JP2011183910A - ハイブリッド自動車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音や振動により運転者や乗員に不快感を与える騒音振動領域の近傍で内燃機関を運転するときに、騒音振動領域の外側で内燃機関を安定して運転するようにする。
【解決手段】実行用動作ラインＬｄに補正パワーＰａｄｊを含む指令パワーＰ＊を適用したときにエンジンがＮＶライン上で運転されるときには、補正パワーＰａｄｊを含まない目標機関パワーＰｅ＊を用いて目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共に目標回転数Ｎｅ＊で指令パワーＰ＊を除して目標トルクＴｅ＊を設定し（Ｓ２００）、エンジンが目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊で運転され且つ要求トルクＴｒ＊が駆動軸に出力されるようエンジンとモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する（Ｓ２１０〜Ｓ２７０）。これにより、精度よくエンジンを実行用動作ラインＬｄ上で運転し、騒音や振動により運転者や乗員に不快感や違和感を与える領域でエンジンが運転されるのを抑制することができる。
【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し、詳しくは、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を遊星歯車機構の３つの回転要素に接続すると共に駆動軸に動力を出力可能に電動機を取り付けたハイブリッド自動車およびこうしたハイブリッド自動車の制御方法に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第１モータの回転軸とをプラネタリギヤのリングギヤ，キャリア，サンギヤに接続すると共に駆動軸に動力を出力可能に第２モータを取り付けたハイブリッド自動車において、車速が閾値より小さいときには騒音排除用動作ラインを用いて設定される目標運転ポイントでエンジンが運転されると共に走行に要求される要求トルクにより走行するようエンジンと第１モータと第２モータとを制御し、車速が閾値より大きいときには効率用動作ラインを用いて設定される目標運転ポイントでエンジンが運転されると共に走行に要求される要求トルクにより走行するようエンジンと第１モータと第２モータとを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、燃費を優先するためのエコスイッチを備え、エコスイッチがオンとされたときには騒音排除用動作ラインと効率用動作ラインとを切り替える閾値を小さくすることにより、効率用動作ラインの使用領域を大きくしてエネルギ効率の向上を図っている。

特開２００８−１５５６８４号公報

上述の車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第１モータの回転軸とをプラネタリギヤのリングギヤ，キャリア，サンギヤに接続すると共に駆動軸に動力を出力可能に第２モータを取り付けたハイブリッド自動車では、大気圧の変化によるエンジンからの出力の変動や第１モータや第２モータの経年使用による損失の変化などにより、目標運転ポイントでエンジンを運転して要求トルクを出力して走行するよう制御すると、バッテリを充放電すべき目標充放電電力からズレた充放電電力によりバッテリが充放電されるときがある。このとき、目標充放電電力と実際の充放電電力との差を打ち消すように補正パワーを設定し、この補正パワーを用いてエンジンから出力すべきパワーを補正することも行なわれているが、エンジンの目標運転ポイントが騒音排除動作ラインにおける騒音が生じる領域の近傍となるときには、補正パワーの変動によりエンジン２２の運転ポイントが変動し、エンジン２２が騒音を生じる領域内の運転ポイントで運転されて騒音を生じ、運転者や乗員に不快感を与える場合が生じる。

本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、騒音や振動により運転者や乗員に不快感を与える騒音振動領域の近傍で内燃機関を運転するときに、騒音振動領域の外側で内燃機関を安定して運転するようにすることを主目的とする。

