JP4207966B2 - 動力出力装置およびその制御方法並びに車両 - Google Patents

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Description

本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに車両に関する。
従来、この種の動力出力装置としては、内燃機関と、内燃機関の出力軸と車軸とにキャリアとリングギヤが連結されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤのサンギヤに動力を出力する第１電動機と、リングギヤに動力を出力する第２電動機とを備える車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、内燃機関の排ガスを浄化する触媒装置が設定温度以上のときには、触媒の劣化を抑制するために内燃機関におけるフューエルカットを禁止する。そして、こうしたフューエルカットが禁止されている最中に制動力が要求されたときには、内燃機関からの出力トルクが値０となるようスロットル制御すると共に第１電動機により内燃機関の回転数を維持し、第２電動機を回生制御して制動力を出力している。
特開２００４−３４０１０２号公報
上述の動力出力装置では、フューエルカットが禁止されている最中に制動力が要求されたときには、第１電動機により内燃機関の回転数が維持されるから、内燃機関が高回転で回転しているときにはエネルギを多く消費し、燃費が悪化する場合が生じる。また、その後に、運転者がアクセルペダルを踏み込んだときには、内燃機関を高回転低トルクで運転することになるから、エネルギ効率が低下する。更に、内燃機関の回転数が高回転で保持されて車速が小さくなると、第１電動機が高回転で回転し、場合によっては過回転してしまう。
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、内燃機関への燃料の供給カットが禁止されている最中に制動力が要求されたときには、内燃機関の運転を維持しながら内燃機関の回転数を迅速に低下させることを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、内燃機関への燃料の供給カットが禁止されている最中のエネルギ効率を向上させることを目的の一つとする。
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、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。
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関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、
前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記内燃機関の爆発燃焼を継続する爆発燃焼継続条件が成立していないときには前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の間欠運転を含めて該内燃機関の目標運転状態を設定し、前記爆発燃焼継続条件が成立しているときには前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の運転継続をもって該内燃機関の目標運転状態を設定する目標運転状態設定手段と、
前記爆発燃焼継続条件が成立している最中に前記駆動軸に制動力または軽負荷を出力する所定の駆動状態ではないときには前記内燃機関が前記設定された目標運転状態で運転されると共に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中高負荷燃焼継続制御を実行し、前記所定の駆動状態のときには前記内燃機関の爆発燃焼の継続を伴って該内燃機関が前記設定された目標運転状態で運転されると共に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低負荷燃焼継続制御を実行する制御手段と、
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、内燃機関の爆発燃焼を継続する爆発燃焼継続条件が成立していないときには駆動軸に出力すべき要求駆動力に基づいて内燃機関の間欠運転を含めて内燃機関の目標運転状態を設定し、爆発燃焼継続条件が成立しているときには要求駆動力に基づいて内燃機関の運転継続をもって内燃機関の目標運転状態を設定する。そして、爆発燃焼継続条件が成立している最中に駆動軸に制動力または軽負荷を出力する所定の駆動状態ではないときには、内燃機関が設定された目標運転状態で運転されると共に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力動力入出力手段と電動機とを制御する中高負荷燃焼継続制御を実行する。これにより、内燃機関の間欠運転をもって設定された目標運転状態で内燃機関を運転しながら要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。一方、所定の駆動状態のときには、内燃機関の爆発燃焼の継続を伴って内燃機関が設定された目標運転状態で運転されると共に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力動力入出力手段と電動機とを制御する低負荷燃焼継続制御を実行する。これにより、内燃機関の爆発燃焼を継続しながら内燃機関を目標運転状態で運転すると共に要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。ここで、爆発燃焼継続条件が成立しているときの内燃機関の目標運転状態を比較的回転数の小さな運転状態とすれば、内燃機関の爆発燃焼を継続しながら内燃機関の回転数を低下させて内燃機関を目標運転状態で運転することができ、無駄な燃料の消費を抑制することができる。この結果、装置のエネルギ効率を向上させることができる。
こうした本発明の動力出力装置において、前記目標運転状態設定手段は、前記所定の駆動状態のときには前記内燃機関が所定の回転数で自立運転する運転状態を前記目標運転状態として設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を目標運転状態で運転する際に電力動力入出力手段を介して駆動軸に動力が出力されないようにすることができる。この結果、電動機から余分な制動力を出力する必要がない。
また、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記所定の駆動状態のときには前記内燃機関の爆発燃焼が継続される範囲内で該内燃機関の運転状態を変更して該内燃機関の運転状態が前記設定された目標運転状態に至るよう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、内燃機関の爆発燃焼を継続しながら内燃機関の運転状態を目標運転状態に至らせることができる。この場合、前記制御手段は、前記所定の駆動状態のときには前記内燃機関の運転状態が単位時間当たり所定回転数ずつ変更されて前記設定した目標運転状態に至るよう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、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の充電を許容する最大電力である入力制限を設定する入力制限設定手段を備え、前記制御手段は、前記設定された入力制限の範囲内で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手段であるものとすることもできる。こうすれば、過剰な電力による蓄電手段の充電を抑止することができる。この場合、前記蓄電手段を充放電する電力を検出する充放電電力検出手段を備え、前記制御手段は、前記所定の駆動状態のときに前記検出された充放電電力が前記設定された入力制限の範囲内となるよう前記低負荷燃焼継続制御を実行すると前記内燃機関を前記設定された目標運転状態で運転することができないときには、前記内燃機関の燃料噴射を停止して該内燃機関が前記目標運転状態で運転されるよう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、内燃機関を目標運転状態として運転することができる。更にこの場合、前記制御手段は、前記内燃機関の燃料噴射を停止して該内燃機関が前記目標運転状態で運転されるよう制御する際には、該内燃機関の回転数が単位時間当たり所定回転数ずつ変化するよう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、内燃機関の回転数が急変することを回避することができ、内燃機関の回転数が急変することによる不都合、例えば、トルクショックなどを抑制することができる。
