(57)【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、
出力軸が前記駆動軸に接続された内燃機関と、
前記内燃機関からの排気を浄化する浄化触媒と、
前記浄化触媒の下流側に設けられ該浄化触媒を流通してきた排気中の酸素濃度によって出力が変化する酸素濃度検出手段と、
前記酸素濃度検出手段の出力の変化に基づいて前記浄化触媒の劣化判定を実行している触媒劣化判定期間中に前記内燃機関の所定の自動停止条件が成立したときには、前記内燃機関が無負荷運転となるよう前記内燃機関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、前記触媒劣化判定期間中に前記内燃機関を負荷運転するときには前記触媒劣化判定期間外に比べて前記内燃機関への要求動力を嵩上げし嵩上げ後の要求動力に基づく動力が前記内燃機関から出力されるよう前記内燃機関を制御する、
請求項１に記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記内燃機関への要求動力が所定の負荷量以上のときには前記内燃機関への要求動力の嵩上げを実行しない、
請求項２に記載の動力出力装置。
【請求項４】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
出力軸が前記駆動軸に接続された内燃機関と、
前記内燃機関からの排気を浄化する浄化触媒と、
前記浄化触媒の下流側に設けられ該浄化触媒を流通してきた排気中の酸素濃度によって出力が変化する酸素濃度検出手段と、
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出力される動力の少なくとも一部を該駆動軸に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可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段及び前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記酸素濃度検出手段の出力の変化に基づいて前記浄化触媒の劣化判定を実行している触媒劣化判定期間中に前記内燃機関の所定の自動停止条件が成立したときには、前記内燃機関が無負荷運転となると共に前記要求駆動力設定手段によって設定された要求駆動力に基づく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制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記触媒劣化判定期間中に前記内燃機関を負荷運転するときには前記触媒劣化判定期間外に比べて前記内燃機関への要求動力を嵩上げし嵩上げ後の要求動力に基づく動力が前記内燃機関から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、
請求項４に記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記内燃機関への要求動力が所定の負荷量以上のときには前記内燃機関への要求動力の嵩上げを実行しない、
請求項５に記載の動力出力装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載の動力出力装置であって、
前記蓄電手段の充電可能範囲を検出する充電可能範囲検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出された充電可能範囲内で前記内燃機関への要求動力の嵩上げ量を設定する、
動力出力装置。
【請求項８】
前記電力動力入出力手段は、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駆動軸と前記発電機の回転軸の３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される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、を備える手段である、
請求項４〜７のいずれかに記載の動力出力装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されて走行する車両。
【請求項１０】
出力軸が前記駆動軸に接続された内燃機関と、前記内燃機関からの排気を浄化する浄化触媒と、前記浄化触媒の下流側に設けられ該浄化触媒を流通してきた排気中の酸素濃度によって出力が変化する酸素濃度検出手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記酸素濃度検出手段の出力の変化に基づいて前記浄化触媒の劣化判定を実行している触媒劣化判定期間中に前記内燃機関の自動停止条件が成立したときには、前記内燃機関が無負荷運転となるよう前記内燃機関を制御する、
動力出力装置の制御方法。
【請求項１１】
出力軸が前記駆動軸に接続された内燃機関と、前記内燃機関からの排気を浄化する浄化触媒と、前記浄化触媒の下流側に設けられ該浄化触媒を流通してきた排気中の酸素濃度によって出力が変化する酸素濃度検出手段と、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出力される動力の少なくとも一部を該駆動軸に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可能な電動機と、前記電力動力入出力手段及び前記電動機と電力のやり取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）前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定し、
（ｂ）前記酸素濃度検出手段の出力の変化に基づいて前記浄化触媒の劣化判定を実行している触媒劣化判定期間中に前記内燃機関の所定の自動停止条件が成立したときには、前記内燃機関が無負荷運転となると共に前記要求駆動力設定手段によって設定された要求駆動力に基づく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、
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、その制御方法及び動力出力装置を搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンのクランクシャフトに接続されたプラネタリギヤの回転要素に発電機と電動機とが接続されると共に発電機や電動機と電力のやり取りが可能となるようにバッテリが接続された動力出力装置が提案されている。例えば、特許文献１の動力出力装置では、エンジンの排気系に配置された浄化装置の触媒の劣化判定を行なっていない通常時においては、電動機からの出力を主とし電動機からの出力で足りないときにエンジンからの出力を利用し、触媒の劣化判定を行なっているときにおいては、エンジンからの出力をほぼ定常的とし電動機からの出力を変動させることにより対処している。こうすることにより、触媒の劣化判定を早期に検出することができるとしている。
