JP2009280170A - 車両およびその制御方法並びに駆動装置 - Google Patents

車両およびその制御方法並びに駆動装置 Download PDF

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Abstract

【課題】運転者の意図をより反映する。
【解決手段】エコスイッチがオンのときには（Ｓ１１０）、走行環境条件が成立しているか否かに拘わらず、ノーマルモードに比して燃費を優先して走行するエコモードを制御モードに設定し（Ｓ１５０）、このエコモードにより走行するようエンジンと二つのモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する（Ｓ１７０〜Ｓ２４０）。これにより、エコスイッチがオンで走行環境条件が成立しているときに、ノーマルモードに比して走行環境を考慮してエンジンの回転の継続を伴って走行する走行環境反映モードにより走行するようエンジンと二つのモータとを制御するものに比して、運転者の意図をより反映することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両およびその制御方法並びに駆動装置に関する。
従来、エンジンと、エンジンからの動力を変速して駆動輪に伝達する自動変速機とを備え、走行環境や運転操作などに基づいて予め定められた自動変速機の変速規則を変更する自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、降坂路走行時やコーナー走行時，アクセル急閉操作時などにｎギヤ段以上のギヤ段を禁止することにより、エンジンブレーキが得られるようにしたりしている。
また、従来、エンジンと、第１のモータ（ＭＧ１）と、駆動輪に連結された駆動軸とエンジンとモータＭＧ１とに接続された動力分配統合機構と、駆動軸に接続された第２のモータ（ＭＧ２）と、を備えるハイブリッド自動車において、エコスイッチを備えるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このハイブリッド自動車では、ヒータスイッチ信号がオンとされているときにエコスイッチ信号がオンとされたときには、エンジンの間欠運転を許可するエンジンの冷却水温度をエコスイッチ信号がオフのときに比して低く設定することにより、エンジンの間欠運転を許可しやすくし、若干の暖房性能は低下するものの車両の燃費を向上させている。
特開２００７−３０９４７５号公報 特開２００５−３３７１７３号公報
上述のハイブリッド自動車でも、降坂路走行時やコーナー走行時，アクセル急閉操作時などにエンジンブレーキが得られるようにエンジンと二つのモータとを制御するよう望まれることがあるが、エコスイッチなどがオンされているときにこうした制御を行なうと、運転者の意図が十分に反映されない場合がある。
本発明の車両およびその制御方法並びに駆動装置は、運転者の意図をより反映することを主目的とする。
本発明の車両およびその制御方法並びに駆動装置は、上述の主目的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、動力を入出力する発電機と、駆動輪に連結された駆動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、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える車両であって、
所定の制約に基づく走行を指示する指示スイッチと、
前記指示スイッチがオフで走行環境に関する走行環境条件が成立しているときには前記走行環境を考慮する制約に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する走行環境反映制御を実行し、前記指示スイッチがオンのときには前記走行環境条件の成立の有無に拘わらず前記所定の制約に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する所定制約制御を実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の車両では、所定の制約に基づく走行を指示する指示スイッチがオフで走行環境に関する走行環境条件が成立しているときには、走行環境を考慮する制約に基づいて走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する走行環境反映制御を実行する。これにより、走行環境を考慮した制御を行なうことができる。一方、指示スイッチがオンのときには、走行環境条件の成立の有無に拘わらず所定の制約に基づいて走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する所定制約制御を実行する。これにより、運転者の意図をより反映することができる。ここで、「３軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。また、「走行環境条件」は、少なくとも坂路またはカーブ路を走行するときに成立する条件であるものとすることもできる。
こうした本発明の車両において、前記所定の制約は、燃費を優先する制約であるものとすることもできる。こうすれば、指示スイッチがオンのときに、燃費を優先した制御を行なうことができる。この態様の本発明の車両において、前記制御手段は、前記走行環境反映制御を実行する際には前記内燃機関の回転の継続を伴って走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記所定制約制御を実行する際には前記内燃機関の間欠運転を伴って走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。ここで、「所定制約制御」としては、上述の制御の他に、異音や振動を考慮せずに内燃機関を効率よく運転する制約を用いて設定される運転ポイントで内燃機関を運転する制御や，乗員室の暖房要求による内燃機関の運転を行なわない制御，スイッチング素子のスイッチングにより蓄電手段の電力を電圧を昇圧して発電機や電動機の駆動回路に供給する昇圧回路を備えるものにおいて昇圧回路による昇圧を行なわない制御などがある。指示スイッチがオンのときにこれらの制御を行なうことにより、いわゆる燃費の向上（燃料消費の抑制や、内燃機関の運転効率を含むエネルギ効率の向上，ロスの低減など）を図ることができる。
また、本発明の車両において、前記所定の制約は、前記内燃機関を回転停止した状態で前記電動機からの動力だけで走行する電動機走行を優先する制約であり、前記制御手段は、前記所定制約制御を実行する際、前記電動機走行が許容されるときには該電動機走行により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記電動機走行が許容されないときには前記内燃機関の運転を伴って走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、指示スイッチがオンのときに、電動機走行を優先した制御を行なうことができる。ここで、「電動機走行が許容されるとき」としては、内燃機関に要求される要求パワーが所定パワー以下のときや、駆動軸に要求される要求駆動力が所定駆動力以下のとき，車速が所定車速未満のとき，蓄電手段の残容量が所定量以上のときなどがある。
さらに、本発明の車両において、前記制御手段は、前記走行環境反映制御を実行する際には、車速と路面勾配とのうち少なくとも一方に基づく下限回転数以上の回転数での前記内燃機関の回転の継続を伴って走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。
あるいは、本発明の車両において、前記制御手段は、前記走行環境反映制御を実行する際に前記車両に制動要求がなされるときには、燃料噴射を停止した前記内燃機関を前記発電機によりモータリングすることにより前記車両に作用する制動力である機関関連制動力を含む制動力が前記車両に作用するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、機関関連制動力を含む制動力を車両に作用させることができる。
