JP4169030B2 - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、エンジンと、キャリアにエンジンのクランクシャフトが接続されると共にリングギヤが車軸に接続された遊星歯車と、遊星歯車のサンギヤに動力を入出力する発電用モータと、減速ギヤを介して車軸に動力を入出力するモータと、発電用モータやモータと電力のやりとりが可能なバッテリと、を備え、バッテリの入出力制限とモータ必要電力と補機必要電力とロスとに基づいて発電用モータから出力可能なトルク上下限値を設定し、発電用モータのトルクが上下限値の範囲内となるようエンジンの目標回転数を制限するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、上記のようにエンジンの目標回転数を制限することにより、バッテリの過大な電力による充放電を抑制すると共に運転者の要求するトルクに応じたトルクを出力している。
特開２００５−３９８８０号公報

一般に、二次電池などの蓄電装置は、低温時にはその性能が低下し、劣化を抑制するために充放電してもよい電力を制限することが行なわれている。車載している蓄電装置も同様の制限が行なわれるため、低温時に登坂路を発進するときには、蓄電装置からの放電も蓄電装置への充電も制限されることから、発電用モータによって発電した電力を用いてモータから出力するよう制御するものの、いわゆるずり下がりが生じたときには、発電用モータによる発電電力とモータによる発電電力とにより蓄電装置が充電されることになり、蓄電装置の入出力制限により両モータの駆動が制限されるため、発進できない場合が生じる。

本発明の車両およびその制御方法は、いわゆるずり下がりが生じたときでも発進できるようにすることを目的の一つとする。また、本発明の車両およびその制御方法は、ずり下がり時の発進でも二次電池などの蓄電装置の劣化を抑制することを目的の一つとする。

本発明の車両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。

本発明の車両は、
内燃機関と、
前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
車軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
走行方向を設定する走行方向設定手段と、
前記設定された走行方向とは逆方向の走行を検出する逆方向走行検出手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記逆方向走行検出手段により前記逆方向の走行が検出されないときには通常の損失を見込んで前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、前記逆方向走行検出手段により前記逆方向の走行が検出されたときには前記通常の損失より大きな損失である逆方向走行時損失を見込んで前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段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。

この本発明の車両では、走行方向とは逆方向に走行しているのを検出していないときには通常の損失を見込んで走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう内燃機関とこの内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電する発電手段と車軸に動力を入出力する電動機とを制御し、走行方向とは逆方向の走行が検出されたときには通常の損失より大きな損失である逆方向走行時損失を見込んで要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御する。逆方向の走行が検出されたときに大きな損失を見込んで制御するから、内燃機関も発電手段も電動機も通常の損失を見込んで制御するときより駆動の自由度を大きくすることができ、より大きなトルクを出力することができる。この結果、逆方向の走行、即ちずり下がり時でも発進を可能とすることができる。しかも、通常の損失より大きな損失を見込んで制御するだけであるから、蓄電手段の入出力制限を大幅に超えることはない。この結果、蓄電手段の劣化を抑制することができる。

こうした本発明の車両において、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電する上下限値である入出力制限を設定する入出力制限設定手段を備え、前記制御手段は、前記逆方向走行検出手段により前記逆方向の走行が検出されないときには通常の損失を見込んで前記設定された入出力制限の範囲内で前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、前記逆方向走行検出手段により前記逆方向の走行が検出され且つ前記設定された入出力制限による制限が所定制限以上のときには前記逆方向走行時損失を見込んで前記設定された入出力制限の範囲内で前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、前記逆方向走行検出手段により前記逆方向の走行が検出され且つ前記設定された入出力制限による制限が所定制限未満のときには前記通常の損失を見込んで前記設定された入出力制限の範囲内で前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを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、蓄電手段の劣化をより抑制することができる。

また、本発明の車両において、前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機の運転指令を設定する運転指令設定手段を備え、前記通常の損失は前記制御手段による直前までの制御に用いた損失に基づく損失であり、前記逆方向走行時損失は前記設定された運転指令に基づく損失であるものとすることもできる。こうすれば、ずり下がりが生じていないときには効率よく走行し、ずり下がりが生じているときには蓄電手段の劣化を抑制しながらより大きなトルクにより発進できるようにすることができる。

