(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ走行用の動力を出力可能な内燃機関と電動機とを有するハイブリッド自動車であって、
前記電動機と電力をやり取り可能であると共に車外の充電装置からの電力により充電可能に構成された蓄電手段と、
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、
走行開始から前記蓄電手段の残容量が所定の基準残容量を下回るまでの間に前記内燃機関が運転されるときには該内燃機関の目標運転ポイントを予め定められた該内燃機関を効率よく運転可能な所定の運転ポイントに設定すると共に、走行開始後に前記蓄電手段の残容量が前記基準残容量を一旦下回った後に前記内燃機関が運転されるときには前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する機関運転ポイント設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド自動車において、
前記所定の運転ポイントは、前記内燃機関の効率が実用上最高となる運転ポイントであるハイブリッド自動車。
【請求項３】
請求項１または２に記載のハイブリッド自動車において、
前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な発電手段と、
前記蓄電手段の残容量が前記基準残容量を含む所定範囲内に保たれるように該蓄電手段を充電または放電させるための目標充放電電力を設定する目標充放電電力設定手段とを更に備え、
前記機関運転ポイント設定手段は、走行開始後に前記蓄電手段の残容量が前記基準残容量を一旦下回ってからは、前記設定された要求駆動力と前記設定された目標充放電電力とに基づく要求パワーと、前記内燃機関が効率よく運転されるときの回転数およびトルクを該要求パワーに対応して規定する運転ポイント設定制約とを用いて前記内燃機関の目標運転ポイントとしての目標回転数および目標トルクを設定し、
前記制御手段は、前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記蓄電手段が前記設定された目標充放電電力で充放電され、かつ前記設定された要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御し、
前記所定の運転ポイントは、前記運転ポイント設定制約により規定される回転数およびトルクの中で前記内燃機関の効率を最高にする回転数およびトルクであるハイブリッド自動車。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載のハイブリッド自動車において、
前記内燃機関の運転が停止されている最中に、少なくとも前記設定された要求駆動力に基づく要求パワーが前記所定の運転ポイントで運転される前記内燃機関によって出力されるパワーよりも小さい所定の閾値以上であると前記内燃機関の運転停止が禁止されるハイブリッド自動車。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載のハイブリッド自動車において、
所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力すると共に前記蓄電手段と電力をや
り取り可能な電力動力入出力手段を更に備えるハイブリッド自動車。
【請求項６】
請求項５に記載のハイブリッド自動車において、
前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取りすることができる発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含み
前記電動機は、前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を入出力可能であるハイブリッド自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンと電動機とを動力源とするハイブリッド車両として、エンジンの動作／停止を制御するエンジン制御手段と、車両の推進力を増減するアクセルペダルとを備え、電動機のみを車両の動力源としているときにアクセルペダルの出力変化が所定時間内に所定値以上の場合にエンジンを始動させると共に、エンジンの始動後にエンジンの出力増加に伴って電動機の出力を減少させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、従来から、バッテリの状態が許容入出力範囲内の状態にないときに通常時の動作ラインよりも低パワー側を高回転とすることでパワーの変化に対する回転数の変化が通常時の動作ラインよりも小さくなるバッテリ制限時の動作ラインを用いてエンジンの目標回転数と目標トルクとを設定し、設定した目標回転数や目標トルクを用いてエンジンと２体のモータとを制御するハイブリッド自動車用の動力出力装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。更に、従来から、運転者のアクセル操作量に応じて走行用の動力源であるエンジンおよびモータの作動状態をそれぞれ電子制御するハイブリッド車両の制御装置として、エンジンを動力源とする走行時にアクセル操作量の増加幅が所定値よりも大きいことを条件としてモータによるトルクアシストを行い、エンジンの出力変化に対してモータによるトルクの増加を優先させるものが知られている（例えば、特許文献３参照）。また、従来から、走行開始前に充電機等によって充電率が１００％となるように予め充電されたバッテリからの電力によって電動機を駆動するハイブリッド電気自動車も知られている（例えば、特許文献４参照）。このハイブリッド電気自動車では、走行開始後に充電率が例えば５０％まで低下すると、原動機が駆動されて発電機による発電が開始され、発電された電力が電気自動車の電動機に供給されると共にバッテリに蓄電される。そして、バッテリ充電率が５５％まで上昇すると、原動機が停止されて発電機による発電も停止され、再びバッテリからの電力のみにより電動機が駆動される。
【特許文献１】特開２００３−３４３３０４号公報
【特許文献２】特開２００６−０７７６００号公報
【特許文献３】特開平１０−２３６０８号公報
【特許文献４】特開平０９−９８５１７号公報の従来の技術欄
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、エンジンと電動機とを走行用の動力源として含むハイブリッド自動車に対して、上記特許文献４に記載されたような車外の充電装置からの電力（商用電源）により充電可能なバッテリを適用すれば、ハイブリッド自動車をより電気自動車に近い形で走行させることが可能となる。このようなハイブリッド自動車においては、走行開始前に車外の充電装置からの電力により充電されたバッテリの電力を走行終了までにできるだけ消費することが効率の面で好ましく、効率を向上させるためには、バッテリの電力がより有効に消費されるようにエンジンをより適正に運転することが必要となる。
【０００４】
そこで、本発明は、車外の充電装置からの電力により充電可能に構成された蓄電手段を備えたハイブリッド自動車において、走行用の動力を出力可能な内燃機関をより適正に運転して効率を向上させることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるハイブリッド自動車およびその制御方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。
【０００６】
本発明によるハイブリッド自動車は、
それぞれ走行用の動力を出力可能な内燃機関と電動機とを有するハイブリッド自動車であって、
前記電動機と電力をやり取り可能であると共に車外の充電装置からの電力により充電可能に構成された蓄電手段と、
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、
