WO2008126531A1

WO2008126531A1 - ハイブリッド車両の制御装置および制御方法

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Publication number: WO2008126531A1
Application number: PCT/JP2008/054112
Authority: WO
Inventors: Kenji Yamada; Takeshi Itoh
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2009-09-30
Also published as: EP2133251B1; CN101678826B; JP4264843B2; EP2133251A4; US20100051367A1; EP2133251A1; CN101678826A; US8225893B2; JP2008247273A

Abstract

本発明は、ＭＧ１の回転数が低下したことによるＭＧ１の発電電力の低下を補うために、蓄電装置からの過放電が生じるという課題を解決することを目的とする。エンジンの回転数が低下したことに伴い、ＭＧ１の回転数低下を検出すると、以下の４つのうちのいずれかを行う。（１）ＭＧ１の発電電力が増加するようにＭＧ１の出力トルクを変化させる。（２）ＭＧ２の消費電力が減少するようにＭＧ２の出力トルクを変化させる。（３）ＭＧ１の制御モードを矩形波制御からＰＷＭ制御に強制的に変更する。（４）コンバータに対する直流電圧指令値を低下させる。

Description

明細書ハイブリツド車両の制御装置および制御方法技術分野

この発明は、ハイプリッド車両の制御装置および制御方法に関し、より特定的には、エンジンおよび、エンジンと動力分割機構を介して接続されたモータジェネレータを備えるハイプリッド車両の制御に関する。背景技術

従来より、エンジンと第 1および第 2の回転電機（モータジェネレータ）を搭載したハイプリッド車両が提案されている。たとえば、特開平 1 0— 2 3 8 3 8 0号公報には、エンジンと、エンジンに連結され、エンジン回転数を決定するための第 1の回転電機（モータジェネレータ）と、車両の駆動力を決定するための第 2の回転電機（モータジェネレータ）とを搭載したハイブリッド車両が開示されている。

特に、特開平 1 0— 2 3 8 3 8 0号公報では、車両が加速あるいは減速される過渡運転時に、第 1および第 2のモータジェネレータのトルク指令値を適切に設定することによってエンジンの応答性を向上させる制御装置が開示される。たとえば、エンジンの燃料カット等の車両減速時には、第 1のモータジェネレータに対するトルク指令値を増加側に補正するとともに、第 2のモータジェネレータに対するトルク指令値を減少側に補正することが開示される。

また、特開 2 0 0 6— 3 2 0 0 3 9号公報には、モータ駆動システムにおいて、制御対象となる交流モータの回転数急変時には、モータ回転数の変化比に応じてモータ印加電圧を変化させることによつて、モータ電流の制御性を向上する制御構成が開示されている。

ここで、特開平 1 0— 2 3 8 3 8 0号公報に開示されるような構成のハイプリッド車両では、燃費向上のためにエンジン回転数を高効率領域に維持するように第 1のモータジェネレータの運転状態が制御される。このため、第 1のモータジエネレータがその回転数上昇を抑制するように出力トルクを制御されている状態において、燃料カツト制御のようなエンジン出力を低下させるようなエンジン制御が実行されると、エンジン回転数低下時のエンジンイナ一シャに引っ張られて、第 1のモータジェネレータの回転数が急激に低下するおそれがある。特に、高出力のハイブリッド車両では、エンジンパワーの増大に伴ってエンジンイナ一シャも大きくなる傾向にあるため、このような問題が発生し易くなる。

一方で、ハイブリッド車両では、第 1および第 2のモータジェネレータの合計電力（消費電力および/または発電電力の和）の過不足分をバッテリ等の蓄電装置の入出力電力で賄うような電力収支となる。このため、この蓄電装置の過充電および過放電を防止し、かつ、蓄電装置と第 1および第 2のモータジェネレータ間に配置される電力変換器（インバータ、コンバータ等）に過電流が発生しないように、上記合計電力が所定範囲内となるように電力収支を制御することが必要となる。

しかしながら、上述のような問題により、第 1のモータジェネレータの回転数が急低下した場合には、第 1のモータジェネレータによる発電電力の急減をカバ一しきれずに電力収支が崩れてしまい、蓄電装置からの過放電を生じさせてしまうおそれがある。発明の開示

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、エンジンおよび、エンジンと動力分割機構を介して接続されたモータジェネレータを備えるハイプリッド車両において、エンジン制御の影響を受けてモータジェネレータの回転数が変化するような状況においても、電力収支が崩れることによる蓄電装置の過放電や過電流の発生を防止することである。この発明によるハイブリッド車両の制御装置において、ハイブリッド車両は、エンジンと、第 1および第 2のモータジェネレータと、動力分割機構と、蓄電装置と、電力変換ユニットとを備える。.エンジンは、燃料の燃焼によって作動する。動力分割機構は、エンジンの出力軸、第 1のモータジェネレータの出力軸および出力部材とそれぞれ結合された複数の回転要素を互いに相対回転可能に連結し、かつ、第 1のモータジェネレータによる電力および動力の入出力を伴ってェンジンからの出力の少なくとも一部を出力部材へ出力する。第 2のモータジエネレータは、出力部材から駆動輪までの間で動力を加える。電力変換ユニットは、蓄電装置ならびに第 1および第 2のジェネレータと接続されて双方向の電力変換を行なう。そして、制御装置は、回転数検出部、回転数低下検出部および電力収支制御部を備える。回転数検出部は、第 1のモータジェネレータの回転数を検出する。回転数低下検出部は、検出された第 1のモータジエネレータの回転数およびェンジンの制御信号に基づいて、エンジンの出力トルク低下に伴う第 1のモータジェネレータの回転黎低下を検出する。電力収支制御部は、回転数低下検出部による第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、第 1および第 2のモータジエネレータの入出力電力の和が所定範囲内に制限されるように電力変換ュニットを制御する。

あるいは、この発明の他の局面によれば、上記のように構成されたハイブリツド車両の制御方法でって、第 1のモータジェネレータの回転数を検出するステップと、検出された第 1のモータジェネレータの回転数およびェンジンの制御信号に基づいて、エンジンの出力トルク低下に伴う第 1のモータジェネレータの回転数低下を検出するステップと、回転数低下を検出するステップによる第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、第 1および第 2のモータジエネレータの入出力電力の和が所定範囲内に制限されるように電力変換ュニットを制御するステップとを備える。

好ましくは、動力分割機構は、エンジンの出力軸が結合されたキャリアと、出力部材が結合されたリングギヤと、第 1のモータジェネレータの出力軸が結合されたサンギヤとを複数の回転要素として有する遊星歯車機構を含むように構成される。

上記ハイプリッド車両の制御装置または制御方法によれば、エンジンの出力トルク低下に伴い第 1のモータジェネレータの回転数が所定以上低下したときに、第 1および第 2のモータジェネレータの電力の和が所定範囲内に制限されるように電力変換ユニットを制御することができる。したがって、エンジン制御の影響を受けて第 1のモータジェネレータの回転数が低下するような状況においても、モータジェネレータ全体での電力収支が崩れて蓄電装置の過放電や過電流の発生を防止できる。

