(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１０）と、エンジンクランキング及びエンジン速度を変速制御する第１モータ（ＭＧ１）と、車軸にトルクを直接伝達するトラクションモータである第２モータ（ＭＧ２）と、前記エンジン（１０）と第１モータ（ＭＧ１）との間を連結する第１遊星ギアセット（２０）と、前記エンジン（１０）と第２モータ（ＭＧ２）との間を連結する第２遊星ギアセット（２２）と、を含むハイブリッド車両のエンジン運転点追従システムであって、
エンジン目標速度を前記第１モータ（ＭＧ１）の目標速度に変換するエンジン目標速度変化部（１２）と、
前記第１モータ（ＭＧ１）の目標速度を基にして、前記第１モータ（ＭＧ１）で出力するべきトルクを計算し、出力を指令するＰＩ制御部（２４）と、
前記第１モータ（ＭＧ１）のトルクの不足によって、前記エンジン（１０）の運転点が前記エンジン目標速度に変更されなかったとき、運転点に追従するため、前記エンジン目標速度に到達できるトルクに対する前記第１モータ（ＭＧ１）のトルク不足分をエンジントルク補償部（４０）にフィードバックするアンチワインドアップフィードバック部（３０）と、
前記第１モータ（ＭＧ１）のトルク不足分をエンジントルクに換算するトルク変換計算部（４２）と、
換算したエンジントルクを追加し、目標トルクを補償して出力することを指令するエンジントルク補償部（４０）と、
を含んで構成されることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン運転点追従システム。
【請求項２】
エンジン（１０）と、エンジンクランキング及びエンジン速度を変速制御する第１モータ（ＭＧ１）と、車軸にトルクを直接伝達するトラクションモータである第２モータ（ＭＧ２）と、前記エンジン（１０）と第１モータ（ＭＧ１）との間を連結する第１遊星ギアセット（２０）と、前記エンジン（１０）と第２モータ（ＭＧ２）との間を連結する第２遊星ギアセット（２２）と、を含んで構成されるハイブリッド車両のエンジン運転点追従方法であって、
エンジン運転点を決定するために、エンジン目標速度に対応する第１モータ（ＭＧ１）の目標速度を算出する段階と、
前記第１モータ（ＭＧ１）の目標速度を基に、前記第１モータ（ＭＧ１）に対する指令トルクを計算する段階と、
前記第１モータ（ＭＧ１）に前記指令トルクを出力するように指令したにもかかわらず、エンジン運転点が前記エンジン目標速度に変更されなかったことを検知する段階と、
エンジン（１０）の運転点が前記エンジン目標速度に変更されるようにエンジントルクを補償する段階と、を含み、
エンジン（１０）の運転点とエンジン目標速度の差を検知し、この差を前記第１モータ（ＭＧ１）のトルク不足分であるアンチワインドアップタームとするとともに、前記エンジントルクを補償する段階は、前記アンチワインドアップタームを検知し、エンジントルク補償部（４０）へフィードバックする過程と、前記アンチワインドアップタームをエンジントルクに換算する過程と、前記エンジントルクを追加することによってエンジン目標トルクを補償し、エンジン（１０）に前記エンジン目標トルクを出力するよう指令する過程と、
からなることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン運転点追従方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両のエンジン運転点追従システム及び方法に係り、より詳細には、速度制御を行うモータのトルクが不足した状況下でもエンジン運転点の変更に迅速に追従することができるようにしたハイブリッド車両のエンジン運転点追従システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両とは、エンジンと共にモータ駆動源を補助動力源として採択し、排気ガスの低減及び燃費向上を図ることができるようにした未来型車両を言う（例えば特許文献１を参照）。
図１に、ハイブリッド車両の動力伝達のためのパワートレイン構成の一例を示す。図１に示すハイブリッド車両のパワートレインは、エンジン１０と、第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２と、一対の遊星ギアセット２０、２２と、を含む構成である。
【０００３】
エンジン１０の出力軸は、第１遊星ギアセット２０のキャリアＣ１と連結されるとともに、第２クラッチＣＬ２を介して第２遊星ギアセット２２を介して第２サンギアＳ２と連結される。
また、第１モータＭＧ１の出力軸は、第１遊星ギアセット２０のサンギアＳ１と直結しており、第２モータＭＧ２の出力軸は、第２遊星ギアセット２２の第２サンギアＳ２に直結している。
【０００４】
