JP2006254568A - 電動車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動機をより適正な範囲で制御する。
【解決手段】 走行用の動力を出力する電動機と、電動機と電力をやりとりするバッテリとを備える自動車において、電動機の回転数Ｎｍ２が大きいほど小さくなる傾向に設定したヒステリシス値ｈｉｓを用いて制御用回転数Ｎｍ２＊を設定し（Ｓ１４０，Ｓ１５０）、これを用いて設定したトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎによって電動機から出力すべき仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限して電動機のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（Ｓ１６０〜Ｓ１８０）。これにより、電動機の回転数Ｎｍ２が比較的低いときには電動機から出力されるトルクの振動をより抑制でき、電動機の回転数Ｎｍ２が比較的大きいときには電動機から出力されるパワーのヒステリシスを小さくしてバッテリの性能をより発揮できる。この結果、電動機をより適正な範囲で制御することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の電動車両としては、走行用の動力を出力する駆動モータを備え、車速センサにより検出される車速に対して所定のヒステリシスを持たせて設定した演算用車速に基づいて駆動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）。この車両では、所定のヒステリシスを用いることにより、駆動モータから出力されるトルクの振動を抑制し、運転フィーリングの悪化を抑制している。
特開２００３−１６９４０４号公報

このように、電動車両では、運転フィーリングの悪化を抑制するため、駆動モータから出力されるトルクの振動を抑制することが望まれる。一方、こうした電動車両では、駆動モータや駆動モータに電力を供給するバッテリなどの小型化が図られることから、バッテリの性能を十分に発揮させることが望まれる。駆動モータの回転数に拘わらずその回転数に対して一定のヒステリシスを用いた場合、駆動モータから出力されるトルクの振動が抑制されるよう比較的大きなヒステリシスを用いたときには駆動モータの回転数が比較的大きいときに駆動モータから出力されるパワーのヒステリシスが大きくなってバッテリの性能を十分に発揮できない場合があり、駆動モータから出力されるパワーのヒステリシスが小さくなるよう比較的小さなヒステリシスを用いたときには駆動モータの回転数が比較的小さいときに駆動モータから出力されるトルクが振動して車両に振動を生じてしまう場合がある。

本発明の電動車両およびその制御方法は、電動機から出力されるトルクの振動を抑制することを目的の一つとする。また、本発明の電動車両およびその制御方法は、蓄電装置の性能をより発揮させることを目的の一つとする。

本発明の電動車両およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動車両は、
走行用の動力を出力可能な電動機を備える電動車両であって、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記電動機から出力すべき要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記電動機の回転軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
該検出された回転数に対して該回転数が大きいほど小さくなる傾向のヒステリシスをもって制御用回転数を設定する制御用回転数設定手段と、
該設定された制御用回転数を用いて前記電動機から出力が許容される上限または下限の上下限トルクを設定する上下限トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクを前記設定された上下限トルクで制限した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制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の電動車両では、検出した電動機の回転軸の回転数に対してその回転数が大きいほど小さくなる傾向のヒステリシスをもって制御用回転数を設定し、設定した制御用回転数を用いて電動機から出力が許容される上限または下限の上下限トルクを設定し、電動機から出力すべき要求トルクを上下限トルクで制限した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、電動機の回転数が比較的小さいときには比較的大きなヒステリシスを用いることによって電動機から出力されるトルクの振動を抑制することができ、電動機の回転数が比較的大きいときには比較的小さなヒステリシスを用いることによって電動機から出力されるパワーのヒステリシスを小さくして蓄電手段の性能をより発揮させることができる。この結果、電動機をより適正な範囲で制御することができる。

こうした本発明の電動車両において、前記制御用回転数設定手段は、前記検出された回転数が所定回転数未満のときには第１のヒステリシスをもって前記制御用回転数を設定し、前記検出された回転数が前記所定回転数以上のときには前記第１のヒステリシスより小さな第２のヒステリシスをもって前記制御用回転数を設定する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の電動車両において、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、走行に要求される走行用トルクを設定する走行用トルク設定手段と、を備え、前記蓄電手段は前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な手段であり、前記要求トルク設定手段は前記設定された走行用トルクに基づいて前記要求トルクを設定する手段であり、前記制御手段は前記走行用トルクに基づくトルクが出力されて走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と前記回転軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。

