JP2009184383A - ハイブリッド自動車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の運転モードを選択可能なハイブリッド自動車において運転モードごとに内燃機関をより適正に制御する。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、ノーマルモード用の値Ｎｒｕｎｏｒ、値Ｎｒｌｎｏｒ、パワーモード用の値Ｎｒｕｐｗｒ、値Ｎｒｌｐｗｒ、およびＥＣＯモード用の値Ｎｒｕｅｃｏ、値Ｎｒｌｅｃｏのうち、実行用運転モードとして選択された運転モードに対応したものが要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅが緩変化するように目標回転数Ｎｅ＊を設定するため上下限レート値Ｎｒｕ，Ｎｒｌとして設定され（Ｓ１１０およびＳ１３０，Ｓ１５０またはＳ１７０）、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転すると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（Ｓ２２０〜Ｓ２７０）。
【選択図】図２

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、アクセル操作に対して異なる駆動力特性を定めた複数の走行モードを切り替えて走行する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、パワースイッチがオンされると共にアクセルペダルが踏み増されてノーマルモードからパワーモードに設定が切り替えられると、アクセル開度が所定開度よりも大きな領域にあるときには非線形の特性をもってノーマルモードよりも大きな実行用アクセル開度が設定され、設定された実行用アクセル開度に基づくトルクにより走行するようにエンジンやモータが制御される。また、エンジンとモータとを備えたハイブリッド自動車として、燃費優先から駆動力優先まで段階的に複数の異なる走行モードを選択可能なものも知られており（例えば、特許文献２参照）、このハイブリッド自動車では、駆動力を優先する走行モードほど、アクセルの踏み込み量に対する要求トルクが大きく設定される。
特開２００７−０９１０７３号公報 特開２００７−５５４４３６号公報

上述のように、ハイブリッド自動車の運転モード（走行モード）を複数用意することにより、運転者の多様なニーズに応えることが可能となる。ただし、このようなハイブリッド自動車において燃費の向上や高出力の要求といった互いに相反するニーズに応えるためには、内燃機関をより適正に制御する必要がある。

そこで、本発明は、複数の運転モードを選択可能なハイブリッド自動車において、運転モードごとに内燃機関をより適正に制御することを主目的とする。

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、上述の目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明によるハイブリッド自動車は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を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を含むハイブリッド自動車であって、
前記内燃機関の回転数を調整可能な機関回転数調整手段と、
通常走行用の第１の運転モードと、該第１の運転モードに比べて走行用の動力の出力応答性を優先する第２の運転モードと、前記第１および第２の運転モードに比べて燃費を優先する第３の運転モードとの何れかを実行用運転モードとして選択するための運転モード選択手段と、
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、
前記第１の運転モードに対応した第１の緩変化制約、前記第２の運転モードに対応した第２の緩変化制約および前記第３の運転モードに対応した第３の緩変化制約のうちの前記実行用運転モードに対応した緩変化制約と前記設定された要求駆動力とに基づいて、前記内燃機関の回転数が緩変化するように該内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
前記内燃機関が前記設定された目標回転数で回転すると共に前記設定された要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように前記内燃機関と前記機関回転数調整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、実行用運転モードとして、通常走行用の第１の運転モードと、当該第１の運転モードに比べて走行用の動力の出力応答性を優先する第２の運転モードと、第１および第２の運転モードに比べて燃費を優先する第３の運転モードとの何れかを選択することができる。そして、このハイブリッド自動車では、第１の運転モードに対応した第１の緩変化制約、第２の運転モードに対応した第２の緩変化制約および第３の運転モードに対応した第３の緩変化制約のうちの実行用運転モードに対応した緩変化制約と走行に要求される要求駆動力とに基づいて、内燃機関の回転数が緩変化するように目標回転数が設定され、内燃機関が当該目標回転数で回転すると共に要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように内燃機関と機関回転数調整手段と電動機とが制御される。これにより、通常走行用の第１の運転モードと、走行用の動力の出力応答性を優先する第２の運転モードと、燃費を優先する第３の運転モードとの何れが実行用運転モードとして選択されても、第１から第３の運転モードごとに、それぞれの優先事項に合致するように内燃機関をより適正に制御することが可能となる。

