ハイブリッド自動車
【課題】電動機に接続されたギヤ機構での異音の発生の抑制と車室内の騒音や振動の抑制との両立を図る。
【解決手段】騒音振動抑制制約運転ポイントでエンジンが運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸に出力されるようエンジンと二つのモータとを制御する通常制御を実行するとギヤ機構を介して駆動軸に接続されたモータから出力されるトルクの絶対値が閾値Ｔｒｅｆ以下となるときには（Ｓ１７０）、そのモータから出力されるトルクが閾値Ｔｒｅｆより大きなトルクＴｓｅｔとなり、エンジンが騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する運転ポイントで運転され、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸に出力されるようエンジンと二つのモータとを制御する（Ｓ１８０〜Ｓ２３０）。
【解決手段】騒音振動抑制制約運転ポイントでエンジンが運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸に出力されるようエンジンと二つのモータとを制御する通常制御を実行するとギヤ機構を介して駆動軸に接続されたモータから出力されるトルクの絶対値が閾値Ｔｒｅｆ以下となるときには（Ｓ１７０）、そのモータから出力されるトルクが閾値Ｔｒｅｆより大きなトルクＴｓｅｔとなり、エンジンが騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する運転ポイントで運転され、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸に出力されるようエンジンと二つのモータとを制御する（Ｓ１８０〜Ｓ２３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、ギヤ機構を介して駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、発電機および電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備えるハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
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のモータ（ＭＧ１）と、車軸に連結された駆動軸とエンジンのクランクシャフトとモータＭＧ１の回転軸とにリングギヤとキャリアとサンギヤとが接続された動力分配統合機構と、減速ギヤを介して駆動軸に回転軸が接続された第２のモータ（ＭＧ２）と、を備えるハイブリッド自動車において、エンジンを効率よく運転する制約とエンジンに要求される要求パワーとを用いて得られる回転数およびトルクからなる運転ポイントでエンジンが運転されると共に要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンの目標回転数や目標トルク，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令を設定するとモータＭＧ２のトルク指令が値０近傍となるときには、値０近傍から若干離れたトルクをモータＭＧ２のトルク指令に再設定し、エンジンから要求パワーが出力されると共に要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンの目標回転数や目標トルク，モータＭＧ１のトルク指令を再設定し、これらを用いてエンジンとモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、上述の制御により、減速ギヤを介して接続された第２モータから出力されるトルクが値０近傍となることに起因する減速ギヤでの異音の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６２５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のハイブリッド自動車では、減速ギヤでの異音の発生を抑制することができるものの、再設定したエンジンの運転ポイント（目標回転数および目標トルク）によっては、車室内の騒音や振動が悪化してしまう場合がある。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、電動機に接続されたギヤ機構での異音の発生の抑制と車室内の騒音や振動の抑制との両立を図ることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、ギヤ機構を介して前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクに基づいて前記内燃機関から出力すべき要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
前記内燃機関を効率よく運転する制約である効率運転制約のうち前記内燃機関の運転によって生じる車室内の騒音または振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域内の部分を該騒音振動領域より高回転低トルク側に変更した騒音振動抑制制約と前記設定された要求パワーとに基づく運転ポイントである騒音振動抑制制約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トルクに基づくトルク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通常制御を実行すると前記電動機から出力されるトルクが前記ギヤ機構で異音を生じ得る範囲として定められた異音トルク範囲外となるときには前記通常制御を実行し、前記通常制御を実行すると前記電動機から出力されるトルクが前記異音トルク範囲内となるときには前記電動機から出力されるトルクが前記異音トルク範囲の上限より大きくなると共に前記騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で前記設定された要求パワーを出力する運転ポイントで前記内燃機関が運転されて前記設定された要求トルクに基づくトルク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。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、内燃機関を効率よく運転する制約である効率運転制約のうち内燃機関の運転によって生じる車室内の騒音または振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域内の部分をその騒音振動領域より高回転低トルク側に変更した騒音振動抑制制約と要求パワーとに基づく運転ポイントである騒音振動抑制制約運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求トルクに基づくトルク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通常制御を実行すると電動機から出力されるトルクがギヤ機構で異音を生じ得る範囲として定められた異音トルク範囲外となるときには通常制御を実行する。一方、通常制御を実行すると電動機から出力されるトルクが異音トルク範囲内となるときには、電動機から出力されるトルクが異音トルク範囲の上限より大きくなると共に騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーを出力する運転ポイントで内燃機関が運転されて要求トルクに基づくトルク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。即ち、通常制御を実行すると電動機から出力されるトルクが異音トルク範囲内となるときには、電動機から異音トルク範囲の上限より大きなトルクが出力され、内燃機関が騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーを出力する運転ポイント（騒音振動領域外の運転ポイント）で運転されるよう制御するのである。これにより、ギヤ機構での異音の発生を抑制することができると共に車室内の騒音や振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】エンジン２２の騒音振動抑制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示す説明図である。
【図５】エンジン２２からパワーを出力している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。
【図６】騒音振動抑制制約運転ポイントと騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する高回転低トルク側運転ポイントと、の関係の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【実施例】
【００１１】
