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JP4347377B2 - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

ハイブリッド車およびその制御方法 Download PDF

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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、エンジンに接続された交流発電機と、車両を駆動する交流電動機と、交流電動機を駆動するインバータとを備え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、インバータが故障したときでも、交流発電機を交流電動機に直接に接続して交流発電機が発生する三相交流を交流電動機に印加することにより、交流電動機を駆動することができるとしている。
特許第３４６３７９１号公報
一般的に、内燃機関からの動力を用いて発電する発電機と走行用の動力を出力する電動機とを備えるハイブリッド車では、発電機と電動機に対して個々に駆動するインバータを備え、これらのインバータには発電機や電動機の定格最大出力に対応することができるものが用いられる。一方、ハイブリッド車では、急発進するときや急発進しなくても登坂路の発進時には大きな駆動力が電動機から出力されるよう電動機用のインバータが制御されるが、緩やかな加速や減速を伴って走行する通常走行時には大きな駆動力は要求されないため、電動機は定格最大出力を大きく下回る駆動力が出力されるよう電動機用のインバータが制御される。このため、走行用の電動機を駆動するインバータとしては、通常走行時には不要な高出力の性能のものが要求されることになる。
本発明のハイブリッド車は、低い性能のインバータを用いて走行用の電動機を駆動することを主目的とする。
本発明のハイブリッド車は、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、
前記内燃機関からの動力を用いて発電する発電機と、
走行用の動力を出力する電動機と、
充放電可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段と前記電動機とに接続されて該電動機を駆動する第１のインバータと、
前記蓄電手段に接続された第２のインバータと、
前記第２のインバータと前記発電機との接続と前記第２のインバータと前記電動機との接続を切り替える接続切替手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
走行に所定駆動力以上の駆動力が要求される大駆動力要求状態となるか否かを判定する大駆動力状態判定手段と、
前記大駆動力状態判定手段により前記大駆動力要求状態が判定されないときには前記第２のインバータと前記発電機とが接続された状態で前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記接続切替手段とを制御し、前記大駆動力状態判定手段により前記大駆動力要求状態が判定されたときには前記第２のインバータと前記電動機とが接続された状態で前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記接続切替手段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、走行に所定駆動力以上の駆動力が要求される大駆動力要求状態が判定されないときには、第２のインバータと発電機とが接続された状態で走行に要求される要求駆動力により走行するよう内燃機関と第１のインバータと第２のインバータと接続切替手段とを制御する。これにより、内燃機関の動力を用いて発電機により発電しながら要求駆動力により走行することができる。一方、走行に所定駆動力以上の駆動力が要求される大駆動力要求状態が判定されたときには、第２のインバータと電動機とが接続された状態で要求駆動力により走行するよう内燃機関と第１のインバータと第２のインバータと接続切替手段とを制御する。即ち、第１のインバータと第２のインバータとを用いて電動機を駆動するのである。これにより、第１のインバータだけで電動機を駆動する場合に比して電動機から大きな駆動力を出力することができる。なお、この場合、内燃機関からの動力を用いた発電は行なうことはできない。このように、走行に要求される駆動力に応じて第２のインバータの接続を切り替えることにより、電動機の定格最大出力に対応することができるインバータより低い性能の第１のインバータを用いて電動機を駆動することができる。
こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記大駆動力状態判定手段により前記大駆動力要求状態が判定されたときには前記第１のインバータから前記電動機に印加される三相交流と前記第２のインバータから前記電動機に印加される三相交流とが同位相となるよう前記内燃機関と前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記接続切替手段とを制御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、前記大駆動力状態判定手段は、車両が発進するときに前記大駆動力要求状態にあると判定する手段であるものとすることもできるし、路面勾配が所定勾配以上のときに前記大駆動力要求状態にあると判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、前記内燃機関からの動力を用いて発電する発電機と、走行用の動力を出力する電動機と、充放電可能な蓄電手段と、前記蓄電手段と前記電動機とに接続されて該電動機を駆動する第１のインバータと、前記蓄電手段に接続された第２のインバータと、前記第２のインバータと前記発電機との接続と前記第２のインバータと前記電動機との接続を切り替える接続切替手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
