KR20170104935A

KR20170104935A - 하이브리드 자동차 및 하이브리드 자동차를 위한 제어 방법

Info

Publication number: KR20170104935A
Application number: KR1020170027598A
Authority: KR
Inventors: ?야 가토; 야 가토; 이쿠오 안도; 나오키 이시카와; 도오루 마츠바라; 무네히로 가츠마타; 마사야 스가이
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2017-09-18
Also published as: US9862373B2; JP2017159732A; EP3216638B1; BR102017004371B1; EP3216638A1; CN107161139A; US20170259802A1; MY176042A; RU2662378C1; BR102017004371A2; KR101868737B1; CN107161139B; JP6468223B2

Abstract

전자 제어 유닛(24, 52, 70)은, 드라이버빌리티 목표 엔진 회전수(Netagf)를 설정하고, 드라이버빌리티 목표 엔진 회전수(Netagf)에 기초하여 상한 엔진 파워(Pelim)를 설정함과 함께 상한 엔진 파워(Pelim)를 구동축(36)의 회전수(Nd)로 나누어서 상한 구동력(Tdlim)을 설정한다. 그리고, 상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)은, 액셀러레이터 요구 구동력(Tda)과 상기 상한 구동력(Tdlim)을 비교해서, 작은 쪽이 구동축(36)에 출력되도록 목표 엔진 파워(Pe*)를 설정하고, 목표 엔진 파워(Pe*)가 엔진(22)으로부터 출력되어 주행하도록 엔진(22)과 제1 모터(MG1)와 제2 모터(MG2)를 제어한다. 이에 의해, 운전자에 의해 양호한 운전 감각을 줄 수 있다.

Description

하이브리드 자동차 및 하이브리드 자동차를 위한 제어 방법{HYBRID VEHICLE AND CONTROL METHOD FOR HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 자동차 및 하이브리드 자동차를 위한 제어 방법에 관한 것이다.

종래, 하이브리드 자동차로서는, 3개의 회전 요소에 엔진과 제1 모터와 제2 모터가 접속된 유성 기어 기구의 제2 모터가 접속된 회전 요소가 유단 변속기를 통해서 차륜에 연결된 구동축에 접속되어 있는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 일본특허공개 제2014-144659호 참조). 상기 하이브리드 자동차에서는, 기본적으로는 이하와 같이 구동 제어된다. 먼저, 운전자에 의한 액셀러레이터 페달의 조작량과 차속에 기초하여 요구 구동력을 설정하고, 요구 구동력에 구동축의 회전수를 곱해서 엔진으로부터 출력해야 할 요구 파워를 산출한다. 이어서, 요구 파워와 연비가 최적이 되는 엔진의 동작 라인(연비 최적 동작 라인)에 기초하여 엔진의 목표 회전수를 설정한다. 그리고, 엔진이 목표 회전수로 회전해서 요구 파워가 출력됨과 함께 요구 구동력이 구동축에 출력되어 주행하도록 엔진과 제1 모터와 제2 모터와 유단 변속기를 제어한다.

상술한 하이브리드 자동차에서는, 유단 변속기의 변속단에 상관없이 엔진의 운전 포인트는 자유롭게 설정할 수 있다. 이 때문에, 엔진 회전수의 변화와 차속의 변화가 매치하지 않는 경우가 발생한다. 운전자가 액셀러레이터 페달을 밟으면, 엔진에 요구되는 파워가 커지기 때문에, 엔진 회전수는 즉시 증가하지만, 차속은 급증하지 않는다. 이 때문에, 차속의 증가에 앞서 엔진 회전수만이 급증하게 된다. 운전자는 통상은 차속의 증가에 수반해서 엔진 회전수가 증가하는 운전 감각을 갖기 때문에, 차속의 증가에 앞서 엔진 회전수만이 급증하면, 운전 감각으로서 위화감이 생기게 된다. 또한, 유단 변속기가 변속해도 엔진의 회전수가 변화하지 않는 경우도 발생한다. 운전자가 액셀러레이터 페달을 밟아서 차속이 증가하면, 이에 수반해서 유단 변속기가 업시프트된다. 그러나, 업시프트의 전후에 엔진에 요구되는 파워에 변화가 없을 때는, 엔진 회전수를 변화시키지 않고 엔진이 운전된다. 이 경우, 운전자는 통상은 유단 변속기의 업시프트에 의해 엔진의 회전수가 작아지는 변속감을 운전 감각으로서 갖기 때문에, 이러한 변속감을 얻지 못하는 경우에 위화감을 느끼게 된다. 이러한 과제는, 유단 변속기를 구비하지 않는 타입의 하이브리드 자동차에 있어서, 가상적인 시프트 변속을 행하는 경우에 대해서도 마찬가지이다.

본 발명은 운전자에 의해 양호한 운전 감각을 줄 수 있는 하이브리드 자동차 및 하이브리드 자동차를 위한 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 제1 형태는 하이브리드 자동차이다. 상기 하이브리드 자동차는, 엔진과, 제1 모터와, 구동축과, 유성 기어 기구와, 제2 모터와, 배터리와, 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 구동축은 차축에 연결하도록 구성된다. 상기 유성 기어 기구는 상기 엔진의 출력축과 상기 제1 모터의 회전축과 상기 구동축의 3축에 3개의 회전 요소가 접속하도록 구성된다. 상기 제2 모터는 상기 구동축에 동력을 입력하고, 상기 구동축에 동력을 출력하도록 구성된다. 상기 배터리는 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터에 전력을 공급하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은 운전자의 액셀러레이터 조작량과 차속에 기초하여 상기 구동축에 출력되는 구동력을 요구 구동력으로서 설정하도록 구성된다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은 상기 요구 구동력을 사용해서 주행하도록 상기 엔진과 상기 제1 모터와 상기 제2 모터를 제어하도록 구성된다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은 드라이버빌리티 회전수를 설정한다. 상기 드라이버빌리티 회전수는, 상기 액셀러레이터 조작량과 상기 차속과 변속단에 기초하는 상기 엔진의 회전수이다. 그리고, 상기 전자 제어 유닛은 엔진의 상한 파워를 설정한다. 상기 상한 파워는, 상기 드라이버빌리티 회전수로 상기 엔진을 운전했을 때 상기 엔진으로부터 출력되는 최대 파워이다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은 상기 구동축의 상한 구동력을 설정한다. 상기 상한 구동력은, 상기 상한 파워가 상기 구동축에 출력되었을 때의 구동력이다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은 상기 엔진의 목표 엔진 파워를 설정한다. 상기 목표 엔진 파워는, 제1 파워와 제2 파워 중 어느 한쪽을 상기 구동축에 출력하는 파워이다. 상기 제1 파워는, 상기 상한 구동력과 상기 요구 구동력 중 작은 쪽의 파워이다. 상기 제2 파워는, 제3 파워와 제4 파워 중 작은 쪽의 파워이다. 상기 제3 파워는, 상기 상한 구동력을 상기 구동축에 출력하는 파워이다. 상기 제4 파워는, 상기 요구 구동력을 상기 구동축에 출력하는 파워 중 작은 쪽의 파워이다. 그리고, 상기 전자 제어 유닛은 상기 목표 엔진 파워가 상기 엔진으로부터 출력하도록 상기 엔진과 상기 제1 모터와 상기 제2 모터를 제어하도록 구성된다.

상기 구성에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은 변속단을 고려해서 설정된 상한 구동력과 변속단을 고려하지 않고 설정된 요구 구동력 중 작은 쪽이 구동축에 출력되도록 목표 엔진 파워를 설정하고, 즉 변속단에 따른 목표 엔진 파워를 설정하고, 목표 엔진 파워가 엔진으로부터 출력되어 주행하도록 엔진과 제1 모터와 제2 모터를 제어하는 것이다. 이 때문에, 운전자가 액셀러레이터 페달을 밟았을 때에도, 차속에 따른 엔진 회전수로 할 수 있고, 차속의 증가에 앞서 엔진 회전수가 급증하는 것에 비해, 운전자에 의해 양호한 운전 감각을 줄 수 있다. 또한, 변속단이 변경(변속)되었을 때는, 변속단에 따른 목표 엔진 파워도 변화하기 때문에, 운전자에게 변속감을 줄 수 있다. 이들의 결과, 운전자에 의해 양호한 운전 감각을 줄 수 있다.

상기 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은 상기 제1 파워가 상기 구동축에 출력되도록 상기 엔진과 상기 제1 모터와 상기 제2 모터를 제어하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 목표 엔진 파워에 적당한 구동력을 구동축에 출력해서 주행할 수 있다.

상기 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은 상기 엔진의 목표 회전수를 설정해도 된다. 상기 목표 회전수는, 상기 드라이버빌리티 회전수로서 설정된다. 상기 전자 제어 유닛은 상기 목표 회전수로 상기 엔진이 운전되게 제어하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 변속단을 고려한 드라이버빌리티용 회전수로 엔진을 운전할 수 있다.

상기 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 변속단이 역치 이상일 때는, 연비 최적 엔진 회전수와 상기 드라이버빌리티 회전수 중 작은 쪽을 상기 엔진의 목표 회전수로서 설정해도 된다. 상기 연비 최적 엔진 회전수는 제5 파워를 연비 최적으로 해서 상기 엔진으로부터 출력되는 회전수이다. 상기 제5 파워는, 상기 요구 구동력과 상기 차속에 기초하는 파워이다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 목표 회전수로 상기 엔진이 운전되게 제어하도록 해도 된다. 또한, 상기 연비 최적 엔진 회전수는 상기 요구 구동력과 상기 차속에 기초하는 파워를 연비 최적으로 해서 상기 엔진으로부터 출력되는 회전수이다. 즉, 변속단이 역치 이상일 때는, 변속단을 고려한 드라이버빌리티 회전수로 연비 최적 엔진 회전수를 제한하는 것이다. 여기서, 역치로서는 최고속단이나 그보다 1단 혹은 2단 작은 변속단 등을 사용할 수 있다. 변속단이 역치 이상인 고속단, 예를 들어 최고속단으로 비교적 고차속으로 순항 주행하고 있는 경우에는, 주행에는 그다지 큰 파워가 요구되지 않기 때문에, 연비 최적 엔진 회전수 쪽이 드라이버빌리티 회전수보다 작아지는 경우가 발생한다. 이 경우에, 연비 최적 엔진 회전수를 목표 회전수로서 설정함으로써, 연비를 양호한 것으로 할 수 있다. 한편, 연비 최적 엔진 회전수 쪽이 드라이버빌리티 회전수보다 클 때는, 드라이버빌리티 회전수가 목표 회전수로서 설정되기 때문에, 변속단에 따른 회전수로 엔진을 운전할 수 있다. 이에 의해, 연비를 고려하면서, 운전자에게 위화감을 발생시킬 정도로 큰 회전수로 엔진이 운전되는 것을 피할 수 있다.