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自動車は、
内燃機関と、動力の入出力が可能な発電機と、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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、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を行なう二次電池と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記二次電池の充放電電力を検出する充放電電力検出手段と、
前記内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から前記内燃機関の運転可能な領域のうち前記内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定する機関運転制約設定手段と、
走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、
前記二次電池の状態に応じて該二次電池を充放電すべき目標充放電電力を設定する目標充放電電力設定手段と、
前記設定された走行用パワーと前記設定された目標充放電電力とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定する目標機関パワー設定手段と、
前記検出される充放電電力と前記設定された目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定する補正パワー設定手段と、
前記設定された目標機関パワーと前記設定された補正パワーとの和のパワーである指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域内で運転することになるときには前記目標機関パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数を前記内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に該設定した目標回転数で前記指令パワーを出力するためのトルクを前記内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、前記指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域外で運転することになるときには前記指令パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数およびトルクを前記目標回転数および前記目標トルクとして設定する目標値設定手段と、
前記設定された目標回転数と前記設定された目標トルクとからなる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走行用パワーが前記駆動軸に出力され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自動車では、まず、内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から内燃機関の運転可能な領域のうち内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定する。続いて、走行に要求される走行用パワーと二次電池を充放電すべき目標充放電電力とに基づいて内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定すると共に二次電池を充放電する充放電電力と目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定する。そして、設定した目標機関パワーと設定した補正パワーとの和のパワーである指令パワーを効率運転制約に基づく運転により内燃機関から出力すると内燃機関が騒音振動領域内で運転することになるときには、目標機関パワーを機関運転制約に適用して得られる回転数を内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に設定した目標回転数で指令パワーを出力するためのトルクを内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、設定した目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に走行用パワーが駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。即ち、指令パワーを効率運転制約に基づく運転により内燃機関から出力すると内燃機関が騒音振動領域内で運転することになるときには、補正パワーを含まない目標機関パワーを機関運転制約に適用して目標回転数として設定すると共に目標回転数で補正パワーを含む指令パワーを出力するためのトルクを目標トルクとして設定し、目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に走行用パワーが駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御するのである。内燃機関の目標回転数の設定には補正パワーを含まない目標機関パワーを用いるから、二次電池の目標充放電電力と実際の充放電電力との差を打ち消す補正パワーが変動しても、内燃機関の目標回転数が変動することがない。そして、内燃機関の目標トルクの設定には補正パワーを含む指令パワーを用いるから、大気圧の変化による内燃機関の出力の変動や発電機や電動機の経年使用による損失の変化などがあっても、内燃機関から本来出力すべきトルクを出力することができる。この本来出力すべきトルクは、大気圧の変化による内燃機関の出力の変動や発電機や電動機の経年使用による損失の変化などが生じていないとき、即ち補正パワーが値０となるときであるから、機関目標パワーを機関運転制約に適用して得られるトルクとなる。従って、上述の制御を行なうことにより、内燃機関を機関運転制約が課された運転ポイントで安定して運転することができる。この結果、大気圧の変化による内燃機関の出力の変動や発電機や電動機の経年使用による損失の変化などが生じても、内燃機関を騒音振動領域の外側で安定して運転することができる。また、内燃機関を機関運転制約が課された運転ポイントで安定して運転することができるから、機関運転制約の設定の際に用いる内燃機関の運転ポイントのズレを考慮するためのマージンを小さくして機関運転制約をより効率のよい制約とすることができ、車両の燃費を向上させることができる。さらに、補正パワーが変動しても内燃機関の目標回転数は変動しないから、内燃機関の制御性を向上させることができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、車両が搭載する補機が消費する電力である補機消費電力を推定する補機消費電力推定手段を備え、前記目標機関パワー設定手段は、前記走行用パワーと前記目標充放電電力に相当するパワーと前記補機消費電力に相当するパワーとの和に基づいて前記目標機関パワーを設定する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、補機により消費される補機消費電力を補正パワーに含めることなく、内燃機関の目標回転数を設定することができる。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記機関運転制約設定手段は、車速が大きいほど前記内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域が小さくなるとして前記機関運転制約を設定する手段である、ものとすることもできる。車速が大きいほど内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域が小さくなるとすることができるのは、車速が大きいほど走行による騒音や振動が大きくなるために内燃機関の運転により生じる騒音や振動がマスクされ、乗員に違和感を与えないようになることに基づく。このように機関運転制約を設定することにより、車速が大きいほど効率のよい機関運転制約とすることができ、車両の燃費を向上させることができる。

さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域外で運転することになるときには前記指令パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数およびトルクを前記目標回転数および前記目標トルクとして設定し、前記設定した目標回転数と前記設定した目標トルクとからなる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走行用パワーが前記駆動軸に出力され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、指令パワーを効率運転制約に基づく運転により内燃機関から出力すると内燃機関が騒音振動領域外で運転することになるときの制御を騒音振動領域内で運転することになるときの制御に比して簡易なものとすることができる。

