JP3452866B2 - 内燃機関の回転数制御装置を有するハイブリッド車両 - 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、内燃機関と電動機
とを動力源とし、内燃機関を所定状況下において目標ア
イドル回転数で運転制御するアイドル制御と、このアイ
ドル制御とは異なる回転数制御要求に基づいて内燃機関
の回転数を制御する回転数制御装置を搭載したハイブリ
ッド車両に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、内燃機関と電動機とを動力源とし
て備えるハイブリッド車両が提案されている。こうした
ハイブリッド車両であっても、内燃機関のみを動力源と
する既存の車両と同様に、内燃機関を約１０００ｒｐｍ
程度の低回転数のアイドル回転数で運転制御するアイド
ル制御が行われている。 【０００３】ところで、ハイブリッド車両では、内燃機
関を車両動力として運転制御するほか、内燃機関を種々
の目的で制御する場合がある。例えば、内燃機関を駆動
軸とは結合させず発電機と結合したいわゆるシリーズハ
イブリッド車両では、内燃機関の動力で発電機を駆動し
て発電させ、この電力でバッテリ充電を図る等の目的
で、内燃機関の回転数を制御することがある。 【０００４】内燃機関に加え電動機も駆動軸に結合した
パラレルハイブリッド車両では、電動機を力行すること
で、内燃機関から駆動軸に伝達された動力を補って、駆
動軸から要求動力を出力して走行することができる。こ
のパラレルハイブリッド車両にあっても、シリーズハイ
ブリッド車両と同様に内燃機関を発電機と結合している
ことから、発電電力によるバッテリ充電の目的で、内燃
機関の回転数を制御することがある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このように、ハイブリ
ッド車両では、アイドル制御による回転数制御とそれ以
外の制御要求による回転数制御を行う都合上、次のよう
な不具合が指摘されるに至った。 【０００６】今、アイドル制御以外の制御要求、例え
ば、発電機を介した発電要求（充放電要求）から、内燃
機関をアイドル回転数（約１０００ｒｐｍ）を越える回
転数（例えば、１５００ｒｐｍ）で発電機により運転制
御している状況を考える。こうした制御状況下にあって
も内燃機関はアイドル制御の制約を受けることから、内
燃機関の吸気スロットル或いはそのバイパス管路のバル
ブは、その時の回転数（１５００ｒｐｍ）をアイドル回
転数（約１０００ｒｐｍ）とすべく、大きく絞り側に駆
動制御される。そして、内燃機関を１５００ｒｐｍの回
転数で制御する制御要求が解除されると、内燃機関はア
イドル制御により回転数制御される。具体的には、スロ
ットル開度制御、燃料噴射と点火制御が行われる。この
際、スロットルやバイパスバルブは既に絞り側に駆動済
みであることから、吸入空気が不足して、回転数がアイ
ドル回転数を下回ってしまうアンダーシュートが起きた
り、これに伴う振動を起こすことがあった。また、場合
によっては、エンジンストールを起こす虞もあった。特
に、ハイブリッド車両では、車両の走行状態に応じて発
電機を介して内燃機関を種々制御するので、減速走行時
等にあっては、過充放電防止のためやドライバビリティ
維持等のために発電機を介した回転数制御を行う状況で
ありながら、内燃機関をアイドル制御すべき状況が起き
がちである。 【０００７】上述の課題は、ハイブリッド車両に限定さ
れた課題ではない。内燃機関のアイドル制御と、アイド
ル制御以外の制御要求で内燃機関の回転数を制御する回
転数制御とを行う全て機構に共通の課題であった。本発
明は、かかる課題を解決するためになされたものであ
り、内燃機関のアイドル制御の実行に伴う不具合を解消
し、信頼性を高めることを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段およびその作用・効果】か
かる課題の少なくとも一部を解決するため、本発明のハ
イブリッド車両は、内燃機関と第１の電動機とを動力の
供給源として搭載し、該内燃機関に結合された第２の電
動機によって内燃機関の回転数制御を行いつつ走行する
ハイブリッド車両であって、前記内燃機関を所定状況下
において目標アイドル回転数で運転制御するため、前記
内燃機関の回転数と前記目標アイドル回転数との偏差を
是正するよう前記内燃機関の回転数を制御するアイドル
制御手段と、前記第２の電動機の制御上の要求に基づい
て、前記内燃機関の回転数を制御する回転数制御手段
と、前記回転数制御手段による内燃機関の制御状況下に
おいて前記所定状況が発現した場合には、前記アイドル
制御手段による回転数制御の実行を制限する制限手段
と、を備えることを特徴とする。 【０００９】上記構成を有する本発明のハイブリッド車
両では、アイドル制御手段とは異なる回転数制御要求、
即ち第２の電動機の制御上の要求（以下、説明の便宜
上、単に他の制御要求という）があれば、この他の制御
要求に基づいて内燃機関の回転数を制御する。そして、
このような回転数制御（以下、説明の便宜上、この回転
数制御を他の回転数制御という）の状況下で、アイドル
制御手段による運転制御が求められる所定状況が発現し
てアイドル制御手段による回転数制御（アイドル回転数
制御）に推移しても、このアイドル回転数制御はその実
行が制限される。よって、アイドル回転数制御への推移
時において、回転数制御の制御度合いを抑制したりでき
る。或いは、他の制御要求に基づく他の回転数制御の状
況の間にはアイドル回転数制御自体を中断しておいて、
アイドル回転数制御推移時から当該制御を実行し、内燃
機関を目標アイドル回転数で運転制御するようにするこ
とができる。このため、他の制御要求に基づいた他の回
転数制御がなされないままアイドル回転数制御に推移し
た場合とほぼ同様に、内燃機関を目標アイドル回転数で
