(57)【要約】【課題】  変速機を介して駆動軸に接続された電動機を備える自動車における登り勾配に対する走行性能を確保しながらエネルギ効率をより向上させる。【解決手段】  変速機がＨｉギヤの状態で走行しているとき、路面勾配θが所定勾配θｒｅｆ以上，車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満，モータの温度としてのモータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｍｒｅｆ以上，モータを駆動するインバータの温度としてのインバータ温度Ｔｉｎｖが所定温度Ｔｉｒｅｆ以上（Ｓ１４０〜Ｓ１７０）のいずれかを満たさないときには、変速機をＨｉギヤの状態に維持し、いずれも満たすときには変速機をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に変更する（Ｓ１８０）。これにより、登り勾配の路面で車両を発進させる際の走行性能の低下やモータおよびインバータの発熱による不具合を抑制しつつ、通常時にできる限り変速機をＨｉギヤに維持するから、エネルギ効率をより向上させることができる。【選択図】        図３
2006144843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、
変更可能な変速比をもって前記電動機からの動力を変速して駆動輪に連結された駆動軸に出力可能な変速手段と、
路面勾配を検出する路面勾配検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と、
通常走行時には、前記変速手段が変更可能な変速比のうち減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比をもって前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記変速手段を制御し、前記変速手段の変速比が前記減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比にあるときに前記路面勾配検出手段により所定勾配以上の登り勾配が検出された登り勾配走行時には、前記変速手段の変速比が減速比として大きくなる方向に変更されるよう該変速手段を制御する変速比変更制御を行なう変速制御手段と
を備える自動車。
【請求項２】
前記変速制御手段は、前記登り勾配走行時には、前記減速比が最も大きい変速比に変更されるよう前記変速手段を制御する手段である請求項１記載の自動車。
【請求項３】
前記変速制御手段は、車両が略停車しているときを条件として前記変速比変更制御を行なう手段である請求項１または２記載の自動車。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載の自動車であって、
前記電動機に関する電動機駆動系の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記変速制御手段は、前記検出された電動機駆動系の温度が所定温度以上のときを条件として前記変速比変更制御を行なう手段である
自動車。
【請求項５】
前記変速制御手段は、前記要求駆動力として大きな駆動力が要求される大駆動力要求時には、前記減速比が最も大きい変速比をもって前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記変速手段を制御する手段である請求項１ないし４いずれか記載の自動車。
【請求項６】
前記変速手段は、切替可能な異なる２つの変速段を有する有段変速機である請求項１ないし５いずれか記載の自動車。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか記載の自動車であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と
を備える自動車。
【請求項８】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され、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軸に動力を入出力させる３軸式の動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段である請求項７記載の自動車。
【請求項９】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、電磁的な作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機である請求項７記載の自動車。
【請求項１０】
電動機と、変更可能な変速比をもって前記電動機からの動力を変速して駆動輪に連結された駆動軸に出力可能な変速手段と、を備える自動車の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、
（ｂ）通常走行時には、前記変速手段が変更可能な変速比のうち減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比をもって前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記変速手段を制御し、前記変速手段の変速比が前記減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比にあるときに路面勾配が登り勾配として所定勾配以上の登り勾配走行時には、前記変速手段の変速比が減速比として大きくなる方向に変更されるよう該変速手段を制御する
自動車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の自動車としては、エンジンの出力軸を遊星歯車機構を介して車軸に連結された駆動軸に接続すると共に遊星歯車機構の回転要素に発電機を接続し、駆動軸に変速機を介して電動機を接続した自動車に搭載されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、変速機の変速段を車速に応じて変更することにより電動機からの動力を車速に応じた動力にして駆動軸に出力している。
【特許文献１】特開２００２−２２５５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、電動機は、低回転高トルクの運転領域で運転した方が高回転低トルクの運転領域で運転するよりも効率が良いことが多い。このため、駆動軸に大きな駆動力が要求されていない限りにおいて変速機の変速段を減速比が小さな変速段とすることにより、車両のエネルギ効率を向上させることができる。しかしながら、登り勾配の路面を走行する際に走行性能が低下する場合がある。変速機の変速段を小さな減速比とする場合、大きな減速比とする場合に比して駆動軸に出力されるトルクは小さくなるから、電動機からは大きなトルクを出力する必要が生じ、電動機やその駆動回路が発熱して不具合を生じさせたり、発熱を抑制するための電動機の駆動制限によって登り勾配の路面を走行できなくなる場合がある。特に、発進時には、スムーズな発進ができないために電動機の回転数は値０付近で維持された状態で比較的大きなトルクが出力され続ける場合がある。この場合、電動機の各相のうち一部の相に過大な電流が流れ続けるから、電動機の発熱が過大となり、上述した問題が更にクローズアップされる。
【０００４】
本発明の自動車およびその制御方法は、登り勾配に対する走行性能を確保しながらエネルギ効率をより向上させることを目的の一つとする。また、本発明の自動車およびその制御方法は、電動機駆動系に不具合が生じるのを抑制しながらエネルギ効率をより向上させることを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の自動車およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の自動車は、
電動機と、
変更可能な変速比をもって前記電動機からの動力を変速して駆動輪に連結された駆動軸に出力可能な変速手段と、
路面勾配を検出する路面勾配検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と、
