(57)【要約】【課題】リバース走行時の登坂性能を向上させると共に燃費を向上させる。【解決手段】エンジンからの動力を用いてバッテリを充電しながらリバース走行するときには、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値未満のときには絶対値として大きな電力Ｗ１を充電電力Ｗｂに設定し（Ｓ１３０）、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値以上のときには絶対値として小さな電力Ｗ２を充電電力Ｗｂに設定する（Ｓ１４０）。そして、この充電電力Ｗｂに基づいて設定される要求パワーＰｅ＊がエンジンから出力されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸に出力されるようエンジンやモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する（Ｓ１５０〜Ｓ２１０）。これにより、リバース走行時の登坂性能を向上させることができると共に燃費を向上させることができる。【選択図】図２
2010195255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備えるハイブリッド車であって、
路面勾配を検出する路面勾配検出手段と、
前記内燃機関から出力するパワーの増加に対して該内燃機関から出力するトルクが増加する所定の制約を該内燃機関の運転に課した状態で該内燃機関からの動力の一部を用いて前記蓄電手段を充電しながらリバース走行するときには、前記検出された路面勾配が登り勾配としたときに大きいほど小さくなる傾向の電力による前記蓄電手段の充電を伴ってリバース走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド車。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車であって、
前記制御手段は、前記検出された路面勾配が所定の登り勾配未満のときには第１の電力による前記蓄電手段の充電を伴ってリバース走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記検出された路面勾配が前記所定の登り勾配以上のときには前記第１の電力より小さい第２の電力による前記蓄電手段の充電を伴ってリバース走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である、
ハイブリッド車。
【請求項３】
請求項１または２記載のハイブリッド車であって、
前記制御手段は、走行に要求される要求駆動力に基づいて演算される走行用パワーと前記蓄電手段を充電する電力に相当するパワーとの和のパワーである要求パワーが前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である、
ハイブリッド車。
【請求項４】
請求項３記載のハイブリッド車であって、
前記制御手段は、前記内燃機関が効率よく運転される回転数とトルクとに対する制約を前記所定の制約として前記要求パワーに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとを設定し、前記内燃機関が目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで運転されると共に前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である、
ハイブリッド車。
【請求項５】
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備えるハイブリッド車において、前記内燃機関から出力するパワーの増加に対して該内燃機関から出力するトルクが増加する所定の制約を該内燃機関の運転に課した状態で該内燃機関からの動力の一部を用いて前記蓄電手段を充電しながらリバース走行するときの該ハイブリッド車の制御方法であって、
路面勾配が登り勾配としたときに大きいほど小さくなる傾向の電力による前記蓄電手段の充電を伴ってリバース走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とするハイブリッド車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関し、詳しくは、内燃機関と、内燃機関の出力軸に接続されると共に出力軸とは独立に回転可能に駆動輪に連結された駆動軸に接続されて電力と動力の入出力を伴って出力軸と駆動軸と動力を入出力する電力動力入出力手段と、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、電力動力入出力手段および電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備えるハイブリッド車、および、こうしたハイブリッド車において内燃機関からの動力の一部を用いて蓄電手段を充電しながらリバース走行するときの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンと、第１モータと、エンジンの出力軸と第１モータの回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との３軸にキャリア，サンギヤ，リングギヤがそれぞれ接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に動力を出力可能に接続された第２モータと、第１モータおよび第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリとを備え、リバース走行する際にバッテリの充電が必要なときには、エンジンの目標トルクに所定の充電用トルクを設定すると共にエンジンの目標回転数にバッテリの残容量が小さいほど大きな回転数を設定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、エンジンをバッテリの残容量が小さいほど大きな回転数で所定の充電用トルクが出力されるよう制御することにより、エンジンから出力するトルクのうちプラネタリギヤを介して駆動軸に作用するトルクを変動させることなく、バッテリの残容量が小さいほど大きな充電電力によりバッテリを充電している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５６９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のハイブリッド車では、エンジンから所定の充電用トルクを出力するため、リバース走行時の登り勾配が大きいときには、エンジンから出力したトルクのうちプラネタリギヤを介して駆動軸に作用するトルクのためにリバース走行することができない場合が生じる。また、登り勾配が小さいときや登り勾配ではないときに大きな電力によりバッテリを充電すると、エンジンから出力するトルクに比して回転数が大きくなってエンジンを効率よく運転することができず、車両の燃費を著しく低下させる場合が生じる。
