JP2020121664A - ハイブリッド車両の駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動システム全体としてのエネルギー消費量を低減できるハイブリッド車両の駆動力制御装置を提供する。【解決手段】エンジンと車輪との間に設けられた変速機構の変速段と車速とに応じたエンジン回転数でエンジンを運転した場合におけるエンジンの熱効率が良好となるようにエンジンの出力パワーを求め、エンジンが出力パワーを出力している状態におけるハイブリッド車両の走行パワーがハイブリッド車両に要求される要求走行パワーとなる制御モータへの蓄電装置から供給する要求電力もしくは制御モータで発生する起電力を求め（ステップＳ１１）、要求電力もしくは起電力が、第１所定電力以下の場合に制御モータと蓄電装置との間での電力の授受を遮断する（ステップＳ１６）。【選択図】図４

Description

この発明は、駆動力源としてのエンジンと少なくとも一つのモータとを備えたハイブリッド車両の駆動力制御装置に関するものである。

特許文献１には、エンジンが連結された第１回転要素と、第１モータが連結された第２回転要素と、出力軸が連結された第３回転要素とにより構成された動力分割機構と、その出力軸にトルク伝達可能に連結された第２モータと、出力軸からトルクが入力される変速機構とを備えたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。このハイブリッド車両は、第２モータのみから駆動トルクを出力して走行することができ、その場合、エンジンを停止させ、第１モータを非通電状態とすることにより、エネルギー損失を低減できる。一方、車速が増加すると、それに応じて第１モータの回転数が増大するため、第１モータを非通電状態としても、第１モータで生じる逆起電力が増大して発電する可能性がある。そのため、特許文献１に記載された制御装置は、第１モータの回転数に関連する状態量が所定量まで上昇した場合に、第１モータを非通電状態としたまま、変速機構をアップシフトして、第１モータの回転数を低下させるように構成されている。

特開２０１５−２０６２０号公報

特許文献１に記載された制御装置は、第１モータからトルクを出力することが要求されていないときに第１モータを非通電状態とすることにより、第１モータでのエネルギー消費量を低減している。また、特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、エンジンの出力トルクを駆動輪に伝達する場合には、第１モータのトルクを制御することによりエンジンの運転点を熱効率が良好な運転点に制御できる。一方、そのように第１モータによりエンジンの運転点を制御する場合には、第１モータによる鉄損や銅損などによってエネルギー損失が発生する。したがって、エンジンの熱効率を向上させることによるエネルギー消費の低減量よりも、第１モータを駆動することによるエネルギー損失量が大きくなる場合があり、駆動システム全体としてのエネルギー消費量が増加する可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、駆動システム全体としてのエネルギー消費量を低減できるハイブリッド車両の駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、前記エンジンの出力側に連結されかつ複数の変速段を設定可能な変速機構と、前記変速機構からトルクが伝達される車輪と前記車輪とは異なる他の車輪とのいずれか一方の車輪に連結された発電機能を有する制御モータと、前記制御モータに接続された蓄電装置とを備えたハイブリッド車両の駆動力制御装置において、前記エンジンと前記制御モータとを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記変速機構の変速比と車速とに応じたエンジン回転数で前記エンジンを運転した場合における前記エンジンの熱効率が良好となる前記エンジンの出力パワーを求め、前記エンジンが前記出力パワーを出力している状態における前記ハイブリッド車両の走行パワーが前記ハイブリッド車両に要求される要求走行パワーとなる前記制御モータへの前記蓄電装置から供給する要求電力もしくは前記制御モータで発生する起電力を求め、前記要求電力もしくは前記起電力が、第１所定電力以下の場合に前記制御モータと前記蓄電装置との間での電力の授受を遮断するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明では、前記第１所定電力は、前記要求走行パワーを前記エンジンから出力する場合の前記エンジンの運転点に基づく熱効率に応じたエネルギー損失量が、前記蓄電装置から前記制御モータに前記要求電力を供給し、または前記制御モータが前記起電力を発生した場合における前記制御モータのエネルギー損失量よりも大きくなるエネルギー量に応じた電力であってよい。

この発明では、前記制御モータと前記蓄電装置との間での電力の授受は、前記要求電力もしくは前記起電力が前記第１所定電力以下の場合に前記要求電力もしくは前記起電力を所定減少率で減少させ、前記要求電力もしくは前記起電力が前記第１所定電力よりも低電力である第２所定電力以下に低下した後に前記制御モータと前記蓄電装置との間での電力の授受をゼロにすることにより遮断してよい。

この発明では、前記変速機構の入力側に連結された第１モータと、前記変速機構の出力側または前記他の車輪に連結された第２モータとを備え、前記コントローラは、前記第１モータと前記第２モータとのうちのいずれか一方のモータを前記制御モータとして選択してよい。

この発明では、前記コントローラは、前記要求走行パワーが前記エンジンの前記出力パワーよりも小さい場合に、前記第１モータを前記制御モータとして選択し、前記要求走行パワーが前記エンジンの前記出力パワーよりも大きい場合に、前記第２モータを前記制御モータとして選択してよい。

