JP2010111182A - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池などの蓄電装置が過充電されることなく駆動輪の急減速によって生じる発電機の過回転を抑制する。
【解決手段】モータＭＧ１が過回転に至ると判定されると共に所定の条件を満たすときには（Ｓ１２０，Ｓ２４０〜Ｓ２６０）、モータＭＧ１の回転角加速度（ωｍ１／ｄｔ）が値０となる条件とモータＭＧ１で発電される電力とモータＭＧ２で消費される電力との和がバッテリを充電する際の入力制限Ｗｉｎとなる条件とモータＭＧ１，ＭＧ２から出力される動力によりリングギヤ軸に作用するトルクの和が要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊未満となる条件とを満たす範囲内でリングギヤ軸３２ａに動力が出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する（Ｓ２８０〜Ｓ３００，Ｓ２３０）。これにより、バッテリ５０が過充電されることなくモータＭＧ１の過回転を抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。

従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に駆動輪に連結された車軸側にリングギヤが接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギヤに接続された発電可能な第１モータと、車軸に動力を出力する第２モータと、第１モータおよび第２モータと電力のやり取りを行なうバッテリとを備え、駆動輪の空転によるスリップが検出されているときには駆動輪のスリップが検出されていないときに比べて第１モータの制御上の許容回転数を小さくするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、駆動輪の空転によるスリップが生じると、駆動輪の回転数が上昇すると共にエンジンの回転数も上昇する。その後、駆動輪のグリップ力が回復すると、駆動輪の回転数が急速に低下する。このとき、エンジンの慣性モーメントは第１モータの慣性モーメントに比べて非常に大きいため、エンジンの回転数は若干低下する一方で第１モータの回転数は急上昇することになる。従って、エンジンの回転数が比較的高い場合には、第１モータの回転数が許容される回転数を超える過回転となることがある。このため、このハイブリッド車では、駆動輪にスリップが生じたときには第１モータの制御上の許容最大回転数を通常に比べて小さい値に設定して、第１モータの回転数が設定された許容最大回転数を超えないよう第１モータから回生トルクを出力し、駆動輪のグリップ力が回復したときに第１モータの回転数が急上昇しても第１モータが過回転しないようにしている。
特開２００７−２０３９９３号公報

しかしながら、上述のハイブリッド車では、バッテリが満充電に近いときやバッテリの温度が低いときなど第１モータで発電した電力をバッテリに充電することができないときにはバッテリが過充電となることがある。また、バッテリの過充電を避けるために、第１モータから回生トルクを出力しなければ、第１モータが過回転してしまう。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、二次電池などの蓄電装置が過充電されることなく駆動輪の急減速によって生じる発電機の過回転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およびその制御方法は、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は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動輪に連結された駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第１回転要素が前記発電機の回転軸に接続され該第２回転要素が前記内燃機関の出力軸に接続され該第３回転要素が前記駆動軸に接続された遊星歯車機構と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、運転者の操作に基づいて車両に制動力を付与する制動手段と、を備えるハイブリッド車であって、
前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸との３軸のうち少なくとも２軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記制動手段により車両に付与される制動力を演算する制動力演算手段と、
前記検出された少なくとも２軸の回転数に基づいて前記駆動輪の急減速により前記発電機の回転数が該発電機に許容される最大回転数を超える過回転状態になるのを推定する発電機過回転推定手段と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充電する際の最大許容電力としての入力制限を設定する入力制限設定手段と、
前記発電機過回転推定手段により前記発電機が過回転状態になると推定されると共に前記演算された制動力が所定の制動力以上となる所定回転制動状態のときには、前記発電機の回転数が前記最大回転数のときに該発電機の回転数の増加率が値０となる第１の条件と前記発電機で発電される電力と前記電動機で消費される電力との和が前記設定された入力制限の範囲内となる第２の条件と前記発電機から入出力される動力により前記駆動軸に作用するトルクと前記電動機から入出力される動力により該駆動軸に作用するトルクとの和が前記演算された制動力により該駆動軸に作用するトルク未満となる第３の条件とを満たす範囲内で前記駆動軸に動力が出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する過回転抑制制御を実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、発電機過回転推定手段により発電機が過回転状態になると推定されると共に制動手段により車両に付与される制動力が所定の制動力以上となる所定回転制動状態のときには、発電機の回転数が許容される最大回転数のときに発電機の回転数の増加率が値０となる第１の条件と発電機で発電される電力と電動機で消費される電力との和が蓄電手段を充電する際の最大許容電力としての入力制限の範囲内となる第２の条件と発電機から入出力される動力により駆動軸に作用するトルクと電動機から入出力される動力により駆動軸に作用するトルクとの和が制動力により駆動軸に作用するトルク未満となる第３の条件とを満たす範囲内で駆動軸に動力が出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する過回転抑制制御が実行される。即ち、第３回転要素に接続された駆動軸が急減速すると、第２回転要素に接続された内燃機関の出力軸における慣性モーメントは第１回転要素に接続された発電機の出力軸における慣性モーメントに比べて非常に大きいことと共線図において第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とが順に並ぶことから、内燃機関の回転数は若干低下する一方で発電機の回転数は急上昇する。このとき、内燃機関の回転数によっては発電機に許容される最大回転数を超える過回転状態になるおそれがある。こうした過回転状態が推定されると共に制動手段により車両に付与する制動力が所定の制動力以上となる所定回転制動力状態のときには、第１の条件として発電機の回転数が最大回転数を超えない条件と第２の条件として蓄電手段が過充電されない条件と第３の条件として発電機から遊星歯車機構を介して駆動軸に出力されるトルクと電動機から駆動軸に出力されるトルクと制動手段によって車両に付与される制動力により駆動軸に作用するトルクとの和のトルクによって車両が加速しない条件とを満たす範囲内で駆動軸に動力が出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とが制御される。即ち、発電機から発電機の回転数を下げようとするトルクを出力して発電された電力を車両が加速しない条件を満たす範囲内で電動機で消費するのである。これにより、蓄電手段が過充電されることなく駆動輪の急減速によって生じる発電機の過回転を抑制することができる。

