原動機の運転制御装置およびハイブリッド車輌の運転制御装置

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【発明の名称】	原動機の運転制御装置およびハイブリッド車輌の運転制御装置
【発明者】	【氏名】山口勝彦【氏名】高岡俊文【氏名】原田修【氏名】長瀬健一
【要約】	【課題】ハイブリッド車輌におけるエンジンの運転の望ましい手法を決定する。【解決手段】エンジン１５０を、シフトポジションセンサ１８４により検出されたシフトレンジにより異なる判定値により、起動・停止する。特に、パーキングおよび後退レンジでは、エンジン１５０を起動しやすくし、ドライブレンジでは、走行状態とバッテリ１９４のＳＯＣとにより、エンジン１５０の起動・停止の判定値を設定する。また、ドライブレンジでの判定値は、他のレンジでの判定値より高い値に設定することがあるものとする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】所定の運転範囲で運転される原動機と、該原動機の出力する動力の少なくとも一部を用いて発電する発電機と、駆動軸に出力される動力が要求動力となるよう運転される電動機と、を備えたハイブリッド車輌の該原動機の運転を制御する装置であって、前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータに基づいて求める要求動力演算手段と、該要求動力が所定の判定値以上か否かを判断し、該要求動力が該判定値以上の場合には、前記原動機を運転する原動機運転手段と、前記ハイブリッド車輌の駆動軸に介装され、該駆動軸への動力の伝達経路の状態を切り換えるシフト手段と、該伝達経路の状態に応じて、前記判定値を変更する判定値変更手段とを備えた原動機の運転制御装置。
【請求項２】前記シフト手段は、前記伝達経路の状態として、パーキング、ドライブ、リバース、ニュートラルのうちの少なくとも２以上の状態の切り換えが可能な手段である請求項１記載の原動機の運転制御装置。
【請求項３】前記原動機運転手段は、前記原動機の運転開始と運転停止とを、異なる判定値により判定する手段である請求項１記載の原動機の運転制御装置。
【請求項４】請求項２記載の原動機の運転制御装置であって、前記発電機により発電された電力の少なくとも一部により充電可能なバッテリを備えると共に、前記要求動力演算手段は、前記パラメータとして、該バッテリの状態を用いて前記要求動力を求める手段である原動機の運転制御装置。
【請求項５】請求項２記載の原動機の運転制御装置であって、前記判定値変更手段は、前記伝達経路の状態がドライブ状態の場合には、前記判定値を、前記車輌の運転状態に応じて、ドライブ以外の状態の前記判定値以上の値に設定することある手段である原動機の運転制御装置。
【請求項６】所定の運転範囲で運転される原動機の動力を駆動軸に伝達する動力伝達経路に、３軸のうちいずれか２軸へ動力が入出力されたとき、該入出力された動力に基づいて定まる動力を残余の１軸へ入出力する３軸式動力入出力手段を設け、前記３軸のうちの２軸に、前記駆動軸と前記原動機の出力軸とを結合すると共に、前記３軸のうちの残余の１軸に電動機を結合し、前記原動機の動力を前記３軸式動力入出力手段を介して、前記駆動軸に出力するハイブリッド車輌の運転制御装置であって、前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータに基づいて求める要求動力演算手段と、該要求動力が所定の判定値以上か否かを判断し、該要求動力が該判定値以上の場合には、前記原動機を運転する原動機運転手段と、前記ハイブリッド車輌の駆動軸に介装され、該駆動軸への動力の伝達経路の状態を切り換えるシフト手段と、該伝達経路の状態に応じて、前記判定値を変更する判定値変更手段とを備えたハイブリッド車輌の運転制御装置。
【請求項７】前記シフト手段は、前記伝達経路の状態として、パーキング、ドライブ、リバース、ニュートラルのうちの少なくとも２以上の状態の切り換えが可能な手段である請求項６記載のハイブリッド車輌の運転制御装置。
【請求項８】請求項６記載のハイブリッド車輌の運転制御装置であって、前記原動機の動力の少なくとも一部により運転されて発電を行なう発電機と、前記発電機により発電された電力の少なくとも一部により充電可能なバッテリとを備えると共に、前記要求動力演算手段は、前記パラメータとして、該バッテリの状態を用いて前記要求動力を求める手段であるハイブリッド車輌の運転制御装置。
【請求項９】前記要求動力演算手段は、前記パラメータとして、該バッテリへの充電要求および前記駆動軸に出力すべき動力を用いて前記要求動力を求める手段である請求項８記載のハイブリッド車輌の運転制御装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原動機の運転制御装置およびハイブリッド車輌の運転制御装置に関し、詳しくは、効率などを優先した所定の運転範囲で運転される原動機と、この原動機の出力する動力の少なくとも一部を用いて発電する発電機と、駆動軸に出力される動力が要求動力となるよう運転される電動機とを備えたハイブリッド車輌における原動機の運転を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、燃料の燃焼により動力を出力するガソリンレシプロエンジンなどの原動機の燃費や排ガス浄化性能の飛躍的な向上と車輌の走行性能の確保との両立を目的として、いわゆるハイブリッド車輌の構成が種々提案されている。ハイブリッド車輌は大きく分けると、原動機により発電機を駆動して発電を行ない、発電した電力でモータを駆動して車輌の推進力を得るシリーズハイブリッド方式と、駆動軸に原動機とモータとをそれぞれ結合し、原動機とモータとにより車輌の推進力を得るパラレルハイブリッド方式と知られている。いずれの方式でも、内燃機関などの原動機が効率よく運転できる範囲と、車輌の駆動軸に要求される動力の範囲とが異なっているとの前提に立ち、原動機は効率やエミッションなどを優先した運転範囲で運転し、駆動軸に要求される動力を電動機により賄おうとするものである。
【０００３】例えば、出願人は、原動機と３軸式動力入出力手段としてのプラネタリギヤと２つの電動機とバッテリとを備え、原動機から出力される動力やバッテリに蓄えられた電力をプラネタリギヤと２つの電動機によりエネルギ変換して所望の動力とし、これを駆動軸に出力するものを提案している（特開昭第５０－３０２２３号公報）。また、こうした原動機とプラネタリギヤと２つの電動機とバッテリ（二次電池）とを備える動力出力装置において、所望の動力を駆動軸に安定して出力するために、プラネタリギヤのサンギヤやリングギヤ，プラネタリキャリアの３軸の回転数が所望の回転数となるようこれらの回転数に基づいて２つの電動機を駆動制御するものも提案している（特願平８－２７４１１２号）。
【０００４】これらのハイブリッド車輌では、原動機の出力したエネルギをバッテリに蓄えておき、いつでも動力して出力することができるため、駆動軸に出力する動力と原動機の出力とを必ずしもバランスさせておく必要はない。むしろ、原動機は最も効率の良い定常的な運転状態で運転し、駆動軸に要求されている動力に対して余剰のエネルギが存在すれば、これを電力の形態で蓄え、蓄電池が十分に充電されれば、原動機を停止して、電動機の動力のみで車輌を走行させるよう構成することが、システム全体を高効率なものとする点からは望ましいと考えられる。他の構成のハイブリッド車輌でも、この関係は基本的には同一であり、この場合、原動機は間欠運転されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際にこうしたハイブリッド車輌を製作してみると、原動機を間欠的に運転しあるいは停止するための判断をいかに行なうのが望ましいかという問題が未解決であることが分かった。バッテリが存在する場合には、バッテリの充電状態が所定の範囲となるよう原動機を間欠運転することが考えられる。そこで、本願出願人は、バッテリの性能がその温度に強く依存していることに鑑み、この判断を環境温度により変更するものを提案している（特開平６－２２５４０５号）。ハイブリッド車輌におけるかかる原動機の運転制御の判断については、これまでほとんど知られておらず、出願人は、ハイブリッド車輌の運転状態を詳しく分析することにより、更に優れた原動機の運転制御装置およびハイブリッド車輌の運転装置を完成した。
