JP2009143314A - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒の暖機要求がなされたときに暖機運転を実行して触媒の浄化性能を向上させると共に暖機運転継続による不都合を回避する。
【解決手段】バッテリの状態が良好なときには触媒暖機運転が許可され（Ｓ３３０でＹＥＳ）、エンジンを自立運転して触媒を暖機しながらモータから要求トルクＴｒ＊に応じたトルクを出力するようエンジンとモータとを制御して（Ｓ３５０〜Ｓ４１０）、走行に必要な動力を出力する。一方、バッテリの状態が良好でないときには触媒暖機運転が不許可とされ（Ｓ３３０でＮＯ）、暖機要求に拘わらず触媒暖機モードを解除して（Ｓ３４０）、走行中の触媒暖機を中止する。したがって、触媒の暖機要求がなされたときに暖機運転を実行して触媒の浄化性能を向上させると共に暖機運転継続による不都合を回避することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車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、このエンジンからの駆動力を分割して駆動軸に伝達可能な動力分割機構と、この動力分割機構により分割されたエンジンからの駆動力によって発電する発電機と、駆動軸に駆動力を出力する電動機と、発電機および電動機と電力のやり取りが可能なバッテリとを備える車載されたものとして構成され、要求によりエンジンの排気系に取り付けられた触媒を暖機する触媒暖機運転を実行す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、触媒暖機運転は、エンジンを自立運転させることにより行われ、走行に要求される要求駆動力はバッテリからの電力を用いて電動機から出力される。
特開２００６−２９１９２２号公報

しかしながら、上述の動力出力装置では、触媒暖機運転を実行している最中には、走行に必要なエネルギはバッテリの電力により賄われるから、バッテリの状態によってはバッテリに過大な負担がかかってしまう。バッテリの保護を目的にバッテリの出力制限を強化することも考えられるが、電動機から出力する駆動力が不足して要求駆動力に対応できない場合が生じる。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、触媒の暖機要求がなされたときに暖機運転を実行して触媒の浄化性能を向上させると共に暖機運転継続による不都合を回避することを主目的とする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、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。

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、
排気系に浄化用触媒が取り付けられ、前記駆動軸に対して独立して運転状態を変更可能に該駆動軸に接続された内燃機関と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
該蓄電手段の状態を検出する状態検出手段と、
該検出された前記蓄電手段の状態に基づいて前記浄化用触媒を暖機するための前記内燃機関の触媒暖機運転の許否を判定する触媒暖機運転許否判定手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記浄化用触媒の暖機要求がなされたとき、前記触媒暖機運転が許可されているときには前記内燃機関の触媒暖機運転を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電動機とを制御し、前記触媒暖機運転が許可されていないときには前記暖機要求に拘わらず前記設定された要求駆動力に応じた前記内燃機関の負荷運転を伴って該要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関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。

この本発明の動力出力装置では、検出された蓄電手段の状態に基づいて浄化用触媒を暖機するための内燃機関の触媒暖機運転の許否を判定し、駆動軸に要求される要求駆動力を設定し、浄化用触媒の暖機要求がなされたとき、触媒暖機運転が許可されているときには内燃機関の触媒暖機運転を伴って設定された要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御し、触媒暖機運転が許可されていないときには暖機要求に拘わらず設定された要求駆動力に応じた内燃機関の負荷運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する。このように、蓄電手段の状態が良好なときには暖機運転を実行して触媒の浄化性能を向上させることができ、蓄電手段の状態が良好でないときには暖機運転継続による不都合、例えば、蓄電手段に過大な負担がかかることや電動機から出力する駆動力が不足して要求駆動力に対応できないことを回避することができる。したがって、触媒の暖機要求がなされたときに暖機運転を実行して触媒の浄化性能を向上させると共に暖機運転継続による不都合を回避することができる。

こうした本発明の動力出力装置において、前記状態検出手段は、前記蓄電手段の電圧を検出する手段であり、前記触媒暖機運転許否判定手段は、該検出された前記蓄電手段の電圧が所定電圧未満のときに前記触媒暖機運転を不許可とする手段であるものとすることもできるし、前記状態検出手段は、前記蓄電手段の残容量を検出する手段であり、前記触媒暖機運転許否判定手段は、該検出された前記蓄電手段の残容量が所定残容量未満のときに前記触媒暖機運転を不許可とする手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の電圧が所定電圧未満のときや、蓄電手段の残容量が所定残容量未満のときの暖機運転継続による不都合を回避することができる。

