JP2008172865A - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】若干の振動や騒音が生じても車両の燃費を優先するか否かを任意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８８がオンされているときに、通常時用動作ラインに比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先してエンジン２２の回転数の下限を規定するＥＣＯモード時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が設定され（ステップＳ１４０）、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＊に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ１５０〜Ｓ１９０）。
【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。

従来から、この種の車両として、エンジンの騒音レベルがロードノイズレベル以下となるときには燃費がよくなるように定められた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くなるときには当該燃費がよくなるように定められた動作ライン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を実行することにより、車両の共振等による振動や騒音が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、上記従来の車両では、エンジンの騒音レベルとロードノイズレベルとから得られる運転ポイントでエンジンが運転されるので、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おそれもある。また、運転者の中には、若干の振動や騒音が生じたとしても車両の燃費向上を望むものもいると考えられる。

そこで、本発明による車両およびその制御方法は、若干の振動や騒音が生じても車両の燃費を優先するか否かを任意に選択できるようにすることを目的とする。

本発明による車両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ている。

本発明による車両は、
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を選択するための燃費優先モード選択スイッチと、
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、前記内燃機関を効率よく運転するための第１の運転制約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、前記第１の運転制約に比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先して前記内燃機関の回転数の下限を規定する第２の運転制約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動力が前記車軸に出力されるように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、
を備えるものである。

この車両では、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、内燃機関を効率よく運転するための第１の運転制約を用いて走行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、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動力が車軸に出力されるように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、第１の運転制約に比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先して内燃機関の回転数の下限を規定する第２の運転制約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動力が車軸に出力されるように内燃機関と動力伝達手段とが制御される。これにより、この車両では、燃費優先モード選択スイッチを操作するだけで、若干の振動や騒音が生じても車両の燃費を優先するか否かを任意に選択することが可能となる。

この場合、前記第２の運転制約は、前記内燃機関の回転数の下限を前記第１の運転制約に比べて低く規定するものであってもよい。これにより、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、燃費優先モード選択スイッチがオフされているときに比べて振動や騒音が若干増加するものの、低回転数領域においても内燃機関を効率よく運転すると共に内燃機関の燃料消費量を低減することが可能となり、それにより車両の燃費を向上させることができる。

また、上記車両は、前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを更に備えてもよく、前記動力伝達手段は、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸とに接続されて電力と動力との入出力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と共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段であってもよい。更に、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含むものであってもよい。そして、前記動力伝達手段は、無段変速機であってもよい。

本発明による車両の制御方法は、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た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、前記内燃機関を効率よく運転するための第１の運転制約を用いて走行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、前記第１の運転制約に比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先して前記内燃機関の回転数の下限を規定する第２の運転制約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動力が前記車軸に出力されるように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、若干の振動や騒音が生じても車両の燃費を優先するか否かを任意に選択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ハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸であるクランクシャフト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に接続された車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を介してリングギヤ軸３２ａ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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等とを備えるものである。

エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン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ＥＣＵ７０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。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側と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３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して最終的に駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な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を介して二次電池であるバッテリ５０と電力のやり取りを行う。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の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何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り、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は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何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等が入力されており、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等が出力される。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。また、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータ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ＥＣＵ７０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からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力されている。バッテリＥＣＵ５２は、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ＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。更に、バッテリＥＣＵ５２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も算出している。

ハイブリッドＥＣＵ７０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ＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰ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ストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。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、振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先する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）８８が設けられており、このＥＣＯスイッチ８８もハイブリッドＥＣＵ７０に接続されている。ＥＣＯスイッチ８８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。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２等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等と各種制御信号やデータのやり取りを行っている。

上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、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とに基づいて車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクが計算され、この要求トルクに対応する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の運転制御モードとしては、要求トルク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に出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。

次に、上述のように構成された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ＥＣＵ７０により所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に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。

