JP4730327B2 - ハイブリッド自動車およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。

従来から、エンジン、第１のモータおよび車軸に接続された遊星歯車機構と、当該車軸に接続された第２のモータと、第１および第２のモータと電力をやり取り可能なバッテリとを備えたハイブリッド自動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、アクセル操作に応じた運転者により要求されている要求トルクが設定されると共に、当該要求トルクを所定のトルク上下限値で制限することにより車軸に出力すべき目標トルクが緩変化するように設定され、要求トルクに基づいてエンジンが制御されると共に目標トルクが車軸に出力されるように第１および第２のモータが制御される。そして、目標トルクの設定に際して、トルク上下限値は、目標トルクの前回値の絶対値が小さいほど小さくなる傾向に設定される。これにより、このハイブリッド自動車では、運転者によるアクセル操作に応じて車軸に出力されるトルクが負側から正側に変化する際に、当該トルクの変化を緩やかなものとして車軸に出力される走行用のトルクの変化に起因した振動等を抑制することが可能となる。
特開２００４−３５０３６４号公報

上記ハイブリッド自動車では、上述のトルク上下限値を用いて目標トルクを設定して車軸に出力されるトルクを緩やかに変化させている際、エンジンにより出力される余剰分のパワーは第１のモータにより回生されてバッテリの充電に供されることになる。ただし、バッテリの残容量やバッテリ環境によっては当該バッテリの充電が制限されることもあり、バッテリの充電が制限される場合にはエンジンにより出力される余剰分のパワーを消費しきれなくなる。このようにバッテリの充電が制限されているときには、第２のモータに電力を消費させるべく上述のようなトルク上下限値を用いた目標トルクの設定を中止することも考えられるが、これでは運転者によるアクセル操作に応じて走行用のトルクを負側から正側へと変化させる際に車軸に出力されるトルクを緩変化させ得なくなり、車軸に出力されるトルクの急変によりショックを生じさせてしまうおそれがある。

そこで、本発明によるハイブリッド自動車およびその制御方法は、運転者による駆動力要求操作に応じて走行用の動力を負側から正側へと変化させる際に生じがちなショックをより適正に抑制することを目的とする。

本発明によるハイブリッド自動車およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明によるハイブリッド自動車は、
内燃機関と、
所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続され、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に電力の入出力を伴って前記車軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記車軸または該車軸とは異なる他の車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をやり取り可能な蓄電手段と、
運転者による駆動力要求操作に応じて要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関に要求される要求機関パワーを設定する要求機関パワー設定手段と、
前記設定された要求駆動力に基づいて目標駆動力を設定すると共に、少なくとも走行用の動力が値０を含む所定範囲内に含まれるときには、前記目標駆動力を前記要求駆動力に基づいて緩変化するように設定する目標駆動力設定手段と、
前記設定された要求機関パワーに基づいて前記内燃機関に出力させるべき目標機関パワーを設定すると共に、少なくとも走行用の動力が負側から正側へと変化する移行時に前記内燃機関の回転数に関連した所定条件が成立した場合には、前記目標機関パワーを前記要求機関パワーに基づいて緩変化するように設定する目標機関パワー設定手段と、
前記内燃機関が前記設定された目標機関パワーを出力すると共に前記設定された目標駆動力に基づく走行用の動力が得られるように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、
を備えるものである。

このハイブリッド自動車では、運転者による駆動力要求操作に応じて要求駆動力が設定されると共に当該要求駆動力に基づいて内燃機関に要求される要求機関パワーが設定される。更に、要求駆動力に基づいて目標駆動力が設定されると共に、要求機関パワーに基づいて内燃機関の目標機関パワーが設定され、内燃機関が目標機関パワーを出力すると共に目標駆動力に基づく動力が得られるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とが制御される。そして、このハイブリッド自動車では、少なくとも走行用の動力が値０を含む所定範囲内に含まれるときに目標駆動力が要求駆動力に基づいて緩変化するように設定されると共に、走行用の動力が負側から正側へと変化する移行時に内燃機関の回転数に関連した所定条件が成立した場合、目標機関パワーが要求機関パワーに基づいて緩変化するように設定される。これにより、要求駆動力が負側から正側へと変化して走行用の動力が値０を含む所定範囲内に含まれるようになった際に、蓄電手段の充電に許容される電力が比較的小さく蓄電手段の充電が制限されていても、上記移行時に内燃機関の回転数に関連した所定条件が成立していれば目標機関パワーが緩変化させられることから、内燃機関から出力される余剰パワーによる蓄電手段の過充電を抑制しつつ走行用のトルクの急変に起因したショックを抑制すべく目標駆動力を緩やかに変化するように設定し続けることができる。従って、このハイブリッド自動車では、運転者による駆動力要求操作に応じて走行用の動力を負側から正側へと変化させる際に生じがちなショックをより適正に抑制することが可能となる。

この場合、前記所定条件は、前記内燃機関の回転数が所定回転数以上であるときに成立するものであってもよい。すなわち、内燃機関は、その回転数が比較的高いと指令値に対して応答性よくパワーを出力可能なものであり、このように回転数が比較的高い場合には内燃機関から出力される余剰パワーにより蓄電手段が過充電されやすくなる。従って、上記移行時であって内燃機関の回転数が所定回転数以上であるときに目標機関パワーを要求機関パワーに基づいて緩変化するように設定すれば、内燃機関から若干抑え気味にパワーが出力されるようにして蓄電手段の過充電を抑制することが可能となる。

