(57)【要約】【課題】駆動輪の空転時において、第１電動機の軸上に発生するイナーシャトルクを低減でき、ユニット内に発生する過大入力を抑制すること。【解決手段】エンジンと、第１電動機と、駆動輪の出力軸に動力を出力する第２電動機と、エンジンに連結された第１要素（キャリヤ）と第１電動機に連結された第２要素（サンギヤ）と第２電動機および出力軸に連結される第３要素（リングギヤ）とを有する遊星歯車機構と、運転者のブレーキ操作に伴って駆動輪に制動力を付与する制動機構と、を備えるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、駆動輪の空転を判定する空転判定手段と、運転者による急ブレーキ操作を判定する急ブレーキ判定手段と、空転の状態から急ブレーキ操作が行われた場合に、第３要素を０回転になるように、第１電動機を制御する電動機制御手段と、を備える。【選択図】図２
2020059364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
第１電動機と、
駆動輪の出力軸に動力を出力する第２電動機と、
前記エンジンに連結された第１要素と前記第１電動機に連結された第２要素と前記第２電動機および前記出力軸に連結される第３要素とを有する遊星歯車機構と、
運転者のブレーキ操作に伴って前記駆動輪に制動力を付与する制動機構と、を備えるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、
前記駆動輪の空転を判定する空転判定手段と、
前記運転者による急ブレーキ操作を判定する急ブレーキ判定手段と、
前記空転の状態から前記急ブレーキ操作が行われた場合に、前記第３要素が略０回転になるように、前記第１電動機を制御する電動機制御手段と、を備える
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、駆動輪の空転によるスリップが発生したときに昇圧コンバータから第１電動機を駆動する第１インバータや第２電動機を駆動する第２インバータに過大な電圧が印加されることを抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５２８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、駆動輪の空転時に運転者によって急制動操作が行われると、ブレーキによる制動力によって第２電動機に負トルクが発生する。第１電動機においては、エンジンの反力トルクを出力し、第２電動機の軸上に正トルクが出力されるようにしている。そのため、ブレーキによる制動力が急激に付与されると、第１電動機のイナーシャトルクが大きくなり、駆動系ユニットに過大な入力として大きなねじりが発生する。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動輪の空転時において、第１電動機の軸上に発生するイナーシャトルクを低減でき、駆動系ユニット内に発生する過大入力を抑制す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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、第１電動機と、駆動輪の出力軸に動力を出力する第２電動機と、前記エンジンに連結された第１要素と前記第１電動機に連結された第２要素と前記第２電動機および前記出力軸に連結される第３要素とを有する遊星歯車機構と、運転者のブレーキ操作に伴って前記駆動輪に制動力を付与する制動機構と、を備えるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、前記駆動輪の空転を判定する空転判定手段と、前記運転者による急ブレーキ操作を判定する急ブレーキ判定手段と、前記空転の状態から前記急ブレーキ操作が行われた場合に、前記第３要素を略０回転になるように、前記第１電動機を制御する電動機制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、駆動輪の空転時において、第１電動機の軸上に発生するイナーシャトルクを低減でき、ユニット内に発生する過大入力を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の制御装置による制御方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両における第１電動機の制御方法を説明するための共線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。
