(57)【要約】【課題】バッテリの性能を発揮して車両の性能を向上させる。【解決手段】遊星歯車機構のサンギヤ，キャリア，リングギヤに発電機，エンジン，駆動軸が接続されると共に駆動軸に電動機が接続され、発電機および電動機と電力をやり取りするバッテリを備える車両において、発電機によりエンジンを始動する際やエンジンを停止させる際、超過許容量Ｗｓｅｔの分だけバッテリの入力制限Ｗｉｎを緩和する（Ｓ３６０〜Ｓ４２０）。そして、入力制限Ｗｉｎの範囲内で発電機を含む慣性系の回転数の変化に基づくトルクを含めて発電機からサンギヤを介して駆動軸に作用するトルクと電動機から入出力されるトルクとにより要求トルクが駆動軸に出力されるよう制御する。これにより、発電機によりエンジンを始動したり停止したりすると共に要求トルクに対応することができる。この結果、バッテリの性能を発揮して車両の性能を向上させることができる。【選択図】図３
2008239074.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、
内燃機関と、
前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸とに接続され、電力と動力の入出力により該駆動軸への動力の入出力を伴って該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段と、
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、
前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には、前記蓄電手段の定格値を超えて該蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で前記内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に入出力される駆動力と前記電動機から前記駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により前記設定された要求駆動力が該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制御手段と
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関を始動する際および／または前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関を停止する際に前記超過許容電力を設定する手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電力動力入出力手段により発電される電力と前記内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力により前記駆動軸に作用する動力とに基づいて前記超過許容電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】
前記制御手段は、前記蓄電手段の状態に基づく制限範囲内で前記超過許容電力を設定する手段である請求項３記載の動力出力装置。
【請求項５】
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第３の軸とに接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸が車軸に接続されて走行する自動車。
【請求項８】
内燃機関と、駆動軸と前記内燃機関の出力軸とに接続され電力と動力の入出力により該駆動軸への動力の入出力を伴って該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取りする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を設定し、
（ｂ）前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には、前記蓄電手段の定格値を超えて該蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で前記内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に入出力される駆動力と前記電動機から前記駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により前記設定された要求駆動力が該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
動力出力装置の制御方法。
【請求項９】
内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、該内燃機関の出力軸に接続されると共に車軸に連結された駆動軸に接続されて該駆動軸を駆動する駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力をやり取り可能で、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸とに接続され、電力と動力の入出力により該駆動軸への動力の入出力を伴って該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記蓄電手段および前記電力動力入出力手段と電力をやり取り可能で前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、
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、
前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には、前記蓄電手段の定格値を超えて該蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で前記内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に入出力される駆動力と前記電動機から前記駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により前記設定された要求駆動力が該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制御手段と
を備える駆動装置。
【請求項１０】
内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、前記蓄電手段と電力をやり取り可能で車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸とに接続され電力と動力の入出力により該駆動軸への動力の入出力を伴って該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記蓄電手段および前記電力動力入出力手段と電力をやり取り可能で前記駆動軸に動力を入出力する電動機とを備える駆動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を設定し、
（ｂ）前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には、前記蓄電手段の定格値を超えて該蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で前記内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に入出力される駆動力と前記電動機から前記駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により前記設定された要求駆動力が該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
