JP6769118B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、モータジェネレータのモータトルクとエンジンのエンジントルクとを、動力伝達機構を介して駆動軸に出力するハイブリッド車両において、目標エンジン回転速度の変化率に上限値を設定するようにした技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１１−２５１６３４号公報

ところで、この種のハイブリッド車両では、エンジン回転速度を制御するためにモータジェネレータのモータトルクを制御することがある。

しかしながら、エンジン回転速度を制御するためにモータジェネレータのモータトルクを制御する技術において、特許文献１のようにエンジン回転速度の変化率に上限を設定するようにする場合、以下のような問題が生じる。

すなわち、モータトルクを変化させてエンジン回転速度を変化させる際に、モータトルクが充電側または発電側で大きくなり過ぎた場合、バッテリの充放電制限値を超えてしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、バッテリの充放電制限値を超えることなくエンジン回転速度を変化させ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を目的としている。

上記課題を解決するハイブリッド車両の制御装置の発明の一態様は、少なくとも３つの回転要素を有し、前記回転要素のいずれかにエンジンの出力軸、第１モータジェネレータのロータ軸、第２モータジェネレータのロータ軸がそれぞれ接続され、前記エンジンと前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータとの間で動力を授受させ、前記回転要素のうち前記エンジンの出力軸以外から駆動軸に動力を出力させる動力伝達機構と、前記第１モータジェネレータ及び前記第２モータジェネレータにより充放電されるバッテリと、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンの回転速度の減少速度の変化率を制限するための変化率制限値を設定する制御部を有し、前記制御部は、前記エンジンの回転速度が大きいほど前記変化率制限値の絶対値が小さくなるよう、前記変化率制限値を設定することを特徴とする。

このように本発明の一態様によれば、バッテリの充放電制限値を超えることなくエンジン回転速度を変化させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、ハイブリッド車両の構成図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を説明する図であり、ハイブリッド車両のエンジン、駆動軸、第１モータジェネレータ、第２モータジェネレータの各回転速度のレバー長の関係を示す共線図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を説明する図であり、暫定目標エンジン回転速度の算出動作を説明するフローチャートである。 図４は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を説明する図であり、目標エンジン動作点の決定時に参照される目標エンジン動作点検索マップである。 図５は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を説明する図であり、目標エンジン回転速度の算出動作を説明するフローチャートである。 図６は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を説明する図であり、バッテリ充放電制限値に応じてエンジン回転速度の変化率を制限する際に参照されるエンジン回転速度変化率制限値マップである。 図７は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を説明する図であり、バッテリ温度、ＳＯＣおよびＳＯＨに応じてエンジン回転速度の変化率を制限する際に参照されるエンジン回転速度変化率制限値マップである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両（以下、単に「車両」という）１は、内燃機関型のエンジン２と、第１モータジェネレータ４と、第２モータジェネレータ５と、駆動輪６と、駆動輪６に動力を伝達可能に連結された駆動軸７と、第１遊星歯車機構８と、第２遊星歯車機構９と、第１インバータ１９と、第２インバータ２０と、ハイブリッドＥＣＵ（Electronic Control Unit）３２と、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）３３と、モータＥＣＵ（Electronic Control Unit）３４と、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）３５とを含んで構成される。

エンジン２は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う４サイクルのエンジンによって構成されている。エンジン２の出力軸３は、第１遊星歯車機構８と第２遊星歯車機構９とに連結されている。

第１モータジェネレータ４は、ロータ軸１３と、ロータ１４と、ステータ１５とを有している。ロータ１４には、複数の永久磁石が埋め込まれている。ステータ１５は、ステータコア及びステータコアに巻き掛けられた三相コイルを有している。ステータ１５の三相コイルは、第１インバータ１９に接続されている。

このように構成された第１モータジェネレータ４において、ステータ１５の三相コイルに三相交流電力が供給されると、ステータ１５によって回転磁界が形成される。この回転磁界にロータ１４に埋め込まれた永久磁石が引かれることにより、ロータ１４がロータ軸１３周りに回転駆動される。すなわち、第１モータジェネレータ４は、電動機として機能し、車両１を駆動する駆動力を生成することができる。

また、ロータ１４がロータ軸１３周りに回転すると、ロータ１４に埋め込まれた永久磁石によって回転磁界が形成され、この回転磁界によりステータ１５の三相コイルに誘導電流が流れることにより、三相の交流電力が発生する。すなわち、第１モータジェネレータ４は、発電機としても機能する。

