JP4165475B2 - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

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、プラネタリギヤの３つの回転要素にエンジンのクランクシャフトと発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸とを接続すると共に駆動軸に電動機の回転軸を連結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、運転者がアクセルペダルを踏み込んだときには、発電機からみた発電機とエンジンとからなる慣性系の慣性モーメントに発電機の回転軸の回転角加速度を乗じて得られるトルクを考慮して駆動軸に出力すべきトルクが出力されるよう電動機を駆動することにより、アクセルペダルの踏み込みに伴うエンジンの運転ポイントの変更の際にも所望のトルクを駆動軸に出力することができる、とされている。
特開平１０−９８８０５号公報

しかしながら、上述のハイブリッド車では、アクセル操作に対する駆動力特性を変更するシフト操作は考えられていないため、シフト操作の際の駆動制御については何ら考慮されていない。こうしたアクセル操作に対する駆動力特性を変更するシフト操作を行なうことができるハイブリッド車では、シフト操作の際の動作に対応する必要があり、特にシフト操作に伴う駆動力の急変に対応する必要がある。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、アクセル操作に対する駆動力特性を変更するシフト操作を行なうことができるハイブリッド車におけるシフト操作時に生じる駆動力変化をスムーズに行なう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、シフト操作時に生じ得る予期しないトルクショックを抑制す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、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と車軸に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該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する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、
アクセル操作に対する複数の駆動力特性のうち操作者のシフト操作に対応する駆動力特性を設定する駆動力特性設定手段と、
該設定された駆動力特性とアクセル操作とに基づいて前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
操作者によるシフト操作がなされていない非シフト操作時には前記設定された要求動力に基づく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、操作者によりシフト操作がなされたシフト操作時にはシフト操作による前記内燃機関および前記電力動力入出力手段の駆動状態の変化に基づいて前記駆動軸に作用する動力が抑制されて前記設定された要求動力に基づく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、操作者によるシフト操作がなされていない非シフト操作時には、操作者のシフト操作に対応する駆動力特性とアクセル操作とに基づいて駆動軸に要求される要求動力に基づく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。これにより、操作者のシフト操作に対応した駆動力特性とアクセル操作に従って要求動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる。
また操作者によりシフト操作がなされたシフト操作時には、シフト操作による内燃機関および電力動力入出力手段の駆動状態の変化に基づいて駆動軸に作用する動力が抑制されて要求動力に基づく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。このため、駆動状態が変化しているときにも対応して要求動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる。従って、シフト操作時に内燃機関および電力動力入出力手段の駆動状態が急変したときに発生し得る予期せぬ動力が作用することを抑制できる。すなわち予期せぬトルクショックの発生を抑制できる。その結果、シフト操作時に生じる駆動力変化をスムースに行うことができる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、操作者によるシフト操作がなされてから所定時間経過するまでを前記シフト操作時として制御するものとすることもできる。こうすれば、シフト操作からの所定時間における駆動軸への出力をスムースに行なうことができる。ここで、所定時間には、シフト操作が開始されてからシフト操作が完了するまでの時間や、シフト操作に伴なって内燃機関や電力動力入出力手段の変化がある程度収束するまでの時間、また内燃機関や電力動力入出力手段の変化が収束した後さらに安定するまでの時間、さらに付加時間が経過するまでの時間など種々なものが考えられる。

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、少なくとも一つの回転子を有する手段であり、前記制御手段は、前記シフト操作時にはシフト操作による前記電力動力入出力手段の前記回転子の回転数変化に基づいて前記駆動軸に作用する動力が抑制されて前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう制御する手段であるとすることもできる。こうすれば、電力動力入出力手段の回転子の回転数変化だけに基づいて作用する動力を抑制する制御を行なうから、要求動力に基づく動力を駆動軸に出力するための制御を簡素なものにすることができる。

さらに本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記シフト操作時には前記設定された要求動力に基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段の目標駆動状態を設定し、シフト操作による前記内燃機関および前記電力動力入出力手段の駆動状態の変化に基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを前記目標駆動状態で駆動するよう駆動したときに該電力動力入出力手段から前記駆動軸に出力されるシフト時出力動力を設定すると共に該設定したシフト時出力動力と前記設定された要求動力とに基づいて前記電動機の目標駆動状態を設定し、前記設定した目標駆動状態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が駆動するよう制御する手段であるとすることもできる。この場合、前記制御手段は、シフト操作による前記内燃機関および前記電力動力入出力手段の駆動状態の変化が大きいほど小さくなる傾向に前記シフト時出力動力を設定する手段であるとすることもできる。

