(57)【要約】【課題】  バッテリの過充放電電力の補償時、過充放電電力補償を達成しながら、車両の飛び出しにより運転者へ与える違和感を防止することができるハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置を提供すること。【解決手段】  エンジンＥとバッテリ４を電源とする少なくとも２つのモータジェネレータMG1,MG2を動力源とし、該動力源とタイヤへの出力部材のうち２つの回転速度が決まれば残りの全ての回転速度が決まる２自由度の差動装置を有する変速機を備えたハイブリッド車において、前記バッテリ４の充放電電力を検出または推定するバッテリ電力検出手段６３と、バッテリ電力が過充放電状態となった場合、バッテリ過充放電電力を補償すると共に、車両進行方向の加速度が増加しないように、エンジントルクとモータジェネレータトルクを補正するトルク補正手段６４と、を設けた。【選択図】        図５
2006050748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとバッテリを電源とする少なくとも２つのモータジェネレータを動力源とし、該動力源とタイヤへの出力部材のうち２つの回転速度が決まれば残りの全ての回転速度が決まる２自由度の差動装置を有する変速機を備えたハイブリッド車において、
前記バッテリの充放電電力を検出または推定するバッテリ電力検出手段と、
バッテリ電力が過充放電状態となった場合、バッテリ過充放電電力を補償すると共に、車両進行方向の加速度が増加しないように、エンジントルクとモータジェネレータトルクを補正するトルク補正手段と、
を設けたことを特徴とするハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置において、
前記動力源の何れかの回転速度を変速制御量と考え、変速制御量と出力部材回転速度との比を実変速比として、実変速比と目標変速比との偏差に応じて目標変速速度を決める目標変速速度設定手段と、
前記目標変速速度で変速比を変化させると共に、出力部材からタイヤへ伝達される駆動力を所望の値にするように目標エンジントルクと目標モータトルクを決める駆動制御手段と、を設け、
前記トルク補正手段は、バッテリの過充放電時、バッテリ過充放電電力を補償すると共に、車両進行方向の加速度が増加しないように、エンジントルクとモータトルクの補正量を演算し、補正量に応じて目標エンジントルクと目標モータトルクを補正することを特徴とするハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載されたハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置において、
前記トルク補正手段は、トルク補正によるバッテリ過充放電電力の補償時、変速速度が変わらないようにすることを特徴とするハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載されたハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置において、
前記トルク補正手段は、バッテリの過充放電電力に応じ、過放電時にはモータパワーを減らし、過充電時にはエンジントルクを減らすことを特徴とするハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載されたハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置において、
前記トルク補正手段は、過放電時にモータパワーを減らすとき、モータトルクの補正パワー分だけエンジンパワーを増やすことを特徴とするハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載されたハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置において、
前記トルク補正手段は、エンジントルクを増減するとき、補正後のエンジントルクがエンジントルク制限値を超える場合には、エンジントルク制限値を補正後の目標エンジントルクとし、過充電電力補償量の不足分を変速速度を変えて補うようにモータトルクを補正することを特徴とするハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載されたハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置において、
前記差動装置は、共線図上に４つ以上の回転要素が配列され、各回転要素のうちの内側に配列される２つの回転要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の回転要素の両外側に配列される２つの回転要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結した遊星歯車列であり、
