KR101769705B1

KR101769705B1 - 하이브리드 차의 제어 장치

Info

Publication number: KR101769705B1
Application number: KR1020160025066A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 오시우미; 마코토 히라이; 고오지 호코이; 다카노리 아오키; 히데오 나카츠카사
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2017-08-18
Also published as: US9796375B2; CN105936272B; KR20160108181A; JP2016164026A; US20160257297A1; CN105936272A; JP6252519B2

Abstract

엔진을 강제적으로 회전시키는 제동의 빈도를 저감시켜 위화감을 억제한다.
제1 모터 및 제2 모터를 제어하는 컨트롤러를 갖고, 컨트롤러는, 감속 요구가 있은 때(스텝 S1에서 "예")의 축전 장치의 충전량이 미리 결정한 역치 이상인 경우에(스텝 S5에서 "예"), 브레이크 기구에 의하여 출력 축을 고정한 상태에서 제1 모터를 출력 부재의 토크가 증대되는 방향으로 모터로서 구동시키고, 또한 제2 모터에 의한 부 토크를 증대시키도록(스텝 S6) 구성되어 있다.

Description

하이브리드 차의 제어 장치 {CONTROL SYSTEM FOR HYBRID VEHICLE}

본 발명은, 내연 기관이나 모터 등의 상이한 종류의 구동력원을 구비한 하이브리드 차의 제어 장치에 관한 것이며, 특히 이들 구동력원에 의한 제동력을 제어하는 장치에 관한 것이다.

내연 기관 대신 모터나 모터 제네레이터(이하, 이들을 통틀어 모터라 기재함)에 의하여 제동력을 발생시키도록 구성된 하이브리드 차가 특허문헌 1에 기재되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 하이브리드 차는, 엔진과, 그 엔진의 회전수를 제어할 수 있는 제1 모터 제네레이터와, 출력 토크를 증감하도록 구성된 제2 모터 제네레이터를 갖고, 제어 장치는, 액셀러레이터 페달이 복귀되어 감속 요구가 있은 경우에, 제2 모터 제네레이터를 발전기로서 기능시켜 제동 토크를 발생시키도록 구성되어 있다. 또한 제어 장치는, 제2 모터 제네레이터에 의한 제동 시에 축전 장치가 과충전으로 되는 경우에, 제1 모터 제네레이터에 의하여 엔진을 모터링함으로써, 제2 모터 제네레이터에서 발전한 전력을 제1 모터 제네레이터에서 소비하도록 구성되어 있다.

일본 특허 공개 제2013-129380호 공보

특허문헌 1에 기재된 제어 장치에 의하면, 제2 모터 제네레이터에 의하여 제동력을 발생시키는 경우에는, 제2 모터 제네레이터의 전력의 거의 전량이 축전 장치에 충전되게 된다. 따라서 제동 요구가 많은 주행 상태에서는, 축전 장치의 축전량이 상한값에 도달하기 쉽다. 소위 만충전 상태로 되면, 상기 특허문헌 1에 기재된 제어 장치에서는, 제1 모터 제네레이터에 의하여 엔진을 모터링한다. 그 때문에, 제동 요구가 많은 주행 상태에서는, 의도치 않게 엔진이 회전하는 빈도가 높아지고, 이것이 운전자에게 있어 위화감으로 될 가능성이 있다.

본 발명은 상기 기술적 과제에 착안하여 이루어진 것이며, 엔진을 회전시켜 제동력을 발생시키는 빈도를 저감시켜 위화감을 억제할 수 있는 하이브리드 차의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 제1 회전 요소와 제2 회전 요소와 제3 회전 요소에 의하여 차동 작용을 행하는 동력 분할 기구에 있어서의 상기 제1 회전 요소에, 브레이크 기구에 의하여 출력 축이 선택적으로 고정되는 엔진이 연결되고, 상기 제2 회전 요소의 제1 모터가 연결되고, 상기 제3 회전 요소에 출력 부재가 연결되고, 상기 출력 부재에 토크를 더하거나 또는 감하는 제2 모터를 더 구비하고, 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터와 축전 장치 사이에서 전력을 수수하는 하이브리드 차에 적용되는 제어 장치이며, 상기 하이브리드 차의 감속 요구가 있은 경우에, 상기 제2 모터에서 에너지 회생을 행하여 상기 제2 모터에 의한 부 토크(회전을 정지시키는 방향의 토크)를 감속 토크로서 작용시킴과 함께, 상기 제2 모터에서 회생된 전력을 상기 축전 장치에 충전하는, 하이브리드 차의 제어 장치에 있어서, 상기 제1 모터 및 제2 모터를 제어하는 컨트롤러를 갖고, 상기 컨트롤러는, 상기 감속 요구가 있은 때의 상기 축전 장치의 충전량이 미리 결정한 역치 이상인 경우에, 상기 브레이크 기구에 의하여 상기 출력 축을 고정한 상태에서 상기 제1 모터를 상기 출력 부재의 토크가 증대되는 방향으로 모터로서 구동시키고, 또한 상기 제2 모터에 의한 상기 부 토크를 증대시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