加えて、本発明の車両において、前記制御手段は、前記走行環境反映制御を実行する際にアクセルオフのときには、前記走行環境反映制御を実行しない際に比して大きな制動力が前記車両に作用するよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、指示スイッチがオフで走行環境に関する走行環境条件が成立しているとき（例えば、降坂路やカーブ路を走行するとき）にアクセルオフとされたときに、より大きな制動力を車両に作用させることができる。
本発明の駆動装置は、
内燃機関および蓄電手段と共に車両に搭載され、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力を入出力する発電機と、駆動輪に連結された駆動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、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える駆動装置であって、
所定の制約に基づく走行を指示する指示スイッチと、
前記指示スイッチがオフで走行環境に関する走行環境条件が成立しているときには前記走行環境を考慮する制約に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する走行環境反映制御を実行し、前記指示スイッチがオンのときには前記走行環境条件の成立の有無に拘わらず前記所定の制約に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する所定制約制御を実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の駆動装置では、所定の制約に基づく走行を指示する指示スイッチがオフで走行環境に関する走行環境条件が成立しているときには、走行環境を考慮する制約に基づいて走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する走行環境反映制御を実行する。これにより、走行環境を考慮した制御を行なうことができる。一方、指示スイッチがオンのときには、走行環境条件の成立の有無に拘わらず所定の制約に基づいて走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する所定制約制御を実行する。これにより、運転者の意図をより反映することができる。ここで、「３軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。また、「走行環境条件」は、少なくとも坂路またはカーブ路を走行するときに成立する条件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、動力を入出力する発電機と、駆動輪に連結された駆動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、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
所定の制約に基づく走行を指示する指示スイッチと、
前記指示スイッチがオフで走行環境に関する走行環境条件が成立しているときには前記走行環境を考慮する制約に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する走行環境反映制御を実行し、前記指示スイッチがオンのときには前記走行環境条件の成立の有無に拘わらず前記所定の制約に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する所定制約制御を実行する、
ことを特徴とする。
この本発明の車両の制御方法では、所定の制約に基づく走行を指示する指示スイッチがオフで走行環境に関する走行環境条件が成立しているときには、走行環境を考慮する制約に基づいて走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する走行環境反映制御を実行する。これにより、走行環境を考慮した制御を行なうことができる。一方、指示スイッチがオンのときには、走行環境条件の成立の有無に拘わらず所定の制約に基づいて走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する所定制約制御を実行する。これにより、運転者の意図をより反映することができる。ここで、「３軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。また、「走行環境条件」は、少なくとも坂路またはカーブ路を走行するときに成立する条件であるものとすることもできる。
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、本発明の第１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。第１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、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、充放電可能なバッテリ５０と、複数のスイッチング素子のスイッチによりバッテリ５０からの電力をその電圧を変換（昇圧）してインバータ４１，４２に供給可能な昇圧回路５５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、例えば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には、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、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。
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および昇圧回路５５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と昇圧回路５５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昇圧回路５５を介して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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。
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。また、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）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、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することができる。
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，勾配センサ８９からの路面勾配θ，燃費を優先して走行するエコモードを指示するエコスイッチ９０からのエコスイッチ信号ＥＣＳＷなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、昇圧回路５５の複数のスイッチング素子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ている。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。なお、第１実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトポジションＳＰとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。