【００１０】
まず、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の制御装置について説明する。図１は、この一実施形態による制御装置１００を搭載したハイブリッド車両（ＨＶ車両）を示す。
【００１１】
図１に示すように、ＨＶ車両Ｖｅは、エンジン１と第１電動機ＭＧ１と第２電動機ＭＧ２とが動力源として機能するように構成されている。エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関である。第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２は、電力が供給されて動力を出力するモータ機能と、機械的な外力によって強制的に回転させられて発電する発電機能とを有する。例えば、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２は、永久磁石式の同期モータなどから構成される。
【００１２】
ＨＶ車両Ｖｅの動力伝達系であるパワートレーン７０は、エンジン１から駆動輪４に至る動力伝達経路に動力分割機構５を備える。動力分割機構５は、エンジン１が出力した動力を第１電動機ＭＧ１側と駆動輪４側とに分割する。第１電動機ＭＧ１側に分割された動力によって第１電動機ＭＧ１を発電機として機能させ、発電された電力によって第２電動機ＭＧ２を駆動させる。これにより、駆動輪４側に分割された動力に第２電動機ＭＧ２から出力した動力を付加できる。
【００１３】
動力分割機構５は、複数の回転要素を備えた差動機構によって構成され、より詳細にはシングルピニオン型の遊星歯車機構から構成される。動力分割機構５は、３つの回転要素として、サンギヤ５Ｓ、リングギヤ５Ｒ、およびキャリヤ５Ｃとを備える。リングギヤ５Ｒは、サンギヤ５Ｓに対して同心円上に配置される。キャリヤ５Ｃは、サンギヤ５Ｓおよびリングギヤ５Ｒに噛み合ったピニオンギヤ５Ｐを自転可能かつ公転可能に保持する。
【００１４】
第１要素としてのキャリヤ５Ｃは、エンジン１に連結されている。エンジン１の出力軸であるクランクシャフト６は、キャリヤ５Ｃと一体回転するように連結されている。第２要素としてのサンギヤ５Ｓは、第１電動機ＭＧ１に連結されている。第１電動機ＭＧ１は、ロータ２ａと一体回転するロータ軸２ｂを有する。ロータ軸２ｂには、サンギヤ５Ｓが一体回転するように連結されている。第３要素としてのリングギヤ５Ｒは、動力分割機構５から駆動輪４側に動力を出力する出力要素である。リングギヤ５Ｒには、後述する変速部７のリングギヤ７Ｒが一体回転するように連結されている。
【００１５】
ＨＶ車両Ｖｅは、エンジン１から動力分割機構５を介して駆動輪４に伝達されるトルクに、第２電動機ＭＧ２が出力したトルクを付加可能に構成される。第２電動機ＭＧ２から駆動輪４に至る動力伝達経路には、複数の回転要素を有する差動機構からなる変速部７が設けられている。
【００１６】
変速部７は、シングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。変速部７は、３つの回転要素として、サンギヤ７Ｓ、リングギヤ７Ｒ、キャリヤ７Ｃを備える。リングギヤ７Ｒは、サンギヤ７Ｓに対して同心円上に配置されている。キャリヤ７Ｃは、サンギヤ７Ｓおよびリングギヤ７Ｒに噛み合ったピニオンギヤ７Ｐを自転可能かつ公転可能に保持する。リングギヤ７Ｒの内歯は、ピニオンギヤ７Ｐに噛み合っている。
【００１７】
サンギヤ７Ｓは、第２電動機ＭＧ２に連結されている。第２電動機ＭＧ２は、ロータ３ａと一体回転するロータ軸３ｂを有する。ロータ軸３ｂには、サンギヤ７Ｓが一体回転するように連結されている。キャリヤ７Ｃはハウジングなどの固定部に回転不能に固定されている。リングギヤ７Ｒは、第２電動機ＭＧ２が出力するトルクを変速部７から駆動輪４側に出力する。リングギヤ７Ｒの外歯は、カウンタドリブンギヤ８と噛み合っている。すなわち、リングギヤ７Ｒは、エンジン１、第１電動機ＭＧ１、および第２電動機ＭＧ２の動力源から駆動輪４側にトルクを出力する出力ギヤである。
