(57)【要約】予め設定された第２モータジェネレータ作動禁止領域の上限回転速度Nmg2UL及び下限回転速度Nmg2LLからエンジン作動禁止領域の上限回転速度NengUL及び下限回転速度NengLLを設定し、予め設定された目標動作ラインから算出された目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動禁止領域内であると場合には、目標第２モータジェネレータ回転速度Nmg2tがモータ作動禁止領域外となるように目標エンジン動作点を補正する。目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動許可領域移動方向切替回転速度NengCD以上である場合には、エンジン回転速度Nengを増加させ、エンジン作動許可領域移動方向切替回転速度NengCD未満である場合には、エンジン回転速度Nengを減少させる。
2012111040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力とバッテリから電力が供給されるモータの出力とを用いて動力伝達系を介して車両を駆動するハイブリッド車両の駆動制御装置において、
前記エンジン及びモータの駆動状態を制御して車両走行中に前記モータの回転速度が０ｒｐｍ近傍に予め設定された範囲であるモータ作動禁止領域内になるときには当該モータの回転速度が当該領域外となるように目標エンジン回転速度と目標エンジントルクとからなる目標エンジン動作点を補正する駆動制御部を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項２】
前記駆動制御部は、前記モータ作動禁止領域の上限回転速度及び下限回転速度からエンジン作動禁止領域の上限回転速度及び下限回転速度を設定して予め設定された目標動作ラインから算出された目標エンジン回転速度が前記エンジン作動禁止領域内であると判定されたときには前記モータの目標回転速度が前記モータ作動禁止領域外となるように目標エンジン動作点を補正することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記目標エンジン動作点を補正する場合に前記エンジン及び前記動力伝達系の効率がよくなるように予め設定された前記目標動作ラインに近くなるように前記目標エンジン動作点を補正することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項４】
前記駆動制御部は、前記目標エンジン動作点を補正する場合にバッテリの入出力がバッテリ充電状態に応じた許容範囲内か判定して前記バッテリの入出力が許容範囲外であると判定された場合には前記バッテリの入出力許容範囲内となるように目標エンジントルクを設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項５】
前記駆動制御部は、前記エンジン作動禁止領域の上限回転速度と下限回転速度との間にエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度を設定していて前記目標エンジン回転速度が前記エンジン作動許可領域移動方向切替回転速度以上である場合にはエンジン回転速度を増加させる方向に目標エンジン回転速度を補正して前記目標エンジン回転速度がエンジン作動許可領域移動方向切替回転速度未満である場合にはエンジン回転速度を減少させる方向に目標エンジン回転速度を補正することを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項６】
前記駆動制御部は、予め設定された変化量制限量を超えないように目標エンジン回転速度を変化させると共に前記モータ回転速度が前記モータ作動禁止領域を通過するときには前記変化量制限量を前記モータ回転速度が前記モータ作動禁止領域を通過するとき以外のときよりも大きい値とすることを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項７】
２つの遊星歯車機構の夫々の回転要素を連結して４つの軸を有する動力分割合成機構を備え、
前記モータともう一つのモータとをバッテリに接続し、
共線図上で一方から順に前記もう一つのモータ、前記エンジン、駆動輪に接続された駆動軸、前記モータとなるように前記動力分割合成機構の４つの軸の夫々を前記もう一つのモータ、前記エンジン、前記駆動軸、前記モータの夫々に接続し、
前記駆動制御部は、車両に要求される目標駆動パワーから求めた目標エンジンパワーに応じて前記エンジンの作動状態を制御すると共に前記目標駆動パワーから目標エンジンパワーを減じた目標充放電パワーに応じて前記モータともう一つのモータの作動状態を制御することを特徴とする請求項２乃至６の何れか一項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項８】
前記請求項１乃至７の何れか一項に記載の駆動制御装置を備えたハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンとモータとを動力源として備えたハイブリッド車両の駆動制御装置に関し、特に目標とする駆動トルクを出力するために複数の動力源を制御するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの他にモータを動力源として搭載するハイブリッド車両としては、例えば下記特許文献１に記載されるようなものがある。この特許文献１に記載されるハイブリッド車両では、走行速度などの条件が満たされると、エンジンを停止させてモータのみで走行することで、燃費の向上を図ることができる。また、下記特許文献２に記載されるハイブリッド車両では、登坂路発進前にバッテリ充電量を低減させておき、登坂路発進時の大きなエンジントルクでモータが発電されてもバッテリが過充電にならないようにしている。【０００３】
また、下記特許文献３には、ハイブリッド車両に使用されるモータは、コギングトルクなどのトルクリプルが発生することが開示されている。そこで、下記特許文献４では、コギングトルクによる車両振動が生じる場合に、２つのモータの駆動状態を制御して車両振動を抑制防止する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３１１０３号公報
【特許文献２】特開２００９−２２０７８８号公報
【特許文献３】特開２００６−６７６６５号公報
【特許文献４】特開２００８−２６５５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献４によれば、２つのモータの駆動状態を制御することにより、コギングトルクによる車両振動を抑制防止することができるが、共線図上で一方から順にモータ、エンジン、駆動輪に接続された駆動軸、もう一つのモータとなるように接続された４つの軸を有する動力分割合成機構を備えたハイブリッド車両で、エンジンを運転しながらモータも駆動して走行する場合、所定の走行速度でモータの回転速度が０ｒｐｍ近傍となり、トルクリプルによって車両振動が発生してしまうという問題がある。【０００６】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、エンジン運転時のモータの回転速度が０ｒｐｍ近傍でのトルクリプルによる車両振動を抑制防止することが可能なハイブリッド車両の駆動制御装置及びハイブリッド車両を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、発明の実施態様は、エンジンの出力とバッテリから電力が供給されるモータの出力とを用いて動力伝達系を介して車両を駆動するハイブリッド車両の駆動制御装置において、前記エンジン及びモータの駆動状態を制御して車両走行中に前記モータの回転速度が０ｒｐｍ近傍に予め設定された範囲であるモータ作動禁止領域内になるときには当該モータの回転速度が当該領域外となるように目標エンジン回転速度と目標エンジントルクとからなる目標エンジン動作点を補正する駆動制御部を備える。【０００８】
また、前記駆動制御部は、前記モータ作動禁止領域の上限回転速度及び下限回転速度からエンジン作動禁止領域の上限回転速度及び下限回転速度を設定して予め設定された目標動作ラインから算出された目標エンジン回転速度が前記エンジン作動禁止領域内であると判定されたときには前記モータの目標回転速度が前記モータ作動禁止領域外となるように目標エンジン動作点を補正する。【０００９】
また、前記駆動制御部は、前記目標エンジン動作点を補正する場合に前記エンジン及び前記動力伝達系の効率がよくなるように予め設定された前記目標動作ラインに近くなるように前記目標エンジン動作点を補正する。
また、前記駆動制御部は、前記目標エンジン動作点を補正する場合にバッテリの入出力がバッテリ充電状態に応じた許容範囲内か判定して前記バッテリの入出力が許容範囲外であると判定された場合には前記バッテリの入出力許容範囲内となるように目標エンジントルクを設定する。【００１０】
