(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両において、実使用のエンジンパワーのときのエンジン熱効率を改善することである。【解決手段】ハイブリッド車両１０は、動力分配機構２０を介して第１回転電機１６と第２回転電機１８に接続される第１エンジン４０と、駆動軸３０に直接的に接続される第２エンジン４２と、ハイブリッド車両１０の要求出力に応じて第１エンジン４０と第２エンジン４２の動作を制御する制御装置７０とを備える。制御装置７０は、ハイブリッド車両１０の要求出力が第１エンジン４０の最大可能出力を超えるときでエコモードスイッチがオンされたときは第１エンジン４０のみを駆動させ、オンされていないときは第１エンジン４０と第２エンジン４２を併用して共に駆動させ、ハイブリッド車両１０の要求出力が第１エンジン４０の最大可能出力以下のときはこれとは異なる制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力分配機構を介して第１回転電機と第２回転電機に接続される第１エンジンと、
車両の駆動軸に直接的に接続される第２エンジンと、
車両のエンジンに対する要求出力に応じて、第１エンジンと第２エンジンの動作を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両において、
制御装置は、
車両のエンジンに対する要求出力が第１エンジンの最大可能出力を超えるときは、
車両の出力性能よりも車両の燃費を優先するエコモード運転の要求がないときに第１エンジンと第２エンジンを共に駆動させ、エコモード運転の要求があるときは、第１エンジンのみを駆動する制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項３】
請求項２に記載のハイブリッド車両において、
制御装置は、
車両のエンジンに対する要求出力が第１エンジンの最大可能出力以下のときに、
第１エンジンを第１エンジンの熱効率最大の動作点で駆動したときの燃料消費量を第１燃料消費量とし、及び第１エンジンを第１エンジンの熱効率最大の動作点で駆動したときの出力と車両のエンジンに対する要求出力との差を第２エンジンの出力で満たすときの第２エンジンの燃料消費量を第２燃料消費量として、第１燃料消費量と第２燃料消費量の和を第３燃料消費量とし、
車両のエンジンに対する要求出力を第１エンジンの出力のみで満たす駆動を行ったときの燃料消費量を第４燃料消費量として、第４燃料消費量と第３燃料消費量とを比較し、
第４燃料消費量が第３燃料消費量以下のときは第１エンジンのみの駆動によって車両のエンジンに対する要求出力を満たす制御を行い、第４燃料消費量が第３燃料消費量を超えるときは、第１エンジンを第１燃料消費量の動作点で駆動すると共に第２エンジンを駆動して車両のエンジンに対する要求出力を満たす制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項４】
請求項３に記載のハイブリッド車両において、
制御装置は、
第１エンジンが暖機途中であるときは、暖機促進のため第１エンジンのみを駆動する制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項５】
請求項３に記載のハイブリッド車両において、
制御装置は、
第１エンジンを第１燃料消費量の動作点で駆動すると共に第２エンジンを駆動して車両のエンジンに対する要求出力を満たす制御を行うときに、第１回転電機の熱負荷または第２回転電機の熱負荷の少なくとも一方が予め定めた熱負荷閾値を超える動作となるときは、第１回転電機の熱負荷または第２回転電機の熱負荷を軽減するように、第１エンジンと第２エンジンとの間の出力分担割合を変更することを特徴とするハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に係り、特に２つのエンジンを搭載するハイブリッド車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ハイブリッド車両のエンジン出力と第１回転電機出力と第２回転電機出力との間の分配を遊星歯車機構による動力分配機構を用いて車両の走行状態に応じて制御することが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、動力分配機構を介して駆動モータに接続されるプライマリーエンジンの排気系の下流側に発電機が接続されるセカンダリーエンジンを設け、セカンダリーエンジンの下流側に、三元合金触媒を配置する２エンジンシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１８９０８１号公報
【特許文献２】特開２００４−２３９１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両の走行状態に応じてエンジンの出力を動力分配機構によって２つの回転電機の出力に分配するハイブリッド車両では、エンジンのトルクと回転数の関係であるトルク−回転数特性線を車輪の回転速度と独立に制御できる。トルク−回転数特性線としては、燃費最適動作線が用いられ、エンジンの等パワー特性線を燃費最良となる動作点を通るようにすると、燃費最良で運転ができる。車両の商品性としては、燃費と共に動力性能が求められるので、実使用に対して比較的余裕あるエンジンパワーが選定されることがある。
【０００６】
そのために、実使用のエンジンパワーから見ると比較的大きすぎる排気量のエンジンとなり、実使用のエンジンパワーとエンジンが良熱効率となるパワー点に乖離があり、また、相対的にエンジン熱容量が大きくなり、エンジン暖機に時間がかかる。また、エンジン暖機過程に動作できる排気再循環機構（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｕｒｃｕｌａｔｉｏｎ：ＥＧＲ）やエンジンの間欠の動作開始に時間がかかる。また、燃費ラインにおいてエンジンが低回転数を通ることになると、特に車速が一定の場合など第１回転電機が力行状態、第２回転電機が発電状態となる動力循環に入って電気損失と機械損失が増加しエンジン出力の伝達効率が低下する。
