JP4258519B2 - 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、エンジンの出力軸に接続された第１のロータと車軸に接続された第２のロータとの相対的な回転により回転するクラッチモータと、車軸に動力を入出力するアシストモータと、クラッチモータやアシストモータと電力のやりとりを行なうバッテリを備え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、大トルクが必要となる上り坂での発進時や低速走行時には、補機を強制駆動してエンジンからの動力を増加し、バッテリの充電電力がその許容する最大電力より大きくなるときには、エンジンの回転数を低下させてエンジンから出力するパワーを小さくすることにより、バッテリが過大な電力によって充電されるのを抑止している。
特開平９−２６６６０１号公報

上述の車両のように、エンジンからの動力を発電を伴って走行用のトルクとして伝達するタイプの車両では、予めバッテリの入力制限の範囲内となるようエンジンを運転すれば、バッテリの充電電力がその許容する最大電力より大きくなることはないが、この場合、エンジンをどのように運転するかによって走行用のトルクの大小や車両の燃費に影響を与える。

本発明の車両およびその制御方法は、内燃機関からの動力を発電を伴って走行用のトルクとして伝達するタイプの車両において、上り坂での発進時や低速走行時に、バッテリなどの蓄電装置を過大な電力によって充電することなく、より適正なトルクを出力して走行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、内燃機関からの動力を発電を伴って走行用のトルクとして伝達するタイプの車両において、上り坂での発進時や低速走行時に、より適正なトルクを出力して走行すると共に車両の燃費の向上を図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、
前記内燃機関の出力軸と車軸とに連結され、電力と動力との入出力を伴って前記出力軸と前記車軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
走行用の動力を出力可能な電動機と、
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、
走行路の勾配を検出する勾配検出手段と、
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、
前記検出された要求駆動力と前記検出された勾配とに基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントで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って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。

この本発明の車両では、走行に要求される要求駆動力と走行路の勾配とに基づいて内燃機関の目標運転ポイントを設定し、この設定した目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力によって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。これにより、走行路の勾配に応じて内燃機関を運転することができる。この結果、走行路の勾配に応じてより適正な駆動力を出力することができると共に車両の燃費の向上を図ることができる。

こうした本発明の車両において、前記目標運転ポイント設定手段は、前記検出された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定すると共に該設定した目標パワーと前記検出された勾配とに基づいて目標運転ポイント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、要求駆動力に応じたパワーを走行路の勾配に応じた運転ポイントで内燃機関から出力することができる。

この目標パワーを設定して目標運転ポイントを設定する態様の本発明の車両において、前記蓄電手段を充電する際の許容最大電力である入力制限を設定する入力制限設定手段を備え、前記目標運転ポイント設定手段は前記設定された入力制限の範囲内で前記目標パワー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、過大な電力による蓄電手段の充電を抑止することができる。

また、目標パワーを設定して目標運転ポイントを設定する態様の本発明の車両において、前記目標運転ポイント設定手段は、前記検出された勾配が登り勾配として大きいほど前記設定された目標パワーを出力可能な運転ポイントのうち前記内燃機関から出力するトルクが大きくなる傾向に目標運転ポイントを設定する手段であるものとすることもできるし、前記目標運転ポイント設定手段は、前記検出された勾配が登り勾配として大きいほど前記設定された目標パワーを出力可能な運転ポイントのうち前記内燃機関の回転数が小さくなる傾向に目標運転ポイント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、走行路の勾配が登り勾配として大きいときに内燃機関から大きなトルクを出力することができ、この内燃機関から出力される大きなトルクの一部を車軸側に伝達して走行することができる。

さらに、目標パワーを設定して目標運転ポイントを設定する態様の本発明の車両において、車両の運転状態に基づいて前記内燃機関の運転を許容する回転数の範囲である許容回転数範囲を設定する許容回転数範囲設定手段を備え、前記目標運転ポイント設定手段は、前記設定された許容回転数範囲内で目標運転ポイント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、内燃機関をより適正に運転することができる。この場合、前記許容回転数範囲設定手段は、前記内燃機関から前記目標パワーを出力可能な最小回転数以上の回転数を前記許容回転数範囲の下限回転数として設定すると共に前記電力動力入出力手段が駆動可能な前記内燃機関の最大回転数以下の回転数を前記許容回転数範囲の上限回転数として設定する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の車両において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸と回転軸との３軸に連結されて該３軸のうちのいずれか２軸に入出力す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。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と車軸とに連結されて電力と動力との入出力を伴って前記出力軸と前記車軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、走行用の動力を出力可能な電動機と、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、を備える車両の制御方法であって、
（ａ）走行に要求される要求駆動力と走行路の勾配とに基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定し、
（ｂ）前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力によって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。

