(57)【要約】【課題】変速処理を模した動作やアクセル操作に対する出力の応答性を高める運転モードの選択を可能とするハイブリッド自動車において、走行に要求される要求駆動力や内燃機関の運転ポイントをより適正に設定する。【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、シフトポジションや運転モードに関連した所定条件が成立したときに、走行状態に応じた仮想シフト段が仮目標シフト段ＳＰｔｍｐとして設定され（Ｓ４７１，Ｓ４７２）、仮目標シフト段ＳＰｔｍｐと上下限値Ｓｒｔとに基づいて値１よりも小さい変化量で緩変化するよう実行用シフト段ＳＰ＊が設定され（Ｓ４７３）、実行用シフト段ＳＰ＊の直下および直上の仮想シフト段に対応した仮の要求トルクＴｒａ，Ｔｒｂや仮回転数Ｎｅａ，Ｎｅｂに基づいて実行用シフト段ＳＰ＊に対応した要求トルクＴｒ＊と目標回転数Ｎｅ＊とが設定される（Ｓ４７４〜Ｓ４７６）。【選択図】図１２
2008247073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続されて電力と動力と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車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記車軸または該車軸とは異なる他の車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をやり取り可能な蓄電手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応した前記内燃機関の運転ポイントを設定するための機関運転ポイント設定制約とを含む運転制約を複数の仮想シフト段間で該駆動力設定制約と該機関運転ポイント設定制約との少なくとも何れか一方が異なるように該仮想シフト段ごとに記憶する運転制約記憶手段と、
所定条件が成立したときに、前記複数の仮想シフト段の中から所定の変速制約に基づいて走行状態に応じた仮想シフト段を仮目標シフト段として設定する仮目標シフト段設定手段と、
前記設定された仮目標シフト段と所定の緩変化制約とに基づいて値１よりも小さい変化量をもって緩変化するように実行用シフト段を設定する実行用シフト段設定手段と、
前記設定された実行用シフト段の直下および直上の仮想シフト段に対応した運転制約を用いて求められる仮の要求駆動力と仮の内燃機関の運転ポイントとに基づいて前記実行用シフト段に対応した要求駆動力と前記内燃機関の運転ポイントとを設定する実行用運転条件設定手段と、
前記設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段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自動車。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド自動車において、
通常走行用の第１のシフトポジションと、前記複数の仮想シフト段に対応づけられた第２のシフトポジションとの選択を運転者に許容すると共に、前記第２のシフトポジションが選択されているときに前記複数の仮想シフト段の中から任意の仮想シフト段の選択を運転者に許容するシフトポジション選択手段を更に備え、前記所定条件は、前記第２のシフトポジションが選択されており、かつ運転者により前記仮想シフト段の変更がなされていないときに成立するハイブリッド自動車。
【請求項３】
請求項１または２に記載のハイブリッド自動車において、
車速を検出する車速検出手段を更に備え、
前記複数の仮想シフト段のそれぞれに対応づけられた前記運転制約は、アクセルオフ状態での車速と前記要求駆動力との関係を規定する駆動力設定制約と、前記アクセルオフ状態での車速と前記内燃機関の目標回転数との関係を規定する機関運転ポイント設定制約とを含み、前記複数の仮想シフト段間では、前記駆動力設定制約と前記機関運転ポイント設定制約との双方が異なっているハイブリッド自動車。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載のハイブリッド自動車において、
車速を検出する車速検出手段を更に備え、
前記複数の仮想シフト段のそれぞれに対応づけられた前記運転制約は、アクセルオン状態での車速と前記要求駆動力との関係を規定する駆動力設定制約と、前記アクセルオン状態での車速と前記内燃機関の下限回転数との関係を規定する機関運転ポイント設定制約とを含み、前記複数の仮想シフト段間では、前記機関運転ポイント設定制約が異なっているハイブリッド自動車。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載のハイブリッド自動車において、
通常走行用の第１の運転モードと該第１の運転モードに比べてアクセル操作に対する動力の出力の応答性を高める傾向をもった第２の運転モードとの何れかを選択するための運転モード選択手段と、
前記第１または第２の運転モードに対応した駆動力設定制約を用いて前記アクセル操作に応じた要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を更に備え、
前記所定条件は、前記第２の運転モードが選択されており、かつ前記アクセル操作の状態がアクセルオフ状態であるときに成立するハイブリッド自動車。
【請求項６】
前記第２の運転モードに対応した駆動力設定制約は、前記第１の運転モードに対応した駆動力設定制約に比べて同一のアクセル操作量に対する前記要求駆動力を大きく設定する傾向を有している請求項５に記載のハイブリッド自動車。
【請求項７】
前記緩変化制約は、前記実行用シフト段の上昇側と下降側とにおける変化量をそれぞれ値１よりも小さく制限する制約である請求項１から６の何れかに記載のハイブリッド自動車。
【請求項８】
前記変速制約は、運転者によるアクセル操作の状態と車速と前記仮想シフト段との関係を規定する変速線図である請求項１から６の何れかに記載のハイブリッド自動車。
【請求項９】
前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含む請求項１から８の何れかに記載のハイブリッド自動車。
【請求項１０】
内燃機関と、所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続されて電力と動力と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車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸または該車軸とは異なる他の車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をやり取り可能な蓄電手段と、走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応した前記内燃機関の運転ポイントを設定するための機関運転ポイント設定制約とを含む運転制約を複数の仮想シフト段間で該駆動力設定制約と該機関運転ポイント設定制約との少なくとも何れか一方が異なるように該仮想シフト段ごとに記憶する運転制約記憶手段とを備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）所定条件が成立したときに、前記複数の仮想シフト段の中から所定の変速制約に基づいて走行状態に応じた仮想シフト段を仮目標シフト段として設定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて設定された仮目標シフト段と所定の緩変化制約とに基づいて値１よりも小さい変化量をもって緩変化するように実行用シフト段を設定するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）にて設定された実行用シフト段の直下および直上の仮想シフト段に対応した運転制約を用いて求められる仮の要求駆動力と仮の内燃機関の運転ポイントとに基づいて前記実行用シフト段に対応した要求駆動力と前記内燃機関の運転ポイントとを設定するステップと、
（ｄ）ステップ（ｃ）にて設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共にステップ（ｃ）にて設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含むハイブリッド自動車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジン、第１のモータおよび車軸に接続された遊星歯車機構と、当該車軸に接続された第２のモータと、第１および第２のモータと電力をやり取り可能なバッテリとを備え、シフトポジションＳＰに拘わらず任意の運転ポイントでエンジンを運転可能なハイブリッド自動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車は、シフトレバーにより設定可能なシフトポジションとして、ドライブポジション等の一般的なシフトポジションに加えてシーケンシャルシフトポジションとアップシフト指示ポジションとダウンシフト指示ポジションとを含み、シフトレバーを用いてシーケンシャルシフトポジションを選択した後にアップシフト指示ポジションやダウンシフト指示ポジションを選択することにより、車速に対するエンジン回転数の回転数比を複数段階に変更することができる。また、この種のハイブリッド自動車としては、スポーツ走行モードが選択された状態でアクセルペダルが踏み込まれているときに、下限エンジン回転数マップを用いて車速に応じた下限エンジン回転数を求め、エンジンの回転数が下限エンジン回転数より高くなるようにエンジンを制御するものも知られている。これにより、このハイブリッド自動車では、スポーツ走行モードを選択すればエンジンの回転数が下限エンジン回転数以上に保たれるので、エンジンにより増減可能なトルクの幅を拡大すると共にエンジンからのトルクを迅速に増減させることができる。
【特許文献１】特開２００６−３２１４５８号公報
【特許文献２】特開２００５−１２４１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のように、本来エンジンからの動力を第１および第２のモータを用いたトルク変換により無段階に変速して出力可能なハイブリッド自動車に対して、エンジンからの動力を有段自動変速機により変速して出力する一般的な自動車における変速処理を模した動作を可能とする機能や、運転モードの選択機能を適用することにより、ユーザの多様なニーズに応えることが可能となる。ただし、これらの機能を適用したハイブリッド自動車の制御に関しては、なお改善の余地がある。
【０００４】
そこで、本発明は、一般的な自動車における変速処理を模した動作を可能とするハイブリッド自動車において、走行に要求される要求駆動力や内燃機関の運転ポイントをより適正に設定することを目的の一つとする。また、本発明は、アクセル操作に対する動力の出力の応答性を高める傾向をもった運転モードを選択可能なハイブリッド自動車において、アクセルオフ状態における動力の出力特性をより適正なものとす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】
本発明によるハイブリッド自動車およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採っている。
【０００６】
本発明によるハイブリッド自動車は、
内燃機関と、
所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続されて電力と動力と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車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記車軸または該車軸とは異なる他の車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をやり取り可能な蓄電手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応した前記内燃機関の運転ポイントを設定するための機関運転ポイント設定制約とを含む運転制約を複数の仮想シフト段間で該駆動力設定制約と該機関運転ポイント設定制約との少なくとも何れか一方が異なるように該仮想シフト段ごとに記憶する運転制約記憶手段と、
所定条件が成立したときに、前記複数の仮想シフト段の中から所定の変速制約に基づいて走行状態に応じた仮想シフト段を仮目標シフト段として設定する仮目標シフト段設定手段と、
前記設定された仮目標シフト段と所定の緩変化制約とに基づいて値１よりも小さい変化量をもって緩変化するように実行用シフト段を設定する実行用シフト段設定手段と、
