JP2009126253A - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パワーモードで走行している最中にアクセルオフしたときに二次電池などの蓄電装置の残容量が著しく低下するのを抑制すると共にある程度の燃費を良好なものとする。
【解決手段】パワーモードが選択されて走行している最中にアクセルオフされたときには、車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満に至るまではエンジンへの燃料供給を停止（燃料カット）して車速Ｖに基づく下限回転数Ｎｅｍｉｎでエンジンが回転するようモータＭＧ１によりモータリングし（Ｓ１４０，Ｓ１５０，Ｓ２１０〜Ｓ２４０）、車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満に至った以降はエンジンへの燃料供給を再開して車速Ｖに基づく下限回転数Ｎｅｍｉｎでエンジンを自立運転する（Ｓ１６０，Ｓ１７０，Ｓ２１０〜Ｓ２４０）。これにより、加速要求時に迅速にエンジンから動力を出力する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、バッテリの残容量（ＳＯＣ）が著しく低下するのを抑制することができる。
【選択図】図２

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、この種の車両としては、内燃機関をモータリング可能な電動機を備え、車両の減速時に車両が停止するまでは燃料供給が停止された内燃機関を電動機によりモータリングす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、内燃機関をモータリングすることにより、アクセルペダルが踏み込まれたときに迅速に内燃機関から出力することができるようにしている。

特開平１０−３３９１８２号公報

内燃機関と走行用の動力を出力可能な電動機とを搭載するハイブリッド車では、走行中に内燃機関を運転している状態でアクセルオフしたときには、車両の燃費を向上させるために、内燃機関をアイドル運転するか内燃機関の運転を停止するのが一般的である。一方、良好な加速レスポンスにより走行したいという運転者の要望に応えるため、車両の燃費を優先する通常走行モードとパワーを迅速に出力して走行することができるパワー優先モードとを切り替えるモード切替スイッチを備える車両も提案されており、パワー優先モードでは、内燃機関からパワーを迅速に出力するために、走行中にアクセルオフされたときでも車速に応じた比較的高めの回転数で内燃機関が運転されるように制御される。このとき、内燃機関の回転数を比較的高めの回転数にするために、内燃機関への燃料供給を伴って内燃機関を運転すれば燃費が大きく悪化することになり、内燃機関への燃料供給を停止してモータによりモータリングすればバッテリの残容量が著しく低下する場合を生じる。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、パワー優先モードで走行している最中にアクセルオフしたときに、二次電池などの蓄電装置の残容量が著しく低下するのを抑制すると共にある程度の燃費を良好なものとすることを主目的とする。

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車は、
内燃機関と、
車輪に接続された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
走行用の動力を入出力する電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりを行う蓄電手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
比較的燃費を優先して走行する通常走行モードと該通常走行モードに比して燃費は低下するがパワーを迅速に出力して走行することができるパワー優先モードとを切り替えて設定するモード切替スイッチと、
前記モード切替スイッチにより前記パワー優先モードが設定されたときに前記検出された車速に基づいて前記内燃機関の下限回転数を設定する下限回転数設定手段と、
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、
前記モード切替スイッチにより前記パワー優先モードが設定されて走行している最中にアクセルオフされたとき、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への燃料供給を停止した状態で前記内燃機関が前記設定された下限回転数で回転すると共に前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記検出された車速が前記所定車速未満のときには前記内燃機関が前記設定された下限回転数で自立運転すると共に前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、モード切替スイッチによりパワー優先モードが設定されて走行している最中にアクセルオフされたときには、車速が所定車速以上のときには内燃機関への燃料供給を停止した状態で内燃機関が車速に基づいて設定された下限回転数で回転すると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。即ち、電力動力入出力手段によって内燃機関をモータリングするのである。これにより、加速要求時に迅速に内燃機関から動力を出力する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。一方、車速が所定車速未満のときには内燃機関を下限回転数で自立運転すると共に要求駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。これにより、車速が所定車速未満の加速要求時でも迅速に内燃機関から動力を出力することができると共に蓄電手段の蓄電容量（残容量）が著しく低下するのを抑制することができる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記検出された車速が前記所定車速より小さい停止車速未満のときには前記内燃機関の運転を停止した状態で前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の運転停止を伴って走行することができる。