また好ましくは、電力収支制御部は、回転数低下検出部による第 1のモータジエネレータの回転数低下の検出時に、第 1のモータジェネレータによる発電電力が増加するように、第 1のモータジェネレータの出力トルクの絶対^!を変化させる。あるいは、上記制御するステップは、上記回転数低下を検出するステップによる第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、第 2のモータジエネレータによる発電電力が増加するように、第 2のモータジェネレータの出力トルクの絶対値を変化させる。

これにより、第 1のモータジェネレータの回転数が所定以上低下したときには、第 1のモータジヱネレータによる発電電力が増加するように出力トルクを変化させることによって、第 1のモータジェネレータの発電電力が急激に低下することによるモータジエネレータ全体での電力収支の崩れを軽減できる。

あるいは好ましくは、電力収支制御部は、回転数低下検出部による第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、第 2のモータジェネレータによる消費電力が減少するように、第 2のモータジェネレータの出力トルクの絶対値を変化させる。あるいは、上記制御するステップは、上記回転数低下を検出するステツプによる第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、第 2のモータジェネレータによる消費電力が減少するように、第 2のモータジェネレータの出力トルクの絶対値を変化させる。

これにより、第 1のモータジェネレータの回転数が所定以上低下したときには、第 2のモータジェネレータによる消費電力が減少するように出力トルクを変化させることによって、第 1のモータジェネレータの発電電力が低下しても、モータジェネレータ全体での電力収支の崩れを軽減できる。

好ましくは、蓄電装置は、直流電圧を入出力するように構成され、電力変換ュニットは、蓄電装置と第 1および第 2のモータジェネレータとの間にそれぞれ設けられた第 1および第 2のインバータを含むように構成され、第 1および第 2のィンバ一タの各々は、第 1および第 2のモータジエネレータのうちの対応するモータジェネレータに矩形波電圧を印加するようにスィツチング制御される第 1の制御モードと、パルス幅変調制御に従って対応するモータジェネレータへの印加電圧を制御する第 2の制御モードとを選択的に適用される。そして、電力収支制御部は、回転数低下検出部による第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、第 1のモータジェネレータの制御モードを強制的に第 2の制御モードとする。あるいは、上記制御するステップは、上記回転数低下を検出するステップによる第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、第 1のモータジエネレータの制御モードを強制的に第 2の制御モードとする。

これにより、第 1のモータジェネレータの回転数が所定以上低下したときには、第 1のモータジェネレータを強制的に制御応答性の高い第 2の制御モード（パルス幅変調制御）によって制御できるので、制御応答性が相対的に低い第 1の制御モード（矩形波電圧制御モード）が適用されることによって、エンジン制御の影響による第 1のモータジェネレータの回転数の低下を抑制して、モータジエネレータ全体での電力収支の崩れを軽減することができる。

あるいは好ましくは、蓄電装置は、直流電圧を入出力するように構成され、電力変換ユニットは、蓄電装置と直流電源配線との間に設けられて、直流電圧の出力電圧を昇圧して直流電源配線へ出力可能に構成されたコンバータと、直流電源配線と第 1および第 2のモータジェネレータとの間にそれぞれ接続されて双方向の電力変換を行なう第 1および第 2のィンバータとを含むように構成される。そして、電力収支制御部は、回転数低下検出部による第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、コンバータに対する直流電源配線への出力電圧指令値を、現在値よりも低下させる。あるいは、上記制御するステップは、上記回転数低下を検出するステップによる第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、コンバータに対する直流電源配線への出力電圧指令値を、現在値よりも低下させる。

さらに好ましくは、電力収支制御部は、出力電圧指令値の低下分に対応させて、第 1のモータジエネレータによる発電電力の低下量に対応して第 2のモータジェネレータによる消費電力が減少するように、第 2のモータジェネレータのトルク指令値を修正する。あるいは、制御方法は、上記制御するステップによる出力電圧指令値の低下分に対応させて、第 1のモータジエネレータによる発電電力の低下量に対応して第 2のモータジェネレータによる消費電力が減少するように、第 2のモータジェネレータのトルク指令値を修正するステップをさらに備える。これにより、第 1および第 2のモータジェネレータを制御する第 1および第 2 のインバータへの入力直流電圧を低下させることにより、第 1および第 2のモータジェネレータ全体で取扱う電力を低下させることによって、モータジエネレータ全体での電力収支の崩れを軽減することができる。

したがって、この発明の主たる利点は、エンジンおよび、エンジンと動力分割機構を介して接続されたモータジェネレータを備えるハイプリッド車両において、エンジン制御の影響を受けてモータジエネレータの回転数が変化するような状況においても、電力収支が崩れて蓄電装置の過放電や過電流の発生することを防止できる点にある。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に従う制御装置を搭載したハイプリッド車両の全体構成を示す概略ブロック図である

図 2は、図 1のハイプリッド車両のパワートレインの詳細を説明する模式図である。

図 3は、モータジェネレータの制御構成を示す概略プロック図である。

図 4は、各モータジェネレータの制御モードを概略的に説明する図である。図 5 Aおよび図 5 Bは、ハイブリッド車両での MG 1過回転保護制御およびその際の問題点を説明する共線図および動作波形図である

図 6は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の制御装置による MG 1 過回転保護制御時の電力収支制御構成を説明する概略プロック図である。

図 7は、本実施の形態による MG 1回転数低下時の電力収支制御の第 1の例を説明するフローチャートである。

図 8は、本実施の形態による MG 1回転数低下時の電力収支制御の第 2の例を説明するフローチャートである。

図 9は、モータジェネレータの出力トルク制御特性を示す概念図である。

図 1 0は、本実施の形態による MG 1回転数低下時の電力収支制御の第 3の例を説明するフローチヤ一トである。

図 1 1Aおよび図 1 1 Bは、本実施の形態による MG 1回転数低下時の電力収支制御の第 3の例による効果を示す実験結果の波形図である。発明を実施するための最良の形態

以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

(ハイブリッド車両の構成）

図 1は、本発明に従う制御装置を搭載したハイプリッド車両の全体構成を示す概略ブロック図である。

図 1を参照して、ハイブリッド車両 5は、エンジン ENGと、モータジエネレータ MG 1 , MG 2と、ノくッテリ 10と、電力変換ュニット（P CU ： Power Control Unit) 20と、動力分割機構 P S.Dと、減速機 R Dと、前輪 70 L， 7 O Rと、後輪 8 0 L, 8 O Rと、電子制御ユニット（Electrical Control Unit： ECU) 30とを備える。本実施の形態に係る制御装置は、たとえば EC U 30が実行するプログラムにより実現される。なお、図 1には、前輪 70 L, 70 Rを駆動輪とするハイブリッド車両 5が例示されるが、前輪 70 L, 7 OR に代えて後輪 80 L, 80 Rを駆動輪としてもよレ、。あるいは、図 1に構成に加えて後輪 80 L, 80 R駆動用のモータジエネ L タをさらに設けて、 4WD構成とすることも可能である。

