特許 7571595 ハイブリッド車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/08 20060101AFI20241016BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20241016BHJP

   B60W 20/13 20160101ALI20241016BHJP

   B60W 20/00 20160101ALI20241016BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20241016BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20241016BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20241016BHJP

   B60L 58/25 20190101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

B60W10/08 900

B60K6/445 ZHV

B60W20/13

B60W20/00 900

B60L9/18 P

B60L50/16

B60L50/60

B60L58/25

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021018040

(22)【出願日】2021-02-08

(65)【公開番号】P2022120960

(43)【公開日】2022-08-19

【審査請求日】2023-12-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上瀧 優

【審査官】三宅 龍平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－３０２７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１９４１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０４９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１０１８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ６／２０ － ６／５４７

Ｂ６０Ｗ １０／００ － ２０／５０

Ｂ６０Ｌ ９／１８

Ｂ６０Ｌ ５０／１６

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｂ６０Ｌ ５８／２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、
前記エンジンをクランキング可能な第１モータと、
前記第１モータを駆動する第１インバータと、
車軸に連結された駆動軸に動力を入出力する第２モータと、
前記第２モータを駆動する第２インバータと、
蓄電装置と、
前記蓄電装置が接続される第１電力ラインと前記第１、第２インバータに接続される第２電力ラインとの間で電圧の変換を伴って電力のやりとりを行なう昇降圧コンバータと、
前記エンジンの始動時には、要求駆動力で走行しながら、前記第２電力ラインの電圧が車速に基づく目標電圧となるように前記昇降圧コンバータを制御すると共に、前記第１モータによって前記エンジンをクランキングして前記エンジンが始動されるように、前記エンジンと第１、第２インバータと前記昇降圧コンバータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記制御装置は、前記エンジンの始動時において前記蓄電装置の温度が所定温度以下のときには、前記蓄電装置からの放電が許容される許容最大電力から前記目標電圧に基づく前記第２モータの損失を含む前記第２モータの入力電力と前記目標電圧に基づく前記第１モータの損失とを減じたパワー上限値の範囲内の出力で前記第１モータが前記エンジンをクランキングするように、前記第１インバータを制御する
ハイブリッド車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド車両に関し、詳しくは、エンジンと、第１モータと、第１インバータと、第２モータと、第２インバータと、蓄電装置と、昇降圧コンバータと、を備えるハイブリッド車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のハイブリッド車両としては、エンジンと、第１モータ（モータジェネレータ）と、第１インバータと、第２モータ（モータジェネレータ）と、第２インバータと、蓄電装置（バッテリ）と、昇降圧コンバータ（昇圧コンバータ）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）。第１モータは、エンジンをクランキングする。第１インバータは、第１モータを駆動する。第２モータは、車軸に連結された駆動軸に動力を入出力する。第２インバータは、第２モータを駆動する。昇降圧コンバータは、蓄電装置が接続される第１電力ラインと第１、第２インバータに接続される第２電力ラインとの間で電圧の変換を伴って電力のやりとりを行なう。このハイブリッド車両では、エンジンの始動時には、要求駆動力で走行しながら、第２電力ラインの電圧が車速に基づく目標電圧となるように昇降圧コンバータを制御すると共に、第１モータによってエンジンをクランキングしてエンジンが始動されるように、エンジンと第１、第２インバータと昇降圧コンバータとを制御している。これにより、昇降圧コンバータによる過剰な昇圧を抑制し、エネルギ効率の改善を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－１９４１３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のハイブリッド車両では、昇降圧コンバータによる過剰な昇圧を抑制しているものの、第１、第２モータの損失については考慮されていない。そのため、第１モータから適正なトルクを出力していない場合がある。特に、低温下でのエンジンの始動時には、蓄電装置を保護するため蓄電装置から出力可能な電力の上限値を低くする必要がある一方で、エンジンのフリクションが大きくなることからより大きなトルクを第１モータから出力する必要がある。そのため、第１モータから出力するトルクが必要以上に制限されることを抑制することが、重要な課題として認識されている。

