(57)【要約】【課題】内燃機関の運転中に生じるエネルギ損失を低減することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】巻線ロータ１３がエンジン２と接続され、磁石ロータ１４が変速機３と接続された複合モータ１１を備えたハイブリッド車両１に適用される制御装置において、エンジン２の運転中は、エンジン２の回転数が変動しても複合モータ１１からバッテリ７への充電又はバッテリ７から複合モータ１１への放電のうちのいずれか一方が行われるようにエンジン２の運転状態が制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線回りに回転可能に設けられて複数のコイルを有する第１ロータと、前記第１ロータの外周に前記第１ロータと同軸に配置されるとともに前記第１ロータに対して相対回転可能に設けられ、かつ磁石を有する第２ロータと、前記第２ロータの外周に前記第１ロータ及び前記第２ロータと同軸に設けられて複数のコイルを有するステータと、を含み、前記第１ロータと前記第２ロータとが第１モータ・ジェネレータとして機能するとともに、前記第２ロータと前記ステータとが第２モータ・ジェネレータとして機能し、かつ前記第１ロータ及び前記ステータがバッテリと電気的に接続された回転電機と、
内燃機関と、
駆動輪に動力を伝達するための出力部と、を備え、
前記内燃機関と前記第１ロータとが接続され、
前記第２ロータと前記出力部とが接続されたハイブリッド車両に適用される制御装置において、
前記内燃機関の運転中に、前記内燃機関の回転数が変動しても前記回転電機から前記バッテリへの充電又は前記バッテリから前記回転電機への放電のうちのいずれか一方が行われるように前記内燃機関の運転状態を制御する機関制御手段を備えている制御装置。
【請求項２】
前記機関制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記回転電機から前記バッテリへの充電を行う場合、前記内燃機関の回転数が変動しても、前記第１モータ・ジェネレータにおいて発電される電力が、前記第２モータ・ジェネレータにて消費される電力を上回るように、前記内燃機関の回転数を上昇させる請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記機関制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記バッテリから前記回転電機への放電を行う場合、前記内燃機関の回転数が変動しても、前記第２モータ・ジェネレータにて消費される電力が、前記第１モータ・ジェネレータで発電される電力を上回るように、前記内燃機関の回転数を低下させる請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記機関制御手段は、前記バッテリの充電状態に基づいて前記内燃機関の運転中に前記回転電機から前記バッテリへの充電又は前記バッテリから前記回転電機への放電のいずれを行うか決定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記機関制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記回転電機から前記バッテリへの充電を行う場合、前記バッテリの充電状態に基づいて第１モータ・ジェネレータで発電する電力の初期値を設定し、その後前記第１モータ・ジェネレータにおいて発電される電力が、前記第２モータ・ジェネレータにて消費される電力を上回るように、前記初期値と前記第２モータ・ジェネレータにて消費される電力との差に基づいて前記初期値を補正する請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
回転軸線回りに回転可能に設けられて複数のコイルを有する第１ロータと、前記第１ロータの外周に前記第１ロータと同軸に配置されるとともに前記第１ロータに対して相対回転可能に設けられ、かつ磁石を有する第２ロータと、前記第２ロータの外周に前記第１ロータ及び前記第２ロータと同軸に設けられて複数のコイルを有するステータと、を含み、前記第１ロータと前記第２ロータとが第１モータ・ジェネレータとして機能するとともに、前記第２ロータと前記ステータとが第２モータ・ジェネレータとして機能し、かつ前記第１ロータ及び前記ステータがバッテリと電気的に接続された回転電機と、
内燃機関と、
駆動輪に動力を伝達するための出力部と、を備え、
前記内燃機関と前記第１ロータとが接続され、
前記第２ロータと前記出力部とが接続されたハイブリッド車両に適用される制御装置において、
