JP2009298225A - ハイブリッド車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電機や電動機と電力をやりとりする蓄電装置を保護しつつ発進性能を確保する。
【解決手段】発進時に、二つのモータにより消費（発電）されるモータ電力Ｐｍがバッテリの入力制限Ｗｉｎ未満で且つバッテリの端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときには（Ｓ１７０，Ｓ２００）、燃料噴射を停止したエンジンをモータＭＧ１によりモータリングすると共に補機を強制的に駆動し（Ｓ２５０〜Ｓ３００）、端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下となった以降に、モータＭＧ１の発電を伴うエンジンから駆動軸へのパワーの出力を伴って発進して走行するようエンジンと二つのモータとを制御する発進時制御を実行する（Ｓ１２０〜Ｓ１５０，Ｓ２２０，Ｓ２３０）。これにより、バッテリを保護しつつ発進性能を確保することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。

従来、駆動輪に動力を出力するモータと、モータと電力をやりとりするバッテリと、を備え、電池温度とバッテリの残容量とに基づく入出力制限の範囲内でモータを制御する電気自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電気自動車では、入出力制限の範囲内でモータを制御することにより、バッテリへの過大な電力の入出力を抑制している。
特開２００８−０１３２４号公報

ところで、エンジンと、エンジンのクランクシャフトに接続されると共に駆動輪に連結された駆動軸に接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構に接続された発電機と、駆動軸に接続されたモータと、発電機やモータと電力をやりとりするバッテリと、を備えるハイブリッド車では、発電機による発電を伴うエンジン２２から駆動軸への動力の出力を伴って発進する発進時に、発電機により発電される電力の蓄電手段への入力が許容されるときには、発電機による発電を伴うエンジンから駆動軸への動力の出力を伴って発進して走行することができるが、こうした発進時に、発電機により発電される電力の蓄電手段への入力が許容されないときには、そのまま発電機による発電を伴うエンジンから駆動軸への動力の出力を伴って発進して走行すると、バッテリの劣化を招いてしまう可能性がある。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、発電機や電動機と電力をやりとりする蓄電装置を保護しつつ発進性能を確保することを主目的とする。

本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車は、
内燃機関と、
動力を入出力可能な発電機と、
駆動輪に連結された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と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記発電機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、
発進時に前記蓄電手段への充電が許容されない所定の状態のとき、前記発電機による電力の消費を伴って前記内燃機関がモータリングされるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御するモータリング制御を実行し、該モータリング制御を実行した後に、前記発電機による発電を伴う前記内燃機関から前記駆動軸への動力の出力を伴って発進して走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する発進時制御を実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、発進時に蓄電手段への充電が許容されない所定の状態のときには、発電機による電力の消費を伴って内燃機関がモータリングされるよう内燃機関と発電機とを制御するモータリング制御を実行し、モータリング制御を実行した後に、発電機による発電を伴う内燃機関から駆動軸への動力の出力を伴って発進して走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する発進時制御を実行する。したがって、モータリング制御の実行によって蓄電手段への充電を許容できるようにしてから発進時制御の実行によって発進して走行することができるから、蓄電手段を保護しつつ発進性能を確保することができる。ここで、「３軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記所定の状態のとき、前記発進時制御の実行時における前記蓄電手段への充電を確保できる状態に該蓄電手段の状態が至るまで前記モータリング制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、発進時制御を実行している最中に蓄電手段への充電が許容されなくなるのをより抑制することができる。この態様の本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記発進時に前記蓄電手段の電圧が該蓄電手段に許容される許容上限電圧より高いときに前記所定の状態のときとして該蓄電手段の電圧が該許容上限電圧より低い所定電圧以下となるまで前記モータリング制御を実行する手段であるものとすることもできる。ここで、「所定電圧」は、路面勾配に基づいて設定されるものとすることもできる。

