JP2004360528A - 動力出力装置、その制御方法及びそれを搭載した自動車 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置全体として大きなエネルギを確保する。
【解決手段】エンジンの運転を停止してモータ運転モードにより走行している最中にアクセル開度が全開にされたとき、エンジンの回転数Ｎｅが始動時回転数Ｎｓｔａｒｔから許容上限回転数Ｎｍａｘより僅少量低い値Ｎｔｈｒに至るまで（区間ｂ）、エンジンの回転を抑え込む方向（負）のモータのトルク指令Ｔｍ１＊をゼロに制限するので、短時間のうちにエンジンの回転数Ｎｅを上限回転数Ｎｍａｘに到達させることができ、ひいてはエンジンからのエネルギを増やすことができ。また、エンジンの回転数Ｎｅが値Ｎｔｈｒに至ったあとモータによるエンジンの回転を抑え込む方向の最大負荷トルクを所定時間ｔｃだけ加えるため、エンジンの回転数Ｎｅをオーバーシュートさせることもない。
【選択図】 図８
【解決手段】エンジンの運転を停止してモータ運転モードにより走行している最中にアクセル開度が全開にされたとき、エンジンの回転数Ｎｅが始動時回転数Ｎｓｔａｒｔから許容上限回転数Ｎｍａｘより僅少量低い値Ｎｔｈｒに至るまで（区間ｂ）、エンジンの回転を抑え込む方向（負）のモータのトルク指令Ｔｍ１＊をゼロに制限するので、短時間のうちにエンジンの回転数Ｎｅを上限回転数Ｎｍａｘに到達させることができ、ひいてはエンジンからのエネルギを増やすことができ。また、エンジンの回転数Ｎｅが値Ｎｔｈｒに至ったあとモータによるエンジンの回転を抑え込む方向の最大負荷トルクを所定時間ｔｃだけ加えるため、エンジンの回転数Ｎｅをオーバーシュートさせることもない。
【選択図】 図８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置、その制御方法及びそれを搭載した自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、このエンジンの出力軸をキャリアに接続すると共に車軸に機械的に連結された駆動軸にリングギヤを接続したプラネタリギヤ（遊星歯車機構ともいう）と、このプラネタリギヤのサンギヤに接続された発電機と、駆動軸に動力を入出力するモータと、発電機により発電した電力により充電すると共にモータに電力を供給するバッテリとを備えるものを搭載したハイブリッド自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のハイブリッド自動車に搭載された装置では、通常は、運転効率を優先してエンジンの運転ポイントを定めその運転ポイントでエンジンを運転しているが、その運転ポイントで運転されるエンジンから出力し得る出力可能動力よりも大きな動力が要求された場合には、エンジンから出力すべき動力を優先してエンジンを運転する。つまり、要求動力が大きい場合、バッテリとの間でやり取りされる電力を所定値以下に抑制し、要求動力の多くをエンジンから出力する。この結果、バッテリにより供給される非常に抵効率の電力量を抑制することができるため、装置全体としての運転効率が向上する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１１７７８２号公報（図９）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうした動力出力装置では、エンジンの運転を停止している状態に急加速が要求されたときには、発電機によりエンジンをクランキングしたあと始動させ、エンジン始動直後から発電機に負の値のトルクをかけてエンジンを抑えることによりエンジンから動力を得ている。しかしながら、このようなときには、装置全体としてみたときの動力つまりエンジンからの動力とバッテリからの電力との和が不足しやすいため、できる限り装置全体として大きな動力を確保したいという要求がある。この点は、エンジンがアイドリング状態のときのように回転数が低いときに急加速が要求されたときについても同様である。
【０００５】
本発明の動力出力装置、その制御方法及びそれを搭載した自動車は、装置全体として大きなエネルギを確保することを目的の一つとする。また、装置全体として大きなエネルギを確保する制御を操作者に違和感を感じさせることなく行うことを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、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。
【０００７】
本発明は、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の動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する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および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差が予め定められた所定範囲を超えるとき、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで、該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限す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回転数差対応制御を行う回転数差対応制御手段と、
を備えるものである。
【０００８】
この動力出力装置では、内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差が所定範囲を超えるときには、内燃機関の出力軸の回転数が目標回転数又はそれより僅少量低い値に至るまで、該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限する。この結果、目標回転数に至るまでの間に内燃機関の出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限せずに加える場合に比べて、内燃機関の出力軸の回転数を短時間のうちに目標回転数に到達させることができ、ひいてはエンジンからのエネルギを増やすことができる。したがって、装置全体として大きなエネルギを確保することができる。ここで、「所定範囲」は、例えばこのような効果が得られるような範囲を経験的に求めてその範囲に設定すればよい。
【０００９】
本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、前記回転数差対応制御を実行する際、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを略ゼロとなるよう前記電力動力入出力手段を制御してもよい。こうすれば、内燃機関の出力軸の回転数をより短時間のうちに目標回転数に到達させることができる。
【００１０】
本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、前記回転数差対応制御を実行する際、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを略ゼロとし、該出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至ったあと最大トルクで該出力軸の回転を抑え込むよう前記電力動力入出力手段を制御してもよい。こうすれば、内燃機関の出力軸の回転数を短時間のうちに上限回転数付近まで上昇させたあと内燃機関の出力軸から大きな直行トルクを取り出すことができる。
【００１１】
本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、要求動力が大きく且つ前記回転数差が前記所定範囲を超えるときに前記回転数差対応制御を行うようにしてもよい。回転数差対応制御を行うと運転の滑らかさが若干損なわれる傾向にあるが、要求動力の大きいときにはその滑らかさが若干損なわれたとしても動力出力装置の操作者は違和感を感じにくいため、要求動力が大きいことを条件の一つとして回転数差対応制御を行うことが好ましい。
【００１２】
本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、前記内燃機関の運転を停止した状態で前記内燃機関の始動指示がなされ且つ前記回転数差が前記所定範囲を超えるときに前記回転数差対応制御を行うようにしてもよい。内燃機関の運転を停止した状態で始動指示がなされたときには内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差が所定範囲を超えやすいため、回転数差対応制御を行うための条件の一つに内燃機関の運転を停止した状態で始動指示がなされたときを加える意義がある。
【００１３】
本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、前記内燃機関がアイドリング状態で且つ前記回転数差が前記所定範囲を超えるときに前記回転数差対応制御を行うようにしてもよい。内燃機関がアイドリング状態のときには内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差が所定範囲を超えやすいため、回転数差対応制御を行うための条件の一つにアイドリング状態であるときを加える意義がある。
【００１４】
本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、前記回転数差対応制御を実行する際、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数より僅少量低い値に至ったあと最大トルクで該出力軸の回転を抑え込むよう前記電力動力入出力手段を制御して前記目標回転数に収束させるようにしてもよい。こうすれば、内燃機関の出力軸の回転数を短時間のうちに上限回転数付近まで上昇させたあとその出力軸に負荷として最大トルクを加えるため、内燃機関の出力軸をオーバーシュートさせることなく本発明の効果を得ることができるし、内燃機関の出力軸から大きな直行トルクを取り出すことができる。この態様を採用した本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、最大トルクで所定時間だけ該出力軸の回転を抑え込むようにしてもよい。なお、「上限回転数を僅少量下回る値」と「所定時間」とは、内燃機関の出力軸の回転数が上限回転数を僅少量下回る値に達したあと出力軸に負荷することのできる最大トルクを所定時間出力軸に加えたときに回転数が上限回転数を超えないような値となるように定めればよい。
【００１５】
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軸に入出力した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り、前記回転数差対応制御手段は、前記電力動力入出力手段に備えられた前記発電機によって前記内燃機関の出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを該出力軸に加えるようにしてもよい。あるいは、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る電力の入出力を伴って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としてもよい。
