(57)【要約】【課題】  バッテリから過大な電力が出力されるのを抑制する。【解決手段】  遊星歯車機構にエンジンと第１モータと車輪に連結された駆動軸とを接続すると共に駆動軸に第２モータを接続し、第１モータおよび第２モータと電力をやりとりするバッテリを備える自動車において、要求トルクＴｒ＊に対して緩変化処理を施して設定した実行トルクＴ＊に駆動軸の回転数を乗じて実行パワーＰ＊を計算し（Ｓ１２０，Ｓ１３０）、エンジンが運転されているときには実行パワーＰ＊を用いてエンジンの運転停止を判定する（Ｓ１４０，Ｓ１５０）。これにより、要求トルクＴｒ＊に駆動軸の回転数を乗じて得られるパワーを用いてエンジンの運転停止を判定するものに比して実行パワーＰ＊が比較的大きいときにエンジンが運転停止されるのを抑制できる。この結果、エンジンの運転停止の際の第２モータの消費電力の増加を抑制でき、バッテリからの過大な電力の出力を抑制できる。【選択図】        図２
2006347420.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、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記設定された要求駆動力に対して所定の応答性をもって前記駆動軸に出力すべき実行駆動力を設定する実行駆動力設定手段と、
前記設定された実行駆動力に基づいて前記内燃機関の運転停止を判定する運転停止判定手段と、
前記運転停止判定手段による判定結果に基づいて前記設定された実行駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
請求項１記載の動力出力装置であって、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記運転停止判定手段は、前記設定された実行駆動力と前記検出された駆動軸の回転数とに基づいて演算される前記駆動軸に出力すべき実行パワーが第１の所定パワー未満のときに前記内燃機関の運転停止を判定する手段である
動力出力装置。
【請求項３】
前記実行駆動力設定手段は、前記設定された要求駆動力に対して所定の緩変化処理を施すことにより前記所定の応答性をもって前記実行駆動力を設定する手段である請求項１または２記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記所定の緩変化処理は、なまし処理またはレート処理である請求項３記載の動力出力装置。
【請求項５】
前記実行駆動力設定手段は、前記設定された要求駆動力に対して所定の応答性をもって設定される駆動力を所定の制限により制限して前記実行駆動力を設定する手段である請求項１ないし４記載の動力出力装置。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置であって、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の始動を判定する始動判定手段を備え、
前記制御手段は、前記運転停止手段による判定結果と前記始動判定手段による判定結果とに基づいて前記設定された実行駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する手段である
動力出力装置。
【請求項７】
前記始動判定手段は、前記設定された要求駆動力と前記駆動軸の回転数とに基づいて設定されるパワーが第２の所定パワー以上のときに前記内燃機関の始動を判定する手段である請求項６記載の動力出力装置。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか記載の動力出力装置であって、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段を備え、
前記蓄電手段は、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な手段であり、
前記制御手段は、前記設定された実行駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段である
動力出力装置。
【請求項９】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段である請求項８記載の動力出力装置。
【請求項１０】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、前記第１の回転子と前記第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である請求項８記載の動力出力装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる自動車。
【請求項１２】
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に要求される要求駆動力に対して所定の応答性をもって前記駆動軸に出力すべき実行駆動力を設定し、
（ｂ）前記設定された実行駆動力に基づいて前記内燃機関の運転停止を判定し、該判定結果に基づいて前記設定された実行駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する
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、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力出力装置としては、駆動軸に動力を出力可能なエンジンおよびモータを備えると共にモータと電力のやりとりが可能なバッテリを備える自動車に搭載されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、駆動軸に出力すべき要求トルクを用いて設定した車両に必要な要求パワーに基づいてエンジンの運転の有無を判定することにより、エンジンを効率よく運転している。
【特許文献１】特開２００４−３４６７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
こうした動力装置では、エンジンの応答遅れによるバッテリへの過大な電力の入出力を抑制するために、駆動軸に要求される要求トルクに対してなまし処理などを施して駆動軸に出力すべき実行トルクを設定し、この実行トルクが駆動軸に出力されるようエンジンとモータとを制御する場合がある。この場合、要求トルクに駆動軸の回転数を乗じて得られるパワーが所定パワー未満に至ってエンジンを停止しようとすると、実行トルクに駆動軸の回転数を乗じて得られるパワーが所定パワー以上であって未だ比較的大きいにも拘わらずエンジンの運転が停止されてしまう。このとき、実行トルクをモータからだけで出力しようとすると、モータの消費電力が大きくなり、バッテリから過大な電力が出力されてしまう場合が生じる。また、実行トルクが比較的大きくエンジンから駆動軸への出力が比較的大きいときにエンジンを停止すると、駆動軸への出力のうちエンジンからの出力の分がモータからの出力に置き換えられる際に運転者にショックを感じさせやすい。さらに、実行パワーが比較的大きいときにエンジンの運転が停止されると、その後に直ちにエンジンが始動されるときには、エンジンの始動のためと運転者の要求に対処するためとによりバッテリから過大な電力が出力されてしまう場合が生じる。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、蓄電装置から過大な電力が出力されるのを抑制することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、運転者に与え得るショックを抑制することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の動力出力装置は、
