(57)【要約】【課題】動力源の目標追従性能を向上させることができる車両の制御装置の提供を課題とする。【解決手段】上記課題は、複数の動力発生装置、例えばエンジン１及びモータ５のそれぞれの上下限トルクを演算し、この演算された上下限トルク，目標駆動トルクに基づいて、複数の動力発生装置（例えばエンジン１及びモータ５）のそれぞれのトルク指令値を演算することにより、解決できる。【選択図】  図３
2011073533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標駆動トルクを演算する目標駆動トルク演算手段と、
第１動力発生装置の上下限トルクを演算する第１上下限トルク演算手段と、
第２動力発生装置の上下限トルクを演算する第２上下限トルク演算手段と、
前記目標駆動トルクに対する前記第一動力発生装置のトルク指令値及び前記第ニ動力発生装置のトルク指令値を演算する駆動トルク分配演算手段と、有し、
前記駆動トルク分配演算手段は、前記目標駆動トルク、前記第１動力発生装置の上下限トルク及び第２動力発生装置の上下限トルクに基づいて、前記第一動力発生装置のトルク指令値及び前記第ニ動力発生装置のトルク指令値を演算する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の制御装置において、
前記駆動トルク分配演算手段は、
前記目標駆動トルクと前記第１動力発生装置の下限トルクとの差分又は前記第２動力発生装置の上限トルクのどちらか小さい値を選択する第１選択器、前記第１選択器により選択された値又は前記第２動力発生装置の下限トルクのどちらか大きい値を選択する第２選択器を備え、前記第２選択器により選択された値を前記第２動力発生装置のトルク指令値として設定すると共に、
前記目標駆動トルクと前記第２動力発生装置のトルク指令値との差分を前記第１動力発生装置のトルク指令値として設定する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両の制御装置において、
さらに、前記第１動力発生装置のトルクを検出又は推定する第１トルク演算手段と、有し、
前記駆動トルク分配演算手段は、
前記トルク演算手段により検出又は推定されたトルクと前記目標駆動トルクとの差分又は前記第二動力発生装置の上限トルクのどちらか小さい値を選択する第１選択器、前記第１選択器により選択された値又は前記第２動力発生装置の下限トルクのどちらか大きい値を選択する第２選択器を備え、前記第２選択器により選択された値を前記第２動力発生装置のトルク指令値として設定すると共に、
前記目標駆動トルクと前記第１動力発生装置の下限トルクとの差分又は前記第２動力発生装置の上限トルクのどちらか小さい値を選択する第３選択器、前記第３選択器により選択された値又は前記第２動力発生装置の下限トルクのどちらか大きい値を選択する第４選択器、第４選択器により選択された値と前記目標駆動トルクとの差分又は前記第１動力発生装置の上限トルクのどちらか小さい値を選択する第５選択器を備え、前記第５選択器により選択された値を前記第１動力発生装置のトルク指令値として設定する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの車両の制御装置において、
さらに、前記第２動力発生装置に対してエネルギーを供給すると共に、前記第２動力発生装置からエネルギーの供給を受けるエネルギー貯蔵装置のエネルギー貯蔵状態に応じて、前記エネルギー貯蔵装置へのエネルギー供給が必要であるか否かを判定する判定手段と、
前記エネルギー貯蔵装置のエネルギー貯蔵状態に応じて、前記第２動力発生装置に対する０又は負の値のトルクを演算する第２トルク演算手段と、を有し、
前記判定手段が前記エネルギー貯蔵装置へのエネルギー供給が必要であると判断した場合には、前記第２動力発生装置の上限トルクを、前記第２トルク演算手段によって演算されたトルクとする、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかの車両の制御装置において、
さらに、前記第２動力発生装置に対してエネルギーを供給すると共に、前記第２動力発生装置からエネルギーの供給を受けるエネルギー貯蔵装置のエネルギー貯蔵状態に応じて、前記エネルギー貯蔵装置へのエネルギー供給が必要であるか否かを判定する判定手段を有し、
前記第１上下限トルク演算手段は、
車速又は前記第１動力発生装置の回転数とアクセル開度によって定義されるアクセル下限トルク、アクセル開度によらず車速のみ又は前記第１動力発生装置の回転数のみによって定義される回転数下限トルクを演算していると共に、
前記判定手段が前記エネルギー貯蔵装置へのエネルギー供給が必要ないと判断した場合には、前記第１動力発生装置の下限トルクを前記アクセル下限トルクとし、
前記判定手段が前記エネルギー貯蔵装置へのエネルギー供給が必要であると判断した場合には、前記第１動力発生装置の下限トルクを前記回転数下限トルクとする、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項６】
請求項４に記載の車両の制御装置において、
前記第１上下限トルク演算手段は、
車速又は前記第１動力発生装置の回転数とアクセル開度によって定義されるアクセル下限トルク、アクセル開度によらず車速のみ又は前記第１動力発生装置の回転数のみによって定義される回転数下限トルクを演算していると共に、
前記判定手段が前記エネルギー貯蔵装置へのエネルギー供給が必要ないと判断した場合には、前記第１動力発生装置の下限トルクを前記アクセル下限トルクとし、
前記判定手段が前記エネルギー貯蔵装置へのエネルギー供給が必要であると判断した場合には、前記第１動力発生装置の下限トルクを前記回転数下限トルクとする、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の動力源を備えた車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の動力源を備えた車両としては、例えばエンジンとモータとを駆動源として備えたハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両の駆動装置としては、複数のモータを搭載した駆動装置、自動変速機（ＡＴ）とモータとを組み合わせた駆動装置、無段変速機（ＣＶＴ）とモータとを組み合わせた駆動装置など、数種類の駆動装置が知られている。ハイブリッド車両の上記駆動装置の多くは、燃費の向上を目的として開発されている。このようなことから、上記駆動装置を備えたハイブリッド車両では、エンジンの駆動力とモータの駆動力とをどのように配分するかが重要であり、その駆動力配分を最適に行うことによって燃費や動力性能を向上させることができる。