【０００６】本発明の目的は、従って、ハイブリッド車輌における原動機の運転の開始、停止を適正に判断することにあり、特に駆動軸への動力の伝達経路の状態と原動機の運転状態との関係を明らかにして、原動機の運転を適正に制御することを目的の一つとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本発明の原動機の運転制御装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。即ち、本発明の原動機の運転制御装置は、所定の運転範囲で運転される原動機と、該原動機の出力する動力の少なくとも一部を用いて発電する発電機と、駆動軸に出力される動力が要求動力となるよう運転される電動機とを備えたハイブリッド車輌の該原動機の運転を制御する装置であって、前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータに基づいて求める要求動力演算手段と、該要求動力が所定の判定値以上か否かを判断し、該要求動力が該判定値以上の場合には、前記原動機を運転する原動機運転手段と、前記ハイブリッド車輌の駆動軸に介装され、該駆動軸への動力の伝達経路の状態を切り換えるシフト手段と、該伝達経路の状態に応じて、前記判定値を変更する判定値変更手段とを備えたことを要旨とする。
【０００８】この原動機の運転制御装置によれば、駆動軸への動力の伝達経路の状態がシフト手段より切り換えられると、これに応じて原動機を運転するか否かの判断基準である判定値が変更される。この結果、この原動機の運転制御装置では、動力の伝達経路の状態に合わせて原動機が運転、停止される。
【０００９】ここで、シフト手段としては、伝達経路の状態として、パーキング、ドライブ、リバース、ニュートラルのうちの少なくとも２以上の状態の切り換えが可能な手段を考えることができる。車輌としては、車輌が停止しており、動力が伝達されず駆動軸がロックされているパーキング、伝達経路を介して動力が駆動軸に伝達されるドライブ、動力の伝達はないが駆動軸は回転可能なニュートラル、駆動軸が通常走行時とは反対方向に回転するリバース等が必要となる。本願発明は、これらのうちの少なくとも２つの状態に切り換え可能なものであれば、適用することができる。動力の伝達経路の状態の違いにより、原動機を運転すべきか否かの判断基準が変わるからである。
【００１０】なお、シフト手段は、ギヤの組み合わせにより上記の各状態を作り出す構成でも可能であるが、例えば原動機から駆動軸までの間に、動力の一部を電気的なエネルギとしてやり取り可能な電動機を設けると共に、駆動軸に電動機を取り付けた構成を取った場合には、これらの電動機の回転方向や、ロック制御などを組み合わせることにより、伝達経路の状態を、パーキング（駆動軸をロック）、ドライブ（駆動軸を原動機または電動機を駆動）、リバース（駆動軸のモータを逆回転）、ニュートラル（電動機をフリーラン）などに切り換えることができる。こうした構成も、ここでいうシフト手段にふくまれる。
【００１１】本願発明において原動機運転手段としては、原動機の運転開始と運転停止とを、異なる判定値により判定することも可能である。制御上のチャタリングを防止する目的で、原動機を運転すべきか否かの判定基準に所定のヒステリシスを持たせることは制御上、必要に応じて採用される技術であるが、かかる制御上の要請とは別に、ハイブリッド車輌の運転上の特性から、運転開始と運転停止とを、異なる判定値により判定することが望ましい場合が考えられる。例えば、ハイブリッド車輌にバッテリを搭載し、発電機により発電した余剰の電力をバッテリに蓄える場合には、バッテリの充放電特性から望ましい充電開始（原動機の運転開始）と充電停止（原動機の運転停止）のタイミングを決定し得る場合がある。また、エアコンなどの補機類の運転状態によっても、こうした原動機の運転開始と運転停止の判断基準を異ならせた方が良い場合が考えられるのである。
【００１２】本願発明において、発電機により発電された電力の少なくとも一部により充電可能なバッテリを設けた場合には、原動機に対する要求動力を、このバッテリの状態、例えば要求充電量などから求めるものとすることができる。特に、シフト手段により動力の伝達経路が、パーキングまたはリバースの状態では、原動機への要求動力をバッテリを充電するための要求量により定めることができる。車輌の制動時に発電機を用いて電力を回生することが可能な構成を取っていたとしても、パーキングの状態では回生電力は期待できず、バッテリを充電することはできない。したがって、動力の伝達経路の状態がパーキングの場合には、バッテリ自体の状態で原動機の運転開始を判定することが望ましい。同様に、リバースの場合を考えると、リバースの状態ではバッテリを充電することが困難な場合があり得るので、この場合にも、バッテリ自体の状態で原動機の運転開始を判定することが望ましい。
【００１３】動力の伝達経路の状態と判定値とは、様々な関係が考えられるが、伝達経路の状態がドライブ状態の場合には、判定値を、ドライブ以外の状態の判定値以上の値に設定することも考えられる。また、常に、ドライブ以外の状態の判定値以上とするのではなく、通常は両者を等しくし、車輌の運転状態に応じて、ドライブ状態の判定値を、ドライブ状態以外の判定値より大きくするものとしてもよい。走行中は、走行に必要な動力に基づいて発電すべき電力も大きくなることが多いので、判定値を大きくしておくことで、逆に要求される電力が低下した場合に、速やかに原動機を停止できるからである。
【００１４】上述した原動機の運転制御装置の考え方は、３軸式の動力伝達手段を備えハイブリッド車輌に適用することができる。この場合には、ハイブリッド車輌の運転制御装置として発明は把握される。このハイブリッド車輌の運転制御装置は、所定の運転範囲で運転される原動機の動力を駆動軸に伝達する動力伝達経路に、３軸のうちいずれか２軸へ動力が入出力されたとき、該入出力された動力に基づいて定まる動力を残余の１軸へ入出力する３軸式動力入出力手段を設け、前記３軸のうちの２軸に、前記駆動軸と前記原動機の出力軸とを結合すると共に、前記３軸のうちの残余の１軸に電動機を結合し、前記原動機の動力を前記３軸式動力入出力手段を介して、前記駆動軸に出力するハイブリッド車輌の運転制御装置であって、前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータに基づいて求める要求動力演算手段と、該要求動力が所定の判定値以上か否かを判断し、該要求動力が該判定値以上の場合には、前記原動機を運転する原動機運転手段と、前記ハイブリッド車輌の駆動軸に介装され、該駆動軸への動力の伝達経路の状態を切り換えるシフト手段と、該伝達経路の状態に応じて、前記判定値を変更する判定値変更手段とを備えたことを要旨としている。
【００１５】このハイブリッド車輌の運転制御装置によれば、原動機の動力は、３軸式動力入出力手段を介して直接的、あるいは発電機－電動機での機械・電気エネルギの変換を介して、駆動軸に伝達される。ここで、この駆動軸への動力の伝達経路の状態がシフト手段より切り換えられると、これに応じて原動機を運転するか否かの判断基準である判定値が変更される。この結果、このハイブリッド車輌の運転制御装置では、動力の伝達経路の状態に合わせて原動機が運転、停止される。