【特許文献１】特開２００１−３０４０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したタイプの動力出力装置では、触媒劣化の判定を行なっているときにエンジンを自動停止することなく負荷運転を続けることになるため、負荷運転が継続されることに対して運転者が違和感を覚えるおそれがあるし、負荷運転によって発電機で生じた電力によりバッテリが過充電になるおそれもある。一方、触媒劣化の判定を行なっているときにエンジンの自動停止を許容するとすれば、触媒劣化の判定に長時間を要することになるため好ましくない。
【０００４】
本発明の動力出力装置、その制御方法及び動力出力装置を搭載した車両は、触媒劣化の判定を短期間で行なうと共にその判定を行なう際に操作者に違和感を与えにくくすることを目的の一つとする。また、内燃機関から出力される動力を用いて蓄電手段の充電が可能な場合において触媒劣化の判定を行なうにあたり蓄電手段の過充電を防止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、その制御方法及び車両は、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】
本発明の第１の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
出力軸が前記駆動軸に接続された内燃機関と、
前記内燃機関からの排気を浄化する浄化触媒と、
前記浄化触媒の下流側に設けられ該浄化触媒を流通してきた排気中の酸素濃度によって出力が変化する酸素濃度検出手段と、
前記酸素濃度検出手段の出力の変化に基づいて前記浄化触媒の劣化判定を実行している触媒劣化判定期間中に前記内燃機関の所定の自動停止条件が成立したときには、前記内燃機関が無負荷運転となるよう前記内燃機関を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この動力出力装置では、酸素濃度検出手段の出力の変化に基づいて浄化触媒の劣化判定を実行している触媒劣化判定期間中に内燃機関の所定の自動停止条件が成立したときには、内燃機関が無負荷運転となるよう内燃機関を制御する。こうすることにより、触媒劣化判定期間中に内燃機関の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止してしまう場合に比べて、浄化触媒の劣化判定を短期間のうちに実行することができる。また、触媒劣化判定期間中に内燃機関の自動停止条件が成立したときに内燃機関に負荷運転させる場合に比べて、操作者に違和感を与えることが少ない。このように、本発明の第１の動力出力装置によれば、触媒劣化の判定を短期間で行なうと共にその判定を行なう際に操作者に違和感を与えにくくすることができる。
【０００８】
なお、自動停止条件とは、内燃機関の運転をコンピュータ制御により自動的に停止させるための条件であり、例えば効率の良くない運転領域で内燃機関を運転しなければならないほど内燃機関への要求動力が小さいときや内燃機関への要求動力がゼロのときなどが挙げられる（以下同じ）。
【０００９】
本発明の第１の動力出力装置において、前記制御手段は、前記触媒劣化判定期間中には前記触媒劣化判定期間外に比べて前記内燃機関への要求動力を嵩上げし嵩上げ後の要求動力に基づく動力が前記内燃機関から出力されるよう前記内燃機関を制御するようにしてもよい。こうすれば、内燃機関への要求動力が嵩上げされるのに伴って多くの排気が浄化触媒を流通するため、浄化触媒の劣化の判定をより短期間のうちに行なうことができる。例えば、浄化触媒の酸素吸蔵能力に基づいて浄化触媒の劣化を判定する場合には迅速に浄化触媒に酸素を吸蔵させることができるし、浄化触媒の活性開始温度に基づいて浄化触媒の劣化を判定する場合には迅速に排気によって昇温させることができる。
【００１０】
このように前記制御手段が前記触媒劣化判定期間中には前記触媒劣化判定期間外に比べて前記内燃機関への要求動力を嵩上げする本発明の第１の動力出力装置において、前記制御手段は、前記内燃機関への要求動力が所定の負荷量以上のときには前記内燃機関への要求動力の嵩上げを実行しないようにしてもよい。こうすれば、既に浄化触媒の劣化の判定に十分な排気が浄化触媒を流通しているときにまで無用に負荷を増やすことがない。
【００１１】
本発明の第２の動力出力装置において、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
出力軸が前記駆動軸に接続された内燃機関と、
前記内燃機関からの排気を浄化する浄化触媒と、
前記浄化触媒の下流側に設けられ該浄化触媒を流通してきた排気中の酸素濃度によって出力が変化する酸素濃度検出手段と、
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出力される動力の少なくとも一部を該駆動軸に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可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段及び前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記酸素濃度検出手段の出力の変化に基づいて前記浄化触媒の劣化判定を実行している触媒劣化判定期間中に前記内燃機関の所定の自動停止条件が成立したときには、前記内燃機関が無負荷運転となると共に前記要求駆動力設定手段によって設定された要求駆動力に基づく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制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【００１２】
この動力出力装置では、酸素濃度検出手段の出力の変化に基づいて浄化触媒の劣化判定を実行している触媒劣化判定期間中に内燃機関の所定の自動停止条件が成立したときには、内燃機関が無負荷運転となると共に要求駆動力設定手段によって設定された要求駆動力に基づく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。こうすることにより、触媒劣化判定期間中に内燃機関の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止してしまう場合に比べて、浄化触媒の劣化判定を短期間のうちに実行することができる。また、触媒劣化判定期間中に内燃機関の自動停止条件が成立したときに内燃機関に負荷運転させる場合に比べて、操作者に違和感を与えることが少ないし、蓄電手段へ過剰に充電してしまうおそれもない。このように、本発明の第２の動力出力装置によれば、触媒劣化の判定を短期間で行なうと共にその判定を行なう際に操作者に違和感を与えにくくすることができるし、蓄電手段の過充電を防止することもできる。
