JP6620134B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K6/485—Motor-assist type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/52—Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
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    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
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    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

本発明は、ハイブリッド車両に関する。
特許文献１には、内燃機関と電動機の複合型車両駆動装置が記載されている。この複合型車両駆動装置では、内燃機関にロックアップクラッチを備えた変速機が接続され、減速装置を介して駆動輪を駆動する。また、変速機には、駆動輪を駆動する第１電動機が接続される。さらに、内燃機関によって駆動される補機と内燃機関のクランクシャフトとの間にクラッチ装置が介装され、補機を駆動できるように第２電動機が設けられる。こうした構成の複合型車両駆動装置では、内燃機関への燃料供給停止を伴う車両減速時に、クラッチ装置を介して第２電動機が内燃機関のモータリングを行うことで、内燃機関の回転数の過度の低下ひいては内燃機関の停止を回避する。
特開平１０−３３９１８２号公報
上記説明した特許文献１に記載の複合型車両駆動装置では、第２電動機が内燃機関のモータリングを行うモータリング減速モードに移行するとき、内燃機関の回転数が目標機関回転数に収束するよう制御される。したがって、当該モード時にアクセルペダルが踏み込まれれば、燃料噴射の再開によって直ちに内燃機関の自立運転が開始し、加速に移行できるが、十分な加速に要する出力はアクセルペダルが踏み込まれたときの車速等によって異なる。しかし、特許文献１に記載の複合型車両駆動装置では、目標機関回転数が車速の変化に依らずに設定されるため、アクセルペダルが踏み込まれたときの車速によっては十分な加速応答性を実現できない。
本発明の目的は、減速走行中に要求駆動力が増加したときの、走行速度によらない加速応答性の向上を実現可能なハイブリッド車両を提供することである。
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
出力軸（例えば、後述の実施形態での駆動軸９）に接続された第１回転電機（例えば、後述の実施形態での第１回転電機ＭＧ１）と、
内燃機関（例えば、後述の実施形態での内燃機関ＥＮＧ）と、
前記内燃機関に接続された第２回転電機（例えば、後述の実施形態での第２回転電機ＭＧ２）と、を備えるハイブリッド車両であって、
前記ハイブリッド車両の運転者が操作するアクセルペダルの開度（例えば、後述の実施形態でのＡＰ開度）に基づく要求駆動力を導出する導出部（例えば、後述の実施形態での要求駆動力導出部１５３）と、
前記要求駆動力に応じて、前記内燃機関、前記第１回転電機及び前記第２回転電機を制御する制御部（例えば、後述の実施形態での制御部１５５）と、を備え、
前記制御部は、
前記第１回転電機の動力による前記ハイブリッド車両の走行中、前記要求駆動力が０以下のときの前記内燃機関の回転数を、前記ハイブリッド車両の走行速度に基づいた前記走行速度が大きいほど高い可変な所定値に保持し、前記要求駆動力が０よりも大きくなった場合には、前記要求駆動力に応じた回転数よりも前記所定値が低い場合に、前記内燃機関の回転数を、前記所定値に保持されていた回転数から、前記要求駆動力に応じた回転数まで上げるよう制御するハイブリッド車両である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記制御部は、前記内燃機関の動力によって前記第２回転電機が発電した電力が供給される前記第１回転電機の動力による前記ハイブリッド車両の走行中、前記要求駆動力が０以下のときの前記内燃機関の回転数を前記所定値に保持する。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記内燃機関と前記出力軸との間の動力の伝達経路を断接する断接部（例えば、後述の実施形態でのロックアップクラッチＣＬ）を備え、
