JP2007261399A - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセル操作に対する違和感を運転者に与えるのを抑制する。
【解決手段】エンジンとモータとにより走行可能で、モータと電力をやり取り可能なキャパシタと、キャパシタと並列接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータを介してモータと電力をやり取り可能な二次電池とを備えるハイブリッド車において、キャパシタの残容量Ｓｃが小さいほどアクセルペダルの操作感が重くなるようペダルに反力を作用させるアクチュエータを制御する（Ｓ１９０）。これにより、同一のアクセル開度でもキャパシタの残容量によって出力されるトルクが左右されること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。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関から出力される動力と充放電可能な蓄電手段の電力を用いて電動機から出力される動力とにより走行可能な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、エンジンと、エンジンからの動力により発電する発電モータと、走行用の動力を出力する駆動モータと、両モータと電力をやり取りする二次電池および二次電池に並列接続されたキャパシタからなる蓄電装置とを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、走行時に、エンジンからの動力を用いて発電モータで発電し又は電力の供給を受けて駆動モータから動力を出力するようエンジンと両モータとを駆動制御することにより、蓄電装置の充放電を制御している。
特開２００４−１５８６６号公報

一般にモータはエンジンに比して出力応答性が良いから、蓄電装置の残容量が十分なときには、エンジンの応答遅れにより不足する動力を蓄電装置からの電力を用いて駆動モータから出力することにより、アクセルペダルの踏み込み量に応じた駆動力を迅速に出力することができる。しかしながら、蓄電装置の残容量が十分でないときには、駆動モータから十分な動力を出力することができなくなるから、アクセルペダルの踏み込みに対して出力される駆動力に遅れが生じる。特に、キャパシタは瞬時に大きな電力を駆動モータに供給することができるがその容量は二次電池に比して小さいことから、アクセルペダルの踏み込みに対する出力応答性がキャパシタの残容量によって大きく左右される場合が生じ、この場合、アクセルペダルの踏み込みに対する違和感を運転者に与えてしまう。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、内燃機関から出力される動力と充放電可能な蓄電手段の電力を用いて電動機から出力される動力とにより走行可能なハイブリッド車において、アクセル操作に対する違和感を運転者に与えるのを抑制するこを目的とする。

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車は、
内燃機関から出力される動力と充放電可能な蓄電手段の電力を用いて電動機から出力される動力とにより走行可能なハイブリッド車であって、
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く駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、
前記蓄電手段の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段と、
前記検出された蓄電手段の蓄電状態に基づいてアクセル操作感を変更するアクセル操作感変更手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、内燃機関から出力される動力と充放電可能な蓄電手段の電力を用いて電動機から出力される動力とにより走行可能なハイブリッド車において、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し、この設定された要求駆動力により走行するよう内燃機関と電動機とを駆動制御し、蓄電手段の蓄電状態に基づいてアクセル操作感を変更する。これにより、蓄電手段の蓄電状態に起因して同一のアクセル操作で出力される駆動力が異なる場合が生じても、アクセル操作に対する違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。ここで、「アクセル操作感の変更」には、アクセル操作に対する反力を変更するものが含まれる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記アクセル操作感変更手段は、前記蓄電状態として前記蓄電手段から瞬時に供給できる電力が小さいほど重くなる傾向にアクセル操作感を変更する手段であるものとすることもできる。こうすれば、アクセル操作感をより良好なものとすることができる。

また、本発明のハイブリッド車において、前記蓄電手段は、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、前記電動機に対して前記キャパシタと並列に接続され直流電力を電圧変換する電圧変換器と、該電圧変換器を介して前記電動機と電力のやり取りが可能な二次電池と、を備える手段であり、前記蓄電状態検出手段は、前記キャパシタの蓄電状態を検出する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の蓄電状態に基づいてアクセル操作感を変更することによる効果をより顕著なものとすることができる。