第１インバータ１９は、モータＥＣＵ３４の制御により、バッテリ２１などから供給された直流の電力を三相の交流電力に変換する。この三相の交流電力は、第１モータジェネレータ４のステータ１５の三相コイルに供給される。

第１インバータ１９は、モータＥＣＵ３４の制御により、第１モータジェネレータ４によって生成された三相の交流電力を直流の電力に変換する。この直流の電力は、例えば、バッテリ２１を充電する。

第２モータジェネレータ５は、ロータ軸１６と、ロータ１７と、ステータ１８とを有している。ロータ１７には、複数の永久磁石が埋め込まれている。ステータ１８は、ステータコア及びステータコアに巻き掛けられた三相コイルを有している。ステータ１８の三相コイルは、第２インバータ２０に接続されている。

このように構成された第２モータジェネレータ５において、ステータ１８の三相コイルに三相交流電力が供給されると、ステータ１８によって回転磁界が形成される。この回転磁界にロータ１７に埋め込まれた永久磁石が引かれることにより、ロータ１７がロータ軸１６周りに回転駆動される。すなわち、第２モータジェネレータ５は、電動機として機能し、車両１を駆動する駆動力を生成することができる。

また、ロータ１７がロータ軸１６周りに回転すると、ロータ１７に埋め込まれた永久磁石によって回転磁界が形成され、この回転磁界によりステータ１８の三相コイルに誘導電流が流れることにより、三相の交流電力が発生する。すなわち、第２モータジェネレータ５は、発電機としても機能する。

第２インバータ２０は、モータＥＣＵ３４の制御により、バッテリ２１などから供給された直流の電力を三相の交流電力に変換する。この三相の交流電力は、第２モータジェネレータ５のステータ１８の三相コイルに供給される。

第２インバータ２０は、モータＥＣＵ３４の制御により、第２モータジェネレータ５によって生成された三相の交流電力を直流の電力に変換する。この直流の電力は、例えば、バッテリ２１を充電する。

第１遊星歯車機構８は、サンギア２２と、サンギア２２に噛み合う複数のプラネタリギア２３と、複数のプラネタリギア２３に噛み合うリングギア２５と、プラネタリギア２３を自転可能に支持するプラネタリキャリア２４とを備えている。

第２遊星歯車機構９は、サンギア２６と、サンギア２６に噛み合う複数のプラネタリギア２７と、複数のプラネタリギア２７に噛み合うリングギア２９と、プラネタリギア２７を自転可能に支持するプラネタリキャリア２８とを備えている。

第１遊星歯車機構８のサンギア２２は、第１モータジェネレータ４のロータ１４と一体に回転するように、中空のロータ軸１３に連結されている。第１遊星歯車機構８のプラネタリキャリア２４と、第２遊星歯車機構９のサンギア２６とは、エンジン２の出力軸３と一体に回転するように連結されている。

第１遊星歯車機構８のリングギア２５には、第２遊星歯車機構９のプラネタリギア２７がロータ軸１３周りに公転するようにプラネタリキャリア２８を介して連結されている。また、第１遊星歯車機構８のリングギア２５は、図示しないデファレンシャルギア及びその他のギアを含むギア機構３１を介して駆動軸７を回転させるように設けられている。第２遊星歯車機構９のリングギア２９は、第２モータジェネレータ５のロータ１７と一体に回転するようにロータ軸１６に連結されている。

第１遊星歯車機構８及び第２遊星歯車機構９は、動力伝達機構１０を構成する。動力伝達機構１０は、エンジン２の出力軸３と、第１モータジェネレータ４のロータ軸１３と、第２モータジェネレータ５のロータ軸１６と、駆動軸７とが連結された遊星歯車機構を構成する。

このように、動力伝達機構１０は、エンジン２と、第１モータジェネレータ４と、第２モータジェネレータ５と、駆動軸７との間で駆動力を授受させるようになっている。例えば、動力伝達機構１０は、エンジン２と、第１モータジェネレータ４と、第２モータジェネレータ５とによって生成された動力を駆動軸７に伝達するようになっている。

ハイブリッドＥＣＵ３２、エンジンＥＣＵ３３、モータＥＣＵ３４及びバッテリＥＣＵ３５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによってそれぞれ構成されている。

これらのコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをハイブリッドＥＣＵ３２、エンジンＥＣＵ３３、モータＥＣＵ３４及びバッテリＥＣＵ３５としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。

すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施の形態におけるハイブリッドＥＣＵ３２、エンジンＥＣＵ３３、モータＥＣＵ３４及びバッテリＥＣＵ３５としてそれぞれ機能する。

車両１には、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ＬＡＮ（Local Area Network）を形成するためのＣＡＮ通信線３９が設けられている。ハイブリッドＥＣＵ３２、エンジンＥＣＵ３３、モータＥＣＵ３４及びバッテリＥＣＵ３５は、ＣＡＮ通信線３９を介して制御信号等の信号の送受信を相互に行う。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、主として、エンジンＥＣＵ３３、モータＥＣＵ３４及びバッテリＥＣＵ３５などの各種ＥＣＵを統括的に制御する。エンジンＥＣＵ３３は、主として、エンジン２を制御する。

モータＥＣＵ３４は、主として、第１インバータ１９及び第２インバータ２０を介して第１モータジェネレータ４と、第２モータジェネレータ５を制御する。バッテリＥＣＵ３５は、主として、バッテリ２１の状態を管理する。

また、モータＥＣＵ５４は、第１インバータ１９及び第２インバータ２０を介して第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の回転速度を算出し、第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の回転速度から第１遊星歯車機構８のリングギア２５の回転速度（以下、「駆動回転速度Ｎｏｕｔ」とする。）を算出する。

ハイブリッドＥＣＵ５２は、モータＥＣＵ５４によって算出された駆動回転速度に速度変換係数を乗算して車速を算出する。速度変換係数は、駆動回転速度を車速に変換するための定数であり、具体的には、タイヤ外径とギア機構３１のギア比の乗算値である。速度変換係数は、ハイブリッドＥＣＵ５２のＲＯＭまたはフラッシュメモリに格納されている。

本実施形態において、ハイブリッドＥＣＵ３２の入力ポートには、アクセル開度センサ４１、シフトポジションセンサ４２を含む各種センサ類が接続されている。

アクセル開度センサ４１は、運転者による図示しない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。シフトポジションセンサ４２は、運転者によるシフトレバーの操作により選択されたシフト位置を検出する。

エンジンＥＣＵ３３は、ハイブリッドＥＣＵ３２からのトルク指令信号により、エンジン２の発生するエンジントルクがトルク指令信号に設定されたトルク指令値になるようにエンジン２を制御する。エンジンＥＣＵ３３は、不図示のインジェクタやスロットルバルブを制御することにより燃料噴射量や吸入空気量を制御する。そして、エンジンＥＣＵ３３は、燃料噴射量や吸入空気量を制御することにより、エンジン２の発生するエンジントルクを制御する。

バッテリＥＣＵ３５の入力ポートには、バッテリ状態検出センサ４５が接続されている。バッテリ状態検出センサ４５は、バッテリ２１の充放電電流、電圧及びバッテリ温度を検出する。バッテリＥＣＵ３５は、バッテリ状態検出センサ４５から入力される充放電電流の値、電圧の値及びバッテリ温度の値に基づき、バッテリ２１の充電状態（以下ＳＯＣという）などを検出する。

バッテリ状態検出センサ４５は、バッテリ２１の充放電電流を検出する電流センサに、電圧を検出する電圧センサ及びバッテリ温度を検出するバッテリ温度センサを付設したものから構成されている。なお、電流センサと電圧センサとバッテリ温度センサとを別に設けてもよい。

このような車両１において、ハイブリッドＥＣＵ３２は、アクセル開度センサ４１により検出されたアクセル開度と、シフトポジションセンサ４２により検出されたシフト位置と、駆動回転速度に速度変換係数を乗算して算出された車速などに基づいて目標駆動パワーを算出し、目標駆動パワーを駆動軸７に出力させるようにエンジン２、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５を制御する。

