(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両のモータ走行中に内燃機関を始動させるときに蓄電装置への入力制限を超えた電力の入力を抑制する。【解決手段】バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに基づいてエンジン２２の間欠運転を禁止する間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆを設定し（Ｓ１１０）、車速Ｖが間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆ未満であれば、所定の始動条件（Ｓ１４０）と停止条件（Ｓ１５０）とに従ったエンジン２２の間欠運転を伴って要求トルクＴｒ＊が得られるようにエンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２を制御する一方、車速Ｖが間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆ以上であれば、上記始動条件と停止条件とに拘わらず、エンジン２２の運転中にはエンジン２２の運転継続を伴って、エンジン２２の停止中にはモータＭＧ１，ＭＧ２によるエンジン２２のクランキングを伴って要求トルクＴｒ＊が得られるようにエンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。【選択図】図２
2007131103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
車両の何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車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および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充電する電力の最大値である入力制限を設定する入力制限設定手段と、
走行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、
前記設定された入力制限に基づいて前記内燃機関の間欠運転を禁止するための間欠運転禁止車速を設定する間欠運転禁止車速設定手段と、
前記検出された車速が前記設定された間欠運転禁止車速未満のときには、所定の始動条件と所定の停止条件とに従った前記内燃機関の間欠運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が得られるように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一方、前記検出された車速が前記設定された間欠運転禁止車速以上のときには、前記所定の始動条件と前記所定の停止条件とに拘わらず前記内燃機関の運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が得られるように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、
を備える車両。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検出された車速が前記設定された間欠運転禁止車速以上であり、かつ前記内燃機関が運転されているときには、前記内燃機関の運転の継続を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が得られるように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一方、前記検出された車速が前記設定された間欠運転禁止車速以上であり、かつ前記内燃機関が停止されているときには、前記電力動力入出力手段と前記電動機とによる前記内燃機関のクランキングを伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が得られるように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１に記載の車両。
【請求項３】
前記間欠運転禁止車速設定手段は、前記設定された入力制限が小さいほど、前記間欠運転禁止車速を小さく設定する請求項１または２に記載の車両。
【請求項４】
前記間欠運転禁止車速設定手段は、前記要求駆動力が小さい所定条件下で前記電力動力入出力手段と前記電動機とによる前記内燃機関のクランキングに伴って前記蓄電手段に入力される充電電力が前記設定された入力制限を超えないようにする車速を前記間欠運転禁止車速として設定する請求項１から３の何れかに記載の車両。
【請求項５】
前記電力動力入出力手段は、前記第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な第３軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３軸に動力を入出力可能な発電機とを備える請求項１から４の何れかに記載の車両。
【請求項６】
内燃機関と、車両の何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車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および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段とを備えた車両の制御方法であって、
（ａ）前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充電する電力の最大値である入力制限を設定するステップと、
（ｂ）前記設定した入力制限に基づいて前記内燃機関の間欠運転を禁止するための間欠運転禁止車速を設定するステップと、
（ｃ）前記車両の車速が前記設定した間欠運転禁止車速未満のときには、所定の始動条件と所定の停止条件とに従った前記内燃機関の間欠運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が得られるように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一方、前記車両の車速が前記設定した間欠運転禁止車速以上のときには、前記所定の始動条件と前記所定の停止条件とに拘わらず前記内燃機関の運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が得られるように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ステップと、
を含む車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の車両として、内燃機関の出力軸、発電機および駆動出力軸に接続された３つの回転要素を有する遊星歯車機構と、駆動出力軸に連結された電動機と、発電機および電動機と電力のやりとりを行なう蓄電装置とを備えたハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両では、内燃機関を停止して電動機からの動力により走行している最中に車速が所定値以上になると、所定のクランキングトルクを発電機に発生させると共に、走行のためのトルクを打ち消すように発電機により出力される反力をキャンセルするためのトルクと実際の走行に要求されるトルクとの和を電動機に出力させることにより内燃機関をクランキングする。そして、内燃機関の回転数が所定の回転数近傍に達すると、燃料噴射と点火とが実行され、それによりエンジンが始動する。
【特許文献１】特開平８−２３２８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、内燃機関を停止して電動機からの動力により走行しているときに発電機の回転数は負となるので、この状態で発電機に内燃機関をクランキングするためのトルクを発生させると発電機は電力を出力（発電）する。このため、内燃機関を停止して電動機からの動力により走行しているとき、特に車速が高くかつ走行に要求されるパワー（トルク）が小さいときに内燃機関を始動させようとすると、発電機により発電される電力を電動機により消費しきれなくなり、蓄電装置に対して充電可能な電力の限界値である入力制限を超えた電力が入力されてしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明の車両およびその制御方法は、内燃機関の運転停止中に、より適正なタイミングで内燃機関を始動させることを目的の一つとする。また、本発明の車両およびその制御方法は、蓄電装置への入力制限を超えた電力の入力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】