【００１６】
本発明の自動車は、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の動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する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および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差が予め定められた所定範囲を超えるとき、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで、該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限す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回転数差対応制御を行う回転数差対応制御手段と、を備える動力出力装置を備え、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行するものである。
【００１７】
本発明の自動車によれば、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を備えるから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、目標回転数に至るまでの間に内燃機関の出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限せずに加える場合に比べて、内燃機関の出力軸の回転数を短時間のうちに目標回転数に到達させることができ、ひいてはエンジンからの動力を増やして装置全体として大きな動力を確保することができるという効果などと同様の効果を奏することができる。
【００１８】
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の動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する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および前記電動機と電力のやりと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）前記内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差を算出するステップと、
（ｂ）前記回転数差が予め定められた所定範囲を超えるか否かを判定するステップと、
（ｃ）前記回転数差が前記所定範囲を超えると判定されたとき、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限す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回転数差対応制御を行うステップと、
を含むものである。
【００１９】
この動力出力装置の制御方法によれば、目標回転数に至るまでの間に内燃機関の出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限せずに加える場合に比べて、内燃機関の出力軸の回転数を短時間のうちに目標回転数に到達させることができ、ひいてはエンジンからの動力を増やして装置全体として大きな動力を確保することができる。また、動力出力装置の制御方法において、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置が備える構成を備えるようにしてもよいし、同動力出力装置が実現する機能を実現するステップを含むようにしてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態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。こ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。
【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っている。
【００２６】
こうして構成された本実施形態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本実施形態のハイブリッド自動車２０の動作、特にモータＭＧ２によるモータ走行している状態でアクセル開度Ａｃｃが全開にされたときからエンジン２２を始動してエンジン２２からの動力を利用して走行する状態に移行するまでの動作について説明する。図２はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される急加速時処理ルーチンのメインフローチャートであり、図３及び図４は図２のメインフローチャートから分岐したサブフローチャートである。このルーチンは、本発明の回転数差対応制御の一つであり、モータ運転モードにより走行している最中にアクセル開度Ａｃｃが全開にされたときからエンジン２２を始動してエンジン２２からの動力を利用して走行する状態に移行するまでの間で所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。また、このルーチンは、モータ運転モードにより走行している最中にアクセル開度Ａｃｃが全開にされたときに実行されるが、このときのアクセル開度Ａｃｃは１００％であるから所定開度Ａｃｏｎｓｔを超えており、またエンジン２２の現在の回転数Ｎｅはゼロであるからエンジン２２の許容上限回転数Ｎｍａｘとエンジン２２の現在の回転数Ｎｅとの回転数差ΔＮｅは所定値ΔＮｃｏｎｓｔを超えている。なお、所定開度Ａｃｏｎｓｔは運転の滑らかさが損なわれたとしても運転者が違和感を感じにくいほど高開度の値に経験的に定めればよく、所定値ΔＮｃｏｎｓｔは後述する図８の下図に示す領域Ｐと領域Ｒとの差が十分大きくなるような値に経験的に定めればよい。例えば、所定開度Ａｃｏｎｓｔは８０％、所定値ΔＮｃｏｎｓｔは２０００ｒｐｍとしてもよい。
【００２８】
急加速時処理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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２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については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エンジンＥＣＵ２４により演算されたものを通信により入力するものとし、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、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔについてはバッテリ５０の湿度や残容量（ＳＯＣ）などから求めたものをバッテリ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＊と車両に必要な要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、ここでは、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５に要求トルク設定用マップの一例を示す。いま、アクセル開度Ａｃｃが全開にされたときを考えているから、ここでは図５のＡｃｃ＝１００％のラインを用いて要求トルクＴｒ＊が導出される。要求パワーＰ＊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】
要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰ＊とを設定すると、次にＲＡＭ７６の所定領域に記憶されている第１フラグＦ１と第２フラグＦ２の値を入力し、両フラグＦ１，Ｆ２の値を判定する（ステップＳ１２０）。ここで、第１フラグＦ１は、エンジン２２が始動時回転数Ｎｓｔａｒｔから迅速に許容上限回転数Ｎｍａｘに至るよう制御する際に値１にセットされ、その他のときに値０にリセットされるフラグであり、第２フラグＦ２は、エンジン２２の回転数Ｎｅが値Ｎｔｈｒに至ったあとエンジン２２の回転を最大負荷トルクで抑え込む際に値１にセットされ、その他のときに値０にリセットされるフラグである。両フラグＦ１，Ｆ２は初期設定時には共に値ゼロにリセットされ、本ルーチンが実行された当初も共に値ゼロにリセットされているから、ここでは両フラグＦ１，Ｆ２ともゼロと判定され、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にエンジン２２に許容される上限回転数である許容上限回転数Ｎｍａｘを設定すると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊にクランキングトルクＴｓｔａｒｔを設定する（ステップＳ１３０）。ここで、クランキングトルクＴｓｔａｒｔは、エンジン２２を始動時回転数Ｎｓｔａｒｔまで比較的迅速に回転させるトルクとしてＲＯＭ７４の所定領域に設定されたものであり、エンジン２２の性能やモータＭＧ１及びモータＭＧ２の性能によって設定される。本実施形態では、クランキングトルクＴｓｔａｒｔは、図８の上図の区間ａに示すパターンに基づいて設定される。
【００３１】
続いて、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとトルク指令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の消費電力との差分をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（１）により計算すると共に（ステップＳ１４０）、目標トルク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を次式（２）により計算し（ステップＳ１５０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１６０）。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、モータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングすることによってリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをモータＭＧ２から出力されるトルクでキャンセルすると共に、リングギヤ軸３２ａに出力する目標トルクＴｒ＊をバッテリ５０の出力制限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。エンジン２２の始動時における動力分配統合機構３０の回転要素とトルクとを力学的に説明する共線図の一例を図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、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。また、図中、実線はモータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動指示がなされてエンジン２２のクランキングが開始されるときの共線図であり、破線はエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御が開始される際の共線図である。Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１でエンジン２２のクランキングを開始したときにモータＭＧ１から出力されるトルクがリングギヤ軸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。