前記内燃機関の運転中に、前記内燃機関の回転数が変動しても、前記第１モータ・ジェネレータにおいて発電される電力が、前記第２モータ・ジェネレータにて消費される電力を上回るように、前記内燃機関の回転数を上昇させる機関制御手段を備えている制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルを有する第１ロータと、第１ロータの外周に第１ロータに対して相対回転可能に設けられて磁石を有する第２ロータと、第２ロータの外周に設けられてコイルを有するステータとを備えた回転電機が搭載され、第１ロータが内燃機関と接続されるとともに第２ロータが駆動輪に動力を伝達する出力部と接続されたハイブリッド車両に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルを有する第１ロータと、第１ロータの外周に第１ロータに対して相対回転可能に設けられて磁石を有する第２ロータと、第２ロータの外周に設けられてコイルを有するステータとを備えた回転電機が知られている。また、このような回転電機が搭載され、第１ロータが内燃機関と接続されるとともに第２ロータが駆動輪と動力伝達可能に接続されたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両の制御装置として、車両の走行中かつ内燃機関の運転時に第１ロータと第２ロータとを異なる回転数で回転させる差回転制御を行い、これにより内燃機関の回転数を内燃機関が最高効率となる最高効率回転数に近い回転数にするものが知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０８４８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０８４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
周知のように内燃機関の出力トルク及び回転数は、内燃機関の運転時に周期的に変動する。そのため、第１ロータと第２ロータとを発電機として機能させて発電を行う場合には、発生する電力も変動する。この際に、第２ロータとステータとを電動機として機能させ、この電動機から一定の動力を出力する場合には、第１ロータで発生した電力がステータで使用される電力を上回ったり下回ったりする。この場合、回転電機からバッテリへの充電とバッテリから回転電機への放電とが、内燃機関の出力トルクや回転数の変動に合わせて交互に行われる。そのため、充電と放電とを切り替える制御が複数回発生する、周知のようにこのような制御の切替時には、エネルギ損失が発生する。特許文献１の装置では、このような内燃機関の回転数変動に起因するエネルギ損失が考慮されていない。
【０００５】
そこで、本発明は、内燃機関の運転中に生じるエネルギ損失を低減することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の制御装置は、回転軸線回りに回転可能に設けられて複数のコイルを有する第１ロータと、前記第１ロータの外周に前記第１ロータと同軸に配置されるとともに前記第１ロータに対して相対回転可能に設けられ、かつ磁石を有する第２ロータと、前記第２ロータの外周に前記第１ロータ及び前記第２ロータと同軸に設けられて複数のコイルを有するステータと、を含み、前記第１ロータと前記第２ロータとが第１モータ・ジェネレータとして機能するとともに、前記第２ロータと前記ステータとが第２モータ・ジェネレータとして機能し、かつ前記第１ロータ及び前記ステータがバッテリと電気的に接続された回転電機と、内燃機関と、駆動輪に動力を伝達するための出力部と、を備え、前記内燃機関と前記第１ロータとが接続され、前記第２ロータと前記出力部とが接続されたハイブリッド車両に適用される制御装置において、前記内燃機関の運転中に、前記内燃機関の回転数が変動しても前記回転電機から前記バッテリへの充電又は前記バッテリから前記回転電機への放電のうちのいずれか一方が行われるように前記内燃機関の運転状態を制御する機関制御手段を備えている（請求項１）。
【０００７】
本発明の第１の制御装置によれば、内燃機関の回転数が変動してもバッテリへの充電又はバッテリからの放電のいずれか一方が行われるように内燃機関の運転状態が制御されるので、充電と放電の切り替え頻度が低下する。そのため、この切り替え制御に起因するエネルギ損失が抑制される。従って、内燃機関の運転中に発生するエネルギ損失を低減できる。
【０００８】
本発明の第１の制御装置の一形態において、前記機関制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記回転電機から前記バッテリへの充電を行う場合、前記内燃機関の回転数が変動しても、前記第１モータ・ジェネレータにおいて発電される電力が、前記第２モータ・ジェネレータにて消費される電力を上回るように、前記内燃機関の回転数を上昇させてもよい（請求項２）。このように内燃機関の回転数を上昇させることにより、バッテリへの充電のみを行うことができる。
【０００９】
本発明の第１の制御装置の一形態において、前記機関制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記バッテリから前記回転電機への放電を行う場合、前記内燃機関の回転数が変動しても、前記第２モータ・ジェネレータにて消費される電力が、前記第１モータ・ジェネレータで発電される電力を上回るように、前記内燃機関の回転数を低下させてもよい（請求項３）。このように内燃機関の回転数を低下させることにより、バッテリからの放電のみを行うことができる。
