JP2009298232A - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定速走行が指示されているときのエネルギ効率の向上を図る。
【解決手段】定速走行モードが設定されていて、目標車速Ｖ＊で定速走行するようエンジンと二つのモータとを制御する定速走行制御を実行すると力行回生状態となるときには（Ｓ１４０）、車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）以下のときや車速Ｖが制御用下限車速より高く制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）より低い状態でフラグＦが値０のときには定速走行制御に比して大きな回転数でエンジンが運転されながら車速Ｖが制御用上限車速となるようエンジンと二つのモータを制御し（Ｓ１７０〜Ｓ２２０，Ｓ２７０〜Ｓ３００）、車速Ｖが制御用上限車速以上のときや車速Ｖが制御用下限車速より高く制御用上限車速より低い状態でフラグＦが値１のときにはエンジンが運転停止された状態で車速Ｖが制御用下限車速となるようエンジンと二つのモータを制御する（Ｓ１７０，Ｓ１８０，Ｓ２３０〜Ｓ３００）。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。

従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンと、エンジンと前輪に駆動力を伝達するトランスアクスルとに接続された出力分割機構と、出力分割機構に接続されたジェネレータと、走行用のモータと、を備え、定速走行実施時にエンジンの出力を一定とするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、定速走行実施時には、走行車速が定速走行速度より遅い場合にはモータの出力トルクを増加して駆動力を高め、走行車速が定速走行速度より早い場合にはモータの出力トルクを低減することにより、エンジンの出力を一定として燃費の向上や騒音の低減，定速走行速度に対する追従精度の向上を図っている。
特開２０００−８９０２号公報

ところで、エンジンと、発電機と、駆動輪に連結された駆動軸とエンジンと発電機とに接続された遊星歯車機構と、駆動軸に接続された電動機と、を備えるハイブリッド車では、比較的高速で定速走行するときには、電動機により電力を発電すると共に発電機により電力を消費して動力を出力する動力−電力−動力の動力循環を生じ、エネルギ効率が低下することがある。したがって、こうした定速走行するときに、エンジンと発電機と電動機とをより適正に制御してエネルギ効率の向上を図ることが望まれる。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、定速走行が指示されているときのエネルギ効率の向上を図ることを主目的とする。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車は、
内燃機関と、
動力を入出力する発電機と、
車軸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、
目標車速を設定すると共に該目標車速での定速走行を指示する定速走行指示手段と、
前記定速走行が指示されているときであって前記設定された目標車速で定速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定速走行制御を実行すると前記発電機により電力を消費すると共に前記電動機により電力を発電する力行回生状態となる定速走行力行回生時には、前記定速走行制御に比して前記発電機による電力消費が小さくなる回転数で前記内燃機関が運転されながら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機関運転制御と、前記内燃機関が運転停止された状態で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機関停止制御と、のうち一方を、前記設定された目標車速を含む所定車速範囲内で走行するよう車速に基づいて選択して実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、定速走行が指示されているときであって目標車速で定速走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する定速走行制御を実行すると発電機により電力を消費すると共に電動機により電力を発電する力行回生状態となる定速走行力行回生時には、定速走行制御に比して発電機による電力消費が小さくなる回転数で内燃機関が運転されながら走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する機関運転制御と、内燃機関が運転停止された状態で走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する機関停止制御と、のうち一方を、目標車速を含む所定車速範囲内で走行するよう車速に基づいて選択して実行する。したがって、機関運転制御を実行するときには、発電機による電力消費を小さくすることにより、定速走行制御を実行するときに比して力行回生状態であるために循環する電力（動力循環する電力）を小さくすることができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。また、機関停止制御を実行するときには、内燃機関を運転停止することにより、力行回生状態となるのを抑制することができると共に内燃機関の燃料消費を抑制することができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。もとより、所定車速範囲内で走行するよう車速に基づいて機関運転制御と機関停止制御とのうち一方を選択して実行することにより、所定車速範囲内で走行することができる。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、「所定範囲」は、目標車速を含み且つ定速走行が指示されている状態で車速を変化させても運転者にそれほど違和感を与えないと考えられる範囲であるものとすることもできる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記定速走行力行回生時には、前記車速が前記所定車速範囲内の制御用の下限車速である制御用下限車速以下のとき及び前記機関運転制御を実行中であって前記車速が前記制御用下限車速より高く且つ前記所定車速範囲内の制御用の上限車速である制御用上限車速より低いときには前記機関運転制御を実行し、前記車速が前記制御用上限車速以上のとき及び前記機関停止制御を実行中であって前記車速が前記制御用下限車速より高く且つ前記制御用上限車速より低いときには前記機関停止制御を実行する手段であるものとすることもできる。

