ハイブリッド車両およびその制御方法
【課題】内燃機関の吸気温度が低い場合に発生するおそれがある電動機の過回転を抑制する。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ以上であるときには、通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０を用いたモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊の設定（Ｓ１４０〜Ｓ１６０）を伴って要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御され、吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であり、かつエンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であるときには、通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０から値γだけ小さくした制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを用いた目標回転数Ｎｍ１＊の設定（Ｓ２３０，Ｓ１５０，Ｓ１６０）を伴ってエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御される。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ以上であるときには、通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０を用いたモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊の設定（Ｓ１４０〜Ｓ１６０）を伴って要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御され、吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であり、かつエンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であるときには、通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０から値γだけ小さくした制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを用いた目標回転数Ｎｍ１＊の設定（Ｓ２３０，Ｓ１５０，Ｓ１６０）を伴ってエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のハイブリッド車両として、第１モータジェネレータ、内燃機関、出力ギヤ、第２モータジェネレータが共線図上でこの順番の回転速度をもつように連結されたラビニョウ型複合遊星歯車列を有するハイブリッド駆動系を搭載したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このハイブリッド車両では、内燃機関の動作点が最適燃費線上にくるように変速比が設定され、この変速比に基づいて算出された第１および第２モータジェネレータの回転速度のうち一方の回転速度が過回転と判断された場合には、内燃機関の回転数を補正して第１または第２モータジェネレータの回転速度を低下させている。なお、従来から、いわゆるパラレル式のハイブリッド車両として、駆動力の急激な増大化を抑制するために、停止中の内燃機関を始動させるに際して内燃機関の初爆後に内燃機関と電動発電機とを接続するものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。また、従来から、複数の車輪のそれぞれを個別のモータで駆動する電気自動車として、モータの焼け付きを抑制するために、何れかのモータの温度が許容温度域を超えたと推定されたときに、そのモータにより駆動される車輪の駆動力を減少側に補正すると共に、そのような補正を行わない場合の車両のヨーモーメントを維持するように、残りの車輪の駆動力を補正するものも知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１５３９４６号公報
【特許文献２】特開２００１−２７５２０６号公報
【特許文献３】特開２００５−２０４４３６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、従来から、ハイブリッド車両として、何れかの車軸、内燃機関の出力軸、および発電機に接続された３つの回転要素を有する動力入出力装置を備えたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両において、吸気温度が低い場合にはいわゆる充填効率が高まることから内燃機関の出力トルクが必要以上に高まってしまうことがある。そして、このような場合、発電機の出力トルクと内燃機関からのトルクとの釣り合いが損なわれることにより、発電機が一時的に過回転となり、発電機のシャフトや軸受の焼き付き等が発生してしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明によるハイブリッド車両およびその制御方法は、内燃機関の吸気温度が低い場合に発生するおそれがある電動機の過回転を抑制することを目的の一つとする。また、発明によるハイブリッド車両およびその制御方法は、そのような電動機の過回転を抑制して車両の信頼性を向上させることを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるハイブリッド車両は、
内燃機関と、
何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な回転軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、
前記回転軸に動力を入出力可能な第１電動機と、
前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の吸気温度を取得する吸気温度取得手段と、
走行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、
前記取得された吸気温度が所定値以上であるときには、第１の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する一方、前記取得された吸気温度が前記所定値未満であるときには、前記第１の制約に比べて前記第１電動機の制御上の許容回転数を小さくする第２の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
【０００６】
このハイブリッド車両は、何れかの車軸である第１車軸と内燃機関の出力軸と第１電動機とに接続される３軸式の動力入出力手段を備えるものである。そして、このハイブリッド車両では、内燃機関の吸気温度が所定値以上であるときには、第１の制約に従った第１電動機の回転数の設定を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように内燃機関と第１電動機と第２電動機とが制御される一方、吸気温度が所定値未満であるときには、第１の制約に比べて第１電動機の制御上の許容回転数を小さくする第２の制約に従った第１電動機の回転数の設定を伴って要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように内燃機関と第１電動機と第２電動機とが制御される。このように、内燃機関の吸気温度が所定値未満であるときに、当該吸気温度が当該所定値以上であるときに比べて第１電動機の制御上の許容回転数を小さくしながら第１電動機の回転数の設定を行えば、吸気温度が低いことに起因して内燃機関の出力が必要以上に高まってしまっても第１電動機の回転数の過剰な高まりを抑制することができる。これにより、内燃機関の吸気温度が低いことに起因する第１電動機のトラブルを抑制してハイブリッド車両の信頼性を向上させることが可能となる。
【０００７】
また、本発明によるハイブリッド車両は、前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき機関パワーを設定する機関パワー設定手段を更に備えてもよく、前記制御手段は、前記取得された吸気温度が前記所定値未満であり、かつ前記設定された機関パワーが所定値以上であるときに、前記第２の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御するものであってもよい。すなわち、内燃機関から出力すべき機関パワーが比較的小さければ、吸気温度が低いことに起因して内燃機関の出力が必要以上に高まっても、それにより第１電動機の回転数が通常時用の許容回転数を超えてしまうおそれは少ない。従って、吸気温度が上記所定値未満であり、かつ機関パワーが所定値以上であるときに、第２の制約に従った第１電動機の回転数の設定を行うようにすれば、必要以上に第１電動機の回転数を抑えてしまうことを抑制できるので、要求駆動力に基づく駆動力の出力に際してのエネルギ効率を良好に保つことが可能となる。
【０００８】
そして、本発明によるハイブリッド車両において、前記吸気温度取得手段は、前記内燃機関に吸入される空気の温度を検出する手段であってもよい。また、本発明によるハイブリッド車両は、前記内燃機関を冷却する冷却媒体の温度を検出する冷媒温度検出手段を更に備えてもよく、この場合、前記吸気温度取得手段は、前記検出された冷却媒体の温度に基づいて前記吸気温度を取得するものであってもよい。更に、本発明によるハイブリッド車両は、前記車両の外気温度を検出する外気温度検出手段を更に備えてもよく、この場合、前記吸気温度取得手段は、前記検出された外気温度に基づいて前記吸気温度を取得するものであってもよい。
【０００９】
また、本発明によるハイブリッド車両は、前記取得された吸気温度に応じて前記第２の制約における前記許容回転数を変更する手段を更に備えてもよい。すなわち、内燃機関の吸気温度によって内燃機関の出力の過剰分も変化するので、吸気温度に応じて第１電動機の制御上の許容回転数を変更すれば、必要以上に第１電動機の回転数を抑えてしまうことが抑制可能となり、要求駆動力に基づく駆動力の出力に際してのエネルギ効率を良好に保つことができる。
【００１０】
本発明によるハイブリッド車両の制御方法は、内燃機関と、何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な回転軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な第１電動機と、前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段とを備えるハイブリッド車両の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の吸気温度を取得するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で取得した吸気温度が所定値以上であるときには、第１の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する一方、ステップ（ａ）で取得した吸気温度が前記所定値未満であるときには、前記第１の制約に比べて前記第１電動機の制御上の許容回転数を小さくする第２の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御するステップと、
を含むものである。
【００１１】
この方法のように、内燃機関の吸気温度が所定値未満であるときに、当該吸気温度が当該所定値以上であるときに比べて第１電動機の制御上の許容回転数を小さくしながら第１電動機の回転数の設定を行えば、吸気温度が低いことに起因して内燃機関の出力が必要以上に高まってしまっても第１電動機の回転数の過剰な高まりを抑制することができる。これにより、内燃機関の吸気温度が低いことに起因する第１電動機のトラブルを抑制してハイブリッド車両の信頼性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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】
