ハイブリッド車およびその制御方法
【課題】内燃機関の運転を維持したまま燃料カットした状態から燃料カットを中止して動力を出力する状態へ移行する際の応答性を向上させる。
【解決手段】要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上のときには要求パワーＰ＊に基づいてエンジンの目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共に吸気バルブの目標バルブタイミングＶＶＴをエンジンの運転状態に応じたタイミングとし（Ｓ１３０，Ｓ１４０）、要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満のとき、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満でエンジンの運転を停止するときには目標バルブタイミングＶＶＴに最遅角を設定し（Ｓ１８０）、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上でエンジンの運転を維持したまま燃料カットするときには目標バルブタイミングＶＶＴに最遅角とは異なる角度に設定する（Ｓ２１０）。
【解決手段】要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上のときには要求パワーＰ＊に基づいてエンジンの目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共に吸気バルブの目標バルブタイミングＶＶＴをエンジンの運転状態に応じたタイミングとし（Ｓ１３０，Ｓ１４０）、要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満のとき、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満でエンジンの運転を停止するときには目標バルブタイミングＶＶＴに最遅角を設定し（Ｓ１８０）、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上でエンジンの運転を維持したまま燃料カットするときには目標バルブタイミングＶＶＴに最遅角とは異なる角度に設定する（Ｓ２１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関からの動力と電動機からの動力とのうち少なくとも一方からの動力により走行可能なハイブリッド車およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド車としては、油圧式の可変バルブタイミング装置を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、エンジンを自動停止させる際にはカムシャフトの回転位相を最遅角へ変更し、最遅角への変更が完了したときにフューエルカットを行なうことにより振動の発生を抑制しながらエンジンの運転を停止させることができるとしている。
【特許文献１】特開２００１−２８９０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ハイブリッド車では、走行している最中でもエンジンの運転を停止してモータのみにより走行する他に、エンジンの運転（回転）は維持したままフューエルカットした状態で走行したりすることができるが、この場合もエンジンの運転を停止させる場合と同様にカムシャフトの回転位相を最遅角とすることを考えることができ、これによりフューエルカット時にショックが発生するのを抑制することもできる。しかしながら、フューエルカット時にカムシャフトの回転位相を最遅角とすると、その後に比較的大きな動力が要求されたときに要求動力に対応することができない場合が生じる。可変バルブタイミング装置を備えるタイプのハイブリッド車では、カムシャフトの回転位相の変更が機械的な動作を伴うから、フューエルカットの状態からアクセルペダルが踏み込まれたときにカムシャフトの回転位相を最遅角から動力の出力に適した回転位相まで進角させるのに時間を要し、要求動力に見合う動力を迅速にエンジンから出力できない。
【０００４】
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、内燃機関の運転の停止を適切に行なうと共に内燃機関における燃料噴射を停止した状態から内燃機関から動力を出力する状態に移行する際の出力応答性をより向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明のハイブリッド車は、
内燃機関からの動力と電動機からの動力とのうち少なくとも一方からの動力により走行可能なハイブリッド車であって、
運転者の操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関と前記電動機とが運転されるよう該内燃機関と該電動機とを制御する運転制御手段と、
走行しているとき、前記内燃機関の運転を停止する際には該内燃機関の運転状態に機械的な動作を伴う所定の変更がなされるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には該内燃機関の運転状態が少なくとも前記内燃機関の運転を停止する際よりも前記所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう該内燃機関を制御する停止時制御手段と
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明のハイブリッド車では、運転者の操作に基づいて要求動力を設定し、設定された要求動力に基づいて内燃機関と電動機とが運転されるよう内燃機関と電動機とを制御し、走行しているとき内燃機関の運転を停止する際には内燃機関の運転状態に機械的な動作を伴う所定の変更がなされるよう内燃機関を制御し内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には内燃機関の運転状態が少なくとも内燃機関の運転を停止する際よりも所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう内燃機関を制御する。したがって、内燃機関の運転の停止を適切に行なうと共に燃料噴射の停止を伴って内燃機関の運転を維持する状態から内燃機関から動力を出力する状態に移行する際の出力応答性をより向上させることができる。ここで、「少なくとも前記内燃機関の運転を停止する際よりも前記所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう該内燃機関を制御する」には、内燃機関の運転を停止する際よりも所定の変更における変更の程度が小さくなる範囲で内燃機関の運転状態を変更する場合が含まれる他、内燃機関の運転状態を変更しない場合が含まれる。
【０００８】
こうした本発明のハイブリッド車において、前記所定の変更は、前記内燃機関の運転状態の変更のうち変更に所定時間以上の時間を要する変更であるものとすることもできる。
【０００９】
また、本発明のハイブリッド車において、前記所定の変更は、吸気バルブの開閉タイミングの変更を伴う変更であるものとすることもできる。この場合、前記停止時制御手段は、前記内燃機関の運転を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが遅角側の所定タイミングに位置されるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが少なくとも前記所定タイミングよりも遅角の程度が小さいタイミングに位置されるよう該内燃機関を制御する手段であるものとすることもできる。これらの場合、吸気バルブの開閉タイミングが所定タイミングに位置したときに該開閉タイミングを機械的な動作を伴って固定する固定手段を備え、前記停止時制御手段は、前記内燃機関の運転を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが前記所定タイミングに位置されるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが前記所定のタイミングとは異なるタイミングに位置されるよう該内燃機関を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、燃料噴射の停止を伴って内燃機関の運転を維持する際に吸気バルブのタイミングを固定手段で固定されないようにすることができるから、その後に内燃機関からの動力の出力が要求されたときに固定手段による固定の解除に要する時間をなくすことができ、出力応答性をより向上させることができる。
【００１０】
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記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を備えるものとすることもできる。この場合、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の軸の３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段を備え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の回転子とを電磁的な作用により相対的に回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１１】
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関からの動力と電動機からの動力とのうち少なくとも一方からの動力により走行可能なハイブリッド車の制御方法であって、