【０００３】
上記のような駆動力配分に関連する背景技術としては、例えば特許文献１乃至５に開示されたものが知られている。このうち、特許文献１には、アクセルペダル開度の全開から全閉までに亘る変化に基づいて設定する目標トルク設定し、この目標トルクをエンジントルクとモータトルクとに配分する技術が開示されている。特許文献２には、目標駆動トルクを決められた駆動力配分率にしたがって前輪軸と後輪軸に振り分ける技術が開示されている。特許文献３には、目標トルクからエンジントルクとモータトルクへの配分をフィードバック定数により制御する技術が開示されている。特許文献４及び特許文献５には、エンジンのトルク及びモータのトルクが目標駆動トルクに追従するように、走行中の状況に応じて制御方式を切り換える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６５２６９３号公報
【特許文献２】特開２００２−２３３００６号公報
【特許文献３】特開平６−２３３４１１号公報
【特許文献４】特許第３２１６０８２号公報
【特許文献５】特許第２７９６６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の動力源を備えた車両では、車両の作動状態及び複数の動力源の各々の特性に基づいて、要求動力に対して複数の動力源のどの動力を優先的に配分するかという動力配分の優先順位が変化する。例えば複数の動力源としてエンジンとモータとを備えたハイブリッド車両では、エンジンの燃料消費効率の良い動作点及びモータの効率の良い動作点は１点ではなく、領域として存在する。このようなことから、上記ハイブリッド車両では、車両の走行状態及び駆動システムを構成する各コンポーネントの状態に基づいて、要求トルクに対してエンジン及びモータのどちらのトルクを優先的に配分するかという動力配分の優先順位の基準も変化する。
【０００６】
この時、複数の動力源の各々の制御方式を切り換える場合がある。しかし、複数の動力源の各々の制御方式の切り換えによる値の変化によって、動作指令値に対する動力源の応答性が低下し、制御精度が低下する場合があると考えられる。例えば上記ハイブリッド車両において、エンジンの動作点を優先的に制御する方式を用いて、エンジントルク指令値をフィルターなどにより操作している状態から、モータの動作点を優先的に制御する方式に切り換え、エンジントルク指令値を急峻に変化させる場合には、フィルターなどによってエンジンの応答が遅れ、これにより、車両の駆動制御の精度を低下させてしまう場合があると考えられる。また、モータの動作点を優先的に制御する方式から、エンジンの動作点を優先的に制御する方式に切り換える場合においても、エンジンやモータの応答を制御しなければならない場合があると考えられる。
【０００７】
また、上記ハイブリッド車両の加速状態では、エンジンの出力をモータの出力によって補うようにモータを動作させることが望ましいが、上記ハイブリッド車両の定速走行中、減速時及びモータの発熱による出力制限中などの状態では、モータが発電できる範囲でかつ燃費が良いポイントでモータを動作させることが望ましい。このようなことから、上記ハイブリッド車両では、動力配分の演算方法を切り換える必要性が生じ、上記のように、車両の駆動制御の精度を低下させてしまう場合があると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
代表的な本発明の一つは、動力源の目標追従性能を向上させることができる車両の制御装置を提供する。
【０００９】
ここに、代表的な本発明の一つは、複数の動力発生装置のそれぞれの上下限トルクを演算し、この演算された上下限トルク、目標駆動トルクに基づいて、複数の動力発生装置のそれぞれのトルク指令値を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
代表的な本発明の一つによれば、動力源の目標追従性能を向上させることができるので、車両の制御精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例であるハイブリッド自動車の駆動システムの構成を示すブロック図。
【図２】図１のハイブリッド制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】図２の駆動トルク分配演算ブロックの構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第２実施例であるハイブリッド自動車のハイブリッド制御装置の構成を示すブロック図。
【図５】図４の駆動トルク分配演算ブロックの構成を示すブロック図。
【図６】バッテリ蓄電量が低くなった場合のモータ上下限トルクの変化を示すタイムチャート。
【図７】バッテリ蓄電量が低くなった場合のエンジン上下限トルクの変化を示すタイムチャート。
【図８】本発明の第３実施例であるハイブリッド自動車の駆動システムの構成を示すブロック図。
【図９】図８のハイブリッド制御装置の駆動トルク分配演算ブロックの構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第４実施例であるハイブリッド自動車の駆動システムの構成を示すブロック図。
【図１１】図４の駆動トルク分配演算ブロックの改良例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１３】
以下に説明する実施例では、本発明を、エンジンとモータとを用いて走行するハイブリッド自動車に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１４】
