WO2010150713A1

WO2010150713A1 - 動力出力装置

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Publication number: WO2010150713A1
Application number: PCT/JP2010/060402
Authority: WO
Inventors: 武史池上; 伸悟加藤; 義弘須永
Original assignee: 本田技研工業株式会社
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2010-12-29
Also published as: BRPI1015562A2; US8543274B2; JPWO2010150713A1; DE112010002693T5; RU2012102365A; US20120101677A1; RU2519018C2; CN102458942A

Abstract

バッテリの状態および蓄電量の少なくとも一方を検出し、それに基づいて、バッテリにより出力可能なバッテリ出力を算出する。電動機の状態を検出し、それに基づいて、電動機から出力可能な電動機トルクまたは電動機出力の少なくとも一方と、電動機の最大トルクとを算出する。エンジンの状態を検出し、それに基づいて、エンジンの始動に必要なエンジン始動トルクを算出する。算出したバッテリ出力と、算出した電動機トルクおよび電動機出力の少なくとも一方と、算出したエンジン始動トルクとに基づいて、エンジンを切り離して電動機のみで走行可能なＥＶ範囲を設定する。この場合、バッテリ出力と、電動機トルクまたは電動機出力とを比較していずれか低い方を選択し、選択したトルクまたは出力からエンジン始動トルクを減じた範囲と、電動機最大トルクからエンジン始動トルクを減じた範囲とを加えた範囲を、ＥＶ範囲として設定する。

Description

動力出力装置

　本発明は、エンジンと電動機とを備えた車両の動力出力装置に関し、より詳細には、電動機のみで走行中に必要に応じてエンジンを始動させることができる動力出力装置に関する。

　従来、内燃機関であるガソリンまたはディーゼルエンジンと、電動機（モータジェネレータ）との２種類の動力源を組み合わせて使用するパワートレインを搭載する車両が実用化されている。このようなパワートレインをハイブリッドシステムと呼ぶ。

　このようなハイブリッドシステムを搭載した車両（ハイブリッド車両）は、電動機やバッテリの性能によっては、エンジンと電動機との協働走行のみならず、電動機のみで走行することも可能である。このようなハイブリッド車両において、電動機のみで走行するＥＶ走行中に、電子制御ユニットから要求される駆動力（トルク）が電動機の利用可能なトルクを超えた場合には、停止しているエンジンを再始動しなければならない。

　停止中のエンジンを再始動するためには、エンジンの温度に依存するエンジン始動トルクをエンジンに供給する必要がする。そのため、電子制御ユニットは、ＥＶ走行中には、電動機の最大トルクからこのエンジン始動トルクを差し引いたトルクで電動機を駆動するように制御していた。

　また、１つのエンジンに対し、２つのモータ（電動機および発電機）を備える車両も実用化されている。このような車両において、エンジン始動トルクを温度で補正することが提案されている（例えば、特開２００５－１６３５５１号公報（以下、「特許文献１」という）参照）。特許文献１に開示される動力出力装置では、エンジンの温度等のエンジン始動性状態を検出し、この始動性状態に基づいて要求される動力が電動機の出力制限に達するまでエンジンを始動するように制御している。

　さらに、１つのエンジンと１つのモータジェネレータとを備える車両において、モータジェネレータによるＥＶ単独走行中に、ユーザからの要求出力（車速とアクセルペダル位置により算出される）がモータジェネレータの単独走行可能領域を超えたことに応じて、エンジンを始動させるのに必要なトルクを確保するまで変速比を変化させ、エンジンを始動させるハイブリッド車両の制御装置が知られている（例えば、特開２０００－１７７４１２号公報（以下、「特許文献２」という）参照）。

　しかしながら、特許文献１に開示の動力出力装置では、エンジンの温度に応じてエンジン始動トルクを補正しているものの、電動機のみで走行するＥＶ範囲（ＥＶ走行範囲）を拡大するために、エンジンの温度等に基づいてこのＥＶ範囲を修正するものではない。そのため、電動機のみで走行するＥＶ範囲を狭くしすぎてしまい、実質的にＥＶ走行可能領域を制限してしまうという問題があった。

　また、特許文献２に開示のハイブリッド車両の制御装置では、エンジン始動トルクを予め利用させないように制御するのではなく、ユーザからの要求出力が算出された際にモータジェネレータの単独走行可能領域を超えているときには、エンジンを始動可能な変速比に変更した後、エンジンを始動させ、その後、その要求出力をエンジンとモータジェネレータとで出力するように制御している。このような場合、ユーザは、アクセルペダルの踏み込みに対して、相当の応答遅れを体感することになり、ハイブリッド車両の乗り心地（乗り味）が悪くなってしまうという問題もあった。

　本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両が電動機のみで走行しているときに、エンジンを再始動するためのエンジン始動トルクをより正確に算出することにより、電動機の出力を制限し過ぎることを抑制することができる動力出力装置を提供することにある。

　上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態における動力出力装置は、エンジン（２）と、電動機（３）と、電動機（３）を制御するための電動機制御部（２０）と、バッテリ（３０）と、エンジン（２）と電動機（３）とを断接する断接部（８）と、変速機（４）とを備える車両（１）において、電動機（３）によりエンジン（２）を始動可能に配置された車両（１）の動力出力装置（１０）であって、バッテリ（３０）の状態および蓄電量（ＳＯＣ）の少なくとも一方を検出するバッテリ状態検出部（１１）と、バッテリ状態検出部（１１）により検出されるバッテリ（３０）の状態および蓄電量（ＳＯＣ）の少なくとも一方に基づいて、バッテリ（３０）により出力可能なバッテリ出力を算出するバッテリ出力算出部（１６）と、電動機（３）の状態を検出する電動機状態検出部（１２）と、電動機状態検出部（１２）により検出される電動機（３）の状態に基づいて、電動機（３）から出力可能な電動機トルクまたは電動機出力の少なくとも一方と、電動機（３）の最大トルクとを算出する電動機トルク／出力算出部（１４）と、エンジン（２）の状態を検出するエンジン状態検出部（１３）と、エンジン状態検出部（１３）により検出されるエンジン（２）の状態に基づいて、エンジン（２）の始動に必要なエンジン始動トルクを算出する始動トルク算出部（１５）と、バッテリ出力算出部（１６）により算出されるバッテリ（３０）により出力可能なバッテリ出力と、電動機トルク／出力算出部（１４）により算出される電動機（３）から出力可能な電動機トルクおよび電動機出力の少なくとも一方と、始動トルク算出部（１５）により算出されるエンジン（２）の始動に必要なエンジン始動トルクとに基づいて、エンジン（２）を切り離して電動機（３）のみで走行可能なＥＶ範囲を設定するＥＶ範囲設定部（１７）とを備え、ＥＶ範囲設定部（１７）は、バッテリ（３０）のバッテリ出力と、電動機（３）の電動機トルクまたは電動機出力とを比較していずれか低い方を選択し、その選択されたトルクまたは出力からエンジン始動トルクを減じた範囲と、電動機最大トルクからエンジン始動トルクを減じた範囲とを加えた範囲を、ＥＶ範囲として設定することを特徴とする。

　このように構成することにより、ＥＶ（電気自動車）走行中、すなわち、電動機のみで車両が走行しているとき、電動機のＥＶ範囲の出力よりもさらに出力が必要となる場合には、予め残しておいたエンジン始動トルクによりエンジンを始動して、エンジンと電動機の駆動力を駆動輪に出力する協働走行に移行することができる。従来ならば、エンジンを始動する（押し掛けする）のに必要なトルク分だけ電動機の出力を制限しているが、エンジン、電動機およびバッテリの状態を考慮せず、一律にトルクを制限していた。そのため、ＥＶ走行可能であってもＥＶ範囲を制限しすぎることもあった。しかしながら、本発明の動力出力装置では、エンジン、電動機およびバッテリの状態を考慮してＥＶ範囲を設定しているので、より的確にＥＶ範囲を設定することができる。また、電動機のＥＶ範囲の出力よりもさらに出力が必要となるときに、エンジンを始動させるのに必要なトルク（エンジン始動トルク）を確保するために変速比等を変更することなく、迅速にエンジンを始動させることができるので、エンジン始動時の商品性を確保しつつ、ＥＶ範囲を最大限に確保することができる。

　また、本発明の一実施形態における動力出力装置は、エンジン（２）と、電動機（３）と、電動機（３）を制御するための電動機制御部（２０）と、バッテリ（３０）と、エンジン（２）と電動機（３）とを断接する断接部（８）と、変速機（４）とを備える車両（１）において、電動機（３）によりエンジン（２）を始動可能に配置された車両（１）の動力出力装置（１０）であって、バッテリ（３０）の状態および蓄電量（ＳＯＣ）の少なくとも一方を検出するバッテリ状態検出部（１１）と、バッテリ状態検出部（１１）により検出されるバッテリ（３０）の状態および蓄電量（ＳＯＣ）の少なくとも一方に基づいて、バッテリ（３０）により出力可能なバッテリ出力を算出するバッテリ出力算出部（１６）と、少なくとも電動機（３）のトルクおよび回転数を検出する電動機状態検出部（１２）と、電動機状態検出部（１２）により検出される電動機（３）のトルクおよび回転数に基づいて、電動機（３）から出力可能な出力と、電動機（３）の最大トルクとを算出する電動機トルク／出力算出部（１４）と、エンジン（２）の状態を検出するエンジン状態検出部（１３）と、エンジン状態検出部（１３）により検出されるエンジン（２）の状態に基づいて、エンジン（２）の始動に必要なエンジン始動トルクを算出する始動トルク算出部（１５）と、バッテリ出力算出部（１６）により算出されるバッテリ（３０）により出力可能なバッテリ出力と、電動機トルク／出力算出部（１４）により算出される電動機（３）から出力可能な電動機トルクと、始動トルク算出部（１５）により算出されるエンジン（２）の始動に必要なエンジン始動トルクとに基づいて、エンジン（２）を切り離して電動機（３）のみで走行可能なＥＶ範囲を設定するＥＶ範囲設定部（１７）とを備え、ＥＶ範囲設定部（１７）は、バッテリ（３０）のバッテリ出力と、電動機（３）の電動機出力とを比較していずれか低い方を選択し、その選択された出力からエンジン始動トルクを減じた範囲と、電動機最大トルクからエンジン始動トルクを減じた範囲とを加えた範囲を、ＥＶ範囲として設定することを特徴とする。このような構成としても、エンジン、電動機およびバッテリの状態を考慮してＥＶ範囲を設定しているので、より的確にＥＶ範囲を設定することができる。これにより、エンジン始動時の商品性を確保しつつ、ＥＶ範囲を最大限に確保することができる。また、電動機の回転数とトルクから電動機出力を算出することができるので、検出装置全体のサイズやセンサ数を低減することができる。

　本発明の動力出力装置では、車両（１）の車速（Ｎｖ）を検出する車速検出部（１０７）をさらに備え、始動トルク算出部（１５）は、算出されたエンジン始動トルクから、車速検出部（１０７）により検出される車速（Ｎｖ）に応じてある下限値を減じた値を新たにエンジン始動トルクとして算出してもよい。車両の車速によっては、電動機が高速で回転するため、エンジンに慣性力が掛かり、その分だけエンジン始動トルクとして電動機出力を制限することを抑制することができる。

　本発明の動力出力装置では、バッテリ状態検出部（１１）は、バッテリ（３０）の蓄電量（ＳＯＣ）に加え、バッテリ（３０）の電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）、電流積算値（Ｉｔ）、温度（Ｔｂ）、電池内圧、電池内部濃度のいずれかを検出すればよい。このようにバッテリの状態を詳細に検出することにより、ＥＶ走行時の電動機の出力制限範囲を極力狭くすることができる。