また、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記触媒暖機運転として前記内燃機関を自立運転するよう該内燃機関を運転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、前記触媒暖機運転許否判定手段は、前記駆動軸の回転数が略値０のときには、前記検出された前記蓄電手段の状態に拘わらず前記触媒暖機運転を許可する手段であるものとすることもできる。ここで、駆動軸の回転数が略値０のときには、蓄電手段に過大な負担がかかることがないので、暖機運転を許可することができる。こうすれば、暖機運転を許可する機会を増やすことができる。

そして、本発明の動力出力装置において、前記触媒暖機運転許否判定手段は、前記触媒暖機運転を不許可としたときにはトリップ終了まで該不許可を継続する手段であるものとすることもできる。こうすれば、暖機運転を禁止して過大な負担がかかるのを抑制することにより回復させた蓄電手段の状態が再び悪化するのを防止することができる。ここで、「トリップ」とは、システムを起動してから終了するまでをいう。

また、本発明の動力出力装置において、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸に対して独立して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すると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段とを備え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、回転軸に動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動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。

本発明の自動車は、
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、排気系に浄化用触媒が取り付けられ、前記駆動軸に対して独立して運転状態を変更可能に該駆動軸に接続された内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、該蓄電手段の状態を検出する状態検出手段と、該検出された前記蓄電手段の状態に基づいて前記浄化用触媒を暖機するための前記内燃機関の触媒暖機運転の許否を判定する触媒暖機運転許否判定手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記浄化用触媒の暖機要求がなされたとき、前記触媒暖機運転が許可されているときには前記内燃機関の触媒暖機運転を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電動機とを制御し、前記触媒暖機運転が許可されていないときには前記暖機要求に拘わらず前記設定された要求駆動力に応じた前記内燃機関の負荷運転を伴って該要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関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、前記駆動軸が車軸に接続されてなることを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述した各態様のいずれかの本発明の駆動装置を搭載するから、本発明の駆動装置が奏する効果と同様の効果、例えば、触媒の暖機要求がなされたときに暖機運転を実行して触媒の浄化性能を向上させると共に暖機運転継続による不都合を回避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、
排気系に浄化用触媒が取り付けられ駆動軸に対して独立して運転状態を変更可能に該駆動軸に接続された内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、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前記浄化用触媒を暖機するための前記内燃機関の触媒暖機運転の許否を判定し、
（ｂ）前記浄化用触媒の暖機要求がなされたとき、前記触媒暖機運転が許可されているときには前記内燃機関の触媒暖機運転を伴って駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電動機とを制御し、前記触媒暖機運転が許可されていないときには前記暖機要求に拘わらず前記要求駆動力に応じた前記内燃機関の負荷運転を伴って該要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。

この本発明の自動車の制御方法では、検出された蓄電手段の状態に基づいて浄化用触媒を暖機するための内燃機関の触媒暖機運転の許否を判定し、駆動軸に要求される要求駆動力を設定し、浄化用触媒の暖機要求がなされたとき、触媒暖機運転が許可されているときには内燃機関の触媒暖機運転を伴って設定された要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御し、触媒暖機運転が許可されていないときには暖機要求に拘わらず設定された要求駆動力に応じた内燃機関の負荷運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する。このように、蓄電手段の状態が良好なときには、暖機運転を実行して触媒の浄化性能を向上させることができ、蓄電手段の状態が良好でないときには、暖機運転継続による不都合、例えば、蓄電手段に過大な負担がかかることや電動機から出力する駆動力が不足して要求駆動力に対応できないことを回避することができる。したがって、触媒の暖機要求がなされたときに暖機運転を実行して触媒の浄化性能を向上させると共に暖機運転継続による不都合を回避することができる。

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、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可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射することにより空気とガソリンとを混合し、これを吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させ、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。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浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフロメータ１４８からのエアフロメータ信号，浄化装置１３４に取り付けられた温度センサ１３５からの触媒温度Ｔｃなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、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出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジション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。

