(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された内燃機関と、
前記内燃機関の動力の少なくとも一部を用いて発電するための発電機と、
前記駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された電動機と、
前記電動機および前記発電機の双方と電気的に接続された電力線に対して、開閉器を介して電気的に接続される蓄電装置と、
前記開閉器が開放された走行状態において、車両走行のための要求トルクに応じて、前記発電機および前記電動機の出力トルクを設定するための走行制御部とを備え、
前記走行制御部は、
前記電力線の電圧を電圧指令値に制御するための前記電動機および前記発電機の出力トルクを確保するための前記駆動軸のトルク上下限範囲を定めるとともに、当該トルク上下限範囲内で前記要求トルクに最も近いトルクが前記駆動軸に発生するように、前記発電機および前記電動機の出力トルクを設定するように構成され、
前記走行制御部は、
前記電圧を前記電圧指令値に制御するための前記電力線の入出力電力の指令値を算出する電力指令算出部と、
前記駆動軸に作用するトルクに影響を与えずに、前記発電機および前記電動機から前記電力線に対して前記指令値に従った電力を入出力するための、前記発電機の電力制御トルクおよび前記電動機の電力制御トルクを演算するための第１のトルク算出部と、
前記電動機および前記発電機の前記電力制御トルクが減算された、前記電動機のトルク上下限範囲および前記発電機のトルク上下限範囲に基づいて、前記駆動軸のトルク上下限範囲を設定するためのトルク上下限設定部と、
設定された前記駆動軸のトルク上下限範囲と、車両走行のための要求トルクとに基づいて、前記駆動軸のトルク指令値を設定するための駆動トルク設定部と、
前記電力線に対する入出力電力を変えずに前記駆動軸のトルク指令値を前記駆動軸に作用させるための、前記発電機の駆動力トルクおよび前記電動機の駆動力トルクを演算するための第２のトルク算出部と、
前記発電機および前記電動機のそれぞれの前記電力制御トルクおよび前記駆動力トルクの和に従って、前記発電機および前記電動機のトルク指令値を設定するためのトルク設定部とを含む、ハイブリッド車両。
【請求項２】
第１から第３の回転要素のうちのいずれか２つの回転要素の回転数が決定されると残余の１つの回転要素の回転数が決定されるとともに、前記第１から第３の回転要素のうちのいずれか２つの回転要素に入出力される動力に基づいて残余の１つの回転要素に動力を入出力するように構成される差動装置をさらに備え、
前記第１の回転要素は、前記内燃機関の出力軸と機械的に連結され、
前記第２の回転要素は、前記発電機の出力軸と機械的に連結され、
前記第３の回転要素は、前記駆動軸および前記電動機の出力軸と機械的に連結される、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記発電機の出力トルクが前記走行制御部によって設定されたトルク値と一致するように、電力線および前記発電機の間で双方向の電力変換を実行するための第１の電力変換器と、
前記電動機の出力トルクが前記走行制御部によって設定されたトルク値と一致するように、前記電力線および前記電動機の間で双方向の電力変換を実行するための第２の電力変換器とをさらに備える、請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された内燃機関と、前記内燃機関の動
力の少なくとも一部を用いて発電するための発電機と、前記駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された電動機と、前記電動機および前記発電機の双方と電気的に接続された電力線に対して開閉器を介して電気的に接続される蓄電装置とを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
前記制御方法は、
走行中に前記蓄電装置の異常が検知された場合に、前記開閉器を開放するステップと、
前記開閉器が開放された走行状態において、前記電力線の電圧を電圧指令値に制御するための前記電動機および前記発電機の出力トルクを演算するステップと、
演算された前記電動機および前記発電機の出力トルクを確保するための前記駆動軸のトルク上下限範囲を決定するステップと、
決定された前記トルク上下限範囲内で車両走行のための要求トルクに最も近いトルクが前記駆動軸に発生するように、前記発電機および前記電動機の出力トルクを設定するステップとを備え、
前記演算するステップは、
前記電圧を前記電圧指令値に制御するための前記電力線の入出力電力の指令値を算出するステップと、
前記駆動軸に作用するトルクに影響を与えずに、前記電力線に対して前記指令値に従った電力を入出力するための、前記発電機の電力制御トルクおよび前記電動機の電力制御トルクを演算するステップとを含み、
前記決定するステップは、
前記電動機および前記発電機の前記電力制御トルクが減算された、前記電動機のトルク上下限範囲および前記発電機のトルク上下限範囲を設定するステップと、
設定された前記電動機および前記発電機の前記トルク上下限範囲に基づいて、前記駆動軸のトルク上下限範囲を設定するステップとを含み、
前記出力トルクを設定するステップは、
設定された前記駆動軸のトルク上下限範囲と、車両走行のための要求トルクとに基づいて、前記駆動軸のトルク指令値を設定するステップと、
前記電力線に対する入出力電力を変えずに前記駆動軸のトルク指令値を前記駆動軸に作用させるための、前記発電機の駆動力トルクおよび前記電動機の駆動力トルクを演算するステップと、
前記発電機および前記電動機のそれぞれの前記電力制御トルクおよび前記駆動力トルクの和に従って、前記発電機および前記電動機のトルク指令値を設定するステップとを含む、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、車載蓄電装置を不使用とした走行モードを有するハイブリッド車両の走行制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した自動車として、走行用電動機および内燃機関を搭載したハイブリッド車両が注目されている。ハイブリッド車両の駆動系の一態様として、エンジンと、電動機と、発電機とが、プラネタリギヤで構成された動力分割機構を介して機械的に連結されたものが知られている。
【０００３】
特開２００７−１９６７３３号公報（特許文献１）、特開２００８−２７９９７８号公報（特許文献２）および特開２００７−１３７３７３号公報（特許文献３）には、このような駆動系を有するハイブリッド車両において、車載蓄電装置の充放電が禁止されている状態で、バッテリを電気システムから切離して走行（以下、バッテリレス走行とも称する）する場合における走行制御が記載されている。
【０００４】
特許文献１には、バッテリレス走行時には、発電機による発電電力と、平滑コンデンサの端子間電圧を耐圧以下となるように調整するための補正トルクとに基づいて、電動機のトルク指令値を設定することが記載されている。特許文献２には、バッテリレス走行時におけるリレー溶着判定が記載される。
【０００５】
特許文献３には、バッテリレス走行の際に、駆動軸に要求される要求トルクに迅速に対応するために、エンジンの目標回転数と現在の回転数との差が所定以上のときには、発電機のインバータをゲート遮断することが記載されている。また、エンジンの目標回転数と現在の回転数との差が小さいときには、コンデンサ電圧を目標電圧に一致させるためのフィードバック制御に基づいて、電動機および発電機の出力トルクを設定することが記載されている。