運転制御できる。 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【００１３】よって、上記の本発明のハイブリッド車両
によれば、上記したようなアイドル回転数制御の実行に
伴う不具合を回避でき、制御の信頼性を高めることがで
きる。特に、本発明のハイブリッド車両では、車両走行
において頻繁に起きる減速走行時等において、過充放電
防止やドライバビリティ維持等を目的とした回転数制御
を行ってこれら目的を達成しつつ、内燃機関を確実に目
標アイドル回転数で好適に運転制御して、その後の内燃
機関運転（例えば、加速運転）に備えることができる。 【００１４】なお、本発明のハイブリッド車両は、シリ
ーズハイブリッド車両およびパラレルハイブリッド車両
のいずれの構成でもよい。上述の第１の電動機と第２の
電動機とを異なる電動機とし、エンジンと駆動軸とは結
合されていない構成を適用すれば、シリーズハイブリッ
ド車両となる。また、第１の電動機と第２の電動機とを
異なる電動機とし、エンジンと駆動軸とを結合すれば、
電動機を２つ備えたパラレルハイブリッド車両となる。
さらに、第１の電動機と第２の電動機とを共通の電動機
とすれば、電動機を１つ備えたパラレルハイブリッド車
両となる。 【００１５】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。図１は実施例のハイブリッド車両
が有する動力系統の構成を示す説明図、図２は図１のハ
イブリッド車両におけるエンジンを中心とした概略構成
を示す構成図である。説明の都合上、まず図２を用い
て、車両全体の構成から説明する。 【００１６】図示するように、実施例のハイブリッド車
両は、ガソリンを燃料として動力を出力するエンジン１
５０を備える。このエンジン１５０は、吸気系からスロ
ットルバルブ１６６を介して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１５
２に吸入する。エンジン１５０は、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。ここで、スロット
ルバルブ１６６はスロットルアクチュエータ１６８によ
り開閉駆動される。点火プラグ１６２は、イグナイタ１
５８からディストリビュータ１６０を介して導かれた高
電圧によって電気火花を形成し、混合気はその電気火花
によって点火されて爆発燃焼する。 【００１７】また、エンジン１５０の吸気系には、スロ
ットルバルブ１６６の設けられた吸気部分を迂回するよ
うにバイパス通路１６７が形成されている。このバイパ
ス通路１６７には、アイドルスピードコントロールバル
ブ（以下、ＩＳＣＶと呼ぶ）１６７ａが設けられてい
る。ＩＳＣＶ１６７ａは、リニアソレノイドによって開
弁度が制御される高速応答性に優れた弁体を備えてお
り、この弁体の閉開の時間比に相当するデューティ比を
有するデューティ信号をリニアソレノイドに出力するこ
とにより、空気流量を高精度に制御する。このＩＳＣＶ
１６７ａを用いることで、一般的に大型のＤＣモータか
ら構成されるスロットルアクチュエータ１６８を使用す
ることなく、エンジン１５０のアイドリング時の吸入空
気量を高速制御することができる。 【００１８】エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１
７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０は内部
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、エンジン１５０の燃料噴射量その他
の制御を実行する。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、スロットルバルブ１６６の開度（ポジショ
ン）を検出するスロットルバルブポジションセンサ１７
１、エンジン１５０の負荷を検出する吸気管負圧センサ
１７２、エンジン１５０の水温を検出する水温センサ１
７４、ディストリビュータ１６０に設けられクランクシ
ャフト１５６の回転数と回転角度を検出する回転数セン
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。 【００１９】動力系統には、他にモータＭＧ１，ＭＧ２
が備えられている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、同期電動
機であり、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１
３２，１４２と、回転磁界を形成する三相コイル１３
１，１４１が巻回されたステータ１３３，１４３とを備
える。ステータ１３３，１４３はケース１１９に固定さ
れている。モータＭＧ１，ＭＧ２のステータ１３３，１
４３に巻回された三相コイル１３１，１４１は、それぞ
れ駆動回路１９１，１９２を介してバッテリ１９４に接
続されている。駆動回路１９１，１９２は、各相ごとに
スイッチング素子としてのトランジスタを２つ１組で備
えたトランジスタインバータである。駆動回路１９１，
１９２は制御ユニット１９０に接続されている。制御ユ
ニット１９０からの制御信号によって駆動回路１９１，
１９２のトランジスタがスイッチングされるとバッテリ
１９４とモータＭＧ１，ＭＧ２との間に電流が流れる。
モータＭＧ１，ＭＧ２はバッテリ１９４からの電力の供
給を受けて回転駆動する電動機として動作することもで
きるし（以下、この走行状態を力行と呼ぶ）、ロータ１
３２，１４２が外力により回転している場合には三相コ
イル１３１，１４１の両端に起電力を生じさせる発電機
として機能してバッテリ１９４を充電することもできる
（以下、この走行状態を回生と呼ぶ）。 【００２０】エンジン１５０とモータＭＧ１，ＭＧ２は
それぞれプラネタリギヤ１２０を介して機械的に結合さ
れている。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１，
