JP4066985B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法に関し、詳しくは、動力源からの動力を駆動軸に出力する動力出力装置およびこれを搭載し前記駆動軸に車軸が接続されて走行する自動車並びに動力出力装置の制御方法に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、アクセル開度の変化勾配に基づいて内燃機関のスロットル開度を調節するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この動力出力装置では、アクセル開度に基づいて目標スロットル開度を設定すると共にアクセル開度の変化勾配（変化率）に基づいてスロットル開度を調節するステッピングモータに通電する最適パルスレートを演算してこの最適パルスレートに対応してステッピングモータの減速駆動時のパルスレート下限値を設定し、このパルスレート下限値をもってステッピングモータの減速を下限規制しながらスロットルが目標スロットル開度に最短時間で到達するよう駆動パルスを設定してステッピングモータを駆動することにより、滑らかで且つ目標値の変化に良く追従した制御を実現することができるとされている。
特開平５−１０６４９１号公報

上述の動力出力装置では、アクセルオフ時の運転フィーリングについては何ら考慮されていない。自動車などの車両に搭載されてアクセル開度に応じて駆動力を駆動軸に出力するタイプの動力出力装置では、走行中にアクセルペダルがオンからオフされたときに車両を減速させる際、アクセルオフにより変化した要求駆動力に対してなまし処理やレート処理などにより徐変した駆動力を駆動軸に出力すれば、アクセルオフ時のショックの発生を抑制することができる。しかしながら、車両の走行状態に関係なく徐変の程度を設定するとアクセルオフしたときの運転フィーリングを損なう場合が生じる。例えば、低車速などの走行抵抗が小さくアクセル開度が比較的大きい状態からアクセルオフされたときには、駆動軸に出力されている駆動力が走行抵抗に釣り合う駆動力までダウンして車両が減速を開始するまでに比較的時間を要するから、アクセルオフ後にも加速感が残ってしまう。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、アクセルオフ時の運転フィーリングをより向上させることを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、駆動軸の駆動状態に拘わらずアクセルオフ後に加速感が残るのを抑制することを目的の一つとする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、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。

本発明の動力出力装置は、
動力源からの動力を駆動軸に出力する動力出力装置であって、
運転者によるアクセル操作部の操作に基づいて要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記駆動軸の駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、
前記アクセル操作部がオンからオフされて前記設定された要求駆動力が変化したとき、該アクセル操作部がオンからオフされてから前記駆動軸の回転が減速を開始するまでの時間が前記駆動状態検出手段により検出された駆動軸の駆動状態に拘わらず所定範囲内となるよう徐変の程度を変更して該変化した要求駆動力に対して徐変した徐変駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記動力源を駆動制御するアクセルオフ時制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置では、運転者によるアクセル操作部の操作に基づいて要求駆動力を設定し、駆動軸の駆動状態を検出し、アクセル操作部がオンからオフされて設定された要求駆動力が変化したとき、アクセル操作部がオンからオフされてから駆動軸の回転が減速を開始するまでの時間が検出された駆動軸の駆動状態に拘わらず所定範囲内となるよう徐変の程度を変更して変化した要求駆動力に対して徐変した徐変駆動力が駆動軸に出力されるよう動力源を駆動制御するから、アクセルオフ時の運転フィーリングをより向上させることができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記アクセルオフ時制御手段は、前記アクセル操作部がオンからオフされてから前記駆動軸の回転が減速を開始するまでの時間が前記駆動軸の駆動状態に拘わらず略一定となるよう前記徐変の程度を変更する手段であるものとすることもできる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記駆動状態検出手段は、前記駆動軸の駆動状態として該駆動軸に出力されている駆動力を検出する手段であり、前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された駆動軸に出力されている駆動力に基づいて前記徐変の程度を変更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動力出力装置において、前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された駆動軸に出力されている駆動力が大きいほど徐変する際の駆動力の変化の勾配が急になる傾向に前記徐変の程度を変更する手段であるものとすることもできる。こうすれば、アクセル操作部がオンからオフされたときに駆動軸に出力されている駆動力に拘わらずアクセルオフ後に加速感が残るのを抑制することができる。