　本発明の動力出力装置では、電動機状態検出部（１２）は、電動機（３）の温度（Ｔｍ）を検出する電動機温度センサ（１０３）により電動機温度（Ｔｍ）を直接検出してもよく、あるいは、電動機（３）の通電電流、トルクおよび回転数（Ｎｍ）を検出し、これらの検出値から電動機温度を推定するように構成されてもよい。このように電動機の状態を詳細に検出することにより、ＥＶ走行時の電動機の出力制限範囲を極力狭くすることができる。

　本発明の動力出力装置では、エンジン状態検出部（１３）は、エンジン（２）の冷却水の水温（Ｔｗ）およびエンジン（２）の潤滑油の油温（Ｔｏ）のいずれか一方と、エンジン（２）のピストンの位置とを検出すればよい。このようにエンジンの状態を詳細に検出することにより、ＥＶ走行時の電動機の出力制限範囲を極力狭くすることができる。

　また、上記の課題を解決するために、本発明の別の実施形態における動力出力装置は、エンジン（２）と、電動機（３）と、電動機（３）を制御するための電動機制御部（２０）と、バッテリ（３０）と、エンジン（２）と電動機（３）とを断接する断接部（８）と、変速機（４）とを備える車両（１）において、電動機（３）によりエンジン（２）を始動可能に配置された車両（１）の動力出力装置（１０）であって、バッテリ（３０）の残容量を検出する残容量検出部（２３）と、バッテリ（３０）の温度（Ｔｂ）を検出するバッテリ温度検出部（２２）と、残容量検出部（２３）により検出されるバッテリ（３０）の残容量と、バッテリ温度検出部（２２）により検出されるバッテリ（３０）の温度（Ｔｂ）とに基づいて、バッテリ（３０）により出力可能なバッテリ出力を算出するバッテリ出力算出部（１６）と、電動機（３）の状態を検出する電動機状態検出部（１２）と、電動機状態検出部（１２）により検出される電動機（３）の状態に基づいて、電動機（３）から出力可能な電動機最大トルクを算出する電動機トルク算出部（１４）と、エンジン（２）の温度（Ｔｗ、Ｔｏ）を検出するエンジン温度検出部（１９）と、エンジン温度検出部（１９）により検出されるエンジン（２）の温度（Ｔｗ、Ｔｏ）に基づいて、エンジン（２）の始動に必要なエンジン始動トルクを算出する始動トルク算出部（１５）と、バッテリ出力算出部（１６）により算出されるバッテリ（３０）により出力可能なバッテリ出力と、電動機トルク算出部（１４）により算出される電動機（３）から出力可能な電動機最大トルクと、始動トルク算出部（１５）により算出されるエンジン（２）の始動に必要なエンジン始動トルクとに基づいて、エンジン（２）を切り離して電動機（３）のみで走行可能なＥＶ範囲を設定するＥＶ範囲設定部（１７）とを備え、ＥＶ範囲設定部（１７）は、バッテリ（３０）のバッテリ出力と、エンジン始動トルクと、電動機（３）の電動機最大トルクとから電動機出力範囲を算出し、算出した電動機出力範囲を最大トルクとした範囲をＥＶ範囲として設定することを特徴とする。このように構成することにより、上記の場合と異なり、電動機の電動機トルクまたは電動機出力を考慮することなく、ＥＶ範囲を設定することになるが、エンジンと電動機との接続時に多少の連結ショックが起こりうるものの、十分に広いＥＶ範囲を設定することができる。

　本発明の別の実施形態における動力出力装置は、エンジン（２）と、電動機（３）と、電動機（３）を制御するための電動機制御部（２０）と、バッテリ（３０）と、エンジン（２）と電動機（３）とを断接する断接部（８）と、変速機（４）とを備える車両（１）において、電動機（３）によりエンジン（２）を始動可能に配置された車両（１）の動力出力装置（１０）であって、バッテリ（３０）の残容量を検出する残容量検出部（２３）と、バッテリ（３０）の温度（Ｔｂ）を検出するバッテリ温度検出部（２２）と、残容量検出部（２３）により検出されるバッテリ（３０）の残容量と、バッテリ温度検出部（２２）により検出されるバッテリ（３０）の温度（Ｔｂ）とに基づいて、バッテリ（３０）により出力可能なバッテリ出力を算出するバッテリ出力算出部（１６）と、電動機（３）の温度（Ｔｍ）を検出する電動機温度検出部（２４）と、電動機温度検出部（２４）により検出される電動機（３）の温度（Ｔｍ）に基づいて、電動機制御部（２０）から出力されるトルク指令値に対して実際に出力可能な電動機最大トルクを算出する電動機トルク算出部（２１）と、エンジン（２）の温度（Ｔｗ、Ｔｏ）を検出するエンジン温度検出部（１９）と、エンジン温度検出部（１９）により検出されるエンジン（２）の温度（Ｔｗ、Ｔｏ）に基づいて、エンジン（２）の始動に必要なトルクを算出する始動トルク算出部（１５）と、バッテリ出力算出部（１６）により算出されるバッテリ（３０）により出力可能なバッテリ出力と、電動機トルク算出部（２１）により算出される電動機（３）から出力可能な電動機最大トルクと、始動トルク算出部（１５）により算出されるエンジン（２）の始動に必要なエンジン始動トルクとに基づいて、エンジン（２）を切り離して電動機（３）のみで走行可能なＥＶ範囲を設定するＥＶ範囲設定部（１７）とを備え、電動機トルク算出部（２１）は、電動機温度検出部（２４）により検出される電動機（３）の温度（Ｔｍ）に基づいて、電動機（３）の温度（Ｔｍ）で補正した電動機トルクを算出し、ＥＶ範囲設定部（１７）は、電動機トルクがバッテリ出力から所定の範囲に収まるように、最大トルクとした範囲をＥＶ範囲として設定することを特徴とする。

　本発明の動力出力装置では、上記のいずれかの構成において、エンジン状態検出部（１３）またはエンジン温度検出部（１９）は、電動機（３）からエンジン（２）を切り離したときのエンジン（２）の温度（Ｔｗ、Ｔｏ）を検出し、ＥＶ範囲設定部（１７）は、切り離したときのエンジン（２）の温度（Ｔｗ、Ｔｏ）に基づいて、ＥＶ範囲を設定してもよい。エンジン切り離し時からエンジンの温度は下がることになるが、切り離し時のエンジンの温度と経過時間等から、エンジンと電動機とを再度接続するときのエンジンの温度を推定することができる。

　本発明の動力出力装置では、車両（１）の走行状態に応じて、電動機（３）からエンジン（２）を切り離し、あるいは電動機（３）とエンジン（２）とを接続するように断接部（８）を制御する断接制御部（１８）をさらに備え、断接制御部（１８）は、バッテリ（３０）の残容量に基づいて、電動機（３）からエンジン（２）を切り離すとエンジン（２）の再始動が困難であると判定した場合には、断接部（８）にエンジン（２）の切り離しをさせないように構成されればよい。

　本発明の動力出力装置では、電動機（３）がエンジン（２）に隣接して配置されている場合には、電動機状態検出部（１２）または電動機温度検出部（２４）は、エンジン状態検出部（１３）またはエンジン温度検出部（１９）により検出される潤滑油の油温（Ｔｏ）または冷却水の水温（Ｔｗ）を電動機（３）の温度（Ｔｍ）として利用してもよい。これにより、車両における検出装置全体のサイズやセンサ数を削減することができる。

　本発明の動力出力装置では、車両（１）の走行状態に応じて、電動機（３）からエンジン（２）を切り離すように断接部（８）を制御する断接制御部（１８）をさらに備え、車両（１）が電動機（３）のみで走行中に、電動機（３）に要求される駆動力がＥＶ範囲を超えた場合には、断接制御部（１８）は、断接部（８）により電動機（３）とエンジン（２）とを接続して、エンジン（２）の始動に必要なエンジン始動トルクを電動機（３）から確保することにより、エンジン（２）を押し掛けした後、断接部（８）によりこの接続を切り離し、その後、エンジン（２）の回転数がＥＶ走行時の電動機（３）の入力軸の回転数と同等になった時点で、断接部（８）により電動機（３）とエンジン（２）とを再度接続すればよい。これにより、エンジン始動時のショックが駆動輪に伝達することを抑制しつつ、ＥＶ走行中に電動機出力を駆動輪に最大限供給することができる。このように、エンジンの回転が不安定な状態で電動機とエンジンとを接続することによる駆動輪へのショックを抑制するので、運転者のドライバビリティに悪影響を及ぼすことがない。

　本発明の動力出力装置では、エンジン（２）を始動するために断接部（８）によりエンジン（２）と電動機（３）とを接続した後、電動機（３）とエンジン（２）とを切り離したときには、ＥＶ範囲設定部（１７）は、エンジン始動トルク分だけＥＶ範囲を増加させればよい。この場合、エンジンは既に始動しているため、エンジン停止時には制限していたエンジン始動トルク分の電動機トルクもＥＶ走行に利用することができる。

　本発明の動力出力装置では、車両（１）は、車両（１）の運転者の運転をナビゲートするナビゲーションシステム（４０）をさらに備え、ＥＶ範囲設定部（１７）は、ナビゲーションシステム（４０）におけるナビゲーション状態に基づいて、電動機（３）からの回生が今後なされ得るか否かを判断し、電動機（３）からの回生が今後なされ得ると判断した場合には、ＥＶ範囲を増大させればよい。このようにナビゲーションシステムにより今後例えば長い下り坂に差しかかることが分かっている場合には、この下り坂で電動機の回生ブレーキによりバッテリの充電が可能であるため、ＥＶ走行範囲を拡大させてもＥＶ走行に対して問題となることはない。

　本発明の動力出力装置では、電動機（３）に要求される駆動力がＥＶ範囲を超えて、ＥＶ走行からエンジン（２）と電動機（３）とによる協働走行に移行した後は、ＥＶ範囲設定部（１７）は、一定期間ＥＶ範囲の境界を協働走行からＥＶ走行に移行しない方向に移動させればよい。また、エンジン（２）と電動機（３）とによる協働走行からＥＶ走行に移行した後は、ＥＶ範囲設定部（１７）は、一定期間ＥＶ走行を維持することができるように、ＥＶ範囲の境界をＥＶ走行から協働走行に移行しない方向に移動させればよい。このように構成することにより、ＥＶ走行と協働走行とで頻繁に切り替わるハンチングを生じさせないようにすることができる。これにより、車両の運転者のドライバビリティに悪影響を及ぼすことがない。

　本発明の動力出力装置では、車両（１）は、外部電源からバッテリ（３０）を充電可能なプラグインハイブリッド車両であり、ＥＶ範囲設定部（１７）は、バッテリ（３０）の容量に応じて、上述のように設定されたＥＶ範囲を拡大するようにさらに設定してもよい。これにより、例えばバッテリの状態に応じて電動機の出力制限がなされている場合であっても、バッテリ容量が十分に大きいときには、そのバッテリ容量の大きさに基づいてＥＶ走行可能領域を拡大することができる。これにより、エンジン始動のタイミングを遅らせることができ、車両の燃料経済性（燃費）の向上に寄与することができる。

　ここで、本発明の動力出力装置では、変速機（４）は、それぞれ所定の変速比（変速レシオ）に対応する複数の変速段を有している。上記のようなプラグインハイブリッド車両の場合には、ＥＶ範囲設定部（１７）は、車両（１）の車体重量と、車両（１）の駆動輪の半径と、各変速段の変速比と、変速時に許容される変速ショック量（ドライバビリティ許容量：車両の運転者が快適であると判断し、あるいは認識する閾値）とに基づいて、ＥＶ範囲を拡大すべき領域を設定すればよい。通常、変速段が低いほど変速比が大きくなる。変速比が大きいほど変速時の変動（車両の挙動）が増幅されにくいため、高い変速段になるほど、拡大され得るＥＶ走行可能領域を大きくすることができる。これにより、さらに、車両の燃料経済性の向上に寄与することができる。