この定速走行力行回生時に車速が制御用下限車速以下のとき及び機関運転制御を実行中であって車速が制御用下限車速より高く制御用上限車速より低いときには機関運転制御を実行し車速が制御用上限車速以上のとき及び機関停止制御を実行中であって車速が制御用下限車速より高く且つ制御用上限車速より低いときには機関停止制御を実行する態様の本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記定速走行力行回生時には、前記機関運転制御を実行する際には前記車速が前記制御用上限車速に近づくよう設定された走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力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、前記機関停止制御を実行する際には前記車速が前記制御用下限車速に近づくよう設定された前記要求駆動力に基づく駆動力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する手段であるものとすることもできる。

また、定速走行力行回生時に車速が制御用下限車速以下のとき及び機関運転制御を実行中であって車速が制御用下限車速より高く制御用上限車速より低いときには機関運転制御を実行し車速が制御用上限車速以上のとき及び機関停止制御を実行中であって車速が制御用下限車速より高く且つ制御用上限車速より低いときには機関停止制御を実行する態様の本発明のハイブリッド車において、道路に関する情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、目的地が設定されたとき、前記記憶された地図情報を用いて車両の現在位置から前記目的地までの走行路を検索する走行路検索手段と、前記記憶された地図情報と前記検索された走行路とに基づいて、前記検索された走行路上に降坂路があるか否かを判定する降坂路判定手段と、を備え、前記制御手段は、前記定速走行力行回生時であって前記降坂路判定手段により前記検索された走行路上に前記降坂路があると判定されたときには、前記降坂路でない道路から該降坂路に移行する道路移行時に前記車速が前記制御用上限車速近傍となるよう、前記道路以降時前に前記機関運転制御を実行する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、降坂路を走行するときに、できるだけ機関停止制御を実行するようにすることができる。共線図上で発電機、内燃機関、駆動軸の回転速度順になるように３軸式動力入出力手段に発電機、内燃機関、駆動軸が接続されている場合、降坂路である状態で定速走行制御を実行するときには、降坂路でない状態で定速走行制御を実行するときに比して走行に要求される要求駆動力が小さくなりやすいため、内燃機関に要求される要求動力である機関要求動力が小さくなりやすく、所定の制約（例えば、内燃機関を効率よく運転できる制約）に基づく運転ポイントで内燃機関を運転するときに、発電機が内燃機関や駆動軸とは逆方向に回転しやすく、力行回生状態となりやすい。本発明では、降坂路を走行するときに、できるだけ機関停止制御を実行するようにすることにより、力行回生状態となるのを抑制してエネルギ効率の向上を図ることができる。

本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記機関運転制御として前記定速走行制御に比して大きな駆動力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、前記機関停止制御として前記定速走行制御として前記定速走行制御に比して小さな駆動力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する手段であるものとすることもできる。

また、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記機関運転制御として、前記定速走行制御に比して大きな回転数で前記内燃機関が運転されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御する手段であるものとすることもできる。

さらに、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記定速走行制御および前記機関運転制御として、所定の制約に基づく運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記所定の制約は、内燃機関を効率よく運転する制約であるものとすることもできる。

あるいは、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、降坂路を走行するときには、前記所定車速範囲内で走行可能な範囲で前記機関停止制御を優先して実行する手段であるものとすることもできる。共線図上で発電機、内燃機関、駆動軸の回転速度順になるように３軸式動力入出力手段に発電機、内燃機関、駆動軸が接続されている場合、降坂路である状態で定速走行制御を実行するときには、降坂路でない状態で定速走行制御を実行するときに比して走行に要求される要求駆動力が小さくなりやすいため、内燃機関に要求される要求動力である機関要求動力が小さくなりやすく、所定の制約（例えば、内燃機関を効率よく運転できる制約）に基づく運転ポイントで内燃機関を運転するときに、発電機が内燃機関や駆動軸とは逆方向に回転しやすく、力行回生状態となりやすい。本発明では、このときに機関停止制御を実行することにより、力行回生状態となるのを抑制してエネルギ効率の向上を図ることができる。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力する発電機と、車軸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、目標車速を設定すると共に該目標車速での定速走行を指示する定速走行指示手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記定速走行が指示されているときであって前記設定された目標車速で定速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定速走行制御を実行すると前記発電機により電力を消費すると共に前記電動機により電力を発電する力行回生状態となる定速走行力行回生時には、前記定速走行制御に比して前記発電機による電力消費が小さくなる回転数で前記内燃機関が運転されながら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機関運転制御と、前記内燃機関が運転停止された状態で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機関停止制御と、のうち一方を、前記設定された目標車速を含む所定車速範囲内で走行するよう車速に基づいて選択して実行する、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド車の制御方法では、定速走行が指示されているときであって目標車速で定速走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する定速走行制御を実行すると発電機により電力を消費すると共に電動機により電力を発電する力行回生状態となる定速走行力行回生時には、定速走行制御に比して発電機による電力消費が小さくなる回転数で内燃機関が運転されながら走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する機関運転制御と、内燃機関が運転停止された状態で走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する機関停止制御と、のうち一方を、目標車速を含む所定車速範囲内で走行するよう車速に基づいて選択して実行する。したがって、機関運転制御を実行するときには、発電機による電力消費を小さくすることにより、定速走行制御を実行するときに比して力行回生状態であるために循環する電力（動力循環する電力）を小さくすることができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。また、機関停止制御を実行するときには、内燃機関を運転停止することにより、力行回生状態となるのを抑制することができると共に内燃機関の燃料消費を抑制することができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。もとより、所定車速範囲内で走行するよう車速に基づいて機関運転制御と機関停止制御とのうち一方を選択して実行することにより、所定車速範囲内で走行することができる。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、「所定範囲」は、目標車速を含み且つ定速走行が指示されている状態で車速を変化させても運転者にそれほど違和感を与えないと考えられる範囲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、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車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、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、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信を行なうナビゲーションシステム９０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を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。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，運転席近傍に取り付けられ定速走行モードを設定すると共に目標車速Ｖ＊を設定するクルーズスイッチ８９からの定速走行モード設定信号や目標車速設定信号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。