あるいは、本発明の動力出力装置において、前記駆動状態検出手段は、前記駆動軸の駆動状態として前記要求駆動力の変化量を検出する手段であり、前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された要求駆動力の変化量に基づいて前記徐変の程度を変更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動力出力装置において、前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された要求駆動力の変化量が大きいほど徐変する際の駆動力の変化の勾配が急になる傾向に前記徐変の程度を変更する手段であるものとすることもできる。こうすれば、アクセル操作部がオンからオフされたときに要求駆動力の変化量に拘わらずアクセルオフ後に加速感が残るのを抑制することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記駆動状態検出手段は、前記駆動軸の駆動状態として前記駆動軸の駆動抵抗を検出する手段であり、前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された駆動軸の駆動抵抗に基づいて前記徐変の程度を変更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動力出力装置において、前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された駆動抵抗が小さいほど徐変する際の駆動力の変化の勾配が急になる傾向に前記徐変の程度を変更する手段であるものとすることもできる。こうすれば、アクセル操作部がオンからオフされたときに駆動軸の駆動抵抗に拘わらずアクセルオフ後に加速感が残るのを抑制することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記アクセルオフ時制御手段は、レート処理により前記変化した要求駆動力に対して徐変する手段であるものとすることもできる。こうすれば、要求駆動力に対してスムーズに徐変することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記動力源は、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機を有し、前記アクセルオフ時制御手段は、前記徐変駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記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。電動機は出力応答性が比較的早いから、徐変の程度を変更して要求駆動力に対して徐変して電動機を駆動制御したときの運転フィーリングを向上させる効果がより顕著なものとなる。

また、本発明の動力出力装置において、前記動力源は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを備え、前記アクセルオフ時制御手段は、前記徐変駆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力動力入出力手段と前記電動機とを駆動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動力出力装置において、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第３の回転軸の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く動力を残余の１軸に入出力させる３軸式の動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力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の回転子とによる電磁的な作用による電力と動力の入出力により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。

本発明の自動車は、
上述した各態様のいずれかの本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、動力源からの動力を駆動軸に出力する動力出力装置であって、運転者によるアクセル操作部の操作に基づいて要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記駆動軸の駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、前記アクセル操作部がオンからオフされて前記設定された要求駆動力が変化したとき、該アクセル操作部がオンからオフされてから前記駆動軸の回転が減速を開始するまでの時間が前記駆動状態検出手段により検出された駆動軸の駆動状態に拘わらず所定範囲内となるよう徐変の程度を変更して該変化した要求駆動力に対して徐変した徐変駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記動力源を駆動制御するアクセルオフ時制御手段とを備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が接続されて走行する
ことを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述した各態様のいずれかの本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果と同様の効果、例えば、アクセルオフ時の運転フィーリングをより向上させることができる効果や駆動軸の駆動状態に拘わらずアクセルオフ後に加速感が残るのを抑制することができる効果などを奏することができる。

駆動状態として駆動抵抗を検出する態様の本発明の自動車において、前記駆動状態検出手段は、車両の走行抵抗を検出する手段であるものとすることもできる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
動力源からの動力を駆動軸に出力する動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）運転者によるアクセル操作部の操作に基づいて要求駆動力を設定し、
（ｂ）前記駆動軸の駆動状態を検出し、
（ｃ）前記アクセル操作部がオンからオフされてから前記駆動軸の回転が減速を開始するまでの時間が前記ステップ（ｂ）により検出された駆動軸の駆動状態に拘わらず所定範囲内となるよう徐変の程度を変更して該変化した要求駆動力に対して徐変した徐変駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記動力源を駆動制御する
ことを要旨とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、運転者によるアクセル操作部の操作に基づいて要求駆動力を設定し、駆動軸の駆動状態を検出し、アクセル操作部がオンからオフされて設定された要求駆動力が変化したとき、アクセル操作部がオンからオフされてから駆動軸の回転が減速を開始するまでの時間が検出された駆動軸の駆動状態に拘わらず所定範囲内となるよう徐変の程度を変更して変化した要求駆動力に対して徐変した徐変駆動力が駆動軸に出力されるよう動力源を駆動制御するから、アクセルオフ時の運転フィーリングをより向上させることができる。

