(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の動力を駆動軸に出力可能な内燃機関と、走行用の動力を前記駆動軸に出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを含むハイブリッド車両であって、
運転者の駆動力要求操作に応じて走行に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づいて前記内燃機関に要求されるパワーである要求機関パワーを設定する要求機関パワー設定手段と、
走行開始後の最初の始動要求に応じた前記内燃機関の始動が完了した後に前記要求機関パワー設定手段により設定された要求機関パワーが前記内燃機関の温度に基づくパワー制限判定閾値以上であるか否かを判定するパワー制限判定手段と、
前記パワー制限判定手段により前記要求機関パワーが前記パワー制限判定閾値未満であると判断されたときには、前記内燃機関が前記要求機関パワー設定手段により設定された要求機関パワーに基づくパワーを出力すると共に前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づく走行用の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機とを制御し、前記パワー制限判定手段により前記要求機関パワーが前記パワー制限判定閾値以上であると判断されたときには、前記内燃機関が所定のパワー制限実行時間だけ自立運転されると共に前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づく走行用の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機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド車両。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両において、
前記蓄電手段は、外部電源からの電力により充電することができるハイブリッド車両。
【請求項３】
請求項１または２に記載のハイブリッド車両において、
前記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と共に、前記パワー制限判定手段により前記要求機関パワーが前記パワー制限判定閾値以上であると判断されたときに前記出力制限を一時的に増加させる出力制限設定手段を更に備え、
前記制御手段は、前記出力制限設定手段により設定された出力制限の範囲内で前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づく走行用のトルクが得られるように前記内燃機関と前記電動機とを制御するハイブリッド車両。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載のハイブリッド車両において、
前記パワー制限判定閾値は、前記内燃機関の温度が高いほど大きくなる傾向に設定されるハイブリッド車両。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載のハイブリッド車両において、
前記パワー制限実行時間は、前記内燃機関の温度が高いほど短くなる傾向に設定される第１の時間と、前記要求機関パワー設定手段により設定された要求機関パワーが大きいほど短くなる傾向に設定される第２の時間とのうちの短い方とされるハイブリッド車両。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載のハイブリッド車両において、
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することができる第２の電動機と、
前記内燃機関の出力軸に接続される第１要素と、前記第２の電動機の回転軸に接続される第２要素と、駆動輪に連結された前記駆動軸に接続される第３要素とを有すると共に、これら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された遊星歯車機構とを更に備え、
前記電動機は、前記駆動軸に動力を出力可能であり、
前記制御手段は、前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づく走行用のトルクが得られるように前記内燃機関と前記電動機と前記第２の電動機とを制御するハイブリッド車両。
【請求項７】
走行用の動力を駆動軸に出力可能な内燃機関と、走行用の動力を前記駆動軸に出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
（ａ）運転者の駆動力要求操作に応じて走行に要求される要求トルクを設定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づいて前記内燃機関に要求されるパワーである要求機関パワーを設定するステップと、
（ｃ）走行開始後の最初の始動要求に応じた前記内燃機関の始動が完了した後にステップ（ｂ）にて設定された要求機関パワーが前記内燃機関の温度に基づくパワー制限判定閾値以上であるか否かを判定するステップと、
（ｄ）ステップ（ｃ）にて前記要求機関パワーが前記パワー制限判定閾値未満であると判断されたときには、前記内燃機関がステップ（ｂ）にて設定された要求機関パワーに基づくパワーを出力すると共にステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づく走行用の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機とを制御し、ステップ（ｃ）にて前記要求機関パワーが前記パワー制限判定閾値以上であると判断されたときには、前記内燃機関が所定のパワー制限実行時間だけ自立運転されると共にステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づく走行用の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機とを制御するステップと、
を含むハイブリッド車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれ走行用の動力を出力可能な内燃機関および電動機を含むハイブリッド車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両を駆動する駆動用モータと、この駆動用モータの電源となる充放電可能なバッテリと、バッテリを充電する発電機と、排気系に触媒装置を有すると共に発電機を駆動するエンジンと、バッテリの充放電状態に基づいてエンジンを始動または停止させるエンジン始動停止制御手段と、エンジンの吸入空気量を可変制御する吸入空気量制御手段とを備える、いわゆるシリーズ方式のハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両では、バッテリの電力が不充分になるとエンジンが始動されるが、エンジンの始動後には、エンジン始動時の冷却水温度に基づいて定まる吸入空気量抑制期間（およそ２０秒から２００秒）だけ吸入空気量をアイドル相当の少流量とすることでエンジンの出力が小さく抑制される。これにより、エンジン始動後の触媒装置が充分に暖機されていない段階での排気総流量を減らしてエミッションの悪化を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−１４１４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているのは、あくまでシリーズ方式のハイブリッド車両であり、シリーズ方式以外のハイブリッド車両では、例えば走行開始後に運転者による駆動力要求の高まりに応じてエンジンが始動された後に少なくとも２０秒もの時間にわたってエンジンの出力が制限されてしまうと、エミッションの悪化を抑制することができたとしても、運転者の駆動力要求操作に応じた走行用のトルクを出力することが困難になるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、それぞれ走行用の動力を出力可能な内燃機関および電動機を含むハイブリッド車両において、走行開始後の内燃機関の初回始動直後にエミッションの悪化を抑制しつつ運転者の駆動力要求操作に応じた走行用のトルクを得られるようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるハイブリッド車両およびその制御方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。