　なお、上記で括弧内に記した図面参照符号は、後述する実施形態における対応する構成要素を参考のために例示するものである。

　本発明によれば、車両が電動機のみで走行しているときに、エンジンを再始動するためのエンジン始動トルクをより正確に算出することにより、電動機の出力を制限し過ぎることを抑制可能な動力出力装置を提供することができる。

本発明の一実施形態における車両の概略的な接続構成図である。図１に示す変速機の一例のスケルトン図である。変速機の別の例のスケルトン図である。変速機のさらに別の例のスケルトン図である。第１実施形態における電子制御ユニットの構成を示すブロック図である。ＥＶ範囲の設定方法を説明するための電動機のトルク－回転数特性マップである。ＥＶ範囲の設定方法を説明するための電動機のトルク－回転数特性マップである。ＥＶ範囲の設定方法を説明するための電動機のトルク－回転数特性マップである。エンジンおよび電動機のトルク特性図である。図５に示す電子制御ユニットで実行されるＥＶ範囲設定処理を示すフローチャートである。図５に示す電子制御ユニットで実行されるＥＶ範囲設定処理を示すフローチャートである。第２実施形態における電子制御ユニットの構成を示すブロック図である。図１２に示す電子制御ユニットで実行されるＥＶ範囲設定処理を示すフローチャートである。本発明の変形例に係るプラグインハイブリッド車両におけるＥＶ範囲の設定方法を説明するための電動機のトルク－回転数特性マップである。

　以下、添付図面を参照して本発明の動力出力装置の好適な実施形態を詳細に説明する。本発明の動力出力装置は、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両駆動用の電動機および高圧バッテリを搭載する車両に適用され、例えば、車両全体を制御するために車両に搭載された電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により実現される。以下の実施形態では、電子制御ユニットは、エンジンを制御するとともに、変速機やバッテリ、電動機を制御するものとして説明する。

　（第１実施形態）
　まず、本発明の第１実施形態における車両の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態における車両の概略的な接続構成図である。本実施形態の車両１は、いわゆるハイブリッド車両であり、図１に示すように、エンジン２と、電動機３と、電動機３を制御するための電動機制御部２０と、バッテリ３０と、エンジン２と電動機３とを断接する断接部（クラッチ）８と、変速機４と、ディファレンシャル機構５と、左右のドライブシャフト６Ｒ、６Ｌと、左右の駆動輪７Ｒ、７Ｌとを備える。エンジン２と電動機３の回転駆動力は、変速機４、ディファレンシャル機構５およびドライブシャフト６Ｒ、６Ｌを介して左右の駆動輪７Ｒ、７Ｌに伝達される。

　また、この車両１は、エンジン２、電動機３、変速機４、ディファレンシャル機構５、断接部８、電動機制御部２０およびバッテリ３０をそれぞれ制御するための電磁制御ユニット（ＥＣＵ）１０を備える。本発明の動力出力装置は、主に電子制御ユニット１０により構成される。電子制御ユニット１０は、後述するように、所定の条件下、断接部８を介して電動機３にエンジン２を接続することにより、停止中のエンジン２を電動機３の回転駆動により始動することができる。電動機制御部２０は、電子制御ユニット１０の制御により、電動機３にトルク指令値を出力する。また、電動機制御部２０は、バッテリ３０からの直流電力から交流電力に変換するための図示しないインバータを含んでいる。

　なお、電子制御ユニット１０は、１つのユニットとして構成されるだけでなく、例えば、エンジン２を制御するためのエンジンＥＣＵ、電動機３や電動機制御部２０を制御するための電動機ＥＣＵ、バッテリ３０を制御するためのバッテリＥＣＵ、変速機４が自動変速機である場合の変速機４を制御するためのＡＴＥＣＵなど複数のＥＣＵから構成されてもよい。

　電動機３は、エンジン２と電動機３との協働走行や電動機３のみのＥＶ走行の際には、バッテリ３０の電気エネルギーを利用して車両１を走行させるための駆動力を発生するモータとして機能するとともに、車両１の減速時には電動機３の回生により電力を発電するジェネレータとして機能する。この電動機３の回生時には、バッテリ３０は、電動機３により発電された電力（回生エネルギー）により充電される。

　なお、本実施形態では、エンジン２、電動機３等は、公知の構成を備えていればよく、本発明の特徴部分ではないため、それらの詳細な説明は省略するものとする。

　次に、本実施形態の変速機４の構成を説明する。図２は、図１に示す変速機４の一例のスケルトン図である。図３は、変速機４の別の例のスケルトン図である。図４は、変速機４のさらに別の例のスケルトン図である。以下、図２に示す変速機４の構成を詳細に説明する。図２に示す変速機４は、前進５段、後進１段の平行６軸式トランスミッションであり、乾式のツインクラッチ式変速機（ＤＣＴ：デュアルクラッチトランスミッション）である。

　図２の変速機４には、図示しないエンジン２のクランクシャフトおよびプラネタリギヤ機構のサンギヤ７１を介して電動機３に接続される内側メインシャフトＩＭＳと、この内側メインシャフトＩＭＳの外筒をなす外側メインシャフトＯＭＳと、内側メインシャフトＩＭＳにそれぞれ平行なセカンダリシャフトＳＳ、リバースシャフトＲＳおよびアイドルシャフトＩＳと、これらのシャフトに平行で、出力軸をなすカウンタシャフトＣＳとが設けられる。なお、図２に示す変速機４は、車両の補機であるエアコンディショナのコンプレッサＡ／Ｃにクラッチを介して連結されるエアコンシャフトＡ／ＣＳも設けられている。

　これら６本のシャフトおよびディファレンシャル機構５（Ｄ）を含むドライブシャフトは、図２に示すように、互いに係合（当接）するように配置される。すなわち、内側メインシャフトＩＭＳまたは外側メインシャフトＯＭＳはカウンタシャフトＣＳ、アイドルシャフトＩＳおよびリバースシャフトＲＳに係合し、アイドルシャフトＩＳはリバースシャフトＲＳおよびカウンタシャフトＣＳに係合し、セカンダリシャフトＳＳはカウンタシャフトＣＳに係合し、カウンタシャフトＣＳはディファレンシャル機構５（Ｄ）に係合するように配置される。また、エアコンシャフトＡ／ＣＳはリバースシャフトＲＳに連動するようにベルトを掛け回される。

　変速機４は、奇数段用の第１クラッチＣ１と、偶数段用の第２クラッチＣ２とを備える。第１および第２クラッチＣ１、Ｃ２は乾式のクラッチである。第１クラッチＣ１は内側メインシャフトＩＭＳに連結され、第２クラッチＣ２は外側メインシャフトＯＭＳに連結される。

　外側メインシャフトＯＭＳ上には、図２において左側から順に、１速駆動ギヤとなるプラネタリギヤ機構のキャリヤ７３と、３速駆動ギヤ４３と、５速駆動ギヤ４５と、アイドル駆動ギヤ５２とが固定的に配置される。また、内側メインシャフトＩＭＳの３速駆動ギヤ４３と５速駆動ギヤ４５との間には、３－５速シンクロメッシュ機構（セレクタ機構）８２が軸方向にスライド自在に設けられる。また、内側メインシャフトＩＭＳ上には、リバース駆動ギヤ５０が固定的に配置される。

　リバースシャフトＲＳ上には、リバースアイドルギヤ５１が固定的に配置されるとともに、リバース従動ギヤ４８が回転自在に配置される。また、リバースシャフトＲＳのリバース従動ギヤ４８の近傍には、リバースシンクロメッシュ機構８１が軸方向にスライド自在に設けられる。

　セカンダリシャフトＳＳ上には、図２において左側から順に、２速駆動ギヤ４２と４速駆動ギヤ４４とが回転自在に配置されるとともに、リバース従動ギヤ５６が固定的に配置される。また、セカンダリシャフトＳＳの２速駆動ギヤ４２と４速駆動ギヤ４４との間には、２－４速シンクロメッシュ機構８３が軸方向にスライド自在に設けられる。

　カウンタシャフトＣＳ上には、図２において左側から順に、２－３速従動ギヤ５３と、４－５速従動ギヤ５５と、パーキングギヤ５８と、ファイナル駆動ギヤ５４とが固定的に配置される。ファイナル駆動ギヤ５４はディファレンシャル機構５（Ｄ）のディファレンシャルリングギヤ５９と噛み合う。

　アイドルシャフトＩＳ上には、アイドル従動ギヤ５７が固定的に配置される。アイドル従動ギヤ５７は、アイドル駆動ギヤ５２、リバース従動ギヤ５６およびディファレンシャルリングギヤ５９と噛み合う。なお、外側メインシャフトＯＭＳ、リバースシャフトＲＳ、セカンダリシャフトＳＳ、カウンタシャフトＣＳ、アイドルシャフトＩＳ、エアコンシャフトＡ／ＣＳおよびディファレンシャル機構５（Ｄ）の出力シャフトのそれぞれは、ボールベアリングまたはローラベアリングにより回転自在に保持される。

　また、プラネタリギヤ機構のリングギヤ７５に固定的に連結するように、ワンウェイクラッチ４１が設けられる。図２に示す変速機４では、プラネタリギヤ機構のキャリヤ７３がディファレンシャル機構５（Ｄ）を介して最終的に足軸に連結され、プラネタリギヤ機構のサンギヤ７１が電動機３および図２では図示しないエンジン２に連結される。なお、プラネタリギヤ７２、７４は、サンギヤ７１およびリングギヤ７５にそれぞれ噛み合う。

　２－４速シンクロメッシュ機構８３のシンクロスリープを左方向にスライドすると、２速駆動ギヤ４２がセカンダリシャフトＳＳに結合され、右方向にスライドすると、４速駆動ギヤ４４がセカンダリシャフトＳＳに結合される。このとき、第２クラッチＣ２を係合することにより、変速機４は２速または４速に設定される。

　３－５速シンクロメッシュ機構８２のシンクロスリープを左方向にスライドすると、３速駆動ギヤ４３が内側メインシャフトＩＭＳに結合され、右方向にスライドすると、５速駆動ギヤ４５が内側メインシャフトＩＭＳに結合される。このとき、第１クラッチＣ１を係合することにより、変速機４は３速または５速に設定される。

　リバースシンクロメッシュ機構８１のシンクロスリープを右側にスライドすると、リバース従動ギヤ４８がリバースシャフトＲＳに結合される。このとき、第１クラッチＣ１を係合することにより、変速機４はリバース（後進）に設定される。

　次に、図３に示す変速機４の変形例について説明する。なお、図２に示す変速機４と同様の構成要素には同一の符号を付している。図３に示す変速機４は、プラネタリギヤ機構のサンギヤ７１がリングギヤ７５に連結されていない点で、図２に示す変速機４とは異なる。以下、これらの変速機４の相違点について簡単に説明する。

　このような相違点により、図３に示す変速機４のプラネタリギヤ機構では、サンギヤ７１が図２では図示しないエンジン２に連結され、リングギヤ７５が電動機３に連結され、キャリヤ７３がディファレンシャル機構５（Ｄ）を介して最終的に足軸に連結される。

　次に、図４に示す変速機４のさらなる変形例について説明する。なお、図２に示す変速機４と同様の構成要素には同一の符号を付している。図４に示す変速機４は、前進７段、後進１段の平行５軸式トランスミッションであり、乾式のツインクラッチ式変速機（ＤＣＴ：デュアルクラッチトランスミッション）である。

　図４の変速機４には、図示しないエンジン２のクランクシャフトおよびプラネタリギヤ機構のサンギヤ７１を介して電動機３に接続される内側メインシャフトＩＭＳと、この内側メインシャフトＩＭＳの外筒をなす外側メインシャフトＯＭＳと、内側メインシャフトＩＭＳにそれぞれ平行なセカンダリシャフトＳＳ、リバースシャフトＲＳおよびアイドルシャフトＩＳと、これらのシャフトに平行で、出力軸をなすカウンタシャフトＣＳとが設けられる。