상기 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 충방전 요구 파워가 요구되고 있을 때는, 상기 최대 파워에 상기 충방전 요구 파워를 더한 파워를 상기 상한 파워로서 설정하도록 해도 된다. 상기 충방전 요구 파워는, 상기 배터리를 충방전하기 위한 파워이고 충전측이 마이너스 값이 되는 파워이다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은, 충방전 요구 파워가 요구되고 있을 때이고, 또한 상기 상한 구동력이 상기 구동축에 출력되도록 상기 목표 엔진 파워를 설정할 때는, 상기 상한 파워에서 상기 충방전 요구 파워를 뺀 파워를 상기 목표 엔진 파워로서 설정하도록 해도 된다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은, 충방전 요구 파워가 요구되고 있을 때이고, 또한 상기 요구 구동력이 상기 구동축에 출력되도록 상기 목표 엔진 파워를 설정할 때는, 상기 요구 구동력을 상기 구동력에 출력하기 위한 파워에서 상기 충방전 요구 파워를 뺀 파워를 상기 목표 엔진 파워로서 설정해도 된다. 또한, 상기 충방전 요구 파워는, 상기 배터리를 충방전하기 위한 파워이고 충전측이 마이너스 값이 되는 파워이다. 이와 같이 하면, 배터리의 충방전에 기초하여 엔진의 회전수가 커지는 것을 억제할 수 있다.

상기 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 충방전 요구 파워가 요구되고 있을 때는, 상기 상한 파워에 상기 충방전 요구 파워를 더한 파워가 상기 구동축에 출력되었을 때의 구동력을 상기 상한 구동력으로서 설정하도록 해도 된다. 상기 충방전 요구 파워는, 상기 배터리를 충방전하기 위한 파워이고 충전측이 마이너스 값이 되는 파워이다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은, 충방전 요구 파워가 요구되고 있을 때이고, 또한 상기 상한 구동력이 상기 구동축에 출력되도록 상기 목표 엔진 파워를 설정할 때는, 상기 상한 파워를 상기 목표 엔진 파워로서 설정하도록 해도 된다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은, 충방전 요구 파워가 요구되고 있을 때이고, 또한 상기 요구 구동력이 상기 구동축에 출력되도록 상기 목표 엔진 파워를 설정할 때는, 상기 요구 구동력을 상기 구동력에 출력하기 위한 파워에서 상기 충방전 요구 파워를 뺀 파워를 상기 목표 엔진 파워로서 설정하도록 해도 된다. 또한, 상기 충방전 요구 파워는, 상기 배터리를 충방전하기 위한 파워이고 충전측이 마이너스 값이 되는 파워이다. 이와 같이 하면, 배터리의 충방전에 기초하여 엔진의 회전수가 커지는 것을 억제할 수 있다.

상기 하이브리드 자동차에 있어서, 연비보다 운전자의 운전 감각을 우선하는 운전 감각 우선 모드를 선택할지 여부를 지시하도록 구성되는 모드 전환 스위치가 포함되어도 된다. 그리고, 상기 전자 제어 유닛은 상기 모드 전환 스위치에 의해 상기 운전 감각 우선 모드가 선택되어 있지 않을 때는, 상기 요구 구동력을 상기 구동축에 출력하는 상기 엔진의 파워를 상기 목표 엔진 파워로서 설정하도록 해도 된다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은 상기 목표 엔진 파워를 연비 최적으로 해서 상기 엔진으로부터 출력하는 연비 최적 엔진 회전수로 상기 엔진이 운전되어 상기 엔진으로부터 상기 목표 엔진 파워가 출력되게 제어하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 운전 감각 우선 모드가 선택되어 있을 때는 운전자에 의해 양호한 운전 감각을 느끼게 해서 주행하고, 운전 감각 우선 모드가 선택되어 있지 않을 때는 보다 양호한 연비에 의해 주행할 수 있다.

상기 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 변속단은, 상기 운전자의 액셀러레이터 조작량과 상기 차속에 기초하여 설정되는 가상적인 변속단이어도 된다. 또한, 상기 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 구동축과 상기 유성 기어 기구 사이에 설치된 유단 변속기를 포함해도 되고, 상기 변속단은, 상기 유단 변속기의 변속단과 상기 유단 변속기의 변속단에 상기 운전자의 액셀러레이터 조작량과 상기 차속에 기초하여 설정되는 가상적인 변속단을 가미한 변속단 중 어느 하나이다. 여기서, 「유단 변속기의 변속단에 가상적인 변속단을 가미한 변속단」으로서는, 예를 들어 2단 변속의 유단 변속기의 각 변속단에 대하여 2속단의 가상적인 변속단을 가미하면 합계 4단의 변속단이 되고, 4단 변속의 유단 변속기의 각 변속단에 대하여 2속단의 가상적인 변속단을 가미하면 합계 8단의 변속단이 되도록, 유단 변속단의 변속단과 가상적인 변속단을 조합한 것을 의미한다. 이와 같이 하면, 원하는 단수의 변속단을 사용할 수 있다.

본 발명의 제2 형태는 하이브리드 자동차를 위한 제어 방법이다. 상기 하이브리드 자동차는, 엔진과, 제1 모터와, 구동축과, 유성 기어 기구와, 제2 모터와, 배터리와, 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 구동축은 차축에 연결하도록 구성된다. 상기 유성 기어 기구는 상기 엔진의 출력축과 상기 제1 모터의 회전축과 상기 구동축의 3축에 3개의 회전 요소가 접속하도록 구성된다. 상기 제2 모터는 상기 구동축에 동력을 입력 및 출력하도록 구성된다. 상기 배터리는 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터에 전력을 공급하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은 운전자의 액셀러레이터 조작량과 차속에 기초하여 상기 구동축에 출력되는 구동력을 요구 구동력으로서 설정하도록 구성된다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은 상기 요구 구동력을 사용해서 주행하도록 상기 엔진과 상기 제1 모터와 상기 제2 모터를 제어하도록 구성된다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은 드라이버빌리티 회전수를 설정한다. 상기 드라이버빌리티 회전수는, 상기 액셀러레이터 조작량과 상기 차속과 변속단에 기초하는 상기 엔진의 회전수이다. 그리고, 상기 전자 제어 유닛은 엔진의 상한 파워를 설정한다. 상기 상한 파워는, 상기 드라이버빌리티 회전수로 상기 엔진을 운전했을 때 상기 엔진으로부터 출력되는 최대 파워이다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은 상기 구동축의 상한 구동력을 설정한다. 상기 상한 구동력은, 상기 상한 파워가 상기 구동축에 출력되었을 때의 구동력이다. 또한, 상기 전자 제어 유닛은 상기 엔진의 목표 엔진 파워를 설정한다. 상기 목표 엔진 파워는, 제1 파워와 제2 파워 중 어느 한쪽을 상기 구동축에 출력하는 파워이다. 상기 제1 파워는, 상기 상한 구동력과 상기 요구 구동력 중 작은 쪽의 파워이다. 상기 제2 파워는, 제3 파워와 제4 파워 중 작은 쪽의 파워이다. 상기 제3 파워는, 상기 상한 구동력을 상기 구동축에 출력하는 파워이다. 상기 제4 파워는, 상기 요구 구동력을 상기 구동축에 출력하는 파워 중 작은 쪽의 파워이다. 그리고, 상기 전자 제어 유닛은 상기 목표 엔진 파워가 상기 엔진으로부터 출력하도록 상기 엔진과 상기 제1 모터와 상기 제2 모터를 제어하도록 구성된다.

상기 구성에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은 변속단을 고려해서 설정된 상한 구동력과 변속단을 고려하지 않고 설정된 요구 구동력 중 작은 쪽이 구동축에 출력되도록 목표 엔진 파워를 설정하고, 즉, 변속단에 따른 목표 엔진 파워를 설정하고, 목표 엔진 파워가 엔진으로부터 출력되어 주행하도록 엔진과 제1 모터와 제2 모터를 제어하는 것이다. 이 때문에, 운전자가 액셀러레이터 페달을 밟았을 때도, 차속에 따른 엔진 회전수로 할 수 있어, 차속의 증가에 앞서 엔진 회전수가 급증하는 것에 비해, 운전자에 의해 양호한 운전 감각을 줄 수 있다. 또한, 변속단이 변경(변속)되었을 때는, 변속단에 따른 목표 엔진 파워도 변화하기 때문에, 운전자에게 변속감을 줄 수 있다. 이들의 결과, 운전자에 의해 양호한 운전 감각을 줄 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 형태의 특징, 이점, 및 기술적 그리고 산업적 의의는 유사한 도면 부호가 유사한 요소를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 하기에 설명된다.
도 1은 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다.
도 2는 운전 감각 우선 모드에서 D 포지션일 때 HVECU(70)에 의해 실행되는 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 액셀러레이터 요구 구동력 설정용 맵의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 4는 충방전 요구 파워 설정용 맵의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 5는 연비 최적 엔진 회전수 설정용 맵의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 6은 변속선도의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 7은 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 설정용 맵의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 8은 상한 엔진 파워 설정용 맵의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 9는 대기압 보정 계수 ka와 대기압 Pa의 관계의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 10은 변형예의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 M 포지션일 때 HVECU(70)에 의해 실행되는 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 제2 실시예의 하이브리드 자동차(120)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다.
도 13은 제2 실시예에서 사용하는 변속선도의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 14는 제2 실시예에서 운전 감각 우선 모드에서 D 포지션일 때 HVECU(70)에 의해 실행되는 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 15는 제2 실시예에서 M 포지션일 때 HVECU(70)에 의해 실행되는 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴의 일례를 나타내는 흐름도이다.

이어서, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 실시예를 사용해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다. 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)는, 도시한 바와 같이, 엔진(22)과, 플래니터리 기어(30)와, 모터(MG1, MG2)와, 인버터(41, 42)와, 배터리(50)와, 하이브리드용 전자 제어 유닛(이하, 「HVECU」라고 한다)(70)을 구비한다.

엔진(22)은 가솔린이나 경유 등을 연료로 해서 동력을 출력하는 내연 기관으로서 구성되어 있다. 상기 엔진(22)은 엔진용 전자 제어 유닛(이하, 「엔진 ECU」라고 한다)(24)에 의해 운전 제어되어 있다.