走行開始から前記蓄電手段の残容量が所定の基準残容量を下回るまでの間に前記内燃機関が運転されるときには該内燃機関の目標運転ポイントを予め定められた該内燃機関を効率よく運転可能な所定の運転ポイントに設定すると共に、走行開始後に前記蓄電手段の残容量が前記基準残容量を一旦下回った後に前記内燃機関が運転されるときには前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する機関運転ポイント設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
【０００７】
このハイブリッド自動車は、走行用の動力を出力可能な電動機と電力をやり取り可能であると共に車外の充電装置からの電力により充電可能に構成された蓄電手段を備えるものである。そして、このハイブリッド自動車では、走行開始から蓄電手段の残容量が所定の基準残容量を下回るまでの間に内燃機関が運転されるときに、内燃機関の目標運転ポイントが予め定められた当該内燃機関を効率よく運転可能な一定もしくは所定範囲内にある所定の運転ポイントに設定され、設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように内燃機関と電動機とが制御される。また、走行開始後に蓄電手段の残容量が基準残容量を一旦下回った後に内燃機関が運転されるときには、走行に要求される要求駆動力に基づいて内燃機関の目標運転ポイントが設定され、設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように内燃機関と電動機とが制御される。これにより、走行開始から蓄電手段の残容量が基準残容量を下回るまでの間に内燃機関が運転される場合、内燃機関は上記所定運転ポイントで効率よく運転されて一定若しくは所定範囲内の動力を出力することになり、この間、要求駆動力が大きくなるほど走行用の動力に対する電動機からの動力の割合が増加することになる。従って、このハイブリッド自動車では、走行開始から蓄電手段の残容量が基準残容量を下回るまでの間、内燃機関の燃費を良好にすると共に電動機による蓄電手段に蓄えられた電力の消費を促進させることが可能となる。また、走行開始後に蓄電手段の残容量が基準残容量を一旦下回った後には、要求駆動力に基づいて内燃機関の目標運転ポイントが設定されることから、ある程度限られた残容量の範囲内で蓄電手段から電動機に電力を供給しつつ要求駆動力に基づく走行用の動力を良好に出力することが可能となり、それにより走行終了時に蓄電手段の残容量をできるだけ少なくし易くなる。この結果、本発明によれば、車外の充電装置からの電力により充電可能に構成された蓄電手段を備えたハイブリッド自動車において、走行用の動力を出力可能な内燃機関をより適正に運転して効率を向上させることが可能となる。
【０００８】
また、前記所定の運転ポイントは、前記内燃機関の効率が実用上最高となる運転ポイントであってもよい。これにより、走行開始から蓄電手段の残容量が所定の基準残容量を下回るまでの間、内燃機関を極めて効率よく運転して、その燃費を極めて良好なものとすることができる。
【０００９】
更に、前記ハイブリッド自動車は、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な発電手段と、前記蓄電手段の残容量が前記基準残容量を含む所定範囲内に保たれるように該蓄電手段を充電または放電させるための目標充放電電力を設定する目標充放電電力設定手段とを更に備えてもよく、前記機関運転ポイント設定手段は、走行開始後に前記蓄電手段の残容量が前記基準残容量を一旦下回ってからは、前記設定された要求駆動力と前記設定された目標充放電電力とに基づく要求パワーと、前記内燃機関が効率よく運転されるときの回転数およびトルクを該要求パワーに対応して規定する運転ポイント設定制約とを用いて前記内燃機関の目標運転ポイントとしての目標回転数および目標トルクを設定するものであってもよく、前記制御手段は、前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記蓄電手段が前記設定された目標充放電電力で充放電され、かつ前記設定された要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御するものであってもよく、前記所定の運転ポイントは、前記運転ポイント設定制約により規定される回転数およびトルクの中で前記内燃機関の効率を最高にする回転数およびトルクであってもよい。これにより、走行開始後に蓄電手段の残容量が基準残容量を一旦下回った後に、内燃機関を比較的効率よく運転して燃費を向上させると共に、走行終了時に蓄電手段の残容量をできるだけ少なくし易くする範囲内で蓄電手段の残容量を確保しておくことが可能となる。
【００１０】
また、前記内燃機関の運転が停止されている最中に、少なくとも前記設定された要求駆動力に基づく要求パワーが前記所定の運転ポイントで運転される前記内燃機関によって出力されるパワーよりも小さい閾値以上であると前記内燃機関の運転停止が禁止されてもよい。これにより、要求駆動力に基づく要求パワーが閾値以上になって内燃機関が運転されるようになった後に内燃機関の運転ポイントをスムースかつ速やかに上記所定の運転ポイントへと移行させることが可能となる。
【００１１】
更に、前記ハイブリッド自動車は、所定の車軸と前記内燃機関の機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力すると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段を更に備えてもよい。この場合、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取りすることができる発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との３軸に接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段とを含んでもよく、前記電動機は、前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を入出力可能であってもよい。
【００１２】
本発明によるハイブリッド自動車の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力をやり取り可能であると共に車外の充電装置からの電力により充電可能に構成された蓄電手段とを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
（ａ）走行開始から前記蓄電手段の残容量が所定の基準残容量を下回るまでの間に前記内燃機関が運転されるときには該内燃機関の目標運転ポイントを予め定められた該内燃機関を効率よく運転可能な所定の運転ポイントに設定すると共に、走行開始後に前記蓄電手段の残容量が前記基準残容量を一旦下回った後に前記内燃機関が運転されるときには前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく走行用の動力が得られるように前記内燃機関と前記電動機とを制御するステップと、
を含むものである。
【００１３】
この方法によれば、走行開始から蓄電手段の残容量が所定の基準残容量を下回るまでの間に内燃機関が運転される場合、内燃機関は一定若しくは所定範囲内にある所定の運転ポイントで効率よく運転されて一定若しくは所定範囲内の動力のみを出力することになり、この間、要求駆動力が大きくなるほど走行用の動力に対する電動機からの動力の割合が増加することになる。従って、この方法によれば、走行開始から蓄電手段の残容量が所定の基準残容量を下回るまでの間、内燃機関の燃費を良好にすると共に電動機による蓄電手段に蓄えられた電力の消費を促進させることが可能となる。また、走行開始後に蓄電手段の残容量が基準残容量を一旦下回った後には、要求駆動力に基づいて内燃機関の目標運転ポイントが設定されることから、ある程度限られた残容量の範囲内で蓄電手段から電動機に電力を供給しつつ要求駆動力に基づく走行用の動力を良好に出力することが可能となり、それにより走行終了時に蓄電手段の残容量をできるだけ少なくし易くなる。この結果、この方法を採用すれば、車外の充電装置からの電力により充電可能に構成された蓄電手段を備えたハイブリッド自動車において、走行用の動力を出力可能な内燃機関をより適正に運転して効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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】
