JP2007168637A - 動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法 - Google Patents

動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】内燃機関の始動前後におけるトルクショックを抑制する。
【解決手段】遊星歯車機構にエンジン，第１モータ，駆動軸および第２モータが接続された車両において、エンジンが停止しているときには、バッテリの出力制限Ｗｏｕｔに基づいて駆動軸に要求される要求トルクＴｒ＊の上昇に対して許容される上昇レートΔＴｒを設定すると共に設定した上昇レートΔＴｒで要求トルクＴｒ＊を制限して実行トルクＴ＊を設定し（Ｓ１５０，Ｓ１６０）、出力制限Ｗｏｕｔを第２モータの回転数で割って第２モータのトルク制限Ｔｍａｘを設定してトルク制限Ｔｍａｘを上限として第２モータから実行トルクＴ＊が出力されるよう制御する（Ｓ２６０〜Ｓ２９０）。これにより、駆動軸の回転上昇の途中でトルク制限Ｔｍａｘによって駆動軸に出力されるトルクが落ち込むのを抑制できるから、エンジン２２の始動前後でトルクショックが生じるのを抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを搭載し車軸が前記駆動軸に接続されてなる車両並びに動力出力装置の制御方法に関する。
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、このエンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に車軸に接続された駆動軸にリングギヤが接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギヤに接続された第１モータ，駆動軸に接続された第２モータと、二つのモータと電力のやりとりが可能なバッテリとを備えるハイブリッド自動車に搭載された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、エンジンが停止しているとき、第２モータに供給することができる使用可能電力をバッテリの出力制限にクランキング用の第１モータで発電した電力を加えたものとして設定し、この使用可能電力の範囲内でモータを駆動することにより、エンジン始動時におけるバッテリや二つのモータを効率よく使用できるとしている。
特開２００４−３４３９３５号公報
上述した動力出力装置では、バッテリの出力制限を超えないように第２モータが制御されるが、このときに第２モータから出力できるトルクは第２モータの回転数が大きいほど小さくなるから、停車時や低車速時には第２モータから大きなトルクが出力されるがその後に車速が上昇すると出力制限によっては第２モータから出力するトルクが制限されて駆動軸に出力されるトルクに落ち込みが生じる。この状態でエンジンが始動されてエンジンからのトルクが駆動軸に出力されるようになると、駆動軸に出力されるトルクが急変する。こうしたトルクの急変は車両にショックを生じさせるものとなるから、できる限り小さくすることが望ましい。
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、内燃機関の始動に伴うトルクショックの発生を抑制することを目的とする。
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法は、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、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の出力制限を設定する出力制限設定手段と、
前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記内燃機関を停止しているときには該内燃機関が始動されるまで前記設定された蓄電手段の出力制限に基づいて前記要求トルクの上昇に対する前記駆動軸に出力すべきトルクの上昇程度を設定する上昇程度設定手段と、
前記内燃機関を停止しているときには前記設定された上昇程度の範囲内で且つ前記設定された蓄電手段の出力制限の範囲内で前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、前記内燃機関を運転しているときには少なくとも該内燃機関からの動力を用いて前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関を運転制御する制御手段と
を備えることを要旨とする。
この本発明の動力出力装置では、駆動軸に動力を出力可能な電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段の出力制限を設定し、駆動軸に要求される要求トルクを設定し、駆動軸に動力を出力可能な内燃機関を停止しているときには内燃機関が始動されるまで設定された蓄電手段の出力制限に基づいて要求トルクの上昇に対する駆動軸に出力すべきトルクの上昇程度を設定し、内燃機関を停止しているときには設定された上昇程度の範囲内で且つ設定された蓄電手段の出力制限の範囲内で要求トルクが駆動軸に出力されるよう電動機を駆動制御し、内燃機関を運転しているときには少なくとも内燃機関からの動力を用いて要求トルクが駆動軸に出力されるよう内燃機関を運転制御する。即ち、内燃機関を停止しているときに駆動軸に出力するトルクを上昇させる際には蓄電手段の出力制限に基づく上昇程度の範囲内で上昇させるから、内燃機関の始動の前後における駆動軸に出力するトルクの上昇をスムーズにすることができる。この結果、内燃機関の始動に伴うトルクショックの発生を抑制することができる。
こうした本発明の動力出力装置において、前記上昇程度設定手段は、前記設定された蓄電手段の出力制限として該蓄電手段から出力可能な電力が小さいほど小さくなる傾向に前記駆動軸に出力すべきトルクの上昇程度を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、蓄電手段から出力可能な電力が小さいときでも内燃機関の始動に伴うトルクショックの発生を抑制することができる。
また、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記内燃機関を運転しているときには前記設定された蓄電手段の出力制限の範囲内で前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを駆動制御する手段であるものとすることもできる。
さらに、本発明の動力出力装置において、前記蓄電手段からの電力を用いて前記内燃機関を始動する始動手段と、前記内燃機関の始動が指示されたとき該内燃機関の始動が完了するまで出力可能な電力が大きくなる方向に前記出力制限設定手段により設定された蓄電手段の出力制限を補正する第１の出力制限補正手段と、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の始動が指示されたときには、前記補正された蓄電手段の出力制限の範囲内で前記内燃機関が始動されると共に前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記始動手段と前記内燃機関と前記電動機とを駆動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、内燃機関を始動している最中の始動手段の電力消費によって電動機から駆動軸に出力されるトルクに落ち込みが生じるのを抑制することができる。