また、上記ハイブリッド自動車は、前記要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記目標機関パワーに対応した前記内燃機関の運転ポイントを設定するための機関運転ポイント設定制約とをそれぞれ含む複数の運転条件のうち、通常走行用の運転条件に対応づけられた第１のシフトポジションと、前記通常走行用の運転条件とは異なる複数の運転条件に対応づけられた第２のシフトポジションとの選択を運転者に許容すると共に、前記第２のシフトポジションが選択されているときに、該第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件からの任意の運転条件の選択を運転者に許容するシフトポジション選択手段を更に備えてもよく、前記所定条件は、前記第２のシフトポジションが選択されているときに成立するものであってもよい。すなわち、通常走行用の運転条件とは異なる複数の運転条件に対応づけられた第２のシフトポジションの選択と当該複数の運転条件からの任意の運転条件の選択を運転者に許容する場合、当該複数の運転条件の中に内燃機関の運転ポイントとしての目標回転数を比較的高めに設定する傾向をもった機関運転ポイント設定制約が含まれることがある。従って、上記移行時であって第２のシフトポジションが選択されているときに目標機関パワーを要求機関パワーに基づいて緩変化するように設定すれば、内燃機関の回転数が比較的高い状態にあるときに内燃機関から若干抑え気味にパワーが出力されるようにして蓄電手段の過充電を抑制することが可能となる。

更に、前記第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件の機関運転ポイント設定制約は、それぞれ車速と前記内燃機関の目標回転数との関係を規定するものであってもよく、前記所定条件は、運転者により前記複数の運転条件の中から所定の運転条件が選択されているときに成立するものであってもよい。これにより、目標機関パワーを要求機関パワーに基づいて緩変化するように設定する機会を例えば内燃機関の目標回転数を比較的高く規定する機関運転ポイント設定制約を含む運転条件が選択されたとき等に限定し、必要以上に内燃機関のパワーを抑えないようして運転者による加速要求等に良好に応えることが可能となる。

また、前記要求駆動力設定手段は、運転者によるアクセル操作に応じて前記要求駆動力を設定するものであってもよく、前記移行時は、運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態からアクセルオン状態へと変化したときであってもよい。

更に、前記目標機関パワー設定手段は、前記要求機関パワーが上昇傾向にあるときに前記目標機関パワーを第１の制約と前記要求機関パワーとに基づいて緩変化するように設定すると共に、前記移行時に前記所定条件が成立した場合には、前記目標機関パワーを前記第１の制約に比べて前記目標機関パワーをより緩やかに変化させる傾向の第２の制約と前記要求機関パワーとに基づいて緩変化するように設定するものであってもよい。これにより、上記移行時であって上記所定条件が成立したとき以外の場合には、走行用の動力の急変を抑制しつつ運転者による加速要求等に良好に応えることを可能にすると共に、上記移行時であって上記所定条件が成立した場合には、蓄電手段の過充電を抑制しつつ走行用のトルクの急変に起因したショックを抑制すべく目標駆動力を緩やかに変化するように設定し続けることとができる。

また、前記目標駆動力設定手段は、前記要求駆動力が上昇傾向にあるときに前記目標駆動力を第１の制約と前記要求駆動力とに基づいて緩変化するように設定すると共に、走行用の動力が値０を含む所定範囲内に含まれるときには、前記目標駆動力を前記第１の制約に比べて前記目標駆動力をより緩やかに変化させる傾向の第２の制約と前記要求駆動力とに基づいて緩変化するように設定するものであってもよい。

そして、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含むものであってもよい。

本発明によるハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関と、所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続され、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に電力の入出力を伴って前記車軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸または該車軸とは異なる他の車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をやり取り可能な蓄電手段とを備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者による駆動力要求操作に応じて要求駆動力を設定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関に要求される要求機関パワーを設定するステップと、
（ｃ）ステップ（ａ）にて設定された要求駆動力に基づいて目標駆動力を設定すると共に、少なくとも走行用の動力が値０を含む所定範囲内に含まれるときには、前記目標駆動力を前記要求駆動力に基づいて緩変化するように設定するステップと、
（ｄ）ステップ（ｂ）にて設定された要求機関パワーに基づいて前記内燃機関に出力させるべき目標機関パワーを設定すると共に、少なくとも走行用の動力が負側から正側へと変化する移行時に前記内燃機関の回転数に関連した所定条件が成立した場合には、前記目標機関パワーを前記要求機関パワーに基づいて緩変化するように設定するステップと、
（ｅ）前記内燃機関がステップ（ｄ）にて設定された目標機関パワーを出力すると共にステップ（ｃ）にて設定された目標駆動力に基づく走行用の動力が得られるように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ステップと、
を含むものである。

この方法によれば、要求駆動力が負側から正側へと変化して走行用の動力が値０を含む所定範囲内に含まれるようになった際に、蓄電手段の充電に許容される電力が比較的小さく蓄電手段の充電が制限されていても、上記移行時に内燃機関の回転数に関連した所定条件が成立していれば目標機関パワーが緩変化させられることから、内燃機関から出力される余剰パワーによる蓄電手段の過充電を抑制しつつ走行用のトルクの急変に起因したショックを抑制すべく目標駆動力を緩やかに変化するように設定し続けることができる。従って、この方法を採用すれば、運転者による駆動力要求操作に応じて走行用の動力を負側から正側へと変化させる際に生じがちなショックをより適正に抑制することが可能となる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに連結された減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、ハイブリッド自動車２０の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等とを備えるものである。

エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４による燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置され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に噛合する複数のピニオンギヤ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とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。機関側回転要素としてのキャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、車軸側回転要素としてのリングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、動力分配統合機構３０は、モータＭＧ１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からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側と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２２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側に出力する。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３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して最終的に駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介して二次電池であるバッテリ５０と電力のやり取りを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何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り、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何れもモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等が入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号等が出力される。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。また、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力されている。また、バッテリＥＣＵ５２は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。実施例のバッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量ＳＯＣを算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。図２にバッテリ温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図３にバッテリ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。

ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に各種処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、計時指令に応じて計時を実行するタイマ７８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ＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０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おり、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやり取りを行なう。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１のシフトポジションＳＰとして、駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション）、後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション）、中立のニュートラルポジション（Ｎポジション）、通常の前進走行用のドライブポジション（Ｄポジション：第１のシフトポジション）の他に、複数の仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８からの任意の仮想シフトポジションの選択を可能とするシーケンシャルシフトポジション（Ｓポジション：第２のシフトポジション）、アップシフト指示ポジションおよびダウンシフト指示ポジション等が用意されている。シフトポジションＳＰとしてＤポジションを選択すると、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が効率よく運転されるように運転制御される。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、車速Ｖに対するエンジン２２の回転数の比を例えば８段階（ＳＰ１〜ＳＰ８）に変更することが可能となる。実施例では、運転者によりシフトレバー８１のシフトポジションとしてＳポジションが選択されると、その際の車速Ｖに応じて仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８の中の何れかが初期段として設定され、以後、シフトレバー８１がアップシフト指示ポジションにセットされると仮想シフトポジションが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仮想シフトポジションが１段ずつ下げられ（ダウンシフトされ）、シフトポジションセンサ８２は、シフトレバー８１の操作に応じて現在のシフトポジションＳＰ（ＳＰ１〜ＳＰ８の何れか）を出力する。

上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、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とに基づいて駆動輪たる車輪３９ａ，３９ｂに連結された車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴ＊が計算され、この要求トルクＴ＊に対応する動力がリングギヤ軸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の運転制御モードとしては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力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動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ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エンジン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から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御す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に出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態からアクセルオン状態へと変化したときのハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図４および図５は、運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態からアクセルオン状態に変化すると、ハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）ごとに繰り返し実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

なお、運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態にあるときには、ハイブリッドＥＣＵ７０により図示を省略するアクセルオフ時駆動制御ルーチンが実行され、図６に例示する要求トルク設定用マップを用いてアクセル開度Ａｃｃと車速ＶとシフトポジションＳＰとに対応した要求トルクＴ＊が設定されると共に、当該要求トルクＴ＊に基づいて車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき目標トルクＴｒ＊（過渡状態を除いて基本的には要求トルクＴ＊と同一の値）が設定され、更に所定のアクセルオフ時目標回転数設定用マップ（目標回転数設定制約：実施例では図９に例示するエンジン下限回転数設定用マップ）を用いて車速ＶとシフトポジションＳＰとに対応したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が設定される。そして、回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるように燃料カットした状態のエンジン２２がモータＭＧ１によりモータリングされると共に、車軸としてのリングギヤ軸３２ａに目標トルクＴｒ＊に基づくトルクが出力されるようにモータＭＧ１およびＭＧ２が駆動制御される。ここで、図６に例示する要求トルク設定用マップは、アクセル開度Ａｃｃが０％（アクセルオフ）のときには例えば仮想シフトポジションＳＰ８からＳＰ１へと段数が小さくなるほど同一の車速Ｖに対する駆動力を小さく（制動力として大きく）設定するものとして（ただし、図６の例においてＤポジションとＳＰ８との間では同一）予め作成され、ＲＯＭ７４に記憶されている。すなわち、実施例のハイブリッド自動車２０において、アクセル開度Ａｃｃが０％である場合については、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８に、それぞれ異なる要求トルク設定制約（要求駆動力設定制約）が対応づけられる。このような要求トルク設定用マップを用いることにより、運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態にあると共に車速Ｖがある程度高い場合には、図６からわかるように、要求トルクＴ＊や目標トルクＴｒ＊が制動トルク（負のトルク）として設定されることになる。また、図示しないアクセルオフ時目標回転数設定用マップは、車速ＶとシフトポジションＳＰ（Ｄ，ＳＰ１〜ＳＰ８）とエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊との関係を規定するものとして予め作成され、ＲＯＭ７４に記憶されている。そして、実施例のアクセルオフ時目標回転数設定用マップは、同一の車速Ｖに対してシフトポジションＳＰの段数が大きくなるほど（ＳＰ１からＳＰ８に至るほど）目標回転数Ｎｅ＊を小さく設定するように作成されている。これにより、実施例では、例えばシフトポジションＳＰが仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ４の何れかに設定されている場合、アクセルオフ状態のもとでもエンジン２２の回転数Ｎｅが比較的高く保たれることになる。

さて、図４の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、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やシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、車速センサ８７からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、タイマ７８により計時される経過時間ｔといった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、充放電要求パワーＰｂ＊や入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。更に、経過時間ｔは、アクセル操作状態がアクセルオフ状態にあるときに運転者によりアクセルペダル８３が踏み込まれてから、すなわちアクセルオフ状態からアクセルオン状態へと移行してからの経過時間であり、タイマ７８により計時されるものである。

ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速ＶとシフトポジションＳＰとに基づいて運転者により要求されている要求トルクＴ＊を設定した上で、エンジン２２に要求される要求エンジンパワーＰ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここでは、上述した図６の要求トルク設定用マップからアクセル開度Ａｃｃと車速ＶとシフトポジションＳＰとに対応したものが要求トルクＴ＊として導出・設定される。なお、図６に例示する要求トルク設定用マップは、アクセルオン状態（Ａｃｃ＞０％）にあるときにはシフトポジションＳＰがＤポジションおよび仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８の何れであっても同一の制約のもとでアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じた要求トルクＴ＊を設定するように作成されている。ただし、アクセルオン状態（Ａｃｃ＞０％）にある場合の要求トルク設定制約（要求駆動力設定制約）をＤポジションおよびＳＰ１〜ＳＰ８とのうちの少なくとも何れか２つの間で異なるものとしてもよいことはいうまでもない。また、実施例において、要求エンジンパワーＰ＊は、設定した要求トルクＴ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものと充放電要求パワーＰｂ＊（ただし放電要求側を正とする）とロスＬｏｓｓとの総和として計算される。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、図示するようにモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除するか、あるいは車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めることができる。

