JP3216590B2 - 原動機の運転制御装置およびハイブリッド車輌の運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原動機の運転制御
装置およびハイブリッド車輌の運転制御装置に関し、詳
しくは、効率などを優先した所定の運転範囲で運転され
る原動機と、この原動機の出力する動力の少なくとも一
部を用いて発電する発電機と、駆動軸に出力される動力
が要求動力となるよう運転される電動機とを備えたハイ
ブリッド車輌における原動機の運転を制御する技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃料の燃焼により動力を出力する
ガソリンレシプロエンジンなどの原動機の燃費や排ガス
浄化性能の飛躍的な向上と車輌の走行性能の確保との両
立を目的として、いわゆるハイブリッド車輌の構成が種
々提案されている。ハイブリッド車輌は大きく分ける
と、原動機により発電機を駆動して発電を行ない、発電
した電力でモータを駆動して車輌の推進力を得るシリー
ズハイブリッド方式と、駆動軸に原動機とモータとをそ
れぞれ結合し、原動機とモータとにより車輌の推進力を
得るパラレルハイブリッド方式と知られている。いずれ
の方式でも、内燃機関などの原動機が効率よく運転でき
る範囲と、車輌の駆動軸に要求される動力の範囲とが異
なっているとの前提に立ち、原動機は効率やエミッショ
ンなどを優先した運転範囲で運転し、駆動軸に要求され
る動力を電動機により賄おうとするものである。

【０００３】例えば、出願人は、原動機と３軸式動力入
出力手段としてのプラネタリギヤと２つの電動機とバッ
テリとを備え、原動機から出力される動力やバッテリに
蓄えられた電力をプラネタリギヤと２つの電動機により
エネルギ変換して所望の動力とし、これを駆動軸に出力
するものを提案している（特開昭第５０−３０２２３号
公報）。また、こうした原動機とプラネタリギヤと２つ
の電動機とバッテリ（二次電池）とを備える動力出力装
置において、所望の動力を駆動軸に安定して出力するた
めに、プラネタリギヤのサンギヤやリングギヤ，プラネ
タリキャリアの３軸の回転数が所望の回転数となるよう
これらの回転数に基づいて２つの電動機を駆動制御する
ものも提案している（特願平８−２７４１１２号）。

【０００４】これらのハイブリッド車輌では、原動機の
出力したエネルギをバッテリに蓄えておき、いつでも動
力して出力することができるため、駆動軸に出力する動
力と原動機の出力とを必ずしもバランスさせておく必要
はない。むしろ、原動機は最も効率の良い定常的な運転
状態で運転し、駆動軸に要求されている動力に対して余
剰のエネルギが存在すれば、これを電力の形態で蓄え、
蓄電池が十分に充電されれば、原動機を停止して、電動
機の動力のみで車輌を走行させるよう構成することが、
システム全体を高効率なものとする点からは望ましいと
考えられる。他の構成のハイブリッド車輌でも、この関
係は基本的には同一であり、この場合、原動機は間欠運
転されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
こうしたハイブリッド車輌を製作してみると、原動機を
間欠的に運転しあるいは停止するための判断をいかに行
なうのが望ましいかという問題が未解決であることが分
かった。バッテリが存在する場合には、バッテリの充電
状態が所定の範囲となるよう原動機を間欠運転すること
が考えられる。そこで、本願出願人は、バッテリの性能
がその温度に強く依存していることに鑑み、この判断を
環境温度により変更するものを提案している（特開平６
−２２５４０５号）。ハイブリッド車輌におけるかかる
原動機の運転制御の判断については、これまでほとんど
知られておらず、出願人は、ハイブリッド車輌の運転状
態を詳しく分析することにより、更に優れた原動機の運
転制御装置およびハイブリッド車輌の運転装置を完成し
た。

【０００６】本発明の目的は、従って、ハイブリッド車
輌における原動機の運転の開始、停止を適正に判断する
ことにあり、特に駆動軸への動力の伝達経路の状態と原
動機の運転状態との関係を明らかにして、原動機の運転
を適正に制御することを目的の一つとする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の原動機の運転制御装置は、上述の目的の少なくと
も一部を達成するために以下の手段を採った。即ち、本
発明の原動機の運転制御装置は、所定の運転範囲で運転
される原動機と、該原動機の出力する動力の少なくとも
一部を用いて発電する発電機と、駆動軸に出力される動
力が要求動力となるよう運転される電動機とを備えたハ
イブリッド車輌の該原動機の運転を制御する装置であっ
て、前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータ
に基づいて求める要求動力演算手段と、該要求動力が所
定の判定値以上か否かを判断し、該要求動力が該判定値
以上の場合には、前記原動機を運転する原動機運転手段
と、前記ハイブリッド車輌の駆動軸に介装され、該駆動
軸への動力の伝達経路の状態を切り換えるシフト手段
と、該伝達経路の状態に応じて、前記判定値を変更する
判定値変更手段とを備えたことを要旨とする。

【０００８】この原動機の運転制御装置によれば、駆動
軸への動力の伝達経路の状態がシフト手段より切り換え
られると、これに応じて原動機を運転するか否かの判断
基準である判定値が変更される。この結果、この原動機
の運転制御装置では、動力の伝達経路の状態に合わせて
原動機が運転、停止される。

【０００９】ここで、シフト手段としては、伝達経路の
状態として、パーキング、ドライブ、リバース、ニュー
トラルのうちの少なくとも２以上の状態の切り換えが可
能な手段を考えることができる。車輌としては、車輌が
停止しており、動力が伝達されず駆動軸がロックされて
いるパーキング、伝達経路を介して動力が駆動軸に伝達
されるドライブ、動力の伝達はないが駆動軸は回転可能
なニュートラル、駆動軸が通常走行時とは反対方向に回
転するリバース等が必要となる。本願発明は、これらの
うちの少なくとも２つの状態に切り換え可能なものであ
れば、適用することができる。動力の伝達経路の状態の
違いにより、原動機を運転すべきか否かの判断基準が変
わるからである。

【００１０】なお、シフト手段は、ギヤの組み合わせに
より上記の各状態を作り出す構成でも可能であるが、例
えば原動機から駆動軸までの間に、動力の一部を電気的
なエネルギとしてやり取り可能な電動機を設けると共
に、駆動軸に電動機を取り付けた構成を取った場合に
は、これらの電動機の回転方向や、ロック制御などを組
み合わせることにより、伝達経路の状態を、パーキング
（駆動軸をロック）、ドライブ（駆動軸を原動機または
電動機を駆動）、リバース（駆動軸のモータを逆回
転）、ニュートラル（電動機をフリーラン）などに切り
換えることができる。こうした構成も、ここでいうシフ
ト手段にふくまれる。

【００１１】本願発明において原動機運転手段として
は、原動機の運転開始と運転停止とを、異なる判定値に
より判定することも可能である。制御上のチャタリング
を防止する目的で、原動機を運転すべきか否かの判定基
準に所定のヒステリシスを持たせることは制御上、必要
に応じて採用される技術であるが、かかる制御上の要請
とは別に、ハイブリッド車輌の運転上の特性から、運転
開始と運転停止とを、異なる判定値により判定すること
が望ましい場合が考えられる。例えば、ハイブリッド車
輌にバッテリを搭載し、発電機により発電した余剰の電
力をバッテリに蓄える場合には、バッテリの充放電特性
から望ましい充電開始（原動機の運転開始）と充電停止
（原動機の運転停止）のタイミングを決定し得る場合が
ある。また、エアコンなどの補機類の運転状態によって
も、こうした原動機の運転開始と運転停止の判断基準を
異ならせた方が良い場合が考えられるのである。

【００１２】本願発明において、発電機により発電され
た電力の少なくとも一部により充電可能なバッテリを設
けた場合には、原動機に対する要求動力を、このバッテ
リの状態、例えば要求充電量などから求めるものとする
ことができる。特に、シフト手段により動力の伝達経路
が、パーキングまたはリバースの状態では、原動機への
要求動力をバッテリを充電するための要求量により定め
ることができる。車輌の制動時に発電機を用いて電力を
回生することが可能な構成を取っていたとしても、パー
キングの状態では回生電力は期待できず、バッテリを充
電することはできない。したがって、動力の伝達経路の
状態がパーキングの場合には、バッテリ自体の状態で原
動機の運転開始を判定することが望ましい。同様に、リ
バースの場合を考えると、リバースの状態ではバッテリ
を充電することが困難な場合があり得るので、この場合
にも、バッテリ自体の状態で原動機の運転開始を判定す
ることが望ましい。

