(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと第１の電動機とを備え、前記第１の電動機に結合されると共に外部に動力を出力する駆動軸に対して、前記エンジンと第１の電動機とのうちの少なくとも一方から出力される動力を伝達することによって、前記駆動軸から動力を出力すると共に、該駆動軸から出力される動力の大きさは前記エンジンから出力される動力の大きさに依存する動力出力装置であって、
前記エンジンの出力軸および前記駆動軸に結合され、前記エンジンから出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、少なくとも第２の電動機を備え、該第２の電動機によって、前記伝達する動力の大きさを調整する動力調整手段と、
前記駆動軸に対して運転者が要求する動力に基づいて、前記エンジンが出力すべき動力および前記駆動軸から出力すべき動力を設定し、前記エンジンおよび前記駆動軸がそれぞれ設定した動力を出力するように、少なくとも前記エンジンと前記第１の電動機と前記第２の電動機とを制御する制御手段と、
運転者から動力要求がない場合に、次回、動力要求があった際に、前記駆動軸から出力される動力が運転者の要求する動力に追従できるか否かを予測する予測手段と
を備え、
前記制御手段は、前記駆動軸が回転しており、運転者から動力要求がない場合であって、前記予測手段が追従できないと予測した場合には、前記予測手段が追従できると予測した場合に前記エンジンが出力すべき動力として設定される値よりも大きな値を、前記エンジンが出力すべき動力として設定すると共に、前記エンジンからの出力トルクの一部が前記動力調整手段を介して前記駆動軸に伝達される運転状態となるように、前記エンジンと前記第１の電動機と前記第２の電動機とを制御する
動力出力装置。
【請求項２】
請求項１記載の動力出力装置であって、
前記制御手段が、前記エンジンが出力すべき動力を設定する前記制御は、前記エンジンがアイドル運転を行なう状態から、前記エンジンからの出力トルクの一部が前記動力調整手段を介して前記駆動軸に伝達される運転状態となるように行なう制御である
動力出力装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記駆動軸に対して運転者が要求する動力に基づいて前記駆動軸から出力すべき動力として設定された値が、所定の値を越えた場合には、前記第１の電動機と前記エンジンとの両方からの出力が前記駆動軸に伝達されるよう制御することを特徴とする
請求項１または２記載の動力発生装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置であって、
前記予測手段は、
前記運転者から動力要求が無い状態から有る状態に移行した際に、前記駆動軸から実際に出力された動力が、運転者の要求動力に追従できたかどうかを検出する検出手段と、
該検出手段の検出結果を記憶する記憶手段と
を備え、
前記記憶手段に記憶されている検出結果に基づいて予測することを特徴とする
動力出力装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置であって、
少なくとも前記第１の電動機との間で電気エネルギのやり取りを行なうバッテリをさらに備え、
前記予測手段は、前記バッテリの残存容量が所定量以下であるときに、運転者の要求動力に追従できないと予測することを特徴とする
動力出力装置。
【請求項６】
請求項５記載の動力出力装置であって、
前記制御手段は、前記駆動軸が回転しており、運転者から動力要求がない場合であって、前記予測手段が追従できないと予測した場合には、前記エンジンから出力される動力の少なくとも一部を電気エネルギとして回収すると共に、前記バッテリに供給される電流量が前記バッテリの許容量を越えないように、少なくとも前記エンジンと前記第１の電動機とを制御することを特徴とする
動力出力装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記駆動軸が回転しており、運転者から動力要求がない場合であって、前記予測手段が追従できないと予測した場合には、前記動力調整手段によって前記エンジンから前記駆動軸に動力が伝達されると共に、前記エンジンによって前記駆動軸に発生するトルクを、前記第１の電動機が発生するトルクで打ち消すように、前記動力調整手段および前記第１の電動機を制御することを特徴とする
請求項１記載の動力出力装置。
【請求項８】
請求項７記載の動力出力装置であって、
前記第１の電動機が発生するトルクは、そのときの前記駆動軸の回転数に応じて、前記第１の電動機が出力可能な最大トルクであることを特徴とする
動力出力装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の動力出力装置であって、
前記第１の電動機および前記第２の電動機との間で電気エネルギのやり取りを行なうバッテリをさらに備え、
前記制御手段は、前記駆動軸が回転しており、運転者から動力要求がない場合であって、前記予測手段が追従できないと予測した場合には、前記エンジンが出力すべき値として、前記駆動軸から出力される動力が運転者の要求する動力に追従できないと予測される程度と、前記バッテリの残存容量とのうちの少なくとも一つに応じた値を設定することを特徴とする動力出力装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９いずれか記載の動力出力装置であって、
前記第１の電動機および前記第２の電動機との間で電気エネルギのやり取りを行なうバッテリをさらに備え、
前記駆動軸が回転しており、運転者から動力要求がない場合であって、前記予測手段が追従できないと予測した場合には、前記駆動軸に発生するトルクを打ち消す動作に伴って前記第１の電動機および前記第２の電動機で生じる電気エネルギによって前記バッテリを充電する
動力出力装置。
【請求項１１】
エンジンと電動機とを備え、前記電動機に結合されると共に外部に動力を出力する駆動軸に対して、前記エンジンと電動機とのうちの少なくとも一方から出力される動力を伝達することによって、前記駆動軸から動力を出力すると共に、該駆動軸から出力される動力の大きさは前記エンジンから出力される動力の大きさに依存する動力出力装置であって、
前記エンジンの出力軸および前記駆動軸に結合され、前記エンジンから出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやり取りによって調整する動力調整手段と、
前記駆動軸に対して運転者が要求する動力に基づいて、前記エンジンが出力すべき動力および前記駆動軸から出力すべき動力を設定し、前記エンジンおよび前記駆動軸がそれぞれ設定した動力を出力するように、少なくとも前記エンジンと前記電動機と前記動力調整手段とを制御する制御手段と、
運転者から動力要求がない場合に、次回、動力要求があった際に、前記駆動軸から出力される動力が運転者の要求する動力に追従できるか否かを予測する予測手段と
を備え、
前記制御手段は、運転者から動力要求がない場合であって、前記予測手段が追従できないと予測した場合には、前記予測手段が追従できると予測した場合に前記エンジンが出力すべき動力として設定される値よりも大きな値を、前記エンジンが出力すべき動力として設定すると共に、前記エンジンによって前記駆動軸に発生するトルクを、そのときの前記駆動軸の回転数に応じて前記電動機が出力可能な最大トルクで打ち消すように、前記動力調整手段および前記電動機を制御することを特徴とする
動力出力装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１いずれか記載の動力出力装置を備え、前記駆動軸から出力される動力によって走行するハイブリッド車両。
【請求項１３】
エンジンと第１の電動機とを備え、前記第１の電動機に結合されると共に外部に動力を出力する駆動軸に対して、前記エンジンと第１の電動機とのうちの少なくとも一方から出力される動力を伝達することによって、前記駆動軸から動力を出力すると共に、該駆動軸から出力される動力の大きさは前記エンジンから出力される動力の大きさに依存する動力出力装置の制御方法であって、
前記動力出力装置は、前記エンジンの出力軸および前記駆動軸に結合され、前記エンジンから出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、少なくとも第２の電動機を備え、該第２の電動機によって、前記伝達する動力の大きさを調整する動力調整手段をさらに備え、
（ａ）前記駆動軸に対して運転者が要求する動力に基づいて、前記エンジンが出力すべき動力および前記駆動軸から出力すべき動力を設定し、前記エンジンおよび前記駆動軸がそれぞれ設定した動力を出力するように、少なくとも前記エンジンと前記第１の電動機と前記第２の電動機とを制御する工程と、
（ｂ）運転者から動力要求がない場合に、次回、動力要求があった際に、前記駆動軸から出力される動力が運転者の要求する動力に追従できるか否かを予測する工程と
を備え、
前記（ａ）工程は、前記駆動軸が回転しており、運転者から動力要求がない場合であって、前記（ｂ）工程において追従できないと予測した場合には、前記（ｂ）工程において追従できると予測した場合に前記エンジンが出力すべき動力として設定される値よりも大きな値を、前記エンジンが出力すべき動力として設定すると共に、前記エンジンからの出力トルクの一部が前記動力調整手段を介して前記駆動軸に伝達される運転状態となるように、前記エンジンと前記第１の電動機と前記第２の電動機とを制御する工程である
動力出力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびその制御方法に関し、詳しくは、内燃機関と電動発電機とを備え、内燃機関の出力軸と電動発電機の回転軸と駆動軸とが所定の関係を保つよう結合された動力出力装置およびその制御方法、並びにハイブリッド車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関に加えて電動機を備えるハイブリッド車両として、種々の構成が提案されている。ハイブリッド車両は、従来のガソリンエンジンを搭載した車両に比べて、化石燃料の消費量を大幅に削減することが可能であり、環境問題の深刻化に伴って社会的要請が増している。ハイブリッド車両の一種として、パラレル・ハイブリッド車両がある。パラレル・ハイブリッド車両では、内燃機関からの動力および電動機からの動力の両方を、車軸に伝達可能である。パラレル・ハイブリッド車両の構成の一例を、図１に示す。
【０００３】
