KR20070070126A - 동력 출력 장치 및 이것을 탑재하는 차량, 그리고 동력출력 장치의 제어 방법 - Google Patents

동력 출력 장치 및 이것을 탑재하는 차량, 그리고 동력출력 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

유성 (遊星) 톱니바퀴 기구의 선 기어, 캐리어, 링 기어에 각각 제 1 모터, 엔진, 구동축이 접속됨과 함께, 구동축에 제 2 모터가 접속된 차량에 있어서, 엔진이 퓨엘컷으로 회전하고 있을 때에 엔진의 배기계에 장착된 공연비 센서에 의해 공연비를 검출하고, 검출한 공연비가 정상 범위 내에 있는지 여부를 판정함으로써 공연비 센서의 이상을 판정한다. 공연비 센서의 이상을 판정하고 있는 중에 엔진의 운전 (회전) 을 정지하는 정지 조건이 성립했을 때에는 (S300, S310), 그 판정이 완료할 때까지 엔진의 퓨엘컷을 계속함과 함께 제 1 모터로 엔진을 모터링하여 (S330), 이상 판정이 완료했을 때에 엔진의 운전을 정지한다 (S320).

Description

동력 출력 장치 및 이것을 탑재하는 차량, 그리고 동력 출력 장치의 제어 방법{POWER OUTPUT APPARATUS, VEHICLE EQUIPPED WITH POWER OUTPUT APPARATUS, AND CONTROL METHOD OF POWER OUTPUT APPARATUS}
도 1 은, 본 발명의 일 실시예인 동력 출력 장치를 탑재한 하이브리드 자동차 (20) 의 구성의 개략을 나타내는 구성도이다.
도 2 는, 엔진 (22) 의 구성의 개략을 나타내는 구성도이다.
도 3 은, 공연비 센서 이상 판정 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 4 는, 인가 전압과 전류 (공연비 ; AF) 와 산소 농도의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 5 는, 실시예의 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 에 의해 실행되는 구동 제어 루틴의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 6 은, 요구 토크 설정용 맵의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 7 은, 엔진 (22) 의 동작 라인의 일례와 목표 회전수 (Ne*) 및 목표 토크 (Te*) 를 설정하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 8 은, 동력 분배 통합 기구 (30) 의 회전 요소를 역학적으로 설명하기 위한 공선도의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 9 는, 모터 (MG1) 로 엔진 (22) 를 모터링할 때의 동력 분배 통합 기구 (30) 의 회전 요소를 역학적으로 설명하기 위한 공선도의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 10 은, 변형예의 하이브리드 자동차 (120) 의 구성의 개략을 나타내는 구성도이다.
도 11 은, 변형예의 하이브리드 자동차 (220) 의 구성의 개략을 나타내는 구성도이다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평10-212999호
본 발명은, 구동축에 동력을 출력하는 동력 출력 장치 및 이것을 탑재하는 차량, 그리고 동력 출력 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
종래, 이런 종류의 동력 출력 장치로서는, 차재된 엔진의 배기관 내에 배기 중의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 센서가 설치된 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 이 장치에서는, 감속시에 엔진이 연료 컷되었을 때에는, 산소 농도 센서의 히터의 공급 전력을 증가시킴과 함께 센서 소자로의 인가 전압을 증가시켜 두고, 연료 컷이 개시된 후의 배기 유량의 적산값이 소정값 이상이 되었을 때에 산소 농도 센서의 출력 신호를 산소 농도 센서의 기준값으로 설정하고 있다. 또, 센서 소자의 온도와 배기 압력에 의해 산소 농도 센서의 출력 신호 를 보정하고, 보정한 출력 신호와 이상 판정값을 비교함으로써 산소 농도 센서의 이상도 판정하고 있다.
그런데, 주행 중에 엔진을 간헐 운전하는 타입의 자동차에 탑재되는 동력 출력 장치에서는, 상기 서술한 동력 출력 장치에 비하여 엔진을 연료 컷한 상태에서 회전시키는 장면이 적은 점에서, 충분한 빈도로 산소 농도 센서 상태를 판정할 수 없다. 이 때문에, 주행 중에 엔진을 간헐 운전하는 타입의 자동차에 있어서 산소 농도 센서 상태를 판정할 기회를 충분히 확보하기 위해서는 특별한 처리가 필요하다. 한편으로, 운전자에 의한 액셀 조작에 대해서는 신속히 대응하는 것이 요구된다.
본 발명의 동력 출력 장치 및 이것을 탑재하는 차량, 그리고 동력 출력 장치의 제어 방법은, 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정할 기회를 확보하는 것을 목적의 하나로 한다. 또, 본 발명의 동력 출력 장치 및 이것을 탑재하는 차량, 그리고 동력 출력 장치의 제어 방법은, 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중의 운전자의 구동 요구에 대응하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 발명의 동력 출력 장치 및 이것을 탑재하는 차량, 그리고 동력 출력 장치의 제어 방법은, 상기 서술한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위해서 이하의 수단을 채용하였다.
본 발명의 동력 출력 장치는, 구동축에 동력을 출력하는 동력 출력 장치로서, 상기 구동축의 회전 상태에 대해서 독립적으로 회전 가능한 내연 기관과, 상기 내연 기관을 모터링 가능한 모터링 수단과, 상기 내연 기관의 배기계에 장착되어 배기 중의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 검출 수단과, 상기 내연 기관이 연료 분사를 정지한 상태에서 회전하고 있는 연료 분사 정지 회전 상태에 있을 때에 소정의 실행 조건이 성립했을 때에는, 상기 산소 농도 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여 그 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하는 상태 판정 수단과, 상기 상태 판정 수단에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 연료 분사 정지 회전 상태를 해제하는 소정의 해제 조건이 성립했을 때에는, 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하고, 상기 판정이 완료한 후에 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 해제되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하는 상태 판정시 제어 수단을 구비하는 것을 요지로 한다.
이 본 발명의 동력 출력 장치에서는, 내연 기관의 연료 분사를 정지한 상태에서 내연 기관이 회전하고 있는 연료 분사 정지 회전 상태에 있을 때에 소정의 실행 조건이 성립했을 때에는, 산소 농도 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고, 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 연료 분사 정지 회전 상태를 해제하는 소정의 해제 조건이 성립했을 때에는, 그 판정이 완료할 때까지 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 내연 기관과 모터링 수단을 제어하고, 판정이 완료한 후에 연료 분사 정지 회전 상태가 해제되도록 내연 기관과 모터링 수단을 제어한다. 산소 농도 검출 수단의 상태의 판정이 완료하기 전에 연료 분사 정지 회전 상태가 해제되는 것을 회피하기 때문에, 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정할 기회를 확보할 수 있다.
이러한 본 발명의 동력 출력 장치에 있어서, 상기 상태 판정 수단은, 상기 산소 농도 검출 수단의 상태의 판정에 시간을 필요로 하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정할 기회를 확보한다는 본 발명에 있어서의 효과가 보다 현저해진다. 이 경우, 상기 상태 판정 수단은, 상기 산소 농도 검출 수단의 상태로서 그 산소 농도 검출 수단에 의해 검출된 산소 농도가 소정 시간에 걸쳐 계속해서 정상 범위를 벗어나 있는지 여부에 의해 그 산소 농도 검출 수단의 이상을 판정하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 산소 농도 검출 수단의 이상을 보다 정확하게 판정할 수 있다.
또, 본 발명의 동력 출력 장치에 있어서, 상기 상태 판정시 제어 수단은, 상기 상태 판정 수단에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 연료 분사 정지 회전 상태의 상기 소정의 해제 조건으로서 상기 내연 기관의 운전 정지가 요구되었을 때에, 상기 상태 판정 수단에 의한 판정이 완료될 때까지 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하고, 상기 판정이 완료한 후에 상기 내연 기관이 운전 정지하도록 그 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다.