こうした本発明のハイブリッド車において、車両の衝突を検知または予測する衝突検知予測手段を備え、前記制御手段は、前記衝突検知予測手段により車両の衝突が検知または予測されたときには、前記所定回転制動状態のときでも前記過回転抑制制御を実行しない手段である、ものとすることもできる。即ち、車両の衝突の前後においては、過回転抑制制御の実行により駆動軸に出力される動力により車両の制動力が低下しないようにするのである。これにより、車両の減速を優先して衝突時の被害を低減することができる。

また、本発明のハイブリッド車において、前記第１条件として前記発電機の回転数の増加率が値０となる条件を満たすよう制御する手段であるものとすることもできる。これにより、発電機の回転数が最大回転数に至る前から回転数の増加率が値０以上にならないようにすることができる。

さらに、本発明のハイブリッド車において、前記回転数検出手段は、前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸の回転数を検出する手段であり、前記発電機過回転推定手段は、前記検出された出力軸の回転数および駆動軸の回転数により示される前記遊星歯車機構の回転状態が、前記駆動軸の回転数が急減速して値０になると前記発電機の回転数が前記最大回転数を超えると推定される回転状態として予め設定された範囲内にあるときに前記発電機が過回転状態になると推定する手段である、ものとすることもできる。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動輪に連結された駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第１回転要素が前記発電機の回転軸に接続され該第２回転要素が前記内燃機関の出力軸に接続され該第３回転要素が前記駆動軸に接続された遊星歯車機構と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、運転者の操作に基づいて車両に制動力を付与する制動手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸との３軸のうち少なくとも２軸の回転数に基づいて前記駆動輪の急減速により前記発電機の回転数が該発電機に許容される最大回転数を超える過回転状態になると推定されると共に前記制動手段により車両に付与される制動力が所定の制動力以上となる所定回転制動状態のときには、前記発電機の回転数が前記最大回転数のときに該発電機の回転数の増加率が値０となる第１の条件と前記発電機で発電される電力と前記電動機で消費される電力との和が前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充電する際の最大許容電力として設定される入力制限の範囲内となる第２の条件と前記発電機から入出力される動力により前記駆動軸に作用するトルクと前記電動機から入出力される動力により該駆動軸に作用するトルクとの和が前記制動手段により車両に付与される制動力により該駆動軸に作用するトルク未満となる第３の条件とを満たす範囲内で前記駆動軸に動力が出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する、
ことを要旨とする。

この、本発明のハイブリッド車の制御方法では、発電機が過回転状態になると推定されると共に制動手段により車両に付与される制動力が所定の制動力以上となる所定回転制動状態のときには、発電機の回転数が許容される最大回転数のときに発電機の回転数の増加率が値０となる第１の条件と発電機で発電される電力と電動機で消費される電力との和が蓄電手段を充電する際の最大許容電力としての入力制限の範囲内となる第２の条件と発電機から入出力される動力により駆動軸に作用するトルクと電動機から入出力される動力により駆動軸に作用するトルクとの和が制動力により駆動軸に作用するトルク未満となる第３の条件とを満たす範囲内で駆動軸に動力が出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。即ち、第３回転要素に接続された駆動軸が急減速すると、第２回転要素に接続された内燃機関の出力軸における慣性モーメントは第１回転要素に接続された発電機の出力軸における慣性モーメントに比べて非常に大きいことと共線図において第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とが順に並ぶことから、内燃機関の回転数は若干低下する一方で発電機の回転数は急上昇する。このとき、内燃機関の回転数によっては発電機に許容される最大回転数を超える過回転状態になるおそれがある。こうした過回転状態が推定されると共に制動手段により車両に付与する制動力が所定の制動力以上となる所定回転制動力状態のときには、第１の条件として発電機の回転数が常用最大回転数を超えない条件と第２の条件として蓄電手段が過充電されない条件と第３の条件として発電機から遊星歯車機構を介して駆動軸に出力されるトルクと電動機から駆動軸に出力されるトルクと制動手段によって車両に付与される制動力により駆動軸に作用するトルクとの和のトルクによって車両が加速しない条件とを満たす範囲内で駆動軸に動力が出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とが制御される。即ち、発電機から発電機の回転数を下げようとするトルクを出力して発電された電力を車両が加速しない条件を満たす範囲内で電動機で消費するのである。これにより、蓄電手段が過充電されることなく駆動輪の急減速によって生じる発電機の過回転を抑制することができる。