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、本発明の一実施形態としての動力出力装置を搭載す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、動力出力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。

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ＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

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）も演算している。

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、特にアクセルペダル８３がオンからオフされたときの動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド自動車２０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。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や車速センサ８８からの車速Ｖ，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＊などのデータを入力する処理を行なう（ステップＳ１００）。ここで、回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、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た。

こうしてデータを入力すると、入力されたアクセル開度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に要求される要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、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＊との関係を予め求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とが与えられると要求トルク設定用マップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出することにより設定するものとした。要求トルク設定用マップの一例を図３に示す。

要求トルクＴｒ＊を設定すると、入力したアクセル開度Ａｃｃが０％すなわちアクセルオフか否かを判定する（ステップＳ１２０）。いま、運転者がアクセルペダル８３をオンして走行している状態を考える。この状態では、ステップＳ１２０でアクセル開度Ａｃｃが０％でないと判定され、設定した要求トルクＴｒ＊を実行トルクＴ＊に設定し（ステップＳ１３０）、設定した実行トルクＴ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものと充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和により車両全体に要求される車両要求パワーＰ＊を設定する（ステップＳ１４０）。ここで、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることにより求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることにより求めたりすることができる。

車両要求パワーＰ＊を設定すると、設定した車両要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１５０）。エンジン要求パワーＰｅ＊の設定は、エンジン２２の応答性がモータＭＧ１，ＭＧ２などに比して遅いことから、これを補正するために、いままでにこのルーチンが実行されて設定されたエンジン要求パワーＰｅ＊と今回設定された車両要求パワーＰ＊とを用いて車両要求パワーＰ＊がいずれエンジン要求パワーＰｅ＊として設定されるようなまし処理やレート処理を用いてエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する。

エンジン要求パワーＰｅ＊を設定すると、エンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ１６０）。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エンジン要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定することにより行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例および目標回転数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、動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝ｋ・Ｖ）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とに基づいて次式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１７０）。動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図を図５に示す。図中、左のＳ軸はサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。なお、図５におけるＲ軸上の２つの上向きの太線矢印は、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＊がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。前述したように、サンギヤ３１の回転数はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１でありキャリア３４の回転数はエンジン２２の回転数Ｎｅであるから、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊はリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝ｋ・Ｖ）とエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（１）により計算することができる。したがって、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御することにより、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。ここで、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「ＫＰ」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ＫＩ」は積分項のゲインである。

Nm1*=(Ne*・(1+ρ)-k・V)/ρ （１）
Tm1*=前回Tm1*＋KP（Nm1*-Nm1)＋KI∫(Nm1*-Nm1)dt （２）

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、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と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いて要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに作用させるためにモータＭＧ２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ２＊を図５の共線図のトルクの釣り合い関係から定まる次式（３）により計算する（ステップＳ１８０）。

Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr （３）

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Ｓ１９０）、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。

次に、アクセルペダル８３をオンからオフした状態を考える。この状態では、ステップＳ１２０でアクセル開度Ａｃｃは０％と判定され、ステップＳ１００で入力したアクセル開度Ａｃｃの前回値（前回Ａｃｃ）が０％よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２００）。いまはアクセルペダル８３をオンからオフしたときを考えているから、ステップＳ２００でも肯定的な判定がなされ、次に、実行トルクＴ＊の前回値（リングギヤ軸３２ａに出力されているトルク）に基づいて加速度基準値Ａ０を設定すると共に車速センサ８８により検出された車速Ｖの今回値と前回値との偏差をとって現在の加速度Ａを計算し、設定した加速度基準値Ａ０から計算した加速度Ａを減じることにより車両の走行抵抗ＲＬを設定する（ステップＳ２１０）。なお、加速度基準値Ａ０は、例えば、１名乗車で平坦路を走行しているときに得られる加速度として定められるものであり、実施例では、実行トルクＴ＊の前回値と加速度基準値Ａ０との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、実行トルクＴ＊の前回値に基づいてマップから対応する加速度基準値Ａ０を導出することにより設定するものとした。