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。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。

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に取り付けられた温度センサ５１ａからの電池温度Ｔｂ，バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ｂ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）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を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。

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の通常時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。また、触媒を暖機するときの運転制御としては、エンジン２２を自立運転しながらモータ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３は、通常時に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り、図４は、触媒暖機モードが設定されているときに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。ここで、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジンＥＣＵ２４から触媒暖機要求が入力されたときに触媒暖機モードを設定する。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設定されたものを通信により入力するものとした。この触媒暖機要求設定ルーチンでは、例えば、温度センサ１３５により検出される浄化装置１３４の触媒の温度Ｔｃを入力し、入力した触媒温度Ｔｃを触媒が活性化する温度範囲の下限近傍の温度として設定された閾値Ｔｒｅｆと比較し、触媒温度Ｔｃが閾値Ｔｒｅｆ未満のときに触媒暖機要求をハイブリッド用電子制御ユニット７０に送信する処理を行い、触媒温度Ｔｃが閾値Ｔｒｅｆ以上のときには触媒暖機要求がなされていれば要求を解除する処理を行う。まず、駆動制御ルーチンについて説明し、その後に、触媒暖機時駆動制御ルーチンについて説明する。

図３の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、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクポジションセンサ１４０からの信号に基づいて演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。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１ａ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＊を設定すると共に（ステップＳ１１０）、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Ｓ１２０）。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。

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６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、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Ｓ１４０）。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７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。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

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Ｓ１５０）、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Ｓ１６０）。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出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内となる関係である。トルク制限Ｔｍ１ｍｉｎ，Ｔｍ１ｍａｘの一例を図８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。

0≦−Tm1/ρ＋Tm2・Gr≦Tr* (3)
Win≦Tm1・Nm1＋Tm2・Nm2≦Wout (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (5)

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Ｓ１７０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ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Ｓ１８０）、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Ｓ１９０）。ここで、式（６）は、図７の共線図から容易に導くことができる。

Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)

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Ｓ２００）、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。

次に、触媒暖機時駆動制御ルーチンについて説明する。図４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、まず、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の残容量（ＳＯＣ），バッテリ５０の電圧Ｖｂ，暖機運転禁止継続フラグＦ，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と図５の要求トルク設定用マップとにより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）、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとロスＬｏｓｓとの和として車両要求パワーＰ＊を設定する（ステップＳ３２０）。ここで、バッテリ５０の電圧Ｖｂは、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５２ｂからの端子間電圧をバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。なお、暖機運転禁止継続フラグＦについては後述する。

そして、暖機運転の実行の許可がなされているか否かを判定する（ステップＳ３３０）。ここで、暖機運転の実行の許否は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により触媒暖機時駆動制御ルーチンと同時に実行される図９に例示する暖機運転実行許否判定ルーチンを実行することにより判定される。ここで、触媒暖機時駆動制御ルーチンの説明を中断して、暖機運転実行許否判定ルーチンについて説明する。