【０００６】
また、特開２００７−１６８５０３号公報（特許文献４）には、モータの出力トルクを用いたトルク配分実行中にシステムの故障が検出された際に、安定した車両駆動を維持するための、ハイブリッド車両におけるトルク配分制御が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１９６７３３号公報
【特許文献２】特開２００８−２７９９７８号公報
【特許文献３】特開２００７−１３７３７３号公報
【特許文献４】特開２００７−１６８５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３に記載されるハイブリッド車両のバッテリレス走行では、発電機による発電電力と、電動機による消費電力とを均衡させて、インバータ直流側の直流電圧（平滑コンデンサ電圧）が過大とならないように制御する必要がある。したがって、特許文献１では、平滑コンデンサ電圧を耐圧以下に維持するための補正トルクを、電動機の出力トルク指令値に加算することが記載されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されたバッテリレス走行では、電動機の出力トルクのみによって電力バランスを調整するので、電動機トルクが制限されることによって、十分な車両駆動力が確保できなくなる虞がある。
【００１０】
また、インバータ直流側の直流電圧は耐圧を超えないように制御されるのみであるので、特許文献１の構成では当該直流電圧を一定に制御することができない。このため、直流電圧の変動に起因して発電機および電動機の出力トルクが変動することにより、車両走行性が低下する可能性がある。
【００１１】
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、ハイブリッド車両のバッテリレス走行において、電動機および発電機の駆動に用いられる直流電圧を一定に制御するとともに、車両走行のための駆動トルクを確保できるように、電動機および発電機のトルクを制御することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のある局面によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関と、発電機と、電動機と、蓄電装置と、走行制御部とを備える。内燃機関は、駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成される。発電機は、内燃機関の動力の少なくとも一部を用いて発電するように構成される。電動機は、駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成される。第１の電力変換器は、発電機の出力トルクが第１のトルク指令値と一致するように、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ように構成される。第２の電力変換器は、電動機の出力トルクが第２のトルク指令値と一致するように、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ように構成される。蓄電装置は、電動機および発電機の双方と電気的に接続された電力線に対して開閉器を介して電力線と電気的に接続される。走行制御部は、車両走行のための要求トルクに応じて、発電機および電動機の出力トルクを設定する。特に、走行制御部は、電力線の電圧を電圧指令値に制御するための電動機および発電機の出力トルクを確保するための駆動軸のトルク上下限範囲を定めるとともに、当該トルク上下限範囲内で車両走行のための要求トルクに最も近いトルクが駆動軸に発生するように、発電機および電動機の出力トルクを設定するように構成される。
【００１３】
好ましくは、走行制御部は、電力指令算出部と、第１のトルク算出部と、トルク上下限設定部と、駆動トルク設定部と、第２のトルク算出部と、トルク設定部とを含む。電力指令算出部は、電力線の電圧を電圧指令値に制御するための電力線の入出力電力の指令値を算出するように構成される。第１のトルク算出部は、駆動軸に作用するトルクに影響を与えずに、電力線に対して指令値に従った電力を入出力するための、発電機の電力制御トルクおよび電動機の電力制御トルクを演算するように構成される。トルク上下限設定部は、電動機および発電機の電力制御トルクが減算された、電動機のトルク上下限範囲および発電機のトルク上下限範囲に基づいて、駆動軸のトルク上下限範囲を設定するように構成される。駆動トルク設定部は、設定された駆動軸のトルク上下限範囲と、車両走行のための要求トルクとに基づいて、駆動軸のトルク指令値を設定するように構成される。第２のトルク算出部は、電力線に対する入出力電力を変えずに駆動軸のトルク指令値を駆動軸に作用させるための、発電機の駆動力トルクおよび電動機の第２の駆動力トルクを演算するように構成される。トルク設定部は、発電機および電動機のそれぞれの電力制御トルクおよび駆動力トルクの和に従って、発電機および電動機のトルク指令値を設定するように構成される。
【００１４】
さらに好ましくは、ハイブリッド車両は、第１から第３の回転要素のうちのいずれか２つの回転要素の回転数が決定されると残余の１つの回転要素の回転数が決定されるとともに、第１から第３の回転要素のうちのいずれか２つの回転要素に入出力される動力に基づいて残余の１つの回転要素に動力を入出力するように構成される差動装置をさらに備える。第１の回転要素は、内燃機関の出力軸と機械的に連結される。第２の回転要素は、発電機の出力軸と機械的に連結される。第３の回転要素は、駆動軸および電動機の出力軸と機械的に連結される。
【００１５】
また好ましくは、ハイブリッド車両は、第１および第２の電力変換器をさらに備える。第１の電力変換器は、発電機の出力トルクが走行制御部によって設定されたトルク値と一致するように、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ように構成される。第２の電力変換器は、電動機の出力トルクが走行制御部によって設定されたトルク値と一致するように、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ように構成される。
【００１６】
この発明の他の局面によれば、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、駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された内燃機関と、内燃機関の動力の少なくとも一部を用いて発電するための発電機と、駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された電動機と、電動機および発電機の双方と電気的に接続された電力線に対して開閉器を介して電気的に接続される蓄電装置とを備える。制御方法は、走行中に蓄電装置の異常が検知された場合に、開閉器を開放するステップと、開閉器が開放された走行状態において、電力線の電圧を電圧指令値に制御するための電動機および発電機の出力トルクを演算するステップと、演算された電動機および発電機の出力トルクを確保するための駆動軸のトルク上下限範囲を決定するステップと、決定されたトルク上下限範囲内で車両走行のための要求トルクに最も近いトルクが駆動軸に発生するように、発電機および電動機の出力トルクを設定するステップとを備える。