駆動装置の制御方法。
【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およびこれを搭載し前記駆動軸に車軸が接続されて走行する自動車並びに動力出力装置の制御方法，内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され該内燃機関の出力軸に接続されると共に車軸に連結された駆動軸に接続されて該駆動軸を駆動する駆動装置，駆動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、車両に搭載され、エンジンと、エンジンからの動力により発電する発電機と、走行用の動力を出力するモータと、発電機およびモータと電力をやり取りするバッテリとを備え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、アクセルペダルがオフされたときには、所定時間に亘ってエンジンブレーキ相当のモータの回生制動を禁止することにより、発電機で発電される電力とモータの回生制御で発電される電力とによりバッテリが過大な電力により充電されるのを回避している。
【特許文献１】特開平０８−７９９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の動力出力装置では、バッテリが過大な電力により充電されるのを抑制することができるものの、モータの回生制御が禁止されるから、所定時間に亘って制動力が出力されなくなり、運転者に違和感を与えてしまう。ところで、内燃機関と、内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構に接続された発電機と、駆動軸に動力を入出力する電動機と、発電機および電動機と電力をやり取りするバッテリとを備えるタイプの動力出力装置では、駆動軸への動力の入出力を伴って発電機により内燃機関をモータリングして始動したり発電機で内燃機関の回転数を押さえ込むトルクを出力して内燃機関を停止したりすることができる。この場合、発電機による内燃機関のモータリングを伴って始動する際や発電機により内燃機関の回転数を押さえ込んで停止させる際、場合によっては発電機が発電されると共に内燃機関と発電機とを含む慣性系の回転数の変化によって駆動軸に動力が入出力されるために電動機も発電される。このときにも、同様に電動機の回生制御を禁止することも考えることができるが、前述したように制動力が出力されなくなって運転者に違和感を与えてしまう。
【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，駆動装置，駆動装置の制御方法は、二次電池などの蓄電装置の能力を発揮して装置の性能を向上させ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，駆動装置，駆動装置の制御方法は、内燃機関の出力軸に動力を入出力しながら要求駆動力に対応することを目的の一つとする。さらに、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，駆動装置，駆動装置の制御方法は、蓄電装置の劣化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，駆動装置，駆動装置の制御方法は、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、
内燃機関と、
前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸とに接続され、電力と動力の入出力により該駆動軸への動力の入出力を伴って該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段と、
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、
前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には、前記蓄電手段の定格値を超えて該蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で前記内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に入出力される駆動力と前記電動機から前記駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により前記設定された要求駆動力が該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、電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には、蓄電手段の定格値を超えて蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて電力動力入出力手段から駆動軸に入出力される駆動力と電動機から駆動軸に入出力される駆動力との和の駆動力により要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。したがって、電力動力入出力手段により内燃機関の出力軸に動力を入出力しながら要求駆動力に対応することができる。この結果、蓄電手段の性能を発揮して装置の性能をより向上させることができる。なお、蓄電手段はその定格値の範囲内で充放電されるよう電力動力入出力手段と電動機とを制御するのが通常であるが、限られた時間であれば定格値を超える電力により蓄電手段を充電しても問題は生じない。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関を始動する際および／または前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関を停止する際に前記超過許容電力を設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、前記制御手段は、前記電力動力入出力手段により発電される電力と前記内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力により前記駆動軸に作用する動力とに基づいて前記超過許容電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、必要な分だけの超過許容電力を設定することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記蓄電手段の状態に基づく制限範囲内で前記超過許容電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、蓄電手段が過大な電力により充電されて劣化するのを抑制することができる。
【００１０】
さらに、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第３の軸とに接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する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、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用により該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。
【００１１】