【００１０】
本発明の第１の制御装置の一形態において、前記機関制御手段は、前記バッテリの充電状態に基づいて前記内燃機関の運転中に前記回転電機から前記バッテリへの充電又は前記バッテリから前記回転電機への放電のいずれを行うか決定してもよい（請求項４）。このようにバッテリの充電状態に基づいてバッテリへの充電又はバッテリからの放電のいずれを行うか決定することにより、バッテリが過度に充電されたりバッテリの残量が大きく低下したりすることを防止できる。
【００１１】
本発明の第１の制御装置の一形態において、前記機関制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記回転電機から前記バッテリへの充電を行う場合、前記バッテリの充電状態に基づいて第１モータ・ジェネレータで発電する電力の初期値を設定し、その後前記第１モータ・ジェネレータにおいて発電される電力が、前記第２モータ・ジェネレータにて消費される電力を上回るように、前記初期値と前記第２モータ・ジェネレータにて消費される電力との差に基づいて前記初期値を補正してもよい（請求項５）。このようにバッテリの充電状態に基づいて初期値を設定し、その後初期値と第２モータ・ジェネレータにて消費される電力との差に基づいてその初期値を補正することにより、適切な発電電力を設定できる。
【００１２】
本発明の第２の制御装置は、回転軸線回りに回転可能に設けられて複数のコイルを有する第１ロータと、前記第１ロータの外周に前記第１ロータと同軸に配置されるとともに前記第１ロータに対して相対回転可能に設けられ、かつ磁石を有する第２ロータと、前記第２ロータの外周に前記第１ロータ及び前記第２ロータと同軸に設けられて複数のコイルを有するステータと、を含み、前記第１ロータと前記第２ロータとが第１モータ・ジェネレータとして機能するとともに、前記第２ロータと前記ステータとが第２モータ・ジェネレータとして機能し、かつ前記第１ロータ及び前記ステータがバッテリと電気的に接続された回転電機と、内燃機関と、駆動輪に動力を伝達するための出力部と、を備え、前記内燃機関と前記第１ロータとが接続され、前記第２ロータと前記出力部とが接続されたハイブリッド車両に適用される制御装置において、前記内燃機関の運転中に、前記内燃機関の回転数が変動しても、前記第１モータ・ジェネレータにおいて発電される電力が、前記第２モータ・ジェネレータにて消費される電力を上回るように、前記内燃機関の回転数を上昇させる機関制御手段を備えている（請求項６）。
【００１３】
本発明の第２の制御装置では、内燃機関の運転中はバッテリへの充電のみが行われる。この場合、充電と放電とを切り替える制御が発生しないので、この切り替え制御に起因するエネルギ損失が無くなる。そのため、内燃機関の運転中に発生するエネルギ損失を低減できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、内燃機関の回転数が変動してもバッテリへの充電又はバッテリからの放電のいずれか一方が行われるので、充電と放電の切り替え頻度が低下する。これにより切り替え制御に起因するエネルギ損失が抑制されるので、内燃機関の運転中に発生するエネルギ損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれたハイブリッド車両を概略的に示す図。
【図２】複合モータを拡大して示す図。
【図３】エンジンの回転数を上昇させたときのエンジンの回転数、変速機の入力軸の回転数、第１モータ・ジェネレータで発生する電力、第２モータ・ジェネレータで消費される電力、バッテリの消費電力、バッテリで発生する電力損失、エンジンのトルク、第１モータ・ジェネレータのトルク、及び第２モータ・ジェネレータのトルクのそれぞれの時間変化を示す図。
【図４】エンジンの回転数を低下させたときのエンジンの回転数、変速機の入力軸の回転数、第１モータ・ジェネレータで発生する電力、第２モータ・ジェネレータで消費される電力、バッテリの消費電力、エンジンのトルク、第１モータ・ジェネレータのトルク、及び第２モータ・ジェネレータのトルクのそれぞれの時間変化を示す図。
【図５】本発明の第２の形態に係る制御装置において制御装置が実行するエンジン制御パラメータ算出ルーチンを示すフローチャート。
【図６】エンジンの回転数及びトルクとエンジンの熱効率との関係の一例を示す図。
【図７】エンジンの回転数及びトルクと回転数変動幅との関係の一例を示す図。
【図８】第１モータ・ジェネレータで発生する電力、第２モータ・ジェネレータで消費される電力、及びバッテリの消費電力のそれぞれの時間変化の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれたハイブリッド車両を概略的に示している。車両１には、走行用動力源として内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）２が搭載されている。エンジン２は自動車等の車両に搭載される周知の火花点火式の内燃機関であるため、詳細な説明は省略する。また、車両１には変速機３が搭載されている。変速機３は、入力軸３ａと出力軸３ｂとの間の変速比を互いに大きさが異なる複数の変速比に切り替え可能に構成された周知のものである。そのため、詳細な説明は省略する。変速機３の出力軸３ｂはデファレンシャル機構４を介して左右の駆動輪５と接続されている。この図に示すようにエンジン２と変速機３との間には、動力伝達装置１０が設けられている。
