ハイブリッド自動車
【課題】パワーの出力を優先させた走行モードが要求された場合に走行性能を十分に発揮する。
【解決手段】制振制御の実行条件が成立したときには（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）、モータ回転角速度ωｍ２と駆動輪回転角速度ωｂとの差に制御ゲインｋｖを乗じた値に基づいて制振トルクＴｖを設定し、設定した制振トルクＴｖとトルク指令Ｔｍ２＊との和を実行トルクＴ２＊として設定し、この実行トルクＴ２＊がモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２を駆動する制振制御を実行し（Ｓ１４０〜Ｓ１７０）、運転モードＤＭがパワーモードで且つアクセルオンのときには、その他の実行条件が成立している場合であっても、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を実行トルクＴ２＊に設定して（Ｓ１８０）、制振制御を実行しない。
【解決手段】制振制御の実行条件が成立したときには（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）、モータ回転角速度ωｍ２と駆動輪回転角速度ωｂとの差に制御ゲインｋｖを乗じた値に基づいて制振トルクＴｖを設定し、設定した制振トルクＴｖとトルク指令Ｔｍ２＊との和を実行トルクＴ２＊として設定し、この実行トルクＴ２＊がモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２を駆動する制振制御を実行し（Ｓ１４０〜Ｓ１７０）、運転モードＤＭがパワーモードで且つアクセルオンのときには、その他の実行条件が成立している場合であっても、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を実行トルクＴ２＊に設定して（Ｓ１８０）、制振制御を実行しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と、走行用の電動機と、運転者のアクセル操作に対してパワーの出力が異なる複数の制御モードのうち設定されている制御モードに基づいて運転者のアクセル操作に対して車両に要求される要求トルクを設定すると共に該設定した車両要求トルクに基づいて前記電動機から出力すべき電動機要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、前記設定された電動機要求トルクと車両の振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する電動機制御手段と、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、エンジンとモータとを備えるものにおいて、モータから出力すべきトルクと車両の振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが出力されるようモータ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、燃費を優先するＥＣＯモードを選択するためのＥＣＯスイッチが設けられ、ＥＣＯスイッチがオンされると、制振トルクに値０を設定して制振トルクが出力されないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６２４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のハイブリッド自動車では、燃費を優先した走行モードでの走行に対応することができるものの、燃費よりもパワーの出力を優先させた走行モードが選択された場合には、パワーの出力を優先した対応をすることも求められる。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、パワーの出力を優先させた走行モードが要求された場合に走行性能を十分に発揮す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、走行用の電動機と、運転者のアクセル操作に対してパワーの出力が異なる複数の制御モードのうち設定されている制御モードに基づいて運転者のアクセル操作に対して車両に要求される要求トルクを設定すると共に該設定した車両要求トルクに基づいて前記電動機から出力すべき電動機要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、前記設定された電動機要求トルクと車両の振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する電動機制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記電動機制御手段は、前記制御モードのうちパワーの出力に対する応答性が高い方のモードが設定され且つアクセルオンされている場合には、前記制振トルクを出力せずに前記電動機から前記電動機要求トルクが出力されるよう該電動機を制御する手段である
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、運転者のアクセル操作に対してパワーの出力が異なる複数の制御モードのうち設定されている制御モードに基づいて運転者のアクセル操作に対して車両に要求される要求トルクを設定すると共に設定した車両要求トルクに基づいて電動機から出力すべき電動機要求トルクを設定し、設定した電動機要求トルクと車両の振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが電動機から出力されるよう電動機を制御する。これにより、車両の振動の発生を抑制することができる。一方、複数の制御モードのうちパワーの出力に対する応答性が高い方のモードが設定され且つアクセルオンされている場合には、制振トルクを出力せずに電動機から電動機要求トルクが出力されるよう電動機を制御する。これにより、パワーの出力を優先させた走行が要求されたときに、車両の走行性能を十分に発揮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、前記複数の制御モードは、燃費を優先した燃費優先走行モードと、燃費よりもパワーの出力を優先させたパワー出力優先走行モードとを含むものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明のハイブリッド車において、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車両の車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備えるものとすることできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】モータＥＣＵ４０により実行されるモータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図４】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図５】変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例のハイブリッド自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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】
【００１３】
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、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、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、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという。）７０と、を備える。