リングギヤ１２２，プラネタリピニオンギヤ１２３を有
するプラネタリキャリア１２４から構成されている。サ
ンギヤ１２１は中央で回転する。プラネタリピニオンギ
ヤ１２３はサンギヤ１２１の周囲を自転しながら公転す
る。リングギヤ１２２はプラネタリピニオンギヤ１２３
の周囲で回転する。エンジン１５０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に結合されている。ダンパ１３０はクランクシャフ
ト１５６に生じる捻り振動を吸収するためのものであ
る。モータＭＧ１のロータ１３２は、サンギヤ軸１２５
に結合されている。モータＭＧ２のロータ１４２は、リ
ングギヤ軸１２６に結合されている。リングギヤ１２２
の回転は、チェーンベルト１２９を介して駆動軸１１２
および車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達される。 【００２１】実施例のハイブリッド車両の運転全体は制
御ユニット１９０により制御されている。制御ユニット
１９０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０と同様、内部にＣＰＵ、
ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピ
ュータである。制御ユニット１９０はＥＦＩＥＣＵ１７
０と接続されており、両者は種々の情報を相互に通信し
合うことが可能である。例えば、ＥＦＩＥＣＵ１７０は
エンジン水温を水温センサ１７４により検出しているの
で、制御ユニット１９０は通信によりエンジン水温を取
得することができる。逆に、制御ユニット１９０は、エ
ンジン１５０の制御に必要となるトルク指令値や回転数
の指令値或いは現在のエンジン制御の状況などの情報を
ＥＦＩＥＣＵ１７０に送信することにより、エンジン１
５０の運転を間接的に制御することができる。また、駆
動回路１９１，１９２のスイッチングを制御することに
より、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転を直接制御すること
ができる。 【００２２】かかる制御を実現するために制御ユニット
１９０には、種々のセンサ、例えば、運転者によるアク
セルの踏み込み量を検出するためのアクセルペダルポジ
ションセンサ１６５、および駆動軸１１２の回転数を知
るための回転数センサ１４４などが設けられている。こ
の他、制御ユニット１９０には、図示を省略したセンサ
として、シフトレバーに設けられたシフトポジションセ
ンサや、ブレーキペダルに設けられたブレーキペダルポ
ジションセンサなども接続されている。リングギヤ軸１
２６と駆動軸１１２は機械的に結合されているため、本
実施例では、駆動軸１１２の回転数を知るための回転数
センサ１４４をリングギヤ軸１２６に設け、モータＭＧ
２の回転を制御するためのセンサと共通にしている。ま
た、制御ユニット１９０は、サンギヤ軸１２５の回転角
度θｓ、リングギヤ軸１２６の回転角度θｒ、第１の駆
動回路１９１からの電流値Ｉｕ１，Ｉｖ２、第２の駆動
回路１９２からの電流値Ｉｕ２，Ｉｖ２、バッテリ１９
４の残容量ＢRMなどの入力を受け、これらを用いてモー
タ制御等を行う。 【００２３】かかるハイブリッド車両の基本的な動作を
説明するために、まずプラネタリギヤ１２０の動作につ
いて説明する。プラネタリギヤ１２０は、上述した３つ
の回転軸のうち、２つの回転軸の回転数およびトルク
（以下、両者をまとめて回転状態とよぶ）が決定される
と残余の回転軸の回転状態が決まるという性質を有して
いる。各回転軸の回転状態の関係を次式（１）に示す。 【００２４】 Ｎｒ＝（１＋ρ）・Ｎｃ−ρ・Ｎｓ； Ｎｃ＝（Ｎｒ＋ρ・Ｎｓ）／（１＋ρ）； Ｎｓ＝(（Ｎｃ−Ｎｒ）／ρ）＋Ｎｃ； Ｔｓ＝（ρ／（１＋ρ））・Ｔｃ； Ｔｒ＝(１／（１＋ρ）)×Ｔｃ …（１） 【００２５】ここで、Ｎｓ，Ｔｓはサンギヤ軸１２５の
回転数およびトルク、Ｎｒ，Ｔｒはリングギヤ軸１２６
の回転数およびトルク、Ｎｃ，Ｔｃはプラネタリキャリ
ア軸１２７の回転数およびトルクである。また、ρは次
式で表される通り、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２
のギヤ比である。 ρ＝サンギヤ１２１の歯数／リングギヤ１２２の歯数 【００２６】本実施例のハイブリッド車両は、プラネタ
リギヤ１２０の作用に基づいて、種々の状態で走行する
ことができる。例えば、ハイブリッド車両が走行を始め
た比較的低速な状態では、エンジン１５０を停止したま
ま、モータＭＧ２を力行することにより駆動軸１１２に
動力を伝達して走行する。同様にエンジン１５０をアイ
ドル運転したまま走行することもある。このアイドル運
転については後に詳述する。 【００２７】ハイブリッド車両が所定の速度に達する
と、制御ユニット１９０はモータＭＧ１に正のトルクが
掛かるよう当該モータを制御し、こうして制御されたモ
ータＭＧ１によってエンジン１５０をクランキングして
始動する。このとき、モータＭＧ１の反力トルクがプラ
ネタリギヤ１２０を介してリングギヤ１２２にも出力さ
れる。制御ユニット１９０はこの反力トルクを相殺しつ
つ要求動力を駆動軸１１２から出力するようにモータＭ
Ｇ２の運転を制御する。 【００２８】エンジン１５０が運転している状態では、
その動力を種々の回転数およびトルクの回転状態に変換
して駆動軸１１２から出力し、走行する。エンジン１５
０を運転してプラネタリキャリア軸１２７を回転させる
と、上式（１）を満足する条件下で、サンギヤ軸１２５
およびリングギヤ軸１２６が回転する。リングギヤ軸１
２６の回転による動力はそのまま車輪１１６Ｒ，１１６
Ｌに伝達される。サンギヤ軸１２５の回転による動力は
モータＭＧ１で電力として回生することができる。一
方、モータＭＧ２を力行すれば、リングギヤ軸１２６を