（ａ）運転者の操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関と前記電動機とが運転されるよう該内燃機関と該電動機とを制御し、
（ｃ）走行しているとき、前記内燃機関の運転を停止する際には該内燃機関の運転状態に機械的な動作を伴う所定の変更がなされるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には前記内燃機関の運転状態が少なくとも該内燃機関の運転を停止する際よりも前記所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう該内燃機関を制御する
ことを要旨とする。
【００１２】
この本発明のハイブリッド車では、運転者の操作に基づいて要求動力を設定し、設定された要求動力に基づいて内燃機関と電動機とが運転されるよう内燃機関と電動機とを制御し、走行しているとき内燃機関の運転を停止する際には内燃機関の運転状態に機械的な動作を伴う所定の変更がなされるよう内燃機関を制御し内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には内燃機関の運転状態が少なくとも内燃機関の運転を停止する際よりも所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう内燃機関を制御する。したがって、内燃機関の運転の停止を適切に行なうと共に燃料噴射の停止を伴って内燃機関の運転を維持する状態から内燃機関から動力を出力する状態に移行する際の出力応答性をより向上させることができる。ここで、「少なくとも前記内燃機関の運転を停止する際よりも前記所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう該内燃機関を制御する」には、内燃機関の運転を停止する際よりも所定の変更における変更の程度が小さくなる範囲で内燃機関の運転状態を変更する場合が含まれる他、内燃機関の運転状態を変更しない場合が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態であるハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、エンジン２２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。
【００１５】
エンジン２２は、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可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入する共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。
【００１６】
また、エンジン２２は、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを連続的に変更可能な可変バルブタイミング機構１５０を備える。図３および図４に、可変バルブタイミング機構１５０の構成の概略を示す構成図を示す。可変バルブタイミング機構１５０は、図示するように、クランクシャフト２６にタイミングチェーン１６２を介して接続されたタイミングギヤ１６４に固定されたハウジング部１５２ａと吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフト１２９に固定されたベーン部１５２ｂとからなるベーン式のＶＶＴコントローラ１５２と、ＶＶＴコントローラ１５２の進角室および遅角室に油圧を作用させるオイルコントロールバルブ１５６とを備え、オイルコントロールバルブ１５６を介してＶＶＴコントローラ１５２の進角室および遅角室に作用させる油圧を調節することによりハウジング部１５２ａに対してベーン部１５２ｂを相対的に回転させて吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度を連続的に変更する。インテークカムシャフト１２９の角度を進角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングおよびインテークカムシャフト１２９の角度を遅角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングの一例を図５に示す。実施例では、エンジン２２から効率よく動力が出力される吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度を基準角とし、インテークカムシャフト１２９の角度をその基準角よりも進角させることによりエンジン２２から高トルクが出力可能な運転状態とすることができ、インテークカムシャフト１２９の角度を最遅角させることによりエンジン２２の気筒内の圧力変動を小さくしてエンジン２２の運転の停止や始動に適した運転状態とすることができるよう構成されている。
【００１７】
また、ＶＶＴコントローラ１５２のベーン部１５２ｂには、ハウジング部１５２ａとベーン部１５２ｂとの相対回転を固定するロックピン１５４が取り付けられている。図６にロックピン１５４の構成の概略を示す構成図を示す。ロックピン１５４は、図示するようにロックピン本体１５４ａと、ロックピン本体１５４ａがハウジング部１５２ａの方向に付勢されるよう取り付けられたスプリング１５４ｂとを備え、インテークカムシャフト１２９の角度が最遅角に位置されたときにスプリング１５４ｂのスプリング力によりハウジング部１５２ａに形成された溝１５８に嵌合しベーン部１５２ｂをハウジング部１５２ａに固定する。また、ロックピン１５４は、油路１５９を介してスプリング１５４ｂのスプリング力に打ち勝つ油圧を作用させることにより溝１５８に嵌合されたロックピン本体１５４ａを引き抜くことができるよう図示しない油圧式のアクチュエータが設けられている。
【００１８】
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により制御されている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８のインテークカムシャフト１２９や排気バルブを開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４の開度を検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，エンジン２２の吸気系に取り付けられたエアフローメータ１４８からの吸入空気量などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、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出力する。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
こうして構成された実施例のハイブリッド車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。
【００２４】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド車２０の動作について説明する。図７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、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２５】
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の残容量ＳＯＣ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。また、バッテリ５０の残容量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。
【００２６】
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＊と車両に要求される要求パワーＰ＊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８に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰ＊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で割ることによって求めることができる。また、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に基づいて設定することができる。
【００２７】
要求パワーＰ＊を設定すると、設定した要求パワーＰ＊と所定パワーＰｒｅｆとを比較する（ステップＳ１２０）。ここで、所定パワーＰｒｅｆは、エンジン２２から動力を出力すべき領域を定めるものであり、エンジン２２やモータＭＧ２の特性などにより定められる。要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上と判定されると、要求パワーＰ＊とエンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１３０）。エンジン２２の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９に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。
【００２８】
