JP5246429B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

この発明はハイブリッド車両に係り、特に、エンジンとモータジェネレータとを動力源とするハイブリッド車両のモータジェネレータの過回転を防止することができるハイブリッド車両に関する。

従来、燃費向上を目的として、動力源としてエンジンの他にモータジェネレータを備えたハイブリッド車両には、エンジンとモータの配置や動力伝達機構の違いにより様々な方式が存在し、エンジンとエンジンに連なる２つのモータジェネレータと２つのモータジェネレータの間に配置した１つの遊星歯車機構とを備えたハイブリッド車両（特許文献１、特許文献２）、エンジンとエンジンに連なる２つのモータジェネレータと２つのモータジェネレータの間に配置した２つの遊星歯車機構とを備えたハイブリッド車両（特許文献３）等が知られている。

特許文献３に記載のハイブリッド車両では、アクセル開度と車両速度とシフト位置とに基づいて目標駆動力と目標駆動パワーを算出するとともに、それらに基づいてエンジンの動作点を設定し、さらに、エンジンが最も効率のよい動作点を維持しながら運転者の要求する駆動力を達成できるよう、２つのモータジェネレータがトルクと回転速度のバランスをとるように制御される。このとき、モータジェネレータには、実際のエンジン回転速度と目標とするエンジン回転速度との偏差が０となるよう、フィードバック制御によるトルク補正がなされている。（特許文献４）

特開平１１−１５０８０６号公報 特開２０００−３２６１１号公報 特開２００２−２８１６０７号公報 特開２００−２９６９３７号公報

ところが、従来のハイブリッド車両によるモータジェネレータの制御では、シフト位置が駐車（Ｐ）レンジもしくはニュートラル（Ｎ）レンジでエンジンがアイドル状態の場合に、実エンジン回転速度がわずかに変動しただけでも、実エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に近づけようとしてモータジェネレータがフィードバック制御でトルクを出力してしまう。
このハイブリッド車両の場合、ドライブ（Ｄ）レンジ、後退（Ｒ）レンジの駆動状態からニュートラル（Ｎ）レンジ、駐車（Ｐ）レンジの非駆動状態への切り替えを行うときには、２つのモータジェネレータを制御して駆動軸にかかるトルクを０にする、という制御を行っており、クラッチによる動力源と駆動軸との機械的な切り離しは行われていない。
そのため、このハイブリッド車両は、シフト位置がニュートラル（Ｎ）レンジ、駐車（Ｐ）レンジの非駆動状態の場合にもかかわらず、駆動軸にトルクが発生してしまう可能性があり、駐車（Ｐ）レンジでは出力軸を固定するので特に問題はないが、出力軸を固定しないニュートラル（Ｎ）レンジでは車両が動き出す問題がある。
この問題を解決する方法としては、ニュートラル（Ｎ）レンジではモータージェネレータにより実エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に近づけるフィードバック制御を全く行わないようにし、モータージェネレータのトルクを常に０にするという制御方法が考えられる。しかし、この場合には、エンジンの調整不良等によりエンジンが吹け上がったときに、モータジェネレータが過回転となってしまう可能性がある、という問題点があった。

一方、ハイブリッド車両においては、駐車（Ｐ）レンジにおいてもバッテリを充電する必要が無い場合に、エンジン暖機を目的としたアイドル運転が要求されることがある。この場合に、ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）によるエンジン回転速度制御を行わないと、エンジン出力が過大の場合にはエンジン回転速度をモータージェネレータにより制御することによりバッテリを過充電してしまう可能性があるため、駐車（Ｐ）レンジでもモータージェネレータのトルクを０にする制御が必要となる場合がある。
この場合にも、ニュートラル（Ｎ）レンジと同様にエンジンの調整不良等によりエンジンが吹け上がったときに、モータージェネレータが過回転となってしまう可能性がある、という問題点があった。

この発明は、実エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に近づけるためのモータジェネレータのフィードバック制御の実施により起こる駆動力の発生を防止し、特に、駐車レンジにおいて発生するバッテリの過充電を防止し、モータジェネレータの過回転を防止することを目的とする。

この発明は、エンジンとモータジェネレータとから発生する動力を、動力伝達機構を介して、駆動軸に出力するハイブリッド車両において、運転者の要求に応じて目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段を備え、前記目標駆動力設定手段により設定された目標駆動力になるように、前記エンジンとモータジェネレータとを制御する駆動力制御手段を備え、目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差をなくすように前記モータジェネレータをフィードバック制御するフィードバック制御手段を備え、シフト位置が駐車レンジ、あるいはニュートラルレンジであるかどうかを検出するレンジ検出手段を備え、前記レンジ検出手段により、シフト位置が駐車レンジ、あるいはニュートラルレンジであると判定され、かつエンジン運転モードであると判定された場合には、前記フィードバック制御手段によるフィードバック制御の実施を制限する制限手段を備えていることを特徴とする。