【００１４】
エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号、例えば、クランクシャフトの回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Ｔｗ，燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカムポジション，スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジションＳＰ，吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ｔａ，排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比ＡＦ，同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号Ｏ２などが入力ポートを介して入力されており、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号や、スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号、吸気バルブの開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクシャフトに取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフトの回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。
【００１５】
モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、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するためのスイッチング制御信号が出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転角速度ωｍ１，ωｍ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算したり、モータＭＧ２の回転角速度ωｍ２に基づいてモータＭＧ２の回転軸に換算した駆動輪３８ａ，３８ｂの回転角速度としての駆動輪回転角速度ωｂを演算したりしている。実施例では、駆動輪回転角速度ωｂは、モータＭＧ２から駆動輪３８ａ，３８ｂの間の特性に限定することにより得られる２慣性系の制御系設計モデルに対して制御サンプル時間で０次ホールドを用いて離散化したモデルを用いて演算するものとした。
【００１６】
バッテリＥＣＵ５２は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
【００１７】
ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置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ＳＰ，アクセルペダル８３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Ａｃｃ，ブレーキペダル８５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からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、実施例のハイブリッド自動車２０には、運転席の近傍に、運転モードとして動力性能すなわちアクセル操作に対するトルク出力の応答性を優先するパワーモードを選択するためのパワースイッチ８９が設けられており、このパワースイッチ８９からの信号も入力ポートを介してＨＶＥＣＵ７０に入力されている。なお、ＨＶＥＣＵ７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００１８】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３６に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動力３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
【００１９】
エンジン運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、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に基づいて制御用アクセル開度Ａｃｃ＊を設定し、設定した制御用アクセル開度Ａｃｃ＊と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する。ここで、制御用アクセル開度Ａｃｃ＊の設定は、パワースイッチ８９がオフされて運転モードとしてノーマルモードが設定されているときには０％〜１００％の範囲でアクセル開度Ａｃｃに対して線形性を持つように制御用アクセル開度Ａｃｃ＊に設定し、パワースイッチ８９がオンされて運転モードとしてパワーモードが設定されているときにはアクセル操作に対する出力トルクの応答性を向上させるためにノーマルモードに比して大きな値を制御用アクセル開度Ａｃｃ＊に設定することにより行なわれる。続いて、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖを計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。
【００２０】
モータ運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。
【００２１】
実施例のハイブリッド自動車２０は、モータ運転モードで運転している最中に、運転者のアクセルペダル８３の踏み込みによりバッテリ５０からの電力だけでは走行用パワーＰｄｒｖを賄うことができないときや、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣがエンジン運転モードに切り替えるために予め定められた閾値以下になったとき、その他、車両の状態がエンジン運転モードに切り替えるために予め定められた状態に至ったときに、エンジン２２を始動してエンジン運転モードに移行する。エンジン２２の始動は、モータＭＧ１からトルクを出力してエンジン２２をモータリングすると共にモータＭＧ１からのトルクの出力により駆動軸３６に作用するトルクをモータＭＧ２からのトルクによりキャンセルし、エンジン２２のエンジン回転速度Ｎｅが予め定められた制御開始回転数に至ったときに燃料噴射制御や点火制御などを開始することにより行なわれる。
【００２２】
また、実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン運転モードで運転している最中に、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値以上で走行用パワーＰｄｒｖをバッテリ５０からの放電で賄うことができるときや、運転者により図示しないモータ走行スイッチが押されたとき、その他、車両の状態がモータ運転モードに切り替えるために予め定められた状態に至ったときに、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードに移行する。エンジン２２の運転停止は、エンジン２２をアイドリング制御しながら可変バルブタイミング機構による吸気バルブの開閉タイミングが最遅角（最も遅いタイミング）に変更されるようエンジン２２を制御し、可変バルブタイミング機構の吸気バルブの開閉タイミングが最遅角になると、燃料噴射と点火を停止し、次にエンジン２２を始動するときに始動性が良好となるクランク角位置で停止するようモータＭＧ１により停止位置を調整することにより行なわれる。
