(57)【要約】【課題】いわゆるプラグインハイブリッド自動車において、システムオフするまでの燃料消費量を抑制すると共にシステムオフするまでに二次電池の蓄電量を小さくする。【解決手段】電動走行優先モードが設定されているときに走行用パワーＰｄｒｖ＊がバッテリの出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワー（閾値Ｐｓｔａｒｔ）を超えるときには、走行用パワーＰｄｒｖ＊から閾値Ｐｓｔａｒｔを減じたパワーをエンジンから出力すると共にバッテリ５０から出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワーを出力して走行するようエンジン２２と二つのモータを制御する（Ｓ３９０〜Ｓ４５０）。これにより、電動走行優先モードが設定されているときの燃料消費量を抑制すると共にバッテリの蓄電割合ＳＯＣを小さくする。即ち、システム停止されるまでの燃料消費量を抑制すると共にシステム停止されるまでにバッテリの蓄電割合ＳＯＣを小さくすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の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二次電池と、前記電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と前記内燃機関から出力される動力と前記電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とが可能なハイブリッド自動車であって、
システムオフの状態で外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記二次電池を充電する充電器と、
走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、
前記二次電池の状態に基づいて該二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合を演算する蓄電割合演算手段と、
前記二次電池の状態に基づいて該二次電池から出力可能な最大電力としての出力制限を設定する出力制限設定手段と、
システムオンされたときに少なくとも前記演算された蓄電割合が第１の所定割合以上のときには走行に伴って前記演算される蓄電割合が前記第１の所定割合より小さい第２の所定割合未満に至るまでは前記電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、前記電動走行優先モードが設定されないときには前記ハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定するモード設定手段と、
前記電動走行優先モードが設定されている最中に前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワーを超えているときには、前記設定された走行用パワーから前記設定された出力制限に相当するパワーを減じて得られるパワーが前記内燃機関から出力されると共に前記二次電池から出力制限に相当するパワーが出力されて走行す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、
を備えるハイブリッド自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と内燃機関から出力される動力と電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とが可能なハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、走行用の動力を出力するエンジンと走行用の動力を出力するモータとを搭載し、燃料残量が予め定めた閾値以上のときにはエンジンを運転して走行するハイブリッドモードを優先して走行し、燃料残量が閾値未満のときにはエンジンの運転を停止してモータからの動力により走行する電動走行モードを優先して走行するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、上述の制御により、燃料残量が完全にゼロになるのを遅くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年のハイブリッド自動車には、システムオフの状態で外部電源に接続して外部電源からの電力によりモータに電力を供給する二次電池を充電することができるいわゆるプラグインハイブリッド自動車も提案されている。このプラグインハイブリッド自動車では、システムオフされる毎に二次電池が充電されるため、システムオフするまでに二次電池の蓄電量を低くするために、エンジンの運転を停止した状態でモータからのパワーだけで走行する電動走行を優先して走行するが、電動走行している最中に、運転者が大きくアクセルペダルを踏み込んで大きな駆動力による走行が要求されたときには、モータからのパワーだけでは要求される駆動力を出力することができないため、エンジンを始動してエンジンからのパワーとモータからのパワーとにより要求される駆動力により走行するよう制御が切り替えられる。このとき、エンジンから出力するパワーとモータから出力するパワーにより車両の燃費や二次電池の蓄電量に影響を与えるため、エンジンから出力するパワーとモータから出力するパワーとをどの様に配分するかが課題となる。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、いわゆるプラグインハイブリッド自動車において、システムオフするまでの燃料消費量を抑制すると共にシステムオフするまでに二次電池の蓄電量を小さくすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
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二次電池と、前記電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と前記内燃機関から出力される動力と前記電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とが可能なハイブリッド自動車であって、
システムオフの状態で外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記二次電池を充電する充電器と、
走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、
前記二次電池の状態に基づいて該二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合を演算する蓄電割合演算手段と、
前記二次電池の状態に基づいて該二次電池から出力可能な最大電力としての出力制限を設定する出力制限設定手段と、
システムオンされたときに少なくとも前記演算された蓄電割合が第１の所定割合以上のときには走行に伴って前記演算される蓄電割合が前記第１の所定割合より小さい第２の所定割合未満に至るまでは前記電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、前記電動走行優先モードが設定されないときには前記ハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定するモード設定手段と、
前記電動走行優先モードが設定されている最中に前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワーを超えているときには、前記設定された走行用パワーから前記設定された出力制限に相当するパワーを減じて得られるパワーが前記内燃機関から出力されると共に前記二次電池から出力制限に相当するパワーが出力されて走行す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。
【０００８】
本発明のハイブリッド自動車では、システムオンされたときに少なくとも二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合が第１の所定割合以上のときには走行に伴って蓄電割合が第１の所定割合より小さい第２の所定割合未満に至るまでは電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、電動走行優先モードが設定されないときにはハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定し、電動走行優先モードあるいはハイブリッド走行優先モードにより走行するよう電動機や内燃機関を制御する。そして、電動走行優先モードが設定されている最中に走行に要求される走行用パワーが二次電池から出力可能な最大電力としての出力制限に相当するパワーを超えているときには、走行用パワーから出力制限に相当するパワーを減じて得られるパワーが内燃機関から出力されると共に二次電池から出力制限に相当するパワーが出力されて走行するよう内燃機関と電動機とを制御する。このように、走行用パワーが大きくて二次電池から走行用パワーの全てを出力することができないときには、二次電池から出力制限に相当するパワーを出力し、その不足分のパワーを内燃機関から出力することによって、電動走行優先モードが設定されているときの燃料消費量を小さくすると共に二次電池の蓄電割合を小さくすることができる。即ち、システムオフするまでの燃料消費量を抑制すると共にシステムオフするまでに二次電池の蓄電量を小さくすることができるのである。なお、本発明のハイブリッド自動車において、前記二次電池と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の運転制御に際して前記発電機を制御する手段である、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての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により実行される走行モード設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される電動走行優先モード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４】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図５】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＊とを設定する様子の一例を示す説明図である。