次いで、駆動輪たる車輪３９ａ，３９ｂに連結された車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべきトルクとして設定される目標トルクＴｒ＊の前回値（アクセルオン直後にはアクセルオフ時駆動制御ルーチンにて設定された値）の絶対値が所定の閾値Ｔｒｅｆ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、車軸としてのリングギヤ軸３２ａに実際に出力される走行用のトルク（負のトルクを含む）が値０を含む所定範囲（値０近傍）に含まれているとみなせるか否かを判定するためのものであり、実験・解析を経て定められる比較的小さな値である。そして、目標トルクＴｒ＊の前回値の絶対値が閾値Ｔｒｅｆを上回っていれば、目標トルクＴｒ＊の所定時間（ここでは本ルーチンの実行間隔）あたりの変化量の上下限値である上下限レート値Ｔｒｔを第１レート値Ｔｒｔ１に設定し（ステップＳ１３０）、目標トルクＴｒ＊の前回値の絶対値が閾値Ｔｒｅｆ以下であれば、上下限レート値Ｔｒｔを第１レート値Ｔｒｔ１よりも小さい第２レート値Ｔｒｔ２に設定する（ステップＳ１４０）。こうして上下限レート値Ｔｒｔを設定したならば、要求トルクＴ＊と目標トルクＴｒ＊の前回値と上下限レート値Ｔｒｔとに基づいて目標トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１５０）。すなわち、ステップＳ１５０では、次式（１）に示すように、目標トルクＴｒ＊の前回値から上下限レート値Ｔｒｔを減じた値とステップＳ１１０で設定した要求トルクＴ＊とのうちの大きい方と、目標トルクＴｒ＊の前回値に上下限レート値Ｔｒｔを加えた値とのうちの小さい方を目標トルクＴｒ＊として設定する。これにより、アクセルオフ状態からアクセルオン状態へと移行して要求トルクＴ＊が上昇していく場合、図７に示すように、基本的に目標トルクＴｒ＊が第１の制約たる第１レート値Ｔｒｔ１と要求トルクＴ＊とに基づいて緩変化するように設定され（ステップＳ１３０）、走行用のトルク（目標トルクＴｒ＊の前回値）が値０を含む所定範囲（値０近傍）に含まれる間、目標トルクＴｒ＊が第１レート値Ｔｒｔ１よりも目標トルクＴｒ＊をより緩やかに変化させる傾向の第２レート値Ｔｒｔ２（第２の制約）と要求トルクＴ＊とに基づいて緩変化するように設定されることになる。従って、アクセルオフ状態からアクセルオン状態へと移行したときには、図７に示すように時間の経過と共に徐々に目標トルクＴｒ＊が要求トルクＴ＊に一致するようになり、その間、走行用のトルクが値０を含む所定範囲（−Ｔｒｅｆ〜Ｔｒｅｆの範囲）に含まれているときには目標トルクＴｒ＊がその前後に比べてより緩やかに変化するように設定されることから、車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの変化に起因した振動やショックを抑制することが可能となる。

Tr*=min(max(T*,前回Tr*-Trt),前回Tr*+Trt ) …（１）

ステップＳ１５０にて目標トルクＴｒ＊を設定したならば、更にエンジン２２の目標エンジンパワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１６０）。この場合、図５に示すように、まず通常時には値０に設定される所定のフラグＦが値０であるか否かを判定し（ステップＳ１６１）、フラグＦが値０であれば、更に目標トルクＴｒ＊の前回値（ステップＳ１２０の場合と同様）が値０未満であるか否かを判定する（ステップＳ１６２）。目標トルクＴｒ＊の前回値が値０以上である場合には、車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力される走行用のトルクも値０以上になっているとみなされるので、この場合には、目標エンジンパワーＰｅ＊の所定時間（本ルーチンの実行間隔）あたりの変化量の上下限値である上下限レート値Ｐｒｔを所定値Ｐｒｔ１に設定した上で（ステップＳ１６３）、要求エンジンパワーＰ＊と目標エンジンパワーＰｅ＊の前回値（アクセルオン直後には値０）と上下限レート値Ｐｒｔとに基づいて目標エンジンパワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１６９）。すなわち、ステップＳ１６９では、次式（２）に示すように、目標エンジンパワーＰｅ＊の前回値から上下限レート値Ｐｒｔを減じた値とステップＳ１１０で設定した要求エンジンパワーＰ＊とのうちの大きい方と、目標エンジンパワーＰｅ＊の前回値に上下限レート値Ｐｒｔを加えた値とのうちの小さい方を目標エンジンパワーＰｅ＊として設定する。これにより、ステップＳ１６３の処理が実行された場合には、目標エンジンパワーＰｅ＊がある程度の立ち上がりをもって緩変化するように設定されることになる（図７における一点鎖線参照）。

Pe*=min(max(P*,前回Pe*-Prt),前回Pe*+Prt ) …（２）

一方、ステップＳ１６２にて目標トルクＴｒ＊の前回値が値０未満であると判断された場合、すなわち車軸としてのリングギヤ軸３２ａに制動トルクが出力されていると見なされる場合には、更にステップＳ１００にて入力したシフトポジションＳＰがＤポジション、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８の何れであるかを調べる（ステップＳ１６４）。そして、シフトポジションＳＰがＤポジション、仮想シフトポジションＳＰ５〜ＳＰ８の何れかである場合には、上述のステップＳ１６３の処理を実行した上で、ステップＳ１６９にて目標エンジンパワーＰｅ＊を設定する。すなわち、シフトポジションＳＰがＤポジション、仮想シフトポジションＳＰ５〜ＳＰ８の何れかに設定されている場合には、アクセルオフ状態のもとでもエンジン２２の回転数Ｎｅは比較的低い状態に保たれている。従って、エンジン２２の目標エンジンパワーＰｅ＊をある程度の立ち上がりをもって上昇させても、応答遅れによりエンジン２２から実際に出力されるパワーは目標エンジンパワーＰｅ＊よりも若干低くなり、リングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが負側から正側に変化する場合であってもトルクの変化に起因した振動やショックを生じさせるおそれは少ない。このため、ステップＳ１６４にてシフトポジションＳＰがＤポジション、仮想シフトポジションＳＰ５〜ＳＰ８の何れかであると判断された場合には、ステップＳ１６３の処理を経てステップＳ１６９にて目標エンジンパワーＰｅ＊を設定するのである。