以下に説明する実施例の構成は、エンジンとモータとを用いて走行するハイブリッド型鉄道車両、エンジンとモータとを用いて走行する或いは車体を旋回させる若しくはアームを動作させるハイブリッド型建設機械など、他のハイブリッド機器に適用しても構わない。
【実施例１】
【００１５】
本発明の第１実施例を図１乃至図３に基づいて説明する。
【００１６】
まず、図１を用いて、ハイブリッド自動車の駆動システムについて説明する。
【００１７】
図１に示すハイブリッド自動車の駆動システムは、第１動力発生装置として備えたエンジン１及び第２動力発生装置として備えたモータ５のいずれか一方の動力による車両駆動及びその両方の動力による車両駆動が可能である、いわゆる複数の動力源から車輪に伝達されるエネルギーの流れが並列であるパラレル式ハイブリッドシステムである。
【００１８】
尚、駆動システムとしては、パラレル式ハイブリッドシステムに、エンジンの動力の一部を分割して発電機を駆動するシステムを組み合わせてなる、いわゆるシリーズパラレル式ハイブリッドシステムを用いても構わない。
【００１９】
エンジン１は、空気と燃料（例えばガソリン）との混合気を圧縮燃焼させて動力を発生させる内燃機関である。エンジン１には電子制御スロットル弁１０が設けられている。エンジン１の出力は、エンジン制御装置９から出力された要求信号に基づいて電子制御スロットル弁１０の作動が制御され、エンジン１に供給される空気量が制御されることにより制御される。
【００２０】
尚、第１動力発生装置としては、モータや他の動力装置を用いても構わない。
【００２１】
モータ５は、電機子（例えば固定子）と界磁（例えば回転子）との磁気的作用によって電機子或いは界磁が回転して動力を発生させる回転電機であり、回転軸の加速方向にトルクを発生させる力行及び回転軸の減速方向にトルクを発生させる発電（回生）のどちらの作用も可能であることから、モータジェネレータとも呼ばれる。本実施例では、モータ５として、界磁に永久磁石を、電機子に三相巻線を、それぞれ備え、三相巻線への三相交流電力の供給によって発生する回転磁界に同期して界磁が回転する永久磁石界磁形三相交流同期機を用いている。
【００２２】
尚、モータ５としては、誘導モータや、空気圧或いは油圧を使ったポンプとタービンとを組み合わせた圧力モータなどを用いても構わない。また、以下に説明する本実施例の構成は、モータ５として、力行作用のみのモータを用いた場合にも適用可能である。
【００２３】
エンジン１のエンジン軸（出力軸）は、回転エネルギーの断続（伝達及び遮断）が可能なクラッチ４１を介して変速機２の入力軸２１に機械的に接続されている。変速機２の入力軸２１には、モータ５の回転子が設けられている。変速機２の出力軸３はデファレンシャルギヤ（図示省略）を介して車輪４に機械的に接続されている。
【００２４】
変速機２は、入力軸２１のトルクを増幅して（回転トルクや回転速度を変化させて）出力軸３に伝達する動力伝達機構である。本実施例では、変速機２として、車速に応じて変速段を自動的に切り換える自動変速機を用いている。変速機２の内部には、複数の変速段を構成するための変速機構と、変速機構の変速段を切り換えるためのアクチュエータとを備えている。変速段の切り換えは、変速機制御装置１１から出力された要求信号に基づいてアクチュエータの作動が制御されて、変速機構の変速段が切り換えられることにより制御される。
【００２５】
尚、変速機２としては、変速段の切り換えを手動にて行う手動変速機や、変速段を持たない無段変速機などを用いても構わない。
【００２６】
モータ５の電機子の三相巻線には、モータ制御装置であるインバータ装置７が電気的に接続されている。インバータ装置７には、モータ５の駆動電源であるバッテリ６が電気的に接続されている。インバータ装置７は、モータ５の力行時、バッテリ６から供給された直流電力を三相交流電力に変換してモータ５の電機子の三相巻線に供給し、モータ５の駆動を制御する直流−交流電力変換装置であると共に、モータ５の発電（回生）時、モータ５において発電した三相交流電力を直流電力に変換してバッテリ６に供給し、バッテリ６を充電する充電装置（交流−直流電力変換が可能な電力変換装置）である。バッテリ６は、充放電可能な複数のリチウムイオン電池或いは複数のニッケル水素電池を電気的に直列に接続した組電池を備えた、定格出力２００ボルト以上の蓄電装置である。
【００２７】
インバータ装置７には、複数のスイッチング半導体素子のスイッチング（オン及びオフ）により電力変換を行う電力変換回路、複数のスイッチング半導体素子の作動を制御するためのスイッチング指令信号を出力する制御回路、及び制御回路から出力されたスイッチング指令信号を、複数のスイッチング半導体素子の駆動に必要な電圧の駆動信号として複数のスイッチング半導体素子のゲートに供給する駆動回路が設けられている。
【００２８】
バッテリ６には、各電池の電圧検出，各電池の充電状態調整，各電池の過充放電検出などを行うためのセル制御回路，組電池の電圧検出，組電池の電流検出，電池の温度検出，組電池の充電状態及び劣化状態の検知，組電池に対する充放電を制御するための許容充放電電力（電流）の演算などを行うためのバッテリ制御回路が設けられている。
【００２９】
ハイブリッド自動車の駆動システムの作動はハイブリッド制御装置８によって制御されている。ハイブリッド制御装置８には、エンジン制御装置９，変速機制御装置１１，インバータ装置７の制御回路，バッテリ６のバッテリ制御回路，入力軸２１の回転速度或いはトルクを検出するための回転センサ３１、及び出力軸３の回転速度或いはトルクを検出するための回転センサ３３から出力された信号、アクセルペダルの開度（或いは電子制御スロットル弁１０の開度）信号など、ハイブリッド駆動制御に必要な各情報に関する信号が入力されている。
【００３０】
ハイブリッド制御装置８は、それらの入力信号から得られた情報に基づいて、車両の目標駆動トルク、エンジントルクの上限値と下限値、及びモータトルクの上限値と下限値を演算すると共に、その目標駆動トルクを出力するためのエンジントルク指令値及びモータトルク指令値を演算し、エンジントルク指令値及びモータトルク指令値に対応する信号を出力する。また、ハイブリッド制御装置８は、クラッチ４１を開放及び遮断させるためのクラッチ指令に対応する信号、変速機２の変速段を切り換えるための変速指令に対応する信号を出力する。
