(57)【要約】【課題】バッテリの入出力制限の範囲内で変速機の変速を適正に行なうと共に変速遅れに起因するモータの過回転を抑制する。【解決手段】モータの動力を変速して駆動軸に出力する変速機のＬｏ−Ｈｉ変速に先だって、変速中にバッテリを充放電する電力が変更される変速時必要電力Ｐ１を入力制限Ｗｉｎに加えて必要充放電電力Ｐ２を計算し（Ｓ２３０）、必要充放電電力Ｐ２から現在の充放電電力Ｐｂを減じたものに基づいてバッテリを充放電する電力を必要充放電電力Ｐ２にまで変更するのに必要な時間としての変速遅れ時間ｔｄを推定すると共に推定した変速遅れ時間ｔｄ分だけＬｏ−Ｈｉ変速のタイミングを早める（Ｓ２６０〜Ｓ２８０）。Ｌｏ−Ｈｉ変速は充放電電力Ｐｂが必要充放電電力Ｐ２まで変更されるのを待ってから行なう。これにより、入力制限Ｗｉｎの範囲内でＬｏ−Ｈｉ変速を適正に実行できると共に変速遅れを抑制してモータの過回転を抑制できる。【選択図】図９
2007216784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
前記電動機の回転軸と前記駆動軸とに接続され、変更可能な変速段をもって変速して両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記変速伝達手段の変速段の変更を指示する変速指示手段と、
前記変速指示手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されていないときには前記設定された要求駆動力に基づく駆動力により走行す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し、前記変速指示手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたときには前記設定された要求駆動力に基づく駆動力により走行しながら前記蓄電手段の状態に基づいて所定条件により該蓄電手段を充放電する電力を変更してから前記変速伝達手段の変速段が変更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前記変速伝達手段とを駆動制御する制御手段と、
を備え、
前記変速指示手段は、前記変速伝達手段の変速段を変更する指示に先だって前記蓄電手段を充放電する電力の変更に伴って生じる前記変速伝達手段の変速段の変更遅れを前記蓄電手段の状態に基づいて予測し、該予測した変速段の変更遅れを見込んで前記変速伝達手段の変速段の変更を指示する手段である
ハイブリッド車。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車であって、
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記変速指示手段は、前記予測した変速段の変更遅れに基づいて指示用車速を設定し、前記検出された車速が前記設定した指示用車速に至ったときに前記変速伝達手段の変速段の変更を指示する手段である
ハイブリッド車。
【請求項３】
請求項２記載のハイブリッド車であって、
車両加速度を検出する加速度検出手段を備え、
前記変速指示手段は、前記変速段の変更遅れとしての遅れ時間と前記検出された車両加速度と前記検出された車速とに基づいて前記指示用車速を設定する手段である
ハイブリッド車。
【請求項４】
前記変速指示手段は、車速の増加に伴ってアップシフトを指示する際には、前記予測した変速段の変更遅れが大きいほど小さくなる傾向に前記指示用車速を設定する手段である請求項２または３記載のハイブリッド車。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載のハイブリッド車であって、
前記変速指示手段は、前記変速伝達手段の変速段を変更している最中に前記蓄電手段を充放電する電力の変更が見込まれる変速中変更電力を予測し、該予測した変速中変更電力と前記蓄電手段の状態とに基づいて前記変速伝達手段の変速段の変更遅れを予測する手段であり、
前記制御手段は、前記変速指示手段により変速段の変更が指示されたときには、前記変速中変更電力と前記蓄電手段の状態とに基づいて前記蓄電手段を充放電する電力が変更されるよう制御する手段である
ハイブリッド車。
【請求項６】
請求項５記載のハイブリッド車であって、
前記変速指示手段は、前記変速中変更電力が前記蓄電手段を放電する側に変更する電力のときには前記蓄電手段の入力制限電力から該変速中変更電力だけ大きな電力と前記蓄電手段の状態に基づく必要充放電電力とのうち大きい電力を変速時目標充放電電力としたときに前記蓄電手段が現在充放電している電力から該変速時目標充放電電力に至るまでに要する時間を推定することにより前記変速段の変更遅れを予測する手段であり、
前記制御手段は、前記変速指示手段により変速段の変更が指示されたときには、前記蓄電手段が前記変速時目標充放電電力で充放電されるよう制御する手段である
ハイブリッド車。
【請求項７】
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６いずれか記載のハイブリッド車。
【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６いずれか記載のハイブリッド車。
【請求項９】
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、前記電動機の回転軸と前記駆動軸とに接続され変更可能な変速段をもって変速して両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
（ａ）走行に要求される要求駆動力を設定するステップと、
（ｂ）前記変速伝達手段の変速段の変更を指示するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）により前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されていないときには前記設定された要求駆動力に基づく駆動力により走行す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し、前記ステップ（ｂ）により前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたときには前記設定された要求駆動力に基づく駆動力により走行しながら前記蓄電手段の状態に基づいて所定条件により該蓄電手段を充放電する電力を変更してから前記変速伝達手段の変速段が変更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前記変速伝達手段とを駆動制御するステップと、
を備え、
前記ステップ（ｂ）は、前記変速伝達手段の変速段を変更する指示に先だって前記蓄電手段を充放電する電力の変更に伴って生じる前記変速伝達手段の変速段の変更遅れを前記蓄電手段の状態に基づいて予測し、該予測した変速段の変更遅れを見込んで前記変速伝達手段の変速段の変更を指示するステップである
ハイブリッド車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド車としては、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車軸に機械的にリングギヤが接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギヤに動力を入出力する第１モータと、車軸に機械的に接続された２段変速の変速機と、この変速機に動力を入出力する第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ものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、アクセル開度や車速，バッテリの入出力制限に基づいて変速機の変速段を変更することにより、バッテリの入出力制限を超えない範囲内で変速ショックの抑制を図っている。
【特許文献１】特開２００４−２０４９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、上述した構成のハイブリッド車では、変速機の変速段を変更する際に変速時のトルクショックを抑制したり変速時にバッテリが入出力制限を超えて充放電しないようにして変速をより適切に行なうことは重要な課題として考えられており、更なる改善が求められている。
