JP5018548B2 - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

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が搭載するモータ駆動システムとしては、バッテリからの電力を昇圧してモータに供給するコンバータを備え、システムの損失が低減されるような変調率に基づいてモータ側の電圧指令を設定し、設定した電圧指令に基づいてコンバ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）。このシステムでは、設定した電圧指令となるようコンバータを制御することにより、システムの損失を低減し、エネルギ効率の向上を図っている。
特開２００６−３１１７６８号公報

エンジンからの動力を遊星歯車機構と二つのモータとによりトルク変換して車軸側に出力することにより走行するハイブリッド車では、燃費の向上を図る観点から二つのモータとバッテリとの電力のやりとりを司るＤＣ／ＤＣコンバータにより、モータ側の電圧がバッテリ電圧より高くなるように調整しているが、こうしたハイブリッド車でも、上述した駆動システムのように、システムの損失が低減されるようモータ側の電圧を調整するものとすると、モータ側の電圧調整によりエンジンから必要なパワーを出力することができないときにはバッテリからの放電が行なわれ、バッテリの放電過多を招く場合が生じる。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、車両全体のエネルギ効率の向上を図ると共に二次電池などの蓄電装置の放電過多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、少なくとも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、
動力を入出力する発電機と、
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発電機の回転軸との３軸に所定のギヤ比をもって接続され、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、
走行用の動力を入出力する電動機と、
充放電可能な蓄電手段と、
前記発電機および前記電動機に接続されると共に前記蓄電手段に接続され、前記発電機および前記電動機側の電圧と前記蓄電手段側の電圧とを調整することにより前記発電機および前記電動機側と前記蓄電手段側との電力の授受を行なう電圧調整電力授受手段と、
前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、
走行に際して車両に要求される要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
前記発電機の定格値と前記検出された駆動軸回転数と前記内燃機関の定格値とに基づいて前記発電機および前記電動機側の電圧が前記発電機および前記電動機の定格値から予め設定された許容最大電圧より低い第１電圧に調整されたときに前記内燃機関から出力可能な最大パワーである第１電圧時最大パワーを演算する最大パワー演算手段と、
前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー未満のときには前記発電機および前記電動機側の電圧が前記第１電圧以下で調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定された要求パワーに基づくパワーによって走行す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し、前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー以上のときには前記発電機および前記電動機側の電圧が前記許容最大電圧以下で調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定された要求パワーに基づくパワーによって走行す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、発電機の定格値と駆動軸の回転数と内燃機関の定格値とに基づいて発電機および電動機側の電圧が発電機および電動機の定格値から予め設定された許容最大電圧より低い第１電圧に調整されたときに内燃機関から出力可能な最大パワーである第１電圧時最大パワーを演算し、走行に際して車両に要求される要求パワーが第１電圧時最大パワー未満のときには発電機および電動機側の電圧が第１電圧以下で調整されるよう電圧調整電力授受手段を制御すると共に要求パワーに基づくパワーによって走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御し、要求パワーが第１電圧時最大パワー以上のときには発電機および電動機側の電圧が許容最大電圧以下で調整されるよう電圧調整電力授受手段を制御すると共に要求パワーに基づくパワーによって走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。これにより、発電機および電動機側の電圧を第１電圧以下で制御する方が許容最大電圧以下で制御するよりエネルギ効率がよい車両におけるエネルギ効率の向上を図ることができると共に発電機および電動機側の電圧を第１電圧以下で制御したときに内燃機関から要求パワーを出力することができないために蓄電手段から放電されるの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、前記最大パワー演算手段は、前記発電機の定格値から得られる前記発電機および前記電動機側の電圧を前記第１電圧に調整したときの最大発電トルクにおける定格最大回転数と前記検出された駆動軸回転数と前記所定のギヤ比とに基づいて前記出力軸の許容最大回転数を演算し、前記内燃機関の定格値から得られる前記出力軸を前記許容最大回転数で回転させたときの前記内燃機関の定格最大トルクに前記演算した許容最大回転数を乗じて前記第１電圧時最大パワーを演算する手段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車において、前記要求パワー設定手段は走行に要求される要求駆動力に基づいて前記要求パワーを設定する手段であり、前記制御手段は、前記設定された要求パワーと所定の制約とに基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に該設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力によって走行するよう前記発電機および前記電動機の駆動指令を設定し、前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー未満のときには前記第１電圧の範囲内で前記設定した駆動指令に基づいて実行用電圧を設定して前記発電機および前記電動機側の電圧が該実行用電圧に調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した駆動指令で前記発電機および前記電動機が駆動されて走行す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し、前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー以上のときには前記許容最大電圧の範囲内で前記設定した駆動指令に基づいて実行用電圧を設定して前記発電機および前記電動機側の電圧が該実行用電圧に調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した駆動指令で前記発電機および前記電動機が駆動されて走行す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手段である、ものとすることもできる。こうすれば、発電機および電動機の駆動指令に応じた電圧により発電機および電動機を制御することができる。