【００１３】
図１は、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車の概略構成図である。図１に示すハイブリッド自動車２０は、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に接続された車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、ハイブリッド自動車２０の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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを備える。
【００１４】
エンジン２２は、燃料タンク２３からガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてエンジン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ＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４に入力される信号には、例えば、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１２１からのクランクポジション、吸気管に設けられた吸気温度センサ１２２からの吸気温度Ｔｉｎ、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１２３からの冷却水温Ｔｗ等を示す信号の他に、燃焼室内の圧力である筒内圧力を検出する圧力センサからの筒内圧力、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉する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からのカムポジション、スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジション、吸気管に設けられたエアフローメータからの吸入空気量等を示す信号が含まれる。
【００１５】
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。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、動力分配統合機構３０は、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３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して、最終的には車両の駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。
【００１６】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な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と電力のやり取りを行なう。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の何れかで発電される電力を他のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何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り、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は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何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等が入力されており、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ＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータ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ＥＣＵ７０に出力する。
【００１７】
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等が入力されている。バッテリＥＣＵ５２は、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ＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。なお、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も算出している。
【００１８】
ハイブリッドＥＣＵ７０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ＥＣＵ７０には、燃料タンク２３に設けられた燃料残量計２３ａからの燃料残量Ｆｒや、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の操作位置であるシフトポジションＳＰ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、各駆動輪３９ａ，３９ｂに設けられて対応する駆動輪３９ａ，３９ｂの回転速度である車輪速を検出する車輪速センサ８９ａ，８９ｂからの車輪速Ｖｗａ，Ｖｗｂ、ハイブリッド自動車２０の周囲における外気温度Ｔｏを検出する外気温センサ１２５からの外気温度Ｔｏ等が入力ポートを介して入力される。ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、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取りを行なっている。
【００１９】
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと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Ｔｒ＊が計算され、この要求トルクＴｒ＊に対応する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の運転制御モードとしては、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に出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。
【００２０】
次に、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ＥＣＵ７０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り、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。
【００２１】
図２の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０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、車速センサ８８からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、吸気温度センサ１２２からの吸気温度Ｔｉｎ、バッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔといった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。この場合、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。充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。また、バッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎと、その放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとは、温度センサ５１により検出されたバッテリ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。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の基本値を設定すると共に、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可能である。図３に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図４にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。
【００２２】
ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃ、車速ＶおよびシフトポジションＳＰに基づいて駆動輪３９ａ，３９ｂ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、走行に際してエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、アクセル開度Ａｃｃおよび車速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および車速Ｖが与えられると当該マップからこれらに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５に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、実施例では、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）を乗じたものとバッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊（ただし、充電要求側を正とする）とロスＬｏｓｓとの和として要求パワーＰｅ＊を設定するものとした。次いで、ステップＳ１１０で設定した要求パワーＰｅ＊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Ｓ１２０）。実施例では、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊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＊とを設定するものとした。図６に、エンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する。同図に示すように、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Ｐｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となること示す相関曲線との交点から求めることができる。
