JP2008155684A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】若干の燃費を悪化させても車両の振動や騒音の抑制を優先するか若干の振動や騒音が生じても車両の燃費を優先するかを自由に選択できるようにする。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、ＥＣＯスイッチ８９がオンされているときに、ＥＣＯスイッチ８９のオフ時に用いられる第１車速Ｖよりも小さい第２車速Ｖ２を閾値Ｖｒｅｆとして選択される騒音排除用動作ラインまたは効率用動作ラインを用いて要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊に対応したエンジン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＊とが設定され（ステップＳ１６０またはＳ１７０）、設定された目標運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力によって走行するようエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ１８０〜Ｓ２２０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、エンジンの騒音レベルがロードノイズレベル以下のときには燃費が良くなる動作ライン上の運転ポイントでエンジンを運転し、エンジンの騒音レベルがロードノイズレベルより高いときには燃費が良くなる動作ライン上の運転ポイントのうち車両の共振領域に属する運転ポイントを避けた運転ポイントでエンジンを運転するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、こうしたエンジンの運転制御により、車両の共振等による振動や騒音による運転者に与える影響を低減している。
特開平１１−１０３５０１号公報

しかしながら、上述の車両では、エンジンの騒音レベルとロードノイズレベルとにより得られる運転ポイントによってエンジンが運転されるから、車両の共振等による振動や騒音を抑制することができるものの車両の燃費が低下する場合も生じる。一方、若干の振動や騒音が生じても車両の燃費を優先したいときもある。

本発明の車両およびその制御方法は、若干の燃費を悪化させても車両の振動や騒音の抑制を優先するか若干の振動や騒音が生じても車両の燃費を優先するかを自由に選択できるようにすることを目的とする。

本発明の車両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。

本発明の車両は、
内燃機関と、
車軸側に接続される車軸側回転要素と前記内燃機関の機関軸に接続されると共に前記車軸側回転要素に対して差回転可能な機関側回転要素とを有し、前記機関軸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動力伝達手段と、
燃費を優先する燃費優先モードとするか否かを選択するための燃費優先モード選択スイッチと、
車両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、
前記燃費優先モード選択スイッチがオフされているときには、前記内燃機関の運転可能領域のうち騒音を生じる所定の騒音領域を除いて前記内燃機関を効率よく運転するための運転制約である騒音排除用運転制約と前記騒音領域を含む前記内燃機関の運転可能領域で該内燃機関を効率よく運転するための運転制約である効率用運転制約と第１の制約選択条件とを用いて前記設定された要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に、前記燃費優先モード選択スイッチがオンされているときには、前記騒音排除用運転制約と前記効率用運転制約と前記第１の制約選択条件に比べて燃費を優先する第２の制約選択条件とを用いて前記設定された要求駆動力に対応した前記内燃機関の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で前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記動力伝達手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、燃費優先モード選択スイッチがオフされているときには内燃機関の運転可能領域のうち騒音を生じる所定の騒音領域を除いて内燃機関を効率よく運転するための運転制約である騒音排除用運転制約と騒音領域を含む内燃機関の運転可能領域で該内燃機関を効率よく運転するための運転制約である効率用運転制約と第１の制約選択条件とを用いて車両に要求される要求駆動力に対応した内燃機関の目標運転ポイントが設定されると共に、設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と動力伝達手段とが制御される。また、燃費優先モード選択スイッチがオンされているときには、騒音排除用運転制約と効率用運転制約と第１の制約選択条件に比べて燃費を優先する第２の制約選択条件とを用いて要求駆動力に対応した内燃機関の目標運転ポイントが設定され、設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と動力伝達手段とが制御される。これにより、燃費優先モード選択スイッチを操作するだけで、燃費を優先するか車両の振動や騒音の抑制を優先するかを自由に選択することができる。すなわち、燃費優先モード選択スイッチをオフすることにより若干の燃費の悪化を招くものの車両の振動や騒音の抑制を優先することができ、燃費優先モード選択スイッチをオンすることにより若干の振動や騒音が生じるものの車両の燃費を向上させることが可能となる。

