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、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン22と、エンジン22を駆動制御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と、エンジン22のクランクシャフト26にキャリアが接続されると共に駆動輪38a,38bにデファレンシャルギヤ37を介して連結された駆動軸36にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ30と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されたモータMG1と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸36に接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2を駆動するためのインバータ41,42と、インバータ41,42を制御することによってモータMG1,MG2を駆動制御するモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40と、インバータ41,42を介してモータMG1,MG2と電力をやりとりする例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ50と、バッテリ50を管理するバッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット(以下、HVECUという)70と、地図データを用いて走行ルートを設定すると共に設定した走行ルートのルート案内を行なうナビゲーション装置90と、を備える。
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や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の運転状態を検出する各種センサから信号、例えば、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からのクランクポジションθcrやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Tw,燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Pin,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカムポジションθca,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ポジションSP,吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Qa,同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ta,排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比AF,同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号O2などが入力ポートを介して入力されており、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号や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制御信号,吸気バルブの開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構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。また、エンジンECU24は、HVECU70と通信しており、HVECU70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HVECU70に出力する。なお、エンジンECU24は、クランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号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も演算している。
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や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からの回転位置θm1,θm2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ポートを介して入力されており、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。また、モータECU40は、HVECU70と通信しており、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の運転状態に関するデータをHVECU70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も演算している。
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や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Vbやバッテリ50の出力端子に接続された電力ライン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Ib,バッテリ50に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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HVECU70に送信する。また、バッテリECU52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Ibの積算値に基づいてそのときのバッテリ50から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合(バッテリ50の蓄電量の全容量に対する割合)である蓄電割合SOCを演算したり、演算した蓄電割合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を演算したりしている。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の蓄電割合SOCに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
