(57)【要約】【課題】内燃機関の頻繁な始動・停止を抑制して当該内燃機関の運転停止状態を十分に確保可能にする。【解決手段】エンジンの間欠運転が禁止されているときには、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂよりも放電電力として大きい間欠許可閾値Ｗｏｕｔａ以上であると共に現時点から所定時間ｔｒｅｆだけ経過した後のエンジンの始動に際してバッテリ５０の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄが間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂを上回っているとエンジン２２の間欠運転を許可すべきと判断されて間欠禁止フラグがオフされる。これにより、エンジンの間欠運転が許可された状態でエンジンが停止された後に極めて短時間のうちに再始動されてしまうことを抑制することができる。【選択図】図８
2010132086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関をモータリング可能な電動モータリング手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動モータリング手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
現時点での前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力である始動用出力制限を取得する機関始動用出力制限取得手段と、
現時点から所定時間経過後の前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限を取得する予測始動用出力制限取得手段と、
前記内燃機関の運転停止が許可されているときには、前記取得された始動用出力制限が所定の運転停止禁止閾値以下であると前記内燃機関の運転停止を禁止すべきと判断すると共に、前記内燃機関の運転停止が禁止されているときには、前記取得された始動用出力制限が前記運転停止禁止閾値よりも放電電力として大きい所定の運転停止許可閾値以上であると共に前記取得された予測始動用出力制限が前記運転停止禁止閾値を上回っていると前記内燃機関の運転停止を許可すべきと判断する運転停止許否判定手段と、
前記駆動軸に出力すべきトルクである要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記運転停止許否判定手段による判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動モータリング手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力出力装置において、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の放電に許容される電力である出力制限を設定する出力制限設定手段を更に備え、
前記機関始動用出力制限取得手段は、前記設定された出力制限に所定の一時増加電力を加算することにより前記始動用出力制限を取得し、
前記予測始動用出力制限取得手段は、前記取得された始動用出力制限から前記出力制限の単位時間あたりの推定減少量と前記所定時間との積を減じることにより前記予測始動用出力制限を取得する動力出力装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の動力出力装置において、
前記設定された要求トルクに基づいて前記駆動軸に要求される要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
前記内燃機関が停止されているときには、前記設定された要求パワーが前記取得された始動用出力制限から所定の電力を差し引いて得られる始動判定閾値以上であると前記内燃機関を始動すべきと判断すると共に、前記内燃機関が運転されているときには、前記設定された要求パワーが前記始動判定閾値よりも小さい所定の停止判定閾値以下であると共に前記取得された予測始動用出力制限から前記所定の電力を差し引いて得られる予測始動判定閾値を下回っていると前記内燃機関を停止すべきと判断する機関始動停止判定手段と、
を更に備え、
前記制御手段は、前記運転停止許否判定手段による判定結果と前記機関始動停止判定手段による判定結果とに応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動モータリング手段と前記電動機とを制御する動力出力装置。
【請求項４】
請求項３に記載の動力出力装置において、
前記始動判定閾値は、前記取得された始動用出力制限から少なくとも前記内燃機関の始動に際して前記電動モータリング手段のモータリングに伴って消費される電力を差し引いて得られるものである動力出力装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載の動力出力装置において、
動力を入出力可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な前記電動モータリング手段としての第２の電動機と、
前記内燃機関の出力軸と前記第２の電動機の回転軸と前記駆動軸との３軸に接続され、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く動力を残余の軸に入出力する動力分配手段と、
を更に備える動力出力装置。
【請求項６】
前記蓄電手段は、リチウムイオン二次電池である請求項１から５の何れか一項に記載の動力出力装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載の動力出力装置と、前記駆動軸に連結された駆動輪とを備える車両。
【請求項８】
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関をモータリング可能な電動モータリング手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電動モータリング手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）現時点での前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力である始動用出力制限と現時点から所定時間経過後の前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限とを取得するステップと、
（ｂ）前記内燃機関の運転停止が許可されているときには、ステップ（ａ）にて取得された始動用出力制限が所定の運転停止禁止閾値以下であると前記内燃機関の運転停止を禁止すべきと判断すると共に、前記内燃機関の運転停止が禁止されているときには、前記取得された始動用出力制限が前記運転停止禁止閾値よりも放電電力として大きい所定の運転停止許可閾値以上であると共に前記取得された予測始動用出力制限が前記運転停止禁止閾値を上回っていると前記内燃機関の運転停止を許可すべきと判断するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）における判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記駆動軸に出力すべきトルクである要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動モータリング手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含む動力出力装置の制御方法。
【請求項９】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関をモータリング可能な電動モータリング手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動モータリング手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
現時点から所定時間経過後の前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限を取得する予測始動用出力制限取得手段と、
前記駆動軸に出力すべきトルクである要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクに基づいて前記駆動軸に要求される要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
前記内燃機関が停止されているときには、前記設定された要求パワーが所定の始動判定閾値以上であると前記内燃機関を始動すべきと判断すると共に、前記内燃機関が運転されているときには、前記設定された要求パワーが前記始動判定閾値よりも小さい所定の停止判定閾値以下であると共に前記取得された予測始動用出力制限から所定の電力を差し引いて得られる予測始動判定閾値を下回っていると前記内燃機関を停止すべきと判断する機関始動停止判定手段と、
前記機関始動停止判定手段による判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動モータリング手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の動力出力装置において、
現時点での前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力である始動用出力制限を取得する機関始動用出力制限取得手段を更に備え、
前記始動判定閾値は、前記取得された始動用出力制限から前記所定の電力を差し引いて得られるものである動力出力装置。
【請求項１１】
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関をモータリング可能な電動モータリング手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電動モータリング手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）現時点から所定時間経過後の前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限を取得するステップと、
（ｂ）前記内燃機関が停止されているときには、前記駆動軸に出力すべきトルクである要求トルクに基づく要求パワーが所定の始動判定閾値以上であると前記内燃機関を始動すべきと判断すると共に、前記内燃機関が運転されているときには、前記要求パワーが前記始動判定閾値よりも小さい所定の停止判定閾値以下であると共にステップ（ａ）にて取得された予測始動用出力制限から所定の電力を差し引いて得られる予測始動判定閾値を下回っていると前記内燃機関を停止すべきと判断するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）における判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動モータリング手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含む動力出力装置の制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の動力出力装置の制御方法において、
ステップ（ａ）は、現時点での前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力である始動用出力制限を更に取得し、
