(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、発電可能な電動機と、当該電動機との間で電力の授受が可能な蓄電器と、前記内燃機関の機関出力軸および前記電動機からの動力を第１入力軸で受け取り、複数の変速段のいずれか１つで変速した状態で駆動輪に伝達可能な第１変速機構と、前記機関出力軸からの動力を第２入力軸で受け取り、複数の変速段のいずれか１つで変速した状態で前記駆動輪に伝達可能な第２変速機構と、前記機関出力軸と前記第１変速機構との間を係合可能な第１クラッチと、前記機関出力軸と前記第２変速機構との間を係合可能な第２クラッチとを有するハイブリッド車両の制御装置において、
前記ハイブリッド車両の速度および前記変速段から、前記内燃機関の目標駆動力を当該内燃機関の燃料消費が最小になる最適点に設定する目標駆動力設定手段と、
前記内燃機関の目標駆動力を、前記電動機の効率に応じて、前記最適点から移動する目標駆動力移動手段と、
当該移動された内燃機関の目標駆動力が得られるように、前記内燃機関の動作を制御する内燃機関制御手段と、
前記駆動輪に要求される要求駆動力と前記移動された前記内燃機関の目標駆動力との差分を、前記電動機による力行／回生によって補充／吸収するように、前記電動機の動作を制御する電動機制御手段と、を備え、
前記電動機の効率は、当該電動機単体の効率および前記蓄電器の充放電効率を用いて算出され、
前記内燃機関の動力が前記第２変速機構によって変速されているときに、前記電動機の動力の変速段として、前記第１変速機構の変速段のうち、最も高い電動機側効率が得られる変速段を選択することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
内燃機関と、発電可能な電動機と、当該電動機との間で電力の授受が可能な蓄電器と、前記内燃機関の機関出力軸および前記電動機からの動力を第１入力軸で受け取り、複数の変速段のいずれか１つで変速した状態で駆動輪に伝達可能な第１変速機構と、前記機関出力軸からの動力を第２入力軸で受け取り、複数の変速段のいずれか１つで変速した状態で前記駆動輪に伝達可能な第２変速機構と、前記機関出力軸と前記第１変速機構との間を係合可能な第１クラッチと、前記機関出力軸と前記第２変速機構との間を係合可能な第２クラッチとを有するハイブリッド車両の制御装置において、
前記ハイブリッド車両の速度および前記内燃機関の変速段から、当該内燃機関の目標駆動力を当該内燃機関の燃料消費が最小になる最適点に設定する内燃機関目標駆動力設定手段と、
前記ハイブリッド車両の速度および前記電動機の変速段から、当該電動機の目標駆動力を当該電動機の効率が最大になる最適点に設定する電動機目標駆動力設定手段と、
前記内燃機関の目標駆動力を、前記駆動輪に要求される要求駆動力および前記設定された電動機の目標駆動力に基づいて、前記最適点から移動する目標駆動力移動手段と、
当該移動された内燃機関の目標駆動力が得られるように、前記内燃機関の動作を制御する内燃機関制御手段と、
前記電動機の目標駆動力を力行／回生によって補充／吸収するように、前記電動機の動作を制御する電動機制御手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記電動機および前記蓄電器の少なくとも一方の温度が、当該少なくとも一方に対して設定された所定温度以上のときに、前記電動機の出力が制限されることを特徴とする、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記蓄電器の充電状態が所定値以下のときに、前記電動機による回生量を増大させるように前記電動機の動作を制御することを特徴とする、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記ハイブリッド車両には、当該ハイブリッド車両が走行している周辺の道路情報を表すデータを記憶するカーナビゲーションシステムが設けられており、
当該カーナビゲーションシステムに記憶されたデータに基づき、前記ハイブリッド車両の走行状況を予測する予測手段をさらに備え、
当該予測されたハイブリッド車両の走行状況に応じて、前記変速段の選択を行うことを特徴とする、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
内燃機関と、発電可能な電動機と、当該電動機との間で電力の授受が可能な蓄電器と、前記内燃機関の機関出力軸および前記電動機からの動力を第１入力軸で受け取り、複数の変速段のいずれか１つで変速した状態で駆動輪に伝達可能な第１変速機構と、前記機関出力軸からの動力を第２入力軸で受け取り、複数の変速段のいずれか１つで変速した状態で前記駆動輪に伝達可能な第２変速機構と、前記機関出力軸と前記第１変速機構との間を係合可能な第１クラッチと、前記機関出力軸と前記第２変速機構との間を係合可能な第２クラッチとを有するハイブリッド車両の制御方法において、
前記ハイブリッド車両の速度および前記内燃機関の変速段から、当該内燃機関の目標駆動力を当該内燃機関の燃料消費が最小になる最適点に設定し、
前記ハイブリッド車両の速度および前記電動機の変速段から、前記電動機の目標駆動力を当該電動機の効率が最大になる最適点に設定し、
前記内燃機関の目標駆動力を、前記駆動輪に要求される要求駆動力および前記設定された電動機の目標駆動力に基づいて、前記最適点から移動し、
当該移動された内燃機関の目標駆動力が得られるように、前記内燃機関の動作を制御し、
前記電動機の目標駆動力を力行／回生によって補充／吸収するように、前記電動機の動作を制御することを特徴とする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】
本発明は、動力源として内燃機関および発電可能な電動機を有するハイブリッド車両の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド車両の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。このハイブリッド車両の走行モードには、動力源として、内燃機関のみを用いるＥＮＧ走行モードと、電動機のみを用いるＥＶ走行モードと、内燃機関および電動機の両方を用いるＨＥＶ走行モードが含まれる。また、ハイブリッド車両は、１速段、３速段および５速段の変速段を有する第１変速機構と、２速段、４速段および６速段の変速段を有する第２変速機構を備えている。内燃機関の動力（以下「エンジン動力」という）は、第１または第２変速機構により１速段〜６速段のうちの１つの変速段で変速され、駆動輪に伝達されるとともに、電動機の動力（以下「モータ動力」という）は、第２変速機構により２速段、４速段および６速段のうちの１つで変速され、駆動輪に伝達される。
【０００３】
この制御装置では、ハイブリッド車両の車速が所定値以下のときには、電動機およびバッテリによる回生を併用するＥＮＧ走行モードが選択され、エンジン動力の変速段として２速段または１速段が選択されるとともに、モータ動力の変速段として２速段が選択される。また、選択されたエンジン動力の変速段と駆動輪の回転数で定まる内燃機関の回転数に基づき、内燃機関の燃料消費率が最も低くなる最小燃費トルクを、内燃機関の目標トルクとして設定する。そして、算出された目標トルクが得られるように内燃機関を運転するとともに、要求トルクに対する目標トルクの余剰分を用いて、電動機による発電が行われ、発電した電力がバッテリに充電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７３１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、この従来の制御装置では、車速が所定値以下のときに、内燃機関の目標トルクを最小燃費トルクに設定し、要求トルクに対する目標トルクの余剰分を電動機による回生に振り分ける。この余剰トルクは、電動機による発電・バッテリへの充電などを経て、電気エネルギとして回生されるとともに、その後のＥＶ走行モードやＨＥＶ走行モードにおいて、バッテリからの放電や電動機での機械エネルギへの変換を経て、ハイブリッド車両の駆動力として用いられる。このため、これらの過程における効率（以下「電動機側効率」という）が低ければ、ハイブリッド車両全体としての燃料消費量が増大し、燃費の悪化を招く。また、内燃機関に、燃料消費率が最も低くなる最小燃費トルクが存在するのと同様に、電動機にも、電動機側効率が最大になる最大効率トルクが存在する。このため、電動機に振り分けられたトルクが最大効率トルクに対して大きくずれると、高い電動機側効率は得られない。
