ハイブリッド自動車
【課題】吸気温が低く内燃機関から過大なパワーが出力されるために内燃機関の運転を制限する制御を行なう場合に安定して制限する制御から通常の制御に移行させる。
【解決手段】処理ルーチンをＮ回実行する時間毎にその間に記憶された吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最小のものを目標温度Ｔａ＊として設定すると共に（Ｓ３５０)、設定用温度Ｔｓｅｔをレートリミット処理により目標温度Ｔａ＊とし（Ｓ３７０〜Ｓ３９０）、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには設定用温度Ｔｓｅｔに基づく制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍの運転領域内でエンジンを運転しながら走行するよう制御し（Ｓ４２０）、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには定格値としての最大パワーと最大回転数とを制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍとして用いた運転領域内でエンジンを運転しながら走行するよう制御する（Ｓ４１０）。
【解決手段】処理ルーチンをＮ回実行する時間毎にその間に記憶された吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最小のものを目標温度Ｔａ＊として設定すると共に（Ｓ３５０)、設定用温度Ｔｓｅｔをレートリミット処理により目標温度Ｔａ＊とし（Ｓ３７０〜Ｓ３９０）、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには設定用温度Ｔｓｅｔに基づく制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍの運転領域内でエンジンを運転しながら走行するよう制御し（Ｓ４２０）、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには定格値としての最大パワーと最大回転数とを制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍとして用いた運転領域内でエンジンを運転しながら走行するよう制御する（Ｓ４１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、内燃機関と、発電機と、発電機の回転軸と内燃機関の出力軸と車軸の３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、車軸に動力を出力する電動機と、発電機および電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、を備えるハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、モータＭＧ１と、エンジンとモータＭＧ１と車軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、車軸側にパワーを出力するモータＭＧ２と、二つのモータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行なうバッテリとを備えるハイブリッド自動車において、エンジンの吸気温度が比較的低温度として設定された基準温度未満のときには、モータＭＧ１の許容回転数として通常時用の許容回転数より小さい制御上の許容回転数の範囲内でのモータＭＧ１の目標回転数の設定を伴ってエンジンと二つのモータとを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、上述の制御を行なうことにより、エンジンの吸気温度が低いときに、吸入空気の密度が高くなるためにエンジンから出力されるパワーが過大となることに伴ってモータＭＧ１が過回転するのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０３９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のハイブリッド自動車では、停車中ではエンジンルームに外気の流入が穏やかになるためにエンジンルーム内が暖機されてエンジンの吸気温度が徐々に上昇するが、発進して走行すると外気がエンジンルームに流入して吸気温度が低下するため、エンジンの吸気温度が基準温度以上となったり基準温度未満となったりして、モータの許容回転数が頻繁に通常時用の許容回転数となったりそれより小さい制御上の許容回転数となったりする場合が生じ、エンジンやモータの制御にハンチングを生じさせてしまう。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、内燃機関と、発電機と、発電機の回転軸と内燃機関の出力軸と車軸の３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、車軸に動力を出力する電動機と、発電機および電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、を備えるハイブリッド自動車において、内燃機関の吸気温が低く内燃機関から過大なパワーが出力されるために内燃機関の運転を制限する制御を行なう場合には、安定して制限する制御から通常の制御に移行させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、発電機と、前記発電機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と車軸の３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、車軸に動力を出力する電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、を備えるハイブリッド自動車において、
前記内燃機関の吸入空気の温度である吸気温を検出する吸気温検出手段と、
所定時間毎に該所定時間内で前記検出された吸気温の最低値を設定用温度として設定する設定用温度設定手段と、
前記設定された設定用温度が比較的低い温度として予め設定された所定温度未満のときに、前記設定された設定用温度が低いほど小さくなる傾向に前記内燃機関の定格値としての最大パワーより小さな制限パワーを設定すると共に前記設定された設定用温度が低いほど小さくなる傾向に前記内燃機関の定格値としての最大回転数より小さな制限回転数を設定する制限値設定手段と、
前記設定された設定用温度が前記所定温度以上のときには前記内燃機関の定格値としての最大パワーを前記制限パワーとして用いると共に前記内燃機関の定格値としての最大回転数を前記制限回転数として用いて前記制限パワー以下且つ前記制限回転数以下の運転領域の範囲内で前記内燃機関が運転されて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記設定された設定用温度が前記所定温度未満のときには前記設定された制限パワー以下且つ前記設定された制限回転数以下の運転領域の範囲内で前記内燃機関が運転されて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、所定時間毎に所定時間内で検出される内燃機関の吸入空気の温度である吸気温の最低値として設定される設定用温度が比較的低い温度として予め設定された所定温度以上のときには、内燃機関の定格値としての最大パワーを制限パワーとして用いると共に内燃機関の定格値としての最大回転数を制限回転数として用いて制限パワー以下且つ制限回転数以下の運転領域の範囲内で内燃機関が運転されて走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。一方、設定用温度が所定温度未満のときには、設定用温度が低いほど小さくなる傾向に内燃機関の定格値としての最大パワーより小さな制限パワーを設定すると共に設定用温度が低いほど小さくなる傾向に内燃機関の定格値としての最大回転数より小さな制限回転数を設定し、この設定した制限パワー以下且つ設定した制限回転数以下の運転領域の範囲内で内燃機関が運転されて走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。この本発明のハイブリッド自動車では、吸気温が所定温度未満の低温のときには、設定用温度が所定温度未満として設定されるから、設定用温度によって設定された制限パワーと制限回転数とに基づく運転領域の範囲内で内燃機関が運転されて走行するよう制御される。そして、気温が上昇して所定時間以上に亘って安定して所定温度以上に至ると、設定用温度は所定温度以上として設定されるから、定格値としての最大パワーと最大回転数とに基づく運転領域の範囲内で内燃機関が運転されて走行するよう制御される。この結果、内燃機関の吸気温が所定温度未満の状態から吸気温が安定して所定温度以上の状態に至る際に、内燃機関から出力するパワーと内燃機関の回転数とに定格値より厳しい制限を課す制御と内燃機関から出力するパワーと内燃機関の回転数とに定格値による制限を課す制御とがハンチングするのを抑制することができ、安定して制御を移行させることができる。
