JP4135727B2 - 動力出力装置、これを搭載する自動車及び動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、動力出力装置、これを搭載する自動車及び動力出力装置の制御方法に関する。

従来より、駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置としては、例えば特許文献１に示すように、エンジンと、第１モータと、第２モータと、プラネタリキャリヤがエンジンの出力軸に接続されサンギヤが第１モータのロータに接続されリングギヤが第２モータのロータに接続された遊星歯車機構と、エンジンの発生するトルクの一部により二つのモータの一方または双方が発電した電力により充電される電池とを備え、第２モータの回転軸が駆動軸にギヤ等を介して接続されたものが知られている。この動力出力装置では、予め電池の温度が所定温度以下のときに入力制限を常温時に比してその絶対値が小さくなるように定めたマップを用いて、検出した電池の温度に対応する入力制限を設定し、該入力制限を超えない範囲で電池への充電電力が決定される。
特開平１１−１８７５７７号公報

しかしながら、上述の動力出力装置では、入力制限の絶対値が常温時に比して小さい温度域に電池の温度が入るときには、エンジンにより二つのモータの一方または双方が発電した電力で電池を充電することになるが、このときエンジンへ吸入すべき本来の空気量と実際の吸入空気量との間にズレが生じていると、入力制限を超えて電池に充電してしまうことがあった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、二次電池などの蓄電手段への充電量が制限されている場合にその制限を超えて充電してしまうことを防止する動力出力装置、これを搭載した自動車および動力出力装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の始動直後に該内燃機関が該内燃機関に要求される動力と略一致した動力を出力するよう該内燃機関の動力増減に関与するパラメータの補正を行い、該補正後に前記内燃機関からの動力により前記電力動力入出力手段を発電させ該発電した電力により前記蓄電手段の入力制限を超えない範囲で該蓄電手段を充電するよう前記内燃機関を前記補正手段による補正を反映させて制御すると共に前記電力動力入出力手段を制御する制御手段と、
を備えたものである。

この動力出力装置では、内燃機関の始動直後に該内燃機関が要求動力と略一致した動力を出力するよう該内燃機関の動力増減に関与するパラメータの補正を行い、該補正後に内燃機関からの動力により電力動力入出力手段を発電させ該発電した電力により蓄電手段を該蓄電手段の入力制限を超えない範囲で充電するよう内燃機関を補正手段による補正を反映させて制御すると共に電力動力入出力手段を制御する。つまり、蓄電手段に充電する前に、内燃機関に要求される動力とほぼズレのない動力を内燃機関が出力できるようにしておく。したがって、蓄電手段への充電量が制限されている場合に、内燃機関からの動力が内燃機関に要求される動力を超えることがないから、電力動力入出力手段が発電した電力により充電される蓄電手段の充電量が制限を超えるのを防止することができる。

ここで、内燃機関の動力増減に関与するパラメータとは、例えば吸入空気量、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期などが挙げられ、これらのうち１つであってもよいし２つ以上であってもよい。また、蓄電手段の入力制限は、低温のときに蓄電手段に電流を流すと電圧が大きく上昇して蓄電手段を構成する部品の耐電圧を超えることがあることを考慮して、低温域では温度が低くなるにしたがって入力制限の絶対値が小さくなるようにつまり充電許容量が小さくなるように設定されていてもよい。

本発明の動力出力装置は、内燃機関への吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の始動直後に前記吸入空気量調節手段により所定のアイドル時吸入空気量の空気を前記内燃機関へ吸入させてアイドル運転させ該アイドル運転時の内燃機関回転数が所定のアイドル回転数となるよう吸入空気量の補正を行い、該補正後に前記内燃機関からの動力により前記電力動力入出力手段を発電させ該発電した電力により前記蓄電手段の入力制限を超えない範囲で該蓄電手段を充電するよう前記内燃機関を前記補正手段による補正を反映させて制御すると共に前記電力動力入出力手段を制御するようにしてもよい。例えば内燃機関始動直後の吸入空気量が要求動力を出力するのに必要な吸入空気量に比べて大きいときにそのまま蓄電手段への充電を行うとすると入力制限を超えて充電してしまうおそれがあるが、ここでは蓄電手段へ充電する前にアイドル時の内燃機関回転数が所定のアイドル回転数となるよう吸入空気量を補正するため、そのようなおそれを解消することができる。この場合、前記制御手段は、前記蓄電手段の温度が予め定められた極低温域のときの前記内燃機関の始動時に前記補正を行うものであり、前記極低温域での所定のアイドル時吸入空気量として常温域の場合に比べて大きな値を用いるようにしてもよい。このように極低温域の所定のアイドル時吸入空気量として常温域の場合に比べて大きな値を用いる場合には、内燃機関始動直後にそのまま蓄電手段への充電を行うとすると入力制限を超えて充電してしまうおそれが大きいため、本発明を適用する意義が高い。

本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記補正を行うことなく前記内燃機関の運転を制御したときに該内燃機関に要求される動力と実際に出力する動力との最大ズレ量が前記蓄電手段の入力制限を超える場合には前記補正を行い、前記最大ズレ量が前記蓄電手段の入力制限を超えない場合には前記補正を行わないようにしてもよい。前記最大ズレ量が蓄電手段の入力制限を超えなければ入力制限を超えて蓄電手段へ充電してしまうことがないため、補正を行う必要がないことから、早期に蓄電手段への充電を開始することができる。ここで、内燃機関を補正なしで制御したときに該内燃機関に要求される動力と実際に出力する動力との最大ズレ量は、予め実験などを行うことにより経験的に定めることができる。例えば、エンジン２２への要求パワーＰｅ＊を最低値（例えば１ｋＷ）としたときに取り得るズレ量の最大値を最大ズレ量としてもよい。

