(57)【要約】【課題】第１モータ／ゼネレータを目標速度に迅速に到達させて、振動が発生しないようにすることによって、システム全体の制御効率を向上させるハイブリッド車両及びモータの制御方法を提供する。【解決手段】燃焼エンジン及びエンジンの回転を補助するための第１モータ／ゼネレータユニットを含むハイブリッド車両及びモータの制御方法であって、エンジンの出力速度によって第１モータ／ゼネレータの目標速度を演算する段階、第１モータ／ゼネレータの現在の速度と目標速度との間のエラー速度を演算する段階、エラー速度に補正値を適用する段階、及び補正値が適用された補正されたエラー速度に比例利益（Ｐゲイン）及び積分利益（Ｉゲイン）を適用して、第１モータ／ゼネレータの目標トルクを演算する段階、を含むことを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼エンジン及び前記エンジンの回転を補助するための第１モータ／ゼネレータユニットを含むハイブリッド車両の制御方法であって、
前記エンジンの出力速度によって前記第１モータ／ゼネレータの目標速度を演算する段階、
前記第１モータ／ゼネレータの現在の速度と前記目標速度との間のエラー速度を演算する段階、
前記エラー速度に補正値を適用する段階、及び
前記補正値が適用された補正されたエラー速度に比例利益（Ｐゲイン）及び積分利益（Ｉゲイン）を適用して、前記第１モータ／ゼネレータの目標トルクを演算する段階、を含むことを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
【請求項２】
前記エラー速度が設定基準値以上であれば、前記補正値は０より大きく１より小さいことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項３】
前記エラー速度が設定基準値未満であれば、前記補正値は１であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項４】
前記補正されたエラー速度に比例利益（Ｐゲイン）及び積分利益（Ｉゲイン）を適用して、前記第１モータ／ゼネレータの目標トルクを演算する段階で、
前記補正されたエラー速度に前記比例利益（Ｐゲイン）をかけて第１値を求め、前記補正されたエラー速度に前記積分利益（Ｉゲイン）をかけた値を積分して第２値を求めて、前記第１、２値を各々加えて、
前記第１モータ／ゼネレータの目標トルクを演算することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項５】
前記第１モータ／ゼネレータの前記目標トルクによって前記第１モータ／ゼネレータの出力トルクを制御することを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項６】
第２モータ／ゼネレータを利用して、前記第１モータ／ゼネレータ及び前記エンジンを通して出力される回転トルクを補助することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項７】
前記エンジンは、第１遊星ギヤセットの第１キャリアを回転させるように連結され、前記第１モータ／ゼネレータは、前記第１遊星ギヤセットの第１リングギヤを回転させるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項８】
前記第１遊星ギヤセットと隣接して配置される第２遊星ギヤセットをさらに含み、
第２モータ／ゼネレータが前記第１遊星ギヤセットの第１サンギヤ及び前記第２遊星ギヤセットの第２サンギヤを同時に回転させるように配置されることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項９】
第１モータ／ゼネレータの目標速度を演算する段階、
前記第１モータ／ゼネレータの現在の速度と前記目標速度との間のエラー速度を演算する段階、
前記エラー速度に補正値を適用する段階、及び
前記補正値が適用された補正されたエラー速度に比例利益（Ｐゲイン）及び積分利益（Ｉゲイン）を適用して、前記第１モータ／ゼネレータの目標トルクを演算する段階、を含むことを特徴とするモータの制御方法。
【請求項１０】
