(57)【要約】【課題】  ハイブリッド車の加速性能の低下の抑制と蓄電装置の大型化の抑制の両立を図る。【解決手段】  エンジン１と、第１モータ・ジェネレータ５と、出力部材１６とが動力分割機構１１を介して連結され、出力部材１６にトルクを加減するように第２モータ・ジェネレータ６が連結されているハイブリッド車の制御装置において、加速要求信号の出力時点を検出する加速要求検出手段（ステップＳ１）と、車両加速中の電力状態を検出する電力状態検出手段（ステップＳ４）と、前記電力状態検出手段により検出された電力状態に応じて、内燃機関の目標回転数変化率を変化させる目標回転数変化率変化手段（ステップＳ２、ステップＳ５）とを有することを特徴としている。【選択図】  図１
2005248811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、発電機能を有する第１電動駆動力源と、出力部材とが動力分配機構を介して連結され、出力部材にトルクを加減するように第２電動駆動力源が連結されているハイブリッド車の制御装置において、
加速要求信号の出力を検出する加速要求検出手段と、
車両加速中の前記第２電動駆動力源に供給電力の不足を検出する電力不足検出手段と、
前記電力不足検出手段により検出された電力不足状態に応じて、内燃機関の目標回転数変化率を変化させる目標回転数変化率変化手段と
を有することを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【請求項２】
前記電力不足検出手段が、第２電動駆動力源のトルクの低下に基づいて電力不足を判断する手段を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項３】
前記目標回転数変化率変化手段が、前記電力不足が生じていない場合の前記目標回転数変化率を変化させる手段と、
前記電力不足が生じている場合の前記目標回転数変化率を変化させる手段との２つの変化手段を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項４】
内燃機関と、発電機能を有する第１電動駆動力源と、出力部材とが動力分配機構を介して連結され、出力部材にトルクを加減するように第２電動駆動力源が連結されているハイブリッド車の制御装置において、
加速要求信号の出力時点を検出する加速要求検出手段と、
加速要求検出時点から所定時間の間は第１の回転数変化率で内燃機関の回転数を変化させるとともに、
加速要求信号検出時点から所定時間経過後は第１の回転数変化率よりも小さな第２の回転数変化率でエンジン回転数を変化させる回転数変化率変更手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の駆動力源を有するハイブリッド車の駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド車としては、例えば内燃機関に加えて電動機やモータ・ジェネレータを動力源として備えた車両が知られている。このハイブリッド車の例では、遊星歯車機構の差動作用を利用して、内燃機関を最適運転点で駆動させるように遊星歯車機構に接続された電動機もしくはモータ・ジェネレータで回転数制御をおこなう。また、加速時に駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機もしくはモータ・ジェネレータで補い、さらには減速時にエネルギの回生をおこなうことにより、内燃機関による排ガスを低減し、同時に燃費の向上を図るように構成されている。
【０００３】
ところで、このハイブリッド車においては、加速中には内燃機関に遊星歯車機構を介して連結されたモータ・ジェネレータにより発電がおこなわれ、この発電した電力によって出力部材に連結されたモータ・ジェネレータを駆動し、トルクのアシストがおこなわれる。ところが、急加速時には、内燃機関の慣性トルクが大きいため、内燃機関は迅速に回転が上昇しない。したがって、車両加速中の発電ができなくなり電力供給が不足し、モータ・ジェネレータの出力が低下する場合がある。このため、車両加速中の電力供給を補うため、バッテリー等の蓄電装置を大型化する必要がある。
【０００４】
この蓄電装置の大型化を防止するためのハイブリッド車の一例として特許文献１に記載されたハイブリッド車の駆動装置が知られている。この駆動装置は、発電機の実際の発電出力が推定され、この推定された発電出力に基づいて電動機の出力軸トルクが制限される。このため、加速時等のエンジンおよび発電機の回転部の運動エネルギー上昇のために消費されるエネルギーが大きく、発電機の発電出力が少なくなる場合は、それに応じて電動機の出力トルクが制限される。
【特許文献１】特開２００１−２９２５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の発明によれば、電力の供給不足が発生した場合には電動機の出力トルクが制限されるので、蓄電装置の大型化を抑制しつつ、電力の供給不足を回避することができる。しかしながら、トルクの上昇が抑制されるので、車両の加速性能が低下し、運転者の意図が十分に反映されない可能性がある。
