JP6840937B2

JP6840937B2 - ハイブリッド自動車

Info

Publication number: JP6840937B2
Application number: JP2016102165A
Authority: JP
Inventors: 春哉加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2036-05-23
Also published as: JP2017210010A

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、３つの回転要素にエンジンと第１モータと第２モータとが接続された遊星歯車機構における第２モータが接続された回転要素が有段変速機を介して車輪に連結された駆動軸に接続されているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、キャパシタおよびバッテリが第１，第２インバータを介して第１モータおよび第２モータに接続されている。そして、変速中でないときには、キャパシタの充電量が所定範囲内となるように第１，第２インバータを制御する。これにより、変速中において、バッテリより応答性の良好なキャパシタから第１モータへ電力を供給して第１モータを応答性よく駆動することができ、第１モータの制御遅れを抑制して、変速を円滑に行なっている。

特開２００７−１１８７２６号公報

一般に、上述した構成のハイブリッド自動車では、シフトポジションがニュートラルポジションにシフト操作されたときには、エンジンや第１，第２モータから駆動軸への動力の出力が遮断されるニュートラル状態を形成する。ニュートラル状態を形成する手法として、有段変速機により第２モータが接続された回転要素と駆動軸とを接続した状態で第１，第２インバータをゲート遮断する手法が考えられるが、この手法では、エンジンからの動力を用いた第１モータの発電よってバッテリの充電を行なうことができないから、バッテリの蓄電量が低下する。ニュートラル状態を形成しつつバッテリの充電を行なう手法としては、有段変速機により第２モータが接続された回転要素と駆動軸との接続を解除してニュートラル状態を形成する手法が考えられる。しかしながら、この手法では、シフトポジションがニュートラルポジションにシフト操作されてから短時間でドライブポジションにシフト操作されると、有段変速機による第２モータが接続された回転要素と駆動軸との接続を解除してから短時間で回転要素と駆動軸とを再接続することになり、再接続時にショックが生じる場合がある。

本発明のハイブリッド自動車は、第２モータが接続された回転要素と駆動軸との接続の解除と再接続とが短時間で行なわれることを回避することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、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自動車は、
エンジンと、第１モータと、前記第１モータを駆動する第１インバータと、前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸と第３軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記第３軸に動力を入出力可能な第２モータと、前記第２モータを駆動する第２インバータと、前記第３軸と車軸に連結された駆動軸との間に設けられた有段変速機と、前記第１インバータおよび前記第２インバータを介して前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、前記エンジンと前記第１インバータと前記第２インバータと前記有段変速機とを制御する制御装置と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、シフトポジションがニュートラルポジションにシフト操作されたときにおいて、
前記バッテリの充電を行なわないときには、前記有段変速機により前記第３軸と前記駆動軸とを接続した状態で前記第１インバータおよび前記第２インバータをゲート遮断してニュートラル状態を形成し、
前記バッテリの充電を行なうときには、前記有段変速機による前記第３軸と前記駆動軸との接続を解除してニュートラル状態を形成すると共に前記エンジンからの動力を用いた前記第１モータの発電によって前記バッテリを充電し、
更に、前記制御装置は、前記シフトポジションが前記ニュートラルポジションにシフト操作されてから所定時間が経過するまでは、前記有段変速機による前記第３軸と前記駆動軸との接続の解除を行なわない、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、シフトポジションがニュートラルポジションにシフト操作されたときにおいて、バッテリの充電を行なわないときには、有段変速機により第３軸と駆動軸とを接続した状態で第１インバータおよび前記第２インバータをゲート遮断してニュートラル状態を形成する。そして、バッテリの充電を行なうときには、有段変速機による第３軸と駆動軸との接続を解除してニュートラル状態を形成すると共にエンジンからの動力を用いた第１モータの発電によってバッテリを充電する。更に、シフトポジションがニュートラルポジションにシフト操作されてから所定時間が経過するまでは、有段変速機による第３軸と駆動軸との接続の解除を行なわない。これにより、バッテリの充電を行なうときでもあっても、シフトポジションがニュートラルポジションにシフト操作されてから所定時間が経過するまでは、有段変速機による第３軸と駆動軸との接続の解除を行なわないから、有段変速機による第２モータが接続された回転要素と駆動軸との接続の解除と再接続が短時間で行なわれることを回避することができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記シフトポジションが前記ニュートラルポジションにシフト操作されてから前記所定時間が経過した後であっても、前記バッテリへの充電が要求されるまでは、前記有段変速機による前記第３軸と前記駆動軸との接続の解除を行なわないものとしてもよい。こうすれば、バッテリの充電が要求されていないにも拘わらず、有段変速機による第２モータが接続された回転要素と駆動軸との接続の解除と再接続とが不必要に行なわれることを抑制することができる。

