JP4200988B2 - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

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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、エンジンからの動力をプラネタリギヤと二つのモータとによりトルク変換して走行するハイブリッド車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、エンジンから出力しようとする駆動要求パワーがエンジンのこもり音領域内となるときには、ヒステリシスをもってエンジンの運転ポイントをこもり音領域境界近傍のポイントとして運転する。そして、これにより、こもり音の発生を抑制している。
特開２００５−１２７１８５号公報
上述のハイブリッド車のように、エンジンの運転ポイントを任意に変更可能なハイブリッド車では、運転者に違和感を与えないようにエンジンをこもり音が生じない領域で運転することが望まれる。一方、エネルギ資源の有効利用の観点からハイブリッド車のエネルギ効率の更なる向上も望まれる。
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、内燃機関のこもり音などの異音による違和感を運転者に与えないようにす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、エネルギ効率の更なる向上を図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。
本発明の第１のハイブリッド車は、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続され、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車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、
走行用の動力を出力する電動機と、
前記電力動力入出力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、
走行に基づく騒音の程度を検出する騒音程度検出手段と、
前記検出された騒音の程度に基づいて前記内燃機関の運転に課す運転制約を設定する運転制約設定手段と、
走行に基づく騒音の程度を検出する騒音程度検出手段と、
前記検出された騒音の程度に基づいて前記内燃機関の運転に課す運転制約を設定する運転制約設定手段と、
前記設定された運転制約に基づいて前記内燃機関が運転されると共に前記設定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電力動力入出力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。
この本発明の第１のハイブリッド車では、走行に基づく騒音の程度に基づいて内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、この設定した運転制約に基づいて内燃機関が運転されると共に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電力動力入出力手段と電動機とを制御する。走行に基づく騒音の程度に応じて内燃機関の運転に伴って生じるこもり音などの異音はマスクされるから、騒音の程度に応じてこもり音などの異音による違和感を運転者に与えない程度に運転制約を設定し、この設定した運転制約に基づいて内燃機関を運転することができる。この結果、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。このように、騒音の程度に応じて運転制約を設定するから、騒音の程度によって設定する運転制約の自由度を大きくすることができる。したがって、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えない程度の範囲内で同一の出力に対する内燃機関の効率が高くなるよう運転制約を設定することもできる。このように運転制約を設定すれば、内燃機関の効率を向上させることができ、ハイブリッド車のエネルギ効率を向上させることができる。ここで、「走行に基づく騒音の程度」には、内燃機関の運転に基づく音については除かれるのが好ましい。
こうした本発明の第１のハイブリッド車において、前記運転制約設定手段は、前記検出された騒音の程度が大きいほど同一の出力に対する前記内燃機関の効率が高くなる傾向に運転制約を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の効率を向上させることができる。
また、本発明の第１のハイブリッド車において、前記運転制約設定手段は、前記検出された騒音の程度が大きいほど前記内燃機関の回転数が所定回転数以下の領域におけるトルクが大きくなる傾向に運転制約を設定する手段であるものとすることもできる。また、前記運転制約設定手段は、前記検出された騒音の程度が大きいほど前記内燃機関の運転に伴って生じるこもり音を許容するよう運転制約を設定する手段であるものとすることもできる。
さらに、本発明の第１のハイブリッド車において、前記騒音程度検出手段は、車速を検出する車速検出手段を有し、該検出した車速が大きいほど大きくなる傾向に騒音の程度を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車速に応じて内燃機関を運転することにより、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。
本発明の第２のハイブリッド車は、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続され、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車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、
走行用の動力を出力する電動機と、
前記電力動力入出力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、
車速を検出する車速検出手段と、
前記検出された車速が大きいほど前記内燃機関の回転数が所定回転数以下の領域におけるトルクが大きくなる傾向に該内燃機関の運転に課す運転制約を設定する運転制約設定手段と、
前記設定された運転制約に基づいて前記内燃機関が運転されると共に前記設定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電力動力入出力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。
この本発明の第２のハイブリッド車では、車速が大きいほど内燃機関の回転数が所定回転数以下の領域におけるトルクが大きくなる傾向に内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、設定した運転制約に基づいて内燃機関が運転されると共に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電力動力入出力手段と電動機とを制御する。車速に応じて走行に基づく騒音の程度は大きくなり、騒音の程度に応じて内燃機関の運転に伴って生じるこもり音などの異音はマスクされる。一方、内燃機関は低回転高トルクの領域でこもり音を生じる場合が多く、低回転領域では高トルクほど効率が高くなることが多い。したがって、車速が大きいほど内燃機関の回転数が所定回転数以下の領域におけるトルクが大きくなる傾向に内燃機関の運転に課す運転制約を設定して内燃機関を運転することにより、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができると共に内燃機関の効率を向上させることができる。
上述した本発明の第１または第２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車軸と回転軸との３軸に接続され該３軸に入出力された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発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。また、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の回転子と前記車軸に接続された第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回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。
本発明の第１のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸側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車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、走行用の動力を出力する電動機と、前記電力動力入出力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、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