また、前記第２の緩変化制約は、前記第１の緩変化制約に比べて運転者による駆動力要求操作に応じた前記内燃機関の回転数変化を許容する傾向を有するものであってもよく、前記第３の緩変化制約は、前記第１の緩変化制約に比べて運転者による駆動力要求操作に応じた前記内燃機関の回転数変化を制限する傾向を有するものであってもよい。更に、前記第２の緩変化制約は、前記第１の緩変化制約に比べて前記内燃機関の回転数の上昇を許容する傾向を有するものであってもよく、前記第３の緩変化制約は、前記第１の緩変化制約に比べて、前記内燃機関の回転数の上昇を制限する傾向を有するものであってもよい。これにより、走行用の動力の出力応答性を優先する第２の運転モードが選択された場合には、通常走行用の第１の運転モードが選択された場合に比べて、振動や騒音が若干増加したり燃費が若干悪化したりするものの、運転者による駆動力要求操作に応じて内燃機関から応答性よく動力を得ることが可能となるので、運転者による高出力要求を良好に満たすことができる。更に、燃費を優先する第３の運転モードが選択された場合には、通常走行用の第１の運転モードが選択された場合に比べて、運転者による駆動力要求操作に対する内燃機関の応答性が若干低下するものの、内燃機関の運転ポイントの変化を抑制して燃費を向上させることが可能となる。

また、前記要求駆動力設定手段は、前記第１の運転モードに対応した駆動力設定制約、前記第２の運転モードに対応した駆動力設定制約および前記第３の運転モードに対応した駆動力設定制約のうち、前記実行用運転モードに対応した駆動力設定制約を用いて運転者による駆動力要求操作に応じた要求駆動力を設定するものであってもよく、前記第２の運転モードに対応した駆動力設定制約は、前記第１および第３の運転モードに対応した駆動力設定制約に比べて同一の駆動力要求操作に対する前記要求駆動力を大きく設定する傾向を有するものであってもよい。これにより、走行用の動力の出力応答性を優先する第２の運転モードが選択された際に運転者による高出力要求を良好に満たすことが可能となる。

そして、前記ハイブリッド自動車は、所定の車軸と前記内燃機関の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車軸と前記機関軸とに動力を入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を更に備えてもよく、前記電動機は、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であってもよい。また、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取りすることができる発電用電動機と、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。

本発明によるハイブリッド自動車の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を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、前記内燃機関の回転数を調整可能な機関回転数調整手段と、通常走行用の第１の運転モードと、該第１の運転モードに比べて走行用の動力の出力応答性を優先する第２の運転モードと、前記第１および第２の運転モードに比べて燃費を優先する第３の運転モードとの何れかを実行用運転モードとして選択するための運転モード選択手段とを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）前記第１の運転モードに対応した第１の緩変化制約、前記第２の運転モードに対応した第２の緩変化制約および前記第３の運転モードに対応した第３の緩変化制約のうちの前記実行用運転モードに対応した緩変化制約と走行に要求される要求駆動力とに基づいて、前記内燃機関の回転数が緩変化するように該内燃機関の目標回転数を設定するステップと、
（ｂ）前記内燃機関が前記設定された目標回転数で回転すると共に前記要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように前記内燃機関と前記機関回転数調整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。

この方法によれば、通常走行用の第１の運転モードと、走行用の動力の出力応答性を優先する第２の運転モードと、燃費を優先する第３の運転モードとの何れが実行用運転モードとして選択されても、第１から第３の運転モードごとに、それぞれの優先事項に合致するように内燃機関をより適正に制御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、直流電流を交流電流に変換してモータＭＧ１，ＭＧ２に供給可能なインバータ４１，４２と、バッテリ５０からの電力を電圧変換してインバータ４１，４２に供給可能な昇降圧コンバータ５５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。また、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。更に、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第１電圧センサ９１からのバッテリ電圧ＶＢ、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。

