JP6387947B2 - ハイブリッド自動車 - Google Patents

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康二 吉原
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    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60W20/19—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect for achieving enhanced acceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/40—Controlling the engagement or disengagement of prime movers, e.g. for transition between prime movers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/182—Selecting between different operative modes, e.g. comfort and performance modes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
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Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。
従来、この種のハイブリッド自動車としては、遊星歯車のサンギヤに発電機モータを、キャリヤにエンジンを、リングギヤに駆動軸を接続し、駆動軸に推進モータを接続し、エンジンの逆回転（負回転）を禁止するワンウェイクラッチを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、エンジンの停止中に、最大加速が要求されていて、推進モータと発電モータとの推定合計トルクが推進モータとエンジンとの最大合計トルクよりも小さいときに、エンジンを始動する。
特開２００３−２０１８８０号公報
上述のハード構成のハイブリッド自動車では、エンジンを回転規制状態として推進モータからのトルクと発電機モータからのトルク（発電機モータを負回転させる方向のトルク）とによって走行するいわゆる両駆動モードを選択することができる。また、エンジンを始動する際には、発電機モータからのトルク（発電機モータを正回転させる方向のトルク）によってエンジンをクランキングして始動する。したがって、両駆動モードからエンジンを始動する際には、発電機モータからのトルクの向きが反転することから、発電機モータから出力されて駆動軸に作用するトルクの向きが反転し、駆動軸に出力されるトータルのトルクがある程度大きく減少する可能性がある。アクセルペダルの早踏みが行なわれたときに、こうした現象が生じると、運転者にもたつき感を感じさせやすくなる。
本発明のハイブリッド自動車は、アクセルペダルの早踏みが行なわれたときに、運転者にもたつき感を感じさせるのを抑制することを主目的とする。
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主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自動車は、
エンジンと、
第１モータと、
少なくとも１つの遊星歯車を有し、回転要素に前記エンジンと前記第１モータと車軸に連結された駆動軸とが共線図において前記第１モータ，前記エンジン，前記駆動軸の順に並ぶように接続された遊星歯車装置と、
前記駆動軸に機械的に連結された第２モータと、
前記エンジンの回転を規制可能な回転規制機構と、
前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、
前記エンジンを回転状態として前記エンジンを運転しながら走行するハイブリッド走行モードと、前記エンジンを回転規制状態として前記エンジンを運転せずに少なくとも前記第２モータからのトルクによって走行する電動走行モードと、を含む複数の走行モードの何れかで、アクセル操作量に応じて前記駆動軸に要求される要求トルクを用いて走行するように前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記電動走行モードにおいて、前記第２モータからのトルクだけによって走行する単駆動モードと前記第１モータおよび前記第２モータからのトルクによって走行する両駆動モードとのうち、前記要求トルクが前記単駆動モードで前記駆動軸に出力可能な第１最大トルク以下の選択閾値以下のときには、前記単駆動モードを選択し、前記要求トルクが前記選択閾値よりも大きいときには、前記両駆動モードを選択し、
更に、前記制御手段は、前記電動走行モードで前記要求トルクが始動閾値よりも大きくなったときには、前記第１モータからのトルクによって前記エンジンがクランキングされて始動されるように制御する、
ハイブリッド自動車であって、
前記アクセル操作量の単位時間当たりの増加量であるアクセル操作速度が所定速度よりも大きいときには、前記始動閾値に前記選択閾値以下の値を設定する始動閾値設定手段、
を備えることを要旨とする。
この本発明のハイブリッド自動車では、電動走行モードにおいて、第２モータからのトルクだけによって走行する単駆動モードと第１モータからのトルク（負のトルク）および第２モータからのトルクによって走行する両駆動モードとのうち、アクセル操作量に応じて駆動軸に要求される要求トルクが単駆動モードで駆動軸に出力可能な第１最大トルク以下の選択閾値以下のときには、単駆動モードを選択し、要求トルクが選択閾値よりも大きいときには、両駆動モードを選択する。また、電動走行モード（単駆動モードまたは両駆動モード）で要求トルクが始動閾値よりも大きくなったときには、第１モータからのトルク（正のトルク）によってエンジンがクランキングされて始動されるように制御する。そして、アクセル操作量の単位時間当たりの増加量であるアクセル操作速度が所定速度よりも大きいとき（アクセルペダルの早踏みが行なわれたとき）には、始動閾値に選択閾値以下の値を設定する。したがって、現在が単駆動モードのときには、要求トルクが始動閾値よりも大きくなったときに、単駆動モードからエンジンを始動することになる。これにより、両駆動モードからエンジンを始動する際に比して、エンジンを始動する際の、駆動軸に出力されるトータルのトルクの減少を抑制することができる。この結果、アクセルペダルの早踏みが行なわれたときに、運転者にもたつき感を感じさせるのを抑制することができる。
ここで、「遊星歯車装置」は、第１モータが接続されたサンギヤとエンジンが接続されたキャリヤと駆動軸が接続されたリングギヤとを有する遊星歯車を有し、「第２モータ」は、駆動軸に直結されるものとしてもよい。また、「遊星歯車装置」は、第１モータが接続されたサンギヤとエンジンが接続されたキャリヤと駆動軸が接続されたリングギヤとを有する遊星歯車と、リングギヤに接続された減速ギヤと、を有し、「第２モータ」は、減速ギヤを介してリングギヤに接続されることによって駆動軸に機械的に連結されるものとしてもよい。さらに、「遊星歯車装置」は、第１サンギヤと駆動軸が接続された第１キャリヤとエンジンが接続された第１リングギヤとを有する第１遊星歯車と、第１モータが接続された第２サンギヤと駆動軸および第１キャリヤが接続された第２キャリヤと第２リングギヤとを有する第２遊星歯車と、第１サンギヤと第２リングギヤとを接続すると共に両者の接続を解除するクラッチと、第２リングギヤを回転不能に固定すると共に回転自在に解除するブレーキと、を有し、「第２モータ」は、第１サンギヤに接続されることによって駆動軸に機械的に連結されるものとしてもよい。