このとき、上記第１遊星ギアセット２０のリングギアＲ１と第２遊星ギアセット２２のキャリアＣ２とが連結され、この第２遊星ギアセット２２のキャリアＣ２は最終の出力軸と連結される。
また、上記第１遊星ギアセット２０のキャリアＣ１の出力側と第２遊星ギアセット２２のリングギアＲ２とが第１クラッチＣＬ１を介して連結される。
【０００５】
また、上記第１モータＭＧ１と第１遊星ギアセット２０のサンギアＳ１との間の連結軸には、第１ブレーキＢＫ１が装着され、第１遊星ギアセット２０のキャリアＣ１の出力側と第２遊星ギアセット２２のリングギアＲ２とを連結する軸には、第２ブレーキＢＫ２が装着される。
【０００６】
このようなハイブリッド車両のパワートレイン構造において、第１モータＭＧ１を用いた変速制御をするモードが存在し、エンジン１０の運転点は、第１モータＭＧ１による変速制御により決定される。
【０００７】
即ち、第１モータＭＧ１の出力軸は、第１遊星ギアセット２０のサンギアＳ１と連結され、エンジン１０の出力軸は、第１遊星ギアセット２０のサンギアＳ１と遊星ギア（ピニオン）により動力伝達が可能に連結されるキャリアＣ１と直結されている。このため、第１モータＭＧ１のトルクは、エンジン１０のトルクを車軸に伝達するための反力トルクとして作用するので、第１モータＭＧ１の変速制御によりエンジン１０の運転点を決定することができる。
【０００８】
しかし、上記のようなハイブリッド車両のパワートレインシステムの場合、第１モータＭＧ１にパワー制限がかかるか、または、第１モータＭＧ１が出力できるトルク限界以上のトルクが必要な状況でエンジン運転点を変更する際に、第１モータＭＧ１のトルク不足によってエンジン運転点変更の追従性能が低下するという問題が起きることがある。
エンジン運転点に対する追従性能が低下した場合には、燃費効率が最も高い運転状態に到達できなくなり、また燃費及びバッテリの充電状態（ＳＯＣ）のバランシングに悪影響を及ぼすことがあるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１５０６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、第１モータが目標速度を基にエンジンの運転点を決定する変速制御を行うとき、第１モータＭＧ１にパワー制限がかかるか、または、最大トルクを出すにもかかわらずエンジン運転点の変更が困難な状況、即ちアンチワインドアップターム（Ａｎｔｉ−ｗｉｎｄｕｐ  ｔｅｒｍ）が発生した状況においても、目標速度まで迅速に追従できるようにしたハイブリッド車両のエンジン運転点追従システム及び方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため本発明のハイブリッド車両のエンジン運転点追従システムは、エンジン（１０）と、エンジンクランキング及びエンジン速度を変速制御する第１モータ（ＭＧ１）と、車軸にトルクを直接伝達するトラクションモータである第２モータ（ＭＧ２）と、前記エンジン（１０）と第１モータ（ＭＧ１）との間を連結する第１遊星ギアセット（２０）と、前記エンジン（１０）と第２モータ（ＭＧ２）との間を連結する第２遊星ギアセット（２２）と、を含むハイブリッド車両のエンジン運転点追従システムであって、エンジン目標速度を前記第１モータ（ＭＧ１）の目標速度に変換するエンジン目標速度変化部（１２）と、前記第１モータ（ＭＧ１）の目標速度を基にして、前記第１モータ（ＭＧ１）で出力するべきトルクを計算し、出力を指令するＰＩ制御部（２４）と、
前記第１モータ（ＭＧ１）のトルクの不足によって、前記エンジン（１０）の運転点が前記エンジン目標速度に変更されなかったとき、運転点に追従するため、前記エンジン目標速度に到達できるトルクに対する前記第１モータ（ＭＧ１）のトルク不足分をエンジントルク補償部（４０）にフィードバックするアンチワインドアップフィードバック部（３０）と、前記第１モータ（ＭＧ１）のトルク不足分をエンジントルクに換算するトルク変換計算部（４２）と、換算したエンジントルクを追加し、目標トルクを補償して出力することを指令するエンジントルク補償部（４０）と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明によるハイブリッド車両のエンジン運転点追従方法は、エンジン（１０）と、エンジンクランキング及びエンジン速度を変速制御する第１モータ（ＭＧ１）と、車軸にトルクを直接伝達するトラクションモータである第２モータ（ＭＧ２）と、前記エンジン（１０）と第１モータ（ＭＧ１）との間を連結する第１遊星ギアセット（２０）と、前記エンジン（１０）と第２モータ（ＭＧ２）との間を連結する第２遊星ギアセット（２２）と、を含んで構成されるハイブリッド車両のエンジン運転点追従方法であって、エンジン運転点を決定するために、エンジン目標速度に対応する第１モータ（ＭＧ１）の目標速度を算出する