JP7683430B2 - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車の制御装置に関し、詳しくは、エンジンと、第１、第２モータと、プラネタリギヤと、バッテリと、共にハイブリッド車に搭載され、エンジンと第１、第２モータとを制御するハイブリッド車の制御装置に関する。

従来、この種のハイブリッド車の制御装置としては、エンジンと、第１、第２モータと、プラネタリギヤと、バッテリと、共にハイブリッド車に搭載されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。プラネタリギヤは、第１モータの回転軸とエンジンの出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続されている。第２モータは、駆動軸に回転軸が接続されている。バッテリは、第１、第２モータと電力をやりとりする。この装置では、発進時に第１、第２モータで発電される電力がバッテリの入力制限より大きいときには、第１モータでエンジンをモータリングして第１モータで電力を消費した後に、第１モータによる発電を伴うエンジンから駆動軸への動力の出力を伴って発進して走行するようにエンジンと第１、第２モータとを制御する。バッテリが入力制限を超える電力で充電されることを抑制しながら発進するから、バッテリを保護しつつ発進性能を確保できる。

特開２００４－３５７４５９号公報

上述のハイブリッド車の制御装置では、エンジンから出力されるパワーが変動すると、第１、第２モータのトルクが変動する。第２モータは駆動軸にパワーを入出力することから、第２モータのトルクが変動すると車両振動が発生してしまう。こうした車両振動を抑制する手法として、第１モータのトルク指令に基づく目標パワーを中心とするヒステリシス幅の範囲内で一定となるように第１モータの仮出力パワーを設定し、仮出力パワーとバッテリの出力制限とに基づく第２モータのパワー制限値の範囲内で第２モータを駆動する手法が考えられる。しかしながら、ヒステリシス幅が一定の場合、仮出力パワーの値によっては第２モータのパワー制限値が小さくなり、第２モータから十分なトルクを出力できなくなり、駆動軸に所望のトルクを出力できなくなる。駆動軸に所望のトルクを出力するためにヒステリシス幅を小さくすると、車両の振動が大きくなってしまう。

本発明のハイブリッド車の制御装置は、車両の振動を抑制しつつ、駆動軸に所望のトルクを出力できなくなることを抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド車の制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車の制御装置は、
エンジンと、第１モータと、前記第１モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、前記第１、第２モータと電力をやりとりするバッテリと、共にハイブリッド車に搭載され、前記エンジンと前記第１、第２モータとを制御するハイブリッド車の制御装置であって、
車速が所定車速以下のときには、前記第１モータから出力すべき目標パワーを中心とするヒステリシス幅の範囲内で一定となるように前記第１モータの仮出力パワーを設定し、設定した前記仮出力パワーと前記バッテリの出力制限とに基づく前記第２モータのパワー制限値の範囲内で前記第２モータが駆動するように前記第２モータを制御し、
前記ヒステリシス幅を、前記バッテリの出力制限と入力制限との差分としての入出力差分に基づいて設定する
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車の制御装置では、車速が所定車速以下のときには、第１モータから出力すべき目標パワーを中心とするヒステリシス幅の範囲内で一定となるように第１モータの仮出力パワーを設定し、設定した仮出力パワーとバッテリの出力制限とに基づく第２モータのパワー制限値の範囲内で第２モータが駆動するように第２モータを制御する。「所定車速」としては、車両が停止する可能性が高いか否かを判断するための閾値として予め定めた車速などを挙げることができる。そして、ヒステリシス幅を、バッテリの出力制限と入力制限との差分としての入出力差分に基づいて設定する。これにより、バッテリの状態が悪化してバッテリの出力制限または入力制限のいずれかの絶対値が値０になったときでも、ヒステリシス幅が値０となることを抑制しつつ、第１モータの仮出力パワーを第１モータの目標パワーに近づけることができる。ヒステリシス幅が値０となることを抑制できるから、ヒステリシス幅が値０になるものに比して第１モータの仮出力パワーの頻繁な変更を抑制でき、ひいては、第２モータのトルク変動を抑制でき、車両の振動を抑制できる。また、第１モータの仮出力パワーを第１モータの目標パワーに近づけることができるから、仮出力パワーが第１モータの目標パワーに対して過大となり、第２モータのパワー制限値が小さくなり過ぎて、第２モータの駆動が過剰に制限されることを抑制でき、駆動軸に所望のトルクを出力できなくなることを抑制できる。この結果、車両の振動を抑制しつつ、駆動軸に所望のトルクを出力できなくなることを抑制できる。