【０００７】
本発明の目的は、実使用のエンジンパワーのときのエンジン熱効率を改善できるハイブリッド車両を提供することである。他の目的は、エンジン暖機を短時間で行うことができるハイブリッド車両を提供することである。さらに他の目的は、定常状態において動力循環に入ることを緩和できるハイブリッド車両を提供することである。以下の手段は、これらの目的の少なくとも１つに貢献する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るハイブリッド車両は、動力分配機構を介して第１回転電機と第２回転電機に接続される第１エンジンと、車両の駆動軸に直接的に接続される第２エンジンと、車両のエンジンに対する要求出力に応じて、第１エンジンと第２エンジンの動作を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るハイブリッド車両において、制御装置は、車両のエンジンに対する要求出力が第１エンジンの最大可能出力を超えるときは、車両の出力性能よりも車両の燃費を優先するエコモード運転の要求がないときに第１エンジンと第２エンジンを共に駆動させ、エコモード運転の要求があるときは、第１エンジンのみを駆動する制御を行うことが好ましい。
【００１０】
本発明に係るハイブリッド車両において、制御装置は、車両のエンジンに対する要求出力が第１エンジンの最大可能出力以下のときに、第１エンジンを第１エンジンの熱効率最大の動作点で駆動したときの燃料消費量を第１燃料消費量とし、及び第１エンジンを第１エンジンの熱効率最大の動作点で駆動したときの出力と車両のエンジンに対する要求出力との差を第２エンジンの出力で満たすときの第２エンジンの燃料消費量を第２燃料消費量として、第１燃料消費量と第２燃料消費量の和を第３燃料消費量とし、車両のエンジンに対する要求出力を第１エンジンの出力のみで満たす駆動を行ったときの燃料消費量を第４燃料消費量として、第４燃料消費量と第３燃料消費量とを比較し、第４燃料消費量が第３燃料消費量以下のときは第１エンジンのみの駆動によって車両のエンジンに対する要求出力を満たす制御を行い、第４燃料消費量が第３燃料消費量を超えるときは、第１エンジンを第１燃料消費量の動作点で駆動すると共に第２エンジンを駆動して車両のエンジンに対する要求出力を満たす制御を行うことが好ましい。
【００１１】
本発明に係るハイブリッド車両において、制御装置は、第１エンジンが暖機途中であるときは、暖機促進のため第１エンジンのみを駆動する制御を行うことが好ましい。
【００１２】
本発明に係るハイブリッド車両において、制御装置は、第１エンジンを第１燃料消費量の動作点で駆動すると共に第２エンジンを駆動して車両のエンジンに対する要求出力を満たす制御を行うときに、第１回転電機の熱負荷または第２回転電機の熱負荷の少なくとも一方が予め定めた熱負荷閾値を超える動作となるときは、第１回転電機の熱負荷または第２回転電機の熱負荷を軽減するように、第１エンジンと第２エンジンとの間の出力分担割合を変更することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るハイブリッド車両は、動力分配機構を介して第１回転電機と第２回転電機に接続される動力分配型の第１エンジンと、車両の駆動軸に直接的に接続される車速依存型の第２エンジンとを備え、車両のエンジンに対する要求出力に応じて、第１エンジンと第２エンジンの動作を制御する。例えば、実使用のエンジンパワーから見ると大きすぎる排気量のエンジンを従来型のエンジンとして、従来型のエンジンを第１エンジンと第２エンジンの２つに分け、車両のエンジンに対する要求出力が第１エンジンのパワーで間に合うときは第１エンジンのみで車両を駆動し、第１エンジンのパワーで間に合わないときは、第２エンジンも用いて車両を駆動すること等が可能となる。
【００１４】
これによって、従来型のエンジンに比べて、実使用のエンジンパワーのときのエンジン熱効率を改善できる。また、従来型のエンジンに比べて、第１エンジンも第２エンジンも小型化するので、エンジン暖機を比較的短時間で行うことができる。また、従来型のエンジンの動作線に比べて、第１エンジンのトルク−回転数特性線も第２エンジンのトルク−回転数特性線も低トルク側になるので、等パワー特性線がトルク−回転数特性線と交わる動作点が従来型のエンジンに比べ、エンジン回転数の高い点となる。これによって、定常状態において動力循環に入ることを緩和できる。
【００１５】
また、本発明に係るハイブリッド車両において、車両のエンジンに対する要求出力が第１エンジンの最大可能出力を超えるときは、車両の出力性能よりも車両の燃費を優先するエコモード運転の要求がないときに第１エンジンと第２エンジンを共に駆動させ、エコモード運転の要求があるときは、第１エンジンのみを駆動する制御を行う。ユーザからエコモード運転の要求があるときは、車両のエンジンに対する要求出力を満たすことよりも燃費優先として、第１エンジンのみによって車両を駆動する。これによって、ユーザの要求に沿った制御とできる。
【００１６】
また、本発明に係るハイブリッド車両において、車両のエンジンに対する要求出力が第１エンジンの最大可能出力以下のときには、第１エンジンのみで駆動したときの燃料消費量と、第１エンジンを燃費最良の動作点に固定し不足のパワーを第２エンジンで補うときの燃料消費量を比較し、少ない燃料消費量となる方の制御を行う。これによって、従来型のエンジンに比べ、エンジン熱効率を改善できる。
【００１７】