暖機運転実行許否判定ルーチンでは、まず、アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ５００）。ここで、閾値Ａｒｅｆは、モータＭＧ２から出力可能な最大トルク近傍のトルクが要求される開度として設定されるものであり、例えば、５０％や６０％などを用いることができる。アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ以上であるときには、エンジン２２を負荷運転すべきと判断し、暖機運転の実行を禁止する判定をして（ステップＳ５６０）、本ルーチンを終了する。アクセル開度Ａｃｃが閾値Ａｒｅｆ未満であるときには、車速Ｖに基づいて車両が停車しているか否かを判定し（ステップＳ５１０）、車両が停車しているときには、暖機運転の実行を許可する判定をして（ステップＳ５７０）、本ルーチンを終了する。車両が停車していないときには、暖機運転禁止継続フラグＦが値０であるか否かを判定する（ステップＳ５２０）。ここで、暖機運転禁止継続フラグＦは、システム起動に伴って図示しない初期化ルーチンにより値０に設定され、後述するステップＳ５５０で値１が設定されるものである。いま、初期状態を考えると、ステップＳ５２０で暖機運転禁止継続フラグＦは値０と判定され、続いてバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値ＳＯＣｒｅｆ以上であるか否か（ステップＳ５３０）、バッテリ５０の電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ以上であるか否か（ステップＳ５４０）を判定する。ここで、閾値ＳＯＣｒｅｆや閾値Ｖｂｒｅｆは、暖機運転を実行してもバッテリ５０に過大な負担がかかることのない閾値として設定されており、例えば、閾値ＳＯＣｒｅｆは４５％などを用いることができ、閾値Ｖｂｒｅｆはバッテリの定格２８０Ｖに対して２５０Ｖなどを用いることができる。バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値ＳＯＣｒｅｆ以上でかつバッテリ５０の電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ以上であるときには、暖機運転の実行を許可する判定をして（ステップＳ５７０）、本ルーチンを終了する。一方、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値ＳＯＣｒｅｆ未満であるか、または、バッテリ５０の電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ未満であるときには、エンジン２２を負荷運転すべきと判断して、暖機運転禁止継続フラグＦに値１を設定し（ステップＳ５５０）、暖機運転の実行を禁止する判定をして（ステップＳ５６０）、本ルーチンを終了する。即ち、触媒暖機要求に拘わらず、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値ＳＯＣｒｅｆ未満のときや電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ未満のときには暖機運転の実行を禁止するのである。また、ステップＳ５５０で暖機運転禁止継続フラグＦに一旦値１が設定されると値１を保持するので、そのトリップ中にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値ＳＯＣｒｅｆ以上や電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ以上となったとしてもステップＳ５２０で否定判定して暖機運転の実行の禁止を継続する。これにより、暖機運転を禁止して過大な負担がかかるのを抑制することにより回復させたバッテリ５０の状態が再び悪化するのを防止することができる。ただし、車両が停車している場合は（ステップＳ５１０でＹＥＳ）、バッテリ５０に過大な負担がかかることがないので、暖機運転禁止継続フラグＦの値に拘わらず暖機運転の実行を許可する。これにより、暖機運転の実行を許可する機会を増やすことができる。

図４の触媒暖機時駆動制御ルーチンに戻って、暖機運転の実行を禁止する判定がされているときには、ステップＳ３３０で否定判定され、エンジン２２を負荷運転すべきと判断し、触媒暖機モードを解除して（ステップＳ３４０）、本ルーチンを終了する。この場合、図３の駆動制御ルーチンが実行される。即ち、触媒暖機要求が入力されても暖機運転の実行が禁止されているときには、触媒暖機モードを解除して、エンジン２２からＰｅ＊が出力されると共に要求トルクＴｒ＊に見合うトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが制御される。これにより、暖機運転継続による不都合、例えば、バッテリ５０に過大な負担がかかることやモータＭＧ２から出力するトルクが不足して要求トルクＴｒ＊に対応できないことを回避することができる。

一方、暖機運転の実行を許可する判定がされているときには、ステップＳ３３０で肯定判定され、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（ステップＳ３５０）、エンジン２２の点火時期として通常時より遅くなるよう点火遅角を指示する制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ３６０）。点火遅角するのは、エンジン２２の燃焼エネルギの多くを熱として後段の浄化装置１３４に供給するためである。即ち、エンジン２２の燃焼エネルギの多くを浄化装置１３４の触媒の暖機に用いるのである。