【００３１】
エンジントルク指令値に対応する信号はエンジン制御装置９に入力される。これにより、電子制御スロットル弁１０の開度（空気量）が制御され、エンジン１から出力されるトルクが制御される。モータトルク指令値に対応する信号はインバータ装置７の制御回路に入力される。これにより、インバータ装置７の複数のスイッチング半導体素子のスイッチング動作（モータ５に供給される三相交流電力）が制御され、モータ５から出力されるトルクが制御される。クラッチ指令に対応する信号はクラッチ４１（例えば電磁クラッチ）の駆動回路に入力される。これにより、励磁巻線に供給される励磁電流（電磁力）が制御されて、クラッチ４１の締結状態が制御される。変速指令に対応する信号は変速機制御装置１１に入力される。これにより、変速機２の変速機構の変速段の切り換え（変速比）が制御され、入力軸２１から出力軸３に伝達される出力（トルクと回転数との積）が制御される。
【００３２】
尚、ハイブリッド制御装置８が有する機能は、エンジン制御装置９，変速機制御装置１１，インバータ装置の制御回路のいずれかに集約しても構わない。
【００３３】
次に、図２を用いて、ハイブリッド制御装置８の構成（機能）について具体的に説明する。
【００３４】
尚、図２では、エンジントルク指令値及びモータトルク指令値の演算機能に対応する演算ブロックを示し、その他の機能に対応する演算ブロックは省略している。
【００３５】
ハイブリッド制御装置８は、目標駆動トルク演算部８１，エンジン上下限トルク演算部８２，モータ上下限トルク演算部８３及び駆動トルク分配演算部８４を備え、エンジントルク指令値及びモータトルク指令値の演算し、それぞれに対応する信号を出力している。
【００３６】
目標駆動トルク演算部８１は、運転者の加減速の意図であるアクセルペダルの踏み込み量を示すアクセル開度，アクセルの踏み込み量の変化値であるアクセル開速度，車両速度、及びエンジン回転速度の各情報を入力信号から取得し、それらの情報に基づいて目標駆動トルク値（ｔＴｏｕｔ）を演算して出力する。
【００３７】
ハイブリッド制御装置８のメモリには、アクセル開度，アクセル開速度，車両速度及びエンジン回転速度と目標駆動トルク値との関係を示すデータテーブル（マップ）が予め格納されていることから、目標駆動トルク値は、その格納されたデータテーブルから、アクセル開度，アクセル開速度，車両速度及びエンジン回転速度の各入力情報を参照して演算する。
【００３８】
エンジン上下限トルク演算部８２は、エンジン回転速度の情報を入力信号から取得し、その情報に基づいてエンジン１の上限トルク（ＴｅｎｇH）及び下限トルク（ＴｅｎｇL）を演算して出力する。エンジン１の上限トルク（ＴｅｎｇH）及び下限トルク（ＴｅｎｇL）は、エンジン１の効率の高い動作点トルクを算出することが望ましい。例えば、あるエンジン回転速度で最も効率の高いエンジントルク点が１点存在する場合はエンジン１の上限トルクは最も効率の高い点よりも高トルク側で、一定の効率以上となる閾値とする。また、エンジン１の下限トルクは最も効率の高い点よりも低トルク側で、一定の効率以上となる閾値とする。このように設定することで、本発明の装置を用いれば、一定効率以上の動作点でエンジンを動作させることが可能となり、燃費向上に貢献できる。さらに、本発明ではエンジン１の下限トルクが重要な役割を持っているため、例えば最も効率の高いポイントにエンジン１の下限トルクの調整を行うことにより燃費の向上率を上げることが可能である。
【００３９】
またさらには、例えば、モータのみで走行したい場合は、エンジン１の上限トルクと下限トルクを同一値に設定して値を０とすることで、後述する配分演算装置により、モータのみの走行も可能となる。
【００４０】
モータ上下限トルク演算部８３は、バッテリ６の蓄電量（充電状態を示すＳＯＣ）の情報を入力信号から取得し、その情報に基づいてモータ５の上限トルク（ＴｍｏｔH）と下限トルク（ＴｍｏｔL）を演算して出力する。ここでモータ５の上限トルクと下限トルクは、エンジン１の上限トルクや下限トルクと同様に、あるモータの回転数におけるモータのトルクをモータの効率の高い範囲となるようにこの上限値と下限値を設定することで燃費の向上を達成可能である。また、モータの温度やバッテリの蓄電レベルにより充放電の限界小さい場合は、限界値を設定することでモータの保護に役立つこととなる。この時は後述する配分演算によってエンジントルクが増加し、結果的に車両の駆動力を損なわずに走行が可能である。
【００４１】
駆動トルク配分演算部８４は、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ），エンジン上下限トルク（ＴｅｎｇH）（ＴｅｎｇL）及びモータ上下限トルク（ＴｍｏｔH）（ＴｍｏｔL）に基づいてエンジントルク指令値（ｒＴｅｎｇ）及びモータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）を演算する。
【００４２】
次に、図３を用いて、駆動トルク配分演算部８４の構成（演算方法）について具体的に説明する。
【００４３】
まず、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）は出力軸３におけるトルクを示す。このようなことから、エンジントルク指令値及びモータトルク指令値の演算にあったては、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）に合わせて、各上下限トルクを出力軸３におけるトルクに換算する必要がある。このため、各上下限トルクは、出力軸換算器８４ａにおいて現在のギヤ比が掛けられ、出力軸３におけるトルクに換算される。以下、各上下限トルクは出力軸３におけるトルクに換算された値として説明する。
【００４４】