前記始動判定閾値は、前記取得された始動用出力制限から前記所定の電力を差し引いて得られるものである動力出力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置、それを備えた車両および動力出力装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の動力出力装置として、エンジンと、当該エンジンのクランクシャフトに接続されたプラネタリキャリアを含む遊星歯車機構と、当該遊星歯車機構のサンギヤに接続された発電可能な第１モータと、遊星歯車機構のリングギヤに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸に動力を出力可能な第２モータと、第１および第２モータと電力をやり取り可能なバッテリとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この動力出力装置では、エンジンの間欠運転が禁止されているときに、バッテリ温度が所定温度以上であれば第１の値（Ｗ１）が閾値に設定されると共に、バッテリ温度が当該所定温度未満であれば第１の値よりも小さい第２の値（Ｗ２）が閾値に設定される。そして、バッテリの放電に許容される電力である出力制限が当該閾値以上であるときにはエンジンの間欠運転が許可されると共に、出力制限が当該閾値未満であるときにはエンジンの間欠運転が禁止される。なお、従来から、エンジンの出力軸に直結されたモータジェネレータと、このモータジェネレータの出力軸に直結されたコンバータおよび無段変速機とを備えた車両が知られている（例えば、特許文献２参照）。この車両のモータジェネレータは、エンジンを始動させるためのスタータ、モータ走行を行うときの走行モータ、エンジンのアシストを行うアシストモータ、およびバッテリを充電するための発電機として機能する。そして、この車両では、バッテリの容量低下によりモータジェネレータの出力に制限がかかったときに、定格出力から制限出力を差し引いたモーター可能出力に基づいて今の車両停止状態から発進可能か否かが判定され、発進可能である場合にアイドルストップ（エンジンの自動停止・再始動）が許可される。
【特許文献１】特開２００７−１９１０３４号公報
【特許文献２】特開２００５−００２８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載の動力出力装置は、バッテリの出力制限とバッテリ温度に基づく閾値とを用いてエンジンの間欠運転の許否を判定するものであり、バッテリ温度に拘わらず一定の閾値を用いてエンジンの間欠運転の許否を判定するものに比べてエンジンの間欠運転を許可する領域を適正化してエネルギ効率の向上を図ることができる。しかしながら、バッテリ温度に応じて閾値を変更したとしても、ある閾値を境にエンジンの間欠運転の許可領域と禁止領域とを定めたのでは、バッテリの出力制限が当該閾値を跨いで変化するたびに例えばエンジンが一旦停止された後に極めて短時間のうちに再始動されてしまう等、エンジンの頻繁な始動・停止が繰り返されてしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明による動力出力装置、それを備えた車両および動力出力装置の制御方法は、内燃機関の頻繁な始動・停止を抑制して当該内燃機関の運転停止状態を十分に確保可能にすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による動力出力装置、それを備えた車両および動力出力装置の制御方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。
【０００６】
本発明による第１の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関をモータリング可能な電動モータリング手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動モータリング手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
現時点での前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力である始動用出力制限を取得する機関始動用出力制限取得手段と、
現時点から所定時間経過後の前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限を取得する予測始動用出力制限取得手段と、
前記内燃機関の運転停止が許可されているときには、前記取得された始動用出力制限が所定の運転停止禁止閾値以下であると前記内燃機関の運転停止を禁止すべきと判断すると共に、前記内燃機関の運転停止が禁止されているときには、前記取得された始動用出力制限が前記運転停止禁止閾値よりも放電電力として大きい所定の運転停止許可閾値以上であると共に前記取得された予測始動用出力制限が前記運転停止禁止閾値を上回っていると前記内燃機関の運転停止を許可すべきと判断する運転停止許否判定手段と、
前記駆動軸に出力すべきトルクである要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記運転停止許否判定手段による判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動モータリング手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
【０００７】
この動力出力装置では、内燃機関の運転停止が許可されているときに、現時点での内燃機関の始動に際して蓄電手段の放電に許容される電力である始動用出力制限が所定の運転停止禁止閾値以下であると内燃機関の運転停止を禁止すべきと判断される。また、内燃機関の運転停止が禁止されているときには、当該始動用出力制限が運転停止禁止閾値よりも放電電力として大きい所定の運転停止許可閾値以上であると共に現時点から所定時間経過後の内燃機関の始動に際して蓄電手段の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限が運転停止禁止閾値を上回っていると内燃機関の運転停止を許可すべきと判断される。そして、内燃機関の運転停止についての判定結果に応じて内燃機関が運転または停止されると共に要求トルクに基づくトルクが駆動軸に出力されるように内燃機関と電動モータリング手段と電動機とが制御される。このように、内燃機関の運転停止を許可するか否か判定するための運転停止許可閾値を運転停止禁止閾値よりも大きい値とした上で、始動用出力制限が運転停止許可閾値以上であり、かつ予測始動用出力制限が運転停止禁止閾値を上回っているときに内燃機関の運転停止を許可すれば、内燃機関の運転停止の許可後に上記所定時間が経過した時点において蓄電手段の出力制限との関係で内燃機関の運転停止が禁止される可能性は極めて低いことになるので、内燃機関の運転停止が許可された状態で内燃機関が停止された後に極めて短時間のうちに再始動されてしまうことを抑制することができる。これにより、この動力出力装置では、内燃機関の頻繁な始動・停止を抑制すると共に、内燃機関の運転停止状態を十分に確保して燃費の向上を図ることが可能となる。
【０００８】
また、前記第１の動力出力装置は、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の放電に許容される電力である出力制限を設定する出力制限設定手段を更に備えてもよく、前記機関始動用出力制限取得手段は、前記設定された出力制限に所定の一時増加電力を加算することにより前記始動用出力制限を取得するものであってもよく、前記予測始動用出力制限取得手段は、前記取得された始動用出力制限から前記出力制限の単位時間あたりの推定減少量と前記所定時間との積を減じることにより前記予測始動用出力制限を取得するものであってもよい。これにより、始動用出力制限と予測始動用出力制限とをより適正なものとすることができる。なお、予測始動用出力制限の取得に用いられる出力制限の推定減少量は、実験・解析を経て定められる一定値や、動力出力装置の稼働状態に応じて変化する可変値等、実態に適合したものであれば、どのようなものであってもよい。
【０００９】
更に、前記第１の動力出力装置は、前記設定された要求トルクに基づいて前記駆動軸に要求される要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、前記内燃機関が停止されているときには、前記設定された要求パワーが前記取得された始動用出力制限から所定の電力を差し引いて得られる始動判定閾値以上であると前記内燃機関を始動すべきと判断すると共に、前記内燃機関が運転されているときには、前記設定された要求パワーが前記始動判定閾値よりも小さい所定の停止判定閾値以下であると共に前記取得された予測始動用出力制限から前記所定の電力を差し引いて得られる予測始動判定閾値を下回っていると前記内燃機関を停止すべきと判断する機関始動停止判定手段とを更に備えてもよく、前記制御手段は、前記運転停止許否判定手段による判定結果と前記機関始動停止判定手段による判定結果とに応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動モータリング手段と前記電動機とを制御するものであってもよい。
【００１０】
この動力出力装置では、内燃機関が停止されているときに、要求パワーが始動用出力制限から所定の電力を差し引いて得られる始動判定閾値以上であると内燃機関を始動すべきと判断される。また、内燃機関が運転されているときには、要求パワーが始動判定閾値よりも小さい所定の停止判定閾値以下であると共に上記予測始動用出力制限から上記所定の電力を差し引いて得られる予測始動判定閾値を下回っていると内燃機関を停止すべきと判断される。そして、内燃機関の運転停止についての判定結果と内燃機関の始動停止についての判定結果とに応じて内燃機関が運転または停止されると共に要求トルクに基づくトルクが駆動軸に出力されるように内燃機関と電動モータリング手段と電動機とが制御される。このように、内燃機関を停止するか否か判定するための停止判定閾値を始動判定閾値よりも小さい値とした上で、要求パワーが停止判定閾値以下であり、かつ予測始動判定閾値を下回っているときに内燃機関が停止されるようにすれば、要求パワーの変化量が極端に大きくならない限り、内燃機関の停止後に上記所定時間が経過した時点において要求パワーとの関係で内燃機関が始動される可能性は低いことになるので、内燃機関が停止された後に極めて短時間のうちに再始動されてしまうことを抑制することができる。これにより、この動力出力装置では、内燃機関の頻繁な始動・停止を抑制すると共に、内燃機関の運転停止状態を十分に確保して燃費の向上を図ることが可能となる。
【００１１】
また、前記始動判定閾値は、前記取得された始動用出力制限から少なくとも前記内燃機関の始動に際して前記電動モータリング手段のモータリングに伴って消費される電力を差し引いて得られるものであってもよい。これにより、始動判定閾値をより適正な値とすることができる。
【００１２】
更に、前記第１の動力出力装置は、動力を入出力可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な前記電動モータリング手段としての第２の電動機と、前記内燃機関の出力軸と前記第２の電動機の回転軸と前記駆動軸との３軸に接続され、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く動力を残余の軸に入出力する動力分配手段とを更に備えてもよい。
