JP2012081835A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料残量が少ないときに、燃料タンクの燃料をエンジンに正常に供給できなくなるのを抑制する。
【解決手段】エンジンが運転中で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｓｔｏｐ以下のときに（Ｓ１２０，Ｓ１８０）、燃料残量Ｑｆが閾値Ｑｆｒｅｆ以下で横方向加速度Ｇｙの大きさが閾値Ｇｙｒｅｆ以上のときには（Ｓ２３０，Ｓ２４０）、エンジンを継続して運転しながら要求トルクＴｒ＊によって走行するようエンジン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と二つのモータとを制御する（Ｓ２５０，Ｓ２００〜Ｓ２２０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、走行用の動力を出力するエンジンと走行用の動力を出力するモータとを備え、エンジンに燃料を供給するための燃料タンクに貯蔵されている燃料残量が予め定められたしきい値以下になったときには、エンジンを動作させて走行するＨＶモードよりもエンジンを停止させてモータからの動力のみを用いて走行するＥＶモードを優先して走行するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、このように走行することにより、燃料残量が完全にゼロになるのを遅くしている。

特開２００９−１２５９３号公報

こうしたハイブリッド自動車では、燃料残量が少ないときにエンジンを停止させると、その後にエンジンを始動させるときに、燃料タンクの燃料をエンジンに正常に供給できない場合があり、この場合、エンジンの始動性が悪化するなどの不都合を生じる可能性がある。

本発明のハイブリッド自動車は、燃料残量が少ないときに、燃料タンクの燃料をエンジンに正常に供給できなくなるのを抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、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、
燃料タンクに蓄えられている燃料が燃料供給手段により供給されて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、前記電動機と電力をやりとり可能なバッテリと、を備え、前記内燃機関の間欠運転を伴って走行するハイブリッド自動車であって、
前記燃料タンクに蓄えられている燃料の残量である燃料残量が予め定められた所定残量以下のときには、前記内燃機関を継続して運転しながら走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段、
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、燃料タンクに蓄えられている燃料の残量である燃料残量が予め定められた所定残量以下のときには、内燃機関を継続して運転しながら走行するよう内燃機関と電動機とを制御する。これにより、燃料残量が少ないときに、内燃機関を運転停止してその後に始動するという状況が生じないから、燃料供給手段によって燃料タンクの燃料を内燃機関に正常に供給できなくなるのを抑制することができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記燃料残量が前記所定残量以下で車両の横方向の加速度の大きさが予め定められた所定値以上のときに、前記内燃機関を継続して運転しながら走行するよう前記内燃機関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。これは、燃料残量が少なく車両の横方向の加速度が大きいときに、内燃機関を運転停止してその後に始動するときに燃料供給手段によって燃料タンクの燃料を正常に供給できなくなりやすいと考えられるためである。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記内燃機関が運転中で該内燃機関の停止要求がなされているときに前記燃料残量が前記所定残量以下のときには、前記内燃機関を自立運転しながら走行するよう前記内燃機関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。

さらに、本発明のハイブリッド自動車において、動力を入出力可能な発電機と、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、を備え、前記電動機は、前記駆動軸に動力を出力可能に取り付けられてなる、ものとすることもできる。

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。 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。 モータ運転モード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。 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。 エンジン運転モード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。 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。 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。 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。

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、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、燃料タンク９０に貯留されているガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料が燃料ポンプ９２の駆動により供給されて動力を出力する内燃機関である。ここで、燃料タンク９０や、燃料タンク９０の燃料をエンジン２２に供給する燃料供給系（燃料ポンプ９２を含む）は、実施例では、燃料タンク９０の燃料の残量が少ないときでもエンジン２２を継続して運転していれば燃料ポンプ９２によって燃料をエンジン２２に正常に供給できる（燃料供給系に空気などが混入しない）ようになっているものとした。エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により吸入空気量調節制御や燃料噴射制御，点火制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、燃料タンク９０に貯留されている燃料の残量を検出する燃料残量センサ９４からの燃料残量Ｑｆや、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からは、燃料ポンプ９２への駆動信号や、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号（例えば、スロットルバルブの駆動モータや、燃料噴射弁，点火プラグ，可変バルブタイミング機構への駆動信号など）などが出力されている。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、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，車両横方向の加速度を検出する横方向加速度センサ８９からの横方向加速度Ｇｙ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。