【００１７】
動力伝達装置１０は、回転電機としての複合モータ１１を備えている。図２は、複合モータ１１を拡大して示している。この図に示すように複合モータ１１は、入力軸１２と、第１ロータとしての巻線ロータ１３と、第２ロータとしての磁石ロータ１４と、ステータ１５と、出力軸１６とを備えている。巻線ロータ１３、磁石ロータ１４、及びステータ１５は、ケース１７内に収容されている。図１に示すように入力軸１２はエンジン２の出力軸２ａと連結されている。また、出力軸１６は変速機３の入力軸３ａと連結されている。図２に示すように磁石ロータ１４は、回転軸線Ａｘの回りに回転可能なように一対のベアリングＢ１、Ｂ１を介してケース１７に支持されている。入力軸１２は、軸線Ａｘの回りに回転可能なように一対のベアリングＢ２、Ｂ２を介して磁石ロータ１４に支持されている。そのため、入力軸１２と磁石ロータ１４とは相対回転可能に設けられている。
【００１８】
巻線ロータ１３は、内周に空間が形成されるように筒状に構成されている。巻線ロータ１３の内径は、入力軸１２の外径よりも大きい。巻線ロータ１３は、入力軸１２と同軸になるように入力軸１２の外周に配置されている。入力軸１２と巻線ロータ１３とは連結部材１８によって一体回転するように連結されている。このように巻線ロータ１３と入力軸１２とが連結されることにより、巻線ロータ１３が軸線Ａｘの回りに回転可能に設けられる。また、これにより巻線ロータ１３と磁石ロータ１４とが相互に相対回転可能になる。巻線ロータ１３は複数のコイル１３ａを備えている。これら複数のコイル１３ａに所定の順番で電流を流すことにより、周方向に回転する回転磁界が発生する。
【００１９】
入力軸１２の中心には、軸線方向に延びるオイル供給通路１２ａが設けられている。また、入力軸１２には、オイル供給通路１２ａから径方向外側に延びて外周面に開口する複数のオイル供給孔１２ｂが設けられている。各オイル供給孔１２ｂは、巻線ロータ１３のコイル１３ａのコイルエンドの径方向内側に位置するように設けられている。オイル供給通路１２ａには、不図示のオイルポンプからオイルが供給される。オイルは各オイル供給孔１２ｂから排出されてコイル１３ａのコイルエンドに掛かる。これによりコイル１３ａがオイルにて冷却される。
【００２０】
ステータ１５は円筒状をしている。ステータ１５の内径は巻線ロータ１３の外径及び磁石ロータ１４の外径よりも大きい。ステータ１５は、巻線ロータ１３の径方向外側に巻線ロータ１３と同軸になるように設けられている。ステータ１５は、ケース１７に回転不能に固定されている。ステータ１５は複数のコイル１５ａを備えている。これら複数のコイル１５ａに所定の順番で電流を流すことにより、周方向に回転する回転磁界が発生する。
【００２１】
磁石ロータ１４は、巻線ロータ１３と同様に内周に空間が形成されるように構成されている。磁石ロータ１４は、巻線ロータ１３の外周かつステータ１５の内周に巻線ロータ１３及びステータ１５と同軸になるように設けられている。また、磁石ロータ１４は、巻線ロータ１３との間及びステータ１５との間にそれぞれ所定の隙間が生じるように設けられている。そのため、巻線ロータ１３、磁石ロータ１４、及びステータ１５は、軸線方向から見た場合に内側から巻線ロータ１３、磁石ロータ１４、ステータ１５の順番で同心円状になるように配置されている。
【００２２】
磁石ロータ１４は、環状のロータコア１９と、ロータコア１９の両端部にそれぞれ取り付けられたエンドプレート２０とを備えている。エンドプレート２０は、複数の締結用ボルト２１でロータコア１９に固定されている。ロータコア１９には、複数の永久磁石１９ａ（図１参照）が周方向に所定の間隔で並ぶように設けられている。この図に示すようにエンドプレート２０は、その一部がロータコア１９から軸線方向に離れている。このロータコア１９とエンドプレート２０とが離れている部分には、オイル溜まり２２が形成される。オイル溜まり２２には、磁石ロータ１４の内側から外側にオイルを排出するための複数のオイル排出孔２２ａ、２２ｂが設けられている。このオイル溜まり２２には、入力軸１２のオイル供給孔１２ｂから排出されたオイルが溜まる。このオイルは、オイル排出口２２ａ、２２ｂから排出されてステータ１５のコイル１５ａに掛かる。これによりコイル１５ａがオイルにて冷却される。
【００２３】
図１に示すようにステータ１５の各コイル１５ａは、インバータ６を介してバッテリ７と電気的に接続されている。また、巻線ロータ１３のロータ１３ａは、スリップリング機構８及びインバータ６を介してバッテリ７と電気的に接続されている。なお、スリップリング機構８は、回転体に設けられたスリップリングとそのリングと接触するブラシとの間で電気を伝達する周知の機構である。そのため、詳細な説明は省略する。