また、前記駆動制御部は、前記エンジン作動禁止領域の上限回転速度と下限回転速度との間にエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度を設定していて前記目標エンジン回転速度が前記エンジン作動許可領域移動方向切替回転速度以上である場合にはエンジン回転速度を増加させる方向に目標エンジン回転速度を補正して前記目標エンジン回転速度がエンジン作動許可領域移動方向切替回転速度未満である場合にはエンジン回転速度を減少させる方向に目標エンジン回転速度を補正する。【００１１】
また、前記駆動制御部は、予め設定された変化量制限量を超えないように目標エンジン回転速度を変化させると共に前記モータ回転速度が前記モータ作動禁止領域を通過するときには前記変化量制限量を前記モータ回転速度が前記モータ作動禁止領域を通過するとき以外のときよりも大きい値とする。【００１２】
また、２つの遊星歯車機構の夫々の回転要素を連結して４つの軸を有する動力分割合成機構を備え、前記モータともう一つのモータとをバッテリに接続し、共線図上で一方から順に前記もう一つのモータ、前記エンジン、駆動輪に接続された駆動軸、前記モータとなるように前記動力分割合成機構の４つの軸の夫々を前記もう一つのモータ、前記エンジン、前記駆動軸、前記モータの夫々に接続し、前記駆動制御部は、車両に要求される目標駆動パワーから求めた目標エンジンパワーに応じて前記エンジンの作動状態を制御すると共に前記目標駆動パワーから目標エンジンパワーを減じた目標充放電パワーに応じて前記モータともう一つのモータの作動状態を制御する。
【発明の効果】
【００１３】
而して、発明の実施態様によれば、エンジン及びモータの駆動状態を制御するにあたり、車両走行中、モータの回転速度が０ｒｐｍ近傍に予め設定された範囲であるモータ作動禁止領域内になるときには、当該モータの回転速度が当該領域外となるように、目標エンジン回転速度と目標エンジントルクとからなる目標エンジン動作点を補正する。従って、モータの回転速度が０ｒｐｍ近傍となってトルクリプルが発生すること事態を抑制防止することができ、もってトルクリプルによる車両振動を抑制防止することができる。【００１４】
また、予め設定されたモータ作動禁止領域の上限回転速度及び下限回転速度からエンジン作動禁止領域の上限回転速度及び下限回転速度を設定し、予め設定された目標動作ラインから算出された目標エンジン回転速度がエンジン作動禁止領域内であると判定されたときには、モータの目標回転速度がモータ作動禁止領域外となるように目標エンジン動作点を補正する。従って、モータに要求される作動状態に関わらず、モータのトルクリプルによる車両振動を抑制防止することができる。【００１５】
また、目標エンジン動作点を補正する場合、エンジン及び動力伝達系の効率がよくなるように予め設定された目標動作ラインに近くなるように目標エンジン動作点を補正する。従って、燃費の悪化を抑制防止しながら、モータのトルクリプルによる車両振動を抑制防止することができる。
また、エンジン動作点を補正する場合、バッテリの入出力がバッテリ充電状態に応じた許容範囲内か判定し、バッテリの入出力が許容範囲外であると判定された場合には、バッテリの入出力許容範囲内となるように目標エンジントルクを設定する。従って、バッテリの入出力を適正に保持しながら、モータのトルクリプルによる車両振動を抑制防止することができる。【００１６】
また、エンジン作動禁止領域の上限回転速度と下限回転速度との間にエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度を設定し、目標エンジン回転速度がエンジン作動許可領域移動方向切替回転速度以上である場合には、エンジン回転速度を増加させる方向に目標エンジン回転速度を補正し、目標エンジン回転速度がエンジン作動許可領域移動方向切替回転速度未満である場合には、エンジン回転速度を減少させる方向に目標エンジン回転速度を補正する。従って、目標動作ラインから算出された目標エンジン回転速度に近い目標エンジン回転速度に補正することができる。【００１７】
また、予め設定された変化量制限量を超えないように目標エンジン回転速度を変化させ、モータ回転速度がモータ作動禁止領域を通過するときには、変化量制限量を、モータ回転速度がモータ作動禁止領域を通過するとき以外の時よりも大きい値とする。従って、エンジン回転速度の急激な変化を抑制しながら、モータ回転速度がモータ作動禁止領域を短時間に通過することができる。【００１８】
また、２つの遊星歯車機構の夫々の回転要素を連結して４つの軸を有する動力分割合成機構とする。また、モータともう一つのモータとをバッテリに接続する。また、共線図上で一方から順にもう一つのモータ、エンジン、駆動輪に接続された駆動軸、モータとなるように動力分割合成機構の４つの軸の夫々をもう一つのモータ、エンジン、駆動軸、モータの夫々に接続する。そして、目標エンジンパワーに応じてエンジンの作動状態を制御すると共に、目標駆動パワーから目標エンジンパワーを減じた目標充放電パワーに応じてモータともう一つのモータの作動状態を制御する。従って、構成が簡潔でコンパクト、損失が少なく、燃費のよいハイブリッドシステムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置の一実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】図１の動力分割合成機構における共線図である。
【図３】図１の動力分割合成機構における共線図である。
【図４】図１の動力分割合成機構における共線図である。
【図５】図１の動力分割合成機構における共線図である。
【図６】図１の動力分割合成機構における共線図である。
【図７】動作点及び動作ラインを説明するためのエンジン特性図である。
【図８】図１の動力分割合成機構における共線図である。
【図９】エンジン回転速度と効率の関係を示す説明図である。
【図１０】図１の動力分割合成機構における共線図である。
【図１１】動作ライン検索用の制御マップとしてのエンジン特性図である。
【図１２】第１モータジェネレータ作動禁止領域の上限回転速度及び下限回転速度とエンジン作動禁止領域の上限回転速度及び下限回転速度の説明図である。
【図１３】エンジン作動禁止領域の上限回転速度及び下限回転速度の間に設定されたエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度の説明図である。
【図１４】図１の駆動制御コントローラで行われる演算処理のフローチャートである。
【図１５】図１４の演算処理で用いられる制御マップである。
【図１６】図１４の演算処理で用いられる制御マップである。
【図１７】図１の駆動制御コントローラで行われる演算処理のフローチャートである。
【図１８】図１の駆動制御コントローラで行われる演算処理のフローチャートである。
【図１９】図１７の演算処理の作用を説明するためのエンジン特性図である。
【図２０】図１７の演算処理の作用を説明するためのエンジン特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態のハイブリッド車両の駆動制御装置のシステム構成図である。本実施形態のハイブリッド車両は、駆動系に、燃料の燃焼によって駆動力を発生するエンジン２と、電気エネルギによって駆動力を発生（力行）したり、回生によって電気エネルギを発生したりすることができる第１モータジェネレータ（モータ）４及び第２モータジェネレータ（モータ）５と、車両の駆動輪６に接続された駆動軸７と、前記エンジン２、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の駆動力や駆動輪６から入力される路面反力を合成したり分割したりする動力分割合成機構としての第１遊星歯車機構８及び第２遊星歯車機構９と、動力分割合成機構と駆動軸７と連結する出力伝達機構３１とを備えている。
【００２１】
エンジン２は、図示しないアクセルペダルの踏込み量に対応して空気吸入状態を調整するスロットルバルブなどの空気量調整部１０と、空気吸入状態に対応して燃料供給状態を調整する燃焼噴射弁などの燃料供給部１１と、燃料への着火状態を調整する点火装置などの着火部１２とを備えている。従って、空気量調整部１０による空気吸入状態、燃料供給部１１による燃料供給状態、着火部１２による着火状態を制御することによってエンジン２内の燃料の燃焼状態が制御され、その結果、エンジン２の駆動力、具体的には回転速度と駆動トルク（以下、夫々、エンジン回転速度、エンジントルクとも記す）を制御することができる。なお、エンジン２のエンジン出力軸３には、一方向への回転のみを許容し、逆方向への回転を規制するエンジン回転規制機構としてのワンウェイクラッチ１が設けられている。