　外側メインシャフトＯＭＳ上には、図４において左側から順に、１速駆動ギヤとなるプラネタリギヤ機構のキャリヤ７３と、３速駆動ギヤ４３と、７速駆動ギヤ４７と、５速駆動ギヤ４５と、アイドル駆動ギヤ５２とが固定的に配置される。また、内側メインシャフトＩＭＳ上には、３速駆動ギヤ４３と７速駆動ギヤ４７との間に、３－７速シンクロメッシュ機構（セレクタ機構）８４が軸方向にスライド自在に設けられる。また、５速駆動ギヤ４の近傍には、５速シンクロメッシュ機構（セレクタ機構）８５が軸方向にスライド自在に設けられる。さらに、内側メインシャフトＩＭＳ上には、リバース駆動ギヤ５０が固定的に配置される。

　リバースシャフトＲＳ上には、図４において左側から順に、リバースアイドルギヤ５１と、リバースアイドルギヤ５１とが固定的に配置されるとともに、これらの間にはリバース従動ギヤ４８が回転自在に配置される。また、リバース従動ギヤ４８の近傍には、リバースシンクロメッシュ機構８１が、リバース従動ギヤ４８とともに軸方向にスライド自在に設けられる。

　セカンダリシャフトＳＳ上には、図４において左側から順に、２速駆動ギヤ４２と、６速駆動ギヤ４６と、４速駆動ギヤ４４とが回転自在に配置されるとともに、リバース従動ギヤ５６が固定的に配置される。また、セカンダリシャフトＳＳの２速駆動ギヤ４２と６速駆動ギヤ４６との間には、２－６速シンクロメッシュ機構８６が軸方向にスライド自在に設けられる。また、４速駆動ギヤ４４の近傍には、４速シンクロメッシュ機構（セレクタ機構）８７が軸方向にスライド自在に設けられる。

　カウンタシャフトＣＳ上には、４において左側から順に、２－３速従動ギヤ５３と、６－７速従動ギヤ６０と、４－５速従動ギヤ５５と、パーキングギヤ５８と、ファイナル駆動ギヤ５４とが固定的に配置される。ファイナル駆動ギヤ５４は図示しないディファレンシャル機構５のディファレンシャルリングギヤと噛み合う。

　アイドルシャフトＩＳ上には、アイドル従動ギヤ５７が固定的に配置される。アイドル従動ギヤ５７は、アイドル駆動ギヤ５２、リバース従動ギヤ５６およびディファレンシャルリングギヤ５９と噛み合う。なお、外側メインシャフトＯＭＳ、リバースシャフトＲＳ、セカンダリシャフトＳＳ、カウンタシャフトＣＳおよびアイドルシャフトＩＳのそれぞれは、ボールベアリングまたはローラベアリングにより回転自在に保持される。

　図４の変速機４では、５本のシフトレールが設けられている。第１シフトレールでは、第１クラッチＣ１を係合することにより、変速機４は、リバースシンクロメッシュ機構８１がニュートラル状態のとき、１速に設定され、リバースシンクロメッシュ機構８１のシンクロスリープが左側にスライドしている場合には、リバース（後進）に設定される。第２シフトレールでは、第２クラッチＣ２を係合することにより、変速機４は、２－６速シンクロメッシュ機構８６のシンクロスリープが左側にスライドしている場合には、２速に設定され、２－６速シンクロメッシュ機構８６のシンクロスリープが右側にスライドしている場合には、６速に設定される。第３シフトレールでは、第１クラッチＣ１を係合することにより、変速機４は、３－７速シンクロメッシュ機構８４のシンクロスリープが左側にスライドしている場合には、３速に設定され、３－７速シンクロメッシュ機構８４のシンクロスリープが右側にスライドしている場合には、７速に設定される。第４シフトレールでは、第２クラッチＣ２を係合することにより、変速機４は、リバースシンクロメッシュ機構８１および４速シンクロメッシュ機構８７を連動させて、リバースシンクロメッシュ機構８１を左側にスライドしている場合には、リバース（後進）に設定され、４速シンクロメッシュ機構８７を右側にスライドしている場合には、４速に設定される。第５シフトレールでは、第１クラッチＣ１を係合することにより、変速機４は、５速シンクロメッシュ機構８５を左側にスライドしている場合には、パーキングに設定され、５速シンクロメッシュ機構８５を右側にスライドしている場合には、５速に設定される。

　次に、本実施形態の電子制御ユニット１０の構成を説明する。図５は、第１実施形態における電子制御ユニット１０の構成を示すブロック図である。図５に示すように、電子制御ユニット１０は、バッテリ状態検出部１１と、電動機状態検出部１２と、エンジン状態検出部１３と、電動機トルク／出力算出部１４と、始動トルク算出部１５と、バッテリ出力算出部１６と、ＥＶ範囲設定部１７と、断接制御部１８とを備える。

　また、本実施形態の車両１では、バッテリ３０の近傍には、バッテリ３０の温度Ｔｂを検出するためのバッテリ温度センサ１０１が設けられる。バッテリ３０と電動機制御部２０との間には、バッテリ３０の電流Ｉ、電圧Ｖおよび電流積算値Ｉｔを検出する電流・電圧センサ１０２が設けられる。また、図示を省略するが、バッテリ３０には、バッテリ３０の内圧（電池内圧）やバッテリ３０内の電解質中のイオン濃度（電池内部濃度）を検出する内圧センサやイオン濃度センサなどが設けられてもよい。これらのセンサ１０１、１０２等の検出値はバッテリ状態検出部１１に出力される。

　電動機３の近傍には、電動機３の温度Ｔｍを検出する電動機温度センサ１０３が設けられ、電動機３の入力軸または出力軸の近傍には、電動機３の回転数Ｎｍを検出するための電動機回転数センサ１０４が設けられる。これらのセンサ１０３、１０４の検出値は電動機状態検出部１２に出力される。

　エンジン２の近傍には、エンジン２を冷却するための冷却水（クーラント）の水温Ｔｗを検出するための冷却水温センサ１０５と、エンジン２を潤滑するための潤滑油（エンジンオイル）の油温Ｔｏを検出する潤滑油温センサ１０６とが設けられる。

　さらに、車両１の適当な位置に、車両１の車速Ｎｖを検出する車速センサ１０７が設けられる。なお、車速Ｎｖを専用に検出する車速センサ１０７を設けることなく、エンジン２のメインシャフト（図示せず）あるいは電動機３の出力軸の回転数Ｎｉまたは変速機４内の図示しないカウンタシャフトの回転数Ｎｏから車速Ｎｖを算出するようにしてもよい。例えば、「Ｎｖ＝Ｎｉ×変速レシオ×タイヤ周長」あるいは「Ｎｖ＝Ｎｏ×タイヤ周長」のような関係式に基づいて車速Ｎｖを検出（算出）することができる。

　バッテリ状態検出部１１は、バッテリ温度センサ１０１により検出されるバッテリ３０の温度Ｔｂ、電流・電圧センサ１０２により検出されるバッテリ３０の電流Ｉおよび電圧Ｖを取得（検出）する。そして、バッテリ状態検出部１１は、必要に応じて、バッテリ３０の電流Ｉ、電圧Ｖに基づいて、バッテリ３０の蓄電量、すなわちＳＯＣを算出する。バッテリ状態検出部１１により検出される各検出値は、バッテリ出力算出部１６と断接制御部１８とに出力される。

　また、バッテリ状態検出部１１は、バッテリ３０の電流Ｉに基づいて、電流積算値Ｉｔを算出する。バッテリ状態検出部１１は、図示しない内圧センサやイオン濃度センサにより検出されるバッテリ３０の内圧（電池内圧）やバッテリ３０内の電解質中のイオン濃度（電池内部濃度）も同様に取得（検出）する。なお、本明細書では、バッテリ３０の各種データを総称して、バッテリ３０の状態という。このようにバッテリ３０の状態を詳細に検出することにより、ＥＶ走行時の電動機３の出力制限範囲を極力狭くすることができる。

　電動機状態検出部１２は、電動機温度センサ１０３により検出される電動機３の温度Ｔｍと、電動機回転数センサ１０４により検出される電動機３の回転数Ｎｍとを取得（検出）する。電動機状態検出部１２により検出される各検出値は、電動機トルク／出力算出部１４と断接制御部１８とに出力される。なお、本明細書では、電動機３の温度Ｔｍ、回転数Ｎｍ等を総称して、電動機３の状態という。

　電動機状態検出部１２は、上記のように、電動機３の温度Ｔｍを検出するための電動機温度センサ１０３により電動機温度Ｔｍを直接検出している。しかしながら、電動機温度センサ１０３を設けていない場合には、電動機状態検出部１２は、電流・電圧センサ１０２により検出される電動機３への通電電流、電動機３のトルクおよび電動機回転数センサ１０４により検出される回転数Ｎｍを取得し、これらの検出値から電動機温度を推定するように構成されてもよい。このように電動機３の状態を詳細に検出することにより、ＥＶ走行時の電動機３の出力制限範囲を極力狭くすることができる。

　エンジン状態検出部１３は、冷却水温センサ１０５により検出される冷却水の水温Ｔｗと、潤滑油温センサ１０６により検出される潤滑油の油温Ｔｏとを取得（検出）する。図示を省略したが、エンジン状態検出部１３は、エンジン２のクランクシャフトの回転数Ｎｅを検出するための回転数センサからエンジン２の回転数Ｎｅを取得（検出）する。また、エンジン状態検出部１３は、エンジン２の図示しない各シリンダ内のピストンの位置を検出する。なお、エンジン状態検出部１３とは別に、ピストン位置検出部が設けられてもよい。エンジン状態検出部１３により検出される各検出値は、始動トルク算出部１５と、断接制御部１８とに出力される。なお、本明細書では、エンジン２の冷却水の水温Ｔｗ、潤滑油の油温Ｔｏ、回転数Ｎｅ等を総称して、エンジン２の状態という。このようにエンジン２の状態を詳細に検出することにより、ＥＶ走行時の電動機３の出力制限範囲を極力狭くすることができる。これにより、ＥＶ走行範囲を拡大させることができるので、エンジン２による燃料の消費を抑制することができる。また、エンジン２を始動させる閾値（例えば、車速センサ１０７により検出される車速Ｎｖが所定の車速に達する等）を上げることができるので、車両の燃料経済性（燃費）を向上させることができる。

　なお、エンジン状態検出部１３は、電動機３からエンジン２を切り離したとき、冷却水温センサ１０５により検出される冷却水の水温Ｔｗ、あるいは潤滑油温センサ１０６により検出される潤滑油の油温Ｔｏに基づいて、エンジン２の温度を検出してもよい。

　ここで、電動機３がエンジン２に隣接して配置されている場合には、電動機状態検出部１２は、エンジン状態検出部１３により検出される潤滑油の油温Ｔｏまたは冷却水の水温Ｔｗを電動機３の温度Ｔｍとして利用すればよい。これにより、車両１における検出装置全体のサイズやセンサ数を削減（低減）することができる。

　電動機トルク／出力算出部１４は、電動機状態検出部１２により検出される電動機３の状態、すなわち、電動機３の温度Ｔｍや回転数Ｎｍに基づいて、電動機３から出力可能な電動機トルクまたは電動機出力の少なくとも一方と、電動機３の最大トルクとを算出する。この場合、電動機トルク／出力算出部１４は、例えば、電流・電圧センサ１０２により検出される電流Ｉ、電圧Ｖに基づいて、電動機３の出力を算出すればよい。なお、電動機状態検出部１２により電動機３のトルクおよび回転数Ｎｍが検出されている場合には、電動機トルク／出力算出部１４は、電動機３のトルクと回転数Ｎｍとを乗算することにより、電動機３から出力可能な出力を求めるようにしてもよい。算出された電動機３のトルクまたは出力と最大トルクは、ＥＶ範囲設定部１７に出力される。