【００１３】動力の伝達経路の状態と判定値とは、様々
な関係が考えられるが、伝達経路の状態がドライブ状態
の場合には、判定値を、ドライブ以外の状態の判定値以
上の値に設定することも考えられる。また、常に、ドラ
イブ以外の状態の判定値以上とするのではなく、通常は
両者を等しくし、車輌の運転状態に応じて、ドライブ状
態の判定値を、ドライブ状態以外の判定値より大きくす
るものとしてもよい。走行中は、走行に必要な動力に基
づいて発電すべき電力も大きくなることが多いので、判
定値を大きくしておくことで、逆に要求される電力が低
下した場合に、速やかに原動機を停止できるからであ
る。

【００１４】上述した原動機の運転制御装置の考え方
は、３軸式の動力伝達手段を備えハイブリッド車輌に適
用することができる。この場合には、ハイブリッド車輌
の運転制御装置として発明は把握される。このハイブリ
ッド車輌の運転制御装置は、所定の運転範囲で運転され
る原動機の動力を駆動軸に伝達する動力伝達経路に、３
軸のうちいずれか２軸へ動力が入出力されたとき、該入
出力された動力に基づいて定まる動力を残余の１軸へ入
出力する３軸式動力入出力手段を設け、前記３軸のうち
の２軸に、前記駆動軸と前記原動機の出力軸とを結合す
ると共に、前記３軸のうちの残余の１軸に電動機を結合
し、前記原動機の動力を前記３軸式動力入出力手段を介
して、前記駆動軸に出力するハイブリッド車輌の運転制
御装置であって、前記原動機に対する要求動力を、所定
のパラメータに基づいて求める要求動力演算手段と、該
要求動力が所定の判定値以上か否かを判断し、該要求動
力が該判定値以上の場合には、前記原動機を運転する原
動機運転手段と、前記ハイブリッド車輌の駆動軸に介装
され、該駆動軸への動力の伝達経路の状態を切り換える
シフト手段と、該伝達経路の状態に応じて、前記判定値
を変更する判定値変更手段とを備えたことを要旨として
いる。

【００１５】このハイブリッド車輌の運転制御装置によ
れば、原動機の動力は、３軸式動力入出力手段を介して
直接的、あるいは発電機−電動機での機械・電気エネル
ギの変換を介して、駆動軸に伝達される。ここで、この
駆動軸への動力の伝達経路の状態がシフト手段より切り
換えられると、これに応じて原動機を運転するか否かの
判断基準である判定値が変更される。この結果、このハ
イブリッド車輌の運転制御装置では、動力の伝達経路の
状態に合わせて原動機が運転、停止される。

【００１６】ここで、シフト手段としては、伝達経路の
状態として、パーキング、ドライブ、リバース、ニュー
トラルのうちの少なくとも２以上の状態の切り換えが可
能な手段を考えることができるのは、前述した原動機の
運転制御装置の発明の場合と同様である。また、このハ
イブリッド車輌が、原動機により運転される発電機と、
この発電機により発電された電力の少なくとも一部によ
り充電可能なバッテリとを備える場合、要求動力演算手
段は、パラメータとして、バッテリへの充電要求を用い
て、要求動力を求めるものとすることができる。あるい
は、バッテリへの充電要求と駆動軸に出力すべき動力を
用いて、要求動力を求めるものとすることもできる。

【００１７】本願発明における原動機は、燃料の燃焼に
より動力を出力するものであれば、いかなる態様のもの
でもよく、例えばガソリンや軽油を燃料として、これを
吸気系あるいはシリンダ内に供給するレシプロエンジン
やロータリエンジン等の内燃機関、スターリングエンジ
ン、天然ガスや水素等のガス燃料やメタノールなどの他
の液体燃料を用いたエンジンなどが含まれる。

【００１８】

【発明の他の態様】本発明の他の形態として、動力の伝
達経路に、原動機の出力軸に結合された第１のロータ
と、この第１のロータに対して相対的に回転可能であ
り、駆動軸に結合された第２のロータと、該第１および
第２のロータの相対的な回転に応じた電力をやり取りす
る巻線とを備えたモータを備えた態様を考えることがで
きる。かかる構成を採用した場合にも、原動機の運転の
判定を、同様に行なうことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（１）実施例の構成 はじめに、実施例の構成について図１を用いて説明す
る。図１は実施例としての内燃機関の運転制御装置を搭
載したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図であ
る。

【００２０】このハイブリッド車両の構成は大きくは、
駆動力を発生する動力系統と、その制御系統と、駆動源
からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝
達系統と、運転操作部等とからなっている。また、上
記、動力系統はエンジン１５０を含む系統とモータＭＧ
１，ＭＧ２を含む系統とからなっており、制御系統は、
エンジン１５０の運転を主に制御するための電子制御ユ
ニット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）１７０と、モータ
ＭＧ１，ＭＧ２の運転を主に制御する制御ユニット１９
０と、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０に
必要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからな
っている。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニッ
ト１９０の内部構成は図示していないが、これらはそれ
ぞれ内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチッ
プ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記
録されたプログラムに従い、以下に示す種々の制御処理
を行なうよう構成されている。エンジン１５０からの動
力を受け、更にプラネタリギヤ１２０により、このエン
ジン１５０の動力に対して、モータＭＧ１，ＭＧ２の動
力あるいは発電により調整された動力を駆動軸１１２に
出力する構成を、以下では、動力出力装置１１０と呼
ぶ。

【００２１】エンジン１５０は、吸入口２００から吸入
した空気と燃料噴射弁１５１から噴射されたガソリンと
の混合気を燃焼室１５２に吸入し、この混合気の爆発に
より押し下げられるピストン１５４の運動をクランクシ
ャフト１５６の回転運動に変換する。この爆発は、イグ
ナイタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導
かれた高電圧によって点火プラグ１６２が形成した電気
火花によって混合気が点火され燃焼することで生じる。
燃焼により生じた排気は、排気口２０２を通って大気中
に排出される。

【００２２】エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１
７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０が行な
うエンジン１５０の制御としては、エンジン１５０の回
転数に応じた点火プラグ１６２の点火時期制御や、吸入
空気量に応じた燃料噴射量制御および後述する吸気弁１
５３の開閉タイミング制御等がある。エンジン１５０の
制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０にはエン
ジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続されて
いる。例えばクランクシャフト１５６の回転数と回転角
度を検出するためにディストリビュータ１６０に設けら
れた回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８など
である。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０には、この他、例え
ばイグニッションキーの状態ＳＴを検出するスタータス
イッチ１７９なども接続されているが、その他のセン
サ，スイッチなどの図示は省略した。

【００２３】本実施例におけるエンジン１５０は、吸気
弁１５３の開閉タイミングを変更する機構、いわゆる連
続可変バルブタイミング機構１５７（以下、ＶＶＴとい
う）を用いている。図２を用いてＶＶＴ１５７の概要を
説明する。図２はＶＶＴ１５７の機構の概略を示す説明
図である。図２に示す通り、通常、吸気弁１５３は吸気
カムシャフト２４０に取り付けられたカムにより開閉
し、排気弁１５５は排気カムシャフト２４４に取り付け
られたカムにより開閉する機構となっている。吸気弁１
５３および排気弁１５５がエンジン１５０の回転数に応
じたタイミングで開閉し得る様、吸気カムシャフト２４
０に結合された吸気カムシャフト・タイミング・ギヤ２
４２と排気カムシャフト２４４に結合された排気カムシ
ャフト・タイミング・ギヤ２４６はタイミングベルト２
４８によりクランクシャフト１５６と連結されている。
こうした通常の構成に加え、ＶＶＴ１５７の場合は、吸
気カムシャフト・タイミング・ギヤ２４２と吸気カムシ
ャフト２４０とは、油圧で作動するＶＶＴプーリ２５０
を介して結合されており、ＶＶＴプーリ２５０には入力
油圧の制御バルブであるＯＣＶ２５４が設けられてい
る。ＶＶＴプーリ２５０の内部はこの油圧により軸方向
に移動可能な可動ピストン２５２の組み合わせで構成さ
れている。なお、ＶＶＴプーリ２５０に入力される油圧
はエンジンオイルポンプ２５６により供給される。