【０００７】
本発明によるハイブリッド車両は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを含むハイブリッド車両であって、
運転者の駆動力要求操作に応じて走行に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づいて前記内燃機関に要求されるパワーである要求機関パワーを設定する要求機関パワー設定手段と、
走行開始後の最初の始動要求に応じた前記内燃機関の始動が完了した後に前記要求機関パワー設定手段により設定された要求機関パワーが前記内燃機関の温度に基づくパワー制限判定閾値以上であるか否かを判定するパワー制限判定手段と、
前記パワー制限判定手段により前記要求機関パワーが前記パワー制限判定閾値未満であると判断されたときには、前記内燃機関が前記要求機関パワー設定手段により設定された要求機関パワーに基づくパワーを出力すると共に前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づく走行用のトルクが得られるように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記パワー制限判定手段により前記要求機関パワーが前記パワー制限判定閾値以上であると判断されたときには、前記内燃機関が所定のパワー制限実行時間だけ自立運転されると共に前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づく走行用のトルクが得られるように前記内燃機関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。
【０００８】
このハイブリッド車両では、走行開始後の最初の始動要求に応じた内燃機関の始動が完了した後に、運転者の駆動力要求操作に応じた走行に要求される要求トルクに基づく要求機関パワーが内燃機関の温度に基づくパワー制限判定閾値以上であるか否かが判定される。そして、要求機関パワーがパワー制限判定閾値未満であると判断されたときには、内燃機関が要求機関パワーに基づくパワーを出力すると共に要求トルクに基づく走行用のトルクが得られるように内燃機関と電動機とが制御される。すなわち、走行開始後の内燃機関の初回始動直後に要求機関パワーが内燃機関の温度に基づくパワー制限判定閾値未満であれば、内燃機関に要求パワーをそのまま出力させてもエミッションを悪化させるおそれは少なく、内燃機関に要求パワーをそのまま出力させることで運転者の駆動力要求操作に応じた走行用のトルクを得ることができる。これに対して、走行開始後の最初の始動要求に応じた内燃機関の始動が完了した後に要求機関パワーが内燃機関の温度に基づくパワー制限判定閾値以上であると判断されたときには、内燃機関が所定のパワー制限実行時間だけ自立運転される（実質的に無負荷状態で運転される）と共に要求トルクに基づく走行用のトルクが得られるように内燃機関と電動機とが制御される。すなわち、走行開始後の内燃機関の初回始動完了後に例えば数秒程度だけ内燃機関を自立運転して出力を抑えることでエミッションの悪化を良好に抑制することができる。また、内燃機関の始動完了後の比較的短い時間であれば、基本的に蓄電手段を劣化させることなく当該蓄電手段からの電力により運転者の駆動力要求操作に応じた走行用のトルクを得るためのパワーをまかなうことができる。従って、走行開始後の内燃機関の初回始動直後に要求機関パワーがパワー制限判定閾値以上となるときには、内燃機関がパワー制限実行時間だけ自立運転されると共に要求トルクに基づく走行用のトルクが得られるように内燃機関と電動機とを制御することで、走行開始後の内燃機関の初回始動直後にエミッションの悪化を抑制しつつ運転者の駆動力要求操作に応じた走行用のトルクを得ることが可能となる。
【０００９】
また、前記ハイブリッド車両において、前記蓄電手段は、外部電源からの電力により充電することができるものであってもよい。すなわち、走行開始前に予め外部電源からの電力により蓄電手段を充電しておくことができる、いわゆるプラグイン方式のハイブリッド車両では、走行開始後のしばらくの間、内燃機関の運転が停止された状態での走行が継続され、運転者の駆動力要求操作により車両に対して比較的大きなパワーが要求された段階で初めて内燃機関が始動されることが多くなると想定される。そして、比較的大きなパワー要求に応じて内燃機関が始動された時点では蓄電手段の充電割合がある程度確保されていることが多くなると想定され、このような場合には、蓄電手段からの電力により運転者の駆動力要求操作に応じた走行用のトルクを得るためのパワーを良好にまかなうことができる。従って、本発明によれば、プラグイン方式のハイブリッド車両において走行開始後の内燃機関の初回始動直後にエミッションの悪化を抑制しつつ運転者の駆動力要求操作に応じた走行用のトルクを得ることが可能となる。
【００１０】
更に、前記ハイブリッド車両は、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と共に、前記パワー制限判定手段により前記要求機関パワーが前記パワー制限判定閾値以上であると判断されたときに前記出力制限を一時的に増加させる出力制限設定手段を備えてもよく、前記制御手段は、前記出力制限設定手段により設定された出力制限の範囲内で前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づく走行用のトルクが得られるように前記内燃機関と前記電動機とを制御するものであってもよい。このように、走行開始後の内燃機関の初回始動直後に一時的に蓄電手段の出力制限を増加させれば、その際に電動機からより大きな走行用のトルクを出力することが可能となるので、走行開始後の初回始動直後に内燃機関が実質的にトルクを出力しないように自立運転されたとしても、運転者の駆動力要求操作に応じた走行用のトルクをより良好に得ることができる。
【００１１】
また、前記パワー制限判定閾値は、前記内燃機関の温度が高いほど大きくなる傾向に設定されてもよい。これにより、パワー制限判定閾値をエミッションの悪化の抑制と走行用のトルクの確保とを両立させる上でより適正なものとすることが可能となる。
【００１２】
更に、前記パワー制限実行時間は、前記内燃機関の温度が高いほど短くなる傾向に設定される第１の時間と、前記要求機関パワー設定手段により設定された要求機関パワーが大きいほど短くなる傾向に設定される第２の時間とのうちの短い方とされてもよい。これにより、パワー制限実行時間をエミッションの悪化の抑制と走行用のトルクの確保とを両立させる上でより適正なものとすることが可能となる。