【００１７】
好ましくは、演算するステップは、電力線の電圧を電圧指令値に制御するための電力線の入出力電力の指令値を算出するステップと、駆動軸に作用するトルクに影響を与えずに、電力線に対して指令値に従った電力を入出力するための、発電機の電力制御トルクおよび電動機の電力制御トルクを演算するステップとを含む。決定するステップは、電動機および発電機の電力制御トルクが減算された、電動機のトルク上下限範囲および発電機のトルク上下限範囲を設定するステップと、設定された電動機および発電機のトルク上下限範囲に基づいて、駆動軸のトルク上下限範囲を設定するステップとを含む。出力トルクを設定するステップは、設定された駆動軸のトルク上下限範囲と、車両走行のための要求トルクとに基づいて、駆動軸のトルク指令値を設定するステップと、電力線に対する入出力電力を変えずに駆動軸のトルク指令値を駆動軸に作用させるための、発電機の駆動力トルクおよび電動機の第２の駆動力トルクを演算するステップと、発電機および電動機のそれぞれの電力制御トルクおよび駆動力トルクの和に従って、発電機および電動機のトルク指令値を設定するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、ハイブリッド車両のバッテリレス走行において、電動機および発電機の駆動に用いられる直流電圧を一定に制御するとともに、車両走行のための駆動トルクを確保できるように、電動機および発電機のトルクを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】図１に示したモータジェネレータを駆動制御するための電気システムの回路図である。
【図３】図１に示したハイブリッド車両の走行時における共線図である。
【図４】本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の制御装置によるバッテリレス走行制御のための機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態によるバッテリレス走行制御の制御処理を示すフローチャートである。
【図６】システム電圧とトルク上限値との関係を示す概念図である。
【図７】駆動トルクの上下限範囲の設定手法を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下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。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の概略構成図である。
図１を参照して、本実施の形態によるハイブリッド車両２０は、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と、トーショナルダンパ２８と、３軸式の動力分割機構３０と、バッテリ５０とを備える。クランクシャフト２６は、トーショナルダンパ２８を介して、動力分割機構３０に連結される。
【００２２】
ハイブリッド車両２０は、さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２（以下、単に、ＭＧ１，ＭＧ２と称する）と、変速機６０と、ハイブリッド車両２０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（以下、「ＨＶＥＣＵ」とも称する）７０とを備える。
【００２３】
ＭＧ２は、変速機６０を介して動力分割機構３０に連結される。ＭＧ１，ＭＧ２の各々は、正トルクおよび負トルクの両方を出力可能であり、電動機として駆動できるとともに発電機としても駆動することができる。
【００２４】
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」である。エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」とも称する）２４は、クランク角センサ２３からのクランクシャフト２６のクランク角度等、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される。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からエンジン２２の制御指令を受ける。エンジンＥＣＵ２４は、各種センサからの信号に基づくエンジン２２の運転状態に基づいて、ＨＶＥＣＵ７０からの制御指令に従ってエンジン２２が作動するように、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量制御などのエンジン制御を実行する。さらに、エンジンＥＣＵ２４は、必要に応じて、エンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。
【００２５】
動力分割機構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に噛合するとともにリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、キャリア３４とを含む。キャリア３４は、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するように構成される。動力分割機構３０は、サンギヤ３１、リングギヤ３２、およびキャリア３４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。
【００２６】
キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が連結され、サンギヤ３１には、サンギヤ軸３１ａを介してＭＧ１の出力軸が連結される。「駆動軸」としてのリングギヤ軸３２ａは、リングギヤ３２の回転に伴って回転する。リングギヤ軸３２ａには、変速機６０を介してＭＧ２の出力軸が連結される。以下では、リングギヤ軸３２ａを、駆動軸３２ａとも称する。
【００２７】
駆動軸３２ａは、ギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に連結されている。したがって、動力分割機構３０によりリングギヤ３２、すなわち、駆動軸３２ａ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。
【００２８】
このように、動力分割機構３０は「差動装置」に対応する。また、キャリア３４は「第１の回転要素」に対応し、サンギヤ３１は「第２の回転要素」に対応し、リングギヤ３２は「第３の回転要素」に対応する。
【００２９】
変速機６０は、ＭＧ２の出力軸４８と駆動軸３２ａとの間に所定の減速比Ｇｒを与えるように構成される。変速機６０は、代表的には、遊星歯車機構により構成される。変速機６０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に噛合するとともにリングギヤ６６に噛合する複数のピニオンギヤ６７とを含む。プラネタリキャリアは、ケース６１に固定されるので、複数のピニオンギヤ６７は、公転することなく、自転のみを行なう。すなわち、サンギヤ６５およびリングギヤ６６の回転速度の比（減速比）が固定される。
