(57)【要約】【課題】  車両のエネルギ効率を向上させる【解決手段】  モータ走行を行なっている最中にモータが高温状態に至ったときには、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以下である条件と路面勾配θが閾値θｒｅｆ以上である条件とが成立した場合には、エンジンが停止している場合はエンジン２２を始動し（Ｓ１１６）、エンジンを効率よく運転できる範囲の下限以上の動力がエンジンから出力されるようにバッテリの充電要求Ｐｂ＊を再設定すると共に、この充電要求Ｐｂ＊を用いて要求パワーＰｅ＊を再設定し（Ｓ１１８，Ｓ１２０）、この要求パワーＰｅ＊を用いてエンジンやモータを制御する（Ｓ１２２〜Ｓ１２８）。これにより、効率よく運転できる範囲の動力を出力するようエンジンを運転することができ、過剰な動力を電力としてバッテリに充電することができる。この結果、車両のエネルギ効率を向上させることができる。【選択図】        図２
2006094626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
走行用の動力を出力可能な電動機と、
該電動機の駆動に用いられる駆動回路と、
前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
前記電動機および前記発電手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記電動機または前記駆動回路における所定の高温状態を検出する高温状態検出手段と、
車両に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
所定の条件に基づいて該内燃機関の運転を停止した状態で前記電動機からの動力だけで走行している最中に前記高温状態検出手段により前記所定の高温状態が検出された所定電動走行時には、前記内燃機関を始動して前記設定された要求動力に基づく動力により前記内燃機関と前記電動機のそれぞれの機械的出力を並用して車両が走行し且つ前記蓄電手段が充電されるよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する高温時制御を実行する制御手段と、
を備えるハイブリッド車。
【請求項２】
前記所定の条件は、前記設定された要求動力が前記内燃機関を効率よく運転するための下限値として設定された所定動力未満となる条件である請求項１記載のハイブリッド車。
【請求項３】
前記制御手段は、前記所定電動走行時には、前記始動した内燃機関から前記所定動力以上の動力が出力されるよう該内燃機関を制御する手段である請求項２記載のハイブリッド車。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載のハイブリッド車であって、
前記電動機または前記駆動回路の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記所定電動走行時には、前記検出された電動機または前記駆動回路の温度に基づいて前記所定動力より小さな始動動力を設定すると共に前記設定された要求動力が該設定した始動動力以上のときに前記高温時制御を実行する手段である
ハイブリッド車。
【請求項５】
前記制御手段は、前記電動機または前記駆動回路の温度が高いほど小さくなる傾向に前記始動動力を設定する手段である請求項４記載のハイブリッド車。
【請求項６】
請求項３記載のハイブリッド車であって、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段に入出力する要求電力を設定する要求電力設定手段を備え、
前記要求動力設定手段は、走行に要求される走行用動力と前記要求電力設定手段により設定された要求電力との和に基づいて要求動力を設定する手段であり、
前記制御手段は、前記所定電動走行時には、前記要求電力設定手段による要求電力の設定に代えて前記設定される要求動力が前記所定動力以上の動力となるよう要求電力を設定することにより前記高温時制御を実行する手段である
ハイブリッド車。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか記載のハイブリッド車であって、
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記制御手段は、前記所定電動走行時には前記検出された車速が所定車速以下のときに前記高温時制御を実行する手段である
ハイブリッド車。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか記載の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を備え、
前記制御手段は、前記所定電動走行時には前記検出された路面勾配が所定勾配以上のときに前記高温時制御を実行する手段である
ハイブリッド車。
【請求項９】
前記高温状態検出手段は、前記電動機の温度を検出すると共に該検出した電動機の温度が第１の所定温度以上であるとき又は該検出した電動機の温度と該電動機の温度の時間変化とに基づいて所定時間以内に該電動機の温度が第２の所定温度以上となると推定されるときに前記所定の高温状態を検出する手段である請求項１ないし８いずれか記載のハイブリッド車。
【請求項１０】
前記高温状態検出手段は、前記駆動回路の温度を検出すると共に該検出した駆動回路の温度が第１の所定温度以上であるとき又は該検出した駆動回路の温度と該駆動回路の温度の時間変化とに基づいて所定時間以内に該駆動回路の温度が第２の所定温度以上となると推定されるときに前記所定の高温状態を検出する手段である請求項１ないし８いずれか記載のハイブリッド車。
【請求項１１】
前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸に接続された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な手段である請求項１ないし１０いずれか記載のハイブリッド車。
【請求項１２】
前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との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軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記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１１記載のハイブリッド車。
【請求項１３】
前記発電手段は、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、該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子発電機である請求項１１記載のハイブリッド車。
【請求項１４】
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を出力可能な電動機と、該電動機の駆動に用いられる駆動回路と、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、前記電動機および前記発電手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記電動機または前記駆動回路における所定の高温状態を検出し、
車両に要求される要求動力を設定し、
所定の条件に基づいて該内燃機関の運転を停止した状態で前記電動機からの動力だけで走行している最中に前記高温状態検出手段により前記所定の高温状態が検出された所定電動走行時には、前記内燃機関を始動して前記設定された要求動力に基づく動力により前記内燃機関と前記電動機のそれぞれの機械的出力を並用して車両が走行し且つ前記蓄電手段が充電されるよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する