【０００６】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、蓄電装置の大型化の抑制と、車両の加速性能の低下の抑制とを両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、この発明は、電力状態が変化した場合に内燃機関の回転数変化率を変化させるように構成したことを特徴とするものである。より具体的には、請求項１の発明は、内燃機関と、発電機能を有する第１電動駆動力源と、出力部材とが動力分配機構を介して連結され、出力部材にトルクを加減するように第２電動駆動力源が連結されているハイブリッド車の制御装置において、加速要求信号の出力を検出する加速要求検出手段と、車両加速中の前記第２電動駆動力源に供給電力の不足を検出する電力不足検出手段と、前記電力不足検出手段により検出された電力不足状態に応じて、内燃機関の目標回転数変化率を変化させる目標回転数変化率変化手段とを有することを特徴とする制御装置である。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１において、前記電力不足検出手段が、第２電動駆動力源のトルクの低下に基づいて電力不足を判断する手段を含んでいることを特徴とする制御装置である。
【０００９】
さらに、請求項３の発明は、請求項１または２において、前記目標回転数変化率変化手段が、前記電力不足が生じていない場合の前記目標回転数変化率を変化させる手段と、前記電力不足が生じている場合の前記目標回転数変化率を変化させる手段との２つの変化手段を含んでいることを特徴とする制御装置である。
【００１０】
そして、請求項４の発明は、内燃機関と、発電機能を有する第１電動駆動力源と、出力部材とが動力分配機構を介して連結され、出力部材にトルクを加減するように第２電動駆動力源が連結されているハイブリッド車の制御装置において、加速要求信号の出力時点を検出する加速要求検出手段と、加速要求検出時点から所定時間の間は第１の回転数変化率で内燃機関の回転数を変化させるとともに、加速要求信号検出時点から所定時間経過後は第１の回転数変化率よりも小さな第２の回転数変化率でエンジン回転数を変化させる回転数変化率変更手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、第２電動駆動力源に供給される電力に応じて内燃機関の回転数変化率が変更される。そのため、第２電動駆動力源に供給される電力に不足が生じた場合、不足の度合いに応じて内燃機関の回転数変化率が変更される。したがって、内燃機関の回転数の増大のために消化される動力が低下して、第１電動動力源による発電量が増大するので、第２電動駆動力源のトルクの落ち込みを防止し、内燃機関の慣性モーメントの影響を軽減することができる。
【００１２】
また、請求項２の発明によれば、第２電動駆動力源に供給される電力の状態が第２電動駆動力源のトルクの低下に基づいて判断される。したがって、センサを用いることなく第２電動駆動力源に供給される電力の不足を検出することができる。
【００１３】
さらに、請求項３の発明によれば、第２電動駆動力源に供給される電力が不足していないときは、目標回転数変化率は大きく設定され、第２電動駆動力源に供給される電力が不足しているときは、目標回転数変化率は小さく設定される。そのため、電力不足が発生した以後の第２電動動力源のトルクの落ち込みを防止し、加速性能の低下を防止することができる。
【００１４】
そして、請求項４の発明によれば、加速要求信号が出力されてから所定時間まで、すなわち、内燃機関の慣性トルクにより発電量低下の影響が表れるまでは第１の回転数変化率で変化がおこなわれ、所定時間経過後、すなわち、内燃機関の慣性トルクにより発電量低下の影響が表れはじめてからは、第２の回転数変化率で変化が行われる。したがって、第１の回転数変化率の大きさよりも第２の回転数変化率の大きさを小さくしておけば、慣性トルクの影響を抑制しつつ、加速をおこなうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図３はこの発明の対象とする車両のパワートレーンを概念的に示すスケルトン図である。本パワートレーンは、エンジン１と、第１モータ・ジェネレータ５と、このエンジン１の動力を第１モータ・ジェネレータ５および出力部材１６に分配する動力分配機構１１と、第２モータ・ジェネレータ６とから構成されている。
【００１６】
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燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。そのエンジン１の制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＥＣＵ）１００によっておこなうように構成されている。
【００１７】