【００１３】
また、前記蓄電手段は、リチウムイオン二次電池であってもよい。すなわち、リチウムイオン二次電池は、バッテリの状態を示す残容量の変化に応じて放電許容電力としての出力制限が比較的大きく変化する特性を有するものであるが、本発明によれば、蓄電手段の残容量に応じて出力制限が変動しても出力制限等との関係から内燃機関が頻繁に始動・停止されることを抑制することができる。従って、本発明は、リチウムイオン二次電池を蓄電手段として備える動力出力装置に極めて有用なものとなる。ただし、本発明による動力出力装置は、リチウムイオン二次電池以外の他の形式の蓄電手段を備えるものとされてもよいことはいうまでもない。
【００１４】
本発明による車両は、上記何れかの動力出力装置と、前記駆動軸に連結された駆動輪とを備えるものである。この車両では、内燃機関の頻繁な始動・停止を抑制すると共に、内燃機関の運転停止状態を十分に確保して燃費の向上を図ることが可能となるので、内燃機関の頻繁な始動・停止に起因した乗員の違和感を抑制すると共に、内燃機関の運転停止状態を十分に確保して燃費の向上を図ることができる。
【００１５】
本発明による第１の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関をモータリング可能な電動モータリング手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電動モータリング手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）現時点での前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力である始動用出力制限と現時点から所定時間経過後の前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限とを取得するステップと、
（ｂ）前記内燃機関の運転停止が許可されているときには、ステップ（ａ）にて取得された始動用出力制限が所定の運転停止禁止閾値以下であると前記内燃機関の運転停止を禁止すべきと判断すると共に、前記内燃機関の運転停止が禁止されているときには、前記取得された始動用出力制限が前記運転停止禁止閾値よりも放電電力として大きい所定の運転停止許可閾値以上であると共に前記取得された予測始動用出力制限が前記運転停止禁止閾値を上回っていると前記内燃機関の運転停止を許可すべきと判断するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）における判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記駆動軸に出力すべきトルクである要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動モータリング手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含むものである。
【００１６】
この方法のように、内燃機関の運転停止を許可するか否か判定するための運転停止許可閾値を運転停止禁止閾値よりも大きい値とした上で、始動用出力制限が運転停止許可閾値以上であり、かつ予測始動用出力制限が運転停止禁止閾値を上回っているときに内燃機関の運転停止を許可すれば、内燃機関の運転停止の許可後に上記所定時間が経過した時点において蓄電手段の出力制限との関係で内燃機関の運転停止が禁止される可能性は極めて低いことになるので、内燃機関の運転停止が許可された状態で内燃機関が停止された後に極めて短時間のうちに再始動されてしまうことを抑制することができる。従って、この方法によれば、内燃機関の頻繁な始動・停止を抑制すると共に、内燃機関の運転停止状態を十分に確保して燃費の向上を図ることが可能となる。
【００１７】
本発明による第２の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記内燃機関をモータリング可能な電動モータリング手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動モータリング手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
現時点から所定時間経過後の前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限を取得する予測始動用出力制限取得手段と、
前記駆動軸に出力すべきトルクである要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクに基づいて前記駆動軸に要求される要求パワーを設定する要求パワー設定手段と、
前記内燃機関が停止されているときには、前記設定された要求パワーが所定の始動判定閾値以上であると前記内燃機関を始動すべきと判断すると共に、前記内燃機関が運転されているときには、前記設定された要求パワーが前記始動判定閾値よりも小さい所定の停止判定閾値以下であると共に前記取得された予測始動用出力制限から所定の電力を差し引いて得られる予測始動判定閾値を下回っていると前記内燃機関を停止すべきと判断する機関始動停止判定手段と、
前記機関始動停止判定手段による判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動モータリング手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
【００１８】
この動力出力装置では、内燃機関が停止されているときに、要求パワーが所定の始動判定閾値以上であると内燃機関を始動すべきと判断される。また、内燃機関が運転されているときには、要求パワーが始動判定閾値よりも小さい所定の停止判定閾値以下であると共に現時点から所定時間経過後の内燃機関の始動に際して蓄電手段の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限から所定の電力を差し引いて得られる予測始動判定閾値を下回っていると内燃機関を停止すべきと判断される。そして、内燃機関の始動停止についての判定結果に応じて内燃機関が運転または停止されると共に要求トルクに基づくトルクが駆動軸に出力されるように内燃機関と電動モータリング手段と電動機とが制御される。このように、内燃機関を停止するか否か判定するための停止判定閾値を始動判定閾値よりも小さい値とした上で、要求パワーが停止判定閾値以下であり、かつ予測始動判定閾値を下回っているときに内燃機関を停止すれば、要求パワーの変化量が極端に大きくならない限り、内燃機関の停止後に上記所定時間が経過した時点において要求パワーとの関係で内燃機関が始動される可能性は低いことになるので、内燃機関が停止された後に極めて短時間のうちに再始動されてしまうことを抑制することができる。これにより、この動力出力装置では、内燃機関の頻繁な始動・停止を抑制すると共に、内燃機関の運転停止状態を十分に確保して燃費の向上を図ることが可能となる。
【００１９】
また、前記第２の動力出力装置は、現時点での前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力である始動用出力制限を取得する機関始動用出力制限取得手段を更に備えてもよく、前記始動判定閾値は、前記取得された始動用出力制限から前記所定の電力を差し引いて得られるものであってもよい。これにより、始動判定閾値をより適正な値とすることができる。
【００２０】
本発明による第２の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、該内燃機関をモータリング可能な電動モータリング手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電動モータリング手段および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）現時点から所定時間経過後の前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限を取得するステップと、
（ｂ）前記内燃機関が停止されているときには、前記駆動軸に出力すべきトルクである要求トルクに基づく要求パワーが所定の始動判定閾値以上であると前記内燃機関を始動すべきと判断すると共に、前記内燃機関が運転されているときには、前記要求パワーが前記始動判定閾値よりも小さい所定の停止判定閾値以下であると共にステップ（ａ）にて取得された予測始動用出力制限から所定の電力を差し引いて得られる予測始動判定閾値を下回っていると前記内燃機関を停止すべきと判断するステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）における判定結果に応じて前記内燃機関が運転または停止されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動モータリング手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含むものである。
【００２１】
この方法のように、内燃機関を停止するか否か判定するための停止判定閾値を始動判定閾値よりも小さい値とした上で、要求パワーが停止判定閾値以下であり、かつ予測始動判定閾値を下回っているときに内燃機関を停止すれば、要求パワーの変化量が極端に大きくならない限り、内燃機関の停止後に上記所定時間が経過した時点において要求パワーとの関係で内燃機関が始動される可能性は低いことになるので、内燃機関が停止された後に極めて短時間のうちに再始動されてしまうことを抑制することができる。従って、この方法によれば、内燃機関の頻繁な始動・停止を抑制すると共に、内燃機関の運転停止状態を十分に確保して燃費の向上を図ることが可能となる。
【００２２】
また、前記第２の動力出力装置の制御方法において、ステップ（ａ）は、現時点での前記内燃機関の始動に際して前記蓄電手段の放電に許容される電力である始動用出力制限を更に取得するものであってもよく、前記始動判定閾値は、前記取得された始動用出力制限から前記所定の電力を差し引いて得られるものであってもよい。これにより、始動判定閾値をより適正な値とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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】
【００２４】
図１は、本発明の一実施例に係る車両であるハイブリッド自動車２０の概略構成図である。同図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の出力軸であるクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続された減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａ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等とを備えるものである。
【００２５】
エンジン２２は、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、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４による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には、エンジン２２に対して設けられて当該エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、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からの制御信号や上記センサからの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。
