ハイブリッド自動車
【課題】少なくとも一つの電動機を有する電動機装置が接続された駆動電圧系の電圧を昇圧コンバータによって状況に応じてより適正に変化させる。
【解決手段】モータ運転モードで走行している最中にエンジンの始動要求がなされた走行中始動要求時でないときには比較的小さな所定値ΔＶ１を昇圧レートΔＶに設定し（Ｓ１３０）、走行中始動要求時には所定値ΔＶ１より大きな所定値ΔＶ２や所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定し（Ｓ１６０，Ｓ１７０）、設定した昇圧レートΔＶで高電圧系電力ラインの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇するよう昇圧コンバータを制御する（Ｓ１８０，Ｓ１９０）。これにより、走行中始動要求時には、高電圧系電力ラインの電圧ＶＨを迅速に変化させることができ、走行中始動要求時でないときには、モータの制御性を確保しながら高電圧系電力ラインの電圧ＶＨを変化させることができる。
【解決手段】モータ運転モードで走行している最中にエンジンの始動要求がなされた走行中始動要求時でないときには比較的小さな所定値ΔＶ１を昇圧レートΔＶに設定し（Ｓ１３０）、走行中始動要求時には所定値ΔＶ１より大きな所定値ΔＶ２や所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定し（Ｓ１６０，Ｓ１７０）、設定した昇圧レートΔＶで高電圧系電力ラインの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇するよう昇圧コンバータを制御する（Ｓ１８０，Ｓ１９０）。これにより、走行中始動要求時には、高電圧系電力ラインの電圧ＶＨを迅速に変化させることができ、走行中始動要求時でないときには、モータの制御性を確保しながら高電圧系電力ラインの電圧ＶＨを変化させることができる。
【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、エンジンに連結された第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）と、駆動輪に連結された第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）と、バッテリと、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２とバッテリとに接続された昇圧コンバータと、を備え、モータジェネレータＭＧ２による駆動輪の駆動中にエンジンの始動指示を受けたときには、バッテリの電池出力に基づいて定めた昇圧レートで昇圧コンバータの出力電圧が最大電圧まで上昇するよう昇圧コンバータを駆動制御し、昇圧コンバータの出力電圧が最大電圧に到達してからモータジェネレータＭＧ１によってエンジンをモータリングして始動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、このようにエンジンを始動することにより、バッテリから過大な電力が出力されるのを抑制しながらエンジンを始動できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ ２００５／０８１３９５ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうしたハイブリッド自動車では、昇圧コンバータの出力電圧を最大電圧まで上昇させる際において、小さなレートで上昇させると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御性を確保できるものの昇圧コンバータの出力電圧が最大電圧に到達するまでの時間が長くなり、大きなレートで上昇させると、昇圧コンバータの出力電圧を迅速に上昇させることができるもののモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御性が低下しやすいため、これらを踏まえて、昇圧コンバータの出力電圧をより適正に上昇させることが望まれている。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、少なくとも一つの電動機を有する電動機装置が接続された駆動電圧系の電圧を昇圧コンバータによって状況に応じてより適正に変化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、少なくとも一つの電動機を有し前記内燃機関をモータリング可能であると共に走行用の動力を出力可能な電動機装置と、二次電池と、前記二次電池が接続された電池電圧系と前記電動機装置が接続された駆動電圧系とに接続されて前記駆動電圧系の電圧を前記電池電圧系の電圧以上の範囲内で調節すると共に前記電池電圧系と前記駆動電圧系との間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータと、を備え、運転停止中の前記内燃機関の前記電動機装置によるモータリングを伴った始動と運転中の前記内燃機関の運転停止とを伴って走行するハイブリッド自動車であって、
前記駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させる際、走行中に前記内燃機関の始動要求がなされた走行中始動要求時には、該走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートで前記駆動電圧系の電圧が前記目標電圧に向けて上昇するよう前記昇圧コンバータを制御する昇圧制御手段、
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、少なくとも一つの電動機を有し内燃機関をモータリング可能であると共に走行用の動力を出力可能な電動機装置が接続された駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させる際において、走行中に内燃機関の始動要求がなされた走行中始動要求時には、走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートで駆動電圧系の電圧が目標電圧に向けて上昇するよう昇圧コンバータを制御する。これにより、走行中始動要求時には、駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて迅速に上昇させることができ、走行中始動要求時でないときには、電動機装置が有する少なくとも一つの電動機の制御性を確保しながら駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させることができる。即ち、状況に応じた昇圧レートで駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇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、前記昇圧制御手段は、前記走行中始動要求時において、走行に要求される要求トルクが予め定められた所定トルク以上のときには、前記要求トルクが前記所定トルク未満のときに比して大きな昇圧レートで前記駆動電圧系の電圧が前記目標電圧に向けて上昇するよう制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、走行中始動要求時には、要求トルクに応じた昇圧レートで駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させることができる。
【００１０】
また、本発明のハイブリッド自動車において、前記走行中始動要求時には、前記駆動電圧系の電圧が前記目標電圧以上に至ってから前記電動機装置による前記内燃機関のモータリングが開始されて該内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機装置とを制御する始動時制御手段、を備えるものとすることもできる。この場合、上述したように、走行中始動要求時に、走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートで駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させることにより、電動機装置による内燃機関のモータリングをより早いタイミングで開始することができ、内燃機関を迅速に始動することができる。
【００１１】
さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記電動機装置は、動力を入出力可能な第１電動機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、を有する装置である、ものとすることもできる。また、本発明のハイブリッド自動車において、前記電動機装置は、前記内燃機関をモータリング可能であると共に走行用の動力を出力可能な一つの電動機を有する装置である、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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ＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動許可ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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】
【００１４】
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６３ａ，６３ｂにデファレンシャルギヤ６２を介して連結された駆動軸３２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３２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、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ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、インバータ４１，４２が接続された電力ライン（以下、高電圧系電力ラインという）５４ａとバッテリ５０が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）５４ｂとに接続されて高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを電池電圧系電力ライン５４ｂの電圧ＶＬから最大許容電圧ＶＨｍａｘの範囲内で調節すると共に高電圧系電力ライン５４ａと低電圧系電力ライン５４ｂとの間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ５５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７０と、を備える。ここで、最大許容電圧ＶＨｍａｘは、後述のコンデンサ５７の耐圧よりも若干低い値などを用いることができる。
