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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2014年6月26日
【発行日】2017年1月12日
(54)【発明の名称】ハイブリッド車両の制御装置
(51)【国際特許分類】
   B60W 10/10 20120101AFI20161216BHJP
   B60W 20/00 20160101ALI20161216BHJP
   B60K 6/445 20071001ALI20161216BHJP
   B60W 10/06 20060101ALI20161216BHJP
   B60W 10/08 20060101ALI20161216BHJP
   B60L 11/14 20060101ALI20161216BHJP
   F02D 17/02 20060101ALI20161216BHJP
【FI】
   B60K6/20 350
   B60K6/445ZHV
   B60K6/20 310
   B60K6/20 320
   B60L11/14
   F02D17/02 A
   F02D17/02 T
   F02D17/02 W
   F02D17/02 U
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】29
【出願番号】特願2013-550425(P2013-550425)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2012年12月18日
(11)【特許番号】特許第5637320号(P5637320)
(45)【特許公報発行日】2014年12月10日
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町1番地
(74)【代理人】
【識別番号】100099645
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 晃司
(74)【代理人】
【識別番号】100104765
【弁理士】
【氏名又は名称】江上 達夫
(74)【代理人】
【識別番号】100107331
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 聡延
(72)【発明者】
【氏名】松本 亮
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動車株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 弘淳
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動車株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】堀 哲雄
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動車株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 彰洋
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動車株式会社内
【テーマコード(参考)】
3D202
3G092
5H125
【Fターム(参考)】
3D202AA05
3D202BB00
3D202BB01
3D202BB11
3D202BB30
3D202BB65
3D202CC11
3D202CC41
3D202CC51
3D202CC65
3D202CC66
3D202DD01
3D202DD05
3D202DD16
3D202DD24
3D202DD45
3D202EE01
3G092AC02
3G092CA06
3G092CA07
3G092FA24
3G092HF02Z
3G092HF08Z
3G092HF21Z
5H125AA01
5H125AC08
5H125AC12
5H125CA08
5H125EE01
5H125EE31
5H125EE51
5H125EE52
(57)【要約】
本発明の制御装置は、内燃機関(11)のトルクを第1MG(12)と出力部(17)とに分配する動力分割機構(16)と、動力分割機構(16)の状態を、内燃機関(11)のトルクを第1MG(12)と出力部(17)とに分配する差動状態と、そのトルクの分配を停止する非差動状態とに切り替え可能なモータロック機構(23)とを備えた駆動装置10が搭載され、動力分割機構(16)が差動状態に切り替えられる第1走行モードと、動力分割機構(16)が非差動状態に切り替えられる第2走行モードとに走行モードを切り替え可能なハイブリッド車両(1)に適用される。そして、制御装置は、各走行モードにおける駆動装置(10)のエネルギ損失を算出し、算出したエネルギ損失に基づいて車両(1)の走行モードを切り替える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関と、
第1モータ・ジェネレータと、
駆動輪にトルクを伝達するための出力部と、
前記内燃機関のトルクを前記第1モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配する差動機構と、
前記出力部にギヤを介して連結された第2モータ・ジェネレータと、
前記差動機構の状態を、前記内燃機関のトルクを前記第1モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配する差動状態と、そのトルクの分配を停止する非差動状態とに切り替え可能な状態切替手段と、を備えた駆動装置が搭載され、
前記差動機構の状態が前記差動状態に切り替えられる第1走行モードと、前記差動機構の状態が前記非差動状態に切り替えられる第2走行モードと、に走行モードを切り替え可能なハイブリッド車両に適用される制御装置において、
前記車両の走行モードを前記第1走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記内燃機関におけるエネルギ損失、前記第1モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失、及び第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第1エネルギ損失算出手段と、
前記車両の走行モードを前記第2走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記車両の速度に応じて定まる回転数と前記車両に対する要求駆動力にて定まるトルクとで前記内燃機関を運転した場合の前記内燃機関におけるエネルギ損失、及び第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第2エネルギ損失算出手段と、
前記第1エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第2エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失とに基づいて、前記車両の走行モードを切り替える走行モード切替手段と、を備えた制御装置。
【請求項2】
前記内燃機関は、複数の気筒を有するとともに、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を休止させる減筒運転モードと、全気筒を稼働させる全気筒運転モードとで運転可能であり、
前記第1走行モード及び前記第2走行モードでは、前記内燃機関が前記全気筒運転モードで運転され、
前記車両の走行モードとして、前記内燃機関が前記減筒運転モードで運転され、かつ前記差動機構の状態が前記非差動状態に切り替えられる第3走行モードがさらに設けられ、
前記車両の走行モードを前記第3走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記車両の速度に応じて定まる回転数と前記車両に対する要求駆動力にて定まるトルクとで前記内燃機関を運転した場合の前記内燃機関におけるエネルギ損失、前記一部の気筒におけるフリクション損失、及び第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第3エネルギ損失算出手段をさらに備え、
前記走行モード切替手段は、前記第1エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第2エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第3エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失とに基づいて、前記車両の走行モードを切り替える請求項1に記載の制御装置。
【請求項3】
前記車両の走行モードとして、前記内燃機関が前記減筒運転モードで運転され、かつ前記差動機構の状態が前記差動状態に切り替えられる第4走行モードがさらに設けられ、
前記車両の走行モードを前記第4走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記内燃機関におけるエネルギ損失、前記一部の気筒におけるフリクション損失、前記第1モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失、及び第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第4エネルギ損失算出手段をさらに備え、
前記走行モード切替手段は、前記第1エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第2エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第3エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第4エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失とに基づいて、前記車両の走行モードを切り替える請求項2に記載の制御装置。
【請求項4】