目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、エンジン２２の運転状態に基づいて可変バルブタイミング機構１５０における吸気バルブ１２８の目標バルブタイミングＶＶＴを設定してエンジンＥＣＵ２４に指示する（ステップＳ１４０）。ここで、目標バルブタイミングＶＶＴは、例えば、目標トルクＴｅ＊が所定トルク未満のときにはインテークカムシャフト１２９の角度をエンジン２２から効率よく動力が出力できる基準角とし、目標トルクＴｅ＊が所定トルク以上のときにはインテークカムシャフト１２９の角度をエンジン２２から高トルクを出力できるよう基準角から所定角度だけ進角させた角度として設定することができる。
【００２９】
そして、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（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Ｓ２２０）。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。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を図１０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。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、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。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。
【００３０】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
【００３１】
こうしてモータ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とを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ２＊を式（３）により計算する（ステップＳ２３０）。なお、式（３）は、前述した図１０の共線図から容易に導き出すことができる。
【００３２】
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)
【００３３】
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Ｓ２４０）、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。
【００３４】
ステップＳ１２０で要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満と判定されると、エンジン２２から動力を出力すべき領域にないと判断し、燃料カットをエンジンＥＣＵ２４に指示して（ステップＳ１５０）、車速Ｖと所定車速Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ１６０）。ここで、所定車速Ｖｒｅｆは、燃料カットの状態でエンジン２２の運転を維持するか停止するかを判定するための閾値である。実施例では、車速Ｖが大きい状態でエンジン２２の運転を停止させると、図１０に示す動力分配統合機構３０のギヤ比ρの関係からサンギヤ３１の回転数やモータＭＧ１の回転数が過大となる場合があることから、これを回避するためである。車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満と判定されると、エンジン２２の運転を停止させてもよいと判断してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊にそれぞれ値０を設定すると共に（ステップＳ１７０）、吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度がエンジン停止時用の角度として最遅角となるよう目標バルブタイミングＶＶＴを設定してエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ１８０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ１９０）。そして、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とに基づいて前述した式（３）を用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２３０）、各設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。これにより、インテークカムシャフト１２９の角度が最遅角に位置されてエンジン２２の運転が停止されることになる。したがって、エンジン２２の運転を停止させる際のショックの発生は抑制される。また、前述したようにインテークカムシャフト１２９の角度が最遅角に位置したときには、その角度がロックピン１５４により固定されることになる。
【００３５】
一方、車速Ｖが所定車速以上と判定されると、燃料カットした状態でエンジン２２の運転が維持されるよう車速Ｖと下限回転数設定用マップとに基づいて導出される下限回転数Ｎｅｍｉｎをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に値０をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に設定する（ステップＳ２００）。下限回転数設定用マップの一例を図１１に示す。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、吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度を燃料カット時用の角度としてエンジン２２から効率よく動力を出力できる基準角となるよう目標バルブタイミングＶＶＴをエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ２１０）、設定した目標回転数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とに基づいて前述した式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると共に設定した目標回転数Ｎｍ１＊とモータＭＧ１の現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて前述した式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ２２０）、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とに基づいて前述した式（３）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２３０）、各設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。前述したように、燃料カットしてエンジン２２の運転を停止するときには、吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度を最遅角まで遅角させることによりショックを伴うことなくエンジン２２の運転を停止させることができる。一方、可変バルブタイミング機構１５０では、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更は機械的な動作を伴うから、その変更には時間を要する。このため、燃料カットした状態でエンジン２２の運転を維持しているときにまで吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角とすると、アクセルペダル８３が踏み込まれて要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上となったときに燃料カットを中止してエンジン２２からトルクを出力するときに吸気バルブ１２８の開閉タイミングを進角させるのに時間を要し、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊に見合うトルクを迅速に出力することができない。また、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角とするとその角度がロックピン１５４により固定されるため、ロックピン１５４を抜くのにも時間を要してしまう。燃料カットでエンジン２２の運転を停止するときには吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角とするが、燃料カットの状態でエンジン２２の運転を維持するときには吸気バルブ１２８の開閉タイミングを基準角とするのは、こうした理由に基づいている。なお、燃料カットした状態でエンジン２２の運転を維持しているときにステップＳ１６０で車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満と判定されると、吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度が最遅角とされてエンジン２２の運転が停止されることになる。
【００３６】
