジンと車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が共線図において前記第１モータ，前記エンジン，前記駆動軸の順番に並ぶように接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、
前記第１モータを駆動する第１インバータと、
前記第２モータを駆動する第２インバータと、
前記第１，第２インバータに電力ラインを介して接続された蓄電装置と、
前記エンジンと前記第１，第２インバータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記制御装置は、前記第１，第２インバータのゲート遮断と前記エンジンの運転とを伴って走行する所定走行時において、アクセルオフされたときには、前記第１インバータを三相オンすると共に前記エンジンの燃料噴射を停止する、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車両では、第１，第２インバータをゲート遮断とエンジンの運転とを伴って走行する所定走行時において、アクセルオフされたときには、第１インバータを三相オンすると共にエンジンの燃料噴射を停止する。ここで「ゲート遮断」は、第１，第２インバータの全てのトランジスタをオフとすることである。また、「三相オン」は、第１インバータの上アームトランジスタおよび下アームトランジスタの何れか一方の全てをオンとすることである。第１インバータを三相オンすると共にエンジンの燃料噴射を停止することにより、第１インバータを三相オンすることにより生じる第１モータの回転数の絶対値を低下させる方向のトルクとエンジンのフリクショントルクに基づくトルクとにより第１モータの回転数を低下させるから、第１モータをゲート遮断してエンジンを運転しながらエンジンの回転数の制御によりモータＭＧ１の回転数を低下させるものに比して、より迅速に第１モータの回転数を低下させることができる。この結果、第１モータの引き摺りトルク（機械損）を迅速に小さくすることができる。

こうした本発明のハイブリッド車両において、前記制御装置は、前記所定走行時にアクセルオフされることによって前記第１インバータを三相オンすると共に前記エンジンの燃料噴射を停止している場合において、前記エンジンの回転数が自律許容回転数に至ったときには、前記第１インバータをゲート遮断すると共に前記エンジンの燃料噴射を再開して前記所定走行で走行してもよい。こうすれば、エンジンの回転数が自律許容回転数を下回ることを抑制することができる。

また、本発明のハイブリッド車両において、前記制御装置は、前記所定走行時にアクセルオフされることによって前記第１インバータを三相オンすると共に前記エンジンの燃料噴射を停止している最中に、アクセルオンされたときには、前記第１インバータをゲート遮断すると共に前記エンジンの燃料噴射を再開して前記所定走行で走行してもよい。

さらに、本発明のハイブリッド車両において、前記制御装置は、前記所定走行時にアクセルオフされた場合において、前記駆動軸に制動トルクを出力する際には、前記エンジンの燃料噴射を停止すると共に前記第１インバータを三相オンして前記第１モータの回転数を所定回転数範囲内で保持してもよい。こうすれば、エンジンのフリクションをプラネタリギヤを介して駆動軸に制動トルクとして出力することができる。

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。モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。インバータ４１，４２をゲート遮断している状態でモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１が高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高いときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。インバータレス走行でアクセルオフされたときにＨＶＥＣＵ７０により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。エンジン２２の燃料噴射を停止すると共にインバータ４１を三相オンした状態でモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１が高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨ以下であるときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。エンジン２２の燃料噴射の停止とインバータ４１の三相オンとを継続したときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するため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り、図２は、モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系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、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、昇降圧コンバータ５５と、蓄電装置としてのバッテリ５０と、システムメインリレー５６と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒなどが入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。

インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられる。図２に示すように、インバータ４１は、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のそれぞれに並列に接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ、高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータＭＧ１の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ４１に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ１が回転駆動される。インバータ４２は、インバータ４１と同様に、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのトランジスタＴ２１〜Ｔ２６と６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６とを有する。そして、インバータ４２に電圧が作用しているときに、モータＥＣＵ４０によって、対となるトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ２が回転駆動される。