【０００４】
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、変速機の変速をより適正に行ないながら蓄電手段が入出力制限を超えて充放電されるのを抑制することを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、変速機の変速遅れを抑制することを目的の一つとする。さらに、本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、変速機の変速遅れに起因して変速機に取り付けられた電動機が上限回転数を超えて回転するのを抑制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】
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、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】
本発明のハイブリッド車は、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
前記電動機の回転軸と前記駆動軸とに接続され、変更可能な変速段をもって変速して両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記変速伝達手段の変速段の変更を指示する変速指示手段と、
前記変速指示手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されていないときには前記設定された要求駆動力に基づく駆動力により走行す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し、前記変速指示手段により前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたときには前記設定された要求駆動力に基づく駆動力により走行しながら前記蓄電手段の状態に基づいて所定条件により該蓄電手段を充放電する電力を変更してから前記変速伝達手段の変速段が変更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前記変速伝達手段とを駆動制御する制御手段と、
を備え、
前記変速指示手段は、前記変速伝達手段の変速段を変更する指示に先だって前記蓄電手段を充放電する電力の変更に伴って生じる前記変速伝達手段の変速段の変更遅れを前記蓄電手段の状態に基づいて予測し、該予測した変速段の変更遅れを見込んで前記変速伝達手段の変速段の変更を指示する手段である
ことを要旨とする。
【０００７】
この本発明のハイブリッド車では、変速伝達手段の変速段の変更が指示されていないときには要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御し、変速伝達手段の変速段の変更が指示されたときには要求駆動力に基づく駆動力により走行しながら蓄電手段の状態に基づいて所定条件により蓄電手段を充放電する電力を変更してから変速伝達手段の変速段が変更されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速伝達手段とを駆動制御する。変速段の変更の指示は、その指示に先立って蓄電手段を充放電する電力の変更に伴って生じる変速伝達手段の変速段の変更遅れを蓄電手段の状態に基づいて予測し、予測した変速段の変更遅れを見込んで変速伝達手段の変速段の変更を指示する。このように、蓄電手段を充放電する電力を変更しておくことにより、変速伝達手段の変速段の変更の際に蓄電手段が入出力制限を超えて充放電するのを抑制することができる。また、蓄電手段を充放電する電力の変更に伴う変速段の変更遅れを見込んで変速段の変更を指示することにより、変更すべきタイミングで変速段を変更することができる。
【０００８】
こうした本発明のハイブリッド車において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記変速指示手段は、前記予測した変速段の変更遅れに基づいて指示用車速を設定し、前記検出された車速が前記設定した指示用車速に至ったときに前記変速伝達手段の変速段の変更を指示する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明のハイブリッド車において、車両加速度を検出する加速度検出手段を備え、前記変速指示手段は、前記変速段の変更遅れとしての遅れ時間と前記検出された車両加速度と前記検出された車速とに基づいて前記指示用車速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、より正確に変更すべきタイミングで変速段を変更することができる。これらの態様の本発明のハイブリッド車において、前記変速指示手段は、車速の増加に伴ってアップシフトを指示する際には、前記予測した変速段の変更遅れが大きいほど小さくなる傾向に前記指示用車速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、アップシフトの遅れに起因して電動機が上限回転数を超えて回転するのを抑制することができる。
【０００９】
また、本発明のハイブリッド車において、前記変速指示手段は、前記変速伝達手段の変速段を変更している最中に前記蓄電手段を充放電する電力の変更が見込まれる変速中変更電力を予測し、該予測した変速中変更電力と前記蓄電手段の状態とに基づいて前記変速伝達手段の変速段の変更遅れを予測する手段であり、前記制御手段は、前記変速指示手段により変速段の変更が指示されたときには、前記変速中変更電力と前記蓄電手段の状態とに基づいて前記蓄電手段を充放電する電力が変更されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、変速伝達手段の変速段の変更遅れをより正確に予測することができる。この態様の本発明のハイブリッド車において、前記変速指示手段は、前記変速中変更電力が前記蓄電手段を放電する側に変更する電力のときには前記蓄電手段の入力制限電力から該変速中変更電力だけ大きな電力と前記蓄電手段の状態に基づく必要充放電電力とのうち大きい電力を変速時目標充放電電力としたときに前記蓄電手段が現在充放電している電力から該変速時目標充放電電力に至るまでに要する時間を推定することにより前記変速段の変更遅れを予測する手段であり、前記制御手段は、前記変速指示手段により変速段の変更が指示されたときには、前記蓄電手段が前記変速時目標充放電電力で充放電されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、変速伝達手段の変速段の変更遅れをより正確に予測することができる。
【００１０】
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記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。
【００１１】
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、前記電動機の回転軸と前記駆動軸とに接続され変更可能な変速段をもって変速して両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
（ａ）走行に要求される要求駆動力を設定するステップと、
（ｂ）前記変速伝達手段の変速段の変更を指示するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）により前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されていないときには前記設定された要求駆動力に基づく駆動力により走行す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し、前記ステップ（ｂ）により前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたときには前記設定された要求駆動力に基づく駆動力により走行しながら前記蓄電手段の状態に基づいて所定条件により該蓄電手段を充放電する電力を変更してから前記変速伝達手段の変速段が変更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前記変速伝達手段とを駆動制御するステップと、
