(57)【要約】【課題】二次電池の特性に応じてより適正な充放電を行なう。【解決手段】電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有するリチウムイオン二次電池としてのバッテリを備えるものにおいて、バッテリの電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆより低いほど且つバッテリの残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆより小さいほど小さな値に設定される出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍによりバッテリの出力制限Ｗｏｕｔを制限して制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを設定し（Ｓ１３０，Ｓ１４０）、バッテリの入力制限Ｗｉｎと制御用出力制限Ｗｏｕｔｆとの範囲内で駆動制御を行なう（Ｓ１５０〜Ｓ２４０）。これにより、電池温度Ｔｂが低いときに残容量ＳＯＣが小さくなるのを抑制することができ、バッテリの充放電特性によりその残容量ＳＯＣが迅速に回復されなくなるのを抑制することができる。【選択図】図４
2009214588.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、
該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記発電手段および前記電動機に接続され、所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有する二次電池と、
前記二次電池の温度である電池温度を検出する電池温度検出手段と、
前記二次電池の充電特性に基づいて該二次電池を充電可能な最大許容電力である許容入力制限を入力制限として設定する入力制限設定手段と、
前記検出された電池温度が前記所定温度以上のときには前記二次電池の放電特性に基づいて該二次電池を放電可能な最大許容電力である許容出力制限を出力制限として設定し、前記検出された電池温度が前記所定温度未満のときには前記許容出力制限より制限を課した低温時出力制限を出力制限として設定する出力制限設定手段と、
前記設定された入力制限および前記設定された出力制限の範囲内で前記駆動軸に要求される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発電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】
前記出力制限設定手段は、前記検出された電池温度が前記所定温度未満のときには、前記検出された電池温度が低いほど前記許容出力制限より大きな制限を課した前記低温時出力制限を出力制限として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】
前記出力制限設定手段は、前記検出された電池温度が前記所定温度未満のときであっても、前記二次電池の残容量が所定量以上のときには前記許容出力制限を出力制限として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】
前記出力制限設定手段は、前記検出された電池温度が前記所定温度未満のときに前記二次電池の残容量が前記所定量未満のときには、前記二次電池の残容量が小さいほど前記許容出力制限より大きな制限を課した前記低温時出力制限を出力制限として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】
前記出力制限設定手段は、前記発電手段によるモータリングを伴って前記内燃機関を始動する際には前記検出された電池温度に拘わらずに前記許容出力制限を出力制限として設定する手段である請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記出力制限設定手段は、前記内燃機関の排気系に取り付けられた浄化触媒を暖機するために前記内燃機関を運転する際には前記検出された電池温度に拘わらずに前記許容出力制限を出力制限として設定する手段である請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の動力出力装置。
【請求項７】
前記二次電池は、リチウムイオン二次電池である請求項１ないし６のいずれか１つの請求項に記載の動力出力装置。
【請求項８】
前記発電手段は、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段である請求項１ないし７のいずれか１つの請求項に記載の動力出力装置。
【請求項９】
前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され該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８記載の動力出力装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１つの請求項に記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる車両。
【請求項１１】
内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機に接続され所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有する二次電池と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記二次電池の温度である電池温度が前記所定温度以上のときには前記二次電池の充放電特性に基づく該二次電池を充放電可能な最大許容電力である許容入出力制限の範囲内で前記駆動軸に要求される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発電手段と前記電動機とを制御し、前記電池温度が前記所定温度未満のときには前記許容出力制限より制限を課した低温時出力制限および前記許容入力制限の範囲内で前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力出力装置としては、駆動モータやエンジン始動用のモータとしての交流モータと、交流モータにインバータや昇圧コンバータを介して接続された二次電池としてのバッテリとを備え、ハイブリッド自動車に搭載されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、電池温度が低いときに昇圧コンバータの出力電圧を振動させてバッテリに充放電される電力によりバッテリを昇温させるものとしている。
【特許文献１】特開２００７−１２５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エンジンやモータを備える動力出力装置に用いられる二次電池として、種々のものがあるが、二次電池の種類によりその充放電特性が異なる場合があるため、二次電池の特性に応じた充放電を行なうことが望まれる。例えば、電池温度が低いときには放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有するリチウムイオン二次電池を用いる場合には、電池温度が低い状態で、二次電池の特性を考慮せずにエンジンやモータを制御した結果として二次電池の残容量が小さくなると、二次電池の残容量を迅速に回復することができなくなる場合が生じてしまう。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、二次電池の特性に応じてより適正な充放電を行なうことを主目的とする。
【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その制御方法並びに車両は、少なくとも上述の主目的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、
該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記発電手段および前記電動機に接続され、所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有する二次電池と、
前記二次電池の温度である電池温度を検出する電池温度検出手段と、
前記二次電池の充電特性に基づいて該二次電池を充電可能な最大許容電力である許容入力制限を入力制限として設定する入力制限設定手段と、
前記検出された電池温度が前記所定温度以上のときには前記二次電池の放電特性に基づいて該二次電池を放電可能な最大許容電力である許容出力制限を出力制限として設定し、前記検出された電池温度が前記所定温度未満のときには前記許容出力制限より制限を課した低温時出力制限を出力制限として設定する出力制限設定手段と、
前記設定された入力制限および前記設定された出力制限の範囲内で前記駆動軸に要求される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発電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、二次電池の温度である電池温度が所定温度以上のときには、二次電池の充放電特性に基づく二次電池を充放電可能な最大許容電力である許容入出力制限の範囲内で駆動軸に要求される要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御する。また、電池温度が所定温度未満のときには、許容出力制限より制限を課した低温時出力制限および許容入力制限の範囲内で要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御する。したがって、電池温度が所定温度未満のときには蓄電手段からの放電が抑制されて蓄電手段の残容量が小さくなるのを抑制することができるから、蓄電手段の充放電特性によりその残容量を迅速に回復することができなくなるのを抑制することができる。この結果、二次電池の特性に応じたより適正な充放電を行なうことができる。ここで、「二次電池」には、リチウムイオン二次電池などが含まれる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記出力制限設定手段は、前記検出された電池温度が前記所定温度未満のときには、前記検出された電池温度が低いほど前記許容出力制限より大きな制限を課した前記低温時出力制限を出力制限として設定する手段である
