JP2008201383A - ハイブリッド自動車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の運転条件に対応づけられると共に当該複数の運転条件からの任意の運転条件の選択を運転者に許容するシフトポジションが選択された際に当該選択時の初期運転条件をより適正に設定する。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、運転者によりＤポジションからＳポジションへの切替が実行されたときに、車速Ｖに対応した仮初期段ＳＰｉｔｍｐが設定され（ステップＳ１２０）、路面勾配θとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとに基づく初期段補正値ΔＳＰｉが値０であれば、仮初期段ＳＰｉｔｍｐがそのまま実行用シフトポジションＳＰ＊として設定され、初期段補正値ΔＳＰｉが値０以外であれば、仮初期段ＳＰｉｔｍｐと初期段補正値ΔＳＰｉとに基づく仮想シフトポジションが実行用シフトポジションＳＰ＊として設定される（ステップＳ１４０）。
【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。

従来から、エンジン、第１モータおよび車軸に接続された遊星歯車機構と当該車軸に接続された第２モータとを備え、シフトポジションＳＰに拘わらず任意の運転ポイントでエンジンを運転可能なハイブリッド自動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、シフトレバーにより設定可能なシフトポジションとして、ドライブポジション等の一般的なシフトポジションに加えてシーケンシャルシフトポジションとアップシフト指示ポジションとダウンシフト指示ポジションとを含み、シフトレバーを用いてシーケンシャルシフトポジションを選択した後、アップシフト指示ポジションやダウンシフト指示ポジションを選択することにより、車速に対するエンジン回転数の回転数比を複数段階に変更することができる。なお、ハイブリッド自動車以外の一般的な自動車用の駆動力制御装置として、車両の運転状態に基づいて目標駆動トルクを設定する目標駆動トルク設定手段と、目標駆動トルクに基づいて変速機の目標変速比を設定する目標変速比設定手段と、目標駆動トルクと実変速比とに基づいて目標エンジントルクを設定する目標エンジントルク設定手段と、目標変速比に基づいて変速機を制御する変速比制御手段と、目標エンジントルクに基づいてエンジンを制御するエンジン制御手段とを備え、車両が勾配を有する道路を走行する場合に、当該勾配に基づいて目標変速比を補正するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−３２１４５８号公報 特開２００５−１２７４２４号公報

上述のハイブリッド自動車では、シフトポジションをドライブポジションからシーケンシャルシフトポジションへと切り替えれば、運転者は、車速に対するエンジン回転数の回転数比といった運転条件を任意に変更しながら当該ハイブリッド自動車を走行させることができる。ただし、このようなハイブリッド自動車において、シフトポジションがドライブポジションからシーケンシャルシフトポジションへと切り替えられたときに、切替時の初期運転条件を常にドライブポジション設定時のものとしたのでは、車両走行状態の変更を望む運転者のニーズに的確に応えられないことになり、当該初期運転条件の選択を運転者に委ねたのでは、運転者に煩雑なシフト操作を要求してしまうことになる。また、シフトポジションがドライブポジションからシーケンシャルシフトポジションへと切り替えられたときに、一律に運転者の一般的ニーズを考慮した所定の運転条件を切替時の初期運転条件として設定することも考えられるが、このように初期運転条件を固定してしまうと、車両の状態や走行条件によっては走行性能を却って悪化させてしまうおそれもある。

そこで、本発明によるハイブリッド自動車およびその制御方法は、複数の運転条件に対応づけられると共に当該複数の運転条件からの任意の運転条件の選択を運転者に許容するシフトポジションが選択された際に、当該選択時の初期運転条件をより適正に設定することを目的の一つとする。また、本発明によるハイブリッド自動車およびその制御方法は、複数の運転条件に対応づけられると共に当該複数の運転条件からの任意の運転条件の選択を運転者に許容するシフトポジションが選択された際の車両性能をより向上させることを目的の一つとする。

本発明のハイブリッド自動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ている。

本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、
所定の車軸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、
前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を入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、
車速を検出する車速検出手段と、
走行路の路面勾配を取得する勾配取得手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応した前記内燃機関の運転ポイントを設定するための機関運転ポイント設定制約とをそれぞれ含む複数の運転条件のうち、通常走行用の運転条件に対応づけられた第１のシフトポジションと、前記通常走行用の運転条件とは異なる複数の運転条件に対応づけられた第２のシフトポジションとの選択を運転者に許容すると共に、前記第２のシフトポジションが選択されているときに、該第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件からの任意の運転条件の選択を運転者に許容するシフトポジション選択手段と、
前記シフトポジション選択手段を介して運転者により選択された運転条件を実行用運転条件として設定すると共に、運転者により前記第１のシフトポジションから前記第２のシフトポジションへの切替が実行されたときには、前記取得された路面勾配および前記蓄電手段の状態の少なくとも何れか一方と前記検出された車速とに基づいて前記第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件の何れかを実行用運転条件として設定する実行用運転条件設定手段と、
前記設定された実行用運転条件の前記駆動力設定制約を用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、
前記設定された実行用運転条件の機関運転ポイント設定制約と前記設定された要求駆動力とを用いて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された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記動力伝達手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。