나아가, 본 발명의 동력 출력 장치에 있어서, 상기 구동축에 동력을 입출력 가능한 전동기를 구비하고, 상기 모터링 수단은, 상기 구동축측의 반력을 이용하여 상기 내연 기관을 모터링 가능한 수단이며, 상기 상태 판정시 제어 수단은, 상기 구동축에 요구되는 요구 동력에 기초하는 동력이 그 구동축에 출력되도록 상기 전 동기를 구동 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중이어도 요구 동력에 대응할 수 있다. 이 양태의 본 발명의 동력 출력 장치에 있어서, 상기 모터링 수단은, 상기 내연 기관의 출력축과 상기 구동축에 접속되어, 전력과 동력의 입출력을 수반하여 그 내연 기관으로부터의 동력 중 적어도 일부를 그 구동축에 출력 가능한 전력 동력 입출력 수단으로서 기능하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 나아가, 이 양태의 본 발명의 동력 출력 장치에 있어서, 상기 연료 분사 정지 회전 상태는, 상기 구동축에 요구되는 요구 동력이 소정 동력 미만일 때에 소정의 연료 분사 정지 조건이 성립했을 때에 실행되는 상태이고, 상기 상태 판정시 제어 수단은, 상기 상태 판정 수단에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 요구 동력이 소정 동력 이상이 되었을 때에는, 상기 판정 중에 관계없이 상기 연료 분사 정지 회전 상태를 해제하여 그 요구 동력에 기초하는 동력이 상기 구동축에 출력되도록 상기 내연 기관과 상기 전력 동력 입출력 수단과 상기 전동기를 구동 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 소정 동력 이상의 요구 동력에 신속히 대응할 수 있다. 이들의 경우, 상기 전력 동력 입출력 수단은, 상기 내연 기관의 출력축과, 상기 구동축과, 제 3 축의 3 축에 접속되고, 그 3 축 중 어느 2 축에 입출력되는 동력에 기초하여 잔여의 1 축에 동력을 입출력하는 3 축식 동력 입출력 수단과, 상기 제 3 축에 동력을 입출력 가능한 발전기를 구비하는 수단인 것으로 할 수도 있고, 상기 전력 동력 입출력 수단은, 상기 내연 기관의 출력 축에 접속된 제 1 회전자와 상기 구동축에 접속된 제 2 회전자를 갖고, 그 제 1 회전자 와 그 제 2 회전자의 상대적인 회전에 의해 회전하는 쌍 회전자 전동기인 것으로 할 수도 있다.
본 발명의 차량은, 차축에 연결된 구동축의 회전 상태에 대해서 독립적으로 회전 가능한 내연 기관과, 상기 내연 기관을 모터링 가능한 모터링 수단과, 상기 내연 기관의 배기계에 장착되어 배기 중의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 검출 수단과, 상기 내연 기관이 연료 분사를 정지한 상태에서 회전하고 있는 연료 분사 정지 회전 상태에 있을 때에 소정의 실행 조건이 성립했을 때에는, 상기 산소 농도 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여 그 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하는 상태 판정 수단과, 상기 상태 판정 수단에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 연료 분사 정지 회전 상태를 해제하는 소정의 해제 조건이 성립했을 때에는, 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하고, 상기 판정이 완료한 후에 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 해제되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하는 상태 판정시 제어 수단을 구비하는 것을 요지로 한다.
이 본 발명의 차량에서는, 내연 기관의 연료 분사를 정지한 상태에서 내연 기관이 회전하고 있는 연료 분사 정지 회전 상태에 있을 때에 소정의 실행 조건이 성립했을 때에는, 산소 농도 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고, 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 연료 분사 정지 회전 상태를 해제하는 소정의 해제 조건이 성립했을 때에는, 그 판정이 완료할 때까지 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 내연 기관과 모터링 수 단을 제어하고, 판정이 완료한 후에 연료 분사 정지 회전 상태가 해제되도록 내연 기관과 모터링 수단을 제어한다. 산소 농도 검출 수단의 상태의 판정이 완료하기 전에 연료 분사 정지 회전 상태가 해제되는 것을 회피하기 때문에, 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정할 기회를 확보할 수 있다.
이러한 본 발명의 차량에 있어서, 상기 상태 판정 수단은, 상기 산소 농도 검출 수단의 상태로서 그 산소 농도 검출 수단에 의해 검출된 산소 농도가 소정 시간에 걸쳐 계속해서 정상 범위를 벗어나 있는지 여부에 의해 그 산소 농도 검출 수단의 이상을 판정하는 수단인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 산소 농도 검출 수단의 이상을 보다 정확하게 판정할 수 있다.
또, 본 발명의 차량에 있어서, 상기 상태 판정시 제어 수단은, 상기 상태 판정 수단에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 연료 분사 정지 회전 상태의 상기 소정의 해제 조건으로서 상기 내연 기관의 운전 정지가 요구되었을 때에, 상기 상태 판정 수단에 의한 판정이 완료할 때까지 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하고, 상기 판정이 완료한 후에 상기 내연 기관이 운전 정지하도록 그 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다.
나아가, 본 발명의 차량에 있어서, 상기 구동축에 동력을 입출력 가능한 전동기를 구비하고, 상기 모터링 수단은, 상기 구동축측의 반력을 이용하여 상기 내연 기관을 모터링 가능한 수단이며, 상기 상태 판정시 제어 수단은, 상기 반력을 받아들임과 함께 상기 구동축에 요구되는 요구 동력에 기초하는 동력이 그 구동축 에 출력되도록 상기 전동기를 구동 제어하는 수단인 것으로 할 수도 있다.
본 발명의 동력 출력 장치의 제어 방법은, 구동축의 회전 상태에 대해서 독립적으로 회전 가능한 내연 기관과, 상기 내연 기관을 모터링 가능한 모터링 수단과, 상기 내연 기관의 배기계에 장착되어 배기 중의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 검출 수단을 구비하는 동력 출력 장치의 제어 방법으로서, (a) 상기 내연 기관이 연료 분사를 정지한 상태에서 회전하고 있는 연료 분사 정지 회전 상태에 있을 때에 소정의 실행 조건이 성립했을 때에는, 상기 산소 농도 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여 그 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고, (b) 상기 단계 (a) 에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 연료 분사 정지 회전 상태를 해제하는 소정의 해제 조건이 성립했을 때에는, 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하고, 상기 판정이 완료한 후에 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 해제되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하는 것을 요지로 한다.
이 본 발명의 동력 출력 장치의 제어 방법에 의하면, 내연 기관의 연료 분사를 정지한 상태에서 내연 기관이 회전하고 있는 연료 분사 정지 회전 상태에 있을 때에 소정의 실행 조건이 성립했을 때에는, 산소 농도 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고, 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 연료 분사 정지 회전 상태를 해제하는 소정의 해제 조건이 성립했을 때에는, 그 판정이 완료할 때까지 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 내연 기관과 모터링 수단을 제어하고, 판정이 완료한 후에 연료 분사 정지 회전 상태가 해제되도록 내연 기관과 모터링 수단을 제어한다. 산소 농도 검출 수단의 상태의 판정이 완료하기 전에 연료 분사 정지 회전 상태가 해제되는 것을 회피하기 때문에, 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정할 기회를 확보할 수 있다.
이러한 본 발명의 동력 출력 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 단계 (a) 는, 상기 산소 농도 검출 수단의 상태로서 그 산소 농도 검출 수단에 의해 검출된 산소 농도가 소정 시간에 걸쳐 계속해서 정상 범위를 벗어나 있는지 여부에 의해 그 산소 농도 검출 수단의 이상을 판정하는 단계인 것으로 할 수도 있다. 이렇게 하면, 산소 농도 검출 수단의 이상을 보다 정확하게 판정할 수 있다.
또, 본 발명의 동력 출력 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 단계 (b) 는, 상기 단계 (a) 에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 연료 분사 정지 회전 상태의 상기 소정의 해제 조건으로서 상기 내연 기관의 운전 정지가 요구되었을 때에, 상기 단계 (a) 에 의한 판정이 완료할 때까지 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하고, 상기 판정이 완료한 후에 상기 내연 기관이 운전 정지하도록 그 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하는 단계인 것으로 할 수도 있다.
