JP2006194215A - 動力出力装置およびその制御方法並びに自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 空燃比センサの異常判定を確実に行なう。
【解決手段】 要求パワーＰｅ＊が参照パワーＰｒｅｆより小さく（ステップＳ１２０）、空燃比センサの異常判定に先立って成立する必要のある異常判定条件が成立すると共に（ステップＳ１４０）エンジンへの燃料の供給が停止されていて（ステップＳ１５０），車速Ｖが参照車速Ｖｒｅｆ２を超えていて（ステップＳ１６０）、空燃比センサの異常判定を開始してから所定時間経過していないときには（ステップＳ１７０）、空燃比センサの異常を判定する（ステップＳ１８０）と共にエンジンへの燃料供給が停止してエンジンが回転数Ｎｒｅｆ１で回転するようエンジンを制御する（ステップＳ１９０，Ｓ３００〜ステップＳ３４０）。こうすれば、エンジンの異常の判定を確実に行なうことができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに自動車に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、エンジンへの燃料の供給を停止している状態でエンジンをモータリングして空燃比センサの異常を検出するものが提案されている（特に、特許文献１参照）。この動力出力装置では、エンジンの燃料供給系や点火系などに異常が生じていないときに空燃比センサの異常を検出するから、空燃比センサの異常を確実に判定することができるとしている。
特開平５−１０６４９２号公報

しかしながら、上述の動力出力装置では、通常空燃比センサの異常を検出するまでに所定時間（例えば、５秒間程度）必要であるため、エンジンのモータリングを所定時間継続していないと空燃比センサの異常を判定できない。エンジンとモータとを動力源として備える動力出力装置では、一般的にエンジンへの燃料供給を停止した状態でエンジンのモータリングが継続される機会が少ないため、空燃比センサの異常を判定する機会も少なくなってしまう。空燃比センサに異常が生じるとエンジンの空燃比制御が困難になるため、異常の判定を確実に行なうことが望ましい。

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、内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手段の異常の判定を確実に行なうことを目的とする。

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、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力出力装置は、
内燃機関からの動力と該内燃機関とは異なる駆動源からの動力とを駆動軸に出力可能な動力出力装置であって、
前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記内燃機関への燃料供給を停止する条件を含む所定の判定条件が成立したときには、前記内燃機関への燃料供給が停止された状態で該内燃機関の回転を維持しながら前記空燃比検出手段からの検出信号に基づいて該空燃比検出手段の異常を判定すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段と前記駆動源とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

本発明の動力出力装置では、内燃機関への燃料供給を停止する条件を含む所定の判定条件が成立したときには、内燃機関への燃料供給が停止された状態で内燃機関の回転を維持しながら空燃比検出手段からの検出信号に基づいて空燃比検出手段の異常を判定すると共に設定された要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関とモータリング手段と駆動源とを制御する。この結果、空燃比検出手段の異常の判定を確実に行なうことができる。もとより、要求動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる。

本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記動力出力装置が起動されてから前記空燃比検出手段が所定の性能で動作可能となる条件を前記所定の判定条件の一つとして含んで制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、空燃比検出手段の異常の判定をより確実に行なうことができる。

本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記動力出力装置が起動されてから前記空燃比検出手段の異常の判定がなされていない条件を前記所定の条件の一つとして含んで制御する手段であるものとすることもできる。また、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記駆動軸の回転数が所定の実行回転数以上である条件を前記所定の判定条件の一つとして含んで制御する手段であるものとすることもできる。

本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記所定の判定条件が成立していない場合に前記駆動軸の回転数が所定の停止回転数未満のときには、前記内燃機関の間欠運転を伴って前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段と前記駆動源とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、所定の判定条件が成立していない場合に駆動軸の回転数が所定の停止回転数未満のときには、内燃機関の間欠運転を伴って要求動力に基づく動力を駆動軸から出力することができる。

本発明の動力出力装置において、前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備え、前記駆動源は、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機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、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか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可能な発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを備え、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前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。

本発明の自動車は、上述した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、内燃機関からの動力と該内燃機関とは異なる駆動源からの動力とを駆動軸に出力可能な動力出力装置であって、前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、前記内燃機関への燃料供給を停止する条件を含む所定の判定条件が成立したときには、前記内燃機関への燃料供給が停止された状態で該内燃機関の回転を維持しながら前記空燃比検出手段からの検出信号に基づいて該空燃比検出手段の異常を判定すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段と前記駆動源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接続されてなることを要旨とする。

本発明の自動車では、上述したいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載しているから、本発明の動力出力装置の奏する効果、例えば、空燃比検出手段の異常の判定を確実に行なうことができる効果や要求動力に基づく動力を駆動軸に出力する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。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、駆動源と、前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手段と、を備え、前記内燃機関からの動力と前記駆動源からの動力とを駆動軸に出力可能な動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
（ｂ）前記内燃機関への燃料供給を停止する条件を含む所定の判定条件が成立したときには、前記内燃機関への燃料供給が停止された状態で該内燃機関の回転を維持しながら前記空燃比検出手段からの検出信号に基づいて該空燃比検出手段の異常を判定すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段と前記駆動源とを制御する
ことを要旨とする。