【図６】実施例における走行用パワーＰｄｒｖ＊とバッテリ５０からのパワーとエンジン２２からのパワーとの関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての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、例えば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として構成されたエンジン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を介して複数のピニオンギヤ３３を連結したキャリア３４が接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂにギヤ機構３７とデファレンシャルギヤ３８とを介して連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリングギヤ３２が接続されて遊星歯車機構として構成された３軸式の動力分配統合機構３０と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて動力分配統合機構３０のサンギヤ３１にロータが接続されたモータＭＧ１と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介してロータが接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０と、バッテリ５０からの電力を昇圧してインバータ４１，４２に供給する周知の昇圧コンバータとして構成された昇圧回路５５と、バッテリ５０と昇圧回路５５との接続や接続の解除を行なうシステムメインリレー５６と、昇圧回路５５よりシステムメインリレー５６側の低電圧系電力ライン５９に取り付けられて外部電源１００からの交流電力を直流電力に変換してバッテリ５０を充電する充電器９０と、車両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。
【００１２】
エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４によりその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がなされている。エンジンＥＣＵ２４には、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ており、エンジンＥＣＵ２４からは、図示しないスロットルバルブや燃料噴射弁，点火プラグ，可変バルブタイミング機構などへの駆動制御信号が出力されている。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。また、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。
【００１３】
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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。
【００１４】
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電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ５０の正極側の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂ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５１ｃ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。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０から放電可能な蓄電量の全容量に対する割合としての蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりする。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合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することができる。
【００１５】
充電器９０は、車両側コネクタ９２を外部電源１００の外部電源側コネクタ１０２に接続することにより、外部電源１００からの電力を用いてバッテリ５０を充電する。充電器９０は、図示しないが低電圧系電力ライン５９と車両側コネクタ９２との接続や接続の解除を行なう充電用リレーや、外部電源１００からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ，ＡＣ／ＤＣコンバータにより変換した直流電力の電圧を変換して低電圧系電力ライン５９側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータなどを備える。
【００１６】
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、昇圧回路５５よりインバータ４１，４２側の高電圧系電力ライン５４に取り付けられたコンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからの電圧（高電圧系の電圧）ＶＨや、低電圧系電力ライン５９に取り付けられたコンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからの電圧（低電圧系の電圧）ＶＬ，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からは、昇圧回路５５のスイッチング素子へのスイッチング制御信号やシステムメインリレー５６への駆動信号，充電器９０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。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。
【００１７】
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に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求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、要求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要求動力とバッテリ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要求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からの要求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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであるから、以下、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。
【００１８】
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、自宅や予め設定した充電ポイントに到達するときにエンジン２２の始動については十分に行なうことができる程度にバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが低くなるように走行中にバッテリ５０の充放電の制御を行ない、自宅や予め設定した充電ポイントで車両をシステム停止した後に充電器９０の車両側コネクタ９２を外部電源１００の外部電源側コネクタ１０２に接続し、充電器９０の図示しないＤＣ／ＤＣコンバータとＡＣ／ＤＣコンバータとを制御することによって外部電源１００から電力によりバッテリ５０を満充電や満充電より低い所定の充電状態とする。そして、バッテリ５０の充電後にシステム起動したときには、図２に例示する走行モード設定ルーチンに示すように、システム起動したときのバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣがある程度の電動走行が可能な蓄電割合ＳＯＣとして予め設定された閾値Ｓｈｖ１（例えば４０％や５０％など）以上のときにバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣがエンジン２２の始動を行なうことができる程度に設定された閾値Ｓｈｖ２（例えば２０％や３０％など）に至るまでモータ運転モードによる走行（電動走行）を優先して走行する電動走行優先モードを設定して走行し（ステップＳ１００〜Ｓ１４０）、システム起動したときのバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ１未満のときやシステム起動したときのバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ１以上であってもその後にバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ２に至った以降はエンジン運転モードによる走行（ハイブリッド走行）を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定して走行する（ステップＳ１５０）。
【００１９】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０で電動走行優先モードにより走行しているときの動作、特に、電動走行優先モードで走行している最中にモータＭＧ２からのパワーだけでなくエンジン２２からパワーを用いて走行する際の動作について説明する。図３は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される電動走行優先モード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。