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、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、車両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、摩擦制動力を出力可能な電子制御式油圧ブレーキユニット（以下、単に「ブレーキユニット」という）９０等とを備えるものである。

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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクシャフト２６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２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

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。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の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

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。

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ストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ，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。

ブレーキユニット９０は、ブレーキマスタシリンダ９１や油圧式（流体圧式）のブレーキアクチュエータ９２、駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪にそれぞれ取り付けられてブレーキディスクを挟持して対応する車輪に摩擦制動力を付与可能なブレーキパッドを駆動するブレーキホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄ、ブレーキホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄごとに設けられて対応するブレーキホイールシリンダの油圧（ブレーキホイールシリンダ圧）を検出するブレーキホイールシリンダ圧センサ９４ａ〜９４ｄ、ブレーキアクチュエータ９２を制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、「ブレーキＥＣＵ」という）９５等を含む。ブレーキアクチュエータ９２は、図示しない油圧発生源としてのポンプやアキュムレータ、ブレーキマスタシリンダ９１とブレーキホイールシリンダ９３ａ〜９３ｄとの連通状態を制御するマスタシリンダカットソレノイドバルブ、ブレーキペダル８５の踏み込み量に応じてペダル踏力に対する反力を創出するストロークシミュレータ等を有し、駆動輪６３ａ，６３ｂや他の従動輪に摩擦制動力を作用させることが可能なものである。また、ブレーキＥＣＵ９５は、図示しない信号ラインを介して、マスタシリンダ圧を検出する図示しないマスタシリンダ圧センサからのブレーキマスタシリンダ圧や、ブレーキホイールシリンダ圧センサ９４ａ〜９４ｄからのブレーキホイールシリンダ圧、車速センサ８８からの車速Ｖ、ブレーキペダルストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、図示しない車輪速センサからの車輪速、図示しない操舵角センサからの操舵角等を入力すると共に、ハイブリッドＥＣＵ７０等との間で通信により各種信号のやり取りを行う。

ブレーキＥＣＵ９５は、運転者によりブレーキペダル８５が踏み込まれると、ブレーキペダルストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳと所定の踏力設定用マップとを用いて運転者によりブレーキペダル８５に加えられたペダル踏力Ｆｐｄを計算し、計算したペダル踏力Ｆｐｄに基づいて運転者により要求される要求制動力ＢＦ＊を設定する。更に、ブレーキＥＣＵ９５は、設定した要求制動力ＢＦ＊と車速センサ８８からの車速Ｖと所定の分配比設定用マップとを用いてモータＭＧ２およびエンジン２２に対する要求駆動系制動力ＲＢＦ＊（＝ｄ×ＢＦ＊）とブレーキユニット９０（ブレーキアクチュエータ９２）に対する要求摩擦制動力ＦＢＦ＊（＝（１−ｄ）×ＢＦ＊）とを設定する。そして、ブレーキＥＣＵ９５は、要求駆動系制動力ＲＢＦ＊に所定の換算係数を乗じて得られる要求駆動系制動トルクＲＢＴ＊および要求摩擦制動力ＦＢＦ＊に所定の換算係数を乗じて得られる要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊をハイブリッドＥＣＵ７０に送信すると共に、ハイブリッドＥＣＵ７０からの信号に基づいて得られるモータＭＧ２やエンジン２２により出力される駆動系制動トルクと要求摩擦制動力ＦＢＦ＊とに基づいてハイブリッド自動車２０に作用させるべき制動力のうちのブレーキユニット９０による分担分に応じた摩擦制動力が駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪に作用するようにブレーキアクチュエータ９２を制御する。なお、実施例において、要求制動力設定用マップは、運転者によるペダル踏力Ｆｐｄと要求制動力ＢＦ＊との関係を規定するように予め定められてブレーキＥＣＵ９５のＲＯＭに記憶されている。図２に要求制動力設定用マップの一例を示す。また、実施例において、分配比設定用マップは、要求制動力ＢＦ＊に対するモータＭＧ２やエンジン２２による駆動系制動力とブレーキユニット９０による摩擦制動力との分配比ｄと車速Ｖとの関係を規定するように予め作成されてブレーキＥＣＵ９５のＲＯＭに記憶されている。図３に分配比設定用マップの一例を示す。

また、本実施例のハイブリッド自動車２０には、車両の衝突および衝突の可能性を検知するための衝突検知ユニット１００が備えられている。衝突検知ユニット１００は、車両に生じる加速度を検出するＧセンサや車両前方に存在する物体を認識するレーダセンサやカメラ等を含み、これらのセンサやカメラからの信号をハイブリッド用電子制御ユニット７０に送信している。こうした信号を受信したハイブリッド用電子制御ユニット７０は、Ｇセンサからの加速度に基づいて車両の衝突を判定したり、レーダセンサやカメラからの信号を処理して車両前方に存在する物体との衝突の可能性があるか否かを判定する処理を実行している。

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実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にエンジン２２の運転を伴って走行している最中にアクセルペダル８３の踏み込みが解除されると共にブレーキペダル８５が踏み込まれたときの動作について説明する。図４はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動時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、アクセルオフ且つブレーキオン時に所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

