JP2006220482A - メータ表示装置、その方法及びハイブリッド自動車 - Google Patents

メータ表示装置、その方法及びハイブリッド自動車 Download PDF

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Abstract

【課題】 ハイブリッド自動車に関する複数のパラメータの変化の様子を小さな表示スペースに表示する。
【解決手段】 メータＥＣＵは、シフトポジションＳＰがＳレンジつまりシーケンシャルシフトレンジにセットされているか否かを判定し、Ｓレンジにセットされていないときには、エンジンから出力されるエンジン出力パワーＰｅの変化の様子を表すパワーメータ９２をメータ表示パネル９０に表示する。一方、Ｓレンジにセットされていたときには、ハイブリッド用電子制御ユニットはシフトアップ操作がなされたときにあたかも実際にシフトアップされたかのごとくエンジンの回転数を一旦低くし、シフトダウン操作がなされたときにはあたかも実際にシフトダウンされたかのごとくエンジン２２の回転数を一旦高くするというエンジンの回転数の演出制御を行うことから、エンジンの回転数の変化の様子を表すタコメータ９４をメータ表示パネル９０に表示する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、メータ表示装置、その方法及びハイブリッド自動車に関し、詳しくは、内燃機関及び電動機を制御して該内燃機関及び該電動機の一方又は両方から車輪を回転させる駆動軸に動力を出力するハイブリッド自動車に利用されるメータ表示装置、その方法及びハイブリッド自動車に関する。
従来、内燃機関及び電動機を制御して該内燃機関及び該電動機の一方又は両方から駆動軸に動力を出力するハイブリッド自動車に利用されるメータ表示装置としては、例えば特許文献１のように、運転モードに応じて異なる部位の回転数やトルクをインジケータに表示するものが知られている。このメータ表示装置は、運転状態がモータ走行のときにはインジケータの回転数表示部及びトルク表示部にそれぞれ自動変速機の入力軸回転数及び入力軸トルクを表示し、運転状態がエンジン走行のときにはインジケータの回転数表示部及びトルク表示部にそれぞれエンジン回転数及びエンジントルクを表示する。
特開平１０−１２９２９８
しかしながら、上述したメータ表示装置では、インジケータに回転数表示部とトルク表示部という二つの表示部を並べて表示するものであるため、大きな表示スペースが必要になるという問題があった。
本発明は上述した課題に鑑みなされたものであり、ハイブリッド自動車に関する複数のパラメータの変化の様子を小さな表示スペースに表示可能なメータ表示装置、その方法及びその表示装置を搭載するハイブリッド自動車を提供することを目的とする。
本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
すなわち、本発明のメータ表示装置は、内燃機関及び電動機を制御して該内燃機関及び該電動機の一方又は両方から車輪を回転させる駆動軸に動力を出力するハイブリッド自動車に利用されるメータ表示装置であって、
前記ハイブリッド自動車に関する第１パラメータの変化の様子を表示する表示内容と前記ハイブリッド自動車に関する第２パラメータの変化の様子を表示する第２表示内容とを含む複数の表示内容を重畳して表示可能な表示手段と、
前記表示手段に表示可能な複数の表示内容のいずれかを前記表示手段に表示する表示制御手段と、
を備えたものである。
このメータ表示装置では、第１表示内容と第２表示内容とを含む複数の表示内容を重畳して表示可能な表示手段に、該複数の表示内容のいずれかを表示する。つまり、表示手段に表示されていた表示内容を別の表示内容に切り替えて表示する。このため、複数の表示内容を表示するにあたり、各表示内容を並べて表示する場合に比べて小さな表示スペースで表示することができる。
本発明のメータ表示装置において、前記表示制御手段は、運転者によるスイッチ操作又は前記ハイブリッド自動車の運転状況に基づいて前記複数の表示内容のいずれかを前記表示手段に表示してもよい。こうすれば、例えば、運転者がスイッチを切り替えたときにはその切り替え後のスイッチ状態に合致した表示内容を表示したり、ハイブリッド自動車の運転状況が変化したときにはその変化後の運転状況に合致した表示内容を表示したりすることができる。
本発明のメータ表示装置において、前記第１表示内容は前記内燃機関の回転数の変化の様子を表示する回転数計であり、前記第２表示内容は前記ハイブリッド自動車から出力されるパワー、前記内燃機関から出力されるパワー及び前記駆動軸に出力されるパワーのいずれかの変化の様子を表示する出力計であってもよい。ここで、前記表示制御手段は、シーケンシャルシフトスイッチがオンのときには前記表示手段に前記回転数計を表示し、前記シーケンシャルシフトスイッチがオフのときには前記表示手段に前記出力計を表示してもよい。こうすれば、運転者がシーケンシャルシフトにおいてシフトアップ操作やシフトダウン操作を行ったときにはそれに伴う内燃機関の回転数の変化の様子を運転者が視認することができる。あるいは、前記表示制御手段は、前記ハイブリッド自動車の運転状況が前記内燃機関の回転数の演出を伴うときには前記表示手段に前記回転数計を表示し、前記ハイブリッド自動車の運転状況が前記内燃機関の回転数の演出を伴わないときには前記表示手段に前記出力計を表示してもよい。こうすれば、内燃機関の回転数の演出と共に内燃機関の回転数の変化の様子が表示されるためその演出の効果が一層高くなる。あるいは、前記表示制御手段は、前記内燃機関の運転を停止して前記電動機から前記駆動軸に動力を出力するときには前記出力計を前記表示パネルに表示してもよい。こうすれば、内燃機関の運転を停止したときのように内燃機関の回転数を表示する必要性が乏しいときには出力計が表示される。
本発明のメータ表示装置において、前記表示制御手段は、前記出力計と前記回転数計とを切り替える際、少なくとも前記出力計の目盛り表示と前記回転数計の目盛り表示とを電気的に切り替えてもよい。このときの切り替えは、例えば数字や文字を変更するほかそれらの色彩や模様等も変更してもよい。あるいは、前記表示制御手段は、前記出力計と前記回転数計とを切り替える際、少なくとも前記出力計の針表示と前記回転数計の針表示とを電気的に切り替えてもよい。このときの切り替えは、例えば針の形状や色彩、模様等を変更してもよい。