【００１８】
カウンタドリブンギヤ８は、カウンタシャフト９と一体回転するように取り付けられている。カウンタシャフト９は、エンジン１、第１電動機ＭＧ１、および第２電動機ＭＧ２などの回転中心軸線と平行に配置されている。カウンタシャフト９には、カウンタドライブギヤ１０が一体回転するように取り付けられている。カウンタドライブギヤ１０は、カウンタドリブンギヤ８よりも小径のギヤであり、終減速機であるデファレンシャル１１のリングギヤ１１ａと噛み合っている。デファレンシャル１１は駆動軸１２に連結されている。駆動軸１２は、エンジン１、第１電動機ＭＧ１、および第２電動機ＭＧ２などの回転中心軸線と平行に配置され、駆動輪４と一体回転する。図１に示すＨＶ車両Ｖｅは、動力源を前方に配置して、前輪によって駆動トルクＴｄを発生させるＦＦ方式に構成される。
【００１９】
ＨＶ車両Ｖｅは、ロータ軸２ｂおよびサンギヤ５Ｓを選択的に回転不能に固定するドグクラッチＤを備える。ドグクラッチＤは、噛合部２０において噛合部材同士が係合または解放可能に構成された噛合式の係合機構であり、クラッチアクチュエータ３０によって動作されて、係合状態と解放状態とが切り替えられる。ドグクラッチＤが係合している場合、エンジン１が出力したエンジントルクＴｅと第１電動機ＭＧ１が出力したＭＧ１トルクＴｍｇ１と駆動輪４からパワートレーン７０を介して伝達されるトルクとが、噛合部２０の噛合部材同士の間に作用する。なお、ドグクラッチＤの代わりにセレクタブルワンウェイクラッチ（ＳＯＷＣ）を設けても良い。
【００２０】
ＨＶ車両Ｖｅの各部は制御装置１００により制御される。具体的には、ＨＶ車両Ｖｅの各部は、制御手段としてのＥＣＵ４０により制御される。ＥＣＵ４０は、物理的には、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）やＲＯＭ（Read  Only  Memory）およびインターフェースなどを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。ＥＣＵ４０は、ＲＡＭに入力されたデータおよびあらかじめＲＯＭなどに記憶されているデータを使用して演算を行い、その演算結果を指令信号として出力する。ＥＣＵ４０の各機能は、ＲＯＭに保持されるプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することで、ＣＰＵの制御に基づいてＨＶ車両Ｖｅ内の各種装置を動作させるとともに、記録部としてのＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出しおよびＲＡＭへの書き込みを行うことで実現される。
【００２１】
具体的に、ＥＣＵ４０は、プログラムの実行によって、空転判定部４１、急ブレーキ判定部４２、および電動機制御部４３の機能を実現できる。空転判定手段としての空転判定部４１は、駆動輪４の空転を判定可能に動作する。急ブレーキ判定手段としての急ブレーキ判定部４２は、運転者による急ブレーキ操作を判定可能に動作する。電動機制御手段としての電動機制御部４３は、少なくとも第１電動機ＭＧ１を制御して、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２の回転数を制御可能に動作する。空転判定部４１、急ブレーキ判定部４２、および電動機制御部４３の具体的な処理については、後述する。
【００２２】
より詳細には、ＥＣＵ４０は、エンジン１、第１電動機ＭＧ１、第２電動機ＭＧ２、ドグクラッチＤ、および駆動輪４ごとに制動力を付与する制動装置をそれぞれ制御する。ＨＶ車両Ｖｅは、制動機構として、左駆動軸１２Ｌに設けられて左駆動輪４Ｌに制動力を付与する左輪ブレーキ１３Ｌと、右駆動軸１２Ｒに設けられて右駆動輪４Ｒに制動力を付与する右輪ブレーキ１３Ｒとを備える。左輪ブレーキ１３Ｌおよび右輪ブレーキ１３Ｒはそれぞれ、ブレーキアクチュエータ５０によって動作される。ＨＶ車両Ｖｅにおいては、ＥＣＵ４０がブレーキアクチュエータ５０を制御することによって、それぞれの左駆動輪４Ｌおよび右駆動輪４Ｒに異なる大きさの制動力を付与できる。