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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド車としては、後輪に動力を出力可能なエンジンと、後輪に動力を出力可能であると共にエンジンからの動力の一部を用いて発電可能な後輪用モータと、前輪に動力を出力可能な前輪用モータと、を備える４輪駆動のハイブリッド車が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、前輪用モータからの動力だけで走行している最中に前輪用モータが高温となったときには、後輪用モータを駆動すると共にエンジンを始動し、エンジンからの動力を用いて走行するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−１２９８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のハイブリッド車では、前輪用モータが高温になったときに、始動したエンジンからの動力を用いて走行すると、車両のエネルギ効率が悪化する場合が生じる。後輪用モータからの動力だけで走行するモータ走行は低速走行時に行なわれるから、車両が要求する動力は比較的小さい。エンジンはある程度の動力を出力するときに効率がよくなるものが多い。したがって、比較的小さな動力をエンジンから出力して走行すると、エンジンを効率の悪い運転ポイントで運転しなければならず、車両のエネルギ効率を悪化させてしまう。
【０００４】
本発明のハイブリッド車は、車両のエネルギ効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のハイブリッド車は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明のハイブリッド車は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、
走行用の動力を出力可能な電動機と、
該電動機の駆動に用いられる駆動回路と、
前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
前記電動機および前記発電手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記電動機または前記駆動回路における所定の高温状態を検出する高温状態検出手段と、
車両に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
所定の条件に基づいて該内燃機関の運転を停止した状態で前記電動機からの動力だけで走行している最中に前記高温状態検出手段により前記所定の高温状態が検出された所定電動走行時には、前記内燃機関を始動して前記設定された要求動力に基づく動力により前記内燃機関と前記電動機のそれぞれの機械的出力を並用して車両が走行し且つ前記蓄電手段が充電されるよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する高温時制御を実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明のハイブリッド車では、所定の条件に基づいて内燃機関の運転が停止された状態で電動機だけで走行しているときに電動機または駆動回路における所定の高温状態が検出された場合には、内燃機関を始動して設定された要求動力に基づく動力により内燃機関と電動機のそれぞれの機械的出力を並用して車両が走行し且つ蓄電手段が充電されるよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御する。即ち、所定電動走行時には、内燃機関を始動して内燃機関と電動機のそれぞれの機械的出力を併用して車両を走行させ、蓄電手段が充電されるよう制御するのである。これにより、電動機の負荷を低減することができるから、電動機やその駆動回路の高温状態に対処することができる。また、蓄電手段が充電されるように制御するから、内燃機関から要求動力よりも大きな動力が出力されるよう内燃機関を運転するとになる。これにより、小さな動力を出力することに基づく内燃機関の効率の低下を抑制することができ、車両のエネルギ効率を向上させることができる。
【０００８】
こうした本発明のハイブリッド車において、前記所定の条件は、前記設定された要求動力が前記内燃機関を効率よく運転するための下限値として設定された所定動力未満となる条件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、前記所定電動走行時には、前記始動した内燃機関から前記所定動力以上の動力が出力されるよう該内燃機関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、内燃機関を効率よく運転するための下限値以上の動力を内燃機関から出力するから、内燃機関を効率よく運転することができ、車両のエネルギ効率をより向上させることができる。
【０００９】
また、本発明のハイブリッド車において、前記電動機または前記駆動回路の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記所定電動走行時には、前記検出された電動機または前記駆動回路の温度に基づいて前記所定動力より小さな始動動力を設定すると共に前記設定された要求動力が該設定した始動動力以上のときに前記高温時制御を実行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、前記電動機の温度が高いほど小さくなる傾向に前記始動動力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機や駆動回路の温度に対してより適正に内燃機関を始動することができる。
【００１０】
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段に入出力する要求電力を設定する要求電力設定手段を備え、前記要求動力設定手段は、走行に要求される走行用動力と前記要求電力設定手段により設定された要求電力との和に基づいて要求動力を設定する手段であり、前記制御手段は、前記所定電動走行時には、前記要求電力設定手段による要求電力の設定に代えて前記設定される要求動力が前記所定動力以上の動力となるよう要求電力を設定することにより前記高温時制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、要求電力を設定するだけで高温時制御を実行することができる。
【００１１】
本発明のハイブリッド車において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記制御手段は、前記所定電動走行時には前記検出された車速が所定車速以下のときに前記高温時制御を実行する手段であるものとすることもできるし、路面勾配を検出する路面勾配検出手段を備え、前記制御手段は、前記所定電動走行時には前記検出された路面勾配が所定勾配以上のときに前記高温時制御を実行する手段であるものとすることもできる。
【００１２】
こうした本発明のハイブリッド車において、前記高温状態検出手段は、前記電動機の温度を検出すると共に該検出した電動機の温度が第１の所定温度以上であるとき又は該検出した電動機の温度と該電動機の温度の時間変化とに基づいて所定時間以内に該電動機の温度が第２の所定温度以上となると推定されるときに前記所定の高温状態を検出する手段であるものとすることもできるし、前記高温状態検出手段は、前記駆動回路の温度を検出すると共に該検出した駆動回路の温度が第１の所定温度以上であるとき又は該検出した駆動回路の温度と該駆動回路の温度の時間変化とに基づいて所定時間以内に該駆動回路の温度が第２の所定温度以上となると推定されるときに前記所定の高温状態を検出する手段であるものとすることもできる。
【００１３】