本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関と、動力の入出力が可能な発電機と、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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、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を行なう二次電池と、を備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から前記内燃機関の運転可能な領域のうち前記内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定し、
（ｂ）走行に要求される走行用パワーと前記二次電池を充放電すべき目標充放電電力とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定すると共に前記二次電池を充放電する充放電電力と前記目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定し、
（ｃ）前記設定した目標機関パワーと前記設定した補正パワーとの和のパワーである指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域内で運転することになるときには、前記目標機関パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数を前記内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に該設定した目標回転数で前記指令パワーを出力するためのトルクを前記内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、前記設定した目標回転数と前記設定した目標トルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記走行用パワーが前記駆動軸に出力され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、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車の制御方法では、まず、内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から内燃機関の運転可能な領域のうち内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定する。続いて、走行に要求される走行用パワーと二次電池を充放電すべき目標充放電電力とに基づいて内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定すると共に二次電池を充放電する充放電電力と目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定する。そして、設定した目標機関パワーと設定した補正パワーとの和のパワーである指令パワーを効率運転制約に基づく運転により内燃機関から出力すると内燃機関が騒音振動領域内で運転することになるときには、目標機関パワーを機関運転制約に適用して得られる回転数を内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に設定した目標回転数で指令パワーを出力するためのトルクを内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、設定した目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に走行用パワーが駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。即ち、指令パワーを効率運転制約に基づく運転により内燃機関から出力すると内燃機関が騒音振動領域内で運転することになるときには、補正パワーを含まない目標機関パワーを機関運転制約に適用して目標回転数として設定すると共に目標回転数で補正パワーを含む指令パワーを出力するためのトルクを目標トルクとして設定し、目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に走行用パワーが駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御するのである。内燃機関の目標回転数の設定には補正パワーを含まない目標機関パワーを用いるから、二次電池の目標充放電電力と実際の充放電電力との差を打ち消す補正パワーが変動しても、内燃機関の目標回転数が変動することがない。そして、内燃機関の目標トルクの設定には補正パワーを含む指令パワーを用いるから、大気圧の変化による内燃機関の出力の変動や発電機や電動機の経年使用による損失の変化などがあっても、内燃機関から本来出力すべきトルクを出力することができる。この本来出力すべきトルクは、大気圧の変化による内燃機関の出力の変動や発電機や電動機の経年使用による損失の変化などが生じていないとき、即ち補正パワーが値０となるときであるから、機関目標パワーを機関運転制約に適用して得られるトルクとなる。従って、上述の制御を行なうことにより、内燃機関を機関運転制約が課された運転ポイントで安定して運転することができる。この結果、大気圧の変化による内燃機関の出力の変動や発電機や電動機の経年使用による損失の変化などが生じても、内燃機関を騒音振動領域の外側で安定して運転することができる。また、内燃機関を機関運転制約が課された運転ポイントで安定して運転することができるから、機関運転制約の設定の際に用いる内燃機関の運転ポイントのズレを考慮するためのマージンを小さくして機関運転制約をより効率のよい制約とすることができ、車両の燃費を向上させることができる。さらに、補正パワーが変動しても内燃機関の目標回転数は変動しないから、内燃機関の制御性を向上させることができる。

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により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 車速Ｖとエンジン２２の動作ラインとの関係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。 充放電要求パワー設定用マップの一例を示す説明図である。 指令パワーＰ＊が実行用動作ラインにおけるＮＶライン上ではないときに実行用動作ラインを用いて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊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。 トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定する様子を説明する説明図である。 指令パワーＰ＊が実行用動作ラインにおけるＮＶライン上であるときに実行用動作ラインを用いて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての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、モータＭＧ１およびモータＭＧ２と電力のやりとりを行なうバッテリ５０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２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力する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、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、例えばリチウムイオン二次電池として構成されており、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電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃ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、電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂと電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂを乗じてバッテリ５０を充放電する充放電電力Ｗｂを演算したり、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Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０の蓄電量における全容量の割合としての蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合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の蓄電割合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。

バッテリ５０に接続された電力ライン５４には、乗員室の空調装置におけるエアコンプレッサ９０の駆動回路９１や、電力を変圧して低電圧系バッテリ９４に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ９５などが接続されている。エアコンプレッサ９０や低電圧系バッテリ９４或いはこの低電圧系バッテリ９４から電力供給を受ける低電圧系機器は、駆動系システムから見ると補機として機能する。

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などが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、駆動回路９１への駆動信号としてのエアコンインバータ指令Ｉａ＊やＤＣ／ＤＣコンバータ９５への駆動信号としてのＤＣ／ＤＣコンバータ指令Ｉｃ＊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。

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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。

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やモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，車速センサ８８からの車速Ｖ，バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣ，バッテリ５０の充放電電力Ｗｂ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，エアコンインバータ指令Ｉａ＊，ＤＣ／ＤＣコンバータ指令Ｉｃ＊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の蓄電割合ＳＯＣや充放電電力Ｗｂ，入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２により演算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、入力した車速Ｖに基づいて実行用動作ラインＬｄを設定する（ステップＳ１１０）。ここで、実行用動作ラインＬｄは、実施例では、車速Ｖと動作ラインとの関係を予め設定して実行用動作ライン設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、車速Ｖが与えられるとマップから対応する動作ラインを導入することにより設定するものとした。実行用動作ライン設定用マップの一例を図３に示す。図中、動作ラインＬ４は、車速Ｖが９０ｋｍ／ｈ以上のときの動作ラインであると共にエンジン２２を効率よく運転することができる燃費最適動作ラインであり、車速Ｖが遅くなるに従って低回転高トルクの領域が低トルク側に移行するよう定められた動作ラインＬ３，Ｌ２，Ｌ１が実行用動作ラインＬｄに設定されるようになる。この低回転高トルクの領域は、エンジン２２の運転により、いわゆるこもり音や振動などが生じ、運転者や乗員に不快感や違和感を与える領域である。車速Ｖが大きくなるほどこの領域が小さくなるように実行用動作ラインＬｄを設定するのは、車速Ｖが大きいほど走行による騒音や振動が大きくなるためにエンジン２２の運転により生じる騒音や振動がマスクされ、運転者や乗員に不快感や違和感を与えないようになることに基づいている。なお、動作ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３のうち燃費最適動作ライン（Ｌ４）から外れる部分（下に凸となる低回転高トルクの部分）は、エンジン２２の運転により生じる騒音や振動により運転者や乗員に不快感や違和感を与える領域（騒音振動領域）にある部分であり、以下の説明では「ＮＶライン（ノイズ・バイブレーションライン）」上にある部分ということにする。