前記トルク補正手段は、エンジンと、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータのうち少なくとも一方と、を動力源とするハイブリッド車走行モード中、バッテリ電力が過充放電状態となった場合、バッテリ過充放電電力を補償すると共に、車両進行方向の加速度が増加しないように、エンジントルクとモータジェネレータトルクの補正を行うことを特徴とするハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンとバッテリを電源とする少なくとも２つのモータジェネレータを動力源とするハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンと２つのモータジェネレータを動力源とするハイブリッド変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなモータジェネレータを動力源に持つハイブリッド変速機では、モータジェネレータと電力を授受するバッテリにて過充放電電力が生じた場合や、モータジェネレータの機械的動作可能領域を超えた場合、モータトルクを制限する。このモータトルク制限制御は、第１モータトルクT1と第２モータトルクT2を軸とする２次元平面を考え、この２次元平面上に、バッテリ充放電電力がバッテリ定格電力に収まり、モータトルクが機械的動作可能領域に収まるようなT1,T2の領域（実現可能領域）を設定する。そして、T1,T2の目標値が、実現可能領域を超えるとき、実現可能領域内にT1,T2の目標値を修正することでなされる。
【特許文献１】特開２００３−２６９５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のハイブリッド変速機において、バッテリ定格電力やモータの機械的動作可能領域を超えないようにモータトルクT1,T2の目標値を修正するとき、変速速度と駆動力のうち駆動力の方が運転者の希望する優先順位が高いため、駆動力の変化が最も小さくなるように変速速度を変化させる補正により過充電電力の補償がなされる。
しかしながら、例えば、過充電時にモータパワーやエンジンパワーを増やした場合、過充電電力の補償はできるものの、車両加速度が増加することで車両が飛び出し、運転者に違和感を与えてしまう、という問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、バッテリの過充放電電力の補償時、過充放電電力補償を達成しながら、車両の飛び出しにより運転者へ与える違和感を防止することができるハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置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】
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置では、エンジンとバッテリを電源とする少なくとも２つのモータジェネレータを動力源とし、該動力源とタイヤへの出力部材のうち２つの回転速度が決まれば残りの全ての回転速度が決まる２自由度の差動装置を有する変速機を備えたハイブリッド車において、
前記バッテリの充放電電力を検出または推定するバッテリ電力検出手段と、
バッテリ電力が過充放電状態となった場合、バッテリ過充放電電力を補償すると共に、車両進行方向の加速度が増加しないように、エンジントルクとモータジェネレータトルクを補正するトルク補正手段と、
を設けた。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明のハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置にあっては、トルク補正手段において、バッテリ電力が過充放電状態となった場合、バッテリ過充放電電力を補償すると共に、車両進行方向の加速度が増加しないように、エンジントルクとモータジェネレータトルクが補正される。すなわち、バッテリ過充放電電力に対する制限の考え方として、駆動力優先による制限に代え、基本的に変速速度を一定に保つ変速比優先による制限を採用し、かつ、過充放電電力を補償する際、車両進行方向の加速度増加を抑えるようにした。この結果、バッテリの過充放電電力の補償時、過充放電電力補償を達成しながら、車両の飛び出しにより運転者へ与える違和感を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、ハイブリッド車の駆動系構成を説明する。
図１は実施例１のバッテリ電力補償制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例１におけるハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1と、第２モータジェネレータMG2と、出力ギヤOG（出力部材）と、駆動力合成変速機TM（変速機）と、を有する。
【０００９】
前記エンジンＥは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度等が制御される。
【００１０】
前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2は、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流を印加することによりそれぞれ独立に制御される。
【００１１】
前記駆動力合成変速機TMは、ラビニョウ型遊星歯車列PGR（差動装置、遊星歯車列）と、ローブレーキLBと、を有し、前記ラビニョウ型遊星歯車列PGRは、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1と、第１リングギヤR1と、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2と、第２リングギヤR2と、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2とを支持する共通キャリアPCと、によって構成されている。つまり、ラビニョウ型遊星歯車PGRは、第１サンギヤS1と、第１リングギヤR1と、第２サンギヤS2と、第２リングギヤR2と、共通キャリアPCと、の５つの回転要素を有する。この５つの回転要素に対する入出力部材の連結関係について説明する。