本発明の車両およびその制御方法は、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ている。
【０００６】
本発明の車両は、
内燃機関と、
車両の何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車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および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充電する電力の最大値である入力制限を設定する入力制限設定手段と、
走行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、
前記設定された入力制限に基づいて前記内燃機関の間欠運転を禁止するための間欠運転禁止車速を設定する間欠運転禁止車速設定手段と、
前記検出された車速が前記設定された間欠運転禁止車速未満のときには、所定の始動条件と所定の停止条件とに従った前記内燃機関の間欠運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が得られるように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一方、前記検出された車速が前記設定された間欠運転禁止車速以上のときには、前記所定の始動条件と前記所定の停止条件とに拘わらず前記内燃機関の運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が得られるように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、
を備えるものである。
【０００７】
本発明の車両では、蓄電手段の状態に基づいて当該蓄電手段を充電する電力の最大値である入力制限を設定すると共に、設定した入力制限に基づいて内燃機関の間欠運転を禁止するための間欠運転禁止車速を設定し、更に車両の走行に要求される要求駆動力を設定する。そして、走行中に検出した車速が設定した間欠運転禁止車速未満のときには、所定の始動条件と所定の停止条件とに従った内燃機関の間欠運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が得られるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する一方、検出した車速が設定した間欠運転禁止車速以上のときには、所定の始動条件と所定の停止条件とに拘わらず内燃機関の運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が得られるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。このように、車速が蓄電手段の入力制限に基づいて設定される間欠運転禁止車速未満のときには、内燃機関の間欠運転を許容する一方、車速が蓄電手段の入力制限に基づいて設定される間欠運転禁止車速以上のときには、所定の始動条件と所定の停止条件とに拘わらず内燃機関を運転することにより、内燃機関の運転停止中に、より適正なタイミングで内燃機関を始動させると共に、内燃機関の運転停止中に内燃機関を始動させるときに、蓄電手段への入力制限を超えた電力の入力を抑制し、ひいては、蓄電手段の劣化を抑制することが可能となる。
【０００８】
また、前記制御手段は、前記検出された車速が前記設定された間欠運転禁止車速以上であり、かつ前記内燃機関が運転されているときには、前記内燃機関の運転の継続を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が得られるように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一方、前記検出された車速が前記設定された間欠運転禁止車速以上であり、かつ前記内燃機関が停止されているときには、前記電力動力入出力手段と前記電動機とによる前記内燃機関のクランキングを伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が得られるように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ものであってもよい。このように、車速が蓄電手段の入力制限に基づいて設定される間欠運転禁止車速以上になった時点で内燃機関が停止されていれば、その時点で内燃機関をクランキングして始動させることにより、電力動力入出力手段と電動機とによる内燃機関のクランキングに起因して蓄電手段に入力制限を超えた電力が入力されがちとなる高車速時における内燃機関の始動を抑制することが可能となる。
【０００９】
更に、前記間欠運転禁止車速設定手段は、前記設定された入力制限が小さいほど、前記間欠運転禁止車速を小さく設定するものであってもよい。これにより、内燃機関の停止中であって蓄電手段の入力制限が小さいときには、車速が比較的低いうちに内燃機関を始動させて蓄電手段への入力制限を超えた電力の入力を抑制することが可能となる。
【００１０】
また、前記間欠運転禁止車速設定手段は、前記要求駆動力が小さい所定条件下で前記電力動力入出力手段と前記電動機とによる前記内燃機関のクランキングに伴って前記蓄電手段に入力される充電電力が前記設定された入力制限を超えないようにする車速を前記間欠運転禁止車速として設定するものであってもよい。これにより、間欠運転禁止車速をより適正に設定して、内燃機関の運転停止中に内燃機関を始動させるときに蓄電手段への入力制限を超えた電力の入力を良好に抑制することが可能となる。
【００１１】
更に、前記電力動力入出力手段は、前記第１車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な第３軸とに接続され、これら３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３軸に動力を入出力可能な発電機とを備えるものであってもよい。
【００１２】
本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、車両の何れかの車軸である第１車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第１車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記第１車軸または該第１車軸とは異なる車軸の何れかである第２車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および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段とを備えた車両の制御方法であって、
（ａ）前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充電する電力の最大値である入力制限を設定するステップと、
（ｂ）前記設定した入力制限に基づいて前記内燃機関の間欠運転を禁止するための間欠運転禁止車速を設定するステップと、
（ｃ）前記車両の車速が前記設定した間欠運転禁止車速未満のときには、所定の始動条件と所定の停止条件とに従った前記内燃機関の間欠運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が得られるように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一方、前記車両の車速が前記設定した間欠運転禁止車速以上のときには、前記所定の始動条件と前記所定の停止条件とに拘わらず前記内燃機関の運転を伴って前記要求駆動力に基づく駆動力が得られるように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ステップと、