通常走行時には、前記変速手段が変更可能な変速比のうち減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比をもって前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記変速手段を制御し、前記変速手段の変速比が前記減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比にあるときに前記路面勾配検出手段により所定勾配以上の登り勾配が検出された登り勾配走行時には、前記変速手段の変速比が減速比として大きくなる方向に変更されるよう該変速手段を制御する変速比変更制御を行なう変速制御手段と
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の自動車では、要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう電動機を駆動制御し、通常走行時には、変速手段が変更可能な変速比のうち減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比をもって電動機からの動力が駆動軸に出力されるよう変速手段を制御し、変速手段の変速比が減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比にあるときに路面勾配が登り勾配として所定勾配以上の登り勾配走行時には、変速手段の変速比が減速比として大きくなる方向に変更されるよう変速手段を制御する。従って、通常走行時には変速手段の変速比として減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比を使用することによりエネルギ効率を向上させつつ、登り勾配走行時には減速比が大きくなる方向に変速比を変更することにより登り勾配に対する走行性能を確保することができる。この結果、登り勾配に対する走行性能を確保しながらエネルギ効率をより向上させることができる。
【０００８】
こうした本発明の自動車において、前記変速制御手段は、前記登り勾配走行時には、前記減速比が最も大きい変速比に変更されるよう前記変速手段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、登り勾配に対する走行性能をより向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の自動車において、前記変速制御手段は、車両が略停車しているときを条件として前記変速比変更制御を行なう手段であるものとすることもできる。
【００１０】
さらに、本発明の自動車において、前記電動機に関する電動機駆動系の温度を検出する温度検出手段を備え、前記変速制御手段は、前記検出された電動機駆動系の温度が所定温度以上のときを条件として前記変速比変更制御を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機駆動系の異常な発熱を抑制しながら減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比の使用頻度をより多くできるからエネルギ効率を更に向上させることができる。ここで、「電動機駆動系」には、電動機の他、電動機を駆動する駆動回路やこれらを構成する部品の一部などが含まれる。
【００１１】
また、本発明の自動車において、前記変速制御手段は、前記要求駆動力として大きな駆動力が要求される大駆動力要求時には、前記減速比が最も大きい変速比をもって前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記変速手段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、駆動軸に対する大きな駆動力の要求にも対応することができる。
【００１２】
本発明の自動車において、前記変速手段は、切替可能な異なる２つの変速段を有する有段変速機であるものとすることもできる。
【００１３】
本発明の自動車において、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段とを備えるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の回転軸の３軸に接続され該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軸に動力を入出力させる３軸式の動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し電磁的な作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１４】
本発明の自動車の制御方法は、
電動機と、変更可能な変速比をもって前記電動機からの動力を変速して駆動輪に連結された駆動軸に出力可能な変速手段と、を備える自動車の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、
（ｂ）通常走行時には、前記変速手段が変更可能な変速比のうち減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比をもって前記電動機からの動力が前記駆動軸に出力されるよう前記変速手段を制御し、前記変速手段の変速比が前記減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比にあるときに路面勾配が登り勾配として所定勾配以上の登り勾配走行時には、前記変速手段の変速比が減速比として大きくなる方向に変更されるよう該変速手段を制御する
ことを要旨とする。
【００１５】
この本発明の自動車の制御方法によれば、要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう電動機を駆動制御し、通常走行時には、変速手段が変更可能な変速比のうち減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比をもって電動機からの動力が駆動軸に出力されるよう変速手段を制御し、変速手段の変速比が減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比にあるときに路面勾配が登り勾配として所定勾配以上の登り勾配走行時には、変速手段の変速比が減速比として大きくなる方向に変更されるよう変速手段を制御する。従って、通常走行時には変速手段の変速比として減速比が最も大きい変速比とは異なる変速比を使用することによりエネルギ効率を向上させつつ、登り勾配走行時には減速比が大きくなる方向に変速比を変更することにより登り勾配に対する走行性能を確保することができる。この結果、登り勾配に対する走行性能を確保しながらエネルギ効率をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、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、変速機６０を介して動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２と、車両の駆動系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。
【００１８】
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。
【００１９】
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には変速機６０を介してモータＭＧ２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からの動力とを統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２は、ギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、ギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。
