(57)【要約】  ハイブリッド車両は、エンジン（１００）から動力分割機構（１３０）を介して駆動軸（１３５）に機械的に直接伝達される直達トルクと、ＭＧ（１２０）の出力トルクとの和によって、車両駆動力を発生する。ＰＭ−ＥＣＵ（１７０）は、車両全体での要求駆動力が駆動軸（１３５）に作用するように、エンジン（１００）およびＭＧ（１２０）の出力を制御する走行モードと、ＭＧ（１２０）の出力トルクを零として直達トルクによって要求駆動力を駆動軸（１３５）に作用させるＳ／Ｄモードとを選択的に適用する。ＭＧ−ＥＣＵ（１７２）は、Ｓ／Ｄモードの適用時には、ＭＧ（１２０）の出力を制御するための電力変換器の動作を停止する。
2012090263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１００）と、
駆動輪（１６０）と機械的に連結された駆動軸（１３５）に対してトルクを出力するように構成された電動機（１２０）と、
前記駆動軸に対して前記内燃機関の出力を源とするトルクを機械的に伝達するための動力伝達装置（１３０）と、
前記電動機の出力トルクを制御するための第１の電力変換器（２２０）と、
車両全体での要求駆動力が前記駆動軸に作用するように、前記内燃機関および前記電動機の出力を制御するための制御装置（１７０，１７２）とを備え、
前記制御装置は、
前記電動機の出力トルクを零として前記内燃機関の出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第１の走行モードと、前記内燃機関および前記電動機の出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第２の走行モードとを選択的に適用するための走行制御部（１７０）と、
前記第１の走行モードにおいて前記第１の電力変換器の動作を停止するための電動機制御部（１７２）とを含む、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時に、前記電動機の出力トルクを零とした場合に前記要求駆動力を確保するための前記内燃機関の第１の目標回転数（ＮＥ１）を演算するとともに、前記内燃機関の回転数を前記第１の目標回転数に近付けるための動作点変更制御を実行するように前記内燃機関および前記電動機の出力を制御するとともに、前記電動機の出力トルクの絶対値が所定のしきい値よりも小さくなった場合に、前記第２の走行モードから前記第１の走行モードへの遷移を実行する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時に、前記第２の走行モードに従って前記要求駆動力を確保するための前記内燃機関の第２の目標回転数（ＮＥ２）と前記第１の目標回転数との差が所定のしきい値（α）よりも小さいときに、前記動作点変更制御を実行する、請求項２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時に、前記第１の電力変換器（２２０）の動作を停止させた状態において前記第１の走行モードに従って前記内燃機関が動作した場合の燃料消費量の推定値（Ｆ１）が、前記第２の走行モードに従って前記内燃機関が動作した場合の燃料消費量の推定値（Ｆ２）よりも小さいときに、前記動作点変更制御を実行する、請求項２に記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記走行制御部（１７０）は、前記第１の走行モードの適用時に、前記電動機が零トルクで回転した際に回転抵抗として作用する引摺りトルク（Ｔｍ）の大きさを推定するとともに、前記要求駆動力と推定された前記引摺りトルクとの和が前記駆動軸に作用するように前記内燃機関の出力を制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項６】
前記走行制御部（１７０）は、前記電動機の回転数（Ｎｍｇ２）に基づいて、前記引摺りトルクを推定する、請求項５に記載のハイブリッド車両。
【請求項７】
前記走行制御部（１７０）は、前記電動機に発生する逆起電力（ω・φ）に基づいて、前記引摺りトルクを推定する、請求項５に記載のハイブリッド車両。
【請求項８】
前記内燃機関からの動力によって発電するための発電機（１１０）をさらに備え、
前記動力伝達装置は、３軸式の動力分割装置（１３０）を含み、
前記動力分割装置は、前記内燃機関（１００）の出力軸（１０２）、前記発電機（１１０）の出力軸および、前記駆動軸（１３５）の３軸に機械的に連結され、該３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されると残余の１軸の回転数が決定されるとともに、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１軸に動力を入出力するように構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
【請求項９】
前記第１の電力変換器（２２０）は、電力線（ＰＬ）および前記電動機（１２０）の間で双方向の電力変換を実行し、
前記ハイブリッド車両は、
前記電力線および前記発電機（１１０）の間で双方向の電力変換を実行するための第２の電力変換器（２１０）と、
前記電力線に対して電気的に接続された蓄電装置（１５０）とをさらに備え、
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時において、前記電動機の回転数（Ｎｍｇ２）が零トルクで回転した際に発電するような領域である場合に、前記蓄電装置のＳＯＣが所定の第１のしきい値（Ｓ１）よりも高いときには、前記第２の走行モードから前記第１の走行モードへの遷移を禁止する、請求項８に記載のハイブリッド車両。
【請求項１０】
前記走行制御部（１７０）は、前記第１の走行モードの適用時において、前記蓄電装置のＳＯＣが前記第１のしきい値（Ｓ１）よりも上昇すると、前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへの遷移を強制的に実行する、請求項９に記載のハイブリッド車両。
【請求項１１】
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時において、前記蓄電装置（１５０）のＳＯＣが、前記第１のしきい値（Ｓ１）よりも低く、かつ、前記第１のしきい値よりも低い所定の第２のしきい値（Ｓ２）よりも高いときには、前記蓄電装置の放電を伴って前記要求駆動力を発生するように、前記内燃機関（１００）、前記電動機（１２０）および前記発電機（１００）の出力を制御する、請求項９または１０に記載のハイブリッド車両。
【請求項１２】
内燃機関（１００）と、駆動輪（１６０）と機械的に連結された駆動軸（１３５）に対してトルクを出力するように構成された電動機（１２０）と、前記駆動軸に対して前記内燃機関の出力を源とするトルクを機械的に伝達するための動力伝達装置（１３０）とを搭載したハイブリッド車両の制御方法であって、
車両状態に基づいて車両全体での要求駆動力を算出するステップ（Ｓ１００）と、
前記電動機の出力トルクを零として前記内燃機関および前記電動機の出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第１の走行モードと、前記内燃機関および前記電動機の出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第２走行モードとを選択するステップ（Ｓ２８０，Ｓ２９０）と、
前記第１の走行モードにおいて、前記電動機の出力トルクを制御するための電力変換器（２２０）の動作を停止するステップ（Ｓ３００）とを備える、ハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１３】
前記第２の走行モードの適用時に、前記電動機の出力トルクを零とした場合に前記要求駆動力を確保するための前記内燃機関の第１の目標回転数（ＮＥ１）を算出するステップ（Ｓ２２０）と、
前記第２の走行モードの適用時に、前記内燃機関の回転数を前記第１の目標回転数に近付けるための動作点変更制御を実行するステップ（Ｓ１３０）とをさらに備え、
前記選択するステップ（Ｓ２８０）は、前記第２の走行モードの適用時に、前記第２の電動機の出力トルクの絶対値が所定のしきい値よりも小さくなった場合に前記第１の走行モードを選択する、請求項１２記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１４】
前記第２の走行モードに従って前記要求駆動力を確保するための前記内燃機関の第２の目標回転数（ＮＥ２）を算出するステップ（Ｓ２１０）と、
前記第１の目標回転数と前記第２の目標回転数との差が所定のしきい値（α）よりも小さいときに、前記動作点変更制御を実行するステップ（Ｓ２３０，Ｓ２４０）とをさらに備える、請求項１３記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１５】
前記第１の走行モードの適用時に、前記第２の電動機が零トルクで回転した際に回転抵抗として作用する引摺りトルク（Ｔｍ）の大きさを推定するステップ（Ｓ３５２，Ｓ３７５）と、
前記第１の走行モードの適用時に、前記引摺りトルクを前記要求駆動力に組み入れるステップ（Ｓ３５５，Ｓ３８０）とをさらに備える、請求項１２記載のハイブリッド車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関し、より特定的には、ハイブリッド車両の走行制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよび走行用電動機を駆動力源として備えるハイブリッド車両は、燃費が良いことを大きな特徴としている。ハイブリッド車両の一態様として、特開２００９−１９６４１５号公報（特許文献１）には、内燃機関およびモータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）を、動力分割機構を介して連結した駆動系の構成が記載される。【０００３】
このようなハイブリッド車両では、エンジンから動力分割機構を介して駆動軸に機械的に直接伝達される直達トルクと、モータジェネレータ（ＭＧ２）の出力トルクとの和によって車両全体の駆動力が発生される。【０００４】
特許文献１には、モータジェネレータ（ＭＧ２）の温度が所定の基準温度を超えた場合に、モータジェネレータのトルク指令値を低減するとともに、トルク指令値の減少分を直達トルクで補償することによって、車両全体での駆動力不足を回避することが記載されている。【０００５】
また、特開２００７−２０３７７２号公報（特許文献２）には、特許文献１と同様の駆動系を有するハイブリッド車両において、自動変速機のトルク相における出力軸トルクの落ち込みを緩やかにするための走行制御が記載されている。具体的には、トルク相に先立って要求出力軸トルクが一時的に低下補正されているときには、出力軸への直達トルクが増加しないように、エンジンおよびモータジェネレータの少なくとも１つを制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１９６４１５号公報
【特許文献２】特開２００７−２０３７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のようなハイブリッド車両では、エンジンを高効率の動作点（トルク・回転数）で動作させることによって、燃費を向上させている。すなわち、高効率の動作点の集合である動作ラインを予め設定するとともに、エンジンの出力パワーに応じて当該動作ライン上に動作点を定めるように、エンジンが制御される。そして、当該動作点でのエンジン出力によって車両全体での要求駆動力に対して過不足が生じる場合には、モータジェネレータの出力トルクによってその過不足分をカバーするように走行制御が行なわれている。【０００８】
したがって、ハイブリッド車両では、エンジンの出力のみによって、車両全体での要求駆動力を確保できる可能性がある。この場合には、モータジェネレータの出力トルクは零にできる。しかしながら、出力トルクを零とするための電動機制御をインバータによって実行すると、インバータではスイッチング損失が発生する。すなわち、モータジェネレータ（走行用電動機）の出力が不要である場面においても、電動機制御のための損失が無用に発生する。この損失は、車両全体でのエネルギ効率を低下させる要因となり、燃費の悪化につながる。【０００９】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、走行用電動機の駆動制御のための損失を低下することによって、ハイブリッド車両の燃費を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のある局面では、ハイブリッド車両は、内燃機関と、電動機と、第１の電力変換器と、動力伝達装置と、制御装置とを備える。電動機は、駆動輪と機械的に連結された駆動軸に対してトルクを出力するように構成される。動力伝達装置は、駆動軸に対して内燃機関の出力を源とするトルクを機械的に伝達するように構成される。第１の電力変換器は、電動機の出力トルクを制御するために配置される。制御装置は、車両全体での要求駆動力が駆動軸に作用するように、内燃機関および電動機の出力を制御するように構成される。制御装置は、走行制御部と、電動機制御部とを含む。走行制御部は、電動機の出力トルクを零として内燃機関の出力によって要求駆動力を駆動軸に作用させる第１の走行モード（Ｓ／Ｄモード）と、内燃機関および電動機の出力によって要求駆動力を駆動軸に作用させる第２の走行モード（通常走行モード）とを選択的に適用するように構成される。電動機制御部は、第２の走行モードにおいて第１の電力変換器の動作を停止するように構成される。【００１１】
好ましくは、走行制御部は、第２の走行モードの適用時に、電動機の出力トルクを零とした場合に要求駆動力を確保するための内燃機関の第１の目標回転数（ＮＥ１）を演算するとともに、内燃機関の回転数を第１の目標回転数に近付けるための動作点変更制御を実行するように内燃機関および電動機の出力を制御するとともに、電動機の出力トルクの絶対値が所定のしきい値よりも小さくなった場合に、第２の走行モードから第１の走行モードへの遷移を実行する。【００１２】
さらに好ましくは、走行制御部は、第２の走行モードの適用時に、第２の走行モードに従って要求駆動力を確保するための内燃機関の第２の目標回転数（ＮＥ２）と第１の目標回転数（ＮＥ１）との差が所定のしきい値よりも小さいときに、動作点変更制御を実行する。【００１３】
また、さらに好ましくは、走行制御部は、第２の走行モードの適用時に、第１の電力変換器の動作を停止させた状態において第１の走行モードに従って内燃機関が動作した場合の燃料消費量の推定値（Ｆ１）が、第２の走行モードに従って内燃機関が動作した場合の燃料消費量の推定値（Ｆ２）よりも小さいときに、動作点変更制御を実行する。【００１４】
あるいは好ましくは、走行制御部は、第１の走行モードの適用時に、電動機が零トルクで回転した際に回転抵抗として作用する引摺りトルク（Ｔｍ）の大きさを推定するとともに、要求駆動力と推定された引摺りトルクとの和が駆動軸に作用するように内燃機関の出力を制御する。【００１５】