【００１５】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ４１，４２は、図２のモータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成図に示すように、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６と、により構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６は、それぞれ高電圧系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、高電圧系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線との間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動することができる。インバータ４１，４２は、高電圧系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線とを共用しているから、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータに供給することができる。高電圧系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ５７が接続されている。
【００１６】
モータＥＣＵ４０は、図示しない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ＲＯＭや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からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置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，インバータ４１，４２に取り付けられた図示しない温度センサからのインバータ温度などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６へのスイッチング制御信号が出力されている。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からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。
【００１７】
昇圧コンバータ５５は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２とトランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２とリアクトルＬとからなる昇圧コンバータとして構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれ高電圧系電力ライン５４ａの正極母線と高電圧系電力ライン５４ａおよび電池電圧系電力ライン５４ｂの負極母線とに接続されており、その接続点にリアクトルＬが接続されている。また、リアクトルＬと高電圧系電力ライン５４ａおよび電池電圧系電力ライン５４ｂの負極母線とにはそれぞれ高圧バッテリ５０の正極端子と負極端子とが接続されている。したがって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオンオフ制御することにより、電池電圧系電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧系電力ライン５４ａに供給したり、高電圧系電力ライン５４ａの電力を降圧して電池電圧系電力ライン５４ｂに供給したりすることができる。リアクトルＬと高電圧系電力ライン５４ａおよび電池電圧系電力ライン５４ｂの負極母線とには平滑用のコンデンサ５８が接続されている。
【００１８】
バッテリＥＣＵ５２は、図示しない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ＲＯＭや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池電圧系電力ライン５４ｂ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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。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残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（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の残容量（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。
【００１９】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２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、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７の電圧（高電圧系電力ライン５４ａの電圧）ＶＨやコンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８の電圧（電池電圧系電力ライン５４ｂの電圧）ＶＬ，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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。
【００２０】
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８３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３２に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が駆動軸３２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３２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３２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３２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は、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３２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るから、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。
【００２１】
エンジン運転モードでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２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の残容量（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＊を設定し、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を目標回転数Ｎｅ＊で回転させ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３２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、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。そして、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における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。また、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のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なう。
【００２２】
このエンジン運転モードでは、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を効率よく運転するためにエンジン２２を運転停止した方がよいとして定められた閾値Ｐｓｔｏｐ未満に至ったときなどに、エンジン２２の運転停止要求がなされているとして、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。
【００２３】
モータ運転モードでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３２に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してこれらをモータ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のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６のスイッチング制御を行なう。
【００２４】
このモータ運転モードでは、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２の回転数Ｎｒを乗じて得られる走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を減じて得られるエンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を効率よく運転するためにエンジン２２を始動した方がよいとして定められた閾値Ｐｓｔａｒｔ以上に至ったときや、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）がバッテリ５０の過放電を抑制するためにエンジン２２を始動した方がよいとして定められた閾値Ｓｌｏ未満に至ったときなどに、エンジン２２の始動要求がなされているとして、エンジン２２を始動してエンジン運転モードに移行する。
【００２５】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。以下、説明の都合上、まず、高電圧系電力ライン５４ａの電圧を上昇させる際の昇圧制御について説明し、その後、モータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動要求がなされた走行中始動要求時にエンジン２２の始動を許可する様子について説明する。なお、走行中始動要求時としては、モータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動要求がなされてからエンジン２２の始動完了までを考えることができる。
【００２６】
図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２７】
昇圧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のＣＰＵ７２は、まず、駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊や、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，電圧センサ５７ａからの高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨ，走行中始動要求時には値１が設定されると共に走行中始動要求時でないときには値０が設定される走行中始動要求フラグＦｓなど制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、要求トルクＴｒ＊やモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，走行中始動要求フラグＦｓは、上述の駆動制御の処理で設定されたものを入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。