また本発明のハイブリッド車において、前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と車軸に接続された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な手段であるとすることもできる。この場合、前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との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軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記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とすることもできるし、前記発電手段は、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、該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子発電機であるとすることもできる。
【００１４】
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を出力可能な電動機と、該電動機の駆動に用いられる駆動回路と、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、前記電動機および前記発電手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記電動機または前記駆動回路が所定の高温状態であるか否かを判定し、
車両に要求される要求動力を設定し、
所定の条件に基づいて該内燃機関の運転を停止した状態で前記電動機からの動力だけで走行している最中に前記高温状態検出手段により前記所定の高温状態が検出された所定電動走行時には、前記内燃機関を始動して前記設定された要求動力に基づく動力により前記内燃機関と前記電動機のそれぞれの機械的出力を並用して車両が走行し且つ前記蓄電手段が充電されるよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。
【００１５】
この本発明のハイブリッド車の制御方法では、所定の条件に基づいて内燃機関の運転が停止された状態で電動機だけで走行しているときに電動機または駆動回路における所定の高温状態が検出された場合には、内燃機関を始動して設定された要求動力に基づく動力により内燃機関と電動機のそれぞれの機械的出力を並用して車両が走行し且つ蓄電手段が充電されるよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御する。即ち、所定電動走行時には、内燃機関を始動して内燃機関と電動機のそれぞれの機械的出力を併用して車両を走行させ、蓄電手段が充電されるよう制御するのである。これにより、電動機の負荷を低減することができるから、電動機やその駆動回路の高温状態に対処することができる。また、蓄電手段が充電されるように制御するから、内燃機関から要求動力よりも大きな動力が出力されるよう内燃機関を運転するとになる。これにより、小さな動力を出力することに基づく内燃機関の効率の低下を抑制することができ、車両のエネルギ効率を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。
【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。
【００２０】
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。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれか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，ＭＧ２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、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からの信号や温度センサ４５からのモータＭＧ２の温度、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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９０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。
【００２３】
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。
【００２４】
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の動作について説明する。図２は、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（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２５】
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やモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，モータＭＧ２の温度ｔ，車速センサ８８からの車速Ｖ，勾配センサ９０からの路面勾配θ，バッテリ５０の充電要求Ｐｂ＊，エンジン２２の回転数Ｎｅなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅ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計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、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計算されたものを、モータＭＧ２の温度ｔは温度センサ４５によって検出されたものを、それぞれモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ５０の充電要求Ｐｂ＊は、上述したバッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて計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。
【００２６】
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＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１０２）。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。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる（式（１））。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。
【００２７】
Pe* = Tr* ×Nr + Pb* + Loss    (1)
【００２８】
次に、計算した要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２を運転してトルク変換運転モードや充放電運転モードにより走行するか、エンジン２２を停止してモータ運転モードにより走行するかを判定するものであり、実施例ではエンジン２２から比較的効率よく出力できる動力の範囲の下限として設定されている。要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であると判定されたときは、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊と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Ｓ１２２）。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。
