JP4196957B2 - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。
従来、この種のハイブリッド車としては、車軸にギヤ機構を介して連結された駆動軸に遊星歯車機構を介して内燃機関とモータＭＧ１とを接続すると共に駆動軸にモータＭＧ２を接続したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、エンジンの停止要求がなされたとき、車速が所定範囲内のときにはエンジンを運転停止し、車速が所定範囲外のときにはエンジンの運転を継続することにより、ギヤ機構におけるガタ打ちのショックや歯打ち音を運転者に感じさせないようにしている。
特開平１１−９３７２７号公報
こうしたハイブリッド車では、ギヤ機構におけるガタ打ちのショックや歯打ち音を運転者に感じさせないだけでなく、ガタ打ちのショックや歯打ち音の発生そのものを抑制することが課題の一つとして考えられる。一方、車両のエネルギ効率の向上を図ることも課題の一つとして考えられる。したがって、ギヤ機構におけるガタ打ちのショックや歯打ち音の抑制とエネルギ効率の向上との両立を図ることが望ましい。
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、ギヤ機構におけるガタ打ちのショックや歯打ち音の発生を抑制することを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、車両のエネルギ効率の向上を図ることを目的の一つとする。
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明のハイブリッド車は、
車軸にギヤ機構を介して連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを備えるハイブリッド車であって、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記電動機および前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
所定の運転停止条件の成立に基づく前記内燃機関の停止要求と所定の運転開始条件の成立に基づく前記内燃機関の始動要求とを行なう停止始動要求手段と、
前記停止始動要求手段により前記停止要求がなされたとき、前記設定された要求駆動力が所定駆動力以上のときには前記内燃機関の運転が停止されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸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し、前記設定された要求駆動力が所定駆動力未満のときには前記停止要求に拘わらずに該内燃機関の運転を継続して前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸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。
この本発明のハイブリッド車では、所定の運転停止条件の成立に基づいて内燃機関の停止要求がなされたときに駆動軸に出力すべき要求駆動力が所定駆動力以上のときには、内燃機関の運転が停止されると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸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。一方、所定の運転停止条件の成立に基づいて内燃機関の停止要求がなされたときに要求駆動力が所定駆動力未満のときには、内燃機関の停止要求に拘わらずに内燃機関の運転を継続して要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸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。したがって、この所定駆動力を内燃機関を運転停止する際に駆動軸に作用するトルク脈動の最大振幅に略一致する駆動力より大きい駆動力に設定すれば、ギヤ機構におけるガタ打ちのショックや歯打ち音の発生を抑制することができる。
こうした本発明のハイブリッド車において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記制御手段は、前記停止要求がなされたときに前記検出された車速が所定車速以上のときには前記設定された要求駆動力が前記所定駆動力未満であっても前記内燃機関の運転が停止されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。なお、ギヤ機構におけるガタ打ちのショックや歯打ち音がロードノイズに紛れる程度の車速を所定車速に設定すれば、ガタ打ちのショックや歯打ち音を運転者に感じさせることはほとんどない。この場合、路面勾配を検出する勾配検出手段を備え、前記制御手段は、前記停止要求がなされたときに前記検出された路面勾配が登り勾配として所定勾配以上であるときには前記検出された車速が所定車速以上であっても前記内燃機関の運転が継続されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を運転停止する際に車速が所定車速未満に低下することによってギヤ機構におけるガタ打ちのショックや歯打ち音を運転者に感じさせるのを回避することができる。
また、本発明のハイブリッド車において、前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記停止要求がなされたときに前記検出された内燃機関の温度が所定温度未満のときには前記設定された要求駆動力が前記所定駆動力以上であっても前記内燃機関の運転を継続するよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を運転停止する際におけるショックを運転者に感じさせるのを回避することができる。
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記電動機は、変速機を介して前記駆動軸に連結されてなるものとすることもできる。また、本発明のハイブリッド車において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した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、前記回転軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、前記第１の回転子と前記第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸にギヤ機構を介して連結された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電動機および前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
所定の運転停止条件の成立に基づいて前記内燃機関の停止要求がなされたときに、前記駆動軸に要求される要求駆動力が所定駆動力以上のときには前記内燃機関の運転が停止されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸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し、前記要求駆動力が所定駆動力未満のときには前記内燃機関の停止要求に拘わらずに該内燃機関の運転を継続して前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸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
ことを特徴とする。