図２の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、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８７からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の充放電に許容される電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、ＥＣＯスイッチフラグＦｅｃｏの値といった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、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等に基づいてバッテリＥＣＵ５２によってバッテリ５０を充放電すべき電力として設定されるものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。同様に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の温度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。ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動輪たる車輪３９ａ，３９ｂに連結された車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定した上で、エンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係が予め定められて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、要求トルクＴｒ＊としては、与えられたアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、実施例において、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を乗じたものと充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの総和として計算される。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、図示するようにモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除するか、あるいは車速Ｖに換算係数ｋを乗じ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８８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８８がオフされている場合には、ステップＳ１１０にて設定された要求パワーＰｅ＊と予め定められた第１の運転制約としての通常時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Ｓ１３０）。また、ＥＣＯフラグＦｅｃｏが値１であり、ＥＣＯスイッチ８８がオンされている場合には、ステップＳ１１０にて設定された要求パワーＰｅ＊と通常時用動作ラインに比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先したＥＣＯモード時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Ｓ１４０）。図４に、通常時用動作ラインとＥＣＯモード時用動作ラインとを例示する。同図において実線で示す通常時用動作ラインは、エンジン２２の下限回転数を振動や騒音を抑制できるだけ抑制するように定められた値Ｎ１として規定すると共に、エンジン２２の回転数が値Ｎ１以上となる領域では、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目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との関係を規定するものとして予め実験、解析を経て作成される。これに対して、図４において破線で示すＥＣＯモード時用動作ラインは、振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先してエンジン２２の下限回転数を通常時用動作ラインにおける値Ｎ１よりも小さな値Ｎ０（Ｎ０＜Ｎ１）として規定すると共に、エンジン２２の回転数が値Ｎ０以上となる領域では、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目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との関係を規定するものとして予め実験、解析を経て作成される。そして、ステップＳ１３０またはＳ１４０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。なお、実施例において、通常時用動作ラインとＥＣＯモード時用動作ラインとは、エンジン２２の回転数が値Ｎ１以上となる領域では、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。これにより、ＥＣＯスイッチ８８がオンされている場合には、ＥＣＯスイッチ８８がオフされている場合に比べて、振動や騒音が若干増加するものの、低回転数領域（値Ｎ０から値Ｎ１の範囲）においてもエンジン２２を効率よく運転すると共にエンジン２２の燃料消費量を低減することが可能となり、それにより車両の燃費を向上させることができる。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定したならば、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（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）とを用いて次式（１）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算した上で、計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づく式（２）の計算を実行してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１５０）。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。また、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に例示する。図中、左側のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に一致するサンギヤ３１の回転数を示し、中央のＣ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅに一致するキャリア３４の回転数を示し、右側のＲ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を変速機６０の現在のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。また、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１からトルクＴｍ１を出力したときにこのトルク出力によりリングギヤ軸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。モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を求めるための式（１）は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導出することができる。そして、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）

ステップＳ１５０にてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと、トルク指令Ｔｍ１＊と現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１との積として得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除す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）を用いて計算する（ステップＳ１６０）。次いで、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と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとに基づいてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（５）を用いて計算し（ステップＳ１７０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をステップＳ１４０にて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設定する（ステップＳ１８０）。このようにしてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するトルクをバッテリ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、図５の共線図から容易に導出することができる。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＊および目標トルクＴｅ＊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（ステップＳ１９０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを得るための制御を実行する。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＊を用いてモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊を用いてモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（４）
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（５）

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、ＥＣＯスイッチ８８がオフされているときには、エンジン２２を効率よく運転するための第１の運転制約としての通常時用動作ラインを用いて走行に要求される要求トルク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（目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊）が設定され（ステップＳ１３０）、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＊に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ１５０〜Ｓ１９０）。また、ＥＣＯスイッチ８８がオンされているときには、通常時用動作ラインに比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先してエンジン２２の回転数の下限（値Ｎ０）を規定する第２の運転制約としてのＥＣＯモード時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が設定され（ステップＳ１４０）、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＊に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ１５０〜Ｓ１９０）。これにより、ハイブリッド自動車２０では、ＥＣＯスイッチ８８を操作するだけで、若干の振動や騒音が生じても車両の燃費を優先するか否かを任意に選択することが可能となる。すなわち、ＥＣＯスイッチ８８がオンされているときに用いられるＥＣＯモード時用動作ラインは、エンジン２２の回転数の下限（値Ｎ０）を通常時用動作ラインにおける値Ｎ１に比べて低く規定するものであるから、ＥＣＯスイッチ８８がオンされているときには、ＥＣＯスイッチ８８がオフされているときに比べて振動や騒音が若干増加するものの、低回転数領域（値Ｎ０から値Ｎ１の範囲）においてもエンジン２２を効率よく運転すると共にエンジン２２の燃料消費量を低減することが可能となり、それにより車両の燃費を向上させることができる。

なお、実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸に出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図６に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ａのように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸（車輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図６における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものに適用されてもよい。また、上記実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して車輪３９ａ，３９ｂに接続される車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図７に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ｂのように、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と車輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を車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を備えたものに適用されてもよい。