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、例えば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として構成されたエンジン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を介して複数のピニオンギヤ３３を連結したキャリア３４が接続されると共に駆動輪６３ａ，６３ｂにギヤ機構６０とデファレンシャルギヤ６２とを介して連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリングギヤ３２が接続されて遊星歯車機構として構成された３軸式の動力分配統合機構３０と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて動力分配統合機構３０のサンギヤ３１にロータが接続されたモータＭＧ１と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介してロータが接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行なうバッテリ５０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。
【００１２】
エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により吸入空気量調節制御や燃料噴射制御，点火制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角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ポジションなどが入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号、例えば、スロットルバルブや燃料噴射弁，点火プラグ，可変バルブタイミング機構への駆動制御信号などが出力されている。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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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やバッテリ５０の正極側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バッテリ５０に蓄えられている蓄電量の全容量（蓄電容量）に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合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を演算したりしている。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の蓄電割合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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。なお、トルク変換運転モードおよび充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであるから、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。
【００１７】
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の動作について説明する。図２は、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。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。
【００１８】
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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，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の蓄電割合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。
【００１９】
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＊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、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。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（Ｎｒ＝ｋ・Ｖ）によって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除すること（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）によって求めたりすることができる。
【００２０】
続いて、設定した要求パワーＰｅ＊と、エンジン２２の運転可能な領域からエンジン２２の運転によって生じる車室内の騒音や振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域を除いた残余の領域内でエンジン２２を効率よく運転する動作ラインである騒音振動抑制動作ラインと、に基づいてエンジン２２を運転すべき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Ｓ１２０）。エンジン２２の騒音振動抑制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。騒音振動領域は、実施例では、図示するように、エンジン２２を運転可能な領域のうち低回転高トルクの領域として設定されている。また、騒音振動抑制動作ラインは、エンジン２２の運転可能な領域内でエンジン２２を効率よく運転する動作ラインである効率運転動作ライン（図４中の騒音振動抑制動作ラインのうち騒音振動領域の外縁に沿った部分を除いて騒音振動抑制動作ラインを円滑に結ぶ一点鎖線の部分を加えたもの）から騒音振動領域内の部分（一点鎖線の部分）を騒音振動領域より高回転低トルク側に変更したものとして設定されている。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、図示するように、騒音振動抑制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。以下、こうして設定した運転ポイントを騒音振動抑制制約運転ポイントという。
【００２１】
次に、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２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モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１３０）。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２２からパワーを出力している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を示す。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、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。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、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。
【００２２】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
【００２３】
そして、要求トルクＴｒ＊にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（３）により計算すると共に（ステップＳ１４０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令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）との差分をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除することによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（４）および式（５）により計算し（ステップＳ１５０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（６）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ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Ｓ１６０）。ここで、式（６）は、図５の共線図から容易に導くことができる。
【００２４】
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (6)
【００２５】