【００１３】
本発明の第２の動力出力装置において、前記制御手段は、前記触媒劣化判定期間中には前記触媒劣化判定期間外に比べて前記内燃機関への要求動力を嵩上げし嵩上げ後の要求動力に基づく動力が前記内燃機関から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ようにしてもよい。こうすれば、内燃機関からの動力が嵩上げされるのに伴って多くの排気が浄化触媒を流通するため、浄化触媒の劣化の判定をより短期間のうちに行なうことができる。例えば、浄化触媒の酸素ストレージ能力に基づいて浄化触媒の劣化を判定する場合には迅速に浄化触媒に酸素を吸蔵させることができるし、浄化触媒の活性開始温度に基づいて浄化触媒の劣化を判定する場合には迅速に排気によって昇温させることができる。
【００１４】
このように前記触媒劣化判定期間中には前記触媒劣化判定期間外に比べて前記内燃機関への要求動力を嵩上げする本発明の第２の動力出力装置において、前記制御手段は、前記内燃機関への要求動力が所定の負荷量以上のときには前記内燃機関への要求動力の嵩上げを実行しないようにしてもよい。こうすれば、既に浄化触媒の劣化の判定に十分な排気が浄化触媒を流通しているときにまで無用に負荷を増やすことはない。
【００１５】
また、前記触媒劣化判定期間中には前記触媒劣化判定期間外に比べて前記内燃機関への要求動力を嵩上げする本発明の第２の動力出力装置において、前記蓄電手段の充電可能範囲を検出する充電可能範囲検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出された充電可能範囲内で前記内燃機関への要求動力の嵩上げ量を設定するようにしてもよい。こうすれば、蓄電手段へ過剰に充電してしまうおそれを一層少なくすることができる。
【００１６】
本発明の第２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の３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力される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としてもよい。
【００１７】
本発明の車両は、上述したいずれかの第１又は第２の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されて走行することを要旨とする。この車両では、上述したいずれかの第１又は第２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、触媒劣化の判定を短期間で行なうと共にその判定を行なう際に操作者に違和感を与えにくくするという効果などを奏する。
【００１８】
本発明の第１の動力出力装置の制御方法は、
出力軸が前記駆動軸に接続された内燃機関と、前記内燃機関からの排気を浄化する浄化触媒と、前記浄化触媒の下流側に設けられ該浄化触媒を流通してきた排気中の酸素濃度によって出力が変化する酸素濃度検出手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記酸素濃度検出手段の出力の変化に基づいて前記浄化触媒の劣化判定を実行している触媒劣化判定期間中に前記内燃機関の所定の自動停止条件が成立したときには、前記内燃機関が無負荷運転となるよう前記内燃機関を制御する
ことを要旨とする。
【００１９】
この動力出力装置の制御方法では、酸素濃度検出手段の出力の変化に基づいて浄化触媒の劣化判定を実行している触媒劣化判定期間中に内燃機関の所定の自動停止条件が成立したときには、内燃機関が無負荷運転となるよう内燃機関を制御する。こうすることにより、触媒劣化判定期間中に内燃機関の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止してしまう場合に比べて、浄化触媒の劣化判定を短期間のうちに実行することができる。また、触媒劣化判定期間中に内燃機関の自動停止条件が成立したときに内燃機関に負荷運転させる場合に比べて、操作者に違和感を与えることが少ない。このように、本発明の第１の動力出力装置の制御方法によれば、触媒劣化の判定を短期間で行なうと共にその判定を行なう際に操作者に違和感を与えにくくすることができる。なお、本発明の動力出力装置の制御方法において、上述した種々の態様の第１の動力出力装置のいずれかが備える構成の作用・機能を実現するようなステップを追加してもよい。
【００２０】
本発明の第２の動力出力装置の制御方法は、
出力軸が前記駆動軸に接続された内燃機関と、前記内燃機関からの排気を浄化する浄化触媒と、前記浄化触媒の下流側に設けられ該浄化触媒を流通してきた排気中の酸素濃度によって出力が変化する酸素濃度検出手段と、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出力される動力の少なくとも一部を該駆動軸に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可能な電動機と、前記電力動力入出力手段及び前記電動機と電力のやり取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）前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定し、
（ｂ）前記酸素濃度検出手段の出力の変化に基づいて前記浄化触媒の劣化判定を実行している触媒劣化判定期間中に前記内燃機関の所定の自動停止条件が成立したときには、前記内燃機関が無負荷運転となると共に前記要求駆動力設定手段によって設定された要求駆動力に基づく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、
ことを要旨とする。
【００２１】
この動力出力装置の制御方法では、酸素濃度検出手段の出力の変化に基づいて浄化触媒の劣化判定を実行している触媒劣化判定期間中に内燃機関の所定の自動停止条件が成立したときには、内燃機関が無負荷運転となると共に要求駆動力設定手段によって設定された要求駆動力に基づく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。こうすることにより、触媒劣化判定期間中に内燃機関の自動停止条件が成立したときに内燃機関を自動停止してしまう場合に比べて、浄化触媒の劣化判定を短期間のうちに実行することができる。また、触媒劣化判定期間中に内燃機関の自動停止条件が成立したときに内燃機関に負荷運転させる場合に比べて、操作者に違和感を与えることが少ないし、蓄電手段へ過剰に充電してしまうおそれもない。このように、本発明の第２の動力出力装置の制御方法によれば、触媒劣化の判定を短期間で行なうと共にその判定を行なう際に操作者に違和感を与えにくくすることができるし、蓄電手段の過充電を防止することもできる。なお、本発明の動力出力装置の制御方法において、上述した種々の態様の第２の動力出力装置のいずれかが備える構成の作用・機能を実現するようなステップを追加してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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】
