JP4453746B2 - 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、駆動用モータと、エンジンからの出力を用いて発電する発電機と、駆動用モータや発電機を駆動するインバータと、インバータと電力をやりとりするニッケル金属水素電池としてのバッテリと、を備え、適正ＳＯＣ（State Of Charge）範囲内で設定された目標ＳＯＣを中心とした所定の制御幅内でバッテリのＳＯＣが変動すると共に運転者の操作に基づいて設定される出力トルクが駆動用モータから出力されるようエンジンや発電機，駆動用モータを駆動制御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、メモリ効果が検出されたときに目標ＳＯＣを変更することにより、メモリ効果の解消を図っている。
また、この種の動力出力装置としては、エンジンと、第１モータと、エンジンと第１モータと駆動軸とに接続された動力分配統合機構と、第２モータと、第２モータからの動力を変速比の変更を伴って駆動軸に伝達する変速機と、第１モータや第２モータと電力をやりとりするバッテリと、バッテリに接続された補機と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この装置では、変速機の変速中に補機の消費電力がバッテリの出力制限を超えるときには、補機の駆動を制限することにより、バッテリの過放電を抑制している。
特開平２００３−４７１０８号公報 特開平２００５−２１２５９５号公報
一般に、こうした動力出力装置では、バッテリのＳＯＣをより適正に管理することが課題の一つとされている。このため、メモリ効果が検出されていないときでも目標ＳＯＣをより適正に変更することが要求される。
また、こうした動力出力装置では、第２モータからの比較的大きなトルクの出力が要求されたときに、その要求に対応するのに要する電力を十分に確保することが望まれる。この場合、補機で消費される電力を制限することが考えられるが、この制限をどのように行なうかについては課題の一つとされる。
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、蓄電装置の蓄電量をより適正に管理すると共に電動機の駆動に要する電力をより適正に確保することを主目的とする。
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、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、
燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記発電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、
前記蓄電手段を含む電力系からの電力の供給を受けて作動する補機と、
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、
操作者の操作状態および／または前記動力出力装置の状態に基づいて前記蓄電手段の蓄電量を管理するための管理用蓄電量範囲の中心蓄電量を設定すると共に該設定した中心蓄電量に基づいて前記補機で消費してもよい電力の上限である補機用上限電力を設定し、前記蓄電手段の蓄電量が前記設定した中心蓄電量に基づいて管理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前記補機で消費される電力が前記設定した補機用上限電力以下となるよう前記発電手段と前記電動機と前記補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、操作者の操作状態や動力出力装置の状態に基づいて蓄電手段の蓄電量を管理するための管理用蓄電量範囲の中心蓄電量を設定すると共に設定した中心蓄電量に基づいて補機で消費してもよい電力の上限である補機用上限電力を設定し、蓄電手段の蓄電量が設定した中心蓄電量に基づいて管理されると共に駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力され補機で消費される電力が補機用上限電力以下となるよう発電手段と電動機と補機とを制御する。したがって、操作者の操作状態や動力出力装置の状態に基づく中心蓄電量に基づいて蓄電手段の蓄電量を管理するから、蓄電手段の蓄電量をより適正に管理することができる。また、補機で消費される電力を中心蓄電量に基づく補機用上限電力以下とするから、操作者の操作状態や動力出力装置の状態に基づいて補機で消費される電力を制限することができ、電動機の駆動に要する電力をより適正に確保することができる。もとより、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。
こうし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を増加させるときに前記蓄電手段から放電が行なわれやすいほど大きくなる傾向に前記中心蓄電量を設定すると共に該設定した中心蓄電量が大きいほど小さくなる傾向に前記補機用上限電力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、蓄電手段から放電が行なわれやすいときに、補機で消費される電力をより制限することができる。
また、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記設定した中心蓄電量と前記蓄電手段から放電される電力とに基づいて前記補機用上限電力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、補機用上限電力をより適正に設定することができる。この場合、前記制御手段は、前記蓄電手段から放電される電力が大きいほど小さくなる傾向に前記補機用上限電力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、蓄電手段から大きな電力が放電されるときに、補機で消費される電力をより制限することができる。
さらに、本発明の動力出力装置において、前記補機は、ＤＣ／ＤＣコンバータ，空調装置におけるエアコンプレッサ，前記電動機の冷却系の機器のうち少なくとも一つを含むものであるものとすることもできる。
あるいは、本発明の動力出力装置において、前記補機は、複数の機器からなり、前記補機用上限電力は、前記補機全体で消費してもよい電力の上限である、ものとすることもできる。