図１に示したハイブリッド車両は、エンジン１５０と、電動発電機ＭＧ１，ＭＧ２とが備えられている。これら三者は、プラネタリギヤ１２０を介して機械的に結合されている。プラネタリギヤ１２０は、遊星歯車とも呼ばれ、以下に示すそれぞれのギヤに結合された３つの回転軸を有している。プラネタリギヤ１２０を構成するギヤは、中心で回転するサンギヤ１２１、サンギヤ１２１の外周で自転しながら公転するプラネタリピニオンギヤ１２３、さらにその外周で回転するリングギヤ１２２である。プラネタリピニオンギヤ１２３は、プラネタリキャリア１２４に軸支されている。図１のハイブリッド車両では、エンジン１５０の駆動軸であるクランクシャフト１５６は、プラネタリキャリア１２４の回転軸と結合してプラネタリキャリア軸１２７を成す。また、電動発電機ＭＧ１の駆動軸は、サンギヤ１２１の回転軸に結合してサンギヤ軸１２５を成し、電動発電機ＭＧ２の駆動軸は、リングギヤ１２２の回転軸に結合してリングギヤ軸１２６を成す。さらにリングギヤ１２２は、チェーンベルト１２９およびディファレンシャルギヤを介して、車軸１１２に結合している。
【０００４】
このようなハイブリッド車両は、上記したプラネタリギヤ１２０の機能により、種々の状態で走行することができる。例えば、ハイブリッド車両が走行を始めた比較的低速な状態では、エンジン１５０を停止したまま、電動発電機ＭＧ２を力行する（電動機として働かせる）ことにより車軸１１２に動力を伝達して走行する。同様にエンジン１５０をアイドル運転したまま走行することもある。低速走行時にエンジン１５０より動力を得る場合には、エネルギ効率を充分に高くすることは困難であるため、このように、発進時などの低速走行時には電動発電機ＭＧ２によって動力を得ることで、車両全体のエネルギ効率を高めることができる。
【０００５】
走行開始後にハイブリッド車両が所定の速度に達すると、制御システム２００はモータＭＧ１を力行して出力されるトルクによってエンジン１５０をモータリングして始動する。このとき、電動発電機ＭＧ１の反力トルクがプラネタリギヤ１２０を介してリングギヤ１２２にも出力される。
【０００６】
エンジン１５０を運転してプラネタリキャリア軸１２７を回転させると、所定の条件下で、サンギヤ軸１２５およびリングギヤ軸１２６が回転する。リングギヤ軸１２６の回転による動力はそのまま車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達される。サンギヤ軸１２５の回転による動力は電動発電機ＭＧ１で電力として回生する（発電機として働かせる）ことができる。一方、電動発電機ＭＧ２を力行すれば、リングギヤ軸１２６を介して車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに動力を出力することができる。
【０００７】
定常運転時には、エンジン１５０の出力が、車軸１１２の要求動力（すなわち車軸１１２の回転数×要求トルク）とほぼ等しい値に設定される。このとき、エンジン１５０の出力の一部はリングギヤ軸１２６を介して直接車軸１１２に伝えられ、残りの出力は電動発電機ＭＧ１によって電力として回生される。回生された電力は、電動発電機ＭＧ２がリングギヤ軸１２６を回転させるトルクを発生するために使用される。この結果、車軸１１２を所望の回転数および所望のトルクで駆動することが可能である。
【０００８】
車軸１１２に伝達されるトルクが不足する場合には、電動発電機ＭＧ２によってトルクをアシストする。このアシストのための電力には、電動発電機ＭＧ１で回生した電力およびバッテリ１９４に蓄えられた電力が用いられる。このように、制御システム２００は、車軸１１２から出力すべき要求動力に応じて２つの電動発電機ＭＧ１，ＭＧ２の運転を制御する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように車軸１１２の回転数（車速）×要求トルクとして求められる要求動力に応じて、エンジン１５０の出力を決定すると共に、エンジン１５０および電動発電機ＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御を行なう場合には、車両の走行条件によっては、運転者の意図する動力が充分な反応性で出力できなくなる場合が考えられた。すなわち、一旦アクセル開度が値０になると、要求トルクが値０となるため、エンジン１５０および電動発電機ＭＧ１，ＭＧ２による車両駆動のための動力発生が停止されるが、その後再び要求トルクが大きくなったときには、エンジン１５０が再始動して必要な動力を出力できるようになるまでに時間を要してしまい、所望のトルクを得るのに時間がかかる場合があった。
【００１０】
例えば、山間地において車両が登坂走行しているときに、道路がカーブにさしかかって運転者が減速のためにアクセル開度を閉状態とすると、エンジン１５０に対する要求動力は値０となり、エンジン１５０は停止あるいはアイドリング状態となる。ここで、カーブの通過に伴い再びアクセルを踏んだとしても、エンジン１５０から充分な出力が得られるまでに時間がかかるために、所望の加速が得られない可能性がある。また、アクセル開度を閉状態とすることで一旦減速してしまうと、要求動力は上記したように車速×要求トルク（アクセル開度）として求められるため、加速しようとアクセルを踏んでも、充分に大きな要求動力が直ちには設定されず、さらに、一旦減速してしまうと所望の速度に達するのに要する加速度も大きくなるため、登坂走行しながら加速するにはトルクが不足した状態となり、所望の加速が得られなくなるおそれがある。
【００１１】
エンジン１５０から充分な動力が得られるようになるまでの間は、通常は、バッテリ１９４に蓄えられた電力を用いて電動発電機ＭＧ２から動力を得ることが可能である。しかしながら、登坂走行時のように大きなトルクを必要とする場合には、また、上記したように登坂走行時に一旦減速した後に加速しようとする場合のようにより大きなトルクを必要とする場合には、電動発電機ＭＧ２からの出力だけでは不十分となり、所望の車速が得られなくなる場合があった。すなわち、車両の性能として、高負荷走行時においてエンジン１５０からの出力を要するようなハイブリッド車両では、上記したように登坂走行時に一旦アクセルを閉状態とした後の再加速時には、エンジン１５０から充分な出力が得られるようになるまでの間は、必然的にトルクが不足してしまうことになってしまう。
【００１２】
また、高負荷走行時においてエンジン１５０からの出力の必要性が低いハイブリッド車両においても、上記したようなカーブが連続する道路を登坂走行する際には、エンジン１５０から充分な出力が得られるようになると再びカーブにさしかかって要求動力が値０になるということを繰り返す状況が考えられ、このような場合には、再加速の度にバッテリ１９４に蓄えられた電力を用いて電動発電機ＭＧ２が動力を出力し続ける。したがって、電動発電機ＭＧ２によるバッテリ１９４の電力消費が断続的に続いて、バッテリ１９４のＳＯＣが非所望の程度にまで低下してしまうおそれがあった。バッテリ１９４のＳＯＣが低下してしまうと、バッテリ１９４に蓄えられた電力を用いて電動発電機ＭＧ２から動力を出力して登坂を続ける走行を続行できなくなってしまう。
【００１３】
本発明の動力出力装置およびその制御方法は、こうした問題を解決し、要求動力がない状態からある状態に変化したときに、運転者の意図に対応して動力を出力する反応性をより向上させることを目的としてなされ、次の構成を採った。
【００１４】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置は、エンジンと電動機とを備え、外部に動力を出力する駆動軸に対して、前記エンジンと電動機とのうちの少なくとも一方から出力される動力を伝達することによって、前記駆動軸から動力を出力すると共に、該駆動軸から出力される動力の大きさは前記エンジンから出力される動力の大きさに依存する動力出力装置であって、
前記駆動軸に対して運転者が要求する動力に基づいて、前記エンジンが出力すべき動力および前記駆動軸から出力すべき動力を設定し、前記エンジンおよび前記駆動軸がそれぞれ設定した動力を出力するように、少なくとも前記エンジンと前記電動機とを制御する制御手段と、
運転者から動力要求がない場合に、次回、動力要求があった際に、前記駆動軸から出力される動力が運転者の要求する動力に追従できるか否かを予測する予測手段と
を備え、
前記制御手段は、運転者から動力要求がない場合であって、前記予測手段が追従できないと予測した場合には、前記予測手段が追従できると予測した場合に前記エンジンが出力すべき動力として設定される値よりも大きな値を、前記エンジンが出力すべき動力として設定することを要旨とする。
【００１５】
以上のように構成された本発明の動力出力装置は、外部に動力を出力する駆動軸に対して、前記エンジンと電動機とのうちの少なくとも一方から出力される動力を伝達することによって、前記駆動軸から動力を出力する。また、駆動軸から出力される動力の大きさは前記エンジンから出力される動力の大きさに依存している。このような動力出力装置では、制御手段が、前記駆動軸に対して運転者が要求する動力に基づいて、前記エンジンが出力すべき動力および前記駆動軸から出力すべき動力を設定し、前記エンジンおよび前記駆動軸がそれぞれ設定した動力を出力するように、少なくとも前記エンジンと前記電動機とを制御する。また、運転者から動力要求がない場合に、次回、動力要求があった際に、前記駆動軸から出力される動力が運転者の要求する動力に追従できるか否かを、予測手段が予測する。ここで、運転者から動力要求がない場合であって、前記予測手段が追従できないと予測した場合には、制御手段は、前記予測手段が追従できると予測した場合に前記エンジンが出力すべき動力として設定される値よりも大きな値を、前記エンジンが出力すべき動力として設定する。
【００１６】
また、本発明の動力出力装置の制御方法は、エンジンと電動機とを備え、外部に動力を出力する駆動軸に対して、前記エンジンと電動機とのうちの少なくとも一方から出力される動力を伝達することによって、前記駆動軸から動力を出力すると共に、該駆動軸から出力される動力の大きさは前記エンジンから出力される動力の大きさに依存する動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に対して運転者が要求する動力に基づいて、前記エンジンが出力すべき動力および前記駆動軸から出力すべき動力を設定し、前記エンジンおよび前記駆動軸がそれぞれ設定した動力を出力するように、少なくとも前記エンジンと前記電動機とを制御する工程と、
（ｂ）運転者から動力要求がない場合に、次回、動力要求があった際に、前記駆動軸から出力される動力が運転者の要求する動力に追従できるか否かを予測する工程と
を備え、
前記（ａ）工程は、運転者から動力要求がない場合であって、前記（ｂ）工程において追従できないと予測した場合には、前記（ｂ）工程において追従できると予測した場合に前記エンジンが出力すべき動力として設定される値よりも大きな値を、前記エンジンが出力すべき動力として設定することを要旨とする。
【００１７】