【００１２】
前記第１サンギヤS1には、第１モータジェネレータMG1が連結されている。前記第１リングギヤR1は、ローブレーキLBを介してケースに固定可能に設けられている。前記第２サンギヤS2には、第２モータジェネレータMG2が連結されている。前記第２リングギヤR2には、エンジンクラッチECを介してエンジンＥが連結されている。前記共通キャリアPCには、出力ギヤOGが直結されている。なお、出力ギヤOGからは、図外のディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動タイヤに駆動力が伝達される。
【００１３】
上記連結関係により、図２に示す共線図上において、第１モータジェネレータMG1（第１サンギヤS1）、エンジンＥ（第２リングギヤR2）、出力ギアOG（共通キャリアPC）、ローブレーキLB（第１リングギヤR1）、第２モータジェネレータMG2（第２サンギヤS2）の順に配列され、ラビニョウ型遊星歯車列PGRの動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデルを導入することができる。
ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸に各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比になるように配置したものである。
【００１４】
前記エンジンクラッチECとローブレーキLBは、後述する油圧制御装置５からの油圧により締結される多板摩擦クラッチと多板摩擦ブレーキであり、エンジンクラッチECは、図２の共線図上において、エンジンＥと共に第２リングギヤR2の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBは、図２の共線図上において、第１リングギヤR1の回転速度軸（出力ギヤOGの回転速度軸と第２サンギヤS2の回転速度軸との間の位置）に配置される。
【００１５】
次に、ハイブリッド車の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第２リングギヤ回転数センサ１２と、を有して構成されている。
【００１６】
前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。
【００１７】
前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０，１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。
【００１８】
前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との各ステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により独立した三相交流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続されている。
【００１９】
前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。
【００２０】
前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第２リングギヤ回転数センサ１２からの第２リングギヤ入力回転速度ωin等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。
【００２１】
なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４、１５により接続されている。
【００２２】
次に、ハイブリッド車の走行モードについて説明する。
実施例１のハイブリッド車における走行モードとしては、電気自動車無段変速モード（以下、「EVモード」という。）と、電気自動車固定変速モード（以下、「EV-LBモード」という。）と、ハイブリッド車固定変速モード（以下、「LBモード」という。）と、ハイブリッド車無段変速モード（以下、「E-iVTモード」という。）と、を有する。
【００２３】
前記「EVモード」は、図２(a)の共線図に示すように、二つのモータジェネレータMG1.MG2のみで走行する無段変速モードであり、エンジンＥは停止でエンジンクラッチECは解放である。
【００２４】
前記「EV-LBモード」は、図２(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結した状態で、二つのモータジェネレータMG1,MG2のみで走行する固定変速モードであり、エンジンＥは停止でエンジンクラッチECは解放である。第１モータジェネレータMG1から出力Outputへの減速比、及び、第２モータジェネレータMG2から出力Outputへの減速比が大きいので駆動力が大きく出るモードである。
【００２５】
前記「LBモード」は、図２(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結した状態で、エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2で走行する固定変速モードであり、エンジンＥは運転でエンジンクラッチECは締結である。エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2から出力Outputへの減速比が大きいので駆動力が大きく出るモードである。
【００２６】
前記「E-iVTモード」は、図２(d)の共線図に示すように、エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2で走行する無段変速モードであり、エンジンＥは運転でエンジンクラッチECは締結である。