以上説明した実施例のハイブリッド車２０によれば、エンジン２２が運転されている最中にはエンジン２２の運転状態に基づいて吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度として基準角かそれよりも進角させるよう可変バルブタイミング機構１５０を制御すると共に要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御し、エンジン２２の運転を停止するときには吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度がエンジン停止時用の角度として最遅角まで遅角されるよう可変バルブタイミング機構１５０を制御し、燃料カットした状態でエンジン２２の運転を維持するときには吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度が基準角となるよう可変バルブタイミング機構１５０を制御するから、エンジン２２の運転を停止する際のショックの発生を抑制することができると共に燃料カットでエンジン２２の運転を維持した状態から燃料カットを中止してエンジン２２から動力を出力する状態へ移行する際の出力応答性をより向上させることができる。しかも、燃料カットした状態でエンジン２２の運転を維持するときにはロックピン１５４でインテークカムシャフト１２９の角度が固定されない位置としたから、出力応答性をさらに向上させることができる。
【００３７】
実施例のハイブリッド車２０では、燃料カットした状態でエンジン２２の運転を維持するときには吸気バルブ１２８の目標バルブタイミングＶＶＴを燃料カット時用の角度としてエンジン２２から効率よく動力を出力できる基準角とするものとしたが、必ずしも基準角とする必要はなく、エンジン２２の運転を停止するときに用いられる最遅角とは異なる角度であれば燃料カットを中止してエンジン２２から動力を出力する際の応答性を高めることができるから如何なる角度とするものとしてもよい。例えば、燃料カットする直前にエンジン２２が運転されていたときの目標バルブタイミングＶＶＴをそのまま維持するものとしてもよいし、基準角と最遅角との間の領域の角度のうちのいずれかの角度とするものとしてもよい。これらの場合、インテークカムシャフト１２９の角度として遅角側とするほど燃料カットの状態でエンジン２２の運転を維持する際のショックの発生を抑制することができ、進角側とするほど燃料カットの状態からトルクを出力する状態への移行を迅速に行なうことができる。
【００３８】
実施例のハイブリッド車２０では、吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度が最遅角に位置されたときにその角度で固定するロックピン１５４を備えるものとしたが、ロックピン１５４を備えないものとしてもよい。
【００３９】
実施例のハイブリッド車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１２の変形例のハイブリッド車２２０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。
【００４０】
実施例のハイブリッド車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１３の変形例のハイブリッド車３２０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３３２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３３４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３３０を備えるものとしてもよい。
【００４１】
実施例のハイブリッド車２０では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを備えるものとしたが、図１４の変形例のハイブリッド車４２０に例示するように、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に接続されると共にエンジン２２の出力軸にクラッチＣＬを介して接続された変速機４３０と、変速機４３０の入力側に動力を入出力するモータ４４０とを備えるものとしてもよい。
【００４２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、自動車産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【図３】可変バルブタイミング機構１５０の外観構成を示す外観構成図である。
【図４】可変バルブタイミング機構１５０の構成の概略を示す構成図である。
【図５】インテークカムシャフト１２９の角度を進角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングおよびインテークカムシャフト１２９の角度を遅角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングの一例を示す説明図である。
【図６】ロックピン１５４の構成の概略を示す構成図である。
【図７】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８】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。
【図１０】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。
【図１１】下限回転数設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１２】変形例のハイブリッド車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１３】変形例のハイブリッド車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１４】変形例のハイブリッド車４２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
２０，２２０，３２０，４２０ ハイブリッド車、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、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１２９ インテークカムシャフト、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１５０ 可変バルブタイミング機構、１５２ ＶＶＴコントローラ、１５２ａ ハウジング部、１５２ｂ ベーン部、１５４ ロックピン、１５４ａ ロックピン本体、１５４ｂ スプリング、１５６ オイルコントロールバルブ、１５８ 溝、１５９ 油路、１６２ タイミングチェーン、１６４ タイミングギヤ、３３０ 対ロータ電動機、３３２ インナーロータ ３３４ アウターロータ、４３０ 変速機、４４０ モータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関からの動力と電動機からの動力とのうち少なくとも一方からの動力により走行可能なハイブリッド車およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド車としては、油圧式の可変バルブタイミング装置を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、エンジンを自動停止させる際にはカムシャフトの回転位相を最遅角へ変更し、最遅角への変更が完了したときにフューエルカットを行なうことにより振動の発生を抑制しながらエンジンの運転を停止させることができるとしている。
【特許文献１】特開２００１−２８９０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ハイブリッド車では、走行している最中でもエンジンの運転を停止してモータのみにより走行する他に、エンジンの運転（回転）は維持したままフューエルカットした状態で走行したりすることができるが、この場合もエンジンの運転を停止させる場合と同様にカムシャフトの回転位相を最遅角とすることを考えることができ、これによりフューエルカット時にショックが発生するのを抑制することもできる。しかしながら、フューエルカット時にカムシャフトの回転位相を最遅角とすると、その後に比較的大きな動力が要求されたときに要求動力に対応することができない場合が生じる。可変バルブタイミング装置を備えるタイプのハイブリッド車では、カムシャフトの回転位相の変更が機械的な動作を伴うから、フューエルカットの状態からアクセルペダルが踏み込まれたときにカムシャフトの回転位相を最遅角から動力の出力に適した回転位相まで進角させるのに時間を要し、要求動力に見合う動力を迅速にエンジンから出力できない。
【０００４】
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、内燃機関の運転の停止を適切に行なうと共に内燃機関における燃料噴射を停止した状態から内燃機関から動力を出力する状態に移行する際の出力応答性をより向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明のハイブリッド車は、
内燃機関からの動力と電動機からの動力とのうち少なくとも一方からの動力により走行可能なハイブリッド車であって、
運転者の操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関と前記電動機とが運転されるよう該内燃機関と該電動機とを制御する運転制御手段と、
走行しているとき、前記内燃機関の運転を停止する際には該内燃機関の運転状態に機械的な動作を伴う所定の変更がなされるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には該内燃機関の運転状態が少なくとも前記内燃機関の運転を停止する際よりも前記所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう該内燃機関を制御する停止時制御手段と
