(57)【要約】【課題】エネルギ効率の向上を図る。【解決手段】要求トルクＴｒ＊が値０より小さいときには（Ｓ３２０）、バッテリの許容上限電圧Ｖｂｍａｘより低く要求トルクＴｒ＊が値０以上のときの電圧Ｖｂ１に比して高い電圧Ｖｂ２を制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊に設定し（Ｓ３４０）、バッテリの端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊以下のときにはバッテリの入力制限Ｗｉｎを制御用入力制限Ｗｉｎ＊に設定し（Ｓ３６０）、端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときには入力制限Ｗｉｎの制限を強化して制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定し（Ｓ３７０，Ｓ３８０）、制御用入力制限Ｗｉｎ＊の範囲内で要求トルクＴｒ＊に基づいてモータのトルク指令Ｔｍ２＊（制動トルク）を設定してモータを制御する。【選択図】図８
2009255682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、車軸側に接続されると共に該車軸側とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記車軸側と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸側に動力を入出力可能な電動機と、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、前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、前記車軸側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、を備える車両であって、
前記設定された要求駆動力が制動力であるとき、前記蓄電手段の許容上限電圧より低く前記設定された要求駆動力が制動力でないときより高い電圧を前記蓄電手段の制御用上限電圧に設定し、前記検出された蓄電手段の電圧が前記設定された制御用上限電圧以下のときには前記蓄電手段の入力制限を制御用入力制限に設定し、前記検出された蓄電手段の電圧が前記設定された制御用上限電圧より高いときには前記蓄電手段の入力制限より制限を課して前記制御用入力制限を設定し、前記設定した制御用入力制限と前記電力動力入出力手段の駆動状態とに基づく範囲内で前記電動機の回生駆動を伴って前記設定された要求駆動力に基づく制動力が前記車軸側に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備える車両。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検出された蓄電手段の電圧が前記設定された制御用上限電圧より高いときには、前記蓄電手段の入力制限と、前記蓄電手段の電圧と前記制御用上限電圧との偏差と、に基づいて前記制御用入力制限を設定する手段である請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記制御手段は、前記検出された蓄電手段の電圧が前記設定された制御用上限電圧より高いときには、前記蓄電手段の電圧と前記制御用上限電圧との偏差を打ち消すためのフィードバック制御の式により得られる補正値を用いて前記蓄電手段の入力制限を補正して前記制御用入力制限を設定する手段である請求項２記載の車両。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の車両であって、
車両に制動力を付与可能な制動力付与手段を備え、
前記制御手段は、前記設定された要求駆動力が制動力であるとき、前記要求駆動力が前記車軸側に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記制動力付与手段とを制御する手段である、
車両。
【請求項５】
前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記車軸側と前記出力軸と前記発電機の回転軸との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軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備える手段である請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の車両。
【請求項６】
内燃機関と、車軸側に接続されると共に該車軸側とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記車軸側と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸側に動力を入出力可能な電動機と、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、を備える車両であって、
前記車軸側に要求される要求駆動力が制動力であるとき、前記蓄電手段の許容上限電圧より低く前記要求駆動力が制動力でないときより高い電圧を前記蓄電手段の制御用上限電圧に設定し、前記蓄電手段の電圧が前記設定した制御用上限電圧以下のときには前記蓄電手段の入力制限を制御用入力制限に設定し、前記蓄電手段の電圧が前記設定した制御用上限電圧より高いときには前記蓄電手段の入力制限より制限を課して前記制御用入力制限を設定し、前記設定した制御用入力制限と前記電力動力入出力手段の駆動状態とに基づく範囲内で前記電動機の回生駆動を伴って前記設定された要求駆動力に基づく制動力が前記車軸側に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
ことを特徴とする車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両としては、エンジンと、第１のモータジェネレータと、エンジンと第１のモータジェネレータと駆動輪側とに接続された動力分割機構と、駆動輪側に接続された第２のモータジェネレータと、第１のモータジェネレータおよび第２のモータジェネレータと電力をやりとりする蓄電装置とを備え、充電電力許容値および放電電力許容値の範囲内で蓄電装置が充放電されるように第１のモータジェネレータと第２のモータジェネレータとを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、充電電力許容値を一時的に緩和する際には、バッテリ電圧が最高許容電圧（上限電圧）に達する際の最大充電可能電力を予測し、予測した最大充電可能電力に対応させた充電電力許容値を用いることにより、蓄電装置の出力電圧が最高許容電圧よりも上昇することを防止し、且つ、充電電力許容値の緩和を行なっている。
【特許文献１】特開２００７−３０６７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、こうした車両では、蓄電装置の出力電圧が最高許容電圧よりも上昇するのを防止するために、蓄電装置の出力電圧が最高許容電圧より低い制御用の上限電圧を超えたときに充電電力許容値の制限をより強化するものがあり、このように充電電力許容値を設定するものにおいてエネルギ効率の向上を図ることは課題の一つとされている。
【０００４】
本発明の車両およびその制御方法は、エネルギ効率の向上を図ることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の車両およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の車両は、