また、本発明に係るハイブリッド車両において、第１エンジンが暖機途中であるときは、暖機促進のために第１エンジンのみを駆動するので、第１エンジンと第２エンジンとを同時に暖機することに比べ、第１エンジンの暖機を迅速に行うことができる。これにより、従来型のエンジンに比べ、暖機時間を短縮でき、ＥＧＲやエンジンの間欠の早期動作が可能になる。
【００１８】
また、本発明に係るハイブリッド車両において、第１エンジンを燃費最良の動作点で駆動すると共に第２エンジンを駆動して車両のエンジンに対する要求出力を満たす制御を行うときに、第１回転電機の熱負荷または第２回転電機の熱負荷の少なくとも一方が予め定めた熱負荷閾値を超える動作となるときは、第１回転電機の熱負荷または第２回転電機の熱負荷を軽減するように、第１エンジンと第２エンジンとの間の出力分担割合を変更する。これにより、燃費がやや低下するが、第１回転電機の熱負荷または第２回転電機の熱負荷を軽減でき、これらの損傷等を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の構成図である。
【図２】図１の構成の作用効果の１つを示す図である。図２（ａ）は、エンジンの熱効率とエンジン出力の関係において、従来型のエンジンと第１エンジンとの比較を示す図で、（ｂ）は、（ａ）の内容を、エンジンのトルクと回転数の関係において、燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線と等パワー特性線とを用いて示す図である。
【図３】図１の構成の作用効果の他の１つを示す図で、等パワー特性線における動作点を従来型のエンジンと図１の第１エンジンについて比較する図である。図３（ａ）は、実使用状態において最も使用頻度が高いエンジン出力ＰAにおける従来型のエンジンの動作点と第１エンジンの動作点との間の比較図である。（ｂ）は、（ａ）の結果から、第１エンジンを用いる方が動力循環を緩和することができることを示す図である。
【図４】図３を用いて、ハイブリッドシステムの効率を従来型のエンジンと第１エンジンについて比較する図である。
【図５】本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の動作制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】図５の手順において、車両のエンジンに対する要求出力が第１エンジンの最大可能出力を超えるときの状態を示す図である。
【図７】図５の手順において、車両のエンジンに対する要求出力が第１エンジンの燃費最適動作線上の出力以下のときの処理を示す図である。図７（ａ）は、エンジンの熱効率とエンジン出力値の関係を示す図で、（ｂ）は、（ａ）の内容を、エンジンのトルクと回転数の関係において、燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線と等パワー特性線を用いて示す図である。
【図８】図５の手順において、第１回転電機が熱負荷閾値を超える動作となったときの処理を示す図である。図８（ａ）は、第１エンジンと第２エンジンの負荷分担を変更することについて共線図を用いて示す図であり、（ｂ）は、第１エンジンの負担分担変更の内容について燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線を用いて説明する図であり、（ｃ）は、第２エンジンの負担分担変更の内容について燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線を用いて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、ハイブリッド車両としてエンジンと２台の回転電機を備えるものを述べるが、これはハイブリッド車両の基本構成の例示であって、外部から給電可能なプラグインハイブリッド車両、燃料電池を搭載するＦＣハイブリッド車両等であっても構わない。以下では、動力分配機構に遊星歯車機構を用いるものとしたが、これは説明のための例示であって、遊星歯車機構以外の方式の機構を用いてもよい。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２１】
図１は、ハイブリッド車両１０の構成を示す図である。ハイブリッド車両１０は、本体部１２と、制御装置７０を含んで構成される。本体部１２は、エンジン部１４と、ＭＧ１と示した第１回転電機１６と、ＭＧ２と示した第２回転電機１８と、動力分配機構２０と、ＰＣＵ１と示した第１駆動回路２２と、ＰＣＵ２と示した第２駆動回路２４と、蓄電装置２６と、駆動軸３０と、差動歯車機構３２と、駆動輪３４とを含んで構成される。なお、本体部１２には、上記各要素を搭載する車体及び車体の内部の車室に設けられるハンドル、アクセル、ブレーキ、座席シート等を含んで構成されるが、図１ではこれらの図示を省略した。
【００２２】
エンジン部１４は、ＥＮＧ１と示した第１エンジン４０と、ＥＮＧ２と示した第２エンジン４２と、これらに関する吸気機構と排気機構を含む。第１エンジン４０と第２エンジン４２は、ハイブリッド車両１０の駆動源の１つである内燃機関である。第１エンジン４０と第２エンジン４２は、実使用のエンジンパワーから見ると大きすぎる排気量のエンジンを従来型のエンジンとして、従来型のエンジンを２つに分けたものである。
【００２３】
一例を上げると、ある車両に搭載されている従来型のエンジンの排気量を４０００ｃｃとすると、その車両に搭載される第１エンジン４０と第２エンジン４２について、それぞれ２０００ｃｃの排気量とする。第１エンジン４０と第２エンジン４２の特性を全く同じとしてもよく、第１エンジン４０と第２エンジン４２の特性を２つ合わせたときの最大能力が従来型のエンジンの最大能力と同じであれば、第１エンジン４０と第２エンジン４２を異なる特性としてもよい。例えば、第１エンジン４０と第２エンジン４２の排気量を同じとして、それぞれのエンジンの気筒における（ストローク／ボア径）比を異ならせてもよい。同じ排気量でも（ストローク／ボア径）比は大きいほど燃費がよい。また、いずれかのエンジンに過給機構を追加してもよい。このように、燃費−出力特性を第１エンジン４０と第２エンジン４２との間で異ならせてもよい。以下では、特に断らない限り、第１エンジン４０と第２エンジン４２は、全く同じ特性で、従来型のエンジンを２つに分割してそれぞれを従来型のエンジンに比べて１／２にダウンサイズしたものとする。
