JP2000324607A - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド車両のトルクショックを低減す
る。 【解決手段】 プラネタリギヤのサンギヤにモータＭＧ
１，プラネタリキャリアにエンジン、リングギヤにモー
タＭＧ２および車軸を結合してハイブリッド車両を構成
する。ＭＧ１からサンギヤに出力されるトルクを検出可
能なトルクセンサ１６７を設ける。かかる車両におい
て、要求トルクに応じてＭＧ１およびエンジンを運転す
る。ＭＧ２は車軸に要求トルクが出力されるように、Ｍ
Ｇ１およびエンジンからの出力トルクを補償する。出力
トルクはトルクセンサによって検出された値に基づいて
特定する。過渡期において慣性などの影響で実際に出力
されたトルクがＭＧ１のトルク指令値と異なる場合で
も、出力トルクを精度良く補償することができ、トルク
ショックを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンと電動機
とを有し、少なくともエンジンから出力された動力を動
力源として走行可能なハイブリッド車両およびその制御
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンと電動機とを備えるハイ
ブリッド車両が提案されている。かかるハイブリッド車
両としては種々の構成が提案されており、その一つにパ
ラレル・ハイブリッド車両がある。パラレル・ハイブリ
ッド車両では、エンジンの動力および電動機の動力の双
方を車軸に伝達可能である。パラレル・ハイブリッド車
両の構成例を図１に示す。

【０００３】図１のハイブリッド車両では、エンジン１
５０と、電動機ＭＧ１，ＭＧ２とが備えられている。三
者は、プラネタリギヤ１２０を介して機械的に結合され
ている。プラネタリギヤ１２０は、遊星歯車とも呼ばれ
以下に示すそれぞれのギヤに結合された３つの回転軸を
有している。プラネタリギヤ１２０を構成するギヤは、
中心で回転するサンギヤ１２１、サンギヤの周辺を自転
しながら公転するプラネタリピニオンギヤ１２３、さら
にその外周で回転するリングギヤ１２２である。プラネ
タリピニオンギヤ１２３はプラネタリキャリア１２４に
軸支されている。図１のハイブリッド車両では、エンジ
ン１５０はプラネタリキャリア１２４に結合されてい
る。電動機ＭＧ１はサンギヤ１２１に結合されている。
電動機ＭＧ２はリングギヤ１２２に結合されている。リ
ングギヤ１２２は駆動軸１１２に結合されるとともに、
およびディファレンシャルギヤ１１４を介して車軸１１
６に結合されている。

【０００４】かかる構成を有するハイブリッド車両で
は、エンジンから出力された動力がプラネタリギヤ１２
０で２つに分配される。その一部は機械的な動力として
駆動軸１１２に伝達される。残余の部分は電動機ＭＧ１
で電力として回生される。動力の分配比率はプラネタリ
ギヤ１２０のギヤ比に基づいて定まっており、車速に応
じた一定の動力が電動機ＭＧ１で電力として回生され
る。車軸１１６に伝達されたトルクが要求値に満たない
場合には、電動機ＭＧ２から不足分のトルクを出力す
る。電動機ＭＧ２の駆動には、電動機ＭＧ１で回生され
た電力が用いられる。かかる作用により、ハイブリッド
車両はエンジンから出力された動力を、車軸１１６に要
求されたトルクおよび回転数からなる動力に変換して走
行することができる。また、ハイブリッド車両では、電
動機ＭＧ２の動力を利用してエンジンを停止したまま走
行することもできる。

【０００５】さらに、かかるハイブリッド車両は、車両
が停止中および走行中のいずれの状態であっても、電動
機ＭＧ１を駆動してエンジンをモータリングし、始動す
ることもできる。上述の構成を有するハイブリッド車両
では、電動機ＭＧ１からエンジンをモータリングするた
めのトルクを出力すると、その一部がプラネタリギヤを
通じて駆動軸１１２に伝達される。電動機ＭＧ２は電動
機ＭＧ１から駆動軸１１２に伝達される反力トルクを相
殺して、要求トルクを出力するように制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のハイブ
リッド車両においては、駆動軸１１２に出力されるトル
クを十分精度良く制御することができなかった。このた
め、車両に振動が生じ乗り心地を損ねたり、車両の応答
性を損ねる場合があった。かかる現象は、エンジンの始
動時など、エンジンおよび電動機の回転状態が大きく変
化する過渡期において特に顕著であった。また、ハイブ
リッド車両では、以下の原因により、不適切なトルクが
出力される影響が特に大きく現れていた。

【０００７】エンジンのみを動力源とする通常の車両で
は、流体を利用したトルクコンバータやクラッチを備え
ているため、エンジンの回転状態の変動が車軸に伝達さ
れるのを抑制または回避することができる。パラレルハ
イブリッド車両では、電動機を利用した作用により、エ
ンジンの動力を所望の回転数およびトルクからなる動力
に変換して出力することができるため、クラッチやトル
クコンバータを備える必要がない場合が多い。エンジン
および電動機からなる動力源は、機械的に車軸に結合さ
れており、エンジンおよび電動機の回転状態の変動が駆
動軸に直接伝達される。

【０００８】また、先に説明した通り、ハイブリッド車
両では、エンジンを運転した状態でも停止した状態でも
走行することができる。従って、通常の車両と異なり、
運転を開始した後でも、車両の運転状態に応じて頻繁に
エンジンの始動および停止が行われる。

【０００９】これらの原因により、ハイブリッド車両で
は、駆動軸への出力トルクの変動による乗り心地や応答
性に与える影響が看過し得ない状態となっていた。本発
明は、かかる課題を解決するためになされたものであ
り、いわゆるパラレルハイブリッド車両において、駆動
軸に出力されるトルクを精度良く制御する技術を提供す
ることを目的とする。特に、駆動軸に出力されるトルク
変動による影響が大きく現れるエンジンの始動および停
止時において、エンジンのモータリングに要するトルク
の反力を相殺して駆動軸に適切なトルクを出力する技術
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は以
下の構成を採用した。本発明のハイブリッド車両は、エ
ンジンと、該エンジンの出力軸および駆動軸に結合され
るとともに該２つの回転軸に出力される動力の大きさを
電力のやりとりによって調整可能な動力調整装置と、前
記駆動軸に結合された電動機とを備えるハイブリッド車
両であって、前記エンジンから駆動軸まで動力を伝達す
る伝達経路上の少なくとも１カ所において回転トルクを
検出するトルクセンサと、該駆動軸の目標回転状態を設
定する回転状態設定手段と、車両の運転状態および該目
標回転状態に応じて前記エンジンの運転を制御するエン
ジン制御手段と、前記エンジンの運転状態および目標回
転状態に応じて前記動力調整装置を制御する動力調整装
置制御手段と、前記駆動軸に出力されるトルクを前記ト
ルクセンサによる検出結果に基づいて特定する出力トル
ク特定手段と、該特定されたトルクと前記目標回転状態
に応じたトルクとの偏差を補償して前記電動機の運転を
制御する電動機制御手段とを備えることを要旨とする。

【００１１】かかるハイブリッド車両によれば、上記ト
ルクセンサにより計測されたトルクに基づいて電動機の
運転を制御することができる。トルクセンサは微少な時
間遅れで伝達経路上の回転トルクの変動を検出すること
ができる。従って、上記ハイブリッド車両によれば、駆
動軸に出力されるトルクを時間遅れや振動なく、適切に
制御することができ、ハイブリッド車両の乗り心地を向
上したり、応答性を向上したりすることができる。

【００１２】本発明のハイブリッド車両に備えられるト
ルクセンサ自体は、公知の種々のトルクセンサを適用す
ることができる。ハイブリッド車両の場合、動力の伝達
経路を構成する回転軸は高速で回転するため、いわゆる
非接触のトルクセンサが好ましい。特に、回転軸にトル
クが加えられた際に生じる透磁率の変化を利用したセン
サが精度および応答性の観点から好ましい。

【００１３】エンジンのみを動力源とする従来の車両で
は、駆動軸から出力されるトルクを制御するという考え
方はなかった。つまり、エンジンはアクセル開度に応じ
た動力を出力するように制御されるのが通常であり、駆
動軸の回転数に応じて結果として所定のトルクが出力さ
れる状態であった。従って、従来の車両ではエンジンか
ら駆動軸までの動力の伝達経路上にトルクセンサを設け
る必要性はなかった。

【００１４】これに対し、ハイブリッド車両では、エン
ジンの他に電動機をも動力源として備える。電動機の運
転は、目標回転数および目標トルクに基づいて行われ
る。従って、ハイブリッド車両では、駆動軸の目標回転
状態、即ち目標回転数および目標トルクを設定する必要
が生じる。このように動力の伝達経路上のトルクが制御
に必要なパラメータとなる点がハイブリッド車両の大き
な特徴である。