【００１６】ここで、シフト手段としては、伝達経路の状態として、パーキング、ドライブ、リバース、ニュートラルのうちの少なくとも２以上の状態の切り換えが可能な手段を考えることができるのは、前述した原動機の運転制御装置の発明の場合と同様である。また、このハイブリッド車輌が、原動機により運転される発電機と、この発電機により発電された電力の少なくとも一部により充電可能なバッテリとを備える場合、要求動力演算手段は、パラメータとして、バッテリへの充電要求を用いて、要求動力を求めるものとすることができる。あるいは、バッテリへの充電要求と駆動軸に出力すべき動力を用いて、要求動力を求めるものとすることもできる。
【００１７】本願発明における原動機は、燃料の燃焼により動力を出力するものであれば、いかなる態様のものでもよく、例えばガソリンや軽油を燃料として、これを吸気系あるいはシリンダ内に供給するレシプロエンジンやロータリエンジン等の内燃機関、スターリングエンジン、天然ガスや水素等のガス燃料やメタノールなどの他の液体燃料を用いたエンジンなどが含まれる。
【００１８】
【発明の他の態様】本発明の他の形態として、動力の伝達経路に、原動機の出力軸に結合された第１のロータと、この第１のロータに対して相対的に回転可能であり、駆動軸に結合された第２のロータと、該第１および第２のロータの相対的な回転に応じた電力をやり取りする巻線とを備えたモータを備えた態様を考えることができる。かかる構成を採用した場合にも、原動機の運転の判定を、同様に行なうことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（１）実施例の構成はじめに、実施例の構成について図１を用いて説明する。図１は実施例としての内燃機関の運転制御装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【００２０】このハイブリッド車両の構成は大きくは、駆動力を発生する動力系統と、その制御系統と、駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統と、運転操作部等とからなっている。また、上記、動力系統はエンジン１５０を含む系統とモータＭＧ１，ＭＧ２を含む系統とからなっており、制御系統は、エンジン１５０の運転を主に制御するための電子制御ユニット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）１７０と、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転を主に制御する制御ユニット１９０と、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０に必要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからなっている。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０の内部構成は図示していないが、これらはそれぞれ内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムに従い、以下に示す種々の制御処理を行なうよう構成されている。エンジン１５０からの動力を受け、更にプラネタリギヤ１２０により、このエンジン１５０の動力に対して、モータＭＧ１，ＭＧ２の動力あるいは発電により調整された動力を駆動軸１１２に出力する構成を、以下では、動力出力装置１１０と呼ぶ。
【００２１】エンジン１５０は、吸入口２００から吸入した空気と燃料噴射弁１５１から噴射されたガソリンとの混合気を燃焼室１５２に吸入し、この混合気の爆発により押し下げられるピストン１５４の運動をクランクシャフト１５６の回転運動に変換する。この爆発は、イグナイタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導かれた高電圧によって点火プラグ１６２が形成した電気火花によって混合気が点火され燃焼することで生じる。燃焼により生じた排気は、排気口２０２を通って大気中に排出される。
【００２２】エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０が行なうエンジン１５０の制御としては、エンジン１５０の回転数に応じた点火プラグ１６２の点火時期制御や、吸入空気量に応じた燃料噴射量制御および後述する吸気弁１５３の開閉タイミング制御等がある。エンジン１５０の制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０にはエンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。例えばクランクシャフト１５６の回転数と回転角度を検出するためにディストリビュータ１６０に設けられた回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８などである。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０には、この他、例えばイグニッションキーの状態ＳＴを検出するスタータスイッチ１７９なども接続されているが、その他のセンサ，スイッチなどの図示は省略した。
【００２３】本実施例におけるエンジン１５０は、吸気弁１５３の開閉タイミングを変更する機構、いわゆる連続可変バルブタイミング機構１５７（以下、ＶＶＴという）を用いている。図２を用いてＶＶＴ１５７の概要を説明する。図２はＶＶＴ１５７の機構の概略を示す説明図である。図２に示す通り、通常、吸気弁１５３は吸気カムシャフト２４０に取り付けられたカムにより開閉し、排気弁１５５は排気カムシャフト２４４に取り付けられたカムにより開閉する機構となっている。吸気弁１５３および排気弁１５５がエンジン１５０の回転数に応じたタイミングで開閉し得る様、吸気カムシャフト２４０に結合された吸気カムシャフト・タイミング・ギヤ２４２と排気カムシャフト２４４に結合された排気カムシャフト・タイミング・ギヤ２４６はタイミングベルト２４８によりクランクシャフト１５６と連結されている。こうした通常の構成に加え、ＶＶＴ１５７の場合は、吸気カムシャフト・タイミング・ギヤ２４２と吸気カムシャフト２４０とは、油圧で作動するＶＶＴプーリ２５０を介して結合されており、ＶＶＴプーリ２５０には入力油圧の制御バルブであるＯＣＶ２５４が設けられている。ＶＶＴプーリ２５０の内部はこの油圧により軸方向に移動可能な可動ピストン２５２の組み合わせで構成されている。なお、ＶＶＴプーリ２５０に入力される油圧はエンジンオイルポンプ２５６により供給される。
【００２４】ＶＶＴ１５７の作動原理は次の通りである。ＥＦＩＥＣＵ１７０はエンジン１５０の運転状況に応じて設定された吸気弁１５３の開閉タイミングに応じて、ＯＣＶ２５４の開閉を制御する制御信号を出力する。この結果、ＶＶＴプーリ２５０に入力される油圧が変化し、可変ピストン２５２が軸方向に移動する。可変ピストン２５２には軸に対し斜め方向に溝が刻んであるため、上記軸方向への移動に伴って可変ピストン２５２の回転が生じ、可変ピストン２５２に結合されている吸気カムシャフト２４０と吸気カムシャフト・タイミング・ギヤ２４２の取り付け角度を変化させる。こうして、排気弁１５５と吸気弁１５３の開閉タイミングを変化させることができる。
