JP6791070B2 - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、第１および第２モータジェネレータと、動力分割機構と、蓄電装置と、を備え、暖機運転中はエンジン出力要求（エンジン要求パワー）を抑制すると共に抑制分のパワーを第２モータジェネレータの駆動力によって補い、エンジンのエミッションの改善に伴ってエンジン出力要求をユーザ要求出力に追従させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１３３０４０号公報

ところで、エンジンは、燃費を良好とするため、通常、効率が最も良い（燃費が最適な）運転ポイントでエンジン要求パワーが出力されるよう運転されるが、暖機運転に伴いエンジン要求パワーが抑制されると、アクセル操作に応じたエンジン回転数の上昇も抑制され、エンジン音によって加速感を感じる運転者に違和感を与えてしまう。これに対して、エンジン要求パワーが抑制されたときには、等パワーライン上で燃費が最適な運転ポイントよりも高回転側（高回転低トルク側）にシフトした運転ポイントでエンジンを運転することも考えられるが、燃費が最適な運転ポイントから外れるほど、燃費を大きく悪化させてしまう。

本発明のハイブリッド自動車は、エンジンのパワー制限時において、運転者がアクセル操作に対して違和感を感じるのを抑制すると共に燃費の悪化を抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、第１モータと、前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、運転者のアクセル操作量と車速とに基づいて前記駆動軸に出力すべき要求駆動力と車両に要求される車両要求パワーとを設定し前記車両要求パワーに基づいて前記エンジンから出力すべきエンジン要求パワーを設定し前記エンジン要求パワーに基づく運転ポイントで前記エンジンが運転されると共に前記要求駆動力を用いて走行するよう前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御する制御装置と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記エンジン要求パワーが前記車両要求パワーに対して抑制されたとき、抑制されたエンジン要求パワーが、燃費が最適となる運転ポイントに対して前記アクセル操作量が大きいほど大きなシフト量をもって高回転側にシフトした運転ポイントで出力されるように制御する、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、エンジン要求パワーが抑制されたときには、抑制されたエンジン要求パワーが、燃費が最適となる運転ポイントに対してアクセル操作量が大きいほど大きなシフト量をもって高回転側にシフトした運転ポイントで出力されるよう制御する。即ち、エンジン要求パワーが抑制されたとき、アクセル操作量が大きいときには、抑制されたエンジン要求パワーが、燃費が最適な運転ポイントよりも高回転側に大きくシフトした運転ポイントで出力されるようエンジンを制御する。このため、エンジン要求パワーが抑制されていても、アクセル操作量に応じた比較的高い回転数でエンジンを運転させることができ、運転者に違和感を与えないようにすることができる。一方、アクセル操作量が小さいときには、抑制されたエンジン要求パワーが、燃費が最適な運転ポイントまたはこれに近い運転ポイントで出力されるようエンジンを制御する。このため、エンジンの運転ポイントが燃費が最適な運転ポイントから大きく外れないようにして、燃費の悪化を抑制することができる。この結果、エンジンのパワー制限時において、運転者がアクセル操作に対して違和感を感じるのを抑制すると共に燃費の悪化を抑制することができる。もとより、抑制されたエンジン要求パワーでは不足する出力を蓄電装置の放電を伴う第２モータからの出力で補うことで、要求駆動力により走行することができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記エンジン要求パワーが前記車両要求パワーに対して抑制されたとき、前記車両要求パワーが最適な燃費で出力される運転ポイントにおける回転数を上限として、抑制されたエンジン要求パワーを出力するための運転ポイントを、前記アクセル操作量が大きいほど大きなシフト量をもって高回転側にシフトするものとしてもよい。こうすれば、運転ポイントの過剰な高回転側のシフトを抑制することができる。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記エンジン要求パワーの抑制を解除する際には、時間の経過と共に徐々に前記車両要求パワーに近づくように前記エンジン要求パワーを設定するものとしてもよい。エンジン要求パワーの抑制を解除する際は、エンジンの出力を大きくすると共に第２モータの出力を小さくするが、パワー抑制の解除を一度に行なうと、エンジンの出力応答性とモータの出力応答性との違いに起因してトルクショックが発生する虞がある。本発明では、エンジン要求パワーを、時間の経過と共に車両要求パワーに徐々に近づけるため、エンジン要求パワーの抑制を解除する際にトルクショックが発生するの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の構成の概略を示す構成図である。 ＨＶＥＣＵ７０により実行される低水温時エンジン制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 燃費最適動作ラインおよびエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊の設定の様子を示す説明図である。 アクセル開度Ａｃｃとシフト量調整値ｋとの関係の一例を示す説明図である。 エンジン要求パワーＰｅ＊が抑制パワーＰｅｌｉｍに制限されたときの比較例のエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅの時間変化の様子を示す説明図である。 エンジン要求パワーＰｅ＊が抑制パワーＰｅｌｉｍに制限されたときの比較例のエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅの時間変化の様子を示す説明図である。 エンジン要求パワーＰｅ＊が抑制パワーＰｅｌｉｍに制限されたときの実施例のエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅの時間変化の様子を示す説明図である。 エンジン要求パワーＰｅ＊の抑制を解除するときの運転ポイントの変化の様子を示す説明図である。 エンジン要求パワーＰｅ＊の抑制を解除するときのエンジントルクＴｅとモータトルクＴｍ２の変化の様子を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の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１に示すように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、ＨＶＥＣＵ７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジンＥＣＵ２４によって運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ２３からのエンジン冷却水温Ｔｗやエンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置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角θｃｒなどが入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサからのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３８ａ，３８ｂの回転軸にデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータＥＣＵ４０によってインバータ４１，４２を制御することにより駆動する。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。図１に示すように、モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサ（例えばレゾルバ）からの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する図示しない電流センサからの相電流を挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタへのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサからのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池などとして構成されており、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２に接続されている。このバッテリ５０は、バッテリＥＣＵ５２によって管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、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電圧（バッテリ電圧）ＶＢやバッテリ５０の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからの電流（バッテリ電流）ＩＢ，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温度（バッテリ温度）Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために蓄電割合ＳＯＣや入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合であり、電流センサ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る。入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力であり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて設定される。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、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を挙げることができる。また、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や、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も挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行（ＨＶ走行）モードや、エンジン２２の運転を伴わずに走行する電動走行（ＥＶ走行）モードで走行する。

ＨＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸３６に要求される）要求トルクＴｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｄ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）を乗じて走行に要求される（駆動軸３６に要求される）走行要求パワーＰｄ＊を計算する。続いて、走行要求パワーＰｄ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づく充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じて車両に要求される車両要求パワーＰ＊を設定し、車両要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２に要求されるエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する。次に、要求パワーＰｅ＊をエンジン２２から出力するようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊（運転ポイント）を設定する。続いて、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようにモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する。続いて、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２が運転されるように、エンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のトランジスタのスイッチング制御を行なう。

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｄ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０によるインバータ４１，４２の制御については上述した。

次に、低水温時のエンジン２２の動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される低水温時エンジン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、水温センサ２３により検出されるエンジン冷却水温Ｔｗがエンジン２２の暖機が必要な温度範囲内で予め定められた閾値Ｔｒｅｆ１（例えば、４０℃）未満でエンジン２２が始動されたときに実行される。

低水温時エンジン制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、まず、アクセル開度Ａｃｃの入力と車両要求パワーＰ＊の設定とを行なう（Ｓ１００）。なお、これらの処理については上述した。続いて、エンジンパワー抑制状態の判定、即ちエンジンパワー抑制中であるか否か（Ｓ１１０）、エンジンパワー復帰中であるか否か（Ｓ２１０）、をそれぞれ判定する。実施例では、エンジン冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｒｅｆ未満のとき（エンジン２２の暖機が完了していないとき）には、エンジンパワー抑制中であると判定する。また、エンジン冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｒｅｆよりも大きい第２閾値Ｔｒｅｆ２以上のとき（エンジン２２の暖機が完了したとき）であってエンジンパワー復帰処理が完了していないときには、エンジンパワー復帰中であると判定する。エンジンパワー抑制中であると判定すると、車両要求パワーＰ＊が抑制パワーＰｅｌｉｍよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１２０）。ここで、抑制パワーＰｅｌｉｍは、冷間時のエンジン２２から排出される粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）が増加しないようするためにエンジン２２から出力してもよいパワーの上限値として予め定められている。