그 컨트롤러는, 상기 감속 요구에 기초하는 요구 토크를 구하고, 상기 감속 토크가 상기 요구 토크로 되도록 상기 제1 모터가 출력하는 토크와 상기 제2 모터에 의한 부 토크를 제어하도록 구성되어 있어도 된다.

또한 본 발명에 있어서의 상기 컨트롤러는, 상기 제1 모터를 모터로서 동작시키는 것에 의한 상기 출력 부재의 토크의 증대량과, 상기 제2 모터의 부 토크의 증대량이 동등해지도록 상기 제1 모터 및 제2 모터를 제어하도록 구성되어 있어도 된다.

또한 본 발명에 있어서의 상기 컨트롤러는, 상기 감속 요구가 있은 때의 상기 축전 장치의 충전량이 미리 결정한 상기 역치 미만인 경우에, 상기 제1 모터를 모터로서 구동시키지 않고 상기 제2 모터에 의한 상기 부 토크를 상기 감속 토크로서 작용시키도록 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 있어서의 상기 역치는, 상기 축전 장치에 충전 가능한 충전량의 상한값보다 작은 충전량으로 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 충전량이 이미 어느 정도 많아져 있는 상태에서 감속 요구가 있은 경우, 제2 모터에서 에너지 회생을 행하여 부 토크를 발생시킴과 함께, 제1 모터를 모터로서 기능시켜 전력을 소비시킨다. 따라서 제2 모터가 회생을 위하여 동작하는 양이 증대되고, 또한 제1 모터가 모터로서 동작하므로, 손실이 증대된다. 또한 제1 모터와 제2 모터 사이에서 동력 순환이 발생함과 함께, 이들 모터에 흐르는 전류량이 증대되어 전기적인 손실이 증대된다. 결국, 감속 토크를 요구에 따른 토크로 하면서, 회생된 에너지의 손실이 증대되므로, 축전 장치에 공급하는 전력(충전량)을 감소시켜, 회생 제동의 기간 또는 기회를 증대시킬 수 있다. 즉, 축전 장치의 충전량이 상한값에 도달하기까지의 시간을 늦추고, 엔진을, 제동을 위하여 강제 회전시킬 기회 또는 빈도를 저감시켜, 위화감을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 제어 장치에 의한 제어의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 차속과 구동 토크(감속 토크)의 관계를 결정한 맵의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3은 스텝 S4에서 실행되는 제동 제어를 설명하기 위한 공선도이다.
도 4는 스텝 S6에서 실행되는 제동 제어를 설명하기 위한 공선도이다.
도 5는 스텝 S7에서 실행되는 제동 제어를 설명하기 위한 공선도이다.
도 6은 본 발명에서 대상으로 할 수 있는 하이브리드 차의 파워 트레인을 도시하는 단선 결선도이다.
도 7은 그 HV 모드의 동작 상태를 설명하기 위한 공선도이다.
도 8은 그 1MG 모드 및 2MG 모드의 동작 상태를 설명하기 위한 공선도이다.

본 발명에서 대상으로 할 수 있는 하이브리드 차는, 엔진(내연 기관)과 2개의 모터(특히 발전 기능이 있는 모터)를 갖는 차량이다. 특히 엔진을 정지시키고 어느 한쪽 모터 또는 양쪽 모터에 의하여 주행할 수 있도록 구성된 하이브리드 차이다. 이러한 종류의 하이브리드 차에 있어서의 파워 트레인의 일례를 도 6에 단선 결선도로서 도시하고 있다. 엔진(1)과 동일한 축선 상에 동력 분할 기구(2)와 제1 모터(3)가 배치되어 있다.