なお、本実施形態において、パワーとは、トルクに回転速度を乗算した値に比例する動力のことを示し、エンジン２、第１モータジェネレータ４，第２モータジェネレータ５、駆動軸７それぞれの回転体におけるトルク及び回転速度の組み合わせによって一意に決まる。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、例えば、アクセル開度と、シフト位置と、車速とに対する目標駆動トルクの相関を定めたトルクマップを参照して、目標駆動トルクを決定する。そして、ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標駆動トルクと車速とから目標駆動パワーを決定する。トルクマップは、予め実験等により求められ、ハイブリッドＥＣＵ３２のＲＯＭに記憶されている。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標駆動パワーを満たすように、車両状態等に応じた適切な配分で、目標エンジンパワーと目標モータパワーを算出する。そして、ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標エンジンパワーに基づいて目標エンジン回転速度と目標エンジントルクを算出し、目標モータパワーと第１モータジェネレータ４の実回転速度と第２モータジェネレータ５の実回転速度とに基づいて目標モータトルクを算出する。

本実施形態では、ハイブリッドＥＣＵ３２は、後述する目標エンジン動作点検索マップ（図４参照）に基づいて、目標エンジン回転速度を暫定的に算出するとともに、目標エンジントルクを算出している。そして、ハイブリッドＥＣＵ３２は、暫定的に算出した目標エンジン回転速度（以下、暫定目標エンジン回転速度という）を、後述する変化率制限値で制限することで、実際にエンジンＥＣＵ３３に送信する目標エンジン回転速度を算出している。

ハイブリッドＥＣＵ３２により目標エンジン回転速度と目標エンジントルクが決定されると、エンジンＥＣＵ３３は、これらの目標値をスロットルバルブ開度や点火時期等の制御量に変換し、目標エンジン回転速度と目標エンジントルクを実現するようにエンジン２を制御する。

ハイブリッドＥＣＵ３２により目標モータトルクが決定されると、モータＥＣＵ３４は、これらの目標値を第１モータジェネレータ４および第２モータジェネレータ５の制御量に変換し、目標モータトルクを実現するように第１モータジェネレータ４および第２モータジェネレータ５を制御する。

図２は、車両１の共線図である。この共線図において、各縦軸は、図中、左から第１モータジェネレータ４（図中、ＭＧ１と記す）の回転速度、エンジン２（図中、Ｅ／Ｇと記す）の回転速度（以下、エンジン回転速度ともいう）、第１遊星歯車機構８のリングギア２５（図中、ＯＵＴと記す）の回転速度（駆動回転速度）、第２モータジェネレータ５（図中、ＭＧ２と記す）の回転速度をそれぞれ表している。

なお、共線図上では、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５、駆動回転速度は、車両１を前進させる方向の回転を正としている。

ここで、エンジン回転速度をＮｅｎｇ、駆動回転速度をＮｏｕｔ、第１モータジェネレータ４の回転速度をＮｍｇ１、第２モータジェネレータ５の回転速度をＮｍｇ２としたとき、これらの各回転速度の間には、次の式（１）、式（２）の関係が成り立っている。

なお、式（１）、式（２）では、エンジン２と第１遊星歯車機構８のリングギア２５の間のレバー長を１とし、エンジン２と第１モータジェネレータ４の間のレバー長をｋ１とし、第１遊星歯車機構８のリングギア２５と第２モータジェネレータ５の間のレバー長をｋ２としている。

Ｎｍｇ１＝（１＋ｋ１）Ｎｅｎｇ−ｋ１・Ｎｏｕｔ...（１）
Ｎｍｇ２＝（１＋ｋ２）Ｎｏｕｔ−ｋ２・Ｎｅｎｇ...（２）
また、図２の共線図において、横軸における各軸間の距離比（レバー長の比）は、第１遊星歯車機構８及び第２遊星歯車機構９の各ギアの歯数の比により定まる。ここで、ｋ１は、第１遊星歯車機構８のリングギア歯数Ｚｒ１とサンギア歯数Ｚｓ１の比、Ｚｒ１／Ｚｓ１である。ｋ２は、第２遊星歯車機構９のサンギア歯数Ｚｓ２とリングギア歯数Ｚｒ２の比、Ｚｓ２／Ｚｒ２である。すなわち、ｋ１＝Ｚｒ１／Ｚｓ１であり、ｋ２＝Ｚｓ２／Ｚｒ２である。

本実施形態の車両１では、エンジン２と動力伝達機構１０との間にクラッチ等の断続機構が設けられていない。言い換えると、動力伝達機構１０に対して、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５、エンジン２、駆動軸７が常時連結されている。このため、図２の共線図が常に成り立つので、エンジン回転速度Ｎｅｎｇ、駆動回転速度Ｎｏｕｔ、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｍｇ１、第２モータジェネレータ５の回転速度Ｎｍｇ２のうち、何れか２つの回転速度が決定すれば、残りの２つの回転速度も一意に定まる。