次に、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を閾値Ｔｒｅｆおよび閾値（−Ｔｒｅｆ）と比較する（ステップＳ１７０）。ここで、閾値Ｔｒｅｆおよび閾値（−Ｔｒｅｆ）は、減速ギヤ３５などで歯打ちによる異音が生じ得る範囲である異音トルク範囲の上限および下限として定められ、閾値Ｔｒｅｆは、例えば、２Ｎｍや３Ｎｍ，５Ｎｍなどの値を用いることができる。モータＭＧ２から出力されるトルクが値０近傍で推移すると、若干のアクセル開度Ａｃｃの変化などによってモータＭＧ２から出力されるトルクが値０を跨いで反転し、減速ギヤ３５などで歯打ちによる異音を生じることがある。ステップＳ１７０の処理は、騒音振動抑制制約運転ポイントでエンジン２２が運転されながら要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する通常制御を実行すると減速ギヤ３５などで歯打ちによる異音が生じ得るか否かを判定する処理である。
【００２６】
モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が閾値（−Ｔｒｅｆ）より小さいときや閾値Ｔｒｅｆより大きいときには、通常制御を実行しても減速ギヤ３５などで歯打ちによる異音は生じないと判断し、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Ｓ２３０）、本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における吸入空気量調節制御や燃料噴射制御，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。
【００２７】
一方、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が閾値（−Ｔｒｅｆ）以上で閾値Ｔｒｅｆ以下のときには、通常制御を実行すると減速ギヤ３５などで歯打ちによる異音を生じ得ると判断し、閾値Ｔｒｅｆより若干大きなトルクＴｓｅｔ（閾値Ｔｒｅｆにマージンを加えたトルク）をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に再設定し（ステップＳ１８０）、エンジン２２から出力されて動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する直達トルクＴｅｒが、再設定したトルク指令Ｔｍ２＊によって駆動されるモータＭＧ２から出力されてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じた値となるよう、次式（７）によりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を計算して再設定すると共に、計算した目標トルクＴｅ＊でエンジン要求パワーＰｅ＊を除した値をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に再設定し（ステップＳ１９０）、上述の式（３）の仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク指令Ｔｍ２＊に置き換えると共にトルク指令Ｔｍ１＊を仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐに置き換えたものを仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐについて解いた式（８）によりモータＭＧ１の仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算し（ステップＳ２００）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を乗じて得られるモータＭＧ２の消費電力（発電電力）との差分をモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１で割ることによりモータＭＧ１から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ１，Ｔｍａｘ１を次式（９）および式（１０）により計算し（ステップＳ２１０）、設定した仮トルクＴｍ１ｔｍｐを式（１１）によりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘで制限してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を再設定し（ステップＳ２２０）、再設定したエンジン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＊をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。この場合、モータＭＧ２からは閾値Ｔｒｅｆより大きなトルクＴｓｅｔが出力され、エンジン２２は騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側の運転ポイント（騒音振動領域外の運転ポイント）で運転されることになるから、減速ギヤ３５などでの異音の発生を抑制することができると共に車室内の騒音や振動を抑制することができる。
【００２８】
Te*=(1+ρ)・(Tr*-Tm2*・Gr) (7)
Tm1tmp=(Tm2*・Gr-Tr*)・ρ (8)
Tm1min=(Win-Tm2*・Nm2)/Nm1 (9)
Tm1max=(Wout-Tm2*・Nm2)/Nm1 (10)
Tm2*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (11)
【００２９】
図６は、騒音振動抑制制約運転ポイント（回転数Ｎｅ１，Ｔｅ１）と、騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する高回転低トルク側運転ポイント（回転数Ｎｅ２，トルクＴｅ２）と、の関係の一例を示す説明図である。図６では、騒音振動抑制制約運転ポイントと高回転低トルク側運転ポイントを黒丸印で図示した他、比較のために、騒音振動抑制制約運転ポイントより低回転高トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する低回転高トルク側運転ポイント（回転数Ｎｅ３，Ｔｅ３）についても白丸印で図示した。なお、高回転低トルク側運転ポイントはモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が閾値Ｔｒｅｆより大きなトルクＴｓｅｔとなる運転ポイントであり、低回転高トルク側運転ポイントはモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が閾値（−Ｔｒｅｆ）より小さなトルク（−Ｔｓｅｔ）となる運転ポイントである。通常制御を実行するとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が閾値（−Ｔｒｅｆ）以上で閾値Ｔｒｅｆ以下となるときに、減速ギヤ３５などでの異音の発生を抑制するために、エンジン２２の運転ポイントを騒音振動抑制制約運転ポイントから低回転高トルク側運転ポイントに変更すると、減速ギヤ３５などでの異音の発生を抑制することはできるものの車室内の騒音や振動を抑制することができない。一方、実施例では、このときにエンジン２２の運転ポイントを騒音振動抑制制約運転ポイントから高回転低トルク側運転ポイントに変更することにより、減速ギヤ３５などでの異音の発生を抑制することができると共に車室内の騒音や振動を抑制することができる。
【００３０】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、騒音振動抑制制約運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する通常制御を実行するとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が閾値（−Ｔｒｅｆ）以上で閾値Ｔｒｅｆ以下となるときには、モータＭＧ２から出力されるトルクが閾値Ｔｒｅｆより大きなトルクＴｓｅｔとなり、エンジン２２が騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する運転ポイント（騒音振動領域外の運転ポイント）で運転され、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を再設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、減速ギヤ３５などでの異音の発生を抑制することができると共に車室内の騒音や振動を抑制することができる。