JP4254635B2 - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置およびこれを搭載し駆動軸に車軸が接続されて走行する自動車並びに動力出力装置の制御方法に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、ハイブリッド自動車に搭載され、遊星歯車機構のサンギヤ，キャリア，リングギヤに第１モータの回転軸，エンジンの出力軸，駆動軸が接続されると共に駆動軸に第２モータの回転軸が接続されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２９５００３号公報

上述の動力出力装置では、エンジンへの燃料供給を遮断して第１モータで反力を受けとめることによりエンジンのフリクションパワーを駆動軸に出力することができるが、そのフリクションパワーの大きさはエンジンの回転数によって一義的に決まる。このため、常に運転者のアクセル操作により駆動軸に要求される制動力に応じたフリクションパワーとなるようエンジンの回転数を第１モータで調節すると、アクセル操作によって運転者が通常考える回転数とは異なる回転数でエンジンが運転される場合があり、この場合、運転フィーリングを損なうものとなってしまう。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、こうした問題を解決し、要求駆動力に対応しながら運転フィーリングを良好にすることを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、蓄電装置の過大な電力による充放電を抑制することを目的の一つとする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、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。

本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置であって、
内燃機関と、
該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により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該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、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸の要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
該設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標動力を設定する目標動力設定手段と、
通常時には前記設定された目標動力が前記内燃機関から出力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該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御する通常制御を行ない、少なくとも前記目標動力の符号が変化するときには該変化の前後で前記内燃機関の回転数が維持されながら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該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動
機とを駆動制御する回転数維持制御を行なう駆動制御手段と
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置では、通常時には操作者の操作に基づく要求駆動力に基づいて設定された目標動力が内燃機関から出力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と動力の入出力により内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを駆動制御する通常制御を行ない、少なくとも内燃機関の目標動力の符号が変化するときには変化の前後で内燃機関の回転数が維持されながら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駆動制御する回転数維持制御を行なう。したがって、操作者の操作に基づく要求駆動力を出力するための内燃機関の目標動力の符号が変化する際に操作者が通常考える回転数とは異なる回転数で内燃機関が運転されるのを抑制できる。この結果、運転フィーリングを良好なものとすることができる。もとより、要求駆動力に対応することができる。また、内燃機関の回転数を維持するから、内燃機関を比較的高い回転数で維持しているときには目標動力の増加に対する内燃機関の出力応答性をより向上させることができる。ここで、「内燃機関からの動力」には、正の動力の他に負の動力すなわち制動力も含まれる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、前記検出された駆動軸の回転数に基づいて前記内燃機関の下限回転数を設定する下限回転数設定手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記通常制御として前記設定された目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数以上のときには該運転ポイントで該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを駆動制御し、前記回転数維持制御として前記設定された目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数未満のときには該下限回転数で該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを駆動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、より容易に運転フィーリングを良好なものとすることができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記下限回転数設定手段は、前記駆動軸の回転数が高いほど高くなる傾向で前記下限回転数を設定する手段であるものとすることもできる。

下限回転数を設定して内燃機関を運転する態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動制御手段は、前記設定された目標動力が制動力のとき、前記通常制御として該目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数以上のときには該内燃機関に供給する燃料がカットされ該目標回転数で該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを駆動制御す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電動機を駆動制御し、前記回転数維持制御として前記目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数未満のときには該内燃機関から制動力でない所定動力が出力され該下限回転数で該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを駆動制御す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電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。ここで、「所定動力」は、前記内燃機関から出力可能な制動力でない動力のうち最も小さい動力であるものとすることもできる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動制御手段は、前記蓄電手段の入力制限の範囲内で前記回転数維持制御を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の過大な電力による充電を抑制することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動制御手段は、前記回転数維持制御を行なうと、前記蓄電手段に入力制限を超える電力が入力されるときには、前記目標回転数が前記下限回転数未満に拘わらず前記通常制御を行なう手段であるものとすることもできる。あるいは、本発明の動力出力装置において、前記下限回転数設定手段は、前記蓄電手段
の入力制限の範囲内となるよう前記下限回転数を設定する手段であるものとすることもできる。