この発明のハイブリッド車両は、実エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に近づけるためのモータジェネレータのフィードバック制御の実施により起こる駆動力の発生を防ぐことが可能である。特に、駐車レンジにおいて発生する電池の過充電を防止することが可能であり、モータジェネレータの過回転を防止することができる。

ハイブリッド車両のシステム構成図である。（実施例） ハイブリッド車両の制御フローチャートである。（実施例） 第１モータジェネレータ上下限回転速度とフィードバック制御によるトルク補正の領域を示す図である。（実施例） 第１モータジェネレータのフィードバック制御によるトルク補正量を示す図である。（実施例）

この発明のハイブリッド車両は、モータジェネレータのフィードバック制御の実施により起こる駆動力の発生や電池の過充電を防止するものである。
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１はハイブリッド車両の駆動制御装置である。駆動制御装置１は、駆動系として、燃料の燃焼により駆動力を発生させるエンジン２の出力軸３と、電気により駆動力を発生するとともに駆動により電気エネルギを発生する第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５と、ハイブリッド車両の駆動輪６に接続される駆動軸７と、出力軸３、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５、駆動軸７にそれぞれ連結された動力伝達機構の第１遊星歯車機構８及び第２遊星歯車機構９と、を備えている。
前記エンジン２は、アクセルペダルの踏み込み量やエンジン要求に対応して吸入する空気量を調整するスロットルバルブ等の空気量調整手段１０と、吸入する空気量に対応する燃料を供給する燃料噴射弁等の燃料供給手段１１と、燃料に着火する点火装置等の着火手段１２とを備えている。エンジン２は、空気量調整手段１０と燃料供給手段１１と着火手段１２とにより燃料の燃焼状態を制御され、燃料の燃焼により駆動力を発生する。
前記第１モータジェネレータ４は、第１モータロータ軸１３と第１モータロータ１４と第１モータステータ１５とを備えている。前記第２モータジェネレータ５は、第２モータロータ軸１６と第２モータロータ１７と第２モータステータ１８とを備えている。第１モータジェネレータ４の第１モータステータ１５は、第１インバータ１９に接続されている。第２モータジェネレータ５の第２モータステータ１８は、第２インバータ２０に接続されている。第１モータジェネレータ４と第２モータジェネレータ５とは、それぞれ第１インバータ１９と第２インバータ２０とによりバッテリ２１から供給される電気量を制御され、供給される電気により駆動力を発生するとともに、駆動輪６からの回生時の駆動により電気エネルギを発生してバッテリ２１を充電する。

前記第１遊星歯車機構８は、第１サンギア２２と、この第１サンギア２２に噛み合う第１プラネタリギア２３を支持する第１プラネタリキャリア２４と、第１プラネタリギア２３に噛み合う第１リングギア２５とを備えている。前記第２遊星歯車機構９は、第２サンギア２６と、この第２サンギア２６に噛み合う第２プラネタリギア２７を支持する第１プラネタリキャリア２８と、第２プラネタリギア２７に噛み合う第２リングギア２９とを備えている。
第１遊星歯車機構８と第２遊星歯車機構９とは、各回転要素の回転中心線を同一軸上に配置し、エンジン２と第１遊星歯車機構８との間に第１モータジェネレータ４を配置し、第２遊星歯車機構９のエンジン２から離れる側に第２モータジェネレータ５を配置している。第１モータジェネレータ４は、主にバッテリ２１の充電用に動作される。第２モータジェネレータ５は、単独出力のみでハイブリッド車両を走行させることができる性能を備え、主にハイブリッド車両の走行用に動作される。
第１遊星歯車機構８の第１サンギア２２には、第１モータジェネレータ４の第１モータロータ軸１３を接続している。第１遊星歯車機構８の第１プラネタリキャリア２４と第２遊星歯車機構９の第２サンギア２６とは、結合してエンジン２の出力軸３に接続している。第１遊星歯車機構８の第１リングギア２５と第２遊星歯車機構９の第２プラネタリキャリア２８とは、結合して出力ギア筒の出力部３０に連結するとともにこの出力部３０を歯車やチェーン等の出力伝達機構３１を介して駆動軸７に接続している。第２遊星歯車機構９の第２リングギア２９には、第２モータジェネレータ５の第２モータロータ軸１６を接続している。
これにより、ハイブリッド車両の駆動系においては、エンジン２と第１モータジェネレータ４と第２モータジェネレータ５と駆動軸７との間で、駆動力の授受を行う。