昇降圧コンバータ５５は、例えば、何れも図示しない第１および第２のトランジスタと、これら第１および第２のトランジスタに逆方向に並列接続された第１および第２のダイオードと、リアクトルとから構成され、システムメインリレー５６を介してバッテリ５０と接続される。また、昇降圧コンバータ５５のリアクトルと負極母線との間には図示しないコンデンサが配置されており、このコンデンサの端子間には、昇降圧コンバータ５５の昇圧前または降圧後の電圧ＶＬを検出する第２電圧センサ９２が設置されている。更に、昇降圧コンバータ５５とインバータ４１との間には平滑用のコンデンサ５７が配置されており、このコンデンサ５７の端子間には、昇降圧コンバータ５５の昇圧後または降圧前の電圧ＶＨを検出する第３電圧センサ９３が設置されている。このような昇降圧コンバータ５５の第１および第２のトランジスタをスイッチング制御することにより、バッテリ５０からの直流電力を昇圧してインバータ４１，４２に供給したり、正極母線と負極母線とに作用している直流電圧を降圧してバッテリ５０を充電したりすることができる。すなわち、昇降圧コンバータ５５の第１および第２のトランジスタは、第２電圧センサ９２と第３電圧センサ９３とにより検出される電圧値ＶＬおよびＶＨに基づいて、基本的にバッテリ５０と２つのモータＭＧ１，ＭＧ２との間で電力のやりとりを円滑に行なうべく昇圧後の電圧ＶＨが電圧指令ＶＨ＊となるか、あるいは降圧後の電圧ＶＬが電圧指令ＶＬ＊となるようにスイッチング制御される。

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、第２電圧センサ９２からの電圧ＶＬ、第３電圧センサ９３からの電圧ＶＨ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、運転モードとして動力性能すなわちアクセル操作に対するトルク出力の応答性を優先するパワーモード（第２の運転モード）を選択するためのパワースイッチ（運転モード選択手段）８８が設けられており、このパワースイッチ８８もハイブリッドＥＣＵ７０に接続されている。更に、実施例のハイブリッド自動車２０の運転席近傍には、運転モードとしてエンジン２２の燃費やエネルギ効率を優先するＥＣＯモード（第３の運転モード）を選択するためのＥＣＯスイッチ（運転モード選択手段）８９が設けられており、このＥＣＯスイッチ８９もハイブリッドＥＣＵ７０に接続されている。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。更に、ハイブリッドＥＣＵ７０からは、システムメインリレー５６への駆動信号や昇降圧コンバータ５５へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力される。

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、この要求トルクに基づくトルクがリングギヤ軸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ＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求トルクとバッテリ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トルクに応じたトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１および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から要求トルク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。

また、実施例のハイブリッド自動車２０において、パワースイッチ８８がオフされた状態では、ＥＣＯスイッチ８９がオンされていなければ、運転モードとしてノーマルモード（第１の運転モード）が選択されることになり、この状態では、ハイブリッドＥＣＵ７０により、所定のパワーモードフラグＦｐｗｒが値０に設定されると共にノーマルモード選択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。また、パワースイッチ８８がオンされてハイブリッド自動車２０の運転モードとしてパワーモードが選択されると、ハイブリッドＥＣＵ７０により、上記パワーモードフラグＦｐｗｒが値１に設定されると共に予め定められたパワーモード選択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。実施例では、運転者によりパワーモードが選択されたときには、ノーマルモードの選択時に比べて車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するトルクを高めて運転者によるアクセル操作に対するトルク出力の応答性が向上するようにエンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２が制御される。

更に、ハイブリッド自動車２０において、ＥＣＯスイッチ８９がオフされた状態では、パワースイッチ８８がオンされていなければ、運転モードとしてノーマルモードが選択されることになり、この状態では、ハイブリッドＥＣＵ７０により、所定のＥＣＯフラグＦｅｃｏが値０に設定されると共に予め定められたノーマルモード選択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。また、ＥＣＯスイッチ８９がオンされてハイブリッド自動車２０の運転モードとしてＥＣＯモードが選択されると、ハイブリッドＥＣＵ７０により、上記ＥＣＯフラグＦｅｃｏが値１に設定されると共に予め定められたＥＣＯモード選択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。ＥＣＯモード選択時用の制御の一例としては、ノーマルモードやパワーモードのもとで行われる上記昇降圧コンバータ５５による昇降圧動作の禁止が挙げられる。このように、ＥＣＯモードの選択時に、ノーマルモード等のもとで行われる昇降圧コンバータ５５による昇降圧動作を禁止することにより、ノーマルモード等の選択時に比べてモータＭＧ１およびＭＧ２によるトルクの出力が制限されることになるが、昇降圧動作を禁止することにより、昇降圧コンバータ５５の第１および第２のトランジスタのスイッチング制御が実行されなくなる分、スイッチングに伴う損失を低減させることが可能となるので、ハイブリッド自動車２０のエネルギ効率を向上させることができる。