【００２３】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定したならば、ステップＳ１００にて入力した吸気温度Ｔｉｎが予め定められている基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで用いられる基準温度Ｔｉｎｒｅｆは、実施例においては例えば０℃とされ、吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ以上である場合には、モータＭＧ１の制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを通常時用の値Ｎｍ１ｍａｘ０に設定する（ステップＳ１４０）。モータＭＧ１の通常時における制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０は、モータの定格回転数等に基づいて予め定められるものであり、実施例では例えば１３０００ｒｐｍとされる。続いて、ステップＳ１２０に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とに基づいて次式（１）に従いモータＭＧ１の仮目標回転数Ｎｍ１ｔｍｐを計算し（ステップＳ１５０）、計算した仮目標回転数Ｎｍ１ｔｍｐを許容回転数Ｎｍ１ｍａｘで制限することによりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定する（ステップＳ１６０）。このようにしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定することにより、基本的にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ（＝Ｎｍ１ｍａｘ０）を超えないようにモータＭＧ１を駆動制御することが可能となる。更に、ステップＳ１６０にて設定した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて次式（２）を用いた計算によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１７０）。
【００２４】
ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に関連する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０における各回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を表す共線図の一例を図７に示す。図中、左側のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に一致するサンギヤ３１の回転数を示し、中央のＣ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅに一致するキャリア３４の回転数を示し、右側の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。また、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１からトルクＴｍ１を出力したときにこのトルク出力によりリングギヤ軸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。モータＭＧ１の仮目標回転数Ｎｍ１ｔｍｐを求めるための式（１）は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導くことができる。なお、式（１）中のρは、動力分配統合機構３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）である。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。
【００２５】
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …（１）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt …（２）
【００２６】
トルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、次式（３）および式（４）に従ってステップＳ１００で入力したバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔまたは入力制限Ｗｉｎと、設定したモータＭＧ１のトルク指令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の消費電力との偏差をモータ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Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎを計算する（ステップＳ１８０）。更に、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と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いて次式（５）に従ってモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ１９０）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎで制限することによりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２００）。このようにしてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、リングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を基本的にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、図７の共線図から容易に導き出すことができる。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＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２１０）、本ルーチンを一旦終了させる。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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを得るための制御を実行する。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＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ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】
Tmax=(Wout*−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tmin=(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（４）
Tm2tmp=(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr …（５）
【００２８】
ところで、例えば外気温度が氷点下を下回っており、それにより吸気温度Ｔｉｎが低くなっているような場合には、いわゆる充填効率が高まることからエンジン２２の出力トルクＴｅが上述のようにして設定された目標トルクＴｅ＊を超えて必要以上に高まってしまうことがある。そして、このように吸気温度Ｔｉｎが低いときには、特にエンジン２２に要求される出力Ｐｅ＊が高い場合に、図８に示すように、発電機としてのモータＭＧ１の出力トルクＴｍ１とエンジン２２からのトルクＴｅとの釣り合いが損なわれることにより、モータＭＧ１が一時的に過回転となってその回転数Ｎｍ１が通常時における制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ（＝Ｎｍ１ｍａｘ０）を超えてしまい、モータＭＧ１のシャフトや軸受の焼き付き等が発生してしまうおそれがある。このため、ステップＳ１３０にて吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であると判断された場合には、ステップＳ１２０にて設定されたエンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊が予め定められた閾値Ｐｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ２２０）、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上である場合には、モータＭＧ１の制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを通常時用の値Ｎｍ１ｍａｘ０から値γを減じた値（Ｎｍ１ｍａｘ０−γ）に設定する（ステップＳ２３０）。実施例において、閾値Ｐｒｅｆは、吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であるときのエンジン２２の出力トルクＴｅの変動を実験、解析により調べた上で定められる。また、実施例において、ステップＳ２３０にて用いられる値γの値は、例えば３０００ｒｐｍと定められており、ステップＳ２２０にて肯定判断がなされたときには、許容回転数Ｎｍ１ｍａｘが１００００ｒｐｍとされる。そして、ステップＳ２３０においてモータＭＧ１の制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘが設定されると、その後、上述のステップＳ１５０〜Ｓ２１０の処理が実行されることになる。なお、ステップＳ２２０にて要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満であると判断される場合には、吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であってもエンジン２２の出力トルクＴｅが目標トルクＴｅ＊を過剰に超えてしまうおそれは少ないものとみなし、モータＭＧ１の制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを通常時用の値Ｎｍ１ｍａｘ０に設定する（ステップＳ１４０）。
【００２９】
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ以上であるときには、通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０を用いるという第１の制約に従ったモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊の設定（ステップＳ１４０〜Ｓ１６０）を伴って走行に要求される要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される。これに対して、エンジン２２の吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であり、かつエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であるときには、通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０から値γだけ小さくした制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを用いるという第２の制約に従ったモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊の設定（ステップＳ２３０，Ｓ１５０，Ｓ１６０）を伴って走行に要求される要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される。このように、エンジン２２の吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であるときに、当該吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ以上であるときに比べてモータＭＧ１の制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを小さくしながらモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊の設定を行えば、吸気温度Ｔｉｎが低いことに起因してエンジン２２の出力トルクＴｅが必要以上に高まってしまっても、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の過剰な高まりを抑制することができる。