本発明のメータ表示方法は、内燃機関及び電動機を制御して該内燃機関及び該電動機の一方又は両方から駆動軸に動力を出力するハイブリッド自動車に利用されるメータ表示方法であって、前記ハイブリッド自動車に関する第１パラメータの変化の様子を表示する表示内容と前記ハイブリッド自動車に関する第２パラメータの変化の様子を表示する第２表示内容とを含む複数の表示内容を重畳して表示可能な表示手段に、該複数の表示内容のいずれかを前記表示手段に表示するものである。こうすれば、複数の表示内容を表示するにあたり、各表示内容を並べて表示する場合に比べて小さな表示スペースで表示することができる。なお、本発明のメータ表示方法において、上述した各メータ表示装置の機能を実現するようなステップを追加してもよい。
本発明のメータ表示装置を搭載したハイブリッド自動車は、本発明のメータ表示装置を搭載しているため、複数の表示内容を表示するにあたり、各表示内容を並べて表示する場合に比べて小さな表示スペースで表示することができる。また、このハイブリッド自動車は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、該ハイブリッド自動車の運転状態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車両制御手段とを備えていてもよく、該車両制御手段はシーケンシャルシフトスイッチがオンされているときには運転者によるシフトアップ操作又はシフトダウン操作に基づいて少なくとも前記内燃機関の回転数が変動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てもよい。ここで、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力させる３軸式の動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段としてもよいし、あるいは、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子の電磁的な作用による電力の入出力により前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な対回転子電動機としてもよい。
図１は本発明の一実施形態である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。本実施形態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の出力軸としてのクランクシャフト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に取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両の駆動系をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力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により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジン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御ユニット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ハイブリッド用電子制御ユニット７０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う遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、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、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、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からの動力と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、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる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を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行う。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のとすれば、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へのスイッチン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と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータ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用電子制御ユニット７０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からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、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用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、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）も演算している。