【００３２】
【数１】
Ｔｍａｘ＝（Ｗｏｕｔ−Ｔｍ１＊・Ｎｍ１）／Ｎｍ２ …（１）
Ｔｍ２ｔｍｐ＝（Ｔｒ＊＋Ｔｍ１＊／ρ）／Ｇｒ …（２）
【００３３】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊とトルク指令Ｔｍ２＊とをモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１７０）。トルク指令Ｔｍ１＊とトルク指令Ｔｍ２＊とを受信したモータ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う。即ち、図６の共線図（実線から点線まで）に示すように、キャリア３４にクランクシャフト２６が接続されたエンジン２２の回転数Ｎｅが予め定められた始動時回転数ＮｓｔａｒｔとなるようにモータＭＧ１をクランキングトルクＴｓｔａｒｔで駆動し、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを考慮した使用可能電力の範囲内でモータＭＧ１によるクランキングトルクＴｓｔａｒｔの反力をとると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するようモータＭＧ２を駆動する。続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅが始動時回転数Ｎｓｔａｒｔに至ったか否かを判定し（ステップＳ１８０）、始動時回転数Ｎｓｔａｒｔに至っていないときにはそのまま本ルーチンを終了し、始動時回転数Ｎｓｔａｒｔに至ったときにはエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御の開始指示をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１９０）、このあとエンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に許容上限回転数Ｎｍａｘまで上昇させる制御を行うために第１フラグＦ１に値１をセットし（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。燃料噴射制御や点火制御の開始指示を受信したエンジンＥＣＵ２４は、始動時回転数Ｎｓｔａｒｔで回転しているエンジン２２に対して燃料噴射制御と点火制御を開始してエンジン２２の始動を完了する。
【００３４】
ステップＳ１２０において、第１フラグＦ１が値１で第２フラグＦ２が値０のとき、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に許容上限回転数Ｎｍａｘまで上昇させる制御が実行される。即ち、図３のフローチャートに示すように、まず、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に許容上限回転数Ｎｍａｘを設定すると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ２１０）。ここで、許容上限回転数Ｎｍａｘは、エンジン２２の性能によって決まるエンジン上限回転数またはモータＭＧ１の性能によって決まるモータ上限回転数に対応する図６の共線図上のエンジン２２の回転数のいずれか低い方の値である。その後、ステップＳ１４０〜Ｓ１６０と同様のステップＳ２２０〜Ｓ２４０を実行してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊とトルク指令Ｔｍ２＊とをモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２５０）。トルク指令Ｔｍ１＊とトルク指令Ｔｍ２＊とを受信したモータＥＣＵ４０は、トルクゼロでモータ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う。このとき、図６の共線図に示すように、キャリア３４に接続されたエンジン２２のクランクシャフト２６の回転つまりエンジン２２の回転を抑え込む方向のモータＭＧ１のトルクをゼロに制限しているため、エンジン２２の回転数Ｎｅ（Ｃ軸上の回転数）は負荷が軽くなり速やかに上昇していく。その後、エンジン２２の回転数Ｎｅが、エンジン２２のクランクシャフト２６の許容上限回転数Ｎｍａｘから僅少量低くした値Ｎｔｈｒに達したか否かを判定し（ステップＳ２６０）、値Ｎｔｈｒに達していないときにはそのまま本ルーチンを終了し、値Ｎｔｈｒに達したときにはこのあとエンジン２２の回転数Ｎｅを許容上限回転数Ｎｍａｘに収束させるために第２フラグＦ２に値１をセットすると共に第１フラグＦ１をリセットして値０とし（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。
【００３５】
ステップＳ１２０において、第１フラグＦ１が値０で第２フラグＦ２が値１のとき、エンジン２２の回転数Ｎｅを許容上限回転数Ｎｍａｘに収束させる制御が実行される。この制御が開始されると、図４のフローチャートに示すように、まず、この分岐に入ってくるのが初回か否か、つまり前回この急加速時処理ルーチンを実行したときにステップＳ２７０で両フラグＦ１，Ｆ２の値を切り替えたか否かを判定し（ステップＳ３１０）、この分岐に入ってくるのが初回のときには、ハイブリッド電子制御ユニット７０に内蔵された図示しないタイマをスタートさせ（ステップＳ３２０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に許容上限回転数Ｎｍａｘを設定すると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に最大負荷トルクＴｇｕａｒｄ（＜０）を設定し（ステップＳ３４０）、その後、ステップＳ１４０〜Ｓ１６０と同様のステップＳ３５０〜Ｓ３７０を実行してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊とトルク指令Ｔｍ２＊とをモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ３８０）、本ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ１＊とトルク指令Ｔｍ２＊とを受信したモータＥＣＵ４０は、最大負荷トルクＴｇｕａｒｄ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う。このとき、図６の共線図（点線から一点鎖線）に示すように、キャリア３４に接続されたエンジン２２のクランクシャフト２６の回転つまりエンジン２２の回転を抑え込む方向のモータＭＧ１のトルクを最大負荷トルクＴｇｕａｒｄに設定しているため、エンジン２２の回転数Ｎｅ（Ｃ軸上の回転数）は値Ｎｔｈｒを超えたあとあまり上昇せず上限回転数Ｎｅ＊に収束していく。
【００３６】
さて、ステップＳ３１０において図４の分岐フローチャートに入るのが初回でないときには、タイマをスタートさせてから所定時間ｔｃが経過したか否かを判定し（ステップＳ３３０）、所定時間ｔｃが経過していないときには、前述したステップＳ３４０〜Ｓ３８０を実行したあと本ルーチンを終了し、一方、タイマをスタートさせてから所定時間ｔｃが経過したときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが通常制御へ復帰できる状態になったとみなし、第１フラグＦ１及び第２フラグＦ２を共にリセットして値ゼロとし（ステップＳ３９０）、その後通常制御への復帰を準備し（ステップＳ４００）、本ルーチンを終了する。ここで、エンジン２２の回転数値ＮｔｈｒとモータＭＧ１の最大負荷トルクＴｇｕａｒｄと所定時間ｔｃとは、エンジン２２の回転数Ｎｅが値Ｎｔｈｒのときに所定時間ｔｃだけモータＭＧ１に最大負荷トルクＴｇｕａｒｄをかけたあとエンジン２２の回転数Ｎｅが許容上限回転数Ｎｍａｘを超える（オーバーシュートする）ことなくそのＮｍａｘにほぼ収束されるように、それぞれ経験的に定められている。
【００３７】
ところで、ステップＳ４００でいう通常制御とは、本実施形態では、要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを燃費優先の動作ライン上の運転ポイントとなるよう設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（３）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とに基づいて次式（４）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算し、また、上述したステップＳ１４０〜Ｓ１６０と同様の処理を実行してトルク指令Ｔｍ２＊を計算し、これらのトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０へ送信する、という一連の制御をいう。ここで、燃費優先の動作ラインの一例を図７に示す。図７中、点線のラインは要求パワーＰ＊がＰ１，Ｐ２となる回転数−トルクの曲線であり、その回転数−トルクの組合せで最も効率のよいポイントを結んだラインが燃費優先の動作ラインである。また、式（３）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り、式（４）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、同式中、ｋ１は比例項のゲイン、ｋ２は積分項のゲインである。このモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を最大負荷トルクＴｇｕａｒｄからフィードバック制御で求めた値に移行するにあたって、通常制御への復帰の準備の一環として、移行後初めてのフィードバック制御における式（４）の前回Ｔｍ１＊をＴｇｕａｒｄ＋ΔＴ（ΔＴ＞０）に設定しておく。
【００３８】
【数２】
Ｎｍ１＊＝Ｎｅ＊・（１＋ρ）／ρ−Ｎｍ２／（Ｇｒ・ρ） …（３）
Ｔｍ１＊＝前回Ｔｍ１＊＋ｋ１（Ｎｍ１＊−Ｎｍ１）＋ｋ２∫（Ｎｍ１＊−Ｎｍ１）ｄｔ …（４）
【００３９】