엔진 ECU(24)는 도시하지 않지만, CPU를 중심으로 하는 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, CPU 외에, 처리 프로그램을 기억하는 ROM, 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 입출력 포트, 통신 포트를 구비한다. 엔진 ECU(24)에는, 엔진(22)을 운전 제어하는 데 필요한 각종 센서로부터의 신호가 입력 포트로부터 입력되고 있다. 엔진 ECU(24)에 입력되는 신호로서는, 예를 들어 엔진(22)의 크랭크 샤프트(26)의 회전 위치를 검출하는 크랭크 포지션 센서(23)로부터의 크랭크각 θcr이나, 스로틀 밸브의 포지션을 검출하는 스로틀 밸브 포지션 센서로부터의 스로틀 개방도 TH 등을 들 수 있다. 엔진 ECU(24)로부터는, 엔진(22)을 운전 제어하기 위한 각종 제어 신호가 출력 포트를 통해서 출력되고 있다. 엔진 ECU(24)로부터 출력되는 신호로서는, 예를 들어 스로틀 밸브의 포지션을 조절하는 스로틀 모터에 대한 구동 제어 신호나, 연료 분사 밸브에 대한 구동 제어 신호, 이그나이터와 일체화된 이그니션 코일에 대한 구동 제어 신호 등을 들 수 있다. 엔진 ECU(24)는, HVECU(70)와 통신 포트를 통해서 접속되어 있고, HVECU(70)로부터의 제어 신호에 의해 엔진(22)을 운전 제어함과 함께 필요에 따라서 엔진(22)의 운전 상태에 관한 데이터를 HVECU(70)에 출력한다. 엔진 ECU(24)는 크랭크 포지션 센서(23)로부터의 크랭크각 θcr에 기초하여, 크랭크 샤프트(26)의 회전수, 즉 엔진(22)의 회전수 Ne를 연산하고 있다.

플래니터리 기어(30)는 싱글 피니언식의 유성 기어 기구로서 구성되어 있다. 플래니터리 기어(30)의 선 기어에는 모터(MG1)의 회전자가 접속되어 있다. 플래니터리 기어(30)의 링 기어에는, 구동륜(39a, 39b)에 차동 기어(38)를 통해서 연결된 구동축(36)이 접속되어 있다. 플래니터리 기어(30)의 캐리어에는, 댐퍼(28)를 통해서 엔진(22)의 크랭크 샤프트(26)가 접속되어 있다.

모터(MG1)는, 예를 들어 동기 발전 전동기로서 구성되어 있고, 상술한 바와 같이, 회전자가 플래니터리 기어(30)의 선 기어에 접속되어 있다. 모터(MG2)는 예를 들어 동기 발전 전동기로서 구성되어 있고, 회전자가 구동축(36)에 접속되어 있다. 인버터(41, 42)는, 전력 라인(54)을 통해서 배터리(50)와 접속되어 있다. 모터(MG1, MG2)는, 모터용 전자 제어 유닛(이하, 「모터 ECU」라고 한다)(40)에 의해, 인버터(41, 42)의 도시하지 않은 복수의 스위칭 소자가 스위칭 제어됨으로써, 회전 구동된다.

모터 ECU(40)는, 도시하지 않지만, CPU를 중심으로 하는 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, CPU 외에, 처리 프로그램을 기억하는 ROM, 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 입출력 포트, 통신 포트를 구비한다. 모터 ECU(40)에는, 모터(MG1, MG2)를 구동 제어하는 데 필요한 각종 센서로부터의 신호가 입력 포트를 통해서 입력되고 있다. 모터 ECU(40)에 입력되는 신호로서는, 예를 들어 모터(MG1, MG2)의 회전자의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 센서(43, 44)로부터의 회전 위치 θm1, θm2나, 모터(MG1, MG2)의 각 상에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서(51b)로부터의 상전류 등을 들 수 있다. 모터 ECU(40)로부터는, 인버터(41, 42)가 도시하지 않은 스위칭 소자에 대한 스위칭 제어 신호 등이 출력 포트를 통해서 출력되고 있다. 모터 ECU(40)는 HVECU(70)와 통신 포트를 통해서 접속되어 있고, HVECU(70)로부터의 제어 신호에 의해 모터(MG1, MG2)를 구동 제어함과 함께 필요에 따라서 모터(MG1, MG2)의 구동 상태에 관한 데이터를 HVECU(70)에 출력한다. 모터 ECU(40)는 회전 위치 검출 센서(43, 44)로부터의 모터(MG1, MG2)의 회전자의 회전 위치 θm1, θm2에 기초하여 모터(MG1, MG2)의 회전수 Nm1, Nm2를 연산하고 있다.

배터리(50)는, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지나 니켈 수소 이차 전지로서 구성되어 있고, 전력 라인(54)을 통해서 인버터(41, 42)와 접속되어 있다. 이 배터리(50)는, 배터리용 전자 제어 유닛(이하, 「배터리 ECU」라고 한다)(52)에 의해 관리되고 있다.

배터리 ECU(52)는, 도시하지 않지만, CPU를 중심으로 하는 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, CPU 외에, 처리 프로그램을 기억하는 ROM, 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 입출력 포트, 통신 포트를 구비한다. 배터리 ECU(52)에는, 배터리(50)를 관리하는 데 필요한 각종 센서로부터의 신호가 입력 포트를 통해서 입력되고 있다. 배터리 ECU(52)에 입력되는 신호로서는, 예를 들어 배터리(50)의 단자간에 설치된 전압 센서(51a)로부터의 전지 전압 Vb나, 배터리(50)의 출력 단자에 설치된 전류 센서(51b)로부터의 전지 전류 Ib, 배터리(50)에 설치된 온도 센서(51c)로부터의 전지 온도 Tb 등을 들 수 있다. 배터리 ECU(52)는, HVECU(70)와 통신 포트를 통해서 접속되어 있고, 필요에 따라서 배터리(50)의 상태에 관한 데이터를 HVECU(70)에 출력한다. 배터리 ECU(52)는, 전류 센서로부터의 전지 전류 Ib의 적산값에 기초하여 축전 비율 SOC를 연산하고 있다. 축전 비율 SOC는, 배터리(50)의 전체 용량에 대한 배터리(50)로부터 방전 가능한 전력의 용량 비율이다.

HVECU(70)는 도시하지 않지만, CPU를 중심으로 하는 마이크로프로세서로서 구성되어 있고, CPU 외에, 처리 프로그램을 기억하는 ROM, 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM, 입출력 포트, 통신 포트를 구비한다. HVECU(70)에는, 각종 센서로부터의 신호가 입력 포트를 통해서 입력되고 있다. HVECU(70)에 입력되는 신호로서는, 예를 들어 이그니션 스위치(80)로부터의 이그니션 신호나, 시프트 레버(81)의 조작 위치를 검출하는 시프트 포지션 센서(82)로부터의 시프트 포지션 SP, 액셀러레이터 페달(83)의 답입량을 검출하는 액셀러레이터 페달 포지션 센서(84)로부터의 액셀러레이터 개방도 Acc, 브레이크 페달(85)의 답입량을 검출하는 브레이크 페달 포지션 센서(86)로부터의 브레이크 페달 포지션 BP 등을 들 수 있다. 또한, 차속 센서(88)로부터의 차속 V나, 대기압 센서(89)로부터의 대기압 Pa, 모드 전환 스위치(90)로부터의 모드 전환 제어 신호 등도 들 수도 있다. HVECU(70)는, 상술한 바와 같이, 엔진 ECU(24), 모터 ECU(40), 배터리 ECU(52)와 통신 포트를 통해서 접속되어 있고, 엔진 ECU(24)나 모터 ECU(40), 배터리 ECU(52)와 각종 제어 신호나 데이터의 주고받기를 행하고 있다.

여기서, 시프트 포지션 SP로서는, 주차 포지션(P 포지션), 후진 포지션(R 포지션), 뉴트럴 포지션(N 포지션), 전진 포지션(D 포지션), 매뉴얼 포지션(M 포지션) 등이 있다. 그리고, 매뉴얼 포지션(M 포지션)에는, 업시프트 포지션(+ 포지션)과 다운시프트 포지션(- 포지션)이 병설되어 있다. 시프트 포지션 SP가 매뉴얼 포지션(M 포지션)이 되면, 엔진(22)이 가상적인 6속 변속의 자동 변속기를 통해서 구동축(36)에 접속되어 있도록 구동 제어된다. 모드 전환 스위치(90)는, 약간의 연비의 악화는 수반하지만 운전자의 운전 감각(드라이버빌리티·드라이브 필링)을 우선하는 운전 감각 우선 모드와 연비를 우선하는 통상 운전 모드를 포함하는 주행 모드를 선택하는 스위치이다. 통상 운전 모드가 선택되면, 시프트 포지션 SP가 전진 포지션(D 포지션)일 때는, 정관성과 연비가 양립되도록 엔진(22)과 모터(MG1, MG2)가 구동 제어된다. 운전 감각 우선 모드가 선택되면, 시프트 포지션 SP가 전진 포지션(D 포지션)일 때도, 엔진(22)이 가상적인 6속 변속의 자동 변속기를 통해서 구동축(36)에 접속되어 있도록 구동 제어된다.

이와 같이 해서 구성된 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 하이브리드 주행(HV 주행) 모드와 전동 주행(EV 주행) 모드를 포함하는 복수의 주행 모드 중 어느 것으로 주행한다. 여기서, HV 주행 모드는, 엔진(22)을 운전하면서, 엔진(22)으로부터의 동력과 모터(MG1, MG2)로부터의 동력을 사용해서 주행하는 모드이다. EV 주행 모드는, 엔진(22)을 운전하지 않고, 모터(MG2)로부터의 동력에 의해 주행하는 모드이다.

이어서, 이와 같이 해서 구성된 하이브리드 자동차(20)의 동작, 특히 모드 전환 스위치(90)에 의해 운전 감각 우선 모드가 선택되었을 때의 동작에 대해서 설명한다. 도 2는 운전 감각 우선 모드가 선택되어 시프트 포지션 SP가 전진 포지션(D 포지션)일 때 HVECU(70)에 의해 실행되는 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴의 일례를 나타내는 흐름도이다. 상기 루틴은 소정 시간마다(예를 들어 수msec마다) 반복해서 실행된다. 도 2의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴을 사용해서 운전 감각 우선 모드에서 D 포지션일 때의 구동 제어를 설명하기 전에, 설명의 용이를 위해, 통상 모드에서 D 포지션일 때의 구동 제어(HV 주행 모드일 때의 구동 제어)에 대해서 설명한다.