エンジン ENGが発生する駆動力は、動力分割機構 P SDにより、 2経路に分割される。一方は、減速機 RDを介して前輪 70 L， 7 ORを駆動する経路である。もう一方は、モータジェネレータ MG 1を駆動させて発電する経路である。モータジェネレータ MG 1は、代表的には三相交流同期電動発電機により構成される。モータジェネレータ MG 1は、動力分割機構 P SDにより分割されたェンジン ENGの駆動力により、発電機として発電する。モータジェネレータ MG 1により発電された電力は、車両の運転状態ゃバッテリ 10の SOC (State Of Charge) の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時では、モータジェネレータ MG 1により発電された電力はそのままモータジェネレータ MG 2をモータとして駆動させる動力となる。一方、バッテリ 1 0の S O Cが予め定められた値よりも低い場合には、モータジェネレータ MG 1により発電された電力は、電力変換ュニット 2 0により交流電力から直流電力に変換されてバッテリ 1 0に蓄えられる。

このモータジェネレータ MG 1は、エンジン E N Gを始動する際の始動機としても利用される。エンジン E N Gを始動する際、モータジェネレータ MG 1は、バッテリ 1 0から電力の供給を受けて、電動機として駆動する。そして、モータジェネレータ MG 1は、エンジン E N Gをクランキングして始動する。

モータジェネレータ MG 2は、代表的には三相交流同期電動発電機により構成される。モータジェネレータ MG 2が電動機として駆動される場合には、バッテリ 1 0に蓄えられた電力およびモータジェネレータ MG 1により発電された電力の少なくともいずれか一方により駆動される。モータジェネレータ MG 2の駆動力は、減速機 R Dを介して前輪 7 0 L， 7 0 Rに伝えられる。これにより、モータジェネレータ MG 2は、エンジン E N Gをアシストして車両を走行させたり、モータジェネレータ MG 2の駆動力のみにより車両を走行させたりする。

車両の回生制動時には、減速機 R Dを介.して前輪 7 0 L , 7 O Rによりモータジェネレータ MG 2が駆動され、モータジェネレータ MG 2が発電機として作動させられる。これによりモータジェネレータ MG 2は、制動エネルギを電気エネルギに変換する回生ブレーキとして作用する。モータジェネレータ MG 2により発電された電力は、電力変換ユニット 2 0を介してバッテリ 1 0に蓄えられる。バッテリ 1 0は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池により構成される。本発明の実施の形態において、バッテリ 1 0は「蓄電装置」の代表例として示される。すなわち、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置をバッテリ 1 0に代えて用いることも可能である。バッテリ 1 0は、直流電圧を電力変換ュニット 2 0へ供給するとともに、電力変換ュニット 2 0からの直流電圧によって充電される。

電力変換ユニット 2 0は、バッテリ 1 0よって供給される直流電力と、モータを駆動制御する交流電力およびジエネレータによつて発電される交流電力との間で双方向の電力変換を行なう。

ハイブリッド車両 5は、さらに、ハンドル 4 0と、アクセルぺダノレポジション A Pを検出するアクセルポジションセンサ 4 4と、ブレーキペダルポジション B Pを検出するブレーキペダルポジションセンサ 4 6と、シフトポジション S Pを検出するシフトポジションセンサ 4 8とを備える。

E C U 3 0は、エンジン E N G、電力換ュニット 2 0およびバッテリ 1◦と電気的に接続されている。 E C U 3 0は、各種センサからの検出信号に基づいて、ハイプリッド車両 5が所望の走行状態となるように、エンジン E N Gの運転状態と、モータジェネレータ MG 1， MG 2の駆動状態と、バッテリ 1 0の充電状態とを統合的に制御する。

図 2は、図 1のハイブリッド車両 5におけるパワートレインの詳細を説明するための模式図である。

図 2を参照して、ハイブリッド車両 5のパワートレイン（ハイブリッドシステム）は、モータジェネレータ MG 2と、モータジェネレータ MG 2の出力軸 1 6 0に接続される減速機 R Dと、エンジン E N Gと、モータジェネレータ MG 1と、動力分割機構 P S Dとを備える。

動力分割機構 P S Dは、図 2に示す例では遊星歯車機構により構成されて、クランクシャフト 1 5 0に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合されたサンギヤ 1 5 1と、クランクシャフト 1 5 0と同軸上を回転可能に支持されているリングギヤ 1 5 2と、サンギヤ 1 5 1とリングギヤ 1 5 2との間に配置され、サンギヤ 1 5 1の外周を自転しながら公転するピエオンギヤ 1 5 3と、クランクシャフト 1 5 0の端部に結合され各ピニオンギヤ 1 5 3の回転軸を支持するブラネタリキヤリャ 1 5 4とを含む。

動力分割機構 P S Dは、サンギヤ 1 5 1に結合されたサンギヤ軸と、リングギャ 1 5 2に結合されたリングギヤケース 1 5 5およびプラネタリキヤリャ 1 5 4 に結合されたクランクシャフト 1 5 0の 3軸が動力の入出力軸とされる。そしてこの 3軸のうちいずれか 2軸へ入出力される動力が決定されると、残りの 1軸に入出力される動力は他の 2軸へ入出力される動力に基づいて定まる。

動力の取出用のカウンタドライブギヤ 1 7 0がリングギヤケース 1 5 5の外側に設けられ、リングギヤ 152と一体的に回転する。カウンタドライブギヤ 1 7 0は、動力伝達減速ギヤ RGに接続されている。リングギヤケース 155は、本発明での「出力部材」に対応する。このようにして、動力分割機構 PSDは、モータジェネレータ MG 1による電力および動力の入出力を伴って、エンジン EN Gからの出力の少なくとも一部を出力部材へ出力するように動作する。

さらに、カウンタドライブギヤ 1 70と動力伝達減速ギヤ RGとの間で動力の伝達がなされる。そして、動力伝達減速ギヤ RGは、駆動輪である前輪 70L、 7 ORと連結されたディファレンシャルギヤ DEFを駆動する。また、下り坂等では駆動輪の回転がディファレンシャルギヤ DE Fに伝達され、動力伝達減速ギャ RGはディファレンシャルギヤ DE Fによって駆動される。

モータジェネレータ MG 1は、回転磁界を形成するステ一夕 13 1と、ステータ 131内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれているロータ 132とを含む。ステータ 131は、ステータコア 133と、ステータコア 1 33に巻回される三相コイル 134とを含む。ロータ 132は、動力分割機構 P SDのサンギャ 151と一体的に回転するサンギヤ軸に結合されている。ステータコア 133 は、電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。

モータジェネレータ MG 1は、ロータ 132に埋め込まれた永久磁石による磁界と三相コイル 1 34によって形成される磁界との相互作用によりロータ 132 を回転駆動する電動機として動作する。またモータジェネレータ] V1G 1は、永久磁石による磁界とロータ 1 32の回転との相互作用により三相コイル 134の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。

モータジェネレータ MG 2は、回転磁界を形成するステータ 1 36と、ステータ 1 36内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれたロータ 1 37とを含む。ステータ 136は、ステータコア 138と、ステータコア 138に卷回される三相コイル 1 39とを含む。

ロータ 137は、動力分割機構 P SDのリングギヤ 1 52と一体的に回転するリングギヤケース 155に減速機 RDを介して結合されている。ステータコア 1 38は、たとえば電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。