こうした本発明の車両において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記第１の制約選択条件は、前記検出された車速が第１の車速未満のときには前記騒音排除用運転制約を選択させると共に前記検出された車速が前記第１の車速以上のときには前記効率用運転制約を選択させる条件であり、前記第２の制約選択条件は、前記検出された車速が前記第１の車速よりも小さい第２の車速未満のときには前記騒音排除用運転制約を選択させると共に前記検出された車速が前記第２の車速以上のときには前記効率用運転制約を選択させる条件である、ものとすることもできる。すなわち、燃費優先モードスイッチがオフされており、第１の制約選択条件が用いられる場合には、ある程度車速が高くなるまで騒音排除用運転制約が選択され、ロードノイズ等により車両の共振等に起因した振動や騒音がマスクされるようになってから効率用運転制約が選択されるようになる。これにより、燃費優先モード選択スイッチをオフすることにより若干の燃費の悪化を招くものの車両の振動や騒音を抑制することが可能となる。また、燃費優先モードスイッチがオンされており、第２の制約選択条件が用いられる場合には、比較的車速が低いうちから効率用運転制約が選択されることになり、これにより、若干の振動や騒音が生じるものの車両の燃費を向上させることが可能となる。

また、本発明の車両において、前記動力伝達手段は、前記車軸と前記内燃機関の出力軸に接続されて電力と動力の入出力とを伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力する電力動力入出力手段と、前記車軸側に動力を入出力可能な電動機と、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を行なう蓄電手段と、を備え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、動力を入出力可能な発電機と、前記車軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備える手段であるものとすることもできる。

さらに、本発明の車両において、前記動力伝達手段は無段変速機であるものとすることもできる。

本発明の車両の制御方法は、内燃機関と、車軸側に接続される車軸側回転要素と前記内燃機関の機関軸に接続されると共に前記車軸側回転要素に対して差回転可能な機関側回転要素とを有し、前記機関軸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動力伝達手段と、燃費を優先する燃費優先モードとするか否かを選択するための燃費優先モード選択スイッチと、を備える車両の制御方法であって、
（ａ）前記燃費優先モード選択スイッチがオフされているときには、前記内燃機関の運転可能領域のうち騒音を生じる所定の騒音領域を除いて前記内燃機関を効率よく運転するための運転制約である騒音排除用運転制約と前記騒音領域を含む前記内燃機関の運転可能領域で該内燃機関を効率よく運転するための運転制約である効率用運転制約と第１の制約選択条件とを用いて車両に要求される要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に、前記燃費優先モード選択スイッチがオンされているときには、前記騒音排除用運転制約と前記効率用運転制約と前記第１の制約選択条件に比べて燃費を優先する第２の制約選択条件とを用いて前記要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記動力伝達手段とを制御するステップと、
を含むものである。

この本発明の車両の制御方法によれば、燃費優先モード選択スイッチを操作するだけで、燃費を優先するか車両の振動や騒音の抑制を優先するかを自由に選択することができる。すなわち、燃費優先モード選択スイッチをオフすることにより若干の燃費の悪化を招くものの車両の振動や騒音の抑制を優先することができ、燃費優先モード選択スイッチをオンすることにより若干の振動や騒音が生じるものの車両の燃費を優先することが可能となる。

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、本発明の一実施例に係る車両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、ハイブリッド自動車２０の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。機関側回転要素としてのキャリア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、車軸側回転要素としてのリングギヤ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、動力分配統合機構３０は、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。