통상 운전 모드에서는, HV 주행 모드로 주행할 때는, HVECU(70)에 의해 이하와 같이 구동 제어된다. HVECU(70)는 먼저, 액셀러레이터 개방도 Acc와 차속 V에 기초하여 주행에 요구되는(구동축(36)에 요구되는) 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 구하고, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 실행용 구동력 Td*로서 설정한다. 액셀러레이터 요구 구동력 Tda는, 예를 들어 도 3에 예시하는 액셀러레이터 요구 구동력 설정용 맵으로부터 구할 수 있다. 계속해서, 설정한 실행용 구동력 Td*에 구동축(36)의 회전수 Nd를 곱해서 주행에 요구되는 주행 요구 파워 Pedrv를 계산한다. 여기서, 구동축(36)의 회전수 Nd로서는, 모터(MG2)의 회전수 Nm2에 환산 계수 km을 곱해서 얻어지는 회전수나, 차속 V에 환산 계수 kv를 곱해서 얻어지는 회전수 등을 사용할 수 있다. 그리고, HVECU(70)는 배터리(50)의 축전 비율 SOC가 목표 비율 SOC*에 근접하도록 배터리(50)의 충방전 요구 파워 Pb*(배터리(50)로부터 방전할 때의 플러스 값)을 설정하고, 다음 식 (1)에 나타낸 바와 같이, 주행 요구 파워 Pedrv에서 배터리(50)의 충방전 요구 파워 Pb*을 빼서 목표 엔진 파워 Pe*을 계산한다. 충방전 요구 파워 Pb*은, 예를 들어 도 4에 예시하는 충방전 요구 파워 설정 맵에 의해 설정된다. 상기 충방전 요구 파워 설정 맵에서는, 목표 비율 SOC*을 중심으로 하는 값 S1 내지 값 S2까지의 불감대가 설정되어 있고, 충방전 요구 파워 Pb*은, 축전 비율 SOC가 불감대의 상한의 값 S2보다 클 때 방전용 파워(플러스 값의 파워)가 설정되고, 축전 비율 SOC가 불감대의 하한의 값 S1보다 작을 때 충전용 파워(마이너스 값의 파워)가 설정된다.

Pe*=Pedrv-Pb* (1)

이어서, HVECU(70)는 목표 엔진 파워 Pe*과 연비 최적 엔진 회전수 설정용 맵을 사용해서 연비 최적 엔진 회전수 Nefc를 구하고, 상기 연비 최적 엔진 회전수 Nefc를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 연비 최적 엔진 회전수 설정용 맵의 일례를 도 5에 도시한다. 연비 최적 엔진 회전수 설정용 맵은, 목표 엔진 파워 Pe*에 대하여 엔진(22)을 효율적으로 동작시킬 수 있는 회전수로서 실험 등에 의해 정해진다. 연비 최적 엔진 회전수 Nefc는 기본적으로, 목표 엔진 파워 Pe*이 커지면 커지기 때문에, 목표 엔진 회전수 Ne*도 목표 엔진 파워 Pe*이 커지면 커진다. 계속해서, HVECU(70)는 다음 식 (2)에 나타낸 바와 같이, 엔진(22)의 회전수 Ne, 목표 엔진 회전수 Ne*, 목표 엔진 파워 Pe*과 플래니터리 기어(30)의 기어비 ρ(선 기어의 잇수/링 기어의 잇수)를 사용해서 모터(MG1)의 토크 명령 Tm1*을 계산한다. 식 (2)는 엔진(22)을 목표 엔진 회전수 Ne*로 회전시키기 위한 회전수 피드백 제어의 관계식이다. 식 (2)에 있어서, 우변 제1항은, 피드 포워드항이고, 우변 제2항, 제3항은, 피드백항의 비례항, 적분항이다. 우변 제1항은 엔진(22)으로부터 출력되어 플래니터리 기어(30)를 통해서 모터(MG1)의 회전축에 작용하는 토크를 모터(MG1)에 의해 받아내기 위한 토크이다. 우변 제2항의 「kp」는 비례항의 게인이고, 우변 제3항의 「ki」는 적분항의 게인이다. 엔진(22)이 대략 정상 상태일 때(목표 엔진 회전수 Ne* 및 목표 엔진 파워 Pe*이 대략 일정할 때)를 생각하면, 목표 엔진 파워 Pe*이 클수록, 식 (2)의 우변 제1항이 작아지고(절댓값으로서는 커지고), 모터(MG1)의 토크 명령 Tm1*이 작아지고(마이너스측으로 커지고), 모터(MG1)의 토크 명령 Tm1*에 회전수 Nm1을 곱해서 얻어지는 모터(MG1)의 전력(전력을 소비할 때의 플러스 값)이 작아지는(발전 전력으로서는 커지는) 것을 알 수 있다.

Tm1*=-(Pe*/Ne*)·[ρ/(1+ρ)]+kp·(Ne*-Ne)+ki·∫(Ne*-Ne)dt (2)

이어서, HVECU(70)는 다음 식 (3)으로 나타낸 바와 같이, 모터(MG1)를 토크 명령 Tm1*로 구동했을 때 모터(MG1)로부터 출력되어 플래니터리 기어(30)를 통해서 구동축(36)에 작용하는 토크(-Tm1*/ρ)를 실행용 구동력 Td*에서 빼서 모터(MG2)의 토크 명령 Tm2*을 설정한다. 또한, 모터(MG2)의 토크 명령 Tm2*은, 배터리(50)의 출력 제한 Wout로부터 식 (4)에서 얻어지는 토크 제한 Tm2max로 제한된다. 토크 제한 Tm2max는, 식 (4)에 나타낸 바와 같이, 모터(MG1)의 토크 명령 Tm1*에 회전수 Nm1을 곱해서 얻어지는 모터(MG1)의 전력을 배터리(50)의 출력 제한 Wout에서 빼고 이것을 모터(MG2)의 회전수 Nm2로 나누어서 얻어진다.

Tm2*=Td*+Tm1*/ρ (3)

Tm2max=(Wout-Tm1*·Nm1)/Nm2 (4)

이와 같이 해서 목표 엔진 파워 Pe* 및 목표 엔진 회전수 Ne*, 모터(MG1, MG2)의 토크 명령 Tm1*, Tm2*을 설정하면, 목표 엔진 파워 Pe* 및 목표 엔진 회전수 Ne*을 엔진 ECU(24)로 송신함과 함께, 모터(MG1, MG2)의 토크 명령 Tm1*, Tm2*을 모터 ECU(40)로 송신한다.

엔진 ECU(24)는, 목표 엔진 파워 Pe* 및 목표 엔진 회전수 Ne*을 수신하면, 수신한 목표 엔진 파워 Pe* 및 목표 엔진 회전수 Ne*에 기초하여 엔진(22)이 운전되도록, 엔진(22)의 흡입 공기량 제어, 연료 분사 제어, 점화 제어 등을 행한다. 모터 ECU(40)는, 모터(MG1, MG2)의 토크 명령 Tm1*, Tm2*을 수신하면, 모터(MG1, MG2)가 토크 명령 Tm1*, Tm2*로 구동되도록 인버터(41, 42)의 복수의 스위칭 소자의 스위칭 제어를 행한다.

HV 주행 모드에서는, 목표 엔진 파워 Pe*이 역치 Pref 미만에 이르렀을 때, HVECU(70)가 엔진(22)의 정지 조건이 성립했다고 판단하여, 엔진(22)의 운전을 정지하고 EV 주행 모드로 이행한다.

EV 주행 모드에서는, HVECU(70)는 HV 주행 모드와 마찬가지로 실행용 구동력 Td*을 설정하고, 모터(MG1)의 토크 명령 Tm1*에 값 0을 설정하고, HV 주행 모드와 마찬가지로 모터(MG2)의 토크 명령 Tm2*을 설정한다. 그리고, HVECU(70)는 모터(MG1, MG2)의 토크 명령 Tm1*, Tm2*을 모터 ECU(40)로 송신한다. 모터 ECU(40)는, 상술한 바와 같이 인버터(41, 42)의 복수의 스위칭 소자의 스위칭 제어를 행한다.

이 EV 주행 모드에서는, HV 주행 모드와 마찬가지로 계산한 목표 엔진 파워 Pe*이 역치 Pref 이상에 이르렀을 때, HVECU(70)가 엔진(22)의 시동 조건이 성립했다고 판단하여, 엔진(22)을 시동하고 HV 주행으로 이행한다.

이어서, 도 2의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴을 사용해서 운전 감각 우선 모드에서 D 포지션일 때의 구동 제어를 설명한다. 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴이 실행되면, HVECU(70)는 먼저, 액셀러레이터 페달 포지션 센서(84)로부터의 액셀러레이터 개방도 Acc나, 차속 센서(88)로부터의 차속 V, 엔진(22)의 회전수 Ne를 입력하고(스텝 S100), 입력한 액셀러레이터 개방도 Acc와 차속 V와 도 3의 액셀러레이터 요구 구동력 설정용 맵을 사용해서 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 설정한다(스텝 S110). 여기서, 엔진(22)의 회전수 Ne는, 크랭크 포지션 센서(23)로부터의 크랭크각 θcr에 기초하여 연산된 것을 엔진 ECU(24)로부터 통신에 의해 입력할 수 있다.

계속해서, HVECU(70)는 액셀러레이터 개방도 Acc와 차속 V와 변속선도를 사용해서 변속단 M을 설정하고(스텝 S120), 차속 V와 변속단 M과 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 설정용 맵을 사용해서 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 설정한다(스텝 S130). 도 6에 변속선도의 일례를 나타낸다. 도면 중, 실선이 업시프트선이고, 파선이 다운시프트선이다. 제1 실시예에서는, 가상적인 6속 변속의 자동 변속기를 갖는 것으로서 자동차가 제어되기 때문에, 변속선도도 6속 변속에 대응한 것으로 되어 있다. 도 7에 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 설정용 맵의 일례를 나타낸다. 제1 실시예의 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 설정용 맵에서는, 각 변속단마다 차속 V에 대하여 리니어의 관계로서, 또한 변속단이 고속단일수록 차속 V에 대한 기울기가 작아지도록 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf가 설정된다. 이와 같이 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 설정하는 것은, 각 변속단으로 차속 V가 커짐에 따라서 엔진(22)의 회전수 Ne를 크게 하거나, 업시프트할 때 엔진(22)의 회전수 Ne가 저하되고, 다운시프트할 때 엔진(22)의 회전수 Ne가 증가하거나 함으로써 자동 변속기를 탑재한 자동차의 운전 감각을 운전자에게 주기 위함이다.