前記車両の速度及び前記車両に対する要求駆動トルクと、前記第1走行モード、前記第2走行モード、及び前記第4走行モードと、を対応付けたマップを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記走行モード切替手段は、前記車両の速度、前記車両に対する要求駆動トルク、及び前記マップに基づいて、前記車両の走行モードを切り替え、
前記マップには、前記第1走行モードに対応する第1領域と、前記第2走行モードに対応する第2領域と、前記第4走行モードに対応する第3領域と、が互いに重ならないように設けられ、
前記第3領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が所定の高速走行判定値以上、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが所定の低トルク判定値未満の領域が含まれ、
前記第2領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が所定の低速走行判定値以上、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが前記低トルク判定値以上かつ所定の高トルク判定値未満の領域が含まれ、
前記第1領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が前記低速走行判定値未満、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが前記高トルク判定値以上の領域が含まれている請求項3に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関のトルクを第1モータ・ジェネレータと駆動輪とに分配する差動機構と、駆動輪を駆動可能な第2モータ・ジェネレータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関のトルクを第1モータ・ジェネレータと駆動輪とに分配する差動機構と、駆動輪を駆動可能な第2モータ・ジェネレータと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組み込まれる動力出力装置として、車両に対する要求駆動力に基づいて内燃機関から出力すべきパワーを算出し、算出したパワーが出力され、かつ効率が高い運転ポイントで内燃機関が運転されるように内燃機関、第1モータ・ジェネレータ、及び第2モータ・ジェネレータを制御する装置が知られている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第3052844号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に示されている差動機構を有するハイブリッド車両では、その差動機構によるトルクの分配を停止させることが可能な機構を設けることにより、内燃機関のトルクを差動機構で駆動輪と第1モータ・ジェネレータとに分配する走行モード及び内燃機関のトルクを全て駆動輪に伝達する走行モードの2つの走行モードで車両を走行させることができる。差動機構でトルクを分配する場合には、特許文献1にも示されているように車両に対する要求駆動力によって内燃機関の運転ポイントが制約されないが、第1モータ・ジェネレータでエネルギ損失が発生する。一方、差動機構によるトルクの分配を停止する場合には、第1モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失は発生しないが、車両に対する要求駆動力にて内燃機関の運転ポイントが制約される。そのため、これら2つの走行モードを適宜に切り替えることにより、車両のエネルギ効率をさらに改善できる可能性がある。
【0005】
そこで、本発明は、車両のエネルギ効率を改善し、燃費を向上させることが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の制御装置は、内燃機関と、第1モータ・ジェネレータと、駆動輪にトルクを伝達するための出力部と、前記内燃機関のトルクを前記第1モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配する差動機構と、前記出力部にギヤを介して連結された第2モータ・ジェネレータと、前記差動機構の状態を、前記内燃機関のトルクを前記第1モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配する差動状態と、そのトルクの分配を停止する非差動状態とに切り替え可能な状態切替手段と、を備えた駆動装置が搭載され、前記差動機構の状態が前記差動状態に切り替えられる第1走行モードと、前記差動機構の状態が前記非差動状態に切り替えられる第2走行モードと、に走行モードを切り替え可能なハイブリッド車両に適用される制御装置において、前記車両の走行モードを前記第1走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記内燃機関におけるエネルギ損失、前記第1モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失、及び第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第1エネルギ損失算出手段と、前記車両の走行モードを前記第2走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記車両の速度に応じて定まる回転数と前記車両に対する要求駆動力にて定まるトルクとで前記内燃機関を運転した場合の前記内燃機関におけるエネルギ損失、及び第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第2エネルギ損失算出手段と、前記第1エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第2エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失とに基づいて、前記車両の走行モードを切り替える走行モード切替手段と、を備えた。
【0007】
本発明の制御装置によれば、第1走行モードにおける駆動装置のエネルギ損失及び第2走行モードにおける駆動装置のエネルギ損失に基づいて車両の走行モードを切り替えるので、車両の走行モードをエネルギ損失が小さい走行モードに切り替えることができる。これにより車両で無駄に消費されるエネルギを低減できるので、車両のエネルギ効率を改善できる。そのため、車両の燃費を向上させることができる。
【0008】
本発明の制御装置の一形態において、前記内燃機関は、複数の気筒を有するとともに、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を休止させる減筒運転モードと、全気筒を稼働させる全気筒運転モードとで運転可能であり、前記第1走行モード及び前記第2走行モードでは、前記内燃機関が前記全気筒運転モードで運転され、前記車両の走行モードとして、前記内燃機関が前記減筒運転モードで運転され、かつ前記差動機構の状態が前記非差動状態に切り替えられる第3走行モードがさらに設けられ、前記車両の走行モードを前記第3走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記車両の速度に応じて定まる回転数と前記車両に対する要求駆動力にて定まるトルクとで前記内燃機関を運転した場合の前記内燃機関におけるエネルギ損失、前記一部の気筒におけるフリクション損失、及び第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第3エネルギ損失算出手段をさらに備え、前記走行モード切替手段は、前記第1エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第2エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第3エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失とに基づいて、前記車両の走行モードを切り替えてもよい。この形態によれば、車両の走行モードとして3つの走行モードが設けられていても、車両の走行モードを現在の走行状態において最もエネルギ損失が小さくなる走行モードに切り替えることができる。そのため、車両のエネルギ効率を改善し、燃費を向上させることができる。
【0009】
この形態において、前記車両の走行モードとして、前記内燃機関が前記減筒運転モードで運転され、かつ前記差動機構の状態が前記差動状態に切り替えられる第4走行モードがさらに設けられ、前記車両の走行モードを前記第4走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記内燃機関におけるエネルギ損失、前記一部の気筒におけるフリクション損失、前記第1モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失、及び第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第4エネルギ損失算出手段をさらに備え、前記走行モード切替手段は、前記第1エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第2エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第3エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第4エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失とに基づいて、前記車両の走行モードを切り替えてもよい。この形態においても、車両の走行モードを現在の走行状態において最もエネルギ損失が小さくなる走行モードに切り替えることができる。そのため、車両のエネルギ効率を改善し、燃費を向上させることができる。
【0010】