この本発明の車両の制御方法では、走行に要求される要求駆動力と走行路の勾配とに基づいて内燃機関の目標運転ポイントを設定し、この設定した目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力によって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。これにより、走行路の勾配に応じて内燃機関を運転することができる。この結果、走行路の勾配に応じてより適正な駆動力を出力することができると共に車両の燃費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，走行路の勾配を検出する勾配センサ８９からの勾配θ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、特に登り勾配の坂道を発進したり低速で走行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，勾配センサ８９からの勾配θ，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＊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。

続いて、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満であるか否か、設定した要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ以上であるか否か、勾配θに基づいて登り勾配の坂道であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆは、比較低速走行であるのを判定するために用いるものであり、例えば、１０ｋｍ／ｈや１５ｋｍ／ｈなどを用いることができる。したがって、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆと比較する処理は、車両が発進しているか低速走行しているかを判定することになる。また、閾値Ｔｒｅｆは、比較的大きなトルクが要求されているか否かを判定するために用いるものであり、車速Ｖが値０のときに出力可能な最大トルクの７０％や８０％などの値を用いることができる。したがって、要求トルクＴｒ＊を閾値Ｔｒｅｆと比較する処理は、運転者が大きなトルクを要求しているか否かを判定することになる。登り勾配の坂道であるか否かの判定は、勾配θが予め設定した閾値θｒｅｆ以上であるか否かを判定することによって行なうことができる。この場合に用いる閾値θｒｅｆとして５度や７度などを用いることができる。

車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上であったり、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ未満であったり、登り勾配の坂道ではない、と判定されたときには、要求トルクＴｒ＊やバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊，補機電力Ｐｈ等に基づいてエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を設定すると共に（ステップＳ１３０）、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Ｓ１４０）。ここで、要求パワーＰｅ＊は、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものと充放電要求パワーＰｂ＊と補機電力Ｐｈ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。また、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との設定は、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＊とに基づいて行なわれる。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、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Ｓ２１０）。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。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、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸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、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Ｓ２２０）、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Ｓ２３０）、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Ｓ２４０）。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 (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Ｓ２５０）、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で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満であり、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ以上であり、且つ、登り勾配の坂道である、と判定されたとき、即ち、登り勾配の坂道の発進時か低速走行時であり、運転者が大きなトルクを要求していると判定したときには、次式（６）に示すように要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものからバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを減じて損失Ｌｏｓｓを加えた値として要求パワーＰｅ＊を設定し（ステップＳ１５０）、設定した要求パワーＰｅ＊とパワーラインとに基づいてエンジン２２の下限回転数Ｎｍｉｎを設定すると共に（ステップＳ１６０）、モータＭＧ１の最大回転数Ｎｍ１ｍａｘとリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒとに基づいてエンジン２２の上限回転数Ｎｍａｘを設定する（ステップＳ１７０）。ここで、パワーラインは、同一の回転数でエンジン２２を運転したときにエンジン２２から最大のトルクが出力される運転ポイントとして設定される動作ラインである。パワーラインの一例を通常の動作ライン（燃費最適の動作ライン）と共に図８に示す。エンジン２２の下限回転数Ｎｍｉｎは、このパワーラインと要求パワーＰｅ＊との交点における回転数として求めることができる。エンジン２２の上限回転数Ｎｍａｘは、現在の車速Ｖに対応するリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒに対してモータＭＧ１を許容される最大回転数Ｎｍ１ｍａｘで運転したときのエンジン２２の回転数として求めることができ、式（７）により計算することができる。リングギヤ軸３２ａの回転数ＮｒとモータＭＧ１の最大回転数Ｎｍ１ｍａｘとエンジン２２の上限回転数Ｎｍａｘとの関係を示す共線図の一例を図９に示す。こうしたエンジン２２の下限回転数Ｎｍｉｎと上限回転数Ｎｍａｘは、エンジン２２を運転可能な許容回転数範囲を設定するものとなる。