この発明では、前記コントローラは、前記蓄電装置から前記第１モータに前記要求電力を供給し、または前記第１モータが前記起電力を発生した場合における電気的な動力損失と、前記第１モータから前記駆動輪に動力を伝達する際の機械的な動力損失との合算値である第１動力損失を求め、前記蓄電装置から前記第２モータに前記要求電力を供給し、または前記第２モータが前記起電力を発生した場合における電気的な動力損失と、前記第２モータから前記駆動輪に動力を伝達する際の機械的な動力損失との合算値である第２動力損失を求め、前記第１動力損失が前記第２動力損失よりも小さい場合に、前記第１モータを前記制御モータとして選択し、前記第１動力損失が前記第２動力損失よりも大きい場合に、前記第２モータを前記制御モータとして選択してよい。

この発明では、前記コントローラは、前記制御モータと前記蓄電装置との間での電力の授受の遮断の有無にかかわらず、前記第１モータと前記第２モータとのうちの他方のモータと前記蓄電装置との間での電力の授受を遮断してよい。

この発明では、前記コントローラは、前記第２モータの逆起電力が第３所定電力よりも大きい場合に、前記第２モータと前記蓄電装置との電力の授受の遮断を禁止してよい。

この発明によれば、エンジンの熱効率が良好となるように変速機構の変速段と車速とに応じてエンジンの出力パワーを求め、エンジンが出力パワーを出力している状態におけるハイブリッド車両の走行パワーがハイブリッド車両に要求される要求走行パワーとなる制御モータへの蓄電装置から供給する要求電力もしくは制御モータで発生する起電力を求め、さらに、その要求電力もしくは起電力が、第１所定電力以下の場合に制御モータと蓄電装置との間での電力の授受を遮断する。つまり、要求電力もしくは起電力が低電力である場合に、制御モータを駆動しない。すなわち、制御モータから僅かな動力を出力するなどによって駆動することによるエネルギー削減効果が比較的小さい時に、制御モータを停止する。したがって、制御モータを回転させることに伴って蓄電装置と制御モータとの間で電力を授受することによるエネルギー損失が生じず、その結果、ハイブリッド車両の全体としてのエネルギー効率が向上する。

この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の一例を説明するための模式図である。 設定されるエンジンパワーと、要求パワーとの関係を説明するための図である。 シャットダウンするモータと制御モータとを選択するための制御例を説明するためのフローチャートである。 要求電力に応じて制御モータをシャットダウンさせる制御例を説明するためのフローチャートである。 図４に示す制御例を実行した場合における制御モータに通電する電力の変化を説明するためのタイムチャートである。 動力損失に応じてシャットダウンするモータと制御モータとを選択するための制御例を説明するためのフローチャートである。

この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の一例を説明するための模式図を図１に示してある。図１に示すハイブリッド車両Ｖｅは、駆動力源としてのエンジン１と第１モータ（ＭＧ１）２とが後輪３に連結され、他の駆動力源としての第２モータ（ＭＧ２）４が、前輪５に連結されている。なお、後輪３が、この発明の実施形態における「車輪」に相当し、前輪５が、この発明の実施形態における「他の車輪」に相当する。

エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの従来知られているエンジンと同様に構成されており、空気と燃料との混合気を燃焼することにより動力を出力する。そのエンジン１の回転数とエンジン１の出力トルクとで定められる運転点を制御することにより、その制御されたエンジン１の運転点に応じた熱効率で混合気が燃焼されて動力が出力される。

そのエンジン１の出力軸６には、第１モータ２が連結されている。より具体的には、第１モータ２のロータ軸が出力軸６と一体に回転するように嵌合している。この第１モータ２は、従来知られているハイブリッド車両や電気自動車の駆動力源として設けられたモータと同様に、発電機能を有するモータであって、例えば、永久磁石式の同期モータを採用することができる。また、第１モータ２は、第２モータ４と比較して低回転数でかつ高トルクを出力できるように構成されており、発電機としての機能が優れるように構成されている。

第１モータ２を貫通したエンジン１の出力軸６の端部には、複数の変速比を設定可能な変速機構７が連結されている。この変速機構７は、従来知られている変速比をステップ的に変更可能な有段式の変速機構を採用することができる。

その変速機構７の図示しない出力部材は、リアプロペラシャフト８およびリアデファレンシャルユニット９を介して一対の後輪３が連結されている。なお、図１では、便宜上、一方の後輪３のみを示してある。

さらに、図１に示すハイブリッド車両Ｖｅの前後方向における中央または後方に、第２モータ４が設けられている。この第２モータ４も、第１モータ２と同様に発電機能を有するモータであって、例えば、永久磁石式の同期モータを採用することができる。一方、第２モータ４は、第１モータと比較して高回転数でかつ低トルクを出力できるように構成されており、モータとしての機能が優れるように構成されている。

第２モータ４の出力軸１０は、車両Ｖｅの前方側に向けて延出しており、その先端に、リダクションギヤ対１１を介してフロントプロペラシャフト１２が連結されている。そのフロントプロペラシャフト１２にフロントデファレンシャルギヤユニット１３を介して、一対の前輪５が連結されている。なお、図１では、便宜上、一方の前輪５のみを示してある。

