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Title:
VEHICLE AND ITS CONTROL METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/120779
Kind Code:
A1
Abstract:
Out of a standard intermittent prohibition vehicle speed (Vpr1) based on the input limit (Win) of a batter, a sequential prohibition vehicle speed (Vpr2) at the time of sequential shift position and a power mode prohibition vehicle speed (Vpr3) when a power mode is set, the minimum one is set as an intermittent prohibition vehicle speed (Vpr) (S400-S480). When the vehicle speed is lower than the intermittent prohibition vehicle speed (Vpr), the vehicle runs by outputting a demand torque Tr* to the drive shaft within the range of I/O limits Win and Wout of the battery while being accompanied with intermittent operation of the engine. When the vehicle speed is higher than the intermittent prohibition vehicle speed (Vpr), the vehicle runs by outputting a demand torque Tr* to the drive shaft within the range of I/O limits Win and Wout of the battery while prohibiting intermittent operation of the engine.

Inventors:
YAMAMOTO MASAYA (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/056346
Publication Date:
October 09, 2008
Filing Date:
March 31, 2008
Export Citation:
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Assignee:
TOYOTA MOTOR CO LTD (JP)
YAMAMOTO MASAYA (JP)
International Classes:
B60W10/06; B60K6/445; B60K6/448; B60K6/52; B60L50/16; B60W10/08; B60W20/00; F02D29/02
Domestic Patent References:
WO2006106894A12006-10-12
Foreign References:
JP2002337573A2002-11-27
JP2005231409A2005-09-02
JP2006007877A2006-01-12
JP2001173479A2001-06-26
JP2006170128A2006-06-29
US5842534A1998-12-01
JP2006170128A2006-06-29
Other References:
See also references of EP 2130732A4
Attorney, Agent or Firm:
ITEC INTERNATIONAL PATENT FIRM (3-3 Uchisaiwai-cho 1-chome,Chiyoda-k, Tokyo 11, JP)
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Claims:
 内燃機関と、
 車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
 前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
 前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
 前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限を設定する入力制限設定手段と、
 前記設定された入出力制限のうちの入力制限に基づいて前記内燃機関の間欠運転を禁止する間欠運転禁止車速を設定する間欠運転禁止車速設定手段と、
 車速を検出する車速検出手段と、
 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、
 前記検出された車速が前記設定された間欠運転禁止車速未満のときには前記内燃機関の間欠運転を伴って前記設定された入出力制限の範囲内で前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記検出された車速が前記設定された間欠運転禁止車速以上のときには前記内燃機関の運転を継続して前記設定された入出力制限の範囲内で前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
 を備える車両。
 請求項1記載の車両であって、
 前記間欠運転禁止車速設定手段は、前記入力制限として制限が大きいほど小さくなる傾向に間欠運転禁止車速を設定する手段である、
 車両。
 請求項1記載の車両であって、
 運転者の操作に対するパワーの出力が異なる複数の車両制御モードのうち少なくとも一つのモードを設定する制御モード設定手段を備え、
 前記間欠運転禁止車速設定手段は、前記設定された車両制御モードに基づいて間欠運転禁止車速を設定する手段であり、
 前記制御手段は、前記設定された車両制御モードに基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である、
 車両。
 請求項3記載の車両であって、
 前記制御手段は、前記制御モード設定手段により複数のモードが設定されているときには設定された各車両制御モードに基づく間欠運転禁止車速のうち最も小さな車速を間欠運転禁止車速として設定する手段である、
 車両。
 請求項3記載の車両であって、
 前記複数の車両制御モードは、燃費とパワー出力の応答性の両立する通常モードとパワー出力の応答性を優先するパワーモードとを含み、
 前記間欠運転禁止車速設定手段は、前記制御モード設定手段により通常モードが設定されているときには第1の関係を用いて前記入力制限に基づいて間欠運転禁止車速を設定し、前記制御モード設定手段によりパワーモードが設定されているときに前記第1の関係より大きい車速が前記間欠運転禁止車速として設定される第2の関係を用いて前記入力制限に基づいて間欠運転禁止車速を設定する手段である、
 車両。
 請求項3記載の車両であって、
 前記複数の車両制御モードは、アクセルオフ且つブレーキオフのときに車両に作用させる制動力を運転者のシフト操作に基づいて変更するシーケンシャルシフトモードを含み、
 前記間欠運転禁止車速設定手段は、前記制御モード設定手段によりシーケンシャルシフトモードが設定されているときには前記シフト操作と前記入力制限とに基づいて間欠運転禁止車速を設定する手段である、
 車両。
 請求項6記載の車両であって、
 前記間欠運転禁止車速設定手段は、前記制御モード設定手段によりシーケンシャルシフトモードが設定されているときには、車両に作用させる制動力が大きいほど小さくなる傾向に間欠運転禁止車速を設定する手段である、
 車両。
 請求項6記載の車両であって、
 前記間欠運転禁止車速設定手段は、前記制御モード設定手段によりシーケンシャルシフトモードが設定されているときには、前記シフト操作に基づく異なる複数の関係を用いて間欠運転禁止車速を設定する手段である、
 車両。
 請求項1記載の車両であって、
 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、を備える手段である、
 車両。
 内燃機関と、車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
 前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限のうちの入力制限に基づいて前記内燃機関の間欠運転を禁止する間欠運転禁止車速を設定し、車速が前記設定した間欠運転禁止車速未満のときには前記内燃機関の間欠運転を伴って前記入出力制限の範囲内で走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、車速が前記設定した間欠運転禁止車速以上のときには前記内燃機関の運転を継続して前記入出力制限の範囲内で前記要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する、
 ことを特徴とする車両の制御方法。
Description:
車両およびその制御方法

 本発明は、車両およびその制御方法に関 る。

 従来、この種の車両としては、エンジンと ータとを備えるハイブリッド車両において ータに電力を供給する電池の温度や電池か 実際に出力されている出力値に基づいてエ ジンの停止を禁止する領域の境界を示す車 の閾値を設定するものが提案されている(例 えば、特許文献1参照)。この車両では、電池 温度が高いときには小さな車速の閾値を設 したり、電池の実際の出力が高いときには きな車速の閾値を設定し、車速が閾値より きいときはエンジンの運転停止を禁止する とにより、電池の保護を図ろうとしている

特開2006-170128号公報

 電池の状態は、電池の温度や電池からの 際の出力だけで定まるものではなく、電池 ら放電することができる電力量の目安とし の電池残容量SOC(State Of Charge)に依存すると ころも大きい。特に電池の温度と電池残容量 SOCとによって電池を充電してもよい最大電力 や放電してもよい最大電力などを表わす電池 の入出力制限は電池を制御する上では重要な 要因である。

 本発明の車両およびその制御方法は、走 に必要な動力を出力する内燃機関と電動機 を備え、内燃機関の間欠運転を伴って走行 る車両において、搭載している二次電池な の蓄電装置が過大な電力により充電される をより適正に抑制することを目的の一つと る。また、本発明の車両およびその制御方 は、内燃機関の始動時に生じ得る駆動力の 変を抑制することを目的の一つとする。

 本発明の車両およびその制御方法は、上 の目的の少なくとも一部を達成するために 下の手段を採った。

 本発明の車両は、内燃機関と、車軸に連 された駆動軸に接続されると共に該駆動軸 は独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸 接続され、電力と動力の入出力を伴って前 駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能 電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力 出力可能な電動機と、前記電力動力入出力 段および前記電動機と電力のやり取りが可 な蓄電手段と、前記蓄電手段の状態に基づ て該蓄電手段を充放電する際の最大許容電 としての入出力制限を設定する入力制限設 手段と、前記設定された入出力制限のうち 入力制限に基づいて前記内燃機関の間欠運 を禁止する間欠運転禁止車速を設定する間 運転禁止車速設定手段と、車速を検出する 速検出手段と、走行に要求される要求駆動 を設定する要求駆動力設定手段と、前記検 された車速が前記設定された間欠運転禁止 速未満のときには前記内燃機関の間欠運転 伴って前記設定された入出力制限の範囲内 前記設定された要求駆動力に基づく駆動力 よって走行するよう前記内燃機関と前記電 動力入出力手段と前記電動機とを制御し、 記検出された車速が前記設定された間欠運 禁止車速以上のときには前記内燃機関の運 を継続して前記設定された入出力制限の範 内で前記設定された要求駆動力に基づく駆 力によって走行するよう前記内燃機関と前 電力動力入出力手段と前記電動機とを制御 る制御手段と、を備えることを要旨とする