さらに、本発明の車両において、前記発電手段は、前記車軸または該車軸とは異なる車軸のいずれかの車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って該車軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段であるものとすることもできる。こうすれば、逆方向の走行が検出されたときに大きな損失を見込んで内燃機関も電力動力入出力手段も制御されるから、内燃機関から出力され電力動力入出力手段から車軸に出力される駆動力も用いて発進することができる。この場合、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車軸と回転軸との３軸を有し該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する発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。

本発明の第１の車両の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
車軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を搭載する車両の制御方法であって、
走行方向に走行しているときには通常の損失を見込んで前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、
走行方向とは逆方向に走行しているときには前記通常の損失より大きな損失である逆方向走行時損失を見込んで前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する
ことを特徴とする。

この本発明の車両の制御方法では、走行方向に走行しているときには通常の損失を見込んで走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう内燃機関とこの内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電する発電手段と車軸に動力を入出力する電動機とを制御し、走行方向とは逆方向に走行しているときには通常の損失より大きな損失である逆方向走行時損失を見込んで要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御する。逆方向に走行しているときに大きな損失を見込んで制御するから、内燃機関も発電手段も電動機も通常の損失を見込んで制御するときより駆動の自由度を大きくすることができ、より大きなトルクを出力することができる。この結果、逆方向の走行、即ちずり下がり時でも発進を可能とすることができる。しかも、通常の損失より大きな損失を見込んで制御するだけであるから、蓄電手段の入出力制限を大幅に超えることはない。この結果、蓄電手段の劣化を抑制することができる。

本発明の第２の車両の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
車軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を搭載する車両の制御方法であって、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電する上下限値である入出力制限を設定し、
走行方向に走行しているときには通常の損失を見込んで前記設定した入出力制限の範囲内で走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、走行方向とは逆方向に走行しており且つ前記設定した入出力制限による制限が所定制限以上のときには前記通常の損失より大きな逆方向走行時損失を見込んで前記設定した入出力制限の範囲内で前記要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、走行方向とは逆方向に走行していても前記設定した入出力制限による制限が前記所定制限未満のときには前記通常の損失を見込んで前記設定した入出力制限の範囲内で前記要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。

この本発明の第２の車両の制御方法では、走行方向に走行しているときには通常の損失を見込んで蓄電手段の入出力制限の範囲内で走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう内燃機関とこの内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と車軸に動力を入出力可能な電動機とを制御する。走行方向とは逆方向に走行しており且つ蓄電手段の入出力制限による制限が所定制限以上のときには通常の損失より大きな逆方向走行時損失を見込んで蓄電手段の入出力制限の範囲内で要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御し、走行方向とは逆方向に走行していても蓄電手段の入出力制限による制限が所定制限未満のときには通常の損失を見込んで蓄電手段の入出力制限の範囲内で要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御する。逆方向に走行しているときに大きな損失を見込んで制御するから、内燃機関も発電手段も電動機も通常の損失を見込んで制御するときより駆動の自由度を大きくすることができ、より大きなトルクを出力することができる。この結果、逆方向の走行、即ちずり下がり時でも発進を可能とすることができる。しかも、通常の損失より大きな損失を見込んで制御するだけであるから、蓄電手段の入出力制限を大幅に超えることはない。この結果、蓄電手段の劣化を抑制することができる。

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、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載した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。ここで、シフトポジションＳＰとしては、実施例では、駐車ポジション（Ｐポジション）やニュートラルポジション（Ｎポジション）、前進方向に走行するドライブポジション（Ｄポジション）、アクセルオンのときにはドライブポジションと同様に作用しアクセルオフのときには制動力がドライブポジションより大きくなるブレーキポジション（Ｂポジション）、後進方向に走行するリバースポジション（Ｒポジション）が用意されている。

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、特に登坂路を発進する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（例えば数ｍｓｅｃ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やシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，エンジン２２の回転数Ｎｅ，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に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサ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。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と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。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。図３に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図４にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。

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＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊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５に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊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。充放電要求パワーＰｂ＊の符号をバッテリ５０を放電するときを正とすれば、要求パワーＰｅ＊は、充放電要求パワーＰｂ＊にマイナス１を乗じたものを加えたものとして計算される。

続いて、設定した要求パワー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＊とを設定する（ステップＳ１２０）。ここで、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊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＊とに基づいて設定される。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６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。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、エンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊とするためのフィードバックの関係式としての次式（１）によりモータＭＧ１の仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算する（ステップＳ１３０）。式（１）中のｋ１は比例項のゲインであり、ｋ２は積分項のゲインである。