メータ表示パネル９０は、本実施形態では液晶パネルであり、エンジン２２に要求されるエンジン要求パワーの変化の様子を表すパワーメータ９２（図７（ａ）参照）とエンジン２２の回転数の変化の様子を表すタコメータ９４（図７（ｂ）参照）とを同じ表示領域内で重畳して表示することができる。このメータ表示パネル９０は、メータ用電子制御ユニット９６（以下、メータＥＣＵという）によって表示内容が制御されている。
シフトレバー８１は、周知のＰレンジ、Ｒレンジ、Ｄレンジのほかに回生ブレーキを効果的に機能させるＢレンジや、シフトレバー８１を前に倒すと擬似的にシフトアップし後に倒すと擬似的にシフトダウンするシーケンシャルシフトレンジ（以下Ｓレンジという）を含む複数のレンジのうちのいずれかのレンジに設定するための操作レバーである。
ハイブリッド用電子制御ユニット７０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、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からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，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８８からの車速Ｖ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，メータＥＣＵ９６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，メータＥＣＵ９６と各種制御信号やデータのやりとりを行っている。
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軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求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の運転制御としては、（１）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、（２）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、（３）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ブリッド自動車２０の動作、特に運転者のアクセルペダル８３の踏み込みに応じた駆動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する際の動作について説明する。図２は、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、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ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からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊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Ｓ１０２）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計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、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が基準値より大きいときには大きいほど放電用のパワーが大きくなるように、且つ、残容量（ＳＯＣ）が基準値より小さいときには小さいほど充電用のパワーが大きくなるように予め設定されたマップを用いてバッテリＥＣＵ５２により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に連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とリングギヤ軸３２ａに出力すべき駆動用のパワーとして駆動要求パワーＰｒ＊とを設定する（ステップＳ１０４）。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要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３に要求トルク設定用マップの一例を示す。駆動要求パワーＰｒ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとして計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。
要求トルクＴｒ＊と駆動要求パワーＰｒ＊とを設定すると、駆動要求パワーＰｒ＊と充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和をエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊として計算する（ステップＳ１０６）。続いて、このエンジン要求パワーＰｅ＊を出力可能なエンジン２２の運転ポイント（トルクと回転数により定まるポイント）のうちエンジン２２を最も効率よく運転できる最適運転ポイントをエンジン２２の目標トルクＴｅ＊、目標回転数Ｎｅ＊として設定する（ステップＳ１０８）。このような最適運転ポイントを設定する様子を図４に示す。図中、曲線Ａはエンジン最適動作ラインであり、曲線Ｂはエンジン要求パワーＰｅ＊におけるパワー同一曲線である。ここで、パワーはトルクと回転数の積で表されるから、パワー同一曲線Ｂは反比例型のグラフになる。図示するように、エンジン最適動作ラインＡとエンジン要求パワーＰｅ＊のパワー同一曲線Ｂとの交点である最適運転ポイントでエンジン２２を運転すれば、エンジン２２からエンジン要求パワーＰｅ＊を効率よく出力することができる。ここでは、エンジン要求パワーＰｅ＊と最適運転ポイントの関係を予め実験などにより求めてマップとしてハイブリッドＥＣＵ７０のＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン要求パワーＰｅ＊が与えられるとマップから対応する最適運転ポイントの回転数とトルクとを導出して目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定するものとした。なお、図２では説明を省略しているが、エンジン要求パワーＰｅ＊が予め定められた最小要求パワー（ハイブリッド自動車２０のシステム全体の効率が低下することを考慮して経験的に定められた値）を下回るときには、エンジン要求パワーＰｅ＊をゼロに設定し、モータＭＧ１のロータの回転抵抗がゼロになるようにモータＭＧ１を制御し、リングギヤ軸３２ａの目標トルクＴｒ＊をすべてモータＭＧ２によって賄うように制御する（モータ運転モード）。