【００２５】図３にＶＶＴ１５７による吸気弁１５３の開閉タイミングの変更の様子を示す。図３は、エンジン１５０のクランクシャフト１５６の回転角度と吸気弁１５３および排気弁１５５が開いているタイミングとの関係を示している。図３に示す通り、排気弁１５５は、ピストン１５４が最も下方に来る下死点よりクランクシャフト１５６がやや手前の回転位置にある時点で開き、ピストン１５４が最も上方に来る上死点をやや越えた時点で閉じる。このタイミングはＶＶＴ１５７により変更されることはない。一方、吸気弁１５３は、例えばタイミングＡにおいては上死点より手前で開き、下死点をやや越えた時点で閉じる。吸気弁１５３が開いてから上死点をやや越える時点までは、吸気弁１５３と排気弁１５５の双方が開いた状態となっている。ＶＶＴ１５７により開閉タイミングを変更すれば、先に説明した通り、排気弁１５５の開閉タイミングは変更されないが、吸気弁１５３の開閉タイミングは例えばタイミングＢのごとく変化する。このとき、吸気弁１５３は、タイミングＡよりも遅く、上死点をやや越えた時点で開き、その分下死点を大きく越えた時点で閉じるようになる。吸気弁１５３の開閉タイミングは変更されるものの、開状態となっている期間はタイミングＡとタイミングＢとで同一である。
【００２６】このように変化する吸気弁１５３の開閉タイミングを図３に示した通り下死点から吸気弁１５３が閉じるまでの角度、即ち吸気弁閉じ角δを用いて表すものとする。吸気弁閉じ角δを標準の値よりも大きくした場合は吸気弁１５３が閉じるのが遅くなることを意味し、吸気弁閉じ角δを小さくした場合は吸気弁１５３が閉じるのが早くなることを意味する。従って、前者の方向、即ち吸気弁閉じ角δを大きくする方向にＶＶＴ１５７を制御することを遅角制御と呼び、その逆を進角制御と呼ぶ。例えば、比較的低回転でエンジン１５０を運転しているときにＶＶＴ１５７を進角制御した場合には、その分燃焼室１５２に吸入された混合気を圧縮する行程が長くなるためエンジン１５０の出力トルクが増大し、逆にＶＶＴ１５７を遅角制御した場合にはエンジン１５０の燃費が向上することが一般に知られている。また、エンジン１５０の始動時に遅角制御すれば、燃焼室１５２に吸入された空気の圧縮行程が短くなるため、エンジン１５０の停止状態から速やかに回転数を向上させやすい利点もある。
【００２７】次に、図１に戻り動力系統を構成する動力出力装置１１０のモータＭＧ１，ＭＧ２の概略構成について説明する。モータＭＧ１は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１３３とを備える。ステータ１３３は、無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１９に固定されている。このモータＭＧ１は、ロータ１３２に備えられた永久磁石による磁界とステータ１３３に備えられた三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作し、場合によってはこれらの相互作用によりステータ１３３に備えられた三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００２８】モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１４３とを備える。モータＭＧ２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１９に固定されている。このモータＭＧ２もモータＭＧ１と同様に、電動機あるいは発電機として動作する。
【００２９】これらのモータＭＧ１，ＭＧ２は、スイッチングを行なうトランジスタを複数内蔵した第１および第２の駆動回路１９１，１９２を介してバッテリ１９４および制御ユニット１９０に電気的に接続されている。制御ユニット１９０からは、第１および第２の駆動回路１９１，１９２に設けられたスイッチング素子である６個のトランジスタおよびを駆動する制御信号が出力されている。各駆動回路１９１，１９２内の６個のトランジスタは、ソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置されることによりトランジスタインバータを構成している。制御ユニット１９０によりソース側とシンク側のトランジスタのオン時間の割合を制御信号により順次制御し、三相コイルの各相に流れる電流を、ＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にすると、三相コイルにより、回転磁界が形成され、これらのモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動される。
【００３０】モータＭＧ１，ＭＧ２の制御を含むハイブリッド車両の運転状態の制御を可能とするために、制御ユニット１９０には、この他各種のセンサおよびスイッチが電気的に接続されている。制御ユニット１９０に接続されているセンサおよびスイッチとしては、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａ、ブレーキペダルポジションセンサ１６５ａ、シフトポジションセンサ１８４、水温センサ１７４、バッテリ１９４の残容量検出器１９９などがある。制御ユニット１９０は、これらのセンサを通じて運転操作部からの種々の信号やバッテリ１９４の残容量等を入力し、また、エンジン１５０を制御するＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。運転操作部からの種々の信号として、具体的には、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａからのアクセルペダルポジション（アクセルペダルの踏込量）ＡＰ、ブレーキペダルポジションセンサ１６５ａからのブレーキペダルポジション（ブレーキペダルの踏込量）ＢＰ、シフトポジションセンサ１８４からのシフトポジションＳＰがある。また、バッテリ１９４の残容量は残容量検出器１９９で検出される。なお、残容量検出器１９９は、バッテリ１９４の電解液の比重またはバッテリ１９４の全体の重量を測定して残容量を検出するものや、充電・放電の電流値と時間を演算して残容量を検出するものや、バッテリ１９４の端子間を瞬間的にショートさせて電流を流し内部抵抗を測ることにより残容量を検出するものなどが知られている。
【００３１】駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統の構成は次の通りである。エンジン１５０の動力を伝達するためのクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、このプラネタリキャリア軸１２７と、モータＭＧ１，モータＭＧ２の回転を伝達するサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６とは、後述するプラネタリギヤ１２０に機械的に結合されている。ダンパ１３０は、このエンジン１５０のクランクシャフト１５６とプラネタリキャリア軸１２７とを接続し、クランクシャフト１５６のねじり振動の振幅を抑制する目的で設けられているものである。
【００３２】リングギヤ１２２には、動力取り出し用の動力取出ギヤ１２８が、リングギヤ１２２とモータＭＧ１との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ１２８は、チェーンベルト１２９により動力伝達ギヤ１１１に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力伝達ギヤ１１１との間で動力の伝達がなされる。また、この動力伝達ギヤ１１１はディファレンシャルギヤ１１４を介して左右の駆動輪１１６、１１８に結合され、これらに動力を伝達できるようになっている。
