(57)【要約】【課題】簡易な制御により電動機で発電された電力の少なくとも一部が発電機で消費されるエネルギ再循環モードとなるときの車両全体の効率が低下するのを抑制する。【解決手段】エネルギ再循環モードとなるときには、補正回転数設定用マップに基づいて昇圧後目標電圧ＶＨ＊が高いほど大きくなる傾向の補正回転数ΔＮｅを導出し（Ｓ１００）、エンジンの目標回転数Ｎｅ＊に補正回転数ΔＮｅ加えて得られる回転数を目標回転数Ｎｅ＊として再設定すると共に再設定後の目標回転数Ｎｅ＊でエンジンを運転したときにエンジン指令パワーＰｅ＊が出力されるよう目標トルクＴｅ＊を再設定する（Ｓ１１０）。これにより、エネルギ再循環モードになるときには、昇圧後目標電圧ＶＨ＊と補正回転数設定用マップとから得られる補正回転数ΔＮｅによりエンジンの運転ポイントを補正するだけの簡易な制御で車両全体の効率が低下するのを抑制することができる。【選択図】図２
2010195217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、動力を入出力可能な発電機と、前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、充放電可能なバッテリと、前記バッテリが接続された低電圧系と前記発電機の駆動回路および前記電動機の駆動回路が接続された高電圧系との間に介在して前記高電圧系の電圧を調節すると共に前記低電圧系と前記高電圧系との間で電力をやり取りする昇圧コンバータと、所定条件に基づいて前記高電圧系の目標電圧を設定すると共に前記高電圧系の電圧が該設定した目標電圧になるよう前記昇圧コンバータを制御し、アクセル操作に基づくエンジン指令パワーに対して前記エンジンの回転数とトルクとの制約としての動作ラインを適用して得られる目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで前記エンジンが運転されると共にアクセル操作に基づく駆動トルクにより走行するよう前記エンジンと前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記電動機によって発電された電力の少なくとも一部が前記発電機によって消費されるエネルギ再循環モードとなるときには、前記高電圧系の電圧が高いほど大きくなる傾向のマップに基づいて導出される補正回転数を前記目標回転数に加えて得られる補正後回転数と該補正後回転数で前記エンジンを運転したときに該エンジンから前記エンジン指令パワーが出力されるよう補正してなる補正後トルクとからなる運転ポイントで前記エンジンが運転されるよう制御する手段である、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、第１モータジェネレータと、車輪に連結された第２モータジェネレータと、キャリア，サンギヤ，リングギヤがエンジン，第１モータジェネレータ，第２モータジェネレータに接続された遊星歯車機構としての動力分割機構と、第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータに電力を供給可能であると共に充電可能なバッテリと、を備え、車速と要求駆動力とがこれらの関係を表わす制御マップ上で、第２モータジェネレータでエンジンから出力された動力の一部を用いて回生を行なうと共に第１モータジェネレータで動力を出力するエネルギ再循環が発生するとされる領域に存在する場合には、エンジンの動作点を駆動系の効率を含めたシステム効率が最大となる動作点に設定す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、エネルギ再循環の発生に伴って車両全体の効率が低下するのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７００５５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、上述のハイブリッド自動車では、システム効率を算出するため制御が複雑になる。特に、バッテリの電圧を昇圧して各モータジェネレータに電力を供給可能な昇圧コンバータを備える場合には、各モータジェネレータに供給される電力の電圧によってシステム効率が変化するから制御がさらに複雑になってしまう。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、簡易な制御により電動機で発電された電力の少なくとも一部が発電機で消費されるエネルギ再循環モードとなるときの車両全体の効率が低下するのを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、動力を入出力可能な発電機と、前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、充放電可能なバッテリと、前記バッテリが接続された低電圧系と前記発電機の駆動回路および前記電動機の駆動回路が接続された高電圧系との間に介在して前記高電圧系の電圧を調節すると共に前記低電圧系と前記高電圧系との間で電力をやり取りする昇圧コンバータと、所定条件に基づいて前記高電圧系の目標電圧を設定すると共に前記高電圧系の電圧が該設定した目標電圧になるよう前記昇圧コンバータを制御し、アクセル操作に基づくエンジン指令パワーに対して前記エンジンの回転数とトルクとの制約としての動作ラインを適用して得られる目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで前記エンジンが運転されると共にアクセル操作に基づく駆動トルクにより走行するよう前記エンジンと前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記電