このような本発明の動力出力装置および動力出力装置の制御方法によれば、運転者から動力要求がない場合に、次回、動力要求があった際に、前記駆動軸から出力される動力が運転者の要求する動力に追従できないと予測した場合には、エンジンが出力すべき動力をより大きく設定するため、実際に次回要求動力があったときには、直ちにエンジンから充分な動力を出力することができる。ここで、駆動軸から出力される動力の大きさはエンジンから出力される動力の大きさに依存するため、前記駆動軸から出力される動力を運転者の要求する動力により充分に追従させることが可能になる。
【００１８】
本発明の動力出力装置において、
前記エンジンの出力軸および前記駆動軸に結合され、前記エンジンから出力された動力を前記駆動軸に伝達すると共に、該伝達される動力の大きさを電力のやり取りによって調整する動力調整手段をさらに備え、
前記電動機は、前記駆動軸に結合されており、
前記制御手段は、前記エンジンおよび前記駆動軸がそれぞれ設定した動力を出力するように、前記動力調整手段をさらに制御することとしてもよい。
【００１９】
このような構成とすれば、エンジンから駆動軸に伝達される動力の大きさを動力調整手段によって調整するため、エンジンが出力すべき動力としてより大きな値を設定しても、運転者から動力要求がない間は、上記動力調整手段の働きによって、エンジンからの出力に起因して駆動軸から非所望の動力が出力されるのを防ぐことができる。
【００２０】
本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記駆動軸に対して運転者が要求する動力に基づいて前記駆動軸から出力すべき動力として設定された値が、所定の値を越えた場合には、前記電動機と前記エンジンとの両方からの出力が前記駆動軸に伝達されるよう制御することとしてもよい。
【００２１】
このような場合には、駆動軸から出力すべき動力が大きいときには電動機とエンジンとの両方からの出力が駆動軸に伝達されるよう制御されるため、運転者から動力要求がない場合にエンジンから出力すべき動力をより大きく設定することによって、次回の要求動力が上記所定の値を超えていた場合にも、速やかにエンジンから必要な動力を出力することが可能となる。
【００２２】
本発明の動力出力装置において、
前記予測手段は、
前記運転者から動力要求が無い状態から有る状態に移行した際に、前記駆動軸から実際に出力された動力が、運転者の要求動力に追従できたかどうかを検出する検出手段と、
該検出手段の検出結果を記憶する記憶手段と
を備え、
前記記憶手段に記憶されている検出結果に基づいて予測することとしても良い。
【００２３】
このような構成とすれば、実際に運転者の要求動力に追従できない状況が起きたときに、次回、動力要求があった際に、駆動軸から出力される動力が運転者の要求する動力に追従できないと予測する。したがって、上記予測を精度良く行なうことができる。それによって、必要以上にエンジンの出力する動力を増大させることで動力出力に関わる効率が低下するのを抑えることができる。
【００２４】
また、本発明の動力出力装置において、
少なくとも前記電動機との間で電気エネルギのやり取りを行なうバッテリをさらに備え、
前記予測手段は、前記バッテリの残存容量が所定量以下であるときに、運転者の要求動力に追従できないと予測することとしても良い。
【００２５】
電動機との間で電気エネルギのやり取りを行なうバッテリの残存容量が充分であれば、次回、動力要求があった際に、電動機から駆動軸に動力を出力することができる。バッテリの残存容量が所定量以下であれば、電動機から充分な動力を出力できないため、運転者の要求動力に追従できないと予測することができる。このような場合にエンジンの出力すべき動力をより大きく設定することで、次回、動力要求があった際には、エンジンから速やかに動力を出力して、前記駆動軸から出力される動力を運転者の要求する動力により充分に追従させることが可能となる。
【００２６】
このような動力出力装置において、
前記制御手段は、運転者から動力要求がない場合であって、前記予測手段が追従できないと予測した場合には、前記エンジンから出力される動力の少なくとも一部を電気エネルギとして回収すると共に、前記バッテリに供給される電流量が前記バッテリの許容量を越えないように、少なくとも前記エンジンと前記電動機とを制御することとしてもよい。
【００２７】
このような構成とすれば、バッテリの残存容量に基づいて運転者の要求動力に追従できないと予測し、エンジンから出力すべき動力をより大きく設定したときに、エンジンから出力される動力の少なくとも一部が電気エネルギとして回収されるため、このような動作によってバッテリの残存容量を回復することができる。したがって、バッテリの残存容量を回復することで、次回、動力要求があったときに、電動機からもより充分な動力を出力することが可能となり、運転者の要求動力に追従できなくなるのを抑える効果を増すことができる。さらに、非所望の大きな電流によって前記バッテリを充電してしまうのを防止することができる。
【００２８】
また、本発明の動力出力装置において、
前記制御手段は、運転者から動力要求がない場合であって、前記予測手段が追従できないと予測した場合には、前記動力調整手段によって前記エンジンから前記駆動軸に動力が伝達されると共に、前記エンジンによって前記駆動軸に発生するトルクを、前記電動機が発生するトルクで打ち消すように、前記動力調整手段および前記電動機を制御することとしても良い。
【００２９】
このような構成とすれば、次回、動力要求があったときには、前記動力調整手段および前記電動機を制御することによって、前記エンジンから前記駆動軸に伝達されていた動力を直ちに駆動軸から出力することができる。すなわち、動力調整手段および電動機の運転状態を変更するために必要な時間を要するだけで、直ちに、前記エンジンから伝達されていた動力を駆動軸から出力することができ、次回の動力要求があってからエンジン出力を増大させる場合に比べて、動力要求に対する反応性を向上させることができる。したがって、運転者の要求動力に対して、より迅速に追従して駆動軸から動力を出力することが可能となる。
【００３０】
このような動力出力装置において、
前記電動機が発生するトルクは、そのときの前記駆動軸の回転数に応じて、前記電動機が出力可能な最大トルクであることとしても良い。
【００３１】
このような場合には、電動機が出力しうる最大トルクが駆動軸に伝達されていることになるため、次回、動力要求があったときには、より大きな動力を直ちに駆動軸から出力することが可能となり、運転者の要求動力に対する追従性を向上させることができる。
【００３２】
このような動力出力装置において、
前記動力調整手段および前記電動機との間で電気エネルギのやり取りを行なうバッテリをさらに備え、
前記制御手段は、運転者から動力要求がない場合であって、前記予測手段が追従できないと予測した場合には、前記エンジンが出力すべき値として、前記駆動軸から出力される動力が運転者の要求する動力に追従できないと予測される程度と、前記バッテリの残存容量とのうちの少なくとも一つに応じた値を設定することとしても良い。
【００３３】
このような構成とすれば、不必要に大きな動力をエンジンから出力してしまうのを防止できるため、動力出力装置全体の効率が低下してしまうのを抑えることができる。
【００３４】
また、本発明の動力出力装置において、
前記予測手段は、前記駆動軸が回転しているときに、前記追従できるか否かの予測を行なうこととしても良い。
【００３５】
本発明のハイブリッド車両は、
請求項１ないし１０いずれか記載の動力出力装置を備え、前記駆動軸から出力される動力によって走行することを要旨とする。
【００３６】
このようなハイブリッド車両によれば、運転者から動力要求がない場合に、次回、動力要求があった際に、車両の駆動軸から出力される動力が運転者の要求する動力に追従できないと予測した場合には、エンジンが出力すべき動力をより大きく設定するため、実際に次回要求動力があったときには、直ちにエンジンから充分な動力を出力することができ、車両の駆動軸から出力される動力を運転者の要求する動力により充分に追従させることが可能になる。したがって、動力要求がない状態からある状態に変わったときに、運転者の意図に反して車両の走行がもたつくのを抑えることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態を、実施例に基づいて以下の順序で説明する。
１．ハイブリッド車両の全体構成
２．ハイブリッド車両の基本的動作
３．一般的なトルク制御の動作
４．トルク不足が予測されるときの動作
５．ハイブリッド車両の他の構成
【００３８】
（１）ハイブリッド車両の全体構成：
はじめに、本発明の実施例としてのハイブリッド車両の構成について説明する。図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド車両の全体構成を示す説明図である。このハイブリッド車両は、エンジン１５０と、２つのモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との３つの原動機を備えている。ここで、「モータ／ジェネレータ」とは、モータ（原動機）としても機能し、また、ジェネレータ（発電機）としても機能する原動機を意味している。なお、以下では簡単のため、これらを単に「モータ」と呼ぶ。車両の制御は、制御システム２００によって行われる。
【００３９】
制御システム２００は、メインＥＣＵ２１０と、ブレーキＥＣＵ２２０と、バッテリＥＣＵ２３０と、エンジンＥＣＵ２４０とを有している。各ＥＣＵは、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータや、入力インタフェース、出力インタフェースなどの複数の回路要素が１つの回路基板上に配置された１ユニットとして構成されたものであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムに従い種々の制御を実行する。メインＥＣＵ２１０は、モータ制御部２６０とマスタ制御部２７０とを有している。マスタ制御部２７０は、エンジン１５０およびモータＭＧ１，ＭＧ２の出力の配分などの制御量を決定する機能を有している。
【００４０】
エンジン１５０は、通常のガソリンエンジンであり、クランクシャフト１５６を回転させる。エンジン１５０の運転はエンジンＥＣＵ２４０により制御されている。エンジンＥＣＵ２４０は、マスタ制御部２７０からの指令に従って、エンジン１５０の燃料噴射量その他の制御を実行する。
【００４１】