【００３３】ここで、プラネタリギヤ１２０の構成と併せてクランクシャフト１５６、プラネタリキャリア軸１２７、モータＭＧ１の回転軸であるサンギヤ軸１２５、ＭＧ２の回転軸であるリングギヤ軸１２６の結合について説明する。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１、リングギヤ１２２なる同軸の２つのギヤと、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２との間に配置されサンギヤ１２１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリピニオンギヤ１２３の３つから構成される。サンギヤ１２１はプラネタリキャリア軸１２７に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１のロータ１３２に結合され、リングギヤ１２２はリングギヤ軸１２６を介してモータＭＧ２のロータ１４２に結合されている。また、プラネタリピニオンギヤ１２３は、その回転軸を軸支するプラネタリキャリア１２４を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、プラネタリキャリア軸１２７はクランクシャフト１５６に結合されている。機構学上周知のことであるが、プラネタリギヤ１２０は上述のサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６およびプラネタリキャリア軸１２７の３軸のうちいずれか２軸の回転数およびこれらの軸に入出力されるトルクが決定されると、残余の１軸の回転数および該回転軸に入出力されるトルクが決定されるという性質を有している。
【００３４】（２）一般的動作次に、本実施例のハイブリッド車両の一般的な動作について簡単に説明する。前述した構成を有するハイブリッド車輌は走行時において、駆動軸１１２に出力すべき要求動力に相当する動力をエンジン１５０から出力し、出力された動力を以下の通りトルク変換して駆動軸１１２に伝達している。トルク変換は、例えば駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が高回転数かつ低トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ１により電力として回収し、その電力によりモータＭＧ２を駆動する。具体的には、まずエンジン１５０から出力された動力が、プラネタリギヤ１２０においてサンギヤ軸１２５に結合されたモータＭＧ１に伝達される動力と、リングギヤ軸１２６を介して駆動軸１１２に伝達される動力とに分配される。この動力分配は、リングギヤ軸１２６の回転数が要求回転数に一致するような条件下で行なわれる。サンギヤ軸１２５に伝達された動力は、モータＭＧ１により電力として回生される。一方、この電力を用いてリングギヤ軸１２６に結合されたモータＭＧ２を駆動することにより、リングギヤ軸１２６にはトルクが付加される。このトルク付加は駆動軸１１２に要求トルクが出力されるように行なわれる。こうしてモータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することによりエンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することができるのである。
【００３５】逆に、駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が低回転数かつ高トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ２により電力を回収し、その電力によりモータＭＧ１を駆動する。
【００３６】かかる動作原理に基づき、ハイブリッド車両はモータＭＧ２のみを駆動源として走行することもできるし、エンジン１５０とモータＭＧ２の双方を駆動源として走行することもできる。具体的には、ハイブリッド車輌は減速時または降坂時等のエンジン動力を必要としないとき、および初期加速時には、エンジン１５０の運転を停止し、モータＭＧ２のみで走行する。通常走行時には、エンジン１５０を主駆動源としつつ、モータＭＧ２の動力も用いて走行する。エンジン１５０とモータＭＧ２の双方を駆動源として走行する場合には、必要なトルクおよびモータＭＧ２で発生し得るトルクに応じて、エンジン１５０を効率のよい運転ポイントで運転できるため、エンジン１５０のみを駆動源とする車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。一方、クランクシャフト１５６の回転を、プラネタリキャリア軸１２７およびサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１に伝達することができるため、エンジン１５０の運転によりモータＭＧ１で発電しつつ走行することも可能である。
【００３７】なお、本実施例のハイブリッド車両では、上記トルク変換において用いられるプラネタリギヤ１２０の回転数についての機械的な制限により、図４に示す通り、エンジン１５０の運転可能な回転数が車速に応じて制限されている。かかる制限が存在する理由は次の通りである。プラネタリギヤ１２０について、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）をρとすれば、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓ、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃ、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒの間には、一般に次式（１）の関係が成立することが知られている。本実施例の場合、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは車速と等価なパラメータであり、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃはエンジン１５０の回転数と等価なパラメータである。
Ｎｓ＝Ｎｃ＋（Ｎｃ－Ｎｒ）／ρ ・・・（１）
【００３８】サンギヤ軸１２５の回転数には機械的な制限値が存在するから、プラネタリキャリア軸１２７の最大回転数Ｎｃは、この制限値の下でリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに応じて変化し、回転数Ｎｒが値０のとき最も小さく、回転数Ｎｒが大きくなるにつれて大きくなる。かかる理由により、車速に応じてエンジン１５０の回転数制限値が変化するのである。図４に示す通り、車速に応じてエンジン回転数の使用可能領域の上限値は徐々に増加する。一方、ある車速以上では、上記と同様の理由によりエンジン回転数の下限値が現れる。本実施例の車輌では、車速５５ｋｍ／ｈ以上では、この制限からエンジン１５０の回転数を０とできず、エンジン１５０のクランクシャフト１５６を回転することになる。こうしたエンジン１５０の回転のエネルギは、結局はモータから与えられるから、この状態をモータリングと呼ぶ。
【００３９】（３）エンジン１５０の始動制御処理次に、本実施例におけるエンジン１５０の運転制御処理について説明する。図５は運転制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。このルーチンは制御ユニット１９０のＣＰＵ（以下、単にＣＰＵという）により実行される処理である。エンジン１５０の始動は、車輌が停止している場合に運転者がスタータスイッチ１７９をオンにすることで行なわれる他、上述した通り、車両の運転中において走行状態やバッテリ１９４の充電状態に応じて、運転者の操作と無関係に行なわれる場合もある。
【００４０】図５に示したエンジン運転制御処理ルーチンが開始されると、まずエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖを算出する処理が行なわれる（ステップＳ３００）。この要求動力ｓｐｖは、次の式（２）により計算される。