また、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記発進時に前記蓄電手段への充電が許容されないとき及び前記発進時制御を実行すると該実行中に該蓄電手段への充電が許容されなくなると予測される予測状態であるときに前記所定の状態のときとして前記モータリング制御を実行してから前記発進時制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、予測状態であるときには、モータリング制御の実行によって蓄電手段への充電をより許容できるようにしてから発進時制御の実行によって発進して走行することができる。この態様の本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記発進時に前記蓄電手段の電圧が該蓄電手段に許容される許容上限電圧より低い所定電圧より高いときに前記所定の状態のときとして前記蓄電手段の電圧が前記所定電圧以下となるまで前記モータリング制御を実行する手段であるものとすることもできる。この場合、発進時に蓄電手段の電圧が許容上限電圧より高いときが「前記発進時に前記蓄電手段への充電が許容されないとき」に相当し、発進時に蓄電手段の電圧が許容上限電圧以下で所定電圧より高いときが「予測状態であるとき」に相当するものとすることもできる。また、「所定電圧」は、路面勾配に基づいて設定されるものとすることもできる。

さらに、本発明のハイブリッド車において、前記蓄電手段からの電力を用いて駆動する補機を備え、前記制御手段は、前記所定の状態のとき、前記モータリング制御を実行すると共に前記補機が駆動されるよう該補機を制御する補機駆動制御を実行し、該モータリング制御と該補機駆動制御とを実行した後に、前記発進時制御を実行する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段からより大きな電力を放電させることができる。ここで、「補機駆動制御」は、補機が強制的に駆動される（駆動停止が制限される）よう補機を制御する制御であるものとすることもできる。

あるいは、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充電する際の最大許容電力としての入力制限を設定し、前記発進時制御を実行すると前記発電機および前記電動機により入出力される電力が前記設定した入力制限を超えるときであって且つ前記所定の状態のときに、前記モータリング制御を実行してから前記発進時制御を実行する手段であるものとすることもできる。

本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動輪に連結された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と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
発進時に前記蓄電手段への充電が許容されない所定の状態のとき、前記発電機による電力の消費を伴って前記内燃機関がモータリングされるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御するモータリング制御を実行し、該モータリング制御を実行した後に、前記発電機による発電を伴う前記内燃機関から前記駆動軸への動力の出力を伴って発進して走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する発進時制御を実行する、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド車では、発進時に蓄電手段への充電が許容されない所定の状態のときには、発電機による電力の消費を伴って内燃機関がモータリングされるよう内燃機関と発電機とを制御するモータリング制御を実行し、モータリング制御を実行した後に、発電機による発電を伴う内燃機関から駆動軸への動力の出力を伴って発進して走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する発進時制御を実行する。したがって、モータリング制御の実行によって蓄電手段への充電を許容できるようにしてから発進時制御の実行によって発進して走行することができるから、蓄電手段を保護しつつ発進性能を確保することができる。ここで、「３軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。

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、車両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、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残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。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の残容量（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。図２に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示し、図３にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。

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，勾配センサ８９からの路面勾配θなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０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、特に発進時の動作について説明する。図４はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される発進時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、停車中にブレーキオフとされてから車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ（例えば、５ｋｍ／ｈや７ｋｍ／ｈ，１０ｋｍ／ｈなど）以上となるまで所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。なお、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上となった以降は、前述のエンジン運転モードやモータ運転モードにより走行する。

発進時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，モータＭＧ２の駆動状態に起因するトルク制限Ｔｌｉｍ，バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂ，バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ，勾配センサ８９からの路面勾配θなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅは、図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて演算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。さらに、トルク制限Ｔｌｉｍは、モータＭＧ２が略回転停止した状態でインバータ４２やモータＭＧ２に熱的に不具合を生じさせることなくモータＭＧ２から連続して出力することができるトルクの上限として設定され、予め実験などにより定められた値を用いることができる。バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂは、電圧センサ５１ａ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。バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。なお、入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０に充電可能な電力が大きいほど小さくなる傾向（負の方向に大きくなる傾向）の値が設定されるものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図５に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものからバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊を減じてロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じること（Ｎｒ＝ｋ・Ｖ）によって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ること（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）によって求めることができる。