前記設定された実行用シフト段の直下および直上の仮想シフト段に対応した運転制約を用いて求められる仮の要求駆動力と仮の内燃機関の運転ポイントとに基づいて前記実行用シフト段に対応した要求駆動力と前記内燃機関の運転ポイントとを設定する実行用運転条件設定手段と、
前記設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
【０００７】
このハイブリッド自動車では、走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と要求駆動力に対応した内燃機関の運転ポイントを設定するための機関運転ポイント設定制約とを含む運転制約と仮想シフト段とがそれぞれ複数定められている。複数の運転制約は、複数の仮想シフト段間で駆動力設定制約と機関運転ポイント設定制約との少なくとも何れか一方が異なるように運転制約記憶手段により仮想シフト段ごとに記憶されている。従って、このハイブリッド自動車では、仮想シフト段を変化させると共に当該仮想シフト段に基づく制御を実行することにより一般的な自動車における変速処理を模した動作を実行することができる。そして、このハイブリッド自動車では、所定条件が成立したときに、複数の仮想シフト段の中から所定の変速制約に基づいて走行状態に応じた仮想シフト段が仮目標シフト段として設定されると共に、当該仮目標シフト段と所定の緩変化制約とに基づいて値１よりも小さい変化量をもって緩変化するように実行用シフト段が設定される。更に、当該実行用シフト段の直下および直上の仮想シフト段に対応した運転制約を用いて求められる仮の要求駆動力と仮の内燃機関の運転ポイントとに基づいて実行用シフト段に対応した要求駆動力と内燃機関の運転ポイントとが設定され、設定された運転ポイントで内燃機関が運転されると共に設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とが制御される。このように、上記運転制約に対応づけられた複数の仮想シフト段をもったハイブリッド自動車では、所定条件が成立したときに、走行状態に応じた仮想シフト段と上記緩変化制約とに基づいて緩変化するように実行用シフト段が設定されると共に当該実行用シフト段の直下および直上の仮想シフト段に対応した運転制約を用いて実行用シフト段に対応した要求駆動力と内燃機関の運転ポイントとが設定されることから、仮想シフト段に対応づけられた複数の運転条件を用いながら走行用の動力や内燃機関の運転ポイントを緩やかに変化させることができる。これにより、一般的な自動車における変速処理を模した動作を可能とするハイブリッド自動車において、走行に要求される要求駆動力や要求駆動力に対応した内燃機関の運転ポイントの段階的変化と緩変化とを使い分けることが可能となるので、走行に要求される要求駆動力や内燃機関の運転ポイントをより適正に設定することが可能となる。なお、このハイブリッド自動車において、要求駆動力には負の駆動力すなわち制動力も含まれる。
【０００８】
また、上記ハイブリッド自動車は、通常走行用の第１のシフトポジションと、前記複数の仮想シフト段に対応づけられた第２のシフトポジションとの選択を運転者に許容すると共に、前記第２のシフトポジションが選択されているときに前記複数の仮想シフト段の中から任意の仮想シフト段の選択を運転者に許容するシフトポジション選択手段を更に備えてもよく、前記所定条件は、前記第２のシフトポジションが選択されており、かつ運転者により前記仮想シフト段の変更がなされていないときに成立するものであってもよい。すなわち、第２のシフトポジションが選択されており、かつ運転者により仮想シフト段の変更がなされていない場合には、要求駆動力や内燃機関の運転ポイントの段階的変化が要求されていないとみなすこともできる。従って、このような場合に、走行状態に応じた仮目標シフト段と上記緩変化制約とに基づいて緩変化する実行用シフト段に基づいて走行用の動力や内燃機関の運転ポイントを緩やかに変化させれば、要求駆動力や内燃機関の運転ポイントを走行状態に応じてより適正に設定しながらスムースな走行を実現することが可能となる。
【０００９】
更に、上記ハイブリッド自動車は、車速を検出する車速検出手段を更に備えてもよく、前記複数の仮想シフト段のそれぞれに対応づけられた前記運転制約は、アクセルオフ状態での車速と前記要求駆動力との関係を規定する駆動力設定制約と、前記アクセルオフ状態での車速と前記内燃機関の目標回転数との関係を規定する機関運転ポイント設定制約とを含み、前記複数の仮想シフト段間では、前記駆動力設定制約と前記機関運転ポイント設定制約との双方が異なっていてもよい。これにより、所定条件が成立すると共にアクセル操作の状態がアクセルオフ状態であるときに、アクセルオフに基づく要求駆動力（制動力）や内燃機関の運転ポイントを走行状態に応じてより適正に設定しながらスムースな走行を実現することが可能となる。
【００１０】
また、上記ハイブリッド自動車は、車速を検出する車速検出手段を更に備えてもよく、前記複数の仮想シフト段のそれぞれに対応づけられた前記運転制約は、アクセルオン状態での車速と前記要求駆動力との関係を規定する駆動力設定制約と、前記アクセルオン状態での車速と前記内燃機関の下限回転数との関係を規定する機関運転ポイント設定制約とを含み、前記複数の仮想シフト段間では、前記機関運転ポイント設定制約が異なっていてもよい。これにより、所定条件が成立すると共にアクセル操作の状態がアクセルオン状態であるときに、内燃機関の回転数を滑らかに変化させてスムースな走行を実現することが可能となる。
【００１１】
更に、上記ハイブリッド自動車は、通常走行用の第１の運転モードと該第１の運転モードに比べてアクセル操作に対する動力の出力の応答性を高める傾向をもった第２の運転モードとの何れかを選択するための運転モード選択手段と、前記第１または第２の運転モードに対応した駆動力設定制約を用いて前記アクセル操作に応じた要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を更に備えてもよく、前記所定条件は、前記第２の運転モードが選択されており、かつ前記アクセル操作の状態がアクセルオフ状態であるときに成立するものであってもよい。この場合、前記第２の運転モードに対応した駆動力設定制約は、前記第１の運転モードに対応した駆動力設定制約に比べて同一のアクセル操作量に対する前記要求駆動力を大きく設定する傾向を有するものであってもよい。これにより、アクセル操作に対する動力の出力の応答性を高める傾向をもった第２の運転モードが選択されている際にアクセル操作の状態がアクセルオフ状態になったときに、アクセルオフ状態における動力の出力特性すなわち要求駆動力（制動力）や内燃機関の運転ポイントを第１の運転モードのものとは異なり、かつ走行状態に応じたより適正なものとして設定することが可能となる。特に、かかる構成は、上述のような第１および第２のシフトポジションの選択を運転者に許容するシフト選択手段を備えたハイブリッド自動車に対して上述のような運転モード選択手段を適用する場合に極めて有利なものとなる。すなわち、かかるハイブリッド自動車においては、上記第２のシフトポジション用の仮想シフト段およびそれらに対応した運転制約を用いることにより、第２の運転モードの選択時におけるアクセルオフ状態での動力の出力特性を容易に第１の運転モードとは異なるものに設定することができるので、第２の運転モードの選択時におけるアクセルオフ状態での動力の出力特性を別途用意する必要がなくなる。
【００１２】
また、前記緩変化制約は、前記実行用シフト段の上昇側と下降側とにおける変化量をそれぞれ値１よりも小さく制限する制約であってもよい。これにより、走行状態に応じて実行用シフト段が上昇側と下降側との何れの方向に変化する場合であっても、実行用シフト段をより適正に緩変化させることが可能となる。
【００１３】
更に、前記変速制約は、運転者によるアクセル操作の状態と車速と前記仮想シフト段との関係を規定する変速線図であってもよい。これにより、仮目標シフト段を走行状態に応じてより適正に設定することが可能となる。
【００１４】
そして、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含むものであってもよい。
【００１５】
本発明によるハイブリッド自動車の制御方法は、内燃機関と、所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続されて電力と動力と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車軸側に出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸または該車軸とは異なる他の車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をやり取り可能な蓄電手段と、走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応した前記内燃機関の運転ポイントを設定するための機関運転ポイント設定制約とを含む運転制約を複数の仮想シフト段間で該駆動力設定制約と該機関運転ポイント設定制約との少なくとも何れか一方が異なるように該仮想シフト段ごとに記憶する運転制約記憶手段とを備えたハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）所定条件が成立したときに、前記複数の仮想シフト段の中から所定の変速制約に基づいて走行状態に応じた仮想シフト段を仮目標シフト段として設定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて設定された仮目標シフト段と所定の緩変化制約とに基づいて値１よりも小さい変化量をもって緩変化するように実行用シフト段を設定するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）にて設定された実行用シフト段の直下および直上の仮想シフト段に対応した運転制約を用いて求められる仮の要求駆動力と仮の内燃機関の運転ポイントとに基づいて前記実行用シフト段に対応した要求駆動力と前記内燃機関の運転ポイントとを設定するステップと、
（ｄ）ステップ（ｃ）にて設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共にステップ（ｃ）にて設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含むものである。
【００１６】
この方法によれば、所定条件が成立したときに、走行状態に応じた仮想シフト段と上記緩変化制約とに基づいて緩変化するように実行用シフト段が設定されると共に当該実行用シフト段の直下および直上の仮想シフト段に対応した運転制約を用いて実行用シフト段に対応した要求駆動力と内燃機関の運転ポイントとが設定されることから、仮想シフト段に対応づけられた複数の運転条件を用いながら走行用の動力や内燃機関の運転ポイントを緩やかに変化させることができる。従って、この方法を採用すれば、一般的な自動車における変速処理を模した動作を可能とするハイブリッド自動車において、走行に要求される要求駆動力や要求駆動力に対応した内燃機関の運転ポイントの段階的変化と緩変化とを使い分けることが可能となるので、走行に要求される要求駆動力や内燃機関の運転ポイントをより適正に設定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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】
【００１８】
図１は、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸であるクランクシャフト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に接続された車軸としてのリングギヤ軸３２ａに連結された減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、ハイブリッド自動車２０の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、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等とを備えるものである。
【００１９】
エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４による燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン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ＥＣＵ７０に出力する。
【００２０】