ナビゲーションシステム９０は、地図情報９３等が記憶されたハードディスクなどの記憶媒体や入出力ポート，通信ポートなどを有する制御部を内蔵する本体９２と、車両の現在位置に関する情報を受信するＧＰＳアンテナ９４と、車両の現在位置に関する情報や目的地までの走行ルートなどの各種情報を表示すると共に操作者による各種指示を入力可能なタッチパネル式のディスプレイ９６と、を備える。本体９２の制御部は、操作者により目的地が設定されたときには地図情報９３と車両の現在位置と目的地とに基づいて所定の条件により車両の現在位置から目的地までの走行ルートを検索すると共に検索した走行ルートをディスプレイ９６に出力してルート案内を行なう。ここで、所定の条件としては、例えば、幅員が所定値（例えば５ｍ）以上のルートで法定速度を考慮して走行時間が短くなるよう走行ルートを検索する推奨条件、できる限り有料道路を走行するよう走行ルートを検索する有料道路優先の条件、有料道路を一切走行せずに一般道路のみで走行ルートを検索する一般道路優先の条件、最も走行距離が短くなるよう走行ルートを検索する距離優先の条件、法定速度から最も走行時間が短くなるよう走行ルートを検索する時間優先の条件などがあり、実施例では、これらの条件のうち操作者の指示した条件により車両の現在位置から目的地までの走行ルートを検索するものとした。地図情報９３には、サービス情報（例えば観光情報や駐車場など）や予め定められている走行区間（例えば信号機間や交差点間など）毎の道路情報などがデータベース化して記憶されており、道路情報には、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，信号機の数などが含まれる。ナビゲーションシステム９０の本体９２の制御部は、地図情報９３と車両の現在位置とを入力して現在走行している走行路についての道路情報を常時検出しており、検出した道路情報の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に出力している。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にクルーズスイッチ８９により目標車速Ｖ＊で定速走行するよう定速走行モードが設定されている際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により実行される定速走行モード時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、クルーズスイッチ８９により目標車速Ｖ＊で定速走行するよう定速走行モードが設定されてから所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

定速走行モード時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，クルーズスイッチ８９からの目標車速Ｖ＊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。さらに、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。

こうしてデータを入力すると、車速Ｖと目標車速Ｖ＊とに基づいて次式（１）により駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべきトルクとしての要求トルクＴｒ＊を計算すると共に計算した要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を計算する（ステップＳ１１０）。ここで、式（１）は、車両を目標車速Ｖ＊で定速走行させるためのフィードバック制御における関係式である。式（１）中、右辺第１項は、フィードフォワード項であり、目標車速Ｖ＊に基づいて平坦路で車両を目標車速Ｖ＊で安定して走行させるためにリングギヤ軸３２ａに出力すべきトルクとして設定されるものである。また、式（１）中、右辺第２項は、フィードバック項における比例項であり、「ｋ１」はそのゲインである。式（１）中、右辺第３項は、フィードバック項における積分項であり、「ｋ２」はそのゲインである。要求パワーＰｅ＊は、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。

Tr*=f(V*)+k1・(V*-V)+k2・∫(V*-V)dt (1)

続いて、設定した要求パワーＰｅ＊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＊とを設定する（ステップＳ１２０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。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図３に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、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。なお、図３には、参考のために、エンジン２２の効率を等高線として示す効率曲線の一例を点線で図示した。

