JP3882737B2 - ハイブリッド自動車およびその制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、無段変速機を介して車軸に動力を出力可能なエンジンおよびモータを備え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、運転者がアクセルペダルを踏み込みんで要求動力が急増して無段変速機をダウンシフトする際には、ダウンシフトの最中にエンジンから無段変速機を介して車軸に出力される動力では不足する動力をモータにより出力している。
【０００３】
しかしながら、特許文献１記載のハイブリッド自動車では、モータは変速機の変速比の急変更に伴い運転状態の急変を強いられることにより効率の低い運転ポイントでも運転しなくてはならず、車両全体のエネルギ効率を低下させる場合があった。
【０００４】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、運転者が要求する動力の急変に伴って変速機の変速比が急変更される最中における車両のエネルギ効率を向上させることを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、運転者が要求する動力の急変に伴って変速機の変速比が急変更される最中でも要求される動力を出力することを目的の一つとする。
【０００５】
なお、出願人は、無段変速機を介して前輪の車軸に動力を出力可能なエンジンおよび前輪用モータと後輪の車軸に動力を出力する後輪用モータとを備えるハイブリッド自動車であって、渋滞走行時には、エンジンと前輪用モータとを停止させた状態で後輪用モータのみで走行することにより、無段変速機によるエネルギ損失を低減し、これにより、車両全体のエネルギ効率の向上を図るものを提案している（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−８９６８７号公報（第６〜７頁、図１、図５）
【特許文献２】
特開２００１−１５８２５４号公報（図１）
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、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。
【０００８】
本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力と前記変速機の目標変速比とを設定する目標値設定手段と、
前記設定された目標動力が出力されるよう該内燃機関を運転制御すると共に前記設定された目標変速比となるよう前記変速機を駆動制御し、前記設定された要求動力のうち該内燃機関から出力される動力では不足する動力が前記第１電動機および／または前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記目標値設定手段により前記要求動力の急変に伴って前記目標変速比が所定値以上変更されるよう設定された急変更設定時には、前記要求動力の急変のときから前記変速機の変速比が前記目標変速比の近傍に達するまで、前記不足する動力が前記第１電動機に優先して前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御する手段である
ことを要旨とする。
【０００９】
この本発明のハイブリッド自動車では、運転者のアクセル操作に基づいて設定された要求動力の急変に伴って目標変速比が所定値以上変更される際には、要求動力の急変のときから変速機の変速比が目標変速比の近傍に達するまで、要求動力のうち内燃機関から出力される動力では不足する動力が、変速機を介して動力を出力する第１電動機に優先して変速機を介さずに動力を出力する第２電動機から出力されるよう制御する。即ち、変速比の急変更に伴って運転状態の急変を強いられる第１電動機に優先してこうした運転状態の急変が生じない第２電動機を駆動制御するのである。この結果、変速機の変速比の急変更時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。もとより、要求動力のうち内燃機関から出力される動力では不足する動力は第１電動機や第２電動機から出力されるから、変速機の変速比が急変更の最中でも運転者の要求する動力を出力することができる。なお、第２電動機は変速機が接続されている車軸とは異なる車軸に接続されているものとしたり、変速機は無段変速機であるものとすることもできる。
【００１０】
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記急変更設定時は、前記要求動力の急増に伴って前記変速機がダウンシフトされる時であるものとすることもできる。こうすれば、低回転高トルクの運転から高回転低トルクの運転まで強いられる第１電動機に優先してこうした運転状態の急変が生じない第２電動機を駆動制御するため、変速機のダウンシフト時における車両のエネルギー効率を向上させることができる。
【００１１】
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、前記急変更設定時には、前記不足する動力が前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動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、第１電動機を停止して第２電動機を駆動することになるから、第１電動機と第２電動機の制御を簡易なものとすることができる。
【００１２】
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、前記急変更設定時における前記変速機の変速比の変更の際に推定される前記内燃機関から出力される動力に基づいて前記不足する動力を設定すると共に該設定した不足する動力が前記第１電動機に優先して前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動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、より確実に運転者が要求する動力を出力することができる。
【００１３】
本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力と前記変速機の目標変速比とを設定し、
（ｃ）前記設定された目標動力が出力されるよう該内燃機関を運転制御すると共に前記設定された目標変速比となるよう前記変速機を駆動制御し、
（ｄ）前記設定された要求動力のうち該内燃機関から出力される動力では不足する動力が前記第１電動機および／または前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御し、
（ｅ）前記要求動力の急変に伴って前記目標変速比が所定値以上変更されたときには、前記要求動力の急変のときから前記変速機の変速比が前記目標変速比の近傍に達するまでは、前記ステップ（ｄ）に代えて、前記不足する動力が前記第１電動機に優先して前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御する
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明のハイブリッド自動車の制御方法によれば、運転者のアクセル操作に基づいて設定された要求動力の急変に伴って変速比が急変更する際には、要求動力の急変のときから変速機の変速比が目標変速比の近傍に達するまで、要求動力のうち内燃機関から出力される動力では不足する動力が、変速機を介して動力を出力する第１電動機に優先して変速機を介さずに動力を出力する第２電動機から出力されるよう制御することにより、変速比の急変更に伴って運転状態の急変を強いられる第１電動機の駆動制御を抑制できるから、変速機の変速比の急変更時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。もとより、要求動力のうち内燃機関から出力される動力では不足する動力は第１電動機や第２電動機から出力されるから、変速機の変速比が急変更の最中でも運転者の要求する動力を出力することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２４に接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０に接続された発電可能な前輪用モータ４０と、プラネタリギヤ３０に接続されると共にディファレンシャルギヤ６４などのギヤを介して前輪６６ａ，６６ｂに接続された無段変速機としてのＣＶＴ５０と、デファレンシャルギヤ９４などのギヤを介して後輪９６ａ，９６ｂに接続された後輪用モータ９０と、装置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。
【００１６】
エンジン２２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であり、エンジン２２のクランクシャフト２４には、図示しない補機に供給する電力を発電すると共にエンジン２２を始動するスタータモータ２６がベルト２８により取り付けられている。エンジン２２の運転制御、例えば燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などは、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２９により行なわれている。エンジンＥＣＵ２９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。
