JP3963180B2 - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。

従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンを熱源として乗員室を暖房する空調機器を搭載し、乗員室内の温度と空調機器に設定された温度とエンジン水温とに基づいてエンジンを間欠運転するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、空調機器の設定温度と乗員室内の温度との温度差ΔＴがエンジン水温によって定められた判定値以上のときには車両停止時や電動モータ単独で走行するモードであってもエンジンを作動し、十分な暖房性能を得ている。
特開平９−２３３６０１号公報

ところで、近年の環境保護の観点などから、乗員室の暖房性能を低く抑えても車両のエネルギ効率の向上を図ることが望まれる場合がある。この場合、暖房性能を低く抑えるため熱源であるエンジンの温度が低いにも拘わらずエンジンの間欠運転を許可すれば、車両のエネルギ効率は向上するものの運転者や乗員に快適な空間を供与することができず、暖房性能を高くするために熱源であるエンジンの間欠運転による運転停止を禁止すれば、運転者や乗員に快適な空間を供与することはできるものの車両のエネルギ効率が低下してしまう。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、ある程度の暖房性能を確保しつつ車両のエネルギ効率の向上を図ることを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、より適切に内燃機関を間欠運転することを目的の一つとする。

本発明のハイブリッド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。

本発明のハイブリッド車は、
内燃機関と電動機とを有し、少なくとも電動機からの動力により走行可能なハイブリッド車であって、
前記内燃機関を熱源として乗員室を暖房する暖房手段と、
操作者の指示に基づいて燃費優先を指示する燃費優先指示手段と、
前記内燃機関の冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記暖房手段により前記乗員室の暖房が行なわれている最中に前記燃費優先指示手段による燃費優先の指示がなされていないときには前記冷却水温度検出手段により検出される前記冷却水温度が第１の温度以上のときに前記内燃機関の間欠運転を許可し、前記暖房手段により前記乗員室の暖房が行なわれている最中に前記燃費優先指示手段による燃費優先の指示がなされているときには前記冷却水温度検出手段により検出される前記冷却水温度が前記第１の温度より低い第２の温度以上のときに前記内燃機関の間欠運転を許可する間欠運転許可手段と、
前記間欠運転許可手段により前記内燃機関の間欠運転が許可されているときには該内燃機関の間欠運転を伴って前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電動機とを制御し、前記間欠運転許可手段により前記内燃機関の間
欠運転が許可されていないときには前記内燃機関の運転の維持を伴って前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力され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と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、乗員室の暖房が行なわれている最中に燃費優先の指示がなされていないときには内燃機関の冷却水温度が第１の温度以上のときに内燃機関の間欠運転を許可し、乗員室の暖房が行なわれている最中に燃費優先の指示がなされているときには内燃機関の冷却水温度が第１の温度より低い第２の温度以上のときに内燃機関の間欠運転を許可する。そして、内燃機関の間欠運転が許可されているときには内燃機関の間欠運転を伴って駆動軸に要求される要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御し、内燃機関の間欠運転が許可されていないときには内燃機関の運転の維持を伴って要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する。即ち、乗員室の暖房が行なわれている最中に燃費優先の指示がなされたときには、燃費優先の指示がなされていないときより内燃機関の冷却水温度が低い温度でも内燃機関の間欠運転を伴って要求動力に基づく動力を駆動軸に出力する。この結果、ある程度の暖房性能を確保しつつ車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記間欠運転許可手段は、前記冷却水温度検出手段により車両の起動後に最初に前記内燃機関を始動したときに検出された始動時冷却水温度に基づいて前記内燃機関の間欠運転を許可する手段であるものとすることもできる。これは、始動時の冷却水温度が外気温や車両の運転停止からの経過時間を反映することに基づく。したがって、より適切に内燃機関を間欠運転することができる。この態様の本発明のハイブリッド車において、前記間欠運転許可手段は、前記始動時冷却水温度が高いほど低い温度を前記第２の温度として用いて前記内燃機関の間欠運転を許可する手段であるものとすることもできる。