制動時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、車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，要求駆動系制動トルクＲＢＴ＊，要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊，衝突検知フラグＦ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、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクポジションセンサ１４０からの信号に基づいて演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により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。要求駆動系制動トルクＲＢＴ＊および要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊は、ブレーキＥＣＵ９５により設定されたものを通信により入力するものとした。衝突検知フラグＦは、衝突検知ユニット１００からの信号に基づいてハイブリッド用電子制御ユニット７０により衝突または衝突の可能性を判定したときに値１が設定され、これ以外の通常時には値０が設定されるフラグである。

こうしてデータを入力すると、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の変化量としてのモータ回転変化量ΔＮｍ２を本ルーチンの前回実行時に入力したモータ回転数Ｎｍ２から今回入力したモータ回転数Ｎｍ２を減じて計算し（ステップＳ１１０）、計算したモータ回転変化量ΔＮｍ２と予め定められた負の値の閾値ΔＮｒｅｆとを比較する（ステップＳ１２０）。ここで、モータ回転変化量ΔＮｍ２は、車両の減速中には基本的に負の値となり、モータ回転変化量ΔＮｍ２が閾値ΔＮｒｅｆより小さいときには駆動輪６３ａ，６３ｂがロックするおそれがあると判定することができる。

モータ回転変化量ΔＮｍ２が閾値ΔＮｒｅｆより大きいときは、駆動輪６３ａ，６３ｂのロックは生じないと判断して、入力した車速Ｖに基づいて、アクセルオフ（Ａｃｃ＝０％）された制動時に車軸としてのリングギヤ軸３２ａに常時出力すべき駆動力としてのベーストルクＴｂを設定すると共に設定したベーストルクＴｂにステップＳ１００にて入力した要求駆動系制動トルクＲＢＴ＊を加算することにより車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルク（要求制動トルク）Ｔｒ＊を設定する（ステップＳ１３０）。ここで、ベーストルクＴｂは、実施例では、車速ＶとベーストルクＴｂとの関係が予め定められてベーストルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、与えられた車速Ｖに対応したベーストルクＴｂが当該マップから導出・設定される。図５にベーストルク設定用マップの一例を示す。

要求トルクＴｒ＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を車速Ｖに基づいて設定し（ステップＳ１４０）、車速Ｖを所定車速Ｖｆｃと比較する（ステップＳ１５０）。ここで、実施例では、車速Ｖと目標回転数Ｎｅ＊との関係を予め定めて目標回転数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、車速Ｖが与えられると記憶したマップから対応する目標回転数Ｎｅ＊を導出して設定するものとした。そして、目標回転数Ｎｅ＊は、車速Ｖが比較的大きいときには、燃料カットした状態のエンジン２２をモータＭＧ１によりモータリングすることでエンジン２２からリングギヤ軸３２ａにエンジンブレーキによる制動トルク（フリクショントルク）が出力されるように、車速Ｖが大きいほど大きくなるよう定められており、車速Ｖが比較的小さいときには車速Ｖに関係なくエンジン２２を安定して自立運転可能な回転数であるアイドル回転数Ｎｉｄｌｅ（例えば、８００ｒｐｍや１２００ｒｐｍなど）となるよう定められている。図６に目標回転数設定用マップの一例を示す。また、所定車速Ｖｆｃは、エンジン２２からのエンジンブレーキの出力を中止してエンジン２２へ燃料を供給する車速として設定されるものであり、例えば２０〜３０ｋｍ／ｈ程度の比較的低い車速に定められている。

こうして、車速Ｖを所定車速Ｖｆｃと比較して、車速Ｖが所定車速Ｖｆｃ未満と判定されたときには、エンジンＥＣＵ２４にエンジン２２を自立運転するための自立運転指令を送信し（ステップＳ１６０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ１７０）。ここで、自立運転指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊（実施例の場合にはアイドル回転数Ｎｉｄｌｅ）で自立運転するよう吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。

一方、車速Ｖが所定車速Ｖｆｃ以上と判定されたときには（ステップＳ１５０）、エンジンＥＣＵ２４にエンジン２２の燃料供給を停止するための燃料カット指令を送信し（ステップＳ１８０）、目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数（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Ｓ１９０）。ここで、燃料カット指令を受信したエンジンＥＣＵ２４はエンジン２２における燃料噴射制御等を停止する。また、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。図７に車速Ｖが所定車速Ｖｆｃ以上のときの動力分配統合機構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の一例を示す。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に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ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、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、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。ここで、モータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１は、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に維持されるようモータリングするためにモータＭＧ１から出力されるトルクであり、モータＭＧ１から出力されて動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルク（−Ｔｍ１／ρ）は、エンジン２２からのエンジンブレーキによる制動トルクに相当する。

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

続いて、要求トルクＴｒ＊にトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（３）により計算し（ステップＳ２００）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（４）および式（５）により計算すると共に（ステップＳ２１０）、設定した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（６）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２２０）。

Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)
Tm2min＝(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2max＝(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2*＝max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (6)

こうして設定されたモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２３０）、制動時駆動制御ルーチンを一旦終了する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊でモータリングまたは自立運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行することができる。

