(57)【要約】【課題】バッテリの状態を良好な状態に保つ。【解決手段】エンジンの回転数を下降させる際、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、通常時の値Ｎ１よりも小さな値Ｎ２をレート処理における下降レートＮｄｎに設定すると共に設定した下降レートＮｄｎを用いてレート処理を施してエンジンの目標回転数Ｎｅ＊を設定し（Ｓ１６０，Ｓ１７０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊に基づいてモータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（Ｓ１９０）。これにより、モータＭＧ１によりエンジンの回転数を下降させる際にモータＭＧ１で発電される電力を抑えることができるから、バッテリが比較的大きな電力により充電されるのを抑制できる。この結果、バッテリの温度上昇を抑制でき、その状態を良好な状態に保つことができる。【選択図】図２
2007210410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
電力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の回転数を下降させる際、前記蓄電手段の状態に基づいて前記内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、該設定した許容変化率の範囲内で前記内燃機関の回転数が下降するよう前記電力動力入出力手段を制御する制御手段と、
を備える駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の駆動装置であって、
前記蓄電手段の状態として前記蓄電手段の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出された蓄電手段の温度に基づいて前記許容変化率を設定する手段である
駆動装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記検出された蓄電手段の温度が所定温度未満のときには第１の許容変化率を設定し、前記検出された蓄電手段の温度が前記所定温度以上のときには前記第１の許容変化率よりも小さな第２の許容変化率を設定する手段である請求項２記載の駆動装置。
【請求項４】
請求項１記載の駆動装置であって、
前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段の入力制限を設定する入力制限設定手段を備え、
前記制御手段は、前記設定された蓄電手段の入力制限に基づいて前記許容変化率を設定する手段である
駆動装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記設定された蓄電手段の入力制限として前記蓄電手段に入力できる電力の大きさが所定電力以上のときには第１の許容変化率を設定し、前記設定された蓄電手段の入力制限として前記蓄電手段に入力できる電力の大きさが前記所定電力未満のときには前記第１の許容変化率よりも小さな第２の許容変化率を設定する手段である請求項４記載の駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか記載の駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段の入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と
を備え、
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力により前記駆動軸への駆動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な手段であり、
前記制御手段は、前記設定された運転ポイントに基づいて前記許容変化率の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された入出力制限の範囲内で前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう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駆動制御する手段である
駆動装置。
【請求項７】
前記入出力制限設定手段は、少なくとも前記蓄電手段の温度に基づいて前記入出力制限を設定する手段である請求項６記載の駆動装置。
【請求項８】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段である請求項１ないし７いずれか記載の駆動装置。
【請求項９】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁的な作用により該第１の回転子と該第２の回転子とを相対的に回転させる対回転子電動機である請求項１ないし７いずれか記載の駆動装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９いずれか記載の駆動装置を搭載する自動車。
【請求項１１】
内燃機関と、電力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記内燃機関の回転数を下降させる際、前記蓄電手段の状態に基づいて前記内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、該設定した許容変化率の範囲内で前記内燃機関の回転数が下降するよう前記電力動力入出力手段を制御することを特徴とする
駆動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の駆動装置としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に駆動軸にリングギヤが接続された遊星歯車機構と、この遊星歯車機構のサンギヤに接続された第１モータと、駆動軸に動力を出力可能な第２モータと、二つのモータと電力をやりとりするバッテリとを備えるハイブリッド自動車に搭載されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンを効率の良い運転ポイントで運転しながら要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンと二つのモータとを制御している。
【特許文献１】特開平０９−３０８０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した構成の駆動装置では、踏み込んでいたアクセルペダルが戻されるなどしてエンジンの回転数を引き下げる際には、第１モータからエンジンの回転数を押さえ込む方向にトルクを出力することによりエンジンの回転数を強制的に引き下げることができ、このときに第１モータで発電した電力によりバッテリを充電することができる。こうした第１モータによるエンジンの回転数の引き下げはエンジンの回転エネルギをバッテリに回収するものとなるからエネルギ効率を向上させる上で好ましいが、例えばバッテリが高温状態にあるときなどバッテリの状態が適正な状態にないときにはバッテリが比較的大きな電力により充電される結果、バッテリの温度上昇を促進させてバッテリの状態を悪化させてしまう場合が生じる。バッテリの状態の悪化は車両の走行性能に影響を与えるから、これを改善することが望まれる。
【０００４】
本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法は、バッテリなどの蓄電装置の状態を良好な状態に保つことを目的の一つとする。また、本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法は、蓄電装置を良好な状態に維持して装置の動力性能を十分に発揮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】