介して車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに動力を出力することが
できる。エンジン１５０からリングギヤ軸１２６に伝達
されるトルクが不足する場合にはモータＭＧ２を力行す
ることによりトルクをアシストする。モータＭＧ２を力
行するための電力にはモータＭＧ１で回生した電力およ
びバッテリ１４９に蓄えられた電力を用いる。制御ユニ
ット１９０は駆動軸１１２から出力すべき要求動力に応
じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転を制御する。 【００２９】プラネタリギヤ１２０は、リングギヤ１２
２が停止した状態で、プラネタリキャリア１２４および
サンギヤ１２１を回転させることが可能である。従っ
て、車両が停止した状態でもエンジン１５０は運転可能
である。例えば、バッテリ１９４の残容量が少なくなれ
ば、エンジン１５０を始動し、モータＭＧ１を回生運転
することにより、バッテリ１９４を充電する。車両が停
止しているときでもモータＭＧ１を力行すれば、そのト
ルクによってエンジン１５０をクランキングし、始動す
ることができる。このとき、制御ユニット１９０はモー
タＭＧ２を制御して、モータＭＧ１の反力トルクを相殺
する。 【００３０】次に、上記した構成を備える本実施例のハ
イブリッド車両におけるアイドル回転数制御について説
明する。このアイドル回転数制御は、エンジン１５０を
無負荷状況下において目標アイドル回転数（例えば、１
０００ｒｐｍ）で運転制御するものであり、ハイブリッ
ド車両が採り得る各種の運転モードにおいて随時実行さ
れる。この場合、各運転モードでのエンジン・モータの
統括制御は制御ユニット１９０にて実行されるので、ア
イドル回転数制御をこの制御ユニット１９０にて統括制
御の一処理として実行するようにもできる。また、アイ
ドル回転数制御を制御ユニット１９０の統括制御から切
り離し、エンジン制御を行うＥＦＩＥＣＵ１７０にてア
イドル回転数制御を実行するようにすることもできる。
よって、エンジン・モータの統括制御についての簡単な
説明と併せて、本実施例のアイドル回転数制御について
説明することとする。 【００３１】まず、この統括制御について説明する。図
３はエンジン・モータを統括的に制御する運転制御ルー
チンを表すフローチャートである。運転制御ルーチンが
実行されると、制御ユニット１９０は、まずリングギヤ
軸１２６の回転数Ｎｒを入力する処理を行なう（ステッ
プＳ１００）。リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは、図
示しないレゾルバから読み込んだリングギヤ軸１２６の
回転角度θｒから求めることができる。次に、アクセル
ペダルポジションセンサ１６５からのアクセルペダルポ
ジションＡＰを読み込む（ステップＳ１０２）。アクセ
ルペダルは運転者が出力トルクが足りないと感じたとき
に踏み込まれるから、アクセルペダルポジションＡＰは
運転者の欲している出力トルク（すなわち、駆動輪１１
６Ｒ，１１６Ｌに出力されるトルク）に対応するものと
なる。 【００３２】続いて、読み込まれたアクセルペダルポジ
ションＡＰに応じてリングギヤ軸１２６に出力すべきト
ルクの目標値であるトルク指令値Ｔｒ＊を導出する処理
を行なう（ステップＳ１０４）。ここで、アクセルペダ
ルポジションＡＰに応じて駆動輪１１６Ｒ，１１６Ｌに
出力すべきトルクを導出せずに、リングギヤ軸１２６に
出力すべきトルクを導出するのは次の理由による。リン
グギヤ軸１２６はプラネタリギヤ１２０，チェーンベル
ト１２９およびディファレンシャルギヤ１１４を介して
駆動輪に機械的に結合されているから、リングギヤ軸１
２６に出力すべきトルクを導出すれば、駆動輪に出力す
べきトルクを導出する結果となるからである。なお、ト
ルク指令値Ｔｒ＊の値の導出には、トルク指令値Ｔｒ＊
とリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとアクセルペダルポ
ジションＡＰとの関係を示すマップを予めＲＯＭ１９０
ｂに記憶しておき、このマップと読み込まれたアクセル
ペダルポジションＡＰおよびリングギヤ軸１２６の回転
数Ｎｒに基づいてトルク指令値Ｔｒ＊の値を導出するよ
うにすればよい。 【００３３】次に、導き出されたトルク指令値Ｔｒ＊と
読み込まれたリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとから、
リングギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒを計算
（Ｐｒ＝Ｔｒ＊×Ｎｒ）により求める（ステップＳ１０
６）。続いて、バッテリ１９４の残容量ＢRMを読み込む
処理を行なって（ステップＳ１０８）、運転モードの判
定処理を行なう（ステップＳ１１０）。この運転モード
の判定処理は、ステップＳ１００ないしＳ１０８で読み
込んだデータや計算したデータなどを用いて、そのとき
の動力出力装置１１０のより適切な運転モードを判定す
る。なお、運転モード判定処理は、本発明の要旨と直接
関係しないので、詳細な説明については省略する。 【００３４】運転モードの判定処理では、読み込みデー
タ等により、バッテリ１９４の残容量ＢRWに基づくバッ
テリの充放電の必要性、モータＭＧ２のみによる駆動可
能性、パワーアシストの必要性等を判定する。そして、
この結果に応じて、その時点の運転モードを、モータＭ
Ｇ１によるバッテリ１９４の充放電モード、エンジン出
力をモータＭＧ２で賄うパワーアシストモード、サンギ
ヤ軸１２５の回転を停止した状態のロックアップモー
ド、モータＭＧ２のみによるモータ駆動モード、或い
は、通常の運転を行なう通常運転モードのいずれかを設
定する。 【００３５】こうして運転モードが設定されると、設定
された各運転モードに応じたトルク制御処理（ステップ
Ｓ１１２〜１２０）に移行する。そして、各トルク制御
処理にて、エンジン並びに各モータの必要トルクや回転
