JP5027062B2 - 車両およびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びにこうした動力出力装置を搭載する車両に関する。
従来、この種の動力出力装置としては、車両に搭載され、所定の減速状態ではエンジンをアイドル運転する際の制御量を学習するのを禁止するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、燃料カットにより低下するエンジン回転数と目標アイドル回転数との差が所定値より大きな減速状態では、こうしたアイドル制御量の学習を禁止すると共に、ＩＳＣバルブを介してのバイパス吸入空気量を減量補正するのを禁止することにより、不快な振動やエンジンストールを防止しようとしている。
特開２００１−２０７８８号公報
駆動軸とエンジンの出力軸と発電機の回転軸とが遊星歯車機構などで接続され、駆動軸に接続された電動機からの動力だけで駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置では、電動機からの動力だけで駆動軸に動力を出力している最中にエンジンをアイドル運転することによりアイドル制御量を学習することが考えられるが、駆動軸の回転速度が変化する減速時などには、こうした駆動軸の回転変化がエンジンの出力軸に影響し、アイドル制御量を誤って学習する場合が生じる。
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、内燃機関をアイドル運転する際の制御量をより適正に学習することを主目的とする。
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、少なくとも上述の主目的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する動力出力装置であって、
内燃機関と、
動力を入出力する発電機と、
前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に機械的に接続され、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、
前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、
前記発電機および前記電動機と電力のやり取りを行なう蓄電手段と、
前記駆動軸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、
前記駆動軸の回転変化量が値０を含む所定範囲内のときには前記内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量を所定の学習条件の成立に応じて学習するアイドル制御量学習の実行を伴っ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発電機と前記電動機とを制御し、前記駆動軸の回転変化量が前記所定範囲外のときには前記アイドル制御量学習の実行を伴わず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発電機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。
この本発明の動力出力装置では、駆動軸の回転変化量が値０を含む所定範囲内のときには内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量を所定の学習条件の成立に応じて学習するアイドル制御量学習の実行を伴って駆動軸に要求される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発電機と電動機とを制御する。これにより、駆動軸の回転変化量が比較的小さいときにアイドル制御量を学習することができる。また、駆動軸の回転変化量が所定範囲外のときにはアイドル制御量学習の実行を伴わず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発電機と電動機とを制御する。したがって、駆動軸の回転変化量が比較的大きいときには、駆動軸の回転変化量に応じて内燃機関の出力軸に出力される動力の大きさが大きくなるが、こうした動力が出力軸に出力されている状態でアイドル制御量を学習しないものとなるから、アイドル制御量を誤って学習するのを抑制することができる。この結果、アイドル制御量をより適正に学習することができる。
本発明の車両は、上述の態様の本発明の動力出力装置、即ち、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に機械的に接続され該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、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りを行なう蓄電手段と、前記駆動軸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、前記駆動軸の回転変化量が値０を含む所定範囲内のときには前記内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量を所定の学習条件の成立に応じて学習するアイドル制御量学習の実行を伴っ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発電機と前記電動機とを制御し、前記駆動軸の回転変化量が前記所定範囲外のときには前記アイドル制御量学習の実行を伴わず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発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。
この本発明の車両では、上述の態様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、例えば、駆動軸の変化量が比較的小さいときにアイドル制御量を学習することができると共に駆動軸の変化量が比較的大きいときにアイドル制御量を誤って学習するのを抑制することができ、アイドル制御量をより適正に学習することができる効果などと同様の効果を奏することができる。
こうした本発明の車両において、前記発電機と前記蓄電手段とに電気的に接続され前記発電機を駆動する発電機用インバータ回路と、前記電動機と前記蓄電手段とに電気的に接続され前記電動機を駆動する電動機用インバータ回路と、を備え、前記制御手段は、シフトポジションが中立ポジションのときには前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路のゲート遮断を伴って第１の範囲を前記所定範囲として制御し、シフトポジションが中立ポジションとは異なるポジションのときには前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路のゲート遮断を伴わずに前記記第１の範囲より大きい第２の範囲を前記所定範囲として制御する手段であるものとすることもできる。シフトポジションが中立ポジションのときには走行中のインバータ回路のゲート遮断に伴う発電機や電動機の逆起電力により内燃機関の出力軸に出力される動力の大きさが他のポジションのときより大きくなる。したがって、中立ポジションのときにはこれとは異なるポジションのときより狭い範囲内でアイドル制御量を学習することにより、アイドル制御量を更に適正に学習することができる。