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駆動軸３２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るから、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。

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や車速センサ８８からの車速Ｖ，横方向加速度センサ８９からの横方向加速度Ｇｙ，燃料残量Ｑｆ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２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、燃料残量Ｑｆは、燃料残量センサ９４により検出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た。また、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。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度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＊と車両に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。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３に要求トルク設定用マップの一例を示す。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）によって求めたりすることができる。

続いて、エンジン２２が運転中であるか運転停止中であるかを判定し（ステップＳ１２０）、エンジン２２が運転停止中であるときには、要求パワーＰｅ＊を、エンジン２２を効率よく運転するためにエンジン２２を始動した方がよい要求パワーＰｅ＊の範囲の下限として定められた閾値Ｐｓｔａｒｔと比較し（ステップＳ１３０）、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｓｔａｒｔ未満のときには、エンジン２２の運転停止を継続した方がよいと判断し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に（ステップＳ１４０）、要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し（ステップＳ１５０）、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。こうした制御により、モータＭＧ２から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。モータ運転モード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。

ステップＳ１３０で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｓｔａｒｔ以上のときには、エンジン２２を始動した方がよいと判断し、エンジン２２を始動する（ステップＳ１７０）。ここで、エンジン２２の始動は、モータＭＧ１からトルクを出力すると共にこのトルクの出力に伴って駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクをキャンセルするためのトルクをモータＭＧ２から出力することによりエンジン２２をクランキングし、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数（例えば１０００ｒｐｍ）に至ったときに燃料噴射制御や点火制御などを開始することにより行なわれる。なお、このエンジン２２の始動の最中も要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２の駆動制御が行なわれる。即ち、モータＭＧ２から出力すべきトルクは、要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力するためのトルクと、モータＭＧ１によってエンジン２２をクランキングする際にリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをキャンセルするためのトルクと、の和のトルクとなる。

エンジン２２を始動すると、要求パワーＰｅ＊とエンジン２２を効率よく動作させる動作ライン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（ステップＳ１９０）、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から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ２００）。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５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。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。エンジン運転モード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６に示す。図中、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。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

そして、要求トルクＴｒ＊にトルク指令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指令Ｔｍ２＊を次式（３）により計算し（ステップＳ２１０）、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Ｓ２２０）、本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。こうした制御により、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊を効率よく出力して、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。ここで、式（３）は、図６の共線図から容易に導くことができる。

Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)

こうしてエンジン２２からの動力を用いた走行を開始すると、次回に本ルーチンが実行されたときにはステップＳ１２０でエンジン２２は運転中であると判定され、要求パワーＰｅ＊を、エンジン２２を効率よく運転するためにエンジン２２を運転停止した方がよい要求パワーＰｅ＊の上限として定められた閾値Ｐｓｔｏｐと比較し（ステップＳ１８０）、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｓｔｏｐより大きいときには、エンジン２２の運転を継続した方がよいと判断し、上述したステップＳ１９０〜Ｓ２２０の処理により、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に送信して、本ルーチンを終了する。