本発明の電動車両の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える電動車両の制御方法であって、
前記電動機から出力すべき要求トルクを設定し、
前記電動機の回転軸の回転数を検出し、
該検出した回転数に対して該回転数が大きいほど小さくなる傾向のヒステリシスをもって制御用回転数を設定し、
該設定した制御用回転数を用いて前記電動機から出力が許容される上限または下限の上下限トルクを設定し、
前記設定した要求トルクを前記設定した上下限トルクで制限した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
ことを要旨とする。

この本発明の電動車両の制御方法によれば、検出した電動機の回転軸の回転数に対してその回転数が大きいほど小さくなる傾向のヒステリシスをもって制御用回転数を設定し、設定した制御用回転数を用いて電動機から出力が許容される上限または下限の上下限トルクを設定し、電動機から出力すべき要求トルクを上下限トルクで制限したトルクが電動機から出力されるよう電動機を制御するから、電動機の回転数が比較的小さいときには比較的大きなヒステリシスを用いることによって電動機から出力されるトルクの振動を抑制することができ、電動機の回転数が比較的大きいときには比較的小さなヒステリシスを用いることによって電動機から出力されるパワーのヒステリシスを小さくして蓄電手段の性能をより発揮させることができる。この結果、電動機をより適正な範囲で制御することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載した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、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２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であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力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により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。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されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２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。

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５４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に取り付けられた温度センサ５１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ハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、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）も演算している。

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、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。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。

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としてのリングギヤ軸３２ａ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リングギヤ軸３２ａ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動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａ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動力分配統合機構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リングギヤ軸３２ａ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リングギヤ軸３２ａ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。

次に、こうして構成されたハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２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）に実行される。

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のＣＰＵ７２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、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計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。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ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＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。

続いて、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１２０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図４に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構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＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１３０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構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５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３１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３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒ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、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。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。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

次に、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に基づいてヒステリシス値ｈｉｓを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、ヒステリシス値ｈｉｓは、実施例では、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とヒステリシス値ｈｉｓとの関係を予め定めてヒステリシス値設定用マップとして記憶しておき、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が与えられると記憶したマップから対応するヒステリシス値ｈｉｓを導出して設定するものとした。ヒステリシス値設定用マップの一例を図６に示す。ヒステリシス値ｈｉｓは、図示するように、全体としてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が大きいほど小さくなる傾向に設定するものとし、具体的には、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ１以下のときには所定値ｈｉｓ１を設定しモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ１より大きいときにはその回転数Ｎｍ２が大きいほど小さくなる傾向に設定しモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ１より大きい閾値Ｎｒｅｆ２以上のときには所定値ｈｉｓ１より小さい所定値ｈｉｓ２を設定するものとした。この理由については後述する。なお、閾値Ｎｒｅｆ１，Ｎｒｅｆ２や所定値ｈｉｓ１，ｈｉｓ２は、モータＭＧ２の特性などにより定められる。