【０００５】
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、リバース走行時の登坂性能を向上させると共に燃費を向上させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のハイブリッド車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備えるハイブリッド車であって、
路面勾配を検出する路面勾配検出手段と、
前記内燃機関から出力するパワーの増加に対して該内燃機関から出力するトルクが増加する所定の制約を該内燃機関の運転に課した状態で該内燃機関からの動力の一部を用いて前記蓄電手段を充電しながらリバース走行するときには、前記検出された路面勾配が登り勾配としたときに大きいほど小さくなる傾向の電力による前記蓄電手段の充電を伴ってリバース走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明のハイブリッド車では、内燃機関から出力するパワーの増加に対して内燃機関から出力するトルクが増加する所定の制約を内燃機関の運転に課した状態で内燃機関からの動力の一部を用いて蓄電手段を充電しながらリバース走行するときには、路面勾配が登り勾配としたときに大きいほど小さくなる傾向の電力による蓄電手段の充電を伴ってリバース走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。登り勾配が大きいときに蓄電手段を充電する電力を小さくすることにより、内燃機関から出力するパワーを小さくして内燃機関から出力するトルクを小さくし、内燃機関から出力するトルクのうち遊星歯車機構を介して駆動軸に作用する前進方向のトルクを小さくすることができる。この結果、リバース走行時の登坂性能を向上させることができる。また、登り勾配が小さいときや登り勾配でないときには蓄電手段を充電する電力として大きな電力が設定されるから、迅速に蓄電手段を充電することができる。さらに、内燃機関から出力するトルクに対して過剰に回転数だけを大きくするものではないので、車両の燃費を著しく低下させることはない。この結果、内燃機関から出力するトルクに対して過剰に回転数だけ大きくする制御に比して燃費を向上させることができる。
【０００９】
こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記検出された路面勾配が所定の登り勾配未満のときには第１の電力による前記蓄電手段の充電を伴ってリバース走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御し、前記検出された路面勾配が前記所定の登り勾配以上のときには前記第１の電力より小さい第２の電力による前記蓄電手段の充電を伴ってリバース走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、制御を簡易なものとすることができる。
【００１０】
また、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、走行に要求される要求駆動力に基づいて演算される走行用パワーと前記蓄電手段を充電する電力に相当するパワーとの和のパワーである要求パワーが前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である、ものとすることもできる。この場合、前記制御手段は、前記内燃機関が効率よく運転される回転数とトルクとに対する制約を前記所定の制約として前記要求パワーに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとを設定し、前記内燃機関が目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで運転されると共に前記要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である、ものとすることもできる。
【００１１】
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備えるハイブリッド車において、前記内燃機関から出力するパワーの増加に対して該内燃機関から出力するトルクが増加する所定の制約を該内燃機関の運転に課した状態で該内燃機関からの動力の一部を用いて前記蓄電手段を充電しながらリバース走行するときの該ハイブリッド車の制御方法であって、
路面勾配が登り勾配としたときに大きいほど小さくなる傾向の電力による前記蓄電手段の充電を伴ってリバース走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする。
【００１２】
この本発明のハイブリッド車の制御方法では、内燃機関から出力するパワーの増加に対して内燃機関から出力するトルクが増加する所定の制約を内燃機関の運転に課した状態で内燃機関からの動力の一部を用いて蓄電手段を充電しながらリバース走行するときには、路面勾配が登り勾配としたときに大きいほど小さくなる傾向の電力による蓄電手段の充電を伴ってリバース走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。登り勾配が大きいときに蓄電手段を充電する電力を小さくすることにより、内燃機関から出力するパワーを小さくして内燃機関から出力するトルクを小さくし、内燃機関から出力するトルクのうち遊星歯車機構を介して駆動軸に作用する前進方向のトルクを小さくすることができる。この結果、リバース走行時の登坂性能を向上させることができる。また、登り勾配が小さいときや登り勾配でないときには蓄電手段を充電する電力として大きな電力が設定されるから、迅速に蓄電手段を充電することができる。さらに、内燃機関から出力するトルクに対して過剰に回転数だけを大きくするものではないので、車両の燃費を著しく低下させることはない。この結果、内燃機関から出力するトルクに対して過剰に回転数だけ大きくする制御に比して燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるリバース充電走行制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。
【図５】リバース走行時の動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。
【図６】モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と定格トルクとの関係の一例を示す説明図である。
【図７】充電電力設定用マップの一例を示す説明図である。
【図８】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００１６】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。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。