【００２３】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に走行中の車両の振動を抑制する際の動作について説明する。図２は、モータＥＣＵ４０により実行されるモータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００２４】
モータ制御ルーチンが実行されると、モータＥＣＵ４０は、まず、アクセル開度Ａｃｃや運転モードＤＭ，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊，モータＭＧ２の回転角速度であるモータ回転角速度ωｍ２や駆動輪回転角速度ωｂなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、運転モードＤＭは、実施例では、前述したノーマルモードとパワーモードとが予め定められており、パワースイッチ８９がオフされているときにはＨＶＥＣＵ７０から通信によりノーマルモードの設定値が入力され、パワースイッチ８９がオンされるとＨＶＥＣＵ７０から通信によりパワーモードの設定値が入力される。
【００２５】
次に、運転モードＤＭがパワーモードで且つアクセルオン即ちアクセル開度Ａｃｃが閾値（例えば、３０％など）以上か否か（ステップＳ１１０）、車両の振動を抑制するための制振制御を実行すべきその他の第１の実行条件が成立しているか（ステップＳ１２０）、制振制御のその他の第２の実行条件が成立しているか否か（ステップＳ１３０）をそれぞれ判定する。なお、第１の実行条件が成立しているか否かの判定は、例えば、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満であることや、エンジン２２が始動している最中であること、エンジン２２を停止している最中であることなどの条件のうちのいずれかが成立しているか否かを判定することにより行なわれる。また、第２の実行条件が成立しているか否かの判定は、例えば、シフトレバー８１がドライブレンジやリバースレンジ，ブレーキレンジのいずれかであることや、モータＭＧ２の過熱を抑制するためにモータＭＧ２に課される負荷率制限値が閾値よりも緩和されていること、退避走行中でないことなどの条件のすべてが成立しているか否かを判定することにより行なわれる。
【００２６】
ステップＳ１１０で運転モードＤＭがパワーモードでないと判定されたりパワーモードであってもアクセルオンでないと判定され且つステップＳ１２０で第１の実行条件のいずれかが成立していると判定され且つステップＳ１３０で第２の実行条件のいずれもが成立していると判定されると、次式（１）によりモータ回転角速度ωｍ２と駆動輪回転角速度ωｂとの差に制御ゲインｋｖを乗じた値として仮の制振トルクＴｖｔｍｐを設定し（ステップＳ１４０）、式（２）に示すように設定した仮制振トルクＴｖｔｍｐの大きさ（正側および負側の大きさ）を制限トルクＴｌｉｍにより制限することにより制振トルクＴｖを設定し（ステップＳ１５０）、設定した制振トルクＴｖとトルク指令Ｔｍ２＊との和を実行トルクＴ２＊として設定し（ステップＳ１６０）、この実行トルクＴ２＊がモータＭＧ２から出力されるようパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）などによりインバータ４２の図示しないスイッチング素子をスイッチングしてモータＭＧ２を駆動して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。制限トルクＴｌｉｍは、車両の振動を抑制することができる程度に且つモータＭＧ２から出力する実行トルクＴ２＊がバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを超えないように制振トルクＴｖの大きさを制限するために設定されたものであり、実験などにより定めることができる。
【００２７】
Tvtmp=kv*・(ωｍ２−ωｂ） (1)
Tv=max（min(Tvtmp,Tlim),-Tlim) (2)
【００２８】
一方、ステップＳ１１０で運転モードＤＭがパワーモードで且つアクセルオンと判定されたり、ステップＳ１２０で第１の実行条件のいずれもが成立していないと判定されたり、ステップＳ１３０で第２の実行条件のいずれかが成立していないと判定されると、入力したモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を実行トルクＴ２＊に設定し（ステップＳ１８０）、設定した実行トルクＴ２＊がモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２を駆動して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。制振制御は、モータＭＧ２からのモータトルクの出力によって駆動系に生じる捻れをキャンセルする方向のトルク（制振トルク）をモータトルクに付加することにより行なわれる。いま、モータＭＧ２からのモータトルクにより加速走行している状態を考えると、この状態では駆動系に生じる捻れは周期的な変動する成分だけでなく定常的な成分が残存するため、捻れをキャンセルする方向に制振トルクを出力すると、動力性能が低下する。運転モードＤＭがパワーモードで且つアクセルオンのときにトルク指令Ｔｍ２＊を実行トルクＴ２＊に設定して制振制御を実行しないのは、制振制御を実行することによる動力性能の低下を防止し、パワーモードによる走行性能を十分に発揮させるためである。
【００２９】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、制振制御の実行条件が成立したときには、モータ回転角速度ωｍ２と駆動輪回転角速度ωｂとの差に制御ゲインｋｖを乗じた値に基づいて制振トルクＴｖを設定し、設定した制振トルクＴｖとトルク指令Ｔｍ２＊との和を実行トルクＴ２＊として設定し、この実行トルクＴ２＊がモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２を駆動する制振制御を実行し、運転モードＤＭがパワーモードで且つアクセルオンのときには、その他の制振制御の実行条件が成立している場合であっても、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を実行トルクＴ２＊に設定して制振制御を実行しないから、動力性能の低下を防止し、パワーモードによる走行性能を十分に発揮させることができる。
【００３０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、運転モードとしてパワーモードとノーマルモードとを備えるものとしたが、エンジン２２の燃費やエネルギ効率を優先するエコモードを備えるものとしてもよい。この場合、エコモードは、アクセル操作に対するトルク出力の応答性を低下させるためアクセル開度Ａｃｃに対してノーマルモードよりも小さな値を制御用アクセル開度Ａｃｃ＊として設定するものとすればよい。
【００３１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、図３の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を駆動軸３６が接続された車軸（駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図３における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。この場合、モータＭＧ２の回転角速度ωｍ２に基づいてモータＭＧ２の回転軸に換算した駆動輪３９ａ，３９ｂの回転角速度としての駆動輪回転角速度ωｂを演算し、上述の式（１）により仮制振トルクＴｖｔｍｐを計算すればよい。
