JP2016107684A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

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JP2016107684A
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control
battery
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進一郎 峯岸
Shinichiro Minegishi
進一郎 峯岸
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】リレーにより第１，第２モータとバッテリとの接続が解除されたときにエンジンが運転停止されている場合に、エンジンを運転できるようにする。【解決手段】エンジンの運転停止中に、システムメインリレーによりモータＭＧ１，ＭＧ２側とバッテリ側との接続が解除されたときには、モータＭＧ１によりエンジンがクランキングされて始動されるようにエンジンとモータＭＧ１とを制御すると共に（Ｓ２５０，Ｓ２７０〜Ｓ２９０）、駆動電圧系電力ライン（コンデンサ）の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるようにモータＭＧ２を制御する（Ｓ１２０，Ｓ２６０）。【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンとプラネタリギヤと第１，第２モータとバッテリとコンデンサとリレーとを備えるハイブリッド自動車に関する。
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、プラネタリギヤと、第１，第２モータと、バッテリと、コンデンサと、ＳＭＲ（System Main Relay）と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、プラネタリギヤのサンギヤには、第１モータの回転子が接続されている。プラネタリギヤのキャリヤには、エンジンのクランクシャフトが接続されている。プラネタリギヤのリングギヤには、駆動輪に連結された駆動軸が接続されている。第２モータの回転子は、駆動軸に接続されている。コンデンサは、第１，第２モータとバッテリとを接続する電力ラインに取り付けられている。リレーは、電力ラインのコンデンサよりバッテリ側に設けられている。このハイブリッド自動車では、バッテリの異常時には、ＳＭＲをオフとしてバッテリレス走行を実行する。バッテリレス走行時には、まず、電力ラインの電圧を電圧指令値に制御するための第１，第２モータの出力トルク（電力制御トルク）を設定する。続いて、電力制御トルクを出力する余地を残すように設定した第１，第２モータのトルク上下限範囲から、駆動軸に発生できる駆動トルクのトルク上下限範囲を設定する。そして、トルク上下限範囲内で要求トルクに最も近いトルクが駆動軸に発生するように第１，第２モータのトルク指令値を設定し、これらのトルク指令値を用いて第１，第２モータを制御する。こうした制御により、第１，第２モータの駆動に用いられる直流電圧を一定に制御すると共に車両走行のための要求トルクを確保している。
特開２０１２−１５３２２１号公報
上述のハイブリッド自動車では、ＳＭＲをオフとしたときに、エンジンが運転停止されている場合には、第１，第２モータの直流電圧を一定にすることができず、走行を十分に継続することができない。このため、エンジンを運転できるようにすることが要請されているが、エンジンをどのように始動するかが課題とされている。
本発明のハイブリッド自動車は、リレーにより第１，第２モータとバッテリとの接続が解除されたときにエンジンが運転停止されている場合に、エンジンを運転できるようにすることを主目的とする。
本発明のハイブリッド自動車は、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自動車は、
エンジンと、
動力を入出力可能な第１モータと、
前記第１モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が共線図において前記回転軸，前記出力軸，前記駆動軸の順に並ぶように接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、
バッテリと、
前記第１，第２モータと前記バッテリとを接続する電力ラインに取り付けられたコンデンサと、
前記電力ラインの前記コンデンサより前記バッテリ側に設けられたリレーと、
前記リレーにより前記第１，第２モータと前記バッテリとが接続された状態で、要求トルクにより走行するように前記エンジンと前記第１，第２モータとを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記リレーにより前記第１，第２モータと前記バッテリとの接続が解除されたバッテリレス時に、前記エンジンが運転停止されている場合には、前記第１モータにより前記エンジンがクランキングされて始動されるように前記エンジンと前記第１モータとを制御すると共に前記コンデンサの電圧が目標電圧となるように前記第２モータを制御する、所定始動制御を実行する手段である、
ことを特徴とする。
この本発明のハイブリッド自動車では、リレーにより第１，第２モータとバッテリとが接続された状態で、要求トルクにより走行するようにエンジンと第１，第２モータとを制御する。そして、リレーにより第１，第２モータとバッテリとの接続が解除されたバッテリレス時に、エンジンが運転停止されている場合には、所定始動制御を実行する。ここで、所定始動制御は、第１モータによりエンジンがクランキングされて始動されるようにエンジンと第１モータとを制御すると共にコンデンサの電圧が目標電圧となるように第２モータを制御する制御である。この所定始動制御の実行により、コンデンサの電圧を目標電圧付近で推移させながら、第１モータによりエンジンをクランキングして始動する（運転を開始する）ことができる。
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記所定始動制御を実行する際、前記コンデンサの電圧と前記目標電圧との差分を打ち消すためのパワーと、前記第１モータのパワーと、に応じたパワーが前記第２モータから出力されるように前記第２モータを制御する手段である、ものとすることもできる。
また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記所定始動制御を実行する際、前記要求トルクを考慮せずに前記第１，第２モータのトルク指令を設定して制御する手段である、ものとすることもできる。
さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記所定始動制御により前記エンジンを始動した後には、前記エンジンが目標回転数で回転するように前記エンジンを制御すると共に前記コンデンサの電圧が前記目標電圧となり且つ前記要求トルクにより走行するように前記第１，第２モータを制御する、所定走行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、コンデンサの電圧を目標電圧付近で推移させながら要求トルクにより走行することができる。