さらに、本発明のハイブリッド車において、前記最大パワー演算手段は、前記発電機の定格値と前記検出された駆動軸回転数と前記内燃機関の定格値とに基づいて前記発電機および前記電動機側の電圧が前記第１電圧より高い第２電圧に調整されたときに前記内燃機関から出力可能な最大パワーである第２電圧時最大パワーを演算する手段であり、前記制御手段は、前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー以上で前記第２電圧時最大パワー未満のときには前記発電機および前記電動機側の電圧が前記第２電圧以下で調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定された要求パワーに基づくパワーによって走行す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し、前記設定された要求パワーが前記演算された第２電圧時最大パワー以上のときには前記発電機および前記電動機側の電圧が前記許容最大電圧以下で調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定された要求パワーに基づくパワーによって走行す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手段である、ものとすることもできる。こうすれば、発電機および電動機側の電圧を第１電圧以下で制御する場合，第２電圧以下で制御する場合，許容最大電圧以下で制御する場合の順にエネルギ効率がよい車両におけるエネルギ効率の向上を図ることができると共に発電機および電動機側の電圧をより適正に調整することができる。この態様の本発明のハイブリッド車において、前記要求パワー設定手段は走行に要求される要求駆動力に基づいて前記要求パワーを設定する手段であり、前記制御手段は、前記設定された要求パワーと所定の制約とに基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に該設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力によって走行するよう前記発電機および前記電動機の駆動指令を設定し、前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー未満のときには前記第１電圧の範囲内で前記設定した駆動指令に基づいて実行用電圧を設定して前記発電機および前記電動機側の電圧が該実行用電圧に調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した駆動指令で前記発電機および前記電動機が駆動されて走行す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し、前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー以上で前記第２電圧時最大パワー未満のときには前記第２電圧の範囲内で前記設定した駆動指令に基づいて実行用電圧を設定して前記発電機および前記電動機側の電圧が該実行用電圧に調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した駆動指令で前記発電機および前記電動機が駆動されて走行す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し、前記設定された要求パワーが前記演算された第２電圧時最大パワー以上のときには前記許容最大電圧の範囲内で前記設定した駆動指令に基づいて実行用電圧を設定して前記発電機および前記電動機側の電圧が該実行用電圧に調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した駆動指令で前記発電機および前記電動機が駆動されて走行す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手段である、ものとすることもできる。こうすれば、発電機および電動機の駆動指令に応じた電圧により発電機および電動機を制御することができる。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力する発電機と、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発電機の回転軸との３軸に所定のギヤ比をもって接続され該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、走行用の動力を入出力する電動機と、充放電可能な蓄電手段と、前記発電機および前記電動機に接続されると共に前記蓄電手段に接続され、前記発電機および前記電動機側の電圧と前記蓄電手段側の電圧とを調整することにより前記発電機および前記電動機側と前記蓄電手段側との電力の授受を行なう電圧調整電力授受手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記発電機の定格値と前記駆動軸の回転数と前記内燃機関の定格値とに基づいて前記発電機および前記電動機側の電圧が前記発電機および前記電動機の定格値から予め設定された許容最大電圧より低い第１電圧に調整されたときに前記内燃機関から出力可能な最大パワーである第１電圧時最大パワーを演算する最大パワー演算手段と、
走行に際して車両に要求される要求パワーが前記演算した第１電圧時最大パワー未満のときには前記発電機および前記電動機側の電圧が前記第１電圧以下で調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記要求パワーに基づくパワーによって走行す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し、前記要求パワーが前記演算した第１電圧時最大パワー以上のときには前記発電機および前記電動機側の電圧が前記許容最大電圧以下で調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記要求パワーに基づくパワーによって走行す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。