また、本発明のハイブリッド車は、前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備え、前記電動機は前記車軸または該車軸とは異なる車軸に連結されてなり、前記制御手段、前記電力動力入出力手段も制御する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明のハイブリッド車において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な力行可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により駆動する対回転子電動機であるものとすることもできる。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と電動機と前記内燃機関を熱源として乗員室を暖房する暖房手段と操作者の指示に基づいて燃費優先を指示する燃費優先指示手段とを有し、少なくとも電動機からの動力により走行可能なハイブリッド車の制御方法であって、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
前記内燃機関の冷却水の温度を検出し、
前記暖房手段により前記乗員室の暖房が行なわれている最中に前記燃費優先指示手段による燃費優先の指示がなされていないときには前記検出した冷却水の温度が第１の温度以上のときに前記内燃機関の間欠運転を許可し、前記暖房手段により前記乗員室の暖房が行なわれている最中に前記燃費優先指示手段による燃費優先の指示がなされているときには
前記検出した冷却水の温度が前記第１の温度より低い第２の温度以上のときに前記内燃機関の間欠運転を許可し、
前記内燃機関の間欠運転が許可されているときには該内燃機関の間欠運転を伴って前記設定した要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電動機とを制御し、前記内燃機関の間欠運転が許可されていないときには前記内燃機関の運転の維持を伴って前記設定した要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車の制御方法では、乗員室の暖房が行なわれている最中に燃費優先の指示がなされていないときには内燃機関の冷却水温度が第１の温度以上のときに内燃機関の間欠運転を許可し、乗員室の暖房が行なわれている最中に燃費優先の指示がなされているときには内燃機関の冷却水温度が第１の温度より低い第２の温度以上のときに内燃機関の間欠運転を許可する。そして、内燃機関の間欠運転が許可されているときには内燃機関の間欠運転を伴って駆動軸に要求される要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御し、内燃機関の間欠運転が許可されていないときには内燃機関の運転の維持を伴って要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する。即ち、乗員室の暖房が行なわれている最中に燃費優先の指示がなされたときには、燃費優先の指示がなされていないときより内燃機関の冷却水温度が低い温度でも内燃機関の間欠運転を伴って要求動力に基づく動力を駆動軸に出力する。この結果、ある程度の暖房性能を確保しつつ車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。

次に、本発明を実施するための最良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、乗員室２１の空調を行なう空調装置９０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、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、冷却水の温度Ｔｗを検出する冷却水温度センサ２３などのエンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

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Ｍ
Ｇ１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。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。

バッテリ５０は、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。なお、バッテリＥＣＵ５２では、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、この残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなども演算している。

空調装置９０は、エンジン２２の冷却系に取り付けられ冷却水との熱交換を行なう熱交換器９１と、外気や乗員室２１内の空気を熱交換器９１側に吸引すると共にこの熱交換器９１による熱交換によって暖められた空気を乗員室２１に吹き出させるブロワ９３と、ブロワ９３により吸引される空気を外気か乗員室２１内の空気を切り替える切替機構９２と、乗員室２１に取り付けられた操作パネル９４と、装置全体をコントロールする空調用電子制御ユニット（以下、空調用ＥＣＵという）９８とを備える。空調用ＥＣＵ９８には、操作パネル９４に取り付けられてヒータのオンオフを操作するヒータスイッチ９５からのヒータスイッチ信号ＨＳＷや操作パネル９４に取り付けられてヒータの機能より車両の燃費を優先する旨を指示するエコスイッチ９６からのエコスイッチ信号ＥＳＷ，操作パネル９４に取り付けられて乗員室２１内の温度を検出する温度センサ９７からの乗員室温度Ｔｉｎなどが図示しない入力ポートを介して入力されており、これらの入力信号に基づいて乗員室温度Ｔｉｎが設定された温度となるようブロワ９３を駆動制御する。また、空調用ＥＣＵ９８は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、必要に応じて空調装置９０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。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。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。

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、特にヒータスイッチ９５がオンされると共にエコスイッチ９６がオンされた際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８ｍｓｅｃ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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３ａからの信号に基づいて計算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により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計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。さらに、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとし、バッテリ５０の入出力制限
Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２により演算されたものを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Ｐ＊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Ｐ＊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を乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。

要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰ＊とを設定すると、設定した要求パワーＰ＊と閾値Ｐｒｅｆとを比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２の運転を停止するか否かを判定するために用いられるものであり、エンジン２２から効率よく出力できるパワーの下限値やその近傍の値として設定される。要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上のときには、設定した要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１３０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。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図４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Ｐ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρ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＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１４０）。ここで、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。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図５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に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒ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。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（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*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt …（２）

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バ
ッテリ５０の入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ２００）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ２１０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘの範囲内で仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２２０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｓｗｉｎ，Ｓｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin＝(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（４）
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr …（５）

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２３０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

ステップＳ１２０で要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満であると判定されると、エンジン２２の間欠運転を許可するか否かを判定する（ステップＳ１５０）。この判定は、図６の間欠運転許可判定処理ルーチンにより行なわれる。以下に間欠運転許可判定処理について説明する。