こうした本発明のハイブリッド車の制御装置では、前記ヒステリシス幅を、前記入出力差分が小さいときには大きいときに比して小さくなるように設定してもよい。こうすれば、駆動軸に所望のトルクを出力できなくなることをより抑制できる。

この場合において、前記ヒステリシス幅を、前記入出力差分に設定してもよいし、前記入出力差分に正の値である所定係数を乗じた値に設定してもよい。こうすれば、より適正にヒステリシス幅を設定できる。

また、本発明のハイブリッド車の制御装置において、前記ヒステリシス幅を、前記入出力差分と車両の振動が許容される前記入出力差分の最大値とのうち小さいほうの値に設定してもよい。こうすれば、車両の振動を許容範囲内に抑制できる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。 バッテリ５０の温度Ｔｂと基本値Ｗｉｎｂ、Ｗｏｕｔｂとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣと入出力制限補正係数との関係の一例を示す説明図である。 実施例のハイブリッド車２０のＨＶＥＣＵ７０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。 実施例のハイブリッド車２０のＨＶＥＣＵ７０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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 モータＭＧ１のトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの一例を示す説明図である。 モータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓを設定する様子を示す説明図である。

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。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド車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車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、蓄電装置としてのバッテリ５０と、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。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。

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を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する図示しない水温センサからの冷却水温Ｔｗを挙げることができる。また、スロットルバルブのポジションを検出する図示しないスロットルバルブポジションセンサからのスロットル開度ＴＨや吸気管に取り付けられた図示しないエアフローメータからの吸入空気量Ｑａ，吸気管に取り付けられた図示しない温度センサからの吸気温Ｔａも挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される信号としては、例えば、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制御信号や燃料噴射弁への駆動制御信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの駆動制御信号を挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２と接続されると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０と接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

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，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を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号、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からの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流などが入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子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。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。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θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２と接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。

バッテリＥＣＵ５２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，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各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからのバッテリ５０の電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂとに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０を充放電してもよい許容充放電電力である。

バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを、以下の手法で設定する。入力制限Ｗｉｎについては、まず、バッテリ５０の温度Ｔｂに基づいて入力制限Ｗｉｎの基本値Ｗｉｎｂ（負の値）を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて入力制限用補正係数（正の値）を設定し、設定した基本値Ｗｉｎｂに入力制限用補正係数を乗じて通常入力制限Ｗｉｎｎ（負の値）を設定する。そして、設定した通常入力制限Ｗｉｎｎとインバータ４１の保護の観点からインバータ４１へ入力が許容される電力の最大値としての保護入力制限Ｗｉｎｐ（負の値）とのうち大きいほうの値（絶対値としては小さいほうの値）を入力制限Ｗｉｎに設定する。出力制限Ｗｏｕｔについては、まず、バッテリ５０の温度Ｔｂに基づいて出力制限Ｗｏｕｔの基本値Ｗｏｕｔｂ（正の値）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（正の値）を設定し、設定した基本値Ｗｏｕｔｂに出力制限用補正係数（正の値）を乗じて通常出力制限Ｗｏｕｔｎ（正の値）を設定する。そして、設定した通常出力制限Ｗｏｕｔｎとインバータ４２の保護の観点からインバータ４２からの出力が許容される電力の最大値としての保護出力制限Ｗｏｕｔｐ（正の値）とのうち小さいほうの値を出力制限Ｗｏｕｔに設定する。図２にバッテリ５０の温度Ｔｂと基本値Ｗｉｎｂ、Ｗｏｕｔｂとの関係の一例を示し、図３にバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣと入出力制限補正係数との関係の一例を示す。