ｓｐｖ＝ｓｐａｃｃ＋ｓｐｃｈｇ＋ｓｐＡＣ …（２）
【００４１】ここで、式（２）の右辺各項は、次の通りである。
・ｓｐａｃｃ：車輌を走行させる駆動トルクを全てエンジン１５０の出力により賄う場合のパワー（発電量に換算した値）。アクセルペダル１６４の踏み込み量ＡＰと車速Ｖとをパラメータとするマップから求める。シフトレバー１８２のシフトポジションＳＰがＰレンジ，Ｒレンジの場合には、値０に設定される。Ｐレンジでは車輌が走行することはあり得ず、Ｒレンジでは車輌の走行方向とエンジン１５０の回転方向が異なるため、エンジン１５０の動力で車輌を走行させないものとしているからである。
・ｓｐｃｈｇ：バッテリ１９４の充放電の要求パワー。バッテリ１９４のＳＯＣから求められる。本実施例における両者の関係を図６に示す。図示するように、ＳＯＣが低い場合には、充電の要求が高く、ＳＯＣが約６０［％］で充放電の要求は０、それ以上では放電要求となる。
・ｓｐＡＣ：図示しないエアコンが駆動される場合の補正量である。エアコンは、電力の消費量が大きいので、他の補機類とは別に、その使用電力を補正するのである。
【００４２】こうしてエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖを算出した後、つぎにエンジン１５０が停止しているか否かの判断を行なう（ステップＳ３１０）。エンジン１５０が停止しているとは、エンジン１５０への燃料噴射が停止され、エンジン１５０が自立運転されていないことに言う。上述した車速制限その他の理由により、エンジン１５０自体は動力を出力していない場合でも、モータリングされてクランクシャフト１５６は回転していることがあり得るが、こうした場合も、エンジン１５０は停止中と判断される。エンジン１５０が停止していると判断された場合には、つぎにステップＳ３００で算出された要求動力ｓｐｖが開始用判定値ｓｐｓｔａ以上であるか否かの判断を行なう（ステップｓ３２０）。この判定値ｓｐｓｔａは、エンジン１５０の自立運転を開始すべきか否かを判断するための判定値であり、後述する停止用判定値ｓｐｓｔｐと共に、判定値設定処理ルーチン（図７）により設定される。これらの判定値の設定の詳細については、後述する。要求動力ｓｐｖが判定値ｓｂｓｔａより小さいと判断された場合には、何も行なわず「ＥＮＤ」に向けて、本人ルーチンを終了する。かかる場合には、エンジン１５０に対する要求動力が判定値より小さいことから、エンジン１５０はそのまま停止状態に維持される。
【００４３】ここで、エンジン１５０を起動制御する処理（ステップＳ３３０）とは、単にモータＭＧ１に駆動回路１９１を介して電流を流し、モータＭＧ１の動力でプラネタリギア１２０を介してエンジン１５０のクランクシャフト１５６をモータリングする処理にとどまらない。本実施例では、少なくとも次の制御を行なっている。
■車輌が停車中であれば、エンジン１５０のモータリングを開始しても駆動軸１１２は回転してはならないから、モータＭＧ１の回転により駆動軸１１２が回転しないよう、モータＭＧ２をロック状態に制御する、■走行中においても、モータＭＧ１の回転により駆動軸１１２の回転数が変化したりトルク変動（いわゆるトルクショック）が生じることは望ましくないからの、この場合には、駆動軸１１２の回転数・トルクを、モータＭＧ１の運転の前後によらず一定にするために、モータＭＧ２の動力の状態を制御する、■クランクシャフト１５６にプラネタリギヤ１２０が結合された系に生じることがあるねじり共振の発生を押さえるため、クランクシャフト１５６の回転数の上昇率（ｒｐｍ／ｓｅｃ）が一定の範囲に入るようモータＭＧ１の駆動トルクを制御する、■クランクシャフト１５６の回転数の上昇率を一定の範囲に入るようにしながら、モータＭＧ１における消費電力をできる限り小さくして、バッテリ１９４への負担を軽減する。
【００４４】かかるエンジン起動制御は、制御ユニット１８０側では、モータＭＧ１，ＭＧ２を制御することにより、またＥＦＩＥＣＵ１７０側では、ＶＶＴ１５７，図示しないスットルバルブ，燃料噴射弁１５１，イグナイタ１５８などを制御することにより実現される。ＥＦＩＥＣＵ１７０側では、ＶＶＴ１５７を制御して吸気バルブ１５３の閉弁タイミングを最遅角側に制御し、かつ図示しないスロットルバルブの開度を大きくして、エンジン１５０のポンプ仕事をまずもっとも軽い状態とする。その後、モータＭＧ１の回転に伴ってクランクシャフト１５６の回転数が上昇し所定値以上となると、燃料噴射弁１５１を駆動して燃料噴射を行なうと共に、イグナイタ１５８を駆動して高電圧を発生させ、この高電圧により点火プラグ１６２に電気火花を形成し、シリンダ１５４内に吸入された混合気への点火を行なう。制御ユニット１８０とＥＦＩＥＣＵ１７０とは、互いに情報を交換しつつ、こうした制御を実行することによりエンジン１５０をスムースに完爆状態とし、これを起動する。
【００４５】エンジン１５０が起動された後、ステップＳ３１０では、エンジン１５０は停止中でないと判断され、この場合には、次に要求動力ｓｐｖが停止用判定値ｓｐｓｔｐより小さいか否かの判断が行なわれる（ステップＳ３４０）。停止用判定値ｓｐｓｔｐは、エンジン１５０の運転を継続する必要があるかないかを判定するための閾値であり、運転開始を判定する判定値ｓｐｓｔａと同様、判定値設定処理ルーチン（図７）により設定される。判定値ｓｐｓｔｐの設定の手法についても、後でまとめて説明する。なお、ステップＳ３４０で用いる判定値ｓｐｓｔｐとステップＳ３２０で用いる判定値ｓｐａｔａとは、同一の判定値を用いることも可能であるが、本実施例では、後述するように、所定の偏差を有する異なる値として別々に設定している。両判定値に所定の偏差を持たせることにより、一旦起動されたエンジン１５０を所定期間継続的に運転することができ、頻繁な起動・停止を生じることがない。
【００４６】要求動力ｓｐｖが判定値ｓｐｓｔｐを下回っていないと判断された場合には（ステップＳ３４０）、エンジン１５０の運転を継続する処理を行なう（ステップＳ３５０）。即ち、要求動力ｓｐｖが一旦判定値ｓｐｓｔａ以上となった場合には、要求動力ｓｐｖが判定値ｓｐｓｔｐを下回るまでは、エンジン１５０を継続的に運転し、モータＭＧ２を用いて発電し、あるいは走行中にあっては場合によりそのまま駆動軸１１２にエンジン１５０の動力を出力し続けるよう運転するのである。一方、要求動力ｓｐｖが判定値ｓｔｓｔｐを下回ったと判断されると（ステップＳ３４０）、この場合には、エンジン１５０を停止する処理を行なう（ステップＳ３６０）。エンジン１５０の停止制御は、上述したエンジンの起動制御とほぼ反対の制御となり、制御ユニット１８０とＥＦＩＥＣＵ１７０の協働により、ねじり共振を生じることなくエンジン１５０を停止する。
【００４７】以上説明したエンジン運転制御処理ルーチンが実行されることにより、エンジン１５０は、要求動力ｓｐｖが起動用の判定値ｓｐｓｔａ以上となったときに起動され、停止用の判定値ｓｐｓｔｐを下回ったときに停止される。こうしたエンジン１５０の起動と停止の判定に用いられる判定値ｓｐｓｔａ，ｓｐｓｔｐを設定する処理について、次に図７を用いて説明する。
【００４８】（４）判定値の設定処理図７に示した判定値設定処理ルーチンは、割り込み処理により所定のインターバルで繰り返し実行されるものであり、このルーチンが起動されると、まず仮判定値ｔｐｓｔａ，ｔｐｓｔｐに初期値２，１をそれぞれセットする処理が行なわれる（ステップＳ４００）。これらの仮判定値は、それぞれ開始用判定値ｓｐｓｔａ，停止用判定値ｓｐｓｔｐに対応しており、この処理ルーチン内で一時的に設定される値である。なお、以下の説明を含めて、これらは、すべてｋｗ単位の値である。