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や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、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号やシフトレバー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,モータMG2からのトルクの出力と出力停止とを繰り返して走行するモータ間欠運転モードによる走行を指示する指示スイッチ89からの信号などが入力ポートを介して入力されている。HVECU70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ると共に、道路の位置や距離,勾配,標高などの道路データと施設の位置や種類などの施設データとを含む地図データを用いて走行ルートの設定や案内を行なうナビゲーション装置90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,ナビゲーション装置90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36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駆動軸36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の基本的な運転制御としては、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プラネタリギヤ30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されて駆動軸36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プラネタリギヤ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駆動軸36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駆動軸36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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン22の運転を伴って要求動力が駆動軸36に出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
エンジン運転モードでは、HVECU70は、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と車速センサ88からの車速Vとに基づいて駆動軸36に出力すべき要求トルクTr*を設定し、設定した要求トルクTr*に駆動軸36の回転数Nr(例えば、モータMG2の回転数Nm2や車速Vに換算係数を乗じて得られる回転数)を乗じて走行に要求される走行用パワーPdrv*を計算すると共に計算した走行用パワーPdrv*からバッテリ50の蓄電割合SOCに基づいて得られるバッテリ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)を減じてエンジン22から出力すべきパワーとしての要求パワーPe*を設定する。そして、要求パワーPe*を効率よくエンジン22から出力することができるエンジン22の回転数NeとトルクTeとの関係としての動作ライン(例えば燃費最適動作ライン)を用いてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定し、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で、エンジン22の回転数Neが目標回転数Ne*となるようにするための回転数フィードバック制御によってモータMG1から出力すべきトルクとしてのトルク指令Tm1*を設定すると共にモータMG1をトルク指令Tm1*で駆動したときにプラネタリギヤ30を介して駆動軸36に作用するトルクを要求トルクTr*から減じてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、設定した目標回転数Ne*と目標トルクTe*とについてはエンジンECU24に送信し、トルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによってエンジン22が運転されるようエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行ない、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータ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。
モータ運転モードでは、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸36に出力すべき要求トルクTr*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定する共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータECU40に送信する。そして、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータ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。