さらに、本発明の動力出力装置において、前記内燃機関は触媒を用いて排ガスを浄化する排ガス浄化装置が取り付けられてなり、前記爆発燃焼継続条件は前記排ガス浄化装置の触媒の劣化を抑制する触媒劣化抑制制御が実行されている条件であるものとすることもできる。こうすれば、排ガス浄化装置の触媒の劣化を抑制することができる。
あるいは、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回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記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。
本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、該内燃機関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、前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記内燃機関の爆発燃焼を継続する爆発燃焼継続条件が成立していないときには前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の間欠運転を含めて該内燃機関の目標運転状態を設定し、前記爆発燃焼継続条件が成立しているときには前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の運転継続をもって該内燃機関の目標運転状態を設定する目標運転状態設定手段と、前記爆発燃焼継続条件が成立している最中に前記駆動軸に制動力または軽負荷を出力する所定の駆動状態ではないときには前記内燃機関が前記設定された目標運転状態で運転されると共に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し、前記所定の駆動状態のときには前記内燃機関の爆発燃焼の継続を伴って該内燃機関が前記設定された目標運転状態で運転されると共に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制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。
この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、内燃機関の間欠運転をもって設定された目標運転状態で内燃機関を運転しながら要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる効果や内燃機関の爆発燃焼を継続しながら内燃機関を目標運転状態で運転すると共に要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる効果、内燃機関の爆発燃焼を継続しながら内燃機関の回転数を低下させて内燃機関を目標運転状態で運転することができる効果、無駄な燃料の消費を抑制して装置のエネルギ効率を向上させることができる効果などと同様な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、該内燃機関の出力軸と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）前記内燃機関の爆発燃焼を継続する爆発燃焼継続条件が成立していないときには前記駆動軸に出力すべき要求駆動力に基づいて前記内燃機関の間欠運転を含めて該内燃機関の目標運転状態を設定し、前記爆発燃焼継続条件が成立しているときには前記要求駆動力に基づいて前記内燃機関の運転継続をもって該内燃機関の目標運転状態を設定し、
（ｂ）前記爆発燃焼継続条件が成立している最中に前記駆動軸に制動力または軽負荷を出力する所定の駆動状態ではないときには前記内燃機関が前記設定した目標運転状態で運転されると共に前記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中高負荷燃焼継続制御を実行し、前記所定の駆動状態のときには前記内燃機関の爆発燃焼の継続を伴って該内燃機関が前記設定した目標運転状態で運転されると共に前記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低負荷燃焼継続制御を実行する
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では、内燃機関の爆発燃焼を継続する爆発燃焼継続条件が成立していないときには駆動軸に出力すべき要求駆動力に基づいて内燃機関の間欠運転を含めて内燃機関の目標運転状態を設定し、爆発燃焼継続条件が成立しているときには要求駆動力に基づいて内燃機関の運転継続をもって内燃機関の目標運転状態を設定する。そして、爆発燃焼継続条件が成立している最中に駆動軸に制動力または軽負荷を出力する所定の駆動状態ではないときには、内燃機関が設定された目標運転状態で運転されると共に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力動力入出力手段と電動機とを制御する中高負荷燃焼継続制御を実行する。これにより、内燃機関の間欠運転をもって設定された目標運転状態で内燃機関を運転しながら要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。一方、所定の駆動状態のときには、内燃機関の爆発燃焼の継続を伴って内燃機関が設定された目標運転状態で運転されると共に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力動力入出力手段と電動機とを制御する低負荷燃焼継続制御を実行する。これにより、内燃機関の爆発燃焼を継続しながら内燃機関を目標運転状態で運転すると共に要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。ここで、爆発燃焼継続条件が成立しているときの内燃機関の目標運転状態を比較的回転数の小さな運転状態とすれば、内燃機関の爆発燃焼を継続しながら内燃機関の回転数を低下させて内燃機関を目標運転状態で運転することができ、無駄な燃料の消費を抑制することができる。この結果、装置のエネルギ効率を向上させることができる。
こうした本発明の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ（ｂ）は、前記所定の駆動状態のときに前記蓄電手段を充放電する充放電電力が前記蓄電手段の入力制限の範囲内となるよう前記低負荷燃焼継続制御を実行すると前記内燃機関を前記設定した目標運転状態で運転することができないときには、前記内燃機関の燃料噴射を停止して該内燃機関が前記目標運転状態で運転されるよう制御するステップであるものとすることもできる。こうすれば、過剰な電力による蓄電手段の充電を抑止した状態で内燃機関を目標運転状態として運転することができる。
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を介してピニオンギヤ３３を回転させるキャリア３４が接続された動力分配統合機構３０と、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１に接続された発電可能なモータＭＧ１と、プラネタリギヤ３０のリングギヤ３２に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介して接続されたモータＭＧ２と、ハイブリッド自動車２０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。なお、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａはギヤ機構６０とデファレンシャルギヤ６２とを介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続されており、リングギヤ軸３２ａに出力された動力は走行用の動力として用いられる。
エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、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を介して吸入する共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ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て、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は、ＣＰＵ２４ａ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、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃ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。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、例えば、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，浄化装置１３４に取り付けられた温度センサ１３５からの触媒床温度、燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力，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ーメータ１４８からのエアフローメータ信号，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温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、例えば、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の開閉タイミングを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。なお、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。
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。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、バッテリ５０を管理するための残容量（ＳＯＣ）を計算すると共に計算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂやその入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔ，バッテリ５０を充放電するための要求値である充放電要求パワーＰｂ＊などを計算し、必要に応じて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。
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、駆動輪６３ａ，６３ｂおよび図示しない従動輪６３ｃ，６３ｄに取り付けられた車輪速センサ６５ａ〜６５ｄからの車輪速Ｖｗａ〜Ｖｗｄ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プラネタリギヤ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プラネタリギヤ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、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、浄化装置１３４の触媒床温度が高くなり、触媒劣化抑制制御を行なっている最中に運転者がアクセルペダル８３を戻したりブレーキペダル８５を踏み込んだりして制動力を作用させたり軽負荷となる際の動作について説明する。ここで、触媒劣化抑制制御としては、実施例では、エンジン２２のフューエルカットを禁止することにより、大量の空気が浄化装置１３４に供給されて触媒床が更に昇温するのを抑制する制御を実行する。即ち、車両が制動中であったり車両に小さな動力が要求されているためにエンジン２２からの動力が必要ないときであっても、エンジン２２への燃料供給を行なって点火（ファイアリング）を行なう制御を実行するのである。この触媒劣化抑制制御は、エンジンＥＣＵにより図示しない触媒劣化抑制フラグ設定ルーチンを実行することにより、浄化装置１３４に取り付けられた温度センサ１３５からの触媒床温度が所定温度以上に至ったときに触媒劣化抑制フラグＦｃに値１をセットすることにより、この触媒劣化抑制フラグＦｃに基づいてハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される。図３は、こうした触媒劣化抑制制御を含む車両の制動中の駆動制御の一例としてハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動時制御ルーチン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。
制動時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、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や車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，触媒劣化抑制フラグＦｃ，バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ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１４０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、触媒劣化抑制フラグＦｃは、エンジンＥＣＵ２４により設定されたものを入力するものとした。バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０の残容量（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。
こうしてデータを入力すると、入力したブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて車両に要求される制動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に出力すべき要求制動トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求制動トルクＴｒ＊は、実施例では、ブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖと要求制動トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求制動トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、ブレーキペダルポジションＢＰ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制動トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図４に要求制動トルク設定用マップの一例を示す。