このハイブリッド車の制御方法では、発電機の定格値と駆動軸の回転数と内燃機関の定格値とに基づいて発電機および電動機側の電圧が発電機および電動機の定格値から予め設定された許容最大電圧より低い第１電圧に調整されたときに内燃機関から出力可能な最大パワーである第１電圧時最大パワーを演算し、走行に際して車両に要求される要求パワーが第１電圧時最大パワー未満のときには発電機および電動機側の電圧が第１電圧以下で調整されるよう電圧調整電力授受手段を制御すると共に要求パワーに基づくパワーによって走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御し、要求パワーが第１電圧時最大パワー以上のときには発電機および電動機側の電圧が許容最大電圧以下で調整されるよう電圧調整電力授受手段を制御すると共に要求パワーに基づくパワーによって走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。これにより、発電機および電動機側の電圧を第１電圧以下で制御する方が許容最大電圧以下で制御するよりエネルギ効率がよい車両におけるエネルギ効率の向上を図ることができると共に発電機および電動機側の電圧を第１電圧以下で制御したときに内燃機関から要求パワーを出力することができないために蓄電手段から放電されるの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であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２はモータ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。実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、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に減速ギヤ３５を介して接続されたモータＭＧ２と、直流電流を交流電流に変換してモータＭＧ１，ＭＧ２に供給可能なインバータ４１，４２と、バッテリ５０からの電力をその電圧を変換してインバータ４１，４２に供給可能な昇圧回路５５と、バッテリ５０と昇圧回路５５とに介在するシステムメインリレー５６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とを備える。

エンジン２２は、例えば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には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。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、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジション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、図２に示すように、いずれも外表面に永久磁石が貼り付けら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おり、インバータ４１，４２および昇圧回路５５を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。実施例では、モータＭＧ１，ＭＧ２およびインバータ４１，４２として、定格値として入力最大電圧Ｖｓｅｔ（例えば６５０Ｖ）のものを用いた。インバータ４１，４２は、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、それぞれインバータ４１，４２が電力ライン５４として共用する正極母線５４ａと負極母線５４ｂ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、正極母線５４ａと負極母線５４ｂ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、正極母線５４ａと負極母線５４ｂ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。なお、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとには平滑用のコンデンサ５７が接続されている。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のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６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。また、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。

昇圧回路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とにより構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれインバータ４１，４２の正極母線５４ａと負極母線５４ｂ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と負極母線５４ｂとにはそれぞれシステムメインリレー５６を介してバッテリ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バッテリ５０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ４１，４２に供給したり正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに作用している直流電圧を降圧してバッテリ５０を充電したりすることができる。リアクトルＬと負極母線５４ｂとには平滑用のコンデンサ５８が接続されている。以下、昇圧回路５５より電力ライン５４側を高電圧系といい、昇圧回路５５よりバッテリ５０側を低電圧系という。

バッテリ５０は、例えば定格電圧が２００Ｖのリチウムイオン二次電池として構成されており、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電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流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。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５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて残容量ＳＯＣを演算したり、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定したりしている。

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、温度センサ５５ａからの昇圧回路５５の温度Ｔｕｐ（例えば、リアクトルＬの温度）や、電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７の電圧（以下、高電圧系の電圧ＶＨという），電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８の電圧，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からは、昇圧回路５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号やシステムメインリレー５６への駆動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。

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。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リングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。

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、特に高電圧系の電圧調整を伴って行なう駆動制御の際の動作について説明する。図３は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り、図４は高電圧系の電圧を制御するための電圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。両ルーチン共、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。以下、まず、駆動制御について説明し、その後、電圧制御について説明する。

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など駆動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。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、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）。ここで、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５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、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１２０）、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ未満のときにはエンジン２２を効率よく運転することができる運転ポイントを連続したラインとした燃費優先動作ラインを実行用動作ラインに設定し（ステップＳ１３０）、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以上のときにはエンジン２２から最も大きなトルクを出力する運転ポイントを連続したラインとしたトルク優先動作ラインを実行用動作ラインに設定する（ステップＳ１４０）。そして、設定した実行用動作ラインを用いてエンジン２２から要求パワーＰｅ＊を出力するための運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１５０）。ここで、閾値Ａｒｅｆは、運転者のより強い加速への要求を反映するものであり、例えば７０％や７５％などの値を用いることができる。図６に燃費優先動作ラインとトルク優先動作ラインとの一例と、燃費優先動作ラインを用いて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子の一例を示す。燃費優先動作ラインを用いて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定するときには、図６では、燃費優先動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点として求めることができる。