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。機関側回転要素としてのキャリア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、車軸側回転要素としてのリングギヤ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、動力分配統合機構３０は、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側と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３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して最終的に駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力される。
【００２１】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な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を介して二次電池であるバッテリ５０と電力のやり取りを行なう。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の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何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り、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は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何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等が入力されており、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等が出力される。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を実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。また、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータ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ＥＣＵ７０に出力する。
【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に取り付けられた温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力されている。また、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ハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。実施例のバッテリ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を算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。
【００２３】
ハイブリッドＥＣＵ７０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の他に各種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ＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰ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８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。加えて、ハイブリッドＥＣＵ７０には、ハイブリッド自動車２０の運転モードの選択を可能とするモードスイッチ８８からのモード信号が入力される。実施例において、モードスイッチ８８は、図示しない車室内のスイッチパネル等に配置されており、動力性能よりも燃費の向上を優先させながらハイブリッド自動車２０を走行させるノーマルモード（第１の運転モード）と、燃費の向上よりも動力性能を優先させながらハイブリッド自動車２０を走行させるパワーモード（第２の運転モード）との選択を運転者に対して許容する。運転者がモードスイッチ８８を介してノーマルモードを選択したときには、所定のパワーモードフラグＦｐｍが値０に設定されると共にエンジン２２を効率よく運転して燃費を向上させることができるようにエンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２が制御される。また、運転者がモードスイッチ８８を介してパワーモードを選択したときには、上記パワーモードフラグＦｐｍが値１に設定されると共にノーマルモード選択時に比べて車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するトルクを高めて運転者によるアクセル操作に対するトルク出力の応答性が向上するようにエンジン２２、モータＭＧ１およびＭＧ２が制御される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、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取りを行なう。
【００２４】
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１のシフトポジションＳＰとして、駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション）、後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション）、中立のニュートラルポジション（Ｎポジション）、通常の前進走行用のドライブポジション（Ｄポジション：第１のシフトポジション）の他に、それぞれ整数の段数をもった複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８からの任意の仮想シフト段の選択を可能とするシーケンシャルシフトポジション（Ｓポジション：第２のシフトポジション）、アップシフト指示ポジションおよびダウンシフト指示ポジション等が用意されている。シフトポジションＳＰとしてＤポジションを選択すると、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が効率よく運転されるように運転制御される。また、シフトポジションＳＰとしてＳポジションを選択すれば、車速Ｖに対するエンジン２２の回転数の比を例えば８段階（ＳＰ１〜ＳＰ８）に変更することが可能となる。実施例では、運転者によりシフトレバー８１のシフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されると、その際の車速Ｖ等に応じて仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の中の何れかが初期段として設定され、以後、シフトレバー８１がアップシフト指示ポジションにセットされると仮想シフト段が１段ずつ上げられる（アップシフトされる）一方、シフトレバー８１がダウンシフト指示ポジションにセットされると仮想シフト段が１段ずつ下げられ（ダウンシフトされ）、シフトポジションセンサ８２は、シフトレバー８１の操作に応じて現在の仮想シフト段の段数（ＳＰ１〜ＳＰ８の何れか）をシフトポジションＳＰとして出力する。
【００２５】
更に、ハイブリッド自動車２０の運転席近傍には、図１に示すようなメータ表示ユニット９０が配置されている。実施例において、メータ表示ユニット９０は、液晶表示パネルとして構成されており、シフトポジションセンサ８２により検出されるシフトポジションＳＰに対応したマーク（Ｐ，Ｒ，Ｎ，ＤおよびＳ）を点灯表示させるシフトポジション表示部９１や、Ｓポジション選択時に仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８のうちの運転者により選択されている段数を表示させる段数表示部９２、運転者によりパワーモードが選択されているときに点灯されるパワーモードマークのモード表示部９３、車速センサ８７により検出される車速Ｖを表示させるスピードメータ部（図示省略）、積算走行距離を表示させるオドメータ部（図示省略）、燃料タンク内の燃料残量を表示させるフューエルゲージ部（図示省略）等を含む。そして、メータ表示ユニット９０は、メータ用電子制御ユニット（以下「メータＥＣＵ」という）９５により制御されており、このメータＥＣＵ９５もハイブリッドＥＣＵ７０等と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０等との間で必要なデータの送受信を行っている。
【００２６】
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、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とに基づいて駆動輪たる車輪３９ａ，３９ｂに連結された車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊が計算され、この要求トルクＴｒ＊に対応する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の運転制御モードとしては、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に出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。
【００２７】
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。ここでは、まず図２〜図１０を参照しながら運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオン状態であるときの動作について説明し、その後、図１１および図１２等を参照しながら運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態であるときの動作について説明する。図２および図３は、運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオン状態であるときに、ハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）ごとに繰り返し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。
【００２８】
図２等に示す駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、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やシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、車速センサ８７からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、パワーモードフラグＦｐｍの値といった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、充放電要求パワーＰｂ＊や入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。更に、パワーモードフラグＦｐｍは、運転者によるモードスイッチ８８の操作状態に応じてハイブリッドＥＣＵ７０により設定されて所定の記憶領域に保持されているものである。
【００２９】
ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したパワーモードフラグＦｐｍの値に基づいてハイブリッド自動車２０の運転モードがノーマルモードとパワーモードとのうちの何れとされているかを判定する（ステップＳ１１０）。パワーモードフラグＦｐｍが値０であって運転モードとしてノーマルモードが選択されている場合には、ステップＳ１００にて入力したアクセル開度Ａｃｃと駆動力設定制約としてのノーマルモード時アクセル開度設定用マップとを用いて制御上のアクセル開度である実行用アクセル開度Ａｃｃ＊を設定する（ステップＳ１２０）。また、パワーモードフラグＦｐｍが値１であって運転モードとしてパワーモードが選択されている場合には、ステップＳ１００にて入力したアクセル開度Ａｃｃと駆動力設定制約としてのパワーモード時アクセル開度設定用マップとを用いて制御上のアクセル開度である実行用アクセル開度Ａｃｃ＊を設定する（ステップＳ１３０）。ノーマルモード時アクセル開度設定用マップは、図４に示すように、０〜１００％の範囲でアクセル開度Ａｃｃに対して実行用アクセル開度Ａｃｃ＊が線形性をもつように予め作成されてＲＯＭ７４に記憶されている。図４に例示するノーマルモード時アクセル開度設定用マップは、アクセル開度Ａｃｃをそのまま実行用アクセル開度Ａｃｃ＊として設定するように作成されたものである。一方、パワーモード時アクセル開度設定用マップは、図４に示すように、低車速時における車両の飛び出し感を抑制すべく任意の低アクセル開度領域にあるアクセル開度Ａｃｃに対してはノーマルモード時アクセル開度設定用マップにより設定されるものと同一の値を実行用アクセル開度Ａｃｃ＊として設定し、低アクセル開度領域以外の１００％までのアクセル開度Ａｃｃに対してはアクセル操作に対するトルク出力の応答性を向上させるべくノーマルモード時アクセル開度設定用マップにより設定されるものよりも大きな値を実行用アクセル開度Ａｃｃ＊として設定するように作成されてＲＯＭ７４に記憶されている。