【００２３】
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。
【００２４】
エンジン２２は、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可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒１３４を介して外気へ排出される。また、浄化触媒１３４の上流側にはエンジン２２の混合気の空燃比に応じて出力電圧がほぼリニアに変化する空燃比センサ１６０が取り付けられ、下流側には浄化触媒１３４を通過したあとの排気中の酸素濃度に応じて出力電圧が大きく変化する酸素濃淡電池である酸素センサ１６２が取り付けられている。
【００２５】
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により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａ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、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃ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。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，浄化触媒１３４の上流側に取り付けられた空燃比センサ１６０からの出力電圧，浄化触媒１３４の下流側に取り付けられた酸素センサ１６２からの出力電圧，浄化触媒１３４に取り付けられた温度センサ１３５からの触媒床温などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０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。なお、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出力する。
【００２６】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、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へ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。
【００３１】
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、特に浄化触媒１３４の劣化判定を適時実行しながら走行する際の動作について説明する。図３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。
【００３２】
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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，浄化触媒１３４の劣化判定を実行している最中か否かを表す劣化判定実行フラグＦｄｅｇ，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、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ１４０からの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、劣化判定実行フラグＦｄｅｇは、エンジンＥＣＵ２４により実行される後述の触媒劣化判定ルーチンでオンオフが設定されるものであり、エンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、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。さらに、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。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ことができる。図４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５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。
【００３３】
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に要求される仮要求パワーＰｅｔｍｐとを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、本実施例では、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６に要求トルク設定用マップの一例を示す。仮要求パワーＰｅｔｍｐは、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じて得られる駆動要求パワーＰｒ＊とバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊（充電を負、放電を正とする）とロスＬｏｓｓとを用いて図３に示す式により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。
【００３４】