であるものとすることもできる。こうすれば、電池温度が所定温度未満のときに蓄電手段の残容量が小さくなるのをより確実に抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の動力出力装置において、前記出力制限設定手段は、前記検出された電池温度が前記所定温度未満のときであっても、前記二次電池の残容量が所定量以上のときには前記許容出力制限を出力制限として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、蓄電手段の出力性能を発揮する機会をより多く確保することができる。この場合、前記出力制限設定手段は、前記検出された電池温度が前記所定温度未満のときに前記二次電池の残容量が前記所定量未満のときには、前記二次電池の残容量が小さいほど前記許容出力制限より大きな制限を課した前記低温時出力制限を出力制限として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、電池温度が所定温度未満のときに蓄電手段の残容量が小さくなるのをより確実に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、前記出力制限設定手段は、前記発電手段によるモータリングを伴って前記内燃機関を始動する際には前記検出された電池温度に拘わらずに前記許容出力制限を出力制限として設定する手段であるものとすることもできる。これは、内燃機関を始動する際には動力性能の確保を優先すると考えられることに基づく。
【００１１】
あるいは、本発明の動力出力装置において、前記出力制限設定手段は、前記内燃機関の排気系に取り付けられた浄化触媒を暖機するために前記内燃機関を運転する際には前記検出された電池温度に拘わらずに前記許容出力制限を出力制限として設定する手段であるものとすることもできる。これは、浄化触媒を暖機するための内燃機関の運転は比較的限定的に行なわれるものであると考えられることに基づく。
【００１２】
加えて、本発明の動力出力装置において、前記発電手段は、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段であるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され該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ものとすることもできる。
【００１３】
本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機に接続され、所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有する二次電池と、前記二次電池の温度である電池温度を検出する電池温度検出手段と、前記二次電池の充電特性に基づいて該二次電池を充電可能な最大許容電力である許容入力制限を入力制限として設定する入力制限設定手段と、前記検出された電池温度が前記所定温度以上のときには前記二次電池の放電特性に基づいて該二次電池を放電可能な最大許容電力である許容出力制限を出力制限として設定し、前記検出された電池温度が前記所定温度未満のときには前記許容出力制限より制限を課した低温時出力制限を出力制限として設定する出力制限設定手段と、前記設定された入力制限および前記設定された出力制限の範囲内で前記駆動軸に要求される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発電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、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。
【００１４】
この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、二次電池の特性に応じたより適正な充放電を行なうことができる効果などと同様の効果を奏することができる。
【００１５】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機に接続され所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有する二次電池と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記二次電池の温度である電池温度が前記所定温度以上のときには前記二次電池の充放電特性に基づく該二次電池を充放電可能な最大許容電力である許容入出力制限の範囲内で前記駆動軸に要求される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発電手段と前記電動機とを制御し、前記電池温度が前記所定温度未満のときには前記許容出力制限より制限を課した低温時出力制限および前記許容入力制限の範囲内で前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする。
【００１６】
この本発明の動力出力装置の制御方法では、二次電池の温度である電池温度が所定温度以上のときには、二次電池の充放電特性に基づく二次電池を充放電可能な最大許容電力である許容入出力制限の範囲内で駆動軸に要求される要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御する。また、電池温度が所定温度未満のときには、許容出力制限より制限を課した低温時出力制限および許容入力制限の範囲内で要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御する。したがって、電池温度が所定温度未満のときには蓄電手段からの放電が抑制されて蓄電手段の残容量が小さくなるのを抑制することができるから、蓄電手段の充放電特性によりその残容量を迅速に回復することができなくなるのを抑制することができる。この結果、二次電池の特性に応じたより適正な充放電を行なうことができる。ここで、「二次電池」には、リチウムイオン二次電池などが含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００１９】
エンジン２２は、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、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触媒を有する浄化装置２３を介して外気へ排出される。エンジン２２は、浄化装置２３に取り付けられた温度センサ２３ａからの触媒温度Ｔｃを含むエンジン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。なお、エンジンＥＣＵ２４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。
【００２０】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００２１】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。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。
【００２２】
バッテリ５０は、リチウムイオン二次電池として構成されており、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バッテリ電圧，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。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を演算したり、演算した残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電可能な最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、充電側を負，放電側を正として、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２に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値との関係の一例を示し、図３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。図２中、点線は、出力制限Ｗｏｕｔの基本値の正負を反転させたものを示し、最大出力制限Ｗｏｍａｘは、出力制限Ｗｏｕｔの最大値を示す。図示するように、実施例では、バッテリ５０として、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ（例えば、０℃や５℃，１０℃など）未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有するリチウムイオン二次電池を用いるものとした。この充放電特性は、低温充電時にバッテリ電圧によってはリチウムが不可逆的に析出する場合があるなどの理由によるものと考えられる。