【０００９】
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記設定用温度設定手段は、前記設定用温度を設定する際にそれまでに設定されていた設定用温度より所定値以上異なる温度を前記設定用温度として設定するときには、緩変化処理を用いて温度が徐々に変化するよう前記設定用温度を設定する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、設定用温度の急変を抑止することができ、制限パワーや制限回転数の急変を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】エンジン２２が運転されているときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】エンジンＥＣＵ２４により実行される制限値設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】エンジン２２の動作ラインの一例を示す説明図である。
【図６】エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときのプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。
【図７】トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定する様子を説明する説明図である。
【図８】制限パワー設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】制限回転数設定用マップの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、吸気温Ｔａを検出する温度センサ２３などのエンジン２２の運転状態を検出するセンサからの検出値に基づいてエンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという。）４０と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションやアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジション，車速センサ８８からの車速を入力すると共にエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。
【００１３】
図２はエンジン２２が運転されているときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図３は図２の駆動制御ルーチンで用いられる制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍとを設定するためにエンジンＥＣＵ２４により実行される制限値設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。駆動制御ルーチンや制限値設定処理ルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎や数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。ここで、制限パワーＰｌｉｍは、エンジン２２から出力してもよいパワーの上限値として設定されるものであり、制限回転数Ｎｌｉｍは、エンジン２２を回転させてもよい回転数の上限値として設定されるものである。制限パワーＰｌｉｍ，制限回転数Ｎｌｉｍの詳細については後述する。以下に、まず、図２を用いてハイブリッド自動車２０の駆動制御を簡単に説明し、その後、図３を用いて制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍとを設定する制限値設定処理について詳述する。
【００１４】
図２の駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，制限パワーＰｌｉｍ，制限回転数Ｎｌｉｍなど制御に必要なデータを入力し（ステップＳ１００）、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと図４に例示する要求トルク設定用マップとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪３８ａ，３８ｂに連結された駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定すると共に設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊と損失としてのロスＬｏｓｓとの和として計算される車両要求パワーＰ＊を設定する（ステップＳ１２０）。
【００１５】
続いて、設定した車両要求パワーＰ＊と制限パワーＰｌｉｍとのうち小さい方を、即ち、車両要求パワーＰ＊を制限パワーＰｌｉｍで制限した値をエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊として設定すると共に（ステップＳ１３０）、このエンジン要求パワーＰｅ＊と図５に例示するエンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとに基づいてエンジン２２を運転すべき仮の回転数Ｎｅｔｍｐと仮のトルクＴｅｔｍｐとを設定する（ステップＳ１４０）。そして、仮の回転数Ｎｅｔｍｐと制限回転数Ｎｌｉｍとのうち小さい方を、即ち、仮の回転数Ｎｅｔｍｐを制限回転数Ｎｌｉｍで制限した値をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に設定した目標回転数Ｎｅ＊と図５の動作ラインとによってエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ１４０）。
【００１６】
次に、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ１ｔｍｐを計算する（ステップＳ１５０）。ここで、式（１）は、プラネタリギヤ３０の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときのプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図６に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリアの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２である駆動軸３６の回転数Ｎｄを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１が駆動軸３６に作用するトルクと、モータＭＧ２から駆動軸３６に出力されるトルクＴｍ２とを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。
【００１７】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
【００１８】