さらに好ましくは、走行制御部は、電動機の回転数に基づいて、引摺りトルクを推定する。あるいは、走行制御部は、電動機に発生する逆起電力に基づいて、引摺りトルクを推定する。【００１６】
好ましくは、ハイブリッド車両は、内燃機関からの動力によって発電するための発電機をさらに備える。動力伝達装置は、３軸式の動力分割装置を含む。動力分割装置は、内燃機関の出力軸、発電機の出力軸および、駆動軸の３軸に機械的に連結され、該３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されると残余の１軸の回転数が決定されるとともに、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１軸に動力を入出力するように構成される。【００１７】
さらに好ましくは、第１の電力変換器は、電力線および電動機の間で双方向の電力変換を実行する。ハイブリッド車両は、電力線および発電機の間で双方向の電力変換を実行するための第２の電力変換器と、電力線に対して電気的に接続された蓄電装置とをさらに備える。走行制御部は、第２の走行モードの適用時において、電動機の回転数が零トルクで回転した際に発電するような領域である場合に、蓄電装置のＳＯＣが所定の第１のしきい値よりも高いときには、第２の走行モードから第１の走行モードへの遷移を禁止する。【００１８】
さらに好ましくは、走行制御部は、第１の走行モードの適用時において、蓄電装置のＳＯＣが第１のしきい値よりも上昇すると、第１の走行モードから第２の走行モードへの遷移を強制的に実行する。【００１９】
あるいは、さらに好ましくは、走行制御部は、第２の走行モードの適用時において、蓄電装置のＳＯＣが、第１のしきい値よりも低く、かつ、第１のしきい値よりも低い所定の第２のしきい値よりも高いときには、蓄電装置の放電を伴って要求駆動力を発生するように、内燃機関、電動機および発電機の出力を制御する。【００２０】
この発明の他の局面では、ハイブリッド車両の制御方法であって、ハイブリッド車両は、内燃機関と、駆動輪と機械的に連結された駆動軸に対してトルクを出力するように構成された電動機と、駆動軸に対して内燃機関の出力を源とするトルクを機械的に伝達するための動力伝達装置とを搭載する。制御方法は、車両状態に基づいて車両全体での要求駆動力を算出するステップと、電動機の出力トルクを零として内燃機関および電動機の出力によって要求駆動力を駆動軸に作用させる第１の走行モード（Ｓ／Ｄモード）と、内燃機関および電動機の出力によって要求駆動力を駆動軸に作用させる第２走行モード（通常走行モード）とを選択するステップと、第１の走行モードにおいて、電動機の出力トルクを制御するための電力変換器の動作を停止するステップとを備える。【００２１】
好ましくは、制御方法は、第２の走行モードの適用時に、電動機の出力トルクを零とした場合に要求駆動力を確保するための内燃機関の第１の目標回転数を算出するステップと、第２の走行モードの適用時に、内燃機関の回転数を第１の目標回転数に近付けるための動作点変更制御を実行するステップとをさらに備える。そして、選択するステップは、第２の走行モードの適用時に、第２の電動機の出力トルクの絶対値が所定のしきい値よりも小さくなった場合に第１の走行モードを選択する。【００２２】
さらに好ましくは、制御方法は、第２の走行モードに従って要求駆動力を確保するための内燃機関の第２の目標回転数を算出するステップと、第１の目標回転数と第２の目標回転数との差が所定のしきい値よりも小さいときに、動作点変更制御を実行するステップとをさらに備える。【００２３】
好ましくは、制御方法は、第１の走行モードの適用時に、第２の電動機が零トルクで回転した際に回転抵抗として作用する引摺りトルクの大きさを推定するステップと、第１の走行モードの適用時に、引摺りトルクを要求駆動力に組み入れるステップとをさらに備える。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、走行用電動機の駆動制御のための損失を低下することによって、ハイブリッド車両の燃費を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の構成例を説明するためのブロック図である。
【図２】図１に示したハイブリッド車両の電気システムの構成例を説明する回路図である。
【図３】図１に示したハイブリッド車両におけるエンジン、第１ＭＧおよび第２ＭＧの回転数の関係を示す共線図である。
【図４】図１に示したハイブリッド車両のＥＶ（Electric  Vehicle）走行時の共線図である。
【図５】図１に示したハイブリッド車両のエンジン始動時の共線図である。
【図６】実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御を説明する第１のフローチャートである。
【図７】実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御を説明する第２のフローチャートである。
【図８】エンジン動作点の決定を説明するための概念図である。
【図９】実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御における共線図である。
【図１０】本実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御における通常走行モードからＳ／Ｄモードへの切換時の動作波形である。
【図１１】本実施の形態２によるハイブリッド車両の走行制御によって追加される制御処理を説明するフローチャートである。
【図１２】機械的な引摺りトルクを算出するためのマップを説明する概略図である。
【図１３】本実施の形態２の変形例１によるハイブリッド車両の走行制御によって追加される制御処理を説明するフローチャートである。
【図１４】電磁気的な引摺りトルクを算出するためのマップを説明する概略図である。
【図１５】本実施の形態２の変形例２によるハイブリッド車両の走行制御によって追加される制御処理を説明するフローチャートである。
【図１６】本実施の形態３によるハイブリッド車両の走行制御によって追加される制御処理を説明するフローチャートである。
【図１７】本実施の形態４によるハイブリッド車両の走行制御によって追加される制御処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２７】
（実施の形態１）
（車両構成）
図１は、本発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の構成例を説明するためのブロック図である。
【００２８】
図１を参照して、ハイブリッド車両は、「内燃機関」に対応するエンジン１００と、第１ＭＧ（Motor  Generator）１１０と、第２ＭＧ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０と、駆動輪１６０と、ＰＭ（Power  train  Manager）−ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１７０と、ＭＧ（Motor  Generator）−ＥＣＵ１７２とを備える。
【００２９】
ハイブリッド車両は、エンジン１００および第２ＭＧ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０は、動力分割機構１３０を介して連結されている。
【００３０】
動力分割機構１３０は、代表的には、遊星歯車機構として構成される。動力分割機構１３０は、外歯歯車のサンギヤ１３１と、このサンギヤ１３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ１３２と、サンギヤ１３１に噛合するとともにリングギヤ１３２に噛合する複数のピニオンギヤ１３３と、キャリア１３４とを含む。キャリア１３４は、複数のピニオンギヤ１３３を自転かつ公転自在に保持するように構成される。
【００３１】
サンギヤ１３１は、第１ＭＧ１１０の出力軸と連結される。リングギヤ１３２は、クランクシャフト１０２と同軸上を回転可能に支持される。ピニオンギヤ１３３は、サンギヤ１３１とリングギヤ１３２との間に配置され、サンギヤ１３１の外周を自転しながら公転する。キャリア１３４は、クランクシャフト１０２の端部に結合され、各ピニオンギヤ１３３の回転軸を支持する。
【００３２】
サンギヤ１３１およびリングギヤ軸１３５は、リングギヤ１３２の回転に伴って回転する。リングギヤ軸１３５には、第２ＭＧ１２０の出力軸が連結される。以下では、リングギヤ軸１３５を、駆動軸１３５とも称する。
【００３３】
なお、第２ＭＧ１２０の出力軸を、変速機を介して駆動軸１３５と連結する構成としてもよい。本実施の形態では、変速機を配置しない構成を例示するため、第２ＭＧ１２０とリングギヤ（駆動軸）１３５の回転数比は１：１となるが、変速機を配置した構成では、駆動軸１３５と第２ＭＧ１２０との間の回転数およびトルクの比が、当該変速比によって定まる。
【００３４】
駆動軸１３５は、減速機１４０を介して駆動輪１６０に機械的に連結されている。したがって、動力分割機構１３０によりリングギヤ１３２、すなわち、駆動軸１３５に出力された動力は、減速機１４０を介して駆動輪１６０に出力されることになる。なお、図１の例では、前輪を駆動輪１６０としているが、後輪を駆動輪１６０としてもよく、前輪および後輪を駆動輪１６０としてもよい。
【００３５】
動力分割機構１３０は、サンギヤ１３１、リングギヤ１３２、およびキャリア１３４を回転要素として差動作用を行なう。これらの３つの回転要素は、エンジン１００のクランクシャフト１０２、第１ＭＧ１１０の出力軸および駆動軸１３５の３軸に機械的に連結される。そして、動力分割機構１３０は、当該３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されると残余の１軸の回転数が決定されるとともに、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１軸に動力を入出力するように構成される。
【００３６】
動力分割機構１３０によって、エンジン１００が発生する動力は、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して駆動輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１ＭＧ１１０を駆動させて発電する経路である。動力分割機構１３０は、第１ＭＧ１１０が発電機として機能するときには、キャリア１３４から入力されるエンジン１００からの動力を、サンギヤ１３１側と、リングギヤ１３２側にそのギヤ比に応じて分配する。一方、第１ＭＧ１１０が電動機として機能するときには、動力分割機構１３０は、キャリア１３４から入力されるエンジン１００からの動力と、サンギヤ１３１から入力される第１ＭＧ１１０からの動力とを統合してリングギヤ１３２に出力する。このように、動力分割機構１３０は、エンジン１００の出力を源とするトルクを、駆動軸１３５に対して機械的に伝達するための「動力伝達装置」として機能する。
【００３７】
第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０は、代表的には、永久磁石モータによって構成された、三相交流回転電機である。
【００３８】
第１ＭＧ１１０は、主に「発電機」として動作して、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の駆動力により発電することができる。第１ＭＧ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０のＳＯＣ（State  Of  Charge）の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１ＭＧ１１０により発電された電力はそのまま第２ＭＧ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１ＭＧ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。なお、第１ＭＧ１１０は、エンジン始動時にエンジン１００をモータリングする場合等には、トルク制御の結果として電動機として動作することも可能である。
【００３９】
第２ＭＧ１２０は、主に「電動機」として動作して、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１ＭＧ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。第２ＭＧ１２０が発生する動力は、駆動軸１３５へ伝達され、さらに減速機１４０を介して駆動輪１６０に伝達される。これにより、第２ＭＧ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２ＭＧ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。
【００４０】
ハイブリッド車両の回生制動時には、減速機１４０を介して駆動輪１６０により第２ＭＧ１２０が駆動される。この場合には、第２ＭＧ１２０は発電機として動作する。これにより第２ＭＧ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして機能する。第２ＭＧ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００４１】
バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０は、第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０により発電された電力によって充電することができる。バッテリ１５０の温度・電圧・電流は、電池センサ１５２により検出される。電池センサ１５２は、温度センサ、電圧センサ、電流センサを包括的に標記するものである。
【００４２】
バッテリ１５０への充電電力は、上限値ＷＩＮを超えないように制限される。同様に、バッテリ１５０の放電電力は、上限値ＷＯＵＴを超えないように制限される。上限値ＷＩＮ，ＷＯＵＴは、バッテリ１５０のＳＯＣ、温度、温度の変化率などの種々のパラメータに基づいて定められる。
【００４３】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０およびＭＧ−ＥＣＵ１７２は、図示しないＣＰＵ（Central  Processing  Unit）およびメモリを内蔵して構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに従うソフトウェア処理によって、各センサによる検出値に基づく演算処理を実行するように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、専用の電子回路等によるハードウェア処理によって、所定の数値演算処理および／または論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
