JP5387487B2

JP5387487B2 - ハイブリッド自動車

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Publication number: JP5387487B2
Application number: JP2010088876A
Authority: JP
Inventors: 光明比嘉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: JP2011218924A

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、プラネタリギヤにエンジンとモータＭＧ１と駆動軸とが接続され、駆動軸に減速機を介してモータＭＧ２が接続されたハイブリッド自動車において、ＮＶスイッチがオン操作されたときには、燃費用動作ラインにおける低回転高トルクの領域を低トルク側に回避した乗り心地用動作ラインを用いてエンジンの目標運転ポイントを設定し、エンジンを目標運転ポイントで運転すると共に走行用の要求トルクを駆動軸に出力するようエンジンと２つのモータとを制御し、ＮＶスイッチがオフ操作されたときには、燃費用動作ラインを用いてエンジンの目標運転ポイントを設定し、エンジンを目標運転ポイントで運転すると共に走行用の要求トルクを駆動軸に出力するようエンジンと２つのモータとを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、ＮＶスイッチをオンすることにより、エンジンを低回転高トルクの領域で運転することによって生じるトルク脈動を抑制し、異音や振動を抑制して乗り心地を向上させている。

また、プラネタリギヤにエンジンとモータＭＧ１と駆動軸とが接続され、駆動軸に減速機を介してモータＭＧ２が接続されたハイブリッド自動車において、エコモードスイッチにより操作者の快適性に関する要求を満たす通常走行モードや、通常走行モードより燃費を優先するエコモードとして車両の静粛性は維持する静粛性維持エコモードが選択されたときには、燃費を重視した燃費重視動作ラインにおける低回転高トルクの領域を低トルク側に回避して設定された静粛性維持動作ラインを用いてエンジンの目標運転ポイントを設定し、エンジンを目標運転ポイントで運転すると共に駆動軸に要求トルクを出力するようエンジンと２つのモータとを制御し、エコモードスイッチにより通常走行モードより燃費を優先するエコモードとして、駆動軸に出力する要求トルクは維持する駆動力維持エコモードや乗員室の空調性能は維持する空調性能維持エコモード，操作者の快適性に関する要求を維持しない最燃費優先モードのいずれかが選択されたときには、燃費重視動作ラインを用いてエンジンの目標運転ポイントを設定し、エンジンを目標運転ポイントで運転すると共に駆動軸に要求トルクを出力するようエンジンと２つのモータとを制御するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。このハイブリッド自動車では、複数のエコモードを用意することにより、運転者に所望のエコモードを選択できるようにしている。

特開２００５−１８０３３１号公報特開２００８−１２８１９２号公報

上述のハイブリッド自動車のように、プラネタリギヤにエンジンとモータＭＧ１と駆動軸とが接続され、駆動軸に減速機を介してモータＭＧ２が接続されたハイブリッド自動車では、車速や走行に要求される要求トルクに拘わらずにエンジンをある程度の範囲内ではあるが所望の運転ポイントで運転することができるため、エンジンの運転ポイントをどのように設定するかという観点から種々の走行モードを考えることができる。こうしたハイブリッド自動車では、通常は、ある程度の燃費とある程度の静粛性との両立が図られた走行モードがデフォルト（通常走行モード）として設定されており、この通常走行モードでは、エンジンの運転領域のうち比較的低回転高トルクの領域において異音や振動が生じる領域として予め定められた異音振動発生領域を除外した運転領域の範囲内でエンジンを効率よく運転することができる通常動作ラインを用いてエンジンの目標運転ポイントを設定し、エンジンが設定した運転ポイントで運転されると共に走行に要求される要求トルクが駆動軸に出力されるよう制御される。走行モードとしては、こうしたデフォルトの通常走行モードの他に、前者のハイブリッド自動車のように、ＮＶスイッチをオフ操作したときのモードや、後者のハイブリッド自動車のように、通常走行モードより燃費を優先するエコモードとして静粛性維持エコモードや駆動力維持エコモード，空調性能維持エコモード，最燃費優先モードなどがある他、騒音や振動，燃費とは無関係に迅速なパワーの出力を優先するパワーモードや仮想的な複数の変速段を設定して変速段を変更することによって車速に対するエンジンの回転数やアクセル開度Ａｃｃに対する要求トルクなどの関係を変更するシーケンシャルシフトモード，走行中のアクセルオフ時に車両に作用させる制動力として通常走行モードより大きな制動力を発生させると共にモータＭＧ１により燃料噴射を停止した状態のエンジン２２をモータリングするブレーキモードなどがある。上述したＮＶスイッチをオフ操作したときのモードや種々のエコモードのときにエンジンの目標運転ポイントを求める際に用いる動作ラインは提案されているが、パワーモードやシーケンシャルシフトモード，ブレーキモードのように通常走行モードより車両の動特性を優先する走行モードのときにエンジンの目標運転ポイントを求める際に用いる動作ラインは提案されていない。