【００１７】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００１８】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。
【００１９】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。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の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。
【００２０】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，勾配センサ８９からの路面勾配θなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２１】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【００２２】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にエンジン２２からの動力を用いてバッテリ５０を充電しながらリバース走行する際の動作について説明する。実施例のハイブリッド自動車２０では、リバース走行時は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が所定値（例えば、４０％）以上のときには、エンジン２２の運転を停止した状態でモータＭＧ２からのトルクにより走行する駆動制御となるが、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が所定値未満に至ると、バッテリ５０を充電する必要から、エンジン２２を運転してバッテリ５０を充電しながら走行する駆動制御となる。このエンジン２２からの動力を用いてバッテリ５０を充電しながらリバース走行するときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるリバース充電走行制御ルーチンの一例を示すフローチャートを図２に示す。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２３】
リバース充電走行制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，勾配センサ８９からの路面勾配θなどリバース走行の制御に必要なデータを入力する処理を実行すると共に（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。図３の要求トルク設定用マップでは、リバース走行時であるため、車速Ｖも要求トルクＴｒ＊も負の値となる。
【００２４】
次に、路面勾配θが予め設定された負の値としての閾値θｓｅｔ以下であるか否かを判定し（ステップＳ１２０）、路面勾配θが閾値θｓｅｔより大きいとき（絶対値としては閾値θｓｅｔより小さいとき）にはバッテリ５０を充電する充電電力Ｗｂに負の値の電力Ｗ１を設定し（ステップＳ１３０）、路面勾配θが閾値θｓｅｔ以下のとき（絶対値としては閾値θｓｅｔ以上のとき）にはバッテリ５０を充電する充電電力Ｗｂに電力Ｗ１より大きい（絶対値としては小さい）負の値の電力Ｗ２を設定する（ステップＳ１４０）。ここで、路面勾配θは、実施例では車両を前進させるときに登り勾配となるときを正としているから、路面勾配θが負の値のときにはリバース走行では登り勾配となる。また、閾値θｓｅｔは、リバース走行で緩い登り勾配となる路面勾配として設定されるものであり、例えば、２度や３度，４度などを用いることができる。従って、上述のステップＳ１２０〜Ｓ１４０の処理は、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値未満のときには絶対値として大きな電力Ｗ１を充電電力Ｗｂに設定し、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値以上のときには絶対値として小さな電力Ｗ２を充電電力Ｗｂに設定する処理となる。なお、実施例では、充電電力Ｗｂとしては負の値を用いている。
【００２５】
こうして充電電力Ｗｂを設定すると、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものから充電電力Ｗｂに換算係数ｋを乗じたものを減じ、さらに装置の損失としてのロスＬｏｓｓを加えた値として、エンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊を設定し（ステップＳ１５０）、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと設定した要求パワーＰｅ＊とに基づいてエンジン２２を運転すべき目標とする運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１６０）。ここで、要求トルクＴｒ＊は前述したとおり負の値であり、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒもリバース走行であるから負の値であるから、これらの積として表わされる走行に必要なパワーは正の値となる。また、充電電力Ｗｂは負の値であるから、これに換算係数ｋを乗じたものを減じることは、充電電力Ｗｂに換算係数ｋを乗じたものの絶対値を加えることになる。従って、要求パワーＰｅ＊は、走行に必要なパワーとバッテリ５０を充電するのに必要なパワーと損失に相当するパワーとの和として計算されることになる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図４に示す。図中、「Ｐｅ１＝一定」の破線は充電電力Ｗｂに電力Ｗ１が設定されたときの要求パワーＰｅ＊が一定の曲線を示し、「Ｐｅ２＝一定」の破線は充電電力Ｗｂに電力Ｗ２が設定されたときの要求パワーＰｅ＊が一定の曲線を示す。従って、充電電力Ｗｂに電力Ｗ１が設定されたときには目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊として回転数Ｎｅ１，トルクＴｅ１が設定され、充電電力Ｗｂに電力Ｗ２が設定されたときには目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊として回転数Ｎｅ２，トルクＴｅ２が設定される。即ち、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値未満のときには絶対値として大きな電力Ｗ１が充電電力Ｗｂに設定されると共に目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊として回転数Ｎｅ１，トルクＴｅ１が設定され、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値以上のときには絶対値として小さな電力Ｗ２が充電電力Ｗｂに設定されると共に目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊として回転数Ｎｅ１，トルクＴｅ１より小さな回転数Ｎｅ１，トルクＴｅ１が設定される。