【００１３】
また、前記ハイブリッド車両は、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することができる第２の電動機と、前記内燃機関の出力軸に接続される第１要素と前記第２の電動機の回転軸に接続される第２要素と駆動輪に連結された駆動軸に接続される第３要素とを有すると共にこれら３つの要素が互いに差動回転できるように構成された遊星歯車機構とを更に備えてもよく、前記電動機は、前記駆動軸に動力を出力可能であってもよく、前記制御手段は、前記要求トルク設定手段により設定された要求トルクに基づく走行用のトルクが得られるように前記内燃機関と前記電動機と前記第２の電動機とを制御するものであってもよい。
【００１４】
本発明によるハイブリッド車両の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
（ａ）運転者の駆動力要求操作に応じて走行に要求される要求トルクを設定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づいて前記内燃機関に要求されるパワーである要求機関パワーを設定するステップと、
（ｃ）走行開始後の最初の始動要求に応じた前記内燃機関の始動が完了した後にステップ（ｂ）にて設定された要求機関パワーが前記内燃機関の温度に基づくパワー制限判定閾値以上であるか否かを判定するステップと、
（ｄ）ステップ（ｃ）にて前記要求機関パワーが前記パワー制限判定閾値未満であると判断されたときには、前記内燃機関がステップ（ｂ）にて設定された要求機関パワーに基づくパワーを出力すると共にステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づく走行用のトルクが得られるように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、ステップ（ｃ）にて前記要求機関パワーが前記パワー制限判定閾値以上であると判断されたときには、前記内燃機関が所定のパワー制限実行時間だけ自立運転されると共にステップ（ａ）にて設定された要求トルクに基づく走行用のトルクが得られるように前記内燃機関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。
【００１５】
この方法によれば、それぞれ走行用の動力を出力可能な内燃機関および電動機を含むハイブリッド車両において、走行開始後の内燃機関の初回始動直後にエミッションの悪化を抑制しつつ運転者の駆動力要求操作に応じた走行用のトルクを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係るハイブリッド車両であるハイブリッド自動車２０の概略構成図である。
【図２】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】パワー制限判定閾値設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】水温起因制限実行時間設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】パワー起因制限実行時間設定用マップの一例を示す説明図である。
【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９】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド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に連結された減速ギヤ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、モータＭＧ１およびＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ５０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。
【００１９】
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る。エンジンＥＣＵ２４には、例えばエンジン２２の冷却水の温度を検出する図示しない水温センサといったようなエンジン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。
【００２０】
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とを有し、これら３つの要素が互いに差動回転できるように構成されたシングルピニオン式遊星歯車機構である。かかる動力分配統合機構３０の第１要素であるキャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、第２要素であるサンギヤ３１にはモータＭＧ１の回転軸が、第３要素であるリングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａと減速ギヤ３５とを介してモータＭＧ２の回転軸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からギヤ列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。
【００２１】
モータＭＧ１およびＭＧ２は、いず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のいず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のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電され、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとることにすれば、バッテリ５０は充放電されないことになる。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流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。また、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を計算している。更に、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。
【００２２】
バッテリ５０は、リチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素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によって管理される。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂａｔ等が入力される。バッテリＥＣＵ５２は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０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の積算値に基づいて残容量（充電割合）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＊を算出したり、残容量ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂａｔとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。実施例において、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ温度Ｔｂａｔに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定すると共に、バッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定される。