続いて、式（３）および式（４）を共に満たすモータＭＧ１から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定し（ステップＳ１６０）、設定した仮トルクＴｍ１ｔｍｐを式（５）によりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘで制限してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップ１７０）。ここで、式（３）はモータＭＧ１やモータＭＧ２により駆動軸３６に出力されるトルクの総和が値０から要求トルクＴｒ＊までの範囲内となる関係であり、式（４）はモータＭＧ１とモータＭＧ２とにより入出力される電力の総和が入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となる関係である。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの一例を図７に示す。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘは、図中斜線で示した領域内のトルク指令Ｔｍ１＊の最大値と最小値として求めることができる。
【００１９】
0≦−Tm1/ρ＋Tm2≦Tr* (3)
Win≦Tm1・Nm1＋Tm2・Nm2≦Wout (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (5)
【００２０】
そして、要求トルクＴｒ＊に設定したトルク指令Ｔｍ１＊をプラネタリギヤ３０のギヤ比ρで除したものを加えてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（６）により計算すると共に（ステップＳ１８０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（７）および式（８）により計算すると共に（ステップＳ１９０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（９）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２００）。ここで、式（６）は、図６の共線図から容易に導くことができる。
【００２１】
Tm2tmp=Tr*+Tm1*/ρ (6)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)
【００２２】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２１０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン２２を制限パワーＰｌｉｍ以下で且つ制限回転数Ｎｌｉｍ以下の運転領域内でエンジン２２を効率よく運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で駆動軸３６に要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。
【００２３】
次に、図３を用いて制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍとを設定する制限値設定処理について説明する。制限値設定処理ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、温度センサ２３からの吸気温Ｔａを入力すると共に（ステップＳ３００）、入力した吸気温Ｔａを図示しないＲＡＭの予め定められた領域のｎ番目に吸気温Ｔａ（ｎ）として記憶し（ステップＳ３１０）、カウントＣを値１だけインクリメントし（ステップＳ３２０）、カウンタＣを数値Ｎと比較する（ステップＳ３３０）。
【００２４】
カウンタＣが数値Ｎに一致するときには、それまでに記憶した吸気温Ｔａ（ｎ）の全てを読み込み（ステップＳ３４０）、読み込んだ吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最も小さい（低い）ものを目標温度Ｔａ＊として設定し（ステップＳ３５０）、カウンタＣを値０に初期化すると共に図示しないＲＡＭに記憶した吸気温Ｔａ（ｎ）をクリアして（ステップＳ３６０）、ステップＳ３７０に進む。一方、カウンタＣが数値Ｎに一致しないときには、目標温度Ｔａ＊の設定やカウンタＣおよび吸気温Ｔａ（ｎ）のクリアを行なうことはなく、ステップＳ３７０に進む。こうした処理により、カウンタＣは、このルーチンが実行される毎に値１ずつインクリメントされ、数値Ｎに一致する至ったときに値０に初期化されるものであり、Ｎ回だけこのルーチンを実行するのに要する時間を計時するものであることが分かる。また、吸気温Ｔａ（ｎ）は、Ｎ個に至るまでＲＡＭの予め定められた領域に順に記憶されることになる。なお、カウンタＣは、エンジン２２が始動されたときに実行される初期化ルーチンにより初期値として値０とされる。
【００２５】
ステップＳ３７０では、それまで用いていた設定用温度Ｔｓｅｔと設定された目標温度Ｔａ＊とを比較し、設定用温度Ｔｓｅｔが目標温度Ｔａ＊未満のときには、設定用温度Ｔｓｅｔにレート値Ｔｒｔを加えたものと目標温度Ｔａ＊とのうち小さい方を新たな設定用温度Ｔｓｅｔとして設定し（ステップＳ３８０）、設定用温度Ｔｓｅｔが目標温度Ｔａ＊以上のときには、設定用温度Ｔｓｅｔからレート値Ｔｒｔを減じたものと目標温度Ｔａ＊とのうち大きい方を新たな設定用温度Ｔｓｅｔとして設定する（ステップＳ３９０）。したがって、このルーチンが繰り返し実行される毎に、設定用温度Ｔｓｅｔはレート値Ｔｒｔずつ目標温度Ｔａ＊に近づき、最終的には目標温度Ｔａ＊が設定用温度Ｔｓｅｔとして設定されることになる。即ち、設定用温度Ｔｓｅｔは緩変化処理の一種としてのレートリミット処理により目標温度Ｔａ＊とされるのである。
【００２６】
こうして設定用温度Ｔｓｅｔを設定すると、設定用温度Ｔｓｅｔをエンジン２２から出力してもよいパワーやエンジン２２の回転数Ｎｅを制限する必要がある温度範囲の上限温度（例えば、−５℃や０℃など）として予め設定された閾値Ｔｒｅｆと比較し（ステップＳ４００）、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、エンジン２２から出力してもよいパワーやエンジン２２の回転数Ｎｅを制限する必要がないと判断し、エンジン２２の定格値としての最大パワーＰｅｍａｘを制限パワーＰｌｉｍとして設定すると共にエンジン２２の定格値としての最大回転数Ｎｅｍａｘを制限回転数Ｎｌｉｍとして設定して（ステップＳ４１０）、本ルーチンを終了し、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、エンジン２２から出力してもよいパワーやエンジン２２の回転数Ｎｅを制限する必要があると判断し、設定用温度Ｔｓｅｔが低いほど小さくなる傾向に制限パワーＰｌｉｍを設定する図８に例示する制限パワー設定用マップを用いて制限パワーＰｌｉｍを設定すると共に設定用温度Ｔｓｅｔが低くなるほど小さくなる傾向に制限回転数Ｎｌｉｍを設定する図９に例示する制限回転数設定用マップを用いて制限回転数Ｎｌｉｍを設定して（ステップＳ４２０）、本ルーチンを終了する。
【００２７】