を含むものである。
【００１３】
この車両の制御方法によれば、車速が蓄電手段の入力制限に基づいて設定される間欠運転禁止車速未満のときには、内燃機関の間欠運転が許容される一方、車速が間欠運転禁止車速以上のときには、所定の始動条件と所定の停止条件とに拘わらず内燃機関が運転されるので、内燃機関の運転停止中に内燃機関を始動させるときに、蓄電手段への入力制限を超えた電力の入力を抑制し、ひいては、蓄電手段の劣化を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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】
【００１５】
図１は、本発明の第１の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。本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（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを備える。
【００１６】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油等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、入空気量調節制御等の運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン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ＥＣＵ７０に出力する。
【００１７】
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。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、動力分配統合機構３０は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側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。
【００１８】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ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の何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の何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等が入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によってモータ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ＥＣＵ７０に出力する。
【００１９】
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等が入力されており、バッテリＥＣＵ５２は、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２０】
ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４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ＥＣＵ７０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の操作位置であるシフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量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等が入力ポートを介して入力されている。ハイブリッドＥＣＵ７０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。
【００２１】
上述のように構成された本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の運転制御モードとしては、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に出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。そして、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２が運転されるトルク変換運転モードや充放電運転モードでの動作中に、所定のエンジン停止条件が成立するとエンジン２２が停止され、運転モードがモータＭＧ２から要求動力に見合う動力を発生させるモータ運転モードに切り替えられる。また、エンジン２２が停止されるモータ運転モードでの動作中に、所定のエンジン始動条件が成立するとエンジン２２が始動され、運転モードがトルク変換運転モードや充放電運転モードへと切り替えられる。このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、その運転状態に応じて、エンジン２２を始動または停止させるエンジン２２の間欠運転が実行される。
【００２２】
次に、本実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、エンジン２２を始動または停止させるエンジン２２の間欠運転が実行される際の動作について説明する。図２は、ハイブリッドＥＣＵ７０により実行される間欠運転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、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００２３】
図２の間欠運転判定ルーチンが開始されると、ハイブリッドＥＣＵ７０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、車速センサ８８からの車速Ｖ、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２、バッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０を充電する電力の最大値である入力制限Ｗｉｎといった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ１００）。この場合、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）等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。、また、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ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。
【００２４】