【００１５】
図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト（機関軸）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に接続された車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を介してリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、ハイブリッド自動車２０の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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０等とを備えるものである。
【００１６】
エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４による燃料噴射制御や点火時期制御、吸気制御等を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン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ＥＣＵ７０に出力する。
【００１７】
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う遊星歯車機構として構成されている。機関側回転要素としてのキャリア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、車軸側回転要素としてのリングギヤ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、動力分配統合機構３０は、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側と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３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して最終的に駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力される。
【００１８】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な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と電力のやり取りを行う。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の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何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り、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は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何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等が入力されており、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等が出力される。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を実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。また、モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータ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ＥＣＵ７０に出力する。
【００１９】
バッテリ５０は、実施例ではニッケル水素二次電池あるいはリチウムイオン二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理される。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０が例えば家庭用電源（ＡＣ１００Ｖ）に接続される車外の充電器１００からの電力により充電され得るように構成されている。このため、バッテリ５０には、充電器１００のコネクタ１０１と結合可能なコネクタ５８や図示しない変圧器、ＡＣ／ＤＣコンバータ等を含むと共にバッテリＥＣＵ５２により制御される充電回路５９が接続されている。これにより、ハイブリッド自動車２０の走行開始前に充電器１００を用いてバッテリ５０を充電しておくことにより、バッテリ５０を満充電状態にした状態でハイブリッド自動車２０の走行を開始することが可能となる。そして、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に取り付けられた温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂ、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に設置された図示しない電流センサからの充放電電流等が入力される。また、バッテリＥＣＵ５２は、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ＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。更に、バッテリＥＣＵ５２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を算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の充放電要求パワー（目標充放電電力）Ｐｂ＊を算出したり、残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。
【００２０】
実施例において、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ残容量ＳＯＣと図２に例示する充放電要求パワー設定用マップとを用いて設定される。図２に示す充放電要求パワー設定用マップを用いた場合、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量（基準残容量）Ｓｃｃ（実施例では、例えば３５％）以上であると共に満充電（１００％）よりも多少小さい所定値以下であるときには所定の放電電力（正の値）Ｐｄが充放電要求パワーＰｂ＊に設定され、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃよりも小さく、かつ完全放電状態（０％）よりも多少大きい所定値以上であるときには残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを含む所定範囲内に保たれるように所定の充電電力（負の値）Ｐｃが充放電要求パワーＰｂ＊に設定される。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、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可能である。
【００２１】
ハイブリッドＥＣＵ７０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や、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）８０からのイグニッション信号、シフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰ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ストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２等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等と各種制御信号やデータのやり取りを行っている。