【００２４】ＶＶＴ１５７の作動原理は次の通りであ
る。ＥＦＩＥＣＵ１７０はエンジン１５０の運転状況に
応じて設定された吸気弁１５３の開閉タイミングに応じ
て、ＯＣＶ２５４の開閉を制御する制御信号を出力す
る。この結果、ＶＶＴプーリ２５０に入力される油圧が
変化し、可変ピストン２５２が軸方向に移動する。可変
ピストン２５２には軸に対し斜め方向に溝が刻んである
ため、上記軸方向への移動に伴って可変ピストン２５２
の回転が生じ、可変ピストン２５２に結合されている吸
気カムシャフト２４０と吸気カムシャフト・タイミング
・ギヤ２４２の取り付け角度を変化させる。こうして、
排気弁１５５と吸気弁１５３の開閉タイミングを変化さ
せることができる。

【００２５】図３にＶＶＴ１５７による吸気弁１５３の
開閉タイミングの変更の様子を示す。図３は、エンジン
１５０のクランクシャフト１５６の回転角度と吸気弁１
５３および排気弁１５５が開いているタイミングとの関
係を示している。図３に示す通り、排気弁１５５は、ピ
ストン１５４が最も下方に来る下死点よりクランクシャ
フト１５６がやや手前の回転位置にある時点で開き、ピ
ストン１５４が最も上方に来る上死点をやや越えた時点
で閉じる。このタイミングはＶＶＴ１５７により変更さ
れることはない。一方、吸気弁１５３は、例えばタイミ
ングＡにおいては上死点より手前で開き、下死点をやや
越えた時点で閉じる。吸気弁１５３が開いてから上死点
をやや越える時点までは、吸気弁１５３と排気弁１５５
の双方が開いた状態となっている。ＶＶＴ１５７により
開閉タイミングを変更すれば、先に説明した通り、排気
弁１５５の開閉タイミングは変更されないが、吸気弁１
５３の開閉タイミングは例えばタイミングＢのごとく変
化する。このとき、吸気弁１５３は、タイミングＡより
も遅く、上死点をやや越えた時点で開き、その分下死点
を大きく越えた時点で閉じるようになる。吸気弁１５３
の開閉タイミングは変更されるものの、開状態となって
いる期間はタイミングＡとタイミングＢとで同一であ
る。

【００２６】このように変化する吸気弁１５３の開閉タ
イミングを図３に示した通り下死点から吸気弁１５３が
閉じるまでの角度、即ち吸気弁閉じ角δを用いて表すも
のとする。吸気弁閉じ角δを標準の値よりも大きくした
場合は吸気弁１５３が閉じるのが遅くなることを意味
し、吸気弁閉じ角δを小さくした場合は吸気弁１５３が
閉じるのが早くなることを意味する。従って、前者の方
向、即ち吸気弁閉じ角δを大きくする方向にＶＶＴ１５
７を制御することを遅角制御と呼び、その逆を進角制御
と呼ぶ。例えば、比較的低回転でエンジン１５０を運転
しているときにＶＶＴ１５７を進角制御した場合には、
その分燃焼室１５２に吸入された混合気を圧縮する行程
が長くなるためエンジン１５０の出力トルクが増大し、
逆にＶＶＴ１５７を遅角制御した場合にはエンジン１５
０の燃費が向上することが一般に知られている。また、
エンジン１５０の始動時に遅角制御すれば、燃焼室１５
２に吸入された空気の圧縮行程が短くなるため、エンジ
ン１５０の停止状態から速やかに回転数を向上させやす
い利点もある。

【００２７】次に、図１に戻り動力系統を構成する動力
出力装置１１０のモータＭＧ１，ＭＧ２の概略構成につ
いて説明する。モータＭＧ１は、同期電動発電機として
構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１
３２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたス
テータ１３３とを備える。ステータ１３３は、無方向性
電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１
９に固定されている。このモータＭＧ１は、ロータ１３
２に備えられた永久磁石による磁界とステータ１３３に
備えられた三相コイルによって形成される磁界との相互
作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動
作し、場合によってはこれらの相互作用によりステータ
１３３に備えられた三相コイルの両端に起電力を生じさ
せる発電機としても動作する。

【００２８】モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同
期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁
石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コ
イルが巻回されたステータ１４３とを備える。モータＭ
Ｇ２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板の薄板を積層
して形成されており、ケース１１９に固定されている。
このモータＭＧ２もモータＭＧ１と同様に、電動機ある
いは発電機として動作する。

【００２９】これらのモータＭＧ１，ＭＧ２は、スイッ
チングを行なうトランジスタを複数内蔵した第１および
第２の駆動回路１９１，１９２を介してバッテリ１９４
および制御ユニット１９０に電気的に接続されている。
制御ユニット１９０からは、第１および第２の駆動回路
１９１，１９２に設けられたスイッチング素子である６
個のトランジスタおよびを駆動する制御信号が出力され
ている。各駆動回路１９１，１９２内の６個のトランジ
スタは、ソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで
配置されることによりトランジスタインバータを構成し
ている。制御ユニット１９０によりソース側とシンク側
のトランジスタのオン時間の割合を制御信号により順次
制御し、三相コイルの各相に流れる電流を、ＰＷＭ制御
によって擬似的な正弦波にすると、三相コイルにより、
回転磁界が形成され、これらのモータＭＧ１，ＭＧ２が
駆動される。

【００３０】モータＭＧ１，ＭＧ２の制御を含むハイブ
リッド車両の運転状態の制御を可能とするために、制御
ユニット１９０には、この他各種のセンサおよびスイッ
チが電気的に接続されている。制御ユニット１９０に接
続されているセンサおよびスイッチとしては、アクセル
ペダルポジションセンサ１６４ａ、ブレーキペダルポジ
ションセンサ１６５ａ、シフトポジションセンサ１８
４、水温センサ１７４、バッテリ１９４の残容量検出器
１９９などがある。制御ユニット１９０は、これらのセ
ンサを通じて運転操作部からの種々の信号やバッテリ１
９４の残容量等を入力し、また、エンジン１５０を制御
するＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信に
よってやりとりしている。運転操作部からの種々の信号
として、具体的には、アクセルペダルポジションセンサ
１６４ａからのアクセルペダルポジション（アクセルペ
ダルの踏込量）ＡＰ、ブレーキペダルポジションセンサ
１６５ａからのブレーキペダルポジション（ブレーキペ
ダルの踏込量）ＢＰ、シフトポジションセンサ１８４か
らのシフトポジションＳＰがある。また、バッテリ１９
４の残容量は残容量検出器１９９で検出される。なお、
残容量検出器１９９は、バッテリ１９４の電解液の比重
またはバッテリ１９４の全体の重量を測定して残容量を
検出するものや、充電・放電の電流値と時間を演算して
残容量を検出するものや、バッテリ１９４の端子間を瞬
間的にショートさせて電流を流し内部抵抗を測ることに
より残容量を検出するものなどが知られている。

【００３１】駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１
８に伝達する動力伝達系統の構成は次の通りである。エ
ンジン１５０の動力を伝達するためのクランクシャフト
１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１
２７に結合され、このプラネタリキャリア軸１２７と、
モータＭＧ１，モータＭＧ２の回転を伝達するサンギヤ
軸１２５、リングギヤ軸１２６とは、後述するプラネタ
リギヤ１２０に機械的に結合されている。ダンパ１３０
は、このエンジン１５０のクランクシャフト１５６とプ
ラネタリキャリア軸１２７とを接続し、クランクシャフ
ト１５６のねじり振動の振幅を抑制する目的で設けられ
ているものである。