【００１５】一方、ハイブリッド車両の場合、伝達経路
上のトルクは演算によって求めることが可能である。従
来は、ハイブリッド車両の製造コスト低減および信頼性
向上の観点から、演算により伝達経路上のトルクを特定
し、電動機の目標トルクが設定されていた。かかる手法
による問題点および限界については何ら指摘されていな
かった。本発明者は、以下に示す通り、演算により伝達
経路上のトルクを特定する際の問題点および限界を認定
し、かかる問題解決のためには、伝達経路上のトルクを
トルクセンサによりリアルタイムで検出することが最善
の手段であることを見いだした。

【００１６】ここでは、図１に示した構成のハイブリッ
ド車両を例にとって、演算により伝達経路上のトルクを
特定する方法およびその問題点等について説明する。図
１に示した構成においては、プラネタリギヤ１２０およ
び電動機ＭＧ１が本発明の動力調整装置に対応し、電動
機ＭＧ２が本発明の電動機に対応する。

【００１７】ハイブリッド車両において、電動機ＭＧ２
の目標トルクは、駆動軸１１２から出力すべき要求トル
クと電動機ＭＧ１およびエンジンから駆動軸１１２に伝
達されるトルクとの差分に基づいて設定される。駆動軸
１１２から出力すべきトルクは、車軸１１６から出力す
べき走行トルクに対しディファレンシャルギヤ１１４の
ギヤ比に応じた係数を乗じることによって設定される。
電動機ＭＧ１およびエンジンから駆動軸１１２に出力さ
れるトルクは、電動機ＭＧ１、エンジンの回転状態に応
じてプラネタリギヤ１２０の機械的な性質に基づき以下
の通り演算することができる。

【００１８】図２はプラネタリギヤ１２０の模式図であ
る。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１、リング
ギヤ１２２、プラネタリキャリア１２４に結合された３
つの回転軸のうち、２つの回転軸の回転数およびトルク
（以下、両者をまとめて回転状態とよぶ）が決定される
と残余の回転軸の回転状態が決まるという周知の性質を
有している。各回転軸の回転数については次式（１）が
成立することが知られている。

【００１９】Ｎｒ＝（１＋ρ）Ｎｃ−ρＮｓ； Ｎｃ＝（Ｎｒ＋ρＮｓ）／（１＋ρ）； Ｎｓ＝（Ｎｃ−Ｎｒ）／ρ＋Ｎｃ； …（１） ここで、Ｎｓはサンギヤ軸１２５の回転数、Ｎｒはリン
グギヤ軸１２６の回転数、Ｎｃはプラネタリキャリア軸
の回転数である。また、ρは次式で表される通り、サン
ギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比である。 ρ＝サンギヤ１２１の歯数／リングギヤ１２２の歯数

【００２０】一方、トルクの関係は、次の運動方程式か
ら導かれる。まず、変数を図２（ｂ）に示す通り定義す
る。つまり、慣性能率をＩ、角加速度をβ、トルクを
Ｔ、半径をＲで表すものとし、それぞれサンギヤ１２１
については「ｓ」、プラネタリキャリア１２４について
は「ｃ」、リングギヤ１２２については「ｒ」を付すも
のとする。さらに、リングギヤ１２２とプラネタリピニ
オンギヤ１２３との間に働く反力をＦｒとし、プラネタ
リピニオンギヤ１２３とサンギヤ１２１との間に働く反
力をＦｓとする。なお、それぞれの慣性能率は、ギヤの
慣性能率のみならず、そこに結合されたモータＭＧ１，
ＭＧ２およびエンジン１５０の慣性能率をも含めた値を
意味する。

【００２１】このとき、それぞれのギヤの運動方程式は
次式（２）で表される。 Ｉｓ・βｓ＝Ｔｓ−３Ｒｓ・Ｆｓ； Ｉｃ・βｃ＝Ｔｃ＋３Ｒｓ・Ｆｓ−３Ｒｒ・Ｆｒ； Ｉｒ・βｒ＝Ｔｒ＋３Ｒｒ・Ｆｒ； …（２）

【００２２】ここで、プラネタリピニオンギヤ１２３は
慣性能率が略０であると考えられる。このとき、プラネ
タリピニオンギヤ１２３に働くモーメントは値０になる
はずであるから、Ｆｓ＝−Ｆｒである。また、先に用い
たギヤ比ρと半径との関係は、ρ＝Ｒｓ／Ｒｒである。
さらに、Ｔａ＝３（Ｒｓ・Ｆｓ−Ｒｒ・Ｆｒ）とする。
これは、それぞれのギヤ間に働く反力Ｆｓ，Ｆｒによっ
てプラネタリキャリア１２４からサンギヤ１２１および
リングギヤ１２２に作用するトルクを意味する。これら
の諸量を上式（２）に代入すると、次式（３）〜（５）
を得ることができる。

【００２３】 Ｉｓ・βｓ＝Ｔｓ−ρ・Ｔａ／（１＋ρ） …（３） Ｉｃ・βｃ＝Ｔｃ−Ｔａ …（４） Ｉｒ・βｒ＝Ｔｒ＋Ｔａ／（１＋ρ） …（５） さらに、先に示した式（１）から角加速度βｓ、βｃ、
βｒの間には次式（６）の関係が成立する。 βｃ＝（βｒ＋ρβｓ）／（１＋ρ） …（６）

【００２４】式（３）〜（６）がプラネタリギヤ１２０
の回転状態を与える方程式である。式（６）に代えて式
（１）を用いても良い。これらの４つの方程式におい
て、変数はβｓ、βｃ、βｒ、Ｔｓ、Ｔｃ、Ｔｒおよび
Ｔａの７つである。従って、これら７つの変数のうち、
独立な３つの変数が特定されれば、プラネタリギヤ１２
０の回転状態が一義的に定義される。

【００２５】ここで、エンジンを始動する場合など、エ
ンジンおよび電動機ＭＧ１の回転数が大きく変化するよ
うな過渡期においては、上式から明らかな通り、その変
化率による影響が非常に大きく現れる。かかる過渡期に
おいては、エンジンおよび電動機ＭＧ１から出力される
トルクの一部は、エンジンおよび電動機ＭＧ１からなる
系の回転数を変化させるのに費やされ、一種のトルク損
失を生じる。上式を用いれば、かかるトルク損失をも考
慮して駆動軸１１２に出力されるトルクを求めることが
可能である。

【００２６】上式の演算には、電動機ＭＧ１およびエン
ジンの回転数を検出する必要がある。しかしながら、電
動機ＭＧ１およびエンジンの回転数を精度良く検出する
ことは困難であった。例えば、時間遅れを含んだ状態で
両者の回転数が検出されれば、上式の演算結果はその遅
れに応じた誤差を含むことになる。当然、回転数の検出
誤差自体も包含される。また、電動機ＭＧ１は正負双方
に回転する可能性があるため、回転数が比較的低い状態
では、正負いずれの方向への回転かを特定できない場合
もある。こうした種々の原因により、上式を用いた演算
では過渡期において、駆動軸に出力されるトルクを十分
な精度で求めることができなかった。また、上式は、非
常に演算量が多いため、実際のトルク変動に十分追随し
て制御を行うことが困難であるという課題も招いてい
た。

【００２７】これらの要因を十分回避して精度良く出力
トルクを求めるためには、センサ数の増加や演算回路の
高速化が要求される。本発明者は、詳細な検討および実
験の結果、上式を用いて十分な精度で出力トルクを演算
する場合、制御装置は非常に複雑、高価な構成となるこ
とを見いだした。本発明は、一見、コストの増加および
信頼性の低下につながると考えられるトルクセンサの使
用が、トルク損失による影響も反映して電動機ＭＧ２の
運転を制御するためには最も容易かつ最善の手段である
との知見に基づいてなされたものである。

【００２８】以上の説明は、図１の構成のハイブリッド
車両を例にとって行った。エンジン等の慣性による影響
は、いかなる構成のハイブリッド車両でも同様に生じ
る。演算により出力トルクを求める困難さは、他の構成
からなるハイブリッド車両でも同様である。

【００２９】本発明のハイブリッド車両によれば、先に
説明した通り、トルクセンサにより、動力の伝達経路の
トルクを、その変動に十分追随して検出することができ
る。検出されたトルクは、慣性によるトルク損失の影響
が含まれた値である。トルクセンサにより検出された値
には、当然、誤差が含まれるが、従来の演算誤差に比較
すれば制御上の影響は非常に小さい。既に慣性による影
響が含まれたトルクが検出されるため、非常に単純な演
算によって電動機の目標トルクを設定することが可能と
なる。これらの作用により、本発明のハイブリッド車両
によれば、駆動軸に出力されるトルクを適切に制御する
ことができる。従って、ハイブリッド車両の振動等を抑
制することができ、乗り心地および応答性を向上するこ
とができる。

【００３０】本発明のハイブリッド車両において、前記
エンジン制御手段は、前記車両の運転状態および該目標
回転状態が所定の状態にある場合に前記エンジンの始動
または停止を行う手段であり、前記動力調整装置制御手
段は、前記エンジンを始動または停止するためのモータ
リングトルクを出力するよう前記動力調整装置を運転す
る手段であり、前記出力トルク特定手段は、該動力調整
装置が前記モータリングトルクを出力することにより、
前記駆動軸に出力される反力トルクを特定する手段であ
るものとすることが望ましい。