엔진(ENG)(1)은 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진이며, 그 출력 축(4)을 강제적으로 회전(모터링 또는 크랭킹)시킴으로써 시동된다. 그 출력 축(4)은 클러치(5)를 개재하여 댐퍼 기구(6)에 연결되어 있다. 또한 출력 축(4)과, 하우징 등의 소정의 고정 개소(7) 사이에 브레이크 기구(8)가 설치되어 있다. 이 브레이크 기구(8)는 출력 축(4)을 선택적으로 고정하기 위한 것이며, 일 방향 클러치나 마찰 브레이크, 또는 교합식 걸림 결합 기구 등을 채용할 수 있다. 도 6에 도시하는 예에서는, 엔진(1)의 부 회전(통상의 운전 시에 있어서의 회전 방향과는 반대 방향의 회전)을 정지시키는 일 방향 클러치(OWC)에 의하여 브레이크 기구(8)가 구성되어 있다. 또한 클러치(5)는, 동력 분할 기구(2)보다 하류측의 전동 기구에 대하여 엔진(1)을 연결하고 또한 분리하기 위한 클러치이며, 마찰 클러치에 의하여 구성되어 있다.

동력 분할 기구(2)는, 엔진(1)으로부터 전달되는 동력을 제1 모터(MG1)(3)와 출력측으로 분할하기 위한 기구이며, 도 6에 도시하는 예에서는, 유성 기어 기구에 의하여 구성되어 있다. 동력 분할 기구(2)는, 선 기어(9)와 링 기어(10)와 이들 선 기어(9) 및 링 기어(10)에 교합되어 있는 피니언 기어를 보유 지지하고 있는 캐리어(11)를 갖고 있으며, 그 캐리어(11)가 입력 축(12)에 연결되어 있다. 이 입력 축(12)은, 상기 댐퍼 기구(6)에 있어서의 출력측의 부재에 연결되고, 동력 분할 기구(2) 및 제1 모터(3)를, 그 회전 중심 축선을 따라 관통하여 엔진(1)과는 반대측으로 연장되며, 그 단부는 오일 펌프(13)에 연결되어 있다. 따라서 오일 펌프(13)는, 엔진(1)에 의하여 구동되어 소정의 유압을 발생시키도록 구성되어 있다. 또한 제1 모터(3)는, 동력 분할 기구(2)를 사이에 두고 엔진(1)과는 반대측에 배치되어 있으며, 그 제1 모터(3)의 로터가 선 기어(9)에 연결되어 있다. 또한 링 기어(10)에는, 본 발명의 실시예에 있어서의 출력 부재에 상당하는 출력 기어(14)가 일체적으로 설치되어 있다.

상기 입력 축(12)과 평행으로 카운터 축(15)이 배치되어 있다. 이 카운터 축(15)에는, 출력 기어(14)에 교합되어 있는 드리븐 기어(16)와, 드리븐 기어(16)보다 소직경의 드라이브 기어(17)가 설치되어 있다. 그 드리븐 기어(16)에는, 제2 모터(MG2)(18)의 출력 축에 설치된 모터 드라이브 기어(19)가 교합되어 있다. 이 제2 모터(18)는, 상술한 제1 모터(3)와 마찬가지로 발전 기능이 있는 모터이다. 따라서 도 6에 도시하는 파워 트레인은, 출력 기어(14)로부터 출력된 토크에 제2 모터(18)의 토크를 더하거나, 또는 출력 기어(14)로부터 출력된 토크를 제2 모터(18)에 의하여 감하도록 구성되어 있다.

또한 입력 축(12) 및 카운터 축(15)과 평행으로 종감속기인 차동 기어(20)가 설치되어 있으며, 그 링 기어(21)가 드라이브 기어(17)에 교합되어 있다. 그리고 이 차동 기어(20)로부터 좌우의 구동륜(도시되지 않음)에 구동 토크를 출력하도록 구성되어 있다.