そして、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（２）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算する（ステップＳ１３０）。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。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４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（エンジン２２から動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに出力されるトルク）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（２）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (2)

こうして目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると、定速走行モードが設定されたときに初期値として値０が設定されると共に後述の力行回生状態となると判定されたときに値１が設定される力行回生状態判定フラグＧの値を調べ（ステップＳ１３５）、力行回生状態判定フラグＧが値０のときには、目標回転数Ｎｍ１＊が値０以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。モータＭＧ１が負の回転数で回転す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を図５に示す。なお、前述の図４はモータＭＧ１が正の回転数で回転する際のものである。モータＭＧ１が正の回転数で回転する図４の状態では、モータＭＧ１は発電機として機能するから、エンジン２２から出力される動力の一部をモータＭＧ１により電力に変換し、変換した電力の一部または全部はモータＭＧ２によって消費される。一方、モータＭＧ１が負の回転数で回転する図５の状態では、モータＭＧ１は電動機として機能するから、リングギヤ軸３２ａに出力される動力はエンジン２２から出力される動力とモータＭＧ１から出力される動力との和となり、過剰な動力の出力を是正するためにモータＭＧ２は発電機として機能することになる。これは、本発明の力行回生状態に相当する。このとき、エンジン２２とモータＭＧ１とから出力された動力の一部をモータＭＧ２により電力として回生し、この回生した電力をモータＭＧ１により消費して動力として出力することになり、一部のエネルギに対して動力−電力−動力の循環（以下、動力循環という）が生じる。こうした動力循環はモータＭＧ１やモータＭＧ２の効率が何度も掛けられることになるから、車両としてのエネルギ効率は低下する。ステップＳ１４０の処理は、目標車速Ｖ＊で定速走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する定速走行制御を実行したときにモータＭＧ１により電力が消費されると共にモータＭＧ２により電力が発電される力行回生状態となるか否か（動力循環を生じるか否か）を判定するものとなる。

モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊が値０以上であると判定されたときには、定速走行制御を実行しても力行回生状態とはならない（動力循環は生じない）と判断し、エンジン２２の運転停止が指示されていないときに値０が設定されエンジン２２の運転停止が指示されているときに値１が設定されるエンジン運転停止指示フラグＦに値０を設定し（ステップＳ１５０）、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（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１６０）。ここで、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（２）中、右辺第２項の「ｋ３」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ４」は積分項のゲインである。

Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k3・(Nm1*-Nm1)+k4・∫(Nm1*-Nm1)dt (3)

そして、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（４）により計算すると共に（ステップＳ２７０）、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（６）により計算すると共に（ステップＳ２８０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（７）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＊を設定する（ステップＳ２９０）。ここで、式（４）は、図４の共線図から容易に導くことができる。

Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (4)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (6)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (7)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ３００）、定速走行モード時制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における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。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。

ステップＳ１３５でモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊が値０未満であると判定されたときには、定速走行制御を実行すると力行回生状態となる（動力循環を生じる）と判断し、力行回生状態判定フラグＧに値１を設定し（ステップＳ１４５）、車速Ｖを目標車速Ｖ＊から所定値Ｖ１を減じた制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）および目標車速Ｖ＊に所定値Ｖ１を加えた制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）と比較し（ステップＳ１７０）、車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高く制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）より低いときには、エンジン運転停止指示フラグＦの値を調べる（ステップＳ１８０）。ここで、制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）や制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）は、目標車速Ｖ＊を含み且つ定速走行モードが設定されている状態で車速Ｖを変化させても運転者にそれほど違和感を与えないと考えられる範囲（本発明の所定範囲に相当、例えば、Ｖ＊−５（ｋｍ／ｈ）〜Ｖ＊＋５（ｋｍ／ｈ），Ｖ＊−７（ｋｍ／ｈ）〜Ｖ＊＋７（ｋｍ／ｈ）など）内で設定されるものであり、例えば、制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）は、Ｖ＊＋３（ｋｍ／ｈ）やＶ＊＋５（ｋｍ／ｈ）などを用いることができ、制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）は、Ｖ＊−３（ｋｍ／ｈ）やＶ＊−５（ｋｍ／ｈ）などを用いることができる。

車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）以下のときや、車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高く制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）より低いときであってエンジン運転停止指示フラグＦが値０のときには、エンジン運転停止指示フラグＦに値０を設定し（ステップＳ１９０）、車速Ｖと制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）とに基づいて式（１）の「Ｖ＊」を「Ｖ＊＋Ｖ１」に置き換えたものにより要求トルクＴｒ＊を再計算すると共に再計算した要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を再計算する（ステップＳ２００）。この場合、要求トルクＴｒ＊は、目標車速Ｖ＊で定速走行するよう設定されるとき（式（１）により設定されるとき）に比して大きくなる傾向に設定される。このため、要求パワーＰｅ＊も、目標車速Ｖ＊で定速走行するときに比して大きくなる傾向に設定される。