이어서, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 실시예를 이용하여 설명한다. 도 1 은, 본 발명의 일 실시예인 동력 출력 장치를 탑재한 하이브리드 자동차 (20) 의 구성의 개략을 나타내는 구성도이고, 도 2 는, 엔진 (22) 의 구성의 개략을 나타내는 구성도이다. 실시예의 하이브리드 자동차 (20) 는, 도시하는 바와 같이, 엔진 (22) 과 엔진 (22) 의 출력축으로서의 크랭크 샤프트 (26) 에 댐퍼 (28) 를 개재하여 접속된 3 축식의 동력 분배 통합 기구 (30) 와, 동력 분배 통합 기구 (30) 에 접속된 발전 가능한 모터 (MG1) 와, 동력 분배 통합 기구 (30) 에 접속된 구동축으로서의 링 기어축 (32a) 에 장착된 감속 기어 (35) 와, 이 감속 기어 (35) 에 접속된 모터 (MG2) 와, 동력 출력 장치 전체를 컨트롤하는 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 을 구비한다.
엔진 (22) 은, 예를 들어 가솔린 또는 경유 등의 탄화수소계의 연료에 의해 동력을 출력 가능한 내연 기관으로서 구성되어 있고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 에어 클리너 (122) 에 의해 청정된 공기를 스로틀 밸브 (124) 를 개재하여 흡입함과 함께 연료 분사 밸브 (126) 로부터 가솔린을 분사하여 흡입된 공기와 가솔린을 혼합하고, 이 혼합 기체를 흡기 밸브 (128) 를 개재하여 연료실에 흡입하고, 점화 플러그 (130) 에 의한 전기 불꽃에 의해 폭발 연소시켜, 그 에너지에 의해 압하되는 피스톤 (132) 의 왕복 운동을 크랭크 샤프트 (26) 의 회전 운동으로 변환한다. 엔진 (22) 으로부터의 배기는, 일산화탄소 (CO) 나 탄화수소 (HC), 질소산화물 (NOx) 의 유해 성분을 정화하는 정화 장치 (삼원촉매 ; 134) 를 개재하여 외기로 배출된다.
엔진 (22) 은, 엔진용 전자 제어 유닛 (이하, 엔진 ECU 라고 한다 ; 24) 에 의해 제어되고 있다. 엔진 ECU (24) 은, CPU (24a) 를 중심으로 하는 마이크로 프로세서로서 구성되어 있고, CPU (24a) 외에 처리 프로그램을 기억하는 ROM (24b), 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM (24c) 과, 도시하지 않는 입출력 포트 및 통신 포트를 구비한다. 엔진 ECU (24) 에는, 엔진 (22) 상태를 검출하는 각종 센서로부터의 신호, 예를 들어, 크랭크 샤프트 (26) 의 회전 위치를 검출하는 크랭크 포지션 센서 (140) 로부터의 크랭크 포지션이나 엔진 (22) 의 냉각수의 온도를 검출하는 수온 센서 (142) 로부터의 냉각 수온, 연소실에 흡배기를 행하는 흡기 밸브 (128) 나 배기 밸브를 개폐하는 캠 샤프트의 회전 위치를 검출하는 캠 포지션 센서 (144) 로부터의 캠 포지션, 스로틀 밸브 (124) 의 포지션을 검출하는 스로틀 밸브 포지션 센서 (146) 로부터의 스로틀 포지션, 흡입 기관에 장착된 에어 플로우 미터 (148) 로부터의 에어 플로우 미터 신호, 동일하게 흡입 기관에 장착된 온도 센서 (149) 로부터의 흡기온, 배기관의 정화 장치 (134) 의 상류측에 장착된 공연비 센서 (135a) 로부터의 공연비 (AF), 배기관의 정화 장치 (134) 의 하류측에 장착된 산소 센서 (135b) 로부터의 산소 신호 등이 입력 포트를 개재하여 입력되어 있다. 여기에서, 공연비 센서 (135a) 는, 도시하지 않지만, 고체 전해질의 양면에 일방의 면은 배기에 노출되고 타방의 면은 대기에 노출되도록 두 개의 전극을 배치하고, 이 두 개의 전극에 일정한 전압을 인가해, 배기측의 전극에 도달하는 산소량에 따라 고체 전해질을 통해 이동하는 산소 이온을 전류로서 검출함으로써 공연비를 검출하는 주지의 한계 전류식의 센서로서 구성되어 있다. 또, 엔진 ECU (24) 로부터는, 엔진 (22) 을 구동하기 위한 각종 제어 신호, 예를 들어, 연료 분사 밸브 (126) 로의 구동 신호나, 스로틀 밸브 (124) 의 포지션을 조절하는 스로틀 모터 (13) 로의 구동 신호, 이그나이터와 일체화된 이그닉션 코일 (138) 로의 제어 신호, 흡기 밸브 (128) 의 개폐 타이밍의 변경 가능한 가변 밸브 타이밍 기구 (150) 로의 제어 신호 등이 출력 포트를 개재하여 출력되어 있다. 또한, 엔진 ECU (24) 은, 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 과 통신하고 있고, 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 으로부터의 제어 신호에 의해 엔진 (22) 을 운전 제어함과 함께 필요에 따라 엔진 (22) 의 운전 상태에 관한 데이터를 출력한다.
동력 분배 통합 기구 (30) 는, 외부 기어 톱니바퀴인 선 기어 (31) 와, 이 선 기어 (31) 와 동심원 상에 배치된 내부 기어 톱니바퀴인 링 기어 (32) 와, 선 기어 (31) 에 서로 맞물림과 함께 링 기어 (32) 에 서로 맞물리는 복수의 피니언 기어 (33) 와, 복수의 피니언 기어 (33) 를 자전 또한 공전이 자유롭게 유지하는 캐리어 (34) 를 구비하고, 선 기어 (31) 와 링 기어 (32) 와 캐리어 (34) 를 회전 요소로서 차동 작용을 행하는 유성 톱니바퀴 기구로서 구성되어 있다. 동력 분배 통합 기구 (30) 는, 캐리어 (34) 에는 엔진 (22) 의 크랭크 샤프트 (26) 가, 선 기어 (31) 에는 모터 (MG1) 가, 링 기어 (32) 에는 링 기어축 (32a) 을 개재하여 감속 기어 (35) 가 각각 연결되어 있고, 모터 (MG1) 가 발전기로서 기능하는 경우에는 캐리어 (34) 로부터 입력되는 엔진 (22) 으로부터의 동력을 선 기어 (31) 측과 링 기어 (32) 측에 그 기어비에 따라 분배하고, 모터 (MG1) 가 전동기로서 기능하는 경우에는 캐리어 (34) 로부터 입력되는 엔진 (22) 으로부터의 동력과, 선 기어 (31) 로부터 입력되는 모터 (MG1) 로부터의 동력을 통합하여 링 기어 (32) 측에 출력한다. 링 기어 (32) 에 출력된 동력은, 링 기어축 (32a) 으로부터 기어 기구 (60) 및 디퍼런셜 기어 (62) 를 개재하여, 최종적으로는 차량의 구동륜 (63a, 63b) 에 출력된다.