本発明のハイブリッド自動車は、パワーモードやシーケンシャルシフトモード，ブレーキモードのように通常走行モードより車両の動特性を優先する走行モードのときにエンジンの目標運転ポイントを求める際に用いる動作ラインを提案することを主目的とする。

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

本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備えるハイブリッド自動車であって、
運転者の操作により、燃費と静粛性との両立を図って走行する燃費静粛性優先走行モードと燃費や静閑性より車両の動特性を優先して走行する動特性優先走行モードとを含む複数の走行モードから実行用走行モードを設定する実行用走行モード設定手段と、
アクセル操作に基づいて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、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
前記燃費静粛性優先走行モードが実行用走行モードとして設定されたときには前記内燃機関の回転数とトルクとからなる運転ポイントのうち比較的低回転高トルクの領域において異音や振動が生じる領域として予め定められた異音振動発生領域を除外した運転領域範囲内で前記内燃機関を効率よく運転することができる燃費静粛用動作ラインに前記設定された要求パワーを適用して前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定し、前記動特性優先走行モードが実行用走行モードとして設定されたときには前記異音振動発生領域の一部を含んだ運転領域範囲内で前記内燃機関を効率よく運転することができる動特性用動作ラインに前記設定された要求パワーを適用して前記目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントにより前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、燃費や静閑性より車両の動特性を優先して走行する動特性優先走行モードが実行用走行モードとして設定されたときには、内燃機関の回転数とトルクとからなる運転ポイントのうち比較的低回転高トルクの領域において異音や振動が生じる領域として予め定められた異音振動発生領域の一部を含んだ運転領域範囲内で内燃機関を効率よく運転することができる動特性用動作ラインに内燃機関から出力すべき要求パワーを適用して内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定し、設定した目標運転ポイントにより内燃機関が運転されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。車両の動特性を優先して走行する動特性優先走行モードでは、静閑性が強く要求されないため、ある程度の異音や振動が生じるのは許容される。したがって、異音振動発生領域のすべてを除外する必要がなく、異音振動発生領域の一部を含んだ運転領域の範囲内で設定された動作ラインを用いることができる。したがって、本発明のハイブリッド自動車では、異音振動発生領域の一部を含んだ運転領域の範囲内で設定された動作ラインのうち内燃機関を効率よく運転することができる動特性用動作ラインを用いるのである。これにより、車両の動特性を優先して走行する動特性優先走行モードを実行用走行モードとして設定して走行するときでも、ある程度の燃費を良好なものとすることができる。ここで、動特性優先走行モードとしては、騒音や振動，燃費とは無関係に迅速なパワーの出力を優先するパワーモードや仮想的な複数の変速段を設定して変速段を変更することによって車速に対するエンジンの回転数やアクセル開度Ａｃｃに対する要求トルクなどの関係を変更するシーケンシャルシフトモード，走行中のアクセルオフ時に車両に作用させる制動力として通常走行モードより大きな制動力を発生させると共にモータＭＧ１により燃料噴射を停止した状態のエンジン２２をモータリングするブレーキモードなどが含まれる。

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用電子制御ユニット７０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。実行用アクセル開度設定用マップ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。異音振動発生領域と各種動作ラインとの一例を示す説明図である。