【００２３】
また、実施例のハイブリッド自動車２０は、いわゆるプラグイン方式のハイブリッド車両として構成されており、家庭用電源（ＡＣ１００Ｖ）といった外部電源９０の外部電源側コネクタ９２に接続される車両側コネクタ６２と、車両側コネクタ６２と電力ライン５４との接続および当該接続の解除を実行可能な充電用リレー６４と、外部電源９０からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ６６と、ＡＣ／ＤＣコンバータ６６からの直流電力の電圧を変換してバッテリ５０側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ６８と、充電用リレー６４やＡＣ／ＤＣコンバータ６６、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を制御する充電用電子制御ユニット（以下、「充電用ＥＣＵ」という）６０とを備える。充電用ＥＣＵ６０は、ハイブリッドＥＣＵ７０やバッテリＥＣＵ５２と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０等との間で必要に応じて各種データをやり取りする。これにより、実施例のハイブリッド自動車２０では、走行開始前に外部電源９０からの電力によりバッテリ５０を充電しておくことができる。実施例では、残容量ＳＯＣの常用上限Ｓｎｌｉｍ（８０％）よりも若干小さい値（例えば７８〜７９％程度の値）が外部電源９０による充電時の上限残容量（目標残容量）である充電上限Ｓｃｌｉｍとして定められており、外部電源９０からの電力によりバッテリ５０を充電する際、充電用ＥＣＵ６０は、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが充電上限Ｓｃｌｉｍになるように充電用リレー６４やＡＣ／ＤＣコンバータ６６、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を制御する。なお、上述の充電上限Ｓｃｌｉｍは、常用上限Ｓｎｌｉｍと同一の値とされてもよい。
【００２４】
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（アクセル操作量）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、充電用ＥＣＵ６０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、充電用ＥＣＵ６０等と各種制御信号やデータのやり取りを行う。
【００２５】
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の運転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。
【００２６】
また、実施例のハイブリッド自動車２０は、上述のように、プラグイン方式のハイブリッド車両として構成されていることから、走行開始前に予め外部電源９０からの電力によりバッテリ５０を充電しておくことができる。従って、外部電源９０を用いた充電後に走行が開始された場合、ハイブリッド自動車２０は、基本的に、所定のエンジン始動条件が成立するまでモータ運転モードのもとでモータＭＧ２のみからの動力により走行する。そして、モータ運転モードのもとでの走行中にエンジン始動条件が成立したときには、エンジン２２をクランキングするようにモータＭＧ１を駆動制御すると共に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しつつ要求トルク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を駆動制御することにより、エンジン２２が始動される。実施例におけるエンジン始動条件は、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２０〜４０％程度の値）未満であること、車速Ｖが予め定められた一定値（例えば１００ｋｍ／ｈ）若しくはバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが充電電力として小さいほど（値として大きいほど）低く設定される間欠禁止車速Ｖｒｅｆ以上であること、リングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じて得られるハイブリッド自動車２０の走行に要求される要求走行パワーＰｒ＊とエンジン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（負の値すなわち発電電力を含む）であるエンジン始動用電力と、図示しない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（コンプレッサ駆動用の電力等）と、予め定められたマージン分の電力との和である総要求パワーＰｔｏｔａｌがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ以上であること等を含む。
【００２７】
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のモータ運転モードのもとの走行中にエンジン始動条件の成立に伴ってエンジン２２が始動された直後の動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン始動条件の成立に伴ってエンジン２２が始動された後に運転者によりアクセルペダル８３が踏み込まれたときに所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行されるものである。
【００２８】
図３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の充放電要求パワーＰｂ＊や入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ、エンジン２２の冷却水温度Ｔｗ、初回始動フラグＦｆｓの値、エンジン始動後経過時間ｔａｓ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により回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいて計算されるものであってモータＥＣＵ４０から通信により入力され、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊や入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力される。また、エンジン２２の冷却水温度Ｔｗは、エンジン２２の図示しない水温センサにより検出されるものであり、エンジンＥＣＵ２４から通信により入力される。更に、初回始動フラグＦｆｓは、実施例において、ハイブリッド自動車２０の走行開始後の最初のエンジン始動要求に応じてエンジン２２が始動されたとき、すなわち上述のエンジン始動条件が成立してエンジン２２が始動されたときにエンジンＥＣＵ２４により値１に設定されるものであり、エンジンＥＣＵ２４から通信により入力される。そして、エンジン始動後経過時間ｔａｓは、上述のエンジン始動条件が成立してエンジン２２が始動されると、エンジンＥＣＵ２４の図示しないタイマにより計測されるものであり、エンジンＥＣＵ２４から通信により入力される。