続いて、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、シフトレバー８１がＳレンジにセットされた状態で運転者によるシフトアップ操作がなされたか否かを判定し（ステップＳ１１２）、シフトアップ操作がなされたときには、シフトアップフラグＦｕｐに値１をセットし（ステップＳ１１４）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に補正係数β（＜１）を乗じた値を新たな目標回転数Ｎｅ＊とする（ステップＳ１１６）。つまり、シフトアップ操作がなされたときには、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を最適運転ポイントよりも低くなるように設定し直す。一方、ステップＳ１１２でＳレンジにセットされた状態でのシフトアップ操作がなされなかったときには、シフトアップフラグＦｕｐが値１か否かを判定し（ステップＳ１１８）、シフトアップフラグＦｕｐが値１のときには補正係数βを所定割合で１に近づくように処理して更新する（ステップＳ１２０）。例えば、補正係数βに一定値ｐを加算して１に近づくように処理してもよいし、補正係数βに一定値ｑを乗じて１に近づくように処理してもよい。これらの値ｐ，ｑは、値ｐ，ｑを用いて補正係数βが１に近づく処理を補正係数βに複数回行ったあと補正係数βが１を超えるように設定されている。そして、更新後の補正係数βが１以上になったか否かを判定し（ステップＳ１２２）、補正係数βが１未満だったときにはエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に補正係数βを乗じた値を新たな目標回転数Ｎｅ＊とし（ステップＳ１１６）、補正係数βが１以上だったときには目標回転数Ｎｅ＊の補正を行うことなくシフトアップフラグＦｕｐをゼロにリセットする（ステップＳ１２４）。これにより、Ｓレンジでシフトアップ操作がなされたときには、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を最適運転ポイントよりも低くなるように設定し直し、その後徐々に最適運転ポイントの回転数に近づくように設定することになる。したがって、実際には変速比を変化させるわけではないが、あたかも変速比がシフトアップ側に変更されたかのごとくエンジン２２の回転数を演出することにより運転者は変速感を得ることができる。
また、ステップＳ１１８でシフトアップフラグＦｕｐがゼロだったときには、シフトレバー８１がＳレンジにセットされた状態で運転者によるシフトダウン操作がなされたか否かを判定し（ステップＳ１２６）、シフトダウン操作がなされたときには、シフトダウンフラグＦｄｏｗｎに値１をセットし（ステップＳ１２８）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に補正係数γ（＞１）を乗じた値を新たな目標回転数Ｎｅ＊とする（ステップＳ１３０）。つまり、シフトダウン操作がなされたときには、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を最適運転ポイントよりも高くなるように設定し直す。一方、ステップＳ１２６でＳレンジにセットされた状態でのシフトダウン操作がなされなかったときには、シフトダウンフラグＦｄｏｗｎが値１か否かを判定し（ステップＳ１３２）、シフトダウンフラグＦｄｏｗｎが値１のときには補正係数γを所定割合で１に近づくように処理して更新する（ステップＳ１３４）。例えば、補正係数γに一定値ｒを減算して１に近づくように処理してもよいし、補正係数γに一定値ｓを乗じて１に近づくように処理してもよい。これらの値ｒ，ｓは、値ｒ，ｓを用いて補正係数γが１に近づく処理を補正係数γに複数回行ったあと補正係数γが１以下になるように設定されている。そして、更新後の補正係数γが１以下になったか否かを判定し（ステップＳ１３６）、補正係数γが１を超えていたときにはエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に補正係数γを乗じた値を新たな目標回転数Ｎｅ＊とし（ステップＳ１３０）、補正係数γが１以下だったときには目標回転数Ｎｅ＊の補正を行うことなくシフトダウンフラグＦｄｏｗｎをゼロにリセットする（ステップＳ１３８）。これにより、Ｓレンジでシフトダウン操作がなされたときには、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を最適運転ポイントよりも高くなるように設定し直し、その後徐々に最適運転ポイントの回転数に近づくように設定することになる。したがって、実際には変速比を変化させるわけではないが、あたかも変速比がシフトダウン側に変更されたかのごとくエンジン２２の回転数を演出することにより運転者は変速感を得ることができる。
そしてステップＳ１１６，Ｓ１２４，Ｓ１３０又はＳ１３８のあと、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１４０）。すなわち、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。ここで、式（１）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５に示す。式（１）は、この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、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクＴｅｒ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に作用するトルクＴｍ２＊・Ｇｒとを示す。また、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。