【００２２】
第１モータジェネレータ４は、第１ロータ軸１３、第１ロータ１４、第１ステータ１５を備えている。また、第２モータジェネレータ５は、第２ロータ軸１６、第２ロータ１７、第２ステータ１８を備えている。第１モータジェネレータ４の第１ステータ１５は第１インバータ１９に接続され、第２モータジェネレータ５の第２ステータ１８は第２インバータ２０に接続されている。そして、第１インバータ１９、第２インバータ２０はバッテリ２１に接続されている。従って、第１、第２インバータ１９、２０によって第１、第２ステータ１５、１８へのバッテリ２１からの電気エネルギを制御する、具体的には例えば界磁電流を制御することによって第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の駆動力、具体的には回転速度と駆動トルク（以下、夫々、モータジェネレータ回転速度、モータジェネレータトルクとも記す）を制御することができる。また、第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の夫々では、回転方向とトルクの方向が逆向きであるとき、回生によって発電することができ、その発電エネルギでバッテリ２１を充電することもできる。
【００２３】
第１遊星歯車機構８は、周知のように、第１サンギヤ２２と、第１プラネタリギヤ２３を支持する第１キャリヤ２４と、第１リングギヤ２５とを備えている。また、第２遊星歯車機構９は、第２サンギヤ２６と、第２プラネタリギヤ２７を支持する第２キャリヤ２８と、第２リングギヤ２９とを備えている。本実施形態では、前記エンジン２、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５、第１遊星歯車機構８、第２遊星歯車機構９を全て同一軸線上に配置している。また、第１遊星歯車機構８の第１キャリヤ２４と第２遊星歯車機構９の第２サンギヤ２６を連結してエンジン２のエンジン出力軸３に接続している。また、第１遊星歯車機構８の第１サンギヤ２２を第１モータジェネレータ４の第１ロータ軸１３に接続し、第２遊星歯車機構９の第２リングギヤ２９を第２モータジェネレータ５の第２ロータ軸１６に接続している。また、第１遊星歯車機構８の第１リングギヤ２５と第２遊星歯車機構９の第２キャリヤ２８を連結して駆動輪６の駆動軸７に接続している。駆動軸７への接続は、例えば第１遊星歯車機構８の第１リングギヤ２５の外周に設けられた歯車などの出力部３０と駆動軸７を出力伝達機構３１で接続することで行われている。なお、第１遊星歯車機構８と第２遊星歯車機構９の各回転要素の連結は、変速歯車や伝達歯車を介装することなく直接的に行われており、各回転要素と第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５、エンジン２との接続も同様である。
【００２４】
前記エンジン２への空気吸入状態を調整する空気量調整部１０、燃料供給状態を調整する燃料供給部１１、燃料への着火状態を調整する着火部１２、第１モータジェネレータ４の第１ステータ１５への電気エネルギを制御する第１インバータ１９、第２モータジェネレータ５の第２ステータ１８への電気エネルギを制御する第２インバータ２０は駆動制御コントローラ（駆動制御部）３２に接続されている。駆動制御コントローラ３２は、車両として必要な駆動トルクを設定する目標駆動トルク設定部３７、走行速度を維持して駆動トルクを得るために必要な目標駆動パワーを設定する目標駆動パワー設定部３８、バッテリ２１の充電状態から当該バッテリ２１への充放電パワーを設定する目標充放電パワー設定部３９、目標充放電パワーを達成しながら目標駆動パワーを得るために必要な目標エンジンパワーを設定する目標エンジンパワー設定部４０、目標エンジンパワーに応じて効率のよいエンジン回転速度及びエンジントルクを設定し制御するエンジン制御部４１、第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の合計電力が目標充放電パワーになるように第１インバータ１９及び第２インバータ２０を制御するモータジェネレータ制御部４２を備えている。なお、駆動制御コントローラ３２は例えばマイクロコンピュータなどの演算処理装置で構成され、前記の設定部や制御部は、当該駆動制御コントローラ３２で行われる演算処理によって構築されている。
【００２５】
車両には、アクセルペダルの操作量をアクセル開度Accとして検出するアクセル開度センサ３３、車両の走行速度Vcを検出する走行速度センサ３４、エンジン２の回転速度をエンジン回転速度Nengとして検出するエンジン回転速度センサ３５、バッテリ２１の充電状態量SOCを検出するバッテリ充電状態センサ３６が備えられている。駆動制御コントローラ３２では、これらのセンサからの検出信号を読込み、後述する演算処理に従って、空気量調整部１０、燃料供給部１１、着火部１２、第１インバータ１９、第２インバータ２０を制御することにより、エンジン２、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の運転状態を制御する。
【００２６】
本実施形態では、前述のように、第１遊星歯車機構８の第１キャリヤ２４と第２遊星歯車機構９の第２サンギヤ２６とが直接的に連結されており、第１遊星歯車機構８の第１リングギヤ２５と第２遊星歯車機構９の第２キャリヤ２８とが直接的に連結されている。このため、２つの遊星歯車機構８、９の共線図上の第１キャリヤ２４と第２サンギヤ２６は同じ速度で回転し、第１リングギヤ２５と第２キャリヤ２８も同じ速度で回転する。そこで、１つの遊星歯車機構８、９の共線図を重ね合わせると、図２のように、例えば左から第１遊星歯車機構８の第１サンギヤ２２の軸（図のＭＧ１軸：第１モータジェネレータ４の第１ロータ軸１３に相当）、第１遊星歯車機構８の第１キャリヤ２４及び第２遊星歯車機構９の第２サンギヤ２６の軸（図のＥＮＧ軸：エンジン２のエンジン出力軸３に相当）、第１遊星歯車機構８の第１リングギヤ２５及び第２遊星歯車機構９の第２キャリヤ２８の軸（図のＯＵＴ軸：第１リングギヤ２５の出力部３０、即ち駆動輪６の駆動軸７に相当）、第２遊星歯車機構９の第２リングギヤ２９の軸（図のＭＧ２軸：第２モータジェネレータ５の第２ロータ軸１６に相当）の計４つの軸、つまり４つの回転要素が設定される。そして、これらの軸間距離のレバー比を求めると、例えば図のＥＮＧ軸−ＯＵＴ軸間を１としたとき、ＥＮＧ軸−ＭＧ１軸間は、第１遊星歯車機構８の第１リングギヤ２５の歯数を第１サンギヤ２２の歯数で除した値k1となり、ＯＵＴ軸−ＭＧ２軸間は、第２遊星歯車機構９の第２サンギヤ２６の歯数を第２リングギヤ２９の歯数で除した値k2となる。
【００２７】
この動力分割合成機構による共線図は、本出願人が先に提案した特許第３８５２５６２号公報に記載されるものと同等である。この動力分割合成機構の特徴は、４つの軸の左右両端の軸に第１モータジェネレータ４と第２モータジェネレータ５が位置している点にある。そして、このように４つの軸の両端にモータジェネレータ４、５を位置させることにより、上記特許公報に記載されるように、部品点数の増加、装置の大型化、機械損失の増加、などの不利益を被ることなく、後述するように、ギヤ比の高い通常使用域での電力授受量を低減することができ、もって燃費向上を図ることが可能となる。
【００２８】
以下、幾つかの共線図を用いて、エンジン２の回転速度やトルク、車両の走行速度、第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の回転速度やトルクについて説明する。共線図では、第１モータジェネレータ４の第１ロータ軸１３における第１モータジェネレータトルクをTmg1、第２モータジェネレータ５の第２ロータ軸１６における第２モータジェネレータトルクをTmg2、エンジン２のエンジン出力軸３におけるエンジントルクをTeng、出力部３０における駆動トルク、即ち駆動軸７への駆動トルクをToutとする。そして、各共線図において、回転速度はエンジン２の回転方向を正方向とし、４つの軸に入力されるトルクはエンジントルクTengと同じ向きのトルクが入力される方向を正と定義する。従って、出力部３０における駆動トルクToutが正の場合は車両を後方へ駆動しようとするトルクが出力されている状態であり、駆動トルクToutが負の場合は車両を前方へ駆動しようとするトルクが出力されている状態である。なお、以下の説明では、機械的、電気的、物理的な損失がないものとする。
【００２９】
図２は、車両の走行速度Vcが比較的小さい低速走行状態であって、エンジン２が正回転し、正のエンジントルクTengを出力している。第１モータジェネレータ４は高速で正回転しているが、第１モータジェネレータトルクTmg1は０である。また、第２モータジェネレータ５は正の第１モータジェネレータトルクTmg2を発生するが、第２モータジェネレータ回転速度Nmg2は０であるから電力を消費しない（力行しない）。この場合のエンジン２のエンジン回転速度Nengと出力部３０の回転速度、即ち走行速度Vcとの比、所謂変速比は（１＋k2）／k2であり、変速比が１より大きいことからローギヤ比状態であるといえる。