本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記蓄電手段への充電が緊急性を要するときには、前記補正を行うことなく、前記内燃機関からの動力により前記電力動力入出力手段を発電させ該発電した電力により前記蓄電手段の入力制限を超えない範囲で該蓄電手段を充電するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御するようにしてもよい。こうすれば、蓄電手段への充電が緊急性を要する場合（例えば充電不足により蓄電手段の故障が生じるおそれがある場合等）には、補正を行わないため、いち早く蓄電手段へ充電することができる。

本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記補正を行ったあと前記内燃機関から出力される動力および該内燃機関の回転数が略一定となるように制御したうえで前記補正で得た補正内容を更新するようにしてもよい。あるいは、前記制御手段は、前記補正を行ったあと前記内燃機関から出力される動力および該内燃機関の回転数が略一定のときに限って前記補正で得た補正内容を更新するようにしてもよい。こうすれば、内燃機関始動直後の補正内容が内燃機関の運転に伴い適切さに欠けるようになることがあるとしても、補正内容を更新するため適切さを維持することができる。このように前記補正の補正内容を更新するあたり、前記内燃機関がストールしないように設定されたガード値を超えない範囲で更新することが好ましい。

本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、回転軸に動力を出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか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される３軸式動力入出力手段と、を備える手段としてもよいし、あるいは、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、前記第１の回転子と前記第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機としてもよい。

本発明の自動車は、上述したいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記内燃機関の始動直後に該内燃機関が該内燃機関に要求される動力と略一致した動力を出力するよう該内燃機関の動力増減に関与するパラメータの補正を行い、該補正後に前記内燃機関からの動力により前記電力動力入出力手段を発電させ該発電した電力により前記蓄電手段の入力制限を超えない範囲で該蓄電手段を充電するよう前記内燃機関を前記補正手段による補正を反映させて制御すると共に前記電力動力入出力手段を制御する制御手段と、を備えた動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる自動車である。

この自動車では、上述したいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、蓄電手段への充電量が制限されている場合に、内燃機関からの動力が内燃機関に要求される動力を超えることがないから、電力動力入出力手段が発電した電力により充電される蓄電手段の充電量が制限を超えるのを防止することができるという効果などを奏する。

なお、本発明の動力出力装置は、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、を備え、前記蓄電手段は、前記電動機とも電力のやりとりが可能であり、前記制御手段は、前記要求駆動力設定手段により設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するとしてもよい。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えた動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記内燃機関の始動直後に該内燃機関が該内燃機関に要求される動力と略一致した動力を出力するよう該内燃機関の動力増減に関与するパラメータの補正を行うステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）の後に前記内燃機関からの動力により前記電力動力入出力手段を発電させ該発電した電力により前記蓄電手段の入力制限を超えない範囲で該蓄電手段を充電するよう前記内燃機関を前記ステップ（ａ）での補正を反映させて制御すると共に前記電力動力入出力手段を制御するステップと、
を含むものである。

この動力出力装置の制御方法では、内燃機関の始動直後に該内燃機関が要求動力と略一致した動力を出力するよう該内燃機関の動力増減に関与するパラメータの補正を行い、該補正後に内燃機関からの動力により電力動力入出力手段を発電させ該発電した電力により蓄電手段を該蓄電手段の入力制限を超えない範囲で充電するよう内燃機関を先ほどの補正を反映させて制御すると共に電力動力入出力手段を制御する。つまり、蓄電手段に充電する前に、内燃機関に要求される動力とほぼズレのない動力を内燃機関が出力できるようにしておく。したがって、蓄電手段への充電量が制限されている場合に、内燃機関からの動力が内燃機関に要求される動力を超えることがないから、電力動力入出力手段が発電した電力により充電される蓄電手段の充電量が制限を超えるのを防止することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ（ａ）では、前記内燃機関の始動直後に前記吸入空気量調節手段により所定のアイドル時吸入空気量の空気を前記内燃機関へ吸入させてアイドル運転させ該アイドル運転時の内燃機関回転数が所定のアイドル回転数となるよう吸入空気量の補正を行い、前記ステップ（ｂ）では、前記ステップ（ａ）の後に前記内燃機関からの動力により前記電力動力入出力手段を発電させ該発電した電力により前記蓄電手段の入力制限を超えない範囲で該蓄電手段を充電するよう前記内燃機関を前記ステップ（ａ）での補正を反映させて制御すると共に前記電力動力入出力手段を制御するようにしてもよい。例えば内燃機関始動直後の吸入空気量が要求動力を出力するのに必要な吸入空気量に比べて大きいときにそのまま蓄電手段への充電を行うとすると入力制限を超えて充電してしまうおそれがあるが、ここでは蓄電手段へ充電する前にアイドル時の内燃機関回転数が所定のアイドル回転数となるよう吸入空気量を補正するため、そのようなおそれを解消することができる。