上述した第１モータ２には、第１インバータ１４を介して蓄電装置１５が接続され、同様に第２モータ４には、第２インバータ１６を介して蓄電装置１５が接続されている。第１インバータ１４は、従来知られたインバータと同様に、第１モータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに接続された三つのトランジスタと、それぞれのトランジスタ毎に逆並列に接続された三つのダイオードとにより構成されている。第２インバータ１６も同様に、第２モータ４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに接続された三つのトランジスタと、それぞれのトランジスタ毎に逆並列に接続された三つのダイオードとにより構成されている。また、蓄電装置１５は、バッテリやキャパシタなどにより構成されており、その蓄電装置１５から出力された直流電流を、第１インバータ１４や第２インバータ１６で所定の周波数の交流電流に変換して第１モータ２や第２モータ４に通電し、また第１モータ２や第２モータ４により発電された交流電流を第１インバータ１４や第２インバータ１６で直流電流に変換して蓄電装置１５に供給するように構成されている。

このように構成された各インバータ１４，１６をシャットダウンすることにより、すなわち、各インバータ１４，１６のスイッチングを停止することにより、蓄電装置１５と第１モータ２や第２モータ４との電力の授受が遮断される。つまり、第１モータ２や第２モータ４から駆動トルクや回生トルクを出力することがない。

上述したエンジン１、各モータ２，４（もしくは各インバータ１４，１６）、および変速機構７を制御するための電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）１７が設けられている。このＥＣＵ１７は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当するものであり、マイクロコンピュータを主体として構成され、入力される信号と、予め記憶されている演算式やマップなどとに基づいて、エンジン１や、各インバータ１４，１６、あるいは変速機構７に出力する信号を定めるように構成されている。そのＥＣＵ１７に入力される信号は、例えば、アクセル開度センサにより検出された信号、車速センサによって検出された信号、第１モータ２や第２モータ４の回転数を検出するセンサの信号、蓄電装置１５の充電残量、蓄電装置１５の温度、蓄電装置１５の出力電圧や出力電流などである。また、ＥＣＵ１７に記憶されているマップは、車速とアクセル開度とから要求駆動力を求めるための駆動力マップ、要求駆動力と車速とから変速機構７が設定する変速段を定めるための変速マップ、エンジン１の運転点毎における熱効率を定めた熱効率マップ、第１モータ２や第２モータ４の運転点毎におけるエネルギー効率（入力される電力に対する出力パワー）を定めたマップなどである。

上述したように構成されたハイブリッド車両Ｖｅは、エンジン１から駆動トルクを出力して走行する場合には、原則的に、エンジン１の運転点が熱効率が良好な運転点となるように制御する。そして、走行するために要求されるパワー（以下、要求パワーと記す）Ｐｒｅｑと、上記のエンジン１の運転点に応じたエンジン１の出力パワー（以下、エンジンパワーと記す）Ｐｅとの差Ｐｄに応じて第１モータ２や第２モータ４から駆動パワーを出力し、または第１モータ２や第２モータ４によりエンジンパワーＰｅの一部を電力として回生する。

具体的には、まず、車速Ｖとアクセル開度とから駆動力マップを参照して要求駆動力Ｆｒｅｑを求め、その要求駆動力Ｆｒｅｑと車速Ｖとから変速マップを参照して変速機構７で設定する変速段を定める。ついで、設定された変速段の変速比と車速Ｖとから目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔａｇを算出し、その算出された目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔａｇと熱効率マップとから、熱効率が良好となる目標エンジントルクＴｅ＿ｔａｇを求める。さらに、車速Ｖと要求駆動力Ｆｒｅｑとから車両Ｖｅに要求パワーＰｒｅｑを求める。その後、要求パワーＰｒｅｑから、上記目標エンジン回転数Ｎｅ＿ｔａｇと目標エンジントルクＴｅ＿ｔａｇとの積であるエンジンパワーＰｅを減算したエネルギー差Ｐｄを算出し、そのエネルギー差に応じた駆動パワーを第１モータ２や第２モータ４から出力し、または回生パワーを第１モータ２や第２モータ４で電力として回生する。

上記したように求められるエンジン１の運転点、および第１モータ２や第２モータ４の駆動パワーまたは回生パワーについて図２を参照して説明する。なお、図２における横軸にエンジン回転数を採り、縦軸にエンジントルクを採っており、エンジン回転数毎に熱効率が良好となる運転点をプロットして結んだ最適燃費線を実線Ａで示し、また上記のように求められたエンジンパワーＰｅを実線Ｂで示し、第１所定要求パワーＰｒｅｑ１を破線で示し、第２所定要求パワーＰｒｅｑ２を一点鎖線で示している。

図２に示すように要求パワーＰｒｅｑに関わらず、エンジン１の運転点が最適燃費線上の運転点となるようにエンジントルクが制御される。一方、第１所定要求パワーＰｒｅｑ１が要求されている場合には、エンジンパワーＰｅよりも第１所定要求パワーＰｒｅｑ１が大きいことにより、第１モータ２と第２モータ４との少なくともいずれか一方から、第１所定要求パワーＰｒｅｑ１とエンジンパワーＰｅとの差Ｐｄ１に応じた駆動パワーを出力する。

それとは反対に、第２所定要求パワーＰｒｅｑ２が要求されている場合には、エンジンパワーＰｅが第２所定要求パワーＰｒｅｑ２よりも大きいことにより、エンジンパワーＰｅと第２所定要求パワーＰｒｅｑ２との差Ｐｄ２に応じた回生パワーを、第１モータ２と第２モータ４との少なくともいずれか一方によって電力として回生する。