【００３０】
図３は、車両の走行速度Vcが比較的大きい高速走行状態であって、エンジン２は正回転し、正のエンジントルクTengを出力している。第１モータジェネレータ４は負の第１モータジェネレータトルクTmg1を発生するが、第１モータジェネレータ回転速度Nmg1は０であるから電力を発生しない（回生しない）。また、第２モータジェネレータ５は高速で正回転しているが、第２モータジェネレータトルクTmg2は０である。この場合のエンジン２のエンジン回転速度Nengと出力部３０の回転速度、即ち走行速度Vcとの比、所謂変速比はk1／（１＋k1）であり、変速比が１より小さいことからハイギヤ比状態であるといえる。
【００３１】
図４は、前記図２のローギヤ比状態と図３のハイギヤ比状態の中間のギヤ比状態に相当し、例えば図の状態では、車両の走行速度Vcは中速走行状態であって、エンジン２は正回転し、正のエンジントルクTengを出力している。そして、第１モータジェネレータ４は正回転しているが、負の第１モータジェネレータトルクTmg1を発生している。つまり、第１モータジェネレータ４は電力を発生（回生）している。一方、第２モータジェネレータ５は正回転し、正の第２モータジェネレータトルクTmg2を発生している。つまり、第２モータジェネレータ５は電力を消費（力行）している。バッテリ２１への充放電がない場合、第１モータジェネレータ４で発生した電力で第２モータジェネレータ５を駆動すれば、電力授受バランスに優れる。
【００３２】
このように本実施形態の動力分割合成機構では、低速から高速までの幅広い走行速度レンジにおいて、種々のエンジン運転状態に対し、第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の駆動状態を制御することで、適切な駆動トルクToutを得ることができる。即ち、本実施形態のハイブリッド車両では、原則的に変速装置を必要としない。なお、これら以外にも、エンジン２を運転した状態での車両の後進も可能である。また、エンジン２を停止した状態、即ち第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の何れか一方のみ又は双方のみによる車両の前進及び後進も可能である。
【００３３】
図５は、エンジン２を停止し、第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の何れか一方のみ又は双方のみの作動による車両前進時の共線図である。この場合、前記特許第３８５２５６２号公報に記載されるように、エンジン２の回転速度は０とすべきであり、エンジン出力軸３に負方向へのトルクが作用する場合、そのトルクはワンウェイクラッチ１が受けることになる。また、図６は、エンジン２を停止し、第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の何れか一方のみ又は双方のみの作動による車両後進時の共線図である。これら第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の何れか一方のみ又は双方のみの作動による車両の前後進時では、エンジン回転速度Nengが０であることから、原則的に第２モータジェネレータ５のみの作動によって車両を前進させたり後進させたりすることができる。但し、モータの特性として、回転速度が大きいとき、この場合、高速走行時にはトルクが小さくなると共に、逆起電力によって所定のトルクが得られない場合もある。また、車両停止直前のような極低速時にモータジェネレータのみによって車両を駆動すると、コギングトルクによって車両共振が生じる場合もある。そこで、後述するように車両の走行状態や第２モータジェネレータ５の回転速度（目標第２モータジェネレータ回転速度Nmg2t）に応じて第１モータジェネレータ分配率cfを設定し、この第１モータジェネレータcfに応じて第１モータジェネレータ４のトルク及び第２モータジェネレータ５のトルクを設定・制御する。
【００３４】
これらの共線図からも明らかなように、例えば第１モータジェネレータ回転速度Nmg1は下記１式から、第２モータジェネレータ回転速度Nmg2は下記２式から得られる。なお、式中のNengはエンジン回転速度、Noutは出力部３０の出力部回転速度であり、出力部回転速度Noutは、車両の走行速度Vc、最終減速比、出力伝達機構３１の減速比から得られる。
Nmg1＝（Neng−Nout）×k1＋Neng                        ……… (1)
Nmg2＝（Nout−Neng）×k2＋Nout                        ……… (2)
【００３５】
また、遊星歯車機構に入力されるトルクバランスから下記３式が成立する。また、第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５で発電又は消費される電力とバッテリ２１への入出力電力（充放電パワー）Pbatとが等しいことから下記４式が成立する。なお、各回転数Nmg1、Nmg2はｒｐｍ（revolution per minute又はrotation per minute）で表される。
Teng＋（１＋k1）×Tmg1＝k2×Tmg2                      ……… (3)
Nmg1×Tmg1×２π／６０＋Nmg2×Tmg2×２π／６０＝Pbat  ……… (4)
【００３６】
次に、後述する演算処理で、効率のよい目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtを設定する手法について説明する。本実施形態では、本出願人が先に提案した特開２００８−１２９９２号公報に記載されるように、要求されるエンジンパワーに対し、車両の走行速度が大きいほど、目標エンジン回転速度Nengtを大きめに、目標エンジントルクTengtを小さめに設定する。
【００３７】
例えば、図７のように横軸にエンジン回転速度、縦軸にエンジントルクをとると、エンジンパワーはエンジン回転速度とエンジントルクの積値であるから、エンジンパワーの等パワーラインは図に反比例曲線で表れる。また、このエンジン特性図には、エンジン単体での等しい効率を結んだ等効率ラインが存在する。例えば、目標とする目標エンジンパワーが設定されると、その目標エンジンパワーラインのうち、最も効率のよいエンジン回転速度とエンジントルクを目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtとすれば、少なくともエンジン単体では効率のよい、つまり低燃費な運転が可能となる。これらの点を連結したのが図７に示すエンジン効率の最良動作ラインとなる。なお、このようにして設定された目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtを動作点Ｃとする。
【００３８】
仮に、このようにして目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtを設定し、それらを固定して車両の走行速度Vc、即ち出力部回転速度Noutを図８のように変化させてみる。その場合、走行速度Vcが小さく、出力部回転速度Noutが小さい場合には、図８の共線図Ａに示すように、第１モータジェネレータ回転速度Nmg1も第２モータジェネレータ回転速度Nmg2も正となり、第１モータジェネレータトルクTmg1は負値、第２モータジェネレータトルクTmg2は正値となる。この場合、第１モータジェネレータ４は回生し、第２モータジェネレータ５は力行するが、共に回転方向が正方向であるからパワー（動力）の循環はない。
【００３９】
同様に、走行速度Vcが少し大きく（例えば時速４０ｋｍ／ｈ）なり、出力回転速度Noutも少し大きくなった場合には、図８の共線図Ｂに示すように、例えば第１モータジェネレータ回転速度Nmg1が０、第１モータジェネレータトルクTmg1は負値、第２モータジェネレータ回転速度Nmg2は正、第２モータジェネレータトルクTmg2は０となる（前記図３のハイギヤ比状態と同じ）。この場合もパワー（動力）の循環はない。
【００４０】
しかしながら、これよりも走行速度Vcが更に大きく（例えば時速８０ｋｍ／ｈ）なり、出力回転速度Noutも大きくなると、図８の共線図Ｃに示すように、第１モータジェネレータ回転速度Nmg1が負、第１モータジェネレータトルクTmg1は負値、第２モータジェネレータ回転速度Nmg2は正、第２モータジェネレータトルクTmg2は負値となる。この状態は、第１モータジェネレータ４が負の方向に力行し、第２モータジェネレータ５は回生しているので、パワー（動力）の循環が生じ、動力伝達系の効率が低下する。このように動力伝達系の効率が低いと、図９に示すように、エンジンの効率は高くても、全体の効率としては低下し、動作点Ｃは点Ｄよりも効率が低い。