なお、本発明の動力出力装置の制御方法において、上述したいずれかの本発明の動力出力装置が備える構成によって奏される作用・機能を実現するためのステップを追加してもよい。

図１は、本発明の一実施形態である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成図、図２はこのハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン２２の構成図である。本実施形態のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入する共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。

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により制御されている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、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１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブ１２９を開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，エンジン２２の吸入空気量を検出するバキュームセンサ１４８からの吸入空気量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を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルバルブモータ１３６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１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０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。なお、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出力する。

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。

バッテリ５０は、充放電可能な二次電池であり、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１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。このバッテリＥＣＵ５２では、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充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。なお、本実施形態では二次電池を採用したが、二次電池の代わりに電気二重層キャパシタを採用してもよい。

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ＩＧ，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。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本実施形態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、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。

次に、こうして構成された本実施形態のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、後述するシステム始動制御ルーチンが終了したあと、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）にハイブリッド用電子制御ユニット７０によって繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、エンジン２２の回転数Ｎｅなどのほか、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂ、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂ、バッテリ５０の充放電電流Ｉｂ、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられたクランクポジションセンサ１４０からの信号に基づいて計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により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計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、バッテリ５０のＳＯＣや電池温度Ｔｂ、端子間電圧Ｖｂ，充放電電流Ｉｂ，入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。ここで、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て入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定することができる。図４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５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。

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、本実施形態では、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６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を乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。この充放電要求パワーＰｂ＊は正のときにはバッテリ５０の放電要求パワーを表し、負のときにはバッテリ５０の充電要求パワーを表す。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で割ることによって求めることができる。

設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１２０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図７に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（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）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。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を図８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に減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔと計算したモータ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（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１４０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ１５０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１６０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、前述した図８の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ１７０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や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。

次に、本実施形態のハイブリッド自動車２０のシステム始動直後の動作について説明する。図９は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるシステム始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、シフトポジションＳＰがＰレンジに設定された駐車状態においてイグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号ＩＧがオフからオンになったときにハイブリッド用電子制御ユニット７０によって実行される。

このルーチンが開始されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、停止中のエンジン２２を始動させるためにエンジン始動制御ルーチンを実行する（ステップＳ３００）。このエンジン始動制御ルーチンでは、モータＭＧ１がエンジン２２のクランクシャフト２６をモータリングするようにモータＥＣＵ４０にモータリング指令を出力すると同時に、エンジン２２が始動時燃焼を開始するようエンジンＥＣＵ２４に始動時燃焼指令を出力する。すると、モータＥＣＵ４０は、バッテリ５０から電力の供給を受けたモータＭＧ１がクランクシャフト２６をモータリングするよう制御し、エンジンＥＣＵ２４は、クランクシャフト２６がモータリングされるのに伴ってピストン１３２が上下動し吸気バルブ１２８や排気バルブ１２９が開閉するのに合わせて適時に燃料噴射弁１２６から燃料を噴射し点火プラグ１３０に電気火花をスパークさせることによりトルクを発生させる。そして、エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が完爆して自立運転するまでこの始動時燃焼制御を継続し、エンジン２２が完爆したあとエンジンＥＣＵ２０はハイブリッド用電子制御ユニット７０に完爆した旨の信号を出力する。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、この信号を入力すると、モータＥＣＵ４０にモータリング終了指令を出力し、エンジン始動制御ルーチンを終了する。すると、モータＥＣＵ４０はモータＭＧ１によるモータリングを終了する。

さて、エンジン始動制御ルーチンが終了すると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、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、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、エンジン２２の回転数Ｎｅなどのほか、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂ、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂ、バッテリ５０の充放電電流Ｉｂ、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ３１０）。この処理は既述の駆動制御ルーチンにおけるＳ１００と同じ処理であるため、詳細な説明は省略する。続いて、本ルーチンの続行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３２０）。ここでは、本ルーチンの続行条件を、車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃとが共にゼロであることとする。そして、本ルーチンの続行条件が成立していないときには本ルーチンを終了し、次回からは既述の駆動制御ルーチンを実行する。一方、本ルーチンの続行条件が成立しているときには、入力したバッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて充放電要求パワーＰｂ＊を設定する（ステップＳ３３０）。ここでは、充放電要求パワーＰｂ＊を充電要求パワーとして考えるものとする。充電要求パワーは、残容量ＳＯＣを中央付近に保つようにするために必要なパワーであり、残容量ＳＯＣが小さいほど大きな値に設定されるが、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを超えてしまう場合（つまり図４のハッチング領域に入ってしまう場合）には入力制限Ｗｉｎに制限される。なお、残容量ＳＯＣが中央付近にあるときや中央付近を越えているときには充電要求パワーはゼロとなる。このようにして設定した充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和をエンジン２２への要求パワーＰｅ＊として設定する（ステップＳ３４０）。