本発明の動力出力装置の制御方法では、内燃機関への燃料供給を停止する条件を含む所定の判定条件が成立したときには、内燃機関への燃料供給が停止された状態で内燃機関の回転を維持しながら空燃比検出手段からの検出信号に基づいて空燃比検出手段の異常を判定すると共に設定された要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関とモータリング手段と駆動源とを制御する。この結果、空燃比検出手段の異常の判定を確実に行なうことができる。もとより、要求動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる。

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。

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。

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、吸入空気量と燃料噴射量との比（Ａ／Ｆ）を検出する空燃比センサ２２ａなどのエンジン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。空燃比センサ２２ａは、図示しないジルコニア固体電解質を外側電極と内側電極とで挟持してなる周知のヒータ付き酸素センサとして構成されており、所定温度に達すると十分な性能で測定した酸素濃度から空燃比ＡＦを検出する。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。

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。

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。

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。

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。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に空燃比センサ２２ａの異常を判定する際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により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，エンジン２２の回転数Ｎｅ，バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ，空燃比センサ２２ａからの空燃比ＡＦなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ２３ａからの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３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。

続いて、設定された要求パワーＰｅ＊が燃費向上のためエンジン２２への燃料供給を停止する閾値として参照パワーＰｒｅｆより小さいか否かを判定する（ステップＳ１２０）。要求パワーＰｅ＊が参照パワーＰｒｅｆより大きいときには、エンジン２２の燃料の供給を停止せず空燃比センサ２２ａの異常判定を行なわないから、続いて、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１３０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図４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。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ３００）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図５に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（３）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。

Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …（１）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt …（２）

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（３）により計算すると共に（ステップＳ ３１０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（４）により計算し（ステップＳ３２０）、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Ｓ３３０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の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。なお、式（４）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …（３）
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr …（４）

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ３４０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

一方、設定された要求パワーＰｅ＊が参照パワーＰｒｅｆより小さいときには、空燃比センサ２２ａの異常判定に先立って成立する必要のある条件、即ち、ハイブリッド自動車２０が起動されてから空燃比センサ２２ａが十分に暖められており所定の性能で動作できる状態であること（例えば、空燃比センサ２２ａの温度が所定温度以上であったり、エンジン２２の冷却水温が所定温度以上であること）やハイブリッド自動車２０が起動されてから空燃比センサ２２ａの異常判定が１回実行されていないことを含む異常判定条件が成立しているか（ステップＳ１４０）や前回本ルーチンを実行したときにエンジン２２への燃料の供給が停止されているか（ステップＳ１５０），車速Ｖがエンジン２２への燃料の供給を停止した状態でエンジン２２の回転を維持しながらエンジン２２を運転すると運転者が乗り心地の悪さを感じる閾値としての参照車速Ｖｒｅｆ２を超えているか（ステップＳ１６０）、前回本ルーチンを実行したときに空燃比センサ２２ａの異常の判定を行なっていれば異常判定を開始してから異常判定に必要な所定時間（例えば、５秒間）経過していないか（ステップＳ１７０）を判定する。ステップＳ１４０からＳ１７０の各判定を行なうのは以下の理由に基づく。

エンジン２２への燃料供給を停止するとエンジン２２の排ガス中の酸素濃度が外気の酸素濃度に近づく。このような状態で、空燃比センサ２２ａからの空燃比ＡＦを検出すると、空燃比センサ２２ａが正常に動作していれば検出された空燃比が外気に近い値になり、空燃比センサ２２ａに異常が生じていれば検出された空燃比が外気から外れた値になる。つまり、エンジン２２への燃料供給を停止している状態で空燃比センサ２２ａにより検出された空燃比ＡＦを調べると、空燃比センサ２２ａの異常を判定することができる。このような空燃比センサ２２ａの異常判定は、空燃比センサ２２ａが十分な性能で動作可能な環境にあることやエンジン２２への燃料供給を停止しているなどいくつかの前提条件が成立した上で行なう必要がある。実施例では、空燃比センサ２２ａの異常判定に先立ち、前述したステップＳ１４０からステップＳ１７０の各判定を行なうものとした。

ステップＳ１４０からステップＳ１７０の各判定が成立したときには、空燃比センサ２２ａからの空燃比ＡＦに基づいて空燃比センサ２２ａの異常判定を行ない（ステップＳ１８０）、続いて、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をＮｒｅｆ１（例えば、毎分１０００回転）に設定すると共に目標トルクＴｅ＊を値零に設定し（ステップＳ１９０）、ステップＳ３００以降の処理を実行し、本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への燃料の供給を停止すると共にエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊（＝Ｎｒｅｆ１）で回転するようエンジン２２の制御を行ない、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。こうすれば、空燃比センサ２２ａの異常判定を行なう条件が成立したときには、空燃比センサ２２ａの異常判定を行なうと共にエンジン２２への燃料の供給を停止してエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊（＝Ｎｒｅｆ１）で回転するよう制御するから、異常判定を確実に行なうことができる。