이어서, 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf와 상한 엔진 파워 설정용 맵을 사용해서 얻어지는 임시의 상한 엔진 파워 Pelim에 충방전 요구 파워 Pb*을 더해서 상한 엔진 파워 Pelim을 설정한다(스텝 S140). 충방전 요구 파워 Pb*을 더하는 것은, 배터리(50)를 충방전할 때에도 엔진(22)으로부터 출력하는 파워를 변화시키지 않기 위함이다. 이에 대해서는 후술한다. 또한, 축전 비율 SOC가 목표 비율 SOC*을 중심으로 하는 불감대(도 4의 값 S1 내지 값 S2의 범위)일 때는 충방전 요구 파워 Pb*에는 값 0이 설정되기 때문에, 상한 엔진 파워 설정용 맵으로부터 얻어진 임시의 상한 엔진 파워 Pelim이 그대로 상한 엔진 파워 Pelim으로서 설정된다. 이와 같이 해서 상한 엔진 파워 Pelim이 설정되면, 상한 엔진 파워 Pelim을 구동축(36)의 회전수 Nd로 나누어서 상한 구동력 Tdlim을 설정한다(스텝 S150). 구동축(36)의 회전수 Nd는, 상술한 바와 같이, 모터(MG2)의 회전수 Nm2에 환산 계수 km을 곱해서 얻어지는 회전수나, 차속 V에 환산 계수 kv를 곱해서 얻어지는 회전수 등을 사용할 수 있다.

이어서, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda와 상한 구동력 Tdlim을 비교한다(스텝 S160). 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim 이하일 때는, 통상 운전 모드일 때와 마찬가지로, HVECU(70)는 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 실행용 구동력 Td*로서 설정하고(스텝 S170), 액셀러레이터 요구 구동력 Tda에 구동축(36)의 회전수 Nd를 곱한 것에서 충방전 요구 파워 Pb*을 뺀 것을 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정한다(스텝 S180). 따라서, 목표 엔진 파워 Pe*은, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 구동축(36)에 출력하는 파워라고 할 수 있다.

한편, 스텝 S160에서 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim보다 크다고 판정했을 때는, HVECU(70)는 상한 구동력 Tdlim을 실행용 구동력 Td*로서 설정하고(스텝 S190), 상한 엔진 파워 Pelim에서 충방전 요구 파워 Pb*을 뺀 것을 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정한다(스텝 S200). 상한 엔진 파워 Pelim은 스텝 S140에서 상한 엔진 파워 설정용 맵으로부터 얻어지는 임시의 상한 엔진 파워 Pelim에 충방전 요구 파워 Pb*을 더해서 설정되기 때문에, 상한 엔진 파워 Pelim에서 충방전 요구 파워 Pb*을 뺀 것을 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정하는 것은, 상한 엔진 파워 설정용 맵으로부터 얻어지는 임시의 상한 엔진 파워 Pelim을 그대로 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정하게 된다. 이와 같이, 충방전 요구 파워 Pb*을 고려함으로써, 배터리(50)의 충방전에 구애받지 않고, 엔진(22)의 운전 포인트를 동일한 것으로 할 수 있다. 또한, 상한 구동력 Tdlim은, 스텝 S150에서 상한 엔진 파워 Pelim을 구동축(36)의 회전수 Nd로 나누어서 계산되기 때문에, 상한 엔진 파워 Pelim은, 상한 구동력 Tdlim을 구동축(36)에 출력하는 파워라고 할 수 있다.

이어서, HVECU(70)는 변속단 M이 역치 Mref 이상인지 여부를 판정한다(스텝 S210). 여기서, 역치 Mref는, 예를 들어 최고속단의 6속단이나 5속단 등을 사용할 수 있다. 변속단 M이 역치 Mref 이상일 때는, HVECU(70)는 목표 엔진 파워 Pe*과 도 5의 연비 최적 엔진 회전수 설정용 맵을 사용해서 연비 최적 엔진 회전수 Nefc를 설정하고(스텝 S220), 설정한 연비 최적 엔진 회전수 Nefc와 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf 중 작은 쪽을 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다(스텝 S230). 변속단 M이 역치 Mref 이상일 때 연비 최적 엔진 회전수 Nefc와 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf 중 작은 쪽을 목표 엔진 회전수 Ne*로 설정하는 것은, 연비를 고려하면서, 운전자에게 위화감을 발생시킬 정도로 큰 회전수로 엔진이 운전되는 것을 피하기 위함이다. 변속단 M이 역치 Mref 이상인 고속단, 예를 들어 최고속단의 6속단으로 비교적 고차속으로 순항 주행하고 있는 경우에는, 주행에는 그다지 큰 파워가 요구되지 않기 때문에, 연비 최적 엔진 회전수 Nefc 쪽이 드라이버빌리티용 엔진 회전수 Nedrvf보다 작아지는 경우가 발생한다. 이 경우에, 연비 최적 엔진 회전수 Nefc를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정함으로써, 연비를 양호한 것으로 할 수 있다. 한편, 연비 최적 엔진 회전수 Nefc 쪽이 드라이버빌리티용 엔진 회전수 Nedrvf보다 클 때는, 드라이버빌리티용 엔진 회전수 Nedrvf가 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정되기 때문에, 변속단 M에 따른 회전수로 엔진(22)을 운전할 수 있다. 이에 의해, 연비를 고려하면서, 운전자에게 위화감을 발생시킬 정도로 큰 회전수로 엔진(22)이 운전되는 것을 피할 수 있다.

스텝 S210에서 변속단 M이 HVECU(70)에 의해 역치 Mref 미만이라고 판정된 때는, HVECU(70)는 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다(스텝 S240). 드라이버빌리티용 엔진 회전수 Nedrvf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정함으로써, 변속단 M에 따른 회전수로 엔진(22)을 운전할 수 있고, 운전자에게 양호한 운전 감각을 줄 수 있다.

그리고, HVECU(70)는 상술한 식 (2)에 의해 모터(MG1)의 토크 명령 Tm1*을 설정함과 함께(스텝 S250), 식 (3)에 의해 모터(MG2)의 토크 명령 Tm2*을 설정한다(스텝 S260). 목표 엔진 파워 Pe* 및 목표 엔진 회전수 Ne*에 대해서는 엔진 ECU(24)로 송신함과 함께 토크 명령 Tm1*, Tm2*에 대해서는 모터 ECU(40)로 송신하고(스텝 S270), 본 루틴을 종료한다.

상기 루틴에서는, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim 이하일 때이고, 또한 변속단 M이 역치 Mref 미만일 때는, HVECU(70)는 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 구동축(36)에 출력하는 파워를 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정하고, 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim 이하일 때이고, 또한 변속단 M이 역치 Mref 이상일 때는, HVECU(70)에 의해 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 구동축(36)에 출력하는 파워가 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정되고, HVECU(70)는 목표 엔진 파워 Pe*을 연비 최적으로서 엔진(22)으로부터 출력하는 연비 최적 엔진 회전수 Nefc와 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf 중 작은 쪽을 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim보다 클 때이고, 또한 변속단 M이 역치 Mref 미만일 때는, HVECU(70)에 의해 상한 구동력 Tdlim을 구동축(36)에 출력하는 파워를 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정하고, HVECU(70)는 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim보다 클 때이고, 또한 변속단 M이 역치 Mref 이상일 때는, HVECU(70)에 의해 상한 구동력 Tdlim을 구동축(36)에 출력하는 파워를 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정하고, HVECU(70)는 목표 엔진 파워 Pe*을 연비 최적으로서 엔진(22)으로부터 출력하는 연비 최적 엔진 회전수 Nefc와 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf 중 작은 쪽을 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 따라서, 모든 경우도, 엔진(22)의 회전수 Ne가 차속 V와 변속단 M에 기초하는 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf보다 커지는 것을 억제할 수 있다.

이상 설명한 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 운전 감각 우선 모드에서 D 포지션일 때는, 액셀러레이터 개방도 Acc와 차속 V에 기초하여 변속단 M을 설정하고, 차속 V와 변속단 M에 기초하여 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 설정한다. 또한, 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)는, 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf에 기초하여 상한 엔진 파워 Pelim을 설정함과 함께 상한 엔진 파워 Pelim을 구동축(36)의 회전수 Nd로 나누어서 상한 구동력 Tdlim을 설정한다. 그리고, 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)는, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda와 상한 구동력 Tdlim 중 작은 쪽의 구동력이 구동축(36)에 출력되는 파워를 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정하고, 목표 엔진 파워 Pe*이 엔진(22)으로부터 출력되어 주행하도록 엔진(22)과 모터(MG1, MG2)를 제어한다. 요컨대, 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)는, 변속단 M을 고려하지 않고 설정된 액셀러레이터 요구 구동력 Tda와 변속단 M을 고려해서 설정된 상한 구동력 Tdlim 중 작은 쪽이 구동축(36)에 출력되도록 목표 엔진 파워 Pe*을 설정하고, 목표 엔진 파워 Pe*이 엔진(22)으로부터 출력되어 주행하도록 제어하는 것이다. 이 때문에, 운전자가 액셀러레이터 페달(83)을 밟았을 때도, 차속 V에 따른 엔진(22)의 회전수 Ne으로 할 수 있고, 차속 V의 증가에 앞서 엔진(22)의 회전수 Ne가 급증하는 것에 비해, 운전자에 의해 양호한 운전 감각을 줄 수 있다. 또한, 변속단이 변경(변속)되었을 때는, 변속단 M에 따른 목표 엔진 파워 Pe*도 변화하기 때문에, 운전자에게 변속감을 줄 수 있다. 이들의 결과, 운전자에 의해 양호한 운전 감각을 줄 수 있다.

게다가, 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 변속단 M이 역치 Mref 미만일 때는, 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 이에 의해, 변속단 M이 역치 Mref 미만일 때는, 엔진(22)의 회전수 Ne가 차속 V와 변속단 M에 따른 회전수(드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf)보다 커지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 변속단 M이 역치 Mref 이상일 때는, 목표 엔진 파워 Pe*을 연비 최적으로서 엔진(22)으로부터 출력하는 연비 최적 엔진 회전수 Nefc와 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf 중 작은 쪽을 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 이에 의해, 변속단 M이 역치 Mref 이상일 때도, 엔진(22)의 회전수 Ne가 차속 V와 변속단 M에 따른 회전수(드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf)보다 커지는 것을 억제할 수 있다.

또한, 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim 이하일 때는, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 구동축(36)에 출력하는 파워를 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정함과 함께, 기본적으로는 액셀러레이터 요구 구동력 Tda에 기초해서 얻어지는 연비 최적 엔진 회전수 Nefc를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 이에 의해, 연비 좋게 주행할 수 있다.