次に、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Ｓ１６０）。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７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、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。

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

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータ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Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１７０）、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（５）により計算し（ステップＳ１８０）、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Ｓ１９０）。このようにモータ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（５）は、前述した図７の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)

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Ｓ２００）、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のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６のスイッチング制御を行なう。

次に、電圧制御について説明する。図４の電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、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２やトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，要求パワーＰｅ＊など電圧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Ｓ３００）。ここで、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や要求パワーＰｅ＊については、図３の駆動制御ルーチンにより設定され、ＲＡＭ７６の所定領域に記憶されたものを入力するものとした。

続いて、モータＭＧ１の定格値から得られる高電圧系をインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔ（例えば６５０Ｖ）より小さい所定低電圧Ｖ１（例えば５００Ｖ）としたときの最大発電トルクＴｍ１ｍｉｎにおける定格最大回転数Ｎｍ１ｍａｘでサンギヤ３１を回転させると共に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２から換算される回転数Ｎｒ（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）で回転させたときのキャリア３４の回転数を次式（６）により計算して低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘとして設定し（ステップＳ３１０）、エンジン２２から最も大きなトルクを出力するトルク優先動作ラインを用いて低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘでエンジン２２を回転させたときの低圧時最大トルクＴｅｍａｘを設定し（ステップＳ３２０）、低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘと低圧時最大トルクＴｅｍａｘとを乗じて低圧時最大パワーＰｅｍａｘを設定する（ステップＳ３３０）。図８はモータＭＧ１の定格値としての回転数Ｎｍ１とトルクＴｍ１との関係の一例を示す説明図であり、図９は定格最大回転数Ｎｍ１ｍａｘと低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘとの関係を共線図を用いて表わした説明図であり、図１０はトルク優先動作ラインを用いて低圧時最大トルクＴｅｍａｘを設定する様子の一例を示す説明図である。図８中、実線は高電圧系をインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔとしたときを示し、一点鎖線は高電圧系を所定低電圧Ｖ１としたときを示す。図８に示すように、高電圧系を所定低電圧Ｖ１にすると、モータＭＧ１は最大発電トルクＴｍ１ｍｉｎを出力するときには定格最大回転数Ｎｍ１ｍａｘまでしか回転することができないことが解り、図９の関係から、高電圧系を所定低電圧Ｖ１にしたときにはエンジン２２は低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘまでしか回転させることができないことが解る。これらの結果、低圧時最大パワーＰｅｍａｘは、高電圧系を所定低電圧Ｖ１にしたときにエンジン２２から出力可能な最大パワーとなる。

Nemax=ρ・(Nm1max-Nm2/Gr)/(1+ρ)+Nm2/Gr (6)