また、第１モータ・ジェネレータ５は、例えば同期電動機を用いることが可能であり、この第１モータ・ジェネレータ５は、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。さらに第１モータ・ジェネレータ５にはインバータ（図示せず）を介してバッテリー（図示せず）が電気的に接続されている。そして、前記インバータを電子制御装置１００により制御することにより、第１モータ・ジェネレータ５の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。なお、第１モータ・ジェネレータ５のステータ７はケーシング（図示せず）に固定されており、回転しないようになっている。
【００１８】
動力分配機構１１は、遊星歯車機構により構成されている。この遊星歯車機構は外歯歯車であるサンギヤ１２と、そのサンギヤ１２に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１３と、これらサンギヤ１２とリングギヤ１３とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ１４とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。前記エンジン１が入力軸１５を介して、第１の回転要素であるキャリヤ１４に連結されている。言い換えれば、キャリヤ１４が入力要素となっている。
【００１９】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ１２に、第１モータ・ジェネレータ５のロータ８が連結されている。したがってサンギヤ１２がエンジン１に対する反力要素となっており、また第３の回転要素であり、動力分配機構１１の出力要素であるリングギヤ１３が出力部材１６に連結されている。
【００２０】
出力部材１６には第２モータ・ジェネレータ６のロータ１０が接続され、出力部材１６で伝達される伝達トルクに第２モータ・ジェネレータ６の出力トルクを加減するようになっている。さらに前記第２モータ・ジェネレータ６は、インバータ（図示せず）を経由してバッテリー（図示せず）に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置１００によってインバータ（図示せず）を制御することにより、第２モータ・ジェネレータ６の力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクおよび回転数を制御するように構成されている。なお、第２モータ・ジェネレータ６のステータ９はケーシング（図示せず）に固定されている。
【００２１】
また、出力部材１６はディファレンシャル２を介してドライブシャフト３に連結されており、ドライブシャフト３は車輪４に連結されている。
【００２２】
エンジン１の最適燃費運転は、モータ・ジェネレータ５，６の回転数を高低に変化させることにより、エンジン１の回転数を連続的に（無段階に）変化させることでおこなわれる。すなわち、エンジン１の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する無段変速制御は、モータ・ジェネレータ５，６の回転数を制御することによっておこなうことができる。なお、このように遊星歯車機構により構成された動力分配機構を用いて動力を分配する方式のハイブリッド駆動装置は機械分配式ハイブリッド駆動装置と呼ばれる。
【００２３】
ところで、このハイブリッド車においては、加速中にはエンジン１に動力分配機構１１を介して連結された第１モータ・ジェネレータ５により発電がおこなわれ、この発電した電力によって出力部材に連結された第２モータ・ジェネレータ６を駆動し、トルクのアシストがおこなわれる。ところが、急加速時には、エンジン１の慣性モーメントが大きいため、回転数の増大に動力が消費されて、エンジンの回転数は迅速に上昇しない。したがって、車両加速中の発電ができなくなり電力供給が不足し、第２モータ・ジェネレータ６の出力が低下する場合がある。この第２モータ・ジェネレータ６の出力の低下を防止するために、以下のような制御がおこなわれる。
【００２４】
図１はそのモータ・ジェネレータ６の出力低下防止制御の一例である。まず、加速要求信号として、アクセルが踏まれているか否かが判断される（ステップＳ１）。ステップＳ１で肯定的に判断された場合、すなわち、アクセルが踏まれている場合、エンジンの目標回転数変化率をΔＮ１とする（ステップＳ２）。なお、アクセルが踏まれ続けている間は、車両の加速が継続する。
【００２５】
そして、エンジン１の目標回転数の変化にエンジン１の回転数が追従して増加しているか否かが判断される（ステップＳ３）。ステップＳ３で肯定的に判断された場合、すなわちエンジン１の回転数が上昇している場合には、引き続いて、第２モータ・ジェネレータ６（ＭＧ２）のトルクが減少したか否かが判断される（ステップＳ４）。ステップＳ４で肯定的に判断された場合、すなわち、第２モータ・ジェネレータ６への電力供給が不足していると判断された場合には、エンジン１の目標回転数変化率をΔＮ２に設定される（ステップＳ５）。
【００２６】