【００２７】
そして、前記４つの走行モードのモード遷移制御は、統合コントローラ６により行われる。すなわち、統合コントローラ６には、要求駆動力Fdrv（アクセル開度APにより求められる。）と車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、図３に示すような前記４つの走行モードを割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両の停止時や走行時には、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検知値により走行モードマップが検索され、要求駆動力Fdrvと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じて最適な走行モードが選択される。なお、図３は三次元走行モードマップをバッテリS.O.Cが充分な容量域のある値で切り取ることにより、要求駆動力Fdrvと車速VSPとの二次元によりあらわした走行モードマップの一例である。
【００２８】
前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「EV-LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、ローブレーキLBの締結・解放が行われる。「E-iVTモード」と「LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、ローブレーキLBの締結・解放が行われる。また、「EVモード」と「E-iVTモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、エンジンＥの始動・停止と共にエンジンクラッチECの締結・解放が行われる。「EV-LBモード」と「LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、エンジンＥの始動・停止と共にエンジンクラッチECの締結・解放が行われる。
【００２９】
次に、バッテリ電力補償制御装置について説明する。
実施例１のバッテリ電力補償制御装置は、図５のブロック線図に示すように、前記統合コントローラ６内にプログラムの形で目標変速速度設定手段６１と、駆動制御手段６２と、バッテリ電力検出手段６３と、トルク補正手段６４とを有する。
【００３０】
前記目標変速速度設定手段６１は、前記エンジンＥと両モータジェネレータMG1,MG2の何れかの回転速度を変速制御量と考え、変速制御量と出力部材回転速度との比を実変速比として、実変速比と目標変速比との偏差に応じて目標変速速度を決める。
ここで、「目標変速比」は、目標値生成部（上位コントローラ）にて生成された目標入力回転速度と、車速センサ８による駆動力合成変速機TMからの実出力回転速度（＝車速）により求められる。また、「実変速比」は、エンジン回転数センサ９と第１モータジェネレータ回転数センサ１０と第２モータジェネレータ回転数センサ１１との何れかにより得られる駆動力合成変速機TMへの実入力回転速度と、車速センサ８による駆動力合成変速機TMからの実出力回転速度（＝車速）により求められる。
【００３１】
前記駆動制御手段６２は、目標変速速度設定手段６１からの目標変速速度に基づき、目標変速速度で変速比を変化させると共に、出力ギヤOUTからタイヤへ伝達される駆動力を所望の値にするように目標エンジントルクと目標モータトルクを演算する。
【００３２】
前記バッテリ電力検出手段６３は、バッテリ電流検出値に基づき、前記バッテリ４の充放電電力（＝バッテリS.O.C）を検出する。
【００３３】
前記トルク補正手段６４は、前記バッテリ電力検出手段６３からのバッテリ電力と、前記駆動制御手段６２からの目標エンジントルクおよび目標モータトルクと、を入力し、バッテリ電力が定格電力域から外れて過充放電状態となった場合、バッテリ過充放電電力を補償すると共に、車両進行方向の加速度が増加しないように、前記エンジンＥへのエンジントルクと２つのモータジェネレータMG1,MG2への目標モータトルクとを補正する。
【００３４】
次に、作用を説明する。
【００３５】
［トルク補正処理］
図６は実施例１の統合コントローラ６において実行されるトルク補正処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。なお、このサブルーチン処理は、所定の制御周期により繰り返し実行される。
【００３６】
ステップＳ１では、バッテリ４が過放電状態か否かが判断され、Yesの場合はステップＳ３へ移行し、Noの場合はステップＳ４へ移行する。
ここで、「バッテリ４の過放電」は、例えば、バッテリ電力ＰBがバッテリ定格下限電力値未満となったことで判断される。
【００３７】
ステップＳ２では、ステップＳ１での過放電判断に引き続き、過放電電力に応じてモータパワーが減るようにモータトルクを補正し、ステップＳ３へ移行する。
ここで、「過放電電力」は、バッテリ定格下限電力値からバッテリ電力ＰBを差し引くことで演算される。
【００３８】
ステップＳ３では、ステップＳ２でのモータトルク補正に引き続き、モータパワー減少分に等しくエンジンパワーが増えるように、エンジントルク制限値を超えない範囲でエンジントルクを増やし、ステップＳ６へ移行する。
【００３９】
ステップＳ４では、ステップＳ１での過放電ではないとの判断に引き続き、バッテリ４が過充電状態か否かが判断され、Yesの場合はステップＳ５へ移行し、Noの場合はサブルーチン終了へ移行する。