모터 (MG1) 및 모터 (MG2) 는, 모두 발전기로서 구동할 수 있음과 함께 전동기로서 구동할 수 있는 주지의 동기 발전 전동기로서 구성되어 있고, 인버터 (41, 42) 를 개재하여 배터리 (50) 와 전력의 교환을 행한다. 인버터 (41, 42) 와 배터리 (50) 를 접속하는 전력 라인 (54) 은, 각 인버터 (41, 42) 가 공용하는 양극 모선 및 음극 모선으로 구성되어 있고, 모터 (MG1, MG2) 중 어느 하나에서 발전되는 전력을 다른 모터에서 소비할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 배터리 (50) 는, 모터 (MG1, MG2) 중 어느 하나로부터 발생한 전력이나 부족되는 전력에 의해 충방전되도록 된다. 또한, 모터 (MG1, MG2) 에 의해 전력 수지의 밸런스를 잡는 것으로 하면, 배터리 (50) 는 충방전되지 않는다. 모터 (MG1, MG2) 는, 모두 모터용 전자 제어 유닛 (이하, 모터 ECU 라고 한다 ; 40) 에 의해 구동 제어되어 있다. 모터 ECU (40) 에는, 모터 (MG1, MG2) 를 구동 제어하기 위해서 필요한 신호, 예를 들어 모터 (MG1, MG2) 의 회전자의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 센서 (43, 44) 로부터의 신호나 도시하지 않는 전류 센서에 의해 검출되는 모터 (MG1, MG2) 에 인가되는 상전류 등이 입력되어 있고, 모터 ECU (40) 로부터는, 인버터 (41, 42) 로의 스위칭 제어 신호가 출력되고 있다. 모터 ECU (40) 는, 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 과 통신하고 있고, 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 으로부터의 제어 신호에 의해 모터 (MG1, MG2) 를 구동 제어함과 함께 필요에 따라 모터 (MG1, MG2) 의 운전 상태에 관한 데이터를 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 에 출력한다.
배터리 (50) 는, 배터리용 전자 제어 유닛 (이하, 배터리 ECU 라고 한다 ; 52) 에 의해 관리되고 있다. 배터리 ECU (52) 에는, 배터리 (50) 를 관리하는데 필요한 신호, 예를 들어, 배터리 (50) 의 단자 사이에 설치된 도시하지 않는 전압 센서로부터의 단자간 전압, 배터리 (50) 의 출력 단자에 접속된 전력 라인 (54) 에 장착된 도시하지 않는 전류 센서로부터의 충방전 전류, 배터리 (50) 에 장착된 온도 센서 (51) 로부터의 전지 온도 (Tb) 등이 입력되어 있고, 필요에 따라 배터리 (50) 상태에 관한 데이터를 통신에 의해 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 에 출력한다. 또한, 배터리 ECU (52) 에서는, 배터리 (50) 를 관리하기 위해서 전류 센서에 의해 검출된 충방전 전류의 적산값에 기초하여 잔용량 (SOC) 도 연산하고 있다.
하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 은, CPU (72) 를 중심으로 하는 마이크로 프로세서로서 구성되어 있고, CPU (72) 외에 처리 프로그램을 기억하는 ROM (74) 과, 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM (76) 과, 도시하지 않는 입출력 포트 및 통신 포트를 구비한다. 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 에는, 이그니션 스위치 (80) 로부터의 이그니션 신호, 시프트 레버 (81) 의 조작 위치를 검출하는 시프트 포지션 센서 (82) 로부터의 시프트 포지션 (SP), 액셀 페달 (83) 의 밟음량을 검출하는 액셀 페달 포지션 센서 (84) 로부터의 액셀 개도 (Acc), 브레이크 페달 (85) 의 밟음량을 검출하는 브레이크 페달 포지션 센서 (86) 로부터의 브레이크 페달 포지션 (BP), 차속 센서 (88) 로부터의 차속 (V) 등이 입력 포트를 개재하여 입력되고 있다. 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 은, 상기 서술한 바와 같이, 엔진 ECU (24) 이나 모터 ECU (40), 배터리 ECU (52) 와 통신 포트를 개재하여 접 속되어 있고, 엔진 ECU (24) 이나 모터 ECU (40), 배터리 ECU (52) 와 각종 제어 신호나 데이터의 교환을 행하고 있다.
이렇게 하여 구성된 실시예의 하이브리드 자동차 (20) 는, 운전자에 의한 액셀 페달 (83) 의 밟음량에 대응하는 액셀 개도 (Acc) 와 차속 (V) 에 기초하여 구동축으로서의 링 기어축 (32a) 에 출력해야 할 요구 토크를 계산하고, 이 요구 토크에 대응하는 요구 동력이 링 기어축 (32a) 에 출력되도록, 엔진 (22) 과 모터 (MG1) 와 모터 (MG2) 가 운전 제어된다. 엔진 (22) 과 모터 (MG1) 와 모터 (MG2) 의 운전 제어로는, 요구 동력에 적합한 동력이 엔진 (22) 으로부터 출력되도록 엔진 (22) 을 운전 제어함과 함께 엔진 (22) 으로부터 출력되는 동력의 모든 것이 동력 분배 통합 기구 (30) 와 모터 (N4G1) 와 모터 (MG2) 에 의해 토크 변환되어 링 기어축 (32a) 에 출력되도록 모터 (MG1) 및 모터 (MG2) 를 구동 제어하는 토크 변환 운전 모드나 요구 동력과 배터리 (50) 의 충방전에 필요한 전력의 합에 적합한 동력이 엔진 (22) 으로부터 출력되도록 엔진 (22) 을 운전 제어함과 함께, 배터리 (50) 의 충방전을 수반하여 엔진 (22) 으로부터 출력되는 동력의 전부 또는 그 일부가 동력 분배 통합 기구 (30) 와 모터 (MG1) 와 모터 (MG2) 에 의한 토크 변환을 수반하여 요구 동력이 링 기어축 (32a) 에 출력되도록 모터 (MG1) 및 모터 (MG2) 를 구동 제어하는 충방전 운전 모드, 엔진 (22) 의 운전을 정지하여 모터 (MG2) 로부터의 요구 동력에 적합한 동력을 링 기어 (32a) 에 출력하도록 운전 제어하는 모터 운전 모드 등이 있다.
이어서, 이렇게 하여 구성된 실시예의 하이브리드 자동차 (20) 의 동작, 특 히, 공연비 센서 (135a) 의 이상을 판정하는 동작과 이것을 수반하는 구동 제어시의 동작에 대해 설명한다. 우선, 공연비 센서 (135a) 의 이상을 판정하는 동작에 대해 설명하고, 그 후에 구동 제어에 대해 설명한다. 도 3 은, 엔진 ECU (24) 에 의해 실행되는 공연비 센서 이상 판정 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 이 루틴은, 소정 시간 마다 (예를 들어 수 msec 마다) 반복 실행된다.
공연비 센서 이상 판정 처리가 실행되면, 엔진 ECU (24) 의 CPU (24a) 는, 우선, 엔진 (22) 이 퓨엘컷으로 회전하고 있는 상태에 있는지 여부, 공연비 센서 (135a) 의 이상 판정이 종료했는지 여부 (판정이 끝난 상태인지 여부) 를 판정한다 (단계 S100, S110). 실시예에서는, 이번 차량의 시스템이 기동한 후 정지하기까지 1 회의 빈도로 공연비 센서 (135a) 의 이상을 판정하도록 하고 있다. 따라서, 시스템을 기동했을 때에 초기화하는 플래그를 이용하여 공연비 센서 (135a) 의 이상이 완료했을 때에 그 플래그에 완료를 나타내는 값을 설정하는 것으로 하면, 플래그의 값을 조사함으로써 판정이 끝난 상태인지 여부를 판정할 수 있다. 엔진 (22) 이 퓨엘컷으로 회전하고 있는 상태가 아닌 것으로 판정되거나 판정이 끝난 상태에서 판정되었을 때에는, 아무것도 하지 않고 본 루틴을 종료한다. 엔진 (22) 이 퓨엘컷으로 회전하고 있는 상태에 있고 또한 판정이 끝난 상태도 아니라고 판정되면, 이상 판정 실행 플래그 (F) 의 값을 조사한다 (단계 S120).