数を求め、これに応じたエンジン制御とモータ制御を実
行する。この各トルク制御処理において、エンジン１５
０を上記の目標アイドル回転数で運転制御する必要が生
じると、以下に説明するアイドル回転数制御を実行す
る。 【００３６】図４はアイドル回転数制御を制御ユニット
１９０における上記の運転制御ルーチンから切り離し、
ＥＦＩＥＣＵ１７０にて実行するようにしたアイドル回
転数制御を表すフローチャートである。このアイドル回
転数制御ルーチンは、所定時間ごとに繰り返しＥＦＩＥ
ＣＵ１７０にて実行されるものであり、図示するよう
に、まず、制御ユニット１９０の側の運転制御において
エンジン回転数制御を実行中か否かを判定する（ステッ
プＳ２００）。ＥＦＩＥＣＵ１７０は、制御ユニット１
９０との間で既述したように種々の情報通信を行ってい
るので、制御ユニット１９０からの通信情報により上記
の判定を行う。 【００３７】ここで、エンジン回転数制御中であると判
定すれば、アイドル回転数制御の実行を制限する制限処
理を行い（ステップＳ２１０）、本ルーチンを一旦終了
する。 【００３８】本実施例のアイドル回転数制御では、エン
ジン１５０が無負荷状況下にあるときに、その時のエン
ジン回転数（実回転数）と目標アイドル回転数（１００
０ｒｐｍ）との偏差を求め、エンジン回転数（実回転
数）が目標アイドル回転数（１０００ｒｐｍ）に一致す
るよう偏差に応じてフィードバック制御するようにし
た。より具体的に説明すると、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、
回転数センサ１７６からエンジン１５０の実回転数を読
み込み、これと目標アイドル回転数との偏差を演算す
る。そして、この偏差にフィードバックゲイン等の常数
を乗じる等の演算を行って、スロットルバルブ１６６や
バイパス通路１６７のＩＳＣＶ１６７ａの開度、並びに
開度に応じた燃料噴射量等を求め、その求めた開度や燃
料噴射量で各バルブ並びに燃料噴射弁１５１を駆動制御
する。なお、こうした制御と平行して、点火プラグ１６
２を点火制御する。 【００３９】上記のステップＳ２１０では、こうしたア
イドル回転数制御の実行を制限する。例えば、偏差やバ
ルブ開度、燃料噴射量の演算等を行うものの、バルブ駆
動や燃料噴射弁１５１駆動については行わないようにす
る。或いは、種々の演算を含めバルブ駆動や燃料噴射弁
１５１駆動も行わないようにすることもできる。また、
バルブ開度や燃料噴射量をアイドル回転数制御の際に常
用する初期値に設定し、バルブ駆動や燃料噴射弁１５１
駆動については行わないようにすることもできる。従っ
て、上記の各トルク制御においてエンジン回転数制御の
実行中の間は、ステップＳ２１０でのアイドル回転数制
御の実行制限により、スロットルバルブ１６６やＩＳＣ
Ｖ１６７ａ並びに燃料噴射弁１５１を不用意に駆動させ
ることがない。なお、このステップＳ２１０では、点火
プラグ１６２の点火制御も行われない。 【００４０】一方、ステップＳ２００で、エンジン１５
０が無負荷状況下にありながら上記の各トルク制御にお
いてエンジン回転数制御が実行されていないと判定した
場合は、上記したアイドル回転数制御を実行し（ステッ
プＳ２２０）、一旦本ルーチンを終了する。これによ
り、エンジン１５０を目標アイドル回転数でフィードバ
ック制御しつつ回転制御することができる。 【００４１】以上説明したアイドル回転数制御ルーチン
によれば、次の利点がある。ハイブリッド車両を最適な
運転モードで走行制御している間に、例えば充放電トル
ク制御からの要請でエンジン１５０をモータＭＧ１で回
転数制御していると、この場合には、ステップＳ２１０
によりスロットルバルブ１６６やＩＳＣＶ１６７ａを駆
動させない。よって、車両の走行状態が変化してこのモ
ータＭＧ１による回転数制御が解除され（ステップＳ２
００否定判定）、アイドル回転数制御が実行されると、
その時点から、上記の偏差に基づいたバルブ開度並びに
燃料噴射量で、スロットルバルブ１６６やＩＳＣＶ１６
７ａおよび燃料噴射弁１５１を駆動する。このため、ア
イドル回転数制御に先だってバルブ等が駆動するような
ことがないので、吸入空気量と燃料噴射量の整合が採ら
れた状態でのエンジンの点火駆動を起こすことができ、
エンジン１５０を目標アイドル回転数で好適に制御でき
る。この結果、既述したアンダーシュートやエンジンス
トールといった不具合を回避でき、アイドル回転数制御
の信頼性を高めることができる。 【００４２】次に、各運転モードでエンジン・モータを
統括的に制御する図３の運転制御ルーチンの一環として
制御ユニット１９０の側でアイドル回転数制御を実行
し、ＥＦＩＥＣＵ１７０ではアイドル回転数制御に必要
な制御量を演算するようにした場合について説明する。
図５はアイドル回転数制御の実行に際しＥＦＩＥＣＵ１
７０で行う制御量演算ルーチンを表すフローチャート、
図６はこの制御量演算ルーチンで求めた制御量を用いた
場合のアイドル回転数制御の実行の様子を説明するため
の説明図である。 【００４３】図５に示す制御量演算ルーチンは、所定の
繰り返し時間（数μｍｉｎ；ｎ）で繰り返しＥＦＩＥＣ
Ｕ１７０にて実行されるものであり、まず、アイドル回
転数制御の演算要求（ＩＳＣ演算要求）があるか否かを
判定する（ステップＳ３００）。このＩＳＣ演算要求
は、制御ユニット１９０が実行する上記の運転制御ルー
チンに基づく様々な走行状況において、エンジン１５０
がこれと結合されたモータＭＧ１の制御要請（具体的に
は、バッテリ充放電）から当該モータＭＧ１により回転
制御されている際に、車速、アクセル操作に基づく要求
トルク等の状況に応じて出されるものである。ここで、
ＩＳＣ演算要求について先に説明する。 【００４４】制御ユニット１９０は、図６に示すよう
に、時刻ｔ０でアクセル操作が解消されたために車両を
減速走行させるような場合、操作者の意図（アクセルオ
フによる減速要求）に答えるべく、エンジン回転数を速