一方、ステップＳ１２０において、モータ回転変化量ΔＮｍ２が閾値ΔＮｒｅｆ以下のときには、駆動輪６３ａ，６３ｂのロックが生じるおそれがあると判断して、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１がモータＭＧ１に許容される常用最大回転数を超える過回転に至るか否かを判定する（ステップＳ２４０）。ここで、モータＭＧ１が過回転に至るか否かの判断は、実施例では、エンジン回転数Ｎｅとモータ回転数Ｎｍ２とにより示される動力分配統合機構３０のキャリア３４とリングギヤ３２との回転状態のうちモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１がモータＭＧ１に許容される常用最大回転数を超えるおそれがあると推定される回転状態の範囲を過回転推定領域として予め定めておき、キャリア３４の回転数（＝Ｎｅ）とリングギヤ３２の回転数（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）とが過回転推定領域の範囲内にあるときにモータＭＧ１が過回転に至ると判断するものとした。ここで、図８にリングギヤ３２の回転数が急減速して値０になるとき（駆動輪６３ａ，６３ｂのロック時）にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が過回転に至る様子を説明するための動力分配統合機構３０の共線図の一例を示す。図中、実線はリングギヤ３２の回転数が急減速する前の状態を示し、点線はリングギヤ３２の回転数が急減速して値０に至ったときの状態を示す。図示するように、リングギヤ３２の回転数が急減速したときにキャリア３４の回転数の低下量に比べサンギヤ３１の回転数の増加量が非常に大きくなる。このように回転数が変化するのは、サンギヤ３１に接続されたモータＭＧ１の慣性モーメントに比べてキャリア３４に接続されたエンジン２２の慣性モーメントが非常に大きいため、キャリア３４の回転数は変化しにくい一方でサンギヤ３１の回転数は変化しやすいからである。そして、サンギヤ３１の回転数が急上昇してモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が過回転に至るおそれがあるのは、エンジン２２の回転数Ｎｅに一致するキャリア３４の回転数とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除して得られるリングギヤ３２の回転数とが比較的大きい値のときである。実施例では、図９に示すように、サンギヤ３１（モータＭＧ１）に許容される回転数の上下限（正側および負側の常用最大回転数）、ピニオンギヤ３３に許容される回転数の上下限（正側および負側の常用最大回転数）、およびキャリア３４（エンジン２２）に許容される回転数の上下限（値０から常用最大回転数までの範囲）から定まる動力分配統合機構３０（リングギヤ３２およびキャリア３４）に許容される動作領域の中で、リングギヤ軸３２ａが急減速（ロック）したときにモータＭＧ１が常用最大回転数を超えるおそれがある領域（図９のハッチングを付した領域）を実験・解析により求めておき、エンジン２２の回転数ＮｅおよびモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の一方に基づいて他方についての判定閾値を設定すると共に、回転数Ｎｅおよび回転数Ｎｍ２の他方と当該判定閾値とを比較することにより、モータＭＧ１が過回転に至るおそれがあるか否かを判定している。

モータＭＧ１が過回転に至るおそれがあると判定したときには（ステップＳ２４０）、要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊を所定トルクＴｒｅｆと比較し（ステップＳ２５０）、要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊が所定トルクＴｒｅｆ以上のときには、衝突検知フラグＦの値を調べる（ステップＳ２６０）。そして、モータＭＧ１が過回転には至らないと判定されたときや（ステップＳ２４０）、要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊が所定トルクＴｒｅｆ未満のとき（ステップＳ２５０）、車両の衝突や衝突の可能性が判定されて衝突検知フラグＦが値１に設定されているときには（ステップＳ２６０）、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊でモータリングまたは自立運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行するよう制動時駆動制御ルーチンのステップＳ１３０〜Ｓ２３０の処理を行なって制動時駆動制御ルーチンを一旦終了する。なお、所定トルクＴｒｅｆとしては、後述するステップＳ２７０〜Ｓ３００，Ｓ２３０の処理を実行するのに十分大きい値を用いることができる。

また、モータＭＧ１が過回転に至るおそれがあり要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊が所定トルクＴｒｅｆ以上且つ衝突検知フラグＦが値０のときには（ステップＳ２４０〜Ｓ２６０）、エンジンＥＣＵ２４にエンジン２２の燃料供給を停止するための燃料カット指令を送信し（ステップＳ２７０）、動力分配統合機構３０のサンギヤ３１についての運動方程式に基づいて得られるモータＭＧ１の回転角加速度（ωｍ１／ｄｔ）が値０となる条件を示す次式（７）（ただし、式（７）において”κ”は次式（８）に示すとおりである。）およびモータＭＧ１とモータＭＧ２とにより入出力される電力の総和が入出力制限Ｗｉｎに等しくなる条件を示す次式（９）を共に満たすモータトルクＴｍ１，Ｔｍ２をモータ仮トルクＴｍ１ｔｍｐ，Ｔｍ２ｔｍｐとして設定する（ステップＳ２７０）。ここで、式（７）において、ωｍ２はモータＭＧ２の回転軸の回転角速度であり、Ｉｅは動力分配統合機構３０よりクランクシャフト２６側の慣性モーメントであり、Ｉｍ１は動力分配統合機構３０よりモータＭＧ１側の慣性モーメントであり、Ｉｍ２は動力分配統合機構３０よりモータＭＧ２側の慣性モーメントである。式（７）におけるエンジン２２からのトルクＴｅとしては、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて推定されるエンジン２２のフリクショントルクを予め実験などにより求めて記憶しておき、回転数Ｎｅが与えられると対応するフリクショントルクの値を導出してトルクＴｅとして用いることとした。また、摩擦制動トルクＦＢＴについては、要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊を用いることができる。これにより、モータ仮トルクＴｍ１ｔｍｐ，Ｔｍ２ｔｍｐをモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が上昇することなく、且つ、モータＭＧ１により発電される電力とモータＭＧ２による消費電力との和が入力制限Ｗｉｎの範囲内になるように定めることができる。