【００２４】
この複合モータ１１では、巻線ロータ１３及びステータ１５の両方にコイルが設けられ、これらの両方で回転磁界を発生させることができる。そして、発生させた回転磁界で磁石ロータ１４を回転させることができる。すなわち、複合モータ１１は、巻線ロータ１３及び磁石ロータ１４で構成される第１モータ・ジェネレータＭＧ１と、ステータ１５及び磁石ロータ１４で構成される第２モータ・ジェネレータＭＧ２とを備えている。複合モータ１１は、これら２つのモータ・ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を適宜に利用してエンジン２の動力を変速機３に伝達する。例えば、入力軸１２がエンジン２によって回転駆動された場合は、巻線ロータ１３のコイル１３ａで電気が発生して磁力が発生する。そのため、巻線ロータ１３の回転に伴って磁石ロータ１４も回転する。この際、磁石ロータ１４は巻線ロータ１３と同じ方向に回転する。そして、これにより出力軸１６から変速機３に回転が伝達される。また、複合モータ１１では、この際にコイル１３ａで発生した電気をインバータ等を介してステータ１５のコイル１５ａに供給し、コイル１５ａで回転磁界を発生させることができる。そして、これにより磁石ロータ１４を回転駆動することができる。このように複合モータ１１では、巻線ロータ１３で発生した磁力及び電力の両方を利用して磁石ロータ１４を駆動することができる。この場合、磁石ロータ１４の駆動トルクを増幅させることができるため、複合モータ１１は周知のトルクコンバータと同様に機能する。
【００２５】
エンジン２及び複合モータ１１の動作は、制御装置３０にて制御される。制御装置３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。制御装置３０は、車両１を適切に走行させるための各種制御プログラムを保持している。制御装置３０は、これらのプログラムを実行することによりエンジン２及び複合モータ１１等の制御対象に対する制御を行っている。なお、制御装置３０は、インバータ６を制御することにより複合モータ１１の第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２を制御する。制御装置３０には、車両１に係る情報を取得するための種々のセンサが接続されている。制御装置３０には、例えば車両１の速度（車速）に対応した信号を出力する車速センサ３１、エンジン２の出力軸２ａの回転速度（回転数）に対応した信号を出力するクランク角センサ３２、アクセル開度に対応した信号を出力するアクセル開度センサ３３及びバッテリ７の充電状態、いわゆる残量に対応した信号を出力するＳＯＣセンサ３４等が接続されている。この他にも種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２６】
次に図３及び図４を参照して制御装置３０による複合モータ１１の制御について説明する。上述したようにエンジン２の運転時は、第１ロータ１３のコイル１３ａで発生した電力をステータ１５のコイル１５ａに供給し、この電力を用いて第２モータ・ジェネレータＭＧ２を動作させる。そして、第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力が第２モータ・ジェネレータＭＧ２で消費される電力より大きい場合には、余剰分がバッテリ７に充電される。一方、第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力が第２モータ・ジェネレータＭＧ２で消費される電力より小さい場合には、不足分がバッテリ７から供給される。周知のように、エンジン２の運転中にエンジン２から出力されるトルク及びエンジン２の回転数は変動する。そのため、第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発電される電力もこのエンジン２の変動に伴って変動する。一方、車両１を安定に走行させるためには、第２モータ・ジェネレータＭＧ２から一定の動力を出力する必要がある。従って、第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生した電力が、周期的に第２モータ・ジェネレータＭＧ２で消費される電力より大きくなったり小さくなったりする場合がある。この場合、バッテリ７への充電とバッテリ７からの放電とを交互に行う必要が生じ、その充電と放電との切替時にエネルギ損失が発生する。
【００２７】