【００２０】
電動走行優先モード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の蓄電割合ＳＯＣ，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Ｓ３００）。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により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演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の蓄電割合ＳＯＣは、電流センサ５１ｂにより検出されたバッテリ５０の充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて演算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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の蓄電割合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。
【００２１】
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とに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と走行のために車両に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊とを設定すると共に（ステップＳ３１０）、電力を駆動系のパワーに換算する換算係数ｋｗをバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに乗じて得られる値をエンジン２２を始動するための閾値Ｐｓｔａｒｔに設定する（ステップＳ３２０）。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４に要求トルク設定用マップの一例を示す。走行用パワーＰｄｒｖ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものと損失としてのロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、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（Ｎｒ＝ｋ・Ｖ）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（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）によって求めることができる。
【００２２】
続いて、エンジン２２が運転中であるか或いは運転停止中であるかを判定し（ステップＳ３３０）、エンジン２２が運転停止中であるときには、設定した走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｓｔａｒｔ以下であるか否かを判定し（ステップＳ３４０）、走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｓｔａｒｔ以下であるときには、電動走行を継続可能と判断し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に（ステップＳ３５０）、要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したものをモータＭＧ２から出力すべきトルク指令Ｔｍ２＊として設定し（ステップＳ３６０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ３７０）、本ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊のトルクがモータＭＧ１，ＭＧ２から出力されるようインバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御する。こうした制御により、モータＭＧ２から駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。
【００２３】
ステップＳ３４０で走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｓｔａｒｔより大きいと判定されると、エンジン２２を始動する（ステップＳ３９０）。ここで、エンジン２２の始動は、モータＭＧ１からトルクを出力すると共にこのトルクの出力に伴って駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクをモータＭＧ２によりキャンセルするトルクを出力することによりエンジン２２をクランキングし、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数（例えば１０００ｒｐｍ）に至ったときに燃料噴射制御や点火制御などを開始することにより行なわれる。なお、このエンジン２２の始動の最中も要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２の駆動制御が行なわれる。即ち、モータＭＧ２から出力すべきトルクは、要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力するためのトルクとエンジン２２をクランキングする際にリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをキャンセルするためのトルクとの和のトルクとなる。
【００２４】
エンジン２２を始動すると、走行用パワーＰｄｒｖ＊から閾値Ｐｓｔａｒｔを減じたパワーをエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊とすると共に要求パワーＰｅ＊とエンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとに基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ４００）。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５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。
【００２５】
続いて、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と動力分配統合機構３０のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）ρとを用いて次式（１）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＊と入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１から出力すべきトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ４１０）。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。ここで、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。
【００２６】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ    (1)
Tm1*=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt  (2)
【００２７】
そして、バッテリ５０の出力制限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限としてのトルク制限Ｔｌｉｍを次式（３）により計算すると共に（ステップＳ４２０）、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（４）により計算し（ステップＳ４３０）、計算したトルク制限Ｔｌｉｍ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Ｓ４４０）。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の出力制限Ｗｏｕｔで制限したトルクとして設定することができる。そして、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（ステップＳ４５０）、本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＊とからなる運転ポイント（目標運転ポイント）で運転されるようエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などを行い、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊のトルクがモータＭＧ１，ＭＧ２から出力されるようインバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御する。ここで、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とからなる運転ポイントで運転されている場合を考えると、エンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖ＊から閾値Ｐｓｔａｒｔを減じたパワーを出力すると共にバッテリ５０から閾値Ｐｓｔａｒｔのパワーを出力して、即ち、エンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワーを出力すると共にバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワーを出力して走行することになる。
【００２８】
Tlim=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2  (3)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr    (4)