車両要求パワーＰ＊が抑制パワーＰｅｌｉｍよりも大きくないと判定すると、エンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊に車両要求パワーＰ＊を設定する（Ｓ１３０）。そして、エンジン要求パワーＰｅ＊を最適な燃費で出力するエンジン２２の運転ポイントを目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊として設定し（Ｓ１４０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊でエンジン２２が運転されるよう目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信して（Ｓ２００）、Ｓ１００に戻る。

一方、Ｓ１２０で車両要求パワーＰ＊が抑制パワーＰｅｌｉｍよりも大きいと判定すると、エンジン要求パワーＰｅ＊に抑制パワーＰｅｌｉｍを設定する（Ｓ１５０）。続いて、車両要求パワーＰ＊を最適な燃費で出力するエンジン２２の運転ポイントにおける回転数を上限回転数Ｎｅｍａｘとして設定すると共に（Ｓ１６０）、エンジン要求パワーＰｅ＊（抑制パワーＰｅｌｉｍ）を最適な燃費で出力するエンジン２２の運転ポイントにおける回転数を基本回転数Ｎｅｂとして設定する（Ｓ１７０）。そして、上限回転数Ｎｅｍａｘを上限として、基本回転数Ｎｅｂに対してアクセル開度Ａｃｃに応じたシフト量をもって高回転側にシフトした回転数をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定する（Ｓ１８０）。図３に、燃費最適動作ラインおよびエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊の設定の様子を示す。上限回転数Ｎｅｍａｘは、車両要求パワーＰ＊が一定の等パワーラインと燃費最適動作ラインとの交点における回転数であり、基本回転数Ｎｅｂは、抑制パワーＰｅｌｉｍが一定の等パワーラインと燃費最適動作ラインとの交点における回転数である。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊には、図示するように、アクセル開度Ａｃｃが小さいときには、基本回転数Ｎｅｂに対して小さなシフト量で高回転側にシフトした回転数が設定され、アクセル開度Ａｃｃが大きいときには、基本回転数Ｎｅｂに対して大きなシフト量で高回転側にシフトした回転数が設定される。実施例では、目標回転数Ｎｅ＊は、上限回転数Ｎｅｍａｘと基本回転数Ｎｅｂとアクセル開度Ａｃｃとに基づいて次式（１）を用いて導出された回転数を設定するものとした。式（１）中、「ｋ」は、回転数のシフト量を調整するシフト量調整値であり、値０から値１までの範囲内でアクセル開度Ａｃｃに基づいて設定される。実施例では、アクセル開度Ａｃｃとシフト量調整値ｋとの関係を予め求めてマップとしてＲＯＭに記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃが与えられると、マップから対応するシフト量調整値ｋを導出するものとした。図４に、アクセル開度Ａｃｃとシフト量調整値ｋとの関係の一例を示す。図示するように、シフト量調整値ｋは、アクセル開度Ａｃｃが第１開度Ａ１（例えば、１０％）未満のときには値０が設定され、アクセル開度Ａｃｃが第２閾値Ａ２（例えば、８０％）以上のときには値１が設定され、アクセル開度Ａｃｃが第１閾値Ａ１以上第２閾値Ａ２未満のときにはアクセル開度Ａｃｃの変化に対して値０と値１との間でリニアに変化するように定められる。式（１）からわかるように、目標回転数Ｎｅ＊は、シフト量調整値ｋが値０のとき（アクセル開度Ａｃｃが第１開度Ａ１未満のとき）には基本回転数Ｎｅｂが設定され、シフト量調整値ｋが値０よりも大きいときには大きいほど上限回転数Ｎｅｍａｘに近づくように設定され、シフト量調整値ｋが値１のとき（アクセル開度Ａｃｃが第２開度Ａ２以上のとき）には上限回転数Ｎｅｍａｘが設定される。なお、アクセル開度Ａｃｃに基づくシフト量の設定は、これに限定されるものではない。例えば、アクセル開度Ａｃｃの変化に対して曲線的に変化するようにシフト量を設定してもよいし、アクセル開度Ａｃｃが所定開度以上のときには第１のシフト量としアクセル開度Ａｃｃが所定開度未満のときには第１のシフト量よりも小さい第２のシフト量とするなどアクセル開度Ａｃｃの変化に対してシフト量を段階的に変化させてもよい。