また、本発明のハイブリッド車において、前記下限回転数設定手段は、前記検出された車速が大きいほど大きくなる傾向に前記下限回転数を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車速に応じたパワーを内燃機関から迅速に出力することができる。

さらに、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記所定車速としてヒステリシスをもった車速を用いて制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関のモータリングと自立運転とがハンチングするのを抑制することができる。

また、本発明のハイブリッド車において、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と前記発電機の回転軸との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軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備える手段であるものとすることもできる。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、車輪に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、走行用の動力を入出力する電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりを行う蓄電手段と、比較的燃費を優先して走行する通常走行モードと該通常走行モードに比して燃費は低下するがパワーを迅速に出力して走行することができるパワー優先モードとを切り替えて設定するモード切替スイッチと、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記モード切替スイッチにより前記パワー優先モードが設定されて走行している最中にアクセルオフされたとき、車速が所定車速以上のときには前記内燃機関への燃料供給を停止した状態で前記内燃機関が車速に基づいて設定される下限回転数で回転すると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、車速が前記所定車速未満のときには前記内燃機関が前記下限回転数で自立運転すると共に前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。

本発明のハイブリッド車の制御方法では、モード切替スイッチによりパワー優先モードが設定されて走行している最中にアクセルオフされたときには、車速が所定車速以上のときには内燃機関への燃料供給を停止した状態で内燃機関が車速に基づいて設定された下限回転数で回転すると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。即ち、電力動力入出力手段によって内燃機関をモータリングするのである。これにより、加速要求時に迅速に内燃機関から動力を出力する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。一方、車速が所定車速未満のときには内燃機関を下限回転数で自立運転すると共に要求駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。これにより、車速が所定車速未満の加速要求時でも迅速に内燃機関から動力を出力することができると共に蓄電手段の蓄電容量（残容量）が著しく低下するのを抑制することができる。

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、本発明の一実施例として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、車両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。このエンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサなど図示しない各種センサなどから信号が入力されている。また、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からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

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）も演算したり、演算した残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。

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、運転者の操作により走行モードを燃費重視の通常モードまたはパワーを迅速に出力して走行することができるパワーモードに設定する走行モード設定スイッチ８９からのモード設定信号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。

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Ｔｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊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、特にパワーモードが選択されて走行している最中にアクセルオフされたときの動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるアクセルオフ時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、走行モード設定スイッチ８９によりパワーモードが設定されている状態で踏み込んでいたアクセルペダル８３を完全に戻したとき（アクセルオフ）に、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

アクセルオフ時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力した車速Ｖに基づいてアクセルオフのときに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３に要求トルク設定用マップの一例を示す。アクセルオフ時にはアクセル開度Ａｃｃが０％（Ａｃｃ＝０％）のものが用いられる。

次に、エンジン２２からパワーを迅速に出力するために維持すべきエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを車速Ｖに基づいて設定する（ステップＳ１２０）。下限回転数Ｎｅｍｉｎは、実施例では、車速Ｖと下限回転数Ｎｅｍｉｎとの関係を予め定めて下限回転数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、車速Ｖが与えられると記憶したマップから対応する下限回転数Ｎｅｍｉｎを導出して設定するものとした。図４に下限回転数設定用マップの一例を示す。ここで、車速Ｖが大きいほど下限回転数Ｎｅｍｉｎを大きくするのは、車速Ｖが大きいほど加速時に大きなパワーが必要であることと、エンジン２２の回転数Ｎｅを増加するにはある程度の時間を要することと、に基づく。