次に、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、エンジン２２の運転を伴うハイブリッド自動車２０の走行時にハイブリッド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に示す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、エンジン２２の回転数Ｎｅ、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、パワーモードフラグＦｐｗｒの値、ＥＣＯ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）。なお、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサ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、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。更に、パワーモードフラグＦｐｗｒやＥＣＯフラグＦｅｃｏは、上述のように運転者によるパワースイッチ８８やＥＣＯスイッチ８９の操作状態に応じてハイブリッドＥＣＵ７０により設定されて所定の記憶領域に保持されるものである。

ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したパワーモードフラグＦｐｗｒやＥＣＯモードフラグＦｅｃｏの値に基づいて、走行に際して実際に用いられる運転モード（以下「実行用運転モード」という）としてノーマルモード、パワーモードおよびＥＣＯモードの何れが選択されているかを判定する（ステップＳ１１０）。パワーモードフラグＦｐｗｒとＥＣＯモードフラグＦｅｃｏとの双方が値０であって実行用運転モードとしてノーマルモードが選択されている場合には、ステップＳ１００にて入力したアクセル開度Ａｃｃと駆動力設定制約としてのノーマルモード時アクセル開度設定用マップとを用いて制御上のアクセル開度である実行用アクセル開度Ａｃｃ＊を設定する（ステップＳ１２０）。更に、ステップＳ１２０の処理の後、エンジン２２の回転数Ｎｅ（運転ポイント）が緩変化するように当該エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するための上限レート値Ｎｒuおよび下限レート値Ｎｒｌを第１の緩変化制約としてのノーマルモード用の値Ｎｒｕｎｏｒおよび値Ｎｒｌｎｏｒに設定する（ステップＳ１３０）。また、パワーモードフラグＦｐｗｒが値１であって実行用運転モードとしてパワーモードが選択されている場合には、ステップＳ１００にて入力したアクセル開度Ａｃｃと駆動力設定制約としてのパワーモード時アクセル開度設定用マップとを用いて制御上のアクセル開度である実行用アクセル開度Ａｃｃ＊を設定する（ステップＳ１４０）。更に、ステップＳ１４０の処理の後、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するための上限レート値Ｎｒuおよび下限レート値Ｎｒｌを第２の緩変化制約としてのパワーモード用の値Ｎｒｕｐｗｒおよび値Ｎｒｌｐｗｒに設定する（ステップＳ１５０）。また、ＥＣＯフラグＦｅｃｏが値１であって実行用運転モードとしてＥＣＯモードが選択されている場合には、ステップＳ１００にて入力したアクセル開度Ａｃｃと駆動力設定制約としてのＥＣＯモード時アクセル開度設定用マップとを用いて制御上のアクセル開度である実行用アクセル開度Ａｃｃ＊を設定する（ステップＳ１６０）。そして、ステップＳ１６０の処理の後、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するための上限レート値Ｎｒuおよび下限レート値Ｎｒｌを第３の緩変化制約としてのＥＣＯモード用の値Ｎｒｕｅｃｏおよび値Ｎｒｌｅｃｏに設定する（ステップＳ１７０）。

ここで、ノーマルモード時アクセル開度設定用マップ、パワーモード時アクセル開度設定用マップおよびＥＣＯモード時アクセル開度設定用マップを図３に例示する。実施例のノーマルモード時アクセル開度設定用マップは、０〜１００％の範囲でアクセル開度Ａｃｃに対して実行用アクセル開度Ａｃｃ＊が線形性をもつように予め作成されてＲＯＭ７４に記憶されている。図３に例示するノーマルモード時アクセル開度設定用マップは、アクセル開度Ａｃｃをそのまま実行用アクセル開度Ａｃｃ＊として設定するように作成されたものである。また、実施例のパワーモード時アクセル開度設定用マップは、図３に示すように、低車速時における車両の飛び出し感を抑制すべく任意の低アクセル開度領域にあるアクセル開度Ａｃｃに対してはノーマルモード時アクセル開度設定用マップにより設定されるものと同一の値を実行用アクセル開度Ａｃｃ＊として設定し、低アクセル開度領域以外の１００％までのアクセル開度Ａｃｃに対してはアクセル操作に対するトルク出力の応答性を向上させるべくノーマルモード時アクセル開度設定用マップにより設定されるものよりも大きな値を実行用アクセル開度Ａｃｃ＊として設定するように作成されてＲＯＭ７４に記憶されている。更に、ＥＣＯモード時アクセル開度設定用マップは、図３に示すように、アクセル操作に対するトルク出力の応答性を低下させるべくノーマルモード時アクセル開度設定用マップにより設定されるものよりも小さな値を実行用アクセル開度Ａｃｃ＊として設定するように作成されてＲＯＭ７４に記憶されている。