内燃機関と、車軸側に接続されると共に該車軸側とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記車軸側と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸側に動力を入出力可能な電動機と、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、前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、前記車軸側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、を備える車両であって、
前記設定された要求駆動力が制動力であるとき、前記蓄電手段の許容上限電圧より低く前記設定された要求駆動力が制動力でないときより高い電圧を前記蓄電手段の制御用上限電圧に設定し、前記検出された蓄電手段の電圧が前記設定された制御用上限電圧以下のときには前記蓄電手段の入力制限を制御用入力制限に設定し、前記検出された蓄電手段の電圧が前記設定された制御用上限電圧より高いときには前記蓄電手段の入力制限より制限を課して前記制御用入力制限を設定し、前記設定した制御用入力制限と前記電力動力入出力手段の駆動状態とに基づく範囲内で前記電動機の回生駆動を伴って前記設定された要求駆動力に基づく制動力が前記車軸側に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の車両では、車軸側に要求される要求駆動力が制動力であるときには、蓄電手段の許容上限電圧より低く要求駆動力が制動力でないときより高い電圧を蓄電手段の制御用上限電圧に設定し、蓄電手段の電圧が制御用上限電圧以下のときには蓄電手段の入力制限を制御用入力制限に設定し、蓄電手段の電圧が制御用上限電圧より高いときには蓄電手段の入力制限より制限を課して制御用入力制限を設定し、制御用入力制限と前記電力動力入出力手段の駆動状態とに基づく範囲内で電動機の回生駆動を伴って要求駆動力に基づく制動力が車軸側に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。これにより、要求駆動力が制動力であるときに、蓄電手段の充電に伴って蓄電手段の電圧が上昇する際に、要求駆動力が制動力でないと同一の電圧を制御用上限電圧に設定するものに比して蓄電手段の制御用入力制限の制限が定格出力より制限されるタイミングを遅くすることができ、蓄電手段に充電される電力を大きくすることができる。この結果、エネルギ効率の向上を図ることができる。もとより、要求駆動力に基づく制動力を車軸側に出力することができる。ここで、「制御用入力制限と電力動力入出力手段の駆動状態とに基づく範囲」は、電力動力入出力手段により電力の入出力が行なわれないときには制御用入力制限の範囲であり、電力動力入出力手段により電力の入出力が行なわれるときには制御用入力制限と電力動力入出力手段により入出力される電力とに基づく範囲であるものとすることもできる。
【０００８】
こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記検出された蓄電手段の電圧が前記設定された制御用上限電圧より高いときには、前記蓄電手段の入力制限と、前記蓄電手段の電圧と前記制御用上限電圧との偏差と、に基づいて前記制御用入力制限を設定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車両において、前記制御手段は、前記検出された蓄電手段の電圧が前記設定された制御用上限電圧より高いときには、前記蓄電手段の電圧と前記制御用上限電圧との偏差を打ち消すためのフィードバック制御の式により得られる補正値を用いて前記蓄電手段の入力制限を補正して前記制御用入力制限を設定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車両において、補正値は、ＰＩ制御（比例項と積分項とを用いたフィードバック制御）により演算するものとすることもできる。この場合、要求駆動力が制動力でないときより高い電圧を蓄電手段の制御用上限電圧に設定して蓄電手段の制御用入力制限の制限が定格出力より制限されるタイミングを遅くすることにより、積分項の影響を小さくすることができ、制御用入力制限が定格出力に比して制限される程度を小さくすることができ、蓄電手段に充電される電力が大きく制限されるのを抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の車両において、車両に制動力を付与可能な制動力付与手段を備え、前記制御手段は、前記設定された要求駆動力が制動力であるとき、前記要求駆動力が前記車軸側に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記制動力付与手段とを制御する手段である、ものとすることもできる。
【００１０】
さらに、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記車軸側と前記出力軸と前記発電機の回転軸との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軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備える手段であるものとすることもできる。
【００１１】
本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、車軸側に接続されると共に該車軸側とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記車軸側と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸側に動力を入出力可能な電動機と、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、を備える車両であって、
前記車軸側に要求される要求駆動力が制動力であるとき、前記蓄電手段の許容上限電圧より低く前記要求駆動力が制動力でないときより高い電圧を前記蓄電手段の制御用上限電圧に設定し、前記蓄電手段の電圧が前記設定した制御用上限電圧以下のときには前記蓄電手段の入力制限を制御用入力制限に設定し、前記蓄電手段の電圧が前記設定した制御用上限電圧より高いときには前記蓄電手段の入力制限より制限を課して前記制御用入力制限を設定し、前記設定した制御用入力制限と前記電力動力入出力手段の駆動状態とに基づく範囲内で前記電動機の回生駆動を伴って前記設定された要求駆動力に基づく制動力が前記車軸側に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
ことを特徴とする。
【００１２】
この本発明の車両の制御方法では、車軸側に要求される要求駆動力が制動力であるときには、蓄電手段の許容上限電圧より低く要求駆動力が制動力でないときより高い電圧を蓄電手段の制御用上限電圧に設定し、蓄電手段の電圧が制御用上限電圧以下のときには蓄電手段の入力制限を制御用入力制限に設定し、蓄電手段の電圧が制御用上限電圧より高いときには蓄電手段の入力制限より制限を課して制御用入力制限を設定し、制御用入力制限と前記電力動力入出力手段の駆動状態とに基づく範囲内で電動機の回生駆動を伴って要求駆動力に基づく制動力が車軸側に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。これにより、要求駆動力が制動力であるときに、蓄電手段の充電に伴って蓄電手段の電圧が上昇する際に、要求駆動力が制動力でないと同一の電圧を制御用上限電圧に設定するものに比して蓄電手段の制御用入力制限の制限が定格出力より制限されるタイミングを遅くすることができ、蓄電手段に充電される電力を大きくすることができる。この結果、エネルギ効率の向上を図ることができる。もとより、要求駆動力に基づく制動力を車軸側に出力することができる。ここで、「制御用入力制限と電力動力入出力手段の駆動状態とに基づく範囲」は、電力動力入出力手段により電力の入出力が行なわれないときには制御用入力制限の範囲であり、電力動力入出力手段により電力の入出力が行なわれるときには制御用入力制限と電力動力入出力手段により入出力される電力とに基づく範囲であるものとすることもできる。