【００３０】
ステップＳ１２０またはＳ１３０にて実行用アクセル開度Ａｃｃ＊を設定したならば、実行用アクセル開度Ａｃｃ＊とステップＳ１００にて入力した車速Ｖとに基づいて車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定した上で、エンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１４０）。実施例では、実行用アクセル開度Ａｃｃ＊と車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係が予め定められて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、要求トルクＴｒ＊としては、与えられた実行用アクセル開度Ａｃｃ＊と車速Ｖとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図５に要求トルク設定用マップの一例を示す。図５に例示する要求トルク設定用マップは、運転者によるアクセル操作状態がアクセルオン状態（Ａｃｃ＊＞０％）にあるときにはシフトポジションＳＰがＤポジションおよびＳポジション（仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８）の何れであっても同一の制約のもとで実行用アクセル開度Ａｃｃ＊と車速Ｖとに応じた要求トルクＴｒ＊を設定するように作成されている。ただし、アクセルオン状態（Ａｃｃ＊＞０％）についての要求トルク設定制約（要求駆動力設定制約）をＤポジションおよびＳＰ１〜ＳＰ８とのうちの少なくとも何れか２つの間で異なるものとしてもよいことはいうまでもない。このような処理が実行される結果、運転者によりパワーモードが選択されているときに実行用アクセル開度Ａｃｃ＊がノーマルモードの選択時に比べて大きく設定されると、それに応じて、要求トルクＴｒ＊がノーマルモードの選択時に比べて大きく設定されることになる。また、実施例において、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を乗じたものと充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの総和として計算される。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、図示するようにモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除するか、あるいは車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めることができる。次いで、要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の仮の目標運転ポイントである仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとを設定する（ステップＳ１５０）。実施例では、エンジン２２を効率よく動作させるための動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいてエンジン２２の仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとを設定するものとした。図６に、エンジン２２の動作ラインと回転数ＮｅとトルクＴｅとの相関曲線とを例示する。同図に示すように、仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとは、上記動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となることを示す相関曲線との交点として求めることができる。エンジン２２の仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとを設定したならば、ステップＳ１００にて入力したシフトポジションＳＰがＤポジション、仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の何れであるかを調べ（ステップＳ１６０）、シフトポジションＳＰがＤポジションである場合には、仮目標回転数Ｎｅｔｍｐをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に仮目標トルクＴｅｔｍｐをエンジン２２の目標トルクＴｅ＊として���定する（ステップＳ１７０）。
【００３１】
ステップＳ１７０にてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定したならば、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（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）とを用いて次式（１）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算した上で、計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づく次式（２）に従ってモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１８０）。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。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７に例示する。図中、左側のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に一致するサンギヤ３１の回転数を示し、中央のＣ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅに一致するキャリア３４の回転数を示し、右側の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。また、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１にトルクＴｍ１を出力させたときにこのトルク出力によりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２にトルクＴｍ２を出力させたときに減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を求めるための式（１）は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導出することができる。そして、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。
【００３２】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)  …（１）
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt  …（２）
【００３３】
モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、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と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（３）に従い計算する（ステップＳ１９０）。更に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとステップＳ１８０にて設定したモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の現在の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とを用いてモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（４）および式（５）に従い計算する（ステップＳ２００）。そして、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊をトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値として設定する（ステップＳ２１０）。このようにしてモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するトルクをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限したトルクとして設定することができる。なお、式（３）は、図７の共線図から容易に導出することができる。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に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に、ステップＳ１００にて入力したシフトポジションＳＰをメータ表示ユニット９０に表示させるためのシフトポジション表示指令をメータＥＣＵ９５にそれぞれ送信し（ステップＳ２２０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを得るための制御を実行する。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＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。更に、シフトポジション表示指令を受信したメータＥＣＵ９５は、当該シフトポジション表示指令に従ってシフトポジション表示部９１や段数表示部９２等における表示状態を制御する。
【００３４】
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr  …（３）
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2  …（４）
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2  …（５）
【００３５】
一方、ステップＳ１６０にてシフトポジションＳＰが仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の何れかであってＳポジションに設定されていると判断された場合には、運転者によりシフト操作すなわちアップシフト指示ポジションまたはダウンシフト指示ポジションの設定が実行された直後であるか否かを判定し（ステップＳ２３０）、運転者によりシフト操作がなされた直後であれば、ステップＳ１００にて入力したシフトポジションＳＰを制御上のシフトポジションＳＰである実行用シフト段ＳＰ＊として設定する（ステップＳ２４０）。更に、車速Ｖと実行用シフト段ＳＰ＊とに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅの下限値である下限エンジン回転数Ｎｅｍｉｎを設定する（ステップＳ２５０）。ここで、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されているときに、基本的に車速Ｖと仮想シフト段の段数（ＳＰ１〜ＳＰ８）とに応じて下限エンジン回転数Ｎｅｍｉｎを定めることとしており、下限エンジン回転数Ｎｅｍｉｎは、同一の車速Ｖに対して仮想シフト段の段数が大きくなるほど（ＳＰ１からＳＰ８に至るほど）小さな値に設定される。そして、実施例では、車速Ｖと仮想シフト段の段数と下限エンジン回転数Ｎｅｍｉｎとの関係が予め定められて図８に例示するような下限エンジン回転数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、下限エンジン回転数Ｎｅｍｉｎとしては、与えられた車速Ｖと実行用シフト段ＳＰ＊とに対応したものが当該マップから導出・設定される。すなわち、ハイブリッド自動車２０において、仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８には、アクセルオン状態について、それぞれ異なるエンジン２２の運転ポイント設定制約（目標回転数設定制約）が対応づけられている。ステップＳ２５０にて下限エンジン回転数Ｎｅｍｉｎを設定したならば、仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと下限エンジン回転数Ｎｅｍｉｎとの大きい方をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に、ステップＳ１６０にて設定した要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除することによりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ２６０）。そして、上述のステップＳ１８０〜Ｓ２２０の処理を実行する。