【００２３】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２４】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに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、浄化装置３４の触媒を暖機するためにエンジン２２を自立運転すると共にモータ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触媒暖機モードなどがある。ここで、トルク変換運転モードは、充放電運転モードのうちバッテリ５０の充放電が行なわれない状態であるから、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
【００２５】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図４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、エンジン運転モードのときに所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２６】
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の電池温度Ｔｂ，バッテリ５０の残容量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の電池温度Ｔｂは、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１により検出されたものを、バッテリ５０の残容量ＳＯＣは、図示しない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演算されたものを、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の残容量ＳＯＣとに基づいて設定されたものを、それぞれバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。
【００２７】
こうしてデータを入力すると、入力した電池温度Ｔｂが前述した所定温度Ｔｂｒｅｆ未満であるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以上のときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを実際の駆動制御に用いる制御用出力制限Ｗｏｕｔｆにそのまま設定する（ステップＳ１２０）。電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０の電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを更に制限するための出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍを設定し（ステップＳ１３０）、設定した出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍでバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを制限して制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍは、実施例では、電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣと出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍとの関係を予め定めて出力制限ガード値設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとが与えられると記憶したマップから対応する出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍを導出して設定するものとした。図５に出力制限ガード値設定用マップの一例を示す。図示するように、出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍは、前述した最大出力制限Ｗｏｍａｘ以下の範囲内で電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆより低いほど且つバッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ（例えば、５０％や５５％など）より小さいほど小さな値が設定される。また、出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍは、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満では、図２に示した出力制限Ｗｏｕｔの基本値に図３に示した補正係数を乗じて得られる出力制限Ｗｏｕｔよりも小さくなるように予め設定されているものとした。これは、実施例のバッテリ５０が、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有することに基づく。
【００２８】
こうしてバッテリ５０の制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを設定すると、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＊を設定すると共に（ステップＳ１５０）、設定した要求トルクＴｒ＊に基づいてエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する（ステップＳ１６０）。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６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を乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロス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。
【００２９】
続いて、設定した要求パワーＰｅ＊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Ｓ１７０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。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。
【００３０】
次に、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の仮の値である仮トルクＴｍ１ｔｍｐを計算する（ステップＳ１８０）。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。エンジン２２からパワーを出力している状態で走行し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示す共線図を図８に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（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、モータＭＧ１から出力されたトルクＴｍ１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。
【００３１】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ    (1)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt  (2)
【００３２】
続いて、式（３）および式（４）を共に満たすモータＭＧ１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Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定し（ステップＳ１９０）、設定した仮トルクＴｍ１ｔｍｐを式（５）によりトルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘで制限してモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定する（ステップ２００）。ここで、式（３）はモータＭＧ１やモータＭＧ２によりリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクの総和が値０から要求トルクＴｒ＊までの範囲内となる関係であり、式（４）はモータＭＧ１とモータＭＧ２とにより入出力される電力の総和が入力制限Ｗｉｎおよび制御用出力制限Ｗｏｕｔｆの範囲内となる関係である。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの一例を図９に示す。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘは、図中斜線で示した領域内のトルク指令Ｔｍ１＊の最大値と最小値として求めることができる。
【００３３】
0≦−Tm1/ρ＋Tm2・Gr≦Tr*  (3)