이상 판정 실행 플래그 (F) 는, 본 루틴이 처음으로 실행될 때에는 초기화 루틴에 의해 값 0 이 설정되어 있다. 이상 판정 실행 플래그 (F) 가 값 0 으로 판정되면, 이상 판정 실행 플래그 (F) 에 값 1 을 설정하고 (단계 130), 소정 시간 (T1) 이 경과할 때까지 기다린다 (단계 S140). 여기서, 소정 시간 (T1) 은, 엔진 (22) 이 퓨엘컷으로 회전하고 있는 상태에 이른 후 대기의 분위기 내에서 공연비 센서 (135a) 에 의한 검출이 안정적으로 행할 수 있기까지 필요한 시간으로서, 예를 들어 1 초나 2 초 등과 같이 정해져 있다. 엔진 (22) 이 퓨엘컷으로 회전하고 있는 상태에 이른 후 소정 시간 (T1) 이 경과하면, 공연비 센서 (135a) 로부터의 공연비 (AF) 를 입력하고 (단계 S150), 입력한 공연비 (AF) 가 정상 범위 외에 있는지를 판정한다 (단계 S160). 여기서, 정상 범위는, 대기의 분위기 내에서 공연비 센서 (135a) 에 의해 검출되는 공연비 (AF) 가 통상 취할 수 있는 범위의 상한 및 하한으로서 정해져 있다. 도 4 에, 공연비 센서 (135a) 로부터의 전류 (공연비 ; AF) 와 공연비 센서 (135d) 의 전극간의 인가 전압과 산소 농도의 관계의 일례를 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 공연비 센서 (135a) 의 전극간에 일정한 전압을 추가하면, 산소 농도에 따른 공연비 (AF ; 전류) 가 검출되기 때문에, 대기의 분위기 내에서 정상적인 공연비 센서 (135a) 에 의해 검출되는 공연비 (AF) 의 상한값 (A1) 과 하한값 (A2) 을 정상 범위로서 미리 정해 둠으로써, 공연비 센서 (135a) 의 이상을 판정할 수 있다. 공연비 (AF) 가 정상 범위 외에 없다고, 즉 정상 범위 내에 있다고 판정되면, 공연비 센서 (135a) 는 정상으로 판정하고 (단계 S170), 이상 판정 실행 플래그 (F) 를 값 0 에 리셋하여 (단계 S195), 본 루틴을 종료한다. 한편, 공연비 (AF) 가 정상 범위 외에 있다고 판정되면, 공연비 (AF) 가 정상 범위 외에 있는 상태가 소정 시간 (T2) 에 걸쳐 계속하고 있는지 여부를 판정한다 (단계 S180). 여기서, 소정 시간 (T2) 은, 공연비 센서 (135a) 의 이상을 확정하기 위해서 필요한 시간으로서, 예를 들어 3 초 등과 같이 정해져 있다. 공연비 (AF) 는 정상 범위 외에 있지만 여전히 소정 시간 (T2) 에 걸쳐 계속하고 있지 않다고, 판정되었을 때에는 이상을 판정하는 타이밍은 아니라고 판단하여, 그대로 본 루틴을 종료하고, 공연비 (AF) 가 정상 범위 외에 있는 상태가 소정 시간 (T2) 에 걸쳐 계속하고 있다고 판정되었을 때에는, 공연비 센서 (135a) 는 이상으로 판정하고 (단계 S190), 이상 판정 실행 플래그 (F) 에 값 0 을 설정하여 (단계 S195), 본 루틴을 종료한다. 이와 같이, 공연비 센서 (135a) 의 상태를 판정하려면, 어느 정도의 시간 (소정 시간 T1, 소정 시간 T2) 을 필요로 한다.
이어서, 구동 제어에 대해 설명한다. 도 5 는, 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 에 의해 실행되는 구동 제어 루틴의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 이 루틴은, 소정 시간마다 (예를 들어 수 msec 마다) 반복 실행된다.
구동 제어 루틴이 실행되면, 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70) 의 CPU (72) 는, 우선, 액셀 페달 포지션 센서 (84) 로부터의 액셀 개도 (Acc) 나 브레이크 페달 포지션 센서 (86) 로부터의 브레이크 페달 포지션 (BP), 차속 센서 (88) 로부터의 차속 (V), 모터 (MG1, MG2) 의 회전수 (Nm1, Nm2), 배터리 (50) 의 충방전 요구 파워 (Pb*), 배터리 (50) 의 입출력 제한 (Win, Wout), 이상 판정 실행 플래그 (F) 등 제어에 필요한 데이터를 입력하는 처리를 실행한다 (단계 S200). 여기서, 모터 (MG1, MG2) 의 회전수 (Nm1, Nm2) 는, 회전 위치 검출 센서 (43, 44) 에 의해 검출되는 모터 (MG1, MG2) 의 회전자의 회전 위치에 기초하여 계산된 것을 모터 ECU (40) 로부터 통신에 의해 입력하는 것으로 했다. 또, 배터리 (50) 의 충방전 요구 파워 (Pb*) 는, 배터리 (50) 의 잔용량 (SOC) 에 기초하여 설정된 것을 배터리 ECU (52) 로부터 통신에 의해 입력하는 것으로 했다. 나아가, 배터리 (50) 의 입출력 제한 (Win, Wout) 은, 온도 센서 (51) 에 의해 검출된 배터리 (50) 의 전지 온도 (Tb) 와 배터리 (50) 의 잔용량 (SOC) 에 기초하여 설정된 것을 배터리 ECU (52) 로부터 통신에 의해 입력하는 것으로 했다. 또, 이상 판정 실행 플래그 (F) 는, 상기 서술한 바와 같이, 엔진 ECU (24) 에 의해 공연비 센서 (135a) 의 이상 판정이 개시되었을 때에 값 1 이, 그 판정이 완료했을 때에 값 0 이 각각 설정된 것을 엔진 ECU (24) 로부터 통신에 의해 입력하는 것으로 했다.
이렇게 하여 데이터를 입력하면, 입력한 액셀 개도 (Acc) 와 브레이크 페달 포지션 (BP) 과 차속 (V) 에 기초하여 차량에 요구되는 토크로서 구동륜 (63a, 63b) 에 연결된 구동축으로서의 링 기어축 (32a) 에 출력해야 할 요구 토크 (Tr*) 와 차량에 요구되는 요구 파워 (P*) 를 설정한다 (단계 S210). 요구 토크 (Tr*) 는, 실시예에서는, 액셀 개도 (Acc) 와 브레이크 페달 포지션 (BP) 과 차속 (V) 과 요구 토크 (Tr*) 의 관계를 미리 정해 요구 토크 설정용 맵으로서 ROM (74) 에 기억해 두고, 액셀 개도 (Acc) 와 브레이크 페달 포지션 (BP) 과 차속 (V) 이 주어지면 기억한 맵으로부터 대응하는 요구 토크 (Tr*) 를 도출하여 설정하는 것으로 했다. 도 6 에 요구 토크 설정용 맵의 일례를 나타낸다. 요구 파워 (P*) 는, 설정한 요구 토크 (Tr*) 에 링 기어축 (32a) 의 회전수 (Nr) 를 곱한 것과 배터리 (50) 가 요구하는 충방전 요구 파워 (Pb*) 와 로스 (Loss) 의 합으로 계 산할 수 있다. 또한, 링 기어축 (32a) 의 회전수 (Nr) 는, 차속 (V) 에 환산 계수 (k) 를 곱함으로써 구하거나, 모터 (MG2) 의 회전수 (Nm2) 를 감속 기어 (35) 의 기어비 (Gr) 로 나눔으로써 구할 수 있다.
요구 파워 (P*) 를 설정하면, 설정한 요구 파워 (P*) 와 역치 (Pref) 를 비교한다 (단계 S220). 여기서, 역치 (Pref) 는, 엔진 (22) 의 운전을 정지하는지를 판정하기 위한 것으로, 엔진 (22) 을 효율적으로 운전할 수 있는 파워의 하한 또는 그 근방의 값으로서 정해져 있다.