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、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に要求される要求トルクＴｒ＊を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０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「要求トルク設定手段」に相当し、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が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として要求パワーＰｅ＊を計算する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０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「要求パワー設定手段」に相当し、エンジン２２の運転可能な領域からエンジン２２の運転によって生じる車室内の騒音や振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域を除いた残余の領域内でエンジン２２を効率よく運転する動作ラインである騒音振動抑制動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づく運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する通常制御を実行するとモータＭＧ２から出力されるトルクが閾値（−Ｔｒｅｆ）より小さくなるか閾値Ｔｒｅｆより大きくなるときには、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＊をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信し、通常制御を実行するとモータＭＧ２から出力されるトルクが閾値（−Ｔｒｅｆ）以上で閾値Ｔｒｅｆ以下となるときには、モータＭＧ２から出力されるトルクが閾値Ｔｒｅｆより大きなトルクＴｓｅｔとなり、エンジン２２が騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する運転ポイントで運転され、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を再設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０以降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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン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。
【００３３】
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として構成されたエンジン２２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、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機であっても構わない。「遊星歯車機構」としては、遊星歯車機構として構成された３軸式の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、車軸に連結された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３つの回転要素が接続された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て駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介してロータが接続されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸にギヤ機構を介して接続された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。「二次電池」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など、発電機や電動機と電力のやりとりが可能なものであれば如何なるタイプの二次電池であっても構わない。「要求トルク設定手段」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など、走行に要求される要求トルク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。「要求パワー設定手段」としては、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が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として要求パワーＰｅ＊を計算するものに限定されるものではなく、要求トルクに基づいて内燃機関から出力すべき要求パワー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、エンジン２２の運転可能な領域からエンジン２２の運転によって生じる車室内の騒音や振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域を除いた残余の領域内でエンジン２２を効率よく運転する動作ラインである騒音振動抑制動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づく運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する通常制御を実行するとモータＭＧ２から出力されるトルクが閾値（−Ｔｒｅｆ）より小さくなるか閾値Ｔｒｅｆより大きくなるときには通常制御を実行し、通常制御を実行するとモータＭＧ２から出力されるトルクが閾値（−Ｔｒｅｆ）以上で閾値Ｔｒｅｆ以下となるときには、モータＭＧ２から出力されるトルクが閾値Ｔｒｅｆより大きなトルクＴｓｅｔとなり、エンジン２２が騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する運転ポイントで運転され、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を再設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものに限定されるものではなく、内燃機関を効率よく運転する制約である効率運転制約のうち内燃機関の運転によって生じる車室内の騒音または振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域内の部分を騒音振動領域より高回転低トルク側に変更した騒音振動抑制制約と要求パワーとに基づく運転ポイントである騒音振動抑制制約運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求トルクに基づくトルク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通常制御を実行すると電動機から出力されるトルクがギヤ機構で異音を生じ得る範囲として定められた異音トルク範囲外となるときには通常制御を実行し、通常制御を実行すると電動機から出力されるトルクが異音トルク範囲内となるときには電動機から出力されるトルクが異音トルク範囲の上限より大きくなると共に騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーを出力する運転ポイントで内燃機関が運転されて要求トルクに基づくトルク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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
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。
【符号の説明】
【００３７】
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、４８ 温度センサ、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、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、ギヤ機構を介して駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、発電機および電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備えるハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