続いて、こうして設定された走行抵抗ＲＬと実行トルクＴ＊の前回値とに基づいてアクセルペダル８３がオンからオフされたことによりリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクをダウンさせる際のダウンレートの最大値としての仮ダウンレート最大値ΔＴｄｒｍ１を設定すると共に（ステップＳ２２０）、設定した仮ダウンレート最大値ΔＴｄｒｍ１とこれとは別にバッテリ５０の過充電や車両のショックなどを抑制するために設定される仮ダウンレート最大値ΔＴｄｒｍ２とのうち小さい方をダウンレート最大値ΔＴｄｒｍに設定する（ステップＳ２３０）。ここで、仮ダウンレート最大値ΔＴｄｒｍ１は、アクセルペダル８３をオンからオフしたときから車両が減速を開始するまでの時間を調節するために設定されるものである。図６に、アクセルペダル８３がオンからオフされたときにリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが変化する様子を示す。図６中のＡ１〜Ｂ１〜Ｃ１の矢印は、車速Ｖ１のときにアクセル開度Ａｃｃが１００％のオン状態から０％のオフ状態とされたときにリングギヤ軸３２ａから出力されるトルクがダウンする様子を示し、Ａ２〜Ｂ２〜Ｃ２の矢印は、車速Ｖ２のときにアクセル開度Ａｃｃが１００％のオン状態から０％のオフ状態とされたときにリングギヤ軸３２ａから出力されるトルクがダウンする様子を示し、Ａ３〜Ｂ１〜Ｃ１の矢印は、車速Ｖ１のときにアクセル開度Ａｃｃが５０％のオン状態から０％のオフ状態とされたときにリングギヤ軸３２ａから出力されるトルクがダウンする様子を示す。図示するように、アクセルペダル８３がオンからオフされたときには、リングギヤ軸３２ａに出力されているトルクは、徐々にダウンしていき、アクセル開度Ａｃｃが０％に対応するトルクまでダウンする。このとき、車両はリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが走行抵抗ＲＬのラインを下回ってダウンしたときに減速を開始するが、リングギヤ軸３２ａに出力されるトルクを同一のレートでダウンさせるものとすると、アクセルペダル８３がオンからオフされたときにリングギヤ軸３２ａに出力されているトルクが比較的大きいときや走行抵抗ＲＬが比較的小さい場合（図６中のＡ１〜Ｂ１〜Ｃ１の矢印参照）には他の場合（図６中のＡ２〜Ｂ２〜Ｃ２の矢印やＡ３〜Ｂ１〜Ｃ１の矢印参照）に比して車両の減速が開始されるまでに時間を要するから、加速感が残ってしまう。したがって、仮ダウンレート最大値ΔＴｄｒｍ１は、アクセルペダル８３がオンからオフされたときにリングギヤ軸３２ａに出力されているトルク（実行トルクＴ＊の前回値）やそのときの走行抵抗ＲＬに拘わらず車両が減速を開始するまでの時間がほぼ一定となるように、アクセルペダル８３がオンからオフされたときにリングギヤ軸３２ａに出力されているトルクが大きいほど大きくなる傾向で走行抵抗ＲＬが小さいほど大きくなる傾向に設定するものとした。仮ダウンレート最大値ΔＴｄｒｍ１は、実施例では、実行トルクＴ＊と走行抵抗ＲＬと仮ダウンレート最大値ΔＴｄｒｍ１との関係を予め求めてダウンレート最大値設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、実行トルクＴ＊と走行抵抗ＲＬとが与えられるとマップから対応する仮ダウンレート最大値ΔＴｄｒｍ１を導出することにより設定するものとした。このマップの一例を図７に示す。