こうして設定された制限パワーＰｌｉｍは、上述した図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０でエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する際に用いられ、制限回転数ＮｌｉｍはステップＳ１４０でエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する際に用いられる。図３の制限値設定処理ルーチンでは、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、エンジン２２の定格値としての最大パワーＰｅｍａｘが制限パワーＰｌｉｍとして設定されると共にエンジン２２の定格値としての最大回転数Ｎｅｍａｘが制限回転数Ｎｌｉｍとして設定されるから、駆動制御としては、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、エンジン２２の運転は定格値による制限がなされるだけの通常時の駆動制御となり、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、設定用温度Ｔｓｅｔが低いほど小さくなる傾向に制限パワーＰｌｉｍが設定されると共に設定用温度Ｔｓｅｔが低くなるほど小さくなる傾向に制限回転数Ｎｌｉｍが設定されるから、駆動制御としては、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の運転は設定用温度Ｔｓｅｔに基づいて設定された制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍによる制限がなされる制限時の駆動制御となる。そして、目標温度Ｔａ＊は、図３の制限値設定処理ルーチンがＮ回実行される時間毎にその間に記憶されたＮ個の吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最も小さいものが設定され、設定用温度Ｔｓｅｔはレートリミット処理により目標温度Ｔａ＊にされるから、エンジン２２の吸気温Ｔａが閾値Ｔｒｅｆ未満の状態から吸気温Ｔａが安定して閾値Ｔｒｅｆ以上の状態に至る際に、エンジン２２から出力するパワーとエンジン２２の回転数Ｎｅとに対して定格値より厳しい制限（設定用温度Ｔｓｅｔに基づく制限パワーＰｌｉｍ，制限回転数Ｎｌｉｍ）を課す制御とエンジン２２から出力するパワーとエンジン２２の回転数Ｎｅとに対して定格値による制限を課す制御とがハンチングするのを抑制することができ、安定して制御を移行させることができる。
【００２８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、図３の制限値設定処理ルーチンがＮ回実行される時間毎にその間に記憶されたＮ個の吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最も小さいものを目標温度Ｔａ＊として設定すると共に設定用温度Ｔｓｅｔをレートリミット処理によって目標温度Ｔａ＊とし、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには設定用温度Ｔｓｅｔが低いほど小さくなる傾向に制限パワーＰｌｉｍを設定すると共に設定用温度Ｔｓｅｔが低くなるほど小さくなる傾向に制限回転数Ｎｌｉｍを設定し、この制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍとの制限を受けた運転領域内でエンジン２２を運転しながら走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御し、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ以上のときにはエンジン２２の定格値としての最大パワーと最大回転数とを制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍとして用いて定格値の制限の運転領域内でエンジン２２を運転しながら走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御することにより、エンジン２２の吸気温Ｔａが閾値Ｔｒｅｆ未満の状態から吸気温Ｔａが安定して閾値Ｔｒｅｆ以上の状態に至る際に、エンジン２２から出力するパワーとエンジン２２の回転数Ｎｅとに対して定格値より厳しい制限（設定用温度Ｔｓｅｔに基づく制限パワーＰｌｉｍ，制限回転数Ｎｌｉｍ）を課す制御とエンジン２２から出力するパワーとエンジン２２の回転数Ｎｅとに対して定格値による制限を課す制御とがハンチングするのを抑制することができ、安定して制御を移行させることができる。
【００２９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、制限値設定処理ルーチンがＮ回実行される時間毎にその間に記憶されたＮ個の吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最も小さいものを目標温度Ｔａ＊として設定すると共に設定用温度Ｔｓｅｔをレートリミット処理によって目標温度Ｔａ＊とするものとしたが、レートリミット処理を用いないものとしてもよい。この場合、制限値設定処理ルーチンがＮ回実行される時間毎にその間に記憶されたＮ個の吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最も小さいものを設定用温度Ｔｓｅｔとして設定すればよい。
【００３０】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、プラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、温度センサ２３が「吸気温検出手段」に相当し、制限値設定処理ルーチンがＮ回実行される時間毎にその間に記憶されたＮ個の吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最も小さいものを目標温度Ｔａ＊として設定すると共に設定用温度Ｔｓｅｔをレートリミット処理によって目標温度Ｔａ＊とする図３の制限値設定処理ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ２４が「設定用温度設定手段」に相当し、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ未満のときに設定用温度Ｔｓｅｔが低いほど小さくなる傾向にエンジン２２の定格値としての最大パワーより小さい制限パワーＰｌｉｍを設定すると共に設定用温度Ｔｓｅｔが低くなるほど小さくなる傾向にエンジン２２の定格値としての最大回転数より小さい制限回転数Ｎｌｉｍを設定する図３の制限値設定処理ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ２４が「制限値設定手段」に相当し、制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍの運転領域内でエンジン２２を運転しながら走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するために図２の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とハイブリッド用電子制御ユニット７０からの目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２を駆動制御するエンジンＥＣＵ２４とハイブリッド用電子制御ユニット７０からのトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。
【００３１】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３２】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ 温度センサ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、８２ シフトポジションセンサ、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、内燃機関と、発電機と、発電機の回転軸と内燃機関の出力軸と車軸の３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、車軸に動力を出力する電動機と、発電機および電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、を備えるハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、モータＭＧ１と、エンジンとモータＭＧ１と車軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、車軸側にパワーを出力するモータＭＧ２と、二つのモータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行なうバッテリとを備えるハイブリッド自動車において、エンジンの吸気温度が比較的低温度として設定された基準温度未満のときには、モータＭＧ１の許容回転数として通常時用の許容回転数より小さい制御上の許容回転数の範囲内でのモータＭＧ１の目標回転数の設定を伴ってエンジンと二つのモータとを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、上述の制御を行なうことにより、エンジンの吸気温度が低いときに、吸入空気の密度が高くなるためにエンジンから出力されるパワーが過大となることに伴ってモータＭＧ１が過回転するのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０３９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のハイブリッド自動車では、停車中ではエンジンルームに外気の流入が穏やかになるためにエンジンルーム内が暖機されてエンジンの吸気温度が徐々に上昇するが、発進して走行すると外気がエンジンルームに流入して吸気温度が低下するため、エンジンの吸気温度が基準温度以上となったり基準温度未満となったりして、モータの許容回転数が頻繁に通常時用の許容回転数となったりそれより小さい制御上の許容回転数となったりする場合が生じ、エンジンやモータの制御にハンチングを生じさせてしまう。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、内燃機関と、発電機と、発電機の回転軸と内燃機関の出力軸と車軸の３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、車軸に動力を出力する電動機と、発電機および電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、を備えるハイブリッド自動車において、内燃機関の吸気温が低く内燃機関から過大なパワーが出力されるために内燃機関の運転を制限する制御を行なう場合には、安定して制限する制御から通常の制御に移行させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、発電機と、前記発電機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と車軸の３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、車軸に動力を出力する電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、を備えるハイブリッド自動車において、
前記内燃機関の吸入空気の温度である吸気温を検出する吸気温検出手段と、
所定時間毎に該所定時間内で前記検出された吸気温の最低値を設定用温度として設定する設定用温度設定手段と、
前記設定された設定用温度が比較的低い温度として予め設定された所定温度未満のときに、前記設定された設定用温度が低いほど小さくなる傾向に前記内燃機関の定格値としての最大パワーより小さな制限パワーを設定すると共に前記設定された設定用温度が低いほど小さくなる傾向に前記内燃機関の定格値としての最大回転数より小さな制限回転数を設定する制限値設定手段と、
前記設定された設定用温度が前記所定温度以上のときには前記内燃機関の定格値としての最大パワーを前記制限パワーとして用いると共に前記内燃機関の定格値としての最大回転数を前記制限回転数として用いて前記制限パワー以下且つ前記制限回転数以下の運転領域の範囲内で前記内燃機関が運転されて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記設定された設定用温度が前記所定温度未満のときには前記設定された制限パワー以下且つ前記設定された制限回転数以下の運転領域の範囲内で前記内燃機関が運転されて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、所定時間毎に所定時間内で検出される内燃機関の吸入空気の温度である吸気温の最低値として設定される設定用温度が比較的低い温度として予め設定された所定温度以上のときには、内燃機関の定格値としての最大パワーを制限パワーとして用いると共に内燃機関の定格値としての最大回転数を制限回転数として用いて制限パワー以下且つ制限回転数以下の運転領域の範囲内で内燃機関が運転されて走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。一方、設定用温度が所定温度未満のときには、設定用温度が低いほど小さくなる傾向に内燃機関の定格値としての最大パワーより小さな制限パワーを設定すると共に設定用温度が低いほど小さくなる傾向に内燃機関の定格値としての最大回転数より小さな制限回転数を設定し、この設定した制限パワー以下且つ設定した制限回転数以下の運転領域の範囲内で内燃機関が運転されて走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。この本発明のハイブリッド自動車では、吸気温が所定温度未満の低温のときには、設定用温度が所定温度未満として設定されるから、設定用温度によって設定された制限パワーと制限回転数とに基づく運転領域の範囲内で内燃機関が運転されて走行するよう制御される。そして、気温が上昇して所定時間以上に亘って安定して所定温度以上に至ると、設定用温度は所定温度以上として設定されるから、定格値としての最大パワーと最大回転数とに基づく運転領域の範囲内で内燃機関が運転されて走行するよう制御される。この結果、内燃機関の吸気温が所定温度未満の状態から吸気温が安定して所定温度以上の状態に至る際に、内燃機関から出力するパワーと内燃機関の回転数とに定格値より厳しい制限を課す制御と内燃機関から出力するパワーと内燃機関の回転数とに定格値による制限を課す制御とがハンチングするのを抑制することができ、安定して制御を移行させることができる。
【０００９】
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記設定用温度設定手段は、前記設定用温度を設定する際にそれまでに設定されていた設定用温度より所定値以上異なる温度を前記設定用温度として設定するときには、緩変化処理を用いて温度が徐々に変化するよう前記設定用温度を設定する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、設定用温度の急変を抑止することができ、制限パワーや制限回転数の急変を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】エンジン２２が運転されているときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】エンジンＥＣＵ２４により実行される制限値設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】エンジン２２の動作ラインの一例を示す説明図である。
【図６】エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときのプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。
【図７】トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定する様子を説明する説明図である。
【図８】制限パワー設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】制限回転数設定用マップの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、吸気温Ｔａを検出する温度センサ２３などのエンジン２２の運転状態を検出するセンサからの検出値に基づいてエンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという。）４０と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションやアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジション，車速センサ８８からの車速を入力すると共にエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。