前記内燃機関２の空気量調整手段１０と燃料供給手段１１と着火手段１２と、第１モータジェネレータ４の第１インバータ１９と、第２モータジェネレータ５の第２インバータ２０とは、駆動制御装置１の制御系である駆動制御部３２に接続されている。
駆動制御部３２には、アクセル検出手段３３と、車速検出手段３４と、エンジン回転速度検出手段３５と、シフト位置スイッチ３６を接続している。アクセル検出手段３３は、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。車速検出手段３４は、ハイブリッド車両の車速を検出する。エンジン回転速度検出手段３５は、エンジン２のエンジン回転速度を検出する。シフト位置スイッチ３６は、運転者が選択操作したシフトレバーの位置を示す信号を出力する。
前記駆動制御部３２は、目標駆動力設定手段３７と、駆動力制御手段３８と、フィードバック制御手段３９と、レンジ検出手段４０と、制限手段４１とを備えている。
前記目標駆動力設定手段３７は、アクセル検出手段３３の検出した運転者の要求であるアクセルペダルの踏込み量や、車速検出手段３４の検出した車速とに応じて、ハイブリッド車両を駆動するための目標駆動力を予め設定した目標駆動力検索マップにより決定する。前記駆動力制御手段３８は、駆動軸７から駆動輪６に伝達される駆動力が、目標駆動力設定手段３７により設定された目標駆動力になるように、エンジン２と第１・第２モータジェネレータ４・５とのトルクを制御する。
エンジン２と第１・第２モータジェネレータ４・５とのトルクの組み合わせは、無数に存在するため、バッテリ２１の充電状態や、ハイブリッド車両の走行状態によって、それぞれのトルク配分を決定し、エンジントルクが必要ない場合には、エンジン２を停止して燃費の向上を図る。

前記フィードバック制御手段３９は、目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差をなくすように、第１・第２モータジェネレータ４・５のトルクをフィードバック制御する。前記レンジ検出手段４０は、シフト位置スイッチ３６の出力するシフトレバーの位置を示す信号から、シフト位置が駐車（Ｐ）レンジ、あるいはニュートラル（Ｎ）レンジであるかどうかを検出する。
前記制限手段４１は、レンジ検出手段４０により、シフト位置が駐車（Ｐ）レンジ、あるいはニュートラル（Ｎ）レンジであると判定され、かつエンジン２の出力でハイブリッド車両を走行させるエンジン運転モードであると判定された場合には、フィードバック制御手段３９によるフィードバック制御の実施を制限する。制限手段４１は、第１・第２モータジェネレータ４・５のモータジェネレータ回転速度の値がモータジェネレータ上下限回転速度に近い値である時を除いて、制限を実行する。
例えば、制限手段４１は、図３・図４に示すように、第１モータジェネレータ４のモータジェネレータ回転速度の値が、モータジェネレータ上限回転速度Ｅに近い値（ＤからＥの領域）である時、及び、モータジェネレータ下限回転速度Ｂに近い値（ＢからＣの領域）である時には、フィードバック制御手段３９による第１モータジェネレータ４のフィードバック制御の実施を許可する。これにより、フィードバック制御手段３９は、ＤからＥの領域、及び、ＢからＣの領域において、目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差をなくすように、第１モータジェネレータ４のトルク補正を行う。
一方、制限手段４１は、図３・図４に示すように、第１モータジェネレータ４のモータジェネレータ回転速度の値が、モータジェネレータ上限回転速度Ｅに近い値（ＤからＥの領域）、及び、モータジェネレータ下限回転速度Ｂに近い値（ＢからＣの領域）から離れた値（ＣからＤの領域）である時には、フィードバック制御手段３９による第１モータジェネレータ４のフィードバック制御の実施を制限する。これにより、フィードバック制御手段３９は、ＣからＤの領域において、第１モータジェネレータ４のトルク補正量を０にする。
なお、制限手段４１は、第２モータジェネレータ５についても、第１モータジェネレータ４と同様に、フィードバック制御手段３９によるフィードバック制御の実施の許可、制限を行う。