続いて、ステップＳ１００で入力したバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに基づいてエンジン２２の間欠運転の可否を判定するための閾値である間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆを設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎと間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆとの関係を予め定めて間欠運転禁止車速設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、入力制限Ｗｉｎが与えられると当該マップからそれに対応する間欠禁止車速Ｖｒｅｆを導出して設定するものとした。かかる間欠運転禁止車速設定用マップの一例を図３に示す。同図に示す間欠運転禁止車速設定用マップは、同図において実線で示すように、基本的に入力制限Ｗｉｎが小さいほど間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆを小さく設定するものである。かかる間欠運転禁止車速設定用マップの定め方の詳細については後述する。間欠禁止車速Ｖｒｅｆを設定したならば、ステップＳ１００で入力した車速Ｖが間欠禁止車速以上であるか否かを判定し（ステップＳ１２０）、車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ未満であれば、車両走行に要求される要求パワーＰ＊を計算する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０では、まず、ステップＳ１００で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に接続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＊を求める。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とが与えられると当該マップから両者に対応する要求トルクＴｒ＊を導出するものとした。要求トルク設定用マップの一例を図４に示す。そして、導出した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として要求パワーＰ＊を設定する。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算計数ｋを乗じるか、あるいは、Ｓ１００でモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除することにより求められる。
【００２５】
要求パワーＰ＊を算出したならば、ハイブリッド自動車２０においてエンジン２２を始動させるための条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１４０）。実施例において、エンジン２２の始動条件は、エンジン２２が停止されており、かつ、要求パワーＰ＊が予め定められた第１の閾値Ｐｒ１以上であることとした。第１の閾値Ｐｒ１は、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における下限のパワー近傍に設定される。エンジン２２の始動条件が成立していない場合には、ハイブリッド自動車２０においてエンジン２２を停止させるための条件が成立しているか否かを更に判定する（ステップＳ１５０）。実施例において、エンジン２２の停止条件は、エンジン２２が運転されており、かつ、要求パワーＰ＊が予め定められた第２の閾値Ｐｒ２未満であることとした。第２の閾値Ｐｒ２は、第１の閾値Ｐｒ１よりも小さな値として定められる。ステップＳ１４０でエンジン２２の始動条件が成立していないと判断され、かつステップＳ１５０でエンジン２２の停止条件が成立していないと判断される場合、すなわち、エンジン２２を始動も停止もさせる必要がない場合には、通常駆動フラグがＯＮされ（ステップＳ１６０）、通常駆動フラグがＯＮされている場合、エンジン２２の始動や停止を伴うことなくエンジン２２とモータＭＧ１およびＭＧ２とを制御するための図５に示す駆動制御ルーチンが実行される。また、ステップＳ１４０でエンジン２２の始動条件が成立していると判断された場合にはエンジン始動フラグがＯＮされ（ステップＳ１７０）、エンジン始動フラグがＯＮされると、図１０に示すエンジン始動時駆動制御ルーチンが実行される。更に、ステップＳ１５０でエンジン２２の停止条件が成立していると判断された場合にはエンジン停止始動フラグがＯＮされ（ステップＳ１８０）、エンジン停止フラグがＯＮされると、図示しないエンジン停止時駆動制御ルーチンが実行される。ここで、間欠禁止判定ルーチンの説明を一旦中断し、図５に示す駆動制御ルーチンおよび図１０のエンジン始動時駆動制御ルーチンについて説明する。なお、エンジン停止時駆動制御ルーチンについては、本発明に直接的に関連するものではないため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２６】
図５の駆動制御ルーチンは、通常駆動フラグがＯＮされている場合に所定時間毎に繰り返し実行されるものである。この駆動制御ルーチンが開始されると、ハイブリッドＥＣＵ７０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、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が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔといった制御に必要なデータの入力処理を実行する（ステップＳ２００）。この場合、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。充放電要求パワーＰｂ＊は、図２のステップＳ１００と同様にバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、図２のステップＳ１００と同様に温度センサ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て入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定することが可能であり、これは、図２のステップＳ１００における入力処理についても同様である。図６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７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。
【００２７】
ステップＳ２００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ２１０）。要求トルクＴｒ＊は、図２のステップＳ１３０で用いた図４の要求トルク設定用マップを用いて設定される。また、実施例では、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝Ｎｍ２／Ｇｒ）を乗じたものとバッテリ５０が充放電すべき充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和としてエンジン２２に対する要求パワーＰｅ＊を設定するものとした。続いて、エンジンＥＣＵ２４からの入力信号に基づいてエンジン２２が停止されているか否かを判定し（ステップＳ２２０）、エンジン２２が運転されている場合、すなわち運転モードがトルク変換運転モードまたは充放電運転モードである場合には、ステップＳ２１０で設定したエンジン２２に対する要求パワー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Ｓ２３０）。実施例では、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。図８に、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＊との相関曲線とを例示する。同図に示すように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となること示す相関曲線との交点から求めることができる。
【００２８】