こうして構成された第１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第１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，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，勾配センサ８９からの路面勾配θ，エコスイッチ８９のオンオフを示すエコスイッチフラグＦ１や、走行環境に関する走行環境条件が成立しているか否かを示す走行環境条件フラグＦ２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により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演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、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。エコスイッチフラグＦ１は、エコスイッチ９０からのエコスイッチ信号ＥＣＳＷに基づいて、エコスイッチ９０がオンのときに値１が設定され、エコスイッチ９０がオフのときに値０が設定されてＲＡＭ７６の所定アドレスに書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。走行環境条件フラグＦ２は、図示しない走行環境条件フラグ設定ルーチンにより、坂路（登坂路または降坂路）やカーブ路を走行するときなどに成立する走行環境条件が成立しているときに値１が設定され、走行環境条件が成立していないときに値０が設定されてＲＡＭ７６の所定アドレスに書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。ここで、走行環境条件が成立しているか否かの判定は、勾配センサ８９からの路面勾配θや図示しないステアリングの操舵角を検出する図示しない操舵角センサからの操舵角などに基づいて行なうものとしてもよいし、予め定められた走行区間（例えば、信号機間や交差点間など）毎の道路情報（例えば、距離情報や幅員情報，地域情報（市街地，郊外），種別情報（一般道路，高速道路），勾配情報，法定速度など）などが記憶されたナビゲーションシステムを備える場合には所定の走行区間（例えば、坂路やカーブ路，高速道路から一般道路に移行する区間など）を走行しているか否かを示すフラグをナビゲーションシステムから通信により入力すると共に入力したフラグの値を調べることにより行なうものとしてもよい。
こうしてデータを入力すると、入力したエコスイッチフラグＦ１の値と走行環境条件フラグＦ２の値とを調べ（ステップＳ１１０，Ｓ１２０）、エコスイッチフラグＦ１が値０で走行環境条件フラグＦ２が値０のとき（エコスイッチ９０がオフで走行環境条件が成立していないとき）には、ノーマルモードを制御モードに設定し（ステップＳ１３０）、エコスイッチフラグＦ１が値０で走行環境条件フラグＦ２が値１のとき（エコスイッチ９０がオフで走行好環境条件が成立しているとき）には、ノーマルモードに比して走行環境を考慮してエンジン２２の回転の継続を伴って走行する走行環境反映モードを制御モードに設定し（ステップＳ１４０）、エコスイッチフラグＦ１がオンのとき（エコスイッチ９０がオンのとき）には、走行環境条件フラグＦ２の値に拘わらず、ノーマルモードに比して燃費を優先して走行するエコモードを制御モードに設定する（ステップＳ１５０）。即ち、エコスイッチ９０がオンのときには、走行環境条件が成立しているか否かに拘わらず、エコモードを制御モードに設定するのである。これにより、運転者の意図をより反映させることができる。
続いて、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと制御モード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Ｓ１６０）。要求トルクＴｒ＊は、第１実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと制御モードと要求トルク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と制御モード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。要求トルクＴｒ＊は、図示するように、アクセルオン（Ａｃｃ＞０％）のときには、制御モードに拘わらずアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応する値が設定され、アクセルオフ（Ａｃｃ＝０％）のときには、走行環境反映モードのときに、ノーマルモードまたはエコモードのときに比して同一の車速Ｖに対して小さくなる（制動力として大きくなる）傾向の値が設定されるものとした。これは、走行環境反映モードで、アクセルオフの状態で降坂路やカーブ路を走行するときに、より大きな制動トルクをリングギヤ軸３２ａに出力するためである。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（Ｎｒ＝ｋ・Ｖ）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（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）によって求めることができる。
続いて、制御モードを調べ（ステップＳ１７０）、制御モードがノーマルモードまたはエコモードのときには、要求パワーＰｅ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１９０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２を回転停止した状態でモータＭＧ２からの動力により走行するモータ運転モードの範囲の上限のパワーであり、モータＭＧ２の性能やバッテリ５０の容量などにより設定することができる。この閾値Ｐｒｅｆは、実施例では、エコモードのときに、ノーマルモードのときに用いる所定値Ｐｒｅｆ１より大きい所定値Ｐｒｅｆ２を用いるものとした。これは、エンジン２２をより停止しやすくして、エンジン２２の燃費の向上を図るためである。
要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときには、要求パワーＰｅ＊と制御モードとに基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定してこの目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とをエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ２００）。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との設定は、ノーマルモード時には、低回転高トルクの運転領域の異音や振動が生じる領域を避けてエンジン２２を効率よく運転する動作ライン（以下、ノーマルモード用動作ラインという）と要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれ、エコモード時には、低回転高トルクの運転領域で異音や振動が生じてもエンジン２２を効率よく運転する動作ライン（以下、エコモード用動作ラインという）と要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。ノーマル用動作ラインおよびエコモード用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４に示す。図中、実線はノーマルモード用動作ラインを示し、一点鎖線はエコモード用動作ラインを示す。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、図示するように、制御モードに応じた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。また、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における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。