【００３２】リングギヤ１２２には、動力取り出し用の
動力取出ギヤ１２８が、リングギヤ１２２とモータＭＧ
１との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ１
２８は、チェーンベルト１２９により動力伝達ギヤ１１
１に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力伝達ギ
ヤ１１１との間で動力の伝達がなされる。また、この動
力伝達ギヤ１１１はディファレンシャルギヤ１１４を介
して左右の駆動輪１１６、１１８に結合され、これらに
動力を伝達できるようになっている。

【００３３】ここで、プラネタリギヤ１２０の構成と併
せてクランクシャフト１５６、プラネタリキャリア軸１
２７、モータＭＧ１の回転軸であるサンギヤ軸１２５、
ＭＧ２の回転軸であるリングギヤ軸１２６の結合につい
て説明する。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２
１、リングギヤ１２２なる同軸の２つのギヤと、サンギ
ヤ１２１とリングギヤ１２２との間に配置されサンギヤ
１２１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリ
ピニオンギヤ１２３の３つから構成される。サンギヤ１
２１はプラネタリキャリア軸１２７に軸中心を貫通され
た中空のサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１のロー
タ１３２に結合され、リングギヤ１２２はリングギヤ軸
１２６を介してモータＭＧ２のロータ１４２に結合され
ている。また、プラネタリピニオンギヤ１２３は、その
回転軸を軸支するプラネタリキャリア１２４を介してプ
ラネタリキャリア軸１２７に結合され、プラネタリキャ
リア軸１２７はクランクシャフト１５６に結合されてい
る。機構学上周知のことであるが、プラネタリギヤ１２
０は上述のサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６およ
びプラネタリキャリア軸１２７の３軸のうちいずれか２
軸の回転数およびこれらの軸に入出力されるトルクが決
定されると、残余の１軸の回転数および該回転軸に入出
力されるトルクが決定されるという性質を有している。

【００３４】（２）一般的動作 次に、本実施例のハイブリッド車両の一般的な動作につ
いて簡単に説明する。前述した構成を有するハイブリッ
ド車輌は走行時において、駆動軸１１２に出力すべき要
求動力に相当する動力をエンジン１５０から出力し、出
力された動力を以下の通りトルク変換して駆動軸１１２
に伝達している。トルク変換は、例えば駆動軸１１２か
ら出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エン
ジン１５０のクランクシャフト１５６が高回転数かつ低
トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力
している動力の一部をモータＭＧ１により電力として回
収し、その電力によりモータＭＧ２を駆動する。具体的
には、まずエンジン１５０から出力された動力が、プラ
ネタリギヤ１２０においてサンギヤ軸１２５に結合され
たモータＭＧ１に伝達される動力と、リングギヤ軸１２
６を介して駆動軸１１２に伝達される動力とに分配され
る。この動力分配は、リングギヤ軸１２６の回転数が要
求回転数に一致するような条件下で行なわれる。サンギ
ヤ軸１２５に伝達された動力は、モータＭＧ１により電
力として回生される。一方、この電力を用いてリングギ
ヤ軸１２６に結合されたモータＭＧ２を駆動することに
より、リングギヤ軸１２６にはトルクが付加される。こ
のトルク付加は駆動軸１１２に要求トルクが出力される
ように行なわれる。こうしてモータＭＧ１およびＭＧ２
を介して電力の形でやりとりされる動力を調整すること
によりエンジン１５０から出力された動力を所望の回転
数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することが
できるのである。

【００３５】逆に、駆動軸１１２から出力すべき要求回
転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクラン
クシャフト１５６が低回転数かつ高トルクで回転してい
る場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部
をモータＭＧ２により電力を回収し、その電力によりモ
ータＭＧ１を駆動する。

【００３６】かかる動作原理に基づき、ハイブリッド車
両はモータＭＧ２のみを駆動源として走行することもで
きるし、エンジン１５０とモータＭＧ２の双方を駆動源
として走行することもできる。具体的には、ハイブリッ
ド車輌は減速時または降坂時等のエンジン動力を必要と
しないとき、および初期加速時には、エンジン１５０の
運転を停止し、モータＭＧ２のみで走行する。通常走行
時には、エンジン１５０を主駆動源としつつ、モータＭ
Ｇ２の動力も用いて走行する。エンジン１５０とモータ
ＭＧ２の双方を駆動源として走行する場合には、必要な
トルクおよびモータＭＧ２で発生し得るトルクに応じ
て、エンジン１５０を効率のよい運転ポイントで運転で
きるため、エンジン１５０のみを駆動源とする車両に比
べて省資源性および排気浄化性に優れている。一方、ク
ランクシャフト１５６の回転を、プラネタリキャリア軸
１２７およびサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１に
伝達することができるため、エンジン１５０の運転によ
りモータＭＧ１で発電しつつ走行することも可能であ
る。

【００３７】なお、本実施例のハイブリッド車両では、
上記トルク変換において用いられるプラネタリギヤ１２
０の回転数についての機械的な制限により、図４に示す
通り、エンジン１５０の運転可能な回転数が車速に応じ
て制限されている。かかる制限が存在する理由は次の通
りである。プラネタリギヤ１２０について、サンギヤ１
２１とリングギヤ１２２のギヤ比（サンギヤの歯数／リ
ングギヤの歯数）をρとすれば、サンギヤ軸１２５の回
転数Ｎｓ、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃ、
リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒの間には、一般に次式
（１）の関係が成立することが知られている。本実施例
の場合、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは車速と等価
なパラメータであり、プラネタリキャリア軸１２７の回
転数Ｎｃはエンジン１５０の回転数と等価なパラメータ
である。 Ｎｓ＝Ｎｃ＋（Ｎｃ−Ｎｒ）／ρ ・・・（１）

【００３８】サンギヤ軸１２５の回転数には機械的な制
限値が存在するから、プラネタリキャリア軸１２７の最
大回転数Ｎｃは、この制限値の下でリングギヤ軸１２６
の回転数Ｎｒに応じて変化し、回転数Ｎｒが値０のとき
最も小さく、回転数Ｎｒが大きくなるにつれて大きくな
る。かかる理由により、車速に応じてエンジン１５０の
回転数制限値が変化するのである。図４に示す通り、車
速に応じてエンジン回転数の使用可能領域の上限値は徐
々に増加する。一方、ある車速以上では、上記と同様の
理由によりエンジン回転数の下限値が現れる。本実施例
の車輌では、車速５５ｋｍ／ｈ以上では、この制限から
エンジン１５０の回転数を０とできず、エンジン１５０
のクランクシャフト１５６を回転することになる。こう
したエンジン１５０の回転のエネルギは、結局はモータ
から与えられるから、この状態をモータリングと呼ぶ。

【００３９】（３）エンジン１５０の始動制御処理 次に、本実施例におけるエンジン１５０の運転制御処理
について説明する。図５は運転制御ルーチンの流れを示
すフローチャートである。このルーチンは制御ユニット
１９０のＣＰＵ（以下、単にＣＰＵという）により実行
される処理である。エンジン１５０の始動は、車輌が停
止している場合に運転者がスタータスイッチ１７９をオ
ンにすることで行なわれる他、上述した通り、車両の運
転中において走行状態やバッテリ１９４の充電状態に応
じて、運転者の操作と無関係に行なわれる場合もある。

【００４０】図５に示したエンジン運転制御処理ルーチ
ンが開始されると、まずエンジン１５０に対する要求動
力ｓｐｖを算出する処理が行なわれる（ステップＳ３０
０）。この要求動力ｓｐｖは、次の式（２）により計算
される。 ｓｐｖ＝ｓｐａｃｃ＋ｓｐｃｈｇ＋ｓｐＡＣ …（２）

【００４１】ここで、式（２）の右辺各項は、次の通り
である。 ・ｓｐａｃｃ：車輌を走行させる駆動トルクを全てエン
ジン１５０の出力により賄う場合のパワー（発電量に換
算した値）。アクセルペダル１６４の踏み込み量ＡＰと
車速Ｖとをパラメータとするマップから求める。シフト
レバー１８２のシフトポジションＳＰがＰレンジ，Ｒレ
ンジの場合には、値０に設定される。Ｐレンジでは車輌
が走行することはあり得ず、Ｒレンジでは車輌の走行方
向とエンジン１５０の回転方向が異なるため、エンジン
１５０の動力で車輌を走行させないものとしているから
である。 ・ｓｐｃｈｇ：バッテリ１９４の充放電の要求パワー。
バッテリ１９４のＳＯＣから求められる。本実施例にお
ける両者の関係を図６に示す。図示するように、ＳＯＣ
が低い場合には、充電の要求が高く、ＳＯＣが約６０
［％］で充放電の要求は０、それ以上では放電要求とな
る。 ・ｓｐＡＣ：図示しないエアコンが駆動される場合の補
正量である。エアコンは、電力の消費量が大きいので、
他の補機類とは別に、その使用電力を補正するのであ
る。