Win≦Tm1・Nm1＋Tm2・Nm2≦Woutf  (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min)  (5)
【００３４】
そして、要求トルクＴｒ＊に設定したトルク指令Ｔｍ１＊を動力分配統合機構３０のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除してモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを次式（６）により計算すると共に（ステップＳ２１０）、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎおよび制御用出力制限Ｗｏｕｔｆと設定したトルク指令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Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを次式（７）および式（８）により計算すると共に（ステップＳ２２０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（９）によりトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２３０）。ここで、式（６）は、図８の共線図から容易に導くことができる。
【００３５】
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr            (6)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2           (7)
Tm2max=(Woutf-Tm1*・Nm1)/Nm2          (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min)  (9)
【００３６】
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（ステップＳ２４０）、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における吸入空気量制御や燃料噴射制御，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。こうした制御により、エンジン運転モードでは、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎおよび制御用出力制限Ｗｏｕｔｆの範囲内でエンジン２２を効率よく運転して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。ここで、実施例のバッテリ５０は、その電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有するため、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときに、こうした特性を考慮せずにバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御して残容量ＳＯＣが小さくなると、小さくなった残容量ＳＯＣを迅速に回復することができなくなる場合が生じてしまう。これに対し、実施例では、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満ではバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより制限を課した制御用出力制限Ｗｏｕｔｆとバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものとしたから、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときにバッテリ５０の残容量ＳＯＣが小さくなるのを抑制することができ、バッテリ５０の充放電特性によりその残容量ＳＯＣが迅速に回復されなくなるのを抑制することができる。この結果、バッテリ５０の特性に応じたより適正な充放電を行なうことができる。以上、エンジン運転モードのときの駆動制御について説明した。
【００３７】
次に、エンジン２２を始動する際の駆動制御について説明する。図１０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。このルーチンは、モータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動条件が成立したときに実行される。エンジン２２の始動条件は、アクセルペダル８３の踏み込みなどによりエンジン２２の要求パワーＰｅ＊がエンジン２２を比較的効率よく運転することができるパワー領域の下限値近傍の閾値以上になる条件などを用いることができる。なお、モータ運転モードのときの駆動制御は、図４の駆動制御ルーチンで設定される要求トルクＴｒ＊をバッテリ５０の制限の範囲内でモータＭＧ２から出力する制御であり、エンジン運転モードからモータ運転モードへの切り替えは、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊やバッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて行なわれるが、これらは本発明の中核をなさないため、詳細な説明を省略する。
【００３８】
図１０の始動時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、アクセル開度Ａｃｃや車速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と共に（ステップＳ３００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて図６の要求トルク設定用マップを用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Ｔｒ＊を設定し（ステップＳ３１０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊にエンジン２２をモータリングするために予め定められたクランキングトルクＴｃｒｋを設定する（ステップＳ３２０）。続いて、前述した式（６），式（７）と、式（８）の制御用出力制限Ｗｏｕｔｆをバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに置き換えたものとによりモータＭＧ２の仮トルクＴｍ２ｔｍｐ，トルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算し（ステップＳ３３０、Ｓ３４０）、式（９）により仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ３５０）、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ３６０）。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが燃料噴射制御や点火制御を開始する所定回転数Ｎｒｅｆ以上に至るのを待って（ステップＳ３７０）、エンジンＥＣＵ２４に燃料噴射制御と点火制御の開始を指示してエンジンＥＣＵ２４がこれらの制御を開始し（ステップＳ３８０）、その後、エンジン２２が完爆に至るのを待って（ステップＳ３９０）、始動時駆動制御ルーチンを終了する。始動時駆動制御ルーチンの実行を終了すると、図４の駆動制御ルーチンの実行が開始される。こうした制御により、停止しているエンジン２２を始動しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で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。エンジン２２をモータリングしている状態で走行し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示す共線図の一例を図１１に示す。ここで、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより制限を課した制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを用いることなく、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとしての制御用出力制限Ｗｏｕｔｆの範囲内で駆動制御を行なうものとした理由を説明する。図１１の共線図に示すように、エンジン２２を始動するためのクランキングトルクＴｃｒｋは、モータＭＧ１から正側のトルクとして出力される。また、始動開始時の車速Ｖによってはエンジン２２を始動している最中にモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は負側から値０を超えて正側に移行し、モータＭＧ１は電力消費を伴って正側のトルクを出力する場合がある。こうした一時的な場合に、制御上の制限によりモータＭＧ２が駆動制限されるのは好ましくない。このように、エンジン２２の始動時には、バッテリ５０の充放電特性を考慮するよりも動力性能の確保を優先するとの理由で、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔをそのまま用いるものとした。以上、始動時駆動制御について説明した。
【００３９】