【０００６】
したがって、従来の制御装置のように、内燃機関の目標トルクを最小燃費トルクに設定し、要求トルクに対する目標トルクの余剰分を電動機に振り分けるだけでは、内燃機関の燃料消費率は最小になるものの、電動機側効率が低下する結果、ハイブリッド車両全体としての効率が必ずしも最大にならず、最良の燃費が得られないおそれがある。このような不具合は、内燃機関の目標トルクに対する余剰分のトルクの比率が高いときに、特に現れやすい。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関および電動機が同時に運転されるアシスト走行モードや充電走行モードにおいて、出力すべき駆動力を内燃機関および電動機に適切に配分することで、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができるハイブリッド車両の制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３と、発電可能な電動機４と、電動機４との間で電力の授受が可能な蓄電器（実施形態における（以下、本項において同じ）バッテリ５２）と、内燃機関３の機関出力軸（クランク軸３ａ）からの動力を第１入力軸１３で受け取り、複数の変速段のいずれか１つで変速した状態で駆動輪ＤＷに伝達可能な第１変速機構１１と、機関出力軸からの動力を第２入力軸３２で受け取り、複数の変速段のいずれか１つで変速した状態で駆動輪ＤＷに伝達可能な第２変速機構３１と、機関出力軸と第１変速機構１１との間を係合可能な第１クラッチＣ１と、機関出力軸と第２変速機構３１との間を係合可能な第２クラッチＣ２とを有するハイブリッド車両の制御装置において、ハイブリッド車両Ｖ’の速度（車速ＶＰ）および変速段から、内燃機関３の目標駆動力（目標トルクＴＲＥＣＭＤ）を内燃機関３の燃料消費が最小になる最適点（ＢＳＦＣボトムトルク）に設定する目標駆動力設定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ３）と、内燃機関３の目標駆動力を、電動機４の効率に応じて、最適点から移動する目標駆動力移動手段（ＥＣＵ２、ステップ６〜７）と、移動された内燃機関３の目標駆動力が得られるように、内燃機関３の動作を制御する内燃機関制御手段（ＥＣＵ２、ステップ９）と、駆動輪ＤＷ、ＤＷに要求される要求駆動力（要求トルクＴＲＱ）と移動された内燃機関３の目標駆動力との差分を、電動機４による力行／回生によって補充／吸収するように、電動機４の動作を制御する電動機制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１０）と、を備え、電動機４の効率は、電動機４単体の効率および蓄電器の充放電効率を用いて算出され、内燃機関３の動力が第２変速機構３１によって変速されているときに、電動機４の動力の変速段として、第１変速機構１１の変速段のうち、最も高い電動機側効率が得られる変速段を選択することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、内燃機関の機関出力軸と第１変速機構の第１入力軸が第１クラッチによって互いに係合するとともに、機関出力軸と第２変速機構の第２入力軸との係合が第２クラッチで解放されているときには、内燃機関の動力は、第１変速機構の複数の変速段のいずれか１つで変速された状態で、駆動輪に伝達される。また、機関出力軸と第１入力軸との係合が第１クラッチで解放されるとともに、機関出力軸と第２入力軸が第２クラッチによって互いに係合しているときには、内燃機関の動力は、第２変速機構の複数の変速段のいずれか１つで変速された状態で、駆動輪に伝達される。電動機の動力は、第１変速機構の複数の変速段のいずれか１つで変速された状態で、駆動輪に伝達される。
【００１４】
また、ハイブリッド車両の速度および変速段から、内燃機関の目標駆動力が、内燃機関の燃料消費が最小になる最適点に設定される。さらに、この内燃機関の目標駆動力は、電動機の効率に応じて、最適点から移動される。そして、移動された内燃機関の目標駆動力が得られるように、内燃機関の動作が制御されるとともに、要求駆動力と移動された内燃機関の目標駆動力との差分を、電動機による力行／回生によって補充／吸収するように、電動機の動作が制御される。したがって、出力すべき駆動力を内燃機関および電動機に適切に配分することにより、内燃機関の燃料消費を抑制しながら、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる。
【００１６】
また、電動機の効率を、電動機単体の効率および蓄電器の充放電効率を用いて算出する。したがって、これらの構成要素における損失を反映させながら、電動機の効率を精度良く算出でき、それに応じて、内燃機関の目標駆動力の移動を適切に行えることで、ハイブリッド車両の燃費をさらに向上させることができる。
【００１８】
さらに、本発明のハイブリッド車両では、内燃機関の動力が第２変速機構で変速されている場合、第１変速機構における電動機の動力の変速段として、内燃機関の動力の変速段と異なる変速段を選択することが可能である。電動機側効率は、電動機により力行を行う場合には、蓄電器の放電効率、電動機の駆動効率および第１変速機構の動力伝達効率を含み、電動機により回生を行う場合には、第１変速機構の動力伝達効率、電動機の発電効率および蓄電器の充電効率を含むものである。また、第１変速機構における電動機の動力の変速段が異なると、それに応じて電動機の回転数が変化するため、電動機の効率も変化する。本発明によれば、内燃機関の動力が第２変速機構で変速されているときに、電動機の動力の変速段として、第１変速機構の変速段のうち、最も高い電動機側効率が得られる変速段を選択する。したがって、電動機側効率が最も高い状態で、電動機による力行または回生をより効率良く行うことができる。
また、前記目的を達成するために、請求項２に係る発明は、内燃機関３と、発電可能な電動機４と、電動機４との間で電力の授受が可能な蓄電器（実施形態における（以下、本項において同じ）バッテリ５２）と、内燃機関３の機関出力軸（クランク軸３ａ）および電動機４からの動力を第１入力軸１３で受け取り、複数の変速段のいずれか１つで変速した状態で駆動輪ＤＷに伝達可能な第１変速機構１１と、機関出力軸からの動力を第２入力軸３２で受け取り、複数の変速段のいずれか１つで変速した状態で駆動輪ＤＷに伝達可能な第２変速機構３１と、機関出力軸と第１変速機構１１との間を係合可能な第１クラッチＣ１と、機関出力軸と第２変速機構３１との間を係合可能な第２クラッチＣ２とを有するハイブリッド車両の制御装置において、ハイブリッド車両Ｖの速度（車速ＶＰ）および内燃機関３の変速段から、内燃機関３の目標駆動力（目標トルクＴＲＥＣＭＤ）を内燃機関３の燃料消費が最小になる最適点（ＢＳＦＣボトムトルク）に設定する内燃機関目標駆動力設定手段（ＥＣＵ２、図７のステップ１３）と、ハイブリッド車両Ｖの速度および電動機４の変速段から、電動機４の目標駆動力（目標トルクＴＲＭＣＭＤ）を電動機４の効率が最大になる最適点（最大効率モータトルクＴＲＭＭＡＸ）に設定する電動機目標駆動力設定手段（ＥＣＵ２、ステップ１４〜１５）と、内燃機関３の目標駆動力を、駆動輪ＤＷに要求される要求駆動力（要求トルクＴＲＱ）および設定された電動機４の目標駆動力に基づいて、最適点から移動する目標駆動力移動手段（ＥＣＵ２、ステップ１６）と、移動された内燃機関３の目標駆動力が得られるように、内燃機関３の動作を制御する内燃機関制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１７）と、電動機４の目標駆動力を力行／回生によって補充／吸収するように、電動機４の動作を制御する電動機制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１８）と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、請求項１に係る発明のハイブリッド車両と同様、内燃機関の機関出力軸と第１変速機構の第１入力軸が第１クラッチによって互いに係合し、機関出力軸と第２変速機構の第２入力軸との係合が第２クラッチで解放されているときには、内燃機関の動力は、第１変速機構の複数の変速段のいずれか１つで変速された状態で、駆動輪に伝達される。また、出力軸と第１入力軸との係合が第１クラッチで解放され、出力軸と第２入力軸が第２クラッチによって互いに係合しているときには、内燃機関の動力は、第２変速機構の複数の変速段のいずれか１つで変速された状態で、駆動輪に伝達される。電動機の動力は、第１変速機構の複数の変速段のいずれか１つで変速された状態で、駆動輪に伝達される。