また、本発明の動力出力装置において、前記設定された蓄電手段の出力制限に基づいて、第１の出力制限に対して第２の出力制限がマージンを持つよう該設定された蓄電手段の出力制限を補正して該第１の出力制限と該第２の出力制限とを設定する第２の出力制限補正手段を備え、前記制御手段は、前記設定された第１の出力制限の範囲内で前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機のトルク指令を設定する主制御手段と、前記設定されたトルク指令に対して所定の緩変化処理が施された後の処理後トルク指令に基づいて前記設定された第２の出力制限の範囲内で前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と、を備える手段であるものとすることもできる。こうすれば、例えば、内燃機関を始動している最中に主制御手段により電動機のトルク指令が設定されたタイミングから駆動制御手段により電動機が駆動制御されるタイミングまでに時間を要するものとしても、緩変化処理を伴わない駆動制御手段による電動機の駆動制限を回避することができるから、ショックが発生するのを抑制することができる。ここで、「所定の緩変化処理」には、なまし処理やレート処理が含まれる。この場合、前記第２の出力制限補正手段は、前記設定された蓄電手段の出力制限として該蓄電手段から出力可能な電力が小さいほど前記マージンが大きくなる傾向に補正する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より確実に緩変化処理を伴わない駆動制御手段による電動機の駆動制限を回避することができる。
本発明の動力出力装置において、前記始動手段は、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をクランキング可能で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の回転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連結された第１の回転子と前記駆動軸に連結された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。
本発明の車両は、
上述した各態様のいずれか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、前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の出力制限を設定する出力制限設定手段と、前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、前記内燃機関を停止しているときには該内燃機関が始動されるまで前記設定された蓄電手段の出力制限に基づいて前記要求トルクの上昇に対する前記駆動軸に出力すべきトルクの上昇程度を設定する上昇程度設定手段と、前記内燃機関を停止しているときには前記設定された上昇程度の範囲内で且つ前記設定された蓄電手段の出力制限の範囲内で前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、前記内燃機関を運転しているときには少なくとも該内燃機関からの動力を用いて前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関を運転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。
この本発明の車両では、上述した各態様のいずれか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と同様の効果、例えば、内燃機関の始動の前後における駆動軸に出力するトルクの上昇をスムーズにすることができる効果や内燃機関の始動に伴うトルクショックの発生を抑制することができる効果など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、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、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）前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の出力制限を設定し、
（ｂ）前記駆動軸に要求される要求トルクを設定し、
（ｃ）前記内燃機関を停止しているときには該内燃機関が始動されるまで前記設定された蓄電手段の出力制限に基づいて前記要求トルクの上昇に対する前記駆動軸に出力すべきトルクの上昇程度を設定し、
（ｄ）前記内燃機関を停止しているときには前記設定された上昇程度の範囲内で且つ前記設定された蓄電手段の出力制限の範囲内で前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、前記内燃機関を運転しているときには少なくとも該内燃機関からの動力を用いて前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関を運転制御する
ことを要旨とする。
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、駆動軸に動力を出力可能な電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段の出力制限を設定し、駆動軸に要求される要求トルクを設定し、駆動軸に動力を出力可能な内燃機関を停止しているときには内燃機関が始動されるまで設定された蓄電手段の出力制限に基づいて要求トルクの上昇に対する駆動軸に出力すべきトルクの上昇程度を設定し、内燃機関を停止しているときには設定された上昇程度の範囲内で且つ設定された蓄電手段の出力制限の範囲内で要求トルクが駆動軸に出力されるよう電動機を駆動制御し、内燃機関を運転しているときには少なくとも内燃機関からの動力を用いて要求トルクが駆動軸に出力されるよう内燃機関を運転制御する。即ち、内燃機関を停止しているときに駆動軸に出力するトルクを上昇させる際には蓄電手段の出力制限に基づく上昇程度の範囲内で上昇させるから、内燃機関の始動の前後における駆動軸に出力するトルクの上昇をスムーズにすることができる。この結果、内燃機関の始動に伴うトルクショックの発生を抑制することができる。
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、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。
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（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。以下、説明の都合上、停車している状態あるいは低車速（例えば時速５ｋｍ未満）で走行している状態で運転者によりアクセルペダル８３が大きく踏み込まれたときの動作を中心として説明する。
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，バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊，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。また、バッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊は、残容量（ＳＯＣ）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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定することができる。図３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４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。