次に、実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にモータMG2からのトルクの出力と出力停止とを繰り返して走行するモータ間欠運転モードによる走行(以下、モータ間欠運転走行ともいう)を行なう際の動作について説明する。図2は、HVECU70により実行されるモータ間欠運転走行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、モータ間欠運転モードによる走行を開始する所定の開始条件が成立したときに実行される。所定の開始条件は、実施例では、モータ運転モードのときに車速センサ88からの車速Vの変動量が車速Vの安定を示す所定範囲内にある状態で指示スイッチ89がオンとされる等の条件を用いるものとした。
モータ間欠運転走行制御ルーチンが実行されると、HVECU70は、まず、エンジン22の運転が停止されている状態を保持するよう制御信号をエンジンECU24に送信し(ステップS100)、車速センサ88からの車速Vを入力すると共に入力した車速Vを開始時車速V1として設定する処理を実行する(ステップS110)。制御信号を受信したエンジンECU24は、エンジン22の運転を停止した状態が保持されるよう燃料噴射制御や点火制御などのエンジン22の運転制御を停止した状態を保持する。
続いて、設定した開始時車速V1に基づいて、モータ間欠運転モードによる走行を行なう際の上限車速Vmaxと下限車速Vminとを設定するための制御車速幅ΔVを設定し(ステップS120)、設定した制御車速幅ΔVと開始時車速V1とを用いて次式(1)および式(2)により上限車速Vmaxと下限車速Vminとを設定する(ステップS130)。制御車速幅ΔVは、実施例では、開始時車速V1と制御車速幅ΔVとの関係を予め定めて制御車速幅設定用マップとして図示しないROMに記憶しておき、開始時車速V1が与えられると記憶したマップから対応する制御車速幅ΔVを導出して設定するものとした。制御車速幅設定用マップでは、実施例では、比較的低速で走行しているときには車両の減速と加速とが繰り返される車速幅が大きい(広い)と運転者などに違和感を与えやすくなることなどを考慮して、予め実験などにより開始時車速V1が高いほど大きくなる傾向に(開始時車速V1が低いほど小さくなる傾向に)制御車速幅ΔVが定められているものとした。
Vmax = V1 + ΔV/2 (1)
Vmin = V1 - ΔV/2 (2)
次に、設定した開始時車速V1に基づいて、モータ間欠運転モードにおいてモータMG2からトルクを出力する際のモータMG2の出力トルクである間欠運転用トルクTm2onを設定する(ステップS140)。間欠運転用トルクTm2onは、実施例では、開始時車速V1と間欠運転用トルクTm2onとの関係を予め定めて間欠運転用トルク設定用マップとして図示しないROMに記憶しておき、開始時車速V1が与えられると記憶したマップから対応する間欠運転用トルクTm2onを導出して設定するものとした。間欠運転用トルク設定用マップでは、実施例では、車速Vが高いと車両の走行抵抗が大きくなることなどを考慮して、モータ間欠運転モードによる走行をある程度継続することができるように、予め実験などにより開始時車速V1が高いほど大きくなる傾向に(開始時車速V1が低いほど小さくなる傾向に)間欠運転用トルクTm2onが定められているものとした。実施例の間欠運転用トルクTm2onは、より具体的には、開始時車速V1で定速走行するのに必要な駆動軸36へのトルクより大きいトルクとすることによって、モータMG2を比較的効率よく駆動するものとした。これは、実施例では、走行用の動力を入出力するモータMG2の体格は比較的大きいことから比較的大きいトルクを出力する方がモータMG2の効率がよくなる傾向があることに基づく。
こうして上下限車速Vmax,Vminや間欠運転用トルクTm2onを設定すると、モータ間欠運転モードによる走行を終了する所定の解除条件が成立しているか否かを判定し(ステップS150)、所定の解除条件が成立しているときには、本ルーチンを終了する。所定の解除条件は、実施例では、指示スイッチ89がオフされる条件やブレーキオンされる条件などの複数の条件のうちいずれか1つが成立する条件を用いるものとした。
所定の解除条件が成立していないときには、車速センサ88からの車速Vやバッテリ50の蓄電割合SOC,設定された走行ルートにおいて今後ある程度の下り坂が有ると予測されるか否かを示す下り坂予測フラグFdなど、制御に必要なデータを入力する(ステップS160)。ここで、バッテリ50の蓄電割合SOCは、電流センサにより検出された充放電電流Ibの積算値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。下り坂予測フラグFdは、実施例では、ナビゲーション装置90により設定された走行ルートを表す地図データ(道路データ)や、図示しない高度道路交通システムから得られる今後走行すると推定される走行ルートの情報などに基づいて、モータ間欠運転モードによる走行を終了した以降の走行時に所定勾配以上かつ所定距離以上の下り坂が有るためにバッテリ50の蓄電量の回復が予測されるときに値1が設定され、こうした下り坂が無いためにバッテリ50の蓄電量の回復が予測されないときに値0が設定されるフラグであり、図示しないフラグ設定ルーチンにより設定されたものを入力するものとした。
続いて、本ルーチンでモータMG2からトルクを出力するときに値1が設定されると共にモータMG2からのトルクの出力を停止するときに値0が設定されるモータ間欠フラグFmを調べ(ステップS170)、モータ間欠フラグFmが値0のときには、車両の慣性力により惰性で走行しているか又は本ルーチンを実行開始した直後の初期値(値0)であると判断し、入力した車速Vが設定した下限車速Vminより高いか否かを判定する(ステップS180)。
車速Vが下限車速Vminより高いときには、車両の慣性力による走行を継続すると判断し、モータMG2から出力すべきトルクとしてのトルク指令Tm2*に値0を設定する(ステップS190)。さらに、バッテリ50の蓄電割合SOCが予め定められた閾値Sref未満であるか否かの判定と(ステップS200)、下り坂予測フラグFdが値1であるか否かの判定と(ステップS210)を行ない、バッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref以上であるか、または、蓄電割合SOCが閾値Sref未満であっても下り坂予測フラグFdが値1であるときには、モータMG1の駆動により電力消費してもよいと判断し、モータMG1から出力すべきトルクとしてのトルク指令Tm1*に値0未満のトルク(負側のトルク)として予め定められた車速低下抑制トルクTm1setを設定する(ステップS260)。一方、バッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref未満であり且つ下り坂予測フラグFdが値0であるときには、モータMG1の駆動により電力消費すべきでないと判断し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定する(ステップS270)。