この形態においては、前記車両の速度及び前記車両に対する要求駆動トルクと、前記第1走行モード、前記第2走行モード、及び前記第4走行モードと、を対応付けたマップを記憶する記憶手段をさらに備え、前記走行モード切替手段は、前記車両の速度、前記車両に対する要求駆動トルク、及び前記マップに基づいて、前記車両の走行モードを切り替え、前記マップには、前記第1走行モードに対応する第1領域と、前記第2走行モードに対応する第2領域と、前記第4走行モードに対応する第3領域と、が互いに重ならないように設けられ、前記第3領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が所定の高速走行判定値以上、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが所定の低トルク判定値未満の領域が含まれ、前記第2領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が所定の低速走行判定値以上、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが前記低トルク判定値以上かつ所定の高トルク判定値未満の領域が含まれ、前記第1領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が前記低速走行判定値未満、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが前記高トルク判定値以上の領域が含まれていてもよい。
【0011】
車両の速度(車速)が高く、かつ車両に対する要求駆動トルクが低い場合には、内燃機関から出力するパワーが低くても車両を走行させることができる。そのため、このような場合には、内燃機関を減筒運転モードで運転することにより内燃機関で消費される燃料を低減できる。この形態では、第3領域にこのような領域が含まれている。車速が中速、かつ車両への要求駆動トルクが中程度の場合には、内燃機関からある程度のパワーを出力する必要がある。そこで、このような走行状態では、内燃機関を全気筒運転モードで運転する。ただし、このような走行状態であれば、差動機構の状態を非差動状態に切り替えても内燃機関から出力されるトルクで車両を走行させることができる。そして、差動機構の状態を非差動状態にすることにより内燃機関のトルクに対する反力トルクを第1モータ・ジェネレータから出力する必要がない。そのため、第1モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失を低減できる。そこで、第2領域には、このような領域が含まれている。そして、車両が低速、高トルクで走行している場合には、内燃機関から大きなトルクを出力する必要があるため、内燃機関を全気筒運転モードで運転する必要がある。また、差動機構の状態を差動状態に切り替え、差動機構でトルクを増幅できるようにする。そこで、第1領域には、このような領域が含まれている。この形態によれば、このように各領域が設定されたマップに基づいて車両の走行モードを切り替えるので、車両を適切に走行させつつ車両のエネルギ効率を改善することができる。そのため、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の第1の形態に係る制御装置が組み込まれた車両のスケルトン図を示す図。
図2】モータロック機構が解放状態の場合のエンジン、第1MG、及び第2MGのそれぞれのトルク及び回転数の算出方法を示す図。
図3】モータロック機構が係合状態の場合のエンジン、第1MG、及び第2MGのそれぞれのトルク及び回転数の算出方法を示す図。
図4】エンジンの回転数と、トルクと、熱効率との関係を示す図。
図5】第1MGの回転数、トルク、及びエネルギ損失の関係を示す図。
図6】第2MGの回転数、トルク、及びエネルギ損失の関係を示す図。
図7】車両制御装置が実行する走行モード切替ルーチンを示すフローチャート。
図8】車両が中速で走行し、かつ車両に対して中トルクが要求されている場合のエンジンの回転数、トルク、及び熱効率の関係を示す図。
図9】車両が中速で走行し、かつ車両に対して中トルクが要求されている場合の動力分割機構の共線図。
図10】車両が中速で走行し、かつ車両に対して中トルクが要求されている場合のエンジンの回転数、トルク、及び熱効率の関係の他の例を示す図。
図11】車両が中速で走行し、かつ車両に対して中トルクが要求されている場合の動力分割機構の共線図の他の例を示す図。
図12】車両が中速で走行し、かつ車両に対して低トルクが要求されている場合のエンジンの回転数、トルク、及び熱効率の関係を示す図。
図13】車両が中速で走行し、かつ車両に対して低トルクが要求されている場合の動力分割機構の共線図。
図14】車両が高速で走行し、かつ車両に対して低トルクが要求されている場合のエンジンの回転数、トルク、及び熱効率の関係を示す図。
図15】車両が高速で走行し、かつ車両に対して低トルクが要求されている場合の動力分割機構の共線図。
図16】車両に対して高トルクが要求されている場合のエンジンの回転数、トルク、及び熱効率の関係を示す図。
図17】車両に対して高トルクが要求されている場合の動力分割機構の共線図。
図18】本発明の第2の形態に係る制御装置において車両制御装置が実行する走行モード切替ルーチンを示すフローチャート。
図19】車速、車両に対する要求駆動トルク、及び各走行モードの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
(第1の形態)
図1は、本発明の第1の形態に係る制御装置が組み込まれた車両のスケルトン図を示している。この車両1は複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両1には、車両1を走行させるための駆動装置10が搭載されている。駆動装置2は、内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)11と、第1モータ・ジェネレータ(以下、第1MGと略称することがある。)12と、第2モータ・ジェネレータ(以下、第2MGと略称することがある。)13とを備えている。エンジン11は、4つの気筒11aを備えた直列4気筒型の内燃機関として構成されている。このエンジン11は、全気筒運転モード及び減筒運転モードの2つの運転モードで運転できる。全気筒運転モードでは、4つの気筒11aの全てを稼働させる。一方、減筒運転モードでは、4つの気筒11aのうちの2つの気筒11aを休止させ、残りの2つの気筒11aを稼働させる。
【0014】
第1MG12及び第2MG13は、電動機及び発電機として機能する周知のモータ・ジェネレータである。第1MG12は、ロータ12aと、ロータ12aの外周に同軸に配置されてケース(不図示)に固定されたステータ12bとを備えている。第2MG13も同様に、ロータ13aと、ロータ13aの外周に同軸に配置されてケースに固定されたステータ13bとを備えている。各MG12、13はモータ制御装置14を介してバッテリ15に接続される。モータ制御装置14は各MG12、13が発電した電力を直流変換してバッテリ15に蓄電するとともにバッテリ15の電力を交流変換して各MG11、12に供給する。
【0015】
エンジン11及び第1MG12は、動力分割機構16と接続されている。動力分割機構16は、シングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。動力分割機構16は、外歯歯車であるサンギヤSと、そのサンギヤSに対して同軸的に配置された内歯歯車としてのリングギヤRと、これらのギヤS、Rに噛み合うピニオンギヤPを自転可能かつサンギヤSの周囲を公転可能に保持するキャリアCとを備えている。サンギヤSは、第1MG12のロータ12aと一体回転するように連結されている。キャリアCは、エンジン11の出力軸11bと一体回転するように連結されている。
【0016】
動力分割機構16には、車両1の駆動輪2にトルクを伝達するための出力部17も接続されている。出力部17は、出力ギヤ列18を備えている。出力ギヤ列18は、出力ドライブギヤ19と、出力ドライブギヤ19と噛み合う出力ドリブンギヤ20とを含む。出力ドライブギヤ19は、動力分割機構16のリングギヤRと一体回転するように連結されている。出力ドリブンギヤ20には、第2MG13がギヤ21を介して連結されている。ギヤ21は、第2MG13のロータ13aと一体回転するように連結されている。出力ドリブンギヤ20から出力されたトルクはデファレンシャル機構22を介して左右の駆動輪2に分配される。
【0017】
動力分割機構16には、状態切替手段としてのモータロック機構23が設けられている。モータロック機構23は、動力分割機構16の状態を、エンジン11のトルクを第1MG12と出力ギヤ列18とに分配する差動状態と、その分配を停止する非差動状態との間で切り替えることができる。モータロック機構23は湿式多板タイプのブレーキ機構として構成されている。モータロック機構23は第1MG12のロータ12aの回転を阻止する係合状態と、ロータ12aの回転を許容する解放状態との間で切り替えられる。モータロック機構23の係合状態と解放状態との切り替えは不図示の油圧アクチュエータにて実施される。モータロック機構23が係合状態に操作されると第1MG12のロータ12aの回転が阻止される。これにより、動力分割機構16のサンギヤSの回転も阻止される。このため、エンジン11のトルクが第1MG12へ分配されることが停止されて動力分割機構16が非差動状態となる。
【0018】
車両1の各部の制御は、車両制御装置30にて行われる。車両制御装置30は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。車両制御装置30は、車両1を適切に走行させるための各種制御プログラムを保持している。車両制御装置30は、これらのプログラムを実行することによりエンジン11及び各MG12、13等の制御対象に対する制御を行っている。なお、車両制御装置30は、モータ制御装置14を制御することにより各MG12、13を制御する。車両制御装置30には、車両1に係る情報を取得するための種々のセンサが接続されている。車両制御装置30には、例えば車速センサ31、アクセル開度センサ32、及びSOCセンサ33が接続されている。車速センサ31は、車両1の速度(車速)に対応した信号を出力する。アクセル開度センサ32は、アクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル開度に対応した信号を出力する。SOCセンサ33は、バッテリ15の充電状態に対応した信号を出力する。この他にも車両制御装置30には種々のセンサやスイッチ等が接続されているが、それらの図示は省略した。