これに対して、ステップＳ１６４にてシフトポジションＳＰが仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ４の何れかであると判断された場合には、フラグＦを値１に設定した上で（ステップＳ１６５）、ステップＳ１００にて入力した経過時間ｔに基づいて上下限レート値Ｐｒｔを設定する（ステップＳ１６６）。実施例では、ステップＳ１６６の処理に際して、上下限レート値Ｐｒｔと経過時間ｔとの関係を規定する関数が用いられる。この関数は、図７において実線で示すように、上記所定値Ｐｒｔを上下限レート値とした場合（図７における一点鎖線参照）に比べて目標トルクＴｒ＊がより緩やかに変化するように上下限レート値Ｐｒｔと経過時間ｔとの関係を規定するように実験・解析を経て予め作成されている。ステップＳ１６６にて上下限レート値Ｐｒｔを設定したならば、ステップＳ１００にて入力した経過時間ｔが目標トルクＴｒ＊と要求トルクＴ＊とを一致させるのに十分な所定時間ｔｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１６７）、経過時間ｔが所定時間ｔｒｅｆ未満であれば、上述のステップＳ１６９にて、要求エンジンパワーＰ＊と目標エンジンパワーＰｅ＊の前回値と上下限レート値Ｐｒｔとに基づいて目標エンジンパワーＰｅ＊を設定する。また、上述のようにしてステップＳ１６５にてフラグＦが値１に設定されると、本ルーチンの次の実行時には、ステップＳ１６２およびＳ１６４の処理がスキップされ、ステップＳ１６６，Ｓ１６７およびＳ１６９の処理が実行される。そして、ステップＳ１６８にて経過時間ｔが所定時間ｔｒｅｆ以上であると判断されると、フラグＦが値０に設定されると共にタイマ７８がオフされ（ステップＳ１６８）、それ以後、基本的にステップＳ１６３にて設定される上下限レート値Ｐｒｔ等に基づいてエンジン２２の目標エンジンパワーＰｅ＊が設定されるようになる（ステップＳ１６９）。このように、アクセルオフ状態からアクセルオン状態への移行時に、車軸としてのリングギヤ軸３２ａに制動トルクが出力されると共にシフトポジションＳＰとして仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ４の何れかが設定されている場合には、ステップＳ１６６にて上下限レート値が設定されることから、図７に示すように、ステップＳ１６３の処理が実行される場合に比べて目標エンジンパワーＰｅ＊がより緩やかに変化するように設定されることになる。

上述のようにしてエンジン２２の目標エンジンパワーＰｅ＊を設定したならば、当該目標エンジンパワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の仮の目標運転ポイントである仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとを設定する（ステップＳ１７０）。実施例では、エンジン２２を効率よく動作させるための動作ラインと目標エンジンパワーＰｅ＊とに基づいてエンジン２２の仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとを設定するものとした。図８に、エンジン２２の動作ラインと回転数ＮｅとトルクＴｅとの相関曲線とを例示する。同図に示すように、仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとは、上記動作ラインと目標エンジンパワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となることを示す相関曲線との交点として求めることができる。エンジン２２の仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとを設定したならば、ステップＳ１００にて入力したシフトポジションＳＰがＤポジション、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８の何れであるかを調べ（ステップＳ１８０）、シフトポジションＳＰがＤポジションである場合には、仮目標回転数Ｎｅｔｍｐをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に仮目標トルクＴｅｔｍｐをエンジン２２の目標トルクＴｅ＊として設定する（ステップＳ１９０）。また、シフトポジションＳＰが仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８の何れかである場合には、ステップＳ１００にて入力した車速ＶとシフトポジションＳＰとに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅの下限値であるエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定する（ステップＳ２００）。ここで、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されているときに、車速ＶとシフトポジションＳＰ（ＳＰ１〜ＳＰ８）に応じてエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎを定めることとしており、エンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎは、同一の車速Ｖに対してシフトポジションＳＰの段数が大きくなるほど（ＳＰ１からＳＰ８に至るほど）小さな値に設定される。そして、実施例では、車速ＶとシフトポジションＳＰとエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎとの関係が予め定められて図９に例示するようなエンジン下限回転数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、エンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎとしては、与えられた車速ＶとシフトポジションＳＰとに対応したものが当該マップから導出・設定される。すなわち、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８には、アクセルオフ状態およびアクセルオン状態について、それぞれ異なるエンジン２２の運転ポイント設定制約（目標回転数設定制約）が対応づけられている。ステップＳ２００にてエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定したならば、仮目標回転数Ｎｅｔｍｐとエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎとの大きい方をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に、ステップＳ１６０にて設定した目標エンジンパワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除することによりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ２１０）。