なお、走行するためのエネルギーとは別に、補機類を駆動するためなどにより蓄電装置１５を充電することが要求される場合があり、また蓄電装置１５の過充電を抑制するために蓄電装置１５から放電することが要求される場合がある。そのような場合には、上記の要求パワーＰｒｅｑに、蓄電装置１５を充電するため、または蓄電装置１５から放電するための電力を加算し、その加算されたエネルギーとエンジンパワーＰｅとを比較して、第１モータ２や第２モータ４の駆動パワーまたは回生パワーを求めてもよい。以下の説明では、走行するためのエネルギー以外のエネルギーが要求されていないものとして説明する。

上述した要求パワーＰｒｅｑを充足させるための駆動パワーは、第１モータ２と第２モータ４との少なくともいずれか一方から出力すればよい。一方、第１モータ２は、トルクの伝達経路における上流側に設けられていることにより、エンジンパワーＰｅを回生することに適するように構成され、また第２モータ４は、トルクの伝達経路における下流側に設けられていることにより、走行のための駆動パワーを出力することに適するように構成されている。したがって、要求パワーＰｒｅｑよりもエンジンパワーＰｅが大きい場合には、第１モータ２により回生パワーを出力するとともに第２モータ４と蓄電装置１５との電力の授受を遮断、すなわち第２インバータ１６をシャットダウンし、また要求パワーＰｒｅｑよりもエンジンパワーＰｅが小さい場合には、第２モータ４により駆動パワーを出力するとともに第１モータ２と蓄電装置１５との電力の授受を遮断、すなわち第１インバータ１４をシャットダウンするように構成されている。

上記の蓄電装置１５との電力の授受を遮断するモータを定める制御例を説明するためのフローチャートを図３に示している。図３に示す制御例では、まず、充電電力（起電力）または放電電力の要求量を算出する（ステップＳ１）。このステップＳ１における充電電力または放電電力の要求量は、上述した要求パワーＰｒｅｑとエンジンパワーＰｅとの差Ｐｄに応じた電力であり、したがって、図２に示すマップや、車速、設定される変速段などに基づいて算出することができる。なお、充電電力と放電電力との要求量は、蓄電装置１５から出力する電力と、蓄電装置１５に入力する電力との相違のみであって、以下の説明では、放電電力を正の値とし、充電電力を負の値とした要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑとして記す。

ついで、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑがゼロ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、要求パワーＰｒｅｑよりもエンジンパワーＰｅが過剰に出力されるか否かを判断するためのステップであり、したがって、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑがゼロ以上であることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合は、第１モータ２と蓄電装置１５との電力の授受を遮断する（ステップＳ３）。以下の説明では、第１モータ２と蓄電装置１５との電力の授受を遮断することを、便宜上、第１モータ２をシャットダウンすると記す。

また、エンジンパワーＰｅが要求パワーＰｒｅｑと同一であることにより、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑがゼロの場合には、第１モータ２に加えて、第２モータ４も駆動パワーを出力しない。したがって、ステップＳ３についで、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑがゼロであるか否かを判断する（ステップＳ４）。

要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑがゼロであることによりステップＳ４で肯定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑがゼロでないことによりステップＳ４で否定的に判断された場合や、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑがゼロ未満であることによりステップＳ２で否定的に判断された場合には、第２モータ４から駆動パワーを出力することが要求されていないため、第２モータ４と蓄電装置１５との電力の授受を遮断し得る。すなわち、第２インバータ１６をシャットダウンし得る。一方、第２モータ４は、駆動輪に連結されているため、第２インバータ１６をシャットダウンしても、第２モータ４が高回転数で回転した場合には、第２モータ４の逆起電力が高くなり、意図せずに蓄電装置１５に充電あるいは電力が付加される可能性がある。

そのため、図３に示す制御例では、第２モータ４の逆起電力が意図せずに蓄電装置１５に充電される上限電力α以下であるか否かを判断する（ステップＳ５）。この逆起電力は、第２モータ４の回転数と第２モータ４のロータに設けられた永久磁石の磁力などに基づいて求めることができ、蓄電装置１５に電力が供給される逆起電力の大きさ、すなわちステップＳ５における上限電力αの大きさは、第２インバータ１６の構成などに基づいて定めることができる。なお、第２モータ４は、車速に応じた回転数で回転するため、ステップＳ５に代えて、車速が所定車速Ｖ１以下であるか否かを判断してもよい。この上限電力αが、この発明の実施形態における「第３所定電力」に相当する。

そして、第２モータ４の逆起電力が上限電力α以下であることによりステップＳ５で肯定的に判断された場合は、第２モータ４と蓄電装置１５との電力の授受を遮断して（ステップＳ６）、このルーチンを一旦終了する。以下の説明では、第２モータ４と蓄電装置１５との電力の授受を遮断することを、便宜上、第２モータ４をシャットダウンすると記す。それとは反対に第２モータ４の逆起電力が上限電力αよりも大きいことによりステップＳ５で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。すなわち、第２モータ４をシャットダウンすることを禁止する。なお、その場合は、第２モータ４を連れ回すことによる抵抗トルクと同一の大きさの駆動トルクを出力するように、第２モータ４に電力を供給すればよい。