続いて、補正完了フラグＦ１がゼロか値１かを判定する（ステップＳ３５０）。ここで、補正完了フラグＦ１は、イグニッション信号ＩＧがオフからオンになったときにゼロにリセットされ、エンジンＥＣＵ２４において吸入空気量の補正が完了したときに値１にセットされるフラグである。ステップＳ３５０で補正完了フラグＦ１がゼロのときには、エンジン２２への要求パワーＰｅ＊と実際にエンジン２２から出力される出力パワーＰｅとの最大ズレ量が入力制限Ｗｉｎを超えるか否かを判定する（ステップＳ３６０）。ここで、最大ズレ量は次のようにして決定する。すなわち、エンジン２２への要求パワーＰｅ＊を最低指令値（例えば１ｋＷ）としたとき、エンジン２２へ吸入される空気の密度が温度によって変化したりエンジン２２の潤滑油の粘性によってエンジン２２のフリクションが変化したりすることにより出力パワーＰｅは変化するが、そのような変化によって出力パワーＰｅが最大となるときの値を経験的に求め、その値と要求パワーＰｅ＊の最低指令値とのズレ量を最大ズレ量とする。なお、図３に示すように、極低温域では、バッテリ５０に電流を流すと端子間電圧が大きく上昇してバッテリ構成部品（コンデンサなど）の耐電圧を超えることを考慮して、温度が低くなるにしたがって入力制限Ｗｉｎの絶対値も小さくなるように設定されているため、最大ズレ量が入力制限Ｗｉｎを超えやすくなる。ステップＳ３６０で最大ズレ量が入力制限Ｗｉｎを超えるときには、続いてバッテリ５０への充電が緊急性を要するか否かを判定する（ステップＳ３７０）。ここで、バッテリ５０への充電が緊急性を要する場合としては、直ちに充電しなければバッテリ５０の故障に繋がるおそれがある場合（例えばバッテリ５０を構成する数百個のセルに均等充電を実施しなければバッテリ寿命に影響が出るおそれがある場合など）などが挙げられる。

そして、ステップＳ３５０〜Ｓ３７０において補正完了フラグＦ１がゼロで最大ズレ量が入力制限Ｗｉｎを超えバッテリ５０への充電が緊急性を要しないときには、エンジン２２にアイドル運転を行わせるために、エンジン目標回転数Ｎｅ＊に所定のアイドル時目標回転数Ｎｉｄｌを設定すると共に目標トルクＴｅ＊にゼロを設定し（ステップＳ３８０）、更にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊にゼロを設定する（ステップＳ３９０）。このように設定することにより、図８の共線図において、Ｓ軸のモータＭＧ１のトルクＴｍ１はゼロになり、Ｃ軸のエンジン２２のトルクＴｅもゼロ、Ｓ軸およびＲ軸のトルクＴｅの分配分Ｔｅｓ，Ｔｅｒもゼロになるため、エンジン２２の回転数Ｎｅを無負荷で調整することができる。このようにしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信する（ステップＳ４００）。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がアイドル運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行う。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、それぞれのトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でモータＭＧ１，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。その後、エンジンＥＣＵ２４から吸入空気量補正完了信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ４５０）、未だ吸入空気量補正完了信号を受信していないときには再びステップＳ３１０以降の処理を実行し、吸入空気量補正完了信号を受信したときには補正完了フラグＦ１を値１に設定し（ステップＳ４６０）、その後ステップＳ３１０以降の処理を実行する。なお、エンジンＥＣＵ２４が吸入空気量補正完了信号を送信する時期については後述の吸入空気量補正実行ルーチンで説明する。

一方、ステップＳ３５０で補正完了フラグＦ１が値１のときにはエンジン２２のアイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌが後述するように補正済みでありエンジン２２の出力パワーＰｅが要求パワーＰｅ＊を超えてしまうおそれのない状態であるため、ステップＳ３４０で設定した要求パワーＰｅ＊が得られるようにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊を設定し（ステップＳ４１０）、モータ目標回転数Ｎｍ１＊，トルク指令Ｔｍ１＊を計算し（ステップＳ４２０）、モータトルク指令Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ４３０）、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Ｓ４４０）、その後ステップＳ３１０以降の処理を実行する。ここで、ステップＳ４１０は既述の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０と同様の処理であり、ステップＳ４２０は同ルーチンのステップＳ１３０と同様の処理であり、ステップＳ４３０は同ルーチンのステップＳ１４０〜Ｓ１６０の一連の処理と同じ処理であるため、ここではその説明を省略する。これにより、エンジン２２は要求パワーＰｅ＊と略同じ出力パワーＰｅを出力し、その出力パワーＰｅによりモータＭＧ１が発電し該発電した電力によりバッテリ５０を入力制限Ｗｉｎを超えない範囲で充電する。また、ステップＳ３６０で最大ズレ量が入力制限Ｗｉｎを超えないときには、仮にズレが発生したとしてもそのズレは入力制限Ｗｉｎの範囲内で収まるため、バッテリ５０へ入力制限Ｗｉｎを超えて充電してしまうことがないことから、ステップＳ４００〜Ｓ４２０の処理を実行する。更に、ステップＳ３７０でバッテリ５０への充電が緊急性を要するときには、いち早くバッテリ５０への充電を開始すべく、ステップＳ４００〜Ｓ４２０の処理を実行する。

次に、エンジンＥＣＵ２４がエンジン始動直後にハイブリッド用電子制御ユニット７０からアイドル運転指令（目標回転数Ｎｅ＊がアイドル時目標回転数で目標トルクＴｅ＊がゼロという指令）を受信したときに実行する吸入空気量補正実行ルーチンについて説明する。図１０は、このルーチンの一例を示すフローチャートである。