また、本発明によれば、ハイブリッド車両の速度および内燃機関の変速段から、内燃機関の目標駆動力が、内燃機関の燃料消費が最小になる最適点に設定される。さらに、ハイブリッド車両の速度および電動機の変速段から、電動機の目標駆動力が、電動機の効率が最大になる最適点に設定される。また、内燃機関の目標駆動力は、駆動輪に要求される要求駆動力および設定された電動機の目標駆動力に基づいて、最適点から移動される。そして、移動された内燃機関の目標駆動力が得られるように、内燃機関の動作が制御されるとともに、電動機の目標駆動力を力行／回生によって補充／吸収するように、電動機の動作が制御される。
以上のように、本発明によれば、電動機の目標駆動力を電動機の効率が最大になるように設定するとともに、内燃機関の目標駆動力を、要求駆動力および設定された電動機の目標駆動力に基づいて、最適点から移動する。したがって、内燃機関の燃料消費だけでなく、電動機の効率を反映させながら、内燃機関および電動機の目標駆動力を適切に配分することができる。その結果、内燃機関の燃料消費および電動機の損失を抑制しながら、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる。
【００１９】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、電動機４および蓄電器の少なくとも一方の温度（バッテリ温度ＴＢ）が、電動機４および蓄電器の少なくとも一方に対して設定された所定温度以上のときに、電動機４の出力が制限されることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、電動機および蓄電器の少なくとも一方の温度が、電動機および蓄電器の少なくとも一方に対して設定された所定温度以上のときに、すなわち、当該少なくとも一方が比較的高温状態にあるときに、電動機の出力が制限される。したがって、当該少なくとも一方の温度上昇を抑制することができる。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、蓄電器の充電状態（充電状態ＳＯＣ）が所定値以下のときに、電動機４による回生量を増大させるように電動機４の動作を制御することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、蓄電器の充電状態が所定値以下で、比較的小さいときに、電動機による回生量を増大させるように電動機の動作を制御するので、低下した蓄電器の充電状態を確実に回復させることができる。
【００２３】
請求項５に係る発明は、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、ハイブリッド車両Ｖには、ハイブリッド車両Ｖが走行している周辺の道路情報を表すデータを記憶するカーナビゲーションシステム６６が設けられており、カーナビゲーションシステム６６に記憶されたデータに基づき、ハイブリッド車両Ｖの走行状況を予測する予測手段（ＥＣＵ２）をさらに備え、予測されたハイブリッド車両Ｖ、Ｖ’の走行状況に応じて、変速段の選択を行うことを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、ハイブリッド車両の走行状況が、ハイブリッド車両が走行している周辺の道路情報を表すデータに基づき、予測手段によって予測されるとともに、予測されたハイブリッド車両の走行状況に応じて、変速段の選択が行われる。これにより、ハイブリッド車両の走行状況に適した変速段をあらかじめ選択することができる。
【００３１】
また、前記目的を達成するために、請求項６に係る発明は、内燃機関３と、発電可能な電動機４と、電動機４との間で電力の授受が可能な蓄電器（実施形態における（以下、本項において同じ）バッテリ５２）と、内燃機関３の機関出力軸（クランク軸３ａ）および電動機４からの動力を第１入力軸１３で受け取り、複数の変速段のいずれか１つで変速した状態で駆動輪ＤＷに伝達可能な第１変速機構１１と、機関出力軸からの動力を第２入力軸３２で受け取り、複数の変速段のいずれか１つで変速した状態で駆動輪ＤＷに伝達可能な第２変速機構３１と、機関出力軸と第１変速機構１１との間を係合可能な第１クラッチＣ１と、機関出力軸と第２変速機構３１との間を係合可能な第２クラッチＣ２とを有するハイブリッド車両の制御方法において、ハイブリッド車両Ｖの速度（車速ＶＰ）および内燃機関３の変速段から、内燃機関３の目標駆動力（目標トルクＴＲＥＣＭＤ）を内燃機関３の燃料消費率が最小になる最適点（ＢＳＦＣボトムトルク）に設定し（図７のステップ１３）、ハイブリッド車両Ｖの速度および電動機４の変速段から、電動機４の目標駆動力（目標トルクＴＲＭＣＭＤ）を電動機４の効率が最大になる最適点（最大効率モータトルクＴＲＭＭＡＸ）に設定し（ステップ１４〜１５）、内燃機関３の目標駆動力を、駆動輪ＤＷに要求される要求駆動力（要求トルクＴＲＱ）および設定された電動機４の目標駆動力に基づいて、最適点から移動し（ステップ１６）、移動された内燃機関３の目標駆動力が得られるように、内燃機関３の動作を制御し（ステップ１７）、電動機４の目標駆動力を力行／回生によって補充／吸収するように、電動機４の動作を制御する（ステップ１８）ことを特徴とする。
【００３２】
本発明によれば、前述した請求項２に係る発明と同様の作用を得ることができる。すなわち、内燃機関の燃料消費だけでなく、電動機の効率を反映させながら、内燃機関および電動機の目標駆動力を適切に配分でき、それにより、内燃機関の燃料消費および電動機の損失を抑制しながら、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態による制御装置を適用したハイブリッド車両を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態による制御装置のＥＣＵなどを示すブロック図である。
【図３】第１実施形態による内燃機関および電動機の制御処理を示すフローチャートである。
【図４】燃料消費率マップの一例である。
【図５】最大効率エンジントルクの算出手法を説明するための図である。
【図６】モータ側効率マップの一例である。
【図７】第２実施形態による内燃機関および電動機の制御処理を示すフローチャートである。
【図８】モータ効率マップの一例である。
【図９】本発明による制御装置を適用した、図１とは異なるハイブリッド車両を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は、この実施形態により限定されるものではない。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが、含まれる。図１に示すハイブリッド車両Ｖは、一対の駆動輪ＤＷ（一方のみ図示）および一対の従動輪（図示せず）などから成る四輪車両であり、動力源としての内燃機関（以下「エンジン」という）３および発電可能な電動機（以下「モータ」という）４を備えている。エンジン３は、複数の気筒を有するガソリンエンジンであり、クランク軸３ａを有している。エンジン３の燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期などは、図２に示す制御装置１のＥＣＵ２によって制御される。
【００３５】
モータ４は、いわゆるモータジェネレータである、一般的な１ロータタイプのブラシレスＤＣモータであり、固定されたステータ４ａと、回転自在のロータ４ｂを有している。このステータ４ａは、回転磁界を発生させるためのものであり、鉄心や三相コイルで構成されている。また、ステータ４ａは、ハイブリッド車両Ｖに固定されたケーシングＣＡに取り付けられるとともに、パワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）５１を介して、充電および放電可能なバッテリ５２に電気的に接続されている。このＰＤＵ５１は、インバータなどの電気回路によって構成されており、ＥＣＵ２に電気的に接続されている（図２参照）。上記のロータ４ｂは、磁石などで構成されており、ステータ４ａに対向するように配置されている。