【００２６】
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と噛合すると共にリングギヤ３２と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いる。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側と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を介して最終的に駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂに出力される。
【００２７】
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を介して二次電池であるバッテリ５０と電力のやり取りを行う。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の何れか一方により発電される電力を他方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等が出力される。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算する。また、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。
【００２８】
バッテリ５０は、実施例では、例えばニッケル水素二次電池等に比べて高い出力密度をもったリチウムイオン二次電池として構成されており、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Ｖｂ、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に設置された図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５６からのバッテリ温度Ｔｂ等が入力される。また、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。更に、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Ｉｂの積算値に基づいて残容量ＳＯＣを算出したり、当該残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を設定したり、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やバッテリ５０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を設定したりする。バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、バッテリ温度Ｔｂに応じたベース値にバッテリ５０の残容量ＳＯＣに応じた入力制限用補正係数を乗じることにより設定可能であり、出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂに応じたベース値にバッテリ５０の残容量ＳＯＣに応じた出力制限用補正係数を乗じることにより設定可能である。図２にバッテリ温度Ｔｂと入出力制限のベース値との関係の一例を示し、図３にバッテリ５０の残容量ＳＯＣと入力制限用補正係数および出力制限用補正係数との関係の一例を示す。これらの図面からわかるように、リチウムイオン二次電池であるバッテリ５０は、その蓄電状態を示す残容量ＳＯＣの変化に応じて充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎおよび放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔが比較的大きく変化する特性を有する。すなわち、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、残容量ＳＯＣが比較的高いときに当該残容量ＳＯＣの変化に応じて比較的大きく変動し、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、残容量ＳＯＣが比較的低いときに当該残容量ＳＯＣの変化に応じて比較的大きく変動する。
【００２９】
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や、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）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ストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳ、車速センサ８７からの車速Ｖ等が入力ポートを介して入力される。そして、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等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等と各種制御信号やデータのやり取りを行っている。
【００３０】
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とに基づいて駆動輪である車輪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＊が計算され、この要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが制御される。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、要求トルクＴｒ＊に見合うパワーがエンジン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から出力されるパワー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、要求トルクＴｒ＊とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合うパワーがエンジン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から出力されるパワー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トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータ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を停止して要求トルクＴｒ＊に基づくトルクをリングギヤ軸３２ａに出力するようにモータＭＧ２を駆動制御するモータ運転モード等がある。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、トルク変換運転モードや充放電運転モードのもとで所定条件が成立した場合、エンジン２２を自動的に停止・始動させる間欠運転が実行される。
【００３１】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にハイブリッド自動車２０がエンジン２２が運転された状態で走行しているときの動作について説明する。図４は、実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行されるエンジン運転時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン２２が運転された状態でハイブリッド自動車２０が走行している最中にアクセルペダル８３が踏み込まれているときに所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行されるものである。
【００３２】
図４のルーチンの開始に際して、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８７からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ、充放電要求パワーＰｂ＊、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、空調運転フラグＦａｃの値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）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＥＣＵ４０から通信により入力される。また、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ、充放電要求パワーＰｂ＊、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力される。空調運転フラグＦａｃは、車室内のインストルメントパネル等に設けられたハイブリッド自動車２０に搭載された図示しない車室空調ユニットの運転／停止を指示するための空調オンオフスイッチがオフされているときに値０に設定されると共に、当該スイッチがオンされているときに値１に設定されるものであり、車室空調ユニットを制御する図示しない空調用電子制御ユニットから通信により入力される。
【００３３】
ステップＳ１００のデータ入力処理の後、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車輪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＊を設定した上で、ハイブリッド自動車２０の走行（リングギヤ軸３２ａ）に要求される要求走行パワーＰｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係が予め定められて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、要求トルクＴｒ＊としては、与えられたアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図５に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、実施例において、要求走行パワーＰｒ＊としては、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じた値が設定される。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除するか、あるいは車速Ｖに換算係数を乗じることによって求めることができる。
【００３４】