このルーチンが開始されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず水温センサ１４２からエンジン水温を読み込み、そのエンジン水温に基づいてアイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌを設定する（ステップＳ５００）。ここで、アイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌはアイドル時目標回転数Ｎｉｄｌに対応して設定されている。具体的には、アイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌは、エンジン２２のフリクションと釣り合うパワー相当分に設定されていればよいのであるが、エンジンストールを防止する必要があるのでエンジン２２のフリクションと釣り合うパワー相当分よりも大きめに設定されている。また、潤滑油の粘性は潤滑油の種類によって異なるが粘性の非常に高いものを想定しておりしかも粘性は温度が低いほど大きくなることからも、エンジン水温が低いほどアイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌが大きくなるように設定されている。このため、低温時には、アイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌをそのまま採用すると、エンジン２２から出力されるパワーはエンジン２２のフリクションと釣り合うパワーを超えることがある。

続いて、現在のエンジン２２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ５１０）、目標吸入空気量Ｑｅ＊を計算する（ステップＳ５２０）。ここで、このルーチンで初めて目標吸入空気量Ｑｅ＊を計算する場合には目標吸入空気量Ｑｅ＊をステップＳ５００で設定したアイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌとし、２回目以降目標吸入空気量Ｑｅ＊を計算する場合には目標回転数Ｎｅ＊であるアイドル時目標回転数Ｎｉｄｌと現在のエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて次式（６）により目標吸入空気量Ｑｅ＊を計算する。この式（６）は、エンジン２２をアイドル時目標回転数Ｎｉｄｌで回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（６）中、右辺第２項の「ｋ３」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ４」は積分項のゲインである。

Qe*=前回Qe*+k3(Nidl-Ne)+k4∫(Nidl-Ne)dt (6)

続いて、この目標吸入空気量Ｑｅ＊に基づいて燃料噴射弁１２６の燃料噴射時間Ｔを計算する（ステップＳ５３０）。燃料噴射時間Ｔは、目標吸入空気量Ｑｅ＊に対して予め所定の空燃比となるような燃料量を燃料噴射弁１２６から噴射するのに要する時間であり、ここではエンジン始動直後であるため前出の所定の空燃比は理論空燃比よりもリッチ側に設定されている。この燃料噴射時間Ｔは、エンジン水温に基づいて変化させてもよい。すなわち、低温時には燃料噴射弁１２６の動作が鈍いことからエンジン水温が低いほど燃料噴射時間Ｔが長くなるように設定してもよい。

このようにして計算した目標吸入空気量Ｑｅ＊を用いてスロットルバルブモータ１３６を駆動してスロットルバルブ１２４のポジションを調節すると共に、各気筒につき適時燃料噴射時間Ｔだけ燃料噴射弁１２６を開弁する（ステップＳ５４０）。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に収束したか否かを、両者の差分が予め定めた僅少値以下になったか否かによって判定し（ステップＳ５５０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に収束していないときには再びステップＳ５１０以降の処理を繰り返す。一方、エンジン２２の回転数Ｎｅがアイドル時目標回転数Ｎｉｄｌに収束したときにはそのときの目標吸入空気量Ｑｅ＊をアイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌから差し引いた差分を吸入空気量補正量ＱｅｃとしてエンジンＥＣＵ２４の図示しないＲＡＭに保存し（ステップＳ５６０）、ハイブリッド用電子制御ユニット７０に吸入空気量補正完了信号を送信し（ステップＳ５７０）、この吸入空気量補正制御ルーチンを終了する。

なお、その後の負荷運転時において算出される目標吸入空気量Ｑｅ＊は吸入空気量補正量Ｑｅｃを考慮した値となる。つまり、図９のシステム始動制御ルーチンのステップＳ４４０でハイブリッド用電子制御ユニット７０から目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊が送信されてくると、エンジンＥＣＵ２４は目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊及びエンジン水温に基づいて目標吸入空気量Ｑｅ＊を設定し、設定した目標吸入空気量Ｑｅ＊から吸入空気量補正量Ｑｅｃを差し引いた値を新たな目標吸入空気量Ｑｅ＊として再設定し、再設定後の目標吸入空気量Ｑｅ＊に基づいてスロットルバルブモータ１３６の駆動制御を行う。但し、新たな目標吸入空気量Ｑｅ＊がアイドル運転時にエンジンストールを防止する吸入空気量として予め水温に応じて設定された下限ガード値を下回る場合には、その目標吸入空気量Ｑｅ＊を下限ガード値に置き換える。