続いて、エンジンＥＣＵ２４が浄化触媒１３４の劣化判定中か否かを劣化判定実行フラグＦｄｅｇに基づいて判定する（ステップＳ１２０）。そして、劣化判定実行フラグＦｄｅｇが値０つまり劣化判定中でないときには、仮要求パワーＰｅｔｍｐをエンジンへの要求パワーＰｅ＊に設定し（ステップＳ１３０）、その要求パワーＰｅ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆはエンジン２２を負荷運転するか自動停止するかを決めるためのものであり、エンジン２２を比較的効率よく運転することができる領域のうち下限のパワー近傍に設定されている。要求パワーＰｅ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が比較的十分な状態であるときでも運転者がアクセルペダル８３を大きく踏み込んだときや、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が比較的十分な状態であり且つ運転者のアクセルペダル８３の踏み込みがないときでも車速Ｖが大きくなりリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒが大きくなったとき、運転者のアクセルペダル８３の踏み込みがなく且つ車速Ｖも小さくリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒも小さいときでもバッテリの残容量（ＳＯＣ）が低くなって充電パワーが大きくなるように充放電要求パワーＰｂ＊が設定されたときなどに、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上となる。
【００３５】
そして、ステップＳ１４０で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上だったときには、その要求パワー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Ｓ２４０）。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７に示す。図７中、エンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとの積で表される要求パワーＰｅ＊が一定となる曲線（実線参照）と燃費が最適となる動作ラインとの交点座標のエンジン回転数とエンジントルクを、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する。
【００３６】
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（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Ｓ２５０）。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８に示す。図８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。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（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。
【００３７】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ)    (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt  (2)
【００３８】
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Ｓ２６０）、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（５）により計算し（ステップＳ２７０）、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Ｓ２８０）。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（５）は、前述した図８の共線図から容易に導き出すことができる。
【００３９】
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2  (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2  (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr    (5)
【００４０】
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Ｓ２９０）、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。
【００４１】
また、ステップＳ１２０でエンジンＥＣＵ２４が浄化触媒１３４の劣化判定中でなくステップＳ１４０で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満だったときには、エンジン２２の運転を停止するためにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を値０に設定すると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定し（ステップＳ１５０）、その後ステップＳ２７０〜Ｓ２９０の処理を実行する。これにより、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２のみからの動力で走行することになる。このとき、モータＭＧ１はモータＭＧ２によって連れ回されて空転状態となる。
【００４２】
一方、ステップＳ１２０でエンジンＥＣＵ２４が浄化触媒１３４の劣化判定中だったとき、つまり劣化判定実行フラグＦｄｅｇが値１だったときには、仮要求パワーＰｅｔｍｐを所定の負荷量Ｐｌｏａｄと比較する（ステップＳ１６０）。ここで、負荷量Ｐｌｏａｄは浄化触媒１３４の劣化判定を実行するのに十分なエンジン２２の負荷を表すものであり、図７にその一例を示す。仮要求パワーＰｅｔｍｐが負荷量Ｐｌｏａｄ以上のときには、仮要求パワーＰｅｔｍｐを嵩上げする必要がないため仮要求パワーＰｅｔｍｐをそのまま要求パワーＰｅ＊に設定し（ステップＳ１７０）、前出のステップＳ２４０〜Ｓ２９０の処理を実行してエンジンの目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定しその後それらをエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し、駆動制御ルーチンを終了する。
【００４３】