[数１]
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …（１）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt …（２）
こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとモータ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限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（３）により計算すると共に、目標トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてモータ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（４）により計算し、トルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する。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、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する目標トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の出力制限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。なお、式（４）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。
[数２]
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr …（４）
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のトルク指令Ｔｍ１＊，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定すると、エンジンＥＣＵ２４に対してはエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを送信すると共にモータＥＣＵ４０に対してはモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を送信して（ステップＳ１５０）、本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燃料噴射制御や点火制御などを行う。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う。
次に、ハイブリッド自動車２０のメータＥＣＵ９６により実行されるメータ表示制御ルーチンについて説明する。図６はメータ表示制御ルーチンの一例を表すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
メータ表示制御ルーチンが実行されると、メータＥＣＵ９６は、まず、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを入力する処理を実行する（ステップＳ２０２）。ここで、シフトポジションＳＰはハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力されるものとした。続いて、シフトポジションＳＰがＳレンジつまりシーケンシャルシフトレンジにセットされているか否かを判定し（ステップＳ２０４）、Ｓレンジにセットされていないときには、上述したようにハイブリッド用電子制御ユニット７０による駆動制御ルーチンがエンジン要求パワーＰｅ＊に基づいて実行されている関係上、エンジン２２から出力されるエンジン出力パワーＰｅの変化の様子を表すパワーメータ９２（図７（ａ）参照）をメータ表示パネル９０に表示し（ステップＳ２０６）、現在のエンジン出力パワーＰｅの値を入力しその値をパワーメータ９２の針９２ａが指すようにメータ表示パネル９０の表示を制御し（ステップＳ２０８）、本ルーチンを終了する。なお、エンジン出力パワーＰｅは、エンジン要求パワーＰｅ＊と同値とみなしてハイブリッド用電子制御ユニット７０からエンジン要求パワーＰｅ＊の値を表示するようにしてもよい。
一方、ステップＳ２０４でＳレンジにセットされていたときには、上述したように、シフトアップ操作がなされたときにはあたかも実際に変速比がシフトアップ側に変更されたかのごとくエンジン２２の回転数を一旦低くし、シフトダウン操作がなされたときにはあたかも実際に変速比がシフトダウン側に変更されたかのごとくエンジン２２の回転数を一旦高くするというエンジン２２の回転数の演出制御を行うことから、エンジン２２の回転数の変化の様子を表すタコメータ９４をメータ表示パネル９０に表示し（ステップＳ２１０）、現在のエンジン２２の回転数の値を入力しその値をタコメータ９４の針９４ａが指すようにメータ表示パネル９０を制御し（ステップＳ２１２）、本ルーチンを終了する。なお、エンジン２２の回転数は、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランク角センサの検出値に基づいて算出した値を表示するようにしてもよいし、目標回転数Ｎｅ＊と同値とみなしてハイブリッド用電子制御ユニット７０から目標回転数Ｎｅ＊の値を表示するようにしてもよい。