あるいは本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記シフト操作時には、前記設定された要求動力に基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機の目標駆動状態を設定すると共にシフト操作による前記内燃機関および前記電力動力入出力手段の駆動状態の変化に基づいて前記駆動軸に作用する動力が抑制されるように前記電動機の目標駆動状態を補正し、前記設定した目標駆動状態で前記内燃機関と前記電力動力入出力手段が駆動すると共に前記補正した目標駆動状態で電動機が駆動するよう制御する制御手段であるとすることもできる。

本発明のハイブリッド車において、前記駆動力特性設定手段は、少なくともアクセルオフに対する複数の駆動力特性のうち操作者のシフト操作に対応する駆動力特性を設定する手段であるとすることもできる。

この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、前記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、該第１の回転子と該第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該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する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、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
アクセル操作に対する複数の駆動力特性のうち操作者のシフト操作に対応する駆動力特性を設定し、該設定した駆動力特性とアクセル操作とに基づいて前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、操作者によるシフト操作がなされていない非シフト操作時には前記設定した要求動力に基づく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、操作者によりシフト操作がなされたシフト操作時にはシフト操作による前記内燃機関および前記電力動力入出力手段の駆動状態の変化に基づいて前記駆動軸に作用する動力が抑制されて前記設定した要求動力に基づく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
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、操作者によるシフト操作がなされていない非シフト操作時には、操作者のシフト操作に対応する駆動力特性とアクセル操作とに基づいて駆動軸に要求される要求動力に基づく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。これにより、操作者のシフト操作に対応した駆動力特性とアクセル操作に従って要求動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる。
また操作者によりシフト操作がなされたシフト操作時には、シフト操作による内燃機関および電力動力入出力手段の駆動状態の変化に基づいて駆動軸に作用する動力が抑制されて要求動力に基づく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。このため、駆動状態が変化しているときにも対応して要求動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる。従って、シフト操作時に内燃機関および電力動力入出力手段の駆動状態が急変したときに発生し得る予期せぬ動力が作用することを抑制できる。すなわち予期せぬトルクショックの発生を抑制できる。その結果、シフト操作時に生じる駆動力変化をスムースに行うことができる。

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、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。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１の操作位置としては、前進方向に走行する通常のドライブポジション（Ｄポジション）や後進する際のリバースポジション（Ｒポジション），アクセルオフ時にＤポジションより大きな制動力を発生させる二つのブレーキポジション（Ｂ１ポジション，Ｂ２ポジション），駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション），中立のニュートラルポジション（Ｎポジション）などがある。ブレーキポジションにおけるＢ１ポジションとＢ２ポジションは、アクセルオフ時の制動力の大きさが異なるポジションであり、実施例ではＢ１ポジションの方がＢ２ポジションより大きな制動力を出力する。

こうして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とシフトレバー８１の操作位置であるシフトポジションＳＰ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設定し、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。また、アクセルペダル８３がオフのアクセルオフ時には、シフトポジションＳＰと車速Ｖとに基づいて制動力を設定し、この制動力が作用するようエンジン２２と二つのモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御される。このとき、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が所定値（例えば、８５％や９０％，９５％など）未満のときには、モータＭＧ２により運動エネルギーのより多くを電力として回生してバッテリ５０を充電し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が所定値以上のときには、バッテリ５０の充電がなるべく行なわれないよう制御される。なお、アクセルオフ時にブレーキペダル８５が踏み込まれると、ブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて制動力が設定され、この制動力が作用するようエンジン２２と二つのモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御されると共に必要に応じて図示しない機械ブレーキが用いられる。

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、特にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が所定値以上のアクセルオフ時に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに制動力を作用させているときにシフト操作された際の動作について説明する。バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が所定値以上のアクセルオフ時に実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるエンジンブレーキ時制御ルーチンの一例を図２に示す。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

エンジンブレーキ時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。

こうしてデータを入力すると、入力した車速ＶとシフトポジションＳＰとに基づいて駆動輪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Ｓ１０２）。実施例では、アクセルオフ時の車速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アクセルオフ時要求トルク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にアクセルオフ時の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、Ｄポジション，Ｂ２ポジション，Ｂ１ポジションの順に大きな制動力が設定されるようになっている。

要求トルクＴｒ＊を設定すると、動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いて次式（１）によりエンジン２２から出力すべき目標制動トルクＴｅ＊を計算すると共に目標制動トルクＴｅ＊に応じた制動トルクを出力可能なエンジン２２の回転数として目標回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ１０４）。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。エンジンブレーキ作用時の動力分配統合機構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の一例を図４に示す。図中、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の回転数Ｎｒを示す。図４中のＲ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標制動トルクＴｅ＊の運転ポイントで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。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。目標回転数Ｎｅ＊は、実施例では、目標制動トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊との関係を実験などにより予め求めて目標回転数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、目標制動トルクＴｅ＊が与えられると記憶したマップから対応する目標回転数Ｎｅ＊を導出して設定するものとした。図５に目標回転数設定用マップを用いて目標回転数Ｎｅ＊を設定する様子の一例を示す。