次に、要求パワーＰｅ＊と低圧時最大パワーＰｅｍａｘとを比較し（ステップＳ３４０）、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ未満のときには、高電圧系を所定低電圧Ｖ１以下で制御しても要求パワーＰｅ＊をエンジン２２から出力することができると判断し、高電圧系の最大電圧Ｖｍａｘを所定低電圧Ｖ１として設定し（ステップＳ３５０）、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ以上のときには、高電圧系を所定低電圧Ｖ１以下で制御すると要求パワーＰｅ＊をエンジン２２から出力することができないと判断し、高電圧系の最大電圧Ｖｍａｘにインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔを設定する（ステップＳ３６０）。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいて設定される仮電圧と設定した最大電圧Ｖｍａｘのうち小さい電圧を電圧指令Ｖｈ＊として設定して（ステップＳ３７０）、本ルーチンを終了する。ここで、仮電圧は、実施例では、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動したときにエネルギ効率が高くなる関係としてトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊のうち絶対値が大きい方と仮電圧との関係を予め求めて仮電圧設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊が与えられるとその大きい方に対応する仮電圧をマップから導出して設定するものとした。図１１に仮電圧設定用マップの一例を示す。従って、電圧指令Ｖｈ＊は、高電圧系を所定低電圧Ｖ１以下で制御しても要求パワーＰｅ＊をエンジン２２から出力することができるときには所定低電圧Ｖ１以下の範囲内で仮電圧が設定され、高電圧系を所定低電圧Ｖ１以下で制御すると要求パワーＰｅ＊をエンジン２２から出力することができないときには入力最大電圧Ｖｓｅｔ以下の範囲内で仮電圧が設定されることになる。なお、電圧指令Ｖｈ＊が設定されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は高電圧系が電圧指令Ｖｈ＊となるよう昇圧回路５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御する。実施例のハイブリッド自動車２０では、高電圧系を所定低電圧Ｖ１以下で制御すると昇圧回路５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチングによるロスやインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６のスイッチングによるロスなどが減少し、高電圧系を入力最大電圧Ｖｓｅｔ以下で制御する場合に比して、車両全体のエネルギ効率が向上するから、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ未満のときには高電圧系を所定低電圧Ｖ１以下で制御することにより、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。しかも、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ以上のときには高電圧系を入力最大電圧Ｖｓｅｔ以下で制御するから、バッテリ５０が放電過多となるの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の定格値から得られる高電圧系をインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔより小さい所定低電圧Ｖ１としたときの最大発電トルクＴｍ１ｍｉｎにおける定格最大回転数Ｎｍ１ｍａｘでサンギヤ３１を回転させると共に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２から換算される回転数Ｎｒ（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）で回転させたときのキャリア３４の回転数をエンジン２２の低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘとして計算すると共にトルク優先動作ラインと低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘとから得られる低圧時最大トルクＴｅｍａｘに低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘを乗じて低圧時最大パワーＰｅｍａｘを計算し、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ未満のときには高電圧系を所定低電圧Ｖ１以下で制御してバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊で運転されると共に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されて走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御することにより、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。また、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ以上のときには高電圧系を入力最大電圧Ｖｓｅｔ以下で制御するから、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ以上のときでも高電圧系を所定低電圧Ｖ１以下で制御することによるバッテリ５０の放電過多を抑制することができる。しかも、要求パワーＰｅ＊と低圧時最大パワーＰｅｍａｘとの比較により設定された所定低電圧Ｖ１または入力最大電圧Ｖｓｅｔの最大電圧Ｖｍａｘの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に応じた電圧を電圧指令Ｖｈ＊として設定するから、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に応じた電圧でモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御することができ、車両のエネルギ効率を向上させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、高電圧系を所定低電圧Ｖ１としたときのエンジン２２の最大パワーである低圧時最大パワーＰｅｍａｘを計算すると共に要求パワーＰｅ＊と低圧時最大パワーＰｅｍａｘとを比較し、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ未満のときには高電圧系を所定低電圧Ｖ１以下で制御し、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ以上のときには高電圧系を入力最大電圧Ｖｓｅｔ以下で制御するものとしたが、高電圧系を所定低電圧Ｖ１としたときのエンジン２２の最大パワーである低圧時最大パワーＰｅｍａｘと高電圧系を所定低電圧Ｖ１より高く入力最大電圧Ｖｓｅｔより小さい第２所定低電圧Ｖ２（例えば５８０Ｖ）としたときのエンジン２２の最大パワーである中圧時最大パワーＰｅｍａｘ２とを計算すると共に要求パワーＰｅ＊を低圧時最大パワーＰｅｍａｘおよび中圧時最大パワーＰｅｍａｘ２と比較し、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ未満のときには高電圧系を所定低電圧Ｖ１以下で制御し、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ以上で中圧時最大パワーＰｅｍａｘ２未満のときには高電圧系を第２所定低電圧Ｖ２で制御し、要求パワーＰｅ＊が中圧時最大パワーＰｅｍａｘ２以上のときには高電圧系を入力最大電圧Ｖｓｅｔ以下で制御するものとしてもよい。なお、高電圧系を３以上の段階的な電圧としたときの各電圧でのエンジン２２の最大パワーを要求パワーＰｅ＊と比較し、比較結果に基づいて高電圧系を各電圧以下で制御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、要求パワーＰｅ＊と低圧時最大パワーＰｅｍａｘとの比較により設定された所定低電圧Ｖ１または入力最大電圧Ｖｓｅｔの最大電圧Ｖｍａｘの範囲内でモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に応じた電圧を電圧指令Ｖｈ＊として設定するものとしたが、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令に拘わらずに、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ未満のときには所定低電圧Ｖ１を電圧指令Ｖｈ＊として設定し、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ以上のときには入力最大電圧Ｖｓｅｔを電圧指令Ｖｈとして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、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ未満のときに燃費優先動作ラインを実行用動作ラインとして用いてエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御し、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以上のときにトルク優先動作ラインを実行用動作ラインとして用いてエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものとしたが、アクセル開度Ａｃｃに拘わらずに常に燃費優先動作ラインを実行用動作ラインとして用いてエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものとしてもよい。この場合、低圧時最大パワーＰｅｍａｘを計算する際にトルク優先動作ラインに代えて燃費優先動作ラインと低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘとから得られる低圧時最大トルクＴｅｍａｘに低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘを乗じて低圧時最大パワーＰｅｍａｘを計算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１２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１２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。