本発明の実施例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。ＨＶＥＣＵ７０により実行されるＮポジション時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。シフトポジションＳＰやＮポジション継続時間ｔｎ，蓄電割合ＳＯＣ，変速機１３０の接続解除要求，インバータ４１，４２のシャットダウン要求、充電要求、充電履歴の時間変化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、本発明の実施例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。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、バッテリ５０と、変速機１３０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，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が入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、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や、スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットル開度ＴＨなどを挙げることができる。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から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動制御信号や、燃料噴射弁への駆動制御信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの駆動制御信号などを挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。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、クランクシャフト２６の回転数、即ち、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、中間軸３２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、例えば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、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が中間軸３２に接続されている。インバータ４１，４２は、電力ライン５４を介してバッテリ５０と接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、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、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

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，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。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２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からの相電流などを挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。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、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２と接続されている。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，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の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧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からの電池電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂなど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おり、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからの電池電流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。また、バッテリＥＣＵ５２は、温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂと蓄電割合ＳＯＣとに基づいてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを演算している。出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０から放電してもよい最大許容電力である。

変速機１３０は、油圧駆動による前進方向に複数段（例えば、２段，３段，４段など）変速の有段自動変速機として構成されている。変速機１３０は、中間軸３２（変速機１３０の入力軸）と、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（変速機１３０の出力軸）と、の間に接続されている。変速機１３０は、中間軸３２と駆動軸３６との接続を解除することもできるよう構成されている。変速機１３０は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によって変速する。

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，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、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、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などを挙げることができる。また、車速センサ８８からの車速Ｖや、モード切替スイッチ９０からのモード切替制御信号なども挙げることもできる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

ここで、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）、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）、マニュアルポジション（Ｍポジション）などがある。そして、マニュアルポジション（Ｍポジション）には、アップシフトポジション（＋ポジション）とダウンシフトポジション（−ポジション）とが併設されている。モード切替スイッチ９０は、若干の燃費の悪化は伴うが運転者の運転感覚（ドライバビリティ・ドライブフィーリング）を優先する運転感覚優先モードと燃費を優先する通常運転モードとを含む走行モードを選択するスイッチである。走行モードについては、本発明の中核をなさないので、その説明を省略する。

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、ハイブリッド走行（ＨＶ走行）モードと電動走行（ＥＶ走行）モードとを含む複数の走行モードの何れかで走行する。ここで、ＨＶ走行モードは、エンジン２２を運転しながら、エンジン２２からの動力とモータＭＧ１，ＭＧ２からの動力とを用いて走行するモードである。ＥＶ走行モードは、エンジン２２を運転せずに、モータＭＧ２からの動力によって走行するモードである。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、シフトポジションＳＰがニュートラルポジション（Ｎポジション）にシフト操作されたときの動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行されるＮポジション時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、シフトポジションＳＰがニュートラルポジション（Ｎポジション）にシフト操作されたときに、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、蓄電割合ＳＯＣやＮポジション継続時間ｔｎ，充電履歴など制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリＥＣＵ５２により演算されたものを通信により入力している。Ｎポジション継続時間ｔｎは、シフトポジションＳＰがニュートラルポジション（Ｎポジション）に操作されてからの経過時間として、ＨＶＥＣＵ７０に内蔵された図示しないタイマーにより計測された時間を入力している。Ｎポジション継続時間ｔｎは、シフトポジションＳＰがニュートラルポジション（Ｎポジション）と異なるポジションに操作されたときに値０に設定される。充電履歴は、シフトポジションＳＰがニュートラルポジション（Ｎポジション）にシフト操作されてから、エンジン２２からの動力を用いたモータＭＧ１の発電によってバッテリ５０を充電した履歴であり、後述するステップＳ１９０の処理で設定される。充電履歴は、シフトポジションＳＰがニュートラルポジション（Ｎポジション）とは異なるシフトポジション（例えば、Ｄポジションなど）にシフト操作されたときにクリアされる。