　始動トルク算出部１５は、エンジン状態検出部１３により検出されるエンジン２の状態、すなわち、冷却水の水温Ｔｗや潤滑油の油温Ｔｏに基づいて、エンジン２の始動に必要なエンジン始動トルクを算出する。停止しているエンジン２を再始動するのに必要なトルク（エンジン始動トルク）は、そのときのエンジン２の温度に依存するので、エンジン２の温度状態を判断するために、本実施形態では冷却水の水温Ｔｗや潤滑油の油温Ｔｏを用いている。なお、算出されたエンジン始動トルクはＥＶ範囲設定部１７に出力される。

　また、始動トルク算出部１５は、上記のように算出されたエンジン始動トルクから、車速センサ（車速検出部）１０７により検出される車速Ｎｖに応じてある下限値を減じた値を新たにエンジン始動トルクとして算出してもよい。車速Ｎｖによっては電動機３の回転数Ｎｍが高速回転であるため、エンジン２のクランクシャフトに慣性力が掛かる。そのため、後述するＥＶ範囲を設定する際に、このＥＶ範囲を制限し過ぎることによりＥＶ走行を可能とする範囲が狭くなりすぎないように、エンジン始動トルクを補正するものである。これにより、電動機３の出力制限を効果的に抑制することができる。

　バッテリ出力算出部１６は、バッテリ温度センサ１０１により検出されるバッテリ３０の温度Ｔｂおよび電流・電圧センサ１０２により検出されるバッテリ３０の電流Ｉ、電圧Ｖの少なくとも一方に基づいて、バッテリ３０により出力可能なバッテリ出力を算出する。算出されたバッテリ出力はＥＶ範囲設定部１７に出力される。

　ＥＶ範囲設定部１７は、バッテリ出力算出部１６により算出されるバッテリ３０により出力可能なバッテリ出力と、電動機トルク／出力算出部１４により算出される電動機３から出力可能な電動機トルクおよび電動機出力の少なくとも一方と、始動トルク算出部１５により算出されるエンジン２の始動に必要なエンジン始動トルクとに基づいて、エンジン２を切り離して電動機３のみで走行可能なＥＶ範囲を設定する。

　具体的には、ＥＶ範囲設定部１７は、バッテリ３０のバッテリ出力と、電動機３の電動機トルクまたは電動機出力とを比較していずれか低い方を選択し、その選択されたトルクまたは出力からエンジン始動トルクを減じた範囲と、電動機最大トルクからエンジン始動トルクを減じた範囲とを加えた範囲を、ＥＶ範囲として設定する。

　なお、エンジン状態検出部１３がエンジン２を電動機３から切り離したときのエンジン２の温度を検出し、検出される温度データが図示しないメモリに格納されている場合には、ＥＶ範囲設定部１７は、このようにメモリに格納されている切り離し時のエンジン２の温度に基づいてＥＶ範囲を設定してもよい。エンジン２の切り離し時からエンジン２の温度は下がることになるが、切り離し時のエンジン２の温度と経過時間等から、エンジン２と電動機３とを再度接続するときのエンジン２の温度を推定することができる。

　ここで、図６～図８の電動機３のトルク－回転数特性マップを用いて、ＥＶ範囲設定部１７によるＥＶ範囲の設定方法を説明する。図６～図８は、ＥＶ範囲（ＥＶ走行範囲）の設定方法を説明するための電動機３のトルク－回転数特性マップである。

　まず、図６Ａでは、図６Ａの実線に示すように、電動機３に対するバッテリ３０の性能に基づいて、バッテリ３０の出力制限値が取得される。これに対して、バッテリ状態検出部１１によりバッテリ３０の温度Ｔｂと蓄電量、すなわちＳＯＣ等のバッテリ３０の状態が検出されると、このバッテリ３０の状態に基づいて、バッテリの出力可能範囲が決定され、図６Ａの２点鎖線に示すようなバッテリ３０の状態による出力制限がなされる。

　次いで、電動機３の出力制限として、図６Ａの１点鎖線に示すように、電動機最大トルクおよび電動機回転数Ｎｍに応じた電動機の出力制限値が取得される。これに対して、電動機状態検出部１２により電動機３の温度Ｔｍや回転数Ｎｍ等の電動機３の状態が検出されると、図６Ａの点線に示すように、この電動機３の状態に基づいて、電動機３の状態による電動機３のトルク制限がなされる。

　そして、ＥＶ範囲設定部１７は、バッテリ３０の状態によるバッテリ３０の出力制限と、電動機３の状態による電動機３のトルク制限とを比較し、低い方、ここではバッテリ３０の状態によるバッテリ３０の出力制限を選択する。

　次いで、図６Ｂでは、ＥＶ範囲設定部１７は、図６Ａで選択されたバッテリ３０の状態によるバッテリ３０の出力制限からエンジン始動トルクを減じた範囲と、電動機最大トルクからエンジン始動トルクを減じた範囲とを加えた範囲をＥＶ範囲として設定する。ここで、図６Ａで選択されたバッテリ３０の状態によるバッテリ３０の出力制限からエンジン始動トルクを減じた範囲は、電動機最大トルクよりエンジン始動トルクを減じた範囲よりも全電動機回転数範囲において低いので、ＥＶ範囲設定部１７は、電動機最大トルクから図６Ｂの双方向矢印に示すようなエンジン始動トルクを減じた範囲（図６Ｂにおいて太い実線で示す範囲内）をＥＶ範囲として設定する。

　次いで、図７Ａでは、始動トルク算出部１５は、エンジン状態検出部１３により検出されるエンジン２の状態の変化に基づいて再度エンジン始動トルクを算出し、ＥＶ範囲設定部１７は、図６Ｂにおいて設定されたＥＶ範囲に対して、図７Ａの双方向矢印に示すようなエンジン２の状態により変化したエンジン始動トルク分だけ減じた範囲（図７Ａにおいて太い実線で示す範囲内）を新たにＥＶ範囲として設定する。

　次いで、図７Ｂでは、電動機トルク／出力算出部１４は、電動機状態検出部１２により検出される電動機３の状態の変化に基づいて再度電動機３から出力可能な電動機トルクまたは電動機出力の少なくとも一方を算出し、ＥＶ範囲設定部１７は、図７Ａにおいて設定されたＥＶ範囲に対して、図７Ｂの黒色の双方向矢印に示すような電動機３の状態によるトルク制限変化分だけ減じた範囲（図７Ｂにおいて２本の太い実線から下側の範囲内）を新たにＥＶ範囲として設定する。

　次いで、図８では、バッテリ出力算出部１６は、バッテリ状態検出部１１により検出されるバッテリ３０の状態の変化に基づいて再度バッテリ３０により出力可能なバッテリ出力を算出し、ＥＶ範囲設定部１７は、図７Ｂにおいて設定されたＥＶ範囲に対して、図８の黒色の双方向矢印に示すようなバッテリ３０の状態変化による出力制限変化分だけ減じた範囲（図８において２本の太い実線から下側の範囲内）を新たにＥＶ範囲として設定する。

　このようにして、ＥＶ範囲設定部１７は、上述のように最初に設定したＥＶ範囲（図６Ｂ参照）に対して、後述するＥＶ範囲設定処理の実行のタイミングで、エンジン２の状態、電動機３の状態およびバッテリ３０の状態のいずれかが変化したことに基づくエンジン２のエンジン始動トルクの変化分、電動機３のトルクまたは出力の変化分、バッテリ３０のバッテリ出力の変化分を補正して、新たにＥＶ範囲を設定するものである。

　図５に戻って、電子制御ユニット１０から電動機３に要求される駆動力がＥＶ範囲を超えることにより、電動機３のみによるＥＶ走行からエンジン２と電動機３とによる協働走行に移行した後は、ＥＶ範囲設定部１７は、一定期間ＥＶ範囲の境界（ＥＶ走行と協働走行との移行ポイント）を協働走行からＥＶ走行に移行しない方向に移動させればよい。すなわち、ＥＶ範囲設定部１７は、この場合にはＥＶ範囲を小さくするように設定すればよい。

　また、エンジン２と電動機３とによる協働走行からＥＶ走行に移行した後は、ＥＶ範囲設定部１７は、一定期間ＥＶ走行を維持することができるように、ＥＶ範囲の境界（ＥＶ走行と協働走行との移行ポイント）をＥＶ走行から協働走行に移行しない方向に移動させればよい。すなわち、ＥＶ範囲設定部１７は、この場合にはＥＶ範囲を拡大するように設定すればよい。

　このように、ＥＶ走行と協働走行において走行状態が移行されると、ＥＶ範囲の境界を一定期間移動させることにより、ＥＶ走行と協働走行とで頻繁に切り替わるハンチングを生じさせないようにすることができる。これにより、車両１の運転者のドライバビリティに悪影響を及ぼすことがない。

　断接制御部１８は、車両１の走行状態に応じて、電動機３からエンジン２を切り離したり、電動機３とエンジン２とを接続したりするように断接部８を制御する。そして、断接制御部１８は、バッテリ３０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて、電動機３からエンジン２を切り離すとエンジン２の再始動が困難であると判定した場合には、断接部８にエンジン２の切り離しを行わせない（禁止する）。

　車両１が電動機３のみで走行中に、電動機３に要求される駆動力がＥＶ範囲を超えた場合には、断接制御部１８は、断接部８により電動機３とエンジン２とを接続して、エンジン２の始動に必要なエンジン始動トルクを電動機３から確保することにより、エンジン２を押し掛けした後、断接部８によりこの接続を切り離し、その後、エンジン２の回転数がＥＶ走行時の電動機３の入力軸の回転数と同等になった時点で、断接部８により電動機３とエンジン２とを再度接続するように制御してもよい。これにより、エンジン２の始動時のショックが駆動輪７Ｒ、７Ｌに伝達することを抑制しつつ、ＥＶ走行中に電動機３の出力を駆動輪７Ｒ、７Ｌに最大限供給することができる。このように、エンジン２の回転が不安定な状態で電動機３とエンジン２とを接続することによる駆動輪７Ｒ、７Ｌへのショックを抑制することができるので、運転者のドライバビリティに悪影響を及ぼすことがない。

　また、上記のような場合において、断接制御部１８が、エンジン２を始動するために断接部８によりエンジン２と電動機３とを接続した後、電動機３とエンジン２とを切り離すように制御したときには、ＥＶ範囲設定部１７は、エンジン始動トルク分だけＥＶ範囲を増加させてもよい。ここでは、エンジン２は既に始動しているため、エンジン２の停止時には制限していたエンジン始動トルク分の電動機トルクもＥＶ走行に利用することができる。

　また、車両１は、車両１の運転者の運転をナビゲートするためのナビゲーションシステム４０をさらに備える。このナビゲーションシステム４０は、図示を省略するが、その内部に制御部、メモリ、地図描画部、誘導経路描画部、音声出力部等を備えるものである。

　ナビゲーションシステム４０は、車両１の適当な位置に設けられているＧＰＳセンサ、距離センサ、角度センサなどにより自車の現在位置を特定するとともに、地図データにおいてルート上における上り坂や下り坂の情報（傾斜情報や距離情報）を取得することができる。なお、ＧＰＳセンサは、ＧＰＳ衛星から送られてくるＧＰＳ信号を受信して車両１の現在位置の経度および緯度を検出するものであり、距離センサは、所定の位置からの車両１の走行距離を測定するものであり、角度センサは、車両１の進行方向を測定するものである。

　ここで、ＥＶ範囲設定部１７は、ナビゲーションシステム４０におけるナビゲーション状態、すなわち、ルート上に下り坂があるか否か等に基づいて、電動機３からの回生が今後なされ得るか否かを判断してもよい。電動機３からの回生が今後なされ得ると判断した場合には、ＥＶ範囲設定部１７はＥＶ範囲を増大させればよい。下り坂で電動機３の回生ブレーキによりバッテリ３０の充電が可能であるため、ＥＶ走行範囲を拡大させてもＥＶ走行に対して問題となることはない。