こうして、モータＭＧ１，ＭＧ２のモータ仮トルクＴｍ１ｔｍｐ，Ｔｍ２ｔｍｐを設定すると、要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊とモータ仮トルクＴｍ１ｔｍｐと動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍａｘを次式（１０）により計算し（ステップＳ２９０）、モータ仮トルクＴｍ１ｔｍｐをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定すると共に設定したモータ仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（１１）によりトルク制限Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２９０）。これにより、モータＭＧ１から動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクとモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクとの和のトルクを要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊未満のトルクとしてハイブリッド自動車２０が加速しないようにトルク指令Ｔｍ２＊を設定することができる。

Tm2max=(FBT*+Tm1tmp/ρ)/Gr (10)
Tm2*=min(Tm2tmp,Tm2max) (11)

こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２３０）、制動時駆動制御ルーチンを終了する。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。

図１０に、ハイブリッド自動車２０が比較的高い車速で走行している最中に運転者によりブレーキペダル８５が強く踏み込まれた急制動の前後における動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す。図中点線は、急制動前における動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数を示し、図中実線は、急制動時における動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数を示す。また、Ｒ軸上の２つの上向きの太線矢印は、急制動に伴ってモータＭＧ１から出力されて動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（−Ｔｍ１／ρ）と、モータＭＧ２から出力されて減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（Ｔｍ２・Ｇｒ）とを示し、Ｒ軸上の下向きの太線矢印は、急制動に伴ってブレーキユニット９０から出力される摩擦制動力によりリングギヤ軸３２ａに作用する摩擦制動トルクＦＢＴを示す。ハイブリッド自動車２０が比較的高い車速で走行している最中に運転者によりブレーキペダル８５が強く踏み込まれ、上述の制動時駆動制御ルーチンにおいて、モータ回転変化量ΔＮｍ２が閾値ΔＮｒｅｆ以下であり、モータＭＧ１が過回転に至るおそれがあり、要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊が所定トルクＴｒｅｆ以上であると共に衝突検知フラグＦが値０であると判定されると（ステップＳ１２０，Ｓ２４０〜Ｓ２６０）、ステップＳ２７０〜Ｓ３００の処理を経て、モータＭＧ１の回転角速度（ωｍ１／ｄｔ）が値０となる条件とモータＭＧ１，ＭＧ２により入出力される電力がバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎと等しくなる条件とモータＭＧ１，ＭＧ２から出力されてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクが要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊未満となる条件とを満たすように設定されたトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動制御される。この結果、図示するように、モータＭＧ１から負のトルク（図中下向きのトルク）が出力されることになるので回転数Ｎｍ１の上昇が抑制される。また、モータＭＧ２は、バッテリ５０の充電に供される電力が入力制限Ｗｉｎに等しくなると共にリングギヤ軸３２ａに作用するトルクによりハイブリッド自動車２０が加速しない範囲内でモータＭＧ１により発電された電力を消費して正のトルク（図中上向きのトルク）を出力する。そして、こうした制御は、モータＭＧ２のモータ回転変化量ΔＮｍ２が閾値ΔＮｒｅｆより大きくなるか、モータＭＧ１の過回転のおそれが無くなるまで繰り返し実行される。これにより、実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１の過回転が発生するおそれが生じても、バッテリ５０を過充電することなく、モータＭＧ１の過回転の発生を抑制することができる。