【００２９】
ステップＳ１００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいてリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定した上で、エンジン２２に要求される要求パワーＰｅｒｑ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３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、要求パワーＰｅｒｑは、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものと充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの総和として計算される。すなわち、要求パワーＰｅｒｑは、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するのに要求されるパワーとバッテリ５０を充放電するのに要するパワーと損失分との和となる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、図示するようにモータ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ｋを乗じることによって求めることができる。
【００３０】
次いで、ステップＳ１００にて入力した初回始動フラグＦｆｓが値１であるか否かを判定し（ステップＳ１２０）、初回始動フラグＦｆｓが値１である場合には、エンジン２２の出力を制限すべきか否かを判定するためのパワー制限判定閾値ＰｒｅｆをステップＳ１００にて入力した冷却水温度Ｔｗに基づいて設定する（ステップＳ１３０）。実施例では、エンジン２２の温度を示す冷却水温度Ｔｗと、エンジン２２のエミッションが許容範囲外となるときのエンジンパワーであるパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆとの関係が予め定められてパワー制限判定閾値設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、パワー制限判定閾値Ｐｒｅｆとしては、与えられた冷却水温度Ｔｗに対応したものが当該マップから導出・設定される。図４にパワー制限判定閾値設定用マップの一例を示す。同図に示すように、パワー制限判定閾値設定用マップは、基本的に、冷却水温度Ｔｗが高いほどパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆを大きく規定する傾向をもつように作成される。すなわち、実施例のパワー制限判定閾値設定用マップは、冷却水温度Ｔｗが温度Ｔａ（例えば２０℃）以下であるときにパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆを値０とし、冷却水温度Ｔｗが温度Ｔａから温度Ｔｂ（例えば８０℃）までの範囲内にあるときに冷却水温度Ｔｗが高いほどパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆを大きく規定し、冷却水温度Ｔｗが温度Ｔｂ以上であるときにパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆを無限大とするように作成されている。
【００３１】
パワー制限判定閾値Ｐｒｅｆを設定したならば、ステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰｅｒｑがパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１４０）、要求パワーＰｅｒｑがパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆ以上であれば、エンジン２２の冷却水温度Ｔｗに基づいて水温起因制限実行時間（第１の時間）ｔｗを設定すると共に、ステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰｅｒｑに基づいてパワー起因制限実行時間（第２の時間）ｔｐを設定する（ステップＳ１５０）。実施例では、冷却水温度Ｔｗと水温起因制限実行時間ｔｗとの関係が予め定められて水温起因制限実行時間設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、水温起因制限実行時間ｔｗとしては、与えられた冷却水温度Ｔｗに対応したものが当該マップから導出・設定される。図５に水温起因制限実行時間設定用マップの一例を示す。同図に示すように、水温起因制限実行時間設定用マップは、基本的に、エンジン２２の温度を示す冷却水温度Ｔｗが高いほど水温起因制限実行時間ｔｗを短く規定する傾向をもつように作成される。すなわち、実施例の水温起因制限実行時間設定用マップは、冷却水温度Ｔｗが例えば０℃以下であるときに水温起因制限実行時間ｔｗを値ｔ１（例えば１０秒）とし、冷却水温度Ｔｗが０℃から温度Ｔｂ（例えば８０℃）までの範囲内にあるときに冷却水温度Ｔｗが高いほど水温起因制限実行時間ｔｗを短く規定し、冷却水温度Ｔｗが温度Ｔｂ以上であるときに水温起因制限実行時間ｔｗを値０とするように作成されている。
【００３２】
また、実施例では、要求パワーＰｅｒｑとパワー起因制限実行時間ｔｐとの関係が予め定められてパワー起因制限実行時間設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶されており、パワー起因制限実行時間ｔｐとしては、与えられた要求パワーＰｅｒｑに対応したものが当該マップから導出・設定される。図６にパワー起因制限実行時間設定用マップの一例を示す。同図に示すように、パワー起因制限実行時間設定用マップは、基本的に、エンジン２２に対する要求パワーＰｅｒｑが大きいほどパワー起因制限実行時間ｔｐを短く規定する傾向をもつように作成される。すなわち、実施例のパワー起因制限実行時間設定用マップは、要求パワーＰｅｒｑが値０であるときにパワー起因制限実行時間ｔｗを値ｔ２（例えば１０秒）とし、要求パワーＰｅｒｑが値０から所定値Ｐｘ（例えば４０ｋＷ）までの範囲内にあるときに要求パワーＰｅｒｑが大きいほどパワー起因制限実行時間ｔｐを短く規定し、要求パワーＰｅｒｑが所定値Ｐｘ以上であるときにパワー起因制限実行時間ｔｐを値０とするように作成されている。
【００３３】