【００２２】
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、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とに基づいて車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクが計算され、この要求トルクに基づくトルクがリングギヤ軸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の運転制御モードとしては、要求トルク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ＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求トルクとバッテリ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トルクに応じたトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１および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から要求トルクに見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、トルク変換運転モードや充放電運転モードのもとで所定条件が成立した場合、エンジン２２を自動的に停止・始動させる間欠運転が実行される。
【００２３】
次に、上述のように構成されるハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図３は、ハイブリッド自動車２０の走行が開始されてから実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に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。
【００２４】
図３の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、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８７からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、バッテリ５０の残容量ＳＯＣや充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔといった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、残容量ＳＯＣや充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動輪たる車輪３９ａ，３９ｂに連結された車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定した上で、車両全体に要求される要求パワーＰ＊を設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係が予め定められて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、要求トルクＴｒ＊としては、与えられたアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図４に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、実施例において、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パワーＰｂ＊（放電側を減じるものとする）とロスＬｏｓｓとの総和として計算される。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、図示するようにモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除するか、あるいは車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めることができる。
【００２５】
次いで、エンジン２２が運転されているか否かを判定し（ステップＳ１２０）、エンジン２２が停止されている場合には、ステップＳ１００にて入力した残容量ＳＯＣが上述のバッテリ５０の制御中心残容量Ｓｃｃ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃ以上であれば、ステップＳ１００にて入力した車速Ｖが所定の間欠禁止車速Ｖｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。間欠禁止車速Ｖｒｅｆは、例えばエンジン２２の運転が必要となって間欠運転を禁止すべき車速域の下限値として設定され、バッテリ５０の状態やエンジン２２の状態、ハイブリッド自動車２０の走行状態等に応じて変化するように設定されてもよいものである。車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ未満であれば、更にステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰ＊が所定のエンジン始動判定閾値Ｐ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。そして、ステップＳ１５０にて要求パワーＰ＊がエンジン始動判定閾値Ｐ１未満であると判断された場合には、エンジン２２の運転停止状態を継続させるべく、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をそれぞれ値０に設定すると共に（ステップＳ１６０）、モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定する（ステップＳ１７０）。
【００２６】
次いで、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の現在の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とを用いてモータ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（１）および式（２）に従い計算する（ステップＳ１８０）。更に、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と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（３）に従い計算する（ステップＳ１９０）。そして、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値に設定する（ステップＳ２００）。このようにしてモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するトルクをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限することができる。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に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２１０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。なお、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００２７】
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2  …（１）