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。また、実施例のハイブリッド自動車２０の運転席近傍には、走行時の制御モードとして、車両の振動や騒音よりもエンジン２２の燃費やモータＭＧ２等による電力消費の低減化を優先するＥＣＯモード（燃費優先モード）を選択するためのＥＣＯスイッチ（燃費優先モード選択スイッチ）８９が設けられており、このＥＣＯスイッチ８９もハイブリッド用電子制御ユニット７０に接続されている。ＥＣＯスイッチ８９が運転者等によりオンされると、通常時（スイッチオフ時）には値０に設定される所定のＥＣＯフラグＦｅｃｏが値１に設定されると共に、予め定められた燃費優先時用の各種制御手順に従ってハイブリッド自動車２０が制御されることになる。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、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、ＥＣＯフラグＦｅｃｏの値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、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。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、ステップＳ１００にて入力したＥＣＯフラグＦｅｃｏが値０であるか否か、すなわちＥＣＯスイッチ８９がオフされているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ＥＣＯフラグＦｅｃｏが値０であり、ＥＣＯスイッチ８９がオフされている場合には、エンジン２２の燃費と車両の振動や騒音の抑制とのいずれを優先するか判定するための車速Ｖに関連した所定の閾値Ｖｒｅｆを予め定められた第１車速Ｖ１に設定する（ステップＳ１３０）。ここで、第１車速Ｖ１は、例えば４０〜６０ｋｍの範囲から選ばれる値である。また、ＥＣＯフラグＦｅｃｏが値１であり、ＥＣＯスイッチ８９がオンされている場合には、上記閾値Ｖｒｅｆを第１車速Ｖ１よりも小さい第２車速Ｖ２に設定する（ステップＳ１４０）。ここで、第２車速Ｖ２は、例えば１５〜３０ｋｍの範囲から選ばれる値である。こうして閾値Ｖｒｅｆを設定したならば、ステップＳ１００にて入力した車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満であるか否かを判定する（Ｓ１５０）。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満である場合には、ステップＳ１１０にて設定された要求パワーＰｅ＊とエンジン２２の運転可能領域のうち、いわゆるこもり音を生じる所定のこもり音領域（騒音領域、図４におけるハッチング部参照）を除いてエンジン２２を効率よく運転するための運転制約としての騒音排除用動作ラインとを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ１６０）。また、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上である場合には、ステップＳ１１０にて設定された要求パワーＰｅ＊と上記こもり音領域を含むエンジン２２の運転可能領域の全体でエンジン２２を効率よく運転するための運転制約である効率用動作ラインとを用いてエンジン２２の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Ｓ１７０）。図４に、騒音排除用動作ラインと効率用動作ラインとを例示する。騒音排除用動作ラインは、同図において一点鎖線で示すように、エンジン２２の燃費が若干悪化したとしても、エンジン２２を運転したときにこもり音を生じるこもり領域を避けると共にこもり音領域を除いてエンジン２２を効率よく運転して燃費ができるだけ良くなるように予め実験、解析を経て作成される。これに対して、効率用動作ラインは、図４において実線で示すように、エンジン２２の運転ポイントが上記こもり音領域に含まれたとしてもエンジン２２を効率よく運転して燃費ができるだけ良くなるように予め実験、解析を経て作成される。なお、実施例において、騒音排除用動作ラインと効率用動作ラインとは、こもり音領域を除いて、ある要求パワーＰｅ＊に対するエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを同一に設定するものとされている。そして、ステップＳ１６０またはＳ１７０では、図４に示すように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とが騒音排除用動作ラインまたは効率用動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定であることを示す曲線との交点として設定される。上述のように、ＥＣＯスイッチ８９がオンされている場合には、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆとして設定された第２車速Ｖ２以上であれば、効率用動作ラインを用いて要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊に対応したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とが設定されることになる。これにより、ＥＣＯスイッチ８９がオンされている場合には、ＥＣＯスイッチ８９がオフされている場合に比べて、若干の振動や騒音が生じたとしても、より広範囲にわたって効率用動作ラインに従ってエンジン２２を運転し、その燃費を向上させることが可能となる。