【００２９】
続いて、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（２）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（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１２４）。ここで、式（２）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。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に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（２）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、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（３）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（３）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。
【００３０】
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ)                       (2)
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt    (3)
【００３１】
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トルク指令Ｔｍ２＊を式（４）により計算してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定し（ステップＳ１２６）、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Ｓ１２８）、駆動制御ルーチンを終了する。式（４）は、図５の共線図を用いれば容易に導くことができる。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。
【００３２】
Tm2*＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr          (4)
【００３３】
一方、ステップＳ１０４で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満であると判定されたときは、モータＭＧ２の温度ｔが閾値ｔｒｅｆ以上であるか、すなわち高温状態であるかどうかを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、閾値ｔｒｅｆはモータＭＧ２を安定して継続的に駆動できる温度範囲の上限以下の値として定められる。高温状態でないと判定されたときは、モータＭＧ２からの動力だけで走行するよう、エンジン２２が運転されているときには、エンジン２２を停止する指示をエンジンＥＣＵ２４に出力してエンジン２２を停止し（ステップＳ１０８）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊，トルク指令Ｔｍ１＊にそれぞれ値ゼロを設定し（ステップＳ１１０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したものを設定し（ステップＳ１１２）、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Ｓ１２８）、本ルーチンを終了する。エンジン２２の停止の指示を受信したエンジンＥＣＵ２４は、燃料噴射制御や点火制御などの制御を停止することによりエンジン２２を停止する。また、値ゼロの目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、燃料噴射制御や点火制御などの制御を停止した状態を保持する。
【００３４】
このように実施例のハイブリッド自動車２０では、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上である場合は、トルク変換運転モードや充放電運転モードによって走行するエンジン走行を行ない、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満である場合は、通常は、モータ運転モードによって走行するモータ走行を行なう。
【００３５】
こうしたモータ走行を行なっている最中にモータＭＧ２が高温になった場合を考える。この場合、ステップＳ１０６においてモータＭＧ２が高温状態であると判定される。このときは、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満でありかつ路面勾配θが登り勾配として設定された閾値θｒｅｆを超えているかどうかを判定する（ステップＳ１１４）。車速が低く路面勾配（登り勾配）が大きいときには、モータＭＧ２を低回転かつ高トルクで運転することが要求されるから、高温状態になる可能性が生じる。したがって、この判定は、モータＭＧ２の高温状態が継続したりさらに高温になったりする可能性が高い状態であるかどうかを判定するものとなる。ステップＳ１１４において車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上であるか又は路面勾配θが閾値θｒｅｆを超えていないと判定された場合はステップＳ１０８に進み、モータ走行を継続する。
【００３６】
一方、ステップＳ１１４において車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満でありかつ路面勾配θが閾値θｒｅｆを超えていると判定された場合は、エンジン２２が停止しているときにはエンジン２２を始動し（ステップＳ１１６）、上述した閾値Ｐｒｅｆと要求パワーＰｅ＊との差に所定の値αを加えたものを現在のバッテリ５０の充電要求Ｐｂ＊に加えてバッテリ５０の充電要求Ｐｂ＊を再設定し（ステップＳ１１８）、再設定したバッテリ５０の充電要求Ｐｂ＊を使用して、式（１）により要求パワーＰｅ＊を再設定する（ステップＳ１２０）。そして、再設定した要求パワーＰｅ＊を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ１２２）、ステップＳ１２４〜Ｓ１２８の処理を行なって本ルーチンを終了する。ここで、所定の値αは、エンジン２２のエネルギ効率やバッテリ５０の充放電効率などを考慮して全体としての効率が高くなるよう、値ゼロ以上の値として定められる適合値である。こうした制御によって、エンジン２２を効率よく運転できる範囲の下限以上の動力を出力するようにエンジン２２を運転することができると共に過剰な動力を電力としてバッテリ５０に充電することができる。充電された電力は後に走行用の動力として用いられるから、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【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、モータ走行を行なっている最中にモータＭＧ２が高温状態になったときは、エンジン２２を効率よく運転できる範囲の下限以上の動力を出力するようにエンジン２２を運転すると共に過剰な動力を電力としてバッテリ５０に充電して後に走行用の動力として用いるから、エンジン２２から単に要求パワーＰｅ＊が出力されるようエンジン２２を運転するものに比してエネルギ効率を向上させることができる。