次に、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２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＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算してこのトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２１０）。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。エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構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の一例を図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。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。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。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。トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるようインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
続いて、要求トルクＴｒ＊に設定したトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（３）により計算すると共に（ステップＳ２２０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（４）および式（５）により計算し（ステップＳ２３０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（６）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してこのトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、式（３）は、図５の共線図から容易に導くことができる。トルク指令Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このように、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときに、制御モードがノーマルモードのときには、異音や振動が生じる領域を避けたノーマルモード用動作ラインを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とが設定されるから、異音や振動を抑制しながらできる限りエンジン２２を効率よく運転して走行することができる。また、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときに、制御モードがエコモードのときには、異音や振動を考慮せずにエンジン２２を効率よく運転するエコモード用動作ラインを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とが設定されるから、異音や振動が生じるもののエンジン２２を効率よく運転して走行することができる。即ち、若干の乗り心地は低下するものの燃費の向上（エネルギ効率の向上）を図ることができる。しかも、制御モードがエコモードのときには、ノーマルモードに比して大きな閾値Ｐｒｅｆを用いることにより、ノーマルモードに比してエンジン２２が停止されやすくなり、燃費の向上（燃料消費の抑制）を図ることができる。
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (6)
ステップＳ１４０で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下のときには、エンジン２２が回転停止するよう回転停止指令をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ２５０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定してモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２６０）、前述したのと同様にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２２０〜２４０）、駆動制御ルーチンを終了する。回転停止指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の燃料噴射を停止する。
ステップＳ１７０で制御モードが走行環境反映モードのときには、車速Ｖと路面勾配θとに基づいてエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定する（ステップＳ２７０）。ここで、エンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎは、第１実施例では、車速Ｖと路面勾配θとエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎとの関係を予め定めて下限回転数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、車速Ｖと路面勾配θとが与えられると記憶したマップから対応する下限回転数Ｎｅｍｉｎを導出して設定するものとした。下限回転数設定用マップの一例を図６に示す。図６の例では、エンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎは、車速Ｖが大きいほど且つ路面勾配θの絶対値が大きいほど大きくなる傾向に設定するものとした。これは、アクセルオフの状態で降坂路を走行する際に車速Ｖが高いほど大きくなる傾向で路面勾配θが下り勾配として大きいほど大きくなる傾向のエンジンブレーキを車両に作用させるため、などの理由による。
続いて、要求トルクＴｒ＊を値０と比較する（ステップＳ２８０）。ここで、要求トルクＴｒ＊と値０との比較は、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに制動トルクを出力する必要があるか否かを判定する処理である。要求トルクＴｒ＊が値０以上のときには、リングギヤ軸３２ａに制動トルクを出力する必要はないと判断し、ノーマルモード用動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいてエンジン２２の仮回転数Ｎｅｔｍｐおよび仮トルクＴｅｔｍｐを設定し（ステップＳ２９０）、設定した仮回転数Ｎｅｔｍｐと下限回転数Ｎｅｍｉｎとのうち大きい方をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に設定した目標回転数Ｎｅ＊で要求パワーＰｅ＊を除してエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定してこの目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とをエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ３００）、前述したのと同様にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２２０〜Ｓ２４０）、駆動制御ルーチンを終了する。この場合、エンジン２２を下限回転数Ｎｅｍｉｎ以上の回転数で運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力することができる。これにより、カーブ路などを走行する際に、その後の運転者による加速要求に備えておくことができる。即ち、カーブ路を通過した後に運転者によりアクセルペダル８３が踏み込まれたときには、比較的大きなパワーをエンジン２２から出力する必要があるが、予めエンジン２２の回転数Ｎｅを高くしておくことにより、エンジン２２の回転数Ｎｅを増加させるのに要する時間を短縮することができ、加速性能を向上させることができるのである。