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2  …（２）
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr  …（３）
【００２８】
また、ステップＳ１３０にて残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃ未満であると判断された場合には、少なくともモータＭＧ１により発電される電力でバッテリ５０を充電するためにエンジン２２を始動させる必要があることから、走行開始から残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃ未満となるまで値０に設定される所定のフラグＦを値１に設定した上で（ステップＳ２２０）、エンジン２２が始動されるようにエンジン始動フラグをオンし（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了させる。すなわち、ステップＳ１３０にて残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃ未満であると判断されると、ステップＳ１４０およびＳ１５０の判定処理が実行されることなく（判定結果に拘わらず）、エンジン始動フラグがオンされる。同様に、ステップＳ１３０にて残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃ以上であると判断された後にステップＳ１４０にて車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ以上であると判断されるか、あるいはＳ１５０にて要求パワーＰ＊がエンジン始動判定閾値Ｐ１以上であると判断された場合にも、エンジン２２が始動されるようにエンジン始動フラグをオンし（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了させる。こうしてエンジン始動フラグがオンされて図３の駆動制御ルーチンが終了した場合には、ハイブリッドＥＣＵ７０により図示しないエンジン始動時駆動制御ルーチンが実行される。すなわち、エンジン２２の運転が停止されているときに残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃ以上であると判断された場合には、ステップＳ１４０およびＳ１５０におけるエンジン２２の始動条件が成立するとエンジン２２が始動されることになる。なお、エンジン始動時駆動制御ルーチンは、モータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングしながらエンジン２２を始動させると共に、エンジン２２のクランキングに伴ってリングギヤ軸３２ａに作用する駆動トルクに対する反力としてのトルクをキャンセルしつつ要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにモータＭＧ２を駆動制御する処理であり、かかるエンジン始動時駆動制御ルーチンが終了するとエンジン始動フラグがオフされることになる。そして、エンジン始動フラグがオフされると、ハイブリッドＥＣＵ７０により再度本ルーチンが実行されることになる。
【００２９】
一方、ステップＳ１２０にてエンジン２２が運転されていると判断された場合には、ステップＳ１００にて入力した車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ未満であるか否かを判定し（ステップＳ２４０）、車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ未満であれば、更にステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰ＊が所定のエンジン停止判定閾値Ｐ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。ステップＳ２４０にて車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ以上であると判断された場合や、ステップＳ２５０にて要求パワーＰ＊がエンジン停止判定閾値Ｐ０以上であると判断された場合には、上述のフラグＦが値０であるか否かを判定し（ステップＳ２６０）、フラグＦが値０である場合には、更にステップＳ１００にて入力した残容量ＳＯＣが上述のバッテリ５０の制御中心残容量Ｓｃｃ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２７０）。そして、ステップＳ２６０にてフラグＦが値１であると判断された場合には、ステップＳ１１０にて設定された要求パワーＰ＊のすべてをエンジン２２によりまかなうものとして、要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ２９０）。また、ステップＳ２６０にてフラグＦが値０であると判断された後にステップＳ２７０にて残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃ未満であると判断された場合には、上記フラグを値１に設定した上で（ステップＳ２８０）、要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標運転ポイントである目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ２９０）。実施例では、エンジン２２が効率よく運転されるときの回転数およびトルクを要求パワーに対応して規定する運転ポイント設定制約としての動作ラインが予め作成されてＲＯＭ７４に記憶されており、ステップＳ２９０では、この動作ラインと要求パワーＰ＊とに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとした。図５に、エンジン２２の動作ラインと回転数ＮｅとトルクＴｅとの相関曲線とを例示する。同図に示すように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、上記動作ラインと要求パワーＰ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となることを示す相関曲線との交点として求めることができる。
【００３０】
続いて、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（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）とを用いて次式（４）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算した上で、計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とを用いて次式（５）に従いモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ３００）。ここで、式（４）は、動力分配統合機構３０の回転要素における力学的な関係式である。図６に動力分配統合機構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例示する。図中、左側のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に一致するサンギヤ３１の回転数を示し、中央のＣ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅに一致するキャリア３４の回転数を示し、右側の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。また、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１にトルクＴｍ１を出力させたときにこのトルク出力によりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２にトルクＴｍ２を出力させたときに減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を求めるための式（４）は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導出することができる。そして、式（５）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（５）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。こうしてモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、上述のステップＳ１８０〜Ｓ２１０の処理を実行した上で、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。なお、ステップＳ１９０にて用いられる式（３）も図６の共線図から容易に導出することができる。
