JP4215012B2 - 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、遊星歯車機構のサンギヤ，キャリア，リングギヤに第１モータジェネレータ，エンジンのクランクシャフト，駆動軸とが接続されると共に駆動軸に減速ギヤ（プラネタリギヤ）を介して第２モータジェネレータが接続された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、第２モータジェネレータから出力されるトルクが値０付近の状態にあるときにエンジンのトルク脈動が駆動軸側に伝達されると、減速ギヤで噛み合っているギヤ同士が振動して歯打ち音が生じることを考慮して、値０付近のトルクで駆動されないように第２モータジェネレータから出力するトルクを変更している。
特開２００４−２５４４３４号公報

上述のハイブリッド車では、減速ギヤ（プラネタリギヤ）に歯打ち音が生じることについては言及されているものの、エンジンを間欠運転させる場合については考慮されていない。エンジンの間欠運転は、第１モータジェネレータからのトルクの入出力を伴って行なうことができるが、このとき、要求トルクを駆動軸に出力するためには、第２モータジェネレータはこの第１モータジェネレータからのトルクの入出力に伴って駆動軸側に作用する反力を受け持つ必要がある。このため、エンジンの間欠運転の実行前は第２モータジェネレータは値０付近のトルクで駆動されていなくても間欠運転の実行中に駆動軸側の反力を受け持つ必要から第２モータジェネレータが値０付近のトルクで駆動される場合が生じ、間欠運転に伴うエンジンのトルク脈動によって減速ギヤに歯打ち音などの異音が生じる場合がある。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、内燃機関を間欠運転させる際の異音の発生を防止することを目的とする。

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、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
機械的な機構を介して前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記駆動軸側の反力を用いて前記内燃機関の間欠運転を実行する間欠運転実行手段と、
前記駆動軸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、
前記内燃機関を間欠運転させる際に前記電動機により前記駆動軸側の反力を受け持ちつつ前記要求駆動力に基づく駆動力を前記駆動軸に出力すると該電動機が値０を含む所定駆動力範囲で駆動されると予測されるときには前記内燃機関の間欠運転を禁止する間欠運転禁止手段と、
前記内燃機関の間欠運転が禁止されていない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駆動力に基づく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動機と前記間欠運転実行手段とを駆動制御し、前記内燃機関の間欠運転が禁止されているときには該内燃機関の運転状態の維持を伴って前記設定された要求駆動力に基づく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動機とを駆動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、駆動軸に要求される要求駆動力を設定し、内燃機関を間欠運転させる際に電動機により駆動軸側の反力を受け持ちつつ要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力すると電動機が値０を含む所定駆動力範囲で駆動されると予測されるときには内燃機関の間欠運転を禁止し、内燃機関の間欠運転が禁止されていないときには内燃機関の間欠運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機と間欠運転実行手段とを駆動制御し、内燃機関の間欠運転が禁止されているときには内燃機関の運転状態の維持を伴って要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを駆動制御する。従って、内燃機関を間欠運転させる際に電動機が値０を含む所定駆動力範囲で駆動されるのを防止するから、内燃機関の間欠運転に伴うトルクの脈動などにより電動機と駆動軸とを接続する機械的な機構から異音が生じるのを未然に防止することができる。ここで、「機械的な機構」には、ギヤの噛み合いにより電動機と駆動軸とを接続するギヤ機構などが含まれる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記間欠運転禁止手段は、前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の間欠運転を禁止する手段であるものとすることもできる。通常、電動機はその応答性を考慮すると内燃機関から駆動軸に出力される駆動力に対して過不足する駆動力が出力されるよう制御されるから、電動機から出力される駆動力は内燃機関の運転状態に影響を受けやすい。従って、電動機から出力されている駆動力を直接用いて内燃機関の間欠運転を禁止するものに比してより適切に内燃機関の間欠運転を禁止することができる。この場合、前記間欠運転禁止手段は、前記設定された要求駆動力が前記所定駆動力範囲に対して前記内燃機関を間欠運転させる際に前記電動機により前記駆動軸側の反力を受け持つために必要な駆動力分だけオフセットした駆動力範囲内に含まれるときに前記内燃機関の間欠運転を禁止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において、前記間欠運転禁止手段は、前記内燃機関を間欠運転させる際に前記電動機により前記駆動軸側の反力を受け持ちつつ前記要求駆動力に基づく駆動力を前記駆動軸に出力すると該電動機が値０を含む所定駆動力範囲で駆動されると予測されるときでも該予測が所定時間継続したときには前記内燃機関の間欠運転の禁止を解除する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の間欠運転が長時間に亘って行なわれないことによる不都合、例えば、燃費の悪化などを抑制することができる。