【００３０】
なお、変速機６０の構成は図１の例に限定されるものではない。また、変速機６０を介することなく、ＭＧ２の出力軸およびリングギヤ軸（駆動軸）３２ａが連結される構成としてもよい。
【００３１】
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からの動力が、サンギヤ３１側およびリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配される。一方、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ＭＧ１からの動力とが統合されて、リングギヤ３２に出力される。
【００３２】
ＭＧ１，ＭＧ２は、代表的には、三相の永久磁石型同期電動機により構成される。ＭＧ１，ＭＧ２は、コンバータ４０およびインバータ４１，４２を介して，バッテリ５０との間で電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２の各々は、複数個のスイッチング素子を有する一般的な三相インバータによって構成される。
【００３３】
バッテリ５０は、「蓄電装置」の代表例として示される。バッテリ５０には、代表的には、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池が適用される。ただし、バッテリ５０に代えて、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置、あるいは、二次電池と他の蓄電装置とを組み合わせたものを用いてもよい。
【００３４】
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」とも称する）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が入力される。たとえば、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、図示しない電流センサからのバッテリ５０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、バッテリＥＣＵ５２に入力される。バッテリＥＣＵ５２は、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ＨＶＥＣＵ７０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：State  of  Charge）も演算している。
【００３５】
バッテリ５０と、ＳＭＲ（System  Main  Relay）５５と、コンバータ４０と、インバータ４１，４２とによって、ハイブリッド車両２０の電気システムが構成される。ＳＭＲ５５は、バッテリ５０とコンバータ４０との間に配置される。
【００３６】
図２は、図１に示したＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するための電気システムの回路図である。
【００３７】
図２を参照して、ＳＭＲ５５がオフ状態であると、バッテリ５０は電気システムから切離される。ＳＭＲ５５がオン状態であると、バッテリ５０が電気システムに接続される。ＳＭＲ５５は、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号に応答してオンオフされる。たとえば、イグニッションスイッチ８０がオンされた状態で、ユーザが運転開始のための操作を行うことによって、電気システムの起動が指示される。電気システムの起動が指示されると、ＨＶＥＣＵ７０は、ＳＭＲ５５をオンする。
【００３８】
コンバータ４０は、リアクトルおよび２つ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）によって構成される、一般的な昇圧チョッパ回路の構成を有する。電力用半導体スイッチング素子としては、バイポーラトランジスタや、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field-Effect  Transistor）、あるいは、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）等を用いることができる。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。
【００３９】
ＭＧ１と接続されたインバータ４１は、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相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つスイッチング素子を有する。各スイッチング素子には逆並列ダイオードが設けられている。
【００４０】
ＭＧ１の図示しない固定子に巻回された各相コイル（Ｕ、Ｖ，Ｗ）は、中性点１１２において交互に接続される。インバータ４１の各相アームにおけるスイッチング素子の接続点は、ＭＧ１の各相コイルの端部にそれぞれ接続される。
【００４１】
インバータ４２は、インバータ４１と同様に、一般的な三相インバータの構成を有する。ＭＧ２の図示しない固定子に巻回された各相コイル（Ｕ、Ｖ，Ｗ）は、中性点１２２において交互に接続される。インバータ４２の各相アームにおけるスイッチング素子の接続点は、ＭＧ２の各相コイルの端部にそれぞれ接続される。
【００４２】
バッテリ５０から放電された電力をＭＧ１もしくはＭＧ２に供給する際、電圧がコンバータ４０により昇圧される。逆に、ＭＧ１もしくはＭＧ２により発電された電力をバッテリ５０に充電する際、電圧がコンバータ４０により降圧される。
【００４３】
コンバータ４０とインバータ４１および４２との間の電力線５４上の直流電圧であるシステム電圧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、モータＥＣＵ４５に送信される。
【００４４】
コンバータ４０は、システム電圧ＶＨと、バッテリ５０の電圧Ｖｂとの間で、双方向の直流電圧変換を実行する。コンバータ４０のスイッチング素子のデューティは、電力線５４のシステム電圧ＶＨが電圧指令値ＶＨｒに合致するように制御される。
【００４５】
インバータ４１は、電力線５４上の直流電圧をスイッチング素子のオンオフにより交流電圧に変換する。変換された交流電圧は、ＭＧ１に供給される。また、インバータ４１は、ＭＧ１が回生発電によって発生した交流電力を直流電力に変換する。
【００４６】
同様に、インバータ４２は、電力線５４上の直流電圧を交流電圧に変換して、ＭＧ２に供給する。また、インバータ４２は、ＭＧ２が回生発電によって発生した交流電力を直流電力に変換する。
【００４７】
このように、コンバータ４０とインバータ４１，４２とを電気的に接続する電力線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る。このため、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。したがって、バッテリ５０は、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、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。