このハイブリッド自動車では、シフトポジション選択手段を用いてシフトポジションを通常走行用の第１のシフトポジションから第２のシフトポジションへと切り替えれば、当該第２のシフトポジションに対応づけられた複数の運転条件の中から任意の運転条件を選択することが可能となる。このようなシフトポジション選択手段が運転者により操作されると、基本的に運転者により選択された運転条件が実行用運転条件として設定されるが、運転者により第１のシフトポジションから第２のシフトポジションへの切替が実行されたときには、路面勾配および蓄電手段の状態の少なくとも何れか一方と車速とに基づいて第２のシフトポジションに対応づけられた複数の運転条件の何れかが実行用運転条件として設定される。そして、設定された実行用運転条件の駆動力設定制約を用いて走行に要求される要求駆動力が設定されると共に、設定された実行用運転条件の機関運転ポイント設定制約と設定された要求駆動力とを用いて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設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように内燃機関と動力伝達手段と電動機とが制御される。このように、運転者により第１のシフトポジションから第２のシフトポジションへの切替が実行されたときに、路面勾配および蓄電手段の状態の少なくとも何れか一方と車速とに基づいて第２のシフトポジションに対応づけられた複数の運転条件の何れかを実行用運転条件として設定すれば、第１のシフトポジションから第２のシフトポジションへの切替時の初期運転条件をより適正に設定すると共に、その際の車両性能をより向上させることが可能となる。

また、上記ハイブリッド自動車は、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の放電に許容される電力である放電許容電力を設定する放電許容電力設定手段を更に備えてもよく、前記実行用運転条件設定手段は、前記実行用運転条件の設定に際して、前記蓄電手段の状態として前記設定された放電許容電力を用いるものであってもよい。このように、蓄電手段の放電許容電力を考慮して第１のシフトポジションから第２のシフトポジションへの切替時の初期運転条件を設定すれば、蓄電手段の放電に制限があって電動機からの出力が抑えられてしまうような場合であっても、蓄電手段の状態に応じたより適正な初期運転条件を設定することが可能となる。

更に、前記第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件の機関運転ポイント設定制約は、それぞれ車速と前記内燃機関の下限回転数との関係を規定するものであってもよく、前記実行用運転条件設定手段は、運転者により前記第１のシフトポジションから前記第２のシフトポジションへの切替が実行されたときに、前記検出された車速に対応した仮の運転条件を設定した上で、前記取得された路面勾配と前記設定された放電許容電力との少なくとも何れかに応じて、前記仮の運転条件と該仮の運転条件の機関運転ポイント設定制約に比べて同一の車速に対する前記下限回転数をより大きく規定する機関運転ポイント設定制約を含む運転条件との何れかを前記実行用運転条件として設定するものであってもよい。これにより、走行路の路面勾配（登り、降りの双方を含む）が大きいときや蓄電手段の放電許容電力が小さいときに、内燃機関の下限回転数を比較的大きく規定する機関運転ポイント設定制約を含む運転条件を実行用運転条件として設定し、それにより内燃機関の回転数をある程度高く保って当該内燃機関からの動力を取り出し易くすることで加速性能を良好に保つことが可能となる。

また、前記第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件の駆動力設定制約は、それぞれ車速とアクセルオフ時の要求駆動力との関係を規定するものであってもよく、前記実行用運転条件設定手段は、運転者により前記第１のシフトポジションから前記第２のシフトポジションへの切替が実行されたときに、前記検出された車速に対応した仮の運転条件を設定した上で、少なくとも前記取得された路面勾配に応じて、前記仮の運転条件と該仮の運転条件の駆動力設定制約に比べて同一の車速に対する前記アクセルオフ時の要求駆動力をより小さく規定する駆動力設定制約を含む運転条件との何れかを前記実行用運転条件として設定するものであってもよい。これにより、走行路の路面勾配が大きいときに、同一の車速に対するアクセルオフ時の要求駆動力を比較的小さく、すなわち制動力として大きく規定する駆動力設定制約を含む運転条件を実行用運転条件として設定し、それにより坂路走行時の運転者による減速要求により適正に応えることが可能となる。

更に、前記第２のシフトポジションは、複数の仮想シフトポジションを介して前記複数の運転条件に対応づけられると共に、前記シフトポジション選択手段は、前記第２のシフトポジションが選択されているときに、前記複数の仮想シフトポジションからの任意の仮想シフトポジションの選択を運転者に許容するものであってもよく、上記ハイブリッド自動車は、前記実行用運転条件設定手段により設定された実行用運転条件に対応した仮想シフトポジションを運転者に報知する報知手段を更に備えてもよい。これにより、第１のシフトポジションから第２のシフトポジションへの切替に際して設定された初期運転条件に対応した仮想シフトポジションを運転者に把握させて、その後の車両運転性を向上させることができる。

そして、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く、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前記機関軸と前記発電機の回転軸との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。