【0019】
この車両1では、エンジン11の運転モード及びモータロック機構23の状態を切り替えることにより4つの走行モードが実現される。第1走行モードでは、エンジン11が全気筒運転モードで運転され、かつモータロック機構23が解放状態に切り替えられる。第2走行モードでは、エンジン11が全気筒運転モードで運転され、かつモータロック機構23が係合状態に切り替えられる。第3走行モードでは、エンジン11が減筒運転モードで運転され、かつモータロック機構23が係合状態に切り替えられる。第4走行モードでは、エンジン11が減筒運転モードで運転され、かつモータロック機構23が解放状態に切り替えられる。
【0020】
車両制御装置30は、現在の車速、車両1に対する要求駆動トルク、及びバッテリ15の充電状態に基づいて各走行モードに切り替えた場合に駆動装置10で生じると予想されるエネルギ損失を算出する。そして、算出したエネルギ損失に基づいて車両1の走行モードを切り替える。
【0021】
駆動装置10で生じると予想されるエネルギ損失の算出方法について説明する。駆動装置10におけるエネルギ損失は、エンジン11、第1MG12、及び第2MG13におけるエネルギ損失が主である。そこで、これらにおいて生じると予想されるエネルギ損失をそれぞれ算出し、それらの合計を駆動装置10におけるエネルギ損失とする。
【0022】
エンジン11、第1MG12、及び第2MG13におけるエネルギ損失を求めるためには、現在の車両1の状態で各走行モードに切り替えた場合におけるエンジン11、第1MG12、及び第2MG13のそれぞれのトルク及び回転数が必要になる。図2及び図3を参照してこれらの推定方法について説明する。図2は、モータロック機構23が解放状態の場合のエンジン11、第1MG12、及び第2MG13のそれぞれのトルク及び回転数の算出方法を示し、図3は、モータロック機構23が係合状態の場合のエンジン11、第1MG12、及び第2MG13のそれぞれのトルク及び回転数の算出方法を示している。なお、これらにおいて「Ne」はエンジン11の回転数を示し、「Te」はエンジン11のトルクを示している。また、「Ng」は第1MG12の回転数を示し、「Tg」は第1MG12のトルクを示している。そして、「Nm」は第2MG13の回転数を示し、「Tm」は第2MG13のトルクを示している。
【0023】
図2を参照して第1走行モードに切り替えた場合におけるエンジン11、第1MG12、及び第2MG13のトルク及び回転数の算出方法について説明する。この図に示すようにエンジン11に対して要求されるパワー(要求エンジンパワー)は、車両1に対する要求駆動トルクに車速を掛け、その結果にバッテリ15の充放電パワーを加えることにより算出される。この車両1では、第2MG13からトルクを出力した場合、及び第1MG12又は第2MG13で発電を行った場合に、エンジン11から出力すべきパワーが変化する。この車両1では、バッテリ15から供給した電力で第2MG13を動作させ、第2MG13から出力したトルクで駆動輪2を駆動できる。この場合には、第2MG13からトルクを出力しない場合と比較してエンジン11から出力すべきパワーを下げることができる。なお、この際に第2MG13から出力すべきトルク、すなわちバッテリ15から放電されるパワーは、エンジン1の効率が高くなるように設定される。バッテリ15の残量が所定の判定値以下の場合には、第1MG12又は第2MG13で発電を行い、バッテリ15を充電する必要がある。この場合、エンジン11で第1MG12又は第2MG13を駆動する必要があるため、エンジン11から出力すべきパワーが大きくなる。バッテリ15の充放電パワーは、このようにバッテリ15の放電又は充電によって駆動装置10に加えられるパワーである。そのため、この充放電パワーは、バッテリ15の容量、残量、及びエンジン1の運転状態に基づいて求められる。要求駆動トルクは、アクセル開度に基づいて周知の方法で算出すればよい。
【0024】
次に算出した要求エンジンパワーに基づいてエンジン11の回転数NeとトルクTeを算出する。図4は、エンジン11の回転数と、トルクと、熱効率との関係を示している。なお、この図の破線L1は、全気筒運転モードでエンジン11を運転した場合に燃費が最適になるように設定された運転ラインである。破線L2は、減筒運転モードでエンジン11を運転した場合に燃費が最適になるように設定された運転ラインである。そして、実線L3は、算出された要求エンジンパワーにて定まる等パワーラインを示している。破線L1上に示したエンジン11の回転数と、トルクと、熱効率との関係は、全気筒運転モードでエンジン11を運転した場合の関係を示している。破線L2上に示したエンジン11の回転数と、トルクと、熱効率との関係は、減筒運転モードでエンジン11を運転した場合の関係を示している。なお、この減筒運転モードの熱効率は、休止させた2つの気筒11aのフリクション損失が考慮された熱効率を示している。モータロック機構23が解放状態の場合には、車両1に対する要求駆動トルク及び車速のいずれの制約も受けずにエンジン11のトルク及び回転数を設定できる。上述したように第1走行モードでは、エンジン11が全気筒運転モードで運転される。そのため、破線L1と実線L3が交差する点P1の回転数がエンジン11の回転数Neとして算出され、点P1のトルクがエンジン11のトルクTeとして算出される。なお、図4に示した関係は、予め実験や数値計算等により求めて車両制御装置30のROMにマップとして記憶させておけばよい。そして、エンジン11の回転数Ne及びトルクTeは、このマップと算出した要求エンジンパワーに基づいて算出すればよい。
【0025】
次に第1MG12の回転数Ng及びトルクTgの算出方法について説明する。上述したようにリングギヤRは出力部17を介して駆動輪2と接続されている。そのため、リングギヤRの回転数は、車速に基づいて算出できる。キャリアCの回転数は、エンジン11の回転数Neと同じである。周知のようにサンギヤSの回転数は、キャリアCの回転数及びリングギヤRの回転数に応じて決まる。そのため、これらの回転数に基づいて第1MG12の回転数Ngを算出できる。第1MG12からは、エンジン11のトルクTeをリングギヤRに伝達しつつ第1MG12の回転数を算出した回転数Ngに維持するために必要なトルクが出力される。このようなトルクTgは、エンジン11のトルクTe及び動力分割機構16のギヤ比に基づいて周知の方法で算出すればよい。これらにより第1MG12の回転数Ng及びトルクTgが算出される。
【0026】
第2MG13の回転数Nm及びトルクTmの算出方法について説明する。第2MG13は、ギヤ21を介して出力部17と接続されている。そのため、第2MG13の回転数は、車速に基づいて周知の方法で算出すればよい。一方、図2に示すように第2MG13のトルクTmは、要求駆動トルクと、エンジン11のトルクTeのうち動力分割機構16を介して出力ドリブンギヤ20に伝達されたトルク(以下、直達トルクと呼ぶことがある。)とに基づいて算出される。駆動輪2からは要求駆動トルクを出力する必要がある。そのため、要求駆動トルクよりも直達トルクが小さい場合には、第2MG13からトルクを出力する必要がある。そのため、第2MG13のトルクTgは、駆動要求トルクから直達トルクを引いたトルクである。なお、直達トルクとは、エンジン11のトルクTeが動力分割機構16を介して出力ドリブンギヤ20に伝達されたトルクのことであり、動力分割機構16を構成する遊星歯車機構のサンギヤSの歯数NsとリングギヤRの歯数Nrから一義的に決まる値である。リングギヤRとサンギヤSの歯数の比をρ(=Ns/Nr)とした場合、直達トルクはTe×1/(1+ρ)で求められる。そのため、直達トルクは、エンジン11のトルクTeと上記歯数の比ρから算出することができる。
【0027】
このように第1MG12の回転数Ng及びトルクTg、及び第2MG13の回転数Nm及びトルクTmを算出した後は、これらの推定値に基づいて第1MG12におけるエネルギ損失Pg_loss及び第2MG13におけるエネルギ損失Pm_lossを算出する。図5は、第1MG12の回転数Ng、トルクTg、及びエネルギ損失Pg_lossの関係を示している。この図に示したように第1MG12におけるエネルギ損失Pg_lossは、第1MG12の回転数Ng及びトルクTgと関係している。そのため、算出した第1MG12の回転数Ng及びトルクTgと、この図に示した関係に基づいて第1MG12におけるエネルギ損失Pg_lossを算出できる。図6は、第2MG13の回転数Ng、トルクTg、及びエネルギ損失Pm_lossの関係を示している。上述した第1MG12と同様に第2MG13におけるエネルギ損失Pm_lossも、第2MG13の回転数Ng及びトルクTgと関係している。そのため、算出した第2MG13の回転数Nm及びトルクTmと、この図に示した関係に基づいて第2MG13におけるエネルギ損失Pm_lossを算出できる。なお、これらの図に示した関係は、予め実験や数値計算等により求めて車両制御装置30のROMにマップとして記憶させておけばよい。
【0028】
次に図2に示したように、今回算出した第1MG12のエネルギ損失Pg_lossと第2MG13のエネルギ損失Pm_lossの合計値(Pg_loss+Pm_loss)nから、前回算出した第1MG12のエネルギ損失Pg_lossと第2MG13のエネルギ損失Pm_lossの合計値(Pg_loss+Pm_loss)n−1を引いた値の絶対値(以下、誤差と称することがある。)が許容値δ以下か否か判定する。なお、第1MG12のエネルギ損失Pg_lossと第2MG13のエネルギ損失Pm_lossを最初に計算した場合には、前回算出した第1MG12のエネルギ損失Pg_lossと第2MG13のエネルギ損失Pm_lossの合計値(Pg_loss+Pm_loss)n−1に0が代入される。誤差が許容値δより大きい場合には、要求エンジンパワーに第1MG12のエネルギ損失Pg_loss及び第2MG13のエネルギ損失Pm_lossを加え、再度上述した計算を行う。そして、誤差が許容値δ以下になるまで計算を繰り返し実行する。誤差が許容値δ以下になった場合には計算が収束したと判断し、そのときの各計算値Ne、Te、Ng、Tg、Nm、Tmが第1走行モードのエンジン11のトルク及び回転数、第1MG12のトルク及び回転数、及び第2MG13のトルク及び回転数として算出される。なお、許容値δは、上述した繰り返し計算が所定回数、例えば20回以内で終了し、かつエンジン11のトルクTe及び回転数Ne、第1MG12のトルクTg及び回転数Ng、及び第2MG13のトルクTm及び回転数Nmを適切に推定可能なように適宜に設定すればよい。