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。

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、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという。）４０と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという。）５２と、シフトレバーのポジション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やアクセルペダル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からのブレーキポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，パワースイッチ９０からパワースイッチＰＳＷ，エコスイッチ９２からのエコスイッチＥＳＷを入力したりエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信したりして車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー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）、前進走行用の通常のドライブポジション（Ｄポジション）の他に、アクセルオン時の駆動力の設定等はＤポジションと同一であるが走行中のアクセルオフ時に作用させる制動力がＤポジションより大きく設定されるブレーキポジション（Ｂ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を有するシーケンシャルシフトポジション（Ｓポジション）が用意されている。ここで、Ｓポジションは、アクセル開度Ａｃｃに対する実行用アクセル開度Ａ＊や走行中のアクセルオフ時の制動力を例えば６段階（ＳＰ１〜ＳＰ６）に変更するポジションであり、アップシフト指示ポジションを操作してアップシフトする毎にアクセル開度Ａｃｃに対する実行用アクセル開度Ａ＊と走行中のアクセルオフ時の制動力は小さくなり、ダウンシフト指示ポジションを操作してダウンシフトする毎にアクセル開度Ａｃｃに対する実行用アクセル開度Ａ＊と走行中のアクセルオフ時の制動力は大きくなる。なお、実施例では、ＢポジションとＳポジションでは、走行中のアクセルオフ時に制動力を作用させるときには、燃料噴射と点火を停止した状態のエンジン２２をモータＭＧ１によりモータリングすることによって駆動軸３６に作用する制動力とモータＭＧ２を回生制御することによって駆動軸３６に作用する制動力とを併用している。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるシフト操作と運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行するための駆動力として駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６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プラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６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プラネタリギヤ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駆動軸３６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からの要求動力に見合う動力を駆動軸３６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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にエンジン運転モードにより走行しているときの動作について説明する。図２は、エンジン運転モードにより走行しているときにハイブリッド用電子制御ユニット７０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。このルーチンは、エンジン運転モードにより走行している最中は所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度ＡｃｃやモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，車速センサ８８からの車速Ｖ，シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，パワースイッチ９０からのパワースイッチＰＳＷ，エコスイッチ９２からのエコスイッチＥＳＷ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、図示しない回転位置検出センサ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い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。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度とバッテリ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、入力したアクセル開度ＡｃｃとシフトポジションＳＰとパワースイッチＰＳＷとエコスイッチＥＳＷとに基づいて実行用アクセル開度Ａ＊を設定し（ステップＳ１１０）、設定した実行用アクセル開度Ａ＊と車速ＶとシフトポジションＳＰに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定すると共に設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を用いる）を乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和としてエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１２０）。ここで、実行用アクセル開度Ａ＊は、実施例では、アクセル開度ＡｃｃとシフトポジションＳＰとパワースイッチＰＳＷとエコスイッチＥＳＷと実行用アクセル開度Ａ＊との関係を予め定めて実行用アクセル開度設定用マップとして記憶しておき、アクセル開度ＡｃｃとシフトポジションＳＰとパワースイッチＰＳＷとエコスイッチＥＳＷとが与えられるとマップから対応する実行用アクセル開度Ａ＊を導出することにより設定するものとした。実行用アクセル開度設定用マップの一例を図３に示す。実施例の実行用アクセル開度設定用マップは、図示するように、シフトポジションＳＰがＤポジションのときやＢポジションのとき及びシフトポジションＳＰがＳポジションで４速（ＳＰ４）のときには実行用アクセル開度Ａ＊はアクセル開度Ａｃｃと同一であり、シフトポジションＳＰがＳポジションで１速〜３速（ＳＰ１〜ＳＰ３）では下段になるほどアクセル開度Ａｃｃに対して実行用アクセル開度Ａ＊の方が大きくなり、シフトポジションＳＰがＳポジションで５速〜６速（ＳＰ５〜ＳＰ６）では上段になるほどアクセル開度Ａｃｃに対して実行用アクセル開度Ａ＊の方が小さくなる。また、シフトポジションＳＰがＤポジションでパワースイッチＰＳＷがオンのときにはＳポジションにおける３速（ＳＰ３）と同様にアクセル開度Ａｃｃに対して実行用アクセル開度Ａ＊の方が大きくなり、シフトポジションＳＰがＤポジションでエコスイッチＥＳＷがオンのときにはＳポジションにおける６速（ＳＰ６）と同様にアクセル開度Ａｃｃに対して実行用アクセル開度Ａ＊の方が小さくなる。また、要求トルクＴｒ＊は、実施例では、実行用アクセル開度Ａ＊と車速ＶとシフトポジションＳＰと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとして記憶しておき、実行用アクセル開度Ａ＊と車速ＶとシフトポジションＳＰとが与えられる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４に要求トルク設定用マップの一例を示す。実施例の要求トルク設定用マップは、図示するように、実行用アクセル開度Ａ＊が値０（アクセルオフ）ではないときには、シフトポジションＳＰに拘わらずに実行用アクセル開度Ａ＊が大きくなるほど要求トルクＴｒ＊も大きくなる。一方、実行用アクセル開度Ａ＊が値０（アクセルオフ）のときには、シフトポジションＳＰがＳポジションでは下段になるほど大きな制動力が要求トルクＴｒ＊として設定される。なお、シフトポジションＳＰがＤポジションのときにはシフトポジションＳＰがＳポジションで６速（ＳＰ１）と同様に比較的小さな制動力が要求トルクＴｒ＊として設定され、シフトポジションＳＰがＢポジションのときには４速（ＳＰ４）と同様に大きめの制動力が要求トルクＴｒ＊として設定される。