本発明によるハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関と、所定の車軸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、前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を入出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、車速を検出する車速検出手段と、走行路の路面勾配を取得する勾配取得手段と、走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応した前記内燃機関の運転ポイントを設定するための機関運転ポイント設定制約とをそれぞれ含む複数の運転条件のうち、通常走行用の運転条件に対応づけられた第１のシフトポジションと、前記通常走行用の運転条件とは異なる複数の運転条件に対応づけられた第２のシフトポジションとの選択を運転者に許容すると共に、前記第２のシフトポジションが選択されているときに、該第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件からの任意の運転条件の選択を運転者に許容するシフトポジション選択手段とを備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）前記シフトポジション選択手段を介して運転者により選択された運転条件を実行用運転条件として設定すると共に、運転者により前記第１のシフトポジションから前記第２のシフトポジションへの切替が実行されたときには、前記取得された路面勾配および前記蓄電手段の状態の少なくとも何れか一方と前記検出された車速とに基づいて前記第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件の何れかを実行用運転条件として設定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて設定した実行用運転条件の前記駆動力設定制約を用いて走行に要求される要求駆動力を設定するステップと、
（ｃ）ステップ（ａ）にて設定した実行用運転条件の機関運転ポイント設定制約とステップ（ｂ）にて設定した要求駆動力とを用いて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、
（ｄ）ステップ（ｃ）にて設定し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ステップ（ｂ）にて設定した要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記動力伝達手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含むものである。

この方法のように、運転者により第１のシフトポジションから第２のシフトポジションへの切替が実行されたときに、路面勾配および蓄電手段の状態の少なくとも何れか一方と車速とに基づいて第２のシフトポジションに対応づけられた複数の運転条件の何れかを実行用運転条件として設定すれば、第１のシフトポジションから第２のシフトポジションへの切替時の初期運転条件をより適正に設定すると共に、その際の車両性能をより向上させ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に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに連結された減速ギヤ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（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による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。また、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。実施例のバッテリ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を算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。図２にバッテリ温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図３にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。

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の他に各種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８７からの車速Ｖ、走行路の路面勾配すなわち車両の前後方向の路面勾配を検出する勾配センサ８８からの路面勾配θ（ただし、路面勾配θは、登り勾配であるときにθ＞０となるものとする）等が入力ポートを介して入力される。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取りを行なう。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１のシフトポジションＳＰとして、駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション）、後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション）、中立のニュートラルポジション（Ｎポジション）、通常の前進走行用のドライブポジション（Ｄポジション：第１のシフトポジション）の他に、複数の仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８からの任意の仮想シフトポジションの選択を可能とするシーケンシャルシフトポジション（Ｓポジション：第２のシフトポジション）、アップシフト指示ポジションおよびダウンシフト指示ポジション等が用意されている。シフトポジションＳＰとしてＤポジションを選択すると、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が効率よく運転されるように運転制御される。また、シフトポジションＳＰとしてＳポジションを選択すれば、車速Ｖに対するエンジン２２の回転数の比を例えば８段階（ＳＰ１〜ＳＰ８）に変更することが可能となる。実施例では、運転者によりシフトレバー８１のシフトポジションとしてＳポジションが選択されると、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８の中の何れかが後述のようにして初期段として設定され、以後、シフトレバー８１がアップシフト指示ポジションにセットされると仮想シフトポジションが１段ずつ上げられる（アップシフトされる）一方、シフトレバー８１がダウンシフト指示ポジションにセットされると仮想シフトポジションが１段ずつ下げられ（ダウンシフトされ）、シフトポジションセンサ８２は、シフトレバー８１の操作に応じて現在のシフトポジションＳＰ（ＳＰ１〜ＳＰ８の何れか）を出力する。

更に、ハイブリッド自動車２０の運転席近傍には、図１に示すようなメータ表示ユニット９０が配置されている。実施例において、メータ表示ユニット９０は、液晶表示パネルとして構成されており、シフトポジションセンサ８２により検出されるシフトポジションＳＰに対応したマーク（Ｐ，Ｒ，Ｎ，ＤおよびＳ）を点灯表示させるシフトポジション表示部９１や、Ｓポジション選択時に仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８のうちの設定されている段数を表示させる段数表示部９２、車速センサ８７により検出される車速Ｖを表示させるスピードメータ部（図示省略）、積算走行距離を表示させるオドメータ部（図示省略）、燃料タンク内の燃料残量を表示させるフューエルゲージ部（図示省略）等を含む。そして、メータ表示ユニット９０は、メータ用電子制御ユニット（以下「メータＥＣＵ」という）９５により制御される。このメータＥＣＵ９５もハイブリッドＥＣＵ７０等と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０等との間で必要なデータの送受信を行っている。