さらに、本発明のハイブリッド車において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記間欠運転禁止手段は、前記内燃機関を間欠運転させる際に前記電動機により前記駆動軸側の反力を受け持ちつつ前記要求駆動力に基づく駆動力を前記駆動軸に出力すると該電動機が値０を含む所定駆動力範囲で駆動されると予測されるときでも前記検出された車速が所定車速以上のときには前記内燃機関の間欠運転を禁止しない手段であるものとすることもできる。これは、電動機が値０を含む所定駆動力範囲で駆動されることにより異音が生じても車速が比較的大きいときには車速に起因する音によりある程度埋没すると考えられることに基づいている。

本発明のハイブリッド車において、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、前記間欠運転実行手段として機能すると共に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を備えるものとすることもできる。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駆動軸と第３の軸の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いて残余の１軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機とを備え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の回転子との電磁的な作用により相対的に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。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、機械的な機構を介して前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記駆動軸側の反力を用いて前記内燃機関の間欠運転を実行する間欠運転実行手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定し、
（ｂ）前記内燃機関を間欠運転させる際に前記電動機により前記駆動軸側の反力を受け持ちつつ前記要求駆動力に基づく駆動力を前記駆動軸に出力すると該電動機が値０を含む所定駆動力範囲で駆動されると予測されるときには前記内燃機関の間欠運転を禁止し、
（ｃ）前記内燃機関の間欠運転が禁止されていない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駆動力に基づく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動機と前記間欠運転実行手段とを駆動制御し、前記内燃機関の間欠運転が禁止されているときには該内燃機関の運転状態の維持を伴って前記設定された要求駆動力に基づく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動機とを駆動制御する
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によれば、駆動軸に要求される要求駆動力を設定し、内燃機関を間欠運転させる際に電動機により駆動軸側の反力を受け持ちつつ要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力すると電動機が値０を含む所定駆動力範囲で駆動されると予測されるときには内燃機関の間欠運転を禁止し、内燃機関の間欠運転が禁止されていないときには内燃機関の間欠運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機と間欠運転実行手段とを駆動制御し、内燃機関の間欠運転が禁止されているときには内燃機関の運転状態の維持を伴って要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを駆動制御する。従って、内燃機関を間欠運転させる際に電動機が値０を含む所定駆動力範囲で駆動されるのを防止するから、内燃機関の間欠運転に伴うトルクの脈動などにより電動機と駆動軸とを接続する機械的な機構から異音が生じるのを未然に防止することができる。ここで、「機械的な機構」には、ギヤの噛み合いにより電動機と駆動軸とを接続するギヤ機構などが含まれる。

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。

減速ギヤ３５は、モータＭＧ２の回転軸４８の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達可能に構成されている。減速ギヤ３５は、外歯歯車のサンギヤ３６と、このサンギヤ３６と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３７と、サンギヤ３６に噛合すると共にリングギヤ３７に噛合する複数のピニオンギヤ３８と、複数のピニオンギヤ３８を自転かつ公転自在に保持するキャリア３９とを備える遊星歯車機構として構成されている。減速ギヤ３５のサンギヤ３６にはモータＭＧ２の回転軸４８が、リングギヤ３７にはリングギヤ軸３２ａが接続されている。また、キャリア３９はケースに固定されており、その回転が禁止されている。

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、エンジン２２を間欠運転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の残容量ＳＯＣ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。さらに、バッテリ５０の残容量ＳＯＣは、電流センサにより検出されたバッテリ５０の充放電電流に基づいて演算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。