を備え、
前記ステップ（ｂ）は、前記変速伝達手段の変速段を変更する指示に先だって前記蓄電手段を充放電する電力の変更に伴って生じる前記変速伝達手段の変速段の変更遅れを前記蓄電手段の状態に基づいて予測し、該予測した変速段の変更遅れを見込んで前記変速伝達手段の変速段の変更を指示するステップである
ことを要旨とする。
【００１２】
この本発明のハイブリッド車の制御方法によれば、変速伝達手段の変速段の変更が指示されていないときには要求駆動力に基づく駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御し、変速伝達手段の変速段の変更が指示されたときには要求駆動力に基づく駆動力により走行しながら蓄電手段の状態に基づいて所定条件により蓄電手段を充放電する電力を変更してから変速伝達手段の変速段が変更されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速伝達手段とを駆動制御する。変速段の変更の指示は、その指示に先立って蓄電手段を充放電する電力の変更に伴って生じる変速伝達手段の変速段の変更遅れを蓄電手段の状態に基づいて予測し、予測した変速段の変更遅れを見込んで変速伝達手段の変速段の変更を指示する。このように、蓄電手段を充放電する電力を変更しておくことにより、変速伝達手段の変速段の変更の際に蓄電手段が入出力制限を超えて充放電するのを抑制することができる。また、蓄電手段を充放電する電力の変更に伴う変速段の変更遅れを見込んで変速段の変更を指示することにより、変更すべきタイミングで変速段を変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例としての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、変速機６０を介して動力分配統合機構３０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。
【００１５】
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。
【００１６】
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には変速機６０を介してモータＭＧ２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に出力する。リングギヤ３２は、ギヤ機構３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して車両前輪の駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、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に出力されることになる。なお、駆動系として見たときの動力分配統合機構３０に接続される３軸は、キャリア３４に接続されたエンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６，サンギヤ３１に接続されモータＭＧ１の回転軸となるサンギヤ軸３１ａおよびリングギヤ３２に接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとなる。
【００１７】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、共に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の一方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。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共に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、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によりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。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。
【００１８】
変速機６０は、モータＭＧ２の回転軸４８とリングギヤ軸３２ａとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータＭＧ２の回転軸４８の回転数を２段に減速してリングギヤ軸３２ａに伝達するよう構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。この図２に示す変速機６０は、ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂと二つのブレーキＢ１，Ｂ２とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａは、外歯歯車のサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２と、サンギヤ６１に噛合する複数の第１ピニオンギヤ６３ａと、この第１ピニオンギヤ６３ａに噛合すると共にリングギヤ６２に噛合する複数の第２ピニオンギヤ６３ｂと、複数の第１ピニオンギヤ６３ａおよび複数の第２ピニオンギヤ６３ｂを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア６４とを備えており、サンギヤ６１はブレーキＢ１のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂ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に噛合すると共にリングギヤ６６に噛合する複数のピニオンギヤ６７と、複数のピニオンギヤ６７を自転かつ公転自在に保持するキャリア６８とを備えており、サンギヤ６５はモータＭＧ２の回転軸４８に、キャリア６８はリングギヤ軸３２ａにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ６６はブレーキＢ２のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂとは、リングギヤ６２とリングギヤ６６、キャリア６４とキャリア６８とによりそれぞれ連結されている。変速機６０は、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオフとすることによりモータＭＧ２の回転軸４８をリングギヤ軸３２ａから切り離すことができ、ブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとしてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達し（以下、この状態をＬｏギヤの状態という）、ブレーキＢ１をオンとすると共にブレーキＢ２をオフ状態としてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する（以下、この状態をＨｉギヤの状態という）。なお、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオンとする状態は回転軸４８やリングギヤ軸３２ａの回転を禁止するものとなる。
【００１９】
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に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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。
【００２０】