続いて、触媒劣化抑制フラグＦｃと車速Ｖとに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する（ステップＳ１２０）。目標回転数Ｎｅ＊は、実施例では、制動中であるからエンジン２２からの動力は不要であるが、次にアクセルペダル８３が踏み込まれたときに迅速に動力を出力するために車速Ｖに応じて定められている。例えば、目標回転数Ｎｅ＊には、触媒劣化抑制フラグＦｃが値０（触媒劣化抑制制御は不要）のときには所定車速（１０ｋｍ／ｈや２０ｋｍ／ｈ）未満ではエンジン２２を停止するために値０が設定され、所定車速以上のときには所定回転数（例えば、８００ｒｐｍや１０００ｒｐｍなど）が設定され、触媒劣化抑制フラグＦｃが値１（触媒劣化抑制制御が必要）のときには所定回転数（例えば、８００ｒｐｍや１０００ｒｐｍなど）が設定されるものを用いることができる。
そして、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅと設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊との回転数差ΔＮを計算し（ステップＳ１３０）、計算した回転数差ΔＮを閾値Ｎｒｅｆと比較する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、モータＭＧ１により回転数の積極的な制御を行なわなくてもエンジン２２を容易に目標回転数Ｎｅ＊で自立運転することができる程度の目標回転数Ｎｅ＊との回転数差であり、比較的小さな値として設定されている。
いま、運転者がアクセルペダル８３を踏み込んでエンジン２２を比較的高回転で運転し、車速Ｖが比較的大きくなった状態で、踏み込んでいたアクセルペダル８３を戻して軽くブレーキペダル８５を踏み込んだときを考える。この場合、目標回転数Ｎｅ＊には比較的小さな所定回転数が設定されるから、回転数差ΔＮは閾値Ｎｒｅｆより大きくなる。この場合、次に、触媒劣化抑制フラグＦｃが値１であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。触媒劣化抑制フラグＦｃが値０のとき、即ち、触媒劣化抑制制御が不要なときには、エンジン２２に対する燃料供給を一時的に停止するフューエルカットを実行するようエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ１６０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ１７０）。フューエルカットは、具体的には、フューエルカットを行なう制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信し、これを受信したエンジンＥＣＵ２４が燃料噴射を停止すると共に点火を停止することにより行なう。こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算すると、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊（この場合、値０）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下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎを次式（１）により計算すると共に（ステップＳ２５０）、要求制動トルク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（２）により計算し（ステップＳ２６０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ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＊を設定し（ステップＳ２７０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動するようにインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。エンジン２２のフューエルカットを伴って制動している最中の動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図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。Ｒ軸上の太線矢印は、後述するトルク指令Ｔｍ２＊を用いてモータＭＧ２を駆動したときにリングギヤ軸３２ａに作用するトルクを示す。また、図中、実線はブレーキペダル８５を踏み込んだときの共線であり、破線は共線の時間変化を示す。図示するように、フューエルカットにより、エンジン２２の回転数Ｎｅは小さくなっていく。なお、式（２）は、この共線図から容易に導くことができる。
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (1)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (2)
ステップＳ１５０で触媒劣化抑制フラグＦｃが値１と判定されたとき、即ち、触媒劣化抑制制御が必要なときには、エンジン２２の爆発燃焼（ファイアリング）を継続するようエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ１８０）、この爆発燃焼を継続した状態でエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に至るように次式（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ１９０）、設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２５０〜Ｓ２７０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了する。ここで、エンジン２２の爆発燃焼の継続は、具体的には、その旨の制御信号をエンジンＥＣＵ２４に送信し、この制御信号を受信したエンジンＥＣＵ２４によりエンジン２２がその回転数Ｎｅで自立運転する場合に比して若干多くの燃料噴射が行なわれるよう燃料噴射制御を行なうと共に点火制御を行なうことにより行なわれる。従って、エンジン２２からは若干のトルクが出力されることになる。式（３）は、エンジン２２の爆発燃焼の継続を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊にするためのフィードバック制御における関係式であり、右辺第１項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第２項の「ｋ２」は積分項のゲインである。このゲイン「ｋ１」，「ｋ２」は、エンジン２２の爆発燃焼を継続する必要から、エンジン２２から比較的大きなトルクを出力しているときに比して小さな値に設定されている。このときの動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図６に示す。このように、エンジン２２の爆発燃焼を継続した状態でモータＭＧ１の駆動制御によりエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に至らせるから、迅速にエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊まで低下させることができる。なお、この状態では、エンジン２２からは若干のトルクが出力されてから、その分に応じたトルクがリングギヤ軸３２ａに作用し、モータＭＧ２からはこれをキャンセルするトルクが要求制動トルクＴｒ＊に付加されることになる。
Tm1*=k1・ΔN+k2∫ΔN・dt (3)
ステップＳ１４０で、触媒劣化抑制制御を行なうか否かに拘わらず、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以下であると判定されると、目標回転数Ｎｅ＊を調べて（ステップＳ２００）、目標回転数Ｎｅ＊が値０ではないときにはエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊でトルクの出力を行なうことなく運転する自立運転の状態となるようエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ２１０）、目標回転数Ｎｅ＊が値０のときにはエンジン２２の運転停止をエンジンＥＣＵ２４に指示する（ステップＳ２３０）。そして、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に（ステップＳ２４０）、設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ２５０〜Ｓ２７０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了する。これにより、目標回転数Ｎｅ＊が値０でないときにはエンジン２２はその回転数で自立運転するようになる。