【００３６】
また、ステップＳ２３０にて運転者によりシフト操作がなされた直後ではないと、すなわち、シフトポジションＳＰとしてＳポジションが設定されていても運転者によりアップシフト指示ポジションやダウンシフト指示ポジションの設定を介して仮想シフト段の変更がなされていないと判断された場合には、ステップＳ２７０にて下限エンジン回転数Ｎｅｍｉｎを設定する。この場合には、図３に示すように、まずステップＳ１００にて入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の中からハイブリッド自動車２０の走行状態に応じた仮目標シフト段ＳＰｔｍｐを設定する（ステップＳ２７１）。仮目標シフト段ＳＰｔｍｐの設定に関し、実施例では、運転者によるアクセル操作の状態を示すアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと目標シフト段との関係を規定する図９に示すような変速線図が予め作成されてＲＯＭ７４に記憶されている。そして、ステップＳ２７１では、ハイブリッド自動車２０が加速状態にあれば、図９において実線で示すアップシフト線に基づいてアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応した目標シフト段が仮目標シフト段ＳＰｔｍｐとして設定され、ハイブリッド自動車２０が減速状態にあれば、図９において破線で示すダウンシフト線に基づいてアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応した目標シフト段が仮目標シフト段ＳＰｔｍｐとして設定される。なお、図９に示すような変速線図としては、仮想シフト段の段数と同一の段数を有する有段自動変速機の変速線図を用いることができる。ステップＳ２７１にて仮目標シフト段ＳＰｔｍｐを一旦設定したならば、設定した仮目標シフト段ＳＰｔｍｐとステップＳ１００にて入力した車速Ｖに応じて定まる下限シフト段ＳＰｍｉｎ（Ｖ）とのうちの大きい方を仮目標シフト段ＳＰｔｍｐとして再設定する（ステップＳ２７２）。
【００３７】
次いで、ステップＳ２７２にて設定した仮目標シフト段ＳＰｔｍｐと、制御上のシフトポジションＳＰである実行用シフト段ＳＰ＊の前回値と、実行用シフト段ＳＰ＊の所定時間（ここでは本ルーチンの実行間隔）あたりの変化量の上限値および下限値となる上下限値Ｓｒｔとに基づいて実行用シフト段ＳＰ＊を設定する（ステップＳ２７３）。すなわち、ステップＳ２７３では、次式（６）に示すように、実行用シフト段ＳＰ＊の前回値から上下限値Ｓｒｔを減じた値とステップＳ２７２で設定した仮目標シフト段ＳＰｔｍｐとのうちの大きい方と、実行用シフト段ＳＰ＊の前回値に上下限値Ｓｒｔを加えた値とのうちの小さい方を実行用シフト段ＳＰ＊として設定する。ここで、実施例では、上下限値Ｓｒｔが値１よりも小さい正の小数値とされており、それにより、実行用シフト段ＳＰ＊は、主として帯小数の形をとりながらハイブリッド自動車２０の走行状態（アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖ）に応じた仮目標シフト段ＳＰｔｍｐと緩変化制約としての上下限値Ｓｒｔとに基づいて緩変化するように設定される。すなわち、ハイブリッド自動車２０では、仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８自体が仮想的なものであることから、一般的な有段自動変速機を備えた車両とは異なり、実行用シフト段ＳＰ＊として帯小数の値をとることができる。こうして実行用シフト段ＳＰ＊を設定したならば、実行用シフト段ＳＰ＊の整数部Ｓを抽出した上で（ステップＳ２７４）、当該整数部ＳとステップＳ１００にて入力した車速Ｖと図８の下限エンジン回転数設定用マップとを用いて実行用シフト段ＳＰ＊に対応した下限エンジン回転数を仮下限回転数Ｎｍｉｎｔｍｐとして設定する（ステップＳ２７５）。実施例において、ステップＳ２７５では、図８の下限エンジン回転数設定用マップから車速ＶおよびシフトポジションＳＰ＝Ｓすなわち実行用シフト段ＳＰ＊の直下の仮想シフト段に対応した下限エンジン回転数を仮回転数Ｎｅａとして求めると共に車速ＶおよびシフトポジションＳＰ＝Ｓ＋１すなわち実行用シフト段ＳＰ＊の直上の仮想シフト段に対応した下限エンジン回転数を仮回転数Ｎｅｂとして求めた上で、整数部Ｓと実行用シフト段ＳＰ＊と仮回転数Ｎｅａ，Ｎｅｂとに基づく次式（７）に従い、図１０に示すような線形補完を実行して仮下限回転数Ｎｍｉｎｔｍｐを設定する。そして、運転者により選択されている仮想シフト段（段数表示部９２に表示される段数に対応した仮想シフト段）を実行用シフト段ＳＰ＊の上限として下限エンジン回転数Ｎｅｍｉｎを設定すべく、図８の下限エンジン回転数設定用マップからステップＳ１００にて入力した車速ＶおよびシフトポジションＳＰに対応した下限エンジン回転数を制限値Ｎｌｉｍとして求めた上で、仮下限回転数Ｎｍｉｎｔｍｐと制限値Ｎｌｉｍとのうちの大きい方を下限エンジン回転数Ｎｅｍｉｎとして設定し（ステップＳ２７６）、上述のステップＳ２６０，Ｓ１８０〜Ｓ２２０の処理を実行する。
【００３８】
このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセルオン状態かつ運転者によりシフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択された状態で仮想シフト段の変更がなされないときには、運転者により選択されている仮想シフト段に拘わらず（段数表示部９２における仮想シフト段の段数に拘わらず）、複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の中から変速線図を用いて走行状態に応じた仮想シフト段が仮目標シフト段ＳＰｔｍｐとして設定されると共に、当該仮目標シフト段ＳＰｔｍｐと上下限値Ｓｒｔとに基づいて値１よりも小さい変化量をもって緩変化するように実行用シフト段ＳＰ＊が設定される（ステップＳ２７１〜Ｓ２７３）。更に、下限エンジン回転数設定用マップを用いて求められる実行用シフト段ＳＰ＊の直下および直上の仮想シフト段に対応した仮回転数Ｎｅａ，Ｎｅｂに基づいて実行用シフト段ＳＰ＊に対応したエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎ（エンジン２２の実質的な運転ポイント）が設定され（ステップＳ２７４〜Ｓ２７６）、設定された下限エンジン回転数Ｎｅｍｉｎに基づく運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に（アクセルオン状態ではシフトポジションＳＰが何れのものであっても同一の制約のもとで要求トルクＴｒ＊が設定されることから）実質的に実行用シフト段ＳＰ＊に対応した要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ１８０〜Ｓ２２０）。
【００３９】
SP*=min(max(SPtmp,前回SP*-Srt),前回SP*+Srt)  …（６）
Nmintmp=(S-SP*+1)・Nea+(SP*-S)・Neb  …（７）
【００４０】
引き続き、図１１および図１２等を参照しながら、運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態であるときのハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図１１および図１２は、運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態であるときに、ハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）ごとに繰り返し実行されるアクセルオフ時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００４１】
図１１等に示すアクセルオフ時駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、図２のステップＳ１００と同様にして、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やシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、車速センサ８７からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、パワーモードフラグＦｐｍの値といった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ３００）。次いで、ステップＳ３００にて入力したシフトポジションＳＰがＤポジション、仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の何れであるかを調べ（ステップＳ３１０）、シフトポジションＳＰがＤポジションである場合には、更にパワーモードフラグＦｐｍの値に基づいてハイブリッド自動車２０の運転モードがノーマルモードとパワーモードとの何れとされているかを判定する（ステップＳ３２０）。パワーモードフラグＦｐｍが値０であって運転モードとしてノーマルモードが選択されている場合には、ステップＳ３００にて入力したアクセル開度Ａｃｃ（＝０％）と車速ＶとシフトポジションＳＰ（＝Ｄ）と上述した図５の要求トルク設定用マップとを用いて運転者により要求されている要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ３３０）。ここで、図５に例示するように、実施例の要求トルク設定用マップは、アクセル開度Ａｃｃが０％（アクセルオフ）のときには例えば仮想シフト段ＳＰ８からＳＰ１へと段数が小さくなるほど同一の車速Ｖに対する駆動力を小さく（制動力として大きく）設定するものとして（ただし、図５の例においてＤポジションとＳＰ８との間では同一）予め作成されている。すなわち、実施例のハイブリッド自動車２０において、アクセルオフ状態（アクセル開度Ａｃｃ＝０％）については、仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８に、それぞれ異なる要求トルク設定制約（要求駆動力設定制約）が対応づけられる。このような要求トルク設定用マップを用いることにより、運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態であると共に車速Ｖがある程度高い場合には、図５からわかるように、要求トルクＴｒ＊が制動トルク（負のトルク）として設定されることになる。ステップＳ３３０にて要求トルクＴｒ＊を設定したならば、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を所定の自立回転数Ｎｅ０に設定すると共に（ステップＳ３４０）、エンジンＥＣＵ２４に対してエンジン２２が実質的にトルクを出力することなく自立回転数Ｎｅ０で自立運転されるように自立運転指令を送信する（ステップＳ３５０）。なお、自立回転数Ｎｅ０としては、例えばアイドル時の回転数を用いることができる。そして、モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定した上で（ステップＳ３６０）、上述した図２のステップＳ１９０〜Ｓ２１０と同様のステップＳ３７０〜Ｓ３９０の処理を実行し、更にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信すると共にシフトポジション表示指令をメータＥＣＵ９５に送信する（ステップＳ４００）。
【００４２】