動機によって発電された電力の少なくとも一部が前記発電機によって消費されるエネルギ再循環モードとなるときには、前記高電圧系の電圧が高いほど大きくなる傾向のマップに基づいて導出される補正回転数を前記目標回転数に加えて得られる補正後回転数と該補正後回転数で前記エンジンを運転したときに該エンジンから前記エンジン指令パワーが出力されるよう補正してなる補正後トルクとからなる運転ポイントで前記エンジンが運転されるよう制御する手段である、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、アクセル操作に基づくエンジン指令パワーに対してエンジンの回転数とトルクとの制約としての動作ラインを適用して得られる目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントでエンジンが運転されると共にアクセル操作に基づく駆動トルクにより走行するようエンジンと発電機と電動機とを制御し、電動機によって発電された電力の少なくとも一部が発電機によって消費されるエネルギ再循環モードとなるときには高電圧系の電圧が高いほど大きくなる傾向のマップに基づいて導出される補正回転数を目標回転数に加えて得られる補正後回転数と補正後回転数でエンジンを運転したときにエンジンからエンジン指令パワーが出力されるよう補正してなる補正後トルクとからなる運転ポイントでエンジンが運転されると共にアクセル操作に基づく駆動トルクにより走行するようエンジンと発電機と電動機とを制御する。このように、エネルギ再循環モードになるときには、高電圧系の電圧とマップとから得られる補正回転数により運転ポイントを補正するだけで車両全体の効率が低下するのを抑制することができる。従って、簡易な制御により車両全体の効率が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施例として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。
【図２】エネルギ再循環モードとなるときに駆動制御と共にハイブリッド用電子制御ユニット５０により実行される運転ポイント補正処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】補正回転数設定用マップの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の実施例として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、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン３２と、エンジン３２を制御するエンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）３６と、エンジン３２のクランクシャフト３４にキャリアが接続されると共に駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３８と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３８のサンギヤに接続されたモータ４１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸２２に接続されたモータ４２と、モータ４１，４２を駆動するためのインバータ４３，４４と、充放電可能なバッテリ４８と、バッテリ４８が接続された低電圧系とインバータ４３，４４が接続された高電圧系との間に介在して高電圧系の電圧を調節すると共に低電圧系と高電圧系との間で電力をやり取りするための昇圧コンバータ４９と、昇圧コンバータ４９の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによって高電圧系の電圧を調節すると共にインバータ４３，４４の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータ４１，４２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）４６と、シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ５２からのシフトポジションやアクセルペダル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５４からのアクセル開度，ブレーキペダル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５６からのブレーキポジション，車速センサ５８からの車速を入力すると共にエンジン用電子制御ユニット３６やモータ用電子制御ユニット４６と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）５０と、を備える。
【００１２】