モータジェネレータ MG 2は、永久磁石による磁界とロータ 1 3 7の回転との相互作用により三相コイル 1 3 9の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。またモータジェネレータ MG 2は、永久磁石による磁界と三相コイル 1 3 9によって形成される磁界との相互作用によりロータ 1 3 7を回転駆動する電動機として動作する。

減速機 R Dは、プラネタリギヤの回転要素の一つであるプラネタリキヤリャ 1 6 6がケースに固定された構造により減速を行なう。すなわち、減速機 R Dは、ロータ 1 3 7の出力軸 1 6. 0に結合されたサンギヤ 1 6 2と、リングギヤ 1 5 2 と一体的に回転するリングギヤ 1 6 8と、リングギヤ 1 6 8およびサンギヤ 1 6 2に嚙み合いサンギヤ 1 6 2の回転をリングギヤ 1 6 8に伝達するピニオンギヤ 1 6 4とを含む。たとえば、サンギヤ 1 6 2の歯数に対しリングギヤ 1 6 8の歯数を 2倍以上にすることにより、減速比を 2倍以上にすることができる。

このようにモータジェネレータ MG 2の回転力は、減速機 R Dを介して、リングギヤ 1 5 2 , 1 6 8と一体的に回転する出力部材（リングギヤケース） 1 5 5 に伝達される。すなわち、モータジェネレータ MG 2は、出力部材 1 5 5から駆動輪までの間で動力を加えるように構成される。なお、減速機 R Dの配置を省略して、すなわち減速比を設けることなく、モータジェネレータ MG 2の出力軸 1 6 0および出力部材 1 5 5の間を連結してもよレ、。

電力変換ユニット 2 0は、昇圧コンバータ 1 2と、インバータ 1 4， 2 2とを含む。昇圧コンバータ 1 2は、バッテリ 1 0からの直流電圧を電圧変換して電源ライン P Lおよび接地ライン G L間に出力する。また、昇圧コンバータ 1 2は、双方向に電圧変換可能に構成されて、電源ライン P Lおよび接地ライン G L間の直流電圧をバッテリ 1 0の充電電圧に変換する。

インバータ 1 4， 2 2は、電源ライン P Lおよび接地ライン G L間の直流電圧を交流電圧に変換してそれぞれモータジェネレータ MG 2， MG 1へ出力する。また、インバータ 1 4， 2 2は、モータジェネレータ MG 2 , MG 1によって発電された交流電圧を直流電圧に変換して、電源ライン P Lおよび接地ライン G L 間に出力する。 (モータジェネレータの制御構成）

次に、モータジェネレータ MG 1, MG 2の制御構成について説明する。

図 3は、モータジェネレータ MG 1， MG 2の制御構成を示す概略ブロック図である。

図 3を参照して、電力変換ユニット 20は、コンデンサ C l， C 2と、昇圧コンバータ 12と、インバータ 14, 22と、電流センサ 24, 28とを含む。図 2に示した ECU 30は、モ^ "タジェネレータ MG 1， MG 2の動作指令値であるトルク指令値 T q c om 1 , Tq c om2ならびに、昇圧コンバータ 1 2 の動作指令値である電圧指令値 VH r e f を生成する HV—ECU 32と、昇圧コンバータ 12の出力電圧 VHが電圧指令値 VHr e f に追従し、かつ、モータジェネレータ MG 1, MG 2の出力トルクがトルク指令ィ直 T q c om 1， T q c om 2に追従するように、昇圧コンバータ 12およびインバータ 14， 22を制御する MG— E CU 35とを有する。

昇圧コンバータ 1 2は、リアクトル L 1 と、 I G B T (Insulated Gate Bipolar Transistor) 素子 Q 1 , Q 2と、ダイォード D 1， D 2とを含む。リァクトルし 1の一方端はバッテリ 10の電源ラインに接続され、他方端は I GBT 素子 Q 1と I 08丁素子(32との中間点、すなわち、 I 08丁素子01のェミツタと I GBT素子 Q2のコレクタとの間に接続される。 I GBT素子 Q l, Q 2 は、電源ライ^とアースラインとの間に直列に接続される。そして、 I GBT素子 Q 1のコレクタは電源ラインに接続され、 I GBT素子 Q 2のエミッタはァースラインに接続される。また、各 I GBT素子 Q l， Q 2のコレクタ一ェミッタ間には、ェミツタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオード D 1 , D 2がそれぞれ接続されている。 '

ィンバータ 14は、 U相上下アーム 15と、 V相上下アーム 16と、 W相上下アーム 17とから成る。 U相上下アーム 15、 V相上下アーム 16、および W相上下アーム 1 7は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。 U相上下アーム 15は、直列接続された I GBT素子 Q 3, Q 4から成り、 V相上下アーム 16は、直列接続された I GBT素子 Q 5， Q 6から成り、 W相上下ァーム 1 7は、直列接続された I GBT素子 Q 7， Q 8から成る。また、各 I GBT 素子 Q 3〜Q 8のコレクタ一エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイォード D 3〜D 8がそれぞれ接続されている。

各相上下アームの中間点は、モータジェネレータ MG 2の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、 U， V， W相の 3つのコイルの一端が中性点に共逋接続されるとともに、 U相コイルの他端が I GBT素子 Q 3， Q 4の中間点に、 V相コイルの他端が I GBT素子 Q5， Q 6の中間点に、 W相コイルの他端が I GBT素子 Q 7， Q 8の中間点にそれぞれ接続されている。

ィンバータ 22は、ィンバータ 14と同じ構成から成る。

電圧センサ 1 1は、バッテリ 10から出力される直流電圧 Vbを検出し、その検出した直流電圧 Vbを MG— ECU 35へ出力する。コンデンサ C 1は、バッテリ 10から供給された直流電圧 Vbを平滑化し、その平滑化した直流電圧 Vb を昇圧コンバータ 12へ供給する。

昇圧コンバータ 12は、コンデンサ C 1から供給された直流電圧 Vbを昇圧してコンデンサ C 2へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ 1 2は、 MG— ECU35から信号 PWMCを受けると、信号 P WMCによって I G B T素子 Q 2がオンされた期間に応じて直流電圧 Vbを昇圧してコンデンサ C 2に供給する。また、昇圧コンバータ 12は、 MG— ECU 35から信号 PWMCを受けると、コンデンサ C 2を介してィンバータ 14および _/ /またはィンバータ 22から供給された直流電圧を降圧してバッテリ 10を充電する。

コンデンサ C 2は、昇圧コンバータ 12からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を、電源ライン PLおよび接地ライン GLを介してインバータ 1 4， 22へ供給する。電圧センサ 13は、コンデンサ C 2の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ 12の出力電圧 VH (インバータ 14， 22への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、