やかに低減させる。より詳しくは、時刻ｔ０から燃料噴
射をカットすると共に、モータＭＧ１によりエンジン１
５０の回転数を低減制御する。こうして、エンジン負荷
が無負荷状態となり、エンジン１５０がモータＭＧ１に
よる回転制御を受けつつエンジン回転数が所定値（例え
ば、約１５００ｒｐｍ）となると（時刻ｔ１）、ＩＳＣ
演算要求フラグをセットし、ＩＳＣ演算要求を出す。そ
して、制御ユニット１９０は、このＩＳＣ演算要求フラ
グのセット後から、上記した偏差に応じたフィードバッ
ク制御によるＩＳＣ制御を実行し、演算したバルブ開度
並びに燃料噴射量でのバルブ駆動、燃料噴射弁駆動のほ
か、点火プラグ１６２の点火制御を行う。本実施例で
は、制御ユニット１９０の側の運転制御ルーチンにてＩ
ＳＣ制御を実行するが、上記偏差（後述の実効偏差Δ
Ｈ）の演算に、ＥＦＩＥＣＵ１７０が以下に説明する本
制御量演算ルーチンで求めたエンジン目標回転数演算値
t_ntcal を用いる。 【００４５】ここで、ＩＳＣ演算要求フラグのセット後
の制御ユニット１９０における運転制御について簡単に
説明する。制御ユニット１９０は、時刻ｔ１でのＩＳＣ
演算要求フラグのセット後も、モータＭＧ１等のトルク
状況を監視する。そして、エンジン１５０と結合された
モータＭＧ１のトルクが値ゼロとなると（図６；時刻ｔ
２）、それ以降は、ＩＳＣ制御のみによるエンジン回転
数制御を実行することになる。これは次のような理由に
よる。上記したアクセルオフ後の減速状況では、図１に
示した動力構成の都合上、モータＭＧ２は回生状態にあ
り、その電力はバッテリの充電に回される。このため、
モータＭＧ１を力行状態として電力を消費することで、
バッテリ１９４への電力受け入れ（充電）を所定のもの
に制限する。こうして力行状態にあるモータＭＧ１をＩ
ＳＣ演算要求フラグのセットと同時にトルクゼロの状態
とすると、モータにショックが起こり好ましくない。よ
って、このショック回避のためにＩＳＣ演算要求フラグ
のセット後にモータＭＧ１のトルクが値ゼロに徐変する
ようにするので（時刻ｔ１〜ｔ２）、当該トルクが値ゼ
ロとなると、ＩＳＣ制御のみによるエンジン回転数制御
となる。 【００４６】制御ユニット１９０でこうした制御が行わ
れる間、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、ステップＳ３００にて
ＩＳＣ演算要求の有無をＩＳＣ演算要求フラグの状態に
より判定し、ＩＳＣ演算要求が無いとすれば、エンジン
目標回転数演算値t_ntcal にその時のエンジン回転数en
e （実回転数）をセットする（ステップＳ３１０）。こ
のエンジン回転数ene は、回転数センサ１７６から読み
込まれる。その後、エンジン目標回転数entcalにエンジ
ン目標回転数演算値t_ntcal （＝ene ）をセットし（ス
テップＳ３２０）、本ルーチンを一旦終了する。従っ
て、ＩＳＣ演算要求が出されるまでは、エンジン目標回
転数entcalはエンジン回転数ene とされる。ところで、
制御ユニット１９０は、このエンジン目標回転数entcal
を受けてアイドル制御を実行するものの、ステップＳ３
１０はＩＳＣ演算要求が無い場合のものであることか
ら、次のようになる。 【００４７】既述したようにＩＳＣ演算要求は、エンジ
ン１５０がモータＭＧ１による回転制御を受けている状
況下にあることを前提とし、その状況下で上記の所定条
件（負荷状態、回転数）が成立すると出力される。よっ
て、エンジン１５０がモータＭＧ１による回転制御を受
けていない状況下でエンジンをアイドル回転数制御する
必要がある場合は、ＩＳＣ演算要求は出されない。この
ようにＩＳＣ演算要求を出さないままアイドル回転数制
御を実行する状況としては、以下のものが挙げられる。 【００４８】エンジンのアイドル回転数制御は、エンジ
ン１５０がモータＭＧ１による回転制御を受けている状
況のほか、種々の局面で必要となる。例えば、車両が停
止状態にあるときにエンジン１５０をセルモータ等で始
動させ、その後にアイドル回転数制御を実行する場合が
ある。こうした状況では、モータＭＧ１による回転制御
を要しないので、ＩＳＣ演算要求が出されないままアイ
ドル回転数制御が実行される。こうして、ＩＳＣ演算要
求が無いままアイドル回転数制御を実行する場合、つま
り、上記のステップＳ３１０を経た場合は、制御ユニッ
ト１９０は、エンジン回転数ene と最終的な目標アイド
ル回転数（１０００ｒｐｍ）との偏差を演算し、この偏
差に応じたバルブ開度並びに燃料噴射量で各バルブ並び
に燃料噴射弁１５１を駆動制御しつつ、点火プラグ１６
２をその点火時期に応じて点火制御する。つまり、制御
ユニット１９０がアイドル要求以外の要請（充放電要
請）でエンジン回転数制御を実行している際にＩＳＣ演
算要求を出さない状態では、実回転数を用いたアイドル
回転数制御が実行される。この場合、ステップＳ３２０
で求めたエンジン目標回転数entcalはエンジン回転数en
e であることから、上記の偏差演算にステップＳ３２０
のエンジン目標回転数entcalを用いることもできる。な
お、この場合は、エンジン１５０の制御は当初からアイ
ドル回転数制御のみに基づくものであるため、実回転数
を用いても支障は無い。 【００４９】その一方、制御ユニット１９０の側でアイ
ドル演算要求を出せば、つまり、エンジン１５０がモー
タＭＧ１による回転制御を受けている状況下でのアイド
ル回転数制御であれば、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、ステッ
プＳ３００での肯定判定を受けて、次の処理を行う。即
ち、この肯定判定に続いては、エンジン目標回転数演算
値t_ntcal を徐々に低減させる徐変処理を行って（ステ
ップＳ３３０）、その徐変処理結果をエンジン目標回転
数entcalにセットし（ステップＳ３２０）、本ルーチン
を一旦終了する。この場合、ＩＳＣ要求が出された直後
の本ルーチンでは、それ以前の本ルーチンにてエンジン