【0005】

本発明のハイブリッド車両は、第１モータから出力するトルクが必要以上に制限されることを抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のハイブリッド車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本発明のハイブリッド車両は、
エンジンと、
前記エンジンをクランキング可能な第１モータと、
前記第１モータを駆動する第１インバータと、
車軸に連結された駆動軸に動力を入出力する第２モータと、
前記第２モータを駆動する第２インバータと、
蓄電装置と、
前記蓄電装置が接続される第１電力ラインと前記第１、第２インバータに接続される第２電力ラインとの間で電圧の変換を伴って電力のやりとりを行なう昇降圧コンバータと、
前記エンジンの始動時には、要求駆動力で走行しながら、前記第２電力ラインの電圧が車速に基づく目標電圧となるように前記昇降圧コンバータを制御すると共に、前記第１モータによって前記エンジンをクランキングして前記エンジンが始動されるように、前記エンジンと第１、第２インバータと前記昇降圧コンバータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記制御装置は、前記エンジンの始動時において前記蓄電装置の温度が所定温度以下のときには、前記蓄電装置からの放電が許容される許容最大電力から前記目標電圧に基づく前記第２モータの損失を含む前記第２モータの入力電力と前記目標電圧に基づく前記第１モータの損失とを減じたパワー上限値の範囲内の出力で前記第１モータが前記エンジンをクランキングするように、前記第１インバータを制御する
ことを要旨とする。

【0008】

この本発明のハイブリッド車両では、エンジンの始動時において蓄電装置の温度が所定温度以下のときには、蓄電装置からの放電が許容される許容最大電力から目標電圧に基づく第２モータの損失を含む第２モータの入力電力と目標電圧に基づく第１モータの損失とを減じたパワー上限値の範囲内の出力で第１モータがエンジンをクランキングするように、第１インバータを制御する。目標電圧に基づく第１、第２モータの損失を考慮したパワー上限値の範囲内の出力で第１モータを駆動するから、第１モータから出力するトルクが必要以上に制限されることを抑制できる。

【0009】

こうした本発明のハイブリッド車両において、前記第１、第２モータの前記損失は、前記目標電圧が高いときには、低いときに比して大きくしてもよい。こうすれば、第１、第２モータの損失をより適正なものとすることができる。これにより、第１モータから出力するトルクが必要以上に制限されることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】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。

【図2】ＨＶＥＣＵ７０により実行されるクランキングトルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図3】バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以下である場合において、モータＭＧ１、ＭＧ２の損失Ｗｌｏｓｓ１、Ｗｌｏｓｓ２として目標電圧ＶＨ＊を値Ｖ３としたときの損失を用いる比較例の高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨ、損失Ｗｌｏｓｓ１、Ｗｌｏｓｓ２、トルク指令Ｔｍ１＊、トルク上限値Ｔｍａｘの時間変化の一例を示す説明図である。

【図4】バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以下である場合において、実施例の高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨ、損失Ｗｌｏｓｓ１、Ｗｌｏｓｓ２、トルク指令Ｔｍ１＊、トルク上限値Ｔｍａｘの時間変化の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

【実施例】

【0012】

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、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、昇降圧コンバータ５５と、蓄電装置としてのバッテリ５０と、システムメインリレー５６と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。

【0013】

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。

【0014】

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な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の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒや図示しない温度センサにより検出される冷却水の温度Ｔｗなどが入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

【0015】

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

【0016】

モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。

【0017】

インバータ４１は、高電圧側電力ライン（第１電力ライン）５４ａに接続されており、６つのトランジスタと６つのダイオードとを有する周知のインバータ回路として構成されている。インバータ４２は、インバータ４１と同様に、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのトランジスタと６つのダイオードとを有する周知のインバータ回路として構成されている。インバータ４１，４２は、電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、対となるトランジスタのオン時間の割合を調節することにより、モータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイルに回転磁界を形成し、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動する。

【0018】

昇降圧コンバータ５５は、高電圧側電力ライン５４ａと低電圧側電力ライン（第２電力ライン）５４ｂとに接続されており、上アームおよび下アームを構成する２つのトランジスタおよび２つのダイオードとリアクトルとを有する周知の昇降圧コンバータ回路として構成されている。昇降圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によって上アームおよび下アームを構成する２つのトランジスタのオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧側電力ライン５４ａに供給したり、高電圧側電力ライン５４ａの電力を降圧して低電圧側電力ライン５４ｂに供給したりする。高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられており、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５８が取り付けられている。