また、本発明の車両において、前記制御手段は、車速の変化量を前記駆動軸の回転変化量として用いると共に値０を含む所定車速範囲を前記所定範囲として用いて制御する手段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、動力を入出力する発電機と、駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に機械的に接続され該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、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りを行なう蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記駆動軸の回転変化量が値０を含む所定範囲内のときには前記内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量を所定の学習条件の成立に応じて学習するアイドル制御量学習の実行を伴って前記駆動軸に要求される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発電機と前記電動機とを制御し、前記駆動軸の回転変化量が前記所定範囲外のときには前記アイドル制御量学習の実行を伴わず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発電機と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする。
この本発明の動力出力装置の制御方法では、駆動軸の回転変化量が値０を含む所定範囲内のときには内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量を所定の学習条件の成立に応じて学習するアイドル制御量学習の実行を伴って駆動軸に要求される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発電機と電動機とを制御する。これにより、駆動軸の回転変化量が比較的小さいときにアイドル制御量を学習することができる。また、駆動軸の回転変化量が所定範囲外のときにはアイドル制御量学習の実行を伴わず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発電機と電動機とを制御する。したがって、駆動軸の回転変化量が比較的大きいときには、駆動軸の回転変化量に応じて内燃機関の出力軸に出力される動力の大きさが大きくなるが、こうした動力が出力軸に出力されている状態でアイドル制御量を学習しないものとなるから、アイドル制御量を誤って学習するのを抑制することができる。この結果、アイドル制御量をより適正に学習することができる。
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、本発明の一実施例である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。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、例えばエンジン２２の冷却水の温度を検出する図示しない水温センサからの冷却水温Ｔｗやクランクシャフト２６に取り付けられた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、エンジン２２の冷却水温Ｔｗが暖機完了を示す所定温度（例えば、６５℃や７０℃など）以上となると共にエンジン２２がアイドル運転されている条件などの所定の学習条件が成立したときに、エンジン２２の回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｉｄｌ（例えば、９００ｒｐｍや１０００ｒｐｍなど）になるようスロットル開度などの制御量をフィードバック制御することにより、エンジン２２をアイドル回転数Ｎｉｄｌで運転するための制御量を学習し、その学習値を記憶して次回以降のエンジン２２のアイドル運転時の制御に用いている。エンジンＥＣＵ２４は、こうしたアイドル運転する際の制御量（以下、アイドル制御量という）の学習が完了しているか否かの情報も記憶している。また、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、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号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。
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、いずれも外表面に永久磁石が貼り付けられた回転子（ロータ）と三相コイルが巻回された固定子（ステータ）とを備え、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。
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。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。
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。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトポジションＳＰとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。
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の運転を停止またはエンジン２２をアイドル運転してモータ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。ここで、トルク変換運転モードは、充放電運転モードのうちバッテリ５０の充放電が行なわれない状態であるから、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。
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、特にエンジン運転モードからモータ運転モードに移行する際に所定の学習条件（エンジン２２の冷却水温Ｔｗが暖機完了を示す所定温度以上となると共にエンジン２２がアイドル運転されている条件など）の成立に応じたアイドル制御量の学習を伴って走行するとき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、エンジン運転モードからモータ運転モードに移行する条件が成立したときから所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。エンジン運転モードからモータ運転モードへの移行は、実施例では、運転者のアクセル操作に基づくエンジン２２から出力すべき動力が閾値未満となったときにバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値以上であるなどの条件が成立したときに行なわれる。