上述したように要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが正の値であるとき、すなわちエンジンパワーＰｅに駆動パワーを加算することが要求されているときに、第１モータ２をシャットダウンすることにより、駆動パワーを出力することに比較的適していない第１モータ２を駆動することがなく、その結果、第１モータ２を駆動することによる電力損失を抑制できる。なお、その場合には、第２モータ４の出力パワーが、要求パワーＰｒｅｑを充足するように制御されることになり、第２モータ４が以下に説明する制御モータとなる。

また、同様に、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが負の値であるとき、すなわちエンジンパワーＰｅの一部を回生することが要求されているときであって、かつ第２モータ４の逆起電力が上限電力α以下である場合に、第２モータ４をシャットダウンすることにより、回生することに比較的適していない第２モータ４によって回生することがなく、その結果、第２モータ４を駆動することによる電力損失を抑制できる。なお、その場合には、第１モータ２の回生パワーが、要求パワーＰｒｅｑを充足するように制御されることになり、第１モータ２が以下に説明する制御モータとなる。すなわち、図３に示す例は、シャットダウンするモータを選択することに加えて、エンジン１の運転点を燃費が良好な運転点とするために制御するモータを選択している。

さらに、第２モータ４の逆起電力が所定値よりも大きい場合に、第２モータ４がシャットダウンされることを抑制することにより、蓄電装置１５に意図せずに電力が供給されることを抑制でき、その結果、蓄電装置１５の耐久性が低下することを抑制できる。

なお、算出された要求パワーＰｂ＿ｒｅｑに基づいてシャットダウンするモータを選択する構成に限らず、例えば、車速Ｖと要求駆動力Ｆｒｅｑとをパラメータとした走行領域毎にシャットダウンするモータを設定した二次元マップを用意し、検出された車速Ｖと要求駆動力Ｆｒｅｑと、その二次元マップとに基づいて、シャットダウンするモータおよび制御モータを選択するように構成してもよい。

一方、図３に示す制御例に基づいてシャットダウンするモータおよび制御モータを選択し、その制御モータを駆動することによりエンジン１の運転点を熱効率が良好な運転点に制御する。その場合、エンジン１の熱効率が良好になるものの、第１モータ２や第２モータ４を駆動することによる不可避的なエネルギー損失が生じる。したがって、上記のようにエンジン１および各モータ２，４を駆動した場合におけるエネルギー損失量が、要求パワーＰｒｅｑの全てをエンジン１から出力した場合におけるエネルギー損失量よりも大きくなる可能性がある。

例を挙げて具体的に説明すると、要求パワーＰｒｅｑと、エンジン１の運転点を熱効率が良好な運転点に制御した場合のエンジンパワーＰｅとに僅かに差があるときには、第１モータ２や第２モータ４を作動させる。その際には、機械的なエネルギーと電気的なエネルギーとの間のエネルギー変換に伴った損失が発生する。このエネルギー損失を、第１エネルギー損失と記す。

一方、要求パワーＰｒｅｑの全てをエンジン１から出力すると、エンジン１の運転点が熱効率の良好な運転点から外れることにより、エンジン１を熱効率が良好な運転点で駆動させた場合と比較してエネルギー損失が増大する。この増大するエネルギー損失を、第２エネルギー損失と記す。

上記の第１エネルギー損失と第２エネルギー損失とは発生要因が異なり、要求パワーＰｒｅｑとエンジンパワーＰｅとの差が小さい程、第１エネルギー損失が第２エネルギー損失よりも大きくなる傾向にある。そのような場合には、第１モータ２や第２モータ４を駆動した場合には、駆動システム全体としてのエネルギー損失量が大きくなる。

そのため、この発明の実施形態における制御装置は、エンジン１の運転点を熱効率が良好な運転点に制御できるようにするために駆動するモータ（以下、制御モータと記す）に通電する要求電力、または制御モータで発生する起電力に応じて、制御モータをシャットダウンするように構成されている。なお、この制御モータは、図３におけるステップＳ３が実行された場合には、第２モータ４であり、ステップＳ３を実行することなくステップＳ６が実行された場合には、第１モータ２である。

その制御の一例を説明するためのフローチャートを図４に示している。図４に示す例では、まず、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑを算出する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１は、図３におけるステップＳ１と同様である。

ついで、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑの絶対値が、判断閾値β以下であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２における判断閾値βは、制御モータを駆動せずに上述したように求められたエンジンパワーＰｅのみを出力したとしても、要求パワーＰｒｅｑの過不足によって運転者が違和感を抱かない範囲となる電力に定められ、または上述した第１エネルギー損失が第２エネルギー損失よりも大きくなる電力値に定められている。この判断閾値βが、この発明の実施形態における「第１所定電力」に相当する。

したがって、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑの絶対値が判断閾値βよりも大きくステップＳ１２で否定的に判断された場合には、制御モータを駆動しないと要求パワーの過不足によって運転者が違和感を抱き、または制御モータを駆動しないことによりエンジン１の運転点が変化することによるエネルギー損失量が大きくなる。そのため、ステップＳ１２で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。すなわち、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑに応じた電力を制御モータに出力し、または要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑに応じた電力を制御モータによって発電する。それとは反対に、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑの絶対値が判断閾値β以下であることによりステップＳ１２で肯定的に判断された場合は、制御モータをシャットダウンするための制御を実行する。