【００３１】かかるハイブリッド車両では、動力調整装
置からモータリングトルクを出力してエンジンの始動お
よび停止を行う。始動時にはエンジンの回転数を増大す
る向きのトルクを出力し、停止時にはその逆向きのトル
クを出力する。先に説明した通り、エンジンの始動およ
び停止時には、エンジンその他の回転数が大きく変動す
るため、その反力トルクとして駆動軸に出力されるトル
クの変動が大きく現れる。かかる変動は、ハイブリッド
車両の乗員に非常に感知されやすいため、車両の乗り心
地を大きく損ねる。上記構成のハイブリッド車両によれ
ば、電動機の運転を制御して、エンジンの始動および停
止時の反力トルクを適切に相殺することができる。従っ
て、ハイブリッド車両の乗り心地を大きく改善すること
ができる。

【００３２】また、エンジンの始動および停止時に適用
する場合においては、さらに、該車両が停車中であるか
否かを判定する停車状態判定手段を備え、前記回転状態
設定手段は、停車中と判定された場合には、前記目標回
転状態として、該駆動軸のトルクおよび回転数を値０に
設定する手段であり、停車中と判定された場合に、前記
出力トルク特定手段および前記電動機制御手段を用いた
制御を実行する停車制御手段を備えるものとしてもよ
い。

【００３３】停車中は車軸に出力されるトルクを一定に
維持する必要がある。平坦な場所で停車中であればトル
クは値０で一定に維持されるし、上り坂などでは勾配に
応じた正の値で一定に維持される。いずれの場合であっ
ても車軸に出力されるトルクが変動すれば車両は振動す
る。一般に、停車中、乗員は車両の振動に対して非常に
敏感である。本発明のハイブリッド車両はエンジンの始
動および停止時に車両に生じるトルクショックを抑制す
ることができるため、特に停車中に有効性が高い。

【００３４】なお、停車中であるか否かの判断は、例え
ばシフトポジションが停車中にのみ使われるパーキング
レンジなどの位置にあるか否かで判断することも可能で
ある。また、前記判定手段は、車速に基づいて車両が停
止しているか否かを特定するものとすることもできる。

【００３５】本発明のハイブリッド車両において、動力
調整装置は、種々の構成を適用することができるが、特
に、発電機と、３つの回転軸がそれぞれ該発電機および
前記エンジン並びに駆動軸に結合されたプラネタリギヤ
を備える装置であるものとすることが好ましい。例え
ば、図１に示した構成である。図１中の電動機ＭＧ１が
発電機に相当する。但し、プラネタリギヤの各軸とエン
ジン、発電機、電動機は、種々の組合せで結合させるこ
とができる。かかる構成のハイブリッド車両では、慣性
による出力トルクへの影響が現れやすいため、本発明を
特に有効に適用することができる。

【００３６】但し、動力調整装置は、上述の構成に限ら
れるものではない。その他種々の構成を適用可能であ
り、例えば、対ロータ電動機を用いた構成としてもよ
い。対ロータ電動機とは、同軸周りに相対的に回転可能
なインナロータおよびアウタロータを備える電動機をい
う。かかる電動機は、コイルへの通電を制御して、両者
の磁気的な結合を調整することにより、一方のロータか
ら他方のロータに伝達される動力の大きさを調整するこ
とができる。

【００３７】本発明のハイブリッド車両において、トル
クは種々の部位で検出することが可能である。第１の部
位として、前記トルクセンサは、前記伝達経路において
前記エンジンおよび動力調整装置から前記電動機に伝達
されるトルクを特定可能な位置に備えるものとすること
ができる。

【００３８】エンジンから出力された動力が駆動軸に伝
達されるまでの伝達経路において、エンジン側を上流
側、駆動軸側を下流側と呼ぶものとすれば、上記構成
は、電動機の上流側でトルクを検出するものと同等であ
る。具体的な部位は、種々の設定が可能であり、電動機
に伝達されるトルクを直接検出するものとしてもよい。
エンジンの出力軸のトルクを検出するものとしてもよ
い。動力調整装置が、プラネタリギヤと発電機の組合せ
で構成される場合には、発電機から出力されるトルクを
検出するものとしてもよい。

【００３９】かかる部位でトルクを検出すれば、目標回
転状態に応じたトルクを出力するために電動機で出力す
べきトルクを容易に求めることが可能となる。かかるト
ルクに基づいて電動機の運転を制御すれば、駆動軸から
の出力トルクを適切に制御することができる。なお、上
記構成によれば、電動機の制御としては、いわゆる開ル
ープでの制御を適用することができるため、制御が比較
的容易になり、高速での処理が可能である利点もある。

【００４０】第２の部位として、前記トルクセンサは、
前記伝達経路において前記エンジン、動力調整装置およ
び電動機から前記駆動軸に出力されるトルクを特定可能
な位置に備えるものとすることができる。

【００４１】上記構成は、電動機の下流側でトルクを検
出するものと同等である。かかる構成によれば、駆動軸
に出力されるトルクを直接検出することができ、駆動軸
に出力されるトルクをより適切に制御することが可能と
なる。

【００４２】電動機の下流側にトルクセンサを用いた場
合には、前記電動機制御手段は、前記トルクセンサによ
り検出されたトルクと前記目標回転状態に応じたトルク
との偏差に基づいて前記電動機の運転をフィードバック
制御する手段であるものとすることが望ましい。こうす
れば、駆動軸から出力されるトルクを、より適切に目標
トルクに一致させることができる。なお、フィードバッ
ク制御は、上記偏差に基づく比例積分制御など種々の態
様で行うことが可能である。

【００４３】本発明は、ハイブリッド車両として構成す
る他、該ハイブリッド車両の制御方法として構成するこ
ともできる。本発明の制御方法は、エンジンと、該エン
ジンの出力軸および駆動軸に結合されるとともに該２つ
の回転軸に出力される動力の大きさを電力のやりとりに
よって調整可能な動力調整装置と、前記駆動軸に結合さ
れた電動機とを備えるハイブリッド車両の運転を制御す
る制御方法であって、（ａ） 該駆動軸の目標回転状態
を設定する工程と、（ｂ） 前記エンジンを始動または
停止するモータリングトルクを出力するよう前記動力調
整装置を制御する工程と、（ｃ） 前記モータリングト
ルクの反力トルクとして前記電動機に伝達されるトルク
をトルクセンサを用いて特定する工程と、（ｄ） 前記
電動機の目標トルクとして、該特定されたトルクと前記
目標回転状態に応じたトルクとの偏差を補償するトルク
を設定する工程と、（ｅ） 該特定されたトルクを出力
するように前記電動機の運転を制御する工程とを備える
制御方法である。

【００４４】また、エンジンと、該エンジンの出力軸お
よび駆動軸に結合されるとともに該２つの回転軸に出力
される動力の大きさを電力のやりとりによって調整可能
な動力調整装置と、前記駆動軸に結合された電動機とを
備えるハイブリッド車両の運転を制御する制御方法であ
って、（ａ） 該駆動軸の目標回転状態を設定する工程
と、（ｂ） 前記エンジンを始動または停止するモータ
リングトルクを出力するよう前記動力調整装置を制御す
る工程と、（ｃ） 前記動力調整装置および前記電動機
により前記駆動軸に伝達されるトルクをトルクセンサを
用いて特定する工程と、（ｄ） 前記特定されたトルク
と前記目標回転状態に応じたトルクとの偏差に基づいて
前記電動機をフィードバック制御する工程とを備える制
御方法としてもよい。

【００４５】これらの制御方法によれば、先にハイブリ
ッド車両で説明したのと同様の作用により、駆動軸に出
力されるトルクを適切に制御することができ、車両の乗
り心地や応答性を向上することができる。もちろん、こ
れらの制御方法においても、先にハイブリッド車両で説
明した種々の付加的な要素を適用することが可能である
ことは言うまでもない。また、上述の例では、エンジン
の始動および停止時を対象とする制御方法を示したが、
本発明は、これに限らず、その他の運転状態についても
適用可能である。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。 （１）実施例の構成：本発明の実施例としてのハイブリ
ッド車両の構成を説明する。図１はこのハイブリッド車
両の動力を出力する動力系統の構成を示す説明図であ
る。動力系統に備えられたエンジン１５０は通常のガソ
リンエンジンであり、クランクシャフト１５６を回転さ
せる。エンジン１５０の運転はＥＦＩＥＣＵ１７０によ
り制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０は内部にＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコ
ンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログ
ラムに従い、エンジン１５０の燃料噴射量その他の制御
を実行する。