段階と、前記第１モータ（ＭＧ１）の目標速度を基に、前記第１モータ（ＭＧ１）に対する指令トルクを計算する段階と、前記第１モータ（ＭＧ１）に前記指令トルクを出力するように指令したにもかかわらず、エンジン運転点が前記エンジン目標速度に変更されなかったことを検知する段階と、エンジン（１０）の運転点が前記エンジン目標速度に変更されるようにエンジントルクを補償する段階と、を含み、エンジン（１０）の運転点とエンジン目標速度の差を検知し、この差を前記第１モータ（ＭＧ１）のトルク不足分であるアンチワインドアップタームとするとともに、前記エンジントルクを補償する段階は、前記アンチワインドアップタームを検知し、エンジントルク補償部（４０）へフィードバックする過程と、前記アンチワインドアップタームをエンジントルクに換算する過程と、前記エンジントルクを追加することによってエンジン目標トルクを補償し、エンジン（１０）に前記エンジン目標トルクを出力するよう指令する過程と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第１モータがエンジン目標速度を基にエンジンの運転点を決定する変速制御を行うとき、パワー制限がかかるか、または、最大トルクを出すにもかかわらずエンジン運転点の変更が困難なアンチワインドアップタームが発生した場合においても、アンチワインドアップタームを補償ロジックへフィードバックさせてエンジントルクに追加してエンジン目標トルクを補償することにより、エンジンの運転点が目標速度に迅速に変更される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるハイブリッド車両のエンジン運転点追従システム及び方法が適用されるパワートレイン構成図である。
【図２】本発明によるハイブリッド車両のエンジン運転点追従システムを示す構成図である。
【図３】本発明によるハイブリッド車両のエンジン運転点追従方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の望ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明によるハイブリッド車両のエンジン運転点追従システム及び方法が適用されるパワートレイン構成図である。
図１に示すように、本発明に係るハイブリッド車両のエンジン運転点追従システム及び方法は、エンジン１０と、エンジンクランキング及びエンジン１０の速度を変速制御する第１モータＭＧ１と、車軸にトルクを直接伝達するトラクションモータである第２モータＭＧ２と、２組の遊星ギアセット２０、２２と、を含んで構成される。
ここで、第１モータＭＧ１は、目標速度を基に変速制御を行ってエンジン運転点を決定するために、エンジントルクを車軸に伝達するための反力トルクを出力し、それによって変速のための速度制御を行う。
【００１８】
本発明は、第１モータＭＧ１が目標速度を基にエンジン１０の運転点を決定する変速制御を行うときに、第１モータＭＧ１にパワー制限がかかるか、または、最大トルクを出すにもかかわらずエンジン運転点の変更が困難な状況、即ちアンチワインドアップタームが発生したことを感知し、第１モータＭＧ１の不足トルクを、エンジントルクによって補償して目標トルクに迅速に到達する方法及び装置に関する。
【００１９】
図２は、本発明によるハイブリッド車両のエンジン運転点追従システムを示す構成図である。図２に示すように、第１モータＭＧ１によってエンジン１０がクランキングされると共に、目標速度がモータ制御器に入力されると、エンジン１０の出力軸及び第１モータＭＧ１の出力軸は互いに異なる軸を有するようになるので、エンジン目標速度変化部１２でエンジン目標速度を第１モータの軸に該当する値、即ち第１モータＭＧ１の目標速度に変換する。
【００２０】
次に、第１モータＭＧ１の目標速度がＰＩ制御部２４に入力されると、所定の比例積分演算ロジックを経て第１モータの目標速度に対応するトルクを計算し、計算されたトルクを第１モータに指令する。
このとき、ＰＩ制御部２４で計算された第１モータのトルクは、最小トルクの制限値及び最大トルクの制限値の範囲内に限定された値で出力される。
【００２１】
しかし、第１モータＭＧ１にパワー制限がかかるか、または、第１モータＭＧ１が出力できるトルク限界以上のトルクが必要な状況（例えば、第１モータの最大トルクの制限値以上のトルクがなければエンジン目標速度が到達できない状況）では、エンジン運転点の変更の際、第１モータＭＧ１はＰＩ制御部２４の目標速度の指令に対応できず、運転点への追従性能が低下する。
【００２２】
本発明は、第１モータＭＧ１がＰＩ制御部２４の目標速度の指令に対応できず、エンジン運転点の変更が困難な状況であっても、第１モータＭＧ１のトルクをエンジントルクによって補償することにより、エンジン１０が目標速度の変更に迅速に追従することを特徴とする。