【００４２】こうしてエンジン１５０に対する要求動力
ｓｐｖを算出した後、つぎにエンジン１５０が停止して
いるか否かの判断を行なう（ステップＳ３１０）。エン
ジン１５０が停止しているとは、エンジン１５０への燃
料噴射が停止され、エンジン１５０が自立運転されてい
ないことに言う。上述した車速制限その他の理由によ
り、エンジン１５０自体は動力を出力していない場合で
も、モータリングされてクランクシャフト１５６は回転
していることがあり得るが、こうした場合も、エンジン
１５０は停止中と判断される。エンジン１５０が停止し
ていると判断された場合には、つぎにステップＳ３００
で算出された要求動力ｓｐｖが開始用判定値ｓｐｓｔａ
以上であるか否かの判断を行なう（ステップｓ３２
０）。この判定値ｓｐｓｔａは、エンジン１５０の自立
運転を開始すべきか否かを判断するための判定値であ
り、後述する停止用判定値ｓｐｓｔｐと共に、判定値設
定処理ルーチン（図７）により設定される。これらの判
定値の設定の詳細については、後述する。要求動力ｓｐ
ｖが判定値ｓｂｓｔａより小さいと判断された場合に
は、何も行なわず「ＥＮＤ」に向けて、本人ルーチンを
終了する。かかる場合には、エンジン１５０に対する要
求動力が判定値より小さいことから、エンジン１５０は
そのまま停止状態に維持される。

【００４３】ここで、エンジン１５０を起動制御する処
理（ステップＳ３３０）とは、単にモータＭＧ１に駆動
回路１９１を介して電流を流し、モータＭＧ１の動力で
プラネタリギア１２０を介してエンジン１５０のクラン
クシャフト１５６をモータリングする処理にとどまらな
い。本実施例では、少なくとも次の制御を行なってい
る。 車輌が停車中であれば、エンジン１５０のモータリン
グを開始しても駆動軸１１２は回転してはならないか
ら、モータＭＧ１の回転により駆動軸１１２が回転しな
いよう、モータＭＧ２をロック状態に制御する、 走行中においても、モータＭＧ１の回転により駆動軸
１１２の回転数が変化したりトルク変動（いわゆるトル
クショック）が生じることは望ましくないからの、この
場合には、駆動軸１１２の回転数・トルクを、モータＭ
Ｇ１の運転の前後によらず一定にするために、モータＭ
Ｇ２の動力の状態を制御する、 クランクシャフト１５６にプラネタリギヤ１２０が結
合された系に生じることがあるねじり共振の発生を押さ
えるため、クランクシャフト１５６の回転数の上昇率
（ｒｐｍ／ｓｅｃ）が一定の範囲に入るようモータＭＧ
１の駆動トルクを制御する、 クランクシャフト１５６の回転数の上昇率を一定の範
囲に入るようにしながら、モータＭＧ１における消費電
力をできる限り小さくして、バッテリ１９４への負担を
軽減する。

【００４４】かかるエンジン起動制御は、制御ユニット
１８０側では、モータＭＧ１，ＭＧ２を制御することに
より、またＥＦＩＥＣＵ１７０側では、ＶＶＴ１５７，
図示しないスットルバルブ，燃料噴射弁１５１，イグナ
イタ１５８などを制御することにより実現される。ＥＦ
ＩＥＣＵ１７０側では、ＶＶＴ１５７を制御して吸気バ
ルブ１５３の閉弁タイミングを最遅角側に制御し、かつ
図示しないスロットルバルブの開度を大きくして、エン
ジン１５０のポンプ仕事をまずもっとも軽い状態とす
る。その後、モータＭＧ１の回転に伴ってクランクシャ
フト１５６の回転数が上昇し所定値以上となると、燃料
噴射弁１５１を駆動して燃料噴射を行なうと共に、イグ
ナイタ１５８を駆動して高電圧を発生させ、この高電圧
により点火プラグ１６２に電気火花を形成し、シリンダ
１５４内に吸入された混合気への点火を行なう。制御ユ
ニット１８０とＥＦＩＥＣＵ１７０とは、互いに情報を
交換しつつ、こうした制御を実行することによりエンジ
ン１５０をスムースに完爆状態とし、これを起動する。

【００４５】エンジン１５０が起動された後、ステップ
Ｓ３１０では、エンジン１５０は停止中でないと判断さ
れ、この場合には、次に要求動力ｓｐｖが停止用判定値
ｓｐｓｔｐより小さいか否かの判断が行なわれる（ステ
ップＳ３４０）。停止用判定値ｓｐｓｔｐは、エンジン
１５０の運転を継続する必要があるかないかを判定する
ための閾値であり、運転開始を判定する判定値ｓｐｓｔ
ａと同様、判定値設定処理ルーチン（図７）により設定
される。判定値ｓｐｓｔｐの設定の手法についても、後
でまとめて説明する。なお、ステップＳ３４０で用いる
判定値ｓｐｓｔｐとステップＳ３２０で用いる判定値ｓ
ｐａｔａとは、同一の判定値を用いることも可能である
が、本実施例では、後述するように、所定の偏差を有す
る異なる値として別々に設定している。両判定値に所定
の偏差を持たせることにより、一旦起動されたエンジン
１５０を所定期間継続的に運転することができ、頻繁な
起動・停止を生じることがない。

【００４６】要求動力ｓｐｖが判定値ｓｐｓｔｐを下回
っていないと判断された場合には（ステップＳ３４
０）、エンジン１５０の運転を継続する処理を行なう
（ステップＳ３５０）。即ち、要求動力ｓｐｖが一旦判
定値ｓｐｓｔａ以上となった場合には、要求動力ｓｐｖ
が判定値ｓｐｓｔｐを下回るまでは、エンジン１５０を
継続的に運転し、モータＭＧ２を用いて発電し、あるい
は走行中にあっては場合によりそのまま駆動軸１１２に
エンジン１５０の動力を出力し続けるよう運転するので
ある。一方、要求動力ｓｐｖが判定値ｓｔｓｔｐを下回
ったと判断されると（ステップＳ３４０）、この場合に
は、エンジン１５０を停止する処理を行なう（ステップ
Ｓ３６０）。エンジン１５０の停止制御は、上述したエ
ンジンの起動制御とほぼ反対の制御となり、制御ユニッ
ト１８０とＥＦＩＥＣＵ１７０の協働により、ねじり共
振を生じることなくエンジン１５０を停止する。

【００４７】以上説明したエンジン運転制御処理ルーチ
ンが実行されることにより、エンジン１５０は、要求動
力ｓｐｖが起動用の判定値ｓｐｓｔａ以上となったとき
に起動され、停止用の判定値ｓｐｓｔｐを下回ったとき
に停止される。こうしたエンジン１５０の起動と停止の
判定に用いられる判定値ｓｐｓｔａ，ｓｐｓｔｐを設定
する処理について、次に図７を用いて説明する。

【００４８】（４）判定値の設定処理 図７に示した判定値設定処理ルーチンは、割り込み処理
により所定のインターバルで繰り返し実行されるもので
あり、このルーチンが起動されると、まず仮判定値ｔｐ
ｓｔａ，ｔｐｓｔｐに初期値２，１をそれぞれセットす
る処理が行なわれる（ステップＳ４００）。これらの仮
判定値は、それぞれ開始用判定値ｓｐｓｔａ，停止用判
定値ｓｐｓｔｐに対応しており、この処理ルーチン内で
一時的に設定される値である。なお、以下の説明を含め
て、これらは、すべてｋｗ単位の値である。