次に、エンジンＥＣＵ２４から吸入空気量補正完了信号を受信したあとのハイブリッド用電子制御ユニット７０が実行する補正後駆動制御ルーチンについて説明する。図１１は、このルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが開始されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、図３の駆動制御ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１７０の処理を実行する（ステップＳ７００）。続いて、今回のエンジン２２の運転が負荷運転か否かを、要求パワーＰｅ＊がゼロか否かによって判定する（ステップＳ７１０）。なお、図７に示すように、エンジン目標回転数Ｎｅ＊が所定のエンジン回転数Ｎｒｅｆ未満のときには、エンジンの効率が悪化することから目標トルクＴｅ＊をゼロに設定するので要求パワーＰｅ＊はゼロとなる。そして、エンジン２２の運転が負荷運転のときには、今回の要求パワーＰｅ＊が前回の要求パワーＰｅ＊と略同じか否か（ステップＳ７２０）、また今回のエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が前回の目標回転数Ｎｅ＊と略同じか否か（ステップＳ７３０）を判定し、いずれかが否定的に判定されたときには、本ルーチンを終了する。一方、今回の要求パワーＰｅ＊が前回の要求パワーＰｅ＊と略同じで且つ今回のエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が前回の目標回転数Ｎｅ＊と略同じだったときには、モータＭＧ１の電流値からトルクＴｍ１を算出し該トルクＴｍ１からエンジン２２のトルクＴｅを推定する（ステップＳ７４０）。ここで、定常運転の場合には、図８に示すようにトルクＴｍ１はエンジン２２のトルクＴｅと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いた式で表すことができるため、その式を変形すれば、エンジン２２のトルクＴｅをモータＭＧ１のトルクＴｍ１とギヤ比ρとを用いた式で表すことができるから、モータＭＧ１のトルクＴｍ１からエンジン２２のトルクＴｅを推定することができる。そして、このようにして推定したエンジン２２のトルクＴｅと共にトルク差を用いたフィードバック制御により吸入空気量補正量Ｑｅｃを更新するための補正値更新指令をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ７５０）、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ７１０でエンジン２２の運転が負荷運転でなく無負荷運転（アイドル運転）だったときには、回転数差を用いたフィードバック制御により吸入空気量補正量Ｑｅｃを更新するための補正値更新指令をエンジンＥＣＵ２４に送信し（ステップＳ７６０）、本ルーチンを終了する。このように、温度の変化に伴って吸入空気量補正量Ｑｅｃの適不適が変化することがあるため、無負荷運転時はもちろんのこと負荷運転時においても、適時、補正を更新するよう指令するのである。

次に、エンジンＥＣＵ２４がハイブリッド用電子制御ユニット７０から補正値更新指令を受信したときに実行する吸入空気量補正更新ルーチンについて説明する。図１２は、このルーチンの一例を示すフローチャートである。

このルーチンが開始されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず今回受信した補正値更新指令が回転数差を用いたフィードバック制御によって更新せよという指令かトルク差を用いたフィードバック制御によって更新せよという指令かを判定する（ステップＳ９１０）。そして、今回の補正値更新指令がトルク差を用いたフィードバック制御により更新せよという指令だったときには、吸入空気量Ｑｅ＊をトルク差に基づいて計算する（ステップＳ９１２）。すなわち、今回の目標トルクＴｅ＊とハイブリッド用電子制御ユニット７０から受信したエンジン２２のトルクＴｅとに基づいて次式（７）により目標吸入空気量Ｑｅ＊を計算する。この式（７）は、エンジン２２に目標トルクＴｅ＊を発生させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（７）中、右辺第２項の「ｋ５」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ６」は積分項のゲインである。

Qe*=前回Qe*+k5(Te*-Te)+k6∫(Te*-Te)dt (7)

続いて、この目標吸入空気量Ｑｅ＊に基づいて燃料噴射弁１２６の燃料噴射時間Ｔを計算し（ステップＳ９１４）、この目標吸入空気量Ｑｅ＊を用いてスロットルバルブモータ１３６を駆動してスロットルバルブ１２４のポジションを調節すると共に、各気筒につき適時燃料噴射時間Ｔだけ燃料噴射弁１２６を開弁し（ステップＳ９１６）、エンジン２２のトルクＴｅが目標トルクＴｅ＊に収束したか否かを、両者の差分が予め定めた僅少値以下になったか否かによって判定し（ステップＳ９１８）、エンジン２２のトルクＴｅが目標トルクＴｅ＊に収束していないときには再びステップＳ９１２以降の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ９１０で今回の補正値更新指令が回転数差を用いたフィードバック制御によって更新せよという指令だったときには、吸入空気量Ｑｅ＊を回転数差に基づいて計算し（ステップＳ９２０）、その目標吸入空気量Ｑｅ＊に基づいて燃料噴射弁１２６の燃料噴射時間Ｔを計算する（ステップＳ９２２）。そして、その目標吸入空気量Ｑｅ＊を用いてスロットルバルブモータ１３６を駆動してスロットルバルブ１２４のポジションを調節すると共に、各気筒につき適時燃料噴射時間Ｔだけ燃料噴射弁１２６を開弁し（ステップＳ９２４）、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に収束したか否かを、両者の差分が予め定めた僅少値以下になったか否かによって判定し（ステップＳ９２６）、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に収束していないときには再びステップＳ９２０以降の処理を繰り返す。

そして、ステップＳ９１８でエンジン２２のトルクＴｅが目標トルクＴｅ＊に収束したとき又はステップＳ９２６でエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に収束したときには、そのときの目標吸入空気量Ｑｅ＊に基づいて吸入空気量補正量Ｑｅｃを更新し（ステップＳ９２８）、本ルーチンを終了する。ここで、吸入空気量補正量Ｑｅｃの更新は、例えば次式により求めるようにしてもよい。