ここで、「バッテリ４の過充電」は、例えば、バッテリ電力ＰBがバッテリ定格上限電力値を超えたことで判断される。
【００４０】
ステップＳ５では、ステップＳ４での過充電判断に引き続き、過充電電力に応じエンジントルク制限値を超えない範囲でエンジントルクを減らす補正をし、ステップＳ６へ移行する。
ここで、「過充電電力」は、バッテリ電力ＰBからバッテリ定格上限電力値を差し引くことで演算される。
【００４１】
ステップＳ６では、ステップＳ３またはステップＳ５のエンジントルク増減処理に引き続き、エンジントルク制限値を超えるトルク増減が要求されるとき、エンジントルクの補正不足分を算出し、ステップＳ７へ移行する。
【００４２】
ステップＳ７では、ステップＳ６でのエンジントルクの補正不足分算出に引き続き、エンジントルクの補正不足分を、変速速度を変えることで補償するように、モータトルク補正量を算出し、サブルーチン終了へ移行する。
【００４３】
［本発明のトルク補正の考え方］
バッテリ充放電電力ＰBは、次式で表される。
ＰB＝ω1T1＋ω2T2＋Ｐml                        …(1)
ここで、ω1は第１モータジェネレータ回転速度、ω2は第２モータジェネレータ回転速度、T1は第１モータジェネレータトルク、T2は第２モータジェネレータトルク、Ｐmlはモータロスである。
バッテリ充放電電力ＰBをΔＰ変化させるT1とT2の変化量を、それぞれΔT1とΔT2とすると次式が得られる。
ΔＰ＝ω1ΔT1＋ω2ΔT2                        …(2)
但し、式(2)だけでは、バッテリ充放電電力ＰBをΔＰ変化させるΔT1とΔT2は一意に決まらない。しかし、入力回転加速度とモータトルクの関係、もしくは、出力回転速度とモータトルクの関係を用いることで、ΔT1とΔT2を一意に決めることができる。
【００４４】
慣性モーメントの大きさから、出力回転加速度に対して入力回転加速度は十分に速いため、入力回転加速度は変速速度に相当する。一方、出力回転加速度は駆動トルクに相当する。入力回転加速度dωi/dtの動特性は、次式で表される。
dωi/dt＝b11・TR＋b13・TE＋b14・T1＋b15・T2      …(3)
dここで、b11からb15は慣性モーメント等で決まる定数である。
入力回転加速度dωi/dtを変化させないように、つまり、変速速度を変化させないように第１モータジェネレータトルクT1と第２モータジェネレータトルクT2のトルク配分を変えるためには、次式の関係を満たせばよい。
０＝b14・ΔT1＋b15・ΔT2                      …(4)
よって、式(2)と式(4)を連立して解けば、入力回転加速度dωi/dt（＝変速速度）を変化させずに、バッテリ充放電電力をΔＰ変化させるΔT1とΔT2が一意に決まる。
【００４５】
一方、実施例１でハイブリッド無段変速モードである「E-iVTモード」を選択している時のパワーフローは、図７に示すように、下記の式で表される。
ＰB＝ＰO−ＰE＋ＰI                            …(5)
但し、ＰBはバッテリ充放電電力、ＰOは出力パワー、ＰEはエンジンパワー、ＰIは変速機パワーである。
前進時の場合で説明する。従来の自動変速機（ＡＴ）や無段変速機（ＣＶＴ）やハイブリッド変速機では、キックダウンでのロー変速時にはＰI>０、アクセル足離しでのハイ変速時にはＰI<０となる。
キックダウン時には、ＰO>０かつＰI>０であるので、上記式(5)からバッテリ充放電電力ＰBは過放電になりやすい。放電電力を減らすと駆動力は減るので、過放電電力を補償すると加速力が鈍り、運転者の希望する加速力が得られないだけである。
【００４６】
しかし、実施例１の「E-iVTモード」では、キックダウンでのロー変速時に、必ずしもＰI>０とならず、ＰI<０となる場合がある。したがって、キックダウン時に過充電となる場合があり得る。しかし、過充電となった場合、充電電力を減らすと駆動力は増すので、過充電電力を補償すると加速力が増して、運転者の要求以上に車が飛び出してしまう。
【００４７】
本発明は、上記のように、「E-iVTモード」でのキックダウン時に過充電となる場合があり得るし、過充電電力を単純にモータトルク増大補正により補償すると加速力が増し、運転者の要求以上に車が飛び出してしまうという点に着目し、バッテリ電力が過充放電状態となった場合、バッテリ過充放電電力を補償すると共に、車両進行方向の加速度が増加しないように、エンジントルクとモータジェネレータトルクの補正を行うものである。
【００４８】
［過放電時のトルク補正作用］
例えば、「E-iVTモード」による高負荷走行中、両モータジェネレータMG1,MG2による力行量が回生量を上回る状態が続き、バッテリ電力ＰBが過放電状態になった場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ６→ステップＳ７へと進む流れとなる。
【００４９】
すなわち、ステップＳ２では、過放電電力ΔＰに応じてモータパワーが減るようにモータトルクが補正される。
ここで、モータトルクの補正は、E-iVT回転系の運動エネルギをＥとしたとき、過放電電力ΔＰは、
ΔＰ＝(∂Ｅ/∂ωi)・Δdωi/dt＋(∂Ｅ/∂ωo)・Δdωo/dt    …(6)
の式で与えられ、式(6)を満たすように、Δdωi/dtとΔdωo/dtを決めて変速制御量と駆動力制御量を補正すればよいが、ここでは、変速速度が変わらない補正を行うため、上記の式(6)において、Δdωi/dt＝０（変速速度dωi/dtの変化無し）とした、
ΔＰ＝(∂Ｅ/∂ωo)・Δdωo/dt                            …(6')
の式を用い、過放電電力ΔＰに応じて、出力回転加速度変化量Δdωo/dtを決めて、モータパワーが減るようにモータトルクを補正する。