次に、モータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）の演算について説明する。減算器８４ｂにおいて、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）とエンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）との差を求める。この差分は、エンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）を基準にして目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）の不足分をモータ５により補うトルク分となる。しかし、モータ５は温度などによって出力制限が発生する場合があることから、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）とエンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）との差分をモータ上下限トルク（ＴｍｏｔH）（ＴｍｏｔL）によって制限し、この制限したものをモータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）とする。このため、まず、最小値選択器８４ｃにおいて、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）とエンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）との差分と、モータ上限トルク（ＴｍｏｔH）とを比較して最小値を選択し、次に、最大値選択器８４ｄにおいて、最小値選択器８４ｃにおいて選択した最小値と、モータ下限トルク（ＴｍｏｔL）とを比較して最大値を選択し、最後に、モータ軸換算器８４ｆにおいて、最大値選択器８４ｄにおいて選択された最大値に現在のギヤ比の逆数を掛ける。これにより、モータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）を演算できる。
【００４５】
次に、エンジントルク指令値（ｒＴｅｎｇ）の演算について説明する。モータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）が決まれば、エンジントルク指令値（ｒＴｅｎｇ）は、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）とモータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）との差分から得られる。このため、減算器８４ａにおいて、モータ軸換算器８４において換算される前のモータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）、すなわち最大値選択器８４ｄの出力と目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）との差を求める。しかし、モータ５の動作範囲が非常に小さい場合にはエンジントルクが大きくなり過ぎることから、モータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）と目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）との差分をエンジン上限トルク（ＴｅｎｇH）によって制限し、この制限したものをエンジントルク指令値（ｒＴｅｎｇ）とする。このため、最小値選択器８４ｃにおいて、モータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）と目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）との差分と、エンジン上限トルク（ＴｅｎｇH）とを比較して最小値を選択し、最後にエンジン軸換算器８４ｅにおいて、最小値選択器８４ｃにおいて選択された最小値に現在のギヤ比の逆数を掛ける。これにより、エンジントルク指令値（ｒＴｅｎｇ）を演算できる。
【００４６】
通常、各上下限トルクはある範囲を持っている。このため、エンジン１の上下限トルクは共に正の値であり、かつ上限値＞下限値の関係としておく。また。モータ５の上下限トルクは、上限値を正の値、下限値を負の値としておく。このようにすることにより、モータ５は正負の値を選択でき、目標駆動トルクとエンジントルクの過不足を補う値を指令することができる。
【００４７】
ここで、モータ５の正負のトルク値は車両前進時を想定している。通常、前進と後退は変速機２から車軸への回転速度のみ切り換わる。このため、回転速度を同一方向と定めれば、モータ５の正トルクは力行時のトルクであり、車両の加速方向に作用することになる。また、負のトルクは発電（回生）時のトルクであり、車両の減速方向に作用することになる。
【００４８】
以上説明した本実施例によれば、エンジン１及びモータ５のそれぞれについて、上下限値トルクを演算し、この演算した上下限トルクと目標駆動トルクから、予め決められた演算ロジックにしたがって選択的にエンジン１及びモータ５のそれぞれに対するトルク指令値を演算しているので、トルク指令値に対するエンジン１及びモータ５の動作の追従性を向上させることができ、車両の駆動制御の精度を向上させることができる。
【実施例２】
【００４９】
本発明の第２実施例を図４及び図５に基づいて説明する。
【００５０】
本実施例は第１実施例の改良例であり、第１実施例とはハイブリッド制御装置８の構成及びエンジントルク指令値及びモータトルク指令値の演算ロジックが異なっている。ハイブリッド自動車の駆動システムの構成は第１実施例と同様である。
【００５１】
図３に示す駆動トルク分配方式では、最初に目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）とエンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）の差分に基づいてモータトルク指令値を算出している。しかし、エンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）が変化する場合、エンジントルクの目標値と現在値との間にずれが生じる場合がある。この時、エンジントルクを徐々に変化させる場合には特に問題はないが、エンジントルクを急変させる場合には、エンジントルクとモータトルクとの合算と、目標駆動トルクとの間にずれが生じる。エンジン１は、回転速度が低い時、吸入空気の応答遅れが発生してトルク応答が悪くなる。一方、モータは応答性が高い。このため、両方の指令のタイミングが同じ場合は応答性の違いで目標駆動トルクへの追従性が下がることになる。このような課題を回避するためには、目標駆動トルクに対して応答性の低いエンジン指令トルクを用いるのではなく、現在のエンジントルクを用いてモータトルクを算出することで対応が可能である。