前記エラー速度が設定基準値以上であれば、前記補正値は０より大きく１より小さいことを特徴とする請求項９に記載のモータの制御方法。
【請求項１１】
前記エラー速度が設定基準値未満であれば、前記補正値は１であることを特徴とする請求項９に記載のモータの制御方法。
【請求項１２】
前記補正されたエラー速度に比例利益（Ｐゲイン）及び積分利益（Ｉゲイン）を適用して、前記第１モータ／ゼネレータの目標トルクを演算する段階で、
前記補正されたエラー速度に前記比例利益（Ｐゲイン）をかけて第１値を求め、前記補正されたエラー速度に前記積分利益（Ｉゲイン）をかけた値を積分して第２値を求めて、前記第１、２値を各々加えて、
前記第１モータ／ゼネレータの目標トルクを演算することを特徴とする請求項９に記載のモータの制御方法。
【請求項１３】
前記第１モータ／ゼネレータの前記目標トルクによって前記第１モータ／ゼネレータの出力トルクを制御することを特徴とする請求項１２に記載のモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両及びモータの制御方法に係り、より詳しくは、エンジン、第１モータ／ゼネレータ、及び第２モータ／ゼネレータを利用して、別途の変速機なしで無段変速を可能にする、ハイブリッド車両及びモータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動変速機は、走行条件に応じて適切な回転力を発生させるために、油圧などを利用して、エンジン及び／またはモータで発生する動力を多段に変速する。
ある種のハイブリッド車両は、２つのモータ／ゼネレータ（ｍｏｔｏｒ／ｇｅｎｅｒａｔｅｒ：ＭＧ）及びエンジンを遊星ギヤを介して連結し、モータ／ゼネレータの速度及びトルクを制御して無段変速を可能にする。
このハイブリッド車両は、別途の変速機を使用せずに、エンジン、第１、２モータ／ゼネレータ、及び２つの遊星ギヤセットを利用して、車両の運転条件に応じた出力速度を変えることができる。このハイブリッド車両は、第１、２モータ／ゼネレータを速度制御することによって無段変速が可能になる。
このハイブリッド車両の第１モータ／ゼネレータは、エンジンの運転条件に応じて速度制御を行い、第２モータ／ゼネレータは、エンジンと共にトルクを制御して、出力トルク全体を制御する。
【０００３】
特に、運転者の要求及びシステムの条件に応じてエンジンの運転特性が決定されるとき、第１モータ／ゼネレータがエンジンの運転特性（回転速度）によってＰＩ速度制御され、ＰＩ速度制御される第１モータ／ゼネレータの制御効率によって全体的な効率が増減する（例えば、特許文献１〜３参照）。
一方、第１モータ／ゼネレータをＰＩ制御する時、Ｐゲインが大きい場合には、応答性は向上するが、トルクの波動によって振動が発生し、Ｐゲインが小さい場合には、振動は発生しないが、目標トルクに対する応答性が低下して、全体的な制御効率が低下する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０９０８３４号公報
【特許文献２】特開２００２−１６５３０５号公報
【特許文献３】特開２０００−０３２６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、第１モータ／ゼネレータを目標速度に迅速に到達させて、振動が発生しないようにすることによって、システム全体の制御効率を向上させるハイブリッド車両及びモータの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するためになされた本発明のハイブリッド車両及びモータの制御方法は、燃焼エンジン（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅ）及びエンジンの回転を補助するための第１モータ／ゼネレータユニット（Ｍｏｔｏｒ−Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ  Ｕｎｉｔ）を含むハイブリッド車両及びモータの制御方法であって、エンジンの出力速度によって第１モータ／ゼネレータの目標速度を演算する段階、第１モータ／ゼネレータの現在の速度と目標速度との間のエラー速度を演算する段階、エラー速度に補正値を適用する段階、及び補正値が適用された補正されたエラー速度に比例利益（Ｐゲイン）及び積分利益（Ｉゲイン）を適用して、第１モータ／ゼネレータの目標トルクを演算する段階、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本方法は、エラー速度が設定基準値以上であれば、補正値は０より大きく１より小さいことが好ましい。