要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｓｔｏｐ以下のときには、エンジン２２を運転停止した方がよいと判断し、燃料残量Ｑｆを閾値Ｑｆｒｅｆと比較すると共に（ステップＳ２３０）、横方向加速度Ｇｙの大きさを閾値Ｇｙｒｅｆと比較する（ステップＳ２４０）。ここで、閾値Ｑｆｒｅｆや閾値Ｇｙｒｅｆは、エンジン２２を運転停止してその後に始動するときに、燃料ポンプ９２によって燃料タンク９０の燃料をエンジン２２に正常に供給できない（燃料ポンプ９２を含む燃料供給系に空気などが混入する）場合が生じ得ると考えられるか否かを判定するために用いられるものであり、実験や解析などによって予め定めた値を用いることができる。前述したように、燃料タンク９０や燃料供給系は、燃料タンク９０の燃料の残量が少ないときでもエンジン２２を継続して運転していれば燃料ポンプ９２によって燃料をエンジン２２に正常に供給できるようになっているものとしたが、エンジン２２を運転停止してその後に始動するときには、特に、燃料残量Ｑｆが少なく横方向加速度Ｇｙが大きいときに、燃料ポンプ９２によって燃料タンク９０の燃料をエンジン２２に正常に供給できない場合が生じ得る。この場合、エンジン２２の始動性が悪化したり燃料ポンプ９２に異常が生じやすくなったりするなどの不都合を生じる可能性があるため、できるだけこうした事象が生じないようにすることが好ましい。実施例では、こうした事象が生じ得ると考えられるか否かを判定するために、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｓｔｒｏｐ以下のときに、燃料残量Ｑｆを閾値Ｑｆｒｅｆと比較すると共に横方向加速度Ｇｙの大きさを閾値Ｇｙｒｅｆと比較するものとした。

燃料残量Ｑｆが閾値Ｑｆｒｅｆより多いときや、燃料残量Ｑｆが閾値Ｑｆｒｅｆ以下でも横方向加速度Ｇｙの大きさが閾値Ｇｙｒｅｆ未満のときには、エンジン２２を運転停止してその後に始動するときに燃料ポンプ９２によって燃料タンク９０の燃料をエンジン２２に正常に供給できると考えられると判断し、エンジン２２の運転を停止し（ステップＳ２６０）、上述したステップＳ１４０〜Ｓ１６０の処理により、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、本ルーチンを終了する。

燃料残量Ｑｆが閾値Ｑｆｒｅｆ以下で横方向加速度Ｇｙの大きさが閾値Ｇｙｒｅｆ以上のときには、エンジン２２を運転停止してその後に始動するときに燃料ポンプ９２によって燃料タンク９０の燃料をエンジン２２に正常に供給できない場合が生じ得ると考えられると判断し、エンジン２２が自立運転されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にアイドル回転数Ｎｉｄｌを設定すると共にエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に値０を設定し（ステップＳ２５０）、上述したステップＳ１９０〜Ｓ２２０の処理により、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に送信して、本ルーチンを終了する。即ち、エンジン２２が運転中で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｓｔｏｐ以下のときに、燃料残量Ｑｆが閾値Ｑｆｒｅｆ以下で横方向加速度Ｇｙの大きさが閾値Ｇｙｒｅｆ以上のときには、エンジン２２の停止要求がなされているか否かに拘わらず、エンジン２２を継続して運転しながら走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するのである。これにより、燃料残量Ｑｆが少なく横方向加速度Ｇｙが大きいときに、エンジン２２を運転停止してその後に始動するという状況が生じないから、燃料ポンプ９２によって燃料タンク９０の燃料をエンジン２２に正常に供給できなくなるのを抑制することができる。この結果、燃料残量Ｑｆが少なく横方向加速度Ｇｙが大きいときに、エンジン２２の始動性が悪化したり燃料ポンプ９２に異常が生じやすくなったりするなどの不都合が生じないようにすることができる。しかも、このときには、エンジン２２を自立運転することにより、エンジン２２から動力を出力するものに比して燃料消費を抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２が運転中で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｓｔｏｐ以下のときに、燃料タンク９０の燃料の残量である燃料残量Ｑｆが閾値Ｑｆｒｅｆ以下で車両横方向の加速度である横方向加速度Ｇｙの大きさが閾値Ｇｙｒｅｆ以上のときには、エンジン２２を継続して運転しながら要求トルクＴｒ＊によって走行するようエンジン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２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、燃料残量Ｑｆが少なく横方向加速度Ｇｙが大きいときに、燃料ポンプ９２によって燃料タンク９０の燃料をエンジン２２に正常に供給できなくなるのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、燃料残量Ｑｆが閾値Ｑｆｒｅｆ以下で横方向加速度Ｇｙの大きさが閾値Ｇｙｒｅｆ以上のときに、エンジン２２を継続して運転し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、燃料残量Ｑｆが閾値Ｑｆｒｅｆ以下のときには、横方向加速度Ｇｙの大きさに拘わらず、エンジン２２を継続して運転し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てもよい。この場合、燃料残量Ｑｆが少ないときに、燃料ポンプ９２によって燃料タンク９０の燃料をエンジン２２に正常に供給できなくなるのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、横方向加速度Ｇｙは、横方向加速度センサ８９により検出したものを用いるものとしたが、これに代えて、図示しないステアリングの操舵角θｓや、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクＴｒ，車重Ｍなどのパラメータを用いて演算したものを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、モータＭＧ２からの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸３２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からの動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された車軸）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。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸３２に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に変速機２３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ２２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機２３０とを介して駆動軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機２３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。また、図９の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速機３３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された車軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された車軸とは異なる車軸（図９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。