【００４９】初期値の設定を行なった後、次にシフトレバー１８２の設定、即ちシフトレンジを判定する処理を行なう（ステップＳ４０５）。シフトレンジは、シフトポジションセンサ１８４により検出され、このセンサ１８４の出力を読み取ることにより、ニュートラル（Ｎ）レンジ，ドライブ（Ｄ）またはブレーキ（Ｂ）レンジ，パーキング（Ｐ）レンジ，リバース（Ｒ）レンジのいずれのレンジにあるかの判定がなされる。なお、ここでブレーキ（Ｂ）レンジとは、Ｄレンジと比べて、車輌減速時の回生ブレーキの利きを強くしたレンジであり、車輌が下り坂を降りて行くような場合に、モータＭＧ１，ＭＧ２による回生を積極的に行なって、その回生ブレーキにより、通常の車輌におけるエンジンブレーキのような特性を得るレンジである。このＢレンジは、車輌加速側についてはＤレンジと同じで特性が得られる。
【００５０】ステップＳ４０５での判断により、シフトレバー１８２がＮレンジにあると判断された場合には、エンジン１５０および動力出力装置１１０の状態に基づく判定値の変更は必要ないと判断し、仮判定値ｔｐｓｔａ，ｔｐｓｔｐを開始用判定値ｓｐｓｔａ，停止用判定値ｓｐｓｔｐに設定し（ステップＳ４１０）、そのまま本ルーチンを終了する。
【００５１】シフトレンジがＰレンジであると判断された場合には（ステップＳ４０５）、開始用の仮判定値ｔｐｓｔａに値ｐ１、停止用の仮判定値ｔｐｓｔｐに値ｐ２を設定する（ステップＳ４２０）。ここで、値ｐ１，ｐ２は、この車輌に合わせて適合された値であり、本実施例ではそれぞれｐ１＝２，ｐ２＝１とした。また、シフトレンジがＲレンジであると判断された場合には（ステップＳ４０５）、開始用の仮判定値ｔｐｓｔａに値ｒ１、停止用の仮判定値ｔｐｓｔｐに値ｒ２を設定する（ステップＳ４２５）。ここで、値ｒ１，ｒ２は、値ｐ１，ｐ２同様、この車輌に合わせて適合された値であり、本実施例ではそれぞれｒ１＝２，ｒ２＝１としている。なお、この例では、ＰレンジとＲレンジの判定値をそれぞれ同一の値に設定しているが、両者は同一の値である必要はなく、それぞれ各レンジでの要求に応じて定めればよい。
【００５２】シフトレンジがＤまたはＢレンジであると判定された場合には（ステップＳ４０５）、次に、フラグｓｘｄが値１であるか否かの判断を行なう（ステップＳ４３０）。このフラグｓｘｄは、バッテリ１９４の放電要求を示すフラグであり、初期値は値０に設定されている。このフラグｓｘｄは、図８に実線ＪＬとして示すように、バッテリ１９４の残容量を示すＳＯＣにより設定され、ＳＯＣが７５［％］以上で値１に設定され、一旦値１に設定されると５５［％］を下回ったとき値０にリセットされる。
【００５３】フラグｓｘｄが値１であれば、バッテリ１９４の充電状態は満充電に近いと判断し、バッテリ１９４からの電力の持ち出しが行なわれやすい状態、換言すれば車輌が完全な電気自動車として走行し、エンジン１５０がかかりにくい状態にすべく、仮判定値ｔｐｓｔａを値Ｄ１（実施例では１５）、仮判定値ｔｐｓｔｐを値Ｄ２（実施例では１０）に設定する処理を行なう（ステップＳ４４０）。一方、フラグｓｘｄが値１でなければ、次にフラグｓｘｃが値１であるか否かの判断を行なう（ステップＳ４５０）。このフラグｓｘｃは、バッテリ１９４の充電要求を示すフラグであり、初期値は値０に設定されている。このフラグｓｘｃは、図８に破線ＢＬとして示すように、バッテリ１９４の残容量を示すＳＯＣにより設定され、ＳＯＣが４５［％］未満で値１に設定され、一旦値１に設定されると６３［％］以上となったとき値０にリセットされる。
【００５４】フラグｓｘｃが値１であれば、バッテリ１９４は一旦放電気味となる使われ方をしたことになるから、バッテリ１９４を回復させるように、バッテリ１９４への充電が行なわれやすい状態、換言すればエンジン１５０がかかりやすい状態にすべく、仮判定値ｔｐｓｔａを値Ｄ１よりかなり小さな値Ｄ３（実施例では２）、仮判定値ｔｐｓｔｐを値Ｄ２よりかなり小さな値Ｄ４（実施例では１）に設定する処理を行なう（ステップＳ４６０）。これらの処理の結果、バッテリ１９４の充放電状態を示すＳＯＣが７５［％］以上ではでは、フラグｓｘｄが値１に設定され、ＳＯＣが４５［％］未満ではフラグｓｘｃが値１に設定され、これらの条件以外では、両者とも値０にリセットされる。
【００５５】両フラグｓｘｄ，ｓｘｃが共に値０の場合には、次にフラグＦｅｓが値１であるか否かの判断を行なう（ステップＳ４７０）。このフラグＦｅｓは、エンジン１５０に対して自立運転の要求がある場合に値１に設定されるものである。自立運転は、車輌走行上の要求やバッテリ１９４の充放電の要求以外の要求に基づいて、エンジン１５０を単に運転する要求がある場合に行なわれるエンジン１５０の運転である。こうした自立運転の要求がオンになり条件としては、例えばエンジン１５０が暖気が完了していない場合で図示しないスロットルバルブの全閉状態での運転が学習されていない状態、停車中にエアコンがオンにされた場合、あるいは低速（１５ｋｍ／ｈ程度）走行時にエンジンが起動された後の所定期間、などが考えられる。
【００５６】エンジン１５０の自立運転の要求がある場合には、エンジン１５０が始動されやすいように、仮判定値ｔｐｓｔａ，ｔｐｓｔｐに、通常の判定値以下の値Ｄ５，値Ｄ６を設定する処理を行なう（ステップＳ４８０）。なお、本実施例では、Ｄ５＝２、Ｄ６＝１とした。エンジン１５０に対する自立運転の要求がなければ、Ｄ，Ｂレンジであって、充放電の要求フラグも設定されておらず、自立運転の要求もないことから、仮判定値ｔｐｓｔａ，ｔｐｓｔｐを、以下の式（３）（４）により設定する処理を行なう（ステップＳ４９０）。
ｔｐｓｔａ＝ｓｍｐｅｓｔａ－ｓｐｃｈｇ但し、ｔｐｓｔａ≧２ …（３）
ｔｐｓｔｐ＝１ …（４）
【００５７】ここで、式（３）の右辺第１項の変数ｓｍｐｅｓｔａは、車輌の走行に基づいてエンジン１５０に要求される動力であり、図９に示すように、車速に基づいて定められる値である。制御装置１８０は、ＲＯＭ１９０ｂにこのマップを予め記憶しており、マップを参照することにより、この変数ｓｍｐｅｓｔａを求める。なお、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖは、既述した式（２）に示したように、車輌走行用の駆動トルクに対応する動力ｓｐａｃｃと共に増加する関係にあるから、判定値ｓｐｓｔａも、単純には車速に応じて増加すると考えられるが、実際に図９に示すように、車速４０ｋｍ／ｈ近傍をピークとして、車速１０ｋｍ／ｈ以下で再び増加する設定となっている。図９に示した実線ＪＪは、次の理由に基づいて設定している。
【００５８】■車速が４５ｋｍ／ｈ以下では、バッテリ１９４の状態によってはエンジン１５０を停止することができ、バッテリ１９４を用いた電気自動車としての走行が可能となる。そこで、車速が４５ｋｍ／ｈ以下では、バッテリ１９４の充電状態に応じてエンジン１５０が停止・起動を行なうよう、判定値を、車速に比例して求まる関係（図９破線ＢＢ）より若干大きな値に設定する。両者の関係は、登り勾配にかかったときや加速しようとアクセルペダル１６４を踏み込んだ場合には、要求動力ｓｐｖが素早くこの判定値を越える程度でかつバッテリ１９４のみによる走行も確保できる程度、車速に比例した関係（破線ＢＢ）よりは大きい値となっている。
【００５９】■車速４５ｋｍ／ｈ以上では、バッテリ１９４の残容量が十分にあれば電力のみでの走行も可能ではあるが、元々走行に必要な動力が大きいことから、電力のみで走行できたとしても、僅かな時間に限られる。更に、時速５５ｋｍ／ｈ以上になれば、既述したプラネタリギヤ１２０の差速制限からエンジン１５０のモータリンクが必要となり電力消費は更に増加する。この結果、要求動力の大きた領域では、電力のみで走行できたとしてもすぐにエンジン１５０を起動して発電しなければならず、エンジン１５０の起動に伴う負荷の急変に対処し、これに伴うドライバビリティの悪化を改善する必要が生じる。従って、車速４５ｋｍ／ｈ以上では、判定値を決めるための変数ｓｍｐｅｓｔａをむしろ小さくして、エンジン１５０が起動しやすく、かつ起動したら停止しにくい設定としているのである。