これにより、エンジン２２の吸気温度Ｔｉｎが低いことに起因するモータＭＧ１の焼き付きといったトラブルを抑制してハイブリッド自動車２０の信頼性を向上させることが可能となる。また、エンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊が比較的小さければ、吸気温度Ｔｉｎが低いことに起因してエンジン２２の出力トルクが必要以上に高まっても、それによりモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ（＝Ｎｍ１ｍａｘ０）を超えてしまうおそれは少ないので、上記実施例のように、吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であり、かつ要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であるときに、通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０から値γだけ小さくした制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを用いるという第２の制約に従ったモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊の設定を行うようにすれば、必要以上にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を抑えてしまうことを抑制できるので、要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力の出力に際してのエネルギ効率を良好に保つことが可能となる。
【００３０】
なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、吸気菅に吸気温度センサ１２２を設けて当該吸気温度センサ１２２により吸気温度Ｔｉｎを直接検出しているが、これに限られるものではない。すなわち、一般に、エンジン２２には冷却水の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１２３が設けられることから、当該水温センサ１２３により検出された冷却水温Ｔｗに基づいて吸気温度Ｔｉｎを取得（推定）し、ステップＳ１３０にて用いてもよい。また、図１に示されるように、ハイブリッド自動車２０に対して外気温度Ｔｏを検出する外気温センサ１２５が設けられている場合には、当該外気温センサ１２５により検出される外気温度Ｔｏに基づいて吸気温度Ｔｉｎを取得（推定）し、ステップＳ１３０にて用いてもよい。更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であり、かつエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であるときに、制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０よりも一定の値γだけ小さくしているが、これに限られるものではない。すなわち、吸気温度センサ１２２により検出される吸気温度Ｔｉｎに応じて通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０から減じる値γを変更してもよい。この場合、吸気温度Ｔｉｎと値γとの関係を規定するマップを予め用意しておき、ステップＳ２２０にて肯定判断がなされたときには、このマップから吸気温度Ｔｉｎに対応する値γを導出して設定すればよい。このように、吸気温度Ｔｉｎに応じてモータＭＧ１の制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを変更すれば、必要以上にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を抑えてしまうことを抑制できるので、要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力の出力に際してのエネルギ効率を良好に保つことが可能となる。
【００３１】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【００３２】
すなわち、上記実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ２とがモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する減速ギヤ３５を介して連結しているが、減速ギヤ３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有し、モータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を採用してもよい。
【００３３】
また、上記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により減速してリングギヤ軸３２ａに出力しているが、図９に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ｃのように、モータＭＧ２の動力を変速機６５により変速してリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図９中、車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に伝達するようにしてもよい。
【００３４】
更に、上記実施例のハイブリッド自動車２０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３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、図１０に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ｄのように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有する対ロータ電動機２３０によりエンジン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ようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。
【図２】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０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】バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。
【図４】バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。
【図５】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】エンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する説明図である。
【図７】動力分配統合機構３０における各回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を例示する共線図である。
【図８】吸気温度Ｔｉｎが低い場合の動力分配統合機構３０における各回転要素の回転数の変化を例示する共線図である。
【図９】変形例のハイブリッド自動車２０Ｃの概略構成図である。
【図１０】変形例のハイブリッド自動車２０Ｄの概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
２０，２０Ｃ, ２０Ｄ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ 燃料タンク、２３ａ 燃料残量計、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、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、３９ｃ，３９ｄ 車輪、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、 ６５ 変速機、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、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、８９ａ，８９ｂ 車輪速センサ、１２１ クランクポジションセンサ、１２２ 吸気温度センサ、１２３ 水温センサ、１２５ 外気温センサ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のハイブリッド車両として、第１モータジェネレータ、内燃機関、出力ギヤ、第２モータジェネレータが共線図上でこの順番の回転速度をもつように連結されたラビニョウ型複合遊星歯車列を有するハイブリッド駆動系を搭載したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このハイブリッド車両では、内燃機関の動作点が最適燃費線上にくるように変速比が設定され、この変速比に基づいて算出された第１および第２モータジェネレータの回転速度のうち一方の回転速度が過回転と判断された場合には、内燃機関の回転数を補正して第１または第２モータジェネレータの回転速度を低下させている。なお、従来から、いわゆるパラレル式のハイブリッド車両として、駆動力の急激な増大化を抑制するために、停止中の内燃機関を始動させるに際して内燃機関の初爆後に内燃機関と電動発電機とを接続するものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。また、従来から、複数の車輪のそれぞれを個別のモータで駆動する電気自動車として、モータの焼け付きを抑制するために、何れかのモータの温度が許容温度域を超えたと推定されたときに、そのモータにより駆動される車輪の駆動力を減少側に補正すると共に、そのような補正を行わない場合の車両のヨーモーメントを維持するように、残りの車輪の駆動力を補正するものも知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１５３９４６号公報
【特許文献２】特開２００１−２７５２０６号公報
【特許文献３】特開２００５−２０４４３６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、従来から、ハイブリッド車両として、何れかの車軸、内燃機関の出力軸、および発電機に接続された３つの回転要素を有する動力入出力装置を備えたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両において、吸気温度が低い場合にはいわゆる充填効率が高まることから内燃機関の出力トルクが必要以上に高まってしまうことがある。そして、このような場合、発電機の出力トルクと内燃機関からのトルクとの釣り合いが損なわれることにより、発電機が一時的に過回転となり、発電機のシャフトや軸受の焼き付き等が発生してしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明によるハイブリッド車両およびその制御方法は、内燃機関の吸気温度が低い場合に発生するおそれがある電動機の過回転を抑制することを目的の一つとする。また、発明によるハイブリッド車両およびその制御方法は、そのような電動機の過回転を抑制して車両の信頼性を向上させることを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるハイブリッド車両は、
内燃機関と、
何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な回転軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、