こうして水温起因制限実行時間ｔｗとパワー起因制限実行時間ｔｐとを設定したならば、水温起因制限実行時間ｔｗとパワー起因制限実行時間ｔｐとのうちの小さい方を制限実行時間ｔｒｅｆに設定した上で（ステップＳ１６０）、ステップＳ１００にて入力したエンジン始動後経過時間ｔａｓが制限実行時間ｔｒｅｆ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１７０）。エンジン始動後経過時間ｔａｓが制限実行時間ｔｒｅｆ以下であれば、エンジン２２から出力すべきパワーの目標値である目標パワーＰｅ＊を値０に設定すると共にエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を予め定められた自立回転数Ｎｒｅｆに設定する（ステップＳ１８０）。自立回転数Ｎｒｅｆは、実質的にトルクを出力しないようにエンジン２２を運転するときの回転数であり、実施例では、アイドル時の回転数またはそれに近い値（例えば８００〜１２００ｒｐｍ）とされる。ステップＳ１８０の処理の後、設定した目標パワーＰｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊とエンジン２２が自立運転されるようにするための自立運転指令とをエンジンＥＣＵ２４に送信した上で（ステップＳ１９０）、ステップＳ１００にて入力したエンジン始動後経過時間ｔａｓが所定時間ｔｏｕｔ（例えば３秒程度）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。ステップＳ２００にて用いられる所定時間ｔｏｕｔは、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを一時的に増加させるのに許容される時間であり、予め実験・解析を経て定められる。そして、エンジン始動後経過時間ｔａｓが所定時間ｔｏｕｔ以下であれば、ステップＳ１００にて入力した出力制限Ｗｏｕｔに所定値ΔＷを加算した値と、予め定められた出力制限Ｗｏｕｔの上限値Ｗｍａｘとのうちの小さい方をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとして再設定する（ステップＳ２１０）。なお、ステップＳ２００にてエンジン始動後経過時間ｔａｓが所定時間ｔｏｕｔを超えたと判断されると、ステップＳ２１０の処理はスキップされる。
【００３４】
次いで、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（１）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算した上で、目標トルクＴｅ＊や計算した目標回転数Ｎｍ１＊、現在の回転数Ｎｍ１等を用いて次式（２）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Ｓ２２０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。図７に、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（１）は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導出することができる。そして、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。
【００３５】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)  …（１）
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt  …（２）
【００３６】
モータＭＧ１に対するトルク指令Ｔｍ１＊を設定したならば、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとステップＳ２２０にて設定したモータ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（３）および（４）に従い計算する（ステップＳ２３０）。更に、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてモータ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（５）に従い計算する（ステップＳ２４０）。そして、モータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊をトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値に設定する（ステップＳ２５０）。このようしてモータ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の範囲内に制限することができる。なお、式（５）は、図７の共線図から容易に導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、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し（ステップＳ２６０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。
【００３７】
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2  …（３）
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2  …（４）
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr  …（５）
【００３８】
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。また、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに従ってエンジン２２が作動するようにスロットル開度制御や燃料噴射制御、点火時期制御等を実行する。
【００３９】
一方、ステップＳ１２０にて初回始動フラグＦｆｓが値０であると判断された場合には、初回始動フラグＦｆｓを値０に設定（維持）すると共にエンジン始動後経過時間ｔａｓをリセットした上で（ステップＳ２７０）、ステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰｅｒｑをエンジン２２の目標パワーＰｅ＊に設定すると共に設定した目標パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し、目標パワーＰｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とをエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ２８０）。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目標パワーＰｅ＊とに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が設定される。図８に、エンジン２２の動作ラインと目標エンジンパワー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＊は、上記動作ラインと目標エンジンパワーＰｅ＊（Ｎｅ×Ｔｅ）が一定となることを示す相関曲線との交点から求めることができる。また、ステップＳ１２０にて初回始動フラグＦｆｓが値１であると判断されてもステップＳ１４０にて要求パワーＰｅｒｑがパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆ未満であると判断された場合には、初回始動フラグＦｆｓを値０に設定（維持）すると共にエンジン始動後経過時間ｔａｓをリセットした上で（ステップＳ２７０）、ステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰｅｒｑをエンジン２２の目標パワーＰｅ＊に設定すると共に設定した目標パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し、目標パワーＰｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とをエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ２８０）。更に、一旦ステップＳ１８０からＳ２１０の処理が実行されるようになった後に、ステップＳ２００にてエンジン始動後経過時間ｔａｓが制限実行時間ｔｒｅｆを超えたと判断された場合には、初回始動フラグＦｆｓを値０に設定（維持）すると共にエンジン始動後経過時間ｔａｓをリセットした上で（ステップＳ２７０）、ステップＳ１１０にて設定した要求パワーＰｅｒｑをエンジン２２の目標パワーＰｅ＊に設定すると共に設定した目標パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し、目標パワーＰｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とをエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ２８０）。そして、ステップＳ２８０の処理の後、上述のステップＳ２２０〜Ｓ２６０の処理が実行されることになる。