【００５２】
このため、本実施例では、図４に示すように、エンジントルク演算部８５を設け、エンジン回転速度や吸入空気量などのエンジン状態に基づいて現在のエンジントルク（Ｔｅｎｇｅ）を推定演算し、この推定演算したエンジントルク（Ｔｅｎｇｅ）を駆動トルク分配演算部８４における演算パラメータとして用いている。
【００５３】
尚、現在のエンジントルク（Ｔｅｎｇｅ）は、エンジン１にトルクセンサを設け、そのトルクセンサの出力信号から検出するようにしても構わない。
【００５４】
また、図３に示す駆動トルク分配方式では、モータトルク指令値を演算した後、残りをエンジントルク指令値としているので、エンジントルク指令値が現在のエンジントルクと同一値になる。このため、エンジントルク指令値はエンジン上下限トルクに対して決定する必要がある。さらに、エンジントルク指令値は、エンジン上下限トルクの範囲内においてモータトルクが出力できる範囲のエンジントルクとしなければならない。このため、エンジントルク指令値は最初に目標駆動トルクからエンジン下限トルクを引いた値に、モータ上下限トルクの制限を設けた値を再度目標駆動トルクから差し引くことが必要になる。
【００５５】
そこで、本実施例では、図５に示すように、エンジントルク指令値及びモータトルク指令値を演算している。
【００５６】
まず、第１実施例と同様に、出力軸換算器８４ａにおいて、各上下限トルク及び現エンジントルクに現在のギヤ比を掛け、各上下限トルク及び現エンジントルクのそれぞれを出力軸３におけるトルクに換算する。以下、各上下限トルク及び現エンジントルクは出力軸３におけるトルクに換算された値として説明する。
【００５７】
次に、モータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）の演算について説明する。減算器８４ｂにおいて、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）と現エンジントルク（Ｔｅｎｇｅ）との差を求める。この差分は、エンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）を基準にして目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）の不足分をモータ５により補うトルク分となる。しかし、モータ５は温度などによって出力制限が発生する場合があることから、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）と現エンジントルク（Ｔｅｎｇｅ）との差分をモータ上下限トルク（ＴｍｏｔH）（ＴｍｏｔL）によって制限し、この制限したものをモータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）とする。このため、まず、最小値選択器８４ｃにおいて、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）と現エンジントルク（Ｔｅｎｇｅ）との差分と、モータ上限トルク（ＴｍｏｔH）とを比較して最小値を選択し、次に、最大値選択器８４ｄにおいて、最小値選択器８４ｃにおいて選択した最小値と、モータ下限トルク（ＴｍｏｔL）とを比較して最大値を選択し、最後に、モータ軸換算器８４ｆにおいて、最大値選択器８４ｄにおいて選択された最大値に現在のギヤ比の逆数を掛ける。これにより、モータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）を演算できる。
【００５８】
次に、エンジントルク指令値（ｒＴｅｎｇ）の演算について説明する。エンジントルク指令値（ｒＴｅｎｇ）を演算するにあたっては、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）からエンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）を差し引いてモータトルク制限を掛けた後、その値を目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）から再度差し引く必要がある。このため、まず、減算器８４ｂにおいて、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）とエンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）との差分を求め、次に、最小値選択器８４ｃにおいて、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）とエンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）との差分と、モータ上限トルク（ＴｍｏｔH）とを比較して最小値を選択し、次に、最大値選択器８４ｄにおいて、最小値選択器８４ｃにおいて選択した最小値と、モータ下限トルク（ＴｍｏｔL）とを比較して最大値を選択し、次に、減算器８４ｂにおいて、最大値選択器８４ｄにおいて選択した最大値を目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）から再度差し引く。そして、最小値選択器８４ｃにおいて、最大値選択器８４ｄにおいて選択した最大値と目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）との差分と、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）とエンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）との差分と、エンジン上限トルク（ＴｅｎｇH）とを比較して最小値を選択し、最後にエンジン軸換算器８４ｅにおいて、最小値選択器８４ｃにおいて選択された最小値に現在のギヤ比の逆数を掛ける。これにより、エンジントルク指令値（ｒＴｅｎｇ）を演算できる。