次いで、ステップＳ１００にて入力した出力制限Ｗｏｕｔと所定の一時増加量Ｗｕｐ（例えば６ｋＷ程度）との和を現時点でのエンジン２２の始動に際してバッテリ５０の放電に許容される電力であるエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓとして設定する（ステップＳ１２０）。実施例において、一時増加量Ｗｕｐは、例えばエンジン２２の始動を１回実行する際にモータＭＧ１のモータリング（クランキング）に伴って消費される電力（例えば５ｋＷ程度）と、モータＭＧ２から動力を出力して走行を継続するのに要する電力（例えば１ｋＷ程度）の和として定められる。こうしてエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔを設定したならば、次式（１）に従い、現時点から所定時間ｔｒｅｆ（例えば２０〜３０秒程度の時間）が経過した後のエンジン２２の始動に際してバッテリ５０の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄを計算する（ステップＳ１３０）。実施例において、予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄは、実験・解析により求められるモータ運転モードのもとでハイブリッド自動車２０が走行するときのモータＭＧ２の単位時間あたりの平均消費電力や出力制限Ｗｏｕｔの残容量ＳＯＣに対する依存度等に基づく出力制限Ｗｏｕｔの単位時間あたりの推定減少量ΔＷ（例えば正の一定値）と時間ｔｒｅｆとの積をエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓから減じることにより求められる。
【００３５】
Woutpd=Woutes-ΔW・tref  …（１）
【００３６】
ステップＳ１３０の処理の後、ステップＳ１００にて入力したバッテリ５０の残容量ＳＯＣが予め定められた下限残容量Ｓｒｅｆ（例えば３０〜３５％程度の値）未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。そして、残容量ＳＯＣが下限残容量Ｓｒｅｆ未満である場合には、エンジン２２の運転停止すなわち間欠運転が許可されるときにオフされると共にエンジン２２の間欠運転が禁止されるときにオンされる間欠禁止フラグをオンし（ステップＳ１５０）、ステップＳ１１０にて設定された要求走行パワーＰｒ＊とロスＬｏｓｓとの和からステップＳ１００にて入力した充放電要求パワーＰｂ＊（ただし、充電側を負とする）を減じることによりエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１６０）。次いで、要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標運転ポイントである目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１７０）。実施例では、エンジン２２を効率よく動作させるために予め定められた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＊とが設定される。図６に、エンジン２２の動作ラインと要求パワーＰｅ＊が一定となることを示す回転数Ｎｅとトルク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、上記動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となることを示す相関曲線との交点として求めることができる。なお、ハイブリッドＥＣＵ７０から目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいて目標吸入空気量ＧＡ＊を設定すると共に、目標吸入空気量ＧＡ＊に基づいて図示しない電子制御式スロットルバルブの目標開度Ｔｈ＊を設定し、図示しない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に基づいて電子制御式スロットルバルブの開度が目標開度Ｔｈ＊となるように図示しないスロットルモータを制御する。更に、エンジンＥＣＵ２４は、このようなスロットル開度制御と共に、燃料噴射制御、点火時期制御、バルブタイミング制御、排ガス還流制御等を実行する。
【００３７】
エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定・送信したならば、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（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）とを用いて次式（２）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算した上で、計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づく次式（３）に従いモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ１８０）。ここで、式（２）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。図７にエンジン２２が運転されているときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を例示する。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にトルクＴｍ１を出力させ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にトルクＴｍ２を出力させたときに減速ギヤ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の目標回転数Ｎｍ１＊を求めるための式（２）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出することができる。そして、式（３）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（３）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。
【００３８】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)  …（２）
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt  …（３）
【００３９】
続いて、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（４）に従い計算する（ステップＳ１９０）。更に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の現在の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とを用いてモータ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Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（５）および式（６）に従い計算する（ステップＳ２００）。そして、トルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値をモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（ステップＳ２１０）。このようにしてモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、リングギヤ軸３２ａに出力するトルクをバッテリ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（４）は、図７の共線図から容易に導出することができる。こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したならば、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２２０）、本ルーチンを一旦終了させる。なお、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。
【００４０】
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr  …（４）
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2  …（５）
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2  …（６）
【００４１】
また、ステップＳ１４０にてバッテリ５０の残容量ＳＯＣが下限残容量Ｓｒｅｆ以上であると判断された場合には、更にステップＳ１００にて入力した車速Ｖが予め定められた間欠禁止車速Ｖｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。間欠禁止車速Ｖｒｅｆは、例えばエンジン２２の運転が必要となって間欠運転（エンジン２２の運転停止）を禁止すべき車速域の下限値として設定され、バッテリ５０の状態やエンジン２２の状態、ハイブリッド自動車２０の走行状態等に応じて変化するように設定されてもよいものである。そして、車速Ｖが間欠禁止車速Ｖ以上である場合には、ステップＳ１５０にて間欠禁止フラグをオンした上で、上述のステップＳ１６０〜Ｓ２２０の処理を実行し、本ルーチンを一旦終了させる。
【００４２】
一方、ステップＳ１４０にてバッテリ５０の残容量ＳＯＣが下限残容量Ｓｒｅｆ以上であると判断された後にステップＳ１５０にて車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ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始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓがエンジン２２の間欠運転の禁止中に当該間欠運転を許可する出力制限の下限値として予め定められた間欠許可閾値（運転停止許可閾値）Ｗｏｕｔａ以上であり、かつステップＳ１３０にて計算された予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄがエンジン２２の間欠運転の許可中に当該間欠運転を禁止する出力制限の上限値として間欠許可閾値Ｗｏｕｔａよりも放電電力として小さい値に予め定められた間欠禁止閾値（運転停止禁止閾値）Ｗｏｕｔｂを上回っているか否かを判定する（ステップＳ２４０）。ステップＳ２４０にてエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠許可閾値Ｗｏｕｔａ以上であり、かつ予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄが間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂを上回っていると判断された場合には、エンジン２２の間欠運転を許可すべく間欠禁止フラグをオフする（ステップＳ２５０）。また、ステップＳ２４０にてエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠許可閾値Ｗｏｕｔａ以上であり、かつ予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄが間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂを上回っていると判断されなかった場合には、更にエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが上述の間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２６０）。そして、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂ以下であれば、エンジン２２の間欠運転を禁止すべく間欠禁止フラグをオンし（ステップＳ１５０）、上述のステップＳ１６０〜Ｓ２２０の処理を実行する。また、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂを上回っていれば、間欠禁止フラグを前回状態に保持した上で（ステップＳ２７０）、間欠禁止フラグがオンされているか否かを判定し（ステップＳ２８０）、間欠禁止フラグがオンされていれば、上述のステップＳ１６０〜Ｓ２２０の処理を実行する。