【００４４】
エンジン１００は、ＰＭ（Power  train  Manager）−ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１７０からの制御目標値に従って制御される。第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０は、ＭＧ−ＥＣＵ１７２により制御される。ＰＭ−ＥＣＵ１７０とＭＧ−ＥＣＵ１７２とは双方向に通信可能に接続される。ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、後述する走行制御によって、エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の制御目標値（代表的には、トルク目標値）を生成する。すなわち、ＰＭ−ＥＣＵ１７０によって「走行制御部」の機能が実行される。
【００４５】
そして、ＭＧ−ＥＣＵ１７２は、ＰＭ−ＥＣＵ１７０から伝達された制御目標値に従って、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０を制御する。すなわち、ＭＧ−ＥＣＵ１７２によって「電動機制御部」の機能が実行される。なお、エンジン１００は、ＰＭ−ＥＣＵ１７０からの動作目標値（代表的には、トルク目標値および回転数目標値）に従って、燃料噴射量や点火タイミング等を制御する。
【００４６】
なお、本実施の形態では、ＰＭ−ＥＣＵ１７０およびＭＧ−ＥＣＵ１７２を別個のＥＣＵによって構成するが、両者の機能を包括する単一のＥＣＵを設けてもよい。
【００４７】
図２は、図１に示したハイブリッド車両の電気システムの構成例を説明する回路図である。
【００４８】
図２を参照して、ハイブリッド車両の電気システムには、コンバータ２００と、第１ＭＧ１１０（発電機）に対応するインバータ２１０と、第２ＭＧ１２０（電動機）に対応するインバータ２２０と、ＳＭＲ（System  Main  Relay）２３０とが設けられる。すなわち、インバータ２２０は「第１の電力変換器」に対応し、インバータ２１０は「第２の電力変換器」に対応する。
【００４９】
コンバータ２００は、リアクトルと、直列接続された２個の電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する）と、各スイッチング素子に対応して設けられた逆並列ダイオードと、リアクトルとを含む。電力用半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal  Oxide  Semiconductor）トランジスタ、電力用バイポーラトランジスタ等を適宜採用することができる。リアクトルは、バッテリ１５０の正極側に一端が接続され、２つのスイッチング素子の接続点に他端が接続される。各スイッチング素子のオンオフは、ＭＧ−ＥＣＵ１７０により制御される。
【００５０】
バッテリ１５０から放電された電力を第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０により発電された電力をバッテリ１５０を充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。
【００５１】
コンバータ２００と、インバータ２１０およびインバータ２２０とは、電力線ＰＬおよび接地線ＧＬを介して、互いに電気的に接続される。電力線ＰＬの直流電圧（システム電圧）ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＭＧ−ＥＣＵ１７２に送信される。
【００５２】
インバータ２１０は、一般的な三相インバータで構成され、並列接続されたＵ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、各々、直列に接続された２個のスイッチング素子（上アーム素子および下アーム素子）を有する。各スイッチング素子には、逆並列ダイオードが接続される。
【００５３】
第１ＭＧ１１０は、星型結線されたＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを固定子巻線として有する。各相コイルの一端は、中性点１１２で互いに接続される。各相コイルの他端は、インバータ２１０の各相アームのスイッチング素子の接続点とそれぞれ接続される。
【００５４】
インバータ２１０は、車両走行時には、車両走行に要求される駆動力（車両駆動トルク、発電トルク等）を発生するために設定される動作指令値（代表的にはトルク目標値）に従って第１ＭＧ１１０が動作するように、第１ＭＧ１１０の各相コイルの電流または電圧を制御する。
【００５５】
インバータ２２０は、インバータ２１０と同様に、一般的な三相インバータで構成される。第２ＭＧ１２０は、第１ＭＧ１１０と同様に、星型結線されたＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを固定子巻線として有する。各相コイルの一端は、中性点１２２で互いに接続される。各相コイルの他端は、インバータ２２０の各相アームのスイッチング素子の接続点とそれぞれ接続される。
【００５６】
インバータ２２０は、車両走行時には、車両走行に要求される駆動力（車両駆動トルク、回生制動トルク等）を発生するために設定される動作指令値（代表的にはトルク目標値）に従って第２ＭＧ１２０が動作するように、第２ＭＧ１２０の各相コイルの電流または電圧を制御する。
【００５７】
なお、インバータ２１０，２２０による第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の制御には、たとえばＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御が用いられる。ＰＷＭ制御の詳細については周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではさらなる説明は繰返さない。ＭＧ−ＥＣＵ１７２は、ＰＷＭ制御に従って、インバータ２１０，２２０を構成するスイッチング素子のオンオフを制御する駆動信号を発生する。すなわち、インバータ２１０，２２０の動作時には、各スイッチング素子のオンオフに伴って、スイッチング損失が発生する。
【００５８】
ＳＭＲ２５０は、バッテリ１５０とコンバータ２００との間に設けられる。ＳＭＲ２５０が開放されると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。一方、ＳＭＲ２５０が閉成されると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。ＳＭＲ２５０の状態は、ＰＭ−ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、ハイブリッド車のシステム起動を指示するパワーオンスイッチ（図示せず）のオン操作に応答して、ＳＭＲ２５０が閉成される一方で、パワーオンスイッチのオフ操作に応答して、ＳＭＲ２５０は開放される。
【００５９】
上述のように、図１に示したハイブリッド車両では、エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０が、プラネタリギヤを介して連結される。このため、エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の回転数は、図３に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００６０】
ハイブリッド車両では、車両状態に適した走行を行うための走行制御が、ＰＭ−ＥＣＵ１７０によって実行される。たとえば、車両発進時および低速走行時には、図４に示した共線図のように、エンジン１００を停止した状態で、第２ＭＧ１２０の出力によってハイブリッド車両は走行する。このとき、第２ＭＧ１２０の回転数が正になるとともに、第１ＭＧ１１０の回転数が負になる。
【００６１】
定常走行時には、図５に示した共線図のように、第１ＭＧ１１０を用いてエンジン１００をクランキングするように、第１ＭＧ１１０をモータとして作動させることによって第１ＭＧ１１０の回転数が正にされる。この場合には、第１ＭＧ１１０は、電動機として動作する。そして、エンジン１００を始動して、エンジン１００および第２ＭＧ１２０の出力によって、ハイブリッド車両は走行する。後程詳細に説明するように、ハイブリッド車は、エンジン１００を高効率の動作点で動作させることによって、燃費が向上する。
【００６２】
（制御構造）
本実施の形態１によるハイブリッド車両における走行制御について以下に詳細に説明する。図６および図７は、実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御を説明するフローチャートである。図６および図７に示すフローチャートに従う制御処理は、たとえば、図１に示したＰＭ−ＥＣＵ１７０によって所定の制御周期毎に実行される。
【００６３】
図６を参照して、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１００により、センサ出力信号に基づいて検出された車両状態に基づいて、車両全体での必要なトータル駆動力を算出する。そして、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、このトータル駆動力を発生するために、駆動軸１３５に出力すべき要求駆動力Ｔｐ＊を算出する。駆動力の算出に反映される車両状態には、代表的には、ユーザによるアクセルペダル操作量を示すアクセル開度Ａｃｃと、ハイブリッド車両の車速Vとが含まれる。
【００６４】
たとえば、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと要求駆動力Ｔｐ＊との関係を予め定めたマップ（図示せず）をメモリに記憶している。そして、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖが検出されると、当該マップを参照することによって要求駆動力Ｔｐ＊を算出できる。
【００６５】
このように、ハイブリッド車両は、要求駆動力Ｔｐ＊に相当するトルクを駆動軸１３５に加えることによって、車両状態に応じた適切な車両駆動力を発生することができる。以下では、要求駆動力Ｔｐ＊をトータルトルクＴｐ＊とも称する。
【００６６】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１１０により、ステップＳ１００で算出したトータルトルクＴｐ＊から、エンジン１００に要求される出力パワーである、エンジン要求パワーＰｅを算出する。たとえば、エンジン要求パワーＰｅは、トータルトルクＴｐ＊、駆動軸回転数Ｎｒ、充放電要求パワーＰｃｈｇ、および、損失項Ｌｏｓｓに従って、下記（１）式に従って設定される。
【００６７】
Ｐｅ＝Ｔｐ＊・Ｎｒ＋Ｐｃｈｇ＋Ｌｏｓｓ      …（１）
充放電要求パワーＰｃｈｇは、バッテリ１５０の状態（ＳＯＣ）に応じて、バッテリ１５０の充電が必要であるときには、Ｐｃｈｇ＞０に設定される。一方で、バッテリ１５０が充電過多であり、放電が必要なときには、Ｐｃｈｇ＜０に設定される。
【００６８】
さらにＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップ群Ｓ２００により、エンジン１００の動作点を決定する。ステップ群Ｓ２００は、以下に説明するステップＳ２１０〜Ｓ２５０を含む。
【００６９】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２１０により、エンジン要求パワーＰｅに基づいて、通常走行モード（第２の走行モード）におけるエンジン目標回転数ＮＥ１を算出する。
【００７０】
図８は、エンジン動作点の決定を説明するための概念図である。
図８を参照して、エンジン動作点は、エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅの組み合わせで定義される。エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅの積は、エンジン出力パワーに相当する。
【００７１】
動作ライン３００は、エンジン１００を高効率で動作することができるエンジン動作点の集合として予め決定される。動作ライン３００は、同一パワー出力時の燃料消費量を抑制するための最適燃費ラインに相当する。
【００７２】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２１０では、図８に示すように、予め定められた動作ライン３００と、ステップＳ１１０で算出されたエンジン要求パワーＰｅに対応する等パワー線３１０との交点をエンジン動作点（目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊）に決定する。すなわち、通常走行モードでのエンジン動作点は、図中のＰ２に決定される。ステップＳ２１０で算出されるエンジン目標回転数ＮＥ２は、エンジン動作点Ｐ２におけるエンジン回転数である。
【００７３】
再び図６を参照して、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２２０により、第２ＭＧ１２０の制御を停止するシャットダウンモード（以下、Ｓ／Ｄモードと表記する）におけるエンジン目標回転数ＮＥ１を算出する。Ｓ／Ｄモードは、第１の走行モードに対応する。
【００７４】
Ｓ／Ｄモードでは、インバータ２２０がシャットダウンされて、各スイッチング素子のスイッチングが停止（オフ固定）される。これにより、第２ＭＧ１２０の制御が停止されて、第２ＭＧ１２０の出力トルクが零になる。Ｓ／Ｄモードでは、インバータ２２０での電力損失（スイッチング損失）が発生しなくなる。したがって、第２ＭＧ１２０の出力が不要な車両状態では、Ｓ／Ｄモードを適用することによって、ハイブリッド車両の燃費向上を図ることができる。
【００７５】
Ｓ／Ｄモードでは、第２ＭＧ１２０の出力トルクを零にしても、エンジン１００によってトータルトルクＴｐ＊が賄えるように、エンジン動作点を決定する必要がある。したがって、エンジン目標回転数ＮＥ１は、動力分割機構１３０におけるギヤ比ρを用いて、下記（２）式に従って算出することができる。
【００７６】
ＮＥ１＝Ｐｅ／（Ｔｐ＊・（１＋ρ））          …（２）
再び図８を参照して、第２ＭＧ１２０が負トルクを出力している状態からのエンジン動作点の変更を説明する。
【００７７】
エンジン目標回転数ＮＥ１に対応する動作点Ｐ１では、動作点Ｐ２とエンジン出力パワーが同等である。一方、第２ＭＧ１２０の出力トルクを零とした上でトータルトルクＴｐ＊を出力するために、動作点Ｐ１は、動作点Ｐ２よりもエンジントルクＴｅが低い。この場合には、エンジン目標回転数ＮＥ１は、エンジン目標回転数ＮＥ２よりも高くなる。
【００７８】
再び図６を参照して、ステップＳ２１０，Ｓ２２０によって、Ｓ／Ｄモード適用時のエンジン目標回転数ＮＥ１と、通常走行モード適用時のエンジン目標回転数ＮＥ２とが算出される。