Tm1tmp=k1・(Ne*-Ne)+k2・∫(Ne*-Ne)dt (1)

そして、車両がずり下がっているか否かを判定し（ステップＳ１４０）、車両がずり下がっていないときには前回このルーチンが実行されたときに設定されモータＥＣＵ４０によりモータＭＧ１を駆動する際に用いられたトルク指令Ｔｍ１＊を用いて計算されるロスを実行用のロスＬとして設定し（ステップＳ１５０）、車両がずり下がっているときには計算した仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを用いて計算されるロスを実行用のロスＬとして設定する（ステップＳ１６０）。ここで、車両のずり下がりは、シフトポジションＳＰと車速Ｖとにより判定することができる。例えば、シフトポジションＳＰが前進方向に走行するドライブポジション（Ｄポジション）のときやブレーキポジション（Ｂポジション）のときには車速Ｖが負の値であるか否かにより判定することができ、シフトポジションＳＰが後進方向に走行するリバースポジション（Ｒポジション）のときには車速Ｖが正の値であるか否かにより判定することができる。なお、車両のずり下がりについては、駆動輪６３ａ，６３ｂに車輪速センサを取り付け、シフトポジションＳＰと車輪速センサからの信号により判定するものとしてもよいし、車両の前後加速度Ｇを検出するＧセンサを設け、シフトポジションＳＰとＧセンサからの信号により判定するものとしてもよい。ここで計算するロスは、実施例では、モータＭＧ１やモータＭＧ２の損失である。モータの損失はモータに印加される電流によって計算することができ、モータに印加される電流はモータから出力するトルクによって計算することができる。従って、前回のトルク指令Ｔｍ１＊を用いて計算されるロスはバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔによる制限が課された後の現状のロスとなり、仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを用いて計算されるロスはバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔによる制限が課される前のロスとなる。いま、エンジン２２が運転されている状態での発進時を考えれば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は値０（車速Ｖが値０）であるから、モータＭＧ１により発電するがモータＭＧ２では損失分だけの電力消費となり、仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐはバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎによる制限だけを受けることになる。従って、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎによる制限を受けることによって設定されるモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊はその絶対値としては仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐより小さくなる。このため、仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを用いて計算されるロスは、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎによる制限が課された後のロスより大きくなる。なお、ロスは、モータＭＧ１やモータＭＧ２の性能を用いて計算することができる。

こうして実行用のロスＬを設定すると、モータＭＧ１から出力するトルクＴｍ１が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとモータＭＧ２から出力するトルクＴｍ２がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとの和が要求トルクＴｒ＊に一致する条件である次式（２）と、モータＭＧ１による発電電力（消費電力）とモータＭＧ２による消費電力（発電電力）の和が設定した実行用のロスＬを考慮してバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となる条件である式（３）と、をトルクＴｍ１について解いてトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘに置き換えて得られる式（４），（５）によりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを計算すると共に（ステップＳ１７０）、計算した仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算したトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの範囲で制限して得られる値をモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定する（ステップＳ１８０）。ここで、式（２）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７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を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１からトルクＴｍ１を出力したときにこのトルク出力によりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、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。式（２）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。式（２）中のρは動力分配統合機構３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）である。

-Tm1/ρ+Tm2・Gr=Tr* (2)
Win≦Tm1・Nm1+Tm2・Nm2+L≦Wout (3)
Tm1min=[Gr・(Win-L)-Tr*・Nm2]/(Gr・Nm1+Nm2/ρ) (4)
Tm1max=[Gr・(Wout-L)-Tr*・Nm2]/(Gr・Nm1+Nm2/ρ) (5)

式（４）から明らかなように、ロスＬの大きくなるほどトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎは小さな値として計算される。上述したように、車両のずり下がりが判定されたときには、ずり下がりが判定されなかったときに比して大きな値のロスＬが設定されるから、車両のずり下がりが判定されたときには、ずり下がりが判定されなかったときに比して小さなトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎが設定される。このため、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊としてはより小さな値（その絶対値は大きな値）を設定することができる。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が小さく、即ちその絶対値としては大きく設定されると、モータＭＧ１ではより大きな電力が発電され、その電力をモータＭＧ２に供給することができるから、モータＭＧ２からより大きなトルクを出力することができると共に、図７の共線図に示すように、車軸に連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに前進方向により大きなトルクを作用させることができる。この結果、車両のずり下がりが判定されたときに、より大きなトルクを作用させて発進することができるようになる。