【００５０】
次のステップＳ３では、モータパワー減少分に等しくエンジンパワーが増えるように、エンジントルク制限値を超えない範囲でエンジントルクを増やす。つまり、ステップＳ２でのモータトルク補正により駆動力が減少する分をエンジントルクを増すことで補う。
但し、ステップＳ３において、モータトルク補正補償分を加算して得られた目標エンジントルクが、エンジントルク制限値を超えると、目標エンジントルクはエンジントルク制限値とされる。
【００５１】
次のステップＳ６では、ステップＳ３にてエンジントルク制限値を超えるトルク増加が要求された場合、エンジントルク補正不足分を算出する。そして、ステップＳ７では、エンジントルクの補正不足分を、変速速度を変えることで補償するように、モータトルク補正量を算出することになる。
ここで、駆動力を変えることなく、変速速度のみを変えるモータトルク補正量の演算は、上記の式(6)において、Δdωo/dt＝０（駆動力dωo/dtの変化無し）とした、
ΔＰ＝(∂Ｅ/∂ωi)・Δdωi/dt                        …(6")
の式を用い、エンジントルク補正不足分ΔＰに応じて、入力回転加速度変化量Δdωi/dtを決めて、変速制御量を補正することで行われる。
【００５２】
次に、過放電時に［モータパワーを減らした場合］と、［エンジンパワーを増やした場合］と、［エンジンパワーを減らした場合］と、について、バッテリ電力・エンジンパワー・変速速度・駆動力の各特性を説明する。なお、各特性において、破線は補償を行わない場合の特性を示し、実線もしくは１点鎖線は補償を行ったときの特性を示す。
【００５３】
［モータパワーを減らした場合］
「E-iVTモード」での走行中、図８に示すように、時刻t1で過放電と判断され、時刻t1から時刻t2までの間、モータパワーを減らした場合、バッテリ電力特性に示すように、迅速に過放電電力を補償することができる。しかし、駆動力特性に示すように、モータパワーを減らした分、駆動力が減り、車両が減速してしまう。
【００５４】
［エンジンパワーを増やした場合］
「E-iVTモード」での走行中、図９に示すように、時刻t1で過放電と判断され、時刻t1から時刻t2までの間、エンジンパワーを増やした場合、バッテリ電力特性に示すように、エンジンパワーを増したことに伴いトルクバランスを保つようにモータパワーが減ることで過放電電力を補償（ただし、エンジン応答遅れ分、過放電電力補償が遅れる。）することができる。しかし、駆動力特性に示すように、エンジンパワーを増加とモータパワーの減少により駆動力はほぼ変わらない。
【００５５】
［エンジンパワーを減らした場合］
「E-iVTモード」での走行中、図１０に示すように、時刻t1で過放電と判断され、時刻t1から時刻t2までの間、エンジンパワーを減らした場合、バッテリ電力の実線特性に示すように、エンジンパワーを減らしたことに伴いトルクバランスを保つようにモータパワーが増えることで過放電電力が増える。そこで、バッテリ電力の１点鎖線特性に示すように、過放電電力を補償できるようにモータパワーを減らすと、駆動力の１点鎖線特性に示すように、エンジンパワーとモータパワーの減少により駆動力が低下し、車両の減速度が大きくなる。
【００５６】
以上のことから、「過放電電力の補償」は、図８に示すように、モータパワーを減らす方法を採用するのが応答性が良くて最も好ましい。また、「駆動力制御」は、図９に示すように、エンジンパワーを増す方法を採用するのが最も好ましい。つまり、実施例１は、両者を組み合わせた方法を採用した。
【００５７】
したがって、実施例１のバッテリ電力補償制御装置では、過放電時において、モータパワーを減らすことで、過放電電力の補償を達成することができる。同時に、過放電電力補償の前後において駆動力を一定に保つように、エンジントルク補正、もしくは、エンジントルク補正に変速速度のみを変えるモータトルク補正を加えることで、車両の飛び出しにより運転者へ与える違和感を防止することができる。
【００５８】
［過充電時のトルク補正作用］
例えば、「E-iVTモード」による低負荷走行中、両モータジェネレータMG1,MG2による力行量より回生量が上回る状態が続き、バッテリ電力ＰBが過充電状態になった場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７へと進む流れとなる。
【００５９】
すなわち、ステップＳ５では、過充電電力ΔＰに応じてエンジントルクを減らすように目標エンジントルクが補正される。
【００６０】
次のステップＳ６では、ステップＳ５にてエンジントルク制限値を超えるトルク減少が要求された場合、エンジントルク補正不足分を算出する。そして、ステップＳ７では、エンジントルクの補正不足分を、変速速度を変えることで補償するように、モータトルク補正量を算出することになる。
ここで、駆動力を変えることなく、変速速度のみを変えるモータトルク補正量の演算は、上記の式(6)において、Δdωo/dt＝０（駆動力dωo/dtの変化無し）とした、
ΔＰ＝(∂Ｅ/∂ωi)・Δdωi/dt                        …(6")
の式を用い、エンジントルク補正不足分ΔＰに応じて、入力回転加速度変化量Δdωi/dtを決めて、変速制御量を補正することで行われる。
【００６１】
次に、過充電時に［エンジンパワーを減らした場合］と、［モータパワーを増やした場合］と、［エンジンパワーを増やした場合］と、について、バッテリ電力・エンジンパワー・変速速度・加速度の各特性を説明する。なお、各特性において、破線は補償を行わない場合の特性を示し、実線もしくは１点鎖線は補償を行ったときの特性を示す。
【００６２】