상기 제1 모터(3) 및 제2 모터(18)는, 도시되지 않은 인버터나 승압 컨버터 등을 통하여 축전 장치(22)에 접속됨과 함께, 그들 모터(3, 18) 사이에서 전력을 서로 수수할 수 있도록 구성되어 있다. 이들 모터(3, 18)나 축전 장치(22) 또는 상기 클러치(5), 나아가 엔진(1) 등을 제어하기 위한 전자 제어 장치(ECU)(23)가 설치되어 있다. 그 전자 제어 장치(23)는, 본 발명의 실시예에 있어서의 컨트롤러에 상당하며, 마이크로컴퓨터를 주체로 하여 구성되어, 입력된 데이터나 미리 기억하고 있는 데이터에 기초하여 연산을 행하고, 그 연산 결과를 제어 명령 신호로서 출력하여 소정의 제어를 행하도록 구성되어 있다. 그 입력되는 데이터는, 각 모터(3, 18)의 토크 또는 전류값, 축전 장치(22)의 충전량(충전 잔량: SOC), 액셀러레이터 개방도, 차속, 엔진 회전수 등이며, 또한 기억하고 있는 데이터는, 차속에 대응시켜 감속 토크를 결정한 맵 등의, 각종의 제어에 작용하는 맵이 그 일례이다.

여기서, 상기 하이브리드 차의 주행 모드에 대하여 설명하면, 요구 구동력 및 차속에 따라, 하이브리드(HV) 모드와, 2모터(2MG) 모드와, 1모터(1MG) 모드의 세 가지 주행 모드 중 어느 하나가 선택된다. HV 모드는, 엔진(1)과 각 모터(3, 18)를 병용하는 주행 모드이며, 엔진(1)이 출력한 동력이 동력 분할 기구(2)에 의하여 선 기어(9){제1 모터(3)}와 링 기어(10){출력 기어(14)}로 분할된다. 링 기어(10)에 전달된 동력은, 상술한 드리븐 기어(16)나 드라이브 기어(17) 등을 통하여 차동 기어(20)에 전달된다. 이에 대하여, 제1 모터(3)는 발전기로서 기능하고, 선 기어(9)의 그 회전을 정지시키는 방향의 토크를 부여한다. 그 토크는, 발전하는 것에 수반하는, 소위 부 토크이며, 그 부 토크에 의하여 엔진 회전수가, 연비 효율이 좋은 회전수로 제어된다. 또한 제1 모터(3)에서 발전된 전력은 제2 모터(18)에 공급되어, 제2 모터(18)가 모터로서 기능한다. 즉, 엔진(1)이 출력한 동력의 일부가 일단 전력으로 변환된 후, 제2 모터(18)에 의하여 기계적인 동력에 다시 변환되어 차동 기어(20)에 전달된다. 이러한 HV 모드에서의 동작 상태를 도 7에 공선도로서 나타내고 있다.

요구 구동력이 작은 경우에는 1MG 모드가 선택된다. 1MG 모드는, 제2 모터(18)를 구동력원으로 하여 주행하는 모드이며, 엔진(1)에 대한 연료의 공급은 정지되거나, 또한 제1 모터(3)는, 전력이 공급되지 않아 소위 OFF 상태로 된다. 제2 모터(18)는 정 회전 방향의 토크 Tm을 출력하고, 그 토크 Tm은 상술한 드리븐 기어(16)나 드라이브 기어(17) 등을 통하여 차동 기어(20)에 전달되고, 하이브리드 차는 그 토크 Tm에 의하여 주행한다. 도 8에 이 1MG 모드에서의 동작 상태를 공선도로서 나타내고 있다.