【００２４】
第１エンジン４０の出力軸は、動力分配機構２０に接続される。第２エンジン４２の出力軸は、駆動軸３０に直接的に接続される。直接的に、とは、第２エンジン４２が動作してないときに駆動軸３０の動作に影響を与えないようにクラッチ４４によって遮断することを含む意味である。このように、クラッチ４４は、第２エンジン４２と駆動軸３０の間に設けられる動力伝達・遮断機構である。
【００２５】
第２エンジン４２は、ハイブリッド車両１０の駆動軸３０に直接的に接続されるので、駆動軸３０の回転速度に対応する車速依存型のエンジンである。第１エンジン４０は、動力分配機構２０を介して第１回転電機１６と第２回転電機１８に接続されるので、動力分配型のエンジンである。
【００２６】
第１エンジン４０と第２エンジン４２に対する吸気機構として、エアクリーナ５０、第１スロットル５２、第２スロットル５４が設けられる。第１スロットル５２は第１エンジン４０の吸気管に設けられ吸気量を制御するためのバタフライ弁である。第２スロットル５４も同様である。第１スロットル５２と第２スロットル５４の開度は、ユーザのアクセルペダルの踏込量に応じて制御装置７０によって制御される。ユーザによるアクセルペダルの踏込量が最大となるときがハイブリッド車両１０に対する要求出力が最大となるときである。従来型のエンジンでは、このときにスロットルが全開状態（Ｗｉｄｅ  Ｏｐｅｎ  Ｔｈｒｏｔｔｌｅ：ＷＯＴ）となる。
【００２７】
第１ＥＧＲとして示す第１排気再循環機構５６は、第１エンジン４０の吸気側と排気側の間に設けられ、第１エンジン４０の暖機過程でその排気を吸気側に戻して、熱効率の向上を図る機構である。同様に、第２ＥＧＲとして示す第２排気再循環機構５８は、第２エンジン４２の吸気側と排気側の間に設けられる。
【００２８】
第１エンジン４０と第２エンジン４２について共通の排気機構として、触媒６０、サブマフラ６２、メインマフラ６４が設けられる。触媒６０は、第１エンジン４０の排気ガスと第２エンジン４２の排気ガスに含まれるＮＯXやＣＯを浄化する三元合金である。サブマフラ６２とメインマフラ６４は、排気ガスを外部に排出する排気管である。排気管を２段構成にするのは、排気音の抑制等のためである。
【００２９】
第１回転電機１６（ＭＧ１）と第２回転電機１８（ＭＧ２）は、共にハイブリッド車両１０に搭載されるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）であって、それぞれ、第１駆動回路２２（ＰＣＵ１）、第２駆動回路２４（ＰＣＵ２）から電力が供給されるときはモータ機能として働き、第１エンジン４０による駆動時、あるいはハイブリッド車両１０の制動時には発電機能として働く三相同期型回転電機である。第１回転電機１６（ＭＧ１）は、動力分配機構２０のエンジン部１４側に接続され、動力分配機構２０を介してエンジン部１４によって駆動されて主として発電機能として働く。第２回転電機１８（ＭＧ２）は、動力分配機構２０の駆動軸３０側に接続され、駆動軸３０で駆動輪３４を駆動して主としてモータ機能として働く。
【００３０】
第１駆動回路２２（ＰＣＵ１）は、第１回転電機１６（ＭＧ１）用の駆動回路で、インバータ回路等で構成される。同様に、第２駆動回路２４（ＰＣＵ２）は、第２回転電機１８（ＭＧ２）用の駆動回路で、インバータ回路等で構成される。蓄電装置２６は、充放電可能な高電圧二次電池である。高電圧とは、例えば、約３００Ｖ程度の電圧である。かかる蓄電装置２６としては、リチウムイオン組電池あるいはニッケル水素組電池、またはキャパシタ等を用いることができる。なお、第１駆動回路２２（ＰＣＵ１）のインバータ回路と第２駆動回路２４（ＰＣＵ２）のインバータ回路におけるシステム電圧と、蓄電装置２６の電池電圧との間の電圧変換を行う電圧変換器が必要な場合は、第１駆動回路２２（ＰＣＵ１）と第２駆動回路２４（ＰＣＵ２）に共通の電圧変換器として、第１駆動回路２２（ＰＣＵ１）または第２駆動回路２４（ＰＣＵ２）のいずれかに設けることがよい。
【００３１】
動力分配機構２０は、ハイブリッド車両１０の走行状態に応じて、第１エンジン４０の出力と、第１回転電機１６（ＭＧ１）への入出力と、第２回転電機１８（ＭＧ２）の出力との間で、発電に用いる分と駆動輪３４を駆動する分とを適切に分配する機能を有する機構である。動力分配機構２０は、外歯歯車のサンギアＳと、サンギアＳと同心円上に配置された内歯歯車のリングギアＲと、サンギアＳに噛み合うと共にリングギアＲに噛み合う複数のピニオンギアＰと、複数のピニオンギアＰを自転かつ公転自在に保持するキャリアＣとを備え、サンギアＳとリングギアＲとキャリアＣとを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構である。
【００３２】
動力分配機構２０は、第１エンジン４０のクランクシャフトである出力軸をキャリアＣに接続し、第１回転電機１６（ＭＧ１）の出力軸をサンギアＳに接続し、第２回転電機１８（ＭＧ２）の出力軸をキャリアＣに接続して構成される。例えば、第１回転電機１６（ＭＧ１）が主たる機能である発電機能を行うときは、キャリアＣから入力される第１エンジン４０の動力を、リングギアＲの歯数とサンギアＳの歯数の比に応じて、サンギアＳ側とリングギアＲ側とに分配し、第１回転電機１６（ＭＧ１）がモータ機能を行うときは、キャリアＣから入力される第１エンジン４０の動力とサンギアＳから入力される第１回転電機１６（ＭＧ１）からの動力を統合してリングギアＲ側に出力する。このようにしてリングギアＲに分配された動力は、リングギアＲに接続される第２回転電機１８（ＭＧ２）の出力軸からの動力と合わせて、駆動軸３０に出力される。