【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、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪のブレーキを制御するためのブレーキアクチュエータ９２と、動力出力装置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、例えば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には、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、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。
【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にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００１７】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。
【００１８】
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電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて残容量ＳＯＣを演算したり、演算した残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。図２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３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。
【００１９】
ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキペダル８５の踏み込みに応じて生じるブレーキマスターシリンダ９０の圧力（ブレーキ圧）と車速Ｖとにより車両に作用させる制動力におけるブレーキの分担分に応じた制動トルクが駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪に作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整したり、ブレーキペダル８５の踏み込みに無関係に、駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪に制動トルクが作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整したりすることができるように構成されている。ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵという）９４により制御されている。ブレーキＥＣＵ９４は、図示しない信号ラインにより、駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪に取り付けられた図示しない車輪速センサからの車輪速や図示しない操舵角センサからの操舵角などの信号を入力して、運転者がブレーキペダル８５を踏み込んだときに駆動輪６３ａ，６３ｂや従動輪のいずれかがロックによりスリップするのを防止するアンチロックブレーキシステム機能（ＡＢＳ）や運転者がアクセルペダル８３を踏み込んだときに駆動輪６３ａ，６３ｂのいずれかが空転によりスリップするのを防止するトラクションコントロール（ＴＲＣ），車両が旋回走行しているときに姿勢を保持する姿勢保持制御（ＶＳＣ）なども行なう。ブレーキＥＣＵ９４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ブレーキアクチュエータ９２を駆動制御したり、必要に応じてブレーキアクチュエータ９２の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。
【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の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、エンジンＥＣＵ２４を介してクランクポジションセンサ２３ａからのクランクポジションが直接入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ９４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，ブレーキＥＣＵ９４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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
【００２２】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２３】
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の制御用入出力制限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により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演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。さらに、バッテリ５０の制御用入出力制限Ｗｉｎ＊，Ｗｏｕｔ＊は、制御用入出力制限設定ルーチンにより設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。この制御用入出力制限設定ルーチンについては、説明の都合上、後述する。
【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やブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊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やブレーキペダルポジションＢＰ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やブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図５に要求トルク設定用マップの一例を示す。
【００２５】
続いて、設定した要求トルクＴｒ＊を値０と比較する（ステップＳ１２０）。この処理は、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに制動力が要求されているか否かを判定する処理である。要求トルクＴｒ＊が値０以上のときには、リングギヤ軸３２ａに制動力は要求されていないと判断し、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものからバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊を減じてロスＬｏｓｓを加えたものをエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊に設定する（ステップＳ１３０）。ここで、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（Ｎｒ＝ｋ・Ｖ）によって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ること（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）によって求めることができる。また、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。
【００２６】