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の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｃｃ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からのブレーキポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，車両加速度を検出するＧセンサ８９からの加速度αなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２の図示しないアクチュエータへの駆動信号やなどが出力ポートを介して出力されている。なお、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。
【００２１】
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。
【００２２】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に加速して変速機６０がＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態に変速される際の動作について説明する。図３は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される加速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。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。
【００２３】
加速時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，Ｇセンサ８９からの加速度α，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０が充放電すべき充放電要求電力Ｐｂ＊，バッテリ５０が現在充放電している充放電電力Ｐｂ，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、充放電要求電力Ｐｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）などに基づいてバッテリＥＣＵ５２によりバッテリ５０を充放電すべき電力として設定されるものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。さらに、充放電電力Ｐｂは、電圧センサにより検出された端子間電圧と電流センサにより検出された充放電電流との積として演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。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て設定することができる。図４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５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。
【００２４】
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３９ａ，３９ｂ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＊と車両に要求される車両要求パワーＰ＊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６に要求トルク設定用マップの一例を示す。車両要求パワーＰ＊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電力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を変速機６０のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。
【００２５】
次に、変速機６０の変速段の変更を行なうかを判定する変速判定処理を実行し（ステップＳ１２０）、車両要求パワーＰ＊に基づいてレート処理によりエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１３０）。変速判定処理については後述する。また、レート処理は、車両要求パワーＰ＊が変化したときにエンジン要求パワーＰｅ＊を比較的緩やかに車両要求パワーＰ＊に向けて変更するための処理であり、エンジン２２の応答性などを考慮して行なわれる。エンジン要求パワーＰｅ＊を設定すると、設定したエンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１４０）。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エンジン要求パワーＰｅ＊とに基づいて行われる。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図７に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。
【００２６】
続いて、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（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Ｓ１５０）。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８に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に変速機６０のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ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から出力されるトルクＴｍ１＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が変速機６０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。
【００２７】
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ)                       (1)
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt    (2)
【００２８】
そして、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Ｓ１６０）、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Ｓ１７０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐと制限したものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（ステップＳ１８０）。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８の共線図から容易に導き出すことができる。
【００２９】
Tmin＝(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2    (3)
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2    (4)
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr         (5)
【００３０】
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Ｓ１９０）、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。
【００３１】