ここで、車速低下抑制トルクTm1setは、実施例では、運転停止されているエンジン22が逆回転しない範囲内で車両を加速させることのない(車両の走行に対する抵抗に相当するトルクより小さい)大きさのトルクとして予め実験などにより定められた一定のトルクを用いるものとした。また、閾値Srefは、モータMG1から車速低下抑制トルクTm1setを出力して電力消費すると、エンジン22の運転(燃焼消費)を伴うモータMG1による発電によりバッテリ50の蓄電割合SOCを増加させる必要性が高くなるなど、モータ間欠運転モードによる走行を終了した後のエンジン運転モードやモータ運転モードによる走行時も含めて車両のエネルギ効率が低下すると予測されるか否かを判定するためのものであり、予め実験などにより求められたもの(例えば、50%や60%など)を用いるものとした。下り坂予測フラグFdが値1のときに、モータMG1の駆動により電力消費してもよいと判断するのは、今後の下り坂の走行時にモータMG2による電力回生によってバッテリ50の蓄電量の回復が予測されるためである。したがって、バッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref未満であり且つ下り坂予測フラグFdが値0である条件は、今後の走行によってバッテリ50の蓄電量(蓄電割合SOC)の回復が予測されない所定の予測条件ということができると共に、モータMG1から車速低下抑制トルクTm1setを出力すると車両のエネルギ効率が低下すると予測される所定の予測条件ということができる。
こうしてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS280)、ステップS150の解除条件の判定処理に戻る。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータ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、本ルーチンの実行を開始した直後には、所定の予測条件の成否に応じてモータMG1からの負側の車速低下抑制トルクTm1setを出力すると共に車速低下抑制トルクTm1setに対応するトルクを駆動軸36に作用させながら、モータMG2からのトルクの出力を停止した状態で主に車両の慣性力による走行を開始することができる。図3に、モータMG1からの負側のトルクの出力を伴ってモータMG2からのトルクの出力を停止した状態で走行するときのプラネタリギヤ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であるサンギヤの回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Ne(図3では値0)であるキャリアの回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2即ちリングギヤの回転数Nrを示す。R軸上の太線矢印は、モータMG1から出力されたトルクTm1が駆動軸36に作用するトルクを示す。
ステップS180で車速Vが下限車速Vmin以下のときには、車両の慣性力を伴う走行によって減速するのを終了してモータMG2からのトルクにより加速すると判断し、モータ間欠フラグFmに値1を設定し(ステップS220)、モータMG2のトルク指令Tm2*に間欠運転用トルクTm2onを設定すると共に(ステップS240)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し(ステップS270)、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS280)、ステップS150の解除条件の判定処理に戻る。こうした制御により、モータMG2を比較的効率よく駆動可能なトルクとしてモータMG2から間欠運転用トルクTm2onを出力して加速する走行を行なうことができる。図4に、モータMG2からトルクを出力して走行するときのプラネタリギヤ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。R軸上の太線矢印は、モータMG2から駆動軸36に出力されるトルクTm2を示す。
こうしてモータMG2からトルクの出力による走行を開始すると、ステップS170では値1と判定されるから、車速Vが上限車速Vmax未満であるか否かを判定し(ステップS230)、車速Vが上限車速Vmax未満のときには、モータMG2からのトルクの出力による走行を継続すると判断し、モータMG2のトルク指令Tm2*に間欠運転用トルクTm2onを設定すると共に(ステップS240)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し(ステップS270)、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS280)、ステップS150の処理に戻る。
ステップS230で車速Vが上限車速Vmax以上のときには、モータMG2からのトルクの出力により加速するのを終了して車両の慣性力を伴う走行を開始すると判断し、モータ間欠フラグFmに値0を設定し(ステップS250)、モータMG2に値0を設定すると共にバッテリ50の蓄電割合SOCと下り坂予測フラグFdとに応じてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定してモータECU40にトルク指令Tm1*,Tm2*を送信する処理を実行し(ステップS190〜S210,S260〜S280)、ステップS150の処理に戻る。こうした制御により、所定の解除条件が成立するまでは、モータMG2からのトルクの出力と出力停止とが制御車速幅ΔVの範囲内で繰り返されるように、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*の設定および送信処理が繰り返される。