所定始動制御によりエンジンを始動した後に所定走行制御を実行する態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記所定始動制御により前記エンジンを始動した後には、前記所定走行制御を実行する前に、前記エンジンが目標回転数で回転するように前記エンジンを制御すると共に前記第１モータからのトルクが値０となるように前記第１モータを制御すると共に前記コンデンサの電圧が前記目標電圧となるように前記第２モータを制御する、所定待機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、第１モータからのトルクをスムーズに変化させることができる。
本発明のハイブリッド自動車において、前記バッテリレス時に前記エンジンが運転停止されている場合、前記所定始動制御を実行する前に、前記コンデンサの電圧が前記目標電圧となるように前記第２モータを制御する所定準備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、コンデンサの電圧を目標電圧付近にした後に所定始動制御を実行することができる。この結果、エンジンを始動する際のコンデンサの電圧の変動を抑制し、エンジンをスムーズに始動させることができる。
本発明の一実施例としての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。 モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。 実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行されるバッテリレス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。 プラネタリギヤ３０のプラネタリギヤ３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 エンジン２２の運転停止中にバッテリレスに移行したときのモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２，駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨの時間変化の様子を模式的に説明する説明図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系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１に示すように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、昇圧コンバータ５５と、バッテリ５０と、システムメインリレー５６と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。
エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により運転制御されている。
エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号、例えば、スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号，燃料噴射弁への駆動信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号などが出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０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ＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３により検出されたクランク角θｃｒ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を演算している。
プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、エンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。
モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様の同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。
図１や図２に示すように、インバータ４１は、駆動電圧系電力ライン５４ａに接続されている。このインバータ４１は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ駆動電圧系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータＭＧ１の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ４１に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ１が回転駆動される。
インバータ４２は、インバータ４１と同様に、６つのトランジスタＴ２１〜Ｔ２６と６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６とを有する。そして、インバータ４２に電圧が作用しているときに、モータＥＣＵ４０によって、対となるトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ２が回転駆動される。
昇圧コンバータ５５は、インバータ４１，４２が接続された駆動電圧系電力ライン５４ａと、バッテリ５０が接続された電池電圧系電力ライン５４ｂと、に接続されており、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧を、電池電圧系電力ライン５４ｂの電圧ＶＬ以上で且つ許容上限電圧ＶＨｍａｘ以下の範囲内で調節する。この昇圧コンバータ５５は、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬ１と、を有する。トランジスタＴ３１は、駆動電圧系電力ライン５４ａの正極母線に接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、駆動電圧系電力ライン５４ａおよび電池電圧系電力ライン５４ｂの負極母線と、に接続されている。リアクトルＬ１は、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、電池電圧系電力ライン５４ｂの正極母線と、に接続されている。昇圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によってトランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、電池電圧系電力ライン５４ｂの電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン５４ａに供給したり、駆動電圧系電力ライン５４ａの電力を降圧して電池電圧系電力ライン５４ｂに供給したりする。駆動電圧系電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられており、電池電圧系電力ライン５４ｂの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５８が取り付けられている。
モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。図１に示すように、モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇圧コンバータ５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。例えば、レゾルバなどの回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２，電流センサ４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖからのモータＭＧ１，ＭＧ２の各相の相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７の電圧ＶＨ，コンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８の電圧ＶＬなどがある。コンデンサ５７の電圧ＶＨは、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧に相当し、コンデンサ５８の電圧ＶＬは、電池電圧系電力ライン５４ｂの電圧に相当する。また、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２や昇圧コンバータ５５を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２や昇圧コンバータ５５の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。
バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電池電圧系電力ライン５４ｂに接続されている。このバッテリ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により管理されている。
バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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からの電池電圧Ｖｂ，バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサからの電池電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力ポートを介して入力されている。また、バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、電流センサにより検出された電池電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算している。
システムメインリレー５６は、電池電圧系電力ライン５４ｂにおけるコンデンサ５８よりバッテリ５０側に設けられている。
ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０からは、システムメインリレー５６への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、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、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）やエンジン２２の運転を停止して走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行する。
ＨＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸３６に出力すべき）要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じて、走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。ここで、駆動軸３６の回転数Ｎｒは、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を用いるものとした。そして、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じて、車両に要求される（エンジン２２から出力すべき）要求パワーＰｅ＊を設定する。次に、要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。続いて、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊の絶対値や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２の絶対値が大きいほど大きくなる傾向に駆動電圧系電力ライン５４ａ（コンデンサ５７）の目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２が運転されるように、エンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。また、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なうと共に駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。このＨＶ走行モードでの走行時には、要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐ以下に至ったときなどエンジン２２の停止条件が成立したときに、エンジン２２の運転を停止してＥＶ走行モードでの走行に移行する。
ＥＶ走行モードでの走行時には、ＨＶＥＣＵ７０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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊の絶対値や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２の絶対値に基づいて駆動電圧系電力ライン５４ａ（コンデンサ５７）の目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なうと共に駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。このＥＶ走行モードでの走行時には、ＨＶ走行モードでの走行時と同様に計算した要求パワーＰｅ＊が停止用閾値Ｐｓｔｏｐより大きいエンジン２２の始動条件が成立したときに、エンジン２２を始動してＨＶ走行モードでの走行に移行する。