本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の駆動装置は、
内燃機関と、
電力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の回転数を下降させる際、前記蓄電手段の状態に基づいて前記内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、該設定した許容変化率の範囲内で前記内燃機関の回転数が下降するよう前記電力動力入出力手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の駆動装置では、内燃機関の回転数を下降させる際、電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段の状態に基づいて内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、設定した許容変化率の範囲内で内燃機関の回転数が下降するよう電力動力入出力手段を制御する。したがって、電力動力入出力手段により内燃機関の回転数を下降させる際に電力動力入出力手段から蓄電手段の状態を悪化させるような過大な電力が蓄電手段に入力されるのを抑制することができ、蓄電手段の状態を良好な状態に保つことができる。
【０００８】
こうした本発明の駆動装置において、前記蓄電手段の状態として前記蓄電手段の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出された蓄電手段の温度に基づいて前記許容変化率を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の温度上昇を抑制することができる。この場合、前記制御手段は、前記検出された蓄電手段の温度が所定温度未満のときには第１の許容変化率を設定し、前記検出された蓄電手段の温度が前記所定温度以上のときには前記第１の許容変化率よりも小さな第２の許容変化率を設定する手段であるものとすることもできる。
【０００９】
また、本発明の駆動装置において、前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段の入力制限を設定する入力制限設定手段を備え、前記制御手段は、前記設定された蓄電手段の入力制限に基づいて前記許容変化率を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、入力制限を超える電力が蓄電手段に入力されるのを抑制することができる。この場合、前記制御手段は、前記設定された蓄電手段の入力制限として前記蓄電手段に入力できる電力の大きさが所定電力以上のときには第１の許容変化率を設定し、前記設定された蓄電手段の入力制限として前記蓄電手段に入力できる電力の大きさが前記所定電力未満のときには前記第１の許容変化率よりも小さな第２の許容変化率を設定する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
さらに、本発明の駆動装置において、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段の入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段とを備え、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力により前記駆動軸への駆動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な手段であり、前記制御手段は、前記設定された運転ポイントに基づいて前記許容変化率の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された入出力制限の範囲内で前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう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駆動制御する手段であるものとすることもできる。蓄電手段の状態を良好な状態に保つことにより、蓄電手段の入出力制限によって要求駆動力が制限を受けるのを抑制できるから、装置の動力性能を十分に発揮することができる。この場合、前記入出力制限設定手段は、少なくとも前記蓄電手段の温度に基づいて前記入出力制限を設定する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
本発明の駆動装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁的な作用により該第１の回転子と該第２の回転子とを相対的に回転させる対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の自動車は、
上述した各態様のいずれかの本発明の駆動装置、即ち、基本的には、内燃機関と、電力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記内燃機関の回転数を下降させる際、前記蓄電手段の状態に基づいて前記内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、該設定した許容変化率の範囲内で前記内燃機関の回転数が下降するよう前記電力動力入出力手段を制御する制御手段と、を備える駆動装置を搭載することを要旨とする。
【００１３】
この本発明の自動車によれば、上述した各態様のいずれかの本発明の駆動装置を搭載するから、本発明の駆動装置が奏する効果と同様の効果、例えば、蓄電手段の状態を良好な状態に保つことができる効果や蓄電装置を良好な状態に維持して装置の動力性能を十分に発揮することができる効果などを奏することができる。
【００１４】
本発明の駆動装置の制御方法は、
内燃機関と、電力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記内燃機関の回転数を下降させる際、前記蓄電手段の状態に基づいて前記内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、該設定した許容変化率の範囲内で前記内燃機関の回転数が下降するよう前記電力動力入出力手段を制御することを特徴とする。
【００１５】
この本発明の駆動装置の制御方法によれば、内燃機関の回転数を下降させる際、電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段の状態に基づいて内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、設定した許容変化率の範囲内で内燃機関の回転数が下降するよう電力動力入出力手段を制御する。したがって、電力動力入出力手段により内燃機関の回転数を下降させる際に電力動力入出力手段から蓄電手段の状態を悪化させるような過大な電力が蓄電手段に入力されるのを抑制することができ、蓄電手段の状態を良好な状態に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の一実施例である駆動装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００１８】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００１９】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００２０】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２１】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２２】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２３】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【００２４】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、運転者により踏み込まれていたアクセルペダル８３が戻されるなどしてモータＭＧ１によりエンジン２２の回転数を引き下げる際の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２５】