【００４９】初期値の設定を行なった後、次にシフトレ
バー１８２の設定、即ちシフトレンジを判定する処理を
行なう（ステップＳ４０５）。シフトレンジは、シフト
ポジションセンサ１８４により検出され、このセンサ１
８４の出力を読み取ることにより、ニュートラル（Ｎ）
レンジ，ドライブ（Ｄ）またはブレーキ（Ｂ）レンジ，
パーキング（Ｐ）レンジ，リバース（Ｒ）レンジのいず
れのレンジにあるかの判定がなされる。なお、ここでブ
レーキ（Ｂ）レンジとは、Ｄレンジと比べて、車輌減速
時の回生ブレーキの利きを強くしたレンジであり、車輌
が下り坂を降りて行くような場合に、モータＭＧ１，Ｍ
Ｇ２による回生を積極的に行なって、その回生ブレーキ
により、通常の車輌におけるエンジンブレーキのような
特性を得るレンジである。このＢレンジは、車輌加速側
についてはＤレンジと同じで特性が得られる。

【００５０】ステップＳ４０５での判断により、シフト
レバー１８２がＮレンジにあると判断された場合には、
エンジン１５０および動力出力装置１１０の状態に基づ
く判定値の変更は必要ないと判断し、仮判定値ｔｐｓｔ
ａ，ｔｐｓｔｐを開始用判定値ｓｐｓｔａ，停止用判定
値ｓｐｓｔｐに設定し（ステップＳ４１０）、そのまま
本ルーチンを終了する。

【００５１】シフトレンジがＰレンジであると判断され
た場合には（ステップＳ４０５）、開始用の仮判定値ｔ
ｐｓｔａに値ｐ１、停止用の仮判定値ｔｐｓｔｐに値ｐ
２を設定する（ステップＳ４２０）。ここで、値ｐ１，
ｐ２は、この車輌に合わせて適合された値であり、本実
施例ではそれぞれｐ１＝２，ｐ２＝１とした。また、シ
フトレンジがＲレンジであると判断された場合には（ス
テップＳ４０５）、開始用の仮判定値ｔｐｓｔａに値ｒ
１、停止用の仮判定値ｔｐｓｔｐに値ｒ２を設定する
（ステップＳ４２５）。ここで、値ｒ１，ｒ２は、値ｐ
１，ｐ２同様、この車輌に合わせて適合された値であ
り、本実施例ではそれぞれｒ１＝２，ｒ２＝１としてい
る。なお、この例では、ＰレンジとＲレンジの判定値を
それぞれ同一の値に設定しているが、両者は同一の値で
ある必要はなく、それぞれ各レンジでの要求に応じて定
めればよい。

【００５２】シフトレンジがＤまたはＢレンジであると
判定された場合には（ステップＳ４０５）、次に、フラ
グｓｘｄが値１であるか否かの判断を行なう（ステップ
Ｓ４３０）。このフラグｓｘｄは、バッテリ１９４の放
電要求を示すフラグであり、初期値は値０に設定されて
いる。このフラグｓｘｄは、図８に実線ＪＬとして示す
ように、バッテリ１９４の残容量を示すＳＯＣにより設
定され、ＳＯＣが７５［％］以上で値１に設定され、一
旦値１に設定されると５５［％］を下回ったとき値０に
リセットされる。

【００５３】フラグｓｘｄが値１であれば、バッテリ１
９４の充電状態は満充電に近いと判断し、バッテリ１９
４からの電力の持ち出しが行なわれやすい状態、換言す
れば車輌が完全な電気自動車として走行し、エンジン１
５０がかかりにくい状態にすべく、仮判定値ｔｐｓｔａ
を値Ｄ１（実施例では１５）、仮判定値ｔｐｓｔｐを値
Ｄ２（実施例では１０）に設定する処理を行なう（ステ
ップＳ４４０）。一方、フラグｓｘｄが値１でなけれ
ば、次にフラグｓｘｃが値１であるか否かの判断を行な
う（ステップＳ４５０）。このフラグｓｘｃは、バッテ
リ１９４の充電要求を示すフラグであり、初期値は値０
に設定されている。このフラグｓｘｃは、図８に破線Ｂ
Ｌとして示すように、バッテリ１９４の残容量を示すＳ
ＯＣにより設定され、ＳＯＣが４５［％］未満で値１に
設定され、一旦値１に設定されると６３［％］以上とな
ったとき値０にリセットされる。

【００５４】フラグｓｘｃが値１であれば、バッテリ１
９４は一旦放電気味となる使われ方をしたことになるか
ら、バッテリ１９４を回復させるように、バッテリ１９
４への充電が行なわれやすい状態、換言すればエンジン
１５０がかかりやすい状態にすべく、仮判定値ｔｐｓｔ
ａを値Ｄ１よりかなり小さな値Ｄ３（実施例では２）、
仮判定値ｔｐｓｔｐを値Ｄ２よりかなり小さな値Ｄ４
（実施例では１）に設定する処理を行なう（ステップＳ
４６０）。これらの処理の結果、バッテリ１９４の充放
電状態を示すＳＯＣが７５［％］以上ではでは、フラグ
ｓｘｄが値１に設定され、ＳＯＣが４５［％］未満では
フラグｓｘｃが値１に設定され、これらの条件以外で
は、両者とも値０にリセットされる。

【００５５】両フラグｓｘｄ，ｓｘｃが共に値０の場合
には、次にフラグＦｅｓが値１であるか否かの判断を行
なう（ステップＳ４７０）。このフラグＦｅｓは、エン
ジン１５０に対して自立運転の要求がある場合に値１に
設定されるものである。自立運転は、車輌走行上の要求
やバッテリ１９４の充放電の要求以外の要求に基づい
て、エンジン１５０を単に運転する要求がある場合に行
なわれるエンジン１５０の運転である。こうした自立運
転の要求がオンになり条件としては、例えばエンジン１
５０が暖気が完了していない場合で図示しないスロット
ルバルブの全閉状態での運転が学習されていない状態、
停車中にエアコンがオンにされた場合、あるいは低速
（１５ｋｍ／ｈ程度）走行時にエンジンが起動された後
の所定期間、などが考えられる。

【００５６】エンジン１５０の自立運転の要求がある場
合には、エンジン１５０が始動されやすいように、仮判
定値ｔｐｓｔａ，ｔｐｓｔｐに、通常の判定値以下の値
Ｄ５，値Ｄ６を設定する処理を行なう（ステップＳ４８
０）。なお、本実施例では、Ｄ５＝２、Ｄ６＝１とし
た。エンジン１５０に対する自立運転の要求がなけれ
ば、Ｄ，Ｂレンジであって、充放電の要求フラグも設定
されておらず、自立運転の要求もないことから、仮判定
値ｔｐｓｔａ，ｔｐｓｔｐを、以下の式（３）（４）に
より設定する処理を行なう（ステップＳ４９０）。 ｔｐｓｔａ＝ｓｍｐｅｓｔａ−ｓｐｃｈｇ 但し、ｔｐｓｔａ≧２ …（３） ｔｐｓｔｐ＝１ …（４）

【００５７】ここで、式（３）の右辺第１項の変数ｓｍ
ｐｅｓｔａは、車輌の走行に基づいてエンジン１５０に
要求される動力であり、図９に示すように、車速に基づ
いて定められる値である。制御装置１８０は、ＲＯＭ１
９０ｂにこのマップを予め記憶しており、マップを参照
することにより、この変数ｓｍｐｅｓｔａを求める。な
お、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖは、既述し
た式（２）に示したように、車輌走行用の駆動トルクに
対応する動力ｓｐａｃｃと共に増加する関係にあるか
ら、判定値ｓｐｓｔａも、単純には車速に応じて増加す
ると考えられるが、実際に図９に示すように、車速４０
ｋｍ／ｈ近傍をピークとして、車速１０ｋｍ／ｈ以下で
再び増加する設定となっている。図９に示した実線ＪＪ
は、次の理由に基づいて設定している。