前記所定値は、前記断接部を締結した状態で前記ハイブリッド車両が走行する場合の、前記内燃機関の回転数以下の値である。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、
前記所定値は、前記内燃機関のアイドリング動作時の回転数より高い値である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、
前記制御部は、前記内燃機関の回転数を前記所定値に保持するよう制御しているときは、前記内燃機関の動力によって前記第２回転電機が発電を行うよう制御する。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
前記第１回転電機及び前記第２回転電機と電気的に接続された蓄電器（例えば、後述の実施形態での蓄電器ＢＡＴ）を備え、
前記制御部は、
前記内燃機関の動力によって前記第２回転電機が発電した電力を前記蓄電器に入力するよう制御し、
前記蓄電器に入力される電力の制限値を超えない範囲で前記第２回転電機が発電を行うよう制御する。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記制御部は、前記内燃機関の回転数を前記所定値に保持するよう制御した状態での前記蓄電器に入力される電力が前記制限値を超える場合は、前記回転数を前記所定値に保持したまま前記内燃機関のトルクを低減する。
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の発明において、
前記内燃機関の回転数が前記所定値となるよう制御された状態で前記ハイブリッド車両が坂道を走行する場合の前記所定値は、前記坂道の勾配に応じた可変な値である。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、
前記坂道が登坂路である場合、前記所定値は、前記登坂路の勾配が大きいほど高い値である。
請求項１の発明に係るハイブリッド車両では、第１回転電機の動力による走行時の要求駆動力が大きいと、内燃機関の動力によって第２回転電機が発電した電力を第１回転電機に供給する。但し、第２回転電機の発電電力の大きさは内燃機関の回転数に依存し、内燃機関のトルクが一定であれば、内燃機関の回転数が高いほど上記発電電力は大きい。このため、第１回転電機の動力による走行時に、要求駆動力が増加したときの内燃機関の回転数が低いと、第１回転電機は十分な電力を得られない。また、ハイブリッド車両の走行に必要な駆動力は、転がり抵抗や空気抵抗等を含む定常走行抵抗、加速抵抗及び勾配抵抗の合計に依存する。特に定常走行抵抗は、ハイブリッド車両の走行速度の増加と共に大きくなるため、走行速度が高いほど大きな駆動力が求められる。このように、ハイブリッド車両の走行速度が異なれば走行抵抗等も異なるため、第１回転電機の要求出力の大きさは、同じ要求駆動力であっても走行速度によって異なる。
請求項１の発明では、ハイブリッド車両が第１回転電機の動力による走行中、要求駆動力が０以下であれば、その後の加速要求に備えて、内燃機関の回転数を所定値に保持するよう制御する。さらに、上記所定値は、ハイブリッド車両の走行速度が大きいほど高い値である。このため、請求項１の発明によれば、１回転電機の動力による前記ハイブリッド車両の走行中、要求駆動力が０以下であり走行速度が高い状態で要求駆動力が増加しても、内燃機関は高回転数の状態から所望の回転数に短時間で到達できる。すなわち、加速のために要求駆動力が増加したときの高出力発生までの応答時間を走行速度によらずに短縮できる。このように、減速走行中に要求駆動力が増加したとき、ハイブリッド車両の走行速度によらない加速応答性の向上を実現できる。
請求項２の発明によれば、内燃機関の動力によって第２回転電機が発電した電力が供給される第１回転電機の動力によってハイブリッド車両が走行中、要求駆動力が０以下のときの内燃機関の回転数を上記所定値に保持するため、シリーズ走行での減速走行中に要求駆動力が増加したとき、ハイブリッド車両の走行速度によらない加速応答性の向上を実現できる。
請求項３の発明では、所定値は、断接部を締結した状態での内燃機関の動力による直結走行状態での走行速度に応じた内燃機関の回転数よりも低い値であるため、直結走行状態のときにアクセルペダルが離されて要求駆動力が略０になったときの内燃機関の回転数は低下する。このため、直結走行状態での走行中にアクセルペダルを離す操作が行われたときに生じる内燃機関の回転数の変化は、ハイブリッド車両の運転者に違和感を与えない。
請求項４の発明によれば、所定値は、内燃機関のアイドリング動作時の回転数より高い値であるため、要求駆動力が略０になってから要求駆動力が増加したときの加速応答性を向上できる。