目標回転数entcalはエンジン回転数eneとされているの
で、このエンジン目標回転数演算値t_ntcal （＝ene ）
から徐変がなされる。本実施例では、ステップＳ３３０
の徐変処理として、次のなまし処理或いはレートリミッ
タ処理のいずれかの手法でエンジン目標回転数演算値t_
ntcal を徐変させた。 【００５０】なまし処理； t_ntcal ＝entcal_old＋（ntcaltag−entcal_old）／ｎ 【００５１】ここで、entcal_oldは、本ルーチンの前回
の実行の際に演算したエンジン目標回転数entcalであ
り、ntcaltagは、最終目標回転数（上記の１０００ｒｐ
ｍ）であり、ｎは、本ルーチンの上記した繰り返し演算
周期である。 【００５２】レートリミッタ処理； t_ntcal ＝entcal_old±α 【００５３】ここで、αは定数であり、処理結果のt_nt
cal は、その下限値を最終目標回転数ntcaltagでガード
するようにした。 【００５４】従って、エンジン１５０がモータＭＧ１に
よる回転制御を受けている状況下でＩＳＣ演算要求を出
してアイドル回転数制御に推移した場合には（図６；時
刻ｔ１以降）、上記した偏差の演算に図６に点線で示す
徐変処理演算値のエンジン目標回転数entcal（＝t_ntca
l ）を用いる。この徐変処理演算値のエンジン目標回転
数entcalは図中実線で示す実回転数より小さい側に徐変
したものであり、最終的な目標アイドル回転数（１００
０ｒｐｍ）より大きい。よって、この場合のアイドル回
転数制御は、エンジン回転数ene と徐変処理演算値のエ
ンジン目標回転数entcalとの偏差である実効偏差ΔＨを
も徐変させる。このため、アイドル回転数制御における
バルブ駆動（閉側駆動）の際、上記のように実効偏差Δ
Ｈを低減徐変することで、過剰なバルブの閉駆動を回避
できる。よって、時刻ｔ２にてアイドル回転数制御のみ
によりエンジン１５０が制御されても、吸入空気量の不
整合を抑制できるので、エンジン回転数の不用意な落ち
込みを招かず、エンジンストール等の不具合を起こすこ
とがない。この結果、アイドル回転数制御の信頼性を高
めることができる。 【００５５】これに対し、上記のステップＳ３３０を行
わず実回転数ene を偏差算出に用いた場合には、大きな
偏差によりバルブ駆動がなされる。よって、時刻ｔ２以
降でアイドル回転数制御のみによりエンジン１５０が制
御されることになると、それまでのバルブ閉駆動が過剰
なために吸入空気量が不整合となり、エンジンストール
等の不具合を起こすことがある。 【００５６】本実施例では、プラネタリギヤ１２０を適
用したハイブリッド車両を例示した。本発明はこれに関
わらず種々の構成からなるハイブリッド車両に適用可能
である。図７は変形例としてのハイブリッド車両の構成
を示す説明図である。このハイブリッド車両では、プラ
ネタリギヤ１２０およびモータＭＧ１に代えて、クラッ
チモータＣＭを備える。クラッチモータとは、相対的に
回転可能なインナロータ２０２およびアウタロータ２０
４を備える対ロータ電動機である。図７に示す通り、イ
ンナロータ２０２はエンジン１５０のクランクシャフト
１５６に結合され、アウタロータ２０４は駆動軸１１２
に結合されている。アウタロータ２０４には、スリップ
リング２０６を介して電力が供給される。アウタロータ
２０４側の軸にはモータＭＧ２も結合されている。その
他の構成は、本実施例のハイブリッド車両と同様であ
る。 【００５７】エンジン１５０から出力された動力は、ク
ラッチモータＣＭを介して駆動軸１１２に伝達すること
ができる。クラッチモータＣＭは、インナロータ２０２
とアウタロータ２０４との間に電磁的な結合を介して動
力を伝達する。この際、アウタロータ２０４の回転数が
インナロータ２０２の回転数よりも低ければ、両者の滑
りに応じた電力をクラッチモータＣＭで回生することが
できる。逆に、クラッチモータＣＭに電力を供給すれ
ば、インナロータ２０２の回転数を増速して駆動軸１１
２に出力することができる。エンジン１５０からクラッ
チモータＣＭを介して出力されたトルクが駆動軸１１２
から出力すべき要求トルクと一致しない場合には、モー
タＭＧ２で補償することができる。 【００５８】そして、クラッチモータを力行すること
で、エンジン１５０の回転数制御を行うことができる。
なお、こうした回転数制御を行う際には、インナロータ
２０２とアウタロータ２０４間での作用・反作用の原理
に基づき、反力トルクが車軸側に出力される。しかし、
この反力トルクはモータＭＧ２で相殺することができ
る。本発明をこの図７に示すハイブリッド車両に適用し
ても、クラッチモータによるエンジン回転数制御下でア
イドル回転数制御を行う際に、そのアイドル回転数制御
の信頼性を高めることができる。 【００５９】本発明は、このようにエンジン１５０の動
力を駆動軸に直接出力可能なパラレルハイブリッド車両
の他、いわゆるシリーズハイブリッド車両に適用するこ
とも可能である。図８は、シリーズハイブリッド車両の
構成を示す説明図である。シリーズハイブリッド車両で
は、エンジン１５０のクランクシャフトは発電機Ｇの回
転軸に機械的に結合されている。エンジン１５０は駆動
軸には結合されていない。エンジン１５０を運転するこ
とにより発電機Ｇで電力を発生することができる。発電
された電力は、バッテリに蓄電される。一方、駆動軸に
はモータＭが結合されている。モータＭはバッテリの電
力により回転する。 【００６０】シリーズハイブリッド車両では、バッテリ
の充電量に応じてエンジン１５０を運転・停止する。バ
ッテリの電力が消費され、充電が必要になるとエンジン
１５０を始動して充電を開始する。始動は発電機Ｇでエ
ンジン１５０をクランキングして行われ、始動後のエン
ジン運転状況において、エンジン１５０を発電機Ｇの制
御の要請から駆動している際に、エンジン１５０をアイ
ドル回転数制御する場合が起きる。よって、本発明を図
８のシリーズハイブリッド車両に適用しても、アイドル