ヒステリシス値ｈｉｓを設定すると、設定したヒステリシス値ｈｉｓと前回の制御用回転数（前回Ｎｍ２＊）とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とを用いて次式（３）により制御用回転数Ｎｍ２＊を計算すると共に（ステップＳ１５０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ１のトルク指令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）との偏差を制御用回転数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Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（４）および式（５）により計算し（ステップＳ１６０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（６）により計算し（ステップＳ１７０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１８０）。図７に、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の変化に対する制御用回転数Ｎｍ２＊の変化の様子を示す。制御用回転数Ｎｍ２は、図示するように、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が比較的大きいときにはモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に対して比較的小さいヒステリシス値ｈｉｓ（＝ｈｉｓ１）をもって設定され、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が比較的小さいときにはモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に対して比較的大きいヒステリシス値ｈｉｓ（＝ｈｉｓ２）をもって設定される。いま、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に拘わらず比較的大きなヒステリシス値（固定値）を用いて設定された制御用回転数を用いてトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを設定する場合を考える。この場合、トルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘの振動が抑制されることによってモータＭＧ２から出力されるトルクの振動は抑制されるものの、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が比較的大きいときにはトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘのヒステリシスが大きくなることによってモータＭＧ２から出力されるパワーの上下限のヒステリシスが大きくなりバッテリ５０の性能を十分に発揮できない場合がある。次に、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に拘わらず比較的小さなヒステリシス（固定値）を用いて設定された制御用回転数を用いてトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを設定する場合を考える。この場合、モータＭＧ２から出力されるパワーの上下限のヒステリシスは小さくなりバッテリ５０の性能はより発揮させることができるものの、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が比較的小さいときにはトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘが振動することによってモータＭＧ２から出力されるトルクが振動して車両に振動を生じてしまう場合がある。実施例では、こうしたことを考慮して、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が比較的小さいときには比較的大きなヒステリシス値ｈｉｓ（所定値ｈｉｓ１）を用いて制御用回転数Ｎｍ２＊を設定し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が比較的大きいときには比較的小さなヒステリシス値ｈｉｓ（所定値ｈｉｓ２）を用いて制御回転数Ｎｍ２＊を設定するのである。これにより、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が比較的小さいときにはモータＭＧ２から出力されるトルクの振動を抑制することができ、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が比較的大きいときにはモータＭＧ２から出力されるパワーのヒステリシスを小さくしてバッテリ５０の性能をより発揮させることができる。この結果、モータＭＧ２をより適正な範囲で制御することができる。また、図示するように、制御用回転数Ｎｍ２＊は、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の増加側についてはモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に対してヒステリシスを持たせないものとして設定されると共にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の減少側についてはヒステリシスを持たせたものとして設定される。ここで、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の増加側についてヒステリシスを持たせないのは以下の理由による。モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の増加側にヒステリシスを持たせると、制御用回転数Ｎｍ２＊がモータＭＧ２の実際の回転数より小さい値に設定される場合がある。この場合、トルク制限Ｔｍａｘは、モータＭＧ２の実際の回転数を用いて設定された場合に比して大きな値が設定され、このトルク制限Ｔｍａｘで制限して設定したトルク指令Ｔｍ２＊には過大な値が設定される場合あるから、バッテリ５０から過大な電力が出力されるおそれがある。こうした不都合を回避するために、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の増加側についてはヒステリシスを持たせないのである。そして、ステップＳ１６０〜Ｓ１８０の処理でモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（６）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。

Nm2*＝min(max(前回Nm2*,Nm2),Nm2+his) (3)
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2* (4)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2* (5)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6)

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にそれぞれ送信して（ステップＳ１９０）、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における燃料噴射制御や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。

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ＭＧ２の回転数Ｎｍ２に対してその回転数Ｎｍ２が大きいほど小さくなる傾向に設定したヒステリシス値ｈｉｓをもって制御用回転数Ｎｍ２＊を設定し、この制御用回転数Ｎｍ２＊を用いて設定したトルク制限Ｔｍａｘ，ＴｍｉｎでモータＭＧ２から出力すべき仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するから、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が比較的小さいときには比較的大きいヒステリシスを用いることによってモータＭＧ２から出力されるトルクの振動をより抑制することができ、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が比較的大きいときには比較的小さいヒステリシスを用いることによってモータＭＧ２から出力されるパワーのヒステリシスを小さくすることができバッテリ５０の性能をより発揮させることができる。この結果、モータＭＧ２をより適正な範囲で制御することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、図６に例示したように、全体としてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が大きいほど小さくなる傾向にヒステリシス値ｈｉｓを設定するものとしたが、図６における閾値Ｎｒｅｆ１とＮｒｅｆ２とを同一の値、即ち、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ１（＝Ｎｒｅｆ２）未満のときには所定値ｈｉｓ１を設定しモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が閾値Ｎｒｅｆ１以上のときには所定値ｈｉｓ２を設定するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、図６に例示したように、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が正の値で大きいほど小さくなる傾向にヒステリシス値ｈｉｓを設定するものとしたが、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が負の値のときには、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の絶対値が大きいほど小さくなる傾向にヒステリシス値ｈｉｓを設定すればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の増加側に対してはヒステリシスを持たせないものとしたが、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の増加側に対してもヒステリシスを持たせるものとしてもよい。この場合、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１５０の処理に代えてヒステリシス値ｈｉｓと前回の制御用回転数（前回Ｎｍ２＊）とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とを用いて次式（７）により制御用回転数Ｎｍ２＊を計算するものとしてもよい。ここで、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の増加側のヒステリシスとモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の減少側のヒステリシスとを異なる値としてもよいのは勿論である。