請求項５の発明によれば、ハイブリッド車両の加速応答性を向上するために要求駆動力が略０であるときの内燃機関の回転数を所定値に保持するよう制御しているときは、内燃機関の動力によって第２回転電機が発電を行うよう制御する。このため、内燃機関の回転数を所定値に保持している間には、発電によって燃費性能の低下を防止しつつ、要求駆動力が増加したときの加速応答性を向上できる。
請求項６の発明によれば、内燃機関の回転数を所定値に保持するよう制御しているときは、蓄電器に入力される電力の制限値を超えない範囲で第２回転電機が発電するよう制御されるため、蓄電器を保護しつつ、発電電力の蓄電によって燃費性能の低下を防止でき、かつ、要求駆動力が増加したときの加速応答性を向上できる。
請求項７の発明によれば、蓄電器に入力される電力が制限値を超える場合は、内燃機関の回転数を所定値に保持したまま内燃機関のトルクを低減することで、制限値を超えない範囲に蓄電器への入力電力を抑えることができるため、加速応答性の向上を実現しつつ蓄電器を保護することができる。
ハイブリッド車両が坂道を走行する場合、坂道の勾配が大きいほど大きな要求駆動力が求められる。請求項８の発明によれば、所定値は、坂道の勾配に応じた可変な値であるため、要求駆動力が略０の状態で坂道を走行中に要求駆動力が増加しても、ハイブリッド車両の加速応答性を向上できる。
請求項９の発明によれば、所定値は、ハイブリッド車両が走行する登坂路の勾配が大きいほど高い値であるため、要求駆動力が略０の状態で勾配の大きな登坂路を走行中に要求駆動力が増加しても、内燃機関は所望の回転数に短時間で到達できる。したがって、要求駆動力が増加したときの加速応答性を、走行する登坂路の勾配によらずに向上できる。
シリーズ方式とパラレル方式とを切り換え可能なＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。 蓄電器、ＶＣＵ、第１インバータ、第２インバータ、第１回転電機及び第２回転電機の関係を示す電気回路図である。 車両の状態に適した制御を行うＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。 アクセルペダル開度と車速と要求駆動力との関係を示す図である。 各走行モードに設定された車両での動力及び電力の伝達を示す図である。 車両がシリーズ走行モードで走行中に加速走行から自然減速走行に移行した後、再び加速走行に移行する場合にＥＣＵが行う処理を示すフローチャートである。 シリーズ走行モードでの加速走行時及びシリーズ走行モードでの自然減速走行時の動力及び電力の伝達を示す図である。 車両がシリーズ走行モードで走行中に加速走行から自然減速走行に移行した後、再び加速走行に移行した際の各パラメータの経時変化の一例を示す図である。 シリーズ式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。 ２ＭＯＴ型電動４ＷＤのＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。 内燃機関と第２回転電機との間にクラッチが設けられたシリーズ方式とパラレル方式とを切り換え可能なＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、回転電機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて回転電機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、回転電機の動力によって走行する。内燃機関は主に発電のために用いられ、内燃機関の動力によって別の回転電機で発電された電力は蓄電器に充電されるか、回転電機に供給される。一方、パラレル方式のＨＥＶは、回転電機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の駆動力によって走行する。また、これら両方式を切り換え可能なＨＥＶも知られている。この種のＨＥＶでは、走行状態に応じてクラッチを切断又は締結する（断接する）ことによって、駆動力の伝達系統をシリーズ方式及びパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。