実施例のハイブリッド自動車２０は、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット５０によって実行される以下に説明する駆動制御により走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット５０では、まず、アクセルペダルポジションセンサ５４からのアクセル開度と車速センサ５８からの車速とに基づいて走行のために駆動軸２２に出力すべき要求トルクを設定し、要求トルクに駆動軸２２の回転数（例えば、モータ４２の回転数や車速に換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーを計算すると共に計算した走行用パワーからバッテリ４８の充電容量の割合（ＳＯＣ）に応じて得られるバッテリ４８を充放電するための補正パワー（バッテリ４８から放電するときが正の値）を減じてエンジン３２から出力すべきパワーとしてのエンジン指令パワーを設定する。続いて、エンジン指令パワーを効率よくエンジン３２から出力することができるエンジン３２の回転数とトルクとの関係としての動作ライン（例えば、効率最適動作ライン）を用いてエンジン３２の運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、エンジン３２の回転数が目標回転数Ｎｅ＊になるように回転数フィードバック制御によりモータ４１から出力すべきトルクとしてのトルク指令（エンジン３２からパワーを出力するときには負の値）を設定し、モータ４１をトルク指令で駆動したときにプラネタリギヤ３８を介して駆動軸２２に作用するトルク（エンジン３２からパワーを出力するときには正の値。以下、直達トルクという。）を要求トルクから減じて得られるトルクをモータ４２のトルク指令として設定する。また、走行性能よりも燃費性能を優先した走行を行なうモードであるＥＣＯモードでの走行を指示する図示しないＥＣＯスイッチのオンオフやモータ４１，４２の回転数およびトルク指令などに応じて高電圧系の電圧の目標値である昇圧後目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、エンジン３２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジン用電子制御ユニット３６に送信し、モータ４１，４２のそれぞれのトルク指令および昇圧後目標電圧ＶＨ＊についてはモータ用電子制御ユニット４６に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジン用電子制御ユニット３６は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン３２が運転されるようエンジン３２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータ４１，４２のトルク指令および昇圧後目標電圧ＶＨ＊を受信したモータ用電子制御ユニット４６は、高電圧系の電圧が昇圧後目標電圧ＶＨ＊になるように昇圧コンバータ４９のスイッチング素子をスイッチング制御すると共にモータ４１，４２がトルク指令で駆動されるようインバータ４３，４４のスイッチング素子をスイッチング制御する。実施例のハイブリッド自動車２０は、こうした制御により、エンジン３２を効率よく運転しながらアクセル開度に応じた要求トルクを駆動軸２２に出力して走行することができる。
【００１３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、上述の駆動制御により走行する際に、例えば、比較的高い車速で走行中に要求トルクが比較的小さくなると共にエンジン３２の運転ポイントが比較的低回転高トルクとなるときなど、モータ４２によって発電された電力の少なくとも一部がモータ４１によって消費されるエネルギ再循環モードになるときには、動力−電力−動力のエネルギの循環に伴う損失の増加によって車両全体の効率が低下し、また、昇圧後目標電圧ＶＨ＊が高いほどエネルギの循環に伴う損失がより大きくなって車両全体の効率が低くなる傾向がある。このため、実施例のハイブリッド自動車２０では、こうした車両全体の効率の低下を抑制するためにエンジン３２の運転ポイントの補正を行なう。以下、この運転ポイントの補正について説明する。図２は、エネルギ再循環モードとなるときに上述の駆動制御と共にハイブリッド用電子制御ユニット５０により実行される運転ポイント補正処理の一例を示すフローチャートである。なお、エネルギ再循環モードか否かの判断は、例えば、モータ４１で電力消費すると共にモータ４２で電力回生するときにエネルギ再循環モードであると判断したり、要求トルクと車速との関係を示すマップ上でエネルギ再循環モードになる領域として実験等に基づいて予め定められた領域に要求トルクと車速とがあるときにエネルギ再循環モードであると判断したりすることができる。運転ポイント補正処理が実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット５０は、補正回転数設定用マップを用いて補正回転数ΔＮｅを設定し（ステップＳ１００）、目標回転数Ｎｅ＊に補正回転数ΔＮｅを加えて補正した回転数を新たな目標回転数Ｎｅ＊として再設定すると共にエンジン指令パワーＰｅ＊を再設定後の目標回転数Ｎｅ＊で除して目標トルクＴｅ＊を再設定し（ステップＳ１１０）、運転ポイント補正処理を終了する。ここで、補正回転数ΔＮｅの設定は、実施例では、昇圧後目標電圧ＶＨ＊と補正回転数ΔＮｅとの関係を予め定めて補正回転数設定用マップとしてハイブリッド用電子制御ユニット５０の図示しないＲＯＭに記憶しておき、昇圧後目標電圧ＶＨ＊が与えられると記憶したマップから対応する補正回転数ΔＮｅを導出して設定するものとした。補正回転数設定用マップの一例を図３に示す。図示するように、補正回転数ΔＮｅは、実施例では、昇圧後目標電圧ＶＨ＊が高いほど大きくなるよう設定するものとした。したがって、エネルギ再循環モードになるときには、昇圧後目標電圧ＶＨ＊が高いほど目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とからなる運転ポイントを高回転低トルクに補正することとなる。ここで、一般に、エネルギ再循環モードのときにはエンジン３２の運転ポイントを高回転低トルクにするほど、モータ４１ではトルク指令が値０に向かって大きくなる（絶対値としては小さくなる）と共に回転数が値０に向かって大きくなり（絶対値としては小さくなり）、モータ４２では直達トルクの低下によりトルク指令が値０に向かって大きくなり（絶対値としては小さくなり）、モータ４１，４２での充放電量が低下しモータ４１，４２間で循環する電力が小さくなってエネルギの循環に伴う損失が小さくなるから、車両全体の効率が向上する。