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発明の名称 ハイブリッド自動車及びその制御方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−1403(P2007−1403A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−183085(P2005−183085)
出願日 平成17年6月23日(2005.6.23)
代理人 【識別番号】110000017
【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所
発明者 吉見 政史
要約 課題
内燃機関の回転抵抗により発生する抵抗制動力や電動機によって駆動軸に出力される回生制動力が不足する事態が生じたとしても、車両に作用する制動力が低下するのを抑制する。

解決手段
ステップS114又はS122でモータMG1,MG2のインバータのすべてのスイッチング素子がゲート遮断されていると判定されたときには、不足する制動力をディスクブレーキから出力して補充する。したがって、モータMG1によって駆動軸に出力されるエンジンからの抵抗制動力やモータMG2によって駆動軸に出力される回生制動力が不足する事態が生じたとしても、車両に作用する制動力が低下するのを抑制することができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
駆動軸に動力を出力するハイブリッド自動車であって、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能であると共に電力の入力に伴い前記内燃機関で発生した回転抵抗による抵抗制動力を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸の動力を電力に変換することにより回生制動力を前記駆動軸に出力可能な電動機と、
前記駆動軸に制動力を出力可能な制動力出力手段と、
前記電力動力入出力手段の前記駆動軸への要求抵抗制動力と前記電動機の前記駆動軸への要求回生制動力とを設定し該要求抵抗制動力と該要求回生制動力とが前記駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するにあたり、該要求抵抗制動力を前記電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないとき又は該要求回生性動力を前記電動機が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないときには、不足する制動力を前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記制動力出力手段のうち少なくとも一つから出力して補充するよう前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記制動力出力手段とを制御する制動力補充制御を実行する制動制御手段と、
を備えたハイブリッド自動車。
【請求項2】
請求項1に記載のハイブリッド自動車であって、
前記電力動力入出力手段及び前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段、
を備え、
前記制動制御手段は、前記蓄電手段が所定の制限範囲内で電力の入出力を行うよう前記要求回生制動力を設定する、
ハイブリッド自動車。
【請求項3】
請求項2に記載のハイブリッド自動車であって、
前記電力動力入出力手段と前記蓄電手段との間に接続され、複数のスイッチング素子を有し該スイッチング素子のスイッチングにより前記電力動力入出力手段を駆動する第1の駆動回路と、
前記電動機手段と前記蓄電手段との間に接続され、複数のスイッチング素子を有し該スイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動する第2の駆動回路と、
を備え、
前記制動制御手段は、前記第1の駆動回路のすべてのスイッチング素子がオフされているとき又は前記第2の駆動回路のすべてのスイッチング素子がオフされているときに前記制動力補充制御を実行する、
ハイブリッド自動車。
【請求項4】
前記蓄電手段は、前記電動機が前記駆動軸に制動力を出力する際に前記駆動軸の動力から変換された電力によって充電され、
前記制動制御手段は、前記要求抵抗制動力を前記電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないときには不足する制動力の前記電動機と前記制動力出力手段への分配割合を前記蓄電手段の充電状態に基づいて決定し、該決定した分配割合に基づいて不足する制動力に相当する制動力を出力して補充するよう前記電動機と前記制動力出力手段とを制御する、
請求項2又は3に記載のハイブリッド自動車。
【請求項5】
前記制動制御手段は、前記要求抵抗制動力を前記電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないとき又は前記要求回生性動力を前記電動機が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないときには不足する制動力を前記制動力出力手段から出力して補充するよう前記制動力出力手段を制御する、
請求項1〜3のいずれかに記載のハイブリッド自動車。
【請求項6】
前記制動力出力手段は、アクチュエータの作動によって前記駆動軸に油圧による制動力を出力可能なブレーキである、
請求項1〜5のいずれかに記載のハイブリッド自動車。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれかに記載のハイブリッド自動車であって、
操作者が選択可能な複数のシフト段を有し、選択されたシフト段に基づいて擬似的にシフトアップ又はシフトダウンするシフト段変更手段、
を備え、
前記制動制御手段は、前記シフト段変更手段の複数のシフト段のうち操作者によって選択されたシフト段が小さいほど前記駆動軸への制動力が大きくなる傾向を示すよう前記要求抵抗制動力と前記要求回生制動力とを設定すると共に、前記シフト段変更手段によって選択されたシフト段が所定の低シフト段以下であって前記要求抵抗制動力を前記電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないとき又は前記要求回生性動力を前記電動機が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないときに前記制動力補充制御を実行する、
ハイブリッド自動車。
【請求項8】
前記制動制御手段は、アクセルペダルの踏み込み量が減少したとき又は略ゼロのときであって前記要求抵抗制動力を前記電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないとき又は前記要求回生性動力を前記電動機が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないときに前記制動力補充制御を実行する、
請求項1〜7のいずれかに記載のハイブリッド自動車。
【請求項9】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である、
請求項1〜8のいずれかに記載のハイブリッド自動車。