図１は、シリーズ方式とパラレル方式とを切り換え可能なＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１に示すＨＥＶ（以下、単に「車両」という。）は、回転する動力を出力する内燃機関ＥＮＧと、第１回転電機ＭＧ１と、第２回転電機ＭＧ２と、ロックアップクラッチ（以下、単に「クラッチ」という）ＣＬと、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）ＧＢと、車速センサー１０１と、バッテリセンサー１０３と、蓄電器ＢＡＴと、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）１０５と、第１インバータＩＮＶ１と、第２インバータＩＮＶ２と、回転数センサー１０６と、加速度センサー１０８と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０７とを備える。なお、図１中の太い実線は機械連結を示し、二重点線は電力配線を示し、細い実線の矢印は制御信号又は検出信号を示す。
内燃機関ＥＮＧは、クラッチＣＬが切断された状態で、第２回転電機ＭＧ２を発電機として駆動する。但し、クラッチＣＬが締結されると、内燃機関ＥＮＧが出力した動力は、車両が走行するための機械エネルギーとして、第２回転電機ＭＧ２、クラッチＣＬ、ギアＧＢ、第１回転電機ＭＧ１、ディファレンシャルギヤ８及び駆動軸９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。
第２回転電機ＭＧ２は、内燃機関ＥＮＧの動力によって駆動され、電力を発生する。
第１回転電機ＭＧ１は、回転子が蓄電器ＢＡＴ及び第２回転電機ＭＧ２の少なくとも一方からの電力供給によって電動機として動作し、車両が走行するための動力を発生する。第１回転電機ＭＧ１で発生したトルクは、ディファレンシャルギヤ８及び駆動軸９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。また、第１回転電機ＭＧ１は、車両の制動時には発電機として動作し得る。
クラッチＣＬは、ＥＣＵ１０７からの指示に応じて、内燃機関ＥＮＧから駆動輪ＤＷ，ＤＷまでの動力の伝達経路を切断又は締結する（断接する）。クラッチＣＬが切断状態であれば、内燃機関ＥＮＧが出力した動力は駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達されず、クラッチＣＬが接続状態であれば、内燃機関ＥＮＧが出力した動力は駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。ギアＧＢは、変速段又は固定段を含み、内燃機関ＥＮＧからの動力を所定の変速比で変速して駆動輪ＤＷに伝達する。ギアＧＢにおける変速比はＥＣＵ１０７からの指示に応じて変更される。
蓄電器ＢＡＴは、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給する。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。
車速センサー１０１は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサー１０１が検出した車速ＶＰを示す信号は、ＥＣＵ１０７に送られる。
バッテリセンサー１０３は、蓄電器ＢＡＴの出力（端子電圧，充放電電流）を検出する。バッテリセンサー１０３が検出した端子電圧や充放電電流等を示す信号は、バッテリ情報としてＥＣＵ１０７に送られる。
ＶＣＵ１０５は、第１回転電機ＭＧ１が電動機として動作する際の蓄電器ＢＡＴの出力電圧を昇圧する。また、ＶＣＵ１０５は、車両の制動時に第１回転電機ＭＧ１が発電して直流に変換された回生電力を蓄電器ＢＡＴに充電する場合に、第１回転電機ＭＧ１の出力電圧を降圧する。さらに、ＶＣＵ１０５は、内燃機関ＥＮＧの駆動によって第２回転電機ＭＧ２が発電して直流に変換された電力を降圧する。ＶＣＵ１０５によって降圧された電力は、蓄電器ＢＡＴに充電される。
図２は、蓄電器ＢＡＴ、ＶＣＵ１０５、第１インバータＩＮＶ１、第２インバータＩＮＶ２、第２回転電機ＭＧ２及び第１回転電機ＭＧ１の関係を示す電気回路図である。図２に示すように、ＶＣＵ１０５は、蓄電器ＢＡＴが出力するＶ１電圧を入力電圧として２つのスイッチング素子をオンオフ切換動作することによって、出力側のＶ２電圧をＶ１電圧よりも高い電圧に昇圧する。なお、ＶＣＵ１０５の２つのスイッチング素子がオンオフ切換動作しないときのＶ２電圧はＶ１電圧に等しい。
第１インバータＩＮＶ１は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を第１回転電機ＭＧ１に供給する。また、第１インバータＩＮＶ１は、車両の制動時に第１回転電機ＭＧ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータＩＮＶ２は、内燃機関ＥＮＧの駆動によって第２回転電機ＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。