このように、本実施形態の車両１は、４つの回転要素を有する動力伝達機構１０の各回転要素に、エンジン２の出力軸３、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５、駆動軸７を接続し、エンジン２の動力と第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の動力を動力伝達機構１０で合成して駆動軸７に出力する構成（いわゆる４軸式）を備えている。

このハイブリッドＥＣＵ３２において、ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標駆動パワーと目標発電パワーとを加算することで目標エンジンパワーを算出し、目標エンジンパワーを発生可能な動作点のうち、燃料消費率が最少となる動作点を目標動作点として設定する。そして、ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジン２が目標動作点で動作するように、エンジン２のエンジントルク、第１モータジェネレータ４のモータトルク、第２モータジェネレータ５のモータトルクを制御している。

また、ドライバのアクセルペダル操作により車両１が加速状態または減速状態に移行する場合、目標エンジンパワーが増加または減少し、その結果、目標エンジン回転速度が増加または減少する。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標エンジン回転速度が増加または減少する際に、エンジン２の動作点が後述する最適燃費ライン（図４参照）を追従するようにエンジン回転速度を変化させる。このため、ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジントルクと、エンジン回転速度の変化によって生じるエンジン２と第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５のイナーシャトルクを加算した値に釣り合うように、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５にモータトルク（力行トルクまたは回生トルク）を発生させる。

例えば、図２では、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５にモータトルクを発生させることで、エンジン回転速度を調整した結果、車両１の状態が実線で示す状態から破線で示す状態に変化している。

このように、エンジン回転速度を変化させるために第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５にモータトルクを発生させるときは、バッテリ２１と第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５との間で電力が充放電される。このため、バッテリ２１に充放電される電力がバッテリ２１の充放電制限値より大きくならないように配慮する必要がある。

特に、エンジン回転速度が高回転域である場合は、エンジン回転速度が低回転域である場合と比較して、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の回転速度が高い。このため、エンジン回転速度が高回転域である場合は、エンジン回転速度が低回転域である場合と比較して、エンジン２のイナーシャトルクが同じであっても、バッテリ２１に充放電される電力が大きくなる。したがって、エンジン回転速度が高回転域である場合は充放電制限値を超えてしまい易いため、充放電制限値を超えないように特に配慮する必要がある。

このような理由から、本実施形態では、ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジン回転速度の変化率が大きくなり過ぎないように、暫定目標エンジン回転速度を変化率制限値で制限することで、目標エンジン回転速度を算出するようになっている。この変化率制限値は、エンジン回転速度の変化率の上限値である。

本実施形態では、ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジン回転速度の変化率を制限するための変化率制限値を、エンジン回転速度に基づいて設定するようになっている。また、ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジン回転速度が大きいほど変化率制限値の絶対値が小さくなるよう、変化率制限値を設定するようになっている。ハイブリッドＥＣＵ３２は、変化率制限値を設定するためのエンジン回転速度変化率制限値マップをバッテリ２１の充放電制限値毎に有している。そして、ハイブリッドＥＣＵ３２は、充放電制限値に応じてエンジン回転速度変化率制限値マップを変更し、変更後のエンジン回転速度変化率制限値マップに基づいて変化率制限値を設定するようになっている。

以上のように構成された本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置においてハイブリッドＥＣＵ３２が実施する暫定目標エンジン回転速度算出動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。なお、図３に示す動作は、ハイブリッドＥＣＵ３２の起動とともに開始され、所定の制御周期で繰り返し実行される。

図３のフローチャートにおいて、ハイブリッドＥＣＵ３２は、各種信号を取込む（ステップＳ１１）。ここでは、ハイブリッドＥＣＵ３２は、アクセル開度、バッテリ２１のＳＯＣを取込む。また、ハイブリッドＥＣＵ３２は、モータＥＣＵ３４から第１モータジェネレータ４および第２モータジェネレータ５の回転速度を読み込む。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は第１モータジェネレータ４の回転速度及び第２モータジェネレータ５の回転速度と、速度変換係数から車速を算出する（ステップＳ１２）