続いて、車速Ｖを閾値Ｖｆｃおよび閾値Ｖｓと比較する（ステップＳ１３０）。ここで、閾値Ｖｆｃは、エンジン２２の燃料カットを中止してエンジン２２へ燃料を供給する車速として設定されるものであり、例えば３０ｋｍ／ｈや４０ｋｍ／ｈ，５０ｋｍ／ｈなどを用いることができる。また、閾値Ｖｓは、パワーモード時におけるエンジン２２の間欠運転を許可する車速として設定されるものであり、例えば１０ｋｍ／ｈや２０ｋｍ／ｈ，３０ｋｍ／ｈなどを用いることができる。なお、実施例では、閾値Ｖｆｃは、図４に示すように、下限回転数Ｎｅｍｉｎがアイドル回転数Ｎｉｄｌｅに至ったあとの車速に設定されている。

車速Ｖが閾値Ｖｆｃ以上であると判定されたときには、エンジン２２の燃料供給を停止するための燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１４０）。燃料カット指令を受信したエンジンＥＣＵ２４はエンジン２２における燃料噴射制御等を停止する。続いて、設定したエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎ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Ｓ１５０）。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。図５に車速Ｖが閾値Ｖｆｃ以上のときの動力分配統合機構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の一例を示す。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に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ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。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*＝Nemin・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …（１）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt …（２）

次に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ２１０）、要求トルクＴｒ＊に設定したトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（５）により計算し（ステップＳ２２０）、設定した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（６）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２３０）。

Tm2min＝(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tm2max＝(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)
Tm2*＝max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (6)

こうして設定されたモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、アクセルオフ時駆動制御ルーチンを終了する。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。こうした制御により、エンジン２２を下限回転数Ｎｅｍｉｎでモータリングしながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行することができる。この結果、アクセルペダル８３が踏み込まれたときには、迅速にエンジン２２から必要なパワーを出力してアクセルペダル８３の踏み込みに応じたトルクを出力して加速することができる。

ステップＳ１３０で車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満で閾値Ｖｓ以上であると判定されたときには、エンジン２２が下限回転数Ｎｅｍｉｎで自立運転するよう自立運転指令をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１６０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ１７０）、上述のステップＳ２１０〜Ｓ２４０の処理を実行して、アクセルオフ時駆動制御ルーチンを終了する。自立運転指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が下限回転数Ｎｅｍｉｎ（実施例の場合にはアイドル回転数Ｎｉｄｌｅ）で自立運転するよう吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。こうした制御により、エンジン２２を下限回転数Ｎｅｍｉｎ（アイドル回転数Ｎｉｄｌｅ）で自立運転させながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力して走行することができる。このように車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満で閾値Ｖｓ以上のときにはエンジン２２を自立運転させるから、エンジン２２をモータリングする場合に比して、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が著しく低下するのを抑制することができる。図６に車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満で閾値Ｖｓ以上のときの動力分配統合機構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の一例を示す。