また、ステップＳ１６０で仮要求パワーＰｅｔｍｐが負荷量Ｐｌｏａｄ未満のときには、仮要求パワーＰｅｔｍｐを嵩上げし嵩上げ後の値を増量要求パワーＰｅｕに設定する（ステップＳ１８０）。増量要求パワーＰｅｕは、本実施例では浄化触媒１３４の劣化判定を実行するのに最低限必要となるエンジン２２の負荷を超えるように設定される値であり、例えば仮要求パワーＰｅｔｍｐに補正係数（＞１）を乗じた値としてもよいし所定量（＞０）を加算した値としてもよい。続いて、こうして求めた増量要求パワーＰｅｕと駆動要求パワーＰｒ＊からバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを減じた値（ガード値）とを比較し、いずれか小さい方の値を要求パワーＰｅ＊に設定する（ステップＳ１９０）。ここで、入力制限Ｗｉｎは負の値であるため小さいほどつまり絶対値が大きいほどバッテリ５０への充電許容量が大きいことを意味する。このようにして要求パワーＰｅ＊を設定したあと該要求パワーＰｅ＊を前出の閾値Ｐｒｅｆと比較し（ステップＳ２００）、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上のときには前出のステップＳ２４０〜Ｓ２９０の処理を実行してエンジンの目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定しその後それらをエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信し、駆動制御ルーチンを終了する。この結果、エンジンＥＣＵ２４が浄化触媒１３４の劣化判定を実行しているときには、仮要求パワーＰｅｔｍｐを嵩上げし嵩上げ後に設定した要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上であれば、エンジン２２の負荷運転を実行することになる。したがって、浄化触媒１３４の劣化判定を中断することなく継続しやすくなる。
【００４４】
また、ステップＳ２００で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満だったときには、エンジン２２を所定のアイドル回転数Ｎｉｄｌ（例えば８００ｒｐｍとか１０００ｒｐｍ）でアイドル運転させるため、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にアイドル回転数Ｎｉｄｌを設定すると共に目標トルクＴｅ＊に値０を設定し、更にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２１０）、前出のステップＳ２７０及びＳ２８０でモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定した後それらをエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２９０）、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がアイドル回転数Ｎｉｄｌで運転されるようにエンジン２２の制御を行なう。このとき、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊はゼロであるためエンジン２２は自立運転となる。この結果、エンジンＥＣＵ２４が浄化触媒１３４の劣化判定を実行しているときには、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満だったとしても、エンジン２２を停止することなく無負荷運転を実行することになる。
【００４５】
次に、浄化触媒１３４の劣化判定を実行する際の動作について説明する。図９は、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａにより実行される劣化判定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。
【００４６】
この劣化判定ルーチンが開始されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、エンジン２２のクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションや空燃比センサ１６０からの出力電圧、酸素センサ１６２からの出力電圧，後述する各種フラグの値など浄化触媒１３４の劣化判定に必要となるデータを入力する処理を実行する（ステップＳ５００）。なお、ステップＳ５００では、入力したクランクポジションとそのクランクポジションを取り込むインターバル時間とからエンジン回転数Ｎｅを算出している。
【００４７】
こうしてデータを入力すると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、劣化判定終了フラグＦｅｎｄが値０か否かを判定する（ステップＳ５１０）。劣化判定終了フラグＦｅｎｄは、ハイブリッド自動車２０のシステムを起動する図示しないスイッチがオンされたあとオフされるまでの間に浄化触媒１３４の劣化判定が終わっていないときに値０にセットされ、終わったときに値１にセットされるフラグである。このステップＳ５１０で劣化判定終了フラグＦｅｎｄが値１のときには、既に劣化判定が終わっているためそのまま本ルーチンを終了する。一方、劣化判定終了フラグＦｅｎｄが値０のときには、まだ劣化判定が終わっていないため、現在劣化判定を実行中か否かを表す劣化判定実行フラグＦｄｅｇを読み出し（ステップＳ５２０）、その値がゼロのときには劣化判定条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ５３０）。劣化判定条件とは、本実施例では、エンジン２２の暖機が終了し空燃比フィードバック制御を実行中であることとした。劣化判定条件が成立しているときには、劣化判定を実行中であることを示すために劣化判定実行フラグＦｄｅｇを値１に設定する（ステップＳ５４０）。こうして劣化判定実行フラグＦｄｅｇを値１に設定したあと又はステップＳ５２０で劣化判定実行フラグＦｄｅｇが値１だったときには、続いてハイブリッド用電子制御ユニット７０からアイドル運転の指令を受信しているか否かを判定する（ステップＳ５５０）。ここで、アイドル運転の指令とは、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊がアイドル回転数Ｎｉｄｌで目標トルクＴｅ＊が値０という無負荷運転の指令であり、前出の駆動制御ルーチンのステップＳ２１０で設定されるものである。なお、エンジンＥＣＵ２４が劣化判定ルーチンを実行している期間は、前出の駆動制御ルーチンで劣化判定中となるためエンジン２２を無負荷運転するか負荷運転するかのいずれかの指令がハイブリッド用電子制御ユニット７０から送信される。
【００４８】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０からアイドル運転の指令を受信していないとき、つまり負荷運転の指令を受信しているときには、ＲＡＭ２４ｂ内に設けられた劣化判定カウンタの値ＣＴを１インクリメントし（ステップＳ５６０）、続いて現時点が目標空燃比変更タイミングか否かを判定し（ステップＳ５８０）、現時点が目標空燃比変更タイミングでないときには、そのまま本ルーチンを終了する。一方、現時点が目標空燃比変更タイミングだったときには、目標空燃比を変更してから酸素センサ１６２の出力が切り替わるまでの応答遅延時間ＴＬ，ＴＲを測定し（ステップＳ５９０）、両者の平均値である応答遅延時間平均値ＡＶＴ（＝（ＴＬ＋ＴＲ）／２）を算出する（ステップＳ６００）。なお、劣化判定カウンタの値ＣＴは、システムを起動する図示しないスイッチがオンされたときにゼロにリセットされる。