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、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記設定された要求駆動力に対して所定の応答性をもって前記駆動軸に出力すべき実行駆動力を設定する実行駆動力設定手段と、
前記設定された実行駆動力に基づいて前記内燃機関の運転停止を判定する運転停止判定手段と、
前記運転停止判定手段による判定結果に基づいて前記設定された実行駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の動力出力装置では、駆動軸に要求される要求駆動力に対して所定の応答性をもって駆動軸に出力すべき実行駆動力を設定すると共に設定した実行駆動力に基づいて内燃機関の運転停止を判定し、その判定結果に基づいて実行駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する。したがって、実行駆動力に基づいて内燃機関の運転停止を判定するから、実行駆動力が比較的大きいときに内燃機関が運転停止されるのを抑制することができる。この結果、内燃機関を運転停止する際に蓄電手段から過大な電力が出力されるのを抑制することができると共にその際の運転者に与え得るショックを抑制することができる。しかも、実行駆動力が比較的大きいときに内燃機関が運転停止されるのを抑制することにより、その後に直ちに内燃機関が始動されるときに蓄電手段から過大な電力が出力されるのを抑制することができる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記運転停止判定手段は、前記設定された実行駆動力と前記検出された駆動軸の回転数とに基づいて演算される前記駆動軸に出力すべき実行パワーが第１の所定パワー未満のときに前記内燃機関の運転停止を判定する手段であるものとすることもできる。
【０００９】
また、本発明の動力出力装置において、前記実行駆動力設定手段は、前記設定された要求駆動力に対して所定の緩変化処理を施すことにより前記所定の応答性をもって前記実行駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、実行駆動力を緩やかに変化させることができる。この場合、前記所定の緩変化処理は、なまし処理またはレート処理であるものとすることもできる。
【００１０】
さらに、本発明の動力出力装置において、前記実行駆動力設定手段は、前記設定された要求駆動力に対して所定の応答性をもって設定される駆動力を所定の制限により制限して前記実行駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
或いは、本発明の動力出力装置において、前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の始動を判定する始動判定手段を備え、前記制御手段は、前記運転停止手段による判定結果と前記始動判定手段による判定結果とに基づいて前記設定された実行駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、実行駆動力に基づいて内燃機関の始動を判定するものに比して内燃機関をより迅速に始動することができる。この場合、前記始動判定手段は、前記設定された要求駆動力と前記駆動軸の回転数とに基づいて設定されるパワーが第２の所定パワー以上のときに前記内燃機関の始動を判定する手段であるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の動力出力装置において、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段を備え、前記蓄電手段は前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な手段であり、前記制御手段は前記設定された実行駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。この電力動力入出力手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し前記第１の回転子と前記第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１３】
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、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、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記設定された要求駆動力に対して所定の応答性をもって前記駆動軸に出力すべき実行駆動力を設定する実行駆動力設定手段と、前記設定された実行駆動力に基づいて前記内燃機関の運転停止を判定する運転停止判定手段と、前記運転停止判定手段による判定結果に基づいて前記設定された実行駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。
【００１４】
この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、内燃機関を運転停止する際に蓄電手段から過大な電力が出力されるのを抑制することができる効果やその際の運転者に与え得るショックを抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。
【００１５】
本発明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、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に要求される要求駆動力に対して所定の応答性をもって前記駆動軸に出力すべき実行駆動力を設定し、
（ｂ）前記設定された実行駆動力に基づいて前記内燃機関の運転停止を判定し、該判定結果に基づいて前記設定された実行駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。
【００１６】
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、駆動軸に要求される要求駆動力に対して所定の応答性をもって駆動軸に出力すべき実行駆動力を設定すると共に設定した実行駆動力に基づいて内燃機関の運転停止を判定し、その判定結果に基づいて実行駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する。したがって、実行駆動力に基づいて内燃機関の運転停止を判定するから、実行駆動力が比較的大きいときに内燃機関が運転停止されるのを抑制することができる。この結果、内燃機関を運転停止する際に蓄電手段から過大な電力が出力されるのを抑制することができると共にその際の運転者に与え得るショックを抑制することができる。しかも、実行駆動力が比較的大きいときに内燃機関が運転停止されるのを抑制することにより、その後に直ちに内燃機関が始動されるときに蓄電手段から過大な電力が出力されるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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】
【００１８】
図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置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７０とを備える。