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明のハイブリッド車では、運転者の操作に基づいて要求動力を設定し、設定された要求動力に基づいて内燃機関と電動機とが運転されるよう内燃機関と電動機とを制御し、走行しているとき内燃機関の運転を停止する際には内燃機関の運転状態に機械的な動作を伴う所定の変更がなされるよう内燃機関を制御し内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には内燃機関の運転状態が少なくとも内燃機関の運転を停止する際よりも所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう内燃機関を制御する。したがって、内燃機関の運転の停止を適切に行なうと共に燃料噴射の停止を伴って内燃機関の運転を維持する状態から内燃機関から動力を出力する状態に移行する際の出力応答性をより向上させることができる。ここで、「少なくとも前記内燃機関の運転を停止する際よりも前記所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう該内燃機関を制御する」には、内燃機関の運転を停止する際よりも所定の変更における変更の程度が小さくなる範囲で内燃機関の運転状態を変更する場合が含まれる他、内燃機関の運転状態を変更しない場合が含まれる。
【０００８】
こうした本発明のハイブリッド車において、前記所定の変更は、前記内燃機関の運転状態の変更のうち変更に所定時間以上の時間を要する変更であるものとすることもできる。
【０００９】
また、本発明のハイブリッド車において、前記所定の変更は、吸気バルブの開閉タイミングの変更を伴う変更であるものとすることもできる。この場合、前記停止時制御手段は、前記内燃機関の運転を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが遅角側の所定タイミングに位置されるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが少なくとも前記所定タイミングよりも遅角の程度が小さいタイミングに位置されるよう該内燃機関を制御する手段であるものとすることもできる。これらの場合、吸気バルブの開閉タイミングが所定タイミングに位置したときに該開閉タイミングを機械的な動作を伴って固定する固定手段を備え、前記停止時制御手段は、前記内燃機関の運転を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが前記所定タイミングに位置されるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが前記所定のタイミングとは異なるタイミングに位置されるよう該内燃機関を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、燃料噴射の停止を伴って内燃機関の運転を維持する際に吸気バルブのタイミングを固定手段で固定されないようにすることができるから、その後に内燃機関からの動力の出力が要求されたときに固定手段による固定の解除に要する時間をなくすことができ、出力応答性をより向上させることができる。
【００１０】
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記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を備えるものとすることもできる。この場合、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の軸の３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段を備え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の回転子とを電磁的な作用により相対的に回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１１】
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関からの動力と電動機からの動力とのうち少なくとも一方からの動力により走行可能なハイブリッド車の制御方法であって、
（ａ）運転者の操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関と前記電動機とが運転されるよう該内燃機関と該電動機とを制御し、
（ｃ）走行しているとき、前記内燃機関の運転を停止する際には該内燃機関の運転状態に機械的な動作を伴う所定の変更がなされるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には前記内燃機関の運転状態が少なくとも該内燃機関の運転を停止する際よりも前記所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう該内燃機関を制御する
ことを要旨とする。
【００１２】
この本発明のハイブリッド車では、運転者の操作に基づいて要求動力を設定し、設定された要求動力に基づいて内燃機関と電動機とが運転されるよう内燃機関と電動機とを制御し、走行しているとき内燃機関の運転を停止する際には内燃機関の運転状態に機械的な動作を伴う所定の変更がなされるよう内燃機関を制御し内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には内燃機関の運転状態が少なくとも内燃機関の運転を停止する際よりも所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう内燃機関を制御する。したがって、内燃機関の運転の停止を適切に行なうと共に燃料噴射の停止を伴って内燃機関の運転を維持する状態から内燃機関から動力を出力する状態に移行する際の出力応答性をより向上させることができる。ここで、「少なくとも前記内燃機関の運転を停止する際よりも前記所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう該内燃機関を制御する」には、内燃機関の運転を停止する際よりも所定の変更における変更の程度が小さくなる範囲で内燃機関の運転状態を変更する場合が含まれる他、内燃機関の運転状態を変更しない場合が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態であるハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、エンジン２２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。
【００１５】
エンジン２２は、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可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入する共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。
【００１６】
また、エンジン２２は、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを連続的に変更可能な可変バルブタイミング機構１５０を備える。図３および図４に、可変バルブタイミング機構１５０の構成の概略を示す構成図を示す。可変バルブタイミング機構１５０は、図示するように、クランクシャフト２６にタイミングチェーン１６２を介して接続されたタイミングギヤ１６４に固定されたハウジング部１５２ａと吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフト１２９に固定されたベーン部１５２ｂとからなるベーン式のＶＶＴコントローラ１５２と、ＶＶＴコントローラ１５２の進角室および遅角室に油圧を作用させるオイルコントロールバルブ１５６とを備え、オイルコントロールバルブ１５６を介してＶＶＴコントローラ１５２の進角室および遅角室に作用させる油圧を調節することによりハウジング部１５２ａに対してベーン部１５２ｂを相対的に回転させて吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度を連続的に変更する。インテークカムシャフト１２９の角度を進角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングおよびインテークカムシャフト１２９の角度を遅角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングの一例を図５に示す。実施例では、エンジン２２から効率よく動力が出力される吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度を基準角とし、インテークカムシャフト１２９の角度をその基準角よりも進角させることによりエンジン２２から高トルクが出力可能な運転状態とすることができ、インテークカムシャフト１２９の角度を最遅角させることによりエンジン２２の気筒内の圧力変動を小さくしてエンジン２２の運転の停止や始動に適した運転状態とすることができるよう構成されている。
【００１７】
また、ＶＶＴコントローラ１５２のベーン部１５２ｂには、ハウジング部１５２ａとベーン部１５２ｂとの相対回転を固定するロックピン１５４が取り付けられている。図６にロックピン１５４の構成の概略を示す構成図を示す。ロックピン１５４は、図示するようにロックピン本体１５４ａと、ロックピン本体１５４ａがハウジング部１５２ａの方向に付勢されるよう取り付けられたスプリング１５４ｂとを備え、インテークカムシャフト１２９の角度が最遅角に位置されたときにスプリング１５４ｂのスプリング力によりハウジング部１５２ａに形成された溝１５８に嵌合しベーン部１５２ｂをハウジング部１５２ａに固定する。また、ロックピン１５４は、油路１５９を介してスプリング１５４ｂのスプリング力に打ち勝つ油圧を作用させることにより溝１５８に嵌合されたロックピン本体１５４ａを引き抜くことができるよう図示しない油圧式のアクチュエータが設けられている。