モータＭＧ１，ＭＧ２は、同期電動機として構成されており、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２，１４２と、回転磁界を形成する三相コイル１３１，１４１が巻回されたステータ１３３，１４３とを備える。ステータ１３３，１４３はケース１１９に固定されている。モータＭＧ１，ＭＧ２のステータ１３３，１４３に巻回された三相コイル１３１，１４１は、それぞれ駆動回路１９１，１９２を介して２次バッテリ１９４に接続されている。駆動回路１９１，１９２は、各相ごとにスイッチング素子としてのトランジスタを１対ずつ備えたトランジスタインバータである。駆動回路１９１，１９２はモータ制御部２６０によって制御される。モータ制御部２６０からの制御信号によって駆動回路１９１，１９２のトランジスタがスイッチングされると、バッテリ１９４とモータＭＧ１，ＭＧ２との間に電流が流れる。モータＭＧ１，ＭＧ２はバッテリ１９４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（以下、この動作状態を力行と呼ぶ）、ロータ１３２，１４２が外力により回転している場合には三相コイル１３１，１４１の両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ１９４を充電することもできる（以下、この動作状態を回生と呼ぶ）。
【００４２】
エンジン１５０とモータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸は、プラネタリギヤ１２０を介して機械的に結合されている。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１と、リングギヤ１２２と、プラネタリピニオンギヤ１２３を有するプラネタリキャリア１２４と、から構成されている。本実施例のハイブリッド車両では、エンジン１５０のクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合されている。ダンパ１３０はクランクシャフト１５６に生じる捻り振動を吸収するために設けられている。モータＭＧ１のロータ１３２は、サンギヤ軸１２５に結合されている。モータＭＧ２のロータ１４２は、リングギヤ軸１２６に結合されている。リングギヤ１２２の回転は、チェーンベルト１２９とデファレンシャルギア１１４とを介して車軸１１２および車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達される。
【００４３】
制御システム２００は、車両全体の制御を実現するために種々のセンサを用いており、例えば、運転者によるアクセルの踏み込み量を検出するためのアクセルセンサ１６５、シフトレバーの位置を検出するシフトポジションセンサ１６７、ブレーキの踏み込み圧力を検出するためのブレーキセンサ１６３、バッテリ１９４の充電状態を検出するためのバッテリセンサ１９６、およびモータＭＧ２の回転数を測定するための回転数センサ１４４などを利用している。リングギヤ軸１２６と車軸１１２はチェーンベルト１２９によって機械的に結合されているため、リングギヤ軸１２６と車軸１１２の回転数の比は一定である。従って、リングギヤ軸１２６に設けられた回転数センサ１４４によって、モータＭＧ２の回転数のみでなく、車軸１１２の回転数も検出することができる。
【００４４】
（２）ハイブリッド車両の基本的動作：
次に、本実施例のハイブリッド車両の動作について説明する。ハイブリッド車両の基本的な動作を説明するために、以下ではまず、プラネタリギヤ１２０の動作について説明する。プラネタリギヤ１２０は、上述した３つの回転軸のうちの２つの回転軸の回転数が決定されると残りの回転軸の回転数が決まるという性質を有している。各回転軸の回転数の関係は次式（１）の通りである。
【００４５】
Ｎｃ＝Ｎｓ×ρ／（１＋ρ）＋Ｎｒ×１／（１＋ρ）    …（１）
【００４６】
ここで、Ｎｃはプラネタリキャリア軸１２７の回転数、Ｎｓはサンギヤ軸１２５の回転数、Ｎｒはリングギヤ軸１２６の回転数である。また、ρは次式で表される通り、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比である。
【００４７】
ρ＝［サンギヤ１２１の歯数］／［リングギヤ１２２の歯数］
【００４８】
また、３つの回転軸のトルクは、回転数に関わらず、次式（２），（３）で与えられる一定の関係を有する。
【００４９】
Ｔｓ＝Ｔｃ×ρ／（１＋ρ）                      …（２）
Ｔｒ＝Ｔｃ×１／（１＋ρ）＝Ｔｓ／ρ            …（３）
【００５０】
ここで、Ｔｃはプラネタリキャリア軸１２７のトルク、Ｔｓはサンギヤ軸１２５のトルク、Ｔｒはリングギヤ軸１２６のトルクである。
【００５１】
本実施例のハイブリッド車両は、このようなプラネタリギヤ１２０の機能により、種々の状態で走行することができる。例えば、ハイブリッド車両が走行を始めた比較的低速な状態では、エンジン１５０を停止したまま、モータＭＧ２を力行することにより車軸１１２に動力を伝達して走行する。同様にエンジン１５０をアイドル運転したまま走行することもある。
【００５２】
走行開始後にハイブリッド車両が所定の速度に達すると、制御システム２００はモータＭＧ１を力行して出力されるトルクによってエンジン１５０をモータリングして始動する。このとき、モータＭＧ１の反力トルクがプラネタリギヤ１２０を介してリングギヤ１２２にも出力される。
【００５３】
エンジン１５０を運転してプラネタリキャリア軸１２７を回転させると、上式（１）〜（３）を満足する条件下で、サンギヤ軸１２５およびリングギヤ軸１２６が回転する。リングギヤ軸１２６の回転による動力はそのまま車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達される。サンギヤ軸１２５の回転による動力は第１のモータＭＧ１で電力として回生することができる。一方、第２のモータＭＧ２を力行すれば、リングギヤ軸１２６を介して車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに動力を出力することができる。
【００５４】
定常運転時には、エンジン１５０の出力が、車軸１１２の要求動力（すなわち車軸１１２の回転数×トルク）とほぼ等しい値に設定される。このとき、エンジン１５０の出力の一部はリングギヤ軸１２６を介して直接車軸１１２に伝えられ、残りの出力は第１のモータＭＧ１によって電力として回生される。回生された電力は、第２のモータＭＧ２がリングギヤ軸１２６を回転させるトルクを発生するために使用される。この結果、車軸１１２を所望の回転数で所望のトルクで駆動することが可能である。
【００５５】
車軸１１２に伝達されるトルクが不足する場合には、第２のモータＭＧ２によってトルクをアシストする。このアシストのための電力には、第１のモータＭＧ１で回生した電力およびバッテリ１９４に蓄えられた電力が用いられる。このように、制御システム２００は、車軸１１２から出力すべき要求動力に応じて２つのモータＭＧ１，ＭＧ２の運転を制御する。
【００５６】
本実施例のハイブリッド車両は、エンジン１５０を運転したまま後進することも可能である。エンジン１５０を運転すると、プラネタリキャリア軸１２７は前進時と同方向に回転する。このとき、第１のモータＭＧ１を制御してプラネタリキャリア軸１２７の回転数よりも高い回転数でサンギヤ軸１２５を回転させると、上式（１）から明らかな通り、リングギヤ軸１２６は後進方向に反転する。制御システム２００は、第２のモータＭＧ２を後進方向に回転させつつ、その出力トルクを制御して、ハイブリッド車両を後進させることができる。
【００５７】
プラネタリギヤ１２０は、リングギヤ１２２が停止した状態で、プラネタリキャリア１２４およびサンギヤ１２１を回転させることが可能である。従って、車両が停止した状態でもエンジン１５０を運転することができる。例えば、バッテリ１９４の残容量が少なくなれば、エンジン１５０を運転し、第１のモータＭＧ１を回生運転することにより、バッテリ１９４を充電することができる。車両が停止しているときに第１のモータＭＧ１を力行すれば、そのトルクによってエンジン１５０をモータリングし、始動することができる。
【００５８】
ここで、プラネタリギヤ１２０の動作を、さらに共線図を用いて説明する。プラネタリギヤ１２０において、これが備える３つの回転軸であるプラネタリキャリア軸１２７，サンギヤ軸１２５，リングギヤ軸１２６の回転数の間に成り立つ関係はすでに式（１）に示しており、これら３つの回転軸におけるトルクの関係はすでに式（２）および（３）に示している。このように、各回転軸の回転状態の関係は、機構学上周知の計算式によって求めることができるが、共線図と呼ばれる図により幾何学的に求めることもできる。
【００５９】
図２に共線図の一例を示す。縦軸は、各回転軸の回転数を示している。横軸は、各ギヤのギヤ比を距離的な関係で示している。サンギヤ軸１２５（図２中のＳ）とリングギヤ軸１２６（図２中のＲ）とを両端にとり、位置Ｓと位置Ｒとの間を１：ρに内分する位置Ｃを、プラネタリキャリア軸１２７の位置とする。既述したように、ρは、リングギヤ１２２の歯数に対するサンギヤ１２１の歯数の比である。こうして横軸上に定義された位置Ｓ，Ｃ，Ｒに対して、それぞれのギヤの回転軸の回転数Ｎｓ，Ｎｃ，Ｎｒをプロットする。プラネタリギヤ１２０は、このようにプロットされた３点が、必ず一直線上に並ぶという性質を有している。この直線を動作共線と呼ぶ。直線は、２点が決まれば一義的に決定されるものであるため、この動作共線を用いることにより、３つの回転軸のうちの２つの回転軸の回転数から、残る１つの回転軸の回転数を求めることができる。なお、既述したように、エンジン１５０のクランクシャフト１５６はプラネタリキャリア軸１２７に結合されており、モータＭＧ１のロータ１３２は、サンギヤ軸１２５に結合されており、モータＭＧ２のロータ１４２は、車軸に機械的に結合されたリングギヤ軸１２６に結合されており、各回転軸の回転数は、それぞれ、エンジン１５０，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数に対応している。
【００６０】
また、プラネタリギヤ１２０では、各回転軸のトルクを動作共線に働く力に置き換えて示したとき、動作共線が剛体として釣り合いが保たれるという性質を有している。具体例として、プラネタリキャリア軸１２７に作用するトルクＴｃ（エンジン１５０からの出力トルク）に相当する大きさの力を位置Ｃで動作曲線に鉛直方向下から上に作用させる。作用させる方向は、トルクＴｃの方向に応じて定まる。また、リングギヤ軸１２６に対して作用するトルクＴｐ（車軸１１２に作用する駆動力）を、位置Ｒにおいて動作共線に、鉛直方向上から下に作用させる。図中のＴｓ，Ｔｒは、剛体に作用する力の分配法則に基づいて、トルクＴｃを等価な２つの力に分配したものである。トルクＴｓ，Ｔｒの大きさは、既述した式（２），（３）により表わすことができる。
【００６１】
以上の力が作用した状態で、動作共線図が剛体として釣り合いがとれているという条件を考慮すれば、ＭＧ１によってサンギヤ軸１２５に作用すべきトルクＴｇと、ＭＧ２によってリングギヤ軸に作用すべきトルクＴｍとを求めることができる。トルクＴｇはトルクＴｓと等しくなり、トルクＴｍはトルクＴｐとトルクＴｒの差分と等しくなる。このような性質に基づいた各トルクＴｇ、Ｔｍを表わす式を、以下に式（４），（５）として示す。