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＊と車両に要求される要求パワーＰ＊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５に要求トルク設定用マップの一例を示す。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。
要求パワーＰ＊を設定すると、設定した要求パワーＰ＊と閾値Ｐｒｅｆとを比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２を運転するか否かを判定するためのものであり、エンジン２２を効率よく運転することができるパワーの下限値またはその近傍の値として定められている。いま、停車している状態あるいは低車速で走行している状態でアクセルペダル８３が大きく踏み込まれたときを考えると、要求トルクＴｒ＊は大きな値となるが車速Ｖが小さいために要求パワーＰ＊は閾値Ｐｒｅｆ未満の小さな値となる。要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満と判定されると、エンジン２２を運転する必要はないと判断し、モータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ１３０）、入力した出力制限Ｗｏｕｔを後述する送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇに設定し（ステップＳ１４０）、入力した出力制限Ｗｏｕｔに基づいてリングギヤ軸３２ａに出力すべきトルクの上昇レートΔＴｒを設定し（ステップＳ１５０）、前回の実行トルクＴ＊に上昇レートΔＴｒを加えたトルクとステップＳ１１０で設定した要求トルクＴｒ＊とのうちの小さい方を今回の実行トルクＴ＊に設定する（ステップＳ１６０）。ここで、上昇レートΔＴｒは、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべきトルクを上昇させる際における本ルーチンの実行時間間隔当たりの上昇量（上昇勾配）として定められるものであり、実施例では、出力制限Ｗｏｕｔと上昇レートΔＴｒとの関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、出力制限Ｗｏｕｔが与えられるとマップから対応する上昇レートΔＴｒを設定して導出するものとした。このマップの一例を図６に示す。図示するように、上昇レートΔＴｒは、出力制限Ｗｏｕｔが小さいほど小さくなるよう設定される。これにより、実行トルクＴ＊は、要求トルクＴｒ＊が急に上昇しても本ルーチンの実行時間間隔毎に上昇レートΔＴｒずつ上昇するよう設定されることになる。
実行トルクＴ＊を設定すると、設定した実行トルクＴ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ったもの（Ｔ＊／Ｇｒ）をモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐに設定し（ステップＳ２６０）、入力した出力制限ＷｏｕｔをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ったもの（Ｗｏｕｔ／Ｎｍ２）をモータ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に設定し（ステップＳ２７０）、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍａｘで制限した値をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し（ステップＳ２８０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊と送信用出力制限ＷｏｕｔｍｇとをモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２９０）、本ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇを受信したモータＥＣＵ４０の制御については後述する。いま、車速Ｖ（回転数Ｎｍ２）が小さいときにアクセルペダル８３が大きく踏み込まれたときを考えているから、トルク制限Ｔｍａｘ（Ｗｏｕｔ／Ｎｍ２）は大きな値として計算され、車速Ｖの上昇に伴って小さくなっていく。このため、上昇レートΔＴｒを用いないで要求トルクＴｒ＊をそのまま実行トルクＴ＊に設定すると、リングギヤ軸３２ａから出力されるトルクは、アクセルペダル８３が大きく踏み込まれた直後にはモータＭＧ２から出力するトルクがトルク制限Ｔｍａｘによる制限を受けないから大きく上昇するが、車速Ｖの上昇に伴ってモータＭＧ２から出力するトルクがトルク制限Ｔｍａｘによる制限を受けるようになるから下降していく。この状態でエンジン２２を始動してエンジン２２からトルクが出力されると、再びリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが上昇するから、トルクショックが生じる。実施例では、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが小さいほど小さくなるよう上昇レートΔＴｒを設定してリングギヤ軸３２ａに出力するトルクを緩やかに上昇させ、エンジン２２が始動するまでにモータＭＧ２から出力するトルクがトルク制限Ｔｍａｘによる制限を受けないようにするから、モータＭＧ２から出力されるトルクが下降している状態でエンジン２２が始動されるのを回避でき、エンジン２２の始動に伴うトルクショックの発生を抑制することができる。
こうしたモータＭＧ２からのトルクの出力に伴って車速Ｖ（回転数Ｎｍ２）が上昇し、ステップＳ１２０で要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上と判定されると、エンジン２２の運転が停止しているときには（ステップＳ１７０）、エンジン２２をクランキングするために必要なクランキングトルクＴｃｒをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定する（ステップＳ１８０）。図７に、エンジン２２をクランキングする際の動力分配統合機構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。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。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２をクランキングする際にモータＭＧ１から出力されるトルクＴｍ１＊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。
続いて、入力した出力制限Ｗｏｕｔに基づいてマージンパワーＰαを設定し（ステップＳ１９０）、入力した出力制限Ｗｏｕｔに所定の一時アップパワーＰｓｅｔからマージンパワーＰαを減じた電力（Ｐｓｅｔ−Ｐα）を加えて出力制限Ｗｏｕｔを修正すると共に（ステップＳ２００）、修正した出力制限ＷｏｕｔにマージンパワーＰαを加えて（入力した出力制限Ｗｏｕｔに一時アップパワーＰｓｅｔを加えて）送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇを設定し（ステップＳ２１０）、修正した出力制限Ｗｏｕｔに基づいて上昇レートΔＴｒを設定すると共に（ステップＳ１５０）、前回の実行トルクＴ＊を上昇レートΔＴｒだけ上昇させたトルクと要求トルクＴｒ＊とのうち小さい方を今回の実行トルクＴ＊に設定する（ステップＳ１６０）。ここで、マージンパワーＰαは、実施例では、出力制限ＷｏｕｔとマージンパワーＰαとの関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、出力制限Ｗｏｕｔが与えられるとマップから対応するマージンパワーＰαを導出して設定するものとした。このマップの一例を図８に示す。実施例では、マージンパワーＰαは、一時アップパワーＰｓｅｔよりも小さなパワーとして定めるものとした。また、一時アップパワーＰｓｅｔは、エンジン２２をクランキングするために必要な電力をバッテリ５０から出力しながら実行トルクＴ＊をリングギヤ軸３２ａに出力するために必要な電力をバッテリ５０から出力できるようバッテリ５０に過大な負担が掛からない範囲内で予め定められている。