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、図示しない検索マップから目標駆動軸トルクを算出する（ステップＳ１３）。ここでは、ハイブリッドＥＣＵ３２は、検索マップを参照し、アクセル開度と車速に基づいて目標駆動軸トルクを算出する。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標駆動軸トルクに車速を乗算することで、目標駆動パワーを算出する（ステップＳ１４）。ここで、目標駆動パワーは、ステップＳ１３で算出した目標駆動軸トルクで車両１を駆動するのに必要なパワーである。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、図示しない検索マップから目標充放電パワーを算出する（ステップＳ１５）。ここでは、ハイブリッドＥＣＵ３２は、検索マップを参照し、バッテリ２１のＳＯＣと車速とに基づいて目標充放電パワーを算出する。なお、目標充放電パワーは、充電側を負の値とし、放電側を正の値として扱うものとする。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の電力損失を算出する（ステップＳ１６）。ここでは、ハイブリッドＥＣＵ３２、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の回転速度、および第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の目標モータトルクの前回の制御周期における計算値に基づいて、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の電力損失をそれぞれ算出する。その後、ハイブリッドＥＣＵ３２は、第１モータジェネレータ４の電力損失と第２モータジェネレータ５の電力損失の合計値を算出する。なお、ステップＳ１６では、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の動作点がまだ決定していないため、目標モータトルクの前回の制御周期における計算値に基づいて電力損失を算出している。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標駆動パワーから目標充放電パワーを減算した値に電力損失を加算することで、目標エンジンパワーを算出する（ステップＳ１７）。

すなわち、ハイブリッドＥＣＵ３２は、ステップＳ１７において、目標駆動パワー、目標充放電パワーおよび電力損失に基づいて、目標エンジンパワーを算出する。ここで、目標エンジンパワーは、車両１の駆動に必要なパワーに、バッテリ２１を充電するためのパワーを加算（放電の場合は減算）した値となる。本実施形態では、充電側を負の値として扱っている。このため、ハイブリッドＥＣＵ３２は、目標駆動パワーから目標充放電パワーを減算した値に電力損失（合計値）を加算することで、目標駆動パワーを算出している。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、図４に示す目標エンジン動作点検索マップを参照して、車速（駆動回転速度と速度変換係数との乗算値）とステップＳ１７で算出した目標エンジンパワーとに基づいて、暫定目標エンジン回転速度を算出する（ステップＳ１８）。

ここで、図４の目標エンジン動作点検索マップでは、エンジントルク、エンジン回転速度、エンジンパワーおよび車速の相関が定められている。また、この目標エンジン動作点検索マップでは、燃費が最も優れる最適燃費ラインとして、車速（４０ｋｍ／ｈ、８０ｋｍ／ｈ、１２０ｋｍ／ｈを例示）毎の目標動作点ラインが定められている。この目標エンジン動作点検索マップは、予め実験等により求められ、ハイブリッドＥＣＵ３２のＲＯＭに記憶されている。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、ステップＳ１８において、目標エンジン動作点検索マップを参照し、エンジン２の動作点が、目標エンジンパワーに応じた等パワーライン上を推移し、かつ、車速に応じた最適燃費ライン上を推移するように、暫定目標エンジン回転速度を決定する。

次に、ハイブリッド車両の制御装置においてハイブリッドＥＣＵ３２が実施する目標エンジン回転速度算出動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。なお、図５に示す動作は、ハイブリッドＥＣＵ３２の起動とともに開始され、所定の制御周期で繰り返し実行される。

図５のフローチャートにおいて、ハイブリッドＥＣＵ３２は、各種信号を取込む（ステップＳ２１）。ここでは、ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジン回転速度、またはエンジン回転速度を算出可能なパラメータを読み込む。例えば、ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジンＥＣＵ３３からエンジン回転速度を読み込むか、またはモータＥＣＵ３４から第１モータジェネレータ４および第２モータジェネレータ５の回転速度を読み込む。

次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、ステップＳ２１で読み込んだ各種パラメータからエンジン回転速度を算出する（ステップＳ２２）。ここでは、ハイブリッドＥＣＵ３２は、次の式（３）に基づいてエンジン回転速度を算出する。

エンジン回転速度＝１／（１＋ｋ１＋ｋ２）×｛（１＋ｋ２）×Ｎｍｇ１＋ｋ１×Ｎｍｇ２｝...（３）
次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジン回転速度の変化率制限値を算出する（ステップＳ２３）。ここでは、ハイブリッドＥＣＵ３２は、図６に示すエンジン回転速度変化率制限値マップを参照し、ステップＳ２２で算出したエンジン回転速度に基づいて、エンジン回転速度の変化率制限値を算出する。