【００４７】動力系統には、他にモータＭＧ１，ＭＧ２
が備えられている。モータＭＧ１，ＭＧ２は同期電動機
であり、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３
２，１４２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回さ
れたステータ１３３，１４３とを備える。ステータ１３
３，１４３はケース１１９に固定されている。モータＭ
Ｇ１，ＭＧ２のステータ１３３，１４３に巻回された三
相コイルは、それぞれ駆動回路１９１，１９２を介して
バッテリ１９４に接続されている。駆動回路１９１，１
９２は、各相ごとにスイッチング素子としてのトランジ
スタを２つ１組で備えたトランジスタインバータであ
る。駆動回路１９１，１９２は制御ユニット１９０に接
続されている。制御ユニット１９０からの制御信号によ
って駆動回路１９１，１９２のトランジスタがスイッチ
ングされるとバッテリ１９４とモータＭＧ１，ＭＧ２と
の間に電流が流れる。モータＭＧ１，ＭＧ２はバッテリ
１９４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機と
して動作することもできるし（以下、この走行状態を力
行と呼ぶ）、ロータ１３２，１４２が外力により回転し
ている場合には三相コイルの両端に起電力を生じさせる
発電機として機能してバッテリ１９４を充電することも
できる（以下、この走行状態を回生と呼ぶ）。

【００４８】エンジン１５０とモータＭＧ１，ＭＧ２は
それぞれプラネタリギヤ１２０を介して機械的に結合さ
れている。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１，
リングギヤ１２２，プラネタリピニオンギヤ１２３を有
するプラネタリキャリア１２４から構成されている。本
実施例のハイブリッド車両では、エンジン１５０のクラ
ンクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリ
キャリア１２４に結合されている。ダンパ１３０はクラ
ンクシャフト１５６に生じる捻り振動を吸収するために
設けられている。モータＭＧ１のロータ１３２は、サン
ギヤ１２１に結合されている。モータＭＧ２のロータ１
４２は、リングギヤ軸１１８に結合されている。リング
ギヤ軸１１８およびモータＭＧ２の動力は、駆動軸１１
２に伝達され、ディファレンシャルギヤ１１４を介して
車軸１１６および車輪に伝達される。

【００４９】実施例のハイブリッド車両の運転全体は制
御ユニット１９０により制御されている。制御ユニット
１９０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０と同様、内部にＣＰＵ、
ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピ
ュータである。制御ユニット１９０はＥＦＩＥＣＵ１７
０と接続されており、両者は種々の情報を伝達し合うこ
とが可能である。制御ユニット１９０は、エンジン１５
０の制御に必要となるトルク指令値や回転数の指令値な
どの情報をＥＦＩＥＣＵ１７０に送信することにより、
エンジン１５０の運転を間接的に制御することができ
る。また、駆動回路１９１，１９２のスイッチングを制
御することにより、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転を直接
制御することができる。制御ユニット１９０はこうし
て、ハイブリッド車両全体の運転を制御している。かか
る制御を実現するために制御ユニット１９０には、種々
のセンサ、例えば、運転者によるアクセルの踏み込み量
を検出するためのアクセルペダルポジションセンサ１６
５、シフトレバーの位置を検出するシフトポジションセ
ンサ１６６、モータＭＧ１からサンギヤ１２１に出力さ
れるトルクを検出するためのトルクセンサ１６７、車速
センサ１４４、バッテリ１９４の残容量を検出するセン
サなどが設けられている。

【００５０】プラネタリギヤ１２０の動作については、
既に説明した通りである。サンギヤ１２１、リングギヤ
１２２、プラネタリキャリア１２４のうち２つの回転状
態が決定されると残余の回転軸の回転状態が決まる。各
回転軸の回転数は、先に示した式（１）で表される。

【００５１】トルクについては、先に示した式（３）〜
（６）で表される。但し、それぞれのギヤの慣性を無視
した場合には、サンギヤのトルクＴｓ、リングギヤのト
ルクＴｒ、およびプラネタリキャリアのトルクＴｃの大
きさにつき、それぞれ次式（７）が成立する。本実施例
では、式（１）および式（７）を用いてハイブリッド車
両の制御を行う。 Ｔｓ＝ρ・Ｔｃ／（１＋ρ） Ｔｒ＝Ｔｃ／（１＋ρ） …（７）

【００５２】本実施例のハイブリッド車両は、プラネタ
リギヤ１２０の作用に基づいて、種々の状態で走行する
ことができる。例えば、ハイブリッド車両が走行を始め
た比較的低速な状態では、エンジン１５０を停止したま
ま、モータＭＧ２を力行することにより車軸１１６に動
力を伝達して走行する。同様にエンジン１５０をアイド
ル運転したまま走行することもある。

【００５３】ハイブリッド車両が所定の速度に達する
と、制御ユニット１９０はモータＭＧ１を力行して出力
されるトルクによってエンジン１５０をモータリングし
て始動する。このとき、モータＭＧ１の反力トルクがプ
ラネタリギヤ１２０を介してリングギヤ１２２にも出力
される。制御ユニット１９０はこの反力トルクを相殺し
つつ要求動力を車軸１１６から出力するようにモータＭ
Ｇ２の運転を制御する。

【００５４】エンジン１５０が運転している状態では、
その動力を種々の回転数およびトルクの回転状態に変換
して車軸１１６から出力し、走行する。エンジン１５０
を運転してプラネタリキャリア軸を回転させると、上式
（１）、（７）を満足する条件下で、サンギヤ１２１お
よびリングギヤ１２２が回転する。リングギヤ軸１１８
側に伝達された動力は車輪に伝達される。サンギヤ１２
１の回転による動力はモータＭＧ１で電力として回生さ
れる。一方、モータＭＧ２を力行すれば、駆動軸１１２
を介して車軸１１６に動力を出力することができる。エ
ンジン１５０からリングギヤ軸１１８に伝達されるトル
クが不足する場合にはモータＭＧ２を力行することによ
りトルクをアシストする。モータＭＧ２を力行するため
の電力にはモータＭＧ１で回生した電力およびバッテリ
１９４に蓄えられた電力を用いる。制御ユニット１９０
は車軸１１６から出力すべき要求動力に応じてモータＭ
Ｇ１，ＭＧ２の運転を制御する。

【００５５】プラネタリギヤ１２０は、リングギヤ１２
２が停止した状態で、プラネタリキャリア１２４および
サンギヤ１２１を回転させることが可能である。従っ
て、車両が停止した状態でもエンジン１５０は運転可能
である。例えば、バッテリ１９４の残容量が少なくなれ
ば、エンジン１５０を運転し、モータＭＧ１を回生運転
することにより、バッテリ１９４を充電することができ
る。車両が停止しているときにモータＭＧ１を力行すれ
ば、そのトルクによってエンジン１５０をモータリング
し、始動することができる。このとき、制御ユニット１
９０はモータＭＧ２を制御して、モータＭＧ１の反力ト
ルクを相殺する。

【００５６】（２）トルク制御処理：次に、本実施例に
おけるトルク制御処理について説明する。トルク制御処
理とは、エンジン１５０およびモータＭＧ１、ＭＧ２を
制御して、要求されたトルクおよび回転数からなる動力
を駆動軸１１２から出力する処理をいう。図３はトルク
制御処理のフローチャートである。このルーチンは制御
ユニット１９０内のＣＰＵ（以下、単にＣＰＵという）
によって、タイマ割り込みにより所定時間毎に繰り返し
実行される。

【００５７】トルク制御ルーチンが開始されると、ＣＰ
Ｕは最初に走行状態判定処理を実行する（ステップＳ１
０）。先に説明した通り、本実施例のハイブリッド車両
は、エンジン、モータＭＧ１，ＭＧ２を種々の状態で運
転して、走行することができる。三者の運転状態は、ハ
イブリッド車両の走行状態に応じて使い分けられる。か
かる使い分けをするために、ＣＰＵはトルク制御ルーチ
ンが開始されると、車両の走行状態を判定するのであ
る。

【００５８】図４は走行状態判定処理ルーチンのフロー
チャートである。この処理では、ＣＰＵは、まずシフト
ポジションを入力する（ステップＳ２０）。シフトポジ
ションは図１に示したシフトポジションセンサ１６６で
検出することができる。本実施例では、シフトポジショ
ンとして、駐車時に使用するＰレンジ、前進走行時に使
用するＤレンジ、Ｂレンジ、後進時に使用するＲレン
ジ、およびニュートラルが用意されている。同時にＣＰ
Ｕは車速およびアクセルペダルポジションやバッテリ残
容量Ｓｃｈを入力する（ステップＳ２０）。

【００５９】次に、ＣＰＵは以下の手順で車両の走行状
態を判断する。まず、シフトポジションがＰレンジであ
るか否かを判定する（ステップＳ３０）。また、アクセ
ルが全閉状態であり、かつ車速が所定の速度Ｖ１よりも
小さいか否かを判定する（ステップＳ３５）。これらの
条件のうち一方を満たしていれば、停車中であると判定
する（ステップＳ４０）。判定結果は走行状態を示す所
定のフラグに停車中を意味するコードを入力することに
より記憶される。