ステップＳ１９０またはＳ２１０にてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定したならば、目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）とを用いて次式（３）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算した上で、計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づく次式（４）に従ってモータＭＧ１から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算する（ステップＳ２２０）。ここで、式（３）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。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力学的な関係を示す共線図を図１０に例示する。図中、左側のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に一致するサンギヤ３１の回転数を示し、中央のＣ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅに一致するキャリア３４の回転数を示し、右側のＲ軸はモータＭＧ２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。また、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１にトルクＴｍ１を出力させたときにこのトルク出力によりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２にトルクＴｍ２を出力させたときに減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を求めるための式（３）は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導出することができる。そして、式（４）は、モータ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（４）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。更に、次式（５）および（６）を共に満たすモータＭＧ１から出力してもよいトルクの上下限値であるトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定し（ステップＳ２３０）、モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊をトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘで仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを制限した値として設定する（ステップＳ２４０）。ここで、式（５）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から目標トルクＴｒ＊までの範囲内に含まれることを示す関係式であり、式（６）は、モータＭＧ１とモータＭＧ２とにより入出力される電力の総和が入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に含まれることを示す関係式である。式（５）および（６）に示す関係を図１１に例示する。同図からわかるように、トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘは、図中斜線で示す領域内のトルクＴｍ１の最小値および最大値として求められる。このようにしてモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定することにより、モータＭＧ１に出力させるトルク（回生トルク）をバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内、特に入力制限Ｗｉｎの範囲内に制限したトルクとして設定することができる。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) …（３）
Tm1tmp=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt …（４）
0≦-Tm1/ρ+Tm2・Gr≦Tr* …（５）
Win≦Tm1・Nm1+Tm2・Nm2≦Wout …（６）

モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、要求トルクＴ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（７）に従い計算する（ステップＳ２５０）。更に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとステップＳ２４０にて設定したモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の現在の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とを用いてモータ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を次式（８）および式（９）に従い計算する（ステップＳ２６０）。そして、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊をトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値として設定する（ステップＳ２７０）。このようにしてモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するトルクをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限したトルクとして設定することができる。なお、式（７）は、図１０の共線図から容易に導出することができる。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に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２８０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを得るための制御を実行する。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（７）
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（８）
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（９）

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、運転者によるアクセル操作（駆動力要求操作）に応じてアクセル開度Ａｃｃに基づいて要求トルクＴ＊が設定されると共に当該要求トルクＴ＊に基づいてエンジン２２に要求される要求エンジンパワーＰ＊が設定される（ステップＳ１１０）。更に、要求トルクＴ＊に基づいて目標トルクＴｒ＊が設定されると共に（ステップＳ１２０〜Ｓ１５０）、要求エンジンパワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標エンジンパワーＰｅ＊が設定され（ステップＳ１６０）、エンジン２２が目標エンジンパワーＰｅ＊を出力すると共に目標トルクＴｒ＊に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ１７０〜Ｓ２８０）。そして、ハイブリッド自動車２０では、目標トルクＴｒ＊の前回値の絶対値が所定の閾値Ｔｒｅｆ以下であってリングギヤ軸３２ａに出力される走行用のトルク（負のトルクを含む）が値０を含む所定範囲内（値０近傍）に含まれるとみなされる場合、それ以外の場合に比べて目標トルクＴｒ＊がより緩やかに変化するように要求トルクＴ＊に基づいて設定されると共に（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）、アクセルオフ状態からアクセルオン状態への移行に伴って走行用のトルクが負側から正側へと変化する移行時にエンジン２２の回転数Ｎｅに関連した所定条件が成立した場合（ステップＳ１６４）、それ以外の場合に比べて目標エンジンパワーＰｅ＊がより緩やかに変化するように要求エンジンパワーＰ＊に基づいて設定される（ステップＳ１６６，Ｓ１６９等）。これにより、アクセルオフ状態からアクセルオン状態への移行に伴って要求トルクＴ＊が負側から正側へと変化し、走行用のトルクが値０を含む所定範囲内に含まれるようになった際に充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎが比較的小さくバッテリ５０の充電が制限されていても、上記移行時にステップＳ１６４にてシフトポジションＳＰが仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ４の何れかであると判断されれば、目標エンジンパワーＰｅ＊がより緩やかに変化するように設定されることから、エンジン２２から出力される余剰パワーによるバッテリ５０の過充電を抑制しつつ走行用のトルクの急変に起因したショックを抑制すべく目標トルクＴｒ＊を緩やかに変化するように設定し続けることができる。従って、ハイブリッド自動車２０では、運転者による駆動力要求操作に応じて走行用の動力を負側から正側へと変化させる際に生じがちなショックをより適正に抑制することが可能となる。

すなわち、実施例のハイブリッド自動車２０では、通常走行用のＤポジションに対応づけられた運転条件（要求トルク設定制約および目標回転数設定制約）とは異なる複数の運転条件に対応づけられたＳポジションの選択と任意の仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８の選択すなわち当該複数の運転条件からの任意の運転条件の選択がシフトレバー８１を介して運転者に許容される。そして、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８（それぞれに対応した運転条件）の中には、実施例では仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ４といったようにアクセルオフ時におけるエンジン２２の運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊を比較的高めに設定する傾向をもったもの（機関運転ポイント設定制約）が含まれている。また、一般に内燃機関は、その回転数が比較的高いと指令値に対して応答性よくパワーを出力可能なものである。従って、走行用のトルクが値０を含む所定範囲内に含まれるとみなされる場合に目標トルクＴｒ＊をより緩やかに変化するように要求トルクＴ＊に基づいて設定するだけでは、シフトポジションＳＰとして仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ４の何れかが選択されているアクセルオフ状態でアクセルペダル８３が踏み込まれて走行用のトルクを負側から正側へと変化させる際に、エンジン２２から出力される余剰パワーによりバッテリ５０が過充電されやすくなる。つまり、このような場合に要求エンジンパワーＰ＊に基づいてエンジン２２を制御するとエンジン２２から応答性よくパワーが出力されることから、図４のステップＳ２４０のような処理を実行して入力制限Ｗｉｎに応じてモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を制限しても、エンジン２２からのトルクに抗しきれずにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が高まり、その結果、モータＭＧ１により発電される電力が大きくなってバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを超えてしまうおそれがある。これに対して、上記ハイブリッド自動車２０のように、アクセルオフ状態からアクセルオン状態への移行に伴って走行用のトルクが負側から正側へと変化する移行時にシフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されると共に仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ４の何れかが選択されている場合、目標エンジンパワーＰｅ＊を要求エンジンパワーＰ＊に基づいてより緩やかに変化するように設定すれば、エンジン２２の回転数Ｎｅが比較的高い状態にあるときにエンジン２２から若干抑え気味にパワーが出力されるようにしてバッテリ５０の過充電を抑制することが可能となる。