走行に所定駆動力以上の駆動力が要求される大駆動力要求状態が判定されないときには前記第２のインバータと前記発電機とが接続された状態で走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記接続切替手段とを制御し、走行に前記所定駆動力以上の駆動力が要求される大駆動力要求状態が判定されたときには前記第２のインバータと前記電動機とが接続された状態で前記第１のインバータから前記電動機に印加される三相交流と前記第２のインバータから前記電動機に印加される三相交流とを同位相として走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記接続切替手段とを制御する、
ことを特徴とする。
この本発明のハイブリッド車の制御方法では、走行に所定駆動力以上の駆動力が要求される大駆動力要求状態が判定されないときには、第２のインバータと発電機とが接続された状態で走行に要求される要求駆動力により走行するよう内燃機関と第１のインバータと第２のインバータと接続切替手段とを制御する。これにより、内燃機関の動力を用いて発電機により発電しながら要求駆動力により走行することができる。一方、走行に所定駆動力以上の駆動力が要求される大駆動力要求状態が判定されたときには、第２のインバータと電動機とが接続された状態で要求駆動力により走行するよう内燃機関と第１のインバータと第２のインバータと接続切替手段とを制御する。即ち、第１のインバータと第２のインバータとを用いて電動機を駆動するのである。これにより、第１のインバータだけで電動機を駆動する場合に比して電動機から大きな駆動力を出力することができる。なお、この場合、内燃機関からの動力を用いた発電は行なうことはできない。このように、走行に要求される駆動力に応じて第２のインバータの接続を切り替えることにより、電動機の定格最大出力に対応することができるインバータより低い性能の第１のインバータを用いて電動機を駆動することができる。
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からの動力を用いて発電するモータＭＧ１と、駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力するモータＭＧ２と、充放電するバッテリ５０と、バッテリ５０に接続された第１インバータ４１と、バッテリ５０に接続されてモータＭＧ２を駆動する第２インバータ４２と、第１インバータ４１をモータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかに接続するスイッチ４５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。
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、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、第１インバータ４１や第２インバータ４２を介してバッテリ５０と電力をやり取りする。第１インバータ４１，第２インバータ４２は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６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、によりそれぞれ構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６は、バッテリ５０の正極が接続された正極母線５４ａとバッテリ５０の負極が接続された負極母線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いる。第１インバータ４１の各ペアのトランジスタの接続点の各々には、スイッチ４５のリレー４６，４７，４８が各々に接続されており、第１インバータ４１は、スイッチ４５によりモータＭＧ１またはモータＭＧ２のいずれかの三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に接続可能となっている。また、第２インバータ４２の各ペアのトランジスタの接続点の各々には、モータＭＧ２の三相コイルの各々が接続されている。このため、スイッチ４５により第１インバータ４１をモータＭＧ１に接続しているときには、第１インバータ４１のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６を制御してモータＭＧ１を駆動することができると共に第２インバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６を制御してモータＭＧ２を駆動することができ、スイッチ４５により第１インバータ４１をモータＭＧ２に接続しているときには、第１インバータ４１と第２インバータ４２とからモータＭＧ２に印加される三相交流の位相が同位相となるようトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６を制御してモータＭＧ２を駆動することができる。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、第１インバータ４１や第２インバータ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Ｔｂ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，勾配センサ８９からの路面勾配θなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、スイッチ４５への制御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。なお、シフトポジションＳＰとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）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）に繰り返し実行される。