 この本発明の車両では、蓄電手段の状態 基づいて蓄電手段を充放電する際の最大許 電力としての入出力制限のうちの入力制限 基づいて内燃機関の間欠運転を禁止する間 運転禁止車速を設定する。そして、車速が 欠運転禁止車速未満のときには内燃機関の 欠運転を伴って入出力制限の範囲内で走行 要求される要求駆動力に基づく駆動力によ て走行するよう内燃機関と電力動力入出力 段と電動機とを制御し、車速が間欠運転禁 車速以上のときには内燃機関の運転を継続 て入出力制限の範囲内で要求駆動力に基づ 駆動力によって走行するよう内燃機関と電 動力入出力手段と電動機とを制御する。即 、車速が間欠運転禁止車速未満のときには 燃機関の間欠運転を許可し、車速が間欠運 禁止車速以上のときには内燃機関の間欠運 を禁止するのである。このように、蓄電手 の入力制限に基づいて間欠運転禁止車速を 定することにより、車速が間欠運転禁止車 未満のときには蓄電手段を過大な電力によ て充電することなく内燃機関を始動するこ ができ、車速が間欠運転禁止車速以上のと には内燃機関を運転停止しないから内燃機 を始動する際に生じ得る過大な電力による 電手段の充電を抑止することができる。ま 、内燃機関の始動時に過大な電力による蓄 手段の充電を抑止するために電動機の駆動 制限されることにより生じ得る車両に作用 る駆動力の急変を抑制することができる。

 こうした本発明の車両において、前記間 運転禁止車速設定手段は、前記入力制限と て制限が大きいほど小さくなる傾向に間欠 転禁止車速を設定する手段であるものとす こともできる。こうすれば、より適正に内 機関を始動する際に生じ得る過大な電力に る蓄電手段の充電を抑止することができる 共に内燃機関の始動時に生じ得る駆動力の 変を抑制することができる。

 また、本発明の車両において、運転者の 作に対するパワーの出力が異なる複数の車 制御モードのうち少なくとも一つのモード 設定する制御モード設定手段を備え、前記 欠運転禁止車速設定手段は前記設定された 両制御モードに基づいて間欠運転禁止車速 設定する手段であり、前記制御手段は前記 定された車両制御モードに基づいて前記内 機関と前記電力動力入出力手段と前記電動 とを制御する手段である、ものとすること できる。こうすれば、設定された車両制御 ードに応じた間欠運転禁止車速を用いて内 機関の間欠運転を許可したり禁止したりし 設定された車両制御モードに応じて走行す ことができる。

 この車両制御モードに基づいて間欠運転 止車速を設定する態様の本発明の車両にお て、前記制御手段は、前記制御モード設定 段により複数のモードが設定されていると には設定された各車両制御モードに基づく 欠運転禁止車速のうち最も小さな車速を間 運転禁止車速として設定する手段であるも とすることもできる。こうすれば、設定さ た複数のモードに対して、より適正に内燃 関を始動する際に生じ得る過大な電力によ 蓄電手段の充電を抑止することができると に内燃機関の始動時に生じ得る駆動力の急 を抑制することができる。

 また、車両制御モードに基づいて間欠運 禁止車速を設定する態様の本発明の車両に いて、前記複数の車両制御モードは燃費と ワー出力の応答性の両立する通常モードと ワー出力の応答性を優先するパワーモード を含み、 前記間欠運転禁止車速設定手段 、前記制御モード設定手段により通常モー が設定されているときには第1の関係を用い 前記入力制限に基づいて間欠運転禁止車速 設定し、前記制御モード設定手段によりパ ーモードが設定されているときに前記第1の 関係より大きい車速が前記間欠運転禁止車速 として設定される第2の関係を用いて前記入 制限に基づいて間欠運転禁止車速を設定す 手段である、ものとすることもできる。こ すれば、通常モードとパワーモードとに応 て、より適正に内燃機関を始動する際に生 得る過大な電力による蓄電手段の充電を抑 することができると共に内燃機関の始動時 生じ得る駆動力の急変を抑制することがで る。

 さらに、車両制御モードに基づいて間欠 転禁止車速を設定する態様の本発明の車両 おいて、前記複数の車両制御モードはアク ルオフ且つブレーキオフのときに車両に作 させる制動力を運転者のシフト操作に基づ て変更するシーケンシャルシフトモードを み、前記間欠運転禁止車速設定手段は、前 制御モード設定手段によりシーケンシャル フトモードが設定されているときには前記 フト操作と前記入力制限とに基づいて間欠 転禁止車速を設定する手段である、ものと ることもできる。こうすれば、シーケンシ ルシフトモード時にシフト操作に応じて、 り適正に内燃機関を始動する際に生じ得る 大な電力による蓄電手段の充電を抑止する とができると共に内燃機関の始動時に生じ る駆動力の急変を抑制することができる。 の場合、前記間欠運転禁止車速設定手段は 前記制御モード設定手段によりシーケンシ ルシフトモードが設定されているときには 車両に作用させる制動力が大きいほど小さ なる傾向に間欠運転禁止車速を設定する手 であるものとすることもできるし、前記間 運転禁止車速設定手段は、前記制御モード 定手段によりシーケンシャルシフトモード 設定されているときには、前記シフト操作 基づく異なる複数の関係を用いて間欠運転 止車速を設定する手段であるものとするこ もできる。

 本発明の車両において、前記電力動力入 力手段は、動力を入出力する発電機と、前 駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸 の3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸 入出力される動力に基づいて残余の軸に動 を入出力する3軸式動力入出力手段と、を備 える手段であるものとすることもできる。

 本発明の車両の制御方法は、内燃機関と 車軸に連結された駆動軸に接続されると共 該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機 の出力軸に接続され電力と動力の入出力を って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入 力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動 に動力を出力可能な電動機と、前記電力動 入出力手段および前記電動機と電力のやり りが可能な蓄電手段と、を備える車両の制 方法であって、前記蓄電手段の状態に基づ て該蓄電手段を充放電する際の最大許容電 としての入出力制限のうちの入力制限に基 いて前記内燃機関の間欠運転を禁止する間 運転禁止車速を設定し、車速が前記設定し 間欠運転禁止車速未満のときには前記内燃 関の間欠運転を伴って前記入出力制限の範 内で走行に要求される要求駆動力に基づく 動力によって走行するよう前記内燃機関と 記電力動力入出力手段と前記電動機とを制 し、車速が前記設定した間欠運転禁止車速 上のときには前記内燃機関の運転を継続し 前記入出力制限の範囲内で前記要求駆動力 基づく駆動力によって走行するよう前記内 機関と前記電力動力入出力手段と前記電動 とを制御する、ことを特徴とする。

