JP3998002B2 - ハイブリッド自動車およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、遊星歯車機構のキャリア，サンギヤ，リングギヤにそれぞれエンジン，ジェネレータ，駆動軸が接続されると共に駆動軸にモータが接続され、ジェネレータおよびモータと電力をやり取りするバッテリが設けられたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、アクセルペダルの操作量に応じて車両に要求される出力とエンジンの効率が最も高くなる動作ラインとの交点におけるポイント（回転数とトルク）をエンジンの動作点として設定して制御することにより、車両を効率よく運転することができるとしている。
特開２００３−１９９２０７号公報

上述のハイブリッド自動車では、アクセルペダルとブレーキペダルとが共に踏み込まれた状態でエンジンを動作させることについては何ら考慮されていない。低速走行時や発進時には、通常、エンジンの回転数が比較的低い状態にあり、この状態からアクセルペダルとブレーキペダルとを共に踏み込んでからアクセルペダルの踏み込みを維持しながらブレーキペダルのみを離したときの加速を得ようとしても車両の慣性重量に加えてエンジンの出力軸の回転慣性重量による走行抵抗により十分な加速性を得ることができない場合が生じる。一方、停車時には、エンジンからの動力によりジェネレータは発電するが回転数がゼロのモータは電力消費（損失分のみ消費）されないから、加速のためにエンジンからの動力を大きくするとバッテリに過充電や過大な電力による充電が生じる場合がある。

本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、こうした問題を解決し、アクセルとブレーキとが共にオン操作されたときの車両の加速性をより向上させることを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、アクセルとブレーキとが共にオン操作されたときの蓄電装置の過充電や過大な電力による充電を抑制することを目的の一つとする。

本発明のハイブリッド自動車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。

本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と車軸に接続された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
前記車軸または該車軸とは異なる車軸に動力を入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をやり取り可能な蓄電手段と、
前記車軸および／または該車軸とは異なる車軸に制動力を出力する制動力出力手段と、
少なくともアクセルとブレーキとが共にオン操作されたときを条件として、前記蓄電手段の入力制限の範囲内で前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、該設定した目標動力を出力可能な前記内燃機関の動作点のうち燃費よりも加速を優先した動作点を設定し、該設定した動作点で該内燃機関が運転されるよう該内燃機関を駆動制御すると共に前記ブレーキのオン操作に応じた制動力が出力されるよう前記制動力出力手段を駆動制御し、前記アクセルのオン操作が維持された状態で前記ブレーキがオン操作からオフ操作されたときに該アクセルのオン操作に基づく駆動力が前記車軸および／または該車軸とは異なる車軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御すると共に前記制動力の出力が解除されるよう前記制動力出力手段を駆動制御するアクセルブレーキオン操作時制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、少なくともアクセルとブレーキとが共にオン操作されたときを条件として、蓄電手段の入力制限の範囲内で内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、設定した目標動力を出力可能な動作点のうち燃費よりも加速を優先した動作点を設定し、設定した動作点で内燃機関が運転されるよう内燃機関を駆動制御すると共に前記ブレーキのオン操作に応じた制動力が出力されるよう前記制動力出力手段を駆動制御し、その後にアクセルのオン操作が維持された状態でブレーキがオン操作からオフ操作されたときにアクセルのオン操作に基づく駆動力が出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御すると共に前記制動力の出力が解除されるよう前記制動力出力手段を駆動制御する。従って、アクセルとブレーキとが共にオン操作された後のブレーキのオフ操作時の車両の加速性をより向上させることができる。また、蓄電手段の入力制限の範囲内で内燃機関を制御するから、蓄電手段の過充電や過大な電力による充電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自動車において、前記アクセルブレーキオン操作時制御手段による制御は、車速が略値０のときに行なわれる制御であるものとすることもできる。こうすれば、発進時の加速性を向上させることができる。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記アクセルブレーキオン操作時制御手段は、前記内燃機関の動作点として、燃費が良好となるように前記内燃機関を運転するための動作点よりも高い回転数の動作点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、内燃機関から駆動軸に駆動力が出力される際の内燃機関の回転上昇に伴って生じる慣性による抵抗を小さくできるから、アクセルとブレーキとが共にオン操作された後のブレーキのオフ操作時の車両の加速性をより向上させることができる。

さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記アクセルブレーキオン操作時制御手段は、前記内燃機関の動作点として、前記内燃機関から最大トルクを出力可能な回転数における動作点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、車両の加速性をさらに向上させることができる。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記アクセルブレーキオン操作時制御手段は、前記内燃機関の目標動力として、前記蓄電手段の入力制限の範囲内で前記内燃機関から出力可能な動力の最大値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、車両の加速性をさらに向上させることができる。

本発明のハイブリッド自動車において、前記制動力出力手段は、前記駆動軸を直接または間接に制動力を出力するブレーキ装置であるものとすることもできる。

本発明のハイブリッド自動車において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した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、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に伝達する対回転子電動機であるものとすることもできる。

本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸に接続された駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記車軸または該車軸とは異なる車軸に動力を入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をやり取り可能な蓄電手段と、前記車軸および／または該車軸とは異なる車軸に制動力を出力する制動力出力手段と、を備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）少なくともアクセルとブレーキとが共にオン操作されたときを条件として、前記蓄電手段の入力制限の範囲内で前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、該設定した目標動力を出力可能な前記内燃機関の動作点のうち燃費よりも加速を優先した動作点を設定し、該設定した動作点で該内燃機関が運転されるよう該内燃機関を駆動制御すると共に前記ブレーキのオン操作に応じた制動力が出力されるよう前記制動力出力手段を駆動制御し、
（ｂ）前記ステップ（ａ）の後に前記アクセルのオン操作が維持された状態で前記ブレーキがオン操作からオフ操作されたときに該アクセルのオン操作に基づく駆動力が前記車軸および／または該車軸とは異なる車軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御すると共に前記制動力の出力が解除されるよう前記制動力出力手段を駆動制御する
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車の制御方法によれば、少なくともアクセルとブレーキとが共にオン操作されたときを条件として、蓄電手段の入力制限の範囲内で内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、設定した目標動力を出力可能な動作点のうち燃費よりも加速を優先した動作点を設定し、設定した動作点で内燃機関が運転されるよう内燃機関を駆動制御すると共に前記ブレーキのオン操作に応じた制動力が出力されるよう前記制動力出力手段を駆動制御し、その後にアクセルのオン操作が維持された状態でブレーキがオン操作からオフ操作されたときにアクセルのオン操作に基づく駆動力が出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御すると共に前記制動力の出力が解除されるよう前記制動力出力手段を駆動制御する。従って、アクセルとブレーキとが共にオン操作された後のブレーキのオフ操作時の車両の加速性をより向上させることができる。また、蓄電手段の入力制限の範囲内で内燃機関を制御するから、蓄電手段の過充電や過大な電力による充電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、本発明の一実施形態としての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などが入力ポートを介して入力されており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、駆動輪６３ａ，６３ｂに取り付けられたブレーキ装置６５ａ，６５ｂの図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。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、特に発進時の動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される発進時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、車速Ｖが値０の状態でアクセルペダル８３が踏み込まれて車両の発進が要求されたたときに実行される。以下、停車中の状態からアクセルペダル８３が踏み込まれて車両が徐々に加速していく状態に至るのを順を追って説明する。

発進時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８３からのアクセル開度Ａｃｃやブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２の各回転数Ｎｅ，Ｎｍ１，Ｎｍ２，モータＭＧ２のトルク制限Ｔｌｉｍ，バッテリ５０の残容量ＳＯＣ，バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎなどのデータを入力する処理を行なう（ステップＳ１００）。ここで、回転数Ｎｅは、エンジン２２の回転数を検出する図示しない回転数センサにより検出されたものを入力するものとした。また、回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出された回転位置に基づいて演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。トルク制限Ｔｌｉｍは、モータＭＧ２やインバータ４２の温度に基づいて設定、例えば、モータＭＧ２やインバータ４２の温度が所定温度を上回ったときにモータＭＧ２の定格トルクの５０％や６０％の値として設定されたものを入力するものとした。残容量ＳＯＣは、電流センサにより検出されたバッテリ５０の充放電電流に基づいて演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０の残容量ＳＯＣや温度センサ５１により検出された電池温度に基づいて設定されたものを入力するものとした。なお、入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０に入力可能な電力の大きさが大きいほど小さくなるよう負の値として定めた。