この制御モータをシャットダウンするための制御では、まず、制御モータをシャットダウンすることに伴ってショックが発生することを抑制するために、ステップＳ１２についで、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑを所定の減少率で低下させる（ステップＳ１３）。制御モータの回転数は、車速に応じた回転数となっているため、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑを減少させると、制御モータの出力トルクが低下する。したがって、運転者が体感しない、または違和感を抱かない程度の駆動トルクの変化率を求め、その求められた駆動トルクの変化に応じた制御モータの出力トルクの変化率を求め、その制御モータの出力トルクの変化率に応じた要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑの減少率を、ステップＳ１３における所定の減少率として定めている。なお、運転者が体感しない、または違和感を抱かない程度の駆動トルクの変化率は、車速などに応じて変化する可能性があるため、ステップＳ１３における所定の減少率は、車速などに応じて変化する可変値としてもよい。

ステップＳ１３に続けて、制御モータに実際に通電されている電力、または制御モータによって実際に発電されている電力（以下、実電力Ｐｂ＿ａｃｔと記す）が、実行閾値γ以下であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。この実行閾値γは、制御モータへの通電電力または制御モータの発電電力をステップ的にゼロに切り替えたとしても、その切り替えに伴う駆動力の変化を運転者が体感しない程度の大きさに定められている。したがって、実電力Ｐｂ＿ａｃｔの絶対値が、実行閾値γ以下であることによりステップＳ１４で肯定的に判断された場合は、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑをゼロに切り替え（ステップＳ１５）、その後に、制御モータをシャットダウンし（ステップＳ１６）、このルーチンを一旦終了する。なお、上記実行閾値γが、この発明の実施形態における「第２所定電力」に相当する。

それとは反対に、実電力Ｐｂ＿ａｃｔの絶対値が、実行閾値γよりも大きいことによりステップＳ１４で否定的に判断された場合は、ステップＳ１３にリターンする。すなわち、実電力Ｐｂ＿ａｃｔの絶対値が実行閾値γに減少するまで、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑを所定の減少率で継続して減少させる。

なお、上述したように実電力Ｐｂ＿ａｃｔがゼロに低下した後に、制御モータをシャットダウンすることにより、エンジンパワーＰｅのみが駆動輪に伝達されることになり、その結果、要求パワーＰｒｅｑよりも実際に発生する走行パワーが大きくなり、または小さくなる可能性がある。しかしながら、制御モータのシャットダウンは、上述したように第１モータ２や第２モータ４を駆動せずにエンジンパワーＰｅのみを出力したとしても、要求パワーＰｒｅｑの不足によって運転者が違和感を抱かない範囲となる電力などの比較的小さい判断閾値βよりも低電力が要求される場合に実行されるため、運転者が違和感を抱くことを抑制できる。

また、上記のように制御モータをシャットダウンすることに伴う要求パワーＰｒｅｑと実際に発生する走行パワーとの乖離を抑制するために、要求パワーＰｒｅｑに応じてエンジンパワーＰｅを変化させてもよい。すなわち、要求パワーＰｒｅｑを充足するようにエンジン１のトルクを制御することにより、エンジン１の運転点が最適燃費線上から離れた運転点となってもよい。

さらに、上述した例では、制御モータをシャットダウンすることに伴うショックを抑制するために、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが判断閾値β以下となった場合に、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑを所定の減少率で低下させ、その後、制御モータをシャットダウンするように構成されているが、この発明の実施形態における駆動力制御装置は、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが判断閾値β以下となった時点で、制御モータをシャットダウンしてもよい。

図５は、図４に示す制御例を実行した場合における制御モータに通電する電力の変化を説明するためのタイムチャートである。なお、上述した制御例では、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑと実電力Ｐｂ＿ａｃｔとを区別して記載しているものの、モータの応答性は良好であるから、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑと実電力Ｐｂ＿ａｃｔとは実質的に同一の値であるため、図５に示す例では、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑと実電力Ｐｂ＿ｒｅｑとを区別せずに示してある。

図５におけるｔ０時点では、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが正の値となっており、したがって、第２モータ４に通電して、第２モータ４から駆動パワーを出力している。また、その要求電力Ｐｒｅｑは、判断閾値βよりも大きいことにより、図４におけるステップＳ１２で否定的に判断される。そのため、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑは、要求パワーＰｒｅｑとエンジンパワーＰｅとの差Ｐｄに応じた動力を充足するように定められている。

そして、ｔ１時点で、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが判断閾値β以下となり、図４におけるステップＳ１２で肯定的に判断されることにより、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが所定の減少率で低下させられている。なお、ｔ１時点以降も、要求パワーＰｒｅｑとエンジンパワーＰｅとの差Ｐｄに応じた動力を充足するように要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑを定めた場合の一例を破線で示してある。

上記のように要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑを低下させることによりｔ２時点で実電力Ｐｂ＿ａｃｔが実行閾値γよりも小さくなることにより図４におけるステップＳ１４で肯定的に判断される。その結果、ｔ２時点で、制御モータ（第２モータ４）がシャットダウンされている。