 この本発明の車両の制御方法では、蓄電 段の状態に基づいて蓄電手段を充放電する の最大許容電力としての入出力制限のうち 入力制限に基づいて内燃機関の間欠運転を 止する間欠運転禁止車速を設定する。そし 、車速が間欠運転禁止車速未満のときには 燃機関の間欠運転を伴って入出力制限の範 内で走行に要求される要求駆動力に基づく 動力によって走行するよう内燃機関と電力 力入出力手段と電動機とを制御し、車速が 欠運転禁止車速以上のときには内燃機関の 転を継続して入出力制限の範囲内で要求駆 力に基づく駆動力によって走行するよう内 機関と電力動力入出力手段と電動機とを制 する。即ち、車速が間欠運転禁止車速未満 ときには内燃機関の間欠運転を許可し、車 が間欠運転禁止車速以上のときには内燃機 の間欠運転を禁止するのである。このよう 、蓄電手段の入力制限に基づいて間欠運転 止車速を設定することにより、車速が間欠 転禁止車速未満のときには蓄電手段を過大 電力によって充電することなく内燃機関を 動することができ、車速が間欠運転禁止車 以上のときには内燃機関を運転停止しない ら内燃機関を始動する際に生じ得る過大な 力による蓄電手段の充電を抑止することが きる。また、内燃機関の始動時に過大な電 による蓄電手段の充電を抑止するために電 機の駆動が制限されることにより生じ得る 両に作用する駆動力の急変を抑制すること できる。

本発明の一実施例であるハイブリッド 動車20の構成の概略を示す構成図である。 エンジン22の構成の概略を示す構成図 ある。 バッテリ50における電池温度Tbと入出力 制限Win,Woutとの関係の一例を示す説明図であ 。 バッテリ50の残容量(SOC)と入出力制限Win ,Woutの補正係数との関係の一例を示す説明図 ある。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニ ト70により実行される駆動制御ルーチンの 例を示すフローチャートである。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニ ト70により実行される間欠禁止車速設定処 ルーチンの一例を示すフローチャートであ 。 標準間欠禁止車速設定用マップの一例 示す説明図である。 シーケンシャル間欠禁止車速設定用マ プの一例を示す説明図である。 パワーモード間欠禁止車速設定用マッ の一例を示す説明図である。 要求トルク設定用マップの一例を示す 説明図である。 エンジン22の動作ラインの一例と目標 転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を す説明図である。 エンジン下限回転数設定用マップの一 例を示す説明図である。 エンジン22からパワーを出力している 態で走行しているときの動力分配統合機構3 0の回転要素における回転数とトルクとの力 的な関係を示す共線図の一例を示す説明図 ある。 トルク制限Tm1min,Tm1maxを設定する様子 説明する説明図である。 エンジン22の運転を停止した状態で走 しているときの動力分配統合機構30の回転 素における回転数とトルクとの力学的な関 を示す共線図の一例を示す説明図である。 エンジン22の始動時にモータMG1のトル 指令Tm1*に設定するトルクマップの一例とエ ンジン22の回転数Neの変化の様子の一例とを す説明図である。 エンジン22をモータリングしている状 で走行しているときの動力分配統合機構30 回転要素における回転数とトルクとの力学 な関係を示す共線図の一例を示す説明図で 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。 変形例のハイブリッド自動車220の構成 の概略を示す構成図である。

 次に、本発明を実施するための最良の形 を実施例を用いて説明する。図1は、本発明 の一実施例である動力出力装置を搭載したハ イブリッド自動車20の構成の概略を示す構成 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 出力軸としてのクランクシャフト26にダン 28を介して接続された3軸式の動力分配統合 構30と、動力分配統合機構30に接続された発 可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に 続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35 接続されたモータMG2と、動力出力装置全体 コントロールするハイブリッド用電子制御 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 などの炭化水素系の燃料により動力を出力 能な内燃機関として構成されており、図2に すように、エアクリーナ122により清浄され 空気をスロットルバルブ124を介して吸入す と共に燃料噴射弁126からガソリンを噴射し 吸入された空気とガソリンとを混合し、こ 混合気を吸気バルブ128を介して燃料室に吸 し、点火プラグ130による電気火花によって 発燃焼させて、そのエネルギにより押し下 られるピストン132の往復運動をクランクシ フト26の回転運動に変換する。エンジン22か らの排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC),窒 素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化装置( 三元触媒)134を介して外気へ排出される。

 エンジン22は、エンジン用電子制御ユニ ト(以下、エンジンECUという)24により制御さ ている。エンジンECU24は、CPU24aを中心とす マイクロプロセッサとして構成されており CPU24aの他に処理プログラムを記憶するROM24b 、データを一時的に記憶するRAM24cと、図示 ない入出力ポートおよび通信ポートとを備 る。エンジンECU24には、エンジン22の状態を 出する種々のセンサからの信号、クランク ャフト26の回転位置を検出するクランクポ ションセンサ140からのクランクポジション エンジン22の冷却水の温度を検出する水温セ ンサ142からの冷却水温,燃焼室内に取り付け れた圧力センサ143からの筒内圧力Pin,燃焼室 吸排気を行なう吸気バルブ128や排気バルブ 開閉するカムシャフトの回転位置を検出す カムポジションセンサ144からのカムポジシ ン,スロットルバルブ124のポジションを検出 するスロットルバルブポジションセンサ146か らのスロットルポジション,吸気管に取り付 られたエアフローメータ148からのエアフロ メータ信号,同じく吸気管に取り付けられた 度センサ149からの吸気温,空燃比センサ135a らの空燃比,酸素センサ135bからの酸素信号な どが入力ポートを介して入力されている。ま た、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動 るための種々の制御信号、例えば、燃料噴 弁126への駆動信号や、スロットルバルブ124 ポジションを調節するスロットルモータ136 の駆動信号、イグナイタと一体化されたイ ニッションコイル138への制御信号、吸気バ ブ128の開閉タイミングの変更可能な可変バ ブタイミング機構150への制御信号などが出 ポートを介して出力されている。なお、エ 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 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出力する。な 、エンジンECU24は、クランクポジションセ サ140からのクランクポジションに基づいて ランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22 回転数Neも演算している。

 動力分配統合機構30は、外歯歯車のサン ヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置さ た内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に 噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数 ピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を 自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34 を回転要素として差動作用を行なう遊星歯 機構として構成されている。動力分配統合 構30は、キャリア34にはエンジン22のクラン シャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、 リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減 ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG 1が発電機として機能するときにはキャリア34 から入力されるエンジン22からの動力をサン ヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じ て分配し、モータMG1が電動機として機能する ときにはキャリア34から入力されるエンジン2 2からの動力とサンギヤ31から入力されるモー タMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に 力する。リングギヤ32に出力された動力は リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファ レンシャルギヤ62を介して、最終的には車両 駆動輪63a,63bに出力される。

 モータMG1およびモータMG2は、いずれも発 機として駆動することができると共に電動 として駆動できる周知の同期発電電動機と て構成されており、インバータ41,42を介し バッテリ50と電力のやりとりを行なう。イン バータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ラ ン54は、各インバータ41,42が共用する正極母 および負極母線として構成されており、モ タMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他の モータで消費することができるようになって いる。したがって、バッテリ50は、モータMG1, MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力 により充放電されることになる。なお、モー タMG1,MG2により電力収支のバランスをとるも とすれば、バッテリ50は充放電されない。モ ータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユ ット(以下、モータECUという)40により駆動制 されている。モータECU40には、モータMG1,MG2 駆動制御するために必要な信号、例えばモ 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 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、インバータ41,42へのスイッチ 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 ており、ハイブリッド用電子制御ユニット7 0からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動 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ECU4 0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 る。

 バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニ ト(以下、バッテリECUという)52によって管理 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 からの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に 続された電力ライン54に取り付けられた図 しない電流センサからの充放電電流,バッテ 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 ッテリ50の状態に関するデータを通信によ 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 するために電流センサにより検出された充 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 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 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 本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基 いて出力制限用補正係数と入力制限用補正 数とを設定し、設定した入出力制限Win,Wout 基本値に補正係数を乗じることにより設定 ることができる。図3に電池温度Tbと入出力 限Win,Woutとの関係の一例を示し、図4にバッ リ50の残容量(SOC)と入出力制限Win,Woutの補正 数との関係の一例を示す。

 ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CP U72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 憶するROM74と、データを一時的に記憶するRA M76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 のイグニッション信号,シフトレバー81の操 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 み込み量を検出するアクセルペダルポジシ ンセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキ ダル85の踏み込み量を検出するブレーキペ 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,パワ の出力を優先するパワーモードスイッチ89か らのパワーモードスイッチ信号PSWなどが入力 ポートを介して入力されている。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 やデータのやりとりを行なっている。

 また、実施例のハイブリッド自動車20で 、シフトレバー81のシフトポジションSPとし 、駐車時に用いる駐車ポジション(Pポジシ ン)、後進走行用のリバースポジション(Rポ ション)、中立のニュートラルポジション(N ジション)、前進走行用の通常のドライブポ ション(Dポジション)の他に、シーケンシャ シフトポジション(Sポジション)、アップシ ト指示ポジションおよびダウンシフト指示 ジションが用意されている。シフトポジシ ンSPとしてDポジションを選択すると、実施 のハイブリッド自動車20は、効率よく且つ ワーの出力の応答性が比較的良好となるよ エンジン22を運転するように駆動制御する。 また、シフトポジションSPとしてSポジション を選択すれば、主として減速時に、車速Vに するエンジン22の回転数の比を例えば6段階(S P1~SP6)に変更することが可能となる。実施例 は、運転者によりシフトレバー81がSポジシ ンにセットされると、シフトポジションSPが 5段目のSP5とされ、シフトポジションセンサ82 によりシフトポジションSP=SP5である旨が検出 される。以後、シフトレバー81がアップシフ 指示ポジションにセットされるとシフトポ ションSPが1段ずつ上げられる(アップシフト される)一方、シフトレバー81がダウンシフト 指示ポジションにセットされるとシフトポジ ションSPが1段ずつ下げられ(ダウンシフトさ )、シフトポジションセンサ82は、シフトレ ー81の操作に応じて現在のシフトポジション SPを出力する。

 こうして構成された実施例のハイブリッ 自動車20は、運転者によるアクセルペダル83 の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車 速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ 32aに出力すべき要求トルクを計算し、この 求トルクに対応する要求動力がリングギヤ 32aに出力されるように、エンジン22とモータ MG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン 22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては 要求動力に見合う動力がエンジン22から出 されるようにエンジン22を運転制御すると共 にエンジン22から出力される動力のすべてが 力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2と よってトルク変換されてリングギヤ軸32aに 力されるようモータMG1およびモータMG2を駆 制御するトルク変換運転モードや要求動力 バッテリ50の充放電に必要な電力との和に見 合う動力がエンジン22から出力されるように ンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の 充放電を伴ってエンジン22から出力される動 の全部またはその一部が動力分配統合機構3 0とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換 伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力さ るようモータMG1およびモータMG2を駆動制御 る充放電運転モード、エンジン22の運転を停 止してモータMG2からの要求動力に見合う動力 をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御す るモータ運転モードなどがある。

 次に、こうして構成された実施例のハイ リッド自動車20の動作について説明する。 5はハイブリッド用電子制御ユニット70によ 実行される駆動制御ルーチンの一例を示す ローチャートであり、図6は駆動制御ルーチ で用いる間欠禁止車速Vpr(エンジン22の間欠 転を禁止する車速領域の下限値)を設定する 間欠禁止車速設定処理ルーチンの一例を示す フローチャートである。駆動制御ルーチンや 間欠禁止車速設定処理ルーチンは、所定時間 毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。な お、説明の都合上、まず、図6の間欠禁止車 設定処理ルーチンを用いて間欠禁止車速Vpr 設定処理を説明し、その後、図5の駆動制御 ーチンを用いて駆動制御について説明する

 間欠禁止車速設定処理ルーチンが実行さ ると、ハイブリッド用電子制御ユニット70 CPU72は、まず、バッテリ50の入力制限Winやシ トポジションセンサ82からのシフトポジシ ンSP,パワーモードスイッチ89からのパワーモ ードスイッチ信号PSWなど間欠禁止車速Vprを設 定するのに必要なデータを入力する処理を実 行する(ステップS400)。ここで、バッテリ50の 力制限Winは、バッテリ50の電池温度Tbとバッ テリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定された のをバッテリECU52から通信により入力するも のとした。

 こうしてデータを入力すると、入力した 力制限Winに基づいて標準間欠禁止車速Vpr1を 設定する(ステップS410)。この標準間欠禁止車 速Vpr1は、入力制限Winが大きくなるほど、即 、入力制限Winが負の値であることを考慮す とその絶対値としては小さくなるほど小さ なる傾向に設定されるものであり、実施例 は、入力制限Winと標準間欠禁止車速Vpr1との 係を予め設定して標準間欠禁止車速設定用 ップとしてROM74に記憶しておき、入力制限Wi nが与えられるとマップから対応する標準間 禁止車速Vpr1を導出することにより設定する のとした。標準間欠禁止車速設定用マップ 一例を図7に示す。

 続いて、シフトポジションSPからシーケ シャルシフトポジション(Sポジション)であ か否かを判定し(ステップS420)、シフトポジ ョンSPがSポジションのときにはシフトポジ ョンSPと入力制限Winとに基づいてシーケンシ ャル間欠禁止車速Vpr2を設定し(ステップS430) シフトポジションSPがSポジションではない きにはシーケンシャル間欠禁止車速Vpr2とし 標準間欠禁止車速Vpr1を設定する(ステップS4 40)。ここで、このシーケンシャル間欠禁止車 速Vpr2は、シフトポジションSPの段数が小さい ほど、即ち、アクセルオフで且つブレーキオ フのときに車軸に連結された駆動軸としての リングギヤ軸32aに作用させる要求トルクTr*が 負側に大きく(制動力として大きく)なるほど さくなる傾向に、且つ、入力制限Winが大き (絶対値としては小さく)なるほど小さくな 傾向に設定されるものであり、実施例では シフトポジションSPと入力制限Winとシーケン シャル間欠禁止車速Vpr2との関係を予め設定 てシーケンシャル間欠禁止車速設定用マッ としてROM74に記憶しておき、シフトポジショ ンSPと入力制限Winとが与えられるとマップか 対応するシーケンシャル間欠禁止車速Vpr2を 導出することにより設定するものとした。シ ーケンシャル間欠禁止車速設定用マップの一 例を図8に示す。なお、シフトポジションSPが SP6のときにはシフトポジションSPがDポジショ ンのときと同様となる。また、シフトポジシ ョンSPがSポジションではないときにシーケン シャル間欠禁止車速Vpr2として標準間欠禁止 速Vpr1を設定するのは、後述の処理のために フトポジションSPがSポジションでないとき シーケンシャル間欠禁止車速Vpr2が選択され ないようにするためである。

 次に、パワーモードスイッチ信号PSWに基 いてパワーモードが設定されているか否か 判定し(ステップS450)、パワーモードが設定 れているときには入力制限Winに基づいてパ ーモード間欠禁止車速Vpr3を設定し(ステッ S460)、パワーモードが設定されていないとき にはパワーモード間欠禁止車速Vpr3として標 間欠禁止車速Vpr1を設定する(ステップS470)。 こで、このパワーモード間欠禁止車速Vpr3は 、標準間欠禁止車速Vpr1と同様に、入力制限Wi nが大きく(絶対値としては小さく)なるほど小 さくなる傾向に設定されるものであるが、標 準間欠禁止車速Vpr1より小さい値として設定 れるものであり、実施例では、入力制限Win パワーモード間欠禁止車速Vpr3との関係を予 設定してパワーモード間欠禁止車速設定用 ップとしてROM74に記憶しておき、入力制限Wi nが与えられるとマップから対応するパワー ード間欠禁止車速Vpr3を導出することにより 定するものとした。パワーモード間欠禁止 速設定用マップの一例を図9に示す。図中、 実線はパワーモード間欠禁止車速設定用マッ プを示しており、破線は比較のために標準間 欠禁止車速設定用マップを示している。また 、パワーモードが設定されていないときにパ ワーモード間欠禁止車速Vpr3として標準間欠 止車速Vpr1を設定するのは、後述の処理のた にパワーモードが設定されていないときに ワーモード間欠禁止車速Vpr3が選択されない ようにするためである。