【００３６】
以上の構成のモータ４では、ＥＣＵ２によるＰＤＵ５１の制御によって、バッテリ５２からＰＤＵ５１を介してステータ４ａに電力が供給されると、回転磁界が発生し、それに伴い、この電力が動力に変換され、ロータ４ｂが回転する。この場合、ステータ４ａに供給される電力が制御されることによって、ロータ４ｂの動力が制御される。
【００３７】
また、ステータ４ａへの電力供給を停止した状態で、動力の入力によりロータ４ｂが回転しているときに、ＥＣＵ２によるＰＤＵ５１の制御によって、回転磁界が発生し、それに伴い、ロータ４ｂに入力された動力が電力に変換され、発電が行われる。この場合、ステータ４ａで発電される電力が制御されることによって、ロータ４ｂに伝達される動力が制御される。
【００３８】
さらに、ハイブリッド車両Ｖは、エンジン３およびモータ４の動力を車両の駆動輪ＤＷに伝達するための駆動力伝達装置を備えており、この駆動力伝達装置は、第１変速機構１１および第２変速機構３１などから成るデュアルクラッチトランスミッションを有している。
【００３９】
第１変速機構１１は、入力された動力を、１速段、３速段、５速段および７速段のうちの１つにより変速して駆動輪ＤＷに伝達するものである。これらの１速段〜７速段の変速比は、その段数が大きいほど、より高速側に設定されている。具体的には、第１変速機構１１は、エンジン３のクランク軸３ａと同軸状に配置された第１クラッチＣ１、遊星歯車装置１２、第１入力軸１３、３速ギヤ１４、５速ギヤ１５、および７速ギヤ１６を有している。
【００４０】
第１クラッチＣ１は、乾式多板クラッチであり、クランク軸３ａに一体に取り付けられたアウターＣ１ａと、第１入力軸１３の一端部に一体に取り付けられたインナーＣ１ｂなどで構成されている。第１クラッチＣ１は、ＥＣＵ２によって制御され、締結状態では、クランク軸３ａに第１入力軸１３を係合させる一方、解放状態ではこの係合を解除し、両者１３、３ａの間を遮断する。
【００４１】
遊星歯車装置１２は、シングルプラネタリ式のものであり、サンギヤ１２ａと、このサンギヤ１２ａの外周に回転自在に設けられた、サンギヤ１２ａよりも歯数の多いリングギヤ１２ｂと、両ギヤ１２ａ、１２ｂに噛み合う複数（例えば３つ）のプラネタリギヤ１２ｃ（２つのみ図示）と、プラネタリギヤ１２ｃを回転自在に支持する回転自在のキャリア１２ｄとを有している。
【００４２】
サンギヤ１２ａは、第１入力軸１３の他端部に一体に取り付けられている。第１入力軸１３の他端部にはさらに、前述したモータ４のロータ４ｂが一体に取り付けられており、第１入力軸１３は、軸受け（図示せず）に回転自在に支持されている。以上の構成により、第１入力軸１３、サンギヤ１２ａおよびロータ４ｂは、互いに一体に回転する。
【００４３】
また、リングギヤ１２ｂには、ロック機構ＢＲが設けられている。このロック機構ＢＲは、電磁式のものであり、ＥＣＵ２によりＯＮ／ＯＦＦされ、ＯＮ状態のときに、リングギヤ１２ｂを回転不能に保持するとともに、ＯＦＦ状態のときに、リングギヤ１２ｂの回転を許容する。なお、ロック機構ＢＲとして、シンクロクラッチを用いてもよい。
【００４４】
キャリア１２ｄは、中空の回転軸１７に一体に取り付けられている。回転軸１７は、第１入力軸１３の外側に相対的に回転自在に配置されるとともに、軸受け（図示せず）に回転自在に支持されている。
【００４５】
３速ギヤ１４は、回転軸１７に一体に取り付けられており、回転軸１７およびキャリア１２ｄと一体に回転自在である。また、５速ギヤ１５および７速ギヤ１６は、第１入力軸１３に回転自在に設けられている。さらに、これらの３速ギヤ１４、７速ギヤ１６、および５速ギヤ１５は、遊星歯車装置１２と第１クラッチＣ１の間に、この順で並んでいる。
【００４６】
また、第１入力軸１３には、第１シンクロクラッチＳ１および第２シンクロクラッチＳ２が設けられている。第１シンクロクラッチＳ１は、スリーブＳ１ａ、シフトフォークおよびアクチュエータ（いずれも図示せず）を有している。第１シンクロクラッチＳ１は、ＥＣＵ２による制御により、スリーブＳ１ａを第１入力軸１３の軸線方向に移動させることによって、３速ギヤ１４または７速ギヤ１６を、第１入力軸１３に選択的に係合させる。
【００４７】
第２シンクロクラッチＳ２は、第１シンクロクラッチＳ１と同様に構成されており、ＥＣＵ２による制御により、スリーブＳ２ａを第１入力軸１３の軸線方向に移動させることによって、５速ギヤ１５を第１入力軸１３に係合させる。
【００４８】
また、３速ギヤ１４、５速ギヤ１５、および７速ギヤ１６には、第１受動ギヤ１８、第２受動ギヤ１９および第３受動ギヤ２０がそれぞれ噛み合っており、これらの第１〜第３受動ギヤ１８〜２０は、出力軸２１に一体に取り付けられている。出力軸２１は、軸受け（図示せず）に回転自在に支持されており、第１入力軸１３と平行に配置されている。また、出力軸２１には、ギヤ２１ａが一体に取り付けられており、このギヤ２１ａは、差動装置を有するファイナルギヤＦＧのギヤに噛み合っている。出力軸２１は、これらのギヤ２１ａやファイナルギヤＦＧを介して、駆動輪ＤＷに連結されている。
【００４９】
以上の構成の第１変速機構１１では、遊星歯車装置１２、３速ギヤ１４および第１受動ギヤ１８によって１速段および３速段のギヤ段が構成され、５速ギヤ１５および第２受動ギヤ１９によって５速段のギヤ段が、７速ギヤ１６および第３受動ギヤ２０によって７速段のギヤ段が、それぞれ構成されている。また、第１入力軸１３に入力された動力は、これらの１速段、３速段、５速段および７速段のうちの１つによって変速され、出力軸２１、ギヤ２１ａおよびファイナルギヤＦＧを介して駆動輪ＤＷに伝達される。
【００５０】
前述した第２変速機構３１は、入力された動力を、２速段、４速段および６速段のうちの１つにより変速して駆動輪ＤＷに伝達するものである。これらの２速段〜６速段の変速比は、その段数が大きいほど、より高速側に設定されている。具体的には、第２変速機構３１は、第２クラッチＣ２、第２入力軸３２、第２入力中間軸３３、２速ギヤ３４、４速ギヤ３５、および６速ギヤ３６を有しており、第２クラッチＣ２および第２入力軸３２は、クランク軸３ａと同軸状に配置されている。
【００５１】
第２クラッチＣ２は、第１クラッチＣ１と同様、乾式多板クラッチであり、クランク軸３ａに一体に取り付けられたアウターＣ２ａと、第２入力軸３２の一端部に一体に取り付けられたインナーＣ２ｂで構成されている。第２クラッチＣ２は、ＥＣＵ２によって制御され、締結状態では、クランク軸３ａに第２入力軸３２を係合させる一方、解放状態ではこの係合を解除し、両者３２と３ａとの間を遮断する。
【００５２】
第２入力軸３２は、中空状に形成され、第１入力軸１３の外側に相対的に回転自在に配置されるとともに、軸受け（図示せず）に回転自在に支持されている。また、第２入力軸３２の他端部には、ギヤ３２ａが一体に取り付けられている。
【００５３】
第２入力中間軸３３は、軸受け（図示せず）に回転自在に支持されており、第２入力軸３２および前述した出力軸２１と平行に配置されている。第２入力中間軸３３には、ギヤ３３ａが一体に取り付けられており、ギヤ３３ａには、アイドラギヤ３７が噛み合っている。アイドラギヤ３７は、第２入力軸３２のギヤ３２ａに噛み合っている。なお、図１では、図示の便宜上、アイドラギヤ３７は、ギヤ３２ａから離れた位置に描かれている。第２入力中間軸３３は、これらのギヤ３３ａ、アイドラギヤ３７およびギヤ３２ａを介して、第２入力軸３２に連結されている。
【００５４】
２速ギヤ３４、６速ギヤ３６、および４速ギヤ３５は、第２入力中間軸３３に回転自在に設けられ、この順で並んでおり、前述した第１受動ギヤ１８、第３受動ギヤ２０および第２受動ギヤ１９にそれぞれ噛み合っている。さらに、第２入力中間軸３３には、第３シンクロクラッチＳ３および第４シンクロクラッチＳ４が設けられている。両シンクロクラッチＳ３およびＳ４は、第１シンクロクラッチＳ１と同様に構成されている。
【００５５】