図７は、触媒劣化抑制フラグＦｃに値１がセットされている最中に運転者がブレーキペダル８５を踏み込むことによる制動時のエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の状態などの時間変化の一例を示す説明図である。図示するように、浄化装置１３４の触媒床の温度が上昇して触媒劣化抑制フラグＦｃに値１がセットされた時間Ｔ１以降の時間Ｔ２に運転者がブレーキペダル８５を踏み込むと、エンジン２２の爆発燃焼（ファイアリング）の継続を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に低下させるために、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊にはエンジン２２の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊の回転数差ΔＮに基づくトルクが設定されるから、エンジン２２は若干のトルクを出力しながらその回転数Ｎｅを低下させていく。このとき、モータＭＧ２からは、モータＭＧ１からトルクを出力することによりリングギヤ軸３２ａに作用するトルクをキャンセルしながら要求制動トルクＴｒ＊が出力されるから、車速Ｖが小さくなる。エンジン２２の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊との回転数差ΔＮが閾値Ｎｒｅｆに至る時間Ｔ３では、エンジン２２は自立運転され、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には値０が設定される。そして、モータＭＧ２からは要求制動トルクＴｒ＊に対応するトルクが出力されることになる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、触媒劣化抑制フラグＦｃに値１がセットされて触媒劣化抑制制御が要請されているときにアクセルオフされてブレーキペダル８５が踏み込まれたときには、エンジン２２の爆発燃焼（ファイアリング）を継続しながらその回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に至るようにモータＭＧ１を制御するから、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に目標回転数Ｎｅ＊にすることができる。この結果、無駄な燃料の消費を抑制することができ、車両のエネルギ効率を向上させることができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、触媒劣化抑制フラグＦｃに値１がセットされてブレーキペダル８５が踏み込まれたときには、エンジン２２の爆発燃焼（ファイアリング）の継続を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に至るようフィードバック制御の関係式を用いてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしたが、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に向けて単位時間当たり所定回転数ずつ変更されるようモータＭＧ１を制御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、触媒劣化抑制フラグＦｃに値１がセットされてブレーキペダル８５が踏み込まれたときには、エンジン２２の爆発燃焼（ファイアリング）の継続を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に至るようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し、その後、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するものとしたが、要求制動トルクＴｒ＊に基づいてバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、その後、エンジン２２の爆発燃焼（ファイアリング）の継続を伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に至るようモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定するものとしてもよい。この場合、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊がバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎによって制限されて設定されたときや入力制限Ｗｉｎによる制限を受けていなくてもその近傍の値として設定されたときには、モータＭＧ１により発電される電力の分だけバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを超過することになる。この場合、バッテリ５０が劣化することになるため、触媒の劣化が若干行なわれるものの、一時的にエンジン２２の燃料噴射を停止してエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に至るようにすることも可能である。以下に、こうした処理を第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂとして説明する。
図８は、第２実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０Ｂの概略を示す構成図である。第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂは、図示するように、バッテリ５０の出力端子近傍にバッテリ５０を充放電する充放電電流Ｉｂを検出する電流センサ５３ａとバッテリ５０の端子間電圧（電池電圧）Ｖｂを検出する電圧センサ５３ｂとを明示しただけで第１実施例のハイブリッド自動車２０と同一の構成をしている。したがって、重複した説明を回避するために、第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂの構成にも第１実施例のハイブリッド自動車２０の構成と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、図３の制動時制御ルーチンに代えて図９の制動時制御ルーチンを実行する。図９の制動時制御ルーチンでは、まず、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や車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，触媒劣化抑制フラグＦｃ，バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ，バッテリ５０の充放電電流Ｉｂ，電池電圧Ｖｂなど制御に必要なデータを入力し（ステップＳ３００）、入力したブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて図４に例示する要求制動トルク設定用マップを用いて車両に要求される制動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に出力すべき要求制動トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ３１０）。ここで、バッテリ５０の充放電電流Ｉｂと電池電圧Ｖｂは、電流センサ５３ａにより検出された充放電電流Ｉｎと電圧センサ５３ｂにより検出された電池電圧ＶｂとをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。なお、エンジン２２の回転数ＮｅやモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，触媒劣化抑制フラグＦｃ，バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの入力については第１実施例で説明した。