요구 구동력이 1MG 모드를 선택하는 요구 구동력보다 큰 경우에는, 2MG 모드가 선택된다. 2MG 모드는, 제1 모터(3) 및 제2 모터(18)를 구동력원으로 하여 주행하는 모드이며, 엔진(1)에 대한 연료의 공급은 정지된다. 제1 모터(3)와 엔진(1)은, 유성 기어 기구에 의하여 구성되어 있는 동력 분할 기구(2)를 개재하여 연결되어 있으므로, 출력 기어(14)가 정 회전하도록 제1 모터(3)를 부 회전 방향으로 구동하면, 엔진(1)에는 부 회전 방향의 토크가 걸린다. 그 때문에, 일 방향 클러치(OWC)에 의하여 구성되어 있는 브레이크 기구(8)가 걸림 결합 상태로 되어 엔진(1)의 출력 축(4)이 고정되고, 제1 모터(3)가 출력한 토크 Tg에 대한 반력 토크가 브레이크 기구(8)에 의하여 받아진다. 한편, 제2 모터(18)는 정 회전 방향의 토크 Tm을 출력한다. 따라서 제1 모터(3)에 의한 토크 Tg와 제2 모터(18)에 의한 토크 Tm이 카운터 축(15) 상의 드리븐 기어(16)에서 합성되고, 그 합성된 토크가 차동 기어(20)에 전달된다. 도 8에 이 2MG 모드에서의 동작 상태를 공선도로서 나타내고 있다.

상술한 어느 주행 모드에서도, 모터(3, 18)를 모터로서, 또는 발전기로서 기능시키기 때문에, 감속 요구가 있은 경우에는, 연비 효율을 향상시키기 위하여, 어느 한쪽 모터(3, 18)에 의하여 에너지 회생을 행한다. 회생된 에너지는 전력으로서 축전 장치(21)에 충전된다. 그 경우, 축전 장치(21)의 SOC가, 충전 가능한 미리 결정된 상한값에 도달하고 있으면, 회생된 전력을 충전할 수 없게 되므로, 회생 제동{모터(3, 18)에 의한 브레이킹}이 제한될 가능성이 있다. 본 발명에 관한 제어 장치는, 엔진(1)에 의한 동력 손실을 이용한 제동의 빈도를 가급적 저감시키기 위하여, 이하에 설명하는 제어를 실행하도록 구성되어 있다.

도 1은 그 제어의 일례를 설명하기 위한 흐름도이며, 엔진(1)의 운전을 정지시키고 모터(3, 18)에 의하여 주행하고 있을 때 실행된다. 우선, 액셀러레이터 개방도가 「0％」인지의 여부가 판단된다(스텝 S1). 차속이 소정의 차속 이상이면, 감속을 위하여 액셀러레이터 페달(도시되지 않음)을 복귀시키는 것이 통상이므로, 스텝 S1에서는, 요컨대 감속 요구의 유무를 판단하게 된다. 스텝 S1에서 부정적으로 판단된 경우에는, 특별히 제어를 행하지 않고 복귀된다. 이와는 반대로, 감속 요구가 있음으로써 스텝 S1에서 긍정적으로 판단된 경우에는, 감속 토크가 구해진다(스텝 S2). 액셀러레이터 개방도가 「0％」일 때의 구동 토크는, 대상으로 하는 하이브리드 차의 특성으로서 설계상, 미리 결정된다. 그 구동 토크는 차속에 따른 토크이며, 그 일례를 모식적으로 나타내면 도 2와 같다. 차속이 「0」인 상태로부터 소정의 저차속까지의 동안에는 크리프 토크를 필요로 하므로, 구동 토크는 정의 토크로 된다. 그 이상의 차속에서는, 제동 또는 감속을 위하여 구동력원에서 부 토크를 출력할 필요가 있어, 구동 토크는 부 토크로 된다. 그 부 토크는, 어느 정도의 차속까지는 큰 값으로 되지만, 고차속 상태에서는 차량의 거동의 안정화를 위하여 작은 토크로 되고 있다. 스텝 S2에서는, 이와 같이 구동 토크를 결정한 맵을 참조하여 감속 토크(부의 구동 토크)가 구해진다.

또한 스텝 S3에서는, SOC가, 미리 결정한 제1 역치 α1 미만인지의 여부가 판단된다. 축전 장치(22)에 있어서의 SOC는, 일본 특허 공개 제2007-17821호 공보에 기재되어 있는 방법 등의, 종래 알려져 있는 방법으로 구하면 된다. 또한 제1 역치 α1은, 나중에 설명할 본 발명의 제어 장치에 특유의 제동 제어를 실행하는 것을 판정하기 위한 역치이며, 설계상, 미리 결정된다. 이 제1 역치 α1은, 더 구체적으로는, 충전이 가능한 SOC의 상한값인 제2 역치 α2보다 작은 값이며, 실제 기기에 의한 실험이나 시뮬레이션 등에 의하여 결정할 수 있다.