【００３３】
図１に示す差動歯車機構３２は、動力分配機構２０のキャリアＣを経て駆動軸３０に出力された動力を、ハイブリッド車両１０の左右の駆動輪３４に振り分ける差動ギアである。上記のように、エンジン部１４と第１回転電機１６（ＭＧ１）と第２回転電機１８（ＭＧ２）の動力は、動力分配機構２０を経て、ハイブリッド車両１０の走行状態に応じた変速比で駆動軸３０に出力され、差動歯車機構３２を介して駆動輪３４を駆動する。
【００３４】
制御装置７０に接続されるエコモードスイッチ７２は、ユーザの操作手段の１つで、ハイブリッド車両１０について、出力性能よりも燃費を優先するエコモード運転の要求を制御装置７０に伝達する操作スイッチである。
【００３５】
制御装置７０は、本体部１２を構成する各要素の動作を全体として統括制御するもので、車載に適したコンピュータ等で構成される。ここでは特に、ユーザによるハイブリッド車両１０の要求出力に応じて、第１エンジン４０と第２エンジン４２の動作を制御するために以下の機能を有する。
【００３６】
要求出力対応制御部７４は、ユーザのアクセルの踏込量に応じてエンジン部１４に対する要求出力を判断し、要求出力の大きさに応じて第１エンジン４０と第２エンジン４２の動作を制御する。エコモード対応制御部７６は、ユーザによってエコモードスイッチ７２が操作されたときに、出力性能よりも燃費を優先するように、第１エンジン４０と第２エンジン４２の動作を制御する。エンジン暖機時制御部７８は、第１エンジン４０および第２エンジン４２が始動して間もなくで暖機が不十分のときの制御を行う。熱負荷軽減制御部８０は、第１回転電機１６（ＭＧ１）と第１駆動回路２２（ＰＣＵ１）または第２回転電機１８（ＭＧ２）と第２駆動回路２４（ＰＣＵ２）の熱負荷が大きいときの制御を行う。
【００３７】
かかる機能は、制御装置７０においてソフトウェアを実行することで実現できる。具体的には、２エンジン動作制御プログラムを制御装置７０が実行することで達成される。上記機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。
【００３８】
上記構成によれば、ハイブリッド車両１０の実使用上で頻度の高い要求出力が第１エンジン４０のパワーで間に合うときは第１エンジン４０のみでハイブリッド車両１０を駆動し、第１エンジン４０のパワーで間に合わないときは第２エンジン４２も併用し従来型のエンジンと同等の出力として、ハイブリッド車両１０を駆動することができる。
【００３９】
上記構成の作用効果について、特に実使用上で頻度の高い要求出力のときに第１エンジン４０のみでハイブリッド車両１０を駆動するときの作用効果を、従来型のエンジンを使用することと比較して、図２から図４を用いて説明する。
【００４０】
図２は、エンジン熱効率が最大値を取るエンジン出力について、第１エンジン４０と従来型のエンジンを比較した図である。図２（ａ）は、横軸はエンジン出力で、縦軸はエンジン熱効率と、エンジン出力分布の頻度である。（ｂ）は、（ａ）の内容について、横軸にエンジン回転数ＮEを取り、縦軸にエンジントルクＴEを取って示す図である。
【００４１】
図２（ａ）において、従来型のエンジンについての熱効率−出力特性線９０と、エンジン１の熱効率−出力特性線９１を示した。図２（ｂ）において、従来型のエンジンについて、トルク−回転数特性線１００と、第１エンジン４０のトルク−回転数特性線１０１を示した。トルク−回転数特性線１００，１０１は、動力分配機構２０のような無段変速機構を用いたときに、要求出力に応じてエンジンの実際の動作点が動く軌跡を示す動作線で、ここでは、燃費最適動作線が示される。
【００４２】
燃費最適動作線とは、エンジンのトルクと回転数によって規定される座標系において、そのエンジンの燃費について複数の等燃費線を描き、複数の等燃費線について燃費最適となる点を動作点として結んだ線である。図２（ｂ）に、従来型のエンジンの等燃費線群１１０と、第１エンジン４０の等燃費線群１１１を示した。等燃費線群１１０，１１１の中心点が燃費最良の動作点となる。図２（ｂ）に示すように、従来型のエンジンでも第１エンジン４０でも、燃費最良の動作点のエンジン回転数はほぼ同じである。
【００４３】
図２（ｂ）に、従来型のエンジンについて、等燃費線群１１０における燃費最良の動作点（ｅｔａｍａｘ）を通る等パワー線Ｐ０と、第１エンジン４０について、等燃費線群１１１における燃費最良の動作点（ｅｔａｍａｘ）を通る等パワー線Ｐ１を示す。これを図２（ａ）に戻すと、従来型のエンジンについての熱効率−出力特性線９０における最大熱効率に対応するエンジン出力がＰ０（ｅｔａｍａｘ）で、第１エンジン４０についての熱効率−出力特性線９１における最大熱効率に対応するエンジン出力がＰ１（ｅｔａｍａｘ）である。
【００４４】
図２（ａ）にハイブリッド車両１０の実使用状態におけるエンジン出力の頻度分布８８を示した。最も使用頻度が高いエンジン出力はＰAである。ハイブリッド車両１０の商品性としては、燃費と共に動力性能が重要であるので、従来型のエンジンは、実使用に対して余裕あるエンジンパワーが出せる排気量等が設定されるので、Ｐ０（ｅｔａｍａｘ）はＰAよりもかなり大きな値に設定される。図２（ａ），（ｂ）に、Ｐ０（ｅｔａｍａｘ）とＰAの間の乖離をΔＰ0で示す。
【００４５】
第１エンジン４０は、従来型のエンジンの半分の排気量に設定されるので、図２（ｂ）に示すように、トルク−回転数特性線１０１は、従来型のエンジンのトルク−回転数特性線１００に比べて、トルクをほぼ１／２とする特性線となる。したがって、Ｐ１（ｅｔａｍａｘ）は、ＰAにかなり近い値になる。図２（ａ），（ｂ）に、Ｐ１（ｅｔａｍａｘ）とＰAの間の乖離をΔＰ1で示す。ΔＰ1はΔＰ0よりもかなり小さく、第１エンジン４０の実使用状態ではＰ１（ｅｔａｍａｘ）に近い動作となり、これによって、実使用上で頻度の高い要求出力のときにおいて、従来技術のエンジンに比べ、第１エンジン４０の熱効率が向上する。