【0019】

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、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からの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサ４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２を挙げることができる。また、コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７（高電圧側電力ライン５４ａ）の電圧ＶＨや、コンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８（低電圧側電力ライン５４ｂ）の電圧ＶＬも挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０から出力される信号としては、例えば、インバータ４１，４２のトランジスタへのスイッチング制御信号や昇降圧コンバータ５５のトランジスタへのスイッチング制御信号を挙げることができる。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

【0020】

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン５４ｂに接続されている。このバッテリ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。

【0021】

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５１ａからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリＥＣＵ５２は、温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂや蓄電割合ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔや入力制限Ｗｉｎも演算している。

【0022】

出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０から放電してもよい許容最大電力（実施例では、正の値の電力）であり、基本出力制限Ｗｏｕｔｂに補正係数ｋｏｕｔを乗じた値に設定される。基本出力制限Ｗｏｕｔｂは、バッテリ５０の温度Ｔｂが０℃以上所定温度Ｔｒｅｆ１（＞０）以下のときには、温度Ｔｂに関わらず所定値Ｗｏｕｔｒｅｆ（正の値の電力）となるように設定される。また、基本出力制限Ｗｏｕｔｂは、バッテリ５０の温度Ｔｂが０℃未満のときには、所定値Ｗｏｕｔｒｅｆから温度Ｔｂが低いときには高いときに比して小さく、即ち、所定値Ｗｏｕｔｒｅｆから温度Ｔｂが低くなるほど小さくなり、所定温度Ｔｒｅｆ２（＜０）で値０となるように設定される。さらに、基本出力制限Ｗｏｕｔｂは、温度Ｔｂが所定温度Ｔｒｅｆ１を超えているときには、所定値Ｗｏｕｔｒｅｆから温度Ｔｂが高いときには低いときに比して小さくなり、即ち、所定値Ｗｏｕｔｒｅｆから温度Ｔｂが高くなるほど小さくなり、所定温度Ｔｒｅｆ３（＞Ｔｒｅｆ２）で値０になるように設定される。補正係数ｋｏｕｔは、蓄電割合ＳＯＣが値０以上所定割合Ｓｒｅｆ１未満で値０となり、所定割合Ｓｒｅｆ１以上所定割合Ｓｒｅｆ２（＞Ｓｒｅｆ１）未満で値０から蓄電割合ＳＯＣが高いときには低いときに比して大きくなり、即ち、値０から蓄電割合ＳＯＣが高くなるほど大きくなり、所定割合Ｓｒｅｆ２以上で値１となるように設定される。

【0023】

入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０に充電してもよい許容最大電力（実施例では、負の値の電力）であり、基本入力制限Ｗｉｎｂに補正係数ｋｉｎを乗じた値に設定される。基本入力制限Ｗｉｎｂは、バッテリ５０の温度Ｔｂが０℃以上所定温度Ｔｒｅｆ１以下のときには、温度Ｔｂに関わらず所定値Ｗｉｎｒｅｆ（負の値の電力）となるように設定される。また、基本入力制限Ｗｉｎｂは、バッテリ５０の温度Ｔｂが０℃未満のときには、所定値Ｗｉｎｒｅｆから温度Ｔｂが低いときには高いときに比して大きくなり、即ち、所定値Ｗｉｎｒｅｆから温度Ｔｂが低くなるほど大きくなり、所定温度Ｔｒｅｆ２で値０となるように設定される。さらに、基本入力制限Ｗｉｎｂは、温度Ｔｂが所定温度Ｔｒｅｆ１を超えているときには、所定値Ｗｉｎｒｅｆから温度Ｔｂが高いときには低いときに比して大きくなり、即ち、所定値Ｗｉｎｒｅｆから温度Ｔｂが高くなるほど大きくなって、所定温度Ｔｒｅｆ３で値０になるように設定される。補正係数ｋｉｎは、蓄電割合ＳＯＣが値０以上所定割合Ｓｒｅｆ３（＞Ｓｒｅｆ２）未満で値１に設定され、所定割合Ｓｒｅｆ３以上所定割合Ｓｒｅｆ４（＞Ｓｒｅｆ３）で値１から蓄電割合ＳＯＣが高いときには低いときに比して小さくなり、即ち、値１から蓄電割合ＳＯＣが高くなるほど小さくなり、所定割合Ｓｒｅｆ４以上で値０となるように設定される。