SOC가 제1 역치 α1 미만임으로써 스텝 S3에서 긍정적으로 판단된 경우에는, 제2 모터(MG2)(18)에서 에너지 회생을 행하는 회생 제동이 실행되고(스텝 S4), 그 후 복귀된다. 스텝 S3에서 긍정적으로 판단되면, 축전 장치(22)에 충전할 수 있으므로, 축전 장치(22)를 제2 모터(18)의 전기 부하로 할 수 있다. 따라서 제2 모터(18)를 발전기로서 기능시키고, 발전에 수반하는 부 토크를 제동력으로서 하이브리드 차에 작용시킨다. 그 부 토크는, 스텝 S2에서 구해진 감속 토크를 발생시키는 토크로 되도록 제어된다.

제2 모터(18)에서 회생 제동을 행하고 있는 상태를 도 3에, 동력 분할 기구(2)에 관한 공선도로 나타내고 있다. 링 기어(10) 또는 제2 모터(18)는, 차속에 따른 회전수로 회전하고 있으며, 제2 모터(18)의 토크 Tm은, 회전수를 감소시키는 방향의 부 토크로 되어 있다. 또한 엔진(ENG)(1)은, 연료가 공급되고 있지 않으므로, 스스로의 마찰력 등에 의하여 정지되어 있다. 즉, 회전수 Ne 및 토크 Te가 모두 「0」으로 되어 있다. 또한 선 기어(9) 또는 제1 모터(3)는, 토크 Tg가 「0」으로 되도록 제어되며, 따라서 동력 분할 기구(2)를 구성하고 있는 유성 기어 기구의 구성에 따른 회전수로 부 회전 방향으로 회전하고 있다. 이와 같이, 이 제2 모터(18)에 의한 회생 제동을 행하고 있는 상태에서의 구동 토크 Tp는, 제2 모터(18)에 의한 토크 Tm으로 된다.

한편, 스텝 S3에서 부정적으로 판단된 경우에는, SOC가 제1 역치 α1 이상이고 또한 제2 역치 α2 이하인지의 여부가 판단된다(스텝 S5). 이 스텝 S5에서 긍정적으로 판단된 경우에는, 축전 장치(22)에 충전할 수는 있지만, SOC가 상한값에 도달하기까지의 여유가 적어진다. 이 경우에는, 제1 모터(MG1)(3) 및 제2 모터(MG2)(18) 양쪽을 사용한 제동 제어가 실행되고(스텝 S6), 그 후 복귀된다. 이 제동 제어는, 제2 모터(18)를 발전기로서 기능시키고, 그에 수반하는 부 토크를 제동 토크로 함과 함께, 발전된 전력의 적어도 일부를, 제1 모터(3)를 모터로서 기능시키는 전력으로서 소비하고, 또한 에너지 손실을 증대시키는 제어이다. 그 제어의 내용을 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 도 3과 마찬가지로, 동력 분할 기구(2)를 구성하고 있는 유성 기어 기구에 관한 공선도이며, 링 기어(10) 또는 제2 모터(18)는, 차속에 따른 회전수로 정 회전하고 있고, 제2 모터(18)의 토크 Tm은, 회전을 정지시키는 방향의 토크(부 토크)로 되어 있다. 이에 대하여, 제1 모터(3)는 부 회전 방향으로 회전하고 있으며, 그 회전수는, 유성 기어 기구의 기어비에 따른 회전수이다. 그리고 제1 모터(3)는, 전력이 공급되어 모터로서 기능하며, 그 토크 Tg는, 회전수를 증대시키는 방향의 토크(정 토크)이다. 이 상태에서는, 캐리어(11)를 통하여 엔진(1)의 출력 축(4)에 부 회전 방향으로 회전시키는 토크가 작용한다. 그 때문에, 일 방향 클러치(OWC)인 브레이크 기구(8)가 걸림 결합 상태로 되어, 그 회전이 정지된다. 즉, 캐리어(11)에는 정 회전 방향의 반력 토크가 작용한다. 따라서 제1 모터(3)에 의한 토크는, 링 기어(10) 또는 이와 일체인 출력 기어(14)에 정 회전 방향(하이브리드 차를 전진시키는 방향)의 토크 Tep로서 작용한다. 결국, 구동 토크 Tp는, 제2 모터(18)에 의한 부 토크 Tm과, 제2 모터(3)에 의한 정 토크 Tep를 가산한 토크(=Tm+Tep)로 된다. 이 구동 토크 Tp가, 상술한 스텝 S2에서 구해진 토크로 되도록 제어되기 때문에, 제2 모터(18)에 의한 부 토크 Tm은, 제2 모터(18)가 단독으로 감속 토크를 출력하는 경우(상기 도 3에 나타내는 경우)와 비교하여, 제1 모터(3)가 부 회전 방향으로 정 토크 Tm을 출력하는 만큼 커진다. 그 증대 분은, 제1 모터(3)에 의한 토크와 동등한 토크이며, 이와 같이 함으로써 차속에 따른 감속 토크가 유지된다.