さらに、本発明のハイブリッド車において、前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動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電力動力入出力手段を備え、前記駆動制御手段は、前記内燃機関と前記電動機と前記電力動力入出力手段とを駆動制御する手段であるものとすることもできる。この場合、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軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、前記第３の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し、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、電磁的な作用により該第１の回転子と該第２の回転とを相対的に回転させる対回転子電動機であるものとすることもできる。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関から出力される動力と充放電可能な蓄電手段の電力を用いて電動機から出力される動力とにより走行可能なハイブリッド車の制御方法であって、
（ａ）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し、
（ｂ）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動機とを駆動制御し、
（ｃ）前記蓄電手段の蓄電状態に基づいてアクセル操作感を変更する
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車の制御方法によれば、内燃機関から出力される動力と充放電可能な蓄電手段の電力を用いて電動機から出力される動力とにより走行可能なハイブリッド車において、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し、この設定された要求駆動力により走行するよう内燃機関と電動機とを駆動制御し、蓄電手段の蓄電状態に基づいてアクセル操作感を変更する。これにより、蓄電手段の蓄電状態に起因して同一のアクセル操作で出力される駆動力が異なる場合が生じても、アクセル操作に対する違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。

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、ＤＣ／ＤＣコンバータ５２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやり取りする二次電池５０と、モータＭＧ１，ＭＧ２に対してＤＣ／ＤＣコンバータ５２と並列接続されたキャパシタ５４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を介して二次電池５０（ＤＣ／ＤＣコンバータ５２）やキャパシタ５４と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とＤＣ／ＤＣコンバータ５２とキャパシタ５４とを接続する電力ライン５８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、二次電池５０やキャパシタ５４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、二次電池５０やキャパシタ５４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。

二次電池５０とキャパシタ５４は、電源用電子制御ユニット（以下、電源ＥＣＵという）５６によって管理されている。電源ＥＣＵ５６には、二次電池５０を管理するのに必要な信号、例えば、二次電池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や二次電池５０の出力端子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，二次電池５０に取り付けられた温度センサ５１からの二次電池温度Ｔｂなどが入力されると共に、キャパシタ５４を管理するために必要な信号、例えば、キャパシタ５４の端子間に設置された電圧センサ５５からの端子間電圧Ｖｃやキャパシタ５４に取り付けられた図示しない温度センサからのキャパシタ温度Ｔｃなどが入力されており、必要に応じて二次電池５０やキャパシタ５４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、電源ＥＣＵ５６では、二次電池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Ｓｂを演算し、キャパシタ５４を管理するために電圧センサ５５により検出された端子間電圧Ｖｃに基づいて残容量Ｓｃを演算している。なお、キャパシタ５４の残容量Ｓｃは、端子間電圧Ｖｃに置き換えて考えるものとしてもよい。

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８４ａ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。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、アクセルペダル８３の踏み込みに対して反力を作用させるアクチュエータ（例えばサーボモータなど）８４ｂへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている（図２参照）。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，電源ＥＣＵ５６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，電源ＥＣＵ５６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二次電池５０やキャパシタ５４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二次電池５０やキャパシタ５４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３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，Ｎｍ２，二次電池５０の残容量Ｓｂ，キャパシタ５４の残容量Ｓｃ，二次電池５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊，キャパシタ５４が要求する充放電要求パワーＰｃ＊，二次電池５０から入出力が許容される電力の最大値としての入出力制限Ｗｂｉ，Ｗｂｏ，キャパシタ５４から入出力が許容される電力の最大値としての入出力制限Ｗｃｉ，Ｗｃｏ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、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、残容量Ｓｂは、二次電池５０の充放電電流の積算値に基づいて演算されものを電源ＥＣＵ５６から通信により入力するものとし、残容量Ｓｃは、電圧センサ５５により検出されたキャパシタ５４の端子間電圧Ｖｃに基づいて演算されたものを電源ＥＣＵ５６から通信により入力するものとした。さらに、充放電要求パワーＰｂ＊は、二次電池５０の残容量Ｓｂに基づいて設定されたものを電源ＥＣＵ５６から通信により入力するものとし、充放電要求パワーＰｃ＊は、キャパシタ５４の残容量Ｓｃ（端子間電圧Ｖｃ）に基づいて設定されたものを電源ＥＣＵ５６から通信により入力するものとした。また、入出力制限Ｗｂｉ，Ｗｂｏは、温度センサ５１により検出された二次電池温度Ｔｂと二次電池５０の残容量Ｓｂとに基づいて設定されたものを電源ＥＣＵ５６から通信により入力するものとし、入出力制限Ｗｃｉ，Ｗｃｏは、キャパシタ５４の残容量Ｓｃ（端子間電圧Ｖｃ）に基づいて設定されたものを電源ＥＣＵ５６から通信により入出力するものとした。なお、実施例では、キャパシタ５４の入出力制限Ｗｃｉ，Ｗｃｏについては残容量Ｓｃ（端子間電圧Ｖｃ）に基づいて設定するものとしたが、残容量Ｓｃに加えてキャパシタ温度Ｔｃに基づいて設定するものとしてもよい。こうしてデータを入力すると、入力したキャパシタ５４の充放電要求パワーＰｃ＊に基づいて電力ライン５８に作用させるべき目標電圧Ｖ＊を設定する（ステップＳ１１０）。