「回転規制機構」は、エンジンの正回転を許容すると共にエンジンの負回転を規制（禁止）するワンウェイクラッチを用いるものとしてもよいし、エンジンを回転不能に固定すると共に回転自在に解放するブレーキを用いるものとしてもよい。
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記始動閾値設定手段は、前記アクセル操作速度が前記所定速度以下のときには、前記始動閾値に前記選択閾値よりも大きい値を設定するものとしてもよい。こうすれば、エンジンの始動を抑制することができる。
この場合、前記始動閾値設定手段は、前記アクセル操作速度が前記所定速度以下のときには、前記始動閾値に、前記両駆動モードで前記駆動軸に出力可能な第２最大トルクよりも大きい値を設定するものとしてもよい。こうすれば、エンジンの始動をより抑制することができる。
実施例の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。 単駆動モードのときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。 両駆動モードのときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。 実施例のＨＶＥＣＵ７０によって実行される始動判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン２２を始動する際のプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。 単駆動最大トルクＴｐｍａｘ１，両駆動最大トルクＴｐｍａｘ２，単駆動モードと両駆動モードとの選択閾値Ｔｐｒｅｆ，始動閾値Ｔｓｔ（値Ｔｓｔ１または値Ｔｓｔ２）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。 クラッチＣ２を係合状態とすると共にブレーキＢ２を解放状態としているときにおいて、単駆動モードのときのプラネタリギヤ２３０，２４０の共線図の一例を示す説明図である。 クラッチＣ２を係合状態とすると共にブレーキＢ２を解放状態としているときにおいて、両駆動モードのときのプラネタリギヤ２３０，２４０の共線図の一例を示す説明図である。 クラッチＣ２を係合状態とすると共にブレーキＢ２を解放状態としているときにおいて、エンジン２２を始動するときのプラネタリギヤ２３０，２４０の共線図の一例を示す説明図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例としての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１に示すように、エンジン２２と、遊星歯車装置としてのプラネタリギヤ３０と、ワンウェイクラッチＣ１と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、充電器６０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。
エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。
エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。
エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒ
・スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットル開度ＴＨ
エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動制御信号
・燃料噴射弁への駆動制御信号
・イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの駆動制御信号
エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってエンジン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ＨＶＥＣＵ７０に出力する。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。
プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式のプラネタリギヤ（遊星歯車）として構成されており、外歯歯車のサンギヤ３１と、内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１およびリングギヤ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ヤ３４と、を有する。サンギヤ３１には、モータＭＧ１の回転子が接続されている。リングギヤ３２には、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８およびギヤ機構３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。キャリヤ３４には、エンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。
ワンウェイクラッチＣ１は、エンジン２２のクランクシャフト２６（プラネタリギヤ３０のキャリヤ３４）と、車体に固定されたケース２１と、に取り付けられている。このワンウェイクラッチＣ１は、ケース２１に対するエンジン２２の正回転を許容すると共にケース２１に対するエンジン２２の負回転を規制（禁止）する。
モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤ３１に接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が減速ギヤ３５を介して駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、バッテリ５０と共に電力ライン５４に接続されている。電力ライン５４には、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。
モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・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からの回転位置θｍ１，θｍ２
・モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流
モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０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の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいて、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。
バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、インバータ４１，４２と共に電力ライン５４に接続されている。このバッテリ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は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。
バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂ
・バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂ（バッテリ５０から放電するときが正の値）
・バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂ
バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリＥＣＵ５２は、演算した蓄電割合ＳＯＣと、温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂと、に基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０を充電してもよい許容充電電力であり、出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０から放電してもよい許容放電電力である。
充電器６０は、電力ライン５４に接続されており、ＡＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータは、電源プラグ６１を介して供給される外部電源からの交流電力を直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ／ＤＣコンバータからの直流電力の電圧を変換してバッテリ５０側に供給する。この充電器６０は、電源プラグ６１が家庭用電源などの外部電源に接続されているときに、ＨＶＥＣＵ７０によって、ＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータとが制御されることにより、外部電源からの電力をバッテリ５０に供給する。
ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。
ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・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
ＨＶＥＣＵ７０からは、充電器６０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，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，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では、ＣＤ（Charge Depleting）モードまたはＣＳ（Charge Sustaining）モードにおいて、ハイブリッド走行（ＨＶ走行）モードと電動走行（ＥＶ走行）モードとを含む複数の走行モードの何れかで、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じた駆動軸３６の要求トルクＴｐ＊を用いて走行するようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。
ここで、ＣＤモードは、ＨＶ走行モードとＥＶ走行モードとのうちＥＶ走行モードをＣＳモードよりも優先するモードである。実施例では、システム起動したときにバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ１（例えば４５％，５０％，５５％など）よりも大きいときには、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ２（例えば２５％，３０％，３５％など）以下に至るまでは、ＣＤモードで走行し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ２以下に至った以降は、システム停止するまでＣＳモードで走行するものとした。また、システム起動したときにバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ１以下のときには、システム停止するまでＣＳモードで走行するものとした。なお、自宅などの充電ポイントでシステムが停止しているときに電源プラグ６１が外部電源に接続されると、充電器６０を制御することにより、外部電源からの電力を用いてバッテリ５０を充電する。
また、ＨＶ走行モードは、プラネタリギヤ３０のキャリヤ３４（エンジン２２）を回転状態として、エンジン２２を運転しながら走行するモードである。ＥＶ走行モードは、プラネタリギヤ３０のキャリヤ３４（エンジン２２）を回転規制状態として、エンジン２２を運転せずに少なくともモータＭＧ２からのトルクによって走行するモードである。ＥＶ走行モードには、モータＭＧ２からのトルクだけによって走行する単駆動モードと、モータＭＧ１およびモータＭＧ２からのトルクによって走行する両駆動モードと、がある。
ＨＶ走行モード，ＥＶ走行モード（単駆動モード，両駆動モード）のときには、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との協調制御によって、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。以下、ＥＶ走行モード（単駆動モード，両駆動モード），ＨＶ走行モードの順に説明する。
図２，図３は、それぞれ、単駆動モードのとき，両駆動モードのときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。図２，図３中、Ｓ軸は、サンギヤ３１の回転数であると共にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を示し、Ｃ軸は、キャリヤ３４の回転数であると共にエンジン２２の回転数Ｎｅを示し、Ｒ軸は、リングギヤ３２の回転数であると共に駆動軸３６の回転数Ｎｐを示し、Ｍ軸は、減速ギヤ３５の減速前のギヤの回転数であると共にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を示す。「ρ」は、プラネタリギヤ３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）を示し、「Ｇｒ」は、減速ギヤ３５の減速比を示す。図２中、Ｍ軸の太線矢印は、モータＭＧ２から出力しているトルクＴｍ２を示し、Ｒ軸の太線矢印は、モータＭＧ２から出力されて駆動軸３６に作用するトルク（Ｔｍ２・Ｇｒ）を示す。図３中、Ｓ軸の太線矢印は、モータＭＧ１から出力しているトルクＴｍ１を示し、Ｍ軸の太線矢印は、モータＭＧ２から出力しているトルクＴｍ２を示し、Ｒ軸の２つの太線矢印は、モータＭＧ１，ＭＧ２からトルクＴｍ１，Ｔｍ２を出力しているときに駆動軸３６に作用するトルク（−Ｔｍ１／ρ＋Ｔｍ２・Ｇｒ）を示す。