本発明の自動車は、上述した各態様のいずれか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、内燃機関と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸とに接続され電力と動力の入出力により該駆動軸への動力の入出力を伴って該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段と、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、前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には前記蓄電手段の定格値を超えて該蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で前記内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に入出力される駆動力と前記電動機から前記駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により前記設定された要求駆動力が該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制御手段とを備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸が車軸に接続されて走行する
ことを要旨とする。
【００１２】
この本発明の自動車では、上述した各態様のいずれか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と同様の効果、例えば、蓄電手段の能力を発揮して車両の性能を向上させることができる効果や内燃機関の出力軸に動力を入出力しながら要求駆動力に対応することができる効果，蓄電装置が過大な電力により充電されて劣化するのを抑制することができる効果などを奏することができる。
【００１３】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、駆動軸と前記内燃機関の出力軸とに接続され電力と動力の入出力により該駆動軸への動力の入出力を伴って該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力をやり取りする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を設定し、
（ｂ）前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には、前記蓄電手段の定格値を超えて該蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で前記内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に入出力される駆動力と前記電動機から前記駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により前記設定された要求駆動力が該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
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には、蓄電手段の定格値を超えて蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて電力動力入出力手段から駆動軸に入出力される駆動力と電動機から駆動軸に入出力される駆動力との和の駆動力により要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。したがって、電力動力入出力手段により内燃機関の出力軸に動力を入出力しながら要求駆動力に対応することができる。この結果、蓄電手段の性能を発揮して装置の性能をより向上させることができる。
【００１５】
本発明の駆動装置は、
内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、該内燃機関の出力軸に接続されると共に車軸に連結された駆動軸に接続されて該駆動軸を駆動する駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力をやり取り可能で、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸とに接続され、電力と動力の入出力により該駆動軸への動力の入出力を伴って該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記蓄電手段および前記電力動力入出力手段と電力をやり取り可能で前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、
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、
前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には、前記蓄電手段の定格値を超えて該蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で前記内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に入出力される駆動力と前記電動機から前記駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により前記設定された要求駆動力が該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制御手段と
を備えることを要旨とする。
【００１６】
この本発明の駆動装置では、電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には、蓄電手段の定格値を超えて蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて電力動力入出力手段から駆動軸に入出力される駆動力と電動機から駆動軸に入出力される駆動力との和の駆動力により要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。したがって、電力動力入出力手段により内燃機関の出力軸に動力を入出力しながら要求駆動力に対応することができる。この結果、蓄電手段の性能を発揮して装置の性能をより向上させることができる。
【００１７】
本発明の駆動装置の制御方法は、
内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、前記蓄電手段と電力をやり取り可能で車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸とに接続され電力と動力の入出力により該駆動軸への動力の入出力を伴って該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記蓄電手段および前記電力動力入出力手段と電力をやり取り可能で前記駆動軸に動力を入出力する電動機とを備える駆動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を設定し、
（ｂ）前記電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には、前記蓄電手段の定格値を超えて該蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で前記内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて前記電力動力入出力手段から前記駆動軸に入出力される駆動力と前記電動機から前記駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により前記設定された要求駆動力が該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
ことを要旨とする。
【００１８】