【請求項10】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第1の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第2の回転子とを備え、該第1の回転子と該第2の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機である、
請求項1〜8のいずれかに記載のハイブリッド自動車。
【請求項11】
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能であると共に電力の入力に伴い前記内燃機関で発生した回転抵抗による抵抗制動力を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸の動力を電力に変換することにより回生制動力を前記駆動軸に出力可能な電動機と、備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、
前記電力動力入出力手段の前記駆動軸への要求抵抗制動力と前記電動機の前記駆動軸への要求回生制動力とを設定し該要求抵抗制動力と該要求回生制動力とが前記駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するにあたり、該要求抵抗制動力を前記電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないとき又は該要求回生性動力を前記電動機が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないときには不足する制動力を前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記制動力出力手段のうち少なくとも一つから出力して補充するよう前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記制動力出力手段とを制御する制動力補充制御を実行する、
ハイブリッド自動車の制御方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハイブリッド自動車及びその制御方法に関し、詳しくは駆動軸に動力を出力するハイブリッド自動車及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、駆動軸に動力を出力する自動車としては、通常のエンジン自動車におけるエンジンブレーキや、電気自動車におけるモータの回生制動といった原動機ブレーキを備え、制動時に原動機ブレーキ力の低下を検出又は予測したときには、原動機ブレーキ力の低下分を運転者によるブレーキ操作とは無関係に車輪ブレーキによって補うものが知られている(例えば、特許文献1)。通常、原動機ブレーキの効きが低下する事態が発生したときには、制動力の低下分を補うために運転者がブレーキペダルを踏み込んで車輪ブレーキによる制動力を付与することが必要になるところ、この自動車によれば、原動機ブレーキ力の低下時には、この低下分を運転者によるブレーキペダルの踏み込みとは無関係に車輪ブレーキで補う。したがって、原動機ブレーキによる制動力が低下した場合であっても、車両に作用する制動力の低下を防ぐことができると共に、運転者は制動力の低下分を補うためにブレーキペダルを踏み込む必要がなく、運転者の操作の煩雑化を回避することができる。
【特許文献1】特開平10−203203号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上述の自動車では、通常のエンジン自動車や電気自動車の原動機ブレーキ力が低下したときについては考慮されているものの、駆動軸に対するエンジンの動力及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車における原動機ブレーキ由来の制動力が低下したときの方策については具体的な提案がなされていない。
【0004】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、内燃機関の回転抵抗により発生する抵抗制動力や電動機によって駆動軸に出力される回生制動力が不足する事態が生じたとしても、車両に作用する制動力が低下するのを抑制することができるハイブリッド自動車及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【0006】
すなわち、本発明のハイブリッド自動車は、
駆動軸に動力を出力するハイブリッド自動車であって、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能であると共に電力の入力に伴い前記内燃機関で発生した回転抵抗による抵抗制動力を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸の動力を電力に変換することにより回生制動力を前記駆動軸に出力可能な電動機と、
前記駆動軸に制動力を出力可能な制動力出力手段と、
前記電力動力入出力手段の前記駆動軸への要求抵抗制動力と前記電動機の前記駆動軸への要求回生制動力とを設定し該要求抵抗制動力と該要求回生制動力とが前記駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するにあたり、該要求抵抗制動力を前記電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないとき又は該要求回生性動力を前記電動機が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないときには不足する制動力を前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記制動力出力手段のうち少なくとも一つから出力して補充するよう前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記制動力出力手段とを制御する制動力補充制御を実行する制動制御手段と、
を備えたものである。
【0007】
このハイブリッド自動車では、電力動力入出力手段又は電動機に要求された各要求制動力を電力動力入出力手段又は電動機が通常時よりも小さくしか駆動軸に出力しないか全く出力しないときには、不足する制動力を電力動力入出力手段と電動機と制動力出力手段のうち少なくとも一つから出力して補充する。したがって、電力動力入出力手段によって駆動軸に出力される内燃機関からの抵抗制動力や電動機によって駆動軸に出力される回生制動力が不足する事態が生じたとしても、車両に作用する制動力が低下するのを抑制することができる。
【0008】