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＊が計算され、この要求トルクＴｒ＊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の運転制御モードとしては、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、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、運転者によりシフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されているときのハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図４は、シフトポジションＳＰとしてＤポジションが選択された状態での走行中に運転者によりシフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されると、アクセルペダル８３が踏み込まれている間、ハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）ごとに繰り返し実行されるＳポジション選択時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４のＳポジション選択時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やシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、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の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、勾配センサ８８からの路面勾配θ等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＊や入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、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、ステップＳ１００にて入力したシフトポジションＳＰに基づいて、ＤポジションからＳポジションへの切替がなされた直後であるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、ＤポジションからＳポジションへの切替がなされた直後であれば、ステップＳ１００にて入力した車速Ｖに基づいて、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８の中の何れかをＳポジション選択時の仮初期段ＳＰｉｔｍｐとして設定する（ステップＳ１２０）。実施例では、車速Ｖと仮初期段ＳＰｉｔｍｐとの関係が予め定められて仮初期段設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、仮初期段ＳＰｉｔｍｐとしては、与えられた車速Ｖに対応したものが当該マップから導出・設定される。図５に仮初期段設定用マップの一例を示す。図５に例示する仮初期段設定用マップは、車速Ｖが所定車速以下であるときには仮初期段ＳＰｉｔｍｐを仮想シフトポジションＳＰ４に設定すると共に、車速Ｖが所定車速を超えている場合には、車速Ｖが増加するにつれて仮初期段ＳＰｉｔｍｐを段階的にアップシフト側の仮想シフトポジションＳＰ５〜ＳＰ８に設定するものとして作成されている。次いで、ステップＳ１００にて入力した路面勾配θとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとに基づいてステップＳ１２０にて設定された仮初期段ＳＰｉｔｍｐの段数を補正（増減）するための初期段補正値ΔＳＰｉを設定する（ステップＳ１３０）。実施例では、路面勾配θと出力制限Ｗｏｕｔと初期段補正値ΔＳＰｉとの関係が予め定められて初期段補正値設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、初期段補正値ΔＳＰｉとしては、与えられた路面勾配θと出力制限Ｗｏｕｔとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図６に初期段補正値設定用マップの一例を示す。図６に例示する初期段補正値設定用マップは、基本的に、路面勾配θの絶対値が大きい（登り勾配または降り勾配として大きい）ほど仮初期段ＳＰｉｔｍｐの段数を１段ずつ減少させると共に、路面勾配θが登り勾配としてある程度大きい場合に出力制限Ｗｏｕｔが小さいほど仮初期段ＳＰｉｔｍｐの段数を１段ずつ減少させるものとして作成されている。このような初期段補正値設定用マップを用いて初期段補正値ΔＳＰｉを設定したならば、仮初期段ＳＰｉｔｍｐと初期段補正値ΔＳＰｉとに基づいてＳポジション選択直後の初期運転条件に対応した実行用シフトポジションＳＰ＊を設定する（ステップＳ１４０）。実施例において、ステップＳ１２０およびＳ１３０の処理が実行された場合、仮初期段ＳＰｉｔｍｐの段数と初期段補正値ΔＳＰｉとの和に対応した仮想シフトポジションが実行用シフトポジションＳＰ＊として設定される。例えば、ステップＳ１２０にて仮初期段ＳＰｉｔｍｐが４段目の仮想シフトポジションＳＰ４に設定されると共にステップＳ１３０にて初期段補正値が値−１に設定された場合、実行用シフトポジションＳＰ＊は、４−１＝３段目の仮想シフトポジションＳＰ３に設定されることになる。また、初期段補正値が値０であれば、ステップＳ１２０にて設定された仮初期段ＳＰｉｔｍｐがそのまま実行用シフトポジションＳＰ＊として設定されることになる。

続いて、ステップＳ１００にて入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと実行用シフトポジションＳＰ＊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Ｓ１５０）。実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速ＶとシフトポジションＳＰ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とシフトポジションＳＰとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図７に要求トルク設定用マップの一例を示す。図７に例示する要求トルク設定用マップは、アクセルオン状態（Ａｃｃ＞０％）にあるときにはシフトポジションＳＰがＤポジションおよび仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８の何れであっても同一の制約のもとでアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じた要求トルクＴｒ＊を設定するように作成されると共に、アクセル開度Ａｃｃが０％（アクセルオフ）のときには例えば仮想シフトポジションＳＰ８からＳＰ１へと段数が小さくなるほど同一の車速Ｖに対する駆動力を小さく（制動力として大きく）設定するものとして（ただし、図７の例においてＤポジションとＳＰ８との間では同一）作成されている。すなわち、実施例のハイブリッド自動車２０において、アクセル開度Ａｃｃが０％である場合については、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８には、それぞれ異なる要求トルク設定制約（要求駆動力設定制約）が対応づけられている。ただし、アクセルオン状態（Ａｃｃ＞０％）にある場合の要求トルク設定制約（要求駆動力設定制約）をＤポジションおよびＳＰ１〜ＳＰ８とのうちの少なくとも何れか２つとの間で異なるものとしてもよいことはいうまでもない。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＊（ただし放電要求側を正とする）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。