続いて、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいて図３のマップを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを再設定する（ステップＳ２１０）。前述したように、目標車速Ｖ＊で定速走行するときに比して大きくなる傾向に要求パワーＰｅ＊が設定されるため、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊も、目標車速Ｖ＊で定速走行するときに比して大きくなる傾向に設定される。しかも、目標車速Ｖ＊で定速走行するときには、通常、要求パワーＰｅ＊には比較的小さい値が設定されるため、図３の効率曲線を有するエンジン２２を用いる場合、要求パワーＰｅ＊が大きくなることにより、エンジン２２をより効率のよい運転ポイントで運転することができる。

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とを用いて式（２）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を再計算すると共に再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とを用いて式（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算し（ステップＳ２２０）、前述の式（４）〜（７）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２７０〜Ｓ２９０）、設定したエンジン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＊をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ３００）、定速走行モード時制御ルーチンを終了する。このように、定速走行制御を実行するときに比して大きな回転数でエンジン２２が運転されながら車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）となるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する（以下、この制御を機関運転制御という）ことにより、定速走行制御を実行するものに比してモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が大きくなりやすい。したがって、前述の動力循環を解消することができるか解消できないまでもその程度を小さくすることができる。そして、次回以降にこの定速走行モード時制御ルーチンが実行されたときには、ステップＳ１３５で力行回生状態判定フラグＧが値１であり、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊に拘わらず、ステップＳ１７０以降の処理を実行する。

ステップＳ１７０，Ｓ１８０で、車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＋Ｖ１）以上のときや、車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高く制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）より低いときであってエンジン運転停止指示フラグＦが値０のときには、エンジン運転停止指示フラグＦに値１を設定し（ステップＳ２３０）、車速Ｖと制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）とに基づいて式（１）の「Ｖ＊」を「Ｖ＊−Ｖ１」に置き換えたものにより要求トルクＴｒ＊を再計算すると共に再計算した要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を再計算する（ステップＳ２４０）。この場合、要求トルクＴｒ＊は、目標車速Ｖ＊で定速走行するよう設定されるときに比して小さくなる傾向に設定される。

続いて、エンジン２２の運転が停止されるようエンジン運転停止指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に（ステップＳ２５０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２６０）、前述の式（４）〜（７）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２７０〜Ｓ２９０）、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＊をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ３００）、定速走行モード時制御ルーチンを終了する。エンジン運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。このように、エンジン２２が運転停止された状態で車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）となるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する（以下、この制御を機関停止制御という）ことにより、エンジン２２の燃料消費を抑制することができる。しかも、このときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負の回転数Ｎｍ１となるが、モータＭＧ１からトルクが出力されないため、動力循環は生じず、定速走行制御を実行するものに比してエネルギ効率の向上を図ることができる。