続いて、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖ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＊と走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊とを設定する（ステップＳ１２０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係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４に要求トルク設定用マップの一例を示す。走行用パワーＰｄｒｖ＊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で割ることによって求めることができる。

次に、蓄電割合ＳＯＣに基づいてバッテリ５０を充放電するために必要なパワーとしての充放電要求パワーＰｂ＊を設定すると共に（ステップＳ１３０）、エアコンインバータ指令Ｉａ＊およびＤＣ／ＤＣコンバータ指令Ｉｃ＊に基づいて補機消費パワーＰｈを推定する（ステップＳ１４０）。充放電要求パワーＰｂ＊は、実施例では、蓄電割合ＳＯＣと充放電要求パワーＰｂ＊との関係を予め定めて充放電要求パワー設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、蓄電割合ＳＯＣが与えられるとマップから対応する充放電要求パワーＰｂ＊を導出することにより設定するものとした。充放電要求パワー設定用マップの一例を図５に示す。図示するように、予め定められた目標蓄電割合ＳＯＣ＊を中心とする制御範囲（例えば、目標蓄電割合ＳＯＣ＊からプラスマイナス５％や１０％の範囲など）より蓄電割合ＳＯＣが大きいときには蓄電割合ＳＯＣに応じて放電用の負の値のパワーが充放電要求パワーＰｂ＊に設定され、制御範囲より蓄電割合ＳＯＣが小さいときには蓄電割合ＳＯＣに応じて充電用の正の値のパワーが充放電要求パワーＰｂ＊に設定される。このように蓄電割合ＳＯＣが目標蓄電割合ＳＯＣ＊を中心とする制御範囲内のときには値０の充放電要求パワーＰｂ＊を設定するのは、バッテリ５０の頻繁な充放電を抑制するためである。補機消費パワーＰｈは、実施例では、駆動系システムから電力供給を受ける補機はエアコンプレッサ９０や低電圧系バッテリ９４を含む低電圧系に接続された機器であるから、エアコンプレッサ９０の駆動回路９１やＤＣ／ＤＣコンバータ９５への指令であるエアコンインバータ指令Ｉａ＊やＤＣコンバータ指令Ｉｃ＊から推定することができ、例えば、エアコンインバータ指令Ｉａ＊にこれをパワーに換算する係数ｋａを乗じたものとＤＣ／ＤＣコンバータ指令Ｉｃ＊にこれをパワーに換算する係数ｋｃを乗じたものとの和として計算することができる。

そして、走行用パワーＰｄｒｖ＊と充放電要求パワーＰｂ＊と補機消費パワーＰｈとの和のパワーとしてエンジン２２から本来出力すべきパワーである目標機関パワーＰｅ＊を設定し（ステップＳ１５０）、充放電要求パワーＰｂ＊にこれを電力に換算する係数ｋｗを乗じたものとバッテリ５０の充放電電力Ｗｂとの差を打ち消すように補正パワーＰａｄｊを設定すると共に（ステップＳ１６０）、目標機関パワーＰｅ＊と補正パワーＰａｄｊとの和のパワーとして指令パワーＰ＊を設定する（ステップＳ１７０）。ここで、補正パワーＰａｄｊは、実施例では、次式（１）により計算するものとした。式（１）中、ｋｐは、ＰＩＤ制御における積分項のゲインである。

Padj=∫kp・(kw・Pb*-Wb)dt (1)

こうして目標機関パワーＰｅ＊や指令パワーＰ＊を設定すると、実行用動作ラインＬｄに指令パワーＰ＊を適用したときにエンジン２２の運転ポイントがＮＶライン上となるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。いま、エンジン２２の運転ポイントがＮＶライン上とはならないときを考えると、この判定では否定的な判定がなされ、実行用動作ラインＬｄに指令パワーＰ＊を適用して得られる運転ポイントにおける回転数とトルクとをエンジン２２を運転すべき目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する（ステップＳ１９０）。動作ラインＬ２が実行用動作ラインとして設定されているときに指令パワーＰ＊を適用してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子の一例を図６に示す。図示するように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、指令パワーＰ＊が一定の曲線と実行用動作ラインとの交点として求めることができる。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、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とに基づいて式（３）によりモータＭＧ１から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ１ｔｍｐを計算する（ステップＳ２１０）。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。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を図７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。式（２）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。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。また、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/ρ (2)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (3)