【００６０】所定の速度Ｖ１は車両が停車していると見
て差し支えない程度の微速に予め設定されている。シフ
トポジションのみならず、車速をも用いて停車中である
か否かを判定することにより、Ｄレンジ、Ｂレンジなど
のシフトポジションでブレーキを踏んで停車している場
合も停車であると判定される。

【００６１】停車であると判定されたか否かに関わら
ず、ＣＰＵは、次にバッテリ１９４の残容量Ｓｃｈが所
定の値ＣＨ１よりも小さいか否かを判定する（ステップ
Ｓ４５）。残容量Ｓｃｈが所定の値ＣＨ１よりも小さい
場合には、エンジン１５０が運転中であるか否かを判定
し（ステップＳ５０）、エンジンが運転していない場合
には、バッテリ１９４を充電するためにエンジン１５０
の始動をすべき走行状態であると判断する（ステップＳ
５５）。所定の値ＣＨ１は、バッテリ１９４の充電を開
始するか否かの判断基準となる残容量の下限値である。

【００６２】ステップＳ４５において、バッテリ１９４
の残容量Ｓｃｈが所定の値Ｃｈ１以上である場合には、
次に残容量Ｓｃｈが所定の値ＣＨ２よりも大きいか否か
を判定する（ステップＳ６０）。所定の値ＣＨ２よりも
大きい場合には、次にエンジン１５０が停止しているか
否かを判定し（ステップＳ６５）、エンジンが停止して
いない場合には、エンジン１５０の停止をすべき走行状
態であると判断する（ステップＳ７０）。走行状態につ
いての判定結果は、所定のフラグに記憶される。ＣＰＵ
は以上の処理を実行すると、走行状態判定処理ルーチン
を終了し、トルク制御ルーチンに戻る。

【００６３】なお、実際には、走行状態判定処理ルーチ
ンでは、他にも種々の走行状態を判定している。例え
ば、エンジンを運転せずに走行するＥＶ走行、エンジン
を始動するモードでの走行などの判定も行っている。こ
れらの判定は、車速やバッテリ１９４の充電状態など種
々の条件に基づいて判定される。かかる判定処理につい
ての詳細な説明は省略する。

【００６４】走行状態が判定されると、ＣＰＵは駆動軸
１１２の目標回転数Ｎｄ＊、目標トルクＴｄ＊を設定す
る（ステップＳ１００）。目標回転数Ｎｄ＊およびトル
クＴｄ＊は、現在の車速やアクセルの踏み込み量などに
応じて設定される。こうして設定された目標回転数Ｎｄ
＊およびトルクＴｄ＊に基づいて、ＣＰＵはエンジン１
５０の要求動力Ｐｅ＊を設定する（ステップＳ１１
０）。エンジン１５０の要求動力Ｐｅ＊は、車両の走行
状態に応じて異なる。走行状態は、走行状態判定処理で
設定されたフラグに記憶されたコードによって検出する
ことができる。車両が停車中やＥＶ走行中の場合は、駆
動軸１１２の目標回転数Ｎｄ＊およびトルクＴｄ＊に関
わらずエンジン１５０の要求動力Ｐｅ＊は基本的には値
０となる。但し、かかる場合であってもバッテリ１９４
を充電する必要が生じた場合には、エンジン１５０の要
求動力Ｐｅ＊として充電に要する動力が設定される。

【００６５】ハイブリッド車両が通常走行している場合
には、エンジン１５０の要求動力Ｐｅ＊は、駆動軸１１
２の目標回転数Ｎｄ＊、トルクＴｄ＊の積で求められる
走行動力と、バッテリ１９４から充放電される電力と、
補機の駆動に要する電力との総和により求められる。例
えば、バッテリ１９４から余剰の電力を放電する必要が
ある場合には、エンジン１５０への要求動力Ｐｅ＊をそ
の分減少させることができる。また、エアコンなどの補
機を動作させる場合には、走行動力の他に補機用の電力
に相当する動力をエンジン１５０から余分に出力する必
要がある。

【００６６】こうしてエンジン１５０への要求動力Ｐｅ
＊が設定されるとＣＰＵはエンジン１５０の運転ポイン
ト、即ち目標回転数Ｎｅ＊、目標トルクＴｅ＊を設定す
る（ステップＳ１２０）。エンジン１５０の運転ポイン
トは、基本的には運転効率が最もよくなる運転ポイント
をマップから選択することにより設定される。

【００６７】図５はエンジン１５０の運転ポイントと運
転効率の関係を示す説明図である。図中の曲線Ｂは、エ
ンジン１５０が運転可能な回転数およびトルクの限界値
を示している。図５においてα１％、α２％等で示され
る曲線は、それぞれエンジン１５０の効率が一定となる
等効率線であり、α１％、α２％の順に効率が低くなっ
ていくことを示している。図５に示す通り、エンジン１
５０は比較的限定された運転ポイントで効率が高く、そ
の周囲の運転ポイントでは徐々に効率が低下していく。

【００６８】図５中、Ｃ１−Ｃ１、Ｃ２−Ｃ２、および
Ｃ３−Ｃ３で示されている曲線は、エンジン１５０から
出力される動力が一定の曲線であり、エンジン１５０の
運転ポイントは要求動力に応じてこれらの曲線上で選択
することになる。Ｃ１−Ｃ１、Ｃ２−Ｃ２、Ｃ３−Ｃ３
の順に要求動力が低い状態を示している。例えば、エン
ジン１５０への要求動力Ｐｅ＊が曲線Ｃ１−Ｃ１で表さ
れる動力に相当する場合、エンジン１５０の運転ポイン
トは、曲線Ｃ１−Ｃ１上で運転効率が最も高くなるＡ１
点に設定される。同様にＣ２−Ｃ２曲線上ではＡ２点
に、Ｃ３−Ｃ３曲線上ではＡ３点で運転ポイントを選択
する。図６は動力一定の曲線上における、エンジン１５
０の回転数と運転効率の関係を示す説明図である。な
お、図６中の曲線は、説明の便宜上、図５中の３本の曲
線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を例示しているが、要求出力に応じ
て無数に引くことができる曲線であり、エンジン１５０
の運転ポイントＡ１点等も無数に選択することができる
ものである。このようにエンジン１５０の運転効率の高
い点をつなぐことにより描いた曲線が図５中の曲線Ａで
あり、これを動作曲線と呼ぶ。

【００６９】エンジン１５０の要求動力Ｐｅ＊が値０で
ある場合、エンジン１５０は停止またはアイドル走行状
態となる。例えばハイブリッド車両がモータＭＧ２から
の動力のみで走行する場合や、降坂時などがかかる走行
状態に該当する。エンジン１５０が停止するかアイドル
運転となるかについては、エンジン１５０の暖機の要否
およびエンジン回転数と駆動軸１１２の回転数との関係
などに応じて設定されている。

【００７０】以上の処理により設定されたエンジン１５
０の運転ポイントに基づいて、ＣＰＵはモータＭＧ１の
目標回転数Ｎ１＊，トルクＴ１＊を設定する（ステップ
Ｓ１３０）。エンジン１５０、即ちプラネタリキャリア
１２４の目標回転数Ｎｅ＊と、駆動軸１１２の目標回転
数Ｎｄ＊が設定されているため、上式（１）によって、
サンギヤ１２１つまりモータＭＧ１の目標回転数Ｎ１＊
を設定することができる。

【００７１】モータＭＧ１の目標トルクＴ１＊の設定
は、ハイブリッド車両の走行状態に応じて異なる。ハイ
ブリッド車両が停車中である場合やＥＶ走行している場
合には、モータＭＧ１の目標トルクＴ１＊は値０とな
る。エンジン始動時、つまりモータＭＧ１でエンジン１
５０をモータリングするとき、エンジン１５０の回転数
が自立運転に適した所定の回転数に達するまでは、モー
タＭＧ１の目標トルクＴ１＊は開ループ制御が行われ、
予め定められた値に設定される。エンジンの運転を停止
する場合も同様に開ループ制御が行われ、予め定められ
た値に設定される。この値をモータリングトルクと呼ぶ
ものとする。

【００７２】エンジン１５０が自立運転している状態で
は、モータＭＧ１の目標トルクＴ１＊は基本的にはいわ
ゆる比例積分制御によって設定される。モータＭＧ１の
現在の回転数と、上述の目標回転数Ｎ１＊との偏差に基
づいて目標トルクＴ１＊を設定するのである。現在の回
転数が目標回転数Ｎ１＊よりも低い場合には目標トルク
Ｔ１＊は正のトルクとなるし、逆の場合には負のトルク
となる。トルクＴ１＊を設定する際に用いられるゲイン
は、実験などにより設定可能である。

【００７３】ＣＰＵは以上の処理で設定されたエンジン
１５０の運転ポイントおよびモータＭＧ１の運転ポイン
トに基づいてモータＭＧ２の運転ポイント、つまり目標
回転数Ｎ２＊、目標トルクＴ２＊を設定する（ステップ
Ｓ２００）。モータＭＧ２の目標回転数Ｎ２＊は駆動軸
１１２の目標回転数Ｎｄ＊と等しい。