こうして実行トルクＴ＊を設定すると、設定した実行トルクＴ＊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（１）により計算すると共に（ステップＳ２６０）、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の消費電力または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（２）により計算し（ステップＳ２７０）、計算したトルク制限Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２８０）。なお、式（１）は、前述した図７の共線図から容易に導き出すことができる。
Tm2tmp=(T*+Tm1*/ρ)/Gr (1)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
こうしてトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇを設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や送信用出力制限ＷｏｕｔｍｇをモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２９０）、本ルーチンを終了する。以下、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇを受信したモータＥＣＵ４０の制御について説明する。図９は、モータＥＣＵ４０により実行されるモータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
モータ制御ルーチンが実行されると、モータＥＣＵ４０のＣＰＵ（図示せず）は、まず、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊やモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇなどの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Ｓ３００）。ここで、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊やバッテリ５０の送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇは、実施例ではハイブリッド用電子制御ユニット７０により送信されたものを受信しモータＥＣＵ４０の図示しないＲＡＭの所定アドレスに書き込んだものを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てＲＡＭに書き込まれたものを入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、モータＭＧ１，ＭＧ２から出力されるトルクの急変を抑制するために入力したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に対してなまし処理を施し（ステップＳ３１０）、なまし処理後のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を乗じることによりモータＭＧ１，ＭＧ２により消費あるいは発電される電力としてのモータ電力Ｐｍ１，Ｐｍ２を計算し（ステップＳ３２０）、計算したモータ電力Ｐｍ１，Ｐｍ２の和に損失Ｌｓｅｔを加えてバッテリ５０の出力電力Ｐｏを計算し（ステップＳ３３０）、エンジン２２を始動（クランキング）している最中にあるか否かを判定し（ステップＳ３４０）、エンジン２２を始動している最中にないと判定されると、計算した出力電力Ｐｏと入力した送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇ（ここでは、出力制限Ｗｏｕｔと同一の値）とを比較する（ステップＳ３５０）。ここで、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０によりバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内となるよう設定されたものであるから、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からモータＥＣＵ４０への通信に要する時間に基づく通信遅れなどを考慮しなければ、計算したバッテリ５０の出力電力Ｐｏは送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇの範囲内となる。しかし、通信遅れを考えると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０によりトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定したときのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とモータＥＣＵ４０によりモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するときのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とが異なる場合が生じる。実施例では、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により設定されたトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に対してなまし処理が施されるから、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２の変化が小さいときには通信遅れを考えても計算したバッテリ５０の出力電力Ｐｏは送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇの範囲内となるが、回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２の変化が大きいときには計算したバッテリ５０の出力電力Ｐｏが送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇを超える場合がある。