このような急加速時処理ルーチンを実行したときの経過時間に対するモータＭＧ１のトルクＴｍ１、エンジン２２の回転数Ｎｅおよびエンジン２２の出力パワーＰｅの推移を表すグラフを図８に示す。図８における区間ａは、モータＭＧ１により始動前のエンジン２２をクランキングする区間であり、第１フラグＦ１および第２フラグＦ２は共に値０にセットされるため急加速時処理ルーチンのステップＳ１３０〜ステップＳ２００が実行される。この区間ａでは、モータＭＧ１のトルクは正の値となり、エンジン２２の回転数Ｎｅは０から始動時回転数Ｎｓｔａｒｔまで上昇する。区間ｂは、区間ａの終わりに始動されたエンジン２２の回転数Ｎｅを上限回転数Ｎｍａｘ付近まで迅速に上昇させる区間であり、第１フラグＦ１が値１で第２フラグＦ２が値０にセットされるため急加速時処理ルーチンのステップＳ２１０〜ステップＳ２７０が実行される。この区間ｂでは、モータＭＧ１のトルクはゼロであり、エンジン２２の回転数Ｎｅは従来のようにモータＭＧ１によりエンジン２２の回転を抑え込む負のトルクをかける場合に比べて迅速に値Ｎｔｈｒまで上昇する。区間ｃは、値Ｎｔｈｒまで上昇したエンジン２２の回転数Ｎｅを上限回転数Ｎｍａｘを超えないようにこのＮｍａｘに収束させる区間であり、第１フラグＦ１が値０で第２フラグＦ２が値１にセットされるため急加速時処理ルーチンのステップＳ３１０〜ステップＳ４００が実行される。この区間ｃでは、モータＭＧ１のトルクは最大負荷トルクＴｇｕａｒｄとなり、エンジン２２の回転数Ｎｅは上限回転数Ｎｍａｘに収束する。この区間ｃのあと、通常制御に戻ってモータＭＧ１のトルクはフィードバック制御され、エンジン２２の回転数Ｎｅはほぼ上限回転数Ｎｍａｘで推移することになる。また、図８の下図に示すように、本実施形態では、区間ｃのあと発生したエンジン２２の出力パワーＰｅに経過時間を乗じて算出されるエネルギは領域Ｐと領域Ｑとの和になるのに対して、従来のようにモータＭＧ１によりエンジン２２の始動直後からエンジン２２の回転を抑え込む負のトルクをかける場合では、エンジン２２のエネルギは領域Ｒと領域Ｑとの和になるため、領域Ｐから領域Ｒを差し引いたエネルギ分だけ前者の方が後者よりも有利となる。
【００４０】
以上説明した本実施形態のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードにより走行している最中にアクセル開度Ａｃｃが全開にされたとき、エンジン２２の回転数Ｎｅが始動時回転数Ｎｓｔａｒｔから許容上限回転数Ｎｍａｘより僅少量低い値Ｎｔｈｒに至るまでモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゼロに制限するので、短時間のうちに上限回転数Ｎｍａｘに到達させることができ、ひいてはエンジン２２からのエネルギを増やすことができ、自動車全体として大きなエネルギを確保することができる。また、エンジン２２の回転数Ｎｅが値Ｎｔｈｒに至ったあとモータＭＧ１によるエンジン２２の回転を抑え込む方向の最大負荷トルクを所定時間ｔｃだけ加えるため、エンジン２２の回転数Ｎｅをオーバーシュートさせることなく、エンジン２２から大きな直行トルクを取り出すことができる。更に、このような制御を行うと運転の滑らかさが若干損なわれるが、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードにより走行している最中にアクセル開度Ａｃｃが全開にされたときにはその滑らかさが若干損なわれたとしても運転者は違和感を感じにくいため、ドライバビリティも損なわれない。
【００４１】
なお、本発明は上述した実施形態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。
【００４２】
例えば、上述したハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を停止した状態で走行しているモータ運転モードにおいてアクセル開度Ａｃｃが全開とされたときに急加速時処理ルーチンを実行するものとして説明したが、アクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｃｏｎｓｔを超え且つエンジン２２の現在の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊との回転数差ΔＮｅが所定値ΔＮｅｃｏｎｓｔを超えるときであれば、同様の急加速時処理ルーチン（但しエンジン２２の始動完了後にこのルーチンを実行する際にはステップＳ１３０〜Ｓ２００の処理は省略される）を実行してもよい。具体的には、エンジン２２がアイドリング状態でアクセル開度Ａｃｃが全開とされたときなどが挙げられる。
【００４３】
また、上述したハイブリッド自動車２０では、図８の区間ｂにおいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゼロに制限したが、必ずしもゼロに制限する必要はなく、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を通常制御の値よりもエンジン２２の回転を緩く抑え込むよう制限された値（図８の上図の一点鎖線と時間軸とで囲まれた領域内の値）であればよい。その場合、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を一定値としてもよいし、通常制御の値よりもエンジン２２の回転を緩く抑え込むよう制限された範囲内で可変な値としてもよい。
【００４４】
更に、上述したハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅが値Ｎｔｈｒに至ったあと所定時間ｔｃが経過するまでモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を最大負荷トルクＴｇｕａｒｄに設定したが、その代わりにエンジン２２の回転数Ｎｅが許容上限回転数Ｎｍａｘに一致するまでモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を最大負荷トルクＴｇｕａｒｄに設定するようにしてもよい。具体的には、図４のステップＳ３１０，Ｓ３２０を省略し、ステップＳ３３０において回転数ＮｅがＮｍａｘに一致するか否かを判定し、一致しないときにはステップＳ３４０以下の処理を行い、一致したときにはステップＳ３９０以下の処理を行うようにしてもよい。この場合も、急加速時処理ルーチンの終了後にエンジン２２の回転数Ｎｅが許容上限回転数Ｎｍａｘに収束する。
【００４５】
上述したハイブリッド自動車２０では、急加速時処理ルーチンの終了後つまり区間ｃのあとに行う通常制御としてエンジン２２の回転数とトルクとを燃費最適運転ポイントになるよう制御するものとしたが、運転状況に応じて燃費最適運転ポイントになるよう制御したりそれ以外の運転ポイント（例えばトルク最大運転ポイント）になるよう制御したりしてもよい。
【００４６】
上述した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９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９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。
【００４７】
上述した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１０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。
【００４８】
上述したハイブリッド自動車２０は本発明の動力出力装置を自動車に搭載した場合の一例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、船舶、航空機などの交通手段や、その他各種産業の機械などに搭載することも可能である。
【００４９】
上述したハイブリッド自動車２０では、電力動力入出力手段の一構成要素であるモータＭＧ１や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力を入出力可能なモータＭＧ２と電力のやりとりが可能な蓄電手段としてバッテリ５０を採用したが、電気２重層キャパシタを採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【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】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される急加速時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】急加速時処理ルーチンから分岐した部分のフローチャートである。
【図４】急加速時処理ルーチンから分岐した部分のフローチャートである。
【図５】要求トルク設定用マップの一例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共線図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】急加速時処理ルーチンが実行されるときのモータＭＧ１のトルクＴｍ１，エンジン２２の回転数Ｎｅ，エンジン２２の出力パワーＰｅの推移の一例を示すグラフである。
【図９】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１０】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】
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、３５，１３５ 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，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。
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置、その制御方法及びそれを搭載した自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、このエンジンの出力軸をキャリアに接続すると共に車軸に機械的に連結された駆動軸にリングギヤを接続したプラネタリギヤ（遊星歯車機構ともいう）と、このプラネタリギヤのサンギヤに接続された発電機と、駆動軸に動力を入出力するモータと、発電機により発電した電力により充電すると共にモータに電力を供給するバッテリとを備えるものを搭載したハイブリッド自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のハイブリッド自動車に搭載された装置では、通常は、運転効率を優先してエンジンの運転ポイントを定めその運転ポイントでエンジンを運転しているが、その運転ポイントで運転されるエンジンから出力し得る出力可能動力よりも大きな動力が要求された場合には、エンジンから出力すべき動力を優先してエンジンを運転する。つまり、要求動力が大きい場合、バッテリとの間でやり取りされる電力を所定値以下に抑制し、要求動力の多くをエンジンから出力する。この結果、バッテリにより供給される非常に抵効率の電力量を抑制することができるため、装置全体としての運転効率が向上する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１１７７８２号公報（図９）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうした動力出力装置では、エンジンの運転を停止している状態に急加速が要求されたときには、発電機によりエンジンをクランキングしたあと始動させ、エンジン始動直後から発電機に負の値のトルクをかけてエンジンを抑えることによりエンジンから動力を得ている。しかしながら、このようなときには、装置全体としてみたときの動力つまりエンジンからの動力とバッテリからの電力との和が不足しやすいため、できる限り装置全体として大きな動力を確保したいという要求がある。この点は、エンジンがアイドリング状態のときのように回転数が低いときに急加速が要求されたときについても同様である。