また、上記実施例のように、上記移行時であってシフトポジションＳＰとしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を比較的高く規定する仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ４の何れかが選択された場合にのみ、ステップＳ１６６にて設定される上下限レート値Ｐｒｔを用いてそれ以外の場合に比べて目標エンジンパワーＰｅ＊をより緩やかに変化するように設定すれば、必要以上にエンジン２２のパワーを抑えないようして運転者による加速要求等に良好に応えることが可能となる。ただし、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８のそれぞれに対応づけられる機関運転ポイント設定制約（目標回転数設定制約）の設定によっては、あるいは制御をより単純化するために、アクセルオフ状態からアクセルオン状態への移行に伴って走行用のトルクが負側から正側へと変化する移行時にシフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されていれば、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８の何れが選択されていても一律にステップＳ１６６〜Ｓ１６９の処理が実行されるようにしてもよい。

更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、要求エンジンパワーＰ＊が上昇傾向にあるときに目標エンジンパワーＰｅ＊が第１の制約としてステップＳ１６３にて設定される上下限レート値Ｐｒｔと要求エンジンパワーＰ＊とに基づいてより緩やかに変化するように設定されると共に、アクセルオフ状態からアクセルオン状態への移行に伴って走行用のトルクが負側から正側へと変化する移行時にステップＳ１６４にてシフトポジションＳＰが仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ４の何れかであると判断された場合には、目標エンジンパワーＰｅ＊をより緩やかに変化させる傾向の第２の制約としてステップＳ１６６にて設定される上下限レート値Ｐｒｔと要求エンジンパワーＰ＊とに基づいて緩変化するように目標エンジンパワーＰｅ＊が設定される。これにより、上記移行時であってシフトポジションＳＰが仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ４の何れかであるとき以外の場合には、走行用のトルクの急変を抑制しつつ運転者による加速要求等に良好に応えることを可能にすると共に、上記移行時であってシフトポジションＳＰが仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ４の何れかである場合には、バッテリ５０の過充電を抑制しつつ走行用のトルクの急変に起因したショックを抑制すべく目標エンジンパワーＰｅ＊を緩やかに変化するように設定し続けることとができる。

なお、一般に内燃機関は回転数が比較的高いと指令値に対して応答性よくパワーを出力することを考慮すれば、上記実施例のようにシフトポジションＳＰに応じて目標エンジンパワーＰｅ＊を設定するための上下限レート値Ｐｒｔを変化させる代わりに、図１２に示すように、アクセルオフ状態からアクセルオン状態への移行に伴って走行用のトルクが負側から正側へと変化する移行時に、図示しないクランク角センサの検出値等に基づいて計算されるエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数以上であるときに（ステップＳ１６４′）、ステップＳ１６６にて上下限レート値Ｐｒｔを設定するようにしてもよい。これにより、上記移行時であってエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数以上であるときに目標エンジンパワーＰｅ＊が要求エンジンパワーＰ＊に基づいて緩変化するように設定されることから、エンジン２２から若干抑え気味にパワーが出力されるようにしてバッテリ５０の過充電を抑制することが可能となる。また、図５のステップＳ１６６では、アクセルオフ状態からアクセルオン状態へと移行してからの経過時間ｔに基づいて上下限レート値Ｐｒｔを設定しているが、ステップＳ１６６では、アクセル開度Ａｃｃやエンジン２２の回転数Ｎｅに基づいて上下限レート値Ｐｒｔを設定してもよい。更に、上記ハイブリッド自動車２０では、目標トルクＴｒ＊や目標エンジンパワーＰｅ＊の設定に際して上下限レート値を用いたいわゆるレート処理が実行されるが、これに代えて、所定の時定数を用いたいわゆるなまし処理を実行して目標トルクＴｒ＊や目標エンジンパワーＰｅ＊を設定してもよいことはいうまでもない。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ２とがモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する減速ギヤ３５を介して連結されているが、減速ギヤ３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有したモータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を採用してもよい。更に、実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸に出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図１３に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ａのように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸（車輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１３における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものに適用されてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して車輪３９ａ，３９ｂに接続される車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図１４に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ｂのように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と車輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を車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を備えたものに適用されてもよい。

ここで、上記実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例および変形例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０の組み合わせや対ロータ電動機２３０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、モータＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、図４のステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求駆動力設定手段」および「要求機関パワー設定手段」に相当し、図４のステップＳ１２０〜Ｓ１５０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「目標駆動力設定手段」に相当し、図４のステップＳ１６０（図５のステップＳ１６１〜Ｓ１６９）の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「目標機関パワー設定手段」に相当し、図４のステップＳ１７０〜Ｓ２８０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４、モータＥＣＵ４０が「制御手段」に相当する。また、ＤポジションとＳポジションとの選択を運転者に許容すると共にＳポジションが選択されているときに仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８を介して当該Ｓポジションに対応づけられた複数の運転条件からの任意の運転条件の選択を運転者に許容するシフトレバー８１が「シフトポジション選択手段」に相当し、モータＭＧ１が「発電用電動機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。