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のモータ（ＭＧ１）と、車軸に連結された駆動軸とエンジンのクランクシャフトとモータＭＧ１の回転軸とにリングギヤとキャリアとサンギヤとが接続された動力分配統合機構と、減速ギヤを介して駆動軸に回転軸が接続された第２のモータ（ＭＧ２）と、を備えるハイブリッド自動車において、エンジンを効率よく運転する制約とエンジンに要求される要求パワーとを用いて得られる回転数およびトルクからなる運転ポイントでエンジンが運転されると共に要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンの目標回転数や目標トルク，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令を設定するとモータＭＧ２のトルク指令が値０近傍となるときには、値０近傍から若干離れたトルクをモータＭＧ２のトルク指令に再設定し、エンジンから要求パワーが出力されると共に要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンの目標回転数や目標トルク，モータＭＧ１のトルク指令を再設定し、これらを用いてエンジンとモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、上述の制御により、減速ギヤを介して接続された第２モータから出力されるトルクが値０近傍となることに起因する減速ギヤでの異音の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６２５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のハイブリッド自動車では、減速ギヤでの異音の発生を抑制することができるものの、再設定したエンジンの運転ポイント（目標回転数および目標トルク）によっては、車室内の騒音や振動が悪化してしまう場合がある。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、電動機に接続されたギヤ機構での異音の発生の抑制と車室内の騒音や振動の抑制との両立を図ることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、ギヤ機構を介して前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクに基づいて前記内燃機関から出力すべき要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
前記内燃機関を効率よく運転する制約である効率運転制約のうち前記内燃機関の運転によって生じる車室内の騒音または振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域内の部分を該騒音振動領域より高回転低トルク側に変更した騒音振動抑制制約と前記設定された要求パワーとに基づく運転ポイントである騒音振動抑制制約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トルクに基づくトルク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通常制御を実行すると前記電動機から出力されるトルクが前記ギヤ機構で異音を生じ得る範囲として定められた異音トルク範囲外となるときには前記通常制御を実行し、前記通常制御を実行すると前記電動機から出力されるトルクが前記異音トルク範囲内となるときには前記電動機から出力されるトルクが前記異音トルク範囲の上限より大きくなると共に前記騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で前記設定された要求パワーを出力する運転ポイントで前記内燃機関が運転されて前記設定された要求トルクに基づくトルク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。
【０００８】
この本発明のハイブリッド自動車では、内燃機関を効率よく運転する制約である効率運転制約のうち内燃機関の運転によって生じる車室内の騒音または振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域内の部分をその騒音振動領域より高回転低トルク側に変更した騒音振動抑制制約と要求パワーとに基づく運転ポイントである騒音振動抑制制約運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求トルクに基づくトルク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通常制御を実行すると電動機から出力されるトルクがギヤ機構で異音を生じ得る範囲として定められた異音トルク範囲外となるときには通常制御を実行する。一方、通常制御を実行すると電動機から出力されるトルクが異音トルク範囲内となるときには、電動機から出力されるトルクが異音トルク範囲の上限より大きくなると共に騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーを出力する運転ポイントで内燃機関が運転されて要求トルクに基づくトルク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。即ち、通常制御を実行すると電動機から出力されるトルクが異音トルク範囲内となるときには、電動機から異音トルク範囲の上限より大きなトルクが出力され、内燃機関が騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーを出力する運転ポイント（騒音振動領域外の運転ポイント）で運転されるよう制御するのである。これにより、ギヤ機構での異音の発生を抑制することができると共に車室内の騒音や振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】エンジン２２の騒音振動抑制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示す説明図である。
【図５】エンジン２２からパワーを出力している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。
【図６】騒音振動抑制制約運転ポイントと騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する高回転低トルク側運転ポイントと、の関係の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【実施例】
【００１１】
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、例えば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として構成されたエンジン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を介して複数のピニオンギヤ３３を連結したキャリア３４が接続されると共に駆動輪６３ａ，６３ｂにギヤ機構６０とデファレンシャルギヤ６２とを介して連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリングギヤ３２が接続されて遊星歯車機構として構成された３軸式の動力分配統合機構３０と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて動力分配統合機構３０のサンギヤ３１にロータが接続されたモータＭＧ１と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介してロータが接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行なうバッテリ５０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。
【００１２】
エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により吸入空気量調節制御や燃料噴射制御，点火制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角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ポジションなどが入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号、例えば、スロットルバルブや燃料噴射弁，点火プラグ，可変バルブタイミング機構への駆動制御信号などが出力されている。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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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やバッテリ５０の正極側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バッテリ５０に蓄えられている蓄電量の全容量（蓄電容量）に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合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を演算したりしている。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の蓄電割合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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。なお、トルク変換運転モードおよび充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであるから、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。
【００１７】