一方、ステップＳ３２０にて、パワーモードフラグＦｐｍが値１であって運転モードとしてパワーモードが選択されていると判断された場合には、更に運転者によるアクセル操作がアクセルオン状態からアクセルオフ状態へと変更された直後であるか否かを判定する（ステップＳ４１０）。そして、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込みが解除された直後であると判断された場合には、ステップＳ３００にて入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと図９の変速線図とを用いて仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の中からハイブリッド自動車２０の走行状態に応じた実行用シフト段ＳＰ＊を設定する（ステップＳ４２０）。かかるステップＳ４２０の処理は、図３のステップＳ２７１の処理と同様のものであり、例えば降坂路の走行中にアクセルペダル８３の踏み込みが解除されてハイブリッド自動車２０が加速状態にあれば、図９において実線で示すアップシフト線に基づいてアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応した目標シフト段が実行用シフト段ＳＰ＊として設定され、ハイブリッド自動車２０が減速状態にあれば、図９において破線で示すダウンシフト線に基づいてアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応した目標シフト段が実行用シフト段ＳＰ＊として設定される。次いで、図５の要求トルク設定用マップからステップＳ３００にて入力したアクセル開度Ａｃｃ（＝０％）と車速Ｖと実行用シフト段ＳＰ＊とに対応した要求トルクＴｒ＊を導出・設定し（ステップＳ４３０）、更に図８の下限エンジン回転数設定用マップからステップＳ４２０にて設定した実行用シフト段ＳＰ＊とステップＳ３００にて入力した車速Ｖとに対応した下限エンジン回転数を導出してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊として設定する（ステップＳ４４０）。そして、エンジンＥＣＵ２４に対してエンジン２２に対する燃料供給を停止させるための燃料カット指令を送信した上で（ステップＳ４５０）、図２のステップＳ１８０と同様にして得られるモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊等に基づく次式（８）に従ってモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ４６０）、上述のステップＳ３７０〜Ｓ４００の処理を実行する。なお、式（８）中、右辺第２項の「ｋ１０」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２０」は積分項のゲインである。これにより、実施例のハイブリッド自動車２０では、運転モードとしてパワーモードが選択されているときに運転者によるアクセル操作状態がアクセルオン状態からアクセルオフ状態へと変化すると、モータＭＧ１のモータリングにより燃料カットした状態のエンジン２２のクランクシャフト２６が目標回転数Ｎｅ＊で回転すると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルク（制動トルク）が車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御されることになる。そして、このようにモータＭＧ１により燃料カットした状態のエンジン２２をモータリングすることにより、エンジン２２のフリクショントルクを車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力することが可能となる。
【００４３】
Tm1*=前回Tm1*+k10・(Nm1*-Nm1)+k20・∫(Nm1*-Nm1)dt  …（８）
【００４４】
また、ステップＳ４１０にて運転者によるアクセルペダル８３の踏み込みが解除された直後ではないと判断された場合には、ステップＳ４７０にて要求トルクＴｒ＊とエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とを設定する。この場合には、図１２に示すように、まず図３のステップＳ２７１およびＳ２７２と同様の処理であるステップＳ４７１およびＳ４７２の処理を実行して仮目標シフト段ＳＰｔｍｐを設定すると共に、図３のステップＳ２７３と同様の処理であるステップＳ４７３の処理を実行して実行用シフト段ＳＰ＊をハイブリッド自動車２０の走行状態（アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖ）に応じた仮目標シフト段ＳＰｔｍｐと緩変化制約としての上下限値Ｓｒｔとに基づいて緩変化するように設定する。実行用シフト段ＳＰ＊を設定したならば、実行用シフト段ＳＰ＊の整数部Ｓを抽出した上で（ステップＳ４７４）、当該整数部ＳとステップＳ３００にて入力した車速Ｖと図５の要求トルク設定用マップとを用いて実行用シフト段ＳＰ＊に対応した要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップ４７５）。実施例において、ステップＳ４７５では、図５の要求トルク設定用マップから車速ＶおよびシフトポジションＳＰ＝Ｓすなわち実行用シフト段ＳＰ＊の直下の仮想シフト段に対応した要求トルクを仮要求トルクＴｒａとして求めると共に車速ＶおよびシフトポジションＳＰ＝Ｓ＋１すなわち実行用シフト段ＳＰ＊の直上の仮想シフト段に対応した要求トルクを仮要求トルクＴｒｂとして求めた上で、整数部Ｓと実行用シフト段ＳＰ＊と仮要求トルクＴｒａ，Ｔｒｂとに基づく次式（９）に従って実行用シフト段ＳＰ＊に対応した要求トルクＴｒ＊を設定する。更に、整数部ＳとステップＳ３００にて入力した車速Ｖと図８の下限エンジン回転数設定用マップとを用いて実行用シフト段ＳＰ＊に対応したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ４７６）。実施例において、ステップＳ４７６では、図８の下限エンジン回転数設定用マップから車速ＶおよびシフトポジションＳＰ＝Ｓすなわち実行用シフト段ＳＰ＊の直下の仮想シフト段に対応した下限エンジン回転数を仮回転数Ｎｅａとして求めると共に車速ＶおよびシフトポジションＳＰ＝Ｓ＋１すなわち実行用シフト段ＳＰ＊の直上の仮想シフト段に対応した下限エンジン回転数を仮回転数Ｎｅｂとして求めた上で、整数部Ｓと実行用シフト段ＳＰ＊と仮回転数Ｎｅａ，Ｎｅｂとに基づく次式（１０）に従って仮下限回転数Ｎｍｉｎｔｍｐを設定する。なお、式（９）および（１０）は、図３のステップＳ２７５にて式（７）に従い図１０に示すような線形補完を実行する場合と同様にして求められる関係式である。こうして要求トルクＴｒ＊とエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定したならば、上述のステップＳ４５０およびＳ４６０，Ｓ３７０〜Ｓ４００の処理を実行する。これにより、運転モードとしてパワーモードが選択されると共に運転者によるアクセル操作状態がアクセルオフ状態であるときに、一旦ステップＳ４２０〜Ｓ４６０およびＳ３７０〜Ｓ４００の処理が実行された後には、複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の中から変速線図を用いて走行状態に応じた仮想シフト段が仮目標シフト段ＳＰｔｍｐとして設定されると共に、当該仮目標シフト段ＳＰｔｍｐと上下限値Ｓｒｔとに基づいて値１よりも小さい変化量をもって緩変化するように実行用シフト段ＳＰ＊が設定される（ステップＳ４７１〜Ｓ４７３）。更に、要求トルク設定用マップを用いて求められる実行用シフト段ＳＰ＊の直下および直上の仮想シフト段に対応した仮要求トルクＴｒａ，Ｔｒｂ等に基づいて実行用シフト段ＳＰ＊に対応した要求トルクＴｒ＊が設定されると共に下限エンジン回転数設定用マップを用いて実行用シフト段ＳＰ＊の直下および直上の仮想シフト段に対応した仮目標回転数Ｎｅａ，Ｎｅｂに基づいて実行用シフト段ＳＰ＊に対応したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が設定され（ステップＳ４７４〜Ｓ４７６）、モータＭＧ１のモータリングにより燃料カットした状態のエンジン２２のクランクシャフト２６が目標回転数Ｎｅ＊で回転すると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルク（制動トルク）が車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ４５０〜Ｓ４６０，Ｓ３７０〜Ｓ４００）。
【００４５】
Tr*=(S-SP*+1)・Tra+(SP*-S)・Trb  …（９）
Ne*=(S-SP*+1)・Nea+(SP*-S)・Neb  …（１０）
【００４６】
更に、ステップＳ３１０にてステップＳ３００にて入力したシフトポジションＳＰが仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の何れかであると判断された場合には、更に運転者によるアクセル操作がアクセルオン状態からアクセルオフ状態へと変更された直後であるか、あるいは運転者によりシフト操作すなわちアップシフト指示ポジションまたはダウンシフト指示ポジションの設定が実行された直後であるか否かを判定し（ステップＳ４８０）、運転者によりアクセルオフ操作やシフト操作がなされた直後であれば、ステップＳ３００にて入力したシフトポジションＳＰを制御上のシフトポジションＳＰである実行用シフト段ＳＰ＊として設定し（ステップＳ４９０）、上述のステップＳ４３０〜Ｓ４６０およびＳ３７０〜Ｓ４００の処理を実行する。これにより、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されているときに運転者によるアクセル操作状態がアクセルオン状態からアクセルオフ状態へと変化したり、運転者により仮想シフト段が変更されたりすると、モータＭＧ１のモータリングにより燃料カットした状態のエンジン２２のクランクシャフト２６が運転者により選択されている仮想シフト段に対応した目標回転数Ｎｅ＊で回転すると共に運転者により選択されている仮想シフト段に対応した要求トルクＴｒ＊に基づくトルク（制動トルク）が車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御されることになる。
【００４７】
また、ステップＳ４８０にて運転者によりアクセルオフ操作やシフト操作がなされた直後ではないと判断された場合には、上述のステップＳ４７０にて要求トルクＴｒ＊とエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定した上で、上述のステップＳ４５０〜Ｓ４６０，Ｓ３７０〜Ｓ４００の処理を実行する。これにより、運転者によりシフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されると共に運転者によるアクセル操作状態がアクセルオフ状態であり、かつ運転者によりアップシフト指示ポジションやダウンシフト指示ポジションの設定を介して仮想シフト段の変更がなされていないときには、運転者により選択されている仮想シフト段に拘わらず（段数表示部９２における仮想シフト段の段数に拘わらず）、複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の中から変速線図を用いて走行状態に応じた仮想シフト段が仮目標シフト段ＳＰｔｍｐとして設定されると共に、当該仮目標シフト段ＳＰｔｍｐと上下限値Ｓｒｔとに基づいて値１よりも小さい変化量をもって緩変化するように実行用シフト段ＳＰ＊が設定される（ステップＳ４７１〜Ｓ４７３）。更に、要求トルク設定用マップを用いて求められる実行用シフト段ＳＰ＊の直下および直上の仮想シフト段に対応した仮要求トルクＴｒａ，Ｔｒｂ等に基づいて実行用シフト段ＳＰ＊に対応した要求トルクＴｒ＊が設定されると共に下限エンジン回転数設定用マップを用いて実行用シフト段ＳＰ＊の直下および直上の仮想シフト段に対応した仮目標回転数Ｎｅａ，Ｎｅｂに基づいて実行用シフト段ＳＰ＊に対応したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が設定され（ステップＳ４７４〜Ｓ４７６）、モータＭＧ１のモータリングにより燃料カットした状態のエンジン２２のクランクシャフト２６が目標回転数Ｎｅ＊で回転すると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルク（制動トルク）が車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ４５０〜Ｓ４６０，Ｓ３７０〜Ｓ４００）。
【００４８】