この本発明の駆動装置の制御方法によれば、電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には、蓄電手段の定格値を超えて蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて電力動力入出力手段から駆動軸に入出力される駆動力と電動機から駆動軸に入出力される駆動力との和の駆動力により要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。したがって、電力動力入出力手段により内燃機関の出力軸に動力を入出力しながら要求駆動力に対応することができる。この結果、蓄電手段の性能を発揮して装置の性能をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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５１ｂ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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り、図３はこうした駆動制御に用いられるバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定するためにバッテリＥＣＵ５２により実行される入出力制限設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。両ルーチン共、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。以下に、まず、駆動制御について説明し、その後、駆動制御で用いられるバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの設定について説明する。
【００２８】
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、図３に例示する入出力制限設定ルーチンにより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。
【００２９】
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＊とエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊とを設定する（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４に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものにバッテリ５０の充放電要求量Ｐｂ＊とロスとを加えたもの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ることができる。充放電要求量Ｐｂ＊は、バッテリ５０の残容量ＳＯＣやアクセル開度Ａｃｃなどによって設定することができる。
【００３０】
要求パワーＰｅ＊を設定すると、設定した要求パワーＰｅ＊と閾値Ｐｒｅｆとを比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２から出力された動力だけで走行するモータ運転モードの範囲を設定するものであり、モータＭＧ２の性能やバッテリ５０の容量などにより設定することができる。
【００３１】
要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上と判定されたときには、トルク変換運転モードか充放電運転モードと判定し、エンジン２２が運転されているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。エンジン２２が運転されているときには設定した要求パワー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Ｓ１４０）。この設定は、要求パワーＰｅ＊に要求トルクＴｒ＊が設定されているときには、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。
【００３２】
目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定すると、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（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＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１５０）。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。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６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に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、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。
【００３３】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)                 (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt  (2)
【００３４】
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から入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）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１６０）、要求トルクＴｒ＊とモータＭＧ１からみたエンジン２２とモータＭＧ１とからなる慣性系の慣性モーメントＩｍと回転数Ｎｍ１の時間変化率（例えば、回転数Ｎｍ１と前回このルーチンで入力した回転数Ｎｍ１との偏差をこのルーチンの実行時間間隔（実施例では８ｍｓｅｃ）で割った値）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（５）により計算し（ステップＳ１７０）、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Ｓ１８０）。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。ここで、式（５）中、「Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ」は、エンジン２２とモータＭＧ１とからなる慣性系の回転数の変化に伴ってサンギヤ３１に入力されるトルクを示す。したがって、式（５）右辺の第２項の「（Ｔｍ１＊−Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ）／ρ」は、慣性系の回転数の変化に伴うトルクを含めてモータＭＧ１から出力されるトルクがサンギヤ３１を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを示すことになる。なお、図６の共線図におけるＲ軸上の２つの太線矢印で示すトルクは、慣性系の回転数の変化に伴ってサンギヤ３１に入力されるトルク（Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ）を含めてモータＭＧ１から出力されるトルクがリングギヤ軸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なる。
【００３５】
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2      (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2      (4)