一方、ステップＳ２８０で要求トルクＴｒ＊が値０未満すなわち負の値のときには、リングギヤ軸３２ａに制動トルクを出力する必要があると判断し、エンジン２２の燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に（ステップＳ３１０）、エンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを目標回転数Ｎｅ＊に設定し（ステップＳ３２０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊を用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２１０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定して（ステップＳ２２０〜Ｓ２４０）、駆動制御ルーチンを終了する。燃料カット指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、燃料噴射制御を停止する。このときの動力分配統合機構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の一例を図７に示す。この場合、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、燃料カットしたエンジン２２をモータＭＧ１によりモータリングすることによってリングギヤ軸３２ａに作用する制動トルク（エンジンブレーキ）を少なくとも一部として要求トルクＴｒ＊（通常制御モードおよびエコモードに比して大きな制動トルク）をリングギヤ軸３２ａに出力することができる。これにより、降坂路やカーブ路などで運転者がアクセルペダル８３を離したときなどに、エンジン２２を回転停止させることなく、車速Ｖと路面勾配θとに応じたエンジンブレーキとモータＭＧ２からの制動トルクとを車両に作用させることができる。
以上説明した第１実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エコスイッチ９０がオフで走行環境条件が成立しているときには、ノーマルモードに比して走行環境を考慮してエンジン２２の回転の継続を伴って走行する走行環境反映モードにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、走行環境を考慮した制御を行なうことができる。即ち、カーブ路などを走行する際にその後の運転者による加速要求に備えておくことができると共に降坂路やカーブ路などで運転者がアクセルペダル８３を離したときなどにエンジン２２を回転停止させることなくエンジンブレーキとモータＭＧ２からの制動トルクとを車両に作用させることができる。また、エコスイッチ９０がオンのときには、走行環境条件が成立しているときでも、ノーマルモードに比して燃費を優先して走行するエコモードにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、走行環境反映モードにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものに比して燃費を優先した制御を行なうことができ、運転者の意図をより反映することができる。即ち、ノーマルモードに比してエンジン２２をより停止しやすくして燃費の向上を図ることができると共に要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときに異音や振動が生じやすいがエンジン２２を効率よく運転して走行することができる。
第１実施例のハイブリッド自動車２０では、エコモードとして、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下のときにはエンジン２２を運転停止した状態で走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御し要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときには異音や振動を考慮せずにエンジン２２を効率よく運転するエコモード用動作ラインを用いて設定される運転ポイントでエンジン２２が運転されながら走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものとしたが、これに限定されるものではなく、エンジン２２の間欠運転を許可するエンジン２２の冷却水の温度をノーマルモードのときに比して低くしてエンジン２２の間欠運転の実行頻度を高くすることにより燃費の向上（燃料消費の抑制）を図るものとしたり、乗員室の暖房要求によりエンジン２２の運転要求を行なわないことにより燃費の向上（燃料消費の抑制）を図るものとしたり、昇圧回路５５による昇圧制御を行なわないことにより昇圧回路５５の複数のスイッチング素子のスイッチングに伴う損失を低減して燃費の向上（車両のエネルギ効率の向上）を図るものとするなど、種々の手法により燃費の向上を図るものとしてもよい。
図８は、本発明の第２実施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。第２実施例のハイブリッド自動車１２０は、図８に示すように、エコスイッチ９０に代えて、ＥＶスイッチ１９０を備える点を除いて図１に例示した第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成をしている。したがって、重複した説明を回避するため、第２実施例のハイブリッド自動車２０のハード構成のうち第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、エンジン２２を回転停止した状態でモータＭＧ２からの動力だけで走行するモータ運転モードを優先して走行するＥＶ優先モードを指示するＥＶスイッチ１９０からのＥＶスイッチ信号ＥＶＳＷがハイブリッド用電子制御ユニット７０に入力されている。
第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、図２の駆動制御ルーチンに代えて、図９の駆動制御ルーチンを実行する。図９の駆動制御ルーチンは、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１７０の処理に代えてステップＳ４００〜Ｓ４７０の処理を行なうと共にステップＳ４８０，Ｓ４９０の処理を追加した点を除いて図２の駆動制御ルーチンと同一である。したがって、同一の処理については同一のステップ番号を付しその詳細な説明は省略する。
図９の駆動制御ルーチンでは、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１００の処理と同様にアクセル開度Ａｃｃ，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，走行環境条件フラグＦ２を入力すると共にステップＳ１００の処理のエコスイッチフラグＦ１に代えてＥＶスイッチ１９０のオンオフを示すＥＶスイッチフラグＦ３を入力する処理を実行する（ステップＳ４００）。ここで、
ＥＶスイッチフラグＦ３は、ＥＶスイッチ１９０からのＥＶスイッチ信号ＥＶＳＷに基づいて、ＥＶスイッチ１９０がオンのときに値１が設定され、ＥＶスイッチ１９０がオフのときに値０が設定されてＲＡＭ７６の所定アドレスに書き込まれたものを読み込むこと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ＥＶスイッチフラグＦ３の値と走行環境条件フラグＦ２の値とを調べ（ステップＳ４１０，Ｓ４２０）、ＥＶスイッチフラグＦ３が値０で走行環境条件フラグＦ２が値０のとき（ＥＶスイッチ１９０がオフで走行環境条件が成立していないとき）には、ノーマルモードを制御モードに設定し（ステップＳ４３０）、ＥＶスイッチフラグＦ３が値０で走行環境条件フラグＦ２が値１のとき（ＥＶスイッチ１９０がオフで走行好環境条件が成立しているとき）には、走行環境反映モードを制御モードに設定し（ステップＳ４４０）、ＥＶスイッチフラグＦ１がオンのとき（ＥＶスイッチ９０がオンのとき）には、走行環境条件フラグＦ２の値に拘わらず、モータ運転モードを優先して走行するＥＶ優先モードを制御モードに設定する（ステップＳ４５０）。即ち、ＥＶスイッチ１９０がオンのときには、走行環境条件が成立しているか否かに拘わらず、ＥＶ優先モードを制御モードに設定するのである。これにより、運転者の意図をより反映させることができる。