実施例では、本発明の実施の形態としてハイブリッド自動車を用いて説明したが、自動車以外の車両の形態としてもよく、ハイブリッド車の制御方法の形態としてもよい。

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、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、昇圧回路５５が「電圧調整電力授受手段」に相当し、モータＭＧ２の回転位置検出センサ４４とその検出値からモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を演算するモータＥＣＵ４０と演算されたモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除するハイブリッド用電子制御ユニット７０とが「駆動軸回転数検出手段」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定すると共に要求トルクＴｒ＊に基づいて要求パワーＰｅ＊を設定する図３の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０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「要求パワー設定手段」に相当し、モータＭＧ１の定格値から得られる高電圧系をインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔより小さい所定低電圧Ｖ１としたときの最大発電トルクＴｍ１ｍｉｎにおける定格最大回転数Ｎｍ１ｍａｘでサンギヤ３１を回転させると共に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２から換算される回転数Ｎｒ（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）で回転させたときのキャリア３４の回転数をエンジン２２の低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘとして計算し、トルク優先動作ラインと低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘとから得られる低圧時最大トルクＴｅｍａｘに低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘを乗じて低圧時最大パワーＰｅｍａｘを計算する図４の電圧制御ルーチンのステップＳ３１０〜Ｓ３３０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「最大パワー演算手段」に相当する。そして、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ未満のときには高電圧系を所定低電圧Ｖ１以下で制御してバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊で運転されると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されて走行するようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信し、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ以上のときには高電圧系を入力最大電圧Ｖｓｅｔ以下で制御してバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊で運転されると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されて走行するようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する図４の電圧制御ルーチンのステップＳ３４０〜Ｓ３７０および図３の駆動制御ルーチンのステップＳ１５０〜Ｓ２００の処理を実行したり設定された電圧指令Ｖｈ＊に基づいて昇圧回路５５を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、受信した目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、受信したトルク指令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。

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、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構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やデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との３軸に所定のギヤ比をもって接続され、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ものであれば如何なるものとしても構わない。「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タイプの電動機であっても構わない。「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。「電圧調整電力授受手段」としては、昇圧回路５５に限定されるものではなく、発電機および電動機に接続されると共に蓄電手段に接続され、発電機および電動機側の電圧と蓄電手段側の電圧とを調整することにより発電機および電動機側と蓄電手段側との電力の授受を行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「駆動軸回転数検出手段」としては、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２から演算するものに限定されるものではなく、リングギヤ軸３２ａに回転数センサを取り付けるなど、駆動軸の回転数である駆動軸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。「要求パワー設定手段」としては、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定すると共に要求トルクＴｒ＊に基づいて要求パワーＰｅ＊を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Ａｃｃだけに基づいて要求トルクを設定すると共にこの要求トルクに基づいて要求パワー設定するものとしたり、走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定すると共にこの要求トルクに基づいて要求パワー設定するものとしたりするなど、走行に際して車両に要求される要求パワー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。「最大パワー演算手段」としては、モータＭＧ１の定格値から得られる高電圧系をインバータ４１，４２の入力最大電圧Ｖｓｅｔより小さい所定低電圧Ｖ１としたときの最大発電トルクＴｍ１ｍｉｎにおける定格最大回転数Ｎｍ１ｍａｘでサンギヤ３１を回転させると共にリングギヤ軸３２ａをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２から換算される回転数Ｎｒ（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）で回転させたときのキャリア３４の回転数をエンジン２２の低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘとして計算し、トルク優先動作ラインと低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘとから得られる低圧時最大トルクＴｅｍａｘに低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘを乗じて低圧時最大パワーＰｅｍａｘを計算するものに限定されるものではなく、発電機の定格値と駆動軸回転数と内燃機関の定格値とに基づいて発電機および電動機側の電圧が発電機および電動機の定格値から予め設定された許容最大電圧より低い第１電圧に調整されたときに内燃機関から出力可能な最大パワーである第１電圧時最大パワー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。「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。また、「制御手段」としては、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ未満のときには高電圧系を所定低電圧Ｖ１以下で制御してバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊で運転されると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されて走行するようエンジン２２，モータＭＧ１，ＭＧ２を制御し、要求パワーＰｅ＊が低圧時最大パワーＰｅｍａｘ以上のときには高電圧系を入力最大電圧Ｖｓｅｔ以下で制御してバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊で運転されると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されて走行するようエンジン２２，モータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、要求パワーが第１電圧時最大パワー未満のときには発電機および電動機側の電圧が第１電圧以下で調整されるよう電圧調整電力授受手段を制御すると共に要求パワーに基づくパワーによって走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御し、要求パワーが第１電圧時最大パワー以上のときには発電機および電動機側の電圧が許容最大電圧以下で調整されるよう電圧調整電力授受手段を制御すると共に要求パワーに基づくパワーによって走行するよう内燃機関と発電機と電動機と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。