［エンジンパワーを減らした場合］
「E-iVTモード」での走行中、図１１に示すように、時刻t1で過充電と判断され、時刻t1から時刻t2までの間、エンジンパワーを減らした場合、バッテリ電力特性に示すように、エンジントルクの遅れ分の遅れ分だけ遅れるが過放電電力を補償することができる。そして、加速度特性に示すように、エンジンパワーを減らしたことに伴いトルクバランスを保つようにモータパワーが増すことで、エンジンパワーを減少とモータパワーの増加により加速度はほぼ変わらない。
【００６３】
［モータパワーを増やした場合］
「E-iVTモード」での走行中、図１２に示すように、時刻t1で過充電と判断され、時刻t1から時刻t2までの間、モータパワーを増やした場合、バッテリ電力特性に示すように、迅速に過放電電力を補償することができる。しかし、加速度特性に示すように、モータパワーの増加により加速度は増える。
【００６４】
［エンジンパワーを増やした場合］
「E-iVTモード」での走行中、図１３に示すように、時刻t1で過充電と判断され、時刻t1から時刻t2までの間、エンジンパワーを増やした場合、バッテリ電力の実線特性に示すように、エンジンパワーを増やしたことに伴いトルクバランスを保つようにモータパワーが減ることで過充電電力が増える。そこで、バッテリ電力の１点鎖線特性に示すように、過充電電力を補償できるようにモータパワーを増やすと、加速度の１点鎖線特性に示すように、エンジンパワーとモータパワーの増加により、車両の加速度が大きく増える。
【００６５】
以上のことから、「過充電電力の補償」と「駆動力制御」との両立を図るには、図１１に示すように、エンジンパワーを減らす方法を採用するのが最も好ましい。
【００６６】
したがって、実施例１のバッテリ電力補償制御装置では、過充電時において、エンジンパワーを減らしてモータパワーを増やすことで、過放電電力の補償を達成することができる。同時に、過充電電力補償の前後において駆動力を一定に保つように、エンジントルク補正、もしくは、エンジントルク補正に変速速度のみを変えるモータトルク補正を加えることで、車両の飛び出しにより運転者へ与える違和感を防止することができる。
【００６７】
次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００６８】
(1) エンジンＥとバッテリ４を電源とする少なくとも２つのモータジェネレータMG1,MG2を動力源とし、該動力源とタイヤへの出力部材のうち２つの回転速度が決まれば残りの全ての回転速度が決まる２自由度の差動装置を有する変速機を備えたハイブリッド車において、前記バッテリ４の充放電電力を検出または推定するバッテリ電力検出手段６３と、バッテリ電力が過充放電状態となった場合、バッテリ過充放電電力を補償すると共に、車両進行方向の加速度が増加しないように、エンジントルクとモータジェネレータトルクを補正するトルク補正手段６４と、を設けたため、バッテリの過充放電電力の補償時、過充放電電力補償を達成しながら、車両の飛び出しにより運転者へ与える違和感を防止することができる。
【００６９】
(2) 前記動力源の何れかの回転速度を変速制御量と考え、変速制御量と出力部材回転速度との比を実変速比として、実変速比と目標変速比との偏差に応じて目標変速速度を決める目標変速速度設定手段６１と、前記目標変速速度で変速比を変化させると共に、出力部材からタイヤへ伝達される駆動力を所望の値にするように目標エンジントルクと目標モータトルクを決める駆動制御手段６２と、を設け、前記トルク補正手段６３は、バッテリの過充放電時、バッテリ過充放電電力を補償すると共に、車両進行方向の加速度が増加しないように、エンジントルクとモータトルクの補正量を演算し、補正量に応じて目標エンジントルクと目標モータトルクを補正するため、バッテリの過充放電電力の補償時、目標エンジントルクと目標モータトルクの補正により、過充放電電力補償を達成しながら、車両の飛び出しにより運転者へ与える違和感を防止することができる。
【００７０】
(3) 前記トルク補正手段６４は、トルク補正によるバッテリ過充放電電力の補償時、変速速度が変わらないようにするため、変速比変化の違和感を防止することができると共に、過充放電電力補償時でも所望のパワー状態になるための変速を妨げることがない。
【００７１】
(4) 前記トルク補正手段６４は、バッテリ４の過充放電電力に応じ、過放電時にはモータパワーを減らし、過充電時にはエンジントルクを減らすため、車両進行方向の加速度増加を抑制可能としながら、過放電時か過充電時かにかかわらず、有効に過充放電電力を補償することができる。
【００７２】
(5) 前記トルク補正手段６４は、過放電時にモータパワーを減らすとき、モータトルクの補正パワー分だけエンジンパワーを増やすため、過放電電力の補償時における車両進行方向の加速度の減少を抑制することができる。
【００７３】
(6) 前記トルク補正手段６４は、エンジントルクを増減するとき、補正後のエンジントルクがエンジントルク制限値を超える場合には、エンジントルク制限値を補正後の目標エンジントルクとし、過充電電力補償量の不足分を変速速度を変えて補うようにモータトルクを補正するため、エンジントルクの制限があっても、車両進行方向の加速度の増減を抑制しながら過充放電電力を補償することができる。
【００７４】