以下、共線図において、回転数については、図２，図３の値０よりも上側を正回転とすると共に図２，図３の値０よりも下側を負回転とし、トルクについては、図２，図３の上向きを正とすると共に図２，図３の下向きを負とする。この場合、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と駆動軸３６の回転数Ｎｐとの符号は互いに異なるから、減速ギヤ３５の減速比Ｇｒは、負の値となる。
単駆動モードのときには、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｐ＊を設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔおよびモータＭＧ２の負側（図２の下向き側）の定格トルクＴｍ２ｒｔ１の範囲内で要求トルクＴｐ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。ここで、モータＭＧ２の負側の定格トルクＴｍ２ｒｔ１は、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の絶対値が大きいほど絶対値が小さくなる。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
これにより、図２に示すように、モータＭＧ２から負のトルクＴｍ２を出力して駆動軸３６に正のトルク（Ｔｍ２・Ｇｒ）を作用させて走行することができる。なお、単駆動モードで駆動軸３６に出力可能な単駆動最大トルクＴｐｍａｘ１は、モータＭＧ２の負側の定格トルクＴｍ２ｒｔ１に減速ギヤ３５の減速比Ｇｒを乗じた値（Ｔｍ２ｒｔ１・Ｇｒ）に等しい。これは、図２の共線図から容易に導くことができる。この単駆動最大トルクＴｐｍａｘ１は、駆動軸３６の回転数Ｎｐが大きいほど小さくなる。
両駆動モードのときには、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｐ＊を設定する。続いて、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔおよびモータＭＧ１，ＭＧ２の負側（図３の下向き側）の定格トルクＴｍ１ｒｔ１，Ｔｍ２ｒｔ１の範囲内で要求トルクＴｐ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。ここで、モータＭＧ１の負側の定格トルクＴｍ１ｒｔ１は、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値が大きいほど絶対値が小さくなる。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、上述のようにインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
これにより、図３に示すように、モータＭＧ１，ＭＧ２から負のトルクＴｍ１，Ｔｍ２を出力して駆動軸３６に正のトルク（−Ｔｍ１／ρ＋Ｔｍ２・Ｇｒ）を作用させて走行することができる。なお、両駆動モードで駆動軸３６に出力可能な両駆動最大トルクＴｐｍａｘ２は、モータＭＧ１の負側の定格トルクＴｍ１ｒｔ１にプラネタリギヤ３０のギヤ比ρの逆数と値（−１）とを乗じた値と、モータＭＧ２の負側の定格トルクＴｍ２ｒｔ１に減速ギヤ３５の減速比Ｇｒを乗じた値と、の和（−Ｔｍ１ｒｔ１／ρ＋Ｔｍ２ｒｔ１・Ｇｒ）に等しい。これは、図３の共線図から容易に導くことができる。この両駆動最大トルクＴｐｍａｘ２は、駆動軸３６の回転数Ｎｐが大きいほど小さくなる。
実施例では、ＥＶ走行モードのときにおいて、単駆動モードと両駆動モードとのうち、要求トルクＴｐ＊が単駆動最大トルクＴｐｍａｘ１よりも小さい選択閾値Ｔｐｒｅｆ以下のときには、単駆動モードを選択し、要求トルクＴｐ＊が選択閾値Ｔｐｒｅｆよりも大きいときには、両駆動モードを選択するものとした。なお、選択閾値Ｔｐｒｅｆは、駆動軸３６の回転数Ｎｐが大きいほど小さくなる。
また、実施例では、両駆動モードのときには、モータＭＧ２からのトルクが単駆動モードと両駆動モードとの選択閾値Ｔｐｒｅｆを減速ギヤ３５の減速比Ｇｒで除した値（Ｔｐｒｅｆ／Ｇｒ）または負側の定格トルクＴｍ２ｒｔ１付近となるように、駆動軸３６に出力するトータルのトルクのうち、モータＭＧ１から出力して駆動軸３６に作用させるトルクと、モータＭＧ２から出力して駆動軸３６に作用させるトルクと、の分担割合を調節するものとした。
ＨＶ走行モードのときには、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｐ＊を設定し、設定した要求トルクＴｐ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｐを乗じて走行に要求される要求パワーＰｐ＊を計算する。ここで、駆動軸３６の回転数Ｎｐは、例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５の減速比Ｇｒで除して得られる回転数，車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数などを用いることができる。続いて、要求パワーＰｐ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じて車両に要求される要求パワーＰｅ＊を計算する。そして、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されると共に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔおよびモータＭＧ１，ＭＧ２の負側の定格トルクＴｍ１ｒｔ１，Ｔｍ２ｒｔ１の範囲内で、要求トルクＴｐ＊が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０から目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信すると、この目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２が運転されるようにエンジン２２の吸入空気量制御，燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０からトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、上述のようにインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
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、ＣＤモードにおけるＥＶ走行モードのときにエンジン２２を始動するか否かを判定する際の動作について説明する。図４は、実施例のＨＶＥＣＵ７０によって実行される始動判定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、ＥＶ走行モードのとき（エンジン２２の始動判定を行なっていないとき）に繰り返し実行される。