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定するための要求トルク設定制約とエンジン２２の運転ポイント設定制約（目標回転数設定制約）とを含む運転制約と仮想シフト段とがそれぞれ複数定められている。複数の運転制約は、複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８間で要求トルク設定制約とエンジン２２の運転ポイント設定制約との少なくとも何れか一方が異なるように要求トルク設定用マップや下限エンジン回転数設定用マップとして仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８ごとにＲＯＭ７４に記憶されている。また、ハイブリッド自動車２０は、通常走行用のＤポジションと、複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８に対応づけられたＳポジションとの選択を運転者に許容すると共に、Ｓポジションが選択されているときに複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の中から任意の仮想シフト段の選択を運転者に許容するシフトレバー８１を有している。従って、ハイブリッド自動車２０では、運転者により設定される仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８に基づく制御を実行することにより一般的な自動車における変速処理を模した動作を実行することができる。そして、ハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰとしてＳポジションが設定されると共に運転者により仮想シフト段の変更がなされていないときや、パワーモードが選択されると共に運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態であるとき（条件成立時）に、複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の中から変速制約としての図９の変速線図に基づいて車速Ｖ等の走行状態に応じた仮想シフト段が仮目標シフト段ＳＰｔｍｐとして設定されると共に（図３のステップＳ２７１，Ｓ２７２、図１２のステップＳ４７１，Ｓ４７２）、当該仮目標シフト段ＳＰｔｍｐと緩変化制約としての上下限値Ｓｒｔとに基づいて値１よりも小さい変化量をもって緩変化するように実行用シフト段ＳＰ＊が設定される（図３のステップＳ２７３，図１２のステップＳ４７３）。更に、要求トルク設定用マップや下限エンジン回転数設定用マップから求められる実行用シフト段ＳＰ＊の直下および直上の仮想シフト段（ＳＰ＝Ｓ，Ｓ＋１）に対応した仮の要求トルクＴｒａ，Ｔｒｂやエンジン２２の仮回転数Ｎｅａ，Ｎｅｂに基づいて実行用シフト段ＳＰ＊に対応した要求トルクＴｒ＊とエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とが設定され（図２のステップＳ１４０，図３のＳ２７４〜Ｓ２７６および図２のＳ２６０，図１２のＳ４７４〜Ｓ４７６）、設定された目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２が運転されると共に設定された要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（図２のステップＳ１８０〜Ｓ２２０，図１１のステップＳ４５０，Ｓ４６０、Ｓ３７０〜Ｓ４００）。このように、上記運転制約に対応づけられた複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８をもったハイブリッド自動車２０では、走行状態に応じた仮目標シフト段ＳＰｔｍｐと上下限値Ｓｒｔとに基づいて緩変化するように実行用シフト段ＳＰ＊が設定されると共に当該実行用シフト段ＳＰ＊の直下および直上の仮想シフト段に対応した運転制約を用いて実行用シフト段ＳＰ＊に対応した要求トルクＴｒ＊とエンジン２２の運転ポイントとが設定されることから、上記条件成立時に、仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８に対応づけられた複数の運転条件を用いながら走行用のトルク（制動トルクを含む）やエンジン２２の運転ポイントを緩やかに変化させることができる。これにより、一般的な自動車における変速処理を模した動作を可能とするハイブリッド自動車２０において、走行に要求される要求トルクＴｒ＊や要求トルクＴｒ＊に対応したエンジン２２の運転ポイントの段階的変化と緩変化とを使い分けることが可能となるので、走行に要求される要求トルクＴｒ＊やエンジン２２の運転ポイントをより適正に設定することが可能となる。
【００４９】
すなわち、シフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されると共に運転者により仮想シフト段の変更がなされていない場合には、要求トルクＴｒ＊やエンジン２２の運転ポイントの段階的変化が要求されていないとみなすこともできる。従って、このような場合に、走行状態に応じた仮目標シフト段ＳＰｔｍｐと上下限値Ｓｒｔとに基づいて緩変化する実行用シフト段ＳＰ＊に基づいて走行用のトルクやエンジン２２の運転ポイントを緩やかに変化させれば、要求トルクＴｒ＊やエンジン２２の運転ポイントを走行状態に応じてより適正に設定しながらスムースな走行を実現することが可能となる。また、上記実施例のように、複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８間で要求トルク設定制約とエンジン２２の運転ポイント設定制約との双方が異なるように仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８のそれぞれにアクセルオフ状態用の運転制約を対応づけすれば、シフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されると共に運転者により仮想シフト段の変更がなされておらず、かつ運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態であるときに、アクセルオフに基づく要求トルクＴｒ＊（制動トルク）やエンジン２２の運転ポイントを走行状態に応じてより適正に設定しながらスムースな走行を実現することが可能となる。更に、上記実施例のように、複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８間でエンジン２２の運転ポイント設定制約が異なるように仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８のそれぞれにアクセルオン状態用の運転制約を対応づけすれば、シフトポジションＳＰとしてＳポジションが選択されると共に運転者により仮想シフト段の変更がなされておらず、かつ運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオン状態であるときに、エンジン２２の回転数Ｎｅを滑らかに変化させてスムースな走行を実現することが可能となる。ただし、アクセルオフ状態用およびアクセルオン状態用の運転制約は、複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８間で要求トルク設定制約とエンジン２２の運転ポイント設定制約との少なくとも何れか一方が異なるように仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８のそれぞれに対応づけられればよい。更に、例えば仮想シフト段を２段としてこれらの仮想シフト段間で少なくとも要求トルク設定制約を異ならせ、一方を通常走行用のＤポジションに対応づけすると共に他方（好ましくはアクセルオフ時の要求トルクを制動力として大きく設定するもの）を例えばブレーキポジションといったシフトポジションに対応づけしてもよい。
【００５０】
また、実施例のハイブリッド自動車２０は、モードスイッチ８８を介して通常走行用のノーマルモード（第１の運転モード）と当該ノーマルモードに比べてアクセル操作に対するトルク出力の応答性を高める傾向をもったパワーモード（第２の運転モード）との何れかを選択可能とするものであり、運転モードとしてパワーモードが選択された場合には、運転者によるアクセル開度Ａｃｃとパワーモード時アクセル開度設定用マップとに基づいて制御上のアクセル開度である実行用アクセル開度Ａｃｃ＊が設定され（図２のステップＳ１３０）、それにより要求トルクＴｒ＊がノーマルモードの選択時に比べて基本的に大きく設定されることになる（図２のステップＳ１４０）。このような運転モードの選択を可能とする場合、アクセル開度Ａｃｃが０％となるアクセルオフ状態には、パワーモード時アクセル開度設定用マップを用いてもアクセルオフ状態での動力の出力特性を変化させることができない。このため、パワーモードが選択されると共に運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態になるときの動力の出力特性をノーマルモードのものと異ならせるためには、ノーマルモードの選択時におけるアクセルオフ状態での動力の出力特性とは異なるパワーモード選択時におけるアクセルオフ状態での動力の出力特性を別途用意する必要が生じる。これに対して、上記実施例のように、パワーモードが選択されており、かつアクセル操作の状態がアクセルオフ状態であるときに、Ｓポジション用の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８に対応づけられた複数の運転制約を用いた図１１のステップＳ４７０（図１２のステップＳ４７１〜Ｓ４７６）の処理が実行されるようにすれば、パワーモードが選択されると共に運転者によるアクセル操作の状態がアクセルオフ状態であるときの動力の出力特性すなわち要求トルクＴｒ＊（制動トルク）やエンジン２２の運転ポイントをノーマルモード選択時のものとは異なり、かつ走行状態に応じたより適正なものとして設定することが可能となる。
【００５１】
更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、緩変化制約としての上下限値Ｓｒｔを用いて実行用シフト段ＳＰ＊の上昇側と下降側とにおける変化量をそれぞれ値１よりも小さく制限している。これにより、ハイブリッド自動車２０の走行状態に応じて実行用シフト段ＳＰ＊が上昇側と下降側との何れの方向に変化する場合であっても、実行用シフト段ＳＰ＊をより適正に緩変化させることが可能となる。すなわち、このようにして実行用シフト段ＳＰ＊を設定すれば、Ｓポジションやパワーモードの選択時に例えばアクセルオフ状態が継続されたり、Ｓポジションの選択中にアクセルオン状態のままアクセルペダル８３が踏み戻されたりして車速Ｖが低下する場合には、実行用シフト段ＳＰ＊が緩やかにダウンシフト側に変化することになるので、それにより要求トルクＴｒ＊を緩やかに制動側に増加させたり、エンジン２２の回転数Ｎｅを緩やかに高めたりしながらスムースな走行を実現することが可能となる。また、例えばＳポジションやパワーモードの選択時かつ降坂路の走行中にアクセルオフ状態が継続されて車速Ｖが増加するような場合には、実行用シフト段ＳＰ＊が緩やかにアップシフト側に変化することになるので、それにより制動トルクとしての要求トルクＴｒ＊の減少やエンジン２２の回転数Ｎｅの低下を抑制し、アクセルオフに基づく制動力を良好に確保すると共にエンジン２２からのフリクショントルクを取り出し易くすることが可能となる。ただし、上下限値Ｓｒｔは、アクセルオン状態とアクセルオフ状態とで異なるものであってもよい。更に、緩変化制約は、実行用シフト段ＳＰ＊の上昇側および下降側との何れか一方における変化量を値１よりも小さく制限するものであってもよく、緩変化制約として所定の時定数を用いたいわゆるなまし処理を用いてもよい。また、上記実施例のように、図９に例示するような運転者によるアクセル操作の状態と車速Ｖと仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８との関係を規定する変速線図を用いれば、仮目標シフト段ＳＰｔｍｐを走行状態に応じてより適正に設定することが可能となる。
【００５２】