요구 파워 (P*) 가 역치 (Pref) 이상으로 판정되면, 설정한 요구 파워 (P*) 에 기초하여 엔진 (22) 의 목표 회전수 (Ne*) 와 목표 토크 (Te*) 를 설정함과 함께 설정한 목표 회전수 (Ne*) 와 목표 토크 (Te*) 에 의해 엔진 (22) 이 운전되도록 제어 신호를 엔진 ECU (24) 에 송신한다 (단계 S230). 이 설정은, 엔진 (22) 을 효율적으로 동작시키는 동작 라인과 요구 파워 (P*) 에 기초하여 목표 회전수 (Ne*) 와 목표 토크 (Te*) 를 설정함으로써 행해진다. 엔진 (22) 의 동작 라인의 일례와 목표 회전수 (Ne*) 와 목표 토크 (Te*) 를 설정하는 모습을 도 7 에 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 목표 회전수 (Ne*) 와 목표 토크 (Te*) 는, 동작 라인과 요구 파워 (P* ; Ne* × e*) 가 일정한 곡선과의 교점에 의해 구할 수 있다.
계속하여, 설정한 목표 회전수 (Ne*) 와, 링 기어축 (32a) 의 회전수 (Nr ; Nm2/Gr) 와, 동력 분배 통합 기구 (30) 의 기어비 (ρ) 를 이용하여 다음 식 (1) 에 의해 모터 (MG1) 의 목표 회전수 (Nm1*) 를 계산함과 함께, 계산한 목표 회전수 (Nm1*) 와 현재의 회전수 (Nm1) 에 기초하여 식 (2) 에 의해 모터 (MG1) 의 토크 지령 (Tm1*) 을 계산한다 (단계 S240). 여기서, 식 (1) 은, 동력 분배 통합 기구 (30) 의 회전 요소에 대한 역학적인 관계식이다. 동력 분배 통합 기구 (30) 의 회전 요소에 있어서의 회전수와 토크의 역학적인 관계를 나타내는 공선도를 도 8 에 나타낸다. 도면 중, 왼쪽의 S 축은 모터 (MG1) 의 회전수 (Nm1) 인 선 기어 (31) 의 회전수를 나타내고, C 축은 엔진 (22) 의 회전수 (Ne) 인 캐리어 (34) 의 회전수를 나타내며, R 축은 모터 (MG2) 의 회전수 (Nm2) 를 감속 기어 (35) 의 기어비 (Gr) 로 나눈 링 기어 (32) 의 회전수 (Nr) 를 나타낸다. 식 (1) 은, 이 공선도를 이용하면 용이하게 도출할 수 있다. 또한, R 축 상의 2 개의 굵은 선 화살표는, 엔진 (22) 을 목표 회전수 (Ne*) 및 목표 토크 (Te*) 의 운전 포인트에서 정상 운전했을 때에 엔진 (22) 으로부터 출력되는 토크 (Te*) 가 링 기어축 (32a) 에 전달되는 토크와 모터 (MG2) 로부터 출력되는 토크 (Tm2*) 가 감속 기어 (35) 를 개재하여 링 기어축 (32a) 에 작용하는 토크를 나타낸다. 또, 식 (2) 는, 모터 (MG1) 를 목표 회전수 (Nm1*) 로 회전시키기 위한 피드백 제어에 있어서의 관계식이고, 식 (2) 중, 우변 제 2 항의「k1」은 비례항의 게인이며, 우변 제 3 항의「k2」는 적분항의 게인이다.
Nm1*=Ne*·(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr·ρ) (1)
Tm1*=전회 Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
이렇게 하여 모터 (MG1) 의 목표 회전수 (Nm1*) 와 토크 지령 (Tm1*) 을 계산하면, 배터리 (50) 의 입출력 제한 (Win, Wout) 과 계산한 모터 (MG1) 의 토크 지령 (Tm1*) 에 현재의 모터 (MG1) 의 회전수 (Nm1) 를 곱하여 얻을 수 있는 모터 (MG1) 의 소비 전력 (발전 전력) 과의 편차를 모터 (MG2) 의 회전수 (Nm2) 로 나눔으로써 모터 (MG2) 로부터 출력해도 되는 토크의 상하한으로서의 토크 제한 (Tmin, Tmax) 을 다음 식 (3) 및 식 (4) 에 의해 계산함과 함께 (단계 S250), 요구 토크 (Tr*) 와, 토크 지령 (Tm1*) 과, 동력 분배 통합 기구 (30) 의 기어비 (ρ) 를 이용하여 모터 (MG2) 로부터 출력토크로서의 가 (假) 모터 토크 (Tm2tmp) 를 식 (5) 에 의해 계산하고 (단계 S260), 계산한 토크 제한 (Tmin, Tmax) 으로 가모터 토크 (Tm2tmp) 를 제한한 값으로서 모터 (MG2) 의 토크 지령 (Tm2*) 을 설정한다 (단계 S270). 이와 같이 모터 (MG2) 의 토크 지령 (Tm2*) 을 설정함으로써, 구동축으로서의 링 기어축 (32a) 에 출력하는 요구 토크 (Tr*) 를, 배터리 (50) 의 입출력 제한 (Win, Wout) 의 범위 내에서 제한한 토크로서 설정할 수 있다. 또한, 식 (5) 는, 상기 서술한 도 8 의 공선도로부터 용이하게 도출할 수 있다.
Tmin=(Win-Tm1*·Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*·Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)
이렇게 하여 모터 (MG1, MG2) 의 토크 지령 (Tm1*, Tm2*) 을 설정하면, 모터 (MG1, MG2) 의 토크 지령 (Tm1*, Tm2*) 을 모터 ECU (40) 에 송신하여 (단계 S280), 구동 제어 루틴을 종료한다. 토크 지령 (Tm1*, Tm2*) 을 수신한 모터 ECU (40) 는, 토크 지령 (Tm1*) 과 모터 (MG1) 가 구동됨과 함께 토크 지령 (Tm2*) 과 모터 (MG2) 가 구동되도록 인버터 (41, 42) 의 스위칭 소자의 스위칭 제어를 행 한다.
단계 S220 에서 요구 파워 (P*) 가 역치 (Pref) 미만으로 판정되면, 엔진 (22) 의 퓨엘컷이 행해지도록 퓨엘컷 지령을 엔진 ECU (24) 에 송신하고 (단계 S290), 엔진 (22) 의 운전 (회전) 을 정지시키기 위한 조건으로서의 정지 조건이 성립하고 있는지 여부를 판정하고 (단계 S300), 정지 조건이 성립하고 있지 않다고 판정되면, 모터 (MG1) 로 엔진 (22) 을 모터링하기 위해서 필요한 토크 Tset 를 모터 (MG1) 의 토크 지령 (Tm1*) 에 설정하고 (단계 S330), 상기 서술한 식 (3) 및 식 (4) 에 의해 모터 (MG2) 의 토크 제한 (Tmin, Tmax) 을 계산하고 (단계 S250), 상기 서술한 식 (5) 에 의해 모터 (MG2) 의 가모터 토크 (Tm2tmp) 를 설정하고 (단계 S260), 설정한 가모터 토크 (Tm2tmp) 를 토크 제한 (Tmin, Tmax) 으로 제한한 값을 모터 (MG2) 의 토크 지령 (Tm2*) 에 설정하고 (단계 S270), 설정한 토크 지령 (Tm1*, Tm2*) 을 모터 ECU (40) 에 송신하여 (단계 S280), 본 루틴을 종료한다. 이에 의해, 상기 서술한 공연비 센서 이상 판정 처리가 실행되게 된다. 여기서, 엔진 (22) 의 정지 조건으로는, 예를 들어, 요구 파워 (P*) 가 역치 (Pref) 미만으로서, 차속 (V) 이 소정 차속 (Vref ; 예를 들어 시속 60㎞ 등) 미만일 때나 퓨엘컷한 상태에서 엔진 (22) 을 모터링했을 때의 마찰 저항에 기초하는 제동력을 링 기어축 (32a) 측에 출력해야 하는 요구가 이루어지지 않을 때 등을 들 수 있다. 또한, 차속 (V) 이 소정 차속 (Vref) 이상일 때에 엔진 (22) 의 회전을 정지시키지 않는 것은, 도 8 의 공선도로부터 알 수 있는 바와 같이, 차속 (V) 이 높은 상태 (링 기어축 (32a) 의 회전수 (Nr) 가 높은 상태) 에서 엔진 (22) 의 회전을 정지시키면, 모터 (MG1) 가 과회전하는 경우가 있는 것에 기초하고 있다. 모터 (MG1) 로 엔진 (22) 을 모터링할 때의 동력 분배 통합 기구 (30) 의 회전 요소를 역학적으로 설명하기 위한 공선도의 일례를 도 9 에 나타낸다. 도 9 에 있어서의 R 축 상의 2 개의 굵은선 화살표는, 모터 (MG1) 에 의해 엔진 (22) 을 모터링할 때에 링 기어축 (32a) 에 전달되는 제동 토크와, 모터 (MG2) 로부터 출력되는 토크 (Tm2*) 가 감속 기어 (35) 를 개재하여 링 기어축 (32a) 에 작용하는 토크를 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 모터 (MG1) 로 엔진 (22) 을 모터링할 때의 링 기어축 (32a) 측의 반력은 모터 (MG2) 에 의해 받아들여지기 때문에, 링 기어축 (32a) 에는 요구 토크 (Tr*) 를 출력할 수 있다.