本発明のハイブリッド自動車は、更に、前記電力動力入出力手段及び前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段、を備え、前記制動制御手段は、前記蓄電手段が所定の制限範囲内で電力の入出力を行うよう前記要求回生制動力を設定するとしてもよい。このとき、更に、前記電力動力入出力手段と前記蓄電手段との間に接続され、複数のスイッチング素子を有し該スイッチング素子のスイッチングにより前記電力動力入出力手段を駆動する第1の駆動回路と、前記電動機手段と前記蓄電手段との間に接続され、複数のスイッチング素子を有し該スイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動する第2の駆動回路と、を備え、前記制動制御手段は、前記第1の駆動回路のすべてのスイッチング素子がオフされているとき又は前記第2の駆動回路のすべてのスイッチング素子がオフされているときに前記制動力補充制御を実行するとしてもよい。電力動力入出力手段や電動機を駆動する駆動回路のすべてのスイッチング素子がオフされて駆動回路のゲート遮断が起きると、ゲート遮断された駆動回路と接続している電力動力入出力手段又は電動機から制動力を出力することができなくなり、車両に作用する制動力が低下してしまう。このように、電力動力入出力手段又は電動機を駆動する駆動回路がゲート遮断されたときには車両に作用する制動力が低下するため、本発明を適用する意義が大きい。また、このように蓄電手段を備えた本発明のハイブリッド自動車において、前記蓄電手段は、前記電動機が前記駆動軸に制動力を出力する際に前記駆動軸の動力から変換された電力によって充電され、前記制動制御手段は、前記要求抵抗制動力を前記電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないときには不足する制動力の前記電動機と前記制動力出力手段への分配割合を前記蓄電手段の充電状態に基づいて決定し、該決定した分配割合に基づいて不足する制動力に相当する制動力を出力して補充するよう前記電動機と前記制動力出力手段とを制御するとしてもよい。こうすれば、電力動力入出力手段に要求された要求抵抗制動力を電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか駆動軸に出力しないか全く出力しないときであって電動機で駆動軸の動力を電力に回生可能な場合には、不足する制動力の少なくとも一部を電動機の回生制動力によって補充するため、エネルギ効率を向上させることができる。
【0009】
本発明のハイブリッド自動車において、前記制動制御手段は、前記要求抵抗制動力を前記電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないとき又は前記要求回生性動力を前記電動機が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないときには不足する制動力を前記制動力出力手段から出力して補充するよう前記制動力出力手段を制御するとしてもよい。こうすれば、不足する制動力のすべてを制動力出力手段から出力して補充するため、電力動力入出力手段や電動機の運転状態とは無関係に不足する制動力を確実に補充することができる。
【0010】
本発明のハイブリッド自動車において、前記制動力出力手段は、アクチュエータの作動によって前記駆動軸に油圧による制動力を出力可能なブレーキであるとしてもよい。こうすれば、通常の自動車に搭載されている油圧ブレーキの構成の少なくとも一部を制動力出力手段に利用可能なため、制動力を出力するための複雑なブレーキ装置を新たに設ける必要がない。なお、アクチュエータとしては、例えば電磁弁やポンプなどが挙げられる。
【0011】
本発明のハイブリッド自動車は、更に、操作者が選択可能な複数のシフト段を有し、選択されたシフト段に基づいて擬似的にシフトアップ又はシフトダウンするシフト段変更手段、を備え、前記制動制御手段は、前記シフト段変更手段の複数のシフト段のうち操作者によって選択されたシフト段が小さいほど前記駆動軸への制動力が大きくなる傾向を示すよう前記要求抵抗制動力と前記要求回生制動力とを設定すると共に、前記シフト段変更手段によって選択されたシフト段が所定の低シフト段以下のときであって前記要求抵抗制動力を前記電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないとき又は前記要求回生性動力を前記電動機が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないときに前記制動力補充制御を実行するとしてもよい。このようなシフト段変更手段を備えたハイブリッド自動車では、電力動力入出力手段又は電動機が制動力を出力しなくなると、シフト段の段数が低く電力動力入出力手段又は電動機からの制動力が大きく設定されているときにはシフト段が高いときに比べて運転者に大きな空走感を与えるため、本発明を適用する意義が大きい。ここで、所定の低シフト段は任意に設定すればよいが、例えば5段のシフト段を有している場合であれば2番目に低いシフト段としてもよい。
【0012】
本発明のハイブリッド自動車において、前記制動制御手段は、アクセルペダルの踏み込み量が減少したとき又は略ゼロのときであって前記要求抵抗制動力を前記電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないとき又は前記要求回生性動力を前記電動機が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないときに前記制動力補充制御を実行するとしてもよい。アクセルペダルの踏み込み量が減少したとき又は略ゼロのときには、電力動力入出力手段又は電動機からの制動力を利用して制動する頻度が高いため、本発明を適用する意義が大きい。
【0013】
本発明のハイブリッド自動車において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるとしてもよい。
【0014】
本発明のハイブリッド自動車において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第1の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第2の回転子とを備え、該第1の回転子と該第2の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機であるとしてもよい。
【0015】
本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能であると共に電力の入力に伴い前記内燃機関で発生した回転抵抗による抵抗制動力を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸の動力を電力に変換することにより回生制動力を前記駆動軸に出力可能な電動機と、備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、
前記電力動力入出力手段の前記駆動軸への要求抵抗制動力と前記電動機の前記駆動軸への要求回生制動力とを設定し該要求抵抗制動力と該要求回生制動力とが前記駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するにあたり、該要求抵抗制動力を前記電力動力入出力手段が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないとき又は該要求回生性動力を前記電動機が通常時よりも小さくしか出力しないか全く出力しないときには不足する制動力を前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記制動力出力手段のうち少なくとも一つから出力して補充するよう前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記制動力出力手段とを制御する制動力補充制御を実行する、
ものである。
【0016】
このハイブリッド自動車の制御方法では、電力動力入出力手段又は電動機に要求された各要求制動力を電力動力入出力手段又は電動機が通常時よりも小さくしか駆動軸に出力しないか全く出力しないときには、不足する制動力を電力動力入出力手段と電動機と制動力出力手段のうち少なくとも一つから出力して補充する。したがって、電力動力入出力手段によって駆動軸に出力される内燃機関からの抵抗制動力や電動機によって駆動軸に出力される回生制動力が不足する事態が生じたとしても、車両に作用する制動力が低下するのを抑制することができる。なお、このハイブリッド自動車の制御方法に上述したハイブリッド自動車が備えている各種の構成手段の作用・機能を実現するようなステップを追加してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
図1は、本発明の一実施形態である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。本実施形態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、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、減速ギヤ35を介して動力分配統合機構30に接続されたモータMG2と、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
【0018】
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン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ハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
【0019】
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32に出力する。リングギヤ32は、ギヤ機構37およびデファレンシャルギヤ38を介して車両前輪の駆動輪39,39に機械的に接続されている。したがって、リングギヤ32に出力された動力は、ギヤ機構37およびデファレンシャルギヤ38を介して駆動輪39,39に出力されることになる。なお、駆動系として見たときの動力分配統合機構30に接続される3軸は、キャリア34に接続されたエンジン22の出力軸であるクランクシャフト26,サンギヤ31に接続されモータMG1の回転軸となるサンギヤ軸31aおよびリングギヤ32に接続されると共に駆動輪39,39に機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aとなる。この駆動輪39,39の内面には、ディスクブレーキ91,91が取り付けられている。
【0020】
モータMG1およびモータMG2は、共に発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1とモータMG2とにより電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、共にモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、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からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、回転位置検出センサ43,44から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータMG1,MG2の回転子の回転数Nm1,Nm2を計算している。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70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の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
【0021】
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には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
【0022】
ディスクブレーキ91,91は、駆動輪39,39の内面に設けられており、油圧回路93に組み込まれたブレーキアクチュエータ92と接続されている。このブレーキアクチュエータ92は、電磁弁やポンプなどで構成され、ブレーキ用電子制御ユニット(以下、ブレーキECUという)90によって制御される。ブレーキECU90からブレーキアクチュエータ92に駆動信号が出力されると、ブレーキアクチュエータ92の作動により油圧回路93内で油圧が発生し、この油圧がディスクブレーキ91,91に伝達されることによって駆動輪39,39に制動力が付与される。このように、ブレーキECU90からブレーキアクチュエータ92に駆動信号が出力される場合としては、操作者がブレーキペダル85を踏み込んだことに起因してハイブリッド用電子制御ユニット70からブレーキECU90に制御信号が出力されてブレーキアクチュエータ92に駆動信号が出力される場合の他に、操作者がブレーキペダル85を踏み込まなくても運転状態によりハイブリッド用電子制御ユニット70からブレーキECU90に制御信号が出力されてブレーキアクチュエータ92に駆動信号が出力される場合がある。なお、本実施形態のハイブリッド自動車20では、この油圧ブレーキによる制動方法の他に、駆動軸としてのリングギヤ軸32aの運動エネルギをモータMG2で電気エネルギに変換することによって駆動軸としてのリングギヤ軸32aに制動力を付与する回生ブレーキによる制動方法や、燃料噴射をしていないエンジン22の回転数をモータMG1で変更することによってエンジン22の内部抵抗を利用したエンジンブレーキによる制動方法があり、ハイブリッドECU70は、ハイブリッドECU70で算出した要求制動力を油圧ブレーキによる制動力と回生ブレーキによる制動力とエンジンブレーキによる制動力とに分配する分配割合を必要に応じて設定し、設定された各制動力を駆動軸に出力させることによって制動制御を行っている。
【0023】
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72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、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,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の踏み込み量に対応したアクセル開度Acc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からのブレーキポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ここで、シフトレバー81の操作位置としては、前進方向に走行する通常のドライブレンジ(Dレンジ)や後進する際のリバースレンジ(Rレンジ)、回生ブレーキを効率的に機能させるブレーキレンジ(Bレンジ)、駐車時に用いる駐車レンジ(Pレンジ)、中立のニュートラルレンジ(Nレンジ)などの他に、シーケンシャルシフトレンジ(Sレンジ)がある。Sレンジは、本実施形態では、「S1」から「S5」までの5段のシーケンシャルシフトとして設定されており、運転者によるシフトレバー81の操作に伴ってアップシフト又はダウンシフトする。具体的には、シフトポジションSPがSレンジにあるときにシフトアップ操作がなされると、あたかも実際に変速比がシフトアップ側に変更されたかのごとくエンジン22の回転数を一旦低くし、シフトポジションSPがSレンジにあるときにシフトダウン操作がなされると、あたかも実際に変速比がシフトダウン側に変更されたかのごとくエンジン22の回転数を一旦高くするというエンジン22の回転数の演出制御を行うのである。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40、バッテリECU52、ブレーキECU90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、ブレーキECU90と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【0024】