続いて、要求トルクＴｒ＊とトルク制限Ｔｌｉｍと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定すると共に設定した目標トルクＴｅ＊で要求パワーＰｅ＊を除することによりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定し（ステップＳ１２０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊と現在の回転数Ｎｅ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とを用いて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１３０）。モータＭＧ１による発電を伴うエンジン２２からリングギヤ軸３２ａへのパワーの出力を伴って発進す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６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。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（エンジン２２から出力されて動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸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。式（１）は、モータＭＧ２から出力されるトルク（モータＭＧ２の消費電力）を可能な範囲で大きくして要求トルクＴｒ＊を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するためにエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を計算する式であり、図６の共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式（２）は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊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、右辺第１項はフィードフォワード項であり、右辺第２項はフィードバック項における比例項、右辺第３項はフィードバックバック項における積分項である。式（２）中、右辺第１項は、図７の共線図を用いれば容易に導くことができる。また、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。

Te*=(Tr*-Tlim)・(1+ρ) (1)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1・(Ne*-Ne)+k2・∫(Ne*-Ne)dt (2)

そして、要求トルクＴｒ＊にトルク指令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Ｓ１４０）、計算した仮トルクＴｍ２ｔｍｐを式（４）によりトルク制限Ｔｌｉｍ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Ｓ１５０）。ここで、式（３）は、図６の共線図から容易に導くことができる。
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (3)
Tm2*=min(Tm2tmp,Tlim) (4)

次に、モータＭＧ１のトルク指令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の消費電力とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に現在のモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を乗じて得られるモータＭＧ２の消費電力Ｐｍ２との和としてのモタ電力Ｐｍを計算すると共に（ステップＳ１６０）、計算したモータ電力Ｐｍをバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎと比較する（ステップＳ１７０）。発進時には、車速Ｖ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）が値０近傍であるため、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動すると、モータ電力Ｐｍが負の値（モータＭＧ１により発電される電力がモータＭＧ２により消費される電力に比して大きい状態）となり、モータ電力Ｐｍがバッテリ５０に充電される。ステップＳ１７０のモータ電力Ｐｍとバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎとの比較は、モータ電力Ｐｍがバッテリ５０を充電してもよい最大許容電力の範囲内であるか否かを判定する処理である。

モータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ以上のときには、モータ電力Ｐｍがバッテリ５０を充電してもよい最大許容電力の範囲内であると判断し、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Ｓ２２０）、補機９２（エアコンプレッサや冷却ポンプなど）を必要に応じて駆動して（ステップＳ２３０）、発進時制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。即ち、モータＭＧ１の発電を伴うエンジン２２から駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａへのパワーの出力を伴って発進して走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する発進時制御を実行するのである。こうした発進時制御の実行により、発進して走行することができる。なお、こうして発進時制御を実行して車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上となったときには、エンジン運転モードやモータ運転モードにより、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とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。

ステップＳ１７０でモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満のときには、モータ電力Ｐｍがバッテリ５０を充電してもよい最大許容電力の範囲内でないと判断し、発進時制御を実行する際に用いられるバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂの条件である電圧条件が成立しているか否かを示す電圧条件成立フラグＦの値を調べる（ステップＳ１８０）。ここで、電圧条件成立フラグＦは，停車時に初期値として値０が設定され、後述の電圧条件が成立したときに値１が設定されるフラグである。