次に、ステップＳ１２０の変速判定処理について説明する。図９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される変速判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。この変速判定処理ルーチンでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、車速Ｖと所定車速Ｖｒｅｆとを比較し（ステップＳ２００）、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満と判定されると、車速Ｖを判定用車速Ｖｄに設定し（ステップＳ２１０）、設定した判定用車速Ｖｄと要求トルクＴｒ＊と変速マップとに基づいて変速機６０を変速するか否かの変速判定を行なう（ステップＳ２９０）。図１０に変速マップの一例を示す。図１０の例では、変速機６０のＬｏギヤの状態で判定用車速ＶｄがＬｏ−Ｈｉ変速線Ｖｈｉを超えて大きくなったときに変速機６０をＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態（以下、Ｌｏ−Ｈｉ変速という）に変更し、変速機６０がＨｉギヤの状態で判定用車速ＶｄがＨｉ−Ｌｏ変速線Ｖｌｏを超えて小さくなったときには変速機６０をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に変更する。所定車速Ｖｒｅｆは、変速機６０のＬｏギヤの状態からＨｉギヤの状態への変速に対して準備するのに十分に小さな車速として設定されている。なお、図１０の変速マップでは、Ｌｏ−Ｈｉ変速線Ｖｈｉは要求トルクＴｒ＊が比較的大きいとき（アクセル開度Ａｃｃが後述する所定開度Ａｒｅｆ（例えば８０％や８５％，９０％など）以上のとき）には加速性能を向上させるためにモータＭＧ２が上限回転数を超えて回転しない範囲内でできる限りＬｏギヤの状態が維持されるよう設定するものとした。
【００３２】
車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上と判定されると、変速機６０の変速時に変速に先だってバッテリ５０を充放電する電力を変更する電力としての変速時必要電力Ｐ１を要求トルクＴｒ＊に基づいて設定すると共に（ステップＳ２２０）、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに設定した変速時必要電力Ｐ１を加えて必要充放電電力Ｐ２を設定し（ステップＳ２３０）、この設定した必要充放電電力Ｐ２をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔにより上限ガードする（ステップＳ２４０）。ここで変速時必要電力Ｐ１は、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２のセンシング遅れや通信遅れによる検出値と実際値との偏差に基づく電力や変速機６０の変速段の変更時にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を下方補正することに基づく電力，変速機６０の変速段の変更時にリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの落ち込みを抑制するためにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を補正することに基づく電力などの総和であり、加速中のＬｏ−Ｈｉ変速のときには、バッテリ５０を充電する方向に変更する電力である。実施例では、変速時必要電力Ｐ１は、リングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と変速時必要電力Ｐ１との関係を実験などにより求めて変速時必要電力設定用マップとして予めＲＯＭ７４に記憶しておき、要求トルクＴｒ＊が与えられるとマップから対応する変速時必要電力Ｐ１を導出することにより設定するものとした。変速時必要電力設定用マップの一例を図１１に示す。必要充放電電力Ｐ２は、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに変速時必要電力Ｐ１を加えたものであるから、変速機６０の変速段を変更する際にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回らない最低電力である。したがって、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２以上のときには、充放電要求電力Ｐｂ＊に変更を加えなくても変速機６０の変速段の変速時にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回らないが、逆に充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２未満のときには、充放電要求電力Ｐｂ＊を変更しなければ変速機６０の変速段の変速時にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回ってしまうことになる。図１２に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと変速時必要電力Ｐ１，必要充放電電力Ｐ２，充放電要求電力Ｐｂ＊との関係の一例を示す。なお、ステップＳ２４０で必要充放電電力Ｐ２をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔで上限ガードすることにより、過大な電力によるバッテリ５０の放電を抑制することができる。
【００３３】
次に、アクセル開度Ａｃｃと前述した所定開度Ａｒｅｆとを比較し（ステップＳ２５０）、アクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｒｅｆ以上と判定されると、変速機６０の変速の開始が遅れる時間としての変速遅れ時間ｔｄを推定すると共に（ステップＳ２６０）、推定した変速遅れ時間ｔｄと車速Ｖと加速度αとに基づいて必要変速線移動量ΔＶを設定し（ステップＳ２７０）、車速Ｖに必要変速線移動量ΔＶを加えたものを判定用車速Ｖｄに設定し（ステップＳ２８０）、要求トルクＴｒ＊と設定した判定用車速Ｖｄと前述した図１０に例示する変速マップとに基づいて変速判定を行なう（ステップＳ２９０）。ここで、変速遅れ時間ｔｄは、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２未満のときに変速機６０の変速段の変速時にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回らないようにするために充放電要求電力Ｐｂ＊を変更してこの変更した充放電要求電力Ｐｂ＊に向けてバッテリ５０を充放電する電力を変更する際にその変更に要する時間として推定されるものであり、必要充放電電力Ｐ２からバッテリ５０が現在充放電している充放電電力Ｐｂを減じた電力偏差（Ｐ２−Ｐｂ）と変速遅れ時間ｔｄとの関係を予め定めて変速遅れ時間設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、電力偏差（Ｐ２−Ｐｂ）が与えられると記憶したマップから対応する変速遅れ時間ｔｄを導出して設定するものとした。変速遅れ時間設定用マップの一例を図１３に示す。また、必要変速線移動量ΔＶは、車速Ｖと加速度αとから変速遅れ時間ｔｄ分だけタイミングを早めてＬｏ−Ｈｉ変速を行なうのに必要な変速線の移動量として求められるものであり、車速Ｖと加速度αと変速遅れ時間ｔｄと必要変速線移動量ΔＶとの関係を予め定めたマップなどを用いて設定することができる。図１４に、要求トルクＴｒ＊と車速Ｖと必要変速線移動量ΔＶとＬｏ−Ｈｉ変速線Ｖｈｉとの関係の一例を示す。このように、必要変速線移動量ΔＶだけＬｏ−Ｈｉ変速のタイミングを早めることにより、変速機６０の変速段の変速時にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回らないようにするためにＬｏ−Ｈｉ変速を開始する前にバッテリ５０を充放電する電力を変更しても、Ｌｏ−Ｈｉ変速の開始が遅れるのを抑制することができる。なお、アクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｒｅｆ未満と判定されたときには、車速Ｖをそのまま判定用車速Ｖｄに設定し（ステップＳ２１０）、設定した判定用車速Ｖｄと要求トルクＴｒ＊と変速マップとに基づいて変速機６０の変速判定を行なう（ステップＳ２９０）。
【００３４】