図5は、モータ間欠運転モードで走行しているときの車速VとモータMG2からの出力トルクTm2とモータMG1からの出力トルクTm1との時間変化の様子の一例を示す説明図である。図5の例では、まず、所定の開始条件が成立すると(時刻t0)、モータMG2のトルクTm2は値0となると共に、バッテリ50の蓄電量(蓄電割合SOC)の回復が予測されない所定の予測条件が成立していない場合にはモータMG1のトルクTm1は値0未満の車速低下予測トルクTm1setとなり(時刻t0−t1)、モータMG1から負側の車速低下抑制トルクTm1setを出力しながら車両は主にその慣性力により減速走行する。続いて、車速Vが制御車速幅ΔVの下限車速Vminまで低下すると(時刻t1)、モータMG2のトルクTm2は間欠運転用トルクTm2onとなると共に、モータMG1のトルクTm1は値0となり(時刻t1−t2)、車両はモータMG2からのトルクTm2により加速走行する。次に、車速Vが制御車速幅ΔVの上限車速Vmaxまで上昇すると(時刻t2)、車両は減速走行し(時刻t2−t3)、その後、制御車速幅ΔVの範囲内で加速走行(時刻t3−t4)と減速走行(時刻t4−t5)とを繰り返すことになる。
このように、実施例では、モータ間欠運転モードによる走行に際して加速走行するときには、モータMG2を比較的効率よく駆動可能な間欠運転用トルクTm2onをモータMG2から出力して走行するから、車両のエネルギ効率の向上を図りながらモータ間欠運転モードによる走行を行なうことができる。また、モータ間欠運転モードによる走行に際して車両の慣性力を伴って走行するときには、モータMG1から負側の車速低下抑制トルクTm1setを出力して走行する、即ち、プラネタリギヤ30により正負を反転させた駆動側(正側)のトルクを駆動軸36に出力するから、車両の慣性力を伴って走行(減速走行)する距離や時間をより長くすることができる。しかも、この減速走行をする際に、モータMG1から車速低下抑制トルクTm1setを出力すると車両のエネルギ効率が低下すると予測される所定の予測条件として、バッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref未満であり且つ下り坂予測フラグFdが値0の条件が成立しているときには、モータMG1から車速低下抑制トルクTm1setを出力しないから、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、モータMG2からのトルクの出力と出力停止とを繰り返して制御車速幅ΔVの範囲内で走行するモータ間欠運転走行を行なう際に、モータMG2からのトルクの出力停止中にはモータMG1から車速の低下を抑制する方向の車速低下抑制トルクTm1setが出力されて走行するようモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してモータMG1,MG2を制御するから、モータ間欠運転走行を行なう際のモータMG2からのトルクの出力停止中に、車速Vの低下を抑制することができ、モータMG2からのトルクの出力停止中に車両の慣性力を伴って走行する距離や時間をより長くすることができる。この結果、モータ間欠運転走行に際して、車速Vの低下と上昇とが繰り返される頻度が低くなるから、例えば、こうした頻度が高いことにより運転者や乗員に違和感を与えるなどの不都合を抑制することができる。
また、実施例のハイブリッド自動車20では、モータ間欠運転走行を行なう際に、モータMG1から車速低下抑制トルクTm1setを出力すると車両のエネルギ効率が低下すると予測される所定の予測条件として、バッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref未満であり且つ下り坂予測フラグFdが値0の条件が成立しているときには、モータMG2からのトルクの出力停止中にモータMG1からトルクが出力されないよう制御するから、モータ間欠運転走行を行なう際のモータMG2からのトルクの出力停止中に、モータMG1から車速低下抑制トルクTm1setを出力することによって、車両のエネルギ効率が低下す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、モータMG1から出力する車速低下抑制トルクTm1setは、予め定められた一定のトルクを用いるものとしたが、例えば開始時車速V1が高いほど絶対値として大きくなる傾向の値0未満のトルクなど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、制御車速幅ΔVは、開始時車速V1に基づいて設定するものとしたが、例えば予め定められた一定の車速幅など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、モータMG2から出力する間欠運転用トルクTm2onは、開始時車速V1が高いほど大きくなる傾向のトルクを用いるものとしたが、例えば予め定められた一定のトルクなど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、モータ間欠運転走行を行なう際に所定の予測条件が成立しているときには、モータMG2からのトルクの出力停止中にモータMG1からトルクが出力されないようにするものとしたが、モータMG2からのトルクの出力停止中にモータMG1から車速低下抑制トルクTm1setを制限したトルク(例えば、車速低下抑制トルクTm1setより絶対値が小さい値0未満のトルクや、車速Vが下限車速Vminより若干高い車速Vmin2になるまでは車速低下抑制トルクTm1setとすると共にその後に車速Vが下限車速Vminになるまでは値0のトルクとすることにより車速低下抑制トルクTm1setの出力を時間的に制限したトルクなど)が出力されるように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MG1から車速低下抑制トルクTm1setを出力すると車両のエネルギ効率が低下すると予測される所定の予測条件として、バッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref未満であり且つ下り坂予測フラグFdが値0の条件を用いるものとしたが、バッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref未満の条件のみを用いるものとしたり、下り坂予測フラグFdが値0の条件のみを用いるものとしてもよい。