【００１８】
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により制御されている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８のインテークカムシャフト１２９や排気バルブを開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４の開度を検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，エンジン２２の吸気系に取り付けられたエアフローメータ１４８からの吸入空気量などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、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出力する。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
こうして構成された実施例のハイブリッド車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。
【００２４】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド車２０の動作について説明する。図７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、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２５】
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の残容量ＳＯＣ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。また、バッテリ５０の残容量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。
【００２６】
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＊と車両に要求される要求パワーＰ＊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８に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰ＊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で割ることによって求めることができる。また、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に基づいて設定することができる。
【００２７】
要求パワーＰ＊を設定すると、設定した要求パワーＰ＊と所定パワーＰｒｅｆとを比較する（ステップＳ１２０）。ここで、所定パワーＰｒｅｆは、エンジン２２から動力を出力すべき領域を定めるものであり、エンジン２２やモータＭＧ２の特性などにより定められる。要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上と判定されると、要求パワーＰ＊とエンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１３０）。エンジン２２の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９に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。
【００２８】
目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、エンジン２２の運転状態に基づいて可変バルブタイミング機構１５０における吸気バルブ１２８の目標バルブタイミングＶＶＴを設定してエンジンＥＣＵ２４に指示する（ステップＳ１４０）。ここで、目標バルブタイミングＶＶＴは、例えば、目標トルクＴｅ＊が所定トルク未満のときにはインテークカムシャフト１２９の角度をエンジン２２から効率よく動力が出力できる基準角とし、目標トルクＴｅ＊が所定トルク以上のときにはインテークカムシャフト１２９の角度をエンジン２２から高トルクを出力できるよう基準角から所定角度だけ進角させた角度として設定することができる。
【００２９】
そして、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（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Ｓ２２０）。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。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を図１０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。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、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。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。
【００３０】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
【００３１】
こうしてモータ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とを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ２＊を式（３）により計算する（ステップＳ２３０）。なお、式（３）は、前述した図１０の共線図から容易に導き出すことができる。
【００３２】
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)
【００３３】
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Ｓ２４０）、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。
【００３４】
ステップＳ１２０で要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ未満と判定されると、エンジン２２から動力を出力すべき領域にないと判断し、燃料カットをエンジンＥＣＵ２４に指示して（ステップＳ１５０）、車速Ｖと所定車速Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ１６０）。ここで、所定車速Ｖｒｅｆは、燃料カットの状態でエンジン２２の運転を維持するか停止するかを判定するための閾値である。実施例では、車速Ｖが大きい状態でエンジン２２の運転を停止させると、図１０に示す動力分配統合機構３０のギヤ比ρの関係からサンギヤ３１の回転数やモータＭＧ１の回転数が過大となる場合があることから、これを回避するためである。車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満と判定されると、エンジン２２の運転を停止させてもよいと判断してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊にそれぞれ値０を設定すると共に（ステップＳ１７０）、吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度がエンジン停止時用の角度として最遅角となるよう目標バルブタイミングＶＶＴを設定してエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ１８０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ１９０）。そして、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とに基づいて前述した式（３）を用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２３０）、各設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。これにより、インテークカムシャフト１２９の角度が最遅角に位置されてエンジン２２の運転が停止されることになる。したがって、エンジン２２の運転を停止させる際のショックの発生は抑制される。また、前述したようにインテークカムシャフト１２９の角度が最遅角に位置したときには、その角度がロックピン１５４により固定されることになる。
【００３５】