【０００５】
本発明の動力出力装置、その制御方法及びそれを搭載した自動車は、装置全体として大きなエネルギを確保することを目的の一つとする。また、装置全体として大きなエネルギを確保する制御を操作者に違和感を感じさせることなく行うことを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、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。
【０００７】
本発明は、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の動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する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および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差が予め定められた所定範囲を超えるとき、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで、該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限す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回転数差対応制御を行う回転数差対応制御手段と、
を備えるものである。
【０００８】
この動力出力装置では、内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差が所定範囲を超えるときには、内燃機関の出力軸の回転数が目標回転数又はそれより僅少量低い値に至るまで、該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限する。この結果、目標回転数に至るまでの間に内燃機関の出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限せずに加える場合に比べて、内燃機関の出力軸の回転数を短時間のうちに目標回転数に到達させることができ、ひいてはエンジンからのエネルギを増やすことができる。したがって、装置全体として大きなエネルギを確保することができる。ここで、「所定範囲」は、例えばこのような効果が得られるような範囲を経験的に求めてその範囲に設定すればよい。
【０００９】
本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、前記回転数差対応制御を実行する際、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを略ゼロとなるよう前記電力動力入出力手段を制御してもよい。こうすれば、内燃機関の出力軸の回転数をより短時間のうちに目標回転数に到達させることができる。
【００１０】
本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、前記回転数差対応制御を実行する際、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを略ゼロとし、該出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至ったあと最大トルクで該出力軸の回転を抑え込むよう前記電力動力入出力手段を制御してもよい。こうすれば、内燃機関の出力軸の回転数を短時間のうちに上限回転数付近まで上昇させたあと内燃機関の出力軸から大きな直行トルクを取り出すことができる。
【００１１】
本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、要求動力が大きく且つ前記回転数差が前記所定範囲を超えるときに前記回転数差対応制御を行うようにしてもよい。回転数差対応制御を行うと運転の滑らかさが若干損なわれる傾向にあるが、要求動力の大きいときにはその滑らかさが若干損なわれたとしても動力出力装置の操作者は違和感を感じにくいため、要求動力が大きいことを条件の一つとして回転数差対応制御を行うことが好ましい。
【００１２】
本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、前記内燃機関の運転を停止した状態で前記内燃機関の始動指示がなされ且つ前記回転数差が前記所定範囲を超えるときに前記回転数差対応制御を行うようにしてもよい。内燃機関の運転を停止した状態で始動指示がなされたときには内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差が所定範囲を超えやすいため、回転数差対応制御を行うための条件の一つに内燃機関の運転を停止した状態で始動指示がなされたときを加える意義がある。
【００１３】
本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、前記内燃機関がアイドリング状態で且つ前記回転数差が前記所定範囲を超えるときに前記回転数差対応制御を行うようにしてもよい。内燃機関がアイドリング状態のときには内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差が所定範囲を超えやすいため、回転数差対応制御を行うための条件の一つにアイドリング状態であるときを加える意義がある。
【００１４】
本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、前記回転数差対応制御を実行する際、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数より僅少量低い値に至ったあと最大トルクで該出力軸の回転を抑え込むよう前記電力動力入出力手段を制御して前記目標回転数に収束させるようにしてもよい。こうすれば、内燃機関の出力軸の回転数を短時間のうちに上限回転数付近まで上昇させたあとその出力軸に負荷として最大トルクを加えるため、内燃機関の出力軸をオーバーシュートさせることなく本発明の効果を得ることができるし、内燃機関の出力軸から大きな直行トルクを取り出すことができる。この態様を採用した本発明の動力出力装置において、前記回転数差対応制御手段は、最大トルクで所定時間だけ該出力軸の回転を抑え込むようにしてもよい。なお、「上限回転数を僅少量下回る値」と「所定時間」とは、内燃機関の出力軸の回転数が上限回転数を僅少量下回る値に達したあと出力軸に負荷することのできる最大トルクを所定時間出力軸に加えたときに回転数が上限回転数を超えないような値となるように定めればよい。
【００１５】
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軸に入出力した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り、前記回転数差対応制御手段は、前記電力動力入出力手段に備えられた前記発電機によって前記内燃機関の出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを該出力軸に加えるようにしてもよい。あるいは、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る電力の入出力を伴って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としてもよい。
【００１６】
本発明の自動車は、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の動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する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および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差が予め定められた所定範囲を超えるとき、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで、該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限す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回転数差対応制御を行う回転数差対応制御手段と、を備える動力出力装置を備え、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行するものである。
【００１７】
本発明の自動車によれば、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を備えるから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、目標回転数に至るまでの間に内燃機関の出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限せずに加える場合に比べて、内燃機関の出力軸の回転数を短時間のうちに目標回転数に到達させることができ、ひいてはエンジンからの動力を増やして装置全体として大きな動力を確保することができるという効果などと同様の効果を奏することができる。
【００１８】
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の動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する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および前記電動機と電力のやりと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）前記内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差を算出するステップと、
（ｂ）前記回転数差が予め定められた所定範囲を超えるか否かを判定するステップと、
（ｃ）前記回転数差が前記所定範囲を超えると判定されたとき、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限す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回転数差対応制御を行うステップと、
を含むものである。
【００１９】