【００２８】
こうしてデータを入力すると、走行中始動要求フラグＦｓの値を調べ（ステップＳ１１０）、走行中始動要求フラグＦｓが値０のとき、即ち、走行中始動要求時でないときには、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊と回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とに基づいて高電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨｔａｇを設定すると共に（ステップＳ１２０）、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを上昇させるときの昇圧レートΔＶに比較的小さな所定値ΔＶ１を設定する（ステップＳ１３０）。ここで、高電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨｔａｇは、実施例では、モータＭＧ１の目標動作点（トルク指令Ｔｍ１＊，回転数Ｎｍ１）でモータＭＧ１を駆動できる電圧とモータＭＧ２の目標動作点（トルク指令Ｔｍ２＊，回転数Ｎｍ２）でモータＭＧ２を駆動できる電圧とのうち大きい方の電圧を設定するものとした。また、所定値ΔＶ１は、モータＭＧ１，ＭＧ２の制御性を十分に確保できる（トルク指令に応じて正常にモータを駆動できる）範囲内の値として実験や解析などによって定められ、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２やインバータ４１，４２の仕様などに基づいて定められる。
【００２９】
こうして昇圧レートΔＶを設定すると、設定した昇圧レートΔＶを前回の高電圧系電力ライン５４ａの電圧指令（前回ＶＨ＊）に加えたものと目標電圧ＶＨｔａｇとのうち小さい方を高電圧系電力ライン５４ａの電圧指令ＶＨ＊に設定し（ステップＳ１８０）、設定した電圧指令ＶＨ＊を用いて昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なって（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。こうした制御により、走行中始動要求時でないときには、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを比較的小さな昇圧レートΔＶ（所定値ΔＶ１）で目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることになる。したがって、モータＭＧ１，ＭＧ２の制御性を確保しつつ高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることができる。
【００３０】
ステップＳ１１０で走行中始動要求フラグＦｓが値１のとき、即ち、走行中始動要求時には、モータＭＧ１，ＭＧ２の目標動作点に拘わらず最大許容電圧ＶＨｍａｘを高電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨｔａｇに設定する（ステップＳ１４０）。これは、走行中にモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングして始動する際に、モータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれの目標動作点で駆動できる電圧（走行中始動要求時でないときの目標電圧ＶＨｔａｇに相当する電圧）、特に、モータＭＧ１を目標動作点で駆動できる電圧が急上昇しても対応できるようにするためである。
【００３１】
続いて、要求トルクＴｒ＊を予め定められた閾値Ｔｒｅｆと比較し（ステップＳ１５０）、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ未満のときには前述の所定値ΔＶ１より大きな所定値ΔＶ２を昇圧レートΔＶに設定し（ステップＳ１６０）、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ以上のときには所定値ΔＶ２より大きな所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定し（ステップＳ１７０）、設定した昇圧レートΔＶと前回の高電圧系電力ライン５４ａの電圧指令（前回ＶＨ＊）と目標電圧ＶＨｔａｇとを用いて高電圧系電力ライン５４ａの電圧指令ＶＨ＊を設定し（ステップＳ１８０）、設定した電圧指令ＶＨ＊を用いて昇圧コンバータ５５のスイッチング制御を行なって（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、エンジン２２の始動要求が運転者の加速要求（アクセルペダル８３の踏み込み）によるものであるか否かを判定するために用いられる閾値であり、車両の仕様などに基づいて定められる。また、所定値ΔＶ２や所定値ΔＶ３は、モータＭＧ１，ＭＧ２を目標動作点で駆動したときにバッテリ５０からの電力の入出力が入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に収まる値として実験や解析などによって定められ、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２やインバータ４１，４２の仕様などに基づいて定められる。こうした制御により、走行中始動要求時には、走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートΔＶ（所定値ΔＶ２または所定値ΔＶ３）で高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることになる。したがって、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて迅速に上昇させることができる。しかも、要求トルクＴｒ＊に応じて所定値ΔＶ２または所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定するから、要求トルクＴｒ＊に応じた昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることができる。
【００３２】
以上、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを上昇させる際の昇圧制御について説明した。次に、モータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動要求がなされた走行中始動要求時にエンジン２２の始動を許可する様子について説明する。図４は、走行中始動要求時にハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動許可ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００３３】
始動許可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のＣＰＵ７２は、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨと目標電圧ＶＨｔａｇを入力すると共に（ステップＳ２００）、入力した高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇと比較し（ステップＳ２１０）、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇ未満のとき（到達していないとき）には、ステップＳ２００に戻り、高電圧系電力ライン５４ａが目標電圧ＶＨｔａｇ以上のとき（到達したとき）に、エンジン２２の始動許可を行なって（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。即ち、走行中始動要求時において、エンジン２２の始動許可がなされるまでは、エンジン２２を運転停止した状態でバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３２に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御し、エンジン２２の始動許可がなされると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、モータＭＧ１によってエンジン２２がモータリングされて始動されながら要求トルクＴｒ＊が駆動軸３２に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するのである。これは、エンジン２２の始動時に、モータＭＧ１，ＭＧ２を目標駆動点で駆動できないことによってドライバビリティが悪化するのを抑制するためである。このように、走行中始動要求時に高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇ以上に至ってからエンジン２２を始動するものでは、前述したように、走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることにより、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングをより早タイミングで開始することができ、エンジン２２をより迅速に始動することができる。
【００３４】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動要求がなされた走行中始動要求時でないときには比較的小さな所定値ΔＶ１を昇圧レートΔＶに設定し、走行中始動要求時には所定値ΔＶ１より大きな所定値ΔＶ２や所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定し、設定した昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇するよう昇圧コンバータ５５を制御するから、走行中始動要求時には、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて迅速に上昇させることができ、走行中始動要求時でないときには、モータＭＧ１，ＭＧ２の制御性を確保しながら高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることができる。即ち、状況に応じた昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることができる。しかも、走行中始動要求時には、要求トルクＴｒ＊に応じて所定値ΔＶ２または所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定するから、要求トルクＴｒ＊に応じた昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることができる。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、走行中始動要求時において、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、所定値ΔＶ１より大きな所定値ΔＶ２を昇圧レートΔＶに設定し、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、所定値ΔＶ２より大きな所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定するものとしたが、要求トルクＴｒ＊に拘わらず所定値ΔＶ１より大きな所定値（例えば、所定値ΔＶ２や所定値ΔＶ３など）を昇圧レートΔＶに設定するものとしてもよい。