電圧条件成立フラグＦが値０のときには、路面勾配θに基づいて、発進時制御を開始してから車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上となるまでのバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂの上昇の程度の予測値（以下、予測上昇電圧ΔＶｂ）を設定する（ステップＳ１９０）。ここで、予測上昇電圧ΔＶｂは、実施例では、路面勾配θと予測上昇電圧Ｖｂとの関係を予め実験などにより定めて予測上昇電圧設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、路面勾配θが与えられると記憶したマップから対応する予測上昇電圧ΔＶｂを導出して設定するものとした。予測上昇電圧設定用マップの一例を図７に示す。予測上昇電圧ΔＶｂは、図示するように、路面勾配θが登り勾配として大きいほど大きくなる傾向に設定するものとした。これは以下の理由による。前述したように、発進時には、モータ電力Ｐｍが負の値（モータＭＧ１により発電される電力がモータＭＧ２により消費される電力に比して大きい状態）となり、モータ電力Ｐｍがバッテリ５０に充電されるため、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが上昇する。また、通常、発進してから車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上となるまでの時間は、同一のアクセル開度Ａｃｃのときには路面勾配θが登り勾配として大きいほど長くなるから、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂの上昇の程度は路面勾配θが登り勾配として大きいほど大きくなると考えられる。こうした理由により、実施例では、路面勾配θが登り勾配として大きいほど大きくなる傾向に予測上昇電圧ΔＶｂを設定するものとした。

こうして予測上昇電圧ΔＶｂを設定すると、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂをバッテリ５０に許容される許容上限電圧Ｖｂｍａｘから所定電圧ΔＶｂを減じた電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）と比較する（ステップＳ２００）。この処理は、発進時制御を開始してから車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上となるまでにバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘを超える可能性が高い（現在、端子間電圧Ｖｂが許容上電圧Ｖｂｍａｘより高いときを含む）か否かを判定する処理である。ここで、許容上限電圧Ｖｂｍａｘは、バッテリ５０に通常印加可能な電圧範囲の上限電圧であり、バッテリ５０の仕様などにより定められる。バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下のときには、発進時制御を開始してから車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上となるまでにバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘを超える可能性は低いと判断し、電圧条件成立フラグＦに値１を設定し（ステップＳ２１０）、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Ｓ２２０）、補機９２（エアコンプレッサや冷却ポンプなど）を必要に応じて駆動して（ステップＳ２３０）、発進時制御ルーチンを終了する。即ち、発進時制御を実行するのである。そして、次回以降にこのルーチンが実行されたときには、ステップＳ１８０で電圧条件成立フラグＦが値１であるから、ステップＳ２１０〜Ｓ２３０の処理を実行して発進時制御ルーチンを終了する。この場合、モータ電力Ｐｍがバッテリ５０を充電してもよい最大許容電力の範囲内ではないが、発進時制御を実行する時間は比較的短時間であるため、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘ以下であれば、バッテリ５０の劣化はそれほど促進されない。なお、こうして発進時制御を実行して車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上となったときには、前述したように、エンジン運転モードやモータ運転モードにより、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とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する。

ステップＳ２００でバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときには、発進時制御を開始してから車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上となるまでにバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘを超える可能性が高い（現在、端子間電圧Ｖｂが許容上電圧Ｖｂｍａｘより高いときを含む）と判断し、電圧条件成立フラグＦに値０を設定し（ステップＳ２４０）、エンジン２２の燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ２５０）。燃料カット指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の燃料噴射を停止する。そして、ステップＳ１２０で設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と現在のエンジン２２の回転数Ｎｅとを用いて次式（５）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を再計算し（ステップＳ２６０）、前述のステップＳ１４０，Ｓ１５０の処理と同様にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を再設定し（ステップＳ２７０，Ｓ２８０）、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２９０）、補機９０（エアコンプレッサや冷却ポンプなど）を強制的に駆動（駆動停止を制限）して（ステップＳ３００）、発進時制御ルーチンを終了する。なお、この場合、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、ステップＳ１２０で設定した値に代えて、固定値を用いるものとしてもよい。式（５）は、前述の式（２）の右辺第１項（フィードフォワード項）を値０とした式である。この場合、燃料噴射を停止したエンジン２２をモータＭＧ１により強制的にモータリングしたり補機９２を強制的に駆動したりすることにより、モータＭＧ１や補機９２で電力を消費をしてバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂを低下させることができる。そして、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下となったときには（ステップＳ２００）、電圧条件成立フラグＦに値１を設定し（ステップＳ２１０）、ステップＳ２２０，Ｓ２３０の処理を実行して発進時制御ルーチンを終了し、次回以降にこのルーチンが実行されたときには、ステップＳ１８０で電圧条件成立フラグＦが値１であるから、ステップＳ２１０〜Ｓ２３０の処理を実行して発進時制御ルーチンを終了する。このように停車中にブレーキオフとされて発進しようとするときにバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときには、端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下となるまでモータＭＧ１や補機９２で電力を消費させてから発進時制御を実行するから、バッテリ５０を保護しつつ発進性能を確保することができる。