こうして構成された本実施形態のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力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すべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや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バッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。また、本実施形態のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと運転者によるブレーキペダル85の踏み込み量に対応するブレーキポジションBPと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求制動トルクを計算し、この要求制動トルクに対応する制動力がリングギヤ32に出力されるようモータMG1とモータMG2とブレーキ91,91とを制御する。
【0025】
次に、本実施形態のハイブリッド自動車20の動作、特に走行中にアクセルペダル83がオフされ且つブレーキペダル85がオフのときの動作について説明する。図2は、本実施形態のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行されるSレンジでのアクセルオフ時制動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、シフトポジションセンサ82によってシフトレバー81のシフトポジションSPがSレンジにあるとき又はDレンジからSレンジに切り替えられたときに所定時間毎(例えば、8msec毎)に繰り返し実行される。なお、本ルーチンでは、制動の際には、モータMG2による回生ブレーキ又はエンジン22の回転抵抗によるエンジンブレーキを利用する。
【0026】
Sレンジでのアクセルオフ時制動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、シフトポジションセンサ82からのシフトポジションSPや車速センサ88からの車速V、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2、バッテリ50の入出力制限Win,Woutなどのデータを入力する(ステップS100)。ここで、回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。又、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、温度センサ51により検出されたバッテリ50の電池温度とバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。ここで、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度に基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じて入出力制限Win,Woutを設定することができる。図3に電池温度Tbと入出力制限Win,Woutとの関係の一例を示し、図4にバッテリ50の残容量(SOC)と入出力制限Win,Woutの補正係数との関係の一例を示す。
【0027】
こうしてデータを入力すると、CPU72は、入力したシフトポジションSPと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定する(ステップS102)。ここで、要求トルクTr*は、本実施形態では、シフトポジションSPと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め求めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、シフトポジションSPと車速Vとが与えられるとマップから対応する要求トルクTr*を導出することにより設定するものとした。要求トルク設定用マップの一例を図5に示す。なお、要求トルクTr*は、加速側が正で減速側が負となるよう正負を定めた。図中「D」のラインはシフトポジションSPがDレンジにあるときの車速Vと要求トルクTr*との関係を示し、図中「S1〜S5」の各ラインはシフトポジションSPがSレンジにあるときの車速Vと要求トルクTr*との関係を示す。Sレンジは、図示するように、シフト段が小さいほど要求トルクTr*が小さくなる、すなわちシフト段が小さいほど減速トルクが大きくなるように車速Vと要求トルクTr*との関係を定めるものとした。
【0028】
次に、CPU72は、モータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS104)。ここで、モータMG2のトルク指令Tm2*は、バッテリ50の入力制限WinをモータMG2の回転数Nm2で除してモータMG2のトルク制限Tminを計算すると共に、要求制動トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除して仮モータトルクTm2tmpを計算し、計算したトルク制限Tminと仮モータトルクTm2tmpとのうち大きい方をモータMG2のトルク指令Tm2*として設定する。このようにトルク指令Tm2*を設定することにより、バッテリ50の入力制限Winの範囲内でモータMG2から制動トルクを出力することができる。
【0029】
モータMG2のトルク指令Tm2*を設定すると、CPU72は、設定した要求トルクTr*とモータMG2のトルク指令Tm2*と減速ギヤ35のギヤ比Grと動力分配統合機構30のギヤ比ρ(=サンギヤ31の歯数/リングギヤ32の歯数)とに基づいて次式(1)によりエンジン22の目標フリクショントルクTe*を設定する(ステップS106)。動力分配統合機構30の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図を図6に示す。図中、左のS軸はサンギヤ31の回転数を示し、C軸はキャリア34の回転数を示し、R軸はリングギヤ32(リングギヤ軸32a)の回転数Nrを示す。ここで、R軸上の下向きの2つの太線矢印は、エンジン22を目標回転数Ne*及び目標トルクTe*の運転ポイントで運転したときにエンジン22から出力されるトルクTe*がリングギヤ軸32aに直接伝達されるトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2*が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。式(1)は、図6におけるR軸上のトルクの関係から導き出すことができる。
【0030】
Te*=(Tr*−Tm2*・Gr)・(1+ρ) …(1)
【0031】
目標フリクショントルクTe*を設定すると、設定した目標フリクショントルクTe*に対応するエンジン22の目標回転数Ne*を設定する(ステップS108)。ここで、目標回転数Ne*は、本実施形態では、目標フリクショントルクTe*と目標回転数Ne*との関係を予め求めて図示しないマップとしてROM74に記憶しておき、目標フリクショントルクTe*が与えられるとマップから対応する目標回転数Ne*を導出することにより設定するものとした。