更に、ステップＳ１５０にて設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の仮の目標運転ポイントである仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとを設定する（ステップＳ１６０）。実施例では、Ｄポジション選択時における通常走行用運転ポイント設定制約として予め定められたエンジン２２を効率よく動作させるための動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいてエンジン２２の仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとを設定するものとした。図８に、エンジン２２の動作ラインと回転数ＮｅとトルクＴｅとの相関曲線とを例示する。同図に示すように、仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとは、上記動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となることを示す相関曲線との交点として求めることができる。エンジン２２の仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとを設定したならば、ステップＳ１００にて入力した車速Ｖと実行用シフトポジションＳＰ＊とに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅの下限値であるエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定する（ステップＳ１７０）。ここで、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されているときに、車速Ｖと実行用シフトポジションＳＰ＊（ＳＰ１〜ＳＰ８）に応じてエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎを定めることとしており、エンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎは、同一の車速Ｖに対して実行用シフトポジションＳＰ＊の段数が大きくなるほど（ＳＰ１からＳＰ８に至るほど）小さな値に設定される。そして、実施例では、車速Ｖと実行用シフトポジションＳＰ＊とエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎとの関係が予め定められて図９に例示するようなエンジン下限回転数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、エンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎとしては、与えられた車速Ｖと実行用シフトポジションＳＰ＊とに対応したものが当該マップから導出・設定される。すなわち、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８には、それぞれ異なるエンジン２２の運転ポイント設定制約（目標回転数設定制約）が対応づけられている。ステップＳ１７０にてエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定したならば、仮目標回転数Ｎｅｔｍｐとエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎとの大きい方をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に、ステップＳ１５０にて設定した要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除することによりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ１８０）。

ステップＳ１８０にてエンジン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とに基づく次式（２）に従ってモータＭＧ１から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算する（ステップＳ１９０）。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１０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。また、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１にトルクＴｍ１を出力させ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にトルクＴｍ２を出力させたときに減速ギヤ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。更に、次式（３）および（４）を共に満たすモータＭＧ１から出力してもよいトルクの上下限値であるトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定し（ステップＳ２００）、モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊をトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘで仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを制限した値として設定する（ステップＳ２１０）。ここで、式（３）は、モータＭＧ１やモータＭＧ２によりリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの総和が値０から要求トルクＴｒ＊までの範囲内に含まれることを示す関係式であり、式（４）は、モータＭＧ１とモータＭＧ２とにより入出力される電力の総和が入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に含まれることを示す関係式である。式（３）および（４）に示す関係を図１１に例示する。同図からわかるように、トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘは、図中斜線で示す領域内のトルクＴｍ１の最小値および最大値として求めることができる。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) …（１）
Tm1tmp=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt …（２）
0≦-Tm1/ρ+Tm2・Gr≦Tr* …（３）
Win≦Tm1・Nm1+Tm2・Nm2≦Wout …（４）

こうしてモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、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とを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（５）に従い計算する（ステップＳ２２０）。更に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとステップＳ２１０にて設定したモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の現在の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とを用いてモータ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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（６）および式（７）に従い計算する（ステップＳ２３０）。そして、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊をトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ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Ｓ２４０）。このようにしてモータＭＧ２に対するトルク指令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１０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に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、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にそれぞれ送信すると共に、Ｓポジションに対応したマークを点灯表示させたり、実行用シフトポジションＳＰ＊（ＳＰ１〜ＳＰ８）の段数を段数表示部９２に表示させたりするためのシフトポジション表示指令をメータＥＣＵ９５に送信し（ステップＳ２５０）、本ルーチンを一旦終了させる。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＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータ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。更に、メータＥＣＵ９５は、シフトポジション表示指令に従ってメータ表示ユニット９０のシフトポジション表示部９１におけるＳポジションに対応したマークを点灯させると共に、段数表示部９２に実行用シフトポジションＳＰ＊に対応した段数（ここまでの説明に関しては実際の初期段の段数）を表示させる。なお、シフトポジションＳＰがＤポジションからＳポジションに切り替えられて本ルーチンが一旦実行されると、本ルーチンの次の実行時には、ステップＳ１１０にて否定判断がなされ、ステップＳ１００にて入力したシフトポジションＳＰが、すなわち、運転者によるアップシフトまたはダウンシフト指示ポジションの選択がなされなければ上記ステップＳ１４０にて設定された実行用シフトポジションＳＰ＊すなわち初期段が、運転者によるアップシフトまたはダウンシフト指示ポジションの選択がなされていればシフト操作に応じたシフトポジションＳＰ（ＳＰ１〜ＳＰ８の何れか）が実行用シフトポジションＳＰ＊として設定され（ステップＳ２６０）、上述のステップＳ１５０以降の処理が実行されることになる。

Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（５）
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（６）
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（７）