図６に示すエンジン回転速度変化率制限値マップにおいて、縦軸はエンジン回転速度の変化率制限値を表し、横軸はエンジン回転速度を表している。このエンジン回転速度変化率制限値マップにおいて、エンジン回転速度が大きいほどエンジン回転速度の変化率制限値が小さくなっている。また、エンジン回転速度の増加側と減少側とで、エンジン回転速度の変化率制限値が異なっている。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、このエンジン回転速度変化率制限値マップをバッテリ２１の充放電制限値毎に記憶している。図６に示すエンジン回転速度変化率制限値マップは、充放電制限値の異なる複数のマップを説明のために１つに重ねて表したものである。エンジン回転速度変化率制限値マップでは、充放電制限値の絶対値が大きいほどエンジン回転速度の変化率制限値が大きくなるように設定されている。

ステップＳ２３に次いで、ハイブリッドＥＣＵ３２は、図３のステップＳ１８で算出した暫定目標エンジン回転速度を、図５のステップＳ２３で算出した変化率制限値により制限した値を、目標エンジン回転速度として算出する（ステップＳ２４）。

このように、目標エンジン回転速度算出動作では、暫定目標エンジン回転速度に対して、実際のエンジン回転速度に応じた変化率制限値を施している。これにより、目標エンジン回転速度の急変が抑制される。このため、エンジン回転速度を変化させるために第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５に要求される電力が、バッテリ充放電制限値を超えてしまうことを抑制できる。

さらに、本実施形態では、ハイブリッドＥＣＵ３２は、暫定目標エンジン回転速度に対して、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の回転速度に応じた変化率制限値を施すようになっている。

すなわち、ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジン回転速度だけでなく、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の回転速度も用いて、変化率制限値を設定している。ハイブリッドＥＣＵ３２は、図７に示すエンジン回転速度変化率制限値マップを参照して、変化率制限値を算出する。

図７に示すエンジン回転速度変化率制限値マップにおいて、縦軸はエンジン回転速度の変化率制限値を表している。また、横軸は、第１モータジェネレータ４の回転速度または第２モータジェネレータ５の回転速度を、ＭＧ回転速度として表している。このエンジン回転速度変化率制限値マップでは、ＭＧ回転速度が大きいほどエンジン回転速度の変化率制限値が小さくなっている。また、ＭＧ回転速度の増加側と減少側とで、エンジン回転速度の変化率制限値が異なっている。

ハイブリッドＥＣＵ３２は、このエンジン回転速度変化率制限値マップをバッテリ２１の充放電制限値毎に記憶している。図７に示すエンジン回転速度変化率制限値マップは、充放電制限値の異なる複数のマップを説明のために１つに重ねて表したものである。エンジン回転速度変化率制限値マップでは、充放電制限値の絶対値が大きいほどエンジン回転速度の変化率制限値が大きくなるように設定されている。

ここで、バッテリ２１の充放電制限値の絶対値は、バッテリ２１の温度が適温範囲内のとき、バッテリ２１のＳＯＣが所定範囲内のとき、バッテリのＳＯＨ（State Of Health：健康状態）が所定値より大きい場合（劣化していない場合）に、大きい値（緩い制限値）に設定される。

バッテリ２１の充放電制限値の絶対値は、バッテリ２１の温度が適温範囲外のとき、バッテリ２１のＳＯＣが所定範囲外のとき、バッテリ２１のＳＯＨ（State Of Health：健康状態）が所定値より小さい場合（劣化している場合）に、小さい値（厳しい制限値）に設定される。

このように、上述の実施形態では、ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジン回転速度の変化率を制限するための変化率制限値を、エンジン回転速度に基づいて設定している。

上記構成によれば、エンジン回転速度に基づいてエンジン回転速度の変化率制限値を設定するため、エンジン回転速度が大きい場合であっても、バッテリ２１の充放電電力が充放電制限値を超えてしまうことがない。この結果、バッテリ２１の充放電制限値を超えることなくエンジン回転速度を変化させることができる。

また、上述の実施形態では、ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジン回転速度が大きいほど変化率制限値の絶対値が小さくなるよう、変化率制限値を設定している。

上記構成によれば、エンジン回転速度が大きいほどエンジン回転速度の変化率の絶対値が小さくなるよう変化率制限値を設定しているので、バッテリ２１の充放電制限値を超えることなくエンジン回転速度を変化させることができる。