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，バッテリ５０の残容量ＳＯＣなど制御に必要なデータを入力すると共に（ステップＳ１００）、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６１に出力すべき要求トルクＴｄ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、バッテリ５０の残容量ＳＯＣは、図示しない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演算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。また、要求トルクＴｄ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｄ＊との関係を予め定めてトルク指令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Ｔｄ＊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。
次に、走行に比較的大きな駆動力が要求されるか否かを示す大駆動力要求フラグＦを設定すると共に（ステップＳ１２０）、設定した大駆動力要求フラグＦの値を調べる（ステップＳ１３０）。ここで、大駆動力要求フラグＦは、走行に比較的大きな駆動力が要求されるとき（例えば、急発進するときや、急発進しなくても登坂路で発進するときなど）に値１が設定され、走行に比較的大きな駆動力が要求されないときに値０が設定されるフラグである。実施例では、シフトポジションＳＰがＤポジションであり、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｃｒｅｆ（急発進すると判断される値の下限近傍の値）より大きく、ブレーキペダルポジションＢＰが閾値Ｂｒｅｆ（略ブレーキオフと判断される値の上限近傍の値）より小さく、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ（略停止と判断される車速の上限近傍の車速であり、例えば、２ｋｍ／ｈなど）以下であるとき急発進すると判定し、シフトポジションＳＰがＤポジションであり、ブレーキペダルポジションＢＰが閾値Ｂｒｅｆより小さく、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以下であり、路面勾配θが所定勾配θｒｅｆ（登坂路と判断される勾配の下限近傍の勾配）以上であるときに登坂路で発進すると判定し、急発進または登坂路での発進と判定されたときに大駆動力要求フラグＦに値１を設定し、急発進または登坂路での発進と判定されないときに大駆動力要求フラグＦに値０を設定するものとした。大駆動力要求フラグＦが値０のときには、走行に比較的大きな駆動力は要求されないと判断し、第１インバータ４１をモータＭＧ１に接続するようスイッチ４５を制御する（ステップＳ１４０）。
続いて、エンジン２２が運転中であるか否かを判定し（ステップＳ１５０）、エンジン２２が運転中のときには、バッテリ５０の残容量ＳＯＣを閾値ＳＨと比較する（ステップＳ１６０）。ここで、閾値ＳＨは、バッテリ５０が過充電となるおそれがあるか否かを判定するために用いられるものであり、例えば、６５％や７０％などを用いることができる。残容量ＳＯＣが閾値ＳＨ未満のときには、バッテリ５０は過充電にならないと判断し、エンジン２２が効率のよい運転ポイントで運転するようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共に設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とをエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１７０）。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。
次に、エンジン２２から出力される動力がモータＭＧ１により発電されるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊にエンジン２２の目標トルクＴｅ＊の符号を反転させたトルク（−Ｔｅ＊）を設定すると共に設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ１８０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に要求トルクＴｄ＊を設定すると共に設定したモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を同じくモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１９０）、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が駆動されるよう第１インバータ４１および第２インバータ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を効率よく運転してモータＭＧ１により発電することができると共にモータＭＧ２により駆動軸６１に要求トルクＴｄ＊を出力して走行することができる。
ステップＳ１６０でバッテリ５０の残容量ＳＯＣが閾値ＳＨ以上のときには、バッテリ５０が過充電となる可能性があり、エンジン２２を停止してモータＭＧ１による発電を停止すべきと判断し、エンジン２２を停止する制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ２００）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定してこれをモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２１０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に要求トルクＴｄ＊を設定してこれを同じくモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１９０）、駆動制御ルーチンを終了する。エンジン２２を停止する制御信号を受信したエンジンＥＣＵ２４は、燃料噴射弁１２６からの燃料噴射を停止すると共に点火プラグ１３０の点火を停止する。
ステップＳ１５０でエンジン２２が運転中ではない、即ち、エンジン２２が停止されていると判定されたときには、バッテリ５０の残容量ＳＯＣを閾値ＳＬ１と比較する（ステップＳ２２０）。ここで、閾値ＳＬ１は、エンジン２２を始動すべきか否かを判定するために用いられるものであり、例えば、４０％や４５％などを用いることができる。残容量ＳＯＣが閾値ＳＬ１以上のときには、エンジン２２を始動する必要はないと判断し、上述したステップＳ２００以降の処理を実行して駆動制御ルーチンを終了する。