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、シフトレバー８１を操作してシフトポジションＳＰを通常走行用のＤポジションからＳポジションへと切り替えれば、その後にアップシフト指示ポジションまたはダウンシフト指示ポジションを選択することにより仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８の中の何れかを任意に選択することが可能となる。そして、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８のそれぞれには、要求トルク設定制約（図７）とエンジン２２の運転ポイント設定制約（図９）とを含む運転条件が対応づけられている。従って、シフトレバー８１をＳポジションにセットすれば、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８を介して当該Ｓポジションに対応づけられた複数の運転条件の中から任意の運転条件を選択することが可能となる。更に、運転者によりＤポジションからＳポジションへの切替が実行されたときには、車速Ｖに基づく仮初期段ＳＰｉｔｍｐと路面勾配θとバッテリ５０の状態を示す出力制限Ｗｏｕｔとに基づく初期段補正値ΔＳＰｉとに基づいてＳポジション選択直後の初期段に対応した実行用シフトポジションＳＰ＊が設定される（ステップＳ１４０）。つまり、ハイブリッド自動車２０では、路面勾配θおよびバッテリ５０の状態を示す出力制限Ｗｏｕｔの少なくとも何れか一方と車速Ｖとに基づいて仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８を介してＳポジションに対応づけられた複数の運転条件の何れかが実行用運転条件として設定される。そして、設定された実行用運転条件の要求トルク設定制約を用いて走行に要求される要求トルクＴｒ＊が設定されると共に（ステップＳ１５０）、設定された実行用運転条件の運転ポイント設定制約と要求トルクＴｒ＊とを用いてエンジン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Ｓ１６０〜１８０）、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＊に基づく動力が得られるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御される（ステップＳ１９０〜Ｓ２５０）。このように、運転者によりＤポジションからＳポジションへの切替が実行されたときに、路面勾配θおよびバッテリ５０の状態を示す出力制限Ｗｏｕｔの少なくとも何れか一方と車速Ｖとに基づいてＳポジションに対応づけられた複数の運転条件の何れかを実行用運転条件として設定すれば、ＤポジションからＳポジションへの切替時の実行用シフトポジションＳＰ＊（初期運転条件）をより適正に設定すると共に、その際の車両性能をより向上させることが可能となる。

すなわち、実施例のハイブリッド自動車２０において、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８を介してＳポジションに対応づけられた複数の運転条件の運転ポイント設定制約は、それぞれ車速Ｖとエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎとの関係を規定するものである。そして、運転者によりＤポジションからＳポジションへの切替が実行されたときには、車速Ｖに対応した仮初期段ＳＰｉｔｍｐ（仮の運転条件）が設定され（ステップＳ１２０）、路面勾配θとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとに基づく初期段補正値ΔＳＰｉが値０であれば、仮初期段ＳＰｉｔｍｐがそのまま実行用シフトポジションＳＰ＊として設定され、初期段補正値ΔＳＰｉが値０以外であれば、仮初期段ＳＰｉｔｍｐと初期段補正値ΔＳＰｉとに基づく仮想シフトポジションが実行用シフトポジションＳＰ＊として設定される（ステップＳ１４０）。これにより、路面勾配θが登り勾配または降り勾配として大きいときや出力制限Ｗｏｕｔが小さいときには、仮初期段ＳＰｉｔｍｐに対応した運転ポイント設定制約に比べて同一の車速Ｖに対するエンジン下限回転数Ｎｅｍｉｎをより大きく規定する運転ポイント設定制約を含む運転条件が実行用運転条件として設定されることになる。この結果、ハイブリッド自動車２０では、路面勾配θが特に登り勾配として大きかったり、バッテリ５０からの放電電力が抑えられたりしているときに、エンジン２２の回転数Ｎｅをある程度高く保ってエンジン２２からの動力を取り出し易くすることで加速性能を良好に保つことが可能となる。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８を介してＳポジションに対応づけられた複数の運転条件の運転ポイント設定制約は、それぞれ車速Ｖとアクセルオフ時の要求トルク（制動トルク）Ｔｒ＊との関係を規定するものである。従って、Ｓポジションの選択と共にアクセルペダル８３の踏み込みが解除されたときに、上述のように車速Ｖに対応した仮初期段ＳＰｉｔｍｐを設定した上で、少なくとも路面勾配θに基づく初期段補正値ΔＳＰｉに応じて実行用シフトポジションＳＰ＊を設定すれば、走行路の路面勾配θが特に降り勾配として大きいときに、仮初期段ＳＰｉｔｍｐに対応した運転ポイント設定制約に比べて同一の車速Ｖに対するアクセルオフ時の要求トルクＴｒ＊を比較的大きく規定する要求トルク設定制約を含む運転条件を実行用運転条件として設定し、それにより坂路走行時の運転者による減速要求により適正に応えることが可能となる。このようなＳポジション選択後のアクセルオフ時には、初期運転条件に対応した実行用シフトポジションＳＰ＊を設定した後、基本的に、図示しないエンジン目標回転数設定用マップから車速Ｖと実行用シフトポジションＳＰ＊とに対応したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し、燃料カットした状態のエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となると共にアクセル開度Ａｃｃ（０％）と車速Ｖと実行用シフトポジションＳＰ＊に基づく要求トルク（制動トルク）Ｔｒ＊が得られるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御（モータＭＧ２については回生制御）するアクセルオフ時用のＳポジション選択時駆動制御ルーチンが実行されることになる。