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，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、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、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を挙げることができる。また、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や、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も挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド車２０は、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や、エンジン２２の運転停止を伴って走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行するように、エンジン２２とモータＭＧ１、ＭＧ２とを制御する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド車２０の動作について説明する。図４、図５は、実施例のハイブリッド車２０のＨＶＥＣＵ７０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。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。

本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、まず、アクセルペダル８３からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ、エンジンＥＣＵ２４からのエンジン２２の回転数Ｎｅ、モータＥＣＵ４０からのモータＭＧ１およびモータＭＧ２の回転数Ｎｍ１、Ｎｍ２、バッテリＥＣＵ５２からの入出力制限Ｗｉｎ、Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を行なう（ステップＳ１００）。

続いて、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に要求される要求トルクＴｒ＊を設定すると共にエンジン２２が出力すべき要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭに記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると、要求トルク設定用マップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定している。図６に要求トルク設定用マップの一例を示す。エンジン２２の要求パワーＰｅ＊の設定は、実施例では、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じて走行に要求される（駆動軸３６に要求される）要求パワーＰｄ＊を計算し、要求パワーＰｄ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づく充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じて車両に要求される（エンジン２２に要求される）要求パワーＰｅ＊を計算する。

要求トルクＴｒ＊、要求パワーＰｅ＊を設定すると、設定した要求パワーＰｅ＊を出力可能なエンジン２２の運転ポイント（トルクと回転数とから定まるポイント）のうちエンジン２２が効率よく運転できるポイントをエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊として設定する（ステップＳ１２０）。

そして、前回本ルーチンを実行しときに後述のステップＳ１７０の処理で設定したモータＭＧ１のトルク指令（前回Ｔｍ１＊）とプラネタリギヤ３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）ρとを用いて次式（１）によりエンジン２２から出力されていると推定されるトルクとしての出力トルクＴｅｅｓｔを計算する（ステップＳ１３０）。

Teest=(1+ρ)・前回Tm1*/ρ (1)

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とを用いて式（２）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算し、計算したモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とステップＳ１００で入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とステップＳ１３０で設定したエンジン２２の出力トルクＴｅｅｓｔとプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて式（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の仮の値としての仮トルクＴｍ１ｔｍｐを計算する（ステップＳ１４０）。式（３）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させる（エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊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（３）中、右辺第１項はフィードフォワード項であり、右辺第２項，第３項はフィードバックの比例項，積分項である。右辺第１項は、共線図を用いれば容易に導くことができる。また、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。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2・ρ (2)
Tm1tmp=-ρ・Teest/(1+ρ)+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt (3)

続いて、次式（４）に示すように、要求トルクＴｒ＊にモータＭＧ１のトルク指令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のトルク指令Ｔｍ２＊の仮の値としての仮トルクＴｍ２ｔｍｐを計算する（ステップＳ１５０）。

Tm2tmp=Tr*+Tm1*/ρ (4)

そして、次式（５）および式（６）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を設定する（ステップＳ１６０）。ここで、式（５）は、モータＭＧ１とモータＭＧ２とからリングギヤ軸３２ａ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（６）は、モータＭＧ１とモータＭＧ２とによって入出力される電力の総和がバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となる関係である。図７は、モータＭＧ１のトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの一例を示す説明図である。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘは、図中斜線で示した領域における仮トルクＴｍ１ｔｍｐの最大値および最小値として求めることができる。図７から分かるように、要求トルクＴｒ＊が正の値のときには、モータＭＧ１とモータＭＧ２とから駆動軸３６に出力されるトルクの総和が要求トルクＴｒ＊となる関係と、モータＭＧ１とモータＭＧ２とによって入出力される電力の総和がバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとなる関係と、を満たすモータＭＧ１の駆動点をトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎに設定する。即ち、式（５）と式（６）とから得られる式（７）によりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎを計算する。さらに、モータＭＧ１とモータＭＧ２とから駆動軸３６に出力されるトルクの総和が値０となる関係と、モータＭＧ１とモータＭＧ２とによって入出力される電力の総和がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとなる関係と、を満たすモータＭＧ１の駆動点をトルク制限Ｔｍ１ｍａｘに設定する。即ち、式（５）と式（６）とから得られる式（８）によりトルク制限Ｔｍ１ｍａｘを計算することになる。