更新後のＱｅｃ＝更新前のＱｅｃ−（収束後のＱｅ＊−収束前のＱｅ＊）

次に、各ルーチンで説明した内容について、図１３のタイムチャートを用いて具体的に説明する。ハイブリッド自動車２０が図４に示す極低温域にあるときにイグニッション信号ＩＧがオフからオンされる場合、エンジン始動直後はエンジン２２のアイドル運転が行われて図１０のフローチャートにしたがって吸入空気量補正量Ｑｅｃが算出される（図１３の領域Ａ参照）。この領域Ａの初期では、エンジン２２の目標回転数に対して実回転数が高くなっているが、これは、極低温域でのアイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌは粘性の非常に大きな潤滑油が使用されたことを想定してそのフリクションに打ち勝つのに必要なパワーであってエンジンストールしないようなパワーに設定されているのに対して、実際には粘性の小さな潤滑油が使用されているため予測されるパワーよりも大きなパワーが出力され、実回転数が目標回転数より高くなっているのである。一方、領域Ａの後期では、回転数差を用いたフィードバック制御が実行されてエンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に収束するため、エンジン２２の実回転数が目標回転数に略一致する。そして、このときの吸入空気量Ｑｅをアイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌから差し引いた差分を吸入空気量補正量Ｑｅｃとして保存される。

その後、エンジン２２への要求パワーＰｅ＊が略一定となる負荷運転が行われる場合（領域Ｂ参照）、例えば充放電要求パワーＰｂ＊が略一定で要求トルクＴｒ＊が略ゼロという負荷運転が行われる場合、トルク差を用いたフィードバック制御を実行することにより、吸入空気量補正量Ｑｅｃを更新する。ここで、吸入空気量補正量Ｑｅｃは低温ほど大きくなる傾向にある。このため、当初は極低温域だったが始動後に温度が上昇した場合には、当初の吸入空気量補正量Ｑｅｃを補正前の吸入空気量から差し引いて補正後の吸入空気量とすると、その補正後の吸入空気量が小さくなりすぎ、エンジン２２がアイドル運転されたときにストールしてしまうおそれがある。このおそれを回避するために、エンジン２２がアイドル運転されたとしてもストールするおそれのない最低限の吸入空気量を温度（エンジン水温）に応じて予め経験的に定めておき、これを下限ガード値として用いている。このため、補正後の吸入空気量が下限ガード値を下回る場合には下限ガード値を採用し、エンジン２２がストールしてしまうのを回避している。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係について説明する。本実施形態の動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とが本発明の電力動力入出力手段に相当し、このうち動力分配統合機構３０が３軸式動力入出力手段に相当し、モータＭＧ１が発電機に相当する。また、バッテリ５０が蓄電手段に相当し、ハイブリッド用電子制御ユニット７０及びエンジンＥＣＵ２４が制御手段に相当し、スロットルバルブモータ１３６が吸入空気量調節手段に相当する。なお、本実施形態ではハイブリッド自動車２０の動作を説明することにより、ハイブリッド自動車２０に搭載された動力出力装置の制御方法の一例も明らかにしている。

以上詳述した本実施形態のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の始動直後にエンジン２２が要求パワーＰｅ＊と略一致した出力パワーＰｅを出力するようアイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌの補正を行い、該補正後にエンジン２２からの出力パワーＰｅによりモータＭＧ１を発電させ、該発電した電力によりバッテリ５０を入力制限Ｗｉｎを超えない範囲で充電するようエンジン２２の吸入空気量Ｑｅに吸入空気量補正量Ｑｅｃを反映させて制御すると共にモータＭＧ１を制御する。つまり、バッテリ５０に充電する前に、エンジン２２への要求パワーＰｅ＊とほぼズレのない出力パワーＰｅをエンジン２２が出力できるようにしておく。したがって、バッテリ５０への充電量が制限されている場合に、エンジン２２からの出力パワーＰｅが要求パワーＰｅ＊を超えることがないから、モータＭＧ１が発電した電力により充電されるバッテリ５０の充電量が入力制限Ｗｉｎを超えるのを防止することができる。

また、バッテリ５０の温度が予め定められた極低温域（図４参照）のときにはアイドル時吸入空気量がエンジンストールしないことを考慮しているうえに粘性の非常に大きな潤滑油が使用されることを考慮して大きな値に設定されているため、そのままではエンジン２２からの出力パワーＰｅは要求パワーＰｅ＊を超えるおそれが大きいため、本発明を適用する意義が高い。

更に、エンジン２２を吸入空気量補正なしで制御したときにエンジンへの要求パワーＰｅ＊と実際の出力パワーＰｅとの最大ズレ量がバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎを超えない場合には、バッテリ５０に過充電するおそれがないため吸入空気量補正を行わないことから、早期にバッテリ５０への充電を開始する。

更にまた、バッテリ５０への充電が緊急性を要する場合（例えば充電不足によりバッテリ５０の故障が生じるおそれがある場合等）には、吸入空気量補正を行わないため、いち早くバッテリ５０へ充電することができる。

そしてまた、エンジン始動直後の吸入空気量補正量Ｑｅｃがエンジン２２の運転に伴い適切さに欠けるようになることがあるとしても、吸入空気量補正量Ｑｅｃは無負荷運転時はもちろんのこと負荷運転時においても更新されるため、適切さを維持することができる。また、このように吸入空気量補正量Ｑｅｃを更新するあたり、下限ガード値を超えない範囲で更新するため、エンジン２２がストールしてしまうことがない。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、エンジン２２の動力増減に関与するパラメータとしてエンジン２２のアイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌを補正するようにしたが、吸入空気量に代えて又は加えて、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期などを補正するようにしてもよい。