ダウンレート最大値ΔＴｄｒｍを設定すると、次式（４）により要求トルクＴｒ＊に対してなまし処理を施してリングギヤ軸３２ａに出力すべき実行トルクＴ＊を設定し（ステップＳ２４０）、設定した実行トルクＴ＊から前回このルーチンで設定した実行トルクＴ＊を減じたものがダウンレート最大値ΔＴｄｒｍに−１を乗じたものよりも小さいか否かを判定し（ステップＳ２５０）、ダウンレート最大値ΔＴｄｒｍに−１を乗じたものよりも小さいと判定されたときには実行トルクＴ＊の前回値からダウンレート最大値ΔＴｄｒｍを減じて実行トルクＴ＊を再設定する（ステップＳ２６０）。ここで、式（４）中の「τ」は時定数であり、値０〜値１の範囲で定められる。なまし処理は、式（４）から解るように、実行トルクＴ＊の前回値と要求トルクＴｒ＊とのズレが大きいほど実行トルクＴ＊の前回値に対して大きくダウンさせた実行トルクＴ＊（今回値）が設定されるから、このときにはダウンレート最大値ΔＴｄｒｍによりダウン幅がガードされたトルクが実行トルクＴ＊として再設定されることになる。すなわち、レート処理により実行トルクＴ＊が設定されるのである。図８に、アクセルペダル８３がオンからオフされたときにリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの時間変化の様子を示す説明図を示す。図示するように、アクセルペダル８３がオンからオフされて要求トルクＴｒ＊がダウンした直後で実行トルクＴ＊の前回値と要求トルクＴｒ＊とのズレが大きいときにはレート処理により実行トルクＴ＊が設定され、その後実行トルクＴ＊の前回値が要求トルクＴｒ＊に近づくとレート処理に代わってなまし処理により実行トルクＴ＊が設定される。

T*＝τ・前回T*＋(1−τ)・Tr* …（４）

こうして実行トルクＴ＊が設定されると、設定した実行トルクＴ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるよう前述したステップＳ１４０〜Ｓ１９０の処理を行なって本ルーチンを終了する。