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の入出力制限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。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（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、エンジン２２が運転されているか否かを判定し（ステップＳ１１０）、エンジン２２が運転されているときには、入力した車速Ｖから前回このルーチンを実行したときに入力した車速（前回Ｖ）をこのルーチンの実行間隔Δｔで割ることにより車速変化量ΔＶを計算し（ステップＳ１２０）、入力したシフトポジションＳＰを調べる（ステップＳ１３０）。シフトポジションＳＰがＮポジションのときには計算した車速変化量ΔＶと比較するための閾値ΔＶｒｅｆに正の値ΔＶ１を設定し（ステップＳ１４０）、シフトポジションＳＰがＮポジションとは異なるポジション（例えばＤポジションなど）のときには閾値ΔＶｒｅｆに値ΔＶ１より大きい値ΔＶ２を設定する（ステップＳ１５０）。そして、車速変化量ΔＶの絶対値と設定した閾値ΔＶｒｅｆとを比較し（ステップＳ１６０）、車速変化量ΔＶの絶対値が閾値ΔＶｒｅｆより小さいときにはエンジン２２のアイドル運転を指示する信号とアイドル制御量の学習を許可する信号とをエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１７０，Ｓ１８０）、車速変化量ΔＶの絶対値が閾値ΔＶｒｅｆ以上のときにはエンジン２２の運転停止を指示する信号とアイドル制御量の学習を禁止する信号とをエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１９０，Ｓ２００）。エンジン２２のアイドル運転を指示する信号とアイドル制御量の学習を許可する信号とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２をアイドル運転すると共に更に所定の学習条件が成立しているときにはアイドル制御量の学習を実行し、エンジン２２の運転停止を指示する信号とアイドル制御量の学習を禁止する信号とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、アイドル制御量の学習を実行することなくエンジン２２の運転を停止する。ステップＳ１３０でシフトポジションＳＰがＮポジションか否かに応じて閾値ΔＶｒｅｆを異なる値に設定する理由と、ステップＳ１６０で車速変化量ΔＶの絶対値が閾値ΔＶｒｅｆ未満のときにだけアイドル制御量の学習を許可する理由とについては、後述する。
ステップＳ１１０でエンジン２２の運転が停止されていると判定されたときや、こうしてアイドル制御量の学習を許可または禁止する信号をエンジンＥＣＵ２４に送信したときには、シフトポジションＳＰを調べ（ステップＳ２１０）、シフトポジションＳＰがＮポジションのときにはモータＭＧ１，ＭＧ２のインバータ４１，４２のゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。インバータ４１，４２のゲート遮断指令を受信したモータＥＣＵ４０は、インバータ４１，４２がゲート遮断されていないときには、これらのゲート遮断を実行する。
シフトポジションＳＰがＮポジションとは異なるポジションのときには、入力したアクセル開度Ａｃｃ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Ｓ２３０）。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。
そして、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２４０）、要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したものをモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐとして設定し（ステップＳ２５０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを計算すると共に（ステップＳ２６０）、仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２７０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２８０）、本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。こうした制御により、エンジン２２の運転を停止した状態で、または、エンジン２２をアイドル運転してアイドル制御量の学習を実行を伴って、モータＭＧ２からバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で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。
ここで、ステップＳ１３０でシフトポジションＳＰがＮポジションか否かに応じて閾値ΔＶｒｅｆを異なる値に設定する理由と、ステップＳ１６０で車速変化量ΔＶの絶対値が閾値ΔＶｒｅｆ未満のときにだけアイドル制御量の学習を許可する理由とについて、説明する。図４に、モータ運転モードでエンジン２２におけるアイドル制御量の学習を伴ってアクセルオフされた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。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を示し、Ｒ軸上の太線矢印は、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に作用するトルクを示す。例えばアクセルオフによる減速時など、車両の加減速により車速Ｖが変化すると、Ｓ軸やＲ軸上に白抜矢印で示すように、動力分配統合機構３０のサンギヤ３１側の慣性モーメントとサンギヤ３１の回転変化量との積に対応するトルクや動力分配統合機構３０のリングギヤ３２側の慣性モーメントとリングギヤ３２の回転変化量との積に対応するトルクが、サンギヤ３１やリングギヤ３２の回転変化を妨げる方向に作用すると共に、キャリア３４にも作用する。車速変化量ΔＶの絶対値が大きくなると、こうしてキャリア３４を介してエンジン２２のクランクシャフト２６に作用するトルクが大きくなり、この状態でエンジンＥＣＵ２４によりアイドル制御量を学習すると、アイドル制御量を誤って学習する場合が生じる。このため、ステップＳ１６０の判定結果として、車速変化量ΔＶの絶対値が閾値ΔＶｒｅｆ未満のときにだけアイドル制御量の学習を許可するのである。また、シフトポジションＳＰがＮポジションのときには、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するインバータ４１，４２はゲート遮断されるため、車両の走行によりモータＭＧ１，ＭＧ２が連れ回されると、モータＭＧ１，ＭＧ２にはその回転子の回転を妨げる方向に電圧が生じ、サンギヤ３１，リングギヤ３２に作用するこの逆起電圧（逆起電力）に応じたトルクが、車速変化量ΔＶに応じたトルクと合わせて同方向にキャリア３４を介してエンジン２２のクランクシャフト２６に作用する。