続いて、式（４）および式（５）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としてのトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定し（ステップＳ２２０）、設定した仮トルクＴｍ１ｔｍｐを式（６）によりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘで制限してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップ２３０）。ここで、式（４）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＊までの範囲内となる関係であり、式（５）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の範囲内となる関係である。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの一例を図８に示す。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘは、図中斜線で示した領域内のトルク指令Ｔｍ１＊の最大値と最小値として求めることができる。

0≦−Tm1/ρ＋Tm2・Gr≦Tr* (4)
Win≦Tm1・Nm1＋Tm2・Nm2≦Wout (5)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (6)

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（７）により計算し（ステップＳ２４０）、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（８）および式（９）により計算すると共に（ステップＳ２５０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（１０）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Ｓ２６０）。ここで、式（７）は、図７の共線図から容易に導くことができる。

Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (7)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (9)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (10)

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にそれぞれ送信して（ステップＳ２７０）、駆動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における燃料噴射制御や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。

ステップＳ１８０で実行用動作ラインＬｄに指令パワーＰ＊を適用したときにエンジン２２の運転ポイントがＮＶライン上となると判定されると、実行用動作ラインＬｄに目標機関パワーＰｅ＊を適用して得られる運転ポイントにおける回転数をエンジン２２を運転すべき目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に設定した目標回転数Ｎｅ＊で指令パワーＰ＊を除して得られるトルクをエンジン２２から出力すべき目標トルクＴｅ＊として設定し（ステップＳ２００）、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを用いてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する処理（ステップＳ２１０〜Ｓ２６０）を実行し、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にそれぞれ送信して（ステップＳ２７０）、駆動制御ルーチンを終了する。動作ラインＬ２が実行用動作ラインＬｄとして設定されているときに目標機関パワーＰｅ＊を適用してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共に設定した目標回転数Ｎｅ＊で指令パワーＰ＊を除してエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する様子の一例を図９に示す。図中、破線の曲線が目標機関パワーＰｅ＊が一定の曲線であり、二つの一点鎖線が補正パワーＰａｄｊがマイナス側或いはプラス側に設定されたときの指令パワーＰ＊が一定の曲線である。図示するように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、目標機関パワーＰｅ＊が一定の曲線と実行用動作ライン（動作ラインＬ２）との交点における回転数として求めることができる。エンジン２２の目標トルクＴｅ＊は、補正パワーＰａｄｊがマイナス側に設定されたときには目標機関パワーＰｅ＊が一定の曲線より下方の一点鎖線の曲線が指令パワーＰ＊が一定の曲線となるため、この曲線と目標回転数Ｎｅ＊が一定の直線との交点におけるトルクＴｅ３として求めることができ、補正パワーＰａｄｊがプラス側に設定されたときには目標機関パワーＰｅ＊が一定の曲線より上方の一点鎖線の曲線が指令パワーＰ＊が一定の曲線となるため、この曲線と目標回転数Ｎｅ＊が一定の直線との交点におけるトルクＴｅ４として求めることができる。

いま、大気圧の変化によるエンジン２２からの出力の変動やモータＭＧ１やモータＭＧ２の経年使用による損失の変化などにより負の値や正の値の補正パワーＰａｄｊが設定されているときを考える。このとき、実行用動作ラインＬｄに指令パワーＰ＊を適用してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、図９では指令パワーＰ＊が一定の曲線は目標機関パワーＰｅ＊が一定の曲線より下方の一点鎖線の曲線となるから、この曲線と実行用動作ラインＬｄとの交点の回転数Ｎｅ１，トルクＴｅ１が目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊として設定されることになる。補正パワーＰａｄｊは、充放電電力Ｗｂの変動により変動するから、この補正パワーＰａｄｊの変動に伴って指令パワーＰ＊も変動し、この指令パワーＰ＊の変動に伴って目標回転数Ｎｅ＊も目標トルクＴｅ＊も変動することになる。従って、エンジン２２の運転ポイントは、目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊の変動に伴って実行用動作ラインＬｄから上方にズレることも生じ、この場合、エンジン２２の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう。