この動力出力装置の制御方法によれば、目標回転数に至るまでの間に内燃機関の出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限せずに加える場合に比べて、内燃機関の出力軸の回転数を短時間のうちに目標回転数に到達させることができ、ひいてはエンジンからの動力を増やして装置全体として大きな動力を確保することができる。また、動力出力装置の制御方法において、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置が備える構成を備えるようにしてもよいし、同動力出力装置が実現する機能を実現するステップを含むようにしてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態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。こ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。
【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っている。
【００２６】
こうして構成された本実施形態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本実施形態のハイブリッド自動車２０の動作、特にモータＭＧ２によるモータ走行している状態でアクセル開度Ａｃｃが全開にされたときからエンジン２２を始動してエンジン２２からの動力を利用して走行する状態に移行するまでの動作について説明する。図２はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される急加速時処理ルーチンのメインフローチャートであり、図３及び図４は図２のメインフローチャートから分岐したサブフローチャートである。このルーチンは、本発明の回転数差対応制御の一つであり、モータ運転モードにより走行している最中にアクセル開度Ａｃｃが全開にされたときからエンジン２２を始動してエンジン２２からの動力を利用して走行する状態に移行するまでの間で所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。また、このルーチンは、モータ運転モードにより走行している最中にアクセル開度Ａｃｃが全開にされたときに実行されるが、このときのアクセル開度Ａｃｃは１００％であるから所定開度Ａｃｏｎｓｔを超えており、またエンジン２２の現在の回転数Ｎｅはゼロであるからエンジン２２の許容上限回転数Ｎｍａｘとエンジン２２の現在の回転数Ｎｅとの回転数差ΔＮｅは所定値ΔＮｃｏｎｓｔを超えている。なお、所定開度Ａｃｏｎｓｔは運転の滑らかさが損なわれたとしても運転者が違和感を感じにくいほど高開度の値に経験的に定めればよく、所定値ΔＮｃｏｎｓｔは後述する図８の下図に示す領域Ｐと領域Ｒとの差が十分大きくなるような値に経験的に定めればよい。例えば、所定開度Ａｃｏｎｓｔは８０％、所定値ΔＮｃｏｎｓｔは２０００ｒｐｍとしてもよい。
【００２８】
急加速時処理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，エンジン２２の回転数Ｎｅ，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２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については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エンジンＥＣＵ２４により演算されたものを通信により入力するものとし、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、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔについてはバッテリ５０の湿度や残容量（ＳＯＣ）などから求めたものをバッテリ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＊と車両に必要な要求パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、ここでは、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５に要求トルク設定用マップの一例を示す。いま、アクセル開度Ａｃｃが全開にされたときを考えているから、ここでは図５のＡｃｃ＝１００％のラインを用いて要求トルクＴｒ＊が導出される。要求パワーＰ＊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】
要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰ＊とを設定すると、次にＲＡＭ７６の所定領域に記憶されている第１フラグＦ１と第２フラグＦ２の値を入力し、両フラグＦ１，Ｆ２の値を判定する（ステップＳ１２０）。ここで、第１フラグＦ１は、エンジン２２が始動時回転数Ｎｓｔａｒｔから迅速に許容上限回転数Ｎｍａｘに至るよう制御する際に値１にセットされ、その他のときに値０にリセットされるフラグであり、第２フラグＦ２は、エンジン２２の回転数Ｎｅが値Ｎｔｈｒに至ったあとエンジン２２の回転を最大負荷トルクで抑え込む際に値１にセットされ、その他のときに値０にリセットされるフラグである。両フラグＦ１，Ｆ２は初期設定時には共に値ゼロにリセットされ、本ルーチンが実行された当初も共に値ゼロにリセットされているから、ここでは両フラグＦ１，Ｆ２ともゼロと判定され、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊にエンジン２２に許容される上限回転数である許容上限回転数Ｎｍａｘを設定すると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊にクランキングトルクＴｓｔａｒｔを設定する（ステップＳ１３０）。ここで、クランキングトルクＴｓｔａｒｔは、エンジン２２を始動時回転数Ｎｓｔａｒｔまで比較的迅速に回転させるトルクとしてＲＯＭ７４の所定領域に設定されたものであり、エンジン２２の性能やモータＭＧ１及びモータＭＧ２の性能によって設定される。本実施形態では、クランキングトルクＴｓｔａｒｔは、図８の上図の区間ａに示すパターンに基づいて設定される。
【００３１】
続いて、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとトルク指令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の消費電力との差分をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（１）により計算すると共に（ステップＳ１４０）、目標トルク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を次式（２）により計算し（ステップＳ１５０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１６０）。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、モータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングすることによってリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをモータＭＧ２から出力されるトルクでキャンセルすると共に、リングギヤ軸３２ａに出力する目標トルクＴｒ＊をバッテリ５０の出力制限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。エンジン２２の始動時における動力分配統合機構３０の回転要素とトルクとを力学的に説明する共線図の一例を図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、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。また、図中、実線はモータ運転モードで走行している最中にエンジン２２の始動指示がなされてエンジン２２のクランキングが開始されるときの共線図であり、破線はエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御が開始される際の共線図である。Ｒ軸上の２つの太線矢印は、モータＭＧ１でエンジン２２のクランキングを開始したときにモータＭＧ１から出力されるトルクがリングギヤ軸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。
【００３２】
【数１】
Ｔｍａｘ＝（Ｗｏｕｔ−Ｔｍ１＊・Ｎｍ１）／Ｎｍ２ …（１）
Ｔｍ２ｔｍｐ＝（Ｔｒ＊＋Ｔｍ１＊／ρ）／Ｇｒ …（２）
【００３３】
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊とトルク指令Ｔｍ２＊とをモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ１７０）。トルク指令Ｔｍ１＊とトルク指令Ｔｍ２＊とを受信したモータ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う。即ち、図６の共線図（実線から点線まで）に示すように、キャリア３４にクランクシャフト２６が接続されたエンジン２２の回転数Ｎｅが予め定められた始動時回転数ＮｓｔａｒｔとなるようにモータＭＧ１をクランキングトルクＴｓｔａｒｔで駆動し、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを考慮した使用可能電力の範囲内でモータＭＧ１によるクランキングトルクＴｓｔａｒｔの反力をとると共にリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力するようモータＭＧ２を駆動する。続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅが始動時回転数Ｎｓｔａｒｔに至ったか否かを判定し（ステップＳ１８０）、始動時回転数Ｎｓｔａｒｔに至っていないときにはそのまま本ルーチンを終了し、始動時回転数Ｎｓｔａｒｔに至ったときにはエンジン２２の燃料噴射制御や点火制御の開始指示をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ１９０）、このあとエンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に許容上限回転数Ｎｍａｘまで上昇させる制御を行うために第１フラグＦ１に値１をセットし（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。燃料噴射制御や点火制御の開始指示を受信したエンジンＥＣＵ２４は、始動時回転数Ｎｓｔａｒｔで回転しているエンジン２２に対して燃料噴射制御と点火制御を開始してエンジン２２の始動を完了する。
【００３４】