一方、ステップＳ１４０からステップＳ１６０の各判定のいずれかが成立しないときには、異常判定を行なわずに、車速Ｖが空燃比センサ２２ａの異常判定を行なっていないときにエンジン２２を停止する車速の閾値として参照車速Ｖｒｅｆ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ２１０）。また、ステップＳ１７０の処理で所定時間が経過していると判定されたときには、異常判定を終了し（ステップＳ２００）、ステップＳ２１０の処理に進む。ステップＳ２１０の処理で車速Ｖが参照車速Ｖｒｅｆ１より大きいと判定されれば、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をＮｒｅｆ２（例えば、毎分８００回転）に設定すると共に目標トルクＴｅ＊を値零に設定し（ステップＳ２２０）、ステップＳ３００以降の処理を実行し、本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への燃料の供給を停止すると共にエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊（＝Ｎｒｅｆ２）で回転するようエンジン２２の制御を行なう。一方、ステップＳ２１０の処理で車速Ｖが参照車速Ｖｒｅｆ１より小さいと判定されれば、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を値零に設定すると共に目標トルクＴｅ＊を値零に設定し（ステップＳ２３０）、ステップＳ３００以降の処理を実行し、本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への燃料の供給を停止すると共にエンジン２２の回転が停止するようエンジン２２の制御を行ない、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。このように、ステップＳ１４０からステップＳ１７０の各判定のいずれかが成立しないときには、車速Ｖに応じた運転状態でエンジン２２が運転されるようエンジン２２を制御することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊が参照パワーＰｒｅｆより小さいと共にステップＳ１４０からステップＳ１７０の処理における各判定が成立したときには、空燃比センサ２２ａの異常の判定を実行すると共にエンジン２２への燃料供給を停止した状態でエンジン２２が回転数Ｎｒｅｆ１で回転するようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。この結果、空燃比センサ２２ａの異常の判定を確実に行なうことができる。しかも、こうした異常判定を行なっている最中でも、要求動力に基づく動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力することができる。また、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊が参照パワーＰｒｅｆより小さいと共にステップＳ１４０からステップＳ１７０の処理が成立しないときには、エンジン２２が車速Ｖに応じた運転状態で運転されるようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。この結果、車速Ｖに応じた制御をすることができる。そして、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊が参照パワーＰｒｅｆより大きいときは、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を制御するから、燃費の向上を図ることができる。もとより、要求動力に基づく動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１６０の処理では、車速Ｖが参照車速Ｖｒｅｆ２より大きいか否かを判定するものとしたが、ステップＳ１６０の処理を行なわないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１６０の処理やステップＳ２００の処理では、車速Ｖに基づいて判定を行なうものとしたが、駆動軸としてリングギヤ軸３２ａの回転を検出して、検出した回転数に基づいて判定を行なうものとしてもよい。

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６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６における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

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７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。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 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。 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。 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、２２ａ 空燃比センサ、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、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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (10)

1. 内燃機関からの動力と該内燃機関とは異なる駆動源からの動力とを駆動軸に出力可能な動力出力装置であって、
   前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
   前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
   前記内燃機関への燃料供給を停止する条件を含む所定の判定条件が成立したときには、前記内燃機関への燃料供給が停止された状態で該内燃機関の回転を維持しながら前記空燃比検出手段からの検出信号に基づいて該空燃比検出手段の異常を判定すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段と前記駆動源とを制御する制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記制御手段は、前記動力出力装置が起動されてから前記空燃比検出手段が所定の性能で動作可能となる条件を前記所定の判定条件の一つとして含んで制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
3. 前記制御手段は、前記動力出力装置が起動されてから前記空燃比検出手段の異常の判定がなされていない条件を前記所定の条件の一つとして含んで制御する手段である請求項１または２記載の動力出力装置。
4. 前記制御手段は、前記駆動軸の回転数が所定の実行回転数以上である条件を前記所定の判定条件の一つとして含んで制御する手段である請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置。
5. 前記制御手段は、前記所定の判定条件が成立していない場合に前記駆動軸の回転数が所定の停止回転数未満のときには、前記内燃機関の間欠運転を伴って前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段と前記駆動源とを制御する手段である請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置。
6. 請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置であって、
   前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備え、
   前記駆動源は、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機である
   動力出力装置。
7. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか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可能な発電機とを備える手段である請求項６記載の動力出力装置。
8. 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の回転子とを備え、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前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する対回転子電動機である請求項６記載の動力出力装置。
9. 請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなる自動車。
10. 内燃機関と、駆動源と、前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手段と、を備え、前記内燃機関からの動力と前記駆動源からの動力とを駆動軸に出力可能な動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
    （ｂ）前記内燃機関への燃料供給を停止する条件を含む所定の判定条件が成立したときには、前記内燃機関への燃料供給が停止された状態で該内燃機関の回転を維持しながら前記空燃比検出手段からの検出信号に基づいて該空燃比検出手段の異常を判定すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段と前記駆動源とを制御する
    動力出力装置の制御方法。
    
    
    
    

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