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ＭＧ１が過回転に至ると判定されると共に要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊が所定トルクＴｒｅｆより大きいときには、モータＭＧ１の回転角加速度（ωｍ１／ｄｔ）が値０となる条件とモータＭＧ１で発電される電力とモータＭＧ２で消費される電力との和の電力がバッテリ５０を充電する際の入力制限Ｗｉｎと等しくなる条件とモータＭＧ１から出力される動力によりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとモータＭＧ２から出力される動力によりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとの和が要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊未満となる条件とを満たす範囲内でリングギヤ軸３２ａにトルクが出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、バッテリ５０が過充電されることなく駆動輪６３ａ，６３ｂの急減速によって生じるモータＭＧ１の過回転を抑制することができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０は、車両の衝突や衝突の可能性を検知する衝突検知ユニット１００を備え、衝突検知ユニット１００により車両の衝突または衝突の可能性が検知されたときには、モータＭＧ１が過回転に至ると判定されると共に要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊が所定トルクＴｒｅｆより大きいときでもモータＭＧ１の過回転を抑制する制御を実行しないから、車両の衝突の前後にモータＭＧ１，ＭＧ２から出力される動力によりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクで車両の制動力が低下しないようにすることができ、車両の減速を優先して衝突時の被害を低減することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１が過回転に至ると判定されると共に要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊が所定トルクＴｒｅｆより大きいときには、モータＭＧ１の回転角加速度（ωｍ１／ｄｔ）が値０となる条件を満たすようにするものとしたが、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１がモータＭＧ１に許容される常用最大回転数またはこれより若干小さい値に至った後にモータＭＧ１の回転角加速度（ωｍ１／ｄｔ）が値０となる条件を満たすものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１で発電される電力とモータＭＧ２で消費される電力との和の電力がバッテリ５０を充電する際の入力制限Ｗｉｎと等しくなる条件を満たすようにするものとしたが、モータＭＧ１で発電される電力とモータＭＧ２で消費される電力との和がバッテリ５０を充電する際の入力制限Ｗｉｎよりも若干小さい値や値０となる条件を満たすようにしてもよい。

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１１に例示する変形例のハイブリッド自動車１２０のように、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１１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。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２が「電動機」に相当し、サンギヤ３１にモータＭＧ１が接続されキャリア３４にエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されリングギヤ３２にリングギヤ軸３２ａが接続された動力分配統合機構３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやり取りを行なうバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、ブレーキユニット９０が「制動手段」に相当し、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と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の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算するモータＥＣＵ４０や、クランクシャフト２６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エンジン２２の回転数Ｎｅを演算するエンジンＥＣＵ２４が「回転数検出手段」に相当し、ブレーキユニット９０から車両に付与する要求摩擦制動力ＦＢＦ＊を設定すると共に設定された要求摩擦制動力ＦＢＦ＊に基づいて要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊を計算するブレーキＥＣＵ９５が「制動力演算手段」に相当し、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とエンジン２２の回転数Ｎｅと図９の過回転推定領域とに基づいてモータＭＧ１の過回転を推定する図４の制動時駆動制御ルーチンのステップＳ２４０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「発電機過回転推定手段」に相当し、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充電してもよい最大許容電力である入力制限Ｗｉｎを演算するバッテリＥＣＵ５２「入力制限設定手段」に相当し、モータＭＧ１が過回転になるのが推定されると共に要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊が所定トルクＴｒｅｆ以上、且つ、衝突検知フラグＦが値０のときには、モータＭＧ１の回転角加速度（ωｍ１／ｄｔ）が値０となる条件とモータＭＧ１とモータＭＧ２とにより入出力される電力の総和が入出力制限Ｗｉｎに等しくなる条件とを満たすと共に車両を加速させることがないようモータＭＧ２から出力するトルクをトルク制限Ｔｍ２ｍａｘで制限してトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する図４の制動時駆動制御ルーチンのステップＳ２７０〜Ｓ３００，Ｓ２３０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジン燃料カット指令に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。また、車両の衝突および衝突の可能性を検知するための衝突検知ユニット１００と衝突検知ユニット１００からの信号を処理して車両前方に存在する物体との衝突の可能性があるか否かを判定する処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とが「衝突検知予測手段」に相当する。

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。「発電機」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、動力を入出力するものであれば如何なるタイプの発電機であっても構わない。「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電動機であっても構わない。「遊星歯車機構」としては、サンギヤ３１にモータＭＧ１が接続されキャリア３４にエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されリングギヤ３２にリングギヤ軸３２ａが接続された動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第１回転要素が前記発電機の回転軸に接続され該第２回転要素が前記内燃機関の出力軸に接続され該第３回転要素が前記駆動軸に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。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、発電機および電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「制動手段」としては、ブレーキシステム９０に限定されるものではなく、運転者の操作に基づいて車両に制動力を付与するものであれば如何なるものとしても構わない。「回転数検出手段」としては、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の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算するモータＥＣＵ４０や、クランクポジションセンサからの信号に基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算するエンジンＥＣＵ２４に限定されるものではなく、遊星歯車機構の各回転要素に接続された内燃機関の出力軸と発電機の回転軸と駆動軸との３軸のうち少なくとも２軸の回転数を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「制動力演算手段」としては、ブレーキユニット９０から車両に付与する要求摩擦制動力ＦＢＦ＊を設定すると共に設定された要求摩擦制動力ＦＢＦ＊に基づいて要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊を計算するものに限定されるものではなく、動力分配統合機構３０のリングギヤ３２の運動方程式から要求摩擦制動トルクＦＢＴ＊を計算するなど、制動手段により車両に付与される制動力を演算するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機過回転推定手段」としては、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とエンジン２２の回転数Ｎｅと図９の過回転推定領域とに基づいてモータＭＧ１の過回転を推定するものに限定されるものではなく、回転数検出手段により検出された少なくとも２軸の回転数に基づいて駆動輪の急減速により発電機が過回転状態になるのを推定するものであれば如何なるものとしても構わない。「入力制限設定手段」としては、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて入力制限Ｗｉｎを演算するものに限定されるものではなく、残容量（ＳＯＣ）や電池温度Ｔｂの他に例えばバッテリ５０の内部抵抗などに基づいて演算するものなど、蓄電手段の状態に基づいて入力制限を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく、所定回転制動状態のときには過回転抑制制御を実行するものであれば、単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。「衝突検知予測手段」としては、衝突検知ユニット１００とハイブリッド用電子制御ユニット７０とからなる組み合わせに限定されるものではなく、車両の衝突を検知または予測するものであれば、如何なるものとしても構わない。