こうしてデータを入力したら、続いて、Ｎポジション継続時間ｔｎが所定時間ｔｎｒｅｆを経過しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。所定時間ｔｎｒｅｆは、例えば、２５ｓｅｃ，３０ｓｅｃ，３５ｓｅｃなどに設定される。

Ｎポジション継続時間ｔｎが所定時間ｔｎｒｅｆを経過していないときには、変速機１３０によって中間軸３２と駆動軸３６とが接続されるように変速機１３０を制御して（ステップＳ１２０）、インバータ４１，４２のゲート遮断要求（インバータ４１，４２を構成する複数のスイッチング素子のゲートをオフとする要求）をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。ゲート遮断要求を受信したモータＥＣＵ４０は、インバータ４１，４２を構成する複数のスイッチング素子のゲートをオフとする処理を実行する。こうした処理により、変速機１３０により中間軸３２と駆動軸３６とを接続した状態で、インバータ４１，４２をゲート遮断してニュートラル状態を形成することができる。

Ｎポジション継続時間ｔｎが所定時間ｔｎｒｅｆを経過したときには、続いて、蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。所定割合ＳＯＣ１は、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣの目標範囲の下限として予め定めた割合であり、例えば、２５％，２７％，２９％などに設定される。したがって、ステップＳ１５０の処理は、蓄電割合ＳＯＣを目標範囲内とするためにバッテリ５０の充電が必要であるか否かを判定する処理となる。

蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１未満であるときには、バッテリ５０を充電する必要があると判断して、中間軸３２と駆動軸３６との接続の解除要求を出力して、中間軸３２と駆動軸３６との接続が解除されるように変速機１３０を制御し（ステップＳ１６０）、インバータ４１，４２のゲート遮断要求の解除をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ１７０）、充電要求を出力し（ステップＳ１８０）、充電履歴を有りに設定して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。充電要求が出力されると、ＨＶＥＣＵ７０は、エンジン２２からの動力を用いたモータＭＧ１の発電によってバッテリ５０が充電されるようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定して、目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊で運転されるようにエンジン２２の燃料噴射制御などを実行する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動するように、インバータ４１，４２を制御する。

蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１以上であるときには、充電履歴が有るか否かを判定する（ステップＳ２００）。充電履歴が有るときには、蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ２を超えているか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ここで、所定割合ＳＯＣ２は、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣの目標範囲の上限として予め定めた割合であり、例えば、３８％，４０％，４２％などに設定される。したがって、ステップＳ２１０の処理は、バッテリ５０の充電を継続すると蓄電割合ＳＯＣが目標範囲外となるか否かを判断する処理となる。

蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ２を超えているときには、バッテリ５０の充電を継続すると蓄電割合ＳＯＣが目標範囲外がなっていると判断して、充電要求の出力を停止して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。充電要求の出力を停止すると、ＨＶＥＣＵ７０は、エンジン２２からの動力を用いたモータＭＧ１の発電が停止されるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。このとき、変速機１３０による中間軸３２と駆動軸３６との接続を解除してニュートラル状態を形成する。

蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ２以下であるときには、現在の制御を継続して、本ルーチンを終了する。つまり、変速機１３０による中間軸３２と駆動軸３６との接続を解除してのニュートラル状態の形成を継続する。また、充電要求の出力されているときには充電要求の出力を継続し、充電要求の出力が停止しているときには充電要求の出力の停止を継続する。

蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１以上であり、且つ、充電履歴が無いときには、変速機１３０による中間軸３２と駆動軸３６とを接続するように変速機１３０を制御して（ステップＳ１２０）、インバータ４１，４２のゲート遮断要求をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。

図３に、シフトポジションＳＰやＮポジション継続時間ｔｎ，蓄電割合ＳＯＣ，変速機１３０の接続解除要求，インバータ４１，４２のゲート遮断要求、充電要求、充電履歴の時間変化の一例を示す。シフトポジションＳＰがニュートラルポジション（Ｎポジション）にシフト操作されると（時刻ｔ１）、変速機１３０により中間軸３２と駆動軸３６とを接続して、インバータ４１，４２をゲート遮断することによりニュートラル状態を形成する（ステップＳ１１０〜Ｓ１３０）。このとき、バッテリ５０の充電要求が出力されていないから、バッテリ５０の充電を行なわれない。

そして、Ｎポジション継続時間ｔｎが所定時間ｔｎｒｅｆを経過したときに（時刻ｔ２）、蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１以上であり、且つ、充電履歴が無いときには、変速機１３０により中間軸３２と駆動軸３６とを接続して、インバータ４１，４２をゲート遮断することによりニュートラル状態を形成する（ステップＳ１１０，Ｓ１５０，Ｓ２００，Ｓ１２０，Ｓ１３０）。このとき、バッテリ５０の充電要求が出力されないから、バッテリ５０の充電を行なわれない。Ｎポジション継続時間ｔｎが所定時間ｔｎｒｅｆを経過したときに、蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１以上であり、且つ、充電履歴が無いときは、シフトポジションＳＰがニュートラルポジションにシフト操作されたときに、バッテリ５０が十分に充電されているから、バッテリ５０を充電する必要がなく、変速機１３０により中間軸３２と駆動軸３６とを接続する必要がない。そのため、変速機１３０により中間軸３２と駆動軸３６とを接続して、インバータ４１，４２をゲート遮断することによりニュートラル状態を形成することにより、不必要な中間軸３２と駆動軸３６との接続を抑制することができる。

例えば、図示しない補機などの駆動によりバッテリ５０の電力が消費され、蓄電割合ＳＯＣが低下して所定割合ＳＯＣ１未満になると（時刻ｔ３）、変速機１３０による中間軸３２と駆動軸３６との接続を解除してニュートラル状態を形成し、インバータ４１，４２のゲート遮断を解除して、充電要求を出力して、エンジン２２からの動力を用いたモータＭＧ１の発電でバッテリ５０を充電する（ステップＳ１１０，Ｓ１５０〜Ｓ１９０）。このように、実施例では、Ｎポジション継続時間ｔｎが所定時間ｔｎｒｅｆを経過し、且つ、蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１未満となるまで、変速機１３０による中間軸３２と駆動軸３６との接続を解除しない。ここで、例えば、信号待ちでシフトポジションＳＰがＮポジションにシフト操作されて停車し、その後、比較的短時間で、シフトポジションＳＰが他のポジション（例えば、前進ポジション（Ｄポジション）など）にシフト操作されて発進する場合を考える。この場合、シフトポジションＳＰがＮポジションにシフト操作された後に直ちに中間軸３２と駆動軸３６との接続を解除すると、その後、短時間でシフトポジションＳＰが他のポジションにシフト操作されたときに、発進のために中間軸３２と駆動軸３６とを再接続するから、発進時にショックが生じる場合がある。実施例のハイブリッド自動車２０では、Ｎポジション継続時間ｔｎが所定時間ｔｎｒｅｆを経過し、且つ、蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１未満となるまで、中間軸３２と駆動軸３６との接続を解除しないから、中間軸３２と駆動軸３６との接続の解除と再接続とが短時間でなされることを回避することができ、ショックの発生を回避することができる。

バッテリ５０を充電して蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１以上となると、蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ２を超えるまで、変速機１３０によって中間軸３２と駆動軸３６との接続を解除してのニュートラル状態の形成を継続し、エンジン２２の動力を用いたモータＭＧ１の発電でバッテリ５０を充電する（ステップＳ１５０，Ｓ２００，Ｓ２１０）。これにより、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを目標範囲内でより高くすることができる。