続いて、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ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下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎを計算すると共に（ステップＳ３２０）、要求制動トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除して仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ３３０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ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Ｓ３４０）。そして、図３の制動時制御ルーチンのステップＳ１２０〜Ｓ１４０と同様に、触媒劣化抑制フラグＦｃと車速Ｖとに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共に（ステップＳ３５０）、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅと設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊との回転数差ΔＮを計算し（ステップＳ３６０）、計算した回転数差ΔＮを閾値Ｎｒｅｆと比較する（ステップＳ３７０）。回転数差ΔＮが値Ｎｒｅｆより大きいときには、触媒劣化抑制フラグＦｃが値１であるか否かを判定し（ステップＳ３８０）、触媒劣化抑制フラグＦｃが値０のときには、触媒劣化抑制制御が不要と判断し、エンジン２２に対する燃料供給を一時的に停止するフューエルカットを実行するようエンジンＥＣＵ２４に指示すると共に（ステップＳ４００）、エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｔだけ目標回転数Ｎｅ＊側になるよう次式（４）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算して設定する（ステップＳ４１０）。ここで、回転数Ｎｒｔは、エンジン２２の回転数Ｎｅが急変しないようにするために回転数Ｎｅを変化させる量としての回転数であり、制動時制御ルーチンの起動頻度などにより定めることができる。また、式（４）は、エンジン２２のフューエルカットを伴ってエンジン２２の回転数Ｎｅを単位時間当たり回転数Ｎｒｔだけ変化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、右辺第１項の「ｋ３」は比例項のゲインであり、右辺第２項の「ｋ４」は積分項のゲインである。このように、単位時間当たり回転数Ｎｒｔだけエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊側に変化させることにより、エンジン２２の回転数Ｎｅの急変を抑制することができる。なお、エンジン２２を比較的高回転で運転している状態でアクセルオフしたときやブレーキペダル８５を軽く踏み込んだときを考えれば、フューエルカットされたエンジン２２の回転数Ｎｅをゆっくり低下させることになるから、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊としてはエンジン２２の回転数Ｎｅの減少を抑制する方向となり、エンジン２２の回転数Ｎｅが高いときにはモータＭＧ１で電力消費が行なわれ、エンジン２２の回転数Ｎｅが低いときにはモータＭＧ１による電力回生が行なわれる。
Tm1*=k3・Nr+k4∫Nr・dt (4)
こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると、トルク指令Ｔｍ１＊が値０であるかを調べ（ステップＳ４８０）、トルク指令Ｔｍ１＊が値０でないときには、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊にモータＭＧ１からトルクを出力することによりリングギヤ軸３２ａに作用するトルク（Ｔｍ１＊／ρ）を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除した値を加えて新たなトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ４９０）。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を駆動することによるトルク変動を抑制することができる。そして、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ５００）、本ルーチンを終了する。
ステップＳ３８０で触媒劣化抑制フラグＦｃが値１と判定されたとき、即ち、触媒劣化抑制制御が必要なときには、バッテリ５０の充放電電流Ｉｂと電池電圧Ｖｂとの積、即ち、バッテリ５０の充放電電力Ｐｂをバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎと比較する（ステップＳ３９０）。バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが十分小さいとき（絶対値としては大きいとき）には充放電電力Ｐｂは入力制限Ｗｉｎより大きく（絶対値としては小さく）なるが、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎが大きいとき（絶対値としては小さいとき）にはモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の設定やこれに伴うモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊の再設定により充放電電力Ｐｂが入力制限Ｗｉｎより小さく（絶対値としては大きく）なることがある。ステップＳ３９０では、こうした状態に至っているか否かを判定するのである。このことについては更に後述する。
バッテリ５０の充放電電力Ｐｂがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎより大きい（絶対値としては小さい）ときには、エンジン２２の爆発燃焼（ファイアリング）を継続するようエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ４２０）、この爆発燃焼を継続した状態でエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に至るように上述した式（３）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定し（ステップＳ４３０）、設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を再設定し（ステップＳ４８０，Ｓ４９０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ５００）、本ルーチンを終了する。これらの処理については詳述した。