0≦-Tm1tmp/ρ+Tm2tmp≦Tr* (5)
Win≦Tm1tmp・Nm1+Tm2tmp・Nm2≦Wout (6)
Tm1min=(Win-Tr*・Nm2)/(Nm1+Nm2/ρ) (7)
Tm1max=Wout/Nm1r+Nm2/ρ (8)

こうしてトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定すると、次式（９）に示すように、モータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐとトルク制限Ｔｍ１ｍａｘとのうちの小さいほうの値と、トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎと、のうち大きいほうの値をモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定する（モータＭＧ１の仮トルクＴｍ１ｔｍｐをトルク制限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Ｓ１７０）。

Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (9)

続いて、計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とステップＳ１００で入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１との積からモータＭＧ１から出力すべき目標パワーＰｍ１を計算する（ステップＳ１８０）。

続いて、ステップＳ１００で入力した車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１９０）。所定車速Ｖｒｅｆとしては、車両が停止する可能性が高いか否かを判断するための閾値として予め定めた車速である。

ステップＳ１９０で車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆを超えているときには、車両が停止する可能性が高くないと判断して、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ、入力制限ＷｉｎからモータＭＧ１の出力を各々減じてモータＭＧ２の出力制限を設定する際の上述のモータＭＧ１の出力（以下、これをモータＭＧ１の仮パワー（仮出力パワー）Ｐｍ１ｈｉｓと呼ぶ）の設定に用いるヒステリシス幅Ｈｉｓを所定幅ΔＷｍａｘに設定する（ステップＳ２００）。所定幅ΔＷｍａｘは、後述するモータＭＧ２の出力許容範囲Ｐ２が頻繁に変更されるのを抑制することを考慮した一定値として予め実験や解析で定めた値である。

ヒステリシス幅Ｈｉｓを設定すると、設定したヒステリシス幅Ｈｉｓにより次式（１０）を用いてモータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓを計算する（ステップＳ２２０）。式（１０）中、「前回Ｐｍ１ｈｉｓ」は前回の本ルーチンのステップＳ２３０で計算されたモータＭＧ１の仮パワーである。

Pm1his=min(max(前回Pm1his,Pm1-His),Pm1+His) (10)

図８にモータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓを設定する様子を示す。図中、実線はモータＭＧ１の目標パワーＰｍ１を示し、破線はモータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓを示す。図８や式（１０）に示すように、モータＭＧ１の前回の仮パワー（前回Ｐｍ１ｈｉｓ）がモータＭＧ１の目標パワーＰｍ１を中心としたヒステリシス幅Ｈｉｓの範囲内にあるときには、その前回の仮パワーがモータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓとして設定され、前回の仮パワーがヒステリシス幅Ｈｉｓの範囲内にないときにはその範囲内となるように変更されてモータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓが設定される。モータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓは、モータＭＧ２の出力制限である後述のモータＭＧ２の出力許容範囲Ｐ２の設定に直接反映されるため、モータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓを目標パワーＰｍ１を中心としたヒステリシス幅Ｈｉｓの範囲内で可能な限り一定となるように調整することにより、モータＭＧ２の出力許容範囲Ｐ２が頻繁に変更されるのを防止できる。

こうしてモータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓを設定すると、ステップＳ１００で入力したバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，入力制限Ｗｉｎから、設定された仮パワーＰｍ１ｈｉｓを各々減じてモータＭＧ２の出力下限値と出力上限値とを計算して出力許容範囲Ｐ２を設定すると共に（ステップＳ２３０）、出力許容範囲Ｐ２におけるモータＭＧ２の出力下限値と出力下限値とをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ってモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ、Ｔｍ２ｍａｘとを計算する（ステップＳ２４０）。