ステップＳ１３０で車速Ｖが閾値Ｖｓ未満であると判定されたときには、他のエンジン２２を間欠運転する際の運転継続条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ１８０）、運転継続条件が成立しているときには、車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満で閾値Ｖｓ以上のときと同様に、エンジン２２を下限回転数Ｎｅｍｉｎで自立運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力する処理（ステップＳ１６０，Ｓ１７０，Ｓ２１０〜Ｓ２４０）を実行し、運転継続条件が成立していないときには、エンジンＥＣＵにエンジン２２の運転を停止するエンジン停止指令を送信すると共に（ステップＳ１９０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２００）、ステップＳ２１０〜Ｓ２４０の処理を実行してアクセルオフ時駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、パワーモードが選択されているときでもエンジン２２を間欠運転することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、パワーモードが選択されて走行している最中にアクセルオフされたときには、車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満に至るまではエンジン２２への燃料供給を停止（燃料カット）して車速Ｖに基づく下限回転数Ｎｅｍｉｎでエンジン２２が回転するようモータＭＧ１によりモータリングし、車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満に至った以降はエンジン２２への燃料供給を再開して車速Ｖに基づく下限回転数Ｎｅｍｉｎでエンジン２２を自立運転するから、加速要求時に迅速にエンジン２２から動力を出力する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、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が著しく低下するのを抑制することができる。しかも、車速Ｖが閾値Ｖｓ未満に至ったときにはエンジン２２の間欠運転を許可するから、パワーモードが設定されているときでもエンジン２２を間欠運転することができ、燃費を向上させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満に至るまではエンジン２２への燃料供給を停止して車速Ｖに基づく下限回転数Ｎｅｍｉｎでエンジン２２が回転するようモータＭＧ１によりモータリングし、車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満に至った以降はエンジン２２への燃料供給を再開して車速Ｖに基づく下限回転数Ｎｅｍｉｎでエンジン２２を自立運転するものとしたが、エンジン２２のモータリングと自立運転との切り替えにヒステリシスを持たせるものとしてもよい。この場合、エンジン２２の間欠運転を許可する閾値Ｖｓについてもヒステリシスを持たせるものとしてもよい。ヒステリシスをもってエンジン２２のモータリングと自立運転とを切り替えたりヒステリシスをもってエンジン２２の間欠運転を許可したり禁止する際の車速Ｖと閾値との関係の一例を図７に示す。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが閾値Ｖｓ未満に至ったときにエンジン２２の間欠運転を許可するものとしたが、パワーモードのときにはエンジン２２の間欠運転を許可しない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、車速Ｖが大きいほど大きな下限回転数Ｎｅｍｉｎが設定されるものとしたが、車速Ｖに無関係に一定の下限回転数Ｎｅｍｉｎが設定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、走行モードとして通常モードとパワーモードとの二つの走行モードを設定するものとしたが、通常モードやパワーモード以外のたの同行モードを設定することができるものであっても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により減速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

ここで、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「内燃機関」に相当し、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とが「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、車速センサ８８が「車速検出手段」に相当し、走行モード設定スイッチ８９が「モード切替スイッチ」に相当し、車速Ｖに基づいて下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定する図２のアクセルオフ時駆動制御ルーチンのステップＳ１２０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「下限回転数設定手段」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２ａに要求される要求トルクを設定する図２のアクセルオフ時駆動制御ルーチンのステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、走行モード設定スイッチ８９によりパワーモードが設定されて走行している最中にアクセルオフされたときには車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満に至るまではエンジン停止指令をエンジンＥＣＵ２４に送信してエンジン２２の燃料カットを伴って車速Ｖに基づく下限回転数Ｎｅｍｉｎでエンジン２２をモータＭＧ１によりモータリングすると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力するようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信し、車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満に至った以降はエンジン自立運転指令をエンジンＥＣＵ２４に送信してエンジン２２が下限回転数Ｎｅｍｉｎで自立運転すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力するようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する図２のアクセルオフ時駆動制御ルーチンのステップＳ１３０〜Ｓ２４０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０とエンジン停止指令やエンジン自立運転指令に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。また、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。更に、対ロータ電動機２３０も「電力動力入出力手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とを組み合わせたものや対ロータ電動機２３０に限定されるされるものではなく、車輪に接続された駆動軸に接続されると共に駆動軸とは独立に回転可能に内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って駆動軸と出力軸とに動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、走行用の動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、電力動力入出力手段および電動機と電力のやり取りが可能であれば如何なるものとしても構わない。「車速検出手段」としては、車速センサ８８に限定されるものではなく、駆動輪や従動輪に取り付けられた車輪速センサからの信号に基づいて演算するものなど、車速を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「モード切替スイッチ」としては、走行モード設定スイッチ８９に限定されるものではなく、比較的燃費を優先して走行する通常走行モードと通常走行モードに比して燃費は低下するがパワーを迅速に出力して走行することができるパワー優先モードとを切り替え可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「下限回転数設定手段」としては、車速に基づいて内燃機関の回転数を設定するものであれば如何なる形式のものであっても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいてリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Ａｃｃだけに基づいて要求トルクを設定するものや走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定するものなど、走行に要求される要求駆動力を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、走行モード設定スイッチ８９によりパワーモードが設定されて走行している最中にアクセルオフされたときには車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満に至るまではエンジン２２の燃料カットを伴って車速Ｖに基づく下限回転数Ｎｅｍｉｎでエンジン２２をモータＭＧ１によりモータリングすると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力するようモータＭＧ１，ＭＧ２，エンジン２２を制御し、車速Ｖが閾値Ｖｆｃ未満に至った以降はエンジン２２が下限回転数Ｎｅｍｉｎで自立運転すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力するようモータＭＧ１，ＭＧ２，エンジン２２を制御するものに限定されるものではなく、パワー優先モードが設定されて走行している最中にアクセルオフされたときには、、車速が所定車速以上のときには内燃機関への燃料供給を停止した状態で内燃機関が下限回転数で回転すると共に要求駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、車速が所定車速未満のときには内燃機関が回転数で自立運転すると共に要求駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。