次に、触媒暖機モードのときの駆動制御について説明する。図１２はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される触媒暖機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。このルーチンは、イグニッションオンされた後などにエンジンＥＣＵ２４から触媒暖機要求を入力したときに所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。触媒暖機要求は、エンジンＥＣＵ２４により実行される図示しない触媒暖機要求設定ルーチンにより、温度センサ２３ｃからの触媒温度Ｔｃを触媒が活性化する温度範囲の下限温度より低く設定された閾値と比較し、触媒温度Ｔｃがこの閾値未満のときに設定されると共に触媒温度Ｔｃがこの閾値以上のときに設定解除される要求であり、エンジンＥＣＵ２４から通信により入力する。
【００４０】
図１２の触媒暖機時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、アクセル開度Ａｃｃや車速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と共に（ステップＳ４００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて図６の要求トルク設定用マップを用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Ｔｒ＊を設定し（ステップＳ４１０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にアイドル回転数Ｎｉｄｌ（例えば８００ｒｐｍや１０００ｒｐｍなど）を設定すると共に目標トルクＴｅ＊に値０を設定して（ステップＳ４２０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ４３０）。続いて、前述した式（６），式（７）と、式（８）の制御用出力制限Ｗｏｕｔｆをバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに置き換えたものとのトルク指令Ｔｍ１＊に値０を代入してモータＭＧ２の仮トルクＴｍ２ｔｍｐ，トルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算し（ステップＳ４４０、Ｓ４５０）、式（９）により仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ４６０）。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Ｓ４７０）、触媒暖機時駆動制御ルーチンを終了する。このとき、エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２がアイドル回転数Ｎｉｄｌで自立運転するよう吸入空気量制御や燃料噴射量制御，点火制御などの制御を行なう。こうした制御により、浄化装置２３の触媒が暖機されるようエンジン２２を自立運転しながらバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で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。触媒暖機モードで走行し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示す共線図を図１３に示す。ここで、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより制限を課した制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを用いることなく、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとしての制御用出力制限Ｗｏｕｔｆの範囲内で駆動制御を行なうものとしたのは、触媒暖機は、イグニッションオンされた後に一度だけ短い時間にわたって要求される場合が多く、こうした限定的な場合にバッテリ５０の充放電特性を考慮する必要性は低いと考えられるためである。
【００４１】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有するリチウムイオン二次電池としてのバッテリ５０を備えるものにおいて、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆより低いほど且つバッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆより小さいほど小さな値に設定される出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍによりバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを制限して制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを設定し、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとこの制御用出力制限Ｗｏｕｔｆとの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものとしたから、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときにバッテリ５０の残容量ＳＯＣが小さくなるのを抑制することができ、バッテリ５０の充放電特性によりその残容量ＳＯＣが迅速に回復されなくなるのを抑制することができる。この結果、バッテリ５０の特性に応じたより適正な充放電を行なうことができる。また、エンジン２２の始動時や、浄化装置２３の触媒を暖機するためにエンジン２２を自立運転するときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに更に制限を課すことなくバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔをそのまま用いて駆動制御を行なうものとしたから、動力性能の確保をより確実に行なうことができる。もとより、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎと制御用出力制限Ｗｏｕｔｆとの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力することができる。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆより小さいほど小さな値を出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍとして設定するものとしたが、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ以上のときより所定量Ｓｒｅｆ未満のときに小さな値を設定するものであればバッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ未満では所定値を出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍとして設定するものとしてもよい。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆより小さいほど小さな値を出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍとして設定するものとしたが、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定量Ｓｒｅｆ以上か所定量Ｓｒｅｆ未満かに拘わらずに残容量ＳＯＣが小さいほど小さな値を出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍとして設定するものとしてもよい。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量ＳＯＣとに基づいて出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍを設定するものとしたが、バッテリ５０の電池温度Ｔｂのみに基づいて出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍを設定するものとしてもよい。
【００４５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆより小さいほど小さな値を出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍとして設定するものとしたが、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以上のときより所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときに小さな値を設定するものであればバッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満では所定値を出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍとして設定するものとしてもよい。