続いて、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Ｓ１８０）。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、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、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Ｓ１９０）、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Ｓ２００）、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Ｓ２１０）。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＊とをエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２２０）、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では、燃費優先モード選択スイッチとしてのＥＣＯスイッチ８９がオフされているときには上記こもり音領域を除いてエンジン２２を効率よく運転するための運転制約である騒音排除用動作ラインと、こもり音領域においてもエンジン２２を効率よく運転するための運転制約である効率用動作ラインと、第１の制約選択条件たる閾値Ｖｒｅｆとして設定される第１車速Ｖ１（ステップＳ１３０）とを用いて要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊に対応したエンジン２２の目標運転ポイントたる目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とが設定される共に（ステップＳ１６０）、設定された目標運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力によって走行するようエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ１８０〜Ｓ２２０）。また、ＥＣＯスイッチ８９がオンされているときには、騒音排除用動作ラインと効率用動作ラインと第１の制約選択条件に比べて燃費を優先する第２の制約選択条件たる閾値Ｖｒｅｆとして設定される第２車速Ｖ２（ステップＳ１４０）とを用いて要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊に対応したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とが設定される共に（ステップＳ１７０）、設定された目標運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力によって走行するようエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ１８０〜Ｓ２２０）。これにより、ハイブリッド自動車２０では、ＥＣＯスイッチ８９を操作するだけで、燃費を優先するか車両の振動や騒音の抑制を優先するかを自由に選択することができる。

すなわち、実施例のハイブリッド自動車２０では、ＥＣＯスイッチ８９がオフされているときに検出された車速Ｖが第１車速Ｖ１未満であるときには騒音排除用動作ラインを用いて要求駆動力としての要求パワーＰｅ＊に対応したエンジン２２の目標運転ポイントが設定されると共に、ＥＣＯスイッチ８９がオフされているときに検出された車速Ｖが第１車速Ｖ１以上であるときには効率用動作ラインを用いて設定された要求パワーＰｅ＊に対応したエンジン２２の目標運転ポイントが設定される。また、ＥＣＯスイッチ８９がオンされているときに検出された車速Ｖが第１車速Ｖ１よりも小さい第２車速Ｖ２未満であるときには騒音排除用動作ラインを用いて要求パワーＰｅ＊に対応したエンジン２２の目標運転ポイントが設定され、ＥＣＯスイッチ８９がオンされているときに検出された車速Ｖが第２車速Ｖ２以上であるときには効率用動作ラインを用いて要求パワーＰｅ＊に対応したエンジン２２の目標運転ポイントが設定される。このように、ＥＣＯスイッチ８９がオフされており、第１車速Ｖ１を閾値Ｖｒｅｆ（第１の制約選択条件）として用いる場合には、ある程度車速Ｖが高くなるまで騒音排除用動作ラインが選択され、ロードノイズ等により車両の共振等に起因した振動や騒音がマスクされるようになってから効率用動作ラインが選択されるようになる。これにより、ＥＣＯスイッチ８９をオフすることにより若干の燃費の悪化を招くものの車両の振動や騒音を抑制することが可能となる。また、ＥＣＯスイッチ８９がオンされており、第２車速Ｖ２を閾値Ｖｒｅｆ（第２の制約選択条件）として用いる場合には、比較的車速Ｖが低いうちから効率用動作ラインが選択されることになり、これにより、若干の振動や騒音が生じるものの車両の燃費を向上させることが可能となる。

なお、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６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６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。また、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７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。更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２から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３２０に例示するように、エンジン２２からの動力を機関側回転要素としてのインプットシャフトと車軸側回転要素としてのアウトプットシャフトとを有する無段変速機３３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された車軸３６に出力するものとしてもよい。