【００４６】
図３は、実使用上で頻度の高い要求出力のときに第１エンジン４０のみでハイブリッド車両１０を駆動するときの別の作用効果を示す図である。図３（ａ）は、横軸がエンジン回転数ＮE、縦軸がエンジントルクＴEで、従来型のエンジンのトルク−回転数特性線１００と、第１エンジン４０のトルク−回転数特性線１０１を図２（ｂ）からそのまま写したものである。実使用状態において最も使用頻度が高いエンジン出力ＰAと従来型のエンジンのトルク−回転数特性線１００が交わる動作点１２０と、ＰAと第１エンジン４０のトルク−回転数特性線１００が交わる動作点１２１を比較すると、従来型のエンジンから第１エンジン４０に代えることで、エンジントルクＴEが低くなり、同時にエンジン回転数がＮE0からＮE1へと高速になる。
【００４７】
図３（ｂ）は、（ａ）の結果を動力分配機構２０における共線図で示した図である。共線図は、横軸に動力分配機構２０の回転要素であるサンギアＳとキャリアＣとリングギアＲの位置を取り、縦軸に回転数を取った図である。横軸の各回転要素の位置は、それぞれのギアの歯数比に比例した間隔に取られる。リングギアＲの回転数は第２回転電機１８の回転数＝駆動軸３０の回転数であるので、従来型のエンジンと第１エンジン４０と同じ回転数である。キャリアＣの回転数は、図３（ａ）の結果から、従来型のエンジンの回転数はＮE0で、第１エンジン４０の回転数ＮE1よりも低速である。共線図では、リングギアＲの回転数とキャリアＣの回転数とサンギアＳの回転数は直線で結ばれる。
【００４８】
したがって、図３（ｂ）の場合では、サンギアＳの回転数である第１回転電機１６（ＭＧ１）の回転数は、従来型のエンジンの場合、負の回転数となり、第１回転電機１６（ＭＧ１）は発電でなく、力行状態である。これに対応して、第２回転電機１８（ＭＧ２）は力行でなく発電状態となる。駆動輪３４が発電状態で第２回転電機１８（ＭＧ２）を回転させると、本来力行であるべき駆動輪３４が回生状態となっていることになり、第１回転電機１６（ＭＧ１）と第２回転電機１８（ＭＧ２）の間で動力が循環し、電気損失、機械損失が増加する。したがって、従来型のエンジンでは、変換効率が低下する。
【００４９】
第１エンジン４０の場合、エンジン回転数がＮE0よりも高速の回転数ＮE1となるので、共線図からサンギアＳの回転数である第１回転電機１６（ＭＧ１）の回転数が正となる。これにより、第１回転電機１６（ＭＧ１）は発電、第２回転電機１８（ＭＧ２）は力行となり、第１回転電機１６（ＭＧ１）による発電電力は蓄電装置２６を充電し、蓄電装置２６からの放電電力で第２回転電機１８（ＭＧ２）が力行するので、動力循環が生じない。このように、第１エンジン４０を用いるときは、動力循環による電気損失、機械損失が発生せず、従来型のエンジンに比べて、変換効率が向上する。
【００５０】
図４は、図３（ａ）の熱効率と、（ｂ）の変換効率の結果を用いて、ハイブリッド車両１０の全体のシステム効率について、従来型のエンジンを用いたときのシステム効率η0と第１エンジン４０を用いたときのシステム効率η1を比較した図である。システム効率＝（エンジン熱効率）×（エンジン変換効率）とした。従来型のエンジンを用いたシステムに比較して、第１エンジン４０を用いたシステムでは、エンジン熱効率もエンジン変換効率も高いので、η1＞η0となる。
【００５１】
ハイブリッド車両１０の走行状態が実使用上で頻度の高い要求出力のときは、図２〜４で説明したように、従来型のエンジンを用いるよりも第１エンジン４０のみを用いる方が優れた作用効果を奏する。ハイブリッド車両１０の実際の走行状態は、実使用上で頻度の高い要求出力のときばかりでもないので、第２エンジン４２を併用する方がよいこともある。図５は、ハイブリッド車両１０の実際の走行状態に応じて、第１エンジン４０と第２エンジン４２の使い分けを適切に行う手順を示すフローチャートである。各手順は、制御装置７０によって実行される２エンジン動作制御プログラムの各処理手順に対応する。
【００５２】
ハイブリッド車両１０がイグニッションスイッチ等で始動されると、制御装置７０において２エンジン動作制御プログラムが立ち上がる。ユーザによるアクセルペダル踏込量によって、ユーザのエンジン部１４に対する要求出力が分かるので、その要求出力が最大値か否かが判断される（Ｓ１０）。例えば、アクセルペダル踏込量が最大値となるときにＳ１０が肯定され、そうでないときにＳ１０が否定されるものとできる。
【００５３】
Ｓ１０が肯定されるときは、第１エンジン４０の出力だけでは最大値の要求出力を満たせないので、次に、エコモードスイッチ７２がオンか否かが判断される（Ｓ１２）。エコモードスイッチ７２がオンされてＳ１２の判断が肯定されるときは、ハイブリッド車両１０について、ユーザが出力性能よりも燃費を優先するエコモード運転の要求をしているときであるので、このときは、要求出力を満たすよりも燃費を優先し、第１エンジン４０のみを駆動させ、第２エンジン４２は駆動させない（Ｓ１４）。Ｓ１２の判断が否定されるときは、最大値の要求出力を満たすように、第１エンジン４０と第２エンジン４２を併用して駆動させる（Ｓ１６）。ここまでの処理手順は、制御装置７０のエコモード対応制御部７６の機能によって実行される。
【００５４】