【００６２】
Ｔｇ＝−ρ／（１＋ρ）×Ｔｃ                  …（４）
Ｔｍ＝Ｔｐ−１／（１＋ρ）×Ｔｃ              …（５）
【００６３】
プラネタリキャリア軸１２７に結合されたエンジン１５０が回転しているとき、動作共線に関する上述の条件を満足する条件下で、サンギヤ１２１およびリングギヤ１２２は様々な運転状態で回転することができる。図１に示した構成を有するハイブリッド車両では、エンジン１５０から出力された動力を、車軸１１２に機械的に伝達される動力と、一方の電動発電機が回生する（発電機として働く）ことによって電力に変換される動力に分配し、さらに回生された電力を用いて他方の電動発電機が力行する（電動機として働く）ことによって、車軸１１２において所望の動力を出力しながら走行することができる。このように、図１に示した構成のハイブリッド車両が走行する際には、通常は、電動発電機ＭＧ１およびＭＧ２がそれぞれ、力行あるいは回生を行ない、力行で消費される電力と回生で生じる電力とが釣り合うように制御される。
【００６４】
（３）一般的なトルク制御の動作
本発明は、アクセルが全閉である状態から、次回にアクセルが踏み込まれて大きな動力を要求されたときに、運転者の要求に充分に追従して所望の動力を出力することを特徴としているが、その説明の前提として、まず、一般的なトルク制御の動作について、本実施例のハイブリッド車両に即して説明する。図３は、トルク制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、主としてマスタ制御部２７０内のＣＰＵにおいて、所定の時間ごとに実行されているが、エンジン１５０やモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御に関わる動作は、エンジンＥＣＵ２４０およびモータ制御部２６０においても実行される。
【００６５】
本ルーチンが実行されると、上記ＣＰＵは、まず、アクセル開度および車速を入力する（ステップＳ１００）。ここで、アクセル開度は、既述したアクセルペダルポジションセンサから入力する信号を基に知ることができる。また、車速は、既述したセンサ１４４が検出したリングギヤ軸１２６の回転数から知ることができ、以下の処理では、車速としてリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを用いている。次に、ＣＰＵは、ステップＳ１００で入力した情報を基に、アクセルが全閉状態であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。
【００６６】
ステップＳ１１０においてアクセルが全閉状態ではないと判断されると、次に、駆動力（制御対象は車軸１１２からの出力トルクであるが、ここではリングギヤ軸１２６に対して働く目標トルク）Ｔｐ＊を設定する（ステップＳ１２０）。マスタ制御部２７０では、予め所定のＲＯＭ内に、アクセル開度および車速と、駆動力Ｔｐ＊との関係がマップとして記憶されており、ＣＰＵは、このマップを参照することにより駆動力Ｔｐ＊を決定する。
【００６７】
駆動力Ｔｐ＊を求めると、次にＣＰＵは、エンジン要求動力Ｐｅ＊を算出する（ステップＳ１３０）。このエンジン要求動力Ｐｅ＊は、駆動力Ｔｐ＊と車速Ｎｒの積として算出される走行動力である。このようにエンジン要求動力Ｐｅ＊を算出すると、ＣＰＵは、エンジン１５０の目標運転ポイント、すなわち、ステップＳ１３０で算出したエンジン要求動力Ｐｅ＊を出力するための、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ１４０）。このような制御においては、エンジン１５０の運転ポイントとして、運転効率が最も高くなる運転ポイントがマップから選択される。
【００６８】
図４にエンジン１５０の運転ポイントと運転効率の関係を示す。図４中、Ｐｅ＊１，Ｐｅ＊２で示されている曲線は、エンジン１５０から出力される動力が一定の曲線であり、エンジン１５０の運転ポイントは、これらの曲線のうち、要求動力に対応する所定の曲線上で選択される。Ｐｅ＊１，Ｐｅ＊２の順に要求動力が低い状態を示している。例えば、エンジン１５０への要求動力Ｐｅ＊が曲線Ｐｅ＊１で表わされる動力に相当する場合、エンジン１５０の運転ポイントは、曲線Ｐｅ＊１上で運転効率が最も高くなるＤ１点に設定され、目標回転数はＮｃ＊１、目標トルクはＴｃ＊１と設定される。同様に、エンジン１５０への要求動力がＰｅ＊２であるときには、エンジン１５０の運転ポイントは、曲線Ｐｅ＊２上で運転効率が最も高くなるＤ２点に設定され、目標回転数はＮｃ＊２、目標トルクはＴｃ＊２と設定される。なお、図４では、所定の要求動力に対応する曲線として、説明の便宜上、２本の曲線だけを例示しているが、このような曲線は要求出力に応じて無数に引くことができ、エンジン１５０の運転ポイントＤ１等も無数に選択することができる。このようにエンジン１５０の運転効率の高い点をつなぐことにより描いた曲線が、図４中の曲線Ａであり、これを動作曲線と呼ぶ。エンジン１５０の運転ポイントは、動作曲線Ａ上において、上記エンジン要求動力Ｐｅ＊に対応するポイントを設定する。
【００６９】
以上の処理によりエンジン１５０の運転ポイントを設定すると、次に、モータＭＧ１の運転ポイント、すなわちＭＧ１の目標回転数Ｎｓ＊および目標トルクＴｇ＊を設定する（ステップＳ１５０）。エンジン１５０の目標回転数、すなわちプラネタリキャリア軸１２７の目標回転数Ｎｃ＊が設定されており、車軸１１２の回転数、すなわちリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒが入力されているため、図２に示したような共線図によって、サンギヤ軸１２５の目標回転数、すなわちモータＭＧ１の目標回転数Ｎｓ＊を設定することができる。また、モータＭＧ１の目標トルクＴｇ＊は、図２に示したような共線図の性質によれば、既述した（４）式に基づいて求めることができるが、実際にはＰＩＤ制御によって設定される。なお、ＰＩＤ制御は周知の制御方法であるため詳しい説明は省略する。
【００７０】
モータＭＧ１の運転ポイントが設定されると、次にＣＰＵは、モータＭＧ２の運転ポイントを設定する（ステップＳ１６０）。モータＭＧ２の目標回転数としては、ステップＳ１００で入力したリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒが与えられるため、ここでは、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊が設定される。モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊は、既述した共線図に基づく性質により、駆動力Ｔｐ＊およびエンジン目標トルクＴｃ＊を既述した（５）式に代入することにより求められるが、実際にはＰＩＤ制御によって設定される。
【００７１】
こうして設定された運転ポイントに従って、ＣＰＵは、モータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１５０の運転に関する制御処理を行ない（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。モータＭＧ１，ＭＧ２の制御は、モータ制御部２６０によって、設定された目標回転数と目標トルクとに応じて各モータの三相コイルに印加する電圧が設定され、現時点での印加電圧との偏差に応じて、駆動回路１９１，１９２のトランジスタのスイッチングを行なうのである。同期モータを制御する方法については周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７２】
エンジン１５０についても、設定された運転ポイントで運転するための制御処理は周知であるため、ここでは説明を省略する。ただし、実際にエンジン１５０の制御を行なうのはエンジンＥＣＵ２４０である。したがって、トルク制御処理ルーチンでのステップＳ１７０における処理では、マスタ制御部２７０からエンジンＥＣＵ２４０に対して、エンジン１５０の回転数などの必要な情報を送信する処理が行なわれる。このように情報を送信することによって、マスタ制御部２７０は、間接的にエンジン１５０の運転を制御する。
【００７３】
なお、ステップＳ１１０において、アクセルが全閉状態であると判断されたときには、ＣＰＵは、トルク要求ゼロ時処理ルーチンを実行して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。アクセルが全閉状態ではないときには、既述したように、アクセル開度に応じて駆動力Ｔｐ＊が求められ、所望の駆動力が実現されるようにエンジン１５０およびモータＭＧ１，ＭＧ２が制御されるが、アクセルが全閉状態のときには運転者からのトルク要求がゼロであるため、異なる制御が行なわれる。
【００７４】
ステップＳ１００で入力された車速が値０であるとき、すなわち車両が停車中である場合には、車軸においてトルクが発生しない制御が行なわれる。このとき、通常はエンジン１５０は停止される。あるいは、エンジン１５０を所定の回転数で回転させ、アイドリング状態とすることとしてもよい。アイドリング状態のエンジンの回転数は、予め所定の値を設定しておくこととしても良い。また、本実施例のハイブリッド車両では、エアコンのコンプレッサは、エンジン１５０の駆動軸と機械的に接続することによって駆動する構成となっており、停車中にエアコンを使用する場合には、エンジン１５０を、通常の停車状態に設定される回転数よりも高い回転数で回転するように、アイドリング状態を設定すればよい。
【００７５】
また、ステップＳ１００で入力された車速が値０ではないとき、すなわち車両の走行中に、ステップＳ１１０においてアクセルが全閉であると判断されると、本実施例のハイブリッド車両では、通常のガソリンエンジンのみを用いて走行する車両でエンジンブレーキがかかった状態に対応するように、モータＭＧ２において所定の負のトルクを発生させて、所定の制動力が車軸に作用するように制御する。図５は、このような状態の一例を表わす共線図である。モータＭＧ２は、車速に対応する回転数Ｎｒで回転しつつ、バッテリ１９４に蓄積した電力を用いて、制動力Ｔｂに対応する負のトルクＴｍを発生するよう制御される。なお、図５では、エンジン１５０が停止している状態を示したが、上記した停車中の場合と同様に、エンジン１５０は所定の回転数で回転するアイドリング状態としても良い。また、上記エンジンブレーキに対応する動作として車軸に作用する制動力Ｔｂの値は、予め一定の値を定めておくこととしても良く、車速などに応じて適宜制御することとしても良い。
【００７６】