こうして変速機６０の変速判定を行なうと、Ｌｏ−Ｈｉ変速の判定がなされたときには（ステップＳ３００）、充放電要求電力Ｐｂ＊と必要充放電電力Ｐ２とを比較し（ステップＳ３１０）、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２未満のときには、充放電要求電力Ｐｂ＊を変更しなければ変速機６０の変速段の変速時にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回ると判断し、必要充放電電力Ｐ２から充放電要求電力Ｐｂ＊を減じたものを調整電力Ｐｃｈに設定し（ステップＳ３２０）、設定した調整電力Ｐｃｈを充放電要求電力Ｐｂ＊に加えた値として充放電要求電力Ｐｂ＊を再設定すると共に再設定した充放電要求電力Ｐｂ＊を用いて上述した手法により車両要求パワーＰ＊を再設定して（ステップＳ３３０）、処理を終了する。その後、図３の加速時駆動制御ルーチンのステップＳ１３０に戻って再設定した車両要求パワーＰ＊を用いてステップＳ１３０以降の処理を行なって加速時駆動制御ルーチンを終了する。このように、充放電要求電力Ｐｂ＊を再設定することにより、変速機６０の変速段の変速の際にバッテリ５０を充放電する電力が入力制限Ｗｉｎを下回るのを抑制することができる。一方、Ｈｉ−Ｌｏ変速の判定がなされたり変速段の変速は必要ないと判定されたときには（ステップＳ３００）、充放電要求電力Ｐｂ＊に変更は必要ないと判断し、そのまま処理を終了する。この場合も、図３の加速時駆動制御ルーチンのステップＳ１３０に戻ってステップＳ１３０以降の処理が行なわれる。
【００３５】
次に、Ｌｏ−Ｈｉ変速を行なう際の動作について説明する。図１５は、Ｌｏ−Ｈｉ変速の際に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Ｌｏ−Ｈｉ変速処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。Ｌｏ−Ｈｉ変速処理ルーチンが実行されると、まず、調整電力Ｐｃｈによるバッテリ５０の充放電要求電力Ｐｂ＊の再設定が行なわれたか否かを判定し（ステップＳ４００）、調整電力Ｐｃｈによる充放電要求電力Ｐｂ＊の再設定が行なわれたと判定されると、バッテリ５０の充放電電力Ｐｂが再設定した充放電要求電力Ｐｂ＊に略一致するまで待つ処理を行なう（ステップＳ４１０）。この処理は、車両要求パワーＰ＊に基づいてレート処理を用いて設定されるエンジン要求パワーＰｅ＊が車両要求パワーＰ＊に至ったかを待つ処理とも考えることができる。調整電力Ｐｃｈによるバッテリ５０の充放電要求電力Ｐｂ＊の再設定は行なわれていないと判定されたりバッテリ５０の充放電電力Ｐｂが再設定した充放電要求電力Ｐｂ＊に略一致したと判定されると、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔと比較する処理を実行する（ステップＳ４２０）。ここで、変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔは、モータＭＧ２からトルクを出力しながらＬｏ−Ｈｉ変速する際にトルクショックが生じないトルク範囲の上限値であり、変速機６０やモータＭＧ２の性能などにより設定される。トルク指令Ｔｍ２＊が変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔより大きいときには、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊をトルク指令Ｔｍ２＊と変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔの差分に相当する分だけ大きくなるよう次式（６）により調整すると共に（ステップＳ４３０）、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊の調整に伴ってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を下方修正するよう式（７）により調整し（ステップＳ４４０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔを設定する（ステップＳ４５０）。即ち、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔに下方修正することにより減少するリングギヤ軸３２ａのトルクに相当する分だけエンジン２２からのトルクを増加し、その増加したトルクをリングギヤ軸３２ａに出力するためにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を下方修正する調整を行なうのである。
【００３６】
Te*←Te*+(1+ρ)・(Tm2*-Tm2set)・Gr  (6)
Tm1*←Tm1*-ρ・(Tm2*-Tm2set)・Gr    (7)
【００３７】
モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔ以下のときやトルク指令Ｔｍ２＊が変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔより大きくエンジン２２の目標トルクＴｅ＊やトルク指令Ｔｍ２＊を調整した後は、現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と変速機６０のギヤ比Ｇｌｏ，Ｇｈｉとにより次式（８）を用いて変速後のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２＊を計算する（ステップＳ４６０）。そして、ブレーキＢ２をオフとすると共に（ステップＳ４７０）、ブレーキＢ１をフリクション係合させ（ステップＳ４８０）、変速に伴ってリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの落ち込みを是正するためにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を式（９）により調整する（ステップＳ４９０）。ここで、式（９）中の「Ｔｍ１ｓｅｔ」は、モータＭＧ１から出力したときにリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが変速に伴ってリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの落ち込みを是正できるトルクとして設定されており、変速機６０やモータＭＧ２，モータＭＧ１の性能などにより設定される。
【００３８】
Nm2*＝Nm2・Ghi/Glo  (8)
Tm1*←Tm1*-Tm1set    (9)
【００３９】
そして、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が変速後の回転数Ｎｍ２＊近傍に至るのを待って（ステップＳ５００，Ｓ５１０）、ブレーキＢ１を完全にオンとし（ステップＳ５２０）、駆動制御で用いる変速機６０のギヤ比ＧｒにＨｉギヤのギヤ比Ｇｈｉを設定して（ステップＳ５３０）、Ｌｏ−Ｈｉ変速処理ルーチンを終了する。図１６にＬｏ−Ｈｉ変速の際の変速機６０の共線図の一例を示す。図中、Ｓ１軸はダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａのサンギヤ６１の回転数を示し、Ｒ１，Ｒ２軸はダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａおよびシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのリングギヤ６２，６６の回転数を示し、Ｃ１，Ｃ２軸はリングギヤ軸３２ａの回転数であるダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａおよびシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのキャリア６４，６８の回転数を示し、Ｓ２軸はモータＭＧ２の回転数であるシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂのサンギヤ６５の回転数を示す。図示するように、Ｌｏギヤの状態では、ブレーキＢ２がオンでブレーキＢ１がオフとされている。この状態からブレーキＢ２をオフすると、モータＭＧ２はリングギヤ軸３２ａから切り離された状態となり、電動機として機能するモータＭＧ２から正のトルクが出力されていることから、その回転数は増加しようとする。ここで、ブレーキＢ１をフリクション係合させると、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は減少する。そして、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２がＨｉギヤの状態の回転数Ｎｍ２＊近傍になったときにブレーキＢ１をフリクション係合から完全にオンとすることにより、Ｈｉギヤの状態に切り替えることができる。このように、ブレーキＢ１のフリクション係合によりモータＭＧ２からトルクを出力しながら変速する際にモータＭＧ２の回転数Ｎｍ１が変更されるから、リングギヤ軸３２ａに出力されるトルクは落ち込むことになる。実施例では、この落ち込むトルクをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を調整することにより賄うのである。このように、Ｌｏ−Ｈｉ変速することにより、変速時に生じ得るトルクショックを抑制することができる。