Tm1*=k1・(Ne*-Ne)+k2・∫(Ne*-Ne)dt (5)

図８は、登坂路で発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満のときの車速Ｖ，バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂ，エンジン２２から出力されるトルクＴｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２から出力されるトルクＴｍ１，Ｔｍ２，駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクＴｒの時間変化の様子の一例を示す説明図である。図示するように、運転者によりブレーキオフとされてアクセルオンとされた時刻ｔ１にバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときには、モータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングしたり補機９２を強制的に駆動したりしてバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂを低下させ、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下となった時刻ｔ２以降は、モータＭＧ１による発電を伴ってエンジン２２からリングギヤ軸３２ａに動力を出力すると共にモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに動力を出力することにより発進して走行を開始し、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上となった時刻ｔ３以降は、前述のエンジン運転モードやモータ運転モードにより走行する。このように、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下となるまでモータＭＧ１や補機９２で電力を消費させてから発進して走行することにより、バッテリ５０を保護しつつ発進性能を確保することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときには、燃料噴射を停止したエンジン２２がモータＭＧ１の電力の消費を伴ってモータＭＧ１によりモータリングされるようエンジン２２とモータＭＧ１を制御すると共に補機９２が強制的に駆動されるよう補機９２を制御し、端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下となった以降に、モータＭＧ１の発電を伴うエンジン２２から駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａへのパワーの出力を伴って発進して走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する発進時制御を実行するから、バッテリ５０を保護しつつ発進性能を確保することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときに、燃料噴射を停止したエンジン２２をモータＭＧ１によりモータリングすると共に補機９２を強制的に駆動するものとしたが、発進時には、モータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満であるか否かに拘わらず、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときに、燃料噴射を停止したエンジン２２をモータＭＧ１によりモータリングしたり補機９２を強制的に駆動したりするものとしてもよい。即ち、図４の発進時制御ルーチンのうちステップＳ１６０，Ｓ１７０の処理を実行しないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときには、路面勾配θに基づいて予測上昇電圧ΔＶｂを設定するものとしたが、路面勾配θに代えて又は加えて、他のパラメータ、例えば、アクセル開度Ａｃｃやモータ電力Ｐｍなどを考慮して予測上昇電圧ΔＶｂを設定するものとしてもよい。また、固定値（例えば、比較的急峻な登り勾配における予測上昇電圧ΔＶｂ）を予測上昇電圧ΔＶｂに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、予測上昇電圧ΔＶｂは、勾配センサ８９からの路面勾配θに基づいて設定するものとしたが、予め定められている走行区間（例えば信号機間や交差点間など）毎の道路情報（例えば、距離情報や幅員情報，地域情報（市街地，郊外），種別情報（一般道路，高速道路），勾配情報，法定速度など）などが記憶されているナビゲーションシステムを備える場合にはナビゲーションシステムからの勾配情報を用い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、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときには、端子間電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘより高いか否かに拘わらず、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−Ｖｂ）以下となるまでモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングしたり補機９２を強制的に駆動したりしてから発進時制御を実行するものとしたが、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でも端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高く許容上限電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下のときには、端子間電圧Ｖｂが許容上限Ｖｂｍａｘを超えるまでは発進時制御を実行し、端子間電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘを超えてからはバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−Ｖｂ）以下となるまでモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングしたり補機９２を強制的に駆動したりし、端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下となってからは再び発進時制御を実行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、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときには、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−Ｖｂ）以下となるまでモータＭＧ１や補機９２で電力を消費させるものとしたが、これに限られず、バッテリ５０への充電がある程度許容されるようになるまで（例えば、端子間電圧Ｖｂが、モータＭＧ１や補機９２で電力を消費させる前の端子間電圧Ｖｂである初期電圧Ｖｂｓｅｔより所定電圧Ｖｂ１だけ低い電圧（Ｖｂｓｅｔ−Ｖｂ１）以下となるまで）モータＭＧ１や補機９２で電力を消費させ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、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときには、燃料噴射を停止したエンジン２２をモータＭＧ１によりモータリングすると共に補機９２を強制的に駆動するものとしたが、補機９２については必要に応じて駆動するものとしてもよい。なお、この場合、バッテリ５０からの放電電力が小さくなるため、端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下となるまでの時間は長くなる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満のときには、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−Ｖｂ）以下のときに発進時制御を実行するものとしたが、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定残容量Ｓ１以下のときに発進時制御を実行するものとしてもよい。この場合、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でバッテリ５０の残容量ＳＯＣが所定残容量Ｓ１より大きいときには、残容量ＳＯＣが所定残容量Ｓ１以下となるまでモータＭＧ１や補機９２で電力を消費させてから発進時制御を実行すればよい。ここで、所定残容量Ｓ１は、発進時制御を開始してから車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆ以上となるまでのバッテリ５０の残容量ＳＯＣの上昇の程度の予測値（以下、予測上昇残容量ΔＳＯＣ）を所定残容量Ｓｍａｘ（例えば、８０％や９０％，１００％）から減じた値（ＳＯＣｍａｘ−ΔＳＯＣ）を用いるものとしてもよい。この予測上昇残容量ΔＳＯＣは、路面勾配θが登り勾配として大きいほど大きくなる傾向に設定されるものとしてもよいし、固定値を用い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、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９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９における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。