ここで、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、車軸側回転要素としてのリングギヤ３２と機関軸側回転要素としてのキャリア３４とを有する動力分配統合機構３０や車軸側回転要素としてのインプットシャフトと機関軸側回転要素としてのアウトプットシャフトとを有する無段変速機３３０、対ロータ電動機２３０が「動力伝達手段」に相当する。また、車両の振動や騒音よりも燃費等を優先するＥＣＯモード（燃費優先モード）を選択するためのＥＣＯスイッチ８９が「燃費優先モード選択スイッチ」に相当し、図２の駆動制御ルーチン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」および「制御手段」に相当する。更に、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０や対ロータ電動機２３０が「電力動力入出力手段」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、モータＭＧ１あるいは対ロータ電動機２３０が「発電用電動機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」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最良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。すなわち、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、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。 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。 効率用動作ラインと騒音排除用動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊と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。 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、３６ 車軸、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、８９ ＥＣＯスイッチ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、３３０ 無段変速機、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (6)

1. 内燃機関と、
   車軸側に接続される車軸側回転要素と前記内燃機関の機関軸に接続されると共に前記車軸側回転要素に対して差回転可能な機関側回転要素とを有し、前記機関軸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動力伝達手段と、
   燃費を優先する燃費優先モードとするか否かを選択するための燃費優先モード選択スイッチと、
   車両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、
   前記燃費優先モード選択スイッチがオフされているときには、前記内燃機関の運転可能領域のうち騒音を生じる所定の騒音領域を除いて前記内燃機関を効率よく運転するための運転制約である騒音排除用運転制約と前記騒音領域を含む前記内燃機関の運転可能領域で該内燃機関を効率よく運転するための運転制約である効率用運転制約と第１の制約選択条件とを用いて前記設定された要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に、前記燃費優先モード選択スイッチがオンされているときには、前記騒音排除用運転制約と前記効率用運転制約と前記第１の制約選択条件に比べて燃費を優先する第２の制約選択条件とを用いて前記設定された要求駆動力に対応した前記内燃機関の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で前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記動力伝達手段とを制御する制御手段と、
   を備える車両。
2. 請求項１記載の車両であって、
   車速を検出する車速検出手段を備え、
   前記第１の制約選択条件は、前記検出された車速が第１の車速未満のときには前記騒音排除用運転制約を選択させると共に前記検出された車速が前記第１の車速以上のときには前記効率用運転制約を選択させる条件であり、前記第２の制約選択条件は、前記検出された車速が前記第１の車速よりも小さい第２の車速未満のときには前記騒音排除用運転制約を選択させると共に前記検出された車速が前記第２の車速以上のときには前記効率用運転制約を選択させる条件である、
   車両。
3. 前記動力伝達手段は、前記車軸と前記内燃機関の出力軸に接続されて電力と動力の入出力とを伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力する電力動力入出力手段と、前記車軸側に動力を入出力可能な電動機と、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を行なう蓄電手段と、を備える手段である請求項１または２記載の車両。
4. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電機と、前記車軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備える手段である請求項３記載の車両。
5. 前記動力伝達手段は、無段変速機である請求項１または２記載の車両。
6. 内燃機関と、車軸側に接続される車軸側回転要素と前記内燃機関の機関軸に接続されると共に前記車軸側回転要素に対して差回転可能な機関側回転要素とを有し、前記機関軸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動力伝達手段と、燃費を優先する燃費優先モードとするか否かを選択するための燃費優先モード選択スイッチと、を備える車両の制御方法であって、
   （ａ）前記燃費優先モード選択スイッチがオフされているときには、前記内燃機関の運転可能領域のうち騒音を生じる所定の騒音領域を除いて前記内燃機関を効率よく運転するための運転制約である騒音排除用運転制約と前記騒音領域を含む前記内燃機関の運転可能領域で該内燃機関を効率よく運転するための運転制約である効率用運転制約と第１の制約選択条件とを用いて車両に要求される要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に、前記燃費優先モード選択スイッチがオンされているときには、前記騒音排除用運転制約と前記効率用運転制約と前記第１の制約選択条件に比べて燃費を優先する第２の制約選択条件とを用いて前記要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定するステップと、
   （ｂ）ステップ（ａ）にて設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記動力伝達手段とを制御するステップと、
   を含む車両の制御方法。

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