図４の始動判定ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃ，車速Ｖ，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，要求トルクＴｐ＊などのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、アクセル開度Ａｃｃは、アクセルペダルポジションセンサ８４によって検出された値を入力するものとした。車速Ｖは、車速センサ８８によって検出された値を入力するものとした。バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２によって演算された値を入力するものとした。要求トルクＴｐ＊は、上述の制御によって設定された値を入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、入力した車速Ｖとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとに基づいて、アクセル開度Ａｃｃについてのエンジン２２の始動閾値Ａｓｔを設定する（ステップＳ１１０）。ここで、始動閾値Ａｓｔは、実施例では、車速Ｖとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとの関係を予め定めてマップとして記憶しておき、車速Ｖとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとが与えられると、このマップから対応する始動閾値Ａｓｔを導出して設定するものとした。始動閾値Ａｓｔは、車速Ｖが高いときに低いときよりも小さくなり且つバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが小さいときに大きいときよりも小さくなるように、具体的には、車速Ｖが高いほど小さくなる傾向で且つバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが小さいほど小さくなる傾向に設定するものとした。この始動閾値Ａｓｔは、例えば、６０％〜８０％程度の値を用いることができる。
続いて、アクセル開度Ａｃｃを始動閾値Ａｓｔと比較し（ステップＳ１２０）、アクセル開度Ａｃｃが始動閾値Ａｓｔよりも大きいときには、エンジン２２を始動すると判定して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。
エンジン２２を始動すると判定すると、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との協調制御により、エンジン２２を始動する。図５は、エンジン２２を始動する際のプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。図５に示すように、エンジン２２をクランキングするときには、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ１の正側の定格トルクＴｍ１ｒｔ２とモータＭＧ２の負側の定格トルクＴｍ２ｒｔ１との範囲内で、エンジン２２をクランキングするための正のトルクＴｍ１をモータＭＧ１から出力すると共に、モータＭＧ１から出力されて駆動軸３６に作用するトルク（−Ｔｍ１／ρ）をキャンセルするためのキャンセルトルクＴｃｒと要求トルクＴｐ＊との和の正のトルク（Ｔｃｒ＋Ｔｐ＊）を減速ギヤ３５の減速比Ｇｒで除したトルクをモータＭＧ２から出力する。こうしてエンジン２２がクランキングされてエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、８００ｒｐｍ，１０００ｒｐｍなど）よりも大きくなると、エンジン２２の運転制御（燃料噴射制御，点火制御など）を開始する。そして、エンジン２２の始動を完了すると、ＨＶ走行モードに移行する。
ステップＳ１２０でアクセル開度Ａｃｃが始動閾値Ａｓｔ以下のときには、アクセル開度Ａｃｃから前回のアクセル開度（前回Ａｃｃ）を減じた値を本ルーチンの実行間隔Δｔで除して、アクセル開度Ａｃｃの単位時間当たりの増加量としてのアクセル操作速度ΔＡｃｃを計算する（ステップＳ１３０）。
そして、車速Ｖとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとに基づいて、アクセルペダル８３の早踏みが行なわれたか否かを判定するための早踏み閾値ΔＡｒｅｆを比較する（ステップＳ１４０）。ここで、早踏み閾値ΔＡｒｅｆは、実施例では、車速Ｖとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと早踏み閾値ΔＡｒｅｆとの関係を予め定めてマップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、車速Ｖとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとが与えられると、このマップから対応する早踏み閾値ΔＡｒｅｆを導出して設定するものとした。早踏み閾値ΔＡｒｅｆは、車速Ｖが高いときに低いときよりも小さくなり且つバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが小さいときに大きいときよりも小さくなるように、具体的には、車速Ｖが高いほど小さくなる傾向で且つバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが小さいほど小さくなる傾向に設定するものとした。この早踏み閾値ΔＡｒｅｆは、例えば、０．５％／１０ｍｓｅｃ〜１．５％／１０ｍｓｅｃ程度の値を用いることができる。
こうしてアクセル操作速度ΔＡｃｃおよび早踏み閾値ΔＡｒｅｆを設定すると、アクセル操作速度ΔＡｃｃを早踏み閾値ΔＡｒｅｆと比較し（ステップＳ１５０）、アクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆ以下のときには、アクセルペダル８３の早踏みは行なわれていないと判断し、要求トルクＴｐ＊についてのエンジン２２の始動閾値Ｔｓｔに値Ｔｓｔ１を設定する（ステップＳ１６０）。ここで、値Ｔｓｔ１は、実施例では、両駆動最大トルクＴｐｍａｘ２よりも若干大きい値を用いるものとした。この値Ｔｓｔ１は、駆動軸３６の回転数Ｎｐが大きいほど小さくなる。
そして、要求トルクＴｐ＊を始動閾値Ｔｓｔと比較し（ステップＳ１８０）、要求トルクＴｐ＊が始動閾値Ｔｓｔ以下のときには、ＥＶ走行モードを継続すると判定して、本ルーチンを終了し、要求トルクＴｐ＊が始動閾値Ｔｓｔよりも大きくなったときには、エンジン２２を始動すると判定して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。いま、始動閾値Ｔｓｔに値Ｔｓｔ１を設定するときを考えているから、両駆動モードで要求トルクＴｐ＊が始動閾値Ｔｓｔ（＝Ｔｓｔ１）よりも大きくなったときに、エンジン２２を始動して、ＨＶ走行モードに移行することになる。
ステップＳ１５０でアクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆよりも大きいときには、アクセルペダル８３の早踏みが行なわれたと判断し、始動閾値Ｔｓｔに値Ｔｓｔ２を設定し（ステップＳ１７０）、ステップＳ１８０以降の処理を実行する。ここで、値Ｔｓｔ２は、実施例では、単駆動モードと両駆動モードとの選択閾値Ｔｐｒｅｆよりも若干小さい値を用いるものとした。この値Ｔｓｔ２は、値Ｔｓｔ１と同様に、駆動軸３６の回転数Ｎｐが大きいほど小さくなる。したがって、単駆動モードで要求トルクＴｐ＊が始動閾値Ｔｓｔ（＝Ｔｓｔ２）よりも大きくなったときに、エンジン２２を始動して、ＨＶ走行モードに移行することになる。