Ｓ１０の判断が否定されるときは、次に、要求出力が第１エンジン４０の最大可能出力Ｐ１MAXを超えるか否かが判断される（Ｓ１８）。図６に、図２（ｂ）で説明した第１エンジン４０の燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線１０１と、第１エンジン４０の最大可能出力Ｐ１MAXの特性線１０３と、エンジン部１４に対する最大値の要求出力ＰMAXの特性線１０４の関係を示す。図６の横軸はエンジン回転数ＮEで、縦軸はエンジントルクＴEである。図６に示すように、第１エンジン４０の最大可能出力Ｐ１MAXの特性線１０３は、燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線１０１よりもトルクＴEが高めである。最大値の要求出力ＰMAXの特性線１０４は、アクセルペダル踏込量が最大値であるので、特性線１０４上の要求出力があるときは、Ｓ１０の判断が否定され、要求出力が特性線１０３と特性線１０４の間にあるときにＳ１８の判断が肯定され、Ｓ１８の判断が否定されるのは、要求出力が特性線１０３以下のときである。
【００５５】
Ｓ１８の判断が肯定されると、要求出力を満たすように、第１エンジン４０と第２エンジン４２を併用して駆動させる（Ｓ２０）。Ｓ１８の判断が否定されると、次に、要求出力がＰ１（ｅｔａｍａｘ）を超えるか否かが判断される（Ｓ２２）。Ｐ１（ｅｔａｍａｘ）は、第１エンジン４０の燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線１０１上の出力であるので、図６において、要求出力が特性線１０３以下で、特性線１０１以下のときは、Ｓ２２が否定される。このときは、第１エンジン４０のみの出力で要求出力を満たせるので、第１エンジン４０を駆動させ、第２エンジン４２は駆動させない（Ｓ２４）。
【００５６】
図６において、要求出力が特性線１０３以下で、特性線１０１を超えるときは、Ｓ２２が肯定される。そのときは、Ｓ２６に進み、燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線１０１上で動作させた第１エンジン４０と第２エンジン４２の動作とを併用したときの燃料消費量と、第１エンジン４０のみの駆動における燃料消費量との間の大小を比較する。
【００５７】
この内容について、図７を用いて説明する。図７（ａ）は、横軸がエンジン出力、縦軸は熱効率と燃料消費量である。熱効率は燃費に対応するので、燃料消費量は燃費が良いほど少なくなる。図７（ｂ）は、横軸がエンジン回転数ＮEで縦軸がエンジントルクＴEである。図７（ａ）には、第１エンジン４０の熱効率−出力特性線９１と、第２エンジン４０の熱効率−出力特性線９２が示されている。なお、図７（ａ）では、第１エンジン４０と第２エンジン４２の特性が異なるものとした。
【００５８】
要求出力と第１エンジン４０が負担する出力と第２エンジン４２が負担する出力との関係として、例示的にエンジン出力の相対値を図７に示した。図７の例では、最大値の要求出力ＰMAXの相対値を１０とし、ＰMAX以下の要求出力をＰtotalとしてその相対値を８とした。そして、第１エンジン４０の燃費最適動作点（ｅｔａｍａｘ）を通る線の出力Ｐ１の相対値を３とする。第２エンジン４２の負担する出力をＰ２とすると、Ｐtotal（相対値８）＝［｛Ｐ１（ｅｔａｍａｘ）（相対値３）｝＋Ｐ２］であるので、Ｐ２の相対値は（８−３）＝５である。この関係を図７に示した。
【００５９】
図７（ａ）の関係を図７（ｂ）に示すと、第１エンジン４０の出力Ｐ１は、燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線１０１の等燃費線群１１１における燃費最良の動作点（ｅｔａｍａｘ）を通る出力である。このときの燃料消費量がｆC1である。第２エンジン４２の出力Ｐ２は、図７（ａ）に示すように第２エンジン４２についての燃費最適動作線の等燃費線における燃費最良の動作点の出力ではない。仮に、第２エンジン４２の特性が第１エンジン４０と同じとしても、図７（ｂ）に示すように、第２エンジン４２の出力Ｐ２は、第１エンジン４０についての燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線１０１の等燃費線群１１１における燃費最良の動作点の出力ではなく、燃費が第１エンジン４０の燃費よりも低くなり、燃料消費量が大きくなる。このときの燃料消費量がｆC2である。要求出力Ｐtotal（相対値８）＝［｛Ｐ１（ｅｔａｍａｘ）（相対値３）｝＋｛Ｐ２（相対値５）｝］であるので、要求出力Ｐtotal（相対値８）を出力するときに必要な燃料消費量をｆC3とすると、ｆC3＝（ｆC1＋ｆC2）である。
【００６０】
要求出力Ｐtotal（相対値８）を第１エンジン４０のみで満たすことも可能であるので、そのときの燃料消費量ｆC4とすると、図７（ａ），（ｂ）に示すように、燃料消費量ｆC4は、燃料消費量ｆC1，ｆC2のいずれよりも大きい。
【００６１】
再び図５に戻り、Ｓ２２が肯定されるときは、ｆC4＞｛ｆC3＝（ｆC1＋ｆC2）｝か否かが判断される（Ｓ２６）。Ｓ２６の判断が否定されるときは、第１エンジン４０のみで要求出力を満たしたときの燃料消費量ｆC4が｛ｆC3＝（ｆC1＋ｆC2）｝よりも少ないので、第１エンジン４０を駆動させ、第２エンジン４２を駆動させないＳ２４に進む。
【００６２】
Ｓ２６が肯定されると、次に、第１エンジン４０の暖機が完了したか否かが判断される（Ｓ２８）。これは、第２エンジン４２は第１エンジン４０の出力が不足するときに動作させるものであるので、第１エンジン４０が主エンジンとなることから、エンジン部１４が始動して間もなくの時で第１エンジン４０も第２エンジン４２も共に暖機が必要なときに、主エンジンである第１エンジン４０の暖機を優先するためである。したがって、Ｓ２８の判断が否定されるときは、第２エンジン４２を動作させず、第１エンジン４０のみを動作させるＳ２４に進む。Ｓ２８の処理手順は、制御装置７０のエンジン暖機時制御部７８の機能によって実行される。
【００６３】
Ｓ２８が肯定されると、初めて、第１エンジン４０をＰ１（ｅｔａｍａｘ）に固定して動作させ、要求出力に対しＰ１（ｅｔａｍａｘ）では不足する分を第２エンジン４２の動作で補う（Ｓ３０）。このように、燃料消費量が少ない方法で、第１エンジン４０と第２エンジン４２の動作内容を決める。これらの処理手順は、制御装置７０の要求出力対応制御部７４の機能によって実行される。