【００４３】
これに対して、ステップＳ２５０にて間欠禁止フラグがオフされたり、ステップＳ２８０にて間欠禁止フラグがオフされていると判断されたりした場合には、要求走行パワーＰｒ＊との比較によりエンジン２２を始動または停止すべきか否かを判定するための始動判定パワー（始動判定閾値）Ｐｓｔａｒｔおよび停止判定パワー（停止判定閾値）Ｐｓｔｏｐと、現時点から所定時間ｔｒｅｆが経過した時点での始動判定パワーの予測値である予測始動判定パワー（予測始動判定閾値）Ｐｓｔａｒｔｐｄとを設定する（ステップＳ２９０）。始動判定パワーＰｓｔａｒｔは、次式（７）に従い、出力制限Ｗｏｕｔと一時増加量Ｗｕｐとの和であるエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓから、エンジン２２を始動させるためのモータＭＧ１によるクランキングに伴って消費される電力であるエンジン始動用電力Ｗｃｒｋと、エンジン２２の始動中に空調ユニットによる車室内の空調に要求される空調用電力Ｗａｃ（コンプレッサ駆動用の電力等）と空調運転フラグＦａｃとの積（Ｆａｃ＝０であれば、値０）と、予め定められたマージン分の電力Ｗｍｒｇとを差し引くことにより得られるものである。エンジン２２が停止された状態でハイブリッド自動車２０が走行している最中に、要求走行パワーＰｒ＊が始動判定パワーＰｓｔａｒｔ以上になると、エンジン２２を始動すべきと判断される。また、停止判定パワーＰｓｔｏｐは、次式（８）に従い、上述のようにして計算された始動判定パワーＰｓｔａｒｔから正の所定値αを差し引くことにより得られるものである。更に、予測始動判定パワーＰｓｔａｒｔｐｄは、次式（９）に従い、ステップＳ１３０にて計算された予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄから、始動判定パワーＰｓｔａｒｔの場合と同様に、エンジン始動用電力Ｗｃｒｋと、空調用電力Ｗａｃと空調運転フラグＦａｃとの積と、マージン分の電力Ｗｍｒｇとを差し引くことにより得られるものである。ここで、エンジン始動用電力Ｗｃｒｋは、エンジン２２をクランキングするモータＭＧ１により入出力される電力と、エンジン２２のクランキングに伴ってリングギヤ軸３２ａに作用する駆動トルクに対する反力としてのトルクをキャンセルするためにモータＭＧ２により入出力される電力との和（発電電力と消費電力との和）である。そして、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の始動に際して、モータＭＧ１によるクランキングの開始時における車速Ｖが高いほど、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負側に高くなるのでモータＭＧ１による発電量が増加し、その分だけエンジン２２のクランキングに要する電力が低下することになる。これを踏まえて、実施例では、車速Ｖとエンジン始動用電力Ｗｃｒｋの関係を規定する図示しないマップが予め作成されており、エンジン始動用電力Ｗｃｒｋとしては、当該マップからステップＳ１００にて入力した車速Ｖに対応したものが導出される。また、実施例において、車室内の空調に要求される空調用電力Ｗａｃは、空調ユニットの性能等を基に実験・解析を経て定められる一定値（例えば、数ｋＷ程度）とされる。
【００４４】
Pstart=Woutes-Wcrk-Fac・Wac-Wmrg  …（７）
Pstop=Pstart-α  …（８）
Pstartpd=Woutpd-Wcrk-Fac・Wac-Wmrg  …（９）
【００４５】
始動判定パワーＰｓｔａｒｔと停止判定パワーＰｓｔｏｐと予測始動判定パワーＰｓｔａｒｔｐｄとを設定したならば、ステップＳ１１０にて設定された要求走行パワーＰｒ＊が停止判定パワーＰｓｔｏｐ以下であると共に予測始動判定パワーＰｓｔａｒｔｐｄを下回っているが否かを判定する（ステップＳ３００）。ステップＳ３００にて要求走行パワーＰｒ＊が停止判定パワーＰｓｔｏｐ以下であり、かつ予測始動判定パワーＰｓｔａｒｔｐｄを下回っていると判定されなかった場合には、上述のステップＳ１６０〜Ｓ２２０の処理を実行する。これに対して、ステップＳ３００にて要求走行パワーＰｒ＊が停止判定パワーＰｓｔｏｐ以下であり、かつ予測始動判定パワーＰｓｔａｒｔｐｄを下回っていると判定された場合には、エンジン２２を停止させるべく、エンジン停止フラグをオンし（ステップＳ３１０）、本ルーチンを終了させる。こうしてエンジン停止フラグがオンされた場合には、ハイブリッドＥＣＵ７０により図示しないエンジン停止制御ルーチンが実行される。エンジン停止制御ルーチンは、エンジン２２に対する燃料供給を停止した状態で、例えばエンジン２２の回転数Ｎｅが所定の停止直前回転数に達するまでエンジン２２の回転を抑制するための負のトルクをモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊として設定すると共に、回転数Ｎｅが停止直前回転数に達したタイミングでピストンを保持するための正のトルクをモータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊として設定し、更に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する処理である。そして、エンジン停止フラグは、エンジン２２が停止された後に当該エンジン２２の再始動が指示された時点でオフされることになる。
【００４６】
上述のエンジン運転時駆動制御ルーチンが実行されて間欠禁止フラグの設定状態が変化する様子を図８に例示する。同図に示すように、間欠禁止フラグがオンされた状態でエンジン２２の動力を用いて発電するモータＭＧ１からの電力やモータＭＧ２による回生電力によりバッテリ５０が充電され、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが増加して出力制限Ｗｏｕｔが放電電力として大きくなることによりエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠許可閾値Ｗｏｕｔａに達した時刻をｔ１′とする。そして、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠許可閾値Ｗｏｕｔａが以上になると（時刻ｔ１′）エンジン２２の間欠運転が許可（間欠禁止フラグオフ）されると共に、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂ以下になると（時刻ｔ２′）エンジン２２の間欠運転が禁止されると仮定する。このような仮定のもと、更に、間欠禁止フラグがオフされるのとほぼ同時にエンジン２２が停止されると共に、その後のモータ運転モードでの走行に際してモータＭＧ２の平均消費電力が上述の推定減少量ΔＷに概ね一致するとすれば、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓは、図８において点線で示すように変化（減少）して時刻ｔ１′から時間ｔ′が経過した時刻ｔ２′にて間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂに一致し、それによりエンジン２２の間欠運転が禁止（間欠禁止フラグオン）されると共にエンジン２２が始動されることになる。そして、時刻ｔ１′から時刻ｔ２′までの時間ｔ′は、出力制限Ｗｏｕｔの低下の度合が大きいほど短くなる。
【００４７】
これに対して、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠許可閾値Ｗｏｕｔａに達した時点では直ちにエンジン２２の間欠運転が許可されることはなく、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠許可閾値Ｗｏｕｔａ以上であり、かつエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓから推定減少量ΔＷと所定時間ｔｒｅｆとの積を減じて得られる予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄが間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂを上回っているときに（時刻ｔ１）エンジン２２の間欠運転が許可（間欠禁止フラグオフ）される（図４のステップＳ２４０，Ｓ２５０）。すなわち、上記実施例では、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠許可閾値Ｗｏｕｔａ以上であるときに、その時点（時刻ｔ１）から上記所定時間ｔｒｅｆが経過した時点（時刻ｔ２）においてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとの関係でエンジン２２の間欠運転が禁止される可能性が極めて低いことを条件にエンジン２２の間欠運転が許可されるのである。これにより、間欠禁止フラグがオフされるのとほぼ同時にエンジン２２が停止されても、その後のモータ運転モードでの走行に際してモータＭＧ２の平均消費電力が上述の推定減少量ΔＷに概ね一致していれば、図８からわかるように上述の時間ｔ′よりも長い時間（所定時間ｔｒｅｆ）だけエンジン２２の間欠運転すなわち運転停止を許可することが可能となり、エンジン２２の間欠運転が許可された状態でエンジン２２が停止された後に極めて短時間のうちに再始動されてしまうことを抑制することができる。
【００４８】
また、上述のエンジン運転時駆動制御ルーチンが実行されてエンジン停止フラグの設定状態が変化する様子を図９に例示する。同図に示すように、エンジン２２の動力を用いて発電するモータＭＧ１からの電力やモータＭＧ２による回生電力によりバッテリ５０が充電され、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが増加して出力制限Ｗｏｕｔが放電電力として大きくなることにより始動判定パワーＰｓｔａｒｔおよび停止判定パワーＰｓｔｏｐが大きくなり、運転者のアクセル操作に応じた要求トルクＴｒ＊に基づく要求走行パワーＰｒ＊が停止判定パワーＰｓｔｏｐに一致した時刻をｔ１０′とする。そして、エンジン２２の運転中に要求走行パワーＰｒ＊が停止判定パワーＰｓｔｏｐ以下になると（時刻ｔ１０′）エンジン２２が停止（エンジン停止フラグオン）されると共に、エンジン２２の停止中に要求走行パワーＰｒ＊が始動判定パワーＰｓｔａｒｔ以上になると（時刻ｔ２０′）エンジン２２が始動（エンジン停止フラグオフ）されると仮定する。このような仮定のもと、更に、要求走行パワーＰｒ＊が概ね一定であると共に、エンジン２２が停止された後のモータ運転モードでの走行に際してモータＭＧ２の平均消費電力が上述の推定減少量ΔＷに概ね一致するとすれば、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓ（出力制限Ｗｏｕｔ）に基づく始動判定パワーＰｓｔａｒｔおよび停止判定パワーＰｓｔｏｐは、図９において点線で示すように変化（減少）することから時刻ｔ１０′から時間ｔ″が経過した時刻ｔ２０′にて要求走行パワーＰｒ＊が始動判定パワーＰｓｔａｒｔに一致し、それによりエンジン２２が始動されることになる。そして、時刻ｔ１０′から時刻ｔ２０′までの時間ｔ″は、出力制限Ｗｏｕｔの低下の度合が大きいほど短くなる。