ここで、アクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆ以下のときには、始動閾値Ｔｓｔに両駆動最大トルクＴｐｍａｘ２よりも大きい値Ｔｓｔ１を設定し、アクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆよりも大きいときには、始動閾値Ｔｓｔに単駆動モードと両駆動モードとの選択閾値Ｔｐｒｅｆよりも小さい値Ｔｓｔ２を設定する理由について説明する。
図６は、単駆動最大トルクＴｐｍａｘ１，両駆動最大トルクＴｐｍａｘ２，単駆動モードと両駆動モードとの選択閾値Ｔｐｒｅｆ，始動閾値Ｔｓｔ（値Ｔｓｔ１または値Ｔｓｔ２）の関係の一例を示す説明図である。図６に示すように、大きい側から順に、値Ｔｓｔ１，両駆動最大トルクＴｐｍａｘ２，単駆動最大トルクＴｐｍａｘ１，選択閾値Ｔｐｒｅｆ，値Ｔｓｔ２となる。
いま、ＣＤモードにおけるＥＶ走行モードのときを考えているから、ＣＳモードよりもＥＶ走行を優先することが要求されている。アクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆ以下のときには、始動閾値Ｔｓｔとして両駆動最大トルクＴｐｍａｘ２よりも大きい値Ｔｓｔ１を設定することにより、エンジン２２の始動、即ち、ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへの移行をより抑制することができる。
しかし、始動閾値Ｔｓｔとして値Ｔｓｔ１を用いると、両駆動モードからエンジン２２を始動することになる。図３と図５とから分かるように、両駆動モードからエンジン２２を始動する際には、モータＭＧ１からのトルクが負から正に切り替わることから、モータＭＧ１から出力されて駆動軸３６に作用するトルクが正から負に切り替わり、駆動軸３６に出力されるトータルの正のトルクがある程度大きく減少する可能性がある。アクセルペダル８３の早踏みが行なわれたときに、こうした現象が生じると、運転者にもたつき感を感じさせやすくなる。また、両駆動モードのときには、モータＭＧ２からのトルクが単駆動モードと両駆動モードとの選択閾値Ｔｐｒｅｆを減速ギヤ３５の減速比Ｇｒで除した値（Ｔｐｒｅｆ／Ｇｒ）または負側の定格トルクＴｍ２ｒｔ１付近となっていることから、上述のキャンセルトルクＴｃｒを、モータＭＧ２から駆動軸３６に作用させることができない場合がある。この場合、運転者にもたつき感をより感じさせる（長い時間に亘って感じさせる）可能性がある。
実施例では、アクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆよりも大きいときには、アクセルペダル８３の早踏みが行なわれたと判断し、始動閾値Ｔｓｔに値Ｔｓｔ２を設定する。これにより、現在が単駆動モードのときには、要求トルクＴｐ＊が始動閾値Ｔｓｔよりも大きくなったときに、単駆動モードからエンジン２２を始動することになる。図２と図５とから分かるように、単駆動モードからエンジン２２を始動する際には、モータＭＧ１からのトルクが値０から正のトルクに切り替わる。これにより、モータＭＧ１からのトルクが負から正に切り替わるものに比して、エンジン２２を始動する際の、駆動軸３６に出力されるトータルの正のトルクの減少を抑制することができる。この結果、アクセルペダル８３の早踏みが行なわれたときに、運転者にもたつき感を感じさせるのを抑制することができる。また、値Ｔｓｔ２を、モータＭＧ２から駆動軸３６にキャンセルトルクＴｃｒを作用させることができる程度に単駆動最大トルクＴｐｍａｘ１よりも小さい値とすれば、駆動軸３６に出力されるトータルの正のトルクの減少をより十分に抑制することができ、運転者にもたつき感を感じさせるのをより抑制することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＤモードにおけるＥＶ走行モードのときにおいて、アクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆよりも大きいときには、始動閾値Ｔｓｔに単駆動モードと両駆動モードとの選択閾値Ｔｐｒｅｆよりも小さい値Ｔｓｔ２を設定する。これにより、現在が単駆動モードのときには、要求トルクＴｐ＊が始動閾値Ｔｓｔよりも大きくなったときに、単駆動モードからエンジン２２を始動することになる。この結果、アクセルペダル８３の早踏みが行なわれたときに、両駆動モードからエンジン２２を始動するものに比して、運転者にもたつき感を感じさせるの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、ＣＤモードにおけるＥＶ走行モードのときにエンジン２２を始動するか否かを判定する際の動作について説明した。エンジン２２を始動してＨＶ走行モードに移行した後には、例えば、要求トルクＴｐ＊が値Ｔｓｔ２以下になったときに、エンジン２２を停止してＥＶ走行モードに移行するものとしてもよい。こうすれば、その後に、アクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆよりも大きいか否かによって始動閾値Ｔｓｔを切り替えて対応することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、ＣＤモードにおけるＥＶ走行モードのときにエンジン２２を始動するか否かを判定する際の動作について説明した。ＣＳモードにおけるＥＶ走行モードのときには、例えば、アクセル操作速度ΔＡｃｃと早踏み閾値ΔＡｒｅｆとの大小関係に拘わらずに始動閾値Ｔｓｔに値Ｔｓｔ２を設定し、要求トルクＴｐ＊が始動閾値Ｔｓｔよりも大きくなったときに、エンジン２２を始動してＨＶ走行に移行するものとしてもよい。ＣＳモードのときには、ＣＤモードのときよりもバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが低いことが多い。したがって、このように始動閾値Ｔｓｔを設定することにより、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣの低下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、ＣＤモードにおけるＥＶ走行モードのときにエンジン２２を始動するか否かを判定する際の動作について説明した。ＣＤモードとＣＳモードとを選択しない場合には（例えば、充電器６０を備えないハイブリッド自動車など）、ＥＶ走行モードのときに、常時、実施例と同様に、エンジン２２を始動するか否かを判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、単駆動モードと両駆動モードとの選択閾値Ｔｐｒｅｆは、単駆動最大トルクＴｐｍａｘ１よりも小さい値とした。しかし、この選択閾値Ｔｐｒｅｆは、単駆動最大トルクＴｐｍａｘ１と同一の値としてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、始動閾値Ａｓｔは、車速Ｖとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとに基づいて設定するものとした。しかし、始動閾値Ａｓｔは、車速Ｖだけに基づいて設定するものとしてもよいし、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔだけに基づいて設定するものとしてもよいし、一律の値を用い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、ＥＶ走行モードのときにおいて、アクセル開度Ａｃｃが始動閾値Ａｓｔよりも大きいときには、エンジン２２を始動すると判定し、アクセル開度Ａｃｃが始動閾値Ａｓｔ以下のときには、アクセル操作速度ΔＡｃｃと早踏み閾値ΔＡｒｅｆとの大小関係に応じて始動閾値Ｔｓｔを設定し、要求トルクＴｐ＊が始動閾値Ｔｓｔよりも大きいときに、エンジン２２を始動すると判定するものとした。