続いて、シフトポジションＳＰやパワースイッチＰＳＷ，エコスイッチＥＳＷに基づいて実行用動作ラインＬ＊を設定する（ステップＳ１３０）。ここで、実行用動作ラインＬ＊は、実施例では図５に例示するように、エンジン２２の運転ポイントとして比較的低回転高トルクの領域において異音や振動が発生するとして予め定めた異音振動発生領域をどのように連絡するかが異なる動作ラインＬ０〜Ｌ４、即ち、異音や振動を無視してエンジン２２を効率よく運転することができる燃費重視動作ラインＬ０、異音振動発生領域を除外した範囲内でエンジン２２を効率よく運転することができる燃費静粛性優先動作ラインＬ１、異音や振動の許容の程度が順に大きくなる異音振動許容動作ラインＬ２〜Ｌ４、の５種類用意されており、シフトポジションＳＰがＤポジションでパワースイッチＰＳＷもエコスイッチＥＳＷもオフのときには燃費静粛性優先動作ラインＬ１が実行用動作ラインＬ＊として設定され、シフトポジションＳＰがＤポジションでパワースイッチＰＳＷがオンのときには異音や振動の許容の程度が最も小さい異音振動許容動作ラインＬ２が実行用動作ラインＬ＊として設定され、シフトポジションＳＰがＢポジションのときには異音や振動の許容の程度が中程度の異音振動許容動作ラインＬ３が実行用動作ラインとして設定され、シフトポジションＳＰがＳポジションのときには異音や振動の許容の程度が比較的大きい異音振動許容動作ラインＬ４が実行用動作ラインＬ＊として設定され、シフトポジションＳＰがＤポジションでエコスイッチＥＳＷもオンのときには燃費重視動作ラインＬ０が実行用動作ラインＬ＊として設定される。シフトポジションＳＰがＤポジションでパワースイッチＰＳＷがオンのときに異音振動許容動作ラインＬ２を実行用動作ラインＬ＊として設定するのは、車両の動特性としてパワー出力を重視することからある程度の異音や振動が許容されることに基づいている。シフトポジションＳＰがＢポジションのときに異音振動許容動作ラインＬ３を実行用動作ラインＬ＊として設定するのは、走行中のアクセルオフ時に制動力を作用させるときにはエンジン２２をモータＭＧ１によりモータリングすることから運転者は異音や振動についてはあまり気にならないことに基づいている。シフトポジションＳＰがＳポジションのときに異音振動許容動作ラインＬ４を実行用動作ラインＬ＊として設定するのは、最もスポーティに運転されたりＢポジションと同様に走行中のアクセルオフ時に制動力を作用させるときにはエンジン２２をモータＭＧ１によりモータリングすることから運転者は異音や振動についてはあまり気にならないことに基づいている。シフトポジションＳＰがＤポジションでエコスイッチＥＳＷもオンのときに燃費重視動作ラインＬ０を実行用動作ラインＬ＊として設定するのは、運転者は異音や振動より燃費を重視していることに基づいている。

こうして実行用動作ラインＬ＊を設定すると、設定した実行用動作ラインＬ＊に要求パワーＰｅ＊を適用してエンジン２２の目標運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１４０）。この設定は、設定した実行用動作ラインＬ＊と要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線（図５の破線参照）との交点として求めることができる。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊と駆動軸３６の回転数Ｎｄ（Ｎｍ２）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）とを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１５０）。ここで、式（１）は、プラネタリギヤ３０の回転要素に対する力学的な関係式である。式（２）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（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)
Tm1*=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

そして、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）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Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１６０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ１７０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１８０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸３６に出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=Tr*+Tm1*/ρ (5)

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＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ１９０）、駆動制御ルーチンを終了する。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、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。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＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令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ング制御を行なう。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトポジションＳＰがＤポジションでパワースイッチＰＳＷがオンのときやシフトポジションＳＰがＢポジションのとき、或いは、シフトポジションＳＰがＳポジションのときには、燃費や静粛性より車両の動特性を優先する走行モードが設定されたとして、異音振動発生領域の一部を含む運転領域の範囲内でエンジン２２を効率よく運転することができる異音振動許容動作ラインＬ２〜Ｌ４を実行用動作ラインＬ＊として設定し、設定した実行用動作ラインＬ＊に要求トルクＴｒ＊に基づいて設定された要求パワーＰｅ＊を適用してエンジン２２の目標運転ポイントとして目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とからなる目標運転ポイントで運転されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されて走行するようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御することにより、車両の動特性を優先して走行するときでも、ある程度の燃費を良好なものとすることができる。