本方法は、エラー速度が設定基準値未満であれば、補正値は１であることが好ましい。
本方法は、補正されたエラー速度に比例利益（Ｐゲイン）及び積分利益（Ｉゲイン）を適用して、第１モータ／ゼネレータの目標トルクを演算する段階で、補正されたエラー速度に比例利益（Ｐゲイン）をかけて第１値を求め、補正されたエラー速度に積分利益（Ｉゲイン）をかけた値を積分して第２値を求めて、第１、２値を各々加えて、第１モータ／ゼネレータの目標トルクを演算することが好ましい。
【０００８】
本方法は、第１モータ／ゼネレータの目標トルクによって第１モータ／ゼネレータの出力トルクを制御することが好ましい。
本方法は、第２モータ／ゼネレータを利用して、第１モータ／ゼネレータ及びエンジンを通して出力される回転トルクを補助することが好ましい。
本発明のエンジンは、第１遊星ギヤセットの第１キャリアを回転させるように連結され、第１モータ／ゼネレータは、第１遊星ギヤセットの第１リングギヤを回転させるように配置されることが好ましい。
本方法は、第１遊星ギヤセットと隣接して配置される第２遊星ギヤセットをさらに含み、第２モータ／ゼネレータが第１遊星ギヤセットの第１サンギヤ及び第２遊星ギヤセットの第２サンギヤを同時に回転させるように配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のハイブリッド車両及びモータの制御方法によれば、エンジンの運転特性によって第１モータ／ゼネレータの目標速度と実際の速度との間のエラー速度を感知し、このエラー速度に補正値を適用することによって、第１モータ／ゼネレータを目標速度に迅速に到達させて、振動が発生しないようにすることによって、変速システム全体の制御効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例によるハイブリッド車両の変速システムの概略図である。
【図２】本発明の実施例によるハイブリッド車両におけるモータ／ゼネレータの速度を制御するための方法を示したフローチャートである。
【図３】本発明の実施例によるハイブリッド車両におけるモータ／ゼネレータの出力トルクの変化を示したグラフである。（ａ）はＰゲインが大きい場合、（ｂ）はＰゲインが小さい場合のグラフである。
【図４】本発明の実施例によるハイブリッド車両におけるモータ／ゼネレータのエラー速度とトルクの変化を示したグラフである。（ａ）は実際の速度と目標速度の関係を示すグラフであり、（ｂ）は経時的な目標速度と実際の速度との変化を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例によるハイブリッド車両におけるモータ／ゼネレータの制御方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施例を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施例によるハイブリッド車両の変速システムの概略図である。
図１に示したとおり、ハイブリッド車両の変速システムは、エンジンＥ、第１遊星ギヤセット、第２遊星ギヤセット、第１モータ／ゼネレータＭＧ１、第２モータ／ゼネレータＭＧ２、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、第１ブレーキＢＫ１、第２ブレーキＢＫ２、及び変速機出力軸（ＴＭ  ｏｕｔｐｕｔ）を含む。
第１遊星ギヤセットは、中央の第１サンギヤＳ１、第１サンギヤＳ１に外接する第１ピニオンギヤＰ１、第１ピニオンギヤＰ１が内接する第１リングギヤＲ１を含み、第１キャリアＣ１は、第１ピニオンギヤＰ１を連結して、第１サンギヤＳ１を中心に回転する。
【００１２】
第２遊星ギヤセットは、中央の第２サンギヤＳ２、第２サンギヤＳ２に外接する第２ピニオンギヤＰ２、第２ピニオンギヤＰ２が内接する第２リングギヤＲ２を含み、第２キャリアＣ２は、第２ピニオンギヤＰ２を連結して、第２サンギヤＳ２を中心に回転する。