ここで、エンジン２２の始動は、基本的には、エンジン２２をクランキングするためのクランキングトルクをモータＭＧ１から出力すると共にこのクランキングトルクの出力に伴って駆動軸３６に作用するトルクをキャンセルするためのキャンセルトルクをモータＭＧ２から出力することによってエンジン２２をクランキングし、エンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、８００ｒｐｍや１０００ｒｐｍなど）以上に至ったときにエンジン２２の運転制御（燃料噴射制御や点火制御）を開始する、ことにより行なわれる。なお、このエンジン２２の始動の最中も要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２の駆動制御が行なわれる。即ち、モータＭＧ２から出力すべきトルクは、要求トルクＴｒ＊とキャンセルトルクとの和のトルクとなる。
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、ＨＶ走行モードやＥＶ走行モードで昇圧コンバータ５５やバッテリ５０などに異常が生じたときには、エンジン２２，インバータ４１，４２，昇圧コンバータ５５を以下のように制御する。エンジン２２については、ＨＶ走行モードのときには自立運転し、ＥＶ走行モードのときには運転停止を継続する。インバータ４１，４２，昇圧コンバータ５５については、ゲート遮断する（トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２の全てをオフとする）。そして、この状態で、システムメインリレー５６をオフとして、昇圧コンバータ５５側とバッテリ５０側との接続を解除する。以下、システムメインリレー５６により昇圧コンバータ５５側とバッテリ５０側との接続が解除された状態をバッテリレスという。
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、バッテリレス時の動作について説明する。図３は、実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行されるバッテリレス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、バッテリレス時に所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
バッテリレス時制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃ，車速Ｖ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，駆動電圧系電力ライン５４ａ（コンデンサ５７）の電圧ＶＨなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、アクセル開度Ａｃｃは、アクセルペダルポジションセンサ８４により検出された値を入力するものとした。車速Ｖは、車速センサ８８により検出された値を入力するものとした。エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ２３により検出されたクランク角θｃｒに基づいて演算された値を入力するものとした。モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数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θｍ１，θｍ２に基づいて演算された値をモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。駆動電圧系電力ライン５４ａ（コンデンサ５７）の電圧ＶＨは、電圧センサ５７ａにより検出された値をモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて、走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、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図示しないＲＯＭ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。要求トルク設定用マップの一例を図４に示す。
続いて、駆動電圧系電力ライン５４ａ（コンデンサ５７）の電圧ＶＨと目標電圧ＶＨ＊とを用いて、次式（１）により、電圧調節用電力Ｐｈを計算する（ステップＳ１２０）。ここで、駆動電圧系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊は、例えば、許容上限電圧ＶＨｍａｘが６５０Ｖの場合に４５０Ｖ，５００Ｖ，５５０Ｖなどを用いることができる。これは、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する際にモータＭＧ１，ＭＧ２から絶対値の比較的大きいトルクを出力可能とすることと、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが許容上限電圧ＶＨｍａｘを超えるのを抑制することと、の両立を図るためである。ここで、式（１）は、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊とするためのフィードバック制御における関係式である。式（１）中、右辺第１項の「ｋｐ」は比例項のゲインであり、右辺第２項の「ｋｉ」は積分項のゲインである。
Ph=kp・(VH-VH*)+ki・∫(VH-VH*)dt (1)
続いて、本ルーチンの初回実行時（バッテリレスに移行した直後）か否かを判定し（ステップＳ１３０）、本ルーチンの初回実行時であると判定されたときには、エンジン２２の回転数Ｎｅを閾値Ｎｒｅｆと比較する（ステップＳ１４０）。エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上のときには、フラグＦに値１を設定する（ステップＳ１５０）。一方、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、フラグＦに値０を設定し（ステップＳ１６０）、本ルーチンの初回実行時からの時間ｔａの計時を開始する（ステップＳ１７０）。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、エンジン２２がある程度の回転数で回転しているか否かを判定するために用いられるものであり、例えば、７００ｒｐｍや８００ｒｐｍなどを用いることができる。ステップＳ１３０で、本ルーチンの初回実行時でない即ち２回目以降の実行時であると判定されたときには、ステップＳ１４０〜Ｓ１７０の処理を実行しない。エンジン２２の運転中にバッテリレスに移行したときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上であり、フラグＦに値１を設定する。また、エンジン２２の運転停止中にバッテリレスに移行したときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満であり、フラグＦに値０を設定する。
次に、フラグＦの値を調べる（ステップＳ１８０）。フラグＦが値１のときには、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ１９０）。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようにエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。ここで、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど大きくなる傾向で、且つ、車速Ｖが大きいほど大きくなる傾向に設定するものとした。なお、目標回転数Ｎｅ＊は、予め定められた回転数を用いるものとてもよい。