一方、ステップＳ２２０で残容量ＳＯＣが閾値ＳＬ１未満のときには、エンジン２２を始動すべきと判断し、エンジン２２を始動する制御信号をモータＥＣＵ４０とエンジンＥＣＵ２４とに送信してエンジン２２を始動し（ステップＳ２３０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に要求トルクＴｄ＊を設定すると共に設定したモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１９０）、駆動制御ルーチンを終了する。エンジン２２を始動する制御信号を受信したモータＥＣＵ４０は、エンジン２２がモータリングされるようモータＭＧ１を駆動制御し、エンジン２２を始動する制御信号を受信したエンジンＥＣＵ２４はエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに至ったときに燃料噴射と点火とを開始してエンジン２２を始動する。そして、エンジン２２の始動が完了すると、次回以降にこのルーチンが実行されたときには、上述したように、エンジン２２は効率のよい運転ポイントで運転されてモータＭＧ１により発電が行なわれる。
ステップＳ１３０で大駆動力要求フラグＦが値１のときには、走行に比較的大きな駆動力が要求されると判断し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣを閾値ＳＬ１以下の閾値ＳＬ２と比較する（ステップＳ２４０）。ここで、閾値ＳＬ２は、バッテリ５０が過放電となる可能性があるか否かを判定するために用いられるものであり、実施例では、閾値ＳＬ１と同じ値を用いるものとした。残容量ＳＯＣが閾値ＳＬ２未満のときには、バッテリ５０が過放電となる可能性があり、エンジン２２を運転してモータＭＧ１により発電を行なうべきと判断し、第１インバータ４１をモータＭＧ１に接続するようスイッチ４５を制御し（ステップＳ１４０）、上述したステップＳ１５０以降の処理を実行して駆動制御ルーチンを終了する。この場合、エンジン２２が運転中のときには、継続してエンジン２２が運転されてモータＭＧ１により発電が行なわれ、エンジン２２が運転中でないときには、エンジン２２が始動される。
一方、ステップＳ２４０で残容量ＳＯＣが閾値ＳＬ２以上のときには、走行に比較的大きな駆動力が要求されると共にバッテリ５０は過放電にならないと判断し、第１インバータ４１をモータＭＧ２に接続するようスイッチ４５を制御し（ステップＳ２５０）、エンジン２２を停止するようエンジン２２を停止する制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ２６０）、要求トルクＴｄ＊をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定すると共に設定したモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１９０）、駆動制御ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、第１インバータ４１と第２インバータ４２とからモータＭＧ２に印加される三相交流の位相が同位相となるようにしてトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるよう第１インバータ４１および第２インバータ４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。実施例では、モータＭＧ２に大きな駆動力が要求されると共に残容量ＳＯＣが閾値ＳＬ２以上のときには、第１インバータ４１と第２インバータ４２とを用いてモータＭＧ２を駆動することにより、第２インバータ４２だけでモータＭＧ２を駆動する場合に比してモータＭＧ２から大きな駆動力を出力することができる。なお、この場合、エンジン２２からの動力を用いた発電は行なうことはできない。このように、走行に要求される駆動力に応じて第１インバータ４１の接続を切り替えることにより、モータＭＧ２の定格最大出力に対応することができるインバータより低い性能の第２インバータ４２を用いてモータＭＧ２を駆動することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、走行に比較的大きな駆動力が要求されるときには、スイッチ４５により第１インバータ４１をモータＭＧ２に接続して第１インバータ４１と第２インバータ４２とを用いてモータＭＧ２を駆動して駆動軸６１に要求トルクＴｄ＊を出力することにより、第２インバータ４２だけでモータＭＧ２を駆動するときに比してモータＭＧ２から大きな駆動力を出力することができる。即ち、走行に要求される駆動力に応じて第１インバータ４１の接続を切り替えることにより、モータＭＧ２の定格最大出力に対応することができるインバータより低い性能の第２インバータ４２を用いてモータＭＧ２を駆動することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、スイッチ４５により第１インバータ４１をモータＭＧ２に接続するときには、エンジン２２停止するものとしたが、エンジン２２をアイドル回転数などで自立運転するものとしても構わない。
実施例のハイブリッド自動車２０では、例えば、勾配センサ８９により検出された路面勾配θに基づいて大駆動力要求フラグＦを設定するものとしたが、路面勾配θは、車両の
前後方向の加速度を検出するＧセンサを取り付けてこのＧセンサにより検出された値などに基づいて計算されたものを用いるものとしてもよく、また、ＧＰＳ衛星から走行位置を受信可能である車両では、受信した走行位置に基づいて求められたものを用いるものとしても構わない。
実施例のハイブリッド自動車２０では、例えば、急発進するときや急発進しなくても登坂路で発進するときに、走行に比較的大きな駆動力が要求されると判定するものとしたが、車両の走行状態に拘わらず路面勾配が所定勾配以上のときには走行に比較的大きな駆動力が要求されると判定するものとしてもよいし、路面勾配や急発進であるか否かに拘わらず車両が発進するときには走行に比較的大きな駆動力が要求されると判定するものとしてもよい。また、これらに代えてまたは加えて、車両が急加速するときに走行に比較的大きな駆動力が要求されると判定するものとしてもよい。