エンジンＥの出力軸は、第１キャリアＣ１に連結され、エンジンＥは、第１キャリアＣ１を第１サンギヤＳ１を中心に回転させる。
第１モータ／ゼネレータＭＧ１は、第１リングギヤＲ１を回転させるように配置される。同時に、第１ブレーキＢＫ１は、第１リングギヤＲ１の回転を選択的に拘束するように固定されて配置される。
【００１３】
第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とは、一つの軸で連結されて、共に回転する構造からなり、第２モータ／ゼネレータＭＧ２は、第２サンギヤＳ２を回転させるように配置される。
第１クラッチＣＬ１は、第１キャリアＣ１と第１リングギヤＲ１とを選択的に連結し、これらを共に回転または停止させ、第２クラッチＣＬ２は、第１キャリアＣ１と第２リングギヤＲ２とを選択的に連結し、これらを共に回転または停止させる。
【００１４】
第２ブレーキＢＫ２は、第２リングギヤＲ２の回転を選択的に拘束するように固定されて配置される。同時に、第２キャリアＣ２は、変速機出力軸（ＴＭ  ｏｕｔｐｕｔ）に連結されて、エンジンＥ、第１モータ／ゼネレータＭＧ１、及び第２モータ／ゼネレータＭＧ２の回転力をホイールに伝達する。
第１モータ／ゼネレータＭＧ１は、第１リングギヤＲ１を通じてエンジンＥの回転速度を最適に制御する。
ここで、第１モータ／ゼネレータＭＧ１は、エンジンＥの運転条件に応じて目標速度が設定され、その目標速度に到達するために現在の速度が感知され、現在の速度と目標速度との間のエラー速度が演算される。
同時に、エラー速度をＰＩ制御することによって目標トルクを演算し、目標トルクに到達するために第１モータ／ゼネレータＭＧ１に入力されるパワーが別途の制御部により制御される。
【００１５】
図２は本発明の実施例によるハイブリッド車両におけるモータ／ゼネレータの速度を制御するための方法を示したフローチャートである。
図２に示したとおり、Ｓ２００で、エンジンＥのエンジン目標速度が感知され、Ｓ２１０で、エンジン目標速度が変換され、Ｓ２２０で、第１モータ／ゼネレータＭＧ１のモータ目標速度が演算される。
Ｓ２３０で、モータ目標速度から第１モータ／ゼネレータＭＧ１の現在の速度を引いて、Ｓ２４０で、第１モータ／ゼネレータＭＧ１のエラー速度が演算される。
次いで、Ｓ２５０で、エラー速度に比例利益（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  ｇａｉｎ；Ｐゲイン）をかけて第１値を求め、Ｓ２６０で、エラー速度に積分利益（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｇａｉｎ；Ｉゲイン）をかけた値を積分して第２値を求める。Ｓ２７０で、第１、２値を加え、Ｓ２８０で、第１モータ／ゼネレータＭＧ１の目標トルクを演算し、Ｓ２９０で、目標トルクを達成するためにパワーが供給される。
【００１６】
図３は本発明の実施例によるハイブリッド車両におけるモータ／ゼネレータの出力トルクの変化を示したグラフであって、ＰＩ速度制御でＰゲインの大きさの影響によるモータ／ゼネレータの速度変化の傾向を比較する。
図３（ａ）、（ｂ）のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は回転速度（ＲＰＭ）を示す。図３（ａ）のグラフは比例利益（Ｐゲイン）が大きい場合であり、（ｂ）のグラフは比例利益（Ｐゲイン）が小さい場合である。
図３（ａ）のグラフで、第１モータ／ゼネレータＭＧ１の目標速度と実際の速度との間にはエラー速度が発生し、比例利益が大きい場合には、エラー速度がプラス及びマイナスを繰り返して振動が発生する。
一方、図３（ｂ）のグラフで、第１モータ／ゼネレータＭＧ１の目標速度と実際の速度との間にはエラー速度が発生し、比例利益が小さい場合には、実際の速度が目標速度に到達する時間が長くなる。
【００１７】
図４は本発明の実施例によるハイブリッド車両におけるモータ／ゼネレータのエラー速度とトルクの変化を示したグラフである。