(7) 前記差動装置は、共線図上に４つ以上の回転要素が配列され、各回転要素のうちの内側に配列される２つの回転要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力ギヤOGをそれぞれ割り当てると共に、前記内側の回転要素の両外側に配列される２つの回転要素にそれぞれ第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを連結したラビニョウ型遊星歯車列PGRであり、前記トルク補正手段６４は、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを動力源とする「E-iVTモード」を選択しての走行中、バッテリ電力が過充放電状態となった場合、バッテリ過充放電電力を補償すると共に、車両進行方向の加速度が増加しないように、エンジントルクとモータジェネレータトルクの補正を行うため、バッテリパワーの収支を抑えた燃費効率の良い「E-iVTモード」を維持したままでバッテリ４の過充放電電力をバッテリ定格電力に収めることができる。すなわち、ハイブリッド車において、バッテリ４の劣化を促進することなく、「E-iVTモード」での走行頻度が最大限に確保されることで、良好な燃費効率や走行性能の確保に大きく寄与する。
【００７５】
以上、本発明のハイブリッド車のバッテリ電力補償制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７６】
実施例１では、トルク補正手段として、バッテリ過充放電電力の補償を達成しながら、駆動力が加速側にも減速側にも変化しない好ましい例を示した。しかし、トルク補正手段としては、バッテリ電力が過充放電状態となった場合、バッテリ過充放電電力を補償すると共に、車両進行方向の加速度が増加しないように、エンジントルクとモータジェネレータトルクを補正する手段であれば、例えば、駆動力の加速側の変化のみを抑制するような手段であっても本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
実施例１では、２自由度のラビニョウ型遊星歯車列を有する駆動力合成変速機を採用したハイブリッド車への適用例を示したが、１つのエンジンと少なくとも２つのモータジェネレータを動力源とし、２自由度の差動装置を有する変速機を備えたハイブリッド車であれば、実施例１で示す以外の差動装置を採用したハイブリッド車にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施例１のバッテリ電力補償制御装置が適用されたハイブリッド車を示す全体システム図である。
【図２】実施例１のバッテリ電力補償制御装置が適用されたハイブリッド車に採用されたラビニョウ型遊星歯車列による各走行モードをあらわす共線図である。
【図３】実施例１のバッテリ電力補償制御装置が適用されたハイブリッド車での走行モードマップの一例を示す図である。
【図４】実施例１のバッテリ電力補償制御装置が適用されたハイブリッド車での４つの走行モード間におけるモード遷移経路を示す図である。
【図５】実施例１のバッテリ電力補償制御装置を示すブロック線図である。
【図６】実施例１の統合コントローラにおいて実行されるトルク補正処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施例１のハイブリッド車における「E-iVTモード」でのエンジンパワーとバッテリパワーと変速機パワーと出力パワーの流れを示す図である。
【図８】過放電時にモータパワーを減らす補償を行った場合のバッテリ電力・エンジンパワー・変速速度・駆動力の各特性を示すタイムチャートである。
【図９】過放電時にモータパワーを増やす補償を行った場合のバッテリ電力・エンジンパワー・変速速度・駆動力の各特性を示すタイムチャートである。
【図１０】過放電時にエンジンパワーを減らす補償を行った場合のバッテリ電力・エンジンパワー・変速速度・駆動力の各特性を示すタイムチャートである。
【図１１】過充電時にエンジンパワーを減らす補償を行った場合のバッテリ電力・エンジンパワー・変速速度・加速度の各特性を示すタイムチャートである。
【図１２】過充電時にモータパワーを増やす補償を行った場合のバッテリ電力・エンジンパワー・変速速度・加速度の各特性を示すタイムチャートである。
【図１３】過充電時にエンジンパワーを増やす補償を行った場合のバッテリ電力・エンジンパワー・変速速度・加速度の各特性を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
Ｅ  エンジン
MG1  第１モータジェネレータ
MG2  第２モータジェネレータ
OG  出力ギヤ（出力部材）
TM  駆動力合成変速機（変速機）
PGR  ラビニョウ型遊星歯車列（差動装置）
EC  エンジンクラッチ
LB  ローブレーキ
１  エンジンコントローラ
２  モータコントローラ
３  インバータ
４  バッテリ
５  油圧制御装置
６  統合コントローラ
６１  目標変速速度設定手段
６２  駆動制御手段
６３  バッテリ電力検出手段
６４  トルク補正手段
７  アクセル開度センサ
８  車速センサ
９  エンジン回転数センサ
１０  第１モータジェネレータ回転数センサ
１１  第２モータジェネレータ回転数センサ
１２  第２リングギヤ回転数センサ
【図１】
2006050748.tif 000003
【図２】
2006050748.tif 000004
【図３】
2006050748.tif 000005
【図４】
2006050748.tif 000006
【図５】
2006050748.tif 000007
【図６】
2006050748.tif 000008
【図７】
2006050748.tif 000009
【図８】
2006050748.tif 000010
【図９】
2006050748.tif 000011
【図１０】
2006050748.tif 000012
【図１１】
2006050748.tif 000013
【図１２】
2006050748.tif 000014
【図１３】
2006050748.tif 000015