その検出した出力電圧 VHを MG— ECU 35へ出力する。

インバータ 14は、コンデンサ C 2から直流電圧が供給されると MG— ECU 35からの信号 PWMI 2に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモージェネレータ MG 2を駆動する。これにより、モータジェネレータ MG 2は、トルク指令値 T q c om 2によってキ旨定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ 14は、ハイブリッド車両 5の回生制動時、モータジエネレータ MG 2が発電した交流電圧を MG—ECU 35からの信号 PWM I 2に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ C 2を介して昇圧コンバータ 12へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド車両を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。インバータ 22は、コンデンサ C 2から直流電圧が供給されると MG— ECU 35からの信号 PWMI 1に基づいて直流電圧を交流電圧に変換してモーダジェネレータ MG 1を駆動する。これにより、モータジェネレータ MG 1は、トルク指令値 Tq c omlによって指定されたトルクを発生するように駆動される。電流センサ 24は、モータジェネレータ MG 1に流れるモータ電流 MCRT 1 を検出し、その検出したモータ電流 MCRT 1を MG— ECU35へ出力する。電流センサ 28は、モータジェネレータ MG 2に流れるモータ電流 MCRT 2を検出し、その検出したモータ電流 MCRT 2を MG— ECU 35へ出力する。また、モータジェネレータ MG 1, MG2には、ロータ回転角を検出する回転角センサ 25, 29がさらに設けられる。回転角センサ 25によって検出されたモータジェネレータ MG 1のロータ回転角 0 (1) および回転角センサ 29によつて検出されたモータジェネレータ MG 2のロータ回転角 0 (2) は、 MG— E CU 35および HV— ECU 32へ伝達される。

MG— ECU 35は、バッテリ 10から出力された直流電圧 Vbを電圧センサ 1 1から受け、モータ電流 MCRT 1, MCRT 2をそれぞれ電流センサ 24, 28から受け、昇圧コンバータ 12の出力電圧 VH (すなわち、インバ一タ 14， 22への入力電圧）を電圧センサ 1 3から受け、ロータ回転角 0 ( 1) ， Θ (2) を回転角センサ 25， 29から受ける。さらに、 HV— ECU32より、動作指令値である、電圧指令値 VH r e f およびトルク指令値 T q c oml, T q c om 2を受ける。なお、ロータ回転角 θ (1) , Θ (2) に基づいて、 MG 1回転数 Nml (r pm) および MG2回転数 Nm2 ( r p m) を求めることができる。そして、 MG— ECU35は、出力電圧 VH、モータ電流 MC R T 2およびトルク指令値 Tq c om 2に基づいて、後述する方法によりインバータ 14がモータジェネレータ MG 2を駆動するときにインバータ 14の I GBT素子 Q 3〜Q 8をスイッチング制御するための信号 PWM I 2を生成し、その生成した信号 P WMI 2をインバータ 14へ出力する。また、 MG— ECU35は、出力電圧 V H、モータ電流 MCRT 1およびトルク指令値 Tq c omlに基づいて、後述する方法によりインバータ 22がモータジェネレータ MG 1を駆動するときにインバータ 22の I GBT素子をスィツチング制御するための信号 PWM I 1を生成し、その生成した信号 PWMI 1をインバータ 22へ出力する。

さらに、 MG_ ECU 35は、電圧指令値 VHr e f と、少なくとも直流電圧

Vbおよび出力電圧 VHに基づいて、昇圧コンバータ 12の I 08丁素子<31， Q 2をスィツチング制御するための信号 PWMCを生成して昇圧コンバータ 12 へ出力する。

図 4は、各モータジェネレータの制御モードを概略的に説明する図である。図 4に示すように、本発明の実施の形態では、モータジェネレータ MG 1， M

G2の制御、すなわち、インバータ 14， 22における電力変換について、 3つの制御モードを切換えて使用する。

正弦波 PWM制御は、一般的な PWM制御として用いられるものであり、各相上下ァー素子のオン ·オフを、正弦波状の電圧指令値と搬送波（代表的には三角波）との電圧比較に従って制御する。この結果、上アーム素子のオン期間に対応するハイレベル期間と、下アーム素子のオン期間に対応するローレベル期間との集合について、電気角 360° の期間内でその基本波成分が正弦波となるようにデューティ比が制御される。周知のように、正弦波 PWM制御モードでは、この基本波成分振幅をインバータ入力電圧の約 0. 6 1倍程度までしか高めることができない。

一方、矩形波電圧制御では、電気角 360° の期間内で、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が 1 ： 1の矩形波 1パルス分を交流電動機印加する。これにより、変調率は 0. 78まで高められる。

過変調 P WM制御は、上記電圧指令値の振幅を歪ませた上で上記正弦波 PWM 制御と同様の PWM制御を行なうものである。この結果、基本波成分を歪ませることができ、変調率を正弦波 PWM制御モードでの最高変調率（約 0. 61) から 0. 78の範囲まで高めることができる。

モータジェネレータ MG 1， MG2では、回転数や出力トルクが増加すると誘起電圧が高くなるため、必要となる線間電圧（モータ必要電圧）が高くなる。昇圧コンバータ 12の出力電圧 VHはこのモータ必要電圧よりも高く設定する必要がある。その一方で、昇圧コンバータ 12の出力電圧 VHには限界ィ直（VH最大電圧）が存在する。

したがって、モータ必要電圧が VH最大電圧より低い領域では、正弦波 PWM 制御または過変調 PWM制御による PWM制御モードが適用されて、べクトル制御に従ったモータ電流のフィードバック制御によって出力トノレクカ Sトルク指令値 Tq c oml, T q c o m 2に制御される。その一方で、モータ必要電圧が VH 最大電圧に達すると、出力電圧 VHを VH最大電圧に設定した上で矩形波電圧制御モードが適用される。矩形波電圧制御では、基本波成分の振幅が固定されるため、トルク実績値とトルク指令値との偏差に基づく、矩形波電圧パルスの位相制御によってトルク制御が実行される。

(MG 1の過回転保護および本実施の形態による電力収支制御）

上述のように構成されたハイプリッド車両では、動力分割機構 P SDによる差動動作により、モータジェネレータ MG 1の回転数、エンジン ENGの回転数および出力部材（リングギヤケース） 155の回転数は、図 5 Aの共線図に示されるように、出力部材 155に対するモータジェネレータ MG 1およびエンジン E NGの回転数差が、一定比率を維持するように、それぞれの回転数が変化する。このため、いずれかの要素の回転数の変化が他の要素の回転数に影響を及ぼすこととなり、特に、イナ一シャの大きい高出力エンジンを搭載したハイブリッド車両では、モータジェネレータ MG 1の高回転時に実行される MG 1過回転保護制御時に、エンジン回転数低下の影響を受けて MG 1回転数が急激に低下する問題が発生する可能性がある。

図 5 Aおよび図 5 Bは、 M G 1過回転保護制御およびその際の問題点を説明する図である。図 5 Aには上記問題点を説明するための共線図が示され、図 5Bには、上記問題点の発生時における動作波形例が示される。

図 5 Aを参照して、通常の走行時には、車速に対応して決定される出力部材 1 5 5の回転数に対して、エンジン回転数が燃費の良い領域となるように、モータジェネレータ MG 1の回転数（以下、単に MG 1回転数とも称する）が制御される。

また、ハイブリッド車両 5のパワートレインでは、モータジェネレータ MG 1 および MG 2の各電力（消費電力を正値で示し発電電力を負値で示す）の合計電力と、各部位での損失電力と、バッテリ 1 0の入出力電力（放電電力を正値で示し充電電力を負値で示す）との総和が 0となるように電力収支となる。したがつて、モータジェネレータ MG 1および MG 2の合計電力が所定範囲内となるように、第 1および第 2のモータジェネレータの動作（出力トルク等）を制限することによって、蓄電装置の過充電および過放電、ならびに、電力変換ユニット 2 0 での過電流の発生を防止するための電力収支制御が、たとえば H V— E C U 3 2 (図 3 ) により実行される。