また、こうした自動車に適用するものに限定されるものではなく、列車など自動車以外のハイブリッド車の形態としても構わない。さらに、こうしたハイブリッド車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が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときには、燃料噴射を停止したエンジン２２がモータＭＧ１の電力の消費を伴ってモータＭＧ１によりモータリングされるよう燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信し、端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下となった以降に、モータＭＧ１の発電を伴うエンジン２２から駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａへのパワーの出力を伴って発進して走行するようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とに送信する図４の発進時制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、燃料カット指令を受信したときにエンジン２２の燃料噴射を停止し目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したときに目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、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、エアコンプレッサや冷却ポンプなどの高電圧系の補機９２が「補機」に相当し、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときに、端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下となるまで補機９２が強制的に駆動されるよう補機９２を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０も「制御手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジン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に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動輪に連結された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、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、発電機や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。「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、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときには、燃料噴射を停止したエンジン２２がモータＭＧ１の電力の消費を伴ってモータＭＧ１によりモータリングされるようエンジン２２とモータＭＧ１を制御し、端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下となった以降に、モータＭＧ１の発電を伴うエンジン２２から駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａへのパワーの出力を伴って発進して走行するようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御する発進時制御を実行するものに限定されるものではなく、発進時にはモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満であるか否かに拘わらずバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときにモータＭＧ１によりエンジン２２がモータリングされるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するものとしたり、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高く許容上限電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下のときには、端子間電圧Ｖｂが許容上限Ｖｂｍａｘを超えるまでは発進時制御を実行し、端子間電圧Ｖｂが許容上限電圧Ｖｂｍａｘを超えてからはバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−Ｖｂ）以下となるまでモータＭＧ１によりエンジン２２をモータリングしたり補機９２を強制的に駆動したりし、端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）以下となってからは再び発進時制御を実行するものとしたり、発進時にモータ電力Ｐｍがバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ未満でバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが電圧（Ｖｂｍａｘ−ΔＶｂ）より高いときにモータＭＧ１によるエンジン２２をモータリングすると共に補機９２が強制的に駆動されるよう補機９２を制御するものとするなど、発進時に蓄電手段への充電が許容されない所定の状態のとき、発電機による電力の消費を伴って内燃機関がモータリングされるよう内燃機関と発電機とを制御するモータリング制御を実行し、モータリング制御を実行した後に、発電機による発電を伴う内燃機関から駆動軸への動力の出力を伴って発進して走行するよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する発進時制御を実行する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、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に限定されるものではなく、蓄電手段からの電力を用いて駆動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、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例である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。 バッテリ５０における電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係の一例を示す説明図である。 バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す説明図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される発進時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 モータＭＧ１による発電を伴うエンジン２２からリングギヤ軸３２ａへのパワーの出力を伴って発進す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。 予測上昇電圧設定用マップの一例を示す説明図である。 車両が発進して走行するときの車速Ｖ，バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂ，エンジン２２から出力されるトルクＴｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２から出力されるトルクＴｍ１，Ｔｍ２，駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクＴｒの時間変化の様子の一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０ 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、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、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、８９ 勾配センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