図４（ａ）のグラフにおいて、横軸は第１モータ／ゼネレータＭＧ１の実際の速度を示し、縦軸は第１モータ／ゼネレータＭＧ１の目標速度を示す。図４（ａ）のグラフでは、実際の速度と目標速度との間にエラー速度が０であるラインが描かれ、エラー速度がプラスマイナスアルファ（±α）の範囲内で形成されるエラー低減領域が形成される。
本発明の実施例で、エラー速度がエラー低減領域にあることは、目標速度と実際の速度との間の差が小さいことを意味し、エラー速度がエラー低減領域の外にあることは、目標速度と実際の速度との間の差が大きいことを意味する。
したがって、エラー速度がエラー低減領域にある場合には、第１モータ／ゼネレータＭＧ１のエラー速度に０より大きく１より小さい補正値を適用することによって、エラー速度の変動幅を最小化する。
一方、エラー速度がエラー低減領域の外にある場合には、第１モータ／ゼネレータのエラー速度に補正値を適用しないことによって、エラー速度の大きさを迅速に減少させる。ここで、エラー速度に補正値を適用しないとは、補正値が１であることを意味する。
【００１８】
図４（ｂ）に経時的な目標速度と実際の速度との変化を示した。
図４（ｂ）に示したとおり、始動初期には第１モータ／ゼネレータＭＧ１の目標速度と実際の速度との間のエラー速度が大きいが、経過時間とともにエラー速度は急激に減少して、実際の速度が目標速度に迅速に近づく。
【００１９】
図５は本発明の実施例によるハイブリッド車両におけるモータ／ゼネレータの制御方法を示したフローチャートである。
図５に示したとおり、Ｓ５００で、制御が始まり、Ｓ５１０で、第１モータ／ゼネレータＭＧ１の速度を制御するか否かが判断される。Ｓ５１０で、第１モータ／ゼネレータＭＧ１の速度を制御すると判断された場合には、Ｓ５２０で、第１モータ／ゼネレータＭＧ１のエラー速度が基準値（アルファ；α）の範囲にあるか否かが判断される。
エラー速度が基準値（α）の範囲内にあれば、Ｓ５３０及びＳ５４０が行われ、エラー速度が基準値の範囲外にあれば、Ｓ５３０は行われず、直ちにＳ５４０が行われる。
【００２０】
Ｓ５４０で、第１モータ／ゼネレータＭＧ１のエラー速度に比例利益（Ｐゲイン）をかけた値に、エラー速度に積分利益（Ｉゲイン）をかけた上、積分した値を加えて、第１モータ／ゼネレータＭＧ１の目標トルクが演算される。
Ｓ５３０で、第１モータ／ゼネレータＭＧ１のエラー速度に補正値（β）がかけられて第１モータ／ゼネレータＭＧ１のエラー速度（補正値）が算出される。ここで補正値βは、０より大きく１より小さい値となる。
【００２１】
Ｓ５３０を経由した場合、補正値βで補正した第１モータ／ゼネレータＭＧ１のエラー速度（補正値）を使用して、Ｓ５４０の演算が行われる。したがって、Ｓ５３０の演算によってＭＧ１目標速度と現在速度の差として算出されたエラー速度が小さくなるので、第１モータ／ゼネレータＭＧ１の目標トルクも小さくなって、モータの振動が低減する効果がある。
Ｓ５２０で、第１モータ／ゼネレータＭＧ１のエラー速度が基準値（α）の範囲を超えていると判断される場合には、Ｓ５４０では、エラー速度がそのまま反映され、補正値（β）が１であると見なされ、補正値１が適用される。
【００２２】
以上で、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は実施例に限定されず、本発明の実施例から当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって容易に変更されて均等と認められる範囲の全ての変更を含む。
【符号の説明】
【００２３】
ＢＫ１    第１ブレーキ
ＢＫ２    第２ブレーキ
Ｃ１    第１キャリア
Ｃ２    第２キャリア
ＣＬ１    第１クラッチ
ＣＬ２    第２クラッチ
Ｅ    エンジン
ＭＧ１    第１モータ／ゼネレータ
ＭＧ２    第２モータ／ゼネレータ
Ｐ１    第１ピニオンギヤ
Ｐ２    第２ピニオンギヤ
Ｒ１    第１リングギヤ
Ｒ２    第２リングギヤ
Ｓ１    第１サンギヤ
Ｓ２    第２サンギヤ
ＴＭ  ｏｕｔｐｕｔ    変速機出力軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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