【００４８】
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」とも称する）４５により駆動制御される。モータＥＣＵ４５には、ＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号が入力される。たとえば、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ＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが、モータＥＣＵ４５へ入力される。回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいて、ＭＧ１，ＭＧ２の回転速度が検出できる。
【００４９】
モータＥＣＵ４５は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの動作指令に従って、ＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。具体的には、モータＥＣＵ４５は、ＭＧ１およびＭＧ２の出力トルクが、トルク指令値Ｔｒ１およびＴｒ２に合致するように、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号を出力する。たとえば、モータＥＣＵ４５は、トルク指令値Ｔｒ１，Ｔｒ２に従って設定される電流指令値と、ＭＧ１，ＭＧ２の電流検出値との偏差に基づいて、インバータ４１，４２の出力電圧指令（交流電圧）を演算する。そして、インバータ４１，４２のスイッチング制御信号は、たとえばパルス幅変調制御に従って、インバータ４１，４２が出力する擬似交流電圧が、それぞれの出力電圧指令に近づくように生成される。インバータ４１は「第１の電力変換器」に対応し、インバータ４２は「第２の電力変換器」に対応する。
【００５０】
再び図１を参照して、ＨＶＥＣＵ７０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成される。ＨＶＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２と、処理プログラムやマップ等を記憶するＲＯＭ（Read  Only  Memory）７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random  Access  Memory）７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを含む。ＨＶＥＣＵ７０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などが入力ポートを介して入力されている。
【００５１】
また、ＨＶＥＣＵ７０は、上述のように、エンジンＥＣＵ２４、モータＥＣＵ４５および、バッテリＥＣＵ５２と、通信ポートを介して接続されている。これにより、ＨＶＥＣＵ７０は、他のＥＣＵとの間で各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、エンジンＥＣＵ２４、モータＥＣＵ４５および、バッテリＥＣＵ５２についても、ＨＶＥＣＵ７０と同様に、マイクロプロセッサによって構成できる。また、図１では、ＨＶＥＣＵ７０、エンジンＥＣＵ２４、モータＥＣＵ４５および、バッテリＥＣＵ５２を別個のＥＣＵとして記載したが、これらの機能の一部または全部を統合したＥＣＵを配置することも可能である。あるいは、図示された各ＥＣＵの機能をさらに分割するように、ＥＣＵを配置してもよい。
【００５２】
ＨＶＥＣＵ７０は、車両状態に適した走行を行なうための走行制御を実行する。たとえば、車両発進時および低速走行時には、エンジン２２を停止した状態で、ＭＧ２の出力によってハイブリッド車両２０は走行する。定常走行時には、エンジン２２を始動して、エンジン２２およびＭＧ２の出力によってハイブリッド車両２０は走行する。特に、エンジン２２を高効率の動作点で動作させることによって、ハイブリッド車両２０の燃費が向上する。
【００５３】
エンジン２２、ＭＧ１およびＭＧ２が動力分割機構３０を介して連結されることで、エンジン２２、ＭＧ１およびＭＧ２の回転数は、図３に示すように共線図で結ばれる関係になる。
【００５４】
図３を参照して、走行時には、ＭＧ２は主に「電動機」として動作し、ＭＧ１は主に「発電機」として動作する。以下では、ＭＧ２のトルクおよび回転数をＴｍおよびＮｍとも表記し、ＭＧ１のトルクおよび回転数をＴｇおよびＮｇとも表記する。
【００５５】
エンジン２２は、エンジン要求パワーに基づいて定められた動作点（エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅ）で動作するように、エンジンＥＣＵ２４（図１）によって制御される。
【００５６】
ＭＧ１のトルクＴｇおよび回転数Ｎｇは、エンジン回転数Ｎｅを上記動作点に従った目標回転数とするように制御される。上述のように、通常走行時には、ＭＧ１は負トルク（Ｔｇ＜０）を出力し、発電する状態となる。
【００５７】
このとき、エンジントルクＴｅの反力を受け持つように出力されたトルクＴｇによって、駆動軸３２ａに伝達される直達トルクＴｅｐは、Ｔｅｐ＝−Ｔｇ×（１／ρ）で示される。なおρは、動力分割機構３０におけるギヤ比である。
【００５８】
一方、変速機６０のギヤ比（減速比）Ｇｒを用いて、ＭＧ２のトルクＴｍによって駆動軸３２ａに発生するトルクは、Ｔｍ×Ｇｒで示される。したがって、駆動軸３２ａ（リングギヤ３２）に作用する駆動トルクＴｐについて、下記（１）式が成立する。
【００５９】
Ｔｐ＝Ｔｍ×Ｇｒ−Ｔｇ×（１／ρ）        …（１）
ハイブリッド車両２０では、バッテリ５０に異常が発生して充放電が禁止されると、ＳＭＲ５５をオフ状態として、バッテリ５０を電気システムから切り離した状態で、図３に示した共線図に従って走行を継続する。以下では、バッテリ５０を不使用とした走行を「バッテリレス走行」と称し、バッテリレス走行時の走行制御について、「バッテリレス走行制御」と称する。
【００６０】
バッテリレス走行時には、バッテリ５０を電力バッファとして使用することができない。このため、ＭＧ１およびＭＧ２全体での入出力電力ΔＰが、そのまま電力線５４（平滑コンデンサＣ０）に対して入出力される。ΔＰは、下記（２）式で示される。ΔＰ＜０のときに、ＭＧ１，ＭＧ２から電力線５４へ電力が供給され、ΔＰ＞０のときに、電力線５４からＭＧ１，ＭＧ２へ電力が供給される。
【００６１】
ΔＰ＝Ｔｍ×Ｎｍ＋Ｔｇ×Ｎｇ        …（２）
バッテリレス走行時には、電力線５４のシステム電圧ＶＨが、Ｐ＝（１／２）×Ｃ×ＶＨ×ＶＨの関係に従って、入出力電力ΔＰに応じて変化する。なお、平滑コンデンサＣ０のキャパシタンスをＣとする。したがって、ΔＰによる電圧変化ΔＶＨは、下記（３）式によって示される。ＭＧ２の消費電力よりもＭＧ１の発電電力の方が大きいΔＰ＜０のときには、ΔＶＨ＞０であり、システム電圧ＶＨが上昇する。
【００６２】
ΔＰ＝−（Ｃ／２）×２×ＶＨ×ΔＶＨ
＝−Ｃ×ＶＨ×ΔＶＨ              …（３）
システム電圧ＶＨが変動すると、ＭＧ１，ＭＧ２のトルク変動に繋がるため、コンバータ４０が使用できないバッテリレス走行時でも、システム電圧ＶＨは電圧指令値ＶＨｒに制御されることが好ましい。
【００６３】