前記回転軸に動力を入出力可能な第１電動機と、
前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の吸気温度を取得する吸気温度取得手段と、
走行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、
前記取得された吸気温度が所定値以上であるときには、第１の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する一方、前記取得された吸気温度が前記所定値未満であるときには、前記第１の制約に比べて前記第１電動機の制御上の許容回転数を小さくする第２の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
【０００６】
このハイブリッド車両は、何れかの車軸である第１車軸と内燃機関の出力軸と第１電動機とに接続される３軸式の動力入出力手段を備えるものである。そして、このハイブリッド車両では、内燃機関の吸気温度が所定値以上であるときには、第１の制約に従った第１電動機の回転数の設定を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように内燃機関と第１電動機と第２電動機とが制御される一方、吸気温度が所定値未満であるときには、第１の制約に比べて第１電動機の制御上の許容回転数を小さくする第２の制約に従った第１電動機の回転数の設定を伴って要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように内燃機関と第１電動機と第２電動機とが制御される。このように、内燃機関の吸気温度が所定値未満であるときに、当該吸気温度が当該所定値以上であるときに比べて第１電動機の制御上の許容回転数を小さくしながら第１電動機の回転数の設定を行えば、吸気温度が低いことに起因して内燃機関の出力が必要以上に高まってしまっても第１電動機の回転数の過剰な高まりを抑制することができる。これにより、内燃機関の吸気温度が低いことに起因する第１電動機のトラブルを抑制してハイブリッド車両の信頼性を向上させることが可能となる。
【０００７】
また、本発明によるハイブリッド車両は、前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき機関パワーを設定する機関パワー設定手段を更に備えてもよく、前記制御手段は、前記取得された吸気温度が前記所定値未満であり、かつ前記設定された機関パワーが所定値以上であるときに、前記第２の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御するものであってもよい。すなわち、内燃機関から出力すべき機関パワーが比較的小さければ、吸気温度が低いことに起因して内燃機関の出力が必要以上に高まっても、それにより第１電動機の回転数が通常時用の許容回転数を超えてしまうおそれは少ない。従って、吸気温度が上記所定値未満であり、かつ機関パワーが所定値以上であるときに、第２の制約に従った第１電動機の回転数の設定を行うようにすれば、必要以上に第１電動機の回転数を抑えてしまうことを抑制できるので、要求駆動力に基づく駆動力の出力に際してのエネルギ効率を良好に保つことが可能となる。
【０００８】
そして、本発明によるハイブリッド車両において、前記吸気温度取得手段は、前記内燃機関に吸入される空気の温度を検出する手段であってもよい。また、本発明によるハイブリッド車両は、前記内燃機関を冷却する冷却媒体の温度を検出する冷媒温度検出手段を更に備えてもよく、この場合、前記吸気温度取得手段は、前記検出された冷却媒体の温度に基づいて前記吸気温度を取得するものであってもよい。更に、本発明によるハイブリッド車両は、前記車両の外気温度を検出する外気温度検出手段を更に備えてもよく、この場合、前記吸気温度取得手段は、前記検出された外気温度に基づいて前記吸気温度を取得するものであってもよい。
【０００９】
また、本発明によるハイブリッド車両は、前記取得された吸気温度に応じて前記第２の制約における前記許容回転数を変更する手段を更に備えてもよい。すなわち、内燃機関の吸気温度によって内燃機関の出力の過剰分も変化するので、吸気温度に応じて第１電動機の制御上の許容回転数を変更すれば、必要以上に第１電動機の回転数を抑えてしまうことが抑制可能となり、要求駆動力に基づく駆動力の出力に際してのエネルギ効率を良好に保つことができる。
【００１０】
本発明によるハイブリッド車両の制御方法は、内燃機関と、何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な回転軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な第１電動機と、前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段とを備えるハイブリッド車両の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の吸気温度を取得するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で取得した吸気温度が所定値以上であるときには、第１の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する一方、ステップ（ａ）で取得した吸気温度が前記所定値未満であるときには、前記第１の制約に比べて前記第１電動機の制御上の許容回転数を小さくする第２の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御するステップと、
を含むものである。
【００１１】
この方法のように、内燃機関の吸気温度が所定値未満であるときに、当該吸気温度が当該所定値以上であるときに比べて第１電動機の制御上の許容回転数を小さくしながら第１電動機の回転数の設定を行えば、吸気温度が低いことに起因して内燃機関の出力が必要以上に高まってしまっても第１電動機の回転数の過剰な高まりを抑制することができる。これにより、内燃機関の吸気温度が低いことに起因する第１電動機のトラブルを抑制してハイブリッド車両の信頼性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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】
【００１３】
図１は、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車の概略構成図である。図１に示すハイブリッド自動車２０は、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に接続された車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、ハイブリッド自動車２０の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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを備える。
【００１４】
エンジン２２は、燃料タンク２３からガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてエンジン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ＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４に入力される信号には、例えば、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１２１からのクランクポジション、吸気管に設けられた吸気温度センサ１２２からの吸気温度Ｔｉｎ、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１２３からの冷却水温Ｔｗ等を示す信号の他に、燃焼室内の圧力である筒内圧力を検出する圧力センサからの筒内圧力、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉する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からのカムポジション、スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジション、吸気管に設けられたエアフローメータからの吸入空気量等を示す信号が含まれる。
【００１５】
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。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、動力分配統合機構３０は、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３７およびデファレンシャルギヤ３８を介して、最終的には車両の駆動輪３９ａ，３９ｂに出力される。
【００１６】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、何れも発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な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と電力のやり取りを行なう。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の何れかで発電される電力を他のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２の何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り、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は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、何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等が入力されており、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ＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号等に基づいてモータ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ＥＣＵ７０に出力する。
【００１７】
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等が入力されている。バッテリＥＣＵ５２は、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ＥＣＵ７０やエンジンＥＣＵ２４に出力する。なお、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も算出している。
【００１８】
ハイブリッドＥＣＵ７０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ＥＣＵ７０には、燃料タンク２３に設けられた燃料残量計２３ａからの燃料残量Ｆｒや、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の操作位置であるシフトポジションＳＰ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、各駆動輪３９ａ，３９ｂに設けられて対応する駆動輪３９ａ，３９ｂの回転速度である車輪速を検出する車輪速センサ８９ａ，８９ｂからの車輪速Ｖｗａ，Ｖｗｂ、ハイブリッド自動車２０の周囲における外気温度Ｔｏを検出する外気温センサ１２５からの外気温度Ｔｏ等が入力ポートを介して入力される。ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述したように、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取りを行なっている。