Tm2tmp=(Tr*+(Tm1*-Im・dNm1/dt)/ρ)/Gr  (5)
【００３６】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊やモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊およびトルク指令Ｔｍ１＊，モータＭＧ２のトルク指令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の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ１９０）、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、目標回転数Ｎｍ１＊やトルク指令Ｔｍ１＊，トルク指令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。
【００３７】
ステップＳ１３０でエンジン２２が運転されていないと判定されると、エンジン２２をモータリングするためのモータリング用トルクＴｍｔをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定する（ステップＳ２００）。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上か否かを判定し（ステップＳ２１０）、エンジン２２の回転数が閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、設定したトルク指令Ｔｍ１＊に基づいて、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で前述した慣性系の回転数の変化に伴ってサンギヤ３１に入力されるトルク（Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ）がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを含めて要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１６０〜Ｓ１８０）、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Ｓ１９０）、本ルーチンを終了する。エンジン２２がモータリングされてその回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上となると、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御などが開始されるようエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ２２０）、ステップＳ１６０〜Ｓ１９０の処理を実行して本ルーチンを終了する。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、燃料噴射制御や点火制御を開始するエンジン２２の回転数であり、例えば８００ｒｐｍや１０００ｒｐｍなどのように設定される。
【００３８】
ステップＳ１２０で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満と判定されたときには、モータ運転モードと判定し、エンジン２２が運転されているか否かを判定する（ステップＳ２３０）。エンジン２２が運転されていると判定されると、エンジン２２のフューエルカットをエンジンＥＣＵ２４に指示すると共に（ステップＳ２４０）、モータＭＧ１からエンジン２２の回転数を押さえ込む方向の停止用トルクＴｓｔ（図６のＳ軸上における下向きのトルク）が出力されるようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ２２０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊に基づいて、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で前述した慣性系の回転数の変化に伴ってサンギヤ３１に入力されるトルク（Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ）がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを含めて要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１６０〜Ｓ１８０）、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Ｓ１９０）、本ルーチンを終了する。なお、エンジン２２の運転が停止しているときには、モータＭＧ１が停止されるようトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２３０）、ステップＳ１６０〜Ｓ１９０の処理を実行して本ルーチンを終了する。
【００３９】
以上、駆動制御ルーチンについて説明した。次に、この駆動制御ルーチンで用いられるバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定する図３に例示する入出力制限設定ルーチンについて説明する。
【００４０】
入出力制限設定ルーチンが実行されると、バッテリＥＣＵ５２は、まず、温度センサ５１ｂからの電池温度Ｔｂや残容量ＳＯＣ，電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ，エンジン２２の運転状態，モータＭＧ１のトルクＴｍ１＊および回転数Ｎｍ１などバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの設定に必要なデータを入力する（ステップＳ３００）。ここで、残容量ＳＯＣについては、充放電電流を積算することにより求めたものをバッテリＥＣＵ５２の図示しないＲＡＭの所定アドレスから入力するものとした。また、エンジン２２の運転状態については、ハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。さらに、モータＭＧ１のトルクＴｍ１＊は、駆動制御ルーチンによりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊として設定されたものをハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は、回転位置検出センサ４３により検出されたモータＭＧ１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。
【００４１】
こうしてデータを入力すると、入力した電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに基づいてバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定する（ステップＳ３１０）。ここで、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の定格値として設定されるものであり、実施例では、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するものとした。図７に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図８にバッテリ５０の残容量ＳＯＣと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。
【００４２】