 こうして標準間欠禁止車速Vpr1,シーケン ャル間欠禁止車速Vpr2,パワーモード間欠禁止 車速Vpr3を設定すると、これらのうち最も小 いものを間欠禁止車速Vprとして設定して(ス ップS480)、間欠禁止車速設定処理ルーチン 終了する。

 次に、こうして設定された間欠禁止車速V prを用いた駆動制御について説明する。駆動 御ルーチンが実行されると、ハイブリッド 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 度Accや車速センサ88からの車速V,エンジン22 回転数Ne,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,シフト ジションセンサ82からのシフトポジションSP ,間欠禁止車速Vpr,パワーモードスイッチ89か のパワーモードスイッチ信号PSW、バッテリ50 の入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータ 入力する処理を実行する(ステップS100)。こ で、エンジン22の回転数Neはクランクポジシ ョンセンサ140からの信号に基づいて演算され たものをエンジンECU24から通信により入力す ものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1 ,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出さ れたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づ て演算されたものをモータECU40から通信によ り入力するものとした。さらに、バッテリ50 入出力制限Win,Woutは、バッテリ50の電池温度 Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定 されたものをバッテリECU52から通信により入 するものとした。間欠禁止車速Vprは、上述 図6に例示する間欠禁止車速設定処理ルーチ ンにより設定されたものを入力するものとし た。

 こうしてデータを入力すると、入力した 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 た駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力す き要求トルクTr*とエンジン22に要求される要 求パワーPe*とを設定する(ステップS120)。要求 トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと 車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて 求トルク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 と記憶したマップから対応する要求トルクTr *を導出して設定するものとした。図10に要求 トルク設定用マップの一例を示す。要求パワ ーPe*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ 軸32aの回転数Nrを乗じたものとバッテリ50が 求する充放電要求パワーPb*とロスLossとの和 して計算することができる。なお、リング ヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗 じること(Nr=k・V)によって求めたり、モータMG 2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割るこ (Nr=Nm2/Gr)によって求めることができる。

 続いて、エンジン22が運転中であるか否 を判定し(ステップS120)、エンジン22が運転中 のときには設定した要求パワーPe*がエンジン 22を運転停止するための閾値Pstop未満か否か 判定する(ステップS130)。ここで、閾値Pstopと しては、エンジン22を比較的効率よく運転す ことができるパワー領域の下限値近傍の値 用いることができる。

 要求パワーPe*が閾値Pstop以上のときには エンジン22の運転を継続すると判断し、エン ジン22の設定した要求パワーPe*に基づいてエ ジン22を運転すべき運転ポイントとしての 標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ス ップS150)。この設定は、エンジン22を効率よ く動作させる動作ラインと要求パワーPe*とに 基づいて行なわれる。エンジン22の動作ライ の一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを 定する様子を図11に示す。図示するように 目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ライ と要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交 により求めることができる。

 そして、シフトポジションSPがシーケン ャルシフトポジション(Sポジション)である 否か又はパワーモードが設定されているか かを判定し(ステップS160)、シフトポジショ SPがSポジションのときやパワーモードが設 されているときにはシフトポジションSPと車 速Vとに基づくエンジン下限回転数Neminと設定 した目標回転数Ne*との大きい方を目標回転数 Ne*として再設定すると共に再設定した目標回 転数Ne*で要求パワーPe*を除して目標トルクTe* を再設定する(ステップS170)。エンジン下限回 転数Neminは、シフトポジションSPがSポジショ のときには、シフトポジションSPに応じて 即ち、同一の車速Vに対して段数が大きくな ほど小さな値が設定されるものであり、実 例では、シフトポジションSPと車速Vとエン ン下限回転数Neminとの関係を予め設定して ンジン下限回転数設定用マップとしてROM74に 記憶しておき、シフトポジションSPと車速Vと が与えられるとマップから対応するエンジン 下限回転数Neminを導出して設定するものとし 。また、エンジン下限回転数Neminは、パワ モードが設定されているときには、車速Vに じてエンジン22から迅速にトルクを出力す ことができる回転数が設定され、実施例で 、車速Vとエンジン下限回転数Neminとの関係 予め設定してエンジン下限回転数設定用マ プとしてROM74に記憶しておき、車速Vが与え れるとマップから対応するエンジン下限回 数Neminを導出して設定するものとした。エン ジン下限回転数設定用マップの一例を図12に す。図中、6個の実線がシフトポジションSP Sポジションのときに用いられるエンジン下 限回転数設定用マップであり、破線がパワー モードが設定されたときに用いられるエンジ ン下限回転数設定用マップである。なお、シ フトポジションSPがSポジションであり、且つ 、パワーモードが設定されているときには、 シフトポジションSPがSポジションのときに設 定されるエンジン下限回転数Neminとパワーモ ドが設定されているときのエンジン下限回 数Neminとのうち大きい方の回転数がエンジ 下限回転数Neminとして設定されて目標回転数 Ne*と目標トルクTe*の再設定が行なわれる。ま た、シフトポジションSPがSポジションではな いときやパワーモードが設定されていないと きには目標回転数Ne*や目標トルクTe*の再設定 は行なわれない。

 次に、エンジン22の目標回転数Ne*とモータMG 2の回転数Nm2と動力分配統合機構30のギヤ比ρ を用いて次式(1)によりモータMG1の目標回転 Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1 *と入力したモータMG1の回転数Nm1とに基づい 式(2)によりモータMG1から出力すべきトルク 仮の値である仮トルクTm1tmpを計算する(ステ プS180)。ここで、式(1)は、動力分配統合機 30の回転要素に対する力学的な関係式である 。エンジン22からパワーを出力している状態 走行しているときの動力分配統合機構30の 転要素における回転数とトルクとの力学的 関係を示す共線図を図13に示す。図中、左の S軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の 回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neで るキャリア34の回転数を示し、R軸はモータM G2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除した リングギヤ32の回転数Nrを示す。式(1)は、こ 共線図を用いれば容易に導くことができる なお、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1か ら出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作 用するトルクと、モータMG2から出力されるト ルクTm2が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32a 作用するトルクとを示す。また、式(2)は、 ータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるための フィードバック制御における関係式であり、 式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲイン であり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲイン である。
 Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ  (1)
 Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

 続いて、要求トルクTr*に仮トルクTm1tmpを動 分配統合機構30のギヤ比ρで除したものを加 えてモータMG2から出力すべきトルクの仮の値 である仮トルクTm2tmpを次式(3)により計算する と共に(ステップS190)、式(4)および式(5)を共に 満たす仮トルクTm1tmpの上下限としてのトルク 制限Tm1min,Tm1maxを設定する(ステップS200)。こ で、式(3)は、図13の共線図から容易に導くこ とができる。また、式(4)はモータMG1やモータ MG2によりリングギヤ軸32aに出力されるトルク の総和が値0から要求トルクTr*までの範囲内 なる関係であり、式(5)はモータMG1とモータMG 2とにより入出力される電力の総和が入出力 限Win,Woutの範囲内となる関係である。トルク 制限Tm1min,Tm1maxの一例を図14に示す。トルク制 限Tm1min,Tm1maxは、図中斜線で示した領域内の ルク指令Tm1*の最大値と最小値として求める とができる。
 Tm2tmp=(Tr*+Tm1tmp/ρ)/Gr  (3)
 0≦-Tm1tmp/ρ+Tm2tmp・Gr≦Tr* (4)
 Win≦Tm1tmp・Nm1+Tm2tmp・Nm2≦Wout (5)