【００４１】
この高速（例えば時速８０ｋｍ／ｈ）走行時のパワー（動力）の循環をなくすためには、例えば図１０の共線図Ｅに示すように、第１モータジェネレータ回転速度Nmg1を０以上にすればよいが、そのようにしたのでは、エンジン回転速度が高くなる。エンジン回転速度が高くなると、図９に点Ｅで示すように、動力伝達系の効率は高くても、やはり全体の効率としては低くなってしまう。
【００４２】
そこで、この高速（例えば８０ｋｍ／ｈ）走行時のエンジンの回転速度は、図９の点Ｃと点Ｅの間の点Ｄとなるように設定し（図１０の共線図Ｄ参照）、図７に示すように、この動作点Ｄのエンジン回転速度を目標エンジン回転速度Nengtとし、当該目標エンジン回転速度Nengtにおける目標エンジンパワーの等パワーライン上のエンジントルクを目標エンジントルクNengtに設定する。このような理由から、例えば目標エンジンパワーが設定されたときの目標動作ラインは、図１１に示すように、走行速度に応じて変化し、全体的に、走行速度Vcが大きいほど、目標エンジン回転速度Nengtを大きく、目標エンジントルクTengtを小さく設定する。
【００４３】
なお、このような目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtの設定を離散化したコンピュータシステムで行う場合、サンプリング時間毎に読込まれる制御入力の変動から制御出力、即ち目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtが急激に或いは頻繁に変化することが考えられ、それを実際にエンジン２で達成すると、例えば回転速度やトルクが急激に或いは頻繁に変化してしまう。そこで、例えば目標エンジン回転速度Nengtの変化量に制限量を設定し、目標エンジン回転速度Nengtの変化量が制限量を超える場合には当該変化量を制限量で規制し、目標エンジン回転速度Nengtが急激に或いは頻繁に変化してしまうのを抑制する、所謂フィルタリング処理を施してもよい。なお、目標エンジン回転速度Nengtの変化量制限量は、場合によって変更できるようにしてもよい。
【００４４】
次に、後述する演算処理で、エンジン２を作動し、少なくとも第２モータジェネレータ５を作動するときの目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtの補正手法について説明する。前述したように、モータを０ｒｐｍ近傍で作動させると、コギングトルクなどのトルクリプル（torque ripple）が生じ、このトルクリプルによって車両振動が生じることがある。この車両振動は、特に低速走行時に乗員に感じ取られやすい。エンジン２を作動している車両低速走行時には、前述のように第２モータジェネレータ５が低速で回転する。そこで、図１２に示すように、第２モータジェネレータ５の第２モータジェネレータ回転速度Nmg2に作動禁止領域を設定し、その第２モータジェネレータ作動禁止領域上限回転速度をNmg2UL、第２モータジェネレータ作動禁止領域下限回転速度をNmg2LLとする。
【００４５】
図１２から明らかなように、第２モータジェネレータ５が第２モータジェネレータ作動禁止領域上限回転速度Nmg2ULで回転するときのエンジン２のエンジン回転速度Nengは走行速度Vcで決まるので、そのエンジン回転速度をエンジン作動禁止領域下限回転速度NengLLとし、下記５式から算出する。なお、式中のV1000はエンジン２のエンジン回転速度Nengが１０００ｒｐｍであるときの車両の走行速度Vcである。
NengLL＝−Nmg2UL／k2＋((k2+１)×Vc×1000)／(k2×V1000)  ……… (5)
【００４６】
同様に、第２モータジェネレータ５が第２モータジェネレータ作動禁止領域下限回転速度Nmg2LLで回転するときのエンジン２のエンジン回転速度Nengも走行速度Vcで決まるので、そのエンジン回転速度をエンジン作動禁止領域上限回転速度NengULとし、下記６式から算出する。
NengUL＝−Nmg2LL／k2＋((k2+１)×Vc×1000)／(k2×V1000)  ……… (6)
【００４７】
走行速度Vcから求めたエンジン作動禁止領域下限回転速度NengLLとエンジン作動禁止領域上限回転速度NengULの間のエンジン作動禁止領域に目標エンジン回転速度Nengtを設定し、その目標エンジン回転速度Nengtが達成されると第２モータジェネレータ５は前記第２モータジェネレータ作動禁止領域の回転速度で回転してしまい、トルクリプルによる車両振動が生じかねない。逆に、前記エンジン作動禁止領域以外の領域では、第２モータジェネレータ５のトルクリプルによる車両振動が生じないので、その領域はエンジン作動許可領域ともいえる。
【００４８】
そこで、後述する演算処理では、図１３に示すように、例えばエンジン作動禁止領域下限回転速度NengLLとエンジン作動禁止領域上限回転速度NengULの中間値をエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度NengCDとし、目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度NengCD以上である場合には、目標エンジン回転速度Nengtをエンジン作動禁止領域上限回転速度NengULの値の方向に補正してエンジン回転速度Nengを増加させる。一方、目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度NengCD未満である場合には、目標エンジン回転速度Nengtをエンジン作動禁止領域下限回転速度NengLLの値の方向に補正してエンジン回転速度Nengを減少させる。
【００４９】
例えば、目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度NengCD未満である状態から、目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度NengCD以上の状態に移行すると、第２モータジェネレータ回転速度Nmg2は第２モータジェネレータ作動禁止領域を通過することになる。その際、前述したエンジン回転速度Nengの回転速度の急激な或いは頻繁な変化を抑制するためのフィルタリング処理の変化量制限量を、通常時、即ち第２モータジェネレータ回転速度Nmg2が第２モータジェネレータ作動禁止領域を通過するとき以外のときよりも大きい値としてもよい。そして、そのようにすることにより、エンジン回転速度Nengの急激な変化を抑制しながら、第２モータジェネレータ回転速度Nmg2が第２モータジェネレータ作動禁止領域を短時間に通過することができる。
【００５０】
このようにして目標エンジン回転速度Nengtを補正したら、前述した目標動作ラインに従って再び目標エンジントルクTengtを設定する。目標エンジン回転速度Nengtと目標エンジントルクTengtが再設定されたら、それらから目標エンジンパワーPengtが再設定されるので、それを目標駆動パワーPdvtから減じて仮目標充放電パワーPbatrを算出し、その仮目標充放電パワーPbatrがバッテリ２１のバッテリ出力制限値PbatOLより大きいときには、当該バッテリ出力制限値PbatOLを目標充放電パワーPbattに設定して目標エンジントルクTengtを再々設定する。一方、仮目標充放電パワーPbatrがバッテリ２１のバッテリ入力制限値PbatILより小さいときには、当該バッテリ入力制限値PbatILを目標充放電パワーPbattに設定して目標エンジントルクTengtを再々設定する。
【００５１】
次に、前記駆動制御コントローラ３２内で行われ、前記目標駆動トルク設定部３７、目標駆動パワー設定部３８、目標充放電パワー設定部３９の一部を構築する演算処理を図１４のフローチャートに従って説明する。
この演算処理は、車両走行中、例えば所定サンプリング時間（例えば１０ｍｓｅｃ．）毎に行われるタイマ割込処理で実行され、まずステップＳ１で前記アクセル開度センサ３３、走行速度センサ３４、エンジン回転速度センサ３５、バッテリ充電状態センサ３６からの各検出信号を読込む。
【００５２】
次にステップＳ２に移行して、走行速度Vc、アクセル開度Accに応じた目標駆動トルクTdvtを、例えば図１５に示すマップ検索などによって算出する（目標駆動トルク設定部３７を構成）。
次にステップＳ３に移行して、前記ステップＳ２で算出された目標駆動トルクTdvtに走行速度Vcを乗じて目標駆動パワーPdvtを算出する（目標駆動パワー設定部３８を構成）。
次にステップＳ４に移行して、バッテリ充電状態量SOCから、例えば図１６のマップ検索などによって暫定充放電パワーPcdbtを算出してからメインプログラムに復帰する。
【００５３】