続いて、超過許可フラグＦｉｎの値を調べ（ステップＳ３２０）、超過許可フラグＦが値０のときには定格値を超える電力によりバッテリ５０を充電してもよいか否かを判定する処理を行なう（ステップＳ３３０）。この処理は、例えばバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが所定電圧未満か否かを判定したり電池温度Ｔｂが適正温度範囲内にあるか否かを判定したりするなどバッテリ５０が定格値を超える電力による充電を許可してもよい良好な状態にあるか否かを判定することにより行なうことができる。バッテリ５０の定格値を超える電力による充電が許可されているときには、自動始動条件が成立してエンジン２２の始動が開始されるか否か，自動停止条件が成立してエンジン２２の停止が開始されるか否かを判定する（ステップＳ３４０）。なお、バッテリ５０の定格値を超える電力による充電が許可されていなかったり、定格値を超える電力による充電が許可されていてもエンジン２２の自動始動条件や自動停止条件が成立していないときには、これで入出力制限設定ルーチンを終了する。この場合、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔには定格値が設定される。
【００４３】
バッテリ５０の定格値を超える電力による充電が許可されている状態で自動始動条件が成立してエンジン２２の始動を開始するか自動停止条件が成立してエンジン２２の停止を開始すると判定されたときには、超過許可フラグＦに値１をセットし（ステップＳ３５０）、エンジン２２を始動している最中か否か，停止している最中か否かを判定し（ステップＳ３６０）、エンジン２２を始動している最中にあるか停止している最中にあるときには、今回の超過許容量設定処理を開始してから所定時間Ｔが経過したか否かを判定する（ステップＳ３７０）。ここで、所定時間Ｔは、超過許容量設定処理を連続して実行することができる制限時間として設定されるものであり、エンジン２２の始動や停止に通常要する所要時間よりも若干長い時間として定められている。したがって、通常は、エンジン２２を始動している最中や停止している最中に所定時間Ｔが経過することはない。
【００４４】
エンジン２２を始動している最中か停止している最中にあり今回の超過許容量設定処理を開始してから所定時間Ｔが経過していないと判定されたときには、入力したモータＭＧ１のトルクＴｍ１＊と回転数Ｎｍ１とを乗じることによりモータＭＧ１で発電（消費）するモータパワーＰｍ１を計算し（ステップＳ３８０）、計算したモータパワーＰｍ１と前回このルーチンで計算されたモータパワー（前回Ｐｍ１）とモータＭＧ１を含む慣性系の回転数の変化に伴うトルクを含めてモータＭＧ１から出力されるトルクがサンギヤ３１を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（−（Ｔｍ１＊−Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ）／ρ）にリングギヤ軸３２ａの回転数（Ｎｍ２／Ｇｒ）を乗じた値（パワー）とに基づいて次式（６）によりバッテリ５０の定格値を超えて入力してもよい電力の上限としての超過許容量Ｗｓｅｔを計算し（ステップＳ３９０）、入力した電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに基づいて超過許容量の上限Ｗｍａｘを設定し（ステップＳ４００）、超過許容量Ｗｓｅｔを設定した上限Ｗｍａｘと値０（下限）とを用いて上下限ガードを施し（ステップＳ４１０）、上下限ガードを施した後の超過許容量ＷｓｅｔをステップＳ３１０で定格値として設定した入力制限Ｗｉｎから減じることにより入力制限Ｗｉｎを変更して（ステップＳ４２０）、本ルーチンを終了する。入力制限Ｗｉｎは、実施例では負の符号をもつ値として設定されるから（図７参照）、入力制限Ｗｉｎから超過許容量Ｗｓｅｔを減じたものはバッテリ５０に入力してもよい電力の大きさを増やすものとなる。これにより、駆動制御ルーチンでは定格値から超過許容量Ｗｓｅｔだけ減じた入力制限Ｗｉｎの制限範囲内でモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が設定されるから、超過許容量Ｗｓｅｔの分だけモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を小さく（絶対値を大きく）設定することができる。この結果、モータＭＧ１でエンジン２２をモータリングしている最中にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊がバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎによって大きく制限されるのを抑制することができ、より確実にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊に応じたトルクを出力することができる。なお、上限Ｗｍａｘは、実施例では電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに基づいて図示しない上限値設定用マップを用いて上限値Ｗｍａｘを導出して設定するものとした。こうした超過許容量設定処理は、エンジン２２を始動している最中やエンジン２２を停止している最中の短い時間に限って行なうから、バッテリ５０に過度な負担は生じない。
【００４５】
Wset=Pm1-前回Pm1-(-(Tm1*-Im・dNm1/dt)/ρ)・Nm2/Gr  (6)
【００４６】
エンジン２２の始動が完了したりエンジン２２の停止が完了したり始動や停止が完了していなくても今回の超過許容量設定処理を開始してから所定時間Ｔが経過したと判定されたときには、超過許容量設定処理の終了に向けて入力した端子間電圧Ｖｂに基づいて超過許容量Ｗｓｅｔを徐々に小さくするためのレートΔＷを設定し（ステップＳ４３０）、設定したレートΔＷを前回このルーチンで設定した超過許容量（前回Ｗｓｅｔ）を減じたものを新たな超過許容量Ｗｓｅｔとして設定し（ステップＳ４４０）、設定した超過許容量Ｗｓｅｔが値０以下か否かを判定し（ステップＳ４５０）、超過許容量Ｗｓｅｔが値０以下ではないと判定されたときにはこの超過許容量ＷｓｅｔをステップＳ３１０で定格値として設定した入力制限Ｗｉｎから減じることにより入力制限Ｗｉｎを変更して（ステップＳ４２０）、本ルーチンを終了する。ここで、レートΔＷは、実施例では、端子間電圧ＶｂとレートΔＷとの関係を予め求めてレート設定用マップとしてバッテリＥＣＵ５２の図示しないＲＯＭに記憶しておき、端子間電圧Ｖｂが与えられるとマップから対応するレートΔＷを導出して設定するものとした。このマップの一例を図９に示す。
【００４７】
ステップＳ４５０で超過許容量Ｗｓｅｔが値０以下となったときには、超過許可フラグＦを値０にセットして（ステップＳ４６０）、本ルーチンを終了する。これで超過許容量設定処理が終了し、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに定格値が設定される。
【００４８】