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、走行中始動要求時において、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇ以上に至ってからモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングを開始してエンジン２２を始動するものとしたが、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇ以上に至る前、例えば、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させ始めたときなどにモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングを開始してエンジン２２を始動するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、停車中にエンジン２２の始動要求がなされたときについては説明していないが、このときには、走行中始動要求時でないと判断し、比較的小さな所定値ΔＶ１を昇圧レートΔＶに設定すると共に設定した昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇するよう昇圧コンバータ５５を制御すればよい。これは、停車中にエンジン２２を始動するときとしては、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が低くその充電を必要とするときや、エンジン２２を暖機するときなどが想定され、エンジン２２の迅速な始動よりもモータＭＧ１，ＭＧ２の制御性を確保した方がよいと考えられるためである。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸３２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１２０に例示するように、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２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軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、バッテリ５０と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２が接続された高電圧系電力ライン５４ａとバッテリ５０が接続された電池電圧系電力ライン５４ｂとに接続された昇圧コンバータ５５と、を備えるものとしたが、プラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２との組み合わせに代えて、エンジン２２のクランクシャフト２６と駆動軸３２とに動力を入出力可能でインバータを介して高電圧系電力ライン５４ａに接続された一つのモータを用いるものとしてもよい。この場合、エンジン２２の始動時には、エンジン２２をモータリングするために要するトルクと共に走行に要求されるトルクを駆動軸３２に出力するのに要するトルクとをこの一つのモータから出力すればよい。
【００４０】
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６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸３２に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３２に出力するいわゆるパラレルタイプのハイブリッド自動車としたが、エンジン２２にクランキングおよび発電用のモータＭＧ１を接続すると共に走行用の動力を出力するモータＭＧ２を備えるいわゆるシリーズタイプのハイブリッド自動車としてもよい。
【００４１】
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とプラネタリギヤ３０とモータＭＧ２とを組み合わせたものが「電動機装置」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、昇圧コンバータ５５が「昇圧コンバータ」に相当し、モータＭＧ２からの動力だけを用いて走行するモータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動要求がなされた走行中始動要求時でないときには比較的小さな所定値ΔＶ１を昇圧レートΔＶに設定し、走行中始動要求時には所定値ΔＶ１より大きな所定値ΔＶ２や所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定し、設定した昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇するよう昇圧コンバータ５５を制御する図３の昇圧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が「昇圧制御手段」に相当する。また、モータＭＧ１が「第１電動機」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「第２電動機」に相当する。
【００４２】
ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機装置」としては、モータＭＧ１とプラネタリギヤ３０とモータＭＧ２とを組み合わせたものに限定されるものではなく、少なくとも一つの電動機を有し内燃機関をモータリング可能であると共に走行用の動力を出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「二次電池」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など、如何なるタイプの二次電池であっても構わない。「昇圧コンバータ」としては、昇圧コンバータ５５に限定されるものではなく、二次電池が接続された電池電圧系と電動機装置が接続された駆動電圧系とに接続されて駆動電圧系の電圧を電池電圧系の電圧以上の範囲内で調節すると共に電池電圧系と駆動電圧系との間で電力のやりとりを行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「昇圧制御手段」としては、モータＭＧ２からの動力だけを用いて走行するモータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動要求がなされた走行中始動要求時でないときには比較的小さな所定値ΔＶ１を昇圧レートΔＶに設定し、走行中始動要求時には所定値ΔＶ１より大きな所定値ΔＶ２や所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定し、設定した昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇するよう昇圧コンバータ５５を制御するものに限定されるものではなく、駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させる際、走行中に内燃機関の始動要求がなされた走行中始動要求時には、走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートで駆動電圧系の電圧が目標電圧に向けて上昇するよう昇圧コンバータを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。また、「第１電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「遊星歯車機構」としては、上述のプラネタリギヤ３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや、複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものなど、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と第１電動機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続されたものであれば如何なるものとしても構わない。「第２電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。
【００４３】
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。
【００４４】
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】
【００４５】
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】
【００４６】
２０，１２０ 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）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３２ 駆動軸、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、５４ａ 高電圧系電力ライン、５４ｂ 電池電圧系電力ライン、５５ 昇圧コンバータ、５７，５８ コンデンサ、５７ａ，５７ｂ 電圧センサ、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、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、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、エンジンに連結された第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）と、駆動輪に連結された第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）と、バッテリと、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２とバッテリとに接続された昇圧コンバータと、を備え、モータジェネレータＭＧ２による駆動輪の駆動中にエンジンの始動指示を受けたときには、バッテリの電池出力に基づいて定めた昇圧レートで昇圧コンバータの出力電圧が最大電圧まで上昇するよう昇圧コンバータを駆動制御し、昇圧コンバータの出力電圧が最大電圧に到達してからモータジェネレータＭＧ１によってエンジンをモータリングして始動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、このようにエンジンを始動することにより、バッテリから過大な電力が出力されるのを抑制しながらエンジンを始動できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ ２００５／０８１３９５ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうしたハイブリッド自動車では、昇圧コンバータの出力電圧を最大電圧まで上昇させる際において、小さなレートで上昇させると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御性を確保できるものの昇圧コンバータの出力電圧が最大電圧に到達するまでの時間が長くなり、大きなレートで上昇させると、昇圧コンバータの出力電圧を迅速に上昇させることができるもののモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御性が低下しやすいため、これらを踏まえて、昇圧コンバータの出力電圧をより適正に上昇させることが望まれている。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、少なくとも一つの電動機を有する電動機装置が接続された駆動電圧系の電圧を昇圧コンバータによって状況に応じてより適正に変化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、少なくとも一つの電動機を有し前記内燃機関をモータリング可能であると共に走行用の動力を出力可能な電動機装置と、二次電池と、前記二次電池が接続された電池電圧系と前記電動機装置が接続された駆動電圧系とに接続されて前記駆動電圧系の電圧を前記電池電圧系の電圧以上の範囲内で調節すると共に前記電池電圧系と前記駆動電圧系との間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータと、を備え、運転停止中の前記内燃機関の前記電動機装置によるモータリングを伴った始動と運転中の前記内燃機関の運転停止とを伴って走行するハイブリッド自動車であって、