なお、アクセルペダル８３がオンからオフされてオフの状態が継続しているときには、次回のルーチンのステップＳ２００でアクセル開度Ａｃｃの前回値が０％よりも大きくない即ち０％と判定され、ステップＳ２４０に移ってなまし処理により実行トルクＴ＊を設定すると共に、アクセルペダル８３がオンからオフされたときに設定されたダウンレート最大値ΔＴｄｒｍを用いて今回設定された実行トルクＴ＊とその前回値との偏差がダウンレート最大値ΔＴｄｒｍに−１を乗じたものよりも小さいときにはダウンレート最大値ΔＴｄｒｍでガードすることにより実行トルクＴ＊を再設定し（ステップＳ２６０）、以降のステップＳ１４０〜Ｓ１９０の処理が行なわれる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アクセルペダル８３がオンからオフされて要求トルクＴｒ＊が急減したとき、そのときに駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されているトルク（実行トルクＴ＊の前回値）と車両の走行抵抗ＲＬとに基づいてダウンレート最大値ΔＴｄｒｍを設定し、このダウンレート最大値ΔＴｄｒｍを用いてリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊に対してレート処理を施して実行トルクＴ＊を設定しこの実行トルクＴ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、アクセルペダル８３がオンからオフされたときにリングギヤ軸３２ａに出力されているトルクやそのときの走行抵抗ＲＬに拘わらずアクセルペダル８３がオンからオフされてから車両が減速を開始するまでの時間をある程度一定にすることができる。この結果、アクセルペダル８３がオンからオフされたときの運転フィーリングを向上させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセルペダル８３がオンからオフされたとき、要求トルクＴｒ＊に対してなまし処理を施して実行トルクＴ＊を設定すると共に今回設定した実行トルクＴ＊とその前回値との偏差がダウンレート最大値ΔＴｄｒｍに−１を乗じたものよりも小さくなるときにはこのダウンレート最大値ΔＴｄｒｍでガードするレート処理を行なって実行トルクＴ＊を再設定するものとしたが、レート処理のみにより実行トルクＴ＊を設定するものとしてもよいし、なまし処理のみにより実行トルクＴ＊を設定するものとしてもよい。後者の場合、ダウンレート最大値ΔＴｄｒｍに代えて時定数τを調節するものとすればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、仮ダウンレート最大値ΔＴｄｒｍ１を、アクセルペダル８３がオンからオフされてから車両が減速を開始するまでの時間がほぼ一定となるように設定するものとしたが、運転フィーリングを悪化させない範囲でアクセルペダル８３がオンからオフされてから車両が減速を開始するまでの時間が所定時間の範囲内となるように設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、アクセルペダル８３がオンからオフされたときにリングギヤ軸３２ａに出力されているトルク（実行トルクＴ＊の前回値）とそのときの走行抵抗ＲＬとに基づいてレート処理で用いるダウンレート最大値ΔＴｄｒｍを設定するものとしたが、アクセルペダル８３がオンからオフされたときにリングギヤ軸３２ａに出力されているトルクのみに基づいてダウンレート最大値ΔＴｄｒｍを設定するものとしてもよいし、アクセルペダル８３がオンからオフされたときの走行抵抗ＲＬのみに基づいてダウンレート最大値ΔＴｄｒｍを設定するものとしてもよい。さらに、アクセルペダル８３がオンからオフされたときの要求トルクＴｒ＊の変化量（要求トルクＴｒ＊の今回値と前回値との偏差）に基づいてダウンレート最大値ΔＴｄｒｍを設定するものとしてもよい。この場合、要求トルクＴｒ＊の変化量が大きいほど大きくなる傾向にダウンレート最大値ΔＴｄｒｍを設定すればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、基準加速度Ａ０から現在の加速度Ａを減じることにより走行抵抗ＲＬを設定したが、これに限られず如何なる手法により走行抵抗ＲＬを設定するものとしてもよい。例えば、車速Ｖが高いほど走行抵抗の一つとしての空気抵抗が大きくなることから車速Ｖに基づいて走行抵抗を設定するものとしてもよいし、路面勾配が上り勾配として大きいほど走行抵抗の一つとしての勾配抵抗が大きくなることから路面勾配に基づいて走行抵抗を設定するものとしてもよいし、これらを組み合わせて走行抵抗を設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、エンジン２２のクランクシャフト２６をモータＭＧ１やモータＭＧ２が接続された動力分配統合機構３０に接続したハイブリッド自動車に適用するものとしたが、モータやエンジンなどの動力源を搭載する自動車であれば、如何なる構成の自動車にも適用可能である。例えば、図９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９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し、図１０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し、図１１のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された車軸に変速機３４０を介して接続されたモータ３３０の回転軸にクラッチＣＬによりエンジン２２を接続するものとしてもよい。さらに、モータからの動力だけで走行するタイプの電気自動車であってもよいし、エンジンからの動力だけで走行するタイプの自動車であってもよい。

実施例では、ハイブリッド自動車に適用して説明したが、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に適用するものとしてもよい。

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。

本発明は、自動車産業に利用可能である。

本発明の一実施例である動力出力装置を搭載す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のハイブリッドＥＣＵ７０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。 動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルク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の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す説明図である。 アクセルペダル８３がオンからオフされたときに駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクがダウンする様子を示す説明図である。 ダウンレート最大値設定用マップの一例を示す説明図である。 アクセルペダル８３がオンからオフされたときに実行トルクＴ＊が設定される様子を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，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、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 (16)