【0029】
上述した繰り返し計算により第1MG12のエネルギ損失Pg_loss及び第2MG13のエネルギ損失Pm_lossは算出されている。残りのエンジン11のエネルギ損失Pe_lossは、以下の式(1)により算出される。
【0030】
Pe_loss=Pe・(1−α)/α …(1)
【0031】
なお、式中の「Pe」は要求エンジンパワーである。また、「α」はエンジン11の熱効率である。この熱効率は、算出したエンジン11のトルクTe及び回転数Neと、図4に示したマップに基づいて算出すればよい。この際、熱効率αは図4の破線L1上の関係を用いて求められる。
【0032】
その後、算出したエンジン11のエネルギ損失Pe_loss、第1MG12のエネルギ損失Pg_loss、及び第2MG13のエネルギ損失Pm_lossを合計して、第1走行モードにおける駆動装置10のエネルギ損失(以降、トータル損失と呼ぶこともある。)を算出すればよい。
【0033】
次に第4走行モードにおける駆動装置10のエネルギ損失の算出方法について説明する。上述したように第4走行モードは、エンジン11を減筒運転モードで運転する以外は第1走行モードと同じである。そのため、第4走行モードの算出方法では、エンジン11の回転数Ne及びトルクTeの算出方法が第1走行モードの算出方法と異なり、それ以外は同じである。そのため、第1走行モードの算出方法と同じ部分については説明を省略する。
【0034】
要求エンジンパワーを算出するまでは、第1走行モードの算出方法と同様に計算を行う。上述したように図4の破線L2が、減筒運転モードでエンジン11を運転した場合に燃費が最適になるように設定された運転ラインである。そのため、第4走行モードでは、算出された要求エンジンパワーにて等パワーライン(実線L3)が決まると、破線L2と実線L3が交差する点P2の回転数がエンジン11の回転数Neとして設定され、点P2のトルクがエンジン11のトルクTeとして算出される。以後は、第1走行モードの算出方法と同様に計算が行われる。そして、誤差が許容値δ以下になった場合には、そのときの各計算値Ne、Te、Ng、Tg、Nm、Tmが第4走行モードのエンジン11のトルク及び回転数、第1MG12のトルク及び回転数、及び第2MG13のトルク及び回転数として算出される。
【0035】
その後、第1走行モードの算出方法と同様にしてエンジン11の熱効率αを求める。ただし、熱効率αは図4の破線L2上の関係を用いて求められる。なお、上述したように図4の破線L2上の関係では、休止させた気筒11aのフリクション損失が考慮されている。そのため、このようにして求めた熱効率αは、休止させた気筒11aのフリクション損失が考慮された熱効率である。次に求めた熱効率α及び上述した式(1)を用いてエンジン11のエネルギ損失Pe_lossを算出する。そして、算出したエンジン11のエネルギ損失Pe_loss、第1MG12のエネルギ損失Pg_loss、及び第2MG13のエネルギ損失Pm_lossを合計して、第4走行モードにおけるトータル損失を算出する。
【0036】
次に第2走行モードにおける駆動装置10のエネルギ損失の算出方法について説明する。第2走行モードでは、モータロック機構23が係合状態に切り替えられる。この場合、図3に示した算出方法でエンジン11、第1MG12、及び第2MG13のトルク及び回転数を算出する。
【0037】
第2走行モードの算出方法においても、要求エンジンパワーを算出するまでは第1走行モードの算出方法と同様の計算を行う。ただし、上述したようにモータロック機構23が係合状態に切り替わると、第1MG12のロータ12a及びサンギヤSの回転が阻止される。これにより動力分割機構16が非差動状態になるので、エンジン11の回転数Neは車速にて決まる。そして、エンジン11のトルクTeは、この図に示したように要求エンジンパワーを回転数Neで割ることにより算出される。これによりエンジン11の回転数Ne及びトルクTeが算出される。
【0038】
上述したように第2走行モードでは、第1MG12のロータ12aの回転が阻止される。そのため、第1MG12の回転数Ng及びトルクTgはいずれも0になる。従って、図5から明らかなように第1MG12のエネルギ損失Pg_lossは0になる。
【0039】
一方、第2MG13の回転数Nm及びトルクTmは、モータロック機構23が解放状態のときと同じ算出方法で算出される。すなわち、第2MG13の回転数Nmは、車速に基づいて算出される。第2MG13のトルクTmは、要求駆動トルク及び直達トルクに基づいて算出される。
【0040】
第2走行モードの算出方法でも、第1走行モードの算出方法と同様に誤差を求め、その誤差が許容値δ以下になるまで計算を繰り返し実行する。そして、誤差が許容値δ以下になった場合には、そのときの各計算値Ne、Te、Ng、Tg、Nm、Tmが第2走行モードのエンジン11のトルク及び回転数、第1MG12のトルク及び回転数、及び第2MG13のトルク及び回転数として算出される。
【0041】
次にエンジン11のエネルギ損失Pe_lossを算出する。この場合、まず算出したエンジン11の回転数Ne及びトルクTe、及び図4のマップに基づいて熱効率αを求める。ただし、第2走行モードでは、エンジン11が全気筒運転モードで運転される。そのため、熱効率αは図4の破線L1上の関係を用いて求められる。その後、上述した式(1)に熱効率α及び要求エンジンパワーPeを代入してエンジン11のエネルギ損失Pe_lossを算出する。そして、算出したエンジン11のエネルギ損失Pe_loss、第1MG12のエネルギ損失Pg_loss、及び第2MG13のエネルギ損失Pm_lossを合計して、第2走行モードにおけるトータル損失を算出する。
【0042】
次に第3走行モードにおける駆動装置10のエネルギ損失の算出方法について説明する。上述したように第3走行モードでは、エンジン11が減筒運転モードで運転され、かつモータロック機構23が係合状態に切り替えられる。そのため、第3走行モードの算出方法では、エンジン11の熱効率αを求める方法が第2走行モードの算出方法と異なり、それ以外は同じである。そこで、第2走行モードの算出方法と同じ部分については説明を省略する。
【0043】
第3走行モードの算出方法でも、エンジン11のトルクTe及び回転数Ne、第1MG12のトルクTg及び回転数Ng、及び第2MG13のトルクTm及び回転数Nmを算出するまでは、第2走行モードと同様に計算を行う。その後、算出したエンジン11のトルクTe及び回転数Neを用いてエンジン11のエネルギ損失Pe_lossを算出する。ただし、第3走行モードではエンジン11が減筒運転モードで運転される。そのため、エンジン11の熱効率αを求める場合には、図4の破線L2上の関係を用いる。その後、上述した式(1)に熱効率α及び要求エンジンパワーPeを代入してエンジン11のエネルギ損失Pe_lossを算出する。そして、算出したエンジン11のエネルギ損失Pe_loss、第1MG12のエネルギ損失Pg_loss、及び第2MG13のエネルギ損失Pm_lossを合計して、第3走行モードにおけるトータル損失を算出する。
【0044】
図7は、車両制御装置30が車両1の走行モードを切り替えるために実行する走行モード切替ルーチンを示している。このルーチンは、車両1の走行中かつエンジン11の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【0045】
このルーチンにおいて車両制御装置30は、まずステップS11で車両1の走行状態を取得する。車両1の走行状態としては、車速、アクセル開度、及びバッテリ15の充電状態が取得される。この処理では、他にも車両1に関する種々の情報が取得されるがそれらの説明は省略する。続くステップS12において車両制御装置30は、要求エンジンパワーを算出する。要求エネルギパワーは、車速、アクセル開度、及びバッテリ15の充放電パワーに基づいて上述した算出方法で算出すればよい。
【0046】
次のステップS13において車両制御装置30は、各走行モードのシステム動作点を算出する。この処理では、図2及び図3に示した算出方法によって各走行モードのエンジン11のトルクTe及び回転数Ne、第1MG12のトルクTg及び回転数Ng、及び第2MG13のトルクTm及び回転数Nmが算出される。
【0047】
次のステップS14において車両制御装置30は、各走行モードのトータル損失を算出する。なお、この処理では、ステップS13で算出したエンジン11のトルクTe及び回転数Ne、第1MG12のトルクTg及び回転数Ng、及び第2MG13のトルクTm及び回転数Nmを用いて各走行モードのトータル損失を算出する。
【0048】
次のステップS15において車両制御装置30は、算出結果が収束したか否か、すなわち各走行モードの誤差がいずれも許容値δ以下か否か判定する。算出結果が収束していないと判定した場合はステップS16に進み、車両制御装置30は要求エンジンパワーを修正する。この処理では、現在の要求エンジンパワーに第1MG12のエネルギ損失Pg_loss及び第2MG13のエネルギ損失Pm_lossが加えられる。その後、ステップS13に進む。そして、車両制御装置30は算出結果が収束するまで、ステップS13〜S16の処理を繰り返し実行する。
【0049】
一方、算出結果が収束したと判定した場合はステップS17に進み、車両制御装置30は各走行モードのトータル損失に基づいて車両1の走行モードを切り替える。具体的には、例えば各走行モードのうちトータル損失が最も小さい走行モードに、車両1の走行モードを切り替える。その後、今回のルーチンを終了する。
【0050】
図8図17を参照して各走行モードが適用される車両1の走行状態について説明する。図8及び図9を参照して、車両1が中速で走行し、かつ車両1に対して中トルクが要求されている場合について説明する。図8はエンジン11の回転数、トルク、及び熱効率の関係を示し、図9は動力分割機構16の共線図を示している。なお、図8において図4と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0051】