また、上述の実施形態では、ハイブリッドＥＣＵ３２は、エンジン回転速度の変化率を制限するための変化率制限値を、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の回転速度に基づいて設定している。

上記構成によれば、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の回転速度に基づいてエンジン回転速度の変化率制限値を設定するため、バッテリ２１の充放電制限値を超えることなくエンジン回転速度を変化させることができる。

また、上述の実施形態では、ハイブリッドＥＣＵ３２は、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の回転速度が大きいほど変化率制限値の絶対値が小さくなるよう、変化率制限値を設定している。

上記構成によれば、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の回転速度が大きいほどエンジン回転速度の変化率制限値の絶対値が小さくなるよう変化率制限値を設定するため、バッテリ２１の充放電制限値を超えることなくエンジン回転速度を変化させることができる。

また、上述の実施形態では、ハイブリッドＥＣＵ３２は、変化率制限値を設定するためのエンジン回転速度変化率制限値マップをバッテリ２１の充放電制限値毎に有している。そして、ハイブリッドＥＣＵ３２は、充放電制限値に応じてエンジン回転速度変化率制限値マップを変更し、変更後のエンジン回転速度変化率制限値マップに基づいて変化率制限値を設定している。

上記構成によれば、バッテリ２１の充放電制限値に応じてエンジン回転速度変化率制限値マップを変更し、そのエンジン回転速度変化率制限値マップに基づいて変化率制限値を設定するため、バッテリ２１の充放電制限値を超えることなくエンジン回転速度を変化させることができる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

例えば、本発明は、本実施形態のように４軸式のハイブリッド車両だけでなく、３つの回転要素を有する差動歯車機構と２つの電動機を用いてエンジンの動力を発電機と駆動軸に分割し、発電機で発電した電力を用いて駆動軸に設けた電動機を駆動することにより、エンジンの動力をトルク変換する方式（いわゆる３軸式）のハイブリッド車両にも適用することができる。

また、本発明は、本実施形態のように第１モータジェネレータ４と第２モータジェネレータ５とを備える車両１だけでなく、１つのモータジェネレータを備えるハイブリッド車両にも適用することができる。さらに、本発明は、エンジンと動力伝達機構との間にクラッチ等の断続機構を備える車両にも適用することができる。

１ 車両（ハイブリッド車両）
２ エンジン
４ 第１モータジェネレータ（モータジェネレータ）
５ 第２モータジェネレータ（モータジェネレータ）
７ 駆動軸
１０ 動力伝達機構
３２ ハイブリッドＥＣＵ（制御部）

Claims (3)

1. 少なくとも３つの回転要素を有し、前記回転要素のいずれかにエンジンの出力軸、第１モータジェネレータのロータ軸、第２モータジェネレータのロータ軸がそれぞれ接続され、前記エンジンと前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータとの間で動力を授受させ、前記回転要素のうち前記エンジンの出力軸以外から駆動軸に動力を出力させる動力伝達機構と、
   前記第１モータジェネレータ及び前記第２モータジェネレータにより充放電されるバッテリと、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記エンジンの回転速度の減少速度の変化率を制限するための変化率制限値を設定する制御部を有し、
   前記制御部は、前記エンジンの回転速度が大きいほど前記変化率制限値の絶対値が小さくなるよう、前記変化率制限値を設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 少なくとも３つの回転要素を有し、前記回転要素のいずれかにエンジンの出力軸、第１モータジェネレータのロータ軸、第２モータジェネレータのロータ軸がそれぞれ接続され、前記エンジンと前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータとの間で動力を授受させ、前記回転要素のうち前記エンジンの出力軸以外から駆動軸に動力を出力させる動力伝達機構と、
   前記第１モータジェネレータ及び前記第２モータジェネレータにより充放電されるバッテリと、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記エンジンの回転速度の減少速度の変化率を制限するための変化率制限値を設定する制御部を有し、
   前記制御部は、前記第１モータジェネレータまたは前記第２モータジェネレータの回転速度が大きいほど前記変化率制限値の絶対値が小さくなるよう、前記変化率制限値を設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御部は、前記変化率制限値を設定するためのマップを前記バッテリの充放電制限値毎に有しており、
   前記制御部は、前記充放電制限値の絶対値が大きいほど、前記変化率制限値が大きくなるよう、前記マップを変更し、変更後の前記マップに基づいて前記変化率制限値を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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