更に、ステップＳ２３０で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とに基づいて次式（１）を用いた計算によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を求めると共に、求めた目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて次式（２）を用いた計算によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ２４０）。式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に関連する力学的な関係式である。図９に、エンジン２２が運転されている場合における動力分配統合機構３０の回転要素についての回転数とトルクとの力学的な関係を表す共線図を示す。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軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を求めるための式（１）は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導くことができる。従って、モータＭＧ１が式（１）から求められる目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようにトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御することによりエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。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。なお、図９におけるＲ軸上の上向きの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＊の運転ポイントで運転したときにエンジン２２からリングギヤ軸３２ａに直接伝達されるトルク（−１／ρ・Ｔｍ１＊）と、モータＭＧ２から減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに加えられるトルクＴｍ２＊・Ｇｒとを示す。
【００２９】
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ)  …（１）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt  …（２）
【００３０】
モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とを設定すると、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとに基づいて、要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに作用させるためにモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（３）を用いて計算すると共に（ステップＳ２５０）、バッテリ５０の出力制限ＷｏｕｔとモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１およびモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とに基づいて、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Ｔｍ２ｌｉｍを次式（４）を用いて計算する（ステップＳ２６０）。そして、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとトルク制限Ｔｍ２ｌｉｍとのうちの小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ２７０）。このようにしてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、リングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内に制限したトルクとして設定することができる。なお、式（３）は、図９の共線図におけるＲ軸上のトルクの釣り合い関係から容易に導き出すことができる。
【００３１】
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr  …（３）
Tm2lim＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2  …（４）
【００３２】
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＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信する（ステップＳ２８０）。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、受信した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに従ったエンジン制御を実行する。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＊に従ってモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊に従ってモータＭＧ２が駆動されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００３３】
一方、ステップＳ２２０でエンジン２２が停止されていると判断された場合、すなわち運転モードがモータ運転モードである場合には、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とをそれぞれ値０に設定すると共に、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を値０に設定した上で（ステップＳ２９０）、ステップＳ２５０からＳ２８０の処理を実行する。この際、ステップＳ２５０では、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が値ゼロに設定されていることから、仮モータトルクＴｍ2ｔｍｐは、ステップＳ２１０で設定された要求トルクＴｒ＊がモータＭＧ２のみにより出力されるように設定され、それにより、モータＭＧ２から要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するように運転制御するモータ運転モードが継続されることになる。
【００３４】
また、図１０のエンジン始動時駆動制御ルーチンは、エンジン始動フラグがＯＮされた場合に所定時間毎に繰り返し実行されるものである。このエンジン始動時駆動制御ルーチンが開始されると、ハイブリッドＥＣＵ７０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、エンジン２２の回転数Ｎｅ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔといった制御に必要なデータを入力する（ステップＳ３００）。なお、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサ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。これ以外のデータ入力は、図５のステップＳ１００と同様にして行われる。ステップＳ３００のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて図４の要求トルク設定用マップを用いて要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ３１０）。
【００３５】