前記駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させる際、走行中に前記内燃機関の始動要求がなされた走行中始動要求時には、該走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートで前記駆動電圧系の電圧が前記目標電圧に向けて上昇するよう前記昇圧コンバータを制御する昇圧制御手段、
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、少なくとも一つの電動機を有し内燃機関をモータリング可能であると共に走行用の動力を出力可能な電動機装置が接続された駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させる際において、走行中に内燃機関の始動要求がなされた走行中始動要求時には、走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートで駆動電圧系の電圧が目標電圧に向けて上昇するよう昇圧コンバータを制御する。これにより、走行中始動要求時には、駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて迅速に上昇させることができ、走行中始動要求時でないときには、電動機装置が有する少なくとも一つの電動機の制御性を確保しながら駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させることができる。即ち、状況に応じた昇圧レートで駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇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、前記昇圧制御手段は、前記走行中始動要求時において、走行に要求される要求トルクが予め定められた所定トルク以上のときには、前記要求トルクが前記所定トルク未満のときに比して大きな昇圧レートで前記駆動電圧系の電圧が前記目標電圧に向けて上昇するよう制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、走行中始動要求時には、要求トルクに応じた昇圧レートで駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させることができる。
【００１０】
また、本発明のハイブリッド自動車において、前記走行中始動要求時には、前記駆動電圧系の電圧が前記目標電圧以上に至ってから前記電動機装置による前記内燃機関のモータリングが開始されて該内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機装置とを制御する始動時制御手段、を備えるものとすることもできる。この場合、上述したように、走行中始動要求時に、走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートで駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させることにより、電動機装置による内燃機関のモータリングをより早いタイミングで開始することができ、内燃機関を迅速に始動することができる。
【００１１】
さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記電動機装置は、動力を入出力可能な第１電動機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、を有する装置である、ものとすることもできる。また、本発明のハイブリッド自動車において、前記電動機装置は、前記内燃機関をモータリング可能であると共に走行用の動力を出力可能な一つの電動機を有する装置である、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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ＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動許可ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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】
【００１４】
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６３ａ，６３ｂにデファレンシャルギヤ６２を介して連結された駆動軸３２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３２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、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ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、インバータ４１，４２が接続された電力ライン（以下、高電圧系電力ラインという）５４ａとバッテリ５０が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）５４ｂとに接続されて高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを電池電圧系電力ライン５４ｂの電圧ＶＬから最大許容電圧ＶＨｍａｘの範囲内で調節すると共に高電圧系電力ライン５４ａと低電圧系電力ライン５４ｂとの間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ５５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７０と、を備える。ここで、最大許容電圧ＶＨｍａｘは、後述のコンデンサ５７の耐圧よりも若干低い値などを用いることができる。
【００１５】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ４１，４２は、図２のモータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成図に示すように、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６と、により構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６は、それぞれ高電圧系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、高電圧系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線との間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動することができる。インバータ４１，４２は、高電圧系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線とを共用しているから、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータに供給することができる。高電圧系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ５７が接続されている。
【００１６】
モータＥＣＵ４０は、図示しない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ＲＯＭや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からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置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，インバータ４１，４２に取り付けられた図示しない温度センサからのインバータ温度などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６へのスイッチング制御信号が出力されている。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からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。
【００１７】
昇圧コンバータ５５は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２とトランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２とリアクトルＬとからなる昇圧コンバータとして構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれ高電圧系電力ライン５４ａの正極母線と高電圧系電力ライン５４ａおよび電池電圧系電力ライン５４ｂの負極母線とに接続されており、その接続点にリアクトルＬが接続されている。また、リアクトルＬと高電圧系電力ライン５４ａおよび電池電圧系電力ライン５４ｂの負極母線とにはそれぞれ高圧バッテリ５０の正極端子と負極端子とが接続されている。したがって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオンオフ制御することにより、電池電圧系電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧系電力ライン５４ａに供給したり、高電圧系電力ライン５４ａの電力を降圧して電池電圧系電力ライン５４ｂに供給したりすることができる。リアクトルＬと高電圧系電力ライン５４ａおよび電池電圧系電力ライン５４ｂの負極母線とには平滑用のコンデンサ５８が接続されている。
【００１８】
バッテリＥＣＵ５２は、図示しない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ＲＯＭや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池電圧系電力ライン５４ｂ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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。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残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（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の残容量（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。