また、下限回転数を設定して内燃機関を運転する態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動制御手段は、前記設定された目標動力が制動力のとき、前記通常制御として該目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数以上のときには該内燃機関に供給する燃料がカットされ該目標回転数で該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを駆動制御す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電動機を駆動制御し、前記回転数維持制御として前記目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数未満のときには該内燃機関に供給する燃料がカットされ該下限回転数で該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを駆動制御す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電動機を駆動制御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動力出力装置において、前記駆動制御手段は、前記蓄電手段の出力制限の範囲内で前記回転数維持制御を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の過大な電力による放電を抑制することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動制御手段は、前記回転数維持制御を行なうと、前記蓄電手段に出力制限を超える電力が出力されるときには、前記目標回転数が前記下限回転数未満に拘わらず前記通常制御を行なう手段であるものとすることもできる。あるいは、本発明の動力出力装置において、前記下限回転数設定手段は、前記蓄電手段の出力制限の範囲内となるよう前記下限回転数を設定する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の動力出力装置において、前記回転数維持制御は、操作者の操作に基づいて行なわれる制御であるものとすることもできる。

さらに、本発明の動力出力装置において、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第３の回転軸の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が決定されると残余の軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機を備える手段であるものとすることもできる。

本発明の自動車は、
上述した各態様のいずれかの本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置であって、内燃機関と、該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により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該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、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、操作者の操作に基づいて前記駆動軸の要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、該設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標動力を設定する目標動力設定手段と、通常時には前記設定された目標動力が前記内燃機関から出力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該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御する通常制御を行ない、少なくとも前記目標動力の符号が変化するときには該変化の前後で前記内燃機関の回転数が維持されながら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該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御する回転数維持制御を行なう駆動制御手段とを備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が接続されて走行する
ことを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述した各態様のいずれかの本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果と同様の効果、例えば、要求駆動力に対応しながら運転フィーリングを良好にすることができる効果や蓄電装置の過大な電力による充放電を抑制することができる効果などを奏することができる。

こうした本発明の自動車において、前記回転数維持制御は、操作者により前記内燃機関から前記駆動軸への制動力の出力を可能とするブレーキレンジにシフト操作されたときに行なわれる制御であるものとすることもできる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該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により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該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、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）操作者の操作に基づいて前記駆動軸の要求駆動力を設定し、
（ｂ）該設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標動力を設定し、
（ｃ）通常時には前記設定された目標動力が前記内燃機関から出力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該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御する通常制御を行ない、少なくとも前記目標動力の符号が変化するときには該変化の前後で前記内燃機関の回転数が維持されながら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該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御する回転数維持制御を行なう
ことを要旨とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、通常時には操作者の操作に基づく要求駆動力に基づいて設定された目標動力が内燃機関から出力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と動力の入出力により内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを駆動制御する通常制御を行ない、少なくとも内燃機関の目標動力の符号が変化するときには変化の前後で内燃機関の回転数が維持されながら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駆動制御する回転数維持制御を行なう。したがって、操作者の操作に基づく要求駆動力を出力するための内燃機関の目標動力の符号が変化する際に操作者が通常考える回転数とは異なる回転数で内燃機関が運転されるのを抑制できる。この結果、運転フィーリングを良好なものとすることができる。もとより、要求駆動力に対応することができる。また、内燃機関の回転数を維持するから、内燃機関を比較的高い回転数で維持しているときには目標動力の増加に対する内燃機関の出力応答性をより向上させることができる。

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、本発明の一実施形態としての動力出力装置を搭載した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。第１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、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。

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。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。

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。

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に取り付けられた温度センサ５１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。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第１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。実施例では、シフトレバー８１がＤ（ドライブ）レンジやＲ（リバース）レンジに操作されたときにはエンジン２２の効率やバッテリ５０の状態に基づいて上述したトルク変換運転モード，充放電運転モード，モータ運転モードのうちのいずれかのモードでエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を運転し、シフトレバー８１がＢ（ブレーキ）レンジに操作されたときにはエンジンブレーキによる制動が行なわれるようにモータ運転モードによる運転が禁止されモータ運転モード以外のトルク変換運転モード，充放電運転モードのいずれかでエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を運転する。即ち、ＤレンジやＲレンジでは、エンジン２２の運転停止が行なわれるが、Ｂレンジでは、エンジン２２の運転停止は行なわれない。なお、シフトレバー８１がＤレンジに操作されているときのエンジン２２の運転停止は、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な動力との和として車両全体に要求される動力が、エンジン２２を効率よく運転できる範囲を定める所定動力未満のときに行なわれる。