加えて、前記発電手段は、内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電機と、前記発電機を駆動する発電機用駆動回路と、を備える手段であるものとすることもできるし、燃料電池であるものとすることもできる。前者の場合、前記発電手段は、前記駆動軸と前記内燃機関の出力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、燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記発電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、前記蓄電手段を含む電力系からの電力の供給を受けて作動する補機と、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、操作者の操作状態および／または前記動力出力装置の状態に基づいて前記蓄電手段の蓄電量を管理するための管理用蓄電量範囲の中心蓄電量を設定すると共に該設定した中心蓄電量に基づいて前記補機で消費してもよい電力の上限である補機用上限電力を設定し、前記蓄電手段の蓄電量が前記設定した中心蓄電量に基づいて管理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前記補機で消費される電力が前記設定した補機用上限電力以下となるよう前記発電手段と前記電動機と前記補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、蓄電手段の蓄電量をより適正に管理することができる効果や電動機の駆動に要する電力をより適正に確保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、
燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記発電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、前記蓄電手段を含む電力系からの電力の供給を受けて作動する補機と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
操作者の操作状態および／または前記動力出力装置の状態に基づいて前記蓄電手段の蓄電量を管理するための管理用蓄電量範囲の中心蓄電量を設定すると共に該設定した中心蓄電量に基づいて前記補機で消費してもよい電力の上限である補機用上限電力を設定し、前記蓄電手段の蓄電量が前記設定した中心蓄電量に基づいて管理されると共に前記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前記補機で消費される電力が前記設定した補機用上限電力以下となるよう前記発電手段と前記電動機と前記補機とを制御する、
ことを特徴とする。
この本発明の動力出力装置の制御方法では、操作者の操作状態や動力出力装置の状態に基づいて蓄電手段の蓄電量を管理するための管理用蓄電量範囲の中心蓄電量を設定すると共に設定した中心蓄電量に基づいて補機で消費してもよい電力の上限である補機用上限電力を設定し、蓄電手段の蓄電量が設定した中心蓄電量に基づいて管理されると共に駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力され補機で消費される電力が補機用上限電力以下となるよう発電手段と電動機と補機とを制御する。したがって、操作者の操作状態や動力出力装置の状態に基づく中心蓄電量に基づいて蓄電手段の蓄電量を管理するから、蓄電手段の蓄電量をより適正に管理することができる。また、補機で消費される電力を中心蓄電量に基づく補機用上限電力以下とするから、操作者の操作状態や動力出力装置の状態に基づいて補機で消費される電力を制限することができ、電動機の駆動に要する電力をより適正に確保することができる。もとより、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。
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、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する内燃機関であり、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には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。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。なお、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランクポジションセンサ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、リチウムイオン電池として構成されており、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電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃ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。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電量ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電量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。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の蓄電量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ることにより設定することができる。
電力ライン５４には、駆動回路９０を介して乗員室の空調装置におけるエアコンプレッサやモータＭＧ１，ＭＧ２を冷却する図示しない冷却系の冷却媒体を循環する冷却ポンプなどの高電圧系の補機９２が接続されると共に電力ライン５４の電力を電力ライン５４より低い電圧の電力に変換して低電圧系バッテリ９６に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ９４が接続されている。