【００７９】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２３０により、エンジン目標回転数ＮＥ１およびＮＥ２の差（絶対値）が所定のしきい値αよりも小さいか否かを判定する。
【００８０】
そして、エンジン目標回転数ＮＥ１およびＮＥ２の差が小さい場合（Ｓ２３０のＹＥＳ判定時）には、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２４０に処理を進めて、エンジン目標回転数Ｎｅ＝ＮＥ１とする。一方で、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、エンジン目標回転数ＮＥ１およびＮＥ２の差が大きい場合（Ｓ２３０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２５０に処理を進めて、エンジン目標回転数Ｎｅ＝ＮＥ２とする。
【００８１】
さらに、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１３０により、ステップＳ２４０またはＳ２５０で求められたエンジン目標回転数Ｎｅと、前回の制御周期でのエンジン目標回転数Ｎｅ＊とに基づいて、今回の制御周期での最終的なエンジン目標回転数Ｎｅ＊を設定する。この際に、制御周期間でのエンジン目標回転数Ｎｅ＊の変化量に上限値を設定するレートリミット処理が施される。
【００８２】
この結果、Ｓ／Ｄモードが適用されている場合には、ＮＥ＝ＮＥ２（Ｓ２４０）とされたときには、Ｓ／Ｄモードを継続的に適用するための動作点が設定される。一方、ＮＥ＝ＮＥ１（Ｓ２５０）とされたときには、通常走行モードへ移行するように、エンジン動作点が変更される。
【００８３】
一方で、通常走行モードが適用されている場合には、ＮＥ＝ＮＥ１（Ｓ２５０）とされたときには、通常走行モードを継続的に適用するための動作点が設定される。一方、ＮＥ＝ＮＥ２（Ｓ２４０）とされたときには、Ｓ／Ｄモードへ移行するためのエンジン動作点変更制御が開始される。
【００８４】
さらに、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２５０により、ステップＳ１３０で設定された最終的なエンジン目標回転数Ｎｅ＊と、Ｓ／Ｄモード適用時のエンジン目標回転数ＮＥ１との差（絶対値）を所定のしきい値βと比較する。
【００８５】
そして、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、エンジン目標回転数Ｎｅ＊およびエンジン目標回転数ＮＥ１の差が小さい場合（Ｓ２５０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２６０により、Ｓ／Ｄ許可フラグをオンする。一方、エンジン目標回転数Ｎｅ＊およびエンジン目標回転数ＮＥ１の差が大きい場合（Ｓ２５０のＮＯ判定時）には、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、Ｓ２６０により、Ｓ／Ｄ許可フラグをオフする。
【００８６】
したがって、通常走行モードの適用時には、Ｓ／Ｄモードを適用したときのエンジン目標回転数ＮＥ１がエンジン目標回転数ＮＥ２にある程度近くなると（Ｓ２３０のＹＥＳ判定時）、エンジン動作点変更制御が開始される。そして、エンジン動作点変更制御によって実際のエンジン目標回転数Ｎｅ＊がエンジン目標回転数ＮＥ１に充分近づくと（Ｓ２４０のＹＥＳ判定時）、Ｓ／Ｄ許可フラグがオンされる。
【００８７】
図７を参照して、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２５０〜Ｓ２７０に引き続いてステップＳ１４０に処理を進める。ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０で決定された最終的なエンジン目標回転数Ｎｅ＊を実現するための、第１ＭＧ１１０のトルクおよび回転数の目標値を決定する。
【００８８】
図９の共線図には、本実施の形態によるハイブリッド車両の走行制御における、第１ＭＧ１１０、第２ＭＧ１２０およびエンジン１００の間での回転数およびトルクの関係が示される。
【００８９】
図９を参照して、第１ＭＧ１１０の目標回転数Ｎｍｇ１＊は、動力分割機構１３０のギヤ比ρおよび駆動軸回転数Ｎｒを用いて、下記（３）式に従って決定することができる。
【００９０】
Ｎｍｇ１＊＝（Ｎｅ＊・（１＋ρ）−Ｎｒ)／ρ    …（３）
そして、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、第１ＭＧ１１０が目標回転数Ｎｍｇ１＊で回転するように、第１ＭＧ１１０のトルク目標値Ｔｍｇ１＊を設定する。たとえば、第１ＭＧ１１０の実際の回転数Ｎｍｇ１および目標回転数Ｎｍｇ１＊の偏差（ΔＮｍｇ１＝Ｎｍｇ１＊−Ｎｍｇ１）に基づいてトルク目標値Ｔｍｇ１＊を逐次修正するように、下記（４）式に従ってトルク目標値Ｔｍｇ１＊を設定することができる。なお、式（４）の右辺第２項は、偏差ΔＮｍｇ１に基づくＰＩＤ（Proportional  Integral  Differential）制御の演算結果を示す。
【００９１】
Ｔｍｇ１＊＝Ｔｍｇ１＊（前回値）＋ＰＩＤ（ΔＮｍｇ１）  …（４）
トルク目標値Ｔｍｇ１＊に従って第１ＭＧ１１０を制御すると、リングギヤ１３２（駆動軸１３５）には、エンジン直達トルクＴｅｐ（＝−Ｔｍｇ１＊／ρ）が作用する。エンジン直達トルクＴｅｐは、第１ＭＧ１１０で反力を受け持ちながらエンジン１００を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊で動作させたときに、リングギヤ１３２に伝達されるトルクに相当する。
【００９２】
リングギヤ１３２（駆動軸１３５）には、第２ＭＧ１２０の出力トルクが作用する。したがって、トータルトルクＴｐ＊に対するエンジン直達トルクＴｅｐの過不足分を補償するように、第２ＭＧ１２０の出力トルクを設定することにより、トータルトルクＴｐ＊が確保できる。
【００９３】
再び図７を参照して、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１５０により、ステップＳ１４０で設定されたトルク目標値Ｔｍｇ１＊およびギヤ比ρに基づいて、エンジン直達トルクＴｅｐを算出する。図９にも示したように、エンジン直達トルクＴｅｐは、下記（５）式によって算出できる。
【００９４】
Ｔｅｐ＝−Ｔｍｇ１＊／ρ          …（５）
さらに、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１６０により、トータルトルクＴｐ＊に対するエンジン直達トルクＴｅｐの過不足を補償するように、下記（５）式に従って、第２ＭＧ１２０のトルク目標値Ｔｍｇ２＊を算出する。第２ＭＧ１２０および駆動軸１３５の間に変速機が接続されている場合には、式（６）に変速比をさらに乗算すればよい。
【００９５】
Ｔｍｇ２＊＝（Ｔｐ＊−Ｔｅｐ／ρ）        …（６）
このようにして、ステップＳ１００で決定したトータルトルクＴｐ＊を出力するための、エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の間の出力配分が決定される。
【００９６】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２８０では、ステップＳ１６０で算出されたトルク目標値Ｔｍｇ２＊が実質的に零となっているかどうかを判定する。具体的には、｜Ｔｍｇ２＊｜＜εであるときに、ステップＳ２８０はＹＥＳ判定とされる。すなわち、しきい値εは、Ｓ／Ｄモードを適用して第２ＭＧ１２０の出力トルクを零としても、トルク段差が生じないような、Ｔｍｇ２＊≒０を検出するための値である。
【００９７】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、｜Ｔｍｇ２＊｜＜εのとき（Ｓ２８０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２９０により、Ｓ／Ｄ許可フラグがオンされているかどうかをさらに判定する。そして、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、Ｓ／Ｄ許可フラグがオンされているときには（Ｓ２９０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ３００に処理を進めて、第２ＭＧ１２０のＳ／Ｄ制御を実行する。すなわち、インバータ２２０がシャットダウンされて、第２ＭＧ１２０の出力トルクが零になる。
【００９８】
Ｓ／Ｄモード（第１の走行モード）では、エンジン目標回転数ＮＥ１に基づいてエンジン動作点を定めることにより、第２ＭＧ１２０の出力トルクを零にしても、第１ＭＧ１１０およびエンジン１００の出力によってトータルトルクＴｐ＊が駆動軸１３５に作用するように、出力配分が決定される。
【００９９】
一方、｜Ｔｍｇ２＊｜＞εのとき（Ｓ２８０のＮＯ判定時）、または、Ｓ／Ｄ許可フラグのオフ中（Ｓ２９０のＮＯ判定時）には、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１７０に処理を進める。ステップＳ１７０では、ステップＳ１６０で算出されたトルク目標値Ｔｍｇ２＊に従って、第２ＭＧ１２０は制御される。すなわち、インバータ２２０は、スイッチング素子のスイッチング制御によって、直流／交流の電力変換を実行する。
【０１００】
通常走行モード（第２の走行モード）では、エンジン効率を優先して決定されたエンジン目標回転数ＮＥ２に基づいて、第１ＭＧ１１０、第２ＭＧ１２０、およびエンジン１００の出力によってトータルトルクＴｐ＊が駆動軸１３５に作用するように、出力配分が決定される。
【０１０１】
このように、実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御では、Ｓ／Ｄモードを適用することによって、第２ＭＧ１２０の出力トルクを零とした走行でのインバータ２２０での電力損失を低下することができる。この結果、ハイブリッド車両の燃費を改善することができる。
【０１０２】
さらに、エンジン動作点変更制御によって、エンジン回転数をエンジン目標回転数ＮＥ１に近付けてから、通常走行モードからＳ／Ｄモードへ切換えることによって、Ｓ／Ｄモードの開始時の車両駆動力（トルク）の変動を抑制することができる。特に、エンジン回転数がエンジン目標回転数ＮＥ１に近付くまでの間は、Ｓ／Ｄ許可フラグをオンしないことにより、車両駆動力の変動を確実に防止できる。
【０１０３】
図１０は、本実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御における通常走行モードからＳ／Ｄモードへの切換時の動作波形である。
【０１０４】
図１０を参照して、時刻ｔ１において、第ＭＧ１２０のトルク目標値について、｜Ｔｍｇ２＊｜＜εが成立したものとする。しかしながら、この段階では、エンジン回転数がエンジン目標回転数ＮＥ１から離れているため、シャットダウン制御は開始されない。
【０１０５】
そして、時刻ｔ１から、エンジン回転数をエンジン目標回転数ＮＥ１に向けて変更するためのエンジン動作点変更制御が実行される。ここでは、Ｔｍｇ２＊＜０の場合を想定しているので、エンジントルクＴｅが低下するように、エンジン動作点は変更される。
【０１０６】
時刻ｔ１以降では、エンジン回転数がエンジン目標回転数ＮＥ１に向けて変化するにつれて、エンジントルクＴｅが徐々に低下する。第２ＭＧ１２０の出力トルク（負値）も徐々に増加して零に近付いていく。
【０１０７】
時刻ｔ２において、エンジン回転数がエンジン目標回転数ＮＥ１に充分近付いたため（図６のＳ２５０がＹＥＳ判定）、Ｓ／Ｄ許可フラグがオンされて、シャットダウン制御が開始される。これにより、Ｔｍｇ２＊＝０となる。
【０１０８】
この時点において、時刻ｔ１〜ｔ２でのエンジン動作点変更制御によって、第２ＭＧ１２０の出力トルクを零としても、エンジン１００の出力によってトータルトルクＴｐ＊を駆動軸１３５に作用させることができるエンジン動作点が設定されている。このため、時刻ｔ２でシャットダウン制御を開始しても、駆動軸１３５に作用するトータルトルク（車両駆動力）Ｔｐの変動が抑制できる。
【０１０９】
一方、図１０には、時刻ｔ１の段階でシャットダウン制御を実行したときの挙動が点線で示されている。
【０１１０】
時刻ｔ１において、シャットダウン制御を開始すると、第２ＭＧ１２０のトルク目標値Ｔｍｇ２＊を零にすることによって、第２ＭＧ１２０の出力トルクは速やかに零になる。しかしながら、エンジン１００はイナーシャが大きいため、エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅの変化は緩やかである。この結果、駆動軸１３５に作用するトータルトルクＴｐが、第２ＭＧ１２０のトルク変化に対応して変動する。そして、エンジン回転数がエンジン目標回転数ＮＥ１に変化するまでの間、トータルトルクＴｐ＊が変動することが理解される。
【０１１１】
すなわち、本実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御では、燃費改善のためのＳ／Ｄモードの適用時には、エンジン動作点変更制御を行うことによって、車両駆動力の変動を抑制することが可能となる。
【０１１２】
（実施の形態２）
実施の形態２では、Ｓ／Ｄモードにおける車両駆動力を正確に設定するための走行制御をさらに説明する。なお、実施の形態２を始めとする以降の実施の形態では、実施の形態１による走行制御に加えて、いくつかの制御処理がさらに実行される。したがって、以下の実施の形態では、実施の形態１に対して追加あるいは変更される制御処理を主に説明するとともに、実施の形態１との共通部分については原則的には説明を繰返さない。
【０１１３】
図１１は、本実施の形態２によるハイブリッド車両の走行制御によって追加される制御処理を説明するフローチャートである。
【０１１４】
図１１を参照して、実施の形態２による走行制御では、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、図６のステップＳ１１０およびＳ２２０の間に、ステップＳ３１０〜Ｓ３３０の処理をさらに実行する。
【０１１５】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３１０により、第２ＭＧ１２０のシャットダウン制御中であるかどうかを判定する。シャットダウン制御中（Ｓ３１０のＹＥＳ判定時）には、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３２０により、第２ＭＧ１２０の引摺りトルクＴｍを算出する。
【０１１６】
引摺りトルクＴｍは、第２ＭＧ１２０が出力トルク＝０で回転するときに、回転抵抗として作用するトルクの大きさを示す。第２ＭＧ１２０のトルク制御の実行中には、引摺りトルク分を補償するように、出力トルクをフィードバック制御することができる。これに対して、Ｓ／Ｄモードでは、第２ＭＧ１２０のトルク制御が停止されて出力トルクが零となるので、第２ＭＧ１２０の引摺りトルク分に応じて、駆動軸１３５に作用するトルク（車両駆動力）が減少する可能性がある。