【００１７】
プラネタリギヤ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に噛合する第１ピニオンギヤ３３と、この第１ピニオンギヤ３３とリングギヤ３２と噛合する第２ピニオンギヤ３４と、第１ピニオンギヤ３３と第２ピニオンギヤ３４とを自転かつ公転自在に保持するキャリア３５と備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５とを回転要素として差動作用を行なう。プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１にはエンジン２２のクランクシャフト２４が、キャリア３５には前輪用モータ４０の回転軸４１がそれぞれ連結されており、エンジン２２の出力をサンギヤ３１から入力すると共にキャリア３５を介して前輪用モータ４０と出力のやりとりを行なうことができる。キャリア３５はクラッチＣ１により、リングギヤ３２はクラッチＣ２によりＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続できるようになっており、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を接続状態とすることにより、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５の３つの回転要素による差動を禁止して一体の回転体、即ちエンジン２２のクランクシャフト２４と前輪用モータ４０の回転軸４１とＣＶＴ５０のインプットシャフト５１とを一体の回転体とする。なお、プラネタリギヤ３０には、リングギヤ３２をケース３９に固定してその回転を禁止するブレーキＢ１も設けられている。
【００１８】
前輪用モータ４０は、例えば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４３を介して二次電池４４と電力のやりとりを行なう。また、後輪用モータ９０も例えば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９１を介して二次電池４４と電力のやりとりを行なう。前輪用モータ４０および後輪用モータ９０は、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４９により駆動制御されており、モータＥＣＵ４９には、前輪用モータ４０や後輪用モータ９０を駆動制御するために必要な信号や二次電池４４を管理するのに必要な信号、例えば前輪用モータ４０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４５からの信号や後輪用モータ９０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ９３からの信号，図示しない電流センサにより検出される前輪用モータ４０や後輪用モータ９０に印加される相電流，二次電池４４の端子間に設置された電圧センサ４６からの端子間電圧，二次電池４４からの電力ラインに取り付けられた電流センサ４７からの充放電電流，二次電池４４に取り付けられた温度センサ４８からの電池温度などが入力されており、モータＥＣＵ４９からはインバータ４３やインバータ９１へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４９では、二次電池４４を管理するために電流センサ４７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）を演算している。なお、モータＥＣＵ４９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前輪用モータ４０を駆動制御すると共に必要に応じて前輪用モータ４０の運転状態や二次電池４４の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。
【００１９】
ＣＶＴ５０は、溝幅が変更可能でインプットシャフト５１に接続されたプライマリープーリー５３と、同じく溝幅が変更可能で駆動軸としてのアウトプットシャフト５２に接続されたセカンダリープーリー５４と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝に架けられベルト５５と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更する第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７とを備え、第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７によりプライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更することによりインプットシャフト５１の動力を無段階に変速してアウトプットシャフト５２に出力する。ＣＶＴ５０の変速比の制御は、ＣＶＴ用電子制御ユニット（以下、ＣＶＴＥＣＵという）５９により行なわれている。このＣＶＴＥＣＵ５９には、インプットシャフト５１に取り付けられた回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数やアウトプットシャフト５２に取り付けられた回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数が入力されており、ＣＶＴＥＣＵ５９からは第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７への駆動信号が出力されている。また、ＣＶＴＥＣＵ５９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ＣＶＴ５０の変速比を制御すると共に必要に応じてＣＶＴ５０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。
【００２０】
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、回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉや回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数Ｎｏ，シフトレバー８０の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８１からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８２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８３からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８４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８５からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８６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、クラッチＣ１やクラッチＣ２への駆動信号やブレーキＢ１への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、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ＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２１】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキＢ１をオフ，クラッチＣ１をオン，クラッチＣ２をオフの状態でエンジン２２を運転せずに二次電池４４からの電力を用いて前輪用モータ４０や後輪用モータ９０からの動力によって走行するモータ走行モードや、ブレーキＢ１をオフ，クラッチＣ１およびクラッチＣ２をオンの状態でエンジン２２からの動力と二次電池４４の従放電を伴って入出力される前輪用モータ４０，後輪用モータ９０からの動力によって走行する通常走行モードなどにより走行する。実施例では、モータ走行モードは主として発進時に用いられ、通常走行モードは発進してから所定車速（例えば、１０ｋｍ／ｈなど）に至った以降に用いられる。なお、実施例では、通常走行モードで二次電池４４を充電する際には、エンジン２２からの動力の一部を用いて前輪用モータ４０を発電機として駆動させて行なう。
【００２２】
次に、通常走行モードで走行している実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、巡航運転から加速する際の動作について説明する。図２は、通常走行モードで走行している最中に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、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２３】