第３シンクロクラッチＳ３は、ＥＣＵ２による制御により、そのスリーブＳ３ａを第２入力中間軸３３の軸線方向に移動させることによって、２速ギヤ３４または６速ギヤ３６を、第２入力中間軸３３に選択的に係合させる。第４シンクロクラッチＳ４は、ＥＣＵ２による制御により、そのスリーブＳ４ａを第２入力中間軸３３の軸線方向に移動させることによって、４速ギヤ３５を第２入力中間軸３３に係合させる。
【００５６】
以上の構成の第２変速機構３１では、２速ギヤ３４および第１受動ギヤ１８によって２速段のギヤ段が構成され、４速ギヤ３５および第２受動ギヤ１９によって４速段のギヤ段が、６速ギヤ３６および第３受動ギヤ２０によって６速段のギヤ段が、それぞれ構成されている。また、第２入力軸３２に入力された動力は、ギヤ３２ａ、アイドラギヤ３７およびギヤ３３ａを介して第２入力中間軸３３に伝達され、第２入力中間軸３３に伝達された動力は、これらの２速段、４速段および６速段のうちの１つによって変速され、出力軸２１、ギヤ２１ａおよびファイナルギヤＦＧを介して駆動輪ＤＷに伝達される。
【００５７】
以上のように、第１および第２変速機構１１、３１では、変速された動力を駆動輪ＤＷに伝達するための出力軸２１が共用化されている。
【００５８】
また、駆動力伝達装置には、リバース機構４１が設けられており、リバース機構４１は、リバース軸４２と、リバースギヤ４３と、スリーブＳ５ａを有する第５シンクロクラッチＳ５を備えている。ハイブリッド車両Ｖを後進させる場合には、ＥＣＵ２による制御により、スリーブＳ５ａをリバース軸４２の軸線方向に移動させることによって、リバースギヤ４３をリバース軸４２に係合させる。
【００５９】
さらに、図２に示すように、ＥＣＵ２には、モータ回転数センサ６０から、モータ４の回転数（以下「モータ回転数」という）ＮＭＯＴを表す検出信号が入力される。また、ＥＣＵ２には、クランク角センサ６１からＣＲＫ信号が入力される。このＣＲＫ信号は、エンジン３のクランク軸３ａの回転に伴い、所定のクランク角ごとに出力されるパルス信号である。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン回転数ＮＥを算出する。また、ＥＣＵ２には、電流電圧センサ６２から、バッテリ５２に入出力される電流・電圧値を表す検出信号が、入力される。ＥＣＵ２は、この検出信号に基づいて、バッテリ５２の充電状態ＳＯＣを算出する。
【００６０】
さらに、ＥＣＵ２には、バッテリ温度センサ６３から、バッテリ５２の温度（以下「バッテリ温度」という）ＴＢを表す検出信号が入力される。また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ６４からハイブリッド車両Ｖのアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量であるアクセル開度ＡＰを表す検出信号が、車速センサ６５から車速ＶＰを表す検出信号が、入力される。また、ＥＣＵ２には、カーナビゲーションシステム６６に記憶された、ハイブリッド車両Ｖが走行している周辺の道路情報を表すデータが適宜、入力される。
【００６１】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されており、上述した各種のセンサ６０〜６５からの検出信号や、カーナビゲーションシステム６６からのデータに応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両Ｖの動作を制御する。なお、実施形態では、ＥＣＵ２が、目標駆動力設定手段、目標駆動力移動手段、内燃機関制御手段、電動機制御手段、予測手段、内燃機関目標駆動力設定手段、および電動機目標駆動力設定手段に相当する。
【００６２】
以上の構成のハイブリッド車両Ｖの走行モードには、ＥＮＧ走行モード、ＥＶ走行モード、アシスト走行モード、充電走行モード、減速回生モードおよびＥＮＧ始動モードが含まれる。各走行モードにおけるハイブリッド車両Ｖの動作は、ＥＣＵ２によって制御される。以下、これらの走行モードについて順に説明する。
【００６３】
［ＥＮＧ走行モード］
ＥＮＧ走行モードは、エンジン３のみを動力源として用いる走行モードである。ＥＮＧ走行モードでは、エンジン３の燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期を制御することによって、エンジン３の動力（以下「エンジン動力」という）が制御される。また、エンジン動力は、第１または第２変速機構１１、３１により変速され、駆動輪ＤＷに伝達される。
【００６４】
まず、第１変速機構１１により１速段、３速段、５速段および７速段のうちの１つでエンジン動力を変速する場合の動作について、順に説明する。この場合、上記のいずれの変速段においても、第１クラッチＣ１を締結状態に制御することによって、第１入力軸１３をクランク軸３ａに係合させるとともに、第２クラッチＣ２を解放状態に制御することによって、クランク軸３ａへの第２入力軸３３の係合を解除する。また、第５シンクロクラッチＳ５の制御によって、リバース軸４２に対するリバースギヤ４３の係合を解除する。
【００６５】
１速段の場合には、ロック機構ＢＲをＯＮ状態に制御することによって、リングギヤ１２ｂを回転不能に保持するとともに、第１および第２シンクロクラッチＳ１、Ｓ２によって、第１入力軸１３に対する３速ギヤ１４、５速ギヤ１５および７速ギヤ１６の係合を解除する。
【００６６】
以上により、エンジン動力は、第１クラッチＣ１、第１入力軸１３、サンギヤ１２ａ、プラネタリギヤ１２ｃ、キャリア１２ｄ、回転軸１７、３速ギヤ１４および第１受動ギヤ１８を介して、出力軸２１に伝達され、さらにギヤ２１ａおよびファイナルギヤＦＧを介して、駆動輪ＤＷに伝達される。その際、上記のようにリングギヤ１２ｂが回転不能に保持されているため、第１入力軸１３に伝達されたエンジン動力は、サンギヤ１２ａとリングギヤ１２ｂとの歯数比に応じた変速比で減速された後、キャリア１２ｄに伝達され、さらに、３速ギヤ１４と第１受動ギヤ１８との歯数比に応じた変速比で減速された後、出力軸２１に伝達される。その結果、エンジン動力は、上記の２つの変速比によって定まる１速段の変速比で変速され、駆動輪ＤＷに伝達される。
【００６７】
３速段の場合には、ロック機構ＢＲをＯＦＦ状態に制御することによって、リングギヤ１２ｂの回転を許容するとともに、第１および第２シンクロクラッチＳ１、Ｓ２の制御によって、３速ギヤ１４のみを第１入力軸１３に係合させる。
【００６８】
以上により、エンジン動力は、第１入力軸１３から３速ギヤ１４および第１受動ギヤ１８を介して、出力軸２１に伝達される。この場合、上記のように３速ギヤ１４が第１入力軸１３に係合しているため、サンギヤ１２ａ、キャリア１２ｄおよびリングギヤ１２ｂは一体に空転する。このため、３速段の場合には、１速段の場合と異なり、エンジン動力は、遊星歯車装置１２で減速されることなく、３速ギヤ１４と第１受動ギヤ１８との歯数比によって定まる３速段の変速比で変速され、駆動輪ＤＷに伝達される。
【００６９】
以下、同様に、５速段の場合には、第１および第２シンクロクラッチＳ１、Ｓ２の制御によって、５速ギヤ１５のみを第１入力軸１３に係合させる。これにより、エンジン動力は、第１入力軸１３から５速ギヤ１５および第２受動ギヤ１９を介して、出力軸２１に伝達され、両ギヤ１５、１９の歯数比によって定まる５速段の変速比で変速される。
【００７０】
７速段の場合には、第１および第２シンクロクラッチＳ１、Ｓ２の制御によって、７速ギヤ１６のみを第１入力軸１３に係合させる。これにより、エンジン動力は、第１入力軸１３から７速ギヤ１６および第３受動ギヤ２０を介して、出力軸２１に伝達され、両ギヤ１６、２０の歯数比によって定まる７速段の変速比で変速される。
【００７１】
次に、エンジン動力を第２変速機構３１により２速段、４速段および６速段のうちの１つで変速する場合の動作について、順に説明する。この場合、これらのいずれの変速段においても、第１クラッチＣ１を解放状態に制御することによって、クランク軸３ａへの第１入力軸１３の係合を解除するとともに、第２クラッチＣ２を締結状態に制御することによって、第２入力軸３２をクランク軸３ａに係合させる。また、第５シンクロクラッチＳ５の制御によって、リバース軸４２に対するリバースギヤ４３の係合を解除する。
【００７２】