また、ノーマルモードに対応した第１の緩変化制約としての値Ｎｒｕｎｏｒおよび値Ｎｒｌｎｏｒ、パワーモードに対応した第２の緩変化制約としての値Ｎｒｕｐｗｒおよび値Ｎｒｌｐｗｒ、およびＥＣＯモードに対応した第３の緩変化制約としての値Ｎｒｕｅｃｏおよび値Ｎｒｌｅｃｏは、何れも実験・解析等を経て予め定められる正の値である。そして、ノーマルモード用の値Ｎｒｕｎｏｒおよび値Ｎｒｌｎｏｒは、エンジン２２の運転に伴う振動（ショック）や騒音ができるだけ抑制されると共にハイブリッド自動車２０の一般的な走行状態において燃費と走行性能とがバランスよく両立され、更には部品保護が図られるようにエンジン２２の回転数Ｎｅを緩変化させる値として定められる。また、パワーモード用の上限レート値Ｎｒｕｐｗｒは、ノーマルモード用の上限レート値Ｎｒｕｎｏｒよりも大きな値とされると共に、ＥＣＯモード用の上限レート値Ｎｒｕｅｃｏは、ノーマルモード用の上限レート値Ｎｒｕｎｏｒよりも小さな値とされ、値Ｎｒｕｎｏｒ，ＮｒｕｐｗｒおよびＮｒｕｅｃｏの間には、次式（１）の関係が成立する。なお、下限レート値Ｎｒｌとして用いられる値Ｎｒｌｎｏｒ、値Ｎｒｌｐｗｒ、および値Ｎｒｌｅｃｏはエンジン２２の特性や各運転モードにおける優先事項等を考慮して任意に定められるものであるが、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅをある程度高く保つことで当該エンジン２２から速やかに動力（トルク）を得ることができるようにするために、パワーモード用の値Ｎｒｌｐｗｒがノーマルモード用の値ＮｒｌｎｏｒやＥＣＯモード用の値Ｎｒｌｅｃｏよりも小さく定められている。

Ｎｒｕｐｗｒ＞Ｎｒｕｎｏｒ＞Ｎｒｕｅｃｏ …（１）

ステップＳ１３０、Ｓ１５０またはＳ１７０にて上限レート値Ｎｒｕおよび下限レート値Ｎｒｌを設定したならば、実行用アクセル開度Ａｃｃ＊とステップＳ１００にて入力した車速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Ｔｒ＊を設定した上で、車両全体に要求される要求パワーＰ＊を設定する（ステップＳ１８０）。実施例では、実行用アクセル開度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（駆動力設定制約）としてＲＯＭ７４に記憶されており、要求トルクＴｒ＊としては、与えられた実行用アクセル開度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４に要求トルク設定用マップの一例を示す。このような処理が実行される結果、運転者によりパワーモードが選択されているときに実行用アクセル開度Ａｃｃ＊がノーマルモード等の選択時に比べて大きく設定されると、それに応じて、要求トルクＴｒ＊がノーマルモード等の選択時に比べて大きく設定されることになる。また、運転者によりＥＣＯモードが選択されているときに実行用アクセル開度Ａｃｃ＊がノーマルモード等の選択時に比べて小さく設定されると、それに応じて、要求トルクＴｒ＊がノーマルモード等の選択時に比べて小さく設定されることになる。また、実施例において、要求パワーＰ＊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。

次いで、エンジン２２の運転を続行すべきか否かを判定する（ステップＳ１９０）。実施例において、ステップＳ１９０では、例えば車速Ｖが所定の間欠禁止車速Ｖｒｅｆ以上であると判断されたり、車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ未満であってもステップＳ１８０にて設定された要求パワーＰ＊が所定のエンジン停止閾値以上であると判断されたりすると、エンジン２２の運転を続行すべきと判断される。そして、ステップＳ１９０にてエンジン２２の運転を続行すべきと判断された場合には、要求パワーＰ＊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Ｓ２００）。実施例では、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Ｐ＊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５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Ｐ＊（Ｎｅｔｍｐ×Ｔｅｔｍｐ）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。続いて、ステップＳ１３０，Ｓ１５０またはＳ１７０にて設定された上限レート値Ｎｒｕおよび下限レート値Ｎｒｌを用いたレート処理によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０では、仮目標回転数ＮｅｔｍｐとステップＳ１００にて入力したエンジン２２の回転数Ｎｅから下限レート値Ｎｒｌを減じた値との大きい方と、ステップＳ１００にて入力したエンジン２２の回転数Ｎｅに上限レート値Ｎｒｕを加算した値との小さい方をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定する。これにより、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、エンジン２２の現在の回転数Ｎｅから下限レート値Ｎｒｌを減じた値と現在の回転数Ｎｅに上限レート値Ｎｒｕを加算した値との間の範囲内に制限されることになる。そして、ステップＳ１８０にて設定した要求パワーＰ＊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Ｓ２２０）。

エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊（ステップＳ２１０）や目標トルクＴｅ＊（ステップＳ２２０）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（２）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とを用いて次式（３）に従いモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ２３０）。ここで、式（２）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。図６にエンジン２２の運転を伴うハイブリッド自動車２０の走行中における動力分配統合機構３０の回転要素の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。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（２）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（３）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（３）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) …（２）
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt …（３）

モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとステップＳ２３０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Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（４）および式（５）に従い計算する（ステップＳ２４０）。更に、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（７）に従い計算する（ステップＳ２５０）。そして、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値に設定する（ステップＳ２６０）。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の範囲内に制限することができる。なお、式（６）は、図６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にそれぞれ送信し（ステップＳ２７０）、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。更に、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。なお、実行用運転モードとしてＥＣＯモードが選択されている場合には、上述のように、昇降圧コンバータ５５の昇降圧動作が禁止されることから、昇降圧コンバータ５５による昇降圧動作が禁止されることに起因してモータＭＧ２からのトルク出力が制限されることになる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（４）
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（５）
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（６）

また、ステップＳ１９０にてエンジン２２の運転を続行すべきではないと、すなわちエンジン２２の運転を停止させるべきと判断された場合には、所定のエンジン停止フラグをオンした上で（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了させる。すなわち、車速Ｖが間欠車速Ｖｒｅｆ未満であってエンジン２２の運転が必要となる車速域に含まれていなければ、要求トルクＴｒ＊がエンジン停止判定閾値未満となる場合には、モータＭＧ２のみから充分なトルクを車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力可能となることからエンジン２２の運転停止を許可することができる。従って、このような場合には、エンジン２２の運転が停止されるようにエンジン停止フラグがオンされ、こうしてエンジン停止フラグがオンされた場合には、ハイブリッドＥＣＵ７０により図示しないエンジン停止制御ルーチンが実行される。なお、エンジン停止制御ルーチンは、エンジン２２に対する燃料供給を停止した状態で、例えばエンジン２２の回転数Ｎｅが所定の停止直前回転数に達するまでエンジン２２の回転を抑制するための負のトルクをモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊として設定すると共に、回転数Ｎｅが停止直前回転数に達したタイミングでピストンを保持するための正のトルクをモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊として設定し、更に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する処理である。そして、エンジン停止制御ルーチンが終了するとエンジン停止フラグがオフされ、ハイブリッドＥＣＵ７０等によりモータ運転モードのもとでの制御が実行されることになる。