【００１３】
図２はエンジン２２が運転されているときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図３は図２の駆動制御ルーチンで用いられる制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍとを設定するためにエンジンＥＣＵ２４により実行される制限値設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。駆動制御ルーチンや制限値設定処理ルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎や数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。ここで、制限パワーＰｌｉｍは、エンジン２２から出力してもよいパワーの上限値として設定されるものであり、制限回転数Ｎｌｉｍは、エンジン２２を回転させてもよい回転数の上限値として設定されるものである。制限パワーＰｌｉｍ，制限回転数Ｎｌｉｍの詳細については後述する。以下に、まず、図２を用いてハイブリッド自動車２０の駆動制御を簡単に説明し、その後、図３を用いて制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍとを設定する制限値設定処理について詳述する。
【００１４】
図２の駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，制限パワーＰｌｉｍ，制限回転数Ｎｌｉｍなど制御に必要なデータを入力し（ステップＳ１００）、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと図４に例示する要求トルク設定用マップとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪３８ａ，３８ｂに連結された駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定すると共に設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊と損失としてのロスＬｏｓｓとの和として計算される車両要求パワーＰ＊を設定する（ステップＳ１２０）。
【００１５】
続いて、設定した車両要求パワーＰ＊と制限パワーＰｌｉｍとのうち小さい方を、即ち、車両要求パワーＰ＊を制限パワーＰｌｉｍで制限した値をエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊として設定すると共に（ステップＳ１３０）、このエンジン要求パワーＰｅ＊と図５に例示するエンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとに基づいてエンジン２２を運転すべき仮の回転数Ｎｅｔｍｐと仮のトルクＴｅｔｍｐとを設定する（ステップＳ１４０）。そして、仮の回転数Ｎｅｔｍｐと制限回転数Ｎｌｉｍとのうち小さい方を、即ち、仮の回転数Ｎｅｔｍｐを制限回転数Ｎｌｉｍで制限した値をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に設定した目標回転数Ｎｅ＊と図５の動作ラインとによってエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ１４０）。
【００１６】
次に、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ１ｔｍｐを計算する（ステップＳ１５０）。ここで、式（１）は、プラネタリギヤ３０の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときのプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図６に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリアの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２である駆動軸３６の回転数Ｎｄを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１が駆動軸３６に作用するトルクと、モータＭＧ２から駆動軸３６に出力されるトルクＴｍ２とを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。
【００１７】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
【００１８】
続いて、式（３）および式（４）を共に満たすモータＭＧ１から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定し（ステップＳ１６０）、設定した仮トルクＴｍ１ｔｍｐを式（５）によりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘで制限してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップ１７０）。ここで、式（３）はモータＭＧ１やモータＭＧ２により駆動軸３６に出力されるトルクの総和が値０から要求トルクＴｒ＊までの範囲内となる関係であり、式（４）はモータＭＧ１とモータＭＧ２とにより入出力される電力の総和が入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となる関係である。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの一例を図７に示す。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘは、図中斜線で示した領域内のトルク指令Ｔｍ１＊の最大値と最小値として求めることができる。
【００１９】
0≦−Tm1/ρ＋Tm2≦Tr* (3)
Win≦Tm1・Nm1＋Tm2・Nm2≦Wout (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (5)
【００２０】
そして、要求トルクＴｒ＊に設定したトルク指令Ｔｍ１＊をプラネタリギヤ３０のギヤ比ρで除したものを加えてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（６）により計算すると共に（ステップＳ１８０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（７）および式（８）により計算すると共に（ステップＳ１９０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（９）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２００）。ここで、式（６）は、図６の共線図から容易に導くことができる。
【００２１】
Tm2tmp=Tr*+Tm1*/ρ (6)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)
【００２２】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２１０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン２２を制限パワーＰｌｉｍ以下で且つ制限回転数Ｎｌｉｍ以下の運転領域内でエンジン２２を効率よく運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で駆動軸３６に要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。
【００２３】