そして、ステップＳ１５０で設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐとトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎのうちの大きいほうの値と、トルク制限Ｔｍ２ｍａｘと、のうちの小さいほうの値をトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ、Ｔｍ２ｍａｘで制限したものをトルク指令Ｔｍ２＊に設定する）（ステップＳ２５０）。そして、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２から目標トルクＴｅ＊に見合うトルクが出力されるよう点火制御や燃料噴射制御などの制御を行なう。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊に見合うトルクがモータＭＧ１から出力され、トルク指令Ｔｍ２＊に見合うトルクがモータＭＧ２から出力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。このように、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆを超えているときには、ヒステリシス幅Ｈｉｓを所定幅ΔＷｍａｘにすることにより、モータＭＧ２の出力許容範囲Ｐ２の頻繁な変更が抑制され、モータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓの頻繁な変更が抑制され、トルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ、トルク制限Ｔｍ２ｍａｘの頻繁な変更が抑制される。これにより、トルク指令Ｔｍ２＊の頻繁な変更が抑制され、モータＭＧ２から出力されるトルクの変動による車両の振動を抑制できる。

ステップＳ１９０で車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以下のときには、車両が停止する可能性が高いと判断して、出力制限Ｗｏｕｔから入力制限Ｗｉｎを減じた値の絶対値としての入出力差分｜Ｗｏｕｔ－Ｗｉｎ｜をヒステリシス幅Ｈｉｓに設定し（ステップＳ２１０）、設定したヒステリシス幅Ｈｉｓを用いてモータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓを設定する（ステップＳ２２０）。こうして設定した仮パワーＰｍ１ｈｉｓを用いてモータＭＧ２の出力許容範囲Ｐ２を計算し（ステップ２３０）、モータＭＧ２から出力されるパワーが出力許容範囲Ｐ２内となるようにトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ、トルク制限Ｔｍ２ｍａｘを設定し（ステップＳ２４０）、仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ、トルク制限Ｔｍ２ｍａｘで制限したトルクをトルク指令Ｔｍ２＊に設定し（ステップＳ２５０）、目標トルクＴｅ＊、トルク指令Ｔｍ１＊、Ｔｍ２＊を各ＥＣＵに送信して（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ２１０で入出力差分｜Ｗｏｕｔ－Ｗｉｎ｜をヒステリシス幅Ｈｉｓに設定するから、ヒステリシス幅Ｈｉｓは、値０を下回らない範囲で、出力制限Ｗｏｕｔが小さいほど、また、入力制限Ｗｉｎが大きいほど（入力制限Ｗｉｎの絶対値が小さいほど）狭く設定される。ヒステリシス幅Ｈｉｓが狭く設定されるほど、モータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓはモータＭＧ１の目標パワーＰｍ１に近い値として設定されるから、バッテリ５０の状態が悪化してバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔや入力制限Ｗｉｎが小さくなったときには、仮パワーＰｍ１ｈｉｓはモータＭＧ１の目標パワーＰｍ１に近い値として設定される。したがって、仮パワーＰｍ１ｈｉｓがモータＭＧ１の目標パワーＰｍ１に対して過大となり、モータＭＧ２の出力許容範囲Ｐ２の上限値（＝Ｗｏｕｔ－Ｐｍ１ｈｉｓ）が小さくなり過ぎることで、トルク制限Ｔｍ２ｍａｘが小さくなり、トルク指令Ｔｍ２＊が過剰に小さく設定されることが抑制される。これにより、モータＭＧ２から所望のトルクを出力できなくなることを抑制でき、駆動軸３６に所望のトルク（要求トルクＴｒ＊）が出力できなくなることを抑制できる。したがって、モータＭＧ２から出力可能なトルクが小さくなり、停止してから車両が発進できなくなることを抑制できる。また、ヒステリシス幅Ｈｉｓを入出力差分｜Ｗｏｕｔ－Ｗｉｎ｜に設定するから、出力制限Ｗｏｕｔが値０で入力制限Ｗｉｎが値０でないときに、ヒステリシス幅Ｈｉｓを値０より広く設定することができる。ヒステリシス幅Ｈｉｓが広く設定されるほど、モータＭＧ１の仮パワーＰｍ１ｈｉｓの頻繁な変更が抑制され、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊の頻繁な変更が抑制される。これにより、モータＭＧ２から出力されるトルク変動が抑制でき、車両の振動が抑制される。したがって、車両の振動を抑制しつつ、駆動軸３６に所望のトルクを出力できなくなることを抑制できる。