【００４９】
これに対して、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転中に要求走行パワーＰｒ＊が停止判定閾値Ｐｓｔｏｐ以下になった時点では直ちにエンジン２２が停止されることはなく、要求走行パワーＰｒ＊が停止判定パワーＰｓｔｏｐ以下であると共に上述の予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄからエンジン始動用電力Ｗｃｒｋ等を差し引いて得られる予測始動判定パワーＰｓｔａｒｔｐｄを下回っているときに（時刻ｔ１０）エンジン２２が停止（エンジン停止フラグオン）される（図４のステップＳ３００，Ｓ３１０）。すなわち、上記実施例では、要求走行パワーＰｒ＊が停止判定パワーＰｓｔｏｐ以下であるときに、その時点（時刻ｔ１０）から上記所定時間ｔｒｅｆが経過した時点（時刻ｔ２０）において要求走行パワーＰｒ＊との関係でエンジン２２が始動される可能性が極めて低いことを条件にエンジン２２の停止が許可されるのである。これにより、要求走行パワーＰｒ＊が概ね一定に推移すると共に、エンジン停止フラグがオンされてエンジン２２が停止された後のモータ運転モードでの走行に際してモータＭＧ２の平均消費電力が上述の推定減少量ΔＷに概ね一致していれば、図９からわかるように上述の時間ｔ″よりも長い時間（所定時間ｔｒｅｆ）だけエンジン２２を停止することが可能となり、エンジン２２が停止された後に極めて短時間のうちに再始動されてしまうことを抑制することができる。
【００５０】
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の間欠運転（運転停止）が許可されているときに、現時点でのエンジン２２の始動に際してバッテリ５０の放電に許容される電力であるエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが所定の間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂ以下であるとエンジン２２の間欠運転を禁止すべきと判断されて間欠禁止フラグがオンされる（図４のステップＳ２６０，Ｓ１５０）。また、エンジン２２の間欠運転が禁止されているときには、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂよりも放電電力として大きい間欠許可閾値Ｗｏｕｔａ以上であると共に現時点から所定時間ｔｒｅｆだけ経過した後のエンジン２２の始動に際してバッテリ５０の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄが間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂを上回っているとエンジン２２の間欠運転を許可すべきと判断されて間欠禁止フラグがオフされる（図４のステップＳ２４０，Ｓ２５０）。そして、こうしたエンジン２２の間欠運転の許否についての判定結果に応じてエンジン２２が運転または停止されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とが制御される（図４のステップＳ１６０〜Ｓ２２０，Ｓ３１０）。このように、エンジン２２の間欠運転を許可するか否か判定するための間欠許可閾値Ｗｏｕｔａを間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂよりも大きい値とした上で、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓが間欠許可閾値Ｗｏｕｔａ以上であり、かつ予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄが間欠禁止閾値Ｗｏｕｔｂを上回っているときにエンジン２２の間欠運転を許可すれば、エンジン２２の間欠運転の許可後に所定時間ｔｒｅｆが経過した時点においてエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓ（バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ）との関係でエンジン２２の間欠運転が禁止される可能性は極めて低いことになるので、エンジン２２の間欠運転が許可された状態でエンジン２２が停止された後に極めて短時間のうちに再始動されてしまうことを抑制することができる。これにより、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の頻繁な始動・停止を抑制してそれに起因した乗員の違和感を抑制すると共に、エンジン２２の運転停止状態を十分に確保して燃費の向上を図ることが可能となる。
【００５１】
また、上記実施例のように、バッテリ５０の温度Ｔｂや残容量ＳＯＣに基づいて設定される出力制限Ｗｏｕｔに一時増加量Ｗｕｐを加算したものをエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓとすると共に、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓから出力制限Ｗｏｕｔの単位時間あたりの推定減少量ΔＷと所定時間ｔｒｅｆとの積を減じたものを予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄとすれば、エンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓと予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄとをより適正なものとすることができる。ただし、一時増加量Ｗｕｐを考慮せずにエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓとして出力制限Ｗｏｕｔ自体を用いてもよい。また、出力制限Ｗｏｕｔから推定減少量ΔＷと所定時間ｔｒｅｆとの積を減じたものを予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄとして用いてもよい。そして、予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄの取得に用いられる出力制限Ｗｏｕｔの推定減少量ΔＷは、トルク変化モードや充放電運転モードといった各種モードのもとでハイブリッド自動車２０が走行するときのモータＭＧ１およびＭＧ２の単位時間あたりの平均消費電力や出力制限Ｗｏｕｔの残容量ＳＯＣに対する依存度等に基づくものであってもよく、一定値とする代わりにハイブリッド自動車２０の走行状態（例えば車速Ｖやリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ等）に応じて変化する可変値とされてもよい。
【００５２】
更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が停止されているときに、要求走行パワーＰｒ＊がエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓからエンジン始動用電力Ｗｃｒｋや空調用電力Ｗａｃ、マージン分の電力Ｗｍｒｇを差し引いて得られる始動判定パワーＰｓｔａｒｔ以上であるとエンジン２２を始動すべきと判断される。また、エンジン２２が運転されているときには、要求走行パワーＰｒ＊が始動判定パワーＰｓｔａｒｔよりも所定値αだけ小さい停止判定パワーＰｓｔｏｐ以下であると共に予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄからエンジン始動用電力Ｗｃｒｋ等を差し引いて得られる予測始動判定パワーＰｓｔａｒｔｐｄを下回っているとエンジン２２を停止すべきと判断される（図４のステップＳ３００，Ｓ３１０）。そして、エンジン２２の間欠運転が許可されているときに要求走行パワーＰｒ＊との関係でエンジン２２を停止すべきと判断された場合、エンジン２２が停止されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ２とが制御される。このように、エンジン２２を停止するか否か判定するための停止判定パワーＰｓｔｏｐを始動判定パワーＰｓｔａｒｔよりも小さい値とした上で、要求走行パワーＰｒ＊が停止判定パワーＰｓｔｏｐ以下であり、かつ予測始動判定パワーＰｓｔａｒｔｐｄを下回っているときにエンジン２２が停止されるようにすれば、要求走行パワーＰｒ＊の変化量が極端に大きくならない限り、エンジン２２の停止後に所定時間ｔｒｅｆが経過した時点において要求走行パワーＰｒ＊との関係でエンジン２２が始動される可能性は低いことになるので、エンジン２２が停止された後に極めて短時間のうちに再始動されてしまうことを抑制することができる。これにより、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の頻繁な始動・停止を抑制してそれに起因した乗員の違和感を抑制すると共に、エンジン２２の運転停止状態を十分に確保して燃費の向上を図ることが可能となる。なお、始動判定パワーＰｓｔａｒｔをエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓからエンジン２２のクランキングに伴って消費される電力であるエンジン始動用電力Ｗｃｒｋや空調用電力Ｗａｃ、マージン分の電力Ｗｍｒｇを差し引いたものとすれば好ましいが、空調用電力Ｗａｃやマージン分の電力Ｗｍｒｇを必ずしも考慮する必要はない。
【００５３】
そして、実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたバッテリ５０は、リチウムイオン二次電池であって、蓄電状態を示す残容量ＳＯＣの変化に応じて放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔが比較的大きく変化する特性を有するものである。従って、上述のようにしてエンジン２２の間欠運転の許否を判定したり、エンジン２２の始動・停止を判定したりすれば、バッテリ５０の残容量ＳＯＣに応じて出力制限Ｗｏｕｔが変動しても出力制限Ｗｏｕｔに基づくエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓや、出力制限Ｗｏｕｔに基づく始動判定パワーＰｓｔａｒｔおよび予測始動判定パワーＰｓｔａｒｔｐｄと比較される要求走行パワーＰｒ＊との関係からエンジン２２が頻繁に始動・停止されてしまうことを抑制することができる。ただし、ハイブリッド自動車２０に搭載されるバッテリ５０は、リチウムイオン二次電池以外の他の形式のものであってもよいことはいうまでもない。
【００５４】