そこで、制御装置３０は、このような場合にバッテリ７の充電状態に応じてエンジン２の回転数を上昇させたり低下させたりする。図３は、エンジン２の回転数を上昇させたときのエンジン２の回転数、変速機３の入力軸３ａの回転数、第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で消費される電力、バッテリ７の消費電力、バッテリ７で発生する電力損失、エンジン２のトルク、第１モータ・ジェネレータＭＧ１のトルク、及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２のトルクのそれぞれの時間変化を示している。この図の実線Ｌ１がエンジン２の回転数の時間変化を示し、実線Ｌ２が変速機３の入力軸３ａの回転数の時間変化を示している。実線Ｌ３が第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力の時間変化を示し、実線Ｌ４が第２モータ・ジェネレータＭＧ２で消費される電力の時間変化を示している。実線Ｌ５がバッテリ７の消費電力の時間変化を示し、実線Ｌ６がバッテリ７で発生する電力損失の時間変化を示している。実線Ｌ７がエンジン２のトルクの時間変化を示し、実線Ｌ８が第１モータ・ジェネレータＭＧ１のトルクの時間変化を示し、実線Ｌ９が第２モータ・ジェネレータＭＧ２のトルクの時間変化を示している。
【００２８】
この図においてバッテリ７の消費電力は、正側はバッテリ７から放電されることを示し、負側はバッテリ７に充電されることを示している。
【００２９】
また、この図には、エンジン２の回転数を上昇させる前のエンジン２の回転数、第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力、及びバッテリ７の消費電力を比較例として示した。なお、破線Ｌ１’が比較例のエンジン２の回転数の時間変化を示し、破線Ｌ３’が比較例の第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力の時間変化を示し、破線Ｌ５’が比較例のバッテリ７の消費電力の時間変化を示している。
【００３０】
第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力は、エンジン２のトルク及びエンジン２の回転数に応じて決まる。そのため、エンジン２の回転数を上昇させることにより第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力を増加させることができる。そして、エンジン２の回転数を上昇させる場合には、この図に実線Ｌ３、Ｌ４で示したように、エンジン１の出力トルクや回転数が変動しても第１モータ・ジェネレータＭＧ１の発電電力が第２モータ・ジェネレータＭＧ２の消費電力よりも常に大きくなるようにエンジン２の回転数を調整する。これにより実線Ｌ５で示したように、バッテリ７の消費電力が常に負になる、すなわち常にバッテリ７に充電されるようになる。なお、この図に実線Ｌ７〜Ｌ９で示したようにエンジン２の回転数を上昇させたとしても、エンジン２のトルク、第１モータ・ジェネレータＭＧ１のトルク、及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２のトルクは一定とする。以降、このようにエンジン２の回転数を上昇させる制御を回転数上昇制御と称することがある。
【００３１】
これに対して、図４は、エンジン２の回転数を低下させたときのエンジン２の回転数、変速機３の入力軸３ａの回転数、第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で消費される電力、バッテリ７の消費電力、エンジン２のトルク、第１モータ・ジェネレータＭＧ１のトルク、及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２のトルクのそれぞれの時間変化を示している。なお、図４において図３と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。また、この図でもバッテリ７の消費電力は、正側はバッテリ７から放電されることを示し、負側はバッテリ７に充電されることを示している
【００３２】
この図の実線Ｌ１１がエンジン２の回転数の時間変化を示している。実線Ｌ１２が第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力の時間変化を示している。実線Ｌ１３がバッテリ７の消費電力の時間変化を示している。
【００３３】
また、この図には、エンジン２の回転数を低下させる前のエンジン２の回転数、第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力、及びバッテリ７の消費電力を比較例として示した。なお、破線Ｌ１１’が比較例のエンジン２の回転数の時間変化を示し、破線Ｌ１２’が比較例の第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力の時間変化を示し、破線Ｌ１３’が比較例のバッテリ７の消費電力の時間変化を示している。
【００３４】
エンジン２の回転数を低下させる場合には、この図に実線Ｌ１２、Ｌ４で示したように、エンジン１の出力トルクや回転数が変動しても第１モータ・ジェネレータＭＧ１の発電電力が第２モータ・ジェネレータＭＧ２の消費電力よりも常に小さくなるようにエンジン２の回転数を調整する。これにより実線Ｌ１３で示したように、バッテリ７の消費電力が常に正になる、すなわち常にバッテリ７から放電されるようになる。なお、このようにエンジン２の回転数を低下させる場合でも、エンジン２のトルク、第１モータ・ジェネレータＭＧ１のトルク、及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２のトルクは一定とする。以降、このようにエンジン２の回転数を低下させる制御を回転数低下制御と称することがある。