そして、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定してエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１４０）。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６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。また、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における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。
【００２７】
次に、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２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＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（２）によりモータＭＧ１から出力すべきトルクであるトルク指令Ｔｍ１＊を計算してこのトルク指令Ｔｍ１＊をモータＥＣＵ４０に送信する（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。エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構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図７に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。トルク指令Ｔｍ１＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されるようインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００２８】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)                                (1)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt     (2)
【００２９】
そして、要求トルクＴｒ＊に設定したトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（３）により計算すると共に（ステップＳ１６０）、バッテリ５０の制御用入出力制限Ｗｉｎ＊，Ｗｏｕｔ＊と設定したトルク指令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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（４）および式（５）により計算すると共に（ステップＳ１７０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（６）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してこのトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１８０）、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、式（３）は、図７の共線図から容易に導くことができる。また、トルク指令Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令トルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御することにより、バッテリ５０の制御用入出力制限Ｗｉｎ＊，Ｗｏｕｔ＊の範囲内でエンジン２２を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。
【００３０】
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr                           (3)
Tm2min=(Win*-Tm1*・Nm1)/Nm2                     (4)
Tm2max=(Wout*-Tm1*・Nm1)/Nm2           (5)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min)           (6)
【００３１】
ステップＳ１２０で要求トルクＴｒ＊が値０より小さいときには、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに制動力が要求されていると判断し、エンジン２２における燃料噴射が行なわれないよう燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１９０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２００）、前述のステップＳ１６０〜Ｓ１８０の処理と同様に、バッテリ５０の制御用入出力制限Ｗｉｎ＊，Ｗｏｕｔ＊の範囲内で要求トルクＴｒ＊（制動トルク）が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるよう式（３）〜（６）を用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２１０〜Ｓ２３０）、要求トルクＴｒ＊からトルク指令Ｔｍ２＊とギヤ比Ｇｒとの積を減じたものをリングギヤ軸３２ａに換算したときの油圧ブレーキに要求される目標ブレーキトルクＴｂ＊に設定してブレーキＥＣＵ９４に送信して（ステップＳ２４０）、駆動制御ルーチンを終了する。燃料カット指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の燃料噴射を停止する。また、目標ブレーキトルクＴｂ＊を受信したブレーキＥＣＵ９４は、ブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄによる制動力がリングギヤ軸３２ａに換算したときにブレーキトルクＴｂ＊に相当するトルクとなるようブレーキアクチュエータ９２を駆動制御する。これにより、モータＭＧ２から出力される制動トルクとブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄによる制動力とによってリングギヤ軸３２ａに換算したときに要求トルクＴｒ＊となる制動力を車両に作用させることができる。なお、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とギヤ比Ｇｒとの積が要求トルクＴｒ＊に等しいときには、目標ブレーキトルクＴｂ＊には値０が設定され、モータＭＧ２から出力される制動トルクだけによって要求トルクＴｒ＊に対応することになる。
【００３２】
以上、駆動制御について説明した。この駆動制御では、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する際にバッテリ５０の制御用入出力制限Ｗｉｎ＊，Ｗｏｕｔ＊が用いられる（ステップＳ１７０，Ｓ２２０）。次に、こうした駆動制御で用いられるバッテリ５０の制御用入出力制限Ｗｉｎ＊，Ｗｏｕｔ＊の設定について説明する。図８は、バッテリＥＣＵ５２により実行される制御用入出力制限設定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。
【００３３】