バッテリ５０の出力電力Ｐｏが送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇ以下のときには、バッテリ５０から過大な電力による放電は行なわれないと判断し、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により設定されなまし処理されたトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊が出力されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御し（ステップＳ３９０）、バッテリ５０の出力電力Ｐｏが送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇよりも大きいときには、バッテリ５０の過大な電力による放電が行なわれると判断し、バッテリ５０の送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇの範囲内となるよう次式（３）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を再設定して（ステップＳ３６０）、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により設定されなまし処理されたトルク指令Ｔｍ１＊がモータＭＧ１から出力されると共に再設定したトルク指令Ｔｍ２＊がモータＭＧ２から出力されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御して（ステップＳ３９０）、本ルーチンを終了する。なお、実施例では、バッテリ５０の出力電力Ｐｏが送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇよりも大きいときには、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの範囲内となるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を再設定したが、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を再設定するものとしても構わない。
Tm2*＝[Wout−(Pm1＋Lset)]/Nm2 (3)
ステップＳ３４０で、エンジン２２を始動している最中と判定されると、計算した出力電力Ｐｏと入力した送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇ（ここでは、ステップＳ２００で修正した出力制限ＷｏｕｔにマージンパワーＰαを加えた電力）に更に所定マージンβを加えた値（Ｗｏｕｔｍｇ＋β）とを比較し（ステップＳ３７０）、出力電力Ｐｏが送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇにマージンβを加えた値以下のときには、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により設定されなまし処理されたトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊が出力されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御し（ステップＳ３９０）、出力電力Ｐｏが送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇにマージンβを加えた値よりも大きいときには、バッテリ５０の送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇにマージンβを加えた値の範囲内となるよう次式（４）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を再設定して（ステップＳ３８０）、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により設定されなまし処理されたトルク指令Ｔｍ１＊がモータＭＧ１から出力されると共に再設定したトルク指令Ｔｍ２＊がモータＭＧ２から出力されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御して（ステップＳ３９０）、本ルーチンを終了する。モータＭＧ１でエンジン２２を始動している最中には、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は大きく変化するから、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０との通信遅れを考えると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０で計算されるモータＭＧ１の消費電力（Ｔｍ１＊×Ｎｍ１）はモータＥＣＵ４０により計算されるモータＭＧ１の消費電力よりも小さくなる。このため、ハイブリッド用電子制御ユニット７０でステップＳ２６０によりトルク制限Ｔｍａｘが大きな値として計算されるから、ハイブリッド用電子制御ユニット７０ではモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊は制限されないが、モータＥＣＵ４０ではモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が大きく制限される傾向が強くなる。前述したように、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により設定されるモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊は大きく制限されたとしてもその後にモータＥＣＵ４０でなまし処理が施されるからトルクショックは生じないが、モータＥＣＵ４０によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が制限されるとバッテリ５０の保護を優先するためになまし処理を施さないからその制限の程度によっては大きなトルクショックが生じてしまう。実施例では、エンジン２２を始動している最中には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０でステップＳ２１０によりステップＳ２００の修正された出力制限Ｗｏｕｔに対してマージンパワーＰαを加えて送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇを設定すると共にモータＥＣＵ４０でステップＳ３７０により出力電力Ｐｏと送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇにマージンβを加えた値（Ｗｏｕｔｍｇ＋β）とを比較してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を制限するか否かを判定することにより、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０との通信遅れによってハイブリッド用電子制御ユニット７０ではトルク指令Ｔｍ２＊の制限はされないがモータＥＣＵ４０でトルク指令Ｔｍ２＊が大きく制限されるのをできる限り回避して、エンジン２２を始動している最中におけるトルクショックの発生を防止しているのである。ここで、マージンβは、実施例では、マージンパワーＰαと共にエンジン２２をクランキングに要する時間内でバッテリ５０に過大な負担が掛からない程度の値として予め定められたものを用いた。
Tm2*＝[Woutmg＋β−(Pm1＋Lset)]/Nm2 (4)
図２の駆動制御ルーチンに戻って、ステップＳ１７０でエンジン２２の始動が完了した（エンジン２２の運転が停止していない）と判定されると、設定した要求パワー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＊とを設定してエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ２２０）。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＊とを設定することにより行なう。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１０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Ｐ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。なお、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。