【００２３】
第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２には、バッテリ１４に蓄電されている電力がインバータ１５を介して供給される。第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２はそれぞれ、インバータ１５を介してバッテリ１４および他方のモータと電気的に接続されている。ＨＶ車両Ｖｅにおいては、ＥＣＵ４０がインバータ１５を制御することによって、第１電動機ＭＧ１および第２電動機ＭＧ２を、発電機またはモータとして機能させることができる。ＥＣＵ４０には、各種の車載センサ６０から出力された信号が入力される。各種の車載センサ６０としては、例えば、車速Ｖを検出する車速センサや、エンジン１のクランクシャフト６の回転数Ｎeを検出するセンサなどからの信号が入力される。また、ブレーキペダル６１のセンサからの運転者によるペダルストロークやペダル踏力などのペダルの操作量や、アクセルペダル６２のセンサからの運転者によるペダルの操作量などが入力される。
【００２４】
次に、上述のように構成されたＨＶ車両Ｖｅの制御方法について説明する。図２は、一実施形態によるＨＶ車両Ｖｅの制御装置１００による制御方法を示すフローチャートである。図３は、一実施形態によるＨＶ車両Ｖｅにおける第１電動機ＭＧ１の制御方法を説明するための共線図であり、図３（Ａ）は制御前の共線図、図３（Ｂ）は制御後の共線図を示す。
【００２５】
図２に示すように、ステップＳＴ１において、ＥＣＵ４０の空転判定部４１は、例えば、各種の車載センサ６０から入力される情報に基づいて、ＨＶ車両Ｖｅにおける駆動輪４が空転しているか否かを判定する。ここで、駆動輪４が空転しているか否かの判定は、駆動輪４の回転速度の変動が所定閾値よりも大きいか否かを判定して行っても良い。また、駆動輪４が空転しているか否かの判定は、駆動輪４から入力される外力により駆動軸１２のトルクの変動にもとづいて行っても良い。さらに、エンジントルクＴeおよび第２電動機ＭＧ２が出力したＭＧ２トルクＴmg2の値と、駆動輪４の回転数とに基づいて、タイヤトルクの変動を算出しても良く、種々の方法を採用することが可能である。
【００２６】
ステップＳＴ１において、空転判定手段としての空転判定部４１が、駆動輪４は空転していると判定した場合（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２に移行する。ステップＳＴ２においてＥＣＵ４０の急ブレーキ判定部４２は、運転者によるアクセルペダル６２の操作量であるアクセル開度の入力に基づいて、アクセルペダル６２がオフにされたか否かを判定する。急ブレーキ判定部４２が、アクセル開度が０％であってアクセルペダル６２はオフにされたと判定した場合（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３に移行する。
【００２７】
ステップＳＴ３において、ＥＣＵ４０の急ブレーキ判定部４２は、ステップＳＴ２において検出したアクセルペダル６２がオフになった時点から所定時間の閾値以内に、ブレーキペダル６１がオンになったか否かを判定する。ここで、所定の時間は、例えば０．５秒間程度である。また、ブレーキペダル６１がオンになったか否かの判定は、ブレーキストップランプ（図示せず）のオンオフに基づいて、行っても良い。ステップＳＴ３において、急ブレーキ判定手段としての急ブレーキ判定部４２が、アクセルペダル６２がオフになった時点から所定時間以内に、ブレーキペダル６１がオンになったと判定した場合（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）、第１電動機ＭＧ１の回転数制御のフラグを立てて、ステップＳＴ４に移行する。
【００２８】
ステップＳＴ４において、ＥＣＵ４０の電動機制御部４３は、第１電動機ＭＧ１の回転数を制御することにより、動力分割機構５のリングギヤ５Ｒの回転数を略０回転にする。なお、図３（Ａ）および図３（Ｂ）の共線図は、動力分割機構５の３つの回転要素についての回転数および回転方向を示すとともに、エンジン１を「ＥＮＧ」、駆動輪４を「ＯＵＴ」と記載する。ＭＧ１の軸は、第１電動機ＭＧ１および第２要素であるサンギヤ５Ｓを表す。ＥＮＧの軸は、エンジン１および第１要素であるキャリヤ５Ｃを表す。ＯＵＴ（ＭＧ２）の軸は、駆動輪４、第２電動機ＭＧ２、および第３要素であるリングギヤ５Ｒを表す。ＭＧ１の軸の上向き矢印は第１電動機ＭＧ１から出力されたトルクの増加、ＯＵＴ（ＭＧ２）軸の下向き矢印は駆動トルクの減少を表す。