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の動作について説明する。図２は、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。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。
【００１８】
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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，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の蓄電割合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。
【００１９】
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＊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、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。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（Ｎｒ＝ｋ・Ｖ）によって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除すること（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）によって求めたりすることができる。
【００２０】
続いて、設定した要求パワーＰｅ＊と、エンジン２２の運転可能な領域からエンジン２２の運転によって生じる車室内の騒音や振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域を除いた残余の領域内でエンジン２２を効率よく運転する動作ラインである騒音振動抑制動作ラインと、に基づいてエンジン２２を運転すべき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Ｓ１２０）。エンジン２２の騒音振動抑制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。騒音振動領域は、実施例では、図示するように、エンジン２２を運転可能な領域のうち低回転高トルクの領域として設定されている。また、騒音振動抑制動作ラインは、エンジン２２の運転可能な領域内でエンジン２２を効率よく運転する動作ラインである効率運転動作ライン（図４中の騒音振動抑制動作ラインのうち騒音振動領域の外縁に沿った部分を除いて騒音振動抑制動作ラインを円滑に結ぶ一点鎖線の部分を加えたもの）から騒音振動領域内の部分（一点鎖線の部分）を騒音振動領域より高回転低トルク側に変更したものとして設定されている。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、図示するように、騒音振動抑制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。以下、こうして設定した運転ポイントを騒音振動抑制制約運転ポイントという。
【００２１】
次に、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２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モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１３０）。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２２からパワーを出力している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を示す。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクと、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。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、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。
【００２２】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
【００２３】
そして、要求トルクＴｒ＊にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（３）により計算すると共に（ステップＳ１４０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令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）との差分をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除することによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（４）および式（５）により計算し（ステップＳ１５０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（６）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘ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Ｓ１６０）。ここで、式（６）は、図５の共線図から容易に導くことができる。
【００２４】
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (6)
【００２５】
次に、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を閾値Ｔｒｅｆおよび閾値（−Ｔｒｅｆ）と比較する（ステップＳ１７０）。ここで、閾値Ｔｒｅｆおよび閾値（−Ｔｒｅｆ）は、減速ギヤ３５などで歯打ちによる異音が生じ得る範囲である異音トルク範囲の上限および下限として定められ、閾値Ｔｒｅｆは、例えば、２Ｎｍや３Ｎｍ，５Ｎｍなどの値を用いることができる。モータＭＧ２から出力されるトルクが値０近傍で推移すると、若干のアクセル開度Ａｃｃの変化などによってモータＭＧ２から出力されるトルクが値０を跨いで反転し、減速ギヤ３５などで歯打ちによる異音を生じることがある。ステップＳ１７０の処理は、騒音振動抑制制約運転ポイントでエンジン２２が運転されながら要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する通常制御を実行すると減速ギヤ３５などで歯打ちによる異音が生じ得るか否かを判定する処理である。
【００２６】
モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が閾値（−Ｔｒｅｆ）より小さいときや閾値Ｔｒｅｆより大きいときには、通常制御を実行しても減速ギヤ３５などで歯打ちによる異音は生じないと判断し、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Ｓ２３０）、本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における吸入空気量調節制御や燃料噴射制御，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。
【００２７】
一方、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が閾値（−Ｔｒｅｆ）以上で閾値Ｔｒｅｆ以下のときには、通常制御を実行すると減速ギヤ３５などで歯打ちによる異音を生じ得ると判断し、閾値Ｔｒｅｆより若干大きなトルクＴｓｅｔ（閾値Ｔｒｅｆにマージンを加えたトルク）をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に再設定し（ステップＳ１８０）、エンジン２２から出力されて動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用する直達トルクＴｅｒが、再設定したトルク指令Ｔｍ２＊によって駆動されるモータＭＧ２から出力されてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じた値となるよう、次式（７）によりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を計算して再設定すると共に、計算した目標トルクＴｅ＊でエンジン要求パワーＰｅ＊を除した値をエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に再設定し（ステップＳ１９０）、上述の式（３）の仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク指令Ｔｍ２＊に置き換えると共にトルク指令Ｔｍ１＊を仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐに置き換えたものを仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐについて解いた式（８）によりモータＭＧ１の仮モータトルクＴｍ１ｔｍｐを計算し（ステップＳ２００）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を乗じて得られるモータＭＧ２の消費電力（発電電力）との差分をモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１で割ることによりモータＭＧ１から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ１，Ｔｍａｘ１を次式（９）および式（１０）により計算し（ステップＳ２１０）、設定した仮トルクＴｍ１ｔｍｐを式（１１）によりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘで制限してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を再設定し（ステップＳ２２０）、再設定したエンジン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＊をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。