【００１９】
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと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Ｔｒ＊が計算され、この要求トルクＴｒ＊に対応する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の運転制御モードとしては、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に出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。
【００２０】
次に、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ＥＣＵ７０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り、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。
【００２１】
図２の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０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、車速センサ８８からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、吸気温度センサ１２２からの吸気温度Ｔｉｎ、バッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔといった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。この場合、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。充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。また、バッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎと、その放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとは、温度センサ５１により検出されたバッテリ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。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の基本値を設定すると共に、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可能である。図３に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図４にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。
【００２２】
ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃ、車速ＶおよびシフトポジションＳＰに基づいて駆動輪３９ａ，３９ｂ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、走行に際してエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、アクセル開度Ａｃｃおよび車速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および車速Ｖが与えられると当該マップからこれらに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５に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、実施例では、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）を乗じたものとバッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊（ただし、充電要求側を正とする）とロスＬｏｓｓとの和として要求パワーＰｅ＊を設定するものとした。次いで、ステップＳ１１０で設定した要求パワーＰｅ＊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Ｓ１２０）。実施例では、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊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＊とを設定するものとした。図６に、エンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する。同図に示すように、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Ｐｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となること示す相関曲線との交点から求めることができる。
【００２３】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定したならば、ステップＳ１００にて入力した吸気温度Ｔｉｎが予め定められている基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここで用いられる基準温度Ｔｉｎｒｅｆは、実施例においては例えば０℃とされ、吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ以上である場合には、モータＭＧ１の制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを通常時用の値Ｎｍ１ｍａｘ０に設定する（ステップＳ１４０）。モータＭＧ１の通常時における制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０は、モータの定格回転数等に基づいて予め定められるものであり、実施例では例えば１３０００ｒｐｍとされる。続いて、ステップＳ１２０に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とに基づいて次式（１）に従いモータＭＧ１の仮目標回転数Ｎｍ１ｔｍｐを計算し（ステップＳ１５０）、計算した仮目標回転数Ｎｍ１ｔｍｐを許容回転数Ｎｍ１ｍａｘで制限することによりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定する（ステップＳ１６０）。このようにしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定することにより、基本的にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ（＝Ｎｍ１ｍａｘ０）を超えないようにモータＭＧ１を駆動制御することが可能となる。更に、ステップＳ１６０にて設定した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて次式（２）を用いた計算によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１７０）。
【００２４】
ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に関連する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０における各回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を表す共線図の一例を図７に示す。図中、左側のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に一致するサンギヤ３１の回転数を示し、中央のＣ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅに一致するキャリア３４の回転数を示し、右側の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。また、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１からトルクＴｍ１を出力したときにこのトルク出力によりリングギヤ軸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。モータＭＧ１の仮目標回転数Ｎｍ１ｔｍｐを求めるための式（１）は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導くことができる。なお、式（１）中のρは、動力分配統合機構３０のギヤ比（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）である。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。
【００２５】
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …（１）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt …（２）
【００２６】
トルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、次式（３）および式（４）に従ってステップＳ１００で入力したバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔまたは入力制限Ｗｉｎと、設定したモータＭＧ１のトルク指令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の消費電力との偏差をモータ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Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎを計算する（ステップＳ１８０）。更に、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と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いて次式（５）に従ってモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ１９０）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎで制限することによりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２００）。このようにしてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、リングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を基本的にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内に制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、図７の共線図から容易に導き出すことができる。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＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２１０）、本ルーチンを一旦終了させる。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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを得るための制御を実行する。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＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ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】