なお、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン２２に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「電力動力入出力手段」は、所定の車軸と内燃機関の機関軸とに接続され、内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に電力の入出力を伴って車軸に動力を入出力可能なものであれば、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０の組み合わせや対ロータ電動機２３０以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動機」や「発電用電動機」は、モータＭＧ１，ＭＧ２のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電手段」は、バッテリ５０のような二次電池に限られず、電力動力入出力手段や電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「要求駆動力設定手段」は、アクセル開度Ａｃｃと車速ＶとシフトポジションＳＰに基づいて要求トルクＴ＊を設定するものに限られず、運転者の駆動力要求操作に応じて要求駆動力を設定するものであれば、シフトポジションＳＰとアクセル開度Ａｃｃとに基づいて要求トルクを設定するものといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、内燃機関が目標機関パワーを出力すると共に目標駆動力に基づく走行用の動力が得られるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御するものであれば、ハイブリッドＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との組み合わせに限られるものではなく、単一の電子制御ユニットのような他の如何なる形式のものであっても構わない。「シフトポジション選択手段」は、要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と目標機関パワーに対応した内燃機関の運転ポイントを設定するための機関運転ポイント設定制約とをそれぞれ含む複数の運転条件のうち、通常走行用の運転条件に対応づけられた第１のシフトポジションと、通常走行用の運転条件とは異なる複数の運転条件に対応づけられた第２のシフトポジションとの選択を運転者に許容すると共に、第２のシフトポジションが選択されているときに、該第２のシフトポジションに対応づけられた複数の運転条件からの任意の運転条件の選択を運転者に許容するものであれば、シフトレバー８１以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで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ず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。

以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 バッテリ５０におけるバッテリ温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。 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である。 実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 図４のステップＳ１６０の詳細を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 目標トルクＴｒ＊および目標エンジンパワーＰｅ＊の時間変化を例示する説明図である。 エンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する説明図である。 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。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの設定手順を説明するための説明図である。 図４のステップＳ１６０において実行され得る他の手順を説明するためのフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車２０Ａの概略構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図である。

符号の説明

２０，２０Ａ，２０Ｂ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ〜３９ｄ 車輪、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、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、７８ タイマ、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、８７ 車速センサ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (5)

1. 内燃機関と、
   所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続され、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に電力の入出力を伴って前記車軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
   前記車軸または該車軸とは異なる他の車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をやり取り可能な蓄電手段と、
   運転者による駆動力要求操作に応じて前記車軸に出力すべき要求トルクを設定する要求駆動力設定手段と、
   前記設定された要求トルクに基づいて前記内燃機関に要求される要求機関パワーを設定する要求機関パワー設定手段と、
   前記設定された要求トルクに基づいて目標トルクを設定すると共に、少なくとも前記車軸に出力されるトルクが値０を含む所定範囲内に含まれるとみなされるときには、前記目標トルクを前記要求トルクに基づいて緩変化するように設定する目標駆動力設定手段と、
   前記設定された要求機関パワーに基づいて前記内燃機関に出力させるべき目標機関パワーを設定すると共に、少なくとも前記車軸に出力されるトルクが負側から正側へと変化したとみなされるときに前記内燃機関の回転数が所定回転数以上である場合には、前記目標機関パワーを前記要求機関パワーに基づいて緩変化するように設定する目標機関パワー設定手段と、
   前記内燃機関が前記設定された目標機関パワーを出力すると共に前記設定された目標トルクに基づくトルクが前記車軸に出力されるように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、
   を備えるハイブリッド自動車。
2. 請求項１に記載のハイブリッド自動車において、
   前記目標機関パワー設定手段は、前記要求機関パワーが上昇傾向にあるときに前記目標機関パワーを第１レート値と前記要求機関パワーとに基づいて緩変化するように設定すると共に、前記車軸に出力されるトルクが負側から正側へと変化したとみなされるときに前記内燃機関の回転数が前記所定回転数以上である場合には、前記目標機関パワーを前記第１レート値に比べて前記目標機関パワーをより緩やかに変化させる傾向の第２レート値と前記要求機関パワーとに基づいて緩変化するように設定するハイブリッド自動車。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド自動車において、
   前記目標駆動力設定手段は、前記要求トルクが上昇傾向にあるときに前記目標トルクを第１の上下限レート値と前記要求トルクとに基づいて緩変化するように設定すると共に、前記車軸に出力されるトルクが値０を含む所定範囲内に含まれるとみなされるときには、前記目標トルクを前記第１の上下限レート値に比べて前記目標トルクをより緩やかに変化させる傾向の第２の上下限レート値と前記要求トルクとに基づいて緩変化するように設定するハイブリッド自動車。
4. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含む請求項１から３の何れかに記載のハイブリッド自動車。
5. 内燃機関と、所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続され、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に電力の入出力を伴って前記車軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸または該車軸とは異なる他の車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をやり取り可能な蓄電手段とを備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、
   （ａ）運転者による駆動力要求操作に応じて前記車軸に出力すべき要求トルクを設定するステップと、
   （ｂ）ステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づいて前記内燃機関に要求される要求機関パワーを設定するステップと、
   （ｃ）ステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づいて目標トルクを設定すると共に、少なくとも前記車軸に出力されるトルクが値０を含む所定範囲内に含まれるとみなされるときには、前記目標トルクを前記要求トルクに基づいて緩変化するように設定するステップと、
   （ｄ）ステップ（ｂ）にて設定された要求機関パワーに基づいて前記内燃機関に出力させるべき目標機関パワーを設定すると共に、少なくとも前記車軸に出力されるトルクが負側から正側へと変化したとみなされるときに前記内燃機関の回転数が所定回転数以上である場合には、前記目標機関パワーを前記要求機関パワーに基づいて緩変化するように設定するステップと、
   （ｅ）前記内燃機関がステップ（ｄ）にて設定された目標機関パワーを出力すると共にステップ（ｃ）にて設定された目標トルクに基づくトルクが前記車軸に出力されるように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ステップと、
   を含むハイブリッド自動車の制御方法。
   

Images