続いて、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと制御モードとに基づいて要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ４６０）。ここで、ＥＶ優先モードのときには、第２実施例では、ノーマルモードと同一の要求トルクＴｒ＊を設定するものとした。
次に、制御モードを調べ（ステップＳ４７０）、制御モードがノーマルモードまたはＥＶ優先モードのときには、その制御モードがノーマルモードか否かを調べ（ステップＳ４８０）、制御モードがノーマルモードのときには、ステップＳ１８０以降の処理を実行する。この場合、要求パワーＰｅ＊に応じたエンジン２２の間欠運転を伴ってバッテリ５０の範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御することになる。
制御モードがノーマルモードではないとき即ちＥＶ優先モードのときには、モータ運転モードが許容されるか否かを判定する（ステップＳ４９０）。ここで、モータ運転モードは、第２実施例では、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ３以下であるときに許可されるものとした。ここで、閾値Ｐｒｅｆ３は、ノーマルモードのときに用いる所定値Ｐｒｅｆ１より大きい値を用いるものとした。これは、モータ運転モードで走行する範囲をより拡大するためである。
モータ運転モードが許容されているときには、ステップＳ２５０以降の処理を実行する。この場合、エンジン２２を回転停止した状態でバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２から要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御することになる。一方、モータ運転モードが許容されていないときには、ステップＳ２００以降の処理を実行する。この場合、エンジン２２の運転を伴ってバッテリ５０の範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御することになる。なお、この場合、第２実施例では、ノーマルモード用動作ラインを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとした。
以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車１２０によれば、ＥＶスイッチ１９０がオフで走行環境条件が成立しているときには、ノーマルモードに比して走行環境を考慮してエンジン２２の回転の継続を伴って走行する走行環境反映モードにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、走行環境を考慮した制御を行なうことができる。即ち、カーブ路などを走行する際にその後の運転者による加速要求に備えておくことができると共に降坂路やカーブ路などで運転者がアクセルペダル８３を離したときなどにエンジン２２を回転停止させることなくエンジンブレーキとモータＭＧ２からの制動トルクとを車両に作用させることができる。また、ＥＶスイッチ１９０がオンのときには、走行環境条件が成立しているときでも、エンジン２２を回転停止した状態でモータＭＧ２からの動力だけで走行するモータ運転モードを優先して走行するＥＶ優先モードにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、走行環境反映モードにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものに比して運転者の意図をより反映することができる。即ち、ノーマルモードに比してモータ運転モードを許容する範囲を拡大することができる。
第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、ＥＶスイッチ１９０がオンのときには、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ３以下であるときにモータ運転モードを許可するものとしたが、これに限定されるものではなく、要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴｒｅｆ（モータＭＧ２から出力可能な最大トルクなど）以下のとき，車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ（例えば、３０ｋｍ／ｈや４０ｋｍ／ｈ，５０ｋｍ／ｈなど）未満のとき，残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ（例えば、２０％や２５％，３０％など）以上のときなどにモータ運転モードを許可するものとしてもよい。
第１実施例のハイブリッド自動車２０では、エコスイッチ９０を備えるものとし、第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、ＥＶスイッチ１９０を備えるものとしたが、エコスイッチとＥＶスイッチとを共に備えるものとしてもよい。この場合、エコスイッチ９０とＥＶスイッチ１９０との関係としては、いずれか一方のスイッチを優先するものとしてもよいし、後にオフからオンに切り替わった方のスイッチを優先するものとしてもよい。
第１実施例のハイブリッド自動車２０では、エコスイッチ９０を備えるものとし、第２実施例のハイブリッド自動車１２０では、ＥＶスイッチ１９０を備えるものとしたが、これらの他に、雪道のようにスリップしやすい走行路の走行に際してスリップを抑制するスリップ抑制制御モード（スノーモード）を指示するスノースイッチや、定速走行するオートクルーズモードを指示するオートクルーズスイッチなどを備えるものとしてもよい。これらの場合、スノースイッチやオートクルーズスイッチがオフの状態で走行環境条件が成立しているときには走行環境反映モードを制御モードに設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御し、スノースイッチやオートクルーズスイッチがオンのときには、これらのスイッチに対応する制御モードでエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御すればよい。こうすれば、これらのスイッチがオンのときであって走行環境条件が成立したときに、走行環境反映モードにより走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものに比して運転者の意図をより反映することができる。なお、いくつかのスイッチを備える場合、予め定められた優先順位における上位のスイッチを優先するものとしてもよいし、後にオフからオンに切り替わったスイッチを優先するものとしてもよい。
第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，１２０では、車速Ｖと路面勾配θとに基づいてエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定するものとしたが、車速Ｖと路面勾配θとのうち一方だけに基づいてエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定するものとしてもよいし、比較的高い固定値を用いるものとしてもよい。
第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，１２０では、バッテリ５０側の電圧を昇圧してモータＭＧ１，ＭＧ２側に供給する昇圧回路５５を備えるものとしたが、こうした昇圧回路５５を備えないものとしても構わない。
第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，１２０では、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしても構わない。