更に、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを考慮してＤポジションからＳポジションへの切替直後の初期段に対応した実行用シフトポジションＳＰ＊を設定すれば、バッテリ５０の放電に制限があってモータＭＧ２からの出力が抑えられてしまうような場合であっても、バッテリ５０の状態に応じてＤポジションからＳポジションへの切替直後の実行用シフトポジションＳＰ＊すなわち初期運転条件をより適正に設定することが可能となる。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１４０にて設定された実行用シフトポジションＳＰ＊の段数（実行用運転条件の識別子）がメータ表示ユニット９０の段数表示部９２に表示されることから、ＤポジションからＳポジションへの切替に際して設定された実行用シフトポジションＳＰ＊すなわち初期運転条件に対応した仮想シフトポジションを運転者に把握させることにより、その後の車両運転性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では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ２とがモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する減速ギヤ３５を介して連結されているが、減速ギヤ３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有したモータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を採用してもよい。また、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１２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１２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。更に、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１３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。また、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１４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からの動力をベルト式あるいはトロイダル式のＣＶＴ２００や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を備える。そして、モータＭＧは、インバータを介してエンジン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。

ここで、上記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しておく。すなわち、上記実施例および変形例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０の組み合わせや対ロータ電動機２３０、ＣＶＴ２００が「動力伝達手段」に相当し、モータＭＧ，ＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ，ＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、車速センサ８７が「車速検出手段」に相当し、勾配センサ８８が「勾配取得手段」に相当し、ＤポジションとＳポジションとの選択を運転者に許容すると共にＳポジションが選択されているときに仮想シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ８を介して当該Ｓポジションに対応づけられた複数の運転条件からの任意の運転条件の選択を運転者に許容するシフトレバー８１が「シフトポジション選択手段」に相当し、図４のステップＳ１１０〜Ｓ１４０，Ｓ１５０〜Ｓ１８０，Ｓ２６０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「実行用運転条件設定手段」、「要求駆動力設定手段」および「目標運転ポイント設定手段」に相当し、図４の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４、モータＥＣＵ４０が「制御手段」に相当する。また、出力制限Ｗｏｕｔを設定するバッテリＥＣＵ５２が「放電許容電力設定手段」に相当し、ステップＳ２５０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０、メータＥＣＵ９５およびメータ表示ユニット９０が「報知手段」に相当し、モータＭＧ１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、「内燃機関」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エンジン２２に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「動力伝達手段」は、所定の車軸に接続される車軸側回転要素と内燃機関の機関軸に接続されると共に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、機関軸からの動力の少なくとも一部を車軸側に出力可能なものであれば、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０の組み合わせや対ロータ電動機２３０、ＣＶＴ２００以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動機」は、モータＭＧ，ＭＧ２のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電手段」は、バッテリ５０のような二次電池に限られず、動力伝達手段や電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「勾配取得手段」は、例えば車両の前後Ｇを用いて路面勾配を推定するものといったような如何なる形式のものであっても構わない。「要求駆動力設定手段」は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと実行用シフトポジションＳＰ＊に基づいて要求トルクＴｒ＊を設定するものに限られず、走行に要求される要求駆動力を設定するものであれば、実行用シフトポジションＳＰ＊とアクセル開度Ａｃｃあるいは車両の走行位置等に基づいて要求トルクを設定するものといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、目標運転ポイントで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動力が得られるように内燃機関と動力伝達手段と電動機とを制御するものであれば、ハイブリッドＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との組み合わせに限られるものではなく、単一の電子制御ユニットのような他の如何なる形式のものであっても構わない。「報知手段」は、実行用シフトポジションＳＰ＊の段数（仮想シフトポジション）を運転者に報知するものであれば、メータ表示ユニット９０を含むもののような視覚的報知手段以外に、聴覚等の他の五感を介して運転者に実行用シフトポジションＳＰ＊の段数を報知する形式のものであっても構わない。何れにしても、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な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。

本発明の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。 バッテリ５０におけるバッテリ温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の残容量ＳＯＣと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。 実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行されるＳポジション選択時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 仮初期段設定用マップの一例を示す説明図である。 初期段補正値設定用マップの一例を示す説明図である。 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。 エンジン下限回転数設定用マップの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。 トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの設定手順を説明するための説明図である。 変形例のハイブリッド自動車２０Ａの概略構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２０Ｃ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、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、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 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 ブレーキペダルポジションセンサ、８７ 車速センサ、８８ 勾配センサ、９０ メータ表示ユニット、９１ シフトポジション表示部、９２ 段数表示部、９５ メータＥＣＵ、２００ ＣＶＴ、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 (8)