【００２３】
図２を参照して、本発明に係るハイブリッド車両用のエンジン運転点追従方法を説明する。
本発明のハイブリッド車両用のエンジン運転点追従システムは、エンジン目標速度変化部１２の一部であって、エンジン目標速度を決定する運転点決定部と、運転点決定部で決定されたエンジン目標速度を第１モータＭＧ１の目標速度に変換するエンジン目標速度変化部１２と、第１モータＭＧ１の目標速度を基にして、第１モータＭＧ１に対するトルクを計算して出力指令するＰＩ制御部２４と、アンチワインドアップタームをエンジントルク補償部４０へフィードバックするアンチワインドアップフィードバック部３０と、エンジントルク補償部４０の一部であってアンチワインドアップタームをエンジントルクに換算するトルク変換計算部４２と、換算されたエンジントルクをエンジン１０に追加するように指令するトルク変換計算部４２と、を含んで構成される。
【００２４】
エンジン１０の運転点を変更するには、エンジン目標速度変化部１２が、エンジン目標速度変化部１２の運転点決定部に入力されたエンジン１０の目標速度から、エンジン１０の目標速度に対応して速度制御ができるように第１モータＭＧ１の目標速度を算出する。
第１モータＭＧ１の目標速度がＰＩ制御部２４に入力されると、ＰＩ制御部２４は、第１モータの目標速度を基に第１モータに対するトルクを計算し、計算されたトルクを出力するように第１モータＭＧ１に指令する。
【００２５】
通常運転の状態においては、第１モータＭＧ１は、エンジン全体の出力をエンジン１０と分担し、エンジン１０の回転数にかかわらずエンジン１０の最終出力をエンジン１０の目標速度に制御する。即ち、第１モータＭＧ１は、指令されたトルクを出力して第１モータＭＧ１を駆動することにより、エンジン１０の運転点が目標速度に変更される。エンジン１０と第１モータＭＧ１との出力比はバッテーリの充電量その他の要素によって別途に決定される。
【００２６】
一方、第１モータＭＧ１にパワー制限がかかるか、または、第１モータＭＧ１が最大トルクを出すにもかかわらずエンジン目標速度への運転点の変更が困難な状況においては、エンジン１０の運転点が目標速度における最適な運転点に追従できない状況、即ちアンチワインドアップタームが発生する。アンチワインドアップタームの発生状態が長く連続すると、バッテリの充放電バランスが崩され、バッテリの充電量（ＳＯＣ）の管理が難しく、これによる燃費低下が発生し得る。
【００２７】
そこで、運転点に早く追従するためのエンジントルク補償方法として、アンチワインドアップフィードバック部３０は、エンジン目標速度に到達できるトルクに対する第１モータＭＧ１トルクの不足分であるアンチワインドアップタームを検知し、このトルク不足分をエンジントルク補償部４０へフィードバックし、エンジントルクを補償する。
【００２８】
図３は、本発明によるハイブリッド車両のエンジン運転点追従方法を説明するフローチャートである。図３を用いて、本発明にかかるハイブリッド車両用のエンジン運転点追従方法を詳細に説明する。
第１モータＭＧ１の目標速度を基に計算され、第１モータに指令されたトルクを印加したにもかかわらず、エンジン１０の運転点が目標速度に変更されなかったとき、アンチワインドアップフィードバック部３０はアンチワインドアップタームが発生したと判断する（Ｓ１）。
【００２９】
次いで、アンチワインドアップフィードバック部３０はエンジン１０が目標速度に到達できるだけのトルクに相当するするアンチワインドアップタームを検知し、エンジントルク補償部４０へフィードバックする。
エンジントルク補償部４０のトルク変換計算部４２は、アンチワインドアップタームに相当するをエンジントルク補償タームを計算する（Ｓ２）。
【００３０】
エンジン１０及び第１モータＭＧ１の出力軸は互いに異なる軸を有するようになるので、エンジントルク補償部４０は、アンチワインドアップタームに相当するエンジントルク補償タームをエンジントルクに追加し、エンジントルク補償タームをエンジン目標トルクに反映させる（Ｓ３）。
最終的に、エンジントルク補償部４０は、エンジントルク補償タームをエンジン目標トルクに追加し最終のエンジントルクを指令する（Ｓ４）。補償されたエンジン目標トルクによってエンジン目標速度に速く到達できるようになる。
【符号の説明】
【００３１】
１０    エンジン
１２    エンジン目標速度変化部
２０    第１遊星ギアセット
２２    第２遊星ギアセット
２４    ＰＩ制御部
３０    アンチワインドアップフィードバック部
４０    エンジントルク補償部
４２    トルク変換計算部
ＭＧ１    第１モータ
ＭＧ２    第２モータ
【図１】
0005852312.tif 000002
【図２】
0005852312.tif 000003
【図３】
0005852312.tif 000004