ここで、共線図 2 6 0のように、 MG 1回転数が制御上限値 N l m a Xに近づいているケースにおいて、ブレーキペダル操作等によりハイブリッド車両 5が減速されると、共線図 2 7 0に示されるように、減速に伴う出力部材 1 5 5の回転数低下によって、 MG 1回転数が制御上限値 N l m a Xを超過して部品保護に問題を来たすような領域まで上昇する可能性がある。

このような MG 1過回転を防止するために、モータジェネレータ MG 1は MG 1回転数の上昇を抑制するように大きいトルクを出力し、加えて、共線図 2 8 0 に示されるように、燃料カツト等のエンジン制御によりエンジンの出力トルクを低減して、エンジンの回転数を低下させて全体の回転数を低下させることによつて、 MG 1回転数を低下させる MG 1過回転保護制御が実行される。この状態においても、モータジェネレータ MG 1の発電電力が増加するので、モータジエネレータ MG 2での消費電力を必要に応じて増加させることにより、上記電力収支制御が行なわれる。

しかしながら、高出力エンジン等、エンジンイナ一シャが大きい場合には、共線図 2 7 0から共線図 2 8 0へ遷移するための MG 1過回転保護制御によって、エンジン回転数を低下させると、この減速方向のエンジンイナ一シャに引っ張られて、 MG 1回転数が急低下するおそれがある。また、モータジェネレータ MG 1は、エンジンが高出力、高トルクであるほど、 MG 1回転数を低下させる方向に大きな出力トルクを発生しているので、上記のようなエンジン制御の影響が大きいと MG 1回転数の急低下が発生し易くなる。

この結果、モータジェネレータ MG 1による発電電力が急激に低下して、上記電力収支が崩れる可能性がある。さらに、 MG 1回転数の急低下に伴う差動動作により MG 2回転数が急上昇すると、モータジェネレータ MG 2の消費電力が急激に増大するので、電力収支はさらに大きく崩れる可能性がある。図 5 Bには、このような状況での動作波形例が示される。

図 5 Bを参照して、 MG 1回転数の上昇に伴い、 MG 1制御モードが正弦波 P WMから、過変調 PWM、矩形波電圧制御へと変化する。そして、矩形波電圧制御が適用される高回転領域から MG 1回転数が急減するのに応答して、上述した電力収支の崩れによりバッテリ 1 0の入出力電流であるバッテリ電流が急増してしまうことが理解される。

このように、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両では、エンジンの出力トルク低下による過回転保護制御の際に、 MG 1回転数の急低下をトリガとして電力収支が崩れることにより、バッテリ 1 0からの出力電流が急増して、バッテリ 1 0の過放電あるい'は電力変換ュニット 2 0での過電流の発生を招く可能性力 ^sある。

したがって、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の制御装置では、 M G 1過回転保護制御の際に、以下のような電力収支制御の実行により電力収支が崩れることを防止する。

図 6は、本発明の実施の形態によるハイプリッド車両の制御装置による MG 1 過回転保護制御時の電力収支制御構成を説明する概略プロック図である。図 6に示される各ブロックの機能は、 H V— E C U 3 2がハードウエア的あるいはソフトウユア的な処理を実行することによって実現される。

図 6を参照して、 MG 1回転数検出部 3 0 0は、回転角センサ 2 5によって検出されたロータ回転角 0 ( 1 ) に基づき、 MG 1回転数 Nm l ( r p m) を検出する。なお、回転角センサ 25については、ロータ回転角 0 (1) をモータ電流、電圧等から推定することにより、省略してもよレ、。回転数低下検出部 3 10は、 MG 1回転数検出部 300によって検出された MG 1回転数 Nm 1および、ェンジン制御信号（代表的には燃料カット制御を指示する FZC信号）に基づいて、エンジン ENGの出力トルク低下に伴い MG 1回転数 Nm 1が急低下したときに、検出フラグ F Lをオンする。

検出フラグ FLは、 MG l回転数Nπllが、所定の単位時間内に所定値以上低下することにより、すなわち所定の減速度以上で MG 1回転数が低下したことによってオンされる。なお、エンジン ENGの出力トルク低下を検知する信号は、 F Z C信号に限定されず、ェンジン制御に用いる他の制御信号等を用いることも可能である。

電力収支制御部 320は、検出フラグ F Lのオン時に、モータジェネレータ M G 1および/または MG 2のトルク指令値修正、昇圧コンバータ 12の電圧指令値 VHr e f 修正、ならびに、モータジェネレータ MG 1の制御モード切換指示のうちの少なくとも 1つを実行する。

図 7を参照して、 HV— ECU 32は、ステップ S 100では、回転角センサ 25の出力に基づき MG 1回転数 Nmlを検出する。すなわち、ステップ S 10 0の動作は図 6の MG 1回転数検出部 300の機能に相当する。

さらに、 HV— ECU32は、ステップ S 1 10により、エンジン ENGの出力トルク低下に伴う MG 1回転数 Nm 1の急低下が発生しているかどうかを判定する。すなわち、ステップ S 1 10の処理は、図 6の回転数低下検出部 310の機能に相当する。

HV-ECU 32は、 MG 1の回転数が急低下している場合（S 1 10の YE S判定時）、すなわち検出フラグ F Lのオン時には、ステップ S 120により、モータジェネレータ MG 1発電電力が増加する方向に、 MG 1のトルク指令値 T q c omlを修正する。または、 HV— ECU32は、モータジェネレータ MG 2での消費電力が減少する方向に、トルク指令値 T q c om2を修正する。あるいは、 HV— ECU 32は、ステップ S I 20では、上述したトルク指令値 Tq c omlの修正および、トルク指令値 T q c om 2の修正の両方を実行する。すなわち、ステップ S 100の動作は図 6の電力収支制御部 320の機能に相当する。

これにより、モータジェネレータ MG 1 , MG 2の合計電力が急激に増加（電力消費方向へ変化）することを抑制できるので、エンジンの出力トルク低下に伴い MG 2回転数が急低下した場合にも、電力収支崩れを軽減できる。この結果、バッテリ 10からの出力電流が急増して、バッテリ 10の過放電あるいは電力変換ュニット 20での過電流が発生することを防止できる。

図 8を参照して、 HV— ECU 32は、図 7と同様のステップ S 100および S 1 10を実行し、 MG 1の回転数が急低下している場合（S 1 10の YE S判定時）には、ステップ S 130により、昇圧コンバータ 1 2の電圧指令値 VH r e f を現在値より低下させる。

これにより、昇圧コンバータ 1 2の出力電圧 VH、すなわち、モータジェネレータ MG 1, MG 2への印加電圧の振幅を低下させて、モータジェネレータ MG 1， MG 2で取扱うエネルギを比例的に減少させることができる。この結果、バッテリ 10からの出力電流 I bを速やかに減少できるので、バッテリ 10の過放電あるいは電力変換ュニット 20での過電流の発生を防止できる。