 こうしてトルク制限Tm1min,Tm1maxを設定すると 、ステップS180で設定した仮トルクTm1tmpを式(6 )によりトルク制限Tm1min,Tm1maxで制限してモー MG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップ210) そして、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと設 定したトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回 数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力( 電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割 ることによりモータMG2から出力してもよいト ルクの上下限としてのトルク制限Tm2min,Tm2max 次式(7)および式(8)により計算すると共に(ス ップS220)、ステップS190で設定した仮トルクT m2tmpを式(9)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限 してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ス ップS230)。
 Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (6)
 Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2     (7)
 Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2    (8)
 Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)

 こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目 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*と目 トルクTe*についてはエンジンECU24に、モー MG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータE CU40にそれぞれ送信し(ステップS240)、駆動制 ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標 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 示される運転ポイントで運転されるように ンジン22における吸入空気量制御や燃料噴 制御,点火制御などの制御を行なう。また、 ルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、 ルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共に ルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようイ ンバータ41,42のスイッチング素子のスイッチ グ制御を行なう。こうした制御により、バ テリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でエンジ ン22を効率よく運転して駆動軸としてのリン ギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行す ことができる。

 ステップS130で要求パワーPe*が閾値Pstop未 であると判定されたときには、車速Vを間欠 禁止車速Vprと比較し(ステップS140)、車速Vが 欠禁止車速Vpr以上のときには、エンジン22の 間欠運転が禁止されており、エンジン22を停 することなく運転を継続すべきと判断し、 述したステップS150~S240の処理を実行する。

 一方、ステップS130で要求パワーPe*が閾値 Pstop未満であると判定され、且つ、ステップS 140で車速Vが間欠禁止車速Vpr未満と判定され ときには、エンジン22の間欠運転が許可され ており、エンジン22の運転を停止すべきと判 し、燃料噴射制御や点火制御を停止してエ ジン22の運転を停止する制御信号をエンジ ECU24に送信してエンジン22を停止すると共に( ステップS250)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値 0を設定する(ステップS260)。そして、要求ト クTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものを ータMG2から出力すべきトルクの仮の値であ 仮トルクTm2tmpとして設定し(ステップS270)、 0のトルク指令Tm1*を上述の式(7)および式(8) 代入してモータMG2のトルク制限Tm2min,Tm2maxを 算すると共に(ステップS280)、仮トルクTm2tmp 式(9)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限して モータMG2のトルク指令Tm2*を設定し(ステップS 290)、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40 に送信して(ステップS300)、本ルーチンを終了 する。こうした制御により、エンジン22の運 を停止し、モータMG2からバッテリ50の入出 制限Win,Woutの範囲内で駆動軸としてのリング ギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行する ことができる。エンジン22の運転を停止した 態で走行しているときの動力分配統合機構3 0の回転要素における回転数とトルクとの力 的な関係を示す共線図を図15に示す。

 ステップS120でエンジン22が運転中ではな 、即ちエンジン22が運転停止されていると 定されると、エンジン22の始動中か否か(ス ップS310)、車速Vが間欠禁止車速Vpr未満であ か否か(ステップS315)、要求パワーPe*がエン ン22を始動するための閾値Pstart以上であるか 否か(ステップS320)、を判定する。ここで、閾 値Pstartとしては、エンジン22を比較的効率よ 運転することができるパワー領域の下限値 傍の値を用いることができるが、頻繁なエ ジン22の運転停止と始動とが生じないよう 上述したエンジン22を運転停止するための閾 値Pstopより大きな値を用いるのが好ましい。 ンジン22の始動中ではなく、車速Vが間欠禁 車速Vpr未満であり、要求パワーPe*が閾値Psta rt未満のときには、エンジン22の運転停止状 を継続すべきと判断し、上述したステップS2 60~S300の処理を実行する。

 ステップS120でエンジン22が運転停止され いると判定され、ステップS310でエンジン22 始動中ではないと判定され、ステップS315で 車速Vが間欠禁止車速Vpr以上と判定されたと や、ステップS315で車速Vが間欠禁止車速Vpr未 満と判定されたときでもステップS320で要求 ワーPe*が閾値Pstart以上と判定されたときに 、エンジン22を始動すべきと判断し、始動時 のトルクマップとエンジン22の始動開始から 経過時間tとに基づいてモータMG1のトルク指 令Tm1*を設定する(ステップS330)。エンジン22の 始動時にモータMG1のトルク指令Tm1*に設定す トルクマップの一例とエンジン22の回転数Ne 変化の様子の一例とを図16に示す。実施例 トルクマップは、エンジン22の始動指示がな された時間t11の直後からレート処理を用いて 比較的大きなトルクをトルク指令Tm1*に設定 てエンジン22の回転数Neを迅速に増加させる エンジン22の回転数Neが共振回転数帯を通過 したか共振回転数帯を通過するのに必要な時 間以降の時間t12にエンジン22を安定して回転 Nref以上でモータリングすることができるト ルクをトルク指令Tm1*に設定し、電力消費や 動軸としてのリングギヤ軸32aにおける反力 小さくする。そして、エンジン22の回転数Ne 回転数Nrefに至った時間t13からレート処理を 用いてトルク指令Tm1*を値0とし、エンジン22 完爆が判定された時間t15から発電用のトル をトルク指令Tm1*に設定する。ここで、回転 Nrefは、エンジン22の燃料噴射制御や点火制 を開始する回転数である。なお、いまエン ン22を始動するときを考えているから、モ タMG1のトルク指令Tm1*にはレート処理に用い レート値が設定されることになる。

 こうしてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定す ると、要求トルクTr*にモータMG1のトルク指令 Tm1*を動力分配統合機構30のギヤ比ρで除した のを加えてモータMG2から出力すべきトルク 仮の値である仮トルクTm2tmpを次式(10)により 計算し(ステップS340)、上述した式(7)および式 (8)を用いてモータMG2のトルク制限Tm2min,Tm2max 計算すると共に(ステップS350)、仮トルクTm2tm pを上述の式(9)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで 限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し( テップS360)、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモ ータECU40に送信する(ステップS370)。
 Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr  (10)

 そして、エンジン22の回転数Neが燃料噴射 制御や点火制御を開始する回転数Nref以上に っているか否かを判定する(ステップS380)。 ま、エンジン22の始動開始時を考えているか ら、エンジン22の回転数Neは小さく、回転数Nr efには至っていない。このため、この判定で 否定的な結論がなされ、燃料噴射制御や点 制御が開始されることなく本ルーチンを終 する。

 エンジン22の始動が開始されると、ステ プS310ではエンジン22の始動中であると判定 れるから、上述したステップS330からS380の処 理が実行され、エンジン22の回転数Neが燃料 射制御や点火制御を開始する回転数Nref以上 至るのを待って(ステップS380)、燃料噴射制 と点火制御とが開始されるよう制御信号を ンジンECU24に送信する(ステップS390)。こう た制御により、停止しているエンジン22を始 動しながらモータMG2からバッテリ50の入出力 限Win,Woutの範囲内で駆動軸としてのリング ヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行する とができる。

 図17は、エンジン22をモータリングしてい る状態で走行しているときの動力分配統合機 構30の回転要素における回転数とトルクとの 学的な関係を示す共線図の一例である。図 するように、エンジン22をモータリングす ときには、車速Vが大きいとモータMG1が負側 大きな回転数で回転することになるから、 ータMG1による大きな回生電力が生じること なる。この回生電力は、運転者がアクセル ダル83を踏み込んでいればモータMG2によっ ある程度は消費されるが、アクセルオフの きにはバッテリ50を充電することになる。ア クセルオフでは、制動力としての要求トルク Tr*が設定されるから、モータMG2も回生制御さ れるときも生じる。このとき、バッテリ50の 力制限Winが大きく(絶対値としては小さく) バッテリ50の充電が大きく制限されていると きには、モータMG2のトルク指令Tm2*が入力制 Winにより制限されることから、モータMG2か 回生トルクを出力することができない状態( わゆるトルク抜け)が一時的に生じる場合が ある。実施例では、こうしたアクセルオフ時 のトルク抜けを抑止するために、入力制限Win に基づいて間欠禁止車速Vprを設定しているの である。特に、シフトポジションSPがシーケ シャルシフトポジション(Sポジション)のと やパワーモードのときには、入力制限Winだ でなく、シフトポジションSPやモードに応 て間欠禁止車速Vprを設定することにより、 両が高速で走行するようになってエンジン22 を始動する際にモータMG1による回生電力によ り過大な電力によってバッテリ50を充電する 態を回避することができると共に、こうし 過大な電力によってバッテリ50を充電する 態を回避するためにモータMG2のトルク指令Tm 2*を制限することによって生じるトルク抜け 抑制することができる。