続いて、設定した要求パワーＰ＊と所定パワーＰｒｅｆとを比較する（ステップＳ１２０）。ここで、所定パワーＰｒｅｆは、エンジン２２の運転領域を定めるものであり、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＊が所定パワーＰｒｅｆ以上のときには、設定した要求パワーＰ＊に基づいて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。

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、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トルク指令Ｔｍ２＊を式（３）により計算する（ステップＳ２７０）。なお、式（３）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。

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Ｓ２８０）、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＊が所定パワーＰｒｅｆ未満と判定されると、エンジン２２が停止しているか否かを判定し（ステップＳ１５０）、エンジン２２が停止していないときには、フラグＦの値を調べて（ステップＳ１６０）、フラグＦが値０のときに図６に例示する間欠運転禁止判定処理を実行する（ステップＳ１７０）。この間欠運転禁止判定処理については後述する。間欠運転禁止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Ｓ１８０）エンジン２２をアイドル運転するために予め定めたアイドル回転数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Ｓ１９０）、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Ｓ２００）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊と要求トルクＴｒ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて前述した式（３）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２７０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了する。

一方、間欠運転禁止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Ｓ１８０）、フラグＦに値１を設定すると共にエンジン２２の運転を停止するために目標回転数Ｎｅ＊に値０を設定すると共に目標トルクＴｅ＊に値０を設定し（ステップＳ２２０）、図７の共線図に例示するようにモータＭＧ１からＳ軸下向きのトルクを出力することによりエンジン２２とモータＭＧ１からなる系に共振現象を生じさせる回転数の領域を迅速に通過させるためにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に予め定めた所定トルクＴｅｇｓｔを設定すると共に設定したトルク指令Ｔｍ１＊と要求トルクＴｒ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて前述した式（３）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２７０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了する。図７の共線図に示すように、エンジン２２の運転を停止するためにモータＭＧ１からＳ軸下向きのトルクを出力すると、エンジン２２のイナーシャによってＲ軸上向きのトルク（＝−Ｔｍ１＊／ρ）が反力として作用するから、モータＭＧ２はこの反力を受け持ちつつリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるようにそのトルク指令Ｔｍ２＊が設定されることになる。その後、フラグＦに値１が設定されていることから、ステップＳ２２０，Ｓ２３０の処理が繰り返し実行され、エンジン２２が完全に停止したときに（ステップＳ１５０）、フラグＦに値０を設定し（ステップＳ２４０）、目標回転数Ｎｅ＊に値０を設定すると共に目標トルクＴｅ＊に値０を設定し（ステップＳ２５０）、トルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に（ステップＳ２６０）、前述した式（３）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２７０）、各設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了する。これにより、前述したモータ運転モードによる走行が行なわれることになる。