【００１９】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２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、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７の電圧（高電圧系電力ライン５４ａの電圧）ＶＨやコンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８の電圧（電池電圧系電力ライン５４ｂの電圧）ＶＬ，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。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０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。
【００２０】
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８３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３２に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が駆動軸３２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３２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３２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３２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は、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３２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るから、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。
【００２１】
エンジン運転モードでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２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の残容量（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＊を設定し、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を目標回転数Ｎｅ＊で回転させ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３２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、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。そして、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における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。また、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のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なう。
【００２２】
このエンジン運転モードでは、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を効率よく運転するためにエンジン２２を運転停止した方がよいとして定められた閾値Ｐｓｔｏｐ未満に至ったときなどに、エンジン２２の運転停止要求がなされているとして、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。
【００２３】
モータ運転モードでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３２に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してこれらをモータ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のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６のスイッチング制御を行なう。
【００２４】
このモータ運転モードでは、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２の回転数Ｎｒを乗じて得られる走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を減じて得られるエンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を効率よく運転するためにエンジン２２を始動した方がよいとして定められた閾値Ｐｓｔａｒｔ以上に至ったときや、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）がバッテリ５０の過放電を抑制するためにエンジン２２を始動した方がよいとして定められた閾値Ｓｌｏ未満に至ったときなどに、エンジン２２の始動要求がなされているとして、エンジン２２を始動してエンジン運転モードに移行する。
【００２５】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。以下、説明の都合上、まず、高電圧系電力ライン５４ａの電圧を上昇させる際の昇圧制御について説明し、その後、モータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動要求がなされた走行中始動要求時にエンジン２２の始動を許可する様子について説明する。なお、走行中始動要求時としては、モータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動要求がなされてからエンジン２２の始動完了までを考えることができる。
【００２６】
図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２７】
昇圧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のＣＰＵ７２は、まず、駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊や、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，電圧センサ５７ａからの高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨ，走行中始動要求時には値１が設定されると共に走行中始動要求時でないときには値０が設定される走行中始動要求フラグＦｓなど制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、要求トルクＴｒ＊やモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，走行中始動要求フラグＦｓは、上述の駆動制御の処理で設定されたものを入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。
【００２８】
こうしてデータを入力すると、走行中始動要求フラグＦｓの値を調べ（ステップＳ１１０）、走行中始動要求フラグＦｓが値０のとき、即ち、走行中始動要求時でないときには、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊と回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とに基づいて高電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨｔａｇを設定すると共に（ステップＳ１２０）、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを上昇させるときの昇圧レートΔＶに比較的小さな所定値ΔＶ１を設定する（ステップＳ１３０）。ここで、高電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨｔａｇは、実施例では、モータＭＧ１の目標動作点（トルク指令Ｔｍ１＊，回転数Ｎｍ１）でモータＭＧ１を駆動できる電圧とモータＭＧ２の目標動作点（トルク指令Ｔｍ２＊，回転数Ｎｍ２）でモータＭＧ２を駆動できる電圧とのうち大きい方の電圧を設定するものとした。また、所定値ΔＶ１は、モータＭＧ１，ＭＧ２の制御性を十分に確保できる（トルク指令に応じて正常にモータを駆動できる）範囲内の値として実験や解析などによって定められ、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２やインバータ４１，４２の仕様などに基づいて定められる。
【００２９】
こうして昇圧レートΔＶを設定すると、設定した昇圧レートΔＶを前回の高電圧系電力ライン５４ａの電圧指令（前回ＶＨ＊）に加えたものと目標電圧ＶＨｔａｇとのうち小さい方を高電圧系電力ライン５４ａの電圧指令ＶＨ＊に設定し（ステップＳ１８０）、設定した電圧指令ＶＨ＊を用いて昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なって（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。こうした制御により、走行中始動要求時でないときには、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを比較的小さな昇圧レートΔＶ（所定値ΔＶ１）で目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることになる。したがって、モータＭＧ１，ＭＧ２の制御性を確保しつつ高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることができる。
【００３０】
ステップＳ１１０で走行中始動要求フラグＦｓが値１のとき、即ち、走行中始動要求時には、モータＭＧ１，ＭＧ２の目標動作点に拘わらず最大許容電圧ＶＨｍａｘを高電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨｔａｇに設定する（ステップＳ１４０）。これは、走行中にモータＭＧ１によってエンジン２２をモータリングして始動する際に、モータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれの目標動作点で駆動できる電圧（走行中始動要求時でないときの目標電圧ＶＨｔａｇに相当する電圧）、特に、モータＭＧ１を目標動作点で駆動できる電圧が急上昇しても対応できるようにするためである。
【００３１】