Ne*=Nemin(1-k)+Nemax・ｋ …（１）

目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、エンジン要求パワーＰｅ＊を、設定した目標回転数Ｎｅ＊で除して目標トルクＴｅ＊を設定し（Ｓ１９０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信して（Ｓ２００）、Ｓ１００に戻る。上述したように、ＨＶ走行モードでは、エンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊およびモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定した後、要求トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が設定される。このため、エンジン要求パワーＰｅ＊が抑制パワーＰｅｌｉｍによって抑制されてエンジン２２から駆動軸３６に伝達されるトルクが抑制されると、抑制によって駆動軸３６に対して不足するトルクは、バッテリ５０の放電を伴うモータＭＧ２から出力されるトルクによって補われる。

図５〜図７は、エンジン要求パワーＰｅ＊が抑制パワーＰｅｌｉｍに制限されたときのエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅの時間変化の様子を示す説明図である。図５および図６は比較例を示し、図７は実施例を示す。図５は、抑制パワーＰｅｌｉｍが燃費が最適な運転ポイントで出力されるようエンジン２２を制御した場合のエンジンパワーＰｅとエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅの変化の様子を示したものである。この比較例では、最適な燃費でエンジン２２から抑制パワーＰｅｌｉｍを出力することができるものの、アクセルペダル８３の踏み込みに対してエンジン回転数Ｎｅの上昇がほとんどないため、運転者はエンジン音によって加速感を感じることができない。図６は、抑制パワーＰｅｌｉｍが燃費が最適な運転ポイントよりも高回転低トルク側にシフトした運転ポイントで出力されるようエンジン２２を制御した場合のエンジンパワーＰｅとエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅの変化の様子を示したものである。この比較例では、アクセルペダル８３の踏み込みに対してエンジン回転数Ｎｅが大きく上昇し、運転者はエンジン音によって十分な加速感を感じることができるものの、エンジン２２の運転ポイントが燃費が最適な運転ポイントから大きく外れるため、燃費が大きく悪化してしまう。これに対して、実施例では、図７に示すように、アクセル開度Ａｃｃが大きいときには、燃費よりもエンジン音による加速感の付与を優先し、抑制パワーＰｅｌｉｍが燃費が最適な運転ポイントよりも高回転低トルク側に大きくシフトした運転ポイントで出力されるようエンジン２２を制御する。一方、アクセル開度Ａｃｃが小さいときには、エンジン音による加速感の付与よりも燃費を優先し、抑制パワーＰｅｌｉｍが燃費が最適な運転ポイントまたは燃費が最適な運転ポイントよりも高回転低トルク側に小さくシフトした運転ポイントで出力されるようエンジン２２を制御する。