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「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、プラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、シフトポジションＳＰがＤポジションでパワースイッチＰＳＷもエコスイッチＥＳＷもオフのときには燃費と静粛性との両立を図って走行する通常の走行モードとし、シフトポジションＳＰがＤポジションでパワースイッチＰＳＷがオンのときやシフトポジションＳＰがＢポジションのとき、或いは、シフトポジションＳＰがＳポジションのときに燃費や静粛性より車両の動特性を優先する走行モードとするシフトポジションセンサ８２やパワースイッチ９０やエコスイッチ９２が「実行用走行モード設定手段」に相当し、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とシフトポジションＳＰとパワースイッチＰＳＷとエコスイッチＥＳＷとに基づいて実行用アクセル開度Ａ＊を設定し、設定した実行用アクセル開度Ａ＊と車速ＶとシフトポジションＳＰに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０，Ｓ１２０を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を用いる）を乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和としてとエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「要求パワー設定手段」に相当し、シフトポジションＳＰがＤポジションでパワースイッチＰＳＷもエコスイッチＥＳＷもオフのときには燃費静粛性優先動作ラインＬ１を実行用動作ラインＬ＊として設定し、シフトポジションＳＰがＤポジションでパワースイッチＰＳＷがオンのときには異音や振動の許容の程度が最も小さい異音振動許容動作ラインＬ２を実行用動作ラインＬ＊として設定し、シフトポジションＳＰがＢポジションのときには異音や振動の許容の程度が中程度の異音振動許容動作ラインＬ３を実行用動作ラインとして設定し、シフトポジションＳＰがＳポジションのときには異音や振動の許容の程度が比較的大きい異音振動許容動作ラインＬ４を実行用動作ラインＬ＊として設定し、設定した実行用動作ラインＬ＊に要求パワーＰｅ＊を適用してエンジン２２の目標運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１３０，Ｓ１４０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「目標運転ポイント設定手段」に相当し、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とからなる目標運転ポイントで運転されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されて走行するようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とを設定し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１５０〜Ｓ１９０の処理を実行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Ｔｅ＊とを受信してエンジン２２を駆動制御するエンジンＥＣＵ２４と、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信してモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。

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。

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。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０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、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３７デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ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、５０バッテリ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、８２シフトポジションセンサ、８４アクセルペダルポジションセンサ、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、９０パワースイッチ、９２エコスイッチ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、パワースイッチと、エコスイッチと、シフトポジションとして前進走行用のドライブポジションとアクセルオフ時にドライブポジションより大きな制動力を設定するブレーキポジションとアップシフト指示ポジション及びダウンシフト指示ポジションによりアップシフトまたはダウンシフトするシーケンシャルシフトポジションを有するシフトレバーと、を備えるハイブリッド自動車であって、
アクセル操作に基づいて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、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
前記内燃機関の回転数とトルクとからなる運転ポイントのうち燃費を最も重視する燃費重視動作ラインと、前記燃費重視動作ラインから比較的低回転高トルクの領域において異音や振動が生じる領域として予め定められた異音振動発生領域を除外した燃費静粛用動作ラインと、前記燃費重視動作ラインと前記燃費静粛用動作ラインとの間で異音や振動の許容の程度が最も小さい異音振動許容程度最小動作ラインと、前記燃費重視動作ラインと前記燃費静粛用動作ラインとの間で異音や振動の許容の程度が最も大きい異音振動許容程度最大動作ラインと、前記異音振動許容程度最小動作ラインと前記異音振動許容程度最大動作ラインとの間で異音や振動の許容の程度が中程度の異音振動許容程度中動作ラインの５つの予め定められた動作ラインのうち、シフトポジションがドライブポジションでパワースイッチとエコスイッチがオフのときには前記燃費静粛用動作ラインを実行用動作ラインとして設定し、シフトポジションが走行用ポジションでパワースイッチがオンのときには異音振動許容程度最小動作ラインを実行用動作ラインとして設定し、シフトポジションがブレーキポジションのときには異音振動許容程度中動作ラインを実行用動作ラインとして設定し、シフトポジションがシーケンシャルシフトポジションのときには異音振動許容程度最大動作ラインを実行用動作ラインとして設定し、シフトポジションが走行用ポジションでエコスイッチがオンのときには燃費重視動作ラインを実行用動作ラインとして設定する実行用動作ライン設定手段と、
前記設定された実行用動作ラインに前記設定された要求パワーを適用して前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントにより前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機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。