続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ３７０）、上述の式（６）〜式（８）のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を代入した式を用いてモータＭＧ２の仮トルクＴｍ２ｔｍｐ，トルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを設定し（ステップＳ３８０、Ｓ３９０）、式（９）により仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘにより制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ４００）。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Ｓ４１０）、触媒暖機時駆動制御ルーチンを終了する。アイドル回転数Ｎｉｄｌが設定された目標回転数Ｎｅ＊と値０が設定された目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、ステップＳ３６０で受信した点火遅角の制御信号に基づいて点火遅角した状態でアイドル回転数Ｎｉｄｌで自立運転（無負荷運転）するよう吸入空気量制御や燃料噴射量制御，点火制御を行なう。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、値０のトルク指令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。即ち、触媒暖機要求が入力され暖機運転の実行が許可されているときには、エンジン２２を自立運転しながら要求トルクＴｒ＊に見合うトルクがモータＭＧ２から出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが制御される。これにより、触媒の浄化性能を向上させることができる。なお、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１０に示す。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、残容量（ＳＯＣ）や電圧Ｖｂなどバッテリ５０の状態に基づいてエンジン２２の暖機運転の実行の許否を判定し、実行が許可されているときにはエンジン２２を自立運転して触媒を暖機しながら要求トルクＴｒ＊に見合うトルクがモータＭＧ２から出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御し、実行が許可されていないときには触媒暖機モードを解除してエンジン２２からＰｅ＊が出力されると共に要求トルクＴｒ＊に見合うトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御するので、、バッテリ５０の状態が良好なときには暖機運転を実行して触媒の浄化性能を向上させることができ、バッテリ５０の状態が良好でないときには暖機運転継続による不都合、例えば、バッテリ５０に過大な負担がかかることやモータＭＧ２から出力するトルクが不足して要求トルクＴｒ＊に対応できないことを回避することができる。したがって、触媒の暖機要求がなされたときに暖機運転を実行して触媒の浄化性能を向上させると共に暖機運転継続による不都合を回避することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、触媒暖機時駆動制御として、点火遅角した状態でアイドル回転数Ｎｉｄｌで自立運転（無負荷運転）するようエンジン２２を制御するものとしたが、点火遅角しない状態でアイドル回転数Ｎｉｄｌで自立運転（無負荷運転）するようエンジン２２を制御するものとしてもよい。また、エンジン２２の回転数としてはアイドル回転数Ｎｉｄｌに限定されるものではなく、如何なる回転数としても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と電圧Ｖｂとに基づいて暖機運転実行の許否を判定するものとしたが、さらにバッテリ５０の電池温度を考慮に加えてもよい。また、残容量（ＳＯＣ）や電圧Ｖｂ，電池温度のうち、いずれか一つだけに基づいて判定するものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、車両が停車しているときには暖機運転禁止継続フラグＦが値１であっても暖機運転の実行を許可するものとしたが、車両が停車していても禁止を継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、暖機運転禁止継続フラグＦを用いて一旦バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値ＳＯＣｒｅｆ未満となったり電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ未満となったりしたときにはトリップ終了まで暖機運転の禁止を継続するものとしたが、残容量（ＳＯＣ）が閾値ＳＯＣｒｅｆ以上となったり電圧Ｖｂが閾値Ｖｂｒｅｆ以上となったりしたときに暖機運転の禁止を解除するものとしてもよい。この場合、図９の暖機運転実行許否判定ルーチンにおいて、ステップＳ５２０，Ｓ５５０の処理は必要ない。

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。

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１１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１１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１２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。

また、ハイブリッド自動車のタイプとしては、上述したパラレルハイブリッドに限定されるものではなく、シリーズハイブリッドするなど、排気を浄化する触媒を有する排気浄化装置が排気系に取り付けられたエンジンと、エンジンからの動力を用いて発電する発電機と、走行用の動力を出力可能な電動機と、発電機や電動機と電力のやり取りを行なうバッテリとを搭載するものであれば、如何なる構成としても構わない。さらに、自動車の制御方法の形態としてもよい。

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。

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、排気を浄化する触媒を有する浄化装置１３４が排気系に取り付けられたエンジン２２が「内燃機関」に相当し、駆動輪６３ａ，６３ｂにリングギヤ６２およびリングギヤ軸３２ａを介して接続されたモータＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ２と電力のやり取りを行なうバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ｂや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）を演算するバッテリＥＣＵ５２が「状態検出手段」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する図３の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０の処理や図４の暖機時駆動制御ルーチンのステップＳ３１０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、図９の暖機運転実行許否判定ルーチンの処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「触媒暖機運転許否判定手段」に相当し、触媒暖機要求がなされていないときや触媒暖機要求はなされたが暖機運転が禁止されているときに、要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，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３の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０〜Ｓ２００の処理を実行し、触媒暖機要求がなされておりかつ暖機運転が許可されているときに、エンジン２２が点火遅角された状態でアイドル回転数Ｎｉｄｌで自立運転（無負荷運転）すると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，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Ｓ３２０〜Ｓ４１０の処理を実行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＊や目標トルクＴｅ＊，点火遅角の制御信号を受信してエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信してモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。また、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１との組み合わせが「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。また、対ロータ電動機２３０も「電力動力入出力手段」に相当する。