この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８３からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８６からの車速Ｖ，回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉ，回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２からの回転数Ｎｏなど制御に必要な情報を読み込み（ステップＳ１００）、読み込んだアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて運転者が要求する要求動力Ｐ＊を設定する（ステップＳ１０２）。ここで、要求動力Ｐ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクとの関係を予め設定して要求トルク設定マップとして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ＲＯＭ７４に記憶された要求トルク設定マップから対応する要求トルクを導出し、これに車速Ｖと換算係数ｋｐを乗じて求めるものとした。要求トルク設定マップの一例を図３に示す。
【００２４】
要求動力Ｐ＊を設定すると、要求動力Ｐ＊に基づいてエンジン２２から出力すべきエンジン要求動力Ｐｅ＊を設定し（ステップＳ１０４）、設定したエンジン要求動力Ｐｅ＊をエンジン２２から効率よく出力できるエンジン２２の運転ポイントとして目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｉ＊とを設定する（ステップＳ１０６）。ここで、エンジン要求動力Ｐｅ＊は、例えば、予め設定された要求動力Ｐ＊とエンジン要求動力Ｐｅ＊との関係から求めるものとしたり、この関係に二次電池４４の残容量（ＳＯＣ）に基づいてなされる充放電要求を考慮して求めるものとすることができる。実施例では、二次電池４４の残容量（ＳＯＣ）から二次電池４４の充放電の必要がないと判断できるときには、要求動力Ｐ＊のすべてをエンジン要求動力Ｐｅ＊で賄うようにエンジン要求動力Ｐｅ＊が設定される。即ち、要求動力Ｐ＊をエンジン２２からの動力が走行に用いられる際の効率で割ってエンジン要求動力Ｐｅ＊を求めるのである。
【００２５】
目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｉ＊とを設定すると、目標回転数Ｎｉ＊と回転数Ｎｉとの偏差を閾値Ｎｉｒｅｆと比較する（ステップＳ１０８）。ここで、閾値Ｎｉｒｅｆは、ＣＶＴ５０の変速比γの変更の応答遅れに対する動力の不足分を許容できる範囲、即ち、エンジン２２から目標トルクＴｅ＊を出力したときにインプットシャフト５１が回転数Ｎｉで回転しているときと目標回転数Ｎｉ＊で回転しているときの動力偏差による加速の影響が許容できる範囲としてのインプットシャフト５１の回転数差として設定されるものであり、ＣＶＴ５０の特性やエンジン２２の特性などにより設定することができる。目標回転数Ｎｉ＊と回転数Ｎｉとの偏差が閾値Ｎｉｒｅｆ以下のときには、巡航運転が続行されているか若干の増速の要求がなされているにすぎないと判断して、前輪用モータ４０および後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に値０を設定し（ステップＳ１０９）、設定した目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｉ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でエンジン２２やＣＶＴ５０，前輪用モータ４０，後輪用モータ９０が運転されるように目標トルクＴｅ＊と回転数ＮｉとをエンジンＥＣＵ２９に、目標回転数Ｎｉ＊をＣＶＴＥＣＵ５９に、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４９に出力して（ステップＳ１１６）、本ルーチンを終了する。なお、目標回転数Ｎｉ＊を受信したＣＶＴＥＣＵ５９は、インプットシャフト５１の回転数Ｎｉが受信した目標回転数Ｎｉ＊となるように第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７を駆動制御し、目標トルクＴｅ＊と回転数Ｎｉとを受信したエンジンＥＣＵ２９はエンジン２２が目標トルクＴｅ＊と回転数Ｎｉとによる運転ポイントで運転されるよう燃料噴射制御や点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４９は前輪用モータ４０からトルク指令Ｔｍ１＊のトルクが出力されると共に後輪用モータ９０からトルク指令Ｔｍ２＊のトルクが出力されるよう前輪用モータ４０および後輪用モータ９０を駆動制御する。
【００２６】
目標回転数Ｎｉ＊と回転数Ｎｉとの偏差が閾値Ｎｉｒｅｆより大きいときには、ＣＶＴ５０の変速比γの変更の応答遅れに対する動力の不足は許容できないと判断し、回転数Ｎｉに基づいてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を再設定すると共に（ステップＳ１１０）、再設定された目標トルクＴｅ＊と回転数Ｎｉとの積を要求動力Ｐ＊から減じて後輪用モータ９０によりアシストすべき動力としてアシスト動力Ｐａｓ＊を設定する（ステップＳ１１２）。ここで、再設定される目標トルクＴｅ＊は、エンジン２２を回転数Ｎｉで回転させたときにエンジン２２が効率のよく運転されるトルクやこのトルクより若干大きなトルク、即ち、ＣＶＴ５０がその変速比γをインプットシャフト５１が目標回転数Ｎｉ＊となるよう変更している最中にエンジン２２から出力されると推定される動力に対応するトルクとして設定される。そして、設定したアシスト動力Ｐａｓ＊を車速Ｖと換算係数ｖｒを乗じたもので割って後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ２＊を設定すると共に前輪用モータ４０のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ１１４）、設定した目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｉ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２９やＣＶＴＥＣＵ５９，モータＥＣＵ４９に出力して（ステップＳ１１６）、本ルーチンを終了する。
【００２７】
図４は、巡航運転から加速する際のアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求動力Ｐ＊とインプットシャフト５１の回転数Ｎｉとエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化を示す説明図である。巡航運転していた運転者が時間ｔ１にアクセルペダル８２を踏み込むことによりアクセル開度Ａｃｃが急増すると、これに伴って要求動力Ｐ＊が急増し（ステップＳ１０２）、巡航運転していたときの回転数Ｎｉに比して大きな目標回転数Ｎｉ＊が設定され（ステップＳ１０６）、ＣＶＴ５０はインプットシャフト５１が目標回転数Ｎｉ＊となるよう変速比γの変更（ダウンシフト）を所定時間経過した時間ｔ２に開始する。このとき、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊には、回転数Ｎｉに基づいて目標トルクＴｅ＊が再設定されるから、直ちに目標トルクＴｅ＊が要求動力Ｐ＊に対応したものにはならない（ステップＳ１１０）。後輪用モータ９０は、再設定された目標トルクＴｅ＊と回転数Ｎｉとの積と要求動力Ｐ＊との偏差であるアシスト動力Ｐａｓ＊に基づいて設定されるトルク指令Ｔｍ２＊で駆動される（ステップＳ１１２，Ｓ１１４）。したがって、ＣＶＴ５０の変速比γの変更に時間を要するものとしても、アクセルペダル８２を踏み込んだ直後から車両には要求動力Ｐ＊が出力される。ＣＶＴ５０の変速比γが変更される時間ｔ２から時間ｔ３では、回転数Ｎｉの増加に伴って再設定される目標トルクＴｅ＊も増加するから、後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ２＊は順次減少する。このとき、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊は、図５のエンジン２２の運転ポイントを例示する説明図に示すように、回転数Ｎｉの増加に比して大きく増加するから、この運転ポイントの曲線に似た曲線を示すようになる。時間ｔ３にＣＶＴ５０の変速比γの変更が完了すると、要求動力Ｐ＊のすべてがエンジン２２からの動力により賄われるようエンジン要求動力Ｐｅ＊が設定されるから（ステップＳ１０４）、後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ２＊には値０が設定される。