続いて、予め定められたクランキングトルク設定用マップを用いて、ステップＳ３００で入力したエンジン２２の回転数Ｎｅと、図１０のエンジン始動時駆動制御ルーチンの開始からの経過時間ｔとに応じたエンジン２２をクランキングするクランキングトルクとしてのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップＳ３２０）。ステップＳ３２０で用いられるクランキングトルク設定用マップは、エンジン２２をクランキングして始動させる際のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅと始動開始時からの経過時間ｔとの関係を例えば図１１に示すように規定するものである。このクランキングトルク設定用マップを用いた場合、図１１に示すように、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に増加させるべく、エンジン始動時駆動制御ルーチンが開始された時間ｔ１１の直後からレート処理を用いて比較的大きなトルクＴｒｃがトルク指令Ｔｍ１＊として設定される。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが共振回転数帯を通過したか、あるいは共振回転数帯を通過するのに必要な時間が経過した以降の時間ｔ１２になると、エンジン２２を安定して回転数Ｎ１以上でモータリングすることができるトルクがトルク指令Ｔｍ１＊に設定され、それにより、電力消費やモータＭＧ１により駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力される反力を小さくしている。更に、エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎ１に達した時間ｔ１３からレート処理を用いてトルク指令Ｔｍ１＊が値０とされ、エンジン２２の完爆が判定された時間ｔ１５から発電用のトルクがトルク指令Ｔｍ１＊として設定される。こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定しながらエンジン２２をクランキングにより始動させることにより、エンジン２２の始動時に生じ得る振動を抑制することができる。
【００３６】
モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、ステップＳ３００で入力したバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したモータ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で除す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Ｔｍａｘ，Ｔｍｉｎを次式（５）および式（６）を用いて計算する（ステップＳ３３０）。更に、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（７）を用いて計算し（ステップＳ３４０）、計算した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍａｘ，Ｔｍ２ｍｉｎで制限することによりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ３５０）。そして、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊がモータＥＣＵ４０に送信され（ステップＳ３６０）、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。なお、図１２に、走行中にエンジン２２をクランキングして始動させるときの動力分配統合機構３０の回転要素についての回転数とトルクとの力学的な関係を表す共線図の一例を示す。式（７）は、図１２の共線図から容易に導き出すことができる。また、上述のようにしてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、エンジン２２をクランキングするトルク（モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊）に応じてリングギヤ軸３２ａに作用する駆動力に対する反力としてのトルク（図１２におけるトルク＝−１／ρ・Ｔｍ１＊）をキャンセルしつつリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するためのトルク指令Ｔｍ２＊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。
【００３７】
Tmax=(Wout*−Tm1*・Nm1)/Nm2  …（５）
Tmin=(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2  …（６）
Tm2tmp=(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr  …（７）
【００３８】
続いて、燃料噴射制御や点火制御が開始されるまでは値０に設定されると共に燃料噴射制御や点火制御が開始されると値１に設定される燃料噴射開始フラグＦｆｉｒｅが値０であるか否か判定し（ステップＳ３７０）、燃料噴射開始フラグＦｆｉｒｅが値０のときには、更に、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｆｉｒｅに達しているか否かを判定する（ステップＳ３８０）。閾値Ｎｆｉｒｅは、エンジン２２の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１０００〜１２００ｒｐｍといった値とされる。エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｆｉｒｅに達していないときには、ステップＳ３００からＳ３７０までの処理を繰り返す。また、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆに達したときには、燃料噴射制御と点火制御を開始させるための制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、燃料噴射開始フラグＦｆｉｒｅに値１を設定した上で（ステップＳ３９０）、エンジン２２が完爆に至ったか否かを判定し（ステップＳ４００）、エンジン２２が完爆に至っていないときにはステップＳ３００に戻る。ステップＳ３８０で燃料噴射開始フラグＦｆｉｒｅに値１が設定されると、ステップＳ３７０で燃料噴射開始フラグＦｆが値１であると判定され、エンジン２２の回転数Ｎｅと閾値Ｎｆｉｒｅとの比較処理（ステップＳ３８０）がスキップされて、エンジン２２が完爆に至っているか否かを判定する（ステップＳ４００）。そして、エンジン２２が完爆に至ると、通常駆動フラグがＯＮされ（ステップＳ４１０）、エンジン始動時駆動制御ルーチンが終了する。ステップＳ４１０で通常駆動フラグがＯＮされると、上述の図５の駆動制御ルーチンが実行されることになる。
【００３９】
さて、再度図２に戻って、間欠運転判定ルーチンについて説明すると、ステップＳ１２０にてステップＳ１００で入力した車速Ｖが間欠禁止車速以上であると判断される場合には、更にエンジン２２が運転されているか否かを判定し（ステップＳ１９０）、エンジン２２が運転されていれば、上述の通常駆動フラグがＯＮされ（ステップＳ１６０）、これにより、運転モードがエンジン２２の運転を伴うトルク変換運転モードや充放電運転モードとなるように図５の駆動制御ルーチンが実行される。これに対して、ステップＳ１００で入力した車速Ｖが間欠禁止車速以上であり、かつエンジン２２が停止されている場合には、上述のエンジン始動フラグがＯＮされ（ステップＳ１７０）、これに伴って、図１０のエンジン始動時駆動制御ルーチンが実行されることになる。
【００４０】
このようにステップＳ１９０でエンジン２２が停止されていると判断された後、エンジン始動フラグがＯＮされるのは、車速Ｖが間欠禁止車速Ｖｒｅｆ以上である場合、すなわち車速Ｖがある程度高い場合である。ここで、図１２において一点鎖線および二点鎖線で示すように、車速Ｖが比較的高い状態で停止中のエンジン２２をモータＭＧ１およびＭＧ２によりクランキングして始動させるケースを考えると、エンジン２２をクランキングする前、モータＭＧ１は、図１２において一点鎖線で示すように、比較的高い負の回転数でモータＭＧ２に連れ回った状態にあり、クランキング開始直後には、図１１からわかるように、モータＭＧ１のトルク指令として比較的大きなトルク（クランキングトルク）が設定される。この結果、車速Ｖが比較的高い状態でエンジン２２をクランキングして始動させる場合、モータＭＧ１は、回転数とトルクとの積として比較的大きな電力を発電する。この際、モータＭＧ２は、走行のためのトルクを打ち消すようにモータＭＧ１により出力される反力（−１／ρ・Ｔｍ１＊）をキャンセルするためのトルクと実際の走行に要求されるトルクＴｒ＊との和を出力することになるが、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊が小さいと、モータＭＧ２による消費電力が小さくなるので、モータＭＧ１により発電される電力をモータＭＧ２により消費しきれなくなり、入力制限Ｗｉｎを超えた過大な電力がバッテリ５０に入力されてしまうおそれがある。このような点を考慮して、ステップＳ１１０では、上記間欠禁止車速車速設定用マップを用いると共にバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに基づいて、モータＭＧ１，ＭＧ２によるエンジン２２のクランキング時にバッテリ５０に入力される電力である充電電力Ｗｃｈｇがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを超えないようにする車速を間欠運転禁止車速として設定するのである。