【００７４】目標トルクＴ２＊は車軸１１６への目標ト
ルクＴｄ＊およびモータＭＧ１からの反力トルクなどに
基づいて、ＭＧ２目標トルク設定処理ルーチンにより設
定される。図７はＭＧ２目標トルク設定処理ルーチンの
フローチャートである。この処理では、ＣＰＵは駆動軸
１１２の目標トルクＴｄ＊を入力する（ステップＳ２０
２）。

【００７５】ＭＧ２の目標トルクは、エンジン１５０お
よびＭＧ１からリングギヤ軸１１８に出力されるトルク
ｓｔｅｐを補償して目標トルクＴｄ＊を駆動軸１１２か
ら出力するように設定される。本実施例では、車両の運
転状態に応じて目標トルクの設定方法を変えている。運
転状態に応じた設定方法を実行するために、ＣＰＵは車
両が停車状態であるか否か（ステップＳ２０６）、エン
ジン１５０の始動または停止が指示されているか否か
（ステップＳ２０８）を順次判定する。これらの条件の
少なくとも一方を満足しない場合、ＣＰＵはＭＧ１のト
ルク指令値、即ちトルク制御処理（図３）のステップＳ
１３０で設定されたトルクＴ１＊を入力する（ステップ
Ｓ２１０）。上記条件を共に満足する場合、ＣＰＵはＭ
Ｇ１の出力トルクをトルクセンサ１６７により検出する
（ステップＳ２１２）。

【００７６】次に、ＣＰＵは以下の手順でモータＭＧ２
の目標トルクＴ２＊を設定する（ステップＳ２１４）。
まず、ＭＧ１によるトルクＴＴ１を先に示した式（７）
のサンギヤトルクＴｓとして代入することにより、リン
グギヤ軸１１８に出力されるトルクｓｔｅｐを次式
（８）により算出する。 ｓｔｅｐ＝ＴＴ１／ρ ・・・（８）

【００７７】ステップＳ２１０でＭＧ１の目標トルクＴ
１＊を入力した場合には、その入力値をトルクＴＴ１と
して用いる。ステップＳ２１２でＭＧ１の出力トルクを
センサにより検出した場合には、その検出値をトルクＴ
Ｔ１として用いる。モータＭＧ２の目標トルクＴ２＊
は、駆動軸１１２の目標トルクＴｄ＊、およびトルクｓ
ｔｅｐの差分、つまり「Ｔｄ＊−ｓｔｅｐ」によって設
定される。

【００７８】ＣＰＵはこうして設定された目標トルクＴ
２＊の絶対値がモータＭＧ２の定格トルクＴｌｉｍより
も大きいか否かを判定し（ステップＳ２１６）、これを
超える場合には、目標トルクＴ２＊の絶対値を定格トル
クＴｌｉｍに補正する（ステップＳ２１８）。以上でモ
ータＭＧ２の目標トルク設定処理を終了し、ＣＰＵはト
ルク制御ルーチンに戻る。

【００７９】こうして設定された運転ポイントに従っ
て、ＣＰＵはモータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１５
０の運転を制御する（図３のステップＳ２１０）。モー
タＭＧ１，ＭＧ２は設定された目標回転数と目標トルク
とに応じて各モータの三相コイルに印加する電圧が設定
され、現時点での印加電圧との偏差に応じて、駆動回路
１９１，１９２のトランジスタのスイッチングを行うこ
とで制御される。同期モータを制御する方法について
は、周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

【００８０】エンジン１５０についても、設定された運
転ポイントで運転するための制御処理は周知であるた
め、ここでは説明を省略する。但し、実際にエンジン１
５０の制御を行うのはＥＦＩＥＣＵ１７０である。従っ
て、トルク制御ルーチンでのステップＳ７００における
処理では、制御ユニット１９０からＥＦＩＥＣＵ１７０
にエンジン１５０の運転ポイント等の必要な情報を送信
する処理が行われる。かかる情報を送信することにより
制御ユニット１９０のＣＰＵは間接的にエンジン１５０
の運転を制御する。以上の処理によって本実施例のハイ
ブリッド車両は、走行状態に応じて適切な動力を駆動軸
１１２、ひいては車軸１１６から出力して走行すること
ができる。また、車両の運転状態に応じてエンジンを適
切に始動または停止することができる。

【００８１】以上で説明した本実施例のハイブリッド車
両によれば、停車中にエンジン１５０を始動または停止
する時のトルク変動を適切に抑制することができる。本
実施例のハイブリッド車両では、停車中にエンジン１５
０の始動または停止が行われる際には、トルクセンサ１
６７の検出結果に基づいてモータＭＧ２の目標トルクを
設定する（図７のステップＳ２０６〜２１０参照）。

【００８２】エンジン１５０の始動および停止をする際
には、エンジン１５０およびモータＭＧ１の回転数が大
きく変動する。かかる場合には、これらの慣性の影響に
より、モータＭＧ１の出力トルクには、トルク損失が生
じる。従って、トルク指令値と現実に出力されるトルク
とは異なる値となる。トルク指令値に基づいてモータＭ
Ｇ２の目標トルクＴ２＊を設定する場合には、モータＭ
Ｇ１の反力トルクを十分相殺することができず、車両に
振動が生じる可能性がある。一方、本実施例のトルクセ
ンサ１６７は、こうしたトルク損失も包含された現実の
出力トルクが検出される。この検出値を基準としてモー
タＭＧ２の目標トルクＴ２＊を設定するため、本実施例
のハイブリッド車両は、モータＭＧ１の反力トルクを適
切に相殺することができ、反力トルクに起因する車両の
振動を抑制することができる。この結果、車両の乗り心
地を向上することができる。本実施例のハイブリッド車
両は、上述の作用により、乗員が車両の振動を敏感に感
知しやすい停車中にその振動を抑制することができるた
め、乗り心地の改善効果が特に大きい。

【００８３】また、本実施例において、モータＭＧ２の
目標トルクは上式（８）に示した通り、非常に簡単な演
算式により設定することができる。従って、本実施例の
ハイブリッド車両によれば、制御処理が非常に簡易とな
る利点もある。つまり、極端に高速処理可能なＣＰＵを
用いることによるコスト増を招くことなく、適切な制御
を実現することができ、乗り心地を改善することができ
る利点もある。

【００８４】上述の実施例では、停車中において、エン
ジン１５０の始動および停止が行われた場合にのみトル
クセンサによる検出値を用いた制御を実行する場合を例
示した。もちろん、停車中であるか否かに関わらず、エ
ンジン１５０の始動および停止が行われた場合に、トル
クセンサによる検出値を用いた制御を行うものとするこ
ともできる。さらに、車両の運転状態に関わらず、常に
トルクセンサによる検出値を用いた制御を行うものとし
てもよい。

【００８５】トルクセンサによりトルクを検出する処理
（ステップＳ２１２）は、モータＭＧ１のトルク指令値
Ｔ１＊を入力する処理（ステップＳ２１０）よりも時間
を要するのが通常である。従って、慣性による影響が比
較的小さい運転状態においては、トルク指令値Ｔ１＊を
用いて制御することが高速処理の観点からは好ましい。
一方、エンジンが回転している通常の運転状態で、トル
クセンサによる検出値を用いてモータＭＧ２の目標トル
クＴ２＊を設定すれば、車両の応答性が向上する利点が
ある。例えば、アクセル開度を増した場合、エンジン１
５０からの出力トルクの増大の遅れやモータＭＧ１のト
ルク変化の遅れに伴い、実際にリングギヤ軸１１８に出
力されるトルクの増大には若干の時間遅れが生じるのが
通常である。トルクセンサの検出値を用いてモータＭＧ
２を制御すれば、エンジンおよびモータＭＧ１から現実
に出力されているトルクに基づいてモータＭＧ２を制御
する結果、こうした時間遅れによる影響を補償するトル
クをモータＭＧ２から出力可能となり、応答性を向上す
ることができる。トルクセンサによる検出値を用いた制
御と、モータＭＧ１のトルク指令値を用いた制御とは、
これらの特性を考慮して、運転状態に応じて種々の使い
分けを行うことができる。

【００８６】本実施例において、トルクセンサを設ける
位置は種々の設定が可能である。図８は変形例としての
ハイブリッド車両の構成を示す説明図である。図１に示
した構成では、サンギヤ１２１にトルクセンサ１６７を
設けた。これに対し、変形例の構成では、エンジン１５
０のクランクシャフト１５６にトルクセンサ１６７ａを
設ける点で相違する。その他のハードウェア構成は、図
１に示した実施例と同じである。

【００８７】変形例のハイブリッド車両におけるトルク
制御処理も実施例と同様である。変形例では、モータＭ
Ｇ２の目標トルクを設定する処理（図７のステップＳ２
１４）が実施例と以下の通り相違する。