図8の実線L4は、エンジン11を全気筒運転モードで運転した場合に最大トルクが出力される運転ラインを示している。実線L5は、エンジン11を減筒運転モードで運転した場合に最大トルクが出力される運転ラインを示している。図8の実線L11は、この走行状態においてエンジン11の要求エンジンパワーから求められる等パワーラインを示している。点P11は、車両1の走行モードを第2走行モードに切り替えた場合の運転点を示し、点P12は、車両1の走行モードを第1走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。そして、点P13は、車両1の走行モードを第4走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。
【0052】
図9中の「ENG」はエンジン11を示し、「OUT」は出力ドライブギヤ19示し、「MG1」は第1MG12を示している。「S」はサンギヤSを示し、「R」はリングギヤRを示し、「C」はキャリアCを示している。図9の実線L21は、モータロック機構23を解放状態にした場合に動力分割機構16の各回転要素の関係を示し、実線L22はモータロック機構23を係合状態にした場合に動力分割機構16の各回転要素の関係を示している。
【0053】
図8に示すように、実線L11は実線L5と交差しない。そのため、第3走行モード及び第4走行モードに切り替えることはできない。そして、図9に示すようにモータロック機構23を解放状態にしても係合状態にしてもエンジン11の回転数は殆ど変化しない。上述したようにモータロック機構23を係合状態にした場合には、第1MG12のエネルギ損失Pg_lossが0になる。そのため、このような走行状態であれば、第2走行モードが選択される。
【0054】
図10及び図11を参照して、車両1が中速で走行し、かつ車両1に対して中トルクが要求されている場合の他の例について説明する。図10はエンジン11の回転数、トルク、及び熱効率の関係を示し、図11は動力分割機構16の共線図を示している。なお、これらの図において上述した図8又は図9と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0055】
図10の実線L31は、この走行状態においてエンジン11の要求エンジンパワーから求められる等パワーラインを示している。点P21は、車両1の走行モードを第1走行モードに切り替えた場合の運転点を示し、点P22は、車両1の走行モードを第2走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。そして、点P23は、車両1の走行モードを第4走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。図11の実線L41は、モータロック機構23を解放状態にした場合に動力分割機構16の各回転要素の関係を示し、実線L42はモータロック機構23を係合状態にした場合に動力分割機構16の各回転要素の関係を示している。
【0056】
図10から明らかなようにエンジン11の熱効率は、車両1の走行モードを第1走行モードに切り替えた場合に最も高くなる。しかしながら、第1走行モードでは、第1MG12でエネルギ損失が発生する。図11に示すようにこの走行状態でも、モータロック機構23を解放状態にしても係合状態にしてもエンジン11の回転数は殆ど変化しない。そして、モータロック機構23を係合状態にした場合には、第1MG12のエネルギ損失Pg_lossが0になる。そのため、この走行状態においても第2走行モードが選択される。
【0057】
図12及び図13を参照して、車両1が中速で走行し、かつ車両1に対して低トルクが要求されている場合について説明する。図12はエンジン11の回転数、トルク、及び熱効率の関係を示し、図13は動力分割機構16の共線図を示している。なお、これらの図において上述した図8又は図9と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0058】
図12の実線L51は、この走行状態においてエンジン11の要求エンジンパワーから求められる等パワーラインを示している。点P31は、車両1の走行モードを第1走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。点P32は、車両1の走行モードを第4走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。点P33は、車両1の走行モードを第3走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。図13の実線L61は、モータロック機構23を解放状態にした場合に動力分割機構16の各回転要素の関係を示し、実線L62はモータロック機構23を係合状態にした場合に動力分割機構16の各回転要素の関係を示している。
【0059】
図12から明らかなように、エンジン11の熱効率は車両1の走行モードを第4走行モードに切り替えた場合に最も高くなる。しかしながら、第4走行モードでは、第1MG12でエネルギ損失が発生する。図13に示すようにこの走行状態では、モータロック機構23を解放状態にしても係合状態にしてもエンジン11の回転数は殆ど変化しない。そして、モータロック機構23を係合状態にした場合には、第1MG12のエネルギ損失Pg_lossが0になる。そのため、この走行状態においては第3走行モードが選択される。
【0060】
図14及び図15を参照して、車両1が高速で走行し、かつ車両1に対して低トルクが要求されている場合について説明する。図14はエンジン11の回転数、トルク、及び熱効率の関係を示し、図15は動力分割機構16の共線図を示している。なお、これらの図において上述した図8又は図9と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0061】
図14の実線L71は、この走行状態においてエンジン11の要求エンジンパワーから求められる等パワーラインを示している。点P41は、車両1の走行モードを第1走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。点P42は、車両1の走行モードを第4走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。点P43は、車両1の走行モードを第3走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。図15の実線L81は、モータロック機構23を解放状態にした場合に動力分割機構16の各回転要素の関係を示し、実線L82はモータロック機構23を係合状態にした場合に動力分割機構16の各回転要素の関係を示している。
【0062】
図14から明らかなように、エンジン11の熱効率は車両1の走行モードを第4走行モードに切り替えた場合に最も高くなる。しかも、図15に示したようにモータロック機構23を係合状態にした場合には、エンジン11の回転数が上昇してエンジン11の熱効率が低下する。そこで、この走行状態では第4走行モードが選択される。
【0063】
図16及び図17を参照して、車両1に対して高トルクが要求されている場合について説明する。図16はエンジン11の回転数、トルク、及び熱効率の関係を示し、図17は動力分割機構16の共線図を示している。なお、これらの図において上述した図8又は図9と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0064】
図16の実線L91は、この走行状態においてエンジン11の要求エンジンパワーから求められる等パワーラインを示している。点P51は、車両1の走行モードを第2走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。点P52は、車両1の走行モードを第1走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。点P53は、車両1の走行モードを第4走行モードに切り替えた場合の運転点を示している。図15の実線L101は、モータロック機構23を解放状態にした場合に動力分割機構16の各回転要素の関係を示し、実線L102はモータロック機構23を係合状態にした場合に動力分割機構16の各回転要素の関係を示している。
【0065】
図16に示すように実線L91は実線L5と交差しない。そのため、第3走行モード及び第4走行モードに切り替えることはできない。また、図17に示すようにモータロック機構23を係合状態にするとエンジン11の回転数が低下し、エンジン11のトルクが上昇してエンジン11の熱効率が低下する。そこで、この走行状態では第1走行モードが選択される。
【0066】
以上に説明したように、第1の形態の制御装置によれば、各走行モードにおけるトータル損失を算出し、それらトータル損失に基づいて車両1の走行モードを切り替える。この際に、最もトータル損失が小さい走行モードに切り替えることにより、車両1におけるエネルギ効率を改善することができる。そのため、エンジン11の燃費を向上させることができる。
【0067】
なお、走行モードのトータル損失に休止させた気筒11aのフリクション損失を含ませる方法は、上述した形態で示した方法に限定されない。例えば、休止させた気筒11aのフリクション損失を求めるためのマップと、休止させた気筒11aのフリクション損失が考慮されていないエンジン11の熱効率αを求めるためのマップとを用意し、熱効率αとフリクション損失とを別々に算出する。そして、それらを用いてトータル損失を算出してもよい。
【0068】
なお、図7のステップS12〜S16を実行することにより、車両制御装置30が本発明の第1エネルギ損失算出手段、第2エネルギ損失算出手段、第3エネルギ損失算出手段、及び第4エネルギ損失算出手段として機能する。また、図7のステップS17を実行することにより、車両制御装置30が本発明の走行モード切替手段として機能する。
【0069】
(第2の形態)
次に図18及び図19を参照して本発明の第2の形態に係る制御装置について説明する。なお、この形態においても車両1に関しては図1が参照される。また、この形態においても第1〜第4走行モードが車両1の走行モードとして設けられている。図18は、この形態において車両制御装置30が実行する走行モード切替ルーチンを示している。図19は、車速、車両1に対する要求駆動トルク、及び各走行モードの関係を示している。