【００６４】
Ｓ３０で第１エンジン４０と第２エンジン４２を併用してハイブリッド車両１０の走行制御が行われるが、例えば、低速、高負荷が続く登坂路等では、第１回転電機１６（ＭＧ１）、これに接続される第１駆動回路２２（ＰＣＵ１）等の熱負荷が過大となって熱負荷閾値を超えることが生じる。そこで、Ｓ３０の次に、第１回転電機１６等が熱負荷閾値を超える動作となっているか否かが判断される（Ｓ３２）。Ｓ２０，Ｓ２４の制御の後もＳ３２に進み、同様の判断が行われる。この判断は、第１回転電機１６（ＭＧ１）や第１駆動回路２２（ＰＣＵ１）の温度等に基づいて行われる。
【００６５】
Ｓ３２の判断が否定されるとＳ３０に戻る。Ｓ３２の判断が肯定されると、第１回転電機１６等の動作が熱負荷閾値を超えないような熱負荷軽減を行うために、第１エンジン４０と第２エンジン４２との間で出力分担割合が変更される（Ｓ３４）。第１エンジン４０が燃費最適動作線上の燃費最良動作点で動作しているときは、燃費性能よりも第１回転電機１６（ＭＧ１）等の熱負荷軽減の方を優先する。Ｓ３２とＳ３４の処理手順は、制御装置７０の熱負荷軽減制御部８０の機能によって実行される。
【００６６】
熱負荷低減のための出力分担変更の一例について、図８を用いて説明する。図８（ａ）は、図３（ｂ）で説明した共線図であるが、ここでは、駆動軸３０の回転数である第２エンジン４２の回転数がリングギアＲの回転数である第２回転電機１８（ＭＧ２）の回転数と同じであることが示されている。
【００６７】
Ｓ３２の判断が肯定される例として、低速で登坂路を走行している状態を図８（ａ）に示した。すなわち、駆動軸３０、第２回転電機１８（ＭＧ２）の回転数は低速である。キャリアＣの回転数である第１エンジン４０の回転数を白丸で示した。このとき、共線図によれば、白丸で示すサンギアＳの回転数である第１回転電機１６（ＭＧ１）の回転数はかなり高速となる。この状態で登坂路の走行が長時間続くと、第１回転電機１６（ＭＧ１）で発熱が継続し、場合によって熱負荷閾値を超えることが生じる。
【００６８】
そのときは、第１エンジン４０の回転速度を、黒丸で示すように、低速側に落とす。これによって、駆動軸３０の回転数を維持したまま、サンギアＳの回転数である第１回転電機１６（ＭＧ１）の回転数が黒丸で示すように低下し、発熱が少なくなるので、熱負荷閾値を超えないようになる。
【００６９】
図８（ｂ）は、第１エンジン４０についてのトルク−回転数特性を示す図で、第１エンジン４０についての燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線１０１上で、第１エンジン４０の回転数を白丸の動作点から黒丸の動作点に変更することを示す図である。白丸の動作点は、燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線１０１の等燃費線群１１１における燃費最良の動作点である。黒丸の動作点はこれよりも低速側に変更されるので、第１エンジン４０の等パワー特性線も低パワー側に変更される。これによって第１エンジン４０の燃費は低下するが、図８（ａ）に述べたように、第１回転電機１６（ＭＧ１）の回転速度を落として、発熱を抑制することで熱負荷低減ができる。
【００７０】
図８（ｃ）は、第１エンジン４０についてのトルク−回転数特性を示す図で、第２エンジン４２についての燃費最適動作線であるトルク−回転数特性線１０２のうち、低速側で速度を維持したままトルクが変化する動作線上で、第２エンジン４２の回転数を白丸の動作点から黒丸の動作点に変更することを示す図である。ここでは、速度一定のまま、つまり駆動軸３０の回転数をそのまま維持しながら、第２エンジン４２のトルクが高トルク側に変更され、第２エンジン４２の等パワー特性線も高パワー側に変更される。このように、第１エンジン４０の出力を落とす一方で第２エンジン４２の出力を上げる出力分担を行い、第１回転電機１６（ＭＧ１）の回転数を低下させて、発熱を抑制し熱負荷を軽減することができる。
【００７１】
再び図５に戻り、Ｓ３４の処理が終わると、Ｓ１０に戻る。Ｓ１４，Ｓ１６の処理が終わった後も同様にＳ１０へ戻る。これを繰り返し、ハイブリッド車両１０の走行状態に応じた第１エンジン４０と第２エンジン４２の動作制御が行われる。
【符号の説明】
【００７２】
１０  ハイブリッド車両、１２  本体部、１４  エンジン部、１６  第１回転電機（ＭＧ１）、１８  第２回転電機（ＭＧ２）、２０  動力分配機構、２２  第１駆動回路（ＰＣＵ１）、２４  第２駆動回路（ＰＣＵ２）、２６  蓄電装置、３０  駆動軸、３２  差動歯車機構、３４  駆動輪、４０  第１エンジン（ＥＮＧ１）、４２  第２エンジン（ＥＮＧ２）、４４  クラッチ、５０  エアクリーナ、５２  第１スロットル、５４  第２スロットル、５６  第１排気再循環機構（第１ＥＧＲ）、５８  第２排気再循環機構（第２ＥＧＲ）、６０  触媒、６２  サブマフラ、６４  メインマフラ、７０  制御装置、７２  エコモードスイッチ、７４  要求出力対応制御部、７６  エコモード対応制御部、７８  エンジン暖機時制御部、８０  熱負荷軽減制御部、８８  頻度分布、９０，９１，９２  熱効率−出力特性線、１００，１０１，１０２  （燃費最適動作線である）トルク−回転数特性線、１０３，１０４  特性線、１１０，１１１  等燃費線群、１２０，１２１  動作点。
【図１】
2016120786.tif 000003
【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】
2016120786.tif 000009
【図８】
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