しかし、アクセル開度Ａｃｃに拘わらずに（アクセル開度Ａｃｃが始動閾値Ａｓｔよりも大きいときでも）、アクセル操作速度ΔＡｃｃと早踏み閾値ΔＡｒｅｆとの大小関係に応じて始動閾値Ｔｓｔを設定し、要求トルクＴｐ＊が始動閾値Ｔｓｔよりも大きいときに、エンジン２２を始動すると判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、早踏み閾値ΔＡｒｅｆは、車速Ｖとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとに基づいて設定するものとした。しかし、早踏み閾値ΔＡｒｅｆは、車速Ｖだけに基づいて設定するものとしてもよいし、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔだけに基づいて設定するものとしてもよいし、一律の値を用い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、アクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆ以下のときには、始動閾値Ｔｓｔに両駆動最大トルクＴｐｍａｘ２よりも大きい値Ｔｓｔ１を設定するものとした。しかし、アクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆ以下のときには、始動閾値Ｔｓｔに、両駆動最大トルクＴｐｍａｘ２と同一の値を設定するものとしてもよいし、両駆動最大トルクＴｐｍａｘ２よりも小さく且つ単駆動モードと両駆動モードとの選択閾値Ｔｐｒｅｆよりも大きい値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、アクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆよりも大きいときには、始動閾値Ｔｓｔに単駆動モードと両駆動モードとの選択閾値Ｔｐｒｅｆよりも小さい値を設定するものとした。しかし、アクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆよりも大きいときには、始動閾値Ｔｓｔに選択閾値Ｔｐｒｅｆと同一の値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（プラネタリギヤ３０のキャリヤ３４）には、ワンウェイクラッチＣ１が取り付けられているものとした。しかし、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に示すように、エンジン２２のクランクシャフト２６をケース２１に対して回転不能に固定（接続）すると共にエンジン２２のクランクシャフト２６をケース２１に対して回転自在に解放するブレーキＢ１を設けるものとしてもよい。この場合、ＥＶ走行モードでは、ブレーキＢ１を係合状態としてエンジン２２を回転規制状態とすればよい。また、ＨＶ走行モードでは、ブレーキＢ１を解放状態としてエンジン２２を回転状態とすればよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２が減速ギヤ３５を介して駆動軸３６に接続されているものとした。しかし、モータＭＧ２が駆動軸３６に直結されるものとしてもよい。また、モータＭＧ２が変速機を介して駆動軸３６に接続され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、遊星歯車装置として、１つのプラネタリギヤ３０を有するものとした。しかし、遊星歯車装置として、複数のプラネタリギヤを有するものとしてもよい。この場合、図８の変形例のハイブリッド自動車２２０に示す構成としてもよい。
図８の変形例のハイブリッド自動車２２０は、遊星歯車装置として、ハイブリッド自動車２０のプラネタリギヤ３０に代えてプラネタリギヤ２３０，２４０を有すると共に、クラッチＣ２およびブレーキＢ２を有する。
プラネタリギヤ２３０は、シングルピニオン式のプラネタリギヤ（遊星歯車）として構成されており、外歯歯車のサンギヤ２３１と、内歯歯車のリングギヤ２３２と、サンギヤ２３１およびリングギヤ２３２に噛合する複数のピニオンギヤ２３３と、複数のピニオンギヤ２３３を自転かつ公転自在に保持するキャリヤ２３４と、を有する。サンギヤ２３１には、モータＭＧ２の回転子が接続されている。リングギヤ２３２には、エンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。キャリヤ２３４には、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８およびギヤ機構３７を介して連結された駆動軸２３６が接続されている。
プラネタリギヤ２４０は、シングルピニオン式のプラネタリギヤ（遊星歯車）として構成されており、外歯歯車のサンギヤ２４１と、内歯歯車のリングギヤ２４２と、サンギヤ２４１およびリングギヤ２４２に噛合する複数のピニオンギヤ２４３と、複数のピニオンギヤ２４３を自転かつ公転自在に保持するキャリヤ２４４と、を有する。サンギヤ２４１には、モータＭＧ１の回転子が接続されている。キャリヤ２４４には、駆動軸２３６が接続されている。
クラッチＣ２は、プラネタリギヤ２３０のサンギヤ２３１およびモータＭＧ２の回転子と、プラネタリギヤ２４０のリングギヤ２４２と、を接続すると共に両者の接続を解除する。ブレーキＢ２は、プラネタリギヤ２４０のリングギヤ２４２をケース２１に対して回転不能に固定（接続）すると共にリングギヤ２４２をケース２１に対して回転自在に解放する。
図９〜図１１は、クラッチＣ２を係合状態とすると共にブレーキＢ２を解放状態としているときにおいて、それぞれ、単駆動モードのとき，両駆動モードのとき，エンジン２２を始動する際のプラネタリギヤ２３０，２４０の共線図の一例を示す説明図である。
図９〜図１１において、Ｓ１，Ｒ２軸は、プラネタリギヤ２３０のサンギヤ２３１の回転数であり且つモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を示すと共にプラネタリギヤ２４０のリングギヤ２４２の回転数を示し、Ｃ１，Ｃ２軸は、プラネタリギヤ２３０，２４０のキャリヤ２３４，２４４の回転数であると共に駆動軸２３６の回転数Ｎｐを示し、Ｒ１軸は、プラネタリギヤ２３０のリングギヤ２３２の回転数であると共にエンジン２２の回転数Ｎｅを示し、Ｓ２軸は、プラネタリギヤ２４０のサンギヤ２４１の回転数であると共にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を示す。
図９中、Ｓ１，Ｒ２軸の太線矢印は、モータＭＧ２から出力しているトルクＴｍ２を示し、Ｃ１，Ｃ２軸の太線矢印は、モータＭＧ２から出力されて駆動軸２３６に作用するトルク（Ｔｍ２・ｋ２）を示す。換算係数ｋ２は、モータＭＧ２のトルクＴｍ２を駆動軸２３６のトルクに換算するための係数である。図１０および図１１中、Ｓ２軸の太線矢印は、モータＭＧ１から出力されているトルクＴｍ１を示し、Ｓ１，Ｒ２軸の太線矢印は、モータＭＧ２から出力しているトルクＴｍ２を示し、Ｃ１，Ｃ２軸の２つの太線矢印は、モータＭＧ１，ＭＧ２から出力されて駆動軸２３６に作用するトルク（Ｔｍ１・ｋ１＋Ｔｍ２・ｋ２）を示す。換算係数ｋ１は、モータＭＧ１のトルクＴｍ１を駆動軸２３６のトルクに換算するための係数である。