一方、車速Ｖが所定車速以上と判定されると、燃料カットした状態でエンジン２２の運転が維持されるよう車速Ｖと下限回転数設定用マップとに基づいて導出される下限回転数Ｎｅｍｉｎをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に設定すると共に値０をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に設定する（ステップＳ２００）。下限回転数設定用マップの一例を図１１に示す。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、吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度を燃料カット時用の角度としてエンジン２２から効率よく動力を出力できる基準角となるよう目標バルブタイミングＶＶＴをエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ２１０）、設定した目標回転数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とに基づいて前述した式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定すると共に設定した目標回転数Ｎｍ１＊とモータＭＧ１の現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて前述した式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ２２０）、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とに基づいて前述した式（３）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２３０）、各設定値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。前述したように、燃料カットしてエンジン２２の運転を停止するときには、吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度を最遅角まで遅角させることによりショックを伴うことなくエンジン２２の運転を停止させることができる。一方、可変バルブタイミング機構１５０では、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更は機械的な動作を伴うから、その変更には時間を要する。このため、燃料カットした状態でエンジン２２の運転を維持しているときにまで吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角とすると、アクセルペダル８３が踏み込まれて要求パワーＰ＊が所定パワーＰｒｅｆ以上となったときに燃料カットを中止してエンジン２２からトルクを出力するときに吸気バルブ１２８の開閉タイミングを進角させるのに時間を要し、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊に見合うトルクを迅速に出力することができない。また、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角とするとその角度がロックピン１５４により固定されるため、ロックピン１５４を抜くのにも時間を要してしまう。燃料カットでエンジン２２の運転を停止するときには吸気バルブ１２８の開閉タイミングを最遅角とするが、燃料カットの状態でエンジン２２の運転を維持するときには吸気バルブ１２８の開閉タイミングを基準角とするのは、こうした理由に基づいている。なお、燃料カットした状態でエンジン２２の運転を維持しているときにステップＳ１６０で車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ未満と判定されると、吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度が最遅角とされてエンジン２２の運転が停止されることになる。
【００３６】
以上説明した実施例のハイブリッド車２０によれば、エンジン２２が運転されている最中にはエンジン２２の運転状態に基づいて吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度として基準角かそれよりも進角させるよう可変バルブタイミング機構１５０を制御すると共に要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御し、エンジン２２の運転を停止するときには吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度がエンジン停止時用の角度として最遅角まで遅角されるよう可変バルブタイミング機構１５０を制御し、燃料カットした状態でエンジン２２の運転を維持するときには吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度が基準角となるよう可変バルブタイミング機構１５０を制御するから、エンジン２２の運転を停止する際のショックの発生を抑制することができると共に燃料カットでエンジン２２の運転を維持した状態から燃料カットを中止してエンジン２２から動力を出力する状態へ移行する際の出力応答性をより向上させることができる。しかも、燃料カットした状態でエンジン２２の運転を維持するときにはロックピン１５４でインテークカムシャフト１２９の角度が固定されない位置としたから、出力応答性をさらに向上させることができる。
【００３７】
実施例のハイブリッド車２０では、燃料カットした状態でエンジン２２の運転を維持するときには吸気バルブ１２８の目標バルブタイミングＶＶＴを燃料カット時用の角度としてエンジン２２から効率よく動力を出力できる基準角とするものとしたが、必ずしも基準角とする必要はなく、エンジン２２の運転を停止するときに用いられる最遅角とは異なる角度であれば燃料カットを中止してエンジン２２から動力を出力する際の応答性を高めることができるから如何なる角度とするものとしてもよい。例えば、燃料カットする直前にエンジン２２が運転されていたときの目標バルブタイミングＶＶＴをそのまま維持するものとしてもよいし、基準角と最遅角との間の領域の角度のうちのいずれかの角度とするものとしてもよい。これらの場合、インテークカムシャフト１２９の角度として遅角側とするほど燃料カットの状態でエンジン２２の運転を維持する際のショックの発生を抑制することができ、進角側とするほど燃料カットの状態からトルクを出力する状態への移行を迅速に行なうことができる。
【００３８】
実施例のハイブリッド車２０では、吸気バルブ１２８の開閉タイミングにおけるインテークカムシャフト１２９の角度が最遅角に位置されたときにその角度で固定するロックピン１５４を備えるものとしたが、ロックピン１５４を備えないものとしてもよい。
【００３９】
実施例のハイブリッド車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１２の変形例のハイブリッド車２２０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。
【００４０】
実施例のハイブリッド車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１３の変形例のハイブリッド車３２０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３３２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３３４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３３０を備えるものとしてもよい。
【００４１】
実施例のハイブリッド車２０では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを備えるものとしたが、図１４の変形例のハイブリッド車４２０に例示するように、駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に接続されると共にエンジン２２の出力軸にクラッチＣＬを介して接続された変速機４３０と、変速機４３０の入力側に動力を入出力するモータ４４０とを備えるものとしてもよい。
【００４２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、自動車産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【図３】可変バルブタイミング機構１５０の外観構成を示す外観構成図である。
【図４】可変バルブタイミング機構１５０の構成の概略を示す構成図である。
【図５】インテークカムシャフト１２９の角度を進角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングおよびインテークカムシャフト１２９の角度を遅角させたときの吸気バルブ１２８の開閉タイミングの一例を示す説明図である。
【図６】ロックピン１５４の構成の概略を示す構成図である。
【図７】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８】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図９】エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。
【図１０】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。
【図１１】下限回転数設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１２】変形例のハイブリッド車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１３】変形例のハイブリッド車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１４】変形例のハイブリッド車４２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