回転数センサー１０６は、内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅを検出する。回転数センサー１０６が検出した回転数Ｎｅを示す信号は、ＥＣＵ１０７に送られる。
加速度センサー１０８は、車両の前後方向に作用する加速度（以下「前後加速度」という。）を検出する。加速度センサー１０８によって検出された前後加速度を示す信号は、ＥＣＵ１０７に送られる。なお、前後加速度の値は、車両の前方向に加速度がかかった場合は正値を示し、車両の後方向に加速度がかかった場合は負値を示す。したがって、登坂路上で検出される前後加速度の値は、当該登坂路の勾配が大きいほど正値側に大きい。
ＥＣＵ１０７は、車両の状態に応じて、第１インバータＩＮＶ１、第２インバータＩＮＶ２及びＶＣＵ１０５の制御、並びに、クラッチＣＬの断接及び内燃機関ＥＮＧの運転の制御を行うことで、車両の状態に適した制御を行う。ＥＣＵ１０７には、車両の運転者が操作するアクセルペダルの開度（ＡＰ開度）を示す信号、運転者によるブレーキペダルの操作に応じたブレーキペダル踏力（ＢＲＫ踏力）を示す信号、車速センサー１０１から得られた車速ＶＰを示す信号、バッテリセンサー１０３から得られたバッテリ情報を示す信号、回転数センサー１０６が検出した内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅを示す信号、及び加速度センサー１０８が検出した前後加速度を示す信号が入力される。
図３は、車両の状態に適した制御を行うＥＣＵ１０７の内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＥＣＵ１０７は、充放電電力算出部１５１と、要求駆動力導出部１５３と、制御部１５５とを有する。以下、ＥＣＵ１０７が有する各構成要素について説明する。
充放電電力算出部１５１は、バッテリセンサー１０３から得られたバッテリ情報に基づいて、蓄電器ＢＡＴに入力される充電電力又は蓄電器ＢＡＴが出力する放電電力を算出する。
要求駆動力導出部１５３は、ＡＰ開度及び車速センサー１０１から得られた車速ＶＰに基づいて、車両への要求駆動力を導出する。図４は、ＡＰ開度と車速ＶＰと要求駆動力との関係を示す図である。要求駆動力導出部１５３は、ＡＰ開度及び車速ＶＰに基づいて、図３に示す関係の算出式又はマップから要求駆動力を導出する。なお、要求駆動力導出部１５３が導出する要求駆動力は、中車速及び高車速領域では、ＡＰ開度が０に近いほど要求駆動力が０以下となる。
制御部１５５は、要求駆動力導出部１５３が導出した要求駆動力等に基づいて、車両が以下に説明するどの走行モードで走行するかを選択し、選択した走行モード及び要求駆動力等に応じて、第１インバータＩＮＶ１、第２インバータＩＮＶ２、ＶＣＵ１０５、内燃機関ＥＮＧ及びクラッチＣＬの制御を行う。
（車両の走行モード）
図１に示した車両は、図５に示すように、典型的に以下の走行モードを有している。
［ＥＶ走行モード］
ＥＶ走行モードに設定された車両では、クラッチＣＬは開放され、内燃機関ＥＮＧは停止している。車両は、蓄電器ＢＡＴからの電力供給によって駆動する第１回転電機ＭＧ１の動力によって走行する。
［シリーズ走行モード］
シリーズ走行モードに設定された車両では、クラッチＣＬは開放され、内燃機関ＥＮＧは運転している。車両は、蓄電器ＢＡＴからの電力供給と共に、内燃機関ＥＮＧの運転によって第２回転電機ＭＧ２が発電した電力が供給される第１回転電機ＭＧ１の動力によって走行する。
［エンジン走行モード］
エンジン走行モードに設定された車両では、クラッチＣＬは締結され、内燃機関ＥＮＧは運転している。車両は、内燃機関ＥＮＧが出力した動力によって走行する。なお、エンジン走行モードでの走行時、第１回転電機ＭＧ１及び第２回転電機ＭＧ２の各回転子は、内燃機関ＥＮＧの駆動と共に連れ回される。但し、ＥＣＵ１０７は、第１回転電機ＭＧ１及び第２回転電機ＭＧ２がそれぞれ無負荷状態となるようゼロトルク制御を行う。
以下、車両がシリーズ走行モードで加速走行中に要求駆動力が０以下となり自然減速走行に移行したときにＥＣＵ１０７が行う処理について、図６及び図７を参照して詳細に説明する。図６は、車両がシリーズ走行モードで走行中に加速走行から自然減速走行に移行した後、再び加速走行に移行する場合にＥＣＵ１０７が行う処理を示すフローチャートである。図７は、シリーズ走行モードでの加速走行時及びシリーズ走行モードでの自然減速走行時の動力及び電力の伝達を示す図である。なお、「加速走行」とは、運転者がアクセルペダルを踏み込むことにより要求駆動力が０より大きな状態で車両が走行している状態をいう。なお、加速走行時に車速ＶＰが増加している必要はない。また、「自然減速走行」とは、運転者が踏んでいたアクセルペダルを離したために要求駆動力が０以下となり、ブレーキペダルを踏む操作も行っていないために、車両が走行抵抗等のために減速している状態をいう。なお、自然減速走行時には、第１回転電機ＭＧ１の回生動作が行われても良い。