【００２８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、通常走行モードで巡航運転している最中に運転者がアクセルペダル８２を踏み込んだときには、ＣＶＴ５０の変速比γの変更（ダウンシフト）を完了するまでアクセルペダル８２の踏み込み量に応じて設定される要求動力Ｐ＊のうちエンジン２２からの動力では賄うことができない動力をアシスト動力Ｐａｓ＊として設定し、これを後輪用モータ９０から出力するから、要求動力Ｐ＊を出力することができる。しかも、アシスト動力Ｐａｓ＊をＣＶＴ５０の変速比γの変更（ダウンシフト）によって低回転高トルクの運転から高回転低トルクの運転まで強いられる前輪用モータ４０に優先してこうした運転ポイントの急変が生じない後輪用モータ９０から出力するから、効率の悪い運転ポイントで前輪用モータ４０を運転させることがない。この結果、ＣＶＴ５０の変速比γの変更時における車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００２９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＶＴ５０の変速比γの変更時におけるアシスト動力Ｐａｓ＊を後輪用モータ９０から出力するものとしたが、前輪用モータ４０に優先して後輪用モータ９０から動力を出力するものであればよく、アシスト動力Ｐａｓ＊の一部を前輪用モータ４０から出力するものとしてもよい。
【００３０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＶＴ５０の変速時に運転者が要求する要求動力Ｐ＊に対してエンジン２２からの動力では賄うことができない動力については前輪用モータ４０に優先して後輪用モータ９０から出力する処理をＣＶＴ５０のダウンシフトの際に適用するものとしたが、変速機５０の変速比γが大きく変更する場合であればダウンシフトの際に限らず、アップシフトの際にも上述の処理を適用するものとしてもよい。
【００３１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＶＴ５０の変速比γの変更時には、回転数Ｎｉに基づいてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を再設定するものとし、この再設定した目標トルクＴｅ＊に回転数Ｎｉを乗じたものをエンジン２２から出力される動力と推定してアシスト動力Ｐａｓ＊を設定したが、目標トルクＴｅ＊の再設定は行なわず、ＣＶＴ５０の変速比γの変更の最中にエンジン２２から出力される動力と回転数Ｎｉとの関係を予め実験などにより求めてＲＯＭ７４にマップとして記憶しておき、回転数Ｎｉに基づいてマップからエンジン２２から出力されているであろう動力を導出し、この動力を用いてアシスト動力Ｐａｓ＊を設定するものとしてもよい。
【００３２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＶＴ５０の変速比γの変更が完了するまでアシスト動力Ｐａｓ＊を後輪用モータ９０から出力するものとしたが、ＣＶＴ５０の変速比γの変更が完了する若干前からアシスト動力Ｐａｓ＊を前輪用モータ４０と後輪用モータ９０とから出力するよう変更したり、あるいは、前輪用モータ４０のみから出力するように変更するものとしてもよい。
【００３３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、目標回転数Ｎｉ＊と回転数Ｎｉとの偏差が閾値Ｎｉｒｅｆより大きいときにアシスト動力Ｐａｓ＊を後輪用モータ９０から出力するものとしたが、目標回転数Ｎｉ＊と回転数Ｎｉとの偏差の大きさに拘わらず、ＣＶＴ５０の変速比γを変更する際はアシスト動力Ｐａｓ＊を後輪用モータ９０から出力するものとしてもよい。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、図２に例示する駆動制御ルーチンで二次電池４４の充放電がない場合について説明したが、二次電池４４の充放電がある場合には、充放電に用いる動力の分だけエンジン要求動力Ｐｅ＊を増減して計算すればよい。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、無段変速機としてベルト式のＣＶＴ５０を用いたが、トロイダル式の無段変速機としてもよい。また、変速機は、無段変速機に限られるものではなく、有段変速機であっても構わない。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２と前輪用モータ４０とをＣＶＴ５０を介して前輪６６ａ，６６ｂの車軸に接続すると共に後輪用モータ９０を後輪９６ａ，９６ｂの車軸に接続した構成としたが、エンジンとモータとをＣＶＴを介して後輪の車軸に接続すると共にモータを前輪の車軸に接続するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２と前輪用モータ４０とをＣＶＴ５０を介して前輪６６ａ，６６ｂの車軸に接続すると共に後輪用モータ９０を後輪９６ａ，９６ｂの車軸に接続した構成としたが、後輪用モータ９０は、前輪６６ａ，６６ｂの車軸に接続するものとしてもよい。即ち後輪用モータ９０をアウトプットシャフト５２に接続するものとしてもよいのである。
【００３８】
以上、本発明の実施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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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。
【図２】 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。
【図３】 要求トルク設定マップの一例を示す説明図である。
【図４】 巡航運転から加速する際のアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求動力Ｐ＊とインプットシャフト５１の回転数Ｎｉとエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化を示す説明図である。
【図５】 エンジン２２の運転ポイントを示す説明図である。
【符号の説明】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ クランクシャフト、２６スタータモータ、２８ ベルト、２９ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３第１ピニオンギヤ、３４ 第２ピニオンギヤ、３５ キャリア、３９ ケース、４０ 前輪用モータ、４１ 回転軸、４３ インバータ、４４ 二次電池、４５ 回転位置検出センサ、４６ 電圧センサ、４７ 電流センサ、４８ 温度センサ、４９ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５０ ＣＶＴ、５１インプットシャフト、５２ アウトプットシャフト、５３ プライマリープーリー、５４ セカンダリープーリー、５５ ベルト、５６ 第１アクチュエータ、５７ 第２アクチュエータ、５９ ＣＶＴ用電子制御ユニット（ＣＶＴＥＣＵ）、６１ 回転数センサ、６２ 回転数センサ、６４ ディファレンシャルギヤ、６６ａ，６６ｂ 前輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ シフトレバー、８１ シフトポジションセンサ、８２ アクセルペダル、８３ アクセルペダルポジションセンサ、８４ ブレーキペダル、８５ ブレーキペダルポジションセンサ、８６ 車速センサ、９０ 後輪用モータ、９１ インバータ、９３ 回転位置検出センサ、９４ディファレンシャルギヤ、９６ａ，９６ｂ 後輪、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ。
【発明の属する技術分野】
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、内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、無段変速機を介して車軸に動力を出力可能なエンジンおよびモータを備え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、運転者がアクセルペダルを踏み込みんで要求動力が急増して無段変速機をダウンシフトする際には、ダウンシフトの最中にエンジンから無段変速機を介して車軸に出力される動力では不足する動力をモータにより出力している。
【０００３】
しかしながら、特許文献１記載のハイブリッド自動車では、モータは変速機の変速比の急変更に伴い運転状態の急変を強いられることにより効率の低い運転ポイントでも運転しなくてはならず、車両全体のエネルギ効率を低下させる場合があった。
【０００４】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、運転者が要求する動力の急変に伴って変速機の変速比が急変更される最中における車両のエネルギ効率を向上させることを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、運転者が要求する動力の急変に伴って変速機の変速比が急変更される最中でも要求される動力を出力することを目的の一つとする。
【０００５】