制御用入出力制限設定ルーチンが実行されると、バッテリ５０の図示しないＣＰＵは、まず、電圧センサ５１ａからのバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂや、温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂ，バッテリ５０の残容量ＳＯＣ，要求トルクＴｒ＊などバッテリ５０の制御用入出力制限Ｗｉｎ＊，Ｗｏｕｔ＊の設定に必要なデータを入力する（ステップＳ３００）。ここで、バッテリ５０の残容量ＳＯＣは、電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて演算されて図示しないＲＡＭの所定アドレスに書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。また、要求トルクＴｒ＊は、図３の駆動制御ルーチンにより設定されたものをハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。
【００３４】
こうしてデータを入力すると、入力したバッテリ５０の残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定する（ステップＳ３１０）。ここで、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、前述したように、図２のマップを用いて電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、図３のマップを用いてバッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
【００３５】
続いて、要求トルクＴｒ＊を値０と比較し（ステップＳ３２０）、要求トルクＴｒ＊が値０以上のときには、リングギヤ軸３２ａに制動力は要求されていないと判断し、予め定められたバッテリ５０の許容上限電圧（例えば、２８０Ｖや３００Ｖなど）Ｖｂｍａｘより低い電圧Ｖｂ１をバッテリ５０の制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊に設定する（ステップＳ３３０）。ここで、電圧Ｖｂ１は、バッテリ５０に予期しない比較的大きな電力が入力されたときでも後述のステップＳ３７０，Ｓ３８０の処理によりバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘを超えないようにすることができる範囲の電圧として実験などにより定めることができ、例えば、許容上限電圧Ｖｂｍａｘより２０Ｖや３０Ｖ程度小さい電圧などを用いることができる。なお、バッテリ５０に予期しない比較的大きな電力が入力されるときとしては、例えば、エンジン運転モード時に駆動輪６３ａ，６３ｂの空転によるスリップが発生しているスリップ状態からそのスリップが解消するスリップ解消時などがある。スリップ解消時には、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが急減すると共にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が急増することによってモータＭＧ１の発電電力が急増し、バッテリ５０に予期しない比較的大きな電力が入力されることがある。
【００３６】
そして、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂを制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊と比較し（ステップＳ３５０）、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊以下のときには、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制御用入出力制限Ｗｉｎ＊，Ｗｏｕｔ＊に設定して（ステップＳ３６０）、制御用入出力制限設定ルーチンを終了し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときには、端子間電圧Ｖｂと制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊との偏差に基づいて次式（７）により入力制限Ｗｉｎの制限を強化する（値０に近づける）ために用いる補正値ΔＷｉｎを計算し（ステップＳ３７０）、設定した補正値ΔＷｉｎをバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎから減じることにより制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定すると共に出力制限Ｗｏｕｔを制御用出力制限Ｗｏｕｔ＊に設定して（ステップＳ３８０）、制御用入出力制限設定ルーチンを終了する。ここで、式（７）は、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂと制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊との偏差を打ち消すためのフィードバック制御における関係式であり、式（７）中、右辺第１項の「ｋ３」は比例項のゲインであり、右辺第２項の「ｋ４」は積分項のゲインであり、いずれも正の値を用いるものとした。これにより、端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときには、負の値の補正値ΔＷｉｎを入力制限Ｗｉｎから減じて、即ち、入力制限Ｗｉｎに対してより制限を強化して、制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定することになる。このステップＳ３５０〜Ｓ３８０の処理により、制御用入力制限Ｗｉｎ＊については、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊以下のときには入力制限Ｗｉｎが設定され、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときには端子間電圧Ｖｂと制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊との偏差が打ち消されるよう入力制限Ｗｉｎに対してより制限を強化する（値０に近づく）方向に補正して設定される。このように制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定するのは、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘを超えないようにするためである。前述の図４の駆動制御ルーチンでは、こうして設定された制御用入出力制限Ｗｉｎ＊，Ｗｏｕｔ＊を用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が設定されるから、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときには、端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊以下のときに比してモータＭＧ２による制動トルクの出力がより制限されることになる。この結果、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂの上昇を抑制し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘを超えないようにすることができる。
【００３７】
ΔWin=k3・(Vbmax*-Vb)+k4・∫(Vbmax*-Vb)dt         (7)
【００３８】