バッテリ５０の充放電電力Ｐｂがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎより小さい（絶対値としては大きい）ときには、エンジン２２の爆発燃焼を継続した状態でエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊にすることができないと判断し、エンジン２２に対する燃料供給を一時的に停止するフューエルカットを実行するようエンジンＥＣＵ２４に指示すると共に（ステップＳ４００）、エンジン２２の回転数Ｎｅが回転数Ｎｒｔだけ目標回転数Ｎｅ＊側になるよう上述した式（４）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算して設定し（ステップＳ４１０）、設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を用いてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を再設定し（ステップＳ４８０，Ｓ４９０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ５００）、本ルーチンを終了する。エンジン２２の爆発燃焼を継続した状態でエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊にする制御では、エンジン２２の回転数Ｎｅが高いときにはモータＭＧ１により電力回生が行なわれ、エンジン２２の回転数Ｎｅが低いときにはモータＭＧ１で電力消費が行なわれるから、バッテリ５０の充放電電力Ｐｂがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎより小さくなるときには、モータＭＧ１により電力回生が行なわれるエンジン２２の回転数Ｎｅが高いときとなる。このとき、モータＭＧ１の電力回生を停止すれば、バッテリ５０の充放電電力Ｐｂがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎより小さくなるのを回避することができるが、エンジン２２は高い回転数Ｎｅで運転されたままの状態となる。実施例では、若干の触媒劣化を生じてもバッテリ５０を過大な電力で充電することなくエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊にするために、エンジン２２に対する燃料供給を一時的に停止するフューエルカットを実行するのである。そして、フューエルカットを実行することによりエンジン２２の回転数Ｎｅが急変しないようにモータＭＧ１を駆動制御するのである。上述したように、エンジン２２の回転数Ｎｅが低くなるまではモータＭＧ１で電力消費が行なわれるから、バッテリ５０の過大な電力による充電を回避することができる。
一方、ステップＳ３７０で、触媒劣化抑制制御を行なうか否かに拘わらず、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以下であると判定されると、目標回転数Ｎｅ＊を調べて（ステップＳ４４０）、目標回転数Ｎｅ＊が値０ではないときにはエンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊でトルクの出力を行なうことなく運転する自立運転の状態となるようエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ４５０）、目標回転数Ｎｅ＊が値０のときにはエンジン２２の運転停止をエンジンＥＣＵ２４に指示する（ステップＳ４６０）。そして、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ４７０）、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ５００）、本ルーチンを終了する。これにより、目標回転数Ｎｅ＊が値０でないときにはエンジン２２はその回転数で自立運転するようになる。
以上説明した第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂによれば、エンジン２２の爆発燃焼を継続した状態でエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊にする制御を実行している最中にバッテリ５０の充放電電力Ｐｂがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎより小さく（絶対値としては大きく）なったときには、エンジン２２の爆発燃焼を継続した状態でエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊にすることができないと判断し、エンジン２２に対する燃料供給を一時的に停止するフューエルカットを実行することにより、バッテリ５０を過大な電力で充電することなくエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊にすることができる。しかも、エンジン２２の回転数Ｎｅが単位時間当たり回転数Ｎｒｔだけ変化するようにモータＭＧ１を制御するから、エンジン２２の回転数Ｎｅが急変するのを抑止することができ、エンジン２２の回転数Ｎｅが急変することによる不都合、例えばトルクショックが生じるなどの不都合を回避することができる。もとより、触媒劣化抑制フラグＦｃに値１がセットされて触媒劣化抑制制御が要請されているときにアクセルオフされてブレーキペダル８５が踏み込まれたときには、エンジン２２の爆発燃焼（ファイアリング）を継続しながらその回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊に至るようにモータＭＧ１を制御するから、触媒を劣化することなく、エンジン２２の回転数Ｎｅを迅速に目標回転数Ｎｅ＊にすることができる。この結果、無駄な燃料の消費を抑制することができ、車両のエネルギ効率を向上させることができる。
第２実施例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、エンジン２２の爆発燃焼を継続した状態でエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊にする制御を実行している最中にバッテリ５０の充放電電力Ｐｂがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎより小さくなり、エンジン２２に対してフューエルカットを実行するときにはエンジン２２の回転数Ｎｅが単位時間当たり回転数Ｎｒｔだけ変化するようにモータＭＧ１を制御するものとしたが、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定して上述のモータＭＧ１の制御を行なわないものとしても構わない。
第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂ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８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８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。
第１実施例や第２実施例のハイブリッド自動車２０，２０Ｂ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９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。
実施例では、ハイブリッド自動車２０，２０Ｂとして説明したが、こうした触媒劣化抑制制御を実行する動力出力装置であれば、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載するものとしてもよく、建設設備などの移動しない設備に組み込むものとしてもよい。また、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもかまわない。
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、動力出力装置や自動車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。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求制動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のフューエルカットを伴って制動している最中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。 エンジン２２の爆発燃焼の継続を伴って制動している最中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。 触媒劣化抑制フラグＦｃに値１がセットされている最中に運転者がブレーキペダル８５を踏み込むことによる制動時のエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の状態などの時間変化の一例を示す説明図である。 第２実施例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。 第２実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 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