走行に基づく騒音の程度に基づいて前記内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、
該設定した運転制約に基づいて前記内燃機関が運転されると共に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電力動力入出力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１のハイブリッド車の制御方法では、走行に基づく騒音の程度に基づいて内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、この設定した運転制約に基づいて内燃機関が運転されると共に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電力動力入出力手段と電動機とを制御する。走行に基づく騒音の程度に応じて内燃機関の運転に伴って生じるこもり音などの異音はマスクされるから、騒音の程度に応じてこもり音などの異音による違和感を運転者に与えない程度に運転制約を設定し、この設定した運転制約に基づいて内燃機関を運転することができる。この結果、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。このように、騒音の程度に応じて運転制約を設定するから、騒音の程度によって設定する運転制約の自由度を大きくすることができる。したがって、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えない程度の範囲内で同一の出力に対する内燃機関の効率が高くなるよう運転制約を設定することもできる。このように運転制約を設定すれば、内燃機関の効率を向上させることができ、ハイブリッド車のエネルギ効率を向上させることができる。
本発明の第２のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸側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車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、走行用の動力を出力する電動機と、前記電力動力入出力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、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
車速が大きいほど前記内燃機関の回転数が所定回転数以下の領域におけるトルクが大きくなる傾向に該内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、
該設定した運転制約に基づいて前記内燃機関が運転されると共に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電力動力入出力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のハイブリッド車の制御方法では、車速が大きいほど内燃機関の回転数が所定回転数以下の領域におけるトルクが大きくなる傾向に内燃機関の運転に課す運転制約を設定し、設定した運転制約に基づいて内燃機関が運転されると共に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電力動力入出力手段と電動機とを制御する。車速に応じて走行に基づく騒音の程度は大きくなり、騒音の程度に応じて内燃機関の運転に伴って生じるこもり音などの異音はマスクされる。一方、内燃機関は低回転高トルクの領域でこもり音を生じる場合が多く、低回転領域では高トルクほど効率が高くなることが多い。したがって、車速が大きいほど内燃機関の回転数が所定回転数以下の領域におけるトルクが大きくなる傾向に内燃機関の運転に課す運転制約を設定して内燃機関を運転することにより、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができると共に内燃機関の効率を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、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。また、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。
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３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。
続いて、入力した車速Ｖに基づいてエンジン２２の運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊）を設定するための動作ラインＬを設定し（ステップＳ１２０）、設定した動作ラインＬを用いてエンジン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）。図４に車速Ｖと動作ラインＬとエンジン２２の運転ポイント（回転数，トルク）との関係の一例を示す。実施例では、図示するように、車速Ｖが大きくなるほどエンジン２２の運転領域のうち比較的低回転の領域におけるトルクが大きくなるように動作ラインＬを設定する。一般に、エンジン２２を運転する場合、低回転領域では高トルク領域で運転する方が効率が高くなる。また、車速Ｖが大きくなると、走行に基づく騒音も大きくなり、運転者や乗員に与える暗騒音も大きくなる。一方、エンジン２２を低回転高トルク領域で運転すると、エンジン２２の振動などに基づいていわゆるこもり音といわれる異音が生じ、運転者や乗員に違和感や不快感を与える場合がある。実施例では、車速Ｖが大きくなるほど大きくなる騒音（暗騒音）によりこもり音をより大きくマスクすることができることを用いて、車速Ｖが大きくなるほどエンジン２２の低回転領域における高トルクの運転を許容することにより、運転者や乗員にこもり音による違和感や不快感を生じさせない範囲で、エンジン２２を効率の高い運転ポイントで運転しようとするのである。具体的には、図４に示すように、車速Ｖが小さいときには、低回転の領域でトルクが小さなラインが動作ラインＬとして設定され、設定された動作ラインＬと要求パワーＰｅ＊が一定の交点の回転数Ｎ１とトルクＴ１とがエンジン２２の運転ポイントとして設定され、車速Ｖが大きいときには、低回転の領域でトルクが大きなラインが動作ラインＬとして設定され、設定された動作ラインＬと要求パワーＰｅ＊が一定の交点の回転数Ｎ２とトルクＴ２とがエンジン２２の運転ポイントとして設定される。上述したことから、車速Ｖは、走行に伴う騒音（暗騒音）を置き換えたものや走行に伴う騒音（暗騒音）を推定するための検出値として考えることができる。このように考えれば、ステップＳ１２０の処理は、走行に伴う騒音（暗騒音）が大きくなるほどエンジン２２の運転領域のうち比較的低回転の領域におけるトルクが大きくなるように動作ラインＬを設定する処理となる。実施例では、走行に伴う騒音（暗騒音）には、走行の必要のためのエンジン２２の運転に伴うエンジン音については除くものとしている。
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。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Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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Ｓ１５０）、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Ｓ１６０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘ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Ｓ１７０）。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（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Ｓ１８０）、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。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、車速Ｖが大きいほどエンジン２２の低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御することにより、エンジン２２を低回転高トルクの領域で運転することにより生じ得るこもり音などの異音を走行に伴う騒音でマスクすると共により効率の高い運転ポイントでエンジン２２を運転することができる。