이러한 제1 모터(3)와 제2 모터(18)를 사용한 제동 제어에서는, 제2 모터(18)에서 발생시키는 토크 Tm이 커지고, 또한 제1 모터(3)가 모터로서 소정의 토크 Tg를 출력하므로, 각각의 모터(3, 18)나 그 토크를 전달하는 기구에서의 마찰 등에 의한 동력 손실이 증대된다. 또한 제2 모터(18)에 의한 발전량(전류)이 증대되고, 또한 제1 모터(3)에도 전류를 공급하게 되므로, 그 전류가 흐르는 것에 의한 손실(줄 손실)이 증대된다. 또한 제1 모터(3)에서 동력을 출력하고, 그 동력을 제2 모터(18)가 회생시키기 때문에, 이들 모터(3, 18) 사이에 동력 순환이 발생하고, 그에 수반하는 에너지 손실이 증대된다. 결국, 스텝 S6에서의 양쪽 모터(3, 18)를 사용한 제동 제어에서는, 제2 모터(18)가 발전하지만, 그 전력의 적어도 일부 또는 대부분은, 제1 모터(3)를 모터로서 구동함으로써 소비되고, 또한 상술한 각종 손실에 의하여 소비된다. 그 결과, 축전 장치(22)에 충전한다고 하더라도, 축전 장치(22)에 공급되는 전력량 또는 SOC의 증대 구배가, 제2 모터(18)가 단독으로 제동을 행하는 경우에 비교하여 적어진다. 바꾸어 말하면, SOC가 상한값에 도달하기까지의 시간이 지연된다. SOC가 상한값에 도달해 버리면, 모터(3, 18)를 사용한 회생 제동을 행할 수 없어, 엔진(1)을 회전시켜 그 펌핑 로스나 미끄럼 이동 마찰 등에 의한 제동을 행하게 되는데, 상기와 같이 SOC가 상한값에 도달하는 것을 지연시킬 수 있으므로, 제동을 위하여 엔진(1)을 회전시키는 빈도를 저감시킬 수 있다.

상술한 스텝 S5에서 부정적으로 판단된 경우, 즉, SOC가 제2 역치 α2를 초과한 경우에는, 엔진(1)을 강제적으로 회전시키는 것에 의한 펌핑 로스나 미끄럼 이동 마찰 등(이하, 프릭션이라고 함)을 병용하여 감속 토크를 발생시키는 제동 제어가 실행된다(스텝 S7). 그 제어를 행한 경우의 동작 상태를 도 5에 공선도로 나타내고 있다. 제2 모터(18)는 발전기로서 기능시키고, 그에 수반하는 부 토크(<0) Tm이 감속 토크로 된다. 제2 모터(18)에서 발전된 전력은 제1 모터(3)에 공급되어 제1 모터(3)가 모터로서 기능하고, 정 회전 방향으로 회전한다. 따라서 캐리어(11)나 엔진(1)의 출력 축(4)에는 정 회전 방향의 토크가 작용하고, 그 회전을 정지시키고 있던 브레이크 기구(8)는 일 방향 클러치이기 때문에, 엔진(1)은 정 회전 방향으로 강제적으로 회전된다. 엔진(1)에는 연료가 공급되고 있지 않으므로, 강제적으로 회전시켜지는 것에 의하여 프릭션이 발생하고, 그 반력이 링 기어(10) 또는 출력 기어(14)에 부 회전 방향의 토크 Tep로서 나타난다. 따라서 이 경우의 구동 토크(감속 토크) Tp는, 제2 모터(18)에 의한 토크 Tm과, 제1 모터(3)에 의하여 엔진(1)을 강제적으로 회전시키는 것에 수반하는 반력 토크 Tep를 가산한 토크로 된다.