次に、図６の間欠運転禁止判定処理について説明する。間欠運転禁止判定処理では、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１〜Ｔ２の範囲内にあるか否か（ステップＳ３００）、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満か否かを判定すると共に（ステップＳ３１０）、要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１〜Ｔ２の範囲内にあり且つ車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満のときにはその状態が所定時間（例えば、数秒）に亘って継続しているか否かを判定する（ステップＳ３２０）。ステップＳ３００〜Ｓ３２０の各判定のいずれかで否定的な判定がなされたときにはカウンタＣを値０に設定すると共に（ステップＳ３３０）、エンジン２２の間欠運転を許可する判定を行なって（ステップＳ３４０）、処理を終了し、ステップＳ３００〜Ｓ３２０の各判定のいずれもが肯定的な判定のときにはカウンタＣを値１だけインクリメントすると共に（ステップＳ３５０）、カウンタＣが所定値Ｃｒｅｆに至るまで（ステップＳ３６０）、エンジン２２の間欠運転を禁止する判定を行なって（ステップＳ３７０）、処理を終了する。ステップＳ３００〜Ｓ３２０の各判定のいずれもが肯定的な判定となっている状態が継続してカウンタＣが所定値Ｃｒｅｆに至ったときには（ステップＳ３６０）、カウンタＣに値０を設定すると共にエンジン２２の間欠運転を許可する判定すなわち間欠運転の禁止を解除する判定を行なって（ステップＳ３３０，Ｓ３４０）、処理を終了する。ここで、所定トルクＴ１〜Ｔ２は、要求トルクＴｒ＊を維持したままモータＭＧ１によりエンジン２２を間欠運転（停止）する際の反力（−Ｔｅｇｓｔ／ρ）をモータＭＧ２で丁度受け持つとしたときにモータＭＧ２から出力されるトルクが値０付近となるかを判定するためのものであり、具体的には、値０のトルクに対してモータＭＧ２が受け持つべき反力に相当する分だけオフセットさせたトルクを中心とした範囲として定められる。所定トルクＴ１〜Ｔ２の幅は、モータＭＧ１によりエンジン２２を間欠運転（停止）する際のトルク脈動によりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクの振幅よりも若干大きい幅として設定される。このように、要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１〜Ｔ２の範囲内にあるときにエンジン２２の間欠運転を禁止することにより、減速ギヤ３５の各ギヤがモータＭＧ２により一方向に押し当てられないことによってモータＭＧ１によりエンジン２２を間欠運転する際のトルク脈動により減速ギヤ３５の各ギヤが振動することにより生じうる歯打ち音を未然に防止しているのである。車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときには要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１〜Ｔ２の範囲内にあっても間欠運転を許可するのは車速Ｖが大きいときには減速ギヤ３５の歯打ち音が生じてもこの歯打ち音は走行による音によってある程度埋没するから、運転者に違和感を与えることはないと考えられることに基づく。また、カウンタＣが所定値Ｃｒｅｆ以上となったときには間欠運転の禁止を解除するのは、この場合、エンジン２２はアイドル運転が維持されている状態であるからこの状態を長時間継続させるとエンジン２２の燃費が悪化することに基づく。実施例では、エンジン２２の間欠運転の禁止が１分以上継続しないよう所定値Ｃｒｅｆを設定するものとした。なお、要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１〜Ｔ２の範囲内にあり且つ車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満にある状態が所定時間に亘って継続しているか否かの判定は、過去数回に亘って図２の駆動制御ルーチンで設定された要求トルクＴｒ＊や入力された車速Ｖを用いてステップＳ３００，Ｓ３１０と同様に判定することにより行なうことができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、要求トルクＴｒ＊を維持したままモータＭＧ１によりエンジン２２を間欠運転（停止）する際の反力（−Ｔｅｇｓｔ／ρ）をモータＭＧ２で丁度受け持つとしたときにモータＭＧ２から出力されるトルクが値０付近となるときにはエンジン２２の間欠運転を禁止するから、減速ギヤ３５の各ギヤがモータＭＧ２により一方向に押し当てられないことによってモータＭＧ１によりエンジン２２を間欠運転する際のトルク脈動により減速ギヤ３５の各ギヤが振動することにより生じうる歯打ち音を未然に防止することができる。しかも、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときには反力をモータＭＧ２で丁度受け持つとしたときにモータＭＧ２から出力されるトルクが値０付近となるときでもエンジン２２の間欠運転を許可するから、減速ギヤ３５の歯打ち音が生じても運転者に違和感を与えるほどではないと考えられるときには、エンジン２２の間欠運転を実行することができる。また、エンジン２２の間欠運転を禁止している状態が所定時間（例えば１分程度）継続したときには間欠運転の禁止を解除するから、間欠運転の禁止を長時間継続することによる不都合たとえば燃費の悪化などを防止することができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、リングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン２２の間欠運転の禁止を判定するから、エンジン２２の回転数の変動によって頻繁に変動するモータＭＧ２のトルク（式（１）〜式（３）参照）を用いてエンジン２２の間欠運転の禁止を判定するものに比して間欠運転の禁止の判定をより適切に行なうことができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、要求トルクＴｒ＊に基づいて要求トルクＴｒ＊を維持したままモータＭＧ１によりエンジン２２を間欠運転する際の反力（−Ｔｅｇｓｔ／ρ）をモータＭＧ２で丁度受け持つとしたときにモータＭＧ２から出力されるトルクが値０付近となるかを判定するものとしたが、要求トルクＴｒ＊に代えてモータＭＧ２から出力されるトルク（トルク指令Ｔｍ２＊など）を用いて判定するものとしても差し支えない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上のときには要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１〜Ｔ２の範囲内にあるときでもエンジン２２の間欠運転を許可するものとしたが、車速Ｖに拘わらず要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１〜Ｔ２の範囲内にあるときにはエンジン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、カウンタＣが所定値Ｃｒｅｆ以上となったとき（エンジン２２の間欠運転の禁止が所定時間継続したとき）には要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１〜Ｔ２の範囲内にあるときでも間欠運転の禁止を解除するものとしたが、間欠運転の禁止を解除しないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ３５を介してモータＭＧ２とリングギヤ軸３２ａとを接続するものとしたが、変速段を変更可能な変速機を介してモータＭＧ２とリングギヤ軸３２ａとを接続されたものに適用するものとしてもよいし、モータＭＧ２から出力されるトルクが値０付近のときにエンジン２２のトルク脈動による異音が生じうる他の機械的な機構によりモータＭＧ２とリングギヤ軸３２ａとを接続したものに適用することもできる。