【００４０】
これにより、実施例のハイブリッド自動車２０では、走行開始後に最初にエンジン始動条件が成立してエンジン２２が始動された直後に運転者のアクセル操作に応じた要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅｒｑがエンジン２２の温度を示す冷却水温度Ｔｗに基づくパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆ以上であると判断されると、基本的に、エンジン始動後経過時間ｔａｓが冷却水温度Ｔｗに基づく水温起因制限実行時間ｔｗと要求パワーＰｅｒｑに基づくパワー起因制限実行時間ｔｐとのうちの小さい方である制限実行時間ｔｒｅｆを超えるまで、エンジン２２が実質的にトルクを出力しないように自立運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づく走行用のトルクが得ら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。また、走行開始後に最初にエンジン始動条件が成立してエンジン２２が始動された直後に運転者のアクセル操作に応じた要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅｒｑがエンジン２２の温度を示す冷却水温度Ｔｗに基づくパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆ未満であると判断されたときや、エンジン始動後経過時間ｔａｓが制限実行時間ｔｒｅｆを超えたと判断された後には、エンジン２２が要求パワーＰｅｒｑに一致する目標パワーＰｅ＊を出力すると共に要求トルクＴｒ＊に基づく走行用のトルクが得ら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。
【００４１】
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、走行開始後の最初の始動要求に応じたエンジン２２の始動が完了した後に、運転者のアクセル操作（駆動力要求操作）に応じた要求トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅｒｑがエンジン２２の温度を示す冷却水温度Ｔｗに基づくパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆ以上であるか否かが判定される（ステップＳ１４０）。そして、要求パワーＰｅｒｑがパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆ未満であると判断されたときには、エンジン２２が要求パワーＰｅｒｑに一致する目標パワーＰｅ＊を出力すると共に要求トルクＴｒ＊に基づく走行用のトルクが得ら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（ステップＳ２８０，Ｓ２２０〜Ｓ２６０）。すなわち、走行開始後のエンジン２２の初回始動直後に要求パワーＰｅｒｑがパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆ未満であれば、エンジン２２に要求パワーＰｅｒｑをそのまま出力させてもエミッションを悪化させるおそれは少なく、エンジン２２に要求パワーＰｅｒｑをそのまま出力させることで運転者のアクセル操作に応じた走行用のトルクを得ることができる。
【００４２】
これに対して、走行開始後の最初の始動要求に応じたエンジン２２の始動が完了した後に要求パワーＰｅｒｑがエンジン２２の温度を示す冷却水温度Ｔｗに基づくパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆ以上であると判断されたときには、エンジン２２がパワー制限実行時間ｔｒｅｆだけ自立運転される（実質的に無負荷状態で運転される）と共に要求トルクＴｒ＊に基づく走行用のトルクが得ら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（ステップＳ１８０〜Ｓ２６０）。すなわち、走行開始後のエンジン２２の初回始動完了後に少なくとも０．５〜１秒程度、より好ましくは数秒程度だけエンジン２２を自立運転してその出力を抑えれば、エンジン２２の吸入空気量が一定かつ少量になることから燃焼が安定すると共に排ガス（ＨＣ）の量が減少し、それにより、図示しない排気浄化触媒が完全に暖機されていなかったとしてもエミッションの悪化を良好に抑制することができる。また、エンジン２２の始動完了後の短時間（０．５〜１秒あるいは数秒程度）であれば、基本的にバッテリ５０を劣化させることなく当該バッテリ５０からの電力により運転者のアクセル操作に応じた走行用のトルクを得るためのパワーをまかなうことができる。従って、走行開始後のエンジン２２の初回始動直後に要求パワーＰｅｒｑがパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆ以上となるときには、エンジン２２がパワー制限実行時間ｔｒｅｆだけ自立運転されると共に要求トルクＴｒ＊に基づく走行用のトルクが得られるようにエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御することで、走行開始後のエンジン２２の初回始動直後にエミッションの悪化を抑制しつつ運転者のアクセル操作に応じた走行用のトルクを得ることが可能となる。
【００４３】
また、実施例のハイブリッド自動車２０は、走行開始前に予め外部電源９０からの電力によりバッテリ５０を充電しておくことができる、いわゆるプラグイン方式のハイブリッド車両として構成されていることから、ハイブリッド自動車２０では、走行開始後のしばらくの間、エンジン２２の運転が停止された状態での走行が継続され、運転者のアクセル操作により車両に対して比較的大きなパワーが要求された段階で初めてエンジン２２が始動されることが多くなると想定される。そして、比較的大きなパワーの要求に応じてエンジン２２が始動された時点ではバッテリ５０の残容量ＳＯＣがある程度確保されていることが多くなると想定され、このような場合には、バッテリ５０からの電力により運転者のアクセル操作に応じた走行用のトルクを得るためのパワーを良好にまかなうことができる。従って、実施例のハイブリッド自動車２０では、走行開始後のエンジン２２の初回始動直後にエミッションの悪化を抑制しつつ運転者のアクセル操作に応じた走行用のトルクを良好に得ることができる。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、走行に要求される要求走行パワーＰｒ＊等に基づく総要求パワーＰｔｏｔａｌがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ以上になるとエンジン２２が始動されることになるが、比較的大きなパワーの要求に応じてエンジン２２が始動された時点でのバッテリ５０の残容量ＳＯＣ（出力制限Ｗｏｕｔ）をより多く確保するために、走行開始後にエンジン２２が最初に始動されるまでの間、例えばバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔから所定値を減じた値を総要求パワーＰｔｏｔａｌと比較される閾値とすることにより当該閾値をその後に用いられるものに比べて小さくしてもよい。