엔진 (22) 의 정지 조건이 성립하고 있다고 판정되면, 이상 판정 실행 플래그 (F) 가 값 0 인지 여부를 판정한다 (단계 S310). 이상 판정 실행 플래그 (F) 가 값 0 으로 판정되었을 때에는 엔진 (22) 의 회전이 정지한 상태가 되도록 모터 (MG1) 로부터 출력해야 할 토크로서의 토크 지령 (Tm1*) 에 값 0 을 설정하고 (단계 S320), 단계 S250 ∼ S280 의 처리를 행하여 본 루틴을 종료한다. 이에 의해, 엔진 (22) 의 운전 (회전) 은 정지되어 모터 운전 모드에 의한 주행이 행해지게 된다.
한편, 이상 판정 실행 플래그 (F) 가 값 1 로 판정되었을 때에는 정지 조건의 성립에 관계없이 모터 (MG1) 에 의한 엔진 (22) 의 모터링이 행해지도록 모터링에 필요한 토크 Tset 를 모터 (MG1) 의 토크 지령 (Tm1*) 에 설정하고 (단계 S330), 단계 S250 ∼ S280 의 처리를 행하여 본 루틴을 종료한다. 이와 같이, 이상 판정 실행 플래그 (F) 가 값 1 로 공연비 센서 (135a) 의 이상 판정이 행해지고 있는 중에는 엔진 (22) 의 정지 조건이 성립해도 이상 판정이 완료할 때까지 엔진 (22) 의 퓨엘컷으로 회전하고 있는 상태를 유지하는 것이다. 이에 의해, 공연비 센서 (135a) 의 이상 판정이 중단되지 않기 때문에, 공연비 센서 (135a) 상태를 판정하는 빈도를 보다 적절한 것으로 할 수 있다.
공연비 센서 (135a) 의 이상 판정이 행해지고 있는 중에 액셀 페달 (83) 이 크게 밟혀 단계 S220 에서 요구 파워 (P*) 가 역치 (Pref) 이상으로 판정되면, 공연비 센서 (135a) 의 이상 판정보다도 링 기어축 (132a) 으로의 동력의 출력이 우선되어 요구 파워 (P*) 에 따른 목표 회전수 (Ne*) 와 목표 토크 (Te*) 를 가지고 엔진 (22) 이 운전된다 (단계 S230 ∼ S280). 따라서, 공연비 센서 이상 판정 처리에서는, 단계 S100 에서 엔진 (22) 이 퓨엘컷으로 회전하고 있는 상태에 없다고 판정되기 때문에, 처리는 중단되게 된다.
이상 설명한 실시예의 하이브리드 자동차 (20) 에 의하면, 엔진 (22) 이 퓨엘컷으로 회전하고 있는 상태에 이르러 공연비 센서 (135a) 의 이상을 판정하고 있는 중에, 엔진 (22) 의 회전을 정지하는 정지 조건이 성립했을 때에는, 이상 판정이 완료할 때까지 퓨엘컷을 계속함과 함께 모터 (MG1) 로 엔진 (22) 을 모터링하기 때문에, 공연비 센서 (135a) 의 이상 판정을 계속시킬 수 있다. 이 결과, 공연비 센서 (135a) 상태를 판정하는 기회를 확보할 수 있다. 또한, 공연비 센서 (135a) 의 이상을 판정하고 있는 중에 액셀 페달 (83) 이 밟혀 요구 파워 (P*) 가 역치 (Pref) 이상이 되었을 때에는, 링 기어축 (32a) 으로의 동력의 출력을 우선하 기 때문에, 액셀 페달 (83) 의 조작에 대해서 신속히 대응할 수 있다.
실시예의 하이브리드 자동차 (20) 에서는, 구동 제어 루틴을 공연비 센서 (135a) 의 이상을 판정하는 것에 적용하여 설명했는데, 예를 들어 대기 분위기에 있어서의 공연비 센서 (135a) 의 공연비 (AF ; 기준값) 를 학습하는 등 다른 공연비 센서 (135a) 상태를 판정하는 것에도 적용 가능하다.
실시예의 하이브리드 자동차 (20) 에서는, 공연비 센서 (135a) 의 이상을 판정하고 있는 중에 엔진 (22) 의 운전 (회전) 을 정지하는 정지 조건이 성립했을 때에 엔진 (22) 의 퓨엘컷을 계속함과 함께 모터 (MG1) 로 엔진 (22) 을 모터링하여 공연비 센서 (135a) 의 이상 판정을 계속시키는 것으로 했는데, 정지 조건의 성립에 한정되지 않고, 예를 들어, 엔진 (22) 을 아이들링 운전하는 아이들링 운전 조건이 성립했을 때에 엔진 (22) 의 퓨엘컷을 계속함과 함께 모터 (MG1) 로 엔진 (22) 을 모터링하여 공연비 센서 (135a) 의 이상 판정을 계속시켜, 이상 판정이 완료했을 때에 엔진 (22) 을 아이들링 운전하는 것으로 해도 된다.
실시예의 하이브리드 자동차 (20) 에서는, 모터 (MG2) 의 동력을 감속 기어 (35) 에 의해 변속하여 링 기어축 (32a) 에 출력하는 것으로 했는데, 도 10 의 변형예의 하이브리드 자동차 (120) 에 예시하는 바와 같이, 모터 (MG2) 의 동력을 링 기어축 (32a) 이 접속된 차축 (구동륜 (63a, 63b) 이 접속된 차축) 과는 상이한 차축 (도 10 에 있어서의 차륜 (64a, 64b) 에 접속된 차축) 에 접속하는 것으로 해도 된다.
실시예의 하이브리드 자동차 (20) 에서는, 엔진 (22) 의 동력을 동력 분배 통합 기구 (30) 를 개재하여 구동륜 (63a, 63b) 에 접속된 구동축으로서의 링 기어축 (32a) 에 출력하는 것으로 했는데, 도 11 의 변형예의 하이브리드 자동차 (220) 에 예시하는 바와 같이, 엔진 (22) 의 크랭크 샤프트 (26) 에 접속된 이너 로터 (232) 와 구동륜 (63a, 63b) 에 동력을 출력하는 구동축에 접속된 아우터 로터 (234) 를 갖고, 엔진 (22) 의 동력의 일부를 구동축으로 전달함과 함께 잔여의 동력을 전력으로 변환하는 쌍 로터 전동기 (230) 를 구비하는 것으로 해도 된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 실시예를 이용하여 설명했는데, 본 발명은 이러한 실시예에 조금도 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 다양한 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
본 발명의 구성에 따라서, 동력 출력 장치 및 이것을 탑재하는 차량, 그리고 동력 출력 장치의 제어 방법은, 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정할 기회를 확보할 수 있다.