ステップＳ１２０において、第１フラグＦ１が値１で第２フラグＦ２が値０のとき、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に許容上限回転数Ｎｍａｘまで上昇させる制御が実行される。即ち、図３のフローチャートに示すように、まず、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に許容上限回転数Ｎｍａｘを設定すると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ２１０）。ここで、許容上限回転数Ｎｍａｘは、エンジン２２の性能によって決まるエンジン上限回転数またはモータＭＧ１の性能によって決まるモータ上限回転数に対応する図６の共線図上のエンジン２２の回転数のいずれか低い方の値である。その後、ステップＳ１４０〜Ｓ１６０と同様のステップＳ２２０〜Ｓ２４０を実行してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊とトルク指令Ｔｍ２＊とをモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２５０）。トルク指令Ｔｍ１＊とトルク指令Ｔｍ２＊とを受信したモータＥＣＵ４０は、トルクゼロでモータ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う。このとき、図６の共線図に示すように、キャリア３４に接続されたエンジン２２のクランクシャフト２６の回転つまりエンジン２２の回転を抑え込む方向のモータＭＧ１のトルクをゼロに制限しているため、エンジン２２の回転数Ｎｅ（Ｃ軸上の回転数）は負荷が軽くなり速やかに上昇していく。その後、エンジン２２の回転数Ｎｅが、エンジン２２のクランクシャフト２６の許容上限回転数Ｎｍａｘから僅少量低くした値Ｎｔｈｒに達したか否かを判定し（ステップＳ２６０）、値Ｎｔｈｒに達していないときにはそのまま本ルーチンを終了し、値Ｎｔｈｒに達したときにはこのあとエンジン２２の回転数Ｎｅを許容上限回転数Ｎｍａｘに収束させるために第２フラグＦ２に値１をセットすると共に第１フラグＦ１をリセットして値０とし（ステップＳ２７０）、本ルーチンを終了する。
【００３５】
ステップＳ１２０において、第１フラグＦ１が値０で第２フラグＦ２が値１のとき、エンジン２２の回転数Ｎｅを許容上限回転数Ｎｍａｘに収束させる制御が実行される。この制御が開始されると、図４のフローチャートに示すように、まず、この分岐に入ってくるのが初回か否か、つまり前回この急加速時処理ルーチンを実行したときにステップＳ２７０で両フラグＦ１，Ｆ２の値を切り替えたか否かを判定し（ステップＳ３１０）、この分岐に入ってくるのが初回のときには、ハイブリッド電子制御ユニット７０に内蔵された図示しないタイマをスタートさせ（ステップＳ３２０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に許容上限回転数Ｎｍａｘを設定すると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に最大負荷トルクＴｇｕａｒｄ（＜０）を設定し（ステップＳ３４０）、その後、ステップＳ１４０〜Ｓ１６０と同様のステップＳ３５０〜Ｓ３７０を実行してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊とトルク指令Ｔｍ２＊とをモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ３８０）、本ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ１＊とトルク指令Ｔｍ２＊とを受信したモータＥＣＵ４０は、最大負荷トルクＴｇｕａｒｄ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う。このとき、図６の共線図（点線から一点鎖線）に示すように、キャリア３４に接続されたエンジン２２のクランクシャフト２６の回転つまりエンジン２２の回転を抑え込む方向のモータＭＧ１のトルクを最大負荷トルクＴｇｕａｒｄに設定しているため、エンジン２２の回転数Ｎｅ（Ｃ軸上の回転数）は値Ｎｔｈｒを超えたあとあまり上昇せず上限回転数Ｎｅ＊に収束していく。
【００３６】
さて、ステップＳ３１０において図４の分岐フローチャートに入るのが初回でないときには、タイマをスタートさせてから所定時間ｔｃが経過したか否かを判定し（ステップＳ３３０）、所定時間ｔｃが経過していないときには、前述したステップＳ３４０〜Ｓ３８０を実行したあと本ルーチンを終了し、一方、タイマをスタートさせてから所定時間ｔｃが経過したときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが通常制御へ復帰できる状態になったとみなし、第１フラグＦ１及び第２フラグＦ２を共にリセットして値ゼロとし（ステップＳ３９０）、その後通常制御への復帰を準備し（ステップＳ４００）、本ルーチンを終了する。ここで、エンジン２２の回転数値ＮｔｈｒとモータＭＧ１の最大負荷トルクＴｇｕａｒｄと所定時間ｔｃとは、エンジン２２の回転数Ｎｅが値Ｎｔｈｒのときに所定時間ｔｃだけモータＭＧ１に最大負荷トルクＴｇｕａｒｄをかけたあとエンジン２２の回転数Ｎｅが許容上限回転数Ｎｍａｘを超える（オーバーシュートする）ことなくそのＮｍａｘにほぼ収束されるように、それぞれ経験的に定められている。
【００３７】
ところで、ステップＳ４００でいう通常制御とは、本実施形態では、要求パワーＰ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを燃費優先の動作ライン上の運転ポイントとなるよう設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（３）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とに基づいて次式（４）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算し、また、上述したステップＳ１４０〜Ｓ１６０と同様の処理を実行してトルク指令Ｔｍ２＊を計算し、これらのトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０へ送信する、という一連の制御をいう。ここで、燃費優先の動作ラインの一例を図７に示す。図７中、点線のラインは要求パワーＰ＊がＰ１，Ｐ２となる回転数−トルクの曲線であり、その回転数−トルクの組合せで最も効率のよいポイントを結んだラインが燃費優先の動作ラインである。また、式（３）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り、式（４）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、同式中、ｋ１は比例項のゲイン、ｋ２は積分項のゲインである。このモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を最大負荷トルクＴｇｕａｒｄからフィードバック制御で求めた値に移行するにあたって、通常制御への復帰の準備の一環として、移行後初めてのフィードバック制御における式（４）の前回Ｔｍ１＊をＴｇｕａｒｄ＋ΔＴ（ΔＴ＞０）に設定しておく。
【００３８】
【数２】
Ｎｍ１＊＝Ｎｅ＊・（１＋ρ）／ρ−Ｎｍ２／（Ｇｒ・ρ） …（３）
Ｔｍ１＊＝前回Ｔｍ１＊＋ｋ１（Ｎｍ１＊−Ｎｍ１）＋ｋ２∫（Ｎｍ１＊−Ｎｍ１）ｄｔ …（４）
【００３９】
このような急加速時処理ルーチンを実行したときの経過時間に対するモータＭＧ１のトルクＴｍ１、エンジン２２の回転数Ｎｅおよびエンジン２２の出力パワーＰｅの推移を表すグラフを図８に示す。図８における区間ａは、モータＭＧ１により始動前のエンジン２２をクランキングする区間であり、第１フラグＦ１および第２フラグＦ２は共に値０にセットされるため急加速時処理ルーチンのステップＳ１３０〜ステップＳ２００が実行される。この区間ａでは、モータＭＧ１のトルクは正の値となり、エンジン２２の回転数Ｎｅは０から始動時回転数Ｎｓｔａｒｔまで上昇する。区間ｂは、区間ａの終わりに始動されたエンジン２２の回転数Ｎｅを上限回転数Ｎｍａｘ付近まで迅速に上昇させる区間であり、第１フラグＦ１が値１で第２フラグＦ２が値０にセットされるため急加速時処理ルーチンのステップＳ２１０〜ステップＳ２７０が実行される。この区間ｂでは、モータＭＧ１のトルクはゼロであり、エンジン２２の回転数Ｎｅは従来のようにモータＭＧ１によりエンジン２２の回転を抑え込む負のトルクをかける場合に比べて迅速に値Ｎｔｈｒまで上昇する。区間ｃは、値Ｎｔｈｒまで上昇したエンジン２２の回転数Ｎｅを上限回転数Ｎｍａｘを超えないようにこのＮｍａｘに収束させる区間であり、第１フラグＦ１が値０で第２フラグＦ２が値１にセットされるため急加速時処理ルーチンのステップＳ３１０〜ステップＳ４００が実行される。この区間ｃでは、モータＭＧ１のトルクは最大負荷トルクＴｇｕａｒｄとなり、エンジン２２の回転数Ｎｅは上限回転数Ｎｍａｘに収束する。この区間ｃのあと、通常制御に戻ってモータＭＧ１のトルクはフィードバック制御され、エンジン２２の回転数Ｎｅはほぼ上限回転数Ｎｍａｘで推移することになる。また、図８の下図に示すように、本実施形態では、区間ｃのあと発生したエンジン２２の出力パワーＰｅに経過時間を乗じて算出されるエネルギは領域Ｐと領域Ｑとの和になるのに対して、従来のようにモータＭＧ１によりエンジン２２の始動直後からエンジン２２の回転を抑え込む負のトルクをかける場合では、エンジン２２のエネルギは領域Ｒと領域Ｑとの和になるため、領域Ｐから領域Ｒを差し引いたエネルギ分だけ前者の方が後者よりも有利となる。
【００４０】
以上説明した本実施形態のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードにより走行している最中にアクセル開度Ａｃｃが全開にされたとき、エンジン２２の回転数Ｎｅが始動時回転数Ｎｓｔａｒｔから許容上限回転数Ｎｍａｘより僅少量低い値Ｎｔｈｒに至るまでモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゼロに制限するので、短時間のうちに上限回転数Ｎｍａｘに到達させることができ、ひいてはエンジン２２からのエネルギを増やすことができ、自動車全体として大きなエネルギを確保することができる。また、エンジン２２の回転数Ｎｅが値Ｎｔｈｒに至ったあとモータＭＧ１によるエンジン２２の回転を抑え込む方向の最大負荷トルクを所定時間ｔｃだけ加えるため、エンジン２２の回転数Ｎｅをオーバーシュートさせることなく、エンジン２２から大きな直行トルクを取り出すことができる。更に、このような制御を行うと運転の滑らかさが若干損なわれるが、エンジン２２の運転を停止してモータ運転モードにより走行している最中にアクセル開度Ａｃｃが全開にされたときにはその滑らかさが若干損なわれたとしても運転者は違和感を感じにくいため、ドライバビリティも損なわれない。
【００４１】
なお、本発明は上述した実施形態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。
【００４２】