【００３５】
制御装置３０は、車両１の走行中かつエンジン２の運転中にこれら回転数増加制御及び回転数低下制御を実行する。なお、制御装置３０は、回転数増加制御及び回転数低下制御のうちのいずれの制御を実行するかをバッテリ７の充電状態に基づいて判定する。具体的には、バッテリ７の残量が少なく、バッテリ７に充電を行うことが可能な場合には回転数増加制御を実行する。一方、バッテリ７が所定上限値（例えば、９０％）以上まで充電されておりバッテリ７への充電が不可能な場合には、回転数低下制御を実行する。
【００３６】
以上に説明したように、第１の形態では、エンジン２の運転中に回転数増加制御又は回転数低下制御が実行される。そのため、エンジン２の回転数が変動しても、複合モータ１１からバッテリ７への充電又はバッテリ７から複合モータ１１への放電のいずれか一方のみが行われる。この場合、充電と放電とを切り替える制御が発生しないので、この切り替え制御に起因するエネルギ損失が無くなる。従って、エンジン２の運転中に発生するエネルギ損失を低減することができる。
【００３７】
また、バッテリ７への充電が可能な場合には回転数増加制御が実行され、バッテリ７への充電が不可能な場合には回転数低下制御が実行されるので、バッテリ７が過度に充電されたりバッテリ７の残量が大きく低下したりすることを防止できる。
【００３８】
なお、上述したようにエンジン２の回転数を制御することにより、制御装置３０が本発明の機関制御手段として機能する。変速機３が本発明の出力部に相当する。
【００３９】
（第２の形態）
次に図５〜図８を参照して本発明の第２の形態に係る制御装置について説明する。なお、この形態についても車両１については図１が、複合モータ１１については図２がそれぞれ参照される。この形態において、車両１の走行中かつエンジン２の運転中に回転数増加制御及び回転数低下制御が実行される。ただし、この形態では、エンジン２の回転数を変化させてもエンジン２が燃費が良くなる運転状態で運転されるように、エンジン２の回転数とともにエンジン２のトルクも変化させる。
【００４０】
図５は、このようなエンジン２の運転状態を設定するために制御装置３０が実行するエンジン制御パラメータ算出ルーチンを示している。このルーチンはエンジン２の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。また、このルーチンは、制御装置３０が実行する他のルーチンと並行に実行される。このルーチンでは、回転数増加制御を実行する場合のエンジン２のトルク及び回転数が算出される。
【００４１】
このルーチンにおいて制御装置３０は、まずステップＳ１１で車両１の状態を取得する。車両１の状態としては、例えば車速、エンジン２の回転数、アクセル開度、バッテリ７の充電状態等が取得される。また、この処理では、車両１に供給されている駆動パワー（以下、要求駆動パワーと称することがある。）Ｐ０も算出される。この要求駆動パワーＰ０は、車速及びアクセル開度に基づいて周知の算出方法で算出すればよい。そのため、算出方法の詳細な説明は省略する。なお、この処理では、この他にも車両１に関する種々の情報が取得されるが、それらについては説明を省略する。
【００４２】
次のステップＳ１２において制御装置３０は、充電要求電力Ｐ’を算出する。この充電要求電力Ｐ’は、バッテリ７に充電すべき電力である。充放電要求電力Ｐ’の大きさは、バッテリ７の充電状態に基づいて設定される。具体的には、バッテリ７の残量が少ないほど充放電要求電力Ｐ’に大きな値が設定される。
【００４３】
次のステップＳ１３において制御装置３０は、要求駆動パワーＰ０と充電要求電力Ｐ’とを加算してエンジン要求パワーＰｅを算出する。すなわち、Ｐｅ＝Ｐ０＋Ｐ’である。次のステップＳ１４において制御装置３０は、エンジン２の最適運転点を算出する。この最適運転点はエンジン２の燃費が良くなる運転点である。図６は、エンジン２の回転数及びトルクとエンジン２の熱効率との関係の一例を示している。そして、この図中の実線Ｌ２１が燃費が良くなる運転点を繋げた最適燃費線を示している。そのため、この最適燃費線の線上の運転点がエンジン２の燃費が良くなる運転点である。そして、この図の破線Ｌ２２、Ｌ２３は、エンジン２のパワーが等しくなる運転点を繋げた線を示している。そのため、例えば破線Ｌ２２が今回算出したエンジン要求パワーＰｅの線と仮定した場合、この図の運転点Ｐ１が最適運転点になる。そして、このように最適運転点が決まると、エンジン２の回転数及びトルクが決まる。なお、図６に示した関係は予め実験や数値計算等により求めて制御装置３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。
【００４４】