なお、図３に基づいた上記説明では省略したが、実際にエンジン１５０およびモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御を行なう際には、運転ポイントの設定などの際に種々の補正が行なわれる。例えば、エンジン１５０から出力された動力が、プラネタリギヤ１２０やモータＭＧ１，ＭＧ２を介して車軸１１２に伝えられ、所定のトルクおよび回転数にて出力される際には、１００％の効率で動力が伝達されるわけではない。したがって、エンジン１５０の要求動力Ｐｅ＊を設定する際には、動力が伝達される間に生じるエネルギのロスを考慮して、よりも大きな値が設定される。また、モータＭＧ１およびＭＧ２の動作では、制御指令に対して遅れや誤差が生じるため、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数を実測してフィードバックすることによって、制御指令値の補正を行なっている。このような補正の動作は、後述する他の制御においても同様に行なわれるが、補正に関する説明は省略する。
【００７７】
（４）トルク不足の判別に関わる動作：
以下に、運転者の要求する動力に追従できず、トルク不足が生じると予測したときの動作について説明する。図６は、トルク不足防止処理ルーチンを表わすフローチャートである。図３では、アクセル開度に基づく一般的なトルク制御の動作について説明したが、本実施例のハイブリッド車両では、アクセル全閉時には、トルク追従遅れに関する判断をさらに行ない、トルク追従遅れを防止する構成となっており、図３のトルク制御処理ルーチンに代えて図６のトルク防止処理ルーチンを実行する。本ルーチンは、主としてマスタ制御部２７０内のＣＰＵにおいて、所定の時間ごとに実行されているが、エンジン１５０やモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御に関わる動作は、エンジンＥＣＵ２４０およびモータ制御部２６０においても実行される。
【００７８】
本ルーチンが実行されると、上記ＣＰＵは、まず、図３のトルク制御処理ルーチンと同様に、アクセル開度および車速を入力する（ステップＳ２００）。次に、ＣＰＵは、ステップＳ２００で入力した情報を基に、アクセルが全閉状態であるか否かを判断する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０においてアクセルが全閉状態であると判断されると、次に、トルクの追従遅れが起こり得るか否かを予測する（ステップＳ２２０）。
【００７９】
ここで、トルクの追従遅れに関しては、種々の方法によって予測することができる。一つの方法として、バッテリ１９４の残存容量（ＳＯＣ）によって予測することができる。バッテリ１９４の残存容量が充分であれば、アクセル全閉状態からアクセル開度が急激に大きくなったときにも、モータＭＧ２の性能の範囲内で大きなトルクを車軸に出力することが可能であり、エンジン１５０から充分な動力が出力されるようになるまでの間の動力をある程度確保することができる。したがって、モータＭＧ２から充分な出力が得られない程度にバッテリ１９４の残存容量が低下すると、トルクの追従遅れが起こると予測することができる。
【００８０】
なお、バッテリ１９４は、その残存容量が所定の範囲内となるように制御されている。ここでは、エンジンの運転効率を優先しつつ、アクセル開度に基づいた通常の制御を行なう範囲内で、残存容量が低下したときにはエンジンの余力の範囲で充電を行なっている。これに対して、上記したトルクの追従遅れに関する予測のための残存容量の基準は、モータＭＧ２から出力可能な動力の大きさに基づいたものとなっている。
【００８１】
あるいは、ステップＳ２２０におけるトルクの追従遅れに関する予測は、トルクの追従遅れに関する過去の履歴に基づいて行なうこととしても良い。例えば、アクセル全閉状態からアクセル開度を大きくしたときに所望の動力が出力されなかったという履歴を記憶しておけば、次回にアクセル全閉状態となったときに、トルクの追従遅れが起こりうると予測することができる。このような、過去の履歴の記憶に関する動作は、後に詳しく説明する。
【００８２】
ステップＳ２２０において、トルクの追従遅れが起こりうると予測すると、次に、モータＭＧ２が出力し得る負のトルクのうちの最大トルクを、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊として設定する（ステップＳ２３０）。本実施例では、トルクの追従遅れが起こりうると予測したときには、エンジン１５０からの出力をより高く設定すると共に、エンジン１５０からの出力トルクの一部をプラネタリギヤ１２０を介して車軸に出力して、所望のトルクを直ちに車軸から出力可能となるよう準備することによって、次回の追従遅れを防止する構成となっているが、アクセル全閉状態の間は、このエンジン１５０から車軸に伝えられたトルク（以下、直達トルクと呼ぶ）を、ＭＧ２から出力する負のトルクによってキャンセルしている。
【００８３】
図７は、エンジン１５０からの出力の一部を直達トルクとして車軸に出力しつつ、この直達トルクをモータＭＧ２が出力する負のトルクによってキャンセルしている状態を表わす共線図である。本実施例では、直達トルクＴｒをキャンセルするためにモータＭＧ２が出力する負のトルクＴｍの大きさとして、ＭＧ２が出力しうる最大トルクを設定している。モータＭＧ２は、回転数に応じて出力トルクの限界値が定まっているため、ステップＳ２００で入力した車速に応じてモータＭＧ２から出力しうる負のトルクの最大値を、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊として設定する。
【００８４】
次に、上記モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊と車軸に作用する制動力Ｔｂとに基づいて、直達トルクＴｒの大きさと、エンジン要求動力Ｐｅ＊を算出すると共に（ステップＳ２４０）、エンジンの運転ポイントを設定する（ステップＳ２５０）。ここで、制動力Ｔｂとは、図５に基づいてすでに説明したように、車両の走行中にアクセル全閉状態となったときに、エンジンブレーキに相当する力としてモータＭＧ２によって車軸に作用する力である。モータＭＧ２から出力されるトルクの一部は、このように車両の制動力としても消費するため、直達トルクＴｒは、上記モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊と制動力Ｔｂとの差分に釣り合うように設定すればよい。直達トルクＴｒが求まると、このような直達トルクＴｒをリングギヤ軸１２６から出力するためにエンジン１５０から出力すべきトルクＴｃを算出することができる。エンジン１５０の運転ポイントは、エンジン１５０の運転効率が高いポイントを選択すれば良く、図４に示した動作曲線Ａ上で、エンジントルクが上記トルクＴｃとなるポイントに対応するエンジン要求動力Ｐｅ＊およびエンジン目標回転数Ｎｃ＊が設定される。
【００８５】
以上の処理によりエンジン１５０の運転ポイントを設定すると、次に、モータＭＧ１の運転ポイント、すなわちＭＧ１の目標回転数Ｎｓ＊および目標トルクＴｇ＊を設定する（ステップＳ２６０）。このモータＭＧ１の運転ポイントを求める動作は、図３におけるステップＳ１５０と同様の動作である。エンジン１５０の目標回転数Ｎｃ＊と、車軸１１２の回転数Ｎｒとに基づいて、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｓ＊が設定される。また、ＰＩＤ制御によってモータＭＧ１の目標トルクＴｇ＊が設定される。
【００８６】
こうして設定された運転ポイントに従って、ＣＰＵは、図３におけるステップＳ１７０と同様に、モータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１５０の運転に関する制御処理を行ない（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。
【００８７】
なお、ステップＳ２２０において、トルクの追従遅れが起こらないと予測された場合には、図３におけるステップＳ１８０と同様のトルク要求ゼロ時処理ルーチンを実行して本ルーチンを終了する。また、ステップＳ２１０において、アクセルが全閉状態でないと判断されたときには、ＣＰＵは、通常処理ルーチンを実行して（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了する。ここで、ステップＳ２８０で実行される通常処理ルーチンでは、図３のトルク制御処理ルーチンにおけるステップＳ１２０ないしステップＳ１７０に相当する処理が実行される。
【００８８】
上記したトルク不足防止処理ルーチンのステップＳ２２０でトルクの追従遅れを予測する際に、トルクの追従遅れに関する過去の履歴に基づいて行なうこととしても良いことを述べたが、以下に、過去の履歴に基づいてトルクの追従遅れを予測する動作について説明する。図８は、トルク追従判別処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、マスタ制御部２７０内のＣＰＵにおいて、図６に示したトルク不足防止処理ルーチンとは別個に、所定の時間ごとに実行される。
【００８９】
本ルーチンが実行されると、上記ＣＰＵは、まず、図６のトルク不足防止処理ルーチンと同様に、アクセル開度および車速を入力する（ステップＳ３００）。次に、ＣＰＵは、ステップＳ３００で入力した情報を基に、アクセルが全閉状態であるか否かを判断する（ステップＳ３１０）。ステップＳ３１０においてアクセルが全閉状態であると判断されると、次に、トルクの追従遅れが設定されているか否かを判断する（ステップＳ３２０）。このトルクの追従遅れの設定は、後述するように、トルクの追従遅れをＣＰＵが検出したときに設定するものであり、ステップＳ３２０では、この設定がすでに行なわれているかどうかを判断する。
【００９０】
ステップＳ３２０でトルクの追従遅れが設定されていないと判断されたときには、ＣＰＵは、再びアクセル開度と車速とを入力し（ステップＳ３３０）、アクセルが全閉状態であるかどうかを判断する（ステップＳ３４０）。アクセルが全閉状態でなくなるまでステップＳ３３０およびＳ３４０の処理を繰り返し、アクセルが全閉状態でないとステップＳ３４０で判断されると、入力した車速に基づいて、アクセルが全閉状態でなくなったときの加速度を算出する（ステップＳ３５０）。すなわち、ＣＰＵは、アクセルが全閉状態でなくなったときの速度と直前の速度との両方の値に基づいて、加速度を算出する。
【００９１】
車両の加速度を算出すると、この加速度とアクセル開度とに基づいて、トルク不足が起きているかどうかを判断する（ステップＳ３６０）。本実施例のハイブリッド車両のマスタ制御部２７０は、通常の走行条件下（例えば平坦な路面を走行するとき）におけるアクセル開度と加速度との関係を、所定のメモリ（図示せず）内に記憶している。検出したアクセル開度に対応する値として記憶されている加速度と、車速に基づいてステップＳ３５０で算出した加速度とを比較し、前者が後者に比べて所定の値以上大きいならば、車軸から実際に出力されたトルクは、運転者が要求したトルクに比べて不足していたと判断する。