또한, 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 배터리(50)를 충방전할 때 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim보다 클 때는, 상한 엔진 파워 설정용 맵으로부터 얻어지는 임시의 상한 엔진 파워 Pelim에 충방전 요구 파워 Pb*을 더해서 상한 엔진 파워 Pelim을 설정하고(스텝 S140), 상한 엔진 파워 Pelim에서 충방전 요구 파워 Pb*을 뺀 것을 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정한다(스텝 S200). 이에 의해, 배터리(50)를 충방전할 때 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim보다 클 때도, 배터리(50)를 충방전하지 않을 때와 동일한 목표 엔진 파워 Pe*을 설정하고, 배터리(50)를 충방전하지 않을 때와 동일한 운전 포인트로 엔진(22)을 운전한다. 이에 의해, 배터리(50)의 충방전에 의해 엔진(22)의 회전수 Ne가 차속 V와 변속단 M에 따른 회전수(드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf)로부터 증감하는 것을 피할 수 있다.

제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda와 상한 구동력 Tdlim 중 작은 쪽의 구동력이 구동축(36)에 출력되는 파워를 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정하는 것으로 했다. 그러나, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda에 구동축(36)의 회전수 Nd를 곱한 파워(Tda×Nd)와 상한 구동력 Tdlim에 구동축(36)의 회전수 Nd를 곱한 파워(Tdlim×Nd) 중 작은 쪽이 구동축(36)에 출력되도록 목표 엔진 파워 Pe*을 설정해도 된다. 즉, 스텝 S160을 액셀러레이터 요구 구동력 Tda에 구동축(36)의 회전수 Nd를 곱한 파워(Tda×Nd)와 상한 구동력 Tdlim에 구동축(36)의 회전수 Nd를 곱한 파워(Tdlim×Nd)를 비교하는 처리로 하면 된다.

제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 변속단 M이 역치 Mref 미만일 때는 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정하고, 변속단 M이 역치 Mref 이상일 때는 목표 엔진 파워 Pe*을 연비 최적으로서 엔진(22)으로부터 출력하는 연비 최적 엔진 회전수 Nefc와 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf 중 작은 쪽을 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정했다. 그러나, 모든 변속단 M에서 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정하는 것으로 해도 되고, 모든 변속단 M에서 목표 엔진 파워 Pe*을 연비 최적으로서 엔진(22)으로부터 출력하는 연비 최적 엔진 회전수 Nefc와 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf 중 작은 쪽을 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정하는 것으로 해도 된다.

제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 모드 전환 스위치(90)를 구비하고, 모드 전환 스위치(90)에 의해 운전 감각 우선 모드가 선택되었을 때 도 2의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴을 실행하는 것으로 했지만, 모드 전환 스위치(90)를 구비하지 않고, 통상의 구동 제어로서 도 2의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴을 실행하는 것으로 해도 된다.

제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 상한 엔진 파워 Pelim의 설정 시에 있어서 배터리(50)의 충방전을 고려했지만, 또한 대기압 Pa를 고려하는 것으로 해도 된다. 이 경우, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim보다 클 때는, 스텝 S140에서 얻어진 상한 엔진 파워 Pelim을 대기압 보정 계수 ka로 나누어서 상한 엔진 파워 Pelim을 설정하고, 스텝 S200에서 얻어진 목표 엔진 파워 Pe*에 대기압 보정 계수 ka를 곱해서 목표 엔진 파워 Pe*을 설정하면 된다. 대기압 보정 계수 ka와 대기압 Pa의 관계의 일례를 도 9에 나타낸다. 대기압 Pa는 낮아질수록 엔진(22)으로부터 출력되는 파워가 작아지기 때문에, 통상은 대기압 Pa가 작을수록 커지는 대기압 보정 계수 ka를 목표 엔진 파워 Pe*에 곱해서 설정된다. 이 때문에, 엔진(22)의 회전수 Ne가 커진다. 그러나, 이 예와 같이, 상한 엔진 파워 Pelim을 대기압 보정 계수 ka로 나누어서 상한 엔진 파워 Pelim을 설정하고, 목표 엔진 파워 Pe*에 대기압 보정 계수 ka를 곱해서 목표 엔진 파워 Pe*을 설정하면, 대기압 Pa에 구애받지 않고 동일한 목표 엔진 파워 Pe*을 설정해서 엔진(22)을 운전할 수 있다. 이에 의해, 대기압 Pa의 대소에 의해 엔진(22)의 회전수 Ne가 차속 V와 변속단 M에 따른 회전수(드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf)로부터 증감하는 것을 피할 수 있는 반면, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim 이하일 때는, 스텝 S180에서 얻어진 목표 엔진 파워 Pe*에 대기압 보정 계수 ka를 곱해서 목표 엔진 파워 Pe*을 설정하면 된다. 이 경우에도, 목표 엔진 파워 Pe*을 연비 최적으로서 엔진(22)으로부터 출력하는 연비 최적 엔진 회전수 Nefc가 차속 V와 변속단 M에 따른 회전수(드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf)에 의해 제한되어 목표 엔진 회전수 Ne*이 설정된다. 이에 의해, 대기압 Pa의 대소에 의해 엔진(22)의 회전수 Ne가 차속 V와 변속단 M에 따른 회전수(드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf)보다 커지는 것을 피할 수 있다.

제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 배터리(50)를 충방전할 때 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim보다 클 때는, 상한 엔진 파워 설정용 맵에서 얻어지는 임시의 상한 엔진 파워 Pelim에 충방전 요구 파워 Pb*을 더해서 상한 엔진 파워 Pelim을 설정하고(스텝 S140), 상한 엔진 파워 Pelim에서 충방전 요구 파워 Pb*을 뺀 것을 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정했다(스텝 S200). 그러나, 도 10의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴에 나타낸 바와 같이, 상한 엔진 파워 설정용 맵으로부터 얻어지는 임시의 상한 엔진 파워 Pelim을 그대로 상한 엔진 파워 Pelim으로서 설정하고(스텝 S140B), 상한 엔진 파워 Pelim에 충방전 요구 파워 Pb*을 더한 것을 구동축(36)의 회전수 Nd로 나누어서 상한 구동력 Tdlim을 설정하고(스텝 S150B), 상한 엔진 파워 Pelim을 그대로 목표 엔진 파워 Pe*로 설정하는(스텝 S200B) 것으로 해도 된다. 상한 엔진 파워 Pelim의 계산 시에 있어서 충방전 요구 파워 Pb*을 고려할지 상한 구동력 Tdlim의 계산 시에 있어서 충방전 요구 파워 Pb*을 고려할지의 차이가 있는 것뿐이며, 결과는 동일하다.

이어서, 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서 시프트 포지션 SP가 매뉴얼 포지션(M 포지션)일 때의 동작에 대해서 설명한다. 이 경우, 도 11의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴을 실행하면 된다. 도 11의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴은, 시프트 포지션 SP로서 변속단 M을 입력하는 처리(스텝 S105)가 추가되어 있는 점과, 도 6의 변속선도를 사용해서 변속단 M을 설정하는 스텝 S120의 처리가 제외되어 있는 점과, 변속단 M에 구애받지 않고 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정하는 처리(스텝 S245)로 되어 있는 점이 다를 뿐이며 도 2의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴과 마찬가지이다. 시프트 포지션 SP가 매뉴얼 포지션(M 포지션)일 때의 구동 제어를 도 11의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴을 사용해서 이하에 간단하게 설명한다.

도 11의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴이 실행되면, HVECU(70)는 먼저, 액셀러레이터 개방도 Acc나 차속 V, 변속단 M, 엔진(22)의 회전수 Ne를 입력하고(스텝 S105), 액셀러레이터 개방도 Acc와 차속 V와 도 3의 액셀러레이터 요구 구동력 설정용 맵을 사용해서 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 설정한다(스텝 S110). 계속해서, HVECU(70)는 차속 V와 변속단 M과 도 7의 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 설정용 맵을 사용해서 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 설정하고(스텝 S130), 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf와 도 8의 상한 엔진 파워 설정용 맵을 사용해서 얻어지는 임시의 상한 엔진 파워 Pelim에 충방전 요구 파워 Pb*을 더해서 상한 엔진 파워 Pelim을 설정한다(스텝 S140). 그리고, HVECU(70)는 상한 엔진 파워 Pelim을 구동축(36)의 회전수 Nd로 나누어서 상한 구동력 Tdlim을 설정하고(스텝 S150), 액셀러레이터 요구 구동력 Tda와 상한 구동력 Tdlim을 비교한다(스텝 S160).

액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim 이하일 때는, HVECU(70)에 의해 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 실행용 구동력 Td*로서 설정하고(스텝 S170), HVECU(70)는 액셀러레이터 요구 구동력 Tda에 구동축(36)의 회전수 Nd를 곱한 것에서 충방전 요구 파워 Pb*을 뺀 것을 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정한다(스텝 S180). 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim보다 클 때는, HVECU(70)에 의해 상한 구동력 Tdlim을 실행용 구동력 Td*로서 설정하고(스텝 S190), HVECU(70)는 상한 엔진 파워 Pelim에서 충방전 요구 파워 Pb*을 뺀 것을 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정한다(스텝 S200).

이어서, HVECU(70)는 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정하고(스텝 S245), 상술한 식 (2)에 의해 모터(MG1)의 토크 명령 Tm1*을 설정함과 함께(스텝 S250), 식 (3)에 의해 모터(MG2)의 토크 명령 Tm2*을 설정한다(스텝 S260). 그리고, HVECU(70)는 목표 엔진 파워 Pe* 및 목표 엔진 회전수 Ne*에 대해서는 엔진 ECU(24)로 송신함과 함께 토크 명령 Tm1*, Tm2*에 대해서는 모터 ECU(40)로 송신하고(스텝 S270), 본 루틴을 종료한다.

이상 설명한 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)에서는, 시프트 포지션 SP가 매뉴얼 포지션(M 포지션)일 때는, 모든 변속단 M에서 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 이에 의해, 항상, 엔진(22)의 회전수 Ne를 차속 V와 변속단 M에 기초하는 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf로 할 수 있다. 이 결과, 운전자에 의해 양호한 운전 감각을 줄 수 있다.

이어서, 본 발명의 제2 실시예의 하이브리드 자동차(120)에 대해서 설명한다. 제2 실시예의 하이브리드 자동차(120)의 구성의 개략을 도 12에 나타낸다. 제2 실시예의 하이브리드 자동차(120)는, 도 12에 도시한 바와 같이, 변속기(130)를 구비하는 점을 제외하고, 도 1에 도시한 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)와 동일한 구성을 하고 있다. 중복된 설명을 생략하기 때문에, 제2 실시예의 하이브리드 자동차(120)의 구성 중 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.