次に、前記駆動制御コントローラ３２内で行われ、前記目標充放電パワー設定部３９、目標エンジンパワー設定部４０、エンジン制御部４１を構築する演算処理を図１７のフローチャートに従って説明する。この演算処理は、前記図１４の演算処理の直後に、例えば所定サンプリング時間（例えば１０ｍｓｅｃ．）毎に行われるタイマ割込処理で実行され、まずステップＳ１１で、車両の走行状態が第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の何れか一方のみ又は双方のみによる走行状態（図ではＥＶ状態、以下、モータジェネレータ走行モードと定義する）であるか否かを判定し、モータジェネレータ走行モードである場合にはステップＳ１２に移行し、そうでない場合にはステップＳ１３に移行する。なお、第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の何れか一方のみ又は双方のみによる走行状態、即ちモータジェネレータ走行モードは、目標エンジンパワーPengtが０の状態であり、例えばバッテリ２１が満充電状態に近く、バッテリ充電状態量SOCから求めた暫定充放電パワーPcdbtが目標駆動パワーPdvt以上である場合の他に、アクセルペダルの踏込みがないクリープ走行状態や、アクセルペダルの踏込みのないコースト走行状態や減速走行状態などがある。
【００５４】
前記ステップＳ１２では、モータジェネレータ走行モードであることから、目標エンジンパワーPengを０に、目標充放電パワーPbattを目標駆動パワーPdvtに、目標エンジントルクTengtを０に、目標エンジン回転速度Nengtを０に夫々設定してからメインプログラムに復帰する。なお、例えば前述のように目標エンジン回転速度Nengtの変化量に制限量を設けてエンジン回転速度Nengにフィルタリング処理を施してもよい。
【００５５】
一方、前記ステップＳ１３では、前記ステップＳ３で算出した目標駆動パワーPdvtから前記ステップＳ４で算出した暫定充放電パワーPcdbtを減じて目標エンジンパワーPengtを算出する（目標エンジンパワー設定部４０を構成）。
次にステップＳ１４に移行して、目標エンジンパワーPengtの上限値カット処理を行う（目標エンジンパワー設定部４０を構成）。この上限値は、エンジン２が出力可能なエンジンパワーの最大値である。
【００５６】
次にステップＳ１５に移行して、前記ステップＳ１４で上限カット処理が行われた目標エンジンパワーPengtから、前記図１１のマップ検索などにより、目標エンジン動作点、即ち目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtを算出する（以下、エンジン制御部４１を構成）。
次にステップＳ１６に移行して、前記走行速度Vcと第２モータジェネレータ作動禁止領域上限回転速度Nmg2ULから、前記５式に従って、エンジン作動禁止領域下限回転速度NengLLを算出する。
【００５７】
次にステップＳ１７に移行して、前記走行速度Vcと第２モータジェネレータ作動禁止領域下限回転速度Nmg2LLから、前記６式に従って、エンジン作動禁止領域上限回転速度NengULを算出する。
次にステップＳ１８に移行して、例えば前記エンジン作動禁止領域下限回転速度NengLLとエンジン作動禁止領域上限回転速度NengULの中間値からエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度NengCDを設定する。
【００５８】
次にステップＳ１９に移行して、前記ステップＳ１５で算出された目標エンジン回転速度Nengtが前記エンジン作動禁止領域下限回転速度NengLL以上で且つエンジン作動禁止領域上限回転速度NengUL以下であるか否かを判定し、当該目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動禁止領域下限回転速度NengLL以上で且つエンジン作動禁止領域上限回転速度NengUL以下である場合にはステップＳ２０に移行し、そうでない場合にはステップＳ２１に移行する。
【００５９】
前記ステップＳ２１では、前記ステップＳ３で算出された目標駆動パワーPdvtから前記ステップＳ１４で上限値カット処理された目標エンジンパワーPengtを減じて目標充放電パワーPbattを算出し（目標充放電パワー設定部３９を構成）、メインプログラムに復帰する。なお、この場合には、前記ステップＳ１５で算出された目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtがそのまま目標値に設定される。
【００６０】
一方、前記ステップＳ２０では、前記目標エンジン回転速度Nengtが前記ステップＳ１８で設定されたエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度NengCD以上であるか否かを判定し、当該目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度NengCD以上である場合にはステップＳ２２に移行し、そうでない場合にはステップＳ２３に移行する。
【００６１】
前記ステップＳ２２では、前記エンジン作動禁止領域上限回転速度NengULを目標エンジン回転速度Nengtに再設定（補正）してからステップＳ２４に移行する。なお、この目標エンジン回転速度Nengtの補正時に、前述したように変化量制限量によるフィルタリング処理を施してもよい。そして、その際、変化量制限量を、通常時、即ち第２モータジェネレータ回転速度Nmg2が第２モータジェネレータ作動禁止領域を通過するとき以外のときよりも大きい値とすることにより、エンジン回転速度Nengの急激な変化を抑制しながら、第２モータジェネレータ回転速度Nmg2が第２モータジェネレータ作動禁止領域を短時間に通過するようにしてもよい。従って、このステップＳ２２は、目標エンジン回転速度Nengtをエンジン作動禁止領域上限回転速度NengULの値の方向に補正するともいえる。
【００６２】
また、ステップＳ２３では、前記エンジン作動禁止領域下限回転速度NengLLを目標エンジン回転速度Nengtに再設定（補正）してからステップＳ２４に移行する。なお、この目標エンジン回転速度Nengtの補正時にも、変化量制限量によるフィルタリング処理を施してもよく、その際、変化量制限量を、通常時、即ち第２モータジェネレータ回転速度Nmg2が第２モータジェネレータ作動禁止領域を通過するとき以外のときよりも大きい値とすることにより、エンジン回転速度Nengの急激な変化を抑制しながら、第２モータジェネレータ回転速度Nmg2が第２モータジェネレータ作動禁止領域を短時間に通過するようにしてもよい。従って、このステップＳ２３は、目標エンジン回転速度Nengtをエンジン作動禁止領域下限回転速度NengLLの値の方向に補正するともいえる。
【００６３】
前記ステップＳ２４では、前記ステップＳ２２又はステップＳ２３で再設定された目標エンジン回転速度Nengtから、前記図１１の制御マップを再検索して、目標エンジンパワーPengtに適合する目標エンジントルクTengtを再設定する。つまり、このステップＳ２４では、効率がよくなるように予め設定された目標動作ラインに近くなるように目標エンジン動作点を補正するといえる。
【００６４】
次にステップＳ２５に移行して、再設定された目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtから下記７式に従って仮目標充放電パワーPbatrを算出する（目標充放電パワー設定部３９を構成）。
Pbatr＝Pdvt−Nengt×Tengt×60／2π                    ……… (7)
【００６５】
次にステップＳ２６に移行して、前記ステップＳ２５で算出された仮目標充放電パワーPbatrが、例えばバッテリ充電状態量SOCから得られるバッテリ出力制限値PbatOL以下であるか否かを判定し、当該仮目標充放電パワーPbatrがバッテリ出力制限値PbatOL以下である場合にはステップＳ２７に移行し、そうでない場合にはステップＳ２８に移行する。
【００６６】
ステップＳ２７では、前記ステップＳ２５で算出された仮目標充放電パワーPbatrが、例えばバッテリ充電状態量SOCから得られるバッテリ入力制限値PbatIL以上であるか否かを判定し、当該仮目標充放電パワーPbatrがバッテリ入力制限値PbatIL以上である場合にはステップＳ３０に移行し、そうでない場合にはステップＳ２９に移行する。
前記ステップＳ３０では、前記仮目標充放電パワーPbatrを目標充放電パワーPbattに設定してからメインプログラムに復帰する（目標充放電パワー設定部３９を構成）。
【００６７】
一方、前記ステップＳ２８では、前記バッテリ出力制限値PbatOLを目標充放電パワーPbattに設定してからステップＳ３１に移行する（目標充放電パワー設定部３９を構成）。