【００１９】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン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用電子制御ユニット７０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に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００２１】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、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ることになる。なお、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。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などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータ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用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２２】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、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用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２３】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２４】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクを計算すると共に計算した要求トルクに対して所定の応答性をもってリングギヤ軸３２ａに出力すべき実行トルクを設定し、この実行トルクに対応する実行動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、実行動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや実行動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って実行動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの実行動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【００２５】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２６】
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。
【００２７】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。
【００２８】
続いて、設定した要求トルクＴｒ＊に対してなまし処理やレート処理などの緩変化処理を施して仮実行トルクＴｔｍｐを設定すると共に設定した仮実行トルクＴｔｍｐを所定の制限により制限して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき実行トルクＴ＊を計算し（ステップＳ１２０）、計算した実行トルクＴ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じることによりリングギヤ軸３２ａに出力すべき実行パワーＰ＊を計算する（ステップＳ１３０）。ここで、要求トルクＴｒ＊に対して緩変化処理を施すのは、運転者のアクセル操作に伴って要求トルクＴｒ＊が急変したときにエンジン２２の応答遅れなどによるモータＭＧ２の駆動状態の急変によってバッテリ５０に過大な電力が入出力されるのを抑制するためである。要求トルクＴｒ＊に対してなまし処理を施す場合、例えば、次式（１）により仮実行トルクＴｔｍｐを計算することができる。式（１）中、「τ」は、なまし時定数であり、エンジン２２の応答遅れなどを考慮して値０〜値１の間で定められる。また、所定の制限は、モータＭＧ２の定格などにより定められる制限である。さらに、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めたりすることができる。
【００２９】
Ttmp=τ・前回T*+(1-τ)・Tr*  (1)
【００３０】
次に、エンジン２２が運転されているか否かを判定し（ステップＳ１４０）、エンジン２２が運転されていると判定されたときには、実行パワーＰ＊を閾値Ｐｒｅｆ１と比較する（ステップＳ１５０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆ１は、エンジン２２の運転を停止するか否かを判定するために用いられる閾値であり、エンジン２２の特性（例えば、エネルギ効率など）などにより定められる。ステップＳ１５０で実行トルクＴ＊に基づく実行パワーＰ＊を用いてエンジン２２の運転を停止するか否かを判定する理由については後述する。実行パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ１以上のときには、エンジン２２の運転を停止すべきでないと判断し、実行パワーＰ＊にバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとを加えることによりエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を計算すると共に（ステップＳ１６０）、計算した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１７０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図４に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。
【００３１】
次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（２）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（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。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図５に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、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。式（２）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、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。
【００３２】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)    (2)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt  (3)
【００３３】
こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（４）および式（５）により計算すると共に（ステップＳ１９０）、実行トルクＴ＊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としての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（６）により計算し（ステップＳ２００）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２１０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（６）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。