【００２０】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、共に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の一方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。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１とモータＭＧ２とにより電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共に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からの信号やモータＭＧ２の温度を検出する温度センサ４５からのモータ温度Ｔｍ，モータＭＧ２に対応するインバータ４２の温度を検出する温度センサ４６からのインバータ温度Ｔｉｎｖ，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、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。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。
【００２１】
変速機６０は、モータＭＧ２の回転軸４８とリングギヤ軸３２ａとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータＭＧ２の回転軸４８の回転数を２段に減速してリングギヤ軸３２ａに伝達可能に構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。この図２に示す変速機６０は、ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂと二つのブレーキＢ１，Ｂ２とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａは、外歯歯車のサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２と、サンギヤ６１に噛合する複数の第１ピニオンギヤ６３ａと、この第１ピニオンギヤ６３ａに噛合すると共にリングギヤ６２に噛合する複数の第２ピニオンギヤ６３ｂと、複数の第１ピニオンギヤ６３ａおよび複数の第２ピニオンギヤ６３ｂを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア６４とを備えており、サンギヤ６１はブレーキＢ１のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂは、外歯歯車のサンギヤ６５と、このサンギヤ６５と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６と、サンギヤ６５に噛合すると共にリングギヤ６６に噛合する複数のピニオンギヤ６７と、複数のピニオンギヤ６７を自転かつ公転自在に保持するキャリア６８とを備えており、サンギヤ６５はモータＭＧ２の回転軸４８に、キャリア６８はリングギヤ軸３２ａにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ６６はブレーキＢ２のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂとは、リングギヤ６２とリングギヤ６６、キャリア６４とキャリア６８とによりそれぞれ連結されている。変速機６０は、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオフとすることによりモータＭＧ２の回転軸４８をリングギヤ軸３２ａから切り離すことができ、ブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとしてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達し（以下、この状態をＬｏギヤの状態という）、ブレーキＢ１をオンとすると共にブレーキＢ２をオフ状態としてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する（以下、この状態をＨｉギヤの状態という）。なお、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオンとする状態は回転軸４８やリングギヤ軸３２ａの回転を禁止するものとなる。
【００２２】
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に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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。なお、バッテリＥＣＵ５２では、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も演算している。
【００２３】
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。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力されている。なお、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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図３は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２６】
駆動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，バッテリ５０の残容量ＳＯＣ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，モータＭＧ２の温度としてのモータ温度Ｔｍ，インバータ４２の温度としてのインバータ温度Ｔｉｎｖ，勾配センサ８９からの路面勾配θ，変速状態などのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。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により検出されるモータ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。残容量ＳＯＣは、電流センサにより検出されたバッテリ５０の充放電電流に基づいて演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、残容量ＳＯＣや電池温度などに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。モータ温度Ｔｍやインバータ温度Ｔｉｎｖは、温度センサ４５，４６により検出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。変速状態は、変速機６０のギヤの状態が変更されたときに変更後のギヤの状態に基づいて設定されるフラグを入力するものとした。
【００２７】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動輪３９ａ，３９ｂ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＊を設定すると共にエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１１０）。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４に要求トルク設定用のマップの一例を示す。また、要求パワーＰｅ＊は、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものと充放電要求パワーＰｂ＊と損失（Ｌｏｓｓ）との和により計算したものを設定するものとした。ここで、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量ＳＯＣやアクセル開度Ａｃｃに基づいて設定することができる。また、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を変速機６０の現在のギヤ比Ｇｒ（変速機６０がＨｉギヤの状態にあるときにはＨｉギヤのギヤ比ＧｈｉでＬｏギヤの状態にあるときにはＬｏギヤのギヤ比Ｇｌｏ）で割ることにより求めたり、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることにより求めたりすることができる。