昇降圧コンバータ５５は、高電圧側電力ライン５４ａと低電圧側電力ライン５４ｂとに接続されており、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２のそれぞれに並列に接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬと、を有する。トランジスタＴ３１は、高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧側電力ライン５４ａおよび低電圧側電力ライン５４ｂの負極側ラインと、に接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと、に接続されている。昇降圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によってトランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧側電力ライン５４ａに供給したり、高電圧側電力ライン５４ａの電力を降圧して低電圧側電力ライン５４ｂに供給したりする。高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられており、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５８が取り付けられている。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。図１に示すように、モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、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からの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサ４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２を挙げることができる。また、コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７（高電圧側電力ライン５４ａ）の電圧（高電圧側電圧）ＶＨや、コンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８（低電圧側電力ライン５４ｂ）の電圧（低電圧側電圧）ＶＬも挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０から出力される信号としては、例えば、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング制御信号や昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号を挙げることができる。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や角速度ωｍ１，ωｍ２，回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン５４ｂに接続されている。このバッテリ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は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５１ａからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。

システムメインリレー５６は、低電圧側電力ライン５４ｂにおけるコンデンサ５８よりもバッテリ５０側に設けられている。このシステムメインリレー５６は、ＨＶＥＣＵ７０によってオンオフ制御されることにより、バッテリ５０と昇降圧コンバータ５５側との接続および接続の解除を行なう。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、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を挙げることができる。また、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や、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も挙げることができる。なお、シフトポジションＳＰとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や後進ポジション（Ｒポジション），ニュートラルポジション（Ｎポジション），前進ポジション（Ｄポジション）などがある。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、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では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６の要求駆動力を設定し、要求駆動力に見合う要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを運転制御する。エンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２の運転モードとしては、例えば、以下の（１）〜（３）のモードを挙げることができる。なお、（１）のトルク変換運転モードおよび（２）の充放電運転モードは、何れもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないから、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
（１）トルク変換運転モード：要求動力に対応する動力がエンジン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全てが、プラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とによってトルク変換されて、要求動力が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモード
（２）充放電運転モード：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、エンジン２２から出力される動力の全てまたは一部が、バッテリ５０の充放電を伴ってプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とによってトルク変換されて、要求動力が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモード
（３）モータ運転モード：エンジン２２の運転を停止して、要求動力が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２を駆動制御するモード

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転中（回転中）にインバータ４１，４２やインバータ４１，４２の制御に用いるセンサ（回転位置検出センサ４３，４４など）に異常が生じたときには、インバータ４１，４２のゲート遮断（トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６の全てをオフ）とエンジン２２の運転とを伴って走行するインバータレス走行（退避走行）を行なう。

インバータレス走行でアクセルオンのときには、ＨＶＥＣＵ７０は、モータＭＧ１の回転に伴って発生する逆起電圧Ｖｃｅｆ１が高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高くなるように、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊に所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔを設定すると共に高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を所定電圧ＶＨｓｅｔに設定する。ここで、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１は、モータＭＧ１の角速度ωｍ１と逆起電圧定数Ｋｍ１との積に相当する。所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔは、例えば、４０００ｒｐｍや５０００ｒｐｍ，６０００ｒｐｍなどを用いることができる。所定電圧ＶＨｓｅｔは、例えば、３３０Ｖや３５０Ｖ，３７０Ｖなどを用いることができる。