この本発明のハイブリッド車の制御方法によれば、所定の運転停止条件の成立に基づいて内燃機関の停止要求がなされたときに駆動軸に要求される要求駆動力が所定駆動力以上のときには、内燃機関の運転が停止されると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸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。一方、所定の運転停止条件の成立に基づいて内燃機関の停止要求がなされたときに要求駆動力が所定駆動力未満のときには、内燃機関の停止要求に拘わらずに内燃機関の運転を継続して要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸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。したがって、この所定駆動力を内燃機関を運転停止する際に駆動軸に作用するトルク脈動の最大振幅に略一致する駆動力より大きい駆動力に設定すれば、ギヤ機構におけるガタ打ちのショックや歯打ち音の発生を抑制することができる。
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。
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、減速ギヤ３５を介して動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２と、車両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。
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。このエンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の冷却系に取り付けられた冷却水温度センサ２３からの冷却水温ｔｗ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。
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３７，デファレンシャルギヤ３８，車軸３６を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、共に発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２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とモータＭＧ２と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、共にモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｃｃを検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，勾配センサ８９からの路面勾配θなどが入力ポートを介して入力されている。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
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。
次に、こうして構成されたハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２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）に実行される。
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が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔなどのデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）などに基づいて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。さらに、出力制限Ｗｏｕｔは、電池温度ｔｂと残容量（ＳＯＣ）とに基づいて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。
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和により設定するものとした。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除することにより求めたり、車速Ｖに換算計数ｋを乗じることにより求めたりすることができる。
続いて、要求パワーＰｅ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２を運転するか否かを判定するために用いられるものであり、エンジン２２から効率よく出力できるパワーの下限値やその近傍の値として設定される。要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときには、エンジン２２が運転停止されているときには始動要求がなされていると判断してエンジン２２を始動し（ステップＳ１３０，Ｓ１４０）、要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１５０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定することにより行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図４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。
目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を次式（１）により計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を式（２）により計算する（ステップＳ１６０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図５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軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊は、この共線図における回転数の関係を用いることにより容易に導くことができる。したがって、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御することによりエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。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。なお、図５におけるＲ軸上の上向きの２つの太線矢印は、エンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに直接伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …(1)
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt …(2)
モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（３）により計算すると共に（ステップＳ１７０）、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とを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（４）により計算し（ステップＳ１８０）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１９０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（４）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …（４）