제2 실시예의 하이브리드 자동차(120)가 구비하는 변속기(130)는, 유압 구동에 의한 전진 방향으로 3단 변속의 유단 자동 변속기로서 구성되어 있다. 그리고, 변속기(130)는 HVECU(70)로부터의 제어 신호에 의해 변속한다. 제2 실시예의 하이브리드 자동차(120)에서는, 변속기(130)의 3속의 변속단에 더하여 가상적인 3속의 변속단이 설정되어 있고, 6단 변속의 변속기를 구비하고 있도록 기능한다. 도 13은, 제2 실시예에서 사용하는 변속선도의 일례이다. 용이하게 비교할 수 있도록, 도 13의 변속선도는 도 6의 변속선도와 동일하게 했다. 도 13 중, 굵은 실선이 변속기(130)의 업시프트선이고, 굵은 파선이 변속기(130)의 다운시프트선이다. 가는 실선은 가상적인 업시프트선이고, 가는 파선은 가상적인 다운시프트선이다. 도면 중, 상부 및 하부의 숫자와 화살표는 가상적인 변속단을 포함시킨 6속의 변속단 변속을 나타내고 있고, 상부 및 하부의 괄호 안의 숫자와 화살표는 변속기(130)의 3속의 변속단의 변속을 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 변속기(130)의 각 변속단의 한가운데에 가상적인 변속단이 1개씩 두어져 있다.

제2 실시예의 하이브리드 자동차(120)에서는, 운전 감각 우선 모드에서 D 포지션일 때는, 도 14의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴이 실행된다. 도 14의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴은, 변속단 M뿐만 아니라 실제 변속단 Ma를 설정하는 스텝 S120C와, 변속기(130)의 실제 변속단 Ma의 기어비 Gr을 사용해서 모터(MG2)의 토크 명령 Tm2*을 설정하는 스텝 S260C와, 목표 엔진 파워 Pe*이나 목표 엔진 회전수 Ne* 등을 송신할 때 실제 변속단 Ma를 변속기(130)로 송신하는 스텝 S270C가 다른 점을 제외하고 도 2의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴과 마찬가지이다. 이 때문에, 도 14의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴의 처리 중 도 2의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴의 처리와 동일한 처리에 대해서는 동일한 스텝 번호를 붙였다. 이하, 도 14의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴을 도 2의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴과 다른 점을 중심으로 간단하게 설명한다.

도 14의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴이 실행되면, HVECU(70)는 먼저, 액셀러레이터 개방도 Acc나 차속 V, 엔진(22)의 회전수 Ne를 입력하고(스텝 S100), 액셀러레이터 개방도 Acc와 차속 V와 도 3의 액셀러레이터 요구 구동력 설정용 맵을 사용해서 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 설정한다(스텝 S110). 계속해서, HVECU(70)는 액셀러레이터 개방도 Acc와 차속 V와 도 12의 변속선도를 사용해서 변속단 M과 실제 변속단 Ma를 설정한다(스텝 S120C). 여기서, 변속단 M은, 가상적인 변속단을 포함하는 6속 변속의 변속단을 의미하고 있고, 실제 변속단 Ma는, 변속기(130)의 3속 변속의 변속단을 의미하고 있다. 따라서, 변속단 M은, 도 13의 모든 변속선에 기초하여 6속 변속의 변속단 중 어느 것에 해당하는지에 따라 설정되고, 실제 변속단 Ma는 도 13의 굵은 실선과 굵은 파선에 기초하여 3속 변속의 변속단 중 어느 것에 해당하는지에 따라 설정된다.

이어서, HVECU(70)는 차속 V와 변속단 M과 도 7의 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 설정용 맵을 사용해서 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 설정하고(스텝 S130), 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf와 도 8의 상한 엔진 파워 설정용 맵을 사용해서 얻어지는 임시의 상한 엔진 파워 Pelim에 충방전 요구 파워 Pb*을 더해서 상한 엔진 파워 Pelim을 설정한다(스텝 S140). 그리고, HVECU(70)는 상한 엔진 파워 Pelim을 구동축(36)의 회전수 Nd로 나누어서 상한 구동력 Tdlim을 설정하고(스텝 S150), 액셀러레이터 요구 구동력 Tda와 상한 구동력 Tdlim을 비교한다(스텝 S160).

이어서, HVECU(70)는 변속단 M이 역치 Mref 이상인지 여부를 판정한다(스텝 S210). 그리고, HVECU(70)는 변속단 M이 역치 Mref 이상일 때는, 목표 엔진 파워 Pe*과 도 5의 연비 최적 엔진 회전수 설정용 맵을 사용해서 연비 최적 엔진 회전수 Nefc를 설정하고(스텝 S220), 설정한 연비 최적 엔진 회전수 Nefc와 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf 중 작은 쪽을 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다(스텝 S230). 한편, 변속단 M이 역치 Mref 미만일 때는, HVECU(70)는 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다(스텝 S240).

계속해서, HVECU(70)는 상술한 식 (2)에 의해 모터(MG1)의 토크 명령 Tm1*을 설정함과 함께(스텝 S250), 다음 식 (5)에 의해 모터(MG2)의 토크 명령 Tm2*을 설정한다(스텝 S260C). 식 (5) 중, 「Gr」은 변속기(130)의 실제 변속단 Ma의 기어비이다. 따라서, 식 (5)의 우변 제1항은, 변속기(130)의 출력축인 구동축(36)에 실행용 구동력 Td*을 출력하기 위해서 변속기(130)의 입력축에 출력해야 할 구동력을 의미하고 있다.

Tm2*=Td*/Gr+Tm1*/ρ (5)

그리고, HVECU(70)는 목표 엔진 파워 Pe* 및 목표 엔진 회전수 Ne*에 대해서는 엔진 ECU(24)로 송신함과 함께 토크 명령 Tm1*, Tm2*에 대해서는 모터 ECU(40)로 송신하고, 실제 변속단 Ma에 대해서는 변속기(130)로 송신하고(스텝 S270C), 본 루틴을 종료한다. 실제 변속단 Ma를 수신한 변속기(130)는, 실제 변속단 Ma를 수신했을 때의 변속단이 실제 변속단 Ma일 때는 변속단을 유지하고, 실제 변속단 Ma를 수신했을 때의 변속단이 실제 변속단 Ma가 아닐 때는 변속단이 실제 변속단 Ma가 되도록 변속한다.

제1 실시예와 마찬가지로, 상기 루틴에서는, HVECU(70)는 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim 이하일 때이고, 또한 변속단 M이 역치 Mref 미만일 때는, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 구동축(36)에 출력하는 파워를 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정하고, 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 또한, HVECU(70)는 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim 이하일 때이고, 또한 변속단 M이 역치 Mref 이상일 때는, 액셀러레이터 요구 구동력 Tda를 구동축(36)에 출력하는 파워가 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정되고, 목표 엔진 파워 Pe*을 연비 최적으로서 엔진(22)으로부터 출력하는 연비 최적 엔진 회전수 Nefc와 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf 중 작은 쪽을 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 그리고, HVECU(70)는 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim보다 클 때이고, 또한 변속단 M이 역치 Mref 미만일 때는, 상한 구동력 Tdlim을 구동축(36)에 출력하는 파워를 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정하고, 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf를 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 또한, HVECU(70)는 액셀러레이터 요구 구동력 Tda가 상한 구동력 Tdlim보다 클 때이고, 또한 변속단 M이 역치 Mref 이상일 때는, 상한 구동력 Tdlim을 구동축(36)에 출력하는 파워를 목표 엔진 파워 Pe*로서 설정하고, 목표 엔진 파워 Pe*을 연비 최적으로서 엔진(22)으로부터 출력하는 연비 최적 엔진 회전수 Nefc와 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf 중 작은 쪽을 목표 엔진 회전수 Ne*로서 설정한다. 따라서, 모든 경우도, 엔진(22)의 회전수 Ne가 차속 V와 변속단 M에 기초하는 드라이버빌리티용 목표 엔진 회전수 Netagf보다 커지는 것을 억제할 수 있다.

이상 설명한 제2 실시예의 하이브리드 자동차(120)는, 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)와 마찬가지로 기능하기 때문에, 제1 실시예의 하이브리드 자동차(20)가 발휘하는 효과와 마찬가지 효과를 발휘한다. 즉, 운전자가 액셀러레이터 페달(83)을 밟았을 때도, 차속 V에 따른 엔진(22)의 회전수 Ne으로 할 수 있고, 차속 V의 증가에 앞서 엔진(22)의 회전수 Ne가 급증하는 것에 비해, 운전자에 의해 양호한 운전 감각을 줄 수 있는 효과를 발휘한다. 또한, 변속단이 변경(변속)되었을 때는, 변속단 M에 따른 목표 엔진 파워 Pe*도 변화하기 때문에, 운전자에게 변속감을 줄 수 있는 효과를 발휘한다. 이들의 결과, 운전자에 의해 양호한 운전 감각을 줄 수 있는 효과를 발휘한다.

이어서, 제2 실시예의 하이브리드 자동차(120)에서 시프트 포지션 SP가 매뉴얼 포지션(M 포지션)일 때의 동작에 대해서 설명한다. 이 경우, 도 15의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴을 실행하면 된다. 도 15의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴은, 변속기(130)의 실제 변속단 Ma의 기어비 Gr을 사용해서 모터(MG2)의 토크 명령 Tm2*을 설정하는 스텝 S260C와, 목표 엔진 파워 Pe*이나 목표 엔진 회전수 Ne* 등을 송신할 때 실제 변속단 Ma를 변속기(130)로 송신하는 스텝 S270C가 다른 점을 제외하고 도 11의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴과 마찬가지이다. 이들 차이점에 대해서는, 도 14의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴의 설명과 마찬가지이기 때문에, 이 이상의 설명은 생략한다.

제2 실시예의 하이브리드 자동차(120)에서는, 3단 변속의 변속기(130)를 구비하고, 가상적인 변속단을 포함시켜서 6속 변속으로서 기능하도록 하였지만, 변속기(130)는, 3단 변속으로 한정되는 것은 아니고, 2단 변속으로 해도 되고, 4단 변속 이상으로 해도 된다. 또한, 가상적인 변속단도 변속기의 각 변속단에 대하여 1단씩 설치하는 것으로 하였지만, 변속기의 각 변속단에 1단 또는 2단 등 원하는 단수의 가상적인 변속단을 설치하는 것으로 해도 되고, 변속기의 특정한 변속단에만 가상적인 변속단을 원하는 단수만큼 설치하는 것으로 해도 된다. 또한, 가상적인 변속단을 설치하지 않는 것으로 해도 상관없다.

실시예의 주요 요소와 과제의 해결 수단의 란에 기재한 발명의 주요 요소의 대응 관계에 대해서 설명한다. 실시예에서는, 엔진(22)이 「엔진」에 상당하고, 모터(MG1)가 「제1 모터」에 상당하고, 구동축(36)이 「구동축」에 상당하고, 플래니터리 기어(30)가 「유성 기어 기구」에 상당하고, 모터(MG2)가 「제2 모터」에 상당하고, 배터리(50)가 「배터리」에 상당한다. 그리고, 통상 운전 모드일 때의 구동 제어나 도 2의 드라이버빌리티 우선 구동 제어 루틴을 실행하는 HVECU(70)와 엔진 ECU(24)와 모터 ECU(40)가 「전자 제어 유닛」에 상당한다.