【００５８】車速が４５ｋｍ／ｈ以下では、バッテリ
１９４の状態によってはエンジン１５０を停止すること
ができ、バッテリ１９４を用いた電気自動車としての走
行が可能となる。そこで、車速が４５ｋｍ／ｈ以下で
は、バッテリ１９４の充電状態に応じてエンジン１５０
が停止・起動を行なうよう、判定値を、車速に比例して
求まる関係（図９破線ＢＢ）より若干大きな値に設定す
る。両者の関係は、登り勾配にかかったときや加速しよ
うとアクセルペダル１６４を踏み込んだ場合には、要求
動力ｓｐｖが素早くこの判定値を越える程度でかつバッ
テリ１９４のみによる走行も確保できる程度、車速に比
例した関係（破線ＢＢ）よりは大きい値となっている。

【００５９】車速４５ｋｍ／ｈ以上では、バッテリ１
９４の残容量が十分にあれば電力のみでの走行も可能で
はあるが、元々走行に必要な動力が大きいことから、電
力のみで走行できたとしても、僅かな時間に限られる。
更に、時速５５ｋｍ／ｈ以上になれば、既述したプラネ
タリギヤ１２０の差速制限からエンジン１５０のモータ
リンクが必要となり電力消費は更に増加する。この結
果、要求動力の大きた領域では、電力のみで走行できた
としてもすぐにエンジン１５０を起動して発電しなけれ
ばならず、エンジン１５０の起動に伴う負荷の急変に対
処し、これに伴うドライバビリティの悪化を改善する必
要が生じる。従って、車速４５ｋｍ／ｈ以上では、判定
値を決めるための変数ｓｍｐｅｓｔａをむしろ小さくし
て、エンジン１５０が起動しやすく、かつ起動したら停
止しにくい設定としているのである。

【００６０】車速が１０ｋｍ／ｈ以下では、車輌はほ
ぼ停止状態にあり、モータＭＧ２による電力の消費は小
さい。したがって、バッテリ１９４の残容量に基づく条
件だけで判定を行なうことができる。式（３）の右辺第
２項で、このバッテリ１９４の残容量を示すＳＯＣによ
り判定値を増減する処理を行なっているので、車速１０
ｋｍ／ｈ以下では、右辺第１項に示される車輌の走行状
態から設定される値は大きくすることができるのであ
る。なお、この例では、ブレーキの状態は特に判定して
いないが、ブレーキがオンになっている場合には、駆動
軸１１２が回転しないようにモータＭＧ２を制御する必
要がないから、更に電力消費を低減することができ、判
定値をより高く設定することができる。

【００６１】以上説明した各ステップＳ４００，Ｓ４０
５，Ｓ４４０，Ｓ４６０，Ｓ４８０，Ｓ４９０の処理の
後は、シフトレンジがＮレンジであった場合と同様、仮
判定値ｔｐｓｔａ，ｔｐｓｔｐをそれぞれ開始用判定値
ｓｐｓｔａ，停止用判定値ｓｐｓｔｐに設定する処理を
行ない（ステップＳ４１０）、「ＥＮＤ」に抜けて本ル
ーチンを終了する。

【００６２】（５）実施例におけるエンジン１５０の起
動・停止 以上説明した判定値設定処理ルーチン（図７）により判
定値を設定し、この判定値を用いてエンジン運転制御ル
ーチン（図５）を実行することにより、エンジン１５０
は次のように運転される。 シフトレンジがＰレンジの場合には、車輌は停止され
ており、回生ブレーキによる電力の回収、バッテリ１９
４の充電は期待できない。この場合には、開始用および
停止用の判定値ｓｐｓｔａ，ｓｐｓｔｐは、いずれも小
さな値（実施例では、値２および値１）に設定されるか
ら、エンジン１５０は起動されやすくなる。この結果、
車輌の走行が開始され前に、できるだけバッテリ１９４
を充電しておくことができ、エアコンによる要求がない
状態で、ＳＯＣがおおよそ５５［％］から６０［％］と
なるように運転される。

【００６３】シフトレンジがＲレンジの場合には、車
輌は後退することになり、アクセルペダル１６４が踏み
込まれて後退の速度が上昇すると、図４に示した差速制
限からエンジン１５０を運転できず、バッテリ１９４を
充電できない場合がありえる。従ったが、Ｒレンジの場
合も、判定値ｓｐｓｔａ，ｓｐｓｔｐを低く設定し、早
めにバッテリ１９４を充電可能としている。

【００６４】シフトレンジがＤまたはＢレンジの場合
には、判定値の設定処理ルーチン（図７）の説明におい
て既に詳しく説明したように、バッテリ１９４の充放電
状態と走行状態とに基づいて、細かく判定値ｓｐｓｔ
ａ，ｓｐｓｔｐを設定し、エンジン１５０の起動・停止
を制御している。これを簡単にまとめると、 ・バッテリ１９４のＳＯＣが充放電のいずれかに偏った
状態（ＳＯＣが７５［％］以上または４５［％］未満）
になると、ＳＯＣのみに基づいて判定値ｓｐｓｔａ，ｓ
ｐｓｔｐを設定し、バッテリ１９４のＳＯＣを適正な範
囲に設定し、 ・ＳＯＣが適正な範囲にある場合には、車輌の走行状態
に基づく要求とバッテリの充放電状態とから判定値を設
定し、エンジン１５０の起動・停止を適正に制御して、
燃費の向上とドライバビリティの確保とを図っている。

【００６５】この場合、開始用の判定値ｓｐｓｔａを設
定するのに、式（３）に示したように、走行状態から求
められる変数ｓｍｐｅｓｔａからバッテリ１９４のＳＯ
Ｃから求められる変数ｓｐｃｈｇを引いている。このた
め、ＳＯＣが低下して充電要求が増加すると、判定値ｓ
ｐｓｔａは低下し、エンジン１５０は起動しやすくな
る。かかる処理を行なわないと、ある速度で運転を継続
しているとすると、エンジン１５０の起動・停止は、Ｓ
ＯＣの条件によってのみ行なわれるようになり、ＳＯＣ
が４５［％］未満で起動し、６３［％］で停止するとい
う制御（フラグｓｘｃによる制御）になりやすい。この
場合には、ＳＯＣは４５［％］以上には制御されるが、
燃費が最適になるとは限らない。エンジン１５０に対す
る要求動力ｓｐｖがエンジン１５０が最も効率よく運転
可能な範囲を越えてしまう可能性があるからである。こ
れに対して、本実施例のように、ＳＯＣが低下するにし
たがって早めにエンジン１５０を起動しやすくすると、
走行中にあっては、フラグｓｘｃの値でエンジン１５０
が起動されることが減り、燃費の最も良い範囲でエンジ
ン１５０を運転しやすくなる。

【００６６】以上、本発明の実施例について詳しく説明
したが、この本実施例のエンジンの運転制御装置を構成
する各部は、本実施例以外の様々な構成が可能である。
例えば、本実施例では、モータＭＧ１およびモータＭＧ
２にＰＭ形（永久磁石形；Permanent Magnet type）同
期電動機を用いたが、回生動作および力行動作の双方が
可能なものであれば、その他にも、ＶＲ形（可変リラク
タンス形；Variable Reluctance type）同期電動機や、
バーニアモータや、直流電動機や、誘導電動機や、超電
導モータや、ステップモータなどを用いることもでき
る。

【００６７】また、実施例では、第１および第２の駆動
回路１９１，１９２としてトランジスタインバータを用
いたが、その他に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラモ
ードトランジスタ；Insulated Gate Bipolar mode Tran
sistor）インバータや、サイリスタインバータや、電圧
ＰＷＭ（パルス幅変調；Pulse Width Modulation）イン
バータや、方形波インバータ（電圧形インバータ，電流
形インバータ）や、共振インバータなどを用いることも
できる。

【００６８】さらに、バッテリ１９４としては、Ｐｂバ
ッテリ，ＮｉＭＨバッテリ，Ｌｉバッテリなどを用いる
ことができるが、バッテリ１９４に代えてキャパシタを
用いることもできる。