【００３１】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)  …（４）
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt  …（５）
【００３２】
これに対して、エンジン２２が運転されている状態でステップＳ２６０にてフラグＦが値０であると判断された後にステップＳ２７０にて残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃ以上であると判断された場合には、エンジン２２の目標運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊を予め定められた一定の値である最高効率回転数Ｎｅｐに設定すると共に目標回転トルクＴｅ＊を予め定められた一定の値である最高効率トルクＴｅｐに設定する（ステップＳ３１０）。実施例において、ステップＳ３１０にてエンジン２２の目標運転ポイントとして設定される最高効率回転数Ｎｅｐおよび最高効率トルクＴｅｐは、図５に例示する動作ラインにより規定される回転数およびトルクの中でエンジン２２の効率を最高にする回転数およびトルクとされる。こうして、ステップＳ３１０にてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定したならば、上記ステップＳ３００およびステップＳ１８０〜Ｓ２１０の処理を実行した上で、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。これにより、ハイブリッド自動車２０の走行開始からバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを下回るまでの間にエンジン２２が運転される場合、エンジン２２はその回転数Ｎｅが最高効率回転数Ｎｅｐとなると共にその出力トルクＴｅが最高効率トルクＴｅｐとなるように運転されることになる。従って、この間、エンジン２２は、極めて効率よく運転されて基本的に一定のパワー（Ｎｅｐ×Ｔｅｐ）のみを出力することになり、要求トルクＴｒ＊が大きくなるほど車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクに対するモータＭＧ２からトルクの割合が増加することになる。そして、走行開始からバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを下回るまでの間にエンジン２２を運転すべき場合に当該エンジン２２の運転ポイントを一定に保つことにより、図７に示すように、充電器１００を用いてバッテリ５０が充電されて満充電になった状態でハイブリッド自動車２０の走行が開始された後にエンジン２２が運転されたとしてもモータＭＧ２によるバッテリ５０に蓄えられた電力の消費を促進させることが可能となる。また、走行開始後にバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを一旦下回ると、上述のように、要求トルクＴｒ＊と充放電要求パワーＰｂ＊とに基づく要空パワーＰ＊のすべてがエンジン２２によってまかなわれ、図７に示すように、エンジン２２からの動力の一部を用いて発電するモータＭＧ１からの電力により残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを含む所定範囲内に保たれるようにバッテリ５０が充電されることになる。
【００３３】
なお、ステップＳ１２０にてエンジン２２が運転されていると判断されると共にステップＳ２４０にて車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ未満であると判断された後、ステップＳ２５０にて要求パワーＰ＊がエンジン停止判定閾値Ｐ０未満であると判断された場合には、所定のエンジン停止フラグがオンされ（ステップＳ３２０）、本ルーチンが終了することになる。こうしてエンジン停止フラグがオンされた場合には、ハイブリッドＥＣＵ７０により図示しないエンジン停止制御ルーチンが実行される。エンジン停止制御ルーチンは、エンジン２２に対する燃料供給を停止した状態で、例えばエンジン２２の回転数Ｎｅが所定の停止直前回転数に達するまでエンジン２２の回転を抑制するための負のトルクをモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊として設定すると共に、回転数Ｎｅが停止直前回転数に達したタイミングでピストンを保持するための正のトルクをモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊として設定し、更に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する処理であり、かかるエンジン停止制御ルーチンが終了するとエンジン停止フラグがオフされることになる。そして、エンジン停止フラグがオフされると、ハイブリッドＥＣＵ７０により再度本ルーチンが実行されることになる。また、ステップＳ２２０またはＳ２８０にて値１に設定されるフラグＦは、ハイブリッド自動車２０の走行が終了すると値０に設定される。
【００３４】
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０は、走行用の動力を出力可能なモータＭＧ２と電力をやり取り可能であると共に車外の充電器１００からの電力により充電可能に構成されたバッテリ５０を備えるものである。そして、ハイブリッド自動車２０では、走行開始からバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量（基準残容量）Ｓｃｃを下回るまでの間にエンジン２２が運転されるときに、エンジン２２の目標運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊が予め定められた当該エンジン２２を効率よく運転可能な最高効率回転数Ｎｅｐおよび最高効率トルクＴｅｐにそれぞれ設定され（ステップＳ３１０）、設定された目標運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ３００，Ｓ１８０〜Ｓ２１０）。また、走行開始後にバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを一旦下回った後にエンジン２２が運転されるときには、走行に要求される要求トルクＴｒ＊に応じた要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊が設定され（ステップＳ２９０）、設定された目標運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ３００，Ｓ１８０〜Ｓ２１０）。
【００３５】