一方、ステップＳ３２０で要求トルクＴｒ＊が値０より小さいときには、リングギヤ軸３２ａに制動力が要求されていると判断し、バッテリ５０の許容上限電圧Ｖｂｍａｘより低く前述の電圧Ｖｂ１より高い電圧Ｖｂ２を制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊に設定し（ステップＳ３４０）、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊以下のときにはバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを制御用入出力制限Ｗｉｎ＊，Ｗｏｕｔ＊に設定し（ステップＳ３５０，Ｓ３６０）、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときには、端子間電圧Ｖｂと制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊との偏差に基づいて式（７）により計算される補正値ΔＷｉｎをバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎから減じることにより制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定すると共に出力制限Ｗｏｕｔを制御用出力制限Ｗｏｕｔ＊に設定して（ステップＳ３５０，Ｓ３７０，Ｓ３８０）、制御用入出力制限設定ルーチンを終了する。ここで、電圧Ｖｂ２は、ステップＳ３７０，Ｓ３８０の処理によりバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘを超えないようにすることができる範囲の電圧として実験などにより定めることができ、例えば、許容上限電圧Ｖｂｍａｘより１０Ｖや１５Ｖ程度小さい電圧などを用いることができる。いま、リングギヤ軸３２ａに制動力が要求されているときを考えているから、モータＭＧ２の回生駆動によりバッテリ５０への充電が行なわれる。また、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高くなったときには、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの制限を強化して制御用入力制限Ｗｉｎ＊が設定されるから、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊以下のときに比してモータＭＧ２から出力可能な制動トルクの大きさが制限され、バッテリ５０に充電される電力の大きさが小さくなる。これらを考慮して、実施例では、リングギヤ軸３２ａに制動力が要求されているときには、リングギヤ軸３２ａに制動力が要求されていないときの電圧Ｖｂ１に比して高い電圧Ｖｂ２を制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊に設定し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときに端子間電圧Ｖｂと制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊との偏差が打ち消されるようバッテリ５０の制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定し、制御用入力制限Ｗｉｎ＊の範囲内でモータＭＧ２を駆動するものとした。これにより、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊を超えるタイミングを遅くすることができるから、式（６）において積分項の影響が大きくなるのを抑制することができ、バッテリ５０の制御用入力制限Ｗｉｎ＊の制限が強化されるのを抑制することができる。この結果、より大きな電力をバッテリ５０に充電することができ、エネルギ効率の向上を図ることができる。なお、リングギヤ軸３２ａに制動力が要求されているときには、通常、前述のスリップ解消時などは想定されないため、電圧Ｖｂ１より高い電圧Ｖｂ２を制御用入力制限Ｗｉｎ＊として用いることができるのである。
【００３９】
図９は、リングギヤ軸３２ａに制動力が要求されたときの要求トルクＴｒ＊とバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂと制御用入力制限Ｗｉｎ＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊との時間変化の様子を模式的に示す説明図である。図中、実線は実施例（制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊に電圧Ｖｂ２を設定したとき）の時間変化の様子を示し、破線は比較例（制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊に電圧Ｖｂ１を設定したとき）の時間変化の様子を示す。実施例では、図示するように、電圧Ｖｂ１より高い電圧Ｖｂ２を制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊に設定することにより、バッテリ５０の制御用入出力制限Ｗｉｎ＊が入力制限Ｗｉｎより制限されるタイミングを遅くすることができると共にバッテリ５０の制御用入力制限Ｗｉｎ＊が大きく制限される（値０に近づく）のを抑制することができる。したがって、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（制動トルク）の大きさが大きく制限され始めるタイミングを遅くすることができると共にトルク指令Ｔｍ２＊の大きさが大きく制限されるのを抑制することができる。この結果、より大きな電力をモータＭＧ２の回生駆動によって発生させてバッテリ５０に充電することができる。
【００４０】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、要求トルクＴｒ＊が値０より小さいときには、バッテリ５０の許容上限電圧Ｖｂｍａｘより低く要求トルクＴｒ＊が値０以上のときの制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊（電圧Ｖｂ１）に比して高い電圧Ｖｂ２を制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊に設定し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊以下のときにはバッテリ５０の残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づく入力制限Ｗｉｎを制御用入力制限Ｗｉｎ＊に設定し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときにはバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの制限を強化して制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定し、制御用入力制限Ｗｉｎ＊の範囲内で要求トルクＴｒ＊に基づいてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ２を制御するから、電圧Ｖｂ１を制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊を設定するものに比してバッテリ５０の制御用入力制限Ｗｉｎ＊が入力制限Ｗｉｎに比して制限され始めるタイミングを遅くすることができ、より大きな電力をバッテリ５０に充電することができる。この結果、エネルギ効率の向上を図ることができる。しかも、実施例では、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときには、端子間電圧Ｖｂと制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊との偏差が打ち消されるようＰＩ制御により演算した補正値ΔＷｉｎを用いて入力制限Ｗｉｎを補正して制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定するものとしたから、電圧Ｖｂ１より高い電圧Ｖｂ２を制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊に設定してバッテリ５０の制御用入力制限Ｗｉｎ＊が入力制限Ｗｉｎに比して制限され始めるタイミングを遅くすることにより、制御用入力制限Ｗｉｎ＊が入力制限Ｗｉｎに比して制限される程度を小さくすることができ、バッテリ５０に充電される電力が小さくなる（値０に近づく）のを抑制することができる。