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２００）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が運転されているときにはその状態（運転状態）で、また、エンジン２２が運転停止されているときにはエンジン２２を始動して、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
一方、ステップＳ１２０で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下のときには、エンジン２２が運転されているときには（ステップＳ２１０）、停止要求がなされていると判断し、要求トルクＴｒ＊を閾値Ｔｒｅｆと比較する（ステップＳ２２０）。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、エンジン２２を運転停止する際に駆動軸としてのリングギヤ３２ａに作用するトルク脈動の最大振幅に略一致するトルクやそれより大きいトルクに設定され、エンジン２２の特性などにより定められる。いま、エンジン２２を運転停止する場合を考える。この場合、エンジン２２のピストンの往復運動やピストンの摩擦に起因するトルク脈動などが駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する。要求トルクＴｒ＊が比較的小さいときには、こうしたトルク脈動によって駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの符号が反転し、これによりギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８などにおいてガタ打ちによるショックや歯打ち音を生じる場合がある。ステップＳ２２０の処理は、こうしたガタ打ちによるショックや歯打ち音を生じるおそれがあるか否かを判定するものである。要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ以上のときには、こうしたおそれはないと判断し、エンジン２２が運転停止されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に共に値０を設定し（ステップＳ２５０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２６０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１７０〜Ｓ１９０）、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を対応する各ＥＣＵに送信して（ステップＳ２００）、駆動制御ルーチンを終了する。値０の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の運転を停止する。一方、ステップＳ２２０で要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ未満のときには、車速Ｖを閾値Ｖｒｅｆと比較する（ステップＳ２３０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆは、ギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８などにおいてガタ打ちによるショックや歯打ち音を生じてもこれらがロードノイズに紛れるか否かを判定するために用いられるものであり、車両の特性などにより定められる。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときには、ギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８などにおいてガタ打ちのショックや歯打ち音を生じてもこれらを運転者にほとんど感じさせないと判断し、エンジン２２が運転停止されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に共に値０を設定し（ステップＳ２５０）、ステップＳ２６０以降の処理を実行する。このように、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときには、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ未満であってもエンジン２２の運転を停止することにより、エネルギ効率の向上を図ることができる。一方、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときには、ギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８などにおいて生じたガタ打ちのショックや歯打ち音を運転者に感じさせるおそれがあると判断し、エンジン２２がアイドル運転されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にアイドル回転数Ｎｉｄｌを設定すると共に目標トルクＴｅ＊に値０を設定し（ステップＳ２４０）、ステップＳ２６０以降の処理を実行する。即ち、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ未満であり且つ車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の停止要求に拘わらずエンジン２２を継続して運転するのである。これにより、ギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８などにおけるガタ打ちのショックや歯打ち音の発生を抑制することができる。なお、ステップＳ１２０で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下のときにエンジン２２が運転停止されているときには（ステップＳ２１０）、その状態が保持されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に共に値０を設定し（ステップＳ２５０）、ステップＳ２６０以降の処理を実行する。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の停止要求がなされたとき、要求トルクＴｒ＊がエンジン２２を運転停止する際に駆動軸としてのリングギヤ３２に作用するトルク脈動の最大振幅に略一致するトルクまたはそれよりも大きいトルクとしての閾値Ｔｒｅｆ以上のときにはエンジン２２を運転停止し、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ未満のときにはエンジン２２を継続して運転するから、ギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８などにおけるガタ打ちのショックや歯打ち音の発生を抑制することができる。しかも、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ未満であっても車速Ｖがガタ打ちによるショックや歯打ち音がロードノイズに紛れる程度の車速としての閾値Ｖｒｅｆ以上のときには、エンジン２２を運転停止するから、エネルギ効率の向上を図ることができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、図２の駆動制御ルーチンでエンジン２２の停止要求がなされたときに（ステップＳ１２０，Ｓ２１０）、要求トルクＴｒ＊を用いてエンジン２２を運転停止するか否かを判定するものとしたが、これに加えてまたはこれに代えてモータＭＧ２から現在出力しているトルク（前回Ｔｍ２＊）を用いて判定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、図２の駆動制御ルーチンでエンジン２２の停止要求がなされたときには（ステップＳ１２０，Ｓ２１０）、要求トルクＴｒ＊と車速Ｖとに基づいてエンジン２２を運転停止するか否かを判定するものとしたが、要求トルクＴｒ＊だけに基づいて判定するものとしてもよいし、車速Ｖに代えてエンジン２２の冷却水温ｔｗに基づいて、即ち要求トルクＴｒ＊と冷却水温ｔｗとに基づいて判定するものとしてもよいし、要求トルクＴｒ＊と車速Ｖと冷却水温ｔｗとに基づいて判定するものとしてもよい。