【００４６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を始動するときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより制限を課した制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを用いることなくバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２との駆動制御を行なうものとしたが、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより制限を課した制御用出力制限Ｗｏｕｔｆの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２との駆動制御を行なうものとしてもよい。
【００４７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、浄化装置２３の触媒を暖機するためのエンジン２２を運転するときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより制限を課した制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを用いることなくバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２との駆動制御を行なうものとしたが、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより制限を課した制御用出力制限Ｗｏｕｔｆの範囲内でエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２との駆動制御を行なうものとしてもよい。
【００４８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の電池温度Ｔｂに基づく基本値にバッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づく補正係数を乗じてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを設定し、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以上のときには設定した出力制限Ｗｏｕｔを制御用出力制限Ｗｏｕｔｆにそのまま設定すると共に電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときには設定した出力制限Ｗｏｕｔより制限を課した制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを設定するものとしたが、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以上のときにはバッテリ５０の放電特性に基づくバッテリ５０を放電可能な最大許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔを制御用出力制限Ｗｏｕｔｆに設定すると共に電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときにはこの出力制限Ｗｏｕｔより制限を課した制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを設定するものであれば、如何なる方法で制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを設定するものとしてもよい。例えば、図２の関係を用いて出力制限の基本値をバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとして設定し、図３および図４の駆動制御ルーチンにおけるステップＳ１１０〜Ｓ１４０の処理に代えて、図１４に示す出力制限用補正係数を用いて電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに基づいて出力制限Ｗｏｕｔを補正することにより制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを設定するものとしてもよい。この場合、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、図２の関係に基づく入力制限の基本値に図１４の関係に基づく入力制限用補正係数を乗じることにより設定することができる。
【００４９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０としてリチウムイオン二次電池を用いるものとしたが、電池温度が所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有する二次電池であれば、如何なるタイプの二次電池を用いるものとしてもよい。
【００５０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしても構わない。
【００５１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、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１５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１５における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００５２】
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１６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。
【００５３】
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に出力すると共にモータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１７の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、エンジン２２に接続された発電用のモータＭＧと駆動軸に接続されたモータＭＧ２とがバッテリ５０を介して接続され、エンジン２２からの動力の全てを電力に変換すると共にモータＭＧ２の動力を駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸に出力するものとしてもよい。
【００５４】
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動力出力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動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。
【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、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とが「発電手段」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、電池温度Ｔｂを検出する温度センサ５１が「電池温度検出手段」に相当し、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くバッテリ５０の残容量ＳＯＣとバッテリ５０の電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充電可能な最大許容電力である入力制限Ｗｉｎを演算するバッテリＥＣＵ５２が「入力制限設定手段」に相当し、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くバッテリ５０の残容量ＳＯＣとバッテリ５０の電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を放電可能な最大許容電力である出力制限Ｗｏｕｔを演算するバッテリＥＣＵ５２とバッテリ５０の電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以上のときにはバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔをそのまま制御用出力制限Ｗｏｕｔｆに設定すると共に電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときには出力制限Ｗｏｕｔを電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに基づく出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍで制限して制御用出力制限Ｗｏｕｔｆとして設定する図４の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０〜Ｓ１４０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とが「出力制限設定手段」に相当し、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎと制御用出力制限Ｗｏｕｔｆとの範囲内で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＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信する図４の駆動制御ルーチンのステップＳ１５０〜Ｓ２４０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。また、モータＭＧ１と動力分配統合機構３０とが「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。さらに、対ロータ電動機２３０も「発電手段」および「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧも「発電手段」に相当する。