図９〜図１１の場合、クラッチＣ２を係合状態とするから、プラネタリギヤ２３０のサンギヤ２３１の回転数およびモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と、プラネタリギヤ２４０のリングギヤ２４２の回転数と、が同一となる。したがって、プラネタリギヤ２３０，２４０は、いわゆる４要素タイプの遊星歯車装置として機能する。
単駆動モードのときには、図９に示すように、モータＭＧ２から正のトルクＴｍ２を出力して駆動軸２３６に正のトルク（Ｔｍ２・ｋ２）を作用させて走行することができる。なお、単駆動最大トルクＴｐｍａｘ１は、モータＭＧ２の正側の定格トルクＴｍ２ｒｔ２に換算係数ｋ２を乗じた値（Ｔｍ２ｒｔ２・ｋ２）に等しい。これは、図９の共線図から容易に導くことができる。
両駆動モードのときには、図１０に示すように、モータＭＧ１から負のトルクＴｍ１を出力すると共にモータＭＧ２から正のトルクＴｍ２を出力して、駆動軸３６に正のトルク（Ｔｍ１・ｋ１＋Ｔｍ２・ｋ２）を作用させて走行することができる。なお、両駆動最大トルクＴｐｍａｘ２は、モータＭＧ１の負側の定格トルクＴｍ１ｒｔ１に換算係数ｋ１を乗じた値とモータＭＧ２の正側の定格トルクＴｍ２ｒｔ２に換算係数ｋ２を乗じた値との和（Ｔｍ１ｒｔ１・ｋ１＋Ｔｍ２ｒｔ２・ｋ２）に等しい。これは、図１０の共線図から容易に導くことができる。
エンジン２２を始動する際には、図１１に示すように、モータＭＧ１から正のトルクＴｍ１を出力してエンジン２２をクランキングする。図１０と図１１とから分かるように、両駆動モードからエンジン２２を始動する際には、モータＭＧ１のトルクが負のトルクから正のトルクに切り替わり、モータＭＧ１から出力されて駆動軸２３６に作用するトルクが正から負に切り替わる。このため、駆動軸３６に出力されるトータルの正のトルクがある程度大きく減少する可能性がある。これに対して、実施例と同様に、図４の始動判定ルーチンを実行して、アクセル操作速度ΔＡｃｃが早踏み閾値ΔＡｒｅｆよりも大きいときには、始動閾値Ｔｓｔに単駆動モードと両駆動モードとの選択閾値Ｔｐｒｅｆよりも小さい値Ｔｓｔ２を設定することにより、実施例と同様の効果を奏することができる。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「遊星歯車装置」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、ワンウェイクラッチＣ１が「回転規制機構」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当し、図４の始動判定ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０が「始動閾値設定手段」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するため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、ハイブリッド自動車２０の製造産業などに利用可能である。
２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２１ ケース、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、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、３０，２３０，２４０ プラネタリギヤ、３１，２３１，２４１ サンギヤ、３２，２３２，２４２ リングギヤ、３３，２３３，２４３ ピニオンギヤ、３４，２３４，２４４ キャリヤ、３５ 減速ギヤ、３６，２３６ 駆動軸、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、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、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 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、５７ コンデンサ、６０ 充電器、６１ 電源プラグ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ、Ｃ１ ワンウェイクラッチ、Ｃ２ クラッチ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (3)

  1. エンジンと、
    第１モータと、
    少なくとも１つの遊星歯車を有し、回転要素に前記エンジンと前記第１モータと車軸に連結された駆動軸とが共線図において前記第１モータ，前記エンジン，前記駆動軸の順に並ぶように接続された遊星歯車装置と、
    前記駆動軸に機械的に連結された第２モータと、
    前記エンジンの回転を規制可能な回転規制機構と、
    前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、
    前記エンジンを回転状態として前記エンジンを運転しながら走行するハイブリッド走行モードと、前記エンジンを回転規制状態として前記エンジンを運転せずに少なくとも前記第２モータからのトルクによって走行する電動走行モードと、を含む複数の走行モードの何れかで、アクセル操作量に応じて前記駆動軸に要求される要求トルクを用いて走行するように前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記電動走行モードにおいて、前記第２モータからのトルクだけによって走行する単駆動モードと前記第１モータおよび前記第２モータからのトルクによって走行する両駆動モードとのうち、前記要求トルクが前記単駆動モードで前記駆動軸に出力可能な第１最大トルク以下の選択閾値以下のときには、前記単駆動モードを選択し、前記要求トルクが前記選択閾値よりも大きいときには、前記両駆動モードを選択し、
    更に、前記制御手段は、前記電動走行モードで前記要求トルクが始動閾値よりも大きくなったときには、前記第１モータからのトルクによって前記エンジンがクランキングされて始動されるように制御する、
    ハイブリッド自動車であって、
    前記アクセル操作量の単位時間当たりの増加量であるアクセル操作速度が、前記バッテリの出力制限が小さいときに大きいときよりも小さくなるように設定される所定速度よりも大きいときには、前記始動閾値に前記選択閾値以下の値を設定する始動閾値設定手段、
    を備えるハイブリッド自動車。
  2. 請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
    前記始動閾値設定手段は、前記アクセル操作速度が前記所定速度以下のときには、前記始動閾値に前記選択閾値よりも大きい値を設定する、
    ハイブリッド自動車。
  3. 請求項２記載のハイブリッド自動車であって、
    前記始動閾値設定手段は、前記アクセル操作速度が前記所定速度以下のときには、前記始動閾値に、前記両駆動モードで前記駆動軸に出力可能な第２最大トルクよりも大きい値を設定する、
    ハイブリッド自動車。
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