２０，２０Ｂ，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）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、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）、５３ａ 電流センサ、５３ｂ 電圧センサ、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、６３ｃ，６３ｄ 従動輪、６４ａ,６４ｂ 車輪、６５ａ〜６５ｄ 車輪速センサ、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、１４３ 圧力センサ、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、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (12)

  1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
    内燃機関と、
    該内燃機関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、
    前記駆動軸に出力すべき要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
    前記内燃機関の爆発燃焼を継続する爆発燃焼継続条件が成立していないときには前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の間欠運転を含めて該内燃機関の目標運転状態を設定し、前記爆発燃焼継続条件が成立しているときには前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の運転継続をもって該内燃機関の目標運転状態を設定する目標運転状態設定手段と、
    前記爆発燃焼継続条件が成立している最中に前記駆動軸に制動力または軽負荷を出力する所定の駆動状態ではないときには前記内燃機関が前記設定された目標運転状態で運転されると共に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中高負荷燃焼継続制御を実行し、前記所定の駆動状態のときには前記内燃機関の爆発燃焼の継続を伴って該内燃機関が前記設定された目標運転状態で運転されると共に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低負荷燃焼継続制御を実行する制御手段と、
    を備える動力出力装置。
  2. 前記目標運転状態設定手段は、前記所定の駆動状態のときには前記内燃機関が所定の回転数で自立運転する運転状態を前記目標運転状態として設定する手段である請求項１記載の動力出力装置。
  3. 前記制御手段は、前記所定の駆動状態のときには前記内燃機関の爆発燃焼が継続される範囲内で該内燃機関の運転状態を変更して該内燃機関の運転状態が前記設定された目標運転状態に至るよう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、前記所定の駆動状態のときには前記内燃機関の運転状態が単位時間当たり所定回転数ずつ変更されて前記設定した目標運転状態に至るよう制御する手段である請求項３記載の動力出力装置。
  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、
    前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段の充電を許容する最大電力である入力制限を設定する入力制限設定手段を備え、
    前記制御手段は、前記設定された入力制限の範囲内で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手段である
    動力出力装置。
  6. 請求項５記載の動力出力装置であって、
    前記蓄電手段を充放電する電力を検出する充放電電力検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記所定の駆動状態のときに前記検出された充放電電力が前記設定された入力制限の範囲内となるよう前記低負荷燃焼継続制御を実行すると前記内燃機関を前記設定された目標運転状態で運転することができないときには、前記内燃機関の燃料噴射を停止して該内燃機関が前記目標運転状態で運転されるよう制御する手段である
    動力出力装置。
  7. 前記制御手段は、前記内燃機関の燃料噴射を停止して該内燃機関が前記目標運転状態で運転されるよう制御する際には、該内燃機関の回転数が単位時間当たり所定回転数ずつ変化するよう制御する手段である請求項６記載の動力出力装置。
  8. 請求項１ないし７いずれか記載の動力出力装置であって、
    前記内燃機関は、触媒を用いて排ガスを浄化する排ガス浄化装置が取り付けられてなり、
    前記爆発燃焼継続条件は、前記排ガス浄化装置の触媒の劣化を抑制する触媒劣化抑制制御が実行されている条件である
    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と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記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１ないし８いずれか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連結されてなる車両。
  11. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と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）前記内燃機関の爆発燃焼を継続する爆発燃焼継続条件が成立していないときには前記駆動軸に出力すべき要求駆動力に基づいて前記内燃機関の間欠運転を含めて該内燃機関の目標運転状態を設定し、前記爆発燃焼継続条件が成立しているときには前記要求駆動力に基づいて前記内燃機関の運転継続をもって該内燃機関の目標運転状態を設定し、
    （ｂ）前記爆発燃焼継続条件が成立している最中に前記駆動軸に制動力または軽負荷を出力する所定の駆動状態ではないときには前記内燃機関が前記設定した目標運転状態で運転されると共に前記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中高負荷燃焼継続制御を実行し、前記所定の駆動状態のときには前記内燃機関の爆発燃焼の継続を伴って該内燃機関が前記設定した目標運転状態で運転されると共に前記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低負荷燃焼継続制御を実行する
    動力出力装置の制御方法。
  12. 前記ステップ（ｂ）は、前記所定の駆動状態のときに前記蓄電手段を充放電する充放電電力が前記蓄電手段の入力制限の範囲内となるよう前記低負荷燃焼継続制御を実行すると前記内燃機関を前記設定した目標運転状態で運転することができないときには、前記内燃機関の燃料噴射を停止して該内燃機関が前記目標運転状態で運転されるよう制御するステップである請求項１１記載の動力出力装置の制御方法。
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