また、前記ステップＳ２９では、前記バッテリ入力制限値PbatILを目標充放電パワーPbattに設定してからステップＳ３１に移行する（目標充放電パワー設定部３９を構成）。
【００６８】
そして、前記ステップＳ３１では、下記８式に従って、目標エンジントルクTengtを再々設定してからメインプログラムに復帰する。この場合、目標エンジン回転速度NengtはステップＳ２２又はステップＳ２３で設定された値をそのまま用いる。従って、このステップＳ３１では、バッテリ２１の入出力許容範囲内となるように目標エンジントルクTengtを設定するといえる。
Tengt＝（Pdvt−Pbatt）×60／（Nengt×2π）            ……… (8)
【００６９】
なお、エンジン制御部４１は、設定された目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtが達成されるように空気量調整部１０による空気吸入状態、燃料供給部１１による燃料供給状態、着火部１２による着火状態を制御する。
【００７０】
次に、前記駆動制御コントローラ３２内で行われ、前記モータジェネレータ制御部４２を構築する演算処理を図１８のフローチャートに従って説明する。この演算処理は、前記図１７の演算処理の直後に、例えば所定サンプリング時間（例えば１０ｍｓｅｃ．）毎に行われるタイマ割込処理で実行され、まずステップＳ４１で、走行速度Vc、目標エンジン回転速度Nengtから目標第１モータジェネレータ回転速度Nmg1t、目標第２モータジェネレータ回転速度Nmg2tを算出する。算出には、前記１式及び２式から導出した下記１’式及び２’式を用いる。また、前述したように、式中の出力部回転速度Noutは走行速度Vc、最終減速比、出力伝達機構３１の減速比から得られる。
Nmg1t＝（Nengt−Nout）×k1＋Nengt                     ……… (1')
Nmg2t＝（Nout−Nengt）×k2＋Nout                      ……… (2')
【００７１】
次にステップＳ４２に移行して、車両の走行状態が前記モータジェネレータ走行モード（図ではＥＶ状態）であるか否かを判定し、モータジェネレータ走行モードである場合にはステップＳ４３に移行し、そうでない場合にはステップＳ４６に移行する。なお、モータジェネレータ走行モードの判定は、前記図１７の演算処理のステップＳ１１と同様に行う。
【００７２】
ステップＳ４３では、前述したように、車両の走行状態や目標第２モータジェネレータ回転速度Nmg2tに応じて第１モータジェネレータ分担率cfを算出し、次いでステップＳ４４に移行する。
ステップＳ４４では、下記９式に従って、目標駆動パワーPdvt、第１モータジェネレータ分担率cf、目標第１モータジェネレータ回転速度Nmg1tから目標第１モータジェネレータトルクTmg1tを算出し、ステップＳ４５に移行する。
Tmg1t＝（Pdvt×cf）／（3600×Nmg1t）                    ……… (9)
【００７３】
ステップＳ４５では、下記１０式に従って、目標駆動パワーPdvt、第１モータジェネレータ分担率cf、目標第２モータジェネレータ回転速度Nmg2tから目標第２モータジェネレータトルクTmg2tを算出し、メインプログラムに復帰する。
Tmg2t＝（Pdvt×（１−cf ））／（3600×Nmg2t）           ………(10)
【００７４】
一方、前記ステップＳ４６では、目標第１モータジェネレータ回転速度Nmg1t、目標第２モータジェネレータ回転速度Nmg2t、目標充放電パワーPbatt、目標エンジントルクTengtから、下記１１式に従って、目標第１モータジェネレータトルクTmg1tを算出してからステップＳ４７に移行する。なお、下記１１式は、前記３式及び４式の連立方程式を変形したものである。
Tmg1t＝(Pbatt×60／2π−Nmg2t×Tengt／k2)／(Nmg1t＋Nmg2t×(1＋k1)／k2)                                                       ………(11)
【００７５】
ステップＳ４７では、目標第１モータジェネレータトルクTmg1t、目標エンジントルクTengtから、下記１２式に従って、目標第２モータジェネレータトルクTmg2tを算出してからメインプログラムに復帰する。なお、下記１２式は、前記３式から導出したものである。
Tmg2t＝(Tengt＋(1＋k1)×Tmg1t)／k2                    ………(12)
【００７６】
前記図１４の演算処理によれば、走行速度Vcとアクセル開度Accから運転者の要求に応じ且つ車両の走行状態を反映した目標駆動トルクTdvtを設定し、この目標駆動トルクTdvtに走行速度Vcを乗じて目標駆動パワーPdvtを算出する一方、バッテリ２１の充電状態量SOCに応じて暫定充放電パワーPcdbtを設定する。
【００７７】
そして、前記図１７の演算処理によれば、モータジェネレータ走行モードでない場合、目標駆動パワーPdvtから暫定充放電パワーPcdbtを減じて目標エンジンパワーPengtを算出し、上限カット処理した目標エンジンパワーPengtから前記図１１のマップ検索などにより目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtを算出する。この目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動禁止領域下限回転速度NengLL未満又はエンジン作動禁止領域上限回転速度NengULを超える場合、目標駆動パワーPdvtから上限カット処理された目標エンジンパワーPengtを減じて目標充放電パワーPbattを算出する。エンジン制御部４１が、空気量調整部１０による空気吸入状態、燃料供給部１１による燃料供給状態、着火部１２による着火状態を制御することにより、目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtが達成されれば車両全体効率のよいエンジン運転状態を達成することができる。
【００７８】
この状態はエンジン２が運転している状態なので、図１８の演算処理ではステップＳ４１からステップＳ４６に移行し、走行速度Vc及び目標エンジン回転速度Nengtに応じた目標第１モータジェネレータ回転速度Nmg1及び目標第２モータジェネレータ回転速度Nmg2tが設定される。また、ステップＳ４６及びステップＳ４７では、前記３式で表れるトルクバランス式及び前記４式で表れる電力バランス式を満たす目標第１モータジェネレータトルクTmg1t及び目標第２モータジェネレータトルクTmg2tが設定される。従って、モータジェネレータ制御部４２は、第１インバータ１９及び第２インバータ２０を制御して、第１モータジェネレータ４を目標第１モータジェネレータ回転速度Nmg1で回転させて目標第１モータジェネレータトルクTmg1tを発生させ、第２モータジェネレータ５を目標第２モータジェネレータ回転速度Nmg2で回転させて目標第２モータジェネレータトルクTmg2tを発生させれば、車両全体効率がよく、トルクバランス並びに電力バランスのよいモータジェネレータ運転状態を達成することができる。
【００７９】
これに対し、エンジン２が停止している車両の走行状態では、モータジェネレータ走行モードであり、第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の何れか一方のみ又は双方のみによって車両を駆動する必要がある。このときの目標エンジンパワーPengtは０であるから、目標駆動パワーPdvtは第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ５の何れか一方又は双方で補わなければならない。この場合、車両の走行状態、目標第２モータジェネレータ回転速度Nmg2tに応じた第１モータジェネレータ分担率cfを設定し、それを用いてステップＳ４４、ステップＳ４５で目標第１モータジェネレータトルクTmg1t、目標第２モータジェネレータトルクTmg2tが算出設定される。従って、モータジェネレータ制御部４２は、第１インバータ１９及び第２インバータ２０を制御して、第１モータジェネレータ４を目標第１モータジェネレータ回転速度Nmg1で回転させて目標第１モータジェネレータトルクTmg1tを発生させ、第２モータジェネレータ５を目標第２モータジェネレータ回転速度Nmg2で回転させて目標第２モータジェネレータトルクTmg2tを発生される。これにより、モータジェネレータ走行モードで効率のよいモータジェネレータ運転状態を達成することができる。
【００８０】