そして、次式（２），（３）を共に満たすように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なう。ここで、式（２）は、モータＭＧ１の電力Ｐｍ１（＝Ｔｍ１＊・Ｎｍ１）とモータＭＧ２の電力Ｐｍ２（＝Ｔｍ２＊・Ｎｍ２）との和が電圧調節用電力Ｐｈとなる関係である。モータＭＧ１，ＭＧ２の電力Ｐｍ１，Ｐｍ２は、正の値のときには消費電力を意味し、負の値のときには発電電力を意味する。式（３）は、モータＭＧ１からプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に出力されるトルク（−Ｔｍ１＊／ρ）とモータＭＧ２から駆動軸３６に出力されるトルクＴｍ２＊との和が要求トルクＴｒ＊となる関係である。
Ph=Tm1*・Nm1+Tm2*・Nm2 (2)
Tr*=-Tm1*/ρ+Tm2* (3)
図５は、このときのプラネタリギヤ３０のプラネタリギヤ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。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリヤの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２であるリングギヤ（駆動軸３６）の回転数Ｎｒを示す。式（３）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。図中、Ｒ軸の２つの太線矢印は、モータＭＧ１から出力されてプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されて駆動軸３６に作用するトルクとを示す。なお、この場合、モータＭＧ１からエンジン２２の回転数Ｎｅを押さえ込む方向のトルクが出力されるから、エンジン２２は、そのトルクとプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとに応じたトルクを出力しながら目標回転数Ｎｅ＊で回転するように運転されることになる。エンジン２２の運転中にバッテリレスに移行したときには、このようにエンジン２２とインバータ４１，４２とを制御することにより、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊付近で推移させながら、要求トルクＴｒ＊により走行することができる。
ステップＳ１８０でフラグＦが値０のときには、時間ｔａを所定時間ｔａｒｅｆと比較する（ステップＳ２１０）。ここで、所定時間ｔａｒｅｆは、例えば、２秒や３秒などを用いることができる。この所定時間ｔａｒｅｆの詳細については後述する。
時間ｔａが所定時間ｔａｒｅｆ未満のときには、インバータ４１のゲート遮断指令をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２２０）。続いて、電圧調節用電力ＰｈをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を計算し、このトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。インバータ４１のゲート遮断指令とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とを受信したモータＥＣＵ４０は、インバータ４１のゲート遮断（トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の全てのオフ）を行なうと共に、モータＭＧ２がトルク指令Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なう。エンジン２２の運転停止中にバッテリレスに移行したときにおいて、時間ｔａが所定時間ｔａｒｅｆ未満のときには、このようにインバータ４１，４２を制御することにより、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊に近づけることができる。なお、この場合、要求トルクＴｒ＊に拘わらず、電圧調節用電力Ｐｈに応じたトルクがモータＭＧ２から駆動軸３６に出力されることになる。また、上述の所定時間ｔａｒｅｆは、本ルーチンの初回実行時から駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊付近で安定するまでに要する時間やそれより若干長い時間などを実験や解析などにより予め定めておいて用いることができる。
ステップＳ２１０で時間ｔａが所定時間ｔａｒｅｆ以上のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅを上述の閾値Ｎｒｅｆと比較する（ステップＳ２４０）。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、エンジン２２をクランキングするためのクランキングトルクＴｃｒをモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定してモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２５０）。ここで、クランキングトルクＴｃｒは、実施例では、次式（４）に示すように、レート値ΔＴｃｒを用いたレート処理によって値０から比較的大きい所定値Ｔｃｒ１に向けて変化させて所定値Ｔｃｒ１で保持するものとした。続いて、次式（５）に示すように、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の電力Ｐｍ１を電圧調節用電力Ｐｈから減じた値をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、このトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２６０）。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なう。エンジン２２の運転停止中にバッテリレスに移行したときにおいて、時間ｔａが所定時間ｔａｒｅｆ以上で且つエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、このようにインバータ４１，４２を制御することにより、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊付近で推移させながら、モータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングすることができる。
Tcr=min(前回Tcr+ΔTcr,Tcr1) (4)
Tm2*=(Ph-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
次に、エンジン２２の回転数Ｎｅを上述の閾値Ｎｒｅｆより低い閾値Ｎｓｔと比較する（ステップＳ２７０）。ここで、閾値Ｎｓｔは、エンジン２２の運転制御（燃料噴射制御や点火制御）を開始することによってエンジン２２の回転数Ｎｅを上述の閾値Ｎｒｅｆ以上に増加させることが可能な最低回転数やそれより若干大きい回転数などを実験や解析などにより予め定めておいて用いることができ、例えば、２００ｒｐｍや３００ｒｐｍなどを用いることができる。
エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｔ未満のときには、そのまま本ルーチンを終了する。エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｔ以上のときには、エンジン２２の運転制御を開始済みであるか否かを判定する（ステップＳ２８０）。エンジン２２の運転制御を開始済みでないときには、エンジン２２の運転制御開始信号をエンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ２９０）、本ルーチンを終了し、エンジン２２の運転制御を開始済みであるときには、そのまま本ルーチンを終了する。エンジン２２の運転制御開始信号を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の燃料噴射制御や点火制御を開始する。こうしてエンジン２２の運転制御を開始すると、モータＭＧ１からのクランキングトルクＴｃｒとエンジン２２からのトルクとにより、エンジン２２の回転数Ｎｅを閾値Ｎｒｅｆ以上に増加させることができる。
ステップＳ２４０でエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上のときには、前回のエンジン２２の回転数（前回Ｎｅ）を閾値Ｎｒｅｆと比較する（ステップＳ３００）。この処理は、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至った直後か否かを判定する処理である。
前回のエンジン２２の回転数（前回Ｎｅ）が閾値Ｎｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至った直後であると判断し、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至ってからの時間ｔｂの計時を開始する（ステップＳ３１０）。前回のエンジン２２の回転数（前回Ｎｅ）が閾値Ｎｒｅｆ以上のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至った直後ではないと判断し、ステップＳ３１０の処理を実行しない。
続いて、時間ｔｂを所定時間ｔｂｒｅｆと比較する（ステップＳ３２０）。ここで、所定時間ｔｂｒｅｆは、例えば、２秒や３秒などを用いることができる。この所定時間ｔｂｒｅｆの詳細については後述する。
ステップＳ３２０で時間ｔｂが所定時間ｔｂｒｅｆ未満のときには、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信する（ステップＳ３３０）。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようにエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。ここで、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど大きくなる傾向で、且つ、車速Ｖが大きいほど大きくなる傾向に設定するものとした。なお、目標回転数Ｎｅ＊は、予め定められた回転数を用いるものとてもよい。
続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ３４０）。この場合のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、実施例では、次式（６）により、レート値ΔＴｄｎを用いたレート処理によって値Ｔｃｒ１から値０に向けて変化させて値０で保持するものとした。そして、電圧調節用電力ＰｈをモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で除してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を計算し、このトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ３５０）、本ルーチンを終了する。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なう。エンジン２２の運転停止中にバッテリレスに移行したときにおいて、時間ｔａが所定時間ｔａｒｅｆ以上で且つエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上で且つ時間ｔｂが時間ｔｂｒｅｆ未満のときには、このようにエンジン２２とインバータ４１，４２とを制御することにより、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊付近で推移させながら、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を値０とすることができる。なお、上述の所定時間ｔｂｒｅｆは、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至ってからモータＭＧ１のトルクが値０の状態で駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊付近で安定するまでに要する時間やそれより若干長い時間などを実験や解析などにより予め定めておいて用いることができる。
Tm1*=max(前回Tm1*-ΔTdn,0) (6)
ステップＳ３２０で時間ｔｂが所定時間ｔｂｒｅｆ以上のときには、フラグＦに値１を設定する（ステップＳ１５０）。この場合、ステップＳ１８０でフラグＦが値１であると判定され、ステップＳ１９０，Ｓ２００の処理を実行して、本ルーチンを終了する。これにより、ＨＶ走行モードでバッテリレスに移行したときと同様に、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊付近で推移させながら、要求トルクＴｒ＊により走行することができる。また、モータＭＧ１のトルクを値０とした後に、ステップＳ１９０，Ｓ２００の処理を行なうことにより、モータＭＧ１のトルクをスムーズに変化させることができる。こうしてフラグＦに値１を設定すると、次回以降に本ルーチンが実行されたときには、ステップＳ１８０でフラグＦが値１であると判定され、ステップＳ１９０，Ｓ２００の処理を実行して、本ルーチンを終了する。
図６は、ＥＶ走行モードで（エンジン２２の運転停止中に）バッテリレスに移行したときのモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２，駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨの時間変化の様子を模式的に説明する説明図である。図示するように、ＥＶ走行モードで昇圧コンバータ５５やバッテリ５０などに異常が生じると（時刻ｔ１）、エンジン２２の運転停止を継続し、インバータ４１，４２や昇圧コンバータ５５をゲート遮断し、システムメインリレー５６をオフとして、バッテリレスに移行する（時刻ｔ２）。