【0070】
この形態では、図19に示した関係に基づいて車両1の走行モードが切り替えられる。第1の形態で説明したように、車両1が中速で走行し、かつ車両1に対して中トルクが要求されている場合には、第2走行モードが選択される。車両1が中速で走行し、かつ車両1に対して低トルクが要求されている場合には、第3走行モードが選択される。車両1が高速で走行し、かつ車両1に対して低トルクが要求されている場合には、第4走行モードが選択される。車両1に対して高トルクが要求されている場合には、第1走行モードが選択される。このように車両1の車速及び要求駆動トルクに対応してトータル損失が最も小さくなる走行モードが存在する。図19は、車両1の走行状態と、その走行状態のときにトータル損失が最も小さくなる走行モードとの関係を示している。
【0071】
図19の太い実線で囲んだ領域Aは、駆動装置10において運転可能な領域を示している。そして、このうちの領域A1は第1走行モードが選択される領域を示し、領域A2は第2走行モードが選択される領域を示している。また、領域A3は第3走行モードが選択される領域を示し、領域A4は第4走行モードが選択される領域を示している。この図に示したように第4走行モードが選択される領域A4には、要求駆動トルクが所定の第1トルクT1未満、かつ車速が所定の第2車速V2以上の領域が設定される。第3走行モードが選択される領域A3には、要求駆動トルクが所定の第1トルクT1未満、かつ車速が所定の第1車速V1から第2車速V2の間の領域が設定される。第2走行モードが選択される領域A2は、要求駆動トルクが第1トルクT1かつ第2トルクT2の間、かつ車速が第1車速以上の領域が設定される。第1走行モードが選択される領域A1は、上述した領域A2〜A4以外の領域が設定される。なお、この図に示した関係は、予め実験又は数値計算等に基づいて求めて車両制御装置30のROMにマップとして記憶させておけばよい。この際、例えば各運転状態において最もトータル損失が小さくなる走行モードを第1の形態で示した算出方法で算出し、その算出結果に基づいてマップを作成すればよい。
【0072】
この形態では、車両制御装置30が図18の走行モード切替ルーチンを実行して車両1の走行モードを切り替える。このルーチンは、車両1の走行中かつエンジン11の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、このルーチンにおいて図7のルーチンと共通の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【0073】
このルーチンにおいて車両制御装置30は、まずステップS11で車両1の走行状態を取得する。続くステップS21において車両制御装置30は、取得した車速及びアクセル開度に基づいて走行モードを選択する。車両1に対する要求駆動トルクは、アクセル開度に基づいて求めることができる。そして、図19を用いれば車速及び要求駆動トルクからトータル損失が最も小さくなる走行モードを選択できる。次のステップS17において車両制御装置30は、車両1の走行モードを選択した走行モードに切り替える。その後、今回のルーチンを終了する。
【0074】
以上に説明したように、第2の形態では、予め車両1の走行状態とその走行状態のときにトータル損失が最も小さくなる走行モードとの関係を求めてマップとして車両制御装置30のROMに記憶させておく。そして、このマップに基づいて切り替えるべき走行モードを選択する。そのため、車両制御装置30に掛かる負荷を軽減できる。また、車両1の走行モードにはトータル損失が最も小さい走行モードが選択されるので、車両1におけるエネルギ効率を改善することができる。そのため、エンジン11の燃費を向上させることができる。
【0075】
なお、図19のマップを記憶することにより、車両制御装置30が本発明の記憶手段として機能する。また、図9のマップの第1車速V1が本発明の低速走行判定値に相当し、第2車速V2が本発明の高速走行判定値に相当する。そして、図9のマップの第1トルクT1が本発明の低トルク判定値に相当し、第2トルクT2が本発明の高トルク判定値に相当する。そのため、第1走行モードが選択される領域A1が本発明の第1領域に相当し、第2走行モードが選択される領域A2が本発明の第2領域に相当する。そして、第4走行モードが選択される領域A4が本発明の第3領域に相当する。なお、走行モードとして第3走行モードを設けない場合には、領域A3を領域A1に含ませてもよい。この場合、第4走行モードを減筒走行モードと称してもよい。
【0076】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される車両は、車両の走行モードとして第1〜第4走行モードが設定されたハイブリッド車両に限定されない。例えば、本発明は、車両の走行モードとして第1走行モード及び第2走行モードのみが設定されているハイブリッド車両に適用してもよい。また、車両の走行モードとして第1〜第3走行モードが設定されているハイブリッド車両に適用してもよい。
【0077】
上記各形態では、第1MG12をモータロック機構23にてロックすることにより、差動機構としての動力分割機構16を差動状態から非差動状態に切り替えている。しかし、差動機構を差動状態から非差動状態へ切り替える状態切替手段としては、第1MG自体の回転を阻止する場合に限らない。例えば、差動機構から第1MGまでの動力伝達経路をクラッチで切り離すとともに、差動機構側の要素を固定する形態で状態切替手段を実施し、その状態切替手段によって差動機構を差動状態から非差動状態へ切り替えることも可能である。
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15
図16
図17
図18
図19

【手続補正書】
【提出日】2013年10月31日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関と、
第1モータ・ジェネレータと、
駆動輪にトルクを伝達するための出力部と、
前記内燃機関のトルクを前記第1モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配する差動機構と、
前記出力部にギヤを介して連結された第2モータ・ジェネレータと、
前記差動機構の状態を、前記内燃機関のトルクを前記第1モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配する差動状態と、そのトルクの分配を停止する非差動状態とに切り替え可能な状態切替手段と、を備えた駆動装置が搭載され、
前記内燃機関は、複数の気筒を有するとともに、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を休止させる減筒運転モードと、全気筒を稼働させる全気筒運転モードとで運転可能であり、
前記内燃機関が前記全気筒運転モードで運転され、かつ前記差動機構の状態が前記差動状態に切り替えられる第1走行モードと、前記内燃機関が前記全気筒運転モードで運転され、かつ前記差動機構の状態が前記非差動状態に切り替えられる第2走行モードと、前記内燃機関が前記減筒運転モードで運転され、かつ前記差動機構の状態が前記非差動状態に切り替えられる第3走行モードと、前記内燃機関が前記減筒運転モードで運転され、かつ前記差動機構の状態が前記差動状態に切り替えられる第4走行モードと、に走行モードを切り替え可能なハイブリッド車両に適用される制御装置において、
前記車両の走行モードを前記第1走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記内燃機関におけるエネルギ損失、前記第1モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失、及び前記第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第1エネルギ損失算出手段と、
前記車両の走行モードを前記第2走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記車両の速度に応じて定まる回転数と前記車両に対する要求駆動力にて定まるトルクとで前記内燃機関を運転した場合の前記内燃機関におけるエネルギ損失、及び前記第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第2エネルギ損失算出手段と、
前記車両の走行モードを前記第3走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記車両の速度に応じて定まる回転数と前記車両に対する要求駆動力にて定まるトルクとで前記内燃機関を運転した場合の前記内燃機関におけるエネルギ損失、前記一部の気筒におけるフリクション損失、及び前記第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第3エネルギ損失算出手段と、
前記車両の走行モードを前記第4走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記内燃機関におけるエネルギ損失、前記一部の気筒におけるフリクション損失、前記第1モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失、及び前記第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第4エネルギ損失算出手段と、
前記第1エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第2エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第3エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第4エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失とに基づいて、前記車両の走行モードを切り替える走行モード切替手段と、
前記車両の速度及び前記車両に対する要求駆動トルクと、前記第1走行モード、前記第2走行モード、及び前記第4走行モードと、を対応付けたマップを記憶する記憶手段と、を備え、