【0024】

システムメインリレー５６は、低電圧側電力ライン５４ｂにおけるコンデンサ５８よりもバッテリ５０側に設けられている。このシステムメインリレー５６は、ＨＶＥＣＵ７０によってオンオフ制御されることにより、バッテリ５０と昇降圧コンバータ５５側との接続および接続の解除を行なう。

【0025】

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、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を挙げることができる。また、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や、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も挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０からは、システムメインリレー５６への駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、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いる。

【0026】

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や電動走行モード（ＥＶ走行モード）などで走行する。ＨＶ走行モードは、エンジン２２の運転とモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動とを伴って走行する走行モードである。ＥＶ走行モードは、エンジン２２を運転停止すると共にモータＭＧ２を駆動して走行する走行モードである。

【0027】

ＥＶ走行モードでは、基本的には、以下のように走行する。ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｄ＊を設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に、モータＭＧ２の許容駆動範囲内で要求トルクＴｄ＊が駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、モータＭＧ１，ＭＧ２をトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で効率よく駆動することができるように高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨの目標値としての目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のトランジスタをスイッチング制御すると共に高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊になるように昇降圧コンバータ５５のトランジスタをスイッチング制御する。このＥＶ走行中に要求トルクＴｄ＊が始動閾値Ｔｓｔ以上に至ると、エンジン２２の始動条件が成立したと判断し、エンジン２２を始動してＨＶ走行に移行する。エンジン２２の始動処理については、後述する。

【0028】

ＨＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、最初に、ＥＶ走行モードと同様に、要求トルクＴｄ＊および要求パワーＰｄ＊を設定する。続いて、要求パワーＰｄ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づく充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じて車両に要求される（エンジン２２に要求される）要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｄ＊（要求パワーＰｄ＊）が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信すると、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいて運転されるようにエンジン２２の運転制御（吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御など）を行なう。モータＥＣＵ４０によるインバータ４１，４２の制御については上述した。このＨＶ走行中に要求トルクＴｄ＊が始動閾値Ｔｓｔ以下の停止閾値Ｔｓｐ未満に至ると、エンジン２２の停止条件が成立したと判断し、エンジン２２の運転を停止してＥＶ走行に移行する。なお、エンジン２２の始動と停止とが頻繁に行なわれるのを抑制するために、始動閾値Ｔｓｔと停止閾値Ｔｓｐとにヒステリシスを持たせるのが好ましい。

【0029】

エンジン２２の始動処理では、エンジン２２のクランキングの前後において現在の車速Ｖが変化しない（車速Ｖが一定である）と仮定して、エンジン２２の回転数Ｎｅが値０から閾値Ｎｓｔまで変化するときにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１がとり得る範囲Ｒｎｍを設定する。そして、範囲Ｒｎｍと、エンジン２２の始動時にエンジン２２の回転数Ｎｅが共振帯域を速やかに超えるためにモータＭＧ１へ要求されるトルクＴｃｒｍａｘと、モータＭＧ１をトルクＴｃｒｍａｘかつ範囲Ｒｎｍの回転数で駆動するために必要な高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨ（実施例では、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）の３段階で示される）と、の関係としての所定関係に基づいて、モータＭＧ１をトルクＴｃｒｍａｘかつ範囲Ｒｎｍの回転数で駆動するための高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨを電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３から１つ選択して目標電圧ＶＨ＊に設定し、設定した目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。所定関係では、範囲Ｒｎｍが広いときには狭いときに比して高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが大きくなり、トルクＴｃｒｍａｘが大きいときには小さいときに比して高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが大きくなる。モータＥＣＵ４０は、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊になるように昇降圧コンバータ５５のトランジスタをスイッチング制御する。こうした制御により、エンジン２２の始動時の昇降圧コンバータ５５の過剰な昇圧を抑制している。

【0030】

そして、後述する方法でモータＭＧ１でエンジン２２をクランキングするためのクランキングトルクＴｃｒを設定し、クランキングトルクＴｃｒをトルク指令Ｔｍ＊に設定すると共に、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｄ＊とキャンセルトルクＴｃｎとの和のトルクがモータＭＧ２から出力されるようにトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のトランジスタをスイッチング制御することにより、エンジン２２をクランキングする。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｔ以上に至ったときにエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始することにより行なわれる。ここで、キャンセルトルクＴｃｎは、モータＭＧ１からのクランキングトルクＴｃｒの出力によりプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクをキャンセルするためのトルクである。さらに、閾値Ｎｓｔとしては、８００ｒｐｍや１０００ｒｐｍ、１２００ｒｐｍなどが用いられる。