なお、上記ハイブリッド自動車２０は、通常走行用のＤポジションと、複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８に対応づけられたＳポジションとの選択を運転者に許容すると共に、Ｓポジションが選択されているときに複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の中から任意の仮想シフト段の選択を運転者に許容するシフトレバー８１を有するものであるが、本発明の適用対象はこれに限られるものではない。すなわち、本発明によるハイブリッド自動車は、上述のような仮想シフト段を有するものであれば、当該仮想シフト段の任意の選択を運転者に許容しない形式のものであってもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、車軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ２とがモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する減速ギヤ３５を介して連結されているが、減速ギヤ３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有したモータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を採用してもよい。更に、実施例のハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸に出力するものであるが、本発明の適用対象はこれに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図１３に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ａのように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸（車輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１３における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものに適用されてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して車輪３９ａ，３９ｂに接続される車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図１４に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ｂのように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と車輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を車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を備えたものに適用されてもよい。
【００５３】
ここで、上記実施例および変形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しておく。すなわち、上記実施例および変形例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０の組み合わせや対ロータ電動機２３０が「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定するための要求トルク設定制約と要求トルクＴｒ＊に対応したエンジン２２の運転ポイントを設定するための機関運転ポイント設定制約とを含む運転制約を複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８間で要求トルク設定制約とエンジン２２の運転ポイント設定制約との少なくとも何れか一方が異なるように仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８ごとに記憶するＲＯＭ７４が「運転制約記憶手段」に相当し、図２のステップＳ２３０や図１１のステップＳ４１０，Ｓ４８０にて否定判断がなされたときに、図３のステップＳ２７１，Ｓ２７２や図１２のステップＳ４７１，Ｓ４７２の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「仮目標シフト段設定手段」に相当し、図３のステップＳ２７３や図１２のステップＳ４７３の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「実行用シフト段設定手段」に相当し、図２のステップＳ１４０や図３のステップＳ２７４〜Ｓ２７６、図１２のステップＳ４７４〜Ｓ４７６の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「実行用運転条件設定手段」に相当し、図２のステップＳ１８０〜Ｓ２２０、図１１のステップＳ４５０〜Ｓ４６０，Ｓ３７０〜Ｓ４００の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４、モータＥＣＵ４０が「制御手段」に相当する。また、通常走行用のＤポジションと、複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８に対応づけられたＳポジションとの選択を運転者に許容すると共に、Ｓポジションが選択されているときに複数の仮想シフト段ＳＰ１〜ＳＰ８の中から任意の仮想シフト段の選択を運転者に許容するシフトレバー８１が「シフトポジション選択手段」に相当し、車速Ｖを検出する車速センサ８７が「車速検出手段」に相当し、通常走行用のノーマルモードと当該ノーマルモードに比べてアクセル操作に対するトルク出力の応答性を高める傾向をもったパワーモードとの何れかを選択するためのモードスイッチ８８が「運転モード選択手段」に相当し、図２のステップＳ１２０〜Ｓ１４０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、モータＭＧ１が「発電用電動機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。
【００５４】
なお、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン２２に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「電力動力入出力手段」は、所定の車軸と内燃機関の機関軸とに接続され、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であると共に電力の入出力を伴って車軸に動力を入出力可能なものであれば、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０の組み合わせや対ロータ電動機２３０以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動機」や「発電用電動機」は、モータＭＧ１，ＭＧ２のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電手段」は、バッテリ５０のような二次電池に限られず、電力動力入出力手段や電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、設定された運転ポイントで内燃機関が運転されると共に設定された要求駆動力に基づく動力が得られるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御するものであれば、ハイブリッドＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との組み合わせに限られるものではなく、単一の電子制御ユニットのような他の如何なる形式のものであっても構わない。「シフトポジション選択手段」は、通常走行用の第１のシフトポジションと、複数の仮想シフト段に対応づけられた第２のシフトポジションとの選択を運転者に許容すると共に、第２のシフトポジションが選択されているときに複数の仮想シフト段の中から任意の仮想シフト段の選択を運転者に許容することができるものであれば、シフトレバー８１以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「車速検出手段」は、車速を検出可能なものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「運転モード選択手段」は、通常走行用の第１の運転モードと当該第１の運転モードに比べてアクセル操作に対する動力の出力の応答性を高める傾向をもった第２の運転モードとの何れかを選択可能とするものあれば、モードスイッチ８８以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「要求駆動力設定手段」は、第１または第２の運転モードに対応した駆動力設定制約を用いてアクセル操作に応じた要求駆動力を設定可能なものであれば、車速Ｖを用いることなく要求駆動力を設定するもの等、如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例および変形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最良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。すなわち、実施例はあくまで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ず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
【００５５】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。
【図２】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０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】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０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】ノーマルモード時アクセル開度設定用マップとパワーモード時アクセル開度設定用マップとを例示する説明図である。
【図５】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】エンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する説明図である。
【図７】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例示する共線図である。
【図８】下限エンジン回転数設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと目標シフト段との関係を規定する変速線図の一例を示す説明図である。
【図１０】整数部Ｓと実行用シフト段ＳＰ＊と仮回転数Ｎｅａ，Ｎｅｂとに基づいて仮下限回転数Ｎｍｉｎｔｍｐを設定する手順を示す説明図である。
【図１１】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行されるアクセルオフ時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１２】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行されるアクセルオフ時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１３】変形例のハイブリッド自動車２０Ａの概略構成図である。
【図１４】変形例のハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
２０，２０Ａ，２０Ｂ  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、３７  ギヤ機構、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ〜３９ｄ  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、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、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、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、８７  車速センサ、８８  モードスイッチ、９０  メータ表示ユニット、９１  シフトポジション表示部、９２  段数表示部、９３  モード表示部、９５  メータ用電子制御ユニット（メータＥＣＵ）、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】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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