一方、実施例では、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊については、実行用動作ラインＬｄに目標機関パワーＰｅ＊を適用して得るため、補正パワーＰａｄｊが変動しても目標回転数Ｎｅ＊は変動しない。エンジン２２から出力すべきトルクについては指令パワーＰ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除して得るから、目標回転数Ｎｅ＊が一定の直線上の値（図９のトルクＴｅ３やトルクＴｅ４）となる。このとき、エンジン２２の運転ポイントは、目標回転数Ｎｅ＊が一定の直線上で実行用動作ラインＬｄより上方にズレたり下方にズレたりするが、エンジン２２から目標機関パワーＰｅ＊を出力しようとすると大気圧の変化やモータＭＧ１，ＭＧ２等の経年使用による損失の変化などによりエンジン２２からは目標機関パワーＰｅ＊より大きいパワーや小さいパワーが出力されて、その差が充放電要求パワーＰｂ＊と充放電電力Ｗｂとの差として表われるために、充放電要求パワーＰｂ＊と充放電電力Ｗｂとの差を打ち消すように設定した補正パワーＰａｄｊにより補正した指令パワーＰ＊をエンジン２２から出力するようにしていることを考えると、制御上はエンジン２２から指令パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除したトルクを出力するよう制御するが、実際にはエンジン２２から目標機関パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除したトルクが出力されることになる。即ち、制御上は実行用動作ラインＬｄからズレた運転ポイントでエンジン２２が運転されるよう制御するが、実際には実行用動作ラインＬｄ上の運転ポイントでエンジン２２が運転されることになる。しかも、エンジン２２の回転数Ｎｅについては、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１やモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を用いて高い精度で目標回転数Ｎｅ＊に制御することができるから、高い精度で安定して実際にエンジン２２を実行用動作ラインＬｄ上で運転することができる。この結果、エンジン２２が実行用動作ラインＬｄより上方にズレた運転ポイントで運転されることにより生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまうのを抑制することができる。高い精度で実際にエンジン２２を実行用動作ラインＬｄ上で運転することができるから、エンジン２２の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外して動作ラインを設定する際に用いるエンジン２２の運転ポイントのズレを考慮するためのマージンを小さくすることができる。この結果、より効率の高い動作ラインを用いることができるから、車両の燃費を向上させることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、実行用動作ラインＬｄに指令パワーＰ＊を適用したときにエンジン２２の運転ポイントがＮＶライン上となるときには、実行用動作ラインＬｄに目標機関パワーＰｅ＊を適用して得られる運転ポイントにおける回転数をエンジン２２を運転すべき目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に設定した目標回転数Ｎｅ＊で指令パワーＰ＊を除して得られるトルクをエンジン２２から出力すべき目標トルクＴｅ＊として設定し、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸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より、高い精度で安定して実際にエンジン２２を実行用動作ラインＬｄ上で運転することができ、エンジン２２が実行用動作ラインＬｄより上方にズレた運転ポイントで運転されることにより生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまうのを抑制することができる。しかも、高い精度で実際にエンジン２２を実行用動作ラインＬｄ上で運転することができるから、エンジン２２の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外して動作ラインを設定する際に用いるエンジン２２の運転ポイントのズレを考慮するためのマージンを小さくすることができる。この結果、より効率の高い動作ラインを設定することができ、車両の燃費を向上させることができる。補正パワーＰａｄｊが変動しても補正パワーＰａｄｊを含まない目標機関パワーＰｅ＊により目標回転数Ｎｅ＊を設定するから、エンジン２２を安定して目標回転数Ｎｅ＊で運転することができ、エンジン２２の制御性を向上させることができる。もとより、車速Ｖに応じた動作ラインＬ１〜Ｌ４を実行用動作ラインＬｄに設定して用いるから、車両の燃費を向上させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エアコンインバータ指令Ｉａ＊とＤＣ／ＤＣコンバータ指令Ｉｃ＊とに基づいて補機消費パワーＰｈを推定すると共に推定した補機消費パワーＰｈを目標機関パワーＰｅ＊の設定の際に用いたが、補機消費パワーＰｈはエンジン２２の運転ポイントのズレによるパワーに比して小さいため、補機消費パワーＰｈを損失Ｌｏｓｓに含めて考えるものとしてもよい。即ち、補機消費パワーＰｈの推定は行なわず、走行用パワーＰｄｒｖ＊と充放電要求パワーＰｂ＊と補機消費パワーＰｈを見込んだ損失Ｌｏｓｓとの和のパワーとして目標機関パワーＰｅ＊を設定す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、実行用動作ラインＬｄに指令パワーＰ＊を適用したときにエンジン２２の運転ポイントがＮＶライン上とはならないときには、実行用動作ラインＬｄに指令パワーＰ＊を適用して得られる運転ポイントにおける回転数とトルクとをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定し、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものとしたが、実行用動作ラインＬｄに指令パワーＰ＊を適用したときにエンジン２２の運転ポイントがＮＶライン上とはならないときでもＮＶライン上となるときと同様に、実行用動作ラインＬｄに指令パワーＰ＊を適用したときにエンジン２２の運転ポイントがＮＶライン上となるときには、実行用動作ラインＬｄに目標機関パワーＰｅ＊を適用して得られる運転ポイントにおける回転数をエンジン２２を運転すべき目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に設定した目標回転数Ｎｅ＊で指令パワーＰ＊を除して得られるトルクをエンジン２２から出力すべき目標トルクＴｅ＊として設定し、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで運転されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外した動作ラインとして車速Ｖに応じた複数の動作ラインＬ１〜Ｌ４を車速Ｖに応じて実行用動作ラインＬｄに設定して用いるものとしたが、エンジン２２の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外した単一の動作ラインを実行用動作ラインＬｄとして用い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、予め定められた目標蓄電割合ＳＯＣ＊を中心とする制御範囲（例えば、目標蓄電割合ＳＯＣ＊からプラスマイナス５％や１０％の範囲など）を不感帯として蓄電割合ＳＯＣに基づいて充放電要求パワーＰｂ＊を設定するものとしたが、不感帯を設けず、目標蓄電割合ＳＯＣ＊と蓄電割合ＳＯＣとの差が打ち消されるよう充放電要求パワーＰｂ＊を設定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、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。