【００２８】
そして、入力した変速状態すなわち変速機６０の現在のギヤの状態を調べる（ステップＳ１２０）。変速機６０の現在のギヤの状態がＨｉギヤの状態であると判定されると、ステップＳ１１０で設定した要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで、所定トルクＴ１は、通常は変速機６０がＨｉギヤの状態としつつ、アクセルペダル８３が踏み込まれて要求トルクＴｒ＊に比較的大きな値が設定されたときに、この要求トルクＴｒ＊に対応するために変速機６０のギヤの状態をＨｉギヤからＬｏギヤに変更すべきかを判定するためのものであり、変速機６０やモータＭＧ２の性能などにより定められる。図５に、変速機６０をＨｉギヤからＬｏギヤに変更するＨｉ→Ｌｏ変速線の一例を示す。Ｈｉ→Ｌｏ変速線は、図示するように、要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１未満のときには車速Ｖに拘わらず変速機６０がＨｉギヤの状態に維持されるように定めた。これは、電動機は通常低回転高トルクで運転した方が高回転低トルクで運転するよりも効率良く運転できる場合が多いことに基づく。要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１以上と判定されると、要求トルクＴｒ＊に対応するために変速機６０のギヤの状態をＨｉギヤからＬｏギヤに変更する必要があると判断して、変速機６０のギヤの状態をＨｉギヤからＬｏギヤに変更するＨｉ→Ｌｏ変速処理を行なう（ステップＳ１８０）。
【００２９】
一方、要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１以上でない（所定トルクＴ１未満）と判定されると、入力した路面勾配θが所定勾配θｒｅｆ以上であるか否か（ステップＳ１４０）、入力した車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満であるか否か（ステップＳ１５０）、入力したモータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｍｒｅｆ以上であるか否か（ステップＳ１６０）、入力したインバータ温度Ｔｉｎｖが所定温度Ｔｉｒｅｆ以上であるか否かを（ステップＳ１７０）判定する。ステップＳ１４０〜Ｓ１７０の各判定のいずれかで否定されたときには変速機６０のギヤの状態をＨｉギヤに維持して次の処理に進み、いずれもが肯定されたときにはＨｉ→Ｌｏ変速処理を行なう（ステップＳ１８０）。ここで、所定勾配θｒｅｆは、路面勾配が登り勾配であるかを判定するためのものであり、所定車速Ｖｒｅｆは、車両が停車しているとみなせるかを判定するためのものであり、モータ温度Ｔｍとインバータ温度Ｔｉｎｖは、登り勾配の路面を車両が発進する際に所定時間連続してモータＭＧ２からトルクを出力したときでもモータＭＧ２やインバータ４２の温度がその上限温度を超えない程度の温度としてモータＭＧ２やインバータ４２の性能などにより定められている。前述したように、車両を走行させるときには変速機６０をＨｉギヤに維持した方がＬｏギヤにするよりもモータＭＧ２を効率良く運転させることができるものの、モータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクはＨｉギヤの方がＬｏギヤよりも小さくなる。このため、路面勾配によっては変速機６０がＨｉギヤの状態で車両を発進させようとしても、スムーズに発進できずにモータＭＧ２から比較的大きなトルクを出力されたままその回転数Ｎｍ２はゼロ付近に維持された状態となる場合がある。この状態が続くと、モータＭＧ２の各相のうち一部の相に大きな電流が流れ続け、モータＭＧ２やインバータ４２の発熱が過大となって、モータＭＧ２やインバータ４２の破損などの不具合の発生を招く。ステップＳ１４０〜Ｓ１７０の各判定のいずれもが肯定されたときに要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１未満に拘わらず変速機６０のギヤの状態をＨｉギヤからＬｏギヤに変更するのはこうした不具合の発生を抑制するためである。
【００３０】
ステップＳ１２０で変速機６０の現在のギヤの状態がＬｏギヤと判定されると、要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ２未満であるか否かを判定し（ステップＳ１９０）、要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ２未満でない（所定トルクＴ２以上）と判定されたときには、変速機６０のギヤの状態をＬｏギヤに維持して次の処理に進み、要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ２未満であると判定されたときには、変速機６０のギヤの状態をＬｏギヤからＨｉギヤに変更するＬｏ→Ｈｉ変速処理を行なう（ステップＳ２００）。ここで、所定トルクＴ２は、変速機６０のギヤの状態をＬｏギヤからＨｉギヤに変更するかを判定するためのものであり、要求トルクＴｒ＊の増減に対してヒステリシスを持たせるために前述した所定トルクＴ１よりも小さなトルクとした（図５参照）。
【００３１】
そして、要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ２１０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定することにより行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例および目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図６に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。
【００３２】
エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、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＊を設定すると共に設定した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて次式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ２２０）。動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図を図７に示す。図中、左のＳ軸はサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。前述したように、サンギヤ３１の回転数はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１でありキャリア３４の回転数はエンジン２２の回転数Ｎｅであるから、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊はリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒとエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（１）により計算することができる。したがって、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御することにより、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。ここで、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「ＫＰ」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ＫＩ」は積分項のゲインである。なお、図７におけるＲ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。
【００３３】
Nm1*=(Ne*・(1+ρ)-Nm2/Gr)/ρ                               （１）