【００４４】
更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリＥＣＵ５２によりバッテリ温度Ｔｂａｔや残容量ＳＯＣに基づいて出力制限Ｗｏｕｔが設定されると共に、ステップＳ１４０にて走行開始後のエンジン２２の初回始動直後に要求パワーＰｅｒｑがパワー制限判定閾値Ｐｒｅｆ以上であると判断されたときには、バッテリ５０の状態（バッテリ温度Ｔｂａｔおよび残容量ＳＯＣ）に基づく出力制限Ｗｏｕｔが一時的に増加（再設定）される（ステップＳ２１０）。このように、走行開始後のエンジン２２の初回始動直後に一時的にバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを増加させれば、その際にモータＭＧ２からより大きな走行用のトルクを出力することが可能となるので、走行開始後のエンジン２２の初回始動直後にエンジン２２が実質的にトルクを出力しないように自立運転されたとしても、運転者のアクセル操作に応じた走行用のトルクをより良好に得ることができる。
【００４５】
また、上記実施例のように、パワー制限判定閾値Ｐｒｅｆをエンジン２２の温度すなわち冷却水温度Ｔｗが高いほど大きくなる傾向に設定すれば、パワー制限判定閾値Ｐｒｅｆをエミッションの悪化の抑制と走行用のトルクの確保とを両立させる上でより適正なものとすることが可能となる。更に、上記実施例のように、パワー制限実行時間ｔｒｅｆをエンジン２２の温度すなわち冷却水温度Ｔｗが高いほど短くなる傾向に設定される水温起因制限実行時間（第１の時間）ｔｗと、ステップＳ１１０にて設定される要求パワーＰｅｒｑが大きいほど短くなる傾向に設定されるパワー起因制限実行時間（第２の時間）ｔｐとのうちの短い方とすれば、パワー制限実行時間ｔｒｅｆをエミッションの悪化の抑制と走行用のトルクの確保とを両立させる上でより適正なものとすることが可能となる。ただし、パワー制限実行時間ｔｒｅｆは、水温起因制限実行時間ｔｗとパワー起因制限実行時間ｔｐとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを一時的に増加させるのに許容される所定時間（第３の時間）ｔｏｕｔとのうちの最も短い時間とされてもよい。
【００４６】
なお、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。更に、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９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９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。
【００４７】
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、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ＭＧ２等と電力をやり取り可能であると共に外部電源９０からの電力により充電することができるバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、図２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」および「要求機関パワー設定手段」に相当し、図２のステップＳ１２０〜Ｓ１４０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０が「パワー制限判定手段」に相当し、図２のステップＳ１８０〜Ｓ２８０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０、エンジンＥＣＵ２４およびモータＥＣＵ４０の組み合わせが「制御手段」に相当する。また、バッテリＥＣＵ５２と図２のステップＳ２００およびＳ２１０の処理を実行するハイブリッドＥＣＵ７０との組み合わせが「出力制限設定手段」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「遊星歯車機構」に相当する。
【００４８】
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「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。「蓄電手段」は、電動機や発電用電動機と電力をやり取り可能であれば、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、運転者の駆動力要求操作に応じて走行に要求される要求トルクを設定するものであれば、例えばアクセル開度Ａｃｃのみに基づいて要求トルクを設定するもの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。「要求機関パワー設定手段」は、要求トルクに基づいて内燃機関に要求されるパワーである要求機関パワーを設定するものであれば、如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、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。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。
【００４９】
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】
【００５０】
本発明は、ハイブリッド車両の製造産業等において利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
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  ギヤ列、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、５１  温度センサ、５２  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４  電力ライン、６０  充電用電子制御ユニット（充電用ＥＣＵ）、６２  車両側コネクタ、６４  充電用リレー、６６  ＡＣ／ＤＣコンバータ、６８  ＤＣ／ＤＣコンバータ、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、９０  外部電源、９２  外部電源側コネクタ、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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