また、上述した実施形態の図９のシステム始動制御ルーチンにおけるステップＳ３６０では、最大ズレ量が入力制限Ｗｉｎを超えるか否かを判定したが、その代わりにバッテリ５０の温度が所定の温度領域（例えば図４の極低温域）に入るか否かを判定してもよい。すなわち、入力制限Ｗｉｎは基本的には図４に示すように温度の関数として予め定められているため、最大ズレ量が入力制限Ｗｉｎを超える温度領域を設定しておき、その温度領域に入るか否かを判定することにより最大ズレ量が入力制限Ｗｉｎを超えるか否かを判定することができる。

更に、上述した実施形態の図１０の吸入空気量補正実行ルーチンにおけるステップＳ５６０では、吸入空気量補正量Ｑｅｃを補正前のアイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌから補正後の吸入空気量Ｑｅ＊を差し引くことにより求めるとしたが、補正後の吸入空気量Ｑｅ＊を補正前のアイドル時吸入空気量Ｑｉｄｌで除すことにより求めてもよく、この場合、補正前の吸入空気量に補正係数を乗じて補正後の吸入空気量を求めるようにすればよい。

更にまた、上述した実施形態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１４の変形例のハイブリッド自動車２２０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１４における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

そしてまた、上述した実施形態のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図１５の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ３３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ３３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機３３０を備えるものとしてもよい。

本実施形態のハイブリッド自動車２０の構成図である。 本実施形態のハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン２２の構成図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 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。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるシステム始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジンＥＣＵ２４により実行される吸入空気量補正実行ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される補正後駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジンＥＣＵ２４により実行される吸入空気量補正更新ルーチンの一例を示すフローチャートである。 各フローチャートの処理の一具体例を示すタイムチャートである。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，２２０，３２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５，減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、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，６４ａ，６４ｂ 駆動輪、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、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１２９ 排気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３６ スロットルバルブモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ バキュームセンサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、３３０ 対ロータ電動機、３３２ インナーロータ ３３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (10)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
   前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   前記内燃機関への吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段と、
   前記蓄電手段の温度が予め定められた極低温域のときの前記内燃機関の始動直後に、前記吸入空気量調節手段により該極低温域での所定のアイドル時吸入空気量として常温域の場合に比べて大きな値の空気を前記内燃機関へ吸入させてアイドル運転させ該アイドル運転時の内燃機関回転数が所定のアイドル回転数となるよう吸入空気量の補正を行い、該補正後に前記内燃機関からの動力により前記電力動力入出力手段を発電させ該発電した電力により前記蓄電手段の入力制限を超えない範囲で該蓄電手段を充電するよう前記内燃機関を前記補正手段による補正を反映させて制御すると共に前記電力動力入出力手段を制御する制御手段と、
   を備えた動力出力装置。
2. 前記制御手段は、前記補正を行うことなく前記内燃機関の運転を制御したときに該内燃機関に要求される動力と実際に出力する動力との最大ズレ量が前記蓄電手段の入力制限を超える場合には前記補正を行い、前記最大ズレ量が前記蓄電手段の入力制限を超えない場合には前記補正を行わない、請求項１に記載の動力出力装置。
3. 前記制御手段は、前記蓄電手段への充電が緊急性を要するときには、前記補正を行うことなく、前記内燃機関からの動力により前記電力動力入出力手段を発電させ該発電した電力により前記蓄電手段の入力制限を超えない範囲で該蓄電手段を充電するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御する、
   請求項１又は２に記載の動力出力装置。
4. 前記制御手段は、前記補正を行ったあと前記内燃機関から出力される動力および該内燃機関の回転数が略一定となるように制御したうえで前記補正で得た補正内容を更新する、
   請求項１〜３のいずれかに記載の動力出力装置。
5. 前記制御手段は、前記補正を行ったあと前記内燃機関から出力される動力および該内燃機関の回転数が略一定のときに限って前記補正で得た補正内容を更新する、
   請求項１〜４のいずれかに記載の動力出力装置。
6. 前記制御手段は、前記補正で得た補正内容を更新するあたり、前記内燃機関がストールしないように設定されたガード値を超えない範囲で更新する、
   請求項４又は５に記載の動力出力装置。
7. 前記電力動力入出力手段は、回転軸に動力を出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか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される３軸式動力入出力手段と、を備える手段である、請求項１〜６のいずれかに記載の動力出力装置。
8. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、前記第１の回転子と前記第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である、請求項１〜６のいずれかに記載の動力出力装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる自動車。
10. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記内燃機関への吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段と、を備えた動力出力装置の制御方法であって、
    （ａ）前記蓄電手段の温度が予め定められた極低温域のときの前記内燃機関の始動直後に、前記吸入空気量調節手段により該極低温域での所定のアイドル時吸入空気量として常温域の場合に比べて大きな値の空気を前記内燃機関へ吸入させてアイドル運転させ該アイドル運転時の内燃機関回転数が所定のアイドル回転数となるよう吸入空気量の補正を行うステップと、
    （ｂ）前記ステップ（ａ）の後に前記内燃機関からの動力により前記電力動力入出力手段を発電させ該発電した電力により前記蓄電手段の入力制限を超えない範囲で該蓄電手段を充電するよう前記内燃機関を前記ステップ（ａ）での補正を反映させて制御すると共に前記電力動力入出力手段を制御するステップと、
    を含む動力出力装置の制御方法。

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