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のメータ表示パネル９０が本発明の表示手段に相当し、メータＥＣＵ９６が表示制御手段に相当する。また、クランクシャフト２６が出力軸に、リングギヤ軸３２ａが駆動軸に、モータＭＧ２が電動機に、ハイブリッド用電子制御ユニット７０が車両制御手段に、モータＭＧ１と動力分配統合機構３０とが電力動力入出力手段に、モータＭＧ１が発電機に、動力分配統合機構３０が動力入出力手段に、それぞれ相当する。なお、本実施形態では、ハイブリッド自動車２０のメータＥＣＵ９６の動作を説明することにより本発明のメータ表示方法の一例も明らかにしている。
以上詳述した本実施形態によれば、パワーメータ９２とタコメータ９４を表示するにあたり、両者を並べて表示する場合に比べて小さな表示スペースで表示することができる。また、運転者によるシフトレバー８１の操作に伴うシフトポジションＳＰに基づいてパワーメータ９２とタコメータ９４のいずれかをメータ表示パネル９０に表示するため、運転者がシフトレバー８１を他のレンジからＳレンジに切り替えたりＳレンジから他のレンジに切り替えたりしたときにはその切り替え後のシフトポジションＳＰに合致した表示内容を表示することができる。更に、ハイブリッド自動車２０ではＳレンジでシフトアップ操作やシフトダウン操作が行われたとしても実際に変速機のギヤ比を変更させるのではなくあたかもギヤ比が変更されたかのごとくエンジン２２の回転数を変化させる演出を行うものであるが、運転者はシフトレバー８１をＳレンジにセットしたときにはタコメータ９４が表示されるためエンジン２２の回転数の演出を視認することができ、変速感を目で味わうことができる。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採ることができることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、シフトレバー８１がＳレンジにセットされているか否かに基づいてメータ表示パネル９０にパワーメータ９２とタコメータ９４のいずれかを表示するようにしたが、シフトレバー８１がＳレンジにセットされたときにはオンになりシフトレバー８１がＳレンジ以外のレンジにセットされたときにはオフになるシーケンシャルシフトスイッチを設け、メータＥＣＵ９６は、シーケンシャルシフトスイッチがオフのときにはメータ表示パネル９０にパワーメータ９２を表示し、シーケンシャルシフトスイッチがオンのときにはメータ表示パネル９０にタコメータ９４を表示してもよい。あるいは、上述した実施形態では、ハイブリッド自動車２０はＳレンジでシフトアップ操作やシフトダウン操作が行われたとしても実際に変速機のギヤ比を変更するのではなくあたかもギヤ比が変更されたかのごとくエンジン２２の回転数を変化させる演出を行うことから、シフトレバー８１がＳレンジにセットされているか否かを判定する代わりに、エンジン２２の回転数の演出を伴う運転状況か否かを判定し、その判定結果に基づいてメータ表示パネル９０にパワーメータ９２とタコメータ９４のいずれかを表示してもよい。あるいは、メータＥＣＵ９６は、モータ運転モードのときにはエンジン２２の回転数の変化を表示してもあまり意味がないことからメータ表示パネル９０にパワーメータ９２を表示するようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、メータＥＣＵ９６はパワーメータ９２とタコメータ９４とを切り替えてメータ表示パネル９０に表示する際、針９２ａ，９４ａは共通のままパワーメータ９２の目盛り表示とタコメータ９４の目盛り表示とを電気的に切り替えるようにしたが、図８に示すようにパワーメータ１９２とタコメータ１９４の目盛り表示は共通のまま（つまり常に両方の目盛りを表示したまま）、針１９２ａと針１９４ａとを電気的に切り替えて表示してもよい。ここで、パワーメータ１９２の目盛りは外側の円弧に沿って設けられ、タコメータ１９４の目盛りは内側の円弧に沿って設けられているため、パワーメータ１９２の針１９２ａはその先端が外側の円弧を超えるように表示され（図８（ａ）参照）、タコメータ１９４の針１９４ａはその先端が外側の円弧を超えず内側の円弧を超えるように表示される（図８（ｂ）参照）。
更に、上述した実施形態では、メータ表示パネル９０として液晶パネルを採用したが、種々の態様を表示できるものであれば特に液晶パネルに限定されるものではなく、例えば多数のＬＥＤを並べたパネルであってもよい。
更にまた、上述した実施形態のハイブリッド自動車２０では、Ｓレンジでシフトアップ操作やシフトダウン操作がなされたときには当初計算したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を低い値に更新するようにしたが、当初計算したエンジン要求パワーＰｅ＊を低い値に更新して更新後のエンジン要求パワーＰｅ＊に見合った最適運転ポイントのエンジン回転数とエンジントルクを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として制御してもよい。
そしてまた、上述した実施形態のハイブリッド自動車２０では、パワーメータ９２にエンジン２２から出力されるパワーを表示するようにしたが、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるパワーＰｒ（あるいは駆動要求パワーＰｒ＊）を表示してもよい。
そして更に、上述した実施形態のハイブリッド自動車２０では、モータ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９の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図９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。
そして更にまた、上述した実施形態のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪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１０の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、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に動力を出力する駆動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。