【００２６】
次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１７０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。リバース走行時の動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図５に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。なお、図５中、実線は電力Ｗ２が充電電力Ｗｂに設定されたときを示し、破線は電力Ｗ１が充電電力Ｗｂに設定されたときを示す。また、図５中の矢印等は電力Ｗ２が充電電力Ｗｂに設定されたときのものを示す。
【００２７】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)    (1)
Tm1*=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt  (2)
【００２８】
こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（３）により計算すると共に（ステップＳ１８０）、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に基づいてモータＭＧ２の定格トルクをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎとして設定し（ステップＳ１９０）、設定したトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値、即ち、トルク制限Ｔｍ２ｍｉｎと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとのうち大きい方（絶対値としては小さい方）をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ２００）。ここで、トルク制限Ｔｍ２ｍｉｎは、実施例では、モータＭＧ２の製造メーカー等からの諸元に基づいてモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と定格トルクとの関係を予めトルク制限設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が与えられるとマップから対応する定格トルクを導出することにより設定するものとした。モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と定格トルクとの関係の一例を図６に示す。リバース走行のときには第３象限（回転数もトルクも負の値となる象限）の関係が用いられる。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊をモータＭＧ２の定格トルクの範囲内で設定することができる。なお、式（３）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。
【００２９】
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr    (3)
【００３０】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２１０）、リバース充電走行制御ルーチンを終了する。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、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００３１】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２からの動力を用いてバッテリ５０を充電しながらリバース走行するときには、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値未満のときには絶対値として大きな電力Ｗ１を充電電力Ｗｂに設定し、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値以上のときには絶対値として小さな電力Ｗ２を充電電力Ｗｂに設定するから、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値以上のときには、登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値未満のときに比して、小さな要求パワーＰｅ＊を設定すると共に小さな目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定し、エンジン２２から出力されるトルクのうち駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する前進方向のトルクを小さくすることができる。この前進方向のトルクは、図５に示すように、要求トルクＴｒ＊とは逆向きになるから、この前進方向のトルクを小さくすることによって、リバース走行時の登坂性能を向上させることができる。また、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値未満のときには、登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値以上のときに比して、大きな要求パワーＰｅ＊を設定すると共に大きな目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定し、バッテリ５０を絶対値の大きな電力Ｗ１によって充電するから、バッテリ５０を迅速に充電することができる。このとき、エンジン２２から出力されるトルクのうち駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する前進方向のトルクも大きくなるが、リバース走行としての登り勾配が小さいため、車両の登坂に影響を及ぼすことはない。しかも、エンジン２２を効率よく運転する動作ライン上で運転するから、エンジン２２から出力するトルクに対して過剰に回転数だけを大きくするものに比して燃費を向上させることができる。