【００３４】
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2  (4)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2  (5)
Tm2tmp=(T*+Tm1*/ρ)/Gr    (6)
【００３５】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２２０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００３６】
一方、ステップＳ１５０で実行パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ１未満のときには、エンジン２２の運転が停止されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に共に値０を設定し（ステップＳ２５０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２６０）、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１９０〜Ｓ２１０）、設定した各設定値をエンジンＥＣＵ２４や電子制御ユニット４０に送信して（ステップＳ２２０）、駆動制御ルーチンを終了する。値０の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の運転を停止する。こうしてエンジン２２の運転が停止されると、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクのうちエンジン２２から出力されてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクの分がモータＭＧ２から出力されてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクに置き換えられることになる。
【００３７】
このように、エンジン２２の運転を停止するか否かの判定を要求トルクＴｒ＊に緩変化処理を施して得られる実行トルクＴ＊に基づく実行パワーＰ＊を用いて行なうのは以下の理由による。いま、要求トルクＴｒ＊に車速Ｖに対応する回転数を乗じて得られるパワー（後述の始動判定パワーＰｓに相当するパワー）を用いてエンジン２２の運転を停止する場合を考える。運転者のアクセル操作に俊敏に反応して得られる要求トルクＴｒ＊に基づくパワーが閾値Ｐｒｅｆ１未満に至ってエンジン２２の運転を停止しようとすると、エンジン２２は要求トルクＴｒ＊に緩変化処理を施して得られる実行トルクＴ＊に基づく実行パワーＰ＊によって運転されているから、実行パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ１以上であって未だ比較的大きいにも拘わらずにエンジン２２の運転が停止されることになる。この場合、エンジン２２はある程度のパワーを出力する状態で運転されており、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａには実行トルクＴ＊が出力されるよう、即ちエンジン２２から出力されてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとモータＭＧ２から出力されてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとの和が実行トルクＴ＊となるようモータＭＧ２が制御されているから、エンジン２２の運転を停止すると、実行トルクＴ＊をモータＭＧ２からだけで出力しなければならない。実行トルクＴ＊の大きさや車速Ｖにもよるが、モータＭＧ２の消費電力が大きくなると、バッテリ５０から過大な電力の放電が行なわれる場合が生じ、バッテリ５０を劣化させてしまう。また、エンジン２２から出力されてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクがある程度大きい状態でエンジン２２の運転を停止すると、運転の停止に伴ってそのトルクの分がモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに出力するトルクに置き換えられるときに運転者にショックを感じさせやすい。さらに、エンジン２２の運転を停止した後に直ちにエンジン２２を始動するときには、実行トルクＴ＊が比較的大きいと、モータＭＧ１によるエンジン２２の始動とモータＭＧ２によるリングギヤ軸３２ａへの実行トルクＴ＊の出力とによってバッテリ５０から過大な電力の放電が行なわれる場合が生じる。次に、実行トルクＴ＊に基づく実行パワーＰ＊を用いてエンジン２２の運転を停止する場合を考える。この場合、実行パワーＰ＊が比較的大きいときにエンジン２２の運転が停止されるを抑制することができるから、要求トルクＴｒ＊に基づくパワーを用いてエンジン２２の運転を停止するものに比してエンジン２２の運転を停止したときのモータＭＧ２の消費電力の増加の程度を抑制することができ、バッテリ５０から過大な電力が出力されるのを抑制することができる。しかも、エンジン２２の運転を停止する際、要求トルクＴｒ＊に基づくパワーを用いてエンジン２２の運転を停止するものに比してエンジン２２から出力されてリングギヤ軸３２ａに作用するトルクは小さいから、そのトルクの分がモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに出力するトルクに置き換えられるときのショックも抑制することができる。また、実行パワーＰ＊が比較的大きいときにエンジン２２の運転を停止するのを抑制することにより、その後に直ちにエンジン２２を始動する際にバッテリ５０から過大な電力の放電が行なわれるの抑制することができる。以上説明した理由により、実行トルクＴ＊に基づく実行パワーＰ＊を用いてエンジン２２の運転を停止するか否かを判定するのである。
【００３８】
ステップＳ１４０でエンジン２２の運転が停止されていると判定されときには、要求トルクＴｒ＊に駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）を乗じることによりエンジン２２を始動するか否かを判定するための始動判定パワーＰｓを計算し（ステップＳ２３０）、計算した始動判定パワーＰｓを閾値Ｐｒｅｆ２と比較する（ステップＳ２４０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆ２は、エンジン２２の特性などにより定められ、例えば、前述の閾値Ｐｒｅｆ１より若干大きな値などに設定される。始動判定パワーＰｓが閾値Ｐｒｅｆ２未満のときには、エンジン２２の運転の停止が保持されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに値０を設定し（ステップＳ２５０）、ステップＳ２６０以降の処理を実行し、始動判定パワーＰｓが閾値Ｐｒｅｆ２以上のときには、エンジン２２を始動して（ステップＳ２７０）、ステップＳ１６０以降の処理を実行する。いま、モータ運転モードで走行している最中に運転者がアクセルペダル８３を踏み込んでエンジン２２を始動する場合を考える。この場合、実行トルクＴ＊は要求トルクＴｒ＊に対して緩変化処理を施して設定されるため、実行トルクＴｒ＊に基づく実行パワーＰ＊は要求トルクＴｒ＊に基づく始動判定パワーＰｓに対して遅れて変化する。したがって、実行パワーＰ＊を用いてエンジン２２を始動するか否かを判定すると、エンジン２２の始動が遅れ、運転者に違和感を与えてしまう場合がある。一方、始動判定パワーＰｓを用いてエンジン２２を始動するか否かを判定すれば、実行パワーＰ＊を用いて判定する場合に比してエンジン２２を速やかに始動することができる。