図３は、インバータ４１，４２をゲート遮断している状態でモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１が高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高いときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるプラネタリギヤ３０のサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるプラネタリギヤ３０のキャリヤの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（および駆動軸３６の回転数Ｎｄ）であるプラネタリギヤ３０のリングギヤの回転数を示す。また、図中、「ρ」は、プラネタリギヤ３０のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）を示す。図示するように、モータＭＧ１が回転しているときには、モータＭＧ１で引き摺りトルク（機械損）Ｔｄｒｇ１が生じ、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１が高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高いときには、モータＭＧ１で引き摺りトルクＴｄｒｇ１に加えて逆起電圧Ｖｃｅｆ１に基づく回生トルクＴｃｅｆ１も生じる。したがって、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１が高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高いときには、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１および引き摺りトルクＴｄｒｇ１の反力トルク（−（Ｔｄｒｇ１＋Ｔｃｅｆ１）／ρ）が駆動トルク（前進用のトルク）として駆動軸３６に出力される。モータＭＧ１の引き摺りトルクＴｄｒｇ１の絶対値は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値が大きいほど大きくなる。モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１は、詳細には、エンジン２２の運転に伴ってモータＭＧ１が連れ回され、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１に基づく電力がインバータ４１のダイオードＤ１１〜Ｄ１６により整流されて高電圧側電力ライン５４ａ，昇降圧コンバータ５５，低電圧側電力ライン５４ｂを介してバッテリ５０に供給されるのに伴って生じる。また、図３では図示していないが、モータＭＧ２が回転しているときには、モータＭＧ２で引き摺りトルクＴｄｒｇ２が生じて制動トルクとして駆動軸３６に出力され、モータＭＧ２の逆起電圧Ｖｃｅｆ２が高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高いときには、モータＭＧ２で引き摺りトルクＴｄｒｇ２に加えて逆起電圧Ｖｃｅｆ２に基づく回生トルクＴｃｅｆ２も生じてこれらのトルク（Ｔｄｒｇ２＋Ｔｃｅｆ２）が制動トルクとして駆動軸３６に出力される。モータＭＧ２の引き摺りトルクＴｄｒｇ２の絶対値は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ２の絶対値が大きいほど大きくなる。モータＭＧ２の逆起電圧Ｖｃｅｆ２は、モータＭＧ２の角速度ωｍ２と逆起電圧定数Ｋｍ２との積に相当する。モータＭＧ２の回生トルクＴｃｅｆ２は、詳細には、モータＭＧ２の逆起電圧Ｖｃｅｆ２に基づく電力がインバータ４２のダイオードＤ２１〜Ｄ２６により整流されて高電圧側電力ライン５４ａ，昇降圧コンバータ５５，低電圧側電力ライン５４ｂを介してバッテリ５０に供給されるのに伴って生じる。

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（駆動軸３６の回転数Ｎｄ）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて式（１）によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を計算してエンジンＥＣＵ２４に送信する。ここで、式（１）は、図３を用いれば容易に導くことができる。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を受信すると、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御を行なう。また、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定すると、目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、目標電圧ＶＨ＊を受信すると、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御する。

Ne*=(Nm1*・ρ+Nm2)/(1+ρ) (1)

このように、アクセルオンのときにモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１を高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高くすることにより、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１および引き摺りトルクＴｄｒｇ１に基づく駆動軸３６の駆動トルクによりを用いて走行することができる。なお、車速Ｖ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）が高いほどモータＭＧ２の引き摺りトルクＴｄｒｇ２が大きくなり、モータＭＧ２の逆起電圧Ｖｃｅｆ２が高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高いときには、モータＭＧ２の回生トルクＴｃｅｆが制動トルクとして駆動軸３６に出力されるから、車速Ｖが高いほど駆動軸３６のトータルのトルクが駆動トルクとして小さくなる。

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、特に、インバータレス走行でアクセルオフされたときの動作について説明する。図４は、インバータレス走行でアクセルオフされたときにＨＶＥＣＵ７０により実行される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、インバータレス走行でアクセルオフされたときに実行される。なお、アクセルオフのときにおいて、昇降圧コンバータ５５やインバータ４２については、ＨＶＥＣＵ７０とモータＥＣＵ４０との協調制御により、アクセルオンのときと同様に制御するものとした。

本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にインバータ４１の三相オン指令をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１００）。エンジンＥＣＵ２４は、燃料カット指令を受信すると、エンジン２２の燃料噴射（燃料噴射）を停止する。モータＥＣＵ４０は、インバータ４１の三相オン指令を受信すると、インバータ４１の上アームトランジスタ（Ｔ１１〜Ｔ１３）および下アームトランジスタ（Ｔ１４〜Ｔ１６）の何れか一方の全てをオンとする。