【0032】
続いて、CPU72は、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(=Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρ(=サンギヤ31の歯数/リングギヤ32の歯数)とに基づいて次式(2)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて次式(3)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS110)。ここで、式(2)は、図6の共線図から導出した動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。この式(2)を用いてモータMG1が目標回転数Nm1*で回転するようトルク指令Tm1*を設定してモータMG1を駆動制御することにより、エンジン22を目標回転数Ne*で回転させることができる。ここで、式(3)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(3)中、右辺第2項の「KP」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「KI」は積分項のゲインである。
【0033】
Nm1*=(Ne*・(1+ρ)−Nm2/Gr)/ρ …(2)
Tm1*=前回Tm1*+KP(Nm1*-Nm1)+KI∫(Nm1*-Nm1)dt …(3)
【0034】
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*やモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、CPU72は、シフトポジションSPが所定の低シフト段以下であるか否かを判定する(ステップS112)。ここで、所定の低シフト段は、本実施形態では、「S1」から「S5」までの5段のシフト段のうち「S2」のシフト段とする。いま、シフトポジションSPが「S3」以上のときを考えると、ステップS112で否定的な判定がなされ、ステップS132で燃料カット指令をエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して本ルーチンを終了する。燃料カット指令を受信したエンジンECU24は、燃料カットでエンジン22を制御し、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。すなわち、要求トルクTr*に見合う制動力のすべてをモータMG2から出力可能なときにはバッテリ50への充電を優先するためにモータMG2の回生制動のみで減速し、要求トルクTr*に見合う制動力をモータMG2からの出力のみでは賄いきれないときにはモータMG2の回生制動の他に燃焼制御していないエンジン22の回転数NeをモータMG1で上げることにより発生するエンジン22のフリクショントルクを利用して減速する。
【0035】
一方、シフトポジションSPが「S2」以下のときには、ステップS112で肯定的な判定がなされ、CPU72は、モータMG1のインバータ41につきすべてのスイッチング素子をオフにするゲート遮断処理が実行されているか否かを判定すると共に(ステップS114)、モータMG2のインバータ42についてもゲート遮断処理が実行されているか否かを判定する(ステップS122)。ここで、インバータ41につきゲート遮断処理が実行される場合としては、インバータ41が何らかの理由で故障した場合のほか、インバータ41は故障していなくてもインバータ41が所定の高温になったときなどのようにインバータ41を保護する必要がある場合などが挙げられる。なお、インバータ42のゲート遮断についてもこれと同様である。このゲート遮断は、モータECU40がインバータ41,42に指令することによって行われる。また、本実施形態では、インバータ41,42につきゲート遮断処理が実行されているか否かは、モータECU40から通信により入力した信号に基づいて判断するものとした。いま、モータMG1のインバータ41及びモータMG2のインバータ42のいずれについてもゲート遮断処理が実行されていないときを考えると、モータMG1,MG2は正常であってそれぞれトルクTm1*,Tm2*を出力可能なため、ディスクブレーキ91,91で補充すべきモータMG1の制動トルクTm1*分のブレーキトルク指令Tecb1*をゼロに設定すると共に(ステップS116)、ディスクブレーキ91,91で補充すべきモータMG2の制動トルクTm2*分のブレーキトルク指令Tecb2*をゼロに設定し(ステップS128)、ブレーキトルク指令Tecb1*とブレーキトルク指令Tecb2*とを足すことによりディスクブレーキ91,91から出力して補充すべきブレーキトルクTb*を計算する(ステップS130)。いま、モータMG1のインバータ41及びモータMG2のインバータ42のいずれについてもゲート遮断処理が実行されていないときを考えているから、ブレーキトルク指令Tecb1*及びブレーキトルク指令Tecb2*はゼロであり、ブレーキトルクTb*はゼロとなる。そして、計算したブレーキトルク指令Tb*(=ゼロ)をブレーキECU90に送信し(ステップS130)、燃料カット指令をエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS132)、本ルーチンを終了する。
【0036】
一方、モータMG1のインバータ41又はモータMG2のインバータ42についてゲート遮断処理が実行されているときを考える。まず、モータMG1のインバータ41についてゲート遮断処理が実行されているときを考える。この場合、インバータ41のすべてのスイッチング素子がオフされてインバータ41がゲート遮断されることによりモータMG1の電力の入出力が不可能となるため、要求されているトルク指令Tm1*をモータMG1から出力することができない。そこで、モータMG1から出力すべきトルク指令Tm1*分の制動力をディスクブレーキ91,91で補うために、ディスクブレーキ91,91のブレーキトルクTb*のうちモータMG1からの制動力を賄うためのトルク指令Tecb1*をトルク指令Tm1*に換算係数Gbを乗じて計算すると共に(ステップS118)、モータMG1のトルク指令Tm1*をゼロに再設定する(ステップS120)。ここで、換算係数Gbは、トルク指令Tm1*をリングギヤ軸32aに出力すべき制動トルクを駆動輪39,39に出力する際のトルクに換算するものとして定められる。また、モータMG2のインバータ42についてゲート遮断処理が実行されているときには、同様に、モータMG2から出力すべきトルク指令Tm2*分の制動力をディスクブレーキ91,91で補うために、ディスクブレーキ91,91のブレーキトルクTb*のうちモータMG2からの制動力を賄うためのトルク指令Tecb2*をトルク指令Tm2*に換算係数Gcを乗じて計算すると共に(ステップS126)、モータMG2のトルク指令Tm2*をゼロに再設定する(ステップS128)。ここで、換算係数Gcは、トルク指令Tm2*をリングギヤ軸32aに出力すべき制動トルクを駆動輪39,39に出力する際のトルクに換算するものとして定められる。
【0037】