このため、ステップＳ１３０の判定結果として、インバータ４１，４２のゲート遮断を伴うＮポジションのときには他のポジションのときよりも閾値ΔＶｒｅｆを小さく設定するのである。したがって、閾値ΔＶｒｅｆに設定するＮポジション用の値ΔＶ１および他のポジション用の値ΔＶ２は、エンジン２２のアイドル制御量を誤って学習することのない範囲内の上限値であってシフトポジションＳＰに基づく値として実験などにより予め求めた値をそれぞれ用いることができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、車速変化量ΔＶの絶対値が閾値ΔＶｒｅｆ未満のときにはエンジン２２におけるアイドル制御量の学習を許可して所定の学習条件の成立に応じた学習を実行し、車速変化量ΔＶの絶対値が閾値ΔＶｒｅｆ以上のときにはこうした学習を禁止してアイドル制御量を誤って学習するのを抑制するから、アイドル制御量をより適正に学習することができる。また、シフトポジションＳＰがＮポジションのときには、他のポジションのときより車速変化量ΔＶの絶対値と比較する閾値ΔＶｒｅｆを小さく設定するから、アイドル制御量を更に適正に学習することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＮポジションか否かに応じて車速変化量ΔＶと比較する閾値ΔＶｒｅｆとして異なる値ΔＶ１または値ΔＶ２を設定するものとしたが、シフトポジションＳＰにかかわらずに車速変化量ΔＶと比較する閾値ΔＶｒｅｆとして所定値（例えば、値ΔＶ１など）を用い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、車速センサ８８からの車速Ｖに基づいて車速変化量ΔＶを計算して閾値ΔＶｒｅｆと比較するものとしたが、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の変化量を計算してこの変化量を閾値ΔＶｒｅｆに相当する閾値と比較してもよいし、車両の加速度を検出する加速度センサを備えるものにおいては、車速変化量ΔＶに代えて車両の加速度の検出値を閾値ΔＶｒｅｆと比較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、車速変化量ΔＶの絶対値が閾値ΔＶｒｅｆ未満であるか否かを判定する、即ち、車速変化量ΔＶが正側と負側とで同じ大きさの閾値を用いて判定するものとしたが、車速変化量ΔＶが値０を含む所定範囲内にあるか否かを判定すればよいから、車速変化量ΔＶが正側のときには正側の閾値未満であるか否かを判定すると共に車速変化量ΔＶが負側のときには正側の閾値とは大きさの異なる負側の閾値より大きいか否かを判定するものとしても構わない。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン運転モードからモータ運転モードに移行する際の制御として説明したが、エンジン２２をアイドル運転することができる状態での制御であれば如何なる状態での制御に適用するものとしても構わない。
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、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を直接取り付けるものとしてもよいし、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。
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５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５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。
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。
ここで、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、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップ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が「要求駆動力設定手段」に相当し、車速変化量ΔＶの絶対値がシフトポジションＳＰに基づく閾値ΔＶｒｅｆ未満のときにはエンジン２２をアイドル運転する指示信号とアイドル制御量の学習を許可する信号とをエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に車速変化量ΔＶの絶対値が閾値ΔＶｒｅｆ以上のときにはエンジン２２の運転停止を指示する信号とアイドル制御量の学習を禁止する信号とをエンジンＥＣＵ２４に送信しモータＭＧ１の値０のトルク指令Ｔｍ１＊とバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを設定してモータＥＣＵ４０に送信する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１６０〜Ｓ２００，Ｓ２４０〜Ｓ２８０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と受信した信号に基づいて許可された範囲内で所定の学習条件の成立に応じたアイドル制御量の学習が実行されるようエンジン２２を制御するエンジン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、インバータ４１が「発電機用インバータ回路」に相当し、インバータ４２が「電動機用インバータ回路」に相当する。
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。「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、動力を入出力する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差動作用を有するものなど、駆動軸と内燃機関の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。
「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、駆動軸に動力を入出力する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、発電機および電動機と電力のやりとりを行なう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、駆動軸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、車速変化量ΔＶの絶対値がシフトポジションＳＰに基づく閾値ΔＶｒｅｆ未満のときにはエンジン２２をアイドル運転する指示信号とアイドル制御量の学習を許可する信号とに基づいて所定の学習条件の成立に応じたアイドル制御量の学習が実行されるようエンジン２２を制御すると共に車速変化量ΔＶの絶対値が閾値ΔＶｒｅｆ以上のときにはエンジン２２の運転停止を指示する信号とアイドル制御量の学習を禁止する信号とに基づいてアイドル制御量の学習を実行せずにエンジン２２の運転が停止されるようエンジン２２を制御しモータＭＧ１の値０に設定したトルク指令Ｔｍ１＊とバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊が出力されるよう設定したモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とに基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、駆動軸の回転変化量が値０を含む所定範囲内のときには内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量を所定の学習条件の成立に応じて学習するアイドル制御量学習の実行を伴って設定された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発電機と電動機とを制御し、駆動軸の回転変化量が所定範囲外のときにはアイドル制御量学習の実行を伴わずに設定された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発電機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。また、「発電機用インバータ回路」としては、インバータ４１に限定されるものではなく、発電機と蓄電手段とに電気的に接続され発電機を駆動するものであれば如何なるタイプのものであっても構わない。「電動機用インバータ回路」としては、インバータ４２に限定されるものではなく、電動機と蓄電手段とに電気的に接続され電動機を駆動するものであれば如何なるタイプのものであっても構わない。
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。
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、動力出力装置や車両の製造産業などに利用可能である。
本発明の一実施例として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。 モータ運転モードでアイドル制御量の学習を伴ってアクセルオフされた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。 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。
符号の説明
２０，１２０ 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 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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (3)

  1. 車軸に連結された駆動軸に動力を出力して走行する車両であって、
    内燃機関と、
    動力を入出力する発電機と、
    前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に機械的に接続され、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、
    前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、
    前記発電機および前記電動機と電力のやり取りを行なう蓄電手段と、
    前記駆動軸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、
    前記駆動軸の回転変化量が値０を含む所定範囲内のときには前記内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量を所定の学習条件の成立に応じて学習するアイドル制御量学習の実行を伴っ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発電機と前記電動機とを制御し、前記駆動軸の回転変化量が前記所定範囲外のときには前記アイドル制御量学習の実行を伴わず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発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、
    を備え、更に、
    前記発電機と前記蓄電手段とに電気的に接続され、前記発電機を駆動する発電機用インバータ回路と、
    前記電動機と前記蓄電手段とに電気的に接続され、前記電動機を駆動する電動機用インバータ回路と、
    を備え、
    前記制御手段は、シフトポジションが中立ポジションのときには前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路のゲート遮断を伴って第１の範囲を前記所定範囲として制御し、シフトポジションが中立ポジションとは異なるポジションのときには前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路のゲート遮断を伴わずに前記記第１の範囲より大きい第２の範囲を前記所定範囲として制御する手段である、
    車両。
  2. 前記制御手段は、車速の変化量を前記駆動軸の回転変化量として用いると共に値０を含む所定車速範囲を前記所定範囲として用いて制御する手段である請求項１記載の車両。
  3. 内燃機関と、動力を入出力する発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に機械的に接続され該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、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやり取りを行なう蓄電手段とを備え、更に、前記発電機と前記蓄電手段とに電気的に接続され前記発電機を駆動する発電機用インバータ回路と、前記電動機と前記蓄電手段とに電気的に接続され前記電動機を駆動する電動機用インバータ回路とを備え、前記駆動軸に動力を出力して走行する車両の制御方法であって、
    前記駆動軸の回転変化量が値０を含む所定範囲内のときには前記内燃機関をアイドル運転する際の制御量であるアイドル制御量を所定の学習条件の成立に応じて学習するアイドル制御量学習の実行を伴って前記駆動軸に要求される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発電機と前記電動機とを制御し、前記駆動軸の回転変化量が前記所定範囲外のときには前記アイドル制御量学習の実行を伴わず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発電機と前記電動機とを制御し、
    シフトポジションが中立ポジションのときには前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路のゲート遮断を伴って第１の範囲を前記所定範囲として制御し、シフトポジションが中立ポジションとは異なるポジションのときには前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路のゲート遮断を伴わずに前記記第１の範囲より大きい第２の範囲を前記所定範囲として制御する
    ことを特徴とする車両の制御方法。
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