各データを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰｒ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求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とが与えられると要求トルク設定用マップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出することにより設定するものとした。要求トルク設定用マップの一例を図３に示す。また、要求パワーＰｒ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じて導出したものを設定するものとした。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ＊は、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることにより求めることができる。

要求パワーＰｒ＊を設定すると、設定した要求パワーＰｒ＊に入力制限Ｗｉｎを減じたものにロス（Ｌｏｓｓ）を加えることによりエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１２０）。停車中はリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが値０であるから、ステップＳ１１０で設定される要求パワーＰｒ＊は値０となる。従って、停車中では、エンジン要求パワーＰｅ＊は、入力制限Ｗｉｎの絶対値にロスを加えたものが設定されることになる。

次に、車速Ｖが値０であるか否か、アクセル開度ＡｃｃがアクセルＯＮの状態であるか否か、ブレーキポジションＢＰがブレーキＯＮの状態であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。車速Ｖが値０でないときや、アクセル開度ＡｃｃがアクセルＯＮの状態でないとき、あるいはブレーキポジションＢＰがブレーキＯＮの状態でないときには、フラグＦの値を調べる（ステップＳ１４０）。ここで、フラグＦは、後述するストール発進の要求されたときにステップＳ１７０の処理に伴って値１が設定されるフラグであり、初期値としては値０が設定されている。フラグＦが値０のときには、通常の発進であると判断し、エンジン要求パワーＰｅ＊が一定の曲線とエンジン２２を効率よく運転できる燃費用動作ラインとの交点の回転数とトルクをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定して（ステップＳ１５０）、フラグＦを値０に設定する（ステップＳ１６０）。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図５に示す。

一方、車速Ｖが値０であり且つアクセル開度ＡｃｃがアクセルＯＮの状態であり且つブレーキポジションＢＰがブレーキＯＮの状態であると判定されると、いわゆるストール発進が要求されていると判断し、エンジン要求パワーＰｅ＊を出力可能なエンジン２２の運転ポイントのうちエンジン要求パワーＰｅ＊が一定の曲線と燃費用動作ラインとの交点の回転数よりも高い回転数の運転ポイントにおける回転数とトルクを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定して（ステップＳ１７０）、フラグを値１に設定する（ステップＳ１８０）。ストール発進が要求されたときに燃費に優先してエンジン２２の回転数を高い回転数に保持するのは、後にブレーキペダル８５が解除されたときの車両の発進時にエンジン２２からリングギヤ軸３２ａにトルクが出力されて加速する際のエンジン２２の回転上昇に伴う回転慣性重量による抵抗を小さくして、車両の加速性を向上させるためである。目標回転数Ｎｅ＊は、エンジン２２やモータＭＧ２により定めることができ、実施例では、エンジン２２の最大トルクＴｅｍａｘ発生時の回転数（例えば、３０００ｒｐｍ）Ｎｅｔｍａｘに設定した（図５参照）。目標トルクＴｅ＊は、エンジン要求パワーＰｅ＊を設定した目標回転数Ｎｅ＊で除して得られたものを設定した。

こうして目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊が設定されると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝ｋ・Ｖ）とに基づいてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ２００）。図６に、動力分配統合機構３０の各回転要素におけるトルクと回転数の力学的な関係を示す共線図を示す。図中、左のＳ軸はサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２の回転数（リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ）を示す。前述したように、サンギヤ３１の回転数はモータＭＧ１の回転数であり、キャリア３４の回転数はエンジン２２の回転数Ｎｅであるから、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒとに基づいてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定することができる。従って、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようフィードバック制御における関係式を用いてトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御すれば、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。

トルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものとの和を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除することによりモータＭＧ２から出力すべき仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定すると共に（ステップＳ２１０）、設定した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとステップＳ１００で入力したトルク制限Ｔｌｉｍとのうち小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ２２０）。