次に、こうして構成された第１実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にシフトレバー８１がＢレンジに操作されたときの動作について説明する。図２は、第１実施例のハイブリッド自動車２０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Ｂレンジ操作時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、シフトポ
ジションセンサ８２によりＢレンジが検知されているときに所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

Ｂレンジ操作時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やシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，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の残容量ＳＯＣ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，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、回転数センサ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。残容量ＳＯＣは、電流センサにより検出されたバッテリ５０の充放電電流に基づいて演算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。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、残容量ＳＯＣや電池温度などに基づいて例えば入力制限側では−１５ｋｗや−２０ｋｗなどのようにマイナスの値に出力制限側では１５ｋｗや２０ｋｗなどのようにプラスの値に設定されたものを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とシフトポジションＳＰとに基づいて駆動輪３９ａ，３９ｂ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＊と要求パワーＰｒ＊とを設定する（ステップＳ１０２）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速ＶとシフトポジションＳＰ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とシフトポジションＳＰ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のマップの一例を示す。図示するように、シフトレバー８１がＢレンジに操作されているときでは、アクセル開度Ａｃｃが０％（アクセルオフ）のときにＢレンジの段数が小さいほどエンジンブレーキが強く掛かるよう要求トルクＴｒ＊が小さくなるように設定される。要求パワーＰｒ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じて計算するものとした。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることにより求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることにより求めることができる。

要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰｒ＊とを設定すると、設定した要求パワーＰｒ＊とバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和によりエンジン２２に要求されるエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１０４）。なお、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量ＳＯＣやアクセル開度Ａｃｃに基づいて設定される。

そして、車速ＶとシフトポジションＳＰとに基づいてエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定する（ステップＳ１０６）。下限回転数Ｎｅｍｉｎは、シフトレバー８１がＢレンジに操作されているときにエンジン２２を運転してもよい回転数の下限として設定されるものであり、実施例では、車速ＶとシフトポジションＳＰと下限回転数Ｎｅｍｉｎとの関係を予め定めて下限回転数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、車速ＶとシフトポジションＳＰとが与えられるとマップから対応する下限回転数Ｎｅｍｉｎを導出することにより設定するものとした。この下限回転数設定用マップの一例を図４に示す。実施例では、図示するように、下限回転数Ｎｅｍｉｎは、車速が高いほど，Ｂレンジの段数が小さいほど大きくなるように設定するものとした。エンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定する理由については後述する。

次に、エンジン要求パワーＰｅ＊が値０未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０
８）。エンジン要求パワーＰｅ＊が値０未満でない（値０以上）と判定されたときには、設定されたエンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の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Ｓ１１０）。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エンジン要求パワー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および目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図５に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインとエンジン要求パワー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。

そして、設定した目標回転数Ｎｅ＊がステップＳ１０６で設定した下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満であると判定されたときには下限回転数Ｎｅｍｉｎの運転ポイントでエンジン２２がエンジン要求パワーＰｅ＊を出力するよう下限回転数Ｎｅｍｉｎを目標回転数Ｎｅ＊に再設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊を再設定した目標回転数Ｎｅ＊で除して目標トルクＴｅ＊を再設定する（ステップＳ１１４）。一方、目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満でない（下限回転数Ｎｅｍｉｎ以上）のときにはこうした目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊の再設定は行なわない。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝ｋ・Ｖ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρ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＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて次式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１１６）。動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図を図６に示す。図中、左のＳ軸はサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はキャリア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。前述したように、サンギヤ３１の回転数はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１でありキャリア３４の回転数はエンジン２２の回転数Ｎｅであるから、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊はリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝ｋ・Ｖ）とエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（１）により計算することができる。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。ここで、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「ＫＰ」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ＫＩ」は積分項のゲインである。なお、図６におけるＲ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン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＊がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。

Nm1*＝(Ne*・(1＋ρ)−k・V)/ρ （１）
Tm1*＝前回Tm1*＋KP（Nm1*−Nm1)＋KI∫(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、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とを用いて要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに作用させるためにモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを図６の共線図のトルクの釣り合い関係から定まる次式（３）により計算すると共に（ステップＳ１１８）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とに基づいて次式（４）および次式
（５）によりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの下限，上限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算し（ステップＳ１２０）、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐと計算したトルク制限Ｔｍ２ｍａｘとのうち小さい方を変数Ｔに設定し、この変数Ｔとトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎとのうち大きい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（ステップＳ１２２）。これにより、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，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。

Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr （３）
Tm2min＝(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 （４）
Tm2max＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 （５）

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＊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Ｓ１２４）、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。

ステップＳ１０８でエンジン要求パワーＰｅ＊が値０未満であると判定されたときには、このエンジン要求パワーＰｅ＊（フリクションパワー）を出力するために必要なエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し（ステップＳ１２６）、設定した目標回転数Ｎｅ＊がステップＳ１０６で設定した下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２８）。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満でないと判定されたときには、エンジンＥＣＵ２４に対してエンジン２２の燃料カットを指示する（ステップＳ１３０）。一方、エンジン２２の回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満であると判定されると、さらにバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの絶対値が所定値Ｗｒｅｆ１よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ１３２）、入力制限Ｗｉｎの絶対値が所定値Ｗｒｅｆ１よりも大きいと判定されたときには、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに余裕があると判断し、下限回転数Ｎｅｍｉｎをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に再設定すると共に（ステップＳ１３４）、エンジン２２から出力できる正のパワーのうちの最小値として定められている所定パワーＰｅ０を再設定した目標回転数Ｎｅ＊で除してエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する（ステップＳ１３６）。そして、設定した目標回転数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＊を設定すると共に要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、各設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１１６〜Ｓ１２４）、本ルーチンを終了する。このように、エンジン要求パワーＰｅ＊（フリクションパワー）を出力するために必要なエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満のときには、エンジン２２の回転数を下限回転数Ｎｅｍｉｎでガードするために、エンジン要求パワーＰｅ＊が値０未満（負のパワー）であるにも拘わらず所定パワーＰｅ０（正のパワー）をエンジン２２から出力するのである。このとき、モータＭＧ２は要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるよう駆動制御されるから、エンジン２２から出力される余剰分のパワーはモータＭＧ２によって回生されてバッテリ５０に入力されることになる。ステップＳ１３２の所定値Ｗｒｅｆ１は、このエンジン２２の余剰分のパワーがバッテリ５０に入力されるときに入力制限Ｗｉｎの範囲を超えないように定められている。

図７に、エンジン要求パワーＰｅ＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとの関係を説明する説明図を示し、図８に、アクセルペダル８３が踏み込まれたときのエンジン要求パワーＰｅ＊の増加に対するエンジン２２の運転ポイントの変化の様子を説明する説明図を示す。いま、エンジンブレーキ（エンジン要求パワーＰｅ＊が負の値）により減速している状態から運転者がアクセルペダル８３を徐々に踏み込んで加速する場合を考える。この場合、エンジン要求パワーＰｅ＊は、負の値から徐々に大きくなって値０に達し、さらに大きくなって正の値をとる。エンジン要求パワーＰｅ＊が負の値のときにはそのエンジン要求パワーＰｅ＊を出力するために必要なエンジン２２の回転数Ｎｅは一義的に定まるから、エンジン要求パワーＰｅ＊をエンジン２２からそのまま出力しようとすると、エンジン２２は図７のラインＡを辿って運転される。即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅは、一旦下降し、エンジン要求パワーＰｅ＊が値０を通過したときに再び上昇する動きとなる。このエンジン２２の動きは、アクセルペダル８３を踏み込んで加速を要求したときに運転者が通常考える動きとは異なるから、運転者はこのエンジン２２の動きを違和感として感じる場合が多い。そこで、下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定してエンジン２２の回転数Ｎｅをガードすることにより、エンジン２２は図７のラインＢを辿って運転されるから、こうした違和感を抑制することができる。実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅを下限回転数Ｎｅｍｉｎでガードしたときには、エンジン要求パワーＰｅ＊が負の値にも拘わらずエンジン２２は正の所定パワーＰｅ０で運転されるが、この余剰のパワーはモータＭＧ２によって回生されるから、リングギヤ軸３２ａには要求トルクＴｒ＊が出力される。また、エンジン要求パワーＰｅ＊が値０を超えて加速する際には、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を下限回転数Ｎｅｍｉｎでガードしないとき（ステップＳ２１２，Ｓ２１４を実行しないとき）にはエンジン２２の運転ポイントは動作ライン上のラインＡを辿る（図８参照）から、エンジン２２から出力されるパワーの一部がエンジン２２の回転慣性力による抵抗分で消費されエンジン２２の出力応答性が低下するのに対し、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を下限回転数Ｎｅｍｉｎでガードしたときにはエンジン２２の運転ポイントはラインＢ（図８参照）を辿りこうした回転慣性力による影響を受けないからエンジン２２の出力応答性を向上させることができる。ステップＳ１０６でエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定するのは、こうした理由に基づく。