なお、ｔ３時点で要求パワーＰｒｅｑとエンジンパワーＰｅとの差Ｐｄに応じて定められる要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが判断閾値βよりも大きくなることにより、制御モータをシャットダウンから復帰させて、要求パワーＰｒｅｑとエンジンパワーＰｅとの差Ｐｄに応じた電力を出力するように実際の要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが次第に増大している。

上述したように要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが判断閾値β以下の場合に、制御モータをシャットダウンするように構成することによって、駆動システム全体としてのエネルギー損失を低減することができる。言い換えると、蓄電装置１５から電力が出力されることを停止し、または蓄電装置１５に電力が供給されることを停止する領域を拡大することができ、その結果、蓄電装置１５と第１モータ２や第２モータ４との電力の授受に伴うエネルギー損失を低減することができる。また、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが判断閾値β以下の場合に、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑを所定の減少率で低下させることにより、制御モータをシャットダウンさせることに伴うショックを抑制できることに加え、制御モータをシャットダウンする頻度を増加させることができる。その結果、駆動システム全体としてのエネルギー損失をより一層低減することができる。

図３に示す制御例では、要求パワーＰｒｅｑがエンジンパワーＰｅよりも大きいか否かによって、つまり、蓄電装置１５から電力を出力するか否かによって、動作に適したモータを制御モータとし、制御モータがシャットダウンするか否かにかかわらず、動作に適していないモータをシャットダウンするように構成されている。

一方、第１モータ２や第２モータ４は、出力トルクと回転数とで定まる運転点に応じて入力される電力に対して、第１モータ２や第２モータ４から出力される動力であるエネルギー変換効率が異なる。また、第１モータ２は、変速機構７を介して駆動輪となる後輪３に連結され、それに対して、第２モータ４は、リダクションギヤ対１１を介して駆動輪となる前輪５に連結されている。したがって、第１モータ２と第２モータ４との回転数の大小関係は、変速機構７の設定される変速比に応じて変化し、その結果、第１モータ２を駆動することによる電気的な動力損失が、第２モータ４を駆動することによる電気的な動力損失よりも小さくなる可能性がある。

さらに、第１モータ２と後輪３との間のトルクの伝達経路を構成する部材と、第２モータ４と前輪５との間のトルクの伝達経路を構成する部材とが異なっていることにより、第１モータ２から前輪３に動力を伝達する過程での機械的な動力損失と、第２モータ４から前輪５に動力を伝達する過程での機械的な動力損失とが異なる可能性がある。

上記のような電気的な動力損失や機械的な動力損失は、車速、要求駆動力、変速機構７の変速比などの種々の条件に応じて変動する。電気的な動力損失と機械的な動力損失とを考慮して、シャットダウンするモータと制御モータとを選択するように構成してもよい。

その制御の一例を説明するためのフローチャートを図６に示してある。この制御例では、上述した図３におけるステップＳ１や図４におけるステップＳ１１と同様に、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑを算出する（ステップＳ２１）。ついで、上記の要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑを第１モータ２に通電した場合における第１モータ２での電気的な動力損失と、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが通電されて第１モータ２から動力を出力した場合における機械的な動力損失との合計値を算出する（ステップＳ２２）。その電気的な動力損失の一例は、第１インバータ１４により直流電流を交流電流に変換する際に生じる損失、および第１モータ２に電力が通電された場合におけるステータに巻き掛けられたコイルでの銅損や、ロータが回転することにより生じる鉄損などであり、機械的な動力損失の一例は、変速機構７やリヤデファレンシャルギヤユニット９を構成する歯車の噛み合い面などで生じる摩擦損失などである。なお、以下の説明では、ステップＳ２２で算出された損失を第１動力損失loss１と記す。

同様に、上記の要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑを第２モータ４に通電した場合における第２モータ４での電気的な動力損失と、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑが通電されて第２モータ４から動力を出力した場合における機械的な動力損失との合計値を算出する（ステップＳ２３）。その電気的な動力損失の一例は、第２インバータ１６により直流電流を交流電流に変換する際に生じる損失、および第２モータ４に電力が通電された場合におけるステータに巻き掛けられたコイルでの銅損や、ロータが回転することにより生じる鉄損などであり、機械的な動力損失の一例は、リダクションギヤ対１１やリヤデファレンシャルギヤユニット９を構成する歯車の噛み合い面などで生じる摩擦損失などである。なお、以下の説明では、ステップＳ２３で算出された損失を第２動力損失loss２と記す。

そして、第１動力損失loss１が、第２動力損失loss２よりも大きいか否かを判断し（ステップＳ２４）、第１動力損失loss１が、第２動力損失loss２よりも大きいことによりステップＳ２４で肯定的に判断された場合は、第１モータ２をシャットダウンし、第２モータ４を制御モータとして選択して（ステップＳ２５）、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、第１動力損失loss１が、第２動力損失loss２よりも小さいことによりステップＳ２４で否定的に判断された場合は、第１モータ２を制御モータとして選択し、第２モータをシャットダウンして（ステップＳ２６）、このルーチンを一旦終了する。