図６に示すように、ＥＣＵ１０７の制御部１５５は、要求駆動力導出部１５３が導出した要求駆動力から、車両がシリーズ走行モードで加速走行中であるか否かを判断し（ステップＳ１０１）、シリーズ走行モードでの加速走行中であればステップＳ１０３に進む。なお、シリーズ走行モードで加速走行中の車両では、図７の（Ａ）に示すように、要求駆動力に応じて運転される内燃機関ＥＮＧが第２回転電機ＭＧ２を発電機として駆動し、第２回転電機ＭＧ２が発電した電力が供給される第１回転電機ＭＧ１の動力によって走行する。
ステップＳ１０３では、制御部１５５は、要求駆動力が正の値から０以下になり、かつ、ＢＲＫ踏力が０のままであれば、自然減速走行に移行したと判断し、ステップＳ１０５に進む。シリーズ走行モードで自然減速走行中の車両では、要求駆動力が０以下であるため内燃機関ＥＮＧの運転を停止しても良いが、本実施形態では、その後の加速要求に備えて、制御部１５５は、内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅを車速ＶＰに応じて可変な所定値ＮＲに保持するよう制御する（ステップＳ１０５）。このため、シリーズ走行モードで自然減速中の車両では、図７の（Ｂ）に示すように、回転数Ｎｅを所定値ＮＲに保持して内燃機関ＥＮＧの運転を維持する。
ステップＳ１０５で保持される内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅである上記所定値ＮＲは、自然減速走行中の車速ＶＰに応じて可変な値であり、車速ＶＰが大きいほど高い値に設定されている。また、上記所定値ＮＲは、内燃機関ＥＮＧのアイドリング動作時の回転数（アイドル回転数）より高い値である。さらに、上記所定値ＮＲは、車両がエンジン走行モードで走行する場合の、車速ＶＰに応じた内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅよりも低い値である。
また、上記所定値ＮＲは、車両がシリーズ走行モードで登坂路を要求駆動力が０以下のまま自然減速走行している場合には、当該登坂路の勾配に応じて変更され、勾配が大きいほど高い値に設定される。すなわち、制御部１５５は、加速度センサー１０８から得られる前後加速度及び車速に基づき登坂路の勾配を算出し、車速に応じて可変な上記所定値ＮＲを、算出した勾配に応じて補正する。
ステップＳ１０５の処理では、制御部１５５は、回転数Ｎｅを所定値ＮＲに保持して運転される内燃機関ＥＮＧの出力によって、第２回転電機ＭＧ２が発電を行うよう制御する。このときの第２回転電機ＭＧ２の発電電力は蓄電器ＢＡＴに入力され、蓄電器ＢＡＴが充電される。但し、蓄電器ＢＡＴに入力される充電電力には、蓄電器ＢＡＴの劣化抑制や故障防止等を目的とした最大制限値が設定されている。このため、制御部１５５は、ＥＣＵ１０７の充放電電力算出部１５１によって算出された充電電力が上記最大制限値を超えない範囲で第２回転電機ＭＧ２が発電を行うよう、内燃機関ＥＮＧの運転点を制御する。例えば、上記充電電力が最大制限値を超える場合、制御部１５５は、内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅを上記所定値ＮＲに保持したまま内燃機関ＥＮＧのトルクを低減するよう制御する。
制御部１５５は、上述したステップＳ１０５の処理が行われるシリーズ走行モードでの自然減速中に、要求駆動力が０よりも大きくなり、かつ、ＢＲＫ踏力が０のままであれば（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、加速走行に移行したと判断し、ステップＳ１０９に進む。このとき、制御部１５５は、所定値ＮＲに保持されていた内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅを、要求駆動力に応じて第１回転電機ＭＧ１へ供給する電力を第２回転電機ＭＧ２が発電する回転数まで上げるよう制御する（ステップＳ１０９）。