【００３２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力するものとしたが、図４の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３８ａ，３８ｂに動力を出力する駆動軸３６に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸３６に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００３３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に変速機３３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機３３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。あるいは、図６の変形例のハイブリッド自動車４２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速機４３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧからの動力を駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸とは異なる車軸（図６における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。即ち、エンジンと走行用の動力を出力する電動機とを備えるものであれば如何なるタイプのハイブリッド自動車としてもよいのである。
【００３４】
実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、自動車以外の車両の形態としてもよいし、車両の制御方法の形態としてもよい。
【００３５】
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ＭＧ２が「電動機」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算しこの要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するＨＶＥＣＵ７０が「要求トルク設定手段」に相当し、図２のモータ制御ルーチンを実行するモータＥＣＵ４０が「電動機制御手段」に相当する。
【００３６】
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。
【００３７】
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】
【００３８】
本発明は、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
２０，１２０，２２０，３２０，４２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、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、３９ａ，３９ｂ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３２９ クラッチ、３３０，４３０ 変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と、走行用の電動機と、運転者のアクセル操作に対してパワーの出力が異なる複数の制御モードのうち設定されている制御モードに基づいて運転者のアクセル操作に対して車両に要求される要求トルクを設定すると共に該設定した車両要求トルクに基づいて前記電動機から出力すべき電動機要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、前記設定された電動機要求トルクと車両の振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する電動機制御手段と、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、エンジンとモータとを備えるものにおいて、モータから出力すべきトルクと車両の振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが出力されるようモータ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、燃費を優先するＥＣＯモードを選択するためのＥＣＯスイッチが設けられ、ＥＣＯスイッチがオンされると、制振トルクに値０を設定して制振トルクが出力されないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６２４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のハイブリッド自動車では、燃費を優先した走行モードでの走行に対応することができるものの、燃費よりもパワーの出力を優先させた走行モードが選択された場合には、パワーの出力を優先した対応をすることも求められる。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、パワーの出力を優先させた走行モードが要求された場合に走行性能を十分に発揮す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、走行用の電動機と、運転者のアクセル操作に対してパワーの出力が異なる複数の制御モードのうち設定されている制御モードに基づいて運転者のアクセル操作に対して車両に要求される要求トルクを設定すると共に該設定した車両要求トルクに基づいて前記電動機から出力すべき電動機要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、前記設定された電動機要求トルクと車両の振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する電動機制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記電動機制御手段は、前記制御モードのうちパワーの出力に対する応答性が高い方のモードが設定され且つアクセルオンされている場合には、前記制振トルクを出力せずに前記電動機から前記電動機要求トルクが出力されるよう該電動機を制御する手段である
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、運転者のアクセル操作に対してパワーの出力が異なる複数の制御モードのうち設定されている制御モードに基づいて運転者のアクセル操作に対して車両に要求される要求トルクを設定すると共に設定した車両要求トルクに基づいて電動機から出力すべき電動機要求トルクを設定し、設定した電動機要求トルクと車両の振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが電動機から出力されるよう電動機を制御する。これにより、車両の振動の発生を抑制することができる。一方、複数の制御モードのうちパワーの出力に対する応答性が高い方のモードが設定され且つアクセルオンされている場合には、制振トルクを出力せずに電動機から電動機要求トルクが出力されるよう電動機を制御する。これにより、パワーの出力を優先させた走行が要求されたときに、車両の走行性能を十分に発揮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、前記複数の制御モードは、燃費を優先した燃費優先走行モードと、燃費よりもパワーの出力を優先させたパワー出力優先走行モードとを含むものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明のハイブリッド車において、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車両の車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備えるものとすることできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】モータＥＣＵ４０により実行されるモータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図４】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図５】変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例のハイブリッド自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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】