【0031】

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、特に、エンジン２２の始動時にクランキングトルクＴｃｒを設定する際の動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行されるクランキングトルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【0032】

本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、バッテリ５０の温度ＴｂやモータＭＧ１、ＭＧ２の回転数Ｎｍ１、Ｎｍ２、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔなど処理に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。バッテリ５０の温度Ｔｂは、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃにより検出されたものをバッテリＥＣＵ５２を介した通信により入力している。モータＭＧ１、ＭＧ２の回転数Ｎｍ１、Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＥＣＵ４０が演算したものをモータＥＣＵ４０を介した通信により入力している。バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の温度Ｔｂと蓄電割合ＳＯＣとに基づいてバッテリＥＣＵ５２が演算したものをバッテリＥＣＵ５２を介した通信により入力している。

【0033】

こうしてバッテリ温度Ｔｂを入力すると、バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。閾値Ｔｒｅｆは、バッテリ５０の温度が低くバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが小さくなることによってモータＭＧ１のトルクが制限され、モータＭＧ１からエンジン２２をクランキングするのに十分なトルクを出力できるか否かを判定するための閾値である。閾値Ｔｒｅｆは、例えば、－１０℃、－１５℃、－２０℃などに設定される。

【0034】

ステップＳ１１０でバッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆを超えているときには、現在設定されているモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊と回転数ＮｍとモータＭＧ２の損失Ｗｌｏｓｓ２とを用いて、次式（１）により、モータＭＧ２に入力されるパワーとしてのモータパワーＷｍｇ２を算出する（ステップＳ１２０）。ここでは、損失Ｗｌｏｓｓ２を比較的大きな所定値（一定の値）（例えば、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが値Ｖ３のときのモータＭＧ２の損失）に設定する。損失Ｗｌｏｓｓ２を所定値に設定するのは、バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆを超えているときには、出力制限Ｗｏｕｔが大きいことから、モータＭＧ２の損失を厳密に考慮せずに後述するパワー上限値Ｗｍａｘ１を設定しても、モータＭＧ１のクランキングトルクＴｃｒが大きく制限される可能生が低いことに基づく。

【0035】

Wmg2=Tm2*・Nm+Wloss2 ・・・(1)

【0036】

続いて、次式（２）によって、バッテリ５０の出力制限ＷｏｕｔからモータパワーＷｍｇ２とモータＭＧ１の損失Ｗｌｏｓｓ１とを減じて、モータＭＧ１から出力可能なパワーの上限値としてのパワー上限値Ｗｍａｘ１を設定する（ステップＳ１３０）。ここでは、損失Ｗｌｏｓｓ１を比較的大きな所定値（一定の値）（例えば、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが値Ｖ３のときのモータＭＧ１の損失）に設定する。損失Ｗｌｏｓｓ1
を所定値に設定するのは、バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆを超えているときには、出力制限Ｗｏｕｔが大きいことから、モータＭＧ１の損失を厳密に考慮せずにパワー上限値Ｗｍａｘ１を設定しても、モータＭＧ１のクランキングトルクＴｃｒが大きく制限される可能生が低いことに基づく。

【0037】

Wmax1=Wout-Wmg2-Wloss1 ・・・(2)

【0038】

こうしてパワー上限値Ｗｍａｘ１を設定すると、基本値Ｔｃｒｂとパワー上限値Ｗｍａｘ１をモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１で除したトルク上限値Ｔｍａｘとのうち小さいほうの値をクランキングトルクＴｃｒに設定して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。基本値Ｔｃｒｂは、モータＭＧ１でエンジン２２をクランキングするときに出力するトルクの基本値として予め実験や解析などにより定めた値である。基本値Ｔｃｒｂは、エンジン２２の始動を開始してから時間ｔ１を経過するまで、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯を迅速に通過するように上昇するトルクに設定され、時間ｔ１を経過したら、時間ｔ１を経過する前に比してエンジン２２の回転数Ｎｅが緩やかに上昇するトルクに設定される。

【0039】

こうしてクランキングトルクＴｃｒを設定すると、クランキングトルクＴｃｒをトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。そして、出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｄ＊とキャンセルトルクＴｃｎとの和のトルクがモータＭＧ２から出力されるようにトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。さらに、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊、Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１、４２の複数のトランジスタをスイッチング制御する。こうした制御により、パワー上限値Ｗｍａｘの範囲内の出力でモータＭＧ１がエンジン２２をクランキングするように、インバータ４１を制御することになる。