 以上説明した実施例のハイブリッド自動 20によれば、バッテリ50の入力制限Winが大き い(絶対値としては小さい)ほど小さくなる車 をエンジン22の間欠運転を禁止する車速領 の下限値としての間欠禁止車速Vprとして設 し、車速Vが間欠禁止車速Vpr未満のときには ンジン22の間欠運転を伴ってバッテリ50の入 出力制限Win,Woutの範囲内で駆動軸としてのリ グギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行 、車速Vが間欠禁止車速Vpr以上のときにはエ ンジン22の間欠運転を禁止してエンジン22の 転を継続した状態でバッテリ50の入出力制限 Win,Woutの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ 32aに要求トルクTr*を出力して走行するから エンジン22の間欠運転における始動時に過 な電力によってバッテリ50を充電するのを抑 止することができると共に過大な電力によっ てバッテリ50を充電する状態を回避するため モータMG2のトルク指令Tm2*を制限することに よって生じるトルク抜けを抑制することがで きる。しかも、バッテリ50の入力制限Winだけ なく、シフトポジションSPやパワーモード 設定に基づいて間欠禁止車速Vprを設定する ら、車両の制御モードに応じて間欠禁止車 Vprを設定することができ、より確実に、エ ジン22の間欠運転における始動時に過大な電 力によってバッテリ50を充電するのを抑止す ことができると共にエンジン22の始動時に じ得るトルク抜けを抑制することができる もとより、シーケンシャルシフトやパワー ードなどの制御を伴って駆動軸としてのリ グギヤ軸32aにアクセル開度Accと車速Vとに基 く要求トルクTr*を出力して走行することが きる。

 実施例のハイブリッド自動車20では、シ トポジションSPとしてシーケンシャルシフト ポジション(Sポジション)を備えるものとした が、こうしたシーケンシャルシフトによる制 御を行なわないものとしてもよい。この場合 、間欠禁止車速Vprは、バッテリ50の入力制限W inとパワーモードの設定の状態とに基づいて 定すればよい。

 実施例のハイブリッド自動車20では、パ ーモードスイッチ89を備え、パワーモードと 非パワーモード(通常モード)とを切り替えて 御するものとしたが、パワーモードスイッ 89を備えず、パワーモードの設定を行なわ いものとしてもよい。この場合、間欠禁止 速Vprは、バッテリ50の入力制限Winとシフトポ ジションSPとに基づいて設定すればよい。

 実施例のハイブリッド自動車20では、シ トポジションSPとしてシーケンシャルシフト ポジション(Sポジション)を備えると共にパワ ーモードスイッチ89の操作に基づいてパワー ードと非パワーモード(通常モード)とを切 替えて制御するものとしたが、シーケンシ ルシフトによる制御を行なうことなく、且 、パワーモードの設定も行なわないものと てもよい。この場合、間欠禁止車速Vprは、 ッテリ50の入力制限Winに基づいて設定すれば よい。

 実施例のハイブリッド自動車20では、バ テリ50の入力制限WinとシフトポジションSPと ワーモードの設定とに基づいて間欠禁止車 Vprを設定するものとしたが、車両の制御モ ドとしてシーケンシャルシフトやパワーモ ド以外のモード、例えば、振動や若干の異 などを生じるものの更に燃費を考慮した燃 優先モードや設定された車速を保持する定 走行モードなどに基づいて間欠禁止車速Vpr 設定するものとしてもよい。燃費優先モー のときには標準間欠禁止車速Vpr1より若干高 い車速が間欠禁止車速Vprとして設定されるよ うにしてエンジン22の間欠運転の許可領域を きくするものとし、定速走行モードのとき は標準間欠禁止車速Vpr1より低い車速が間欠 禁止車速Vprとして設定されるようにして安定 して定速走行を行なう、などとすることもで きる。

 実施例のハイブリッド自動車20では、標 間欠禁止車速Vpr1,シーケンシャル間欠禁止車 速Vpr2,パワーモード間欠禁止車速Vpr3のうち最 も小さいものを間欠禁止車速Vprとして設定す るものとしたが、標準間欠禁止車速Vpr1,シー ンシャル間欠禁止車速Vpr2,パワーモード間 禁止車速Vpr3の平均値や中央値などを間欠禁 車速Vprとして設定するものとしてもよい。

 実施例のハイブリッド自動車20では、上 した式(4),(5)を満たす範囲内でモータMG1の仮 ルクTm1tmpを制限するトルク制限Tm1min,Tm1maxを 求めてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する 共に式(7),(8)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxを求 めてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定したが 式(4),(5)を満たす範囲内によるトルク制限Tm1m in,Tm1maxの制限を受けることなくモータトルク Tm1tmpをそのままモータMG1のトルク指令Tm1*と て設定すると共にこのトルク指令Tm1*を用い 式(7),(8)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxを求め モータMG2のトルク指令Tm2*を設定するものと ても構わない。この他、モータMG2の回転数N m2や予想モータ回転数Nm2estを用いてバッテリ5 0の入出力制限Win,Woutの範囲内でモータMG1,MG2 トルク指令Tm1*Tm2*を設定するものであれば、 如何なる手法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、減 ギヤ35を介して駆動軸としてのリングギヤ軸 32aにモータMG2を取り付けるものとしたが、リ ングギヤ軸32aにモータMG2を直接取り付けるも のとしてもよいし、減速ギヤ35に代えて2段変 速や3段変速,4段変速などの変速機を介してリ ングギヤ軸32aにモータMG2を取り付けるものと しても構わない。

 実施例のハイブリッド自動車20では、モ タMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリン グギヤ軸32aに出力するものとしたが、図18の 形例のハイブリッド自動車120に例示するよ に、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接 された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸) は異なる車軸(図18における車輪64a,64bに接続 された車軸)に接続するものとしてもよい。

 実施例のハイブリッド自動車20では、エ ジン22の動力を動力分配統合機構30を介して 動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリン グギヤ軸32aに出力するものとしたが、図19の 形例のハイブリッド自動車220に例示するよ に、エンジン22のクランクシャフト26に接続 されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動 を出力する駆動軸に接続されたアウターロ タ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆 動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変 換する対ロータ電動機230を備えるものとして もよい。