いま、比較的高車速で走行している状態でモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動する場合を考える。この場合における動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図を図１０に示す。図中Ｓ軸上の「Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ」はモータＭＧ１を含む慣性系の回転数の変化に伴ってサンギヤ３１に作用するトルクを示し、Ｒ軸上の「−（Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ）／ρ」は慣性系の回転数の変化に伴うトルクがサンギヤ３１を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを示す。図示するように、比較的高車速で走行している状態でモータＭＧ１でエンジン２２をモータリングして始動する際には、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値が比較的大きくなるために回転数Ｎｍ１とトルクＴｍ１＊とを乗じて計算されるモータＭＧ１の発電パワーも大きくなる。一方、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊（仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐ）は前述した式（５）に示すように要求トルクＴｒ＊と慣性系の回転数の変化に伴うトルクを含めてモータＭＧ１から出力されるトルクがサンギヤ３１を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（−（Ｔｍ１＊−Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ）／ρ）との偏差に基づいて設定されることから、要求トルクＴｒ＊や慣性系の回転数の変化に伴うトルクがリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（−（Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ）／ρ）の程度によってはモータＭＧ２が回生制御される場合があり、この場合、高車速で走行している状態ではモータＭＧ２の発電パワーが大きくなる。このため、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに定格値が設定されると、駆動制御ルーチンのステップＳ１８０でモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が大きく制限される場合が生じ、場合によってはリングギヤ軸３２ａに出力される制動力が抜けて運転者に違和感を与えてしまう。実施例では、エンジン２２をモータリングして始動する際には、定格値から超過許容量Ｗｓｅｔの分だけ入力制限Ｗｉｎを緩和するから、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が大きく制限されるのを抑制することができる。なお、こうした現象は、特に比較的低車速で走行している状態でモータＭＧ１からエンジン２２の回転数を押さえ込む停止用トルクＴｓｔを出力してエンジン２２を停止する際に起こる場合があるから、この場合にも超過許容量Ｗｓｅｔの分だけ入力制限Ｗｉｎを緩和することにより、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が大きく制限されるのを抑制することができる。
【００４９】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動する際やモータＭＧ１からエンジン２２の回転数を押さえ込む停止用トルクＴｓｔを出力してエンジン２２を停止する際には、超過許容量Ｗｓｅｔの分だけバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを定格値から緩和し、この入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ１によりエンジン２２がモータリングされ又はモータＭＧ１から停止用トルクＴｓｔが出力されると共にエンジン２２とモータＭＧ１とを含む慣性系の回転数Ｎｍ１の変化に基づくトルクを含めてモータＭＧ１から出力されるトルクが駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに出力するトルクとの和のトルクにより要求トルクＴｒ＊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とを制御するから、エンジン２２をモータリングしている最中やエンジン２２に停止用トルクＴｓｔを出力している最中にバッテリ５０の入力制限ＷｉｎによってモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が大きく制限されるのを抑制し、要求トルクＴｒ＊により確実に対応することができる。この結果、バッテリ５０の性能を発揮して車両の性能をより向上させることができる。しかも、モータＭＧ１のモータパワーＰｍ１とモータＭＧ１を含む慣性系の回転数の変化に伴うトルクを含めてモータＭＧ１から出力されるトルクがサンギヤ３１を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（−（Ｔｍ１＊−Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ）／ρ）にリングギヤ軸３２ａの回転数（Ｎｍ２／Ｇｒ）を乗じた値（パワー）とに基づいて超過許容量Ｗｓｅｔを設定するから、必要な分だけ入力制限Ｗｉｎを緩和することができる。また、電池温度Ｔｂや残容量ＳＯＣなどのバッテリ５０の状態に基づいて上限値Ｗｍａｘを設定し、この範囲内で超過許容量Ｗｓｅｔを設定するから、バッテリ５０が過大な電力により充電されるのを抑制でき、その劣化を抑制することができる。
【００５０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、入出力制限設定ルーチンのステップＳ３８０，Ｓ３９０でモータＭＧ１のモータパワーＰｍ１とモータＭＧ１を含む慣性系の回転数の変化に伴うトルクを含めてモータＭＧ１から出力されるトルクがサンギヤ３１を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（−（Ｔｍ１＊−Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ）／ρ）にリングギヤ軸３２ａの回転数（Ｎｍ２／Ｇｒ）を乗じた値（パワー）とに基づいて式（６）により超過許容量Ｗｓｅｔを設定したが、超過許容量Ｗｓｅｔに所定値を設定するなどとしても構わない。
【００５１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、入力制限設定ルーチンのステップＳ４００，４１０で電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに基づいて超過許容量Ｗｓｅｔを制限するための上限値Ｗｍａｘを設定するものとしたが、電池温度Ｔｂだけに基づいて上限値Ｗｍａｘを設定するものとしてもよいし、残容量ＳＯＣだけに基づいて上限値Ｗｍａｘを設定するものとしてもよいし、端子間電圧Ｖｂなどの他のバッテリ５０の状態に基づいて上限値Ｗｍａｘを設定するものとしてもよい。
【００５２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、式（５）右辺の第２項の「（Ｔｍ１＊−Ｉｍ・ｄＮｍ１／ｄｔ）／ρ」に示すようにエンジン２２やモータＭＧ１を含む慣性系の回転数の変化に伴うトルクを含めてモータＭＧ１から出力されるトルクがサンギヤ３１を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを計算により求めるものとしたが、回転変化率ｄＮｍ１／ｄｔに基づいてマップを用いて求めるものとしてもよい。この場合、例えば、慣性系の回転変化率ｄＮｍ１／ｄｔと反映率αとの関係を予め定めてマップとしてＲＡＭ７６に記憶しておき、回転変化率ｄＮｍ１／ｄｔが与えられるとマップから対応する反映率αを導出し、この反映率αでモータＭＧ１のトルクＴｍ１＊に乗じることにより求めることができる。このマップの一例を図１１に示す。
【００５３】
実施例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１２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１２における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００５４】
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１３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。