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、水素エンジンとするなど、排気を浄化する排気浄化用触媒を有する排気浄化装置が排気系に取り付けられた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、走行用の動力を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。「蓄電手段」としては、ニッケル水素電池としたり鉛蓄電池としたりするなど、発電機や電動機と電力のやり取りを行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「状態検出手段」としては、蓄電手段の電圧や残容量を検出するものに限定されるものではなく、温度などその他蓄電手段の状態に関するものであれば如何なるものを検出しても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Ａｃｃだけに基づいて要求トルクを設定するものや走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定するものなど、走行に要求される要求駆動力を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。「電力動力入出力手段」は、モータＭＧ１と動力分配統合機構３０との組み合わせや対ロータ電動機２３０に限られず、車軸に連結された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、動力を入出力可能な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に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。

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。

本発明は、自動車の製造産業に利用可能である。

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。 エンジン２２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。 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。 要求トルク設定用マップ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＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。 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の一例を示す説明図である。 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。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される暖機運転実行許否判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 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、５１ａ 温度センサ、５１ｂ 電圧センサ、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、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３５ 温度センサ、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１５０ 可変バルブタイミング機構、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. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   排気系に浄化用触媒が取り付けられ、前記駆動軸に対して独立して運転状態を変更可能に該駆動軸に接続された内燃機関と、
   前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
   該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
   該蓄電手段の状態を検出する状態検出手段と、
   該検出された前記蓄電手段の状態に基づいて前記浄化用触媒を暖機するための前記内燃機関の触媒暖機運転の許否を判定する触媒暖機運転許否判定手段と、
   前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記浄化用触媒の暖機要求がなされたとき、前記触媒暖機運転が許可されているときには前記内燃機関の触媒暖機運転を伴って前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電動機とを制御し、前記触媒暖機運転が許可されていないときには前記暖機要求に拘わらず前記設定された要求駆動力に応じた前記内燃機関の負荷運転を伴って該要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関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。
2. 請求項１記載の動力出力装置であって、
   前記状態検出手段は、前記蓄電手段の電圧を検出する手段であり、
   前記触媒暖機運転許否判定手段は、該検出された前記蓄電手段の電圧が所定電圧未満のときに前記触媒暖機運転を不許可とする手段である
   動力出力装置。
3. 請求項１または２記載の動力出力装置であって、
   前記状態検出手段は、前記蓄電手段の残容量を検出する手段であり、
   前記触媒暖機運転許否判定手段は、該検出された前記蓄電手段の残容量が所定残容量未満のときに前記触媒暖機運転を不許可とする手段である
   動力出力装置。
4. 前記制御手段は、前記触媒暖機運転として前記内燃機関を自立運転するよう該内燃機関を運転制御する手段である請求項１ないし３いずれか１項に記載の動力出力装置。
5. 前記触媒暖機運転許否判定手段は、前記駆動軸の回転数が略値０のときには、前記検出された前記蓄電手段の状態に拘わらず前記触媒暖機運転を許可する手段である請求項１ないし４いずれか１項に記載の動力出力装置。
6. 前記触媒暖機運転許否判定手段は、前記触媒暖機運転を不許可としたときにはトリップ終了まで該不許可を継続する手段である請求項１ないし５いずれか１項に記載の動力出力装置。
7. 前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸に対して独立して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すると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段とを備える請求項１ないし６いずれか１項に記載の動力出力装置。
8. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動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７記載の動力出力装置。
9. 請求項１ないし８いずれか１項に記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸が車軸に接続されてなる自動車。
10. 排気系に浄化用触媒が取り付けられ駆動軸に対して独立して運転状態を変更可能に該駆動軸に接続された内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、該電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、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前記浄化用触媒を暖機するための前記内燃機関の触媒暖機運転の許否を判定し、
    （ｂ）前記浄化用触媒の暖機要求がなされたとき、前記触媒暖機運転が許可されているときには前記内燃機関の触媒暖機運転を伴って駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電動機とを制御し、前記触媒暖機運転が許可されていないときには前記暖機要求に拘わらず前記要求駆動力に応じた前記内燃機関の負荷運転を伴って該要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電動機とを制御する
    動力出力装置の制御方法。

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