　次に、エンジン２の始動トルクおよび電動機３の出力トルクと、エンジン２および電動機３の温度との関係を簡単に説明する。図９は、エンジン２および電動機３のトルク特性図である。図９に示すように、電動機３の温度に対する出力トルクのトルク特性は、電動機３の温度が上昇するに伴って、電動機３の出力トルクが減少するような関係を有する。一方、エンジン２の温度に対するエンジン始動トルクのトルク特性は、エンジン２の温度が低いときにはエンジン始動トルクが急激に減少するが、所定の温度以上ではエンジン始動トルクがほとんど変化しないような関係を有する。

　本発明では、エンジン２のエンジン始動トルクおよび電動機３の出力トルクと各温度との関係に着目して、特に同一の温度に対するエンジン始動トルクと電動機トルクとの差が大きい領域では、温度に対する補正をすることにより、車両１が電動機３のみで走行可能なＥＶ範囲を拡大させることができる。

　次に、図５のブロック図並びに図１０および図１１のフローチャートを参照して、本実施形態の動力出力装置の動作を説明する。図１０および図１１は、図５に示す電子制御ユニット１０で実行されるＥＶ範囲設定処理を示すフローチャートである。このＥＶ範囲設定処理は、車両１の始動後（イグニッションＯＮ後）、所定の時間間隔で実行され、設定されるＥＶ範囲を更新していくものである。

　本実施形態のＥＶ範囲設定処理では、まず、バッテリ状態検出部１１は、電流・電圧センサ１０２を介してバッテリ３０の電圧Ｖおよび電流Ｉを検出し（ステップＳ１０１）、検出されたバッテリ３０の電圧Ｖおよび電流Ｉに基づいて、バッテリ３０の蓄電量、すなわちＳＯＣを算出する（ステップＳ１０２）。

　次いで、バッテリ状態検出部１１は、バッテリ温度センサ１０１を介してバッテリ３０の温度Ｔｂを検出し（ステップＳ１０３）、バッテリ３０の蓄電量ＳＯＣと温度Ｔｂとをバッテリ出力算出部１６に出力する。バッテリ出力算出部１６は、このバッテリ３０の蓄電量ＳＯＣおよび温度Ｔｂに基づいて、バッテリ３０から出力可能なバッテリ出力を算出し（ステップＳ１０４）、算出されたバッテリ出力をＥＶ範囲設定部１７に出力する。

　次いで、電動機状態検出部１２は、電流・電圧センサ１０２および電動機温度センサ１０３を介して電動機３の温度Ｔｍと電流値を検出し（ステップＳ１０５）、電動機トルク／出力算出部１４は、この電動機３の温度Ｔｍと電流値に基づいて、電動機最大トルクを算出し（ステップＳ１０６）、算出された電動機最大トルクをＥＶ範囲設定部１７に出力する。

　次いで、電動機状態検出部１２は、電動機回転数センサ１０４を介して電動機３の回転数Ｎｍを検出し（ステップＳ１０７）、電動機トルク／出力算出部１４は、この電動機３の回転数Ｎｍに基づいて、電動機のトルクと回転数との関係を示す電動機特性マップを取得し（ステップＳ１０８）、この電動機特性マップに基づいて、電動機３が出力可能な電動機トルクを算出し（ステップＳ１０９）、算出された電動機トルクをＥＶ範囲設定部１７に出力する。

　次いで、エンジン状態検出部１３は、冷却水温センサ１０５または潤滑油温センサ１０６を介してエンジン２の温度（冷却水の水温Ｔｗまたは潤滑油の油温Ｔｏで代用される）を検出する（ステップＳ１１０）。始動トルク算出部１５は、エンジン２の始動トルクと温度との関係を示すエンジン始動トルクマップを取得し（ステップＳ１１１）、ステップＳ１１０にて検出されたエンジン２の温度に基づいて、現時点で必要なエンジン始動トルクを算出し（ステップＳ１１２）、算出されたエンジン始動トルクをＥＶ範囲設定部１７に出力する。なお、エンジン２と電動機３との設置位置が近い場合には、電動機温度センサ１０３を設けることなく、冷却水温センサ１０５または潤滑油温センサ１０６により検出される冷却水の水温Ｔｗまたは潤滑油の油温Ｔｏを電動機３の温度Ｔｍとして利用することもできるが、本実施形態の車両では、電動機３による単独ＥＶ走行を行う領域も広いため、電動機３の温度Ｔｍを専用に検出する電動機温度センサ１０３の設置も必要となる。

　次いで、ＥＶ範囲設定部１７は、ステップＳ１０４において算出されたバッテリ出力がステップＳ１０９において算出された電動機出力よりも大きいか否か（いずれが小さいか）を判断する（ステップＳ１１３）。

　バッテリ出力が電動機トルクよりも大きいと判断した場合には、ＥＶ範囲設定部１７は、電動機トルクからエンジン始動トルクを減じた範囲（１）を特定するとともに（ステップＳ１１４）、電動機最大トルクからエンジン始動トルクを減じた範囲（２）を特定する（ステップＳ１１５）。そして、ＥＶ範囲設定部１７は、これらの範囲（１）および（２）を加えた範囲をＥＶ範囲として設定し（ステップＳ１１６）、このＥＶ範囲設定処理を終了する。

　一方、ステップＳ１１３において、バッテリ出力が電動機トルクよりも小さいと判断した場合には、ＥＶ範囲設定部１７は、バッテリ出力からエンジン始動トルクを減じた範囲（３）を特定するとともに（ステップＳ１１７）、電動機最大トルクからエンジン始動トルクを減じた範囲（２）を特定する（ステップＳ１１８）。そして、ＥＶ範囲設定部１７は、これらの範囲（３）および（２）を加えた範囲をＥＶ範囲として設定して（ステップＳ１１９）、このＥＶ範囲設定処理を終了する。

　なお、始動トルク算出部１５は、車速センサ１０７により検出される車速Ｎｖに応じてある下限値を減じた値を新たにエンジン始動トルクとして算出してもよい。また、バッテリ状態検出部１１は、バッテリ３０の内圧（電池内圧）やバッテリ３０内の電解質中のイオン濃度（電池内部濃度）等を検出し、バッテリ出力算出部１６は、これらの検出データに基づいて、バッテリ出力を補正してもよい。

　また、電動機状態検出部１２は、電動機３の通電量、トルクおよび回転数に基づいて電動機３の温度Ｔｍを推定してもよく、電動機３がエンジン２に隣接して配置されている場合には、電動機３の温度Ｔｍを直接検出することなく、エンジン２の温度（冷却水温Ｔｗまたは潤滑油温Ｔｏ）を利用してもよい。

　以上説明したように、第１実施形態の動力出力装置では、バッテリ出力算出部１６が、バッテリ状態検出部１１により検出されるバッテリ３０の状態および蓄電量ＳＯＣの少なくとも一方に基づいて、バッテリ３０により出力可能なバッテリ出力を算出し、電動機トルク／出力算出部１４が、電動機状態検出部１２により検出される電動機３の温度Ｔｍおよび回転数Ｎｍに基づいて、電動機３から出力可能な電動機トルクまたは電動機出力と、電動機３の最大トルクとを算出し、始動トルク算出部１５が、エンジン状態検出部１３により検出されるエンジン２の冷却水の水温Ｔｗまたは潤滑油の油温Ｔｏに基づいて、エンジン２の始動に必要なエンジン始動トルクを算出し、ＥＶ範囲設定部１７が、バッテリ３０のバッテリ出力と、電動機３の電動機トルクまたは電動機出力とを比較していずれか低い方を選択し、その選択されたトルクまたは出力からエンジン始動トルクを減じた範囲と、電動機最大トルクからエンジン始動トルクを減じた範囲とを加えた範囲を、ＥＶ範囲として設定することとした。

　本実施形態の動力出力装置（電子制御ユニット１０）はこのように構成されるので、車両１がＥＶ（電気自動車）走行中、すなわち、電動機３のみで車両１が走行しているとき、電動機３のＥＶ範囲の出力よりもさらに出力が必要となる場合には、予め残しておいたエンジン始動トルクによりエンジンを始動して、エンジン２と電動機３の駆動力を駆動輪７Ｒ、７Ｌに出力する協働走行に移行することができる。従来においても、エンジン２を始動する（押し掛けする）のに必要なトルク（エンジン始動トルク）分だけ電動機３の出力を制限していたが、エンジン２、電動機３およびバッテリ３０の状態を考慮せず、一律に電動機３のトルクを制限していた。そのため、ＥＶ走行可能であってもＥＶ範囲を制限しすぎることもあった。しかしながら、本実施形態の動力出力装置では、エンジン２、電動機３およびバッテリ３０の状態を考慮してできる限り広いＥＶ範囲を設定しているので、より的確にＥＶ範囲を設定することができる。これにより、車両１のエンジン始動時の商品性を確保しつつ、ＥＶ範囲を最大限に確保することができる。

　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態における車両も第１実施形態における車両１と同様の構成を有するため、ここでは車両１の詳細な構成の説明を省略する。本実施形態は、電動機トルクまたは電動機出力を算出することなく、ＥＶ範囲を設定する点で、第１実施形態とは異なる。

　まず、本実施形態の電子制御ユニットの構成を説明する。図１２は、第２実施形態における電子制御ユニット１０の構成を示すブロック図である。なお、第１実施形態の電子制御ユニット１０と同様の構成要素には同一の符号を付し、本実施形態の機能と関係しない点についてはその説明を省略する。

　図５に示すように、電子制御ユニット１０は、第１実施形態におけるバッテリ状態検出部１１に代えて、バッテリ３０の温度Ｔｂを検出するバッテリ温度検出部２２と、バッテリ３０の残容量を算出する残容量検出部２３とを備える。また、電子制御ユニット１０の電動機状態検出部１２は、電動機３の温度を検出する電動機温度検出部２４を含む。さらに、本実施形態の電子制御ユニット１０は、第１実施形態におけるエンジン状態検出部１３に代えて、エンジン２の温度を検出するエンジン温度検出部１９を備える。

　バッテリ温度検出部２２は、バッテリ温度センサ１０１を介してバッテリ３０の温度Ｔｂを検出し、検出したバッテリ３０の温度Ｔｂをバッテリ出力算出部１６に出力する。残容量検出部２３は、電流・電圧センサ１０２により検出されたバッテリ３０の電流Ｉおよび電圧Ｖに基づいて、バッテリ３０の残容量ＳＯＣを算出し、算出したバッテリ３０の残容量ＳＯＣをバッテリ出力算出部１６に出力する。

　バッテリ出力算出部１６は、残容量検出部２３から入力されるバッテリ３０の残容量ＳＯＣと、バッテリ温度検出部２２から入力されるバッテリ３０の温度Ｔｂとに基づいて、バッテリ３０により出力可能なバッテリ出力を算出する。

　電動機トルク算出部２１は、電動機状態検出部１２内の電動機温度検出部２４により電動機温度センサ１０３を介して検出される電動機３の温度Ｔｍに基づいて、電動機３から出力可能な電動機最大トルクを算出する。

　始動トルク算出部１５は、エンジン温度検出部１９により冷却水温センサ１０５または潤滑油温センサ１０６を介して検出されるエンジン２の冷却水の水温Ｔｗまたは潤滑油の油温Ｔｏに基づいて、エンジン２の始動に必要なエンジン始動トルクを算出する。

　ＥＶ範囲設定部１７は、バッテリ３０のバッテリ出力と、エンジン２のエンジン始動トルクと、電動機３の電動機最大トルクとから電動機出力範囲を算出し、算出した電動機出力範囲を最大トルクとした範囲をＥＶ範囲として設定する。