【００６０】■車速が１０ｋｍ／ｈ以下では、車輌はほぼ停止状態にあり、モータＭＧ２による電力の消費は小さい。したがって、バッテリ１９４の残容量に基づく条件だけで判定を行なうことができる。式（３）の右辺第２項で、このバッテリ１９４の残容量を示すＳＯＣにより判定値を増減する処理を行なっているので、車速１０ｋｍ／ｈ以下では、右辺第１項に示される車輌の走行状態から設定される値は大きくすることができるのである。なお、この例では、ブレーキの状態は特に判定していないが、ブレーキがオンになっている場合には、駆動軸１１２が回転しないようにモータＭＧ２を制御する必要がないから、更に電力消費を低減することができ、判定値をより高く設定することができる。
【００６１】以上説明した各ステップＳ４００，Ｓ４０５，Ｓ４４０，Ｓ４６０，Ｓ４８０，Ｓ４９０の処理の後は、シフトレンジがＮレンジであった場合と同様、仮判定値ｔｐｓｔａ，ｔｐｓｔｐをそれぞれ開始用判定値ｓｐｓｔａ，停止用判定値ｓｐｓｔｐに設定する処理を行ない（ステップＳ４１０）、「ＥＮＤ」に抜けて本ルーチンを終了する。
【００６２】（５）実施例におけるエンジン１５０の起動・停止以上説明した判定値設定処理ルーチン（図７）により判定値を設定し、この判定値を用いてエンジン運転制御ルーチン（図５）を実行することにより、エンジン１５０は次のように運転される。
■シフトレンジがＰレンジの場合には、車輌は停止されており、回生ブレーキによる電力の回収、バッテリ１９４の充電は期待できない。この場合には、開始用および停止用の判定値ｓｐｓｔａ，ｓｐｓｔｐは、いずれも小さな値（実施例では、値２および値１）に設定されるから、エンジン１５０は起動されやすくなる。この結果、車輌の走行が開始され前に、できるだけバッテリ１９４を充電しておくことができ、エアコンによる要求がない状態で、ＳＯＣがおおよそ５５［％］から６０［％］となるように運転される。
【００６３】■シフトレンジがＲレンジの場合には、車輌は後退することになり、アクセルペダル１６４が踏み込まれて後退の速度が上昇すると、図４に示した差速制限からエンジン１５０を運転できず、バッテリ１９４を充電できない場合がありえる。従ったが、Ｒレンジの場合も、判定値ｓｐｓｔａ，ｓｐｓｔｐを低く設定し、早めにバッテリ１９４を充電可能としている。
【００６４】■シフトレンジがＤまたはＢレンジの場合には、判定値の設定処理ルーチン（図７）の説明において既に詳しく説明したように、バッテリ１９４の充放電状態と走行状態とに基づいて、細かく判定値ｓｐｓｔａ，ｓｐｓｔｐを設定し、エンジン１５０の起動・停止を制御している。これを簡単にまとめると、・バッテリ１９４のＳＯＣが充放電のいずれかに偏った状態（ＳＯＣが７５［％］以上または４５［％］未満）になると、ＳＯＣのみに基づいて判定値ｓｐｓｔａ，ｓｐｓｔｐを設定し、バッテリ１９４のＳＯＣを適正な範囲に設定し、・ＳＯＣが適正な範囲にある場合には、車輌の走行状態に基づく要求とバッテリの充放電状態とから判定値を設定し、エンジン１５０の起動・停止を適正に制御して、燃費の向上とドライバビリティの確保とを図っている。
【００６５】この場合、開始用の判定値ｓｐｓｔａを設定するのに、式（３）に示したように、走行状態から求められる変数ｓｍｐｅｓｔａからバッテリ１９４のＳＯＣから求められる変数ｓｐｃｈｇを引いている。このため、ＳＯＣが低下して充電要求が増加すると、判定値ｓｐｓｔａは低下し、エンジン１５０は起動しやすくなる。かかる処理を行なわないと、ある速度で運転を継続しているとすると、エンジン１５０の起動・停止は、ＳＯＣの条件によってのみ行なわれるようになり、ＳＯＣが４５［％］未満で起動し、６３［％］で停止するという制御（フラグｓｘｃによる制御）になりやすい。この場合には、ＳＯＣは４５［％］以上には制御されるが、燃費が最適になるとは限らない。エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖがエンジン１５０が最も効率よく運転可能な範囲を越えてしまう可能性があるからである。これに対して、本実施例のように、ＳＯＣが低下するにしたがって早めにエンジン１５０を起動しやすくすると、走行中にあっては、フラグｓｘｃの値でエンジン１５０が起動されることが減り、燃費の最も良い範囲でエンジン１５０を運転しやすくなる。
【００６６】以上、本発明の実施例について詳しく説明したが、この本実施例のエンジンの運転制御装置を構成する各部は、本実施例以外の様々な構成が可能である。例えば、本実施例では、モータＭＧ１およびモータＭＧ２にＰＭ形（永久磁石形；Permanent Magnet type）同期電動機を用いたが、回生動作および力行動作の双方が可能なものであれば、その他にも、ＶＲ形（可変リラクタンス形；Variable Reluctance type）同期電動機や、バーニアモータや、直流電動機や、誘導電動機や、超電導モータや、ステップモータなどを用いることもできる。
【００６７】また、実施例では、第１および第２の駆動回路１９１，１９２としてトランジスタインバータを用いたが、その他に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラモードトランジスタ；Insulated Gate Bipolar mode Transistor）インバータや、サイリスタインバータや、電圧ＰＷＭ（パルス幅変調；Pulse Width Modulation）インバータや、方形波インバータ（電圧形インバータ，電流形インバータ）や、共振インバータなどを用いることもできる。
【００６８】さらに、バッテリ１９４としては、Ｐｂバッテリ，ＮｉＭＨバッテリ，Ｌｉバッテリなどを用いることができるが、バッテリ１９４に代えてキャパシタを用いることもできる。
【００６９】また、実施例を適用するハイブリッド車両も種々の構成が可能である。図１ではエンジン１５０およびモータＭＧ２の駆動力をプラネタリギヤ１２０を介して駆動輪１１６、１１８に伝達するハイブリッド車両の構成を示したが、エンジン１５０、モータＭＧ１，ＭＧ２についてプラネタリギヤ１２０を介した接続は、このほかにも種々考えることができる。これらの配置においても、エンジン１５０側からプラネタリギヤ１２０，モータＭＧ２，モータＭＧ１の順になるよう配置することもできる。更に、プラネタリギヤ１２０を用いない構成を採ることも可能である。例えば、図１０に示すように、モータＭＧ１およびプラネタリギヤ１２０に代えて、ロータ（インナロータ）２３４およびステータ（アウタロータ）２３２の双方が同じ軸中心に相対的に回転可能であり電磁継手として作用し得るクラッチモータＭＧ３を用いて構成を採用することも可能である。クラッチモータＭＧ３のアウタロータ２３２はエンジン１５０のクランクシャフト１５６に機械的に結合され、クラッチモータＭＧ３のインナロータ２３４およびモータＭＧ２のロータ１４２は駆動軸１１２Ａに結合されている。モータＭＧ２のステータ１４３はケース１１９に固定されている。かかる構成では、モータＭＧ３により原動機を始動し得るため本発明を適用することが可能である。
【００７０】本発明はこうした実施の形態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。

【出願人】	【識別番号】０００００３２０７【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）１０月１３日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】下出隆史（外２名）
【公開番号】	特開平１１－１２２７１３
【公開日】	平成１１年（１９９９）４月３０日
【出願番号】	特願平９－２９６２４７