次に作用を説明する。
ハイブリッド車両の駆動制御装置１は、図２に示すように、制御がスタートすると（Ｓ０１）、現在の走行状態がエンジン運転モードであるかを判断する（Ｓ０２）。
ードコントロール：アイドル制御）が許可されているかどうかを判断する（Ｓ０３）。ＩＳＣ（アイドル制御）は、シフト位置が駐車（Ｐ）レンジもしくはニュートラル（Ｎ）レンジ、かつ車速が設定車速以下の低車速状態が一定時間以上継続し、アイドル状態だと判定された場合に許可される。
前記判断（Ｓ０３）がＹＥＳで、ＩＳＣ許可の場合は、ＩＳＣ許可時における第１・第２モータジェネレータ４・５のエンジン回転速度偏差によるフィードバック制御のトルク補正を、モータジェネレータ回転速度が上下限回転速度付近のときのみ行い（Ｓ０４）、今回の処理を終了してリターンする（Ｓ０５）。
前記判断（Ｓ０３）がＮＯで、ＩＳＣ非許可の場合は、モータジェネレータ回転速度に関係なく、第１・第２モータジェネレータ４・５のエンジン回転速度偏差によるフィードバック制御のトルク補正を行い（Ｓ０６）、今回の処理を終了してリターンする（Ｓ０５）。
一方、前記判断（Ｓ０２）がＮＯで、第１・第２モータジェネレータ４・５の出力でハイブリッド車両を走行させるモータ運転モードの場合は、モータ運転モードかつエンジン回転速度Ｎｅが判定値Ａを越えているかを判断する（Ｓ０７）。
この判断（Ｓ０７）がＹＥＳで、モータ運転モードかつＮｅ＞Ａの場合は、モータジェネレータ回転速度に関係なく、第１・第２モータジェネレータ４・５のエンジン回転速度偏差によるフィードバック制御のトルク補正を行い（Ｓ０６）、今回の処理を終了してリターンする（Ｓ０５）。
この判断（Ｓ０７）がＮＯで、モータ運転モードかつＮｅ＞Ａでない場合は、第１・第２モータジェネレータ４・５のエンジン回転速度偏差によるフィードバック制御のトルク補正を行わず（Ｓ０８）、今回の処理を終了してリターンする（Ｓ０５）。

このように、ハイブリッド車両は、制限手段４１によって、シフト位置が駐車（Ｐ）レンジ、あるいはニュートラル（Ｎ）レンジであると判定され、かつエンジン２の出力でハイブリッド車両を走行させるエンジン運転モードであると判定された場合には、フィードバック制御手段３９によるフィードバック制御の実施を制限している。
このため、このハイブリッド車両は、実エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に近づけるための第１・第２モータジェネレータ４・５のフィードバック制御の実施によって、ニュートラル（Ｎ）レンジにおいて起こる駆動力の発生を防ぐことが可能である。特に、このハイブリッド車両は、実エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に近づけるための第１・第２モータジェネレータ４・５のフィードバック制御の実施によって、駐車（Ｐ）レンジにおいて発生するバッテリ２１の過充電を防止することが可能である。
また、ハイブリッド車両は、制限手段４１によって、第１・第２モータジェネレータ４・５のモータジェネレータ回転速度の値がモータジェネレータ上下限回転速度に近い値である時を除いて制限を実行し、モータジェネレータ上下限回転速度に近い値である時にはフィードバック制御手段３９によるフィードバック制御の実施を許可しているので、ニュートラル（Ｎ）レンジにおいて起こる駆動力の発生を防止し、かつ駐車（Ｐ）レンジにおいて発生するバッテリ２１の過充電を防止しつつ、第１・第２モータジェネレータ４・５の過回転を防止することが可能である。

この発明のハイブリッド車両は、第１・第２モータジェネレータのエンジン回転速度偏差によるフィードバック制御の実施によって起こる駆動力の発生やバッテリの過充電を防止できるものであり、ハイブリッド車両の駆動力伝達制御に適用することができる。

１ 駆動制御装置
２ エンジン
４ 第１モータジェネレータ
５ 第２モータジェネレータ
７ 駆動軸
８ 第１遊星歯車機構
９ 第２遊星歯車機構
１０ 空気量調整手段
１１ 燃料供給手段
１２ 着火手段
１９ 第１インバータ
２０ 第２インバータ
２１ バッテリ
３２ 駆動制御部
３３ アクセル検出手段
３４ 車速検出手段
３５ エンジン回転速度検出手段
３６ シフト位置スイッチ
３７ 目標駆動力設定手段
３８ 駆動力制御手段
３９ フィードバック制御手段
４０ レンジ検出手段
４１ 制限手段

Claims (2)

1. エンジンとモータジェネレータとから発生する動力を、動力伝達機構を介して、駆動軸に出力するハイブリッド車両において、
   運転者の要求に応じて目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段を備え、
   前記目標駆動力設定手段により設定された目標駆動力になるように、前記エンジンとモータジェネレータとを制御する駆動力制御手段を備え、
   目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差をなくすように前記モータジェネレータをフィードバック制御するフィードバック制御手段を備え、
   シフト位置が駐車レンジ、あるいはニュートラルレンジであるかどうかを検出するレンジ検出手段を備え、
   前記レンジ検出手段により、シフト位置が駐車レンジ、あるいはニュートラルレンジであると判定され、かつエンジン運転モードであると判定された場合には、前記フィードバック制御手段によるフィードバック制御の実施を制限する制限手段を備えていることを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記制限手段は、モータジェネレータ回転速度の値がモータジェネレータ上下限回転速度に近い値である時を除いて制限を実行することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。

Images