こうして目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，目標回転数Ｎｍ１＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊が設定されると、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信すると共に（ステップＳ２３０）、ブレーキポジションＢＰに応じたブレーキトルクでブレーキ装置６５ａ，６５ｂの図示しないアクチュエータを駆動制御して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊における運転ポイントで運転されるよう吸入空気量調節制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。また、目標回転数Ｎｍ１＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で運転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。停車時では、モータＭＧ２はその回転数が値０であるからトルクを出力しても損失（銅損）分以外のパワーは消費しない。従って、モータＭＧ１で発電された電力は、基本的には、モータＭＧ２の損失分を除いてすべてバッテリ５０に入力されることになる。このとき、エンジン要求パワーＰｅ＊は、入力制限Ｗｉｎの範囲内で定めているから、バッテリ５０に過充電や過大な電力による充電は生じない。

ステップＳ１３０で車速Ｖが値０でないと判定されたりブレーキポジションＢＰがブレーキＯＮの状態ではないと判定され、ステップＳ１４０でフラグＦが値１と判定されたときには、アクセルペダル８３とブレーキペダル８５が共に踏み込まれた状態からブレーキペダル８５のみが解除された状態であると判断し、ステップＳ１００で入力したエンジン２２の現在の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊を設定した目標回転数Ｎｅ＊で除したものを目標トルクＴｅ＊として設定し（ステップＳ１９０）、ステップＳ２００〜Ｓ２４０の処理を行なって、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ２４０の処理ではブレーキポジションＢＰがブレーキＯＮの状態ではない（ブレーキＯＦＦの状態である）から、ブレーキ装置６５ａ，６５ｂから出力されるブレーキトルクはゼロ、即ちブレーキ解除されることになり車両は発進する。このとき、エンジン２２は、エンジン２２の回転数がそのまま高回転に維持あるいは若干増加（図５の太線矢印参照）しながらリングギヤ軸３２ａに比較的大きなトルクが伝達されて車両が加速されることになるから、車両の加速の際のエンジン２２の回転上昇に伴う慣性による抵抗は小さなものとなり、十分な加速を得ることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、停車時にアクセルペダル８３とブレーキペダル８５が共にＯＮの状態のときに、ストール発進が要求されているとして、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎからエンジン２２から出力してもよいパワーをエンジン要求パワーＰｅ＊として設定すると共にこのエンジン要求パワーＰｅ＊と燃費用動作ラインとの交点における回転数よりも高い回転数の運転ポイントを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定してエンジン２２を運転するから、後にブレーキペダル８５のＯＮ状態が解除されたときにモータＭＧ２からのトルクの出力に加えてエンジン２２からリングギヤ軸３２ａにトルクが出力されて車両が加速する際のエンジン２２の回転上昇に伴う回転慣性重量に起因する走行抵抗を小さくでき、発進時の加速性をより向上させることができる。しかも、エンジン要求パワーＰｅ＊はバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内で設定されるから、バッテリ５０への過充電や過大な電力による充電を防止することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが値０であるとき、即ち発進時にアクセル開度ＡｃｃがアクセルＯＮの状態であり且つブレーキポジションＢＰがブレーキＯＮの状態であるときに燃費よりも加速を優先した運転ポイントをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定したが、車速Ｖに拘わらずアクセル開度ＡｃｃがアクセルＯＮの状態であり且つブレーキポジションＢＰがブレーキＯＮの状態であるときに燃費よりも加速を優先した運転ポイントをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定するものとしてもよい。このとき、エンジン２２の回転慣性重量による抵抗を小さくする回転数を考慮する他、その回転数でエンジン２２からリングギヤ軸３２ａに直接伝達できる駆動力の大きさも考慮して加速性を向上させることができる運転ポイントを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定すればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ブレーキポジションＢＰがブレーキＯＮの状態でないときの発進時には、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をエンジン要求パワーＰｅ＊と燃費用動作ラインとの交点における回転数に設定したが、目標回転数Ｎｅ＊としてブレーキポジションＢＰがブレーキＯＮの状態の発進時と同様の回転数に設定してもよいし、他の回転数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、発進時にエンジン要求パワーＰｅ＊としてバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの絶対値とロス（Ｌｏｓｓ）との和の値を設定したが、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内であれば如何なる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、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７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７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８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。