1. 動力源からの動力を駆動軸に出力する動力出力装置であって、
   運転者によるアクセル操作部の操作に基づいて要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記駆動軸の駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、
   前記アクセル操作部がオンからオフされて前記設定された要求駆動力が変化したとき、該アクセル操作部がオンからオフされてから前記駆動軸の回転が減速を開始するまでの時間が前記駆動状態検出手段により検出された駆動軸の駆動状態に拘わらず所定範囲内となるよう徐変の程度を変更して該変化した要求駆動力に対して徐変した徐変駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記動力源を駆動制御するアクセルオフ時制御手段と
   を備える動力出力装置。
2. 前記アクセルオフ時制御手段は、前記アクセル操作部がオンからオフされてから前記駆動軸の回転が減速を開始するまでの時間が前記駆動軸の駆動状態に拘わらず略一定となるよう前記徐変の程度を変更する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 請求項１または２記載の動力出力装置であって、
   前記駆動状態検出手段は、前記駆動軸の駆動状態として該駆動軸に出力されている駆動力を検出する手段であり、
   前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された駆動軸に出力されている駆動力に基づいて前記徐変の程度を変更する手段である
   動力出力装置。
4. 前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された駆動軸に出力されている駆動力が大きいほど徐変する際の駆動力の変化の勾配が急になる傾向に前記徐変の程度を変更する手段である請求項３記載の動力出力装置。
5. 請求項１ないし４いずれか１項に記載の動力出力装置であって、
   前記駆動状態検出手段は、前記駆動軸の駆動状態として前記要求駆動力の変化量を検出する手段であり、
   前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された要求駆動力の変化量に基づいて前記徐変の程度を変更する手段である
   動力出力装置。
6. 前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された要求駆動力の変化量が大きいほど徐変する際の駆動力の変化の勾配が急になる傾向に前記徐変の程度を変更する手段である請求項５記載の動力出力装置。
7. 請求項１ないし６いずれか１項に記載の動力出力装置であって、
   前記駆動状態検出手段は、前記駆動軸の駆動状態として前記駆動軸の駆動抵抗を検出する手段であり、
   前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された駆動軸の駆動抵抗に基づいて前記徐変の程度を変更する手段である
   動力出力装置。
8. 前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された駆動抵抗が小さいほど徐変する際の駆動力の変化の勾配が急になる傾向に前記徐変の程度を変更する手段である請求項７記載の動力出力装置。
9. 前記アクセルオフ時制御手段は、レート処理により前記変化した要求駆動力に対して徐変する手段である請求項１ないし８いずれか１項に記載の動力出力装置。
10. 請求項１ないし９いずれか１項に記載の動力出力装置であって、
    前記動力源は、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機を有し、
    前記アクセルオフ時制御手段は、前記徐変駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段である
    動力出力装置。
11. 請求項１ないし９いずれか１項に記載の動力出力装置であって、
    前記動力源は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを備え、
    前記アクセルオフ時制御手段は、前記徐変駆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力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御する手段である
    動力出力装置。
12. 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第３の回転軸の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く動力を残余の１軸に入出力させる３軸式の動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段である請求項１１記載の動力出力装置。
13. 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の回転子とによる電磁的な作用による電力と動力の入出力により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対回転子電動機である請求項１１記載の動力出力装置。
14. 請求項１ないし１３いずれか１項に記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が接続されて走行する自動車。
15. 請求項１４記載の自動車であって、
    前記駆動状態検出手段は、前記駆動軸の駆動状態として車両の走行抵抗を検出する手段であり、
    前記アクセルオフ時制御手段は、前記検出された車両の走行抵抗に基づいて前記徐変の程度を変更する手段である
    自動車。
16. 動力源からの動力を駆動軸に出力する動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）運転者によるアクセル操作部の操作に基づいて要求駆動力を設定し、
    （ｂ）前記駆動軸の駆動状態を検出し、
    （ｃ）前記アクセル操作部がオンからオフされてから前記駆動軸の回転が減速を開始するまでの時間が前記ステップ（ｂ）により検出された駆動軸の駆動状態に拘わらず所定範囲内となるよう徐変の程度を変更して該変化した要求駆動力に対して徐変した徐変駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記動力源を駆動制御する
    動力出力装置の制御方法。

Images