【００９２】
ステップＳ３６０で、トルク不足が起きたと判断したときには、マスタ制御部２７０内の所定のメモリ（図示せず）にトルクの追従遅れの設定を記憶し（ステップＳ３７０）、本ルーチンを終了する。ステップＳ３６０で、トルク不足が起きていないと判断したときには、トルクの追従遅れの設定を行なうことなく（ステップＳ３８０）、本ルーチンを終了する。
【００９３】
ステップＳ３２０において、トルクの追従遅れがすでに設定されていると判断した場合には、ＣＰＵは、再びアクセル開度と車速とを入力し（ステップＳ３９０）、アクセルが全閉状態であるかどうかを判断する（ステップＳ４００）。アクセルが全閉状態でなくなるまでステップＳ３９０およびＳ４００の処理を繰り返し、アクセルが全閉状態でないとステップＳ４００で判断されると、入力した車速に基づいて、ステップＳ３５０と同様に、アクセルが全閉状態でなくなったときの加速度を算出する（ステップＳ４１０）。
【００９４】
車両の加速度を算出すると、この加速度とアクセル開度とに基づいて、トルク過剰の状態が起きているかどうかを判断する（ステップＳ４２０）。ここで、ステップＳ４２０の判断を行なうときには、予めトルクの追従遅れが設定されていることによって、車両はアクセルが全閉状態のときには図７に示した状態となるよう駆動制御を行なっており、駆動軸にはエンジンの直達トルクが出力されている。そこで、ステップＳ４２０では、アクセルが全閉状態ではなくなったときに所望のトルクを車軸から出力しようとした際に、直達トルクＴｒが予め駆動軸に出力されていることによってトルク過剰の状態が発生したかどうかを判断する。
【００９５】
ステップＳ４２０で、トルク過剰の状態が発生しなかったと判断したときには、マスタ制御部２７０内の所定のメモリ（図示せず）にトルクの追従遅れの設定を記憶した状態を続行し（ステップＳ４３０）、本ルーチンを終了する。ステップＳ４２０で、トルク過剰の状態が発生したと判断したときには、上記トルクの追従遅れの設定を解除して（ステップＳ４４０）、本ルーチンを終了する。
【００９６】
ステップＳ３８０においてアクセルが全閉状態ではないと判断されたときには、ＣＰＵは、図６におけるステップＳ２８０と同様の通常処理ルーチンを実行して（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了する。
【００９７】
このように、トルク追従判別処理ルーチンによってトルクの追従遅れの設定を行なう場合には、図６のトルク不足防止処理ルーチンのステップＳ２２０において、上記設定が記憶されているかどうかを参照し、設定が記憶されているときには、トルクの追従遅れが起こりうるかどうかを予測する。
【００９８】
以上のように構成された本実施例のハイブリッド車両によれば、アクセルが全閉状態のときに、次回に動力要求が入力されると車軸の出力トルクが要求トルクに追従できないと予測されるときには、エンジン１５０からの出力を増大させる制御を行なう。したがって、次回に動力要求が入力されたときには（アクセルが踏み込まれたときには）、エンジン１５０から速やかに充分な動力を出力させることが可能になり、トルク不足による走行のもたつきを防止することができる。
【００９９】
なお、上記実施例では、トルクの追従遅れが予測されるときには、車軸にエンジン１５０からの直達トルクを出力する構成としたが、必ずしも直達トルクを車軸に出力する必要はなく、エンジン１５０からの出力を、通常の制御時よりも増大させることによって、走行のもたつきを抑える所定の効果を得ることができる。例えば、アクセルが全閉状態のときに通常の制御ではエンジン１５０を停止する場合には、エンジン１５０をアイドリング状態とすることによって、また、アクセルが全閉状態のときに通常の制御ではエンジン１５０をアイドリングする場合には、アイドリングの回転数をより上昇させることによって、次回に動力要求が入力されたときに、エンジン１５０から充分な動力が出力されるまでの時間を短縮し、トルク不足による走行のもたつきを抑える効果を得ることができる。
【０１００】
もとより、上記実施例のように、エンジン１５０からの出力を増大させ、車軸にエンジン１５０の直達トルクＴｒを出力しておく構成とすれば、次回動力要求が入力されたときには、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態を切り替えることによって、速やかに所望のトルクを車軸から出力して所望の加速度を実現することができる。特に、上記実施例では、エンジン１５０の出力を増大させる際に、モータＭＧ２の出力トルクＴｍが最大値となるように制御しているため、アクセル全閉状態から急激に大きな動力要求があった場合にトルク不足による走行のもたつきを抑える効果を、より充分に得ることができる。
【０１０１】
なお、アクセルが全閉状態のときに、図７に示したようにエンジン１５０およびモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動を制御すると、モータＭＧ１，ＭＧ２は共に回生運転を行なうことになる。すなわち、モータＭＧ１は、エンジン１５０から伝達されるトルクＴｓと釣り合うトルクＴｇを出力することで回生し、ＭＧ２は、制動力Ｔｂを発生するために回生すると共に、直達トルクＴｒをうち消すトルクを発生することで回生する。そのため、このときバッテリ１９４は、ＭＧ１が回生する電力と、ＭＧ２が回生する電力との両方によって充電される。したがって、バッテリ１９４の残存容量が不十分であってトルクの追従遅れが予測されるときには、このような制御を行なうことで速やかに残存容量を回復することができるという効果を得ることができる。さらに、上記したように、ＭＧ２によって、直達トルクＴｒをうち消すトルクを出力するだけでなく、制動力Ｔｂを発生させることによって、運転者にとっては自然な走行感覚（エンジンブレーキ相当の自然な減速感）を実現することができる。
【０１０２】
また、図６のステップＳ２２０でトルクの追従遅れを予測する際に、図８のトルク追従判別処理ルーチンを実行して、過去の動作の履歴に基づいて判断する場合には、実際にトルクが不足して走行がもたついたことに基づいて、エンジン１５０から出力する動力を増大させる処理を行なうため、トルクの追従遅れを防止する動作を行なう際に、車両のエネルギ効率が不必要に低下してしまうのを抑え、より無駄のない制御を行なうことができる。特に、山間地を登坂走行する場合のように、アクセル全閉状態から高負荷要求が発生する状態が断続的に続く場合には、過去の履歴に基づいて上記制御を行なうことにより、登坂中の加速のもたつきを防いで走行することが可能となる。
【０１０３】
なお、上記したように過去の動作の履歴に基づいてトルクの追従遅れを予測する場合であって、トルク不足が予測されるときにはエンジン１５０からの直達トルクを車軸に出力する制御を行なう場合には、このような動作は既述したように充電を伴うものであるため、バッテリ１９４の残存容量の検出を並行して行なうことが望ましい。そして、バッテリ１９４の残存容量が充分に回復して所定値を越えたときには、過充電を防止するために上記バッテリの出力を増大させる制御は停止するものとする。ただし、過去の動作の履歴が、図８に示したように加速度に基づくものであって、バッテリ１９４の残存容量が充分なときにはモータＭＧ２から充分に大きな動力を出力することが可能な場合には、残存容量が回復したときにはトルクの追従遅れも解消されるため、バッテリ１９４の残存容量を検出することなく、既述したトルクの追従遅れを防止するための制御を行なうことも可能である。
【０１０４】
また、アクセル全閉状態のときにエンジンの直達トルクを車軸から出力する制御を行なう場合には、上記したように、バッテリ１９４は、ＭＧ１とＭＧ２の両方が回生する電力によって充電される。バッテリを充電する際には、充電電流として許容できる範囲が決まっているため、上記した制御を行なう場合には、ＭＧ１およびＭＧ２の回生電流を検出し、これらの合計電流値が、バッテリの充電電流として許容できる範囲を超えないように、エンジンの出力を制御すればよい。これによって、非所望の大きな電流でバッテリを充電してしまう不都合を防止することができる。
【０１０５】
上記した実施例では、トルクの追従遅れを予測してエンジンの直達トルクを車軸に出力する際に、モータＭＧ２からの出力が最大値となるように制御を行なったが、このモータＭＧ２からの出力は、トルクの追従遅れが予測される程度に応じて設定することとしても良い。例えば、バッテリ１９４の残存容量に基づいてトルクの追従遅れを予測する場合には、残存容量が低下している度合いに応じて、ＭＧ２からの出力を設定し、残存容量が低下しているほど、より大きな直達トルクを車軸に出力することとしても良い。あるいは、図８に示したように前回加速時の加速度といった過去の動作の履歴に基づいて予測する場合には、算出した加速度がアクセル開度に対して不足している度合いに応じてＭＧ２からの出力を設定し、アクセル開度に対して加速度が小さいほど、より大きな直達トルクを車軸に出力することとしても良い。さらに、トルクの追従遅れを予測して上記直達トルクを車軸に出力する制御を行なう際にも、基準となるバッテリの残存容量やアクセル開度に対する加速度が回復するのに従って、ＭＧ２からの出力を設定し直し、車軸に出力する直達トルクを徐々に小さくすることとしても良い。
【０１０６】
また、図８に示した動作においては、トルクの追従遅れが設定されて、エンジンの直達トルクを車軸に出力させる制御がすでに実行されている場合には、次回に動力要求が入力されたときに、トルク過剰が発生したかどうかを判断することによって、追従遅れの設定を続行するか解除するかを決定している。このような、一旦トルクの追従遅れを設定した後の動作は、種々の変形が可能である。例えば、図８のステップＳ４２０においてトルク過剰が発生したかどうかを判断する代わりに、ステップＳ３６０と同様にトルク不足が起きたかどうかを判断することとしても良い。このような構成では、エンジンの直達トルクを車軸に出力することによってトルク不足が起きなくなったときには、一旦追従遅れの設定を解除し、解除することによって次回に再びトルク不足が生じたときには、再び追従遅れの設定を行なうこととすればよい。
【０１０７】
さらに、図８に示したステップＳ３７０において追従遅れを設定し、エンジンからの出力を増大させる制御を行なった場合にも、トルク不足が生じるおそれが小さくなったことを示す他の条件を入力することで、上記追従遅れの設定を解除することとしても良い。例えば、アクセル全閉状態で（図６のステップＳ２１０）トルクの追従遅れが予測されているとき（図６のステップＳ２２０）に、図６のステップＳ２３０〜Ｓ２７０の処理を実行した後、アクセル全閉状態が所定の時間以上継続した場合には、大きな動力要求が突然入力される可能性は低いと考えられるため、追従遅れの設定を解除することとしても良い。あるいは、図８のステップＳ３７０において一旦追従遅れを設定した後に、次回にアクセル全閉状態になるまでに所定の値を超える時間を要した場合には、エンジンが駆動される状態が継続することによってバッテリの残存容量を充分に回復可能であると共に、高負荷が連続する走行状態にはないと判断できるため、この場合にも追従遅れの設定を解除することとしても良い。