実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、ハイブリッド自動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、プラネタリギヤにより構成された動力分配統合機構３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、リチウムイオン二次電池により構成されたバッテリ５０が「二次電池」に相当し、電圧センサ５１ａや電流センサ５１ｂおよび電圧センサ５１ａにより検出された電圧Ｖｂと電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂとの積により充放電電力Ｗｂを演算するバッテリＥＣＵ５２が「充放電電力検出手段」に相当し、エンジン２２の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外して設定された複数の動作ラインＬ１〜Ｌ２から車速Ｖに応じて得られる一つを実行用動作ラインＬｄに設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「機関運転制約設定手段」に相当し、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＊を設定すると共に要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じた値を走行用パワーＰｄｒｖ＊として設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「走行用パワー設定手段」に相当し、予め定められた目標蓄電割合ＳＯＣ＊を中心とする制御範囲を不感帯として蓄電割合ＳＯＣに基づいて充放電要求パワーＰｂ＊を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１３０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「目標充放電電力設定手段」に相当し、走行用パワーＰｄｒｖ＊と充放電要求パワーＰｂ＊と補機消費パワーＰｈと損失Ｌｏｓｓとの和のパワーとして目標機関パワーＰｅ＊を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１５０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「目標機関パワー設定手段」に相当し、充放電要求パワーＰｂ＊と充放電電力Ｗｂとの差を打ち消すように補正パワーＰａｄｊを設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１６０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「補正パワー設定手段」に相当し、実行用動作ラインＬｄに目標機関パワーＰｅ＊と補正パワーＰａｄｊとの和のパワーである指令パワーＰ＊を適用したときにエンジン２２の運転ポイントがＮＶライン上となるときには、実行用動作ラインＬｄに目標機関パワーＰｅ＊を適用して得られる運転ポイントにおける回転数をエンジン２２を運転すべき目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に設定した目標回転数Ｎｅ＊で指令パワーＰ＊を除して得られるトルクをエンジン２２から出力すべき目標トルクＴｅ＊として設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを用いてバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し、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にそれぞれ送信する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ２００〜Ｓ２７０の処理を実行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から送信された目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信すると共に受信した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、ハイブリッド用電子制御ユニット７０から送信されたモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると共に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。

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、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。「遊星歯車機構」としては、シングルピニオン式のプラネタリギヤとして構成された動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式のプラネタリギヤなど如何なる遊星歯車機構としてもよい。「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。「二次電池」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など種々の二次電池を用いることができる。「充放電電力検出手段」としては、電圧センサ５１ａにより検出された電圧Ｖｂと電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂとの積により充放電電力Ｗｂを演算するものに限定されるものではなく、二次電池の充放電電力を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「機関運転制約設定手段」としては、エンジン２２の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外して設定された複数の動作ラインＬ１〜Ｌ２から車速Ｖに応じて得られる一つを実行用動作ラインＬｄに設定するものに限定されるものではなく、エンジン２２の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外して設定された単一の動作ラインを車速Ｖに拘わらずに実行用動作ラインＬｄに設定するものなど、内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から内燃機関の運転可能な領域のうち内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「走行用パワー設定手段」としては、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じた値を走行用パワーＰｄｒｖ＊として設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Ａｃｃだけに基づいて要求トルクを設定すると共にこの設定した要求トルクに基づいて走行用パワーを設定するものとしたり、走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定すると共にこの設定した要求トルクに基づいて走行用パワーを設定するものとしたり、要求トルクを設定することなしに直接に走行用パワーを設定するものとしたりするなど、走行に要求される走行用パワーを設定するものであれば如何なるものとしても構わない。