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。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、高電圧系の補機９２を駆動する駆動回路９０への駆動信号やＤＣ／ＤＣコンバータ９４への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
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。
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，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の蓄電量ＳＯＣ，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。また、バッテリ５０の蓄電量ＳＯＣは、電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて演算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、バッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の蓄電量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（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰ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。
続いて、運転者の操作としての過去のアクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰに基づいてバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣを管理するための管理用蓄電量範囲の中心蓄電量である管理中心ＳＯＣ＊を設定する（ステップＳ１２０〜Ｓ１４０）。管理中心ＳＯＣ＊の設定は、実施例では、過去の所定時間（例えば、数分〜数十分程度）におけるアクセル開度Ａｃｃの変化率であるアクセル変化率ΔＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰの変化率であるブレーキ変化率ΔＢＰとを設定し（ステップＳ１２０）、設定したアクセル変化率ΔＡｃｃをブレーキ変化率ΔＢＰで除することによりアクセル変化率ΔＡｃｃとブレーキ変化率ΔＢＰとの比であるアクセルブレーキ変化率比Ｐｔａｂを計算し（ステップＳ１３０）、アクセルブレーキ変化率比Ｐｔａｂと管理中心ＳＯＣ＊との関係を示すマップを用いてバッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊を設定する（ステップＳ１４０）、ことにより行なうものとした。ここで、アクセル変化率ΔＡｃｃは、実施例では、過去の所定時間において、アクセル開度Ａｃｃが前回のアクセル開度（前回Ａｃｃ）に比して大きいとき即ちアクセルペダル８３が踏み込まれていくときのアクセル開度の変化量（Ａｃｃ−前回Ａｃｃ）の平均値を設定するものとした。また、ブレーキ変化率ΔＢＰは、実施例では、過去の所定時間において、ブレーキペダルポジションＢＰが前回のブレーキペダルポジション（前回ＢＰ）に比して大きいとき即ちブレーキペダル８５が踏み込まれていくときのブレーキペダルポジションの変化量（ＢＰ−前回ＢＰ）の平均値を設定するものとした。アクセルブレーキ変化率比Ｐｔａｂと管理中心ＳＯＣ＊との関係の一例を示すマップを図４に示す。図中、管理用蓄電量範囲の上下限値Ｓｈｉ，Ｓｌｏｗは、バッテリ５０の特性などにより定められ、上限値Ｓｈｉは例えば８０％や８５％，９０％などを用いることができ、下限値Ｓｌｏｗは例えば３５％や４０％，４５％などを用いることができる。図４の例では、管理中心ＳＯＣ＊は、図示するように、アクセルブレーキ変化率比Ｐｔａｂが大きいほど大きくなる傾向に設定される。アクセル変化率ΔＡｃｃが大きいほど即ち運転者が車両を加速させたいときにアクセルペダル８３をより大きく踏み込むほど、また、ブレーキ変化率ΔＢＰが小さいほど即ち運転者が車両を減速させたいときにブレーキペダル８５をより緩やかに踏み込むほどアクセルブレーキ変化率比Ｐｔａｂは大きな値となるから、図４の例では、運転者が急加速を要求すると共に緩やかな減速を要求するほどバッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊に大きい値が設定されることになる。このように管理中心ＳＯＣ＊を設定する理由については後述する。
こうしてバッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊を設定すると、設定した管理中心ＳＯＣ＊と蓄電量ＳＯＣとを用いて充放電要求パワーＰｂ＊を設定すると共に（ステップＳ１５０）、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものからバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を減じてロスＬｏｓｓを加えることにより車両に要求される要求パワーＰｅ＊を計算する（ステップＳ１６０）。充放電要求パワーＰｂ＊は、実施例では、蓄電量ＳＯＣから管理中心ＳＯＣ＊を減じた値（ＳＯＣ−ＳＯＣ＊）と充放電要求パワーＰｂ＊との関係を予め定めて充放電要求パワー設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、値（ＳＯＣ−ＳＯＣ＊）が与えられると記憶したマップから対応する充放電要求パワーＰｂ＊を導出して設定するものとした。充放電要求パワー設定用マップの一例を図５に示す。充放電要求パワーＰｂ＊は、図示するように、値（ＳＯＣ−ＳＯＣ＊）が正のとき即ち蓄電量ＳＯＣが管理中心ＳＯＣ＊より大きいときには正（放電側）の値が設定され、値（ＳＯＣ−ＳＯＣ＊）が負のとき即ち蓄電量ＳＯＣが管理中心ＳＯＣ＊より小さいときには負（充電側）の値が設定される。また、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数を乗じること（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、要求パワーＰｅ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較すると共に（ステップＳ１７０）、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満のときには、バッテリ５０の蓄電量ＳＯＣを閾値Ｓｒｅｆと比較する（ステップＳ１８０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、エンジン２２を比較的効率よく運転することができるパワー領域の下限値近傍の値を用いることができる。