以上説明した実施例のハイブリッド車２０によれば、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以下のときには、モータＭＧ１の目標パワーＰｍ１を中心とするヒステリシス幅Ｈｉｓの範囲内で一定となるように第１モータの仮パワーＰｍ１ｈｉｓ（仮出力パワー）を設定し、設定した仮パワーＰｍ１ｈｉｓとバッテリの入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔとに基づくモータＭＧ２の出力許容範囲Ｐ２の範囲内（モータＭＧ２のパワー制限値の範囲内）でモータＭＧ２が駆動するようにモータＭＧ２を制御し、ヒステリシス幅Ｈｉｓを、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと入力制限Ｗｉｎとの差分としての入出力差分｜Ｗｏｕｔ－Ｗｉｎ｜に設定することにより、車両の振動を抑制しつつ、駆動軸３６に所望のトルクを出力できなくなることを抑制できる。

実施例のハイブリッド車２０では、ヒステリシス幅Ｈｉｓを入出力差分｜Ｗｏｕｔ－Ｗｉｎ｜に設定している。しかしながら、ヒステリシス幅Ｈｉｓを入出力差分｜Ｗｏｕｔ－Ｗｉｎ｜が小さいときには大きいときに比して小さくなるように設定すればよいから、ヒステリシス幅Ｈｉｓを入出力差分｜Ｗｏｕｔ－Ｗｉｎ｜に正の値の所定係数を乗じた値に設定してもよい。また、ヒステリシス幅Ｈｉｓは、入出力差分｜Ｗｏｕｔ－Ｗｉｎ｜に基づいて設定すればよく、例えば、入出力差分｜Ｗｏｕｔ－Ｗｉｎ｜と車両の振動が許容される入出力差分｜Ｗｏｕｔ－Ｗｉｎ｜の最大値とのうち小さいほうの値に設定してもよい。こうすれば、車両の振動が過剰になることを抑制できる。

実施例のハイブリッド車２０では、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの設定をバッテリＥＣＵ５２で行なっている。しかしながら、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの設定は、モータＥＣＵ４０やＨＶＥＣＵ７０など他の電子制御ユニットで行なってもよいし、複数の電子制御ユニット（例えば、モータＥＣＵ４０およびＨＶＥＣＵ７０など）で行なってもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、蓄電装置として、バッテリ５０を用いるものとしたが、キャパシタを用いてもよい。

実施例のハイブリッド車２０では、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とを備えているが、これらのうちの少なくとも一部を単一の電子制御ユニットとして構成してもよい。

実施例のハイブリッド車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、モータＭＧ２の動力を駆動軸３６が接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸に接続するものとしてもよい。

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、モータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とが「ハイブリッド車の制御装置」に相当する。

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。

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。

本発明は、ハイブリッド車の制御装置の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、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、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 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、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、 ５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、第１モータと、前記第１モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に回転軸が接続された第２モータと、前記第１、第２モータと電力をやりとりするバッテリと、共にハイブリッド車に搭載され、前記エンジンと前記第１、第２モータとを制御するハイブリッド車の制御装置であって、
   車速が所定車速以下のときには、前記第１モータから出力すべき目標パワーを中心とするヒステリシス幅の範囲内で一定となるように前記第１モータの仮出力パワーを設定し、設定した前記仮出力パワーと前記バッテリの出力制限とに基づく前記第２モータのパワー制限値の範囲内で前記第２モータが駆動するように前記第２モータを制御し、
   前記ヒステリシス幅を、前記バッテリの前記出力制限と入力制限との差分としての入出力差分と、車両の振動が許容される前記入出力差分の最大値と、のうち小さいほうの値に設定する
   ハイブリッド車の制御装置。
   

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