 また、こうしたハイブリッド自動車に適 するものに限定されるものではなく、自動 以外の車両の形態としても構わないし、車 の制御方法の形態としてもよい。

 ここで、実施例の主要な要素と発明の開 の欄に記載した発明の主要な要素との対応 係について説明する。実施例では、エンジ 22が「内燃機関」に相当し、動力分配統合 構30とモータMG1とが「電力動力入出力手段」 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、電流セ サにより検出された充放電電流の積算値に づくバッテリ50の残容量(SOC)とバッテリ50の 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,Wo utを演算するバッテリECU52が「入出力制限設 手段」に相当し、バッテリ50の入力制限Winに 基づく標準間欠禁止車速Vpr1とシーケンシャ シフトポジション(Sポジション)であるか否 およびシフトポジションSPと入力制限Winとに 基づくシーケンシャル間欠禁止車速Vpr2とパ ーモードが設定されているか否かに基づく ワーモード間欠禁止車速Vpr3とのうち最も小 いものを間欠禁止車速Vprとして設定する図6 の間欠禁止車速設定処理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が「間欠 転禁止車速設定手段」に相当し、車速セン 88が「車速検出手段」に相当し、アクセル 度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設 する図5の駆動制御ルーチンのステップS110 処理を実行するハイブリッド用電子制御ユ ット70が「要求駆動力設定手段」に相当し、 車速Vが間欠禁止車速Vpr未満のときにはエン ン22の間欠運転を伴ってバッテリ50の入出力 限Win,Woutの範囲内で駆動軸としてのリング ヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行する うエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe* とを設定すると共にモータMG1,MG2のトルク指 Tm1*,Tm2*を設定してエンジンECU24やモータECU40 送信したり、車速Vが間欠禁止車速Vpr以上の ときにはエンジン22の間欠運転を禁止してエ ジン22の運転を継続した状態でバッテリ50の 入出力制限Win,Woutの範囲内で駆動軸としての ングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走 するようエンジン22の目標回転数Ne*と目標 ルクTe*とを設定すると共にモータMG1,MG2のト ク指令Tm1*,Tm2*を設定してエンジンECU24やモ タECU40に送信したりするハイブリッド用電子 制御ユニット70と目標回転数Ne*と目標トルクT e*とに基づいてエンジン22を制御するエンジ ECU24とトルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1 ,MG2を制御するモータECU40とが「制御手段」に 相当する。また、パワーモードと通常モード とを切り換えるためのパワーモードスイッチ 89やシーケンシャルシフトをポジションの一 とするシフトレバー81が「制御モード設定 段」に相当し、モータMG1が「発電機」に相 し、動力分配統合機構30が「3軸式動力入出 手段」に相当する。また、対ロータ電動機23 0も「電力動力入出力手段」に相当する。

 ここで、「内燃機関」としては、ガソリ または軽油などの炭化水素系の燃料により 力を出力する内燃機関に限定されるもので なく、水素エンジンなど如何なるタイプの 燃機関であっても構わない。「電力動力入 力手段」としては、動力分配統合機構30と ータMG1とを組み合わせたものや対ロータ電 機230に限定されるされるものではなく、車 に連結された駆動軸に接続されると共に該 動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の 力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴 て前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出 可能なものであれば如何なるものとしても わない。「電動機」としては、同期発電電 機として構成されたモータMG2に限定される のではなく、誘導電動機など、駆動軸に動 を入出力可能なものであれば如何なるタイ 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、電 力動力入出力手段とや電動機と電力のやりと りが可能であれば如何なるものとしても構わ ない。「入出力制限設定手段」としては、バ ッテリ50の残容量(SOC)とバッテリ50の電池温度 Tbとに基づいて入出力制限Win,Woutを演算する のに限定されるものではなく、残容量(SOC)や 電池温度Tbの他に例えばバッテリ50の内部抵 などに基づいて演算するものなど、蓄電手 の状態に基づいて蓄電手段の放電を許容す 最大許容電力としての出力制限を設定する のであれば如何なるものとしても構わない 「間欠運転禁止車速設定手段」としては、 ッテリ50の入力制限Winに基づく標準間欠禁止 車速Vpr1とシーケンシャルシフトポジション(S ポジション)であるか否かおよびシフトポジ ョンSPと入力制限Winとに基づくシーケンシャ ル間欠禁止車速Vpr2とパワーモードが設定さ ているか否かに基づくパワーモード間欠禁 車速Vpr3とのうち最も小さいものを間欠禁止 速Vprとして設定するものに限定されるもの はなく、バッテリ50の入力制限Winとパワー ードの設定の状態とに基づいて間欠禁止車 Vprを設定するものとしたり、バッテリ50の入 力制限WinとシフトポジションSPとに基づいて 欠禁止車速Vprを設定するものとしたり、バ テリ50の入力制限Winだけに基づいて間欠禁 車速Vprを設定するものとしたり、車両の制 モードとしてシーケンシャルシフトやパワ モード以外のモードに基づいて間欠禁止車 Vprを設定するものとしたりするなど、、蓄 手段の入出力制限のうちの入力制限に基づ て内燃機関の間欠運転を禁止する間欠運転 止車速を設定するものであれば如何なるも としても構わない。「車速検出手段」とし は、車速センサ88に限定されるものではなく 、駆動軸としてのリングギヤ軸32aの回転数に 基づいて車速Vを算出するものや駆動輪63a,63b 従動輪に取り付けられた車輪速センサから 信号に基づいて車速Vを演算するものなど、 車速を検出す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 要求トルクTr*を設定するものに限定される のではなく、アクセル開度Accだけに基づい 要求トルクを設定するものや走行経路が予 設定されているものにあっては走行経路に ける走行位置に基づいて要求トルクを設定 るものなど、走行に要求される要求駆動力 設定するものであれば如何なるものとして 構わない。「制御手段」としては、ハイブ ッド用電子制御ユニット70とエンジンECU24と ータECU40とからなる組み合わせに限定され ものではなく単一の電子制御ユニットによ 構成されるなどとしてもよい。また、「制 手段」としては、車速Vが間欠禁止車速Vpr未 のときにはエンジン22の間欠運転を伴って ッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で駆動 としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を 力して走行するようエンジン22の目標回転 Ne*と目標トルクTe*とを設定すると共にモー MG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してエンジ 22やモータMG1,MG2を制御し、車速Vが間欠禁止 車速Vpr以上のときにはエンジン22の間欠運転 禁止してエンジン22の運転を継続した状態 バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で駆 軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr* 出力して走行するようエンジン22の目標回 数Ne*と目標トルクTe*とを設定すると共にモ タMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してエン ン22やモータMG1,MG2を制御するものに限定さ るものではなく、車速が間欠運転禁止車速 満のときには内燃機関の間欠運転を伴って 電手段の入出力制限の範囲内で走行に要求 れる要求駆動力に基づく駆動力によって走 するよう内燃機関と電力動力入出力手段と 動機とを制御し、車速が間欠運転禁止車速 上のときには内燃機関の運転を継続して蓄 手段の入出力制限の範囲内で要求駆動力に づく駆動力によって走行するよう内燃機関 電力動力入出力手段と電動機とを制御する のであれば如何なるものとしても構わない 「制御モード設定手段」としては、パワー ードと通常モードとを切り換えるものやシ ケンシャルシフトを行なうものに限定され ものではなく、燃費優先モードを設定する のや定速走行モードを設定するものなど、 転者の操作に対するパワーの出力が異なる 数の車両制御モードのうち少なくとも一つ モードを設定するものであれば如何なるも としても構わない。「発電機」としては、 期発電電動機として構成されたモータMG1に 定されるものではなく、誘導電動機など、 力を入出力可能なものであれば如何なるタ プの発電機としても構わない。「3軸式動力 入出力手段」としては、上述の動力分配統合 機構30に限定されるものではなく、ダブルピ オン式の遊星歯車機構を用いるものや複数 遊星歯車機構を組み合わせて4以上の軸に接 続されるものやデファレンシャルギヤのよう に遊星歯車とは異なる作動作用を有するもの など、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との 3軸に接続され3軸のうちのいずれか2軸に入出 力される動力に基づいて残余の軸に動力を入 出力するものであれば如何なるものとしても 構わない。

 なお、実施例の主要な要素と発明の開示 欄に記載した発明の主要な要素との対応関 は、実施例が発明の開示の欄に記載した発 を実施するための最良の形態を具体的に説 するための一例であることから、発明の開 の欄に記載した発明の要素を限定するもの はない。即ち、発明の開示の欄に記載した 明についての解釈はその欄の記載に基づい 行なわれるべきものであり、実施例は発明 開示の欄に記載した発明の具体的な一例に 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 について実施例を用いて説明したが、本発 はこうした実施例に何等限定されるもので なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に いて、種々なる形態で実施し得ることは勿 である。

 本発明は、車両の製造産業などに利用可 である。