間欠運転許可判定処理ルーチンが実行されると、まず、ヒータスイッチ信号ＨＳＷやエコスイッチ信号ＥＳＷ，車両をシステム起動してから最初にエンジン２２を始動した際の冷却水の温度（以下、始動時冷却水温度という）Ｔｓｔ，現在の冷却水温度Ｔｗなどエンジン２２の間欠運転を許可するか否かを判定するのに必要なデータを入力する（ステップＳ３００）。ここで、ヒータスイッチ信号ＨＳＷやエコスイッチ信号ＥＳＷについてはヒータスイッチ９５やエコスイッチ９６により検出されたものを空調用ＥＣＵ９８との通信により入力するものとした。また、始動時冷却水温度Ｔｓｔは、車両をシステム起動してから最初にエンジン２２を始動する際に冷却水温度センサ２３により検出された冷却水温度Ｔｗを始動時冷却水温度ＴｓｔとしてエンジンＥＣＵ２４に記憶されているものをエンジンＥＣＵ２４との通信により入力するものとした。さらに、冷却水温度Ｔｗについては冷却水温度センサ２３により検出されたものをエンジンＥＣＵ２４との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、ヒータスイッチ信号ＨＳＷとエコスイッチ信号ＥＳＷとを調べ（ステップＳ３１０，Ｓ３２０）、ヒータスイッチ信号ＨＳＷがオフのときにはヒ
ータ不使用時マップを間欠運転判定用マップに設定し（ステップＳ３３０）、ヒータスイッチ信号ＨＳＷがオンでエコスイッチ信号ＥＳＷがオフのときにはヒータ使用時マップを間欠運転判定用マップに設定し（ステップＳ３４０）、ヒータスイッチ信号ＨＳＷもエコスイッチ信号ＥＳＷもオンのときにはエコ優先マップを間欠運転判定用マップに設定する（ステップＳ３５０）。ヒータ不使用時マップの一例を図７に示し、ヒータ使用時マップの一例を図８に示し、エコ優先マップの一例を図９に示す。ヒータ使用時マップは、図７に示すように、実施例では始動時冷却水温度Ｔｓｔに拘わらず、冷却水温度Ｔｗが温度Ｔ１以上のときにエンジン２２の間欠運転を許可し、冷却水温度Ｔｗが温度Ｔ１未満のときにエンジン２２の間欠運転を禁止する。これは、乗員室の暖房のためにエンジン２２の間欠運転を抑制する必要がないからである。ここで、温度Ｔ１は例えばゼロ℃や１０℃などのように種々の値を用いることができる。ヒータ使用時マップは、図８に示すように、始動時冷却水温度Ｔｓｔが温度Ｔ４以上ではヒータ使用時マップと同様に、始動時冷却水温度Ｔｓｔに拘わらず、冷却水温度Ｔｗが温度Ｔ１以上のときにエンジン２２の間欠運転を許可し、冷却水温度Ｔｗが温度Ｔ１未満のときにエンジン２２の間欠運転を禁止するが、始動時冷却水温度Ｔｓｔが温度Ｔ４未満のときには始動時冷却水温度Ｔｓｔが低くなるほど高い冷却水温度Ｔｗでエンジン２２の間欠運転の許可と禁止とを判定する。始動時冷却水温度Ｔｓｔは、車両をシステム起動してから最初にエンジン２２を始動する際の冷却水の温度であるから、外気の温度や前回のシステム起動から今回のシステム起動までの時間を反映するものとなり、特に前回のシステム起動から今回のシステム起動までに十分な時間が経過しているときには外気の温度を反映するものとなる。したがって、外気の温度が低いほどエンジン２２の間欠運転の許可温度が高くなる。これは、外気の温度が低いときにおける乗員室２１の暖房効果を高めるためである。ここで、温度Ｔ４は、例えば１０℃や２０℃などのように適宜設定することができる。エコ優先マップは、図９に示すように、ヒータ使用時マップと同様に、始動時冷却水温度Ｔｓｔが温度Ｔ４以上では、始動時冷却水温度Ｔｓｔに拘わらず、冷却水温度Ｔｗが温度Ｔ１以上のときにエンジン２２の間欠運転を許可し、冷却水温度Ｔｗが温度Ｔ１未満のときにエンジン２２の間欠運転を禁止する。始動時冷却水温度Ｔｓｔが温度Ｔ４未満のときには、ヒータ使用時マップ（図８や図９の破線）よりエンジン２２の間欠運転を許可する冷却水温度Ｔｗが低くなるよう始動時冷却水温度Ｔｓｔが低くなるほど高い冷却水温度Ｔｗでエンジン２２の間欠運転の許可と禁止とを判定する。このように、エコ優先マップでは、ヒータ使用時マップよりエンジン２２の間欠運転を許可する冷却水温度Ｔｗを低くすることにより、エンジン２２の間欠運転を許可しやすくし、これにより、乗員室２１の暖房に伴って不必要にエンジン２２の運転が継続されることによる燃費の悪化を抑制すること、即ち、車両の燃費を向上させることができる。

