JP2007131102A - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のこもり音などの異音による違和感を運転者に与えないようにすると共にエネルギ効率の更なる向上を図る。
【解決手段】乗員室に出力される音量（室内出力音量）が大きいほどエンジンの低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインＬを設定してエンジンを運転制御する。これにより、エンジンを低回転高トルクの領域で運転することにより生じ得るこもり音などの異音を乗員室に出力される音声でマスクすると共により効率の高い運転ポイントでエンジンを運転することができる。この結果、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができると共に車両のエネルギ効率を向上させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。

従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンからの動力をプラネタリギヤと二つのモータとによりトルク変換して走行するハイブリッド車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、エンジンから出力しようとする駆動要求パワーがエンジンのこもり音領域内となるときには、ヒステリシスをもってエンジンの運転ポイントをこもり音領域境界近傍のポイントとして運転する。そして、これにより、こもり音の発生を抑制している。
特開２００５−１２７１８５号公報

上述のハイブリッド車のように、エンジンの運転ポイントを任意に変更可能なハイブリッド車では、運転者に違和感を与えないようにエンジンをこもり音が生じない領域で運転することが望まれる。一方、エネルギ資源の有効利用の観点からハイブリッド車のエネルギ効率の更なる向上も望まれる。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、内燃機関のこもり音などの異音による違和感を運転者に与えないようにすることを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、エネルギ効率の更なる向上を図ることを目的の一つとする。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１のハイブリッド車は、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、
走行用の動力を出力する電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
乗員室に音声を出力する音声出力手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記音声出力手段の作動状態に基づいて前記内燃機関の運転に課す運転制約を設定する運転制約設定手段と、
前記設定された運転制約に基づいて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基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第１のハイブリッド車では、乗員室に音声を出力する音声出力手段の作動状態に基づいて内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、この設定した運転制約に基づいて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基づく駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。乗員室に音声を出力する音声出力手段の作動状態に応じて内燃機関の運転に伴って生じるこもり音などの異音はマスクされるから、音声出力手段の作動状態に応じてこもり音などの異音による違和感を運転者に与えない程度の運転制約を設定し、この設定した運転制約に基づいて内燃機関を運転することができる。この結果、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。このように、音声出力手段の作動状態に応じて運転制約を設定するから、音声出力手段の作動状態によって設定する運転制約の自由度を大きくすることができる。したがって、こもり音などの異音を運転者に与えない程度の範囲内で内燃機関の効率がよくなるよう運転制約を設定することもできる。このように運転制約を設定すれば、内燃機関の効率を向上させることができ、ハイブリッド車のエネルギ効率を向上させることができる。

こうした本発明の第１のハイブリッド車において、前記音声出力手段は音量の調整が可能な手段であり、前記運転制約設定手段は前記音声出力手段により調整された音量が大きいほど前記内燃機関の運転に伴って生じるこもり音を許容するよう運転制約を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、調整された音量に応じてこもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。

また、本発明の第１のハイブリッド車において、前記音声出力手段は音量レベルを出力可能な手段であり、前記運転制約設定手段は前記音声出力手段から出力される音量レベルが大きいほど前記内燃機関の運転に伴って生じるこもり音を許容するよう運転制約を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、出力される音量レベルに応じてこもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。

本発明の第２のハイブリッド車は、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、
走行用の動力を出力する電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
乗員室の音声を検出する音声検出手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記検出された音声に基づいて前記内燃機関の運転に課す運転制約を設定する運転制約設定手段と、
前記設定された運転制約に基づいて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基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第２のハイブリッド車では、検出された乗員室の音声に基づいて内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、この設定した運転制約に基づいて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基づく駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。検出された乗員室の音声に応じて内燃機関の運転に伴って生じるこもり音などの異音はマスクされるから、乗員室の音声に応じてこもり音などの異音による違和感を運転者に与えない程度の運転制約を設定し、この設定した運転制約に基づいて内燃機関を運転することができる。この結果、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。このように、乗員室の音声に応じて運転制約を設定するから、乗員室の音声によって設定する運転制約の自由度を大きくすることができる。したがって、こもり音などの異音を運転者に与えない程度の範囲内で内燃機関の効率がよくなるよう運転制約を設定することもできる。このように運転制約を設定すれば、内燃機関の効率を向上させることができ、ハイブリッド車のエネルギ効率を向上させることができる。