こうして抑制パワーＰｅｌｉｍによってエンジン２２から出力されるパワーを抑制しながらエンジン２２の暖機が完了すると、Ｓ１１０でエンジンパワー抑制中でないと判定されると共にＳ２１０でエンジンパワー復帰中であると判定される。この場合、抑制パワーＰｅｌｉｍを緩和するように、前回の抑制パワーＰｅｌｉｍに所定パワーαを加えたパワーを新たな抑制パワーＰｅｌｉｍに設定する（Ｓ２２０）。次に、緩和した抑制パワーＰｅｌｉｍが車両要求パワーＰ＊以上であるか否かを判定する（Ｓ２３０）。緩和した抑制パワーＰｅｌｉｍが車両要求パワーＰ＊以上でない（車両要求パワーＰ＊未満）と判定すると、エンジン要求パワーＰｅ＊に緩和した抑制パワーＰｅｌｉｍを設定する（Ｓ１５０）。続いて、エンジン要求パワーＰｅ＊（緩和した抑制パワーＰｅｌｉｍ）が、燃費が最適な運転ポイントに対してアクセル開度Ａｃｃが高いほど大きなシフト量で高回転低トルク側にシフトした運転ポイントで出力されるようエンジン２２を制御し（Ｓ１６０〜Ｓ２００）、Ｓ１００に戻る。そして、Ｓ１００でデータを入力した後、Ｓ１１０，Ｓ２１０でエンジンパワー抑制中でなくエンジンパワー復帰中と判定され、Ｓ２２０に進んで抑制パワーＰｅｌｉｍを更に緩和する。このように、エンジンパワー復帰中では、車両要求パワーＰ＊以上となるまで所定パワーαずつ大きくなるように抑制パワーＰｅｌｉｍをレート処理により徐々に緩和していくのである。抑制パワーＰｅｌｉｍの緩和により、エンジン２２の運転ポイントは、図８に示すように、抑制パワーＰｅｌｉｍが車両要求パワーＰ＊に達するまで、回転数Ｎｅが保持された状態で、トルクＴｅが大きくなるように変化する。なお、実施例では、抑制パワーＰｅｌｉｍの緩和を、レート処理を用いて行なうものとしたが、これに限定されるものではなく、なまし処理などの他の緩変化処理を用いるものとしてもよい。

ここで、上述したように、エンジン要求パワーＰｅ＊が抑制されてエンジン２２から駆動軸３６に伝達されるトルクが抑制されると、抑制によって駆動軸３６に対して不足するトルクは、モータＭＧ２から出力されるトルクによって補われる。このため、エンジン要求パワーＰｅ＊の抑制を解除すると、エンジン２２から出力されるトルクＴｅは復帰し、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２は抑制される。図９は、エンジン要求パワーＰｅ＊の抑制を解除するときのエンジントルクＴｅとモータトルクＴｍ２の変化の様子を示す説明図である。図９（ａ）はエンジン要求パワーＰｅ＊の抑制を一度に解除した場合（比較例）を示し、図９（ｂ）はエンジン要求パワーＰｅ＊の抑制を徐々に解除した場合（実施例）を示す。比較例のように、エンジン要求パワーＰｅ＊の抑制を一度に解除すると、エンジン２２の出力応答性はモータＭＧ２の出力応答性よりも大きく劣るため、図９（ａ）に示すように、エンジントルクＴｅは緩やかに上昇する一方、モータトルクＴｍ２は急激に低下する。このため、駆動軸３６には大きなトルク変動が生じ、トルクショックが発生する。一方、実施例のように、エンジン要求パワーＰｅ＊の抑制をエンジン２２の出力応答性に合わせて徐々に解除すると、モータトルクＴｍ２を緩やかに低下させることができ、駆動軸３６に大きなトルク変動は生じない。

Ｓ２３０において、抑制パワーＰｅｌｉｍが車両要求パワーＰ＊以上と判定すると、エンジンパワーの復帰が完了したと判定し（Ｓ２４０）、エンジン要求パワーＰｅ＊に車両要求パワーＰ＊を設定し（Ｓ１３０）、エンジン要求パワーＰｅ＊（車両要求パワーＰ＊）が燃費が最適な運転ポイントで出力されるようエンジン２２を制御し（Ｓ１４０，Ｓ２００）、Ｓ１００に戻る。そして、Ｓ１１０，Ｓ２１０でエンジンパワー抑制中でなくエンジンパワー復帰中でもないと判定され、これで低水温時エンジン制御ルーチンを終了する。