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、実行用運転モードとして、通常走行用のノーマルモードと、ノーマルモードに比べてアクセル操作に対するトルク出力の応答性を優先するパワーモードと、ノーマルモードおよびパワーモードに比べて燃費やエネルギ効率を優先するＥＣＯモードとの何れかを選択することができる。更に、ハイブリッド自動車２０では、ノーマルモードに対応した第１の緩変化制約としてのノーマルモード用の値Ｎｒｕｎｏｒおよび値Ｎｒｌｎｏｒ、パワーモードに対応した第２の緩変化制約としてのパワーモード用の値Ｎｒｕｐｗｒおよび値Ｎｒｌｐｗｒ、およびＥＣＯモードに対応した第３の緩変化制約としてのＥＣＯモード用の値Ｎｒｕｅｃｏおよび値Ｎｒｌｅｃｏのうち、実行用運転モードとして選択された運転モードに対応したものが要求トルクＴｒ＊（要求パワーＰ＊）に基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅが緩変化するように目標回転数Ｎｅ＊を設定するため上限レート値Ｎｒｕおよび下限レート値Ｎｒｌとして設定される（ステップＳ１１０およびＳ１３０，Ｓ１５０またはＳ１７０）。そして、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転す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Ｓ２２０〜Ｓ２７０）。これにより、実施例のハイブリッド自動車２０では、通常走行用のノーマルモードと、アクセル操作に対するトルク出力の応答性を優先するパワーモードと、燃費等を優先するＥＣＯモードとの何れが実行用運転モードとして選択されても、ノーマルモード、パワーモードおよびＥＣＯモードごとに、それぞれの優先事項に合致するようにエンジン２２をより適正に制御す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では、実行用運転モードとしてパワーモードが選択された場合に上限レート値Ｎｒｕとして用いられる値Ｎｒｕｐｗｒが、ノーマルモードの選択時に比べてエンジン２２の回転数上昇が許容されるようにノーマルモード用の値Ｎｒｕｎｏｒよりも大きな値とされている。従って、実行用運転モードとしてアクセル操作に対するトルク出力の応答性を優先するパワーモードが選択された場合には、ノーマルモードが選択された場合に比べて、振動や騒音が若干増加したり燃費が若干悪化したりするものの、運転者による駆動力要求操作としてのアクセル操作（アクセルペダル８３の踏み込み）に応じてエンジン２２から応答性よくトルクを得ることが可能となるので、運転者による高出力要求を良好に満たすことができる。また、ハイブリッド自動車２０では、実行用運転モードとしてＥＣＯモードが選択された場合に上限レート値Ｎｒｕとして用いられる値Ｎｒｕｅｃｏｒが、ノーマルモードやパワーモードの選択時に比べてエンジン２２の回転数上昇が制限されるようにノーマルモード用の値Ｎｒｕｎｏｒよりも小さな値とされている。従って、実行用運転モードとしてエンジン２２の燃費等を優先するＥＣＯモードが選択された場合には、ノーマルモード等が選択された場合に比べて、運転者によるアクセル操作に対するエンジン２２の応答性が若干低下するものの、エンジン２２の運転ポイントの変化を抑制して燃費を向上させることが可能となる。更に、実行用運転モードとしてノーマルモードが選択された場合には、振動や騒音の発生ができるだけ抑制されると共に一般的な走行において燃費と走行性能とがバランスよく両立されるようにエンジン２２の回転数制御を実行す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、車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。更に、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７に示す変形例としてのハイブリッド自動車１２０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７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、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８に示す変形例としてのハイブリッド自動車２２０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。

ここで、上記実施例や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、上記実施例等では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」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が「機関回転数調整手段」に相当し、ノーマルモードに比べてアクセル操作に対するトルク出力の応答性を優先するパワーモードを選択するためのパワースイッチ８８とノーマルモードやパワーモードに比べて燃費やエネルギ効率を優先するＥＣＯモードを選択するためのＥＣＯスイッチ８９とが「運転モード選択手段」に相当し、図２のステップＳ１２０、Ｓ１４０またはＳ１６０およびＳ１８０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、図２のステップＳ１３０，Ｓ１５０またはＳ１７０およびＳ１８０，Ｓ２００，Ｓ２１０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「目標回転数設定手段」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ＥＣＵ７０、エンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０の組み合わせが「制御手段」に相当する。また、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が「電力動力入出力手段」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。「電動機」や「発電用電動機」は、モータＭＧ１，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、電動機や電力動力入出力手段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。「機関回転数調整手段」は、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０の組み合わせ等に限られず、内燃機関の回転数を調整可能なものであればエンジンのクランクシャフトに直接または間接に接続されたモー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。「運転モード選択手段」は、通常走行用の第１の運転モードと、当該第１の運転モードに比べて走行用の動力の出力応答性を優先する第２の運転モードと、第１および第２の運転モードに比べて燃費を優先する第３の運転モードとの何れかを実行用運転モードとして選択可能とするものであれば、パワースイッチ８８とＥＣＯスイッチ８９との組み合わせに限られず、単一のスイッチ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。「要求駆動力設定手段」は、走行に要求される要求駆動力を設定するものであれば、車速Ｖを用いることなく要求トルクを設定するもの等、如何なる形式のものであっても構わない。「目標回転数設定手段」は、実行用運転モードとして選択された運転モードに対応した緩変化制約と要求駆動力とに基づいて内燃機関の回転数が緩変化するように当該内燃機関の目標回転数を設定するものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、内燃機関が目標回転数で回転すると共に要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように内燃機関と機関回転数調整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。「電力動力入出力手段」は、所定の車軸と内燃機関の機関軸に接続されて電力と動力との入出力を伴って車軸と機関軸とに動力を入出力すると共に蓄電手段と電力をやり取り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以外の他の如何な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。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業等において利用可能である。