【００４１】
この場合、充電電力Ｗｃｈｇは、エンジン２２のクランキングに伴ってモータＭＧ１により出力される電力から、エンジン２２のクランキングに伴ってモータＭＧ２により消費される電力を差し引いたものとなるから、モータＭＧ１のトルクＴｍ１および回転数Ｎｍ１と、モータＭＧ２のトルクＴｍ２および回転数Ｎｍ２とを用いれば、次式（８）により表される。また、慣性率をＫｉとすれば、上記式（１）よりモータＭＧ２のトルクＴｍ２は、次式（９）のように表され、図１２の共線図からわかるように、モータＭＧ１の回転数は、エンジン２２の回転数Ｎｅとリングギヤ軸３２ａの回転数をＮｒとを用いて次式（１０）により表され、更にモータＭＧ２の回転数は、次式（１１）により表される。これらの式（９）から（１１）を用いて、式（８）を変形すれば、充電電力Ｗｃｈｇは、次式（１２）のように表される。
【００４２】
Wchg＝Tm1・Nm1＋Tm2・Nm2  …（８）
Tm2＝Tr＋1/ρ・Tm1・(1−Ki)  …（９）
Nm1＝(1＋ρ)/ρ・Ne−1/ρ・Nr  …（１０）
Nm2＝Nr・Gr  …（１１）
Wchg＝(1＋ρ)/ρ・Tm1・Ne＋Tr・Nr−Ki/ρ・Tm1・Nr  …（１２）
【００４３】
ハイブリッド自動車２０のモータ走行中にエンジン２２を始動させる場合、エンジン２２の回転数Ｎｅはゼロであるから、式（１２）の右辺第１項は消去可能である。また、エンジン２２のクランキングに際して、充電電力Ｗｃｈｇが最も大きくなるのは、要求トルクＴｒの値が最も小さくなるとき、すなわちアクセル開度Ａｃｃが０％であるとき（要求トルクＴｒが負の値すなわち制動トルクとなる場合を含む）である。ここで、アクセル開度Ａｃｃが０％であるときには、図４からわかるように、エンジンブレーキ等により作用させる制動力は比較的小さいものであるので、要求トルクＴｒの値をゼロとみなすことができる。そして、このように、要求トルクＴｒの値をゼロとみなせば、すなわち、モータ走行中におけるエンジン２２の始動に際してモータＭＧ２からモータＭＧ１によりリングギヤ軸３２ａに出力される駆動力を打ち消す反力としてのトルク（＝−Ｔｍ１＊／ρ）をキャンセルするトルクのみが出力されるものとすれば、式（１２）の右辺第２項も消去可能である。従って、エンジン２２をクランキングするときの充電電力Ｗｃｈｇは、次式（１３）式のように表すことが可能であり、式（１３）からわかるように、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝ｋ・Ｖ）すなわち車速Ｖに概ね比例し、モータＭＧ１のトルクＴｍ１と慣性率Ｋｉとがそれぞれ最大となる場合に最大となる。そして、かかる式（１３）により規定されるエンジン２２をクランキングするときの車速Ｖと充電電力Ｗｃｈｇとの相関を用いれば、充電電力Ｗｃｈｇがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを超えないようにする車速Ｖを特定することができる。実施例では、式（１３）におけるモータＭＧ１のトルクＴｍ１をクラキングトルクの最大値（図１１におけるトルクＴｒｃ）とし、図３において一点鎖線と実線とで示すように、充電電力Ｗｃｈｇが入力制限Ｗｉｎを超えないようにするマージンをもたさせて車速Ｖと入力制限Ｗｉｎとの相関を定めた上で、この相関を間欠運転禁止車速設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、当該マップからステップＳ１００で入力したバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに対応する車速を導出してエンジン２２の間欠運転の可否を判定するための閾値たる間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆとして設定するものとした（ステップＳ１１０）。なお、間欠運転禁止車速設定用マップの設定に際しては、実施例のように要求トルクＴｒをゼロとみなす代わりに、要求トルクＴｒをゼロ以外の比較的小さな正または負の値としたり、上記式（１２）に図４の要求トルク設定用マップにより規定されるアクセル開度Ａｃｃ＝０％時の要求トルクＴｒの値を導入したりして間欠運転禁止車速設定用マップを定めてよいことはいうまでもない。
【００４４】
Wchg＝−Ktenpng/ρ・Tm1・Nr＝−Ktenpng/ρ・Tm1・Nr・k・V  …（１３）
【００４５】
このように、実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに基づいて間欠禁止車速Ｖｒｅｆを設定し（ステップＳ１１０）、ステップＳ１２０で車速Ｖが間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆ未満であると判断されると、所定の始動条件（ステップＳ１４０）と所定の停止条件（ステップＳ１５０）とに従ったエンジン２２の間欠運転を伴って要求トルクＴｒ＊が得られるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御される。また、車速Ｖが間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆ以上である場合には、上述の始動条件および停止条件に拘わらずエンジン２２の運転（運転継続またはエンジン始動）を伴って要求トルクＴｒ＊が得られるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御される。これにより、エンジン２２の運転停止中に、より適正なタイミングでエンジン２２を始動させると共に、エンジン２２の間欠運転、すなわち、エンジン２２の始動条件が成立してエンジン２２を始動させるに際して、バッテリ５０への入力制限Ｗｉｎを超えた電力の入力を抑制し、ひいては、バッテリ５０の劣化を抑制することが可能となる。
【００４６】
更に、実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆ以上であり、かつエンジン２２が運転されているときには、エンジン２２の運転の継続を伴って要求トルクＴｒ＊が得られるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御される。また、車速Ｖが間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆ以上であり、かつエンジン２２が停止されているときには、モータＭＧ１およびＭＧ２によるエンジン２２のクランキングを伴って要求トルクＴｒ＊が得られるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御される。すなわち、実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆ以上となり、要求トルクＴｒ＊が小さい場合に充電電力Ｗｃｈｇが入力制限Ｗｉｎを超えるおそれが生じた時点で、モータＭＧ１およびＭＧ２によりエンジン２２がクランキングされて始動されるので、エンジン２２のクランキングによりバッテリ５０に入力制限Ｗｉｎを超えた電力が入力されがちとなる高車速時、特に車速Ｖが高くかつ要求トルクＴｒ＊が小さいときのエンジン２２の始動を抑制することが可能となる。
【００４７】