Claims (16)

  1. 구동축에 동력을 출력하는 동력 출력 장치로서,
    상기 구동축의 회전 상태에 대해서 독립적으로 회전 가능한 내연 기관과,
    상기 내연 기관을 모터링 가능한 모터링 수단과,
    상기 내연 기관의 배기계에 장착되어, 배기 중의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 검출 수단과,
    상기 내연 기관이 연료 분사를 정지한 상태에서 회전하고 있는 연료 분사 정지 회전 상태에 있을 때에 소정의 실행 조건이 성립했을 때에는, 상기 산소 농도 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여 그 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하는 상태 판정 수단과,
    상기 상태 판정 수단에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 연료 분사 정지 회전 상태를 해제하는 소정의 해제 조건이 성립했을 때에는, 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하고, 상기 판정이 완료한 후에 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 해제되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하는 상태 판정시 제어 수단을 구비하는 동력 출력 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 판정 수단은, 상기 산소 농도 검출 수단의 상태의 판정에 시간을 필요로 하는 수단인 것을 특징으로 하는 동력 출력 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상태 판정 수단은, 상기 산소 농도 검출 수단의 상태로서 그 산소 농도 검출 수단에 의해 검출된 산소 농도가 소정 시간에 걸쳐 계속해서 정상 범위를 벗어나 있는지 여부에 의해 그 산소 농도 검출 수단의 이상을 판정하는 수단인 것을 특징으로 하는 동력 출력 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 판정시 제어 수단은, 상기 상태 판정 수단에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 연료 분사 정지 회전 상태의 상기 소정의 해제 조건으로서 상기 내연 기관의 운전 정지가 요구되었을 때에, 상기 상태 판정 수단에 의한 판정이 완료할 때까지 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하고, 상기 판정이 완료된 후에 상기 내연 기관이 운전 정지하도록 그 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 동력 출력 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동축에 동력을 입출력 가능한 전동기를 구비하고,
    상기 모터링 수단은, 상기 구동축측의 반력을 이용하여 상기 내연 기관을 모 터링 가능한 수단이고,
    상기 상태 판정시 제어 수단은, 상기 반력을 받아들임과 함께 상기 구동축에 요구되는 요구 동력에 기초하는 동력이 그 구동축에 출력되도록 상기 전동기를 구동 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 동력 출력 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모터링 수단은, 상기 내연 기관의 출력축과 상기 구동축에 접속되어, 전력과 동력의 입출력을 수반하여 그 내연 기관으로부터의 동력 중 적어도 일부를 그 구동축에 출력 가능한 전력 동력 입출력 수단으로서 기능하는 수단인 것을 특징으로 하는 동력 출력 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연료 분사 정지 회전 상태는, 상기 구동축에 요구되는 요구 동력이 소정 동력 미만일 때에 소정의 연료 분사 정지 조건이 성립했을 때에 실행되는 상태이고,
    상기 상태 판정시 제어 수단은, 상기 상태 판정 수단에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 요구 동력이 소정 동력 이상이 되었을 때에는, 상기 판정 중에 관계없이 상기 연료 분사 정지 회전 상태를 해제하여 그 요구 동력에 기초하는 동력이 상기 구동축에 출력되도록 상기 내연 기관과, 상기 전력 동력 입출력 수단과, 상기 전동기를 구동 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 동력 출력 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전력 동력 입출력 수단은, 상기 내연 기관의 출력축과, 상기 구동축과, 제 3 축의 3 축에 접속되고, 그 3 축 중 어느 2 축에 입출력되는 동력에 기초하여 잔여의 1 축에 동력을 입출력하는 3 축식 동력 입출력 수단과, 상기 제 3 축에 동력을 입출력 가능한 발전기를 구비하는 수단인 것을 특징으로 하는 동력 출력 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 전력 동력 입출력 수단은, 상기 내연 기관의 출력축에 접속된 제 1 회전자와 상기 구동축에 접속된 제 2 회전자를 갖고, 그 제 1 회전자와 그 제 2 회전자의 상대적인 회전에 의해 회전하는 쌍 회전자 전동기인 것을 특징으로 하는 동력 출력 장치.
  10. 차량으로서,
    차축에 연결된 구동축의 회전 상태에 대해서 독립적으로 회전 가능한 내연 기관과,
    상기 내연 기관을 모터링 가능한 모터링 수단과,
    상기 내연 기관의 배기계에 장착되어, 배기 중의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 검출 수단과,
    상기 내연 기관이 연료 분사를 정지한 상태에서 회전하고 있는 연료 분사 정지 회전 상태에 있을 때에 소정의 실행 조건이 성립했을 때에는, 상기 산소 농도 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여 그 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하는 상태 판정 수단과,
    상기 상태 판정 수단에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 연료 분사 정지 회전 상태를 해제하는 소정의 해제 조건이 성립했을 때에는, 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하고, 상기 판정이 완료한 후에 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 해제되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하는 상태 판정시 제어 수단을 구비하는 차량.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 상태 판정 수단은, 상기 산소 농도 검출 수단의 상태로서 그 산소 농도 검출 수단에 의해 검출된 산소 농도가 소정 시간에 걸쳐 계속해서 정상 범위를 벗어나 있는지 여부에 의해 그 산소 농도 검출 수단의 이상을 판정하는 수단인 것을 특징으로 하는 차량.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 상태 판정시 제어 수단은, 상기 상태 판정 수단에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 연료 분사 정지 회전 상태의 상기 소정의 해제 조건으로서 상기 내연 기관의 운전 정지가 요구되었을 때에, 상기 상태 판정 수단에 의한 판정이 완료할 때까지 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하고, 상기 판정이 완료한 후에 상기 내연 기관이 운전 정지하도록 그 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 차량.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동축에 동력을 입출력 가능한 전동기를 구비하고,
    상기 모터링 수단은, 상기 구동축측의 반력을 이용하여 상기 내연 기관을 모터링 가능한 수단이며,
    상기 상태 판정시 제어 수단은, 상기 반력을 받아들임과 함께 상기 구동축에 요구되는 요구 동력에 기초하는 동력이 그 구동축에 출력되도록 상기 전동기를 구동 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 차량.
  14. 구동축의 회전 상태에 대해서 독립적으로 회전 가능한 내연 기관과, 상기 내연 기관을 모터링 가능한 모터링 수단과, 상기 내연 기관의 배기계에 장착되어 배기 중의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 검출 수단을 구비하는 동력 출력 장치의 제어 방법으로서,
    (a) 상기 내연 기관이 연료 분사를 정지한 상태에서 회전하고 있는 연료 분 사 정지 회전 상태에 있을 때에 소정의 실행 조건이 성립했을 때에는, 상기 산소 농도 검출 수단에 의한 검출 결과에 기초하여 그 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고,
    (b) 상기 단계 (a) 에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 연료 분사 정지 회전 상태를 해제하는 소정의 해제 조건이 성립했을 때에는, 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하고, 상기 판정이 완료한 후에 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 해제되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하는 동력 출력 장치의 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 단계 (a) 는, 상기 산소 농도 검출 수단의 상태로서 그 산소 농도 검출 수단에 의해 검출된 산소 농도가 소정 시간에 걸쳐 계속해서 정상 범위를 벗어나 있는지 여부에 의해 그 산소 농도 검출 수단의 이상을 판정하는 단계인 것을 특징으로 하는 동력 출력 장치의 제어 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 단계 (b) 는, 상기 단계 (a) 에 의해 상기 산소 농도 검출 수단의 상태를 판정하고 있는 중에 상기 연료 분사 정지 회전 상태의 상기 소정의 해제 조건으로서 상기 내연 기관의 운전 정지가 요구되었을 때에, 상기 단계 (a) 에 의한 판정 이 완료할 때까지 상기 연료 분사 정지 회전 상태가 유지되도록 상기 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하고, 상기 판정이 완료한 후에 상기 내연 기관이 운전 정지하도록 그 내연 기관과 상기 모터링 수단을 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 동력 출력 장치의 제어 방법.
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