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に利用可能である。

本発明の一実施例である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。 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。 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。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される電圧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。 燃費優先動作ラインとトルク優先動作ラインの一例と燃費優先動作ラインを用いて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定する様子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。 モータＭＧ１の定格値としての回転数Ｎｍ１とトルクＴｍ１との関係の一例を示す説明図である。 定格最大回転数Ｎｍ１ｍａｘと低圧時最大回転数Ｎｅｍａｘとの関係を共線図を用いて表わした説明図である。 トルク優先動作ラインを用いて低圧時最大トルクＴｅｍａｘを設定する様子の一例を示す説明図である。 仮電圧設定用マップ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、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、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、５４ａ 正極母線、５４ｂ 負極母線、５５ 昇圧回路、５５ａ 温度センサ、５６ システムメインリレー、５７，５８ コンデンサ、５７ａ，５８ａ 電圧センサ、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ、Ｌ リアクトル。

Claims (5)

1. 内燃機関と、
   動力を入出力する発電機と、
   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発電機の回転軸との３軸に所定のギヤ比をもって接続され、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、
   走行用の動力を入出力する電動機と、
   充放電可能な蓄電手段と、
   前記発電機および前記電動機に接続されると共に前記蓄電手段に接続され、前記発電機および前記電動機側の電圧と前記蓄電手段側の電圧とを調整することにより前記発電機および前記電動機側と前記蓄電手段側との電力の授受を行なう電圧調整電力授受手段と、
   前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数を検出する駆動軸回転数検出手段と、
   走行に際して車両に要求される要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
   前記発電機および前記電動機側の電圧が予め設定された許容最大電圧より低い第１電圧に調整されたときの前記発電機の最大発電トルクにおける前記発電機の最大回転数と前記検出された駆動軸回転数と前記所定のギヤ比とに基づいて前記内燃機関の出力軸の許容最大回転数を演算し、前記内燃機関の回転数およびトルクの関係を定めた所定の制約における前記許容最大回転数に対応する前記内燃機関のトルクに前記演算した許容最大回転数を乗じることによって前記発電機および前記電動機側の電圧が前記第１電圧に調整されたときに前記内燃機関から出力可能な最大パワーである第１電圧時最大パワーを演算する最大パワー演算手段と、
   前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー未満のときには前記発電機および前記電動機側の電圧が前記第１電圧以下で調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定された要求パワーに基づくパワーによって走行す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し、前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー以上のときには前記発電機および前記電動機側の電圧が前記許容最大電圧以下で調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定された要求パワーに基づくパワーによって走行す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、
   前記要求パワー設定手段は、走行に要求される要求駆動力に基づいて前記要求パワーを設定する手段であり、
   前記制御手段は、前記設定された要求パワーと前記所定の制約とに基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に該設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力によって走行するよう前記発電機および前記電動機の駆動指令を設定し、前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー未満のときには前記第１電圧の範囲内で前記設定した駆動指令に基づいて実行用電圧を設定して前記発電機および前記電動機側の電圧が該実行用電圧に調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した駆動指令で前記発電機および前記電動機が駆動されて走行す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し、前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー以上のときには前記許容最大電圧の範囲内で前記設定した駆動指令に基づいて実行用電圧を設定して前記発電機および前記電動機側の電圧が該実行用電圧に調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した駆動指令で前記発電機および前記電動機が駆動されて走行す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手段である、