【０１１７】
代表的に、回転抵抗としては、ベアリングなどによる回転運動に対する機械損が作用する。このような機械損によるトルクは、第２ＭＧ１２０の回転数に依存して変化する。
【０１１８】
したがって、図１２に示すように、第２ＭＧ回転数Ｎｍｇ２（絶対値）に対する引摺りトルクＴｍｈの対応関係を予め実験等によって測定しておけば、その実験結果に基づくマップ３２０を予め作成することができる。なお、第２ＭＧ１２０および駆動軸１３５の間に変速機が配置されている場合には、当該変速機のギヤ比を考慮した駆動軸トルクへの換算値を、引摺りトルクＴｍｈのマップ値とする。
【０１１９】
図１１のステップＳ３２０では、現在の制御周期での第２ＭＧ回転数Ｎｍｇ２に基づいて、マップ３２０を参照することによって、引摺りトルクＴｍ（Ｔｍ＝Ｔｍｈ）を算出することができる。
【０１２０】
再び図１１を参照して、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３３０により、引摺りトルクＴｍを反映して、ステップＳ１００で求められたトータルトルクＴｐ＊を修正する。すなわち、ステップＳ１００で算出されたトータルトルクＴｐ＊と引摺りトルクＴｍとの和が、新たにトータルトルクＴｐ＊とされる。そして、後続の制御周期では、ステップＳ２２０（図６）により、引摺りトルクＴｍが算入されたトータルトルクＴｐ＊に基づいて、Ｓ／Ｄモードでのエンジン目標回転数ＮＥ１（すなわち、エンジン動作点）が決定される。
【０１２１】
したがって、引摺りトルクの影響に起因する、Ｓ／Ｄモードでの車両駆動力と、要求されたトータルトルクＴｐ＊との差を抑制することができる。
【０１２２】
（実施の形態２の変形例１）
第２ＭＧ１２０が永久磁石モータである場合には、ロータに装着した永久磁石によって逆起電力が発生する。このため、Ｓ／Ｄモードでは、逆起電力に起因した電磁気的な引摺りトルクが発生する。実施の形態２の変形例１では、このような電磁的な引摺りトルクをトータルトルクに反映する。
【０１２３】
図１３は本発明の実施の形態２の変形例１による走行制御によって追加される制御処理を説明するフローチャートである。
【０１２４】
図１３を参照して、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３００の実行後、ステップＳ３４０〜Ｓ３６０の処理を実行する。
【０１２５】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３４０により、逆起電力の検出処理を実行する。そして、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３５０により、検出された逆起電力に基づいて、電磁気的な引摺りトルクＴｍｅを算出する。
【０１２６】
図１４に示すように、逆起電力に対する電磁気的な引摺りトルクＴｍｅの対応関係を予め実験等によって測定しておけば、その実験結果に基づくマップ３３０を予め作成することができる。なお、第２ＭＧ１２０および駆動軸１３５の間に変速機が配置されている場合には、当該変速機のギヤ比を考慮した駆動軸トルクへの換算値を、引摺りトルクＴｍｅのマップ値とする。
【０１２７】
図１３のステップＳ３５０では、ステップＳ３４０で検出された逆起電力に基づいて、マップ３３０を参照することによって、引摺りトルクＴｍｅを算出することができる。
【０１２８】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３６０により、ステップＳ３２０で求めた引摺りトルクＴｍｅをラッチする。ステップＳ３６０でラッチされた引摺りトルクは、以降（次回）の制御周期において、ステップＳ３２０（図１１）での引摺りトルクＴｍに算入される。これにより、永久磁石モータに作用する電磁気的な引摺りトルクを補償して、要求されたトータルトルク＊Ｔｐを出力することが可能となる。
【０１２９】
次に、ステップＳ３４０による逆起電力の検出処理の具体例について説明する。
第１の検出例として、第２ＭＧ１２０の三相交流のうちの２相の電圧を測定することによって、線間電圧の測定値から逆起電力を検出することができる。ただし、この検出例では、電圧センサの配置が必要となる。
【０１３０】
第２の検出例として、第２ＭＧ１２０のトルク制御の特定条件における制御データに基づいて、電圧センサを新たに配置することなく、逆起電力を検出することも可能である。
【０１３１】
電動機制御に用いられるｄ−ｑ軸の電圧方程式として、下記（７）,（８）式が知られている。
【０１３２】
Ｖｄ＝Ｒ・Ｉｄ−ω・Ｌｑ・Ｉｑ              …（７）
Ｖｑ＝ω・Ｌｄ・Ｉｄ＋Ｒ・Ｉｑ＋ω・φ      …（８）
（７），（８）式中において、Ｖｄ，Ｖｑは第２ＭＧ１２０に印加させる電圧のｄ軸，ｑ軸成分であり、Ｉｄ，Ｉｑは第２ＭＧ１２０に印加させる電圧のｄ軸，ｑ軸成分である。三相の電圧および電流と、ｄ−ｑ軸のＶｄ，ＶｑおよびＩｄ，Ｉｑとは、所定の変換行列によって互いに変換および逆変換可能である。また、Ｌｄ，Ｌｑはインダクタンスのｄ軸，ｑ軸成分であり、Ｒは抵抗成分である。また、ωは電気角速度であり、φは鎖交磁束であり、両者の積ω・φが、第２ＭＧ１２０の逆起電力に相当する。
【０１３３】
ωが大きくなる高回転領域では、抵抗ＲがωＬに比較して無視できるようになるので、（７），（８）式は、下記（９），（１０）式に変形される。
【０１３４】
Ｖｄ＝−ω・Ｌｑ・Ｉｑ              …（９）
Ｖｑ＝ω・Ｌｄ・Ｉｄ＋ω・φ      …（１０）
第２の検出例では、第２ＭＧ１２０を零電流制御したときのｑ軸電圧Ｖｑの指令値から、逆起電圧を検出する。
【０１３５】
零電流制御により、ＩｄおよびＩｑの指令値が零とされる。そして、三相電流を変換したＩｄ，Ｉｑのフィードバック制御により、Ｉｄ＝Ｉｑ＝０（電流指令値）とするためのＶｄ，Ｖｑの電圧指令値が演算される。
【０１３６】
Ｉｄ＝Ｉｑ＝０を式（９），（１０）に代入すると、Ｖｄ＝０、かつＶｑ＝ω・φとなる。すなわち、零電流制御時のＶｑ指令値は、逆起電圧に相当する。
【０１３７】
たとえば、インバータ２２０をシャットダウンする前に、極短時間、電流指令値Ｉｄ＝Ｉｑ＝０とした通常のフィードバック制御を実行することによって、零電流制御時のＶｑ指令値を求めることができる。
【０１３８】
なお、永久磁石モータの出力トルクＴｒｑは、極対数ｐを用いて、下記（１１）式で示される。
【０１３９】
Ｔｒｑ＝ｐ・（φ・Ｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）・Ｉｄ・Ｉｑ）  …（１１）
すなわち、零電流制御時（Ｉｄ＝Ｉｑ＝０）には、第２ＭＧ１２０の出力トルクは零に制御される。したがって、シャットダウン制御の開始前に零電流制御を短時間実行しても、インバータ２２０のシャットダウン時に大きなトルク変動は発生しない。
【０１４０】
このように、シャットダウン制御が開始される初回の制御周期において、極短時間に限定して零電流制御を実行することにより、引摺りトルクＴｍｅを算出するための逆起電圧を検出することができる。ただし、インバータ２２０のシャットダウン中には零電流制御は実行できないので、ステップＳ３４０〜Ｓ３６０の処理は、シャットダウン制御の開始時（初回の制御周期）のみ実行される。すなわち、シャットダウン制御が継続される以降の制御周期では、初回の制御周期でラッチされた引摺りトルクＴｍｅ（Ｓ３３０）が、ステップＳ３５２（図１１）での引摺りトルクＴｍに共通に算入される。
【０１４１】
第３の検出例は、第２の検出例と同様に、電圧センサを新たに配置することなく、逆起電力を検出する。第２の検出例で説明した零電流制御は、高回転のために逆起電圧（ω・φ）が大きくなる領域では実行できない。零電流制御に基づくＶｑよりも逆起電圧の方が高くと、Ｉｄ＝Ｉｑ＝０に制御できなくなるためである。具体的には、インバータ２２０による変調率（（Ｖｄ2＋Ｖｑ2）1/2／ＶＨ）が０．７８以上のときは適用できない。
【０１４２】
第３の検出例では、零電流制御に代えて、第２ＭＧ１２０を零電圧制御（Ｖｄ＝Ｖｑ＝０）したときの電流検出値から、逆起電圧を検出する。
（１０）式にＶｑ＝０を代入すると、ω・φ＝−ω・Ｌｄ・Ｉｄとなる。Ｉｄは、第２ＭＧ１２０の三相電流検出値から求めることが可能である。また、電気角速度ωも第２ＭＧ１２０の回転角検出値から求めることが可能である。三相電流および回転角は、通常の電流フィードバック制御で用いる検出値である。また、インダクタンスＬｄはモータ定数であり、高回転時の飽和を考慮する場合でも、電流Ｉｄの関数として、実験結果等に基づくマップを予め作成することができる。
【０１４３】
第２の検出例および第３の検出例は、シャットダウン制御が開始される初回の制御周期において選択的に実行できる。
【０１４４】
したがって、第２の検出例と同様に、シャットダウン制御が実行される初回の制御周期において、極短時間に限定して零電圧制御を実行することにより、引摺りトルクＴｍｅを算出するための逆起電圧を検出することができる。そして、シャットダウン制御が継続される以降の制御周期では、初回の制御周期でラッチされた引摺りトルクＴｍｅ（Ｓ３３０）を、ステップＳ３２０（図１１）での引摺りトルクＴｍに共通に算入することができる。
【０１４５】
このように実施の形態２の変形例１によれば、第１〜第３の検出例のいずれかによって、逆起電力に起因した電磁気的な引摺りトルクを算出することができる。したがって、図６のステップＳ３２０での引摺りトルクＴｍは、機械的な引摺りトルクＴｍｈおよび／または電磁気的な引摺りトルクＴｍｅに基づいて算出することができる。
【０１４６】
引摺りトルクＴｍをＳ／Ｄモードにおけるエンジン動作点（エンジン目標回転数ＮＥ１）の設定に反映することによって、Ｓ／Ｄモードでの車両駆動力と、要求されたトータルトルクＴｐ＊との差を抑制することができる。
【０１４７】
（実施の形態２の変形例２）
実施の形態２の変形例２では、Ｓ／Ｄモード開始時におけるエンジン１００のトルク偏差を補償する制御処理を説明する。
【０１４８】
図１５は、本実施の形態２の変形例２によるハイブリッド車両の走行制御によって追加される制御処理を説明するフローチャートである。
【０１４９】
図１５を参照して、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、第２ＭＧ１２０のシャットダウン制御の実行時には、ステップＳ３００に続いて、ステップＳ３７０およびＳ３８０をさらに実行する。
【０１５０】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３７０では、シャットダウン制御の初回周期であるかどうかを判定する。ＰＭ−ＥＣＵ１３０は、初回周期のとき（Ｓ３７０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ３８０により、ステップＳ１００で算出されたトータルトルクＴｐ＊と、ステップＳ１５０で算出したエンジン直達トルクＴｅｐとのトルク偏差ΔＴｐ（ΔＴｐ＝Ｔｐ＊−Ｔｅｐ）を算出する。
【０１５１】
これにより、トルク偏差ΔＴｐは、ステップＳ１００で算出されたトータルトルクＴｐ＊に対する、シャットダウン制御開始時において確保されるエンジン直達トルクＴｅｐの過不足分に相当する。上述のように、エンジン直達トルクＴｅｐは、エンジン回転数をエンジン目標回転数Ｎｅ＊に制御するための第１ＭＧ１１０のトルク目標値（Ｔｍｇ１＊）から算出される。したがって、シャットダウン制御開始時のトルク偏差ΔＴｐには、フリクションロスによるトルク損失等が含まれている。
【０１５２】
したがって、Ｓ／Ｄモード中には、シャットダウン制御開始時に算出されたトルク偏差ΔＴｐをラッチする。そして、以降の制御周期において、引摺りトルクＴｍと同様に、トルク偏差ΔＴｐをトータルトルクＴｐ＊に算入することが好ましい。
【０１５３】
このようにすると、後続の制御周期では、エンジン１００でのトルク損失等を補償するように、トルク偏差ΔＴｐを加味してＳ／Ｄモードでのエンジン目標回転数ＮＥ１（すなわち、エンジン動作点）が決定することができる（図６のＳ２２０）。
【０１５４】
この結果、エンジン１００でのトルク損失等に起因する、Ｓ／Ｄモードでの車両駆動力と、要求されたトータルトルクＴｐ＊との差を抑制することができる。
【０１５５】
なお、実施の形態２およびその変形例１で説明した引摺りトルクＴｍおよび、実施の形態２の変形例２で説明したトルク偏差ΔＴｐの両方をトータルトルクＴｐ＊に算入することによって、Ｓ／Ｄモードでのエンジン目標回転数ＮＥ１（エンジン動作点）を決定することも可能である。このようにすると、Ｓ／Ｄモードでの車両駆動力と、要求されたトータルトルクＴｐ＊との差を抑制することが期待できる。
【０１５６】
（実施の形態３）
実施の形態１で説明した走行制御では、シャットダウン制御の適用のためにエンジン動作点変更制御が実行される。この結果、Ｓ／Ｄモードでは、エンジン動作点が、最適燃費に基づいて設定された動作ライン３００（図８）から外れる。したがって、シャットダウン制御を適用すると、インバータ２２０での電力損失削減による燃費改善効果の一方で、エンジン動作点変更による燃費悪化が生じる。
【０１５７】
実施の形態３によるハイブリッド車両の走行制御では、Ｓ／Ｄモード適用時の燃費改善効果の予測に基づいて、エンジン動作点変更の可否を判定する。
【０１５８】
図１６は、本実施の形態３によるハイブリッド車両の走行制御によって追加される制御処理を説明するフローチャートである。
【０１５９】
図１６を参照して、実施の形態３によるハイブリッド車両の走行制御では、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１１０およびステップＳ２２０の処理の間に、ステップＳ４００およびＳ４１０をさらに実行する。
【０１６０】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ４００では、Ｓ／Ｄモードを適用したときのエンジン要求パワーＰｅに、インバータ２２０のシャットダウンによる第２ＭＧ１２０の駆動についての損失低減パワーＰｌ（Ｐｌ＞０）を反映する。すなわち、ステップＳ１１０（図６）で算出されたエンジン要求パワーＰｅから損失低減パワーＰｌを減算することによって、Ｓ／Ｄモードでのエンジン要求パワーＰｅを算出する。損失低減パワーＰｌは、実験結果等に基づいて、予め設定することができる。
【０１６１】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ４１０により、Ｓ／ＤモードでのトータルトルクＴｐ＊を算出する。Ｓ／ＤモードでのトータルトルクＴｐ＊は、基本的には、ステップＳ１００で算出されたトータルトルクＴｐ＊をそのまま用いることができる。
【０１６２】