２速段の場合には、第３および第４シンクロクラッチＳ３、Ｓ４の制御によって、２速ギヤ３４のみを第２入力中間軸３３に係合させる。これにより、エンジン動力は、第２クラッチＣ２、第２入力軸３２、ギヤ３２ａ、アイドラギヤ３７、ギヤ３３ａ、第２入力中間軸３３、２速ギヤ３４および第１受動ギヤ１８を介して、出力軸２１に伝達され、さらにギヤ２１ａおよびファイナルギヤＦＧを介して、駆動輪ＤＷに伝達される。その際、エンジン動力は、２速ギヤ３４と第１受動ギヤ１８との歯数比によって定まる２速段の変速比で変速され、駆動輪ＤＷに伝達される。
【００７３】
以下、同様に、４速段の場合には、第３および第４シンクロクラッチＳ３、Ｓ４の制御によって、４速ギヤ３５のみを第２入力中間軸３３に係合させる。これにより、エンジン動力は、第２入力中間軸３３から４速ギヤ３５および第２受動ギヤ１９を介して、出力軸２１に伝達され、両ギヤ３５、１９の歯数比によって定まる４速段の変速比で変速される。
【００７４】
６速段の場合には、第３および第４シンクロクラッチＳ３、Ｓ４の制御によって、６速ギヤ３６のみを第２入力中間軸３３に係合させる。これにより、エンジン動力は、第２入力中間軸３３から６速ギヤ３６および第３受動ギヤ２０を介して、出力軸２１に伝達され、両ギヤ３６、２０の歯数比によって定まる６速段の変速比で変速される。
【００７５】
［ＥＶ走行モード］
ＥＶ走行モードは、モータ４のみを動力源として用いる走行モードである。ＥＶ走行モードでは、バッテリ５１からモータ４に供給される電力を制御することによって、モータ４の動力（以下「モータ動力」という）が制御される。また、モータ動力が、第１変速機構１１により１速段、３速段、５速段および７速段のうちの１つで変速され、駆動輪ＤＷに伝達される。この場合、これらのいずれの変速段においても、第１および第２クラッチＣ１、Ｃ２を解放状態に制御することによって、クランク軸３ａに対する第１および第２入力軸１３、３２の係合を解除する。これにより、モータ４および駆動輪ＤＷとエンジン３との間が遮断されるので、モータ動力がエンジン３に無駄に伝達されることがない。また、第５シンクロクラッチＳ５の制御によって、リバース軸４２に対するリバースギヤ４３の係合を解除する。
【００７６】
１速段の場合には、ＥＮＧ走行モードの場合と同様、ロック機構ＢＲをＯＮ状態に制御することによって、リングギヤ１２ｂを回転不能に保持するとともに、第１および第２シンクロクラッチＳ１、Ｓ２の制御によって、第１入力軸１３に対する３速ギヤ１４、５速ギヤ１５および７速ギヤ１６の係合を解除する。
【００７７】
以上により、モータ動力は、第１入力軸、サンギヤ１２ａ、プラネタリギヤ１２ｃ、キャリア１２ｄ、回転軸１７、３速ギヤ１４および第１受動ギヤ１８を介して、出力軸２１に伝達される。その結果、モータ動力は、ＥＮＧ走行モードの場合と同様、１速段の変速比で変速され、駆動輪ＤＷに伝達される。
【００７８】
３速段の場合には、ＥＮＧ走行モードの場合と同様、ロック機構ＢＲをＯＦＦ状態に制御することによって、リングギヤ１２ｂの回転を許容するとともに、第１および第２シンクロクラッチＳ１、Ｓ２の制御によって、３速ギヤ１４のみを第１入力軸１３に係合させる。これにより、モータ動力は、第１入力軸１３から、３速ギヤ１４および第１ギヤ１８を介して、出力軸２１に伝達される。その結果、モータ動力は、ＥＮＧ走行モードの場合と同様、３速段の変速比で変速され、駆動輪ＤＷに伝達される。
【００７９】
５速段または７速段の場合には、ＥＮＧ走行モードの場合と同様にして、ロック機構ＢＲ、第１および第２シンクロクラッチＳ１、Ｓ２を制御する。これにより、モータ動力は、５速段または７速段の変速比で変速され、駆動輪ＤＷに伝達されるなお、ＥＶ走行モード中、第１変速機構１１の変速段は、モータ４の高い駆動効率が得られるように、設定される。
【００８０】
［アシスト走行モード］
アシスト走行モードは、エンジン３をモータ４でアシストする走行モードである。アシスト走行モードでは、基本的に、エンジン３の良好な燃費が得られるように、エンジン３のトルク（以下「エンジントルク」という）を制御する。また、運転者から駆動輪ＤＷに要求されるトルク（以下「要求トルク」という）ＴＲＱに対するエンジントルクの不足分が、モータ４のトルク（以下「モータトルク」という）によって補われる。要求トルクＴＲＱは、検出されたアクセル開度ＡＰに応じて算出される。
【００８１】
アシスト走行モード中、エンジン動力を第１変速機構１１によって変速しているとき（奇数段のとき）には、モータ動力の変速比は、第１変速機構１１で設定されている変速段の変速比と同じになる。一方、エンジン動力を第２変速機構３１によって変速しているとき（偶数段のとき）には、モータ動力の変速比として、第１変速機構１１の１速段、３速段、５速段または７速段のいずれかの変速比を選択することが可能である。
【００８２】
［充電走行モード］
充電走行モードは、エンジン動力の一部をモータ４で電力に変換し、発電を行うとともに、発電した電力をバッテリ５２に充電する走行モードである。充電走行モードでは、基本的に、エンジン３の良好な燃費が得られるように、エンジントルクを制御する。また、要求トルクＴＲＱに対するエンジントルクの余剰分を用いて、モータ４で発電が行われ、発電した電力がバッテリ５２に充電される（回生）。
【００８３】
アシスト走行モードの場合と同様、充電走行モード中、エンジン動力を第１変速機構１１によって変速しているとき（奇数段のとき）には、モータ動力の変速比は、第１変速機構１１の変速段の変速比と同じになる。また、エンジン動力を第２変速機構１２によって変速しているとき（偶数段のとき）には、モータ動力の変速比として、第１変速機構１１の１速段、３速段、５速段または７速段のいずれかの変速比を選択することが可能である。
【００８４】
前述したＥＮＧ走行モード、アシスト走行モードまたは充電走行モードの選択は、次のようにして行われる。ＥＮＧ走行モードでは、エンジントルクは、ＢＳＦＣボトムトルクになるように制御される。図４は、エンジン回転数ＮＥおよびエンジン要求トルクＴＲＥに対して、エンジン３の燃料消費率を規定した燃料消費率マップである。同図に示すように、ＢＳＦＣボトムトルクは、エンジン３の変速段と車速ＶＰによって定まるエンジン回転数ＮＥに対して、エンジン３の最小の燃料消費率が得られるトルクである。
【００８５】
このため、走行モードの選択は、基本的には、ＢＳＦＣボトムトルクと要求トルクＴＲＱとの大小関係に応じて行われ、両者がほぼ一致しているときには、ＥＮＧ走行モードが選択される。また、ＢＳＦＣボトムトルクが要求トルクＴＲＱよりも小さいときには、エンジントルクの不足分を補うために、アシスト走行モードが選択され、ＢＳＦＣボトムトルクが要求トルクＴＲＱがよりも大きいときには、エンジントルクの余剰分を回生するために、充電走行モードが選択される。
【００８６】
次に、図３を参照しながら、本発明の第１実施形態によるエンジン３およびモータ４の制御処理について説明する。本処理は、走行モードとしてアシスト走行モードまたは充電走行モードが選択されているときに、ＥＣＵ２により、所定時間ごとに実行される。
【００８７】
本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、アクセル開度ＡＰに応じて要求トルクＴＲＱを算出する。次に、エンジン回転数ＮＥに応じ、図４の燃料消費率マップを検索することによって、ＢＳＦＣボトムトルクを算出する（ステップ２）。次いで、エンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤを、算出されたＢＳＦＣボトムトルク（最適点）に設定する（ステップ３）。
【００８８】
次に、選択された走行モード、車速ＶＰ、エンジン３の変速段、および算出されたＢＳＦＣボトムトルクなどに応じて、エンジン３の効率、モータ４の効率、第１および第２変速機１１、３１の効率、およびバッテリ５２の効率をそれぞれ算出する（ステップ４）。次に、算出されたこれらの効率を用い、所定の式によって、ハイブリッド車両Ｖの総合効率ＴＥを算出する（ステップ５）。
【００８９】
この総合効率ＴＥは、ハイブリッド車両Ｖにおけるエネルギ源としての燃料が、最終的にハイブリッド車両Ｖの走行エネルギに変換されるまでの総合的な効率に相当する。なお、充電走行モードのときには、総合効率ＴＥを算出する際の要素として、ＥＶ予測効率が加えられる。このＥＶ予測効率は、充電走行モードにおいて充電された電力を将来のアシスト走行モードなどにおいて使用するときのモータ４の駆動効率、バッテリ５２の放電効率と、第１および第２変速機構１１、３１の動力伝達効率を互いに乗算した予測値である。