続いて、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（５）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（６）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ２３０）。ここで、式（５）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を運転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７に示す。式（５）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式（６）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（６）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。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算すると、ステップＳ１００で入力した出力制限ＷｏｕｔをモータＥＣＵ４０に送信する送信用出力制限Ｗｏｕｔｍｇに設定すると共に（ステップＳ２４０）、要求トルクＴｒ＊を実行トルクＴ＊に設定し（ステップＳ２５０）、前述したステップＳ２６０以降の処理を行なって本ルーチンを終了する。
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (5)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (6)
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が停止しているときには、エンジン２２が始動されるまでバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊の上昇に対して許容される上昇レートΔＴｒを設定し、設定した上昇レートΔＴｒで要求トルクＴｒ＊を制限して実行トルクＴ＊を設定すると共に出力制限ＷｏｕｔをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ってモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍａｘを設定し、トルク制限Ｔｍａｘを上限としてモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに実行トルクＴ＊が出力されるよう制御するから、車速Ｖの上昇の途中でトルク制限Ｔｍａｘによってリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクが落ち込むのを抑制できる。この結果、その後にエンジン２２が始動されたときに、始動の前後におけるトルクの上昇をスムーズにすることができるから、トルクショックを抑制することができる。
また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ１でエンジン２２を始動している最中には、一時アップパワーＰｓｅｔを用いてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを修正するから、エンジン２２の始動に必要な電力をバッテリ５０から出力するものとしても実行トルクＴ＊をリングギヤ軸３２ａに出力することができる。
さらに、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ１でエンジン２２を始動している最中には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０で用いられる出力制限Ｗｏｕｔにマージン（マージンパワーＰα，マージンβ）を付加した電力の範囲内でハイブリッド用電子制御ユニット７０で設定されなまし処理が施されたトルク指令Ｔｍ２＊を制限するか否かを判定するから、トルク指令Ｔｍ２＊がなまし処理されない状態で大きく制限されるのをできる限り回避することができ、トルクショックの発生を防止することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を始動している最中には、一時アップパワーＰｓｅｔを用いて出力制限Ｗｏｕｔを修正するものとしたが、一時アップパワーＰｓｅｔを用いた出力制限Ｗｏｕｔの修正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、ハイブリッド用電子制御ユニット７０で設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信してモータＥＣＵ４０側でなまし処理を施すものとしたが、ハイブリッド用電子制御ユニット７０側でなまし処理を施してからモータＥＣＵ４０に送信するものとしてもよい。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０で設定されたトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に対して施す処理は、なまし処理に限られずレート処理など他の緩変化処理であってもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２を始動している最中には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０で用いられる出力制限Ｗｏｕｔに対してマージンパワーＰαとマージンβとを考慮してハイブリッド用電子制御ユニット７０で設定されてなまし処理が施されたトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０側で制限するか否かを判定するものとしたが、マージンパワーＰαとマージンβのうちいずれか一方だけを考慮するものとしてもよいし、マージンを全く考慮し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、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１２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１２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１３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。
本発明は、自動車産業や動力出力装置の製造産業などに利用可能である。