【００１３】
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、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、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、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという。）７０と、を備える。
【００１４】
エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号、例えば、クランクシャフトの回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Ｔｗ，燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカムポジション，スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジションＳＰ，吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ｔａ，排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比ＡＦ，同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号Ｏ２などが入力ポートを介して入力されており、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号や、スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号、吸気バルブの開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクシャフトに取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフトの回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。
【００１５】
モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、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するためのスイッチング制御信号が出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転角速度ωｍ１，ωｍ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算したり、モータＭＧ２の回転角速度ωｍ２に基づいてモータＭＧ２の回転軸に換算した駆動輪３８ａ，３８ｂの回転角速度としての駆動輪回転角速度ωｂを演算したりしている。実施例では、駆動輪回転角速度ωｂは、モータＭＧ２から駆動輪３８ａ，３８ｂの間の特性に限定することにより得られる２慣性系の制御系設計モデルに対して制御サンプル時間で０次ホールドを用いて離散化したモデルを用いて演算するものとした。
【００１６】
バッテリＥＣＵ５２は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
【００１７】
ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置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ＳＰ，アクセルペダル８３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Ａｃｃ，ブレーキペダル８５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からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、実施例のハイブリッド自動車２０には、運転席の近傍に、運転モードとして動力性能すなわちアクセル操作に対するトルク出力の応答性を優先するパワーモードを選択するためのパワースイッチ８９が設けられており、このパワースイッチ８９からの信号も入力ポートを介してＨＶＥＣＵ７０に入力されている。なお、ＨＶＥＣＵ７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００１８】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３６に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動力３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
【００１９】
エンジン運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、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に基づいて制御用アクセル開度Ａｃｃ＊を設定し、設定した制御用アクセル開度Ａｃｃ＊と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する。ここで、制御用アクセル開度Ａｃｃ＊の設定は、パワースイッチ８９がオフされて運転モードとしてノーマルモードが設定されているときには０％〜１００％の範囲でアクセル開度Ａｃｃに対して線形性を持つように制御用アクセル開度Ａｃｃ＊に設定し、パワースイッチ８９がオンされて運転モードとしてパワーモードが設定されているときにはアクセル操作に対する出力トルクの応答性を向上させるためにノーマルモードに比して大きな値を制御用アクセル開度Ａｃｃ＊に設定することにより行なわれる。続いて、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖを計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。
【００２０】
モータ運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で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。
【００２１】
実施例のハイブリッド自動車２０は、モータ運転モードで運転している最中に、運転者のアクセルペダル８３の踏み込みによりバッテリ５０からの電力だけでは走行用パワーＰｄｒｖを賄うことができないときや、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣがエンジン運転モードに切り替えるために予め定められた閾値以下になったとき、その他、車両の状態がエンジン運転モードに切り替えるために予め定められた状態に至ったときに、エンジン２２を始動してエンジン運転モードに移行する。エンジン２２の始動は、モータＭＧ１からトルクを出力してエンジン２２をモータリングすると共にモータＭＧ１からのトルクの出力により駆動軸３６に作用するトルクをモータＭＧ２からのトルクによりキャンセルし、エンジン２２のエンジン回転速度Ｎｅが予め定められた制御開始回転数に至ったときに燃料噴射制御や点火制御などを開始することにより行なわれる。