ステップＳ１３２でバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの絶対値が所定値Ｗｒｅｆ１以下であると判定されると、エンジン２２から出力される余剰分のパワーをバッテリ５０に入力すると入力制限Ｗｉｎの範囲を超える電力が入力されると判断し、目標回転数Ｎｅ＊の再設定を行なうことなくエンジンＥＣＵ２４に燃料カットを指示する（ステップＳ１３０）。この場合、エンジン２２は、下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満で運転されることになる。

以上説明した第１実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトレバー８１がＢ（ブレーキ）レンジに操作されたとき、車速Ｖに基づいてエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定し、アクセル開度Ａｃｃに基づく要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン要求パワーＰｅ＊を設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊を出力するために必要な目標回転数Ｎｅ＊を設定し、この下限回転数Ｎｅｍｉｎでエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にガードを掛けるから、エンジン要求パワーＰｅ＊の符号の変化の前後でアクセルペダル８３の操作に基づいて運転者が考えるエンジン２２の動きとは異なる動きとなるのを防止することができる。この結果、運転フィーリングを向上させることができる。もとより、エンジン要求パワーＰｅ＊が負の値のときにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を下限回転数Ｎｅｍｉｎでガードを掛ける際、エンジン２２からは正の所定パワーＰｅ０を出力するものとしエンジン２２から出力される余剰分のパワーはモータＭＧ２によって回生するから、要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力することができる。しかも、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの絶対値が所定値Ｗｒｅｆ１以下のときには、下限回転数Ｎｅｍｉｎによるエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊のガード処理は行なわないから、バッ
テリ５０が入力制限Ｗｉｎの範囲を超える過大な電力により充電されるのを抑制することができる。

第１実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン要求パワーＰｅ＊が値０未満（フリクションパワー）のとき、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの絶対値が所定値Ｗｒｅｆ１以下のときには、車速Ｖに基づいて設定される下限回転数Ｎｅｍｉｎによるエンジン２２の回転数の制限を行なわないものとしたが、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内で下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定し、この下限回転数Ｎｅｍｉｎでエンジン２２の回転数を制限するものとしてもよい。この場合、図２のＢレンジ操作時駆動制御ルーチンのステップＳ１２６〜Ｓ１３６に代えて図９のＢレンジ操作時駆動制御ルーチンのステップＳ１５０〜Ｓ１６４を実行すればよい。なお、図９のルーチンの各処理のうち図２のルーチンの処理と同一の処理については、図２のルーチンのステップ番号を用いて説明し、その図示は省略する。図９のＢレンジ操作時駆動制御ルーチンでは、図２のステップＳ１０８でエンジン要求パワーＰｅ＊が値０未満（フリクションパワー）と判定されると、エンジン要求パワーＰｅ＊を出力するために必要なエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し（ステップＳ１５０）、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊とエンジン２２の正の所定パワーＰｅ０とを合算したフリクションパワーをエンジン２２から出力するのに必要な回転数として制限回転数Ｎｅｌｉｍを設定する（ステップＳ１５２）。ここで、制限回転数Ｎｅｌｉｍは、ステップＳ１０４で設定されたエンジン要求パワーＰｅ＊を所定パワーＰｅ０に再設定したとき生じるエンジン２２の余剰分のパワーがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内となるエンジン２２の回転数の上限としての意味を持つ。続いて、設定した制限回転数Ｎｅｌｉｍが図２のルーチンのステップＳ１０６により車速ＶとシフトポジションＳＰとに基づいて設定された下限回転数Ｎｅｍｉｍ未満であるか否かを判定し（ステップＳ１５４）、制限回転数Ｎｅｌｉｍが下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満であると判定されたときには、制限回転数Ｎｅｌｉｍを下限回転数Ｎｅｍｉｎに再設定する処理を行なう（ステップＳ１５６）。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満であるか否かを判定し（ステップＳ１５８）、目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満でない（下限回転数Ｎｅｍｉｎ以上）と判定されたときには、エンジン２２の燃料カットを指示し（ステップＳ１６０）、目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満であると判定されたときには、下限回転数Ｎｅｍｉｎをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に再設定すると共に（ステップＳ１６２）、正の所定パワーＰｅ０を再設定した目標回転数Ｎｅ＊で除してエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ１６４）、前述した図２のステップＳ１２２〜Ｓ１３０の処理を行なって本ルーチンを終了する。このように、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定するから、運転フィーリングをある程度確保しながらバッテリ５０が入力制限Ｗｉｎの範囲を超える過大な電力により充電されるのを抑制できる。