また、下り坂予測フラグFdが値0の条件、即ち、今後下り坂を走行することによりバッテリ50の蓄電量が回復することが予測されない条件に代えて、今後(モータ間欠運転モードによる走行を終了した以降)の走行時に交差点などでブレーキが踏まれることにより(モータMG2で電力回生して)バッテリ50の蓄電量が回復することが予測されない条件などを用いるものとしてもよい。なお、交差点でブレーキが踏まれるか否かは、ナビゲーション装置90の地図データや高度道路交通システムから得られる走行ルートの情報などに基づいて判定することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の運転が停止された状態でモータ間欠運転走行を行なうものとしたが、エンジン22が所定の目標状態(例えば、エンジン22のアイドル回転数Nidlでアイドル運転する状態など)で運転された状態でモータ間欠運転走行を行なうものとしてもよい。この場合でも、モータ間欠運転走行に際してモータMG2からのトルクの出力を停止するときにはモータMG1から車速低下抑制トルクTm1setを出力し、モータ間欠運転走行に際してモータMG2からトルクを出力するときにはモータMG1からのトルクの出力を停止してモータMG2から間欠運転用トルクTm2onを出力するものとしてもよい。図6に、この変形例において、モータMG1からの負側のトルクの出力を伴ってモータMG2からのトルクの出力を停止した状態で走行するときのプラネタリギヤ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。
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の運転が停止された状態でモータ間欠運転走行を行なうものとしたが、モータ間欠運転走行に際してモータMG2からのトルクの出力を停止するときにはエンジン22の運転を停止すると共に、モータ間欠運転走行に際してモータMG2からのトルクを出力するときにはエンジン22を始動して所定の目標状態(例えば、エンジン22のアイドル回転数Nidlでアイドル運転する状態やアイドル回転数Nidl以上の所定の目標回転数で僅かにトルクを出力する状態,エンジン22を効率よく運転する運転ポイントで運転する状態など)で運転するものとしてもよい。この場合でも、実施例と同様に、モータ間欠運転走行に際してモータMG2からのトルクの出力を停止するときにはモータMG1から車速低下抑制トルクTm1setを出力し、モータ間欠運転走行に際してモータMG2からトルクを出力するときにはモータMG1からのトルクの出力を停止して(若しくは、モータMG1からはエンジン22の僅かなトルクに対応する僅かな負側のトルクを出力したり、モータMG1からはエンジン22を効率のよい運転ポイントの回転数で回転するようにするための回転数フィードバック制御に基づくトルクを出力して)モータMG2から間欠運転用トルクTm2onを出力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からの動力を駆動軸36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からの動力を駆動軸36が接続された車軸(駆動輪38a,38bが接続された車軸)とは異なる車軸(図7における車輪39a,39b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「プラネタリギヤ」に相当し、モータMG2が「第2モータ」に相当し、バッテリ50が「バッテリ」に相当し、モータ間欠運転モードにより走行する際にモータMG2からのトルクの出力停止中となるモータ間欠フラグFmが値0のときにモータMG2のトルク指令Tm2*に値0を設定すると共に所定の予測条件の成否に応じてモータMG1のトルク指令Tm1*に車速低下抑制トルクTm1setを設定して各設定値を送信する図2のモータ間欠運転走行制御ルーチンを実行するHVECU70とトルク指令Tm1*,Tm2*でモータMG1,MG2を制御するモータECU40との組み合わせが「モータ間欠制御手段」に相当する。
ここで、「エンジン」としては、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン22に限定されるものではなく、水素エンジンなど他のタイプのエンジンであっても構わない。「第1モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など他のタイプのモータであっても構わない。「プラネタリギヤ」としては、プラネタリギヤ30に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて4以上の軸に接続されるものなど、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第1モータの回転軸との3軸に3つの回転要素が接続されたものであれば如何なるものとしても構わない。「第2モータ」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、駆動軸に回転軸が接続されたものであれば、誘導電動機など他のタイプのモータであっても構わない。「バッテリ」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ50に限定されるものではなく、第1モータおよび第2モータと電力をやりとるするものであれば、ニッケル水素二次電池やその他のタイプの二次電池として構成されたバッテリであっても構わない。「モータ間欠制御手段」としては、HVECU70とモータECU40との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ものとしても構わない。また、「モータ間欠制御手段」としては、モータ間欠運転モードにより走行する際にモータMG2からのトルクの出力停止中となるモータ間欠フラグFmが値0のときにモータMG2のトルク指令Tm2*に値0を設定してモータMG2を制御すると共に所定の予測条件の成否に応じてモータMG1のトルク指令Tm1*に車速低下抑制トルクTm1setを設定してモータMG1を制御するものに限定されるものではなく、第2モータからのトルクの出力と出力停止とを繰り返して所定の車速幅の範囲内で走行する第2モータ間欠運転走行を行なう際に、第2モータからのトルクの出力停止中には第1モータから車速の低下を抑制する方向の車速低下抑制トルクが出力されて走行するよう第1モータと第2モータ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。