一方、エンジン２が作動している状態で、目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動禁止領域下限回転速度NengLL以上で且つエンジン作動禁止領域上限回転速度NengUL以下である場合には、目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度NengCD以上であるか否かの判定が行われる。そして、目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度NengCD以上である場合には、図１９に矢印Ｌで示すように、目標エンジン回転速度Nengtをエンジン作動禁止領域上限回転速度NengULの値の方向に補正する。また、目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度NengCD未満である場合には、図１９に矢印Ｍで示すように、目標エンジン回転速度Nengtをエンジン作動禁止領域下限回転速度NengLLの値の方向に補正する。更に、目標エンジン回転速度Nengtをエンジン作動禁止領域上限回転速度NengULの値の方向に補正した場合には、図１９に矢印Ｐで示すように、目標動作ラインに従って目標エンジントルクTengtが再設定される。また、目標エンジン回転速度Nengtをエンジン作動禁止領域下限回転速度NengLLの値の方向に補正した場合には、図１９に矢印Ｑで示すように、目標動作ラインに従って目標エンジントルクTengtが再設定される。このように目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtを補正することにより、第２モータジェネレータ５の第２モータジェネレータ回転速度Nmg2が第２モータジェネレータ作動禁止領域となることがなく、当該第２モータジェネレータ５のトルクリプルの発生を抑制防止して車両振動を抑制防止することができる。
【００８１】
また、再設定された目標エンジン回転速度Nengt、目標エンジントルクTengtから仮目標充放電パワーPbatrを算出し、その仮目標充放電パワーPbatrがバッテリ出力制限値PbatOLより大きい場合には、当該バッテリ出力制限値PbatOLが目標充放電パワーPbattに設定され、その目標充放電パワーPbattを用いて、図２０に矢印Ｒで示すように、目標エンジントルクTengtが再々設定される。また、算出された仮目標充放電パワーPbatrがバッテリ入力制限値PbatILより小さい場合には、当該バッテリ入力制限値PbatILが目標充放電パワーPbattに設定され、その目標充放電パワーPbattを用いて、図２０に矢印Ｓで示すように、目標エンジントルクTengtが再々設定される。これにより、バッテリ２１の入出力が許容範囲内か判定し、バッテリ２１の入出力が許容範囲外であると判定された場合には、バッテリ２１の入出力許容範囲内となるように目標エンジントルクTengtを設定することになり、バッテリ２１の入出力を適正に保持しながら、第２モータジェネレータ５のトルクリプルによる車両振動を抑制防止することができる。
【００８２】
このように本実施形態のハイブリッド車両の駆動制御装置では、エンジン２及び第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５の駆動状態を制御するにあたり、車両走行中、第２モータジェネレータ５の第２モータジェネレータ回転速度Nmg2が０ｒｐｍ近傍に予め設定された第２モータジェネレータ作動禁止領域内になるときに、当該第２モータジェネレータ５の第２モータジェネレータ回転速度Nmg2が当該領域外となるように、目標エンジン回転速度Nengtと目標エンジントルクTengtとからなる目標エンジン動作点を補正する。これにより、第２モータジェネレータ５の第２モータジェネレータ回転速度Nmg2が０ｒｐｍ近傍となってトルクリプルが発生すること事態を抑制防止することができ、もってトルクリプルによる車両振動を抑制防止することができる。
【００８３】
また、予め設定された第２モータジェネレータ作動禁止領域の上限回転速度Nmg2UL及び下限回転速度Nmg2LLからエンジン作動禁止領域の上限回転速度NengUL及び下限回転速度NengLLを設定する。そして、予め設定された目標動作ラインから算出された目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動禁止領域内であると判定されたときには、第２モータジェネレータ５の目標第２モータジェネレータ回転速度Nmg2tがモータ作動禁止領域外となるように目標エンジン動作点を補正する。これにより、第２モータジェネレータ５に要求される作動状態に関わらず、第２モータジェネレータ５のトルクリプルによる車両振動を抑制防止することができる。
【００８４】
また、目標エンジン動作点を補正する場合、エンジン及び動力伝達系の効率がよくなるように予め設定された目標動作ラインに近くなるように目標エンジン動作点を補正する。これにより、燃費の悪化を抑制防止しながら、第２モータジェネレータ５のトルクリプルによる車両振動を抑制防止することができる。
【００８５】
また、エンジン動作点を補正する場合、バッテリ２１の入出力がバッテリ充電状態量SOCから得られた許容範囲内か判定し、バッテリ２１の入出力が許容範囲外であると判定された場合には、バッテリ２１の入出力許容範囲内となるように目標エンジントルクTengtを設定する。これにより、バッテリ２１の入出力を適正に保持しながら、第２モータジェネレータ５のトルクリプルによる車両振動を抑制防止することができる。
【００８６】
また、エンジン作動禁止領域の上限回転速度NengULと下限回転速度NengLLとの間にエンジン作動許可領域移行方向切替回転速度NengCDを設定し、目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動許可領域移動方向切替回転速度NengCD以上である場合には、エンジン回転速度Nengを増加させる方向に目標エンジン回転速度Nengtを補正する。また、目標エンジン回転速度Nengtがエンジン作動許可領域移動方向切替回転速度NengCD未満である場合には、エンジン回転速度Nengを減少させる方向に目標エンジン回転速度Nengtを補正する。これにより、目標動作ラインから算出された目標エンジン回転速度Nengtに近い目標エンジン回転速度Nengtに補正することができる。
【００８７】
また、予め設定された変化量制限量を超えないように目標エンジン回転速度Nengtを変化させ、第２モータジェネレータ回転速度Nmg2がモータ作動禁止領域を通過するときには、変化量制限量を、第２モータジェネレータ回転速度Nmg2がモータ作動禁止領域を通過するとき以外の時よりも大きい値とする。これにより、エンジン回転速度Nengの急激な変化を抑制しながら、第２モータジェネレータ回転速度Nmg2がモータ作動禁止領域を短時間に通過することができる。
【００８８】
なお、動力分割合成機構の４つの回転要素（軸）の連結形態は前記に限定されるものではなく、例えば本出願人が先に提案した前記特許第３８５２５６２号公報に記載されるように種々の連結形態が挙げられる。本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置では、それらの連結形態のハイブリッド車両でも同等の作用・効果が得られる。
【００８９】
また、エンジンや第１及び第２モータジェネレータの駆動制御形態は前記に限定されるものではなく、種々のハイブリッド制御形態を採用することも可能であり、それらのハイブリッド車両であっても、本発明の駆動制御装置では、エンジンとモータジェネレータを同時に作動する走行モードで同等の作用・効果が得られる。
また、本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は、発電機として機能させないモータとエンジンを搭載したハイブリッド車両でも同等の作用・効果が得られる。その場合、モータの搭載数は１つ以上であればよい。
【符号の説明】
【００９０】
１はワンウェイクラッチ
２はエンジン
３はエンジン出力軸
４は第１モータジェネレータ
５は第２モータジェネレータ
６は駆動輪
７は駆動軸
８は第１遊星歯車機構
９は第２遊星歯車機構
１９は第１インバータ
２０は第２インバータ
２１はバッテリ
３２は駆動制御コントローラ（駆動制御部）
３７は目標駆動トルク設定部
３８は目標駆動パワー設定部
３９は目標充放電パワー設定部
４０は目標エンジンパワー設定部
４１はエンジン制御部
４２はモータジェネレータ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2012111040.tif 000022
【国際調査報告】
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2012111040.tif 000024
2012111040.tif 000025
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