さらに、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２２０では、ステップＳ４００で算出されたエンジン要求パワーＰｅおよびステップＳ４１０で算出されたトータルトルクＴｐ＊に基づいて、図６で説明したのと同様にＳ／Ｄモードでのエンジン目標回転数ＮＥ１を算出する。したがって、エンジン目標回転数ＮＥ１には、ステップＳ４００によりインバータ２２０のシャットダウンによる損失低減効果が盛込まれていることが理解される。
【０１６３】
さらに、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ４３０により、ステップＳ２２０により決定されたエンジン動作点での燃料消費量Ｆ１を推定する。
【０１６４】
一方、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、図６と同様のステップＳ２１０により、通常走行モードにおけるエンジン目標回転数ＮＥ２（エンジン動作点）を算出した後、ステップＳ４２０をさらに実行する。ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ４２０により、ステップＳ２１０で決定されたエンジン動作点での燃料消費量Ｆ２を推定する。
【０１６５】
エンジン１００の各動作点における燃料消費量については、予め実験等で測定してマップを作成しておくことができる。したがって、ステップＳ４２０，Ｓ４３０では、ステップＳ２１０，Ｓ２２０によって決定されたエンジン動作点に基づいて当該マップを参照することにより、燃料消費量Ｆ１，Ｆ２を推定することができる。
【０１６６】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ４４０では、Ｓ／Ｄモード適用時の燃料消費量Ｆ１が、通常走行モードでの燃料消費量Ｆ２よりも小さいかどうかを判定する。Ｆ１＜Ｆ２のときに、ステップＳ４４０はＹＥＳ判定とされる。
【０１６７】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ４４０のＮＯ判定時には、Ｓ／Ｄモードの適用による燃費改善が見込めないため、ステップＳ２３０をスキップして、処理をステップＳ２５０に進める。ステップＳ２５０では、通常走行モードでのエンジン目標回転数ＮＥ２が、エンジン目標回転数Ｎｅ＊とされる。すなわち、Ｓ／Ｄモードの適用のための動作点変更制御が禁止される。
【０１６８】
一方、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ４４０のＹＥＳ判定時には、Ｓ／Ｄモードの適用による燃費改善が期待できるため、エンジン動作点変更制御を禁止しない。したがって、図６で説明したステップＳ２３０〜Ｓ２５０の処理によって、エンジン目標回転数ＮＥ１およびＮＥ２の差に基づいて、実施の形態１と同様に動作点変更制御の開始可否が判定される。
【０１６９】
このように、実施の形態３によるハイブリッド車両の走行制御によれば、Ｓ／Ｄモードの適用のためのエンジン動作点変更後の燃料消費量を推定することにより、インバータ２２０のシャットダウンによる燃費改善効果を判断することができる。この結果、Ｓ／Ｄモードの適用によって燃費が却って悪化することを防止できるので、シャットダウン制御を効率的に実行することができる。
【０１７０】
（実施の形態４）
実施の形態４では、Ｓ／Ｄモードの適用に関連したバッテリ１５０の充放電制御について説明する。
【０１７１】
インバータ２２０の動作を停止すると、第２ＭＧ１２０は、高回転数のときには発電状態となる。第２ＭＧ１２０が発電状態となると、電流が第２ＭＧ１２０からインバータ２２０に流される。この電流は、スイッチング動作を停止しているインバータ２２０の逆並列ダイオード（図２）によって整流されて、バッテリ１５０を充電する。この際に、バッテリ１５０が過充電にならないように配慮する必要がある。
【０１７２】
図１７は、本発明の実施の形態４によるハイブリッド車両の走行制御において追加される制御処理を説明するためのフローチャートである。
【０１７３】
図１７を参照して、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２９０がＹＥＳ判定とされて、Ｓ／Ｄモードが適用される際に、以下のステップＳ５００〜Ｓ５５０の処理をさらに実行する。
【０１７４】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ５００では、第２ＭＧ１２０の回転数Ｎｍｇ２が、基準回転数Ｎ０よりも高いかどうかを判断する。基準回転数Ｎ０は、第２ＭＧ１２０の諸元から決定される。Ｎｍｇ２＞Ｎ０であると、第２ＭＧ１２０が発電状態となって、電流が第２ＭＧ１２０からインバータ２２０へ流れる。
【０１７５】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、Ｎｍｇ２＞Ｎ０の高回転数時（Ｓ５００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ５１０に処理を進めて、バッテリ１５０のＳＯＣが基準値Ｓ１よりも高いか否かを判定する。たとえば、基準値Ｓ１は、ＳＯＣ制御範囲の上限値からマージン値を減算した値に予め設定される。
【０１７６】
そして、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ＳＯＣ＞Ｓ１のとき（Ｓ５１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ５２０に処理を進めて、シャットダウン制御への移行を禁止するためのＳ／Ｄ禁止フラグをオンする。さらに、ステップＳ５２０では、バッテリ１５０のＳＯＣを低下するためのＳＯＣ低下要求がオンされる。
【０１７７】
一方、ＳＯＣ＜Ｓ１のとき（Ｓ５１０のＮＯ判定時）には、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ５３０により、ＳＯＣが基準値Ｓ２より低いか否かを判定する。基準値Ｓ２は、少なくとも基準値Ｓ１よりも低い値である。基準値Ｓ２は、シャットダウン制御に伴う充電電流を受入れる余地があるようなＳＯＣレベルに予め設定される。
【０１７８】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ＳＯＣ＜Ｓ２のとき（Ｓ５３０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ５４０に処理を進めて、Ｓ／Ｄ禁止フラグをオフするとともに、ＳＯＣ低下要求をオフする。一方、ＳＯＣ＞Ｓ２の間（Ｓ５３０のＮＯ判定時）には、Ｓ５４０の処理はスキップされる。
【０１７９】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ５５０では、Ｓ／Ｄ禁止フラグがオンされているか否かを判定する。Ｓ／Ｄ禁止フラグのオン時（Ｓ５５０のＹＥＳ判定時）には、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、処理をステップＳ１７０に進めるので、シャットダウン制御は実行されない。すなわち、通常走行モードが適用される。
【０１８０】
ＳＯＣ低下要求がオンされているときには、第２ＭＧ１２０の出力を増加させる一方で、エンジン１００の出力を低下させるように出力配分を制御する。たとえば、ステップＳ１１０（図６）におけるエンジン要求パワーＰｅの算出時に、式（１）におけるＰｃｈｇを負値に設定することにより、上記のような出力配分を実現できる。これにより、バッテリ１５０の電力が第２ＭＧ１２０によって消費されることによって、ＳＯＣを低下することができる。そして、ＳＯＣ低下要求に応じてＳＯＣが基準値Ｓ２よりも低下すると、Ｓ／Ｄ禁止フラグがオフされるので、Ｓ／Ｄモードの適用が可能となる。
【０１８１】
また、シャットダウン制御中にＳＯＣが上昇して基準値Ｓ１よりも高くなると、Ｓ／Ｄ禁止フラグがオンされるので、シャットダウン制御が中止される。これにより、バッテリ１５０の過充電が回避できる。また、ＳＯＣ低下要求をオンすることによって、シャットダウン制御を再開できるように、ＳＯＣを低下することができる。
【０１８２】
このように、実施の形態４によるハイブリッド車両の走行制御によれば、Ｓ／Ｄモードを適用すると第２ＭＧ１２０が発電状態となる場合に、高ＳＯＣ時にはシャットダウン制御の開始を禁止することができる。したがって、バッテリ１５０の過充電を回避して、第２ＭＧ１２０のシャットダウン制御を適用することができる。
【０１８３】
また、高ＳＯＣ時には、ＳＯＣを低下させるように出力配分を制御することによって、シャットダウン制御の適用機会を確保することが可能となる。
【０１８４】
なお、実施の形態１〜４および変形例を通じて、ハイブリッド車両の駆動系については、図１に例示したハイブリッド車両とは異なる構成に対しても、本実施の形態によるハイブリッド車両の走行制御を適用することが可能である点について確認的に記載する。具体的には、パラレル式のハイブリッド車両を始めとして、エンジンから駆動軸へ機械的に伝達される直達トルクと、電動機の出力トルクとの和によって車両全体の駆動力（駆動軸のトルク）が発生される構成であれば、本発明を適用することが可能である。すなわち、配置される電動機（モータジェネレータ）の個数や動力伝達装置の構成に関らず、出力トルクが零となる電動機を駆動するための電力変換器のシャットダウン（スイッチングの停止）を実行するように、実施の形態１〜４および変形例による走行制御の適用が可能である。
【０１８５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１８６】
本発明は、エンジンおよび走行用電動機を駆動力源として備えるハイブリッド車両に適用することができる。
【符号の説明】
【０１８７】
１００  エンジン、１０２  クランクシャフト、１１２，１２２  中性点、１３０  動力分割機構、１３１  サンギヤ、１３２  リングギヤ、１３３  ピニオンギヤ、１３４  キャリア、１３５  リングギヤ軸（駆動軸）、１４０  減速機、１５０  バッテリ、１５２  電池センサ、１６０  駆動輪、１８０  電圧センサ、２００  コンバータ、２１０，２１０  インバータ、３００  動作ライン、３１０  等パワー線、３２０，３３０  マップ（引摺りトルク）、Ａｃｃ  アクセル開度、Ｆ１，Ｆ２  燃料消費量推定値、ＧＬ  接地線、Ｎ０  基準回転数（第２ＭＧ発電状態）、ＮＥ１  エンジン目標回転数（Ｓ／Ｄモード）、ＮＥ２  エンジン目標回転数（通常走行モード）、Ｎｅ  エンジン回転数、Ｎｅ＊  エンジン目標回転数、Ｎｍｇ１＊  目標回転数（第１ＭＧ）、Ｎｍｇ１  第１ＭＧ回転数、Ｎｍｇ２  第２ＭＧ回転数、Ｎｒ  駆動軸回転数、Ｐ１，Ｐ２  エンジン動作点、ＰＬ  電力線、Ｐｃｈｇ  充放電要求パワー、Ｐｅ  エンジン要求パワー、Ｐｌ  損失低減パワー（Ｓ／Ｄモード）、Ｓ１，Ｓ２  基準値（ＳＯＣ）、Ｔｅ  エンジントルク、Ｔｅｐ  エンジン直達トルク、Ｔｍ，Ｔｍｅ，Ｔｍｈ  引摺りトルク、Ｔｍｇ１  トルク目標値（第１ＭＧ）、Ｔｐ＊  トータルトルク（要求駆動力）、Ｖ  車速。
【図１】
2012090263.tif 000003
【図２】
2012090263.tif 000004
【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】
2012090263.tif 000009
【図８】
2012090263.tif 000010
【図９】
2012090263.tif 000011
【図１０】
2012090263.tif 000012
【図１１】
2012090263.tif 000013
【図１２】
2012090263.tif 000014
【図１３】
2012090263.tif 000015
【図１４】
2012090263.tif 000016
【図１５】
2012090263.tif 000017
【図１６】
2012090263.tif 000018
【図１７】
2012090263.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月12日(2012.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１００）と、
第１のモータジェネレータ（１１０）と、
駆動輪（１６０）と機械的に連結された駆動軸（１３５）に対してトルクを出力するように構成された第２のモータジェネレータ（１２０）と、
前記内燃機関（１００）の出力軸（１０２）、前記第１のモータジェネレータ（１１０）の出力軸および、前記駆動軸（１３５）の３軸に機械的に連結された３軸式の動力分割装置（１３０）とを備え、
前記動力分割装置は、該３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されると残余の１軸の回転数が決定されるとともに、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１軸に動力を入出力するように構成され、
前記第１のモータジェネレータの出力トルクを制御するための第１の電力変換器（２１０）と、
前記第２のモータジェネレータの出力トルクを制御するための第２の電力変換器（２２０）と、
車両全体での要求駆動力が前記駆動軸に作用するように、前記内燃機関、前記第１のモータジェネレータおよび前記第２のモータジェネレータの出力を制御するための制御装置（１７０，１７２）とを備え、
前記制御装置は、
前記第２のモータジェネレータの出力トルクを零として前記内燃機関および前記第１のモータジェネレータの出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第１の走行モードと、前記内燃機関ならびに前記第１および第２のモータジェネレータの出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第２の走行モードとを選択的に適用するための走行制御部（１７０）と、
前記第１の走行モードにおいて、前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させるためのトルクを前記第１のモータジェネレータが出力するように前記第１の電力変換器を制御する一方で、前記第２の電力変換器の動作を停止するための電動機制御部（１７２）とを含む、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時に、前記第２のモータジェネレータの出力トルクを零とした場合に前記要求駆動力を確保するための前記内燃機関の第１の目標回転数（ＮＥ１）へ前記内燃機関の回転数を近付けるための動作点変更制御を実行するように前記内燃機関および前記第１のモータジェネレータの出力を制御するとともに、前記第２のモータジェネレータの出力トルクの絶対値が所定のしきい値よりも小さくなった場合に、前記第２の走行モードから前記第１の走行モードへの遷移を実行する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時に、前記第２の走行モードに従って前記要求駆動力を確保するための前記内燃機関の第２の目標回転数（ＮＥ２）と前記第１の目標回転数との差が所定のしきい値（α）よりも小さいときに、前記動作点変更制御を実行する、請求項２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時に、前記第２の電力変換器（２２０）の動作を停止させた状態において前記第１の走行モードに従って前記内燃機関が動作した場合の燃料消費量の推定値（Ｆ１）が、前記第２の走行モードに従って前記内燃機関が動作した場合の燃料消費量の推定値（Ｆ２）よりも小さいときに、前記動作点変更制御を実行する、請求項２に記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記走行制御部（１７０）は、前記第１の走行モードの適用時に、前記第２のモータジェネレータが零トルクで回転した際に回転抵抗として作用する引摺りトルク（Ｔｍ）の大きさを推定するとともに、前記要求駆動力と推定された前記引摺りトルクとの和が前記駆動軸に作用するように前記内燃機関の出力を制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項６】