第１実施例のハイブリッド自動車２０やその変形例では、エンジン要求パワーＰｅ＊（フリクションパワー）を出力するために必要なエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満のときに、下限回転数Ｎｅｍｉｎで正の所定パワーＰｅ０がエンジン２２から出力されるようエンジン２２を運転し、エンジン２２から出力される余剰分のパワーをモータＭＧ２により回生させるものとしたが、エンジン要求パワーＰｅ＊（フリクションパワー）を出力するために必要なエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満のときに、下限回転数Ｎｅｍｉｎで燃料カットでエンジン２２を運転し、目標回転数Ｎｅ＊を下限回転数Ｎｅｍｉｎに引き上げたことによってエンジン２２から出力される不足分のパワーをバッテリ５０の放電によりモータＭＧ２から出力するものとしてもよい。以下、これを実現する処理の詳細について第２実施例で説明する。

次に、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂについて説明する。第２実施例のハイブ
リッド自動車２０Ｂは、第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一のハード構成により構成されており、図２のＢレンジ操作時駆動制御ルーチンに代えて図１０のＢレンジ操作時駆動制御ルーチンを実行する点が異なる。したがって、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、第１実施例のハイブリッド自動車２０の符号を用いて説明し、その図示は省略する。

図１０のルーチンでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、図２のルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１０６と同様に、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，シフトポジションＳＰ，モータＭＧ１，ＭＧ２の各回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の残容量ＳＯＣ，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなどのデータを入力し（ステップＳ２００）、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の要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰｒ＊とを設定すると共に（ステップＳ２０２）、要求パワーＰｒ＊とバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和によりエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ２０４）。そして、車速ＶとシフトポジションＳＰとに基づいて図４の下限回転数設定用マップを用いてエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定する（ステップＳ２０６）。

次に、エンジン要求パワーＰｅ＊が値０未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。エンジン要求パワーＰｅ＊が値０未満でない（値０以上）と判定されたときには図２のルーチンのステップＳ１１０〜Ｓ１２４と同様の処理を行なって（ステップＳ２１０〜Ｓ２２４）、本ルーチンを終了する。

一方、エンジン要求パワーＰｅ＊が値０未満と判定されると、このエンジン要求パワーＰｅ＊（フリクションパワー）を出力するために必要なエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し（ステップＳ２２６）、設定した目標回転数Ｎｅ＊がステップＳ２０６で設定した下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２２８）。目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満でないと判定されると、エンジンＥＣＵ２４にエンジン２２の燃料カットを指示し（ステップＳ２３０）、ステップＳ２１６〜Ｓ２２４の処理を行なって本ルーチンを終了する。これにより、エンジン２２からはエンジン要求パワーＰｅ＊に見合うフリクションパワーが出力される。一方、目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満と判定されると、さらにバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが所定値Ｗｒｅｆ２よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ２３２）、出力制限Ｗｏｕｔが所定値Ｗｒｅｆ２よりも大きいと判定されたときには、下限回転数Ｎｅｍｉｎをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に再設定すると共に（ステップＳ２３４）、エンジンＥＣＵ２４にエンジン２２の燃料カットを指示する（ステップＳ２３０）。即ち、エンジン２２の燃料カットを維持しながらエンジン要求パワーＰｅ＊を出力するために必要なエンジン２２の回転数よりも高い回転数でエンジン２２を運転するのである。このとき、エンジン２２からはエンジン要求パワーＰｅ＊よりも小さいパワーが出力されることになるから、不足するパワーが生じることになるが、この不足分のパワーはバッテリ５０の放電を伴ってモータＭＧ２から出力される。したがって、要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力される。ステップＳ２３２でバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが所定値Ｗｒｅｆ２以下であると判定されたときには、不足分のパワーをバッテリ５０で賄うことができないと判断し、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を再設定することなく、エンジン２２の燃料カットを指示し（ステップＳ２３０）、ステップＳ２１６〜Ｓ２２４の処理を行なって本ルーチンを終了する。