更に、上記ハイブリッド自動車２０は、車軸側回転要素としてのリングギヤ３２および機関側回転要素としてのキャリア３４を有する動力分配統合機構３０を有するものであるが、本発明は、動力分配統合機構３０の代わりに、エンジン２２の動力を車軸側に伝達する動力伝達手段として無段変速機（以下「ＣＶＴ」という）を備えた車両に適用されてもよい。このような車両の一例であるハイブリッド自動車２０Ｃを図８に示す。同図に示す変形例のハイブリッド自動車２０Ｃは、エンジン２２からの動力をトルクコンバータ１３０や前後進切換機構１３５、ベルト式のＣＶＴ１４０、ギヤ機構３７、デファレンシャルギヤ３８等を介して例えば前輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力する前輪駆動系と、同期発電電動機であるモータＭＧからの動力をギヤ機構３７′、デファレンシャルギヤ３８′等を介して例えば後輪である車輪３９ｃ，３９ｄに出力する後輪駆動系と、車両全体を制御するハイブリッドＥＣＵ７０とを備える。この場合、トルクコンバータ１３０は、ロックアップ機構を有する流体式トルクコンバータとして構成される。また、前後進切換機構１３５は、例えばダブルピニオンの遊星歯車機構とブレーキとクラッチとを含み、前後進の切り換えやトルクコンバータ１３０とＣＶＴ１４０との接続・切離を実行する。ＣＶＴ１４０は、機関側回転要素としてのインプットシャフト１４１に接続された溝幅を変更可能なプライマリプーリ１４３と、同様に溝幅を変更可能であって車軸側回転要素としてのアウトプットシャフト１４２に接続されたセカンダリプーリ１４４と、プライマリプーリ１４３およびセカンダリプーリ１４４の溝に巻き掛けられたベルト１４５とを有する。そして、ＣＶＴ１４０は、ＣＶＴ用電子制御ユニット１４６により駆動制御される油圧回路１４７からの作動油によりプライマリプーリ１４３およびセカンダリプーリ１４４の溝幅を変更することにより、インプットシャフト１４１に入力した動力を無段階に変速してアウトプットシャフト１４２に出力する。なお、ＣＶＴ１４０は、トロイダル式のＣＶＴとして構成されてもよい。そして、モータＭＧは、インバータ４５を介してエンジン２２により駆動されるオルタネータ２９や、当該オルタネータ２９からの電力ラインに出力端子が接続されたバッテリ（高圧バッテリ）５０に接続されている。これにより、モータＭＧは、オルタネータ２９やバッテリ５０からの電力により駆動されたり、回生を行って発電した電力によりバッテリ５０を充電したりする。このように構成されたハイブリッド自動車２０Ｃは、運転者のアクセルペダル８３の操作に応じて主としてエンジン２２からの動力を例えば前輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力して走行し、必要に応じて車輪３９ａ，３９ｂへの動力の出力に加えてモータＭＧからの動力を例えば後輪である車輪３９ｃ，３９ｄに出力して４輪駆動により走行する。

なお、図８のハイブリッド自動車２０Ｃのように、ＣＶＴ１４０を備えた車両では、エンジン２２の運転ポイントを任意に設定することができるから、本発明は、図９に例示するようなエンジン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１４１車軸側回転要素としてのアウトプットシャフト１４２とを有するＣＶＴ１４０を介して車輪３９ａ，３９ｂに連結された車軸３６に出力する自動車２０Ｄにも適用され得る。

ここで、上記実施例および変形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しておく。すなわち、リングギヤ軸３２ａ等に動力を出力可能なエンジン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、エンジン２２に接続されたインナーロータ２３２と車輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ２３４とを有する対ロータ電動機２３０、車軸側回転要素としてのインプットシャフト１４１と機関側回転要素としてのアウトプットシャフト１４２とを有するＣＶＴ１４０が「動力伝達手段」に相当する。また、振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先するＥＣＯモード（燃費優先モード）を選択するためのＥＣＯスイッチ８８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「要求駆動力設定手段」、「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ＭＧ，ＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ１、オルタネータ２９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、これら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、実施例はあくまで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ず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行われるべきものである。

以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、自動車の製造産業等において利用可能である。

本発明の一実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。 実施例のハイブリッドＥＣＵ７０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。 通常時用動作ラインおよびＥＣＯモード時用動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する説明図である。 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例示する説明図である。 変形例に係るハイブリッド自動車２０Ａの概略構成図である。 他の変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図である。 更に他の変形例に係るハイブリッド自動車２０Ｃの概略構成図である。 変形例に係る自動車２０Ｄの概略構成図である。

符号の説明

２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ ハイブリッド自動車、２０Ｄ 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、２９ オルタネータ、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、３７，３７′ ギヤ機構、３８，３８′ デファレンシャルギヤ、３９ａ〜３９ｄ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２，４５ 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、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、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 ブレーキペダルストロークセンサ、８７ 車速センサ、８８ ＥＣＯスイッチ、９０自動変速機、９１，１４１ インプットシャフト、９２，１４２ アウトプットシャフト、１３０ トルクコンバータ、１３５ 前後進切換機構、１４０ ＣＶＴ、１４３ プライマリプーリ、１４４ セカンダリプーリ、１４５ ベルト、１４６ ＣＶＴ用電子制御ユニット、１４７ 油圧回路、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、ＭＧ，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を選択するための燃費優先モード選択スイッチと、
   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、前記内燃機関を効率よく運転するための第１の運転制約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、前記第１の運転制約に比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先して前記内燃機関の回転数の下限を規定する第２の運転制約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動力が前記車軸に出力されるように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. 前記第２の運転制約は、前記内燃機関の回転数の下限を前記第１の運転制約に比べて低く規定する請求項１に記載の車両。
3. 請求項１または２に記載の車両において、
   前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機と、
   前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを更に備え、
   前記動力伝達手段は、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸とに接続されて電力と動力との入出力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と共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段である車両。
4. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含む請求項３に記載の車両。
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に記載の車両。
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た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、前記内燃機関を効率よく運転するための第１の運転制約を用いて走行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、前記第１の運転制約に比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先して前記内燃機関の回転数の下限を規定する第２の運転制約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動力が前記車軸に出力されるように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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