【００３９】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２が運転されているときには実行トルクＴ＊に基づく実行パワーＰ＊を用いてエンジン２２の運転を停止するか否かを判定するから、要求トルクＴｒ＊に基づくパワーを用いてエンジン２２の運転を停止するか否かを判定するものに比して実行パワーＰ＊が比較的大きいときにエンジン２２の運転が停止されるのを抑制することができる。この結果、エンジン２２の運転を停止する際にバッテリ５０から過大な電力が出力されるのを抑制することができると共にその際に運転者にショックを与えるのを抑制することができる。しかも、実行パワーＰ＊が比較的大きいときにエンジン２２の運転が停止されるのを抑制することにより、その後に直ちにエンジン２２が始動されるときにバッテリ５０から過大な電力が出力されるのを抑制することができる。
【００４０】
また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の運転が停止されているときには要求トルクＴｒ＊に基づく始動判定パワーＰｓを用いてエンジン２２を始動するか否かを判定するから、実行パワーＰ＊に基づいてエンジン２２を始動するか否かを判定するものに比してエンジン２２を迅速に始動することができる。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、要求トルクＴｒ＊に対してなまし処理やレート処理などの緩変化処理を施すことにより実行トルクＴ＊を設定するものとしたが、これに限られず、要求トルクＴｒ＊に対して所定の応答性をもって実行トルクＴ＊を設定するものであればよい。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、要求トルクＴｒ＊に対して緩変化処理を施して設定される仮実行トルクＴｔｍｐを所定の制限により制限して実行トルクＴ＊を設定するものとしたが、所定の制限を用いることなく、要求トルクＴｒ＊に対して緩変化処理を施して設定される仮実行トルクＴｔｍｐを実行トルクＴ＊として設定するものとしてもよい。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、実行パワーＰ＊を用いてエンジン２２の運転を停止するか否かを判定するものとしたが、実行パワーＰ＊に代えて、実行パワーＰ＊にバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとを加えて計算したエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を用いてエンジン２２の運転を停止するか否かを判定するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、始動判定パワーＰｓを用いてエンジン２２を始動するか否かを判定するものとしたが、始動判定パワーＰｓに代えて、始動判定パワーＰｓにバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓをを加えて計算したパワーを用いてエンジン２２を始動するか否かを判定するものとしてもよい。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、実行トルクＴ＊に基づく実行パワーＰ＊を用いてエンジン２２の運転を停止するか否かを判定するものとしたが、実行トルクＴ＊に基づいてエンジン２２の運転を停止するか否かを判定するものであれば、実行パワーＰ＊を計算しないものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、要求トルクＴｒ＊に基づく始動判定パワーＰｓを用いてエンジン２２を始動するか否かを判定するものとしたが、要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン２２を始動するか否かを判定するものであれば、始動判定パワーＰｓを計算しないものとしてもよい。
【００４５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、始動判定パワーＰｓを用いてエンジン２２を始動するか否かを判定するものとしたが、始動判定パワーＰｓに代えて、実行パワーＰ＊を用いてエンジン２２を始動するか否かを判定するものとしてもよい。この場合、エンジン２２の運転を停止するか否かを判定するために用いられる閾値Ｐｒｅｆ１とエンジン２２を始動するか否かを判定するために用いられる閾値Ｐｒｅｆ２とについて略等しい値を用いるものとしてもよいし、エンジン２２の始動と停止が頻繁に行なわれるのを抑制するために、閾値Ｐｒｅｆ２に閾値Ｐｒｅｆ１に比して大きい値を用いるものとしてもよい。
【００４６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図６における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００４７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００４８】
実施例では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ５０とを備える動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０について説明したが、この動力出力装置は、車軸に連結された駆動軸に動力を出力可能なエンジンとモータとバッテリとを備えるものであればよい。
【００４９】
実施例では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ５０とを備える動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、動力出力装置は自動車に搭載されるものに限定されず、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載してもよい。また、動力出力装置の形態や動力出力装置の制御方法の形態としても構わない。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０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】エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。
【図５】動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図６】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図７】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
２０，１２０，２２０  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、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  ギヤ機構、６２  デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ  駆動輪、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ  ２３４  アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
2006347420.tif 000003
【図２】
2006347420.tif 000004
【図３】
2006347420.tif 000005
【図４】
2006347420.tif 000006
【図５】
2006347420.tif 000007
【図６】
2006347420.tif 000008
【図７】
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