この場合、モータＭＧ２からは閾値Ｔｒｅｆより大きなトルクＴｓｅｔが出力され、エンジン２２は騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側の運転ポイント（騒音振動領域外の運転ポイント）で運転されることになるから、減速ギヤ３５などでの異音の発生を抑制することができると共に車室内の騒音や振動を抑制することができる。
【００２８】
Te*=(1+ρ)・(Tr*-Tm2*・Gr) (7)
Tm1tmp=(Tm2*・Gr-Tr*)・ρ (8)
Tm1min=(Win-Tm2*・Nm2)/Nm1 (9)
Tm1max=(Wout-Tm2*・Nm2)/Nm1 (10)
Tm2*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (11)
【００２９】
図６は、騒音振動抑制制約運転ポイント（回転数Ｎｅ１，Ｔｅ１）と、騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する高回転低トルク側運転ポイント（回転数Ｎｅ２，トルクＴｅ２）と、の関係の一例を示す説明図である。図６では、騒音振動抑制制約運転ポイントと高回転低トルク側運転ポイントを黒丸印で図示した他、比較のために、騒音振動抑制制約運転ポイントより低回転高トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する低回転高トルク側運転ポイント（回転数Ｎｅ３，Ｔｅ３）についても白丸印で図示した。なお、高回転低トルク側運転ポイントはモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が閾値Ｔｒｅｆより大きなトルクＴｓｅｔとなる運転ポイントであり、低回転高トルク側運転ポイントはモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が閾値（−Ｔｒｅｆ）より小さなトルク（−Ｔｓｅｔ）となる運転ポイントである。通常制御を実行するとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が閾値（−Ｔｒｅｆ）以上で閾値Ｔｒｅｆ以下となるときに、減速ギヤ３５などでの異音の発生を抑制するために、エンジン２２の運転ポイントを騒音振動抑制制約運転ポイントから低回転高トルク側運転ポイントに変更すると、減速ギヤ３５などでの異音の発生を抑制することはできるものの車室内の騒音や振動を抑制することができない。一方、実施例では、このときにエンジン２２の運転ポイントを騒音振動抑制制約運転ポイントから高回転低トルク側運転ポイントに変更することにより、減速ギヤ３５などでの異音の発生を抑制することができると共に車室内の騒音や振動を抑制することができる。
【００３０】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、騒音振動抑制制約運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する通常制御を実行するとモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が閾値（−Ｔｒｅｆ）以上で閾値Ｔｒｅｆ以下となるときには、モータＭＧ２から出力されるトルクが閾値Ｔｒｅｆより大きなトルクＴｓｅｔとなり、エンジン２２が騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する運転ポイント（騒音振動領域外の運転ポイント）で運転され、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を再設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、減速ギヤ３５などでの異音の発生を抑制することができると共に車室内の騒音や振動を抑制することができる。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、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に要求される要求トルクＴｒ＊を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０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「要求トルク設定手段」に相当し、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が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として要求パワーＰｅ＊を計算する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０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「要求パワー設定手段」に相当し、エンジン２２の運転可能な領域からエンジン２２の運転によって生じる車室内の騒音や振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域を除いた残余の領域内でエンジン２２を効率よく運転する動作ラインである騒音振動抑制動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づく運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する通常制御を実行するとモータＭＧ２から出力されるトルクが閾値（−Ｔｒｅｆ）より小さくなるか閾値Ｔｒｅｆより大きくなるときには、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＊をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信し、通常制御を実行するとモータＭＧ２から出力されるトルクが閾値（−Ｔｒｅｆ）以上で閾値Ｔｒｅｆ以下となるときには、モータＭＧ２から出力されるトルクが閾値Ｔｒｅｆより大きなトルクＴｓｅｔとなり、エンジン２２が騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する運転ポイントで運転され、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を再設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０以降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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン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。
【００３３】