Nm2*＝min(max(前回Nm2*,Nm2-his),Nm2+his) (7)

実施例のハイブリッド自動車２０では、回転位置検出センサ４４により検出されたモータＭＧ２の回転子の回転位置を用いて計算されたモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に基づいてヒステリシス値ｈｉｓを設定するものとしたが、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に代えて車速Ｖに基づいてヒステリシス値ｈｉｓを設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８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の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９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２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸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。

実施例では、本発明をエンジンとモータとを備えるハイブリッド自動車に適用するものとしたが、走行用の動力を出力するモータを備え、モータの回転数に対してその回転数が大きいほど小さくなる傾向に設定されたヒステリシス値を用いて制御用回転数を設定し、これを用いてモータから出力が許容されるトルクの上下限としてのトルク制限を設定するものであればよいから、エンジンを備えずモータの動力のみで走行する電気自動車に適用するものとしてもよいのは勿論である。

以上、本発明を実施するための最良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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 ヒステリシス値設定用マップの一例を示す説明図である。 制御用回転数Ｎｍ２＊の時間的変化の様子を示す説明図である。 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。 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。

符号の説明

２０，１２０，２２０ 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、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、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、５１ 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、６０ ギヤ機構、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、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (6)

1. 走行用の動力を出力可能な電動機を備える電動車両であって、
   前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   前記電動機から出力すべき要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
   前記電動機の回転軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
   該検出された回転数に対して該回転数が大きいほど小さくなる傾向のヒステリシスをもって制御用回転数を設定する制御用回転数設定手段と、
   該設定された制御用回転数を用いて前記電動機から出力が許容される上限または下限の上下限トルクを設定する上下限トルク設定手段と、
   前記設定された要求トルクを前記設定された上下限トルクで制限した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制御手段と、
   を備える電動車両。
2. 前記制御用回転数設定手段は、前記検出された回転数が所定回転数未満のときには第１のヒステリシスをもって前記制御用回転数を設定し、前記検出された回転数が前記所定回転数以上のときには前記第１のヒステリシスより小さな第２のヒステリシスをもって前記制御用回転数を設定する手段である請求項１記載の電動車両。
3. 請求項１または２記載の電動車両であって、
   内燃機関と、
   前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
   走行に要求される走行用トルクを設定する走行用トルク設定手段と、
   を備え、
   前記蓄電手段は、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な手段であり、
   前記要求トルク設定手段は、前記設定された走行用トルクに基づいて前記要求トルクを設定する手段であり、
   前記制御手段は、前記走行用トルクに基づくトルクが出力されて走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である
   電動車両。
4. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力する発電機と、を備える手段である請求項３記載の電動車両。
5. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である請求項３記載の電動車両。
6. 走行用の動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える電動車両の制御方法であって、
   前記電動機から出力すべき要求トルクを設定し、
   前記電動機の回転軸の回転数を検出し、
   該検出した回転数に対して該回転数が大きいほど小さくなる傾向のヒステリシスをもって制御用回転数を設定し、
   該設定した制御用回転数を用いて前記電動機から出力が許容される上限または下限の上下限トルクを設定し、
   前記設定した要求トルクを前記設定した上下限トルクで制限した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
   電動車両の制御方法。
   
   
   

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