【００８８】モータＭＧ１のトルク指令値に基づいてモ
ータＭＧ２の目標トルクを設定する場合は、実施例のス
テップＳ２１４と同じ処理である。即ち、先に示した式
（８）によりリングギヤ軸１１８に出力されるトルクｓ
ｔｅｐを演算し、モータＭＧ２の目標トルクＴ２＊を設
定する。これに対し、トルクセンサにより検出された値
を用いる場合は、先に示した式（７）において、プラネ
タリキャリア軸のトルクＴｃに検出値ＴＴ２を代入し、
以下の式（９）によりトルクｓｔｅｐを算出する。 ｓｔｅｐ＝ＴＴ２／（１＋ρ） ・・・（９）

【００８９】プラネタリギヤ１２０の各ギヤ間のトルク
は各瞬間ごとには静的な釣り合い状態が保たれている。
従って、慣性の影響で生じるトルク損失は、サンギヤ１
２１の部位のみならず、エンジン１５０のクランクシャ
フト１５６でも同様に計測することができる。両者の間
には、精度および応答性に関し、何ら差違は生じない。
従って、変形例の構成によっても、実施例と同様、駆動
軸１１２に出力されるトルクを適切に制御することがで
きる。トルクセンサを設ける部位は、これらに限らず、
その他種々の設定が可能である。例えば、リングギヤ軸
１１８に設けるものとしてもよい。

【００９０】（３）第２実施例：次に、本発明の第２実
施例について説明する。図９は第２実施例としてのハイ
ブリッド車両の構成を示す説明図である。第１実施例
（図１）および変形例（図８）では、エンジン１５０か
らモータＭＧ２に動力が伝達されるまでの部位にトルク
センサを設けた。エンジン１５０から駆動軸１１２に至
るまでの動力の伝達経路において、エンジン１５０側を
上流側、駆動軸１１２側を下流側と呼ぶものとすれば、
第１実施例はモータＭＧ２よりも上流側のトルクをトル
クセンサによって検出した。これに対し、第２実施例の
ハイブリッド車両では、モータＭＧ２よりも下流側、即
ち駆動軸１１２にトルクセンサ１６７ｂを設ける点で第
１実施例と相違する。その他のハードウェア構成は、第
１実施例と同じである。

【００９１】第２実施例のトルク制御処理も第１実施例
（図３）と同様である。第２実施例では、モータＭＧ２
の目標トルクを設定する処理（図７のステップＳ２１
４）が第１実施例と以下の通り相違する。図１０はＭＧ
２目標トルク設定処理ルーチンのフローチャートであ
る。

【００９２】この処理では、ＣＰＵは、駆動軸の目標ト
ルクＴｄ＊を入力する（ステップＳ２０２）。また、停
車状態であるか否か、エンジンの始動または停止の指示
がなされているか否かを判定する（ステップＳ２０４、
Ｓ２０６）。ここまでの処理は第１実施例と同様であ
る。

【００９３】上述のうち、いずれか一方の条件を満足し
ない場合には、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔ１＊を入
力し（ステップＳ２１０）、この値に基づいてモータＭ
Ｇ２の目標トルクを設定する。設定方法は、第１実施例
のステップＳ２１４と同じ処理である。即ち、先に示し
た式（８）によりリングギヤ軸１１８に出力されるトル
クｓｔｅｐを演算し、モータＭＧ２の目標トルクＴ２＊
を設定する。モータＭＧ２の目標トルクＴ２＊は開ルー
プで設定されることになる。

【００９４】これに対し、ステップＳ２０４およびステ
ップＳ２０６の双方の条件を満足する場合、即ち、停車
状態においてエンジンの始動又は停止が行われる場合に
は、駆動軸１１２の出力トルクをトルクセンサ１６７ｂ
により検出する（ステップＳ２１３）。そして、この検
出値に基づいてモータＭＧ２の目標トルクＴ２＊を次の
通り、フィードバック制御で設定する（ステップＳ２１
５）。

【００９５】第２実施例では、典型的なフィードバック
制御の手法である比例積分制御を用いてモータＭＧ２の
目標トルクＴ２＊を設定する。つまり、駆動軸１１２に
出力すべき目標トルクＴｄ＊とトルクセンサ１６７ｂに
より検出されたトルクＴｄとの偏差に基づいて以下の式
（１０）により目標トルクＴ２＊が設定される。 Ｔ２＊＝ｋ１・（Ｔｄ＊−Ｔｄ）＋ｋ２・Σ（Ｔｄ＊−Ｔｄ） ・・・（１０ ） ここで、ｋ１，ｋ２はそれぞれ比例積分制御のゲインで
あり、適切な値を解析または実験的に設定することがで
きる。

【００９６】こうしてハイブリッド車両の運転状態に応
じて、それぞれモータＭＧ２の目標トルクＴ２＊を設定
した後は、第１実施例と同様、設定された目標トルクＴ
２＊が定格値Ｔｌｉｍを超えないように上限ガードする
処理（ステップＳ２１６，Ｓ２１８）を行ってＭＧ２目
標トルク設定処理ルーチンを終了する。トルク制御処理
ルーチン（図３）では、かかる目標トルクに基づいて、
モータＭＧ２の運転が制御される。

【００９７】第２実施例のハイブリッド車両によれば、
このようにモータＭＧ２の目標トルクＴ２＊をフィード
バック制御することにより、駆動軸１１２に出力される
トルクを、より適切に目標トルクＴｄ＊に制御すること
ができる。

【００９８】また、この制御は、停車中に特に有効に適
用することができる。停車中には、エンジン１５０の始
動または停止が行われた場合でも車軸１１６に回転が生
じないことが望ましい。ここで、フィードバック制御に
より、かかる制御を実現する場合には、駆動軸１１２の
回転数が値０となるように制御を行う場合と、駆動軸１
１２のトルクが値０となるように制御を行う場合とが考
えられる。駆動軸１１２の回転数は駆動軸１１２にトル
クがかけられた結果生じる２次的な物理量である。ま
た、回転数を制御量とするフィードバック制御では、駆
動軸１１２に回転を生じてから、該回転を抑制するトル
クが出力されるため、駆動軸１１２の回転を完全に抑止
することができない。これに対し、第２実施例のハイブ
リッド車両によれば、駆動軸１１２のトルクを制御量と
してフィードバック制御を行うため、非常に高い応答性
で制御することができ、駆動軸１１２に生じるトルク変
動および回転を極めて適切に抑制することができる。

【００９９】第２実施例では、比例積分制御によるフィ
ードバック制御を行った場合を例示した。これに限らず
種々のフィードバック制御を適用可能であることはいう
までもない。また、第１実施例と同様、運転状態に関わ
らず、停車状態であるか否かに関わらず、エンジンの始
動または停止が行われる場合には、フィードバック制御
を適用するものとしてもよい。更に、車両の運転状態に
関わらずフィードバック制御を適用することも可能であ
る。

【０１００】以上の実施例では、プラネタリギヤ１２０
を用いた構成のハイブリッド車両を例示した。本発明
は、かかる構成のみならず種々の構成のハイブリッド車
両に適用可能である。当然、プラネタリギヤ１２０とエ
ンジン、モータＭＧ１，モータＭＧ２とは、種々の態様
で結合させた構成を採ることが可能である。また、プラ
ネタリギヤ１２０と同様の作用、即ち３つの回転軸を有
し、一の回転軸から入力された動力を残余の２つの回転
軸に任意に分配して出力可能な作用を奏するその他の機
構を採用することもできる。

【０１０１】更に、以下に示す通り、プラネタリギヤ１
２０とモータＭＧ１の作用を一つの機構で実現する構成
も可能である。図１１は変形例としてのハイブリッド車
両の構成を示す説明図である。変形例のハイブリッド車
両では、プラネタリギヤ１２０およびモータＭＧ１に代
えて、クラッチモータＣＭを用いる点で第１実施例と相
違する。

【０１０２】クラッチモータＣＭとは、同軸周りに相対
的に回転可能な２つのロータ、即ちインナロータ２３２
とアウタロータ２３３とを有する対ロータ電動機であ
る。本実施例では、インナロータ２３２にはモータＭＧ
２のロータと同様、永久磁石が貼付されており、アウタ
ロータ２３３にはコイルが巻回されたモータを適用し
た。インナロータ２３２にはエンジン１５０のクランク
シャフト１５６が結合されており、アウタロータ２３３
にはモータＭＧ２のロータが結合されている。アウタロ
ータ２３３はまた駆動軸１１２にも機械的に結合され
る。

【０１０３】クラッチモータＣＭは、コイルへの通電を
駆動回路１９１で制御することにより、インナロータ２
３２とアウタロータ２３３との磁気的な結合を制御する
ことができる。駆動回路１９１は第１実施例と同様、ト
ランジスタインバータで構成されている。かかる磁気的
な結合によりエンジンから出力された動力を駆動軸１１
２に伝達することができる。また、所定の滑りをもった
状態でインナロータ２３２とアウタロータ２３３とを回
転させることにより、滑り量に応じた電力を回生するこ
とができる。当然、バッテリ１９４から電力の供給を受
けて、トルクを出力することも可能である。つまり、ク
ラッチモータＣＭは、単体でプラネタリギヤ１２０とモ
ータＭＧ１の組合せと同等の作用を奏することができ
る。