また、閾値Ｓｒｅｆは、次にエンジン２２を始動するために必要な電力量に相当する蓄電量ＳＯＣより大きな値として設定されており、実施例では、バッテリ５０の蓄電量ＳＯＣを管理用蓄電量範囲内で管理するために管理用蓄電量範囲の下限値Ｓｌｏｗより大きな値を用いるものとした。ステップＳ１７０，Ｓ１８０の処理は、前述のエンジン運転モードとモータ運転モードとを選択する処理であり、実施例では、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上のときや要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満でバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満のときにはエンジン運転モードを選択し、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満でバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときにはモータ運転モードを選択するものとした。
要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ以上のときや、要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満で蓄電量ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満のときには、エンジン運転モードを選択し、要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１９０）。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と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒ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とエンジン２２の目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρ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としてのトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ２００）。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の一例を図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/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
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（３）により計算すると共に（ステップＳ２１０）、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（４）および式（５）により計算すると共に（ステップＳ２２０）、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（６）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Ｓ２３０）。ここで、式（３）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 (3)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (6)
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Ｓ２４０）、図８に例示する補機駆動制御処理により各補機（実施例では、エアコンプレッサや冷却ポンプなどの高電圧系の補機９２とＤＣ／ＤＣコンバータ９４）をそれぞれ駆動制御して（ステップＳ２５０）、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のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン運転モードのときには、バッテリ５０の蓄電量ＳＯＣを管理中心ＳＯＣ＊に基づいて管理することができると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でエンジン２２を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。なお、図８の補機駆動制御処理については後述する。
一方、ステップＳ１７０，Ｓ１８０で要求パワーＰｅ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満でバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときには、モータ運転モードを選択し、エンジン２２が停止されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に値０を設定すると共に（ステップＳ２６０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ２７０）、ステップＳ２１０以降の処理を実行する。これにより、モータ運転モードのときには、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。