【0040】

ステップＳ１１０でバッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以下のときには、バッテリ５０の温度が低く出力制限Ｗｏｕｔが小さいため、モータＭＧ１、ＭＧ２の損失を厳密に考慮しないと、モータＭＧ１からエンジン２２をクランキングするのに十分なトルクを出力できなくなる可能性があると判断して、現在設定されているモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊と回転数Ｎｍと高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊に基づくモータＭＧ２の損失Ｗｌｏｓｓ２とを用いて、次式（３）により、モータＭＧ２にモータパワーＷｍｇ２を算出する（ステップＳ１４０）。ここでは、損失Ｗｌｏｓｓ２を、目標電圧ＶＨ＊が低いときには高いときに比して小さくなるように、即ち、目標電圧ＶＨ＊が低いほど小さくなるように設定する。これは、モータＭＧ２の相電圧が低いほどモータＭＧ２の損失が小さいことに基づく。

【0041】

Wmg2=Tm2*・Nm+Wloss2(VH＊) ・・・(3)

【0042】

続いて、次式（４）によって、バッテリ５０の出力制限ＷｏｕｔからモータパワーＷｍｇ２と目標電圧ＶＨ＊に基づくモータＭＧ１の損失Ｗｌｏｓｓ１と減じて、モータＭＧ１から出力可能なパワーの上限値としてのパワー上限値Ｗｍａｘ１を算出する（ステップＳ１５０）。ここでは、損失Ｗｌｏｓｓ１を、目標電圧ＶＨ＊が低いときには高いときに比して小さくなるように、即ち、目標電圧ＶＨ＊が低いほど小さくなるように設定する。これは、モータＭＧ１の相電圧が低いほどモータＭＧ１の損失が小さいことに基づく。

【0043】

Wmax1=Wout-Wmg2-Wloss1(VH*) ・・・(4)

【0044】

こうしてパワー上限値Ｗｍａｘ１を設定すると、基本値Ｔｃｒｂとトルク上限値Ｔｍａｘとのうち小さいほうの値をクランキングトルクＴｃｒに設定して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。こうしてクランキングトルクＴｃｒを設定すると、クランキングトルクＴｃｒをトルク指令Ｔｍ１＊に設定する。そして、出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｄ＊とキャンセルトルクＴｃｎとの和のトルクがモータＭＧ２から出力されるようにトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。さらに、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊、Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１、４２の複数のトランジスタをスイッチング制御する。したがって、パワー上限値Ｗｍａｘの範囲内の出力でモータＭＧ１がエンジン２２をクランキングするように、インバータ４１を制御することになる。

【0045】

図３は、バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以下である場合において、モータＭＧ１、ＭＧ２の損失Ｗｌｏｓｓ１、Ｗｌｏｓｓ２として目標電圧ＶＨ＊を値Ｖ３としたときの損失を用いる比較例の高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨ、損失Ｗｌｏｓｓ１、Ｗｌｏｓｓ２、トルク指令Ｔｍ１＊、トルク上限値Ｔｍａｘの時間変化の一例を示す説明図である。図中、実線は、目標電圧ＶＨ＊が値Ｖ３であるときの電圧ＶＨの時間変化の一例を示している。二点鎖線は、基本値Ｔｃｒｂの時間変化の一例を示している。

【0046】

図４は、バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以下である場合において、実施例の高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨ、損失Ｗｌｏｓｓ１、Ｗｌｏｓｓ２、トルク指令Ｔｍ１＊、トルク上限値Ｔｍａｘの時間変化の一例を示す説明図である。図中、実線は、目標電圧ＶＨ＊が値Ｖ３であるときの電圧ＶＨ、損失Ｗｌｏｓｓ１、Ｗｌｏｓｓ２、トルク指令Ｔｍ１＊、トルク上限値Ｔｍａｘの時間変化の一例を示している。破線は、目標電圧ＶＨ＊が値Ｖ２であるときの電圧ＶＨ、損失Ｗｌｏｓｓ１、Ｗｌｏｓｓ２、トルク指令Ｔｍ１＊、トルク上限値Ｔｍａｘの時間変化の一例を示している。一点鎖線は、目標電圧ＶＨ＊が値Ｖ１であるときの電圧ＶＨ、損失Ｗｌｏｓｓ１、Ｗｌｏｓｓ２、トルク指令Ｔｍ１＊、トルク上限値Ｔｍａｘの時間変化の一例を示している。二点鎖線は、基本値Ｔｃｒｂの時間変化の一例を示している。