1. 内燃機関と、
   所定の車軸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、
   前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を入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、
   車速を検出する車速検出手段と、
   走行路の路面勾配を取得する勾配取得手段と、
   走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応した前記内燃機関の運転ポイントを設定するための機関運転ポイント設定制約とをそれぞれ含む複数の運転条件のうち、通常走行用の運転条件に対応づけられた第１のシフトポジションと、前記通常走行用の運転条件とは異なる複数の運転条件に対応づけられた第２のシフトポジションとの選択を運転者に許容すると共に、前記第２のシフトポジションが選択されているときに、該第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件からの任意の運転条件の選択を運転者に許容するシフトポジション選択手段と、
   前記シフトポジション選択手段を介して運転者により選択された運転条件を実行用運転条件として設定すると共に、運転者により前記第１のシフトポジションから前記第２のシフトポジションへの切替が実行されたときには、前記取得された路面勾配および前記蓄電手段の状態の少なくとも何れか一方と前記検出された車速とに基づいて前記第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件の何れかを実行用運転条件として設定する実行用運転条件設定手段と、
   前記設定された実行用運転条件の前記駆動力設定制約を用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、
   前記設定された実行用運転条件の機関運転ポイント設定制約と前記設定された要求駆動力とを用いて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された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記動力伝達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自動車。
2. 請求項１に記載のハイブリッド自動車において、
   前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の放電に許容される電力である放電許容電力を設定する放電許容電力設定手段を更に備え、
   前記実行用運転条件設定手段は、前記実行用運転条件の設定に際し、前記蓄電手段の状態として前記設定された放電許容電力を用いるハイブリッド自動車。
3. 請求項２に記載のハイブリッド自動車において、
   前記第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件の機関運転ポイント設定制約は、それぞれ車速と前記内燃機関の下限回転数との関係を規定しており、
   前記実行用運転条件設定手段は、運転者により前記第１のシフトポジションから前記第２のシフトポジションへの切替が実行されたときに、前記検出された車速に対応した仮の運転条件を設定した上で、前記取得された路面勾配と前記設定された放電許容電力との少なくとも何れかに応じて、前記仮の運転条件と該仮の運転条件の機関運転ポイント設定制約に比べて同一の車速に対する前記下限回転数をより大きく規定する機関運転ポイント設定制約を含む運転条件との何れかを前記実行用運転条件として設定するハイブリッド自動車。
4. 請求項２に記載のハイブリッド自動車において、
   前記第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件の駆動力設定制約は、それぞれ車速とアクセルオフ時の要求駆動力との関係を規定しており、
   前記実行用運転条件設定手段は、運転者により前記第１のシフトポジションから前記第２のシフトポジションへの切替が実行されたときに、前記検出された車速に対応した仮の運転条件を設定した上で、少なくとも前記取得された路面勾配に応じて、前記仮の運転条件と該仮の運転条件の駆動力設定制約に比べて同一の車速に対する前記アクセルオフ時の要求駆動力をより小さく規定する駆動力設定制約を含む運転条件との何れかを前記実行用運転条件として設定するハイブリッド自動車。
5. 請求項１から４の何れかに記載のハイブリッド自動車において、
   前記第２のシフトポジションは、複数の仮想シフトポジションを介して前記複数の運転条件に対応づけられると共に、前記シフトポジション選択手段は、前記第２のシフトポジションが選択されているときに、前記複数の仮想シフトポジションからの任意の仮想シフトポジションの選択を運転者に許容し、
   前記実行用運転条件設定手段により設定された実行用運転条件に対応した仮想シフトポジションを運転者に報知する報知手段を更に備えるハイブリッド自動車。
6. 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請求項１から５の何れかに記載のハイブリッド自動車。
7. 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前記機関軸と前記発電機の回転軸との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６に記載のハイブリッド自動車。
8. 内燃機関と、所定の車軸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、前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を入出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、車速を検出する車速検出手段と、走行路の路面勾配を取得する勾配取得手段と、走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応した前記内燃機関の運転ポイントを設定するための機関運転ポイント設定制約とをそれぞれ含む複数の運転条件のうち、通常走行用の運転条件に対応づけられた第１のシフトポジションと、前記通常走行用の運転条件とは異なる複数の運転条件に対応づけられた第２のシフトポジションとの選択を運転者に許容すると共に、前記第２のシフトポジションが選択されているときに、該第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件からの任意の運転条件の選択を運転者に許容するシフトポジション選択手段とを備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、
   （ａ）前記シフトポジション選択手段を介して運転者により選択された運転条件を実行用運転条件として設定すると共に、運転者により前記第１のシフトポジションから前記第２のシフトポジションへの切替が実行されたときには、前記取得された路面勾配および前記蓄電手段の状態の少なくとも何れか一方と前記検出された車速とに基づいて前記第２のシフトポジションに対応づけられた前記複数の運転条件の何れかを実行用運転条件として設定するステップと、
   （ｂ）ステップ（ａ）にて設定した実行用運転条件の前記駆動力設定制約を用いて走行に要求される要求駆動力を設定するステップと、
   （ｃ）ステップ（ａ）にて設定した実行用運転条件の機関運転ポイント設定制約とステップ（ｂ）にて設定した要求駆動力とを用いて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、
   （ｄ）ステップ（ｃ）にて設定し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ステップ（ｂ）にて設定した要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記動力伝達手段と前記電動機とを制御するステップと、
   を含むハイブリッド自動車の制御方法。

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