トルク指令Tecb1*とトルク指令Tecb2*とを設定すると、CPU72は、ブレーキトルク指令Tecb1*とブレーキトルク指令Tecb2*とを足すことによりディスクブレーキ91,91から出力して補充すべきブレーキトルクTb*を計算し、この結果をブレーキECU90に送信する(ステップS130)。すなわち、モータMG1のインバータ41のみについてゲート遮断処理が実行されているときには、ステップS114で肯定的な判定がなされると共にステップS122で否定的な判定がなされるため、ステップS130ではディスクブレーキ91,91のブレーキトルク指令Tb*はモータMG1からの制動力を賄うためのトルク指令Tecb1*(=Tm1*・Gb)となる。また、モータMG2のインバータ42のみについてゲート遮断処理が実行されているときには、ステップS114で否定的な判定がなされると共にステップS122で肯定的な判定がなされるため、ステップS130ではディスクブレーキ91,91のブレーキトルク指令Tb*はモータMG2からの制動力を賄うためのトルク指令Tecb2*(=Tm2*・Gc)となる。更に、モータMG1のインバータ41及びモータMG2のインバータ42の両方についてゲート遮断処理が実行されているときには、ステップS114で肯定的な判定がなされると共にステップS122で肯定的な判定がなされるため、ステップS130ではディスクブレーキ91,91のブレーキトルク指令Tb*はモータMG1からの制動力を賄うためのトルク指令Tecb1*(=Tm1*・Gb)とモータMG2からの制動力を賄うためのトルク指令Tecb2*(=Tm1*・Gc)との和になる。
【0038】
このように、モータMG1のインバータ41又はモータMG2のインバータ42についてゲート遮断処理が実行されているときにステップS130でディスクブレーキ91,91のブレーキトルク指令Tb*を計算して送信すると、CPU72は、燃料カット指令をエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS132)、本ルーチンを終了する。燃料カット指令を受信したエンジンECU24は、燃料カットでエンジン22を制御し、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行い、ブレーキトルク指令Tb*を受信したブレーキECU90は、ディスクブレーキ91,91からブレーキトルクTb*が出力されるようブレーキアクチュエータ92を駆動制御する。この結果、ブレーキアクチュエータ92は、油圧回路93内に油圧を発生させ、この油圧をディスクブレーキ91,91に伝達することによって、ブレーキトルクTb*に相当する制動力をディスクブレーキ91,91から駆動輪39,39に付与する。したがって、モータMG1のインバータ41のすべてのスイッチング素子又はモータMG2のインバータ42のすべてのスイッチング素子がオフされてインバータ41又はインバータ42がゲート遮断された場合であっても、それによってモータMG1又はMG2から制動力を出力できないために不足する制動力をディスクブレーキ91,91から出力して補充するため、自動車20に作用する制動力が低下するのを抑制することができる。
【0039】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のハイブリッド用電子制御ユニット70が本発明の制動制御手段に相当し、油圧回路93とディスクブレーキ91,91とが制動力出力手段に相当し、シフトレバー81とハイブリッド用電子制御ユニット70とがシフト段変更手段に相当する。また、エンジン22が内燃機関に相当し、モータMG1と動力分配統合機構30とが電力動力入出力手段に相当し、モータMG2が電動機に相当する。更に、バッテリ50が蓄電手段に相当し、インバータ41が第1の駆動回路に相当し、インバータ42が第2の駆動回路に相当する。なお、本実施形態では、ハイブリッド自動車20の動作を説明することにより本発明のハイブリッド自動車の一例を明らかにすると共に本発明のハイブリッド自動車の制御方法の一例も明らかにしている。
【0040】
以上詳述した本実施形態のハイブリッド自動車20によれば、モータMG1のインバータ41がゲート遮断されていることに起因してモータMG1に要求されたトルク指令Tm1*に見合う制動力をエンジン22のフリクショントルクを利用してリングギヤ軸32aに出力することができなかったり、モータMG2のインバータ42がゲート遮断されていることに起因してモータMG2に要求されたトルク指令Tm2*に見合う回生制動力をリングギヤ軸32aに出力することができなかったとしても、それによって不足する制動力をディスクブレーキ91,91から出力して補充するため、自動車20に作用する制動力が低下するのを抑制することができる。
【0041】
また、不足する制動力のすべてを、モータMG1やモータMG2とは無関係に駆動制御可能なアクチュエータ93を介してディスクブレーキ91,91から出力して自動的に補充するため、制動力を確実に補充することができるし、通常の自動車に搭載されている油圧ブレーキの構成の一部を利用可能であるから制動力を補充するためのブレーキ装置を新たに設ける必要がない。
【0042】
更に、シフト段が低いときにはシフト段が高いときに比べてモータMG1又はモータMG2から出力される制動力が大きいため、シフト段が低いときほど不足する制動力を補充して運転者に空走感を与えるのを防ぐ必要があり、本発明を適用する意義が大きい。
【0043】
そして、アクセルオフのときには回生ブレーキやエンジンブレーキを使用することが高いため、本発明を適用する意義が大きい。
【0044】
なお。本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【0045】
例えば、上述した実施形態のSレンジでのアクセルオフ時制動制御ルーチンでは、図2のアクセルオフ時制動制御ルーチンを採用したが、図7のアクセルオフ時制動制御ルーチンを採用してもよい。すなわち、図7のアクセルオフ時制動制御ルーチンでは、ステップS104〜S110の代わりにステップS204〜S210の処理を行う。具体的には、要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものに予め定めた係数k(例えば、0.5)を乗じることによってエンジン22の目標フリクションパワーPe*を設定し(ステップS204)、設定した目標フリクションパワーPe*に対応するエンジン22の目標回転数Ne*を設定する(ステップS206)。続いて、エンジン22を目標回転数Ne*で運転するためのモータMG1の目標回転数Nm1*及びトルク指令Tm1*を設定し(ステップS208)、その残余の要求トルクをバッテリ50の入力制限Winの範囲内でモータMG2から出力するようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS210)。その後、ステップS212〜S232の処理を実行するが、これらの処理はステップS112〜S132と同様であるため説明を省略する。
【0046】