こうした本発明の第２のハイブリッド車において、前記運転制約設定手段は、前記検出された音声のレベルが大きいほど前記内燃機関の運転に伴って生じるこもり音を許容するよう運転制約を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、検出された音声のレベルに応じてこもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。

上述した本発明の第１または第２のハイブリッド車において、前記運転制約設定手段は、前記こもり音を許容する範囲内で前記内燃機関の効率がよくなるよう運転制約を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の効率を向上させることができ、ハイブリッド車のエネルギ効率を向上させることができる。

また、上述した本発明の第１または第２のハイブリッド車において、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車軸と回転軸との３軸に接続され該３軸に入出力された動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記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ものとすることもできる。

本発明の第１のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続されて電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、走行用の動力を出力する電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、乗員室に音声を出力する音声出力手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記音声出力手段の作動状態に基づいて前記内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、
前記設定した運転制約に基づいて前記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基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の第１のハイブリッド車の制御方法では、音声出力手段の作動状態に基づいて内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、この設定した運転制約に基づいて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基づく駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。乗員室に音声を出力する音声出力手段の作動状態に応じて内燃機関の運転に伴って生じるこもり音などの異音はマスクされるから、音声出力手段の作動状態に応じてこもり音などの異音による違和感を運転者に与えない程度の運転制約を設定し、この設定した運転制約に基づいて内燃機関を運転することができる。この結果、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。このように、音声出力手段の作動状態に応じて運転制約を設定するから、音声出力手段の作動状態によって設定する運転制約の自由度を大きくすることができる。したがって、こもり音などの異音を運転者に与えない程度の範囲内で内燃機関の効率がよくなるよう運転制約を設定することもできる。このように運転制約を設定すれば、内燃機関の効率を向上させることができ、ハイブリッド車のエネルギ効率を向上させることができる。

本発明の第２のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、走行用の動力を出力する電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、乗員室の音声を検出する音声検出手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記音声検出手段により検出された音声に基づいて前記内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、
前記設定された運転制約に基づいて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基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の第２のハイブリッド車の制御方法では、音声検出手段により検出された音声に基づいて内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、この設定した運転制約に基づいて内燃機関が運転されると共に設定された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。検出された乗員室の音声に応じて内燃機関の運転に伴って生じるこもり音などの異音はマスクされるから、乗員室の音声に応じてこもり音などの異音による違和感を運転者に与えない程度の運転制約を設定し、この設定した運転制約に基づいて内燃機関を運転することができる。この結果、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。このように、乗員室の音声に応じて運転制約を設定するから、乗員室の音声によって設定する運転制約の自由度を大きくすることができる。したがって、こもり音などの異音を運転者に与えない程度の範囲内で内燃機関の効率がよくなるよう運転制約を設定することもできる。このように運転制約を設定すれば、内燃機関の効率を向上させることができ、ハイブリッド車のエネルギ効率を向上させることができる。

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、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、乗員室９０の運転席前方のコンソールパネルに組み込まれたナビゲーションシステム９１と、車両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な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。

ナビゲーションシステム９１は、入力された目的地までの走行ルートを検索して表示すると共に車両の現在位置を検出して表示するオーディオ機能内蔵のナビゲーションシステムとして構成されており、地図情報を記憶する図示しない記憶装置や図示しない表示装置，図示しないＧＰＳアンテナなどの他、乗員室９０に音声出力するためのスピーカ９３ａ、９３ｂ，ＣＤ一体型チューナ９４，音量を調整するための音量調整ボタン９５，音声を認識するためのマイク９６，システム全体をコントロールするナビゲーション用電子制御ユニット（以下、ナビゲーションＥＣＵという）９２などを備える。ナビゲーションＥＣＵ９２には、図示しないＧＰＳアンテナからのＧＰＳ信号やＣＤ一体型チューナ９４からの音声信号，音量調整ボタン９５などの操作ボタンからの操作信号，音声認識マイク９６から音声信号などが入力されており、ナビゲーションＥＣＵ９２からは、図示しない表示装置への表示信号やスピーカ９３ａ，９３ｂへの音声出力信号などが出力されている。また、ナビゲーションＥＣＵ９２は、ハイブリッド電子制御ユニット７０と通信しており、必要に応じてナビゲーションシステム９１の状態に関するデータを通信によりハイブリッド電子制御ユニット７０に出力する。

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，ナビゲーションＥＣＵ９２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，ナビゲーションＥＣＵ９２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