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。 駆動制御ルーチンのフローチャートである。 アクセル開度と車速と要求トルクとの関係を示すマップである。 最適運転ポイントを設定する様子を表す説明図である。 代表的な動作共線の説明図である。 メータ表示制御ルーチンのフローチャートである。 メータ表示パネルの説明図で、（ａ）はパワーメータを表し、（ｂ）はタコメータを表す。 別のメータ表示パネルの説明図で、（ａ）はパワーメータを表し、（ｂ）はタコメータを表す。 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。 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。
符号の説明
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ 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、４０ 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ＥＣＵ、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、９０ メータ表示パネル、９２ パワーメータ、９２ａ 針、９４ タコメータ、９４ａ 針、９６ メータＥＣＵ、１９２ パワーメータ、１９２ａ 針、１９４ タコメータ、１９４ａ 針、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (13)

  1. 内燃機関及び電動機を制御して該内燃機関及び該電動機の一方又は両方から車輪を回転させる駆動軸に動力を出力するハイブリッド自動車に利用されるメータ表示装置であって、
    前記ハイブリッド自動車に関する第１パラメータの変化の様子を表示する表示内容と前記ハイブリッド自動車に関する第２パラメータの変化の様子を表示する第２表示内容とを含む複数の表示内容を重畳して表示可能な表示手段と、
    前記表示手段に表示可能な複数の表示内容のいずれかを前記表示手段に表示する表示制御手段と、
    を備えるメータ表示装置。
  2. 前記表示制御手段は、運転者によるスイッチ操作又は前記ハイブリッド自動車の運転状況に基づいて前記複数の表示内容のいずれかを前記表示手段に表示する、請求項１に記載のメータ表示装置。
  3. 前記第１表示内容は前記内燃機関の回転数の変化の様子を表示する回転数計であり、前記第２表示内容は前記ハイブリッド自動車から出力されるパワー、前記内燃機関から出力されるパワー及び前記駆動軸に出力されるパワーのいずれかの変化の様子を表示する出力計である、請求項１又は２に記載のメータ表示装置。
  4. 前記表示制御手段は、シーケンシャルシフトスイッチがオンのときには前記表示手段に前記回転数計を表示し、前記シーケンシャルシフトスイッチがオフのときには前記表示手段に前記出力計を表示する、請求項３に記載のメータ表示装置。
  5. 前記表示制御手段は、前記ハイブリッド自動車の運転状況が前記内燃機関の回転数の演出を伴うときには前記表示手段に前記回転数計を表示し、前記ハイブリッド自動車の運転状況が前記内燃機関の回転数の演出を伴わないときには前記表示手段に前記出力計を表示する、請求項３に記載のメータ表示装置。
  6. 前記表示制御手段は、前記内燃機関の運転を停止して前記電動機から前記駆動軸に動力を出力するときには前記出力計を前記表示パネルに表示する、請求項３〜５のいずれかに記載のメータ表示装置。
  7. 前記表示制御手段は、前記出力計と前記回転数計とを切り替える際、少なくとも前記出力計の目盛り表示と前記回転数計の目盛り表示とを電気的に切り替える、請求項３〜６のいずれかに記載のメータ表示装置。
  8. 前記表示制御手段は、前記出力計と前記回転数計とを切り替える際、少なくとも前記出力計の針表示と前記回転数計の針表示とを電気的に切り替える、請求項３〜７のいずれかに記載のメータ表示装置。
  9. 内燃機関及び電動機を制御して該内燃機関及び該電動機の一方又は両方から駆動軸に動力を出力するハイブリッド自動車に利用されるメータ表示方法であって、
    前記ハイブリッド自動車に関する第１パラメータの変化の様子を表示する表示内容と前記ハイブリッド自動車に関する第２パラメータの変化の様子を表示する第２表示内容とを含む複数の表示内容を重畳して表示可能な表示手段に、該複数の表示内容のいずれかを前記表示手段に表示する、メータ表示方法。
  10. 請求項１〜８のいずれかに記載のメータ表示装置を搭載したハイブリッド自動車。
  11. 請求項１０に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸に接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
    該ハイブリッド自動車の運転状態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車両制御手段と、
    を備えるハイブリッド自動車。
  12. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力させる３軸式の動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段である、請求項１１に記載のハイブリッド自動車。
  13. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子の電磁的な作用による電力の入出力により前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な対回転子電動機である、請求項１１に記載のハイブリッド自動車。
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