このように、過去のアクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰに基づいて設定されるバッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊を用いてエンジン運転モードやモータ運転モードで走行することにより、運転者の操作を考慮してバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣをより適正に管理することができる。ハイブリッド自動車２０では、エンジン運転モードでの加速時には、エンジン２２の応答性がモータＭＧ１，ＭＧ２などに比して遅いことから、不足する動力をモータＭＧ１による発電電力やバッテリ５０からの放電電力を用いてモータＭＧ２から駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力することになる。また、モータ運転モードのときには、要求動力に見合う動力をバッテリ５０からの放電電力を用いてモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに出力することになる。実施例では、これらを考慮して、アクセルブレーキ変化率比Ｐｔａｂが比較的大きいとき（運転者が急加速や緩やかな減速を比較的多く要求するとき）に、運転者の加速要求により十分に対応することができるようにするために、管理中心ＳＯＣ＊に比較的大きい値を設定してバッテリ５０から放電可能な電力量を大きくするものとした。なお、この場合、エンジン運転モードで定常走行しているときにはバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣは比較的大きい管理中心ＳＯＣ＊近傍で管理されるが、運転者によって急加速が要求されたり要求動力が比較的小さいときにモータ運転モードがより継続されたりしやすいため、バッテリ５０からは放電が行なわれやすい。一方、アクセルブレーキ変化率比Ｐｔａｂが比較的小さいとき（運転者が緩やかな加速を比較的多く要求するとき）には、加速時でも前述の不足する動力は比較的小さいことが多くバッテリ５０からの放電を伴わずにまたは比較的小さな電力の放電を伴って加速できることが多いため、エネルギ効率の向上を図るために、管理中心ＳＯＣ＊に比較的小さい値を設定して、制動時にモータＭＧ２を回生駆動してより大きな電力量をバッテリ５０に充電することができるようにした。
次に、各補機を駆動制御する処理について説明する。図８の補機駆動制御処理では、まず、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂや充放電電流Ｉｂを入力すると共に（ステップＳ３００）、入力した端子間電圧Ｖｂに充放電電流Ｉｂを乗じることによりバッテリ５０に充放電される電力である充放電電力Ｗｂを計算する（ステップＳ３１０）。ここで、端子間電圧Ｖｂや充放電電流Ｉｂは、それぞれ電圧センサ５１ａ，電流センサ５１ｂにより検出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。また、充放電電力Ｗｂは、バッテリ５０から放電が行なわれているときに正の値、バッテリ５０に充電が行なわれているときに負の値が設定される。
続いて、バッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊と充放電電力Ｗｂとに基づいて、各補機（実施例では、エアコンプレッサや冷却ポンプなどの高電圧系の補機９２とＤＣ／ＤＣコンバータ９４）の全体で消費してもよい電力の上限である補機用上限電力Ｐｈｍａｘを設定すると共に（ステップＳ３２０）、各補機の消費電力の総和である総消費電力Ｐｈｓｕｍが補機用上限電力Ｐｈｍａｘ以下となる範囲で各補機をそれぞれ駆動制御して（ステップＳ３３０）、補機駆動制御処理を終了する。ここで、補機用上限電力Ｐｈｍａｘは、実施例では、管理中心ＳＯＣ＊と充放電電力Ｗｂと補機用上限電力Ｐｈｍａｘとの関係を予め定めて補機用上限電力設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、管理中心ＳＯＣ＊と充放電電力Ｗｂとが与えられると記憶したマップから対応する補機用上限電力Ｐｈｍａｘを導出して設定するものとした。補機用上限電力設定用マップの一例を図９に示す。補機用上限電力Ｐｈは、図示するように、管理中心ＳＯＣ＊が大きいほど小さくなる傾向に設定するものとした。前述したように、実施例では、運転者によって急加速が要求されやすいときにその要求により十分に対応できるようにするために管理中心ＳＯＣ＊に比較的大きい値を設定するものとした。したがって、管理中心ＳＯＣ＊が比較的大きいときには、モータＭＧ２の負荷は比較的大きくなりやすく、バッテリ５０から放電が行なわれやすいと考えられる。図９の例では、これを考慮して管理中心ＳＯＣ＊が大きいほど小さくなる傾向に補機用上限電力Ｐｈｍａｘを設定するものとした。これにより、管理中心ＳＯＣ＊が比較的大きくバッテリ５０から放電が行なわれやすいときに、補機全体の総消費電力Ｐｈｓｕｍを小さくすることができ、モータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに比較的大きな動力を出力するために要する電力をより確実に確保することができる。また、補機用上限電力Ｐｈｍａｘは、図示するように、充放電電力Ｗｂが大きいほど小さくなる傾向に設定するものとした。充放電電力Ｗｂが大きいときの例としては、加速時にバッテリ５０からの放電を伴ってモータＭＧ２から比較的大きな動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するときが考えられる。したがって、実施例では、このときに補機全体の総消費電力Ｐｈｓｕｍが小さくなるように、充放電電力Ｗｂが大きいほど小さくなる傾向に補機用上限電力Ｐｈｍａｘを設定するものとした。これにより、急加速時などバッテリ５０から比較的大きな電力が放電されているときに、モータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに比較的大きな動力を出力するために要する電力をより確実に確保することができる。これらの結果、急加速に要する電力をより確実に確保することができ、管理中心ＳＯＣ＊や充放電電力Ｗｂに応じて要求トルクＴｒ＊をより確実に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。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、運転者によって急加速が要求されやすいほど大きくなる傾向にバッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊を設定すると共にバッテリ５０の蓄電量ＳＯＣが管理中心ＳＯＣ＊に基づいて管理されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するから、バッテリ５０の蓄電量ＳＯＣをより適正に管理することができる。