【００５９】
ここで、例えばモータ５を駆動するためのエネルギーを貯蔵するバッテリ６の蓄電率（ＳＯＣ）が低くなった場合、通常であればモータ５により発電しなければならず、モータ５の出力を優先させる発電方式の制御に切り換えなければならない。本実施例では、モータ上限トルク（ＴｍｏｔH）を負の値にすることにより、モータ５は自動的に発電する方向となり、発電トルクは最低でもモータ上限トルク（ＴｍｏｔH）を確保可能である。走行状態やエンジン１の状態によってはモータ５の発電トルクがさらに必要な場合もあるが、モータ下限トルク（ＴｍｏｔL）をもっと低い値に設定することで、状況に応じてさらに発電も可能である。従って、本実施例によれば、例えば加速アシスト中から発電に切り換えなければならない場合も制御を切り換えることなく発電が可能となる。
【００６０】
図１１には、前述の制御を実現するための一例を示す。
【００６１】
図１１の例では、図４に示す制御を改良したものであり、図４に示すハイブリッド制御装置８に対して走行状態判定部８６を設けている。走行状態判定部８６は、バッテリ６の蓄電量（充電状態）及び目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）に基づいて、「発電」，「モータ走行」，「それ以外」の状態を行うための走行状態指令値を演算し、この演算された走行状態指令値をエンジン上下限トルク演算部８２及びモータ上下限トルク演算部８３のそれぞれに出力する。そして、エンジン上下限トルク演算部８２は、走行状態判定部８６から出力された走行状態指令値及びエンジン１の回転速度に基づいてエンジン上下限トルクを演算する。また、モータ上下限トルク演算部８３は、走行状態判定部８６から出力された走行状態指令値及びバッテリ６の蓄電量（充電状態）に基づいてモータ上下限トルクを演算する。エンジン１のトルク上下限値は、例えば「発電」及び「モータ走行」以外の場合はアクセル開度に応じて演算し、「発電」の場合は、エンジン１の回転速度に応じて演算する。このように演算することにより、後述する効率の良い動作点においてエンジン１を運転させることができると共に、配分演算方式を切り換えないので、モータ５のトルク上下限値の範囲内において状態の切り替わりに対して応答性が良く、スムーズな制御を行うことが可能となる。
【００６２】
次に、図６を用いて、本実施例の動力配分制御を用いたときの動作について説明する。
【００６３】
図６は、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）の変化に対するエンジントルク指令値（ｒＴｅｎｇ），モータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ），エンジン上限トルク（ＴｅｎｇH），エンジン下限トルク（ＴｅｎｇL），モータ上限トルク（ＴｍｏｔH），モータ下限トルク（ＴｍｏｔL）、及びバッテリ６の充電状態（ＳＯＣ）のそれぞれの時間的変化を示す。
【００６４】
図６に示すように、区間Ａにおいて加速のために目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）が上昇すると、点線により示すモータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）が上昇すると共に、モータ５によりバッテリ６のエネルギーが使用されることから、バッテリ６の充電状態（ＳＯＣ）が低下する。そこで、モータ上限トルク（ＴｍｏｔH）を低下させて負の値にすると、モータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ）を負の値しか出力できないので、モータ５は発電状態となり、これにより、バッテリ６の充電状態（ＳＯＣ）が上昇する。これにつれて、一点鎖線により示すエンジントルク指令値（ｒＴｅｎｇ）も上昇する。
【００６５】
ここで、エンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）は通常、エンジン回転速度とアクセル開度から算出されるエンジントルク特性に基づいて、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）に近い設定にすることにより、モータ５のトルク分担割合が下がり、モータ５の負荷を低減できるので、モータ５の熱暴走などのない安定した長時間走行が可能になる。しかし、エンジン１はトルクの低い状態において効率が悪く、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）が小さい場合にはエンジントルクも小さくなる。このため、上記のような運転をする場合には、エンジン１の効率の悪い動作点を使用することになる。
【００６６】
そこで、バッテリ６の充電状態（ＳＯＣ）が低い時にはモータ５により発電を行い、その発電分のトルクをエンジントルクに加算すれば、目標駆動力が小さいにもかかわらずエンジントルクを大きくすることが可能である。しかし、発電状態に移行しても、エンジンの効率の高い動作点を積極的に使用するためには、モータ５の制限のみでは、図６に示すように、モータトルクがモータ上限トルク（ＴｍｏｔH）に近い値になり、エンジントルクをさらに上昇させることができない。
【００６７】
そこで、図７に示すように、エンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）を強制的に上昇させる。このようにすれば、モータ５の発電トルクを大きくすることができると共に、エンジントルクをエンジン効率の高い動作点に移行させることができ、燃費のよい走行を提供できる。
【００６８】
通常、エンジン下限トルク（ＴｅｎｇL）は、エンジン上下限演算部８２において、エンジン１の回転速度及びアクセル開度に基づいて演算されるが、バッテリ６の充電状態（ＳＯＣ）が低い時には、エンジン１の回転速度及び車速に基づいて、燃焼効率の高いエンジントルク（回転数下限トルク）を演算することにより、上記のような制御が可能になる。