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、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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，音量レベルＶＬ，調整音量Ｖｋ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、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３ａからの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータ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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。また、音量レベルＶＬと調整音量Ｖｋは、音源に固有のレベルとしてナビゲーションシステム９１のナビゲーションＥＣＵ９２に入力される音量レベルＶＬと、音量調整ボタン９５の操作に基づいてナビゲーションＥＣＵ９２により調整される調整音量ＶｋとをナビゲーションＥＣＵ９２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＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。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。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和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。

続いて、入力した音量レベルＶＬと調整音量Ｖｋとの積に基づいてエンジン２２の運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊）を設定するための動作ラインＬを設定し（ステップＳ１２０）、設定した動作ラインＬを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１３０）。ここで、音量レベルＶＬと調整音量Ｖｋとの積は、音源に固有の音量レベルＶＬが調整音量Ｖｋで増幅されて乗員室９０にスピーカ９３ａ，９３ｂから出力されることを考えると、乗員室にスピーカ９３ａ、９３ｂから出力される室内出力音量となる。図４に室内出力音量と動作ラインとエンジン２２の運転ポイント（回転数，トルク）との関係の一例を示す。実施例では、図示するように、室内出力音量が大きくなるほどエンジン２２の運転領域のうち比較的低回転の領域におけるトルクが大きくなるように動作ラインＬを設定する。一般に、エンジン２２を運転する場合、低回転領域では高トルク領域で運転する方が効率が高くなるが、エンジン２２を低回転高トルク領域で運転すると、エンジン２２の振動などに基づいていわゆるこもり音といわれる異音が生じ、運転者や乗員に違和感や不快感を与える場合がある。実施例では、乗員室９０の室内出力音量が大きくなるほどこもり音をより大きくマスクすることができることを用いて、室内出力音量が大きくなるほどエンジン２２の低回転領域における高トルクの運転を許容することにより、運転者や乗員にこもり音による違和感や不快感を生じさせない範囲で、エンジン２２を効率の高い運転ポイントで運転しようとするのである。具体的には、図４に示すように、室内出力音量が小さいときには、低回転の領域でトルクが小さなラインが動作ラインＬとして設定され、設定された動作ラインと要求パワーＰｅ＊が一定の交点の回転数Ｎ１とトルクＴ１とがエンジン２２の運転ポイントとして設定され、室内出力音量が大きいときには、低回転の領域でトルクが大きなラインが動作ラインＬとして設定され、設定された動作ラインＬと要求パワーＰｅ＊が一定の交点の回転数Ｎ２とトルクＴ２とがエンジン２２の運転ポイントとして設定される。

次に、設定した目標回転数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（ステップＳ１４０）。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。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、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。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。

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Ｓ１５０）、要求トルク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Ｓ１６０）、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Ｓ１７０）。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。なお、式（５）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。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (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Ｓ１８０）、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、乗員室９０にスピーカ９３ａ，９３ｂから出力される室内出力音量（音量レベルＶＬと調整音量Ｖｋとの積）が大きいほどエンジン２２の低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインを設定してエンジン２２を運転制御することにより、エンジン２２を低回転高トルク領域で運転することにより生じ得るこもり音などの異音を室内出力音量でマスクすると共により効率の高い運転ポイントでエンジン２２を運転することができる。この結果、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができると共に車両のエネルギ効率を向上させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、室内出力音量（音量レベルＶＬと調整音量Ｖｋとの積）に基づいて動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するものとしたが、音量レベルＶＬまたは調整音量Ｖｋのうちいずれか一方に基づいて動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、乗員室９０にスピーカ９３ａ，９３ｂから出力される音声の室内出力音量が大きいほどエンジン２２の低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインを設定してエンジン２２を運転制御するものとしたが、乗員室９０における音声が大きくなるほどこもり音をより大きくマスクすることができることを用いて、乗員室９０での音声が大きいほどエンジン２２の低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するものとしてもよい。例えば、音量レベルＶＬと調整音量Ｖｋとの積としての室内出力音量に代えて、マイク９６により検出される音声信号の音声レベルＶＣが大きいほどエンジン２２の低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインを設定してエンジン２２を運転制御するものとしてもよい。この場合の駆動制御ルーチンの一例を図６に示す。図６の駆動制御ルーチンでは、ステップＳ１００Ｂで音量レベルＶＬと調整音量Ｖｋの入力に代えてマイク９６により検出される音声信号の音声レベルＶＣを入力し、ステップＳ１２０Ｂで入力した音声レベルＶＣが大きいほどエンジン２２の低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインＬを設定する。そして、設定した動作ラインＬを用いて図２の駆動制御ルーチンを用いて説明したステップＳ１３０以降の処理を実行する。こうした変形例でも乗員室９０での音声が大きいほどエンジン２２の低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御することにより、エンジン２２を低回転高トルク領域で運転することにより生じ得るこもり音などの異音を乗員室９０の音声でマスクすると共により効率の高い運転ポイントでエンジン２２を運転することができる。この結果、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができると共に車両のエネルギ効率を向上させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、オーディオ機能内蔵のナビゲーションシステム９１がスピーカ９３ａ，９３ｂから出力する室内出力音量に基づいて動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するものとしたが、ナビゲーション機能のない通常のオーディオシステムやラジオ，ＣＤプレーヤなど、乗員室９０に音声出力可能ないかなる装置の出力音声に基づいて動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、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７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７における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン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８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。