次に、図３を用いて制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍとを設定する制限値設定処理について説明する。制限値設定処理ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、温度センサ２３からの吸気温Ｔａを入力すると共に（ステップＳ３００）、入力した吸気温Ｔａを図示しないＲＡＭの予め定められた領域のｎ番目に吸気温Ｔａ（ｎ）として記憶し（ステップＳ３１０）、カウントＣを値１だけインクリメントし（ステップＳ３２０）、カウンタＣを数値Ｎと比較する（ステップＳ３３０）。
【００２４】
カウンタＣが数値Ｎに一致するときには、それまでに記憶した吸気温Ｔａ（ｎ）の全てを読み込み（ステップＳ３４０）、読み込んだ吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最も小さい（低い）ものを目標温度Ｔａ＊として設定し（ステップＳ３５０）、カウンタＣを値０に初期化すると共に図示しないＲＡＭに記憶した吸気温Ｔａ（ｎ）をクリアして（ステップＳ３６０）、ステップＳ３７０に進む。一方、カウンタＣが数値Ｎに一致しないときには、目標温度Ｔａ＊の設定やカウンタＣおよび吸気温Ｔａ（ｎ）のクリアを行なうことはなく、ステップＳ３７０に進む。こうした処理により、カウンタＣは、このルーチンが実行される毎に値１ずつインクリメントされ、数値Ｎに一致する至ったときに値０に初期化されるものであり、Ｎ回だけこのルーチンを実行するのに要する時間を計時するものであることが分かる。また、吸気温Ｔａ（ｎ）は、Ｎ個に至るまでＲＡＭの予め定められた領域に順に記憶されることになる。なお、カウンタＣは、エンジン２２が始動されたときに実行される初期化ルーチンにより初期値として値０とされる。
【００２５】
ステップＳ３７０では、それまで用いていた設定用温度Ｔｓｅｔと設定された目標温度Ｔａ＊とを比較し、設定用温度Ｔｓｅｔが目標温度Ｔａ＊未満のときには、設定用温度Ｔｓｅｔにレート値Ｔｒｔを加えたものと目標温度Ｔａ＊とのうち小さい方を新たな設定用温度Ｔｓｅｔとして設定し（ステップＳ３８０）、設定用温度Ｔｓｅｔが目標温度Ｔａ＊以上のときには、設定用温度Ｔｓｅｔからレート値Ｔｒｔを減じたものと目標温度Ｔａ＊とのうち大きい方を新たな設定用温度Ｔｓｅｔとして設定する（ステップＳ３９０）。したがって、このルーチンが繰り返し実行される毎に、設定用温度Ｔｓｅｔはレート値Ｔｒｔずつ目標温度Ｔａ＊に近づき、最終的には目標温度Ｔａ＊が設定用温度Ｔｓｅｔとして設定されることになる。即ち、設定用温度Ｔｓｅｔは緩変化処理の一種としてのレートリミット処理により目標温度Ｔａ＊とされるのである。
【００２６】
こうして設定用温度Ｔｓｅｔを設定すると、設定用温度Ｔｓｅｔをエンジン２２から出力してもよいパワーやエンジン２２の回転数Ｎｅを制限する必要がある温度範囲の上限温度（例えば、−５℃や０℃など）として予め設定された閾値Ｔｒｅｆと比較し（ステップＳ４００）、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、エンジン２２から出力してもよいパワーやエンジン２２の回転数Ｎｅを制限する必要がないと判断し、エンジン２２の定格値としての最大パワーＰｅｍａｘを制限パワーＰｌｉｍとして設定すると共にエンジン２２の定格値としての最大回転数Ｎｅｍａｘを制限回転数Ｎｌｉｍとして設定して（ステップＳ４１０）、本ルーチンを終了し、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、エンジン２２から出力してもよいパワーやエンジン２２の回転数Ｎｅを制限する必要があると判断し、設定用温度Ｔｓｅｔが低いほど小さくなる傾向に制限パワーＰｌｉｍを設定する図８に例示する制限パワー設定用マップを用いて制限パワーＰｌｉｍを設定すると共に設定用温度Ｔｓｅｔが低くなるほど小さくなる傾向に制限回転数Ｎｌｉｍを設定する図９に例示する制限回転数設定用マップを用いて制限回転数Ｎｌｉｍを設定して（ステップＳ４２０）、本ルーチンを終了する。
【００２７】
こうして設定された制限パワーＰｌｉｍは、上述した図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０でエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する際に用いられ、制限回転数ＮｌｉｍはステップＳ１４０でエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する際に用いられる。図３の制限値設定処理ルーチンでは、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、エンジン２２の定格値としての最大パワーＰｅｍａｘが制限パワーＰｌｉｍとして設定されると共にエンジン２２の定格値としての最大回転数Ｎｅｍａｘが制限回転数Ｎｌｉｍとして設定されるから、駆動制御としては、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、エンジン２２の運転は定格値による制限がなされるだけの通常時の駆動制御となり、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、設定用温度Ｔｓｅｔが低いほど小さくなる傾向に制限パワーＰｌｉｍが設定されると共に設定用温度Ｔｓｅｔが低くなるほど小さくなる傾向に制限回転数Ｎｌｉｍが設定されるから、駆動制御としては、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の運転は設定用温度Ｔｓｅｔに基づいて設定された制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍによる制限がなされる制限時の駆動制御となる。そして、目標温度Ｔａ＊は、図３の制限値設定処理ルーチンがＮ回実行される時間毎にその間に記憶されたＮ個の吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最も小さいものが設定され、設定用温度Ｔｓｅｔはレートリミット処理により目標温度Ｔａ＊にされるから、エンジン２２の吸気温Ｔａが閾値Ｔｒｅｆ未満の状態から吸気温Ｔａが安定して閾値Ｔｒｅｆ以上の状態に至る際に、エンジン２２から出力するパワーとエンジン２２の回転数Ｎｅとに対して定格値より厳しい制限（設定用温度Ｔｓｅｔに基づく制限パワーＰｌｉｍ，制限回転数Ｎｌｉｍ）を課す制御とエンジン２２から出力するパワーとエンジン２２の回転数Ｎｅとに対して定格値による制限を課す制御とがハンチングするのを抑制することができ、安定して制御を移行させることができる。
【００２８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、図３の制限値設定処理ルーチンがＮ回実行される時間毎にその間に記憶されたＮ個の吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最も小さいものを目標温度Ｔａ＊として設定すると共に設定用温度Ｔｓｅｔをレートリミット処理によって目標温度Ｔａ＊とし、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには設定用温度Ｔｓｅｔが低いほど小さくなる傾向に制限パワーＰｌｉｍを設定すると共に設定用温度Ｔｓｅｔが低くなるほど小さくなる傾向に制限回転数Ｎｌｉｍを設定し、この制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍとの制限を受けた運転領域内でエンジン２２を運転しながら走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御し、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ以上のときにはエンジン２２の定格値としての最大パワーと最大回転数とを制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍとして用いて定格値の制限の運転領域内でエンジン２２を運転しながら走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御することにより、エンジン２２の吸気温Ｔａが閾値Ｔｒｅｆ未満の状態から吸気温Ｔａが安定して閾値Ｔｒｅｆ以上の状態に至る際に、エンジン２２から出力するパワーとエンジン２２の回転数Ｎｅとに対して定格値より厳しい制限（設定用温度Ｔｓｅｔに基づく制限パワーＰｌｉｍ，制限回転数Ｎｌｉｍ）を課す制御とエンジン２２から出力するパワーとエンジン２２の回転数Ｎｅとに対して定格値による制限を課す制御とがハンチングするのを抑制することができ、安定して制御を移行させることができる。