次に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したモータ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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（６）および式（７）により計算すると共に（ステップＳ１９０）、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（８）により計算し（ステップＳ２００）、計算したトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２１０）。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Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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（８）は、前述した図７の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (6)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (8)

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Ｓ２２０）、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における吸入空気量制御や燃料噴射制御，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。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、車両のずり下がりが判定されたときには、ずり下がりが判定されなかったときに比して大きな値のロスＬを用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する際のトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定することにより、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をずり下がりが判定されなかったときに比して小さな値（絶対値としては大きな値）とし、モータＭＧ１でより大きな電力を発電すると共にその電力をモータＭＧ２に供給してモータＭＧ２からより大きなトルクを出力させることができるようにすると共にモータＭＧ１から出力され車軸に連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを大きくすることができる。この結果、車両のずり下がりが判定されたときに、より大きなトルクを作用させて発進することができる。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔが大きく制限される低温時などでは特に有効に機能する。もとより、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御するから、バッテリ５０の劣化を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車両がずり下がっているときには仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを用いて計算されるロスを実行用のロスＬとして設定するものとしたが、通常のロスより大きな所定値としてのロスを実行用のロスＬとして設定するものとしても構わない。

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８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８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。

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９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。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両に適用するものとしてもよい。また、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。

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。

本発明は、動力出力装置や車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例である動力出力装置を搭載した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。 バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。 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。 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、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 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、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 (7)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
   車軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   走行方向を設定する走行方向設定手段と、
   前記設定された走行方向とは逆方向の走行を検出する逆方向走行検出手段と、
   走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記逆方向走行検出手段により前記逆方向の走行が検出されないときには通常の損失を見込んで前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、前記逆方向走行検出手段により前記逆方向の走行が検出されたときには前記通常の損失より大きな損失である逆方向走行時損失を見込んで前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
   を備える車両。
2. 請求項１記載の車両であって、
   前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電する上下限値である入出力制限を設定する入出力制限設定手段を備え、
   前記制御手段は、前記逆方向走行検出手段により前記逆方向の走行が検出されないときには通常の損失を見込んで前記設定された入出力制限の範囲内で前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、前記逆方向走行検出手段により前記逆方向の走行が検出され且つ前記設定された入出力制限による制限が所定制限以上のときには前記逆方向走行時損失を見込んで前記設定された入出力制限の範囲内で前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、前記逆方向走行検出手段により前記逆方向の走行が検出され且つ前記設定された入出力制限による制限が所定制限未満のときには前記通常の損失を見込んで前記設定された入出力制限の範囲内で前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する手段である
   車両。
3. 請求項１または２記載の車両であって、
   前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機の運転指令を設定する運転指令設定手段を備え、
   前記通常の損失は、前記制御手段による直前までの制御に用いた損失に基づく損失であり、
   前記逆方向走行時損失は、前記設定された運転指令に基づく損失である
   車両。
4. 前記発電手段は、前記車軸または該車軸とは異なる車軸のいずれかの車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って該車軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段である請求項１または２記載の車両。
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車軸と回転軸との３軸を有し該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する発電機と、を備える手段である請求項４記載の車両。
6. 内燃機関と、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
   車軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を搭載する車両の制御方法であって、
   走行方向に走行しているときには通常の損失を見込んで前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、
   走行方向とは逆方向に走行しているときには前記通常の損失より大きな損失である逆方向走行時損失を見込んで前記要求された要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する
   ことを特徴とする車両の制御方法。
7. 内燃機関と、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
   車軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を搭載する車両の制御方法であって、
   前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電する上下限値である入出力制限を設定し、
   走行方向に走行しているときには通常の損失を見込んで前記設定した入出力制限の範囲内で走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、走行方向とは逆方向に走行しており且つ前記設定した入出力制限による制限が所定制限以上のときには前記通常の損失より大きな逆方向走行時損失を見込んで前記設定した入出力制限の範囲内で前記要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、走行方向とは逆方向に走行していても前記設定した入出力制限による制限が前記所定制限未満のときには前記通常の損失を見込んで前記設定した入出力制限の範囲内で前記要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する
   車両の制御方法。
   

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