こうしてヒータスイッチ信号ＨＳＷやエコスイッチ信号ＥＳＷに基づいて間欠運転判定マップを設定すると、ステップＳ３００で入力した始動時冷却水温度Ｔｓｔと冷却水温度Ｔｗと設定した間欠運転判定マップとに基づいてエンジン２２の間欠運転の許可か禁止かを判定し（ステップＳ３６０）、間欠運転許可判定処理ルーチンを終了する。この判定は、具体的には、ヒータスイッチ信号ＨＳＷもエコスイッチ信号ＥＳＷもオンのときでは、図９に例示するエコ優先マップが間欠運転判定マップとして設定されるから、ステップＳ３００で読み込んだ始動時冷却水温度Ｔｓｔと冷却水温度Ｔｗとによるマップ上の座標が間欠運転許可の領域にあるか間欠運転禁止の領域にあるかによりエンジン２２の間欠運転の許可か禁止かを判定するのである。

図２の駆動制御ルーチンに戻る。こうして間欠運転許可判定処理によりエンジン２２の間欠運転が許可されたときには（ステップＳ１６０）、エンジン２２を運転停止するために目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊に共に値０を設定すると共に（ステップＳ１７０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ１９０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定して（ステップＳ２００〜Ｓ２２０）、設定したエンジ
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＊をエンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２３０）、駆動制御ルーチンを終了する。値０の目標回転数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の運転を停止する。

一方、間欠運転許可判定処理によりエンジン２２の間欠運転が禁止されたときには（ステップＳ１６０）、エンジン２２をアイドル運転するために予め設定されたアイドル回転数Ｎｉｄｌを目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に目標トルクＴｅ＊に値０を設定し（ステップＳ１８０）、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Ｓ１９０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２００〜Ｓ２２０）、設定したエンジン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＊をエンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２３０）、駆動制御ルーチンを終了する。アイドル回転数Ｎｉｄｌの目標回転数Ｎｅ＊と値０の目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２がアイドル回転数Ｎｉｄｌでアイドル運転されるようエンジン２２を制御する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、ヒータスイッチ信号ＨＳＷがオンとされているときにエコスイッチ信号ＥＳＷがオンとされたときには、エンジン２２の間欠運転を許可するエンジン２２の冷却水温度Ｔｗをエコスイッチ信号ＥＳＷがオフのときに比して低く設定するから、エンジン２２の間欠運転を許可しやすくすることができる。この結果、若干の暖房性能は低下するものの車両の燃費を向上させることができる。しかも、エンジン２２の間欠運転を許可するか否かを車両をシステム起動してから最初にエンジン２２を始動する際の冷却水の温度（始動時冷却水温度Ｔｓｔ）が低いほど高い冷却水温度Ｔｗで判定するから、外気の温度や前回のシステム起動から今回のシステム起動までの時間を反映したものとすることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エコ優先マップやヒータ使用時マップを始動時冷却水温度Ｔｓｔが低いほど高い冷却水温度Ｔｗでエンジン２２の間欠運転の許可を判定するものとしたが、始動時冷却水温度Ｔｓｔに拘わらず、冷却水温度Ｔｗが判定温度以上か否かによりエンジン２２の間欠運転の許可を判定するものとしてもよい。この場合、エコ優先マップにおける判定温度をヒータ使用時マップにおける判定温度より低いものとすればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エコ優先マップやヒータ使用時マップを、始動時冷却水温度Ｔｓｔが温度Ｔ４未満のときには始動時冷却水温度Ｔｓｔが低くなるほど高い冷却水温度Ｔｗでエンジン２２の間欠運転の許可と禁止とを判定するものとしたが、エコ優先マップでは、温度Ｔ４より低い温度未満のときに始動時冷却水温度Ｔｓｔが低くなるほど高い冷却水温度Ｔｗでエンジン２２の間欠運転の許可と禁止とを判定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ヒータスイッチ信号ＨＳＷがオンでエコスイッチ信号ＥＳＷがオフのときにはヒータ使用時マップと始動時冷却水温度Ｔｓｔと冷却水温度Ｔｗとを用いてエンジン２２の間欠運転を許可するか否かを判定するものとしたが、ヒータスイッチ信号ＨＳＷがオンでエコスイッチ信号ＥＳＷがオフのときには、始動時冷却水温度Ｔｓｔや冷却水温度Ｔｗに拘わらず、エンジン２２の間欠運転を禁止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、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１０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の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（
駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１０における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１１の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。このように、エンジンを間欠運転することができると共にエンジンを熱源として乗員室を暖房するハイブリッド車であれば、いかなる構成のハイブリッド車としてもよい。