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。

本発明の一実施形態としての動力出力装置を搭載す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自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される発進時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン要求パワーＰｅ＊と燃費用動作ラインとに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。 ストール発進時にエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の各回転要素の力学的な関係を示す共線図である。 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，６４ａ，６４ｂ 駆動輪、６５ａ，６５ｂ，６６ａ，６６ｂ ブレーキ装置、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、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 (7)

1. 内燃機関と、
   該内燃機関の出力軸と車軸に接続された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
   前記車軸または該車軸とは異なる車軸に動力を入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をやり取り可能な蓄電手段と、
   前記車軸および／または該車軸とは異なる車軸に制動力を出力する制動力出力手段と、
   前記蓄電手段の残容量と前記蓄電手段の温度とに基づいて前記蓄電手段の入力制限を設定する入力制限設定手段と、
   車速が略値０のときにアクセルとブレーキとが共にオン操作されたときを条件として、前記設定された前記蓄電手段の入力制限の範囲内で前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、該設定した目標動力を出力可能な前記内燃機関の動作点のうち燃費が良好となるように前記内燃機関を運転するための動作点よりも高い回転数の動作点を設定し、該設定した動作点で該内燃機関が運転されるよう該内燃機関を駆動制御すると共に前記ブレーキのオン操作に応じた制動力が出力されるよう前記制動力出力手段を駆動制御し、前記アクセルのオン操作が維持された状態で前記ブレーキがオン操作からオフ操作されたときに該アクセルのオン操作に基づく駆動力が前記車軸および／または該車軸とは異なる車軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御すると共に前記制動力の出力が解除されるよう前記制動力出力手段を駆動制御するアクセルブレーキオン操作時制御手段と
   を備えるハイブリッド自動車。
2. 前記アクセルブレーキオン操作時制御手段は、前記内燃機関の回転数に対する最大トルクの関係としての最大トルクライン上のピークを示すときの回転数を前記内燃機関の動作点における回転数として設定する手段である請求項１記載のハイブリッド自動車。
3. 前記アクセルブレーキオン操作時制御手段は、前記内燃機関の目標動力として、前記蓄電手段の入出力制限の範囲内で前記内燃機関から出力可能な動力の最大値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自動車。
4. 前記制動力出力手段は、前記車軸および／または該車軸とは異なる車軸に直接または間接に制動力を出力するブレーキ装置である請求項１ないし３いずれか記載のハイブリッド自動車。
5. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した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、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項１ないし４いずれか記載のハイブリッド自動車。
6. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に伝達する対回転子電動機である請求項１ないし５いずれか記載のハイブリッド自動車。
7. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸に接続された駆動軸とに接続され電力と動力の
   入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記車軸または該車軸とは異なる車軸に動力を入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をやり取り可能な蓄電手段と、前記車軸および／または該車軸とは異なる車軸に制動力を出力する制動力出力手段と、を備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
   （ａ）前記蓄電手段の残容量と前記蓄電手段の温度とに基づいて前記蓄電手段の入力制限を設定し、
   （ｂ）車速が略値０のときにアクセルとブレーキとが共にオン操作されたときを条件として、前記設定された前記蓄電手段の入力制限の範囲内で前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、該設定した目標動力を出力可能な前記内燃機関の動作点のうち燃費が良好となるように前記内燃機関を運転するための動作点よりも高い回転数の動作点を設定し、該設定した動作点で該内燃機関が運転されるよう該内燃機関を駆動制御すると共に前記ブレーキのオン操作に応じた制動力が出力されるよう前記制動力出力手段を駆動制御し、
   （ｂ）前記ステップ（ａ）の後に前記アクセルのオン操作が維持された状態で前記ブレーキがオン操作からオフ操作されたときに該アクセルのオン操作に基づく駆動力が前記車軸および／または該車軸とは異なる車軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御すると共に前記制動力の出力が解除されるよう前記制動力出力手段を駆動制御する
   ハイブリッド自動車の制御方法。
   

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