そして、蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ２を超えたときには（時刻ｔ３）、蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１未満になるまで、充電要求の出力を停止し、エンジン２２の動力を用いたモータＭＧ１の発電によるバッテリ５０の充電を停止する（ステップＳ２１０，Ｓ２２０）。このとき、変速機１３０による中間軸３２と駆動軸３６との接続を解除してのニュートラル状態の形成を継続する。

そして、蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１未満になると（時間ｔ４）、エンジン２２からの動力を用いたモータＭＧ１の発電でバッテリ５０を充電する（ステップＳ１５０〜Ｓ１９０）。このように、シフトポジションＳＰがニュートラルポジションにシフト操作されてから所定時間ｔｎｒｅｆが経過して一旦蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１未満になったとき以降は、変速機１３０により中間軸３２と駆動軸３６との接続を解除してのニュートラル状態の形成を継続することにより、よりスムーズに、エンジン２２の動力を用いたモータＭＧ１の発電を行なうことができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトポジションＳＰがニュートラルポジションにシフト操作されたときにおいて、バッテリ５０の充電を行なわないときには、変速機１３０により中間軸３２と駆動軸３６とを接続した状態でインバータ４１，４２をゲート遮断してニュートラル状態を形成し、バッテリ５０の充電を行なうときには、変速機１３０による中間軸３２と駆動軸３６との接続を解除してニュートラル状態を形成すると共にエンジン２２からの動力を用いたモータＭＧ１の発電によってバッテリ５０を充電し、シフトポジションＳＰがニュートラルポジションにシフト操作されてから所定時間ｔｎｒｅｆが経過して蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１未満になるまで、変速機１３０による中間軸３２と駆動軸３６との接続の解除を行なわないから、中間軸３２と駆動軸３６との接続が解除と再接続とが短時間に行なわれることを回避することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、Ｎポジション継続時間ｔｎが所定時間ｔｎｒｅｆを経過した場合において、蓄電割合ＳＯＣが所定割合ＳＯＣ１以上であり且つ充電履歴が無いときには、変速機１３０により中間軸３２と駆動軸３６とを接続しているが、Ｎポジション継続時間ｔｎが所定時間ｔｎｒｅｆを経過した場合においては、蓄電割合ＳＯＣや充電履歴に拘わらず、変速機１３０による中間軸３２と駆動軸３６との接続を解除してニュートラル状態を形成してもよい。

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、インバータ４１が「第１インバータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、インバータ４２が「第２インバータ」に相当し、変速機１３０が「有段変速機」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２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、ハイブリッド自動車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、３２中間軸、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、５０バッテリ、５１ａ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）、５４電力ライン、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、９０モード切替スイッチ、１３０変速機、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

エンジンと、第１モータと、前記第１モータを駆動する第１インバータと、前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸と第３軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記第３軸に動力を入出力可能な第２モータと、前記第２モータを駆動する第２インバータと、前記第３軸と車軸に連結された駆動軸との間に設けられた有段変速機と、前記第１インバータおよび前記第２インバータを介して前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、前記エンジンと前記第１インバータと前記第２インバータと前記有段変速機とを制御する制御装置と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、
シフトポジションがニュートラルポジションにシフト操作されてから所定時間が経過していないとき、および、前記シフトポジションが前記ニュートラルポジションにシフト操作されてから前記所定時間が経過している場合において前記バッテリの蓄電割合が所定割合以上のときには、前記有段変速機により前記第３軸と前記駆動軸とを接続した状態で前記第１インバータおよび前記第２インバータをゲート遮断し、
前記シフトポジションが前記ニュートラルポジションにシフト操作されてから前記所定時間が経過している場合において前記バッテリの前記蓄電割合が前記所定割合未満のときには、前記有段変速機による前記第３軸と前記駆動軸との接続を解除すると共に前記第１インバータおよび前記第２インバータのゲート遮断を解除して前記エンジンからの動力を用いた前記第１モータの発電によって前記バッテリを充電する、
ハイブリッド自動車。