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、要求トルクＴｒ＊が値０より小さいときには、モータＭＧ２から出力される制動トルクとブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄによる制動力とによってリングギヤ軸３２ａに換算したときに要求トルクＴｒ＊となる制動力を車両に作用させるものとしたが、リングギヤ軸３２ａに換算したときに要求トルクＴｒ＊となる制動力を車両に作用させるものであればよく、ブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄによる制動力に代えてまたは加えて、燃料カットした状態のエンジン２２をモータＭＧ１により強制的に回転させてエンジン２２のフリクショントルクによる制動力をリングギヤ軸３２ａに作用させるものとしてもよい。例えば、要求トルクＴｒ＊が値０より小さいときに、リングギヤ軸３２ａに換算したときに要求トルクＴｒ＊となる制動力をモータＭＧ２から出力される制動トルクとブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄによる制動力とエンジン２２のフリクショントルクによる制動力とによって車両に作用させるときには、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、車速Ｖに基づく目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２が回転するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信し、図３の駆動制御ルーチンのステップＳ２１０〜Ｓ２３０の処理と同様にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信し、図３の駆動制御ルーチンのステップＳ２４０の処理と同様に目標ブレーキトルクＴｂ＊を設定してブレーキＥＣＵ９４に送信するものとしてもよい。この場合、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊は、制御用入力制限Ｗｉｎ＊とモータＭＧ１による消費電力とに基づく範囲内で設定されることになる。なお、エンジン２２のフリクショントルクによる制動力をリングギヤ軸３２ａに作用させる場合、モータＭＧ１が正回転していれば、モータＭＧ１により電力が消費されるため、モータＭＧ２からより大きな制動トルクの出力が可能となる。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときには、端子間電圧Ｖｂと制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊とを用いてＰＩ制御によるフィードバック制御の関係式により補正値ΔＷｉｎを計算するものとしたが、フィードバック制御は、ＰＩ制御に限定されるものではなく、例えば、微分項を加えたＰＩＤ制御によるフィードバック制御としてもよい。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときには、端子間電圧Ｖｂと制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊との偏差に基づく補正値ΔＷｉｎを用いて制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定するものとしたが、入力制限Ｗｉｎより制限を課して制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定するものであればよく、例えば、入力制限Ｗｉｎから負の所定値を減じたものを制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定するものとしたり、入力制限Ｗｉｎに値１より小さい正の補正係数を乗じたものを制御用入力制限Ｗｉｎ＊に設定するものとしたりしてもよい。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしても構わない。
【００４５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１０の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１０における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００４６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１１の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００４７】
また、こうした自動車に適用するものに限定されるものではなく、列車など自動車以外の車両の形態としても構わない。さらに、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。
【００４８】
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について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１と動力分配統合機構３０とを組み合わせたものや対ロータ電動機２３０が「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、電圧センサ５１ａが「電圧検出手段」に相当し、アクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する図４の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、要求トルクＴｒ＊が値０より小さいときに、バッテリ５０の許容上限電圧Ｖｂｍａｘより低く要求トルクＴｒ＊が値０以上のときの制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊（電圧Ｖｂ１）に比して高い電圧Ｖｂ２を制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊に設定し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊以下のときにはバッテリ５０の残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づく入力制限Ｗｉｎを制御用入力制限Ｗｉｎ＊に設定し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときにはバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの制限を強化して制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定する図８の制御用入出力制限設定ルーチンのステップＳ３４０〜Ｓ３８０の処理を実行するバッテリＥＣＵ５２と、要求トルクＴｒ＊が値０より小さいときに、燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定してモータＥＣＵ４０に送信し制御用入力制限Ｗｉｎ＊の範囲内で要求トルクＴｒ＊に基づいてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する図４の駆動制御ルーチンのステップＳ１９０〜Ｓ２３０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、燃料カット指令に基づいてエンジン２２の燃料噴射を停止するエンジンＥＣＵ２４と、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０と、が「制御手段」に相当する。また、ブレーキアクチュエータ９２とブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄとブレーキＥＣＵ９４とが「制動力付与手段」に相当する。さらに、モータＭＧ１が「発電機」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。