また、図7のアクセルオフ時制動制御ルーチンにおいて、モータMG1のインバータ41のみについてゲート遮断処理が実行されているときには、ディスクブレーキ91,91で制動力を補充するよりもMG2の回生制動で制動力を補充するのを優先するようにしてもよい。すなわち、図8のアクセルオフ時制動制御ルーチンでは、ステップS200〜S220と同様のステップS300〜S320の処理を実行したあと、ステップS322でモータMG2のインバータ42についてゲート遮断処理が実行されていないと判定されたときには、ステップS224〜S228の代わりにステップS324〜S334の処理を行う。具体的には、ステップS322でモータMG2のインバータ42につきゲート遮断処理が実行されていないと判定されたときには、ディスクブレーキ91,91で補充すべきモータMG2のトルク指令Tm2*分のブレーキトルク指令Tecb2*をゼロに設定し(ステップS324)、モータMG1のトルク指令Tm1*がゼロか否かを判定する(ステップS326)。いま、モータMG1のインバータ41のすべてのスイッチング素子がオフされてインバータ41がゲート遮断されているときを考えているから、ステップS326では肯定的な判定がなされ、バッテリ50の入力制限WinをモータMG2の回転数Nm2で除してモータMG2のトルク制限Tminを計算すると共に、要求トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除して仮モータトルクTm2tmpを計算し、計算したトルク制限Tminと仮モータトルクTm2tmpとのうち大きい方をモータMG2のトルク指令Tm2*として再設定する(ステップS328)。その後、トルク指令Tecb1*の再設定を行う(ステップS330)。すなわち、ステップS328で再設定されたトルク指令Tm2*とステップS310で設定されたトルク指令Tm2*との差分αに換算係数Gcを乗じた値α・Gcを既に設定されているトルク指令Tecb1*から差し引いた値を、新たなトルク指令Tecb1*とする。ここで、値α・Gcは、インバータ41がゲート遮断されたことにより生じる制動トルクの不足分のうちモータMG2の回生制動トルクで賄う分である。その後、ステップS230,S232と同様のステップS336,338の処理を実行したあとに本ルーチンを終了する。なお、ステップS322でモータMG2のインバータ42につきゲート遮断処理が実行されていると判定されたときには、ステップS226,228と同様のステップS332,334の処理を実行するため、説明を省略する。このように、モータMG1のインバータ41のみがゲート遮断されしているときであって、且つステップS310で設定したトルク指令Tm2*によってモータMG2による回生制動を行ったとしてもバッテリ50の残容量(SOC)が入力制限Win未満となるとき、つまりステップS310で計算されたモータMG2の仮モータトルクTm2tmpがトルク制限Tminよりも大きいときには、ディスクブレーキ91,91で制動力を補充するよりもMG2の回生制動で制動力を補充するのを優先する。この結果、ハイブリッド自動車20のエネルギ効率を向上させることができる。
【0047】
また、上述した実施形態では、モータMG1に要求されたトルク指令Tm1*に見合う制動力をエンジン22のフリクショントルクを利用してリングギヤ軸32aに出力することが全くできない場合や、モータMG2に要求されたトルク指令Tm2*に見合う回生制動力をリングギヤ軸32aに出力することが全くできない場合について説明したが、モータMG1が何らかの理由によりトルク指令Tm1*に見合う制動力の一部しかエンジン22のフリクショントルクを利用してリングギヤ軸32aに出力することができないために制動力が通常時よりも小さくなる場合や、モータMG2が何らかの理由によりモータMG2に要求されたトルク指令Tm2*に見合う回生制動力の一部しかリングギヤ軸32aに出力することができないために制動力が通常時よりも小さくなる場合についても、不足する制動力を補充する処理を行うとしてもよい。このような場合としては、例えば、モータMG1又はモータMG2のインバータ41,42のゲート遮断によってモータMG1又はモータMG2の出力が制限される場合などが挙げられる。
【0048】
更に、上述した実施形態ではアクセルペダル83とブレーキペダル85とを踏み込んでいないときについて述べたが、アクセルペダル83を踏み込んでいないがブレーキペダル85を踏み込んでいるときやアクセルペダル83の踏み込み量が減少したときに適用してもよい。
【0049】
そして、上述した実施形態ではディスクブレーキ91,91によって不足する制動力を補充したが、操作者の操作とは無関係に駆動軸としてのリングギヤ軸32aに制動力を出力するものであればこれに限定されない。
【0050】
そしてまた、上述した実施形態では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図9に示すように、モータMG2をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪39,39が接続された車軸)とは異なる車軸(図9における車輪139,139に接続された車軸)に接続するものとしてもよい。また、図10に示すように、モータMG2を駆動輪39,39が接続された車軸に接続すると共にモータMG3を車輪139,139に接続された車軸に接続するものとしてもよい。
【0051】
そして更に、上述した実施形態では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪39,39に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図11に示すように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪39,39に動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】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。
【図2】Sレンジでのアクセルオフ時制動制御ルーチンのフローチャートである。
【図3】電池温度Tbと入出力制限Win,Woutとの関係の一例を示す説明図である。
【図4】バッテリ50の残容量(SOC)と入出力制限Win,Woutの補正係数との関係の一例を示す説明図である。
【図5】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図6】動力分配統合機構30の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。
【図7】他のSレンジでのアクセルオフ時制動制御ルーチンのフローチャートである。
【図8】他のSレンジでのアクセルオフ時制動制御ルーチンのフローチャートである。
【図9】他のハイブリッド自動車120Aの構成の概略を示す構成図である。
【図10】他のハイブリッド自動車120Bの構成の概略を示す構成図である。
【図11】他のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【0053】
20,120A,120B,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、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 動力分配統合機構、31 サンギヤ、31a サンギヤ軸、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39,39 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、51 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、72 CPU、74 ROM、76 RAM、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 ブレーキ用電子制御ユニット(ブレーキECU)、91,91 ディスクブレーキ、92 ブレーキアクチュエータ、93 油圧回路、139,139 車輪、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。




 

 


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