この結果、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができると共に車両のエネルギ効率を向上させることができる。上述したように、車速Ｖは走行に伴う騒音（暗騒音）を置き換えたものや走行に伴う騒音（暗騒音）を推定するための検出値として考えることができるから、走行に伴う騒音（暗騒音）が大きいほどエンジン２２の低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御することにより、エンジン２２を低回転高トルクの領域で運転することにより生じ得るこもり音などの異音を走行に伴う騒音でマスクすると共により効率の高い運転ポイントでエンジン２２を運転することができる。この結果、こもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができると共に車両のエネルギ効率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、車速Ｖを走行に伴う騒音（暗騒音）を置き換えたものや走行に伴う騒音（暗騒音）を推定するための検出値として考えることにより、車速Ｖが大きいほどエンジン２２の低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するものとしたが、こうした車速Ｖの騒音（暗騒音）への置き換えを考慮することなく、車速Ｖが大きいほどエンジン２２の低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するものとしてもかまわない。
実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが大きいほどエンジン２２の低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するものとしたが、実際に走行に伴う騒音を検出し、騒音レベルが大きくなるほどエンジン２２の低回転領域におけるトルクが大きくなるよう動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するものとしてもよい。この場合、騒音を検出するマイクをエンジンルームや乗員室に設け、マイクにより検出した騒音に基づいてエンジン２２の運転ポイントを設定するのに用いる動作ラインを設定すればよい。このときに用いる駆動制御ルーチンの一例を図６に示す。図６の駆動制御ルーチンは、ステップＳ２００で騒音レベルＤＢを入力する処理とステップＳ２２０で騒音レベルＤＢに基づいて動作ラインＬを設定する処理を除いて図２に例示した駆動制御ルーチンと同一である。図６の駆動制御ルーチンでは、図７に例示した騒音レベルＤＢと動作ラインＬとエンジン２２の運転ポイント（回転数，トルク）との関係の一例に示すように、騒音レベルＤＢが大きくなるほどエンジン２２の運転領域のうち比較的低回転の領域におけるトルクが大きくなるように動作ラインＬを設定する。こうした変形例にハイブリッド自動車２０Ｂでは、実際の騒音（暗騒音）に基づいて動作ラインＬを設定するから、より効果的に騒音（暗騒音）によりこもり音などの異音をマスクすることができ、より適正にこもり音などの異音による違和感を運転者に与えるのを抑制することができる。なお、この変形例でも、騒音レベルＤＢには、走行の必要のためのエンジン２２の運転に伴うエンジン音については除くものとしている。
こうした変形例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、エンジンルームや乗員室に取り付けられたマイクにより検出された騒音レベルＤＢにより動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するものとしたが、実施例のハイブリッド自動車２０が騒音（暗騒音）を置き換えたり騒音（暗騒音）を推定する車速Ｖにより動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御したように、騒音（暗騒音）を置き換えることができるパラメータを用いて動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するものとしてもよいし、実際に検出した騒音レベルＤＢの他に車速Ｖや他のパラメータを用いて動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するものとしてもよい。また、実測の騒音レベルＤＢを用いずに車速Ｖや他のパラメータだけを用いて動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御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。
実施例やその変形例では、騒音（暗騒音）や車速Ｖに基づいて動作ラインＬを設定してエンジン２２を運転制御するハイブリッド自動車の形態を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明したが、こうしたハイブリッド自動車の形態だけでなく、ハイブリッド自動車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、ハイブリッド車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。 車速Ｖと動作ラインＬとエンジン２２の運転ポイント（回転数，トルク）との関係の一例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。 変形例の駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 騒音レベルＤＢと動作ラインＬとエンジン２２の運転ポイント（回転数，トルク）との関係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
２０，２０Ｂ，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 (4)

  1. 内燃機関と、
    前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続され、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車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、
    走行用の動力を出力する電動機と、
    前記電力動力入出力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、
    車両の騒音の程度を検出する騒音程度検出手段と、
    前記検出された騒音の程度が大きいほど前記内燃機関の回転数が所定回転数以下の領域におけるトルクが大きくなる傾向に前記内燃機関の運転に課す運転制約を設定する運転制約設定手段と、
    前記設定された運転制約に基づいて前記内燃機関が運転されると共に前記設定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電力動力入出力手段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. 内燃機関と、
    前記内燃機関の出力軸と車軸側に接続され、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車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、
    走行用の動力を出力する電動機と、
    前記電力動力入出力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、
    車速を検出する車速検出手段と、
    前記検出された車速が大きいほど前記内燃機関の回転数が所定回転数以下の領域におけるトルクが大きくなる傾向に該内燃機関の運転に課す運転制約を設定する運転制約設定手段と、
    前記設定された運転制約に基づいて前記内燃機関が運転されると共に前記設定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電力動力入出力手段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。
  3. 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軸に接続され該３軸に入出力された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発電機と、を備える手段である請求項１または２記載のハイブリッド車。
  4. 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の回転子と前記車軸に接続された第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回転する対回転子電動機である請求項１または２記載のハイブリッド車。
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