【００９０】
次に、総合効率ＴＥが最大になる最大効率エンジントルクＴＲＥＭＡＸを算出する（ステップ６）。その算出は、例えば次のようにして行われる。まず、図５に示すように、エンジントルクをＢＳＦＣボトムトルクから上下方向にずらしながら、他の条件が同じであるときの複数の総合効率ＴＥを、上述したようにしてそれぞれ算出する。そして、算出された複数の総合効率ＴＥの変化状態から、例えば勾配法を用いて、総合効率ＴＥのピーク位置を求め、さらにこのピーク位置に相当するエンジントルクを、最大効率エンジントルクＴＲＥＭＡＸとして求める。
【００９１】
次に、エンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤを、算出された最大効率エンジントルクＴＲＥＭＡＸに設定し（ステップ７）、ＢＳＦＣボトムトルクから移動する。次に、ステップ１で算出された要求トルクＴＲＱとエンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤとの差分を、モータ４の目標トルクＴＲＭＣＭＤとして設定する（ステップ８）。
【００９２】
次いで、ステップ７で設定されたエンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤが得られるように、エンジン３の動作を制御する（ステップ９）。また、モータ４の目標トルクＴＲＭＣＭＤに基づき、モータ４の動作を制御し（ステップ１０）、本処理を終了する。この場合、アシスト走行モードのときには、要求トルクＴＲＱに対するエンジントルクの不足分を吸収するように、モータ４による力行が行われ、充電走行モードのときには、要求トルクＴＲＱに対するエンジントルクの余剰分を吸収するように、モータ４による回生が行われる。
【００９３】
なお、上述したモータ４の動作を制御する場合において、エンジン動力が第２変速機構３１によって変速されているときには、車速ＶＰおよび要求トルクＴＲＱに応じ、図６に示すモータ側効率マップを検索することによって、モータ動力の変速段を選択する。このモータ側効率は、アシスト走行モードにおいてモータ４により力行を行う場合には、バッテリ５２の放電効率、モータ４の駆動効率および第１変速機構１１の動力伝達効率を含み、充電走行モードにおいてモータ４により回生を行う場合には、第１変速機構１１の動力伝達効率、モータ４の発電効率およびバッテリ５２の充電効率を含む。図６の上側がアシスト走行モード（力行）の領域、下側が充電走行モード（回生）の領域である。
【００９４】
このモータ側効率マップは、次のようにして設定される。まず、第１変速機構１１の変速段ごとに、車速ＶＰおよび要求トルクＴＲＱに対してモータ側効率を規定した基本マップ（図示せず）をそれぞれ作成する。次に、これらの基本マップをすべて重ね合わせ、それらのうち、最大のモータ側効率を示す部分を残すとともに、変速段間を境界線で区分することによって、モータ側効率マップが設定される。
【００９５】
したがって、このモータ側効率マップを検索し、車速ＶＰと要求トルクＴＲＱとの組み合わせに相当する変速段を求めることによって、第１変速機構１１の変速段のうち、モータ動力の変速段として、最も高いモータ側効率が得られる変速段を選択することができる。
【００９６】
また、ＥＣＵ２は、検出されたバッテリ５２の充電状態ＳＯＣが所定値以下のときには、充電状態ＳＯＣを回復させるために、充電走行モードにおいて、モータ４による回生量を増大させるようにモータ４の動作を制御する。この場合、回生量の増大分を補うように、エンジントルクを増大させる。
【００９７】
さらに、アシスト走行モード中、検出されたバッテリ温度ＴＢが所定温度以上になったときには、モータ４の出力を制限し、モータ４によるエンジン３のアシストを制限する。この場合、アシストの制限分を補うように、エンジントルクを増大させる。
【００９８】
また、ＥＣＵ２は、前述したカーナビゲーションシステム６６から入力された、ハイブリッド車両Ｖが走行している周辺の道路情報に基づいて、ハイブリッド車両Ｖの走行状況を予測する。そして、予測されたハイブリッド車両Ｖの走行状況に応じて、変速段の選択を行う。
【００９９】
以上のように、本実施形態によれば、車速ＶＰおよびエンジン動力の変速段に応じてＢＳＦＣボトムトルクを算出する（図３のステップ２）とともに、エンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤをＢＳＦＣボトムトルクに設定する（ステップ３）。また、ハイブリッド車両の総合効率ＴＥが最大になる最大効率エンジントルクＴＲＥＭＡＸを算出し、エンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤを、ＢＳＦＣボトムトルクから、最大効率エンジントルクＴＲＥＭＡＸに移動する（ステップ７）。
【０１００】
そして、移動された目標トルクＴＲＥＣＭＤが得られるように、エンジン３の動作を制御するとともに、要求トルクＴＲＱと移動されたエンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤとの差分（＝モータ４の目標トルクＴＲＭＣＭＤ）を、モータ４による力行または回生によって補充または吸収するように、モータ４の動作を制御する。このように、エンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤおよびモータ４の目標トルクＴＲＭＣＭＤを適切に配分することにより、エンジン３の燃料消費率を抑制しながら、ハイブリッド車両Ｖ全体としての効率を最大に制御でき、ハイブリッド車両Ｖの燃費を最大限、向上させることができる。
【０１０１】
また、第１および第２変速機構１１、３１の動力伝達効率が互いに異なる場合においても、そのような動力伝達効率の相違がハイブリッド車両Ｖの総合効率ＴＥに反映されるので、上述した効果を有効に得ることができる。
【０１０２】
さらに、ハイブリッド車両Ｖの総合効率ＴＥを算出する際の効率として、エンジン３、第１および第２変速機構１１、３１、モータ４およびバッテリ５２の各効率を含むので、これらの構成要素における損失を反映させながら、総合効率ＴＥを精度良く算出でき、それに応じて、内燃機関の目標駆動力の移動を適切に行えることで、ハイブリッド車両の燃費をさらに向上させることができる。
【０１０３】
また、アシスト走行モードまたは充電走行モードにおいてモータ４の動作を制御する場合、エンジン動力が第２変速機構３１によって変速されているときには、図６のモータ側効率マップを検索することにより、第１変速機構１１の変速段のうち、モータ動力の変速段として、最も高いモータ側効率が得られる変速段を選択する。したがって、モータ側効率が最も高い状態で、モータ４による力行または回生をより効率良く行うことができる。
【０１０４】
さらに、バッテリ５２の充電状態ＳＯＣが所定値以下のときに、充電走行モードにおいて、モータ４による回生量を増大させるようにモータ４の動作を制御するので、低下したバッテリ５２の充電状態ＳＯＣを確実に回復させることができる。また、バッテリ温度ＴＢが所定温度以上のときに、モータ４の出力を制限するので、バッテリ温度ＴＢの上昇を抑制することができる。
【０１０５】
さらに、カーナビゲーションシステム６６からのデータに基づいて、ハイブリッド車両Ｖの走行状況を予測し、その結果に応じて変速段を選択するので、予測されるハイブリッド車両の走行状況に適した変速段をあらかじめ選択することができる。例えば、ハイブリッド車両Ｖが下り坂を走行すると予測されるときには、モータ４の高い発電効率が得られるような変速段を選択し、上り坂を走行すると予測されるときには、より大きなトルクを出力することが可能な低速側の変速段を選択することができる。
【０１０６】
次に、図７を参照しながら、本発明の第２実施形態によるエンジン３およびモータ４の制御処理について説明する。本処理は、図３の制御処理と同様、走行モードとして、アシスト走行モードまたは充電走行モードが選択されているときに、ＥＣＵ２により、所定時間ごとに実行される。
【０１０７】
本処理ではまず、図３のステップ１〜３と同様にして、ステップ１１〜１３を実行し、要求トルクＴＲＱおよびＢＳＦＣボトムトルクを算出するとともに、エンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤをＢＳＦＣボトムトルク（最適点）に設定する。