Te*=(1+ρ)・Tr* (1)

続いて、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とを用いて次式（２）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＊と入力した回転数Ｎｍ１とに基づいて式（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１０６）。式（２）は、図４に例示した共線図から容易に求めることができる。また、式（３）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る。式（３）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。

Nm1*=(Ne*・(1+ρ)-Nm2/Gr)/ρ (2)
Tm1*=前回Tm1*+KP(Nm1*-Nm1)+KI∫(Nm1*-Nm1)dt (3)

次に、シフト操作時であるか否か判定する（ステップＳ１０８）。ここで、シフト操作時には、シフト操作が開始されてからシフト操作に伴う処理が完了するまでが含まれるほか、実施例では、更に所定時間経過するまでを含めるものとした。シフト操作に伴う処理が完了してから更に所定時間経過するまでをシフト操作時とするのは、シフト操作に伴う処理がほぼ完全に落ち着くまで（例えば０．１〜２．０秒程度の時間）を考慮するためである。

シフト操作時ではないと判定されたときには、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除することによりエンジン２２から出力したトルクのうち動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（直達トルク）Ｔｅｒを計算すると共に（ステップＳ１１０）、計算した直達トルクＴｅｒを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１１６）、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標制動トルクＴｅ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１１８）、エンジンブレーキ時制御ルーチンを終了する。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。なお、目標回転数Ｎｅ＊と目標制動トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、アクセルオフ時の制動時であるため、燃料噴射を停止すると共に点火を停止する。

一方、ステップＳ１０８でシフト操作時であると判定されたときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と前回このルーチンを実行したときに入力したモータＭＧ１の回転数（前回Ｎｍ１）との偏差ΔＮｍ１に基づいて換算係数ｋを設定すると共に（ステップＳ１１２）、設定した換算係数ｋとトルク指令Ｔｍ１＊との積を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除して直達トルクＴｅｒを計算し（ステップＳ１１４）、計算した直達トルクＴｅｒを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１１６）、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標制動トルクＴｅ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１１８）、エンジンブレーキ時制御ルーチンを終了する。ここで、換算係数ｋは、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の変化に伴って生じるイナーシャトルクが直達トルクＴｅｒに作用する影響の程度を設定するものであり、偏差ΔＮｍ１が大きくなるほど小さくなる傾向をもつように設定される。実施例では、換算係数ｋと偏差ΔＮｍ１の関係を予め求めて換算係数設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、偏差ΔＮｍ１が与えられると記憶したマップから対応する換算係数ｋを導出して設定するものとした。図６に換算係数設定用マップの一例を示す。このように、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の変化に伴って生じるイナーシャトルクを考慮してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、シフト操作時にも駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力することができる。

図７はシフトダウンまたはシフトアップしたときのエンジン２２の回転数ＮｅとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とリングギヤ軸３２ａ上に出力されるトルクＴｒとの時間的変化を模式的に示した模式図である。図中、実線は実施例のエンジンブレーキ時制御ルーチンを実行した際のものを示し、破線はイナーシャトルクを考慮しないで制御した比較例のものを示す。実施例は、図示するように、比較例に比して、エンジン２２の回転数ＮｅやモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が変化したときにも、その変化に応じたトルクＴｒがリングギヤ軸３２ａに出力される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、アクセルオフ時にリングギヤ軸３２ａに制動力を作用させているときにシフト操作がなされたときには、イナーシャトルクを考慮して直達トルクＴｅｒを計算すると共にこの計算した直達トルクＴｅｒを用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定して制御するから、シフト操作に伴ってエンジン２２の回転数ＮｅやモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が急変しても、リングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを出力することができる。この結果、予期しないトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されることに基づく不都合、例えばトルクショックなどを抑制することができ、シフト操作に伴う変化をスムーズに行なうことができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフト操作時としてシフト操作が開始されてからシフト操作に伴う処理が完了し、更に所定時間経過するまでとしたが、シフト操作が開始されてからシフト操作による処理が完了するまでとしたり、シフト操作に伴なってエンジン２２やモータＭＧ１の回転数変化がある程度収束するまでとしたり、エンジン２２やモータＭＧ１の回転数変化が収束し、更にある程度の時間が経過するまでとするなどとしてもかまわない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフト操作時としてシフト操作が開始されてからシフト操作に伴う処理が完了し、更に所定時間経過するまでとしたが、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の前回値との偏差ΔＮｍ１が所定値以下となるまでのように、所定時間を設定せずに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、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と前回値との偏差ΔＮｍ１に基づいて直達トルクＴｅｒを計算するものとしたが、エンジン２２の回転数Ｎｅとその前回値との偏差に基づいて直達トルクＴｅｒを計算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、シフト操作時には、換算係数ｋを用いてイナーシャトルクを考慮した直達トルクＴｅｒを計算し、この計算した直達トルクＴｅｒを用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定したが、シフト操作時にも非シフト操作時と同様にイナーシャトルクを考慮せずに直達トルクＴｅｒを計算してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ２＊からモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と前回値との偏差ΔＮｍ１に基づいて計算したイナーシャトルクの影響を考慮した補正値を加減してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を再設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、アクセルオフ時に制動力を作用させている最中にシフト操作がなされたときにイナーシャトルクを考慮して直達トルクＴｅｒを計算してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定したが、アクセルオン時の駆動力を作用させている最中にシフト操作がなされたときにイナーシャトルクを考慮して直達トルクＴｅｒを計算してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するものとしてもよい。例えば、アクセル開度Ａｃｃに対して通常の駆動力特性により要求トルクＴｒ＊を設定する通常走行モードと、アクセル開度Ａｃｃに対して通常の駆動力特性より大きな駆動力が設定される駆動力特性により要求トルクＴｒ＊を設定するスポーツ走行モードとを有し、これをシフト操作によって変更する場合に適用することができる。