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最良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。

本発明は、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

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。 要求制動力設定用マップの一例を示す説明図である。 分配比設定用マップの一例を示す説明図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ベーストルク設定用マップの一例を示す説明図である。 目標回転数設定用マップの一例を示す説明図である。 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の一例を示す説明図である。 リングギヤ３２の回転数が急減速して値０になるときにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が過回転になる様子を説明するための動力分配統合機構３０の共線図の一例を示す説明図である。 過回転推定領域の一例を示す説明図である。 ハイブリッド自動車２０が比較的高い車速で走行している最中に運転者によりブレーキペダル８５が強く踏み込まれた急制動の前後における動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 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。

符号の説明

２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、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 ブレーキペダルストロークセンサ、８８ 車速センサ、９０ 電子制御式油圧ブレーキユニット（ブレーキユニット）、９１ ブレーキマスターシリンダ、９２ ブレーキアクチュエータ、９３ａ〜９３ｄ ブレーキホイールシリンダ、９４ａ〜９４ｄ ブレーキホイールシリンダ圧センサ、９５ ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (5)

1. 内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動輪に連結された駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第１回転要素が前記発電機の回転軸に接続され該第２回転要素が前記内燃機関の出力軸に接続され該第３回転要素が前記駆動軸に接続された遊星歯車機構と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、運転者の操作に基づいて車両に制動力を付与する制動手段と、を備えるハイブリッド車であって、
   前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸との３軸のうち少なくとも２軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記制動手段により車両に付与される制動力を演算する制動力演算手段と、
   前記検出された少なくとも２軸の回転数に基づいて前記駆動輪の急減速により前記発電機の回転数が該発電機に許容される最大回転数を超える過回転状態になるのを推定する発電機過回転推定手段と、
   前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充電する際の最大許容電力としての入力制限を設定する入力制限設定手段と、
   前記発電機過回転推定手段により前記発電機が過回転状態になると推定されると共に前記演算された制動力が所定の制動力以上となる所定回転制動状態のときには、前記発電機の回転数が前記最大回転数のときに該発電機の回転数の増加率が値０となる第１の条件と前記発電機で発電される電力と前記電動機で消費される電力との和が前記設定された入力制限の範囲内となる第２の条件と前記発電機から入出力される動力により前記駆動軸に作用するトルクと前記電動機から入出力される動力により該駆動軸に作用するトルクとの和が前記演算された制動力により該駆動軸に作用するトルク未満となる第３の条件とを満たす範囲内で前記駆動軸に動力が出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する過回転抑制制御を実行する制御手段と、
   を備えるハイブリッド車。
2. 請求項１記載のハイブリッド車であって、
   車両の衝突を検知または予測する衝突検知予測手段を備え、
   前記制御手段は、前記衝突検知予測手段により車両の衝突が検知または予測されたときには、前記所定回転制動状態のときでも前記過回転抑制制御を実行しない手段である、
   ハイブリッド車。
3. 前記制御手段は、前記第１条件として前記発電機の回転数の増加率が値０となる条件を満たすよう制御する手段である請求項１または２記載のハイブリッド車。
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車であって、
   前記回転数検出手段は、前記内燃機関の出力軸および前記駆動軸の回転数を検出する手段であり、
   前記発電機過回転推定手段は、前記検出された出力軸の回転数および駆動軸の回転数により示される前記遊星歯車機構の回転状態が、前記駆動軸の回転数が急減速して値０になると前記発電機の回転数が前記最大回転数を超えると推定される回転状態として予め設定された範囲内にあるときに前記発電機が過回転状態になると推定する手段である、
   ハイブリッド車。
5. 内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動輪に連結された駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、共線図において順に並ぶ第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とを有し該第１回転要素が前記発電機の回転軸に接続され該第２回転要素が前記内燃機関の出力軸に接続され該第３回転要素が前記駆動軸に接続された遊星歯車機構と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、運転者の操作に基づいて車両に制動力を付与する制動手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
   前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸との３軸のうち少なくとも２軸の回転数に基づいて前記駆動輪の急減速により前記発電機の回転数が該発電機に許容される最大回転数を超える過回転状態になると推定されると共に前記制動手段により車両に付与される制動力が所定の制動力以上となる所定回転制動状態のときには、前記発電機の回転数が前記最大回転数のときに該発電機の回転数の増加率が値０となる第１の条件と前記発電機で発電される電力と前記電動機で消費される電力との和が前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充電する際の最大許容電力として設定される入力制限の範囲内となる第２の条件と前記発電機から入出力される動力により前記駆動軸に作用するトルクと前記電動機から入出力される動力により該駆動軸に作用するトルクとの和が前記制動手段により車両に付与される制動力により該駆動軸に作用するトルク未満となる第３の条件とを満たす範囲内で前記駆動軸に動力が出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する、
   ハイブリッド車の制御方法。

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