【００５５】
ここで、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ＭＧ１と動力分配統合機構３０との組み合わせや対ロータ電動機２３０が「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、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Ｔｒ＊を設定するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動する際やモータＭＧ１から停止用トルクＴｓｔを出力してエンジン２２を停止する際には、定格値から超過許容量Ｗｓｅｔの分だけバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを緩和し、この緩和した入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ１によりエンジン２２がモータリングされたりモータＭＧ１から停止用トルクＴｓｔが出力されると共にエンジン２２とモータＭＧ１とを含む慣性系の回転数Ｎｍ１の変化に基づくトルクを含めてモータＭＧ１から出力されるトルクが駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに出力するトルクとの和のトルクにより要求トルクＴｒ＊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とを制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０やエンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０が「制御手段」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、ガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力するエンジン２２に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電力動力入出力手段」としては、モータＭＧ１と動力分配統合機構３０との組み合わせや対ロータ電動機２３０に限定されるものではなく、駆動軸と内燃機関の出力軸とに接続され電力と動力の入出力により駆動軸への動力の入出力を伴って内燃機関の出力軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるものであっても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力する電動機であれば如何なるタイプのものでも構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、電力動力入出力手段および電動機と電力をやり取り可能なものであれば如何なるものであっても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Ａｃｃのみに基づいて要求トルクを設定したり走行位置に基づいて要求トルクを設定したりするなど、駆動軸に要求される要求駆動力を設定するものであれば如何なるものであっても構わない。「制御手段」としては、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングして始動する際やモータＭＧ１から停止用トルクＴｓｔを出力してエンジン２２を停止する際には、定格値から超過許容量Ｗｓｅｔの分だけバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを緩和し、この入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ１によりエンジン２２がモータリングされ又はモータＭＧ１から停止用トルクＴｓｔが出力されると共にエンジン２２とモータＭＧ１とを含む慣性系の回転数Ｎｍ１の変化に基づくトルクを含めてモータＭＧ１から出力されるトルクが駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに出力するトルクとの和のトルクにより要求トルクＴｒ＊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とを制御するものに限定されるものではなく、電力動力入出力手段からの動力の入出力を伴って内燃機関の出力軸に動力を入出力する際には蓄電手段の定格値を超えて蓄電手段を充電してもよい超過許容電力までの範囲内で内燃機関を含む系の回転数の変化に基づく駆動力を含めて電力動力入出力手段から駆動軸に入出力される駆動力と電動機から駆動軸に出力される駆動力との和の駆動力により設定された要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御するものであれば如何なるものであっても構わない。また、「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。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。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。
【００５６】
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される駆動装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた駆動装置の形態としても構わない。さらに、こうした駆動装置の制御方法の形態としてもよい。
【００５７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、自動車製造産業に利用可能である。
【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】実施例のバッテリＥＣＵ５２により実行される入出力制限設定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＊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６】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７】バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。
【図８】バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。
【図９】レート設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１０】比較的高速で走行している状態でエンジン２２を始動する際の動力分配統合機構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１１】反映率設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１２】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１３】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】
【００６０】
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、５１ａ  電圧センサ、５１ｂ  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】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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