【００６９】また、実施例を適用するハイブリッド車両
も種々の構成が可能である。図１ではエンジン１５０お
よびモータＭＧ２の駆動力をプラネタリギヤ１２０を介
して駆動輪１１６、１１８に伝達するハイブリッド車両
の構成を示したが、エンジン１５０、モータＭＧ１，Ｍ
Ｇ２についてプラネタリギヤ１２０を介した接続は、こ
のほかにも種々考えることができる。これらの配置にお
いても、エンジン１５０側からプラネタリギヤ１２０，
モータＭＧ２，モータＭＧ１の順になるよう配置するこ
ともできる。更に、プラネタリギヤ１２０を用いない構
成を採ることも可能である。例えば、図１０に示すよう
に、モータＭＧ１およびプラネタリギヤ１２０に代え
て、ロータ（インナロータ）２３４およびステータ（ア
ウタロータ）２３２の双方が同じ軸中心に相対的に回転
可能であり電磁継手として作用し得るクラッチモータＭ
Ｇ３を用いて構成を採用することも可能である。クラッ
チモータＭＧ３のアウタロータ２３２はエンジン１５０
のクランクシャフト１５６に機械的に結合され、クラッ
チモータＭＧ３のインナロータ２３４およびモータＭＧ
２のロータ１４２は駆動軸１１２Ａに結合されている。
モータＭＧ２のステータ１４３はケース１１９に固定さ
れている。かかる構成では、モータＭＧ３により原動機
を始動し得るため本発明を適用することが可能である。

【００７０】本発明はこうした実施の形態に何等限定さ
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例としてのエンジン始動装置を搭
載した車両の概略構成を示す構成図である。

【図２】ＶＶＴ１５７の機構の概略を示す説明図であ
る。

【図３】吸気弁１５３の開閉タイミングを示す説明図で
ある。

【図４】エンジン１５０の回転数制限を示す説明図であ
る。

【図５】本実施例におけるエンジンの運転制御ルーチン
を示すフローチャートである。

【図６】ＳＯＣと充放電の要求量ｓｐｃｈｇとの関係を
例示するグラフである。

【図７】判定値を設定する処理ルーチンの一例を示すフ
ローチャートである。

【図８】バッテリ１９４の充放電状態に基づいて設定さ
れるフラグの設定条件を示すグラフである。

【図９】判定値を設定するための変数ｓｍｐｅｓｔａと
車速との関係を示すグラフである。

【図１０】電気分配式ハイブリッド車輌の構成例を示す
説明図である。

【符号の説明】

１１１…動力伝達ギヤ １１２…駆動軸 １１４…ディファレンシャルギヤ １１６，１１８…駆動輪 １１９…ケース １２０…プラネタリギヤ １２１…サンギヤ １２２…リングギヤ １２３…プラネタリピニオンギヤ １２４…プラネタリキャリア １２５…サンギヤ軸 １２６…リングギヤ軸 １２７…プラネタリキャリア軸 １２８…動力取出ギヤ １２９…チェーンベルト １３０…ダンパ １３２…ロータ １３３…ステータ １３９…レゾルバ １４２…ロータ １４３…ステータ １４９…レゾルバ １５０…エンジン １５１…燃料噴射弁 １５２…燃焼室 １５３…吸気弁 １５４…ピストン １５６…クランクシャフト １５７…吸気弁開閉タイミング変更機構（ＶＶＴ） １５８…イグナイタ １５５…排気弁 １６０…ディストリビュータ １６２…点火プラグ １６４…アクセルペダル １６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ １６５…ブレーキペダル １６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ １７０…ＥＦＩＥＣＵ １７４…水温センサ １７６…回転数センサ １７８…回転角度センサ １７９…スタータスイッチ １８２…シフトレバー １８４…シフトポジションセンサ １９０，１９０Ａ…制御ユニット １９１…第１の駆動回路 １９２…第２の駆動回路 １９４…バッテリ １９９…残容量検出器 ２００…吸気口 ２０２…排気口 ２３２…アウタロータ ２３４…インナロータ ２３８…回転トランス ２４０…吸気カムシャフト ２４２…吸気カムシャフト・タイミング・ギヤ ２４４…排気カムシャフト ２４６…排気カムシャフト・タイミング・ギヤ ２４８…タイミングベルト ２５０…ＶＶＴプーリ ２５２…可動ピストン ２５４…ＯＣＶ ２５６…エンジンオイルポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長瀬 健一 愛知県刈谷市東刈谷町１−23−４−201 (56)参考文献 特開 平９−154205（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−232817（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−312905（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−174208（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 11/14 B60K 6/02 B60K 17/04 F02D 29/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の運転範囲で運転される原動機と、
   該原動機の出力する動力の少なくとも一部を用いて発電
   する発電機と、駆動軸に出力される動力が要求動力とな
   るよう運転される電動機と、を備えたハイブリッド車輌
   の該原動機の運転を制御する装置であって、 前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータに基
   づいて求める要求動力演算手段と、 該要求動力が所定の判定値以上か否かを判断し、該要求
   動力が該判定値以上の場合には、前記原動機を運転する
   原動機運転手段と、 前記ハイブリッド車輌の駆動軸に介装され、該駆動軸へ
   の動力の伝達経路の状態を切り換えるシフト手段と、 該伝達経路の状態に応じて、前記判定値を変更する判定
   値変更手段とを備えた原動機の運転制御装置。
2. 【請求項２】 前記シフト手段は、前記伝達経路の状態
   として、パーキング、ドライブ、リバース、ニュートラ
   ルのうちの少なくとも２以上の状態の切り換えが可能な
   手段である請求項１記載の原動機の運転制御装置。
3. 【請求項３】 前記原動機運転手段は、前記原動機の運
   転開始と運転停止とを、異なる判定値により判定する手
   段である請求項１記載の原動機の運転制御装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の原動機の運転制御装置で
   あって、 前記発電機により発電された電力の少なくとも一部によ
   り充電可能なバッテリを備えると共に、 前記要求動力演算手段は、前記パラメータとして、該バ
   ッテリの状態を用いて前記要求動力を求める手段である
   原動機の運転制御装置。
5. 【請求項５】 請求項２記載の原動機の運転制御装置で
   あって、 前記判定値変更手段は、前記伝達経路の状態がドライブ
   状態の場合には、前記判定値を、前記車輌の運転状態に
   応じて、ドライブ以外の状態の前記判定値以上の値に設
   定することある手段である原動機の運転制御装置。
6. 【請求項６】 所定の運転範囲で運転される原動機の動
   力を駆動軸に伝達する動力伝達経路に、３軸のうちいず
   れか２軸へ動力が入出力されたとき、該入出力された動
   力に基づいて定まる動力を残余の１軸へ入出力する３軸
   式動力入出力手段を設け、前記３軸のうちの２軸に、前
   記駆動軸と前記原動機の出力軸とを結合すると共に、前
   記３軸のうちの残余の１軸に電動機を結合し、 前記原動機の動力を前記３軸式動力入出力手段を介し
   て、前記駆動軸に出力するハイブリッド車輌の運転制御
   装置であって、 前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータに基
   づいて求める要求動力演算手段と、 該要求動力が所定の判定値以上か否かを判断し、該要求
   動力が該判定値以上の場合には、前記原動機を運転する
   原動機運転手段と、 前記ハイブリッド車輌の駆動軸に介装され、該駆動軸へ
   の動力の伝達経路の状態を切り換えるシフト手段と、 該伝達経路の状態に応じて、前記判定値を変更する判定
   値変更手段とを備えたハイブリッド車輌の運転制御装
   置。
7. 【請求項７】 前記シフト手段は、前記伝達経路の状態
   として、パーキング、ドライブ、リバース、ニュートラ
   ルのうちの少なくとも２以上の状態の切り換えが可能な
   手段である請求項６記載のハイブリッド車輌の運転制御
   装置。
8. 【請求項８】 請求項６記載のハイブリッド車輌の運転
   制御装置であって、 前記原動機の動力の少なくとも一部により運転されて発
   電を行なう発電機と、 前記発電機により発電された電力の少なくとも一部によ
   り充電可能なバッテリとを備えると共に、 前記要求動力演算手段は、前記パラメータとして、該バ
   ッテリの状態を用いて前記要求動力を求める手段である
   ハイブリッド車輌の運転制御装置。
9. 【請求項９】 前記要求動力演算手段は、前記パラメー
   タとして、該バッテリへの充電要求および前記駆動軸に
   出力すべき動力を用いて前記要求動力を求める手段であ
   る請求項８記載のハイブリッド車輌の運転制御装置。