続いて、要求トルクＴｒ＊を予め定められた閾値Ｔｒｅｆと比較し（ステップＳ１５０）、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ未満のときには前述の所定値ΔＶ１より大きな所定値ΔＶ２を昇圧レートΔＶに設定し（ステップＳ１６０）、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ以上のときには所定値ΔＶ２より大きな所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定し（ステップＳ１７０）、設定した昇圧レートΔＶと前回の高電圧系電力ライン５４ａの電圧指令（前回ＶＨ＊）と目標電圧ＶＨｔａｇとを用いて高電圧系電力ライン５４ａの電圧指令ＶＨ＊を設定し（ステップＳ１８０）、設定した電圧指令ＶＨ＊を用いて昇圧コンバータ５５のスイッチング制御を行なって（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、エンジン２２の始動要求が運転者の加速要求（アクセルペダル８３の踏み込み）によるものであるか否かを判定するために用いられる閾値であり、車両の仕様などに基づいて定められる。また、所定値ΔＶ２や所定値ΔＶ３は、モータＭＧ１，ＭＧ２を目標動作点で駆動したときにバッテリ５０からの電力の入出力が入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に収まる値として実験や解析などによって定められ、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２やインバータ４１，４２の仕様などに基づいて定められる。こうした制御により、走行中始動要求時には、走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートΔＶ（所定値ΔＶ２または所定値ΔＶ３）で高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることになる。したがって、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて迅速に上昇させることができる。しかも、要求トルクＴｒ＊に応じて所定値ΔＶ２または所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定するから、要求トルクＴｒ＊に応じた昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることができる。
【００３２】
以上、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを上昇させる際の昇圧制御について説明した。次に、モータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動要求がなされた走行中始動要求時にエンジン２２の始動を許可する様子について説明する。図４は、走行中始動要求時にハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される始動許可ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００３３】
始動許可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のＣＰＵ７２は、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨと目標電圧ＶＨｔａｇを入力すると共に（ステップＳ２００）、入力した高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇと比較し（ステップＳ２１０）、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇ未満のとき（到達していないとき）には、ステップＳ２００に戻り、高電圧系電力ライン５４ａが目標電圧ＶＨｔａｇ以上のとき（到達したとき）に、エンジン２２の始動許可を行なって（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。即ち、走行中始動要求時において、エンジン２２の始動許可がなされるまでは、エンジン２２を運転停止した状態でバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３２に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御し、エンジン２２の始動許可がなされると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、モータＭＧ１によってエンジン２２がモータリングされて始動されながら要求トルクＴｒ＊が駆動軸３２に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するのである。これは、エンジン２２の始動時に、モータＭＧ１，ＭＧ２を目標駆動点で駆動できないことによってドライバビリティが悪化するのを抑制するためである。このように、走行中始動要求時に高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇ以上に至ってからエンジン２２を始動するものでは、前述したように、走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることにより、モータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングをより早タイミングで開始することができ、エンジン２２をより迅速に始動することができる。
【００３４】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動要求がなされた走行中始動要求時でないときには比較的小さな所定値ΔＶ１を昇圧レートΔＶに設定し、走行中始動要求時には所定値ΔＶ１より大きな所定値ΔＶ２や所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定し、設定した昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇するよう昇圧コンバータ５５を制御するから、走行中始動要求時には、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて迅速に上昇させることができ、走行中始動要求時でないときには、モータＭＧ１，ＭＧ２の制御性を確保しながら高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることができる。即ち、状況に応じた昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることができる。しかも、走行中始動要求時には、要求トルクＴｒ＊に応じて所定値ΔＶ２または所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定するから、要求トルクＴｒ＊に応じた昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させることができる。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、走行中始動要求時において、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、所定値ΔＶ１より大きな所定値ΔＶ２を昇圧レートΔＶに設定し、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、所定値ΔＶ２より大きな所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定するものとしたが、要求トルクＴｒ＊に拘わらず所定値ΔＶ１より大きな所定値（例えば、所定値ΔＶ２や所定値ΔＶ３など）を昇圧レートΔＶに設定するものとしてもよい。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、走行中始動要求時において、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇ以上に至ってからモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングを開始してエンジン２２を始動するものとしたが、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇ以上に至る前、例えば、高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇させ始めたときなどにモータＭＧ１によるエンジン２２のモータリングを開始してエンジン２２を始動するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、停車中にエンジン２２の始動要求がなされたときについては説明していないが、このときには、走行中始動要求時でないと判断し、比較的小さな所定値ΔＶ１を昇圧レートΔＶに設定すると共に設定した昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇するよう昇圧コンバータ５５を制御すればよい。これは、停車中にエンジン２２を始動するときとしては、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が低くその充電を必要とするときや、エンジン２２を暖機するときなどが想定され、エンジン２２の迅速な始動よりもモータＭＧ１，ＭＧ２の制御性を確保した方がよいと考えられるためである。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸３２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１２０に例示するように、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された車軸）とは異なる車軸（図５における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２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軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、バッテリ５０と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２が接続された高電圧系電力ライン５４ａとバッテリ５０が接続された電池電圧系電力ライン５４ｂとに接続された昇圧コンバータ５５と、を備えるものとしたが、プラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２との組み合わせに代えて、エンジン２２のクランクシャフト２６と駆動軸３２とに動力を入出力可能でインバータを介して高電圧系電力ライン５４ａに接続された一つのモータを用いるものとしてもよい。この場合、エンジン２２の始動時には、エンジン２２をモータリングするために要するトルクと共に走行に要求されるトルクを駆動軸３２に出力するのに要するトルクとをこの一つのモータから出力すればよい。
【００４０】
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６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸３２に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３２に出力するいわゆるパラレルタイプのハイブリッド自動車としたが、エンジン２２にクランキングおよび発電用のモータＭＧ１を接続すると共に走行用の動力を出力するモータＭＧ２を備えるいわゆるシリーズタイプのハイブリッド自動車としてもよい。