また、「目標充放電電力設定手段」としては、予め定められた目標蓄電割合ＳＯＣ＊を中心とする制御範囲を不感帯として蓄電割合ＳＯＣに基づいて充放電要求パワーＰｂ＊を設定するものに限定されるものではなく、不感帯を設けずに目標蓄電割合ＳＯＣ＊と蓄電割合ＳＯＣとの差が打ち消されるよう充放電要求パワーＰｂ＊を設定するものとするなど、二次電池の状態に応じて二次電池を充放電すべき目標充放電電力を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「目標機関パワー設定手段」としては、走行用パワーＰｄｒｖ＊と充放電要求パワーＰｂ＊と補機消費パワーＰｈと損失Ｌｏｓｓとの和のパワーとして目標機関パワーＰｅ＊を設定するものに限定されるものではなく、走行用パワーＰｄｒｖ＊と充放電要求パワーＰｂ＊と補機消費パワーＰｈを含めた損失Ｌｏｓｓとの和のパワーとして目標機関パワーＰｅ＊を設定するものとするなど、走行用パワーと目標充放電電力とに基づいて内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「補正パワー設定手段」としては、充放電要求パワーＰｂ＊と充放電電力Ｗｂとの差を打ち消すよう積分項を用いて補正パワーＰａｄｊを設定するものに限定されるものではなく、充放電要求パワーＰｂ＊と充放電電力Ｗｂとの差を打ち消すよう比例項を用いて補正パワーＰａｄｊを設定するなど、充放電電力と目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定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、実行用動作ラインＬｄに目標機関パワーＰｅ＊と補正パワーＰａｄｊとの和のパワーである指令パワーＰ＊を適用したときにエンジン２２の運転ポイントがＮＶライン上となるときには、実行用動作ラインＬｄに目標機関パワーＰｅ＊を適用して得られる運転ポイントにおける回転数をエンジン２２を運転すべき目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に設定した目標回転数Ｎｅ＊で指令パワーＰ＊を除して得られるトルクをエンジン２２から出力すべき目標トルクＴｅ＊として設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊でエンジン２２が運転されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸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、目標機関パワーと補正パワーとの和のパワーである指令パワーを効率運転制約に基づく運転により内燃機関から出力すると内燃機関が騒音振動領域内で運転することになるときには、目標機関パワーを機関運転制約に適用して得られる回転数を内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に設定した目標回転数で指令パワーを出力するためのトルクを内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に走行用パワーが駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御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、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ 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、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 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、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 エアコンプレッサ、９１ 駆動回路、９４ 低電圧系バッテリ、９５ ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (5)

1. 内燃機関と、動力の入出力が可能な発電機と、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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、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を行なう二次電池と、を備えるハイブリッド自動車であって、
   前記二次電池の充放電電力を検出する充放電電力検出手段と、
   前記内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から前記内燃機関の運転可能な領域のうち前記内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定する機関運転制約設定手段と、
   走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、
   前記二次電池の状態に応じて該二次電池を充放電すべき目標充放電電力を設定する目標充放電電力設定手段と、
   前記設定された走行用パワーと前記設定された目標充放電電力とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定する目標機関パワー設定手段と、
   前記検出される充放電電力と前記設定された目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定する補正パワー設定手段と、
   前記設定された目標機関パワーと前記設定された補正パワーとの和のパワーである指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域内で運転することになるときには、前記目標機関パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数を前記内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に該設定した目標回転数で前記指令パワーを出力するためのトルクを前記内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、前記設定した目標回転数と前記設定した目標トルクとからなる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走行用パワーが前記駆動軸に出力され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制御手段と、
   を備えるハイブリッド自動車。
2. 請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
   車両が搭載する補機が消費する電力である補機消費電力を推定する補機消費電力推定手段を備え、
   前記目標機関パワー設定手段は、前記走行用パワーと前記目標充放電電力に相当するパワーと前記補機消費電力に相当するパワーとの和に基づいて前記目標機関パワーを設定する手段である、
   ハイブリッド自動車。
3. 請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
   前記機関運転制約設定手段は、車速が大きいほど前記内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域が小さくなるとして前記機関運転制約を設定する手段である、
   ハイブリッド自動車。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載にハイブリッド自動車であって、
   前記制御手段は、前記指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域外で運転することになるときには、前記指令パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数およびトルクを前記目標回転数および前記目標トルクとして設定し、前記設定した目標回転数と前記設定した目標トルクとからなる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走行用パワーが前記駆動軸に出力され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、
   ハイブリッド自動車。
5. 内燃機関と、動力の入出力が可能な発電機と、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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、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を行なう二次電池と、を備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
   （ａ）前記内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から前記内燃機関の運転可能な領域のうち前記内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定し、
   （ｂ）走行に要求される走行用パワーと前記二次電池を充放電すべき目標充放電電力とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定すると共に前記二次電池を充放電する充放電電力と前記目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定し、
   （ｃ）前記設定した目標機関パワーと前記設定した補正パワーとの和のパワーである指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域内で運転することになるときには、前記目標機関パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数を前記内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に該設定した目標回転数で前記指令パワーを出力するためのトルクを前記内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、前記設定した目標回転数と前記設定した目標トルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記走行用パワーが前記駆動軸に出力され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、
   ハイブリッド自動車の制御方法。

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