したがって、本実施の形態では、ＭＧ１およびＭＧ２全体の入出力電力（すなわち、電力線５４の入出力電力）ΔＰの調整によってシステム電圧ＶＨを制御するように、ＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクによる電力制御を実行する。一方、バッテリレス走行時には、要求駆動トルクを確保できるように、最大限、ＭＧ２のトルクを活用することが、走行性能の観点から好ましい。
【００６４】
このため、本発明の実施の形態では、以下に説明するようなバッテリレス走行制御により、システム電圧ＶＨの制御のための電力制御性と、駆動力確保とが両立するように、ＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクを設定する。
【００６５】
図４は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の制御装置によるバッテリレス走行制御のための機能ブロック図である。図４に示す各機能ブロックは、ＨＶＥＣＵ７０によるハードウェア処理および／またはソフトウェア処理によって実現することができる。
【００６６】
図４を参照して、バッテリレス走行制御部５００は、バッテリレス走行時にＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値Ｔｒ１，Ｔｒ２を設定する。バッテリレス走行制御部５００は、電力指令算出部５１０と、ＭＧトルク換算部５２０と、ＭＧトルク上下限設定部５３０と、駆動トルク上下限設定部５４０と、駆動トルク設定部５５０と、ＭＧトルク換算部５６０と、ＭＧトルク設定部５７０とを含む。
【００６７】
電力指令算出部５１０は、システム電圧ＶＨと、システム電圧の電圧指令値ＶＨｒとに基づいて、電力補正指令値ΔＰｒおよびこのΔＰｒを含む電力指令値Ｐｒを算出する。電力補正指令値ΔＰｒは、システム電圧ＶＨを電圧指令値ＶＨｒに近付けるための、電力線５４の入出力電力の変化量を示す。電力補正指令値ΔＰｒは、電力線５４の電力が不足しているときには負値（ΔＰｒ＜０）に設定され、電力線５４の電力が過剰なときには正値（ΔＰｒ＞０）に設定される。
【００６８】
ＭＧトルク換算部５２０は、電力指令値Ｐｒに従った電力を電力線５４に入出力するための、ＭＧ１，ＭＧ２の必要トルク（以下、電力制御トルクとも称する）Ｔ１ｐ，Ｔ２ｐを演算する。ＭＧトルク換算部５２０は、「第１のトルク算出部」に対応する。
【００６９】
ＭＧトルク上下限設定部５３０は、当該制御周期における、ＭＧ１のトルク上限値Ｔ１ｍａｘおよびトルク下限値Ｔ１ｍｉｎと、ＭＧ２のトルク上限値Ｔ２ｍａｘおよびトルク下限値Ｔ２ｍｉｎとを設定する。
【００７０】
トルク上限値は、たとえば、図６に示されるように、当該制御周期におけるシステム電圧およびモータジェネレータの回転数によって決まる。
【００７１】
図６を参照して、ＭＧ１，ＭＧ２の各々が出力可能な上限トルクは、ＭＧ回転数およびシステム電圧に応じて変化する。同一のＭＧ回転数の下では、システム電圧ＶＨが低い程、出力可能な上限トルクが低下する。一方で、同一のシステム電圧下では、回転数が高くなる程、出力可能な上限トルクが低下する。
【００７２】
トルクおよび／または回転数が負の範囲でも、ＭＧトルクの絶対値と、ＭＧ回転数の絶対値と、システム電圧ＶＨとの間には、上記と同様の関係が成立する。したがって、各制御周期において、システム電圧ＶＨおよび回転数（Ｎｇ，Ｎｅ）に照らして、トルク上限値Ｔ１ｍａｘ，Ｔ２ｍａｘおよび／またはトルク下限値Ｔ１ｍｉｎ，Ｔ２ｍｉｎを設定できる。
【００７３】
あるいは、回転要素の過高回転やＭＧ１，ＭＧ２の過高温等からの部品・機器保護の観点から、トルク（絶対値）の増大を制限するために、トルク上限値Ｔ１ｍａｘ，Ｔ２ｍａｘおよび／またはトルク下限値Ｔ１ｍｉｎ，Ｔ２ｍｉｎが設定されてもよい。
【００７４】
また、急峻なトルク変動を抑制するために、前回の制御周期における出力トルクからの変化量を所定値以下に制限するように、ＭＧ１のトルク上下限値Ｔ１ｍａｘ，Ｔ１ｍｉｎおよびＭＧ２のトルク上下限値Ｔ２ｍａｘ，Ｔ２ｍｉｎが設定されてもよい。
【００７５】
ＭＧトルク上下限設定部５３０は、上記のような観点を総合して、各制御周期において、当該制御周期でのトルク上限値Ｔ１ｍａｘ，Ｔ２ｍａｘおよびトルク下限値Ｔ１ｍｉｎ，Ｔ２ｍｉｎを設定する。
【００７６】
再び図４を参照して、駆動トルク上下限設定部５４０は、ＭＧトルク上下限設定部５３０によって設定されたトルク上下限範囲を、電力制御トルクＴ１ｐ，Ｔ２ｐで修正することによって、駆動トルクＴｐの上下限を設定する。
【００７７】
駆動トルク上下限設定部５４０は、ＭＧトルク上下限設定部５３０によって設定されたＭＧ１のトルク上下限値Ｔ１ｍａｘ，Ｔ１ｍｉｎおよびＭＧ２のトルク上下限値Ｔ２ｍａｘ，Ｔ２ｍｉｎと、ＭＧトルク換算部５２０によって演算された電力制御トルクＴ１ｐ，Ｔ２ｐとに基づいて、駆動軸３２ａに出力可能なトルク上限値Ｔｐｍａｘおよびトルク下限値Ｔｐｍｉｎを設定する。後程詳細に説明するように、トルク上限値Ｔｐｍａｘおよびトルク下限値Ｔｐｍｉｎは、ＭＧ１およびＭＧ２による電力制御トルクＴ１ｐ，Ｔ２ｐを確保した上で、ＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクをＭＧトルク上下限設定部５３０による上下限範囲内としたときにおける、駆動軸トルクの上下限範囲を規定するものである。このように、ＭＧトルク上下限設定部５３０および駆動トルク上下限設定部５４０の機能は、「トルク上下限設定部」に対応する。
【００７８】
駆動トルク設定部５５０は、駆動トルク上下限設定部５４０によって設定された駆動トルクの上下限範囲内（Ｔｐｍａｘ〜Ｔｐｍｉｎ）で、要求トルクＴｐ＊０に最も近いトルクを、駆動トルク指令値Ｔｐ＊に設定する。
【００７９】
要求トルクＴｐ＊０は、ハイブリッド車両２０の車両状態（代表的には、車速Ｖおよびアクセル開度Ａｃｃ）に基づいて設定される、ユーザ要求に対応した車両駆動力を発生するための駆動軸トルクに相当する。
【００８０】
ＭＧトルク換算部５６０は、駆動トルク設定部５５０によって設定された駆動トルク指令値Ｔｐ＊を、ＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクに換算する。これにより、ＭＧ１，ＭＧ２の駆動力制御トルクＴ１ｄ，Ｔ２ｄが算出される。ＭＧトルク換算部５６０は「第２のトルク算出部」に対応する。
【００８１】
ＭＧトルク設定部５７０は、ＭＧトルク換算部５６０によって設定された駆動力制御トルクＴ１ｄ，Ｔ２ｄと、ＭＧトルク換算部５２０によって設定された電力制御トルクＴ１ｐ，Ｔ２ｐとの和に従って、ＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値Ｔ１ｒ，Ｔ２ｒを設定する。
【００８２】
次に、図４に示した機能ブロック図に係るバッテリレス走行制御を実現するための制御処理を、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００８３】
図５に示すフローチャートによる制御処理は、バッテリレス走行制御時に、所定の制御周期毎に実行される。なお、図５に示した各ステップにおける制御処理は、ＨＶＥＣＵ７０によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実行されるものとする。
【００８４】