前記走行制御部（１７０）は、前記第２のモータジェネレータの回転数（Ｎｍｇ２）に基づいて、前記引摺りトルクを推定する、請求項５に記載のハイブリッド車両。
【請求項７】
前記走行制御部（１７０）は、前記第２のモータジェネレータに発生する逆起電力（ω・φ）に基づいて、前記引摺りトルクを推定する、請求項５に記載のハイブリッド車両。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
前記第１の電力変換器（２１０）は、電力線（ＰＬ）および前記第１のモータジェネレータ（１１０）の間で双方向の電力変換を実行し、
前記第２の電力変換器（２２０）は、電力線（ＰＬ）および前記第２のモータジェネレータ（１２０）の間で双方向の電力変換を実行し、
前記ハイブリッド車両は、
前記電力線に対して電気的に接続された蓄電装置（１５０）をさらに備え、
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時において、前記第２のモータジェネレータの回転数（Ｎｍｇ２）が零トルクで回転した際に発電するような領域である場合に、前記蓄電装置のＳＯＣが所定の第１のしきい値（Ｓ１）よりも高いときには、前記第２の走行モードから前記第１の走行モードへの遷移を禁止する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項１０】
前記走行制御部（１７０）は、前記第１の走行モードの適用時において、前記蓄電装置のＳＯＣが前記第１のしきい値（Ｓ１）よりも上昇すると、前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへの遷移を強制的に実行する、請求項９に記載のハイブリッド車両。
【請求項１１】
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時において、前記蓄電装置（１５０）のＳＯＣが、前記第１のしきい値（Ｓ１）よりも低く、かつ、前記第１のしきい値よりも低い所定の第２のしきい値（Ｓ２）よりも高いときには、前記蓄電装置の放電を伴って前記要求駆動力を発生するように、前記内燃機関（１００）、前記第１のモータジェネレータ（１１０）および前記第２のモータジェネレータ（１２０）の出力を制御する、請求項９または１０に記載のハイブリッド車両。
【請求項１２】
内燃機関（１００）と、第１のモータジェネレータ（１１０）と、駆動輪（１６０）と機械的に連結された駆動軸（１３５）に対してトルクを出力するように構成された第２のモータジェネレータ（１２０）と、前記内燃機関の出力軸（１０２）、前記第１のモータジェネレータの出力軸および、前記駆動軸の３軸に機械的に連結された３軸式の動力分割装置（１３０）とを搭載したハイブリッド車両の制御方法であって、
前記動力分割装置は、該３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されると残余の１軸の回転数が決定されるとともに、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１軸に動力を入出力するように構成され、
前記制御方法は、
車両状態に基づいて車両全体での要求駆動力を算出するステップ（Ｓ１００）と、
前記第２のモータジェネレータの出力トルクを零として前記内燃機関および前記第１のモータジェネレータの出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第１の走行モードと、前記内燃機関ならびに前記第１および第２のモータジェネレータの出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第２の走行モードとを選択するステップ（Ｓ２８０，Ｓ２９０）と、
前記第１の走行モードにおいて、前記第２のモータジェネレータの出力トルクを制御するための電力変換器（２２０）の動作を停止するステップ（Ｓ３００）とを備える、ハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１３】
前記第２の走行モードの適用時に、前記内燃機関の回転数を、前記第２のモータジェネレータの出力トルクを零とした場合に前記要求駆動力を確保するための第１の目標回転数に近付けるための動作点変更制御を実行するステップ（Ｓ２２０，Ｓ１３０）とをさらに備え、
前記選択するステップ（Ｓ２８０）は、前記第２の走行モードの適用時に、前記第２のモータジェネレータの出力トルクの絶対値が所定のしきい値よりも小さくなった場合に前記第１の走行モードを選択する、請求項１２記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１４】
前記第１の目標回転数と、前記第２の走行モードに従って前記要求駆動力を確保するための前記内燃機関の第２の目標回転数との差が所定のしきい値（α）よりも小さいときに、前記動作点変更制御を実行するステップ（Ｓ２１０，Ｓ２３０，Ｓ２４０）とをさらに備える、請求項１３記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１５】
前記第１の走行モードの適用時に、前記第２のモータジェネレータが零トルクで回転した際に回転抵抗として作用する引摺りトルク（Ｔｍ）の大きさを推定するステップ（Ｓ３５２，Ｓ３７５）と、
前記第１の走行モードの適用時に、前記引摺りトルクを前記要求駆動力に組み入れるステップ（Ｓ３５５，Ｓ３８０）とをさらに備える、請求項１２記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１６】
内燃機関（１００）と、
駆動輪（１６０）と機械的に連結された駆動軸（１３５）に対してトルクを出力するように構成された電動機（１２０）と、
前記駆動軸に対して前記内燃機関の出力を源とするトルクを機械的に伝達するための動力伝達装置（１３０）と、
前記電動機の出力トルクを制御するための第１の電力変換器（２２０）と、
車両全体での要求駆動力が前記駆動軸に作用するように、前記内燃機関および前記電動機の出力を制御するための制御装置（１７０，１７２）とを備え、
前記制御装置は、
前記電動機の出力トルクを零として前記内燃機関の出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第１の走行モードと、前記内燃機関および前記電動機の出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第２の走行モードとを選択的に適用するための走行制御部（１７０）と、
前記第１の走行モードにおいて前記第１の電力変換器の動作を停止するための電動機制御部（１７２）とを含み、
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時に、前記電動機の出力トルクを零とした場合に前記要求駆動力を確保するための前記内燃機関の第１の目標回転数（ＮＥ１）へ前記内燃機関の回転数を近付けるための動作点変更制御を実行するように前記内燃機関および前記電動機の出力を制御するとともに、前記電動機の出力トルクの絶対値が所定のしきい値よりも小さくなった場合に、前記第２の走行モードから前記第１の走行モードへの遷移を実行する、ハイブリッド車両。
【請求項１７】
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時に、前記第２の走行モードに従って前記要求駆動力を確保するための前記内燃機関の第２の目標回転数（ＮＥ２）と前記第１の目標回転数との差が所定のしきい値（α）よりも小さいときに、前記動作点変更制御を実行する、請求項１６に記載のハイブリッド車両。
【請求項１８】
前記走行制御部（１７０）は、前記第２の走行モードの適用時に、前記第１の電力変換器（２２０）の動作を停止させた状態において前記第１の走行モードに従って前記内燃機関が動作した場合の燃料消費量の推定値（Ｆ１）が、前記第２の走行モードに従って前記内燃機関が動作した場合の燃料消費量の推定値（Ｆ２）よりも小さいときに、前記動作点変更制御を実行する、請求項１６に記載のハイブリッド車両。
【請求項１９】
内燃機関（１００）と、駆動輪（１６０）と機械的に連結された駆動軸（１３５）に対してトルクを出力するように構成された電動機（１２０）と、前記駆動軸に対して前記内燃機関の出力を源とするトルクを機械的に伝達するための動力伝達装置（１３０）とを搭載したハイブリッド車両の制御方法であって、
車両状態に基づいて車両全体での要求駆動力を算出するステップ（Ｓ１００）と、
前記電動機の出力トルクを零として前記内燃機関および前記電動機の出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第１の走行モードと、前記内燃機関および前記電動機の出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第２の走行モードとを選択するステップ（Ｓ２８０，Ｓ２９０）と、
前記第１の走行モードにおいて、前記電動機の出力トルクを制御するための電力変換器（２２０）の動作を停止するステップ（Ｓ３００）と、
前記第２の走行モードの適用時に、前記内燃機関の回転数を、前記電動機の出力トルクを零とした場合に前記要求駆動力を確保するための第１の目標回転数に近付けるための動作点変更制御を実行するステップ（Ｓ１３０）とを備え、
前記選択するステップ（Ｓ２８０）は、前記第２の走行モードの適用時に、前記電動機の出力トルクの絶対値が所定のしきい値よりも小さくなった場合に前記第１の走行モードを選択する、ハイブリッド車両の制御方法。
【請求項２０】
前記第１の目標回転数と、前記第２の走行モードに従って前記要求駆動力を確保するための前記内燃機関の第２の目標回転数との差が所定のしきい値（α）よりも小さいときに、前記動作点変更制御を実行するステップ（Ｓ２１０，Ｓ２３０，Ｓ２４０）とをさらに備える、請求項１９記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項２１】
前記第１の走行モードの適用時に、前記電動機が零トルクで回転した際に回転抵抗として作用する引摺りトルク（Ｔｍ）の大きさを推定するステップ（Ｓ３２０、Ｓ３５５）と、
前記第１の走行モードの適用時に、前記引摺りトルクを前記要求駆動力に組み入れるステップ（Ｓ３３０）とをさらに備える、請求項１９記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項２２】
内燃機関（１００）と、
駆動輪（１６０）と機械的に連結された駆動軸（１３５）に対してトルクを出力するように構成された電動機（１２０）と、
前記駆動軸に対して前記内燃機関の出力を源とするトルクを機械的に伝達するための動力伝達装置（１３０）と、
前記電動機の出力トルクを制御するための第１の電力変換器（２２０）と、
車両全体での要求駆動力が前記駆動軸に作用するように、前記内燃機関および前記電動機の出力を制御するための制御装置（１７０，１７２）とを備え、
前記制御装置は、
前記電動機の出力トルクを零として前記内燃機関の出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第１の走行モードと、前記内燃機関および前記電動機の出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第２の走行モードとを選択的に適用するための走行制御部（１７０）と、
前記第１の走行モードにおいて前記第１の電力変換器の動作を停止するための電動機制御部（１７２）とを含み、
前記走行制御部（１７０）は、前記第１の走行モードの適用時に、前記電動機が零トルクで回転した際に回転抵抗として作用する引摺りトルク（Ｔｍ）の大きさを推定するとともに、前記要求駆動力と推定された前記引摺りトルクとの和が前記駆動軸に作用するように前記内燃機関の出力を制御する、ハイブリッド車両。
【請求項２３】
前記走行制御部（１７０）は、前記電動機の回転数（Ｎｍｇ２）に基づいて、前記引摺りトルクを推定する、請求項２２に記載のハイブリッド車両。
【請求項２４】
前記走行制御部（１７０）は、前記電動機に発生する逆起電力（ω・φ）に基づいて、前記引摺りトルクを推定する、請求項２２に記載のハイブリッド車両。
【請求項２５】
内燃機関（１００）と、駆動輪（１６０）と機械的に連結された駆動軸（１３５）に対してトルクを出力するように構成された電動機（１２０）と、前記駆動軸に対して前記内燃機関の出力を源とするトルクを機械的に伝達するための動力伝達装置（１３０）とを搭載したハイブリッド車両の制御方法であって、
車両状態に基づいて車両全体での要求駆動力を算出するステップ（Ｓ１００）と、
前記電動機の出力トルクを零として前記内燃機関および前記電動機の出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第１の走行モードと、前記内燃機関および前記電動機の出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第２の走行モードとを選択するステップ（Ｓ２８０，Ｓ２９０）と、
前記第１の走行モードにおいて、前記電動機の出力トルクを制御するための電力変換器（２２０）の動作を停止するステップ（Ｓ３００）と、
前記第１の走行モードの適用時に、前記電動機が零トルクで回転した際に回転抵抗として作用する引摺りトルク（Ｔｍ）の大きさを推定するステップ（Ｓ３２０，Ｓ３５５）と、
前記第１の走行モードの適用時に、前記引摺りトルクを前記要求駆動力に組み入れるステップ（Ｓ３３０）とを備える、ハイブリッド車両の制御方法。
【請求項２６】
前記推定するステップ（Ｓ３２０）において、前記引摺りトルク（Ｔｍ）は、前記電動機の回転数（Ｎｍｇ２）に基づいて推定される、請求項２５に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【請求項２７】