例えば、上述したハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を停止した状態で走行しているモータ運転モードにおいてアクセル開度Ａｃｃが全開とされたときに急加速時処理ルーチンを実行するものとして説明したが、アクセル開度Ａｃｃが所定開度Ａｃｏｎｓｔを超え且つエンジン２２の現在の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊との回転数差ΔＮｅが所定値ΔＮｅｃｏｎｓｔを超えるときであれば、同様の急加速時処理ルーチン（但しエンジン２２の始動完了後にこのルーチンを実行する際にはステップＳ１３０〜Ｓ２００の処理は省略される）を実行してもよい。具体的には、エンジン２２がアイドリング状態でアクセル開度Ａｃｃが全開とされたときなどが挙げられる。
【００４３】
また、上述したハイブリッド自動車２０では、図８の区間ｂにおいてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊をゼロに制限したが、必ずしもゼロに制限する必要はなく、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を通常制御の値よりもエンジン２２の回転を緩く抑え込むよう制限された値（図８の上図の一点鎖線と時間軸とで囲まれた領域内の値）であればよい。その場合、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を一定値としてもよいし、通常制御の値よりもエンジン２２の回転を緩く抑え込むよう制限された範囲内で可変な値としてもよい。
【００４４】
更に、上述したハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅが値Ｎｔｈｒに至ったあと所定時間ｔｃが経過するまでモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を最大負荷トルクＴｇｕａｒｄに設定したが、その代わりにエンジン２２の回転数Ｎｅが許容上限回転数Ｎｍａｘに一致するまでモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を最大負荷トルクＴｇｕａｒｄに設定するようにしてもよい。具体的には、図４のステップＳ３１０，Ｓ３２０を省略し、ステップＳ３３０において回転数ＮｅがＮｍａｘに一致するか否かを判定し、一致しないときにはステップＳ３４０以下の処理を行い、一致したときにはステップＳ３９０以下の処理を行うようにしてもよい。この場合も、急加速時処理ルーチンの終了後にエンジン２２の回転数Ｎｅが許容上限回転数Ｎｍａｘに収束する。
【００４５】
上述したハイブリッド自動車２０では、急加速時処理ルーチンの終了後つまり区間ｃのあとに行う通常制御としてエンジン２２の回転数とトルクとを燃費最適運転ポイントになるよう制御するものとしたが、運転状況に応じて燃費最適運転ポイントになるよう制御したりそれ以外の運転ポイント（例えばトルク最大運転ポイント）になるよう制御したりしてもよい。
【００４６】
上述した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９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９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。
【００４７】
上述した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１０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。
【００４８】
上述したハイブリッド自動車２０は本発明の動力出力装置を自動車に搭載した場合の一例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、船舶、航空機などの交通手段や、その他各種産業の機械などに搭載することも可能である。
【００４９】
上述したハイブリッド自動車２０では、電力動力入出力手段の一構成要素であるモータＭＧ１や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力を入出力可能なモータＭＧ２と電力のやりとりが可能な蓄電手段としてバッテリ５０を採用したが、電気２重層キャパシタを採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【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】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される急加速時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】急加速時処理ルーチンから分岐した部分のフローチャートである。
【図４】急加速時処理ルーチンから分岐した部分のフローチャートである。
【図５】要求トルク設定用マップの一例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共線図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】急加速時処理ルーチンが実行されるときのモータＭＧ１のトルクＴｍ１，エンジン２２の回転数Ｎｅ，エンジン２２の出力パワーＰｅの推移の一例を示すグラフである。
【図９】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１０】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】
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、３５，１３５ 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，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。
Claims (12)
- 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の動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する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および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差が予め定められた所定範囲を超えるとき、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで、該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限す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回転数差対応制御を行う回転数差対応制御手段と、
を備える動力出力装置。 - 前記回転数差対応制御手段は、前記回転数差対応制御において、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを略ゼロとなるよう前記電力動力入出力手段を制御する、請求項１記載の動力出力装置。
- 前記回転数差対応制御手段は、前記回転数差対応制御において、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを略ゼロとし、該出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至ったあと最大トルクで該出力軸の回転を抑え込むよう前記電力動力入出力手段を制御する、請求項１又は２記載の動力出力装置。
- 前記回転数差対応制御手段は、要求動力が大きく且つ前記回転数差が前記所定範囲を超えるときに前記回転数差対応制御を行う、請求項１〜３いずれか記載の動力出力装置。
- 前記回転数差対応制御手段は、前記内燃機関の運転を停止した状態で前記内燃機関の始動指示がなされ且つ前記回転数差が前記所定範囲を超えるときに前記回転数差対応制御を行う、請求項１〜４いずれか記載の動力出力装置。
- 前記回転数差対応制御手段は、前記内燃機関がアイドリング状態で且つ前記回転数差が前記所定範囲を超えるときに前記回転数差対応制御を行う、請求項１〜５いずれか記載の動力出力装置。
- 前記回転数差対応制御手段は、前記回転数差対応制御において、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数より僅少量低い値に至ったあと最大トルクで該出力軸の回転を抑え込むよう前記電力動力入出力手段を制御して前記目標回転数に収束させる、請求項１〜６いずれか記載の動力出力装置。
- 前記回転数差対応制御手段は、前記回転数差対応制御において、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数より僅少量低い値に至ったあと最大トルクで所定時間だけ該出力軸の回転を抑え込むよう前記電力動力入出力手段を制御して前記目標回転数に収束させる、請求項７記載の動力出力装置。
- 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軸に入出力した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り、
前記回転数差対応制御手段は、前記電力動力入出力手段に備えられた前記発電機によって前記内燃機関の出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを該出力軸に加える、
請求項１〜８いずれか記載の動力出力装置。 - 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る電力の入出力を伴って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１〜８いずれか記載の動力出力装置。 - 請求項１〜１０いずれか記載の動力出力装置を備え、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行する自動車。
- 内燃機関と、該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の動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する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および前記電動機と電力のやりと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）前記内燃機関の出力軸の現回転数と目標回転数との回転数差を算出するステップと、
（ｂ）前記回転数差が予め定められた所定範囲を超えるか否かを判定するステップと、
（ｃ）前記回転数差が前記所定範囲を超えると判定されたとき、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記目標回転数又は該目標回転数より僅少量低い値に至るまで該出力軸の回転を抑え込む方向のトルクを制限す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回転数差対応制御を行うステップと、
を含む動力出力装置の制御方法。
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