【００３２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力を用いてバッテリ５０を充電しながらリバース走行するときには、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値未満のときには絶対値として大きな電力Ｗ１を充電電力Ｗｂに設定し、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値以上のときには絶対値として小さな電力Ｗ２を充電電力Ｗｂに設定するものとしたが、エンジン２２からの動力を用いてバッテリ５０を充電しながらリバース走行するときには、リバース走行としての登り勾配が大きいほど絶対値の小さな負の値の電力を充電電力Ｗｂに設定するものとしてもよい。この場合、図２のステップＳ１２０〜Ｓ１４０の処理に代えて、図７に例示する充電電力設定用マップを用いて路面勾配θに基づいて充電電力Ｗｂを設定する処理を実行すればよい。
【００３３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定する際に用いる動作ラインとしてエンジン２２を効率よく動作させる動作ラインを用いたが、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインに限定されるものではなく、エンジン２２から出力するパワーが増加すると目標トルクも増加する制約の動作ラインであれば如何なる動作ラインを用いるものとしてもよい。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしても構わない。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００３６】
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両の形態や車両の制御方法の形態としてもよい。
【００３７】
次に、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、勾配センサ８９が「路面勾配検出手段」に相当し、エンジン２２からの動力を用いてバッテリ５０を充電しながらリバース走行するときには、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値未満のときには絶対値として大きな電力Ｗ１を充電電力Ｗｂに設定し、この充電電力Ｗｂに基づいて設定される要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値以上のときには絶対値として小さな電力Ｗ２を充電電力Ｗｂに設定し、この充電電力Ｗｂに基づいて設定される要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、モータＭＧ１、ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する図２のリバース充電走行制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を受信してエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信してモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。
【００３８】
ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「発電機」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、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「遊星歯車機構」としては、上述の動力分配統合機構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、１つ以上の遊星歯車を備えるものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、発電機や電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「路面勾配検出手段」としては、勾配センサ８９に限定されるものではなく、路面勾配を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、エンジン２２からの動力を用いてバッテリ５０を充電しながらリバース走行するときには、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値未満のときには絶対値として大きな電力Ｗ１を充電電力Ｗｂに設定し、この充電電力Ｗｂに基づいて設定される要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御し、リバース走行としての登り勾配が閾値θｓｅｔの絶対値以上のときには絶対値として小さな電力Ｗ２を充電電力Ｗｂに設定し、この充電電力Ｗｂに基づいて設定される要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、エンジン２２からの動力を用いてバッテリ５０を充電しながらリバース走行するときには、リバース走行としての登り勾配が大きいほど絶対値の小さな負の値の電力を充電電力Ｗｂに設定し、この充電電力Ｗｂに基づいて設定される要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものとするなど、内燃機関から出力するパワーの増加に対して内燃機関から出力するトルクが増加する所定の制約を内燃機関の運転に課した状態で内燃機関からの動力の一部を用いて蓄電手段を充電しながらリバース走行するときには、路面勾配が登り勾配としたときに大きいほど小さくなる傾向の電力による蓄電手段の充電を伴ってリバース走行する��う内燃機関と発電機と電動機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
２０，１２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  動力分配統合機構、３１  サンギヤ、３２  リングギヤ、３２ａ  リングギヤ軸、３３  ピニオンギヤ、３４  キャリア、３５  減速ギヤ、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２  インバータ、４３，４４  回転位置検出センサ、５０  バッテリ、５１  温度センサ、５２  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４  電力ライン、６０  ギヤ機構、６２  デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ  駆動輪、６４ａ，６４ｂ  車輪、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、８９  勾配センサ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
2010195255.tif 000003
【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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