前記推定するステップ（Ｓ３５５）において、前記引摺りトルク（Ｔｍ）は、前記電動機に発生する逆起電力（ω・φ）に基づいて推定される、請求項２５に記載のハイブリッド車両の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
１０および第２ＭＧ１２０は、ＭＧ−ＥＣＵ１７２により制御される。ＰＭ−ＥＣＵ１７０とＭＧ−ＥＣＵ１７２とは双方向に通信可能に接続される。ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、後述する走行制御によって、エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の制御目標値（代表的には、トルク目標値）を生成する。すなわち、ＰＭ−ＥＣＵ１７０によって「走行制御部」の機能が実行される。
［００４５］
そして、ＭＧ−ＥＣＵ１７２は、ＰＭ−ＥＣＵ１７０から伝達された制御目標値に従って、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０を制御する。すなわち、ＭＧ−ＥＣＵ１７２によって「電動機制御部」の機能が実行される。なお、エンジン１００は、ＰＭ−ＥＣＵ１７０からの動作目標値（代表的には、トルク目標値および回転数目標値）に従って、燃料噴射量や点火タイミング等を制御する。
［００４６］
なお、本実施の形態では、ＰＭ−ＥＣＵ１７０およびＭＧ−ＥＣＵ１７２を別個のＥＣＵによって構成するが、両者の機能を包括する単一のＥＣＵを設けてもよい。
［００４７］
図２は、図１に示したハイブリッド車両の電気システムの構成例を説明する回路図である。
［００４８］
図２を参照して、ハイブリッド車両の電気システムには、コンバータ２００と、第１ＭＧ１１０（発電機）に対応するインバータ２１０と、第２ＭＧ１２０（電動機）に対応するインバータ２２０と、ＳＭＲ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｍａｉｎ  Ｒｅｌａｙ）２３０とが設けられる。すなわち、インバータ２１０は「第１の電力変換器」に対応し、インバータ２２０は「第２の電力変換器」に対応する。
［００４９］
コンバータ２００は、リアクトルと、直列接続された２個の電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する）と、各スイッチング素子に対応して設けられた逆並列ダイオードと、リアクトルとを含む。電力用半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、電力用ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタ、電力用バイポーラトランジスタ等を適宜採用することができ
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月12日(2013.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
第１のモータジェネレータと、
駆動輪と機械的に連結された駆動軸に対してトルクを出力するように構成された第２のモータジェネレータと、
前記内燃機関の出力軸、前記第１のモータジェネレータの出力軸および、前記駆動軸の３軸に機械的に連結された３軸式の動力分割装置とを備え、
前記動力分割装置は、該３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されると残余の１軸の回転数が決定されるとともに、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１軸に動力を入出力するように構成され、
前記第１のモータジェネレータの出力トルクを制御するための第１の電力変換器と、
前記第２のモータジェネレータの出力トルクを制御するための第２の電力変換器と、
車両全体での要求駆動力が前記駆動軸に作用するように、前記内燃機関、前記第１のモータジェネレータおよび前記第２のモータジェネレータの出力を制御するための制御装置とをさらに備え、
前記制御装置は、
前記第２のモータジェネレータの出力トルクを零として前記内燃機関および前記第１のモータジェネレータの出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第１の走行モードと、前記内燃機関ならびに前記第１および第２のモータジェネレータの出力によって前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させる第２の走行モードとを選択的に適用するための走行制御部と、
前記第１の走行モードにおいて、前記要求駆動力を前記駆動軸に作用させるためのトルクを前記第１のモータジェネレータが出力するように前記第１の電力変換器を制御する一方で、前記第２の電力変換器の動作を停止するための電動機制御部とを含む、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記走行制御部は、前記第２の走行モードの適用時に、前記第２のモータジェネレータの出力トルクの絶対値が所定のしきい値よりも小さくなった場合に、前記第２の走行モードから前記第１の走行モードへの遷移を実行する、請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記走行制御部は、前記第２の走行モードの適用時に、前記第２のモータジェネレータの出力トルクを零とした場合に前記要求駆動力を確保するための前記内燃機関の第１の目標回転数へ前記内燃機関の回転数を近付けるための動作点変更制御を実行するように前記内燃機関および前記第１のモータジェネレータの出力を制御する、請求項１または２記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記走行制御部は、前記第１の走行モードの適用時に、前記第２のモータジェネレータが零トルクで回転した際に回転抵抗として作用する引摺りトルクの大きさを推定するとともに、前記要求駆動力と推定された前記引摺りトルクとの和が前記駆動軸に作用するように前記内燃機関の出力を制御する、請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記走行制御部は、前記第２のモータジェネレータに発生する逆起電力に基づいて、前記引摺りトルクを推定する、請求項４記載のハイブリッド車両。
【請求項６】
前記第１の電力変換器は、電力線および前記第１のモータジェネレータの間で双方向の電力変換を実行し、
前記第２の電力変換器は、前記電力線および前記第２のモータジェネレータの間で双方向の電力変換を実行し、
前記ハイブリッド車両は、前記電力線に対して電気的に接続された蓄電装置をさらに備え、
前記走行制御部は、前記第２の走行モードの適用時において、前記第２のモータジェネレータの回転数が零トルクで回転した際に発電するような領域である場合に、前記蓄電装置のＳＯＣが所定の第１のしきい値よりも高いときには、前記第２の走行モードから前記第１の走行モードへの遷移を禁止する、請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項７】
前記走行制御部は、前記第１の走行モードの適用時において、前記蓄電装置のＳＯＣが前記第１のしきい値よりも上昇すると、前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへの遷移を強制的に実行する、請求項６に記載のハイブリッド車両。
【請求項８】
前記走行制御部は、前記第２の走行モードの適用時において、前記蓄電装置のＳＯＣが、前記第１のしきい値よりも低く、かつ、前記第１のしきい値よりも低い所定の第２のしきい値よりも高いときには、前記蓄電装置の放電を伴って前記要求駆動力を発生するように、前記内燃機関、前記第１のモータジェネレータおよび前記第２のモータジェネレータの出力を制御する、請求項６または７記載のハイブリッド車両。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両に関し、より特定的には、ハイブリッド車両の走行制御に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明のある局面では、ハイブリッド車両は、内燃機関と、電動機と、第１の電力変換器と、動力伝達装置と、制御装置とを備える。電動機は、駆動輪と機械的に連結された駆動軸に対してトルクを出力するように構成される。動力伝達装置は、駆動軸に対して内燃機関の出力を源とするトルクを機械的に伝達するように構成される。第１の電力変換器は、電動機の出力トルクを制御するために配置される。制御装置は、車両全体での要求駆動力が駆動軸に作用するように、内燃機関および電動機の出力を制御するように構成される。制御装置は、走行制御部と、電動機制御部とを含む。走行制御部は、電動機の出力トルクを零として内燃機関の出力によって要求駆動力を駆動軸に作用させる第１の走行モード（Ｓ／Ｄモード）と、内燃機関および電動機の出力によって要求駆動力を駆動軸に作用させる第２の走行モード（通常走行モード）とを選択的に適用するように構成される。電動機制御部は、第１の走行モードにおいて第１の電力変換器の動作を停止するように構成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
この結果、Ｓ／Ｄモードが適用されている場合には、ＮＥ＝ＮＥ２（Ｓ２５０）とされたときには、Ｓ／Ｄモードを継続的に適用するための動作点が設定される。一方、ＮＥ＝ＮＥ１（Ｓ２４０）とされたときには、通常走行モードへ移行するように、エンジン動作点が変更される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
一方で、通常走行モードが適用されている場合には、ＮＥ＝ＮＥ１（Ｓ２４０）とされたときには、通常走行モードを継続的に適用するための動作点が設定される。一方、ＮＥ＝ＮＥ２（Ｓ２５０）とされたときには、Ｓ／Ｄモードへ移行するためのエンジン動作点変更制御が開始される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
さらに、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ２５５により、ステップＳ１３０で設定された最終的なエンジン目標回転数Ｎｅ＊と、Ｓ／Ｄモード適用時のエンジン目標回転数ＮＥ１との差（絶対値）を所定のしきい値βと比較する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
そして、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、エンジン目標回転数Ｎｅ＊およびエンジン目標回転数ＮＥ１の差が小さい場合（Ｓ２５０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２６０により、Ｓ／Ｄ許可フラグをオンする。一方、エンジン目標回転数Ｎｅ＊およびエンジン目標回転数ＮＥ１の差が大きい場合（Ｓ２５０のＮＯ判定時）には、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、Ｓ２７０により、Ｓ／Ｄ許可フラグをオフする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
したがって、通常走行モードの適用時には、Ｓ／Ｄモードを適用したときのエンジン目標回転数ＮＥ１がエンジン目標回転数ＮＥ２にある程度近くなると（Ｓ２３０のＹＥＳ判定時）、エンジン動作点変更制御が開始される。そして、エンジン動作点変更制御によって実際のエンジン目標回転数Ｎｅ＊がエンジン目標回転数ＮＥ１に充分近づくと（Ｓ２５５のＹＥＳ判定時）、Ｓ／Ｄ許可フラグがオンされる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
Ｔｅｐ＝−Ｔｍｇ１＊／ρ          …（５）
さらに、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ１６０により、トータルトルクＴｐ＊に対するエンジン直達トルクＴｅｐの過不足を補償するように、下記（６）式に従って、第２ＭＧ１２０のトルク目標値Ｔｍｇ２＊を算出する。第２ＭＧ１２０および駆動軸１３５の間に変速機が接続されている場合には、式（６）に変速比をさらに乗算すればよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
時刻ｔ２において、エンジン回転数がエンジン目標回転数ＮＥ１に充分近付いたため（図６のＳ２５５がＹＥＳ判定）、Ｓ／Ｄ許可フラグがオンされて、シャットダウン制御が開始される。これにより、Ｔｍｇ２＊＝０となる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２５】
ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３４０により、逆起電力の検出処理を実行する。そして、ＰＭ−ＥＣＵ１７０は、ステップＳ３５５により、検出された逆起電力に基づいて、電磁気的な引摺りトルクＴｍｅを算出する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２７】
図１３のステップＳ３５５では、ステップＳ３４０で検出された逆起電力に基づいて、マップ３３０を参照することによって、引摺りトルクＴｍｅを算出することができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４０】
このように、シャットダウン制御が開始される初回の制御周期において、極短時間に限定して零電流制御を実行することにより、引摺りトルクＴｍｅを算出するための逆起電圧を検出することができる。ただし、インバータ２２０のシャットダウン中には零電流制御は実行できないので、ステップＳ３４０〜Ｓ３６０の処理は、シャットダウン制御の開始時（初回の制御周期）のみ実行される。すなわち、シャットダウン制御が継続される以降の制御周期では、初回の制御周期でラッチされた引摺りトルクＴｍｅ（Ｓ３６０）が、ステップＳ３２０（図１１）での引摺りトルクＴｍに共通に算入される。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４４】
したがって、第２の検出例と同様に、シャットダウン制御が実行される初回の制御周期において、極短時間に限定して零電圧制御を実行することにより、引摺りトルクＴｍｅを算出するための逆起電圧を検出することができる。そして、シャットダウン制御が継続される以降の制御周期では、初回の制御周期でラッチされた引摺りトルクＴｍｅ（Ｓ３６０）を、ステップＳ３２０（図１１）での引摺りトルクＴｍに共通に算入することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
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【国際調査報告】
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