第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，１２０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１０の変形例のハイブリッド自動車２２０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１０における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
また、こうした自動車に適用するものに限定されるものではなく、列車など自動車以外の車両の形態としても構わない。また、エンジン２２やバッテリ５０と共に車両に搭載される駆動装置の形態としてもよいし、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。
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。第１実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」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、エコスイッチ９０が「指示スイッチ」に相当し、エコスイッチ９０がオフで走行環境条件が成立しているときには、ノーマルモードに比して走行環境を考慮してエンジン２２の回転の継続を伴って走行する走行環境反映モードを制御モードに設定し、下限回転数Ｎｅｍｉｎ以上の回転数でのエンジン２２の回転を伴ってバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるよう、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信するか燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信し、エコスイッチ９０がオンのときには、走行環境条件が成立しているか否かに拘わらずノーマルモードに比して燃費を優先して走行するエコモードを制御モードに設定し、エンジン２２の間欠運転を伴ってバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるよう、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信するか回転停止指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する図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と、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したときにこれらに基づいてエンジン２２を制御し燃料カット指令や回転停止指令を受信したときにエンジン２２の燃料噴射を停止するエンジンＥＣＵ２４と、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０と、が「制御手段」に相当する。また、第２実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」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、ＥＶスイッチ１９０が「指示スイッチ」に相当し、ＥＶスイッチ１９０がオフで走行環境条件が成立しているときには、ノーマルモードに比して走行環境を考慮してエンジン２２の回転の継続を伴って走行する走行環境反映モードを制御モードに設定し、下限回転数Ｎｅｍｉｎ以上の回転数でのエンジン２２の回転を伴ってバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるよう、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信するか燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信し、ＥＶスイッチ１９０がオンのときには、走行環境条件が成立しているか否かに拘わらず、エンジン２２を回転停止した状態でモータＭＧ２からの動力だけで走行するモータ運転モードを優先して走行するＥＶ優先モードを制御モードに設定し、モータ運転モードが許容されるときにはモータ運転モードによりバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるよう回転停止指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信し、モータ運転モードが許容されないときにはエンジン２２の運転を伴ってバッテリ５０の範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する図９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と、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したときにこれらに基づいてエンジン２２を制御し燃料カット指令や回転停止指令を受信したときにエンジン２２の燃料噴射を停止するエンジンＥＣＵ２４と、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０と、が「制御手段」に相当する。
ここで、「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動輪に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され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ものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、発電機や電動機と電力のやりとりが可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「指示スイッチ」としては、燃費を優先して走行するエコモードを指示するエコスイッチ９０や、エンジン２２を回転停止した状態でモータＭＧ２からの動力だけで走行するモータ運転モードを優先して走行するＥＶ優先モードを指示するＥＶスイッチ１９０に限定されるものではなく、雪道のようにスリップしやすい走行路の走行に際してスリップを抑制するスリップ抑制制御モード（スノーモード）を指示するスノースイッチや、定速走行するオートクルーズモードを指示するオートクルーズスイッチなど、所定の制約に基づく走行を指示するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、エコスイッチ９０がオフで走行環境条件が成立しているときには、ノーマルモードに比して走行環境を考慮してエンジン２２の回転の継続を伴って走行する走行環境反映モードを制御モードに設定し、下限回転数Ｎｅｍｉｎ以上の回転数でのエンジン２２の回転を伴ってバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御し、エコスイッチ９０がオンのときには、走行環境条件が成立しているか否かに拘わらず、ノーマルモードに比して燃費を優先して走行するエコモードを制御モードに設定し、エンジン２２の間欠運転を伴ってバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものや、ＥＶスイッチ１９０がオフで走行環境条件が成立しているときには、ノーマルモードに比して走行環境を考慮してエンジン２２の回転の継続を伴って走行する走行環境反映モードを制御モードに設定し、下限回転数Ｎｅｍｉｎ以上の回転数でのエンジン２２の回転を伴ってバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御し、ＥＶスイッチ１９０がオンのときには、走行環境条件が成立しているか否かに拘わらず、エンジン２２を回転停止した状態でモータＭＧ２からの動力だけで走行するモータ運転モードを優先して走行するＥＶ優先モードを制御モードに設定し、モータ運転モードが許容されるときにはモータ運転モードによりバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御し、モータ運転モードが許容されないときにはエンジン２２の運転を伴ってバッテリ５０の範囲内で要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものに限定されるものではなく、指示スイッチがオフで走行環境に関する走行環境条件が成立しているときには走行環境を考慮する制約に基づいて走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する走行環境反映制御を実行し、指示スイッチがオンのときには走行環境条件の成立の有無に拘わらず所定の制約に基づいて走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する所定制約制御を実行するものであれば如何なるものとしても構わない。