【0047】

なお、図３、図４において、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊、回転数Ｎｍ２，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、時間に関わらず一定値としている。

【0048】

図３の比較例では、モータＭＧ１、ＭＧ２の損失Ｗｌｏｓｓ１、Ｗｌｏｓｓ２を目標電圧ＶＨ＊に関わらず一定値としていることから、トルク上限値Ｔｍａｘは、上述の式（１）、（２）を用いて算出するパワー上限値Ｗｍａｘ１を回転数Ｎｍ１で除した値となり、目標電圧ＶＨ＊に対して変化しない値となる。しかし、モータＭＧ１、ＭＧ２の実際の損失は、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが低いときには高いときに比して小さくなる、即ち、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが低くなるほど小さくなることから、比較例では、トルク上限値Ｔｍａｘが必要以上に小さく設定されることがある。そのため、クランキングトルクＴｃｒ、即ち、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が必要以上に小さく設定され、モータＭＧ１から出力するトルクが必要以上に制限されてしまう。バッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以下であるときには、外気温が低く、エンジン２２のフリクションが大きいと考えられる。そのため、比較例では、エンジン２２の回転数Ｎｅの上昇が遅くなり、エンジン２２の始動性が低下することがある。

【0049】

図４の実施例では、モータＭＧ１、ＭＧ２の損失Ｗｌｏｓｓ１、Ｗｌｏｓｓ２を目標電圧ＶＨ＊が低いときには高いときに比して小さくすることにより、損失Ｗｌｏｓｓ１、Ｗｌｏｓｓ２と実際のモータＭＧ１、ＭＧ２の損失との乖離を抑制でき、上述の式（３）、（４）を用いて算出するパワー上限値Ｗｍａｘ１を回転数Ｎｍ１で除したトルク上限値Ｔｍａｘが必要以上に小さく設定されることを抑制できる。これにより、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が必要以上に小さく設定され、モータＭＧ１から出力するトルクが必要以上に制限されることを抑制できる。したがって、エンジン２２の始動性の低下を抑制できる。

【0050】

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の始動時においてバッテリ５０の温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以下のときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔから目標電圧ＶＨ＊に基づくモータＭＧ２の損失Ｗｌｏｓｓ２を含むモータパワーＷｍｇ２と目標電圧ＶＨ＊に基づくモータＭＧ１の損失Ｗｌｏｓｓ１とを減じたパワー上限値Ｗｍａｘの範囲内の出力でモータＭＧ１がエンジン２２をクランキングするように、インバータ４１を制御することにより、モータＭＧ１から出力するトルクが必要以上に制限されることを抑制できる。

【0051】

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の始動処理において、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨを電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）の３段階から選択するものとしている。しかし、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨを、４段階以上の電圧から選択してもよいし、２段階の電圧から選択してもよいし、連続して変化する電圧から選択してもよい。

【0052】

実施例のハイブリッド自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ５０を用いるものとしたが、蓄電可能な装置であればよく、キャパシタなどを用いるものとしてもよい。

【0053】

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとしたが、これらのうちの少なくとも２つを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。

【0054】

実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６にプラネタリギヤ３０を介してエンジン２２およびモータＭＧ１を接続すると共に駆動軸３６にモータＭＧ２を接続している。しかし、エンジンに発電用モータを接続すると共に駆動輪に連結された駆動軸に走行用モータを接続するいわゆるシリーズハイブリッド自動車の構成としてもよい。

【0055】

実施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「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、インバータ４１が「第１インバータ」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、インバータ４２が「第２インバータ」に相当し、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とが「制御装置」に相当する。

【0056】

なお、実施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。

【0057】

以上、本発明を実施するため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。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明は、ハイブリッド車両の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0059】

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、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、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖ 電流センサ、５０ バッテリ、５１ａ，５７ａ，５８ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 高電圧側電力ライン、５４ｂ 低電圧側電力ライン、５５ 昇降圧コンバータ、５６ システムメインリレー、５７，５８ コンデンサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】