【００２９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、制限値設定処理ルーチンがＮ回実行される時間毎にその間に記憶されたＮ個の吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最も小さいものを目標温度Ｔａ＊として設定すると共に設定用温度Ｔｓｅｔをレートリミット処理によって目標温度Ｔａ＊とするものとしたが、レートリミット処理を用いないものとしてもよい。この場合、制限値設定処理ルーチンがＮ回実行される時間毎にその間に記憶されたＮ個の吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最も小さいものを設定用温度Ｔｓｅｔとして設定すればよい。
【００３０】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、プラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、温度センサ２３が「吸気温検出手段」に相当し、制限値設定処理ルーチンがＮ回実行される時間毎にその間に記憶されたＮ個の吸気温Ｔａ（ｎ）のうち最も小さいものを目標温度Ｔａ＊として設定すると共に設定用温度Ｔｓｅｔをレートリミット処理によって目標温度Ｔａ＊とする図３の制限値設定処理ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ２４が「設定用温度設定手段」に相当し、設定用温度Ｔｓｅｔが閾値Ｔｒｅｆ未満のときに設定用温度Ｔｓｅｔが低いほど小さくなる傾向にエンジン２２の定格値としての最大パワーより小さい制限パワーＰｌｉｍを設定すると共に設定用温度Ｔｓｅｔが低くなるほど小さくなる傾向にエンジン２２の定格値としての最大回転数より小さい制限回転数Ｎｌｉｍを設定する図３の制限値設定処理ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ２４が「制限値設定手段」に相当し、制限パワーＰｌｉｍと制限回転数Ｎｌｉｍの運転領域内でエンジン２２を運転しながら走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するために図２の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とハイブリッド用電子制御ユニット７０からの目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２を駆動制御するエンジンＥＣＵ２４とハイブリッド用電子制御ユニット７０からのトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。
【００３１】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３２】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ 温度センサ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、８２ シフトポジションセンサ、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、発電機と、前記発電機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と車軸の３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、車軸に動力を出力する電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、を備えるハイブリッド自動車において、
前記内燃機関の吸入空気の温度である吸気温を検出する吸気温検出手段と、
所定時間毎に該所定時間内で前記検出された吸気温の最低値を設定用温度として設定する設定用温度設定手段と、
前記設定された設定用温度が比較的低い温度として予め設定された所定温度未満のときに、前記設定された設定用温度が低いほど小さくなる傾向に前記内燃機関の定格値としての最大パワーより小さな制限パワーを設定すると共に前記設定された設定用温度が低いほど小さくなる傾向に前記内燃機関の定格値としての最大回転数より小さな制限回転数を設定する制限値設定手段と、
前記設定された設定用温度が前記所定温度以上のときには前記内燃機関の定格値としての最大パワーを前記制限パワーとして用いると共に前記内燃機関の定格値としての最大回転数を前記制限回転数として用いて前記制限パワー以下且つ前記制限回転数以下の運転領域の範囲内で前記内燃機関が運転されて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記設定された設定用温度が前記所定温度未満のときには前記設定された制限パワー以下且つ前記設定された制限回転数以下の運転領域の範囲内で前記内燃機関が運転されて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
前記設定用温度設定手段は、前記設定用温度を設定する際にそれまでに設定されていた設定用温度より所定値以上異なる温度を前記設定用温度として設定するときには、緩変化処理を用いて温度が徐々に変化するよう前記設定用温度を設定する手段である、
ハイブリッド自動車。
【請求項１】
内燃機関と、発電機と、前記発電機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と車軸の３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、車軸に動力を出力する電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、を備えるハイブリッド自動車において、
前記内燃機関の吸入空気の温度である吸気温を検出する吸気温検出手段と、
所定時間毎に該所定時間内で前記検出された吸気温の最低値を設定用温度として設定する設定用温度設定手段と、
前記設定された設定用温度が比較的低い温度として予め設定された所定温度未満のときに、前記設定された設定用温度が低いほど小さくなる傾向に前記内燃機関の定格値としての最大パワーより小さな制限パワーを設定すると共に前記設定された設定用温度が低いほど小さくなる傾向に前記内燃機関の定格値としての最大回転数より小さな制限回転数を設定する制限値設定手段と、
前記設定された設定用温度が前記所定温度以上のときには前記内燃機関の定格値としての最大パワーを前記制限パワーとして用いると共に前記内燃機関の定格値としての最大回転数を前記制限回転数として用いて前記制限パワー以下且つ前記制限回転数以下の運転領域の範囲内で前記内燃機関が運転されて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記設定された設定用温度が前記所定温度未満のときには前記設定された制限パワー以下且つ前記設定された制限回転数以下の運転領域の範囲内で前記内燃機関が運転されて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
前記設定用温度設定手段は、前記設定用温度を設定する際にそれまでに設定されていた設定用温度より所定値以上異なる温度を前記設定用温度として設定するときには、緩変化処理を用いて温度が徐々に変化するよう前記設定用温度を設定する手段である、
ハイブリッド自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１６２１５４（Ｐ２０１２−１６２１５４Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３２８（Ｐ２０１１−２３３２８）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]