以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂによれば、第１実施例のハイブリッド自動車２０と同様に、車速Ｖに基づいて下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定し、アクセル開度Ａｃｃに基づく要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン要求パワーＰｅ＊を設定すると共にエンジン要求パワーＰｅ＊を出力するために必要な目標回転数Ｎｅ＊を設定し、下限回
転数Ｎｅｍｉｎをもってエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にガードを掛けるから、エンジン要求パワーＰｅ＊の符号の変化の前後でアクセルペダル８３の操作に基づいて運転者が考えるエンジン２２の動きとは異なる動きとなるのを防止することができる。この結果、運転フィーリングを向上させることができる。もとより、エンジン要求パワーＰｅ＊が負の値のときにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を下限回転数Ｎｅｍｉｎでガードを掛ける際、エンジン２２は燃料カットを維持しながら下限回転数Ｎｅｍｉｎで運転するものとしエンジン２２から出力される不足分のパワーはモータＭＧ２から出力するから、要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力することができる。しかも、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが所定値Ｗｒｅｆ２以下のときには、下限回転数Ｎｅｍｉｎによるエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊のガード処理は行なわないから、バッテリ５０が出力制限Ｗｏｕｔの範囲を超えて過大な電力により放電されるのを抑制することができる。

第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、エンジン要求パワーＰｅ＊が値０未満（フリクションパワー）のとき、バッテリ５０の入力制限Ｗｏｕｔが所定値Ｗｒｅｆ２以下のときには、車速Ｖに基づいて設定される下限回転数Ｎｅｍｉｎによるエンジン２２の回転数の制限を行なわないものとしたが、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定し、この下限回転数Ｎｅｍｉｎでエンジン２２の回転数を制限するものとしてもよい。この場合、図１０のＢレンジ操作時駆動制御ルーチンのステップＳ２２６〜Ｓ２３０に代えて図１１のＢレンジ操作時駆動制御ルーチンのステップＳ２５０〜Ｓ２６２を実行すればよい。なお、図１１のルーチンの各処理のうち図１０のルーチンの処理と同一の処理については、図１０のルーチンのステップ番号を用いて説明し、その図示は省略する。図１１のＢレンジ操作時駆動制御ルーチンでは、図１０のステップＳ２０８でエンジン要求パワーＰｅ＊が値０未満（フリクションパワー）と判定されると、エンジン要求パワーＰｅ＊を出力するために必要なエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し（ステップＳ２５０）、要求パワーＰｒ＊とロスＬｏｓｓとの和からバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを減じたフリクションパワーをエンジン２２から出力するのに必要な回転数として制限回転数Ｎｅｌｉｍを設定する（ステップＳ２５２）。ここで、制限回転数Ｎｅｌｉｍは、燃料カットを維持したままエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を引き上げたときにエンジン２２の不足分のパワーがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内となるエンジン２２の回転数の上限としての意味を持つ。続いて、設定した制限回転数Ｎｅｌｉｍが図１０のルーチンのステップＳ２０６により車速ＶとシフトポジションＳＰとに基づいて設定された下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満か否かを判定し（ステップＳ２５４）、制限回転数Ｎｅｌｉｍが下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満のときには、制限回転数Ｎｅｌｉｍを下限回転数Ｎｅｍｉｎに再設定する処理を行なう（ステップＳ２５６）。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満であるか否かを判定し（ステップＳ２５８）、目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満でない（下限回転数Ｎｅｍｉｎ以上）と判定されたときには、エンジン２２の燃料カットを指示し（ステップＳ２６２）、目標回転数Ｎｅ＊が下限回転数Ｎｅｍｉｎ未満であると判定されたときには、下限回転数Ｎｅｍｉｎをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に再設定すると共に（ステップＳ２６０）、エンジン２２の燃料カットを指示し（ステップＳ２６２）、前述した図１０のステップＳ２１６〜Ｓ２２４の処理を行なって本ルーチンを終了する。このように、バッテリ５０の出力制限Ｗｉｎの範囲内でエンジン２２の下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定するから、運転フィーリングをある程度確保しながらバッテリ５０が出力制限Ｗｏｕｔの範囲を超える過大な電力により放電されるのを抑制できる。

第１実施例のハイブリッド自動車２０や第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、Ｂ（ブレーキ）レンジを５段に設定したが、２段〜４段あるいは６段以上の多段としてもよいし、１段のみでもよい。この場合、図３に例示する要求トルク設定用マップや図４に例示する下限回転数設定用マップをＢレンジの段数に応じて作成すればよい。