これにより、走行開始からバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを下回るまでの間にエンジン２２が運転される場合、エンジン２２は上述の一定の運転ポイント（最高効率回転数Ｎｅｐおよび最高効率トルクＴｅｐ）で極めて効率よく運転されて基本的に一定のパワー（Ｎｅｐ×Ｔｅｐ）のみを出力することになり、この間、要求トルクＴｒ＊が大きくなるほど車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクに対するモータＭＧ２からのトルクの割合が増加することになる。従って、ハイブリッド自動車２０では、走行開始からバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを下回るまでの間、エンジン２２の燃費を極めて良好にすると共にモータＭＧ２によるバッテリ５０に蓄えられた電力の消費を促進させることが可能となる。すなわち、車載されたエンジン２２からの動力を用いてモータＭＧ１に発電させるときの効率は、基本的に商用電源（発電所）における発電時の効率よりも低いことから、走行開始前に充電器１００からの電力により充電されたバッテリ５０の電力が充分に消費される前にエンジン２２からの動力を用いてモータＭＧ１に発電させてバッテリ５０を充電することは効率の面で好ましくない。このため、実施例のハイブリッド自動車２０では、制御中心残容量Ｓｃｃを比較的小さな値とすると共に走行開始からバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを下回るまでの間、エンジン２２を運転すべきときにその運転ポイントを一定にして燃費を極めて良好にしつつ、モータＭＧ２によるバッテリ５０に蓄えられた電力の消費を促進させているのである。また、走行開始後にバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを一旦下回った後には、要求トルクＴｒ＊に応じた要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標運転ポイントが設定されることから、エンジン２２から充分なトルクをリングギヤ軸３２ａに出力すると共に、ある程度限られた残容量ＳＯＣの範囲内でバッテリ５０からモータＭＧ２に電力を供給してモータＭＧ２からエンジン２２をアシストするようにリングギヤ軸３２ａにトルクを出力させることで要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを車軸としてのリングギヤ軸３２ａに良好に出力することが可能となり、それにより走行終了時にバッテリ５０の残容量ＳＯＣをできるだけ少なくし易くなる。この結果、本発明によれば、車外の充電器１００からの電力により充電可能に構成されたバッテリ５０を備えたハイブリッド自動車２０において、走行用の動力を出力可能なエンジン２２をより適正に運転して効率を向上させることが可能となる。
【００３６】
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、走行開始からバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを下回るまでの間のエンジン２２の運転ポイントである高効率回転数Ｎｅｐおよび最高効率トルクＴｅｐが図５に例示する動作ラインにより規定される回転数およびトルクの中でエンジン２２の効率を最高にする回転数およびトルクとされている。このように、走行開始からバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを下回るまでの間のエンジン２２の運転ポイントをエンジン２２の効率が実用上最高となる運転ポイントとすれば、走行開始からバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを下回るまでの間、エンジン２２を極めて効率よく運転して、その燃費を極めて良好なものとすることができる。なお、「実用上最高」とはハイブリッド自動車２０やエンジン２２の特性等において異なるものであるから、「エンジン２２の効率が実用上最高となる運転ポイント」は、エンジン２２の効率（燃費）が極めて良好に維持される範囲内で任意定められてよいことはいうまでもない。
【００３７】
更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、走行開始後にバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを一旦下回ると、要求トルクＴｒ＊と充放電要求パワーＰｂ＊とに基づく要求パワーＰ＊と、エンジン２２が効率よく運転されるときの回転数およびトルクを要求パワーに対応して規定する動作ライン（運転ポイント設定制約）とを用いてエンジン２２の目標運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｒ＊が設定され（ステップＳ２９０）、当該目標運転ポイントでエンジン２２が運転されると共にバッテリ５０が充放電要求パワーＰｂ＊で充放電され、かつ要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（Ｓ３００，Ｓ１８０〜Ｓ２１０）。これにより、走行開始後にバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを一旦下回った後に、エンジン２２を比較的効率よく運転して燃費を向上させると共に、走行終了時にバッテリ５０の残容量ＳＯＣをできるだけ少なくし易くする範囲内でバッテリ５０の残容量ＳＯＣを確保しておくことが可能となる。
【００３８】
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転が停止されている最中に要求パワーＰ＊がエンジン始動判定閾値Ｐ１以上になるとエンジン始動フラグがオンされて（ステップＳ２３０）、エンジン２２が始動されることになるが、ステップＳ１５０にて用いられる閾値としてのエンジン始動判定閾値Ｐ１は、最高効率回転数Ｎｅｐおよび最高効率トルクＴｅｐという一定の運転ポイントで運転されるエンジン２２によって出力されるパワー（Ｎｅｐ×Ｔｅｐ）よりも小さい値とされるとよい。これにより、要求パワーＰ＊がエンジン始動判定閾値Ｐ１以上になってエンジン２２が運転されるようになった後にエンジン２２の運転ポイントをスムースかつ速やかに最高効率回転数Ｎｅｐおよび最高効率トルクＴｅｐという一定の運転ポイントへと移行させることが可能となる。
【００３９】
なお、実施例のハイブリッド自動車２０において、走行開始からバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを下回るまでの間にエンジン２２が運転される場合、エンジン２２を上記一定の運転ポイント（最高効率回転数Ｎｅｐおよび最高効率トルクＴｅｐ）で運転する代わりに、エンジン２２をより効率よく運転可能な範囲内にある運転ポイントで運転してもよい。すなわち、走行開始からバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを下回るまでの間、エンジン２２の運転ポイントを効率がより良好に保たれる範囲内で変動させてもよい。また、上記ハイブリッド自動車２０では、車軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ２とがモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する減速ギヤ３５を介して連結されているが、減速ギヤ３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有し、モータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を採用してもよい。更に、上記ハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により減速して車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものではない。すなわち、本発明は、図８に示す変形例としてのハイブリッド自動車１２０のように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸（駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものに適用されてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図９に示す変形例としてのハイブリッド自動車２２０のように、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と駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を車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を備えたものに適用されてもよい。加えて、本発明は、図１０に示す変形例としてのハイブリッド自動車３２０に適用されてもよい。図１０のハイブリッド自動車３２０では、クラッチＣ１を介してエンジン２２のクランクシャフト２６と同期発電電動機であるモータＭＧ（ロータ）とが接続されると共にモータＭＧ（ロータ）が例えば無段変速機（以下「ＣＶＴ」という）といった自動変速機のインプットシャフトに接続される。そして、自動変速機のアウトプットシャフトからの動力は、デファレンシャルギヤを介して最終的に駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力される。