さらに、 HV— ECU32は、ステップ S 140により、ステップ S 1 30によるィンバータ入力電圧 VHの低下に合わせて、モータジェネレータ MG 2のトノレク指令値 Tq c om 2を修正する。

図 9に示される、モータジェネレータの出力トルク制御特性を参照して、さらに説明を進める。モータジェネレータ MG 1は高回転であり矩形波電圧制御モードで制御されており、モータジェネレータ MG Γの出力トルクは、印加電圧の電圧位相および昇圧コンバータ 1 2の出力電圧（インバータ入力電圧） VHに応じて変化する。一方、モータジェネレータ MG 2は低〜中回転であり PWM制御モードで運転されており、モータジェネレータ MG 2の出力トルクは、インバ一タ入力電圧 VHが変化しても、 HV— ECU 3 2のトルク指令どおりに制御できる。インバータ入力電圧 VHが低下すると、インバータ 2 2による制御とは無関係にモータジェネレータ MG 1の出力トルクは低下することになる。たとえば、図 9では、ステップ S 1 4 0での処理によってィンバ一タ入力電圧 VHするのに伴レ、、モータジェネレータ MG 1の出力トルクは Δ T低下する。これに伴い、モータジェネレータ MG 1の発電電力は、 Δ Τ ΧΝπι Ι Χ (2 π/6 0) だけ低下することになる。

したがって、このモータジェネレータ MG 1の発電電力の低下量に対応させて、モータジェネレータ MG 2のトルク指令値 T q c om 2を修正することにより、昇圧コンバータ 1 2の出力電圧 VHの低下に伴って、モータジェネレータ MG 2 の消費電力を減少させることが可能となる。なお、トルク指令値 T q c om2の修正量については、電圧指令値 VH r e f の低下分と対応して算出することが可能である。たとえば、修正量 A T q 2は、下記（a ) ^：に従って算出することができる。

厶 T q 2 = [C 2容量 X VHX VH r e f 変化率 + Δ TXNm I X (2 π/6 0) ] / [Nm 2 X (2 π/6 0) ] - T q c o m 2 ■ · · (a)

図 1 0は、本実施の形態による MG 1回転数低下時の電力収支制御の第 3の例を説明するフローチャートである。

図 1 0を参照して、 HV— ECU 3 2は、図 7と同様のステップ S 1 00および S 1 1 0を実行し、 MG 1の回転数が急低下している場合（S 1 1 0の YE S 判定時）には、ステップ S 1 5 0により、モータジェネレータ MG 1を制御するィンバータ 2 2の制御モードを強制的に PWM制御モードに設定する。

図 5 Aの共線図から理解されるように、 MG 1過回転保護制御が実行されるケースでは、モータジェネレータ MG 1は高回転領域となっている。したがって、ステップ S 1 1 0が YE S判定となるような場面では、モータジェネレータ MG 1の制御モードは，矩形波電圧制御モードである。

しかしながら、矩形波電圧制御モードは、高回転領域で高出力を得るためには好都合であるものの、モータジェネレータへの印加電圧の電圧振幅については固定されており、電圧位相のみを制御可能であるので、その制御応答性は、電圧振幅および電圧位相の両方を制御可能な P WM制御モードょりは低下する。また、 MG 1回転数が急低下する状況であることを鑑みれば、制御モードを矩形波電圧制御モードから PWM制御モードへ直ちに変化させても悪影響を発生しない。したがって、 HV— E C U 3 2は、 MG 1回転数の急低下が検出された場合には、モータジェネレータの動作状態（代表的には、電圧 ·電流）のフィードバックに基づいた通常の制御モード切換判定を待つことなく、フィードフォワード的に直ちにモータジェネレータ MG 1の制御モードを P WM制御モードに切換える。これにより、より制御応答性の高い制御モードを速やかに適用することができる。この結果、制御応答遅れの影響により、 MG 1回転数の低下が大きくなつて M G 1の発電電力がさらに低下して、電力収支が大きく崩れるのを防止できる。すなわち、モータジェネレータ MG 1の制御遅れによって、 MG 1回転数の急低下をトリガとした電力収支の崩れを軽減して、バッテリ 1 0の過放電あるいは電力変換ュニット 2 0での過^;流の発生を防止することができる。

図 1 1 Aおよび図 1 1 Bには、図 1 0に示した第 3の例による電力収支制御の効果を示す実験結果が示される。

図 1 1 Aに示されるように、第 3の例による電力収支制御が適用されない場合には、矩形波電圧制御が適用される高回転状態から、. MG 1回転数が急低下して MG 1制御モードが P WM制御へ変化する際に、 MG 1回転数の急低下をトリガとした電力収支の崩れによってバッテリ電流が急増している。一方、図 1 1 Bには、第 3の例による電力収支制御の適用時に、図 1 1 Aの場合と同様の MG 1回転数の急低下を発生させた場合の動作波形が示される。図 1 1 B力ら理解されるように、 MG 1回転数の急低下時に、フィードフォワード的に MG 1制御モードを P WM制御モードへ切換えることによって、電力収支の崩れを抑制してバッテリ電流の急増が回避される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。産業上の利用可能性

この発明は、エンジンおよび、エンジンと動力分割機構を介して接続されたモータジェネレータを備えるハイブリッド車両に適用できる。

Claims

請求の範囲

1. 燃料の燃焼によって作動するエンジン（ENG) と、前記エンジンの出力軸（1 50) 、第 1のモータジェネレータ（MG 1) の出力軸（1 32) および出力部材（1 55) とそれぞれ結合された複数の回転要素（151, 152, 1 54) を互いに相対回転可能に連結し、かつ、前記第 1のモータジェネレータによる電力および動力の入出力を伴って前記エンジンからの出力の少なくとも一部を前記出力部材へ出力する動力分割機構（PSD) と、前記出力部材から駆動輪までの間で動力を加える第 2のモータジェネレータ（MG2) と、蓄電装置（1 0) ならびに前記第 1および前記第 2のジェネレータと接続されて双方向の電力変換を行なう電力変換ユニット（20) とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、

前記第 1のモータジェネレータの回転数（Nm l) を検出する回転数検出部 (300) と、

検出された前記第 1のモータジェネレータの回転数および前記エンジンの制御信号に基づいて、前記エンジンの出力トルク低下に伴う前記第 1のモータジエネレータの回転数低下を検出する回転数低下検出部（310) と、

前記回転数低下検出部による前記第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、前記第 1および第 2のモータジエネレータの入出力電力の和が所定範囲内に制限されるように前記電力変換ュニットを制御するための電力収支制御部 (320) とを備える、ハイブリッド車両の制御装置。

2. 前記電力収支制御部（320) は、前記回転数低下検出部による前 E第 1 のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、前記第 1のモータジェネレータ

(MG 1) による発電電力が増加するように、前記第 1のモータジェネレータの出力トルクの絶対値を変化させる、請求の範囲第 1項記載のハイプリッド車両の制御装置。

3. 前記電力収支制御部（320) は、前記回転数低下検出部による前記第 1 のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、前記第 2のモータジェネレータ