また、ΔＮ２はΔＮ１よりも小さく設定されるので、第２モータ・ジェネレータ６のトルクが減少している場合には、エンジン１の目標回転数変化率を小さくしてエンジン１の回転数が増加させられる。すなわち、エンジン１の回転数の増加の傾きが減少されて増加させられることになる。
【００２７】
なお、ステップＳ１で否定的に判断された場合、すなわち、アクセルが踏まれていない場合等や、ステップＳ３で否定的に判断された場合、すなわち、エンジン１の回転数がエンジン１の設定された目標回転数に追従して上昇していない場合、あるいは、ステップＳ４で否定的に判断された場合、すなわち、第２モータ・ジェネレータ６のトルクが減少していない場合等には、特別な処理を追加せずにこのルーチンを抜ける。
【００２８】
次に、この制御例の時間的な経過を追って説明する。図２はこの制御例におけるタイムチャートである。
【００２９】
まず、アクセルの踏み込み開始が検出されると（ｔ１時点）、エンジンの回転数が上昇する（ｔ１からｔ２時点）。この間の上昇率（目標回転数変化率）はΔＮ１である。
【００３０】
この傾きΔＮ１で加速が継続するが（ｔ２時点まで）、やがで、第２モータ・ジェネレータ６（ＭＧ２）に供給する電力が低下すると、第２モータ・ジェネレータ６のトルクが減少する（ｔ２時点）。そこで、第２モータ・ジェネレータ６のトルクの減少を検出し、これ以降の上昇率（目標回転数変化率）をΔＮ２に減少させ、加速を継続する（ｔ２からｔ３時点）。
【００３１】
第２モータ・ジェネレータ６に供給される電力に応じてエンジン１の回転数変化率が変更される。そのため、第２モータ・ジェネレータ６に供給される電力に不足が生じた場合、不足の度合いに応じてエンジン１の回転数変化率が変更される。したがって、エンジン１の回転数の増大のために消化される動力が低下して、第１モータ・ジェネレータ５による発電量が増大するので、第２モータ・ジェネレータ６のトルクの落ち込みを防止し、エンジン１の慣性モーメントの影響を軽減することができる。
【００３２】
また、第２モータ・ジェネレータ６に供給される電力の状態が第２モータ・ジェネレータ６のトルク変化に基づいて判断される。したがって、センサを用いることなく第２モータ・ジェネレータ６に供給される電力の不足を検出することができる。
【００３３】
さらに、第２モータ・ジェネレータ６に供給される電力が不足していないときは、目標回転数変化率は大きく設定され、第２モータ・ジェネレータ６に供給される電力が不足しているときは、目標回転数変化率は小さく設定される。そのため、電力不足が発生した以後の第２モータ・ジェネレータ６のトルクの落ち込みを防止し、加速性能の低下を防止することができる。
【００３４】
なお、上記実施例では、目標回転数変化率を変化させる時点を第２モータ・ジェネレータ６のトルクが落ちこんだ時点としたが、このトルク落ち込みの時点を予め予測し、予測した所定時間経過した後（図２においては、ｔ２時点）に目標回転数変化率を変化させてもよい。
【００３５】
これにより、加速要求信号が出力されてから、すなわち、アクセルが踏まれてから、所定時間まで、すなわち、エンジン１の慣性トルクにより発電量低下の影響が表れるまでは第１目標回転数変化率ΔＮ１で変化がおこなわれ、所定時間経過後、すなわち、エンジン１の慣性トルクにより発電量低下の影響が表れはじめてからは、第２目標回転数変化率ΔＮ２で変化が行われる。したがって、第１回転数変化率ΔＮ１の大きさよりも第２回転数変化率ΔＮ２の大きさを小さくしておけば、慣性トルクの影響を抑制しつつ、加速をおこなうことができる。
【００３６】
ここで、上述した各具体例とこの発明との関係とを簡単に説明すると、第１モータ・ジェネレータ５が「第１電動駆動力源」に相当し、第２モータ・ジェネレータ６が「第２電動駆動力源」に相当する。また、出力部材１６が「出力部材」に相当する。
【００３７】
また、ステップＳ１の機能的手段が「加速要求検出手段」に相当し、ステップＳ２およびステップＳ５の機能的手段が「目標回転数変化率変化手段」に相当する。そして、ステップＳ４の機能的手段が「電力状態検出手段」に相当する。
【００３８】
なお、この発明における「内燃機関」と「電動駆動力源」とは、駆動力の発生の原理が異なる。本実施例では「内燃機関」を使用して熱エネルギを運動エネルギに変換したが、内燃機関の他に外燃機関等を用いてもよい。要は、熱エネルギを運動エネルギに変換する装置であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】トルク低下抑制のための制御例を示すフローチャートである。
【図２】図１に示す制御例におけるタイムチャートである。
【図３】本発明におけるハイブリッド車の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…エンジン、  ５…第１モータ・ジェネレータ、  ６…第２モータ・ジェネレータ、  １１…動力分配機構、  １００…電子制御装置（ＥＣＵ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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