バッテリレスに移行すると、インバータ４１のゲート遮断を継続すると共にトルク（Ｐｈ／Ｎｍ２）をモータＭＧ２から出力する（図３のルーチンのステップＳ２２０，Ｓ２３０）。以下、この制御を所定準備制御という。この所定準備制御の実行により、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊に近づけてその付近で推移させることができる。時刻ｔ２から上述の所定時間ｔａｒｅｆが継続すると（時刻ｔ３）、クランキングトルクＴｃｒをモータＭＧ１から出力すると共にトルク（Ｐｈ−Ｔｍ１＊・Ｎｍ１）／Ｎｍ２をモータＭＧ２から出力し（ステップＳ２５０，Ｓ２６０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｓｔ以上に至ったときにエンジン２２の運転制御を開始する（ステップＳ２７０〜Ｓ２９０）。以下、この制御を所定始動制御という。この所定始動制御の実行により、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊付近で推移させながら、モータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングして始動することができる。また、所定準備制御を実行した後に所定始動制御を実行することにより、エンジン２２を始動する際に駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨの変動を抑制し、エンジン２２をスムーズに始動させることができる。
エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至ると（時刻ｔ４）、エンジン２２を運転して目標回転数Ｎｅ＊で回転させながら、モータＭＧ１のトルクを値０にすると共にトルク（Ｐｈ／Ｎｍ２）をモータＭＧ２から出力する（ステップＳ３３０〜Ｓ３５０）。以下、この制御を所定待機制御という。時刻ｔ４から所定時間ｔｂｒｅｆが経過すると（時刻ｔ５）、エンジン２２を運転して目標回転数Ｎｅ＊で回転させながら、モータＭＧ１，ＭＧ２の電力Ｐｍ１，Ｐｍ２の和が電圧調節用電力Ｐｈとなると共に要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ１，ＭＧ２からトルクＴｍ１，Ｔｍ２を出力する（ステップＳ１９０，Ｓ２２０）。以下、この制御を所定走行制御という。この所定走行制御の実行により、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊付近で推移させながら、要求トルクＴｒ＊により走行することができる。また、所定準備制御を実行してから所定走行制御を実行することにより、モータＭＧ１のトルクＴｍ１をスムーズに変化させることができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車では、エンジン２２の運転停止中に、システムメインリレー５６がオフとされたときには、所定始動制御を実行する。ここで、所定始動制御は、モータＭＧ１によりエンジン２２がクランキングされて始動されるようにエンジン２２とモータＭＧ１とを制御すると共に駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるようにモータＭＧ２を制御する制御である。これにより、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊付近で推移させながら、モータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングして始動することができる。
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、所定始動制御によるエンジン２２の始動後に、所定走行制御を実行する。ここで、所定走行制御は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で回転するようにエンジン２２を制御すると共に、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となり且つ要求トルクＴｒ＊により走行するようにモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する制御である。これにより、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊付近で推移させながら要求トルクＴｒ＊により走行することができる。そして、この場合において、所定始動制御によるエンジン２２の始動後に、所定待機制御を実行してから所定走行制御を実行する。ここで、所定待機制御は、エンジン２２については目標回転数Ｎｅ＊で回転するように制御し、モータＭＧ１についてはトルクが値０となるように制御し、モータＭＧ２については駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように制御する制御である。これにより、モータＭＧ１のトルクをスムーズに変化させることができる。
さらに、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転停止中に、システムメインリレー５６がオフとされたときには、所定始動制御を実行する前に、所定準備制御を実行する。ここで、所定準備制御は、インバータ４１をゲート遮断すると共に駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるようにモータＭＧ２を制御する制御である。これにより、モータＭＧ１によりエンジン２２をクランキングして始動する際に駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが変動するのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転停止中に、システムメインリレー５６がオフとされたときには、所定始動制御によりエンジン２２を始動した後に、所定待機制御を実行してから所定走行制御を実行するものとしたが、所定待機制御を実行せずに所定走行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、エンジン２２の運転停止中に、システムメインリレー５６がオフとされたときには、所定準備制御を実行してから所定始動制御を実行するものとしたが、所定準備制御を実行せずに所定始動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、エンジン２２の運転停止中に、システムメインリレー５６がオフとされたときには、車速Ｖに拘わらず、所定準備制御および所定始動制御を実行するものとしたが、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆより高いときには、レディオフとするものとしてもよい。ここで、閾値Ｖｒｅｆは、例えば、２０ｋｍ／ｈ，３０ｋｍ／ｈなどを用いることができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、昇圧コンバータ５５を備えるものとしたが、これを備えないものとしてもよい。