【００５６】
ここで、「内燃機関」としては、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。「発電手段」としては、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とを組み合わせたものや対ロータ電動機２３０，モータＭＧに限定されるものではなく、内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２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可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「二次電池」としては、リチウムイオン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、発電手段および電動機に接続され、所定温度未満では放電可能な最大電力より充電可能な最大電力が小さくなる充放電特性を有するものであれば如何なるタイプの二次電池であっても構わない。「電池温度検出手段」としては、電池温度Ｔｂを検出する温度センサ５１に限定されるものではなく、二次電池の温度である電池温度を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「入力制限設定手段」としては、バッテリ５０の残容量ＳＯＣとバッテリ５０の電池温度Ｔｂとに基づいて入力制限Ｗｉｎを演算するものに限定されるものではなく、残容量ＳＯＣや電池温度Ｔｂの他に例えばバッテリ５０の内部抵抗などに基づいて演算するものなど、二次電池の充電特性に基づいて二次電池を充電可能な最大許容電力である許容入力制限を入力制限として設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「出力制限設定手段」としては、バッテリＥＣＵ５２とハイブリッド用電子制御ユニット７０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。また、「出力制限設定手段」としては、電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以上のときにはバッテリ５０の残容量ＳＯＣとバッテリ５０の電池温度Ｔｂとに基づいて演算される出力制限Ｗｏｕｔを制御用出力制限Ｗｏｕｔｆにそのまま設定すると共に電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のときにはバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに基づく出力制限ガード値Ｗｏｌｉｍで制限して制御用出力制限Ｗｏｕｔｆとして設定するものに限定されるものではなく、残容量ＳＯＣや電池温度Ｔｂの他に例えばバッテリ５０の内部抵抗などに基づいてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを演算したり、バッテリ５０の放電特性に基づいて設定される出力制限の基本値に電池温度Ｔｂに基づく補正係数を乗じて制御用出力制限Ｗｏｕｔｆを設定するものなど、検出された電池温度が所定温度以上のときには二次電池の放電特性に基づいて二次電池を放電可能な最大許容電力である許容出力制限を出力制限として設定し、検出された電池温度が所定温度未満のときには許容出力制限より制限を課した低温時出力制限を出力制限として設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「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。また、「制御手段」としては、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎと制御用出力制限Ｗｏｕｔｆとの範囲内で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＊を設定してエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、設定された入力制限および設定された出力制限の範囲内で駆動軸に要求される要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とを組み合わせたものや対ロータ電動機２３０に限定されるされるものではなく、駆動軸に接続されると共に駆動軸とは独立に回転可能に内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って駆動軸と出力軸とに動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力するものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる差動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され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軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。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。
【００５７】
以上、本発明を実施するための最良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。
【００５８】
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、動力出力装置や車両の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】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。
【図２】バッテリ５０の電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値との関係の一例を示す説明図である。
【図３】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４】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５】バッテリ５０の出力制限ガード値設定用マップ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＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。
【図８】エンジン２２からパワーを出力している状態で走行し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示す共線図の一例を示す説明図である。
【図９】トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘを設定する様子を説明する説明図である。
【図１０】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】エンジン２２をモータリングしている状態で走行し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示す共線図の一例を示す説明図である。
【図１２】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される触媒暖機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１３】触媒暖機モードで走行し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示す共線図の一例を示す説明図である。
【図１４】変形例のバッテリ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１５】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１６】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。
【図１７】変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６１】
２０，１２０，２２０，３２０  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）、２３  浄化装置、２３ａ  温度センサ、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、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ  ２３４  アウターロータ、ＭＧ，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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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