実施例やその変形例では、乗員室に出力される音声や乗員室の音声に基づいて動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するハイブリッド自動車の形態を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明したが、こうしたハイブリッド自動車の形態だけでなく、ハイブリッド自動車の制御方法の形態としてもよい。

以上、本発明を実施するための最良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、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例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。 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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 室内出力音量と動作ラインＬとエンジン２２の運転ポイント（回転数，トルク）との関係を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。 変形例の駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，２０Ｂ，１２０，２２０ 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、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、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、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、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 乗員室、９１ ナビゲーションシステム、９２ ナビゲーション用電子制御ユニット（ナビゲーションＥＣＵ）、９３ａ，９３ｂ スピーカ、９４ ＣＤ一体型チューナ、９５ 音量調整ボタン、９６ マイク、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 (9)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、
   走行用の動力を出力する電動機と、
   前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   乗員室に音声を出力する音声出力手段と、
   走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記音声出力手段の作動状態に基づいて前記内燃機関の運転に課す運転制約を設定する運転制約設定手段と、
   前記設定された運転制約に基づいて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基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
   を備えるハイブリッド車。
2. 請求項１記載のハイブリッド車であって、
   前記音声出力手段は、音量の調整が可能な手段であり、
   前記運転制約設定手段は、前記音声出力手段により調整された音量が大きいほど前記内燃機関の運転に伴って生じるこもり音を許容するよう運転制約を設定する手段である
   ハイブリッド車。
3. 請求項１または２記載のハイブリッド車であって、
   前記音声出力手段は、音量レベルを出力可能な手段であり、
   前記運転制約設定手段は、前記音声出力手段から出力される音量レベルが大きいほど前記内燃機関の運転に伴って生じるこもり音を許容するよう運転制約を設定する手段である
   ハイブリッド車。
4. 内燃機関と、
   前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、
   走行用の動力を出力する電動機と、
   前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   乗員室の音声を検出する音声検出手段と、
   走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記検出された音声に基づいて前記内燃機関の運転に課す運転制約を設定する運転制約設定手段と、
   前記設定された運転制約に基づいて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基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
   を備えるハイブリッド車。
5. 前記運転制約設定手段は、前記検出された音声のレベルが大きいほど前記内燃機関の運転に伴って生じるこもり音を許容するよう運転制約を設定する手段である請求項４記載のハイブリッド車。
6. 前記運転制約設定手段は、前記こもり音を許容する範囲内で前記内燃機関の効率がよくなるよう運転制約を設定する手段である請求項２，３，５のいずれか記載のハイブリッド車。
7. 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車軸と回転軸との３軸に接続され該３軸に入出力された動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記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１ないし
   ６いずれか記載のハイブリッド車。
8. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続されて電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、走行用の動力を出力する電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、乗員室に音声を出力する音声出力手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
   （ａ）前記音声出力手段の作動状態に基づいて前記内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、
   （ｂ）前記設定した運転制約に基づいて前記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基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する、
   ハイブリッド車の制御方法。
9. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、走行用の動力を出力する電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、乗員室の音声を検出する音声検出手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
   （ａ）前記音声検出手段により検出された音声に基づいて前記内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、
   （ｂ）前記設定された運転制約に基づいて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基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する、
   ハイブリッド車の制御方法。
   

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