実施例のハイブリッド自動車２０では、エネルギ再循環モードになるときには、昇圧後目標電圧ＶＨ＊が高いほど大きくなる補正回転数ΔＮｅを用いてエンジン３２の運転ポイントを高回転低トルクに補正するから、昇圧後目標電圧ＶＨ＊が高いほど大きくなるエネルギの循環に伴う損失を昇圧後目標電圧ＶＨ＊が高いほど小さくすることができ、車両全体の効率が低下するのを抑制することができる。しかも、昇圧後目標電圧ＶＨ＊と補正回転数設定用マップとから得られる補正回転数ΔＮｅによりエンジン３２の運転ポイントを補正するだけの簡易な制御で車両全体の効率が低下するのを抑制することができる。
【００１４】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アクセル操作に基づくエンジン指令パワーＰｅ＊に対して動作ラインを適用してエンジン３２の運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、エネルギ再循環モードとなるときには昇圧後目標電圧ＶＨ＊が高いほど大きくなる傾向の補正回転数設定用マップに基づいて導出される補正回転数ΔＮｅを目標回転数Ｎｅ＊に加えて得られる回転数を目標回転数Ｎｅ＊として再設定し、再設定した目標回転数Ｎｅ＊でエンジン３２を運転したときにエンジン３２からエンジン指令パワーＰｅ＊が出力されるよう目標トルクＴｅ＊を再設定し、再設定された目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とからなる運転ポイントでエンジン３２が運転されると共にアクセル操作に基づく要求トルクにより走行するようエンジン３２とモータ４１とモータ４２とを制御するから、エネルギ再循環モードになるときには、昇圧後目標電圧ＶＨ＊と補正回転数設定用マップとから得られる補正回転数ΔＮｅによりエンジン３２の運転ポイントを補正するだけの簡易な制御で車両全体の効率が低下するのを抑制することができる。
【００１５】
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３２が「エンジン」に相当し、モータ４１が「発電機」に相当し、プラネタリギヤ３８が「遊星歯車機構」に相当し、モータ４２が「電動機」に相当し、バッテリ４８が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ４９が「昇圧コンバータ」に相当し、エンジン指令パワーＰｅ＊に対して動作ラインを適用して運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、エネルギ再循環モードとなるときには昇圧後目標電圧ＶＨ＊が高いほど大きくなる傾向の補正回転数設定用マップに基づいて導出される補正回転数ΔＮｅを目標回転数Ｎｅ＊に加えて得られる回転数を目標回転数Ｎｅ＊として再設定すると共に再設定した目標回転数Ｎｅ＊でエンジン３２を運転したときにエンジン３２からエンジン指令パワーＰｅ＊が出力されるよう目標トルクＴｅ＊を再設定し、エンジン３２の回転数が目標回転数Ｎｅ＊となるようモータ４１のトルク指令を設定し、モータ４１をトルク指令で駆動したときにプラネタリギヤ３８を介して駆動軸２２に作用するトルクを要求トルクから減じてモータ４２のトルク指令を設定し、ＥＣＯスイッチのオンオフやモータ４１，４２の回転数およびトルク指令などに応じて昇圧後目標電圧ＶＨ＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊，トルク指令，昇圧後目標電圧ＶＨ＊をエンジン用電子制御ユニット３６やモータ用電子制御ユニット４６に送信する処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット５０と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによりエンジン３２を制御するエンジン用電子制御ユニット３６とトルク指令によりモータ４１，４２を制御すると共に昇圧後目標電圧ＶＨ＊により昇圧コンバータ４９を制御するモータ用電子制御ユニット４６とが「制御手段」に相当する。
【００１６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
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。
【符号の説明】
【００１８】
２０  ハイブリッド自動車、２２  駆動軸、２４  デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ  駆動輪、３２  エンジン、３４  クランクシャフト、３６  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、３８  プラネタリギヤ、４１，４２  モータ、４３，４４  インバータ、４６  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４８  バッテリ、４９  昇圧コンバータ、５０  ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、５２  シフトポジションセンサ、５４  アクセルペダルポジションセンサ、５６  ブレーキペダルポジションセンサ、５８  車速センサ。
【図１】
2010195217.tif 000003
【図２】
2010195217.tif 000004
【図３】
2010195217.tif 000005