なお、上述したように変速機構７の変速比（変速段）、要求パワーＰｒｅｑ、エンジンパワーＰｅ、要求電力Ｐｂ＿ｒｅｑは、車速Ｖと要求駆動力Ｆｒｅｑとに基づいて算出することができ、それらの値と、予め定められたモータの電気抵抗や、歯車などの摩擦係数などとに基づいて第１動力損失loss１と第２動力損失loss２とを算出することができる。したがって、図６に示すように第１動力損失loss１と第２動力損失loss２とを逐次、算出する構成に限らず、車速Ｖと要求駆動力Ｆｒｅｑとをパラメータとしてシャットダウンするモータおよび制御モータを選択する領域を定めた二次元マップを予めＥＣＵ１７に記憶しておき、車速Ｖと要求駆動力ＦｒｅｑとＥＣＵ１７に記憶された二次元マップとに基づいて、シャットダウンするモータおよび制御モータを選択するように構成してもよい。

上述したように機械的な動力損失と電気的な動力損失とを考慮した第１動力損失loss１と第２動力損失loss２とを比較し、その損失が小さい方のモータを制御モータとすることにより、要求パワーＰｒｅｑとエンジンパワーＰｅとの差Ｐｄを充足するように制御モータのパワーを制御した場合におけるエネルギー損失量を、より一層低減することができる。

なお、この発明の実施形態で対象とすることのできるハイブリッド車両は、図１に示す構成に限らず、例えば、要求パワーＰreqとエンジンパワーＰｅとの差Ｐｄに応じた動力を出力するモータを備えていればよく、例えば、第２モータ４を変速機構７の下流側に配置した構成、第１モータ２のみを備えた構成、あるいは第２モータ４のみを備えた構成などのいずれの構成であってもよい。

１…エンジン、 ２，４…モータ、 ３…後輪、 ５…前輪、 ７…変速機構、 １１…リダクションギヤ対、 １４，１６…インバータ、 １５…蓄電装置、 １７…電子制御装置（ＥＣＵ）、 Ｖｅ…ハイブリッド車両。

Claims (8)

1. エンジンと、前記エンジンの出力側に連結されかつ複数の変速段を設定可能な変速機構と、前記変速機構からトルクが伝達される車輪と前記車輪とは異なる他の車輪とのいずれか一方の車輪に連結された発電機能を有する制御モータと、前記制御モータに接続された蓄電装置とを備えたハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記エンジンと前記制御モータとを制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記変速機構の変速比と車速とに応じたエンジン回転数で前記エンジンを運転した場合における前記エンジンの熱効率が良好となる前記エンジンの出力パワーを求め、
   前記エンジンが前記出力パワーを出力している状態における前記ハイブリッド車両の走行パワーが前記ハイブリッド車両に要求される要求走行パワーとなる前記制御モータへの前記蓄電装置から供給する要求電力もしくは前記制御モータで発生する起電力を求め、
   前記要求電力もしくは前記起電力が、第１所定電力以下の場合に前記制御モータと前記蓄電装置との間での電力の授受を遮断する
   ように構成されている
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
   
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記第１所定電力は、前記要求走行パワーを前記エンジンから出力する場合の前記エンジンの運転点に基づく熱効率に応じたエネルギー損失量が、前記蓄電装置から前記制御モータに前記要求電力を供給し、または前記制御モータが前記起電力を発生した場合における前記制御モータのエネルギー損失量よりも大きくなるエネルギー量に応じた電力に定められている
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
   
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記制御モータと前記蓄電装置との間での電力の授受は、前記要求電力もしくは前記起電力が前記第１所定電力以下の場合に前記要求電力もしくは前記起電力を所定減少率で減少させ、前記要求電力もしくは前記起電力が前記第１所定電力よりも低電力である第２所定電力以下に低下した後に前記制御モータと前記蓄電装置との間での電力の授受をゼロにすることにより遮断する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
   
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記変速機構の入力側に連結された第１モータと、前記変速機構の出力側または前記他の車輪に連結された第２モータとを備え、
   前記コントローラは、前記第１モータと前記第２モータとのうちのいずれか一方のモータを前記制御モータとして選択する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
   
5. 請求項４に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記要求走行パワーが前記エンジンの前記出力パワーよりも小さい場合に、前記第１モータを前記制御モータとして選択し、前記要求走行パワーが前記エンジンの前記出力パワーよりも大きい場合に、前記第２モータを前記制御モータとして選択する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
   
6. 請求項４に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記蓄電装置から前記第１モータに前記要求電力を供給し、または前記第１モータが前記起電力を発生した場合における電気的な動力損失と、前記第１モータから前記駆動輪に動力を伝達する際の機械的な動力損失との合算値である第１動力損失を求め、
   前記蓄電装置から前記第２モータに前記要求電力を供給し、または前記第２モータが前記起電力を発生した場合における電気的な動力損失と、前記第２モータから前記駆動輪に動力を伝達する際の機械的な動力損失との合算値である第２動力損失を求め、
   前記第１動力損失が前記第２動力損失よりも小さい場合に、前記第１モータを前記制御モータとして選択し、前記第１動力損失が前記第２動力損失よりも大きい場合に、前記第２モータを前記制御モータとして選択する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
   
7. 請求項４ないし６のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記制御モータと前記蓄電装置との間での電力の授受の遮断の有無にかかわらず、前記第１モータと前記第２モータとのうちの他方のモータと前記蓄電装置との間での電力の授受を遮断する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
   
8. 請求項４ないし７のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記第２モータの逆起電力が第３所定電力よりも大きい場合に、前記第２モータと前記蓄電装置との電力の授受の遮断を禁止する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。

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