図８は、車両がシリーズ走行モードで走行中に加速走行から自然減速走行に移行した後、再び加速走行に移行した際の各パラメータの経時変化の一例を示す図である。図８には、シリーズ走行モードで加速走行から自然減速走行に移行すると内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅを上記所定値ＮＲに保持する本実施形態の場合の変化を実線で示し、内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅをアイドル回転数に低下させる場合の変化を点線で示す。
図８に示す例では、シリーズ走行モードでの加速走行中に、運転者が踏んでいたアクセルペダルを離したためにＡＰ開度が０になり、要求駆動力が０以下となってシリーズ走行モードのまま自然減速走行に移行すると、内燃機関ＥＮＧは、回転数Ｎｅをアイドル回転数まで低下することなく上記所定値ＮＲに保持するよう制御される。但し、当該所定値ＮＲは車速ＶＰに応じて可変であり、車速ＶＰが高いほど高い値に設定されるため、図８に示す例のように、内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅは、車速ＶＰの低下に従い低下するが、アイドル回転数よりも高い値に保持される。その後、運転者がアクセルペダルを踏み込むと、要求駆動力に応じて第１回転電機ＭＧ１へ供給する電力を第２回転電機ＭＧ２が発電するために、内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅが所定値ＮＲから所望の回転数まで増加される。このとき、内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅは、アイドル回転数からの増加ではないため、速やかに所望の回転数に到達し、車速ＶＰが速やかに上昇する。
以上説明したように、本実施形態では、車両がシリーズ走行モードでの加速走行中にアクセルペダルが離され自然減速走行に移行すると、その後の加速要求に備えて、内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅを所定値ＮＲに保持するよう制御する。当該所定値ＮＲは、車速ＶＰに応じた可変値であるため、再びアクセルペダルが踏み込まれたときの内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅは、このときの車速ＶＰによらずに所望の回転数に短時間で到達できる。特に、所定値ＮＲは、自然減速走行時の車速ＶＰが高いほど高い値であるため、車速ＶＰが高いときに再びアクセルペダルが踏み込まれても、内燃機関ＥＮＧは高い回転数の所定値ＮＲから所望の回転数に短時間で到達できる。このように、自然減速走行中に加速のため要求駆動力が増加したときの高出力発生までの応答時間を車速ＶＰによらずに短縮できるため、車速ＶＰによらない加速応答性の向上が可能である。
また、上記所定値ＮＲは、エンジン走行モードでの車速ＶＰに応じた内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅよりも低い値であるため、エンジン走行モードでの加速走行中にアクセルペダルが離され自然減速走行に移行したときの内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅは低下する。このため、エンジン走行モードでの加速走行中にアクセルペダルを離す操作が行われたときに生じる内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅの変化は、車両の運転者に違和感を与えない。
また、所定値ＮＲは、内燃機関ＥＮＧのアイドル回転数より高い値であるため、アクセルペダルを離す操作が行われた後にアクセルペダルが再び踏み込まれたときの加速応答性を向上できる。
また、シリーズ走行モードでの自然減速走行中の内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅを所定値ＮＲに保持するよう制御しているときは、内燃機関ＥＮＧの動力によって第２回転電機ＭＧ２が発電を行うよう制御する。このとき、蓄電器ＢＡＴに入力される電力の最大制限値を超えない範囲で第２回転電機が発電するよう制御し、蓄電器ＢＡＴに入力される電力が最大制限値を超える場合は、内燃機関ＥＮＧの回転数Ｎｅを所定値ＮＲに保持したまま内燃機関ＥＮＧのトルクを低減する。このため、蓄電器ＢＡＴを保護しつつ、発電電力の蓄電によって燃費性能の低下を防止でき、かつ、再びアクセルペダルが踏み込まれたときの加速応答性を向上できる。