1. 内燃機関と、
   動力を入出力可能な発電機と、
   駆動輪に連結された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と、
   前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記発電機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、
   発進時に前記蓄電手段への充電が許容されない所定の状態のとき、前記発電機による電力の消費を伴って前記内燃機関がモータリングされるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御するモータリング制御を実行し、該モータリング制御を実行した後に、前記発電機による発電を伴う前記内燃機関から前記駆動軸への動力の出力を伴って発進して走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する発進時制御を実行する制御手段と、
   を備えるハイブリッド車。
2. 前記制御手段は、前記所定の状態のとき、前記発進時制御の実行時における前記蓄電手段への充電を確保できる状態に該蓄電手段の状態が至るまで前記モータリング制御を実行する手段である請求項１記載のハイブリッド車。
3. 前記制御手段は、前記発進時に前記蓄電手段の電圧が該蓄電手段に許容される許容上限電圧より高いときに前記所定の状態のときとして該蓄電手段の電圧が該許容上限電圧より低い所定電圧以下となるまで前記モータリング制御を実行する手段である請求項２記載のハイブリッド車。
4. 前記制御手段は、前記発進時に前記蓄電手段への充電が許容されないとき及び前記発進時制御を実行すると該実行中に該蓄電手段への充電が許容されなくなると予測される予測状態であるときに前記所定の状態のときとして前記モータリング制御を実行してから前記発進時制御を実行する手段である請求項１または２記載のハイブリッド車。
5. 前記制御手段は、前記発進時に前記蓄電手段の電圧が該蓄電手段に許容される許容上限電圧より低い所定電圧より高いときに前記所定の状態のときとして前記蓄電手段の電圧が前記所定電圧以下となるまで前記モータリング制御を実行する手段である請求項４記載のハイブリッド車。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車であって、
   前記蓄電手段からの電力を用いて駆動する補機を備え、
   前記制御手段は、前記所定の状態のとき、前記モータリング制御を実行すると共に前記補機が駆動されるよう該補機を制御する補機駆動制御を実行し、該モータリング制御と該補機駆動制御とを実行した後に、前記発進時制御を実行する手段である、
   ハイブリッド車。
7. 前記制御手段は、前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充電する際の最大許容電力としての入力制限を設定し、前記発進時制御を実行すると前記発電機および前記電動機により入出力される電力が前記設定した入力制限を超えるときであって且つ前記所定の状態のときに、前記モータリング制御を実行してから前記発進時制御を実行する手段である請求項１ないし６のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド車。
8. 内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、駆動輪に連結された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と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
   発進時に前記蓄電手段への充電が許容されない所定の状態のとき、前記発電機による電力の消費を伴って前記内燃機関がモータリングされるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御するモータリング制御を実行し、該モータリング制御を実行した後に、前記発電機による発電を伴う前記内燃機関から前記駆動軸への動力の出力を伴って発進して走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する発進時制御を実行する、
   ことを特徴するハイブリッド車の制御方法。

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