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。 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。 ノーマルモード時アクセル開度設定用マップ、パワーモード時アクセル開度設定用マップおよびＥＣＯモード時アクセル開度設定用マップを例示する説明図である。 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の動作ラインと回転数Ｎｅとトルク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例示する共線図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の概略構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の概略構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ 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、３７ ギヤ機構、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、５５ 昇降圧コンバータ、５６ システムメインリレー、５７ コンデンサ、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 パワースイッチ、８９ ＥＣＯスイッチ、９１ 第１電圧センサ、９２ 第２電圧センサ、９３ 第３電圧センサ、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. 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を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を含むハイブリッド自動車であって、
   前記内燃機関の回転数を調整可能な機関回転数調整手段と、
   通常走行用の第１の運転モードと、該第１の運転モードに比べて走行用の動力の出力応答性を優先する第２の運転モードと、前記第１および第２の運転モードに比べて燃費を優先する第３の運転モードとの何れかを実行用運転モードとして選択するための運転モード選択手段と、
   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、
   前記第１の運転モードに対応した第１の緩変化制約、前記第２の運転モードに対応した第２の緩変化制約および前記第３の運転モードに対応した第３の緩変化制約のうちの前記実行用運転モードに対応した緩変化制約と前記設定された要求駆動力とに基づいて、前記内燃機関の回転数が緩変化するように該内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
   前記内燃機関が前記設定された目標回転数で回転すると共に前記設定された要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように前記内燃機関と前記機関回転数調整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、
   前記第２の緩変化制約は、前記第１の緩変化制約に比べて運転者による駆動力要求操作に応じた前記内燃機関の回転数変化を許容する傾向を有しており、前記第３の緩変化制約は、前記第１の緩変化制約に比べて運転者による駆動力要求操作に応じた前記内燃機関の回転数変化を制限する傾向を有しているハイブリッド自動車。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド自動車において、
   前記第２の緩変化制約は、前記第１の緩変化制約に比べて前記内燃機関の回転数の上昇を許容する傾向を有しており、前記第３の緩変化制約は、前記第１の緩変化制約に比べて、前記内燃機関の回転数の上昇を制限する傾向を有しているハイブリッド自動車。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載のハイブリッド自動車において、
   前記要求駆動力設定手段は、前記第１の運転モードに対応した駆動力設定制約、前記第２の運転モードに対応した駆動力設定制約および前記第３の運転モードに対応した駆動力設定制約のうち、前記実行用運転モードに対応した駆動力設定制約を用いて運転者による駆動力要求操作に応じた要求駆動力を設定し、
   前記第２の運転モードに対応した駆動力設定制約は、前記第１および第３の運転モードに対応した駆動力設定制約に比べて同一の駆動力要求操作に対する前記要求駆動力を大きく設定する傾向を有しているハイブリッド自動車。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載のハイブリッド自動車において、
   所定の車軸と前記内燃機関の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車軸と前記機関軸とに動力を入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を更に備え、
   前記電動機は、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であるハイブリッド自動車。
6. 請求項５に記載のハイブリッド自動車において、
   前記電力動力入出力手段は、
   動力を入出力可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取りすることができる発電用電動機と、
   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ハイブリッド自動車。
7. 走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を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、前記内燃機関の回転数を調整可能な機関回転数調整手段と、通常走行用の第１の運転モードと、該第１の運転モードに比べて走行用の動力の出力応答性を優先する第２の運転モードと、前記第１および第２の運転モードに比べて燃費を優先する第３の運転モードとの何れかを実行用運転モードとして選択するための運転モード選択手段とを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
   （ａ）前記第１の運転モードに対応した第１の緩変化制約、前記第２の運転モードに対応した第２の緩変化制約および前記第３の運転モードに対応した第３の緩変化制約のうちの前記実行用運転モードに対応した緩変化制約と走行に要求される要求駆動力とに基づいて、前記内燃機関の回転数が緩変化するように該内燃機関の目標回転数を設定するステップと、
   （ｂ）前記内燃機関が前記設定された目標回転数で回転すると共に前記要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように前記内燃機関と前記機関回転数調整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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