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最良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最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

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により実行されるアクセルオフ時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。 下限回転数設定用マップの一例を示す説明図である。 車速Ｖが閾値Ｖｆｃ以上のときの動力分配統合機構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の一例を示す説明図である。 車速Ｖが閾値Ｖｆｃより小さく閾値Ｖｓ以上のときの動力分配統合機構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の一例を示す説明図である。 車速Ｖに対してエンジン２２の運転状態を切り替える様子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、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 走行モード設定スイッチ、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、
   車輪に接続された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
   走行用の動力を入出力する電動機と、
   前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりを行う蓄電手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、
   比較的燃費を優先して走行する通常走行モードと該通常走行モードに比して燃費は低下するがパワーを迅速に出力して走行することができるパワー優先モードとを切り替えて設定するモード切替スイッチと、
   前記モード切替スイッチにより前記パワー優先モードが設定されたときに前記検出された車速に基づいて前記内燃機関の下限回転数を設定する下限回転数設定手段と、
   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、
   前記モード切替スイッチにより前記パワー優先モードが設定されて走行している最中にアクセルオフされたとき、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への燃料供給を停止した状態で前記内燃機関が前記設定された下限回転数で回転すると共に前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記検出された車速が前記所定車速未満のときには前記内燃機関が前記設定された下限回転数で自立運転すると共に前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
   を備えるハイブリッド車。
2. 前記制御手段は、前記検出された車速が前記所定車速より小さい停止車速未満のときには前記内燃機関の運転を停止した状態で前記設定された要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である請求項１記載のハイブリッド車。
3. 前記下限回転数設定手段は、前記検出された車速が大きいほど大きくなる傾向に前記下限回転数を設定する手段である請求項１または２記載のハイブリッド車。
4. 前記制御手段は、前記所定車速としてヒステリシスをもった車速を用いて制御する手段である請求項１ないし３いずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車。
5. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と前記発電機の回転軸との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軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備える手段である請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車。
6. 内燃機関と、車輪に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、走行用の動力を入出力する電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりを行う蓄電手段と、比較的燃費を優先して走行する通常走行モードと該通常走行モードに比して燃費は低下するがパワーを迅速に出力して走行することができるパワー優先モードとを切り替えて設定するモード切替スイッチと、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
   前記モード切替スイッチにより前記パワー優先モードが設定されて走行している最中にアクセルオフされたとき、車速が所定車速以上のときには前記内燃機関への燃料供給を停止した状態で前記内燃機関が車速に基づいて設定される下限回転数で回転すると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、車速が前記所定車速未満のときには前記内燃機関が前記下限回転数で自立運転すると共に前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する、
   ハイブリッド車の制御方法。

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