図６は、定速走行モードが設定されているが目標車速Ｖ＊で定速走行しようとすると力行回生状態となる（動力循環を生じる）ときの車速Ｖとエンジン２２の回転数ＮｅとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の時間変化の様子の一例を示す説明図である。図中、実線は、目標車速Ｖ＊近傍での車速Ｖの若干の変化を伴って走行するとき（実施例）の時間変化の様子を示し、一点鎖線は、目標車速Ｖ＊で定速走行するとき（比較例）の時間変化の様子を示す。比較例では、一点鎖線に示すように、車速Ｖは目標車速Ｖ＊で略一定となるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するため、エンジン２２の回転数ＮｅやモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は略一定となり、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負の状態（動力循環）が継続する。一方、実施例では、実線に示すように、時刻ｔ１までは車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）となるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。このときには、目標車速Ｖ＊で定速走行する際に比してエンジン２２の回転数Ｎｅが大きくなりモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が大きくなるため、動力循環を解消することができるか解消できないまでもその程度を小さくすることができる。そして、車速Ｖが増加して制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）に至ると、エンジン２２が運転停止された状態で車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）となるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。このときには、エンジン２２を運転停止するため、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負の回転数Ｎｍ１となるが、モータＭＧ１からトルクが出力されないため、動力循環は生じない。そして、車速Ｖが減少して制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）に至ると、再び、車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）となるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、定速走行モードが設定されているときであって目標車速Ｖ＊で定速走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する定速走行制御を実行するとモータＭＧ１により電力が消費されると共にモータＭＧ２により電力が発電される力行回生状態となる（動力循環を生じる）ときには、車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）以下のときや車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高く制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）より低い状態でエンジン運転停止指示フラグＦが値０のときには、定速走行制御を実行するときに比して大きな回転数でエンジン２２が運転されながら車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）となるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する機関運転制御を実行し、車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）以上のときや車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高く制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）より低い状態でエンジン運転指示フラグＦが値１のときには、エンジン２２が運転停止された状態で車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）となるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する機関停止制御を実行するから、動力循環を抑制することができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。しかも、定速走行制御を実行すると動力循環を生じるときでも、エンジン２２を運転する際にはエンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づく運転ポイントでエンジン２２を運転するから、よりエネルギ効率の向上を図ることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、定速走行モードが設定されているときであって定速走行制御を実行すると力行回生状態となる（動力循環を生じる）ときには、車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）以下のときや車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高く制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）より低い状態でエンジン運転停止指示フラグＦが値０のときには機関運転制御を実行し、車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）以上のときや車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高く制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）より低い状態でエンジン運転指示フラグＦが値１のときには機関運転停止制御を実行するものとしたが、降坂路を走行するときには、車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高い範囲で機関停止制御を優先して実行するものとしてもよい。この場合、例えば、機関運転制御を実行中に降坂路に至ったときに、車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高いことを条件として、機関停止制御に切り替えるものとしてもよい。これは以下の理由に基づく。降坂路では、降坂路でないときに比して車重の車両前方への分力により車両が加速しやすい。このため、降坂路でないときに比して、要求トルクＴｒ＊や要求パワーＰｅ＊が小さくなりやすく、エンジン２２を運転する際にはエンジン２２が比較的小さい回転数で回転することになるため、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負となり、動力循環を生じやすい。この変形例では、このときに機関停止制御を実行することにより、動力循環を抑制することができると共にエンジン２２の燃料消費を抑制でき、エネルギ効率の向上を図ることができる。なお、降坂路か否かの判定は、ナビゲーションシステム９０からの道路情報（特に勾配情報）を用いて行なうものとしてもよいし、図示しない勾配センサからの路面勾配を用いて行なうものとしてもよい。

この変形例では、降坂路を走行するときには、車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高い範囲で機関停止制御を優先して実行するものとしたが、操作者により目的地が設定され、ナビゲーションシステム９０により地図情報９３と車両の現在位置と目的地とに基づいて車両の現在位置から目的地までの走行ルートが検索されているときには、ナビゲーションシステム９０からの道路情報（特に勾配情報）と走行ルートとを用いてその走行ルート上に降坂路があるか否かを判定し、走行ルート上に降坂路があると判定されたときには、降坂路でない道路（平坦路や登坂路）から降坂路に移行する道路移行時に車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）近傍となるよう、道路移行時前に機関運転制御を実行するものとしてもよい。この場合、機関運転制御として、例えば、式（１）の「Ｖ＊」を「Ｖ＊−Ｖ１」に置き換えたものにおける、右辺第１項のフィードフォワード項の値や右辺第２項の比例項のゲイン「ｋ１」，右辺第３項の積分項のゲイン「ｋ２」を道路移行時に至るまでの距離などに基づいて調整するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、定速走行モードが設定されているときであって定速走行制御を実行すると力行回生状態となる（動力循環を生じる）ときに、機関運転制御を実行するときには式（１）の「Ｖ＊」を「Ｖ＊＋Ｖ１」に置き換えたものにより要求トルクＴｒ＊を再計算し、機関停止制御を実行するときには式（１）の「Ｖ＊」を「Ｖ＊−Ｖ１」に置き換えたものにより要求トルクＴｒ＊を再計算するものとしたが、機関運転制御を実行するときには車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）に向けて所定車速ΔＶずつ増加するよう例えば次式（８）により要求トルクＴｒ＊を再計算するものとしてもよく、機関停止制御を実行するときには車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊−Ｖ１）に向けて所定車速ΔＶずつ減少するよう例えば式（９）により要求トルクＴｒ＊を再計算するものとしてもよい。ここで、所定車速ΔＶは、定速走行モードが設定されている状態で車速Ｖを変化させるときに運転者にそれほど違和感を与えないと考えられる範囲内の値を実験などにより定めることができる。また、式（８）および式（９）中、右辺第１項は式（１）と同様であり、右辺第２項の「ｋ５」，「ｋ７」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ６」，「ｋ８」は積分項のゲインである。

Tr*=f(V*)+k5・(min(V+ΔV,V*+V1)-V)+k6・∫(min(V+ΔV,V*+V1)-V)dt (8)
Tr*=f(V*)+k7・(max(V-ΔV,V*-V1)-V)+k8・∫(max(V-ΔV,V*-V1)-V)dt (9)