Tmax=(Wout*−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tmin=(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（４）
Tm2tmp=(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr …（５）
【００２８】
ところで、例えば外気温度が氷点下を下回っており、それにより吸気温度Ｔｉｎが低くなっているような場合には、いわゆる充填効率が高まることからエンジン２２の出力トルクＴｅが上述のようにして設定された目標トルクＴｅ＊を超えて必要以上に高まってしまうことがある。そして、このように吸気温度Ｔｉｎが低いときには、特にエンジン２２に要求される出力Ｐｅ＊が高い場合に、図８に示すように、発電機としてのモータＭＧ１の出力トルクＴｍ１とエンジン２２からのトルクＴｅとの釣り合いが損なわれることにより、モータＭＧ１が一時的に過回転となってその回転数Ｎｍ１が通常時における制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ（＝Ｎｍ１ｍａｘ０）を超えてしまい、モータＭＧ１のシャフトや軸受の焼き付き等が発生してしまうおそれがある。このため、ステップＳ１３０にて吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であると判断された場合には、ステップＳ１２０にて設定されたエンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊が予め定められた閾値Ｐｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ２２０）、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上である場合には、モータＭＧ１の制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを通常時用の値Ｎｍ１ｍａｘ０から値γを減じた値（Ｎｍ１ｍａｘ０−γ）に設定する（ステップＳ２３０）。実施例において、閾値Ｐｒｅｆは、吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であるときのエンジン２２の出力トルクＴｅの変動を実験、解析により調べた上で定められる。また、実施例において、ステップＳ２３０にて用いられる値γの値は、例えば３０００ｒｐｍと定められており、ステップＳ２２０にて肯定判断がなされたときには、許容回転数Ｎｍ１ｍａｘが１００００ｒｐｍとされる。そして、ステップＳ２３０においてモータＭＧ１の制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘが設定されると、その後、上述のステップＳ１５０〜Ｓ２１０の処理が実行されることになる。なお、ステップＳ２２０にて要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満であると判断される場合には、吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であってもエンジン２２の出力トルクＴｅが目標トルクＴｅ＊を過剰に超えてしまうおそれは少ないものとみなし、モータＭＧ１の制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを通常時用の値Ｎｍ１ｍａｘ０に設定する（ステップＳ１４０）。
【００２９】
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ以上であるときには、通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０を用いるという第１の制約に従ったモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊の設定（ステップＳ１４０〜Ｓ１６０）を伴って走行に要求される要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される。これに対して、エンジン２２の吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であり、かつエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であるときには、通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０から値γだけ小さくした制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを用いるという第２の制約に従ったモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊の設定（ステップＳ２３０，Ｓ１５０，Ｓ１６０）を伴って走行に要求される要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力が出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される。このように、エンジン２２の吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であるときに、当該吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ以上であるときに比べてモータＭＧ１の制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを小さくしながらモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊の設定を行えば、吸気温度Ｔｉｎが低いことに起因してエンジン２２の出力トルクＴｅが必要以上に高まってしまっても、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の過剰な高まりを抑制することができる。これにより、エンジン２２の吸気温度Ｔｉｎが低いことに起因するモータＭＧ１の焼き付きといったトラブルを抑制してハイブリッド自動車２０の信頼性を向上させることが可能となる。また、エンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊が比較的小さければ、吸気温度Ｔｉｎが低いことに起因してエンジン２２の出力トルクが必要以上に高まっても、それによりモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ（＝Ｎｍ１ｍａｘ０）を超えてしまうおそれは少ないので、上記実施例のように、吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であり、かつ要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であるときに、通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０から値γだけ小さくした制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを用いるという第２の制約に従ったモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊の設定を行うようにすれば、必要以上にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を抑えてしまうことを抑制できるので、要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力の出力に際してのエネルギ効率を良好に保つことが可能となる。
【００３０】
なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、吸気菅に吸気温度センサ１２２を設けて当該吸気温度センサ１２２により吸気温度Ｔｉｎを直接検出しているが、これに限られるものではない。すなわち、一般に、エンジン２２には冷却水の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１２３が設けられることから、当該水温センサ１２３により検出された冷却水温Ｔｗに基づいて吸気温度Ｔｉｎを取得（推定）し、ステップＳ１３０にて用いてもよい。また、図１に示されるように、ハイブリッド自動車２０に対して外気温度Ｔｏを検出する外気温センサ１２５が設けられている場合には、当該外気温センサ１２５により検出される外気温度Ｔｏに基づいて吸気温度Ｔｉｎを取得（推定）し、ステップＳ１３０にて用いてもよい。更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の吸気温度Ｔｉｎが基準温度Ｔｉｎｒｅｆ未満であり、かつエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であるときに、制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０よりも一定の値γだけ小さくしているが、これに限られるものではない。すなわち、吸気温度センサ１２２により検出される吸気温度Ｔｉｎに応じて通常時用の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘ０から減じる値γを変更してもよい。この場合、吸気温度Ｔｉｎと値γとの関係を規定するマップを予め用意しておき、ステップＳ２２０にて肯定判断がなされたときには、このマップから吸気温度Ｔｉｎに対応する値γを導出して設定すればよい。このように、吸気温度Ｔｉｎに応じてモータＭＧ１の制御上の許容回転数Ｎｍ１ｍａｘを変更すれば、必要以上にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を抑えてしまうことを抑制できるので、要求トルクＴｒ＊に基づく駆動力の出力に際してのエネルギ効率を良好に保つことが可能となる。
【００３１】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【００３２】
すなわち、上記実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ２とがモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する減速ギヤ３５を介して連結しているが、減速ギヤ３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有し、モータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を採用してもよい。
【００３３】
また、上記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により減速してリングギヤ軸３２ａに出力しているが、図９に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ｃのように、モータＭＧ２の動力を変速機６５により変速してリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図９中、車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に伝達するようにしてもよい。
【００３４】