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，電池温度Ｔｂ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、電池温度Ｔｂは、温度センサ５１により検出されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、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することができる。図３に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図４にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。
【００２６】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図５に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。
【００２７】
続いて、設定した要求パワーＰｅ＊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（ステップＳ１２０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとを設定する様子を図６に示す。図示するように、仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐは、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅｔｍｐ×Ｔｅｔｍｐ）が一定の曲線との交点により求めることができる。
【００２８】
こうしてエンジン２２の仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと仮目標トルクＴｅｔｍｐとを設定すると、設定した仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと前回このルーチンで設定した目標回転数Ｎｅ＊とを比較し（ステップＳ１３０）、仮目標回転数Ｎｅｔｍｐが目標回転数Ｎｅ＊以上と判定されたときにはエンジン２２の回転数Ｎｅを維持するか上昇するかのいずれかが要求されていると判断し、エンジン２２の回転数が無理なく上昇するよう仮目標回転数Ｎｅｔｍｐにレート処理を施したものを目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に要求パワーＰｅ＊を設定した目標回転数Ｎｅ＊で割ったものを目標トルクＴｅ＊に設定する（ステップＳ１４０）。
【００２９】
次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１９０）。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に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２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。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（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。
【００３０】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)    (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt  (2)
こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータ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Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ２００）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ２１０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２２０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、前述した図７の共線図から容易に導き出すことができる。
【００３１】
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2  (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2  (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr    (5)
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２３０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００３２】
ステップＳ１３０で仮目標回転数Ｎｅｔｍｐが前回このルーチンで設定した目標回転数Ｎｅ＊未満と判定されると、エンジン２２の回転数の下降が要求されていると判断し、入力した電池温度Ｔｂと閾値Ｔｒｅｆとを比較し（ステップＳ１５０）、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満と判定されたときには通常時の値Ｎ１をレート処理における下降レートＮｄｎに設定し（ステップＳ１６０）、設定した下降レートＮｄｎを用いたレート処理、即ち、仮目標回転数Ｎｅｔｍｐと前回このルーチンで設定した目標回転数Ｎｅ＊から下降レートＮｄｎを減じたものとのうち大きい方をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に要求パワーＰｅ＊を設定した目標回転数Ｎｅ＊で割ったものを目標トルクＴｅ＊に設定し（ステップＳ１８０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを用いてステップＳ１９０以降の処理を行なって本ルーチンを終了する。一方、入力した電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上と判定されたときには通常時の値Ｎ１よりも小さな値Ｎ２をレート処理における下降レートＮｄｎに設定し（ステップＳ１７０）、設定した下降レートＮｄｎを用いてステップＳ１８０のレート処理によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共に設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを用いてステップＳ１９０以降の処理を行なって本ルーチンを終了する。