【００４１】
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とプラネタリギヤ３０とモータＭＧ２とを組み合わせたものが「電動機装置」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、昇圧コンバータ５５が「昇圧コンバータ」に相当し、モータＭＧ２からの動力だけを用いて走行するモータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動要求がなされた走行中始動要求時でないときには比較的小さな所定値ΔＶ１を昇圧レートΔＶに設定し、走行中始動要求時には所定値ΔＶ１より大きな所定値ΔＶ２や所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定し、設定した昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇するよう昇圧コンバータ５５を制御する図３の昇圧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が「昇圧制御手段」に相当する。また、モータＭＧ１が「第１電動機」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「第２電動機」に相当する。
【００４２】
ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機装置」としては、モータＭＧ１とプラネタリギヤ３０とモータＭＧ２とを組み合わせたものに限定されるものではなく、少なくとも一つの電動機を有し内燃機関をモータリング可能であると共に走行用の動力を出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「二次電池」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など、如何なるタイプの二次電池であっても構わない。「昇圧コンバータ」としては、昇圧コンバータ５５に限定されるものではなく、二次電池が接続された電池電圧系と電動機装置が接続された駆動電圧系とに接続されて駆動電圧系の電圧を電池電圧系の電圧以上の範囲内で調節すると共に電池電圧系と駆動電圧系との間で電力のやりとりを行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「昇圧制御手段」としては、モータＭＧ２からの動力だけを用いて走行するモータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動要求がなされた走行中始動要求時でないときには比較的小さな所定値ΔＶ１を昇圧レートΔＶに設定し、走行中始動要求時には所定値ΔＶ１より大きな所定値ΔＶ２や所定値ΔＶ３を昇圧レートΔＶに設定し、設定した昇圧レートΔＶで高電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨｔａｇに向けて上昇するよう昇圧コンバータ５５を制御するものに限定されるものではなく、駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させる際、走行中に内燃機関の始動要求がなされた走行中始動要求時には、走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートで駆動電圧系の電圧が目標電圧に向けて上昇するよう昇圧コンバータを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。また、「第１電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「遊星歯車機構」としては、上述のプラネタリギヤ３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや、複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものなど、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と第１電動機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続されたものであれば如何なるものとしても構わない。「第２電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。
【００４３】
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。
【００４４】
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】
【００４５】
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】
【００４６】
２０，１２０ 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）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３２ 駆動軸、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、５４ａ 高電圧系電力ライン、５４ｂ 電池電圧系電力ライン、５５ 昇圧コンバータ、５７，５８ コンデンサ、５７ａ，５７ｂ 電圧センサ、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、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、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、少なくとも一つの電動機を有し前記内燃機関をモータリング可能であると共に走行用の動力を出力可能な電動機装置と、二次電池と、前記二次電池が接続された電池電圧系と前記電動機装置が接続された駆動電圧系とに接続されて前記駆動電圧系の電圧を前記電池電圧系の電圧以上の範囲内で調節すると共に前記電池電圧系と前記駆動電圧系との間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータと、を備え、運転停止中の前記内燃機関の前記電動機装置によるモータリングを伴った始動と運転中の前記内燃機関の運転停止とを伴って走行するハイブリッド自動車であって、
前記駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させる際、走行中に前記内燃機関の始動要求がなされた走行中始動要求時には、該走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートで前記駆動電圧系の電圧が前記目標電圧に向けて上昇するよう前記昇圧コンバータを制御する昇圧制御手段、
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、
前記昇圧制御手段は、前記走行中始動要求時において、走行に要求される要求トルクが予め定められた所定トルク以上のときには、前記要求トルクが前記所定トルク未満のときに比して大きな昇圧レートで前記駆動電圧系の電圧が前記目標電圧に向けて上昇するよう制御する手段である、
ハイブリッド自動車。
【請求項３】
請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
前記走行中始動要求時には、前記駆動電圧系の電圧が前記目標電圧以上に至ってから前記電動機装置による前記内燃機関のモータリングが開始されて該内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機装置とを制御する始動時制御手段、
を備えるハイブリッド自動車。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
前記電動機装置は、動力を入出力可能な第１電動機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、を有する装置である、
ハイブリッド自動車。
【請求項１】
内燃機関と、少なくとも一つの電動機を有し前記内燃機関をモータリング可能であると共に走行用の動力を出力可能な電動機装置と、二次電池と、前記二次電池が接続された電池電圧系と前記電動機装置が接続された駆動電圧系とに接続されて前記駆動電圧系の電圧を前記電池電圧系の電圧以上の範囲内で調節すると共に前記電池電圧系と前記駆動電圧系との間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータと、を備え、運転停止中の前記内燃機関の前記電動機装置によるモータリングを伴った始動と運転中の前記内燃機関の運転停止とを伴って走行するハイブリッド自動車であって、
前記駆動電圧系の電圧を目標電圧に向けて上昇させる際、走行中に前記内燃機関の始動要求がなされた走行中始動要求時には、該走行中始動要求時でないときに比して大きな昇圧レートで前記駆動電圧系の電圧が前記目標電圧に向けて上昇するよう前記昇圧コンバータを制御する昇圧制御手段、
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、
前記昇圧制御手段は、前記走行中始動要求時において、走行に要求される要求トルクが予め定められた所定トルク以上のときには、前記要求トルクが前記所定トルク未満のときに比して大きな昇圧レートで前記駆動電圧系の電圧が前記目標電圧に向けて上昇するよう制御する手段である、
ハイブリッド自動車。
【請求項３】
請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
前記走行中始動要求時には、前記駆動電圧系の電圧が前記目標電圧以上に至ってから前記電動機装置による前記内燃機関のモータリングが開始されて該内燃機関が始動されるよう前記内燃機関と前記電動機装置とを制御する始動時制御手段、
を備えるハイブリッド自動車。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
前記電動機装置は、動力を入出力可能な第１電動機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第１電動機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２電動機と、を有する装置である、
ハイブリッド自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−８１８４７（Ｐ２０１２−８１８４７Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２９０７１（Ｐ２０１０−２２９０７１）
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【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４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【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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