更に、上記実施例のハイブリッド自動車２０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３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものであるが、図１０に示す変形例としてのハイブリッド自動車２０Ｄのように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有する対ロータ電動機２３０によりエンジン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ようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。
【図２】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０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】バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。
【図４】バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。
【図５】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】エンジン２２の動作ラインと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との相関曲線とを例示する説明図である。
【図７】動力分配統合機構３０における各回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を例示する共線図である。
【図８】吸気温度Ｔｉｎが低い場合の動力分配統合機構３０における各回転要素の回転数の変化を例示する共線図である。
【図９】変形例のハイブリッド自動車２０Ｃの概略構成図である。
【図１０】変形例のハイブリッド自動車２０Ｄの概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
２０，２０Ｃ, ２０Ｄ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ 燃料タンク、２３ａ 燃料残量計、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、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、３９ｃ，３９ｄ 車輪、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、 ６５ 変速機、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、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、８９ａ，８９ｂ 車輪速センサ、１２１ クランクポジションセンサ、１２２ 吸気温度センサ、１２３ 水温センサ、１２５ 外気温センサ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な回転軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、
前記回転軸に動力を入出力可能な第１電動機と、
前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の吸気温度を取得する吸気温度取得手段と、
走行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、
前記取得された吸気温度が所定値以上であるときには、第１の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する一方、前記取得された吸気温度が前記所定値未満であるときには、前記第１の制約に比べて前記第１電動機の制御上の許容回転数を小さくする第２の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド車両。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両において、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき機関パワーを設定する機関パワー設定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記取得された吸気温度が前記所定値未満であり、かつ前記設定された機関パワーが所定値以上であるときに、前記第２の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御するハイブリッド車両。
【請求項３】
前記吸気温度取得手段は、前記内燃機関に吸入される空気の温度を検出する手段である請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
請求項１または２に記載のハイブリッド車両において、
前記内燃機関を冷却する冷却媒体の温度を検出する冷媒温度検出手段を更に備え、
前記吸気温度取得手段は、前記検出された冷却媒体の温度に基づいて前記吸気温度を取得するハイブリッド車両。
【請求項５】
請求項１または２に記載のハイブリッド車両において、
前記車両の外気温度を検出する外気温度検出手段を更に備え、
前記吸気温度取得手段は、前記検出された外気温度に基づいて前記吸気温度を取得するハイブリッド車両。
【請求項６】
前記取得された吸気温度に応じて前記第２の制約における前記許容回転数を変更する手段を更に備える請求項１から５の何れかに記載のハイブリッド車両。
【請求項７】
内燃機関と、何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な回転軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な第１電動機と、前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段とを備えるハイブリッド車両の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の吸気温度を取得するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で取得した吸気温度が所定値以上であるときには、第１の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する一方、ステップ（ａ）で取得した吸気温度が前記所定値未満であるときには、前記第１の制約に比べて前記第１電動機の制御上の許容回転数を小さくする第２の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御するステップと、
を含むハイブリッド車両の制御方法。
【請求項１】
内燃機関と、
何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な回転軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、
前記回転軸に動力を入出力可能な第１電動機と、
前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車軸に動力を入出力可能な第２電動機と、
前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の吸気温度を取得する吸気温度取得手段と、
走行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、
前記取得された吸気温度が所定値以上であるときには、第１の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する一方、前記取得された吸気温度が前記所定値未満であるときには、前記第１の制約に比べて前記第１電動機の制御上の許容回転数を小さくする第２の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド車両。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両において、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき機関パワーを設定する機関パワー設定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記取得された吸気温度が前記所定値未満であり、かつ前記設定された機関パワーが所定値以上であるときに、前記第２の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御するハイブリッド車両。
【請求項３】
前記吸気温度取得手段は、前記内燃機関に吸入される空気の温度を検出する手段である請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
請求項１または２に記載のハイブリッド車両において、
前記内燃機関を冷却する冷却媒体の温度を検出する冷媒温度検出手段を更に備え、
前記吸気温度取得手段は、前記検出された冷却媒体の温度に基づいて前記吸気温度を取得するハイブリッド車両。
【請求項５】
請求項１または２に記載のハイブリッド車両において、
前記車両の外気温度を検出する外気温度検出手段を更に備え、
前記吸気温度取得手段は、前記検出された外気温度に基づいて前記吸気温度を取得するハイブリッド車両。
【請求項６】
前記取得された吸気温度に応じて前記第２の制約における前記許容回転数を変更する手段を更に備える請求項１から５の何れかに記載のハイブリッド車両。
【請求項７】
内燃機関と、何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な回転軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な第１電動機と、前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車軸に動力を入出力可能な第２電動機と、前記第１および第２電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段とを備えるハイブリッド車両の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の吸気温度を取得するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で取得した吸気温度が所定値以上であるときには、第１の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御する一方、ステップ（ａ）で取得した吸気温度が前記所定値未満であるときには、前記第１の制約に比べて前記第１電動機の制御上の許容回転数を小さくする第２の制約に従った前記第１電動機の回転数の設定を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記第１電動機と前記第２電動機とを制御するステップと、
を含むハイブリッド車両の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２０３９９４（Ｐ２００７−２０３９９４Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８２３９（Ｐ２００６−２８２３９）
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【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１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【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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