図５は、エンジン２２の燃料噴射を停止すると共にインバータ４１を三相オンした状態でモータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１が高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨ以下であるときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。図５において、モータＭＧ２の回生トルクＴｃｅｆ２（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２によって生じる場合と生じない場合とがある）など駆動軸３６に作用するトルクについては図示を省略している。インバータ４１を三相オンすると、モータＭＧ１の引き摺りトルクＴｄｒｇ１とモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値を小さくする方向のトルクＴｏｎ１とエンジン２２のフリクショントルクＴｅｆがプラネタリギヤ３０を介してモータＭＧ１の回転軸に出力されるトルクＴｅｆ１とにより、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を低下させることができる。一般に、モータＭＧ１は、エンジン２２より制御応答性が良い。そのため、引き摺りトルクＴｄｒｇ１とトルクＴｏｎ１とトルクＴｅｆ１とを用いてモータＭＧ１の回転数を低下させることにより、インバータ４１をゲート遮断してエンジン２２を運転しながらエンジン２２の回転数の制御によりモータＭＧ１の回転数を低下させるものに比して、迅速に回転数Ｎｍ１を低下させることができる。引き摺りトルクＴｄｒｇ１は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が低いときには高いときに比して小さくなる。したがって、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を迅速に低下させることによって、引き摺りトルクＴｄｒｆ１を迅速に低下させることができる。

続いて、アクセル開度Ａｃｃとエンジン２２の回転数Ｎｅを入力する（ステップＳ１１０）。ここで、アクセル開度Ａｃｃは、アクセルペダルポジションセンサ８４により検出されたものを入力している。エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいてエンジンＥＣＵ２４で演算されたものを通信により入力している。

アクセル開度Ａｃｃ，回転数Ｎｅを入力すると、続いて、アクセルオンされているか否かを判定する（ステップＳ１２０）と共に、エンジン２２の回転数Ｎｅが許容下限回転数Ｎｅｍｉｎであるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１２０では、アクセル開度Ａｃｃが所定値Ａｒｅｆ以上であるときに、アクセルオンされていると判定する。ここで、所定値Ａｒｅｆは、アクセルオンされているか否かを判定するための閾値であって、例えば、１％，３％，５％などに設定される。許容下限回転数Ｎｅｍｉｎは、エンジン２２を自律運転可能な回転数範囲の下限であり、例えば、９００ｒｐｍ，１０００ｒｐｍ，１１００ｒｐｍなどを用いてもよい。

ステップＳ１２０でアクセルオンされておらず、ステップＳ１３０でエンジン２２の回転数Ｎｅが許容下限回転数Ｎｅｍｉｎでないときには、ステップＳ１００の処理に戻り、ステップＳ１２０でアクセルオンされていると判定されたり、ステップＳ１３０でエンジン２２の回転数Ｎｅが許容下限回転数Ｎｅｍｉｎであると判定されるまで、ステップＳ１００〜Ｓ１３０を繰り返す。これにより、エンジン２２の燃料噴射の停止とインバータ４１の三相オンとを継続することができる。

図６は、エンジン２２の燃料噴射の停止とインバータ４１の三相オンとを継続したときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。図６において、モータＭＧ２の回生トルクＴｃｅｆ２（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２によって生じる場合と生じない場合とがある）については図示を省略している。図示するように、インバータ４１の三相オンを継続すると、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０となり、その後、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０からずれると、回転数Ｎｍ１を値０に近づける方向のトルクがモータＭＧ１の回転軸に作用するから、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が値０を含む所定回転数範囲内で保持される。したがって、エンジン２２のフリクショントルクＴｅｆをプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に制動トルク（＝Ｔｅｆ・ρ）として出力できる。よって、駆動軸３６に制動トルクを出力することができる。

ステップＳ１２０でアクセルオンされているときには、燃料カット指令を解除すると共にインバータ４１のゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ２４は、燃料カット指令が解除されると、エンジン２２の燃料噴射を再開して、上述したアクセルオンのときの同様のエンジン２２の制御を実行する。モータＥＣＵ４０は、インバータ４１のゲート遮断指令を受信すると、インバータ４１をゲート遮断する。これにより、インバータレス走行をすることができ、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１やモータＭＧ１の引き摺りトルクＴｄｒｇ１の反力トルク（駆動トルク）により走行することができる。