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。 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。 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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 出力制限Ｗｏｕｔと上昇レートΔＴｒとの関係の一例を示すマップである。 モータＭＧ１でエンジン２２を始動する際の動力分配統合機構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。 出力制限ＷｏｕｔとマージンパワーＰαとの関係の一例を示すマップである。 モータＥＣＵ４０により実行されるモータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 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。 エンジン２２を運転しているときの動力分配統合機構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。 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、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 (11)

  1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
    前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
    前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
    前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
    前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の出力制限を設定する出力制限設定手段と、
    前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
    前記内燃機関を停止しているときには該内燃機関が始動されるまで前記設定された蓄電手段の出力制限に基づいて前記要求トルクの上昇に対する前記駆動軸に出力すべきトルクの上昇程度を設定する上昇程度設定手段と、
    前記内燃機関を停止しているときには前記設定された上昇程度の範囲内で且つ前記設定された蓄電手段の出力制限の範囲内で前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、前記内燃機関を運転しているときには少なくとも該内燃機関からの動力を用いて前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関を運転制御する制御手段と
    を備える動力出力装置。
  2. 前記上昇程度設定手段は、前記設定された蓄電手段の出力制限として該蓄電手段から出力可能な電力が小さいほど小さくなる傾向に前記駆動軸に出力すべきトルクの上昇程度を設定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、前記内燃機関を運転しているときには前記設定された蓄電手段の出力制限の範囲内で前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを駆動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. 請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置であって、
    前記蓄電手段からの電力を用いて前記内燃機関を始動する始動手段と、
    前記内燃機関の始動が指示されたとき該内燃機関の始動が完了するまで出力可能な電力が大きくなる方向に前記出力制限設定手段により設定された蓄電手段の出力制限を補正する第１の出力制限補正手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記内燃機関の始動が指示されたときには、前記補正された蓄電手段の出力制限の範囲内で前記内燃機関が始動されると共に前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記始動手段と前記内燃機関と前記電動機とを駆動制御する手段である
    動力出力装置。
  5. 請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置であって、
    前記設定された蓄電手段の出力制限に基づいて、第１の出力制限に対して第２の出力制限がマージンを持つよう該設定された蓄電手段の出力制限を補正して該第１の出力制限と該第２の出力制限とを設定する第２の出力制限補正手段を備え、
    前記制御手段は、前記設定された第１の出力制限の範囲内で前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機のトルク指令を設定する主制御手段と、前記設定されたトルク指令に対して所定の緩変化処理が施された後の処理後トルク指令に基づいて前記設定された第２の出力制限の範囲内で前記電動機を駆動制御する駆動制御手段と、を備える手段である
    動力出力装置。
  6. 前記第２の出力制限補正手段は、前記設定された蓄電手段の出力制限として該蓄電手段から出力可能な電力が小さいほど前記マージンが大きくなる傾向に補正する手段である請求項５記載の動力出力装置。
  7. 前記始動手段は、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である請求項１ないし６いずれか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と前記駆動軸と第３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の回転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７記載の動力出力装置。
  9. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に連結された第１の回転子と前記駆動軸に連結された第２の回転子とを有し、該第１の回転子と該第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である請求項７記載の動力出力装置。
  10. 請求項１ないし９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車両。
  11. 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、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）前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の出力制限を設定し、
    （ｂ）前記駆動軸に要求される要求トルクを設定し、
    （ｃ）前記内燃機関を停止しているときには該内燃機関が始動されるまで前記設定された蓄電手段の出力制限に基づいて前記要求トルクの上昇に対する前記駆動軸に出力すべきトルクの上昇程度を設定し、
    （ｄ）前記内燃機関を停止しているときには前記設定された上昇程度の範囲内で且つ前記設定された蓄電手段の出力制限の範囲内で前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御し、前記内燃機関を運転しているときには少なくとも該内燃機関からの動力を用いて前記設定された要求トルクが前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関を運転制御する
    動力出力装置の制御方法。
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