また、設定した管理中心ＳＯＣ＊が大きいほど小さくなる傾向であって充放電電力Ｗｂが大きいほど小さくなる傾向に各補機の全体で消費してもよい電力の上限である補機用上限電力Ｐｈｍａｘを設定し、各補機の消費電力の総和である総消費電力Ｐｈｓｕｍが補機用上限電力Ｐｈｍａｘ以下となる範囲で各補機をそれぞれ駆動制御するから、モータＭＧ２の駆動に要する電力をより適正に確保することができる。即ち、運転者によって急加速が要求されやすいときや急加速時に、急加速に要する電力をより確実に確保することができる。もとより、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊を出力して走行することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊と充放電電力Ｗｂとを用いて補機用上限電力Ｐｈｍａｘを設定するものとしたが、管理中心ＳＯＣ＊を用いて補機用上限電力Ｐｈｍａｘを設定するものであれば、充放電電力Ｗｂに代えてまたは加えて、他のパラメータ、例えば、バッテリ５０の電池温度Ｔｂなどを考慮して補機用上限電力Ｐｈｍａｘを設定するものとしてもよい。また、充放電電力Ｗｂを考慮せず、管理中心ＳＯＣ＊だけに基づいて補機用上限電力Ｐｈｍａｘを設定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、各補機の総消費電力Ｐｈｓｕｍが補機用上限電力Ｐｈｍａｘ以下となるよう各補機をそれぞれ駆動制御するものとしたが、総消費電力Ｐｈｓｕｍに代えて、各補機の少なくとも一つの消費電力Ｐｈが補機用上限電力Ｐｈｍａｘ以下となように駆動するものとしてもよい。この場合、補機用上限電力Ｐｈｍａｘは、対象とする補機の定格に基づいて設定することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、補機の例として、エアコンプレッサや冷却ポンプなどの高電圧系の補機９２やＤＣ／ＤＣコンバータ９４を考慮したが、これらの他に、低電圧系バッテリ９６に接続された低電圧系の補機なども考慮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、アクセル変化率ΔＡｃｃやブレーキ変化率ΔＢＰに基づいてバッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊を設定するものとしたが、過去のアクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰに基づいて管理中心ＳＯＣ＊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。例えば、アクセル変化率ΔＡｃｃやブレーキ変化率ΔＢＰに代えてまたは加えて、過去の所定時間のうちのアクセルオンの時間であるアクセル時間ｔａやその所定時間のうちのブレーキオンの時間であるブレーキ時間ｔｂを用いて管理中心ＳＯＣ＊を設定するものとしたり、過去の所定時間のうちアクセルオンのときのアクセル開度Ａｃｃの積算値やその所定時間のうちブレーキオンのときのブレーキペダルポジションＢＰの積算値を用いて管理中心ＳＯＣ＊を設定するものとしてもよい。また、過去の所定時間に限られず、例えば、前回にイグニッションオフされるまでなどのアクセル開度ＡｃｃやブレーキペダルポジションＢＰを用いて管理中心ＳＯＣ＊を設定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、運転者の操作としての過去のアクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰとに基づいてバッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊を設定するものとしたが、これに代えてまたは加えて、車両の状態としての車速Ｖや車重Ｍを用いて管理中心ＳＯＣ＊を設定するものとしてもよい。この場合、車速Ｖや車重Ｍが大きいほど小さくなる傾向にバッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊を設定するものとしてもよい。これは、車速Ｖや車重Ｍが大きいほど制動時にモータＭＧ２の回生駆動によって発生する電力が大きくなると考えられるためである。なお、車重Ｍは、例えば、走行用の駆動力Ｆを車両の加速度αで除することにより計算することができる。また、走行用の駆動力Ｆは、例えば、要求トルクＴｒ＊に換算係数を乗じて求めたものを用いることができ、車両の加速度αは、例えば、図示しない加速度センサにより検出された値を用いることができる。さらに、車速Ｖに代えて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを用いることもできる。
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１０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１０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１１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３２０に例示するように、エンジン２２に発電用のモータＭＧ１が取り付けられていると共に走行用のモータＭＧ２を備えるものとしてもよい。
また、こうしたハイブリッド自動車に限定されるものではなく、図１３の変形例の燃料電池自動車４２０に例示するように、燃料電池４３０からの発電電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４４０によって昇圧してバッテリ５０やモータＭＧに供給する構成としてもよい。
また、こうしたハイブリッド自動車や燃料電池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。