次のステップＳ１５において制御装置３０は、回転数変動幅ｄＮｅを算出する。上述したようにエンジン２の運転時は回転数が変動する。この際の変動幅ｄＮｅは、エンジン２の回転数及びトルクと関係を有している。図７は、エンジン２の回転数及びトルクと回転数変動幅ｄＮｅとの関係の一例を示している。このように回転数変動幅はエンジン２の回転数が小さいほど、またエンジン２のトルクが大きいほど小さくなる。なお、この図に示した関係は予め実験や数値計算等により求めて制御装置３０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。そして、回転数変動幅ｄＮｅは、このマップと最適運転点の回転数及びトルクとに基づいて算出すればよい。
【００４５】
次のステップＳ１６において制御装置３０は、第１モータ・ジェネレータＭＧ１の発電力の変動幅ｄＰ’を算出する。上述したように発電電力はトルクと回転数に基づいて算出できる。より具体的にはトルクと回転数とを掛けることにより算出できる。そこで、発電電力変動幅ｄＰ’は、第１モータ・ジェネレータＭＧ１のトルクＴに算出した回転数変動幅ｄＮｅを掛けることによって算出すればよい。すなわち、ｄＰ’＝Ｔ×ｄＮｅである。
【００４６】
次のステップＳ１７において制御装置３０は、発電電力変動幅ｄＰ’が充電要求電力Ｐ’より小さいか否か判定する。図８は、第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力、第２モータ・ジェネレータＭＧ２で消費される電力、及びバッテリ７の消費電力のそれぞれの時間変化を示している。この図の実線Ｌ３１が第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力の時間変化を示し、実線Ｌ３２が第２モータ・ジェネレータＭＧ２で消費される電力の時間変化を示している。実線Ｌ３３がバッテリ７の消費電力の時間変化を示している。なお、この図には、発電電力変動幅ｄＰ’が充電要求電力Ｐ’以上のときの第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力の時間変化及びバッテリ７の消費電力の時間変化を比較例として示した。なお、破線Ｌ３１’が比較例の第１モータ・ジェネレータＭＧ１で発生する電力の時間変化を示し、破線Ｌ３３’が比較例のバッテリ７の消費電力の時間変化を示している。
【００４７】
この図に示すように、発電電力変動幅ｄＰ’が充電要求電力Ｐ’以上の場合には、バッテリ７の消費電力が０より大きくなる期間、すなわちバッテリ７から複合モータ１１に電力を供給する期間が発生する。そのため、充電と放電とを切り替える制御が発生する。そこで、発電電力変動幅ｄＰ’が充電要求電力Ｐ’以上と判定した場合はステップＳ１８に進み、充電要求電力Ｐ’を修正する。具体的には、それまでの充電要求電力Ｐ’に発電電力変動幅ｄＰ’と充電要求電力Ｐ’との差ΔＰ’を加えた値を、新たな充電要求電力Ｐ’に設定する。これによりバッテリ７への充電量が増加する。その後、ステップＳ１３に戻る。以降、発電電力変動幅ｄＰ’が充電要求電力Ｐ’より小さくなるまで、ステップＳ１３〜Ｓ１８の処理が繰り返し実行される。
【００４８】
一方、発電電力変動幅ｄＰ’が充電要求電力Ｐ’より小さいと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。
【００４９】
このように算出されたエンジン２の回転数及びトルクは、制御装置３０のＲＡＭに記憶される。そして、回転数増加制御において使用される。
【００５０】
なお、図５では回転数増加制御の場合について説明したが、回転数低下制御の場合は充電要求電力Ｐ’の代わりに負の値である放電要求電力−Ｐ’が使用される。また、放電要求電力−Ｐ’を修正する際には、放電される電力が大きくなるように放電要求電力−Ｐ’が修正される。それ以外は、図５のルーチンと同じである。
【００５１】
以上に説明したように、第２の形態によれば、回転数増加制御又は回転数低下制御を実行しつつエンジン２を熱効率が良くなる運転状態で運転できる。そのため、エンジン２の運転中に発生するエネルギ損失をさらに低減できる。
【００５２】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される車両の内燃機関は火花点火式の内燃機関に限定されない。ディーゼル式の内燃機関が搭載されたハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  ハイブリッド車両
２  内燃機関
３  変速機（出力部）
５  駆動輪
７  バッテリ
１１  複合モータ（回転電機）
１３  巻線ロータ（第１ロータ）
１３ａ  コイル
１４  磁石ロータ（第２ロータ）
１５  ステータ
１５ａ  コイル
１９ａ  永久磁石
３０  制御装置（機関制御手段）
ＭＧ１  第１モータ・ジェネレータ
ＭＧ２  第２モータ・ジェネレータ
【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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