【００４９】
ここで、応答遅延時間ＴＬ，ＴＲについて図１０に基づいて説明する。図１０は空燃比フィードバック制御におけるエンジン２２の目標空燃比と酸素センサ１６２の出力電圧をそれぞれ表すタイムチャートである。ここで、酸素センサ１６２は、浄化触媒１３４を通過したあとの排気中に未燃成分（炭化水素や一酸化炭素など）が残っている場合には酸素センサ１６２の検出電極付近でその未燃成分が燃焼して酸素濃度が低くなるため所定電圧（例えば０．４５Ｖ）を超える電圧を出力し、浄化触媒１３４を通過したあとの排気中に未燃成分が残っていない場合には検出電極付近の酸素濃度は比較的高いため所定電圧以下の電圧を出力する。浄化触媒１３４は混合気の空燃比がリーンのときには排気に含まれる酸素を吸蔵するため、その後空燃比がリーンからリッチに切り替わり未燃成分が比較的多く含まれる排気が浄化触媒１３４へ流入したとしても、それらは浄化触媒１３４に吸蔵された酸素によって燃焼されることから浄化触媒１３４を通過したあとの排気には未燃成分がほとんど残っていない状態となる。したがって、目標空燃比がリーンからリッチに切り替わったとしても、酸素センサ１６２からの出力電圧は浄化触媒１３４の吸蔵酸素が消費されるまでは所定電圧（例えば０．４５Ｖ）以下のままであり、吸蔵酸素が消費されたあと所定電圧を超えるようになる。この結果、空燃比変更タイミングから酸素センサ１６２のリッチリーンが切り替わるまでに応答遅延時間ＴＲが生じる。一方、目標空燃比がリッチからリーンに切り替わったとしても、酸素センサ１６２からの出力電圧は浄化触媒１３４に所定量の酸素が吸蔵されるまでは所定電圧を超えたままであり、所定量の酸素が吸蔵されたあと所定電圧以下になる。この結果、目標空燃比変更タイミングから酸素センサ１６２の出力電圧が切り替わるまでに応答遅延時間ＴＬが生じる。ここで、浄化触媒１３４の酸素吸蔵量は触媒の劣化が進むにつれて小さくなることが知られているから、触媒の劣化が進むほど応答遅延時間ＴＲ，ＴＬが短くなる。したがって、浄化触媒１３４劣化の程度を応答遅延時間ＴＲ，ＴＬに基づいて判定することができる。
【００５０】
さて、ステップＳ６００で応答遅延時間平均値ＡＶＴを算出したあと、劣化判定カウンタの値ＣＴが予め定めた所定値ＣＴＣに達したか否かを判定し（ステップＳ６１０）、値ＣＴが所定値ＣＴＣに達していないときにはそのまま本ルーチンを終了する。一方、値ＣＴが所定値ＣＴＣに達していたときには、劣化判定カウンタの値ＣＴがゼロから所定値ＣＴＣに至るまでの期間中に算出した応答遅延時間平均値ＡＶＴを積算することにより積算遅延時間ＴＳＵＭを算出し（ステップＳ６２０）、その期間中に目標空燃比が反転した回数に基づいて劣化判定閾値Ｔｄｅｇを設定する（ステップＳ６３０）。なお、所定値ＣＴＣは、予め実験などにより触媒の劣化判定の精度と劣化判定の期間との相関関係を調べ該相関関係に基づいて劣化判定を精度よく行なえる値とした。図１１に劣化判定閾値設定用マップの一例を示す。図１１から明らかなように、目標空燃比の反転回数が多いほど劣化判定閾値Ｔｄｅｇが大きくなるように設定される。こうして劣化判定閾値Ｔｄｅｇを設定したあと、積算遅延時間ＴＳＵＭを劣化判定閾値Ｔｄｅｇと比較し（ステップＳ６４０）、積算遅延時間ＴＳＵＭが劣化判定閾値Ｔｄｅｇ以上のときには、浄化触媒１３４の劣化が許容できる範囲内であるとみなして警告を行なわず、算遅延時間ＴＳＵＭが劣化判定閾値Ｔｄｅｇ未満のときには、浄化触媒１３４が許容できる範囲を超えて劣化しているとみなして触媒劣化の警告を図示しない警告ランプなどを利用して行なう（ステップＳ６５０）。そして、最後に劣化判定終了フラグＦｅｎｄを値１にセットすると共に劣化判定実行フラグＦｄｅｇをゼロにリセットし（ステップＳ６６０）、本ルーチンを終了する。
【００５１】
一方、劣化判定の実行中にハイブリッド用電子制御ユニット７０からアイドル指令を受信したときには、ステップＳ５５０で肯定判定されるが、その場合、劣化判定カウンタの値ＣＴをインクリメントすることなくそのまま維持し（ステップＳ５７０）、本ルーチンを終了する。エンジン２２をアイドル運転つまり無負荷運転しているときには浄化触媒１３４の酸素吸蔵量がほとんど変化しないことから、劣化判定の実行中であるにもかかわらず劣化判定カウンタの値ＣＴをストップするようにしているのである。
【００５２】
ここで、図３の駆動制御ルーチンに戻り、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満となったときにはエンジン２２の自動停止条件が成立したことになるが、浄化触媒１３４の劣化判定期間中にこの自動停止条件が成立したときには、エンジン２２の運転を停止することなくエンジン２２がアイドル運転つまり無負荷運転となるようにエンジンＥＣＵ２４に指令することとした。これに対して、浄化触媒１３４の劣化判定期間中であっても自動停止条件が成立したときにはエンジン２２が停止するようにエンジンＥＣＵ２４に指令することも考えられる。この点について図１２に基づいて説明する。図１２は経過時間と劣化判定カウンタの値ＣＴとの関係を表すグラフである。自動停止条件が成立したときに無負荷運転するよう指令した場合、その後自動停止条件が不成立となり負荷運転に移行したとしても空燃比センサ１６０や酸素センサ１６２からの出力が乱れることがないため、直ちに劣化判定カウンタの値ＣＴをインクリメントしていくことができる。しかし、自動停止条件が成立したときにエンジン停止を指令した場合、その後自動停止条件が不成立となったときにエンジン２２を始動する期間が必要になるし、始動後にエンジン２２を負荷運転に移行したとしても空燃比センサ１６０や酸素センサ１６２からの出力が暫くの間乱れるため、そのような期間が経過するのを待って劣化判定カウンタの値ＣＴをインクリメントしていくことになり、ひいては劣化判定に要する期間が長くなる。
【００５３】
以上説明したハイブリッド自動車２０によれば、触媒の劣化判定期間中にエンジン２２の自動停止条件が成立したときにエンジン２２を自動停止してしまう場合に比べて、触媒の劣化判定を短期間のうちに実行することができる。また、触媒の劣化判定期間中にエンジン２２の自動停止条件が成立したときにエンジン２２に負荷運転させる場合に比べて、操作者に違和感を与えることが少ないし、バッテリ５０へ過剰に充電してしまうおそれもない。更に、エンジン２２の仮要求パワーＰｅｔｍｐを嵩上げした増量要求パワーＰｅｕを要求パワーＰｅ＊に採用することがあるが、その場合には多くの排気が浄化触媒１３４を流通するため、触媒の劣化の判定をより短期間に行なうことができる。更にまた、仮要求パワーＰｅｔｍｐが所定の負荷量Ｐｌｏａｄ以上のときには既に触媒の劣化判定に十分な排気が浄化触媒１３４を流通していることから嵩上げを実行しないが、これにより無用に負荷を増やすことがなくなり燃費の悪化を防止することができる。そしてまた、仮要求パワーＰｅｔｍｐの嵩上げはバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを考慮してバッテリ５０に充電可能な範囲内で行なわれるため、バッテリ５０へ過剰に充電してしまうおそれを一層少なくすることができる。