【００２２】
また、実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン運転モードで運転している最中に、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値以上で走行用パワーＰｄｒｖをバッテリ５０からの放電で賄うことができるときや、運転者により図示しないモータ走行スイッチが押されたとき、その他、車両の状態がモータ運転モードに切り替えるために予め定められた状態に至ったときに、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードに移行する。エンジン２２の運転停止は、エンジン２２をアイドリング制御しながら可変バルブタイミング機構による吸気バルブの開閉タイミングが最遅角（最も遅いタイミング）に変更されるようエンジン２２を制御し、可変バルブタイミング機構の吸気バルブの開閉タイミングが最遅角になると、燃料噴射と点火を停止し、次にエンジン２２を始動するときに始動性が良好となるクランク角位置で停止するようモータＭＧ１により停止位置を調整することにより行なわれる。
【００２３】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に走行中の車両の振動を抑制する際の動作について説明する。図２は、モータＥＣＵ４０により実行されるモータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００２４】
モータ制御ルーチンが実行されると、モータＥＣＵ４０は、まず、アクセル開度Ａｃｃや運転モードＤＭ，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊，モータＭＧ２の回転角速度であるモータ回転角速度ωｍ２や駆動輪回転角速度ωｂなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、運転モードＤＭは、実施例では、前述したノーマルモードとパワーモードとが予め定められており、パワースイッチ８９がオフされているときにはＨＶＥＣＵ７０から通信によりノーマルモードの設定値が入力され、パワースイッチ８９がオンされるとＨＶＥＣＵ７０から通信によりパワーモードの設定値が入力される。
【００２５】
次に、運転モードＤＭがパワーモードで且つアクセルオン即ちアクセル開度Ａｃｃが閾値（例えば、３０％など）以上か否か（ステップＳ１１０）、車両の振動を抑制するための制振制御を実行すべきその他の第１の実行条件が成立しているか（ステップＳ１２０）、制振制御のその他の第２の実行条件が成立しているか否か（ステップＳ１３０）をそれぞれ判定する。なお、第１の実行条件が成立しているか否かの判定は、例えば、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満であることや、エンジン２２が始動している最中であること、エンジン２２を停止している最中であることなどの条件のうちのいずれかが成立しているか否かを判定することにより行なわれる。また、第２の実行条件が成立しているか否かの判定は、例えば、シフトレバー８１がドライブレンジやリバースレンジ，ブレーキレンジのいずれかであることや、モータＭＧ２の過熱を抑制するためにモータＭＧ２に課される負荷率制限値が閾値よりも緩和されていること、退避走行中でないことなどの条件のすべてが成立しているか否かを判定することにより行なわれる。
【００２６】
ステップＳ１１０で運転モードＤＭがパワーモードでないと判定されたりパワーモードであってもアクセルオンでないと判定され且つステップＳ１２０で第１の実行条件のいずれかが成立していると判定され且つステップＳ１３０で第２の実行条件のいずれもが成立していると判定されると、次式（１）によりモータ回転角速度ωｍ２と駆動輪回転角速度ωｂとの差に制御ゲインｋｖを乗じた値として仮の制振トルクＴｖｔｍｐを設定し（ステップＳ１４０）、式（２）に示すように設定した仮制振トルクＴｖｔｍｐの大きさ（正側および負側の大きさ）を制限トルクＴｌｉｍにより制限することにより制振トルクＴｖを設定し（ステップＳ１５０）、設定した制振トルクＴｖとトルク指令Ｔｍ２＊との和を実行トルクＴ２＊として設定し（ステップＳ１６０）、この実行トルクＴ２＊がモータＭＧ２から出力されるようパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）などによりインバータ４２の図示しないスイッチング素子をスイッチングしてモータＭＧ２を駆動して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。制限トルクＴｌｉｍは、車両の振動を抑制することができる程度に且つモータＭＧ２から出力する実行トルクＴ２＊がバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを超えないように制振トルクＴｖの大きさを制限するために設定されたものであり、実験などにより定めることができる。
【００２７】
Tvtmp=kv*・(ωｍ２−ωｂ） (1)
Tv=max（min(Tvtmp,Tlim),-Tlim) (2)
【００２８】
一方、ステップＳ１１０で運転モードＤＭがパワーモードで且つアクセルオンと判定されたり、ステップＳ１２０で第１の実行条件のいずれもが成立していないと判定されたり、ステップＳ１３０で第２の実行条件のいずれかが成立していないと判定されると、入力したモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を実行トルクＴ２＊に設定し（ステップＳ１８０）、設定した実行トルクＴ２＊がモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２を駆動して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。制振制御は、モータＭＧ２からのモータトルクの出力によって駆動系に生じる捻れをキャンセルする方向のトルク（制振トルク）をモータトルクに付加することにより行なわれる。いま、モータＭＧ２からのモータトルクにより加速走行している状態を考えると、この状態では駆動系に生じる捻れは周期的な変動する成分だけでなく定常的な成分が残存するため、捻れをキャンセルする方向に制振トルクを出力すると、動力性能が低下する。運転モードＤＭがパワーモードで且つアクセルオンのときにトルク指令Ｔｍ２＊を実行トルクＴ２＊に設定して制振制御を実行しないのは、制振制御を実行することによる動力性能の低下を防止し、パワーモードによる走行性能を十分に発揮させるためである。
【００２９】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、制振制御の実行条件が成立したときには、モータ回転角速度ωｍ２と駆動輪回転角速度ωｂとの差に制御ゲインｋｖを乗じた値に基づいて制振トルクＴｖを設定し、設定した制振トルクＴｖとトルク指令Ｔｍ２＊との和を実行トルクＴ２＊として設定し、この実行トルクＴ２＊がモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２を駆動する制振制御を実行し、運転モードＤＭがパワーモードで且つアクセルオンのときには、その他の制振制御の実行条件が成立している場合であっても、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を実行トルクＴ２＊に設定して制振制御を実行しないから、動力性能の低下を防止し、パワーモードによる走行性能を十分に発揮させることができる。