【００４０】
ここで、こうしたＬｏ−Ｈｉ変速の際にバッテリ５０を充放電する電力がどのように変更されるかを考える。モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔより大きいときには、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔに下方修正することから、その分だけ消費電力が減少する。トルク指令Ｔｍ２＊の下方修正に伴ってリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するためにエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を上方修正すると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を下方修正することから、その分だけ発電電力が増加する。そして、変速中にリングギヤ軸３２ａのトルクの落ち込みを是正するためにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を下方修正することから、その分だけ発電電力が増加する。したがって、モータＭＧ２による消費電力の減少分とモータＭＧ１による二つの要因による発電電力の増加分との和がＬｏ−Ｈｉ変速の際に変更される電力、即ち変速時必要電力Ｐ１である。実施例では、Ｌｏ−Ｈｉ変速の最中にバッテリ５０を充放電する電力が変速時必要電力Ｐ１だけ変更されてもバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回らないようにエンジン２２やモータＭＧ１やモータＭＧ２の運転ポイントを予めバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ側に寄せるように変更しておくのである。一方で、バッテリ５０を充放電する電力の変更は、図９の変速判定処理のステップＳ３３０や図３の加速度駆動制御ルーチンのステップＳ１３０，Ｓ１４０から解るように、エンジン２２の運転ポイントの変更を伴う。エンジン２２はモータＭＧ１，ＭＧ２に比して応答性が悪いから、調整電力Ｐｃｈにより充放電要求電力Ｐｂ＊を変更しても直ちに充放電電力Ｐｂが充放電要求電力Ｐｂ＊に至るわけではなくある程度の時間を要する。この時間は、充放電電力Ｐｂが充放電要求電力Ｐｂ＊から離れているほど長くなるから、充放電電力Ｐｂが充放電要求電力Ｐｂ＊に至るまで待って変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速を開始すると、Ｌｏ−Ｈｉ変速に遅れが生じてモータＭＧ２が上限回転数を超えて回転する場合が生じる。図９の変速判定処理のステップＳ２５０〜Ｓ２８０でアクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｒｅｆ以上のときには変速遅れ時間ｔｄだけＬｏ−Ｈｉ変速の判定タイミングを早めることにより、Ｌｏ−Ｈｉ変速の遅れに起因してモータＭＧ２が上限回転数を超えて回転するのを抑制することができる。
【００４１】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、Ｌｏ−Ｈｉ変速に先だって、Ｌｏ−Ｈｉ変速の最中にバッテリ５０を充放電する電力が変速時必要電力Ｐ１だけ変更されてもバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回らないよう調整電力Ｐｃｈにより充放電要求電力Ｐｂ＊を変更するのに必要な時間としての変速遅れ時間ｔｄを推定してこの変速遅れ時間ｔｄ分だけＬｏ−Ｈｉ変速の判定のタイミングを早めておき、Ｌｏ−Ｈｉ変速が判定されたときに調整電力Ｐｃｈにより充放電要求電力Ｐｂ＊を変更すると共にバッテリ５０の充放電電力Ｐｂが充放電要求電力Ｐｂ＊に至るのを待ってからＬｏ−Ｈｉ変速を行なうから、Ｌｏ−Ｈｉ変速の際にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを下回るのを抑制することができると共にＬｏ−Ｈｉ変速の遅れを抑制してこの変速遅れに起因するモータＭＧ２の過回転を抑制することができる。もとより、変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速の際にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が大きいときには、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に変速上限トルクＴｍ２ｓｅｔを設定して変速するから、変速の際に生じ得るトルクショックを抑制することができる。また、リングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊を出力しながら変速することができる。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、Ｇセンサ８９を用いて加速度αを検出するものとしたが、車速センサ８８からの車速Ｖの勾配（時間変化率）を演算することにより加速度αを演算するものとしてもよい。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、車両要求パワーＰ＊に基づいてレート処理によりエンジン要求パワーＰｅ＊を設定するものとしたが、レート処理に限られず、なまし処理などの他の緩変化処理によりエンジン要求パワーＰｅ＊を設定するものとしてもよい。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速の際に要求トルクＴｒ＊に基づいて変速時必要電力Ｐ１を設定するものとしたが、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊やエンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊等に基づいて変速時必要電力Ｐ１を計算するものとしてもよい。
【００４５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速の際に、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２以上のときには、充放電要求電力Ｐｂ＊に変更は加えずに制御し、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２未満のときには必要充放電電力Ｐ２から充放電要求電力Ｐｂ＊を減じた調整電力Ｐｃｈだけ充放電要求電力Ｐｂ＊を変更して制御するものとしたが、充放電要求電力Ｐｂ＊と必要充放電電力Ｐ２とのうち大きい方を新たな充放電要求電力Ｐｂ＊として設定して制御するものとしても構わない。
【００４６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｒｅｆ以上のときに変速遅れ時間ｔｄを推定して必要変速線移動量ΔＶを設定するものとしたが、変速マップのＬｏ−Ｈｉ変速線Ｖｈｉによってはアクセル開度Ａｃｃに拘わらず変速遅れ時間ｔｄを推定して必要変速線移動量ΔＶを設定するものとしてもよい。