実施例では、エンジン２２からの動力の全てを用いて発電するモータＭＧ１からの電力によりバッテリ５０を充電すると共にバッテリ５０やモータＭＧ１からの電力を用いて走行用の動力を出力するモータＭＧ２を備える、いわゆるシリーズハイブリッド車に適用して説明したが、図４の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、駆動輪６３ａ，６３ｂ側に遊星歯車機構１３０を介して動力を出力するエンジン２２およびモータＭＧ１と、同じく駆動輪側に動力を入出力可能なモータＭＧ２とを備える車両に適用するものとしてもよい。
ここで、実施例や変形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、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、第２インバータ４２が「第１のインバータ」に相当し、第１インバータ４１が「第２のインバータ」に相当し、スイッチ４５が「接続切替手段」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Ｔｄ＊を設定する図２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「要求駆動力設定手段」に相当し、シフトポジションＳＰやアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖ，路面勾配θなどに基づいて大駆動力要求フラグＦを設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０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「大駆動力状態判定手段」に相当し、走行に比較的大きな駆動力が要求されないときには、第１インバータ４１をモータＭＧ１に接続するようスイッチ４５を制御し、エンジン２２の間欠運転とエンジン２２から出力される動力を用いたモータＭＧ１による発電とを伴って走行に要求される要求トルクＴｄ＊が駆動軸６１に出力されるようエンジン２２への制御信号やトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し、走行に比較的大きな駆動力が要求されるときには、第１インバータ４１をモータＭＧ２に接続するようスイッチ４５を制御し、エンジン２２を停止した状態で走行に要求される要求トルクＴｄ＊が駆動軸６１に出力されるようエンジン２２への制御信号やモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信する図２の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、走行に比較的大きな駆動力が要求されないときにはトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいて第１インバータ４１によりモータＭＧ１が駆動されると共に第２インバータ４２によりモータＭＧ２が駆動されるよう第１インバータ４１と第２インバータ４２とを制御し、走行に比較的大きな駆動力が要求されるときにはトルク指令Ｔｍ２＊に基づいて第１インバータ４１と第２インバータ４２とによりモータＭＧ２が駆動されるよう第１インバータ４１と第２インバータ４２とを制御するモータ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、内燃機関からの動力を用いて発電する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。「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、走行用の動力を出力する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、充放電が可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「第１のインバータ」としては、第２インバータ４２に限定されるものではなく、蓄電手段と電動機とに接続されて電動機を駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「第２のインバータ」としては、第１インバータ４１に限定されるものではなく、蓄電手段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。「接続切替手段」としては、スイッチ４５に限定されるものではなく、第２のインバータと発電機との接続と第２のインバータと電動機との接続を切り替えるものであれば如何なるものとしても構わない。「要求駆動力設定手段」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Ｔｄ＊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ものや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ものなど、駆動軸に要求される要求トルク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。