【００４９】
ここで、「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電力動力入出力手段」としては、モータＭＧ１と動力分配統合機構３０とを組み合わせたものや対ロータ電動機２３０に限定されるされるものではなく、車軸側に接続されると共に該車軸側とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記車軸側と前記出力軸とに動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、車軸側に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、電力動力入出力手段や電動機と電力のやりとりが可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電圧検出手段」としては、電圧センサ５１ａに限定されるものではなく、蓄電手段の電圧を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Ａｃｃだけに基づいて要求トルクを設定するものや走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定するものなど、走行に要求される要求駆動力を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、要求トルクＴｒ＊が値０より小さいときに、バッテリ５０の許容上限電圧Ｖｂｍａｘより低く要求トルクＴｒ＊が値０以上のときの制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊（電圧Ｖｂ１）に比して高い電圧Ｖｂ２を制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊に設定し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊以下のときにはバッテリ５０の残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づく入力制限Ｗｉｎを制御用入力制限Ｗｉｎ＊に設定し、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが制御用上限電圧Ｖｂｍａｘ＊より高いときにはバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの制限を強化して制御用入力制限Ｗｉｎ＊を設定し、エンジン２２の燃料噴射を停止すると共に値０のトルク指令Ｔｍ１＊に基づいてモータＭＧ１を制御すると共に制御用入力制限Ｗｉｎ＊の範囲内で要求トルクＴｒ＊に基づいてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、要求駆動力が制動力であるとき、蓄電手段の許容上限電圧より低く要求駆動力が制動力でないときより高い電圧を蓄電手段の制御用上限電圧に設定し、蓄電手段の電圧が制御用上限電圧以下のときには蓄電手段の入力制限を制御用入力制限に設定し、蓄電手段の電圧が制御用上限電圧より高いときには蓄電手段の入力制限より制限を課して制御用入力制限を設定し、電動機の回生駆動を伴って制御用入力制限に基づく電力の範囲内で要求駆動力に基づく制動力が車軸側に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「制動力付与手段」としては、ブレーキアクチュエータ９２とブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄとブレーキＥＣＵ９４とによるものに限定されるものではなく、車両に制動力を付与可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され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軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。
【００５０】
なお、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。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明について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り、実施例は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ないものである。
【００５１】
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】
【００５２】
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】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３】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４】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。
【図７】エンジン２２からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構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８】実施例のバッテリＥＣＵ５２により実行される制御用入出力制限設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図９】リングギヤ軸３２ａに制動力が要求されたときの要求トルクＴｒ＊とバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂと制御用入力制限Ｗｉｎ＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊との時間変化の様子を模式的に示す説明図である。
【図１０】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１１】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】
【００５４】
２０，１２０，２２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  動力分配統合機構、３１  サンギヤ、３２  リングギヤ、３２ａ  リングギヤ軸、３３  ピニオンギヤ、３４  キャリア、３５  減速ギヤ、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２  インバータ、４３，４４  回転位置検出センサ、５０  バッテリ、５１ａ  電圧センサ、５１ｂ  電流センサ、５１ｃ  温度センサ、５２  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４  電力ライン、６０  ギヤ機構、６２  デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ  駆動輪、６４ａ，６４ｂ  車輪、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ、２３４  アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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