なお、出願人は、無段変速機を介して前輪の車軸に動力を出力可能なエンジンおよび前輪用モータと後輪の車軸に動力を出力する後輪用モータとを備えるハイブリッド自動車であって、渋滞走行時には、エンジンと前輪用モータとを停止させた状態で後輪用モータのみで走行することにより、無段変速機によるエネルギ損失を低減し、これにより、車両全体のエネルギ効率の向上を図るものを提案している（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−８９６８７号公報（第６〜７頁、図１、図５）
【特許文献２】
特開２００１−１５８２５４号公報（図１）
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、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。
【０００８】
本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力と前記変速機の目標変速比とを設定する目標値設定手段と、
前記設定された目標動力が出力されるよう該内燃機関を運転制御すると共に前記設定された目標変速比となるよう前記変速機を駆動制御し、前記設定された要求動力のうち該内燃機関から出力される動力では不足する動力が前記第１電動機および／または前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記目標値設定手段により前記要求動力の急変に伴って前記目標変速比が所定値以上変更されるよう設定された急変更設定時には、前記要求動力の急変のときから前記変速機の変速比が前記目標変速比の近傍に達するまで、前記不足する動力が前記第１電動機に優先して前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御する手段である
ことを要旨とする。
【０００９】
この本発明のハイブリッド自動車では、運転者のアクセル操作に基づいて設定された要求動力の急変に伴って目標変速比が所定値以上変更される際には、要求動力の急変のときから変速機の変速比が目標変速比の近傍に達するまで、要求動力のうち内燃機関から出力される動力では不足する動力が、変速機を介して動力を出力する第１電動機に優先して変速機を介さずに動力を出力する第２電動機から出力されるよう制御する。即ち、変速比の急変更に伴って運転状態の急変を強いられる第１電動機に優先してこうした運転状態の急変が生じない第２電動機を駆動制御するのである。この結果、変速機の変速比の急変更時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。もとより、要求動力のうち内燃機関から出力される動力では不足する動力は第１電動機や第２電動機から出力されるから、変速機の変速比が急変更の最中でも運転者の要求する動力を出力することができる。なお、第２電動機は変速機が接続されている車軸とは異なる車軸に接続されているものとしたり、変速機は無段変速機であるものとすることもできる。
【００１０】
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記急変更設定時は、前記要求動力の急増に伴って前記変速機がダウンシフトされる時であるものとすることもできる。こうすれば、低回転高トルクの運転から高回転低トルクの運転まで強いられる第１電動機に優先してこうした運転状態の急変が生じない第２電動機を駆動制御するため、変速機のダウンシフト時における車両のエネルギー効率を向上させることができる。
【００１１】
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、前記急変更設定時には、前記不足する動力が前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動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、第１電動機を停止して第２電動機を駆動することになるから、第１電動機と第２電動機の制御を簡易なものとすることができる。
【００１２】
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、前記急変更設定時における前記変速機の変速比の変更の際に推定される前記内燃機関から出力される動力に基づいて前記不足する動力を設定すると共に該設定した不足する動力が前記第１電動機に優先して前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動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、より確実に運転者が要求する動力を出力することができる。
【００１３】
本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力と前記変速機の目標変速比とを設定し、
（ｃ）前記設定された目標動力が出力されるよう該内燃機関を運転制御すると共に前記設定された目標変速比となるよう前記変速機を駆動制御し、
（ｄ）前記設定された要求動力のうち該内燃機関から出力される動力では不足する動力が前記第１電動機および／または前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御し、
（ｅ）前記要求動力の急変に伴って前記目標変速比が所定値以上変更されたときには、前記要求動力の急変のときから前記変速機の変速比が前記目標変速比の近傍に達するまでは、前記ステップ（ｄ）に代えて、前記不足する動力が前記第１電動機に優先して前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御する
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明のハイブリッド自動車の制御方法によれば、運転者のアクセル操作に基づいて設定された要求動力の急変に伴って変速比が急変更する際には、要求動力の急変のときから変速機の変速比が目標変速比の近傍に達するまで、要求動力のうち内燃機関から出力される動力では不足する動力が、変速機を介して動力を出力する第１電動機に優先して変速機を介さずに動力を出力する第２電動機から出力されるよう制御することにより、変速比の急変更に伴って運転状態の急変を強いられる第１電動機の駆動制御を抑制できるから、変速機の変速比の急変更時における車両のエネルギ効率を向上させることができる。もとより、要求動力のうち内燃機関から出力される動力では不足する動力は第１電動機や第２電動機から出力されるから、変速機の変速比が急変更の最中でも運転者の要求する動力を出力することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２４に接続されたプラネタリギヤ３０と、プラネタリギヤ３０に接続された発電可能な前輪用モータ４０と、プラネタリギヤ３０に接続されると共にディファレンシャルギヤ６４などのギヤを介して前輪６６ａ，６６ｂに接続された無段変速機としてのＣＶＴ５０と、デファレンシャルギヤ９４などのギヤを介して後輪９６ａ，９６ｂに接続された後輪用モータ９０と、装置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。
【００１６】
エンジン２２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であり、エンジン２２のクランクシャフト２４には、図示しない補機に供給する電力を発電すると共にエンジン２２を始動するスタータモータ２６がベルト２８により取り付けられている。エンジン２２の運転制御、例えば燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などは、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２９により行なわれている。エンジンＥＣＵ２９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。
【００１７】
プラネタリギヤ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に噛合する第１ピニオンギヤ３３と、この第１ピニオンギヤ３３とリングギヤ３２と噛合する第２ピニオンギヤ３４と、第１ピニオンギヤ３３と第２ピニオンギヤ３４とを自転かつ公転自在に保持するキャリア３５と備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５とを回転要素として差動作用を行なう。プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１にはエンジン２２のクランクシャフト２４が、キャリア３５には前輪用モータ４０の回転軸４１がそれぞれ連結されており、エンジン２２の出力をサンギヤ３１から入力すると共にキャリア３５を介して前輪用モータ４０と出力のやりとりを行なうことができる。キャリア３５はクラッチＣ１により、リングギヤ３２はクラッチＣ２によりＣＶＴ５０のインプットシャフト５１に接続できるようになっており、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を接続状態とすることにより、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３５の３つの回転要素による差動を禁止して一体の回転体、即ちエンジン２２のクランクシャフト２４と前輪用モータ４０の回転軸４１とＣＶＴ５０のインプットシャフト５１とを一体の回転体とする。なお、プラネタリギヤ３０には、リングギヤ３２をケース３９に固定してその回転を禁止するブレーキＢ１も設けられている。