Pe*=Tr*・Nr-Win+Loss (6)
Nmax=(Nr+ρ・Nm1max)/(1+ρ) (7)

そして、勾配θに基づいて下限回転数Ｎｍｉｎと上限回転数Ｎｍａｘとを按分比する勾配係数ｋを設定すると共に（ステップＳ１８０）、この勾配係数ｋで下限回転数Ｎｍｉｎと上限回転数Ｎｍａｘとを按分する回転数としてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し（ステップＳ１９０）、この設定した目標回転数Ｎｅ＊で要求パワーＰｅ＊を除してエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ２００）。そして、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを用いて上述したようにモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２１０〜Ｓ２４０）、設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。ここで、勾配係数ｋは、実施例では、勾配θが大きくなるほど小さくなる傾向に設定するものとした。図１０に勾配θと勾配係数ｋとの関係の一例を示す。こうした勾配係数ｋにより下限回転数Ｎｍｉｎと上限回転数Ｎｍａｘとを按分してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するから、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、勾配θが大きいほど小さくなる傾向に設定されることになる。勾配θとエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊との関係の一例を図１１に示す。勾配θが大きいときにはエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が小さく設定され、これに伴って目標トルクＴｅ＊は大きく設定される。このため、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊も大きく設定されることになり、モータＭＧ１から出力されたトルクがリングギヤ軸３２ａに作用するトルクも大きくなる。この結果、リングギヤ軸３２ａにより大きなトルクを作用させることができるようになる。なお、勾配θが大きいほど小さくなる傾向にエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する関係は、勾配θが大きいほど大きくなる傾向にエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する関係となる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、登り勾配の坂道の発進時か低速走行時に運転者が大きなトルクを要求しているときには、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内となる要求パワーＰｅ＊を用いて勾配θに応じたエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するから、バッテリ５０を過大な電力によって充電することなく、勾配θに応じてエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御してアクセル開度Ａｃｃに応じた要求トルクＴｒ＊に基づくトルクをリングギヤ軸３２ａに出力することができる。即ち、勾配θに応じてより適正な制御を行なうことができる。この結果、勾配θに拘わらずにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を設定するものに比して、より適正なトルクを出力して走行することことができると共に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の目標回転数Ｎｅ＊を下限回転数Ｎｍｉｎと上限回転数Ｎｍａｘとの範囲内で設定するから、エンジン２２を下限回転数Ｎｍｉｎ未満の回転数で運転しようとすることによる不都合（エンジン２２の失速など）やエンジン２２を上限回転数Ｎｍａｘを超える回転数で運転しようとすることによる不都合（モータＭＧ１の過回転など）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、登り勾配の坂道の発進時か低速走行時に運転者が大きなトルクを要求しているときに、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内となる要求パワーＰｅ＊を用いて勾配θに応じたエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとしたが、登り勾配の坂道の発進時や低速走行時には、運転者の要求するトルクに拘わらず、要求パワーＰｅ＊を用いて勾配θに応じたエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとしてもよいし、登り勾配の坂道で運転者が大きなトルクを要求しているときには、発進時や低速走行時に拘わらず、要求パワーＰｅ＊を用いて勾配θに応じたエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとしてもよいし、登り勾配の坂道を走行しているときには、発進時や低速走行時に拘わらず、且つ、運転者の要求するトルクに拘わらず、要求パワーＰｅ＊を用いて勾配θに応じたエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、登り勾配の坂道の発進時か低速走行時に運転者が大きなトルクを要求しているときには、要求パワーＰｅ＊とパワーラインとの交点の回転数としてエンジン２２の下限回転数Ｎｍｉｎを設定するものとしたが、要求パワーＰｅ＊とパワーラインとの交点の回転数より大きな回転数をエンジン２２の下限回転数Ｎｍｉｎ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、登り勾配の坂道の発進時か低速走行時に運転者が大きなトルクを要求しているときには、現在の車速Ｖに対応するリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒに対してモータＭＧ１を許容される最大回転数Ｎｍ１ｍａｘで運転したときのエンジン２２の回転数をエンジン２２の上限回転数Ｎｍａｘとして設定するものとしたが、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒに対してモータＭＧ１を許容される最大回転数Ｎｍ１ｍａｘで運転したときのエンジン２２の回転数より小さな回転数をエンジン２２の上限回転数Ｎｍａｘ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、登り勾配の坂道の発進時か低速走行時に運転者が大きなトルクを要求しているときには、勾配θに基づく勾配係数ｋで下限回転数Ｎｍｉｎと上限回転数Ｎｍａｘとを按分する回転数としてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしたが、要求パワーＰｅ＊と通常時に用いる燃費最適の動作ラインとの交点の回転数に対して勾配θに基づいて若干の回転数だけ増減したものをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定するものとしてもよい。この場合、勾配θが大きいほど目標回転数Ｎｅ＊が小さくなるようにすればよい。また、こうしたエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊の設定の手法を用いるものとすれば、エンジン２２の下限回転数Ｎｍｉｎや上限回転数Ｎｍａｘは設定する必要がないし、勾配係数ｋも求める必要がない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、登り勾配の坂道の発進時か低速走行時に運転者が大きなトルクを要求しているときには、エンジン２２の下限回転数Ｎｍｉｎと上限回転数Ｎｍａｘとを求め、勾配θに基づく勾配係数ｋで求めた下限回転数Ｎｍｉｎと上限回転数Ｎｍａｘとを按分する回転数としてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し、この目標回転数Ｎｅ＊を用いて目標トルクＴｅ＊を設定するものとしたが、エンジン２２の下限トルクＴｍｉｎと上限トルクＴｍａｘとを求め、勾配θに基づく勾配係数ｋで求めた下限トルクＴｍｉｎと上限トルクＴｍａｘとを按分するトルクとしてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定し、この目標トルクＴｅ＊を用いて目標回転数Ｎｅ＊を設定するものとしてもよい。この場合、エンジン２２の下限トルクＴｍｉｎは、エンジン２２の上限回転数Ｎｍａｘに対応するトルクとして設定することができ、エンジン２２の上限トルクＴｍａｘはエンジン２２の下限回転数Ｎｍｉｎに対応するトルクとして設定することができる。