또한, 실시예의 주요 요소와 과제의 해결 수단의 란에 기재한 발명의 주요 요소의 대응 관계는, 실시예가 과제의 해결 수단의 란에 기재한 발명을 실시하기 위한 형태를 구체적으로 설명하기 위한 일례인 점에서, 과제의 해결 수단의 란에 기재한 발명의 요소를 한정하는 것이 아니다. 즉, 과제의 해결 수단의 란에 기재한 발명에 관한 해석은 과제의 해결 수단의 란의 기재에 기초해서 행해져야 할 것이며, 실시예는 과제의 해결 수단의 란에 기재한 발명의 구체적인 일례에 지나지 않는 것이다.

이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 실시예를 사용해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 실시예에 하등 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 다양한 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.

본 발명은, 하이브리드 자동차의 제조 산업 등에 이용 가능하다.

Claims

하이브리드 자동차(20;120)에 있어서,
엔진(22)과,
제1 모터(MG1)와,
차축에 연결하는 구동축(36)과,
3개의 회전 요소를 포함하며, 상기 3개의 회전 요소는 각각 상기 엔진(22)의 출력축(26)과 상기 제1 모터(MG1)의 회전축과 상기 구동축(36)의 3축에 접속되는 유성 기어 기구(30)와,
상기 구동축(36)에 동력을 입력하고, 상기 구동축(36)으로부터 동력을 출력하도록 구성되는 제2 모터(MG2)와,
상기 제1 모터(MG1) 및 상기 제2 모터(MG2)에 전력을 공급하도록 구성되는 배터리(50)와,
운전자의 액셀러레이터 조작량과 차속에 기초하여 상기 구동축(36)에 출력되는 구동력을 요구 구동력으로서 설정하고,
상기 요구 구동력을 사용해서 주행하도록 상기 엔진(22)과 상기 제1 모터(MG1)와 상기 제2 모터(MG2)를 제어하고,
드라이버빌리티 회전수를 설정하고, 상기 드라이버빌리티 회전수는, 상기 액셀러레이터 조작량과 상기 차속과 변속단에 기초하는 상기 엔진(22)의 회전수이고,
엔진(22)의 상한 파워를 설정하고, 상기 상한 파워는, 상기 드라이버빌리티 회전수로 상기 엔진(22)을 운전했을 때 상기 엔진(22)으로부터 출력되는 최대 파워이고,
상기 구동축(36)의 상한 구동력을 설정하고, 상기 상한 구동력은, 상기 상한 파워가 상기 구동축(36)에 출력되었을 때의 구동력이고,
상기 엔진(22)의 목표 엔진 파워를 설정하고, 상기 목표 엔진 파워는, 제1 파워와 제2 파워 중 어느 한쪽을 상기 구동축(36)에 출력하기 위한 파워이고, 상기 제1 파워는, 상기 상한 구동력과 상기 요구 구동력 중 작은 쪽의 파워이고, 상기 제2 파워는, 제3 파워와 제4 파워 중 작은 쪽의 파워이고, 상기 제3 파워는, 상기 상한 구동력을 상기 구동축(36)에 출력하기 위한 파워이고, 상기 제4 파워는, 상기 요구 구동력을 상기 구동축(36)에 출력하기 위한 파워이고,
상기 목표 엔진 파워가 상기 엔진(22)으로부터 출력하도록 상기 엔진(22)과 상기 제1 모터(MG1)와 상기 제2 모터(MG2)를 제어하도록 구성되는 전자 제어 유닛(24, 52, 70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차.
제1항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)은, 상기 제1 파워가 상기 구동축(36)에 출력되도록 상기 엔진(22)과 상기 제1 모터(MG1)와 상기 제2 모터(MG2)를 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)은, 상기 엔진(22)의 목표 회전수를 설정하고, 상기 목표 회전수는, 상기 드라이버빌리티 회전수로서 설정되고, 상기 목표 회전수로 상기 엔진(22)이 운전되게 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차.
제3항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)은, 상기 변속단이 역치 이상일 때는, 연비 최적 엔진 회전수와 상기 드라이버빌리티 회전수 중 작은 쪽을 상기 엔진(22)의 목표 회전수로서 설정하고, 상기 연비 최적 엔진 회전수는 제5 파워를 연비 최적으로 해서 상기 엔진(22)으로부터 출력되는 회전수이고, 상기 제5 파워는, 상기 요구 구동력과 상기 차속에 기초하는 파워이고,
상기 목표 회전수로 상기 엔진(22)이 운전되게 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)은, 충방전 요구 파워가 요구되고 있을 때는,
상기 최대 파워에 상기 충방전 요구 파워를 더한 파워를 상기 상한 파워로서 설정하고, 상기 충방전 요구 파워는, 상기 배터리(50)를 충방전하기 위한 파워이고 충전측이 마이너스 값이 되는 파워이고,
상기 상한 구동력이 상기 구동축(36)에 출력되도록 상기 목표 엔진 파워를 설정할 때는, 상기 상한 파워에서 상기 충방전 요구 파워를 뺀 파워를 상기 목표 엔진 파워로서 설정하고,
상기 요구 구동력이 상기 구동축(36)에 출력되도록 상기 목표 엔진 파워를 설정할 때는, 상기 요구 구동력을 상기 구동축(36)에 출력하기 위한 파워에서 상기 충방전 요구 파워를 뺀 파워를 상기 목표 엔진 파워로서 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)은, 충방전 요구 파워가 요구되고 있을 때는,
상기 상한 파워에 상기 충방전 요구 파워를 더한 파워가 상기 구동축(36)에 출력되었을 때의 구동력을 상기 상한 구동력으로서 설정하고, 상기 충방전 요구 파워는, 상기 배터리(50)를 충방전하기 위한 파워이고 충전측이 마이너스 값이 되는 파워이고,
상기 상한 구동력이 상기 구동축(36)에 출력되도록 상기 목표 엔진 파워를 설정할 때는, 상기 상한 파워를 상기 목표 엔진 파워로서 설정하고,
상기 요구 구동력이 상기 구동축(36)에 출력되도록 상기 목표 엔진 파워를 설정할 때는, 상기 요구 구동력을 상기 구동축(36)에 출력하기 위한 파워에서 상기 충방전 요구 파워를 뺀 파워를 상기 목표 엔진 파워로서 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
연비보다 운전자의 운전 감각을 우선하는 운전 감각 우선 모드를 선택할지 여부를 지시하도록 구성되는 모드 전환 스위치(90)를 구비하고,
상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)은,
상기 모드 전환 스위치(90)에 의해 상기 운전 감각 우선 모드가 선택되어 있지 않을 때는, 상기 요구 구동력을 상기 구동축(36)에 출력하는 상기 엔진(22)의 파워를 상기 목표 엔진 파워로서 설정하고,
상기 목표 엔진 파워를 연비 최적으로 해서 상기 엔진(22)으로부터 출력하는 연비 최적 엔진 회전수로 상기 엔진(22)이 운전되어, 상기 엔진(22)으로부터 상기 목표 엔진 파워가 출력되게 상기 엔진을 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변속단은, 상기 운전자의 액셀러레이터 조작량과 상기 차속에 기초하여 설정되는 가상적인 변속단인 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동축(36)과 상기 유성 기어 기구(30) 사이에 설치된 유단 변속기(130)를 구비하고,
상기 변속단은, 상기 유단 변속기(130)의 변속단과 상기 유단 변속기(130)의 변속단에 상기 운전자의 액셀러레이터 조작량과 상기 차속에 기초하여 설정되는 가상적인 변속단을 가미한 변속단 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차.
엔진(22)과,
제1 모터(MG1)와,
차축에 연결하는 구동축(36)과,
3개의 회전 요소를 포함하며, 상기 3개의 회전 요소는 각각 상기 엔진(22)의 출력축(26)과 상기 제1 모터(MG1)의 회전축과 상기 구동축(36)의 3축에 접속되는 유성 기어 기구(30)와,
상기 구동축(36)에 동력을 입력하고, 상기 구동축(36)으로부터 동력을 출력하도록 구성되는 제2 모터(MG2)와,
상기 제1 모터(MG1) 및 상기 제2 모터(MG2)에 전력을 공급하도록 구성되는 배터리(50)와,
전자 제어 유닛(24, 52, 70)을 포함하는 하이브리드 자동차를 위한 제어 방법에 있어서,
운전자의 액셀러레이터 조작량과 차속에 기초하여 상기 구동축(36)에 출력되는 구동력을 요구 구동력으로서 상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)에 의해 설정하고,
상기 요구 구동력을 사용해서 주행하도록 상기 엔진(22)과 상기 제1 모터(MG1)와 상기 제2 모터(MG2)를 상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)에 의해 제어하고,
드라이버빌리티 회전수를 상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)에 의해 설정하고, 상기 드라이버빌리티 회전수는, 상기 액셀러레이터 조작량과 상기 차속과 변속단에 기초하는 상기 엔진(22)의 회전수이고,
상기 엔진(22)의 상한 파워를 상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)에 의해 설정하고, 상기 상한 파워는, 상기 드라이버빌리티 회전수로 상기 엔진(22)을 운전했을 때 상기 엔진(22)으로부터 출력되는 최대 파워이고,
상기 구동축(36)의 상한 구동력을 상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)에 의해 설정하고, 상기 상한 구동력은, 상기 상한 파워가 상기 구동축(36)에 출력되었을 때의 구동력이고,
목표 엔진 파워를 상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)에 의해 설정하고, 상기 목표 엔진 파워는, 제1 파워와 제2 파워 중 어느 한쪽을 상기 구동축(36)에 출력하기 위한 파워이고, 상기 제1 파워는, 상기 상한 구동력과 상기 요구 구동력 중 작은 쪽의 파워이고, 상기 제2 파워는, 제3 파워와 제4 파워 중 작은 쪽의 파워이고, 상기 제3 파워는, 상기 상한 구동력을 상기 구동축(36)에 출력하기 위한 파워이고, 상기 제4 파워는, 상기 요구 구동력을 상기 구동축(36)에 출력하기 위한 파워 중 작은 쪽의 파워이고,
상기 목표 엔진 파워가 상기 엔진(22)으로부터 출력하도록 상기 엔진(22)과 상기 제1 모터(MG1)와 상기 제2 모터(MG2)를 상기 전자 제어 유닛(24, 52, 70)에 의해 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차를 위한 제어 방법.