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、バッテリ５０が適正に充放電することができる上限温度よりも若干小さい値として設定されるものであり、バッテリ５０の特性などにより定められている。このように、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、通常時の値Ｎ１よりも小さな値Ｎ２を下降レートＮｄｎに設定して目標回転数Ｎｅ＊を設定する際のレート処理に用いることにより、仮目標回転数Ｎｅｔｍｐの変化に対して目標回転数Ｎｅ＊の変化を緩やかなものとし、エンジン２２の回転数Ｎｅを押さえ込む方向にモータＭＧ１から出力する負のトルク（トルク指令Ｔｍ１＊）を小さくしている。これにより、エンジン２２の回転数Ｎｅを下降させる際にモータＭＧ１により発電される電力を抑えることができるから、バッテリ５０が比較的大きな電力により充電されるのを抑制できる。この結果、バッテリ５０の充電により生じうるバッテリ５０の温度上昇を抑制することができる。図３に示すように、電池温度Ｔｂが大きくなると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの大きさは小さくなるから、要求トルクＴｒ＊は入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔによる制限を受けやすくなる。したがって、バッテリ５０の温度上昇を抑制することにより、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔによる制限を受けずに要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力するものとして、動力性能を十分に発揮できるものとしている。また、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を緩やかに下降させることにより、目標回転数Ｎｅ＊を下降させている途中でアクセルペダル８３が踏み込まれるなどして要求パワーＰｅ＊が増加したときにはこれに迅速に対応することができるようになる。
【００３３】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の回転数Ｎｅを下降させる際、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、通常時の値Ｎ１よりも小さな値Ｎ２を下降レートＮｄｎに設定すると共に設定した下降レートＮｄｎを用いてレート処理を施してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２が運転されるようトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を制御するから、モータＭＧ１によりエンジン２２の回転数Ｎｅを下降させる際にモータＭＧ１で発電される電力を抑えることができる。この結果、バッテリ５０の充電により生じうるバッテリ５０の温度上昇を抑制することができる。また、バッテリ５０の温度上昇を抑制することにより要求トルクＴｒ＊が入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限されにくくすることができるから、車両の動力性能を十分に発揮することができる。
【００３４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ未満のときには通常時の値Ｎ１をレート処理における下降レートＮｄｎに設定し電池温度Ｔｂが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには通常時の値Ｎ１よりも小さな値Ｎ２をレート処理における下降レートＮｄｎに設定するものとしたが、電池温度Ｔｂが大きいほど値が小さくなる傾向にマップなどを用いて下降レートＮｄｎを設定するものとしてもよい。この場合の電池温度Ｔｂと下降レートＮｄｎとの関係の一例を図８に示す。
【００３５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、電池温度Ｔｂに基づいて下降レートＮｄｎを設定するものとしたが、入力制限Ｗｉｎに基づいて下降レートＮｄｎを設定するものとしてもよいし、残容量ＳＯＣに基づいて下降レートＮｄｎを設定するものとしてもよい。前者の場合、例えば、入力制限Ｗｉｎの大きさ（絶対値）が所定値Ｗｒｅｆ以上のときには通常時の値Ｎ１を下降レートＮｄｎに設定し、入力制限Ｗｉｎの大きさが所定値Ｗｒｅｆ未満のときには通常時の値Ｎ１よりも小さな値Ｎ２を下降レートＮｄｎに設定することができる。勿論、入力制限Ｗｉｎの大きさが小さいほど値が小さくなる傾向にマップなどを用いて下降レートＮｄｎを設定するものとしてもよい。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図９における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１０の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００３８】
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた駆動装置の形態としても構わない。さらに、こうした駆動装置の制御方法の形態としてもよい。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、駆動装置や車両の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。
【図４】バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。
【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の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。
【図７】動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図８】電池温度Ｔｂと下降レートＮｄｎとの関係の一例を示す説明図である。
【図９】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１０】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
２０，１２０，２２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  動力分配統合機構、３１  サンギヤ、３２  リングギヤ、３２ａ  リングギヤ軸、３３  ピニオンギヤ、３４  キャリア、３５  減速ギヤ、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２  インバータ、４３，４４  回転位置検出センサ、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、６０  ギヤ機構、６２  デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ  駆動輪、６４ａ，６４ｂ  車輪、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、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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