そして、ステップＳ１１０で用いられる間欠運転禁止車速設定用マップは、基本的に入力制限Ｗｉｎが小さいほど、間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆを小さく設定するものであるので、エンジン２２の停止中であってバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが小さいときには、車速Ｖが比較的低いうちにエンジン２２を始動させ、それにより、バッテリ５０への入力制限Ｗｉｎを超えた電力の入力を抑制することが可能となる。また、上述のように、上記（１３）式に基づいて、要求トルクＴｒ＊がゼロであるときにモータＭＧ１およびＭＧ２によるエンジン２２のクランキングに伴ってバッテリ５０に入力される充電電力Ｗｃｈｇが入力制限Ｗｉｎを超えないようにする車速を間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆとして設定する間欠禁止車速設定用マップを用いることにより、間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆをより適正に設定して、エンジン２２の運転停止中にエンジン２２を始動させるときにバッテリ５０への入力制限Ｗｉｎを超えた電力の入力を良好に抑制することが可能となる。
【００４８】
なお、バッテリ温度が低い場合や、バッテリ温度が高くかつ残容量（ＳＯＣ）が多い場合のようにバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ（その絶対値）が小さくなるときには、過大な電力がバッテリ５０に入力されても、バッテリ５０の電圧上昇は比較的低いため、ハイブリッド自動車２０のモータ走行中にエンジン２２の間欠運転（エンジン２２の始動）をバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎに応じて制限する必要性は低い。従って、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ（その絶対値）がある程度大きな範囲内にあるときにのみ、ステップＳ１１０における間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆの設定が行われるようにしてもよい。この場合、例えばモータ走行中のエンジン２２の始動時の振動を抑制する観点から、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｘ以下であるときにエンジン２２の間欠運転（エンジン２２の始動）を禁止する制御が行われるのであれば、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが出力制限Ｗｏｕｔの閾値Ｗｘに対応する値（−Ｗｘ）から当該入力制限Ｗｉｎの設計上の最大値（絶対値）までの範囲内で間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆの設定を行ってもよい。すなわち、間欠運転禁止車速設定用マップは、入力制限Ｗｉｎが所定範囲内にある場合に、入力制限Ｗｉｎが小さいほど、間欠運転禁止車速Ｖｒｅｆを小さく設定するものであってもよい。
【００４９】
更に、図２の間欠禁止判定ルーチンについては、車速Ｖが間欠運転車速Ｖｒｅｆ以上であり、かつエンジン２２が運転されている場合に、通常駆動制御フラグがＯＮされて図５の駆動制御ルーチンが実行されるものとして説明したが、この場合の駆動制御ルーチンにおいては、エンジン２２のアイドル運転を伴って要求トルクＴｒ＊が得られるようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とが制御されるようにしてもよい。これにより、車速Ｖが比較的高い場合にエンジン２２の間欠運転を禁止しつつ、エンジン２２から駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクを抑えることが可能となる。
【００５０】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【００５１】
すなわち、上記実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとモータＭＧ２とがモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する減速ギヤ３５を介して連結しているが、減速ギヤ３５の代わりに、例えばＨｉ，Ｌｏの２段の変速段あるいは３段以上の変速段を有し、モータＭＧ２の回転数を変速してリングギヤ軸３２ａに伝達する変速機を採用してもよい。
【００５２】
また、上記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により減速してリングギヤ軸３２ａに出力しているが、図１３に示す変形例としてのハイブリッド自動車１２０のように、モータＭＧ２の動力を変速機６５により変速してリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１３における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に伝達するようにしてもよい。
【００５３】
更に、上記各実施例のハイブリッド自動車２０、２０Ｂ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に出力するものであるが、図１４に示す変形例としてのハイブリッド自動車２２０のように、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３９ａ，３９ｂ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を備えるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例であるハイブリッド自動車２０の概略構成図である。
【図２】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行される間欠運転判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】実施例における間欠運転禁止車速を設定するためのマップの一例を示す説明図である。
【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】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】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７】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８】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＊との相関曲線とを例示する説明図である。
【図９】エンジン２２が運転されているときの動力分配統合機構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例示する共線図である。
【図１０】実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行されるエンジン始動時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１１】走行中にエンジン２２をクランキングして始動させるときのクランキングトルクとしてのモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅとの時間変化の一例を示す説明図である。
【図１２】走行中にエンジン２２をクランキングして始動させるときの動力分配統合機構３０の回転要素についての回転数とトルクとの力学的な関係を例示する共線図である。
【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】
【００５５】
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  駆動輪、６５  変速機、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、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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【図１４】
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