続いて、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Ｓ１２０）。ここで、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４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を乗じたものと二次電池５０の充放電要求パワーＰｂ＊とキャパシタ５４の充放電要求パワーＰｃ＊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。

そして、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン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）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図５に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

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６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、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、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、二次電池５０の入出力制限Ｗｂｉ，Ｗｂｏとキャパシタ５４の入出力制限Ｗｃｉ，Ｗｃｏとの和と計算したモータ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、二次電池５０の入出力制限Ｗｂｉ，Ｗｂｏおよびキャパシタ５４の入出力制限Ｗｃｉ，Ｗｃｏ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６の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin=(Wbi+Wci-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wbo+Wco-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にそれぞれ送信する（ステップＳ１８０）。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。

そして、キャパシタ５４の残容量Ｓｃ（端子間電圧Ｖｃ）に基づいてペダル反力Ｄｐを設定すると共に設定したペダル反力Ｄｐがアクセルペダル８３の踏み込みに対する反力として作用するようアクチュエータ８４ｂを駆動制御して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。ここで、ペダル反力Ｄｐは、実施例では、残容量Ｓｃとペダル反力Ｄｐとの関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、残容量Ｓｃが与えられると記憶しているマップから対応するペダル反力Ｄｐを導出して設定するものとした。このマップの一例を図７に示す。図示するように、ペダル反力ＤＰは、残容量Ｓｃが小さいほどアクセルペダル８３の操作感が重くなるよう設定するものとした。

いま、アクセルペダル８３が大きく踏み込まれたときを考える。アクセルペダル８３が大きく踏み込まれると、これに応じてエンジン２２の要求パワーＰｅ＊は大きくなるが、エンジン２２の応答遅れにより実際に出力される動力は比較的ゆっくりとしか大きくならない。キャパシタ５４の残容量Ｓｃが大きいときには、要求パワーＰｅ＊に対する不足分は主に瞬時に大きな電力の出力が可能なキャパシタ５４からの電力によって賄うことができるから、リングギヤ軸３２ａには要求トルクＴｒ＊を迅速に出力することができるが、キャパシタ５４の残容量Ｓｃが小さいときには、要求トルクＴｒ＊に対してリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクに遅れが生じる。このように、同一のアクセル開度Ａｃｃで運転者がアクセルペダル８３を踏み込んでもキャパシタ５４の残容量Ｓｃによってリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクは大きく左右されるから、アクセルペダル８３の踏み込みに対する違和感を運転者に与える場合がある。ステップＳ１９０でキャパシタ５４の残容量Ｓｃが小さいほどアクセルペダル８３の操作感を重くするのは、同一のアクセル開度Ａｃｃに対してリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが異なることによる違和感を運転者に与えるのを抑制するためである。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アクセル開度Ａｃｃに基づく要求トルクＴｒ＊が二次電池５０の残容量Ｓｂに基づく入出力制限Ｗｂｉ，Ｗｂｏおよびキャパシタ５４の残容量Ｓｃに基づく入出力制限Ｗｃｉ，Ｗｃｏの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを駆動制御し、キャパシタ５４の残容量Ｓｃが小さいほどアクセルペダル８３の踏み込みに対する操作感が重くなるようアクセルペダル８３の踏み込みに対して反力を作用させるアクチュエータ８４ｂを駆動制御するから、同一のアクセル開度Ａｃｃでアクセルペダル８３が踏み込まれたときでも主にキャパシタ５４の残容量Ｓｃによってリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが大きく左右されること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。この結果、運転フィーリングをより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、キャパシタ５４の残容量Ｓｃ（端子間電圧Ｖｃ）のみに基づいてペダル反力Ｄｐを設定するものとしたが、二次電池５０の残容量Ｓｂのみに基づいてペダル反力Ｄｐを設定するものとしてもよいし、キャパシタ５４の残容量Ｓｃと二次電池５０の残容量Ｓｂとに基づいてペダル反力Ｄｐを設定するものとしてもよい。また、こうしたキャパシタ５４の残容量Ｓｃや二次電池５０の残容量Ｓｂの他に、残容量Ｓｂ，Ｓｃに基づいて設定される各種パラメータ、例えばキャパシタ５４の充放電要求パワーＰｃ＊や二次電池５０の充放電要求パワーＰｂ＊，キャパシタ５４の入出力制限Ｗｃｉ，Ｗｃｏ，二次電池５０の入出力制限Ｗｂｉ，Ｗｂｏなどに基づいてペダル反力Ｄｐを設定するものとしてもよい。