【００４０】
ここで、上記実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例においては、リングギヤ軸３２ａに動力を出力可能なエンジン２２が「内燃機関」に相当し、リングギヤ軸３２ａに動力を出力可能なモータＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ２と電力をやり取り可能であると共に車外の充電器１００からの電力により充電可能に構成されたバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、図３のステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、図３のステップＳ１２０，Ｓ２４０〜Ｓ２９０，Ｓ３１０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「機関運転ポイント設定手段」に相当し、図３の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッドＥＣＵ７０，エンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０の組み合わせが「制御手段」に相当する。また、図２の充放電要求パワー設定用マップを用いて充放電要求パワーＰｂ＊を設定するバッテリＥＣＵ５２が「目標充放電電力設定手段」に相当し、モータＭＧ１や対ロータ電動機２３０が「発電手段」や「発電用電動機」に相当し、モータＭＧ１および動力分配統合機構３０や対ロータ電動機２３０が「電力動力入出力手段」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。
【００４１】
ただし、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン２２に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動機」「発電用電動機」は、モータＭＧ１，ＭＧ２のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「要求駆動力設定手段」は、アクセル開度と車速とに基づいて要求駆動力としての要求トルクを設定するものに限られず、例えばアクセル開度のみに基づいて要求駆動力を設定するもののような他の如何なる形式のものであっても構わない。「機関運転ポイント設定手段」は、走行開始から蓄電手段の残容量が所定の基準残容量を下回るまでの間に内燃機関が運転されるときには当該内燃機関の目標運転ポイントを予め定められた当該内燃機関を効率よく運転可能な一定の運転ポイントに設定すると共に、走行開始後に蓄電手段の残容量が基準残容量を一旦下回った後に内燃機関が運転されるときには設定された要求駆動力に基づいて内燃機関の目標運転ポイントを設定するものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、単一の電子制御ユニットといったようなハイブリッドＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との組み合わせ以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
【００４２】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業等において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。
【図２】充放電要求パワー設定用マップの一例を示す説明図である。
【図３】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０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４】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】エンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する説明図である。
【図６】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例示する共線図である。
【図７】ハイブリッド自動車２０の走行開始後におけるバッテリ５０の残容量ＳＯＣの推移を例示する説明図である。
【図８】変形例に係るハイブリッド自動車１２０の概略構成図である。
【図９】他の変形例に係るハイブリッド自動車２２０の概略構成図である。
【図１０】他の変形例に係るハイブリッド自動車３２０の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
２０，１２０，２２０，３２０  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、３７  ギヤ機構、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ〜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、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）、５８，１０１  コネクタ、５９  充電回路、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、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  ブレーキペダルストロークセンサ、８７  車速センサ、１００  充電器、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ、２３４  アウターロータ、Ｃ１  クラッチ、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【要約】
【課題】車外の充電装置からの電力により充電可能に構成された蓄電手段を備えたハイブリッド自動車において、走行用の動力を出力可能な内燃機関をより適正に運転して効率を向上させる。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、走行開始からバッテリ５０の残容量ＳＯＣが制御中心残容量Ｓｃｃを下回るまでの間にエンジン２２が運転されるときに、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊が予め定められた当該エンジン２２を効率よく運転可能な最高効率回転数Ｎｅｐおよび最高効率トルクＴｅｐにそれぞれ設定され（ステップＳ３１０）、設定された目標運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（ステップＳ３００，Ｓ１８０〜Ｓ２１０）。
【選択図】図３【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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