【００５４】
ここで、本実施例のエンジン２２が本発明の内燃機関に相当し、浄化触媒１３４が浄化触媒に相当し、酸素センサ１６２が酸素濃度検出手段に相当し、動力分配統合機構３０及びモータＭＧ１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が蓄電手段に相当する。また、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が要求駆動力設定手段や制御手段に相当する。また、バッテリＥＣＵ５２が充電可能範囲検出手段に相当する。なお、本実施例ではハイブリッド自動車２０の動作を説明することにより、本発明の動力出力装置やその制御方法の一例も明らかにしている。
【００５５】
なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００５６】
例えば、上述した実施例では、浄化触媒１３４の酸素吸蔵能力と触媒の劣化の程度との間に相関関係があることを利用して触媒の劣化判定を行なうようにしたが、触媒の劣化判定を別の手法に基づいて行なうようにしてもよい。例えば、触媒の劣化の程度と相関関係のある触媒活性開始温度に基づいて触媒の劣化判定を行なうようにしてもよく、具体的には、特開平１１−２２９８５４号公報に記載されているように、酸素センサ１６２の出力特性がＺ特性（理論空燃比を境にして出力が急に大きくなる特性）に変化する時点を検出し、その時点における触媒温度を触媒活性開始温度とし、その触媒活性開始温度が所定値よりも高いときに触媒劣化ありと判定してもよい。このようにしても、上述した実施例と同様の効果が得られる。
【００５７】
上述した実施例では、劣化判定カウンタの値ＣＴが所定値ＣＴＣに達するまでの間に目標空燃比の反転した回数に基づいて劣化判定閾値Ｔｄｅｇを設定したが、目標空燃比の反転回数がある一定値に達するまでの間に算出した応答遅延時間平均値ＡＶＴを積算して積算遅延時間ＴＳＵＭを算出し、この積算遅延時間ＴＳＵＭを劣化判定閾値Ｔｄｅｇ（一定値）と比較して劣化判定を行なうようにしてもよい。このようにしても、上述した実施例と同様の効果が得られる。なお、この場合、劣化判定カウンタを利用する必要はない。
【００５８】
上述した実施例では、蓄電手段として充放電可能な二次電池であるバッテリ５０を採用したが、二次電池の代わりに例えばキャパシタなどを採用してもよい。この場合にも、上述した実施例と同様の効果が得られる。
【００５９】
上述した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１３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１３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。
【００６０】
上述した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１４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。
【００６１】
上述した実施例では本発明をハイブリッド自動車２０に適用したが、例えばアイドルストップ機能を有する自動車のようにエンジンの自動停止及び自動始動を実行する車両に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】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】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【図３】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４】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５】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６】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図７】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８】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９】エンジンＥＣＵ２４により実行される劣化判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１０】空燃比フィードバック制御に利用される各種信号のタイムチャートである。
【図１１】劣化判定閾値Ｔｄｅｇの設定用マップの一例を示す説明図である。
【図１２】劣化判定ルーチンにおける劣化判定カウンタの値ＣＴのタイムチャートの一例を示す説明図である。
【図１３】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１４】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】
【００６３】
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）、２４ａ  ＣＰＵ、２４ｂ  ＲＯＭ、２４ｃ  ＲＡＭ、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  駆動輪、６４ａ，６４ｂ  車輪、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、１２２  エアクリーナ、１２４  スロットルバルブ、１２６  燃料噴射弁、１２８  吸気バルブ、１３０  点火プラグ、１３２  ピストン、１３４  浄化装置、１３５  温度センサ、１３６  スロットルモータ、１３８  イグニッションコイル、１４０  クランクポジションセンサ、１４２  水温センサ、１４３  圧力センサ、１４４  カムポジションセンサ、１４６  スロットルバルブポジションセンサ、１４８  エアフローメータ、１４９  温度センサ、１５０  可変バルブタイミング機構、１６０  空燃比センサ、１６２  酸素センサ、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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【図１４】
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