以上説明した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＊が抑制されたときには、抑制されたエンジン要求パワーＰｅが燃費が最適な運転ポイントに対してアクセル開度Ａｃｃが高いほど大きなシフト量をもって高回転低トルク側にシフトした運転ポイントで出力されるようエンジン２２を制御する。即ち、エンジン要求パワーＰｅ＊が抑制されたとき、アクセル開度Ａｃｃが高いときには、抑制されたエンジン要求パワーＰｅ＊（抑制パワーＰｅｌｉｍ）が、燃費が最適な運転ポイントよりも高回転側（高回転低トルク側）に大きくシフトした運転ポイントで出力されるようエンジン２２を制御する。このため、エンジン要求パワーＰｅ＊が抑制されていても、アクセル開度Ａｃｃに応じた比較的高い回転数でエンジン２２を運転させることができ、運転者に違和感を与えないようにすることができる。一方、アクセル開度Ａｃｃが低いときには、抑制されたエンジン要求パワーＰｅ＊（抑制パワーＰｅｌｉｍ）が、燃費が最適な運転ポイントまたはこれに近い運転ポイントで出力されるようエンジン２２を制御する。このため、運転ポイントが燃費が最適な運転ポイントから大きく外れないようにして、燃費の悪化を抑制することができる。この結果、エンジン２２のパワー制限時において、運転者がアクセル操作に対して違和感を感じるのを抑制すると共に燃費の悪化を抑制することができる。また、抑制されたエンジン要求パワーＰｅ＊では不足する出力をバッテリ５０の放電を伴うモータＭＧ２からの出力で補うことで、要求トルクＴｄ＊を駆動軸３６に出力して走行することができる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、車両要求パワーＰ＊を最適な燃費で出力する運転ポイントにおける回転数を上限回転数Ｎｅｍａｘとして、上限回転数Ｎｅｍａｘの範囲内でエンジン要求パワーＰｅ＊（抑制パワーＰｅｌｉｍ）を出力するための運転ポイントをアクセル開度Ａｃｃに応じて高回転側にシフトする。これにより、運転ポイントが過剰に高回転側にシフトされるのを抑制することができる。

さらに、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＊の抑制を解除する際には、レート処理により徐々に車両要求パワーＰ＊に近づくように抑制パワーＰｅｌｉｍを緩和してエンジン要求パワーＰｅ＊を設定する。これにより、エンジン要求パワーＰｅ＊の抑制を解除する際のトルクショックの発生を抑制することができる。

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「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とが「制御装置」に相当する。

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、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ 水温センサ、２４ エンジンＥＣＵ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、４０ モータＥＣＵ、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５２ バッテリＥＣＵ、５４ 電力ライン、７０ ＨＶＥＣＵ、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 (1)

1. エンジンと、第１モータと、前記エンジンの出力軸と前記第１モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、前記第１モータおよび前記第２モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、運転者のアクセル操作量と車速とに基づいて前記駆動軸に出力すべき要求駆動力と車両に要求される車両要求パワーとを設定し前記車両要求パワーに基づいて前記エンジンから出力すべきエンジン要求パワーを設定し前記エンジン要求パワーに基づく運転ポイントで前記エンジンが運転されると共に前記要求駆動力を用いて走行するよう前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御する制御装置と、を備えるハイブリッド自動車であって、
   前記制御装置は、前記エンジン要求パワーが前記車両要求パワーに対して抑制されたときには、抑制されたエンジン要求パワーが、燃費が最適となる運転ポイントに対して前記アクセル操作量が大きいほど大きなシフト量をもって高回転側にシフトした運転ポイントで出力されるように制御するものであり、
   前記エンジンのパワーを抑制させるエンジンパワー抑制中は、前記車両要求パワーに対して抑制したエンジン要求パワーを設定し、前記エンジンのパワーを復帰させるエンジンパワー復帰中は、緩変化処理により時間の経過と共に徐々に前記車両要求パワーに近づくように前記エンジン要求パワーを設定する、
   ハイブリッド自動車。

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