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は「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「プラネタリギヤ」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、コンデンサ５７が「コンデンサ」に相当し、システムメインリレー５６が「リレー」に相当し、図３のバッテリレス時制御ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０と、ＨＶＥＣＵ７０からの指令に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、ＨＶＥＣＵ７０からの指令に基づいてインバータ４１，４２を制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。
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、ハイブリッド自動車２０の製造産業などに利用可能である。
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、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、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、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、４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖ 電流センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）５４ａ 駆動電圧系電力ライン、５４ｂ 電池電圧系電力ライン、５５ 昇圧コンバータ、５６ システムメインリレー、５７，５８ コンデンサ、５７ａ，５８ａ 電圧センサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。
続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ３４０）。この場合のモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、実施例では、次式（６）により、レート値ΔＴｄｎを用いたレート処理によって値Ｔｃｒ１から値０に向けて変化させて値０で保持するものとした。そして、上述の式（５）によってモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を計算し、このトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ３５０）、本ルーチンを終了する。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なう。エンジン２２の運転停止中にバッテリレスに移行したときにおいて、時間ｔａが所定時間ｔａｒｅｆ以上で且つエンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上で且つ時間ｔｂが時間ｔｂｒｅｆ未満のときには、このようにエンジン２２とインバータ４１，４２とを制御することにより、駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊付近で推移させながら、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を値０とすることができる。なお、上述の所定時間ｔｂｒｅｆは、エンジン２２の回転数Ｎｅが閾値Ｎｒｅｆ以上に至ってからモータＭＧ１のトルクが値０の状態で駆動電圧系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊付近で安定するまでに要する時間やそれより若干長い時間などを実験や解析などにより予め定めておいて用いることができる。

Claims (6)

  1. エンジンと、
    動力を入出力可能な第１モータと、
    前記第１モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が共線図において前記回転軸，前記出力軸，前記駆動軸の順に並ぶように接続されたプラネタリギヤと、
    前記駆動軸に動力を入出力可能な第２モータと、
    バッテリと、
    前記第１，第２モータと前記バッテリとを接続する電力ラインに取り付けられたコンデンサと、
    前記電力ラインの前記コンデンサより前記バッテリ側に設けられたリレーと、
    前記リレーにより前記第１，第２モータと前記バッテリとが接続された状態で、要求トルクにより走行するように前記エンジンと前記第１，第２モータとを制御する制御手段と、
    を備えるハイブリッド自動車であって、
    前記制御手段は、前記リレーにより前記第１，第２モータと前記バッテリとの接続が解除されたバッテリレス時に、前記エンジンが運転停止されている場合には、前記第１モータにより前記エンジンがクランキングされて始動されるように前記エンジンと前記第１モータとを制御すると共に前記コンデンサの電圧が目標電圧となるように前記第２モータを制御する、所定始動制御を実行する手段である、
    ことを特徴とするハイブリッド自動車。
  2. 請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御手段は、前記所定始動制御を実行する際、前記コンデンサの電圧と前記目標電圧との差分を打ち消すためのパワーと、前記第１モータのパワーと、に応じたパワーが前記第２モータから出力されるように前記第２モータを制御する手段である、
    ことを特徴とするハイブリッド自動車。
  3. 請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御手段は、前記所定始動制御を実行する際、前記要求トルクを考慮せずに前記第１，第２モータのトルク指令を設定して制御する手段である、
    ことを特徴とするハイブリッド自動車。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御手段は、前記所定始動制御により前記エンジンを始動した後には、前記エンジンが目標回転数で回転するように前記エンジンを制御すると共に前記コンデンサの電圧が前記目標電圧となり且つ前記要求トルクにより走行するように前記第１，第２モータを制御する、所定走行制御を実行する手段である、
    ことを特徴とするハイブリッド自動車。
  5. 請求項４記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御手段は、前記所定始動制御により前記エンジンを始動した後には、前記所定走行制御を実行する前に、前記エンジンが目標回転数で回転するように前記エンジンを制御すると共に前記第１モータからのトルクが値０となるように前記第１モータを制御すると共に前記コンデンサの電圧が前記目標電圧となるように前記第２モータを制御する、所定待機制御を実行する手段である、
    ことを特徴とするハイブリッド自動車。
  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自動車であって、
    前記バッテリレス時に前記エンジンが運転停止されている場合、前記所定始動制御を実行する前に、前記コンデンサの電圧が前記目標電圧となるように前記第２モータを制御する所定準備制御を実行する手段である、
    ことを特徴とするハイブリッド自動車。
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