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。即ち、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、車両や駆動装置の製造産業などに利用可能である。
本発明の第１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。 第１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＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。 エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構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の一例を示す説明図である。 下限回転数設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジンブレーキを含む制動トルクを車両に作用させる際の動力分配統合機構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の一例を示す説明図である。 本発明の第２実施例である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。 第２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。 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。
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、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 勾配センサ、９０ エコスイッチ、１９０ ＥＶスイッチ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (9)

  1. 内燃機関と、動力を入出力する発電機と、駆動輪に連結された駆動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、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える車両であって、
    所定の制約に基づく走行を指示する指示スイッチと、
    前記指示スイッチがオフで走行環境に関する走行環境条件が成立しているときには前記走行環境を考慮する制約に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する走行環境反映制御を実行し、前記指示スイッチがオンのときには前記走行環境条件の成立の有無に拘わらず前記所定の制約に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する所定制約制御を実行する制御手段と、
    を備える車両。
  2. 前記所定の制約は、燃費を優先する制約である請求項１記載の車両。
  3. 前記制御手段は、前記走行環境反映制御を実行する際には前記内燃機関の回転の継続を伴って走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記所定制約制御を実行する際には前記内燃機関の間欠運転を伴って走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である請求項２記載の車両。
  4. 請求項１記載の車両であって、
    前記所定の制約は、前記内燃機関を回転停止した状態で前記電動機からの動力だけで走行する電動機走行を優先する制約であり、
    前記制御手段は、前記所定制約制御を実行する際、前記電動機走行が許容されるときには該電動機走行により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記電動機走行が許容されないときには前記内燃機関の運転を伴って走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である、
    車両。
  5. 前記制御手段は、前記走行環境反映制御を実行する際には、車速と路面勾配とのうち少なくとも一方に基づく下限回転数以上の回転数での前記内燃機関の回転の継続を伴って走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の車両。
  6. 前記制御手段は、前記走行環境反映制御を実行する際に前記車両に制動要求がなされるときには、燃料噴射を停止した前記内燃機関を前記発電機によりモータリングすることにより前記車両に作用する制動力である機関関連制動力を含む制動力が前記車両に作用するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の車両。
  7. 前記走行環境条件は、少なくとも坂路またはカーブ路を走行するときに成立する条件である請求項１ないし６のいずれか１つの請求項に記載の車両。
  8. 内燃機関および蓄電手段と共に車両に搭載され、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力を入出力する発電機と、駆動輪に連結された駆動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、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える駆動装置であって、
    所定の制約に基づく走行を指示する指示スイッチと、
    前記指示スイッチがオフで走行環境に関する走行環境条件が成立しているときには前記走行環境を考慮する制約に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する走行環境反映制御を実行し、前記指示スイッチがオンのときには前記走行環境条件の成立の有無に拘わらず前記所定の制約に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する所定制約制御を実行する制御手段と、
    を備える駆動装置。
  9. 内燃機関と、動力を入出力する発電機と、駆動輪に連結された駆動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、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
    所定の制約に基づく走行を指示する指示スイッチと、
    前記指示スイッチがオフで走行環境に関する走行環境条件が成立しているときには前記走行環境を考慮する制約に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する走行環境反映制御を実行し、前記指示スイッチがオンのときには前記走行環境条件の成立の有無に拘わらず前記所定の制約に基づいて走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する所定制約制御を実行する、
    ことを特徴とする車両の制御方法。
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