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として構成されたエンジン２２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、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機であっても構わない。「遊星歯車機構」としては、遊星歯車機構として構成された３軸式の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、車軸に連結された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３つの回転要素が接続された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て駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介してロータが接続されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸にギヤ機構を介して接続された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。「二次電池」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など、発電機や電動機と電力のやりとりが可能なものであれば如何なるタイプの二次電池であっても構わない。「要求トルク設定手段」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など、走行に要求される要求トルク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。「要求パワー設定手段」としては、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が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として要求パワーＰｅ＊を計算するものに限定されるものではなく、要求トルクに基づいて内燃機関から出力すべき要求パワー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、エンジン２２の運転可能な領域からエンジン２２の運転によって生じる車室内の騒音や振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域を除いた残余の領域内でエンジン２２を効率よく運転する動作ラインである騒音振動抑制動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づく運転ポイントでエンジン２２が運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクが駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する通常制御を実行するとモータＭＧ２から出力されるトルクが閾値（−Ｔｒｅｆ）より小さくなるか閾値Ｔｒｅｆより大きくなるときには通常制御を実行し、通常制御を実行するとモータＭＧ２から出力されるトルクが閾値（−Ｔｒｅｆ）以上で閾値Ｔｒｅｆ以下となるときには、モータＭＧ２から出力されるトルクが閾値Ｔｒｅｆより大きなトルクＴｓｅｔとなり、エンジン２２が騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーＰｅ＊を出力する運転ポイントで運転され、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン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＊を再設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものに限定されるものではなく、内燃機関を効率よく運転する制約である効率運転制約のうち内燃機関の運転によって生じる車室内の騒音または振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域内の部分を騒音振動領域より高回転低トルク側に変更した騒音振動抑制制約と要求パワーとに基づく運転ポイントである騒音振動抑制制約運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求トルクに基づくトルク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通常制御を実行すると電動機から出力されるトルクがギヤ機構で異音を生じ得る範囲として定められた異音トルク範囲外となるときには通常制御を実行し、通常制御を実行すると電動機から出力されるトルクが異音トルク範囲内となるときには電動機から出力されるトルクが異音トルク範囲の上限より大きくなると共に騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で要求パワーを出力する運転ポイントで内燃機関が運転されて要求トルクに基づくトルク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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
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。
【符号の説明】
【００３７】
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、４８ 温度センサ、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、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、ギヤ機構を介して前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクに基づいて前記内燃機関から出力すべき要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
前記内燃機関を効率よく運転する制約である効率運転制約のうち前記内燃機関の運転によって生じる車室内の騒音または振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域内の部分を該騒音振動領域より高回転低トルク側に変更した騒音振動抑制制約と前記設定された要求パワーとに基づく運転ポイントである騒音振動抑制制約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トルクに基づくトルク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通常制御を実行すると前記電動機から出力されるトルクが前記ギヤ機構で異音を生じ得る範囲として定められた異音トルク範囲外となるときには前記通常制御を実行し、前記通常制御を実行すると前記電動機から出力されるトルクが前記異音トルク範囲内となるときには前記電動機から出力されるトルクが前記異音トルク範囲の上限より大きくなると共に前記騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で前記設定された要求パワーを出力する運転ポイントで前記内燃機関が運転されて前記設定された要求トルクに基づくトルク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、
を備えるハイブリッド自動車。
【請求項１】
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、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３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、ギヤ機構を介して前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクに基づいて前記内燃機関から出力すべき要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
前記内燃機関を効率よく運転する制約である効率運転制約のうち前記内燃機関の運転によって生じる車室内の騒音または振動が乗員に違和感を与え得る領域である騒音振動領域内の部分を該騒音振動領域より高回転低トルク側に変更した騒音振動抑制制約と前記設定された要求パワーとに基づく運転ポイントである騒音振動抑制制約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トルクに基づくトルク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通常制御を実行すると前記電動機から出力されるトルクが前記ギヤ機構で異音を生じ得る範囲として定められた異音トルク範囲外となるときには前記通常制御を実行し、前記通常制御を実行すると前記電動機から出力されるトルクが前記異音トルク範囲内となるときには前記電動機から出力されるトルクが前記異音トルク範囲の上限より大きくなると共に前記騒音振動抑制制約運転ポイントより高回転低トルク側で前記設定された要求パワーを出力する運転ポイントで前記内燃機関が運転されて前記設定された要求トルクに基づくトルク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、
を備えるハイブリッド自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１４８６１７（Ｐ２０１２−１４８６１７Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７２７４（Ｐ２０１１−７２７４）
【出願日】平成２３年１月１７日（２０１１．１．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１７日（２０１１．１．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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