以上、本発明を実施するための最良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。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される間欠運転許可判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ヒータ不使用時マップの一例を示す説明図である。 ヒータ使用時マップの一例を示す説明図である。 エコ優先マップ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。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２１ 乗員室、２２ エンジン、２３ 冷却水温度センサ、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，６４ａ，６４ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、９０ 空調装置、９１ 熱交換器、９２ 切替機構、９３ ブロワ、９４ 操作パネル、９５ ヒータスイッチ、９６ エコスイッチ、９７ 温度センサ、９８ 空調用電子制御ユニット（空調用ＥＣＵ）、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (7)

1. 内燃機関と電動機とを有し、少なくとも電動機からの動力により走行可能なハイブリッド車であって、
   前記内燃機関を熱源として乗員室を暖房する暖房手段と、
   操作者の指示に基づいて燃費優先を指示する燃費優先指示手段と、
   前記内燃機関の冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、
   前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
   前記暖房手段により前記乗員室の暖房が行なわれている最中に前記燃費優先指示手段による燃費優先の指示がなされていないときには前記冷却水温度検出手段により検出される前記冷却水温度が第１の温度以上のときに前記内燃機関の間欠運転を許可し、前記暖房手段により前記乗員室の暖房が行なわれている最中に前記燃費優先指示手段による燃費優先の指示がなされているときには前記冷却水温度検出手段により検出される前記冷却水温度が前記第１の温度より低い第２の温度以上のときに前記内燃機関の間欠運転を許可する間欠運転許可手段と、
   前記間欠運転許可手段により前記内燃機関の間欠運転が許可されているときには該内燃機関の間欠運転を伴って前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電動機とを制御し、前記間欠運転許可手段により前記内燃機関の間欠運転が許可されていないときには前記内燃機関の運転の維持を伴って前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力され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と、
   を備えるハイブリッド車。
2. 前記間欠運転許可手段は、前記冷却水温度検出手段により車両の起動後に最初に前記内燃機関を始動したときに検出された始動時冷却水温度に基づいて前記内燃機関の間欠運転を許可する手段である請求項１記載のハイブリッド車。
3. 前記間欠運転許可手段は、前記始動時冷却水温度が高いほど低い温度を前記第２の温度として用いて前記内燃機関の間欠運転を許可する手段である請求項２記載のハイブリッド車。
4. 請求項１ないし３いずれか記載のハイブリッド車であって、
   前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備え、
   前記電動機は前記車軸または該車軸とは異なる車軸に連結されてなり、
   前記制御手段は、前記電力動力入出力手段も制御する手段である
   ハイブリッド車。
5. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な力行可能な発電機と、を備える手段である請求項４記載のハイブリッド車。
6. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により駆動する対回転子電動機である請求項４記載のハイブリッド車。
7. 内燃機関と電動機と前記内燃機関を熱源として乗員室を暖房する暖房手段と操作者の指示に基づいて燃費優先を指示する燃費優先指示手段とを有し、少なくとも電動機からの動
   力により走行可能なハイブリッド車の制御方法であって、
   前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
   前記内燃機関の冷却水の温度を検出し、
   前記暖房手段により前記乗員室の暖房が行なわれている最中に前記燃費優先指示手段による燃費優先の指示がなされていないときには前記検出した冷却水の温度が第１の温度以上のときに前記内燃機関の間欠運転を許可し、前記暖房手段により前記乗員室の暖房が行なわれている最中に前記燃費優先指示手段による燃費優先の指示がなされているときには前記検出した冷却水の温度が前記第１の温度より低い第２の温度以上のときに前記内燃機関の間欠運転を許可し、
   前記内燃機関の間欠運転が許可されているときには該内燃機関の間欠運転を伴って前記設定した要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電動機とを制御し、前記内燃機関の間欠運転が許可されていないときには前記内燃機関の運転の維持を伴って前記設定した要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する
   ハイブリッド車の制御方法。

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