【００６９】
尚、図７は、図６と同様に、目標駆動トルク（ｔＴｏｕｔ）の変化に対するエンジントルク指令値（ｒＴｅｎｇ），モータトルク指令値（ｒＴｍｏｔ），エンジン上限トルク（ＴｅｎｇH），エンジン下限トルク（ＴｅｎｇL），モータ上限トルク（ＴｍｏｔH），モータ下限トルク（ＴｍｏｔL）、及びバッテリ６の充電状態（ＳＯＣ）のそれぞれの時間的変化を示す。
【実施例３】
【００７０】
本発明の第３実施例を図８及び図９に基づいて説明する。
【００７１】
本発明は第２実施例の変形例であり、変速機２とモータ５の位置が入れ換わり、変速機２の出力軸３にモータ５のロータが設けられている。この他の駆動システムの構成は第２実施例と全く同じである。また、エンジントルク指令値及びモータトルク指令値の演算ロジックにおいて、第２実施例では、モータ上限トルク（ＴｍｏｔH）及びモータ下限トルク（ＴｍｏｔL）を出力軸換算していたが、本実施例では、変速機２の出力軸３側にモータ５が配置されているので、モータ上限トルク（ＴｍｏｔH）及びモータ下限トルク（ＴｍｏｔL）を出力軸換算がいらなくなる。この他のエンジントルク指令値及びモータトルク指令値の演算ロジックは第２実施例と全く同じである。
【００７２】
このように、第２実施例におけるエンジントルク指令値及びモータトルク指令値の演算ロジックは、モータ５の搭載位置が変化した場合でもほとんど変わることがない。従って、本実施例におけるエンジントルク指令値及びモータトルク指令値の演算ロジックは、本実施例とは構成が異なる駆動システムにも容易に展開できる。
【実施例４】
【００７３】
本発明の第４実施例を図１０に基づいて説明する。
【００７４】
本実施例は第２実施例の変形例であり、変速機２の内部にモータ５を搭載した場合である。
【００７５】
変速機２は、図１０に示すように、ツインクラッチ方式を採用している。このため、入力軸２１と出力軸３との間には２つの中間軸２２０，２３０が機械的に接続されている。また、中間軸２２０，２３０のそれぞれには、遊星歯車機構１９０を介してモータ５が機械的に接続されている。
【００７６】
入力軸２１は、ギヤ１８１，ギヤ１８３，クラッチ１７１を介して中間軸２２０に接続できると共に、ギヤ１８１，ギヤ１８４，クラッチ１７２を介して中間軸２３０に接続できるようになっている。また、入力軸２１は、ギヤ１８２、回転方向を反転させるためのギヤ１６０，ギヤ１８５，クラッチ１７２を介して中間軸２３０に接続できるようになっている。
【００７７】
中間軸２２０は、クラッチ１７６，ギヤ１４０又はギヤ１４１，ギヤ１５３又はギヤ１５５を介して出力軸３に接続できるようになっている。中間軸２３０は、クラッチ１７４，ギヤ１４４又はギヤ１４５，ギヤ１５１又はギヤ１５０を介して出力軸３に接続できると共に、クラッチ１７５，ギヤ１４２又はギヤ１４３，ギヤ１５４又はギヤ１５２を介して出力軸３に接続できるようになっている。
【００７８】
クラッチ１７１はシフトアクチュエータ１００の推力により、クラッチ１７２はシフトアクチュエータ１０１の推力により、クラッチ１７３はシフトアクチュエータ１０２の推力により、クラッチ１７４はシフトアクチュエータ１０３の推力により、クラッチ１７５はシフトアクチュエータ１０４の推力により、クラッチ１７６はシフトアクチュエータ１０５の推力により、それぞれ締結及び開放され、動力の伝達及び遮断を行う。
【００７９】
モータ５はキャリア１９０ｄの軸に機械的に接続されている。リングギヤ１９０ｂの軸は、リングギヤ１９０ｂの軸に設けられたギヤ及びギヤ１８６を介して中間軸２３０に機械的に接続されている。サンギヤ１９０ａの軸は、サンギヤ１９０ａの軸に設けられたギヤ及びギヤ１８７を介して中間軸２２０に機械的に接続されている。
【００８０】
このような構成の場合、モータ５の接続ギヤ比が変化するが、図３又は図５に示す出力軸換算を、エンジン上下限トルク及び現エンジントルクの換算用ギヤ比と、モータ上下限トルクの換算用ギヤ比とをそれぞれ設定して行うことにより、図３又は図５に示すエンジントルク指令値及びモータトルク指令値の演算方法を本実施例にも適用できる。
【００８１】
〔変形例〕
第１乃至第４の実施例では、複数の動力源としてエンジン１及びモータ５を搭載した場合を例に挙げて説明した。ここで、例えば図１０の複数の動力源として２つのモータを搭載した場合を考えてみる。このような構成においても、２つのモータの体格や特性はそれぞれ相違する可能性があることから、１つのモータの効率が高い動作点となるように駆動力の配分制御が必要である。この場合、第１乃至第４の実施例において説明したエンジン上下限トルクを一方のモータの上下限トルクとし、モータ上下限トルクを他方のモータの上下限トルクとすることにより、第１乃至第４の実施例と同様に、エンジントルク指令値及びモータトルク指令値を演算できる。
【００８２】
また、複数の動力源としてエンジンと油圧ポンプ或いは油圧モータを搭載した場合を考えてみる。この場合、インバータ装置を油圧ポンプ或いは油圧モータの制御装置に、バッテリを油圧タンクに、それぞれ置き換えることになる。しかし、第１乃至第４の実施例では、トルクの上下限を基本的な構成要素として設定していることから、例えば第１駆動源をエンジン、第２駆動源を油圧ポンプ或いは油圧モータとして、図８に示すように構成したとしても、第１乃至第４の実施例と同様に、エンジントルク指令値及び油圧ポンプ或いは油圧モータトルク指令値を演算できる。
【図１】
2011073533.tif 000003
【図２】
2011073533.tif 000004
【図３】
2011073533.tif 000005
【図４】
2011073533.tif 000006
【図５】
2011073533.tif 000007
【図６】
2011073533.tif 000008
【図７】
2011073533.tif 000009
【図８】
2011073533.tif 000010
【図９】
2011073533.tif 000011
【図１０】
2011073533.tif 000012
【図１１】
2011073533.tif 000013