【０１０４】クラッチモータＣＭにおいても、慣性の影
響によりトルク指令値と現実の出力トルクとの間にトル
ク損失が生じる場合がある。従って、トルクセンサによ
り現実のトルクを検出すれば、駆動軸１１２に出力され
るトルクを適切に制御することが可能となる。この場
合、トルクセンサは種々の部位に設けることができる。
例えば、クランクシャフト１５６に設けるものとしても
よい（図中の部位Ａ）。また、クラッチモータＣＭとモ
ータＭＧ２との間に設けるものとしてもよい（図中の部
位Ｂ）。これらの部位に設けた場合には、モータＭＧ２
の目標トルクは開ループにより設定することになる（図
７の素Ｓ２１４参照）。クラッチモータＣＭの場合は、
作用反作用の原理に基づき、部位Ａおよび部位Ｂのいず
れで検出した場合でも、検出結果を直接、トルクｓｔｅ
ｐとして用いることができる。

【０１０５】トルクセンサは、更に駆動軸１１２に設け
るものとしてもよい（図中の部位Ｃ）。かかる部位に設
けた場合には、モータＭＧ２の目標トルクはフィードバ
ック制御により設定することになる（図１０参照）。い
ずれの場合においても、実施例と同様、駆動軸１１２に
出力されるトルクを適切に制御することが可能であり、
ハイブリッド車両の乗り心地および応答性を向上するこ
とができる。

【０１０６】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこうした実施の形態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。例え
ば、上記実施例では、ソフトウェアにより種々の制御を
実行しているが、これらをハードウェアによって実現す
るものとしても構わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】このハイブリッド車両の動力を出力する動力系
統の構成を示す説明図である。

【図２】プラネタリギヤ１２０の模式図である。

【図３】トルク制御処理のフローチャート。

【図４】走行状態判定処理ルーチンのフローチャートで
ある。

【図５】エンジン１５０の運転ポイントと運転効率の関
係を示す説明図である。

【図６】動力一定の曲線上における、エンジン１５０の
回転数と運転効率の関係を示す説明図である。

【図７】ＭＧ２目標トルク設定処理ルーチンのフローチ
ャートである。

【図８】変形例としてのハイブリッド車両の構成を示す
説明図である。

【図９】第２実施例としてのハイブリッド車両の構成を
示す説明図である。

【図１０】ＭＧ２目標トルク設定処理ルーチンのフロー
チャートである。

【図１１】変形例としてのハイブリッド車両の構成を示
す説明図である。

【符号の説明】 １１２…駆動軸 １１４…ディファレンシャルギヤ １１６…車軸 １１８…リングギヤ軸 １１９…ケース １２０…プラネタリギヤ １２１…サンギヤ １２２…リングギヤ １２３…プラネタリピニオンギヤ １２４…プラネタリキャリア １３０…ダンパ １３２，１４２…ロータ １３３，１４３…ステータ １４４…車速センサ １５０…エンジン １５６…クランクシャフト １６５…アクセルペダルポジションセンサ １６６…シフトポジションセンサ １６７、１６７ａ、１６７ｂ…トルクセンサ １９０…制御ユニット １９１，１９２…駆動回路 １９４…バッテリ ２３２…インナロータ ２３３…アウタロータ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H115 PA01 PC06 PG04 PI16 PI24 PI29 PO02 PO17 PU10 PU22 PU24 PU25 PV09 PV23 QE01 QE04 QE06 QE10 QE12 QI04 QN03 QN04 QN22 QN23 RB08 RE01 RE02 RE03 RE05 RE13 SE04 SE05 SE08 SE09 TB01 TE01 TE02 TE05 TI02 TO21 TO30 UI13

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンと、該エンジンの出力軸および
   駆動軸に結合されるとともに該２つの回転軸に出力され
   る動力の大きさを電力のやりとりによって調整可能な動
   力調整装置と、前記駆動軸に結合された電動機とを備え
   るハイブリッド車両であって、 前記エンジンから駆動軸まで動力を伝達する伝達経路上
   の少なくとも１カ所において回転トルクを検出するトル
   クセンサと、 該駆動軸の目標回転状態を設定する回転状態設定手段
   と、 車両の運転状態および該目標回転状態に応じて前記エン
   ジンの運転を制御するエンジン制御手段と、 前記エンジンの運転状態および目標回転状態に応じて前
   記動力調整装置を制御する動力調整装置制御手段と、 前記駆動軸に出力されるトルクを前記トルクセンサによ
   る検出結果に基づいて特定する出力トルク特定手段と、 該特定されたトルクと前記目標回転状態に応じたトルク
   との偏差を補償して前記電動機の運転を制御する電動機
   制御手段とを備えるハイブリッド車両。
2. 【請求項２】 請求項１記載のハイブリッド車両であっ
   て、 前記エンジン制御手段は、前記車両の運転状態および該
   目標回転状態が所定の状態にある場合に前記エンジンの
   始動または停止を行う手段であり、 前記動力調整装置制御手段は、前記エンジンを始動また
   は停止するためのモータリングトルクを出力するよう前
   記動力調整装置を運転する手段であり、 前記出力トルク特定手段は、該動力調整装置が前記モー
   タリングトルクを出力することにより、前記駆動軸に出
   力される反力トルクを特定する手段であるハイブリッド
   車両。
3. 【請求項３】 請求項２記載のハイブリッド車両であっ
   て、 該車両が停車中であるか否かを判定する停車状態判定手
   段を備え、 前記回転状態設定手段は、停車中と判定された場合に
   は、前記目標回転状態として、該駆動軸のトルクおよび
   回転数を値０に設定する手段であり、 停車中と判定された場合に、前記出力トルク特定手段お
   よび前記電動機制御手段を用いた制御を実行する停車制
   御手段を備えるハイブリッド車両。
4. 【請求項４】 請求項１記載のハイブリッド車両であっ
   て、 前記動力調整装置は、発電機と、３つの回転軸がそれぞ
   れ該発電機および前記エンジン並びに駆動軸に結合され
   たプラネタリギヤを備える装置であるハイブリッド車
   両。
5. 【請求項５】 請求項１記載のハイブリッド車両であっ
   て、 前記トルクセンサは、前記伝達経路において前記エンジ
   ンおよび動力調整装置から前記電動機に伝達されるトル
   クを特定可能な位置に備えられることを特徴とするハイ
   ブリッド車両。
6. 【請求項６】 請求項１記載のハイブリッド車両であっ
   て、 前記トルクセンサは、前記伝達経路において前記エンジ
   ン、動力調整装置および電動機から前記駆動軸に出力さ
   れるトルクを特定可能な位置に備えられることを特徴と
   するハイブリッド車両。
7. 【請求項７】 請求項６記載のハイブリッド車両であっ
   て、 前記電動機制御手段は、前記トルクセンサにより検出さ
   れたトルクと前記目標回転状態に応じたトルクとの偏差
   に基づいて前記電動機の運転をフィードバック制御する
   手段であるハイブリッド車両。
8. 【請求項８】 エンジンと、該エンジンの出力軸および
   駆動軸に結合されるとともに該２つの回転軸に出力され
   る動力の大きさを電力のやりとりによって調整可能な動
   力調整装置と、前記駆動軸に結合された電動機とを備え
   るハイブリッド車両の運転を制御する制御方法であっ
   て、（ａ） 該駆動軸の目標回転状態を設定する工程
   と、（ｂ） 前記エンジンを始動または停止するモータ
   リングトルクを出力するよう前記動力調整装置を制御す
   る工程と、（ｃ） 前記モータリングトルクの反力トル
   クとして前記電動機に伝達されるトルクをトルクセンサ
   を用いて特定する工程と、（ｄ） 前記電動機の目標ト
   ルクとして、該特定されたトルクと前記目標回転状態に
   応じたトルクとの偏差を補償するトルクを設定する工程
   と、（ｅ） 該特定されたトルクを出力するように前記
   電動機の運転を制御する工程とを備える制御方法。
9. 【請求項９】 エンジンと、該エンジンの出力軸および
   駆動軸に結合されるとともに該２つの回転軸に出力され
   る動力の大きさを電力のやりとりによって調整可能な動
   力調整装置と、前記駆動軸に結合された電動機とを備え
   るハイブリッド車両の運転を制御する制御方法であっ
   て、（ａ） 該駆動軸の目標回転状態を設定する工程
   と、（ｂ） 前記エンジンを始動または停止するモータ
   リングトルクを出力するよう前記動力調整装置を制御す
   る工程と、（ｃ） 前記動力調整装置および前記電動機
   により前記駆動軸に伝達されるトルクをトルクセンサを
   用いて特定する工程と、（ｄ） 前記特定されたトルク
   と前記目標回転状態に応じたトルクとの偏差に基づいて
   前記電動機をフィードバック制御する工程とを備える制
   御方法。