実施例のハイブリッド自動車２０では、定速走行モードが指示されていて定速走行制御を実行すると力行回生状態となる（動力循環を生じる）と判定されたときには、まず、機関運転制御を実行し、車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）以上に至ってから機関停止制御を実行するものとしたが、まず、機関停止制御を実行し、車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）に至ってから機関運転制御を実行するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、定速走行モードが指示されているときには、力行回生状態判定フラグＧを用いることにより、定速走行制御を実行すると力行回生状態となる（動力循環を生じる）と判定された以降は、定速走行制御を実行せずに機関運転制御または機関停止制御を実行するものとしたが、所定のタイミングで再び定速走行制御を実行すると力行回生状態となるか否かを判定するものとしてもよいし、力行回生状態判定フラグＧを用いずに（ステップＳ１３５，Ｓ１４５の処理を行なわずに）図２の定速走行モード時制御ルーチンが実行される毎に定速走行制御を実行すると力行回生状態となるか否かを判定するものとしてもよい。前者の場合、所定のタイミングとしては、所定時間が経過したタイミングや、車速Ｖが目標車速Ｖ＊近傍に至ったタイミングなどが考えられる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ナビゲーションシステム９０を備えるものとしたが、こうしたナビゲーションシステム９０を備えないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０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。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７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ハイブリッド車の形態としても構わない。さらに、こうしたハイブリッド車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。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、クルーズスイッチ８９が「定速走行指示手段」に相当し、定速走行モードが設定されているときであって目標車速Ｖ＊で定速走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する定速走行制御を実行するとモータＭＧ１により電力が消費されると共にモータＭＧ２により電力が発電される力行回生状態となる（動力循環を生じる）ときには、車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）以下のときや車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高く制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）より低い状態でエンジン運転停止指示フラグＦが値０のときには、定速走行制御を実行するときに比して大きな回転数でエンジン２２が運転されながら車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）となるようエンジン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＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信し、車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）以上のときや車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高く制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）より低い状態でエンジン運転指示フラグＦが値１のときには、エンジン２２が運転停止された状態で車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）となるようエンジン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の定速走行モード時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目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２を制御し、エンジン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、受信したトルク指令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、ナビゲーションシステム９０の本体９２が「地図情報記憶手段」に相当し、操作者により目的地が設定されたときに地図情報９３と車両の現在位置と目的地とに基づいて所定の条件により車両の現在位置から目的地までの走行ルートを検索するナビゲーションシステム９０の本体９２の制御部が「走行路検索手段」に相当し、ナビゲーションシステム９０からの道路情報（特に勾配情報）と走行ルートとを用いてその走行ルート上に降坂路があるか否かを判定するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「降坂路判定手段」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、車軸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。「定速走行指示手段」としては、クルーズスイッチ８９に限定されるものではなく、目標車速を設定すると共に目標車速での定速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、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、定速走行モードが設定されているときであって目標車速Ｖ＊で定速走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する定速走行制御を実行するとモータＭＧ１により電力が消費されると共にモータＭＧ２により電力が発電される力行回生状態となる（動力循環を生じる）ときには、車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）以下のときや車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高く制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）より低い状態でエンジン運転停止指示フラグＦが値０のときには、定速走行制御を実行するときに比して大きな回転数でエンジン２２が運転されながら車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）となるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する機関運転制御を実行し、車速Ｖが制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）以上のときや車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）より高く制御用上限車速（Ｖ＊＋Ｖ１）より低い状態でエンジン運転指示フラグＦが値１のときには、エンジン２２が運転停止された状態で車速Ｖが制御用下限車速（Ｖ＊−Ｖ１）となるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する機関停止制御を実行するものに限定されるものではなく、定速走行が指示されているときであって目標車速で定速走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する定速走行制御を実行すると発電機により電力を消費すると共に電動機により電力を発電する力行回生状態となる定速走行力行回生時には、定速走行制御に比して発電機による電力消費が小さくなる回転数で内燃機関が運転されながら走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する機関運転制御と、内燃機関が運転停止された状態で走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する機関停止制御と、のうち一方を、目標車速を含む所定車速範囲内で走行するよう車速に基づいて選択して実行するものであれば如何なるものとしても構わない。「地図情報記憶手段」としては、ナビゲーションシステム９０の本体９２に限定されるものではなく、道路に関する情報を含む地図情報を記憶するものであれば如何なるものとしても構わない。「走行路検索手段」としては、操作者により目的地が設定されたときに地図情報９３と車両の現在位置と目的地とに基づいて所定の条件により車両の現在位置から目的地までの走行ルートを検索するものに限定されるものではなく、目的地が設定されたとき、地図情報を用いて車両の現在位置から目的地までの走行路を検索するものであれば如何なるものとしても構わない。「降坂路判定手段」としては、道路情報（特に勾配情報）と走行ルートとを用いてその走行ルート上に降坂路があるか否かを判定するものに限定されるものではなく、地図情報と検索された走行路とに基づいて、走行路上に降坂路があるか否かを判定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、車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される定速走行モード時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 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。 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。 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。 定速走行モードが設定されているが目標車速Ｖ＊で定速走行しようとすると力行回生状態となるときの車速Ｖとエンジン２２の回転数ＮｅとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の時間変化の様子の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