【００２９】
こうしてエンジン２２からの動力を用いての走行を開始すると、次回このルーチンが実行されたときにはステップＳ３３０でエンジン２２は運転中であると判定されるから、走行用パワーＰｄｒｖ＊を閾値Ｐｓｔａｒｔからマージンとしての所定パワーαを減じた値と比較する（ステップＳ３８０）。ここで、所定パワーαは、走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｓｔａｒｔ近傍のときにエンジン２２の始動と停止とが頻繁に生じないようにヒステリシスを持たせるためのものであり、適宜設定することができる。走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｓｔａｒｔから所定パワーαを減じた値以上のときには、エンジン２２の運転を継続すべきと判断し、エンジン２２から走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワーを出力すると共にバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワーを出力して走行するようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する処理を実行して（ステップＳ４００〜Ｓ４５０）、本ルーチンを終了する。走行用パワーＰｄｒｖ＊が閾値Ｐｓｔａｒｔから所定パワーαを減じた値未満のときには、エンジン２２の運転を停止し（ステップＳ４６０）、電動走行するようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ３５０〜Ｓ３７０）、本ルーチンを終了する。
【００３０】
図６に実施例における走行用パワーＰｄｒｖ＊とバッテリ５０からのパワーとエンジン２２からのパワーとの関係を示す。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、電動走行優先モードが設定されているときには、走行用パワーＰｄｒｖ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワー（閾値Ｐｓｔａｒｔ）以下のときにはバッテリ５０からのパワーだけで走行（電動走行）し、走行用パワーＰｄｒｖ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワー（閾値Ｐｓｔａｒｔ）を超えるときにはバッテリ５０から出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワーを出力すると共に不足するパワー（走行用パワーＰｄｒｖ＊−閾値Ｐｓｔａｒｔ）についてはエンジン２２からパワーを出力して走行する。
【００３１】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、電動走行優先モードが設定されているときには、走行用パワーＰｄｒｖ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワー以下のときにはバッテリ５０からのパワーだけで走行し、走行用パワーＰｄｒｖ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワーを超えるときにはバッテリ５０から出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワーを出力すると共に不足するパワーについてはエンジン２２からパワーを出力して走行するから、電動走行優先モードが設定されているときの燃料消費量を抑制することができると共にバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを小さくすることができる。即ち、システム停止されるまでの燃料消費量を抑制すると共にシステム停止されるまでにバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを小さくすることができる。
【００３２】
実施例では、本発明の好適な実施形態として、エンジン２２と二つのモータＭＧ１，ＭＧ２と動力分配統合機構３０とバッテリ５０とを備えるハイブリッド自動車２０の構成を用いたが、走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と内燃機関から出力される動力と電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とが可能なハイブリッド自動車であれば如何なる構成のハイブリッド自動車を用いるものとしてもよい。
【００３３】
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について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、充電器９０が「充電器」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪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＊を設定すると共に設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものと損失としてのロスＬｏｓｓとの和として走行のために車両に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊とを設定する図３の電動走行優先モード駆動制御ルーチンのステップＳ３１０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「走行用パワー設定手段」に相当し、電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０から放電可能な蓄電量の全容量に対する割合としての蓄電割合ＳＯＣを演算するバッテリＥＣＵ５２が「蓄電割合演算手段」に相当し、蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算するバッテリＥＣＵ５２が「出力制限設定手段」に相当し、システム起動したときのバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ１以上のときに蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ２に至るまでは電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、システム起動したときのバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ１未満のときやシステム起動したときのバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ１以上であってもその後にバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｈｖ２に至った以降はハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定する図２の走行モード設定ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「モード設定手段」に相当し、電動走行優先モードが設定されている最中に走行用パワーＰｄｒｖ＊がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワー（閾値Ｐｓｔａｒｔ）を超えているときには、バッテリ５０から出力制限Ｗｏｕｔに相当するパワーを出力すると共に不足するパワーについてはエンジン２２からパワーを出力して走行するようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し、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に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する図３の電動走行優先モード駆動制御ルーチンのステップＳ３８０〜Ｓ４５０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、エンジン２２を始動したりその運転を停止したり、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０と、が「制御手段」に相当する。
【００３４】
なお、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。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明について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り、実施例は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ないものである。
【００３５】
以上、本発明を実施するため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。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
２０  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  駆動輪、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、５１ａ  電圧センサ、５１ｂ  電流センサ、５１ｃ  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  高電圧系電力ライン、５５  昇圧回路、５６  システムメインリレー、５７，５８  コンデンサ、５７ａ，５８ａ  電圧センサ、５９  低電圧系電力ライン、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、９０  充電器、９２  車両側コネクタ、１００  外部電源、１０２  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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