Tm1*=前回Tm1*＋KP（Nm1*-Nm1)＋KI∫(Nm1*-Nm1)dt       （２）
【００３４】
モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを設定すると、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と変速機６０の現在のギヤ比Ｇｒとに基づいて要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに作用させるためにモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを図７の共線図のトルクの釣り合い関係から定まる次式（３）により計算すると共に（ステップＳ２３０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とに基づいて次式（４）および次式（５）によりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの下限，上限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算し（ステップＳ２４０）、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎとのうち大きい方とトルク制限Ｔｍ２ｍａｘとを比較し、両者のうち小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（ステップＳ２５０）。これにより、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。
【００３５】
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr           （３）
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2       （４）
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2      （５）
【００３６】
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Ｓ２６０）、駆動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。
【００３７】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、変速機６０がＨｉギヤの状態で要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１未満で走行するときには、路面勾配θが所定勾配θｒｅｆ以上、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満、モータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｍｒｅｆ以上、インバータ温度Ｔｉｎｖが所定温度Ｔｉｒｅｆ以上のいずれかを満たさないときには変速機６０のギヤの状態をモータＭＧ２を効率良く運転できるＨｉギヤに維持し、いずれも満たすときには変速機６０のギヤの状態をＨｉギヤからＬｏギヤに変更するから、登り勾配の路面で車両を発進させる際にモータＭＧ２やインバータ４２に不具合を生じさせたりリングギヤ軸３２ａに出力するトルクに不足が生じるのを抑制しながらエネルギ効率を向上させることができる。しかも、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満でモータ温度Ｔｍが所定温度Ｔｍｒｅｆ以上でインバータ温度Ｔｉｎｖが所定温度Ｔｉｒｅｆ以上のいずれかを満たさないときには変速機６０のギヤの状態をＨｉギヤに維持するから、モータＭＧ２やインバータ４２に不具合が生じない範囲でＨｉギヤで運転する領域を広くすることによりエネルギ効率をより向上させることができる。もとより、要求トルクＴｒ＊が所定トルクＴ１以上となったときには、変速機６０のギヤの状態をＨｉギヤからＬｏギヤに変更するから、要求トルクＴｒ＊に対応することができる。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、路面勾配θによる判定に加えて、車速Ｖによる判定、モータ温度Ｔｍによる判定、インバータ温度Ｔｉｎｖによる判定を行なうものとしたが、車速Ｖによる判定とモータ温度Ｔｍによる判定とインバータ温度Ｔｉｎｖによる判定のいずれかを行なわないものとしてもよいし、いずれか一つだけの判定しか行なわないものとしてもよい。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０をＬｏギヤとＨｉギヤの２段階の変速段をもつ有段変速機としたが、３段以上の変速段をもつ有段変速機としてもよいし、無段変速機としてもよい。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を変速機６０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３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００４２】
実施例では、エンジンとモータとを備えるハイブリッド自動車に適用して説明したが、変速機を介して電動機からの動力を駆動軸に出力できる自動車であれば、ハイブリッド自動車に限られず、エンジンを備えない電気自動車にも適用可能である。
【００４３】
以上、本発明の実施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】
【００４４】
本発明は、自動車産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】変速機６０の構成の概略を示す構成図である。
【図３】実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】Ｈｉ→Ｌｏ変速線の一例を示す説明図である。
【図６】エンジン２２の動作ラインの一例および目標回転数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７】動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数およびトルクの力学的な関係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。
【図９】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
２０，１２０，２２０  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、３７  ギヤ機構、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ  駆動輪、３９ｃ，３９ｂ  車輪、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、４５  温度センサ、４６  温度センサ、４８  回転軸、５０  バッテリ、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  変速機、６０ａ  ダブルピニオンの遊星歯車機構、６０ｂ  シングルピニオンの遊星歯車機構、６１  サンギヤ、６２  リングギヤ、６３ａ  第１ピニオンギヤ、６３ｂ  第２ピニオンギヤ、６４キャリア、６５  サンギヤ、６６  リングギヤ、６７  ピニオンギヤ、６８  キャリア、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、Ｂ１，Ｂ２  ブレーキ，２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ，２３４  アウターロータ。
【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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【図９】
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