【００１８】
前輪用モータ４０は、例えば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４３を介して二次電池４４と電力のやりとりを行なう。また、後輪用モータ９０も例えば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９１を介して二次電池４４と電力のやりとりを行なう。前輪用モータ４０および後輪用モータ９０は、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４９により駆動制御されており、モータＥＣＵ４９には、前輪用モータ４０や後輪用モータ９０を駆動制御するために必要な信号や二次電池４４を管理するのに必要な信号、例えば前輪用モータ４０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４５からの信号や後輪用モータ９０の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ９３からの信号，図示しない電流センサにより検出される前輪用モータ４０や後輪用モータ９０に印加される相電流，二次電池４４の端子間に設置された電圧センサ４６からの端子間電圧，二次電池４４からの電力ラインに取り付けられた電流センサ４７からの充放電電流，二次電池４４に取り付けられた温度センサ４８からの電池温度などが入力されており、モータＥＣＵ４９からはインバータ４３やインバータ９１へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４９では、二次電池４４を管理するために電流センサ４７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）を演算している。なお、モータＥＣＵ４９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前輪用モータ４０を駆動制御すると共に必要に応じて前輪用モータ４０の運転状態や二次電池４４の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。
【００１９】
ＣＶＴ５０は、溝幅が変更可能でインプットシャフト５１に接続されたプライマリープーリー５３と、同じく溝幅が変更可能で駆動軸としてのアウトプットシャフト５２に接続されたセカンダリープーリー５４と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝に架けられベルト５５と、プライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更する第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７とを備え、第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７によりプライマリープーリー５３およびセカンダリープーリー５４の溝幅を変更することによりインプットシャフト５１の動力を無段階に変速してアウトプットシャフト５２に出力する。ＣＶＴ５０の変速比の制御は、ＣＶＴ用電子制御ユニット（以下、ＣＶＴＥＣＵという）５９により行なわれている。このＣＶＴＥＣＵ５９には、インプットシャフト５１に取り付けられた回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数やアウトプットシャフト５２に取り付けられた回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数が入力されており、ＣＶＴＥＣＵ５９からは第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７への駆動信号が出力されている。また、ＣＶＴＥＣＵ５９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ＣＶＴ５０の変速比を制御すると共に必要に応じてＣＶＴ５０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。
【００２０】
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、回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉや回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２の回転数Ｎｏ，シフトレバー８０の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８１からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８２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８３からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８４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８５からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８６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、クラッチＣ１やクラッチＣ２への駆動信号やブレーキＢ１への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。また、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ＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２９やモータＥＣＵ４９，ＣＶＴＥＣＵ５９と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２１】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキＢ１をオフ，クラッチＣ１をオン，クラッチＣ２をオフの状態でエンジン２２を運転せずに二次電池４４からの電力を用いて前輪用モータ４０や後輪用モータ９０からの動力によって走行するモータ走行モードや、ブレーキＢ１をオフ，クラッチＣ１およびクラッチＣ２をオンの状態でエンジン２２からの動力と二次電池４４の従放電を伴って入出力される前輪用モータ４０，後輪用モータ９０からの動力によって走行する通常走行モードなどにより走行する。実施例では、モータ走行モードは主として発進時に用いられ、通常走行モードは発進してから所定車速（例えば、１０ｋｍ／ｈなど）に至った以降に用いられる。なお、実施例では、通常走行モードで二次電池４４を充電する際には、エンジン２２からの動力の一部を用いて前輪用モータ４０を発電機として駆動させて行なう。
【００２２】
次に、通常走行モードで走行している実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、巡航運転から加速する際の動作について説明する。図２は、通常走行モードで走行している最中に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、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２３】
この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８３からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８６からの車速Ｖ，回転数センサ６１からのインプットシャフト５１の回転数Ｎｉ，回転数センサ６２からのアウトプットシャフト５２からの回転数Ｎｏなど制御に必要な情報を読み込み（ステップＳ１００）、読み込んだアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて運転者が要求する要求動力Ｐ＊を設定する（ステップＳ１０２）。ここで、要求動力Ｐ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクとの関係を予め設定して要求トルク設定マップとして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ＲＯＭ７４に記憶された要求トルク設定マップから対応する要求トルクを導出し、これに車速Ｖと換算係数ｋｐを乗じて求めるものとした。要求トルク設定マップの一例を図３に示す。
【００２４】