【００４７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の充放電電力Ｐｂと必要充放電電力Ｐ２とに基づいて変速遅れ時間ｔｄを推定すると共に推定した変速遅れ時間ｔｄと車速Ｖと加速度αとに基づいて必要変速線移動量ΔＶを設定するものとしたが、バッテリ５０の充放電電力Ｐｂと必要充放電電力Ｐ２と車速Ｖと加速度αとに基づいて直接必要変速線移動量ΔＶを設定するものとしてもよい。
【００４８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖに必要変速線移動量ΔＶを加えた判定用車速Ｖｄに基づいて変速マップを用いて変速機６０の変速判定を行なうものとしたが、必要変速線移動量ΔＶに基づいて変速線を移動させた変速マップを設定すると共に設定した変速マップを用いて車速Ｖに基づいて変速機６０の変速判定を行なうものとしてもよい。
【００４９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変速機６０のＬｏ−Ｈｉ変速の際について説明したが、減速に伴って変速機６０の変速段をＨｉギヤの状態からＬｏギヤの状態に変速するＨｉ−Ｌｏ変速の際についても同様である。この場合、Ｌｏ−Ｈｉ変速と逆の現象により変速時必要電力Ｐ１はバッテリ５０を放電する方向の電力となる。したがって、Ｈｉ−Ｌｏ変速のときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔから変速時必要電力Ｐ１を減じた電力が必要充放電電力Ｐ２となり、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２以下のときには充放電要求電力Ｐｂ＊を変更することなく制御し、充放電要求電力Ｐｂ＊が必要充放電電力Ｐ２より大きいときには必要充放電電力Ｐ２以下になるよう充放電要求電力Ｐｂ＊を再設定すると共に再設定した充放電要求電力Ｐｂ＊を用いて車両要求パワーＰ＊を再設定すればよい。また、充放電要求電力Ｐｂ＊と必要充放電電力Ｐ２とのうち小さい方を新たな充放電要求電力Ｐｂ＊として設定して制御するものとしてもよい。したがって、Ｈｉ−Ｌｏ変速に先立って必要充放電電力Ｐ２に基づいて同様に変速遅れ時間ｔｄも推定することができ、変速遅れ時間ｔｄを見込んでＨｉ−Ｌｏ変速の判定タイミングを調整することができる。なお、変速機６０のＨｉ−Ｌｏ変速の際には、こうした制御と異なる制御、例えば、制動トルクをブレーキに置き換えて変速する制御などを用いるものとしてもよい。この場合、変速時必要電力Ｐ１や必要充放電電力Ｐ２は計算する必要はない。
【００５０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、Ｈｉ，Ｌｏの２段の変速段をもって変速可能な変速機６０を用いるものとしたが、変速機６０の変速段は２段に限られるものではなく、３段以上の変速段としてもよい。
【００５１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を変速機６０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１７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の動力を変速機６０により変速してリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１７における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００５２】
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３９ａ，３９ｂ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１８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３９ａ，３９ｂ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。
【００５３】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、車両の製造産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例としての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】変速機６０の構成の一例を示す説明図である。
【図３】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される加速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４】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５】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６】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図７】エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子の一例を示す説明図である。
【図８】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の一例を示す説明図である。
【図９】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される変速判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１０】変速マップの一例を示す説明図である。
【図１１】変速時必要電力設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１２】バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと変速時必要電力Ｐ１，必要充放電電力Ｐ２，充放電要求電力Ｐｂ＊との関係の一例を示す。
【図１３】変速遅れ時間設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１４】車速Ｖと要求トルクＴｒ＊と必要変速線移動量ΔＶとＬｏ−Ｈｉ変速線Ｖｈｉとの関係の一例を示す説明図である。
【図１５】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるＬｏ−Ｈｉ変速処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１６】Ｌｏ−Ｈｉ変速の際の変速機６０の共線図の一例を示す説明図である。
【図１７】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１８】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】
【００５６】
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、３１ａ  サンギヤ軸、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、３７  ギヤ機構、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ  駆動輪、３９ｃ，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、  ４８  回転軸、５０  バッテリ、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  変速機、６０ａ  ダブルピニオンの遊星歯車機構、６０ｂ  シングルピニオンの遊星歯車機構、６１，６５  サンギヤ、６２，６６  リングギヤ、６３ａ  第１ピニオンギヤ、６３ｂ  第２ピニオンギヤ、６４，６８  キャリア、６７  ピニオンギヤ、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、Ｂ１，Ｂ２  ブレーキ。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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