   ハイブリッド車。
3. 請求項１記載のハイブリッド車であって、
   前記最大パワー演算手段は、前記発電機および前記電動機側の電圧が前記第１電圧より高く前記許容最大電圧より低い第２電圧に調整されたときの前記発電機の最大発電トルクにおける前記発電機の最大回転数と前記検出された駆動軸回転数と前記所定のギヤ比とに基づいて前記内燃機関の出力軸の第２許容最大回転数を演算し、前記所定の制約における前記第２許容最大回転数に対応する前記内燃機関のトルクに前記演算した第２許容最大回転数を乗じることによって前記発電機および前記電動機側の電圧が前記第２電圧に調整されたときに前記内燃機関から出力可能な最大パワーである第２電圧時最大パワーを演算する手段であり、
   前記制御手段は、前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー以上で前記第２電圧時最大パワー未満のときには前記発電機および前記電動機側の電圧が前記第２電圧以下で調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定された要求パワーに基づくパワーによって走行す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し、前記設定された要求パワーが前記演算された第２電圧時最大パワー以上のときには前記発電機および前記電動機側の電圧が前記許容最大電圧以下で調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定された要求パワーに基づくパワーによって走行す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手段である、
   ハイブリッド車。
4. 請求項３記載のハイブリッド車であって、
   前記要求パワー設定手段は、走行に要求される要求駆動力に基づいて前記要求パワーを設定する手段であり、
   前記制御手段は、前記設定された要求パワーと前記所定の制約とに基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に該設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力によって走行するよう前記発電機および前記電動機の駆動指令を設定し、前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー未満のときには前記第１電圧の範囲内で前記設定した駆動指令に基づいて実行用電圧を設定して前記発電機および前記電動機側の電圧が該実行用電圧に調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した駆動指令で前記発電機および前記電動機が駆動されて走行す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し、前記設定された要求パワーが前記演算された第１電圧時最大パワー以上で前記第２電圧時最大パワー未満のときには前記第２電圧の範囲内で前記設定した駆動指令に基づいて実行用電圧を設定して前記発電機および前記電動機側の電圧が該実行用電圧に調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した駆動指令で前記発電機および前記電動機が駆動されて走行す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し、前記設定された要求パワーが前記演算された第２電圧時最大パワー以上のときには前記許容最大電圧の範囲内で前記設定した駆動指令に基づいて実行用電圧を設定して前記発電機および前記電動機側の電圧が該実行用電圧に調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した駆動指令で前記発電機および前記電動機が駆動されて走行す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手段である、
   ハイブリッド車。
5. 内燃機関と、動力を入出力する発電機と、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発電機の回転軸との３軸に所定のギヤ比をもって接続され該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、走行用の動力を入出力する電動機と、充放電可能な蓄電手段と、前記発電機および前記電動機に接続されると共に前記蓄電手段に接続され、前記発電機および前記電動機側の電圧と前記蓄電手段側の電圧とを調整することにより前記発電機および前記電動機側と前記蓄電手段側との電力の授受を行なう電圧調整電力授受手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
   前記発電機および前記電動機側の電圧が予め設定された許容最大電圧より低い第１電圧に調整されたときの前記発電機の最大発電トルクにおける前記発電機の最大回転数と前記駆動軸の回転数である駆動軸回転数と前記所定のギヤ比とに基づいて前記内燃機関の出力軸の許容最大回転数を演算し、前記内燃機関の回転数およびトルクの関係を定めた所定の制約における前記許容最大回転数に対応する前記内燃機関のトルクに前記演算した許容最大回転数を乗じることによって前記発電機および前記電動機側の電圧が前記第１電圧に調整されたときに前記内燃機関から出力可能な最大パワーである第１電圧時最大パワーを演算し、
   走行に際して車両に要求される要求パワーが前記演算した第１電圧時最大パワー未満のときには前記発電機および前記電動機側の電圧が前記第１電圧以下で調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記要求パワーに基づくパワーによって走行す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し、前記要求パワーが前記演算した第１電圧時最大パワー以上のときには前記発電機および前記電動機側の電圧が前記許容最大電圧以下で調整されるよう前記電圧調整電力授受手段を制御すると共に前記要求パワーに基づくパワーによって走行す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。
   

Images