【０１０８】
上記実施例では、トルクの追従遅れの予測をするための基準として、バッテリの残存容量および過去の動作の履歴を挙げたが、他の基準を用いることとしても良く、また、複数の基準を組み合わせて判断することとしても良い。例えば、アクセル全閉状態から大きな動力要求が入力される状況としては、既述したように山間地を登坂走行する場合が考えられるため、車両に高度計を搭載し、高度に関する情報に基づいて、あるいは、バッテリの残存容量や過去の動作の履歴に関する情報に加えてさらに高度に関する情報に基づいて、トルクの追従遅れの予測を行なうこととしてもよい。あるいは、過去の動作の履歴として、アクセル開度に対する加速度を用いる代わりに、アクセル全閉状態から全開状態になるように急激に大きな動力要求が入力される履歴を検出し、このような高負荷要求が連続したときに、トルクの追従遅れが起こると予測することとしても良い。また、運転者によって指示入力可能なスイッチを設け、このスイッチから入力があり、アクセル全閉状態のときには、エンジンの出力を増大させる既述した処理を実行することとしても良い。このような構成とすれば、トルク不足が起きるような走行状態になると運転者が予測したときには、上記スイッチから指示入力することで、要求動力に対して走行がもたつくのを防止することができる。
【０１０９】
なお、上記したようにアクセル全閉状態のときにトルクの追従遅れを予測してエンジン出力を増大させる制御は、車両が走行中に限るものではない。例えば、山間地を登坂中に一旦停車してアクセル全閉状態としたときにも、バッテリの残存容量や過去の動作の履歴などに基づいて次回発進時におけるトルク不足を予測して、既述したエンジンの出力を増大させる制御、すなわち、アイドリングの回転数を上昇させたり、エンジンの直達トルクを車軸に出力する制御を行なうことで、発進時により速やかに所望のトルクを出力し、もたつきなく走行を開始することができる。
【０１１０】
（５）ハイブリッド車両の他の構成
以上の実施例では、プラネタリギヤ１２０を用いた構成のハイブリッド車両を例示した。本発明は、このような構成ばかりでなく、他の構成のハイブリッド車両にも適用可能である。エンジンと電動機との両方の動力を駆動軸に出力可能なハイブリッド車両であれば、本発明を適用することができる。もとより、プラネタリギヤ１２０とエンジン１５０、モータＭＧ１，モータＭＧ２とは、種々の態様で結合させた構成を採ることが可能である。また、プラネタリギヤ１２０と同様の作用、すなわち、３つの回転軸を有し、一の回転軸から入力された動力を残余の２つの回転軸に任意に分配して出力可能な作用を奏するその他の機構を採用することもできる。
【０１１１】
さらに、以下に示すとおり、プラネタリギヤ１２０とモータＭＧ１の作用を一つの機構で実現する構成も可能であり、このような構成を第２実施例として説明する。図９は、第２実施例のハイブリッド車両の構成を示す説明図である。第２実施例のハイブリッド車両では、プラネタリギヤ１２０およびモータＭＧ１に代えて、クラッチモータＣＭを用いる点で、既述した実施例と相違する。なお、図９では、図１に示したハイブリッド車両に対応する部材には同じ部材番号を付し、既述した実施例と共通する構成に関わる説明は省略する。
【０１１２】
クラッチモータＣＭとは、同軸周りに相対的に回転可能な２つのロータ、すなわち、インナロータ２３２とアウタロータ２３３とを有する対ロータ電動機である。本実施例では、インナロータ２３２にはモータＭＧ２のロータと同様、永久磁石が貼付されており、アウタロータ２３３にはコイルが巻回されたモータを適用した。インナロータ２３２にはエンジン１５０のクランクシャフト１５６が結合されており、アウタロータ２３３にはモータＭＧ２のロータが結合されている。アウタロータ２３３は、また、駆動軸１１３にも機械的に結合される。
【０１１３】
クラッチモータＣＭでは、コイルへの通電を駆動回路１９１で制御することにより、インナロータ２３２とアウタロータ２３３との磁気的な結合を制御することができる。駆動回路１９１は、第１実施例と同様に、トランジスタインバータで構成されている。このような磁気的な結合により、エンジン１５０から出力された動力を、駆動軸１１３に伝達することができる。また、所定の滑りをもった状態でインナロータ２３２とアウタロータ２３３とを回転させることにより、滑り量に応じた電力を回生することができる。当然、バッテリ１９４から電力の供給を受けて、トルクを出力することも可能である。つまり、クラッチモータＣＭは、単体でプラネタリギヤ１２０とモータＭＧ１の組み合わせと同等の作用を奏することができる。
【０１１４】
このようなハイブリッド車両においても、既述した実施例と同様の制御を行なうことができる。第２実施例のハイブリッド車両において、図６に示したトルク不足防止処理ルーチンと同様の処理を行なう際の動作について、特に、トルクの追従遅れが予測される際の動作について、以下に説明する。
【０１１５】
図６のステップＳ２００〜ステップＳ２２０までの処理は、第２実施例においても同様に行なわれる。すなわち、アクセル開度および車速（駆動軸１１３の回転数）Ｎｒを入力し、アクセルが全閉状態であるかどうかを判断し、全閉状態のときには、トルクの追従遅れに関する予測を行なう。
【０１１６】
トルクの追従遅れが起こり得ると予測した場合には、ステップＳ２３０と同様に、モータＭＧ２が出力し得る負のトルクのうちの最大トルクを、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊として設定する。本実施例の車両が備えるモータＭＧ２も、第１実施例と同様に、回転数に応じて出力トルクの限界値が定まっており、ステップＳ２００に対応する工程で入力した車速に応じて、モータＭＧ２から出力しうる負のトルクの最大値をモータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊として設定する。
【０１１７】
次に、このモータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊に基づいて、ステップＳ２４０およびステップＳ２６０に対応する処理を行なう。ここで、本実施例のハイブリッド車両においても、第１実施例の車両と同様に、走行中にアクセル開度が全閉状態となると予め設定された所定の制動力が車軸に働くように制御を行なっている。モータＭＧ２が出力するトルクは、このような制動力として働くと共に、エンジン１５０からクラッチモータＣＭを介してモータＭＧ２および駆動軸１１３に伝達されるトルクをうち消すために働く。そこで、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ＊と上記制動力とに基づいて、両者の差に等しくなるように、クラッチモータＣＭの目標トルクＴｃ＊を設定する。
【０１１８】
また、第２実施例のハイブリッド車両では、クラッチモータＣＭの出力トルクとエンジン１５０の出力トルクとは等しくなるため、クラッチモータＣＭの目標トルクＴｃ＊が設定されれば、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊も決定される。エンジン１５０の運転ポイントは、第１実施例と同様に、エンジン１５０の運転効率が高いポイントを選択すれば良く、図４に示した動作曲線Ａ上で、エンジントルクが上記トルクＴｅ＊となるポイントに対応するエンジン要求動力Ｐｅ＊およびエンジン目標回転数Ｎｅ＊が設定される。なお、実際には、このような制御を行なう際には、既述したように、エンジン１５０、クラッチモータＣＭ、モータＭＧ２の運転状態に関する種々の補正を行なう。
【０１１９】
このように、第２実施例のハイブリッド車両においても、エンジン１５０からの出力を増大させることによって、アクセル全閉状態から次回動力要求が入力があったときに、直ちに充分な動力をエンジンから得て、走行のもたつきを防止する同様の効果を得ることができる。
【０１２０】
以上本発明の実施例について説明したが、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様態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例としてのハイブリッド車両の全体構成を示す説明図である。
【図２】実施例の動力出力装置の作動原理を説明する共線図である。
【図３】トルク制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図４】エンジン１５０の運転ポイントの設定の様子を表わす説明図である。
【図５】実施例の動力出力装置の作動原理を説明する共線図である。
【図６】トルク不足防止処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図７】実施例の動力出力装置の作動原理を説明する共線図である。
【図８】トルク追従判断処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図９】第２実施例のハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１１２…車軸
１１３…駆動軸
１１４…デファレンシャルギア
１１６Ｒ，１１６Ｌ…車輪
１１９…ケース
１２０…プラネタリギヤ
１２１…サンギヤ
１２２…リングギヤ
１２３…プラネタリピニオンギヤ
１２４…プラネタリキャリア
１２５…サンギヤ軸
１２６…リングギヤ軸
１２７…プラネタリキャリア軸
１２９…チェーンベルト
１３０…ダンパ
１３１，１４１…三相コイル
１３２，１４２…ロータ
１３３，１４３…ステータ
１４４…回転数センサ
１５０…エンジン
１５６…クランクシャフト
１６３…ブレーキセンサ
１６５…アクセルセンサ
１６７…シフトポジションセンサ
１９１，１９２…駆動回路
１９４…バッテリ
１９６…バッテリセンサ
２００…制御システム
２１０…メインＥＣＵ
２２０…ブレーキＥＣＵ
２３０…バッテリＥＣＵ
２３２…インナロータ
２３３…アウタロータ
２４０…エンジンＥＣＵ
２６０…モータ制御部
２７０…マスタ制御部
【図１】
0004000750.tif 000002
【図２】
0004000750.tif 000003
【図３】
0004000750.tif 000004
【図４】
0004000750.tif 000005
【図５】
0004000750.tif 000006
【図６】
0004000750.tif 000007
【図７】
0004000750.tif 000008
【図８】
0004000750.tif 000009
【図９】
0004000750.tif 000010