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１２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１２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１３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、自動車以外の車両の形態としても構わない。さらに、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、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。 パワーラインの一例を通常の動作ラインと共に示す説明図である。 リングギヤ軸３２ａの回転数ＮｒとモータＭＧ１の最大回転数Ｎｍ１ｍａｘとエンジン２２の上限回転数Ｎｍａｘとの関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 勾配θと勾配係数ｋとの関係の一例を示す説明図である。 勾配θとエンジン２２の回転数Ｎｅとの関係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、８９ 勾配センサ、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 (6)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関の出力軸と車軸とに連結され、電力と動力との入出力を伴って前記出力軸と前記車軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
   走行用の動力を出力可能な電動機と、
   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、
   走行路の勾配を検出する勾配検出手段と、
   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、
   前記検出された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定すると共に前記検出された勾配が登り勾配として大きいほど前記設定された目標パワーを出力可能な運転ポイントのうち前記内燃機関から出力するトルクが大きくなる傾向に前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
   前記設定された目標運転ポイントで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って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、
   を備える車両。
2. 請求項１記載の車両であって、
   前記蓄電手段を充電する際の許容最大電力である入力制限を設定する入力制限設定手段を備え、
   前記目標運転ポイント設定手段は、前記設定された入力制限の範囲内で前記目標パワーを設定する手段である
   車両。
3. 前記目標運転ポイント設定手段は、前記検出された勾配が登り勾配として大きいほど前記設定された目標パワーを出力可能な運転ポイントのうち前記内燃機関の回転数が小さくなる傾向に目標運転ポイントを設定する手段である請求項１または２記載の車両。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の車両であって、
   車両の運転状態に基づいて前記内燃機関の運転を許容する回転数の範囲である許容回転数範囲を設定する許容回転数範囲設定手段を備え、
   前記目標運転ポイント設定手段は、前記設定された許容回転数範囲内で目標運転ポイントを設定する手段である
   車両。
5. 前記許容回転数範囲設定手段は、前記内燃機関から前記目標パワーを出力可能な最小回転数以上の回転数を前記許容回転数範囲の下限回転数として設定すると共に前記電力動力入出力手段が駆動可能な前記内燃機関の最大回転数以下の回転数を前記許容回転数範囲の上限回転数として設定する手段である請求項４記載の車両。
6. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸と回転軸との３軸に連結されて該３軸のうちのいずれか２軸に入出力す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発電機と、を備える手段である請求項１ないし５いずれか記載の車両。
   

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