　なお、電動機トルク算出部２１は、電動機温度検出部２４により検出される電動機３の温度Ｔｍに基づいて、電動機３の温度Ｔｍで補正した電動機トルクまたは電動機出力を算出し、ＥＶ範囲設定部１７は、電動機トルクがバッテリ出力から所定の範囲に収まるように、最大トルクとした範囲をＥＶ範囲として設定してもよい。

　次に、図１２のブロック図および図１３のフローチャートを参照して、本実施形態の動力出力装置の動作を説明する。図１３は、図１２に示す電子制御ユニット１０で実行されるＥＶ範囲設定処理を示すフローチャートである。第１実施形態と同様に、このＥＶ範囲設定処理は、車両１の始動後（イグニッションＯＮ後）、所定の時間間隔で実行され、設定されるＥＶ範囲を更新していくものである。

　本実施形態のＥＶ範囲設定処理では、まず、残容量検出部２３は、電流・電圧センサ１０２を介してバッテリ３０の電圧Ｖおよび電流Ｉを検出し（ステップＳ２０１）、検出されたバッテリ３０の電圧Ｖおよび電流Ｉに基づいて、バッテリ３０の残容量を算出する（ステップＳ２０２）。残容量検出部２３は算出したバッテリ３０の残容量をバッテリ出力算出部１６に出力する。

　次いで、バッテリ温度検出部２２は、バッテリ温度センサ１０１を介してバッテリ３０の温度Ｔｂを検出し（ステップＳ２０３）、バッテリ３０の温度Ｔｂをバッテリ出力算出部１６に出力する。バッテリ出力算出部１６は、バッテリ３０の残容量および温度Ｔｂに基づいて、バッテリ３０から出力可能なバッテリ出力を算出し（ステップＳ２０４）、算出されたバッテリ出力をＥＶ範囲設定部１７に出力する。

　次いで、電動機温度検出部２４は、電動機温度センサ１０３を介して電動機３の温度Ｔｍを検出し（ステップＳ２０５）、電動機トルク算出部２１は、この電動機３の温度Ｔｍに基づいて、電動機最大トルクを算出し（ステップＳ２０６）、算出された電動機最大トルクをＥＶ範囲設定部１７に出力する。

　次いで、エンジン温度検出部１９は、冷却水温センサ１０５または潤滑油温センサ１０６を介してエンジン２の温度（冷却水の水温Ｔｗまたは潤滑油の油温Ｔｏで代用される）を検出する（ステップＳ２０７）。始動トルク算出部１５は、エンジン２の始動トルクと温度との関係を示すエンジン始動トルクマップを取得し（ステップＳ２０８）、ステップＳ２０７にて検出されたエンジン２の温度に基づいて、エンジン始動トルクを算出する（ステップＳ２０９）。そして、始動トルク算出部１５は、算出されたエンジン始動トルクをＥＶ範囲設定部１７に出力する。

　次いで、ＥＶ範囲設定部１７は、ステップＳ２０４において算出されたバッテリ出力、ステップＳ２０６において算出された電動機最大トルク、およびステップＳ２０９において算出されたエンジン始動トルクに基づいて、電動機出力範囲を算出し（ステップＳ２１０）、算出された電動機出力範囲を最大トルクとした範囲をＥＶ範囲として設定して（ステップＳ２１１）、このＥＶ範囲設定処理を終了する。

　以上説明したように、第２実施形態の動力出力装置では、残容量検出部２３が、バッテリ３０の電流Ｉおよび電圧Ｖに基づいて、バッテリ３０の残容量を検出し、バッテリ温度検出部２２が、バッテリ３０の温度Ｔｂを検出し、バッテリ出力算出部１６が、残容量検出部２３により検出されるバッテリ３０の残容量と、バッテリ温度検出部２２により検出されるバッテリ３０の温度Ｔｂとに基づいて、バッテリ３０により出力可能なバッテリ出力を算出し、電動機状態検出部１２が電動機３の状態を検出し、電動機トルク算出部２１が、電動機状態検出部１２により検出される電動機３の状態に基づいて、電動機３から出力可能な電動機最大トルクを算出し、エンジン温度検出部１９が、エンジン２の冷却水の水温Ｔｗまたは潤滑油の油温Ｔｏを検出し、始動トルク算出部１５が、エンジン温度検出部１９により検出されるエンジン２の水温Ｔｗまたは油温Ｔｏに基づいて、エンジン２の始動に必要なエンジン始動トルクを算出し、ＥＶ範囲設定部１７が、バッテリ３０のバッテリ出力と、エンジン始動トルクと、電動機３の電動機最大トルクとから電動機出力範囲を算出し、算出した電動機出力範囲を最大トルクとした範囲をＥＶ範囲として設定することとした。このように構成することにより、第１実施形態の場合と異なり、電動機３の電動機トルクまたは電動機出力を考慮することなく、ＥＶ範囲を設定することになるが、エンジン２と電動機３との接続時に多少の連結ショックが起こりうるものの、十分に広いＥＶ範囲を設定することができる。

　なお、第１実施形態における動力出力装置の変形例は、第２実施形態の動力出力装置の構成や機能と矛盾しない限り、第２実施形態の動力出力装置においても変形例として採用することができる。この場合、第１実施形態に適用した場合と同様の効果を奏することができる。

　ここで、本発明の上記実施形態の変形例について説明する。本発明の動力出力装置は、車両１の走行時に電動機３を回生させることによりバッテリ３０を充電するハイブリッド車両以外にも、いわゆるプラグインハイブリッド車両にも適用可能である。以下、本発明の動力出力装置をプラグインハイブリッド車両に適用した場合におけるＥＶ範囲の設定方法を説明する。なお、プラグインハイブリッド車両のハード構成は、第１または第２実施形態のハイブリッド車両と概ね同様であるため、その図示を省略し、図１および図５の各構成要素の参照符号を用いて追加・変更点について説明する。

　プラグインハイブリッド車両では、ＥＶ走行領域を拡大させるために、バッテリ３０の容量（バッテリ容量）が通常のハイブリッド車両に比べて増加されていることが多い。これは、プラグインハイブリッド車両においては、ＥＶ走行の機会を拡大することにより、燃料経済性（燃費）を向上させることを目的とするためである。このように、バッテリ３０の容量が大きい場合には、エンジン２の始動トルクを十分に確保することができる。このため、通常のハイブリッド車両に比べて、アクセルペダルの踏み込み量（アクセルペダル開度）および踏み込み時間の閾値を高く設定することにより、ＥＶ範囲（ＥＶ可能領域）を拡大することができる。この場合、電動機３の回転数に対して電動機トルクを大きくすることができるので、エンジン２の始動タイミングを遅らせることができる。これにより、ＥＶ走行機会が拡大するため、車両１の燃料経済性をさらに向上させることができる。

　ここで、プラグインハイブリッド車両では、バッテリ３０を直接充電するために、図示しないバッテリチャージャが設けられる。バッテリチャージャは、図示しない充電用プラグを家庭用コンセントプラグ（すなわち、外部電源）に差し込むことにより、バッテリ３０を充電可能にするものである。

　次に、図１４の電動機３のトルク－回転数特性マップを用いて、ＥＶ範囲設定部１７によるＥＶ範囲の設定方法を説明する。図１４は、プラグインハイブリッド車両におけるＥＶ範囲（ＥＶ走行範囲）の設定方法を説明するための電動機３のトルク－回転数特性マップである。本例においても上記実施形態と同様に、図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明したように、ＥＶ範囲設定部１７は、まず、電動機３の出力制限から電動機３の状態によるトルク制限およびエンジン始動トルク分を減じた範囲をＥＶ範囲として設定する。

　そして、ＥＶ範囲設定部１７は、このＥＶ範囲に対して、ドライバビリティ許容量（車両１の運転者が快適であると判断する閾値）を考慮した範囲（図１４では、斜線部分）まで拡大した範囲（図１４において太い実線で示す範囲および斜線で示す範囲）をプラグインハイブリッド車両のＥＶ範囲として設定する。

　ここで、ドライバビリティ許容量としては、例えば、変速機４の変速時における変速ショックの加速度（Ｇ）を用いればよい。このとき、ドライバビリティ許容量、例えば、エンジン１の入力軸と変速機４との間の発進クラッチ（ワンウェイクラッチ）を接続する場合の許容値Ｎは、ＥＶ走行状態からエンジン２の駆動までの落ち込み量（変速ショック量）を０．０１Ｇとすると、車両１の車体重量、駆動輪のタイヤ半径および各変速段における変速レシオを用いて以下の計算式で求めることができる。
　Ｎ＝（車体重量）×（タイヤ半径）／（変速レシオ）

　一例として、車体重量が１，３００ｋｇｆ、タイヤ半径が０．３ｍ、１速および５速レシオがそれぞれ１５、２．５であるならば、１速における許容値Ｎ１および５速における許容値Ｎ５は以下のようになる。
　Ｎ１＝１，３００×０．３／１５＝２６（Ｎｍ）
　Ｎ５＝１，３００×０．３／２．５＝１５６（Ｎｍ）

　したがって、変速機４の変速段が１速のときには、ショック許容分として、図１４に示すエンジン始動トルクから２６Ｎｍ（図１４において「α」に対応する）だけ減じてもよい。すなわち、２６ＮｍだけＥＶ範囲を拡大してもよい。また、変速段が５速のときには、同様に、エンジン１の引き込み許容分として、エンジン始動トルクから１５６Ｎｍ（図１４において「β」に対応する）だけ減じてもよい。すなわち、１５６ＮｍだけＥＶ範囲を拡大してもよい。このように、プラグインハイブリッド車両では、変速機４の変速ショックを所定レベルまで許容することにより、ＥＶ範囲をさらに拡大することができる。これにより、ＥＶ走行機会が増すため、車両１の燃料経済性を向上させることができる。

　なお、上記式からも明白なように、５速段の方が変速ショックをより許容可能であるのは、１速の場合に比べて変速レシオが低いので、変速時の変動が増幅されにくいためである。そのため、０．０１Ｇ相当の変速ショックであっても、ＥＶ範囲を十分に拡大させることができる。また、５速段での車両１の走行、すなわち、ある程度の高速走行では、電動機３が高速で回転しているため、エンジン２に対して慣性力が掛かる。そのため、エンジン始動に関するショックも慣性力により相殺されることを期待することができる。

　以上、本発明の動力出力装置の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明したが、本発明は、これらの構成に限定されるものではなく、請求の範囲、明細書および図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書および図面に記載のない形状・構造・機能を有するものであっても、本発明の作用・効果を奏する以上、本発明の技術的思想の範囲内である。すなわち、動力出力装置を構成する電子制御ユニット１０や、エンジン２、電動機３、変速機４などの各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

　上述の実施形態では、変速機４が乾式のツインクラッチ式変速機ＤＣＴであるものとして説明したが、本発明はこのような変速機に限定されない。変速機４は、例えば、油圧制御装置を備える湿式の変速機であってもよい。