要求動力Ｐ＊を設定すると、要求動力Ｐ＊に基づいてエンジン２２から出力すべきエンジン要求動力Ｐｅ＊を設定し（ステップＳ１０４）、設定したエンジン要求動力Ｐｅ＊をエンジン２２から効率よく出力できるエンジン２２の運転ポイントとして目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｉ＊とを設定する（ステップＳ１０６）。ここで、エンジン要求動力Ｐｅ＊は、例えば、予め設定された要求動力Ｐ＊とエンジン要求動力Ｐｅ＊との関係から求めるものとしたり、この関係に二次電池４４の残容量（ＳＯＣ）に基づいてなされる充放電要求を考慮して求めるものとすることができる。実施例では、二次電池４４の残容量（ＳＯＣ）から二次電池４４の充放電の必要がないと判断できるときには、要求動力Ｐ＊のすべてをエンジン要求動力Ｐｅ＊で賄うようにエンジン要求動力Ｐｅ＊が設定される。即ち、要求動力Ｐ＊をエンジン２２からの動力が走行に用いられる際の効率で割ってエンジン要求動力Ｐｅ＊を求めるのである。
【００２５】
目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｉ＊とを設定すると、目標回転数Ｎｉ＊と回転数Ｎｉとの偏差を閾値Ｎｉｒｅｆと比較する（ステップＳ１０８）。ここで、閾値Ｎｉｒｅｆは、ＣＶＴ５０の変速比γの変更の応答遅れに対する動力の不足分を許容できる範囲、即ち、エンジン２２から目標トルクＴｅ＊を出力したときにインプットシャフト５１が回転数Ｎｉで回転しているときと目標回転数Ｎｉ＊で回転しているときの動力偏差による加速の影響が許容できる範囲としてのインプットシャフト５１の回転数差として設定されるものであり、ＣＶＴ５０の特性やエンジン２２の特性などにより設定することができる。目標回転数Ｎｉ＊と回転数Ｎｉとの偏差が閾値Ｎｉｒｅｆ以下のときには、巡航運転が続行されているか若干の増速の要求がなされているにすぎないと判断して、前輪用モータ４０および後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に値０を設定し（ステップＳ１０９）、設定した目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｉ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でエンジン２２やＣＶＴ５０，前輪用モータ４０，後輪用モータ９０が運転されるように目標トルクＴｅ＊と回転数ＮｉとをエンジンＥＣＵ２９に、目標回転数Ｎｉ＊をＣＶＴＥＣＵ５９に、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４９に出力して（ステップＳ１１６）、本ルーチンを終了する。なお、目標回転数Ｎｉ＊を受信したＣＶＴＥＣＵ５９は、インプットシャフト５１の回転数Ｎｉが受信した目標回転数Ｎｉ＊となるように第１アクチュエータ５６および第２アクチュエータ５７を駆動制御し、目標トルクＴｅ＊と回転数Ｎｉとを受信したエンジンＥＣＵ２９はエンジン２２が目標トルクＴｅ＊と回転数Ｎｉとによる運転ポイントで運転されるよう燃料噴射制御や点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４９は前輪用モータ４０からトルク指令Ｔｍ１＊のトルクが出力されると共に後輪用モータ９０からトルク指令Ｔｍ２＊のトルクが出力されるよう前輪用モータ４０および後輪用モータ９０を駆動制御する。
【００２６】
目標回転数Ｎｉ＊と回転数Ｎｉとの偏差が閾値Ｎｉｒｅｆより大きいときには、ＣＶＴ５０の変速比γの変更の応答遅れに対する動力の不足は許容できないと判断し、回転数Ｎｉに基づいてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を再設定すると共に（ステップＳ１１０）、再設定された目標トルクＴｅ＊と回転数Ｎｉとの積を要求動力Ｐ＊から減じて後輪用モータ９０によりアシストすべき動力としてアシスト動力Ｐａｓ＊を設定する（ステップＳ１１２）。ここで、再設定される目標トルクＴｅ＊は、エンジン２２を回転数Ｎｉで回転させたときにエンジン２２が効率のよく運転されるトルクやこのトルクより若干大きなトルク、即ち、ＣＶＴ５０がその変速比γをインプットシャフト５１が目標回転数Ｎｉ＊となるよう変更している最中にエンジン２２から出力されると推定される動力に対応するトルクとして設定される。そして、設定したアシスト動力Ｐａｓ＊を車速Ｖと換算係数ｖｒを乗じたもので割って後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ２＊を設定すると共に前輪用モータ４０のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ１１４）、設定した目標トルクＴｅ＊や目標回転数Ｎｉ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２９やＣＶＴＥＣＵ５９，モータＥＣＵ４９に出力して（ステップＳ１１６）、本ルーチンを終了する。
【００２７】
図４は、巡航運転から加速する際のアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求動力Ｐ＊とインプットシャフト５１の回転数Ｎｉとエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化を示す説明図である。巡航運転していた運転者が時間ｔ１にアクセルペダル８２を踏み込むことによりアクセル開度Ａｃｃが急増すると、これに伴って要求動力Ｐ＊が急増し（ステップＳ１０２）、巡航運転していたときの回転数Ｎｉに比して大きな目標回転数Ｎｉ＊が設定され（ステップＳ１０６）、ＣＶＴ５０はインプットシャフト５１が目標回転数Ｎｉ＊となるよう変速比γの変更（ダウンシフト）を所定時間経過した時間ｔ２に開始する。このとき、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊には、回転数Ｎｉに基づいて目標トルクＴｅ＊が再設定されるから、直ちに目標トルクＴｅ＊が要求動力Ｐ＊に対応したものにはならない（ステップＳ１１０）。後輪用モータ９０は、再設定された目標トルクＴｅ＊と回転数Ｎｉとの積と要求動力Ｐ＊との偏差であるアシスト動力Ｐａｓ＊に基づいて設定されるトルク指令Ｔｍ２＊で駆動される（ステップＳ１１２，Ｓ１１４）。したがって、ＣＶＴ５０の変速比γの変更に時間を要するものとしても、アクセルペダル８２を踏み込んだ直後から車両には要求動力Ｐ＊が出力される。ＣＶＴ５０の変速比γが変更される時間ｔ２から時間ｔ３では、回転数Ｎｉの増加に伴って再設定される目標トルクＴｅ＊も増加するから、後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ２＊は順次減少する。このとき、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊は、図５のエンジン２２の運転ポイントを例示する説明図に示すように、回転数Ｎｉの増加に比して大きく増加するから、この運転ポイントの曲線に似た曲線を示すようになる。時間ｔ３にＣＶＴ５０の変速比γの変更が完了すると、要求動力Ｐ＊のすべてがエンジン２２からの動力により賄われるようエンジン要求動力Ｐｅ＊が設定されるから（ステップＳ１０４）、後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ２＊には値０が設定される。
【００２８】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、通常走行モードで巡航運転している最中に運転者がアクセルペダル８２を踏み込んだときには、ＣＶＴ５０の変速比γの変更（ダウンシフト）を完了するまでアクセルペダル８２の踏み込み量に応じて設定される要求動力Ｐ＊のうちエンジン２２からの動力では賄うことができない動力をアシスト動力Ｐａｓ＊として設定し、これを後輪用モータ９０から出力するから、要求動力Ｐ＊を出力することができる。しかも、アシスト動力Ｐａｓ＊をＣＶＴ５０の変速比γの変更（ダウンシフト）によって低回転高トルクの運転から高回転低トルクの運転まで強いられる前輪用モータ４０に優先してこうした運転ポイントの急変が生じない後輪用モータ９０から出力するから、効率の悪い運転ポイントで前輪用モータ４０を運転させることがない。この結果、ＣＶＴ５０の変速比γの変更時における車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００２９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＶＴ５０の変速比γの変更時におけるアシスト動力Ｐａｓ＊を後輪用モータ９０から出力するものとしたが、前輪用モータ４０に優先して後輪用モータ９０から動力を出力するものであればよく、アシスト動力Ｐａｓ＊の一部を前輪用モータ４０から出力するものとしてもよい。
【００３０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＶＴ５０の変速時に運転者が要求する要求動力Ｐ＊に対してエンジン２２からの動力では賄うことができない動力については前輪用モータ４０に優先して後輪用モータ９０から出力する処理をＣＶＴ５０のダウンシフトの際に適用するものとしたが、変速機５０の変速比γが大きく変更する場合であればダウンシフトの際に限らず、アップシフトの際にも上述の処理を適用するものとしてもよい。