(MG2) による消費電力が减少するように、前記第 2のモータジェネレータの出力トルクの絶対値を変化させる、請求の範囲第 1項記載のハイプリッド車両の制御装置。

4. 前記蓄電装置（10) は、直流電圧を入出力し、

前記電力変換ユニット（20) は、前記蓄電装置と前記第 1および第 2のモータジェネレータ（MG 1, MG 2) との間にそれぞれ設けちれた第 1および第 2 のインバータ（22, 14) を含み、

前記第 1および第 2のィンバークの各々は、前記第 1および第 2のモータジェネレータのうちの対応するモータジェネレータへ矩形波電圧を印加するようにスィツチング制御される第 1の制御モードと、パルス幅変調制御に従って前記対応するモータジエネレータへの印加電圧を制御する第 2の制御モードとを選択的に適用され、

前記電力収支制御部（320) は、前記回転数低下検出部による前記第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、前記第 1のモータジェネレータの制御モードを強制的に前記第 2の制御モードとする、請求の範囲第 1項記載のハイプリッド車両の制御装置。

5. 前記蓄電装置（10) は、直流電圧を入出力し、

前記電力変換ユニットは、

前記蓄電装置と直流電源配線 (PL, GL) との間に設けられて、前記直流電圧の出力電圧を昇圧して前記直流電源配線,へ出力可能に構成されたコンバータ ( 1 2 ) と、

前記直流電源配線と前記第 1および第 2のモータジェネレータ（MG 1, MG 2) との間にそれぞれ接続されて双方向の電力変換を行なう第 1および第 2のィンバータ（22, 14) とを含み、

前記電力収支制御部（320) は、前記回転数低下検出部による前記第 1のモ —タジェネレータの回転数低下の検出時に、前記コンバータに対する前記直流電源配線への出力電圧指令値（VHr e f ) を、現在値よりも低下させる、請求の範囲第 1項記載のハイブリッド車両の制御装置。

6. 前記電力収支制御部（320) は、前記出力電圧指令値の低下分に対応させて、前記第 1のモータジェネレータ（MG 1) による発電電力の低下量に対応して前記第 2のモータジェネレータ（MG2) による消費電力が減少するように、前記第 2のモータジェネレータ（MG2) のトルク指令値を修正する、請求の範囲第 5項記載のハイプリッド車両の制御装置。

7. 前記動力分割機構（PSD) は、前記エンジン（ENG) の出力軸（1 5 0) が結合されたキャリア（154) と、前記出力部材（155) が結合されたリングギヤ（1 54) と、前記第 1のモータジェネレータ（MG 1) の出力軸

(132) が結合されたサンギヤ（1 5 1) とを前記複数の回転要素として有する遊星歯車機構を含む、請求の範囲第 1項から第 6項のいずれか 1項に記載のハィブリッド車両の制御装置。

8. 燃料の燃焼によって作動するエンジン（ENG) と、前記エンジンの出力軸（1 50) 、第 1のモータジェネレータ（MG 1) の出力軸（1 32) および出力部材（155) とそれぞれ結合された複数の回転要素（1 5 1， 152， 1 54) を互いに相対回転可能に連結し、かつ、前記第 1のモータジェネレータによる電力および動力の入出力を伴って前記エンジンからの出力の少なくとも一部を前記出力部材へ出力する動力分割機構（PSD) と、前記出力部材から駆動輪までの間で動力を加える第 2のモータジェネレータ（MG2) と、蓄電装置（1 0) ならびに前記第 1および前記第 2のジェネレータと接続されて双方向の電力変換を行なう電力変換ユニット（20) とを備えるハイブリッド車両の制御方法であって、

前記第 1のモータジェネレータの回転数（Nml) を検出するステップ（S 1 00) と、

検出された前記第 1のモータジヱネレータの回転数および前記エンジンの制御信号に基づいて、前記エンジンの出力トルク低下に伴う前記第 1のモータジエネレータの回転数低下を検出するステップ（S 1 10) と、

前記回転数低下を検出するステップによる前記第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、前記第 1および第 2のモータジエネレータの入出力電力の和が所定範囲内に制限されるように前記電力変換ュニットを制御するステップ

(S 1 20, S 130, S 150) とを備える、ハイブリッド車両の制御方法。

9. 前記制御するステップ（S 120) は、前記回転数低下を検出するステツプ（S 1 10) による前記第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、前記第 1のモータジェネレータ（MG 1) による発電電力が増加するように、前記第 1のモータジェネレータの出力トルクの絶対値を変化させる、請求の範囲第 8項記載のハイブリッド車両の制御方法。

10. 前記制御するステップ（S 1 20) は、前記回転数低下を検出するステップ（S 1 10) による前記第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、前記第 2のモータジェネレータ（MG2) による消費電力が減少するように、前記第 2のモータジェネレータの出力トルクの絶対値を変化させる、請求の範囲第 8項記載のハイブリッド車両の制御方法。

1 1. 前記蓄電装置（10) は、直流電圧を入出力し、

前記電力変換ユニット（20) は、前記蓄電装置と前記第 1および第 2のモータジェネレータ（MG 1， MG 2) との間にそれぞれ設けられた第 1および第 2 のインバータ（22, 14) を含み、

前記第 1および第 2のインバータの各々は、前記第 1および第 2のモータジェネレータのうちの対応するモータジェネレータへ矩形波電圧を印加するようにスイツチング制御される第 1の制御モードと、パルス幅変調制御に従って前記対応するモータジエネレータへの印加電圧を制御する第 2の制御モードとを選択的に適用され、

前記制御するステップ（S 1 50) は、前記回転数低下を検出するステップ (S 1 10) による前記第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、前記第 1のモータジェネレータの制御モードを強制的に前記第 2の制御モードとする、請求の範囲第 8項記載のハイブリッド車両の制御方法。

12. 前記蓄電装置（10) は、直流電圧を入出力し、

前記電力変換ュニットは、

前記蓄電装置と直流電源配線（PL, GL) との間に設けられて、前記直流電圧の出力電圧を昇圧して前記直流電源配線へ出力可能に構成されたコンバータ (1 2) と、

前記制御するステップ（S 1 30) は、前記回転数低下を検出するステップ (S 1 10) による前記第 1のモータジェネレータの回転数低下の検出時に、前記コンバータに対する前記直流電源配線への出力電圧指令値（VH r e f ) を、現在値よりも低下させる、請求の範囲第 8項記載のハイプリッド車両の制御方法。 1.3. 前記制御するステップ（S 1 30) による前記出力電圧指令値の低下分に対応させて、前記第 1のモータジェネレータ（MG 1) による発電電力の低下量に対応して前記第 2のモータジェネレータ（MG2) による消費電力が減少するように、前記第 2のモータジェネレータ（MG2) のトルク指令値を修正するステップ（S 150) をさらに備える、請求の範囲第 12項記載のハイブリッド車両の制御方法。

14. . 前記動力分割機構 (PSD) は、 .前記エンジン（ENG) の出力軸（1 50) が結合されたキャリア（154) と、前記出力部材（1 55) が結合されたリングギヤ（154) と、前記第 1のモータジェネレータ（MG 1) の出力軸 (132) が結合されたサンギヤ（1 5 1) とを前記複数の回転要素として有する遊星歯車機構を含む、請求の範囲第 8項から第 13項のいずれか 1項に記載のハイプリッド車両の制御方法。