しかも、車速Ｖや路面勾配θに基づいて、モータＭＧ２が高温状態を継続するときやさらに高温になるようなときにこうした制御を行なうから、より適切にエンジン２２を始動することができる。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ走行している最中にモータＭＧ２が高温状態に至ったときには車速Ｖと路面勾配θに基づいてエンジン２２を始動するものとしたが、さらに、モータＭＧ２の温度ｔに基づいてエンジン２２を始動するものとしてもよい。この場合、要求パワーＰｅ＊がモータＭＧ２の温度ｔが高いほど低くなる閾値以上となるときにエンジン２２を始動するものとすることができる。この場合の駆動制御ルーチンの一部を図６に示す。この駆動制御ルーチンは、図２に例示した駆動制御ルーチンのステップＳ１１６〜Ｓ１２０の処理に代えてステップＳ１３０〜Ｓ１３６の処理を実行する点を除いて図２の駆動制御ルーチンと同一である。この図６の駆動制御ルーチンでは、モータＭＧ２の高温状態が判定され車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満であり且つ路面勾配θが閾値θｒｅｆより大きいときには、モータＭＧ２の温度ｔが高いほど小さくなる傾向に閾値Ｐｒｅｆ２を設定する閾値設定用マップ（例えば図７参照）を用いて閾値Ｐｒｅｆ２を設定し（ステップＳ１３０）、設定した閾値Ｐｒｅｆ２と要求パワーＰｅ＊とを比較する（ステップＳ１３２）。要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ２未満のときにはモータＭＧ２に要求されるパワーは小さいためにこれ以上のモータＭＧ２の温度上昇は生じないと判断し、モータ走行を継続する（ステップＳ１０８以降）。一方、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ２以上のときには、エンジン２２が運転停止されているときにはエンジン２２を始動し（ステップＳ１３４）、エンジン２２を比較的効率よく運転することができる動力範囲の下限値より大きなパワーとして予め設定された所定パワーＰｓｅｔを要求パワーＰｅ＊に設定し（ステップＳ１３６）、ステップＳ１２２以降の処理を実行する。こうした制御により、エンジン２２をより適正に始動することができる。もとより、エンジン２２を始動するときにはエンジン２２を比較的効率よく運転することができる所定パワーＰｓｅｔがエンジン２２から出力されるようエンジン２２を運転制御するから、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。なお、この変形例では、エンジン２２を始動するときにはエンジン２２を比較的効率よく運転することができる所定パワーＰｓｅｔを要求パワーＰｅ＊に設定するものとしたが、エンジン２２を比較的効率よく運転することができるパワーであれば如何なるパワーを要求パワーＰｅ＊に設定するものとしても構わない。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の温度ｔが閾値ｔｒｅｆ以上であるか否かを判定することによりモータＭＧ２が高温状態にあるか否かを判定するものとしたが、モータＭＧ２の温度ｔとその変化率により所定時間後にモータＭＧの温度ｔが閾値以上に至るか否かを判定することによりモータＭＧ２が高温状態にあるか否かを判定するものとしてもよい。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ走行している最中にモータＭＧ２が高温状態に至ったときでも車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上であったり路面勾配θが登り勾配の閾値θｒｅｆ以下のときにはエンジン２２を始動せずにモータ走行を継続するものとしたが、モータ走行している最中にモータＭＧ２が高温状態に至ったときには、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上であっても路面勾配θが閾値θｒｅｆより大きいときにはエンジン２２を始動するものとしてもよく、路面勾配θが閾値θｒｅｆより大きいときでも車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときにはエンジン２２を始動するものとしてもよい。また、モータ走行している最中にモータＭＧ２が高温状態に至ったときには、車速Ｖや路面勾配θに拘わらず、直ちにエンジン２２を始動するものとしても差し支えない。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ走行を行なっている最中にモータＭＧ２が高温状態になったときは、エンジン２２を効率よく運転できる範囲の下限以上の動力を出力するようにエンジン２２を運転するものとしたが、エンジン２２から出力する動力は如何なる動力を出力するものとしても差し支えない。また、その際のエンジン２２の運転ポイントは如何なる運転ポイントとしても構わない。
【００４２】
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。
【００４３】
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６３ａ，６３ｂ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６３ａ，６３ｂ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。
【００４４】
以上、本発明を実施するための最良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】
【００４５】
本発明は、自動車産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【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＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。
【図５】動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図６】変形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。
【図７】閾値Ｐｒｅｆ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。
【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】
【００４７】
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、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、４５  モータＭＧ２の温度センサ、５０  バッテリ、５１  バッテリ５０の温度センサ、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、９０  勾配センサ、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ  ２３４  アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
2006094626.tif 000003
【図２】
2006094626.tif 000004
【図３】
2006094626.tif 000005
【図４】
2006094626.tif 000006
【図５】
2006094626.tif 000007
【図６】
2006094626.tif 000008
【図７】
2006094626.tif 000009
【図８】
2006094626.tif 000010
【図９】
2006094626.tif 000011