２０，２２０，３２０，４２０ ハイブリッド車、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、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１２９ インテークカムシャフト、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１５０ 可変バルブタイミング機構、１５２ ＶＶＴコントローラ、１５２ａ ハウジング部、１５２ｂ ベーン部、１５４ ロックピン、１５４ａ ロックピン本体、１５４ｂ スプリング、１５６ オイルコントロールバルブ、１５８ 溝、１５９ 油路、１６２ タイミングチェーン、１６４ タイミングギヤ、３３０ 対ロータ電動機、３３２ インナーロータ ３３４ アウターロータ、４３０ 変速機、４４０ モータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの動力と電動機からの動力とのうち少なくとも一方からの動力により走行可能なハイブリッド車であって、
運転者の操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関と前記電動機とが運転されるよう該内燃機関と該電動機とを制御する運転制御手段と、
走行しているとき、前記内燃機関の運転を停止する際には該内燃機関の運転状態に機械的な動作を伴う所定の変更がなされるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には該内燃機関の運転状態が少なくとも前記内燃機関の運転を停止する際よりも前記所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう該内燃機関を制御する停止時制御手段と
を備えるハイブリッド車。
【請求項２】
前記所定の変更は、前記内燃機関の状態の変更のうち変更に所定時間以上の時間を要する変更である請求項１記載のハイブリッド車。
【請求項３】
前記所定の変更は、吸気バルブの開閉タイミングの変更を伴う変更である請求項１または２記載のハイブリッド車。
【請求項４】
前記停止時制御手段は、前記内燃機関の運転を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが遅角側の所定タイミングに位置されるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが少なくとも前記所定タイミングよりも遅角の程度が小さいタイミングに位置されるよう該内燃機関を制御する手段である請求項３記載のハイブリッド車。
【請求項５】
請求項３または４記載のハイブリッド車であって、
吸気バルブの開閉タイミングが所定タイミングに位置したときに該開閉タイミングを機械的な動作を伴って固定する固定手段を備え、
前記停止時制御手段は、前記内燃機関の運転を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが前記所定タイミングに位置されるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが前記所定のタイミングとは異なるタイミングに位置されるよう該内燃機関を制御する手段である
ハイブリッド車。
【請求項６】
前記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を備える請求項１ないし５いずれか記載のハイブリッド車。
【請求項７】
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の軸の３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段を備える請求項６記載のハイブリッド車。
【請求項８】
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の回転子とを電磁的な作用により相対的に回転する対回転子電動機である請求項６記載のハイブリッド車。
【請求項９】
内燃機関からの動力と電動機からの動力とのうち少なくとも一方からの動力により走行可能なハイブリッド車の制御方法であって、
（ａ）運転者の操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関と前記電動機とが運転されるよう該内燃機関と該電動機とを制御し、
（ｃ）走行しているとき、前記内燃機関の運転を停止する際には該内燃機関の運転状態に機械的な動作を伴う所定の変更がなされるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には前記内燃機関の運転状態が少なくとも該内燃機関の運転を停止する際よりも前記所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう該内燃機関を制御する
ハイブリッド車の制御方法。
【請求項１】
内燃機関からの動力と電動機からの動力とのうち少なくとも一方からの動力により走行可能なハイブリッド車であって、
運転者の操作に基づいて要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関と前記電動機とが運転されるよう該内燃機関と該電動機とを制御する運転制御手段と、
走行しているとき、前記内燃機関の運転を停止する際には該内燃機関の運転状態に機械的な動作を伴う所定の変更がなされるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には該内燃機関の運転状態が少なくとも前記内燃機関の運転を停止する際よりも前記所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう該内燃機関を制御する停止時制御手段と
を備えるハイブリッド車。
【請求項２】
前記所定の変更は、前記内燃機関の状態の変更のうち変更に所定時間以上の時間を要する変更である請求項１記載のハイブリッド車。
【請求項３】
前記所定の変更は、吸気バルブの開閉タイミングの変更を伴う変更である請求項１または２記載のハイブリッド車。
【請求項４】
前記停止時制御手段は、前記内燃機関の運転を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが遅角側の所定タイミングに位置されるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが少なくとも前記所定タイミングよりも遅角の程度が小さいタイミングに位置されるよう該内燃機関を制御する手段である請求項３記載のハイブリッド車。
【請求項５】
請求項３または４記載のハイブリッド車であって、
吸気バルブの開閉タイミングが所定タイミングに位置したときに該開閉タイミングを機械的な動作を伴って固定する固定手段を備え、
前記停止時制御手段は、前記内燃機関の運転を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが前記所定タイミングに位置されるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には吸気バルブの開閉タイミングが前記所定のタイミングとは異なるタイミングに位置されるよう該内燃機関を制御する手段である
ハイブリッド車。
【請求項６】
前記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を備える請求項１ないし５いずれか記載のハイブリッド車。
【請求項７】
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の軸の３軸に接続され、該３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段を備える請求項６記載のハイブリッド車。
【請求項８】
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の回転子とを電磁的な作用により相対的に回転する対回転子電動機である請求項６記載のハイブリッド車。
【請求項９】
内燃機関からの動力と電動機からの動力とのうち少なくとも一方からの動力により走行可能なハイブリッド車の制御方法であって、
（ａ）運転者の操作に基づいて要求動力を設定し、
（ｂ）該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関と前記電動機とが運転されるよう該内燃機関と該電動機とを制御し、
（ｃ）走行しているとき、前記内燃機関の運転を停止する際には該内燃機関の運転状態に機械的な動作を伴う所定の変更がなされるよう該内燃機関を制御し、前記内燃機関の運転の維持を伴って燃料噴射を停止する際には前記内燃機関の運転状態が少なくとも該内燃機関の運転を停止する際よりも前記所定の変更における変更の程度が小さい状態とされるよう該内燃機関を制御する
ハイブリッド車の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−３４７４３０（Ｐ２００６−３４７４３０Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７７７６６（Ｐ２００５−１７７７６６）
【出願日】平成１７年６月１７日（２００５．６．１７）
【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１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１７日（２００５．６．１７）
【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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