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、９０ ナビゲーションシステム、９２ 本体、９３ 地図情報、９４ ＧＰＳアンテナ、９６ ディスプレイ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (10)

1. 内燃機関と、
   動力を入出力する発電機と、
   車軸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、
   目標車速を設定すると共に該目標車速での定速走行を指示する定速走行指示手段と、
   前記定速走行が指示されているときであって前記設定された目標車速で定速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定速走行制御を実行すると前記発電機により電力を消費すると共に前記電動機により電力を発電する力行回生状態となる定速走行力行回生時には、前記定速走行制御に比して前記発電機による電力消費が小さくなる回転数で前記内燃機関が運転されながら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機関運転制御と、前記内燃機関が運転停止された状態で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機関停止制御と、のうち一方を、前記設定された目標車速を含む所定車速範囲内で走行するよう車速に基づいて選択して実行する制御手段と、
   を備えるハイブリッド車。
2. 前記制御手段は、前記定速走行力行回生時には、前記車速が前記所定車速範囲内の制御用の下限車速である制御用下限車速以下のとき及び前記機関運転制御を実行中であって前記車速が前記制御用下限車速より高く且つ前記所定車速範囲内の制御用の上限車速である制御用上限車速より低いときには前記機関運転制御を実行し、前記車速が前記制御用上限車速以上のとき及び前記機関停止制御を実行中であって前記車速が前記制御用下限車速より高く且つ前記制御用上限車速より低いときには前記機関停止制御を実行する手段である請求項１記載のハイブリッド車。
3. 前記制御手段は、前記定速走行力行回生時には、前記機関運転制御を実行する際には前記車速が前記制御用上限車速に近づくよう設定された走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力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、前記機関停止制御を実行する際には前記車速が前記制御用下限車速に近づくよう設定された前記要求駆動力に基づく駆動力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する手段である請求項２記載のハイブリッド車。
4. 請求項２または３記載のハイブリッド車であって、
   道路に関する情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
   目的地が設定されたとき、前記記憶された地図情報を用いて車両の現在位置から前記目的地までの走行路を検索する走行路検索手段と、
   前記記憶された地図情報と前記検索された走行路とに基づいて、前記検索された走行路上に降坂路があるか否かを判定する降坂路判定手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記定速走行力行回生時であって前記降坂路判定手段により前記検索された走行路上に前記降坂路があると判定されたときには、前記降坂路でない道路から該降坂路に移行する道路移行時に前記車速が前記制御用上限車速近傍となるよう、前記道路以降時前に前記機関運転制御を実行する手段である、
   ハイブリッド車。
5. 前記制御手段は、前記機関運転制御として前記定速走行制御に比して大きな駆動力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、前記機関停止制御として前記定速走行制御として前記定速走行制御に比して小さな駆動力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ハイブリッド車。
6. 前記制御手段は、前記機関運転制御として、前記定速走行制御に比して大きな回転数で前記内燃機関が運転されるよう前記内燃機関と前記発電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ハイブリッド車。
7. 前記制御手段は、前記定速走行制御および前記機関運転制御として、所定の制約に基づく運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御する手段である請求項１ないし６のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車。
8. 前記所定の制約は、内燃機関を効率よく運転する制約である請求項７記載のハイブリッド車。
9. 前記制御手段は、降坂路を走行するときには、前記所定車速範囲内で走行可能な範囲で前記機関停止制御を優先して実行する手段である請求項１ないし８のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車。
10. 内燃機関と、動力を入出力する発電機と、車軸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、目標車速を設定すると共に該目標車速での定速走行を指示する定速走行指示手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
    前記定速走行が指示されているときであって前記設定された目標車速で定速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定速走行制御を実行すると前記発電機により電力を消費すると共に前記電動機により電力を発電する力行回生状態となる定速走行力行回生時には、前記定速走行制御に比して前記発電機による電力消費が小さくなる回転数で前記内燃機関が運転されながら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機関運転制御と、前記内燃機関が運転停止された状態で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機関停止制御と、のうち一方を、前記設定された目標車速を含む所定車速範囲内で走行するよう車速に基づいて選択して実行する、
    ことを特徴とするハイブリッド車の制御方法。

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