Claims

　エンジンと、電動機と、前記電動機を制御するための電動機制御部と、バッテリと、前記エンジンと前記電動機とを断接する断接部と、変速機とを備える車両において、前記電動機により前記エンジンを始動可能に配置された車両の動力出力装置であって、
　前記バッテリの状態および蓄電量の少なくとも一方を検出するバッテリ状態検出部と、
　前記バッテリ状態検出部により検出される前記バッテリの状態および蓄電量の少なくとも一方に基づいて、前記バッテリにより出力可能なバッテリ出力を算出するバッテリ出力算出部と、
　前記電動機の状態を検出する電動機状態検出部と、
　前記電動機状態検出部により検出される前記電動機の状態に基づいて、該電動機から出力可能な電動機トルクまたは電動機出力の少なくとも一方と、前記電動機の最大トルクとを算出する電動機トルク／出力算出部と、
　前記エンジンの状態を検出するエンジン状態検出部と、
　前記エンジン状態検出部により検出される前記エンジンの状態に基づいて、前記エンジンの始動に必要なエンジン始動トルクを算出する始動トルク算出部と、
　前記バッテリ出力算出部により算出される前記バッテリにより出力可能なバッテリ出力と、前記電動機トルク／出力算出部により算出される前記電動機から出力可能な電動機トルクおよび電動機出力の少なくとも一方と、前記始動トルク算出部により算出される前記エンジンの始動に必要なエンジン始動トルクとに基づいて、前記エンジンを切り離して前記電動機のみで走行可能なＥＶ範囲を設定するＥＶ範囲設定部と
　を備え、
　前記ＥＶ範囲設定部は、前記バッテリのバッテリ出力と、前記電動機の電動機トルクまたは電動機出力とを比較していずれか低い方を選択し、その選択されたトルクまたは出力から前記エンジン始動トルクを減じた範囲と、前記電動機最大トルクから前記エンジン始動トルクを減じた範囲とを加えた範囲を、前記ＥＶ範囲として設定することを特徴とする動力出力装置。
　エンジンと、電動機と、前記電動機を制御するための電動機制御部と、バッテリと、前記エンジンと前記電動機とを断接する断接部と、変速機とを備える車両において、前記電動機により前記エンジンを始動可能に配置された車両の動力出力装置であって、
　前記バッテリの状態および蓄電量の少なくとも一方を検出するバッテリ状態検出部と、
　前記バッテリ状態検出部により検出される前記バッテリの状態および蓄電量の少なくとも一方に基づいて、前記バッテリにより出力可能なバッテリ出力を算出するバッテリ出力算出部と、
　少なくとも前記電動機のトルクおよび回転数を検出する電動機状態検出部と、
　前記電動機状態検出部により検出される前記電動機のトルクおよび回転数に基づいて、該電動機から出力可能な出力と、前記電動機の最大トルクとを算出する電動機トルク／出力算出部と、
　前記エンジンの状態を検出するエンジン状態検出部と、
　前記エンジン状態検出部により検出される前記エンジンの状態に基づいて、前記エンジンの始動に必要なエンジン始動トルクを算出する始動トルク算出部と、
　前記バッテリ出力算出部により算出される前記バッテリにより出力可能なバッテリ出力と、前記電動機トルク／出力算出部により算出される前記電動機から出力可能な電動機トルクと、前記始動トルク算出部により算出される前記エンジンの始動に必要なエンジン始動トルクとに基づいて、前記エンジンを切り離して前記電動機のみで走行可能なＥＶ範囲を設定するＥＶ範囲設定部と
　を備え、
　前記ＥＶ範囲設定部は、前記バッテリのバッテリ出力と、前記電動機の電動機出力とを比較していずれか低い方を選択し、その選択された出力から前記エンジン始動トルクを減じた範囲と、前記電動機最大トルクから前記エンジン始動トルクを減じた範囲とを加えた範囲を、前記ＥＶ範囲として設定することを特徴とする動力出力装置。
　前記車両の車速を検出する車速検出部をさらに備え、
　前記始動トルク算出部は、前記算出されたエンジン始動トルクから、前記車速検出部により検出される車速に応じてある下限値を減じた値を新たにエンジン始動トルクとして算出することを特徴とする請求項１または２に記載の動力出力装置。
　前記バッテリ状態検出部は、前記バッテリの蓄電量に加え、前記バッテリの電圧、電流、電流積算値、温度、電池内圧および電池内部濃度のいずれかを検出することを特徴とする請求項１または２に記載の動力出力装置。
　前記電動機状態検出部は、前記電動機の温度を検出する電動機温度センサにより電動機温度を直接検出するか、あるいは、前記電動機の通電電流、トルクおよび回転数を検出し、これらの検出値から電動機温度を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の動力出力装置。
　前記エンジン状態検出部は、前記エンジンの冷却水の水温および該エンジンの潤滑油の油温のいずれか一方と、前記エンジンのピストンの位置とを検出することを特徴とする請求項１または２に記載の動力出力装置。
　エンジンと、電動機と、前記電動機を制御するための電動機制御部と、バッテリと、前記エンジンと前記電動機とを断接する断接部と、変速機とを備える車両において、前記電動機により前記エンジンを始動可能に配置された車両の動力出力装置であって、
　前記バッテリの残容量を検出する残容量検出部と、
　前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出部と、
　前記残容量検出部により検出される前記バッテリの残容量と、前記バッテリ温度検出部により検出される前記バッテリの温度とに基づいて、前記バッテリにより出力可能なバッテリ出力を算出するバッテリ出力算出部と、
　前記電動機の状態を検出する電動機状態検出部と、
　前記電動機状態検出部により検出される前記電動機の状態に基づいて、該電動機から出力可能な電動機最大トルクを算出する電動機トルク算出部と、
　前記エンジンの温度を検出するエンジン温度検出部と、
　前記エンジン温度検出部により検出される前記エンジンの温度に基づいて、前記エンジンの始動に必要なエンジン始動トルクを算出する始動トルク算出部と、
　前記バッテリ出力算出部により算出される前記バッテリにより出力可能なバッテリ出力と、前記電動機トルク算出部により算出される前記電動機から出力可能な電動機最大トルクと、前記始動トルク算出部により算出される前記エンジンの始動に必要なエンジン始動トルクとに基づいて、前記エンジンを切り離して前記電動機のみで走行可能なＥＶ範囲を設定するＥＶ範囲設定部と
　を備え、
　前記ＥＶ範囲設定部は、前記バッテリのバッテリ出力と、前記エンジン始動トルクと、前記電動機の電動機最大トルクとから電動機出力範囲を算出し、算出した電動機出力範囲を最大トルクとした範囲を前記ＥＶ範囲として設定することを特徴とする動力出力装置。
　エンジンと、電動機と、前記電動機を制御するための電動機制御部と、バッテリと、前記エンジンと前記電動機とを断接する断接部と、変速機とを備える車両において、前記電動機により前記エンジンを始動可能に配置された車両の動力出力装置であって、
　前記バッテリの残容量を検出する残容量検出部と、
　前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出部と、
　前記残容量検出部により検出される前記バッテリの残容量と、前記バッテリ温度検出部により検出される前記バッテリの温度とに基づいて、前記バッテリにより出力可能なバッテリ出力を算出するバッテリ出力算出部と、
　前記電動機の温度を検出する電動機温度検出部と、
　前記電動機温度検出部により検出される前記電動機の温度に基づいて、前記電動機制御部から出力されるトルク指令値に対して実際に出力可能な電動機最大トルクを算出する電動機トルク算出部と、
　前記エンジンの温度を検出するエンジン温度検出部と、
　前記エンジン温度検出部により検出される前記エンジンの温度に基づいて、前記エンジンの始動に必要なトルクを算出する始動トルク算出部と、
　前記バッテリ出力算出部により算出される前記バッテリにより出力可能なバッテリ出力と、前記電動機トルク算出部により算出される前記電動機から出力可能な電動機最大トルクと、前記始動トルク算出部により算出される前記エンジンの始動に必要なエンジン始動トルクとに基づいて、前記エンジンを切り離して前記電動機のみで走行可能なＥＶ範囲を設定するＥＶ範囲設定部と
　を備え、
　前記電動機トルク算出部は、前記電動機温度検出部により検出される前記電動機の温度に基づいて、前記電動機の温度で補正した前記電動機トルクを算出し、前記ＥＶ範囲設定部は、前記電動機トルクが前記バッテリ出力から所定の範囲に収まるように、最大トルクとした範囲を前記ＥＶ範囲として設定することを特徴とする動力出力装置。
　前記エンジン状態検出部または前記エンジン温度検出部は、前記電動機から前記エンジンを切り離したときの前記エンジンの温度を検出し、前記ＥＶ範囲設定部は、切り離したときの前記エンジンの温度に基づいて、前記ＥＶ範囲を設定することを特徴とする請求項１、２、７および８のいずれかに記載の動力出力装置。
　前記車両の走行状態に応じて、前記電動機から前記エンジンを切り離し、あるいは前記電動機と前記エンジンとを接続するように前記断接部を制御する断接制御部をさらに備え、
　前記断接制御部は、前記バッテリの残容量に基づいて、前記電動機から前記エンジンを切り離すと該エンジンの再始動が困難であると判定した場合には、前記断接部に前記エンジンの切り離しをさせないことを特徴とする請求項１、２、７および８のいずれかに記載の動力出力装置。
　前記電動機が前記エンジンに隣接して配置されている場合には、前記電動機状態検出部または前記電動機温度検出部は、前記エンジン状態検出部または前記エンジン温度検出部により検出される潤滑油の油温または冷却水の水温を前記電動機の温度として利用することを特徴とする請求項１、２、７および８のいずれかに記載の動力出力装置。
　前記車両の走行状態に応じて、前記電動機から前記エンジンを切り離すように前記断接部を制御する断接制御部をさらに備え、
　前記車両が前記電動機のみで走行中に、前記電動機に要求される駆動力が前記ＥＶ範囲を超えた場合には、前記断接制御部は、前記断接部により前記電動機と前記エンジンとを接続して、前記エンジンの始動に必要な前記エンジン始動トルクを前記電動機から確保することにより、前記エンジンを押し掛けした後、前記断接部によりこの接続を切り離し、その後、前記エンジンの回転数がＥＶ走行時の前記電動機の入力軸の回転数と同等になった時点で、前記断接部により前記電動機と前記エンジンとを再度接続することを特徴とする請求項１、２、７および８のいずれかに記載の動力出力装置。
　前記エンジンを始動するために前記断接部により前記エンジンと前記電動機とを接続した後、前記電動機と前記エンジンとを切り離したときには、前記ＥＶ範囲設定部は、前記エンジン始動トルク分だけ前記ＥＶ範囲を増加させることを特徴とする請求項１２に記載の動力出力装置。
　前記車両は、該車両の運転者の運転をナビゲートするナビゲーションシステムをさらに備え、
　前記ＥＶ範囲設定部は、前記ナビゲーションシステムにおけるナビゲーション状態に基づいて、前記電動機からの回生が今後なされ得るか否かを判断し、前記電動機からの回生が今後なされ得ると判断した場合には、前記ＥＶ範囲を増大させることを特徴とする請求項１、２、７および８のいずれかに記載の動力出力装置。
　前記電動機に要求される駆動力が前記ＥＶ範囲を超えて、ＥＶ走行から前記エンジンと前記電動機とによる協働走行に移行した後は、前記ＥＶ範囲設定部は、一定期間前記ＥＶ範囲の境界を前記協働走行から前記ＥＶ走行に移行しない方向に移動させることを特徴とする請求項１、２、７および８のいずれかに記載の動力出力装置。
　前記エンジンと前記電動機とによる協働走行からＥＶ走行に移行した後は、前記ＥＶ範囲設定部は、一定期間前記ＥＶ走行を維持することができるように、前記ＥＶ範囲の境界を前記ＥＶ走行から前記協働走行に移行しない方向に移動させることを特徴とする請求項１、２、７および８のいずれかに記載の動力出力装置。
　前記車両は、外部電源から前記バッテリを充電可能なプラグインハイブリッド車両であり、
　前記ＥＶ範囲設定部は、前記バッテリの容量に応じて、前記設定されたＥＶ範囲を拡大するように設定することを特徴とする請求項１、２、７および８のいずれかに記載の動力出力装置。
　前記変速機は、それぞれ所定の変速比に対応する複数の変速段を有し、
　前記ＥＶ範囲設定部は、前記車両の車体重量と、該車両の駆動輪の半径と、前記複数の変速段のそれぞれの変速比と、変速時に許容される変速ショック量とに基づいて、前記ＥＶ範囲を拡大すべき領域を設定することを特徴とする請求項１７に記載の動力出力装置。