回転数制御の信頼性を高めることができる。 【００６１】 【００６２】また、上記したＩＳＣ要求時のアイドル回
転数制御を実行するに当たり、その偏差演算において、
上記実施例では徐変演算したエンジン目標回転数entcal
（＝t_ntcal ）を用いたが、最終的な目標アイドル回転
数（１０００ｒｐｍ）を用いるようにすることもでき
る。この場合は、この最終的な目標アイドル回転数との
偏差演算対象となるエンジン回転数ene を、実際のエン
ジン回転数ene を低減補正したエンジン回転数ene （低
減補正値）とする。こうしても、アイドル回転数制御時
のバルブ開度や燃料噴射量等を定める偏差を少なくでき
るので、上記実施例と同様の効果を奏することができ
る。 【００６３】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、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。例え
ば、上記実施例では、ソフトウェアにより種々の制御を
実行しているが、これらをハードウェアによって実現す
るものとしても構わない。

【図面の簡単な説明】 【図１】実施例のハイブリッド車両が有する動力系統の
構成を示す説明図である。 【図２】図１のハイブリッド車両におけるエンジンを中
心とした概略構成を示す構成図である。 【図３】エンジン・モータを統括的に制御する運転制御
ルーチンを表すフローチャートである。 【図４】制御ユニット１９０における運転制御ルーチン
から切り離して実行するようにしたアイドル回転数制御
を表すフローチャートである。 【図５】アイドル回転数制御の際の目標アイドル回転数
の演算を行う制御量演算ルーチンを表すフローチャート
である。 【図６】この制御量演算ルーチンで求めた制御量を用い
た場合のアイドル回転数制御の実行の様子を説明するた
めの説明図である。 【図７】変形例としてのハイブリッド車両の構成を示す
説明図である。 【図８】別の変形例としてのシリーズハイブリッド車両
の構成を示す説明図である。 【符号の説明】 １１０…動力出力装置 １１２…駆動軸 １１４…ディファレンシャルギヤ １１６Ｒ，１１６Ｌ…車輪（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 １２９…チェーンベルト １３０…ダンパ １３１，１４１…三相コイル １３２，１４２…ロータ １３３，１４３…ステータ １４４…回転数センサ １４９…バッテリ １５０…エンジン １５１…燃料噴射弁 １５２…燃焼室 １５４…ピストン １５６…クランクシャフト １５８…イグナイタ １６０…ディストリビュータ １６２…点火プラグ １６５…アクセルペダルポジションセンサ １６６…スロットルバルブ １６７…バイパス通路 １６７ａ…アイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳ
ＣＶ） １６８…スロットルアクチュエータ １７１…スロットルバルブポジションセンサ １７２…吸気管負圧センサ 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 １９０…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 ２０２…インナロータ ２０４…アウタロータ ２０６…スリップリング ＭＧ１，ＭＧ２…モータ ＣＭ…クラッチモータ Ｇ…発電機 Ｍ…モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｄ ３３１ ３３１Ｚ 29/06 29/06 Ｄ (72)発明者 原田 修 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 日野 晴二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 阿部 真一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 山本 健児 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式 会社デンソー内 (72)発明者 川端 剛士 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式 会社デンソー内 (56)参考文献 特開 平11−107834（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−325348（ＪＰ，Ａ) 特開2000−97069（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−117009（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 6/02 - 6/04 B60L 11/00 - 11/18 F02D 29/00 - 29/06 F02D 41/16

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 内燃機関と第１の電動機とを動力の供給
   源として搭載し、該内燃機関に結合された第２の電動機
   によって内燃機関の回転数制御を行いつつ走行するハイ
   ブリッド車両であって、 前記内燃機関を所定状況下において目標アイドル回転数
   で運転制御するため、前記内燃機関の回転数と前記目標
   アイドル回転数との偏差を是正するよう前記内燃機関の
   回転数を制御するアイドル制御手段と、 前記第２の電動機の制御上の要求に基づいて、前記内燃
   機関の回転数を制御する回転数制御手段と、 前記回転数制御手段による内燃機関の制御状況下におい
   て前記所定状況が発現した場合には、前記アイドル制御
   手段による回転数制御の実行を制限する制限手段と、 を備えることを特徴とするハイブリッド車両。