前記マップには、前記第1走行モードに対応する第1領域と、前記第2走行モードに対応する第2領域と、前記第4走行モードに対応する第3領域と、が互いに重ならないように設けられ、
前記第3領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が所定の高速走行判定値以上、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが所定の低トルク判定値未満の領域が含まれ、
前記第2領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が所定の低速走行判定値以上、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが前記低トルク判定値以上かつ所定の高トルク判定値未満の領域が含まれ、
前記第1領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が前記低速走行判定値未満、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが前記高トルク判定値以上の領域が含まれ、
前記走行モード切替手段は、前記車両の速度、前記車両に対する要求駆動トルク、及び前記マップに基づいて、前記車両の走行モードを切り替える制御装置。
【請求項2】
前記マップには、前記第3走行モードに対応する領域が、前記第1領域、前記第2領域、及び前記第3領域と重ならないように設けられ、
前記第3走行モードに対応する領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が前記高速判定値未満かつ前記低速走行判定値以上、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが前記低トルク判定値未満の領域が含まれている請求項1に記載の制御装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
本発明の制御装置は、内燃機関と、第1モータ・ジェネレータと、駆動輪にトルクを伝達するための出力部と、前記内燃機関のトルクを前記第1モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配する差動機構と、前記出力部にギヤを介して連結された第2モータ・ジェネレータと、前記差動機構の状態を、前記内燃機関のトルクを前記第1モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配する差動状態と、そのトルクの分配を停止する非差動状態とに切り替え可能な状態切替手段と、を備えた駆動装置が搭載され、前記内燃機関は、複数の気筒を有するとともに、前記複数の気筒のうちの一部の気筒を休止させる減筒運転モードと、全気筒を稼働させる全気筒運転モードとで運転可能であり、前記内燃機関が前記全気筒運転モードで運転され、かつ前記差動機構の状態が前記差動状態に切り替えられる第1走行モードと、前記内燃機関が前記全気筒運転モードで運転され、かつ前記差動機構の状態が前記非差動状態に切り替えられる第2走行モードと、前記内燃機関が前記減筒運転モードで運転され、かつ前記差動機構の状態が前記非差動状態に切り替えられる第3走行モードと、前記内燃機関が前記減筒運転モードで運転され、かつ前記差動機構の状態が前記差動状態に切り替えられる第4走行モードと、に走行モードを切り替え可能なハイブリッド車両に適用される制御装置において、前記車両の走行モードを前記第1走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記内燃機関におけるエネルギ損失、前記第1モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失、及び前記第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第1エネルギ損失算出手段と、前記車両の走行モードを前記第2走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記車両の速度に応じて定まる回転数と前記車両に対する要求駆動力にて定まるトルクとで前記内燃機関を運転した場合の前記内燃機関におけるエネルギ損失、及び前記第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第2エネルギ損失算出手段と、前記車両の走行モードを前記第3走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記車両の速度に応じて定まる回転数と前記車両に対する要求駆動力にて定まるトルクとで前記内燃機関を運転した場合の前記内燃機関におけるエネルギ損失、前記一部の気筒におけるフリクション損失、及び前記第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第3エネルギ損失算出手段と、前記車両の走行モードを前記第4走行モードに切り替えたと仮定した場合の前記駆動装置におけるエネルギ損失を、前記内燃機関におけるエネルギ損失、前記一部の気筒におけるフリクション損失、前記第1モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失、及び前記第2モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失に基づいて算出する第4エネルギ損失算出手段と、前記第1エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第2エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第3エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失と、前記第4エネルギ損失算出手段が算出したエネルギ損失とに基づいて、前記車両の走行モードを切り替える走行モード切替手段と、前記車両の速度及び前記車両に対する要求駆動トルクと、前記第1走行モード、前記第2走行モード、及び前記第4走行モードと、を対応付けたマップを記憶する記憶手段と、を備え、前記マップには、前記第1走行モードに対応する第1領域と、前記第2走行モードに対応する第2領域と、前記第4走行モードに対応する第3領域と、が互いに重ならないように設けられ、前記第3領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が所定の高速走行判定値以上、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが所定の低トルク判定値未満の領域が含まれ、前記第2領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が所定の低速走行判定値以上、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが前記低トルク判定値以上かつ所定の高トルク判定値未満の領域が含まれ、前記第1領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が前記低速走行判定値未満、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが前記高トルク判定値以上の領域が含まれ、前記走行モード切替手段は、前記車両の速度、前記車両に対する要求駆動トルク、及び前記マップに基づいて、前記車両の走行モードを切り替える
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】
本発明の制御装置によれば、第1〜第4走行モードにおける駆動装置のエネルギ損失に基づいて車両の走行モードを切り替えるので、車両の走行モードを現在の走行状態において最もエネルギ損失が小さくなる走行モードに切り替えることができる。これにより車両で無駄に消費されるエネルギを低減できるので、車両のエネルギ効率を改善できる。そのため、車両の燃費を向上させることができる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
車両の速度(車速)が高く、かつ車両に対する要求駆動トルクが低い場合には、内燃機関から出力するパワーが低くても車両を走行させることができる。そのため、このような場合には、内燃機関を減筒運転モードで運転することにより内燃機関で消費される燃料を低減できる。第3領域にこのような領域が含まれている。車速が中速、かつ車両への要求駆動トルクが中程度の場合には、内燃機関からある程度のパワーを出力する必要がある。そこで、このような走行状態では、内燃機関を全気筒運転モードで運転する。ただし、このような走行状態であれば、差動機構の状態を非差動状態に切り替えても内燃機関から出力されるトルクで車両を走行させることができる。そして、差動機構の状態を非差動状態にすることにより内燃機関のトルクに対する反力トルクを第1モータ・ジェネレータから出力する必要がない。そのため、第1モータ・ジェネレータにおけるエネルギ損失を低減できる。そこで、第2領域には、このような領域が含まれている。そして、車両が低速、高トルクで走行している場合には、内燃機関から大きなトルクを出力する必要があるため、内燃機関を全気筒運転モードで運転する必要がある。また、差動機構の状態を差動状態に切り替え、差動機構でトルクを増幅できるようにする。そこで、第1領域には、このような領域が含まれている。本発明の制御装置によれば、このように各領域が設定されたマップに基づいて車両の走行モードを切り替えるので、車両を適切に走行させつつ車両のエネルギ効率を改善することができる。そのため、燃費を向上させることができる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
本発明の制御装置の一形態において、前記マップには、前記第3走行モードに対応する領域が、前記第1領域、前記第2領域、及び前記第3領域と重ならないように設けられ、前記第3走行モードに対応する領域には、前記マップにおいて前記車両の速度が前記高速判定値未満かつ前記低速走行判定値以上、かつ前記車両に対する要求駆動トルクが前記低トルク判定値未満の領域が含まれていてもよい。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】