【００２９】
すなわち、ステップＳＴ４において電動機制御手段としての電動機制御部４３は、図３（Ａ）に示すように、第１電動機ＭＧ１を制御して駆動トルクを増加させる。この際、エンジン１の回転数がほぼ変わらない場合、図３（Ｂ）に示すように、第２電動機ＭＧ２およびクランクシャフト６の回転数は減少して、略０回転にすることができる。ここで、電動機制御部４３が第１電動機ＭＧ１を制御する際のＭＧ１要求回転数ｎｇｓは、以下の（１）式によって、導出される。
ＭＧ１要求回転数ｎｇｓ＝（（ｚｒ＋ｚｓ）／ｚｓ）×Ｎｅ  …（１）
なお、ｚｒはリングギヤ５Ｒの歯数、ｚｓはサンギヤ５Ｓの歯数、Ｎeは、エンジン回転数である。
【００３０】
その後、ステップＳＴ５に移行して、急ブレーキ判定部４２は、ブレーキペダル６１の操作量のセンサからの入力によって、ブレーキペダル６１がオフになったか否かの判定を行う。急ブレーキ判定部４２が、ブレーキペダル６１はオフになっていないと判定した場合（ステップＳＴ５：Ｎｏ）、ステップＳＴ６に移行して、第１電動機ＭＧ１の回転数制御を継続する。その後、ステップＳＴ５に復帰して、急ブレーキ判定部４２がブレーキペダル６１はオフになったと判定するまで（ステップＳＴ５：Ｙｅｓ）、第１電動機ＭＧ１の回転数制御を継続する。
【００３１】
ステップＳＴ５において、急ブレーキ判定部４２が、ブレーキペダル６１はオフになったと判定した場合（ステップＳＴ５：Ｙｅｓ）、第１電動機ＭＧ１の回転数制御のフラグを倒して、ステップＳＴ７に移行する。ステップＳＴ７において電動機制御部４３は、第１電動機ＭＧ１の回転数制御を解除する。以上により、第１電動機ＭＧ１の制御処理を終了する。
【００３２】
また、ステップＳＴ１において空転判定部４１が、駆動輪４は空転していないと判定した場合（ステップＳＴ１：Ｎｏ）、制御処理を終了する。ステップＳＴ２において急ブレーキ判定部４２が、アクセルペダル６２はオフではないと判定した場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）、制御処理を終了する。ステップＳＴ３において急ブレーキ判定部４２が、アクセルペダル６２がオフになった時点からブレーキペダル６１がオンになった時点までの時間が、所定時間より長いと判定した場合（ステップＳＴ３：Ｎｏ）、制御処理を終了する。
【００３３】
以上説明した本発明の一実施形態によれば、駆動輪４の空転時において、急制動の操作が行われた場合に、第１電動機ＭＧ１の回転数を制御して、第２電動機ＭＧ２の回転数が略０回転になるようにしていることにより、第１電動機ＭＧ１のロータ軸２ｂ上に発生するイナーシャトルクを低減でき、駆動系ユニット内に発生する過大入力を抑制可能になる。また、強度的に厳しい条件の場合に限って、制御介入条件を限定することによって、運転者がブレーキペダル６１やアクセルペダル６２の操作に対して違和感を覚えることを提言することができる。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げたＨＶ車両Ｖｅの構成はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成を用いても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１  エンジン
４  駆動輪
５  動力分割機構
５Ｃ  キャリヤ
５Ｐ  ピニオンギヤ
５Ｒ  リングギヤ
５Ｓ  サンギヤ
１３Ｌ  左輪ブレーキ
１３Ｒ  右輪ブレーキ
１５  インバータ
４０  ＥＣＵ
４１  空転判定部
４２  急ブレーキ判定部
４３  電動機制御部
５０  ブレーキアクチュエータ
６０  車載センサ
６１  ブレーキペダル
６２  アクセルペダル
１００  制御装置
【図１】
2020059364.tif 000003
【図２】
2020059364.tif 000004
【図３】
2020059364.tif 000005