第１実施例のハイブリッド自動車２０や第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、シフトレバー８１がＢレンジに操作されたときに下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定してエンジン２２の回転数を制限するものとしたが、これに限られず、操作者の操作などに基づく他の条件の成立によりエンジン２２の回転数を制限するものとしてもよい。

第１実施例のハイブリッド自動車２０や第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂ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１２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１２における駆動輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

第１実施例のハイブリッド自動車２０や第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂ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１３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。

以上、本発明の実施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。

本発明の一実施形態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。 第１実施例のハイブリッド自動車２０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Ｂレンジ操作時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。 下限回転数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および目標回転数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。 動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。 エンジン要求パワーＰｅ＊とエンジン２２の回転数Ｎｅ＊との関係を示す説明図である。 アクセルペダル８３が踏み込まれたときのエンジン要求パワーＰｅ＊の増加に対するエンジン２２の運転ポイントの変化の様子を説明する説明図である。 変形例のＢレンジ操作時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂ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Ｂレンジ操作時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例のＢレンジ操作時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 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。

符号の説明

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、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）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ 駆動輪、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。

Claims (12)

1. 自動車に搭載され、車軸に接続された駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   該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により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該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、
   前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
   操作者の操作に基づいて前記駆動軸の要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   該設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標動力を設定する目標動力設定手段と、
   車速に基づいて前記内燃機関の下限回転数を設定する下限回転数設定手段と、
   前記設定された目標動力が負でないとき、前記目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数以上のときには該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目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数未満のときには該下限回転数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、前記設定された目標動力が負のとき、前記目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数以上のときには燃料カットを伴って該目標回転数で前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御す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電動機を制御し前記目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数未満のときには前記内燃機関から負でない所定動力の出力を伴って該下限回転数で該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御す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電動機を制御する制御手段と
   を備える動力出力装置。
2. 前記下限回転数設定手段は、車速が高いほど高くなる傾向で前記下限回転数を設定する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 前記制御手段は、前記蓄電手段の入力制限の範囲内で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手段である請求項１または２記載の動力出力装置。
4. 前記制御手段は、前記目標回転数が前記下限回転数未満のときに該下限回転数で前記内燃機関を運転すると、前記蓄電手段に入力制限を超える電力が入力されるときには、前記目標回転数が前記下限回転数未満に拘わらず該目標回転数で前記内燃機関が運転されるよう制御する手段である請求項３記載の動力出力装置。
5. 前記下限回転数設定手段は、前記蓄電手段の入力制限の範囲内となるよう前記下限回転数を設定する手段である請求項１または２記載の動力出力装置。
6. 前記所定動力は、前記内燃機関から出力可能な正の動力のうち最も小さい動力である請求項１ないし５いずれか１項に記載の動力出力装置。
7. 前記制御手段による制御は、操作者の操作に基づいて行なわれる制御である請求項１ないし６いずれか１項に記載の動力出力装置。
8. 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第３の回転軸の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が決定されると残余の軸に入出力される動力が決定される３軸式動力入出力手段と、前記第３の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段である請求項１ないし７いずれか１項に記載の動力出力装置。
9. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機を備える手段である請求項１ないし７いずれか１項に記載の動力出力装置。
10. 請求項１ないし９いずれか１項に記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が接続されて走行する自動車。
11. 前記制御手段による制御は、操作者により前記内燃機関から前記駆動軸への制動力の出力を可能とするブレーキレンジにシフト操作されたときに行なわれる制御である請求項１０記載の自動車。
12. 駆動軸に車軸が接続された自動車に搭載され、内燃機関と、該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により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該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、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）操作者の操作に基づいて前記駆動軸の要求駆動力を設定し、
    （ｂ）該設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標動力を設定し、
    （ｃ）車速に基づいて前記内燃機関の下限回転数を設定し、
    （ｄ）前記設定された目標動力が負でないとき、前記目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数以上のときには該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目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数未満のときには該下限回転数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、前記設定された目標動力が負のとき、前記目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数以上のときには燃料カットを伴って該目標回転数で前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御す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電動機を制御し前記目標動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数が前記設定された下限回転数未満のときには前記内燃機関から負でない所定動力の出力を伴って該下限回転数で該内燃機関が運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御す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電動機を制御する
    動力出力装置の制御方法。

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