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、燃料タンク９０が「燃料タンク」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、エンジン２２が運転中で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｓｔｏｐ以下のときに、燃料タンク９０の燃料の残量である燃料残量Ｑｆが閾値Ｑｆｒｅｆ以下で車両横方向の加速度である横方向加速度Ｇｙの大きさが閾値Ｇｙｒｅｆ以上のときには、エンジン２２を継続して運転しながら要求トルクＴｒ＊によって走行するようエンジン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、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、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、燃料タンク９０に貯留されているガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料が燃料ポンプ９２の駆動により供給されて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、燃料タンクに蓄えられている燃料が燃料供給手段により供給されて走行用の動力を出力可能なものであれば如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「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、走行用の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。「バッテリ」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、如何なるタイプのバッテリであっても構わない。「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、エンジン２２が運転中で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｓｔｏｐ以下のときに、燃料タンク９０の燃料の残量である燃料残量Ｑｆが閾値Ｑｆｒｅｆ以下で車両横方向の加速度である横方向加速度Ｇｙの大きさが閾値Ｇｙｒｅｆ以上のときには、エンジン２２を継続して運転しながら要求トルクＴｒ＊によって走行するようエンジン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、燃料残量Ｑｆが閾値Ｑｆｒｅｆ以下のときには、横方向加速度Ｇｙの大きさに拘わらず、エンジン２２を継続して運転しながら要求トルクＴｒ＊によって走行するようエンジン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２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するなど、燃料タンクに蓄えられている燃料の残量である燃料残量が予め定められた所定残量以下のときには、内燃機関を継続して運転しながら走行するよう内燃機関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。

２０，１２０，２２０，３２０ 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 横方向加速度センサ、９０ 燃料タンク、９２ 燃料ポンプ、９４ 燃料残量センサ、２２９ クラッチ、２３０，３３０ 変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (4)

1. 燃料タンクに蓄えられている燃料が燃料供給手段により供給されて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、前記電動機と電力をやりとり可能なバッテリと、を備え、前記内燃機関の間欠運転を伴って走行するハイブリッド自動車であって、
   前記燃料タンクに蓄えられている燃料の残量である燃料残量が予め定められた所定残量以下のときには、前記内燃機関を継続して運転しながら走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段、
   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、
   前記制御手段は、前記燃料残量が前記所定残量以下で車両の横方向の加速度の大きさが予め定められた所定値以上のときに、前記内燃機関を継続して運転しながら走行するよう前記内燃機関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。
3. 請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
   前記制御手段は、前記内燃機関が運転中で該内燃機関の停止要求がなされているときに前記燃料残量が前記所定残量以下のときには、前記内燃機関を自立運転しながら走行するよう前記内燃機関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。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
   動力を入出力可能な発電機と、
   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、
   を備え、
   前記電動機は、前記駆動軸に動力を出力可能に取り付けられてなる、
   ハイブリッド自動車。

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