図５を参照して、ＨＶＥＣＵ７０は、ステップＳ１００により、バッテリ異常によりバッテリ５０の充放電が禁止されている状態であるか否かを判定する。そして、充放電禁止時（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ＨＶＥＣＵ７０は、ステップＳ１０２により、ＳＭＲ５５をオフする。さらに、バッテリレス走行制御のための以降のステップＳ１０５〜Ｓ１７０が実行される。
【００８５】
一方、ＨＶＥＣＵ７０は、バッテリ５０が使用できるとき（Ｓ１００のＮＯ判定時）には、バッテリレス走行制御のための以降のステップＳ１０５〜Ｓ１７０をスキップする。
【００８６】
ＨＶＥＣＵ７０は、ステップＳ１０５では、ＭＧ１トルクおよびＭＧ２トルクの上下限値を設定する。ステップＳ１０５の処理は、図４のＭＧトルク上下限設定部５３０の機能に相当する。これにより、今回の制御周期における、オリジナルのトルク上限値Ｔ１ｍａｘ，Ｔ２ｍａｘおよびトルク下限値Ｔ１ｍｉｎ，Ｔ２ｍｉｎが設定される。
【００８７】
さらに、ＨＶＥＣＵ７０は、ステップＳ１１０により、システム電圧ＶＨを電圧指令値ＶＨｒに制御するための電力指令値Ｐｒを算出する。ステップＳ１１０による処理は、図４の電力指令算出部５１０の機能に相当する。たとえば、電力指令値Ｐｒは、下記（４）式に従って設定される。
【００８８】
Ｐｒ＝ΔＰｒ＋Ｐｌｏｓｓ＋Ｐａｘ        …（４）
式（４）中において、電力補正指令値ΔＰｒは、電圧偏差（ＶＨ−ＶＨｒ）に対してＰＩＤ制御演算を実行した制御演算値を示す。Ｐｌｏｓｓは、ＭＧ１，ＭＧ２による損失電力である。たとえば、Ｐｌｏｓｓは、ＭＧ１およびＭＧ２のそれぞれについて、回転数の関数として設定することができる。また、Ｐａｘは、電力線５４の電力を使用して動作する補機負荷の消費電力である。
【００８９】
ＶＨｒ＞ＶＨのときには、電力線５４の電力が不足しているので、電力指令値Ｐｒは、ＰＩＤ制御演算によって負方向に変化する。反対に、ＶＨｒ＜ＶＨのときには、電力線５４の電力が過剰であるので、電力指令値Ｐｒは、ＰＩＤ制御演算によって正方向に変化する。
【００９０】
ＨＶＥＣＵ７０は、ステップＳ１２０では、電力指令値Ｐｒに基づいて、ＭＧ１，ＭＧ２の電力制御トルクＴ１ｐ，Ｔ２ｐを算出する。ステップＳ１２０による処理は、図４のＭＧトルク換算部５２０の機能に相当する。
【００９１】
電力制御トルクＴ１ｐ，Ｔ２ｐは、駆動軸トルクに影響を与えることなく、電力指令値Ｐｒに従った電力を電力線５４に対して入出力するための、ＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクに相当する。電力制御トルクＴ１ｐ，Ｔ２ｐは、下記のように求めることができる。
【００９２】
まず、（１）式で、Ｔｐ＝０と置くとともに、Ｔｍ＝Ｔ２ｐおよびＴｇ＝Ｔ１ｐを代入することによって、下記（５）式が得られる。
【００９３】
０＝Ｔ２ｐ×Ｇｒ−Ｔ１ｐ×（１／ρ）        …（５）
（５）式より、電力制御トルクＴ１ｐおよびＴ２ｐの間には、下記（６）式の関係が成立することが理解される。
【００９４】
Ｔ１ｐ＝Ｔ２ｐ×ρ×Ｇｒ        …（６）
さらに、（２）式において、ΔＰ＝Ｐｒとし、Ｔｍ＝Ｔ２ｐとし、Ｔｇに（６）式のＴ１ｐを代入することにより、下記（７）式が得られる。
【００９５】
Ｐｒ＝Ｔ２ｐ×Ｎｍ＋Ｔ２ｐ×ρ×Ｇｒ×Ｎｇ
＝Ｔ２ｐ×（Ｎｍ＋（ρ×Ｇｒ×Ｎｇ））        …（７）
（７）式より、ＭＧ２の電力制御トルクＴ２ｐは、下記（８）式で示されることが理解される。
【００９６】
Ｔ２ｐ＝Ｐｒ／（Ｎｍ＋（ρ×Ｇｒ×Ｎｇ））        …（８）
また、（８）式および（６）式から、ＭＧ１の電力制御トルクＴ１ｐは下記（９）式で示される。
【００９７】
Ｔ１ｐ＝Ｐｒ×（ρ×Ｇｒ）／（Ｎｍ＋（ρ×Ｇｒ×Ｎｇ））      …（９）
ＭＧ１およびＭＧ２が電力制御トルクＴ１ｐ，Ｔ２ｐを出力すると、駆動軸３２ａに作用するトルクを変化させることなく（Ｔｐ＝０）、電力指令値Ｐｒに従った電力値を電力線５４に対して入出力することができる。
【００９８】
ＨＶＥＣＵ７０は、ステップＳ１３０では、電力制御トルクＴ１ｐ，Ｔ２ｐの出力を確保するために、ステップＳ１０５で設定されたＭＧ１およびＭＧ２のトルク上下限範囲を修正する。さらに、ＨＶＥＣＵ７０は、ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０で求められたＭＧ１，ＭＧ２のトルク上下限値に基づいて、駆動軸３２ａのトルク上下限値Ｔｐｍａｘ，Ｔｐｍｉｎを設定する。すなわち、ステップＳ１３０およびＳ１４０による処理は、図４に示した駆動トルク上下限設定部５４０の機能に対応する。
【００９９】
ステップＳ１３０では、オリジナルのトルク上限値Ｔ１ｍａｘおよびトルク下限値Ｔ１ｍｉｎから電力制御トルクＴ１ｐを減算することによって、ＭＧ１について修正後のトルク上限値Ｔ１ｍａｘ♯およびトルク下限値Ｔ１ｍｉｎ♯が求められる。同様に、オリジナルのトルク上限値Ｔ２ｍａｘおよびトルク下限値Ｔ２ｍｉｎから電力制御トルクＴ２ｐを減算することによって、ＭＧについて修正後のトルク上限値Ｔ２ｍａｘ♯およびトルク下限値Ｔ２ｍｉｎ♯が求められる。
【０１００】
トルク上限値Ｔ１ｍａｘ♯およびトルク下限値Ｔ１ｍｉｎ♯によって、電力制御トルクＴ１ｐを確保した上で、オリジナルのトルク上下限範囲Ｔ１ｍａｘ〜Ｔ１ｍｉｎに収まるように、駆動トルク確保のためにＭＧ１が出力可能なトルク範囲が示される。同様に、トルク上限値Ｔ２ｍａｘ♯およびトルク下限値Ｔ２ｍｉｎ♯によって、電力制御トルクＴ２ｐを確保した上で、駆動トルク確保のためにＭＧ２が出力可能なトルク範囲が示される。
【０１０１】
ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０で修正されたトルク上下限値に基づいて、駆動軸３２ａに出力される駆動トルクの上下限値が演算される。
【０１０２】
ここで、電力バランスを保った上で、すなわちΔＰｒ＝０として駆動トルクＴｐを発生するためのＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｇ，Ｔｍの関係は、（２）式においてΔＰ＝０と置くことで、下記（１０）式で示される。
【０１０３】
Ｔｇ＝−（Ｎｍ／Ｎｇ）×Ｔｍ        …（１０）
（１０）式を（１）式に代入してＴｇを消去することにより、ΔＰ＝０としたときの駆動トルクＴｐとＭＧ２のトルクＴｍとの関係は、（１１）式で示される。
【０１０４】
Ｔｐ＝Ｔｍ×Ｇｒ＋（１／ρ×Ｎｍ／Ｎｇ）×Ｔｍ
＝（Ｇｒ＋（１／ρ×Ｎｍ／Ｎｇ））×Ｔｍ        …（１１）
（１１）式に、ＭＧ２についてのトルク上限値Ｔ２ｍａｘ♯およびＴ２ｍｉｎ♯を代入することにより、ＭＧ２トルク制限からの駆動トルクＴｐの上下限値Ｔｐｍａｘ２，Ｔｐｍｉｎ２が得られる。
【０１０５】
同様に、（１０）式を（１）式に代入してＴｍを消去することにより、ΔＰ＝０としたときの駆動トルクＴｐとＭＧ１のトルクＴｇとの関係は、（１２）式で示される。
【０１０６】
Ｔｐ＝−（Ｎｇ／Ｎｍ×Ｇｒ）×Ｔｇ−（１／ρ）×Ｔｇ
＝−（１／ρ＋Ｇｒ×Ｎｇ／Ｎｍ）×Ｔｇ        …（１２）
したがって、（１２）式に、ＭＧ１についてのトルク上限値Ｔ１ｍａｘ♯およびＴ１ｍｉｎ♯を代入することにより、ＭＧ１トルク制限からの駆動トルクＴｐの上下限値Ｔｐｍａｘ１，Ｔｐｍｉｎ１が得られる。
【０１０７】