実施例では、本発明をエンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを備えるハイブリッド自動車２０に適用するものとしたが、これに限られず、内燃機関からの動力と蓄電装置からの電力を用いて電動機から出力される動力とにより走行することができる如何なるハイブリッド自動車に適用するものとしてもよい。例えば、図８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８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し、図９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し、図１０の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、エンジン２２の出力軸にクラッチＣＬを介して接続されると共に駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸に接続された変速機３３０と、駆動軸に動力を入出力可能な電動機３４０とを備えるものとしてもよい。

実施例では、電動機と電力のやり取りが可能な蓄電装置として二次電池５０とキャパシタ５４とを備えるものとしたが、いずれか一方のみを備えるものとしてもよい。

以上、本発明の実施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、車両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。 アクセルペダル８３の踏み込みに対して反力を作用させるアクチュエータ８４ｂを示す説明図である。 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。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子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。 キャパシタ５４の残容量Ｓｃとペダル反力Ｄｐとの関係の一例を示すマップである。 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。 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０，３２０ 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 二次電池、５１ 温度センサ、５２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、５４ キャパシタ、５５ 電圧センサ、５６ 電源用電子制御ユニット（電源ＥＣＵ）、５８ 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、８４ａ アクセルペダルポジションセンサ、８４ｂ アクチュエータ、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、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 (7)

1. 内燃機関から出力される動力と充放電可能な蓄電手段の電力を用いて電動機から出力される動力とにより走行可能なハイブリッド車であって、
   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く駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、
   前記蓄電手段の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段と、
   前記検出された蓄電手段の蓄電状態に基づいてアクセル操作感を変更するアクセル操作感変更手段と
   を備えるハイブリッド車。
2. 前記アクセル操作感変更手段は、前記蓄電状態として前記蓄電手段から瞬時に供給できる電力が小さいほど重くなる傾向にアクセル操作感を変更する手段である請求項１記載のハイブリッド車。
3. 請求項１または２記載のハイブリッド車であって、
   前記蓄電手段は、前記電動機と電力のやり取りが可能なキャパシタと、前記電動機に対して前記キャパシタと並列に接続され直流電力を電圧変換する電圧変換器と、該電圧変換器を介して前記電動機と電力のやり取りが可能な二次電池と、を備える手段であり、
   前記蓄電状態検出手段は、前記キャパシタの蓄電状態を検出する手段である
   ハイブリッド車。
4. 請求項１ないし３いずれか記載のハイブリッド車であって、
   前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動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電力動力入出力手段を備え、
   前記駆動制御手段は、前記内燃機関と前記電動機と前記電力動力入出力手段とを駆動制御する手段である
   ハイブリッド車。
5. 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軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、前記第３の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４記載のハイブリッド車。
6. 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、電磁的な作用により該第１の回転子と該第２の回転とを相対的に回転させる対回転子電動機である請求項４記載のハイブリッド車。
7. 内燃機関から出力される動力と充放電可能な蓄電手段の電力を用いて電動機から出力される動力とにより走行可能なハイブリッド車の制御方法であって、
   （ａ）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し、
   （ｂ）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動機とを駆動制御し、
   （ｃ）前記蓄電手段の蓄電状態に基づいてアクセル操作感を変更する
   ハイブリッド車の制御方法。
   

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