要求トルクＴｒ＊と冷却水温ｔｗとに基づいて判定する場合の駆動制御ルーチンの一例の一部を図６に示す。図６の駆動制御ルーチンは、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１００，Ｓ２３０の処理に代えてステップＳ１００ｂ，Ｓ３００の処理を実行する点を除いて図２の駆動制御ルーチンと同一である。この駆動制御ルーチンでは、まず、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１００の処理に加えてエンジン２２の冷却水温ｔｗを入力する（ステップＳ１００ｂ）。ここで、冷却水温ｔｗは、冷却水温度センサ２３により検出されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。そして、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下でありエンジン２２が運転されているときに要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ以上のときには（ステップＳ１２０，Ｓ２１０，Ｓ２２０）、冷却水温ｔｗを閾値ｔｗｒｅｆと比較する（ステップＳ３００）。ここで、閾値ｔｗｒｅｆは、エンジン２２を運転停止してもよいか否かを判定するために用いられるものであり、エンジン２２の特性などにより定められる。いま、比較的低温下でエンジン２２を運転停止する場合を考える。この場合、エンジン２２のフリクションが大きいため、エンジン２２を運転停止する際にギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８などにおいてガタ打ちのショックや歯打ち音を生じやすい。ステップＳ３００の処理は、こうしたガタ打ちのショックや歯打ち音を生じるおそれがあるか否かを判定するものである。 冷却水温ｔｗが閾値ｔｗｒｅｆ以上のときには、こうしたおそれはないと判断し、エンジン２２が運転停止されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に共に値０を設定し（ステップＳ２５０）、ステップＳ２６０以降の処理を実行する。一方、冷却水温ｔｗが閾値ｔｗｒｅｆ未満のときには、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ以上であってもギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８などにおいてガタ打ちのショックや歯打ち音を生じるおそれがあると判断し、エンジン２２がアイドル運転されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にアイドル回転数Ｎｉｄｌを設定すると共に目標トルクＴｅ＊に値０を設定し（ステップＳ２４０）、ステップＳ２６０以降の処理を実行する。これにより、ギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８におけるガタ打ちのショックや歯打ち音の発生を抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、図２の駆動制御ルーチンでエンジン２２の停止要求がなされたときには（ステップＳ１２０，Ｓ２１０）、要求トルクＴｒ＊と車速Ｖとに基づいてエンジン２２を運転停止するか否かを判定するものとしたが、これに加えて勾配センサ８９からの路面勾配θを考慮するものとしてもよい。この場合の駆動制御ルーチンの一例の一部を図７に示す。図７の駆動制御ルーチンは、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１００の処理に代えてステップＳ１００ｃの処理を実行する点およびステップＳ４００の処理を追加した点を除いて図２の駆動制御ルーチンと同一である。この駆動制御ルーチンでは、まず、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１００の処理に加えて勾配センサ８９から路面勾配θを入力する（ステップＳ１００ｂ）。なお、路面勾配θは、登り勾配を正の値とし、下り勾配を負の値とするものとした。そして、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以下でありエンジン２２が運転されているときに（ステップＳ１２０，Ｓ２１０）、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ未満であり車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上のときには（ステップＳ２２０，Ｓ２３０）、路面勾配θを閾値θｒｅｆと比較する（ステップＳ４００）。ここで、閾値θｒｅｆは、エンジン２２を運転停止してもよいか否か判定するために用いられるものであり、エンジン２２の特性などにより定められる。いま、平坦路または登坂路で運転者がアクセルペダル８３を離してエンジン２２を運転停止する場合を考える。この場合の車速Ｖの時間変化の様子を図８に示す。図中、実線は平坦路の場合の時間変化の様子を示し、破線は登坂路の場合の時間変化の様子を示す。また、時刻ｔ１はエンジン２２の停止要求がなされたときを示し、時刻ｔ２はエンジン２２が運転停止されたときを示す。図中、実線に示すように、平坦路では、運転者がアクセルペダル８３を離したときの車速Ｖの低下が小さいため、時刻ｔ１でエンジン２２の停止要求がなされて時刻ｔ２でエンジン２２が運転停止される際、ギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８においてガタ打ちのショックや歯打ち音を運転者に感じさせるおそれは小さい。一方、破線に示すように、登坂路では、運転者がアクセルペダル８３を離すと、平坦路に比して車速Ｖが大きく低下するため、時刻ｔ２でエンジン２２が運転停止される際にギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８においてガタ打ちのショックや歯打ち音を運転者に感じさせるおそれがある。ステップ４００の処理は、車速Ｖがこうしたガタ打ちのショックや歯打ち音を運転者に感じさせる車速まで低下するおそれがあるか否かを判定するものである。路面勾配θが閾値θｒｅｆ未満のときには、こうしたおそれはないと判断し、エンジン２２が運転停止されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に共に値０を設定し（ステップＳ２５０）、ステップＳ２６０以降の処理を実行する。一方、路面勾配θが閾値θｒｅｆ以上のときには車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ以上であってもギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８などにおいてガタ打ちのショックや歯打ち音を生じるおそれがあると判断し、エンジン２２がアイドル運転されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にアイドル回転数Ｎｉｄｌを設定すると共に目標トルクＴｅ＊に値０を設定し（ステップＳ２４０）、ステップＳ２６０以降の処理を実行する。