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、エンジン２２とモータＭＧ１と動力分配統合機構３０とが「発電手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、リチウムイオン電池として構成されたバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、高電圧系の補機９２やＤＣ／ＤＣコンバータ９４などが「補機」に相当し、アクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１１０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、運転者の操作としての過去のアクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰとに基づいてバッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊を設定し、バッテリ５０の蓄電量ＳＯＣが管理中心ＳＯＣ＊に基づいて管理されると共にバッテリ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＊や目標トルク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２の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０〜Ｓ２４０の処理を実行すると共に管理中心ＳＯＣ＊と充放電電力Ｗｂとに基づいて高電圧系の補機９２やＤＣ／ＤＣコンバータ９４を含む各補機の全体で消費してもよい電力の上限である補機用上限電力Ｐｈｍａｘを設定すると共に各補機の消費電力の総和である総消費電力Ｐｈｓｕｍが補機用上限電力Ｐｈｍａｘ以下となる範囲で各補機をそれぞれ駆動制御する図２の駆動制御ルーチンのステップＳ２５０（図８の補機駆動制御処理）を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、受信した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、受信したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。また、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１や対ロータ電動機２３０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。さらに、燃料電池４３０も「発電手段」に相当する。
ここで、「発電手段」としては、エンジン２２とモータＭＧ１と動力分配統合機構３０とを組み合わせたものや、エンジン２２とモータＭＧ１とを組み合わせたもの，燃料電池４３０に限定されるものではなく、燃料の供給を受けて発電可能な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、駆動軸に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、リチウムイオン電池として構成されたバッテリ５０に限定されるものではなく、ニッケル水素電池としたり鉛蓄電池としたりするなど、発電手段および電動機と電力のやりとりが可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「補機」としては、高電圧系の補機９２やＤＣ／ＤＣコンバータ９４などに限定されるものではなく、蓄電手段を含む電力系からの電力の供給を受けて作動するものであれば如何なるものとしても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰ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、車速Ｖを考慮せずにアクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰとに基づいて要求トルクを設定するものなど、駆動軸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。また、「制御手段」としては、運転者の操作としての過去のアクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰとに基づいてバッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊を設定し、バッテリ５０の蓄電量ＳＯＣが管理中心ＳＯＣ＊に基づいて管理されると共にバッテリ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＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御し、バッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊と充放電電力Ｗｂとに基づいて高電圧系の補機９２やＤＣ／ＤＣコンバータ９４を含む各補機の全体で消費してもよい電力の上限である補機用上限電力Ｐｈｍａｘを設定すると共に各補機の消費電力の総和である総消費電力Ｐｈｓｕｍが補機用上限電力Ｐｈｍａｘ以下となる範囲で各補機をそれぞれ駆動制御するものに限定されるものではなく、運転者の操作に代えてまたは加えて車両の状態としての車速Ｖや車重Ｍに基づいてバッテリ５０の管理中心ＳＯＣ＊を設定するものとしたり、管理中心ＳＯＣ＊だけに基づいて補機用上限電力Ｐｈｍａｘを設定するものとするなど、操作者の操作状態および／または動力出力装置の状態に基づいて蓄電手段の蓄電量を管理するための管理用蓄電量範囲の中心蓄電量を設定すると共に設定した中心蓄電量に基づいて補機で消費してもよい電力の上限である補機用上限電力を設定し、蓄電手段の蓄電量が中心蓄電量に基づいて管理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補機で消費される電力が補機用上限電力以下となるよう発電手段と電動機と補機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「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、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「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や対ロータ電動機２３０に限定されるものではなく、誘導電動機など、内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「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作動作用を有するものなど、駆動軸と内燃機関の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、動力出力装置や車両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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 アクセルブレーキ変化率比Ｐｔａｂと管理中心ＳＯＣ＊との関係の一例を示すマップである。 充放電要求パワー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。 補機駆動制御処理の一例を示すフローチャートである。 補機用上限電力設定用マップ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。 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の燃料電池自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。