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８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８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）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９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。

本発明は、自動車産業などに利用可能である。

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用電子制御ユニット７０により実行されるエンジンブレーキ時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。 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。 目標回転数設定用マップの一例を示す説明図である。 換算係数設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２やモータＭＧ１の回転数とリングギヤ軸３２ａ上の出力トルクの時間的変化を模式的に示した模式図である。 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。

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 (8)

1. 内燃機関と、
   該内燃機関の出力軸と車軸に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該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する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、
   アクセル操作に対する複数の駆動力特性のうち操作者のシフト操作に対応する駆動力特性を設定する駆動力特性設定手段と、
   該設定された駆動力特性とアクセル操作とに基づいて前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
   操作者によるシフト操作がなされていない非シフト操作時には前記設定された要求動力に基づく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、操作者によりシフト操作がなされたシフト操作時には、前記設定された要求動力に基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段の目標駆動状態を設定し、シフト操作による前記内燃機関および前記電力動力入出力手段の駆動状態の変化に基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを前記目標駆動状態で駆動するよう駆動したときに該電力動力入出力手段から前記駆動軸に出力されるシフト時出力動力を設定すると共に該設定したシフト時出力動力と前記設定された要求動力とに基づいて前記電動機の目標駆動状態を設定し、前記設定した目標駆動状態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が駆動す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、操作者によるシフト操作がなされてから所定時間経過するまでを前記シフト操作時として制御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、
   前記電力動力入出力手段は、少なくとも一つの回転子を有する手段であり、
   前記制御手段は、前記シフト操作時にはシフト操作による前記電力動力入出力手段の前記回転子の回転数変化に基づいて前記駆動軸に作用する動力が抑制されて前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう制御する手段である
   ハイブリッド車。
4. 前記制御手段は、シフト操作による前記内燃機関および前記電力動力入出力手段の駆動状態の変化が大きいほど小さくなる傾向に前記シフト時出力動力を設定する手段である請求項１ないし３いずれか記載のハイブリッド車。
5. 前記駆動力特性設定手段は、少なくともアクセルオフに対する複数の駆動力特性のうち操作者のシフト操作に対応する駆動力特性を設定する手段である請求項１ないし４いずれか記載のハイブリッド車。
6. 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、前記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、該第１の回転子と該第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５いずれか記載のハイブリッド車。
8. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸に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該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する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、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
   アクセル操作に対する複数の駆動力特性のうち操作者のシフト操作に対応する駆動力特性を設定し、
   該設定した駆動力特性とアクセル操作とに基づいて前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
   操作者によるシフト操作がなされていない非シフト操作時には前記設定した要求動力に基づく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、操作者によりシフト操作がなされたシフト操作時には、前記設定した要求動力に基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段の目標駆動状態を設定し、シフト操作による前記内燃機関および前記電力動力入出力手段の駆動状態の変化に基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを前記目標駆動状態で駆動するよう駆動したときに該電力動力入出力手段から前記駆動軸に出力されるシフト時出力動力を設定すると共に該設定したシフト時出力動力と前記設定された要求動力とに基づいて前記電動機の目標駆動状態を設定し、前記設定した目標駆動状態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が駆動す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
   ハイブリッド車の制御方法。
   

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