また、車両が坂道を走行する場合、坂道の勾配が大きいほど大きな要求駆動力が求められるが、本実施形態では、所定値ＮＲは、車両が走行する登坂路の勾配が大きいほど高い値であるため、シリーズ走行モードでの自然減速走行中に再びアクセルペダルが踏み込まれても、走行する登坂路の勾配によらずに加速応答性を向上できる。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記説明した車両は、シリーズ方式とパラレル方式とを切り換え可能なＨＥＶであるが、図９に示すシリーズ式のＨＥＶであっても、図１０に示す２ＭＯＴ型電動４ＷＤのＨＥＶであっても、内燃機関ＥＮＧと第２回転電機ＭＧ２との間にクラッチが設けられた図１１に示すシリーズ方式とパラレル方式とを切り換え可能なＨＥＶであっても良い。
１０１ 車速センサー
１０３ バッテリセンサー
１０５ ＶＣＵ
１０６ 回転数センサー
１０７ ＥＣＵ
１０８ 加速度センサー
１５１ 充放電電力算出部
１５３ 要求駆動力導出部
１５５ 制御部
ＢＡＴ 蓄電器
ＣＬ ロックアップクラッチ
ＥＮＧ 内燃機関
ＧＢ ギアボックス
ＩＮＶ１ 第１インバータ
ＩＮＶ２ 第２インバータ
ＭＧ１ 第１回転電機
ＭＧ２ 第２回転電機

Claims (9)

  1. 出力軸に接続された第１回転電機と、
    内燃機関と、
    前記内燃機関に接続された第２回転電機と、を備えるハイブリッド車両であって、
    前記ハイブリッド車両の運転者が操作するアクセルペダルの開度に基づく要求駆動力を導出する導出部と、
    前記要求駆動力に応じて、前記内燃機関、前記第１回転電機及び前記第２回転電機を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記第１回転電機の動力による前記ハイブリッド車両の走行中、前記要求駆動力が０以下のときの前記内燃機関の回転数を、前記ハイブリッド車両の走行速度に基づいた前記走行速度が大きいほど高い可変な所定値に保持し、前記要求駆動力が０よりも大きくなった場合には、前記要求駆動力に応じた回転数よりも前記所定値が低い場合に、前記内燃機関の回転数を、前記所定値に保持されていた回転数から、前記要求駆動力に応じた回転数まで上げるよう制御するハイブリッド車両。
  2. 請求項１に記載のハイブリッド車両であって、
    前記制御部は、前記内燃機関の動力によって前記第２回転電機が発電した電力が供給される前記第１回転電機の動力による前記ハイブリッド車両の走行中、前記要求駆動力が０以下のときの前記内燃機関の回転数を前記所定値に保持する、ハイブリッド車両。
  3. 請求項１又は２に記載のハイブリッド車両であって、
    前記内燃機関と前記出力軸との間の動力の伝達経路を断接する断接部を備え、
    前記所定値は、前記断接部を締結した状態で前記ハイブリッド車両が走行する場合の、前記内燃機関の回転数以下の値である、ハイブリッド車両。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両であって、
    前記所定値は、前記内燃機関のアイドリング動作時の回転数より高い値である、ハイブリッド車両。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両であって、
    前記制御部は、前記内燃機関の回転数を前記所定値に保持するよう制御しているときは、前記内燃機関の動力によって前記第２回転電機が発電を行うよう制御する、ハイブリッド車両。
  6. 請求項５に記載のハイブリッド車両であって、
    前記第１回転電機及び前記第２回転電機と電気的に接続された蓄電器を備え、
    前記制御部は、
    前記内燃機関の動力によって前記第２回転電機が発電した電力を前記蓄電器に入力するよう制御し、
    前記蓄電器に入力される電力の制限値を超えない範囲で前記第２回転電機が発電を行うよう制御する、ハイブリッド車両。
  7. 請求項６に記載のハイブリッド車両であって、
    前記制御部は、前記内燃機関の回転数を前記所定値に保持するよう制御した状態での前記蓄電器に入力される電力が前記制限値を超える場合は、前記回転数を前記所定値に保持したまま前記内燃機関のトルクを低減する、ハイブリッド車両。
  8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のハイブリッド車両であって、
    前記内燃機関の回転数が前記所定値となるよう制御された状態で前記ハイブリッド車両が坂道を走行する場合の前記所定値は、前記坂道の勾配に応じた可変な値である、ハイブリッド車両。
  9. 請求項８に記載のハイブリッド車両であって、
    前記坂道が登坂路である場合、前記所定値は、前記登坂路の勾配が大きいほど高い値である、ハイブリッド車両。
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