「大駆動力状態判定手段」としては、シフトポジションＳＰやアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダルポジションＢＰ，車速Ｖ，モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２，路面勾配θなどに基づいて大駆動力要求フラグＦを設定するものに限定されるものではなく、走行に所定駆動力以上の駆動力が要求される大駆動力要求状態となるか否かを判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、走行に比較的大きな駆動力が要求されないときには、第１インバータ４１をモータＭＧ１に接続するようスイッチ４５を制御し、エンジン２２の間欠運転とエンジン２２から出力される動力を用いたモータＭＧ１による発電とを伴って走行に要求される要求トルクＴｄ＊が駆動軸６１に出力されるようエンジン２２と第１インバータ４１と第２インバータ４２とを制御し、走行に比較的大きな駆動力が要求されるときには、第１インバータ４１をモータＭＧ２に接続するようスイッチ４５を制御し、エンジン２２を停止した状態で走行に要求される要求トルクＴｄ＊が駆動軸６１に出力されるようエンジン２２と第１インバータ４１と第２インバータ４２とを制御するものに限定されるものではなく、前記大駆動力状態判定手段により前記大駆動力要求状態が判定されないときには前記第２のインバータと前記発電機とが接続された状態で前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記接続切替手段とを制御し、前記大駆動力状態判定手段により前記大駆動力要求状態が判定されたときには前記第２のインバータと前記電動機とが接続された状態で前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記接続切替手段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、実施例や変形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、車両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。 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。 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、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１ 第１インバータ，４２ 第２インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４５ スイッチ、４６，４７，４８ リレー，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、５４ａ 正極母線、５４ｂ 負極母線、５７ コンバータ，６１ 駆動軸、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、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、８９ 勾配センサ、１３０ 動力分配統合機構、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード。

Claims (5)

  1. 内燃機関と、
    前記内燃機関からの動力を用いて発電する発電機と、
    走行用の動力を出力する電動機と、
    充放電可能な蓄電手段と、
    前記蓄電手段と前記電動機とに接続されて該電動機を駆動する第１のインバータと、
    前記蓄電手段に接続された第２のインバータと、
    前記第２のインバータと前記発電機との接続と前記第２のインバータと前記電動機との接続を切り替える接続切替手段と、
    走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    走行に所定駆動力以上の駆動力が要求される大駆動力要求状態となるか否かを判定する大駆動力状態判定手段と、
    前記大駆動力状態判定手段により前記大駆動力要求状態が判定されないときには前記第２のインバータと前記発電機とが接続された状態で前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記接続切替手段とを制御し、前記大駆動力状態判定手段により前記大駆動力要求状態が判定されたときには前記第２のインバータと前記電動機とが接続された状態で前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記接続切替手段とを制御する制御手段と、
    を備えるハイブリッド車。
  2. 前記制御手段は、前記大駆動力状態判定手段により前記大駆動力要求状態が判定されたときには前記第１のインバータから前記電動機に印加される三相交流と前記第２のインバータから前記電動機に印加される三相交流とが同位相となるよう前記内燃機関と前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記接続切替手段とを制御する手段である請求項１記載のハイブリッド車。
  3. 前記大駆動力状態判定手段は、車両が発進するときに前記大駆動力要求状態にあると判定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. 前記大駆動力状態判定手段は、路面勾配が所定勾配以上のときに前記大駆動力要求状態にあると判定する手段である請求項１ないし３いずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車。
  5. 内燃機関と、前記内燃機関からの動力を用いて発電する発電機と、走行用の動力を出力する電動機と、充放電可能な蓄電手段と、前記蓄電手段と前記電動機とに接続されて該電動機を駆動する第１のインバータと、前記蓄電手段に接続された第２のインバータと、前記第２のインバータと前記発電機との接続と前記第２のインバータと前記電動機との接続を切り替える接続切替手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
    走行に所定駆動力以上の駆動力が要求される大駆動力要求状態が判定されないときには前記第２のインバータと前記発電機とが接続された状態で走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記接続切替手段とを制御し、前記大駆動力要求状態が判定されたときには前記第２のインバータと前記電動機とが接続された状態で前記第１のインバータから前記電動機に印加される三相交流と前記第２のインバータから前記電動機に印加される三相交流とを同位相として走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記接続切替手段とを制御する、
    ことを特徴とするハイブリッド車の制御方法。
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