【００３０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、運転モードとしてパワーモードとノーマルモードとを備えるものとしたが、エンジン２２の燃費やエネルギ効率を優先するエコモードを備えるものとしてもよい。この場合、エコモードは、アクセル操作に対するトルク出力の応答性を低下させるためアクセル開度Ａｃｃに対してノーマルモードよりも小さな値を制御用アクセル開度Ａｃｃ＊として設定するものとすればよい。
【００３１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、図３の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を駆動軸３６が接続された車軸（駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図３における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。この場合、モータＭＧ２の回転角速度ωｍ２に基づいてモータＭＧ２の回転軸に換算した駆動輪３９ａ，３９ｂの回転角速度としての駆動輪回転角速度ωｂを演算し、上述の式（１）により仮制振トルクＴｖｔｍｐを計算すればよい。
【００３２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力するものとしたが、図４の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３８ａ，３８ｂに動力を出力する駆動軸３６に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸３６に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００３３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、図５の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に変速機３３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機３３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。あるいは、図６の変形例のハイブリッド自動車４２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速機４３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧからの動力を駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸とは異なる車軸（図６における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。即ち、エンジンと走行用の動力を出力する電動機とを備えるものであれば如何なるタイプのハイブリッド自動車としてもよいのである。
【００３４】
実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、自動車以外の車両の形態としてもよいし、車両の制御方法の形態としてもよい。
【００３５】
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ＭＧ２が「電動機」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算しこの要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するＨＶＥＣＵ７０が「要求トルク設定手段」に相当し、図２のモータ制御ルーチンを実行するモータＥＣＵ４０が「電動機制御手段」に相当する。
【００３６】
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。
【００３７】
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】
【００３８】
本発明は、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
２０，１２０，２２０，３２０，４２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、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、３９ａ，３９ｂ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、３２９ クラッチ、３３０，４３０ 変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、走行用の電動機と、運転者のアクセル操作に対してパワーの出力が異なる複数の制御モードのうち設定されている制御モードに基づいて運転者のアクセル操作に対して車両に要求される要求トルクを設定すると共に該設定した車両要求トルクに基づいて前記電動機から出力すべき電動機要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、前記設定された電動機要求トルクと車両の振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する電動機制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記電動機制御手段は、前記制御モードのうちパワーの出力に対する応答性が高い方のモードが設定され且つアクセルオンされている場合には、前記制振トルクを出力せずに前記電動機から前記電動機要求トルクが出力されるよう該電動機を制御する手段である
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項１】
内燃機関と、走行用の電動機と、運転者のアクセル操作に対してパワーの出力が異なる複数の制御モードのうち設定されている制御モードに基づいて運転者のアクセル操作に対して車両に要求される要求トルクを設定すると共に該設定した車両要求トルクに基づいて前記電動機から出力すべき電動機要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、前記設定された電動機要求トルクと車両の振動を抑制するための制振トルクとの和のトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御する電動機制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記電動機制御手段は、前記制御モードのうちパワーの出力に対する応答性が高い方のモードが設定され且つアクセルオンされている場合には、前記制振トルクを出力せずに前記電動機から前記電動機要求トルクが出力されるよう該電動機を制御する手段である
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２３２６９０（Ｐ２０１２−２３２６９０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０３４１７（Ｐ２０１１−１０３４１７）
【出願日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【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１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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