ステップＳ１２０でアクセルオンされておらず、ステップＳ１３０でエンジン２２の回転数Ｎｅが許容下限回転数Ｎｅｍｉｎであるときには、燃料カット指令を解除すると共にインバータ４１のゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ２４は、燃料カット指令が解除されると、エンジン２２の燃料噴射を再開する。モータＥＣＵ４０は、インバータ４１のゲート遮断指令を受信すると、インバータ４１をゲート遮断する。これにより、エンジン２２の回転数Ｎｅが許容下限回転数Ｎｅｍｉｎを下回ること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、インバータレス走行でアクセルオフのときには、インバータ４１を三相オンすると共にエンジン２２の燃料噴射を停止することにより、モータＭＧ１の引き摺りトルクＴｄｒｇ１を迅速に小さくすることができる。

また、インバータレス走行でアクセルオフされることによってインバータ４１を三相オンすると共にエンジン２２の燃料噴射を停止している最中に、エンジン２２の回転数Ｎｅが許容下限回転数Ｎｅｍｉｎとなったときには、インバータ４１をゲート遮断すると共にエンジン２２の燃料噴射を再開することにより、エンジン２２の回転数Ｎｅが許容下限回転数Ｎｅｍｉｎを下回ることを抑制することができる。

さらに、インバータレス走行でアクセルオフされることによってエンジン２２の燃料噴射を停止すると共にインバータ４１を三相オンしている最中に、アクセルオンされたときには、インバータ４１をゲート遮断すると共にエンジン２２の燃料噴射を再開することにより、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１や引き摺りトルクＴｄｒｇ１の反力トルク（駆動トルク）により走行することができる。

そして、インバータレス走行でアクセルオフされたときにおいて、駆動軸３６に制動トルクを出力する際には、エンジン２２の燃料噴射を停止すると共にインバータ４１を三相オンしてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を所定回転数範囲内で保持することにより、プラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に制動トルクを出力することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータレス走行でアクセルオンのときには、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊に所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔを設定し、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨに所定電圧ＶＨｓｅｔを設定している。しかしながら、アクセル開度Ａｃｃが大きいほどモータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１の絶対値、すなわち、駆動軸３６の駆動トルクの絶対値が大きくなるように、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊および高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定してもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、昇降圧コンバータ５５を備えるものとしたが、この昇降圧コンバータ５５を備えないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ５０を用いるものとしたが、キャパシタなどの蓄電可能な装置であれば如何なる装置を用い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ＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとしたが、これらのうちの少なくとも２つを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「プラネタリギヤ」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、インバータ４１が「第１インバータ」に相当し、インバータ４２が「第２インバータ」に相当し、バッテリ５０が「蓄電装置」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とが「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するため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、ハイブリッド車両の製造産業などに利用可能である。

２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２３クランクポジションセンサ、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖ電流センサ、５０バッテリ、５１ａ，５７ａ，５８ａ電圧センサ、５１ｂ電流センサ、５１ｃ温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ高電圧側電力ライン、５４ｂ低電圧側電力ライン、５５昇降圧コンバータ、５６システムメインリレー、５７，５８コンデンサ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ダイオード、Ｌリアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２トランジスタ。

Claims

エンジンと、
回転に伴って逆起電圧を発生する第１モータと、
前記第１モータと前記エンジンと車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が共線図において前記第１モータ，前記エンジン，前記駆動軸の順番に並ぶように接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、
前記第１モータを駆動する第１インバータと、
前記第２モータを駆動する第２インバータと、
前記第１，第２インバータに電力ラインを介して接続された蓄電装置と、
前記エンジンと前記第１，第２インバータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記制御装置は、前記第１，第２インバータのゲート遮断と前記エンジンの運転とを伴って走行する所定走行時において、アクセルオフされたときには、前記第１インバータを三相オンすると共に前記エンジンの燃料噴射を停止し、
更に、前記制御装置は、前記所定走行時にアクセルオフされることによって前記第１インバータを三相オンすると共に前記エンジンの燃料噴射を停止している最中に、前記エンジンの回転数が前記エンジンを自立運転可能な回転数範囲の下限であるときには、前記第１インバータをゲート遮断すると共に前記エンジンの燃料噴射を再開して前記所定走行で走行する、
ハイブリッド車両。