図７を参照して、ＭＧ１トルク制限からの駆動トルクの上下限範囲（Ｔｐｍａｘ１〜Ｔｐｍｉｎ１）と、ＭＧ２トルク制限からの駆動トルクの上下限範囲（Ｔｐｍａｘ２〜Ｔｐｍｉｎ２）とが重なる範囲が、駆動トルクＴｐの上下限範囲に設定される。すなわち、駆動トルク上限値Ｔｐｍａｘ＝ｍｉｎ（Ｔｐｍａｘ１，Ｔｐｍａｘ２）であり、駆動トルク下限値Ｔｐｍｉｎ＝ｍａｘ（Ｔｐｍｉｎ１，Ｔｐｍｉｎ２）である。これにより、電力制御トルクＴ１ｐ，Ｔ２ｐの出力を確保した上で、駆動軸３２ａに出力可能な駆動トルクＴｐの上下限範囲（Ｔｐｍａｘ〜Ｔｐｍｉｎ）、すなわち、駆動トルク指令値Ｔｐ＊の設定可能範囲が定められる。
【０１０８】
再び、図５を参照して、ＨＶＥＣＵ７０は、ステップＳ１５０により、駆動トルク上下限値Ｔｐｍａｘ，Ｔｐｍｉｎとユーザからの要求トルクＴｐ＊０とに基づいて、駆動トルク指令値Ｔｐ♯を設定する。ステップＳ１５０の処理は、図４の駆動トルク設定部５５０の機能に対応する。
【０１０９】
ステップＳ１５０では、駆動トルク指令値Ｔｐ＊は、ステップＳ１４０で設定された駆動トルクＴｐの上下限範囲（Ｔｐｍａｘ〜Ｔｐｍｉｎ）内で、要求トルクＴｐ＊０に最も近い値に設定される。具体的には、Ｔｐ＊０＞Ｔｐｍａｘのときには、Ｔｐ＊＝Ｔｐｍａｘに設定される。同様に、Ｔｐ＊０＜Ｔｐｍｉｎのときには、Ｔｐ＊＝Ｔｐｍｉｎに設定される。また、Ｔｐｍｉｎ＜Ｔｐ＊０＜Ｔｐｍａｘのときには、Ｔｐ＊＝Ｔｐ＊０に設定されることになる。
【０１１０】
そしてＨＶＥＣＵ７０は、ステップＳ１６０により、ステップＳ１５０で設定された駆動トルク指令値Ｔｐ＊から、ＭＧ１，ＭＧ２の駆動力制御トルクＴ１ｄ，Ｔ２ｄを算出する。駆動力制御トルクＴ１ｄ，Ｔ２ｄは、電力制御を実行した上で、駆動トルク指令値Ｔｐ＊に従った駆動トルクを発生するためのＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクに相当する。ステップＳ１６０による処理は、図４のＭＧトルク換算部５６０の機能に対応する。
【０１１１】
駆動力制御トルクＴ１ｄは、式（１２）において、Ｔｐ＝Ｔｐ＊とし、Ｔｇ＝Ｔ１ｄとすることによって、式（１３）によって求められる。
【０１１２】
Ｔ１ｄ＝−Ｔｐ＊／（１／ρ＋Ｇｒ×Ｎｇ／Ｎｍ）        …（１３）
同様に、駆動力制御トルクＴ２ｄは、式（１１）において、Ｔｐ＝Ｔｐ＊とし、Ｔｍ＝Ｔ２ｄとすることによって、式（１４）によって求められる。
【０１１３】
Ｔ２ｄ＝Ｔｐ＊／（Ｇｒ＋（１／ρ×Ｎｍ／Ｎｇ））        …（１４）
ＨＶＥＣＵ７０は、ステップＳ１７０により、ＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値Ｔｒ１，Ｔｒ２を設定する。ステップＳ１７０の処理は、図４のＭＧトルク設定部５７０の機能に対応する。
【０１１４】
ステップＳ１７０では、下記の式（１５），（１６）に基づいて、最終的なトルク指令値Ｔ１ｒ，Ｔ２ｒが算出される。
【０１１５】
Ｔ１ｒ＝Ｔ１ｐ＋Ｔ１ｄ        …（１５）
Ｔ２ｒ＝Ｔ２ｐ＋Ｔ２ｄ        …（１６）
そして、図２に示した電気システムによって、ＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクが、トルク指令値Ｔ１ｒ，Ｔ２ｒに従って制御される。
【０１１６】
このように、本実施の形態によるハイブリッド車両の制御装置によるバッテリレス走行制御では、システム電圧ＶＨを制御するための電力制御トルクＴ１ｐ，Ｔ２ｐが確保可能な範囲に絞って、駆動トルク出力のためのＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクを設定できる。このため、コンバータ４０が使用できないバッテリレス走行においても、システム電圧ＶＨが安定するので、ＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクの変動が抑制される。この結果、車両走行性が向上する。
【０１１７】
さらに、ＭＧ１，ＭＧ２の両方のトルクによって電力制御を行なうので、電力制御を実現した上でＭＧ１，ＭＧ２から出力可能なトルク範囲が広くなる。この結果、バッテリレス走行における車両駆動力が確保し易くなることにより、走行性能が向上する。
【０１１８】
なお、本発明が適用されるハイブリッド車両の構成は、図１の例示に限定されるものではない点について確認的に記載する。具体的には、内燃機関と、内燃機関の動力の少なくとも一部を用いて発電する発電機と、発電機の発電電力が供給される電力線の電力によって駆動軸にトルクを出力する電動機とを用いてバッテリレス走行を実行することが可能な構成であれば、本実施の形態で説明したバッテリレス走行制御に従って、発電機および電動機の出力トルクを適切に設定することができる。
【０１１９】
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特許請求の範囲によって示され、特許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】
【０１２０】
本発明は、車載蓄電装置を不使用とした走行モードを有するハイブリッド車両の走行制御に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
２０  ハイブリッド車両、２２  エンジン、２３  クランク角センサ、２４  エンジンＥＣＵ、２６  クランクシャフト、２８  トーショナルダンパ、３０  動力分割機構、３１，６５  サンギヤ、３１ａ  サンギヤ軸、３２，６６  リングギヤ、３２ａ  リングギヤ軸（駆動軸）、３３，６７  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、４０  コンバータ、４１，４２  インバータ、４３，４４  回転位置検出センサ、４５  モータＥＣＵ、４８  出力軸（ＭＧ２）、５０  バッテリ、５２  バッテリＥＣＵ、５４  電力ライン、６０  変速機、６１  ケース、７０  ＨＶＥＣＵ、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、１１２，１２２  中性点、１８０  電圧センサ、５００  バッテリレス走行制御部、５１０  電力指令算出部、５２０，５６０  ＭＧトルク換算部、５３０  ＭＧトルク上下限設定部、５４０  駆動トルク上下限設定部、５５０  駆動トルク設定部、５７０  ＭＧトルク設定部、Ｃ０  平滑コンデンサ、ＭＧ１  モータジェネレータ（発電機）、ＭＧ２  モータジェネレータ（電動機）、Ｎｅ  エンジン回転数、Ｎｇ  ＭＧ１回転数、Ｎｍ  ＭＧ２回転数、Ｐｒ  電力指令値、Ｔ１ｒ，Ｔ２ｒ  トルク指令値、Ｔ１ｐ，Ｔ２ｐ  電力制御トルク、Ｔ１ｍａｘ，Ｔ２ｍａｘ  ＭＧトルク上限値（オリジナル）、Ｔ１ｍｉｎ，Ｔ２ｍｉｎ  トルク下限値（オリジナル）、Ｔ１ｄ，Ｔ２ｄ  駆動力制御トルク、Ｔｅ  エンジントルク、Ｔｅｐ  直達トルク、Ｔｇ  ＭＧ１トルク、Ｔｍ  ＭＧ２トルク、Ｔｐ＊０  要求トルク、Ｔｐ＊  駆動トルク指令値、Ｔｐｍａｘ  駆動トルク上限値、Ｔｐｍｉｎ  駆動トルク下限値、ＶＨ  システム電圧。
【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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