符号の説明
２０，１２０，２２０，３２０ 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 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 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、９０ 駆動回路、９２ 高電圧系の補機、９４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、９６ 補機バッテリ、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ、２３４ アウターロータ、４２０ 燃料電池自動車、４３０ 燃料電池、４４０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＭＧ１，ＭＧ２，ＭＧ 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、
    燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、
    前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
    前記発電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、
    前記蓄電手段を含む電力系からの電力の供給を受けて作動する補機と、
    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、
    操作者の操作状態および／または前記動力出力装置の状態に基づいて前記蓄電手段の蓄電量を管理するための管理用蓄電量範囲の中心蓄電量である管理中心を設定すると共に該設定した管理中心に基づいて前記補機で消費してもよい電力の上限である補機用上限電力を設定し、前記蓄電手段の蓄電量が前記設定した管理中心に基づいて管理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前記補機で消費される電力が前記設定した補機用上限電力以下となるよう前記発電手段と前記電動機と前記補機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、前記設定した管理中心と前記蓄電手段から放電される電力とに基づいて前記補機用上限電力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、前記蓄電手段から放電される電力が大きいほど前記補機用上限電力が小さくなる傾向に該補機用上限電力を設定する手段である請求項２記載の動力出力装置。
  4. 前記補機は、ＤＣ／ＤＣコンバータ，空調装置におけるエアコンプレッサ，前記電動機の冷却系の機器のうち少なくとも一つを含むものである請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の動力出力装置。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の動力出力装置であって、
    前記補機は、複数の機器からなり、
    前記補機用上限電力は、前記補機全体で消費してもよい電力の上限である、
    動力出力装置。
  6. 前記発電手段は、内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電機と、前記発電機を駆動する発電機用駆動回路と、を備える手段である請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の動力出力装置。
  7. 前記発電手段は、前記駆動軸と前記内燃機関の出力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を備え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のいずれか１つの請求項に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。
  9. 前記制御手段は、過去の操作者の操作において前記車両を加速させるときにアクセルペダルを大きく踏み込んでいるほど前記管理中心が大きくなる傾向に該管理中心を設定すると共に該設定した管理中心が大きいほど前記補機用上限電力が小さくなる傾向に該補機用上限電力を設定する手段である請求項８記載の車両。
  10. 燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記発電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、前記蓄電手段を含む電力系からの電力の供給を受けて作動する補機と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
    操作者の操作状態および／または前記動力出力装置の状態に基づいて前記蓄電手段の蓄電量を管理するための管理用蓄電量範囲の中心蓄電量である管理中心を設定すると共に該設定した管理中心に基づいて前記補機で消費してもよい電力の上限である補機用上限電力を設定し、前記蓄電手段の蓄電量が前記設定した管理中心に基づいて管理されると共に前記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前記補機で消費される電力が前記設定した補機用上限電力以下となるよう前記発電手段と前記電動機と前記補機とを制御する、
    ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。
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