【０１０８】
次に、検出されたモータ回転数ＮＭＯＴに応じ、図８に示すモータ効率マップを検索することによって、最大効率モータトルクＴＲＭＭＡＸを算出する（ステップ１４）。このモータ効率マップは、モータ回転数ＮＭＯＴおよびモータ要求トルクＴＲＥに対して、モータ４の効率を規定したものである。また、最大効率モータトルクＴＲＭＭＡＸは、モータ回転数ＮＭＯＴに対し、モータ４の最大効率が得られるトルク（最適点）であり、エンジン３におけるＢＳＦＣボトムトルクに対応する。モータ効率マップの上側がアシスト走行モード（力行）の領域、下側が充電走行モード（回生）の領域である。
【０１０９】
次いで、モータ４の目標トルクＴＲＭＣＭＤを、算出された最大効率モータトルクＴＲＭＭＡＸに設定する（ステップ１５）。また、エンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤを、ステップ１１で算出された要求トルクＴＲＱと最大効率モータトルクＴＲＭＭＡＸとの差（＝ＴＲＱ−ＴＲＭＭＡＸ）に設定し（ステップ１６）、ＢＳＦＣボトムトルクから移動する。
【０１１０】
次に、ステップ１６で設定されたエンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤが得られるように、エンジン３の動作を制御する（ステップ１７）とともに、モータ４の目標トルクＴＲＭＣＭＤに基づき、モータ４の動作を制御し（ステップ１８）、本処理を終了する。
【０１１１】
以上のように、本実施形態によれば、モータ回転数ＮＭＯＴに応じて最大効率モータトルクＴＲＭＭＡＸを算出する（ステップ１４）とともに、モータ４の目標トルクＴＲＭＣＭＤを最大効率モータトルクＴＲＭＭＡＸに設定する（ステップ１５）。また、エンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤを、要求トルクＴＲＱとモータ４の目標トルクＴＲＭＣＭとの差に設定し（ステップ１６）、ＢＳＦＣボトムトルクから移動する。
【０１１２】
したがって、エンジン３の燃料消費率だけでなく、モータ４の効率を反映させながら、エンジン３の目標トルクＴＱＥＣＭＤおよびモータ４の目標トルクＴＲＭＣＭＤを適切に配分することができる。その結果、エンジン３の燃料消費率およびモータ４における損失を抑制しながら、ハイブリッド車両Ｖの燃費を向上させることができる。
【０１１３】
なお、上述した例では、モータ４の目標トルクＴＲＭＣＭＤを最大効率モータトルクＴＲＭＭＡＸ（最適点）に優先的に設定し、その結果に応じて、エンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤをＢＳＦＣボトムトルク（最適点）から移動しているが、これに限らず、エンジン３およびモータ４に対してトルクの重み付けをあらかじめ行い、その重み付けに従って、両目標トルクＴＲＥＣＭＤおよびＴＲＭＣＭＤを、それぞれの最適点から移動するようにしてもよい。
【０１１４】
また、本発明は、図９に示すハイブリッド車両Ｖ’にも適用可能である。同図において、図１に示すハイブリッド車両Ｖと同じ構成要素については、同じ符号を付している。このハイブリッド車両Ｖ’は、ハイブリッド車両Ｖと比較して、前述した第１および第２変速機構１１、３１に代えて、変速機構７１を備える点が主に異なる。
【０１１５】
この変速機構７１は、有段式の自動変速機であり、入力軸７２および出力軸７３を有している。入力軸７２は、クラッチＣを介してクランク軸３ａに連結されており、入力軸７２には、モータ４のロータ４ｂが一体に取り付けられている。クラッチＣは、第１および第２クラッチＣ１、Ｃ２と同様の乾式多板クラッチである。
【０１１６】
また、出力軸７３には、ギヤ７３ａが一体に取り付けられており、このギヤ７３ａは、前述したファイナルギヤＦＧのギヤに噛み合っている。出力軸７３は、これらのギヤ７３ａやファイナルギヤＦＧを介して駆動輪ＤＷ、ＤＷに連結されている。以上の構成の変速機構７１では、入力軸７２には、エンジン動力およびモータ動力が入力されるとともに、入力された動力は、複数の変速段（例えば１速段〜７速段）の１つで変速され、駆動輪ＤＷ、ＤＷに伝達される。また、変速機構７１の動作は、ＥＣＵ２によって制御される。
【０１１７】
このハイブリッド車両Ｖ’に本発明による制御装置を適用した場合にも、走行モードや変速段の選択が、上述した制御装置１の場合と同様にして行われるので、その詳細な説明については省略する。これにより、上述した実施形態による効果を同様に得ることができる。
【０１１８】
なお、変速機構７１を、エンジン動力およびモータ動力の双方を変速した状態で駆動輪ＤＷに伝達するように構成しているが、エンジン動力のみを変速した状態で駆動輪ＤＷに伝達するように構成してもよい。あるいは、エンジン動力を変速した状態で駆動輪ＤＷに伝達する変速機構と、モータ動力を変速した状態で駆動輪ＤＷに伝達する変速機構を、それぞれ別個に設けてもよい。
【０１１９】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、移動前のエンジン３の目標トルクＴＲＥＣＭＤを、ＢＳＦＣボトムトルク、すなわちエンジン３の最小の燃料消費率が得られるトルクに設定しているが、これに限らず、エンジン３の最小の燃料消費量が得られるトルクに設定してもよい。また、モータ４の出力の制限を、バッテリ温度ＴＢが所定温度以上のときに行っているが、これに代えて、または、これとともに、センサなどで検出されたモータ４の温度がそれに対する所定温度以上のときに行ってもよい。それにより、モータ４の温度の上昇を抑制することができる。
【０１２０】
また、実施形態では、第１および第２変速機構１１、３１のそれぞれの複数の変速段を、奇数段および偶数段に設定しているが、これとは逆に、偶数段および奇数段に設定してもよい。さらに、実施形態では、第１および第２変速機構１１、３１として、変速された動力を駆動輪ＤＷに伝達するための出力軸２１が共用化されたタイプのものを用いているが、出力軸が別個に設けられたタイプのものを用いてもよい。また、実施形態では、クラッチＣ、第１および第２クラッチＣ１、Ｃ２は、乾式多板クラッチであるが、湿式多板クラッチや、電磁クラッチでもよい。
【０１２１】
さらに、実施形態では、本発明における電動機として、ブラシレスＤＣモータであるモータ４を用いているが、発電可能な他の適当な電動機、例えばＡＣモータを用いてもよい。また、実施形態では、本発明における蓄電器は、バッテリ５２であるが、充電および放電可能な他の適当な蓄電器、例えばキャパシタでもよい。さらに、実施形態では、本発明における内燃機関として、ガソリンエンジンであるエンジン３を用いているが、ディーゼルエンジンや、ＬＰＧエンジンを用いてもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
Ｖ  ハイブリッド車両
Ｖ’  ハイブリッド車両
１  制御装置
２  ＥＣＵ（目標駆動力設定手段、目標駆動力移動手段、内燃機関制御手段、電          動機制御手段、予測手段、内燃機関目標駆動力設定手段、電動機目標駆動力設          定手段）
３  エンジン（内燃機関）
３ａ  クランク軸（出力軸）
４  モータ（電動機）
ＤＷ  駆動輪
１１  第１変速機構
１３  第１入力軸
３１  第２変速機構
３２  第２入力軸
Ｃ１  第１クラッチ
Ｃ２  第２クラッチ
５２  バッテリ（蓄電器）
６６  カーナビゲーションシステム
７１  変速機構
ＶＰ  車速（ハイブリッド車両の速度）
ＴＲＥＣＭＤ  エンジンの目標トルク（内燃機関の目標駆動力）
ＴＥ  ハイブリッド車両の総合効率
ＴＲＥＭＡＸ  最大効率エンジントルク（総合効率が最大になる内燃機関の駆動力）
ＴＲＱ  要求トルク（要求駆動力）
ＴＢ  バッテリ温度（蓄電器の温度）
ＳＯＣ  バッテリの充電状態（蓄電器の充電状態）
ＴＲＭＣＭＤ  モータの目標トルク（電動機の目標駆動力）
ＴＲＭＭＡＸ  最大効率モータトルク（最適点）
【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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