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８の変形例のハイブリッド自動車１２０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１３２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１３４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１３０を備え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および目標回転数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。 間欠運転禁止判定処理の一例を示すフローチャートである。 エンジン２２の運転を停止する際の動力分配統合機構３０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。

符号の説明

２０，１２０ 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、３６ サンギヤ、３７ リングギヤ、３８ ピニオンギヤ、３９ キャリア、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、４８ 回転軸、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、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、１３０ 対ロータ電動機、１３２ インナーロータ １３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

1. 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
   ギヤ機構を介して前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
   前記駆動軸側の反力を用いて前記内燃機関の間欠運転を実行する間欠運転実行手段と、
   前記駆動軸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、
   前記内燃機関を間欠運転させる際に前記電動機により前記駆動軸側の反力を受け持ちつつ前記要求駆動力に基づく駆動力を前記駆動軸に出力すると該電動機が値０を含む所定駆動力範囲で駆動されると予測されるときには前記内燃機関の間欠運転を禁止する間欠運転禁止手段と、
   前記内燃機関の間欠運転が禁止されていない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駆動力に基づく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動機と前記間欠運転実行手段とを駆動制御し、前記内燃機関の間欠運転が禁止されているときには該内燃機関の運転状態の維持を伴って前記設定された要求駆動力に基づく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動機とを駆動制御する制御手段と
   を備えるハイブリッド車。
2. 前記間欠運転禁止手段は、前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の間欠運転を禁止する手段である請求項１記載のハイブリッド車。
3. 前記間欠運転禁止手段は、前記設定された要求駆動力が前記所定駆動力範囲に対して前記内燃機関を間欠運転させる際に前記電動機により前記駆動軸側の反力を受け持つために必要な駆動力分だけオフセットした駆動力範囲内に含まれるときに前記内燃機関の間欠運転を禁止する手段である請求項２記載のハイブリッド車。
4. 前記間欠運転禁止手段は、前記内燃機関を間欠運転させる際に前記電動機により前記駆動軸側の反力を受け持ちつつ前記要求駆動力に基づく駆動力を前記駆動軸に出力すると該電動機が値０を含む所定駆動力範囲で駆動されると予測されるときでも該予測が所定時間継続したときには前記内燃機関の間欠運転の禁止を解除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車。
5. 請求項１ないし４いずれか記載のハイブリッド車であって、
   車速を検出する車速検出手段を備え、
   前記間欠運転禁止手段は、前記内燃機関を間欠運転させる際に前記電動機により前記駆動軸側の反力を受け持ちつつ前記要求駆動力に基づく駆動力を前記駆動軸に出力すると該電動機が値０を含む所定駆動力範囲で駆動されると予測されるときでも前記検出された車速が所定車速以上のときには前記内燃機関の間欠運転を禁止しない手段である
   ハイブリッド車。
6. 前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、前記間欠運転実行手段として機能すると共に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を備える請求項１ないし５いずれか記載のハイブリッド車。
7. 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いて残余の１軸に動力を入出力する３軸式の動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機とを備える請求項６記載のハイブリッド車。
8. 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の回転子との電磁的な作用により相対的に回転する対回転子電動機である請求項６記載のハイブリッド車。

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