なお、図４のステップＳ１４０，Ｓ１５０，Ｓ２３０〜Ｓ２７０の処理は、エンジン２２が停止された状態でハイブリッド自動車２０が走行している最中にも同様に実行されるとよい。また、エンジン２２が停止された状態でハイブリッド自動車２０が走行している最中には、ステップＳ３００と同様の処理（第１の判定処理）を実行すると共に、要求走行パワーＰｒ＊が停止判定パワーＰｓｔｏｐ以下であり、かつ予測始動判定パワーＰｓｔａｒｔｐｄを下回っていると判定されなかった場合に、要求走行パワーＰｒ＊が始動判定パワーＰｓｔａｒｔ以上であるか否かの第２の判定処理を実行するとよい。この場合、第１の判定処理で肯定判断がなされたとき、および第２の判定処理で否定判断がなされときにエンジン停止フラグをオンし、第２の判定処理で肯定判断がなされたときにエンジン始動フラグをオフすればよい。更に、上記ハイブリッド自動車２０では、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を介して連結されているが、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。また、上記ハイブリッド自動車２０は、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により減速して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、本発明の適用対象は、これに限られるものではない。すなわち、本発明は、図１０に示す変形例としてのハイブリッド自動車１２０のように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに接続された車軸（駆動輪である車輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１０における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものに適用されてもよい。更に、バッテリ５０を外部（車外）の充電装置からの電力により充電可能なものとして、ハイブリッド自動車２０をいわゆるプラグイン式ハイブリッド車両として構成してもよい。
【００５５】
ここで、上記実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例においては、リングギヤ軸３２ａに動力を出力可能なエンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「電動モータリング手段」に相当し、リングギヤ軸３２ａに動力を出力可能なモータＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ１およびＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、図４のステップＳ１２０の処理を実行して現時点でのエンジン２２の始動に際してバッテリ５０の放電に許容される電力であるエンジン始動用出力制限Ｗｏｕｔｅｓを設定するハイブリッドＥＣＵ７０が「機関始動用出力制限取得手段」に相当し、図４のステップＳ１３０の処理を実行して現時点から所定時間ｔｒｅｆが経過した後のエンジン２２の始動に際してバッテリ５０の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限Ｗｏｕｔｐｄを計算するハイブリッドＥＣＵ７０が「予測始動用出力制限取得手段」に相当し、図４のステップＳ１４０，Ｓ１５０，Ｓ２３０〜Ｓ２７０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「運転停止許否判定手段」に相当し、図４のステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求トルク設定手段」に相当し、エンジン２２の間欠運転の許否に関する判定結果に応じてエンジン２２が運転または停止されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御したり、エンジン２２の間欠運転が許可されているときにエンジン２２を停止すべきと判断された場合、エンジン２２が停止されると共に要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御したりするハイブリッドＥＣＵ７０と、エンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０との組み合わせが「制御手段」に相当する。また、バッテリ５０の温度Ｔｂや残容量ＳＯＣに基づいて出力制限Ｗｏｕｔを設定するバッテリＥＣＵ５２が「出力制限設定手段」に相当し、図４のステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「要求パワー設定手段」に相当し、図４のステップＳ２９０〜Ｓ３１０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「機関始動停止判定手段」に相当し、モータＭＧ１が「第２の電動機」に相当し、動力分配統合機構３０が「動力分配手段」に相当する。
【００５６】
ただし、「内燃機関」は、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エンジン２２に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動機」や「電動モータリング手段」、「第２の電動機」は、モータＭＧ１およびＭＧ２のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「機関始動用出力制限取得手段」は、現時点での内燃機関の始動に際して蓄電手段の放電に許容される電力である始動用出力制限を取得可能なものであれば、一時増加電力を考慮するものに限られず、一時増加電力を考慮しないもの等、他の如何なる形式のものであっても構わない。「予測始動用出力制限取得手段」は、現時点から所定時間経過後の内燃機関の始動に際して蓄電手段の放電に許容される電力の予測値である予測始動用出力制限を実態に即して取得可能なものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「運転停止許否判定手段」は、内燃機関の運転停止が許可されているときには、始動用出力制限が運転停止禁止閾値以下であると内燃機関の運転停止を禁止すべきと判断すると共に、内燃機関の運転停止が禁止されているときには、始動用出力制限が運転停止禁止閾値よりも放電電力として大きい運転停止許可閾値以上であると共に予測始動用出力制限が運転停止禁止閾値を上回っていると内燃機関の運転停止を許可すべきと判断するものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「要求トルク設定手段」は、駆動軸に出力すべきトルクである要求トルクを設定可能なものであれば、アクセル開度と車速とに基づいて要求トルクを設定するものに限られず、例えばアクセル開度のみに基づいて要求トルクを設定するもの等、他の如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、内燃機関の運転停止に関する判定結果に応じて内燃機関が運転または停止されると共に要求トルクに基づくトルクが駆動軸に出力されるように内燃機関と電動モータリング手段と電動機とを制御するものや、内燃機関の運転停止を許可すべきと判断されているときに内燃機関を停止すべきと判断された場合、内燃機関が停止されると共に要求トルクに基づくトルクが駆動軸に出力されるように内燃機関と電動モータリング手段と電動機とを制御するものであれば、単一の電子制御ユニットといったようなハイブリッドＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との組み合わせ以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「出力制限設定手段」は、蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段の放電に許容される電力である出力制限を設定可能なものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。また、「機関始動停止判定手段」は、内燃機関が停止されているときには、要求走行パワーが始動用出力制限から所定の電力を差し引いて得られる始動判定閾値以上であると内燃機関を始動すべきと判断すると共に、内燃機関が運転されているときには、要求走行パワーが始動判定閾値よりも小さい所定の停止判定閾値以下であると共に予測始動用出力制限から所定の電力を差し引いて得られる予測始動判定閾値を下回っていると内燃機関を停止すべきと判断するものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。更に、「動力分配手段」は、駆動軸と内燃機関の出力軸と第２の電動機の回転軸との３軸に接続され、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く動力を残余の軸に入出力するものであれば、動力分配統合機構３０以外のダブルピニオン式遊星歯車機構やデファレンシャルギヤといった他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
【００５７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、動力出力装置や車両の製造産業等において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例に係る車両としてのハイブリッド自動車２０の概略構成図である。
【図２】バッテリ温度Ｔｂとバッテリ５０の入出力制限のベース値との関係の一例を示す説明図である。
【図３】バッテリ５０の残容量ＳＯＣと入力制限用補正係数および出力制限用補正係数との関係の一例を示す説明図である。
【図４】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行されるエンジン運転時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の動作ラインと回転数Ｎｅとトルク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の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。
【図８】エンジン運転時駆動制御ルーチンが実行されて間欠禁止フラグの設定状態が変化する様子を例示するタイムチャートである。
【図９】エンジン運転時駆動制御ルーチンが実行されてエンジン停止フラグの設定状態が変化する様子を例示するタイムチャートである。
【図１０】変形例に係るハイブリッド自動車１２０の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
２０，１２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  動力分配統合機構、３１  サンギヤ、３２  リングギヤ、３２ａ  リングギヤ軸、３３  ピニオンギヤ、３４  キャリア、３５  減速ギヤ、３７  ギヤ機構、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ，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、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、５６  温度センサ、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  ブレーキペダルストロークセンサ、８７  車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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