【００３１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＶＴ５０の変速比γの変更時には、回転数Ｎｉに基づいてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を再設定するものとし、この再設定した目標トルクＴｅ＊に回転数Ｎｉを乗じたものをエンジン２２から出力される動力と推定してアシスト動力Ｐａｓ＊を設定したが、目標トルクＴｅ＊の再設定は行なわず、ＣＶＴ５０の変速比γの変更の最中にエンジン２２から出力される動力と回転数Ｎｉとの関係を予め実験などにより求めてＲＯＭ７４にマップとして記憶しておき、回転数Ｎｉに基づいてマップからエンジン２２から出力されているであろう動力を導出し、この動力を用いてアシスト動力Ｐａｓ＊を設定するものとしてもよい。
【００３２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＶＴ５０の変速比γの変更が完了するまでアシスト動力Ｐａｓ＊を後輪用モータ９０から出力するものとしたが、ＣＶＴ５０の変速比γの変更が完了する若干前からアシスト動力Ｐａｓ＊を前輪用モータ４０と後輪用モータ９０とから出力するよう変更したり、あるいは、前輪用モータ４０のみから出力するように変更するものとしてもよい。
【００３３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、目標回転数Ｎｉ＊と回転数Ｎｉとの偏差が閾値Ｎｉｒｅｆより大きいときにアシスト動力Ｐａｓ＊を後輪用モータ９０から出力するものとしたが、目標回転数Ｎｉ＊と回転数Ｎｉとの偏差の大きさに拘わらず、ＣＶＴ５０の変速比γを変更する際はアシスト動力Ｐａｓ＊を後輪用モータ９０から出力するものとしてもよい。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、図２に例示する駆動制御ルーチンで二次電池４４の充放電がない場合について説明したが、二次電池４４の充放電がある場合には、充放電に用いる動力の分だけエンジン要求動力Ｐｅ＊を増減して計算すればよい。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、無段変速機としてベルト式のＣＶＴ５０を用いたが、トロイダル式の無段変速機としてもよい。また、変速機は、無段変速機に限られるものではなく、有段変速機であっても構わない。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２と前輪用モータ４０とをＣＶＴ５０を介して前輪６６ａ，６６ｂの車軸に接続すると共に後輪用モータ９０を後輪９６ａ，９６ｂの車軸に接続した構成としたが、エンジンとモータとをＣＶＴを介して後輪の車軸に接続すると共にモータを前輪の車軸に接続するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２と前輪用モータ４０とをＣＶＴ５０を介して前輪６６ａ，６６ｂの車軸に接続すると共に後輪用モータ９０を後輪９６ａ，９６ｂの車軸に接続した構成としたが、後輪用モータ９０は、前輪６６ａ，６６ｂの車軸に接続するものとしてもよい。即ち後輪用モータ９０をアウトプットシャフト５２に接続するものとしてもよいのである。
【００３８】
以上、本発明の実施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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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。
【図２】 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。
【図３】 要求トルク設定マップの一例を示す説明図である。
【図４】 巡航運転から加速する際のアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求動力Ｐ＊とインプットシャフト５１の回転数Ｎｉとエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と後輪用モータ９０のトルク指令Ｔｍ２＊の時間変化を示す説明図である。
【図５】 エンジン２２の運転ポイントを示す説明図である。
【符号の説明】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ クランクシャフト、２６スタータモータ、２８ ベルト、２９ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３第１ピニオンギヤ、３４ 第２ピニオンギヤ、３５ キャリア、３９ ケース、４０ 前輪用モータ、４１ 回転軸、４３ インバータ、４４ 二次電池、４５ 回転位置検出センサ、４６ 電圧センサ、４７ 電流センサ、４８ 温度センサ、４９ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、５０ ＣＶＴ、５１インプットシャフト、５２ アウトプットシャフト、５３ プライマリープーリー、５４ セカンダリープーリー、５５ ベルト、５６ 第１アクチュエータ、５７ 第２アクチュエータ、５９ ＣＶＴ用電子制御ユニット（ＣＶＴＥＣＵ）、６１ 回転数センサ、６２ 回転数センサ、６４ ディファレンシャルギヤ、６６ａ，６６ｂ 前輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ シフトレバー、８１ シフトポジションセンサ、８２ アクセルペダル、８３ アクセルペダルポジションセンサ、８４ ブレーキペダル、８５ ブレーキペダルポジションセンサ、８６ 車速センサ、９０ 後輪用モータ、９１ インバータ、９３ 回転位置検出センサ、９４ディファレンシャルギヤ、９６ａ，９６ｂ 後輪、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ。
Claims (7)
- 内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車であって、
運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力と前記変速機の目標変速比とを設定する目標値設定手段と、
前記設定された目標動力が出力されるよう該内燃機関を運転制御すると共に前記設定された目標変速比となるよう前記変速機を駆動制御し、前記設定された要求動力のうち該内燃機関から出力される動力では不足する動力が前記第１電動機および／または前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記目標値設定手段により前記要求動力の急変に伴って前記目標変速比が所定値以上変更されるよう設定された急変更設定時には、前記要求動力の急変のときから前記変速機の変速比が前記目標変速比の近傍に達するまで、前記不足する動力が前記第１電動機に優先して前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御する手段である
ハイブリッド自動車。 - 前記急変更設定時は、前記要求動力の急増に伴って前記変速機がダウンシフトされる時である請求項１記載のハイブリッド自動車。
- 前記制御手段は、前記急変更設定時には、前記不足する動力が前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御する手段である請求項１または２記載のハイブリッド自動車。
- 前記制御手段は、前記急変更設定時における前記変速機の変速比の変更の際に推定される前記内燃機関から出力される動力に基づいて前記不足する動力を設定すると共に該設定した不足する動力が前記第１電動機に優先して前記第２電動機から出力されるよう該第１
電動機および該第２電動機を駆動制御する手段である請求項１ないし３いずれか記載のハイブリッド自動車。 - 前記第２電動機は前記変速機が接続されている車軸とは異なる車軸に接続されてなる請求項１ないし４いずれか記載のハイブリッド自動車。
- 前記変速機は無段変速機である請求項１ないし５いずれか記載のハイブリッド自動車。
- 内燃機関および第１電動機から変速機を介して出力される動力と第２電動機から該変速機を介さずに出力される動力とにより走行可能なハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）運転者のアクセル操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力と前記変速機の目標変速比とを設定し、
（ｃ）前記設定された目標動力が出力されるよう該内燃機関を運転制御すると共に前記設定された目標変速比となるよう前記変速機を駆動制御し、
（ｄ）前記設定された要求動力のうち該内燃機関から出力される動力では不足する動力が前記第１電動機および／または前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御し、
（ｅ）前記要求動力の急変に伴って前記目標変速比が所定値以上変更されたときには、前記要求動力の急変のときから前記変速機の変速比が前記目標変速比の近傍に達するまでは、前記ステップ（ｄ）に代えて、前記不足する動力が前記第１電動機に優先して前記第２電動機から出力されるよう該第１電動機および該第２電動機を駆動制御する
ハイブリッド自動車の制御方法。
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