이 스텝 7에 의한 제동 제어는, 축전 장치(22)에 충전할 수 없는 경우에 실행된다. 본 발명에 관한 제어 장치에 의하면, 상술한 바와 같이, 모터(3, 18)를 사용하여 주행하고 있을 때의 제동을, 스텝 S4이나 스텝 S6에서 설명한 바와 같이 모터(3, 18)를 사용하여 행하므로, 축전 장치(22)에의 충전이 억제되어, 제동에 기인하는 SOC의 증대가 억제된다. 즉, 제동에 따라 SOC가 증대된다고 하더라도, SOC가 상한값에 도달하기 어려워지므로, 엔진(1)을 강제적으로 회전시키는 제동 제어의 빈도가 저감되어, 엔진(1)이 의도치 않게 회전하는 등에 의한 위화감을 해소 또는 억제할 수 있다.

또한 도 4이나 도 5의 공선도에서 나타나는 제어의 경우, 구동 토크 Tp가 스텝 S2에서 구해진 구동 토크로 되도록 각 모터(3, 18)의 토크가 제어되는 것은, 도 3의 공선도에서 나타나는 제어의 경우와 마찬가지이다.

또한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않는 것이며, 특허 청구 범위에 기재된 구성의 범위에서 적절히 변경할 수 있다.

1: 엔진
2: 동력 분할 기구
3: 제1 모터
4: 출력 축
7: 고정 개소
8: 브레이크 기구
14: 출력 기어
18: 제2 모터
22: 축전 장치
23: 전자 제어 장치(ECU)

Claims

제1 회전 요소와 제2 회전 요소와 제3 회전 요소에 의하여 차동 작용을 행하는 동력 분할 기구에 있어서의 상기 제1 회전 요소에, 브레이크 기구에 의하여 출력 축이 선택적으로 고정되는 엔진이 연결되고, 상기 제2 회전 요소에 제1 모터가 연결되고, 상기 제3 회전 요소에 출력 부재가 연결되고, 상기 출력 부재에 토크를 더하거나 또는 감하는 제2 모터를 더 구비하고, 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터와 축전 장치 사이에서 전력을 수수하는 하이브리드 차에 적용되는 제어 장치이며, 상기 하이브리드 차의 감속 요구가 있은 경우에, 상기 제2 모터에서 에너지 회생을 행하여 상기 제2 모터에 의한 부 토크를 감속 토크로서 작용시킴과 함께, 상기 제2 모터에서 회생된 전력을 상기 축전 장치에 충전하는, 하이브리드 차의 제어 장치에 있어서,
상기 제1 모터 및 제2 모터를 제어하는 컨트롤러를 갖고,
상기 컨트롤러는, 상기 감속 요구가 있은 때의 상기 축전 장치의 충전량이 미리 결정한 역치 이상인 경우에, 상기 브레이크 기구에 의하여 상기 출력 축을 고정한 상태에서 상기 제1 모터를 상기 출력 부재의 토크가 증대되는 방향으로 모터로서 구동시키고, 또한 상기 제2 모터에 의한 상기 부 토크를 증대시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차의 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 감속 요구에 기초하는 요구 토크를 구하고, 상기 감속 토크가 상기 요구 토크로 되도록 상기 제1 모터가 출력하는 토크와 상기 제2 모터에 의한 부 토크를 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차의 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 제1 모터를 모터로서 동작시키는 것에 의한 상기 출력 부재의 토크의 증대량과, 상기 제2 모터의 부 토크의 증대량이 동등해지도록 상기 제1 모터 및 제2 모터를 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차의 제어 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 감속 요구가 있은 때의 상기 축전 장치의 충전량이 미리 결정한 상기 역치 미만인 경우에, 상기 제1 모터를 모터로서 구동시키지 않고 상기 제2 모터에 의한 상기 부 토크를 상기 감속 토크로서 작용시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차의 제어 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역치는, 상기 축전 장치에 충전 가능한 충전량의 상한값보다 작은 충전량인 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차의 제어 장치.