これにより、ギヤ機構３７やデファレンシャルギヤ３８におけるガタ打ちのショックや歯打ち音の発生を抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、図２の駆動制御ルーチンでエンジン２２の停止要求がなされたときに（ステップＳ１２０，Ｓ２１０）、要求トルクＴｒ＊が閾値Ｔｒｅｆ未満であり且つ車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ未満のときには（ステップＳ２２０，Ｓ２３０）、エンジン２２をアイドル運転するものとしたが、要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２を効率よく運転できる運転ポイントで運転するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力をギヤ機構３５を介して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９の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を変速機１３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を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１０の変形例のハイブリッド自動車２２０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３９ａ，３９ｂが接続された車軸３６）とは異なる車軸（図１０における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸３６ｂ）に接続するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１１の変形例のハイブリッド自動車３２０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３３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ３３４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３３０を備えるものとしてもよい。
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。
本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載す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。 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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 変形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の一部を示すフローチャートである。 変形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の一部を示すフローチャートである。 車速Ｖの時間変化の様子を示す説明図である。 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。 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。 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
符号の説明
２０，１２０，２２０，３２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ 冷却水温度センサ、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，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ 駆動輪、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、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、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、８９ 勾配センサ、１３０ 変速機、３３０ 対ロータ電動機、３３２ インナーロータ、３３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

  1. 車軸にギヤ機構を介して連結された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを備えるハイブリッド車であって、
    前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
    前記電動機および前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
    前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    所定の運転停止条件の成立に基づく前記内燃機関の停止要求と所定の運転開始条件の成立に基づく前記内燃機関の始動要求とを行なう停止始動要求手段と、
    前記停止始動要求手段により前記停止要求がなされたとき、前記設定された要求駆動力が所定駆動力以上のときには前記内燃機関の運転が停止されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸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し、前記設定された要求駆動力が所定駆動力未満のときには前記停止要求に拘わらずに該内燃機関の運転を継続して前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸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、
    を備えるハイブリッド車。
  2. 前記制御手段は、前記内燃機関を運転停止する際に前記駆動軸に作用するトルク脈動の最大振幅に略一致する駆動力より大きい駆動力を前記所定駆動力として設定する手段である請求項１記載のハイブリッド車。
  3. 請求項１または２記載のハイブリッド車であって、
    車速を検出する車速検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記停止要求がなされたときに前記検出された車速が所定車速以上のときには前記設定された要求駆動力が前記所定駆動力未満であっても前記内燃機関の運転が停止されるよう制御する手段である
    ハイブリッド車。
  4. 請求項３記載のハイブリッド車であって、
    路面勾配を検出する勾配検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記停止要求がなされたときに前記検出された路面勾配が登り勾配として所定勾配以上であるときには前記検出された車速が所定車速以上であっても前記内燃機関の運転が継続されるよう制御する手段である
    ハイブリッド車。
  5. 請求項１ないし４いずれか記載のハイブリッド車であって、
    前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記停止要求がなされたときに前記検出された内燃機関の温度が所定温度未満のときには前記設定された要求駆動力が前記所定駆動力以上であっても前記内燃機関の運転を継続するよう制御する手段である
    ハイブリッド車。
  6. 前記電動機は、変速機を介して前記駆動軸に連結されてなる請求項１ないし５いずれか記載のハイブリッド車。
  7. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した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、前記回転軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える手段で
    ある請求項１ないし６いずれか記載のハイブリッド車。
  8. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、前記第１の回転子と前記第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である請求項１ないし６いずれか記載のハイブリッド車。
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